活體活動檢測方法、活體活動控制方法和涉及活體活動的信息的傳送方法

2023-12-05 19:23:16 1

專利名稱：活體活動檢測方法、活體活動控制方法和涉及活體活動的信息的傳送方法
技術領域：
本發明涉及在通 過非接觸(非侵襲)方式以生存的狀態，測定(體內(invivo)的測定)或控制包括人的動物或植物等的活體內部的高速變化的動態活體活動或其變化的測定方法或控制方法等。
背景技術：
作為在活體內部高速變化的動態活體活動的一個例子,具有腦 神經系統的活動。對於測定腦內的活動的方法，作為過去的有代表性的技術列舉有，採用近紅外光的血液中的氧濃度計量法(在下面稱為「已有技術I」)和fMRI (functional MRI)的血液中的氧濃度分布測定(在下面稱為「已有技術2」)等。按照已有技術1，利用氧吸附於血液中的血紅蛋白上時和釋放氧時的近紅外吸收光譜變化，測定血液中的氧濃度(參照非專利文獻I)。即，在近紅外吸收光譜中，氧化(吸附氧分子的)血紅蛋白在930 (nm)具有吸收峰值，如果血紅蛋白發生脫氧化(釋放氧分子)，則在760 (nm)和905 (nm)的相應波長處呈現吸收峰值。作為測定用光源(半導體雷射)，將780 (nm)，805 (nm)和830 (nm)的相應的光照射到頭部，測定透射光的強度變化。由此獲得由頭部表面具有3 4 (cm)深度的腦組織的信號。但是，對於血液中的氧濃度變化的測定，除了利用上述近紅外光以外，還有採用核磁共振現象的方法。即，如果從氧分子的吸附時至釋放時變化的話，則血紅蛋白分子內的電子狀態改變，磁化率變化，縮短MR的T2緩和時間。按照已有技術2，利用該現象，預測在腦.神經系統內，氧的獲取量增加的部位(活性化區域)(參照非專利文獻2和3)。另外的特徵在於如果採用該方法，則可對測定結果進行計算機處理，以3維方式表示頭部內的血液中的氧濃度分布。另一方面，作為控制活體內部的動態活體活動的方法，已知有藥物療法。已有技術文獻非專利文獻非專利文獻1:尾崎幸洋 河田聡編:近紅外分光法(學會出版中心，1996年)第4.6節非專利文獻2:立花隆:確定腦(脳I極A 3)腦研究最前線(朝日新聞社，2001年)P.197非專利文獻3:渡邊雅彥編:腦神經科學入門講座下卷(羊土社，2002年)P.188發明的概述發明要解決的課題但是，按照已有技術I和2，腦.神經細胞的活動狀態測定的時間解析度和空間分
辨率低。為了容易理解該問題，首先，在開始，對血液中的氧濃度計量法是間接性測定的情況進行說明。在測量血液中的氧濃度的基礎中，具有「如果腦.神經細胞活性化，則為了供給其活動能量，應對血紅蛋白進行脫氧化處理」的默認的假定。但是，如在「B.Alberts他:Essentia I細胞生物學(南江堂，1999年)O第4章」中說明的那樣,腦.神經細胞的活動能量採用從ATP (Adenosinediphosphate)到ADP的水解時產生的能量。另外，在存在於腦.神經細胞中的線粒體內產生的乙醯CoA的氧化反應中，形成上述ADP。此外，腦.神經細胞不與血管直接接觸，經由介設於腦.神經細胞和血管之間的膠質細胞(glial cell)內等處，氧分子傳遞到腦 神經細胞的內部。象這樣，經由複雜的通路氧分子的傳遞涉及腦.神經細胞內的活動。於是人們 認為，血液中的氧濃度變化(降低)的現象僅僅發生於在腦.神經細胞內同時期地大量的細胞活性化的局部區域的周邊。由此，比如，產生少數的腦 神經細胞僅在短時間放電等情況，在已有技術I和2中難以觀測到腦.神經細胞內的少數細胞的瞬間的變化。即，由於只檢測到同時期地大量的細胞活性化的局部區域，故難以從原理上提高空間解析度。象這樣，在已有技術I和2中，由於無法直接觀測腦.神經細胞的活動，到底屬於間接測定，測定精度是差的。(關於時間解析度)按照在於2010年5月3日發行的「日經電子學(日経工 > 夕卜口二夕>，日經B P社)O P.44」中的記載,通過已有技術I檢測腦 神經細胞的活動活躍的5 (S)位後變化的血液中的血紅蛋白量。由此，在採用已有技術I的檢測中，產生從神經細胞的活動開始起的大幅度的延遲。另外，按照已有技術2,由於採用 BOLD (Blood Oxygenation LevelDependent)效果，故產生與上述相同的狀況。BOLD效果指下述的效果，即，根據腦活動的神經細胞的活動增加首先使氧消耗增加，其結果是，由於脫氧血紅蛋白濃度微小地上升，數秒延遲而開始的周邊部的毛細血管內的腦血流量的急劇的增加供給大大超過消耗的氧量，故使氧化血紅蛋白濃度急劇地增加，使fMRI信號的增強和其緩和時間延長。即，同樣在已有技術2中，由於檢測從腦活動的腦.神經細胞的活動開始起數秒延遲而產生的氧化血紅蛋白濃度的增加，故與已有技術I相同，在檢測中，產生數秒的延遲。於是，只要對血液的氧濃度進行計量，由於腦 神經細胞的活動開始的血液中的血紅蛋白量變化的延遲現象，故在已有技術I和2中時間解析度均是非常低，為5 (S)。(關於空間解析度)已有技術I的空間解析度由光源和測定在頭部內部透過的光強度變化的光檢測器的間隔確定(於2010年5月3日發行的「日經電子學(日経工 > 夕卜π 二夕 >，日經B P社)Op.43」中記載)。另外，如果光源和光檢測器的間距狹窄，則測定光對頭部的內部的侵入距離淺。於是，如果為了提高空間解析度，使光源和光檢測器的間距變窄，則頭部內部的腦 神經系統的測定是不可能的。如前述所樣，進行距頭部表面3 4 (cm)深度的測定的時，光源和光檢測器的間距離開3 (cm)，空間解析度為3 (cm)程度。另一方面，已有技術2的空間解析度是，根據電磁波的衍射理論，由檢測用交流磁場(電磁波)的波長確定，該檢測用交流磁場的波長由施加的直流磁場強度確定。由於即使利用超導磁鐵，提高直流磁場強度，仍有技術的限制，故空間解析度的理論上限值確定。根據所述的於2010年5月3日發行的「日経工 > 夕卜α 二夕7 (日経Β P社)Θ ρ.42」的記載，即使在空間解析度最高的fMRI裝置中，空間解析度仍停留在數mm。下面對已有技術I的活體內的侵入距離進行說明。如觀看人的肌膚的顏色而清楚的那樣，可見光容易在活體表面進行漫反射，而難以侵入活體內部。在上述例子中，將780(nm),805 (nm)和830 (nm)的光用於測定光。其中，由於即使在將波長最長的830 (nm)的光稱為近紅外光的情況下，仍接近可見區域，故同樣地，活體內部的侵入距離短。其結果是，具有下述的問題，即，即使作為最深度的區域，如前述所述，仍只能測定距頭部表面的3 4(cm)的深度的腦組織的狀況。於是，本發明的課題在於提供一種提高空間解析度和時間解析度的同時，能夠測定活體的活動狀態的方法等。另一方面，在作為控制活體活動的方法而知曉的藥物療法中，難以有效地僅僅控制活體內部的指定區域。其理由在於，通過口服或注射等而攝取的藥物在體內循環而擴散。由此，具有下述的課題，比如，即使因治療目的而投藥，不僅作用於治療(控制)對象部位的藥物量相對地降低，而且產生治療(控制)對象部位以外的部位的另外的藥物作用的副作用。於是，本發明的課題還在於提供有效地控制活體內的僅僅指定區域(由I個細胞或多個細胞的集合組構成的區域)的活動狀態的方法等。用於解決課題的技術方案本發明的第I方式的活體活動測定方法或活體活動控制方法為測定或控制包括動物和植物的活體的活動狀態或其變化的活體活動測定方法或活體活動控制方法，其特徵在於該方法包括對上述活體照射其波長包含在指定波長範圍內的電磁波的照射過程；與檢測過程或控制過程，在該檢測過程中，檢測上述活體內的由一個或多個細胞構成的局部區域的涉及所述電磁波的特性，在該控制過程中，利用涉及電磁波的特性，進行控制，作為為了檢測或控制上述活體的活動狀態或其變化而利用的現象，確定以(1)在細胞膜組成分子內的原子間新產生的振動模式的基底狀態和多個激勵狀態之間的躍遷能量；或(2)在與活體的活動時或其變化時相對應的分子內的指定原子間產生的振動模式間的躍遷能；或(3)核磁共振的指定的化學位移量為基準的波長範圍。本發明的實施方式的活體活動測定方法的特徵在於，在上述細胞膜的電位變化伴隨有相對上述局部區域內的指定物質，附著或脫離指定離子的現象的條件下，確定上述指定波長範圍。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，在上述指定物質和上述指定離子為卵磷脂或鞘磷脂與氯離子的組合，磷脂醯絲氨酸與鈉離子或鉀離子的組合，以及糖脂和鈉離子的組合中的至少I者的條件下，確定上述指定波長範圍。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，與相對卵磷脂的氯離子的附著或脫離相對應的上述指定波長範圍以涉及波數2480 (cnT1)或化學位移量δ2.49 δ 2.87 (ppm)或δ 3.43 (ppm) δ 3.55 (ppm)的化學位移量為基準而確定；與相對鞘磷脂的氯離子的附著或脫離相對應的上述指定波長範圍以涉及波數2450 (cm-1)或化學位移量δ 2.49 δ 2.87 (ppm)或δ 3.43 (ppm) δ 3.55 (ppm)的化學位移量為基準而確定；與相對磷脂醯絲氨酸的鈉離子的附著或脫離相對應的上述指定波長範圍以波數429(cm -1)為基準而確定；與相對磷脂醯絲氨酸的鉀離子的附著或脫離相對應的上述指定波長範圍以波數118 (cnT1)或1570 (cnT1)為基準而確定；並且與相對糖脂的鈉離子的附著或脫離相對應的上述指定波長範圍以波數260 291 (cm—1)為基準而確定。本發明的第I方式 的活體活動測定方法的特徵在於，按照下述方式確定上述指定波長範圍，該方式為:包括相當於以構成上述基準的波數為中心，具有該波數的10 20%的寬度的波數範圍，或以構成上述基準的化學位移量為中心，具有0.45 (ppm) 0.49 (ppm)的寬度的化學位移量的範圍的波長範圍中的至少一部分。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，除了吸收構成上述活體的至少包含水的其它的物質的電磁波的波長範圍以外，確定上述指定波長範圍。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，上述指定現象為在上述活體的活動狀態的變化後4 200 (ms)的範圍內的指定反應時間以內產生的現象。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，上述檢測過程為通過採用共焦光學系統，檢測上述活體內的任意的截面上的上述局部區域的上述電磁波的吸收特性的過程。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，還包括下述獲得信息過程，在該過程中，通過上述照射過程和上述檢測過程，獲得表示上述活體的上述電磁波的吸收特性的空間分布方式和時間變化方式的指定信息；指定過程，在該過程中，通過參照根據已獲得的上述指定信息，保存上述活體的活體活動信息或定義上述活體所接觸的環境的環境信息，與上述指定信息之間的關係的資料庫，指定上述活體活動信息或環境信息。本發明的第I方式的活體活動測定方法的特徵在於，還包括認識過程，在該認識過程中，認識上述活體的活體活動信息或環境信息；設定或補償過程，在該過程中，根據上述認識的上述活體活動信息或環境信息，與上述已獲得的上述指定信息，設定或補償保存於上述資料庫中的兩者的關係。本發明的第2方式的活體活動測定方法的特徵在於，採用下述特性檢測上述活體內的動態活動，該特性指相對具有0.84μπι IlOym的波長的電磁波的局部區域內的特性或相對涉及在δ 1.7ρρ δ 4.5ppm的範圍內的化學位移量的電磁波的上述局部區域內的特性。本發明的實施方式的活體活動測定方法的特徵在於，測定活體的上述局部區域內的上述特性的時間變化。本發明的第2方式的活體活動測定方法的特徵在於，對活體內的至少一部分，照射基準頻率調製在0.2Hz 500kHz的範圍內的電磁波。本發明的第2方式的活體活動測定方法的特徵在於，檢測上述活體內的固定的I個局部區域的上述特性的時間變化，或檢測固定於上述活體內的相互不同的位置的多個局部區域內的涉及上述特性的各自的時間變化的集合。本發明的第2方式的活體活動測定方法的特徵在於，至少I個固定的上述局部區域相當於I個細胞或該細胞內的一部分，對這裡，照射基準頻率調製在0.2Hz 500kHz的範圍內的電磁波。本發明的第2方式的活體活動測定方法在上述局部區域內，對應於I個細胞內或上述I個細胞內的一部分，檢測因構成上述細胞的細胞膜的電位變化而產生的上述特性的變化。本發明的第2方式的活體活動測定方法的特徵在於，對活體照射包括不同的多個波長的電磁波或不同的多個頻率的電磁波的電磁波，檢測上述活體的局部區域內的上述多個波長的電磁波或上述多個頻率的電磁波的特性。本發明的實施方 式的活體活動測定方法的特徵在於，包括根據通過上述活體活動檢測方法而獲得的檢測信號，進行動態活體活動信息的形成步驟。本發明的第I方式的活體活動測定裝置為測定包含動物和植物的活體的活動狀態的活體活動測定裝置，其特徵在於該裝置包括照射器，該照射器對上述活體，照射其波長包含在指定波長範圍內的電磁波；檢測器，該檢測器檢測上述活體內的由一個或多個細胞構成的局部區域的涉及電磁波的特性，作為為了檢測上述活體的活動狀態或其變化而利用的現象，確定以(I)在細胞膜組成分子內的原子間新產生的振動模式的基底狀態和多個激勵狀態之間的躍遷能；或(2)在與活體的活動時或其變化時相對應的分子內的指定原子間產生的振動模式間的躍遷能；或(3)核磁共振的指定的化學位移量為基準的波長範圍。本發明的第2方式的活體活動測定裝置具有活體活動檢測部，該裝置根據上述活體活動檢測部而獲得的涉及活體活動的檢測信號，進行規定處理，其特徵在於，上述活體活動檢測部由光源部和信號檢測部構成，上述光源部產生照射到活體上的電磁波，上述電磁波包括具有在0.84μπι 110 μ m的範圍內的波長，或涉及在δ 1.7pp δ 4.5ppm的範圍內的指定的化學位移量的電磁波，通過上述信號檢測部，檢測包括作為上述電磁波的照射結果而獲得的涉及上述活體的活動的上述檢測信號的電磁波。本發明的第2方式的活體活動測定裝置的特徵在於，對應於上述局部區域內，I個細胞內，或上述I個細胞內的一部分，測定因構成上述細胞的細胞膜的電位變化而產生的上述特性的變化。本發明的第2方式的活體活動測定裝置的特徵在於，由上述光源部產生，包括不同的多個波長的電磁波或不同的多個頻率的電磁波的電磁波。本發明的活體活動檢測信號的傳送方法的特徵在於，對活體照射包括具有在0.84 μ m 110 μ m的範圍內的波長的電磁波，或涉及在δ 1.7pp δ 4.5ppm的範圍內的指定的化學位移量的電磁波的電磁波，檢測涉及上述活體的局部區域內的特性的活體活動檢測信號，傳送上述活體活動檢測信號。本發明的實施方式的活體活動檢測信號的傳送方法的特徵在於，上述局部區域內對應於I個細胞內或上述I個細胞內的一部分，檢測因構成上述細胞的細胞膜的電位變化而產生的上述特性的變化。
本發明的實施方式的活體活動檢測信號的傳送方法的特徵在於，根據活體活動檢測信號，形成活體活動信息，傳送上述活體活動信息，該活體活動檢測信號為涉及對活體照射電磁波而獲得的上述活體的局部區域的信號，該電磁波指具有0.84 μ m 110 μ m的波長的電磁波，或涉及與S 1.7pp δ 4.5ppm的範圍有關的指定的化學位移量的電磁波。本發明的實施方式的活體活動檢測信號的傳送方法的特徵在於，檢測下述活體活動檢測信號，傳送涉及下述相應的波長或相應的頻率的活體活動檢測信號，該下述活體活動檢測信號涉及與上述活體的局部區域內的在0.84 μ m 110 μ m的範圍內的多個波長的電磁波，或與在δ1.7ρρ δ 4.5ppm的範圍內有關的多個化學位移量所涉及的電磁波相對應的相應的特性。本發明的實施方式的利用活體活動信息的服務的提供方法的特徵在於，根據下述結果，提供與活體活動信息相對應的服務，或對活體照射上述電磁波，提供與上述活體活動的控制相對應的服務，該結果指對活體照射電磁波，檢測涉及上述活體的局部區域內的特性的活體活動檢測信號，根據該活體活動檢測信號，形成活體活動信息而得到的結果，該電磁波包括具有0.84 μ m 110 μ m的波長的電磁波,或涉及與δ 1.7pp δ 4.5ppm的範圍內有關的指定的化學位移量的電磁波。本發明的實施方式的利用活體活動信息的服務的提供方法的特徵在於，根據在由I個細胞或多個細胞構成的上述局部區域內產生的活體活動的檢測、測定結果，或控制，提供服務。發明的效果按照本發明的活體活動測定方法或活體活動控制方法等，對活體照射其波長包含在指定波長範圍內的電磁波，進行涉及該活體內的局部區域的電磁波的特性或其變化的檢測或控制。「指定波長範圍」為，以在涉及活體的活動狀態或其變化而產生的局部區域內的指定的原子之間形成的振動模式間的躍遷能或指定的化學位移量為基準而確定的波長範圍。「局部區域」為由I個或多個細胞構成的區域。由此，按照本發明，會檢測與對應於活體的活動狀態的變化，快速或顯著地在短時間出現的電磁波相關的特性。即，可提高時間解析度的同時，測定活體的活動狀態。另外，作為本發明的實施方式，利用該電磁波的集束特性，通過僅僅對微小的局部區域照射該電磁波，不僅提高活體活動的檢測或測定的空間解析度，而且可進行僅僅微小的局部區域的活體活動控制。另外，通過利用該控制方法或該檢測結果，可對該活體或其有關者，提供涉及活體的活動狀態的認識精度的提高和適合的服務。附圖的簡要說明:圖la、lb為表示集中於靜止時和放電時的神經細胞膜表面上的電荷分布的建模(modelling)；圖2a、2b為Cl —離子附著前後的PCLN的結構比較；圖3為PCLN (Phosphatidylcholine)上的Cr離子附著有無的吸光特性變化；圖4為可進行近紅外光區域的分光特性預測的新計算方法的流程說明圖；圖5為氫和碳的原子核間距的變化量與總能量變化的關係；圖6a、6b為表示氫和碳的原子核間距變化時的氯離子位置變化的說明圖；圖7為與非協調振動相對應的波動函數 I m>的分布特性圖8為氫和碳的原子核間距變化和各原子核的實效電荷量變化的關係；圖9a、9b為HOMO和能級最低的分子軌道中的電子分布特性說明圖；

圖10為氫和碳的原子核間距造成的電偶極矩值的變化；圖11為細胞膜電位變化檢測和血液中的氧濃度變化檢測之間的空間解析度的比較；圖12為細胞膜電位變化檢測和血液中的氧濃度變化檢測之間的時間解析度的比較；圖13a、13b為細胞膜電位變化 檢測和血液中的氧濃度變化檢測之間的檢測精度比較說明圖；圖14為表示活體活動檢測部位的監視方法的第I原理說明圖；圖15為表示活體活動檢測部位的深度方向的模式(pattern)的監視方法的第I原理說明圖；圖16為表示監視活體表面的記號位置的方法的第2原理說明圖；圖17為涉及活體活動檢測用光學系統的第I實施例的原理說明圖(共焦系利用)；圖18為涉及活體活動檢測用光學系統的第I實施例的動作原理說明圖；圖19a、19b、19c為活體活動檢測用光學系統的第I實施例的液晶開關模式和光檢測單元的關係；圖20a、20b為涉及活體活動檢測用光學系統的應用例子的原理說明圖；圖21為活體活動檢測用光學系統的應用例子的光檢測器上的結構說明圖；圖22為涉及活體活動檢測用光學系統的應用例子的具體的光學配置說明圖；圖23為表示高速地檢測活體內部的局部的核磁共振特性變化的方法的說明圖；圖24為涉及核磁共振特性變化的發生部位檢測方法的說明圖；圖25為活體活動檢測部內部結構說明圖；圖26為活體活動檢測部的另一實施例結構說明圖；圖27為活體活動檢測電路的前級部內的結構說明圖；圖28為活體活動檢測電路的後級部內的結構說明圖；圖29為活體活動檢測信號發送部內的結構說明圖；圖30為表示活體活動檢測信號的內容的概要說明圖；圖31a、31b為表示活體活動信息的一個例子(涉及指定的測定項目的測定結果)的概要說明圖；圖32a、32b、32c、32d為臉的表情和情緒反應的關係的說明圖；圖33a、33b、33c、33d為根據臉的肌肉的運動，獲得活體活動信息的方法的說明圖；圖34為利用活體活動檢測部的網絡系統概要的說明圖；圖35為帶有事件信息的活體活動檢測信號的通信協議的說明圖(I)；圖36為帶有事件信息的活體活動檢測信號的通信協議的說明圖(2)；圖37為帶有事件信息的活體活動信息的通信協議的說明圖(I)；圖38為帶有事件信息的活體活動信息的通信協議的說明圖(2)；圖39為活體活動檢測時的活體活動檢測用照射光的發光模式(pattern)說明圖40為適合於本實施例/應用例子的活體活動檢測/控制的波長範圍的說明圖；圖41a、41b為根據肌球蛋白ATP酶的ATP水解的機理說明圖；圖42a、42b為因賴氨酸殘基的氫鍵結合對象的不同，吸收光譜帶波長產生變化的理由的說明圖；圖43為氫鍵結合對象和非協調振動電勢特性的關係說明圖；圖44為涉及表情肌肉的運動的檢測信號例子的說明圖；圖45為在臉上收縮的表情肌肉的部位和表情的關係說明圖；圖46為活體活動檢測部的可檢測範圍和檢測對象的配置關係說明圖；圖47為本應用例子的活體活動測定方法I的說明圖；圖48為本應用例子的活體活動測定方法2的說明圖；圖49為本實施例的活體活動控制裝置內部的結構說明圖；圖50為活動控制裝置的應用例子說明圖；圖51a、51b、51c為電壓依賴性離子通道的門開閉機理和從外部的控制方法說明圖；圖52為細胞內部的活體活動連鎖的狀態說明圖；圖53為在錐體細胞內產生記憶作用和忘卻作用的機理.模型；圖54a、54b為涉及長期記憶形成和長期的忘卻的控制方法說明圖；圖55a、55b、55c為在PKA內活性部產生的磷酸化反應的機理模型說明圖。標號的說明:標號I表示神經細胞體；標號2表不軸索；標號3表示突觸結(突觸小體)；標號4表示感覺神經元的檢測部(終端部)；標號5表示神經肌肉接合部；標號6表不肌肉細胞；標號7表不中樞神經層(大腦皮質層)；標號8表示神經傳遞中繼層(丘腦.小腦.網狀結構等)；標號9表示反射性神經傳遞層(脊髓反射傳導層等);標號11表不電位依賴性Na +離子通道；標號12表示髓鞘；標號13表不細胞外液；標號14表示軸索細胞質；標號15表不郎飛結；標號16表不軸索內的信號傳遞方向；標號17表示錐體細胞的細胞體；標號18表示星狀細胞的細胞體；標號19表示神經膠質細胞；標號20表不細胞膜電位；標號21表不靜止膜電位；
標號22表不去極化電位；標號23表示活動電位；標號24表不放電期間；標號25表不靜止 時；標號26表示神經細胞膜的電位變化；標號27表示肌細胞膜的電位變化；標號28表不毛細血管；標號29表不氧分子的傳遞通路；標號30表示活體活動檢測部位(被測定點)；標號31表不物鏡；標號32表不檢測鏡；標號33表不檢測光的光路；標號34表示反射鏡(嘉寶鏡Galba mirror)；標號35表不針孔；標號36表不光檢測器；標號37表不光柵；標號38表不光檢測單兀；標號40表不活體表面的記號位置；標號41表不活體表面；標號42表示照相機用透鏡；標號43表不2維光檢測器；標號44表示距活體活動檢測部表面的距離；標號45表示活體活動檢測部表面；標號46表示活體活動的位置檢測部；標號47表不波長780 (nm)的光的反射光量；標號48表不波長830 (nm)的光的反射光量；標號51表不2維液晶開關；標號52表不聚光鏡；標號53表不光分配用光柵；標號54表示橫向I維光檢測單元；標號55表不縱向I維光檢測單兀；標號56表不2維液晶開關內光透過部；標號57表不成像透鏡；標號58表示活體活動檢測信號；標號60表不濾色器；標號62表不從檢測電路前級輸出的檢測信號線；標號63 表示雙凸 透鏡(lenticular lens)；標號71表示2維排列的核磁共振特性變化檢測用單元陣列；標號72表示磁場調整用線圈；
標號73表不(超導)磁鐵；標號74表激勵用線圈；標號75表不構成檢測對象的生命體的一部分(被驗者的頭部等);標號80表示I個核磁共振特性變化檢測用單元；標號81表不電源線和地線；標號82表不基準時鐘+時間戳信號的傳送線；標號83表示活體活動檢測信號輸出線；標號84表檢測用線圈；標號85表示活體活動檢測電路的前級部；標號86表示活體活動檢測電路的後級部；標號87表示光電變換單元(光檢測單元或檢測用線圈)；標號101表示活體活動檢測部；標號102表不光源部；標號103表信號檢測部；標號104表示基準時鐘和調製信號發生部；標號105表示活體活動檢測信號發送部；標號106表示活體活動檢測信號；標號111表示發光部；標號112表不光調製器；標號113表不光調製器驅動電路；標號114表示發光部驅動電路；標號115表不活體活動檢測用照射光；標號116表不波長選擇濾波器；標號117表不基準時鐘發生電路；標號118表示調製信號發生電路；標號121表示活體活動檢測用光電變換部；標號122表示活體活動檢測電路；標號131表不前置放大器；標號132表示帶通濾波器；標號133表示調製信號成分抽取部(同步檢波部)；標號134表不A/D變換器；標號135表示前級部內的存儲部；標號136表示前級部的信號處理運算部；標號137表示與後級部之間的信號轉送部；標號141表示與前級部之間的信號轉送部；標號142表示後級部內的存儲部；標號143表示後級部的信號處理運算部；標號144表示活體活動檢測信號發送部的信號轉送部；標號151表示活體活動檢測信號的發送次數 (或累積發送時間)檢測用計數器；
標號152表示隨時間變化鍵發生器(依賴於活體活動檢測信號的發送次數或累積發送時間)；標號153表示隨時間變化(依賴於活體活動檢測信號的發送次數或累積發送時間)的M系列內跳躍(jump)數發生器；標號154表不加密部；標號155表不與活體活動 檢測電路之間的信號轉送部；標號156表不活體活動檢測信號發送部內的存儲部；標號157表示IP結構形成部(包括IP位址設定)；標號158表示通信控制部；標號161表示活體活動檢測區域；標號162表示活性化度；標號163表示經歷時間；標號171表不判定因素；標號172表示一致度；標號173表示事件；標號178表示進行處理或操作的內容；標號201表不網際網路層；標號202表不心理溝通層；標號211表示心理溝通中介者(心理溝通提供商)；標號212表示心理的服務公司(心理服務經銷商)；標號213表不用戶；標號216表不用戶側的驅動系統；標號217表不用戶側的控制系統；標號218表示活體檢測系統；標號220表示活體檢測部；標號221表示事件信息B檢測部；標號222表不信號/信息多重化部；標號223表示網際網路通信控制部；標號224表示事件信息A抽取部；標號225表示畫面顯示控制部；標號226表不用戶輸入部；標號227表示活體活動分析部；標號228表示資料庫保存區域；標號229表示心理溝通層的維護處理部；標號230表不心理的服務公司的技術支持對應部；標號231表示收費/利益分配處理部；標號232表示畫面顯示/切換設定部；標號233表示驅動系統的遠程操作部；標號234表示直接服務內容確定部；
標號241表示活體活動檢測；標號242表不事件彳目息B ；標號243表不事件信息A ；標號244表不提供服務；標號245表示指定的信息提供(包括信息提供服務);標號247表示直接性服務(郵遞/派遣等)；標號248表示帶有事件信息的活體活動檢測信號；標號249表示帶有事件信息的活體活動檢測信息；標號250表不用戶的顯不畫面；標號251表示驅動系統的遠程操作；標號252表不使用費用的支付；標號253表示利益分配；標號254表不無檢測信號的用戶輸入信息；標號301表示檢測條件數據報；標號302表示事件 數據報；標號303表示檢測波長λ的檢測信號數據報；標號304表不活動信息數據報；標號305表示活體活動分析條件數據報；標號310表示分析條件包；標號311表示檢測條件包；標號312表示事件包；標號313表不檢測信號包；標號314表示活動信息包；標號315表不網際網路標題(header)；標號316表示檢測條件數據片段；標號317表示事件數據片段；標號318表示檢測信號數據片段；標號319表示分析條件數據片段；標號320表示活體活動信息片段；標號326表示每個檢測點的位置信息；標號327表示時刻Tl的每個檢測點的活性化度分布特性；標號328表示時刻T2的每個檢測點的活性化度分布特性；標號331表示服務類型信息；標號332表不對應的數據報識別信息；標號333表示片段種類信息；標號334表不片段位置信息；標號335表不發送源地址信息；標號336表不目的地址信息；標號337表示選擇類型信息(類型=68 );
標號338表示活體檢測部的識別信息或活體檢測部對應固有的地址信息；標號339表不時間戳信息；標號341表示事件發送源地址信息(顯示畫面URL等)；標號342表示發生事件數量信息；標號343表示在顯 示畫面內設定的API命令；標號346表示事件種類信息；標號347表示事件繼續期間；標號348表示事件信息內容；標號351表示用戶(被驗者)識別信息；標號352表示檢測開始時間信息(年月日時分秒)；標號353表不時間戮的基準頻率；標號354表不測定項目；標號355表檢測機構；標號356表檢測信號的種類；標號357表示檢測區域的部位信息和檢測點配置的設定方法；標號358表示檢測區域的解析度；標號359表示檢測信號的量子化比特數；標號360表不檢測信號的取樣頻率或取樣時間間隔；標號361表示檢測波長的數量信息；標號362表示從過去的累積發送次數；標號363表不分析軟體版本號；標號364表示分析所採用的資料庫的版本號或最終更新時期；標號371表示測定項目的數量信息；標號372表示測定項目A內判定因素數量信息；標號373表示測定項目A內判定因要素內容列表；標號374表示測定項目B內判定因素數量信息；標號375表不測定項目B內判定因素內容列表；標號374表示時刻Tl的測定項目A內每個判定因素的一致度；標號375表不時刻T2的測定項目A內每個判定因素的一致度；標號401表不反射光量變化；標號411表示大腦皮質內的中央後回；標號412表不丘腦；標號413表不脊髓；標號414表示椎體(前側)；標號415表不椎弓(後側);標號416表不脊髓內的灰質；標號421表不X軸；標號422表不Y軸；標號423表不Z軸；
標號424表示波長780 (nm)的檢測用光源；標號425表示使波長780 (nm)的光通過的濾色器；標號426表示波長780 (nm)光用的光檢測器；標號427表示波長830 (nm)的檢測用光源；標號428表示使波長830 (nm)的光通過的濾色器；標號429表示波長830 (nm)光用的光檢測器；標號431表示活體活動檢測部位的位置檢測用光源；標號432表示活體活動檢測部位的位置檢測用監視部；標號433表示分束鏡；標號434表示具有濾色器特性的光合成兀件；標號437表示1/4波片；標號438表示偏振光分離元件；標號439表示監視器用光；標號440表示活體活動檢測期間；標號441表示活體活動檢測的固有信息明示期間；標號451表示同步信號；標號452表示活體活動檢測部的製造廠商識別用ID信息；標號453表示活體活動檢測部各自的識別信息(製造號碼等)；標號454表示製造廠商設定的製造廠商相關信息；標號50表示枕額肌(驚愕)；標號502表示皺眉肌(痛苦)；標號503表示顴大肌(笑)；標號504表示口輪匝肌(表情表現)；標號505表示降口角肌(口角三角肌)(悲哀)；標號506表示降下唇肌(下唇方肌)(無表情);標號507表不顏肌(鄙視為懷疑)；標號511表示肌肉收縮活動開始前；標號512表示肌肉收縮活動時；標號513表示振幅值；標號521表示活體活動檢測部的可檢測範圍；標號522表示活體活動對象的位置；標號600表示構成檢測/控制對象的生命體的一部分(被驗者的頭部等)；標號601表示電極端子(板);標號602表示1 電壓1 頻發生用電源；標號603表示控制部；標號604表示調製信號發生電路；標號605表示物鏡驅動電路；標號606表示準直鏡；標號607表示分束器；
標號608表示活體活動檢測/控制用電磁波；標號609表不光波導；標號610表光波導驅動電路；標號611表示細胞膜的外側；標號612表示細胞質側；標號613表示細胞膜；標號614表示裂縫；標號615表示門；標號616表示荷電部；標號621表示氫鍵結合部；標號622表示胺基酸殘基；標號623表示胺基酸主鏈；標號701表示受體A ；標號702表示受體B ；標號703表示細胞內信號傳遞級聯反應(cascade) A ；標號704表示細胞內信號傳遞級聯反應(cascade) B ；標號711表示磷酸化級聯反應(cascade)；標號712表示脫磷酸化反應；標號713表示阻礙作用；標號721表示基因表達(mRNA的轉錄)；標號722表示蛋白質合成(mRNA的翻譯)；標號723表示指定細胞功能的行使；標號724表示控制對象；標號731表示突觸間隙；標號732表示穀氨酸結合；標號733表示穀氨酸結合；標號734表示穀氨酸結合；標號735表示脊柱(spine)；標號741表示mGluR受體；標號742表示NMDA受體；標號743表不AMPA受:體；標號747表示Ca+離子濃度高的場合；標號748表示Ca+離子濃度低的場合；標號750表示PI (3，4，5)P3的形成；標號751表示Ca+離子的流入；標號752表示Na+離子的流入；標號753表示CaM激酶的磷酸化；標號754表示細胞核內的基因表達；標號755表示mRNA的形成；
標號756表示mRNA的翻譯；標號757表示AMPA的受:體的插入；標號758表示磷酸化極聯反應(cascade)；標號759表示蛋白激酶B的活性化；標號761表示I丐調磷酸酶(calcineurin)的活性化；標號762表示抑制因子一 I的脫磷酸化；標號763表示蛋白質脫磷酸化酶I的活性化；標號764表示AMPA受:體的獲取；標號771表示記憶作用；標號772表示忘卻作用；標號780表示基質。用於實施發明的方式下面對本發明的一個實施方式的活體活動測定方法，活體活動測定裝置，採用活體活動信息的服務和活體活動信息傳送方法進行說明。首先，給出涉及下述的說明內容的目錄，以便在開始階段容易把握說明的全部內容。I〕神經細胞的放電機理模型1.1)細胞膜結構的特徵(引用信息)1.2)對神經細胞膜的發生電位的電磁學解釋1.3)靜止時和放電時，集中於神經細胞膜表面上的電荷分布狀態的模型試驗(modeling)1.4)神經細胞膜內外的離子濃度分布特性(引用信息)1.5)磷脂質分子結構和預計的離子附著部位的關係2〕神經細胞的放電模型和紅外光區域的分光特性變化的關係2.1)採用量子化學計算軟體的模擬方法2.2) - N+ (CH3)3部的氯離子附著模型和在放電時發生的吸收光譜帶預測2.3)磷脂質分子的鉀離子對吸收光譜造成的影響3〕神經細胞的放電模型和近紅外光區域的分光特性變化的關係3.1)可進行近紅外光區域的分光特性預測的新的計算方法的概述3.2)基準振動方程式的導入3.3)吸收遷移概率的定式化3.4)與採用量子化學計算軟體的模擬結果的組合3.4.1)採用量子化學計算軟體的模擬方法3.4.2)涉及電勢特性的模擬結果3.4.3)涉及電偶極矩的模擬結果3.4.4)涉及吸收波長和吸收遷移概率的比例的理論的預測值3.5)本實施例的可檢測範圍的探討4〕神經細胞的放電模型和核磁共振的分光特性變化的關係4.1)放電時預計核磁共振特性變化的理由和模擬方法與計算結果4.1.1)放電時預計核磁共振特性變化的理由
4.1.2)採用量子化學計算軟體的模擬方法4.1.3)根據模擬結果而獲得的化學位移量4.2)本實施例的可測定 範圍的探討5〕本實施例的活體活動檢測/控制方法與活體活動測定方法的技術特徵5.1)可預測以從表皮附近，到非常深的位置的活體內部的活體活動為檢測/控制對象的動態內容5.2)活體活動檢測/控制部位的對位和保持方法5.2.1)檢測包括被檢測/控制點的截面圖像，設定檢測位置的方法5.2.2)檢測活體表面上的指定位置，預測設定被檢測點位置的方法5.3)活體活動檢測用光電變換方法5.3.1)共焦光學系統的靈活使用5.3.2)成像光學系統的空間的變化量或時間的變化量的抽取5.3.3)檢測核磁共振特性的高速變化的方法5.3.4)降低來自鄰接的其它的活體活動檢測系統的幹擾的方法5.4)活體活動檢測電路5.4.1)活體活動檢測部內部結構5.4.2)活體活動檢測電路內部結構5.4.3)活體活動檢測信號發送部內部結構5.5)活體活動測定方法5.5.1)根據活體活動檢測信號而獲得的信息的匯總5.5.2)活體活動信息的內容5.5.3)其它的活體活動測定方法6〕組裝有活體活動檢測部的裝置或系統6.1)利用活體活動檢測部的網絡系統和商業模型6.1.1)利用活體活動檢測部的網絡系統整體的概要7〕活體活動檢測信號和活體活動檢測信息的通信用協議7.1)涉及活體活動檢測信號和活體活動檢測信息的通信用協議的共同部分的特徵7.2)活體活動檢測信號的通信用協議7.3)活體活動檢測信息的通信用協議8〕涉及活體活動檢測/控制的其它的應用例子8.1)構成對骨骼肌肉的收縮和 鬆弛狀態進行檢測/控制的對象的其它的活體活動現象8.2)肌球蛋白ATP酶的動作機理8.3)活體活動檢測/控制特性8.4)活體活動檢測方法的特徵9〕活體活動的控制方法9.1)活體活動的基本的控制方法的概述9.2)用於活體活動的控制的基本原理的概述
9.3)離子通道的分子結構和門開閉控制方法9.4)活體活動控制特性10〕活體活動檢測/控制10.1)細胞內部的活體活動的概況10.2)錐體細胞內的 記憶/忘卻機理模型10.3)磷酸化酶(激酶)的反應過程10.4) I丐調磷酸酶(calcineurin)的反應過程10.5)細胞內部的活體活動檢測特性/控制特性2〕神經細胞的放電機理模型在1.1節和1.4節中，最初明確給出過去的公知信息。接著，在通過1.2節對過去已知的放電現象的電磁學的解釋進行說明後，在1.2節和1.5節中新提出在I個神經細胞內產生的放電的機理。在於這裡說明的神經細胞的放電模型中，基本採用在1.3節提出的電荷分布狀態模型的觀點。1.1)細胞膜結構的特徵(引用信息)首先，對細胞膜結構的特徵進行說明。包括神經細胞的普通的細胞膜主要由「磷脂」，「糖脂」，「膽固醇」和「膜蛋白分子」構成。離子通道包含於膜蛋白分子中。磷脂，糖脂和膽固醇在細胞膜內，形成脂雙層，呈現該脂質二重層中的外側的層和內側(細胞質側)的層中包含的分子的種類不同的非對稱的分布。在圖1a中示出該脂質二重層內的磷脂和糖脂的分布例子。在該脂雙層中的外側的層，大量地包含磷脂的卵磷脂(PCLN:Phosphatidylcho),神經鞘髓磷脂(SMLN:Sphingomyelin)和糖脂。相對該情況,在該脂雙層中的內側(細胞質側)，大量地包含磷脂醯絲氨酸(PSRN:Phosphatidylserine),磷脂醯乙醇胺(PEAM:Phosphat idyl ethanol amine)和憐脂酸環己六醇(PINT:Phosphatidylinositol)(但是，PINT的含量較少)。圖1所示的二重線表示「脂肪酸尾部」，其在脂雙層內，按照相互朝向內側的方式設置。但是，在脂雙層內，包含許多種類的糖脂。在該糖脂中，特別是具有負電荷的神經節苷脂(Ganglioside)的含量多，在神經細胞的細胞膜中，神經節苷脂佔全脂質重量的5 10%。於是，在本實施例中，將神 經節苷脂作為糖脂的代表分子而對待。另外報告有下述情況，即，在哺乳類的神經細胞內，神經節苷脂型Dla (⑶Ia)的含量最多(參照H.Ra hmann他:Trends in Glycoscience and Glycotechη ο I o g y Vol.10, N ο.56 (1998) p.423)。於是,今後，以作為神經節苷脂的GDla為代表例，進行說明。但是，並不限於此，對於所謂的糖脂，同樣適應於今後的說明內容。1.2)對神經細胞膜的發生電位的電磁學解釋細胞質內在靜止時具有負電位，而在放電時到正電位前，電位反轉。接著知道，在該放電時正電荷集中於神經細胞膜的內側(細胞膜側)表面上(參照B.A I b e r t s他:細胞O分子生物學第4版(N e w t ο η P r e s s，2007年)第10章)。但是，由於脂雙層的電阻非常大而大於10 (GQ )(參照菅原正雄:才二々7 V ο 1.3,Ν ο.7(2006)P.38)，故在上述電位變化時，脂雙層用作靜電電容。按照電磁學的靜電電容理論，預計在放電時夾持脂雙層，在內側(細胞質)臨時地集中有正電荷，但是，同時還在脂雙層的外側，臨時集中有總量的絕對值相等的負電荷。脂雙層的靜電電容C在1.0 ( μ F c m 2)左右(參照菅原正雄:八4才二夕7 VO 1.3，N ο.7 (2006) p.39)。1.3)集中於靜止時和放 電時的神經細胞膜表面上的電荷分布狀態的模型試驗(modeling)對將在1.2節中說明的電磁學解釋內容應用於在1.1節中給出的脂雙層結構而獲得的神經細胞膜表面上的電荷分布狀態模型進行說明。在表I中，示出放電時的PCLN，SMLN，⑶la，PSRN，PEAM和PINT的相應細胞膜的內外的離子可附著的部位和可脫離的部位。表I
權利要求
1.一種活體活動檢測方法，其特徵在於: 對活體照射其波長包含在指定波長範圍內的或者關聯於指定峰值的波長的電磁波； 檢測上述活體內的至少局部區域的活動。
2.一種活體活動控制方法，其特徵在於: 對活體照射其波長包含在指定波長範圍內的或者關聯於指定峰值的波長的電磁波； 控制上述活體內的至少局部區域的活動。
3.一種涉及活體活動的信息的傳送方法，其特徵在於: 對活體照射其波長包含在指定波長範圍內的或者關聯於指定峰值的波長的電磁波； 傳送根據上述活體內的至少局部區域的活動的檢測而獲得的信息。
4.一種權利要求1、權利要求2或權利要求3所述的活體活動檢測方法、活體活動控制方法或涉及活體活動的信息的傳送方法，其中，上述指定波長範圍相關於0.84μ m 110 μ m的範圍內的波長。
5.—種權利要求1所述的活體活動檢測方法、活體活動控制方法或涉及活體活動的信息的傳送方法，其中，上述指定峰值涉及δ1.7ρρ δ4.5ρρπι的範圍內的化學位移量的檢測的波長。
6.—種權利要求2所述的活體活動檢測方法、活體活動控制方法或涉及活體活動的信息的傳送方法，其中，上述指定峰值涉及δ1.7ρρ δ4.5ρρπι的範圍內的化學位移量的檢測的波長。
7.—種權利要求3所述的活體活動檢測方法、 活體活動控制方法或涉及活體活動的信息的傳送方法，其中，上述指定峰值涉及δ 1.7ρρ δ 4.5ppm的範圍內的化學位移量的檢測的波長。
全文摘要
本發明的課題在於提供可在謀求空間解析度和時間解析度提高的同時，測定或控制活體的活動狀態或其變化的方法等。按照本發明的活體活動測定或活體活動控制方法等，對活體照射包含指定波長範圍內的波長的電磁波，檢測與該活體內的局部區域的該電磁波有關的特性，或利用與該電磁波有關的特性控制局部區域的活體活動。在這裡，「指定波長範圍」根據為了檢測或控制活體的活動狀態或其變化而使用的下述的現象中的任意者而確定(1)在細胞膜組成分子內的原子間新產生的振動模式的基底狀態和多個激勵狀態間的躍遷能；(2)在與活體的活動時或其變化時相對應的分子內的指定原子間產生的振動模式間的躍遷能；(3)核磁共振的化學位移量。另外，該「局部區域」為由1個或多個細胞構成的區域。
文檔編號A61B5/00GK103099603SQ20121045211
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月12日 優先權日2011年11月11日
發明者安東秀夫 申請人:安東秀夫