JP2005102931A - 皮膚血流改善用光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 皮膚の障害がある部位に対して光を適切に照射して治療することができる皮膚血流改善用光照射装置を提供する。
【解決手段】 皮膚血流改善用光照射装置１は、血管拡張作用を有する波長の光を複数の照射口１３ａから皮膚に照射するためのレーザ素子１３と、皮膚までの距離を測定するための少なくとも３つの超音波センサ１１と、超音波センサ１１からの信号に基づいて得られる、複数の照射口１３ａを含む平面と皮膚２の表面との間の距離および角度が、それぞれに設定された所定の範囲内である場合、レーザ素子１３によるレーザ光の照射を許可する許可手段としての機能を有する制御部１２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、皮膚血流改善用光照射装置に関し、より詳しくは、皮膚表面近くの疼痛、あるいは皮膚疾患などの皮膚の障害の治療に用いられ、皮膚の血管における血流を改善するための光照射装置に関する。

近年、ペインクリニックおよび皮膚科の領域において、術後あるいは外傷後創部痛、外傷後痛、帯状庖疹痛、帯状庖疹後神経痛などの皮膚表面近くの疼痛、あるいは皮膚潰瘍、糖尿病性循環不全、レーノー病、バージャー病、円形脱毛症などの皮膚疾患に対して、低反応レベルレーザ治療機や直線偏光近赤外線治療機などの光線療法機器が利用され始めている。

このような皮膚表面近くの疼痛あるいは皮膚疾患などの皮膚の障害を改善するための共通の作用機序として、光による血管拡張作用が注目されている。たとえば、皮膚の血管が拡張すれば、局所からの痛み関連物質（ブラジキニン、ヒスタミン、プロスタグランジンなど）が拡散除去されることにより痛みが軽減され、また、皮膚に血液から酸素や栄養を補給することが可能となる。

ところが、上記した従来の光線療法機器は、副作用が少ないということでは評価されているものの、効果がまだ不十分であること、治療が長期化することなどの問題点が指摘されている。

そこで、本発明者は、光照射の効果を高めるために、短波長側の光に注目した。これは、従来の光線療法器で使用される光の波長は、レーザ光では８１０ｎｍ〜８３０ｎｍ、直線偏光近赤外線では６００ｎｍ〜１６００ｎｍ（ピーク波長：１０００ｎｍ）であるが、鎮痛機序の１つである血流改善（血管拡張など）効果は、より短波長側で大きいことが知られているからである。すなわち、非常に弱い出力の紫外線照射（波長３００ｎｍ〜３５０ｎｍ）が血管を強く弛緩させるが、波長が長波長側に移行すると効果が減弱することが報告されている（たとえば非特許文献１参照）。

しかしながら、波長３００ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外領域は、皮膚へ有害な刺激作用があり、皮膚への光線治療には不向きと考えられる。

また、外傷、皮膚潰瘍、帯状庖疹などの障害がある場合、患部に接触することを避けるために、光照射装置を患部から離して照射することが行われている。この場合、光の照射口から皮膚までの照射距離が必ずしも適切でないために照射部位において所定のエネルギー密度が得られないばかりか、光が漏れてしまう恐れがあった。

この問題を解決するために、測定用のレーザ光を皮膚に照射し、反射してくる光から照射距離を測定して、照射距離が適正範囲内にある場合にのみレーザ光を照射できるレーザ光照射装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

しかしながら、この装置においては、測定用のレーザ光が治療用のレーザ光と相互干渉して、正確な照射距離が得らない恐れがある。この場合、所望の治療効果が得られなくなってしまう。また、たとえ照射距離が適正であったとしても光照射装置が皮膚に対して傾く可能性がある。この場合、皮膚からの反射光が漏れて目に入る恐れがある。レーザ光や強い光が目に入ると網膜障害を引き起こす恐れがあるため、通常、レーザ光などの光の照射時には目を保護するための専用のアイマスクを使用するが、光の漏れ自体を確実に防止できる装置が要望される。
アール．エフ．ファーチゴット（R. F. Furchgott）、外２名、ザ ジャーナル オブ ゼネラル フィジオロジー（The Journal of General Physiology）、（米国）、ザ ロックフェラー インスティチュート フォー メディカル リサーチ（The Rockfeller Institute for Medical research）、１９６１年、４４、ｐ．４９９−５１９ 特開平５−３４５０３７号公報

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、皮膚の障害がある部位に対して光を適切に照射して治療することができる皮膚血流改善用光照射装置を提供することである。

本発明の目的は、下記する手段により達成される。

（１）血管拡張作用を有する波長の光を複数の照射口から皮膚に照射するための光照射手段と、皮膚までの距離を測定するための少なくとも３つの距離測定手段と、前記距離測定手段からの信号に基づいて得られる、前記複数の照射口を含む平面と皮膚の表面との間の距離および角度が、それぞれに設定された所定の範囲内である場合、前記光照射手段による光の照射を許可する許可手段と、を有することを特徴とする皮膚血流改善用光照射装置。

（２）前記複数の照射口を含む平面と皮膚の表面との間の距離は、各照射口から皮膚までの距離の平均値で与えられることを特徴とする上記（１）に記載の皮膚血流改善用光照射装置。

（３）前記距離測定手段は、超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の皮膚血流改善用光照射装置。

（４）血管拡張作用を有する波長の光を照射口から皮膚に照射するための光照射手段と、超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定するための超音波距離測定手段と、前記超音波距離測定手段からの信号に基づいて得られる、前記照射口から皮膚までの距離が所定の範囲内である場合、前記光照射手段による光の照射を許可する許可手段と、を有することを特徴とする皮膚血流改善用光照射装置。

（５）前記光照射手段は、波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内のレーザ光、または波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内に吸収ピークを有する光を照射することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の皮膚血流改善用光照射装置。

本発明によれば、皮膚の障害がある部位に対して光を適切に照射して治療を行うことが可能となる。具体的には、光の皮膚表面に対する適切な照射距離を確保することができるため、照射部位において必要十分なエネルギー密度を得ることができ、所望の治療効果を発揮することが可能となる。しかも、光の皮膚表面に対する適切な入射角を確保することにより、光が使用者の目に入ることを防止することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態である皮膚血流改善用光照射装置の主要部を示す概略断面図、図２は、図１に示される皮膚血流改善用光照射装置の底面図である。

図１に示すように、皮膚血流改善用光照射装置（以下、単に「光照射装置」ともいう）１は、使用時に皮膚２の表面に対向させられるヘッド部１０と、使用者が握るためのグリップ部２０とから構成されている。また、光照射装置１は、外枠を構成するケース３０を有する。このケース３０は、たとえば対称面で２分割された一対の素子から構成されており、光を透過させないプラスチック等により形成されている。

光照射装置１は、血管拡張作用を有する波長の光を複数の照射口１３ａから皮膚２に照射するための光照射手段としてのレーザ素子１３と、皮膚までの距離を測定するための３つの距離測定手段としての超音波センサ１１と、レーザ素子１３によるレーザ光の照射を許可する許可手段としての機能を有する制御部１２とを有している。照射口１３ａは、レーザ素子１３における光が出射する端部をいう。ヘッド部１０の底部中央には、超音波センサ１１からの超音波、およびレーザ素子１３からのレーザ光を通過させるための開口３１が形成されている。

各レーザ素子１３は、ヘッド部１０の下方において、略均等に分離して配置される。また、各レーザ素子１３は、照射口１３ａと開口３１との間の距離が等しくなるように配置される。レーザ素子１３の設置個数は任意であるが、好ましくは複数設置される。これにより、同時に照射可能な皮膚上の面積を増やすことができる。

レーザ素子１３としては、たとえば半導体レーザ素子が使用可能である。レーザ素子１３は、好ましくは波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、より好ましくは波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内のレーザ光を照射口１３ａから照射する。下限値を設けることにより、皮膚への有害な刺激作用を回避できる。また、上限値を設けることにより、従来の光線療法機器よりも大きい血管拡張作用が発揮され得る。なお、レーザ素子の代わりに、好ましくは波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、より好ましくは波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内に吸収ピークを有する光を照射する素子が使用されてもよい。

本実施形態では、超音波センサ１１は、ヘッド部１０内に略均等に分離して少なくとも３個配置される。超音波センサ１１は、超音波を発信する機能と、皮膚から反射してくる超音波を検出する機能とを合わせ持つ測距センサである。すなわち、超音波センサ１１は、超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定することができる。

また、本実施形態では、照射口１３ａから皮膚２までの照射距離を測定するために治療用のレーザ光とは全く異なる超音波を用いるため、光照射による治療と照射距離の測定とが同時に実施されても相互干渉を起こすことはない。すなわち、レーザ光を持続照射しながら、照射距離の測定も可能となる。ここで、照射距離の測定時に、同時に複数の超音波を発信すると、超音波同士で干渉することが考えられる。しかし、かかる問題は、複数の超音波の発信タイミングをずらすことにより容易に解決可能である。これは、超音波は治療用のレーザ光と違って持続発信する必要がないからである。なお、超音波センサの代わりに、たとえば治療用のレーザ光とは波長の異なる光を用いる光学式センサなどの他の測距センサが使用されてもよい。

距離測定手段としての超音波センサ１１は、図２に示すように３個配置されているが、実質的に同一平面上に配置されているのが好ましい。また、図２にはレーザ素子１３が３個配置される態様を図示しているように、複数の超音波センサ１１と複数のレーザ素子１３の照射口１３ａは、円周方向に交互に配置されることが好ましい。このように構成することにより、比較的広い照射部位を確保しながら、その照射部位に対応した照射角度や距離を適切に検知することができる。また、レーザ素子１３が１つの場合には、その照射口１３ａの周りにほぼ均等に互いの距離を保って３個以上の超音波センサ１１を配置するのが好ましい。

制御部１２は、各種演算と装置各部の制御とを行う。制御部１２は、たとえばＣＰＵ、メモリ、専用の電気回路などから構成される。なお、グリップ部２０には、電力を供給するための図示しない電源（電池）が内蔵されている。

制御部１２は、超音波センサ１１からの信号に基づいて、図示する３つの照射口１３ａから皮膚２までの各照射距離を得る。したがって、得られた３つの照射距離に基づいて、３つの照射口１３ａを含む平面と皮膚の表面との間の距離および角度が算出可能である。ここで、３つの照射口１３ａを含む平面と皮膚２の表面との間の距離は、各照射口１３ａから皮膚２までの距離の平均値で与えられる。ただし、たとえば、すべての照射口１３ａからなる群全体の重心位置から皮膚２までの距離が用いられてもよい。また、３つの照射口１３ａを含む平面と皮膚２の表面との間の角度は、両者の面が交わる角度であり、幾何学的に算出され得る。この両者の面の間の角度は、レーザ光の皮膚表面に対する入射角に等しい。

本実施形態では、制御部１２は、上記した両者の面間の距離および角度が、それぞれに設定された所定の範囲内である場合、レーザ素子１３によるレーザ光の照射を許可する。両者の面間の距離についての所定の範囲は、レーザ光の出力や、拡散または収束度合いなどにより適宜設定される。両者の面間の角度についての所定の範囲は、レーザ光が実質的に使用者の目に入らないように設定される（たとえば１０度以下）。

図３は、光照射装置の制御に関する構成を示す概略ブロック図である。

図３に示すように、超音波センサ１１は、制御部１２に接続されている。超音波センサ１１からの検出信号は、制御部１２に入力される。レーザ素子１３もまた、制御部１２に接続されている。制御部１２は、レーザ素子１３の動作を制御するための信号を出力する。さらに、使用者によるレーザ光の照射の指示を受け付けるための光照射スイッチ１４が、制御部１２に接続されている。

次に、光照射装置１の使用方法について説明する。

まず、図１に示すように、使用者が、光照射装置１のヘッド部１０を障害のある皮膚に近づけて対向させる。光照射スイッチ１４が押されると、レーザ光の照射指示を受け付けたことを示す信号が、光照射スイッチ１４から制御部１２に出力される。制御部１２は、超音波センサ１１からの信号を受信し、３つの照射口１３ａから皮膚２までの各照射距離を得る。

続いて、制御部１２は、３つの照射口１３ａを含む平面と皮膚２の表面との間の距離および角度を算出する。

算出された両者の面間の距離および角度がそれぞれに設定された所定の範囲内である場合、制御部１２は、レーザ光を照射するように、レーザ素子１３に指令を出す。レーザ素子１３は、ヘッド部１０が対向する皮膚２にレーザ光を照射する。レーザ光の照射により、皮膚２の血管が拡張される。結果として、皮膚２の障害がある部位の血流が改善され、血流量が増える。したがって、術後あるいは外傷後創部痛、外傷後痛、帯状庖疹痛、帯状庖疹後神経痛などの皮膚表面近くの疼痛、あるいは皮膚潰瘍、褥創、動脈硬化性血管閉塞症、糖尿病性循環不全、レーノー病、バージャー病、円形脱毛症などの皮膚疾患に対して、有用な治療が可能となる。

一方、算出された両者の面の間の距離および角度がそれぞれに設定された所定の範囲内でない場合、制御部１２は、たとえ光照射スイッチ１４が押されていたとしても、レーザ素子１３によるレーザ光の照射を許可しない。この場合、使用者が光照射装置１のヘッド部１０の位置を調整することにより、レーザ光の照射が可能である。

このように本実施形態によれば、皮膚の障害がある部位に対して光を適切に照射して治療を行うことが可能となる。

具体的には、３つの照射口を含む平面と皮膚の表面との間の距離が所定の範囲内である場合にレーザ光の照射が許可されるので、レーザ光の皮膚表面に対する適切な照射距離を確保することができる。したがって、照射部位において必要十分なエネルギー密度を得ることができ、所望の治療効果を発揮することが可能となる。

しかも、両者の面間の角度が所定の範囲内である場合にレーザ光の照射を許可して、レーザ光の皮膚表面に対する適切な入射角を確保することにより、レーザ光が使用者の目に入ることを防止することが可能となる。

紫外線領域（波長３００ｎｍ〜３５０ｎｍ）の光が血管を強く拡張させることは、前述したように既に知られているものの、可視領域（波長４００ｎｍ〜６００ｎｍ）およびその周辺の波長の光による作用は、これまでほとんど検討されていなかった。

そこで、上記実施形態で使用される波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の光が循環血流に及ぼす影響を検討する実験を行ったので、以下に説明する。

（実験方法）
５３２ｎｍのレーザ光を照射できる半導体レーザ装置（株式会社高知豊中技研製）と、８１０ｎｍのレーザ光を照射できる歯科用の半導体レーザ装置（株式会社ユニタク製）とを用いて実験を行った。

実験動物としてラットを用いた。ラットをペントバルビタールで麻酔した後、耳介部の内側に血流測定計（ＡＬＦ２１；（株）アドバンス社製）のプローブを密着させた。耳介部の内側にあるプローブの真上に位置するように、レーザ照射装置の照射口を耳介部の外側に設置して、耳介部をはさみ込んだ。耳介部の血流量は、ペンレコーダで記録した。レーザ光を１分および５分照射直後の血流量を、照射直前の血流量に対する増加率（平均値±標準偏差（ＳＤ））で示した。

温度の測定は、上記の血流測定計のプローブの代わりに、温度測定プローブを耳介部の内側に密着させて実施した。血流測定時と同様にレーザ光を照射し、照射１分、５分、１０分後の温度を記録した。

（実験結果）
血流測定の結果を表１に示す。

表１からわかるように、８１０ｎｍ、２０ｍＷのレーザ光照射は、ほとんど耳介部の血流に影響を及ぼさなかったが、５３２ｎｍ、２０ｍＷのレーザ光照射は、時間に依存して耳介部の血流を増大させた。

温度測定の結果を表２に示す。

表２からわかるように、レーザ光照射中の耳介部温度変化は、５３２ｎｍのレーザ光と８１０ｎｍのレーザ光とで差があまり認められなかった。

上記実験から、レーザ光照射による血流増加作用は、光照射そのものによる影響と考えられる。すなわち、５３２ｎｍの波長の光は、血管を十分に拡張させることがわかった。したがって、本発明の光照射装置を使用して、皮膚の血行障害を、速やかにかつ有害な刺激を与えることなく効果的に治療することが可能となることがわかる。

本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、血管拡張作用を有する波長の光を照射口１３ａから皮膚２に照射するための光照射手段としてのレーザ素子１３と、超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定するための超音波距離測定手段としての超音波センサ１１と、超音波センサ１１からの信号に基づいて得られる、照射口１３ａから皮膚２までの距離が所定の範囲内である場合、レーザ素子１３によるレーザ光の照射を許可する許可手段としての機能を有する制御部１２とを有する皮膚血流改善用光照射装置が提供されてもよい。

かかる光照射装置によっても、皮膚の障害がある部位に対して光を適切に照射して治療を行うことが可能となる。具体的には、光照射による治療と超音波センサによる照射距離の測定とが同時に実施されても相互干渉を起こすことを防止できるため、正確な照射距離の測定に基づいてレーザ光を皮膚表面に照射することができ、照射部位において必要十分なエネルギー密度を得ることができるという優れた効果を奏することができる。この場合、照射口の数が１個の場合であってもきわめて有用であるが、照射口の数が複数であればさらに、すべての照射口から皮膚までの距離をそれぞれ所定の範囲内に制限することにより、レーザ光の皮膚表面に対する適切な照射距離のみならず、適切な入射角をも実質的に確保することが可能となる。

本発明の一実施形態である皮膚血流改善用光照射装置の主要部を示す概略断面図である。 図１に示される皮膚血流改善用光照射装置の底面図である。 光照射装置の制御に関する構成を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１ 皮膚血流改善用光照射装置、
２ 皮膚、
１０ ヘッド部、
１１ 超音波センサ、
１２ 制御部、
１３ レーザ素子、
１３ａ 照射口、
１４ 光照射スイッチ、
２０ グリップ部、
３０ ケース。

Claims (5)

1. 血管拡張作用を有する波長の光を複数の照射口から皮膚に照射するための光照射手段と、
   皮膚までの距離を測定するための少なくとも３つの距離測定手段と、
   前記距離測定手段からの信号に基づいて得られる、前記複数の照射口を含む平面と皮膚の表面との間の距離および角度が、それぞれに設定された所定の範囲内である場合、前記光照射手段による光の照射を許可する許可手段と、
   を有することを特徴とする皮膚血流改善用光照射装置。
2. 前記複数の照射口を含む平面と皮膚の表面との間の距離は、各照射口から皮膚までの距離の平均値で与えられることを特徴とする請求項１に記載の皮膚血流改善用光照射装置。
3. 前記距離測定手段は、超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の皮膚血流改善用光照射装置。
4. 血管拡張作用を有する波長の光を照射口から皮膚に照射するための光照射手段と、
   超音波を発射し皮膚で反射して返ってくるまでの時間に基づいて皮膚までの距離を測定するための超音波距離測定手段と、
   前記超音波距離測定手段からの信号に基づいて得られる、前記照射口から皮膚までの距離が所定の範囲内である場合、前記光照射手段による光の照射を許可する許可手段と、
   を有することを特徴とする皮膚血流改善用光照射装置。
5. 前記光照射手段は、波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内のレーザ光、または波長３６０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内に吸収ピークを有する光を照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の皮膚血流改善用光照射装置。

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