(57)【要約】本発明は、個々の代謝パラメーターの変化から特定の疾病についての結論を引き出すことを可能にするために、ヒトおよび動物の代謝におけるコントロールおよび制御過程の非侵襲的分析のための方法および配置に関する。前記方法は、がん、炎症性疾患の早期検出、および抗酸化剤の必要性の決定のための、個々の臨床像の治療コントロールのための予防的分析および特定の身体的および精神的ストレスをもつ職業人集団の定期検診に使用することも可能である。本発明に従って、人体におけるコントロールおよび制御過程を記載するために代謝に関係があり、そして自己蛍光性質をもつ生体活性物質が２８７ｎｍおよび６４０ｎｍの間の波長範囲で未変性蛍光スペクトルから選択され、そして生化学的および生物物理的モデル中で連結される。蛍光スペクトルは、光源（５）、測定部位に刺激光を供給するためのファイバー光ケーブル（１）、蛍光を分光計（６）へ分岐するためのファイバー光ケーブル（２）、および数量化コンピューター（７）からなる光学測定経路によって検出される。
2006501906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疾患の診断および予防的検査のための、高レベルの身体的および精神的ストレスをもつ職業人集団およびスポーツ家の定期検診のための、治療コントロールのための、透析およびアフェレーシス処置の過程のための、および抗酸化剤についての必要性の決定のための、ヒトおよび動物の代謝におけるコントロールおよび制御過程の非侵襲的および／または侵襲的な分析方法であって、代謝過程の間に相互に反応し、相互に変換されおよび／またはそれらの濃度および反応性で相互に影響を与えかつ（内因性の）自己蛍光を示す代謝関連物質が、それらの蛍光強度について、かくして間接的にはそれらの濃度について測定され、生化学的要件に従う相互の数学的関係に置かれ、そして疾患の代謝状態を規定にする徴候特異的モデルと比較されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記徴候特異的モデルが、臨床像のそれぞれの代謝状態に対応し、そして商、積、和、引き算、またはより複雑な公式のような数学的組合せによって蛍光強度から計算される、いくつかの（しかし少なくとも６つの）計算値からなることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項３】
前記蛍光強度が、それらの発光波長がわかっている代謝関連物質、好ましくはＡＴＰ，ＧＴＰ，ＦＡＤ，ＮＡＤＨ，ＮＡＤＰ，キヌレニン、オロト酸、トロンボキサンおよびトリプトファンについて２８７ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、好ましくは３４０ｎｍから６００ｎｍで測定されることを特徴とする、請求項１および２による方法。
【請求項４】
前記蛍光強度の測定が、特定の時点および／または特定の間隔で行われ、その結果、コントロールおよび制御過程がこれらの過程測定により検出されることを特徴とする、請求項１〜３による方法。
【請求項５】
測定の特定の時点で、患者が精神的または生理的ストレスを患い、蛍光強度が当該ストレス負荷の前後で数回測定され、そして当該代謝における制御過程が決定されることを特徴とする、請求項１〜４による方法。
【請求項６】
自己蛍光を示す生体活性物質が、細胞および細胞間の場所で、２８７ｎｍから３４０ｎｍ、好ましくは３４０ｎｍ、の励起波長をもつ光による発光のために刺激されることを特徴とする、請求項１〜５による方法。
【請求項７】
蛍光を発するように刺激される場所が、耳たぶ、手、および外鼻孔、好ましくは親指と人差し指との間のしわに位置されることを特徴とする、請求項１〜６による装置。
【請求項８】
前記請求項による方法を実施するための装置であって、励起に必要な単色光が、光源（５）、好ましくは光フィルターを備えたレーザーまたはキセノンフラッシュランプにより出され、そしてファイバー光ケーブル（１）を経由して測定の部位に向けられることを特徴とする装置。
【請求項９】
自己発蛍光団の放射光が、測定の部位からファイバー光ケーブル（２）を経由して、ＣＣＤラインセンサーまたは音響光学モノクロメーターおよび光電子増倍管を含む分光計（６）へ向けられ、そして測定された数値のデジタル化後、発光強度が適当なコンピューター構造体（７）により分析されることを特徴とする、請求項８による装置。
【請求項１０】
コンピューターによる構造体における分析が、生体制御系および／または自己学習系の数学モデルによって行われることを特徴とする、請求項８〜９による装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々の代謝パラメーターの変化から特定の疾病についての結論を引き出すことを可能にするために、ヒトおよび動物の代謝におけるコントロールおよび制御過程を非侵襲的に分析するための方法および配置に関する。当該方法は、がん、炎症性疾患の早期検出、および抗酸化剤の必要性の決定のための、個々の臨床像の治療コントロールのための予防的分析、および特定の身体的および精神的ストレスをもつ職業人集団の定期検診に使用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
数年前から、蛍光スペクトルの分析は、生体膜による輸送過程に関する生物学の基礎研究および診断補助手段として生体医学での分析において高度に正確でそして非常に特異的な方法として知られており、そして現在、着実に進歩している発展期にある。当該測定方法の基礎は、人工発蛍光団（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅｓ）の性質の知識および自己発蛍光団（ａｕｔｏｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅｓ）の励起および発光波長の知識である。トリプトファン、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、グアノシン三リン酸（ＧＴＰ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ），キヌレニン、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）およびトロンボキサンのような、代謝に関係のある多数のパラメーターは、いわゆる自己蛍光をもつ。
【０００３】
前記自己蛍光の測定は、当該代謝が、非生理的な物質を供給される必要がないという、利点をもつ。例えば、特許ＤＥ  第３５４２１６７  Ａ１号で、酸化過程中のアスコルビン酸の自己蛍光の変化が、非侵襲法での目レンズ不透明性の測定に使われている。
【０００４】
さらなる研究は、ＮＡＤＨの高い未変性（ｎａｔｉｖｅ）蛍光を、黒色腫（ｍｅｌａｎｏｍａ）の検出に用いている、ＤＥ  第６９５１８９１５  Ｔ２号。
特許ＤＥ  第３２１０５９３  Ａ１号では、内視鏡による侵襲法で、ＮＡＤＨの自己蛍光が、器官の酸化還元状態の測定に使われている。
【０００５】
特許ＤＥ  第１９５３５１１４  Ａ１号では、５２０から６００ｎｍの発光範囲で、生体組織のさまざまな自己蛍光が、特定の生体的に関連のある物質を参照せずに、がん性組織の診断に使われている。本方法の場合も、当該測定装置は、内視鏡によって侵襲的に測定部位にもたらさなければならない。
【０００６】
複雑な実験の後に、生体の組織および器官の蛍光分光行動が、特許ＵＳ  第５９８３１２５号、ＵＳ  第５７６９０８１号、ＵＳ  第５３６９４９６号、ＵＳ  第６０９１９８５号、ＵＳ  第６０８０５８４号、ＵＳ  第６３４６１０１  Ｂ１号、ＵＳ  第２００２／０００２３３７  Ａ１号、ＵＳ  第５９４３１１３号、ＵＳ  第６２０５３５３  Ｂ１号に、予防がん診断に関して記載された。当該分析については、トリプトファン、ＮＡＤＨ、およびフラビン類のような個々の物質の強度、ならびに３２０から５８０ｎｍまでの波長範囲における最大蛍光強度が考慮された。加えて、フーリエ解析の結果も考慮された。
【０００７】
それらの分析では、３２０ｎｍから６００ｎｍまでの波長範囲における最大蛍光強度またはＮＡＤＨ、トリプトファン、ＦＡＤおよびキヌレニンのような関連代謝パラメーターの絶対蛍光強度の使用も、ＮＡＤＨおよびキヌレニンのような２つの物質の比も、「健康な」と「がん性の」との間の明瞭な分離を可能にしないことが、欠点と決められよう。それゆえ、例えば、ＮＡＤＨおよびキヌレニンの強度間の低比率は、がんに特有であるだけでなく、すべての炎症性疾患は同様な比率を示す。これは奇妙ではなく、多くのがん性疾患は、炎症を含むからである。
【０００８】
上記の侵襲的方法のさらなる欠点は、測定過程のストレス負荷により、当該代謝の誤った瞬間像が与えられ、そして代謝制御過程について何らの明言もできないことである。そうした明言は、短い間隔で繰り返しできるストレスなしの測定か、またはストレス負荷の前および後の時間に関して特定の仕方で測定することによってのみ可能である。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の基礎となっている問題は、下記過程における変化の場合に特異的な臨床像について結論をだせるようにするため、ヒトおよび動物の代謝のコントロールおよび制御過程の記述を可能にする方法および装置の提供である。本方法は、測定過程によるストレス負荷を起こさないために、実際の測定過程を非侵襲的にそして迅速に反復可能なように意図される。
【００１０】
本発明に従って、前記問題は、特許請求項に開示された特徴により解決される。
本発明の利点は、蛍光スペクトルの非侵襲測定およびそれにより保証されるストレスの欠如である。本測定方法により、反復測定を非常に短い間隔で行うことが可能で、そしてそれゆえに、代謝における制御過程の認識が可能である。特定のストレス条件下でのこれらの制御過程の変化により、生物の病理変化について結論を引き出すことが可能である。
【００１１】
以下に、本発明は、実施態様によって詳細に説明される。
励起光線の供給用のファイバー光ケーブル１および測定シグナルの分岐用のコリメーターを備えたファイバー光ケーブル２からなる図１による光学測定区分を用いて、［１］は身体の適当な部位、好ましくは親指と人差し指との間のしわに置かれる。両ファイバー光ケーブル１，２は、人間工学的につくられるキャリヤー、好ましくはハンドピース４内に位置され、そしてそれらのアウトレットは、好ましくは相互に垂直に位置される。ダウンストリームモノクロメーターまたはフィルターを備えたレーザーまたはコントロールキセノンフラッシュランプからなる光源５は、自己蛍光の励起用の光を出し、そしてファイバー光ケーブル１を経由して測定部位へ向けられる。励起光の波長は、好ましくは２８７ｎｍ，３０５ｎｍ，３２６ｎｍおよび３３７ｎｍである。
【００１２】
励起により測定部位で放射された蛍光は、コリメーター３により集められ、ファイバー光ケーブル２中へ連結され、そして分光計６へ向けられる。当該分光計は、ＣＣＤラインセンサー、およびトランスデューサーユニットとしてダウンストリーム音響光学モノクロメーターを備えた光電子増倍管の両方をもつことも可能である。分光計６で電気シグナルに変換された光学スペクトルは、ここで、対応するコンピューター構造体７中に保存される。
【００１３】
２８７ｎｍから６００ｎｍまでの範囲での記録波長および対応する蛍光強度からなる、前記コンピューターに保存された蛍光スペクトルは、適当なテーブルフォーマットでの分析のために準備される。
【００１４】
図２は、前記のネイティブなスペクトルの例を示す。
ＡＴＰ，ＧＴＰ，トリプトファン、オロト酸、ＮＡＤＰ，ＮＡＤＨ，ＦＡＤなどのような代謝関連の、生体的に活性な物質についての数値の組合せ（波長および蛍光強度）が、これらの表から選択される。これらの物質の励起波長および発光波長は、複合パイロットテストで決定された。異なる皮膚構造および皮膚成分は絶対値の使用を許さないので、それ以上の分析は、相対値でのみ行うことが可能である。したがって、関連生体活性物質の数値組合せを決め、そして生物物理学的および生化学的モデルでそれらを相互に関係づけることが必要である。これらのモデルは、代謝過程中に相互に反応する、相互に変換する、および／またはそれらの濃度および反応性で相互に影響を与える物質を含む。
【００１５】
図３は、診断の第一選択段階として使われ、そしてＮＡＤＨ、キヌレニン、ＦＡＤ、ＮＡＤＰおよびトロンボキサンの組合せからなる、単純な生化学モデルの結果の図解を示す。この図解は、５種の代謝関連物質の使用でさえも、がん疾患を炎症性疾患から分離するのに十分でないことを証明している。第一選択段階は、「病気の」と「健康の」とを区別するのに適するだけである。続いて、炎症性疾患とがん疾患とを区別し、そしてまた炎症性疾患のなかでの区別を検出するためにさらなる選択段階が行われる。
【００１６】
図４は、がん疾患および治療されたがん疾患および炎症性疾患の間の分離を示す。
既知の生体活性物質に基づく生物物理学的および生化学的モデルを用いる疾患の選択によるスペクトルの分析を、生体活性物質の既知数値組合せ（波長および強度）を用いずに、健康な発端者および患者のスペクトルにおける差異を検索する自己学習系を用いる分析と同時に行う。
【００１７】
図５は、波長５０９ｎｍおよび４９５ｎｍにおける追加の選択を示し、そこでは発光物質が今のところわかっていないが、本選択の使用が成功であることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】測定読取りの記録のブロック図である。
【図２】未変性蛍光スペクトルを示す図である。
【図３】選択段階としての単純生化学モデルの結果を示す図である。
【図４】がん疾患および炎症性疾患の分離の結果を示す図である。
【図５】発光波長５０９ｎｍおよび４９５ｎｍを用いる選択を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１．  励起光の供給用のファイバー光ケーブル
２．  蛍光の分岐用のファイバー光ケーブル
３．  コリメーター
４．  ハンドピース
５．  光源
６．  分光計
７．  コンピューター構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月17日(2005.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疾患の診断および予防的検査のための、高レベルの身体的および精神的ストレスをもつ職業人集団およびスポーツ家の定期検診のための、治療コントロールのための、透析およびアフェレーシス処置の過程のための、および抗酸化剤についての必要性の決定のための、ヒトおよび動物の代謝におけるコントロールおよび制御過程の非侵襲的な分析方法であって、代謝過程の間に相互に反応し、相互に変換されおよび／またはそれらの濃度および反応性で相互に影響を与えかつ（内因性の）自己蛍光を示す代謝関連物質が、それらの蛍光強度について、かくして間接的にはそれらの濃度について測定され、生化学的要件に従う相互の数学的関係に置かれ、そして疾患の代謝状態を規定にする徴候特異的モデルと比較されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記徴候特異的モデルが、臨床像のそれぞれの代謝状態に対応し、そして商、積、和、引き算、またはより複雑な公式のような数学的組合せによって蛍光強度から計算される、いくつかの（しかし少なくとも６つの）計算値からなることを特徴とする、請求項１による方法。
【請求項３】
前記蛍光強度が、それらの発光波長がわかっている代謝関連物質、好ましくはＡＴＰ，ＧＴＰ，ＦＡＤ，ＮＡＤＨ，ＮＡＤＰ，キヌレニン、オロト酸、トロンボキサンおよびトリプトファンについて２８７ｎｍから８００ｎｍの波長範囲、好ましくは３４０ｎｍから６００ｎｍで測定されることを特徴とする、請求項１または２による方法。
【請求項４】
前記蛍光強度の測定が、特定の時点および／または特定の間隔で行われ、その結果、コントロールおよび制御過程がこれらの過程測定により検出されることを特徴とする、請求項１〜３による方法。
【請求項５】
測定の特定の時点で、患者が精神的または生理的ストレスを患い、蛍光強度が当該ストレス負荷の前後で数回測定され、そして当該代謝における制御過程が決定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項による方法。
【請求項６】
自己蛍光を示す生体活性物質が、細胞および細胞間の場所で、２８７ｎｍから３４０ｎｍ、好ましくは３４０ｎｍ、の励起波長をもつ光による発光のために刺激されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項による方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項による方法を実施するための装置であって、蛍光を発するように刺激される場所が、耳たぶ、手、および外鼻孔、好ましくは親指と人差し指との間のしわに位置されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項による方法を実施するための装置であって、励起に必要な単色光が、光源（５）、好ましくは光フィルターを備えたレーザーまたはキセノンフラッシュランプにより出され、そしてファイバー光ケーブル（１）を経由して測定の部位に向けられることを特徴とする装置。
【請求項９】
自己発蛍光団の放射光が、測定の部位からファイバー光ケーブル（２）を経由して、ＣＣＤラインセンサーまたは音響光学モノクロメーターおよび光電子増倍管を含む分光計（６）へ向けられ、そして測定された数値のデジタル化後、発光強度が適当なコンピューター構造体（７）により分析されることを特徴とする、請求項８による装置。
【請求項１０】
コンピューターによる構造体における分析が、生体制御系および／または自己学習系の数学モデルによって行われることを特徴とする、請求項８または９による装置。
【国際調査報告】
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