JP2021194226A - 紫外線治療器 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、紫外線が照射される領域での照度むらを抑制することができる紫外線治療器を提供する。【解決手段】紫外線治療器は、患部に紫外線を照射する光源部を備える。光源部は、紫外線を出射する複数のLEDと、複数のLEDからそれぞれ出射される紫外線の配光角を許容角度範囲内に制限する光学部材と、を備える。【選択図】 図3
Description
本発明は、紫外線治療器に関する。
従来、光線治療として、UVA(波長320nm〜400nm)、UVB(波長290〜320nm)といった波長域の紫外線を用いる紫外線治療が存在する。紫外線治療とは、紫外線照射により免疫抑制を図り、治療効果を得るものである。
紫外線によって皮膚疾患を治療する紫外線治療器として、例えば特許文献1には、紫外線源としてランプ光源を備えたものが開示されている。
紫外線によって皮膚疾患を治療する紫外線治療器として、例えば特許文献1には、紫外線源としてランプ光源を備えたものが開示されている。
一方、近時ではLEDの開発が著しく、一般照明のみならず、多くの工業機械機器、産業用機械においても、ランプからLEDへ光源の切り替えが進んでいる。また、LEDは、可視光域にとどまらず紫外領域においても高出力化が進み、医療分野においても光源のLED化が期待されている。
LEDを光源として用いた場合、概して、ランプの電源装置よりも簡単な回路構成を実現でき、装置の小型化、軽量化が可能である。そのため、紫外線治療器においても、ランプ光源に替えてLEDを光源として用いることが検討されており、近年、紫外線の光源として紫外線発光素子(UVLED)を用いた紫外線治療器が提案されている。
LEDを光源として用いた場合、概して、ランプの電源装置よりも簡単な回路構成を実現でき、装置の小型化、軽量化が可能である。そのため、紫外線治療器においても、ランプ光源に替えてLEDを光源として用いることが検討されており、近年、紫外線の光源として紫外線発光素子(UVLED)を用いた紫外線治療器が提案されている。
人体は、表面に多少の凹凸を有する。そのため、人体に紫外線治療器を用いる場合、紫外線が照射される領域において、光源に近い部分と光源から遠い部分とが生じる。一般に、光源から被照射面までの距離が短いほど、被照射面における紫外線照度は大きくなり、光源から被照射面までの距離が長いほど、被照射面における紫外線照度は小さくなる。
したがって、凹凸を有する患部においては、場所により照射される紫外線の量にむらが生じ、場合によっては照射量の不足が生じるおそれがあった。
したがって、凹凸を有する患部においては、場所により照射される紫外線の量にむらが生じ、場合によっては照射量の不足が生じるおそれがあった。
そこで、本発明は、紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、紫外線が照射される領域での照度むらを抑制することができる紫外線治療器を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る紫外線治療器の一態様は、患部に紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は、前記紫外線を出射する複数のLEDと、前記複数のLEDからそれぞれ出射される紫外線の配光角を許容角度範囲内に制限する光学部材と、を備える。
ここで、配光角とは、LEDからの出射光の相対強度が最大値の1/2になる角度θ1/2を2倍した角度2θ1/2である。このように、各LEDから出射される紫外線の配光角2θ1/2を制限することにより、紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、照度むらを抑制することができる。
ここで、配光角とは、LEDからの出射光の相対強度が最大値の1/2になる角度θ1/2を2倍した角度2θ1/2である。このように、各LEDから出射される紫外線の配光角2θ1/2を制限することにより、紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、照度むらを抑制することができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記複数のLEDの中心間距離の最大値をP、前記光源部から前記患部までの最小距離をLとした場合、前記許容角度範囲の下限値は、2arctan(P/2L)であってもよい。
この場合、LED直下の位置での照度とLED間の中央部直下の位置での照度との差を抑制することができ、照度むらを適切に抑制することができる。
この場合、LED直下の位置での照度とLED間の中央部直下の位置での照度との差を抑制することができ、照度むらを適切に抑制することができる。
さらに、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の下限値は、7°であってもよい。
この場合、例えば3.5mm×3.5mmの大きさを有するLED素子を、1mm間隔(4.5mmピッチ)で縦横に等間隔に配置した場合で、光源部から患部までの距離(照射距離)が50mmである場合の照度むらを適切に抑制できる。したがって、紫外線の被照射面における照度むらが抑制されたコンパクトな構成の紫外線治療器とすることができる。
この場合、例えば3.5mm×3.5mmの大きさを有するLED素子を、1mm間隔(4.5mmピッチ)で縦横に等間隔に配置した場合で、光源部から患部までの距離(照射距離)が50mmである場合の照度むらを適切に抑制できる。したがって、紫外線の被照射面における照度むらが抑制されたコンパクトな構成の紫外線治療器とすることができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、前記光源部から前記患部までの最小距離だけ当該光源部から離れた位置での前記紫外線の照度に対する、前記光源部から前記患部までの最大距離だけ当該光源部から離れた位置での前記紫外線の照度の低下の割合が、許容値となる角度であってもよい。
この場合、患部が凹凸を有する場合であっても、患部の光源部から最も遠い部分での照度低下の割合を許容値に抑えることができ、適切に照度むらを抑制することができる。
この場合、患部が凹凸を有する場合であっても、患部の光源部から最も遠い部分での照度低下の割合を許容値に抑えることができ、適切に照度むらを抑制することができる。
さらに、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、93°であってもよい。この場合、例えば患部の表面に10mmの凹凸が存在する場合でも、上記の照度低下の割合を15%に抑えることができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、79°であってもよい。この場合、例えば患部の表面に10mmの凹凸が存在する場合でも、上記の照度低下の割合を10%に抑えることができる。
さらにまた、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、68°であってもよい。この場合、例えば患部の表面に10mmの凹凸が存在する場合でも、上記の照度低下の割合を5%に抑えることができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、79°であってもよい。この場合、例えば患部の表面に10mmの凹凸が存在する場合でも、上記の照度低下の割合を10%に抑えることができる。
さらにまた、上記の紫外線治療器において、前記許容角度範囲の上限値は、68°であってもよい。この場合、例えば患部の表面に10mmの凹凸が存在する場合でも、上記の照度低下の割合を5%に抑えることができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記光学部材は、前記複数のLEDのそれぞれに対応して設けられた凸レンズを備えていてもよい。この場合、装置を大型化することなく、低コストで、LEDから出射される光の配光角を制限することができる。
さらに、上記の紫外線治療器において、前記光学部材は、前記LEDから出射される紫外線を透過する基板上に、少なくとも前記LEDと同数の前記凸レンズが形成された凸レンズアレイであってもよい。この場合、適切に配光角を制限することができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記凸レンズは、前記LEDの光出射側の表面に接着されていてもよい。この場合、LEDと凸レンズとの間の隙間を無くすことができるので、その分、光源部の小型化が可能である。
さらに、上記の紫外線治療器において、前記光学部材は、前記LEDから出射される紫外線を透過する基板上に、少なくとも前記LEDと同数の前記凸レンズが形成された凸レンズアレイであってもよい。この場合、適切に配光角を制限することができる。
また、上記の紫外線治療器において、前記凸レンズは、前記LEDの光出射側の表面に接着されていてもよい。この場合、LEDと凸レンズとの間の隙間を無くすことができるので、その分、光源部の小型化が可能である。
本発明によれば、紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、紫外線が照射される領域での照度むらを抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
各図面において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。
各図面において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。
本実施形態では、紫外線によって皮膚疾患を治療する紫外線治療器について説明する。なお、以下の説明においては、紫外線および紫外線を含む光を、単に「光」と呼ぶこともある。
紫外線治療器において、光源がランプであってもLEDであっても、光源から放射される光は発散光である。そして、その発散角度が大きいほど、光源からの位置が同じであっても照度低下率は大きくなる。
本発明者らは、このことに着目し、鋭意検討を重ねた結果、光源から出射される光の広がり角度(配光角)を所定の許容角度範囲内に収めることにより、患部における照度むらを小さくできることを見出した。
紫外線治療器において、光源がランプであってもLEDであっても、光源から放射される光は発散光である。そして、その発散角度が大きいほど、光源からの位置が同じであっても照度低下率は大きくなる。
本発明者らは、このことに着目し、鋭意検討を重ねた結果、光源から出射される光の広がり角度(配光角)を所定の許容角度範囲内に収めることにより、患部における照度むらを小さくできることを見出した。
ところが、光源がランプである場合、配光角を変更するためには、専用に設計した光学素子が必要であり、装置の大型化、高コスト化が避けられない。これに対して、光源がLEDである場合、LEDの光出射側にレンズ等を設けることで配光角を変更することができる。そのため、大型化高コスト化の心配がない。
そこで、本実施形態における紫外線治療器は、光源を複数のUVLEDとし、その光出射側に配光角を許容角度範囲内に制限するためのレンズ等を有する光学部材を配する構成とする。
そこで、本実施形態における紫外線治療器は、光源を複数のUVLEDとし、その光出射側に配光角を許容角度範囲内に制限するためのレンズ等を有する光学部材を配する構成とする。
まず、UVLEDから出射される光の広がり角度について定義する。
図1に示すように、UVLED素子(以下、単に「LED」ともいう。)10からは所定の広がりをもって光が出射される。図1において、破線11で示す範囲が、LED10から光が出射される範囲である。
LEDの分野においては、LEDからの出射光の相対強度が最大値の1/2になる角度をθ1/2と呼び、LEDの指向性は全角の2θ1/2で示される。この2θ1/2が、LED10から出射される光の広がり角度であり、「配光角」と呼ぶ。図1において、直線12が、出射光の相対強度が1/2になるラインである。なお、LEDの配光角は、制限されていない状態で110°〜140°程度である。
図1に示すように、UVLED素子(以下、単に「LED」ともいう。)10からは所定の広がりをもって光が出射される。図1において、破線11で示す範囲が、LED10から光が出射される範囲である。
LEDの分野においては、LEDからの出射光の相対強度が最大値の1/2になる角度をθ1/2と呼び、LEDの指向性は全角の2θ1/2で示される。この2θ1/2が、LED10から出射される光の広がり角度であり、「配光角」と呼ぶ。図1において、直線12が、出射光の相対強度が1/2になるラインである。なお、LEDの配光角は、制限されていない状態で110°〜140°程度である。
本実施形態における紫外線治療器は、紫外線を出射する複数のLED(UVLED)を備える。例えば図2に示すように、複数のLED10は、縦横に等間隔に配置することができる。
なお、LED10の配置は、図2に示す配置に限定されるものではなく、任意の配置とすることができる。
なお、LED10の配置は、図2に示す配置に限定されるものではなく、任意の配置とすることができる。
現状のUVLED素子の大きさは、3.5mm×3.5mm程度である。また、素子同士の間隔は、素子の実装工程や絶縁距離等を考えると、約1mmが必要である。したがって、図2に示すように、LED10を縦横に等間隔に配置した場合、LED10の縦横の配列方向におけるLED10の中心間距離pは、それぞれ4.5mmとなる。また、LED10の対角線方向におけるLED10の中心間距離は、√2×p[mm]である。
また、紫外線治療器において、光源から患部までの距離(照射距離)は約50mmとされている。この距離は、例えば、光源から患部までの距離を一定にするための治具(アタッチメント)を、紫外線照射器の光源ユニットに取り付けることによって確保される。つまり、この距離は、光源から患部までの最小距離となる。
紫外線治療器の光源は熱を発するため、光源から被照射面(患部)までの間には一定の距離を設ける必要がある。また、光源が複数のLEDにより構成されている場合、被照射面での照度均一度を向上させるためにも、光源から被照射面までの間には一定の距離が必要である。
一方で、光源から被照射面までの距離を長くとりすぎると、被照射面での照度が低下し、治療光の照射時間が長く必要になる。治療光の照射時間を患者に負担のない照射時間にするためには、光源から被照射面までの距離を短くして、被照射面での照度を確保する必要がある。これらの相反する要望をバランス良く解決する照射距離が、上記の約50mmである。
一方で、光源から被照射面までの距離を長くとりすぎると、被照射面での照度が低下し、治療光の照射時間が長く必要になる。治療光の照射時間を患者に負担のない照射時間にするためには、光源から被照射面までの距離を短くして、被照射面での照度を確保する必要がある。これらの相反する要望をバランス良く解決する照射距離が、上記の約50mmである。
(配光角の下限値)
まず、配光角2θ1/2の許容角度範囲の下限値について説明する。
被照射面において、照度むらなく照射可能な系を検討することで、配光角2θ1/2の下限値は決定される。配光角2θ1/2の下限値は、配光角2θ1/2が当該下限値よりも小さい場合に、被照射面において照度むらが顕著となる角度である。
まず、配光角2θ1/2の許容角度範囲の下限値について説明する。
被照射面において、照度むらなく照射可能な系を検討することで、配光角2θ1/2の下限値は決定される。配光角2θ1/2の下限値は、配光角2θ1/2が当該下限値よりも小さい場合に、被照射面において照度むらが顕著となる角度である。
図3に示すように、光源であるLED10から距離L[mm]だけ離れた被照射面において、照度を均一にするためには、LED10直下の位置Aの照度とLED10間の中央部直下の位置Bの照度との差を小さくする必要がある。この照度差は、複数のLED10の中心間距離の最大値Pと、光源から患部までの最小距離(照射距離)Lとが次の式を満たす場合に小さくなる傾向にある。
P/2≦Ltanθ1/2 ………(1)
P/2≦Ltanθ1/2 ………(1)
ここで、上記(1)式の右辺は、LED10直下の位置をA、LED10の配向角2θ1/2を示す直線12が被照射面と交わる位置をCとした場合の、A−C間距離に相当する。なお、図3においては、LED10間の中央部直下の位置Bと、ライン12が被照射面と交わる位置Cとが一致するように配光角2θ1/2が設定されている場合について示している。
上記(1)式は、LED10の中心間距離Pの半分の距離(A−B間距離)が、A−C間距離以下となる場合に、位置Aの照度と位置Bの照度との差を小さくすることができることを表している。そして、上記(1)式を変形することにより、次式が得られる。
2θ1/2≧2arctan(P/2L) ………(2)
このように、配光角2θ1/2の許容角度範囲の下限値は、2arctan(P/2L)とすることができる。
2θ1/2≧2arctan(P/2L) ………(2)
このように、配光角2θ1/2の許容角度範囲の下限値は、2arctan(P/2L)とすることができる。
図2に示すように、複数のLED10が縦横に等間隔に配置されており、LED10の配列方向におけるLED10の中心間距離pが4.5mmである場合、素子の間隔が最も広くなるのは、対角線方向であり、その距離は√2×p=√2×4.5mmである。つまり、P=√2×4.5mm=約6.36mmである。
上記(2)式において、P=6.36mm、L=50mmとすると、LED10の配光角2θ1/2は7°以上となる。つまり、配光角2θ1/2の下限値は7°となる。この場合、配光角2θ1/2が7°よりも小さいと、被照射面において照度むらが顕著となり、患部に対して適切な光照射が困難となる。
上記(2)式において、P=6.36mm、L=50mmとすると、LED10の配光角2θ1/2は7°以上となる。つまり、配光角2θ1/2の下限値は7°となる。この場合、配光角2θ1/2が7°よりも小さいと、被照射面において照度むらが顕著となり、患部に対して適切な光照射が困難となる。
(配光角の上限値)
次に、配光角2θ1/2の許容角度範囲の上限値について説明する。
配光角2θ1/2の上限値は、照射距離の伸長に応じて生じる照度低下をもとに規定することができる。配光角2θ1/2の上限値は、配光角2θ1/2が当該上限値よりも大きい場合に、光源から離れた地点での照度低下が顕著となる角度である。
図4は、光源から被照射面までの距離に対する、照度の低下の割合を示す図である。この図4において、横軸は光源から被照射面までの距離(照射距離)であり、縦軸は被照射面中央部での平均照度である。この図4は、照射距離を50mm〜65mmの間で変化させた場合の被照射面中央部での平均照度の変動を示しており、照射距離が50mmである場合の被照射面中央部での平均照度を100としている。
次に、配光角2θ1/2の許容角度範囲の上限値について説明する。
配光角2θ1/2の上限値は、照射距離の伸長に応じて生じる照度低下をもとに規定することができる。配光角2θ1/2の上限値は、配光角2θ1/2が当該上限値よりも大きい場合に、光源から離れた地点での照度低下が顕著となる角度である。
図4は、光源から被照射面までの距離に対する、照度の低下の割合を示す図である。この図4において、横軸は光源から被照射面までの距離(照射距離)であり、縦軸は被照射面中央部での平均照度である。この図4は、照射距離を50mm〜65mmの間で変化させた場合の被照射面中央部での平均照度の変動を示しており、照射距離が50mmである場合の被照射面中央部での平均照度を100としている。
そして、配光角2θ1/2が、a=45°、b=60°、c=68°、d=79°、e=93°、f=100°の場合について、それぞれ照射距離を50mmから65mmまで変化させ、照度の低下の割合を測定(シミュレーション)した。
図4の測定結果aに示すように、配光角2θ1/2が45°の場合は、被照射面を65mmまで遠ざけても、照度は50mmのときの照度に対して殆ど低下しなかった。したがって、配光角が45°以下の場合は、光源から被照射面までの距離が50mmから65mmの範囲においては、照度低下は殆どないと考えられる。
一方、図4の測定結果b〜fに示すように、配光角2θ1/2が60°以上の場合は、照射距離が長くなるにつれて照度低下の割合が大きくなる。
図4の測定結果aに示すように、配光角2θ1/2が45°の場合は、被照射面を65mmまで遠ざけても、照度は50mmのときの照度に対して殆ど低下しなかった。したがって、配光角が45°以下の場合は、光源から被照射面までの距離が50mmから65mmの範囲においては、照度低下は殆どないと考えられる。
一方、図4の測定結果b〜fに示すように、配光角2θ1/2が60°以上の場合は、照射距離が長くなるにつれて照度低下の割合が大きくなる。
患部である皮膚の凹凸の幅(深さ)は最大でも10mm程度と考えられる。そのため、本実施形態では、光源から患部までの最小距離(例えば50mm)だけ当該光源から離れた位置での紫外線の照度に対して、光源から患部までの最大距離(例えば60mm)だけ当該光源から離れた位置での紫外線の照度の低下の割合が許容値となる角度を、配光角2θ1/2の上限値として決定する。
照度低下をどの程度許容できるかについては、光線力学療法などの光照射を伴う治療法において、照射均一度を評価する尺度として±15%という値が使用されることがある。そこで、照度低下の割合の許容値としては、15%という値を用いることができる。この値を採用した場合、図4に示す結果に基づけば、光源から60mm離れた位置で、照度低下が15%となる配光角はe=93°である。したがって、この場合、UVLEDの配光角2θ1/2の上限値は93°とすることができる。配光角が93°よりも大きいと、患部の凹凸に応じて生じる照度むらがより顕著になる。
照度低下をどの程度許容できるかについては、光線力学療法などの光照射を伴う治療法において、照射均一度を評価する尺度として±15%という値が使用されることがある。そこで、照度低下の割合の許容値としては、15%という値を用いることができる。この値を採用した場合、図4に示す結果に基づけば、光源から60mm離れた位置で、照度低下が15%となる配光角はe=93°である。したがって、この場合、UVLEDの配光角2θ1/2の上限値は93°とすることができる。配光角が93°よりも大きいと、患部の凹凸に応じて生じる照度むらがより顕著になる。
以上の結果より、上記の例の場合、紫外線治療器の光源部に用いるUVLEDの配光角2θ1/2の許容角度範囲は、7°以上93°以下とすることができる。
なお、照度低下の割合の許容値は、上記の15%に限定されるものではなく、好ましくは10%であり、より好ましくは5%である。図4に示す結果に基づけば、光源から60mm離れた位置で、照度低下が10%となる配光角はd=79°であり、光源から60mm離れた位置で、照度低下が5%となる配光角はc=68°である。したがって、配光角2θ1/2の上限値は、好ましくは79°、より好ましくは68°とすることができる。
なお、照度低下の割合の許容値は、上記の15%に限定されるものではなく、好ましくは10%であり、より好ましくは5%である。図4に示す結果に基づけば、光源から60mm離れた位置で、照度低下が10%となる配光角はd=79°であり、光源から60mm離れた位置で、照度低下が5%となる配光角はc=68°である。したがって、配光角2θ1/2の上限値は、好ましくは79°、より好ましくは68°とすることができる。
LEDから出射される光の配光角を制限することは、LED素子の光出射側に凸レンズを設けることにより実現することができる。この場合、凸レンズは、光源部が備える複数のLED素子にそれぞれ対応して設けられる。また、この凸レンズは、出射される光の配光角2θ1/2が許容角度範囲内に制限されるように、その曲率が設計される。
凸レンズを設ける手法としては、例えば、次の2つの手法が考えられる。
1つ目の手法は、図5に示すように、LED基板10a上に設けられた複数のLED10の光出射側の表面に、それぞれ直接凸レンズ10bを貼り付ける手法である。凸レンズ10bは、接着剤によりLED10に貼り付けることができる。この場合、接着剤としては、LED10が出射する紫外線を透過し、また当該紫外線によって劣化しないものを使用する。
凸レンズを設ける手法としては、例えば、次の2つの手法が考えられる。
1つ目の手法は、図5に示すように、LED基板10a上に設けられた複数のLED10の光出射側の表面に、それぞれ直接凸レンズ10bを貼り付ける手法である。凸レンズ10bは、接着剤によりLED10に貼り付けることができる。この場合、接着剤としては、LED10が出射する紫外線を透過し、また当該紫外線によって劣化しないものを使用する。
2つ目の手法は、図6に示すように、LED基板10a上に設けられた複数のLED10の光出射側に、複数の凸レンズ10bが形成された凸レンズアレイ10cを配置する手法である。ここで、凸レンズアレイ10cは、紫外線を透過する基板上に、エッチング等により凸レンズ10bを形成した構成を有する。形成する凸レンズ10bの個数と配置ピッチは、LED10のそれらと一致させる。
図5、図6のいずれの場合も、照射距離Lは、凸レンズ10bの光出射面から患部14(照射窓13の光出射面)までの距離である。そのため、図5の構成と図6の構成とを比較すると、図5のようにLED10に凸レンズ10bを貼り付けた構成の方が、LED基板10aから照射窓13までの距離を短くすることができ、光源部をコンパクトに構成することができる。
なお、LEDの配光角を制限する手法は、上記に限定されるものではない。凸レンズに替えて、ミラー等の光学部材を用いてLEDの配光角を制限するようにしてもよい。
なお、LEDの配光角を制限する手法は、上記に限定されるものではない。凸レンズに替えて、ミラー等の光学部材を用いてLEDの配光角を制限するようにしてもよい。
図7は、本実施形態における紫外線治療器1の全体構成例を示す斜視図である。
この図7に示すように、紫外線治療器1は、紫外線を含む光を放射する治療具2と、治療具2に電力を供給する本体部4と、治療具2と本体部4とを電気的に接続する接続線6と、を備える。治療具2は、ハンディタイプ(片手で持つことが可能な構成)であって、操作者(例えば、医師、患者自身)により、接続線6が伸びる範囲で、本体部4に対して自由に変位可能である。
この図7に示すように、紫外線治療器1は、紫外線を含む光を放射する治療具2と、治療具2に電力を供給する本体部4と、治療具2と本体部4とを電気的に接続する接続線6と、を備える。治療具2は、ハンディタイプ(片手で持つことが可能な構成)であって、操作者(例えば、医師、患者自身)により、接続線6が伸びる範囲で、本体部4に対して自由に変位可能である。
治療具2は、筐体21と、接続線6の一端を保持する接続線保持部22と、操作者が片手で握るための把持部(把手)23と、を備える。
本体部4は、筐体41と、接続線6の他端を保持する接続線保持部42と、治療具2を保持する治療具保持部43と、を備える。また、本体部4は、情報が入力される入力部44、および、情報を出力する出力部45の機能を備えるタッチパネル40を備える。
本体部4は、筐体41と、接続線6の他端を保持する接続線保持部42と、治療具2を保持する治療具保持部43と、を備える。また、本体部4は、情報が入力される入力部44、および、情報を出力する出力部45の機能を備えるタッチパネル40を備える。
以下、治療具2の構成について、図8〜図10を参照しながら詳細に説明する。
図8〜図10に示すように、治療具2は、紫外線を含む光を放射する光源部24と、光源部24から放射された光を筐体21の外部に放射するための放射窓25と、光源部24から放射された光を放射窓25へ導く導光部26と、操作者が光源部24の点灯を指示するための指示部27と、を備える。
図8〜図10に示すように、治療具2は、紫外線を含む光を放射する光源部24と、光源部24から放射された光を筐体21の外部に放射するための放射窓25と、光源部24から放射された光を放射窓25へ導く導光部26と、操作者が光源部24の点灯を指示するための指示部27と、を備える。
光源部24は、筐体21に収容されている。この光源部24は、紫外線を出射する複数のLED(UVLED)24aを備える。UVLED24aは、LED基板24c上に取り付けられている。
UVLED24aは、例えば308nm以上370nm以下の範囲の波長に発光ピークを有する紫外線を出射する。このUVLED24aから出射される紫外線は、皮膚疾患を治療するための治療光である。
UVLED24aは、例えば308nm以上370nm以下の範囲の波長に発光ピークを有する紫外線を出射する。このUVLED24aから出射される紫外線は、皮膚疾患を治療するための治療光である。
例えば中波紫外線(波長308nm〜313nm)は、乾癬、類乾癬、掌蹠膿疱症、悪性リンパ腫、菌状息肉腫、慢性苔癬状粃糠疹、尋常性白斑、アトピー性皮膚炎などに有効な光であることが知られている。また、例えばピーク波長365nmの長波紫外線(UVA1)は、皮膚T細胞性リンパ腫、菌状息肉腫、強皮症、異汗性湿疹などに有効な光であることが知られている。
UVLED24aは、治療対象とする皮膚疾患に応じた波長を有する紫外線を出射する。
UVLED24aは、治療対象とする皮膚疾患に応じた波長を有する紫外線を出射する。
UVLED24aの光出射側には、UVLED24aから出射した紫外線の配光角2θ1/2を許容角度範囲内(例えば、7°以上93°以下)にする凸レンズ24bを備える凸レンズアレイが配置されている。凸レンズ24bの個数と配置ピッチは、UVLED24aの個数と配置ピッチと一致している。凸レンズ24bは、紫外線を透過する基板上に、エッチングにより形成されている。同図において、凸レンズ24bは、光の出射側のみに曲率を有する片凸レンズである。レンズの曲率は、当該レンズから出射される紫外線の配光角が許容角度範囲になるように設計されている。
ここで、UVLED24aは、図6におけるLED10に対応しており、凸レンズ24bは、図6における凸レンズ10bに対応しており、LED基板24cは、図6におけるLED基板10aに対応している。
なお、凸レンズ24bは、凸レンズアレイを構成する場合に限定されず、図5に示す構成と同様に、UVLED24aに直接貼り付けられていてもよい。
なお、凸レンズ24bは、凸レンズアレイを構成する場合に限定されず、図5に示す構成と同様に、UVLED24aに直接貼り付けられていてもよい。
導光部26は、光源部24を内部に配置する筒状の反射体26aと、光源部24から放射された光および反射体26aの内周面で反射された光を放射窓25に導く導光路26bとを備えている。導光路26bの一部には、当該導光路26bの内部を視認可能な視認窓26cが形成されている。
操作者は、この視認窓26cから、放射窓25を介して患部を視認することができる。
操作者は、この視認窓26cから、放射窓25を介して患部を視認することができる。
指示部27は、把持部23の一方側(図9および図10の上方側)に配置されている。具体的には、指示部27は、操作者が把持部23を握っている手の親指で操作できるように、把持部23の一方側に配置されている。本実施形態においては、指示部27は、押し釦スイッチであって、操作者に接触される釦27aと、釦27aを付勢する付勢体(例えば、バネ)27bとを備える。
本体部4は、実質的には、治療具2の光源部24を制御するためのユニットである。
図11に示すように、本体部4は、入力部44と、出力部45と、電源ユニット46、制御ユニット(制御部)47およびUVLED駆動ユニット48を備える。なお、治療具2と本体部4とを接続する上述した接続線6は、太線で示す電源線6aと、細線で示す信号線6bとを備える。
図11に示すように、本体部4は、入力部44と、出力部45と、電源ユニット46、制御ユニット(制御部)47およびUVLED駆動ユニット48を備える。なお、治療具2と本体部4とを接続する上述した接続線6は、太線で示す電源線6aと、細線で示す信号線6bとを備える。
入力部44は、操作者により入力された情報を受け取り、その情報を制御ユニット47に出力する。操作者により入力される情報には、患部に照射する紫外線の照射量(照射時間および照射強度)に関する情報が含まれる。
出力部45は、入力部44を介して設定された紫外線の照射強度や、紫外線照射中の経過時間などを表示することができる。また、出力部45は、紫外線治療器1において何らかの異常が発生した場合には、異常が発生していることを示す情報(エラーメッセージなど)を表示することもできる。
出力部45は、入力部44を介して設定された紫外線の照射強度や、紫外線照射中の経過時間などを表示することができる。また、出力部45は、紫外線治療器1において何らかの異常が発生した場合には、異常が発生していることを示す情報(エラーメッセージなど)を表示することもできる。
電源ユニット46は、外部電源8から供給された電力を、後段の各ユニットに適切な電圧に変換し、供給する。
制御ユニット47は、入力部44から入力された情報をもとに、UVLED駆動ユニット48を制御し、UVLED24aの照射量(照射時間および照射強度)を制御する。
UVLED駆動ユニット48は、制御ユニット47からの制御信号に従い、UVLED24aに給電を行う。
制御ユニット47は、入力部44から入力された情報をもとに、UVLED駆動ユニット48を制御し、UVLED24aの照射量(照射時間および照射強度)を制御する。
UVLED駆動ユニット48は、制御ユニット47からの制御信号に従い、UVLED24aに給電を行う。
以下、操作者が本実施形態の紫外線治療器1を用いて患部に紫外線を照射する手順について説明する。
まず、操作者は、入力部44を操作して、患部に照射する紫外線の照射量(照射時間および照射強度)に関する情報を入力する。次に操作者は、治療具2の把持部23を持ち、放射窓25を患部に当接もしくは近接させる。
そして、操作者は、把持部23に設けられた指示部27の釦27aを押す。すると、UVLED24aが点灯し、患部への紫外線照射が開始される。
その後、紫外線照射が入力された照射量に達する(入力された照射時間に達する)と、自動的にUVLED24aが消灯する。
まず、操作者は、入力部44を操作して、患部に照射する紫外線の照射量(照射時間および照射強度)に関する情報を入力する。次に操作者は、治療具2の把持部23を持ち、放射窓25を患部に当接もしくは近接させる。
そして、操作者は、把持部23に設けられた指示部27の釦27aを押す。すると、UVLED24aが点灯し、患部への紫外線照射が開始される。
その後、紫外線照射が入力された照射量に達する(入力された照射時間に達する)と、自動的にUVLED24aが消灯する。
以上説明したように、本実施形態における紫外線治療器1は、患部に紫外線を照射する光源部24を備え、光源部24は、紫外線を出射する複数のLED(UVLED)24aと、複数のUVLED24aからそれぞれ出射される紫外線の配光角2θ1/2を許容角度範囲内に制限する凸レンズ24bと、を備える。したがって、紫外線を照射する患部が多少の凹凸を有する場合でも、紫外線が照射される領域での照度むらを抑制することができる。
(変形例)
上記実施形態においては、紫外線治療器1がハンディタイプの治療具2を備える場合について説明したが、紫外線治療器1の構成は上記に限定されない。例えば、紫外線治療器1は、床面上において車輪を介して支持される架台と、架台から上方に伸びる支柱と、支柱の上端部において治療具2を当該支柱に対して揺動自在に支持する作動アームと、を備えるような構成であってもよい。
上記実施形態においては、紫外線治療器1がハンディタイプの治療具2を備える場合について説明したが、紫外線治療器1の構成は上記に限定されない。例えば、紫外線治療器1は、床面上において車輪を介して支持される架台と、架台から上方に伸びる支柱と、支柱の上端部において治療具2を当該支柱に対して揺動自在に支持する作動アームと、を備えるような構成であってもよい。
1…紫外線治療器、2…治療具、4…本体部、21…筐体、23…把持部、24…光源部、24a…UVLED、24b…凸レンズ、25…放射窓、26…導光部、26c…視認窓、27…指示部、41…筐体、44…入力部、45…出力部、46…電源ユニット、47…制御ユニット、48…UVLED駆動ユニット
Claims (10)
- 患部に紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、
前記光源部は、
前記紫外線を出射する複数のLEDと、
前記複数のLEDからそれぞれ出射される紫外線の配光角を許容角度範囲内に制限する光学部材と、を備えることを特徴とする紫外線治療器。 - 前記複数のLEDの中心間距離の最大値をP、前記光源部から前記患部までの最小距離をLとした場合、
前記許容角度範囲の下限値は、2arctan(P/2L)であることを特徴とする請求項1に記載の紫外線治療器。 - 前記許容角度範囲の下限値は、7°であることを特徴とする請求項1または2に記載の紫外線治療器。
- 前記許容角度範囲の上限値は、
前記光源部から前記患部までの最小距離だけ当該光源部から離れた位置での前記紫外線の照度に対する、前記光源部から前記患部までの最大距離だけ当該光源部から離れた位置での前記紫外線の照度の低下の割合が、許容値となる角度であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の紫外線治療器。 - 前記許容角度範囲の上限値は、93°であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
- 前記許容角度範囲の上限値は、79°であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
- 前記許容角度範囲の上限値は、68°であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
- 前記光学部材は、前記複数のLEDのそれぞれに対応して設けられた凸レンズを備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
- 前記光学部材は、前記LEDから出射される紫外線を透過する基板上に、少なくとも前記LEDと同数の前記凸レンズが形成された凸レンズアレイであることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
- 前記凸レンズは、前記LEDの光出射側の表面に接着されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の紫外線治療器。
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