(57)【要約】【課題】生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素（ｅＮＯＳ）を活性化することができる技術を提供する。【解決手段】  本明細書の活性化方法は、生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素を活性化する方法であって、生体組織Ａに光源２０からの光を照射する光照射工程を有している。光源２０から生体組織Ａに照射される光は、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲にあり、かつ、その発光スペクトルの半値幅が７０〜２００ｎｍとされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素を活性化する方法であって、
生体組織に光を照射する工程を有しており、
生体組織に照射される光は、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲にあり、かつ、その発光スペクトルの半値幅が７０〜２００ｎｍである、生体組織活性化方法。
【請求項２】
生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素を活性化する装置であって、
生体組織に光を照射する光源を有しており、
その光源は、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲にあり、かつ、その発光スペクトルの半値幅が７０〜２００ｎｍである、生体組織活性化装置。
【請求項３】
前記光源は、半導体発光素子と、その半導体発光素子の発光面側に配置される赤外ガラス蛍光体とを備えており、
半導体発光素子からの光が、赤外ガラス蛍光体で波長が変換された後、生体組織に照射される、請求項２に記載の生体組織活性化装置。
【請求項４】
前記光源は、発光層を備えるＬＥＤであり、前記発光層は、サイズ及び／又は組成が異なる複数の量子ドットを備えている、請求項２に記載の生体組織活性化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、生体組織（例えば、細胞等）を活性化する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織を活性化して、生体組織の再生や治療等を行う技術の開発が進められている。例えば、特許文献１には、骨芽細胞に対して遠赤外線を照射することで、骨形成を促進する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５４４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、生体組織が生成する酵素のうち、内皮型一酸化窒素合成酵素（いわゆる、ｅＮＯＳ）を活性化すると、血管新生が促進されることが知られている。血管新生が促進されると、虚血性の血流障害（例えば、虚血性腎障害等）に対して有効な治療方法となることが期待される。このため、ｅＮＯＳを活性化することができる技術の実現が求められている。なお、特許文献１の技術は、骨形成を促進する技術であって、ｅＮＯＳを活性化する技術ではない。
【０００５】
本明細書は、ｅＮＯＳを活性化することができる技術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】
【０００６】
本明細書に開示する生体組織活性化方法は、生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素を活性化する方法であって、生体組織に光を照射する工程を有している。そして、生体組織に照射される光は、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲にあり、かつ、その発光スペクトルの半値幅が７０〜２００ｎｍとされている。
【０００７】
この方法では、内皮型一酸化窒素合成酵素を生成する生体組織に、上記の特徴を有する光（近赤外線の光）を照射する。本願発明者等が行った実験によると、上記の特徴を有する光を生体組織に照射することで、ｅＮＯＳを活性化できることが判明している。したがって、この方法によれば、ｅＮＯＳを活性化することができる。
【０００８】
また、本明細書は、生体組織の内皮型一酸化窒素合成酵素を活性化する新規な装置を開示する。この生体組織活性化装置は、生体組織に光を照射する光源を有している。この光源は、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲にあり、かつ、その発光スペクトルの半値幅が７０〜２００ｎｍとなっている。この装置によると、上記の生体組織活性化方法を実行することができ、ｅＮＯＳを活性化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る検査装置の概略構成を示す図。
【図２】光源の構成の一例を示す図。
【図３】実施例の光源から照射される光のスペクトルを示す図。
【図４】実施例の光源の電流と光出力との関係を示すグラフ。
【図５】光源の他の構成例を示す図。
【図６】図５に示す光源から照射される光のスペクトルを示す図。
【図７】ＨＵＶＥＣのｅＮＯＳ活性を測定した結果を示す図
【図８】ＨＵＶＥＣの管腔形成数を計測した結果を示す図。
【図９】マウスの血流状態をサーモグラフで測定した結果を示す図。
【図１０】マウスの血流量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に開示する生体組織活性化装置の一態様では、生体組織に光を照射する光源は、半導体発光素子と、その半導体発光素子の発光面側に配置される赤外ガラス蛍光体とを備えていてもよい。そして、半導体発光素子からの光が、赤外ガラス蛍光体で波長が変換された後、生体組織に照射されるようになっていてもよい。
【００１１】
本明細書に開示する生体組織活性化装置の他の態様では、生体組織に光を照射する光源は、発光層を備えるＬＥＤであり、発光層は、サイズ及び／又は組成が異なる複数の量子ドットを備えていてもよい。
【００１２】
以下、本実施形態に係る生体組織活性化装置１０について詳細に説明する。図１に示すように、生体組織活性化装置１０は、電源装置１２と、電源装置１２に接続された光源２０を備えている。
【００１３】
電源装置１２は、図示しない外部電源に接続されるようになっている。電源装置１２は、外部電源から供給される電源を光源２０用の電源に変換し、その変換した電源を光源２０に供給する。光源２０は、電源装置１２から供給される電力によって発光するようになっている。光源２０は、活性化対象となる生体組織Ａと対向した位置に配置され、光源２０からの光が生体組織Ａに照射されるようになっている。
【００１４】
次に、光源２０について詳細に説明する。光源２０は、インコヒーレントな光源であり、幅広い波長域の光を生体組織Ａに照射する。光源２０から照射される光の発光スペクトルは、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍ（より好ましくは９００〜１１００ｎｍ）の範囲内となり、また、その半値幅が７０〜２００ｎｍ（より好ましくは７０〜１００ｎｍ）となるように調整されている。なお、この波長領域は、一般的に生体透過性が高く、生体内部の組織を生体内部から活性化することができる。発光スペクトルの特性を上記のようにすることで、生体組織Ａに対してｅＮＯＳの活性化に有用な波長の光が照射され、生体組織ＡのｅＮＯＳが活性化される。
【００１５】
また、光源２０から照射される光の発光スペクトルは、連続した波長域を有することが好ましい。ここで、連続した波長域とは、光源２０から照射される光の波長域内に抜けている波長がないことを意味する。光源２０から照射される光の発光スペクトルが連続した波長域を有することで、生体組織ＡのｅＮＯＳの活性化に有用な波長の光が抜けてしまうことを防止することができる。
【００１６】
また、光源２０の光の照射野は、生体組織Ａの全体に同時に光を照射できるように構成されていることが好ましい。これによって、生体組織Ａの全体に光を同時に照射することができ、短時間で生体組織Ａを活性化することができる。
【００１７】
上述した光源２０の具体的な構成例を図２を参照して説明する。図２に示すように、光源２０は、基板２６上に配置された半導体発光素子２８を備えている。基板２６は、透過性を有しない材料によって形成されており、例えば、反射率が高く、熱伝導性の良い材料を用いることができる。半導体発光素子２８には、公知の半導体発光素子を用いることができる。例えば、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。半導体発光素子２８を用いることで、ハロゲンランプのような光源と比較して、光源２０の発熱量を小さくすることができる。
【００１８】
半導体発光素子２８の周囲は、基板２６上に固定された金属体２４によって取囲まれている。すなわち、金属体２４には貫通孔２４ａが形成されており、その貫通孔２４ａ内に半導体発光素子２８が配置されている。このため、半導体発光素子２８からの光は、金属体２４の貫通孔２４ａを通って基板２６の反対側に照射される。金属体２４には、例えば、アルミニウムブロックを用いることができる。
【００１９】
また、金属体２４の貫通孔２４ａ内には、赤外ガラス蛍光体３０が配置されている。赤外ガラス蛍光体３０は、半導体発光素子２８の発光面側（すなわち、基板２６と反対側）に位置し、その外周が金属体２４に当接している。赤外ガラス蛍光体３０は、半導体発光素子２８から照射される光を、近赤外領域の光（波長７００〜２５００ｎｍ）に変換すると共に、その発光スペクトルの波長領域を拡大する機能を有している。すなわち、半導体発光素子２８からの光（例えば、可視光領域の光）が赤外ガラス蛍光体３０に入射すると、赤外ガラス蛍光体３０からは近赤外領域の光が照射され、また、その照射される光のスペクトルの半値幅は、半導体発光素子２８から照射される光のスペクトルの半値幅よりも広くなる。これによって、光源２０から照射される光の発光スペクトルが、上述した特性を有することとなる。
【００２０】
赤外ガラス蛍光体３０は、例えば、母体材料であるガラス（非晶質）中に蛍光性を有するイオンを含有させることで形成することができる。例えば、ガラス中にＹｂイオンを添加することで形成することができ、あるいは、ガラス中にＹｂイオンとＮｄイオンを添加することで形成することができる。ガラス中にＹｂイオンを添加する場合は、ガラス中にＹｂ２Ｏ３を添加すればよい。また、ガラス中にＹｂイオンとＮｄイオンを添加する場合は、ガラス中にＹｂ２Ｏ３及びＮｄ２Ｏ３を添加すればよい。母体となるガラスには、例えば、Ｂｉ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３からなるガラスを用いることができる。なお、赤外ガラス蛍光体３０の具体的な製造方法は、本願発明者等が既に出願している特開２００８−１８５３７８号公報に詳しく開示されている。
【００２１】
図２に示すように、赤外ガラス蛍光体３０の上面側（光を照射する側）にはフィルタ２２を配置することができる。フィルタ２２は、金属体２４の上面に固定することができる。フィルタ２２は、赤外ガラス蛍光体３０から照射される光のうち可視光領域の波長の光を遮断する機能を有している。フィルタ２２を配置することで、生体組織Ａには、近赤外領域の波長の光のみが照射される。
【００２２】
次に、上述した生体組織活性化装置１０により、生体組織Ａを活性化する方法を説明する。生体組織Ａを活性化するには、まず、対象となる生体組織Ａを光源２０に対向してセットする。生体組織Ａは、例えば、生物の一部（活性化したい部分）や、生物から取り出した組織（細胞）等とすることができる。生体組織Ａを光源２０に対してセットすると、光源２０をオンにし、光源２０からの光を生体組織Ａに照射する。これによって、生体組織ＡのｅＮＯＳが活性化される。生体組織Ａに光源２０からの光を所定時間だけ照射すると、光源２０をオフし、生体組織Ａへの光の照射を停止する。
【００２３】
上述した本実施形態に係る生体組織活性化装置１０では、光源２０がインコヒーレントな光源であり、光源２０から照射される光の発光スペクトルは、その発光強度が最大となる波長が７５０〜１２００ｎｍの範囲内となり、また、その半値幅が７０〜２００ｎｍとなるように調整されている。このため、生体組織ＡのｅＮＯＳを活性化することができ、生体組織Ａ内の血管新生を促進することができる。
【実施例１】
【００２４】
次に、上述した生体組織活性化装置を用いて生体組織ＡのｅＮＯＳを活性化した実験例について説明する。本実施例で使用した光源２０には、半導体発光素子２８に発光ダイオード（波長５９０ｎｍ）を使用した。また、赤外ガラス蛍光体３０は、Ｙｂ２Ｏ３粉末と、Ｎｄ２Ｏ３粉末と、Ｂｉ２Ｏ３粉末と、Ｈ３ＢＯ３粉末を混合し、その混合した粉末を溶解・固化して製作した。各粉末の混合比は、Ｙｂ２Ｏ３と、Ｎｄ２Ｏ３と、Ｂｉ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３とが、１．０ｍｏｌ%、４．０ｍｏｌ%、４７．５ｍｏｌ%、４７．５ｍｏｌ%となるように調整した。
【００２５】
図３に本実施例に係る光源の発光スペクトルの測定結果を示している。図３に示すように、発光スペクトルの発光強度が最大となる波長は１０１４ｎｍとなり、発光スペクトルの半値幅は９８ｎｍとなった。また、発光スペクトルの分布形状はガウシアン分布に類似した形状となり、波長域９００〜１１００ｎｍにおいて抜けた波長のない連続した波長域を有していた。
【００２６】
図４に本実施例の光源の電流値と光出力との関係を示している。図４に示すように、光源（発光ダイオード）に流れる電流に応じて、光源からの光出力が増大した。したがって、発光ダイオードに流れる電流値を制御することで、所望の光出力が得られることが確認できた。
【００２７】
次に、ＨＵＶＥＣ（正常ヒト臍帯静脈内皮細胞）に対して、上記の光源を用いて１５分間の光を照射し、生体組織の活性化を評価する指標となる各酵素の発現と活性の程度を測定した。また、比較例として、光を照射しなかったＨＵＶＥＣに対しても、生体組織の活性化を評価する指標となる各酵素の発現と活性の程度を測定した。図７に測定結果を示す。図７から明らかなように、光をＨＵＶＥＣに照射することで、ＨＵＶＥＣのｅＮＯＳが選択的に活性化されていることが確認された。すなわち、他の酵素に影響を与えることなく、ｅＮＯＳのみが選択的に活性化されていることが確認された。
【００２８】
次に、ＨＵＶＥＣに対して、上記の光源を用いて１５分間の光を照射した後に、形成される管腔の数を計測した。比較例として、光を照射しなかったＨＵＶＥＣに対しても管腔の数を計測した。計測結果を図８に示す。図８から明らかなように、光をＨＵＶＥＣに照射することで管腔の形成が促進されることが確認された。
【００２９】
次に、左下腿部に虚血による血流障害を人為的に生じさせたマウスに対して、上記の光源からの光を照射することで、左下腿部の血流状態の改善効果を確認する実験を行った。具体的には、まず、左下腿部に虚血による血流障害を生じさせるための手術を行い、その手術が終了した直後に２０分間だけ上記の光源からの光の照射を行った。そして、手術から７日後に、左下腿部の血流の状態を測定した。また、比較例として、手術後に光を照射しなかったマウスに対して、７日後の左下腿部の血流の状態を測定した。図９，１０から明らかなように、光を照射したマウスは、光を照射しなかったマウスと比較して、７日後には左下腿部に多くの血液が流れており、左下腿部の血流状態が改善したことが確認された。すなわち、光の照射により毛細血管の新生が促進され、血流状態が改善されたことが確認された。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３１】
例えば、上述した実施例では、光源に半導体発光素子と赤外ガラス蛍光体を用いていたが、生体組織に光を照射する光源は、このような構成に限られない。上述した光学特性（発光スペクトル特性）が得られる限り、どのような構成を採用してもよい。例えば、半導体発光素子以外の発光体（例えば、冷陰極管等）と赤外ガラス蛍光体とにより構成することができる。また、赤外広帯域発光ＬＥＤを光源として用いることもできる。赤外広帯域発光ＬＥＤを光源として用いる場合、例えば、図５に示すＬＥＤ４０のような構造を採用することができる。図５に示すように、ＬＥＤ４０は、基板４２と、基板４２上に形成された複数の量子ドット４４ａ〜４４ｇを備えている。量子ドット４４ａ〜４４ｇは、発光層を構成しており、各量子ドット４４ａ〜４４ｇは、サイズ及び／又は組成（例えば、ＩｎＡｓＰ）が相違（分散）している。量子ドット４４ａ〜４４ｇの前面は、ガラス体４６で保護されている。サイズ及び／又は組成が分散された複数の量子ドットによって発光層を構成することで、図６に示すような広帯域の発光スペクトルを実現することができる。また、上述した実施例では、生体組織の全面に光を照射するようにしたが、生体組織上を光で走査するようにしてもよい。
【００３２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０：生体組織活性化装置
２０：光源
２８：半導体発光素子
３０：赤外ガラス蛍光体
【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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