(57)【要約】【課題】照射対象物の深部に存在する分子を活性化させる。【解決手段】熟成装置（１）は、７００〜１４００ｎｍ及び１５００〜１８００ｎｍの範囲から選択された互いに異なる中心波長を有する光を出射する第１の光源（２ａ）及び第２の光源（２ｂ）と、第１の光（３ａ）及び第２の光（３ｂ）が照射対象物（４）の内部にて交差するように第１及び第２の光源（２ａ・２ｂ）を保持する保持部材（１２ａ・１２ｂ）または第１及び／若しくは第２の光（３ａ・３ｂ）の光路を制御する光路制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、互いに異なる中心波長を有する光を出射する第１の光源及び第２の光源と、
上記第１の光源からの第１の光及び上記第２の光源からの第２の光が照射対象物の内部にて交差するように上記第１の光源及び上記第２の光源を保持する保持部、または、上記第１の光及び／若しくは上記第２の光の光路を制御する光路制御部と、を備えることを特徴とする分子活性化装置。
【請求項２】
上記第１の光及び上記第２の光の上記中心波長の互いのエネルギー差は、６．６×１０＾−２３Ｊ以上６．６×１０＾−２０Ｊ以下であることを特徴とする請求項１に記載の分子活性化装置。
【請求項３】
上記照射対象物を支持する支持部と、
上記支持部を収納する空間を形成する筐体と、
上記筐体の内部環境を調整する環境調整部と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の分子活性化装置。
【請求項４】
上記第１の光源及び上記第２の光源は上記空間の外部に設けられており、
上記筐体は、上記第１の光及び上記第２の光を上記空間の内部に入射可能とする入射光透過部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の分子活性化装置。
【請求項５】
上記第１の光のうち上記照射対象物を通過した光を受光する第１の受光部、及び上記第２の光のうち上記照射対象物を通過した光を受光する第２の受光部をさらに備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の分子活性化装置。
【請求項６】
上記第１の受光部及び上記第２の受光部は上記空間の外部に設けられており、
上記筐体は、上記第１の光のうち上記照射対象物を通過した光及び上記第２の光のうち上記照射対象物を通過した光を上記空間の外部に出射可能とする出射光透過部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の分子活性化装置。
【請求項７】
上記支持部は、上記照射対象物と上記第１の光源及び上記第２の光源との相対的な位置関係を調節可能となっていることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の分子活性化装置。
【請求項８】
上記第１の光及び上記第２の光はレーザ光であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の分子活性化装置。
【請求項９】
７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、互いに異なる中心波長を有する第１の光及び第２の光を、照射対象物の内部にて交差する方向に出射し、該照射対象物に含まれる特定の分子を活性化させる活性化ステップを含むことを特徴とする分子活性化方法。
【請求項１０】
上記第１の光は、上記第２の光よりも短波長の中心波長を有し、
上記第１の光のうち上記照射対象物を通過した光の強度を第１の通過光強度とし、
上記第１の光及び上記第２の光の中心波長の組合せを変化させるとともに、（ｉ）上記第１の光を単独で上記照射対象物に照射した場合と、（ｉｉ）上記第１の光及び上記第２の光の両方を上記照射対象物に照射した場合と、における上記第１の通過光強度を比較して上記第１の通過光強度が所定の基準よりも大きく減少する上記中心波長の組合せを特定する波長特定ステップをさらに含み、
上記活性化ステップでは、特定した上記中心波長の組合せの上記第１の光及び上記第２の光を用いることを特徴とする請求項９に記載の分子活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、対象物に光を照射して、対象物に含まれる分子を活性化させる分子活性化装置及び分子活性化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、生体または食品等、有機物を含有する物質は、様々な種類の分子を含んでおり、このような物質に対して特定の波長の赤外線を照射することによって、特定の分子にエネルギーを与えて該分子を振動励起状態（活性状態）とすることができる。
【０００３】
従来、上記のことを利用して、例えば、食品の熟成を促す、特定細胞を破壊する、照射対象物を殺菌する、等を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１８７０７７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０１４７８号公報
【特許文献３】特開２００５−１１０７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生体または食品等の物質（以下、照射対象物と称することがある）は、含水率が高く、水は赤外線の吸収率が高い。そのため、照射対象物に照射した赤外線は、そのほとんどが照射対象物の表面において水により吸収される。
【０００６】
上述のような従来技術においては、例えば食品の熟成を促すといった効果を、照射対象物の深部にまで及ぼすことは困難であった。
【０００７】
本開示の一態様は、照射対象物の深部に存在する分子を活性化させることが可能な分子活性化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る分子活性化装置は、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、互いに異なる中心波長を有する光を出射する第１の光源及び第２の光源と、上記第１の光源からの第１の光及び上記第２の光源からの第２の光が照射対象物の内部にて交差するように上記第１の光源及び上記第２の光源を保持する保持部、または、上記第１の光及び／若しくは上記第２の光の光路を制御する光路制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の課題を解決するために、本開示の一様態に係る分子活性化方法は、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、互いに異なる中心波長を有する第１の光及び第２の光を、照射対象物の内部にて交差する方向に出射し、該照射対象物に含まれる特定の分子を活性化させる活性化ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、照射対象物の深部に存在する分子を活性化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態１に係る熟成装置を示す概略図である。
【図２】照射対象物に２種の光を照射して熟成関連物質を活性化させる様子を示す模式図である。
【図３】各種の状態について説明するためのエネルギー準位図であって、（ａ）は或る分子における振動励起について、（ｂ）は或る分子に光を単独で照射した場合に生じ得る現象について、（ｃ）は或る分子に２種の光を同時に照射した場合に生じ得る現象について、それぞれ示す図である。
【図４】本開示の実施形態１に係る熟成装置における、２種の光の波長を選択する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】本開示の実施形態２に係る熟成装置を示す概略図である。
【図６】本開示の実施形態３に係る熟成装置を示す概略図である。
【図７】本開示の実施形態４に係る熟成装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。本実施形態では、分子活性化装置として、例えば、食品を照射対象物として該食品の発酵（酵素による反応）等を促進させる熟成装置について説明する。なお、本開示の一態様における分子活性化装置は、これに限定されず、例えば、照射対象物に含まれる特定の微生物等に選択的にエネルギーを付与する（当該微生物を構成する分子を活性化させる）ことにより照射対象物を殺菌する殺菌装置に適用することができる。また、例えば、生体を照射対象物として、特定の細胞（または病変した患部組織）にエネルギーを選択的に付与する細胞活性化装置に適用することもできる。その他、照射対象物に含まれる特定の分子を、直接的な熱伝導による加熱ではなく電磁波を照射することによって活性化させ、これにより何らかの効果を生じさせる各種の装置に適用することができる。
【００１３】
先ず、本実施形態における熟成装置の概略的な構成及び本熟成装置による分子活性化の機構について、図１〜３を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本開示の実施形態１に係る熟成装置１を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態における熟成装置１は、光源２ａ、保持部材（保持部）１２ａ、光源２ｂ、保持部材（保持部）１２ｂ、筐体６、環境調整部７、支持部８、受光部９ａ、及び受光部９ｂを備えている。光源２ａ及び光源２ｂは、保持部材１２ａ及び保持部材１２ｂによってそれぞれ保持されており、支持部８によって支持された照射対象物４に光３ａ及び３ｂをそれぞれ照射する。熟成装置１が備える上記の各部の詳細については後述する。
【００１５】
本実施形態において、照射対象物４は、例えば生体、食品等である。そして、照射対象物４には、活性化対象分子が含まれている。活性化対象分子とは、赤外領域に振動スペクトルにおける吸収ピークを有する分子である。活性化対象分子は、例えば特定の波長の光を照射されることによって、振動励起状態となる。その結果、照射対象物４の熟成が促進される。この熟成の促進に関与する物質を熟成関連物質と称する。複数種類の熟成関連物質が関与する（生）化学反応により照射対象物４の熟成が促進される。活性化対象分子も熟成関連物質の一種である。
【００１６】
熟成装置１は、照射対象物４の内部（一般の赤外線が水に吸収される、照射対象物４の表面近傍領域よりも深部）に含まれる特定の活性化対象分子（特定の分子）にエネルギーを付与して、該活性化対象分子を振動励起状態とする。これにより、照射対象物４の内部の熟成関連物質が関与する（生）化学反応を促進し、結果として、照射対象物４を熟成させる。
【００１７】
（本開示の熟成装置における分子活性化について）
以下に、本開示の一態様における熟成装置１によって照射対象物４としての食品の熟成を促進させる機構について説明する。
【００１８】
一般に、赤外領域に固有の振動スペクトル（吸収ピーク）を有する分子（例えば、タンパク質等）は、特定の波長の赤外線を照射されると、該赤外線のエネルギーを吸収して振動励起状態となる。そこで、従来、照射対象物に特定の波長の赤外線を照射して、該照射対象物に含まれる特定の分子に対してのみエネルギーを与えることで、その系に変化を促すことが試みられている。なお、通常、分子に振動励起を生じさせ得る電磁波の波長域は、中赤外線領域（２．５μｍ〜４μｍ）または遠赤外線領域（４μｍ〜１０００μｍ）である（但し数値範囲は例示）。
【００１９】
しかし、赤外線（特に中赤外線及び遠赤外線）は、食品や生体等の含水率の高い照射対象物に照射した場合、該照射対象物の表面から２００μｍ程度の範囲（深さの領域）でほぼ全てが吸収されてしまう。そのため、通常、赤外線は、照射対象物の表面近傍に存在する分子にしか照射されず、照射対象物の深部へ特定波長の赤外線を照射して特定の分子を振動励起状態とすることは困難である。
【００２０】
ところで、生体の窓と称される７００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長帯（第１の生体の光学窓を含む波長帯）の光は、ヘモグロビンまたは水による吸収率が低く、例えば人体に照射した場合に深部まで浸透し易いことから、バイオイメージング等の分野で用いられている。また、１０００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の波長帯（第２の生体の光学窓を含む波長帯）、１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長帯（第３の生体の光学窓を含む波長帯）の光も、生体中での散乱及び吸収による損失の比較的小さい波長帯である。本明細書では、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長帯の光を、窓波長帯の波長域の光と称することがある。
【００２１】
一方で、そのような透過率の高い窓波長帯の波長域は、上述のように、分子に振動励起を生じさせ得る電磁波の波長域とは異なる。そのため、窓波長帯の波長域の光を照射対象物に照射することによって、所望の活性化対象分子に選択的にエネルギーを付与して該活性化対象分子を振動励起状態とすることは難しい。
【００２２】
本開示の一態様における熟成装置１は、以下の新規な着想に基づいて想到したものである。すなわち、熟成装置１は、上記窓波長帯の波長域の光を用いて照射対象物４の深部に光を照射するとともに、照射対象物４の深部において、特定の分子を振動励起状態とする（活性化する）ことが可能なエネルギー場を形成する。このエネルギー場の生成について、図２及び図３を用いて以下に詳細に説明する。
【００２３】
図２は、照射対象物４に２種の光を照射して熟成関連物質１１を活性化させる様子を示す模式図である。図２に示すように、照射対象物４には熟成関連物質１１が含まれている。また、照射対象物４の表面には腐敗関連物質１０が存在する。ここでは、説明の平明化のために、理想的な単色光（単一の波長の光）であるとともに直進する平行光である光３ａｉ及び光３ｂｉを照射対象物４に照射すると仮定する。
【００２４】
光３ａｉ及び光３ｂｉは、上記窓波長帯の波長域の光であって、互いに波長が異なっている。所定の波長を有する光３ａｉ及び光３ｂｉを照射対象物４に照射すると、光３ａｉの光路と光３ｂｉの光路とが交差する交点５において、光３ａｉの有するエネルギーと光３ｂｉの有するエネルギーとの差に基づいて上述のエネルギー場を生成させることができる。このことについて、図３に示すエネルギー準位図を用いて説明すれば、以下のとおりである。
【００２５】
図３の（ａ）は、或る分子Ｍにおける振動励起について説明するためのエネルギー準位図である。図３の（ｂ）は、或る分子Ｍに光３ａｉを単独で照射した場合に生じ得る現象について説明するためのエネルギー準位図である。図３の（ｃ）は、或る分子Ｍに光３ａｉ及び光３ｂｉを同時に照射した場合に生じ得る現象について説明するためのエネルギー準位図である。
【００２６】
図３の（ａ）に示すように、分子Ｍが取り得るエネルギー状態として、基底状態である基底準位Ｌ０と、振動励起状態である振動準位Ｌ１とが存在し、それらの間のエネルギー差を振動励起エネルギーＥ１とする。振動励起エネルギーＥ１は、例えば中赤外領域または遠赤外領域の帯域の波長を有する光（電磁波）のエネルギーに相当する。
【００２７】
そして、図３の（ｂ）に示すように、分子Ｍに光３ａｉが照射されると、分子Ｍは、光３ａｉの有するエネルギーＥａを吸収し得る。これにより、分子Ｍのエネルギー状態は、基底準位Ｌ０から、仮想励起状態である仮想励起準位Ｌ２に遷移する。通常、仮想励起状態となった分子Ｍは、エネルギーを光または熱（フォノン）として放出して、基底準位Ｌ０または振動準位Ｌ１のエネルギー状態に遷移する。しかし、分子Ｍのエネルギー状態が、仮想励起準位Ｌ２から振動準位Ｌ１に遷移する確率は非常に小さい。そのため、分子Ｍに光３ａｉを単独で照射して分子Ｍを振動励起状態とすることは、エネルギー効率の観点から非現実的である。
【００２８】
これに対し、図３の（ｃ）に示すように、光３ａｉに加えて光３ｂｉを分子Ｍに照射する場合、以下のような現象が生じ得る。ここでは、光３ａｉの有するエネルギーＥａと、光３ｂｉの有するエネルギーＥｂと、の互いのエネルギー差（Ｅａ−Ｅｂ）が振動励起エネルギーＥ１に一致するように、光３ａｉ及び光３ｂｉの波長がそれぞれ設定されているとする。この場合、仮想励起状態である分子Ｍに光３ｂｉが照射されることによって、分子Ｍには誘導放出の現象が生じ得る。その結果、分子Ｍのエネルギー状態が、仮想励起準位Ｌ２から振動準位Ｌ１に遷移する確率を大幅に高くすることができる。
【００２９】
ここで、いわゆる誘導ラマン散乱の技術では、ストークス光の強度増強にのみ着目されている。これに対して、本発明者らは、生体透過性の高い窓波長帯の波長域の光を用いて物体の深部に光を浸透させるとともに、２種の光の交点にて、該２種の光の差分エネルギー（テラヘルツ領域のエネルギー）を熟成対象物質に効率的に付与するという新規な着想に基づいて本開示の熟成装置1を想到した。
【００３０】
以上のように、特定の波長を有する光３ａｉ及び光３ｂｉを照射対象物４に照射すると、交点５に存在する熟成関連物質１１の熟成に関連する分子は、エネルギーを得て振動励起状態となり、活性化物質１１ａが生成する。換言すれば、光３ａｉ及び光３ｂｉの互いの周波数差に対応する振動共鳴周波数を有する活性化対象分子が交点５に存在すると、該活性化対象分子は振動励起状態となり、活性化物質１１ａが生成する。これにより、照射対象物４の深部において、照射対象物４の熟成を促進させることができる。なお、光３ａｉ及び光３ｂｉは、上記窓波長帯の波長域の光であることから、腐敗関連物質１０によって吸収され難い。そのため、腐敗関連物質１０が活性化することを抑制しつつ、照射対象物４の熟成を促進させることができる。
【００３１】
ここで、本明細書において、「熟成」とは、（ｉ）酵素の働きによる作用、（ｉｉ）自発的若しくは外因による化学反応に基づく作用、等を含む意味で用いる。熟成関連物質とは、例えばタンパク質等の高分子であってよく、熟成に関連する他の物質であってもよい。また、本明細書において、振動励起状態となることによって熟成関連物質または照射対象物の熟成を促進させることに関係する分子を、活性化対象分子と称する。活性化対象分子は、例えばタンパク質等の高分子自体（例えば酵素）であってよく、高分子を構成する一部の分子であってもよい。熟成関連物質は、活性化対象分子そのものであってもよく、活性化対象分子による作用を受けて熟成される物質であってもよいし、上記作用によって生成する生成物であってもよい。
【００３２】
例えば、照射対象物４が肉である場合、肉の熟成に関連する物質として、うまみ成分であるイノシン酸（ＩＭＰ：Inosine monophosphate）が挙げられる。イノシン酸は、上記生成物の一例である。イノシン酸が生成される順序としては、まず、肉に含まれるＡＴＰ（Adenosine triphosphate）がＡＴＰアーゼにより加水分解されてＡＤＰ（Adenosine diphosphate）となる。次にＡＤＰがミオキナーゼによりＡＴＰ及びＡＭＰ（Adenosine monophosphate）となる。最後にＡＭＰがＡＭＰデアミナーゼによりイノシン酸となる。この場合、熟成関連物質は、イノシン酸、ＡＴＰ、ＡＤＰ、ＡＭＰ、ＡＴＰアーゼ、ミオキナーゼ、ＡＭＰデアミナーゼ、または上述した各物質を構成する一部の分子であり得る。そして、活性化対象分子は、上述した各物質自体または各物質を構成する一部の分子であり得る。そのような活性化対象分子を振動励起状態とすることによって、肉の熟成を促進することができる。
【００３３】
（熟成装置１の構成）
以下、図１を用いて、熟成装置１の構成について詳細に説明する。
【００３４】
熟成装置１は、上述のように、互いに異なる中心波長を有する２種の光を照射対象物４に照射する。上記２種の光は、食品または生体への透過率が高い近赤外光であることが好ましい。熟成装置１は、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、互いに異なる中心波長を有する光を出射する光源（第１の光源）２ａ及び光源（第２の光源）３ａを備えている。
【００３５】
（光源）
光源２ａは、照射対象物４に光３ａを照射するための光源である。光源２ａから出射される光３ａは、例えば、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された中心波長を有する光である。光３ａは、１つのピークを有する光スペクトルを示す単色光であることが好ましい。或いは、光３ａは、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲内に複数のピークを有する光スペクトルを示す光であってもよい。光３ａは、上記範囲内に中心波長を有していればよく、光スペクトルにおけるピークの立ち上がり部分が上記範囲外となっていてもよい。
【００３６】
光源２ａは上記のような光３ａを照射可能な光源であればよく、具体的な態様は特に限定されない。光源２ａは、例えば発光ダイオードであってもよい。光源２ａとしては、光３ａの光強度及び単色性の観点から、レーザ光を照射可能な装置が好ましい。また、光源２ａは、光３ａの波長を調節可能となっていることが好ましく、そのような装置としては、例えば、波長可変ＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザ等が挙げられる。光源２ａは、例えば、他の種類の半導体レーザであってもよい。また、光源２ａは、単色性の高い光を呈する蛍光体（色素、半導体量子ドット等）を利用して光３ａを照射する装置であってもよい。
【００３７】
また、光源２ｂは、光源２ａと同様の光源であり、光源２ａと異なる位置から照射対象物４に光３ｂを照射する。なお、光源２ｂから照射される光３ｂは、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された、光３ａとは異なる中心波長を有する光である。
【００３８】
上述した光３ａ及び光３ｂの有する中心波長が１０００ｎｍを超える場合、光３ａ及び光３ｂが照射対象物４に含まれる水分に吸収される割合が大きくなる。そのため、光３ａ及び光３ｂの有する中心波長は、７００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３９】
また、光源２ａ及び光源２ｂが単色性の低い光を照射する場合、意図しない分子も励起される可能性があり、所望の効果を得ることができない場合が有り得る。そのため、光源２ａ及び光源２ｂは、レーザ光を照射可能であることが好ましい。
【００４０】
（光の波長）
光３ａの波長（中心波長）及び光３ｂの波長（中心波長）は、それらの光の互いのエネルギー差と活性化対象分子における振動励起エネルギーＥ１とが対応するように選択される。そのような波長の組合せは、既知のデータを参照して設定されてよく、または、熟成装置１を用いて、照射対象物４について予備実験を行うことによって特定されてもよい（後述する波長の選択方法を参照）。
【００４１】
光３ａ及び光３ｂの互いの中心波長のエネルギー差は、６．６×１０＾（−２３）Ｊ以上６．６×１０＾（−２０）Ｊ以下の範囲内となっていることが好ましい。この範囲についてＥ＝ｈνの式に基づいて振動数に変換すると、光３ａ及び光３ａの互いの周波数（振動数）差は、０．１ＴＨｚ以上１００ＴＨｚ以下の範囲内であることが好ましい。なお、上記式において、ｈはプランク定数（６．６２６０７×１０＾（−３４）Ｊ／秒）であり、νは振動数である。
【００４２】
近年、テラヘルツ波は、その特有の性質が注目され、有効活用のために研究が行われている。例えば、照射対象物４であるタンパク質等の巨大分子はテラヘルツ帯程度のエネルギーで揺らぎながら生化学的な機能を発現させている。当該機能に関与している揺らぎに相当するテラヘルツ波を与えることで、生化学反応の活性を促進、または抑制することが可能となる。一方で、テラヘルツ波の発生源を用意することは容易では無いとともに、照射対象物４の外部からテラヘルツ波を照射しても、照射対象物４の熟成という作用を生じさせるには効果的では無い場合がある。これに対して、本実施形態の熟成装置１によれば、上記のように、交点５にテラヘルツの波長域のエネルギー場を局所的に生じさせることができ、照射対象物４に含まれる特定の活性化対象分子について、効果的に振動励起状態に遷移させることができる。
【００４３】
（保持部）
光源２ａは、保持部材１２ａによって保持され、光源２ｂは、保持部材１２ｂによって保持されている。保持部材１２ａは、光源２ａの位置及び向きを固定できる構造体であればよく、例えば、筐体６の内壁面から延びるアーム、または支持部８の上面に立てられた支柱である。同様に、保持部材１２ｂは、光源２ｂの位置及び向きを固定できる構造体であればよい。保持部材１２ａ及び保持部材１２ｂの具体的な態様は特に限定されるものではない。
【００４４】
また、熟成装置１は、光３ａ及び光３ｂのそれぞれの光路（照射方向）を制御する光路制御部を備えていてもよい。これにより光３ａ及び光３ｂをそれぞれ照射対象物４の所望の位置に照射することができ、交点５の位置を調節することができる。
【００４５】
（筐体）
筐体６は、本実施形態の熟成装置１における支持部８、照射対象物４、光源及び受光部を収納する空間を形成し、熟成槽としての機能を有する。筐体６は、その内部空間の状態を安定させるために求められる気密性を有している。つまり、筐体６は、上記内部空間を筐体６の外部の雰囲気（例えば大気）から遮断することが可能に構成されている。なお、筐体６に通気孔が設けられていてもよく、環境調整部７を用いて、筐体６内部の空間と外気との通気が行われるようになっていてもよい。
【００４６】
環境調整部７は、筐体６と接続し、筐体６内部の温度または湿度等の環境（内部環境）を調整する。環境調整部７は、例えばヒータ、加湿器、除湿器、等の単体またはそれらの組合せを有している。環境調整部７の具体的な態様は特に限定されない。環境調整部７は、照射対象物４の表面に存在する腐敗関連物質１０の活性を低下させるために、筐体６の内部空間の温度を例えば０〜１０℃、湿度を例えば５０〜１００％の間に調節することが好ましい。なお、環境調整部７により調節される温度に関しては、タンパク質が変性せず、水分が凍結しない程度の温度範囲であればよい。環境調整部７により調節される湿度に関しても、必ずしも上述した範囲内である必要はない。これは、空気中の水分により光が吸収されて光強度が減衰することは考えられるが、後述する光の波長の選択性に大きな影響を与えることはないためである。
【００４７】
支持部８は、照射対象物４を支持することが可能な構造体であればよく、例えば、筐体６に載置されたテーブルである。支持部８の具体的な態様は特に限定されない。支持部８は、照射対象物４と光源２ａ及び光源２ｂとの相対的な位置関係を調節可能となっていることが好ましく、例えばＸＹＺテーブルであってもよい。これにより、支持部８を移動させることによって照射対象物４に光が照射する位置を移動させることができる。例えば、支持部８の、少なくとも光３ａ及び光３ｂが通過する光路となる部分は、近赤外光に対して透過性を有する石英またはサファイア等の物質によって透過窓が設けられている。或いは、支持部８は、その全体が近赤外光に対して透過性を有する物質によって形成されていてもよい。また、支持部８は照射対象物４を挟んで支持する構成となっていてもよい。この場合、支持部８は光３ａ及び光３ｂの光路外に位置するため、支持部８の材質は特に限定されない。
【００４８】
（受光部）
受光部９ａは、光３ａのうち照射対象物４を通過した光を受光する受光素子であり、受光部９ｂは、光３ｂのうち照射対象物４を通過した光を受光する受光素子である。これら受光部９ａ及び受光部９ｂは、後述する光３ａ及び光３ｂの波長を選択する処理において主に用いられる。受光部９ａ及び受光部９ｂは、近赤外光を検出することが可能な素子を有していればよく、具体的な態様は特に限定されない。
【００４９】
なお、本実施形態の熟成装置１において、受光部９ａ及び受光部９ｂは必ずしも設けられていなくてもよく、この場合、予め特定された波長の光３ａ及び光３ｂを照射対象物４に照射すればよい。照射対象物４に含まれる活性化対象分子の性質（振動励起エネルギーＥ１）及び筐体６内の温度等に応じて、照射すべき光３ａ及び光３ｂの波長の組合せを推定することができる。また、以下に説明するような処理を予め行うことにより特定した、光３ａ及び光３ｂの波長の組合せを用いることができる。
【００５０】
（光３ａ及び光３ｂの波長を選択する処理の流れの一例）
光源２ａ及び光源２ｂから照射する光の波長は、照射対象物４内の活性化対象分子にエネルギーを与え、振動励起状態とすることが可能となっていることが求められる。そして、光３ａ及び光３ｂの照射によって活性化対象分子が振動励起状態となる現象が生じる場合、以下のような現象が生じる。なお、ここでは、光３ａは光３ｂよりも短波長（エネルギーが大きい）であるとする。
【００５１】
すなわち、光３ａのうち照射対象物４を通過した光の強度（第１の通過光強度）が、照射対象物４に光３ａを単独で照射する場合よりも、光３ａ及び光３ｂを照射対象物４に同時照射した場合の方が、相対的に低下する現象が生じる。または、光３ｂのうち照射対象物４を通過した光の強度（第２の通過光強度）が、照射対象物４に光３ｂを単独で照射する場合よりも、光３ａ及び光３ｂを照射対象物４に同時照射した場合の方が、相対的に増加する現象が生じる。上記第１の通過光強度及び第２の通過光強度は、受光部９ａ及び受光部９ｂを用いて測定することができる。
【００５２】
以下、図４を用いて、熟成装置１における、上記のような強度変化に基づいて光３ａ及び光３ｂの波長を選択する処理の流れの一例について説明する。図４は、熟成装置１における、光３ａ及び光３ｂの波長を選択する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４では、光３ａを第１の近赤外線、光３ｂを第２の近赤外線として表している。
【００５３】
図４に示すように、先ず、照射対象物４の試料片を筐体６内に設置する（ステップ１；以下Ｓ１のように略記する）。上記試料片は、光３ａ及び光３ｂの少なくとも一部が該試料片を通過して受光部９ａ及び受光部９ｂを用いて検出（強度を測定）することができるように、比較的厚みの薄い形状となっている。
【００５４】
次に、環境調整部７は、筐体６内の温度及び湿度等の環境を調節する（Ｓ２）。環境調整部７は、調節した温度及び湿度等の環境を、Ｓ２以降の処理において保持する。
【００５５】
また、光源２ａ及び光源２ｂは、光３ａ及び光３ｂの光路が上記試料片の内部で交差するように、光３ａ及び光３ｂを照射するような角度にて固定される。そして、上記試料片の位置も固定する。このように、光源２ａ及び光源２ｂと上記試料片（より詳しくは交点５）との相対的な位置関係を固定する（相対位置設定ステップ）。この位置関係をＳ２以降の処理において維持する。
【００５６】
次いで、光３ａの波長を、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された中心波長を有するように選択し、選択した波長の光３ａを出射するように光源２ａを設定する。そして、光源２ａは、設定した波長の光３ａを上記試料片に照射する。ここでは、例えば、中心波長７８０ｎｍの光３ａを照射することとする（Ｓ３）。
【００５７】
上記光３ａのうち上記試料片を透過した光が、受光部９ａに入射し、受光部９ａは、受光した光の強度を測定する。これにより、受光部９ａは、上記第１の通過光強度を取得する。受光部９ａは、取得した上記第１の通過光強度を、例えば記録部（図示せず）に格納する。受光部９ａによる記録が終了すると、光源２ａによる光３ａの照射を停止させる（Ｓ４）。
【００５８】
次いで、光３ｂの波長を、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択された中心波長を有するように、かつ光３ａよりも長波長となるように選択し、選択した波長の光３ｂを出射するように光源２ｂを設定する。そして、光源２ｂは、設定した波長の光３ｂを上記試料片に照射する。ここでは、例えば、中心波長７９０ｎｍの光３ｂを照射することとする（Ｓ５）。
【００５９】
上記光３ｂのうち上記試料片を透過した光が、受光部９ｂに入射し、受光部９ｂは、受光した光の強度を測定する。これにより、受光部９ｂは、上記第２の通過光強度を取得する。受光部９ｂは、取得した上記第２の通過光強度を、例えば記録部（図示せず）に格納する。受光部９ｂによる記録が終了すると、光源２ｂによる光３ｂの照射を停止させる（Ｓ６）。
【００６０】
次いで、光源２ａから、上記Ｓ３で照射したものと同じ波長の光３ａを照射し。同時に光源２ｂから、上記Ｓ５で照射したものと同じ波長の光３ｂを照射する（Ｓ７）。光３ａ及び光３ｂは、上記試料片の内部にて交差する（交点５が形成される）方向に出射される。
【００６１】
上記光３ａ及び光３ｂのうち試料片を通過した光の強度を、それぞれ受光部９ａ及び受光部９ｂを用いて測定する。これにより、受光部９ａは、２種の光を同時照射した場合の上記第１の通過光強度を取得して記録し、受光部９ｂは、２種の光を同時照射した場合の上記第２の通過光強度を取得して記録する。受光部９ａ及び受光部９ｂが記録を終えると、光源２ａ及び光源２ｂによる光の照射を停止させる（Ｓ８）。
【００６２】
上記Ｓ３〜Ｓ８の処理を、光３ａ及び光３ｂの中心波長を７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から選択しつつ繰り返す（Ｓ９でＮｏの場合）。より具体的には、光源２ａ及び光源２ｂにおける波長可変な範囲かつ７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲にて、光３ａ及び光３ｂの中心波長を選択する。
【００６３】
上記のような処理の具体的な実施態様は特に限定されるものではない。例えば、光３ａの波長は変更せず、光３ｂの波長を、所定の間隔（例えば１ｎｍ）ごとに変更し、２種の光を同時照射した場合の上記第１の通過光強度及び第２の通過光強度を取得してもよい。逆に、光３ｂの波長は変更せず、光３ａの波長を、所定の間隔（例えば１ｎｍ）ごとに変更し、２種の光を同時照射した場合の上記第１の通過光強度及び第２の通過光強度を取得してもよい。
【００６４】
Ｓ３〜Ｓ８の処理を、光３ａ及び光３ｂが取りうる全ての波長の光（光源２ａおよび光源２ｂの波長可変範囲の光）について行った場合（Ｓ９でＹｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、光３ａ及び光３ｂをそれぞれ単独照射した場合と、光３ａ及び光３ｂを同時照射した場合との、上記第１及び第２の通過光強度を比較する。そして、２つの場合を比較して、上記第１の通過光強度が所定の基準よりも大きく、具体的には１０＾（−５）以上減少する光３ａ及び光３ｂの中心波長の組合せを照射波長として特定する（Ｓ１０：波長特定ステップ）。或いは、２つの場合を比較して上記第２の通過光強度が所定の基準よりも大きく増大する光３ａ及び光３ｂの中心波長の組合せを照射波長として特定してもよい。なお、上記Ｓ３〜Ｓ９では、光源２ａおよび光源２ｂの波長可変範囲を走査するように、任意の複数個の波長について光強度の変化を調査してもよい。
【００６５】
（活性化方法）
本開示の一態様における分子活性化方法は、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の範囲から以上のように特定した互いに異なる中心波長を有する光３ａ及び光３ｂを、照射対象物４の内部にて交差する方向に出射し、照射対象物４の内部の活性化対象分子を活性化させる活性化ステップを含む。
【００６６】
また、光源２ａ及び光源２ｂの光路と、照射対象物４の位置とを設定することにより、照射対象物４の内部の所望の位置に交点５を生じさせることができる。本開示の一態様における分子活性化方法は、光源２ａ及び光源２ｂの位置および照射角度と、照射対象物４の位置とにより決定される相対位置関係を設定するステップ（相対位置設定ステップ）と、上記活性化ステップとを含む。
【００６７】
また、上述のように、本開示の一態様における分子活性化方法は、光３ａ及び光３ｂの中心波長の組合せを変化させるとともに、（ｉ）光３ａを単独で照射対象物４（上記試験片）に照射した場合と、（ｉｉ）光３ａ及び光３ｂの両方を照射対象物４に照射した場合と、における上記第１の通過光強度を比較して上記第１の通過光強度が所定の基準よりも大きく減少する上記中心波長の組合せを特定する波長特定ステップをさらに含む。
【００６８】
そして、上記活性化ステップでは、上記波長特定ステップにて特定した上記中心波長の組合せの光３ａ及び光３ｂを用いる。
【００６９】
（有利な効果）
本開示の熟成装置１によれば、食品等の照射対象物４に対して、水分透過率の高い波長帯（７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下及び１５００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下）の光を２種類、照射対象物４の内部で交差するように照射し、光の交点において、２種の光のエネルギー差に相当するエネルギーを活性化対象分子に与えることができる。そのため、照射対象物４の内部（深部）に存在する活性化対象分子を活性化させることができ、照射対象物４の内部（深部）において熟成を促進させることができる。また、光３ａ及び光３ｂの交点５の位置を制御することにより、照射対象物４の内部における所望の位置の活性化対象分子にエネルギーを与えることができる。
【００７０】
そして、光３ａ及び光３ｂは照射対象物４の表面付近における吸収が生じ難い波長であることから、照射対象物４の表面近傍において急激な温度上昇が生じることを防止することができる。そのため、照射対象物４を冷却する冷却機構を設けることは不要である。また、照射対象物４の表面に存在する腐敗関連物質１０が活性化することを抑制しつつ、照射対象物４の熟成を促進させることができる。
【００７１】
そして、本開示の熟成装置１によれば、照射対象物４の外部からテラヘルツ波を照射する場合よりも効果的に、照射対象物４の内部における所望の位置の活性化対象分子にエネルギーを付与し得る。
【００７２】
熟成装置１は、光源２ａ及び光源２ｂとして波長可変光源を用いることができ、この場合、フィルタ等を用いることなく、活性化対象分子にエネルギーを付与することに適した所望の波長を有する光３ａ及び光３ｂを照射対象物４に照射することができる。
【００７３】
（変形例）
（ａ）上述のような本開示の技術的特徴は、殺菌、細胞活性化等にも適用可能である。そのため、本開示の装置は、分子活性化装置として広範に用いることができる。例えば、照射対象物４の内部における交点５に微生物が存在する場合には、微生物を死滅させることができ、照射対象物４の殺菌を行うことができる。また、照射対象物４に細胞、微生物、タンパク質等の生体物質が含まれる場合、適切な波長の光３ａ及び光３ｂを照射対象物４に照射することによって、照射対象の生化学活性を変化させることができる。
【００７４】
（ｂ）また、従来技術では、例えば、照射対象物４の周辺環境における湿度が高い場合、水分による赤外線吸収のため測定対象に十分なエネルギーの光を照射するのが困難であり殺菌等の効果が表面露呈部に限られていた。これに対して、本開示の装置（分子活性化装置）によれば、光３ａ及び光３ｂは水分による吸収が生じ難い波長を有する光であることから、照射対象物４の内部に効率的にエネルギーを与えることができる。
【００７５】
（ｃ）上述した肉の熟成過程のように、複数のステップ（例えば物質Ａ→物質Ｂ→物質Ｃ→物質Ｄ）にて照射対象物において促進させたい反応が進行することがある。この場合、例えば物質Ａ→物質Ｂのステップと、物質Ｂ→物質Ｃのステップとで、要求される活性化エネルギー（照射する２種の光のエネルギー差に相当）は異なり得る。そこで、本開示の一態様における分子活性化装置では、各ステップに対応する２種の光の複数の波長組み合わせを照射対象物に順次照射するようになっていてもよい。例えば上記２種のレーザ光の波長を、予め求めた上記複数の波長組み合わせとなるように適宜変化させる。
【００７６】
また、本開示の一態様における分子活性化装置は、例えば、ＬＥＤ等のスペクトルのややブロードな第１の光を適切な中心波長にて照射しつつ、第２の光としてレーザの波長を適切に変化させて（または複数のレーザ光源を設けて）、複数のステップの反応を順次促進させるようになっていてもよい。
【００７７】
〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００７８】
図５は、本開示の実施形態２に係る熟成装置１Ａを示す概略図である。前記実施形態１の熟成装置１では、光源２ａ及び光源２ｂ並びに受光部９ａ及び受光部９ｂは、筐体６内部に配置されていた。これに対して、本実施形態における熟成装置１Ａでは、図５に示すように、光源２ａ、光源２ｂ、受光部９ａ及び受光部９ｂは、筐体６の外部に備えられている。
【００７９】
熟成装置１Ａは、筐体６における光３ａ及び光３ｂが筐体６内へ入射する部分に、光３ａ及び光３ｂを透過させる入射光透過部１４が設けられている。入射光透過部１４によって、光３ａ及び光３ｂが筐体６内へ入射可能となる。また、熟成装置１Ａは、筐体６における、筐体６内から外部へ光３ａ及び光３ｂのそれぞれの一部が出射する部分には、出射光透過部１５が設けられている。出射光透過部１５によって、筐体６の内部空間の外部に、光３ａ及び光３ｂのうち照射対象物４を通過した光が出射可能となる。
【００８０】
入射光透過部１４及び出射光透過部１５は、光３ａ及び光３ｂに対して透過性を有する物質により形成されていればよく、例えばガラス、石英、サファイア、透明樹脂等からなる窓である。
【００８１】
本実施形態の熟成装置１Ａによれば、光源２ａ、光源２ｂ、受光部９ａ及び受光部９ｂによる筐体６内部の温度及び湿度等の環境への影響を低減することができる。そのため、環境調整部７によって、筐体６内の環境を一定に保持し易くすることができる。
【００８２】
なお、光源２ａ、光源２ｂ、受光部９ａ及び受光部９ｂは、筐体６の内部空間の外部に設けられていてもよい。すなわち、筐体６は内壁面と外壁面とを備え、光源２ａ、光源２ｂ、受光部９ａ及び受光部９ｂは、上記内壁面と外壁面との間の壁間空間に設けられていてもよい。「筐体６の内部空間の外部」は、上記壁間空間を含む。上記のことは以下の記載においても同様である。
【００８３】
〔実施形態３〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８４】
図６は、本開示の実施形態３に係る熟成装置１Ｂを示す概略図である。本実施形態における熟成装置１Ｂは、図６に示すように、光源角度調節部（光路制御部）１３を備えている。光源角度調節部１３により、光源２ａ及び光源２ｂの照射角を調節することで、照射対象物４の内部における光３ａ及び光３ｂの交点５の位置を調節することが可能となる。また、熟成装置１Ｂは、光源角度調節部１３によって光３ａ及び光３ｂの交点５の位置を調節することができるため、照射対象物４を移動させるための支持部が設けられていなくともよい。なお、支持部８が設けられていても構わない。
【００８５】
光源２ａ及び光源２ｂの照射角が動くため、光源２ａ及び光源２ｂが筐体６の外部に設けられている場合は、上記照射角度の光を受け入れ可能な大きさの入射光透過部１４ａを設ける。
【００８６】
〔実施形態４〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８７】
図７は、本開示の実施形態４に係る熟成装置１Ｃを示す図である。本実施形態４における熟成装置１Ｃは、図７に示すように、光３ａ及び光３ｂの照射対象物４への照射角度を変更させることが可能な角度可変ミラー（光路制御部）１６が、筐体６内における光３ａ及び光３ｂの光路上に設けられている。また、光源２ａ及び光源２ｂが筐体６の外部に設けられており、筐体６は、光３ａ及び光３ｂを透過させる入射光透過部１４を備えている。
【００８８】
角度可変ミラー１６の角度を調節することにより、交点５を所望の位置へ移動させることが可能となる。
【００８９】
なお、交点５は、角度可変ミラー１６の角度調節のみで移動させてもよいし、支持部８ａとしてＸＹステージを設け、ＸＹ方向の移動はＸＹステージで行い、Ｚ方向の移動は角度可変ミラー１６で行ってもよい。
【００９０】
熟成装置１Ｃでは、角度可変ミラー１６により光の照射角度を調節することができる。そのため、入射光透過部１４の大きさを小さくすることができる。その結果、筐体６の外部から筐体６の内部空間に、ノイズとなる光が混入することを低減することができる。
【００９１】
（附記事項）
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  熟成装置
２ａ  光源（第１の光源）
２ｂ  光源（第２の光源）
３ａ  光（第１の光）
３ｂ  光（第２の光）
４  照射対象物
５  交点
６  筐体
７  環境調整部
８  支持部
９ａ  受光部（第１の受光部）
９ｂ  受光部（第２の受光部）
１０  腐敗関連物質
１１  熟成関連物質
１２ａ、１２ｂ  保持部材（保持部）
１３  光源角度調節部（光路制御部）
１４、１４ａ  入射光透過部
１５  出射光透過部
１６  角度可変ミラー（光路制御部）
【図１】
2020120612.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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