nano400 (過去の技術開発)

１．Ｎａｎｏ ４００

ＤＮＡ光回復用特殊蛍光灯

何に関する技術開発か（技術開発の背景とねらい）

実用化したときどのような商品を考えているか（図やブロック図などで示す）

その技術開発の特徴は、何が新しい技術か、特許は

類似技術との比較は（比較表）

現在、開発のどの段階か、どこまで確認されているか、何が未解決か

今後、何をやるのか、開発の具体的な技術課題は何か、それをどうやって解決するのか

 

何に関する技術開発か（技術開発の背景とねらい）

400nm帯域の光が、植物および生体（特にヒト）に与える効果を最大限引き出すための技術開発。 植物においてはクロロフィルの活性を、生体においてはヘモグロビンの活性をねらいとする。

開発の背景(従来技術の問題点)

植物の光合成を促進する目的で、「植物育成光源」が研究されており、有用な効果をもたらすとして商品化されているものは、470nm、660nmの波長帯域のLEDである。
しかし、実際のクロロフィルの光スペクトル吸収が極大になる作用スペクトルは、4２0nm、660nmにあり、 上記LEDのうち、短波長の方は作用スペクトルの波長からずれている。
この理由として、2001年以前は、470nmより短い波長の安価なLEDは市場に存在しなかったという背景が考えられる。
ところで、生体においては、紫外線等有害光線に関する認知度は高く防御するための商品が多種市販されているが、 有用な光線を体内に取り入れるということについては、意識が低く市場も未開拓という現状がある。

どのような新技術で達成するのか

LEDの技術開発の進展により、2002年以降は、400nm帯域のものも安く入手できるようになり、植物育成光源としての有用性について、最適な波長を絞り込む自由度が広がった。
今回の取組では、当社開発の400nm帯域蛍光ランプおよび種々の波長のLEDの植物に対する特性を評価し、最適な光源を装備した植物育成装置を開発する。
生体においては、血中の酸素飽和度が低下すると呼吸障害・チアノーゼ等種々の疾患が併発する。
当社での実験で、ヒトに対して400nm帯域の光を照射することにより、血中の酸素飽和度が向上するという効果を偶然見いだした。オキシヘモグロビンやメトヘモグロビンは、 ４００nm帯域の光で共鳴することが明らかにされており、クロロフィルとヘモグロビンの分子構造の類似性から、ヘムにおいても何らかの光反応が日常起こっているのではないかと推測している。 本計画では、400nm帯域光源による血中酸素飽和度向上の再現性を明らかにし、 健康維持のための商品開発へ臨みたい。

その結果どのような特長のある商品ができるのか

従来と比較して、低消費電力で高い収穫量が期待される「植物育成装置」が開発できる。また、ヒト・動物においては、健康促進が期待される「血液活性装置」が開発できる。

 

[ページの先頭へ戻る]

 

 

実用化したときどのような商品を考えているか（図やブロック図などで示す）

植物育成装置

光合成を必要とする植物全般を対象とした「植物育成装置」として商品化する。たとえば、温室栽培の稼働率向上のための夜間光源として、 あるいは一般家庭向けに室内栽培用の光源としての用途を考えている。

蛍光ランプを用いた試作案

蛍光ランプは、JIS規格品に適合するものを採用し、既製の「調光式蛍光灯器具」を利用する。

LEDを用いた試作案

LEDの発光効率が最大となる条件を再現できるよう、前段に調光回路を設ける。後段では、電子スイッチにより電流を断続し、 光合成効率の最大条件を再現させる。商品化する際は最適な条件を固定し、調節不要な回路にしたい。

血液活性化装置

健康促進の目的で、ヒト・動物を対象とした「血液活性化装置」として商品化する。
たとえば、携帯可能な「小型発光器具」の形態として実現し、 一般ユーザ向けの用途を考えている。
図を挿入予定。
回路は、乾電池でLEDを直接点灯させる単純なものを考えている。 試作では、測定条件のばらつきを無くすために、 皮膚と光源の間に定寸スペーサおよび、定面積開口部を設けることを考えているが、商品化する際は、 「手で握る」もしくは体に固定できるタイプの携帯型にしたい。

 

[ページの先頭へ戻る]

 

 

その技術開発の特徴は、何が新しい技術か、特許は

利用する技術

当社開発の４００ｎｍ帯域蛍光ランプ
特徴：中心波長407nm、半値幅３０nmの帯域の波長を効率的に発光する。
ＬＥＤと比較して、一度に得られる光量が多い（ＬＥＤ１５０個分）
４００ｎｍ帯域ＬＥＤ
特徴：中心波長40５nm、半値幅３０nmの帯域の波長を効率的に発光する。
光源が小さいため、照射ポイントを絞ることができる。

【上記４００ｎｍ帯域の光源を適用する対象とねらい】
この波長帯域は、光合成の作用スペクトル、ヘモグロビンの吸収スペクトル等とオーバーラップすることに着眼する。

植物への適用

植物の光合成の光源として用いると、効率的な植物育成ランプとしての機能が期待される。
クロロフィルの作用スペクトルは、４２０ｎｍおよび６６０ｎｍ近辺にピークがあり、本取組では４２０ｎｍ近辺のスペクトルをカバーする４００ｎｍ帯域光源装置を植物育成用に開発する。
LEDの技術開発の進展により、2002年以降は、400nm帯域のものも安く入手できるようになり、植物育成光源としての有用性について、最適な波長を絞り込む自由度が広がった。
今回の取組では、当社開発の400nm帯域蛍光ランプおよび種々の波長のLEDの植物に対する特性を評価し、 最適な光源を装備した植物育成装置を開発する。
間欠照射・・・光合成の過程には「暗反応」といって 光を照射しなくてもよい時間帯があり、
照射する光を断続的にON/OFFすることにより、光合成の対電力効率を向上できることが知られているにもかかわらず、 植物育成用に開発され市販されているものを見かけない。
本開発では、電力コスト低減をねらいとして、 LED光の断続装置の開発にも取組む。

生体への適用

本技術開発で用いる機材は、後述の計画にも適用する。
血中の酸素飽和度が低下すると呼吸障害・チアノーゼ等種々の疾患が併発する。
当社での実験で、ヒトに対して400nm帯域の光を照射することにより、血中の酸素飽和度が向上するという効果を偶然見いだした。
オキシヘモグロビンやメトヘモグロビンは、４００nm帯域の光で共鳴することが明らかにされており、クロロフィルとヘモグロビンの分子構造の類似性から、 ヘムにおいても何らかの光反応が日常起こっているのではないかと推測している。
本計画では、400nm帯域光源による血中酸素飽和度向上の再現性を明らかにし、健康維持のための商品開発へ臨みたい。

【特許】

発明の名称

「発光装置およびその製造方法」

出願人

「清水美裕」 ※（出願時＆公開時迄先行技術調査 済）

発明者

「杉山敏樹」 ※（公開後 国内外他社からの警告 ナシ）

【出願準備中】

特許

クロロフィル・ヘモグロビンへの400nm光の照射方法

意匠

照射装置の構造

商標

装置名　ほか

 

[ページの先頭へ戻る]

 

 

類似技術との比較は（比較表）

以下に、調査した特許情報をキーワード別に示す。動植物への光効果 (調査日：２００３年５月２１日)

キーワード1：波長・光・酸素・ヘモグロビン ⇒ 該当なし。
キーワード2： 波長・光・酸素・活性化 ⇒ 測定方法のみ（４００ｎｍを利用した技術はない)

波長　650nm以上

発明の名称

選択的腫瘍治療用組成物

特許番号

特公平08-25904

効果・特徴

体内に投与した当該発明の光感受性物質を光で励起し、 酸素分子を活性化させ、活性酸素を誘導し、腫瘍細胞に対して 殺細胞効果を発揮する。

対象(植物/生物)

生物 浜松

出願人

ホトニクス

波長　630nm以上

発明の名称

ガンの検出剤および治療剤

特許番号

特開平01-233222

効果・特徴

体内に投与された当該化合物がガン細胞に取り込まれ、 光の照射により生じた蛍光によりガン組織を検出する。 また検出された部位にレーザー光を照射し当該化合物がこれを吸収して活性酸素を誘導し、ガン細胞を破壊する

対象(植物/生物)

生物

出願人

日本油脂

波長　三波長による混合色

発明の名称

色光線治療装置

特許番号

特開平01-221180

効果・特徴

全ての光が目に入らないように工夫された眼鏡状の装置を装着し、
装置に設けられた複数の発光ダイオードが出す種々の光の周波数が網膜を
刺激することによって、ストレスを緩和したり体調を整える効果をもたらす。

対象(植物/生物)

生物

出願人

マイケル・ジョン・レスリー

キーワード3：光・回復・装置 ⇒ 400nmを利用した技術はない。

波長　強い光

発明の名称

生活リズム変更装置

特許番号

特開平 11- 235385

効果・特徴

膝の後ろに強い光（蛍光管灯等の発光体）を当てることにより、 体内時計を進めたり、 遅らせたりできるようにして、 身体を環境や勤務に容易に順応させ得るようにする。

対象(植物/生物)

生物

出願人

中松義郎

波長　380～420nm

発明の名称

発光装置およびその製造方法

特許番号

特開2001-185086

効果・特徴

ヒトの皮膚や目に紫外線傷害を生じさせることのない近紫外線を 発する発光装置により、 ヒトおよび動植物のDNAに損傷を与えることなく、 光回復酵素による光回復現象を 効果的に生じさせる。

対象(植物/生物)

生物

出願人

清水美裕

キーワード4：光・酵素・活性化 ⇒ 以下の関連事項がヒットした(但し未請求取り下げ)

波長　300～ 500nm

発明の名称

光回復酵素によるDNA修復方法

特許番号

特開平08- 163985

効果・特徴

最適にしかも効率よく活性化された 光回復酵素により DNAを修復する方法

対象(植物/生物)

生物

出願人

日亜化学工業

キーワード：光・酵素・活性化 ⇒ 400nm関連技術無し

波長　630nm付近

発明の名称

ガンの診断または治療装置用の光源装置

特許番号

特開昭63- 23648

効果・特徴

がん細胞を殺傷する性質を有する物質を含んだ部位に向かう レーザー光を特定の時間間隔で発生させることにより、 酸素を活性化させ、深い部位でのがん診断および治療を可能にする。

対象(植物/生物)

生物

出願人

工業技術院長

波長　可視光線または非可視光線

発明の名称

ウイルスの光力学的不活性化方法

特許番号

特開平09-322767

効果・特徴

ヒト又は動物身体から誘導される材料の溶液または分散液を 光増感剤のバックミンスターフラーレンと接触させ光を照射し、 液中に酸素を飽和させ、含まれているウイルスを不活性化させる。

対象(植物/生物)

–

出願人

ロトフレーツシュティフツング他

波長　広帯域、太陽

発明の名称

一重項酸素を生産する装置及び方法

特許番号

特表2002-52233

効果・特徴

光を当てることにより酸素の構造を三重項から一重項に変換し
酸素を活性化させ、患者への副作用がより少ない癌治療に用いる。

対象(植物/生物)

生物

出願人

フラウンホーファーG

キーワード：光・活性化・クロロヒィル・葉緑素・装置 ⇒ 対象案件なし　植物に関する特許として｢400nm利用装置の発明なし｣

波長　400～700nm

発明の名称

植物育成装置

特許番号

特開平04-349823

効果・特徴

箱型の植物育成装置内に、伸長を抑制しながら葉緑素を増大させる
青色光（400～600nm）ランプと、伸長や光合成を促進する
赤色光（600～700nm）ランプを設けて、植物の育成段階に応じて光質を変動させ、
育成を効率的に促進させる。

対象(植物/生物)

植物

出願人

岩崎電気

その他 ⇒ 対象案件なし　植物・生物にかんする特許として｢400nm利用装置の発明なし｣

波長　320～360nm

発明の名称

けい光 ランプ

特許番号

特開昭53-12181

効果・特徴

健康増進の目的でピーク波長が 320nmないし360nmの範囲および
可視光を発するけい光ランプ。

対象(植物/生物)

生物

出願人

東芝

波長　370～400nm

発明の名称

昆虫類捕獲器

特許番号

特開平8-33444

効果・特徴

害虫が好む波長370～400nmの帯域の光を放射する昆虫誘因ランプを内蔵した
飛翔性害虫を捕獲するための昆虫捕獲器

対象(植物/生物)

生物

出願人

根本特殊化学

波長　紫外線

発明の名称

がん治療装置

特許番号

特開平9-56836

効果・特徴

体内に誘導した光触媒の微粉末を紫外線で励起させ、ガン細胞を死滅させる

対象(植物/生物)

生物

出願人

三菱レイヨン

波長　365nm

発明の名称

浴室

特許番号

特開平5-86738

効果・特徴

近紫外線で壁面を蛍光発光させる 浴室用間接照明

対象(植物/生物)

–

出願人

サンウェーブ

 

[ページの先頭へ戻る]

 

 

現在、開発のどの段階か、どこまで確認されているか、何が未解決か

全体のステップを以下のように考えている。

1. テスト用光源の試作
2. テスト・計測
3. 他社製品との比較
4. 評価＆考察
5. 商品化のための試作・商品化（協力会社に依頼）
6. 試作システムの改善
7. 今回の取組の範囲は、１～５であり、このうち、当社の担当は１～４。
8. 現在、テスト用光源の試作を開始し、計測の準備を進めている。

未解決の課題

1. 商品化する際の法的認証を得るためのノウハウ把握例：健康器具としての商品化の場合、厚生労働省認可が必要
2. 人体に使用する場合、個体差によって効果の現れ方に差があることがわかったが、その理由はある程度推測できる。
3. 電源を電池とした場合、ボタン電池のような軽量小型のものを内臓できるようにしたい。

 

[ページの先頭へ戻る]

 

 

今後、何をやるのか、開発の具体的な技術課題は何か、それをどうやって解決するのか

植物育成装置

[今後]　テスト用照明の作成、計測システムの構築

[課題]　実験場所の確保

1. 実験場所として、他から光の入らない空間が必要であるが、専用の大空間が確保できていない現状を鑑み、 小型の遮光箱を多数作り、各テストユニットを囲むことを考えている。
2. 温度・水の管理
   温度・水の量は、光合成を大きく左右するため、常に一定の条件で管理する必要がある。
   現状では、テストに適した恒温槽の選定中である。
3. 間欠照明条件の絞り込み

血液活性化装置

[今後]　血液活性化テストのための試作品を５月に１点制作した。現在、テスト中。

[課題]

1. 健康商品として開発する場合、 装着の容易さと可搬性が重視されるが、必要とされる光量を供給する電源を 電池として内蔵するには、電力効率の改善が望まれる。 照射効率を機構・電気設計で解決するよう検討中。
2. 厚生労働省認可取得のため、実際に製品を製造する協力メーカーの 指定と同メーカーへの協力を検討。
   現在、県庁の薬務課に問い合わせ中。
3. 個体差
   照射時間、照射強度の差を計測するためのスケジュールを立案中。

 

[ページの先頭へ戻る]