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1.なぜ今可視光線が医療に必要なのか?

このサイトを観られた方は可視光線(人間の目の見える光)で治療するとは「何かうさんくさい」と思われたかもしれませんね。何を隠そうそういう私も目に見える光なんかで何が治るの?という感触でした。

現在医療で使われているレントゲン線やレーザーも電磁波の一種ですがそれらは可視光線ではありません。レントゲン線やレーザーのように人間が人工的に作りださない限り通常の環境にはない物にこそ特別な診断や治療の効果があるのであって目に見えて普段から接している可視光線は「薬にも毒にもならない」そう思っていました。

しかしそういう思いは私がその当時は薄学だっただけでした。実は可視光線は薬にも毒にもなるのです。今思うと恥ずかしい限りです。

そもそも可視光線の前に光とは何だろうか?

光を簡単に狭義の意味で表現すると人間の目を刺激して明るさを感じさせるものであり、光は波としての性質と、粒子としての性質を同時に併せ持っているものです。つまり粒子性を持った電磁波です。

また光は光源や観測者の速度にかかわらず「相対速度が変化しない」という特徴を持っています。また、入射角度と反射角度は変わらないという特徴も持っています。

そしてその中でも可視光線は狭義には人間の目に見える電磁波「可視光」を意味します。広義にはX線よりも波長が長く、電波よりも波長が短い電磁波 紫外線、可視光線、赤外線の総称として使われている。

それではこれら電磁波の違いは何かというと波長の違いです。波長とは山と谷の間の長さです。

電磁波というと何か目に見えない物というイメージしかないかもしれないですが可視光線も電磁波でありたまたま人間がその電磁波の波長が目というセンサーで感知できるというだけの事です。

だから動物が違えば目で感知できる電磁波の波長も違うので目に見えている色も違います。

例えば犬は黄色と青色は識別できますが、赤は認識できません。猫は緑色と青色は識別できますが、赤は認識できません。また鳥類、トカゲ類、カメ類、多くの魚類は網膜に紫外線の受容体を持つ事が判ってきました。この事はこれらの動物は人間が感知できない紫外線の領域まで目で観れているという事になります。

太陽からは常に人間の目に見える可視光線以外の電磁波も放射されています。

太陽から放射されている電磁波は波長の短い順からガンマ線 (ごく微量)、エックス線(ごく微量)、紫外線( 約7%)、可視光線( 約47%)、赤外線(約46%)、電波(ごく微量)で構成されています。

ガンマ線 、エックス線と言われると不安に思われる方いらっしゃるかもしれませんがご安心あれこれらは地球を覆っている大気の分子や原子に吸収されてしまってほとんど我々が住んでいる地表には届いておりません。

そして紫外線もオゾン層によって吸収されてしまい一番有害なUVCは全く届いておらずUVBの一部とUVAが届いているだけです。

これらの電磁波の波長はnm(ナノメーター)という単位で表現されます。10億分の1メートルという途方もなく小さい単位です。

190nmから280nmは紫外線C、280nmから315nmは紫外線B、315nmから380nmは紫外線Aに分類されます。紫外線Cは人体に有害ですがオゾン層で全て吸収されてしまいます。紫外線BはビタミンDやメラニンの生成、紫外線Aはメラニンの褐変など日焼けを起こす原因です。植物にとっても有害であり、防御反応としてポリフェノール等を生成しています。

一般の方でも紫外線には殺菌作用があり、赤外線には温熱作用がある事はご存知かもしれませんね。しかし狭義の意味では紫外線も赤外線も目には見えないので可視光線にはあたりません。

言葉からもわかるように紫外線とは紫の外、赤外線とは赤の外なので色がない、つまり目には見えないと言う事がお分かり頂けるかと思います。

波長で言うと紫外線は人間の目に観る青や紫よりもより波長が短い電磁波のある領域をいいます。赤外線は逆に人間の目に見える赤よりも波長が長い電磁波のある領域をいいます。

可視光線はこの紫外線と赤外線の間にある領域の電磁波の間をいいます。この普段われわれが見慣れた人間の目に目に見える領域の電磁波に実は大変な効果がある事がわかってきました。

まずは可視光線の効果について農業での応用からみていきましょう。

植物は水と二酸化炭素と太陽光を利用して光合成を行い自らのエネルギー源としての炭水化物を作りだしています。その過程で生じた酸素を大気中に供給しています。そのため今の地球の大気を作ったのは原始地球にあった藻が酸素を作りだしたと言われています。

光合成には葉緑素を使うわけですがその葉緑素のが吸収する波長は青色の400nm~500nmと赤色の600nm~700nmの領域にあり、さらにその波長帯の中でも青色では455nm、660nmに吸収のピークがある事がわかりました。

逆に人間の目には明るく見えてもこの波長が含まれていないと植物は光合成ができず成長しないわけです。

つまりのこの事は太陽光でなくても夜中でもこの波長の光を植物に照射してやれば光合成を行ってくれるということです。

実際に宮城県に2014年世界最大級のLED照明を使った屋内レタス農場がオープンしています。元々はソニーの半導体工場だった建物を改装して無農薬栽培が始まりました。、既存の農法と比べて面積効率は100倍、成長速度は2.5倍、水の使用は1%に抑えられているそうです。すでに1日あたり約10,000株のレタスを生産しています。

また生産物の廃棄も、従来の農場の収穫の約50%から約10%に減少しているそうです。

このように日本で新たに開設された屋内農場は、植物の成長に最適化された波長のLEDを備えているそうです。

さらに防虫においては青色光に効果がある事がわかってきました。

2014年12月は発表された東北大学大学院農学研究科の堀雅敏(ほり まさとし)准教授らの研究によると青色467nmの波長の光にはチジク酵母腐敗病を媒介するショウジョウバエの卵、幼虫、成虫のすべてに殺虫効果がある事がわかったそうです。

今までは間の目に見えない紫外線に殺菌効果がある事はわかっていても人間の目に見える青色の光は経験則的に虫が寄り付かないと言われてきましたが殺虫効果まであるとはは科学的には判っていませんでした。

この研究によるとショウジョウバエ以外でもウエストナイル熱を媒介する蚊のチカイエカや小麦粉などの大害虫のヒラタコクヌストモドキのサナギも青色の中でも波長や光の強度が少し異なるものの殺虫できる事がわかりました。

研究グループは「種によって、光感受性物質で吸収しやすい光の波長が異なり、その波長の光が虫の体内に吸収されて、活性酸素が生じ、細胞や組織が傷害を受けて死亡する」との仮説を提唱しています。

つまり青色LEDには農薬を使わない害虫駆除装置としての可能性を期待されているのです。

このような農業方面での可視光線はすでに活用されており、またさらに活用されようとしているのです。

と考えれば医療にも可視光線が応用できるような気がしませんか?

可視光線であれば日々人が浴びているものですから素人考えでも危険性が少ない事が予想できますよね。

それでは次の章では昔から行われていた光治療について観ていきましょう。

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