JP2005334129A - Target molecule manipulating device and target molecule manipulating method - Google Patents

Target molecule manipulating device and target molecule manipulating method Download PDF

Info

Publication number
JP2005334129A
JP2005334129A JP2004154603A JP2004154603A JP2005334129A JP 2005334129 A JP2005334129 A JP 2005334129A JP 2004154603 A JP2004154603 A JP 2004154603A JP 2004154603 A JP2004154603 A JP 2004154603A JP 2005334129 A JP2005334129 A JP 2005334129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic wave
target molecule
frequency
irradiation
thz
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004154603A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4272111B2 (en
Inventor
Junichi Nishizawa
潤一 西澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Research Foundation
Original Assignee
Semiconductor Research Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Research Foundation filed Critical Semiconductor Research Foundation
Priority to JP2004154603A priority Critical patent/JP4272111B2/en
Publication of JP2005334129A publication Critical patent/JP2005334129A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4272111B2 publication Critical patent/JP4272111B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a target molecule manipulating device and a target molecule manipulating method for effectively utilizing the electromagnetic waves of the ultrahigh frequency of a terahertz band and its vicinity, performing irradiation with the electromagnetic waves which resonate with the natural vibrations of biological molecules and manipulating a biological molecular structure. <P>SOLUTION: The target molecule manipulating device comprises: an electromagnetic wave irradiation means 7a for performing the irradiation with the electromagnetic waves of a frequency equal to the natural frequency of a biological target molecule in the range of 0.01THz-200THz and activating, transforming or destroying the target molecule; an electromagnetic wave generation means 13 for supplying the electromagnetic waves of the frequency to the electromagnetic wave irradiation means 7a; and a manipulated result measurement means 7b for measuring the electromagnetic waves transmitted through the target molecule or the electromagnetic waves reflected from the target molecule and detecting the change state of the target molecule by the irradiation with the electromagnetic waves. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波の電磁波の応用技術に関し、特に生物の細胞を構成する分子に電磁波を照射し、選択的に分子を操作する標的分子操作装置及び標的分子操作方法に関する。   The present invention relates to high-frequency electromagnetic wave application technology, and more particularly, to a target molecule manipulation device and a target molecule manipulation method for selectively manipulating molecules by irradiating molecules constituting biological cells with electromagnetic waves.

癌化学療法では、副作用がかなり現れる程度の使い方をしないと効果は期待できず、実際には副作用が強ければ中止せざるを得ず、治療効果も上がらない。このため、癌で死亡したのではなく、抗癌剤の副作用で死亡したという実例も多い。
癌治療の他、ダウン症、そううつ病、ぜんそく、リウマチ、心筋梗塞、更には種々の慢性病において、遺伝子治療が注目されている。現在行われている遺伝子治療は、異常になった遺伝子を直接的に正常化するのではなく、免疫反応を誘発する遺伝子を無毒化したウィルスに組み込み、このウィルスを癌細胞に「感染」させる「ウィルス治療」と呼ぶべきものである。ウィルスは自分の遺伝子を細胞内に注入し、遺伝子発現を起こす性質があり、遺伝子の運び屋(ベクター)として働き、「免疫誘導物質」が癌細胞の表面に発現する。免疫誘導物質として、インターロイキンなどのサイトカイン(情報伝達物質)や、HLAなどの細胞の標識物質が利用される。例えば、ベクターに"p53"という癌抑制遺伝子を運ばせて、癌細胞に遺伝子が組み込まれると、正常に働いていない癌細胞で、正常なp53蛋白質が作られ、癌細胞がアポトーシス(遺伝子プログラムによる細胞の自殺)を起こして、自爆する効果を期待している。
Cancer chemotherapy cannot be expected unless it is used to such an extent that side effects appear considerably. In fact, if there are strong side effects, it must be stopped and the therapeutic effect will not increase. For this reason, there are many examples of death due to side effects of anticancer drugs, not death from cancer.
In addition to cancer treatment, gene therapy has attracted attention for Down's syndrome, depression, asthma, rheumatism, myocardial infarction, and various chronic diseases. Current gene therapy does not directly normalize an abnormal gene, but incorporates a gene that induces an immune response into a detoxified virus and `` infects '' the cancer cell with the virus. It should be called "virus therapy". Viruses have the property of injecting their own genes into cells and causing gene expression. They act as gene carriers (vectors), and "immune inducers" are expressed on the surface of cancer cells. Cytokines such as interleukins (information transmission substances) and cell labeling substances such as HLA are used as immunity-inducing substances. For example, when a tumor suppressor gene called “p53” is carried into a vector and the gene is incorporated into a cancer cell, normal p53 protein is produced in the cancer cell that does not work normally, and the cancer cell becomes apoptotic (depending on the gene program). Expects the effect of self-destruction by causing cell suicide.

しかしながら、現在の遺伝子治療では、組み込んだ遺伝子がどこにいくか分からないので、治療の効果に再現性が期待できない。例えばp53遺伝子を組み込んだとしても、その遺伝子は、本来p53遺伝子があるべきところに、組み込まれるわけではない。こうした遺伝子組み込みの不確定性は、治療効果の不確定性に繋がる。又、遺伝子組み込みが思いもよらない異常をもたらす可能性もある。又、アデノウイルスにしてもリポソームにしても、遺伝子を組み込ませるのは、癌細胞と正常細胞とを、現状では選ばないので、副作用等の好まない結果が生じる。このため、癌細胞に選択的に組み込ませるベクターが待望されている。
p53蛋白質は細胞分裂が正常に行われているかを、監視及びコントロールする働きがあるとされており、これに破錠をきたしているのが癌細胞である。癌が発見されたときには、大多数の細胞に既に分裂を繰り返した状況であり、p53以外の遺伝子もボロボロに傷ついた細胞がいくつもある。現在の治療方法では、これらのすべてを治療するのは困難である。
275KHz〜1.01MHzの中波(MF)帯の電磁波を被測定対象物に照射し、この微生物の放射する電磁波の周波数と同一の周波数の電磁波を照射又は印加することによる単一種又は複数種の特定微生物(ウィルスを含む)を選択的に殺滅する方法が提案されている(特許文献1参照。)。特許文献1に記載の技術では、特に、生体内の沈着金属元素に対して、この金属の放射する電磁波の周波数と同一の周波数の電磁波を照射又は印加することによる単一種又は複数種の特定金属元素を選択的排泄を促進する方法により、生体内の単一又は複数の特定微生物の選択的殺滅、生体内に沈着した単一又は複数の特定金属元素の選択的体外排除促進、更に生体内の複数の微生物の差別的殺滅が期待されている。
However, with current gene therapy, it is impossible to expect reproducibility in the effect of treatment because the location of the incorporated gene is unknown. For example, even if the p53 gene is incorporated, the gene is not incorporated where the p53 gene should be. Such uncertainties in gene integration lead to uncertainties in therapeutic effects. Also, gene integration can lead to unexpected abnormalities. In addition, whether it is adenovirus or liposome, the gene can be integrated into cancer cells and normal cells at the present time, so undesirable results such as side effects occur. Therefore, a vector that can be selectively incorporated into cancer cells is desired.
The p53 protein is considered to have a function of monitoring and controlling whether cell division is normally performed, and cancer cells are causing the tablets to break. When cancer was discovered, it was in a situation where the majority of cells had already repeated division, and there were many cells in which genes other than p53 were also damaged. All of these are difficult to treat with current methods of treatment.
By irradiating the object to be measured with an electromagnetic wave of 275 KHz to 1.01 MHz in the medium wave (MF) band and irradiating or applying an electromagnetic wave having the same frequency as the electromagnetic wave emitted by the microorganism, A method of selectively killing specific microorganisms (including viruses) has been proposed (see Patent Document 1). In the technique described in Patent Document 1, in particular, a single type or a plurality of types of specific metals by irradiating or applying an electromagnetic wave having the same frequency as the frequency of the electromagnetic wave emitted by the metal to a deposited metal element in a living body. Selective killing of one or more specific microorganisms in the living body, promotion of selective extracorporeal removal of one or more specific metal elements deposited in the living body, and further in vivo Is expected to kill multiple microorganisms.

しかしながら、3MHz〜30MHzの短波(HF)帯、30MHz〜300MHzの超短波(VHF)帯、300MHz〜3GHzの極超短波(UHF)帯、更には3GHz以上のマイクロ波(SHF)帯等の高周波における電磁波の微生物に対する影響や、微生物の固有の振動数等は知られていない。特に、従来、有効な電磁波発生手段や測定手段がなく、電波の暗黒地帯と呼ばれるテラヘルツ帯における生物学的な分子振動のデータは皆無に等しい。
特開2000−245813号公報
However, electromagnetic waves at high frequencies such as a 3 MHz to 30 MHz short wave (HF) band, a 30 MHz to 300 MHz ultra high frequency (VHF) band, a 300 MHz to 3 GHz ultra-high frequency (UHF) band, and a microwave (SHF) band of 3 GHz or higher are also used. The influence on microorganisms and the inherent frequency of microorganisms are not known. In particular, there has been no effective electromagnetic wave generation means and measurement means, and biological molecular vibration data in the terahertz band called a dark zone of radio waves is almost none.
JP 2000-245813 A

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、テラヘルツ帯及びこの近傍の超高周波の電磁波を有効に利用し、生物学的な分子構造を制御性良く活性化、変態、若しくは破壊できる標的分子操作装置及び標的分子操作方法を提供することにある。   The present invention has been made to eliminate the above-described drawbacks of the prior art, and its object is to effectively utilize the terahertz band and the super-high frequency electromagnetic waves in the vicinity thereof, and to provide a biological molecular structure. It is an object to provide a target molecule manipulation apparatus and a target molecule manipulation method that can activate, transform, or destroy the target with good controllability.

上記目的を達成するために、本発明の第1の特徴は、(イ)0.01THz〜200THzの範囲において、生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射し、標的分子を活性化、変態若しくは破壊する電磁波照射手段と、(ロ)電磁波照射手段に、周波数の電磁波を供給する電磁波発生手段と、(ハ)標的分子を透過した電磁波、若しくは標的分子から反射した電磁波を測定して、電磁波の照射による標的分子の変化状態を検出する操作結果測定手段とを備える標的分子操作装置であることを要旨とする。   In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is that (a) in the range of 0.01 THz to 200 THz, an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of a biological target molecule is irradiated, (B) an electromagnetic wave generating means for supplying an electromagnetic wave of a frequency to the electromagnetic wave irradiation means, and (c) an electromagnetic wave transmitted through the target molecule or reflected from the target molecule. The gist of the present invention is a target molecule manipulation device provided with manipulation result measurement means for measuring and detecting a change state of a target molecule due to irradiation of electromagnetic waves.

「生物学的な標的分子」の一例は、細胞であり、更に細胞を覆う細胞膜や、細胞膜中の細胞質や核も他の例である。核は、核の周りの細胞質とは核膜で隔てられているが核膜も生物学的な標的分子の一例である。細胞内の細胞質には、更に生物学的な標的分子の一例として、小胞体、ゴルジ装置(体)、リソソーム、ミトコンドリア、ペリオキソーム等のオルガネラと総称される種々の小器官が存在している。植物細胞も基本構造は同じだが、葉緑体や液胞を含み、細胞膜の外側は更に細胞壁によって覆われるが、細胞壁も生物学的な標的分子の一例である。例えば、細菌類の細胞膜を構成するペプチドグリカンを考えてみる。このペプチドグリカンは、N−アセチルグルコサミン(GlcNAC)とN−アセチルムラミン酸(MurAC)が交互にβ−1,4結合し、長い糖鎖であるグリカン鎖を形成している。アミノ酸はN−アセチルムラミン酸の乳酸残基にアミド結合し、4個のアミノ酸[L−Ala−D−Glu−DAP(Lys)−D−Ala]からなるペプチドを構成している。この基本単位が数個〜数十個つながり長い鎖状構造をとっている。細胞壁中のグリカン鎖は互いに平行に走り、ペプチド鎖同士の結合で架橋し、巨大分子を作っている。   An example of the “biological target molecule” is a cell, and the cell membrane covering the cell, and the cytoplasm and nucleus in the cell membrane are other examples. The nucleus is separated from the cytoplasm around the nucleus by a nuclear membrane, which is also an example of a biological target molecule. In the cytoplasm of the cell, various organelles collectively called organelles such as endoplasmic reticulum, Golgi apparatus (body), lysosome, mitochondria, peroxime, etc. exist as examples of biological target molecules. Plant cells have the same basic structure, but contain chloroplasts and vacuoles, and the outside of the cell membrane is further covered by a cell wall, which is an example of a biological target molecule. For example, consider a peptidoglycan that forms a bacterial cell membrane. In this peptidoglycan, N-acetylglucosamine (GlcNAC) and N-acetylmuramic acid (MurAC) are alternately β-1,4 linked to form a long glycan chain. The amino acid is amide-bonded to the lactic acid residue of N-acetylmuramic acid to constitute a peptide consisting of four amino acids [L-Ala-D-Glu-DAP (Lys) -D-Ala]. Several to several tens of these basic units are connected to form a long chain structure. The glycan chains in the cell wall run parallel to each other and are cross-linked by the bond between peptide chains to create a macromolecule.

細胞の核の中にはデオキシリボ核酸(DNA)がぎっしり詰まっており、DNAは分子量(分子の数)数百億を超える超巨大分子で、細胞の核の中に棍棒状にまとまった「染色体」としてしまわれている。このDNAは「ヌクレオチド」と呼ばれる構成単位が連なってできている。ヌクレオチドは、リン酸及びデオキシリボースという2種類の分子と、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)の4種の塩基分子のいずれか一つからできている。又、もう一種類の核酸であるRNA(リボ核酸)のペントースはリボースであり,塩基分子もチミン(T)の代わりにU(ウラシル)を含んでいる。図1及び図2に本発明者が初めて明らかにしたアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、ウラシル(U)、チミン(T)の振動特性である。図1(a)に示すように、アデニン(A)は1.7THz、2.1THz、3.0THz、4.2THzに吸収ピークを有する。図1(b)に示すように、グアニン(G)は2.6THz、3.0THz、4.3THz、4.8THz、5.5THz、図1(c)に示すように、シトシン(C)は1.6THz、2.9THz、3.4THz、4.3THz、5.3THzに、それぞれ顕著な吸収ピークを持つ。更に、図2(d)に示すように、チミン(T)は2.3THz、3.0THzに、図2(e)に示すようにU(ウラシル)は3.33THz、3.8THzにそれぞれ顕著な吸収ピークを持つことが分かり、これらの吸収ピークがそれぞれの塩基分子の固有の振動数を示している。   The nucleus of the cell is packed with deoxyribonucleic acid (DNA), and the DNA is a super-large molecule with a molecular weight (number of molecules) exceeding tens of billions. It is stored as. This DNA is made of a series of structural units called “nucleotides”. Nucleotides are composed of two types of molecules, phosphate and deoxyribose, and one of four types of base molecules, adenine (A), thymine (T), guanine (G), and cytosine (C). In addition, the pentose of RNA (ribonucleic acid), which is another kind of nucleic acid, is ribose, and the base molecule also contains U (uracil) instead of thymine (T). FIG. 1 and FIG. 2 show the vibration characteristics of adenine (A), guanine (G), cytosine (C), uracil (U), and thymine (T) that were first clarified by the present inventors. As shown in FIG. 1A, adenine (A) has absorption peaks at 1.7 THz, 2.1 THz, 3.0 THz, and 4.2 THz. As shown in FIG. 1B, guanine (G) is 2.6 THz, 3.0 THz, 4.3 THz, 4.8 THz, 5.5 THz, and as shown in FIG. 1C, cytosine (C) is There are significant absorption peaks at 1.6 THz, 2.9 THz, 3.4 THz, 4.3 THz, and 5.3 THz, respectively. Further, as shown in FIG. 2 (d), thymine (T) is prominent at 2.3 THz and 3.0 THz, and as shown in FIG. 2 (e), U (uracil) is prominent at 3.33 THz and 3.8 THz, respectively. These absorption peaks show the unique frequency of each base molecule.

DNA/遺伝子は、遺伝情報をアデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)の4種の塩基分子の組み合わせで構成されるので、DNA/遺伝子も固有の振動を有する。これらの振動数は、図1及び図2と同様に、テラヘルツ帯の電磁波の測定システムで、測定可能である。又、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)のそれぞれの振動のデータから分子振動論を用いて計算できる(具体的にはMOPACやアブ・イニシオ等の種々のプログラムを用いて分子振動を計算できる。)。実際には、4種の塩基分子3つが組み合わさって「コドン」と呼ばれる情報単位を作り、一つのコドンがある一つのアミノ酸の生産を指示する。4種の塩基分子3つが組み合わさるので、4の3乗=64種類までのアミノ酸を表し、生産を指定できる。更にコドンは多数集まり、遺伝子を構成して蛋白質の生産を指示する。   Since DNA / gene is composed of a combination of four base molecules of adenine (A), thymine (T), guanine (G), and cytosine (C), DNA / gene also has its own vibration. . These frequencies can be measured with a terahertz-band electromagnetic wave measurement system, as in FIGS. In addition, it can be calculated from each vibration data of adenine (A), thymine (T), guanine (G), and cytosine (C) using molecular vibration theory (specifically, various types such as MOPAC, Abu Initio, etc.) The molecular vibrations can be calculated using the program.) In practice, three base molecules, three, combine to create an information unit called a “codon” that directs the production of one amino acid with one codon. Since three types of base molecules are combined, it represents 4 to the 3rd power = 64 types of amino acids, and production can be specified. In addition, a large number of codons are gathered to constitute genes and direct protein production.

実際には、図3(a)に示すように、ヌクレオチドは2列になりその間を4種の塩基分子が梯子状に結び、これが螺旋状にねじれている。この梯子が螺旋状にねじれた構造が、「DNAの二重ラセン」構造である。図3(b)に示すように、アデニンはチミンと、図3(c)に示すように、グアニンはシトシンと必ず向かい合って塩基対を構成している。 これらの塩基分子、これを含むヌクレオチド、ヌクレオチドの組み合わせからなるコドン、コドンの結合であるDNA、RNA、DNAがヒストンと呼ばれる蛋白質を規則的に巻き付けたヌクレオソーム、ヌクレオソームからなる螺旋状ヌクレオソーム、螺旋状ヌクレオソームからなる染色質、染色質が凝集した染色体、蛋白質等も生物学的な標的分子の一例である。   Actually, as shown in FIG. 3A, nucleotides are arranged in two rows, and four kinds of base molecules are connected in a ladder shape between them, and these are twisted in a spiral shape. A structure in which the ladder is twisted in a spiral shape is a “DNA double helix” structure. As shown in FIG. 3 (b), adenine and guanine necessarily face each other as thymine and cytosine as shown in FIG. 3 (c) to form a base pair. These base molecules, nucleotides containing them, codons consisting of a combination of nucleotides, DNA, RNA that is a combination of codons, nucleosomes in which DNA is regularly wrapped with a protein called histone, helical nucleosomes consisting of nucleosomes, helical nucleosomes An example of a biological target molecule is a chromatin composed of, a chromosome in which the chromatin is aggregated, a protein, and the like.

細胞壁、細胞膜やDNA等の生物学的巨大分子は、構成する分子鎖状構造に応じて、種々の振動モードと異なる固有振動が存在する。例えば、3個の分子の変角振動と5個の分子の間の伸縮振動は、異なる固有振動である。その他回転しながら特定のボンドの周りを踊る環変角振動等もある。この様に、生物学的な標的分子の振動のモードに応じて、テラヘルツ帯に種々の固有振動数が存在する。更に、縦波の振動か横波の振動かの相違や、基本振動であるか高調波の振動であるかでも異なるので、テラヘルツ帯やテラヘルツ帯の近傍の高周波帯に多くの固有振動が存在する。   Biological macromolecules such as cell walls, cell membranes and DNA have natural vibrations different from various vibration modes depending on the molecular chain structure. For example, the bending vibration of 3 molecules and the stretching vibration between 5 molecules are different natural vibrations. In addition, there is a ring bending vibration that dances around a specific bond while rotating. As described above, various natural frequencies exist in the terahertz band depending on the vibration mode of the biological target molecule. Furthermore, since it differs depending on whether the vibration is a longitudinal wave or a transverse wave, and whether the vibration is a fundamental vibration or a harmonic vibration, there are many natural vibrations in the terahertz band and the high-frequency band near the terahertz band.

DNAは、2倍に増えるときは、もとのDNAとそのコピーのDNAとがそれぞれ娘細胞に分配されるのではなく、もとのDNA半分とコピーDNA半分からできたDNA分子が娘細胞に分配される。ところが、糸状のDNA分子の末端部分はどうしても複製できず、複製できなかった部分は短くなる。末端部分のDNAはテロメアと呼ばれ、特殊な塩基配列を持っており、固有の振動数を有する。この線状DNAの末端にあるテロメアは、細胞分裂の度に短縮するので、一定の回数になると、細胞は分裂することはできず、死滅する。但し、生殖細胞は、無限の増殖が可能で、これはテロメアを作って補うテロメラーゼという酵素があるからである。癌細胞のように無限に分裂する細胞にもテロメラーゼがある。テロメアの長さは分裂の激しい癌では一般に短くなるが、それでも生存できるのはテロメラーゼが発現してその消耗を補っているからである。癌細胞の集団は必ず染色体数、形態が不安定となり、無数の異なった異常染色体と表現形質を持った癌細胞の集合体である。この異型性が癌細胞の特徴であって、染色体構造を安定化しているテロメアの極度の短縮による染色体相互の結合や転座が頻繁に起こると考えられるのである。電磁波の照射により、生物学的な標的分子としてのテロメラーゼを破壊すれば、テロメアがなくなり癌細胞は生存できないので、癌の発現が止まる。   When DNA doubles, the original DNA and the copy of the DNA are not distributed to the daughter cells, but the DNA molecules made up of the original DNA half and the copy DNA half are in the daughter cells. Distributed. However, the end portion of the filamentous DNA molecule cannot be replicated by any means, and the portion that could not be replicated becomes shorter. The terminal DNA is called a telomere, has a special base sequence, and has a unique frequency. The telomeres at the ends of the linear DNA are shortened at every cell division, so that the cells cannot divide and die after a certain number of times. However, germ cells can grow indefinitely because there is an enzyme called telomerase that makes and compensates for telomeres. Telomerase is also found in cells that divide indefinitely, such as cancer cells. Telomeres are generally shorter in mitotic cancers, but can still survive because telomerase is expressed and compensates for its consumption. A population of cancer cells is an aggregate of cancer cells with an infinite number of different abnormal chromosomes and phenotypes. This atypia is a characteristic of cancer cells, and it is thought that the mutual connection and translocation of chromosomes frequently occur due to the extreme shortening of telomeres that stabilize the chromosome structure. If telomerase as a biological target molecule is destroyed by irradiation with electromagnetic waves, the telomeres disappear and cancer cells cannot survive, so that the expression of cancer stops.

又、癌細胞は、癌細胞の浸潤や転移の形成に有利に働くものと考えられるプラスミノーゲンアクチベーターやコラゲナーゼ等のプロテアーゼを分泌している。このため、これらのプロテアーゼを生物学的な標的分子として、これらに固有の振動数の電磁波を照射し、プロテアーゼを破壊若しくは変態すれば、癌細胞の浸潤や転移を抑制できる。   In addition, cancer cells secrete proteases such as plasminogen activator and collagenase, which are considered to be advantageous for cancer cell invasion and metastasis formation. For this reason, if these proteases are used as biological target molecules and an electromagnetic wave having an inherent frequency is irradiated to destroy or transform the protease, invasion or metastasis of cancer cells can be suppressed.

特許文献1に記載のような中波(MF)帯の電磁波を癌細胞に照射した場合は、細胞膜等の巨大分子が破壊され、癌細胞は細胞壊死(ネクローシス)に陥る。ネクローシスの場合は細胞の崩壊によって、流出した細胞内容物により周辺に白血球が集積して炎症反応が起こることが特徴であり、これらが更に癌悪疫質の原因にもなる問題がある。これに対して、テラヘルツ帯の電磁波を癌細胞の標的分子(生物学的な標的分子)に照射した場合は、癌細胞はアポトーシスに誘導される。アポトーシスの場合は断片化した細胞がマクロファージなどに貪食されて処理されるため、炎症反応を伴わず、生体への侵襲がほとんどないので効果的である。アポトーシスは元来形態学的に定義された概念であり、ネクローシスと対照的な細胞死の様式である。アポトーシスに陥った細胞は収縮し、核が濃縮し断片化する。断片化した核が細胞膜に包まれたアポトーシス小体が形成され、これは食細胞により処理される。この過程は一連の遺伝子により制御され、エネルギーを消費し能動的に遂行される。ネクローシスと異なり原則的に炎症を惹起しないという性質より、生体内の細胞環境のホメオスターシスを維持する重要なメカニズムである。   When a cancer cell is irradiated with a medium wave (MF) band electromagnetic wave as described in Patent Document 1, macromolecules such as cell membranes are destroyed, and the cancer cell falls into cell necrosis (necrosis). Necrosis is characterized by the fact that leukocytes accumulate around the cell contents due to cell disintegration due to cell disruption, resulting in an inflammatory reaction, which further causes cancer epidemic. In contrast, when a terahertz band electromagnetic wave is irradiated to a target molecule (biological target molecule) of a cancer cell, the cancer cell is induced by apoptosis. In the case of apoptosis, since fragmented cells are phagocytosed by macrophages and processed, it is effective because it is not accompanied by an inflammatory reaction and hardly invades the living body. Apoptosis is an originally morphologically defined concept, a mode of cell death in contrast to necrosis. Apoptotic cells contract and the nucleus concentrates and fragments. Apoptotic bodies are formed in which fragmented nuclei are enveloped by cell membranes, which are processed by phagocytes. This process is controlled by a series of genes and is actively performed by consuming energy. Unlike necrosis, it is an important mechanism for maintaining homeostasis of the cellular environment in the living body because it does not cause inflammation in principle.

原理的には、本発明の第1の特徴に係る標的分子操作装置は、数十kHz程度の低周波からテラヘルツ帯の高周波までの電磁波が使用可能である。しかしながら、凝縮染色分体の固有振動やたわみ振動の固有振動等は、微生物や細胞の個体としての大きさ等に依存するので周波数の調整が複雑になる。一方、生物学的な標的分子の細胞を構成する分子振動による固有振動は、生物学的な標的分子の種類が決まれば、境界条件を一定とすればほぼ一定とすることが可能であるので、調整が容易である。このため、実用上はテラヘルツ帯やテラヘルツ帯の近傍の高周波帯の電磁波を用いるのが好ましい。   In principle, the target molecule manipulation device according to the first feature of the present invention can use electromagnetic waves from a low frequency of about several tens of kHz to a high frequency in the terahertz band. However, since the natural vibration of the condensed dyed body, the natural vibration of the flexural vibration, and the like depend on the size of the microorganism or cell as an individual, the frequency adjustment is complicated. On the other hand, the natural vibration due to the molecular vibration that constitutes the cell of the biological target molecule can be made almost constant if the boundary condition is constant if the type of biological target molecule is determined. Adjustment is easy. For this reason, it is preferable to use electromagnetic waves in a terahertz band or a high frequency band near the terahertz band in practice.

本発明の第1の特徴によれば、生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波が、細管の先端にある電磁波照射端子から出射される。生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波は、目的とする生物学的な標的分子を共鳴振動するように選択的に励起させるので、生物学的な標的分子の周辺にある細胞等が破壊されることなく、生物学的な標的分子のみを死滅させることができる。したがって、生物学的な標的分子が原因となる感染症等の病気を効果的に治療することができる。上述したように、生物学的な標的分子の固有振動数は一般に複数存在するので、同時に複数の固有振動数に等しい異なる周波数の電磁波を、電磁波照射端子から出射しても共鳴振動を起こしても良い。   According to the first feature of the present invention, an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of the biological target molecule is emitted from the electromagnetic wave irradiation terminal at the tip of the capillary tube. An electromagnetic wave with a frequency equal to the natural frequency of the biological target molecule selectively excites the target biological target molecule so as to resonate and vibrate cells around the biological target molecule. Only biological target molecules can be killed without destroying etc. Therefore, it is possible to effectively treat diseases such as infectious diseases caused by biological target molecules. As described above, since there are generally multiple natural frequencies of biological target molecules, electromagnetic waves having different frequencies equal to the multiple natural frequencies can be emitted from the electromagnetic wave irradiation terminal or cause resonance vibrations at the same time. good.

更に、電磁波のエネルギーを吸収して、生物学的な標的分子の温度が局所的且つ選択的に上昇することを利用して、局所的な反応を活性化し、これにより抗癌剤等の投与量を減らし、正常細胞に副作用を生じさせないようにして、癌治療等をすることが可能である。温度上昇により、生物学的な標的分子の固有振動数が変化する場合は、それに追随して電磁波の周波数を変化させ、共鳴振動状態を維持すれば良い。   Furthermore, it absorbs the energy of electromagnetic waves and activates local reactions by utilizing the local and selective increase in the temperature of biological target molecules, thereby reducing the dose of anticancer drugs and the like. It is possible to treat cancer and the like without causing side effects on normal cells. When the natural frequency of the biological target molecule changes due to the temperature rise, the frequency of the electromagnetic wave may be changed following the change to maintain the resonance vibration state.

本発明の第2の特徴は、(イ)DNAを所望の切断箇所で切断する段階と、(ロ)切断箇所の端部に存在する端部コドン若しくはこの端部コドンを構成する端部塩基分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射し、端部コドン若しくは端部塩基分子を選択的に活性化し、切断箇所に他のコドンを接続する段階とを含み、DNAの塩基配列を変更する標的分子操作方法であることを要旨とする。     The second feature of the present invention is that (a) a step of cleaving DNA at a desired cleavage site, and (b) an end codon present at the end of the cleavage site or an end base molecule constituting this end codon A target that changes the DNA base sequence by irradiating electromagnetic waves with a frequency equal to the natural frequency of, selectively activating end codons or end base molecules, and connecting other codons to the cut site The gist is that it is a molecular manipulation method.

本発明の第2の特徴によれば、DNAの切断箇所に、自在且つ高い再現性で他のコドンを組み込むことが可能になる。   According to the second feature of the present invention, it becomes possible to incorporate other codons freely and with high reproducibility into DNA cleavage sites.

以上より、本発明によれば、テラヘルツ帯及びこの近傍の超高周波の電磁波を有効に利用し、生物学的な分子構造を制御性良く活性化、変態、若しくは破壊できる標的分子操作装置及び標的分子操作方法を提供できる。   As described above, according to the present invention, a target molecule manipulation device and a target molecule that can effectively use, transform, or destroy a biological molecular structure with good controllability by effectively using a terahertz band and an ultrahigh-frequency electromagnetic wave in the vicinity thereof. An operation method can be provided.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、形状や寸法等は現実のものとは異なることに留意すべきである。又、以下に示す第1〜第4の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and the shapes, dimensions, and the like are different from the actual ones. Also, the following first to fourth embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the component parts. The material, shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作装置は、図4及び図5に示すように、0.01THz〜200THzの範囲において、生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波Φを照射し、標的分子を活性化、変態若しくは破壊する電磁波照射手段7aと、標的分子を透過した電磁波Φ、若しくは標的分子から反射した電磁波Φを測定して、電磁波Φの照射による標的分子の変化状態を検出する操作結果測定手段7bと、電磁波照射手段7aと操作結果測定手段7bとを制御する治療条件制御装置1aとを備える医療機器である。図5及び図6においては、電磁波照射手段7aは、照射用細管(照射用プローブ)7aとして示され、操作結果測定手段7bは、モニタ用細管(モニタ用プローブ)7bとして示されている。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 4 and 5, the target molecule manipulation device according to the first embodiment of the present invention has a frequency equal to the natural frequency of the biological target molecule in the range of 0.01 THz to 200 THz. An electromagnetic wave irradiation means 7a that activates, transforms or destroys the target molecule by irradiating the electromagnetic wave Φ, and an electromagnetic wave Φ transmitted through the target molecule or an electromagnetic wave Φ reflected from the target molecule is measured, and the target molecule by irradiation with the electromagnetic wave Φ is measured. This is a medical device provided with an operation result measuring means 7b for detecting the change state of the sensor, a treatment condition control device 1a for controlling the electromagnetic wave irradiation means 7a and the operation result measuring means 7b. 5 and 6, the electromagnetic wave irradiation means 7a is shown as an irradiation thin tube (irradiation probe) 7a, and the operation result measurement means 7b is shown as a monitoring thin tube (monitoring probe) 7b.

照射用細管7aとモニタ用細管7bの外径は、治療される側に負担、苦痛或いは不快感を与えないように、治療を施す部位に応じて0.1mm〜20mm程度に設けるのが良い。例えば、大腸や小腸等の消化器官に挿入する内視鏡の場合等には、10mm〜20mm程度の外径で良く、胃カメラのように口から挿入する内視鏡の場合は1mm〜10mm程度が好ましい。図4及び図5において、照射用細管7aとモニタ用細管7bは腹腔鏡下胆のう摘出手術等に用いられる照射用腹腔鏡プローブ7a及びモニタ用腹腔鏡プローブ7bとして説明するが、前立腺癌等の外科手術に用いられる針状の器具(ニードル)、血管や体腔等に挿入するためのカテーテルと同様な構造でも良い。   The outer diameters of the illuminating tubule 7a and the monitoring tubule 7b are preferably set to about 0.1 mm to 20 mm in accordance with the site to be treated so as not to give burden, pain or discomfort to the treated side. For example, in the case of an endoscope inserted into a digestive organ such as the large intestine and the small intestine, the outer diameter may be about 10 mm to 20 mm, and in the case of an endoscope inserted from the mouth like a stomach camera, about 1 mm to 10 mm. Is preferred. 4 and 5, the irradiation tubule 7a and the monitoring tubule 7b are described as an irradiation laparoscopic probe 7a and a monitoring laparoscopic probe 7b used for laparoscopic cholecystectomy, etc. A structure similar to a needle-like instrument (needle) used for surgery or a catheter for insertion into a blood vessel or body cavity may be used.

照射用腹腔鏡プローブ7aは、図5に示すように、生体の内部に挿入するチューブ77の中に、電磁波を伝送する高周波伝送線路70a、生体に光を照射するライトガイド72及び被治療対象の温度を検出する温度検出手段(温度検出端子)73、生体の内部の映像情報を取得するCCDカメラ71を有する。高周波伝送線路70aの先端には、高周波伝送線路70aを伝搬してきた電磁波を、被治療対象に対して照射する電磁波照射端子74aを備える。CCDカメラ71、ライトガイド72、温度検出端子73及び高周波伝送線路70aはチューブ77の中を長手方向に沿ってそれぞれ配置されており、図6に例示するように、それぞれの一端が照射用腹腔鏡プローブ7aの先端に露出されている。   As shown in FIG. 5, the laparoscopic probe for irradiation 7a includes a high-frequency transmission line 70a for transmitting electromagnetic waves, a light guide 72 for irradiating light to the living body, and a treatment target object in a tube 77 inserted into the living body. It has a temperature detection means (temperature detection terminal) 73 for detecting temperature and a CCD camera 71 for acquiring video information inside the living body. At the tip of the high frequency transmission line 70a, there is provided an electromagnetic wave irradiation terminal 74a that irradiates the treatment target with the electromagnetic wave propagated through the high frequency transmission line 70a. The CCD camera 71, the light guide 72, the temperature detection terminal 73, and the high-frequency transmission line 70a are respectively arranged in the tube 77 along the longitudinal direction. As illustrated in FIG. The tip of the probe 7a is exposed.

図6ではCCDカメラ71、ライトガイド72、温度検出端子73及び電磁波照射端子74aが一列に並んでいるが、一列に並ぶ必要はなく、他の配置が採用できることは勿論である。例えば、高周波伝送線路70として同軸ケーブルを用いた場合、同軸ケーブルの絶縁層の内部に同軸ケーブルの信号線を囲むように、CCDカメラ71、ライトガイド72、温度検出端子73を配置し、一番外側に同軸ケーブルのグランド側の配線を設ける構造でも良い。   In FIG. 6, the CCD camera 71, the light guide 72, the temperature detection terminal 73, and the electromagnetic wave irradiation terminal 74a are arranged in a line, but need not be arranged in a line, and other arrangements can be adopted. For example, when a coaxial cable is used as the high-frequency transmission line 70, a CCD camera 71, a light guide 72, and a temperature detection terminal 73 are arranged so as to surround the signal line of the coaxial cable inside the insulating layer of the coaxial cable. A structure in which the ground side wiring of the coaxial cable is provided on the outer side may be used.

CCDカメラ71、ライトガイド72及び温度検出端子73の他端は、図4に示す腹腔鏡制御装置18aに接続されている。CCDカメラ71は、照射用腹腔鏡プローブ7aの被治療対象に挿入される側の一端に対物レンズを有するのが好適である。ライトガイド72は、可視光の光ファイバが用いられる。ライトガイド72は、照明光を通過させることだけでなく、映像を透過させても良い。即ち、ライトガイド72を介して得られる映像をビームスプリッター等で分離し、その分離後にCCDカメラで映像情報を取得するようにすれば、図5のCCDカメラ71は不要である。映像情報の伝送線路として用いるためには、ライトガイド72の屈折率の分布が中心軸上で高く、外周側で低くなるような放物線型の分布の、いわゆる「収束性光伝送線路(グレーデッドインデックスファイバ)」にすれば良い。温度検出端子73は、T型(Cu−Co)熱電対等でも良く、赤外線光ファイバを介して光学的に温度測定をしても良い。光学的に温度測定をする場合、ライトガイド72の材料を可視光及び赤外光の透過する材料に選べば、ライトガイド72が温度検出端子73を兼ねることができる。   The other ends of the CCD camera 71, light guide 72, and temperature detection terminal 73 are connected to the laparoscope control device 18a shown in FIG. The CCD camera 71 preferably has an objective lens at one end of the irradiation laparoscopic probe 7a on the side to be inserted into the treatment target. The light guide 72 uses a visible light optical fiber. The light guide 72 may transmit not only the illumination light but also the image. That is, if the image obtained through the light guide 72 is separated by a beam splitter or the like, and the image information is acquired by the CCD camera after the separation, the CCD camera 71 of FIG. 5 is unnecessary. For use as a transmission line for video information, a so-called “convergent optical transmission line (graded index) having a parabolic distribution in which the refractive index distribution of the light guide 72 is high on the central axis and low on the outer peripheral side. Fiber) ”. The temperature detection terminal 73 may be a T-type (Cu—Co) thermocouple or the like, and may measure the temperature optically via an infrared optical fiber. When measuring the temperature optically, the light guide 72 can also serve as the temperature detection terminal 73 if the material of the light guide 72 is selected as a material that transmits visible light and infrared light.

照射用腹腔鏡プローブ7aの先端部に設けられた電磁波照射端子74aとしては、パラボラアンテナ、ホーンアンテナ、ループアンテナ等が使用可能である。電磁波照射端子74aは、テラヘルツ帯の電磁波を伝送可能な導波管型の可とう性中空導光路、同軸ケーブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波路などの高周波伝送線路70の先端部が利用して、パラボラ形状、ホーン形状、ループ形状に加工すれば良い。   As the electromagnetic wave irradiation terminal 74a provided at the distal end portion of the irradiation laparoscopic probe 7a, a parabolic antenna, a horn antenna, a loop antenna, or the like can be used. The electromagnetic wave irradiation terminal 74a is utilized by a distal end portion of a high-frequency transmission line 70 such as a waveguide-type flexible hollow light guide that can transmit terahertz band electromagnetic waves, a coaxial cable, a microstrip line, a coplanar waveguide, What is necessary is just to process in a parabola shape, a horn shape, and a loop shape.

周知のように、ループアンテナでは電磁波の波長λより十分離れた遠方界領域では、ループ面の方向に最大の電力が放射され、ループ面に垂直方向の電力は最小となるので、アンテナの指向性を考慮してループ面の方向を選択すれば良い。ループアンテナの大きさは、放射効率を高めるために、ループ長を電磁波の共振波長λに近づけることが良い。30GHz〜300GHzのミリ波(EHF)帯以上の高周波にすることにより、ループ径を簡単に1mm以下にでき、照射用腹腔鏡プローブ7aの小型化、特に、照射用腹腔鏡プローブ7aの外形の小型化が可能になる。照射用腹腔鏡プローブ7aの外形が0.3mm以下好ましくは0.25mm以下になれば、患者への負担を少なくして、臓器の内部に照射用腹腔鏡プローブが挿入できる(現在、世界最小の注射針の外径は0.15mmである)。ループアンテナを囲む絶縁物の屈折率を2とすれば、30GHzの電磁波の波長は5mmであり、ループアンテナの直径は1.6mmとなる。但し、ループアンテナの形状は、特に限定はなく、同軸線と結合した円形、楕円形、扁平円形、矩形、三角(デルタ)形、五角形以上の多角形等の種々の形状のループアンテナが使用できる(多角形は正多角形である必要はない。)。ループアンテナが小型化した場合は、高周波伝送線路を構成する信号線の先端をフォトリソグラフィの技術で、円形、楕円形、扁平円形、矩形、三角形、五角形以上の多角形等の種々の形状にパターニングすれば良い。ループアンテナの外径だけでなく、高周波伝送線路の寸法も、伝搬する電磁波の波長の影響を受ける場合があるので、ミリ波(EHF)帯以上の高周波の電磁波を用いることにより、照射用腹腔鏡プローブ7aの外形を小さくでき、患者への負担を少なくできる。   As is well known, in the far-field region that is sufficiently far away from the wavelength λ of electromagnetic waves, the maximum power is radiated in the direction of the loop surface and the power in the direction perpendicular to the loop surface is minimum. The direction of the loop surface may be selected in consideration of the above. The size of the loop antenna is preferably close to the resonance wavelength λ of the electromagnetic wave in order to increase the radiation efficiency. By making the frequency higher than the millimeter wave (EHF) band of 30 GHz to 300 GHz, the loop diameter can be easily reduced to 1 mm or less, and the laparoscopic probe 7a for irradiation can be downsized, in particular, the outer shape of the laparoscopic probe 7a for irradiation can be reduced. Can be realized. If the outer shape of the irradiation laparoscopic probe 7a is 0.3 mm or less, preferably 0.25 mm or less, the burden on the patient can be reduced and the laparoscopic probe for irradiation can be inserted into the organ (currently the smallest in the world) The outer diameter of the injection needle is 0.15 mm). If the refractive index of the insulator surrounding the loop antenna is 2, the wavelength of the electromagnetic wave of 30 GHz is 5 mm, and the diameter of the loop antenna is 1.6 mm. However, the shape of the loop antenna is not particularly limited, and loop antennas having various shapes such as a circle, an ellipse, a flat circle, a rectangle, a triangle (delta) shape, a pentagon or more polygon combined with a coaxial line can be used. (The polygon need not be a regular polygon.) When the loop antenna is downsized, the tip of the signal line that constitutes the high-frequency transmission line is patterned into various shapes such as a circle, ellipse, flat circle, rectangle, triangle, pentagon or more by photolithography technology. Just do it. Since not only the outer diameter of the loop antenna but also the dimensions of the high-frequency transmission line may be affected by the wavelength of the propagating electromagnetic wave, using a high-frequency electromagnetic wave in the millimeter wave (EHF) band or more, the laparoscope for irradiation The external shape of the probe 7a can be reduced, and the burden on the patient can be reduced.

サブミリ波帯よりも高周波の電磁波であれば、高周波伝送線路70としての可とう性導波管(中空導光路)の直径は1mm以下にすることが可能である。電磁波照射端子74aは、高周波伝送線路70としての遠赤外線光ファイバの先端部に設けられた遠赤外用レンズであっても良い。遠赤外線光ファイバとして、KRS−5(TlBrI),TlBr,AgCl,AgBr,酸化ゲルマニウムガラス、フッ素ガラス等の材料が使用できる。又、浅い順位の不純物の含まれない高純度のシリコン等の半導体材料も、遠赤外線光ファイバの材料として使用できる。高周波伝送線路70として遠赤外線光ファイバを用いる場合は、高周波伝送線路70aの電磁波照射端子74aに対向する他端にも、遠赤外用レンズ等が設けられ、光学的に電磁波が高周波伝送線路70に導入され、高周波伝送線路70を伝搬後、電磁波照射端子74aから出射する。   If the electromagnetic wave has a higher frequency than the submillimeter wave band, the diameter of the flexible waveguide (hollow light guide) as the high-frequency transmission line 70 can be 1 mm or less. The electromagnetic wave irradiation terminal 74 a may be a far-infrared lens provided at the tip of a far-infrared optical fiber as the high-frequency transmission line 70. As the far-infrared optical fiber, materials such as KRS-5 (TlBrI), TlBr, AgCl, AgBr, germanium oxide glass, and fluorine glass can be used. A semiconductor material such as high-purity silicon that does not contain shallow impurities can also be used as a material for the far-infrared optical fiber. When a far-infrared optical fiber is used as the high-frequency transmission line 70, a far-infrared lens or the like is provided at the other end of the high-frequency transmission line 70a facing the electromagnetic wave irradiation terminal 74a. After being introduced and propagating through the high-frequency transmission line 70, it is emitted from the electromagnetic wave irradiation terminal 74a.

ライトガイド72の材料を可視光から遠赤外光まで透過するダイアモンド等の材料や中空導光路(導波管)に選べば、ライトガイド72と高周波伝送線路70とを兼ねても良い。この場合は、ライトガイド72を介して光学的に温度測定も可能なので、ライトガイド72が高周波伝送線路70及び温度検出端子72を兼ねることが可能である。電磁波照射端子74aの近傍には、高周波伝送線路70に接続されたインピーダンス調整用の可変スタブ87が設けられる。可変スタブ87は、マイクロアクチュエータ88を介して高周波伝送線路70に接続され、マイクロアクチュエータ88により駆動される。詳細な構造を示していないが、可変スタブ87は導波管、同軸ケーブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波路などの高周波伝送線路の構造に合わせて選べば良い。上述したように、ライトガイド72を照明光用のみに使うのではなく、映像情報の伝送線路として用いれば、CCDカメラ71は不要である。したがって、ライトガイド72が可視光から遠赤外光まですべて透過するワイドバンドな材料であれば、図5においてCCDカメラ71、高周波伝送線路70、温度検出端子73は省略できる。この様な構造にすれば、外径が0.1mm以下の照射用腹腔鏡プローブが実現できる。   If the material of the light guide 72 is selected as a material such as diamond that transmits visible light to far infrared light or a hollow light guide (waveguide), the light guide 72 and the high-frequency transmission line 70 may be used together. In this case, since the temperature can also be measured optically via the light guide 72, the light guide 72 can serve as both the high-frequency transmission line 70 and the temperature detection terminal 72. A variable stub 87 for impedance adjustment connected to the high frequency transmission line 70 is provided in the vicinity of the electromagnetic wave irradiation terminal 74a. The variable stub 87 is connected to the high-frequency transmission line 70 via the microactuator 88 and is driven by the microactuator 88. Although the detailed structure is not shown, the variable stub 87 may be selected according to the structure of a high-frequency transmission line such as a waveguide, a coaxial cable, a microstrip line, or a coplanar waveguide. As described above, if the light guide 72 is not used only for illumination light but is used as a transmission line for video information, the CCD camera 71 is unnecessary. Therefore, if the light guide 72 is a wide band material that transmits all visible light to far infrared light, the CCD camera 71, the high frequency transmission line 70, and the temperature detection terminal 73 in FIG. 5 can be omitted. With such a structure, an irradiation laparoscopic probe having an outer diameter of 0.1 mm or less can be realized.

モニタ用腹腔鏡プローブ7bは、図4及び図7に示すように、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端に対向する位置に電磁波検出端子74bを配置する。即ち、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端の電磁波照射端子74aとモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端の電磁波検出端子74bとで被治療対象を挟み込み、被治療対象を透過した電磁波をモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端により検出するものである。   As shown in FIGS. 4 and 7, the monitor laparoscopic probe 7b has an electromagnetic wave detection terminal 74b disposed at a position facing the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a. That is, the object to be treated is sandwiched between the electromagnetic wave irradiation terminal 74a at the distal end of the irradiation laparoscopic probe 7a and the electromagnetic wave detection terminal 74b at the distal end of the monitoring laparoscopic probe 7b, and the electromagnetic wave that has passed through the treated object is monitored. It is detected by the tip of 7b.

モニタ用細管(モニタ用腹腔鏡プローブ)7bの外径は、0.1mm〜20mm程度に設けるのが良いと述べたが、治療の現状を考慮すると、一般的には、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの外径は、照射用腹腔鏡プローブ7aよりも細く、0.1mm〜10mm程度が好ましい。特に、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの使用態様としては、被治療対象となる臓器の内部まで、先端が挿入される場合が多いので、そのような場合は、その外径は0.8mm以下、更には0.5mm以下が好ましい。例えば、先端部に電磁波検出端子74bとしてシリコンボロメータ等のテラヘルツ帯電磁波検出器を設けた構造のような単純構造にすれば、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの外径は、0.2〜0.1mm以下にすることが可能である。被治療対象となる臓器の内部まで先端を挿入するためには、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端は注射針の先端のような鋭角なテーパ形状にしておけば良い。もっとも、照射用腹腔鏡プローブ7aもモニタ用腹腔鏡プローブ7bも両方とも臓器の内部に挿入するような場合は、どちらのプローブ7a、7bも注射針の外径より細い方が患者の負担は小さい。   It has been stated that the outer diameter of the monitor capillary (monitor laparoscopic probe) 7b should be about 0.1 mm to 20 mm. However, considering the current state of treatment, the monitor laparoscope probe 7b is generally used. The outer diameter is thinner than the laparoscopic probe for irradiation 7a and is preferably about 0.1 mm to 10 mm. In particular, as a usage mode of the monitor laparoscopic probe 7b, the tip is often inserted to the inside of the organ to be treated. In such a case, the outer diameter is 0.8 mm or less, Is preferably 0.5 mm or less. For example, if a simple structure such as a structure in which a terahertz band electromagnetic wave detector such as a silicon bolometer is provided as the electromagnetic wave detection terminal 74b at the tip, the outer diameter of the monitor laparoscopic probe 7b is 0.2 to 0.1 mm. It is possible to: In order to insert the tip to the inside of the organ to be treated, the tip of the monitor laparoscopic probe 7b may have an acute taper shape like the tip of the injection needle. However, when both the irradiation laparoscopic probe 7a and the monitoring laparoscopic probe 7b are inserted into the organ, the burden on the patient is smaller when both the probes 7a and 7b are thinner than the outer diameter of the injection needle. .

モニタ用腹腔鏡プローブ7bは、図7に示すような電磁波検出端子74bとしてのホーンアンテナと導波管からなる高周波伝送線路70bを内蔵するように構成しても良い。又、導波管70b以外の、マイクロストリップ線路、薄膜ストリップ線路、コプレーナ導波路、同軸線路等の高周波伝送線路を内蔵してモニタ用腹腔鏡プローブ7bを構成しても良い。例えば、図8に示すように、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端部において、フォトリソグラフィの技術で、電磁波検出端子74bとしてのループアンテナを端面に形成しても良い。更に、ショットキーダイオードやボロメータ等のテラヘルツ帯電磁波検出器をモニタ用腹腔鏡プローブ7bの内部に設けても良い。   The monitor laparoscopic probe 7b may be configured to incorporate a high-frequency transmission line 70b composed of a horn antenna and a waveguide as an electromagnetic wave detection terminal 74b as shown in FIG. Further, the monitor laparoscopic probe 7b may be configured by incorporating a high-frequency transmission line such as a microstrip line, a thin film strip line, a coplanar waveguide, or a coaxial line other than the waveguide 70b. For example, as shown in FIG. 8, a loop antenna as the electromagnetic wave detection terminal 74b may be formed on the end surface by the photolithography technique at the distal end portion of the monitor laparoscopic probe 7b. Furthermore, a terahertz band electromagnetic wave detector such as a Schottky diode or a bolometer may be provided inside the monitor laparoscopic probe 7b.

上述したように、ループアンテナではループ面の方向に最大の電力が放射され、ループ面に垂直方向の電力は最小となるので、アンテナの指向性を考慮すれば、ループ面がモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端の端面と平行に設けるようにすれば、図4及び図8のように、照射用腹腔鏡プローブ7aの軸方向とモニタ用腹腔鏡プローブ7bの軸方向とが直交する配置で、被治療対象2を透過した電磁波をモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端のループアンテナで検出することができる。電磁波検出端子74bとしてのループアンテナの寸法(ループ長)も、検出感度を高めるためには共振波長λとなる寸法が良いが、ループ面積が透過波を受信できる範囲で、λ/3以下、或いはλ/7以下のループ長となるような微少ループアンテナでも良い。ミリ波(EHF)帯以上の高周波の電磁波、特にテラヘルツ帯の電磁波を用いることにより、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの外形を小さくでき、患者への負担を少なくして、臓器の内部に挿入できる。   As described above, in the loop antenna, the maximum power is radiated in the direction of the loop surface, and the power in the direction perpendicular to the loop surface is minimum. Therefore, if the directivity of the antenna is taken into consideration, the loop surface is a laparoscopic probe for monitoring. 7 and 7b, the axial direction of the irradiation laparoscopic probe 7a and the axial direction of the monitor laparoscopic probe 7b are orthogonal to each other as shown in FIGS. The electromagnetic wave transmitted through the treatment object 2 can be detected by the loop antenna at the tip of the monitor laparoscopic probe 7b. The dimension (loop length) of the loop antenna as the electromagnetic wave detection terminal 74b is also preferably a dimension that has a resonance wavelength λ in order to increase the detection sensitivity. A minute loop antenna having a loop length of λ / 7 or less may be used. By using high-frequency electromagnetic waves of the millimeter wave (EHF) band or higher, particularly terahertz electromagnetic waves, the external shape of the monitor laparoscopic probe 7b can be reduced, and the burden on the patient can be reduced, and insertion into the organ can be achieved.

なお、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端部に電磁波検出端子74bとしてボロメータアレイ等のテラヘルツ帯イメージセンサを備えて、被治療対象(臓器)の透過したテラヘルツ帯の電磁波の透過2次元像を撮像するようにしても良い。   A terahertz band image sensor such as a bolometer array is provided as an electromagnetic wave detection terminal 74b at the distal end of the monitor laparoscopic probe 7b, and a two-dimensional transmission image of the terahertz band electromagnetic wave transmitted through the treatment target (organ) is captured. You may do it.

治療条件制御装置1aは、図4に示すように、腹腔鏡制御装置18a、電磁波発生手段13,及び透過電磁波処理手段14、分子振動データ記憶装置15,入力装置11、表示装置16,出力装置17を備える。   As shown in FIG. 4, the treatment condition control apparatus 1a includes a laparoscope control apparatus 18a, electromagnetic wave generation means 13, and transmitted electromagnetic wave processing means 14, molecular vibration data storage device 15, input device 11, display device 16, and output device 17. Is provided.

腹腔鏡制御装置18aは、図4に示すように、照射用腹腔鏡プローブ7aの内部にあるCCDカメラ71及び温度検出端子73に接続された信号処理部80、信号処理部80の出力側に接続されたモニタ制御部86、照射用腹腔鏡プローブ7aの内部にあるライトガイド72に接続された光源82を有する。信号処理部80は、更に映像処理部81と温度信号処理部83とを有する。映像処理部81及び温度信号処理部83は、映像解析処理装置及び温度測定装置が利用可能である。光源82は、可視光半導体レーザ、可視光発光ダイオード、放電管、蛍光ランプ等が用いられる。可視光半導体レーザや可視光発光ダイオードは、プローブの先端に設けれも良い。又可視光半導体レーザや可視光発光ダイオードは、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色を混合した白色光でも良く、被治療対象が最も良識別できる波長に調整しても良い。   As shown in FIG. 4, the laparoscope control device 18a is connected to the CCD camera 71 and the temperature detection terminal 73 inside the irradiation laparoscope probe 7a, and is connected to the output side of the signal processing unit 80. And a light source 82 connected to the light guide 72 inside the irradiation laparoscopic probe 7a. The signal processing unit 80 further includes a video processing unit 81 and a temperature signal processing unit 83. As the video processing unit 81 and the temperature signal processing unit 83, a video analysis processing device and a temperature measurement device can be used. As the light source 82, a visible light semiconductor laser, a visible light emitting diode, a discharge tube, a fluorescent lamp, or the like is used. A visible light semiconductor laser or a visible light emitting diode may be provided at the tip of the probe. Visible semiconductor lasers and visible light emitting diodes may be white light that is a mixture of R (red), G (green), and B (blue). Also good.

電磁波発生手段13は、対象となる被治療対象の固有振動数に等しい周波数の電磁波を発生し、照射用腹腔鏡プローブ7aに供給する手段である。例えば電磁波発生手段13は、図4に示すように、被治療対象の固有振動数に等しい周波数の電磁波Φを発生する比較的ワイドバンドの電磁波発生装置35と、被治療対象の固有振動の変化に追随して被治療対象に照射する電磁波の周波数を変化させる周波数調整部(周波数調整装置)34とで構成される。この場合、周波数調整装置34には非線形光学素子等が用いられる。   The electromagnetic wave generating means 13 is a means for generating an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of the target treatment target and supplying the electromagnetic wave to the irradiation laparoscopic probe 7a. For example, as shown in FIG. 4, the electromagnetic wave generating means 13 includes a relatively wideband electromagnetic wave generator 35 that generates an electromagnetic wave Φ having a frequency equal to the natural frequency of the treatment target, and changes in the natural vibration of the treatment target. It is comprised with the frequency adjustment part (frequency adjustment apparatus) 34 which changes the frequency of the electromagnetic waves which follow and irradiate to a to-be-treated object. In this case, a nonlinear optical element or the like is used for the frequency adjusting device 34.

電磁波発生装置35は、例えば図10及び図11に示すような、2つのポンプ光の差の周波数を取り出すテラヘルツ帯電磁波発生装置を利用しても良い。図10においては、第1ポンプ光51としてNd:YAGレーザ49の波長1.064μmの光を用い、第2ポンプ光52としては、Nd:YAGレーザ49で励起された光パラメトリック発信器(OPO)50の1.03〜1.06μmの可変波長を用いている。第1ポンプ光51は、Nd:YAGレーザ49を出射後、反射鏡M、反射鏡M2、3mmΦのピンホールH2、反射鏡M3、反射鏡M4、λ/2波長板P2、偏光ビームスプリッター(グランプリズム)GP2、反射鏡M5、反射鏡M6を経由してポンプ光制御部54に入射する。第2ポンプ光52は、光パラメトリック発信器50を出射後、λ/2波長板P1、3mmΦのピンホールH1、偏光ビームスプリッター(グランプリズム)GP1、反射鏡M7を経由してポンプ光制御部54に入射する。ポンプ光制御部54は、第1ポンプ光51と第2ポンプ光52を、それぞれ、合成光53a,53bとして出射する。ポンプ光制御部54は、例えば、偏光ビームスプリッター(グランプリズム)が用いられる。ポンプ光制御部54から出射した合成光53a,53bは、図11に示すように、電磁波発生部55の入射端面56に垂直入射し、電磁波発生部55は、第1ポンプ光51と第2ポンプ光52との周波数の差に等しい周波数の電磁波(テラヘルツ帯の電磁波)Φを出射端面57から出射する。 As the electromagnetic wave generator 35, for example, a terahertz band electromagnetic wave generator that extracts a frequency difference between two pump lights as shown in FIGS. 10 and 11 may be used. In FIG. 10, light having a wavelength of 1.064 μm from an Nd: YAG laser 49 is used as the first pump light 51, and an optical parametric oscillator (OPO) pumped by the Nd: YAG laser 49 is used as the second pump light 52. 50 variable wavelengths of 1.03 to 1.06 μm are used. After the first pump light 51 is emitted from the Nd: YAG laser 49, the reflecting mirror M 1 , the reflecting mirror M 2 , the 3 mmΦ pinhole H 2 , the reflecting mirror M 3 , the reflecting mirror M 4 , and the λ / 2 wavelength plate P 2. Then, the light enters the pump light control unit 54 via the polarization beam splitter (Grand prism) GP2, the reflecting mirror M 5 , and the reflecting mirror M 6 . The second pump light 52 is emitted from the optical parametric transmitter 50 and then pumped through a λ / 2 wave plate P 1 , a 3 mmΦ pinhole H 1 , a polarizing beam splitter (Grand prism) GP 1, and a reflecting mirror M 7. The light enters the control unit 54. The pump light control unit 54 emits the first pump light 51 and the second pump light 52 as combined light 53a and 53b, respectively. For the pump light control unit 54, for example, a polarization beam splitter (gran prism) is used. As shown in FIG. 11, the combined lights 53a and 53b emitted from the pump light controller 54 are perpendicularly incident on the incident end face 56 of the electromagnetic wave generator 55, and the electromagnetic wave generator 55 includes the first pump light 51 and the second pump light. An electromagnetic wave (a terahertz band electromagnetic wave) Φ having a frequency equal to the frequency difference from the light 52 is emitted from the emission end face 57.

図11に示すように、電磁波発生部55は、入射端面56と、入射端面56に対向した出射端面57と、入射端面56と出射端面57の間に位置し特定のミラー指数で表現される単結晶の結晶方位に沿った光導波路58とを有する。入射端面56及び出射端面57は、例えばSiO−TiO多層蒸着膜によりコーティングがされている。光導波路58は、例えば、リッジ構造からなるGaPコア層とGaPコア層の周囲に形成されたAlGa1−XP層からなるクラッド層とから構成されたリッジ型光導波路である。合成光53a,53bが入射端面56のGaPコア層に入射すると、TOフォノンと結合した差周波光が励起され、出射端面57から第1周波数と第2周波数との差に等しい周波数を持つ電磁波Φが発生する。 As shown in FIG. 11, the electromagnetic wave generation unit 55 is positioned between the incident end face 56, the outgoing end face 57 facing the incoming end face 56, and a single mirror index located between the incoming end face 56 and the outgoing end face 57. And an optical waveguide 58 along the crystal orientation of the crystal. The entrance end face 56 and the exit end face 57 are coated with, for example, a SiO 2 —TiO 2 multilayer deposited film. The optical waveguide 58 is, for example, a ridge type optical waveguide composed of a GaP core layer having a ridge structure and a clad layer having an Al x Ga 1- XP layer formed around the GaP core layer. When the combined lights 53a and 53b are incident on the GaP core layer of the incident end face 56, the difference frequency light coupled with the TO phonon is excited and the electromagnetic wave Φ having a frequency equal to the difference between the first frequency and the second frequency from the emission end face 57. Will occur.

図10及び図11に示す電磁波発生装置35においては、ポンプ光制御部54の角度を変えることにより、第1ポンプ光51と第2ポンプ光52の入射ベクトルの方向を変え、電磁波発生部55の出射端面57から出射する第1周波数と第2周波数との差の周波数を可変にする。更に大きくは、光パラメトリック発信器(OPO)50により第2ポンプ光52の周波数を可変としてワイドバンド化している。即ち、ポンプ光制御部54と光パラメトリック発信器(OPO)50とで、図4に示す電磁波発生手段13の周波数調整部(周波数調整装置)34を構成している。光パラメトリック発信器(OPO)50としては、種々のパラメトリックレーザが使用可能である。例えば半導体GaP結晶のパラメトリック効果により0.2THzから7THzに至るテラヘルツ周波数領域において任意の周波数の単一可変周波数テラヘルツ波を発生させることができる。一方誘電体LiNbOsのパラメトリック効果を利用した場合は、0.5THzから3THzの範囲内の周波数領域において単一可変数テラヘルツ波を発生することができる。光パラメトリック発信器(OPO)50の代わりに、半導体や誘電体を利用したラマンレーザを用いても、同様に、テラヘルツ帯の可変周波数電磁波を発生させることができる。   In the electromagnetic wave generator 35 shown in FIGS. 10 and 11, by changing the angle of the pump light control unit 54, the directions of the incident vectors of the first pump light 51 and the second pump light 52 are changed. The frequency of the difference between the first frequency and the second frequency emitted from the emission end face 57 is made variable. More broadly, the frequency of the second pump light 52 is made variable by an optical parametric transmitter (OPO) 50 to obtain a wide band. That is, the pump light control unit 54 and the optical parametric transmitter (OPO) 50 constitute a frequency adjusting unit (frequency adjusting device) 34 of the electromagnetic wave generating means 13 shown in FIG. As the optical parametric transmitter (OPO) 50, various parametric lasers can be used. For example, a single variable frequency terahertz wave having an arbitrary frequency can be generated in a terahertz frequency range from 0.2 THz to 7 THz by the parametric effect of a semiconductor GaP crystal. On the other hand, when the parametric effect of the dielectric LiNbOs is used, a single variable number terahertz wave can be generated in a frequency region within the range of 0.5 THz to 3 THz. Similarly, a terahertz variable frequency electromagnetic wave can be generated by using a Raman laser using a semiconductor or a dielectric instead of the optical parametric transmitter (OPO) 50.

電磁波照射端子74aに接続された高周波伝送線路70aの他端は、図4の治療条件制御装置1aに内蔵された腹腔鏡制御装置18aに必ずしも接続されている必要はない。例えば、図12に示すように、高周波伝送線路70aの他端には、電磁波として図4の電磁波発生手段13の出力が入射可能なように、電磁波入力端子76aが設けられている。   The other end of the high-frequency transmission line 70a connected to the electromagnetic wave irradiation terminal 74a is not necessarily connected to the laparoscope control device 18a built in the treatment condition control device 1a of FIG. For example, as shown in FIG. 12, an electromagnetic wave input terminal 76a is provided at the other end of the high frequency transmission line 70a so that the output of the electromagnetic wave generating means 13 of FIG.

図12は、電磁波入力端子76aとしてループアンテナが設けられた場合である。例えば、周波数調整部(周波数調整装置)34として、ポンプ光制御部54の角度を変えると、電磁波発生部55から出射するテラヘルツ帯の電磁波の方位が変化するので、図12では、1対のオフアクシス・パラボラ鏡59a,59bを用いて、一定方向にテラヘルツ帯の電磁波が出射するように光学系を構成している。そして、この一定方向に沿って、電磁波入力端子76aとしてのループアンテナのループ面が位置するようにし、高周波伝送線路70aの他端からテラヘルツ帯の電磁波が入射できるようにしている。但し、電磁波入力端子76aは、ループアンテナに限定される必要はなく、パラボラアンテナやホーンアンテナ等他の手段でも構わない。そして、高周波伝送線路70aを伝搬し、電磁波照射端子74aから被治療対象2に対し出射される電磁波の周波数や強度は、図4に示した腹腔鏡制御装置18aにより制御される。   FIG. 12 shows a case where a loop antenna is provided as the electromagnetic wave input terminal 76a. For example, when the angle of the pump light control unit 54 is changed as the frequency adjustment unit (frequency adjustment device) 34, the direction of the terahertz electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generation unit 55 changes. The optical system is configured such that terahertz electromagnetic waves are emitted in a fixed direction using the axis and parabolic mirrors 59a and 59b. The loop surface of the loop antenna serving as the electromagnetic wave input terminal 76a is positioned along this fixed direction so that terahertz electromagnetic waves can be incident from the other end of the high-frequency transmission line 70a. However, the electromagnetic wave input terminal 76a need not be limited to the loop antenna, and may be other means such as a parabolic antenna or a horn antenna. And the frequency and intensity | strength of the electromagnetic wave which propagates the high frequency transmission line 70a and is radiate | emitted with respect to the to-be-treated object 2 from the electromagnetic wave irradiation terminal 74a are controlled by the laparoscope control apparatus 18a shown in FIG.

なお、図11に示した光導波路58として、他にテルル化亜鉛(ZnTe)やニオブ酸リチウム(LiNbO)等の材料が用いられても良い。又、第1ポンプ光51及び第2ポンプ光52は、図10に例示した以外の、単一モードのレーザダイオード、分布帰還(DFB)型半導体レーザ、共振器とグレーディングを備えた可変波長半導体レーザを用いた光源から発振されても良い。 In addition, materials such as zinc telluride (ZnTe) and lithium niobate (LiNbO 3 ) may be used for the optical waveguide 58 shown in FIG. Further, the first pump light 51 and the second pump light 52 are not limited to those illustrated in FIG. 10, but are single mode laser diodes, distributed feedback (DFB) type semiconductor lasers, and variable wavelength semiconductor lasers having a resonator and grading. It may be oscillated from a light source using

図4に示す電磁波発生装置35の他の例としては、マグネトロン、進行波管、クライストロン、カルシノトロン等の電子管、HOレーザ、OOレーザ、HCNレーザ、DCNレーザ等の気体レーザ等のミリ波帯から遠赤外領域における各種の電磁波発生装置でも良い。更に、電子管、気体レーザ等に比べて、小型、軽量、低電圧、低消費電力等の点で優れた機能を有するテラヘルツ帯の固体発振素子も使用可能である。但し、固体発振素子を用いた共振器は、周波数が高くなると出力が低下し、雑音特性が大きくなると共に周波数が不安定になる。雑音特性の増大及び周波数不安定化の問題を解決する固体発振器用共振器の条件は、(1)高いQ値を持っている、(2)同期発振、電力合成が可能な構造である、(3)共振器の大きさが波長に比べて大きいこと、等が挙げられる。この様なテラヘルツ帯の電磁波発生装置35として、準光学的共振器を用いた発振器が使用可能である。例えば、凹面鏡と回折格子を用いた準光学的なファブリペロ共振器を用いた発振器でガンダイオード、タンネット、理想型SIT等のテラヘルツ帯発信素子による同期発振、電力合成を行っても良い。電磁波発生手段13にスピン・フリップ・ラマンレーザなどの波長可変な電磁波発生装置35を用いれば、周波数調整装置34は省略可能である。更に複数の周波帯に対応してそれぞれの電磁波発生装置35を用意し、最終的に電磁波発生手段13がカバーする周波数領域の帯域を拡大しても良い。又、既に述べたように、被治療対象の固有振動は特定の被治療対象のそれぞれに複数存在するので、それぞれの固有振動に応じて複数の電磁波発生装置35を用意し、同時に複数の周波数の電磁波を照射可能にしても良い。複数の電磁波発生装置35に対応して、複数の周波数調整装置34が用意される。 図4に示す透過電磁波処理手段14は、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端に設けられたテラヘルツ帯電磁波検出器からの出力信号を処理し、被治療対象を透過した電磁波Φの吸収スペクトルを解析する回路である。例えば、テラヘルツ帯電磁波検出器の出力を増幅する低雑音増幅器41,低雑音増幅器41の出力をディジタル信号に変換するA−D変換器42,このディジタル信号を用いて吸収スペクトルを解析する吸収スペクトル解析部43とを備える。モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端に受信アンテナのみが備えられ、テラヘルツ帯電磁波検出器を有しないときは、透過電磁波処理手段14の初段にテラヘルツ帯電磁波検出器を備え、このテラヘルツ帯電磁波検出器の出力を低雑音増幅器41で増幅するようにすれば良い。 Other examples of the electromagnetic wave generator 35 shown in FIG. 4 include millimeter waves such as a magnetron, a traveling wave tube, an electron tube such as a klystron and a calcinotron, a gas laser such as an H 2 O laser, an O 2 O laser, an HCN laser, and a DCN laser. Various electromagnetic wave generators in the far-infrared region from the waveband may be used. Furthermore, a terahertz band solid-state oscillation device having functions superior in terms of small size, light weight, low voltage, low power consumption, and the like as compared with an electron tube, a gas laser, and the like can be used. However, in a resonator using a solid oscillation element, the output decreases as the frequency increases, noise characteristics increase, and the frequency becomes unstable. The conditions of the resonator for a solid oscillator that solves the problem of increased noise characteristics and frequency instability are (1) a high Q value, (2) a structure capable of synchronous oscillation and power synthesis. 3) The size of the resonator is larger than the wavelength. As such a terahertz-band electromagnetic wave generator 35, an oscillator using a quasi-optical resonator can be used. For example, an oscillator using a quasi-optical Fabry-Perot resonator using a concave mirror and a diffraction grating may be used to perform synchronous oscillation and power synthesis using a terahertz band transmitting element such as a Gunn diode, tannet, or ideal SIT. If a wavelength variable electromagnetic wave generator 35 such as a spin flip Raman laser is used as the electromagnetic wave generator 13, the frequency adjusting device 34 can be omitted. Furthermore, each electromagnetic wave generator 35 may be prepared corresponding to a plurality of frequency bands, and finally the frequency region band covered by the electromagnetic wave generator 13 may be expanded. In addition, as described above, since there are a plurality of natural vibrations of the treatment target for each specific treatment target, a plurality of electromagnetic wave generators 35 are prepared according to each natural vibration, and a plurality of frequencies are simultaneously generated. It may be possible to irradiate electromagnetic waves. A plurality of frequency adjusting devices 34 are prepared corresponding to the plurality of electromagnetic wave generating devices 35. The transmitted electromagnetic wave processing means 14 shown in FIG. 4 processes the output signal from the terahertz band electromagnetic wave detector provided at the tip of the monitor laparoscopic probe 7b, and analyzes the absorption spectrum of the electromagnetic wave Φ transmitted through the treatment target. Circuit. For example, a low noise amplifier 41 that amplifies the output of the terahertz band electromagnetic wave detector, an A / D converter 42 that converts the output of the low noise amplifier 41 into a digital signal, and an absorption spectrum analysis that analyzes the absorption spectrum using the digital signal. Part 43. When only the receiving antenna is provided at the tip of the monitor laparoscopic probe 7b and the terahertz band electromagnetic wave detector is not provided, the terahertz band electromagnetic wave detector is provided at the first stage of the transmitted electromagnetic wave processing means 14, and the terahertz band electromagnetic wave detector is provided. The output may be amplified by the low noise amplifier 41.

図4に示す治療条件制御装置1aの分子振動データ記憶装置15には、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)及びU(ウラシル)の5つの塩基分子、これを含むヌクレオチド、ヌクレオチドの組み合わせからなるコドン、コドンの結合であるDNA、RNA、DNAがヒストンと呼ばれる蛋白質を規則的に巻き付けたヌクレオソーム、ヌクレオソームからなる螺旋状ヌクレオソーム、螺旋状ヌクレオソームからなる染色質、染色質が凝集した染色体、蛋白質等の実験的に前もって測定された分子振動のデータが記憶されている。更に、癌細胞の無限に分裂する細胞の原因となるテロメラーゼ、癌細胞の浸潤や転移の形成に有利に働くものと考えられるプラスミノーゲンアクチベーターやコラゲナーゼ等のプロテアーゼの分子振動のデータが記憶されている。更に、癌細胞に固有な還元グルコース分子振動のデータ等、実験的に得られた被治療対象に固有な各種の分子振動のデータも記憶している。分子振動データ記憶装置15には、静的なデータだけでなく、時系列で変化する動的なデータも記憶される。例えば、癌治療であれば、治療を行う前に、予め、同種の癌で、進行状態の異なる細胞を複数用意し、それぞれを1mm程度の厚さに輪切りにした試料を用意して、その試料を透過する電磁波の吸収特性を測定し、その癌細胞に固有振動の周波数を測定しておけば良い。図9のT3,T2,T1は、この様に予め実験的に測定された、胃癌の癌細胞が癌の進行に伴い、吸収ピークの変化を示すものである。胃癌の癌細胞は、室温で1.37THzに吸収ピークAを生ずる還元グルコースを多量に含み、正常組織の細胞は室温で1.5THzにピークBを生ずる通常のグルコースを多く含む。このため、図9は、癌の進行とともにピークAの強度がT3→T2→T1へと順次増大し、ピークBが順次減少する様子を示す(図9のデータは、癌の進行の程度を知ることができ、人間ドック等の検診にも適用できる。)更に、時系列的なデータ以外に、被治療対象となる細胞の温度変化に伴う分子振動の周波数の変化のデータも予め、実験的に測定し、これをデータベースとして分子振動データ記憶装置15に格納する。癌細胞について例示的に説明したが、分子振動データ記憶装置15には、微原菌等の微生物の塩基分子、ヌクレオチド、コドン、DNA分子振動のデータを記憶しても良い。細胞の蛋白質を構成するアミノ酸は20種類あるがいずれもテラヘルツ帯に固有の振動吸収ピークを有しているのでこれらの分子振動のデータを記憶しても良い。更に、これらの要素の個別振動スペクトルだけでなく細菌や癌細胞自体の全体的な振動も一個の巨大分子としての固有のスペクトルを生ずるので、これを分子振動のデータとしてを分子振動データ記憶装置15に記憶しても良い。 The molecular vibration data storage device 15 of the treatment condition control apparatus 1a shown in FIG. 4 includes five base molecules of adenine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) and U (uracil). Codons comprising nucleotides, codons consisting of a combination of nucleotides, DNA, RNA, nucleosomes in which DNA is regularly wound with a protein called histone, helical nucleosomes consisting of nucleosomes, chromatin consisting of helical nucleosomes, staining Data on molecular vibrations measured experimentally in advance, such as chromosomes and proteins with aggregated quality, are stored. Furthermore, telomerase that causes infinite division of cancer cells, molecular vibration data of proteases such as plasminogen activator and collagenase, which are thought to favor the formation of cancer cell invasion and metastasis, are stored. ing. Furthermore, various molecular vibration data unique to the treatment target obtained experimentally, such as reduced glucose molecular vibration data unique to cancer cells, are also stored. The molecular vibration data storage device 15 stores not only static data but also dynamic data that changes in time series. For example, in the case of cancer treatment, before the treatment, prepare a plurality of cells of the same type with different progression states in advance, and prepare a sample in which each is cut into a thickness of about 1 mm. It is only necessary to measure the absorption characteristic of the electromagnetic wave that passes through and to measure the natural vibration frequency of the cancer cell. T 3 , T 2 , and T 1 in FIG. 9 show changes in absorption peaks of the cancer cells of the gastric cancer that were experimentally measured in advance as the cancer progressed. Gastric cancer cells contain a large amount of reduced glucose that produces an absorption peak A at 1.37 THz at room temperature, and normal tissue cells contain a lot of normal glucose that produces a peak B at 1.5 THz at room temperature. For this reason, FIG. 9 shows that the intensity of peak A increases sequentially from T 3 → T 2 → T 1 and the peak B decreases sequentially as the cancer progresses (the data in FIG. 9 shows the progression of cancer progression). In addition to time-series data, data on changes in the frequency of molecular vibrations associated with changes in the temperature of the cells to be treated are also tested in advance. And is stored in the molecular vibration data storage device 15 as a database. Although the cancer cells have been exemplarily described, the molecular vibration data storage device 15 may store data of base molecules, nucleotides, codons, and DNA molecular vibrations of microorganisms such as microprotobacterium. Although there are 20 types of amino acids constituting the protein of the cell, all of them have vibration absorption peaks unique to the terahertz band, and therefore these molecular vibration data may be stored. Furthermore, not only the individual vibration spectra of these elements but also the overall vibrations of the bacteria and cancer cells themselves generate a unique spectrum as a single macromolecule, and this is used as molecular vibration data as the molecular vibration data storage device 15. You may memorize.

固有振動の周波数は、図9に示すような電磁波の透過特性の測定の他、反射率測定器等により被治療対象に照射する電磁波の定在波比(VSWR)を測定して、分子振動データ記憶装置15に格納しても良い。或いは、被治療対象にパルス波を照射し、その透過波若しくは反射波の周波数応答測定により決定して、分子振動データ記憶装置15に格納しても良い。更に、被治療対象が微生物等のように動作を伴う場合は、微生物等に電磁波Φを照射し、微生物等の動作や状態の変化をライトガイド72を介して、顕微鏡等によりその場観察(インシツ・モニタ)して固有振動数を特定して、分子振動データ記憶装置15に格納しても良い。本発明者の知見によれば、これらのデータの多くは0.01THz〜200THzの範囲に存在する。   The frequency of the natural vibration is determined by measuring the standing wave ratio (VSWR) of the electromagnetic wave irradiated to the treatment target with a reflectometer or the like in addition to the measurement of the transmission characteristic of the electromagnetic wave as shown in FIG. It may be stored in the storage device 15. Alternatively, the treatment target may be irradiated with a pulse wave, determined by frequency response measurement of the transmitted wave or reflected wave, and stored in the molecular vibration data storage device 15. Further, when the object to be treated is accompanied by an action such as a microorganism, the microorganism or the like is irradiated with an electromagnetic wave Φ, and the action or state change of the microorganism or the like is observed in-situ with a microscope or the like via the light guide 72 (in situ). The natural frequency may be specified by monitoring) and stored in the molecular vibration data storage device 15. According to the knowledge of the present inventor, most of these data exist in the range of 0.01 THz to 200 THz.

図4に示す治療条件制御装置1aのCPU12は、分子振動解析部21,治療周波数決定部22,治療効果決定部23を備える。例えば、遺伝子治療であれば、分子振動解析部21は、分子振動データ記憶装置15から塩基分子、ヌクレオチド、コドン等の分子振動のデータを読み込み、これを用いて、遺伝子組み替えに必要なDNAの切断箇所のコドンの分子振動を、分子振動理論を用いて計算するソフトウェアプログラムである。分子振動解析部21が計算した各種の分子振動のデータもデータベースとして分子振動データ記憶装置15に格納される。分子振動解析部21は、被治療対象となる細胞の温度変化に伴う分子振動の周波数の変化をも計算し、これをデータベースとして分子振動データ記憶装置15に格納する。例えば、細胞の温度変化に伴う分子振動の周波数の変化のデータが飛び飛びのポイントで実験的に得られている場合は、これを内挿した連続的なデータとして得て、これをデータベースとして分子振動データ記憶装置15に格納する。
治療周波数決定部22は、分子振動解析部21が計算した分子振動のデータ、或いは,分子振動データ記憶装置15から読み出したテロメラーゼ、プラスミノーゲンアクチベーターやコラゲナーゼ等のプロテアーゼ、癌細胞に固有な還元グルコース等各種の分子の分子振動のデータから、治療条件として用いる周波数を決定し、この決定結果により、電磁波発生手段13の周波数調整装置34を制御するソフトウェアプログラムである。
The CPU 12 of the treatment condition control device 1a shown in FIG. 4 includes a molecular vibration analysis unit 21, a treatment frequency determination unit 22, and a treatment effect determination unit 23. For example, in the case of gene therapy, the molecular vibration analysis unit 21 reads molecular vibration data such as base molecules, nucleotides, and codons from the molecular vibration data storage device 15 and uses this to cut DNA necessary for gene recombination. This is a software program that calculates the molecular vibration of a codon at a location using molecular vibration theory. Various molecular vibration data calculated by the molecular vibration analysis unit 21 are also stored in the molecular vibration data storage device 15 as a database. The molecular vibration analysis unit 21 also calculates a change in the frequency of molecular vibration accompanying a change in the temperature of the cell to be treated, and stores this in the molecular vibration data storage device 15 as a database. For example, if the data of the change in the frequency of molecular vibration accompanying the temperature change of the cell is experimentally obtained at the jumping point, it is obtained as continuous data interpolated and used as a database for molecular vibration. The data is stored in the data storage device 15.
The treatment frequency determination unit 22 is a molecular vibration data calculated by the molecular vibration analysis unit 21, or a telomerase, a protease such as plasminogen activator or collagenase read out from the molecular vibration data storage device 15, and a reduction specific to cancer cells. This is a software program that determines a frequency used as a treatment condition from molecular vibration data of various molecules such as glucose, and controls the frequency adjusting device 34 of the electromagnetic wave generating means 13 based on the determination result.

治療効果決定部23は、透過電磁波処理手段14から被治療対象を透過した電磁波Φの吸収スペクトルを得て治療効果を確認するソフトウェアプログラムである。例えば、図9に示す胃癌の治療の場合であれば、照射用腹腔鏡プローブ7aから出射した電磁波の照射とともにピークAの強度がT1→T2→T3の時間の経過と共に、順次減少することがモニタ用腹腔鏡プローブ7bを介して検出され、治療の効果を確認できる。この際、吸収ピークAの1.37THzの電磁波(治療用電磁波)と同時に、参照電磁波として吸収ピークBの1.5THzの電磁波も同時に照射用腹腔鏡プローブ7aから照射し、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端で、1.37THzの治療用電磁波と1.5THzの参照電磁波の両方を検出するようにすれば、ピークBの1.5THzの参照電磁波強度が、T1→T2→T3の時間の経過と共に、順次増大することがモニタ用腹腔鏡プローブ7bを介して確認できる。或いは、1.37THzの治療用電磁波と1.5THzの参照電磁波を差動増幅するように検出しても良い。なお、図9から分かるように、還元グルコースは室温で1.37THz以外に1.95THzに強い吸収ピークを持っている。更に、図示を省略しているが、還元グルコースは2.46THz、3.0THz、4.17THz、5.13THzにも強い吸収ピークを持つ。一方グルコースは図9に示した1.5THz以外に、2.17THz、2.75THz、3.0THz、3.4THz、3.8THz、4.6THzに強い吸収ピークを持っている。これらの吸収ピークのデータは、本発明者が、テラヘルツ帯の電磁波発生手段と電磁波測定手段を用いて初めて得た知見であるが、胃癌の治療であれば、1.95THz、2.46THz、3.0THz、4.17THz、5.13THzのいずれか若しくはこれらの複数の周波数の組み合わせを治療用電磁波とし、2.17THz、2.75THz、3.0THz、3.4THz、3.8THz、4.6THzのいずれか若しくはこれらの複数の周波数の組み合わせを参照電磁波として使用することが可能である。 The therapeutic effect determination unit 23 is a software program that obtains an absorption spectrum of the electromagnetic wave Φ transmitted through the treatment target from the transmitted electromagnetic wave processing means 14 and confirms the therapeutic effect. For example, in the case of the treatment of gastric cancer shown in FIG. 9, the intensity of the peak A gradually decreases with the lapse of time T 1 → T 2 → T 3 along with the irradiation of the electromagnetic wave emitted from the irradiation laparoscopic probe 7a. Is detected through the monitor laparoscopic probe 7b, and the effect of treatment can be confirmed. At this time, simultaneously with the 1.37 THz electromagnetic wave having the absorption peak A (therapeutic electromagnetic wave), the 1.5 THz electromagnetic wave having the absorption peak B as the reference electromagnetic wave is simultaneously irradiated from the laparoscopic probe 7a for monitoring, and the laparoscopic probe 7b for monitoring. If both the 1.37 THz therapeutic electromagnetic wave and the 1.5 THz reference electromagnetic wave are detected at the tip, the 1.5 THz reference electromagnetic wave intensity at the peak B is a time of T 1 → T 2 → T 3 . It can be confirmed through the monitor laparoscopic probe 7b that the number gradually increases as time passes. Alternatively, the treatment electromagnetic wave of 1.37 THz and the reference electromagnetic wave of 1.5 THz may be detected so as to be differentially amplified. As can be seen from FIG. 9, reduced glucose has a strong absorption peak at 1.95 THz in addition to 1.37 THz at room temperature. Further, although not shown, reduced glucose has a strong absorption peak at 2.46 THz, 3.0 THz, 4.17 THz, and 5.13 THz. On the other hand, glucose has a strong absorption peak at 2.17 THz, 2.75 THz, 3.0 THz, 3.4 THz, 3.8 THz, and 4.6 THz in addition to 1.5 THz shown in FIG. These absorption peak data are findings obtained for the first time by the present inventor using terahertz band electromagnetic wave generation means and electromagnetic wave measurement means, but are 1.95 THz, 2.46 THz, 3 for gastric cancer treatment. 0.07 Hz, 4.17 THz, 5.13 THz, or a combination of a plurality of these frequencies as therapeutic electromagnetic waves, 2.17 THz, 2.75 THz, 3.0 THz, 3.4 THz, 3.8 THz, 4.6 THz Any one of these or a combination of a plurality of these frequencies can be used as the reference electromagnetic wave.

更に、治療効果決定部23は、分子振動データ記憶装置15に格納されたデータと、透過電磁波処理手段14からのデータを用いて、癌細胞だけでなく特定ウィルス、特定バクテリア等の微原菌のDNAピークの強度変化を測定し、細胞への感染を検知することができる。   Furthermore, the therapeutic effect determination unit 23 uses not only cancer cells but also microviruses such as specific viruses and specific bacteria using the data stored in the molecular vibration data storage device 15 and the data from the transmitted electromagnetic wave processing means 14. Changes in the intensity of DNA peaks can be measured to detect cell infection.

細胞の蛋白質を構成するアミノ酸は20種類あるがいずれもテラヘルツ帯に固有の振動吸収ピークを有している。モニタ用腹腔鏡プローブ7bが検出するこれらの要素の個別振動スペクトルだけでなく細菌や癌細胞自体の全体的な振動も一個の巨大分子としての固有のスペクトルも、治療効果の確認や検診の判断資料になるのである。   Although there are 20 types of amino acids that constitute cellular proteins, all have vibration absorption peaks unique to the terahertz band. Not only the individual vibration spectra of these elements detected by the monitor laparoscope probe 7b, but also the overall vibration of bacteria and cancer cells themselves, and the unique spectrum as a single macromolecule, confirmation of therapeutic effects and screening judgment materials It becomes.

図4に示す治療条件制御装置1aにおいて、入力装置11はキーボード、マウス、ライトペン又はフレキシブルディスク装置などで構成される。入力装置11より標的分子操作実行者は、入出力データを指定したり、病気の種類、部位や患者の体力的な状態等種々のデータを設定できる。更に、入力装置11より出力データの形態等の解析パラメータを設定することも可能で、又、演算の実行や中止等の指示の入力も可能である。又出力装置17及び表示装置16は、それぞれプリンタ装置及びディスプレイ装置等により構成されている。表示装置16は入出力データや分子振動解析結果や分子振動解析パラメータ等の表示の他、照射用腹腔鏡プローブ7aのCCDカメラ71で撮像された被治療対象(臓器)の映像等を、腹腔鏡制御装置18aのモニタ制御部86に制御されて表示する。モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端部にボロメータアレイ等のテラヘルツ帯イメージセンサを備える場合は、テラヘルツ帯イメージセンサで撮像された被治療対象(臓器)の透過像を表示装置16に表示しても良い。   In the treatment condition control apparatus 1a shown in FIG. 4, the input device 11 is configured by a keyboard, a mouse, a light pen, a flexible disk device, or the like. The target molecule operation executor can specify input / output data and set various data such as the type of disease, the site, and the physical condition of the patient from the input device 11. Furthermore, it is possible to set analysis parameters such as the form of output data from the input device 11, and it is also possible to input instructions such as execution or suspension of calculations. The output device 17 and the display device 16 are constituted by a printer device and a display device, respectively. The display device 16 displays input / output data, molecular vibration analysis results, molecular vibration analysis parameters, and the like, as well as images of the treatment target (organ) captured by the CCD camera 71 of the irradiation laparoscopic probe 7a. The display is controlled by the monitor control unit 86 of the control device 18a. When a terahertz band image sensor such as a bolometer array is provided at the tip of the monitor laparoscopic probe 7b, a transmission image of the treatment target (organ) imaged by the terahertz band image sensor may be displayed on the display device 16. .

次に、本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作装置を用いて治療を、腹腔鏡下手術を例に、その手順を図4〜図11を用いて説明する。   Next, treatment using the target molecule manipulating apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described using laparoscopic surgery as an example with reference to FIGS.

(イ)先ず、患者の体内に存在する被治療対象の場所を特定する。具体的には、図4に示すように、被治療対象にトラカール等(図示せず)を穿刺して照射用腹腔鏡プローブ7aを挿入する。この場合、生体の皮膚に5〜20mmの小さい切開を3〜4ヶ所作り、切開部分から専用の専用の細長い鉗子や鋏などの手術機器と細管(腹腔鏡)を入れる。なお、図示を省略した他の鉗子等を用いて、炭酸ガス(CO2)を腹腔内に導入、加圧し、図4に示すように腹腔内を膨張させ、手術(操作)が容易になるようにする。炭酸ガス(CO2)で加圧することにより、腹腔内を表示装置16の画面上に映し出すことができる。即ち、光源82が生成した光を図5に示すライトガイド72を介して照射用腹腔鏡プローブ7aの先端から照射し、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端付近の映像を取得する。映像はCCDカメラ71により取得され、図4に示す映像処理部81により画像解析された後、表示装置16に表示される。なお、表示装置16に表示された映像は、被治療対象の識別がし易いように特定の色彩のみを強調するような加工が施されるのが好ましい。例えば、特定の色彩をより明瞭に描出するIHB色彩強調処理、粘膜行動態画像処理等が行われるのが好適である。或いは、レーザ顕微鏡のように特定の色のレーザ光を半導体レーザから照射することにより、被治療対象を特定し易くしても良い。 (A) First, the location of the treatment target existing in the patient's body is specified. Specifically, as shown in FIG. 4, the laparoscope probe 7a for irradiation is inserted by puncturing a treatment object with a trocar or the like (not shown). In this case, 3 to 4 small incisions of 5 to 20 mm are made on the skin of a living body, and surgical instruments such as special dedicated long forceps and scissors and a thin tube (laparoscope) are inserted from the incised portion. Using other forceps (not shown), carbon dioxide (CO 2 ) is introduced into the abdominal cavity and pressurized to expand the abdominal cavity as shown in FIG. 4 so that the operation (operation) is facilitated. To. By pressurizing with carbon dioxide gas (CO 2 ), the abdominal cavity can be projected on the screen of the display device 16. That is, the light generated by the light source 82 is emitted from the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a through the light guide 72 shown in FIG. 5, and an image near the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a is acquired. The video is acquired by the CCD camera 71, analyzed by the video processing unit 81 shown in FIG. 4, and then displayed on the display device 16. The video displayed on the display device 16 is preferably processed so as to emphasize only a specific color so that the treatment target can be easily identified. For example, it is preferable to perform IHB color enhancement processing, mucosal dynamic image processing, or the like that renders a specific color more clearly. Or you may make it easy to specify a to-be-treated object by irradiating the laser beam of a specific color from a semiconductor laser like a laser microscope.

(ロ)次に、表示装置16の映像を観察しながら被治療対象の発生箇所を確認し、図11に示すように、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端を被治療対象の表面に近づけ、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端を被治療対象の裏面に近づける。即ち、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端とモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端とで被治療対象を挟み込む。或いは、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端を注射針のように臓器の内部に差し込んで、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端とモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端とで被治療対象を挟み込む。そして、照射用腹腔鏡プローブ7aの温度検出端子73及び電磁波照射端子74aを被治療対象に接近させる。被治療対象の温度情報は温度検出端子73により検出され、図4に示す温度信号処理部83に解析処理された後、表示装置16に表示される。次に、分子振動データ記憶装置15に蓄積された実験的に求められた分子振動のデータをもとに、或いは分子振動解析部21が計算した分子振動のデータをもとに、治療周波数決定部22が、被治療対象の温度に対応する周波数を決定する。本発明者の知見によれば、これらの周波数は、0.01THz〜200THz、好ましくは0.1THz〜10THz程度の範囲の値である。   (B) Next, the occurrence location of the treatment target is confirmed while observing the image on the display device 16, and the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a is brought close to the surface of the treatment target as shown in FIG. The tip of the laparoscopic probe 7b is brought closer to the back surface of the treatment target. That is, the treatment target is sandwiched between the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a and the tip of the monitor laparoscopic probe 7b. Alternatively, the tip of the monitor laparoscope probe 7b is inserted into the organ like an injection needle, and the treatment target is sandwiched between the tip of the irradiation laparoscope probe 7a and the tip of the monitor laparoscope probe 7b. Then, the temperature detection terminal 73 and the electromagnetic wave irradiation terminal 74a of the irradiation laparoscopic probe 7a are brought close to the treatment target. The temperature information of the treatment target is detected by the temperature detection terminal 73, analyzed by the temperature signal processing unit 83 shown in FIG. 4, and then displayed on the display device 16. Next, a treatment frequency determination unit based on experimentally obtained molecular vibration data stored in the molecular vibration data storage device 15 or based on molecular vibration data calculated by the molecular vibration analysis unit 21. 22 determines the frequency corresponding to the temperature of the subject to be treated. According to the knowledge of the present inventor, these frequencies are values in the range of about 0.01 THz to 200 THz, preferably about 0.1 THz to 10 THz.

(ハ)次に、図11に示すように、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端に設けられた電磁波照射端子74aから治療周波数決定部22が決定した周波数の電磁波Φを照射し、被治療対象の分子構造に共鳴振動を生じさせる。この際、マイクロアクチュエータ88により、可変スタブ87が駆動され、高周波伝送線路の終端のインピーダンスが調整され、被治療対象に電磁波Φのパワーが照射される。被治療対象を構成する細胞は細胞膜に覆われ、中に細胞質と細胞質で囲まれた核を有する。核や細胞質に含まれる小胞体、ゴルジ装置(体)、リソソーム、ミトコンドリア、ペリオキソーム等のオルガネラはそれぞれ分子構造を有し、細胞膜やDNAも分子構造を有している。このため、被治療対象となる癌細胞に固有の分子振動の周波数の電磁波を照射すれば、その分子構造のみを標的として選択的に破壊若しくは変態させることが可能である。例えば、癌細胞のテロメラーゼの共振周波数の電磁波を照射し、テロメラーゼの分子構造を破壊すれば、DNA末端部分のテロメが細胞分裂の度に短縮し、癌細胞が増殖できないので、癌の発現が止まる。或いは、プラスミノーゲンアクチベーターやコラゲナーゼ等のプロテアーゼの共振周波数の電磁波を照射し、プロテアーゼの分子構造を破壊すれば、癌細胞の浸潤や転移の形成が抑制される。被治療対象にヘリコバクターピロリ等の細菌類が寄生して発病している場合は、細菌類固有の分子振動の周波数の電磁波Φを照射することにより、細菌類は、電磁波Φのエネルギーにより励振され、共鳴振動状態になるため、細胞膜や鞭毛等が大きく振動する。共鳴振動により、大きく振動した細菌類は、その細胞を構成する分子構造のみを標的として破壊若しくは変態されるため、最終的には死滅する。   (C) Next, as shown in FIG. 11, an electromagnetic wave Φ having a frequency determined by the treatment frequency determining unit 22 is irradiated from an electromagnetic wave irradiation terminal 74a provided at the distal end of the irradiation laparoscopic probe 7a, and the object to be treated is irradiated. Resonance vibration is generated in the molecular structure. At this time, the variable stub 87 is driven by the microactuator 88, the impedance at the end of the high-frequency transmission line is adjusted, and the power of the electromagnetic wave Φ is irradiated to the treatment target. A cell constituting a treatment target is covered with a cell membrane, and has a nucleus surrounded by a cytoplasm and a cytoplasm. Organelles such as endoplasmic reticulum, Golgi apparatus (body), lysosome, mitochondria, peroxime, etc. contained in the nucleus and cytoplasm each have a molecular structure, and cell membranes and DNA also have a molecular structure. For this reason, if the cancer cell to be treated is irradiated with an electromagnetic wave having a frequency of molecular vibration unique to it, it is possible to selectively destroy or transform only the molecular structure as a target. For example, if the molecular structure of telomerase is irradiated by irradiating electromagnetic waves with the resonance frequency of telomerase in cancer cells, the telomeres at the end of the DNA will be shortened at every cell division, and cancer cells will not be able to grow, so the expression of cancer will stop . Alternatively, irradiation with an electromagnetic wave having a resonance frequency of a protease such as plasminogen activator or collagenase to destroy the molecular structure of the protease suppresses invasion of cancer cells and formation of metastasis. When bacteria such as Helicobacter pylori are infested with the subject to be treated, the bacteria are excited by the energy of the electromagnetic wave Φ by irradiating the electromagnetic wave Φ with the frequency of molecular vibration unique to the bacteria, Since it is in a resonance vibration state, the cell membrane, flagella, etc. vibrate greatly. Bacteria greatly vibrated by resonance vibration are destroyed or transformed by targeting only the molecular structure constituting the cell, and eventually die.

(ニ)照射用腹腔鏡プローブ7aの先端とモニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端とで被治療対象を挟み込んでいるので、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端から出射した電磁波は、被治療対象を透過後、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端により検出される。例えば、図9に示す胃癌の治療の場合であれば、電磁波の照射とともにピークAの強度がT1→T2→T3の時間の経過と共に、順次減少することを検出して治療の効果を確認できる。この際、吸収ピークAの1.37THzの電磁波(治療用電磁波)と同時に、参照電磁波として吸収ピークBの1.5THzの電磁波も同時に照射し、モニタ用腹腔鏡プローブ7bの先端で、1.37THzの治療用電磁波と1.5THzの参照電磁波の両方を検出し、透過電磁波処理手段14を介して吸収スペクトルの変化として治療効果を確認するするようにすれば、ピークBの1.5THzの参照電磁波強度が、T1→T2→T3の時間の経過と共に、順次増大することが確認できる。或いは、1.37THzの治療用電磁波と1.5THzの参照電磁波を差動増幅するように検出しても良い。なお、これ以外の複数の周波数の組み合わせを用い、透過電磁波処理手段14を介して吸収スペクトルの変化として治療効果を確認するするようにすれば、より正確な治療効果が確認できる。複数の電磁波を照射する場合は、電磁波発生手段13からそれぞれの固有振動数に対応させ、複数の互いに異なる周波数の電磁波を同時に電磁波照射端子74aに供給し、被治療対象に照射するようにしても良いが、周波数多重分割通信と同様に、パルスにして時間分割し、電磁波照射端子74aから一定の順序で繰り返し照射しても良い。なお、電磁波Φが照射された被治療対象は、電磁波が照射されることで運動エネルギーが増大するので、被治療対象自体の温度が上昇する。したがって、予め測定され、分子振動データ記憶装置15に格納された被治療対象の固有振動数の変化の温度依存性のデータ、若しくはこれをもとに分子振動解析部21が計算した分子振動の温度変化のデータに基づいて、治療周波数決定部22が照射する電磁波Φの周波数を決定し、周波数調整装置34により調整する。又、温度変化に伴う周波数の変化と共に高周波伝送線路70の終端インピーダンスが変化するので、マイクロアクチュエータ88で可変スタブ87を駆動し、インピーダンス調整をするのが好ましい。電磁波Φの照射は、表示装置16で直接被治療対象の動きをその場観察(インシツ・モニタ)しながら行うことも可能であるので、被治療対象の動きの変化を観察することにより被治療対象の共振状態を把握し、周波数調整装置34により照射する電磁波Φの周波数を適宜変化させることもできる。 (D) Since the treatment target is sandwiched between the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a and the tip of the monitor laparoscopic probe 7b, the electromagnetic wave emitted from the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a passes through the treatment target. Then, it is detected by the tip of the monitor laparoscopic probe 7b. For example, in the case of the treatment of gastric cancer shown in FIG. 9, it is detected that the intensity of the peak A decreases sequentially with the lapse of time T 1 → T 2 → T 3 along with the irradiation of electromagnetic waves, and the effect of the treatment is detected. I can confirm. At this time, simultaneously with the 1.37 THz electromagnetic wave of the absorption peak A (therapeutic electromagnetic wave), the 1.5 THz electromagnetic wave of the absorption peak B is simultaneously irradiated as a reference electromagnetic wave, and 1.37 THz at the tip of the monitor laparoscopic probe 7b. If both the treatment electromagnetic wave and the reference electromagnetic wave of 1.5 THz are detected and the therapeutic effect is confirmed as a change in the absorption spectrum through the transmission electromagnetic wave processing means 14, the reference electromagnetic wave of 1.5 THz at peak B It can be confirmed that the intensity increases sequentially with the passage of time T 1 → T 2 → T 3 . Alternatively, the treatment electromagnetic wave of 1.37 THz and the reference electromagnetic wave of 1.5 THz may be detected so as to be differentially amplified. If a combination of a plurality of frequencies other than this is used and the therapeutic effect is confirmed as a change in the absorption spectrum via the transmitted electromagnetic wave processing means 14, a more accurate therapeutic effect can be confirmed. When irradiating a plurality of electromagnetic waves, the electromagnetic wave generating means 13 corresponds to each natural frequency, and a plurality of electromagnetic waves having different frequencies are simultaneously supplied to the electromagnetic wave irradiation terminal 74a to irradiate the treatment target. Although it is good, similarly to the frequency division division communication, the pulse may be time-divided and irradiated repeatedly from the electromagnetic wave irradiation terminal 74a in a certain order. In addition, since the kinetic energy increases in the treatment target irradiated with the electromagnetic wave Φ when the electromagnetic wave is irradiated, the temperature of the treatment target itself increases. Therefore, the temperature dependence data of the change in the natural frequency of the treatment target measured in advance and stored in the molecular vibration data storage device 15 or the temperature of the molecular vibration calculated by the molecular vibration analysis unit 21 based on the data. Based on the change data, the frequency of the electromagnetic wave Φ irradiated by the treatment frequency determination unit 22 is determined and adjusted by the frequency adjustment device 34. Further, since the terminal impedance of the high-frequency transmission line 70 changes with a change in frequency accompanying a change in temperature, it is preferable to adjust the impedance by driving the variable stub 87 with the microactuator 88. Irradiation of the electromagnetic wave Φ can be performed directly on the display device 16 while observing the movement of the treatment target in situ (in situ monitoring). Therefore, by observing a change in the movement of the treatment target, Can be grasped, and the frequency of the electromagnetic wave Φ irradiated by the frequency adjusting device 34 can be appropriately changed.

本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作方法によれば、標的となる被治療対象の分子構造に共鳴振動を生じさせ、被治療対象の分子構造のみを選択的に破壊若しくは変態し、分子構造の異常に起因した病気を効果的に治療することができる。特に、DNA末端部分のテロメアを作って補うテロメラーゼを標的分子としてこれを分子的に選択破壊するので、テロメアがなくなり癌細胞は次第に生存できなくなるので、癌の発現が止まる。又、プラスミノーゲンアクチベーターやコラゲナーゼ等のプロテアーゼを標的分子としてこれを分子的に選択破壊するので、癌細胞は、癌細胞の浸潤や転移の形成を抑制できる。   According to the method for manipulating a target molecule according to the first embodiment of the present invention, resonance vibration is generated in the target molecular structure of the treatment target, and only the molecular structure of the treatment target is selectively destroyed or transformed. Can effectively treat diseases caused by abnormal molecular structure. In particular, since the telomerase that makes and compensates for the telomere at the end of the DNA is used as a target molecule and is selectively destroyed, the telomere disappears and the cancer cells gradually become unable to survive, so that the expression of cancer stops. In addition, since a protease such as plasminogen activator or collagenase is used as a target molecule to selectively destroy it, cancer cells can suppress invasion of cancer cells and formation of metastases.

既に述べたように、中波(MF)帯の電磁波を癌細胞に照射した場合は、細胞膜等の巨大分子が破壊され、癌細胞は壊死に陥る。壊死の場合は細胞の崩壊によって、流出した細胞内容物により周辺に白血球が集積して炎症反応が起こり、これらが更に癌悪疫質の原因にもなる問題がある。これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作方法は、テラヘルツ帯の電磁波を癌細胞の標的分子(生物学的な標的分子)に照射するので、癌細胞はアポトーシスに誘導される。アポトーシスの場合は断片化した細胞がマクロファージなどに貪食されて処理されるため、炎症反応を伴わず、生体への侵襲がほとんどないので非常に効果的である。   As described above, when cancer cells are irradiated with electromagnetic waves in the medium wave (MF) band, macromolecules such as cell membranes are destroyed, and the cancer cells fall into necrosis. In the case of necrosis, there is a problem that leukocytes accumulate in the vicinity due to the cell contents that flow out due to cell collapse and an inflammatory reaction occurs, which further causes cancer epidemic. In contrast, the target molecule manipulation method according to the first embodiment of the present invention irradiates a cancer cell target molecule (biological target molecule) with a terahertz band electromagnetic wave, so that the cancer cell undergoes apoptosis. Be guided. In the case of apoptosis, since fragmented cells are phagocytosed by macrophages and processed, it is very effective because it is not accompanied by an inflammatory reaction and hardly invades the living body.

又、患者の体内に寄生する微生物(細菌)の分子構造のみを標的とし、これを選択的に破壊し、微生物(細菌)が原因となる感染症の進行を効果的に阻止することができる。   Moreover, it is possible to target only the molecular structure of microorganisms (bacteria) parasitic on the patient's body, selectively destroy it, and effectively prevent the progression of infectious diseases caused by microorganisms (bacteria).

外科手術には、15mm前後の傷をつけて外科医の手で直接癌を取ってくる開腹手術、内視鏡(胃カメラ)で癌を取ってくる内視鏡的手術、同様に腹部に孔をいくつか開けて癌を取ってくる腹腔鏡下手術等がある。上記において、腹腔鏡下手術について説明したが、第1の実施の形態に係る標的分子操作方法は、腹腔鏡下手術に限定されるものではなく、腹腔鏡下手術以外の種々の手術方法に適用可能である。肺癌の場合は、気管支鏡を図5及び図6に示すような構造にし、気管支鏡の先端から電磁波を標的となる被治療対象に照射すれば良い。更には、開腹手術と腹腔鏡下手術とを合わせ、腹部の傷は7mm位にし、腹腔鏡の補助の下で手術をする腹腔鏡補助下手術でも良い。なお、厳密には、頭蓋骨を広範囲に開窓する「開頭手術」、胸壁を切開し胸腔に達する方法により行われる「開胸手術」及び腹壁を切開し腹腔に達する方法により行われる「開腹手術」とは区別されるが、本明細書では総称的に「開腹手術」と呼ぶこととする。   Surgery includes laparotomy in which a cancer is taken directly by the surgeon's hand with a wound of about 15 mm, endoscopic surgery in which the cancer is taken with an endoscope (stomach camera), and a hole in the abdomen. There are laparoscopic surgery etc. that open some and take cancer. In the above, laparoscopic surgery has been described. However, the target molecule manipulation method according to the first embodiment is not limited to laparoscopic surgery, and can be applied to various surgical methods other than laparoscopic surgery. Is possible. In the case of lung cancer, the bronchoscope may be structured as shown in FIGS. 5 and 6, and the target object to be treated may be irradiated with electromagnetic waves from the tip of the bronchoscope. Furthermore, a combination of open surgery and laparoscopic surgery, the abdominal wound may be about 7 mm, and laparoscopic-assisted surgery may be performed with the aid of a laparoscope. Strictly speaking, “craniotomy” for widening the skull, “thoracotomy” performed by incising the chest wall and reaching the chest cavity, and “open surgery” performed by incising the abdominal wall and reaching the abdominal cavity In this specification, the term “open surgery” will be used.

第1の実施の形態に係る標的分子操作方法は、テラヘルツ帯の電磁波を用いる場合は、電磁波の浸透深さを考慮すると、リンパ節に転移がない、臓器の表層に癌細胞がある場合に好適である。例えば、早期の胃癌や大腸癌では、内視鏡による癌組織の切除が行われている。胃癌や大腸癌のポリープには隆起型と平坦型があり、隆起型ポリープは切除が容易であるが、平坦型ポリープの切除は困難で、穿孔事故も多い。しかし、平坦型ポリープは隆起型に比べ、癌化し易く、癌化した場合は短期間の内に下に浸潤し転移し易いので、平坦型こそ積極的に内視鏡切除すべき病変である。平坦な癌組織を選択的に摘出するためには、従来、癌組織の下の部分に生理食塩水などを注入し、粘膜をその下の粘膜下層から浮かせ、内視鏡の先端から輪の形をしたワイヤを出して浮き上がらせた癌組織を囲み、高周波電流で焼き切る方法や、浮き上がらせた癌組織の近くに開けた小さな孔からITナイフを差し込み、浮き上がらせた癌組織の周囲を切開する方法が用いられていた。第1の実施の形態に係る標的分子操作方法によれば、癌組織の下の部分に生理食塩水などを注入しなくても、電磁波の波長を選択することにより、選択的に癌組織を破壊することが可能であり、穿孔事故等の不安もない。   The target molecule manipulation method according to the first embodiment, when using terahertz band electromagnetic waves, is suitable for cases where there is no metastasis in lymph nodes and cancer cells are present on the surface of the organ, considering the penetration depth of the electromagnetic waves It is. For example, in early gastric cancer and colorectal cancer, cancer tissue is excised with an endoscope. Gastric cancer and colorectal cancer polyps have a raised type and a flat type. The raised type polyp is easy to excise, but it is difficult to remove the flat type polyp, and there are many perforation accidents. However, the flat polyp is more likely to be cancerous than the protuberant type, and if it becomes cancerous, it easily infiltrates and metastasizes within a short period of time, so the flat type is a lesion that should be actively endoscopically removed. In order to selectively remove a flat cancer tissue, conventionally, physiological saline or the like is injected into the lower part of the cancer tissue, the mucosa is floated from the lower mucosa, and a ring shape is formed from the tip of the endoscope. A method that surrounds the cancer tissue that has been lifted by pulling out the wire that has been lifted and burned off with a high-frequency current, or a method in which an IT knife is inserted through a small hole near the lifted cancer tissue and an incision is made around the cancer tissue that has been lifted Was used. According to the target molecule manipulation method according to the first embodiment, the cancer tissue is selectively destroyed by selecting the wavelength of the electromagnetic wave without injecting physiological saline or the like into the lower part of the cancer tissue. There is no anxiety such as a drilling accident.

又、進行癌の場合のように、臓器の一部を一括切除した場合も、切除されずに残った残余の部分の表面に電磁波を照射することにより、残余の部分に癌細胞が生じるのを防ぐことが可能である。   In addition, even when a part of an organ is removed at a time, as in the case of advanced cancer, by irradiating the surface of the remaining part without being excised, cancer cells are generated in the remaining part. It is possible to prevent.

(第1の実施の形態の変形例)
本発明の第1の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置の腹腔鏡制御装置18bは、図4に示したハードウェア構成に加え、図13に示すように、薬液注入部75に接続された薬液供給部85とを有する。そして、図14及び図15に示すように、照射用腹腔鏡プローブ7aは、CCDカメラ71、ライトガイド72、温度検出端子73、及び電磁波照射端子74aに並行して薬液注入部75を有する点が図5及び図6に示す照射用腹腔鏡プローブ7aとは異なる。更に、第1の実施の形態の変形例に係る照射用腹腔鏡プローブ7aは、照射用腹腔鏡プローブ7aの内部の先端側にモノリシック集積回路78とを配置している点も図4〜図6に示す標的分子操作装置の照射用腹腔鏡プローブ7aと異なる点である。モノリシック集積回路78は、図13に示した治療条件制御装置1bのモノリシック集積回路制御部13bに接続され、これにより制御される。モノリシック集積回路78の出力は、照射用腹腔鏡プローブ7aの先端の電磁波照射端子74aに接続されている。
(Modification of the first embodiment)
The laparoscopic control device 18b of the target molecule manipulating device according to the modification of the first embodiment of the present invention is connected to the drug solution injection unit 75 as shown in FIG. 13 in addition to the hardware configuration shown in FIG. The chemical solution supply unit 85 is provided. As shown in FIGS. 14 and 15, the irradiation laparoscopic probe 7a has a chemical solution injection part 75 in parallel with the CCD camera 71, the light guide 72, the temperature detection terminal 73, and the electromagnetic wave irradiation terminal 74a. This is different from the irradiation laparoscopic probe 7a shown in FIGS. Further, in the irradiation laparoscopic probe 7a according to the modification of the first embodiment, a monolithic integrated circuit 78 is arranged on the distal end side inside the irradiation laparoscopic probe 7a. This is different from the irradiation laparoscopic probe 7a of the target molecule manipulation device shown in FIG. The monolithic integrated circuit 78 is connected to and controlled by the monolithic integrated circuit control unit 13b of the treatment condition control apparatus 1b shown in FIG. The output of the monolithic integrated circuit 78 is connected to the electromagnetic wave irradiation terminal 74a at the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a.

図14に示すモノリシック集積回路78は、テラヘルツ帯の電磁波発生手段として機能する。モノリシック集積回路78には、電源配線79を介して直流バイアスや必要な信号等が供給される。このモノリシック集積回路78は、被治療対象の分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を発生する比較的ワイドバンドの増幅回路と周波数チューナーを備えるのが好適である。モノリシック集積回路78には、理想型SIT等のテラヘルツ帯増幅発振素子(能動素子)を使用することができる。薬液注入部75は、薬液供給部85から供給される薬品を被治療対象の組織に注入する。注入する薬品としては、癌治療であれば、シスプラチン、イリノテカン、タキソテール、タキソール等の種々の抗癌剤の他、イレッサ(一般名ゲフィチニブ)、グリペック、ハーセプチン等の分子標的治療薬を用いることができる。   The monolithic integrated circuit 78 shown in FIG. 14 functions as terahertz band electromagnetic wave generation means. The monolithic integrated circuit 78 is supplied with a DC bias, necessary signals, etc. via a power supply wiring 79. The monolithic integrated circuit 78 preferably includes a relatively wide band amplifier circuit and a frequency tuner that generate an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of the molecule to be treated. For the monolithic integrated circuit 78, a terahertz band amplification oscillation element (active element) such as an ideal SIT can be used. The chemical solution injection unit 75 injects the chemical supplied from the chemical solution supply unit 85 into the tissue to be treated. As a drug to be injected, in the case of cancer treatment, in addition to various anticancer agents such as cisplatin, irinotecan, taxotere and taxol, molecular target therapeutic agents such as Iressa (generic name gefitinib), Glipec and Herceptin can be used.

例えば、ゲフィチニブは、血管新生因子である上皮成長因子受容体(EGFR)を抑制する薬剤で、通常は、1日1錠程度の内服をするが、薬液注入部75を介して、被治療対象の組織に注入しても良い。ゲフィチニブは、癌の増殖に伴う血管の新生をブロックし、癌の増殖・転移を防ごうという薬剤で、劇的に効く患者がいる半面、強い副作用を起こし、多数の死者を出している。EGFRの固有振動数と等しい周波数の電磁波を照射して、EGFRの活性を阻害、若しくはEGFRを変態させながら、ゲフィチニブを投与することにより、副作用を抑制しつつ、より効果的な治療が可能になる。癌の増殖・転移を防ぐためには、薬液注入部75を介しての注入をせず、ゲフィチニブを通常通り内服投与して、EGFRの固有振動数と等しい周波数の電磁波を照射しても良く、この場合、EGFRの活性を直接電磁波の照射により阻害することができるので、内服投与量を減らし、副作用も抑制できる。臨床上、ゲフィチニブが効く患者は、EGFRで突然変異を起こしている場合が多いことが分かっているが、EGFRの共振周波数の電磁波を照射することにより、EGFRでの突然変異を誘起させることが可能である。   For example, gefitinib is a drug that suppresses epidermal growth factor receptor (EGFR), which is an angiogenic factor, and is usually taken about 1 tablet a day. It may be injected into the tissue. Gefitinib is a drug that blocks the growth of blood vessels associated with cancer growth and prevents the growth and metastasis of cancer. While there are patients who are dramatically effective, they cause strong side effects and cause many deaths. By administering gefitinib while irradiating an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of EGFR to inhibit EGFR activity or transforming EGFR, more effective treatment is possible while suppressing side effects. . In order to prevent cancer growth / metastasis, gefitinib may be administered orally as usual without injection through the drug solution injection unit 75, and an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of EGFR may be irradiated. In this case, since the EGFR activity can be directly inhibited by irradiation with electromagnetic waves, the dose of internal use can be reduced and side effects can be suppressed. Clinically, gefitinib-effective patients are often mutated by EGFR, but it is possible to induce mutations in EGFR by irradiating electromagnetic waves at the resonance frequency of EGFR. It is.

ミリ波(EHF)帯以上の高周波の電磁波、特にテラヘルツ帯の電磁波を用いることにより、照射用腹腔鏡プローブ7a及びモニタ用腹腔鏡プローブ7bの外形を、注射針の外径と同程度若しくは、それより小さくできるので、患者の腹部等に照射用腹腔鏡プローブ7a及びモニタ用腹腔鏡プローブ7bを差し込んだ状態を数日以上維持して、長期の治療をしても、患者への負担を少なくできる。このため、内服投与薬剤の効果を確認しながらの治療も可能になる。   By using high-frequency electromagnetic waves of the millimeter wave (EHF) band or higher, particularly terahertz electromagnetic waves, the outer shape of the laparoscopic probe for irradiation 7a and the laparoscopic probe for monitoring 7b is the same as or outside the outer diameter of the injection needle. Since it can be made smaller, the state in which the irradiation laparoscopic probe 7a and the monitoring laparoscopic probe 7b are inserted into the patient's abdomen or the like can be maintained for several days or more, and the burden on the patient can be reduced even if long-term treatment is performed . For this reason, it is possible to perform treatment while confirming the effect of the internally administered drug.

ゲフィチニブは、当初、正常細胞には影響がないといわれていたが、現実には、皮膚や消化管にも、そのEGFRが存在するために副作用が出る。例えば、癌細胞に含まれる還元グルコースの共振周波数である、1.37THz、1.95THz、2.46THz、3.0THz、4.17THz、5.13THz等のテラヘルツ帯の電磁波を照射し、癌細胞のみを他の正常細胞より高温状態若しくは活性状態に局所的に励起して、癌細胞のみにゲフィチニブの薬効があるようにすれば、副作用を抑制できる。標的とする細胞のみを、他の正常細胞より高温状態若しくは活性状態に局所的に励起できる利点は、ゲフィチニブの薬効のみに限らず、他の種々の治療にも同様に有効である。   Gefitinib was initially said to have no effect on normal cells, but in reality it has side effects due to the presence of EGFR in the skin and gastrointestinal tract. For example, the cancer cells are irradiated with terahertz electromagnetic waves such as 1.37 THz, 1.95 THz, 2.46 THz, 3.0 THz, 4.17 THz, 5.13 THz, etc., which are resonance frequencies of reduced glucose contained in cancer cells. Side effects can be suppressed if only the cancer cells have a medicinal effect of gefitinib by locally exciting only to a higher temperature or active state than other normal cells. The advantage that only the target cells can be locally excited to a higher temperature or active state than other normal cells is not limited to the efficacy of gefitinib, but is also effective for various other treatments.

又、患者の体内に寄生する微生物(細菌)を標的とする場合は、目的とする細胞の種類に応じて選択される。例えば、バクテリア等の被治療対象を蛍光させ、被治療対象の位置を特定し易くするように、光線力学的診断(PDD)又は光線力学的治療(PDT)に使用されるポルフィマーナトリウム等の光感受性物質が好適である。   In addition, when targeting a microorganism (bacteria) that is parasitic on the body of a patient, it is selected according to the type of the target cell. For example, light such as porfimer sodium used for photodynamic diagnosis (PDD) or photodynamic therapy (PDT) so that the treatment target such as bacteria can be fluorescent and the position of the treatment target can be easily identified. Sensitive substances are preferred.

図15ではCCDカメラ71、ライトガイド72、温度検出端子73及び電磁波照射端子74a、薬液注入部75が一列に並んでいるが、一列に並ぶ必要はなく、他の配置が採用できることは勿論である。   In FIG. 15, the CCD camera 71, the light guide 72, the temperature detection terminal 73 and the electromagnetic wave irradiation terminal 74a, and the chemical solution injection section 75 are arranged in a line, but need not be arranged in a line, and other arrangements can of course be adopted. .

本発明の第1の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置によれば、目的とする被治療対象の治療効果を有する薬品や、微生物の殺菌効果を有する薬品を注入しながら、電磁波を照射するので、電磁波の照射による被治療対象の破壊、変態、反応の抑制若しくは促進等の分子操作をより有効に行うことができる。更に、第1の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置によれば、被治療対象に光感受性物質等の薬品を注入するので、被治療対象の特定をし易くすることもできる。   According to the target molecule manipulation device according to the modification of the first embodiment of the present invention, electromagnetic waves are generated while injecting a drug having a therapeutic effect on a target treatment target or a drug having a bactericidal effect on microorganisms. Since irradiation is performed, it is possible to more effectively perform molecular operations such as destruction, transformation, and suppression or promotion of the treatment target by electromagnetic wave irradiation. Furthermore, according to the target molecule manipulation device according to the modification of the first embodiment, since a medicine such as a photosensitive substance is injected into the treatment target, it is possible to easily identify the treatment target.

なお、標的とする細胞のみを、他の正常細胞より高温状態若しくは活性状態にする特徴は、薬液注入部75から薬液を被治療対象の組織に注入しない、内服治療にも有効であるのは、上述した通りである。   In addition, the feature that only the target cells are in a higher temperature state or active state than other normal cells is effective for internal treatment, in which the drug solution is not injected into the tissue to be treated from the drug solution injection unit 75, As described above.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る標的分子操作装置は、図16に示すように、アンテナ保持部60と、アンテナ保持部60の壁面に配置された複数のアンテナ(パッチアンテナ)61a,61b,61c,・・・・・と、生物学的な標的分子(病原生物学的な標的分子)の固有振動数に等しい周波数の電磁波Φa,Φb,Φc,・・・・・をアンテナに供給する電磁波発生手段13とを備える分子標的治療装置である。アンテナ保持部60と複数のパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・は、アンテナアレイ6を構成している。アンテナ保持部60は筒形形状を有しており、その筒の内部に生体が収納される。図17に示すように、アンテナ保持部60の内壁面には複数個のパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・がマトリクス状に配置されている。この複数個のパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・は、図18に示すように、それぞれ高周波伝送線路62に接続され、図16に示す周波数調整装置34及び電磁波発生装置35に接続されている。電磁波発生装置35から発生した電磁波は、図17に示すように、パッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tからアンテナアレイ6の中心へ向かって電磁波Φa,Φb,Φc,・・・・・Φtとして出射される。高周波伝送線路62としては、同軸ケーブル、ストリップ線路、コプラナ線路等が用いられる。他は、図4に示す構成と同様であるので、重複した記載を省略する。なお、図16において、アンテナ保持部60は、人間の体の全体が入る大型のアンテナ保持部60を示したが、腕部又は脚部のみが入る小型のものでも良い。更に指1本が入る程度の大きさであっても良い。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 16, the target molecule manipulation device according to the second embodiment of the present invention includes an antenna holding unit 60 and a plurality of antennas (patch antennas) 61 a and 61 b arranged on the wall surface of the antenna holding unit 60. , 61c,..., And electromagnetic waves Φa, Φb, Φc,... Having a frequency equal to the natural frequency of the biological target molecule (pathological biological target molecule) are supplied to the antenna. This is a molecular target therapy device including the electromagnetic wave generation means 13. The antenna holding unit 60 and the plurality of patch antennas 61a, 61b, 61c,... Constitute an antenna array 6. The antenna holding part 60 has a cylindrical shape, and a living body is accommodated inside the cylinder. As shown in FIG. 17, a plurality of patch antennas 61a, 61b, 61c,... Are arranged in a matrix on the inner wall surface of the antenna holding portion 60. As shown in FIG. 18, the plurality of patch antennas 61a, 61b, 61c,... Are connected to the high-frequency transmission line 62, and are connected to the frequency adjusting device 34 and the electromagnetic wave generating device 35 shown in FIG. Has been. As shown in FIG. 17, the electromagnetic waves generated from the electromagnetic wave generator 35 are electromagnetic waves Φa, Φb, Φc,... From the patch antennas 61a, 61b, 61c,. ..Output as .PHI.t. As the high-frequency transmission line 62, a coaxial cable, a strip line, a coplanar line, or the like is used. Others are the same as the configuration shown in FIG. In FIG. 16, the antenna holding unit 60 is a large antenna holding unit 60 into which the entire human body can enter, but it may be a small type in which only arms or legs can enter. Further, the size may be such that one finger can enter.

本発明の第2の実施の形態に係る標的分子操作装置を用いて治療を行うには、図16において先ず、被治療対象の皮膚等に発生した壊死又は腫れ等の被治療部位を特定し、被治療部位に存在する生物学的な標的分子(病原生物学的な標的分子)の固有振動数を測定する。固有振動数の測定は第1の実施の形態で示した測定方法と同様に、直接的な吸収スペクトルの測定やラマン分光で求めても良く、反射率測定器等を利用し生物学的な標的分子のVSWRを測定すること等により可能である。   In order to perform treatment using the target molecule manipulation device according to the second embodiment of the present invention, first, in FIG. 16, a treatment site such as necrosis or swelling occurring in the skin to be treated is specified, The natural frequency of a biological target molecule (pathogenic biological target molecule) present at the treatment site is measured. The natural frequency may be measured by direct absorption spectrum measurement or Raman spectroscopy, as in the measurement method shown in the first embodiment, and a biological target using a reflectometer or the like. This is possible by measuring the VSWR of the molecule.

次に、図16に示すように、被治療対象をベッド63に載せ、アンテナ保持部60の内部に被治療対象を挿入する。次に、電磁波発生装置35が被治療対象に存在する生物学的な標的分子の固有振動数に近い周波数帯の電磁波、例えば0.01THz〜200THz、好ましくは0.1THz〜10THz程度の電磁波を発生し、周波数調整装置34がその周波数を生物学的な標的分子の固有振動数に等しくなるように調整する。次に、アンテナアレイ6の内壁に設けられたパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tが、電磁波Φa,Φb,Φc,・・・・・Φtを被治療対象に照射する。被治療対象に存在する生物学的な標的分子は、共振周波数に等しい電磁波のエネルギーが与えられるので励振し、細胞膜、細胞質内の核やミトコンドリア等種々の小器官、或いは核内の染色体、染色質、DNA、更にはDNAを構成するコドンや塩基分子等が破壊若しくは変態する、或いは細胞分裂が停止する。一方、被治療対象の正常な細胞は、生物学的な標的分子とは異なる固有振動数を有するので励起状態にならず、細胞膜等の破壊や変態、細胞分裂の停止が生じない。   Next, as shown in FIG. 16, the treatment target is placed on the bed 63 and the treatment target is inserted into the antenna holding unit 60. Next, the electromagnetic wave generator 35 generates an electromagnetic wave having a frequency band close to the natural frequency of the biological target molecule present in the treatment target, for example, 0.01 THz to 200 THz, preferably about 0.1 THz to 10 THz. The frequency adjustment device 34 adjusts the frequency to be equal to the natural frequency of the biological target molecule. Next, patch antennas 61a, 61b, 61c,... 61t provided on the inner wall of the antenna array 6 irradiate the object to be treated with electromagnetic waves Φa, Φb, Φc,. Biological target molecules present in the treatment target are excited by the energy of electromagnetic waves equal to the resonance frequency, and are excited by the various organelles such as the cell membrane, nucleus and mitochondria in the cytoplasm, or chromosomes and chromatin in the nucleus. DNA, and further, codons and base molecules constituting DNA are destroyed or transformed, or cell division is stopped. On the other hand, normal cells to be treated have a natural frequency different from that of a biological target molecule, so that they are not excited and do not cause destruction or transformation of cell membranes or stop of cell division.

本発明の第2の実施の形態に係る標的分子操作装置によれば、正常な細胞の固有振動数とは異なり、且つ生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波Φa,Φb,Φc,・・・・・Φtが、アンテナ保持部60の内壁面にマトリクス状に配置されたパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tから被治療対象にそれぞれ照射される。このため、正常な細胞を破壊することなく、生物学的な標的分子を共鳴振動させ、特定の生物学的な標的分子のみを選択的に励振させ、破壊することができる。   According to the target molecule manipulation device according to the second embodiment of the present invention, electromagnetic waves Φa, Φb, having a frequency different from the natural frequency of normal cells and equal to the natural frequency of biological target molecules. .PHI.c,..., .PHI.t is irradiated to the treatment target from the patch antennas 61a, 61b, 61c,... 61t arranged in a matrix on the inner wall surface of the antenna holding unit 60, respectively. For this reason, without destroying normal cells, it is possible to cause the biological target molecule to resonate and selectively excite and destroy only the specific biological target molecule.

図16に示す標的分子操作装置においては、例えば被治療対象をアンテナ保持部60の内部に挿入する前に、治療の対象でない部分を予めシールドしておくのが好ましい。又、治療部分の被治療対象表面からの深度により、パワーレベルを調節するのが好ましい。或いは各パッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tのそれぞれにスイッチを設け、特定のパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tからのみ選択的に電磁波が出射されるようにしても良い。   In the target molecule manipulation device shown in FIG. 16, for example, before inserting the treatment target into the antenna holding unit 60, it is preferable to shield in advance a portion that is not the treatment target. Further, it is preferable to adjust the power level according to the depth of the treatment portion from the surface to be treated. Alternatively, a switch is provided for each of the patch antennas 61a, 61b, 61c,... 61t so that electromagnetic waves are selectively emitted only from the specific patch antennas 61a, 61b, 61c,. Anyway.

なお、図示を省略しているが、第1の実施の形態に係る標的分子操作装置と同様に、第2の実施の形態に係る標的分子操作装置においても、標的分子を透過した電磁波、若しくは標的分子から反射した電磁波を測定して、電磁波の照射による標的分子の変化状態を検出する操作結果測定手段を備えることが好ましい。この場合、操作結果測定手段としては、電磁波を検出する電磁波検出端子を先端部に有する外径0.1mm〜0.4mm程度の注射針より細い程度のモニタ用細管7bを肉腫の下若しくは皮下に注射して測定すれば良い。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, in the target molecule operation apparatus which concerns on 2nd Embodiment similarly to the target molecule operation apparatus which concerns on 1st Embodiment, the electromagnetic waves which permeate | transmitted the target molecule, or target It is preferable to provide an operation result measuring means for measuring the electromagnetic wave reflected from the molecule and detecting the change state of the target molecule due to the irradiation of the electromagnetic wave. In this case, as the operation result measuring means, the monitor tubule 7b, which is thinner than the injection needle having an outer diameter of 0.1 mm to 0.4 mm having an electromagnetic wave detection terminal at the distal end for detecting the electromagnetic wave, is placed under or subcutaneously in the sarcoma. It can be measured by injection.

一般に生体の組織に電磁波を照射する場合は、電磁波のエネルギーが組織に吸収されるので、電磁波が組織中を伝搬すると同時に次第に減衰する現象を考慮しなくてはならない。生体の組織を誘電体とみなすと、組織中を電磁波が伝搬する際の減衰定数γは次式で表される。   In general, when an electromagnetic wave is irradiated onto a living tissue, the energy of the electromagnetic wave is absorbed by the tissue, so that a phenomenon in which the electromagnetic wave gradually attenuates as it propagates through the tissue must be taken into consideration. When a living tissue is regarded as a dielectric, an attenuation constant γ when an electromagnetic wave propagates through the tissue is expressed by the following equation.

γ=jω(εμ)1/2{1-j(σ/ωε)}1/2 ・・・・・(1)
(1)式において、σは組織の導電率、εは誘電率、μは透磁率、ωは角周波数である。p=σ/ωεの値は、生体組織で0.1<p<10程度であるので、(1)式の実部をαとすると、次式が得られる。
γ = jω (εμ) 1/2 {1-j (σ / ωε)} 1/2 (1)
In equation (1), σ is the electrical conductivity of the tissue, ε is the dielectric constant, μ is the magnetic permeability, and ω is the angular frequency. Since the value of p = σ / ωε is about 0.1 <p <10 in the living tissue, when the real part of the equation (1) is α, the following equation is obtained.

α=ω[(με/2){(1+p2)1/2-1}]1/2 ・・・・・(2)
(2)式において、周波数fが高い場合を考慮すると、
α=ω{(με/2)p}1/2 ・・・・・(3)
となる。組織への浸透の程度は、電力密度がe−2に減衰する距離δを用いて表される。δはαの逆数で与えられ、「表皮の深さ」或いは「浸透の深さ」と呼ばれる。(3)式において、δ=1/αであるので、
δ=(1/πfμσ)1/2 ・・・・・(4)
という式が近似的に得られる。生体は水の誘電率と同程度であり、生体を構成する分子のほとんどが非磁性体と考えられるので、εr≒80[F/m],μr≒1[H/m]程度と推察できる。真空中での誘電率及び透磁率は、ε0≒8.8542×10-12[F/m],μ0≒4π×10-7[H/m]である。図16に示す標的分子操作装置において、(5)式を利用すると、周波数が3THzの電磁波を生体に照射した場合はδ=70μm程度、周波数1.2THzの電磁波を照射した場合では、δ=115μm程度となる。なお、ガンジー(Gandhi)らの23GHzにおけるウサギの皮膚のデータ及びデバイ緩和に基づく複素誘電率の式から算出したデータによると、周波数が300GHzの電磁波を照射した場合は、浸透深さδ=231μm程度となる。
α = ω [(με / 2) {(1 + p 2 ) 1/2 -1}] 1/2 (2)
In the equation (2), considering the case where the frequency f is high,
α = ω {(με / 2) p} 1/2 (3)
It becomes. The degree of tissue penetration is expressed using the distance δ at which the power density decays to e −2 . δ is given by the reciprocal of α and is called “skin depth” or “penetration depth”. In the formula (3), since δ = 1 / α,
δ = (1 / πfμσ) 1/2 (4)
Is obtained approximately. Since the living body has the same dielectric constant as that of water, and most of the molecules constituting the living body are considered to be non-magnetic materials, it is estimated that ε r ≈80 [F / m] and μ r ≈1 [H / m]. it can. The dielectric constant and permeability in vacuum are ε 0 ≈8.8542 × 10 −12 [F / m] and μ 0 ≈4π × 10 −7 [H / m]. In the target molecule manipulating apparatus shown in FIG. 16, using the formula (5), when an electromagnetic wave with a frequency of 3 THz is irradiated on a living body, δ = 70 μm, and when an electromagnetic wave with a frequency of 1.2 THz is irradiated, δ = 115 μm. It will be about. According to the Gandhi et al. Data on the skin of rabbits at 23 GHz and the data calculated from the complex dielectric constant based on Debye relaxation, the penetration depth δ = 231 μm or so when irradiated with an electromagnetic wave having a frequency of 300 GHz. It becomes.

被治療対象が、導電性を有しない誘電体と見なせる場合は、誘電体損失を検討する必要がある。誘電体損失は、複素誘電率εを用いて示される。通常の誘電率は実数であるが、複素誘電率を用いる場合は、
ε=ε'−jε" ・・・・・(5)
となり、実数部が通常の誘電率、虚数部が損失を示す項になる。これを用いると、遠方界領域(フラウンホーファー領域)において、物質中を伝搬する平面波の減衰定数αは
α≒(π/λ)・(ε"/(ε')1/2) ・・・・・(6)
となる。ε'及びε"は、周波数の関数となっており一定値ではないので、広い周波数範囲にわたって減衰定数αを数式で表現することは一般には難しい。しかし、それらの値がほぼ一定と見なせる範囲では、使用する周波数の増大(波長の減少)と共に減衰定数αは増大するので、(4)式で示した浸透の深さδiと類似な扱いができるが、無理がある。(6)式から、一般に周波数の増大と共に損失が大きくなるので、損失が大きい場合には、大電力の発信器が必要になる。
When the object to be treated can be regarded as a dielectric having no conductivity, it is necessary to consider dielectric loss. The dielectric loss is indicated using the complex dielectric constant ε. The normal dielectric constant is a real number, but when using a complex dielectric constant,
ε = ε′−jε ″ (5)
Thus, the real part is a normal dielectric constant and the imaginary part is a term indicating loss. Using this, in the far field region (Fraunhofer region), the attenuation constant α of the plane wave propagating in the material is α≈ (π / λ) · (ε ″ / (ε ′) 1/2 )・ (6)
It becomes. Since ε ′ and ε ″ are functions of frequency and are not constant values, it is generally difficult to express the attenuation constant α by a mathematical expression over a wide frequency range. However, in a range where these values can be regarded as almost constant. Since the attenuation constant α increases as the frequency used (decrease in wavelength) increases, it can be handled in a manner similar to the penetration depth δ i shown in equation (4), but is impossible. In general, the loss increases as the frequency increases. If the loss is large, a high-power transmitter is required.

以上のように、マイクロ波以上の高周波の電磁波を照射した場合は、電磁波の浸透の深さが体表付近しか到達しないことが分かる。図16に示す標的分子操作装置においては、表皮近傍に被治療対象がある場合の治療が好ましい。   As described above, it can be seen that when a high-frequency electromagnetic wave of microwaves or higher is irradiated, the penetration depth of the electromagnetic wave reaches only near the body surface. In the target molecule manipulating apparatus shown in FIG. 16, treatment when the treatment target is near the epidermis is preferable.

本発明の実施の形態に係る標的分子操作装置においては、1THz以下の周波数の電磁波を使用することも可能で、例えば細胞内の染色体等に対して数十kHz程度の低周波の電磁波を照射して染色体を振動させ、細胞分裂を抑制することも可能である。   In the target molecule manipulation device according to the embodiment of the present invention, it is possible to use an electromagnetic wave having a frequency of 1 THz or less. For example, a low frequency electromagnetic wave of about several tens of kHz is irradiated to a chromosome in a cell. It is also possible to vibrate chromosomes and suppress cell division.

なお、生物学的な標的分子の固有振動数は、特定の生物学的な標的分子に対して複数個存在することを考慮すれば、第1の実施の形態と同様に、電磁波発生手段13が複数の電磁波発生装置35を備え、互いに異なる周波数を同時に発振するようにしても良い。   In consideration of the existence of a plurality of natural frequencies of a biological target molecule with respect to a specific biological target molecule, the electromagnetic wave generating means 13 is similar to that of the first embodiment. A plurality of electromagnetic wave generators 35 may be provided to simultaneously oscillate different frequencies.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置は、図19に示すように、被治療対象となる生体の血液を採血する採血ライン93及び血液を生体に返血する返血ライン94を有する血液洗浄装置9と、採血ライン93の血液中に存在する生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射する電磁波照射部(アンテナアレイ)6と電磁波を電磁波照射部(アンテナアレイ)6に供給する電磁波発生手段13とを備える分子標的治療装置である。電磁波発生手段13は、図4に示す構成と同様であるので、重複した記載を省略する。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 19, the target molecule manipulation device according to the third embodiment of the present invention has a blood collection line 93 for collecting blood from a living body to be treated and a blood return line 94 for returning blood to the living body. , An electromagnetic wave irradiation unit (antenna array) 6 that emits electromagnetic waves having a frequency equal to the natural frequency of biological target molecules present in the blood of the blood collection line 93, and an electromagnetic wave irradiation unit ( This is a molecular target therapy device comprising an electromagnetic wave generating means 13 for supplying to an (antenna array) 6. The electromagnetic wave generating means 13 is the same as that shown in FIG.

血液洗浄装置9は、図19に示すように、採血ライン93、採血ライン93の下流側に配置されたアンテナアレイ6、アンテナアレイ6の下流側に配置された返血ライン94を有する。採血ライン93は、採血口91、採血口91の下流側に配置された血流ポンプ95、血流ポンプ95の更に下流側に配置されたチャンバー96を有する。返血ライン94は、アンテナアレイ6の下流側に配置されたチャンバー97、チャンバー97の下流側に配置された返血口92を有する。採血ライン93及び返血ライン94は、シリコン製のチューブが用いられている。図20に示すように、採血ライン93及び返血ライン94のチューブの外周を取り囲むように電磁波照射部(アンテナアレイ)6が配置されている。アンテナアレイ6は、前述した図17及び図18と同様な構成で内径や長さを小さくしたものと等価であり、内壁面に設けられたマトリクス状のパッチアンテナ(図示せず)が採血ライン93及び返血ライン94のチューブの外周のほぼ全面に配置されている。アンテナアレイ6は、図19に示すように、高周波伝送線路62を介して周波数調整装置34及び電磁波発生装置35に接続されている。既に述べたように、3THzの電磁波の血液中の浸透深さδ=70μm程度であるので、この場合のチューブの外径は140μm以下が好ましいことになる。一定の血液の流量を流すためには、外径140μm以下のチューブを複数本束にした構造で、それぞれのチューブに電磁波照射部6から電磁波が照射される。或いは、内径が2δ程度の孔が多数開いたハニカム構造のチューブにしてそれぞれの孔の内壁にパッチアンテナを設けても良い。あまりチューブの内径が狭くなると現実的ではなくなるので、2δよりも大きな内径のチューブを蛇行させ、チューブの中央付近を通過する血液がチューブの内壁に複数回衝突するようにしても良い。   As shown in FIG. 19, the blood cleaning apparatus 9 includes a blood collection line 93, an antenna array 6 disposed on the downstream side of the blood collection line 93, and a blood return line 94 disposed on the downstream side of the antenna array 6. The blood collection line 93 includes a blood collection port 91, a blood flow pump 95 disposed on the downstream side of the blood collection port 91, and a chamber 96 disposed on the further downstream side of the blood flow pump 95. The blood return line 94 has a chamber 97 disposed on the downstream side of the antenna array 6, and a blood return port 92 disposed on the downstream side of the chamber 97. The blood collection line 93 and the blood return line 94 are made of silicon tubes. As shown in FIG. 20, an electromagnetic wave irradiation unit (antenna array) 6 is disposed so as to surround the outer circumferences of the tubes of the blood collection line 93 and the blood return line 94. The antenna array 6 is equivalent to an antenna array 6 having the same configuration as that shown in FIGS. 17 and 18 with a smaller inner diameter and length, and a matrix-like patch antenna (not shown) provided on the inner wall surface is a blood collection line 93. And the blood return line 94 is disposed on almost the entire outer periphery of the tube. As shown in FIG. 19, the antenna array 6 is connected to a frequency adjusting device 34 and an electromagnetic wave generating device 35 via a high-frequency transmission line 62. As already described, since the penetration depth of 3 THz electromagnetic wave in blood is about δ = 70 μm, the outer diameter of the tube in this case is preferably 140 μm or less. In order to flow a constant blood flow, a plurality of tubes having an outer diameter of 140 μm or less are bundled, and each tube is irradiated with electromagnetic waves from the electromagnetic wave irradiation unit 6. Alternatively, a honeycomb structured tube having a large number of holes having an inner diameter of about 2δ may be formed, and a patch antenna may be provided on the inner wall of each hole. If the inner diameter of the tube becomes too narrow, it becomes impractical, so that a tube having an inner diameter larger than 2δ may be meandered so that blood passing near the center of the tube collides with the inner wall of the tube multiple times.

図19及び図20では比較的長さの短いアンテナアレイ6を図示しているが、照射の効果を高めるためには、血液の流れの方向に沿って長いアンテナアレイ6を構成すれば良いことは勿論である。10THz以上の高周波では、遠赤外線としての性質が強くなるので、シリコンからなるマイクロミラーアレイや遠赤外用のシリンドリカルレンズで、血液の流れの方向に沿って長く照射すれば良い。   19 and 20 illustrate the antenna array 6 having a relatively short length. However, in order to increase the effect of irradiation, it is only necessary to configure the long antenna array 6 along the direction of blood flow. Of course. At a high frequency of 10 THz or higher, the properties as far infrared rays become strong. Therefore, irradiation may be performed long along the direction of blood flow with a micromirror array made of silicon or a cylindrical lens for far infrared rays.

なお、図示を省略しているが、第1の実施の形態に係る標的分子操作装置と同様に、第3の実施の形態に係る標的分子操作装置においても、標的分子を透過した電磁波、若しくは標的分子から反射した電磁波を測定して、電磁波の照射による標的分子の変化状態を検出する操作結果測定手段を備えることが好ましい。この場合、操作結果測定手段としては、図19及び図20に示したアンテナアレイ6の下流側に、対向配置したループアンテナを設けて、測定するようにして、一方のループアンテナから出射した電磁波を他方のループアンテナで検出するようにしても良い。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置を用いて治療を行う手順を図19を用いて説明する。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, in the target molecule manipulation apparatus which concerns on 3rd Embodiment similarly to the target molecule manipulation apparatus which concerns on 1st Embodiment, the electromagnetic waves which permeate | transmitted the target molecule, or target It is preferable to provide an operation result measuring means for measuring the electromagnetic wave reflected from the molecule and detecting the change state of the target molecule due to the irradiation of the electromagnetic wave. In this case, as the operation result measuring means, a loop antenna arranged oppositely is provided on the downstream side of the antenna array 6 shown in FIGS. 19 and 20, and an electromagnetic wave emitted from one loop antenna is measured. You may make it detect with the other loop antenna.
Next, a procedure for performing treatment using the target molecule manipulation device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

先ず、採血口91を被治療対象の動脈に穿刺し、返血口92を生体(被治療対象)の静脈に穿刺する。採血口91から被治療対象(生体)の血液が採血され、血流ポンプ95を介してチャンバー96へと流れる。チャンバー96で空気や異物が除去された血液は、アンテナアレイ6が配置された側へ流れる。次に、電磁波発生装置35が、血液に存在する生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を発生し、周波数調整装置34及び高周波伝送線路62を介してアンテナアレイ6に電磁波を供給する。電磁波が供給されたアンテナアレイ6は、その電磁波を採血ライン93及び返血ライン94のチューブの外周から血液に向かって照射する。電磁波が照射された血液中の生物学的な標的分子は、運動エネルギーが与えられることにより共鳴振動を生じ、細胞膜、細胞質内の核やミトコンドリア等種々の小器官、或いは核内の染色体、染色質、DNA、更にはDNAを構成するコドンや塩基分子等が破壊若しくは変態、細胞分裂の停止等が生じる。一方、血液中の正常な細胞は、生物学的な標的分子と異なる固有振動数を有するので励振されず、細胞破壊が生じない。   First, the blood collection port 91 is punctured into the artery to be treated, and the blood return port 92 is punctured into the vein of the living body (the subject to be treated). Blood to be treated (living body) is collected from the blood collection port 91 and flows to the chamber 96 via the blood flow pump 95. The blood from which air and foreign matter have been removed in the chamber 96 flows to the side where the antenna array 6 is disposed. Next, the electromagnetic wave generator 35 generates an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of the biological target molecule present in the blood, and the electromagnetic wave is applied to the antenna array 6 via the frequency adjuster 34 and the high frequency transmission line 62. Supply. The antenna array 6 supplied with the electromagnetic wave irradiates the electromagnetic wave toward the blood from the outer periphery of the blood collection line 93 and the blood return line 94. Biological target molecules in the blood irradiated with electromagnetic waves generate resonance vibrations when given kinetic energy, and various organelles such as cell membranes, nuclei and mitochondria in the cytoplasm, or chromosomes and chromatin in the nucleus. DNA, and further, codons and base molecules constituting DNA are destroyed or transformed, and cell division is stopped. On the other hand, normal cells in blood have a natural frequency different from that of biological target molecules, and thus are not excited and do not cause cell destruction.

なお、アンテナアレイ6から供給する電磁波の周波数は、予め被治療対象となる生体の血液を採血し、直接的な吸収スペクトルの測定やラマン分光等を用いて目的とする生物学的な標的分子の固有振動数を測定しておくことで決定可能である。   The frequency of the electromagnetic wave supplied from the antenna array 6 is determined based on the target biological target molecule obtained by collecting blood from a living body to be treated in advance and using direct absorption spectrum measurement, Raman spectroscopy, or the like. It can be determined by measuring the natural frequency.

本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置によれば、血液中の正常な細胞を破壊することなく、血液中に存在する生物学的な標的分子を選択的に励振し、破壊することができる。なお、第1及び第2の実施の形態と同様に、電磁波発生手段13が複数の電磁波発生装置35を備え、互いに異なる周波数を同時に発振するようにしても良い。   According to the target molecule manipulation device according to the third embodiment of the present invention, the biological target molecules existing in the blood are selectively excited and destroyed without destroying normal cells in the blood. can do. As in the first and second embodiments, the electromagnetic wave generator 13 may include a plurality of electromagnetic wave generators 35 and simultaneously oscillate different frequencies.

(第4の実施の形態)
2本鎖のDNAを切断する制限酵素は、必須因子や切断様式により3種類に大別されるが、その内のII型酵素が遺伝子組み換えに多用される。多様な制限酵素の認識する塩基配列のパターンはそれぞれ異なっている。制限酵素はDNA中にあるそのパターンを認識し、その付近或いはその配列の内部で切断する。切断された切り口には2種類あり、その形状により平滑末端と粘着末端と呼ばれる。II型制限酵素によって認識される塩基配列のパターンの多くはパリンドローム(回文)になっており、5’端側から読んでも、その相補鎖の5’端から読んでも同じ配列になっている。例えば、EcoRIという制限酵素は5’−GAATTC−3’という塩基配列を認識し、始めのグアニン(G)とアデニン(A)との間に切れ目を入れる。又、HindIIIという制限酵素は5’−AAGCTT−3’という配列を認識し、最初の2つのAの間に切れ目を入れる。そして、DNAリガーゼという酵素を使えば、同じ形の末端を持つDNA同士を接続でき、遺伝子を組み替えることができる。しかし、現在の遺伝子組み替え技術は特定の塩基配列のパターンにおいてしか実現できず、その再現性も低い場合がある。
(Fourth embodiment)
Restriction enzymes that cleave double-stranded DNA are broadly classified into three types depending on essential factors and the mode of cleavage. Among them, type II enzymes are frequently used for gene recombination. The patterns of base sequences recognized by various restriction enzymes are different. The restriction enzyme recognizes the pattern in the DNA and cleaves in the vicinity or within the sequence. There are two types of cut edges, and they are called a blunt end and a sticky end depending on their shapes. Many of the base sequence patterns recognized by type II restriction enzymes are palindrome, and they are the same whether they are read from the 5 'end or the 5' end of their complementary strands. . For example, a restriction enzyme called EcoRI recognizes a base sequence of 5′-GAATTC-3 ′ and makes a break between the first guanine (G) and adenine (A). The restriction enzyme HindIII recognizes the sequence 5′-AAGCTT-3 ′ and makes a break between the first two As. If an enzyme called DNA ligase is used, DNAs having the same end can be connected to each other and genes can be rearranged. However, current gene recombination techniques can only be realized with specific base sequence patterns, and their reproducibility may be low.

本発明の第4の実施の形態に係る標的分子操作装置は、図22に示すように、アクチュエータ基板101と図示を省略したカバーガラスとを備えたマイクロTASである。アクチュエータ基板101は、シリコン(Si)等の半導体基板が使用可能で、アクチュエータ基板101の表面には、生体から取り出したリンパ球等の細胞をリンガー液と共に注入し、一時収納する被処理生物分子注入槽111b、制限酵素をリンガー液と共に注入し、一時収納する制限酵素注入槽111c、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)とリガーゼを、リンガー液と共に注入し、一時収納するリガーゼ注入槽111a、及び処理の終わった細胞とリンガー液を一時保存し、排出する排出槽114が形成されている。被処理生物分子注入槽111bと排出槽114との間には、幅1μm〜1mm、好ましくは幅数μm〜数百μm、深さ1μm〜数百μm、好ましくは深さ数μm〜数十μmの流路(マイクロ流路)116a〜116fが形成され、生体から分離・採取した細胞がリンガー液と共に、この流路(マイクロ流路)116a〜116fを流れる。「リンガー液」は、細胞を生体外で生きた状態に維持するために用いられる液体で、ナトリウム、カリウム、カルシウム、塩素のイオンを含む。被処理生物分子注入槽111bの近傍の流路116aには入口側マイクロバルブ112b及び入口側マイクロポンプ113bが配置されている。制限酵素注入槽111cには、マイクロ流路である制限酵素流路116bが接続されている。制限酵素注入槽111cの近傍の制限酵素流路116bには入口側マイクロバルブ112c及び入口側マイクロポンプ113cが配置されている。リガーゼ注入槽111aには、マイクロ流路であるリガーゼ流路116eが接続されている。リガーゼ注入槽111aの近傍のリガーゼ流路116eには入口側マイクロバルブ112a及び入口側マイクロポンプ113aが配置されている。排出槽114の手前の流路116fには出口側マイクロバルブ115が配置されている。   As shown in FIG. 22, the target molecule manipulation device according to the fourth embodiment of the present invention is a micro TAS provided with an actuator substrate 101 and a cover glass (not shown). As the actuator substrate 101, a semiconductor substrate such as silicon (Si) can be used. On the surface of the actuator substrate 101, cells such as lymphocytes taken out from a living body are injected together with a Ringer solution, and a biomolecule to be processed is temporarily stored. A tank 111b, a restriction enzyme injection tank 111c for injecting a restriction enzyme with a Ringer solution and temporarily storing it, a base sequence (codon) and a ligase to be newly incorporated together with a Ringer solution and temporarily storing a ligase injection tank 111a for processing A discharge tank 114 for temporarily storing and discharging the cells and Ringer's solution after completion of the process is formed. Between the biological molecule injection tank 111b to be treated and the discharge tank 114, a width of 1 μm to 1 mm, preferably a width of several μm to several hundred μm, a depth of 1 μm to several hundred μm, preferably a depth of several μm to several tens of μm. Channels (microchannels) 116a to 116f are formed, and the cells separated and collected from the living body flow through the channels (microchannels) 116a to 116f together with the Ringer solution. “Ringer solution” is a liquid used to maintain cells in a living state in vitro, and includes ions of sodium, potassium, calcium, and chlorine. An inlet-side microvalve 112b and an inlet-side micropump 113b are disposed in the flow path 116a in the vicinity of the biological molecule injection tank 111b to be processed. A restriction enzyme flow path 116b, which is a micro flow path, is connected to the restriction enzyme injection tank 111c. An inlet side microvalve 112c and an inlet side micropump 113c are arranged in the restriction enzyme channel 116b in the vicinity of the restriction enzyme injection tank 111c. A ligase flow path 116e, which is a micro flow path, is connected to the ligase injection tank 111a. An inlet-side microvalve 112a and an inlet-side micropump 113a are disposed in the ligase channel 116e in the vicinity of the ligase injection tank 111a. An outlet-side microvalve 115 is disposed in the flow path 116 f in front of the discharge tank 114.

アクチュエータ基板101の材料としては、Si基板等の半導体基板、石英ガラス等のガラス基板、アルミナ(Al23)等のセラミック基板の他、アクリル等のプラスティック(高分子材料)からなる基板や金属基板等が採用可能である。フォトリソグラフィ技術による法微細加工の容易性やMEMS技術の適用性を考慮すると、半導体基板、ガラス基板、セラミック基板等が好ましい。但し、基板材料に応じて、フォトリソグラフィ技術以外のレーザ加工、電磁波加工、放電加工、プラズマ加工、ダイヤモンドドリル等による微細機械加工法も適用可能である。例えば、アクチュエータ基板101がSi基板の場合は、流路(マイクロ流路)116a〜116fは、水酸化カリウム(KOH)水溶液、エチレンジアミン水溶液、若しくは、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等によるSi基板の異方性エッチング等で形成できる。異方性エッチングによれば、(100)面のSi基板であれば、(100)面に約55°で交わる(111)面からなるV字型溝として流路(マイクロ流路)116a〜116fを形成できる。その他、反応性イオンエッチング(RIE)やイオンミリング等種々の方法で、垂直側壁を有するU字型の流路(マイクロ流路)116a〜116fを形成できる。 As a material of the actuator substrate 101, a semiconductor substrate such as a Si substrate, a glass substrate such as quartz glass, a ceramic substrate such as alumina (Al 2 O 3 ), a substrate made of a plastic (polymer material) such as acrylic, or a metal A board | substrate etc. are employable. In view of the ease of microfabrication by photolithography technology and the applicability of MEMS technology, semiconductor substrates, glass substrates, ceramic substrates, and the like are preferable. However, depending on the substrate material, laser machining other than the photolithography technique, electromagnetic wave machining, electric discharge machining, plasma machining, diamond machining, and the like can be applied. For example, when the actuator substrate 101 is a Si substrate, the flow paths (micro flow paths) 116a to 116f are made of an aqueous solution such as potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, ethylenediamine aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), or the like. It can be formed by anisotropic etching or the like. According to anisotropic etching, in the case of a (100) plane Si substrate, channels (microchannels) 116a to 116f are formed as V-shaped grooves composed of (111) planes that intersect the (100) plane at about 55 °. Can be formed. In addition, U-shaped flow paths (micro flow paths) 116a to 116f having vertical side walls can be formed by various methods such as reactive ion etching (RIE) and ion milling.

中間マイクロポンプ119bと中間マイクロバルブ118cとの間の流路116cが第1の標的分子選択操作部(塩基配列切断部)を、中間マイクロポンプ119eと中間マイクロバルブ118fとの間の流路116fが第2の標的分子選択操作部(塩基配列組み替え部)を構成している。第1標的分子選択操作部の両側には、第1の電磁波発生部55aと第1の電磁波検出部33aが、アクチュエータ基板101に埋め込まれて配置され、第2標的分子選択操作部の両側には、第2の電磁波発生部55bと第2の電磁波検出部33bが、アクチュエータ基板101に埋め込まれて配置されている。電磁波発生部55a、55bとしては、GaP等の半導体結晶が使用可能である。アクチュエータ基板101自身をこれらの半導体結晶で構成しても良い。電磁波検出部33a,33bとしてはSiボロメータ等が使用可能である。   A flow path 116c between the intermediate micro pump 119b and the intermediate micro valve 118c serves as the first target molecule selection operation part (base sequence cutting part), and a flow path 116f between the intermediate micro pump 119e and the intermediate micro valve 118f provides. A second target molecule selection operation unit (base sequence recombination unit) is configured. On both sides of the first target molecule selection operation unit, a first electromagnetic wave generation unit 55a and a first electromagnetic wave detection unit 33a are arranged embedded in the actuator substrate 101, and on both sides of the second target molecule selection operation unit. The second electromagnetic wave generation unit 55b and the second electromagnetic wave detection unit 33b are arranged embedded in the actuator substrate 101. As the electromagnetic wave generators 55a and 55b, a semiconductor crystal such as GaP can be used. The actuator substrate 101 itself may be composed of these semiconductor crystals. A Si bolometer or the like can be used as the electromagnetic wave detectors 33a and 33b.

図22に示すように、集合流路116aに、制限酵素が流れる制限酵素流路116bが合流している。即ち、集合流路116aの第1生物分子解析部107aが配置された領域の下流側には、中間マイクロバルブ118a及び中間マイクロポンプ119aが配置され、この中間マイクロポンプ119aの下流側に制限酵素流路116bが合流している。更に、集合流路116cの第1の電磁波発生部55aと第1の電磁波検出部33aが配置された領域の下流側において、更に、リガーゼが流れるリガーゼ流路116eが合流している。即ち、集合流路116cの第1の電磁波発生部55aと第1の電磁波検出部33aが配置された領域の下流側には、中間マイクロバルブ118c及び中間マイクロポンプ119cが配置され、この中間マイクロポンプ119cの下流側にリガーゼ流路116eが合流している。   As shown in FIG. 22, a restriction enzyme channel 116b through which a restriction enzyme flows joins the collecting channel 116a. That is, an intermediate microvalve 118a and an intermediate micropump 119a are disposed on the downstream side of the region where the first biomolecule analysis unit 107a is disposed in the collecting channel 116a, and a restriction enzyme flow is disposed on the downstream side of the intermediate micropump 119a. The path 116b joins. Furthermore, on the downstream side of the region where the first electromagnetic wave generation unit 55a and the first electromagnetic wave detection unit 33a are arranged in the collective flow channel 116c, a ligase flow channel 116e through which ligase flows is joined. That is, the intermediate micro pump 118c and the intermediate micro pump 119c are arranged on the downstream side of the region where the first electromagnetic wave generating unit 55a and the first electromagnetic wave detecting unit 33a are arranged in the collecting channel 116c. A ligase channel 116e joins downstream of 119c.

細胞流路116aと制限酵素流路116bとの合流点近傍の集合流路116cには、第1攪拌槽117aが配置されている。第1攪拌槽117aは、例えばマイクロスクリューをマイクロアクチュエータで駆動するような構造が採用可能である。第1攪拌槽117aの下流側で、第1攪拌槽117aの近傍の集合流路116cには、中間マイクロバルブ118b及び中間マイクロポンプ119bが配置されている。更に、集合流路116cとリガーゼ流路116eとの合流点近傍の集合流路116dには、第2攪拌槽117bが配置されている。第2攪拌槽117bは、第1攪拌槽117aと同様な、マイクロスクリューをマイクロアクチュエータで駆動するような構造が採用可能である。第2攪拌槽117bの下流側の第2攪拌槽117bの近傍の集合流路116dには、中間マイクロバルブ118e及び中間マイクロポンプ119eが配置されている。   A first agitation tank 117a is disposed in the collecting channel 116c in the vicinity of the junction of the cell channel 116a and the restriction enzyme channel 116b. The first stirring tank 117a can employ a structure in which, for example, a micro screw is driven by a micro actuator. An intermediate microvalve 118b and an intermediate micropump 119b are disposed on the downstream side of the first agitation tank 117a and in the collecting channel 116c near the first agitation tank 117a. Further, a second agitation tank 117b is disposed in the collective flow path 116d near the junction of the collective flow path 116c and the ligase flow path 116e. The second stirring tank 117b can adopt a structure in which a micro screw is driven by a microactuator, similar to the first stirring tank 117a. An intermediate microvalve 118e and an intermediate micropump 119e are disposed in the collective flow path 116d near the second stirring tank 117b on the downstream side of the second stirring tank 117b.

図22に示すように、細胞流路116aの入口側マイクロポンプ113bの下流側に、癌細胞やウィルスや細菌に侵されている細胞を見分ける第1生物分子解析部107aが設けられている。第1生物分子解析部107aの下流側には中間マイクロバルブ118aが配置されている。又、第1の標的分子選択操作部の下流側には、中間マイクロバルブ118c及び中間マイクロポンプ119cが配置され、更にその下流側には、第2生物分子解析部107bが配置されている。第2生物分子解析部107bの下流側には中間マイクロバルブ118dが配置されている。更に、第2の標的分子選択操作部の下流側には、中間マイクロバルブ118f及び中間マイクロポンプ119fが配置され、更にその下流側には、第3生物分子解析部107cが配置されている。第3生物分子解析部107cの下流側の排出槽114の手前には出口側マイクロバルブ115が配置されている。第1生物分子解析部107a、第2生物分子解析部107b及び第3生物分子解析部107cは、細胞の3次元構造を得るCT(コンピュータ・トモグラフィー)部分であるが、ここで顕微鏡観察をしても良い。   As shown in FIG. 22, a first biomolecule analysis unit 107a is provided on the downstream side of the inlet-side micropump 113b of the cell channel 116a to distinguish cancer cells, cells affected by viruses and bacteria. An intermediate microvalve 118a is disposed downstream of the first biomolecule analysis unit 107a. Further, an intermediate microvalve 118c and an intermediate micropump 119c are arranged on the downstream side of the first target molecule selection operation unit, and a second biomolecule analysis unit 107b is arranged further on the downstream side thereof. An intermediate microvalve 118d is disposed downstream of the second biomolecule analysis unit 107b. Further, an intermediate microvalve 118f and an intermediate micropump 119f are arranged on the downstream side of the second target molecule selection operation unit, and a third biomolecule analysis unit 107c is arranged on the further downstream side. An outlet side micro valve 115 is arranged in front of the discharge tank 114 on the downstream side of the third biomolecule analysis unit 107c. The first biomolecule analysis unit 107a, the second biomolecule analysis unit 107b, and the third biomolecule analysis unit 107c are CT (computer tomography) portions that obtain a three-dimensional structure of cells. Also good.

集合流路116cの制限酵素流路116bの合流点以降の断面積は、細胞流路116aと制限酵素流路116bの2本のマイクロ流路の断面積の合計程度にすれば良い。又、リガーゼ流路116eの合流点以降の集合流路116dの断面積は、細胞流路116a、制限酵素流路116bとリガーゼ流路116eの3本のマイクロ流路の断面積の合計程度が好ましい。但し、上流側から3本のマイクロ流路の断面積の合計程度の均一の断面積のマイクロ流路としても構わない。   The cross-sectional area after the confluence of the restriction enzyme flow path 116b of the collecting flow path 116c may be about the sum of the cross-sectional areas of the two micro flow paths of the cell flow path 116a and the restriction enzyme flow path 116b. Further, the cross-sectional area of the collecting flow path 116d after the merging point of the ligase flow path 116e is preferably about the sum of the cross-sectional areas of the three micro flow paths, that is, the cell flow path 116a, the restriction enzyme flow path 116b, and the ligase flow path 116e. . However, the microchannels may have a uniform cross-sectional area that is approximately the sum of the cross-sectional areas of the three microchannels from the upstream side.

入口側マイクロバルブ112a〜112c、中間マイクロバルブ118a〜118f及び出口側マイクロバルブ115としては、ダイアフラム型(メンブレン型)、圧電素子型、静電型、電磁バルブ型やバイメタル・形状記憶合金型等の種々のマイクロバルブが使用可能である。入口側マイクロポンプ113a〜113c及び中間マイクロポンプ119a〜119fとしては、圧電素子型、静電型、電磁バルブ型やバイメタル・形状記憶合金型等の種々のマイクロポンプが使用可能である。更には、熱膨張や加熱による流体飽和蒸気圧の温度依存性と相変化による比容積の変化を利用するマイクロポンプ、磁性流体に磁場を印加するマイクロポンプ、高電界中で発生する電界と流体間の特殊な相互作用を利用したEHDポンプ等も使用可能である。   As the inlet side micro valves 112a to 112c, the intermediate micro valves 118a to 118f, and the outlet side micro valves 115, diaphragm type (membrane type), piezoelectric element type, electrostatic type, electromagnetic valve type, bimetal / shape memory alloy type, etc. Various microvalves can be used. As the inlet-side micropumps 113a to 113c and the intermediate micropumps 119a to 119f, various micropumps such as a piezoelectric element type, an electrostatic type, an electromagnetic valve type, and a bimetal / shape memory alloy type can be used. Furthermore, a micropump that utilizes the temperature dependence of fluid saturation vapor pressure due to thermal expansion or heating and a change in specific volume due to a phase change, a micropump that applies a magnetic field to a magnetic fluid, and between an electric field generated in a high field It is also possible to use an EHD pump using a special interaction of

又、図22では、図示を省略しているが、アクチュエータ基板101には、貼り合わせ法(直接接合法)等でカバーガラスが貼り合わせられている。このカバーガラスには、アクチュエータ基板101の被処理生物分子注入槽111b、制限酵素注入槽111c、リガーゼ注入槽111a及び排出槽114の位置に対応して、細胞注入口、制限酵素注入口、リガーゼ注入口及び排出口が設けられている。これらの、細胞注入口、制限酵素注入口、リガーゼ注入口及び排出口は、カラス基板に化学エッチングで開口しても良く、或いはレーザドリルで孔を開けても良い。アクチュエータ基板101とカバーガラスとは、例えば、加熱しながら電圧を印加して接着する陽極融着法等の貼り合わせ法(直接接合法)で貼り合わせられている。   Although not shown in FIG. 22, a cover glass is bonded to the actuator substrate 101 by a bonding method (direct bonding method) or the like. The cover glass has a cell inlet, a restriction enzyme inlet, and a ligase injection corresponding to the positions of the biological molecule injection tank 111b, the restriction enzyme injection tank 111c, the ligase injection tank 111a, and the discharge tank 114 of the actuator substrate 101. An inlet and an outlet are provided. These cell injection port, restriction enzyme injection port, ligase injection port, and discharge port may be opened in the crow substrate by chemical etching, or may be opened by a laser drill. The actuator substrate 101 and the cover glass are bonded by, for example, a bonding method (direct bonding method) such as an anode fusion method in which a voltage is applied while heating to bond.

第4の実施の形態に係る標的分子操作方法は、図22に示す標的分子操作装置を用い、以下のような手順で行えば良い:
(イ)先ず、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)及びU(ウラシル)の5つの塩基分子、これを含むヌクレオチド、ヌクレオチドの組み合わせからなるコドン等の分子振動のデータから切断したい箇所の塩基配列の分子振動を決定しておく。これらの分子振動のデータは、第1の実施の形態で説明したように、実験的に前もってテラヘルツ帯の測定技術で測定すれば良い。或いは、実験的に得られたデータを基礎として、分子振動理論から計算される値を用いても良い。又、切断した箇所に、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)も用意する。新たに組み込みたい塩基配列の分子振動も、実験的に前もってテラヘルツ帯の測定技術で測定するか、分子振動理論から計算しておく。この際、対応する制限酵素及びリガーゼがあればこれを用意する。これらの準備ができたら、生体からリンパ球等の細胞を分離・採取する。
The target molecule manipulation method according to the fourth embodiment may be performed by the following procedure using the target molecule manipulation apparatus shown in FIG.
(A) First, molecular vibrations such as adenine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) and U (uracil), five base molecules, nucleotides containing them, and codons comprising a combination of nucleotides The molecular vibrations of the base sequence at the position to be cut are determined from the data. As described in the first embodiment, these molecular vibration data may be experimentally measured in advance using a terahertz band measurement technique. Alternatively, values calculated from molecular vibration theory based on experimentally obtained data may be used. A base sequence (codon) to be newly incorporated is also prepared at the cut position. The molecular vibration of the base sequence to be newly incorporated is also experimentally measured in advance using a terahertz band measurement technique or calculated from molecular vibration theory. At this time, if there are corresponding restriction enzymes and ligases, they are prepared. When these preparations are completed, cells such as lymphocytes are separated and collected from the living body.

(ロ)次に、図22に示す標的分子操作装置の入口側マイクロバルブ112bを閉じた状態で、生体から分離・採取した細胞をリンガー液と共に、被処理生物分子注入槽111bへ注入する。更に、入口側マイクロバルブ112cを閉じた状態で、制限酵素をリンガー液と共に、制限酵素注入口から制限酵素注入槽111cへ注入する。同様に、入口側マイクロバルブ112aを閉じた状態で、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)とリガーゼをリンガー液と共に、リガーゼ注入口からリガーゼ注入槽111aへ注入する。そして、中間マイクロバルブ118aを閉じた状態で、入口側マイクロバルブ112bを開き、入口側マイクロポンプ113bを作動させ、被処理生物分子注入槽111bから細胞をリンガー液と共に細胞流路116aを介して、第1生物分子解析部107aに注入する。第1生物分子解析部107aにおいては、図示を省略した回転テーブルにより、細胞を回転させながら、光又は電子線を照射し、その検出器からの信号を計算機処理することで、細胞の3次元構造を得る。細胞の3次元構造が得られたら、中間マイクロバルブ118bを閉じた状態で、中間マイクロバルブ118aを開き、中間マイクロポンプ119aを作動させ、細胞をリンガー液と共に細胞流路116aの更に下流の集合流路116cに向けて放流する。   (B) Next, in a state where the inlet side micro valve 112b of the target molecule manipulating apparatus shown in FIG. 22 is closed, the cells separated and collected from the living body are injected into the biological molecule injection tank 111b to be treated together with the Ringer solution. Further, with the inlet side micro valve 112c closed, the restriction enzyme is injected into the restriction enzyme injection tank 111c from the restriction enzyme injection port together with the Ringer solution. Similarly, with the inlet side micro valve 112a closed, a base sequence (codon) to be newly incorporated and a ligase are injected into the ligase injection tank 111a from the ligase injection port together with the ringer solution. Then, with the intermediate microvalve 118a closed, the inlet side microvalve 112b is opened, the inlet side micropump 113b is operated, and the cells from the biological molecule injection tank 111b to be treated together with the Ringer solution are passed through the cell channel 116a. Injection into the first biomolecule analysis unit 107a. In the first biomolecule analysis unit 107a, a three-dimensional structure of the cell is obtained by irradiating light or an electron beam while rotating the cell with a rotary table (not shown), and processing the signal from the detector by computer processing. Get. When the three-dimensional structure of the cell is obtained, with the intermediate microvalve 118b closed, the intermediate microvalve 118a is opened, the intermediate micropump 119a is activated, and the cells are collected together with the Ringer solution further downstream of the cell channel 116a. It discharges toward the path 116c.

(ハ)一方、中間マイクロバルブ118bを閉じた状態で、入口側マイクロバルブ112cを開き、入口側マイクロポンプ113cを作動させ、制限酵素注入槽111cから制限酵素をリンガー液と共に制限酵素流路116bに注入する。この結果、細胞と制限酵素とは、集合流路116cで混合される。その後、中間マイクロバルブ118bを閉じた状態で、第1攪拌槽117aを作動させ、制限酵素と細胞を均一になるまで十分に攪拌し、必要に応じて攪拌培養をする。   (C) On the other hand, with the intermediate microvalve 118b closed, the inlet side microvalve 112c is opened, the inlet side micropump 113c is operated, and the restriction enzyme is transferred from the restriction enzyme injection tank 111c together with the Ringer solution to the restriction enzyme channel 116b. inject. As a result, the cells and the restriction enzyme are mixed in the collecting channel 116c. Thereafter, the first agitation tank 117a is operated with the intermediate microvalve 118b closed, and the restriction enzyme and the cells are sufficiently agitated until they are uniform, and if necessary, agitation culture is performed.

(ニ)制限酵素と細胞とが十分に攪拌された後、中間マイクロバルブ118cを閉じた状態で、中間マイクロバルブ118bを開き、中間マイクロポンプ119bを作動させ、制限酵素を集合流路116cの下流に放流する。制限酵素が集合流路116cの下流に放流されると同時に、電磁波発生部55を動作させる。そして、予め求めておいた、切断したい箇所の塩基配列(コドン)の分子振動の周波数の電磁波を、細胞に照射する。この結果、集合流路116c中の細胞中のDNAは、特定の塩基配列で共振し、切断される。切断したい箇所の塩基配列(コドン)の分子振動の周波数の電磁波を、細胞に照射することにより、希望の切断箇所で再現性良、確実にDNAが切断される。   (D) After the restriction enzyme and the cells are sufficiently agitated, with the intermediate microvalve 118c closed, the intermediate microvalve 118b is opened, the intermediate micropump 119b is activated, and the restriction enzyme is moved downstream of the collecting channel 116c. To be released. At the same time as the restriction enzyme is released downstream of the collecting flow path 116c, the electromagnetic wave generation unit 55 is operated. Then, the cell is irradiated with an electromagnetic wave having a frequency of molecular vibration of a base sequence (codon) at a position to be cut, which has been obtained in advance. As a result, the DNA in the cells in the collecting channel 116c resonates at a specific base sequence and is cut. By irradiating a cell with an electromagnetic wave having a frequency of molecular vibration of a base sequence (codon) at a location to be cleaved, the DNA is cleaved with good reproducibility at the desired location.

(ホ)細胞への電磁波の照射によるDNAの切断が終了したら、中間マイクロバルブ118dを閉じた状態で、中間マイクロバルブ118cを開け、中間マイクロポンプ119cを作動させ、DNAの切断した細胞をリンガー液と共に第2生物分子解析部107bへ移動する。第2生物分子解析部107bにおいては、図示を省略した回転テーブルにより、細胞を回転させながら、光又は電子線を照射し、その検出器からの信号を計算機処理することで、DNAの切断した細胞の3次元構造を得る。細胞の3次元構造が得られたら、中間マイクロバルブ118eを閉じた状態で、中間マイクロバルブ118dを開き、中間マイクロポンプ119dを作動させ、DNAの切断した細胞をリンガー液と共に細胞流路116cの更に下流の集合流路116dに向けて放流する。   (E) When the DNA is cut by irradiating the cells with electromagnetic waves, the intermediate microvalve 118c is opened with the intermediate microvalve 118d closed, the intermediate micropump 119c is operated, and the DNA cleaved cells are removed by Ringer's solution. At the same time, it moves to the second biomolecule analysis unit 107b. In the second biomolecule analysis unit 107b, a cell whose DNA has been cut is obtained by irradiating light or an electron beam while rotating the cell with a rotary table (not shown) and computer-processing the signal from the detector. To obtain a three-dimensional structure. When the three-dimensional structure of the cell is obtained, with the intermediate microvalve 118e closed, the intermediate microvalve 118d is opened, the intermediate micropump 119d is operated, and the cells cleaved with DNA are further added to the cell channel 116c together with the Ringer solution. It discharges toward the downstream collecting flow path 116d.

(ヘ)一方、中間マイクロバルブ118eを閉じた状態で、入口側マイクロバルブ112aを開き、入口側マイクロポンプ113aを作動させ、リガーゼ注入槽111aから新たに組み込みたい塩基配列(コドン)とリガーゼをリンガー液と共にリガーゼ流路116eに注入し、第2攪拌槽117bに収納する。この結果、DNAの切断した細胞、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)及びリガーゼとは、第2攪拌槽117bで混合される。その後、中間マイクロバルブ118eを閉じた状態で、第2攪拌槽117bを作動させ、DNAの切断した細胞、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)及びリガーゼを均一になるまで十分に攪拌し、必要に応じて攪拌培養をする。   (F) On the other hand, with the intermediate microvalve 118e closed, the inlet side microvalve 112a is opened, the inlet side micropump 113a is operated, and the base sequence (codon) and ligase to be newly incorporated from the ligase injection tank 111a are linked to the ringer. The liquid is poured into the ligase flow path 116e and stored in the second stirring tank 117b. As a result, the DNA-cut cell, the base sequence (codon) to be newly incorporated, and the ligase are mixed in the second stirring tank 117b. Then, with the intermediate microvalve 118e closed, the second agitation tank 117b is operated, and the DNA cleaved cells, the base sequence (codon) to be newly incorporated, and the ligase are sufficiently agitated until they become uniform. Incubate accordingly.

(ト)DNAの切断した細胞、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)及びリガーゼが混合生成された後、中間マイクロバルブ118fを閉じた状態で、中間マイクロバルブ118eを開き、中間マイクロポンプ119eを作動させ、組み替えDNAを集合流路116cの下流に放流する。DNAの切断した細胞、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)及びリガーゼが集合流路116cの下流に放流されると同時に、第2の電磁波発生部55bを動作させ、予め求めた特定の周波数の電磁波を、組み替えDNAに照射する。即ち、DNAの切断部のコドンの分子振動及び新たに組み込みたいコドンの分子振動に対応する周波数の電磁波を第2の電磁波発生部55bからDNAの切断した細胞、新たに組み込みたい塩基配列(コドン)及びリガーゼの混合液に照射する。この場合は、一般には複数のテラヘルツ帯の電磁波が同時に照射される。この場合のテラヘルツ帯の電磁波の強度は、DNAの切断時の強度よりも弱くし、リガーゼがコドンの接着剤として機能する際の触媒的なエネルギーが付与できるように設定する。DNAの切断部のコドンの分子振動及び新たに組み込みたいコドンの分子振動に対応する周波数の電磁波を照射することにより、再現性良高い収率で遺伝子組み替えが可能となる。   (G) After the DNA cut cell, the base sequence (codon) to be newly incorporated and the ligase are mixed and generated, the intermediate microvalve 118e is opened with the intermediate microvalve 118f closed, and the intermediate micropump 119e is operated. The recombinant DNA is discharged downstream of the collecting channel 116c. The DNA-cut cell, the base sequence (codon) to be newly incorporated, and the ligase are released downstream of the collecting channel 116c, and at the same time, the second electromagnetic wave generator 55b is operated to generate an electromagnetic wave having a specific frequency obtained in advance. To the recombinant DNA. That is, a cell whose DNA has been cut from the second electromagnetic wave generation unit 55b, and a base sequence (codon) to be newly incorporated, of the frequency corresponding to the molecular vibration of the codon of the DNA cleavage part and the molecular vibration of the codon to be newly incorporated. And irradiate the mixture of ligase. In this case, generally, a plurality of terahertz band electromagnetic waves are simultaneously irradiated. In this case, the intensity of electromagnetic waves in the terahertz band is set to be weaker than the intensity at the time of DNA cleavage so that catalytic energy can be imparted when ligase functions as a codon adhesive. By irradiating electromagnetic waves having a frequency corresponding to the molecular vibration of the codon at the DNA cutting site and the molecular vibration of the codon to be newly incorporated, gene recombination can be achieved with high reproducibility and high yield.

(チ)出口側マイクロバルブ115を閉じた状態で、中間マイクロバルブ118fを開け、中間マイクロポンプ119fを作動させ、組み替えDNAをリンガー液と共に、第3生物分子解析部107cへ送り込む。第3生物分子解析部107cにおいては、図示を省略した回転テーブルにより、細胞を回転させながら、光又は電子線を照射し、その検出器からの信号を計算機処理することで、細胞の3次元構造を得る。細胞の3次元構造が得られたら、出口側マイクロバルブ115を開け、組み替えDNAをリンガー液と共に、排出槽114へ送り込み、排出槽114から排出口を介して所定の容器へ排出する。   (H) With the outlet side micro valve 115 closed, the intermediate micro valve 118f is opened, the intermediate micro pump 119f is operated, and the recombinant DNA is sent to the third biomolecule analysis unit 107c together with the Ringer solution. The third biomolecule analysis unit 107c irradiates light or an electron beam while rotating the cell with a rotary table (not shown), and computer-processes the signal from the detector, thereby obtaining a three-dimensional structure of the cell. Get. When the three-dimensional structure of the cell is obtained, the outlet side micro valve 115 is opened, the recombinant DNA is sent to the discharge tank 114 together with the Ringer solution, and discharged from the discharge tank 114 to a predetermined container through the discharge port.

第4の実施の形態に係る標的分子操作方法によれば、切断したい箇所の塩基配列(コドン)の分子振動の周波数の電磁波を、細胞に照射することにより、希望の切断箇所で再現性良、確実にDNAが切断される。又、DNAの切断部のコドンの分子振動及び新たに組み込みたいコドンの分子振動に対応する周波数の電磁波を照射することにより、再現性良高い収率で遺伝子組み替えが可能となる。   According to the target molecule manipulation method according to the fourth embodiment, by irradiating the cell with an electromagnetic wave having the frequency of molecular vibration of the base sequence (codon) at the position to be cut, the reproducibility is good at the desired cutting position, The DNA is surely cleaved. Further, by irradiating electromagnetic waves having a frequency corresponding to the molecular vibration of the codon at the DNA cutting site and the molecular vibration of the codon to be newly incorporated, gene recombination can be achieved with high reproducibility and high yield.

従来の制限酵素とリガーゼを用いた遺伝子組み替え技術では、リガーゼを用いた遺伝子組み込みの段階のみで1昼夜程度の長時間の処理が必要で、確実性にも乏しい。第4の実施の形態に係る標的分子操作方法によれば、極めて短時間で組み替えが確実にできる利点を有する。   Conventional gene recombination techniques using restriction enzymes and ligases require a long-time treatment of about one day and night only at the stage of gene integration using ligase, and the reliability is poor. The target molecule manipulation method according to the fourth embodiment has an advantage that recombination can be ensured in an extremely short time.

更に、第4の実施の形態に係る標的分子操作方法においては、制限酵素とリガーゼを用いた例を示したが、これらの制限酵素及びリガーゼは補助的に用いているのであり、一定の場合は、制限酵素及びリガーゼは用いなくても良い。制限酵素及びリガーゼは用いない場合は、第1攪拌槽117aや第2攪拌槽117bを用いた攪拌培養等の懸濁培養も不要となるので、極めて短時間で遺伝子組み替えが可能になる。   Furthermore, in the target molecule manipulation method according to the fourth embodiment, an example using a restriction enzyme and a ligase has been shown, but these restriction enzymes and ligases are used auxiliary, and in certain cases Restriction enzymes and ligases may not be used. When a restriction enzyme and ligase are not used, suspension culture such as stirring culture using the first stirring tank 117a and the second stirring tank 117b is not required, so that gene recombination is possible in an extremely short time.

図23は、本発明の第4の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置の鳥瞰図で、中間マイクロポンプ119bと中間マイクロバルブ118cとの間の流路116cが構成する第1の標的分子選択操作部(塩基配列切断部)の両側に、第1の電磁波照射端子152aと第1の電磁波検出端子153aが配置されている。又、中間マイクロポンプ119eと中間マイクロバルブ118fとの間の流路116fが構成する第2の標的分子選択操作部(塩基配列組み替え部)の両側に、第2の電磁波照射端子152bと第2の電磁波検出端子153bが配置されている。電磁波照射端子152a、152bには、アクチュエータ基板101を絶縁体として、マイクロストリップ線路の信号線151a,151bを介してテラヘルツ帯の電磁波が供給される。図示を省略しているが、アクチュエータ基板101の裏面には、マイクロストリップ線路を構成するように接地板が設けられている。電磁波検出端子153a,153bで検出されたテラヘルツ帯の電磁波は、アクチュエータ基板101を絶縁体とするマイクロストリップ線路の信号線154a,154bを介して、Siボロメータ等の電磁波検出部(図示省略。)に導かれる。図23では、第1の電磁波照射端子152a及び第2の電磁波照射端子152bとしてループアンテナが設けられた場合を説明したが、電磁波照射端子152a,152bは、ループアンテナに限定される必要はなく、パラボラアンテナやホーンアンテナ等他の手段でも構わない。又、電磁波検出端子153a,153bも、図23に示したループアンテナに限定される必要はなく、パラボラアンテナやホーンアンテナ等が使用可能であり、これらのアンテナを省略してSiボロメータ等の電磁波検出部を電磁波検出端子153a,153bに配置しても良い。又、テラヘルツ帯用ショットキーダイオードの髭(ホイスカー)状アンテナを電磁波検出端子153a,153bに配置し、直接テラヘルツ帯用ショットキーダイオード検出しても良い。他は、図22に示した標的分子操作装置と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。   FIG. 23 is a bird's-eye view of a target molecule manipulating apparatus according to a modification of the fourth embodiment of the present invention, and the first target molecule formed by the flow path 116c between the intermediate micro pump 119b and the intermediate micro valve 118c. A first electromagnetic wave irradiation terminal 152a and a first electromagnetic wave detection terminal 153a are arranged on both sides of the selection operation unit (base sequence cutting unit). Further, the second electromagnetic wave irradiation terminal 152b and the second electromagnetic wave irradiation terminal 152b are arranged on both sides of the second target molecule selection operation unit (base sequence recombination unit) formed by the flow path 116f between the intermediate micropump 119e and the intermediate microvalve 118f. An electromagnetic wave detection terminal 153b is disposed. The electromagnetic wave irradiation terminals 152a and 152b are supplied with terahertz band electromagnetic waves via the microstrip line signal lines 151a and 151b using the actuator substrate 101 as an insulator. Although not shown, a ground plate is provided on the back surface of the actuator substrate 101 so as to constitute a microstrip line. The terahertz band electromagnetic waves detected by the electromagnetic wave detection terminals 153a and 153b are transmitted to an electromagnetic wave detection unit (not shown) such as a Si bolometer via the microstrip line signal lines 154a and 154b using the actuator substrate 101 as an insulator. Led. In FIG. 23, the case where the loop antenna is provided as the first electromagnetic wave irradiation terminal 152a and the second electromagnetic wave irradiation terminal 152b has been described. However, the electromagnetic wave irradiation terminals 152a and 152b are not necessarily limited to the loop antenna. Other means such as a parabolic antenna or a horn antenna may be used. Also, the electromagnetic wave detection terminals 153a and 153b need not be limited to the loop antenna shown in FIG. 23, and a parabolic antenna, a horn antenna or the like can be used, and these antennas are omitted to detect an electromagnetic wave such as a Si bolometer. The part may be disposed on the electromagnetic wave detection terminals 153a and 153b. Alternatively, a terahertz band Schottky diode antenna may be disposed on the electromagnetic wave detection terminals 153a and 153b to directly detect the terahertz band Schottky diode. Others are substantially the same as the target molecule manipulating apparatus shown in FIG.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1〜第4の実施の形態によって、標的分子操作装置を医療機器に適用する場合について記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described with reference to the case where the target molecule manipulation device is applied to a medical device according to the first to fourth embodiments. However, the description and the drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. It should not be understood to be. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、第1の実施の形態に係る標的分子操作装置及び標的分子操作方法は、癌治療を主に説明したが、癌治療に必要な臨床データを測定する装置及び方法としても良く、癌細胞等異常細胞の発見用の検診装置としても良いことは、以上の説明から明らかであろう。   For example, the target molecule manipulation device and the target molecule manipulation method according to the first embodiment have mainly been described for cancer treatment, but may be an apparatus and method for measuring clinical data necessary for cancer treatment, such as cancer cells. It will be apparent from the above description that a screening device for detecting abnormal cells may be used.

更に、第1の実施の形態において、電磁波照射端子74aは、照射用細管(照射用腹腔鏡プローブ)7aの先端に設けられる必要はなく、照射用腹腔鏡プローブ7aと同様な細管の先端に設けられても良い。更に、鉗子等の手術機器の先端に電磁波照射端子74aを設けても良い。照射用腹腔鏡プローブ7aの先端に、振動数検出端子等が設けられることにより、電磁波照射端子74aから照射する電磁波Φの周波数を測定可能な構成であっても良い。   Furthermore, in the first embodiment, the electromagnetic wave irradiation terminal 74a does not need to be provided at the tip of the irradiation thin tube (irradiation laparoscopic probe) 7a, and is provided at the tip of a thin tube similar to the irradiation laparoscopic probe 7a. May be. Furthermore, you may provide the electromagnetic wave irradiation terminal 74a at the front-end | tip of surgical instruments, such as forceps. A configuration may be employed in which the frequency of the electromagnetic wave Φ irradiated from the electromagnetic wave irradiation terminal 74a can be measured by providing a frequency detection terminal or the like at the tip of the irradiation laparoscopic probe 7a.

又、第1の実施の形態において、照射用細管7aとモニタ用細管7bとを別体として説明したが、先端がU字若しくはV字型等に2分岐したプローブの先端に電磁波照射端子74aと電磁波検出端子74bを対向させた構造や、クランプ状にして、2分岐したプローブの先端の距離が可変な状態として、電磁波照射端子74aと電磁波検出端子74bを対向させた構造でも良い。例えば、「ピンセット」若しくは「やっとこ鋏」の刃先の内側に電磁波照射端子74aと電磁波検出端子74bを対向させて配置した一体物でも構わない。   In the first embodiment, the irradiation thin tube 7a and the monitoring thin tube 7b have been described as separate bodies. However, the electromagnetic wave irradiation terminal 74a is connected to the tip of the probe whose tip is bifurcated into a U shape or a V shape. A structure in which the electromagnetic wave detection terminal 74b is opposed, or a structure in which the distance between the tips of the two-branched probe in a clamp shape is variable, may be a structure in which the electromagnetic wave irradiation terminal 74a and the electromagnetic wave detection terminal 74b are opposed to each other. For example, an integrated object in which the electromagnetic wave irradiation terminal 74a and the electromagnetic wave detection terminal 74b are arranged to face each other inside the cutting edge of “tweezers” or “Yatsuko-don” may be used.

更に、第1の実施の形態においては、被治療対象を透過した電磁波Φを検出する方法を例示したが、反射型の電磁波測定でも良く、この場合は、1本の細管の内部に電磁波照射端子と電磁波検出端子74bを備えることができる。反射型の電磁波検出の場合は、電磁波照射端子と電磁波検出端子74bとを同一の端子(アンテナ若しくはレンズ)で兼ねることも可能である。   Furthermore, in the first embodiment, the method of detecting the electromagnetic wave Φ that has passed through the treatment target is exemplified, but reflection type electromagnetic wave measurement may also be used. In this case, an electromagnetic wave irradiation terminal is provided inside one thin tube. And an electromagnetic wave detection terminal 74b. In the case of reflection-type electromagnetic wave detection, the electromagnetic wave irradiation terminal and the electromagnetic wave detection terminal 74b can also serve as the same terminal (antenna or lens).

更に、第1の実施の形態において、治療条件制御装置1aのCPU12が分子振動解析部21,治療周波数決定部22,治療効果決定部23を備えるコンピュータによる処理を例示的に示したが、これらの演算や判断の一部又は全部を人間が行っても構わないことは勿論である。   Furthermore, in 1st Embodiment, although CPU12 of the treatment condition control apparatus 1a showed the process by the computer provided with the molecular vibration analysis part 21, the treatment frequency determination part 22, and the treatment effect determination part 23 exemplarily, Of course, humans may perform some or all of the calculations and judgments.

第2の実施の形態に係る標的分子操作装置では、筒形形状のアンテナ保持部60を例示したが、電気こたつや電気ヒータのような片面照射タイプでも構わないことは勿論である。   In the target molecule manipulation device according to the second embodiment, the cylindrical antenna holding unit 60 is exemplified, but it is needless to say that a single-sided irradiation type such as an electric kotatsu or an electric heater may be used.

第3の実施の形態においては、アンテナアレイ6から血液に電磁波を照射すると同時に、血液中の血球に薬剤を含有させても良い。   In the third embodiment, the blood may be contained in blood cells at the same time that the antenna array 6 irradiates blood with electromagnetic waves.

本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置は、第4の実施の形態と同様に、マイクロ機器を一つのチップにまとめたマイクロTASを用いても構成できる。即ち、マイクロTASの構造で、血液をシリンジ・ポンプからの圧力によって様々な細管に正確に導き、健康な血液は流体回路から外に流され、微生物に犯された血液は、マイクロリアクターに集め、微生物の固有振動数の電磁波を照射するようにしても良い。更に、血液だけでなく、細胞群をリンガー液とともに流し、健康な細胞は流体回路から外に流され、微生物に犯された細胞は、マイクロリアクターに集め、微生物の固有振動数の電磁波を照射するようにしても良い。   Similarly to the fourth embodiment, the target molecule manipulation device according to the third embodiment of the present invention can also be configured by using a micro TAS in which micro devices are combined into one chip. That is, with the micro TAS structure, blood is accurately guided to various tubules by the pressure from the syringe pump, healthy blood is flowed out of the fluid circuit, and the blood violated by microorganisms is collected in the microreactor, and the microorganisms You may make it irradiate the electromagnetic wave of natural frequency. Furthermore, not only blood but also a group of cells are flowed together with Ringer's solution, healthy cells are flushed out of the fluid circuit, and cells that have been violated by microorganisms are collected in a microreactor and irradiated with electromagnetic waves of the natural frequency of the microorganisms. Anyway.

第1〜第4の実施の形態においては、電磁波発生装置35のGaPコア層が、テルル化亜鉛(ZnTe)やニオブ酸リチウム(LiNbO3)等が利用されても良い。電磁波発生装置35から取り出される電磁波Φは、パラメトリック発振により得られても良い。又、第1〜第4の実施の形態において、予め生体の治療を行う前に、光感受性物質等の薬剤を投与しておき、微生物(病原微生物)の存在する位置を特定し易くするのが好適である。微生物の種類や場所を特定する手段として、核磁気共鳴イメージング装置(MRI)や、光トポグラフィー装置、機能的MRI(FMRI)、近赤外光断層イメージング装置(CT)等を併用しても良い。微生物の寄生又は細胞の突然変異により発生した異常細胞の固有振動数に等しい電磁波を発生させて治療を行うことも可能である。 In the first to fourth embodiments, zinc telluride (ZnTe), lithium niobate (LiNbO 3 ), or the like may be used for the GaP core layer of the electromagnetic wave generator 35. The electromagnetic wave Φ extracted from the electromagnetic wave generator 35 may be obtained by parametric oscillation. In the first to fourth embodiments, it is easy to specify a position where a microorganism (pathogenic microorganism) is present by administering a drug such as a photosensitive substance before the treatment of the living body in advance. Is preferred. As means for specifying the type and location of microorganisms, a nuclear magnetic resonance imaging apparatus (MRI), an optical topography apparatus, a functional MRI (FMRI), a near-infrared optical tomography imaging apparatus (CT), etc. may be used in combination. . It is also possible to perform treatment by generating an electromagnetic wave equal to the natural frequency of abnormal cells generated by microorganism infestation or cell mutation.

なお、第1〜第4の実施の形態においては、電磁波発生手段13の内部に複数の電磁波発生装置35を有する場合に付いて述べたが、電磁波発生手段13が複数の構成でも良い。この場合は、複数の電磁波発生手段13が複数の周波数を同時に発振することが可能になる。   In the first to fourth embodiments, the case where a plurality of electromagnetic wave generators 35 are provided inside the electromagnetic wave generator 13 has been described. However, the electromagnetic wave generator 13 may have a plurality of configurations. In this case, the plurality of electromagnetic wave generating means 13 can oscillate a plurality of frequencies simultaneously.

更に、本発明の標的分子操作装置は、エアコンなどの空気清浄機に、第1〜第4の実施の形態において説明した電磁波発生装置35を接続又は組み込み、インフルエンザウィルスなど空気中に浮遊するウィルスの固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射したり、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)などの病原性細菌の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射することにより、これらのウィルスや病原性細菌の増殖・感染能力を失わせることもできる。具体的には、図16や図17と同様なパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tをエアコンなどの空気清浄機に組み込めば良い。又、夏風邪の原因の一つであるコクサッキーウイルスや、院内感染の代表的な原因とされるMRSA、大腸菌や黒カビについても同様に、これらの固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射することにより、これらの微生物の表面の蛋白質を分子レベルで破壊し、大気中の微生物駆除技術として有効である。   Furthermore, the target molecule manipulating device of the present invention connects or incorporates the electromagnetic wave generator 35 described in the first to fourth embodiments to an air purifier such as an air conditioner, so that viruses such as influenza viruses can float on the air. Growth of these viruses and pathogenic bacteria by irradiating electromagnetic waves with a frequency equal to the natural frequency or irradiating electromagnetic waves with a frequency equal to the natural frequency of pathogenic bacteria such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)・ You can also lose the ability to infect. Specifically, patch antennas 61a, 61b, 61c,... 61t similar to those in FIGS. 16 and 17 may be incorporated in an air cleaner such as an air conditioner. In addition, for Coxsackie virus which is one of the causes of summer cold, MRSA, which is a typical cause of nosocomial infection, Escherichia coli and black mold, similarly, by irradiating electromagnetic waves with a frequency equal to these natural frequencies, It destroys proteins on the surface of these microorganisms at the molecular level, and is effective as a microorganism control technique in the atmosphere.

食中毒の病因物質は、細菌、ウィルス、化学物質、自然毒等があるが、その内の80パーセント以上は細菌である。例えば、腸炎ビブリオは、日本においてサルモネラと並ぶ代表的な食中毒原因菌であり、生体内毒素型の食中毒原因菌として最も発生頻度が高い。腸炎ビブリオは海水を最も好適な棲息地とするので、海水温度が上昇する夏期になると盛んに増殖し、海産魚介類を高い頻度で汚染する。汚染された魚介類を摂取した人間は、下痢や腹痛、発熱、嘔吐等の症状を起こし、場合によっては死に至ることもある。例えば、冷蔵庫の内部や食品保存庫の内部、若しくは調理台等に、図16や図17と同様なパッチアンテナ61a,61b,61c,・・・・・61tを配置し、食中毒原因菌の固有振動数に等しい周波数の電磁波の照射部を設けておけば、食中毒原因菌を選択的に殺すことが可能である。   The etiological agent of food poisoning includes bacteria, viruses, chemical substances, natural toxins, etc., but more than 80 percent of them are bacteria. For example, Vibrio parahaemolyticus is a typical food poisoning causative agent along with Salmonella in Japan and has the highest frequency of occurrence as a food poisoning causal organism of the endotoxin type. Vibrio parahaemolyticus makes seawater the most suitable habitat, so it proliferates in the summer when the seawater temperature rises, and contaminates marine seafood at a high frequency. Humans who consume contaminated seafood may develop symptoms such as diarrhea, abdominal pain, fever, and vomiting, and may even die. For example, patch antennas 61a, 61b, 61c,... 61t similar to those shown in FIGS. 16 and 17 are arranged inside a refrigerator, a food storage, or a cooking table, so that the natural vibrations of food poisoning bacteria If an electromagnetic wave irradiation unit having a frequency equal to the number is provided, it is possible to selectively kill food poisoning causative bacteria.

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

「生体」とは、生物の生きている体の意であり、生活現象を行うあらゆる動物及び植物を含む。特に、脊椎動物門の軟骨魚綱、硬骨魚綱、両生綱、爬虫綱、鳥綱、哺乳綱の動物の生体内において、微生物の寄生した場合の治療、或いは、細胞の突然変異により発生した異常細胞の治療に利用可能である。例えば、SARSウィルスと同科同属で、表面構造も一致する鳥コロナウィルス(鶏伝染性気管支炎ウィルス)の固有振動数を前もって調べておけば、これらのウィルスを選択的に死滅させることが可能である。更に、これらの医療分野の医療機器として利用できる。更に、植物に寄生した微生物も選択的に駆逐できるので、農業や食品加工の分野にも利用可能である。更に、エアコンなどの空気清浄機等の分野にも採用可能である。   The “living body” means a living body of living organisms, and includes all animals and plants that perform living phenomena. In particular, abnormalities caused by microbial infestation or cell mutations in vertebrate cartilage, teleosts, amphibians, reptiles, birds, and mammals It can be used to treat cells. For example, if the natural frequencies of avian coronaviruses (chicken infectious bronchitis virus) that belong to the same family as SARS virus and have the same surface structure are examined in advance, these viruses can be selectively killed. is there. Furthermore, it can be used as a medical device in these medical fields. Furthermore, since microorganisms parasitic on plants can be selectively eliminated, it can be used in the fields of agriculture and food processing. Further, it can be used in the field of air purifiers such as air conditioners.

本発明の第1〜第4の実施の形態の基礎となるアデニン(A)、グアニン(G)及びシトシン(C)のテラヘルツ帯における振動特性である。It is a vibration characteristic in the terahertz band of adenine (A), guanine (G), and cytosine (C) that are the basis of the first to fourth embodiments of the present invention. 本発明の第1〜第4の実施の形態の基礎となるチミン(T)及びウラシル(U)のテラヘルツ帯における振動特性である。It is a vibration characteristic in the terahertz band of thymine (T) and uracil (U), which are the basis of the first to fourth embodiments of the present invention. DNAの構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of DNA. 本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作装置の概略図である。1 is a schematic view of a target molecule manipulation device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る照射用腹腔鏡プローブの断面図である。It is sectional drawing of the laparoscopic probe for irradiation which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る照射用腹腔鏡プローブの先端を示す概略図である。It is the schematic which shows the front-end | tip of the laparoscopic probe for irradiation which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作装置を用いた治療方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the treatment method using the target molecule operation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係るモニタ用腹腔鏡プローブを用いた場合の治療方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the treatment method at the time of using the monitor laparoscopic probe which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る標的分子操作装置を用いた癌治療の効果を説明するテラヘルツ帯における吸収スペクトルである。It is an absorption spectrum in the terahertz band explaining the effect of cancer treatment using the target molecule manipulation device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電磁波発生装置の概略図である。It is the schematic of the electromagnetic wave generator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電磁波発生装置の電磁波発生部を説明する概略図である。It is the schematic explaining the electromagnetic wave generation part of the electromagnetic wave generator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る照射用腹腔鏡プローブの電磁波入力端子を説明する概略図である。It is the schematic explaining the electromagnetic wave input terminal of the laparoscopic probe for irradiation which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置の概略図である。It is the schematic of the target molecule operation apparatus which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係る照射用腹腔鏡プローブの断面図である。It is sectional drawing of the laparoscopic probe for irradiation which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係る照射用腹腔鏡プローブの先端を示す概略図である。It is the schematic which shows the front-end | tip of the laparoscopic probe for irradiation which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る標的分子操作装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the target molecule operation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るアンテナアレイのA−A方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA direction of the antenna array which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るアンテナアレイの内壁面を示す概略図である。It is the schematic which shows the inner wall face of the antenna array which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the target molecule operation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る標的分子操作装置の拡大図である。It is an enlarged view of the target molecule operation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. ヘリコバクター・ピロリの概略図である。It is the schematic of Helicobacter pylori. 本発明の第4の実施の形態に係る標的分子操作装置を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows the target molecule operation apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の変形例に係る標的分子操作装置を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows the target molecule operation apparatus which concerns on the modification of the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b…治療条件制御装置
6…電磁波照射部(アンテナアレイ)
7a…照射用細管(照射用腹腔鏡プローブ)
7b…モニタ用細管(モニタ用腹腔鏡プローブ)
8…腹腔鏡制御装置
9…血液洗浄装置
11…入力装置
12…CPU
13…電磁波発生手段
13b…モノリシック集積回路制御部
14…透過電磁波処理手段
15…分子振動データ記憶装置
16…表示装置
17…出力装置
18a,18b…腹腔鏡制御装置
21…分子振動解析部
22…治療周波数決定部
23…治療効果決定部
33a…第1の電磁波検出部
33b…第2の電磁波検出部
34…周波数調整装置
35…電磁波発生装置
41…低雑音増幅器
42…A−D変換器
43…吸収スペクトル解析部
49…YAGレーザ
50…光パラメトリック発信器
51…第1ポンプ光
52…第2ポンプ光
53a,53b…合成光
54…ポンプ光制御部
55…電磁波発生部
55a…第1の電磁波発生部
55b…第2の電磁波発生部
56…入射端面
57…出射端面
58…光導波路
60…アンテナ保持部
61a,61b,61c,…パッチアンテナ
62、70…高周波伝送線路
63…ベッド
70b…高周波伝送線路(導波管)
71…CCDカメラ
72…ライトガイド
72…温度検出端子
73…温度検出端子
74a…電磁波照射端子
74b…電磁波検出端子
75…薬液注入部
77…チューブ
78…モノリシック集積回路
79…電源配線
80…信号処理部
81…映像処理部
82…光源
83…温度信号処理部
85…薬液供給部
86…モニタ制御部
87…可変スタブ
88…マイクロアクチュエータ
91…採血口
92…返血口
93…採血ライン
94…返血ライン
95…血流ポンプ
96,97…チャンバー
101…アクチュエータ基板
107a…第1生物分子解析部
107b…第2生物分子解析部
107c…第3生物分子解析部
111a…リガーゼ注入槽
111b…被処理生物分子注入槽
111c…制限酵素注入槽
112a〜112c…入口側マイクロバルブ
113a〜113c…入口側マイクロポンプ
114…排出槽
115…出口側マイクロバルブ
116a…細胞流路(集合流路)
116b…制限酵素流路
116c…細胞流路(集合流路)
116d…集合流路
116e…リガーゼ流路
116f…流路
117a…第1攪拌槽
117b…第2攪拌槽
118a〜118f…中間マイクロバルブ
119a〜119f…中間マイクロポンプ
1,H2…ピンホール
1〜M7…反射鏡
1,P2…λ/2波長板
Φ,Φa,Φb,Φc,・・・・・Φt…電磁波
1a, 1b ... treatment condition control device 6 ... electromagnetic wave irradiation part (antenna array)
7a: capillary tube for irradiation (laparoscopic probe for irradiation)
7b ... capillary for monitoring (laparoscopic probe for monitoring)
8 ... Laparoscope control device 9 ... Blood washing device 11 ... Input device 12 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Electromagnetic wave generation means 13b ... Monolithic integrated circuit control part 14 ... Transmission electromagnetic wave processing means 15 ... Molecular vibration data storage device 16 ... Display apparatus 17 ... Output device 18a, 18b ... Laparoscope control device 21 ... Molecular vibration analysis part 22 ... Treatment Frequency determining unit 23 ... treatment effect determining unit 33 a ... first electromagnetic wave detecting unit 33 b ... second electromagnetic wave detecting unit 34 ... frequency adjusting device 35 ... electromagnetic wave generating device 41 ... low noise amplifier 42 ... AD converter 43 ... absorption Spectrum analysis unit 49 ... YAG laser 50 ... Optical parametric transmitter 51 ... First pump light 52 ... Second pump light 53a, 53b ... Synthetic light 54 ... Pump light control unit 55 ... Electromagnetic wave generator 55a ... First electromagnetic wave generator 55b ... second electromagnetic wave generator 56 ... incident end face 57 ... outgoing end face 58 ... optical waveguide 60 ... antenna holding part 61a, 6 b, 61c, ... patch antenna 62, 70 ... the high-frequency transmission line 63 ... bed 70b ... high-frequency transmission line (waveguide)
71 ... CCD camera 72 ... Light guide 72 ... Temperature detection terminal 73 ... Temperature detection terminal 74a ... Electromagnetic wave irradiation terminal 74b ... Electromagnetic wave detection terminal 75 ... Chemical solution injection part 77 ... Tube 78 ... Monolithic integrated circuit 79 ... Power supply wiring 80 ... Signal processing part DESCRIPTION OF SYMBOLS 81 ... Video processing part 82 ... Light source 83 ... Temperature signal processing part 85 ... Chemical solution supply part 86 ... Monitor control part 87 ... Variable stub 88 ... Microactuator 91 ... Blood collection port 92 ... Blood collection port 93 ... Blood collection line 94 ... Blood collection line 95 ... Blood flow pump 96, 97 ... Chamber 101 ... Actuator substrate 107a ... 1st biomolecule analysis part 107b ... 2nd biomolecule analysis part 107c ... 3rd biomolecule analysis part 111a ... Ligase injection tank 111b ... Processed biomolecule injection Tank 111c ... Restriction enzyme injection tank 112a-112c ... Inlet side micro valve 113a to 113c ... Inlet side micro pump 114 ... Discharge tank 115 ... Outlet side micro valve 116a ... Cell channel (collection channel)
116b: Restriction enzyme flow path 116c: Cell flow path (collection flow path)
116d ... set channel 116e ... ligase passage 116f ... passage 117a ... first stirred tank 117b ... second stirred tank 118A~118f ... intermediate microvalve 119A~119f ... intermediate micropump H 1, H 2 ... pinhole M 1 ˜M 7 ... reflecting mirrors P 1 , P 2 ... λ / 2 wavelength plates Φ, Φa, Φb, Φc,.

Claims (8)

0.01THz〜200THzの範囲において、生物学的な標的分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射し、前記標的分子を活性化、変態若しくは破壊する電磁波照射手段と、
前記電磁波照射手段に、前記周波数の電磁波を供給する電磁波発生手段と、
前記標的分子を透過した前記電磁波、若しくは前記標的分子から反射した前記電磁波を測定して、前記電磁波の照射による前記標的分子の変化状態を検出する操作結果測定手段
とを備えることを特徴とする標的分子操作装置。
An electromagnetic wave irradiation means for irradiating an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of a biological target molecule in a range of 0.01 THz to 200 THz, and activating, transforming or destroying the target molecule;
Electromagnetic wave generating means for supplying the electromagnetic wave of the frequency to the electromagnetic wave irradiating means;
An operation result measuring means for measuring the electromagnetic wave transmitted through the target molecule or the electromagnetic wave reflected from the target molecule and detecting a change state of the target molecule due to irradiation of the electromagnetic wave. Molecular manipulation device.
前記電磁波照射手段は、前記電磁波を出射する電磁波照射端子を先端部に有し、内部に前記電磁波を伝搬させる高周波伝送線路を有する外径0.1mm〜20mmの照射用細管を備えることを特徴とする請求項1に記載の標的分子操作装置。   The electromagnetic wave irradiation means includes an irradiation thin tube having an outer diameter of 0.1 mm to 20 mm having an electromagnetic wave irradiation terminal for emitting the electromagnetic wave at a tip portion and having a high-frequency transmission line for propagating the electromagnetic wave therein. The target molecule manipulation device according to claim 1. 前記操作結果測定手段は、前記電磁波を検出する電磁波検出端子を先端部に有する外径0.1mm〜10mmのモニタ用細管を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の標的分子操作装置。   3. The target molecule manipulation device according to claim 1, wherein the manipulation result measurement unit includes a monitor capillary having an outer diameter of 0.1 mm to 10 mm having an electromagnetic wave detection terminal for detecting the electromagnetic wave at a tip portion. 4. . 前記照射用細管は、前記標的分子の温度を検出する温度検出手段を更に有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の標的分子操作装置。   The target molecule manipulation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the irradiation thin tube further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the target molecule. 前記電磁波発生手段は、前記固有振動の変化に追随して前記生物学的な標的分子に照射する前記電磁波の周波数を変化させる周波数制御装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の標的分子操作装置。   The said electromagnetic wave generation means is further provided with the frequency control apparatus which changes the frequency of the said electromagnetic wave irradiated to the said biological target molecule following the change of the said natural vibration. The target molecule manipulation device according to claim 1. 前記電磁波発生手段は、それぞれ異なる複数の周波数の電磁波を同時に発生可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の標的分子操作装置。   The target molecule manipulation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electromagnetic wave generation means can simultaneously generate electromagnetic waves having different frequencies. DNAを、所望の切断箇所で切断する段階と、
前記切断箇所の端部に存在する端部コドン若しくは該端部コドンを構成する端部塩基分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射し、前記端部コドン若しくは前記端部塩基分子を選択的に活性化し、前記切断箇所に他のコドンを接続する段階
とを含み、前記DNAの塩基配列を変更することを特徴とする標的分子操作方法。
Cleaving DNA at a desired cleavage site;
Irradiate an electromagnetic wave having a frequency equal to the natural frequency of the end codon present at the end of the cut site or the end base molecule constituting the end codon, and selectively select the end codon or the end base molecule. And a step of connecting another codon to the cleavage site, and changing the base sequence of the DNA.
前記切断箇所のコドン若しくは該コドンを構成する塩基分子の固有振動数に等しい周波数の電磁波を照射し、前記コドン若しくは前記塩基分子を選択的に励起し、前記DNAを切断することを特徴とする請求項7に記載の標的分子操作方法。   An electromagnetic wave having a frequency equal to a natural frequency of a codon at the cleavage site or a base molecule constituting the codon is irradiated to selectively excite the codon or the base molecule to cleave the DNA. Item 8. The target molecule manipulation method according to Item 7.
JP2004154603A 2004-05-25 2004-05-25 Target molecule manipulation device and target molecule manipulation method Expired - Fee Related JP4272111B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004154603A JP4272111B2 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Target molecule manipulation device and target molecule manipulation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004154603A JP4272111B2 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Target molecule manipulation device and target molecule manipulation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005334129A true JP2005334129A (en) 2005-12-08
JP4272111B2 JP4272111B2 (en) 2009-06-03

Family

ID=35488338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004154603A Expired - Fee Related JP4272111B2 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Target molecule manipulation device and target molecule manipulation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4272111B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009153421A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Canon Inc Apparatus and method for regulating substance
WO2011125600A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-13 パナソニック電工 株式会社 Method and device for cell activation
KR101834798B1 (en) * 2016-12-01 2018-03-09 서울시립대학교 산학협력단 Method and apparatus for analyzing cancer cell dna using terahertz wave
JP2018513703A (en) * 2015-02-17 2018-05-31 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Medical imaging detector

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55130640A (en) * 1979-03-30 1980-10-09 Olympus Optical Co Endoscope
JPS63249563A (en) * 1987-04-06 1988-10-17 井原 稔 Sterilizing method
JPS6449573A (en) * 1987-05-22 1989-02-27 Advanced Intaabenshiyonaru Sys Thermal blood vessel forming method and apparatus
JPH07275375A (en) * 1992-04-08 1995-10-24 France Etat Heating device using microwave
JPH0838539A (en) * 1994-07-27 1996-02-13 Arutea Japan:Kk Infrared radiator
JPH0847528A (en) * 1994-08-05 1996-02-20 Tsukasa Kishizono Device for deactiviating or decreasing bacteria or virus and the like existing in human blood
JPH11151309A (en) * 1997-09-19 1999-06-08 Otsuka Pharmaceut Factory Inc Cancer suppressor
JP2000245813A (en) * 1999-02-26 2000-09-12 Yoshio Tsuruoka Method for measuring frequency of electromagnetic wave and method for killing and eliminating microbe or the like
JP2001231870A (en) * 2000-02-23 2001-08-28 Olympus Optical Co Ltd Moisturizing treatment apparatus
JP2003088527A (en) * 2001-09-19 2003-03-25 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic device
JP2003518617A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ピコメトリックス インコーポレイテッド System and method for monitoring changes in the state of matter by terahertz radiation
JP2003324226A (en) * 2002-04-27 2003-11-14 Semiconductor Res Found Terahertz wave oscillation amplifying mixer

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55130640A (en) * 1979-03-30 1980-10-09 Olympus Optical Co Endoscope
JPS63249563A (en) * 1987-04-06 1988-10-17 井原 稔 Sterilizing method
JPS6449573A (en) * 1987-05-22 1989-02-27 Advanced Intaabenshiyonaru Sys Thermal blood vessel forming method and apparatus
JPH07275375A (en) * 1992-04-08 1995-10-24 France Etat Heating device using microwave
JPH0838539A (en) * 1994-07-27 1996-02-13 Arutea Japan:Kk Infrared radiator
JPH0847528A (en) * 1994-08-05 1996-02-20 Tsukasa Kishizono Device for deactiviating or decreasing bacteria or virus and the like existing in human blood
JPH11151309A (en) * 1997-09-19 1999-06-08 Otsuka Pharmaceut Factory Inc Cancer suppressor
JP2000245813A (en) * 1999-02-26 2000-09-12 Yoshio Tsuruoka Method for measuring frequency of electromagnetic wave and method for killing and eliminating microbe or the like
JP2003518617A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ピコメトリックス インコーポレイテッド System and method for monitoring changes in the state of matter by terahertz radiation
JP2001231870A (en) * 2000-02-23 2001-08-28 Olympus Optical Co Ltd Moisturizing treatment apparatus
JP2003088527A (en) * 2001-09-19 2003-03-25 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic device
JP2003324226A (en) * 2002-04-27 2003-11-14 Semiconductor Res Found Terahertz wave oscillation amplifying mixer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009153421A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Canon Inc Apparatus and method for regulating substance
WO2011125600A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-13 パナソニック電工 株式会社 Method and device for cell activation
JP2018513703A (en) * 2015-02-17 2018-05-31 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Medical imaging detector
KR101834798B1 (en) * 2016-12-01 2018-03-09 서울시립대학교 산학협력단 Method and apparatus for analyzing cancer cell dna using terahertz wave
WO2018101657A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 서울시립대학교 산학협력단 Dna analysis method and dna analysis apparatus using terahertz wave
GB2572091A (en) * 2016-12-01 2019-09-18 Univ Seoul Ind Coop Found DNA analysis method and DNA analysis apparatus using terahertz wave
US11519854B2 (en) 2016-12-01 2022-12-06 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation DNA analysis method and DNA analysis apparatus using terahertz wave

Also Published As

Publication number Publication date
JP4272111B2 (en) 2009-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10842566B1 (en) Biophotonic surgical probe
US10471159B1 (en) Diagnosis, removal, or mechanical damaging of tumor using plasmonic nanobubbles
US20210298603A1 (en) Systems and methods for imaging and manipulating tissue
Shashkov et al. Quantum dots as multimodal photoacoustic and photothermal contrast agents
US20020193784A1 (en) Ultrasound therapy for selective cell ablation
US20090227997A1 (en) System and method for photoacoustic imaging and monitoring of laser therapy
US8852104B2 (en) Method and apparatus for ultrasound assisted local delivery of drugs and biomarkers
JP2009511168A (en) Apparatus and method for selective removal of tissue using a combination of ultrasonic energy and cryogenic energy
US20110295125A1 (en) Apparatus and method for radio frequency ablation of a liver tumor in liver tissues
JP2012509720A (en) Photothermal treatment of soft tissue
Adelman et al. Laser technology and applications in gynaecology
US7912553B2 (en) Electromagnetic wave applicator
JP2010500091A (en) Apparatus and method for activating physiologically effective substance by ultrasound and capsule
Pan et al. Acoustic mechanogenetics
JP2021533907A (en) Identification of stones and tissues by molecular chemistry imaging
JP4272111B2 (en) Target molecule manipulation device and target molecule manipulation method
WO2022020208A1 (en) Laser treatment using acoustic feedback
Frank et al. Polymer–mineral composites mimic human kidney stones in laser lithotripsy experiments
Sarbadhikary et al. Paradigm shift in future biophotonics for imaging and therapy: Miniature living lasers to cellular scale optoelectronics
Guerra Guimarães et al. Current therapeutics and future perspectives to ocular melanocytic neoplasms in dogs and cats
Rodrigues et al. Machine Learning Enabled Photoacoustic Spectroscopy for Noninvasive Assessment of Breast Tumor Progression In Vivo: A Preclinical Study
CN102599878A (en) Integrative con-focal laparoscopic system for diagnosis and treatment
US20180133500A1 (en) Selective Cell Destruction through Electromagnetic Resonance
Deutsch Lasers and optics in health care
CN110520194A (en) Use the method for pulse energy heat treatment biological tissue

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060605

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20080331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090203

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090226

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130306

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130306

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140306

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees