JP2005523088A - バイオセラピーに可視光を用いる化学発光光源 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者の体内または上に存在する病原微生物、例えばhelicobacter pyloriおよび／またはPropionibacterium acnesを含めた光感受性細菌を死滅および／または弱化させるための器具および方法に関する。化学発光光源は、可視スペクトルで既定波長を有する電磁放射を発する。光波長は患者の体から産生される自然発生光感受化学物質による吸収用に選択される。

Description

関連出願とのクロスリファレンス

この出願は、２００２年４月１６日付で出願された米国仮特許出願Ｎｏ．６０／３７２，６９５を参考のため組み込み、その優先権および利益を主張している。

発明の分野

本発明は患者の体上または内における組織および／または生体物質の光源療法、更に詳しくは、化学発光光源を用いる光源療法に関する。

発明の背景

ヒトおよび動物にかかる多くの苦痛、疾患および／または一般的障害は、光療法で好結果に治療しうる。これら光治療可能な苦痛の一部は、患者の体上および／または体内に存在する生物細胞、生物、組織と関連している。例えば、光は皮膚症状として尋常性ざ瘡の治療に有効であることが知られている。尋常性ざ瘡は、少くとも一部は、Propionibacterium acnes（P.acnes）の感染による炎症に起因している。他の適用例は、炎症の治療、感染を引き起こせる他の細菌、例えばhelicobacter pylori（H.pylori）を死滅および／または弱化させるためである。

H.pyloriは胃および十二指腸に感染する細菌病原体であり、これは現在世界中で最も多い胃腸感染症の１つである。米国のような工業国で、H.pyloriは成人の２０％以上でみられる。それは慢性の消化管感染症であり、一度かかると、完治が難しいことで有名である。ほとんどの感染性細菌はヒト免疫系で直ちに殺されるが、H.pyloriは、たとえ強力でも、宿主免疫応答に比較的耐えられる。H.pylori耐性の少くとも１つの理由は、胃の内壁と胃および十二指腸細胞の表面にそれが存在することである。

有効な光療法では、通常、光感受剤による対象組織の初期前処置を行う。一例として、光線力学療法（ＰＤＴ）は光を用いた患者の体の一部の治療に関する。初期ステップとして、ＰＤＴでは患者の体の治療部位へ感受薬を送達する。このステップに続いて、感受薬を活性化するために治療部位へ照射する。

ＰＤＴ光源は、電気出力源のような高出力源により、典型的に出力される。光源には、例えば、蛍光、白熱光、発光ダイオードおよびレーザーがある。このように、ＰＤＴに際しては、電灯のような光源が所定線量（例えば、エネルギーの総量）を伝達するために十分な時間にわたり治療部位に向けられる。特定波長の光を発生する他の手段もある。標準光源に加えて、多くの発熱化学反応はそれらエネルギーの少くとも一部を特定波長の光子の形で発生する。例えば、燃焼は、光子、即ち“炎”を発生する化学反応の１つの形である。更に、発生した光子の波長は、炎の色で観察される。

発明の要旨

本発明によれば、体から産生されて治療部位内および付近に存在する自然化学物質を利用することにより、感受薬を適用することなく、生物細胞、生物、組織などの病気および苦痛を有効に治療しうる。本発明は、体の様々な部分（例えば、口、胃、腸、肺、腹膜腔、尿路、鼻腔、耳道など）の治療に有用であり、特に皮膚の治療でも有用である。即ち、本発明は、各細菌を死滅および／または弱化させることにより、H.pyloriによる消化管の慢性感染症のような細菌感染症、およびP.acnesによる尋常性ざ瘡のような皮膚の感染症を治療する上で、特に有効である。本治療法では、例えば、体内または表面、例えば顔面上に存在する病原微生物を排除することにより、患者の体の一部を治療するために、光を用いる。

一面において、本発明は、体内または上に存在するP.acnesおよび／またはH.pyloriのような病原微生物を死滅および／または弱化させるための器具に関する。その器具は、可視スペクトルで既定波長を有した電磁放射を発する化学発光光源を備えている。化学発光光源は、患者の体から産生される自然発生光感受化学物質による吸収に適した波長で光を発するように選択される。一態様において、既定波長は実質的に４００〜６００ナノメーターのスペクトル領域内に属するように選択される。

一態様において、化学発光光源は、選択された期間にわたり選択量のエネルギーを発生するエナジャイザー（energizer；エネルギー発生剤）を含有している。光源は、エナジャイザーとエネルギー的に接続された波長選択性物質を更に含有している。化学発光光源は液体でもよい。波長選択性物質は、エナジャイザーから接続されたエネルギーに応答して、電磁放射を発生する。電磁放射は選択された期間にわたり１以上の選択された波長で維持される。

他の態様において、化学発光光源は、波長選択性物質を最初に含有するための第一リザーバーを更に備えている。第一リザーバーは、治療部位と電磁的に接触しうる。光源は、エナジャイザーを含有する第二リザーバーも備えている。第一および第二リザーバーは、ノズルを用いて一緒に接続される。最後に、光源は、第二リザーバーから第一リザーバーへノズルを介してエナジャイザーの少くとも一部を輸送するための手段を備えている。ノズルは、調整可能スプレーノズルのように、調整可能なノズルでもよい。

一部の態様では、波長選択性物質として色素を含み、エナジャイザーとしてエネルギー放出化学反応剤を含む。例えば、エネルギー放出化学反応剤として、一緒に混合されたときにエネルギーを放出する、オキサレートおよび過酸化物のような、燃料‐オキシダント混合物を含有しうる。

器具は、化学発光光源の少くとも一部を含有した伝達エレメントでもよく、その器具エレメントは治療部位へ電磁放射の少くとも一部を供給するように適合化される。伝達エレメントは患者の皮膚への取付け用に適合化させたパッドでもよく、そのパッドは皮膚へ電磁放射を選択的に伝達する。伝達エレメントは、患者の顔面上への取付け用のマスクでもよい。

別の態様において、器具は、治療部位と電磁的に接触する液体の第一部分を含有した第一リザーバーと、治療部位から離して置かれる液体の第二部分を含有した第二リザーバーとを更に備えている。第一および第二リザーバーは、チューブを介して一緒に接続される。器具は、液体の第一部分の少くとも一部を第一リザーバーからチューブを経て第二リザーバーへと輸送するための手段も備えている。

他の面において、本発明は、体内または上に存在するP.acnesおよび／またはH.pyloriのような病原微生物を死滅および／または弱化させるための方法に関する。その方法では、化学発光反応を生じて可視スペクトルの既定波長で電磁放射を発する化学発光光源を用意する。その方法では、選択治療期間にわたり、化学発光光源からの電磁放射で病原微生物を照射することも含む。結果的に、体内または上に存在する微生物の少くとも一部が死滅および／または弱化する。

その方法では、選択量のエネルギーを発生するエナジャイザーを用意してもよい。エナジャイザーは選択期間にわたり供給される。色素のような波長選択性物質も用意して、エナジャイザーへ選択的に接触させると、接触エネルギーに応答して電磁放射を発する。上記のように、該線は選択期間にわたり１以上の選択波長で供給される。

更に他の面において、本発明は、患者の体内または上に存在するP.acnesおよび／またはH.pyloriのような細菌を死滅および／または弱化させるための器具に関する。その器具は、実質的に約４００〜約６９０ナノメーターの可視スペクトル領域内で波長を有する電磁放射を発するための化学発光光源を含有している。その波長は細菌を選択的に無力化するように選択しうる。

更に他の面において、本発明は、患者の体内または上に存在するP.acnesおよび／またはH.pyloriのような細菌を死滅および／または弱化させるための方法に関する。その方法では、化学発光反応を生じて実質的に約４００〜約６９０ナノメーターのスペクトル領域内で電磁放射を発する化学発光光源を用意する。その方法は、選択治療期間にわたり化学発光光源からの電磁放射で細菌を照射することにより、体内または上に存在する細菌を死滅および／または弱化させることも含む。

発明の詳細な説明

本発明の少くとも１つの利点として、可視光を用いて、P.acnesまたはH.pyloriのような光感受性病原微生物を死滅および／または弱化させる能力がある。ほとんどのヒト細胞を含めて、ほとんどの生物が可視光に感受性でないため、細菌は宿主細胞の重大な破壊なく可視光仲介壊死で殺される。化学発光治療の少くとも１つの別な利点は、従来の光源では到達および／または照射することが難しい治療部位へ、光放射液体が供給しうる能力である。例えば、光放射液体は比較的小さな開口部から患者体内の箇所へ運べるのである。その小さな開口部には、経皮開口部および／または自然体管腔がある。例えば、光放射液体は食道から患者の消化管へ、尿道から膀胱へ、および尿管から腎臓へ通せる。光放射液体は、ヒダまたはシワを備えた胃の内側と、歯および舌を備えた口の内側のような、全く複雑なおよび／または渦巻き状の空間を照射するためにも、うまく適合化される。

加えて、化学発光光源は、有意量の熱を発生せずに、比較的大量の光エネルギーを発する。更に、化学発光の反応速度は、例えば、化学成分の適正な選択および／または治療部位を通過する化学発光光源の流速に基づき、遅くまたは速くなるように選択される。反応速度を変えて光エネルギーの放出を制御できることが重要であり、その理由は一部の治療で遅い低出力照射の方が有効だからである；一方、他は速い高出力照射の方が有効である。そのため、化学発光は特定の生物、組織、器官または生体系と特に合う治療バリエーションへ向けて大きな融通性をもたらす。

化学発光とは化学反応からの光子の発生である。化学発光からの光は、典型的には感光薬を活性化するために用いられる。光療法の正確な作用メカニズムは、治療される生物または組織に通常依存する。ある細菌は、それらが吸収する光の波長で照射されたときに、感光薬と同様に働く化学物質を産生および／または集中する。細菌内で自然に産生および／または集中されるこれらの“内在”発色剤は、ポルフィリン類の形をとることがある。例えば、一部の細菌は、波長領域の中で特に約４００、５０７、５４０、５９０および６３５ナノメーター（ｎｍ）の光波長内で電磁放射を吸収する、プロトポルフィリンまたはキュプロポルフィリンのようなポルフィリン類を産生および／または集中させる。

一般的に、ここで開示された治療は、いかなる他の通路または管腔の上皮上および／または内にも存在する微生物へ適用しうる。治療に際して、可視スペクトル（即ち、可視光）で波長を有する電磁放射は、自然に産生および／または集中される“内在”発色剤（ポルフィリン類）と反応する。少くとも１つの有利な効果において、光はポルフィリンと組み合わせると、微生物の分裂不能により証明される壊死または細胞死を生じる。この有利な効果は、一部は、微生物への二次効果を誘導する光に起因しており、即ち励起されたポルフィリン類が細菌に損傷を与えるラジカル含有酸素を放出して、壊死をもたらすのである。発明の利点は、ほとんどの生物およびほとんどのヒト細胞が可視光に感受性でないため、処理すべき微生物（例えば、H.pylori）が周辺組織へ実質的に損傷を与えることなく殺される、という事実にある。したがって、細菌は宿主細胞のさほどの破壊なく可視光仲介壊死により殺される。

H.pyloriの場合、内部産生ポルフィリン類は、４０５±２５ｎｍ範囲で非常に強い吸収ピークと、約５０５、５５０、５７０および６５５ｎｍでそれより小さなピークとを有する。これらの狭い波長で、またはこれら吸収ピークの波長を含む広帯域、例えば４００〜６５０ｎｍにおいて、十分な線量で伝達された光は、薬物または化学物質の添加なしに、細菌を死滅および／または弱化させる。その治療は表面で最も有効であるが、表面下でも有効であり、体組織へ透過するに従い効果を通常減らす。組織中への光の透過度は波長に応じて変わり、透過は長波長ほど大きくなる。例えば、波長４００ｎｍの光は約１ミリメートル（ｍｍ）ほど透過するが、６５０ｎｍ光は約３ｍｍ以上透過する。そのため、光の波長は望ましい透過深さを得られるように選択しうる。透過の深さにもかかわらず、H.pyloriを死滅および／または弱化させる上で特に有効な波長は約４００ｎｍである。加えてまたは一方、可視スペクトル内で多数の波長を有する電磁放射（即ち、多色光）を用いると、有効でかつ深い治療効果を得られる。宿主免疫系応答はいかなる残存細菌も通常克服しうるため、微生物の絶滅とは細菌コロニー数の２〜３ｌｏｇ_１０（即ち、９９〜９９．９％）減少といえる。

加えて、光のある波長、例えば６６０ｎｍ付近（６３０〜６９０ｎｍ）の赤色光は、組織に抗炎症効果を有する。この抗炎症効果は、患者の治癒応答を高めることに役立ち、および／または炎症を少なくする。そのため、例えば患者皮膚のP.acnes感染による炎症の治療では、赤および青／紫色光の双方を用いうる。青／紫色光は細菌を根絶し、赤色光は皮膚の炎症で有益な効果を有する。

本発明は、光による生体系、生物、組織などの治療を含めた光療法（ＰＴ）に関する。光は患者の体内で産生された自然化学物質に作用して有益な効果をもたらすことから、光をいかなる感受化学物質または薬物と組み合わせることも不要である。しかしながら、一部の態様では、更に有益効果を高めるために、感受化学物質または薬物は治療光の適用前および／または中に治療へ加えてよい。

生体組織、生物または物質を治療するための化学発光光源の一態様が、図１で示されている。例えば、生物系１００、例えば生物１０２（例えば、P.acnesまたはH.pyloriのような細菌）はポルフィリン類１０４のような自然化学物質を含有している。このような生物系１００を含有した患者の体の一部の光療法は、化学発光物質１１０を用いて行える。化学発光物質１１０は、各々対応波長（λ）で表わせる、１以上のスペクトル成分を有した電磁放射１１２を放射する。主として、線１１２は約４００〜約６９０ｎｍ範囲の波長に相当する可視スペクトル内で生じる。一部の態様では、可視光はスペクトルの他の部分、例えば紫外（ＵＶ）スペクトルおよび／または赤外（ＩＲ）スペクトルからの電磁放射と組み合わせて、治療を更に向上または補強しうる。化学発光物質１１０による照射の有益効果は、少くとも一部は、体により産生される自然化学物質から生じる二次効果、例えば励起ポルフィリン類により生じるラジカルのおかげである。治療は、治療部位内に通常存在する細胞１０２および／または微生物の少くとも一部の損傷１１４および／または弱化をもたらす。

光源は化学発光技術を用いて展開される。化学発光とは、光を放射する化学反応である。一例は、液体形で一緒に混合された２種（以上）の化学物質である。生じた化学反応は特定波長の光を放射し、単位容積当たりエネルギーの総量を放出する。一部の態様では、化学物質として、光の特定波長を発生する色素と、色素分子を高エネルギー状態に“押し上げる”ために必要なエネルギーを供給する、エナジャイザーと称されるエネルギー放出反応種との双方を含有している。色素分子がその高エネルギー状態から自然に緩和すると、特定波長の光子が放出される。一部の態様では、色素として、多数成分、例えば多波長または波長の帯域を発生する色素のブレンドを含有しうる。他の態様では、化学物質として、ルミノール（例えば、Ｃ_８Ｈ_７Ｏ_３Ｎ_３）をエナジャイザーと混合させる。エナジャイザーは、過酸化水素、過酸化物、および場合により１種以上の触媒、例えば鉄の溶液でもよい。

化学物質の適正な選択で特定波長ピークの光を発生させるか、または多数の化学物質を異なる色素と組み合わせることで、多ピークの光が伝達される。加えて、エネルギー供給反応を生じる化学物質は、速くて非常にエネルギーに富む反応、または長く遅くてエネルギーの低い反応となるように選択しうる。長時間で低光強度を望むならば、遅い反応速度向けの化学物質が選択されるべきである。逆に、高強度の場合は、速い反応向けの化学物質が用いられるべきである。伝達される光子の総数は、反応により生じるエネルギー、色素をその高エネルギー状態へ励起する反応の効率、および励起された色素分子が低エネルギー状態へ緩和することによる光子放射の効率に依存する。照射の明るさおよび光の時間は、一次化学反応動力学に依存する。即ち、化学物質の加熱は反応速度を速め、温度の１０℃上昇で約２倍速くなる。

化学発光物質１１０は、局所適用向け、無毒性の場合には、先口液または摂取用のカクテルのような内服向けに、液体として調製される。一方、化学発光物質１１０は局所適用で特によく合うクリームまたは軟膏として調製してもよく、物質１１０は初めに適用された領域全面に留まる傾向があるからである。更に、化学発光物質１１０からの放射光の強度は、物質１１０の表面対容積比により、ある程度制御される。通常、化学発光物質１１０は治療部位の範囲で規定される表面積を覆うように調製される。物質１１０は厚さＴも有し、それは表面積に対して比較的薄い。化学発光物質１１０の厚さが大きすぎると、放射光の一部は物質自体により吸収されてしまう。

化学物質のリザーバーを装備した特別なバンデージも、光療法を施す創傷近くの体へ貼付してよい。一態様において、化学発光物質１１０は、患者の体の一部を治療するために適合化させた、パッドのようなフレキシブルな容器内へ入れられる。図２Ａは化学発光アプリケーターパッド２００の一態様を示している。パッド２００は、化学発光混合物が入れられる１以上のリザーバーを形成する、化学発光アプリケーターハウジング２０２を備えている。

アプリケーターハウジング２０２は、例えば、溶接、接着またはそれ以外で周辺部付近で密封されるフロントシート２０８およびリアシート２０９を用いて作製しうる。シート物質には、ナイロン６‐６、ＰＶＣ、ＰＥＴまたは他の半透明ポリマーがある。場合により、シート物質は不透明シートに半透明“ウィンドー”領域を設けることで、光放射領域を形成しうる。治療部位から離れたリアシート２０９は、光に対して不透明であるか、または反射性であり、光を後ろのフロントシート２０８、および治療領域へ反射させる。

一部の態様では、化学発光物質は、要求に応じて化学発光効果を開始させるために、２種以上の成分物質を混合することで調製される。したがって、アプリケーターハウジング２０２は、２つの別々のリザーバーをバリヤ２１２で分けて、初めに製造しうる。リザーバーの１つは第一の成分物質２０４、即ち色素を通常含有する。他のリザーバーは、波長選択性物質にエネルギー供給して光を放射させるように適合化された第二の成分物質２０６、例えばエネルギー放出反応種を含有している。バリヤ２１２は有利には破ける膜として調製され、これはユーザーにより破られると、２種の成分物質２０４、２０６の混合を引き起こして、化学発光効果を開始させる。

化学発光アプリケーターパッド２００は、患者の体の一部へパッド２００を固定しうるように適合化された取付具２１０′、２１０″（包括的に２１０）を場合により装備しうる。取付具２１０には、例えば感圧接着テープまたはバンデージで、患者へ固定しうる、タブまたはフラップがある。タブ２１０は、ストラップ、例えば弾性ストラップ、またはヒモでもよい。図２Ｂで示されたパッド２２０の別な態様の断面略図によると、タブ２１０自体が感圧接着剤またはノリのような接着化合物を含有してもよい。

図３Ａで示された化学発光アプリケーター４００の１つの別な態様では、増強アタッチメントがアプリケーターハウジング２０２へ接続される。例えば、増強アタッチメントには発熱体３０２、例えば電気加熱コイル、化学熱源（示さず）、更に一般的にはいずれか適切な熱源がある。こうした化学発光混合物の増強は、化学発光を生じる化学反応の速度を制御することで、光投入の強度および時間を制御するために用いうる。第二の作用として、治療部位の加熱は標的生物（即ち、P.acnes）を更に感受性にさせ、それにより同一線量で治療効果を高められる。

図３Ｂで示された別な態様において、アプリケーター３１０は、アプリケーターハウジング２０２と治療部位との間に、治療パッド３１２のような追加部材を更に備えている。通常、治療パッド３１２は、化学発光物質からの線を実質的に吸収または減衰させないように、少くとも所定の利用波長で、光学的に伝達性である。治療パッド３１２は、追加の治療化合物、例えば皮膚鎮静剤、ローションおよび／または１種以上の感受薬を含有しうる。一方または加えて、治療パッド３１２は優先波長または波長領域を選択するためのフィルターを装備しうる（例えば、可視光を伝達するが、紫外光を遮断するもの、または青／紫色フィルターを入れる）。

通常、細菌は、それらを伝達光に感受性とさせる、ある環境ストレスへ付すことができる。例えば、補助物質および他の感受手段の使用は、いずれか利用可能な光源の有効性を増加させうる。感受物質の例として、リボフラビン、５‐アミノレブリン酸（ＡＬＡ）、ポルフィマーナトリウムおよびモテキサフィンルテチウムがある。更に、酸素ラジカルの発生がより頻繁になることで、細菌破壊向けにより多くの酸素ラジカルを生じるように、H.pyloriのような細菌は高レベルの酸素へ付すことができる。細菌は環境に感受性であり、H.pyloriは感受性細菌である。インビトロ試験では、増殖培地で利用しうる鉄のレベル、増殖時に供給されるガス組成、および培養物が増殖される時間にも、細菌が感受性であることを示した。そのため、胃で局所環境を変えることは、細菌を壊れやすくまたは感受性にすることで、光による根絶を促すために用いうる。例えば、ヨウ素またはヨウ素含有液、例えばルゴール液を摂取またはスプレーする、ｐＨレベルを変える、または例えば熱水もしくは一部他の手段を用いて胃の温度を上昇させるといった技術は、照射に対する細菌の耐性を弱めるために用いうる。

加えて、細菌は活発な複製に鉄を要するため、患者に鉄キレート剤を与えると、遊離鉄利用を減らすことで、細菌を光治療に感受性とさせうる。一方、細菌は複製直後に感受性となることがある。そのため、遊離鉄源の供与で、それを光治療による根絶に感受性とさせられる。細菌を光治療に感受性とさせるこれらおよび他の手段が用いうる。

一部の態様において、アプリケーター３２０は、図３Ｃで示されたように、放射された線を優先的に振り向けるため、リフレクター３２２を備えている。例えば、アプリケーターハウジング２０２は、治療部位へ適用される側と反対に、ハウジングの内側部分へ反射物質３２２を適用している。そのため、化学発光物質３２４が全方向へ光を放射するため、リフレクター３２２は初めに治療部位から離れる方へ向かう光の一部を治療部位側へ向けなおし、同容量の物質３２４で光量を有効に倍加させる。しかも、光の一部はその物質自体に再吸収されるため、それは比較的薄い厚さＴを維持することが重要である。

具体的な化学発光物質の線量要件および光量（light yield）に応じて、化学発光物質を交換して選択された速度で治療部位を照射することが必要になるかもしれない。例えば、ピーク量時に治療部位へ曝される光放射物質を維持し、次いで物質を治療部位から流出させ、それを新鮮物質と交換し、再びその各ピーク量時で維持するように、物質流速は選択しうる。このように、諸成分は離れた箇所で一緒にして混ぜ合わせてから、治療期間中に生物標的を通り過ぎるチューブまたは他の形状容器へ導入される。

図４Ａによると、化学発光アプリケーター４００は生物標的のすぐ近くで化学発光物質の第一部分４０２′をその内部に含有している。外部リザーバー４０４は治療部位から離れた所で化学発光物質の第一部分４０２″を含有している。リザーバー４０４とアプリケーター４００との間で第一チューブ４０８へ接続されたポンプ４０６は、物質４０２″の一部をリザーバーからアプリケーター４００中へ第一口４１０′から導入する。アプリケーター４００中への新鮮物質４０２″の流入で、少くとも一部消費された物質４０２′の一部を、第二口４１０″でアプリケーター４００へ接続された第二チューブ４１２から排出させる。

他の態様において、図４Ｂによると、化学発光成分物質は直接混合されない。むしろ、エナジャイザー物質４２２は波長選択性物質のすぐ近くへ運ばれて、波長選択性物質４２６を全く消費することなく、光の放射をもたらす。ポンプ４０６は、エナジャイザー成分４２２をリザーバーから化学発光アプリケーターのエナジャイザー室４２０へ導入する。波長選択性物質４２６は、バリヤ４２８で第一室４２０から分けられた別の室４２４内へ入れられる。エナジャイザー成分が第一室内でそのエネルギーを消耗させると、それはポンプの作用で新鮮エナジャイザー成分と交換される。

一部の態様において、成分物質は標的生物物質から離れた箇所で混合される。次いで、離れた化学発光物質から発生された光は、光ファイバーガイドのような光伝達具を介して、生物標的へ伝達される。

本発明は、治療すべき体の部分と合わせられる、フレキシブルな容器でも提供しうる。例えば、図５によると、化学物質含有ハウジングは顔面用のマスク５００に形成される。マスク５００は、顔面の少くとも一部を覆うマスクハウジング５０２を備えている。マスクハウジング５０２は、顔面に対して装着される内表面５０４に、２種（以上）の化学発光成分物質を含有している。化学成分は、破けるバリヤ（示さず）で互いに分けられている。破られたとき、化学物質は一緒に混じり合い、それにより光を発する化学反応を開始する。化学物質はマスクの全内表面５０４に沿い、または１以上の選択されたサブ領域５０８′、５０８″、５０８″′（包括的に５０８）に沿い入れられる。一方、化学物質はマスク５００の外側で前混合し、充填口（示さず）からマスク５００中へ注入してもよい。マスク５００が再使用される態様の場合には、排出口（示さず）も必要であろう。

マスク５００は、線量により定まる時間‐所定光強度で生物標的へ望ましい線量を供給するために必要な時間にわたり装着される。マスク５００は、必要であれば、目開口部５０６′、鼻開口部５０６″および口開口部５０６″′のような１以上の開口部も有してよい。加えて、マスク５００はストラップ５１０のような取付具、即ち顔面へマスク５００を固定するために頭部の後ろ辺りで縛るまたは置くためのバンドを備えている。

他の適用は、口腔内‐歯および舌で生じる影のために光源で有効に治療することが難しい領域で用いられる化学発光療法である。液体として易流動性光源の使用は、これらの適用で重大な利点である。増白化学物質および４００〜６９０ｎｍ範囲の光の使用による歯のホワイトニングも行える。化学発光物質は口を治療する上で特に適するが、その理由は、適用すると、影なしに全領域で光を一度に浴びせられるからである。例えば、物質はリンスとして調製して、治療時間中口内で保たれる。一方、物質は歯へ一時的に装着されるマウスガード中へ挿入すると、治療期間中歯へ化学発光を浴びせられる。歯へ適用される光治療の少くとも１つの有益効果に、ホワイトニングがある。図６Ａおよび６Ｂは、歯の周辺と合うように適合化されたハウジング６０２を装備するマウスガード６００の一態様を示している。ハウジング６０２は内表面６０４を有している。化学発光物質はハウジング６０２の内側部分６０４中へ挿入され、ハウジングが治療期間中患者の歯へ適用される。

化学発光を行う化学系の１タイプは、オキシレート‐エステル系である。この反応では、２種の化学物質、オキシレートおよび過酸化物が、エネルギーを放出させるために混合される。この反応から放出されたエネルギーの一部は、発蛍光剤と称される蛍光色素である第三（または第四など）化学物質を励起する。色素にエネルギー供給されると、それがそのエネルギーを放出して、光子が放射される。この系の一態様は、化学系の色素部分を容器の壁または他の部分へ付着または固定して、エネルギー産生化学物質を色素と接触させることである。エネルギー産生化学物質は、更なる光エネルギー産生のために、交換、補給しても、または色素を通り過ぎるように循環させてもよい。

一部の態様において、発蛍光剤および／またはペルオキシオキサレートエステル、例えばＴＣＰＯは、担体に固定しうる。例えば、小さな直径のガラスビーズが発蛍光剤で被覆される。被覆ビーズが燃料‐オキシダント混合物と接触すると、化学発光が生じる。場合により、コーティング（例えば、発蛍光剤および／またはペルオキシオキサレートエステル、例えばＴＣＰＯ）をゆっくり溶解させて、溶液中への発蛍光剤の放出を制御することにより、反応の速度を制御するために、溶媒が加えられる。

一方または加えて、発蛍光剤はバリヤによりエネルギー産生化学物質から分けて固定してもよい。例えば、バリヤは、燃料およびオキシダントの循環溶液と直接接触する、薄い透明媒体でよい。発蛍光剤は実際には消費されないため、こうすればそれを連続再循環させられる。色素の励起は必ずしも拡散制限されないため、これは高い量子収量をもたらすであろう。燃料／オキシダントの流動を強いると、色素と接触する励起中間体の高い補給速度を得られる。こうして色素の放出により生じるいかなる毒性問題も解決しうる。他の態様は、色素の流動を燃料／オキシダントとは別々に制御することである。

例えば、色素溶液が燃料‐オキシダント混合物中へスプレーされる。色素が燃料‐オキシダント混合物へ入る位置を調整することで、化学蛍光反応の位置および程度が制御しうる。図７は、燃料‐オキシダント混合物７０２を含有する第一ハウジングを装備した、スプレー系７００の一態様を示している。第二の遠隔容器は色素７０４を含有している。第二容器はホース７０８でスプレーノズル７０６へ接続されている。ホースは、遠隔容器からノズル７０６へ色素を導入するポンプ７１０を場合により備えている。ポンプ７１０がなければ、色素の流動は遠隔容器の圧力を高めることで誘導しうる。

生じる色素噴出流７１２は、ノズル７０６、流動特性および流体性を調整することで、自在に形造られる。こうして、化学発光は望ましい時間および箇所（例えば、噴出流７１２付近の局所領域７１４）で誘導しうる。

化学発光光源は、他の慣用的光源に代わる、通常小さくて安価な代替物である。化学発光光源は、使用毎に再滅菌の必要性がない、患者の体との密接によく合う使い捨て光源として製造してもよい。更に、化学発光光源は実質的にある波長領域または帯域内で選択的に放出するように調製しうる。ポーチとして不規則表面に合わせられる液体の能力は、それを特に便利なものにしている。

この光治療源は、医学的に様々な適応症で用いうる。１つの適応症は、創傷の治療、特に創傷の治癒を早めるためである。６３３ｎｍで１ジュール／ｃｍ^２の光による創傷の毎日の暴露で、コラーゲン産生を促せることが示された。これは創傷治癒を早め助ける。光源として化学発光の使用により、光治療の時間を増やせる。

試験結果が、異なる波長および強度で光の有効性を実証するためにプロットされた。図８は、垂直軸に沿うH.pyloriコロニー形成単位 vs.水平軸に沿う光強度を示している。低いコロニー数ほど有効な治療を表わしている。加えて、多数の曲線が一緒にプロットされており、各曲線は異なる波長の光の照射による試験結果を表わしている。一般的に、すべての曲線は強度の増加に伴い有効性の増加を示す。更に、青／紫色スペクトル（４００〜４５０ｎｍ）の光は、試験された他の波長よりも通常有効である。

患者の胃の内部におけるH.pylori感染の典型的治療では、４０５〜４１５ｎｍ範囲の波長を有する可視光を放射する液相化学発光反応液（例えば、ルミノールおよび過剰Ｈ_２Ｏ_２の溶液）が調製される。その化学反応で１０〜１００ジュール／ｃｍ^２の光エネルギー強度を生じる。約８００ｃｍ^２の内表面積を有する胃の場合、総エネルギー要求は約８０００〜８０，０００ジュールである。有効治療のエネルギー要求を満たすために、動的流動化学発光系が用いられる。そのため、化学発光反応液が外部で調製され、ピーク光放射が生じる患者の胃の中へ注入される。化学発光反応は遅いため、反応剤は患者の胃から取り出されて、新鮮反応剤と交換される。出入チューブを有するバルーンのような伝達器具または容器が、反応剤の流動を制御するために用いうる。

本発明のある態様を記載してきたが、ここで開示された概念を取り入れた他の態様も、本発明の精神および範囲から逸脱することなく用いうることが、当業者に明らかとなるであろう。記載された態様は、すべての点で説明のためのみとみなすべきで、制限のためではない。

図面において、同一の参照番号は全図にわたり同一部分に通常関する。しかも、図面に尺度は不要であり、その代わりに本発明の原理を説明するに際して強調が通常行われている。以下の記載において、本発明の様々な態様が下記図面を参考にして記載されている：
生物を治療する化学発光光源を含有した本発明の１例示態様の略図である。 化学発光アプリケーターを備えた、本発明の態様の上面図および側断面図を示した略図である。 化学発光アプリケーターを備えた、本発明の態様の上面図および側断面図を示した略図である。 図２Ａおよび２Ｂで示された化学発光アプリケーターの別な態様の側断面略図である。 図２Ａおよび２Ｂで示された化学発光アプリケーターの別な態様の側断面略図である。 化学発光物質の一部を貯蔵するための外部リザーバーを備えた、本発明の別な態様の略図である。 化学発光物質の一部を貯蔵するための外部リザーバーを備えた、本発明の別な態様の略図である。 顔面向けに適合化された化学発光アプリケーターの一態様の内側部分を示した本発明の略図である。 口腔向けに適合化された化学発光アプリケーターの一態様の略図および斜視図を各々示している。 口腔向けに適合化された化学発光アプリケーターの一態様の略図および斜視図を各々示している。 化学発光物質の諸成分の混合物を向けるためのスプレーノズルを装備した、化学発光光源の態様の略図である。 H.pylori治療の有効性 vs.光強度を測定した試験結果を示す図である。

Claims (19)

1. 体から産生される自然発生光感受化学物質による吸収用に選択された可視スペクトルの既定波長を有した電磁放射を発する化学発光光源を備えた、体内または上に存在する病原微生物を死滅および／または弱化させるための装置。
2. 既定波長が、実質的に４００〜６００ｎｍのスペクトル領域内に属する、請求項１に記載の装置。
3. 化学発光光源が、
   選択された期間にわたり選択された量のエネルギーを発生するエナジャイザーと、
   選択された期間にわたり１以上の選択波長で接続エネルギーに応答して電磁放射を発生するための、エナジャイザーとエネルギー的に接続された波長選択性物質と
   を備えた、請求項１に記載の装置。
4. 波長選択性物質を最初に含有し、治療部位と電磁的に接触する第一リザーバーと、
   エナジャイザーを含有する第二リザーバーと、
   第二リザーバーを第一リザーバーへ接続するためのノズルと、
   エナジャイザーの少くとも一部を第二リザーバーから第一リザーバーへノズルを介して輸送するための手段と
   を更に備えた、請求項３に記載の装置。
5. ノズルが調整可能である、請求項４に記載の装置。
6. 波長選択性物質が色素を含んでなる、請求項３に記載の装置。
7. エナジャイザーがエネルギー放出化学反応剤を含んでなる、請求項３に記載の装置。
8. エネルギー放出化学反応剤が燃料‐オキシダント混合物を含んでなる、請求項７に記載の装置。
9. エネルギー放出化学反応剤が、一緒に混合されたときにエネルギーを放出する、オキサレートおよび過酸化物を含んでなる、請求項７に記載の装置。
10. 治療部位へ電磁放射の少くとも一部を伝達するための、化学発光光源の少くとも一部を含有した伝達エレメントを更に備えた、請求項１に記載の装置。
11. 伝達エレメントが患者の皮膚への取付け用に適合化させたパッドを含んでなり、該パッドが皮膚へ電磁放射を選択的に伝達する、請求項１０に記載の装置。
12. 化学発光光源が、患者の顔面上への取付け用のマスクを備えた、請求項１に記載の装置。
13. 病原微生物がPropionibacterium acnesまたはhelicobacter pyloriである、請求項１に記載の装置。
14. 化学発光光源が液体を含んでなる、請求項１に記載の装置。
15. 治療部位と電磁的に接続される液体の第一部分を含有した第一リザーバーと、
    治療部位から離して置かれる液体の第二部分を含有した第二リザーバーと、
    第一および第二リザーバー間で接続されるチューブと、
    液体の第一部分の少くとも一部を第一リザーバーから第二リザーバーへとチューブを経て輸送するための手段と
    を更に含んでなる、請求項１４に記載の装置。
16. 体内または上に存在する病原微生物を死滅および／または弱化させるための方法であって、
    化学発光反応を生じて可視スペクトルの既定波長で電磁放射を発生する、化学発光光源を用意し、そして、
    選択された治療期間にわたり化学発光光源からの電磁放射で病原微生物を照射することにより、体内または上に存在する微生物を死滅および／または弱化させる
    ステップを含んでなる、方法。
17. 化学発光光源を用意するステップが、
    選択された期間にわたり選択量のエネルギーを発生するエナジャイザーを用意し、
    波長選択性物質を用意し、そして
    選択された期間にわたり１以上の選択された波長で接続エネルギーに応答して電磁放射を発生させるために、エナジャイザーを波長選択性物質と選択的に接触させる
    ステップを含んでなる、請求項１６に記載の方法。
18. 細菌を選択的に無力化するための、実質的に４００〜６９０ｎｍのスペクトル領域内で波長を有した電磁放射を発する化学発光光源を備えた、患者の体内または上に存在するPropionibacterium acnesまたはhelicobacter pyloriを死滅および／または弱化させるための装置。
19. 患者の体内または上に存在するPropionibacterium acnesまたはhelicobacter pyloriを死滅および／または弱化させるための方法であって、
    化学発光反応を生じて実質的に４００〜６９０ｎｍのスペクトル領域内で電磁放射を発生する、化学発光光源を用意し、そして、
    選択された治療期間にわたり化学発光光源からの電磁放射で細菌を照射することにより、体内または上に存在する細菌を死滅および／または弱化させる
    ステップを含んでなる、方法。

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