(57)【要約】電圧を発生する電圧発生回路（２０）が設けられている。電圧発生回路（２０）が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極（１１，１２）を有し、標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電圧印加回路（３０）が設けられている。標的と電極（１１，１２）とは、相対位置が可変に構成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を発生する電圧発生手段と、
該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置であって、
上記標的と電極との相対位置を可変とするための可動手段が設けられていることを特徴とする分子振動装置。
【請求項２】
電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置であって、
上記電極からの放電がフレア状になるように該放電に気体を吹き付ける気体吹き付け手段が設けられている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項３】
電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置であって、
上記電極からの放電がフレア状になるように標的の近傍に磁性体が設けられている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、
標的が絶縁ディッシュに収納される一方、
上記絶縁ディッシュに対応する電極の―方が導電性電極で構成されていることを特徴とする分子振動装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項において、
標的が収納された容器は、無機質の多孔性材料、天然高分子化合物の多孔性材料及び合成高分子化合物の多孔性材料の何れかで形成されている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項６】
請求項１〜３の何れか１項において、
電極から印加される電圧を調整するための調整手段を備えている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項７】
請求項１〜３の何れか１項において、
標的が収納された容器は、内部圧力が調整可能に構成されている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項８】
電圧を発生する電圧発生手段と、
該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有する電界生成手段とを備えた分子振動装置であって、
上記電界生成手段は、分子振動を生起させるよう上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された構成となっている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項９】
請求項１〜３及び８の何れか１項において、
電極と標的との間には、結晶材料が設けられている
ことを特徴とする分子振動装置。
【請求項１０】
請求項８において、
電界生成手段は、標的に対する高電界によって該標的を損傷破壊するように構成されている
ことを特徴とする分子振動装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、臨床医学、実験医学、生物学分野又は動植物学分野において、遺伝子等の分子を振動させる分子振動装置に関し、特に、瞬発の高電界を生じさせる分子振動装置に係るものである。
背景技術
従来、細胞中に遺伝子を導入する方法は、リン酸カルシウム法、デキストラン法又はリポソーム法などの試薬を用いる方法と、エレクトロポーレーション法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ）、ジーンガン法又はマイクロインジェクション法などの物理的手段を用いる導入方法と、アデノ又はレトロなどのウイルス法とに大別されてきた。
また、遺伝子等の分子の導入装置には、ＷＯ０１／５５２９４Ａ１公報に開示されているように、瞬発の高電圧の印加し、瞬発の高電界を生じさせるものがある。この遺伝子の導入装置は、瞬発の高電圧の印加によって励起される分子固有の自由減衰振動を利用し、細胞内に外来性分子を導入するようにしている。
しかしながら、従来の導入装置は、単に瞬発の高電界を生じさせるのみであることから、効率に限界があった。
一方、従来、高電位の治療装置のように電気刺激を付与するものがある。しかしながら、この電気刺激では、生体に強制振動を与えるため、細胞の構成分子のうちの大部分が分子本来の振動特性を発揮しない。そして、上記分子は、装置に依存した不適切な微細振動を来す結果となる。
また、導電体を通した通電治療では、細胞内へ電流が流入することになる。この結果、細胞内の分子は、振動するよりも偏在したり、細胞膜に貫通孔を形成することになる。したがって、細胞内の分子反応を介した細胞機能の活性化効果が発揮しづらいという問題があった。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、効率の向上と傷害の低減とを図ることを１の目的とするものである。
また、本発明は、生物細胞の生理機能の活性化、増殖能及び再生能の増大、又は各種疾病の治療に適用することを他の目的とするものである。
発明の開示
第１の発明は、電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置を対象としている。そして、上記標的と電極との相対位置を可変とするための可動手段が設けられている。
この第１の発明では、標的と電極との相対位置を変更するので、表面積の大きい培養皿を用いる場合、大きい組織片を用いる場合、又は多穴の培養皿を用いる場合、細胞群に印可される電界が平準化される。
また、第２の発明は、電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置を対象としている。そして、上記電極からの放電がフレア状になるように該放電に気体を吹き付ける気体吹き付け手段が設けられている。
この第２の発明では、瞬時の放電が気体の吹き付けによって三次元空間内に分散される。
また、第３の発明は、電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有し、上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された電界生成手段とを備えた分子振動装置を対象としている。そして、上記電極からの放電がフレア状になるように標的の近傍に磁性体が設けられている。
この第３の発明では、標的の近傍に磁性体が位置するので、瞬発電界によって励起された電子流やイオン化元素フレアが磁界内に位置する。この結果、上記電子流等が電子又はフレアの進行方向と直交した応力を受け、細胞の分布領域に拡がりをもって分散される。
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、標的が絶縁ディッシュに収納される一方、絶縁ディッシュに対応する電極の一方が導電性電極で構成されている。
この第４の発明では、絶縁ディッシュを設けているので、標的を挟んで相対する電極からみて、細胞等の展開液が電気的インピーダンスの中立点に近く配置されることになる。
第５の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、標的が収納された容器が、無機質の多孔性材料、天然高分子化合物の多孔性材料及び合成高分子化合物の多孔性材料の何れかで形成されている。
この第５の発明では、絶縁性分子構造に付加的な導電性や均一性（電子のポンピング）が加味される。
第６の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、電極から印加される電圧を調整するための調整手段を備えている。
この第６の発明では、電極の励起時の位相又は周期が相互調整される。
第７の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、標的が収納された容器は、内部圧力が調整可能に構成されている。
この第７の発明では、分子と細胞との間で共鳴励起による相対的分子振動の強度が増減される。
第８の発明は、電圧を発生する電圧発生手段と、該電圧発生手段が発生する電圧を受け、生体組織又は細胞を標的とした所定部位に瞬発の高電界を生じさせるための電極を有する電界生成手段とを備えた分子振動装置を対象としている。そして、上記電界生成手段は、分子振動を生起させるよう上記標的を含んだ自由共振回路を励起するための高インピーダンス化された構成となっている。
この第８の発明では、標的における分子の振動を生起させるので、電子の密度が導出部位近傍において指数関数的に高まり、周辺組織細胞に与える運動エネルギーが大きくなる。
第９の発明は、第１〜第３及び第８の発明の何れかにおいて、電極と標的との間には、結晶材料が設けられている。
この第９の発明では、細胞や外来分子を包含する生体電気回路の特性が適切に制御される。
第１０の発明は、第８の発明において、電界生成手段が、標的に対する電界の発生によって該標的を損傷破壊するように構成されている。
この第１０の発明では、高電界の局所への集中度と発生頻度を調整することにより、局所細胞又は体内組織に細胞破壊を誘導し、又はアポトーシスを誘導する。
−発明の効果−
第１の発明によれば、標的と電極との相対位置を変化させるようにしたために、表面積の大きい培養皿を用いる場合、大きい組織の培養皿を用いる場合、又は多穴の培養皿を用いる場合、細胞群に印可される電界を平準化することができる。この結果、効率の向上を図ることができると共に、多数の検体を用いた比較試験を容易に行うことができる。また、傷害の低減を図ることができる。
また、第２の発明によれば、瞬時の放電を気体の吹き付けによって三次元空間内に分散するので、瞬発放電の集中による細胞傷害を防止しつつ、細胞周辺に分布する外来性分子を細胞内に導入することができる。
また、上記放電が瞬発であり、強力且つ間歇的であるので、細胞によって条件設定が選択できるプラズマフレアの照射を実現することができる。この結果、発熱による温度上昇を防止することができ、細胞への分子導入や細胞融合を高めることができる。
また、第３の発明によれば、標的の近傍に磁性体を配置するようにしたので、瞬発電界によって励起された電子流やイオン化元素フレアが磁界内に設置される。この結果、上記電子流等が電子又はフレアの進行方向と直交した応力を受け、細胞領域に拡がりをもって分散される。よって、分子振動は、外来分子が細胞内へ導入されやすいように変換されると共に、細胞膜が融合しやすいように変換される。
また、第４の発明によれば、ディッシュを絶縁体で形成するようにしたために、標的を挟んで相対する電極からみて、細胞等の展開液が電気的インピーダンスの中立点に近く配置されることになる。この結果、分子振動が基点から同等に正負方向に分配される結果、細胞内への外来性分子の進入が促進される。
また、第５の発明によれば、標的が収納される容器を多孔質材料で形成するようにしたために、絶縁性分子構造に付加的な導電性や均一性（電子のポンピング）を加味することができる。よって、多孔性セラミックス等を用いた収納器を用いることによりプラスティックディッシュなどに比べて細胞傷害を回避しつつ遺伝子導入効率を高めることができる。
また、第６の発明によれば、出力電圧を調整するようにすると、電極の励起時の位相又は周期を相互調整することができる。この結果、細胞周辺の環境、細胞種又は外来分子種によって振動特性にファジー制御などのゆらぎ的変化をもたらすことができる。つまり、強調減弱の周期変動などの変化制御をもたらすことによって、無傷害で効率の高い分子導入が可能となる。
また、第７の発明によれば、標的を収納した容器の内部圧力を調節するようにしたために、分子と細胞との間で共鳴励起による相対的分子振動の強度を増減して、遺伝子を含む分子導入を高めることができる。
また、第８の発明によれば、電極から所定部位を介して高電界を対極の電極に放電するようにしたために、電子の密度が導出部位近傍において指数関数的に高まり、周辺組織細胞に与える運動エネルギーが大きくなる。よって、他の身体部位への影響を低減しつつ、身体障害部位の組織細胞に与える効果も充分に強大となる。
また、第９の発明によれば、高電位を発生する電極と標的との間に結晶材料を設けるようにしたために、細胞や外来分子を包含する生体電気回路の特性を適切に制御することができ、瞬発刺激による振動を細胞組織により強力に伝達させることができる。
また、第１０の発明によれば、高電位印加の局所への集中度と印加頻度を調整することにより、局所細胞又は体内組織に細胞破壊を誘導し、又はアポトーシスを誘導することができる。
発明を実施するための最良の形態
−実施形態１−
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の分子振動装置１０は、細胞に分子である遺伝子を導入する遺伝子導入装置に構成されている。
該分子振動装置１０は、図５に示すように、電気系統１Ａを備え、電圧発生回路２０と電圧印加回路３０とを備えている。
上記分子振動装置１０は、一対の電極１１，１２を備える共に、下部支持台４０及び上部支持台５０を備えている。
上記下部支持台４０は、基板４１に支持脚４２を介して取り付けられた支持板４３を備えている。該支持板４３の上面には、下部電極１１を取付ける電極設置部４３ａが形成され、該電極設置部４３ａの上面にテーブル４４が設置されている。
上記テーブル４４は、回転自在なターンテーブルに構成され、外周に外歯４４ａが形成されている。上記テーブル４４は、基板４１に設置されたモータ４５に連結手段６０を介して連結されている。該連結手段６０は、軸６１の両端に歯車６２，６３が設けられて構成されている。そして、下方の歯車６２が上記モータ４５に噛合され、上部の歯車６３がテーブル４４の外歯４４ａに噛合されている。
上記電極設置部４３ａには、一対の電極１１，１２のうちの下部電極１１が取り付けられると共に、上記電極設置部４３ａの端部には、固定アーム４６が取り付けられている。上記下部電極１１には、電力供給部１１ａが取り付けられ、該下部電極１１の放電面は、電極設置部４３ａの上面に露出している。
上記上部支持台５０は、電力供給部１２ａに可動アーム５１が取り付けられて構成されている。該可動アーム５１は、固定アーム４６にピン５２を介して連結され、該ピン５２にはハンドル５３が設けられている。上記可動アーム５１は、ハンドル５３を回転すると、電力供給部１２ａが上下に移動するように固定アーム４６に対して回動する。
上記電力供給部１２ａには、一対の電極１１，１２のうちの上部電極１２が取り付けられている。上記上部電極１２と下部電極１１とは、放電面が互いに対峙するように配置されている。上記上部電極１２及び下部電極１１は、図４に示すように、端部に接続端子１３が設けられている。そして、上記接続端子１３が電力供給部１１ａ，１２ａに接続される。
また、上記テーブル４４及び連結手段６０は、標的と電極１１，１２との相対位置を可動とする可動手段１Ｂを構成している。
尚、上記電力供給部１１ａ，１２ａ及びモータ４５には、電力ケーブル１４が接続されている。
上記テーブル４４は、図３に示すように、複数の開口４４ｂが形成され、該開口４４ｂにディッシュ１５が収納されている。つまり、上記テーブル４４は、複数のディッシュ１５が周方向に配置されている。そして、該ディッシュ１５には、細胞と該細胞に導入するための分子が収納され、この細胞及び分子が標的となる。上記ディッシュ１５は、テーブル４４の回転によって一対の電極１１，１２の間に間欠的に位置するように構成されている。
上記電気系統１Ａは、図５に示すように、電圧発生回路２０と電圧印加回路３０とを備えている。上記電圧発生回路２０は、電圧発生手段を構成し、交流入力部２１と変圧器２２と制御電源回路２３とパワー出力電源回路２４とコンデンサブロック２５とを備えている。上記交流入力部２１は、交流電力を変圧器２２に入力するように構成されている。上記変圧器２２は、交流電力を変圧し、所定電圧の電力を制御電源回路２３とパワー出力電源回路２４とに出力するように構成されている。上記パワー出力電源回路２４は、所定の高電圧をコンデンサブロック２５に出力するように構成されている。
上記電圧印加回路３０は、上部電極１２と下部電極１１との間に高電界を生じさせる電界生成手段を構成し、スイッチング回路３１と超高電圧発生トランス３２とを備えている。上記スイッチング回路３１は、コンデンサブロック２５から出力される電力を受けて所定周期で超高電圧発生トランス３２に所定電力を供給するように構成されている。そして、上記超高電圧発生トランス３２は、上部電極１２と下部電極１１とが接続され、スイッチング回路３１のオフによって二次側にシングルスパイクである瞬発的な高電圧（高電界）が発生する。この高電圧の発生によって、正弦減衰波の交番電圧が誘起される。
上記両電極１１，１２は、図示しないが、放電面が高絶縁性を有する高絶縁被覆物で被覆されている。つまり、上記電極１１，１２は、高絶縁被覆物で被覆されているので、誘電率に従って構成される等価コンデンサとして機能する。
上記両電極１１，１２は、所定の細胞及び分子を含む標的に高圧の瞬発電圧を印加するように構成されている。そして、上記電圧印加回路３０は、標的を含めた外部共振回路を構成し、両電極１１，１２が通電した際、標的を含めた外部共振回路に対して微分器として働き、外部共振回路に大きなトリガー電圧を供給する。
上記スイッチング回路３１には、スイッチング信号を生成する信号生成手段７０が接続されている。該信号生成手段７０は、三角波発生回路７１とコンパレータ７２と出力増幅回路７３とを備えている。
上記信号生成手段７０には、周波数調整回路７４とデューティサイクル調整回路７５とフットスイッチ７６とタイマ７７とが接続されている。また、上記上記信号生成手段７０は、周波数及び供給電圧等を表示する表示手段７８に周波数信号等を出力するように構成されている。
上記周波数調整回路７４とデューティサイクル調整回路７５は、調整手段７Ａを構成し、両電極１１，１２の印加電圧を調整するように構成されている。更に、上記調整手段７Ａは、前回の印加電圧などの印加条件を記憶するように構成され、標的等に対応した電圧条件等に調整するように構成されている。
−遺伝子の導入方法−
次に、上述した分子振動装置１０における遺伝子の導入方法について説明する。
先ず、細胞と該細胞に導入する遺伝子（分子）をディッシュ１５に予め収納し、このディッシュ１５をテーブル４４に設置する。その後、下部電極１１と上部電極１２とに急峻な高電圧を印加すると、電圧印加回路３０は、細胞と遺伝子とよりなる標的を含めた外部共振回路を形成する。この標的を含めた外部共振回路は、瞬発電圧をトリガー電圧として励起され、共振を起こす。そして、細胞の共振時において、トリガー電圧に引き続く電子と荷電分子の共振動態の総和である振幅変調波形の電圧変動が観察される。この出力電圧によって標的に刺激を与えることにより、電圧の印加点を中心とした回路は、電気的自由共振回路を形成し、正弦波の減衰振動が誘起される。細胞及び遺伝子も自由共振回路内に組み込まれ、固有共振特性に同期して振動する。
この結果、細胞膜の近傍にある遺伝子は、自らが帯電している電界と同一電界が与えられたときには逆電界側に移動し、また、逆電界が与えられたときには中和できる電界側に移動する。そして、固有共振特性に基づく連続運動と細胞膜の可逆的な極性反転の反復の結果、遺伝子は加速度的な振る舞いを起こす。この結果、上記遺伝子は、細胞膜を通過し、細胞内の分子との衝突と拡散により、細胞核の核内遺伝子の構成の一部となり所望の効果を示す。
そこで、上述した電圧の印加動作について、図６のフロー図に基づいて説明する。
先ず、発信周波数が設定されると（Ｓ１参照）、両電極１１，１２に対する三角波の発生が開始され、この三角波が設定周波数になるまで、バイアス調整される（Ｓ２〜Ｓ５及びＳ６〜Ｓ８参照）。
一方、デューティが設定されると（Ｓ１０参照）、両電極１１，１２に対する設定デューティと設定周波数とが比較され、設定値になるまで、デューティが調整される（Ｓ１１〜Ｓ１４及びＳ１５〜Ｓ１７参照）。つまり、上記三角波の周波数の上昇及び降下を監視し、デューティが所定値に調整される。
尚、上記周波数及びデューティサイクルは表示手段７８に表示される（Ｓ２０及びＳ２１参照）。
また、フットスイッチ７６及びタイマ７７の何れかから出力の開始が許可されると、コンパレータ７２の出力が増幅され、スイッチング回路３１がオン又はオフを開始し、超高電圧発生トランス３２から上記両電極１１，１２に瞬発の高電圧が供給される（Ｓ３０〜Ｓ３６参照）。
尚、供給電圧及び出力電流は表示手段７８に表示される（Ｓ４０及びＳ４１参照）。
一方、上記テーブル４４は、モータ４５の駆動によって回転するので、両電極１１，１２間に瞬発の高電圧が印加されると、複数のディッシュ１５には、間欠的に瞬発の高電圧が印加される。
また、ハンドル５３の操作によって上部電極１２の上下位置が調整され、上部電極１２と下部電極１１との間隔が調整される。
−実施形態１の効果−
したがって、本実施形態１によれば、テーブル４４を回転させるようにしたために、表面積の大きい培養皿を用いる場合、大きい組織の培養皿を用いる場合、又は多穴の培養皿を用いる場合、細胞群に印可される電界を平準化することができる。この結果、効率の向上を図ることができると共に、多数の検体を用いた比較試験を容易に行うことができる。また、傷害の低減を図ることができる。
また、電圧等を調整するようにすると、電極１１，１２の励起時の位相又は周期を相互調整することができる。この結果、細胞周辺の環境、細胞種又は外来分子種によって振動特性にファジー制御などのゆらぎ的変化をもたらすことができる。つまり、強調減弱の周期変動などの変化制御をもたらすことによって、無傷害で効率の高い分子導入が可能となる。
−実施形態２−
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
図７〜図１０に示すように、本実施形態は、両電極１１，１２間の放電がフレア状になるようにしたものである。
つまり、実施形態１の支持板４３の上部には、テーブル４４が直接に設置されている。このテーブル４４は、ディッシュ１５が設置されるように構成され、連結手段６０の歯車６３が噛合している。そして、上記テーブル４４は、図７において、左右方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能に構成されている。尚、上記テーブル４４は、ガイドローラ４７で案内される。
一方、上部支持台５０は、可動アーム５１に設けられた移動部材５４を備えている。該移動部材５４は、モータ５５を備え、可動アーム５１に移動自在に設けられている。つまり、上記移動部材５４は、図７において、可動アーム５１に対して上下方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成されている。
尚、上記テーブル４４と連結手段６０と移動部材５４等とによって可動手段１Ｂが構成されている。
上記移動部材５４には、取り付け板５６を介して２つの電力供給部１１ａ，１２ａが設けられている。つまり、上記電力供給部１１ａ，１２ａは、それぞれ針状の電極１１，１２が設けられ、一対の電極１１，１２に瞬発の高電圧が印加されるように構成されている。この一対の電極１１，１２は、左右方向に配置され、上記電力供給部１１ａ，１２ａには、両電極１１，１２の間隔を調整するためのハンドル５７が設けられている。
また、上記取り付け板５６には、気体吹き付け手段８０のノズル８１が設けられている。該気体吹き付け手段８０は、電極１１，１２からの放電がフレア状になるように該放電に気体を吹き付けるように構成されている。
上記気体吹き付け手段８０は、図１１に示すように、ノズル８１に接続された配管８２にコンプレッサ８３及び気体タンク８４，８４が接続されて構成されている。上記配管８２には、圧力計８５、圧力調整タンク８６、電磁弁８７、ニードルバルブ８８が設けられ、フットスイッチ８９によって電磁弁８７を開放すると、気体がノズル８１より放出される。
上記ノズル８１は、一対の電極１１，１２の間の中央上方に位置し、放電とイオン化元素のイオン風を下方に拡張させ、この放電効果がディッシュ１５の標的に至るように気体を吹き付ける。
上記ノズル８１より吹き付ける気体は、空気、二酸化炭素、アルゴン、窒素及びヘリウムの何れか１の気体又はこれらの混合気体で構成されている。
したがって、一対の電極１１，１２に瞬発の高電圧を印加すると、一対の電極１１，１２の間には、例えば、アーク放電が生起する。その際、ノズル８１から気体が吹き付けられているので、アークは、空間内に分散された瞬発イオンフレアに変換され、電界変動と共に培養皿等のディッシュ１５の細胞群及び遺伝子に照射される。この結果、分子が振動し、細胞に導入する。
また、上記ディッシュ１５は、テーブル４４によって左右方向（Ｘ軸方向）に移動し、また、電極１１，１２は、移動部材５４によって前後方向（Ｙ軸方向）に移動し、ディッシュ１５と電極１１，１２との位置関係が調整される。
この結果、外部共振回路の励起強度が積分的に平準化され、分子の導入効率が向上する。
また、共鳴励起による瞬時の放電を気体の吹き付けによって三次元空間内に分散するので、瞬発放電の集中による細胞傷害を防止しつつ、細胞周辺に分布する外来性分子を細胞内に導入することができる。
また、上記放電が瞬発であり、強力且つ間歇的であるので、細胞によって条件設定が選択できるプラズマフレアの照射を実現することができる。この結果、従来のプラズマトーチ照射法の問題点である発熱による温度上昇を防止することができ、細胞への分子導入や細胞融合を高めることができる。
その他の構成、作用及び効果は、実施形態１と同様である。尚、本実施形態の変形例としては、テーブル４４等が移動しなくてもよい。要するに、本実施形態は、気体吹き付け手段８０のみを設けるようにしてもよい。
−実施形態３−
次に、本発明の実施形態３について詳細に説明する。
本実施形態は、例えば、ディッシュ１５の近傍に磁性体を配置するようにしたものである。
例えば、実施形態１におけるディッシュ１５の下面近傍にリング型ネオジウム磁石を設置する。この結果、ディッシュ１５上のイオンフレアが水平方向に拡がることとなる。
また、実施形態２におけるディッシュ１５の下面近傍には、リング型ネオジウム磁石を設置する。この結果、ディッシュ１５上のフレア分布が水平方向に拡がることとなる。つまり、図１０に示すように、支持板４３には、磁石１６が取り付けられる。
つまり、磁界中に存在する電流には、フレミングの法則によって磁界と電流それぞれの方向と直交する方向に電流を引きつける応力が働く。従って、瞬発電界によって励起された電子流やイオン化元素フレアは磁界内に設置されることにより、電子又はフレアの進行方向と直交した応力を受け、細胞領域に拡がりをもって分散される。
よって、分子振動は、外来分子が細胞内へ導入されやすいように変換されると共に、細胞膜が融合しやすいように変換される。
したがって、磁性体が電磁石である場合は、コイルへの電力供給を制御することにより、自在に電磁石の特性を操作し、共鳴励起による放電又はアークのフレアを形成するイオン及び電子の運動を二次的に調整することができる。
また、磁性体が常磁石である場合は、磁石の形態をドーナツ型又は円盤型などに形成することができる。
また、磁石の位置制御、運動又は振動により、瞬発電界又はイオンプラズマの二次的な分布制御を行うことができる。
また、電極１１，１２の構成材料に磁性体を用いと、電子とイオン化元素の分布を制御することができる。
一定磁界を安定に供給する静磁界発生源の永久磁石をバイアス磁界とし、制御可能な磁界発生源とを組み合わせてもよい。この場合、磁力レンズ効果を発生することができ、微細な又は広範囲な標的に効率的な分子導入を行うことができる。
その他の構成、作用及び効果は、実施形態１と同様である。尚、本実施形態の変形例としては、テーブル４４等が移動しなくてもよい。要するに、本実施形態は、磁石１６等の磁性体のみを設けるようにしてもよい。
−実施形態４−
次に、本発明の実施形態４について詳細に説明する。
本実施形態は、ディッシュ１５を絶縁体で形成するようにしたものである。
この結果、例えば、実施形態１における下部電極１１は、図示しない絶縁体を設ける必要がなく、導電性電極１１，１２で構成されている。
例えば、実施形態１における下部電極１１に導電性高分子板を適用すると、投入電力が小さい場合であっても、細胞を収納した絶縁ディッシュ１５に青い窒素プラズマがより明るさを増大し、細胞群への遺伝子導入効率を向上させることができる。
つまり、分子を導入する細胞群や組織が絶縁性の培養皿上に設置された場合、一対の電極１１，１２の間において、培養皿の介在の有無によって、培養皿有の側で絶縁インピーダンスが大となる。この時、充分な超高電圧を印可しようとすると、培養皿の介在がない側に短絡放電が発生し易く、この短絡放電は細胞傷害を引き起こしやすいという問題が生じる。
そこで、絶縁性の培養皿が細胞と電極１１，１２の間に介在する側には、金属を含む無機物質や導電性高分子などの導電性物質あるいは絶縁性の低い電極１１，１２を用いることが好ましい。
絶縁性の高い培養皿側に低絶縁の電極１１，１２を用いると、細胞を挟んで相対する電極１１，１２からみて、細胞展開液が電気的インピーダンスの中立点に近く配置されることになる。この結果、分子振動が基点から同等に正負方向に分配される結果、細胞内への外来性分子の進入が促進される。
その他の構成、作用及び効果は、実施形態１又は２と同様である。
−実施形態５−
次に、本発明の実施形態５について詳細に説明する。
本実施形態は、ディッシュ１５を多孔性セラミックスで構成したものである。この多孔性セラミックスのディッシュ１５に細胞群と外来遺伝子を収納し、遺伝子導入の効果をＣＨＯ細胞におけるクラゲ緑色蛍光酵素をコードするＧＦＰ遺伝子の導入発現において試験した。
多孔質セラミックス皿上にＣＨＯ細胞を培養し、瞬発電界による共鳴励起を施して、ＧＦＰ遺伝子の導入し、２４時間後に発現レベルを蛍光顕微鏡により確認した。同一条件でプラスティック皿を用いた場合と比べ、多孔性セラミックでは遺伝子の導入発現効率が３倍〜４倍まで向上した。
つまり、各種素材の絶縁性は、電子移動の難易性及び誘電率により規定される。通常のセラミックスや有機高分子は、絶縁体であるが、大気中には水蒸気やイオン化元素が含まれている。このため、大気中では電子の授受が容易となり、大気は絶縁解離を引き起こし導電性を呈する。
そこで、共鳴励起式分子導入における電極１１，１２の絶縁材やディッシュ１５を多孔質とすることで、絶縁性分子構造に付加的な導電性や均一性（電子のポンピング）を加味することができる。よって、多孔性セラミックスを用いた収納器を用いることによりプラスティックディッシュ１５などに比べて細胞障害を回避しつつ遺伝子導入効率を高めることができる。
その他の構成、作用及び効果は、実施形態１又は２と同様である。また、上記多孔性材料は、無機質の多孔性材料の他、天然高分子化合物の多孔性材料又は合成高分子化合物の多孔性材料であってもよい。
−実施形態６−
次に、本発明の実施形態６について詳細に説明する。
本実施形態は、ディッシュ１５に代わり、細胞及び外来性分子とを収納した容器の内部圧力を調節するようにしたものである。
上記容器は、例えば、カプセルに構成され、導電性ゲルが充填されている。この容器に高電圧を印加すると、瞬発電界の刺激は、均一に導電性ゲル内を通過し、導電性ゲルに挟まれた細胞に均等に分布し、組織傷害が防止された。
つまり、容器の内部圧力を調整可能にし、この容器に空気などの気体、液体、ゲル、ゾル又は固体を充填すると、電極１１，１２間又は電極１１，１２と細胞との間のインピーダンス特性は大きく変化する。
そこで、外来性分子と細胞構成分子との間で共鳴励起による相対的分子振動の強度を増減して、遺伝子を含む分子導入を高めることができる。
その他の構成、作用及び効果は、実施形態１又は２と同様である。
−実施形態７−
次に、本発明の実施形態７について詳細に説明する。
本実施形態は、苗などを標的にしたものである。つまり、室内栽培中のコーヒーの木の苗に一日３０分間の瞬発電界の刺激を付与する。この刺激により、細胞内外における分子移行の促進及び細胞構成分子群の自由共鳴振動が惹起する。この結果、上記刺激を付与しない場合に比し、三日間で明らかな苗丈の成長が促進され、光合成の活性化の結果、より鮮やかな緑色の濃い葉の伸長が認められた。
また、無菌環境下で、二酸化炭素を含有し、且つ低酸素の３７℃の飽和水蒸気中において、培養中の初代培養心筋細胞及びＣＯＳ７細胞を取り出して５分間の瞬発電界の刺激を施した。この場合、２４時間後の培養細胞数は、上記刺激を付与しない場合に比し、増加がみられた。したがって、細胞増殖の促進によって、再生医療又は有益な細胞の大量生産に寄与することになる。
−実施形態８−
次に、本発明の実施形態８について図面に基づき詳細に説明する。
本実施形態は、図１２に示すように、分子振動装置１０が血流不全や神経麻痺などを標的にした治療装置に構成されたものである。
つまり、分子振動装置１０は、ベッド９０の処置実施者９Ａに適用するように構成されている。上記ベッド９０は、床とは絶縁されて構成されている。上記ベッド９０の上面には導電マット９１が設けられ、この導電マット９１が１の電極、例えば、実施形態１の上部電極１２を構成している。そして、上記処置実施者９Ａは、導電マット９１上に仰臥することになる。
また、上記処置実施者９Ａは、片方の電極１１を標的である所定部位に押し当てて瞬発の高電圧を印加することになる。つまり、上記電極１１は、把持可能なハンドピース形に構成され、電圧印加回路３０が、所定部位である標的における分子を振動させるように構成されている。
尚、本実施形態のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１又は２と同様である。但し、本実施形態は、下部支持台４０及び上部支持台５０は設けられていない。
上述したベッド９０を構成した理由は、次の通りである。処置実施者９Ａを接地せずに電気的に浮遊状態に据え置くと、電子は全身から比較的均一に空中へ出入りする。このため、治療を要する部位において、運動電子の密度が低い。この結果、強大な瞬発振動を賦与しても治療部位の組織細胞に与える運動エネルギーが満足できる大きさに達しない。
そこで、本実施形態では、電極（導電マット９１）から任意の身体局所を介して高電界を対極の電極１１に放電するようにした。この場合、電子の密度が導出部位近傍において指数関数的に高まって、周辺組織細胞に与える運動エネルギーが大きくなる。よって、他の身体への影響を低減しつつ、身体障害部位の組織細胞に与える効果も充分に強大となる。
例えば、３０万ボルトの瞬発の高電位を印加し、処置実施者９Ａにマット状の導電マット９１の電極から瞬発の高電位を授与する。処置実施者９Ａが電極１１を任意の身体処理部位に押し当てると、全身に授けられた電子の運動エネルギーが処理部位近傍から電極１１に出入りする。
この処置を一回１５分間で、隔日にて３ヶ月行った。慢性期顔面神経麻痺のケースでは、神経麻痺による顔貌が改善し、口笛運動が可能となった。そして、スコアリングによる神経麻痺の重症度評価が３２／４０から３６／４０まで明らかに改善した。
また、閉塞性動脈硬化症による下肢の血流不全例に瞬発電界の刺激を付与すると、１回２５分間の刺激付与により、患者は、四肢先端に軽くピリピリしたような振動を感知した。このように、末梢血流の改善及び下肢皮膚温度の上昇がみられた。
また、顔面神経麻痺の症例では、一日２５分間の共鳴励起法による細胞分子振動治療を１週間実施したことで顔面の左右差が縮小し明らかな顔貌改善を達成した。
また、慢性胃腸炎の例では１回２５分間の共鳴励起の実施により腹部膨満感の消失と食欲の増進がみられた。その他、慢性の頭痛の改善など様々な病態において共鳴励起式分子振動の実施による治療効果が認められた。
また、本実施形態の分子振動装置１０は、瞬発電界の刺激によって、細胞外の分子の細胞内への移行を促進させる。更に、この分子振動装置１０は、自由共鳴振動による細胞の構成分子間の相互作用や細胞内の分子交通を活発化させる。
したがって、生物細胞による栄養素又は成長因子の取り込み、老廃物の排出の促進及び、細胞内の代謝回転の促進などの細胞生理機能を活性化する。この結果、傷害又は病的組織の治療及び、再生医療における細胞増殖又は胎児性幹細胞（ＥＳ細胞）やクローン化体細胞を含む動植物細胞の分裂促進の効果を発現する。このため、医学治療の効能改善、新たな治療法の開発、生物学手技への応用、農林水産、製薬など産業上の効率化及び、省資源化に多大な性能を発揮する。
また、従来の電位治療機器等は生体に強制振動を与えるものである。したがって、細胞構成分子のうち大部分は、分子本来の振動特性を表現できず、細胞生理機能に対して不適切な微細振動が不可避である。既存の直流通電治療器による組織刺激は、細胞膜を脱分極させるに過ぎず、細胞内分子を振動させる作用を発揮できない。
一方、反復する瞬発電界の人体や人体の局所組織への印加は、自由共鳴する分子運動を傷害細胞にもたらす。したがって、種々の疾患や傷害において、損傷の正常化又は病的組織の正常化と、病的細胞の機能回復、残存する正常細胞の増殖又は僅かに存在しうる幹細胞の分化増殖能力を誘導する。
すなわち、従来法では細胞内分子を振動させる作用は発揮できない。これに対し、局所組織に分子運動を賦与する本実施形態は、損傷、また病的組織を標的に瞬発電界の印加による強力な分子振動を励起することにより、細胞構成分子の自由振動を介した細胞生理機能の向上、増殖促進による多彩な治療効果を発現する。
−その他の実施形態−
上記実施形態８において、１の電極１１と導電マット９１とを設けるようにしたが、複数の電極を設けるようにしてもよい。
また、実施形態８において、高電位を発生する端末（導電マット９１）と身体との間に結晶材料を設けるようにしてもよい。
この結晶材料は、例えば、タンタル酸リチウム、酸化チタニウム、シリコン、石英、サファイア又はダイアモンドである。これらの材料は、固有共振特性と誘電特性を有する。
上記結晶材料への入射角によってフォトンやエレクトロンの通過に対して抵抗がはるかに小であり、コヒーレントである。したがって、出力端末と生体等との間に結晶素材を設けると、細胞や外来分子を包含する生体電気回路の特性を適切に制御し、瞬発刺激による振動が細胞組織により強力に伝達される。
また、上記結晶材料は、実施形態１又は２に適用してもよい。例えば、実施形態１又は２において、標的と電極１１との間に結晶材料を設けてもよく、具体的には、デッシュ１５を結晶材料で形成してもよい。
例えば、タンタル酸リチウム、石英結晶又は結晶化ガラスの培養皿上のマウスの心臓由来繊維芽細胞に瞬発高電位刺激を加えた。この場合、プラスティック培養皿の同種細胞に同等の刺激を与えたときよりも、空間うなり音の増強と結晶固有の高調音の発生を認め、ＧＦＰ遺伝子の導入発現効率が向上した。
また、実施形態８において、電圧印加回路３０は標的を損傷破壊するように構成してもよい。
つまり、悪性腫瘍にたいしては、切除、放射線照射、化学療法、免疫療法、又は遺伝子治療などが施される。実施形態８における高電位印加の局所への集中度と印加頻度を調整することにより、局所細胞又は体内組織に細胞破壊を誘導し、又はアポトーシスを誘導する。
特に、複数の印加電極からの放電エネルギーをベクトル加算させることにより、所定領域以外には無害となる。その際、特定の局所には細胞破壊に充分な振動エネルギーを授与し、又は発熱をもたらすことが好ましい。
例えば、プラスティック皿上で培養したマウス心臓由来繊維芽細胞に対して、瞬発高電位をおよそ５０万ボルト、１００回／秒の頻度で６０秒間にわたり印加した。
この結果、電場強度の高い領域で、培養皿の軽度の温度上昇を認め、細胞から多数のブレブ（水ぶくれ）が周辺に突出し、その後、細胞アポトーシスが誘導された。このとき、電場強度が高くない周辺領域では、細胞形態と生存度に影響は見られなかった。以上より、瞬発高電位の印加は細胞膜に強力なねじれ運動を誘発して脂質２重層構造に不可逆な構造変化をもたらすことが示された。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明による分子振動装置は、分子を細胞に導入する場合などに有用であり、遺伝子治療、再生治療、標的組織又は標的細胞への薬物導入、動植物の品種改良、トランスジェニック、遺伝子組換え生物の作成、細胞融合及び人為的物質合成などに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施形態１の分子振動装置を示す平面図である。
図２は、実施形態１のテーブルを示す平面図である。
図３は、実施形態１の分子振動装置を示す断面側面図である。
図４は、電極を示す正面図である。
図５は、実施形態１の電気系統を示すブロック図である。
図６は、実施形態１の電圧印加動作を示すフロー図である。
図７は、実施形態２の分子振動装置を示す平面図である。
図８は、実施形態２の分子振動装置を示す側面図である。
図９は、実施形態２の分子振動装置を示す正面図である。
図１０は、実施形態２の分子振動装置の一部を示す正面斜視図である。
図１１は、実施形態２の気体吹き付け手段を示す系統図である。
図１２は、実施形態８の分子振動装置の一部を示す斜視図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2003068953.tif 000015
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