JP2003144562A

JP2003144562A - 光線力学的治療用光照射装置

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Publication number: JP2003144562A
Application number: JP2001351387A
Authority: JP
Inventors: Yoshiichi Tokuoka; 由一徳岡; Toshiyuki Kosobe; 俊之古曽部; Makoto Kimura; 誠木村; Shiro Wakui; 史郎涌井; Norimichi Kawashima; 徳道川島
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc; Toin Gakuen
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc; Toin Gakuen
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-20
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP4319366B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光線力学的治療用光照射装置を提供する。【解決手段】光線力学的治療に使用される光照射装置
であって、特定波長域内に比較的大きな吸収係数を持つ
感光剤の吸収波長に適合した波長の光を放射する放電ラ
ンプと、該放電ランプからの放射光を集光するミラー
と、上記感光剤を集積させた治療対象物に対し一定の照
射時間となるように任意に時分割する手段、を具備した
ことを特徴とする光線力学的治療用光照射装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光線力学的治療用
光照射装置に関するものであり、更に詳しくは、レーザ
ー光を用いた従来の光線力学的治療方法における問題点
を解決することを可能とする、メタルハライドランプを
用いた、癌、又は腫瘍などの光線力学的治療に用いられ
る光線力学的治療用光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、癌、又は腫瘍などの治療の一手段
として、光線力学的治療（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ
Ｔｈｅｒａｐｙ：以下ＰＤＴと略称する）が使われてい
る。このＰＤＴでは、感光剤となるある種の薬品を体内
に投与するか、又は前記癌、又は腫瘍などの患部に塗布
することにより、該薬品自身あるいは体内代謝によって
生成された物質を前記患部に選択的に集積させる。この
集積された部分に特定波長の光を照射することにより光
化学反応を生起させ、活性酸素を生成させたり特殊なラ
ジカルを生成させたりして、これにより患部を治療す
る。光化学反応によって生成された活性酸素等は、組織
の細胞を酸化等により壊死させ、結果として前記の癌、
又は腫瘍などの治療が行われる。また、該感光剤が光を
吸収して発生する活性種としては、特に一重項酸素の発
生に十分なエネルギーを与えることが望ましく、照射さ
れる光エネルギーとしては、波長８００ｎｍ以下でなけ
ればならない。そして、活性酸素等を発生させるために
照射される光は、人体組織の中に比較的奥深く入り込め
る波長域の光が求められ、約６００ｎｍ以上の波長であ
ることが必要である。該ＰＤＴ治療方法は、癌や腫瘍以
外にウイルス性の疣や伝染性の水疣等にも治療効果を持
つ。

【０００３】従来のＰＤＴ装置としては、例えば、感光
剤としてヘマトポルフィリン誘導体を用い、光源として
エキシマレーザで励起される色素レーザを用いた装置が
報告されている（特開昭５９ー４０８３０号公報）。更
に、従来の該ＰＤＴ治療方法で用いられるその他の光源
には、治療用としてＹＡＧレーザ励起色素レーザや半導
体レーザ、また、必要な波長の光を選択的にろ過したキ
セノンランプ等が用いられている。

【０００４】しかし、治療用光源として主に用いられて
いた色素レーザ等の高出力レーザでは、レーザ光のビー
ム径が非常に小さなものであることから、大面積に照射
する場合には長時間の照射が必要となり患者に多大な負
担をかける。また、該レーザ光が誤って正常組織に照射
された場合、エネルギー密度が高いため、非常に大きな
ダメージを与える。また、装置が非常に大掛かりであ
り、可搬性がなく、患者が装置の設置された場所まで移
動しなくてはならず、大きな負担を与えていた。更に、
価格も高く、取り扱いが大変であり、その操作に専門の
オペレータが必要であるなど、種々の問題があった。

【０００５】一方、半導体レーザや発光ダイオード等も
用いられているが、いずれも十分な出力が得られず、前
記の感光剤が十分に機能しない場合や比較的大きな面積
を照射しなければならない場合には、照射に非常に長時
間を要するといった問題があった。また、Ｘｅ放電ラン
プやハロゲン電球等が用いられることもあった。しか
し、該Ｘｅランプやハロゲン電球の発光スペクトルは、
短波長側の光から長波長側の光までの広い波長域にわた
って連続的に分布しているのに対して、感光剤の吸収帯
の波長域は比較的狭いものである。そのため、ランプの
発光に寄与する電力のうち極めて低い比率のエネルギー
しか該感光剤に吸収されず、その大部分は癌や腫瘍とい
った患部へ到達しないことになる。その結果、Ｘｅラン
プやハロゲン電球は消費電力が高い割には治療効果が低
く、非常に長時間の照射が必要となる等、患者に多大な
負担をかけていた。

【０００６】一方、十分な治療効果を得るには、感光剤
の吸収する光エネルギーを高くするために、ランプ自身
を高電力化しなければならず、操作の簡便性が著しく低
下すると共に排熱処理も含めて非常なコストアップにな
るという問題があった。更に、Ｘｅランプやハロゲン電
球は、人体組織の極表面近くまでしか入らない波長域の
光（６００ｎｍ以下）、及び熱感を与える光（８００ｎ
ｍ以上）を大量に含んでいる。従って、該感光剤の該吸
収帯の波長域である必要な光以外にも該波長域の光の放
射強度と同等の放射強度の光が放射されており、例え
ば、フィルタ等でろ過しても該放射光の一部が直接患部
に照射され患者に熱感を与えるといった問題があった。
そして、従来のＰＤＴ用照射装置においては，連続的に
放射光の照射を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技
術の問題点を確実に解消し得る新しい技術を開発するこ
とを目標として鋭意研究を進める過程で、連続的な照射
であると、患者に光が照射される時間が長くなるため、
患者にとって苦痛となるばかりでなく、また、光照射時
間あたりの腫瘍細胞除去数が少なく、治癒速度が遅いこ
と、を知見すると共に、メタルハライドランプからの特
定波長の光を使用することで高い殺細胞効果が得られ、
しかも、連続照射よりもインターバル照射の方が殺細胞
効果が高い等の知見を得て、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明は、患者の苦痛が小さく、腫瘍細胞除
去速度が早い光線力学的治療用装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。（１）光線力学的治療に使用される光照射装置であっ
て、特定波長域内に比較的大きな吸収係数を持つ感光剤
の吸収波長に適合した波長の光を放射する放電ランプ
と、該放電ランプからの放射光を集光するミラーと、上
記感光剤を集積させた治療対象物に対し一定の照射時間
となるように任意に時分割する手段、を具備したことを
特徴とする光線力学的治療用光照射装置。（２）前記特定波長域が、６３０ｎｍ付近の波長域であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の光線力学的治療
用光照射装置。（３）前記時分割する手段が、所定の時間間隔で前記放
射光を遮断するシャッター機構と、該シャッター機構に
連動したタイマー機構とからなることを特徴とする前記
（１）に記載の光線力学的治療用光照射装置。（４）前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至６４０ｎｍ、
及び６６０ｎｍ乃至７２０ｎｍの波長域の光を放射する
ものであって、発光元素としてＬｉを０．１μｍｏｌ／
ｃｍ³ 以上封入し、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの希ガスの
うち、少なくとも一種類以上のガスを封入し、ハロゲン
を封入したメタルハライドランプであることを特徴とす
る前記（１）に記載の光線力学的治療用光照射装置。（５）前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至６４０ｎｍの
波長域の光を放射するものであって、発光元素としてＮ
ａを０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入し、Ｎｅ，Ａｒ，
Ｋｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一種類以上のガ
スを封入し、ハロゲンを封入したメタルハライドランプ
であることを特徴とする前記（１）に記載の光線力学的
治療用光照射装置。（６）前記放電ランプが、５５０ｎｍ乃至７００ｎｍの
波長域の光を放射するものであって、発光元素としてＫ
を０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入し、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一種類以上のガス
を封入し、ハロゲンを封入したメタルハライドランプで
あることを特徴とする前記（１）に記載の光線力学的治
療用光照射装置。（７）前記放電ランプが、発光元素としてＬｉ、Ｎａ、
Ｋのうち、少なくとも二種類以上を封入し、Ｎｅ，Ａ
ｒ，Ｋｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一種類以上
のガスを封入し、ハロゲンを封入したメタルハライドラ
ンプであることを特徴とする前記（１）に記載の光線力
学的治療用光照射装置。（８）前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至８００ｎｍの
波長域内のアルカリ金属による輝線スペクトルの圧力広
がりを希ガスのみ封入した場合よりも広げるために水銀
を封入したメタルハライドランプであることを特徴とす
る前記（４）から（７）のいずれかに記載の光線力学的
治療用光照射装置。（９）治療対象物に５分間の連続照射と５分間以上１０
分間以下の連続非照射を交互に繰り返して放射光を照射
するようにしたことを特徴とする前記（１）に記載の光
線力学的治療用光照射装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。図１に本発明の光照射装置３０の具体的な一
例について示す。図１中、光照射装置３０は、スタンド
ユニット１２の台上に載置されたランプハウス２０と該
ランプハウス２０からランプの放射光を外へ取り出すフ
ァイバー１０と、そのファイバー１０の先端に取り付け
られ、患部を照射するレンズヘッド１３からなる。図２
にランプハウス２０の内部構成の一例を示す。点灯用電
源３を具えたランプハウス２０内に集光ミラー２付きの
放電ランプ１を配置し、該放電ランプ１の光は、該ラン
プ１からの放射光のうち必要な波長の光のみを透過する
ために配置された２種のフィルタ５、６を介して光ファ
イバー１０に入射する。４はソレノイド７によって開閉
されるシャッターであり、タイマー９と接続されて、所
定の間隔で開閉されるように構成されている。８はソレ
ノイド用電源、１４は冷却ファンである。図１におい
て、光ファイバー１０に入射された光は、該ファイバー
１０の他端に取り付けられたレンズヘッド１３により目
的とする患部へ照射される。放電ランプとしては、好適
には、５５０ｎｍ乃至８００ｎｍに主なる放射スペクト
ルを持つショートアーク型メタルハライドランプが用い
られる。また、前記のフィルタはＰＤＴ用では波長８０
０ｎｍ以上の長波長側の光と５５０ｎｍ以下の短波長側
の光を減衰させる。このフィルタは用途及び感光剤の種
類により適宜選択される。該フィルタによりろ過された
光は、後述する各感光剤、例えば、５−ａｍｉｎｏｌｅ
ｖｏｕｌｉｎｉｃａｃｉｄ用やＰｈｏｔｏｐｒｉｎ用
に使用できる仕様とする。尚、この一例では透過型のフ
ィルタを使用した例を示したが、該部分はランプからの
光を選択的に目的とする照射部へ導く光学部品であれば
良く、例えば、干渉膜をコートした反射型ミラーやプリ
ズム、波長選択型の光導波路等、種々の構成をとること
ができる。

【００１０】本発明の一例として、前記光源装置ではシ
ョートアーク型放電ランプを示したが、ランプの形態は
該装置の構成によって種々の形態が取られる。すなわ
ち、該ランプとしては、ショートアーク型放電ランプ、
無電極放電ランプ等の形態が取られる。例えば、体内に
光ファイバー等で光を導き治療する場合は、集光性の高
いショートアーク型放電ランプが適している。また、該
ランプの点灯方式としては、直流点灯、交流点灯、更に
は、誘導結合あるいは容量結合による高周波点灯、マイ
クロ波等によって、又はそれらの複合的な電力入力によ
る点灯形式を取ることができる。

【００１１】前記装置を用いて照射される感光剤として
は、代表的なものとして、大別するとヘマトポルフィリ
ン誘導体系、フタロシアニン系、５−ａｍｉｎｏｌｅｖ
ｕｌｉｎｉｃａｃｉｄ（以下５−ＡＬＡと略称する)
系のものなどがある。これらの感光剤には種々の副作用
を持つ場合があり、使用時の患者への負担等が大きいも
のもある。例えば、ヘマトポルフィリン誘導体では体内
への投与後自然排出されるまでに数週間かかるため、投
与後数週間程度は暗室等で過ごす等、該感光剤が集積し
た患部部分を光から遮断する必要がある。最近の研究に
より該副作用等が小さいものも開発されており、体内へ
の投与後自然排出される期間が短いものとしては５−Ａ
ＬＡ等がある。また、該感光剤は人体に対して毒性や副
作用がないことが好ましく、毒性等があってもごく軽い
ことが求められている。更に、癌や腫瘍などの細胞へ選
択的に集積する度合いが高いことや、癌等の細胞に集積
した該感光剤に光を照射した場合光化学的に発生する活
性種の発生量子効率が高いことが望ましい。

【００１２】これらの感光剤には個々に特有の感光波長
があり、特定波長域で比較的大きな吸光係数を持つ。治
療は前記した組織に集中的に浸透しうる等の理由から６
００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域、特に６３０ｎｍ付近
の特定波長域内に存在する吸収波長帯の波長を持つ光を
照射することによって行われる。特に、本発明における
放電ランプから放射される強度の強い発光波長である６
００ｎｍ乃至８００ｎｍの間に比較的大きな吸光係数を
もつ感光剤としては、例えば、Ｈａｅｍａｔｏｐｏｒｐ
ｈｙｒｉｎ−誘導体（Ｐｈｏｔｏｐｈｒｉｎ等）、５−
ＡＬＡ（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃａｃｉ
ｄ）、５−ＡＬＡからの誘導体ＰｐＩＸ（Ｐｒｏｔｏｐ
ｏｒｐｈｙｒｉｎＩＸ），Ｐｈｅｏｐｈｏｒｂｉｄｅ
ａ、Ａ１ＰｃＳ４（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍｐｈｔｈａｌ
ｏｃｙａｎｉｎｅｔｅｔｒａｓｕｌｐｈａｔｅ），Ｓ
ｎＥＴ２（Ｔｉｎｅｔｉｏｐｕｒｐｕｒｉｎ）、Ｚｎ
ＯＰＰｃ（Ｚｉｎｃ（ＩＩ）−ｏｃｔａｄｅｃｙ１−ｐ
ｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ) ，Ｐｕｒｐｒｉｎ−ｉｍ
ｉｄｅ、Ａｚａｃｈｌｏｒｉｎ、ＺｎＥＴ２（Ｚｉｎｃ
ｅｔｉｏｐｕｒｐｕｒｉｎ），Ｐｃ（Ｐｈｔｈａｌｏ
ｃｙａｎｉｎｅ），ＣｄＴＸ（Ｃｄ2 + ｔｅｘａｐｈｙ
ｒｉｎ），ｔｅｘａｐｈｙｒｉｎ、ＺｎＴＮＰ（Ｚｎ−
Ｔｅｔｒａｐｈｐｔａｌｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ），Ｖｅ
ｒｄｉｎ，ＢＰＤ−ＭＡ（Ｂｅｎｚｏｐｏｒｐｈｙｒｉ
ｎｄｅｒｉｒａｔｉｖｅｍｏｎｏａｃｉｄｒｉｎ
ｇＡ），Ｐｕｒｐｒｉｎ，ＺｎＴＳＰｃ，Ｇａ−Ｐｃ
（Ｇａ−Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ），Ｉｎ−Ｐｃ
（Ｉｎ−Ｐｈｔｈｌｏｃｙａｎｉｎｅ），ＢＰＤ（Ｂｅ
ｎｚｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ
ｓ），ＣＡＳＰｃ，ＺｎＰｃ（ＺｉｎｃＰｈａｔｈａ
ｌｏｃｙａｎｉｎｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ），Ａ１
ＳＰｃ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｄ
Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ），Ｂｅｎｚｏｐｏｒｐ
ｈｙ派生体、Ｎｐｅ６（Ｎ−ａｓｐａｒｔｙ１Ｃｈｌ
ｏｒｉｎｅ６）、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ、Ｖ
ｅｒｔｅｐｏｒｆｉｎ、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅｓ、Ｔｅｍ
ｏｐｏｒｆｉｎ、Ｐｏｒｐｈｙｃｅｎｅｓ、Ｈｙｐｅｒ
ｃｉｎなどがある。

【００１３】前記の感光剤に適した光の波長域は５５０
ｎｍ乃至８００ｎｍである。該波長域に強い発光スペク
トルを持つ元素としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等の元素が考え
られる。本発明では、そのＰＤＴに利用する放電ランプ
は、該感光剤に適した波長域に強い発光スペクトルを持
ち、該波長域の光を主に放射する発光元素としてＬｉ、
Ｎａ、Ｋ、及びそれらの混合物を０．１μｍｏｌ／ｃｍ
³ 以上封入することで実現できることが新しく見出され
た。

【００１４】図３に本発明の光照射装置に使用される光
源について、その一例を示す。放電ランプ１は、内径
８．７ｍｍ外径１１. ０ｍｍの略球状の石英ガラス製発
光管１０１に一対の電極１０２を具備し、該発光管１０
１内に、例えば、発光元素としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のア
ルカリ金属をハロゲン化物の形で封入している。また、
その他の封入物として希ガスを封入している。更に、必
要に応じて水銀を封入しても良い。前記電極１０２は各
々モリブデン箔１０３に溶接され該発光管１０１の両端
で封止されており、該モリブデン箔に溶接された外部リ
ード棒１０４を介して外部から給電している。前記発光
管における電極間距離は１０ｍｍ以下が望ましい。

【００１５】次に、図４〜７に基づいて、本発明の光照
射装置に好適に使用される放電ランプの実施例について
説明する。まず、Ｌｉに水銀を添加した放電ランプにつ
いて、図４にＰＤＴ用のフィルタで５５０ｎｍから８０
０ｎｍの範囲以外の光をろ過し、該光ファイバーからレ
ンズヘッドを介して照射した場合のスペクトル分布を示
す。Ｌｉは前記感光剤の比較的大きな吸収係数の波長域
である６００ｎｍから６４０ｎｍ、及び６６０ｎｍから
７２０ｎｍの間に強い輝線スペクトルを持つ。特に、後
者の原子共鳴スペクトル線は該ランプ点灯時の希ガスの
高い圧力によるスペクトル線の圧力広がりが著しく、適
用できる感光剤の選択幅が広がる。これは前記した他の
アルカリ元素にもいえることである。Ｌｉランプの発光
はＰＤＴ用に必要な長波長側の光としてＬｉの発光であ
る波長６１０ｎｍの原子スペクトル線と波長６７０ｎｍ
の原子共鳴スペクトル線が圧力広がりにより広い幅を持
ったスペクトル線の部分が利用可能である。該ランプに
おけるＬｉの輝線スペクトルの放射強度はランプ中に封
入された発光元素であるＬｉの量によって決まる。該Ｌ
ｉの封入量が少なければ該輝線スペクトルの放射強度は
低下し、封入量の増加に伴い放射強度も増加する。しか
し、該Ｌｉをある程度以上の量封入すると該輝線スペク
トル部分に自己吸収による放射強度の大きな低下が起こ
り、更には、ランプ中での未蒸発が発生し管壁に付着す
るなどにより、結果としてランプからの放射強度の低下
が起きる。本発明において、該発光元素であるＬｉの量
は０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以下であれば感光剤に十分吸
収される該波長域の有効な発光が十分得られない。ま
た、１００μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上では、前記したように
該発光管管壁に未蒸発が発生し該未蒸発物質が管壁に付
着するためランプからの放射光が阻害される。

【００１６】更に、始動用として希ガスを封入してお
り、該希ガスの量としては好ましくは０．０３×１０⁵
Ｐａから０．７×１０⁵Ｐａである。該希ガスの量は
０．０３×１０⁵ Ｐａ以下であれば該ランプ点灯時にグ
ロー放電からアーク放電への移行までに時間がかかり電
極の損耗が激しく、結果としてランプ寿命が短くなる。
また、該希ガスの量が０．７×１０⁵ Ｐａ以上になると
ランプ始動性が悪くなり実用的でない。Ｌｉランプに水
銀を０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入すれば、更に有用
なＰＤＴ用の放電ランプとして使用できる。これは、該
ランプ点灯時の水銀による高い圧力でＬｉの輝線スペク
トルの発光波長幅が希ガス添加の場合の圧力広がり以上
に広がり、Ｌｉのみ添加した場合の輝線スペクトルのピ
ーク波長から離れた波長域に大きな吸光係数を持つ感光
剤の活性種生成光化学反応を生じさせるといった利点が
生ずるからである。この圧力広がりにより適用できる感
光剤の種類を増やすことができる。本実施例ではＬｉに
水銀を添加した場合について示したが、この効果は他の
実施例で示すＬｉ以外のアルカリ金属を封入したランプ
についても同様である。また、水銀を添加することによ
り、ランプの動作電圧を調整することができる。更に、
該水銀の添加により、電極等に高い電流が流れてランプ
寿命が短くなるのを防ぐことができる。同時にランプ電
流の低下は安定器を小型化、ひいては装置の小型化にも
寄与できる。尚、水銀の代わりに希ガスを高圧力に封入
しても同様な圧力広がりが現れる。

【００１７】該Ｌｉ水銀ランプの発光はＰＤＴ用に必要
な長波長側の光としてはＬｉの発光である波長６１０ｎ
ｍの原子線と波長６７０ｎｍの共鳴線が圧力広がりによ
り広い幅を持ったスペクトル線の部分が利用可能であ
る。次に、本発明の光照射装置に使用されるランプの他
の実施例として、Ｎａと水銀を封入したメタルハライド
ランプについて、図５にＰＤＴ用のフィルタで５５０ｎ
ｍから８００ｎｍの範囲以外の光をろ過し、光ファイバ
ーからレンズヘッドを介して照射した場合のスペクトル
分布を示す。

【００１８】また、本発明の光照射装置に使用されるラ
ンプの他の実施例として、Ｋと水銀を封入したメタルハ
ライドランプについて、図６にＰＤＴ用のフィルタで５
５０ｎｍから８００ｎｍの範囲以外の光をろ過し、該光
ファイバーからレンズヘッドを介して照射した場合のス
ペクトル分布を示す。更に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの混合物を
封入したＰＤＴ用に用いる放電ランプのひとつとして、
Ｌｉ−Ｎａランプについて、図７にＰＤＴ用のフィルタ
で５５０ｎｍから８００ｎｍの範囲以外の光をろ過し、
該光ファイバーからレンズヘッドを介して照射した場合
のスペクトル分布を示す。アルカリ金属を２種類以上封
入することにより５５０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域で
の発光を１種類のみ封入した場合と比べて更に広げるこ
とができ、適用できる前記感光剤を増やすことができ
る。

【００１９】前記実施例で示した、発光元素である水銀
の封入量が０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以下であれば感光剤
に十分吸収される該波長域の有効な発光が得られない。
また、通常１０００μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上では未蒸発が
発生したり、点灯中のランプ内圧が高く成りすぎて発光
管が破裂する危険性がある。水銀の封入量は該範囲内で
発光量と所望の電圧から適宜選択される。また、前記実
施例に示した、各ランプに封入されたアルカリ金属は1
種類のみであるが、該アルカリ金属が２種類以上封入さ
れていても良い。すなわち、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋのうち少な
くとも２種類以上を封入し、水銀を０．１μｍｏｌ／ｃ
ｍ³ 以上封入し、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの希ガスのう
ち少なくとも１種類以上を封入することができる。該ア
ルカリ金属を２種類以上封入することにより１種類のみ
封入した場合と比べて６００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長
域での発光を更に広げることができ、適用できる前記感
光剤を増やすことができる。また、水銀を０．１μｍｏ
ｌ／ｃｍ³ 以上封入することによりＰＤＴ用のランプと
して使用できる。

【００２０】次に、前記実施例で示した、放電ランプに
用いる発光管の材料について説明する。放電ランプの発
光管材料としては石英ガラスが一般的に多く用いられて
いる。しかし、前記実施例に示したようなＬｉ、Ｎａ、
Ｋ、及びそれらの混合物を金属として封入する場合、該
ランプの発光管材料に石英ガラスを用いると該金属によ
って石英ガラスが侵食され透過率の劣化や白濁等が起こ
り実用的でない。そのため、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、及び混合
物を金属として封入する場合、該発光管材料としては透
光性セラミックが適している。また、該Ｌｉ、Ｎａ、
Ｋ、及び混合物を金属としてではなくハロゲン化物の形
で封入すれば該発光管に石英ガラスを使用できる。該ハ
ロゲンの封入量はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、及び混合物の封入ｍ
ｏｌ数と同等又はそれ以上封入することが望ましく、例
えば、前記封入金属の沃化物や臭化物の形で封入するこ
とができる。更に、場合によっては、過剰ハロゲンを封
入しても良く、例えば、水銀の沃化物等の形で過剰ハロ
ゲンを封入することができる。

【００２１】実験例次に、実験例を示して本発明の光線力学的治療用光照射
装置の作用効果について具体的に説明する。（１）試料の準備１０％のウシ胎児血清を加えたＲＰＭＩ１６４０培地で
継代したマウス胸腺リンパ系腫瘍細胞ＥＬ−４を５×１
０⁵ 個／ｍｌになるようにＲＰＭＩ１６４０培地を用い
て希釈した。希釈した細胞５ｍｌを半径２．５ｃｍのプ
ラスチックシャーレに分取し、１０％の５−ａｍｉｎｏ
ｌｅｖｕｌｉｎｉｃａｃｉｄ生理食塩水（５−ＡＬ
Ａ）を所定量加え、暗室で３時間放置した。

【００２２】（２）照射実験５５０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域内に比較的大きな吸
収係数を持つ感光剤の吸収波長に適合した波長の光を放
射する光源として、以下のランプを準備した。また、図
１１に示した２種類のフィルタを組み合わせた。赤外線
カットフィルタ（型式：ＨＡ−５０）とカラーフィルタ
（型式：ＯＣＬＩ３０２）である。ＨＡ−５０は赤外領
域の放射光を除去し、ＯＣＬＩ３０２は５５０ｎｍ以下
の波長の光を除去するフィルタである。

【００２３】（３）準備したランプランプとして、以下の１）〜４）のランプを準備した。発光管寸法（内径，外径）：内径８．７ｍｍ、外形１１
ｍｍ内容積：０．４ｃｍ³ ランプの種類：１）ランプ１：６００ｎｍ乃至６４０ｎｍ、及び６６０
ｎｍ乃至７２０ｎｍの波長域の光を放射するために発光
元素としてＬｉをＬｉＩの形で２ｍｇ封入し、水銀１
４．５ｍｇと、希ガスとしてアルゴンを４×１０⁴ Ｐａ
（３００Ｔｏｒｒ）封入した１５０Ｗのメタルハライド
ランプ２）ランプ２：６００ｎｍ乃至６４０ｎｍの波長域の光
を放射するために発光元素としてＮａをＮａＩの形で２
ｍｇ封入し、水銀１４．５ｍｇと、希ガスとしてアルゴ
ンを４×１０⁴ Ｐａ封入した１５０Ｗのメタルハライド
ランプ３）ランプ３：５５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長域の光
を放射するために発光元素としてＫをＫＩの形で２ｍｇ
封入し、水銀１４．５ｍｇと、希ガスとしてアルゴンを
４×１０⁴ Ｐａ封入した１５０Ｗのメタルハライドラン
プ４）ランプ４：発光元素としてＬｉとＮａをＮａＩの形
で２ｍｇ、ＬｉＩの形で０．１ｍｇ封入し、水銀１４．
５ｍｇと、希ガスとしてアルゴンを４×１０⁴ Ｐａ封入
した１５０Ｗのメタルハライドランプ

【００２４】（４）照射実験上記１）〜４）のランプを光照射装置に組み込み、前記
腫瘍細胞試料から距離１００ｍｍ、照射径φ５５ｍｍで
照射した。照射後、トリパンプルブルー溶液を加え、５
分間放置後に血球計算盤を用いて細胞の生死を判別し、
生存率を求めた。まず、連続照射を行い、照射エネルギ
ー増加による細胞の生存率の変化を調べた。その結果を
図８に示す。横軸が照射エネルギー、縦軸が生存率であ
る。照射エネルギーが増加するほど生存率は減少した。
上記のランプにおいて、４）のＮａ−Ｌｉランプが最も
殺細胞効果が大きいことが分かった。

【００２５】次に、前記腫瘍細胞に対し、ランプからの
放射光を連続して照射した場合と、所定の時間間隔で放
射光を間欠照射した場合で比較実験を行った。ランプと
しては、前記２）のメタルハライドランプ、具体的に
は、石英ガラス製の放電容器内に、ＮａをＮａＩの形で
２ｍｇ、水銀１４．５ｍｇと、希ガスとしてアルゴンを
４×１０⁴ Ｐａを封入した１５０Ｗのメタルハライドラ
ンプを光照射装置に組み込み、前記腫瘍細胞試料から距
離１００ｍｍ、照射径φ５５ｍｍで照射した。

【００２６】照射実験は図９に示すように、１５分間の
連続照射（１５分間ＯＮ）をしたときと、５分毎に５分
間のインターバルをとって照射時間の合計が１５分間に
なるように間欠照射したときと、更に、５分間照射後に
１０分間のインターバルをとって照射時間の合計が同じ
く１５分間になるように間欠照射したときの腫瘍細胞の
生存率を比較した。その結果を図１０に示す。連続照射
においては、生存率は約９０％であったが、５分毎に５
分間のインターバルをとった間欠照射においては、生存
率は約５４％、５分間照射後に１０分間のインターバル
をとった間欠照射においては、生存率は約４６％であっ
た。このように、間欠照射の方が連続照射より殺細胞効
果が高いことが分かった。この理由について考察する
と、ＰＤＴにおいては光照射によって腫瘍細胞に溶存す
る酸素が消費されるが、このときにインターバルを与え
ることにより、細胞中に酸素が補給されるためにＰＤＴ
の効果が上昇したものと考えられる。

【００２７】更に、５分間照射後に２０分間のインター
バルをとって照射時間の合計が同じく１５分間になるよ
うに間欠照射を行った結果、細胞の生存率は約４９％で
あり、５分間照射後に１０分間のインターバルをとった
間欠照射の場合とほぼ同じであり、生存率の減少はなか
った。この理由については、１０分以上放置すると細胞
内酸素濃度が飽和するため、それ以上効果が向上しなか
ったものと考えられる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、Ｐ
ＤＴ用に用いられる特定の感光剤の持つ感光波長に対し
て効率良い発光を持つ放電ランプを使用することで、電
源を含めた光線力学的治療用装置全体を小型化でき、可
搬性の軽量な装置を提供することができる。更に、正常
組織に光が照射されたとしてもレーザ等と比べて安全で
あり、取り扱いが簡便である。照射と非照射のシーケン
スを組めるメタルハライドランプを光源とした装置を作
製し、インターバル照射により光線力学的治療を行うこ
とで、連続照射を行ったときと比べて、飛躍的に腫瘍細
胞の壊死率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光照射装置の構成例の概略を示す。

【図２】本発明の光照射装置のランプハウス内の構成例
を示す。

【図３】本発明の光照射装置に使用される放電ランプの
構成例を示す。

【図４】Ｌｉを封入した本発明の光照射装置用放電ラン
プの発光スペクトルを示す。

【図５】Ｎａを封入した本発明の光照射装置用放電ラン
プの発光スペクトルを示す。

【図６】Ｋを封入した本発明の光照射装置用放電ランプ
の発光スペクトルを示す。

【図７】Ｎａ、Ｌｉを封入した本発明の光照射装置用放
電ランプの発光スペクトルを示す。

【図８】各ランプの光を照射した場合の腫瘍細胞の生存
率を示す。

【図９】連続照射と間欠照射の説明図である。

【図１０】間欠照射と生存率の関係を示す。

【図１１】本発明の照射装置に使用されるフィルタの透
過特性を示す。

【符号の説明】

１放電ランプ１０１発光管１０２電極１０３モリブデン箔１０４外部リード棒２集光ミラー３点灯用電源４シャッター５カラーフィルタ６赤外線カットフィルタ７ソレノイド８ソレノイド用電源９タイマー１０ファイバー１１プラグコード１２スタンドユニット１３レンズユニット１４冷却ファン２０ランプハウス３０光照射装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古曽部俊之神奈川県横浜市金沢区能見台２−３−３ (72)発明者木村誠東京都千代田区大手町２丁目６番１号朝日東海ビル25階ウシオ電機株式会社内 (72)発明者涌井史郎東京都世田谷区弦巻３−７−10 (72)発明者川島徳道神奈川県横浜市青葉区荏田町297−３− 1107 Ｆターム(参考） 4C082 PA02 PC03 PE02 PE03 PG05 PJ04 PL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光線力学的治療に使用される光照射装置
であって、特定波長域内に比較的大きな吸収係数を持つ感光剤の吸
収波長に適合した波長の光を放射する放電ランプと、該放電ランプからの放射光を集光するミラーと、上記感光剤を集積させた治療対象物に対し一定の照射時
間となるように任意に時分割する手段、を具備したこと
を特徴とする光線力学的治療用光照射装置。
【請求項２】前記特定波長域が、６３０ｎｍ付近の波
長域であることを特徴とする請求項１に記載の光線力学
的治療用光照射装置。
【請求項３】前記時分割する手段が、所定の時間間隔
で前記放射光を遮断するシャッター機構と、該シャッタ
ー機構に連動したタイマー機構とからなることを特徴と
する請求項１に記載の光線力学的治療用光照射装置。
【請求項４】前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至６４
０ｎｍ、及び６６０ｎｍ乃至７２０ｎｍの波長域の光を
放射するものであって、発光元素としてＬｉを０．１μ
ｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入し、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの
希ガスのうち、少なくとも一種類以上のガスを封入し、
ハロゲンを封入したメタルハライドランプであることを
特徴とする請求項１に記載の光線力学的治療用光照射装
置。
【請求項５】前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至６４
０ｎｍの波長域の光を放射するものであって、発光元素
としてＮａを０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入し、Ｎ
ｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一種
類以上のガスを封入し、ハロゲンを封入したメタルハラ
イドランプであることを特徴とする請求項１に記載の光
線力学的治療用光照射装置。
【請求項６】前記放電ランプが、５５０ｎｍ乃至７０
０ｎｍの波長域の光を放射するものであって、発光元素
としてＫを０．１μｍｏｌ／ｃｍ³ 以上封入し、Ｎｅ，
Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一種類以
上のガスを封入し、ハロゲンを封入したメタルハライド
ランプであることを特徴とする請求項１に記載の光線力
学的治療用光照射装置。
【請求項７】前記放電ランプが、発光元素としてＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋのうち、少なくとも二種類以上を封入し、
Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの希ガスのうち、少なくとも一
種類以上のガスを封入し、ハロゲンを封入したメタルハ
ライドランプであることを特徴とする請求項１に記載の
光線力学的治療用光照射装置。
【請求項８】前記放電ランプが、６００ｎｍ乃至８０
０ｎｍの波長域内のアルカリ金属による輝線スペクトル
の圧力広がりを希ガスのみ封入した場合よりも広げるた
めに水銀を封入したメタルハライドランプであることを
特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の光
線力学的治療用光照射装置。
【請求項９】治療対象物に５分間の連続照射と５分間
以上１０分間以下の連続非照射を交互に繰り返して放射
光を照射するようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の光線力学的治療用光照射装置。