JP2017502717A - 照射される包帯および創傷を殺菌する方法 - Google Patents

Abstract

創傷を殺菌するための照射される包帯および方法が提供される。この照射される包帯は、電源と、光を発生させるためにその電源に接続された光源と、パッチとを備えている。このパッチは、支持体および支持体内の少なくとも１つの光拡散要素を含み、光源に光学的に結合されている。この光拡散要素は光を出力して光化学反応を促進して、それに近接した創面を殺菌する。

Description

優先権

本出願は、その内容に依拠され、全体がここに引用される、２０１３年１１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／９０８９１９号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。

本開示は、光伝送装置に関し、より詳しくは、創傷を殺菌するための照射される包帯に関する。

バンドエイド（商標）や包帯は、典型的に、細菌を死滅させるまたは創傷に対する感染を防ぐために創傷に施される抗菌塗り薬または殺菌剤を含んでいる。包帯は、典型的に、表面を除染し、浄化するために創傷に施される抗菌治療薬を含む。この抗菌治療薬は、典型的に、綿などの吸収物質に施され、接着テープまたは弾性包帯によって創傷と接触した状態に保持される。

抗菌ローションの創傷への塗布のみに頼らない、創傷を殺菌するための手段を提供することが望ましい。

１つの実施の形態によれば、創傷を殺菌するための照射される包帯が提供される。この照射される包帯は、電源と、その電源に接続されて光を発生させる光源と、パッチとを備えている。このパッチは、支持体と、その支持体内に配置され、光源に光学的に結合した少なくとも１つの光拡散要素とを備えている。この光拡散要素は、光を出力して、それに近接した創面を殺菌する光化学反応を促進する。

別の実施の形態によれば、支持体内に配置された１つ以上の光拡散要素を有するパッチを提供する工程、およびそのパッチを創面に施す工程を有してなる、創傷を殺菌する方法が提供される。この方法は、光化学反応を促進させる波長を有する光を発生させる工程、およびその光を１つ以上の光拡散要素に当てて、光化学反応を促進して、その創面を殺菌する工程も有する。

追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白になるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって認識されるであろう。

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、単なる例示であり、請求項の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を示しており、説明と共に、様々な実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。

照射される包帯における光拡散要素として有用な光拡散ファイバの１つの実施の形態の断面図 １つの実施の形態による、光拡散要素を使用した、創傷を殺菌するための照射される包帯を示す概略平面図 創傷を覆い、治療するための、ヒトの腕と手に装着された包帯の斜視図 創傷を殺菌するために照射された光拡散要素を示す、照射される包帯の斜視図 包帯の支持体内に配置された光拡散要素をさらに示す、図４の線Ｖ−Ｖを通してとられた断面図

ここで、その例が添付図面に示されている、現在好ましい実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部品を指すために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。

以下の詳細な説明は、請求項の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図された実施の形態を提示している。添付図面は、請求項のさらなる理解を提供するために含まれ、明細書の一部を構成する。図面は、様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項に記載されたこれらの実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。

図１〜５を参照すると、手および／または腕５０の表面の軽傷などの、生物（例えば、ヒト）の創傷を殺菌するための照射される包帯１０が示されている。この照射される包帯１０は、皮膚の軽傷を覆うために生物の外皮などの、創傷に近接した表面に合わさるように構成されたパッチ１２を有する。このパッチ１２は、図３および４に示されるように、皮膚を覆い、手および／または腕を包み込む弾性カバーを備えることがある。他の実施の形態において、パッチ１２は、皮膚に付着するための接着剤を備えることもある。パッチ１２を外傷に近接して位置付けるために、他の固定手段を利用してもよい。

照射される包帯１０は、創傷を治療するために手および／または腕５０の表面を殺菌するために、活性光および随意的な光触媒を用いて、手および／または腕の表面上の体積内の光化学反応を促進する。創傷を照らすために施される光は、細菌などの微生物の増殖を阻害するまたは病原菌を死滅させる働きをする波長を有する光を含むであろう。その光は、単独で使用しても、ルチルＴｉＯ₂などの光触媒と組み合わせて使用してもよい。その光の波長は、１つの実施の形態によれば、２００ｎｍから２０００ｎｍの範囲にあることがある。具体的な実施の形態によれば、２００から４００ｎｍの範囲の波長を有する紫外（ＵＶ）光が使用されることがある。その光は、波長の組合せを含んでもよく、無菌性を増すのに役立つことが公知の赤色レーザ光線を含んでもよい。さらに、光化学過程を加速させる追加の熱源として、赤外（ＩＲ）光の組合せも使用して差し支えない。

照射される包帯１０は、前記光化学反応を促進させるための選ばれた波長を有する活性光を発生させ供給するための電力光源１６を少なくとも１つ備えている。その光源１６は、平行またはランバート光源であってよい。光源１６は、１つ以上のレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱灯、紫外線ランプまたは光源の組合せを含んでもよい。光源１６は、固有色を有する光を発生させても、特別色を発生させるために、赤色、緑色および青色光源などの様々な色を組み合わせてもよい。１つの実施の形態において、１つ以上の紫外線光源が使用される。

照射される包帯１０は、光源１６により供給される光を受光し、その光を分散させるために、光源１６に動作可能に結合された光拡散要素３０も少なくとも１つ備えている。照射される包帯１０は、支持体２２および少なくとも１つの光拡散要素３０を含むパッチ１２を備えている。この光拡散要素３０は、支持体２２内に編み込まれ、光源１６に動作可能に結合されてもよい。光拡散要素３０は、光を出力して、光化学反応を促進して、それに近接した創面を殺菌する。光拡散要素３０は、光源１６により発せられた光を受光し、その光を散乱させ創面に出力し、光化学反応を促進して創傷を殺菌する、高分散性光伝送要素である。光拡散要素３０により達成される高分散性光伝送の光減衰は、０．５ｄＢ／ｍ以上である。光拡散要素３０は、図５に示されるような、支持体２２内に配置された、１つの実施の形態によれば、１つ以上の光拡散ファイバを備えることがある。別の実施の形態によれば、光拡散要素３０は、１つ以上の光拡散ロッドを備えることがある。

作動する光源１６は、電力を供給する電源１４により作動してもよい。この電源１４は、電流を光源１６に提供する１つ以上の電池などの、携帯型電池供給源を備えることがある。１つ以上の電池は、一次または二次電気化学電池であってよい。他の実施の形態において、電源は固定電源であってもよい。電源１４および光源１６は、パッチ１２から離れて設置されても、パッチ１２に結合されてもよい。

照射される包帯１０は、織物を含むことがある支持体２２を備えている。支持体２２は、綿などの吸収物質を含むことがある。光拡散要素３０は、織られた支持体２２内に配置されており、支持体２２内に編み込まれてもよい。光拡散要素３０は、特に光拡散要素３０と創傷との間で、支持体２２を実質的に貫通する光を発生させることができる。パッチ１２は、包帯１０の下側に近接する創傷に向かって光を反射させる下層反射面を有する外側反射層２４をさらに備えている。

照射される包帯１０は、光源１６と光拡散要素３０との間に結合された低散乱性光伝送媒体１８をさらに備えることがある。１つの実施の形態によれば、低散乱性光伝送媒体１８は、光を低信号損失で伝送するように設計された光ファイバを含むことがある。伝送媒体１８により達成される低散乱性光伝送の光減衰は、０．５ｄＢ／ｍ未満である。１つの実施の形態において、光カプラ２０によって光拡散要素３０に結合された低散乱性光伝送媒体１８が示されている。低散乱性光伝送媒体１８は、別の方法で、スプライス、突き合わせ結合および他の光伝送結合を含む様々な光学的結合を使用して、光拡散要素３０に動作可能に結合してもよいことを認識すべきである。

低散乱性光伝送媒体１８は、光源１６により発せられた光を、光信号損失が低い状態でかなりの距離に亘り、光拡散要素３０を収容するパッチ１２に伝送させられることが都合よい。低散乱性光伝送媒体１８は、光拡散要素３０が、クリーンルームの外部に光源１６および電源１４を設置しつつ、連続殺菌および湿潤環境、爆発性雰囲気、または他の無菌環境を可能にする多目的遠隔光照明器として使用できるように、クリーンルーム内に設置してもよいパッチ１２から離れた室内に設置してよい。このように、光源１６は、殺菌する必要がなく、クリーンルームの外部から電力を供給してもよい。

低散乱性光伝送媒体１８は、単一ファイバ、複数のファイバの束ねられた（リボン化された）もの、プラスチック製光ファイバ（ＰＯＦ）、または他の光伝送媒体であってよい伝送ファイバを含むことがある。低散乱性光伝送媒体１８は、別の実施の形態によれば、光源１６からの光の光拡散要素３０への効率的な伝送として使用することもできる溶融シリカロッドを用いてもよい。低散乱性光伝送媒体１８は、光カプラ２０により、または突き合わせ結合により、光拡散要素３０に結合してもよい。

光拡散要素３０は、単一光拡散ファイバとして構成しても、または複数の光拡散ファイバの束ねた（またはリボン化された）ものであってもよい。光拡散ファイバは柔軟であってよく、それゆえ、パッチ１２内の設置が容易になるであろう。１つの実施の形態において、光拡散ファイバの直径は、１，０００マイクロメートル未満、特に約２５０マイクロメートルである。他の実施の形態において、光拡散要素は、１，０００マイクロメートル超の直径を有する光拡散ロッドの形態におけるように、より剛性であってもよい。

図１に示される典型的な断面構造を有する光拡散ファイバ３０の１つの実施の形態が、示されている。光拡散ファイバ３０は、シリカファイバのコアおよびクラッドの一方に無作為な空気ラインまたは空隙の形成を含んでもよい。そのような光拡散ファイバを設計し、形成する技術の例が、例えば、これにより引用する、米国特許第７４５０８０６号、同第７９３０９０４号、および同第７５０５６６０号の各明細書、および米国特許出願公開第２０１１／０３０５０３５号明細書に見つかるであろう。光拡散要素３０は、Ｆドープコアを含むことがあるガラスコア３２を有する。コア３２を取り囲む、光を散乱させるための空気ラインを有するＳｉＯ₂クラッド層３４が示されている。光を散乱させ、光を側壁に通すように向けるために空気ラインまたは空隙を含むようにクラッド層３４を形成してもよい。様々な実施の形態によれば、コア２３内、またはクラッド層３４内、もしくはその両方に無作為な空気ラインを配置してもよいことを認識すべきである。光拡散ファイバ３０において高散乱損失が一般に好ましいことを認識すべきである。一般に、低屈折率高分子一次保護層３６がクラッド層３４を取り囲んでいる。それに加え、外側の二次層３８を一次保護層３６上に配置してもよい。一次保護層３６は軟らかく液状(liquidy)であってよく、一方で、二次層３８はより硬質であってよい。

二次層３８は、１つの実施の形態による光反応性剤を含むことがある。その光反応性剤は、第１のクラッド被覆よりも硬度が高い二次被覆として設けてもよい。光反応性剤は、物質であって、光がその物質を活性化したときに光酸化する、ＴｉＯ₂、Ｗ₂Ｏ₃、および他の触媒成分などの物質を含むことがある。

光拡散ファイバ３０の散乱損失は、ファイバの製造工程および加工工程により制御されるであろう。空気ライン形成過程中、一般に、多数の気泡の形成により、多量の光散乱が生じ、線引き過程中、高い張力または低い張力を使用して、それぞれ、より高い損失またはより低い損失を生じることによって、散乱を制御することができる。光の損失を最大にするために、その上、全てではなくとも、光拡散ファイバ３０の長さの少なくとも一部に亘り、高分子クラッドを除去することが望ましいであろう。光拡散ファイバ３０を、ＴｉＯ₂などの散乱顔料または分子を含有するインクで被覆することにより、光の伝搬方向、並びにその逆方向の両方において均一な角度損失を生じさせることができる。ファイバのクラッドに蛍光染料または蛍光体材料を施した状態（光の紫外線波長を約１００パーセントの効率で所望の波長へと効果的に低波長へと変換する(down converting））で、さらに、紫外線光源を使用してもよい。そのような蛍光低波長変換を使用すると、非常に均一な角度光分布が生じる。高散乱性光拡散ファイバ３０は、散乱および均一性を促進するために、改良されたクラッドを有してもよい。所望であれば、光出力を増加させるために、光拡散ファイバ３０もしくはコアまたはクラッドに意図的に導入した表面欠陥も加えてもよい。

光拡散ファイバ３０は、多数の（５０超の）ガス充填空隙または他のナノサイズ構造、例えば、ファイバの断面に５０超、１００超、または２００超の空洞を有する領域または区域を有することがある。ガス充填空隙は、例えば、ＳＯ₂、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ₂、Ｎ₂、Ｏ₂、またはそれらの混合物を含有してよい。ナノサイズ構造（例えば、空隙）の断面サイズ（例えば、直径）は、１０ナノメートルから１マイクロメートル（例えば、１５ナノメートルから５００ナノメートル）で様々であってよく、その長さは、殺菌すべき表面の面積に応じて様々であってよい。

光拡散要素３０は、空気ラインを有する光拡散ファイバとしてここに示され記載されているが、他の光散乱特徴を用いてもよいことを認識すべきである。例えば、高散乱性光伝送を提供するために、ＧｅＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＺｎＯなどの高屈折率材料を用いてもよい。光拡散要素３０は、それほど柔軟ではなく、より大きい直径を有し、被覆がないこともある、光拡散ロッドであってもよいことをさらに認識すべきである。

ここで、照射される包帯１０を使用して、創傷の表面で光化学反応を促進することによってその創傷を殺菌する方法を説明する。この方法は、支持体２２に編み込まれたか他の様式で中に配置された１つ以上の光拡散要素３０を有するパッチ１２を提供する工程を有してなる。このパッチ１２は創面に施される。この方法は、光化学反応を促進させる波長を有する光を発生させる工程、およびその光を１つ以上の光拡散要素３０に当てて、光化学反応を促進して、その創面を殺菌する工程を有する。

前記方法は、光源１６からの光を、低散乱性光伝送媒体１８を通じて光拡散要素３０に伝送する工程をさらに有することがある。この方法は、電源１４からの電力を光源に供給して光を発生させる工程を有することがある。光拡散要素３０は、ガラスコア、クラッド、およびコアとクラッドの内の一方の内部に配置された複数の光空気ラインを有する光拡散ファイバであってよい。少なくとも１つの被覆がクラッド上に配置されており、その少なくとも１つの被覆は光反応性剤を含んでいる。前記光は、２００ナノメートルから２，０００ナノメートルの範囲内の波長を少なくとも１つ有しており、紫外線を含むこともある。支持体２２が吸収物質を含むことがある。パッチ１２は、複数の光拡散要素３０を備えることがあり、その場合、複数の光拡散要素３０に光が当てられる。

照射される包帯１０は、創傷区域を含む皮膚を覆うためにパッチ１２を施すことによって、生物の皮膚の肉の曝露された創傷を殺菌するために使用してよい。これは、皮膚上に装着されたまたは皮膚を包み込む弾性カバーによって達成されるであろう。あるいは、パッチを被覆に付着させるために、接着剤を使用してもよい。被覆にパッチ１２を施すことにより、光拡散要素３０が創傷に近接して光を発生して、創傷を殺菌する。創傷に近接した体内にパッチが配置される、照射される包帯１０を利用して、内傷を殺菌できることも認識すべきである。

したがって、照射される包帯１０および方法は、光を発生させるために電源１４に接続された光源１６からの光を光拡散要素３０に伝送し、これが光を出力して光化学反応を促進して、それに近接した創面を殺菌することが都合よい。光拡散要素３０は、パッチ１２の支持体２２内に配置され、光源１６に光学的に結合されている。このように、照射される包帯１０は、安全であり、使用しやすく、清浄である様式で、光により創傷を殺菌する。

様々な改変および変更が、請求項の範囲内で実施例に対して行ってよく、異なる実施例の態様を、さらなる実施例を実現するために、異なる様式で組み合わせてもよい。したがて、請求項の真の範囲は、ここに記載された実施の形態に鑑みて、それに制限されずに、本開示の全体から理解すべきである。

請求項の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。

１０ 照射される包帯
１２ パッチ
１４ 電源
１６ 光源
１８ 低散乱性光伝送媒体
２０ 光カプラ
２２ 支持体
２４ 外側反射層
３０ 光拡散要素または光拡散ファイバ
３２ コア
３４ クラッド層
３６ 低屈折率高分子一次保護層
３８ 二次層
５０ 手および／または腕

Claims (10)

1. 創傷を殺菌するための照射される包帯において、
   電源と、
   前記電源に接続されて光を発生させる光源と、
   支持体および該支持体内に配置され、前記光源に光学的に結合された少なくとも１つの光拡散要素を含むパッチと、
   を備え、
   前記少なくとも１つの光拡散要素が光を出力して、光化学反応を促進して、それに近接した創面を殺菌する、照射される包帯。
2. 前記光源と、前記少なくとも１つの光拡散要素との間に光学的に結合された低散乱性光伝送媒体をさらに備えた、請求項１記載の照射される包帯。
3. 前記少なくとも１つの光拡散要素が少なくとも１つの光拡散ファイバを含む、請求項１または２記載の照射される包帯。
4. 前記少なくとも１つの光拡散ファイバが、コア、クラッド、および該コアと該クラッドの内の少なくとも一方の内部に配置された複数の空気ラインを有する、請求項３記載の照射される包帯。
5. 前記クラッド上に配置された、光反応性剤を含む少なくとも１つの被覆をさらに備えた、請求項４記載の照射される包帯。
6. 創傷を殺菌する方法であって、
   支持体内に配置された少なくとも１つの光拡散要素を含むパッチを提供する工程、
   前記パッチを創面に施す工程、
   光化学反応を促進させる波長を有する光を発生させる工程、および
   前記光を前記少なくとも１つの光拡散要素に当てて、光化学反応を促進して、前記創面を殺菌する工程、
   を有してなる方法。
7. 光源からの前記光を、低散乱性光伝送媒体を通じて前記少なくとも１つの光拡散要素に伝送する工程をさらに有する請求項６記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの光拡散要素が少なくとも１つの光拡散ファイバを含む、請求項６または７記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの光拡散ファイバが、コア、クラッド、および該コアと該クラッドの内の少なくとも一方の内部に配置された複数の空気ラインを有する、請求項８記載の方法。
10. 前記クラッド上に配置された、光反応性剤を含む少なくとも１つの被覆を備えた、請求項９記載の方法。

Images