(57)【要約】【課題】波長が振幅変調器によって変調されるレーザダイオードを備えた装置を提供する。【解決手段】レーザ出力はレンズ３によって視準され、屈折素子によって間隔をおいて配置された２つの回折格子を含む光学素子４内を通される。結果として得られる出力は干渉パターンを含み、それは選択された分子と相互作用して分子共鳴を誘発するように選択し制御することができる。【選択図】図１
2004513329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視準またはほぼ視準されたビームを持つレーザダイオードから成る複数ラインキャビティ共鳴のレーザを備え、非常に低い強度の電磁放射を加えることによって分子共鳴を刺激するための装置であって、前記ビームは、レーザ周波数の中心線の幾つかを打ち消す一方、より高い周波数およびより低い周波数を一般的に打ち消さずに残して、通過周波数のうなり周波数が増加的および減殺的ノードの干渉のパターンを形成する特性を有する位相打消し光学素子内を通過し、前記ビームの直径を前記うなり周波数の波長の充分に低い倍数に設定して、実質的フレネル帯を前記ビーム内で明らかにすることができるようにし、減殺的ノードの実質的大部分が増加的ノードに比較して明らかになるフレネル帯の一部分を選択するように口径を設け、前記レーザ周波数を変調するための手段を設けて成る装置。
【請求項２】
前記レーザ周波数がレーザダイオードの電流を調整することによって変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザ周波数が、基本周波数を倍加するために設けられた水晶などの二次キャビティの物理的変化によって変化する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記変調周波数がうなり周波数の調波である、請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記変調周波数が特定分子共鳴の調波である、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記打消し素子内のビーム通路の口径または角度は、前記うなり周波数を変化させることによって結果的に変化することができる、請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ビームの前記選択部分を変化させて、増加的ノードと減殺的ノードとの間の平衡を変化させることができる、請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記レーザ周波数を変調するための前記手段が、パルスモードのレーザダイオードの結果的モード遷移である、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
フレネル帯ノードの変調がパルスのフーリエ変換の結果となるように、前記レーザダイオードのモードがブラッグ格子からの反射によって制限範囲内に維持される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
視準またはほぼ視準されたビームを持つレーザダイオードから成る複数ラインキャビティ共鳴のレーザを使用することにより、高Ｑの分子の共鳴周波数で変調された非常に低い強度の電磁放射を加えることによって分子共鳴を刺激する方法であって、前記ビームは位相打消し光学素子内を通過し、前記位相打消し光学素子は、レーザ周波数の中心線の幾つかを打ち消す一方、より高い周波数およびより低い周波数を一般的に打ち消さずに残して、通過周波数のうなり周波数が増加的および減殺的ノードの干渉のパターンを形成する特性を有し、前記ビームの直径を前記うなり周波数の波長の充分に低い倍数に設定して、実質的フレネル帯を前記ビーム内で明らかにすることができるようにし、減殺的ノードの実質的大部分が増加的ノードに比較して明らかになるフレネル帯の一部分を選択するように口径を設け、前記レーザ周波数を変調するための手段を設けて成る方法。
【請求項１１】
サブピコ秒の光パルスを生成するための装置であって、前記装置は視準またはほぼ視準されたビームを持つレーザと前記ビームが通過する位相打消し光学素子とを備え、前記位相打消し光学素子は、第１回折格子と屈折素子と第２回折格子との直列組合せによって形成され、それにより増加的ノードと減殺的ノードの干渉のパターンが形成され、前記ビームの直径を前記うなり周波数の波長の充分に低い倍数に設定して、実質的フレネル帯を前記ビーム内で明らかにすることができるようにし、短い持続時間のパルスで前記レーザをパルス化して各パルスごとに前記レーザの周波数モード内の分離された移動を生じるための手段をさらに含んで成る装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分子の分子共鳴に関し、特に、レーザ放射によって発生する分子共鳴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光によって刺激することのできる高Ｑ分子を導入して毒性または治療効果をもたらす概念は、ダンラビの米国特許第５，３１３，３１５号から知られている。しかし、変調または選択波長レーザを用いた分子共鳴による自然生物学的プロセスの直接刺激は、従来、不可能であることが立証されていた。これは、媒質の散乱性、自然分子における多くの共鳴の近接性、および温度の差分上昇の困難さ、ならびにそれによる個々の所望分子の反応性のためである。
【０００３】
本発明は、これらの問題のいくつかを克服し、差分刺激に影響されやすい分子の性質および型を扱う装置および方法を定義する。
身体における多くの臨界化学反応は細胞表面細胞接着分子の機能であり、それは今度は様々なインテグリンによって和らげられる。多くの細胞接着分子および特定のインテグリンの幾何学的構造は、それらが比較的低い周波数および驚くほど高いＱで共鳴をサポートすることができるようになっている。ひどく減衰された、あるいは本質的に構造上堅固な大部分のたんぱく質の構造とは異なり、これらの分子は一般的に、しばしば一本鎖によって架橋された１対の比較的堅固な構造の形を取る。この構造は、特に分子表面が中性であるかあるいはわずかに負に帯電しているときに、レーザ源による周期的刺激に特に敏感である。該分子の極性および疎水性領域もまた、レーザ光からのエネルギを差分的に吸収する。これは、両方の構造的結合エネルギの短時間の変化を引き起こし、その結果として分子の振動を増幅する傾向がある。これの効果は、より一般的に減衰された構造の周囲の分子または異なる共鳴周波数の他の高Ｑ分子に比較して、細胞表面の特定の分子の化学反応性をわずかに増加させることである。
【０００４】
生体内では、適切な励振波長の光の散乱が極端であり、その結果、極めて低い周波数の変調信号でさえ、多数の散乱路長さによって、かつ低エネルギ状態におけるこれらの分子のフォトンの吸収および放出の遅延によって破損される傾向がある。
また、連続レーザ放射が一塊の細胞に加えられる場合、構造の高い減衰率は、一般的に細胞塊の総温度が上昇することを意味する。これは、特定の分子の共鳴周波数で変調された場合でも発生する。この方法でレーザ放射を使用すると細胞表面全体の反応性の増加が生じ、細胞は一般的に平衡状態にあるので、それは、反応生成物の実際の変化が生じないことを意味する。
【０００５】
逆に、細胞接着分子の共鳴周波数で非常に低いエネルギが加えられる場合、あるいはエネルギを極端に短時間の間欠パルスとして加えることができる場合、本質的に高Ｑ構造を持つ細胞接着分子およびインテグリンは、周囲の分子よりわずかに高い温度を維持する傾向がある。こうして、細胞接着分子を刺激して周囲の表面分子より高い反応性を生じることができる。
【０００６】
多くの生物学的プロセスは、初期応答が開始されると、反応性が増加するカスケード状態に乱される。免疫反応はこれの強力な一例であるが、細胞表面の生体反応の性質は、同様のカスケード反応が平衡状態を乱された多種多様な初期状態に発生することを意味する。したがって、表面分子の反応性の短時間の非常に小さい変化が結果的に、刺激の後かなりの期間にわたり細胞表面の化学反応を劇的に引き起こすことができる。
【０００７】
この効果は、放射を加え始めたときに細胞化学反応が実質的に平衡状態であることに依存し、そうでなければ共鳴効果は現在優勢な反応によって圧倒される傾向がある。したがって、標的細胞は比較的中性ｐＨ環境にあり、かつ明らかに激しい代謝プロセスに従事していてはならない。フォトンの吸収を増加し、したがってレーザから分子へのエネルギ転移を増加するので、細胞表面分子もまた中性またはわずかに負であることが理想的であろう。
【０００８】
これはこの方法の使用を制限するが、悪性腫瘍における治療用途に関しては１つの有益な効果を持つ。悪性腫瘍の未分化細胞は、細胞の化学エネルギの大部分が内部で細胞複製プロセスに費やされるので、表面では一般的に平衡状態にある。これは、悪性腫瘍の未分化細胞が、その性質により平衡状態の低エネルギ障害の理想的要求事項に適合するので、表面化学に対する該方法の効果を特に受けやすいことを意味する。
【０００９】
高エネルギ刺激は伝導によって細胞全体の温度が単に増加するだけであり、反応平行状態は変わらないので、初期刺激が周期的でありかつ非常に低い総エネルギであることが、この効果の要求事項である。そのような変化を達成するために、細胞表面の個々の分子は異なる温度でなければならない。それは所望の分子の周波数で変調された、小さい有向性の光のバーストであることが理想であろう。残念ながら、生きている人体の非常に散乱性の高い媒質でそのようなビームを方向付けることは、明らかに不可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザまたは単光ビームが散乱性の高い媒質に方向付けられると、所定の点までの光路が非常に多く、かつ非常に様々な長さであるので、散乱性媒質の数ミリメートル後のいかなる変調もノイズに変わるので、いずれの実質的周波数でも変調は除去される。より低い周波数でさえも、細胞に加えられる総エネルギの一般的レベルは、伝導および対流が、分離された温度差を有用な時間の長さだけ存在させるより、むしろ細胞表面の総温度を上昇させる傾向がある。さらに、生きている細胞表面分子で発生しそうなＱの共鳴の刺激に実用性のある、持続時間が充分に短くかつ充分に高いパルス繰返し周波数を持つ光パルスを発生させることは実際的ではない。
【００１１】
本発明は、少なくともその構造によって共鳴刺激の影響を受けやすい分子を差分的に刺激する手段を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明は、視準またはほぼ視準されたビームを持つレーザダイオードから成る複数ラインキャビティ共鳴のレーザを備え、非常に低い強度の電磁放射を加えることによって分子共鳴を刺激するための装置であって、前記ビームは、レーザ周波数の中心線の幾つかを打ち消す一方、より高い周波数およびより低い周波数を一般的に打ち消さずに残して、通過周波数のうなり周波数が増加的および減殺的ノードの干渉のパターンを形成する特性を有する位相打消し光学素子内を通過し、前記ビームの直径を前記うなり周波数の波長の充分に低い倍数に設定して、実質的フレネル帯を前記ビーム内で明らかにすることができるようにし、減殺的ノードの実質的大部分が増加的ノードに比較して明らかになるフレネル帯の一部分を選択するように口径を設け、前記レーザ周波数を変調するための手段を設けて成る装置を提供する。
【００１３】
レーザの波長が原子構造によって容易に吸収される波長となるように選択された場合、共鳴を誘発することが望ましく、次いでビームは所望の変調周波数を所望の分子に効率的に伝える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明およびその好適な特徴は請求の範囲で画定する。
本発明の実施形態を今から、単なる例として図面に関連して説明しよう。
図１を参照すると、装置は振幅変調器１によって制御されるレーザダイオード２を備える。レーザダイオード２は、最小限のモードホッピングで電流と波長との間の適度な線形関係を持つように選択される。振幅変調器１はレーザダイオード２への電流を変調し、それが今度は結果的に、以下で論じる目的のために、レーザの非常に小さい波長変調を生じる。
【００１５】
レーザダイオード２の出力はレンズ３によって視準され、光学素子４に渡される。光学素子４は、第１回折格子、屈折素子、および第２回折格子から成るので、ビームは実質的に打ち消される。光学素子４の好適な形は、ＷＯ９７／２２０２２（今はＥＰ−Ａ１−０８６５６１ＡおよびＵＳ−Ａ−６０６４５００）に開示されている通りである。これは、単一臨界波長というよりむしろ、レーザ源の波長分散の数パーセントにわたって打消しを発生させる。打消し光学素子４の中心周波数の上下の受入れ可能な帯域幅を超える波長は、打ち消されることなく通過する。これは、口径の関数としての高低周波数のうなり周波数によって画定される、複合フレネル／フラウンホーファ帯が発生することを意味する。これは、増加的干渉の比較的疎なゾーンが、図２に示すように、口径から選択された方向に打消し素子の高低周波数通過間に発生することを意味する。
【００１６】
図１に示すように、光学素子は位置４Ａと４Ｂとの間で角度的に調整することができる。これは、増加的干渉対減殺的干渉の比を変化させる。
事実上、連続ビームは、一般的にサブフェムト秒持続時間の極めて短い持続時間のパルスの列に変換される。レーザダイオード２の小さい波長の変調は、増加的および減殺的ノードにコリメータのレンズ口径のフレネル帯の体積内を急速に移動させる。これは、振幅変調周波数によって画定されたパルス繰返し周波数でノードが通過するフレネル帯の任意の点における非常に短い（サブピコ秒）パルスの挙動をシミュレートする効果を持つ。
【００１７】
理論的単一光路の打消しおよび増加的干渉帯の波長は、２つの周波数間の差となる。打消し素子の帯域幅が狭い場合、この差は非常に小さく、かつ打消し／非打消しサイクルの実効波長は、非常に長く、ピコ秒台になる。したがって、有用なフレネル／フラウンホーファ帯を発生させるために、一次光の波長よりずっと長い口径を必要とするので、システムは打消しの無いシステムと実質的に同様に挙動する。たとえそのような口径の充分にコヒーレントな光源を発生することができたとしても、そのような口径は有用な効果を除去する利用可能なファインマン図の経路を大きく増倍する。
【００１８】
うなり周波数を充分に高くすることができる場合、打消しサイクルから非打消しサイクルへの波長は、実用的口径の小部分とすることができる。これはこの波長を充分に小さくしてファインマン経路を自由空間で１または２サイクルに制限し、フレネル／フラウンホーファ効果を明瞭にすることができる。レーザダイオードの中心周波数およびスペクトルの広がりは、電流および／または接合の温度を調整することによって容易に変調され、フレネル／フラウンホーファ帯のパターンは、１つまたは両方の通過周波数の波長の非常に小さい変化によって劇的に変化することができる。そのような変調は、図１の装置で振幅変調器２によって生成される。
【００１９】
理想的には、ダイオードは、レーザスペクトルの周波数が第２ローブを打消し素子の通過帯域幅外にあふれさせる量より少ない量だけ移動するように、わずかだけ変調する。上述した通り、装置の口径はレーザの波長のある実質的倍数および打消しサイクルの有意により小さいある倍数の寸法を持つ。したがって、異なるファインマン図の経路長の数は、所与のサイクル長に対して無限大より実質的に小さくなる。したがって、レーザからの異なる光線が光学素子内でわずかに異なる経路を取り、その後ビーム内に複合フラウンホーファ帯を生じるので、生成されるパターンは典型的な狭いスペクトルのフラウンホーファ帯の逆である。
【００２０】
したがって、ビームの中心周波数は一般的に打ち消されないのに代わって、中心周波数は完全に打ち消される。こうして、ビーム内の一般的に定レベルの光の代わりに、うなり周波数のビームは、一般的に打ち消されるビームで発生する増加的干渉の分離された比較的疎な「島」によって特徴付けられる。ダイオードの電流または温度の変調の結果として生じる、レーザの中心周波数の小さい変化は、増加的干渉のこれらの島を急速にビーム内に移動させる。
【００２１】
こうして、ビーム経路内の所与の点で、増加的干渉ノードは、その点までの経路の散乱に関係なく、レーザの変調周波数に関して変調させることができる。これは、初期ビームには増加的干渉の領域がほとんど存在しないためであり、増加的ノードは、散乱性媒質を通して光源までの適切な経路長をたまたま持つ任意の点で発生することができるが、ビームの初期に打ち消された部分を再構築して増加的ノードとすることはどの点でもできない。レーザの変調はレーザの変調周波数の増加的ノードの位置を変化させるので、その結果、ビーム内のどの点でも（あるいは、より正確には、実質的に大部分の点で）、媒質の散乱性に関係なく変調が発生する。これは、１つの疎ノードから別の疎ノードが変調の周波数内に存在していた領域への散乱の確率が極めて低いためである。
【００２２】
典型的なコヒーレントビームでは、増加的または減殺的干渉の存在が均等な尤度であり、ビームの変調は一般的に１つの増加的ノードをシフトして別のノードに置き換えられるだけであり、ビームの初期変調を複数の経路のノイズによって圧倒させる。対照的に、疎な増加的干渉ビームの変調周波数の制限要因は単に、ファインマン図におけるいずれかの実質的確率の総最大経路長である。経路長は変調の波長より実質的に短い。
【００２３】
ヒトの組織で５〜６ｃｍの深さの場合、これは１０ＭＨｚを超える周波数を成功裏に変調させることができ、骨または神経組織など多くのヒトの組織では、深さは実質的により深くなり、あるいは制限周波数がより高くなる。
従来のコヒーレントまたは非コヒーレントなビームは、ファインマン図に高い確率の経路を有する。これらの経路は非常に低い周波数（ｋＨｚ）で重複し、分子共鳴の刺激にはほとんど実用性が無い。しかし、上述した現象は、ビームが事実上連続したものになる点まで変調周波数を増大させるための手段として使用できることに注意されたい。したがって、口径、媒質の透過のために選択されるビームの領域、および変調周波数を注意深く選択することにより、増加的ノードに変調周波数より何倍も高い周波数でビーム内の所与の点を通過させることができる。理想的な条件では、いずれかの点の増加的ノードへの露出の持続時間は、１サイクルに１回繰り返される分子周波数の波長の持続時間の４分の１に等しい期間である。
【００２４】
レーザの波長が原子構造によって容易に吸収される波長となるように選択された場合、共鳴を誘発することが望ましく、次いでビームは所望の変調周波数を所望の分子に効率的に伝える。ビームのエネルギは極めて低いが、充分なＱの分子の温度を差分的に上昇させるのには充分に高い。より高いエネルギ強度は、分離された島ノードからでさえ、変調を圧倒させるのに充分な散乱を引き起こす傾向がある。再び、結果は、所望の分子の差分温度増加ではなく、むしろ一般的温度上昇となるであろう。
【００２５】
より高い強度は、所望の分子に伝えられるエネルギを有意に増加させることができない。所与の共鳴周波数サイクルで分子のいずれかの点で単一フォトン吸収の確率をひとたび超えると、第２フォトンはより多くのエネルギを所与の原子構造に伝えることなく散乱するので、強度の増加にはほとんど利点が無い。誘発できる最大温度差は、減衰率および分子の共鳴成分のＱの関数である。したがって、最大可能な温度変化は数秒以内に発生するので、所望の反応を開始させるために必要な既知の時間のある適正な倍数を超えて刺激の時間を増加することは無意味である。
【００２６】
したがって、この効果は、小さい温度変化で平衡を乱すことのできるシステムでのみ価値がある。当然、これは、この方法によって刺激することのできる分子の範囲を制限する。しかし、最も効果的に刺激される分子の多くが、まさしく要求される特性を持つことは幸運である。特に、上述した細胞接着分子およびインテグリンはそうである。言うまでもなく、全ての生体反応は狭い温度範囲内で発生し、大部分の反応の進行は小さい温度変化によって極めて有意に変化させることができることに注意すべきである。原子はフォトンを吸収および放出する過程にあり、したがって電子は一般的に比較的高エネルギ状態にあるので、共鳴構造の分子ノード温度が原子の最大原子価状態と一致することは、言うまでもなく、分子共鳴の光刺激の自然の成り行きである。当然、特定の光化学反応は有利であり、これは、共鳴刺激部位に対する望まれない光化学反応部位の近接度によって、特定の所望の反応を刺激するこの方法の能力を助長または疎外することができる。特定の刺激を設計する際には、平衡状態およびｐＨと共に、これらの要因を考慮する必要がある。
【００２７】
上述した通り、細胞接着分子およびアルファ４ベータ１などのヒトインテグリンは、この方法による化学的活性に対する刺激に理想的に適している。
細胞接着分子およびインテグリンの刺激は、極めて有用な生体プロセスの数を緩和する。中でも細胞接着分子は特に重要である。悪性腫瘍の細胞接着は比較的抑制され、接着の増強は転移の確率を低下するのに役立つので、悪性腫瘍の接着分子を刺激することは明らかに有益である。そのような効果は、腫瘍の切除前に特に有益であり、外科的に悪性腫瘍細胞を血液またはリンパ系内にこぼす尤度を低下させる。細胞接着プロセスおよびインテグリン、特にアルファ４ベータ１およびアルファ４ベータ２は、接着のみならず細胞認識の原因でもある。
【００２８】
ビッセルとウィーバは、アルファ４ベータ１の接着部位の化学的阻害によって、細胞認識を緩和できることを示した。したがって、接着反応を正しく緩和することによって、未分化の悪性腫瘍細胞をその表現型に復させることが可能である。ビッセルとウィーバによって用いられた方法は、試験官内での適用には実用的であり、彼らの特許に記載されているように、化学療法に対する反応の測定に使用することができるが、それは生体内で実際に使用することはできない。逆に、レーザ放射法は生体内で使用することができ、極めて低いエネルギのため、それは少なくとも使用される放射に関しては、本質的に安全である。言うまでもなく、加えられる刺激が所望の結果を生じることを確実にするために注意を払わなければならず、最も容易に刺激される化学的反応および所与の症例でそれらのうちどれが望ましいかを決定するために、多くの作業が必要である。
【００２９】
徐々に、刺激に敏感な反応応答のライブラリが理論および実験から作成され、このライブラリを使用して、臨床にも役立ち刺激するのにも役立つ反応の範囲が定義されるであろう。今日まで、我々は白血球および神経系の悪性腫瘍における接着の刺激を実証した。我々は、前立腺における細胞表面化学の実質的な緩和を実証した。
【００３０】
これは、様々な悪性腫瘍の治療における有望性を示す。細胞接着および認識の刺激は悪性腫瘍の代謝を変え、未分化細胞の充分な伝達の結果として誘発性自然アポトーシステムを引き起こす。これは次に、未分化環境における未分化細胞の自然アポトーシスを引き起こす。我々は、ビッセルとウィーバと同様に、未分化細胞および白血球の表現型への修復を観察した。
【００３１】
ウェイナのＵＳ５７３０９７８は、この方法が自己免疫疾患の治療および免疫反応全般の手技に適用できることを示唆するインテグリン緩和プロセスを示した。
試験管内では、この方法を使用して、医薬化合物および栄養製品の生産に役立てることができる方法で、種々のたんぱく質および単純アミノ酸構造の化学を変化させることができる。分子の極性および疎水性成分は実質的に異なる電子総数を有するので、量子電磁力学（ＱＥＤ）は、これらの成分がフォトンからエネルギを差分的に吸収することを示す。所与の分子の主軸の１つの近くで変調周波数と結合し、変調レーザの刺激を使用して、たんぱく質または単純アミノ酸構造の集団の均質性を高めることができる。アミノ酸構造の代謝吸収は生体内では形状特定的酵素によって緩和されるので、これは非常に有利になり得る。
【００３２】
単純アミノ酸栄養素を均質にすると、栄養素を代謝するために必要な酵素の数は減少する。再び、細胞化学反応のカスケード効果は、要求される酵素総数がずっと高速に製造されるので、特定の化学プロセスの複雑さのそのような低下により吸収速度がときには数桁高められることを意味する。単純アミノ酸栄養素は、標的細胞に要求される効果をもたらすことができる前に二次的化学効果によって分解されるまでの制限された寿命を持つので、これは多くの単純アミノ酸栄養素で非常に重要である。
【００３３】
理想的な条件下では、適切な共鳴周波数の連続的刺激およびフォトンの差分的極性および疎水性吸収によって、たんぱく質の折畳みを所望の生物学的形状に合わせて注文することが可能になる。再び、従来の手段によって適切な変調ビームを充分な量のたんぱく質に当てることは、光の散乱の結果、不可能である。本発明で開示した疎な増加的ノードビームは、必要な変調の達成を実際的に可能にする。開示した疎な増加的ノードビームの適切な配列は、所望の折畳みステップの各々に有利なように設計された様々な変調周波数のもとで順次たんぱく質または単純アミノ構造を通過させるコンベア上に配置することができる。
【００３４】
明らかに多くの研究は、所望のたんぱく質の形状を生成するためにどのような変調が必要かを決定する必要があり、実際問題として、この方法では非常にわずかなたんぱく質しか有用に操作することができないかもしれない。そのような研究は、本願の範囲内ではない。むしろ本願は、初めてバルク塊に適用できる方法で、たんぱく質の折畳みプロセスの側面を緩和することのできる方法および装置を開示する。一範囲の実用的たんぱく質構造をこの方法により生成できる可能性が極めて高く、たんぱく質または単純アミノ構造の総数を少なくとも均質にすることができることが実験により示されており、それは上述した通りそれ自体有用である。
【００３５】
これに関して、光源の回転分極化が、所与の分子構造の「ハンデッドネス」によってエネルギの差分吸収を引き起こすことに注意されたい。加えて、ビームを所与の構造の共鳴で変調すると、１分子の一方の回転の発生を他方の回転に対して増強することができる。わずかに高いエネルギでは、温度およびしたがって一方の回転の反応性を他方の回転に対して差分化することにより、一方または他方の回転の別個の化学的プロセスによる分解を引き起こす可能性がある。多くの薬剤および栄養素は存在する唯一の形の分子に依存するので、これは特に有用な該発明の適用例である。
【００３６】
この場合、言うまでもなく、最長ファインマン経路をずっと短くしなければならず、したがって回転分極化効果が発生する最大深さは、典型的な散乱媒質では数ミリメートルを超えない。従来、分子の集団を一方または他方の回転に純化する簡単な実用的方法は存在しなかった。ここに開示する方法は、均質な単一回転集団を生成するため、または混合分子集団で化学プロセスにより一方の回転を他方の回転に対して破壊させるために、バルク媒質上に作用する手段を提供する。
【００３７】
本明細書において論じる疎な増加的ノード技術による分子刺激の化学的帰結は、主として局所的原子結合または局所的構造の共鳴周波数の原子によるフォトンの繰返し受入れおよび解放に起因する。実効パルス長が充分に短いことを前提として、高速回転するために誘導することのできる、四面体などの特定の分子形状に対する二次効果がある。
【００３８】
疎な増加的干渉ビームは本発明の主眼であるが、マックスウェル方程式のハミルトン解が、取消し光は、従来の量子電磁力学（ＱＥＤ）プロセスによって相互作用することができないという点で従来の意味ではエネルギを持たないが、自由空間の誘電率に対する影響を持つかもしれないことを示唆していることは何の価値もなく、一部の理論家は強い核力に対する影響を示唆している。しかし、それはＱＥＤ効果によって散乱することができないので、これは疎な増加的干渉変調の効率に対する有害な影響を持たず、誘電率および核吸収効果は、もしそれが存在すれば、分子に対する変調周波数の結合の効率を向上するのに役立つであろうと主張することができる。ハミルトン効果の存在は充分には立証されておらず、多くの理論家はその存在を単なる数学的に奇妙な事として割り引いて考えていることに注意すべきであるが、本明細書では単に、この効果が疎な増加的干渉効果の利点を減退するよりむしろ、効果が向上するのに役立つだろうということを指摘しておく。したがって装置はその性質により、そのような理論的変調ハミルトン「スカラ」波をもたらす手段として使用することができる。
【００３９】
図２ないし図８は上述の要素をより詳細に示す。
図２は、５ｍｍ口径の１パーセント帯域幅打ち消しプレートからの疎な増加的干渉効果を示す。黒は増加的ノードを表わす。
図３は、効果の最小劣化を示す散乱性媒質における同増加的干渉、および主要な分解干渉の増加した経路幅を示す。
【００４０】
図４および図５は典型的な細胞接着分子を示す。両方とも２つの基本共鳴、比較的低い周波数と高い周波数との間の高Ｑ共鳴および各要素のローブ間の高周波低Ｑ共鳴を有する。図４の分子は、主要素間に何らかのバックボーン構造を有するので、主要素間により高い周波数の共鳴を有する。
図６は、２つの主要素の質量および要素間の単一バックボーン構造のコンプライアンスによって定義される単一の実質的に高いＱの共鳴を有するヒトインテグリン分子を示す。この分子は極めて簡単に共鳴して充分に反応を緩和し、開示した方法によって操作して成功した最初の分子であった。これは、疎な増加的ノード取消し光学素子を通してレーザ刺激によって刺激された細胞接着の生体内実証を可能にした。接着細胞鎖の「トラック」は素子のビーム経路内に生成され、ビームが無ければインテグリンの発現が実質的に低下し、接着は一般的にほとんど見られない。
【００４１】
図７は、ＨＩＶウィルスのＧＡＧたんぱく質の亜鉛「指状」構造を示す。再び、分子はコンプライアントな単一バックボーンブリッジを持ち容易に共鳴する二重要素を示す。この分子はずっと小さく、より高いエネルギおよび共鳴周波数を必要とする。それは、開示した方法を用いて４７０ｎｍの光と共鳴するのに成功した。小さいウィルス性粒子の周囲の化学的条件は制御あるいは予測がずっと難しく、変わりやすい結果になることが予想される。例えそうであっても、ウィルスコートのプロセスの実質的変化が観察され、細胞集団のウィルス浸透を実質的に変化させることができた。
【００４２】
図８は、典型的なレーザダイオードのスペクトルを、スペクトルの典型的な取消し部分、およびノードを取消しゾーンの外に溢れさせてうなり周波数パターンを複雑にすることなく誘発することができる変調の深さと共に示す。異なるレーザ設計は異なる共鳴モードを持ち、これらは所与の適用例に対して最も有用な範囲を得るために選択することができる。ブラッグ格子を使用してレーザ輝線を安定化し、総合周波数偏移を要求された制限範囲内に維持しながら使用できる変調幅を拡張することができる。レーザは短い持続時間のパルスによりパルス化することができ、それにより、レーザの周波数モード内の分離された移動が得られ、これは高度の繰返し精度で決定することができる。ブラッグ格子をパルスレーザと共に使用すると、結果的に得られる周波数変調パルスは非常に高度の制御を持つ。短いレーザパルスと結果的に得られる疎な増加的ノードの高速移動の組合わせは、レーザの前の体積における所与の点が極めて短い（サブピコ秒）持続時間のパルスにさらされることを意味する。そのような短いパルスには幾つかの適用分野があり、短いパルスを生成するための従来の方法は比較的高価である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明を用いれば、少なくともその構造によって共鳴刺激の影響を受けやすい分子を差分的に刺激する手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を具現する装置のブロック図。
【図２】
図１の装置によって生成される干渉パターン。
【図３】
散乱性媒質における同じ干渉パターン。
【図４】
典型的な細胞接着分子。
【図５】
典型的な細胞接着分子。
【図６】
単一の実質的高Ｑ共鳴を持つヒトインテグリン分子。
【図７】
ＨＩＶウィルスのＧＡＧたんぱく質の亜鉛構造。
【図８】
典型的なレーザダイオードスペクトル。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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