(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物の挙動を観測する際に用いられる生物挙動観測方法において、
試料設置容器内を左右の二つの空間に隔てるよう、前記試料設置容器の上方から仕切り板を立て、
前記試料設置容器内の左右の空間に、光に対して同一の挙動を示すであろう同一種の生物の一つの個体をそれぞれ載置した後、
前記試料設置容器の上方に配置した光源から発せられる光を、
波長選択フィルタにより、単色光とし、
前記単色光をプリズムにより、第一直線偏光と第二直線偏光とに同時に分割し、
前記分割された偏光状態の光を波長板により、左右の円偏光、第一直線偏光及び該第一直線偏光に直交する第二直線偏光、又は左右の楕円偏光とし、
前記同時に生成される二つの偏光状態の光が混ざり合わぬように、前記仕切り板で該二つの偏光状態の光の間を仕切ることによって、前記試料設置容器内の左右の空間にそれぞれ異なる偏光状態の光を照射し、
前記左右の空間に照射される光の偏光状態の差異によって、生起され得るであろう同一種の生物が示す挙動の特異性の観測に用いられることを特徴とする生物挙動観測方法。
【請求項２】
生物の挙動を観測する際に用いられる生物挙動観測装置において、
光に対して挙動を示すであろう同一種の生物の二つの個体を設置するための試料設置容器と、
前記試料設置容器の上方から偏光状態のみが異なる複数の光を生成する偏光照射機構と、
前記試料設置容器内を左右の二つの空間に隔て、かつ前記偏光照射機構から生成される複数の偏光光が混ざり合わぬよう該各偏光光の間を仕切る仕切り板とを備え、
さらに、前記偏光照射機構は、光を発する一の光源と、
前記光源からの光を所望波長の単色光とする波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタからの単色光から、偏光状態のみが異なる複数の光を生成する偏光生成手段と、を有し、
前記偏光照射機構から同時に生成される二種類の偏光状態の光の間を前記仕切り板で仕切ることによって、前記仕切り板によって隔てられた試料設置容器内の左右の空間内に載置した前記同一種の個体に対して異なる偏光状態の光を照射し、
前記左右の空間に照射される光の偏光状態の差異によって、生起され得るであろう同一種の生物が示す挙動の特異性の観測に用いられることを特徴とする生物挙動観測装置。
【請求項３】
請求項２記載の生物挙動観測装置において、
前記偏光生成手段は、前記波長選択フィルタからの単色光を、第一直線偏光と第二直線偏光とに同時に分割するウオラストンプリズムを備えたことを特徴とする生物挙動観測装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の生物挙動観測装置において、
前記偏光生成手段は、さらに、前記ウオラストンプリズムからの第一直線偏光、第二直線偏光を同時に、左右の円偏光、第一直線偏光及び該第一直線偏光に直交する第二直線偏光、又は左右の楕円偏光に変換する波長板を備えたことを特徴とする生物挙動観測装置。
【請求項５】
請求項４記載の生物挙動観測装置において、
前記波長板の光軸と直交する平面内で該光軸を中心に該波長板を回転自在に保持する波長板回転機構を備えたことを特徴とする生物挙動観測装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の生物挙動観測装置において、
前記偏光照射機構は、さらに、該偏光照射機構により生成された複数の光を、それぞれ対応した前記同一種の生物の二つの個体に照射する照射レンズと、
前記照射レンズから前記生物の各対象部位への光強度が等しくなるように、該照射レンズの光軸を調節自在に該照射レンズを保持するレンズ回転機構と、
を備えたことを特徴とする生物挙動観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にキラルな光の照射によって生ずる生物挙動を観測方法およびその装置に関するものである。より詳しくは、円偏光などの特殊な偏光を生物に照射して生ずる生物の挙動を観測する技術に関するものであり、例えば、右回りの円偏光と左回りの円偏光をシロイヌナズナなどの植物に照射して、その植物の成長を観測する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光に代表される光は、植物の光合成をはじめとして、生物界の根幹的なエネルギー源であり、発光ダイオードによる野菜の効率的生産等に代表されるように、さまざまな形で、光による生物の制御が実用化されている。このような生物の制御を効率的に行うためには、光に対する生物の挙動を把握することが非常に重要である。
【０００３】
このために従来は、例えば波長域の異なる紫外線、つまりＵＶＡ（３２０〜４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２８０〜３２０ｎｍ）、ＵＶＣ（〜２８０ｎｍ）を培養細胞に照射し、これらの紫外線の培養細胞に対する作用を調べている（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】独立行政法人産業医学総合研究所  岩田  豊人、“紫外線の培養細胞に対する作用の検討”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来技術では、波長特性だけでは納得のゆく説明が得られない挙動の観測されることがあり、生物の挙動を、十分に把握しているとは必ずしも言えるものでなかった。したがって、この分野では、生物の挙動を正確に調べることのできる技術の開発が強く望まれていたものの、従来は、光に対して生物が示す挙動も未だ不明な点が多く、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。本発明は従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は生物の挙動を適切に観測することのできる生物挙動観測方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが前記課題について鋭意検討を重ねた結果、生物の挙動を効率的に制御するためには、生物の挙動における偏光特性を把握することが極めて重要である点を発見し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、一般に、太陽光などの光は、特別な偏光状態とはなっておらず、様々な方向の光が合わさった形で、生物界への恩恵を与えている。一方、生物を構成する成分は、殆どが光学活性体であり、これらは、円偏光に対して旋光や円２色性などの光学異方性を有している。円偏光などの光学活性の評価に用いられる光により生物の行動が制御できれば、より効率性の高い、光による生物の挙動の制御が可能になる。
ところが、生物は無偏光の自然光の下で生育しているので、従来は、偏光特性という概念そのものがなかった。このため、従来は、円偏光などの特殊な光による生物の挙動の制御という概念もなかったが、本発明者らにより、植物、昆虫などの生物が、光学活性な光に対して、どのような挙動を示すかを明らかとすることが非常に重要であるとの知見に至った。このような知見に基づき、キラルな光、例えば強度と波長の等しい左右の円偏光を生物試料に照射し、生物試料の生育における偏光特性を観測するという課題解決手段を採用するに至った。
【０００７】
生物挙動観測方法
上記目的を達成するために、本発明に係る生物挙動観測方法は、同一種の生物の二つの個体へ偏光状態のみが異なる二つの偏光を分離して同時に照射し、その二つの個体の偏光特性によって異なる生物挙動の観測に使用される方法である。なお、上記の「個体」は単独であってもよく、また複数の同一種の個体であってもよい。以下の記載においても同様である。
【０００８】
生物挙動観測装置
また、上記目的を達成するために、本発明に係る生物挙動観測装置は、偏光状態のみが異なる二つの偏光を生成して同時に照射する偏光照射機構を備えている。その偏光照射機構は、同一種の生物の二つの個体へ偏光状態のみが異なる分離された二つの偏光を同時に照射し、その二つの個体の偏光特性によって異なる挙動の観測に使用される装置である。
【０００９】
ここにいう同一種の生物の二つ個体へ、偏光状態のみが異なる分離された二つの偏光を同時に照射するとは、同一種の生物の二つの個体を用意し、同一の周辺環境下で二つの個体に対して偏光状態ののみが異なる二つの偏光を同時に照射する場合をいう。
【００１０】
なお、本発明において、前記偏光照射機構は、前記偏光状態のみが異なる複数の光として、左右の円偏光、第一直線偏光及び該第一直線偏光に直交する第二直線偏光、又は左右の楕円偏光を同時に生成することが好適である。
ここにいう左右の楕円偏光とは、左楕円偏光の長軸と右楕円偏光の長軸とが直交し、かつ左楕円偏光の楕円率と右楕円偏光の楕円率とが等しい関係を有するものをいう。
【００１１】
また本発明においては、偏光照射機構が、一つの光源と、波長選択フィルタと、偏光生成手段とを備えることが好適である。ここで前記光源は光を発する。また波長選択フィルタは、前記光源からの光を所望波長の単色光とする。偏光生成手段は、波長選択フィルタからの単色光から、偏光状態のみが異なる二つの偏光を生成する。
【００１２】
＜ウオラストンプリズム＞
本発明において、前記偏光生成手段は、ウオラストンプリズムを備えることが好適である。
ここで、前記ウオラストンプリズムは、前記波長選択フィルタからの単色光を、第一直線偏光と第二直線偏光とに同時に分割する。
【００１３】
＜波長板＞
本発明において、偏光生成手段は、さらに、波長板を備えることが好適である。その波長板は前記ウオラストンプリズムからの第一直線偏光と第二直線偏光とを同時に、左右の円偏光のペア、第一直線偏光と該第一直線偏光に直交する第二直線偏光とのペア、又は左右の楕円偏光のペアに変換する。
【００１４】
＜波長板回転機構＞
また、本発明においては、波長板回転機構を備えることが好適である。
ここで、前記波長板回転機構は、前記波長板の光軸と直交する平面内で該光軸を中心に該波長板を回転自在に保持する。
【００１５】
＜照射レンズ＞
本発明において、偏光照射機構は、さらに照射レンズと照射レンズ回転機構とを備えることが好適である。ここで照射レンズは偏光照射機構により生成されるペアの偏光を、同一種の生物の二つの個体の、それぞれに照射する。また、照射レンズ回転機構は、照射レンズから二つの個体への光強度が等しくなるように、照射レンズをその光軸が調節自在であるように保持する。
【００１６】
＜仕切り板＞
本発明においては、偏光照射機構と試料容器の底面との間に仕切り板を備えることが好適である。ここで、仕切り板は偏光照射機構から同一種の生物の二つの個体へ照射される偏光のペアの間を仕切る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる生物挙動観測方法及びその装置によれば、同一種の生物の二つの個体の偏光特性によって異なる生物の挙動を観測することとしたので、偏光による生物の挙動を効率的に観測することができる。
【００１８】
また、本発明においては、偏光照射機構が各偏光状態に共通の、光源、ウオラストンプリズム、波長板ないし照射レンズを備えることにより、偏光状態以外の観測条件をより同一にすることができるので、同一種の生物の二つの個体の偏光特性によって異なる生物挙動を、より適切に観測することができる。本発明においては、偏光照射機構から同一種の生物の二つの個体への偏光状態の異なる偏光ペアを仕切る仕切り板を備えることにより、同一種の生物の二つの個体の偏光特性によって異なる生物挙動を、より適切に観測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。図１には本発明の一実施形態にかかる生物挙動観測装置１０の概略構成が示されている。なお、図１（Ａ）は本実施形態にかかる生物挙動観測装置１０の縦断面図、すなわち図１（Ｂ）のＡ−Ａ線での断面による縦断面図である。そして、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線での断面による生物挙動観測装置１０の横断面図である。図１に示す生物挙動観測装置１０は偏光照射機構１２を備えており、本発明の生物挙動観測方法を行う。
【００２０】
ここで、偏光照射機構１２は、偏光状態のみが異なる左右の円偏光１４，１６を同時に生成している。そして、偏光照射機構１２は、このようなキラルな光に対して挙動（光応答反応）を示すであろう同一種の生物の二つの個体に対して、それぞれ左右の円偏光１４、１６を同時に照射している。
【００２１】
このために本実施形態において、偏光照射機構１２は、左右の円偏光に共通の、光源電源１９と、光源２０と、集光レンズ２２と、波長選択フィルタ２４と、ウオラストンプリズム２６と、１／４波長板２８と、照射レンズ３０とを備える。
【００２２】
ここで、光源２０は、光源電源１９からの電力により、光３２を放出する。
また、集光レンズ２２は、光源２０からの光３２を集光する。
波長選択フィルタ２４は、集光レンズ２２からの光３２を所定波長の単色光３４とする。
ウオラストンプリズム２６は、波長選択フィルタ２４からの単色光３４を、第一直線偏光と第二直線偏光とに分割する。１／４波長板２８は、ウオラストンプリズム２６からの第一直線偏光と、第二直線偏光とから、左円偏光１４と、右円偏光１６とを同時に生成する。照射レンズ３０は、左右の円偏光１４，１６を、試料容器内で仕切り板４２によって離隔されている同一種の生物の二つの個体へ同時に照射する。
【００２３】
本実施形態にかかる生物挙動観測装置１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。すなわち、本実施形態においては、偏光照射機構１２が、キラルな光、つまり偏光状態以外の観測条件が同一に保たれた左右の偏光１４，１６を、同一種の生物の二つの個体へ同時に所定の時間だけ照射している。このため、本実施形態によれば、二つの個体の偏光特性にって異なる生物挙動を正確に調べることができる。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について、より具体的に説明する。
まず、本実施形態にかかる生物挙動観測装置１０は、同一種の生物の二つの個体を試料容器の分画された二つの領域で離隔させている。このように本実施形態においては、生物試料として同一種の生物の二つの個体を用いることにより、偏光状態以外の観測条件を同一にすることができる。この結果、二つの個体の偏光特性によって異なる生物挙動を、より正確に調べることができる。例えば左回りの円偏光１４を照射した時と右回りの偏光１６照射した時とでの、二つの個体に対するエネルギー効率の違いを正確に調べることができる。
【００２５】
本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体に、偏光状態以外の観測条件が同一の左右の円偏光１４、１６を照射している。すなわち、本実施形態においては、一つの光源電源１９からの電力供給により発せられた一つの光源２０からの光３２は、集光レンズ２２により集光され、波長選択フィルタ２４に入る。集光レンズ２２からの光３２は、波長選択フィルタ２４により所定波長の単色光３４とされてウオラストンプリズム２６に入る。波長選択フィルタ２４からの単色光３４は、ウオラストンプリズム２６により、第一直線偏光と第二直線偏光とに分割されて１／４波長板２８に入る。ウオラストンプリズム２６からの第一直線偏光と第二直線偏光は、１／４波長板２８により左右の円偏光１４、１６とされて照射レンズ３０に入る。ウオラストンプリズムからの左右の円偏光１４、１６は、照射レンズ３０により、同一種の生物の二つの個体に照射される。
【００２６】
本実施形態においては、左右の円偏光１４、１６による同一種の生物の二つの個体への照射を所定の時間連続して行い、偏光特性によって異なる二つの個体の生物挙動を観測する。このとき、本実施形態においては、偏光状態以外の条件が同一の左右の円偏光１４、１６を同一種の生物の離隔された二つの個体に照射することができる。すなわち、本実施形態においては、一つの光源電源１９からの電力で一つの光源２０を作動させている。そして、本実施形態においては、一つの光源２０からの一つの光３２から、左右の円偏光１４、１６が同時に生成されている。
この結果、本実施形態においては、左右の円偏光１４、１６に対してそれぞれ光源電源、光源を設けたものに比較し、光源電源、光源に起因する観測条件の違いを確実に回避し、偏光状態以外の観測条件を、左右の円偏光１４、１６の間で、より正確に同一にすることができる。
【００２７】
また、本実施形態においては、二つの円偏光１４、１６を交互に生成するのでなく、ウオラストンプリズム２６及び１／４波長板２８により、左右二つの円偏光１４、１６を同時に生成している。そして、本実施形態においては、同一種の生物の離隔されている二つの個体に、左右二つの円偏光１４、１６を交互に照射するのでなく、ウオラストンプリズム２６及び１／４波長板２８により同時に生成される二つの円偏光１４、１６を同時に照射している。
【００２８】
この結果、左円偏光１４を照射した時と右円偏光１６を照射した時との時間差に起因する観測条件の違いを確実に回避し、偏光状態以外の観測条件を、左右の円偏光１４、１６間で、より正確に同一にすることができる。したがって、強度と波長とが同じ左右の円偏光１４、１６を同一種の生物の二つの個体に照射することができるので、二つの個体の偏光特性による生育状態の差異を適切に観測することができる。
【００２９】
このように本実施形態によれば、偏光状態が異なる二つの偏光の照射下で、且つ他の条件はほとんど異なることなく、同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動の差異を正確に把握することにより、同一種の生物の二つの個体の生物挙動の効率的な観測に役立てることができる。これは、従来技術のように生物挙動における波長特性等を観測していたのでは決して得られないものであり、本発明の同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動の観測によりはじめて得られる効果である。
【００３０】
正確さの向上
本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体についての生物挙動の観測を、より正確に行うため、偏光状態以外の観測条件を、より正確に同一にすることが非常に重要である。このために本実施形態においては、下記の試料シャーレ、仕切り板、回転機構を用いることが好ましい。
【００３１】
＜試料シャーレ＞
すなわち、本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体の周辺環境を正確に同一にすることも非常に重要である。このために本実施形態においては、図２に示すような同一種の生物の二つの個体を入れる試料シャーレ４０を用いることも非常に重要である。図２（Ａ）は試料シャーレ４０や仕切り板４２等の縦断面図、図２（Ｂ）は同試料シャーレ４０や仕切り板４２等の平面図である。すなわち、図２（Ａ）は図２（Ｂ）におけるＡ−Ａ’線での断面による縦断面図である。
本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体を入れる容器として、試料シャーレ４０を用いており、試料シャーレ４０の仕切り板４２で仕切られた二つの領域に二つの個体のそれぞれを入れている。そして、試料シャーレ４０に入れた二つの個体の一方への左円偏光１４の照射と、他方への右円偏光１６の照射とを同時に行っている。このように本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体を試料シャーレ４０の二つの領域に一つずつ入れて偏光特性によって異なる生物挙動の観測を行うことにより、それぞれの個体の周辺環境を、より正確に同一にすることができる。したがって、本実施形態においては、同一種の生物の偏光特性による生物挙動を、より正確に調べることができる。
【００３２】
＜仕切り板＞
また、本実施形態においては、同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動の観測を、より正確に行うため、二つの個体に偏光状態が異なる二つの偏光を照射することが非常に重要である。そこで、本実施形態においては、図２に示すような仕切り板４２を設けている。仕切り板４２は、図１（Ａ）の偏光照射機構１２の直下から試料シャーレ４０の底面までの間に設けられ、支持板４４に取り付けられており、偏光照射機構１２から同一種の生物の二つの個体への左円偏光１４と右円偏光１６とを仕切る。  本実施形態においては、試料シャーレ４０の底面に仕切り板４２の下端を隙間なく接触させることにより、一方の個体へ照射されるべき左円偏光１４が他方の個体に照射されるのを確実に遮断し、且つ他方の個体へ照射されるべき右円偏光１６が一方の個体に照射されるのを確実に遮断することができる。
この結果、本実施形態においては、二つの個体の一方には左円偏光１４のみを確実に照射し、かつ他方の個体には右円偏光１６のみを確実に照射することができる。したがって、本実施形態においては、所定外の偏光の影響を確実に排除することができるので、同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動を、より正確に調べることができる。
【００３３】
なお、図２（Ａ）において、試料シャーレ４０の底面上で、左円偏光１４の中心軸線ＸＡと右円偏光１６の中心軸線ＸＢとの間の距離Ｌが所定の離隔距離（例えば、Ｌ＝５０ｍｍ）を有するように、左円偏光１４と右円偏光１６とが分離されている。図２（Ｂ）において、左右の円偏光１４、１６はそれぞれ、試料シャーレ４０の底面上で二つの個体のサイズに基づき定められたビームサイズφＡ、φＢ（例えば、φＡ＝φＢ＝４０ｍｍ）を有する。
【００３４】
また、本実施形態においては、仕切り板４２により、同一種の生物の二つの個体に左右の円偏光１４、１６を遮断した未照射状態をつくり、照射ゼロの観測を行うこともできる。そして、この照射ゼロの状態を基準にして評価することで、左円偏光１４の照射された一方の個体の評価、ないし右円偏光１６の照射された他方の固体を評価することにより、基準を持たない評価に比較して、より正確な評価を行うこともできる。
【００３５】
＜波長板回転機構＞
同一種の生物の二つの個体の生物挙動の観測では、二つの個体を動かさずに、偏光状態のみを変えたいという要望もある。そこで、本発明においては、波長板回転機構を備えることが好適である。
本発明の波長板回転機構は、波長板２８の光軸と直交する平面内で該光軸を中心に、波長板２８を回転自在に保持する。
【００３６】
このために本実施形態においては、波長板回転機構として、図３に示すような波長板ホルダ５４を備える。図３（Ａ）は波長板２８および支持板５０等の側面図、図３（Ｂ）は同波長板２８および支持板５０等の平面図である。図３において、１／４波長板２８は、偏光照射機構の各光学系構成部材がセットされる支持板５０に対して、光軸５２に直交する水平面において光軸５２を中心に回転自在に設けられている。このために本実施形態においては、波長板ホルダ５４は下側ホルダ５４ａ及び上側ホルダ５４ｂと、操作ノブ５６とを備える。ここで、下側ホルダ５４ａ及び上側ホルダ５４ｂは支持板５０に水平方向に設置され、下側ホルダ５４ａ上で１／４波長板２８が光軸５２を中心に回転自在に保持されている。また操作ノブ５６は、１／４波長板２８の側壁部に設けられ、１／４波長板２８を回転させる。
【００３７】
そして、同一種の生物の二つの個体を移動させずに偏光状態のみを変更したいときは、つまり図２とは異なり、一方の個体に右円偏光１６を照射し、他方の個体に左円偏光１４を照射したいときは、操作ノブ５６の回転操作により波長板２８を、下側ホルダ５４ａ上で光軸５２を中心に９０度回転させる。すると、本実施形態においては、二つの個体を移動することなく、照射する偏光の偏光状態の変更のみを行うことができる。
【００３８】
このように１／４波長板２８には、その光軸回りに波長板ホルダ５４等の波長板回転機構を設け、１／４波長板２８の９０度回転により、左右の円偏光１４、１６を入れ替える機能を持たせている。また、１／４波長板２８を４５度方位に設定すれば、偏光状態は変化せず照射光として直交する２つの直線偏光を得ることができる。これらの中間の軸方位に１／４波長板２８を設定すれば、同一種の生物の二つの個体への照射光は一般的には長軸方位が直交し、楕円率の絶対値が等しい左右の楕円偏光を得ることができる。したがって、本実施形態においては、前述のような波長板回転機構である波長板ホルダ５４により、偏光状態を変えても、偏光状態以外の観測条件が、直交する２つの照射偏光の間で、より正確に同一に保たれるので、同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動を、より正確に調べることができる。
【００３９】
＜照射レンズ回転機構＞
また、本実施形態において、同一種の生物の二つの個体の偏光特性による生物挙動を正確に観測するため、各対象部位への光の照射強度を正確に同一にすることも非常に重要である。そこで、本発明においては、照射レンズ回転機構を備えることが好適である。本発明の照射レンズ回転機構は、同一種の生物の二つの個体への光強度が等しくなるように、照射レンズを、その光軸が調節自在であるように保持する。
【００４０】
このために本実施形態においては、照射レンズ回転機構として、図４（Ａ）に示すような照射レンズ３０を保持する照射レンズホルダ６０を備えている。図４（Ａ）において、照射レンズホルダ６０は、支持板４４に対して水平軸６２を中心に、照射レンズ３０を図中矢印方向に回転自在としている。この結果、本実施形態においては、前記照射レンズホルダ６０により、同一種の生物の二つの個体への照射光強度がそれぞれ等しくなるように、照射レンズ３０の光軸を確実に調整することができるので、二つの個体への偏光状態が異なる二つの偏光の照射強度を、より正確に一致させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、前記照射レンズ３０による照射光強度の調整は、図４（Ｂ）に示すように、左右の円偏光１４、１６の照射位置にそれぞれパワーメータ６４ａ、６４ｂをセットして行うことも非常に好ましい。すなわち、本実施形態においては、パワーメータ６４ａ、６４ｂにより、円偏光１４、１６の各パワーメータ強度が同一となるように、照射レンズ３０の光軸の図中矢印方向への回転角度を調整している。この結果、本実施形態においては、円偏光１４、１６の照射強度を、試行錯誤で調整する場合に比較し、より正確に同一とすることができるので、偏光特性による生物挙動を、より正確に調べることができる。
【００４２】
変形例
＜偏光の種類＞
なお、前記構成では、図１（Ａ）を参照して、偏光照射機構１２が、つまり１／４波長板２８が、ウオラストンプリズム２６からの二つの直線偏光を左右の円偏光のペアに変換した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、偏光状態が異なるものであれば、任意の偏光のペアを生成させてもよい。例えば、第一直線偏光と該第一直線偏光に直交する第二直線偏光とのペアは、１／２波長板により、ウオラストンプリズム２６で分離された第一直線偏光と該第一直線偏光に直交する第二直線偏光とのペアに変換することにより得られる。また、左右の楕円偏光のペアは、他の波長板により、円偏光及び前記直線偏光が得られる位相差以外の位相差を直線偏光に与え、ウオラストンプリズム２６からの二つの直線偏光を、左右の楕円偏光に変換することにより得られる。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明の一実施例について説明する。なお、本実施例では、左回り、および右回りの円偏光の照射領域に、生物試料としてシロイヌナズナの種子を静置し、それぞれの場合の挙動を前記生物挙動観測装置１０で観測した。
すなわち、本実施例では、ウオラストンプリズム２６により直交する波長６７０ｎｍの直線偏光を、偏光方位を２等分する４５度方位の１／４波長板を通して、左右円偏光のペアを隣接して発生させた。これら左右の円偏光１４、１６を、試料シャーレ４０の二つの領域に照射することができるように、生物挙動観測装置１０を調整した。そして、左回りと右回りの円偏光照射領域にシロイヌナズナ種子を置床し、その他の条件を全て同一として、継続的に円偏光を直接照射し、１４日後の成長の違いを観測した。
【００４４】
その結果、本実施例では、左回りの円偏光を照射時のシロイヌナズナの成長が右回りの円偏光の照射時に比較し著しく阻害されることが確認された。本実施例の実験は、複数回行ったが、すべて同様な結果を示した。また、１／４波長板２８を９０度回転させ、左まわりと右まわりの偏光をスイッチさせた場合も、本実施例の実験結果を支持する同様のデータが得られた。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、一般に光を感じる光受容体は、タンパク質、すなわちL−アミノ酸で構成されており、光学活性体である。本実施例の実験結果は、光受容体の偏光吸収の度合いと効率とが、右回りの偏光と左回りの偏光とで異なることを示していると考えられる。
以上のように本実施例によれば、シロイヌナズナに対しては、左円偏光の照射は右円偏光の照射に比較し生育を阻害することがわかった。この結果、シロイヌナズナに対しては、その生育を抑制したい場合は左円偏光のみを照射し、他方、シロイヌナズナの生育を促進したい場合は右円偏光のみを照射することで、シロイヌナズナの発育の効率的な制御を行うことができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
＜本発明の利用分野＞
光学、生物学、植物生理学、昆虫学、構造生物学、有機化学、キラル光学。
【００４６】
＜本発明の利用・用途＞
本発明によれば、円偏光などの光学活性な光により、植物の成長をはじめとした一連の生物の挙動の制御が可能である。
例えば、現在、多方向性の発光ダイオードで行われている野菜等の生産を、より効率的に行うことが可能であると期待できる。
また、これら光学活性な光による作物の収穫時期などのライフサイクルの制御や、有用成分比率を改善させた野菜、果実の作出等、より商品価値の高い作物の効率的生産が期待される。更に、昆虫などは、一般に光に対して敏感であり、本発明による、高効率、高選択的な害虫駆除なども期待される。また微生物の増殖制御技術への応用も期待される。
円偏光の厳密な受容機構を解明することにより、新たな光スイッチの開発が可能となり、光スイッチを用いた生物制御システムの実現が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（Ａ）は本発明の一実施形態にかかる生物挙動観測装置の構成を概略的 に示す縦断面図、すなわち図１（Ｂ）のＡ−Ａ’線での断面による縦断面図 である。そして、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面による横断 面図である。
【図２】図２（Ａ）は試料シャーレ４０や仕切り板４２等の縦断面図、図２（Ｂ）は 同試料シャーレ４０や仕切り板４２等の平面図である。すなわち、図２（Ａ ）は図２（Ｂ）におけるＡ−Ａ’線での断面による縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は波長板２８および支持板５０等の側面図、図３（Ｂ）は同波長 板２８および支持板５０等の平面図である。
【図４】図４（Ａ）は照射レンズ３０の回転機構としてのレンズホルダ６０を示す図 であり、図４（Ｂ）は左右の円偏光１４、１６の照射位置にそれぞれセット されているパワーメータ６４ａ、６４ｂを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    生物挙動観測装置
１２    偏光照射機構
１４    左円偏光
１６    右円偏光
１９    光源電源
２０    光源
２２    集光レンズ
２４    波長選択フィルタ
２６    ウオラストンプリズム
２８    １／４波長板（波長板）
３０    照射レンズ
４０    試料シャーレ
４２ 仕切り板
４４ 支持板
５０ 支持板
５４    波長板ホルダ（波長板回転機構）
６０    照射レンズホルダ（照射レンズ回転機構）
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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