WO2012144504A1 - 細胞活性化装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cell activation device that supports cell activation.
- the present invention relates to a cell activation device that acts on cancer cells and surrounding cells, activates a gene repair mechanism inherent in the cells, suppresses the growth of cancer cells, and extinguishes cancer cells.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-126275.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-126275.
- the affected part and the whole body are irradiated with infrared rays that mainly act as heat rays.
- this hyperthermia it is said that it is necessary to raise the body temperature in the deep part of the affected area to about 41 ° C. to 42 ° C.
- Patent Document 1 a patient is placed in a capsule-like container that hermetically accommodates the whole body other than the head, irradiated with infrared rays, and radiated heat by the infrared irradiation means and conduction heat by air in the sealed container are used for other than the patient's head.
- a technique has been disclosed in which the whole body is heated and the deep body temperature of the affected area reaches 41 ° C. to 42.5 ° C. in a short time.
- Patent Document 1 has the following problems. First, in the technique of Patent Document 1, it is necessary to warm the blood to 45 ° C. to 46 ° C. in order to raise the body temperature of the whole body or the affected part to about 41 ° C. to 42 ° C. For example, heparin or the like is administered, so that the treatment time is limited to about 1 hour, and a physical burden that cannot stand up for several days after the treatment occurs.
- an object of the present invention is to provide a cell activation device capable of activating a gene repair circuit inherent in a cell by irradiation with infrared rays and extracting a cell activation effect.
- Inventor Hiroki Shima who has been researching cancer treatment for many years as a doctor, has come to discover cancer treatment methods that are more effective than conventional cancer treatment methods. This research has been highly evaluated in the world, and has been published in the electronic version of the English scientific journal "Nature” (Nature Preceding: hdl: 10101 / npre. 2008.1980.1: Posted 17 Jun 2008).
- the cell activation device of the present invention was developed on the basis of new knowledge obtained by the inventor Hiroki Shima, who further advanced research, and the cells are irradiated by irradiating the cells with infrared rays with a configuration different from the conventional technology. It activates the original gene repair circuit.
- the cell activation device of the present invention is a cell activation device that irradiates cells with infrared rays, and includes a heat source unit, a temperature control unit, and an infrared radiator unit, and the infrared radiation unit unit is provided via the temperature control unit.
- a cell activation device that controls the wavelength of radiation and radiates only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less (infrared rays having a wavelength not less than the wavelength of visible light and not more than 7.5 ⁇ m) from the infrared radiator portion. is there.
- the surface of the infrared radiator portion is provided with a filter that transmits only infrared light having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less, and mainly blocks infrared light having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m that acts as a heat ray, It is preferable that the cell is irradiated with only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less.
- pores are provided on the surface of the infrared radiator, and by setting the pore diameter to 15 ⁇ m or less, infrared rays having a wavelength larger than 7.5 ⁇ m, which mainly acts as heat rays, can be generated. It is preferable that the cell is irradiated with only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less.
- the depth of the pores on the surface of the infrared radiator portion is larger than the diameter so that the radiation from the infrared radiator portion has directivity.
- the said structure is larger than 7.5 micrometers which acts as a 1st filter which is the water filter which filled the inside with the quartz glass container on the surface of the said infrared radiation body part, and mainly acts as a heat ray. It is preferable to provide a second filter that blocks infrared rays having a wavelength.
- the temperature control unit is to maintain the temperature distribution of the heat source unit to be substantially constant, and to maintain the surface temperature of the infrared radiator to be within a specific temperature range. It is preferable that
- the cell activation device of the present invention cuts the wavelength that heats the body greatly as a heat ray out of infrared rays, and irradiates only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less, thereby improving the gene repair mechanism of each cell. It can be activated and has the effect of transforming cancer cells into normal cells and extinguishing cancer cells by setting up an apoptotic circuit. In addition, an effect of preventing normal cells around cancer cells from becoming cancerous can be expected. In addition, since the cell activation device of the present invention can activate normal cells, it is effective not only for preventing cancer but also for preventing other diseases.
- Diagram showing the spectral reflectance of the rubber material used in this experiment Diagram showing the spectral transmittance of a petri dish made of polystyrene, the spectral transmittance of a flexible disk made of polystyrene, and the spectral transmittance of silicon
- the figure which shows the experimental result which irradiated infrared rays with a wavelength of 7.5 micrometers or less with respect to a human cancer cell and a normal cell A diagram showing the spectral transmittance of water molecules and carbon dioxide molecules in the atmosphere, which is a clue to knowing the infrared transmittance of water molecules
- FIG. The figure which shows the result of the experiment shown in FIG.
- FIG. The figure which shows typically the relationship between the depth (d) and diameter (r) of a pore, and the directivity of the infrared rays reflected
- FIG. 1 is a diagram showing an outline of an experiment for confirming the effect on human cancer cells by irradiation with infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less using a cancer cell specimen.
- the specimen 10 and the culture solution 20 are placed in a petri dish 40, an infrared radiation material 30a is disposed on the upper side of the petri dish 40, and an infrared reflecting material 30b is laid on the lower side of the petri dish 40.
- FIG. 1B is a longitudinal sectional view showing the positional relationship of the components shown in FIG.
- the specimen 10 is a tissue piece containing human cancer cells.
- human-derived prostate cancer cells were used.
- the culture solution 20 may have a general culture solution composition.
- an amino acid solution containing fetal bovine serum, L-glutamine, and penicillin was used.
- Infrared radiation materials 30a and 30b are materials that radiate infrared rays.
- a rubber material manufactured by Yamamoto Chemical Co., Ltd.
- FIG. 2 is a diagram showing the spectral reflectance of the rubber material used in this experiment. As shown in FIG. 2, the spectral characteristics of the infrared radiation materials 30a and 30b used in this experiment show a substantially flat spectral characteristic over 1 to 20 ⁇ m.
- the petri dish 40 was made of polystyrene.
- the spectral transmittance is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the infrared rays of 5 ⁇ m or more are substantially blocked, and the transmittance is zero when it is 7.5 ⁇ m or more.
- FIG. 3 shows the spectral transmittance of the petri dish used in the experiment and the spectral transmittance of the flexible disk made of the same polystyrene material.
- the spectral transmittance of silicon (Si) is also shown.
- the spectral transmittance of silicon (Si) shows a substantially flat spectral characteristic. A filter using a silicon material will be described later.
- the petri dish 40 functions as a filter.
- infrared rays radiated from the infrared radiation materials 30a and 30b infrared rays larger than 7.5 ⁇ m are blocked by the petri dish 40, and the specimen 10 has 7.5 ⁇ m. Only the following infrared rays are irradiated.
- the temperature in the incubator in which the experimental apparatus shown in FIG. 1 was installed that is, the chamber of the culture tank was maintained at 37 ° C., and the carbon dioxide gas concentration was maintained at 5% as in the general culture experiment.
- the temperature of the culture solution 20 in the petri dish 40 slightly increased to 37.68 ° C. due to the addition of the cell growth heat of the specimen 10 when the infrared radiation materials 30a and 30b were installed.
- the temperature was 37.32 ° C. even when the cell growth heat of the specimen 10 was added.
- the experiment period is 28 days, the temperature in the incubator is always kept at 37 ° C., and the culture of the specimen 10 is continued for 21 days while the temperature of the specimen 10 is 37.68 ° C. Then, each cancer cell is put in the culture solution 20 in the petri dish 40 again, and further cultured for 7 days.
- the cancer cell is collected on the 29th day, and the number of living cancer cells is counted. did.
- the number of viable cells was examined by performing an XTT assay.
- the kit used is Cell Proliferation Kit II (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany).
- FIG. 4 shows the experimental results.
- the graph shows the percentage increase in the number of cells on the 29th day as a percentage based on the number of cells on the 21st day.
- the cancer cells the number of cancer cells when the infrared radiation materials 30a and 30b are installed is statistically significantly reduced by 58.5% as compared with the case where the infrared radiation materials 30a and 30b are not installed. And 41.5%.
- normal cells human epithelial cells
- the number of normal cells when the infrared radiation materials 30a and 30b are installed is statistically significantly 69.compared with the case where the infrared radiation materials 30a and 30b are not installed. It increased by 5% to 169.5%.
- the reason why the gene repair circuit is activated is not simply that the temperature of the specimen 10 is maintained at 37.68 ° C., but infrared rays associated with cell growth are reflected by the infrared radiation materials 30a and 30b. It is considered that infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m were blocked, and infrared rays of 7.5 ⁇ m or less were irradiated on the specimen 10 and reached the deep part of the specimen 10.
- the petri dish 40 functions as a filter, and among infrared rays emitted from the infrared emitting materials 30a and 30b at 37.68 ° C., infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m It is blocked by the petri dish 40, and the specimen 10 is irradiated with only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less.
- the infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less that have passed through the petri dish 40 pass through the air with a carbon dioxide concentration of 5% in the petri dish 40, and pass through the culture solution, the cell wall, and further the cytoplasm.
- the spectral transmittance due to carbon dioxide molecules is almost transmitted through infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less as shown in the partial absorption spectrum.
- there are innumerable minute holes of about 2 to 7 ⁇ m in the cell, such as pores on the mitochondrial surface it is considered that infrared rays having a wavelength smaller than the diameter of these holes enter the cytoplasm from the cell wall.
- the human body is composed of moisture.
- the spectral transmittance by water molecules shows that infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less are almost transmitted except for infrared rays having some wavelengths.
- infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less reach the deep part of the specimen 10 to activate the gene repair circuit and apoptotic circuit of the cancer cells of the specimen 10, and the number of cancer cells Is considered to have decreased.
- Bio Rubber registered trademark
- Biorubber used as an infrared radiation material in this experiment is usually used as an infrared reflective material to be worn on the human body.
- Biorubber registered trademark
- Biorubber is worn in the form of a wet suit or the like as a clothing material of the human body, and the infrared rays radiated from the human body are reflected back to the human body again.
- simply wearing the original Biorubber (registered trademark) on the human body will only receive infrared rays emitted from the human body with a body temperature of 36.5 ° C. and return to the human body side. Is lacking.
- FIG. 6 confirms the efficacy against human cancer cells in the case of a reflective configuration that receives the infrared rays radiated from the human body and reflects them to the human body side using Biorubber (registered trademark) without using the heat source part. It is a figure which shows the mode of experiment. Here, it experimented using the nude mouse. In this experimental example, filters for adjusting the wavelength of infrared rays are not provided.
- Biorubber registered trademark
- FIG. 6 Biorubber (registered trademark) is shown only on the upper surface of the gauge and is not shown on the other surfaces, but actually, the side and bottom surfaces are also covered with Biorubber (registered trademark). As shown in FIG.
- mice 300a and 300b transplanted with cancer cells are placed in separate gauges 200a and 200b, and the gauge 200a shown in the upper section is covered with Bio Rubber (registered trademark), which is an infrared radiation material 110.
- the infrared radiation material 110 is not provided around the gauge 200b shown in the lower part.
- nude mice 300a and 300b About 3 million human prostate cancer cells were transplanted subcutaneously into the back of nude mice 300a and 300b, and the size of tumor growth was observed. Since nude mice do not have T cells, rejection does not occur.
- the nude mouse 300a having a gauge 200a is constantly irradiated with infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less, but the nude mouse 300b having a gauge 200b is bred in a normal environment without being irradiated with infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less. Has been.
- the mouse 300a and the mouse 300b radiate infrared rays corresponding to the body temperature to the surroundings.
- the infrared ray emitting material 110 is provided on the gauge 200a side, the infrared rays are reflected, and the infrared ray is reflected from the infrared ray emitting material 110 to the mouse 300a. Will be returned again.
- the experiment was conducted for 93 days while keeping the temperature in the gauge at 23 ° C. and the humidity at 40%. The experimental results are shown in FIG. If human cancer cells are simply left unattended, they will continue to grow in the mouse, and the number of cells will increase. As shown in FIG.
- the cell activation device 100 of the present invention includes a heat source unit, devised so that the wavelength of infrared rays to be irradiated is 7.5 ⁇ m or less, and activates normal cells, resulting in abnormalities such as human cancer cells. The effect of suppressing cell proliferation is obtained as early as possible.
- the cell activation device of the present invention actively radiates infrared rays of 7.5 ⁇ m or less while using the infrared reflecting material 110, and constantly radiates infrared rays to the affected area,
- the gene repair circuit inherent to cells such as cancer cells is activated.
- the cell activation device of the present invention has a so-called human body non-contact type device configuration. Since conventional Biorubber (registered trademark) is applied to the human body, it is always worn 24 hours a day to radiate infrared rays to the affected area as in the above experiment. This is because it will deprive the patient of freedom of action.
- Biorubber registered trademark
- FIG. 8 is a diagram schematically showing the basic configuration of the cell activation device 100 of the present invention.
- the cell activation device 100 of the present invention irradiates infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less.
- it is an infrared irradiation apparatus that irradiates infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less from the outside with a so-called non-contact type that is installed at a position away from the patient affected area.
- the cell activation device 100 includes an infrared radiation unit 110, a heat source unit 120, an infrared wavelength adjustment unit 130, and a temperature control circuit 140.
- the infrared radiation unit 110 is a material that radiates infrared rays, and radiates infrared rays according to temperature.
- the material is not particularly limited as long as the material emits infrared rays in proportion to the temperature.
- Bio Rubber registered trademark
- ceramics such as roof tiles, copper plates, and metal materials such as aluminum plates can be used.
- the heat source unit 120 generates heat and supplies heat to the infrared radiation unit 110.
- the heat source unit 120 is not particularly limited as long as its heat generation amount can be controlled, but for example, a heat source unit such as a planar heater that can control the temperature with current / voltage can be applied.
- the infrared wavelength adjusting unit 130 is an element that cuts infrared rays having a wavelength larger than 7.5 ⁇ m, which acts as heat rays, and transmits only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less effective for cell activation.
- an optical filter is used.
- suitable materials for the filter include the aforementioned Biorubber (registered trademark), water, and polystyrene resin. In addition to water and polystyrene resin, there is no particular limitation as long as the material has a characteristic of cutting infrared light having a wavelength larger than 7.5 ⁇ m and allowing infrared light having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less to pass.
- the temperature control circuit 140 is a circuit that accurately controls the temperature of the heat source unit 120.
- the temperature control circuit There are various circuit configurations of the temperature control circuit, but it is a known technique and is not particularly limited. In this example, in order to adjust the temperature by receiving the input voltage (AC 100 V), for example, a voltage control circuit is included.
- infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m that act as heat rays can be cut, and only infrared rays of 7.5 ⁇ m or less useful for cell activation can be irradiated toward the affected area. .
- FIG. 9 is a configuration example of a cell activation bed to which the principle of the cell activation device of the present invention is applied.
- a heat source, an infrared radiation material, and a filter are incorporated in the lower part of the bed, and an infrared ray of 7.5 ⁇ m or less is constantly irradiated from below the bed just by the patient sleeping on the bed. It has become.
- the heat source part is provided at the lower part of the bed, it is necessary to take sufficient heat dissipation measures so as not to accumulate heat.
- the heat source unit 120, the infrared radiation material 110, and the filter 130 are incorporated in the lower part of the bed.
- the heat source unit 120, the infrared radiation material 110, and the filter 130 are incorporated in a ceiling illuminating body, etc. It may be a type that emits infrared light having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less from the overhead.
- FIG. 10 is a diagram schematically showing a gene repair mechanism.
- a cycle in which a gene is normally repaired in a cell in which the gene is damaged is schematically shown. If the gene repair circuit is activated, a damaged gene of a cancerous cell can be repaired and converted into a normal cell. On the other hand, in a state where human cancer cells grow, the gene repair mechanism inherent to the cells does not function well, and the cancer progresses because the human cancer cells repeat proliferation.
- the cell activation device 100 of the present invention activates this gene repair mechanism inherent in each cell, thereby returning a cell that has become cancerous to a normal cell, and a cell that has become cancerous. It promotes the apoptosis of human cancer cells by killing them. Moreover, the effect which protects the canceration of the normal cell around a cancer cell is also anticipated.
- the filter is used as a component that cuts infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m.
- the component that blocks infrared rays larger than 5 ⁇ m is not limited to an optical filter, and other components can be substituted.
- an example in which components other than the optical filter are substituted will be described.
- the surface of a resin plate, roof tile, or other member can be replaced with a material provided with pores having a size about twice the infrared wavelength to be cut.
- a member having a large number of pores on the surface has a property that a wavelength larger than about 1/2 of the pore diameter does not pass. If the pore diameter is about 15 ⁇ m, the cutoff frequency is Since the thickness is 7.5 ⁇ m, it is possible to exhibit a function equivalent to the filter characteristic of cutting infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m, and the filter can be replaced.
- FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a basic configuration of the cell activation device 100a according to the second embodiment.
- the cell activation device 100a according to the second embodiment is an example including a ceramic 130a having a high infrared emissivity such as a roof tile having a large number of pores having a diameter of 15 ⁇ m on the surface. Note that a plate-like body other than the ceramic 130a can be applied as long as the pores can be processed.
- infrared rays radiated from the infrared radiation material 130a In the configuration of FIG. 12, among infrared rays radiated from the infrared radiation material 130a, only infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less pass through the plate, and infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m are blocked by the plate. . Infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m blocked by these plates re-emit infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less due to the action of temperature radiation, which helps to improve infrared radiation efficiency. In the configuration using this plate-like body, directivity can be given in the direction of infrared rays. FIG.
- FIG. 13 is a diagram schematically showing the relationship between the depth (d) and diameter (r) of the pores and the directivity of the reflected infrared rays. It is known that directivity occurs in the configuration in which pores are provided on the surface of ceramics 130a, which is an infrared radioactive material, depending on the relationship between the diameter and depth of the pores. That is, there is a property that the directivity in the axial direction of the pore increases as the depth of the pore becomes deeper than the diameter of the pore.
- FIG. 14 is a diagram schematically showing a quartz glass water filter 130b filled with water. Since quartz glass itself has a substantially constant spectral transmittance with respect to infrared rays having a wavelength of 1 to 10 ⁇ m, the performance of the quartz glass water filter 130b in which water is enclosed is determined by the spectral transmittance of water. Since water absorbs infrared rays having a wavelength greater than 7.5 ⁇ m and does not transmit it, but transmits infrared rays having a wavelength of 7.5 ⁇ m or less, the water filter 130b made of quartz glass encapsulating water has the infrared ray shown in Example 1.
- optical filter 130 It can be an alternative component of the optical filter 130 that is the wavelength adjusting unit.
- an optical filter that cuts an infrared ray having a wavelength of 10 ⁇ m or more.
- the cell activation device of the present invention can be widely used as a device for cell activation.
- it can be widely used to support cancer treatment, and a patient can support cancer treatment while living daily life.
Abstract
従来技術の癌に対する温熱治療の問題点を解決することを目的とし、癌の進行を抑え、癌細胞の消滅に資することができる細胞活性化装置を提供する。本発明の細胞活性化装置１００は、癌細胞を含む患部に対して、熱線として作用する７．５μｍより大きな波長の赤外線をカットし、７．５μm以下の波長の赤外線を照射せしめることにより、細胞が本来備えている遺伝子修復機構を活性化して癌治療を支援する。７．５μｍ以下の波長を用いた赤外線照射療法は、遺伝子修復機構を活性化するという本来の人体の細胞が持つ機能を呼び起こす緩やかな療法であり、患者の非接触で赤外線を照射するタイプとすれば、身体の自由度を奪うこともなく、日常生活を送りながら細胞を活性化させることができる。
Description
本発明は、細胞の活性化を支援する細胞活性化装置に関する。特に、癌細胞および周辺細胞に対して働きかけ、細胞が本来備える遺伝子修復機構を活性化し、癌細胞の増殖を抑制し、癌細胞を消滅させる細胞活性化装置に関する。
現状の癌治療では、発見が遅れると完治できず、たとえ早期に発見しても癌の発生部位によっては摘出手術ができない場合もあり、放射線療法や化学療法等では副作用を伴うなど、多くの問題が山積している。また、たとえ早期に発見でき癌の発生部位が摘出可能な部位であっても、癌摘出という外科的治療は人体に損傷を与える侵襲的治療方法である。
このような現状を踏まえ、癌治療研究および癌治療用の機器開発は活発に行われているが、まだ決定的な癌治療方法は見出されていないのが現状である。
このような現状を踏まえ、癌治療研究および癌治療用の機器開発は活発に行われているが、まだ決定的な癌治療方法は見出されていないのが現状である。
従来の公知文献の中において、非侵襲的治療である癌治療方法として温熱療法に関するもの（特許文献１：特開２００３－１２６２７５号公報）がある。特許文献１の中では、癌細胞が高温に弱いとの仮定のもと、主に熱線として作用する赤外線を患部や全身に照射するものである。この温熱療法では患部深部の体温を４１℃～４２℃程度に上げることが必要であるとされている。
特許文献１では、頭部以外の全身を密閉収容するカプセル状の容器に患者を入れ、赤外線を照射して赤外線照射手段による輻射熱と密閉容器内の空気による伝導熱とによって患者の頭部以外のほぼ全身を加温し、患部の深部体温を短時間で４１℃～４２．５℃に到達させる技術が開示されている。
特許文献１では、頭部以外の全身を密閉収容するカプセル状の容器に患者を入れ、赤外線を照射して赤外線照射手段による輻射熱と密閉容器内の空気による伝導熱とによって患者の頭部以外のほぼ全身を加温し、患部の深部体温を短時間で４１℃～４２．５℃に到達させる技術が開示されている。
上記特許文献１の技術には以下の問題がある。
まず、特許文献１の技術では、全身または患部の深部体温を４１℃～４２℃程度に上げるためには血液を４５℃～４６℃に加温する必要があり、通常血液の凝固を防止する等のために例えばへパリン等を投与するため、治療時間は１時間程度が限度であり、治療後数日間は立ち上がれないほどの肉体的負担を生ずることである。
まず、特許文献１の技術では、全身または患部の深部体温を４１℃～４２℃程度に上げるためには血液を４５℃～４６℃に加温する必要があり、通常血液の凝固を防止する等のために例えばへパリン等を投与するため、治療時間は１時間程度が限度であり、治療後数日間は立ち上がれないほどの肉体的負担を生ずることである。
また、特許文献１の技術では、体温を上昇させることを目的として赤外線の輻射熱を人体に加えるため、患部体温を４１℃～４２℃に上げるには皮膚の温度が６５℃以上となるため、長時間照射すると低温やけどを生ずる。このため、治療時間はやはり１時間程度が限度とされていた。
一方、正常細胞については生理的範囲である４３℃以下に抑える必要があるため、正常細胞を保護しつつ患部体温を４１℃～４２℃に上げることは難しいという問題があった。
一方、正常細胞については生理的範囲である４３℃以下に抑える必要があるため、正常細胞を保護しつつ患部体温を４１℃～４２℃に上げることは難しいという問題があった。
そこで、本発明は、赤外線の照射により細胞が本来持つ遺伝子修復回路を活性化し、細胞活性化効果を引き出すことができる細胞活性化装置を提供することを目的とする。
発明者島博基は医者として癌治療の研究に長年続ける中、従来の癌治療方法より一層効果の上がる癌治療方法を発見するに至った。この研究は世界で高く評価され、英科学専門誌「ネイチャー」の電子版（Nature Preceding : hdl : 10101/ npre. 2008.1980.1: Posted 17 Jun 2008）に掲載されるに至っている。
本発明の細胞活性化装置は、発明者島博基がさらに研究を進めて得た新たな知見をもとに開発したものであり、従来技術とは異なる構成により赤外線を細胞に照射することにより細胞本来が持つ遺伝子修復回路を活性化させるものである。
本発明の細胞活性化装置は、発明者島博基がさらに研究を進めて得た新たな知見をもとに開発したものであり、従来技術とは異なる構成により赤外線を細胞に照射することにより細胞本来が持つ遺伝子修復回路を活性化させるものである。
本発明の細胞活性化装置は、細胞に赤外線を照射せしめる細胞活性化装置であって、熱源部と温度制御部と赤外線放射体部を備え、前記温度制御部を介して前記赤外線放射体部の輻射線の波長を制御し、前記赤外線放射体部から７．５μｍ以下の波長の赤外線（可視光の波長以上でかつ７．５μｍ以下の波長の赤外線）のみを細胞に放射せしめる細胞活性化装置である。
ここで、上記構成において、前記赤外線放射体部の表面に７．５μm以下の波長の赤外線のみを透過させるフィルターを備え、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を遮断し、７．５μm以下の波長の赤外線のみを前記細胞に照射する構成とすることが好ましい。
また、上記構成において、前記赤外線放射体部の表面に細孔が設けられ、細孔の径を１５μｍ以下にすることにより、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を発生せず、７．５μm以下の波長の赤外線のみを前記細胞に照射せしめる構成とすることが好ましい。
また、上記構成において、前記赤外線放射体部の表面の前記細孔の深さを前記径よりも大きくし、前記赤外線放射体部からの放射線に指向性を持たせた構造とすることが好ましい。
また、上記構成において、前記赤外線放射体部の表面に、石英ガラス製の容器でその内部に水を満たした水性フィルターである第１のフィルターと、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を遮断する第２のフィルターとを設けた構成とすることが好ましい。
また、上記構成において、前記温度制御部は前記熱源部の温度分布を略一定に維持せしめるものであり、また、前記赤外線放射体部の表面温度を特定温度の範囲内となるように維持せしめるものであることが好ましい。
本発明の細胞活性化装置は、赤外線のうち、熱線として身体を大きく加温してしまう波長をカットし、７．５μｍ以下の波長の赤外線のみを照射することにより、各細胞の遺伝子修復機構を活性化することができ、癌細胞を正常細胞に転化させたり、アポトーシス回路を立ち上げることにより癌細胞を消滅させたりする効能が認められる。また、癌細胞の周囲の正常細胞が癌化することを防止させたりする効果も期待できる。
また、本発明の細胞活性化装置は、正常細胞を活性させることができるので、癌の予防のみならず、他の疾病の予防にも役立つ効能が認められる。
また、本発明の細胞活性化装置は、正常細胞を活性させることができるので、癌の予防のみならず、他の疾病の予防にも役立つ効能が認められる。
１０ 検体
２０ 培養液
３０ 赤外線放射部
４０ フィルター
１００ 細胞活性化装置
１１０ 熱源部
１２０ 赤外線放射部
１３０ 赤外線波長調整部（光学フィルター）
１３０ａ セラミックス
１３０ｂ 石英ガラス製水フィルター
１４０ 温度制御回路
２０ 培養液
３０ 赤外線放射部
４０ フィルター
１００ 細胞活性化装置
１１０ 熱源部
１２０ 赤外線放射部
１３０ 赤外線波長調整部（光学フィルター）
１３０ａ セラミックス
１３０ｂ 石英ガラス製水フィルター
１４０ 温度制御回路
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例により具体的に説明する。なお、本発明の技術的思想の範囲はこれらの実施例の具体的な形状や数値に限定されるものではない。
まず、本発明の細胞活性化装置１００の基本原理の知見が得られる実験を示す。
図１は、癌細胞検体を用いた７．５μｍ以下の波長の赤外線照射によるヒト癌細胞に対する効果を確認する実験の概要を示す図である。
図１（ａ）に示すように、シャーレ４０内に検体１０と培養液２０を入れ、シャーレ４０の上側に赤外線放射材料３０ａを配し，シャーレ４０の下側にも赤外線反射材料３０ｂを敷いたものを用意した。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した各構成の位置関係を示した縦断面図である。
図１は、癌細胞検体を用いた７．５μｍ以下の波長の赤外線照射によるヒト癌細胞に対する効果を確認する実験の概要を示す図である。
図１（ａ）に示すように、シャーレ４０内に検体１０と培養液２０を入れ、シャーレ４０の上側に赤外線放射材料３０ａを配し，シャーレ４０の下側にも赤外線反射材料３０ｂを敷いたものを用意した。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した各構成の位置関係を示した縦断面図である。
検体１０は、ヒト癌細胞を含む組織片である。一例としてヒト由来の前立腺癌細胞を用いた。
培養液２０は、一般的な培養液組成で良い。ここでは、ウシ胎仔血清、Ｌ－グルタミン、ペニシリンを含むアミノ酸液を用いた。
赤外線放射材料３０ａ，３０ｂは、赤外線を放射する素材であり、この実験では一例としてゴム製平板に微小な穴を開け、人体から放射される赤外線を反射する構造としたラバー素材（山本化学工業製：バイオラバー（登録商標））を用いた。図２は本実験に用いたラバー素材の分光反射率を示す図である。図２に示すように、本実験に用いた赤外線放射材料３０ａ，３０ｂの分光特性は１～２０μｍにわたってほぼフラットな分光特性を示すものとなっている。
培養液２０は、一般的な培養液組成で良い。ここでは、ウシ胎仔血清、Ｌ－グルタミン、ペニシリンを含むアミノ酸液を用いた。
赤外線放射材料３０ａ，３０ｂは、赤外線を放射する素材であり、この実験では一例としてゴム製平板に微小な穴を開け、人体から放射される赤外線を反射する構造としたラバー素材（山本化学工業製：バイオラバー（登録商標））を用いた。図２は本実験に用いたラバー素材の分光反射率を示す図である。図２に示すように、本実験に用いた赤外線放射材料３０ａ，３０ｂの分光特性は１～２０μｍにわたってほぼフラットな分光特性を示すものとなっている。
シャーレ４０はポリスチレン製のものを用いた。その分光透過率を図３に示す。図３に示すように、５μｍ以上の赤外線はほぼ遮断され、７．５μｍ以上となると透過率はゼロとなっている。図３には実験に用いたシャーレの分光透過率と、同じポリスチレン製素材のフレキシブルディスクの分光透過率を併せて示している。また、シリコン（Ｓｉ）の分光透過率も示している。シリコン（Ｓｉ）の分光透過率はほぼフラットな分光特性を示すものとなっている。シリコン素材を用いたフィルターについては後述する。
図１に示す実験構成においてシャーレ４０がフィルターの働きをし、赤外線放射材料３０ａ，３０ｂから放射された赤外線のうち、７．５μｍより大きな赤外線はシャーレ４０により遮断され、検体１０には７．５μｍ以下の赤外線のみが照射される仕組みとなっている。
図１に示した実験装置を設置したインキュベータ内即ち培養槽の庫内の温度を３７℃に保ち、一般の培養実験と同様、炭酸ガス濃度を５％に保った。
図１に示した実験装置を設置したインキュベータ内即ち培養槽の庫内の温度を３７℃に保ち、一般の培養実験と同様、炭酸ガス濃度を５％に保った。
実験を開始すると、シャーレ４０内の培養液２０の温度は、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置した場合には検体１０の細胞増殖熱も加わるため少し高くなり３７．６８℃となったが、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置しない場合は検体１０の細胞増殖熱も加わっても３７．３２℃であった。
実験期間は２８日間行い、インキュベータ内の温度を常時３７℃に保ち、検体１０等の温度が３７．６８℃となった状態にて２１日間検体１０の培養を続けた後、生きている癌細胞を集めて数を勘定した後、各癌細胞を再びシャーレ４０内の培養液２０に入れて、さらに７日間培養した後に２９日目に癌細胞を回収し、生きている癌細胞の数を勘定した。細胞増殖数はＸＴＴアッセイを行って生細胞数を調べた。使用したキットはCell Proliferation Kit II (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany)である。
実験期間は２８日間行い、インキュベータ内の温度を常時３７℃に保ち、検体１０等の温度が３７．６８℃となった状態にて２１日間検体１０の培養を続けた後、生きている癌細胞を集めて数を勘定した後、各癌細胞を再びシャーレ４０内の培養液２０に入れて、さらに７日間培養した後に２９日目に癌細胞を回収し、生きている癌細胞の数を勘定した。細胞増殖数はＸＴＴアッセイを行って生細胞数を調べた。使用したキットはCell Proliferation Kit II (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany)である。
図４に実験結果を示す。グラフは、２１日目の細胞数を基点にして２９日目の細胞数増加率を％で表している。
実験の結果、癌細胞に関しては、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置しない場合に比較して、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置した場合の癌細胞数は統計学的に有意に５８．５％減少し、４１．５％となった。一方、正常細胞（ヒト上皮細胞）に関しては、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置しない場合に比較して、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置した場合の正常細胞数は統計学的に有意に６９．５％増加し、１６９．５％となった。
実験の結果、癌細胞に関しては、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置しない場合に比較して、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置した場合の癌細胞数は統計学的に有意に５８．５％減少し、４１．５％となった。一方、正常細胞（ヒト上皮細胞）に関しては、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置しない場合に比較して、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂを設置した場合の正常細胞数は統計学的に有意に６９．５％増加し、１６９．５％となった。
以上の実験結果から、ヒト癌細胞が５８．５％も死滅した理由としては、２つ考えられる。１つ目は、培養液２０の温度が３７．６８℃において、図１（ｃ）の上段に示すように、細胞においてアポトーシス回路が立ち上がり、ヒト癌細胞等の異常細胞が自滅するに至るためと考えられる。また、２つ目は、図１（ｃ）の中段に示すように、ヒト癌細胞において遺伝子修復回路が立ち上がり、癌細胞が正常化に向かうために癌細胞特有の速い増殖速度が遅くなってきたと考えられる。つまり、遺伝子修復機構が活性化され、癌細胞が減少し、正常細胞に修復されたことが分かる。
一方、正常細胞（ヒト上皮細胞）では、細胞が活性化されて活発に増殖するとともに遺伝子修復機構も活性化されていることが分かる。つまり、アポトーシス回路が立ち上がらず、細胞の増殖が良くなるのは損傷を受けた正常細胞の遺伝子が修復されるからであると考えられる。
遺伝子修復回路が活性化された理由は、単に検体１０の温度が３７．６８℃に保たれたことではなく、赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂにより細胞増殖に伴う赤外線が反射され、さらに、シャーレ４０により７．５μｍより大きな波長の赤外線は遮断され、７．５μｍ以下の赤外線が検体１０に照射され、検体１０の深部まで到達したためと考えられる。
ここで、７．５μｍ以下の波長の赤外線が検体１０の深部に到達するものであるか否かを考察する。上記したように、図１に示す実験構成では、シャーレ４０がフィルターの働きをし、３７．６８℃の赤外線放射材料３０ａおよび３０ｂから放射された赤外線のうち、７．５μｍより大きな波長の赤外線はシャーレ４０により遮断され、検体１０には７．５μｍ以下の波長の赤外線のみが照射される仕組みとなっている。
シャーレ４０を通過した７．５μｍ以下の波長の赤外線は、シャーレ４０内の炭酸ガス濃度が５％の気中を通過し、培養液、細胞壁、さらには細胞質を通過することとなる。炭酸ガス分子による分光透過率は図５に示すように一部吸収スペクトルに示されている如く７．５μｍ以下の波長の赤外線はほぼ透過することが分かる。また、ミトコンドリア表面の細孔など、２～７μｍ程度の微小な穴が細胞中に無数にあるので、これら穴の径よりも小さい波長の赤外線は細胞壁から細胞質内に入射するものと考えられる。また、人体は約９０％が水分で構成されている。水分子による分光透過率は図５に示すように７．５μｍ以下の波長の赤外線は一部の波長の赤外線を除き、ほぼ透過することが分かる。
以上の考察から、図１に示す実験構成において、７．５μｍ以下の波長の赤外線が検体１０の深部まで到達し、検体１０の癌細胞の遺伝子修復回路とアポトーシス回路を活性化させ、癌細胞数を減少させたものと考えられる。
次に、赤外線反射材料として使用したバイオラバー（登録商標）の特性について述べる。
本実験で赤外線放射材料として用いたバイオラバー（登録商標）は、通常、人体に被服する赤外線反射材料として用いられているものである。つまり、バイオラバー（登録商標）は人体の被服素材としてウェットスーツ等の形で装着し、人体から放射された赤外線を再び人体に反射帰還するものである。つまり、本来のバイオラバー（登録商標）を、人体に装着したのみでは体温３６．５℃の人体から放射された赤外線を受けて人体側に帰還するだけのものとなり、輻射する赤外線において必要な強度が不足している。
本実験で赤外線放射材料として用いたバイオラバー（登録商標）は、通常、人体に被服する赤外線反射材料として用いられているものである。つまり、バイオラバー（登録商標）は人体の被服素材としてウェットスーツ等の形で装着し、人体から放射された赤外線を再び人体に反射帰還するものである。つまり、本来のバイオラバー（登録商標）を、人体に装着したのみでは体温３６．５℃の人体から放射された赤外線を受けて人体側に帰還するだけのものとなり、輻射する赤外線において必要な強度が不足している。
図６は、熱源部を用いずに、バイオラバー（登録商標）を用いて、人体から輻射される赤外線を受けて人体側に反射する反射型構成とした場合のヒト癌細胞に対する効能を確認する実験の様子を示す図である。ここではヌードマウスを用いて実験した。なお、この実験例では赤外線の波長を調整するフィルター類は設けていない。また、図６ではバイオラバー（登録商標）はゲージの上面しか図示せず他の面では図示を省略したが実際には側面や底面にもバイオラバー（登録商標）で覆った。
図６に示すように、癌細胞を移植したマウス３００ａ，３００ｂを別々のゲージ２００ａ，２００ｂに入れ、上段に示したゲージ２００ａの周りには赤外線放射材料１１０であるバイオラバー（登録商標）で覆い、下段に示したゲージ２００ｂの周りには赤外線放射材料１１０を設けない構成としている。
図６に示すように、癌細胞を移植したマウス３００ａ，３００ｂを別々のゲージ２００ａ，２００ｂに入れ、上段に示したゲージ２００ａの周りには赤外線放射材料１１０であるバイオラバー（登録商標）で覆い、下段に示したゲージ２００ｂの周りには赤外線放射材料１１０を設けない構成としている。
ヒト前立腺癌細胞３００万個程度をヌードマウス３００ａ，３００ｂの背部皮下に移植し腫瘍の増殖の大きさを観察した。なお、ヌードマウスにはＴ細胞がないため拒絶反応が起こらない。ゲージ２００ａのヌードマウス３００ａには恒常的に７．５μm以下の波長の赤外線が照射するが、ゲージ２００ｂのヌードマウス３００ｂには７．５μm以下の波長の赤外線を照射せずに通常の環境で飼育されている。
マウス３００ａ、マウス３００ｂは体温に対応した赤外線を周囲に放射しているが、ゲージ２００ａ側では赤外線放射材料１１０が設けられているため赤外線が反射され、赤外線放射材料１１０からマウス３００ａに対して赤外線が再度帰還されることとなる。
ゲージ内の温度を２３℃、湿度を４０％に保ち、９３日間にわたり実験を行った。実験結果を図７に示す。ヒト癌細胞は単に放置しておくとマウス体内で増殖を繰り返すので細胞数は右肩上がりに増えて行く。図７に示すように、赤外線放射を行わないゲージ２００ｂのマウス３００ｂにおいてはヒト癌細胞の数は右肩上がりに増えて行っている。一方、赤外線が照射されているゲージ２００ａのマウス３００ｂは当初はヒト癌細胞の数が右肩上がりに上がってゆくが、７０日目を過ぎたあたりから有意に減少に転じている。この結果より、赤外線を照射することにより７０日間程度という長期間を要するもののヒト癌細胞が有意に減少に転じる効能が得られることが分かる。
ゲージ内の温度を２３℃、湿度を４０％に保ち、９３日間にわたり実験を行った。実験結果を図７に示す。ヒト癌細胞は単に放置しておくとマウス体内で増殖を繰り返すので細胞数は右肩上がりに増えて行く。図７に示すように、赤外線放射を行わないゲージ２００ｂのマウス３００ｂにおいてはヒト癌細胞の数は右肩上がりに増えて行っている。一方、赤外線が照射されているゲージ２００ａのマウス３００ｂは当初はヒト癌細胞の数が右肩上がりに上がってゆくが、７０日目を過ぎたあたりから有意に減少に転じている。この結果より、赤外線を照射することにより７０日間程度という長期間を要するもののヒト癌細胞が有意に減少に転じる効能が得られることが分かる。
しかし、上記の図４にまとめたように、７．５μｍ以下の波長の赤外線を照射すればヒト癌細胞に対する効能は十分に確認されていることから、図６の構成のように熱源部を設けず、マウス自体から輻射される赤外線を単にバイオラバー（登録商標）で反射した場合、効能が認められる７．５μｍ以下の波長の赤外線の照射強度が不足し、ヒト癌細胞が有意に減少に転じる効能が得られるまで７０日間程度という長期間を要したことが分かる。
つまり、単に赤外線反射材料１１０であるバイオラバー（登録商標）を人体（マウス）に被服させて人体（マウス）から輻射される赤外線を反射するのみでは７．５μｍ以下の波長の赤外線の強度が不足しているため、ヒト癌細胞増殖を抑える効果が顕れるのが遅くなったことが分かる。
そこで、本発明の細胞活性化装置１００は、熱源部を備え、照射する赤外線の波長を７．５μｍ以下となるように工夫し、正常細胞を活性化し、結果的にヒト癌細胞のような異常細胞の増殖を抑える効果をできるだけ早期に得るようにしたものである。
つまり、単に赤外線反射材料１１０であるバイオラバー（登録商標）を人体（マウス）に被服させて人体（マウス）から輻射される赤外線を反射するのみでは７．５μｍ以下の波長の赤外線の強度が不足しているため、ヒト癌細胞増殖を抑える効果が顕れるのが遅くなったことが分かる。
そこで、本発明の細胞活性化装置１００は、熱源部を備え、照射する赤外線の波長を７．５μｍ以下となるように工夫し、正常細胞を活性化し、結果的にヒト癌細胞のような異常細胞の増殖を抑える効果をできるだけ早期に得るようにしたものである。
そこで、本発明の細胞活性化装置は、赤外線反射材料１１０を用いつつ、能動的に７．５μｍ以下の赤外線を輻射させ、また、常時患部に対して赤外線を放射するようにして、正常細胞や癌細胞など細胞本来が持つ遺伝子修復回路を活性化させるものとした。
なお、本発明の細胞活性化装置は、いわゆる人体非接触型の装置構成とした。従来のバイオラバー（登録商標）は、人体に被服するものであるので、上記実験のように常時患部に対して赤外線を放射させるためには、一日２４時間常時バイオラバー（登録商標）を装着せざるを得ず、患者の行動の自由度を奪うこととなってしまうからである。
図８は、本発明の細胞活性化装置１００の基本構成を模式的に示す図である。
本発明の細胞活性化装置１００は、図８に示すように、７．５μm以下の波長の赤外線を照射するものとなっている。また、患者患部とは離した位置に設置するいわゆる非接触タイプにて７．５μｍ以下の波長の赤外線を外部から照射する赤外線照射装置となっている。
本発明の細胞活性化装置１００は、図８に示すように、７．５μm以下の波長の赤外線を照射するものとなっている。また、患者患部とは離した位置に設置するいわゆる非接触タイプにて７．５μｍ以下の波長の赤外線を外部から照射する赤外線照射装置となっている。
図８に示すように、細胞活性化装置１００は、赤外線放射部１１０、熱源部１２０、赤外線波長調整部１３０、温度制御回路１４０を備えている。
赤外線放射部１１０は、前述したように、赤外線を放射する素材であり、温度に応じて赤外線を輻射するものである。素材としては温度に比例して赤外線を放射する材料であれば特に限定する必要はない。例えば前述したバイオラバー（登録商標）、瓦などのセラミックス、銅版、アルミニウム板などの金属材料が挙げられる。
赤外線放射部１１０は、前述したように、赤外線を放射する素材であり、温度に応じて赤外線を輻射するものである。素材としては温度に比例して赤外線を放射する材料であれば特に限定する必要はない。例えば前述したバイオラバー（登録商標）、瓦などのセラミックス、銅版、アルミニウム板などの金属材料が挙げられる。
熱源部１２０は、発熱し、赤外線放射部１１０に熱を供給するものである。熱源部１２０としてはその発熱量が制御できるものであれば特に限定されないが、例えば、面状ヒーターなど電流・電圧で温度を制御できるものが適用できる。
赤外線波長調整部１３０は、熱線として作用する７．５μｍより大きな波長の赤外線をカットし、細胞活性化に有効な７．５μｍ以下の波長の赤外線のみを透過させる要素である。ここでは、光学的フィルターとする。フィルターとして適する材料としては、前述のバイオラバー（登録商標）、水、ポリスチレン樹脂などがある。なお、水やポリスチレン樹脂のほかにも７．５μｍより大きな波長の赤外線をカットし、７．５μｍ以下の赤外線を通過させる特性を備えた素材であれば特に限定されない。
なお、フィルターに熱がこもって温度が上昇しないようにフィルターを冷却する必要がある場合、ヒートシンクを用いた熱伝導放熱、媒体を用いた空冷や水冷、冷却材を用いた冷却など多様な方法が適用可能であり、このような冷却装置を搭載することができる。
なお、フィルターに熱がこもって温度が上昇しないようにフィルターを冷却する必要がある場合、ヒートシンクを用いた熱伝導放熱、媒体を用いた空冷や水冷、冷却材を用いた冷却など多様な方法が適用可能であり、このような冷却装置を搭載することができる。
温度制御回路１４０は、熱源部１２０の温度を精度良く制御する回路である。
温度制御回路の回路構成としては多様なものがあるが、公知技術であり、特に限定されない。この例では入力電圧（ＡＣ１００Ｖ）を受けて温度を調整するため、例えば電圧制御回路を含むものである。
温度制御回路の回路構成としては多様なものがあるが、公知技術であり、特に限定されない。この例では入力電圧（ＡＣ１００Ｖ）を受けて温度を調整するため、例えば電圧制御回路を含むものである。
以上の構成の細胞活性化装置１００により、熱線として作用する７．５μｍより大きな波長の赤外線をカットし、細胞活性化に有用な７．５μｍ以下の赤外線のみを患部に向けて照射することができる。
図８に示すように、非接触で細胞を活性化するための必要量の赤外線を放射する装置の実現は可能であり、７．５μより大きな熱線として作用する赤外線をフィルターによりカットし、７．５μｍ以下の赤外線を照射することで、癌細胞をアポトーシスさせるに十分な細胞活性化装置が実現可能であることが分かる。
図９は、本発明の細胞活性化装置の原理を応用した細胞活性化ベッドの構成例である。図９に示すように、ベッドの下部には熱源部と赤外線放射材料とフィルターが組み込まれており、患者がベッドに寝ているだけでベッド下方から７．５μｍ以下の赤外線が常時照射される仕組みとなっている。なお、ベッド下部に熱源部を設けるため、熱がこもらないように放熱対策は十分に行う必要がある。
なお、図９ではベッドの下部に熱源部１２０と赤外線放射材料１１０とフィルター１３０が組み込まれた構成としたが、例えば、熱源部１２０と赤外線放射材料１１０とフィルター１３０を天井照明体などに組み込み、頭上から７．５μｍ以下の波長の赤外線に放射するタイプであっても良い。
なお、図９ではベッドの下部に熱源部１２０と赤外線放射材料１１０とフィルター１３０が組み込まれた構成としたが、例えば、熱源部１２０と赤外線放射材料１１０とフィルター１３０を天井照明体などに組み込み、頭上から７．５μｍ以下の波長の赤外線に放射するタイプであっても良い。
次に、遺伝子修復回路を活性化することにより癌が治癒する原理について説明しておく。
癌が生じる原因には未解明の部分があるが、何らかの原因で遺伝子が傷ついてしまうことが挙げられる。人体の各細胞には、生来、自らの遺伝子が傷ついた場合に正常な遺伝子に戻すべく遺伝子修復機構を持っており、傷ついた遺伝子を修復する性質が備わっている。
癌が生じる原因には未解明の部分があるが、何らかの原因で遺伝子が傷ついてしまうことが挙げられる。人体の各細胞には、生来、自らの遺伝子が傷ついた場合に正常な遺伝子に戻すべく遺伝子修復機構を持っており、傷ついた遺伝子を修復する性質が備わっている。
しかし、細胞の加齢に伴う修復速度の低下や、環境要因のよる損傷速度の増大により遺伝子修復が追いつかなくなると、老化（細胞老化）と呼ばれる不可逆な休眠状態に陥るか、アポトーシスあるいはプログラム細胞死と呼ばれる細胞の自殺となるか、癌化してしまうかのいずれかとなる。結局、一部の細胞は損傷した遺伝子が修復されない限り、癌化してしまい、癌化した細胞は癌細胞として増殖してゆく。
図１０は、遺伝子修復機構を模式的に示した図である。遺伝子がダメージを受けた細胞において、遺伝子が正常に修復されるサイクルを模式的に示している。遺伝子修復回路が活性化されておれば、癌化した細胞の損傷を受けた遺伝子が修復され、正常な細胞へと転化してゆくことができる。
一方、ヒト癌細胞が増殖してゆく状態は、その細胞が本来持っている遺伝子修復機構がうまく機能せず、ヒト癌細胞が増殖を繰り返すため癌が進行することとなる。
一方、ヒト癌細胞が増殖してゆく状態は、その細胞が本来持っている遺伝子修復機構がうまく機能せず、ヒト癌細胞が増殖を繰り返すため癌が進行することとなる。
本発明の細胞活性化装置１００は、各細胞が本来持っているこの遺伝子修復機構を活性化することにより、癌化してしまっている細胞を正常細胞に戻すこと、および、癌化してしまった細胞のアポトーシスを促すことでヒト癌細胞を自滅させるものである。また、癌細胞の周囲にある正常細胞の癌化を防御する効果も期待するものである。
次に、ヒト癌細胞に対する７．５μm以下の波長の赤外線照射により癌細胞が実際に減少したことを可視化して確認した。
７．５μm以下の波長の赤外線照射を行いつつヒト癌細胞を２８日間培養し、２１日目に３５ｍｍの培養皿に細胞を移して観察した。図１１（ａ）に示すように、これらの細胞の核をプロピジウムヨウ化物で染めた後TUNEL {Termi-nal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated deoxyuridine
triphosphate (dUTP)-digoxigenin nick end labeling (TUNEL) }染色を行いガン細胞のアポトーシスを蛍光顕微鏡で観察したところ、赤外線を照射された癌細胞において断片化した細胞（矢印）が認められアポトーシスが起こっていることがわかる。
７．５μm以下の波長の赤外線照射を行いつつヒト癌細胞を２８日間培養し、２１日目に３５ｍｍの培養皿に細胞を移して観察した。図１１（ａ）に示すように、これらの細胞の核をプロピジウムヨウ化物で染めた後TUNEL {Termi-nal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated deoxyuridine
triphosphate (dUTP)-digoxigenin nick end labeling (TUNEL) }染色を行いガン細胞のアポトーシスを蛍光顕微鏡で観察したところ、赤外線を照射された癌細胞において断片化した細胞（矢印）が認められアポトーシスが起こっていることがわかる。
図１１（ｂ）に示すように、これらの細胞を１０，０００倍の倍率にて電子顕微鏡で観察すると７．５μm以下の波長の赤外線を放射された実験群の癌細胞ではミトコンドリアが膨化しクリスタが不明瞭化、また核膜の膨化と波状変化、細胞質の空胞化が起きていることが観察される。
このように、上記実験を通じて、身体の深部を加温しない７．５μm以下の波長の赤外線のみを照射することにより、各細胞の遺伝子修復機構が活性化され、癌細胞を正常細胞に転化させたり、癌細胞を消滅させたり、癌細胞の周囲の正常細胞が癌化することを防止させたりする効能が認められることが実証できた。
なお、以上の細胞実験において、照射赤外線量について便宜的に温度を用いて説明してきたが、その理由は、温度が赤外線波長と振動数がもたらすエネルギー量に依存するからである。
なお、以上の細胞実験において、照射赤外線量について便宜的に温度を用いて説明してきたが、その理由は、温度が赤外線波長と振動数がもたらすエネルギー量に依存するからである。
実施例１の構成例では、図８に示すように、７．５μｍより大きい波長の赤外線をカットする構成要素としてフィルターを用いた例となっていたが、本発明の細胞活性化装置における７．５μｍより大きい赤外線を遮断する構成要素は光学的なフィルターに限定されることなく、他のもので代替することは可能である。実施例２では光学的フィルター以外の構成要素で代替した例を説明する。
まず、光学的フィルターの代替構成要素として、表面に細孔を持った板状体がある。例えば、樹脂板、瓦、その他の部材の表面において、カットする赤外線波長の約２倍の大きさを持つ細孔を設けたものにて代替することが可能である。表面に多数の細孔を設けた部材であれば、細孔の径の約１／２より大きな波長は通過しないという性質を持っており、細孔の径を１５μｍ程度とすればその遮断周波数は７．５μｍとなるので、７．５μｍより大きい波長の赤外線をカットするというフィルターの特性と同等の機能を発揮することができ、フィルターの代替が可能となる。
図１２は、実施例２にかかる細胞活性化装置１００ａの基本構成を模式的に示す図である。
実施例２の細胞活性化装置１００ａは、図１２に示すように、表面に直径１５μｍの細孔が多数設けられた瓦などの赤外線放射率の高いセラミックス１３０ａを備えた例となっている。なお、細孔の加工が可能であれば、セラミックス１３０ａ以外の板状体であっても適用することができる。
実施例２の細胞活性化装置１００ａは、図１２に示すように、表面に直径１５μｍの細孔が多数設けられた瓦などの赤外線放射率の高いセラミックス１３０ａを備えた例となっている。なお、細孔の加工が可能であれば、セラミックス１３０ａ以外の板状体であっても適用することができる。
図１２の構成において、赤外線放射材料１３０ａから放射された赤外線のうち、７．５μｍ以下の波長の赤外線のみ板状体を通過し、７．５μｍより大きな波長の赤外線は板状体で遮断される。これらの板状体で遮断された７．５μｍより大きな波長の赤外線は温度放射の作用で７．５μｍ以下の赤外線を再放出することになり赤外線放射効率向上に役立つことになる。
なお、この板状体を用いた構成において、赤外線の方向に指向性を持たせることが可能である。図１３は、細孔の深さ（ｄ）と径（ｒ）と反射される赤外線の指向性との関係を模式的に示す図である。赤外線の放射性素材であるセラミックス１３０ａの表面に細孔を設けた構成においてその細孔の径と深さの関係により指向性が生じることが知られている。つまり、細孔の径に比べて細孔の深さが深いほど細孔の軸方向への指向性が強まるという性質がある。この性質を利用すれば、本発明の細胞活性化装置のように、非接触で患者患部まで多少の距離（例えば数十センチから数メートル）があっても、有意な赤外線を非接触で患者の患部に照射することが可能となる。なお、上記の例ではセラミックスであったが、表面に所定径の細孔を穿つことのできる板状体であれば、ラバーなど多様な素材であっても採用することができる。
なお、この板状体を用いた構成において、赤外線の方向に指向性を持たせることが可能である。図１３は、細孔の深さ（ｄ）と径（ｒ）と反射される赤外線の指向性との関係を模式的に示す図である。赤外線の放射性素材であるセラミックス１３０ａの表面に細孔を設けた構成においてその細孔の径と深さの関係により指向性が生じることが知られている。つまり、細孔の径に比べて細孔の深さが深いほど細孔の軸方向への指向性が強まるという性質がある。この性質を利用すれば、本発明の細胞活性化装置のように、非接触で患者患部まで多少の距離（例えば数十センチから数メートル）があっても、有意な赤外線を非接触で患者の患部に照射することが可能となる。なお、上記の例ではセラミックスであったが、表面に所定径の細孔を穿つことのできる板状体であれば、ラバーなど多様な素材であっても採用することができる。
次に、光学的フィルターの代替構成要素として、水を封入した石英ガラス製水フィルター１３０ｂがある。図１４は水を封入した石英ガラス製水フィルター１３０ｂを模式的に示した図である。石英ガラス自体は、１～１０μｍの波長の赤外線に対する分光透過率は略一定であるため、水を封入した石英ガラス製水フィルター１３０ｂの性能としては、水の分光透過率により決まることとなる。水は、７．５μｍより大きな波長の赤外線は吸収して透過させず、７．５μｍ以下の波長の赤外線は透過させるので、水を封入した石英ガラス製水フィルター１３０ｂは実施例１に示した赤外線波長調整部である光学的フィルター１３０の代替構成要素となり得る。ただし、水フィルターの場合、１０μｍ以上の波長の赤外線も通してしまうので、１０μｍ以上の波長の赤外線をカットする光学フィルターを併用することが好ましい。
以上、本発明の細胞活性化装置における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
本発明の細胞活性化装置は、細胞活性化を行う装置として広く用いることができる。例えば、癌治療の支援に対して広く用いることができ、患者は日常生活を送りながら癌の治療を支援することができる。
Claims (7)
- 癌細胞を含む患部に対して赤外線を照射せしめる細胞活性化装置であって、
熱源部と温度制御部と赤外線放射体部を備え、前記温度制御部を介して前記赤外線放射体部の輻射線の波長を制御し、前記赤外線放射体部から７．５μｍ以下の波長の赤外線のみを細胞に放射せしめる細胞活性化装置。 - 前記赤外線放射体部の表面に７．５μm以下の波長の赤外線のみを透過させるフィルターを備え、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を遮断し、７．５μm以下の波長の赤外線のみを前記細胞に照射する請求項１に記載の細胞活性化装置。
- 前記赤外線放射体部の表面に細孔が設けられ、細孔の径を１５μｍ以下にすることにより、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を発生せず、７．５μm以下の波長の赤外線のみを前記細胞に照射せしめる請求項１または２に記載の細胞活性化装置。
- 前記赤外線放射体部の表面の前記細孔の深さを前記径よりも大きくし、前記赤外線放射体部からの放射線に指向性を持たせた構造としたことを特徴とする請求項３に記載の細胞活性化装置。
- 前記赤外線放射体部の表面に、石英ガラス製の容器でその内部に水を満たした水性フィルターである第１のフィルターと、主に熱線として作用する７．５μmよりも大きな波長の赤外線を遮断する第２のフィルターとを設けたことを特徴とする請求項２に記載の細胞活性化装置。
- 前記温度制御部により前記熱源部の温度分布を略一定に維持せしめることができる請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞活性化装置。
- 前記温度制御部により、前記赤外線放射体部の表面温度を略一定に維持せしめることができる請求項１から６のいずれか１項に記載の細胞活性化装置。
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