(57)【要約】【課題】生物構造の寸法を測定する装置および方法を提供する。【解決手段】ホルモン、作動薬、潜在的薬品等の刺激に対する反応による、血管等の管状生物構造における経時的な物理的寸法の変化を測定可能とする。遺伝子の作用の特定に使用できる。【選択図】図１
2004510528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体構造の物理的寸法の変化を検出する方法であって、
生体構造に第１波長の光を照射する工程、
少なくとも第１および第２物理的状態において、その生体構造によって透過された光の強度を検出する工程、および
透過光の強度を同一波長の参照光強度と比較して、生体構造の吸収の変化を決定する工程、を含み、吸収の前記変化が物理的寸法の変化に対応する方法。
【請求項２】
前記透過光の強度を検出する工程が、生物構造のほぼ全直径にわたって透過された光の強度を検出する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
照射、検知、および比較工程を、少なくともひとつの他の波長光で少なくとも１回繰り返すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
一方の波長においては、生物構造が本質的に不透明で、他方の波長においては、生物構造が半透明となるよう波長を選択することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２または二次の波長による照射、検知および比較工程を第一波長による工程の後に行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第２または二次の波長による照射、検知および比較工程を第一波長による工程と同時に行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項７】
使用された各波長光の計測された強度を識別する工程を含むことを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
別個の検知器を使用することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
検知された複合強度を、後処理によって種々の波長成分に分けることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
生物試料が照射されない場合、参照光の強度が、測定された光の強度と一致することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
参照光の強度が、異なる物理的状態における生物試料によって透過された光の測定強度と一致することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
生物構造の物理的寸法の変化が経時的に測定される方法であって、
第１および第２時点において第１波長の光を生物構造に照射する工程、
第１および第２時点において生物構造の透過光強度を検知する工程、および
第１時点においての透過光強度と第２時点においての透過光強度とを比較して、透過光強度の変化を測定する工程、を含み、前記変化が生物構造の物理的寸法における変化を示すことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、生物構造の部分的環境を、前記第１および第２時点で変化させる工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記部分的環境を変化させる工程が、作動薬、ホルモン、潜在的薬品および／または、試験試料の生物構造近辺への添加または除去、および／または、構造への直接的な刺激、および／または、生物構造への外因核酸の移入を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
遺伝子または同様の核酸構造の効果、トランスフェクションベクタ、またはトランスフェクション対象の生物構造の潜在的安定性を測定するための請求項１４に記載の方法の使用。
【請求項１６】
ペプチドまたは蛋白質構造を生物構造に添加し、移入された遺伝子の発現を必要とせずに、ペプチドまたは蛋白質の効果を直接測定することを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
生物構造の物理的寸法の変化を検知する装置であって、
少なくともひとつの光源、光検知器、光源と光検知器の間に生物構造を配置する手段、および、透過光の性質における変化を検知・分析するための、検知された生物構造透過光の記録・分析用のデータ処理手段を備え、生物構造の物理的寸法における変化を決定することを特徴とする装置。
【請求項１８】
少なくとも前記ひとつの光源がひとつの波長の光を生成することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも前記ひとつの光源が複数の波長の光を生成することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記光検知器がＣＣＤ装置、フォトレジスタ、またはフォトダイオードを備えていることを特徴とする請求項１７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記検知器は、複数の波長の光を検知可能であることを特徴とする請求項１７ないし請求項２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
後検知手段、前検知手段、または濾光手段から選択される、検知された多波長の光を分離する手段を備え、ひとつの波長の光のみを検知器に到達させることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
さらに、生成および検知された光を整合する手段を備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記手段は、少なくとも、ひとつが生成された光を持ち、少なくとも、ひとつが検知された光を持つ整合された光ファイバを備えることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ファイバの一端は、光源または光検知器に接続され、前記ファイバの他端は対向配列されて、ソースファイバからの光が検知ファイバに入射することが可能な請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
さらに、対向配列された光ファイバを保持するように配置された、プラスチックまたは同様の光ファイバ保持器を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記保持器は、叉状の各先端が整合された二股の管を有し、光ファイバの正確な整合を確実にするため、ファイバの開口端が叉の端部と完全に重なり、使用時には、光ファイバが保持器の各叉に挿入可能であることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記生物構造を配置する手段は、ワイヤホルダ、カニューレ、または外周溝を備えたプラスチック管を有し、使用時には、生物の管構造は前記プラスチック管上に、留め具で溝の上から締めることにより配置、固定されることを特徴とする請求項１７ないし請求項２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
さらに、生物構造を液体等にさらす手段を備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記手段は、液体注入口および液体排出口を有し、生物構造が配置される、少なくともひとつのチャンバを備えることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
循環液を貯蔵するための、ひとつ以上の液体貯蔵部を備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記チャンバは、循環液をチャンバ内で、またはチャンバの中および外へ循環させるための液体ポンプを備えることを特徴とする請求項３０または請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ポンプはチャンバを、実質的に生理的液圧下に保持するよう配置されていることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
さらに、生物構造に物質を投入する手段を備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
複数のチャンバが備えられ、複数の生物構造試片が同時に調査できることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
前記データ処理手段は、コンピュータを備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
生物試片の温度を調節するための温度調節手段を備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
前記生物構造を配置するための手段は、前記構造を固定可能な蛋白質層を備える、または含むことを特徴とする請求項１７ないし請求項３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
蛋白質は、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、またはビトロネクチンであること、またはひとつ以上のこれらの誘導体であることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
管構造の内経の変化を測定するための、請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の方法の使用。
【請求項４１】
血管、リンパ管、気管、消化管、尿管、尿道、精管、細管、排泄管等から選択された生物管構造の測定のための、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の方法の使用。
【請求項４２】
試験装置において生物組織を補助するための、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、またはビトロネクチンから選択される蛋白質の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体構造の寸法を測定する装置および方法に関する。特に本発明は、限定はされないが、時間の経過に伴う生体構造の物理的寸法の変化の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動脈または筋肉などの生体構造のサイズ測定は、実験室での数多くの用途を有する。特に、多くの場合、ホルモン、作動薬、もしくは潜在的薬物に反応する血管等の収縮または弛緩を調べることが望まれる。
【０００３】
通常、かかる調査は、筋運動記録器、つまり筋肉の特性を測定する機器を使用して行われる。ワイヤ筋運動記録法（ｗｉｒｅ ｍｙｏｇｒａｐｈｙ）は、支持体に固定された１組のスチールワイヤ上に、調査中の血管を取り付けることを含む。概して、ワイヤと血管の内腔との位置合わせが難しいため、血管の取り付け作業は難しく、時間のかかる技術であり、かなりの熟練が必要とされ、血管に損傷を与えることが多い。
【０００４】
一方の支持体を、血管周径の調節を可能にするマイクロメータに取り付け、他方の支持体を、張力の発生を測定するための力変換器に取り付ける。その全アセンブリは、生理食塩溶液を含むチャンバ内に保持され、そのチャンバに様々な試験物質を加えて、血管の反応を評価することができる。しかしながら、生体内での状況を反映する手法で血管が伸ばされないことから、ワイヤ筋運動記録器から得られた情報の質は制限される。
【０００５】
他の技術としては圧力筋運動記録法があり、この方法では血管の両端をカニューレに挿入し圧力下で測定を行う。
【０００６】
圧力筋運動記録法では、生体内に近い状況下をつくることができるが、血管をカニューレに取り付けるのは困難であり、時間のかかる作業である。
【０００７】
調査中の血管の直径および長さは、熟練された実験者により顕微鏡で視覚的に確認するか、画像分析ソフトを使い、コンピュータで自動的に限定することができる。しかし、調査中の血管の寸法を正確に撮像・分析するにはかなり洗練されたソフトが必要であり、このような画像分析を血管の内径分析に適用するのは困難である。
【０００８】
灌流筋運動測定法は、かなりの数の高価な器具を必要とし、にもかかわらず可能な実験数は非常に少ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、多数の実験を実施する際には、下記の３つの基本的な不都合により、変換器や撮像技術は採用されない。第１に、組織が計測装置に装着されなければならない。これには、熟練された技術者や科学者が必要であり、貴重な時間が費やされる。第２に、これらのシステムにおける自動制御の欠如は、分析工程を通じて、熟練された技術者による監督と管理の必要性を意味する。第３に、これらのシステムは高価である。これらの基本的問題が妨げとなり、このシステムの使用を制限している。
【００１０】
本発明の目的のひとつは、従来の筋運動記録技術やシステムにおけるこれらの問題やその他の問題を回避または解決することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、生体構造の物理的寸法の変化を検出する方法であって、生体構造に第１波長の光を照射する工程、少なくとも第１および第２物理的状態において、その生体構造によって透過された光の強度を検出する工程、および透過光の強度を同一波長の参照光強度と比較して、生体構造の吸収の変化を決定する工程、を含み、吸収の前記変化が物理的寸法の変化に対応する方法を提供する。
【００１２】
よって、本発明は異なる直径および厚さを有する生物構造によって吸収される光の差異を活用するものである。さらに、これが厚さに、そして構造の吸収に作用するため、本発明によって管構造の内径における変化を検知することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、この方法は、例えば血管やその他の生物管構造測定に使用されるとよい。
【００１４】
好ましくは、透過光の強度の検出が、生物構造のほぼ全直径にわたって透過された光の強度を検出する工程を含む。このような、比較的未完成な測定方法が、実は、構造の吸収変化に基づいて、構造における変化を測定するのに十分な情報を提供することがわかっている。公知の筋運動記録法と比較して、詳細な視像は必要なく、また構造にわたる多数の異なる箇所の像を得る必要もない。したがって、情報収集および情報処理に関して有益である。
【００１５】
好ましくは、この方法は照射、検知および比較工程を、第２波長で繰り返すこと工程を含む。この工程は、さらに他の波長で所望の回数だけ実施することができる。追加の波長光の使用により、これらの構造の異なる波長における異なる透過特性から、生物構造の付加情報を提供することができる。好ましくは、一方の波長においては、生物構造が本質的に不透明で、他方の波長においては、生物構造が半透明となるよう波長を選択する。調査中の組織に関して一般的知識のある熟練の当業者には明白であるが、いくつかの波長は高吸収性であり、他の波長は大小の光学密度の光路対照を提供するように波長を選択することができる。第２または二次の波長による照射、検知および比較工程を第１波長による工程の後に行ってもよく、また、同時に行ってもよい。別々に工程を実施すると、各波長からの情報は確実に別々に保持される。工程を同時に実施する場合は、この方法が、使用された各波長光の、計測された強度を識別する工程を含むことが望まれる。例えば、別個の検知器を使用してもよく、または、検知された複合強度を種々の波長成分に分けるために、後処理を実施してもよい。
【００１６】
好ましくは、生物試料が照射されない、つまり、ブランク参照測定の場合、参照光の強度が、測定された光の強度と一致する。よって、使用された光波長に作用する、測定のために使用されたシステムのいかなる特徴も考慮されることとなる。また、参照光の強度が、異なる物理的状態における生物試料によって透過された光の測定強度と一致してもよい。これにより、時間の経過に伴う、生物構造の透過特性における変化を得ることができる。もちろん、透過光の絶対測定と比較測定の両方のため、２つの参照強度の複合を使用してもよい。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、生物構造の物理的寸法の変化が経時的に測定される方法であって、第１および第２時点において第１波長の光を生物構造に照射する工程、第１および第２時点において生物構造の透過光強度を検知する工程、および第１時点においての透過光強度と第２時点においての透過光強度とを比較して、透過光強度の変化を測定する工程、を含み、前記変化が生物構造の物理的寸法における変化を示すことを特徴とする方法を提供する。
【００１８】
この方法は、さらに、生物構造の部分的環境を、前記第１および第２時点で変化させる工程を含んでもよい。例えば、作動薬、ホルモン、潜在的薬品および／または試験試料の生物構造近辺への添加または除去、および／または、構造への直接的な刺激を含んでもよい。また、この方法は、生物構造への外因核酸の移入を含んでもよく、これは、遺伝子または同様の核酸構造の効果、トランスフェクションベクタ、またはトランスフェクション対象の生物構造の潜在的安定性を測定するために使用されてもよい。その他、移入された遺伝子の発現を必要とせずに、ペプチドまたは蛋白質の効果を直接測定するためにペプチドまたは蛋白質構造を生物構造に添加してもよい。
【００１９】
本発明の方法で使用する式は、本発明の実施例を参照して詳細に説明する。また、本発明は管状生物構造における物理的変化の測定で、これらの方程式を使用する。
【００２０】
本発明のさらに別の態様によれば、生物構造の物理的寸法の変化を検知する装置であって、少なくともひとつの光源、光検知器、光源と光検知器の間に生物構造を配置する手段、および、透過光の性質における変化を検知・分析するための、検知された生物構造透過光の記録・分析用のデータ処理手段を備え、生物構造の物理的寸法における変化を決定することを特徴とする装置を提供する。
【００２１】
前記光源は、ひとつの波長、または複数の波長の光を生成してもよい。いくつかの別個の光源を交互に使用してもよい。
【００２２】
光検知器は、例えば、ＣＣＤ装置、フォトレジスター、またはフォトダイオード等を備えていてもよい。この検知器は、ひとつの波長のみ、または複数の波長の光を検知可能としてもよい。この光検知器が複数の波長の光を検知可能な場合、好ましくは、この装置はさらに検知された多波長の光を分離する手段を備えてもよく、これがデータ処理手段等の後検知手段、１度にひとつずつの波長の光を生成する手段等の前検知手段、または、ひとつの波長の光のみを検知器に到達させる濾光手段を備えていてもよい。
【００２３】
この装置はさらに、生成および検知された光を整合する手段を備えていてもよい。好ましくは、前記手段は、少なくとも、ひとつが生成された光を持ち、少なくとも、ひとつが検知された光を持つ整合された光ファイバを備えている。このファイバの一端は、光源または光検知器に接続され、前記ファイバの他端は対向配列されて、ソースファイバからの光が検知ファイバに入射可能となっている。この装置は、さらに、対向配列された光ファイバを保持するように配置された、プラスチックまたは同様の光ファイバ保持器を備えている。前記保持器は、都合よく、叉状の各先端が整合された２股の管を有してもよく、使用時には、ファイバの開口端が叉の端部と完全に重なり、光ファイバが保持器の各叉に挿入可能となる。これにより、光ファイバの正確な整合が確実となる。
【００２４】
この生物構造を配置する手段は、ワイヤホルダ、カニューレ等を有してもよい。好ましくは、配置手段は、外周溝を持つプラスチック管を有し、使用時には、生物の管構造は前記プラスチック管上に、留め具で溝の上から締めることにより配置、固定される。この管はポリプロピレン製であるとよい。
【００２５】
好ましくは、この装置は　さらに、生物構造を液体等にさらす手段を備える。好ましくは、この手段は、液体注入口および液体排出口を有し、生物構造が配置される、ひとつのチャンバを備える。この装置は、さらに、循環液を貯蔵するための、ひとつ以上の液体貯蔵部を備えてもよい。このチャンバは、循環液をチャンバ内で、またはチャンバの中および外へ循環させるための液体ポンプを備えてもよい。また、このポンプはチャンバを、実質的に生理的液圧下に保持するよう配置されてもよい。さらにまた、この装置は、生物構造に物質を投入する手段を備えてもよい。例えば、試験物質を循環液に投入するために、注射器を使用してもよい。好ましくは、複数の生物構造試片が同時に調査できるよう、複数のチャンバが備えられていてもよい。
【００２６】
好ましくは、前記データ処理手段は、コンピュータを備えている。
【００２７】
解剖後、切り取られた組織は本来弛緩性であるため、扱うのが難しい。これは、特に、ワイヤホルダ、カニューレ等を備える配置手段による、正確な配置において言える。この不都合を回避するため、本発明のさらに他の態様によれば、組織を固定・配置することで配置装置による配列を可能とする方法が提供される。この方法は、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、フィブリノゲン、ビトロンネクチンから選択される一種類以上の蛋白質からなる層の上に、配置することを含む。
【００２８】
この方法は、さらに、まずポリプロピレンまたはポリエチレンの表面上に蛋白質層を配置する工程を含んでもよい。好ましくは、プラスチック面の内面は、組織を配置する凹形の面を確保するため、円錐形の漏斗の半分となっている。このような２つの漏斗を硬質の溶液槽の上に、それぞれの開口部が対向するように対置する。第１の漏斗は溶液槽の一部として固定され、第２の漏斗は、好ましくは、水平面上において第１の漏斗に向かって、または第１の漏斗側からの移動ができるようにレールに取り付けられて、溶液槽上に配置するとよい。
【００２９】
さらに、選択された配置装置による組織の正確な位置への配置は、固定された円錐形漏斗の頸部における、組織の外径と同距離地点に、組織の一端を配置することで達成できる。第２の漏斗については、円錐形の漏斗の頸部に配置された組織の端部が、再度、漏斗における組織の外径と同距離地点に来るまで水平面上を移動させる。そして、この組織は可動式の第２の漏斗の蛋白質層上に静かに配置される。
【００３０】
配置装置はまず漏斗の細い部分へ、そして固定された組織へと導かれる。
【００３１】
本発明の装置における、生物構造の配置手段は、構造を固定するための蛋白質層を含んでもよい。
【００３２】
一般的には、蛋白質は、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、またはビトロネクチンでもよく、ひとつ以上のこれらの誘導体であってもよく、またはこれらの混合物であってもよい。
【００３３】
また、本発明では、試験装置において生物組織を補助するため、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、またはビトロネクチンから選択される少なくとも一種類の蛋白質を使用する。
【００３４】
この装置は、さらに、生物試片の温度を調節するための温度調節手段を備えてもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明における前述の、または他の態様を実施形態に基づき、図面を参照して説明する。
【００３６】
まず、図１は本発明のひとつの実施形態にかかる生物構造計測の際の概略配置を示す。血管等の生物管構造１２を筐体１４に懸架し、光源１６をこの血管１２に照射する。開口部１８によって一部の光のみ透過される。光源１６はいくつかのスペクトル成分からなり、各スペクトルは血管１２を透過する光の強度プロフィール２０を生成し、その性質は血管の幾何学的外形と光学特性に依存する。収束レンズ２２と検出器２４によって各スペクトルの透過光について単点強度計測を行う。この計測は本質的にスペクトル成分の集積強度プロフィールである。
【００３７】
一連の計測は各スペクトルにおける組織透過後の強度の吸光値（集積強度プロフィール）からなり、これらをεｉとする。一連の参照計測ε０ｉは組織なしで行う。
【００３８】
ひとつの（あるいは、いくつかの）成分において、組織は本質的に不透明となり、別の（それ以外の）成分において組織が半透明となるよう、スペクトル成分を選択する。光学濃度の増加に伴い、光吸収も指数関数的に増加（必然的に）するため、これらの状態の変化は実際かなり制限される。よって、研究対象組織に関しての一般的知識に鑑みて、いずれにしても高吸収性の成分や、大小の光学濃度の光路の対照ができるスペクトル成分を選択することができる。この特性は標準の灌流筋運動測定法において血管内腔と血管壁の対照を表すのに用いられる。
【００３９】
図２は、２つのスペクトル成分ｉとｊを持つ血管模型における一連の仮説的かつ代表的な強度測定を示す。各スペクトルについて参照測定ε０ｉとε０ｊを参照番号２６、２８で示し、継時的に実施された一連の吸光測定εｉ（ｔ１）およびεｉ（ｔ１）を参照番号３０、３２で示す。血管の性質が時間ｔ１からｔ２へと変化し（例えば、ホルモンがシステムに投入され血管を収縮させる）血管は本質的にスペクトル成分ｊに対して不透明であることがわかる。したがって、この成分のみからは血間内腔の情報は何も得られない。これらの測定はすべて固定開口によって得られるため、吸光値とプロフィールの関係を単に次のように表すことができる。
【００４０】
【式１】
2004510528.tif 000003
【００４１】
【式２】
2004510528.tif 000004
【００４２】
式中、一単位長さにおける強度Ｉｉの照射パターンは均一であり、Ｍは開口サイズの測定単位である。血管と内腔サイズの変数はそれぞれ（Ｖ（ｔ）、Ｌ（ｔ））で表され、血管と内腔においての光吸収係数は（αＶｉ、αＬｉ）で表される。下記のように正規化された吸光係数を用いるとよい。式中、正規化された値は変数の上に記された記号で表わす。
【００４３】
【式３】
2004510528.tif 000005
【００４４】
組織光学特性がわかっていれば（あるいは、測定できれば）血管および内腔のサイズについて２種の方程式（つまり、２種のスペクトル成分）を解くことができる。血管壁がある特定の選択されたスペクトル成分、例えばスペクトル成分ｊに対して不透明であれば、更なる単純化が可能である。この場合、正規化された吸光係数は次のように減少する。
【００４５】
【式４】
2004510528.tif 000006
【００４６】
したがって、内腔サイズは下記の式より求められる。
【００４７】
【式５】
2004510528.tif 000007
【００４８】
熟練された当業者によって注意深く選択されたスペクトル成分においては、下記の条件が適用される。
【００４９】
【式６】
2004510528.tif 000008
【００５０】
よって、下記式となる。
【００５１】
【式７】
2004510528.tif 000009
【００５２】
他に多くの組織幾何学的外形図モデルや関連の吸光プロフィールが考えられる。ここに、挙げるのは単にその一例であり、血管内腔と測定された少なくとも２つの対照的なスペクトル成分の正規化された吸光係数の関係を示すものである。ここで得られたのは線形の関係であるが、原則として非線形も考えられる。実際のシステムにおいては、この関係は血管の幾何学的配置と散乱特性を模した組織模型（つまり、実際の組織試料の幾何学的配置および光学特性を模してつくられた物質であり、例えば、微細な砂を埋め込んだ光学樹脂からつくられた柱体）を較正することによって調査できる。このような模型の作成は容易である。
【００５３】
図３に血管４２などの生物構造を測定するための装置４０の概略図を示す。この装置４０は、血管４２が取り付けられ、その状態を保つのに適した培養液を含んだチャンバ４４を有している。光源４６が、レンズ５０において複数のスペクトル成分４８の通過する範囲を生成する。このレンズ５０はそれぞれの成分４８をひとつの光照野５２に視準、調整する。そして、この光照野５２は光ファイバ配列５４によってチャンバ４４と血管４２の適した箇所を照射するように誘導される。血管４２を透過した光５６は次段階光ファイバ配列５８によって受光され、透過光の集積強度プロフィールを提供する、適した光検知器６０へと誘導される。強度データは、パーソナルコンピュータなどのデータプロセッサ６２に送られる。このデータプロセッサ６２は、装置４０の他の部分との間でデータの送受信可能にすることもでき、また、装置の運転を管理するようにすることもできる。さらに、このパソコン６２は実験の記録のために、モニターやプリンターなどの出力器６４と接続される。
【００５４】
この装置４０における種々の部分について、さらに詳細に述べる。図４は、照射と透過光の適した方向を確保するために（図３の光ファイバ配列５４，５８によって）、装置４０と共に使用される光ファイバ保持器７０を示す。この保持器７０は、逆杯形管状の金型プラスチック７２よりなり、配された分岐点７４によって互いの開口部が対向する二つのチャネル部７６，７８が形成される。この保持器７０は円形の旋回台８０に取り付けられ、そのため、保持器は簡単に位置変更ができる。使用時には、それぞれ送信器、受信器の役目をする２つの光ファイバが旋回台８０から管７２に挿入される。送信ファイバは管から左のチャンネル部７６に送られ、受信ファイバは右のチャンネル部７８に送られる。送信ファイバから放出する光が受信ファイバで検知できるようにファイバの端部はチャンネル部７６，７８の端部と揃えておく。残りの端部は装置における適した送信器または検知部に接続されている。使用時には、各チャンネル部７６，７８が計測される生物構造のどちらか一方の側に来るように保持器７０を配置する。
【００５５】
生物構造が管状の構造である場合は、図５に示すような組織取り付け台によって保持器に取り付けられる。組織装着台８２は、平行した壁を有するポリプロピレン製の管８４からなり、外径は長さの約１／１０であり、内径は外径のほぼ４／５である。一方の端部からほぼ管の外径に等しい距離の位置に、２０ｍｍの溝８６が設けられている。組織装着台８２を作製するには、標準ポリプロピレン管材料（Ｃａｍｌａｂ社、ケンブリッジ、英国）を適当な長さに切り、マイクロ旋盤に取り付ける。熱した手術用の針（２８ゲージ）を保持したマイクロマニピュレータを、回転しているプラスチック管にゆっくりと近づけ、２０ｍｍの周囲溝を管材料に形成する。血管を装着台８２に取り付けるために、調査中の血管の一部を、血管の端部が溝８６を通過するまで台上に引っ張る。細いプラスチック製のひもで血管を溝の上から丁寧に締め、装着台８２に固定する。
【００５６】
図６は本発明の実施形態にかかる生物構造測定のための他の装置９０を示す。この装置９０は実験試料を配置する４つのチャンバ９２を有し、それぞれのチャンバには、前述したように光ファイバ保持器７０が配設されている。
【００５７】
この装置は透過光の強度を監視するためのオシロスコープ９４を有し、実験データを分析・表示するための、モニタ９８を備えたパーソナルコンピュータ９６に接続されている。また、装置９０は実験工程で使用される培養液や他の物質を、貯蔵・分配するための多数の流体貯蔵部１００と、流体を汲み出すための多チャンネルカセットポンプ（煩雑さを避けるため図示しない）を有する。装置９０を実験工程下に準備するため、前述された組織装着台を各チャンバ９２の２つのステンレス製のスチールパイプに取り付ける。切り取られた血管の一部（長さ範囲８−１６ｍｍ、直径範囲１００−１０００μｍ）を、２ｍｍの血管が組織装着台を囲むまで、カニューレ基部に引っ張る。前述したように、血管はプラスチック製のひもによって固定される。
【００５８】
組織調査の前に、光ファイバ保持器７０を旋回させ、組織を横切るように配置する。よって、光ファイバの端部は並列となり放射された光は組織の縦軸に対してまさに垂直となる（図４の点線７９）。
【００５９】
実験を始める前に、管組織システムによって散水ループに接続され、ソレノイド弁によって制御される流体貯蔵部１００を適当な溶液で満たす。通常、貯蔵部にはすすぎ液と薬剤を投入する。貯蔵部への充填は、各調査の前に手動で穴を満たすことにより行う。
【００６０】
図１４に示す配置手段は組織の正確な配置を可能とする。
【００６１】
解剖後、切り取られた組織は本来の性質として弛緩であり、扱いが困難である。これは、特にワイヤホルダ、カニューレ等を備えた配置手段による正確な組織配置に関して言える。この不都合を回避し、図１４に示すように、組織を固定・配置することで配置装置による配列を可能とする。コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、フィブリノゲン、ビトロンネクチンから選択される蛋白質からなる層の上に、鉗子を使って組織構造を静かに配置することにより、組織がその位置に保持される。
【００６２】
蛋白質層はポリプロピレンまたはポリエチレンの表面上に配置することができる。好ましくは、プラスチック面の内面は、組織を配置する凹形の面を確保するため、円錐形の漏斗の半分となっている。図１４からもわかるように、このような２つの漏斗を硬質の溶液槽の上に、それぞれの開口部が対向するように対置する。第１の漏斗（Ａ）は溶液槽の一部として固定され、第２の漏斗（Ｂ）は、好ましくは、水平面上において第１の漏斗に向かって、または第１の漏斗側からの移動ができるようにレールに取り付けられて、溶液槽上に配置するとよい。
【００６３】
選択された配置装置による組織の正確な位置への配置は、固定された円錐形漏斗（Ａ）の頸部における、組織の外径と同距離地点に、組織の一端を静かに配置することで達成できる。第２の漏斗（Ｂ）については、円錐形の漏斗の頸部に配置された組織の端部が、再度、漏斗における組織の外径と同距離地点に来るまで水平面上を移動させる。そして、この組織は可動式の第２の漏斗（Ｂ）の蛋白質層上に静かに配置される。
【００６４】
配置装置はまず漏斗の細い部分へ、そして固定された組織へと導かれる。
【００６５】
ここで、実験の種々の実施例を説明する。全ての実験は、それぞれのモジュールに４つのチャンバと多数の貯蔵部としての機能を備えた変形圧力筋運動記録器（Ｐ１１０、Ｄａｎｉｓｈ Ｍｙｏｔｅｃｈ社、オルフス、デンマーク）によって実施した。また、２０５Ｕ／ＣＡ型多チャンネルカセットポンプ（Ｗａｔｓｏｎ−Ｍａｒｌｏｗ社、Ｃａｍｌａｂ社、ケンブリッジ、英国）も使用した。
【００６６】
使用説明書に基づいて筋運動記録器の準備と操作を行い、本測定の手法に則して変更を加えた。
【００６７】
【実施例】
実施例１　作動薬に誘発された、ラットの腸間膜動脈における血管収縮と血管拡張の吸収分光学
正常血圧の雄ウィスターラットから第３の腸間膜動脈を取り出し、温度３７℃、ガス（Ｏ２＝９５％、ＣＯ２＝５％）を供給した、標準の生理食塩溶液（ＰＰＳ）中の２つの灌流チャンバに配置した。脈管を６０ｍｍＨｇに加圧し、３０分間安定させた。そして、一方の脈管は実験の対照とし、もう一方の脈管には濃度を増加させたトロボキサンＡ２擬症のＵ４６６１９を与えた。透過スペクトルを１秒間隔で記録し、前述した方法により分析した。
【００６８】
Ｕ４６６１９による血管収縮は、内腔直径の変化による透過スペクトルの移動に基づき検出された。正確に、また継続的に内腔直径を測定するため、前述した光学吸光モデルを使用した。そして、このデータは濃度（作動薬）に対する反応（内腔直径における％変化）のグラフで表される（図７）。
【００６９】
実施例２　ラットの動脈の吸収分光学
雌の成体正常血圧ウィスターラットと８週間前に高血圧症を発症させた高血圧のゴールドブラット（１腎臓、１クリップ）ラットから第３の腸管膜抵抗性動脈を取り出した。１６匹の動物（６匹の８週間正常血圧、５匹の８週間高血圧、３匹の４週間正常血圧、２匹の４週間高血圧）から得た２０の動脈サンプル（１０正常血圧サンプル、１０高血圧サンプル）を調査した。切り取った動脈部分は、筋運動測定器に取り付ける前に冷たい塩水液に保存した。
【００７０】
環状の組織標本を２つのステンレススチールワイヤ（直径４０μｍ）に取り付け、ガス（Ｏ２＝９５％、ＣＯ２＝５％）を注入した生理食塩溶液に入れ、７５度、７．４ｐＨの条件下に保った。ワイヤは、筋運動測定器の両取り付け先端部に固定した。これによって、脈管の内径を一方の取り付け先端部につけられた自動直線ステージにより直接制御可能とした。中膜厚み（ｗ）、ワイヤ直径（ｄ）およびワイヤ分離（ｓ）の形態的測定は、最低緊張下の脈管を光学顕微鏡や糸線入り校正接眼レンズを用いて測定することにより実施した（図８）。各脈管の等距離位置で得られた３つの値の平均を使用した。生理的条件下、環状の断面と仮定すると、有効内周（Ｃ）、内腔直径（Ｌ）、脈管壁の断面積（Ａ）は下記の方程式を用いて算出できる。
【００７１】
【式８】
2004510528.tif 000010
【００７２】
【式９】
2004510528.tif 000011
【００７３】
【式１０】
2004510528.tif 000012
【００７４】
単純な光ファイバと連結された分光器を、脈管上を終端する探触子によってマルバニ・ミオグラフ（Ｍｕｌｖａｎｙ ｍｙｏｇｒａｐｈ）に統合することにより分光学測定を達成した。タングステンハロゲン光源（１５０ｗ）からの光は光ファイバおよび視準レンズを介して筋運動測定器に導かれるようにした（図９）。透過システムの正確な位置決めを達成するため、光ファイバ探触子（先端：直径１ｍｍ、ガラスファイバ：芯直径５０μｍ）を、水平（解像度０．０１ｍｍ）および垂直（解像度０．０５ｍｍ）直線ステージに固定された探触子アセンブリによって、脈管上に配置した。探触子に連結されたダイオードアレー分光計によって、２−３秒間隔で、脈管直径が１００μｍから３５０μｍになるまで５０μｍ延伸ごとに記録した。透過スペクトルを２つの探触子位置から得た。一方は定置探触子ヘッドより、他方は５０μｍの水平延伸ごとに２０μｍ移動された探触子ヘッドにより採取した。その後の分析において、最終的に計６５９スペクトルが使用された。標準規格化法によって、原スペクトルを、バックグラウンドを除いた原動脈スペクトルと白色光スペクトルの比率である透過スペクトルに変換した。透過光の分析において、正常および高血圧脈管を区別する観察された特質が、脈管壁の根元的な構造変化を反映するとすれば、スペクトルの質量分析は、原則として、組成物の多変量解析によって実行できたはずである。しかしながら、この段階において、構造変化の有無とその性質が確定されなかったため、主要なスペクトル特質の程度と有効性を確立するよう、経験的アプローチが好まれたものである。実験下の透過スペクトル（Ｔ）の全般的な形状は、ロジスティック関数を使ってコンパクトに表現可能である。
【００７５】
【式１１】
2004510528.tif 000013
【００７６】
準ニュートンアルゴリズムによって、この非線形関数を観測したスペクトルに適合させた。ここで報告された分析に適用されたこの方程式の２つの項のみを使用して、十分に正確なデータ（ＲＭＳ誤差＝３％）を得ることができた。
【００７７】
結果
図１２は、顕微鏡使用によって測定された、動脈試験片の平均寸法を示す。
【００７８】
脈管成長の有無は、両方の高血圧発症経時グループにおいて明らかであった。４週間高血圧動物では、ペアの正常血圧実験対照と比べて、中膜の断面積（中膜：内腔比率で６５％）に９８％の顕著な増加がみられた。８週間高血圧グループの脈管でもまた、これらのパラメタにおいて増加がみられた（中膜断面積で２０％、中膜：内腔比率２０％）。４週間グループのデータは、１匹の動物が異常な高血圧を発症し（２３１ｍｍＨｇ）組織成長を見せたため、彎曲されたものである。本調査の目的は、この特定の高血圧モデルの様態を調査することではなく、分光学の有用性を確かめることにあるので、これらのデータは後に非常に有用である。
【００７９】
脈管壁の厚さ変化がスペクトルの垂直変化に反映されるため（図１０）、４週間動物の脈管から導かれた透過光（解像度＝１ｎｍ）は、正常血圧と高血圧の脈管を鮮明に分ける。８週間グループで観察された差異は、４週間グループでは脈管壁の厚さにより見られなかった。動脈内腔の差異増加（Ｎ１からＮ２、Ｈ１からＨ２）が垂直面において観察された吸収スペクトルに作用し、壁の厚みと吸収スペクトルの相関関係を確認することとなった。スペクトルの青−緑領域における高吸収性質を含め、高血圧および正常血圧の脈管を区別する、さらに繊細な特質が観察された（図１０、４００ｎｍ−５００ｎｍ）。これらの観察における一貫性を考慮すれば、これらのデータソースを確実にするため、更なる詳細な定量分析が適切である。
【００８０】
図１１は定型的な透過スペクトルとその経験的モデルを示す。モデルのパラメターは、ａ１＝０．３９， ａ２＝０．０９８， ｂ１＝０．０５７ｎｍ−１，ｂ２＝０．１７９ｎｍ−１，λ１＝４１２ｎｍ， λ２＝７５３ｎｍである。 これらの各パラメータはデータ適合処置に関して異なった感度を示すため、パラメータ予測の精度は個々に評価された。この評価は他の場所でも行われ、その分析の結果は下記に示すようなモデルパラメータの決定における最悪の予想誤差へとつながっている。誤差：ａ１（±０．０２）， ａ２（±０．０３）， ｂ１（±０．００６），ｂ２（±１．５），λ１（±４），λ２（±４４）。これらの誤差は調査されたスペクトルの大部分よりもかなり大きく、結果の控えめな解釈で見積もっている。また、これらの誤差は限定されたデータから得られたものであり、絶対誤差を考えるうえでの基準にすぎないということを強調しておく。
【００８１】
スペクトルと形態学結果の比較
どちらの高血圧経時グループも中膜成長傾向を示した。図１３は透過スペクトル特質（ａ１， ａ２， ｂ１，ｂ２，λ１，λ２）と従来から調査に使用されていたパラメータの比較から得た線形相関係数、および、高血圧の臨床的定義（中膜：内腔比率（Ｒ）、中膜断面積（Ａ）および血圧（ＢＰ））を詳細に示すものである。分光学および、従来、高血圧の定義のために使用されてきたものから得られた特質との間には、４週間グループでみられた線形に関しての更なる重要性とアプローチをはじめ、多くの、統計上重要な相関関係が存在する。中膜と内腔の比率は解剖学上の変異性と中膜成長に伴う脈管サイズの変化を反映することが期待され、これがまた透過光の再測定に反映されることとなる。これらの効果はＲと４週間グループの測定因子の重要な相関関係によって暗示される。構造上の違いが少ない８週間グループにおいては、相関関係数は減少するが、重要な変化は２つの計測因子によって検知可能である。実は、最重要相関関係はｂ１，λ１およびＢＰ，Ｒ間で発生している。ここで、ＢＰとＲ自体が強く関係しており（４週間グループの相関係数＝０．９８）、多くの調査において、それらと、観測されたスペクトル特質との関係は本調査の最重要結果となる。これらのスペクトル特質が、３５０−５５０ｎｍ範囲の平均スペクトル形状を模するロジスティック関数（前述の方程式）と関連するため、高血圧の有無とスペクトルの青−緑領域における差動吸収の有無との関連が確立される。
【００８２】
下記に示す実施例は、本発明にかかる装置と方法を使用した仮定的な測定に関するものである。
【００８３】
実施例１　重症の四肢虚血症患者の近位および遠位皮下動脈の吸収分光学
重症の四肢虚血症患者の近位および遠位皮下動脈を灌流部にセットし、標準ＰＳＳで灌流する。四肢虚血患部の近位の脈管と遠位の脈管とを比較する。各タイプの脈管からの吸収スペクトルに基づいて、中膜：内腔比率、脈管壁の断面積、壁厚さの差異を調査する。
【００８４】
結果は、壁厚さ、中膜：内腔比率および内腔直径の差異を反映し、虚血症（Ｉ）の脈管の吸収スペクトルは非虚血症の（Ｎ）近位脈管のそれと、著しい差異を示すかを実証する。
【００８５】
また、この装置は、トランスフェクションの実験にも使用される。工程中において、血管は選択されたいかなる薬品やベクタにも曝されることとなる。それが、例えば遺伝子物質の移入用ベクタの場合、圧力および流動条件が適当に選択されていれば、この物質は脈管組織へと運搬される。脈管組織へ移入するや、血管細胞は遺伝物質によってコードされた特定の蛋白質を生産する。これらの蛋白質は細胞膜組織に進入し、そこに留まる。このプロセスにかかる時間は、ベクタとその促進システムに基づく。適したトランスフェクション期間（調査官によって決定され試験の前にプログラムされる）の後、灌流貯蔵部を、トランスフェクション中に生産された蛋白質を刺激するのに適すよう選択された作動薬を含んだ貯蔵部と交換する。組織中の蛋白質と接触すると、作動薬は機能的反応を引き起こす（通常、血管収縮または血管拡張、若しくは壁構造の変化）。
【００８６】
これらのどんな変化も、脈管組織の光学特性の変化に反映される。
【００８７】
実施例２ リポフェクタミン（ＬｉｐｏｆｅｃｔＡＭＩＮＥ）試薬を使用したＮＯＳシンターゼ遺伝子の一時的トランスフェクションおよび吸収分光学によるトランスフェクションの機能的検知
マウスの第一の腸間膜動脈を切り取り、１０％のウシ胎児血清を加えたＯｐｔｉｍｅｍＩに保存する。適切なプラスミドに挿入されたｃＤＮＡ（ＮＯＳの）をその使用説明書に基づきリポフェクタミンと混合する。２つの動脈を別々の灌流チャンバにセットする。第１の組織（Ａ）を実験対象（リポフェクタミンとｃＤＮＡを挿入しないプラスミドを投入）とし、第２の組織（Ｂ）にはリポフェクタミンとｃＤＮＡを含んだプラスミドを投入する。そして、動脈を、適したトランスフェクション液に８時間浸す。
【００８８】
ＮＯＳｃＤＮＡトランスフェクション効率の測定
８時間後、灌流部は自動的に切り替わり、脈管を標準ＰＳＳで灌流する。吸収分光学による内腔直径の分析が始まり、動脈の収縮状態についての継続的な情報を提供する。
【００８９】
ＮＯＳ活動の機能的検知は２段階プロトコルによって達成される。まず、ＡＣｈ（ａｃｅｔｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）に対する濃度反応カーブを両方の動脈に行う。濃度反応カーブの実施中、吸収分光学を通して、血管状態の変化を継続的に観察する。ＡＣｈが、発現したＮＯＳシンターゼを選択的に活性化し、血管拡張神経酸化窒素（ＮＯ）の解放を促す。したがって、ＡＣｈに反応した血管拡張から、ＮＯＳの存在が実証される。実験対象の脈管の組織には、ＮＯＳｃＤＮＡが移入されていないため、ＡＣｈに反応しての血管収縮はほとんどみられない。
【００９０】
それから、両脈管を標準ＰＳＳで３０分間灌流する。ＡＣｈによる血管拡張はＮＯＳ活性によるものであり、その他の未特定の因子によるものではないことを証明するために、第２段階のプロトコルを実施する。ＡＣｈに対する濃度反応カーブを、ＮＯＳの選択抑制剤であるＬ−ＮＡＭＥの存在下で、繰り返し行う。第１段階で、ＡＣｈがＮＯＳ活性によって血管収縮を誘導したとすれば、Ｌ−ＮＡＭＥがＡＣｈに対する更なる反応を抑制するはずである。
【００９１】
実施例５　アデノウィルスベクタを使用したＯＲＬ−１ノックアウトマウス腸管のＯＰＬｃＤＮＡトランスフェクション
マウスから切り取られた２つの腸管片を、それぞれ灌流チャンバにセットし、標準ＰＳＳで灌流する。ＯＲＬ−１受容体に対するｃＤＮＡを巨細胞プロモーターを含むアデノウィルス転移プラスミドに結紮する。このウィルスをＯｐｔｉｍｅｍＩで希釈してから、一方の腸管片を２時間灌流する。もう一方の腸管片には、ＯＲＬ−１ｃＤＮＡを含まないウィルスを投入し実験対象とする。
【００９２】
トランスフェクション期間の後、選択ＯＲＬ−１作動薬刺激灌流に対する収縮の分光器検知により、発現したＯＲＬ−１受容体の機能検知を行う。実験対照の組織は反応しないはずである。刺激反応がＯＲＬ−１受容体によるものであることを実証するために、ナロキソン等の選択ＯＲＬ−１作動薬の存在下で、刺激を繰り返し与える。よって、作動薬がＯＲＬ−１受容体を含む反応を遮断し、痛覚は影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様にかかる生物構造の測定方法の実施を示す概略図
【図２】あるひとつの生物構造を透過した２つの異なった波長の光強度の仮定例を示す図
【図３】本発明の他の実施の形態にかかる生物構造の測定装置を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態にかかる生物構造の測定装置において使用される光ファイバ保持器を示す図
【図５】本発明の実施の形態による装置とともに使用される生物構造装着手段を示す図
【図６】本発明の実施の形態にかかる生物構造測定装置を示す図
【図７】図６の装置によって測定された異なった濃度の作動薬に対する血管の内腔直径の変化率を示すグラフ
【図８】後述の実施例２でさらに詳しく説明する筋運動記録器における緊張下の血管の幾何学的外形図
【図９】実施例２で説明するＭｕｌｖａｎｙ　Ｍｙｏｇｒａｐｈを使用した吸収分光学の実験装置を示す概略図
【図１０】Ｍｕｌｖａｎｙ　Ｍｙｏｇｒａｐｈを採用した装置で、２５０μｍ（Ｎ１，Ｈ１）および３００μｍ（Ｎ１，Ｈ２）の線形変換緊張下における通常（Ｎ１，Ｎ２：ＢＰ＝１３５．４ｍｍＨｇ，中膜厚さ＝２５．３２μｍ）および高血圧（Ｎ１，Ｎ２： ＢＰ＝２３１ｍｍＨｇ， 中膜厚さ＝４６．７μｍ）の血管から得られた透過スペクトルを示す図で、スペクトルは一対の試験片より得ている
【図１１】３５０μｍに線形変換緊張下における実験対象の血管の適合化・平均化・正規化された透過スペクトルを示す図で、データポイントは円で示し連続した線は下記の式によって表される
【式１２】2004510528.tif 000014
【図１２】血圧（Ｔａｉｌ−ｃｕｆｆ法）および腸間膜動脈の組織形態特性（ｍｅａｎ±ＳＥＭ）を示す表
【図１３】全てのグループ（４週間、８週間クリップおよび実験対象）から得られたデータの相関係数のマトリックスを示す図で、分析されたスペクトルの総数＝６５９（＊ｐ＜０．００１、正常血圧ｖｓ高血圧）
【図１４】本発明の装置に試験対象組織を配置するための配置手段を示す図
【図１】
2004510528.tif 000015
【図２】
2004510528.tif 000016
【図３】
2004510528.tif 000017
【図４】
2004510528.tif 000018
【図５】
2004510528.tif 000019
【図６】
2004510528.tif 000020
【図７】
2004510528.tif 000021
【図８】
2004510528.tif 000022
【図９】
2004510528.tif 000023
【図１０】
2004510528.tif 000024
【図１１】
2004510528.tif 000025
【図１２】
2004510528.tif 000026
【図１３】
2004510528.tif 000027
【図１４】
2004510528.tif 000028
【国際公開パンフレット】
2004510528.tif 000029
2004510528.tif 000030
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004510528.tif 000087
2004510528.tif 000088
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月16日(2002.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体構造の物理的寸法の変化を検出する方法であって、
生体構造に第１波長の光および少なくともひとつの別の波長の光を照射する工程、
少なくとも第１および第２物理的状態において、その生体構造によって透過された各波長の光の強度を検出する工程、および
透過された各波長の光の強度を同一波長の参照光強度と比較して、生体構造の吸収の変化を決定する工程を含み、吸収の前記変化が物理的寸法の変化に対応する方法において、前記方法が、
使用された各波長の測定された強度を識別する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記透過光の強度を検出する工程が、生物構造のほぼ全直径にわたって透過された光の強度を検出する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一方の波長においては、生物構造が本質的に不透明で、他方の波長においては、生物構造が半透明となるよう波長を選択することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２または二次の波長による照射、検知、および比較工程を第１波長による工程の後に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
第２または二次の波長による照射、検知および比較工程を第１波長による工程と同時に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
別個の検知器を使用することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
検知された複合強度を、後処理によって種々の波長成分に分けることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
生物試料が照射されない場合、参照光の強度が、測定された光の強度と一致することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
参照光の強度が、異なる物理的状態における生物試料によって透過された光の測定強度と一致することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
生物構造の物理的寸法の変化が経時的に測定される方法であって、
第１および第２時点において第１波長の光を生物構造に照射する工程、
第１および第２時点において生物構造の透過光強度を検知する工程、および
第１時点においての透過光強度と第２時点においての透過光強度とを比較して、透過光強度の変化を測定する工程を含み、前記変化が生物構造の物理的寸法における変化を示すことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、生物構造の部分的環境を、前記第１および第２時点で変化させる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記部分的環境を変化させる工程が、作動薬、ホルモン、潜在的薬品および／または試験試料の生物構造近辺への添加または除去、および／または、構造への直接的な刺激、および／または、生物構造への外因核酸の移入を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
遺伝子または同様の核酸構造の効果、トランスフェクションベクタ、またはトランスフェクション対象の生物構造の潜在的安定性を測定するための、請求項１２に記載の方法の使用。
【請求項１４】
ペプチドまたは蛋白質構造を生物構造に添加し、移入された遺伝子の発現を必要とせずに、ペプチドまたは蛋白質の効果を直接決定することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
生物構造の物理的寸法の変化を検知する装置であって、
複数の波長の光を生成する少なくともひとつの光源、複数の波長の光を検知可能な光検知器、検知された多波長の光を分離する手段、光源と光検知器の間に生物構造を配置する手段、および、透過光の性質における変化を検知・分析するための、検知された生物構造透過光の記録・分析用のデータ処理手段を備え、生物構造の物理的寸法における変化を決定することを特徴とする装置。
【請求項１６】
少なくとも前記ひとつの光源は、それそれがひとつの波長の光を生成する複数の光源からなることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも前記ひとつの光源が複数の波長の光を生成する少なくともひとつの光源からなることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記光検知器がＣＣＤ装置、フォトレジスタ、またはフォトダイオードを備えていることを特徴とする請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記多波長の検知された光を分離する手段は、後検知手段、前検知手段、または、ひとつの波長の光のみを検知器に到達させるための濾光手段から選択される手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
さらに、生成および検知された光を整合する手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記手段は、少なくともひとつが生成された光を持ち、少なくともひとつが検知された光を持つ整合された光ファイバを備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ファイバの一端は、光源または光検知器に接続され、前記ファイバの他端は対向配列されて、ソースファイバからの光が検知ファイバに入射することが可能な請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
さらに、対向配列された光ファイバを保持するように配置された、プラスチックまたは同様の光ファイバ保持器を備えることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記保持器は、叉状の各先端が整合された二股の管を有し、光ファイバの正確な整合を確実にするため、ファイバの開口端が叉の端部と完全に重なり、使用時には、光ファイバが保持器の各叉に挿入可能であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記生物構造を配置する手段は、ワイヤーホルダ、カニューレまたは外周溝を備えたプラスチック管を有し、使用時には、生物の管構造は前記プラスチック管上に、留め具で溝の上から締めることにより配置、固定されることを特徴とする請求項１５ないし請求項２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
さらに、生物構造を液体等にさらす手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記手段は、液体注入口および液体排出口を有し、生物構造が配置される少なくともひとつのチャンバを備えることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
循環液を貯蔵するための少なくともひとつの液体貯蔵部を備えることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記チャンバは、循環液をチャンバ内で、またはチャンバの中および外へ循環させるための液体ポンプを備えることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ポンプはチャンバを、実質的に生理的液圧下に保持するよう配置されることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
さらに、生物構造に物質を投入する手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
複数のチャンバが設けられ、複数の生物構造試片が同時に調査できることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項３３】
前記データ処理手段は、コンピュータを備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
生物試片の温度を調節するための温度調節手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし請求項３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記生物構造を配置するための手段は、前記構造を固定可能な蛋白質層を備える、または含むことを特徴とする請求項１５ないし請求項３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
蛋白質は、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチンまたはビトロネクチンであること、または少なくともひとつのこれらの誘導体であることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
管構造の内経の変化を測定するための請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法の使用。
【請求項３８】
血管、リンパ管、気管、消化管、尿管、尿道、精管、細管、排泄管等から選択される生物管構造の測定のための請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法の使用。
【請求項３９】
試験装置において、生物組織を補助するための、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロネクチン、またはビトロネクチンから選択される蛋白質の使用。
【国際調査報告】
2004510528.tif 000089
2004510528.tif 000090
2004510528.tif 000091