【材料】赤ちゃんは暗闇に、外側からは視認できる保育器−光環境で早産児の発達を促す「調光型光フィルター」の開発

光環境で早産児の発達を促す「調光型光フィルター」の開発−赤ちゃんは暗闇に、外側からは視認できる保育器−

　NEDO産業技術研究助成事業の一環として、国立精神・神経医療研究センター【理事長 樋口輝彦】精神
保健研究所・知的障害研究部・診断研究室 太田英伸 室長は、産業技術総合研究所【理事長 中鉢良治】
（以下「産総研」という）サステナブルマテリアル研究部門・環境応答機能薄膜研究グループ 田嶌一樹 主任研究
員と共同で、早産児の睡眠・身体発達を促進する光環境を人工保育器内に実現させる「調光型光フィルター」を
開発した。

　早産のため低体重で生まれた赤ちゃんは、２４時間同じ明るさで育てるよりも、１日のうち一定の時間が暗い、
昼夜のある環境で育てることで、より体重が増加することが報告されている。早産児では妊娠２８週目ぐらいから
光の明暗を感じるようになるが、早産児がいる新生児集中治療室（ＮＩＣＵ）は、治療などのために夜間も完全に
暗くならない病院も存在する。

　これまでに本研究グループは、妊娠４０週目ぐらいまでの赤ちゃんは波長が６００ナノメートル（ナノは１０億分の１）
以下の光を主に知覚することを発見した。また、６００ナノメートル以下の光だけを遮断する特殊な樹脂製光フィル
ターを開発した。この光フィルターを夜間、人工保育器に取り付けると、医療従事者は外から保育器中の様子を
視認できるが、赤ちゃんは暗闇にいると感じ、睡眠発達・体重増加が促進されることを確認していた。

　本研究では、新たに電源のオン・オフのみで同様の発達効果を早産児にもたらすことを可能とする新型光フィルター
「調光型光フィルター」を開発した。調光型光フィルターには、産総研が研究開発を行っている調光ミラーデバイスを
応用した。調光ミラーデバイスはエレクトロクロミズムの原理により、数ボルトの電圧をかけることで透明性や色合いなど
光学特性を切り替えることができる。今回開発した調光型光フィルターは、新たに調光ミラー層としてマグネシウム・
イリジウム合金薄膜を用いることで、赤系統の透明性を発現し、６００ナノメートル以下の光を遮ることができる。
従来、保育器に使用されていた布製カバーに比べ、フィルターの頻繁な脱着が不要なため、抗菌性に優れ、早産
児の緊急事態にもスイッチのオン・オフだけで適切に対応できる利点をもつ。

　この成果は光環境を最適化する新型の人工保育器の開発を通して、早産児の発達促進に寄与することが期待
される。

　本研究成果は２０１３年４月２６日（米国時間）に米国科学雑誌「Applied Physics Letters」で公開予定である。
（中略）
研究の背景と経緯

　早産のため低体重で生まれた赤ちゃんは、２４時間同じ明るさで育てるよりも、１日のうち一定の時間が暗い、
昼夜のある環境で育てることで、より体重が増加することが報告されている。早産児では妊娠２８週目ぐらいから
光の明暗を感じるようになるが、早産児がいる新生児集中治療室（ＮＩＣＵ）は、治療などのために夜間も完全に
暗くならない病院も存在する。

　光が成長発達に与える影響のメカニズムを解明するため、本研究グループが早産児の視覚特性を調べたところ、
早産児の眼球においては従来から知られていた光受容体であるロドプシン・コーンオプシンは未成熟で十分に機能
せず、近年発見された光受容体「メラノプシン」が主に光情報を処理することを確認し、「メラノプシン」が感じる光を
制御する「調光型光フィルター」を開発した（図１）。

　本研究は、この「調光型光フィルター」を利用して保育器の透明フード部分を作製することにより、光生体工学を
利用して早産児の発達を促す新しいタイプの人工保育器が作製できると提案した（図２）。

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130425/fig2.jpg
図２　調光型光フィルターを利用した保育器の概要　調光型光フィルターで夜間保育器に侵入する成分の波長を
制御することにより早産児の視覚が知覚する光成分が遮断され、赤ちゃんは人工的な夜を体験する。

>>2あたりに続く

産業技術総合研究所プレスリリース 2013年4月25日
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130425/pr20130425.html

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130425/fig1.jpg
図１　調光型光フィルターの外観変化　(a) 赤色状態（透明）、（b）黒色状態（不透明）、(c) 鏡状態色の濃淡を
電圧（印加経過時間）により制御できる。

研究の内容

　本研究グループは、産総研・サステナブルマテリアル研究部門・環境応答機能薄膜研究グループがこれまで研究
開発を行っている「調光ミラーデバイス」を基礎に、透明性を有する赤色、あるいは黒色に変わり、場合により鏡の
ような状態になる調光型光フィルターを開発した。このフィルターは室温においてスパッタ法を用いて作製できるため、
基材としてガラスだけでなくプラスチック素材も用いることができ、人工保育器内の光環境の制御だけでなくさまざまな
用途に応用できる。

　調光型光フィルターの色合いは、フィルターを構成する多層構造（調光ミラー層(金属)/触媒層(金属)/固体電解
質層(酸化物あるいは有機物) /イオン貯蔵層(酸化物)）に含まれる金属の種類・割合により決定される。本研究
では、早産児の視覚特性に合わせた調光型光フィルターを作成するため、さまざまな金属を使用して開発を進め、
レアメタルに分類されるイリジウムを極少量添加することで早産児眼球の光受容体が感じる光を制御する光フィル
ターを作製した。

　調光型光フィルターは、イオン貯蔵層中に水素イオンを蓄えており、印加する電圧の極性(プラス、マイナス)に応じて
水素イオンが移動することで状態が変化する。調光ミラー層に向かって水素イオンが移動するように電圧をかけると、
調光ミラー層と移動してきた水素イオンが反応して、金属水素化物に変化し、赤系統の透明フィルターを実現できる
(図１)。透明性や色相・濃淡は材料組成、印加電圧の大小や時間によって制御することができる。この変化は可逆
変化であるため極性を反転させて電圧を掛けると、調光ミラー層中の金属水素化物から水素イオンが脱離し、調光
ミラー層は元の金属に戻る。このようにして、当該フィルターは電圧印加により光の透過量を自由にコントロールする
ことが可能であり、特に早産児の発育に有効な明暗環境を構築することができる。

今後の展開

　この調光型光フィルターで人工保育器の透明フード部分を作製することにより、今後、早産児にとって最適な光
環境を電源のオン・オフだけで提供できる新しいタイプの人工保育器を開発することができる。この新型保育器により
早産児の発達を全般的にサポートし、これまでの新生児医療の水準を更に底上げできることが期待される。（以下略）

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人間も周期性あった方が早く育つのか

早産児の「発達」ねぇ…ﾌﾟ

マジックミラー号みたいなもんか？

>>1
この話題とは若干違うけど、
睡眠と光の関係って重要らしいな。
大人とかでも真っ暗な環境で睡眠した方が成長ホルモンの分泌が違って、
体の回復が変わってくるらしい。

>>4
お前も入れてもらえよ
手遅れだった脳がまともに育つかもしれないぞ

>>6
たしかに　部屋を真っ暗にして寝るほうが疲れはとれる。
昼間、明るい電車の中で寝ると全然疲れがとれないからな。

睡眠のリズムがぶっ壊れてる俺は
人生ここからやり直したい

野菜みたいだな