JP2022090768A - 紫外線治療器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを光源とした紫外線治療器において、操作者がより安定的に患部に紫外線を照射できるようにする。【解決手段】紫外線治療器１は、紫外線を含む光を放射する光放射窓２３を有する光照射部２１と、光照射部２１に連結され、操作者が把持する把持部２２と、を備える。光照射部２１は、光放射窓２３を有する筐体２４と、筐体２４内において光放射窓２３に対向して設けられたＬＥＤ基板２５ｂと、筐体２４内においてＬＥＤ基板２５ｂの光放射窓２３とは反対側の面に取り付けられたヒートシンク２７と、を備える。把持部２２は、筐体２４の側面におけるヒートシンク２７の配置位置、または、ヒートシンク２７の配置位置よりも光放射窓２３とは反対側の位置から延伸しており、その延伸方向が、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７の配列方向と交差する。【選択図】 図２

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とした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２８０～３２０ｎｍ）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。

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。

特開２０１０－５４３８号公報

医師等の施術者（操作者）は、紫外線治療器を把持し、患者の患部に紫外線の放射窓を押し当て、当該放射窓を介して患部に紫外線を照射する。そのため、紫外線治療器には、操作者が当該紫外線治療器を持ち運び、患者の患部に押し当てるための把持部が設けられる。
この把持部の位置や形状などは、持ちやすさや照射しやすさなどのユーザビリティを考慮して決定される必要がある。しかしながら、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器において、この点について明記されているものはない。

そこで、本発明は、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器において、操作者がより安定的に患部に紫外線を照射できるように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、紫外線を含む光を放射する光放射窓を有する光照射部と、前記光照射部に連結され、操作者が把持する把持部と、を備え、前記光照射部は、前記光放射窓を有する筐体と、前記筐体内において前記光放射窓に対向して設けられ、前記光放射窓に向けて前記紫外線を含む光を出射するＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ基板と、前記筐体内において前記ＬＥＤ基板の前記光放射窓とは反対側の面に取り付けられ、前記ＬＥＤ基板の熱を放熱するヒートシンクと、を備え、前記把持部は、前記筐体の側面における前記ヒートシンクの配置位置、または、前記ヒートシンクの配置位置よりも前記光放射窓とは反対側の位置から延伸しており、その延伸方向が、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向と交差する。

このように、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器において、重量の面で大きな要素となるヒートシンクの配置位置を考慮して把持部を設ける。把持部の延伸方向を光照射部の構成部材（光放射窓、ＬＥＤ基板およびヒートシンク）の配列方向と交差させる、すなわち、把持部と光照射部の構成部材とが一直線に並ばない構造とすることで、操作者は、例えば光放射窓を正面に向けた状態でも安定的に光照射部を保持することができる。したがって、患者とは異なる人物による紫外線照射（治療）を安定的に行うことができる。
さらに、把持部がヒートシンク近傍に位置する場合、治療具の重心に近い位置を保持することができるので、操作者は、安定して治療具を持つことができ、光照射部を患部に対して安定的にあてがうことが可能となる。また、把持部がヒートシンクよりも後方（光放射窓とは反対側）に位置する場合にも、照射時に治療具の重量を患部に預けることが容易となり、操作者は、光照射部を患部に対して安定的にあてがうことが可能となる。

また、上記の紫外線治療器において、前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向に対して直交する方向に延伸していてもよい。
例えば、把持部（把持棒）をヒートシンクの配置位置から光照射部の構成部材の配列方向に対して直交する方向に延伸させた場合、光照射部を上にした状態において治療具の重心に近い位置を保持することができるので、操作者は治療具を安定して操作することができる。また、把持部（把持棒）をヒートシンクの配置位置よりも後方から光照射部の構成部材の配列方向に対して直交する方向に延伸させた場合、光照射部を上にした状態において治療具の重心よりも後方を保持することになるため、患部に対して治療具を上方から当接させるときに治療具の重量を患部に預けやすく、光照射部を患部に対して安定してあてがうことができる。

さらに、上記の紫外線治療器において、前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向に対して傾斜する方向であり、かつ、前記光放射窓から離れる方向に延伸していてもよい。
この場合、光照射部を差し込むようにしたほうが照射しやすい場所に患部がある場合、治療が行いやすい。さらに、光放射窓から遠い位置で把持部を把持することができるので、患者との距離を保ちつつ、患者の患部に対して紫外線照射を行うことができる。

また、上記の紫外線治療器において、前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓から離れる方向に湾曲して延伸していてもよい。
例えば、把持部を筐体の側面からヒートシンクの後方まで湾曲させた場合、重量のある光照射部を下げるようにして治療具を安定して持つことができ、治療具の持ち運びがしやすい。また、患部への光照射部の押し当てやすさも向上させることができる。

さらに、上記の紫外線治療器は、前記光照射部および前記把持部の外部に設けられ、接続線を介して前記ＬＥＤ光源に電力を供給する駆動ユニットを備えていてもよい。
この場合、治療具（光照射部、把持部）の中でヒートシンクが最も重い構成部材となる。このように最も重いヒートシンクの配置位置を考慮して把持部の位置を決定することで、操作者がより安定的に患部に紫外線を照射することができる紫外線治療器とすることができる。

本発明によれば、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器において、操作者がより安定的に患部に紫外線を照射することができる。

本実施形態における紫外線治療器の構成例を示すブロック図である。 治療具の構成例を示す図である。 治療具の別の構成例を示す図である。 治療具の別の構成例を示す図である。 治療具の別の構成例を示す図である。

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。

図１は、本実施形態における紫外線治療器１の構成例を示すブロック図である。
紫外線治療器１は、紫外線を含む光を放射するＬＥＤ光源を有する治療具２と、治療具２に電力を供給するとともに上記ＬＥＤ光源を制御する本体部４と、を備える。治療具２は、片手で持ち運ぶことが可能な構成（ハンドヘルドタイプの構成）であって、操作者により、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。ここで、上記操作者は、患者とは異なる人物（例えば、医師、看護師など）である。
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。

治療具２は、ＬＥＤ光源を収容する光照射部２１と、操作者が片手で握るための把持部（把手）２２と、光照射部２１に設けられて光を放射する光放射窓２３と、を備える。
本体部４は、入力部４１と、表示部４２と、電源ユニット４３と、制御ユニット４４と、ＬＥＤ駆動ユニット４５と、を備える。治療具２と本体部４とは接続線６により接続されており、当該接続線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４１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４４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に関する情報が含まれる。
表示部４２は、紫外線の照射強度や照射時間、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、表示部４２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４３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４４は、入力部４１から入力された情報をもとに、ＬＥＤ駆動ユニット４５を制御し、治療具２が有するＬＥＤ光源の照射量（照度または照射時間）を制御する。
ＬＥＤ駆動ユニット４５は、制御ユニット４４からの制御信号に従い、ＬＥＤ光源に給電を行う。

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４１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２２を持ち、光放射窓２３を患部に当接もしくは近接させる。
そして、操作者は、例えば把持部２２に設けられたスイッチ（不図示）を押す。すると、治療具２が有するＬＥＤ光源が点灯し、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（設定された照射時間に達する）と、自動的にＬＥＤ光源が消灯する。

以下、治療具２の構成について、図２を参照しながら詳細に説明する。
図２に示すように、治療具２の光照射部２１は、光放射窓２３を有する筐体２４を備える。筐体２４には開口が設けられており、当該開口に光放射窓２３が取り付けられている。筐体２４の形状は、例えば直方体形状とすることができる。また、光放射窓２３の形状は、例えば５０ｍｍ×５０ｍｍの矩形状とすることができる。
筐体２４は、光源部２５、導光部２６、ヒートシンク２７およびファン２８を収容する。

光源部２５は、紫外線を含む光を放射する複数のＬＥＤ２５ａと、当該複数のＬＥＤ２５ａが実装されたＬＥＤ基板２５ｂと、を備える。ＬＥＤ２５ａは、例えば２０個以上とすることができる。
ＬＥＤ２５ａ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ＵＶ－ＬＥＤである。このＬＥＤ２５ａ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、例えば長波紫外線（波長３４０ｎｍ～４００ｎｍ）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。
ＬＥＤ２５ａ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。

ＬＥＤ基板２５ｂは、ＬＥＤ２５ａが実装された面を光放射窓２３に対向させて配置されている。ＬＥＤ基板２５ｂは、実装部品（ＬＥＤ２５ａ）の熱をヒートシンク２７に効率良く伝導させるために、基板ベースまたはコアに金属を用いている。ここで、基板ベースやコアに用いられる金属としては、熱伝導性の高いアルミや銅などを用いることができる。

導光部２６は、ＬＥＤ２５ａから放射された光を光放射窓２３に導く導光路であり、ＬＥＤ２５ａから光放射窓２３までの区間の筐体２４により構成される。導光部２６を構成する筐体２４の内周面は、反射体により構成されていてもよい。この場合、導光部２６は、ＬＥＤ２５ａから放射された光および当該反射体の内周面で反射された光を光放射窓２３に導く。
この導光部２６は、ＬＥＤ２５ａから被照射部（患部）までの距離を一定または略一定にするためのものである。紫外線照射時に、常に光放射窓２３を患部に当接させるようにすれば、ＬＥＤ２５ａから被照射部までの距離を常に一定にすることができ、被照射領域（治療領域）に照射される紫外線の照度と均一度とを、常に予め設定された値とすることができる。

このように、導光部２６は筒状のフレーム（筐体２４）からなり、導光部２６を構成する筐体２４の端部には光放射窓２３が設けられているだけである。そのため、この部分の重量は小さい。
なお、この導光部２６におけるＬＥＤ２５ａと光放射窓２３との間には、ＬＥＤ２５ａの放射光のうち、所望の波長範囲の光のみを透過する波長選択フィルタが配置されていてもよい。

ところで、本実施形態の紫外線治療器１の光源としても用いられているＵＶ－ＬＥＤは、開発途上であり、可視光ＬＥＤに比べて発光効率が低い。そのため、ＵＶ－ＬＥＤに供給した電力のうちの大部分は熱となる。このＵＶ－ＬＥＤからの発熱を適切に放熱しないと、放射光の波長にばらつきが生じたり、ＬＥＤ素子が熱的に破損したりするなどの事象が生じる。そのため、ＵＶ－ＬＥＤを使用する場合は、積極的に放熱を行うために放熱部が必要となる。

本実施形態では、光照射部２１は、ＬＥＤ２５ａからの熱を放熱するための放熱部として、ヒートシンク２７およびファン２８を備える。
ヒートシンク２７は、ベース部２７ａと、フィン部２７ｂと、を備える。ベース部２７ａは、ＬＥＤ基板２５ｂにおけるＬＥＤ２５ａが実装されている面とは反対側の面に取り付けられている。フィン部２７ｂは、ベース部２７ａに取り付けられた多数のフィンにより構成されている。ヒートシンク２７（ベース部２７ａ、フィン部２７ｂ）は、熱伝導性の高いアルミや銅などにより構成される。

光源部２５は、上記のように多数のＬＥＤ（ＵＶ－ＬＥＤ）２５ａを備えるため、発熱量が大きい。そのため、放熱効率を上げるために、ヒートシンク２７のフィンの表面積を広くする必要がある。つまり、ヒートシンク２７はやや大型になる。なお、フィン形状は任意である。
このように、ヒートシンク２７は、アルミや銅などの熱伝導性の良い金属からなり、比較的大型であるため、重量が大きい。ヒートシンク２７の重量は、治療具２の重量の大部分を占める。
ファン２８は、ヒートシンク２７のフィン部２７ｂに冷却風を送り、ヒートシンク２７の放熱性能を向上させる。ファン２８は、ヒートシンク２７よりは軽量である。なお、ファン２８の配置位置は、図２に示す位置に限定されない。

以上のように、本実施形態における紫外線治療器１の治療具２は、紫外線を含む光を放射する光照射部２１と、光照射部２１に連結され、操作者が把持する把持部２２と、を備える。光照射部２１は、光放射窓２３を有する筐体２４と、光源部２５（ＬＥＤ２５ａ、ＬＥＤ基板２５ｂ）と、導光部２６と、ヒートシンク２７と、を備え、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂ、ヒートシンク２７が、図２に示すように、この順番で直線状に配列された構成を有する。
そして、把持部２２は、筐体２４の側面におけるヒートシンク２７の配置位置またはその近傍から延伸して設けられている。具体的には、把持部２２は、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７の配列方向（図２の左右方向）に対して直交する方向に延伸している。把持部２２は、図２に示すように、直線状の棒状部材（把持棒）とすることができる。
なお、把持部２２には、操作者が当該把持部２２を握っている手の指で操作できる位置に、ＬＥＤ２５ａの点灯を指示するためのスイッチが設けられていてもよい。

このように、本実施形態における紫外線治療器１の治療具２は、筐体２４の側面から延伸し、その延伸方向が、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７の配列方向と交差する把持部２２を備える。把持部２２が、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７と一直線に並ばない構造とすることで、患者とは異なる人物（例えば、医師や看護師）が治療具２を操作する場合の操作性を向上させることができる。

また、本実施形態では、把持部２２を、筐体２４の側面におけるヒートシンク２７の配置位置から延伸して設ける。
本実施形態における紫外線治療器１は、電源ユニット４３やＬＥＤ駆動ユニット４５といった電源系が治療具２とは別体の本体部４に搭載されており、ＬＥＤ駆動ユニット４５は、接続線６（電源線６ａ）を介してＬＥＤ光源２５ａに電力を供給する。このように、治療具２の外部に電源系が設けられているため、治療具２において一番重い構成要素はヒートシンク２７である。
したがって、把持部２２を、筐体２４の側面におけるヒートシンク２７の配置位置から延伸して設けることで、操作者は、治療具２の重心に近い位置を適切に保持することができる。つまり、操作者が光照射部２１を上にして把持部２２を持つと、ヒートシンク２７の重量が把持部２２にかかり、操作者は、安定して治療具２を持つことができる。そのため、操作者は、光照射部２１を患部に対して安定的にあてがうことができる。

（他の実施形態）
上記実施形態においては、把持部２２が、筐体２４の側面におけるヒートシンク２７の配置位置から延伸している場合について説明した。しかしながら、把持部２２は、ヒートシンク２７の配置位置よりも後方（光放射窓２３とは反対側）の位置から延伸していてもよい。
具体的には、図３に示す治療具２Ａのように、筐体２４の側面におけるファン２８の配置位置から延伸するように把持部２２Ａが設けられていてもよい。つまり、治療具２において、光放射窓２３が形成された面を前面とした場合、ヒートシンク２７のフィン部２７ｂよりも後方に把持部２２Ａが位置していてもよい。

この場合、操作者は、光照射部２１を上にした状態において治療具２の重心よりも後方を保持することになる。そのため、操作者が光放射窓２３を下方に向けて治療具２Ａを患部に当接させるとき、治療具２Ａの重量を患部に預けやすくすることができる。つまり、ヒートシンク２７の重みを利用して、光照射部２１の押し付けやすさを向上させることができる。したがって、治療具２Ａを患部に対してより安定的にあてがうことができる。また、紫外線照射時には、図２に示す治療具２よりも操作者が把持部２２Ａに加える力を少なくすることができる。

また、図４に示す治療具２Ｂのように、筐体２４の側面から斜めに延伸するように把持部２２Ｂが設けられていてもよい。ここで、把持部２２Ｂは、筐体２４の側面から、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７の配列方向に対して傾斜する方向であり、かつ、光放射窓２３から離れる方向（ファン２８側）に延伸している。
この場合、図２の治療具２と図３の治療具２Ａの両方の利点が得られる。

また、把持部２２Ｂが、筐体２４の側面から、光放射窓２３から離れる方向に斜めに設けられているため、光照射部２１を差し込むようにしたほうが照射しやすい場所に患部がある場合、治療が行いやすい。さらに、光放射窓２３から遠い位置で把持部２２Ｂを把持することができるので、患者との距離を保ちつつ紫外線照射を行うことができる。把持部２２Ｂを持つ操作者の手が、患者の身体の他の部分に触れる可能性を低くすることができるので、患者のストレスを軽減することができる。
なお、図４では、把持部２２Ｂがヒートシンク２７の配置位置から延伸する場合について示しているが、把持部２２Ｂは、上述した図３の把持部２２Ａと同様に、ヒートシンク２７よりも後方の位置から延伸していてもよい。

さらに、図５に示す治療具２Ｃのように、筐体２４の側面から湾曲して延伸するように把持部２２Ｃが設けられていてもよい。ここで、把持部２２Ｃは、筐体２４の側面から、光放射窓２３から離れる方向（ファン２８側）に延伸している。
この場合、操作者が光照射部２１を下にして把持部２２Ｃを持つと、ヒートシンク２７の重量が把持部２２Ｃにかかり、重量のある光照射部２１を下げるようにして安定して治療具２Ｃを持つことができる。そのため、治療具２Ｃの持ち運びがしやすい。
また、把持部２２Ｃは、筐体２４の側面からファン２８の後方まで湾曲されており、光放射窓２３、ＬＥＤ基板２５ｂおよびヒートシンク２７と一直線に並ぶ位置に、これらの構成部材の配列方向に直交する方向に延伸する部分を有する。操作者は、この部分を把持して光照射部２1を患部に押し当てることができるので、当該光照射部２１の押し付けやすさをより向上させることができる。

なお、この治療具２Ｃにおいて、ファン２８が後方（図５の右方向）から排気をする構成である場合、把持部２２Ｃを持つ手にファン２８からの風が当たってしまう。そのため、把持部２２Ｃを持つ手にファン２８からの風が当たらないように、ファン２８の排気口の位置を考慮することが好ましい。
また、図５では、把持部２２Ｃがヒートシンク２７の配置位置から延伸する場合について示しているが、把持部２２Ｃは、上述した図３の把持部２２Ａと同様に、ヒートシンク２７よりも後方の位置から延伸していてもよい。また、把持部２２Ｃの湾曲形状は、図５に示す形状に限定されない。

本発明の紫外線治療器においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、筐体２１の形状は、円柱形状など任意の形状であってよい。また、把持部２２には、操作者が把持部２２を安定的に把持するための段差や突起などが設けられていてもよい。
また、本実施形態においては、操作者が患者とは異なる場合について説明したが、患者が治療具を持って操作してもよい。

１…紫外線治療器、２…治療具、４…本体部、２１…光照射部、２２…把持部、２３…光放射窓、２４…筐体、２５ａ…ＬＥＤ、２５ｂ…ＬＥＤ基板、２６…導光部、２７…ヒートシンク、２７ａ…ベース部、２７ｂ…フィン部、２８…ファン

Claims (5)

1. 紫外線を含む光を放射する光放射窓を有する光照射部と、
   前記光照射部に連結され、操作者が把持する把持部と、を備え、
   前記光照射部は、
   前記光放射窓を有する筐体と、
   前記筐体内において前記光放射窓に対向して設けられ、前記光放射窓に向けて前記紫外線を含む光を出射するＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ基板と、
   前記筐体内において前記ＬＥＤ基板の前記光放射窓とは反対側の面に取り付けられ、前記ＬＥＤ基板の熱を放熱するヒートシンクと、を備え、
   前記把持部は、前記筐体の側面における前記ヒートシンクの配置位置、または、前記ヒートシンクの配置位置よりも前記光放射窓とは反対側の位置から延伸しており、その延伸方向が、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向と交差することを特徴とする紫外線治療器。
2. 前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向に対して直交する方向に延伸していることを特徴とする請求項１に記載の紫外線治療器。
3. 前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓、前記ＬＥＤ基板および前記ヒートシンクの配列方向に対して傾斜する方向であり、かつ、前記光放射窓から離れる方向に延伸していることを特徴とする請求項１に記載の紫外線治療器。
4. 前記把持部は、前記筐体の前記側面から、前記光放射窓から離れる方向に湾曲して延伸していることを特徴とする請求項１に記載の紫外線治療器。
5. 前記光照射部および前記把持部の外部に設けられ、接続線を介して前記ＬＥＤ光源に電力を供給する駆動ユニットを備え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。

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