本发明专利技术的课题在于提供可在谋求空间分辨率和时间分辨率提高的同时，测定或控制活体的活动状态或其变化的方法等。按照本发明专利技术的活体活动测定或活体活动控制方法等，对活体照射包含指定波长范围内的波长的电磁波，检测与该活体内的局部区域的该电磁波有关的特性，或利用与该电磁波有关的特性控制局部区域的活体活动。在这里，“指定波长范围”根据为了检测或控制活体的活动状态或其变化而使用的下述的现象中的任意者而确定：（1）在细胞膜组成分子内的原子间新产生的振动模式的基底状态和多个激励状态间的跃迁能；（2）在与活体的活动时或其变化时相对应的分子内的指定原子间产生的振动模式间的跃迁能；（3）核磁共振的化学位移量。另外，该“局部区域”为由1个或多个细胞构成的区域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在通 过非接触(非侵袭)方式以生存的状态，测定(体内(invivo)的测定)或控制包括人的动物或植物等的活体内部的高速变化的动态活体活动或其变化的测定方法或控制方法等。
技术介绍
作为在活体内部高速变化的动态活体活动的一个例子,具有脑 神经系统的活动。对于测定脑内的活动的方法，作为过去的有代表性的技术列举有，采用近红外光的血液中的氧浓度计量法(在下面称为“已有技术I”)和fMRI (functional MRI)的血液中的氧浓度分布测定(在下面称为“已有技术2”)等。按照已有技术1，利用氧吸附于血液中的血红蛋白上时和释放氧时的近红外吸收光谱变化，测定血液中的氧浓度(参照非专利文献I)。即，在近红外吸收光谱中，氧化(吸附氧分子的)血红蛋白在930 (nm)具有吸收峰值，如果血红蛋白发生脱氧化(释放氧分子)，则在760 (nm)和905 (nm)的相应波长处呈现吸收峰值。作为测定用光源(半导体激光)，将780 (nm)，805 (nm)和830 (nm)的相应的光照射到头部，测定透射光的强度变化。由此获得由头部表面具有3 4 (cm)深度的脑组织的信号。但是，对于血液中的氧浓度变化的测定，除了利用上述近红外光以外，还有采用核磁共振现象的方法。即，如果从氧分子的吸附时至释放时变化的话，则血红蛋白分子内的电子状态改变，磁化率变化，缩短MR的T2缓和时间。按照已有技术2，利用该现象，预测在脑.神经系统内，氧的获取量增加的部位(活性化区域)(参照非专利文献2和3)。另外的特征在于如果采用该方法，则可对测定结果进行计算机处理，以3维方式表示头部内的血液中的氧浓度分布。另一方面，作为控制活体内部的动态活体活动的方法，已知有药物疗法。已有技术文献非专利文献非专利文献1:尾崎幸洋 河田聡编:近红外分光法(学会出版中心，1996年)第4.6节非专利文献2:立花隆:确定脑(脳I極A 3)脑研究最前线(朝日新闻社，2001年)P.197非专利文献3:渡边雅彦编:脑神经科学入门讲座下卷(羊土社，2002年)P.188专利技术的概述专利技术要解决的课题但是，按照已有技术I和2，脑.神经细胞的活动状态测定的时间分辨率和空间分辨率低。为了容易理解该问题，首先，在开始，对血液中的氧浓度计量法是间接性测定的情况进行说明。在测量血液中的氧浓度的基础中，具有“如果脑.神经细胞活性化，则为了供给其活动能量，应对血红蛋白进行脱氧化处理”的默认的假定。但是，如在“B.Alberts他:Essentia I細胞生物学(南江堂，1999年)O第4章”中说明的那样,脑.神经细胞的活动能量采用从ATP (Adenosinediphosphate)到ADP的水解时产生的能量。另外，在存在于脑.神经细胞中的线粒体内产生的乙酰CoA的氧化反应中，形成上述ADP。此外，脑.神经细胞不与血管直接接触，经由介设于脑.神经细胞和血管之间的胶质细胞(glial cell)内等处，氧分子传递到脑 神经细胞的内部。象这样，经由复杂的通路氧分子的传递涉及脑.神经细胞内的活动。于是人们 认为，血液中的氧浓度变化(降低)的现象仅仅发生于在脑.神经细胞内同时期地大量的细胞活性化的局部区域的周边。由此，比如，产生少数的脑 神经细胞仅在短时间放电等情况，在已有技术I和2中难以观测到脑.神经细胞内的少数细胞的瞬间的变化。即，由于只检测到同时期地大量的细胞活性化的局部区域，故难以从原理上提高空间分辨率。象这样，在已有技术I和2中，由于无法直接观测脑.神经细胞的活动，到底属于间接测定，测定精度是差的。(关于时间分辨率)按照在于2010年5月3日发行的“日经电子学(日経工 > 夕卜口二夕>，日经B P社)O P.44”中的记载,通过已有技术I检测脑 神经细胞的活动活跃的5 (S)位后变化的血液中的血红蛋白量。由此，在采用已有技术I的检测中，产生从神经细胞的活动开始起的大幅度的延迟。另外，按照已有技术2,由于采用 BOLD (Blood Oxygenation LevelDependent)效果，故产生与上述相同的状况。BOLD效果指下述的效果，即，根据脑活动的神经细胞的活动增加首先使氧消耗增加，其结果是，由于脱氧血红蛋白浓度微小地上升，数秒延迟而开始的周边部的毛细血管内的脑血流量的急剧的增加供给大大超过消耗的氧量，故使氧化血红蛋白浓度急剧地增加，使fMRI信号的增强和其缓和时间延长。即，同样在已有技术2中，由于检测从脑活动的脑.神经细胞的活动开始起数秒延迟而产生的氧化血红蛋白浓度的增加，故与已有技术I相同，在检测中，产生数秒的延迟。于是，只要对血液的氧浓度进行计量，由于脑 神经细胞的活动开始的血液中的血红蛋白量变化的延迟现象，故在已有技术I和2中时间分辨率均是非常低，为5 (S)。(关于空间分辨率)已有技术I的空间分辨率由光源和测定在头部内部透过的光强度变化的光检测器的间隔确定(于2010年5月3日发行的“日经电子学(日経工 > 夕卜π 二夕 >，日经B P社)Op.43”中记载)。另外，如果光源和光检测器的间距狭窄，则测定光对头部的内部的侵入距离浅。于是，如果为了提高空间分辨率，使光源和光检测器的间距变窄，则头部内部的脑 神经系统的测定是不可能的。如前述所样，进行距头部表面3 4 (cm)深度的测定的时，光源和光检测器的间距离开3 (cm)，空间分辨率为3 (cm)程度。另一方面，已有技术2的空间分辨率是，根据电磁波的衍射理论，由检测用交流磁场(电磁波)的波长确定，该检测用交流磁场的波长由施加的直流磁场强度确定。由于即使利用超导磁铁，提高直流磁场强度，仍有技术的限制，故空间分辨率的理论上限值确定。根据所述的于2010年5月3日发行的“日経工 > 夕卜α 二夕7 (日経Β P社)Θ ρ.42”的记载，即使在空间分辨率最高的fMRI装置中，空间分辨率仍停留在数mm。下面对已有技术I的活体内的侵入距离进行说明。如观看人的肌肤的颜色而清楚的那样，可见光容易在活体表面进行漫反射，而难以侵入活体内部。在上述例子中，将780(nm),805 (nm)和830 (nm)的光用于测定光。其中，由于即使在将波长最长的830 (nm)的光称为近红外光的情况下，仍接近可见区域，故同样地，活体内部的侵入距离短。其结果是，具有下述的问题，即，即使作为最深度的区域，如前述所述，仍只能测定距头部表面的3 4(cm)的深度的脑组织的状况。于是，本专利技术的课题在于提供一种提高空间分辨率和时间分辨率的同时，能够测定活体的活动状态的方法等。另一方面，在作为控制活体活动的方法而知晓的药物疗法中，难以有效地仅仅控制活体内部的指定区域。其理由在于，通过口服或注射等而摄取的药物在体内循环而扩散。由此，具有下述的课题，比如，即使因治疗目的而投药，不仅作用于治疗(控制)对象部位的药物量相对地降低，而且产生治疗(控制)对象部位以外的部位的另外的药物作用的副作用。于是，本专利技术的课题还在于提供有效地控制活体内的仅仅指定区域(由I个细胞或多个细胞的集合组构成的区域)的活动状态的方法等。用于解决课题的技术方案本专利技术的第I方式的活体活动测定方法或活体活动控制方法为测定或控制包括动物和植物的活体的活动状态或其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活体活动检测方法，其特征在于：对活体照射其波长包含在指定波长范围内的或者关联于指定峰值的波长的电磁波；检测上述活体内的至少局部区域的活动。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东秀夫，
申请(专利权)人：安东秀夫，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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