CN107249688A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种简便的光照射装置，其于具有弯曲面的患部也能够均匀照射，可以抑制由光照射造成的过度的加热。光照射装置(10)具备覆盖皮肤(1)的患部(2)的高分子凝胶层(3)、密接于高分子凝胶层(3)上的LED保护层(6)与密接于LED保护层(6)上且排列配置有LED(4)的基板(5)。点亮LED(4)的电流控制装置(8)会控制照射强度，于到达必要的照射量时，停止照射。
Description
技术领域
本发明主要是关于将光照射于人类及动物的皮肤的患部的使用于治疗及理容美容的光照射装置。
背景技术
关于光治疗，被利用于新生儿黄疸、干癣及粉刺等的疾病治疗、疼痛的缓和以及美容等多种目的。于新生儿黄疸使用绿色光及浅蓝色光，于干癣治疗使用紫外光，于粉刺治疗使用蓝色光、红色光及黄色光。另外，根据用途使用有各种光源。
例如，于使用准分子灯(excimer lamp)及弧光灯(arc lamp)等光源的情形，将患部自固定的光源配置于一定的距离，进行光照射。然而，因为此方式光也会照射到患部以外处，因此需要如用于保护眼睛的眼罩般，以光遮蔽物遮盖患部以外处等对策。另外，对于如手脚般的弯曲部，照射强度依赖相对于光源的角度及距离，根据患部的部位而不同，难以对患部均匀地进行光照射。进一步，此种灯型装置是大型的，电源及冷却装置等附加装置也多，因此设置面积需要大的空间，并且价格高昂。
另外，于使用激光等光源的情形，由于照射于患部的光会形成聚光(spot light)，为了将光照射至大面积的患部，需要将聚光进行扫描(scanning)，机器复杂且高价。
进一步，于使用活用光纤且面状地照射光的装置的情形，由于将光往光纤送入的效率相对较低，因此无论如何照射功率都会降低，仅适合较长时间的治疗。
通过以上各种背景，要求一种能够沿着患部而保持一定距离覆盖患部的柔性的光治疗用的光源。
此处，发光二极管(LED)与其他光源相比较小，能够使元件数及配置等改变而对具有弯曲面的患部也进行光照射。
因此，对于上述期望，揭示有以下将LED用作发光光源的专利文献。
专利文献1中，揭示有将激光及LED作为发光光源配置于柔性基板上，缠绕于患部而使用的光照射装置。
专利文献2中，揭示有将LED作为发光光源配置于柔性基板上，覆盖脸部而使用的颜面用光照射装置。
专利文献3中，揭示有将多个成为发光光源的LED配置于柔性基板上，将其缠绕患部而进行光照射的具有柔软性的光照射装置。
专利文献4中，以应用于头部为前提，配置有将成为发光光源的LED配置于帽子的内侧的光照射装置。
专利文献5中，揭示有通过将成为发光光源的LED配置在柔性基板上，于患部与LED之间夹持光透射物质，而将发自LED的热传递至患部的光照射装置。
非专利文献1中，记载有使用了LED的近紫外线的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin－resistant staphylococcus aureus，MRSA)感染皮肤溃疡治疗法。
专利文献1：美国专利第5616140号说明书(1997年4月1日发行)
专利文献2：美国专利第5913883号说明书(1999年6月22日发行)
专利文献3：国际公开WO01/14012号(2001年3月1日公开)
专利文献4：国际公开WO2008/144157号(2008年11月27日公开)
专利文献5：国际公开WO2012/023086号(2012年2月23日公开)
非专利文献1：Kuniyuki Morimoto,其他6名,"Photodynamic Therapy UsingSystemic Administration of 5－Aminolevulinic Acid and a 410－nm WavelengthLight－EmittingDiode for Methicillin－Resistant Staphylococcus aureus－Infected Ulcers in Mice",PLOS ONE,August2014,Volume 9,Issue 8e105173，(2014年8月20日出版)
发明内容
然而，上述先前技术中，存在以下课题。
光治疗对于患部，要求能够将必要最低限度的光量均匀地照射。过度的照射有对患部造成「晒伤」等副作用的可能性，若照射量不足，则无法期待治疗效果。这对于如手臂及脚般具有弯曲表面的部位而言亦同。为了对弯曲面的患部也进行均匀的光照射，必须将可以柔性地沿着弯曲面的柔软的光源与患部始终保持一定的距离而配置。
专利文献1及2所揭示的光照射装置即便能够柔性地沿着患部的弯曲面进行光照射，于结构上难以与患部始终保持一定的距离而配置。
另外，虽然LED的效率提升，但即便如此超过一半的所投入的电力会成为热而消散。不具专利文献1、2及4所揭示的冷却手段的光照射装置可能会对患部过度地施予热。
此处，该热对于患部而言，需要不会造成不良影响的某些储热机构或冷却机构。然而，如专利文献3所揭示般使照射装置具备冷却机构的情形，通常会令机构复杂，成为成本上升的因素，并且失去照射面积的灵活性。
本发明是鉴于上述课题而成，其目的在于提供一种结构简便的光照射装置，对于具有弯曲面的患部也能够均匀照射，且可以抑制由光照射造成的过度的加热。
为了解决上述课题，本发明的光照射装置将光照射于患部，其特征在于，具备：产生光的多个发光二极管与含有水的高分子凝胶层，所述高分子凝胶层具有直接或间接地接触于患部的接触面，并且以大致一定的厚度形成于所述发光二极管上。
根据本发明的一种方式，能够发挥如下效果：通过构造简便的光照射装置，对于具有弯曲面的患部也能够均匀照射，且可以抑制由光照射造成的过度的加热。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的光照射装置的构成的截面图。
图2为将图1的光照射装置含有LED的部分的构成放大表示的截面图。
图3为表示图1的光照射装置相对于患部的LED的配置的俯视图。
图4为表示本发明的第一实施方式的变形例的光照射装置相对于患部的LED的配置的俯视图。
图5为表示本发明的第二实施方式的光照射装置的构成的截面图。
图6为表示图5的光照射装置的构成的详细截面图。
图7为表示本发明的第三实施方式的光照射装置的构成的截面图。
图8为表示本发明的第四实施方式的光照射装置的构成的截面图。
图9为表示本发明的第五实施方式的光照射装置的构成的截面图。
图10为表示本发明的第六实施方式的光照射装置的构成的截面图。
具体实施方式
针对本发明的实施方式，根据图1～图10进行说明。以下，为了便于说明，有如下情形：针对与以特定的实施方式说明的构成具有相同功能的构成，附记相同的符号，省略其说明。
[第一实施方式]
根据图1～图4，针对本发明的第一实施方式的光照射装置10进行说明。图1为表示本发明的第一实施方式的光照射装置10的构成的截面图。图2为将光照射装置10含有LED4的部分的构成放大表示的截面图。图3为表示光照射装置10相对于患部2的LED4的配置的俯视图。
如图1所示，本实施方式的光照射装置10具备高分子凝胶层3，其覆盖皮肤1的患部2；发光二极管(以下称为LED)4，其密接于高分子凝胶层3上且成为光源；基板5，其安装有LED4；发光二极管保护层(以下称为LED保护层)6，其覆盖基板5中LED4的安装面。另外，光照射装置10具备点亮LED4的电流控制装置8与检测光照射强度或温度的传感器9。电流控制装置8(通电控制部)能够基于来自设置在皮肤1上的传感器9的温度信号与光量信号，控制照射强度，于达到必要照射量时停止光的照射。此外，传感器9若为仅具备光照射强度检测功能的传感器，则也可设置于基板5上而非皮肤1上。
(LED4及基板5)
LED4是隔着大致均等的间隔而安装于基板5上(平面上)。LED4必须根据治疗目的而选择。此处由于是应用在「耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染皮肤溃疡治疗」，使用氮化镓系的发出蓝紫光的LED(峰值波长410nm)。其他用途中，由氮化镓(AlInGaN)LED得到的紫外光LED、蓝色LED或绿色LED，由四元系(AlGaInP)LED得到的红色LED、黄色LED或绿色LED，或是GaAS系的红外光LED等，能够依据目的而选择最合适的LED4。另外，也能够组合多个不同波长范围的LED4。
LED4及安装LED4的基板5可为各种方法。此处如图2所示，在2.8mm平方的氧化铝(Al2O3)系白色的陶瓷基板11串联安装两个尺寸440μm×550μm，厚度约100μm～130μm的发出蓝紫光的LED芯片12，将通过由聚硅氧烷(silicone)树脂构成的树脂圆顶14覆盖的LED元件作为LED4使用。LED芯片12是于陶瓷基板11上通过固晶糊料(die bond paste)(未图示)黏着，通过接合线13与电极(未图示)连接。
此处，作为相邻的LED4的中心间的距离的平均值的平均距离D，优选为3mm以上，20mm以下，更优选为5mm以上，10mm以下。
如图2所示，基板5中，于聚酰亚胺膜15上形成有铜配线16，铜配线16的表面是由通过镀银17镀成之物构成。镀银17是为了提升治疗光的反射率，减低光的损失而使用。于此基板5上，LED4是通过焊料18而被安装于铜配线16。LED保护层6是由聚硅氧烷树脂构成，为了防止镀银17的腐蚀、确保基板表面的绝缘性以及确保防水性，而以覆盖基板表面的方式形成。
此外，光照射装置10也可以具备收纳LED4的保护壳(未图示)取代LED保护层6。保护壳具有柔性地弯曲的可挠性，与LED保护层同样地，是通过可防止镀银17的腐蚀、确保基板表面的绝缘性以及确保防水性的材质形成。由此，能够确保相对于LED4的防水性。
LED4如图1所示，以覆盖患部2的方式配置。基板5亦以覆盖患部2的方式被加工。基板5的内面(LED4安装面的反对侧)虽与空气接触，但优选将LED4发出的热有效率地逸散至外部，通过于基板5的内面整体附有镀铜而贴附导热率良好的材料，由此有效地将LED4的热扩散至基板5的整体。另外，优选于基板5的内面附有凹凸，提升排热效率。于激烈发热的用途中，能够在基板5的内面设置冷却水配管，积极地进行水冷却。
(高分子凝胶层3)
高分子凝胶层3为含有水的凝胶层，将水吸收于聚丙烯酸钠颗粒且成形为板状。若为如聚丙烯酸钠般吸水性高的聚合物，则也可使用其他的吸收性聚合物。除了聚丙烯酸盐系以外，还知道有聚磺酸盐系、顺丁烯二酸酐盐系、聚丙烯酰胺系、聚乙烯醇系以及聚乙烯氧化物系等多种类的合成聚合物，以及聚天冬氨酸盐系、聚谷氨酸盐系、海藻酸盐系、淀粉系及纤维素系等天然来源的吸水聚合物。
水优选为纯水，但若为自来水等离子含量少者则可使用。另外，若为低浓度，则也可为加入先前公知的药剂的水溶液。由此，高分子凝胶层3含有药剂成分。为了使高分子凝胶层3容易处理，优选以高分子凝胶维持层7覆盖，该高分子凝胶维持层7是使对治疗有效的波长范围的光透射过下面(与患部2接触的面)的透明膜。亦可覆盖上下两面。此外，作为对治疗有效的波长范围，例如于使用所述蓝紫LED的情形时，优选为400nm以上，430nm以下，更优选为380nm以上，450nm以下。或者，作为对治疗有效的波长范围，于使用其他LED的情形时，相对于峰值波长，期望为±20nm，更优选期望于±30nm左右的范围中为透明。
高分子凝胶层3优选具有与患部2直接接触的接触面，完全覆盖患部2。其中，高分子凝胶层3也可不直接接触于患部2，而是间接地接触于患部2。例如，于高分子凝胶层3与患部2之间可介隔有薄膜，也可于患部2涂抹乳液等而使高分子凝胶层3接触于患部2。由于治疗光大部分被封入于高分子凝胶层3，故未被高分子凝胶层3覆盖的部分大致不受到光照射。因此，欲治疗的患部2必须以高分凝胶层3覆盖。为了于治疗进行充分强度的光照射，优选覆盖如下部分：于图3自以包围患部2的外形线表示的部分至以相离一定距离的外形线表示的部分。
高分子凝胶层3多半为水，由于水会吸收由光造成的热，因此能够抑制由光造成的患部2的过热。若无高分子凝胶层3，则仅能将通过在患部2的光吸收发出的热以体内的血流进行冷却。然而通过高分子凝胶层3，能够期待向患部2的表面侧的排热。由冷却效果的观点来看，高分子凝胶层3越厚越好。厚者光照射强度也被均匀化，但有因患部2的形状而厚度受到限制的情形。另外，高分子凝胶层3的厚度T是根据作为照射对象的患部2而定，但例如优选为1mm以上，20mm以下，更优选为3mm以上，12mm以下。
另外，通过于光照射前冷却高分子凝胶层3，降低温度而放置，能够延长光照射时间。例如于将最大容许温度设为40℃的情形时，通过相对于室温25℃而冷却至10℃，能够将温度上升的容许范围自约15℃扩大至30℃。本实施例中，于将高分子凝胶层3冷却至10℃后，进行光照射。冷却的温度是根据作为照射对象的患部2以及最大容许温度等而定，但例如优选冷却至0℃以上，20℃以下，更优选冷却至5℃以上，15℃以下。
高分子凝胶层3的厚度T是为了对患部2均匀地进行光照射的重要参数。相对于一个个LED4间的平均距离D，优选为0.5≦T/D，更优选为0.8≦T/D。由此，因为高分子凝胶层3的厚度相对于LED4间的距离不会过薄，能够防止高分子凝胶层3过薄时会发生的问题。也就是说，能够防止如下所谓不均匀性的问题发生：若高分子凝胶层3过薄则患部2与LED4变近，接近LED4的患部虽受到多量的照射，但远离LED4的患部仅能接受少量的照射。
(传感器9)
传感器9监控患部2的温度及/或照射光强度。若对患部2的光照射不受到影响，则可使用先前公知者。但是，传感器9必须具有耐水性。
于传感器9为多个的情形，可以省略照射光强度感测功能。若LED4的输出稳定，预先校正输出与光强度的关系，则能够通过流通指定电流，获得已定的照射强度，能够通过控制时间，照射必要的照射量。于此情形时，将温度传感器作为传感器9使用，由此，并非经由电流控制装置8控制电流量而是通过导通/断开电流，以温度不超过已定温度的方式间歇进行光照射。由此，能够使患部2及其周围的皮肤1不会变热。
此处，预先就实际的照射状况进行温度测量，于温度上升被抑制于容许范围的情形时，能够省略温度监控。于即使总照射量少，在照射结束时，温度例如维持为40℃以下的情形、于平均照射功率低，即使进行连续照射温度也不会上升至40℃以上的情形、或是于通过脉冲驱动较低地维持平均照射功率，即便进行连续照射温度也不会上升至40℃以上的情形等，不需要温度监控。于无法进行如此的事前评估的紧急情形，优选活用传感器9。
此外，关于将上限温度设为40℃的情形，一般以若为此程度则数十分钟的照射并不会造成烧伤的标准记载，但也可存在依据状况而必须将上限温度维持得更低的情形。相反地也存在若为短时间，则可再稍微容许温度上升的情形。上限温度是根据作为照射对象的患部2而定，例如优选为51℃以下，更优选为44℃以下。
(电流控制装置8)
电流控制装置8于最单纯的形态中，为对LED元件群供给定电流的定电流源，通过对电流供给时间设定定时器，控制光照射量。于使用温度传感器的情形，进行如下的控制：设定上限温度，若接近该上限温度(例如40℃(一定温度))则停止通电，于温度下降的时间点再度开始通电，于总照射时间到达设定时间的阶段断开电源，通知结束。作为光照射时间，是根据作为照射对象的患部2而定，但例如优选为30分以下，更优选为15分以下。于并用温度监控器及光照射强度监控器的情形(例如使用传感器9的情形)，进行如下控制：设定上限温度及必要照射量，一面以不达到上限温度的方式控制电流，一面于到达必要照射量的时间点结束照射，通知结束。作为光照射强度，是根据作为照射对象的患部2而定，但例如优选为10mW/cm2以上，200mW/cm2以下，更优选为50mW/cm2以上150mW/cm2以下。作为必要照射量，是根据作为照射对象的患部2而定，但例如优选为40J/cm2以上，65J/cm2以下，更优选为45J/cm2以上，55J/cm2以下。
于最单纯的情形，若将LED4全部串联，则能够对全部的LED4供给同一电流，能够自各LED4获得大致相同的输出。然而，于LED4的数量多的情形，有全部串联时电压变得过高的情况。也就是说，成为设置多个将大致相同数量的LED4串联连接的系统的情形，于此情形时，必须搭载多个能够输出相同电流的定电流电源。图3中安装有64个LED，于对各元件流通100mA的情形，于各元件需要约6.2V的电压。其结果，串联连接需要合计约400V左右的高电压，危险性高。因此，设为如下：设置两个将32个LED串联连接的系统的配线，使用两个200V系的相同的电源，能够对各元件通电100mA。
(效果验证)
本实施例中，使形成在猪的背部的溃疡感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，于5－氨基酮戊酸(ALA，5－aminolevulinic acid)的全身投药及使用波长410nm的蓝紫光的光治疗，应用本实施方式的光照射装置。ALA其一部分于MRSA的体内会变换为原卟啉IX(protoporphyrinIX)(以下记载为「PpIX」)。PpIX为光增感性物质，会通过所述蓝紫光而分解，于分解时产生的活性氧会攻击MRSA，由此能够减低MRSA。另外，对患部2的细胞本身完全不会造成不良影响，且能够不引起抗生素污染而杀死具有抗生素抗性的细菌。
本实施方式中于实验用的两头猪的背部形成50mm×100mm左右的溃疡，使其感染MRSA。对一头猪预先投予ARA，通过安眠药使其睡着而于安静的状态进行光照射。对另一头猪则不进行任何处理。以此状态观察溃疡的大小的演变。
进行光照射时，配合溃疡的形态(图3的患部2)，如图3所示般，形成安装了64个发出蓝紫光的LED4的基板5。设置将各32个LED4串联连接的两个系列的配线，设为可将其各自连接于能够升压至210V的两个系统的定电流电源。各LED4元件间的平均距离D为10mm。
于靠近患部2的正常部贴附温度传感器(传感器9)及光强度传感器(传感器9)。温度传感器使用了热电偶。另外，光强度传感器使用了PN二极管。各自于事前进行于高分子凝胶层3内的输出与实际的光强度及温度之间的校正。
使聚丙烯酸钠颗粒吸收纯水，制作厚度约10mm的高分子凝胶层3，覆盖患部2而配置。以自患部2的端部至高分子凝胶层3的端部的距离成为约10mm～20mm的方式加工。接着，以LED4朝向患部2的方式，将安装了LED4的基板5密接于高分子凝胶层3上。通过将作为薄的透明膜层的高分子凝胶维持层7铺设于高分子凝胶层3的下面，高分子凝胶层3的处理变得容易。于皮肤1上的光照射强度没有大幅的变化。
接着，于两系统的配线通电100mA的电流8分钟。确认以光强度传感器测量的光照射强度大致为一定，为平均约104mW/cm2的照射强度。为了由此达到目标的约50J/cm2的照射量，将此通电时间决定为8分钟。温度传感器的监控值于该8分钟的通电中，确认初期温度从10℃至39℃大致与时间成正比而上升了约29℃。认为并没有温度所造成的不良影响。
于进行光照射的猪进行上述处理后，观察了两头猪的溃疡的大小，未进行处理的猪的溃疡即便经过一周也没有缩小。然而，进行了光照射的猪的溃疡每天于患部2的整面大致均匀地缩小，最终消失。由以上认为，在投予ALA后，通过进行光照射，能够于患部2的整面均匀地使MRSA死亡消灭。
(变形例)
根据图4，针对第一实施方式的变形例的光照射装置10进行说明。图4为表示变形例的光照射装置相对于患部的LED的配置的俯视图。
本实施方式的变形例相对于第一实施方式，除了基板5的形状及LED4的配置不同以外，为相同构成。本来，患部2的大小、形态是依据每个患者而不同，优选以配合各自的形状的方式制作基板5，配置LED4。然而，一个个变更形状需要设计基板，也耗费成本、时间，不适合一般性的治疗。另一方面，虽然也能够以对应各种患部2的方式形成大的基板5，但非必要的光照射也会照射至患部2以外处，治疗成本也上升。
此处，本变形例中，组合使用有标准化的尺寸的基板5。具体而言，如图4所示般，以每一个LED4间的平均距离D成为10mm的方式，组合3片安装有3×6＝18个LED4的多个基板51，将LED4的总数设为54个。与第一实施方式相比，覆盖患部2的LED4的个数减少，因此部分地产生基板51未覆盖患部2处。然而通过高分子凝胶层3的封入光的效果，即便相对于患部2端部，也能够进行充分强度的照射。能够如此组合使用多个基板51的原因在于高分子凝胶层3介隔在患部2与各基板51之间，患部2与基板51相互固定，并且封入光，将照射强度进行某程度的均匀化。
使用含有此种基板51的光照射装置10，检验对与图2相同的患部2进行光照射的结果。
本变形例中，组合3台相同的定电源电流，各自供给100mA至3片基板51。于各基板施加约112V的电压。
同样进行第一实施方式所记载的实验，照射时间需要11分钟。此实验中将传感器9设置于未以LED4覆盖的患部2的附近，该患部2也考虑到能得到充分的光照射量。由于与第一实施方式相比设置于患部2的外面的LED4较少，故对患部2的外周部的光照射强度下降。于患部2的整面观看到的光照射强度的均匀性变差，但此治疗中若超过必要的照射量，即便是些许的过量照射，也不会对患部引起明显的不良影响，因此若考虑准备专用的照射装置的时间与成本，则为合理的选项。
观察进行了上述光照射处理的猪的溃疡的大小，与第一实施方式的情形同样地，猪的溃疡明显地日渐缩小，最终消失。由于即便未被LED4覆盖的患部2中，尤其溃疡的消退与其他部位相比并没有较迟缓，故认为包含该患部2而相对于患部2的整面，能够进行必要量的光照射，使MRSA死亡消灭。
[第二实施方式]
根据图5～图6，针对本发明的第二实施方式的光照射装置10的构成进行说明。图5为表示第二实施方式的光照射装置10的构成的截面图。图6为表示该光照射装置10的构成的详细截面图。
如图5所示，本实施方式的光照射装置10对于第一实施方式，基板5及LED4的构成不同。上述第一实施方式及其变形例中，如图2所示，LED芯片12被搭载于陶瓷基板11上，以树脂圆顶14覆盖，陶瓷基板11是经由焊料18而与铜配线16连接。
该结构中，为了陶瓷基板11的厚度及树脂圆顶14的高度，LED芯片12的搭载部分变厚。其结果如图1所示，由LED4、基板5及LED保护层6构成的部分(基板部)也变厚，多少牺牲了该基板部的柔软性。此处，期望对于曲率更大的患部2，提高基板部的柔软性。
此处，本实施方式的光照射装置10中，未使用树脂圆顶14，且未介隔陶瓷基板11而将LED芯片12搭载于聚酰亚胺膜15。通过此种实施方式，虽然多少牺牲了耐久性，但柔软性增加。
具体而言，如图6所示，与第一实施方式同样地，在聚酰亚胺膜15上形成有铜配线16，于铜配线16的表面形成有镀银17。
LED芯片12是以固晶糊料19固定于铜配线16，通过接合线13将LED芯片12上的电极与形成有镀银17的铜配线16连接。
对于LED芯片12及接合线13的部分，为了保护该部分，以通过聚硅氧烷树脂进行封装(potting)而覆盖的方式形成有树脂层20。进一步于其上为了防止镀银17的腐蚀及确保聚酰亚胺膜15的表面的绝缘性，以涂布该表面的方式，形成有由聚硅氧烷树脂构成的LED保护层6。于LED保护层6可形成为充分地包埋接合线13的厚度的情形时，可省略树脂层20。
该结构中能够不使用厚的涂布材料，形成较平坦的表面，基板部与高分子凝胶层3的密接中，空气不易残留于密接部分的界面，易于将基板部载置于患部2，而基板部的成本亦减低。另外，由于基板部的柔软性高，也易于应用在曲率大的患部2。
此外，该结构中，如图5所示，是以LED4埋入高分子凝胶层3内的方式配置。此处，LED芯片12的厚度不均设定为不超过±10μm，由于高分子凝胶层3的厚度为约10mm，故该不均实质上可以忽视。其结果，高分子凝胶层3的厚度为一定，且各LED4的大小均一，故能够一面保持LED4与患部2的距离，一面进行光照射。
本实施方式中使用基板5，通过光照射装置对形成在猪的前脚的约20mm左右的溃疡进行治疗，该基板5是以一个个LED4间的平均距离D成为7mm的方式，将6×6＝36个LED芯片12配置成阵列状。LED芯片12以串联连接的方式配线，以100mA使其发光。必要电压为约126V。猪服用ALA后使其进入睡眠状态，于患部2贴附成形为45mm平方左右的厚度约9mm的高分子凝胶层3，将含有LED4及基板5等的LED基板压在其上，将整体以绷带缠绕固定。LED基板虽大幅弯曲，但无阻碍地进行通电。必要的照射时间为12分钟。温度的上升也为30℃以下。
照射后的溃疡的大小与第一实施方式同样地日渐缩小，最终消失。如上所述，确认了治疗效果。
[第三实施方式]
根据图7，针对本发明的第三实施方式的光照射装置10的构成进行说明。图7为表示第三实施方式的光照射装置10的构成的截面图。
如图7所示，本实施方式的光照射装置10相对于第二实施方式的光照射装置10，不同点为未搭载传感器9。
使用如此构成的光照射装置，预先对各种大小的高分子凝胶层3计算测量照射强度及温度的上升，限定最合适的驱动电流与照射时间，以单纯的电流设定与定时器控制进行光治疗。与使用传感器9的情形相同，能够毫无问题地获得治疗效果。作为用于不会引起烧伤或过度照射所造成的不良影响的安全处置，以如下方式控制：决定相对于驱动电流而可设定的最长照射时间，即使设定时间被设定的较长，也会于最长照射时间停止照射。以驱动电流为100mA，照射时间为13分进行光照射。另外，可确认到温度传感器的监控值于该13分的通电中，自初期温度10℃至42℃大致与时间成正比，上升约32℃。认为没有因温度造成的不良影响。
此外，于万一患者感受到热的情形时，也能够以患者可立刻停止的方式，设定为患者能够操作紧急停止开关。通过如此设定，能够防范事故于未然，且能够将电源简化，减低整体的成本。
照射后的溃疡的大小与第一实施方式同样地日渐缩小，最终消失。如上所述，可确认到治疗效果。
此外，本实施方式及之后的第四实施方式至第六实施方式不仅可应用在第二实施方式，也能够应用在第一实施方式。
[第四实施方式]
根据图8，针对本发明的第四实施方式的光照射装置10的构成进行说明。图8为表示第四实施方式的光照射装置10的构成的截面图。
本实施方式的光照射装置10与第二实施方式的光照射装置10不同，被应用于粉刺治疗。粉刺治疗一般是一周进行一次或两次将ALA或氨基酮戊酸甲酯(methylaminolevulinate：MAL)的20％水溶液涂布于患部2，放置约3小时后，照射蓝色光或红色光15～20分的治疗。现有的光照射装置有许多通过大的灯状光照射装置对颜面整体进行光照射的情形。于脸的正面有粉刺的情形虽为不得已，但于局部存在粉刺的情形时，若能仅对该部分进行光照射，则能够特别减少对患者的负担。
此处，尝试了本实施方式的应用。如图8所示，于光照射装置10，对于脸颊部分的粉刺，在高分子凝胶维持层7的患部接触面中的药剂涂布部7a涂布使用了MAL的药剂21。或者，于未具备高分子凝胶维持层7的光照射装置10，在高分子凝胶层3的患部接触面中的药剂涂布部3a涂布药剂21。于使用时，在自涂布药剂21而放置3小时后，将冷却至15℃的约7mm厚的高分子凝胶层3贴附于患部2，在其上贴附于第一或第二实施方式使用的基板5，进行光照射。其中，本次并非使用蓝紫光，而使用了适于粉刺治疗的蓝色的LED芯片12。蓝色的LED芯片12是使用尺寸为440μm×550μm者。此为一片基板上的尺寸，峰值波长为447nm。以一个个LED4间的平均距离D成为10mm的方式，在50mm平方的基板5上将6×6＝36个LED芯片12配置成阵列状。形成每18个LED串联地连接的两个系统的配线，各自通电50mA的电流。施加电压为58V。因温度上升的限制，将一次的照射时间设为5分钟。间隔冷却时间，进行3次照射。
可确认到温度传感器的监控值于该5分钟的通电中，自初期温度15℃至40℃大致与时间成正比，上升约25℃。认为没有因温度造成的不良影响。
通过此方法，能够简便地进行局部的光照射。效果与利用先前的灯进行的光照射并无不同。
此外，粉刺治疗也能够同样地使用红色光。也可以使用红色LED取代蓝色LED。另外，也能够搭载红色LED及蓝色LED，可以将各自的照射时间、时机进行最优化。
[第五实施方式]
根据图9，针对本发明的第五实施方式的照射光装置10的构成进行说明。图9为表示第五实施方式的光照射装置10的构成的截面图。
如图9所示，本实施方式的光照射装置10相对于第二实施方式的光照射装置10，不同点为于高分子凝胶层3加入由二氧化硅(SiO2)的微粒子构成的光散射体22。由此，通过于高分子凝胶层3内增加光散射，能够将光照射强度均匀化。于没有光散射体22的情形，于照射面的光强度不均为11％，但通过加入光散射体22，能够减低至7％。
[第六实施方式]
根据图10，针对本发明的第六实施方式的照射光装置10的构成进行说明。图10为表示第六实施方式的光照射装置10的构成的截面图。
如图10所示，本实施方式的光照射装置10相对于第二实施方式的光照射装置10，不同点为至高分子凝胶层3的端部为止以基板覆盖。治疗效果本身并无太大差异，但于端部开放的情形，会有光经由端部泄漏至外部而刺眼的情形，本实施例能够避免该情形。
此外，图10中于端部的一部分配置有LED4。根据基板5的构成，可如此于端部具有LED4，即便于没有的情形，也能够通过延长光照射时间确保治疗效果。
[利用软件完成的实现例]
光照射装置10的控制块(电流控制装置8)可通过形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)而实现，也可使用CPU(Central Processing Unit)通过软件而实现。
于后者的情形，光照射装置10具备实行作为实现各功能的软件的程序的命令的CPU、所述程序及各种数据通过电脑(或CPU)可读取地被记录的ROM(Read Only Memory)或记忆装置(将这些称为“记录媒体”)、执行上述程序的RAM(Random Access Memory)等。然后，电脑(或CPU)自上述记录媒体读取而实行上述程序，由此达成本发明的目的。作为上述记录媒体，可使用“非一时性的有形的媒体”，例如磁带、磁碟、卡片、半导体记忆体、可编程的逻辑电路等。另外，上述程序也可经由能够传输该程序的任意的传输媒体(通信网络或广播波等)而供给至上述电脑。此外，本发明也能够以如下形态实现：上述程序通过电子传输而被体现的埋入运送波的数据信号。
[总结]
本发明的方式1的光照射装置10将光照射于患部2，其特征在于，具备：产生光的多个发光二极管(LED4)与含有水的高分子凝胶层3，所述高分子凝胶层3具有直接或间接地接触于患部2的接触面，并且以大致一定的厚度形成于所述发光二极管上。
通过所述构成，即使为结构简便的光照射装置10亦无妨，具有以下优点。也就是说，由于介隔高分子凝胶层3而配置发光二极管，故能够覆盖具有弯曲面的患部2而进行光照射。另外，由于介隔一定厚度的高分子凝胶层3配置发光二极管而进行照射，故能够对患部2均匀地照射。进一步，由于介隔含水的高分子凝胶层3而进行照射，故能够不进行过度的光照射而结束，抑制由光照射造成的过度的加热。
本发明的方式2的光照射装置10于上述方式1中，所述发光二极管是以大致均等的间隔配置，所述高分子凝胶层3的厚度T与作为相邻的发光二极管间的距离的平均值的平均距离D之间，可为T/D≧1/2的关系。
通过所述构成，由于相对于发光二极管间的距离，将高分子凝胶层3的厚度设为不会过薄的适当厚度，因此能够防止高分子凝胶层3过薄时会产生的问题。也就是说，能够防止若高分子凝胶层3薄则发光二极管会与患部2变近，患部2会接受大量的光照射的问题。另外，能够防止如下不均匀性发生的问题：若厚度T未保持均一，则接近发光二极管的患部2会接受大量的光照射，但远离发光二极管的患部2仅能接受到少量的光照射。
本发明的方式3的光照射装置10于上述方式1、2中，可具备高分子凝胶维持层7，所述高分子凝胶维持层7被设置于所述高分子凝胶层3的所述接触面，供使用于治疗的波长带的光透射过。
根据上述构成，由于相对于使用在治疗的波长带的光于光学上为透明，故能够不妨碍利用发光二极管进行的照射，使高分子凝胶层3的处理变得容易。
本发明的方式4的光照射装置10于上述方式1～3中，所述高分子凝胶层3可具有在所述接触面涂布药剂的药剂涂布部3a，或是含有药剂成分。
根据上述构成，在治疗的一定时间前必须服用药剂的烦琐准备步骤变得并非必要。另外，由于能够在患部2直接涂布药剂21，故能够将高浓度的药剂送至患部，并且药剂的效果未及患部2以外处，即便被光照射到亦不会发生副作用(例如由药剂与光的作用引起的晒伤的症状)，能够减轻对患者的负担。如上所述，能够局部地对患部2适当地利用。
本发明的方式5的光照射装置10于上述方式1～4中，可进一步具备通电控制部(电流控制装置8)，所述通电控制部(电流控制装置8)以所述高分子凝胶层3的温度上升为一定温度以下的方式，控制所述发光二极管的通电。
通过上述构成，由于未超过一定温度，因此对于患部2能够防止由热造成的不良影响。
本发明的方式6的光照射装置10于上述方式1～5中，可具备传感器9，该传感器9监控患部2的温度及照射光的强度中的至少一者。
根据上述构成，能够基于来自传感器9的温度信号及光量信号，控制照射强度，于到达必要照射量的时间点停止照射。另外，通过使用传感器9而以温度不超过已定温度的方式间歇进行光照射，能够使患部2及其周围的皮肤1不会变热。
本发明的方式7的光照射装置10于上述方式1～6中，所述高分子凝胶层3可含有光散射体。
由上述构成，通过增加高分子凝胶层3内的光散射，能够将光照射强度更均匀化。
本发明的方式8的光照射装置10于上述方式1～7中，可进一步具备具有相同尺寸的多个基板51，于各基板至少安装有一个所述发光二极管。
由上述构成，通过高分子凝胶层3的光封入效果，即便局部地产生多个基板51未覆盖患部2处，对于该未覆盖处也能够进行充分强度的光照射。能够如此组合使用多个基板51的原因在于高分子凝胶层3介隔在患部2与基板51之间，患部2与基板51相互固定，并且封入光，将照射强度进行某程度的均匀化。因此，能够不耗费将发光二极管的形状变形等成本，而通过结构简便的光照射装置10进行充分的治疗。
本发明的方式9的光照射装置10于上述方式1～8中，可具备所述保护发光二极管的发光二极管保护层，或是可具备收纳发光二极管的保护壳。
通过上述构成，由于保护发光二极管，因此可防止腐蚀及漏电等问题。
本次所揭示的实施方式及实施例仅为例示，本发明并非仅限制于上述实施方式及实施例。本发明的范围是参酌发明的详细说明的记载而通过权利要求书的各权利要求表示，包含与该记载的文句相同的意义及范围内全部的变化。
本发明主要能够利用在将光照射于人类及动物的皮肤的患部的治疗及理容美容。
附图标记的说明
10 光照射装置
1 皮肤
2 患部
3 高分子凝胶层
3a 药剂涂布部
4 LED(发光二极管)
5 基板
6 LED保护层(发光二极管保护层)
7 高分子凝胶维持层
7a 药剂涂布部
8 电流控制装置(通电控制部)
9 传感器
11 陶瓷基板
12 LED芯片
13 接合线
14 树脂圆顶
15 聚酰亚胺膜
16 铜配线
17 镀银
18 焊料
19 固晶糊料
20 树脂层
21 药剂
22 光散射体
51 基板
Claims (5)
1.一种光照射装置，将光照射于患部，其特征在于，具备：
产生光的多个发光二极管；与
含有水的高分子凝胶层，
所述高分子凝胶层具有直接或间接地接触于患部的接触面，并且以大致一定的厚度形成于所述发光二极管上。
2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
所述发光二极管以大致均等的间隔配置于平面上，所述高分子凝胶层的厚度T与作为相邻的发光二极管间的距离的平均值的平均距离D之间，为T/D≧1/2的关系。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光照射装置，其特征在于，
具备高分子凝胶维持层，所述高分子凝胶维持层被设置于所述高分子凝胶层的所述接触面，供使用于治疗的波长带的光透射过。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述高分子凝胶层具有在所述接触面涂布药剂的药剂涂布部，或是含有药剂成分。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
进一步具备通电控制部，所述通电控制部以所述高分子凝胶层的温度上升为一定温度以下的方式，控制所述发光二极管的通电。
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