(57)【要約】【課題】生体等の大型試料の電子スピン共鳴を簡便に計測できる電子スピン共鳴の計測方法、及びその計測装置を提供する。【解決手段】共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて電子スピン共鳴を計測する電子スピン共鳴の計測方法、及び共振器と、該共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行になるように設置され、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせることができるツインループコイルとを有する電子スピン共鳴の計測装置。【効果】大型試料の局所を簡便に計測することができる電子スピン共鳴の計測方法及び装置を提供できる。【選択図】図１
2007139661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器と、該共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行になるように設置され、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせることができる変調コイルとを具備することを特徴とする電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項２】
変調コイルが、ツインループコイルからなる請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項３】
変調コイルが、共振器ループの内側に配置されている請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項４】
変調コイルが共振器と一体化されている請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項５】
共振器が、共振器ループを構成する平面に垂直な高周波磁界を生じさせるように設置された請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項６】
主磁石が、共振器ループを構成する平面に平行に静磁場を生じさせるように設置された請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
【請求項７】
共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行な平面に設置された変調コイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて電子スピン共鳴を計測することを特徴とする電子スピン共鳴の計測方法。
【請求項８】
ツインループコイルより共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせる請求項７に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
【請求項９】
共振器ループを構成する平面に垂直になるように高周波磁界を印加する請求項７に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
【請求項１０】
共振器ループを構成する平面に平行になるように静磁場を印加する請求項７に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の電子スピン共鳴の計測装置を使用して、生体又は生体試料の酸化還元状態を計測することを特徴とする生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の電子スピン共鳴の計測方法により、生体又は生体試料の酸化還元状態を計測することを特徴とする生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法による判定結果を指標として、生体の健康状態又は病態を検知し、診断することを特徴とする生体の健康状態の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型試料中のフリーラジカル検出に有用な電子スピン共鳴（ＥＳＲ）の計測方法、及びその計測装置に関するものであり、更に詳しくは、共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行なツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて試料のＥＳＲの計測を行うＥＳＲ計測方法、及びその計測装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、物質内のフリーラジカルの有する不対電子を選択的に、非破壊で検出できるＥＳＲ計測技術において、従来型の装置は、大型試料への適用が困難であったことを踏まえて開発されたものである。本発明は、小型の装置で大型試料へ適用することが可能で、常磁性イオン、活性酸素、あるいは各種フリーラジカルの簡便な検出が可能な新しいＥＳＲ計測方法、及びその計測装置を提供するものであり、特に、医療技術における、新しい診断、治療、及び予防法の確立を可能とする新しいＥＳＲ計測技術を提供するものとして有用である。  
【背景技術】
【０００３】
電子スピン共鳴（ＥＳＲ）は、物質内のフリーラジカルの有する不対電子を選択的に非破壊で検出できる優れた手法として知られている。生体内のフリーラジカルの動態変化から、生体の酸化還元能を知ることができ、この酸化還元能は、生体の種々の機能と密接に関連しているため、生体のＥＳＲ計測を行なうことは、酸化還元状態が関連する癌、炎症疾患、虚血性疾患等の診断、治療、予防法の確立に応用し得るものと期待されている。
【０００４】
一般に、ＥＳＲ装置は、外部静磁場を与える主磁石、磁場を掃引する掃引コイル、変調磁界を与えるための変調コイル、試料に有効に高周波磁界を照射し、同時にＥＳＲ電磁波吸収を計測する共振器から成り立っている。
【０００５】
初期の共振器は、試料挿入空間が狭く、共振周波数（約９．５ＧＨｚ）も水の誘電損失の大きい周波数であったため、生体計測は不可能であった。そこで、これまでは、試料挿入空間を広げるために共振器を大型にし、共振器の大きさにあった波長にするために、共振周波数を下げるという方法がとられてきた（非特許文献１参照）。また、共振周波数の低下は誘電損失を軽減させるためにも必要であった。しかし、ＥＳＲ感度は共振器の共振周波数に依存するため、共振周波数の低下は感度の低下を招く。このため、これまで作製されてきたＥＳＲ用共振器は、実験用小動物が挿入可能な大きさにとどまっており、実用に耐える装置は提供されていない。
【０００６】
試料の挿入空間を確保するための他の先行技術として、例えば、鞍型の磁場勾配コイルと、磁場変調コイルと、鞍型の均一磁場発生コイルを一体化することにより装置の小型化を図り、測定対象を中型の動植物にまで広げることができる円筒型ＥＳＲ装置が提案されている（特許文献１参照）。また、空胴共振器のマイクロ波磁界漏洩用穴から変調磁界コイルまでの距離を、試料の厚さに応じて可変できるようにして、試料のさまざまな厚みに応じて、変調磁界コイルの変調電圧を大きく可変することなく、試料に対して常に適正な強度の変調磁界を印加できるＥＳＲ共鳴装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
一方、共振器を小型化して、この共振器を大型試料の内部に内視鏡のように挿入して、局所のＥＳＲを計測するという方法も検討されている（非特許文献２）。しかし、共振器単体ではＥＳＲ計測はできず、共振器外部に主磁石、掃引コイル、変調コイル等を設置する必要があり、これらの設置位置によって、試料サイズは制限されていた。特に、変調コイルは、試料が大きくなった場合、より遠方より、変調された、すなわち、交流（一般的には１００ｋＨｚ）の磁界を印加する必要があり、設計上の困難をきたす。それに対して、主磁石は直流の磁界を試料に印加すればよいので、大型化は可能である。掃引コイルは主磁石のコイルで兼用することが可能である。このように、変調コイルが試料の大型化を阻む原因の一つとなってきた。
【０００８】
装置を小型化して、被検体の内部（人体であれば体腔又は中空器官内）からフリーラジカルの検出を行うことを可能とする他のＥＳＲ装置としては、例えば、磁界発生機能とマイクロ波の発信及びＥＳＲ信号の受信機能を兼備し、大型の共振装置及び磁界発生装置を不要とする小型装置が提案されている（特許文献３参照）。しかし、この装置には、変調コイルが存在しないため、感度は極めて低いと考えられる。また、共振器のループが構成する面に平行な電磁波磁界を与える共振器、共振器のループが構成する面に垂直な方向に静磁場を与える主磁石及び磁場変調コイルを、小型一体化して配置し、装置全体をフリーラジカル検出プローブヘッド等として活用することができるＥＳＲ計測装置が提案されている（特許文献４参照）。しかし、この装置では、共振器のごく近傍の高周波磁界しか利用できないため、感度の低下を免れることができないと考えられる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２９９７５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１００３号公報
【特許文献３】特開平７−９２１１５号公報
【特許文献４】特開２０００−２３７１６５号公報
【非特許文献１】Yokoyama H., et al. Free. Radical. Bio. Med. 27: 442-448; 1999
【非特許文献２】Tada M., et al. Appl. Magn. Reson. 18: 575-582; 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、生体等の大型試料の局所の電子スピン共鳴（ＥＳＲ）を、簡単に計測できるＥＳＲ計測方法及び装置を開発することを目標として、鋭意研究を重ねた結果、共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせてＥＳＲを計測することが可能であること、そして、このような形態の変調コイルは、共振器と小型一体化することが可能であり、試料の大型化を阻んでいた変調コイルを試料の外部に設置する必要がなくなること、等の新規知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を発生する変調コイルを用いた、新しいＥＳＲ計測技術を提供することを目的とするものである。また、本発明は、共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて試料のＥＳＲ計測を行なう、ＥＳＲ計測方法、及びその計測装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
また、本発明は、変調コイルの大きさの制約を受けることなく、大型試料のＥＳＲを計測することが可能なＥＳＲ計測方法、及びその計測装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、共振器及び変調コイルを一体化して小型化した、従来の大型装置と同等の優れた計測機能を有するＥＳＲ計測装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、計測者が片手で把持して自由に移動させることができる大きさの小型装置を構築することが可能であり、大型試料の局所を簡単に計測することが可能なＥＳＲ装置を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、生体内のフリーラジカル検出により、例えば、酸化還元状態が関連する癌、炎症疾患、虚血性疾患等の診断、治療、予防法に有用な、新しい生体のＥＳＲ計測技術を提供すること、及び装置の小型化により、試料内部、例えば、被検体の内部、人間の胃、腸  食道等に挿入することができるＥＳＲ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）共振器と、該共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行になるように設置され、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせることができる変調コイルとを具備することを特徴とする電子スピン共鳴の計測装置。
（２）変調コイルが、ツインループコイルからなる上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
（３）変調コイルが、共振器ループの内側に配置されている上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
（４）変調コイルが共振器と一体化されている上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
（５）共振器が、共振器ループを構成する平面に垂直な高周波磁界を生じさせるように設置された上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
（６）主磁石が、共振器ループを構成する平面に平行に静磁場を生じさせるように設置された上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置。
（７）共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行な平面に設置された変調コイルより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて電子スピン共鳴を計測することを特徴とする電子スピン共鳴の計測方法。
（８）ツインループコイルより共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせる上記（７）に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
（９）共振器ループを構成する平面に垂直になるように高周波磁界を印加する上記（７）に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
（１０）共振器ループを構成する平面に平行になるように静磁場を印加する上記（７）に記載の電子スピン共鳴の計測方法。
（１１）上記（１）に記載の電子スピン共鳴の計測装置を使用して、生体又は生体試料の酸化還元状態を計測することを特徴とする生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法。
（１２）上記（７）に記載の電子スピン共鳴の計測方法により、生体又は生体試料の酸化還元状態を計測することを特徴とする生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法。
（１３）上記（１１）又は（１２）に記載の生体又は生体試料の酸化還元状態の判定方法による判定結果を指標として、生体の健康状態又は病態を検知し、診断することを特徴とする生体の健康状態の診断方法。
【００１４】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、大型試料中のフリーラジカルの検出に有用な電子スピン共鳴（ＥＳＲ）計測方法、及びその計測装置であって、共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器のループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて電子スピン共鳴を計測する電子スピン共鳴計測方法の点、及び共振器と、該共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行になるように設置され、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせることができるツインループコイルとから少なくとも構成される電子スピン共鳴装置の点、を特徴とするものである。
【００１５】
次に、本発明ＥＳＲ計測方法、及びその計測装置について、図１を参照しながら具体的に説明する。本発明は、共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルより、共振器のループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて試料のＥＳＲ計測を行なうことを特徴とするものである。
【００１６】
図１は、本発明を実施するのに適した装置の一例を示したものである。この図は、共振器１のループ平面に垂直な方向から眺めた図である。この装置では、共振器１のループ平面に平行なツインループを有する変調コイル２が配置されているため、共振器及び変調コイルが小型一体化している。そして、この装置は、外部静磁場を与える主磁石に対して、静磁場３が図１に示す方向になるように設置される。
【００１７】
図２に、図１の装置を共振器１のループ平面に平行な方向から眺めた配置を示した。共振器１は、試料４に接して配置される。共振器１からは高周波磁界５が発生し、変調コイル２からは変調磁界６が発生する。装置全体は、静磁場が図２に示す方向になるように配置される。ＥＳＲは、高周波磁界と静磁場が直交するところで生じるため、両者は直交する必要がある。また、変調磁界は静磁場に重畳する必要があるため、両者の方向は一致する必要がある。図２に示すように、試料中で、静磁場３と高周波磁界５は直交し、静磁場３と変調磁界６の方向は一致するようになる。
【００１８】
本発明で用いられる共振器の部材及び形状については、いずれも当業者に公知であり適宜選択可能である。部材には銀、銅、アルミ等の磁性を有しない導体、もしくは、セラミック、テフロン（登録商標）等の磁性を有しない誘電体等を用いることができる。形状については、表面コイル型やループギャップ型等があげられるが、単純な集中素子によるＬＣ共振回路構成の共振器でもよい。共振器のインダクタ部分のループ径は使用する波長より充分に小さい径を使うことが望ましい。照射電磁波の周波数、すなわち、共振器の共振周波数に特に制約は設けないが、１ＧＨｚ以下のマイクロ波ないしラジオ波が望ましい。
【００１９】
変調コイルは、ツインループ型であり、共振器近傍に、共振器ループを構成する平面に平行な平面に設置する必要があるが、ツインループを構成する形状については、いずれも当業者に公知であるものから適宜選択可能である。例えば、ソレノイド型、スパイラル型等があげられる。変調磁界強度は、対象とするフリーラジカル信号の線幅により適宜選択可能である。変調周波数も適宜選択可能であるが、１／ｆ雑音除去のため、１００ｋＨｚ近辺が望ましい。共振器及び変調コイルは、変調磁界方向と一致した静磁場内に設置される。
【００２０】
静磁場発生用の主磁石の形状については、いずれも当業者に公知であり適宜選択可能である。例えば、永久磁石、鉄心コイル電磁石、空心コイル電磁石等があげられる。コイルの形状も当業者に公知であり適宜選択可能である。例えば、ソレノイド、ヘルムホルツ、ダブルヘルムホルツ等があげられる。ただし、対象とする試料を挿入可能な試料挿入空間を有することが望ましい。静磁場強度は、使用する共振周波数によって適宜選択可能であるが、共振周波数が１ＧＨｚ以下の場合は４０ｍＴ以下が望ましい。
【００２１】
このようなＥＳＲ計測装置を用いて試料のＥＳＲ計測を行うときには、主磁石が発生する静磁場内に試料を挿入し、変調コイルと一体となった共振器を、変調磁界方向が静磁場方向と一致するように設置する。共振器は試料表面に接触させてもよいし、内視鏡的に試料内部に挿入させてもよい。試料に対する共振器の位置決めを行った後は、共振器から試料に高周波磁界を照射し、変調コイルより変調磁界を印加してＥＳＲ計測を行う。
【００２２】
本発明で対象となる試料としては特に限定されない。例えば、固体試料、水溶液もしくは非水溶液、生体から分離採取された臓器組織、体液、又は、生体そのもののいずれも用いることが可能である。特に、本発明によれば、生体を破壊することなくそのまま計測することができる。生体としては、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、ネコ、イヌ、サル、チンパンジー、ゴリラ等の実験用動物の他、ヒトを対象とすることも可能である。
【００２３】
本発明による計測を行うにあたっては、スピンラベル剤やスピントラップ剤等のラジカル試薬を併用する。ラジカル試薬については、ＥＳＲ計測可能なものであればいかなるものを用いてもよい。例えば、4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl （ＴＥＭＰＯＬ）等のスピンラベル剤を好ましくは使用することができる。
【００２４】
従来技術では、共振器のループが構成する平面に平行な電磁波磁界を用いて、試料のＥＳＲを計測する方法（特許文献４参照）が開発されている。しかし、この装置では、共振器のごく近傍の高周波磁界しか利用できないため、感度の低下を免れることができない。これに対して、本発明は、共振器近傍に共振器ループを構成する平面に平行な平面にツインループコイルを設置し、このツインループコイルにより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせてＥＳＲを計測することを特徴とするＥＳＲ計測方法、及びその計測装置に関するものであり、それによって、今まで測定が困難であった大型の試料のＥＳＲ計測が、感度を損なうことなく可能となるという、上記の従来技術からは予期し得ない効果が期待できる。
【００２５】
本発明の計測方法及び計測装置は、変調コイルの大きさによる制約を受けないため、大型試料に適用することを可能とし、また、小型電子スピン共鳴装置を提供することを可能とする。更に、本発明は、医療技術における、診断、治療、予防法の確立に有用な、常磁性イオン、活性酸素、あるは各種フリーラジカルを簡便な検出を可能とする新しいＥＳＲ計測方法及びその計測装置を提供することを実現するものである。
【００２６】
本発明は、変調コイルを、共振器ループを構成する平面に平行な平面に設置し、この変調コイルにより、共振器ループ平面に平行な方向に変調磁界を生じさせて電子スピン共鳴を計測することを特徴とするものであるが、本発明においては、これらの機器の設定、及び磁界の方向は、本発明の所期の目的を達成することが可能な範囲において、それらを任意に設定することができる。
【００２７】
本発明の電子スピン共鳴装置により、例えば、有機材料の試験、生物学的試料の検定等を行う場合に、少量の試料によって、極めて迅速、かつ正確にそれらの性能や機能等の評価を行うことができる。また、本発明では、上記電子スピン共鳴の計測方法及び計測装置を用いて、生体又は生体試料の酸化還元状態を計測することが可能であり、それにより、該生体又は生体試料の酸化還元状態を判定することができる。この方法では、例えば、ヒトの生体試料の検査において、活性酸素等の酸化剤の生成能（酸化ストレス）とその消去能（還元能）を、スピン試薬を用いて調べることにより、該生体試料の酸化還元状態を判定することができる。
【００２８】
例えば、人の生体試料（培養細胞等）を酸素存在下で保存すると、活性酸素等の酸化剤が生成され、短時間で消去されて行くが、この場合、該生体試料における活性酸素の生成能（酸化ストレス）とその消去能（還元能）を評価することにより、人の生体の健康状態又は病態を予測し、判定することが可能となる。スピン試薬のひとつであるニトロキシドラジカルは、生体内に存在する還元剤により常磁性を失い、ＥＳＲ信号を出さない物質へと変化するので、この性質を利用して生体の還元能を知ることができる。また、スピン試薬のひとつであるアシル保護化ヒドロキシルアミンは、生体内に存在する酸化剤により常磁性を有するようになり、ＥＳＲ信号を出す物質へと変化するので、この性質を利用して生体の酸化ストレスを知ることができる。
【００２９】
また、本発明では、生体を測定対象して、生体内の酸化還元状態を直接計測することが可能である。例えば、人の生体内における活性酸素等の酸化剤の生成は、特定の疾患によって増加し、また、生体内における還元剤、すなわち、抗酸化物質が増加すると減少し、生体内における酸化還元状態のプロファイルはこれらの状態の変化によって変動する。したがって、該酸化還元状態の計測値を指標として生体の健康状態や病態を検知することが可能となる。本発明において、生体試料としては、例えば、血液、血清、血漿、唾液、リンパ液、胆汁、胃液、間質液、脳背髄液、及び尿等が例示されるが、これらに制限されるものではなく、酸化還元状態を計測し得るものであれば、全て本発明の対象とされる。また、本発明の電子スピン共鳴装置では、従来型の装置では計測が不可能であった生体の酸化還元状態の直接計測が可能であるので、本発明の装置を用いて生体の酸化還元状態を直接計測することで生体の健康状態の診断を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により以下のような効果が奏される。
（１）従来法では、測定が困難であった大型試料のＥＳＲ計測が可能となる。
（２）変調コイルの大きさによる制約を受けることがないため、共振器、変調コイルが一体化された、小型のＥＳＲ計測装置の構築が可能となる。
（３）計測者が片手で把持して自由に移動出することができる程度の大きさの、また、被処理検体の内部にまで挿入可能な程度の大きさのプローブ等を構築することが可能であり、それにより、大型試料の局所を簡単にＥＳＲ計測することが可能となる。
（４）従来型の大型装置と比較して、感度低下を生ずることのない、小型で優れたＥＳＲ計測装置を提供できる。
（５）更に、１）液体・固体を問わない様々な大型試料のフリーラジカルに関する検査、２）大型の実験動物を用いた、酸化還元に関する生体機能の検査、３）ヒトを対象とした酸化還元が関る生体機能の検査、４）酸化還元が関わる疾患の診断、治療、予防法等の確立、等の様々な領域にわたる計測技術のために極めて有用なＥＳＲ計測を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
本実施例では、図１及び図２に示した構造を有する電子スピン共鳴（ＥＳＲ）装置を構築し、フリーラジカル試料として、ＴＥＭＰＯＬを使用して、試料のＥＳＲ信号を計測した。
【００３３】
（１）電子スピン共鳴装置の構築
本実施例のＥＳＲ装置は、以下に示されるように、共振器、変調コイル、主磁石、及び、必要とする機器類を適宜設置することにより構築した。共振器には、１回巻きコイルと並行伝送線路からなる表面コイル型を用いた。一回巻きコイルの径は１０ｍｍであり、線材には導体径０．５ｍｍの被覆銅線を用いた。伝送線路には長さ２７０ｍｍの５０オーム同軸セミリジッドケーブルを用いた。ケーブル外径は３．５ｍｍであった。ＥＳＲ照射のための電力は、伝送線路上に設けた分岐コネクタから整合回路を介して給電した。共振周波数は７３０ＭＨｚであった。
【００３４】
変調コイルは、ソレノイド２個からなるツインループコイルから構成した。ソレノイドコイルは、長径７ｍｍ、短径３ｍｍ、軸長３ｍｍの楕円円柱のボビンに、線径０．３ｍｍの銅線を１５回巻きして作製した。このソレノイドコイルを２個、共振器近傍（共振器からの距離３ｍｍ）に、変調コイルのループ平面が共振器のループ平面と並行になるように設置した。共振器のコイル部分と変調コイルは一体化してあり、それらの占める空間は、６ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍであった。
【００３５】
主磁石には、ヘルムホルツ型空心コイルを用いた。コイルは外径６８８ｍｍ、軸長１０２ｍｍの円筒であり、コイル間隙は１０１ｍｍとした。この空間に、変調コイルと共振器が一体化したものを設置した。この際、変調磁界方向が静磁場方向と一致するようにした。磁場掃引は、主電磁石への電流制御により行なった。
【００３６】
従来の手法との比較を行なうために、共振器外部にも従来型の変調コイルを設置した。この変調コイルは、内径５０ｍｍ、外形７０ｍｍの一対の１５回巻スパイラルコイルであり、コイル間隙が６６ｍｍになるように対向させ、主磁石のコイル間隙に設置した。
【００３７】
（２）フリーラジカルの計測及び計測結果
フリーラジカル試料として、ＴＥＭＰＯＬを用いて、径３０ｍｍ、軸長１０ｍｍの円筒形の寒天試料を作製した。ＴＥＭＰＯＬの濃度は１ｍＭとした。この試料を共振器のコイル部分に接するように配置してＥＳＲ計測を行なった。その結果、図３及び図４に示すようなＥＳＲ信号を得ることができた。図３は、従来型の変調コイルに給電して計測した結果であり、図４は、本発明の変調コイルに給電して計測した結果である。図４から明らかのように、大きな感度低下を示すことなく、本発明の装置を使ってＥＳＲ計測が可能であることが分かった。
【００３８】
計測条件は以下のとおりとした。ＥＳＲ周波数、７３０ＭＨｚ；高周波電力、５０ｍＷ；静磁場強度、２６ｍＴ；磁場変調幅、０．２ｍＴ；磁場変調周波数、１００ｋＨｚ；磁場掃引速度、１ｍＴ／秒；時定数、０．００１秒；積算回数、８回。
【００３９】
以上のように、本実施例で作製した、共振器と一体化した変調コイルを用いて、フリーラジカル試料のＥＳＲ信号を観測することができた。このことから、本発明の装置が、変調コイルの大きさの制約を受けることなく、大型試料のＥＳＲ計測を可能とすることが、明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上詳述したように、本発明は、大型試料中のフリーラジカル検出に有用なＥＳＲの計測方法及び装置に係るものであり、本発明により、変調コイルと共振器を小型一体化することで、今まで計測が困難であった大型の試料のＥＳＲ計測が可能となるＥＳＲ計測方法、及びその計測装置を提供することが可能となる。
【００４１】
従来、ＥＳＲは、生体等を含む物質内のフリーラジカルの有する不対電子を選択的に非破壊で検出できる優れた手法として知られていたが、大型の試料、例えば、人体、大型実験用動物への適用は困難であった。本発明は、変調コイルの大きさの制約を受けることなく、大型試料のＥＳＲを計測することが可能なＥＳＲ計測方法、及びその計測装置を提供することを可能とするものである。また、本発明により、大型試料の局所の計測、被検体の内部、例えば、人間の胃、腸  食道等の計測が可能となる。更に、本発明により、生体内のフリーラジカルの検出により、例えば、酸化還元状態が関連する癌、炎症疾患、虚血性疾患等の診断、治療、予防に有用な、新しい生体のＥＳＲ計測装置を提供することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】共振器のループ平面に垂直な方向から眺めた、本発明のＥＳＲ装置の、共振器、変調コイルの配置、及び静磁場の方向を示す。
【図２】共振器のループ平面に平行な方向から眺めた、本発明のＥＳＲ装置の、共振器、変調コイルの配置、及び高周波磁界、変調磁界、及び静磁場の方向を示す。
【図３】従来のＥＳＲ装置により計測した、ＴＥＭＰＯＬのＥＳＲ信号を示す。
【図４】本発明のＥＳＲ装置により計測した、ＴＥＭＰＯＬのＥＳＲ信号を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１：共振器
２：変調コイル
３：静磁場
４：試料
５：高周波磁界
６：変調磁界
【図１】
2007139661.tif 000003
【図３】
2007139661.tif 000004
【図４】
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【図２】
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