JP2008307306A - 光線照射治療器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 可視光による網膜に対する刺激を少なくし、光線照射による優れた治療効果を発揮できるとともに、小型化及び省電力化が可能であって患部近傍での使用が可能な光線照射治療器を提供すること。
【解決手段】 光源がキセノンフラッシュランプ3からなり、分光フィルタ7が、主として、波長約280nm〜約400nmの第1波長成分と、波長約740nm以上の第2波長成分とを透過し、これらの第1波長成分と第2波長成分との間の少なくとも約400nm〜約740nmの波長成分を実質的に遮断する特性を有する、光線照射治療器1。
【選択図】 図1

Description

本発明は光線照射治療器に関し、特に特定の波長成分を有する光線を照射する光線照射治療器に関するものである。
従来、光線、特に太陽光が人間の健康に与える影響について、様々な研究がなされており、例えば褥瘡等の皮膚疾患に対して太陽光の照射が有効であるとの報告がある。
しかし、自然環境において、太陽光は、天候が晴れであって日の当たる場所でしか利用できず、またその強度は季節や時間帯によって異なっている。
そこで、天候や場所、時間を問わず、かつ一定の強度で太陽光の照射による効果を得るため、太陽光と同等の若しくは類似したスペクトル分布を有する擬似太陽光を照射する光線照射治療器が開発されている。
ところが、従来の光線照射治療器は、太陽光とほぼ一致する可視光波長領域(波長約400nm〜約740nm)の分光スペクトル強度を有しているため、視神経や眼球表面に対する刺激が強く、光線照射領域や光源を長時間見つめることは好ましくない。また、特に、分光スペクトルに含まれる近赤外領域の波長(約740nm以上)は熱傷の原因となり、照射部位の表面を乾燥させるため、日焼けを好まない患者や、褥瘡等の患部の乾燥が好ましくない疾患の治療には望ましくはない。
可視光波長領域(約400nm〜約740nm)を除外し、特定の波長領域を選択的に取り出し、強度を変化させて、網膜に対する刺激を少なくする目的で、キセノンランプを利用し、皮膚疾患に有効に働く第1波長成分(波長約280nm〜約400nm)と、第2波長成分(波長約740nm以上)とを透過し、これらの第1波長成分と第2波長成分との間の波長を遮断する分光フィルタを使用した光線照射治療器(後記の特許文献1:特開2003−325684号公報)が知られている。
この特許文献1に記載された光線照射治療器は、分光フィルタを透過する波長成分のうち、第1波長成分は直接細胞に作用し、細胞機能の活性化及び物質合成作用があり、第2波長成分はその赤外放射エネルギーにより、照射部位の細胞を活性化させ、反応を促進するために必要な温度(約37℃以上)を与えるため、これらの第1及び第2波長成分を組み合せて用いることにより、可視光による目への影響を抑えながら、光線照射による治癒効果を得ることが可能となる。
特開2003−325684号公報(特許請求の範囲、段落番号[0006]〜[0024]、[図1]〜[図3])
しかしながら、上記した特許文献1に記載された光線照射治療器は、キセノンランプを用いて、長時間の連続照射を行うため、発光部の過熱を防ぐことが困難であり、また装置が大型であるため、過熱により患部の近傍での使用が困難であった。
また、放電ランプであるキセノンランプの点灯には、100W〜500Wの電力が必要であるので、放熱を促進するファンを設けても、患部の温度上昇が起こり、長時間の連続照射は火傷の恐れがあり、困難である。或いは、水冷装置で放熱効果を出す場合には、装置が大型化し、好ましくない。例えば、100Wのキセノンランプを使用した場合、約70cm程度の距離から照射する必要がある。
更に、光線照射による治療時には、患部以外も露出しておく必要があることから、長時間の連続照射は、冬場には風邪引きの心配等、患者への配慮が必要である。
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべくなされたものであり、その目的は、可視光による網膜に対する刺激を少なくし、光線照射による優れた治療効果を発揮できるとともに、小型化及び省電力化が可能であって患部近傍での使用が可能な光線照射治療器を提供することにある。
本発明者は、このような目的を達成するために鋭意検討した結果、特にキセノンフラッシュランプで間欠的に照射することにより、従来の太陽灯等と比較して、褥瘡等の皮膚疾患の患部に対し、光線照射の距離を短くし、照射強度が向上することを見い出し、本発明に到達したのである。
即ち、本発明は、光源と、この光源から発せられる光線が有するスペクトル成分のうち、特定範囲のスペクトル成分以外を実質的に遮断するフィルタとを有し、このフィルタを透過した光線を照射するように構成された光線照射治療器において、
前記光源がフラッシュランプからなり、
前記フィルタが、主として、波長約280nm〜約400nmの第1波長成分と、波 長約740nm以上の第2波長成分とを透過し、前記第1波長成分と前記第2波長成分 との間の波長成分を実質的に遮断する特性を有するか、或いは、前記第1波長成分と前 記第2波長成分との間の波長成分を実質的に遮断する特性を有する
ことを特徴とする光線照射治療器に係るものである。
本発明の光線照射治療器によれば、光源から発せられる光線が有するスペクトル成分のうち、予め定めた特定範囲のスペクトル成分以外を実質的に(即ち、約90%若しくはそれ以上)遮断する分光フィルタを有し、この分光フィルタを透過した光線を照射するように構成されているので、この分光フィルタが少なくとも波長約400nm〜約740nmの範囲にある可視光成分を遮断して、照射部位に対する刺激を少なくし、かつ、第1波長成分(波長約280nm〜約400nm)と、第2波長成分(波長約740nm以上)とからなる透過光を照射することによって、十二分の治療効果を発揮すると同時に、光線照射治療器本体の温度上昇を抑え、小型で省電力の光線照射治療器を提供することができる。
分光フィルタを透過する光線のうち、紫外線成分(第1波長成分)の波長光による細胞機能の活性化、物質合成作用、消毒・殺菌などの効果と、近赤外線成分(第2波長成分)の波長光による細胞の活性化、反応促進の温熱作用、深部温熱などの効果とにより、褥瘡等の皮膚疾患に対して太陽光の照射と同等若しくはそれ以上の治療効果があることを確認したのである。これらの波長の効果については、例えば、「光線療法学」宇都宮義真著、(株)健康と光線社、「可視総合光線療法−遺伝と光線−」黒田保次郎著、(財)光線研究所等にも示されている。
ここで、光源としてフラッシュランプを用いることが極めて重要であるが、これは通常のランプと比較して、発せられる光線は連続照射ではなく、先鋭なパルス状での間欠照射で患部を照射できるからである。これによって、発熱が少なく、小型化が可能になることから、患部のみへの照射が可能であり、布団、タオルケットなどを掛けたままでの照射も行える。更に、褥瘡等の皮膚疾患の他に、床擦れ、アトピー症、歯周病などにも効果があることが確認された。また、小型化によって治療器自体を取扱い易くなり、患部への照射を確実かつ容易に行える。
なお、上記の第1波長成分及び第2波長成分の上限値及び下限値は、必ずしもその上限値を超える或いは下限値を下回る波長成分を100%遮断することを意味しない。これは、光学的なフィルタである分光フィルタの透過/遮断特性は一般に矩形波状ではなく、最大透過率を有する波長から離れるに従って段階的に透過率が低下する曲線的な特性を有するのが一般的であるからである。
従って、第1波長成分は、約280〜約400nmの波長成分を主に有するが、長波長側は450nm程度までの波長成分を有していてもよい。ここで、波長約280nm未満の波長成分については、有害とされているため、完全に遮断することが好ましい。
また、第2波長成分も同様に、波長約740nm以上であるが、好ましくは約740〜約2500nm、更に好ましくは約740〜約1000nmの波長成分を主に有し、短波長側は約740±50nm、長波長側はそれぞれ±50nmの波長成分を含んでいてもよい。
また、可視光領域(波長約400〜約740nm)についても、100%の遮断が必要という訳ではなく、十分に低い透過率、例えば10%未満、好ましくは5%未満の成分をその主要領域において有していてもよい。
本発明の光線照射治療器においては、前記光源が、光源をパルス状に間欠的に発するものであり、特にキセノンフラッシュランプからなるのが望ましい。
キセノンフラッシュランプが点灯(パルス発光)するには、10W〜20Wの電力で十分であり、また瞬間点灯時の光量は、通常のキセノンランプと比較すると約1,000倍にもなるが、発光時間が約100μsec以下と短いため、患部近傍での照射でも火傷が発生する恐れが無い。また、小型のため、必要な部分にのみ照射することが可能となる。
これを使用して、治療に必要な時間、例えば、症状に応じて、約10分〜30分の間、約10〜100回/secのパルス状で照射することにより、治療効果を得る。キセノンフラッシュランプの寿命は、108〜109発光回数であり、10回/secではキセノンランプの約3,000時間と同等の寿命である。キセノンフラッシュランプによる照射光量は、発光時間幅と発光回数/秒と照射時間との少なくとも1つによって制御できる。
フラッシュランプをパルス状に間欠的に発光させるための駆動回路は、バッテリ又は商用若しくは家庭用電源(この場合は、ACアダプタが必要)等の電源と、この電源電圧を昇圧トランスで昇圧するDC−DCコンバータと、この昇圧された電圧のエネルギーを充電する放電コンデンサと、この放電コンデンサの電荷を前記フラッシュランプで放電させるに際して前記フラッシュランプのトリガ電極にトリガ電圧をパルス状に印加するトリガ回路とによって構成することができる。
この場合、例えば、前記放電コンデンサの昇圧された電圧のエネルギーの一部が前記トリガ回路内のコンデンサに充電され、この充電電圧が昇圧トランスでパルス状のトリガ電圧に昇圧されて前記トリガ電極に印加される。
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。
図1は、キセノンフラッシュランプを発光部に有する光線照射治療器の要部の概略構成例を示すものである。この光線照射治療器1においては、筐体2内に、キセノンフラッシュランプ3とリフレクタ(反射板)4とを含むストロボ発光部及びランプ駆動回路部6を装着し、光線出射側には少なくとも約400nm〜約700nmの範囲の波長成分を遮断する分光フィルタ7を装着してある。このキセノン光線照射治療器1は、患部近傍に配置し、キセノンフラッシュランプ3から発せられる光線のうち波長選択された透過光を患部に照射して、照射治療を行う。
キセノンフラッシュランプ3はガス入り放電管の一種として、透明なガラス管に少量のキセノンを封入して両端に電極を設けた放電管であり、主に下記(1)〜(3)の特徴を有している。
(1)短時間放電を生じ、単位時間当たりの光出力が非常に大である。
(2)演色性が良く、紫外線や赤外線を多く含み、可視光域ではほぼ一様なスペクトラムを示す。
(3)安価で使い方が簡単である。
キセノンフラッシュランプ3は、コンデンサに蓄えられた電気エネルギーを瞬時に放電するという動作で発光する。このため、短い時間に集中して光を発射でき、特に演色性の良さは他の放電管では得られない。実際にはやや青が強くなるので、色温度変換フィルタの使用で補正が必要である。
キセノンフラッシュランプ3としては、パーキンエルマー・オプトエレクトロニクス(PerkinElmer Optoelectronics)社、岩崎電気社、ウシオ電機社、キーストン・インターナショナル社、スタンレー電気社、日本フィリップス社、浜松ホトニクス社等から各種販売されているものが使用可能である。
図2は、キセノンフラッシュランプ3の発光スペクトル特性を、図3は分光フィルタ7として使用可能な光学フィルタの光透過特性をそれぞれ示す。
図2に示す発光スペクトルは、発光波長が近紫外域(第1波長成分)から近赤外域(第2波長成分)までの広い波長範囲に亘っているが、これを図3に示す光透過特性の分光フィルタに入射させ、主として近紫外域(約280nm〜約400nm)及び近赤外域(約740nm以上)の波長成分を透過させると同時に、可視光域(約400nm〜約740nm)の波長成分を遮断する。
ここで使用するキセノンランプは、約280nm以下には発光スペクトルを示さないことが望ましいが、こうしたキセノンランプとしては、ランプを内蔵したガラス管での光吸収を生じ易い安価なランプを使用することができる。即ち、こうした安価なガラス管が約280nm以下の短波長成分を吸収し、この短波長成分を遮断するフィルタ作用をなすため、前記分光フィルタは可視光域の波長成分を実質的に遮断するものであれば、目的とする波長成分を照射することができる。仮に高価なランプを使用する場合には、約280nm以下の波長をカットする特定のフィルタが必要となり、また治療にとって有効な波長範囲が著しく狭くなる(スペクトルが輝線状となる)。
また、上記において使用可能な分光フィルタは、上記の特性を有していさえすれば、どのような構成のものであっても構わないが、例えばガラス等の基材に薄膜を真空蒸着等により単層又は多層コーティングしたフィルタや、フィルタの材料そのものに特定の物質を混合することによって構成したフィルタ(電磁波吸収法によるフィルタ)、電磁波吸収法によるフィルタに更に薄膜をコーティングしたフィルタ等を用いることが可能である。
なお、この分光フィルタによって可視光域の波長成分が遮断されるため、網膜に対する刺激を和げることができるが、透過した近紫外域及び近赤外域の波長成分により、僅かではあるが照射部位が一定の明るさを呈するので、照射部位を確実に照射できる等、治療器の取扱いに支障はない。
また、分光フィルタは、少なくとも図3に示した光透過特性を有しているが、場合によっては、目的に応じて他の光透過特性のフィルタに交換することも差支えない。また、分光フィルタとして、第1及び第2波長成分ともほぼ等しい光透過率を有するものを用いる以外に、第1及び第2波長成分の光透過比率が異なる分光フィルタを用いることにより、それぞれの波長成分による効果を制御することも可能である。例えば、第2波長成分の光透過率は一定にして、症状や治癒の状態に応じて、細胞に作用する第1波長成分の光透過率が異なる複数種の分光フィルタを使い分けたり、或いは照射距離が短くて照射部位の温度が上がりすぎるような場合には、第2波長成分の透過率を下げた分光フィルタを用いること等が考えられる。
図4(A)は、フラッシュランプ駆動回路の概略等価回路図である。これは、バッテリ動作の場合の基本回路であり、バッテリ部と放電管部とを除いて、DC−DCコンバータ部、放電コンデンサ部及びトリガ回路部の3つのブロックから構成される。
DC−DCコンバータ部は、バッテリ電圧Vを必要な電圧(250〜500V)に昇圧するものであり、自励式ではフォワード型コンバータが使用される。このため、小さなトランスT1でも比較的大きな出力を得ることができる。放電コンデンサC1の充電電圧はバッテリ電圧×巻数比で決まり、特に制御する必要がないので、回路が簡単で済む。
放電コンデンサC1は、フラッシュのためのエネルギーを蓄積するものであり、通常は高耐圧の電解コンデンサを使用する。これは、汎用タイプではなく、瞬時放電に耐えるストロボ用電解コンデンサを使用する。小容量の場合はフィルムコンデンサを使用する。
フラッシュランプに電圧をかけただけでは放電しないので、トリガ回路によって外部から放電を開始させるきっかけを与える。トリガ回路のスイッチ(カメラのX接点など)SWをONにすると、トリガがかかって放電する。この回路では、スイッチがコモン側に入っているが、トリガトランスT2の極性によってはコンデンサを一次側に直列に入れる(抵抗−GND間にスイッチを入れる)構成もある。
この駆動回路の動作としては、まず、電源スイッチを入れると、DC−DCコンバータ部が動作してコンデンサC1を充電する。通常、充電電圧が必要な電圧まで達すると、ネオンランプなどのインジケータなどで準備OKであることが表示される。同時に、トリガ回路のコンデンサC2も高抵抗Rを通して充電されている。スイッチSWを入れると、コンデンサC2の電荷がトリガトランスT2の一次側を通して放電し、二次側には数千Vのパルス電圧が発生する。
このパルス電圧はフラッシュランプのカソード(又は管全体)に近接されたトリガ電極に伝わる。その高圧電界は管壁(誘電体)を通して放電管内に伝わり、ガスのイオン化・小放電を起こす。これにより、電子雪崩現象が起きて、アノードとカソードとの間にアーク放電を開始する。放電が始まると放電管内はほぼ短絡状態になり、放電コンデンサC1の電荷は瞬時に放電される。この放電によりコンデンサC1の電圧が下がると、自然に放電は止まり、再びコンデンサC1が充電されていく。
図4(B)は、本発明に使用可能なキセノンフラッシュランプ3の駆動回路の構成例である。この動作は次の(1)〜(4)の通りである。
(1)充電制御回路により、電源電圧VDを昇圧トランスT1で200〜300Vに昇圧して充電を開始し、コンデンサC1を充電する。
(2)充電は充電電圧モニタで制御され、規定電圧未満になるまで継続し、規定電圧以上になると停止する。
(3)この時、READY端子がONとなり、何時でも発光可能となる。
(4)スイッチSTをONにし、IGBT内蔵ドライバを介してIGBT Q1を規定時間(〜μsec)ONとし、昇圧トランスT2で昇圧し、キセノンフラッシュランプ3を発光させる。
(5)発光回数/sec、及び連続時間はマイクロコントローラで制御する。
図5は、上記と同様のキセノンフラッシュランプ3A又は3Bの発光部にリフレクタ(反射板)4A又は4Bを組み込んだストロボ発光部5A又は5Bを示す。(a)は単管式、(b)は2管式の例であり、いずれも、前面に光拡散板8A又は8Bを装着してある。
図6は、上記と同様のキセノン光線照射治療器1Cの概略(斜視)図である。筐体2Cの上部にキセノンフラッシュランプを組み込んだストロボ発光部5Cを装着し、また内部には少なくとも約400nm〜約740nmの範囲の間の波長成分を遮断する分光フィルタ7Cを装着してある。このキセノン光線照射治療器1Cを患部近傍に配置してキセノン光線9を照射して、照射治療を行う。
このキセノン光線照射治療器1Cは、キセノンフラッシュランプによってパルス状に光線照射を行うので、治療効果を更に向上させ、また可視光線を約90%カットすることによって照射時に目が眩しくなく、通常のランプ照射のように高熱を発生しないため、患部の近傍で使用することができる。
図7は、ハンディタイプの円筒形キセノン光線照射治療器1Dの概略断面図及び正面図である。これは、例えば、直径35mm、長さ130mmであり、筐体2D内の前面部にキセノンフラッシュランプ3D及びリフレクタ4Dを組み込んだストロボ発光部5Dを装着し、その前面には少なくとも約400nm〜約740nmの範囲の波長成分を遮断する分光フィルタ7Dを装着してあり、またストロボ発光部5Dの後方側には、上記したトランスT1等からなるトランス部、コンデンサC1等からなるコンデンサ部、マイクロコントローラ部などがそれぞれ内設されている。そして、上記した構成例とは異なって、バッテリではなく、商用又は家庭用電源に接続するACアダプタ(図示せず)を設け、このアダプタを介して電源電圧が供給されるように構成されている。なお、キセノンフラッシュランプの発光制御は、筐体2Dの後面側に配されたスイッチSWの操作によって行われる。
このキセノン光線照射治療器1Dは、そのサイズ及び形状において、例えば前面側を口腔内に向け、歯周病の治療に好適であり、またスタンド式にして不眠症患者の前頭部を照射することも可能である。
以上、本発明を実施の形態について例示したが、この例は本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能であることはいうまでもない。
例えば、上述したフラッシュランプはキセノンフラッシュランプからなるのが望ましいが、本発明は、パルス状に発光する光源を用いて光学フィルタにより選択された第1波長成分と第2波長成分の光を照射することを主旨とするものであるから、これらの波長成分を発光スペクトル中に含む光源であれば、他のフラッシュランプを光源として用いることも可能である。
また、図5(b)に示したように、ランプを複数用いる構成の場合、発光スペクトル特性に第1及び第2波長成分の一方又は他方しか含まない各フラッシュランプを用いることも可能である。
また、フラッシュランプの駆動回路も上述した構成以外とすることができるし、フラッシュランプを含むストロボ発光部の構成及びその配置等も様々に変更してよい。
特定の波長成分を有する光線を照射して、褥瘡等の皮膚疾患の患部を治療するのに好適な光線照射治療器を提供できる。
本発明の実施の形態によるキセノンフラッシュランプ内蔵の光線照射治療器の要部概略構成図である。 同、キセノンランプの発光スペクトルである。 同、分光フィルタの光透過特性図である。 同、フラッシュランプ駆動回路の概略等価回路図(A)、キセノンフラッシュランプ駆動回路の構成例を示す等価回路図(B)である。 同、キセノンフラッシュランプの発光部にリフレクタ(反射板)を組み込んだストロボ発光部の構成例((a)は単管式、(b)は2管式)を示す斜視図である。 同、キセノン光線照射治療器の概略斜視図である。 同、他のキセノン光線照射治療器の概略断面図及び正面図である。
符号の説明
1、1C、1D…光線照射治療器、2、2C、2D…筐体、
3、3A、3B、3D…キセノンフラッシュランプ、
4、4A、4B、4D…リフレクタ、5、5A、5B、5C、5D…ストロボ発光部、
6…駆動回路部、7、7C、7D…分光フィルタ、8A、8B…光拡散板、
9…キセノン光線

Claims (8)

  1. 光源と、この光源から発せられる光線が有するスペクトル成分のうち、特定範囲のスペクトル成分以外を実質的に遮断するフィルタとを有し、このフィルタを透過した光線を照射するように構成された光線照射治療器において、
    前記光源がフラッシュランプからなり、
    前記フィルタが、主として、波長約280nm〜約400nmの第1波長成分と、波 長約740nm以上の第2波長成分とを透過し、前記第1波長成分と前記第2波長成分 との間の波長成分を実質的に遮断する特性を有するか、或いは、前記第1波長成分と前 記第2波長成分との間の波長成分を実質的に遮断する特性を有する
    ことを特徴とする光線照射治療器。
  2. 前記光源が、光線をパルス状に間欠的に発する、請求項1に記載した光線照射治療器。
  3. 前記光源がキセノンフラッシュランプからなる、請求項1又は2に記載した光線照射治療器。
  4. 前記キセノンフラッシュランプのランプを内蔵するガラス管が、前記第1波長成分より短波長の波長成分の光線を吸収する、請求項3に記載した光線照射治療器。
  5. 前記キセノンフラッシュランプが、10〜20Wの電力で約100μsec以下の時間パルス発光する、請求項3に記載した光線照射治療器。
  6. 前記フラッシュランプの駆動回路が、電源電圧を昇圧トランスで昇圧するDC−DCコンバータと、この昇圧された電圧のエネルギーを充電する放電コンデンサと、この放電コンデンサの電荷を前記フラッシュランプで放電させるに際して前記フラッシュランプのトリガ電極にトリガ電圧をパルス状に印加するトリガ回路とを有する、請求項1に記載した光線照射治療器。
  7. 前記放電コンデンサの昇圧された電圧のエネルギーの一部が前記トリガ回路内のコンデンサに充電され、この充電電圧が昇圧トランスでパルス状のトリガ電圧に昇圧されて前記トリガ電極に印加される、請求項6に記載した光線照射治療器。
  8. 前記第1波長成分としての紫外線成分の波長光の照射による細胞機能の活性化、物質合成作用、消毒・殺菌などの効果と、前記第2波長成分としての近赤外線成分の波長光の照射による細胞の活性化、反応促進の温熱作用、深部温熱などの効果とを得る、請求項1に記載した光線照射治療器。
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