JP2012507335A - 細胞媒介免疫機能を強化させたｌｅｄ光源を設置してなされた光照射装置 - Google Patents
細胞媒介免疫機能を強化させたｌｅｄ光源を設置してなされた光照射装置 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、光線領域のうち尖頭値が所定値を有する波長を有する光線を照射する光源を用いて、細胞媒介免疫機能を増進させる光照射装置及びそれを利用する方法を提供することにある。本発明の目的は、免疫機能を強化するように生体を反応させる情報解読タンパク質構造を活性化させることによって、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫体系に有益な影響を与える尖頭値が６１０±２０ｎｍ、７１０±３０ｎｍである短波長の光線のうち、一つの非干渉性光線を生体全体または局部的に照射するようにした光照射装置と、この装置を用いて免疫機能を増進させるようにする光照射方法によって達成される。
Description
本発明は、光線領域のうち単一波長を有する光線を照射するＬＥＤ光源を用いて、細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされた光照射装置に関する。
免疫機能は、日常生活で過度な運動、ストレス、疾病などによって大きく弱化され、健康の代表的な尺度として使われる。
免疫機能の増進は、身体のストレスをさらによく克服可能にし、全般的な健康状態を向上させることによって、細菌、真菌、ウイルスなどの病原性微生物からの感染を抑制し、既に感染された個体の場合には、疾病を克服して健康を回復できるように助ける。
可視光線が生体に及ぼす局所的な、または全身的な効果に対して今まで多様な研究がなされ、特に、新生児黄疸、微細血流循環の改善、傷の治癒の促進、痛症緩和、概日周期の調節などについて多くの結果が報告された。
このような理由のために、最近、可視光線を利用した治療療法が医療分野で自然医学を代表する新たなトレンドとして位置づけられている。
１９８０年代の後半に、このような可視光線治療療法は、代替医学の新たな可能性として脚光を浴びるようになり、その技術分野も刮目に値する進展を見せているが、光線または光が肉体的、精神的健康だけではなく、日常の気持ちにも重大な影響を及ぼすということは周知の事実である。例えば、低波長狭帯域幅の光線を用いた低密度光線治療（ＬＬＬＴ；Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ Ｌｉｇｈｔ Ｔｈｅｒａｐｙ）は、痛症緩和及び傷の治療に効果があるということが広く立証された。
可視光線と免疫機能との関連性についての研究を要約すれば、次の通りである。
免疫機能は、大きく二つの領域に区分して定義されるが、一つは、兔疫グロブリンなどの抗体と関連した体液免疫であり、他の一つは、主にＴリンパ球が関係する細胞媒介性免疫である。
可視光線は、この二つの領域にいずれも影響を与えることができる。
免疫機能と関連して紫外線波長帯の光線照射は、主に皮膚を媒介にする反応を示すが、これは短波長の紫外線は真皮層を通過できないためであり、主に皮膚に表われる細胞媒介免疫を抑制する方に作用する。
可視光線帯の波長（３８０〜７８０ｎｍ）は、表皮と真皮とを突き抜けて数ｍｍの深さを経て表層血管に到逹するので、照射された部位に局限せずに全体血液に対する全身的な光調節作用を誘導することができる。
Ｓａｍｏｉｌｏｖａらの研究（２００４）によれば、可視光線は、紫外線とは異なって少量の血球細胞の構造的、機能的変化が血管を通じて即時全体循環血液プールに伝達される。
Ｚｈｅｖａｇｏ（２００４）らは、可視光線の照射によって血清免疫グロブリン濃度が変わり、兔疫グロブリンＭと兔疫グロブリンＡとのレベルが急増するということを報告した。
また、Ｋｕｂａｓｏｖａ（１９９５）らは、試験管内でのリンパ球の培養時、低エネルギー密度の可視光線と赤外線とが組合わせられた光線を照射する場合、リンパ球芽細胞の形成が増加するということを観察した。
Ｍａｃｈ（１９９９）らは、可視光線による傷の治癒の促進効果に対して細胞媒介免疫の中心的機能を担当するＴリンパ球が重要な役割を果たすと報告した。
Ｔａｋｅｚａｋｉ（２００６）らは、６３０ｎｍ波長の可視光線を皮膚に８週間照射した後、皮膚組職検査を行った結果、当該局所皮膚領域に局所的にＴリンパ球が集まれる現象を報告した。
また、可視光線領域帯の各波長の特性がそれぞれ異なって、光力学治療（ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ）での場合、使う可視光線の波長と減作剤によって免疫機能を強化させたり抑制したりする。
参考までに、紫外線領域に該当するＵＶＡまたはＵＶＢは、主に免疫を抑制する特性を示し、接触皮膚炎や遅延性過敏反応などの治療に利用される。
このような資料をまとめれば、光線の生物学的作用は、波長と照射エネルギーとによって決定されると言える。
本発明者は、可視光線を利用した光線治療療法についての研究中に、特定単一波長帯の可視光線が情報を解読するタンパク質構造を活性化させてＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫に影響を与えるようになるという点と、このような単一波長帯の可視光線は、従来の可視光線療法に比べて免疫機能を強化させるのに格段の効果があるということを発見し、それに基づいて本発明を完成した。
しかし、特定波長帯用及び光の干渉性、そして、使用エネルギー密度面で全然異なり、低波長狭帯域幅の光線を活用した低密度光線治療技術が生体の局所部位に影響を与え、一方、本発明は、生体全体的に作用する細胞媒介免疫を強化する単一波長帯域の可視光線を使うという特性を有する。
本発明が解決しようとする課題は、免疫機能を強化するように生体を反応させる情報解読タンパク質構造を活性化させることによって、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫体系に有益な影響を与える特定単一波長帯の光線を生体に照射するＬＥＤ光源を設置してなされた光照射装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、可視光線領域のうち、特定単一波長帯の光線を提供する装置を便利に携帯して日常生活で持続的に使うようにすることにある。
本発明が解決しようとするまた他の課題は、可視光線領域のうち、単一波長帯の光線を提供する手段を各種機器に具備させることによって、例えば、バックライトユニットの光源として利用するか、モニターを含めたディスプレイヤー及び携帯電話などの装置に設置することによって、日常生活で営む過程で自然に免疫機能を強化させることにある。
本発明の目的は、免疫機能を強化するように生体を反応させる情報解読タンパク質構造を活性化させることによって、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫体系に有益な影響を与える尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）である短波長のＬＥＤ光線を照射出力０．０１〜２０ｍＷで照射させることによって、細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされた光照射装置によって達成される。
前記ＬＥＤ光線の短波長は、尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）であり、照射出力は０．０１〜２０ｍＷであることが望ましい。
尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）である波長帯のＬＥＤ光線を生体に照射すれば、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化する本発明の光照射手段は、多様な製品に利用されると予想される。
例えば、照明手段として使われる建物の室内灯、車両の室内灯、車両の計器盤を本体として構成し、この本体に光源として本発明の７１０ｎｍ波長帯の光線を照射するＬＥＤを使えば、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能の増進に格段の効果がある単一波長の光線を、活動に差し支えを与えない環境下で生体に照射することができると期待する。
また、本発明の本体１０に装着手段３０を付け加えるだけで、周辺にある構造物（モニターを含めた電子製品、机など）に設置して使うこともできる。
本発明の実施のための具体的な内容を詳しく説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明の光照射装置を示す実施例示図であって、これは本体１０に尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）である短波長の光線を前面に照射する光源であるＬＥＤ２０を設置してなされたものである。
図２は、本発明の光照射装置から尖頭値が６１０ｎｍであるＬＥＤの光波長帯を示すグラフであり、図３は、本発明の光照射装置から尖頭値が７１０ｎｍであるＬＥＤの光波長帯を示すグラフである。
本発明の本体１０には、前記ＬＥＤ２０によって照射される光線の尖頭値が６１０±２０ｎｍまたは７１０±３０ｎｍである波長帯域と光エネルギーを保持できるように制御するコントロール手段が備えられるということはいうまでもない。
前記ＬＥＤ２０から照射される光線の照射出力は、０．０１〜２０ｍＷである。
このような本発明の光照射装置を用いて免疫体系を強化させるためには、光エネルギー（＝単一線量の時間（Ｔ）×光パワー密度（Ｐ））が０．５ｍＪｃｍ−２〈Ｔ×Ｐ〈５Ｊｃｍ−２の範囲を満足させるように照射する時、免疫機能を望ましく強化させる結果を得た。
本発明の光照射装置を通じて免疫体系に影響を与えるためには、光線の線量が最小限１０μｓ時間以上照射されなければならず、この時の光照射出力は０．０１〜２０ｍＷであり、光パワー密度は５μＷｃｍ−２〜５ｋＷｃｍ−２範囲を有する。
本願発明者は、本発明の光照射装置が免疫機能に及ぼす影響を確認するために、下記のような過程を経た。
〔動物及び動物管理〕
病源菌のない状態の３５匹の８週齢スプラーグドーリー（Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ）雄ラットを摂氏２２℃、１２時間明暗周期の飼育室に置いて水と食べ物とを十分に供給した。飼育室は、蛍光灯で照明し、飼育動物は、建国大学生命科學研究院で扱われ、実験プロトコルは、建国大学実験動物管理委員会の承認を受けた。
病源菌のない状態の３５匹の８週齢スプラーグドーリー（Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙ）雄ラットを摂氏２２℃、１２時間明暗周期の飼育室に置いて水と食べ物とを十分に供給した。飼育室は、蛍光灯で照明し、飼育動物は、建国大学生命科學研究院で扱われ、実験プロトコルは、建国大学実験動物管理委員会の承認を受けた。
〔実験に使われた本発明の光照射装置〕
尖頭値が５４０ｎｍ短波長の光線を照射するＡ装備、尖頭値が６１０ｎｍ短波長の光線を照射するＢ装備、尖頭値が７１０ｎｍ波長の光線を照射するＣ装備が使われた。
尖頭値が５４０ｎｍ短波長の光線を照射するＡ装備、尖頭値が６１０ｎｍ短波長の光線を照射するＢ装備、尖頭値が７１０ｎｍ波長の光線を照射するＣ装備が使われた。
前記３台の装備は、本発明の出願人が製作したもので光源としてＬＥＤが使われ、照射出力は０．０４７ｍＷである。
〔照射過程〕
前記実験用ラットのうち、５匹は５４０ｎｍ実験群（Ａ装備）に、１１匹は６１０ｎｍ実験群（Ｂ装備）に、１１匹は７１０ｎｍ実験群（Ｃ装備）に、８匹は装備を使っていない対照群に分けた。
前記実験用ラットのうち、５匹は５４０ｎｍ実験群（Ａ装備）に、１１匹は６１０ｎｍ実験群（Ｂ装備）に、１１匹は７１０ｎｍ実験群（Ｃ装備）に、８匹は装備を使っていない対照群に分けた。
対照群の８匹の個体は、飼育室の明周期に合わせて１２時間間蛍光灯の照明下に置き、５４０ｎｍと６１０ｎｍ、７１０ｎｍの実験群は、飼育室明周期に合わせて本発明の光照射装置であるＡ装備、Ｂ装備、Ｃ装備によって１２時間ＬＥＤの光線を照射させた。
前記のような過程は、２８日間連続的に進行した。
〔実験１〕ＲＴ−ＰＣＲ
実験用ラットのしっぽ静脈から採血した１ｍｌの全血でＱｉａＡｍｐ ＲＮＡ ｂｌｏｏｄ ｍｉｎｉ（Ｑｉａｇｅｎ、ヒルデン、ドイツ）を用いて製造者の指示によってＲＮＡを抽出した。
実験用ラットのしっぽ静脈から採血した１ｍｌの全血でＱｉａＡｍｐ ＲＮＡ ｂｌｏｏｄ ｍｉｎｉ（Ｑｉａｇｅｎ、ヒルデン、ドイツ）を用いて製造者の指示によってＲＮＡを抽出した。
ＳｕｐｅｒｓｃｒｉｐｔＩＩ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｂｒａｎｆｏｒｔ、コネチカット、アメリカ）を使って２μｇのｍＲＮＡが逆転写され、結果的に得られた２μｌのｃＤＮＡをＰＣＲ技術を用いて増幅した。
ＩＬ−１β、ＩＬ−４、ＩＬ−６、ＩＦＮγのＰＣＲ円状塩基配列は、下記の表１に羅列した。
ＰＣＲ増幅は、標本を摂氏９４℃で２分間変性させた後、３０回進行した。
各ＰＣＲ周期は、摂氏９４℃で２０秒間融解、摂氏５８℃で４０秒間冷却、摂氏７２℃で１分間延長でなされた。
ＰＣＲ結果物は、１％アガロースゲルを使って同定した。
〔実験２〕柔細胞分析
ラットから採取した１．５ｍｌの血液でＦｉｃｏｌｌ−ｐａｑｕｅ（ＡｍｅｒｓｈａｍＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、ウプサラ、スウェーデン）を用いて単核球を分離した。
ラットから採取した１．５ｍｌの血液でＦｉｃｏｌｌ−ｐａｑｕｅ（ＡｍｅｒｓｈａｍＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、ウプサラ、スウェーデン）を用いて単核球を分離した。
試験管当たり５×１０５個の細胞を０．２５μｇのＰＥ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ａｎｔｉ−ｒａｔ−ＣＤ４抗体（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｈａｒｍｉｇｅｎ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｕ．Ｋ）またはＰＥ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ａｎｔｉ−ｒａｔ−ＣＤ８ａ抗体（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｈａｒｍｉｇｅｎ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｕ．Ｋ）と氷の上で１時間処理した後、リン酸緩衝生理食塩水（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｓａｌｉｎｅ、ＰＢＳ）と５％牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）とで２回洗浄した。
柔細胞分析器（ＦＡＣＳ Ｃａｌｉｂｕｒ、Ｂｅｃｋｔｏｎ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ、Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ、カリフォルニア、アメリカ）で蛍光度を測定し、ｃｅｌｌ Ｑｕｅｓｔ Ｐｒｏプログラム（Ｂｅｃｋｔｏｎ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ、ＭｏｕｎｔａｉｎＶｉｅｗ、カリフォルニア、アメリカ）で分析した。
〔サイトカインに対するＲＴ−ＰＣＲ（逆転写酵素を利用した重合酵素連鎖反応）結果〕−実験１
図４は、ＰＣＲ結果物を光線照射後、標本から獲得して臭化エチジウム（ｅｔｈｉｄｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）で染色してアガロースゲル（ａｇａｒｏｓｅ ｇｅｌ）に可視化したものである。
図４は、ＰＣＲ結果物を光線照射後、標本から獲得して臭化エチジウム（ｅｔｈｉｄｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）で染色してアガロースゲル（ａｇａｒｏｓｅ ｇｅｌ）に可視化したものである。
対照群に比べて６１０ｎｍと７１０ｎｍ実験群でＩＬ−４のｍＲＮＡ発現が増加した一方、ＩＦＮγは検出されなかった。
ＩＬ−１βとＩＬ−６のｍＲＮＡ発現は、７１０ｎｍ実験群で弱く増加したが、統計的に有意なレベルではなかった。
装備Ａを使った５４０ｎｍ実験群は、ＩＬ−４、ＩＬ−６、ＩＦＮγなどの発現において対照群と何らの差もなかった。
これにより、実験２の柔細胞分析は、対照群と６１０ｎｍ、７１０ｎｍ実験群に対してのみ実施して、次のような結果を得た。
〔ＣＤ４＋／ＣＤ８＋Ｔリンパ球分布に対する柔細胞分析結果〕−実験２
対照群と６１０ｎｍ、７１０ｎｍ実験群のＣＤ４＋Ｔリンパ球とＣＤ８＋Ｔリンパ球との分布を柔細胞分析器を用いて測定した結果、ＣＤ４＋Ｔリンパ球の百分位分布が７１０ｎｍ群で統計的に有意に増加した一方（ｐ〈０．０５）、６１０ｎｍ実験群と対照群では、そのような現象が確認されなかった（図５及び図６参照）。
対照群と６１０ｎｍ、７１０ｎｍ実験群のＣＤ４＋Ｔリンパ球とＣＤ８＋Ｔリンパ球との分布を柔細胞分析器を用いて測定した結果、ＣＤ４＋Ｔリンパ球の百分位分布が７１０ｎｍ群で統計的に有意に増加した一方（ｐ〈０．０５）、６１０ｎｍ実験群と対照群では、そのような現象が確認されなかった（図５及び図６参照）。
図５及び図６の実験群の間の差は、一方の分散分析とボンフェロニ手続き（ｂｏｎｆｅｒｒｏｎｉ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を利用することで得られる。
ＣＤ８＋の分布は、あらゆる群で有意な差を確認することができなかった。
図７は、代表的な柔細胞分析資料を示す図である。
４週（２８日）間光照射を終えた実験群を５週間対照群のように光照射を中止すると７１０ｎｍ ＬＥＤ光照射によって誘導されたＣＤ４＋Ｔリンパ球の増加現象が消えて対照群のような状態に還元された（図８参照）。
柔細胞分析法によって得られた実験結果は、尖頭値が７１０ｎｍである光照射時、ＣＤ４ヘルパーＴリンパ球の増殖を誘導するという事実を立証する。
また、ＲＴ−ＰＣＲ技法を用いて核酸レベルでサイトカイン合成を分析して見る時、尖頭値が７１０ｎｍであるＬＥＤ光線がＣＤ４ヘルパーＴ細胞で主に生産されるＩＬ−４ ｍＲＮＡ発現を増加させると表われることによって、柔細胞分析による結果を裏付ける。
一方、尖頭値が７１０ｎｍ短波長ＬＥＤ光線は、ＣＤ４＋Ｔリンパ球に対する増殖効果があるにも炎症反応の指標である急性反応タンパク質の強力な誘導物質であるＩＬ−１βとＩＬ−６のようなサイトカインの合成には影響を与えなかった。
尖頭値が６１０ｎｍであるＬＥＤ光線も、ＲＴ−ＰＣＲ技法を利用した核酸レベルのサイトカイン分析でＩＬ−４ ｍＲＮＡ発現を増加させることによって、ＣＤ４＋ヘルパーＴ細胞の活性化に影響を与えるものと表われたが、７１０ｎｍ波長帯ＬＥＤ光線がさらに選択的に作用してＴリンパ球を増殖させる方向に作用した。
したがって、尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）である波長帯のＬＥＤ光線を生体に照射すれば、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化する本発明の光照射手段は、多様な製品に利用されると予想される。
例えば、照明手段として使われる建物の室内灯、車両の室内灯、車両の計器盤を本体として構成し、この本体に光源として本発明の７１０ｎｍ波長帯の光線を照射するＬＥＤを使えば、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能の増進に格段の効果がある単一波長の光線を、活動に差し支えを与えない環境下で生体に照射することができると期待する。
また、本発明の本体１０に装着手段３０を付け加えるだけで、周辺にある構造物（モニターを含めた電子製品、机など）に設置して使うこともできる。
以上、本発明を実施例に限定して説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な変形が可能であるということはいうまでもない。
本発明は、細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされた光照射装置関連の技術分野に適用可能である。
Claims (7)
- 本体の内部に尖頭値が７１０ｎｍ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ＝５０ｎｍ）である短波長帯の光線を照射するＬＥＤを設置して、このＬＥＤ光線を生体に照射することによって、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする光照射装置。
- 前記本体には、構造物に設けられる装着手段がさらに設けられたことを特徴とするＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記本体は、建物の室内灯であることを特徴とするＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記本体は、車両の室内灯であることを特徴とするＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記本体は、車両の計器盤であることを特徴とするＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記ＬＥＤ光線は、生体に照射される照射出力が０．０１〜２０ｍＷであることを特徴とするＴリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記ＬＥＤ光線は、単一線量の時間（Ｔ）×光パワー密度（Ｐ）値が０．５ｍＪｃｍ−２〜５Ｊｃｍ−２の範囲を満足させることによって、Ｔリンパ球が主観する細胞媒介免疫機能を強化させたＬＥＤ光源を設置してなされたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
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