JP2022519820A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

光照射装置は、ハウジング、ハウジング内に提供された基板、及び基板上に実装された光源を含む。光源は、青色波長帯域の第１の光を出射する少なくとも１つの第１光源と、紫外線波長帯域の第２の光を出射する少なくとも１つの第２光源と、第１光源の出射後、第２光源が順次出射されるように第１及び第２光源を制御する制御部とを含む。第２光源のドーズ量は、第１光源のドーズ量に対して１／１０以内であってもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、光照射装置に関し、より詳細には、治療に使用される光照射装置に関する。

近年、紫外線を用いたさまざまな治療器が開発されている。一般に、紫外線は、殺菌効果を有することが知られており、従来の紫外線治療器は、旧来の紫外線ランプを使用し、これを皮膚の近くで作動させ、治療が必要とされる部位に紫外線を照射する方式で使用されていた。

しかし、紫外線は、殺菌効果に加えて皮膚の老化や癌を誘発するなどの副作用を有している。そのため、人体に影響を及ぼさない安全な方法で殺菌効果を得ることができる方法が求められている。

本発明は、人体に対する副作用を最小に抑えつつ高い殺菌効果を得ることができる光照射装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る光照射装置は、ハウジングと、ハウジング内に設けられた基板と、及び基板上に実装された光源と、を含み、光源は、青色波長帯域の第１の光を出射する少なくとも１つの第１光源と、紫外線波長帯域の第２の光を出射する少なくとも１つの第２光源と、第１の光の出射と第２の光の出射とが重なるか否かにかかわらず、前記第１の光と前記第２の光とが順次又は近接したタイミングで出射されるように、第１光源及び第２光源の発光を制御する制御部と、を含み、第２光源のドーズ量は、第１光源のドーズ量の１／１０以下である。

本発明の一実施形態において、制御部は、第１の光の出射が開始された後、第２の光が出射されるように第１光源及び第２光源を制御することができる。

本発明の一実施形態において、第２の光は、ＵＶＡ、ＵＶＢ、及びＵＶＣの波長帯域のうち少なくとも一つの波長帯域に対応してもよい。

本発明の一実施形態において、第１の光は、約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長帯域を有してもよい。第１の光は、可視光線に対応する波長帯域の光をさらに含んでもよく、第１の光は、約３８０ｎｍ～約７８０ｎｍの波長帯域を有してもよい。このとき、第１の光のスペクトルは、規格化された太陽光スペクトルの面積に対して約５５％以上の面積を有し、第１の光のピークは、規格化された太陽光スペクトルに対して約０．１４以下の偏差を有してもよい。

本発明の一実施形態において、第２の光は、約２４０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域を有してもよい。

本発明の一実施形態において、第１の光は第１の時間照射され、第２の光は、第１の時間より短い第２の時間照射されてもよい。本発明の一実施形態において、第２の光は、第１の光の照射が停止した後に照射が開始されてもよく、第２の光は、第１の光の照射が停止する前に照射が開始され、第１の時間と第２の時間の少なくとも一部が互いに重なる期間を有してもよい。また、第１の光は連続的に照射されてもよく、第２の光は不連続的に照射されてもよい。本発明の一実施形態において、第２の光は周期的に照射されてもよい。

本発明の一実施形態において、光照射装置は、人体の治療に使用されてもよく、例えば、急性創傷の治療に使用されてもよい。

本発明の一実施形態において、第２光源は、１日当たり所定のドーズ量の範囲内で第２の光を照射し、１日当たり所定のドーズ量は第２の光が人体に照射される際に無害な範囲内となる許容ドーズ量とすることができる。本発明の一実施形態において、第２の光は、約３０Ｊ／ｍ^２～約１，０００，０００Ｊ／ｍ^２のドーズ量で照射されてもよい。

本発明の一実施形態によると、人体に対する副作用を最小限に抑えつつ、殺菌効果が高い光照射装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光照射装置を示す平面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る光照射装置を示すブロック図である。 図３ａは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図３ｂは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示した図であって、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図３ｃは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示した図であって、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図４ａは、第１の光と第２の光を順次照射する場合における本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図４ｂは、第１の光と第２の光を順次照射する場合における本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図５ａは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図５ｂは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図５ｃは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフによる時間を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る発光装置において、第１光源から出射された光のスペクトルを示す図である。 図７ａは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の平面図である。 図７ｂは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の平面図であり、図７ａのＩ－Ｉ’線に沿った断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る照明装置が製品として具現された例を示す図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る照明装置が製品として具現された例を示す図である。 図１０は、既存の発明と本発明の一実施形態に係る発光装置を用いて殺菌対象に光を照射したときの照射条件による殺菌効果を示すグラフである。 図１１ａは、第１の光の殺菌力を調べた結果を示すグラフである。 図１１ｂは、第２の光の殺菌力を調べた結果を示すグラフである。 図１２ａは、第１の光が単独で照射された場合、第２の光が単独で照射された場合、及び第１の光と第２の光とが組み合わされて照射された場合のバクテリア数を示す図である。 図１２ｂは、第１の光が単独で照射された場合、第２の光が単独で照射された場合、及び第１の光と第２の光とが組み合わされて照射された場合の殺菌力を示す図である。 図１３ａは、第１の光と第２の光とを照射する順番が異なるように設定されて照射された場合のバクテリア数を示す図である。 図１３ｂは、第１の光と第２の光とを照射する順番が異なるように設定されて照射された場合の殺菌力を示す図である。 図１４ａは、インビトロ（in vitro）条件で第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときのバクテリア数を示す図である。 図１４ｂは、第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときの殺菌力を示す図である。 図１５ａは、インビボ（in vivo）条件で第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときのバクテリア数を示す図である。 図１５ｂは、インビボ（in vivo）条件で第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときの殺菌力を示す図である。 図１６は、インビボ（in vivo）条件で日付けに対する殺菌力の変化を示す図である。 図１７は、インビボ（in vivo）条件で日付けに対する菌数を測定した結果を示す図である。 図１８は、インビボ（in vivo）条件での日付けに対する傷面積の変化を示す図である。 図１９ａは、日付けによる傷の部分の形状を撮像した写真であって、無照射群の傷の写真である。 図１９ｂは、日付けによる傷の部分の形状を撮像した写真であって、光照射群の傷の写真である。 図２０ａは、組織内でのチミンダイマーの含有量を百分率で示すグラフである。 図２０ｂは、ＤＣＦＨ－ＤＡによって染色された組織の発光の程度を示す図である。

［発明を実施するための最良の形態］

本発明は、さまざまな変更を加えることができ、さまざまな形態を有し得るので、特定の実施形態を図面に例示し、これを本文で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示された形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解しなければならない。

以下、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。

本発明は、殺菌が必要な対象に殺菌光を照射することによって殺菌を行う光照射装置に関する。特に、本発明の一実施形態に係る光照射装置は、傷の治癒が必要な場所に傷の治癒を目的として使用することができる。殺菌が必要な対象が人体であり、皮膚が傷を負っている場合、傷口の病原体を殺菌する必要があり、本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、傷口の病原体を殺菌するために使用することができる。ここで、病原体（pathogen）は、バクテリア、ウイルス、細菌、菌類、原生生物、カビなどの微生物などを指す。本発明の一実施形態に係る光照射装置は、創傷、潰瘍（ulcer）、切開部位の感染（surgical site infection）、裂傷（laceration）、切り傷（incised wound）、刺傷（punctured wound）などのさまざまな傷に使用することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光照射装置を示す平面図である。

本発明の一実施形態例に係る光照射装置１００は、第１の光を出射する第１光源３０、第２の光を出射する第２光源４０、及び第１及び第２光源３０、４０を実装する基板２０を含む。

第１光源３０及び第２光源４０は基板２０上に実装されるので、基板２０は、第１及び第２光源３０、４０を実装することができるものであれば特に限定されず、さまざまな形態で提供されてもよい。基板２０は、第１及び第２光源３０、４０に電力を供給できるように配線が含まれた形態で提供されてもよい。基板２０は、例えば、配線が形成された金属基板、プリント基板などを用いることができる。

第１光源３０は、可視光線の波長帯域のうち青色波長帯域の第１の光を出射する。第１の光は、約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長帯域の光に相当するものであってもよい。本発明の一実施形態において、第１の光は、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの波長帯域の光であってもよい。本発明の一実施形態において、より詳細には、第１の光は、４０５ｎｍの波長を有する光であってもよい。

第１の光は、バクテリア、細菌、カビなどの微生物に存在する光増感剤（photosensitizer）に作用し、細胞を損傷させることによって微生物の死滅を誘導する。第１の光は、細菌に存在する光増感剤であるポルフィリン（porphyrin）の吸収波長に対応する。第１の光は、特に４００ｎｍ～４２０ｎｍ、４５５ｎｍ～４７０ｎｍの波長において高い殺菌力を示し、これは、光増感剤であるポルフィリンの吸収波長帯域に相当する。ポルフィリンは、細胞内の酸素の輸送に必須の要素であり、色素である。ポルフィリンは、特に約４０２ｎｍ～約４２０ｎｍの波長で高い吸収を示し、約４５５ｎｍ～４７０ｎｍの波長も吸収する。本発明の一実施形態において、ポルフィリンは、バクテリアの種類によって含量が異なるので、第１の光の波長及び強度を調節することによって特定のバクテリアを死滅させる目的で使用することができる。細菌に第１の光が照射されると、細菌内のポルフィリンが第１の光を吸収し、第１の光のエネルギーによって細菌の細胞内に活性酸素（reactive oxygen species）が生成される。活性酸素は、細菌の細胞内に蓄積されることによって細菌の細胞壁を酸化させ、その結果、細菌が死滅するという効果を有する。

第２光源４０は、紫外線波長帯域の第２の光を出射する。すなわち、第２の光は、約１００ｎｍ～約４００ｎｍの波長帯域の光であってもよく、ＵＶＡ、ＵＶＢ、及びＵＶＣであってもよい。ＵＶＡは約３１５ｎｍ～約４００ｎｍの波長帯域を有していてもよく、ＵＶＢは約２８０ｎｍ～約３１５ｎｍの波長帯域を有していてもよく、ＵＶＣは約１００ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域を有していてもよい。本発明の一実施形態において、第２の光は、ＵＶＣに該当していてもよく、このとき、約２４０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域を有していてもよい。本発明の一実施形態において、より詳細には、第２の光は、２７５ｎｍの波長を有する光であってもよい。

第２の光が細菌に照射されると、細菌内のＤＮＡが第２の光を吸収し、第２の光のエネルギーによってＤＮＡ構造に変化が生じる。ＤＮＡは、この光吸収によってＤＮＡ内のチミンとアデニンとの結合が切れる。これは、ＤＮＡを構成する各塩基であるプリンやピリミジンなどが紫外線を強く吸収するためであり、光吸収の結果、チミンダイマーが形成される。このような過程を経てＤＮＡの変形が起こり、変形したＤＮＡは、細胞増殖能力を有しないので細菌の死滅につながる。ＤＮＡは、約２４０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域の光を吸収することができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る光照射装置を示すブロック図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る光照射装置は、第１の光を出射する第１光源３０、第２の光を出射する第２光源４０、第１光源３０及び第２光源４０の発光を制御する制御部５０、制御部５０及び第１及び第２光源３０、４０に電力を供給する電源供給部６０を含むことができる。

第１及び第２光源３０、４０のそれぞれは、上記のように、青色波長帯域を含む第１の光、及び紫外線波長帯域を含む第２の光を出射することができる。本発明の一実施形態において、第１及び第２光源３０、４０は、さまざまな光源によって具現され得る。例えば、第１及び第２光源３０、４０としては、それぞれ個別に発光ダイオード、ハロゲンランプ、蛍光灯、ガス放電ランプ、レーザーなどのさまざまなものが使用可能であり、その種類は限定されない。

制御部５０は、第１及び第２光源３０、４０からの光を出射するか否か、光量、光強度、出射時間などを制御することができる。制御部５０は、さまざまな方式で光を出射するか否か、光量、光の強度、及び出射時間を制御することができる。

電源供給部６０は、第１及び第２光源３０、４０及び制御部５０に電気的に接続され、第１及び第２光源３０、４０及び制御部５０に電力を供給する。図面では、電源供給部６０が制御部５０を通じて第１及び第２光源３０、４０に電力を供給することを示すが、これに限定されず、第１及び第２光源３０、４０に電源供給部６０が直接接続され、第１及び第２光源３０、４０に電力を供給するようにしてもよい。

光照射装置１００には、第１及び第２光源３０、４０から出射された光を選択的に集光又は分配させる光学ユニットがさらに備えられていてもよい。光学ユニットは、第１及び第２光源３０、４０から生成された光を必要に応じて狭い範囲又は広い部位に集束することができる。または、光学ユニットは、光を照射しようとする場所に応じて、集光させたり均一又は不均一に分散させたりすることができる。光学ユニットは、必要に応じて少なくとも一つ以上のレンズを含んでもよく、レンズは、第１及び第２光源３０、４０からの光を集光、分散、均一化、不均一化するなどのさまざまな機能を発揮することができる。

例えば、本発明の一実施形態に係る発光装置１００を用いて狭い領域に光を照射する場合、第１及び第２光源３０、４０に光を集光するためのレンズが使用されてもよく、その反対に、本発明の一実施形態に係る発光装置１００を用いて広い領域、例えば、部屋全体に光を照射する場合、光を拡散させるためのレンズが使用されてもよい。

本実施形態において、制御部５０は、第１光源３０及び第２光源４０をそれぞれ同時に又は個別に駆動する。すなわち、第１及び第２光源３０、４０を同時にオン／オフし、第１光源３０と第２光源４０とを個別にオン／オフするようにしてもよい。また、第１光源３０及び第２光源４０からの出射光、すなわち、第１の光及び第２の光の強度を同時に又は個別に制御することができる。

本発明の一実施形態において、制御部５０は、一日の紫外線照射量を３ｍＪ／ｃｍ^２以下にすることができる。特に、制御部５０は、ＵＶＣの場合、一日の照射量を３ｍＪ／ｃｍ^２以下に保つことができる。これに加えて、ＵＶＡの場合、日毎の照射時間が１０００秒未満であるとき、紫外線照射量が１Ｊ／ｃｍ^２を超えないように保たれ、日毎の照射時間が１０００秒以上であるときは、紫外線照射量が１ｍＷ／ｃｍ^２を超えないように保つことができる。

本発明の一実施形態において、第１光源３０及び第２光源４０から殺菌対象までの距離はさまざまに設定することができる。例えば、第１及び第２光源３０、４０の光強度、殺菌しようとする対象の種類、殺菌しようとする対象の面積や体積、殺菌しようとする目的物質（例えば、細菌、バクテリアなど）などによってさまざまに変更することができる。同様の方法で、本発明の一実施形態において、第１光源３０及び第２光源４０の光照射時間もさまざまに設定することができる。

図３ａ乃至図３ｃは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源のオン／オフに対応する時間を示す図である。

本発明の一実施形態に係る光照射装置において、第１光源から出射される第１の光をＬ１、第２光源から出射される第２の光をＬ２とし、時間の経過をＴで示すと、第１光源は、第１の時間ｔ１の間オンになり第１の光Ｌ１を照射し、第２光源は、第２の時間ｔ２の間オンになり第２の光Ｌ２を照射する。本実施形態において、第１の光Ｌ１が照射される第１の時間ｔ１は、第２の光Ｌ２が照射される第２の時間ｔ２より長くてもよい。第２の光Ｌ２は、特に人体に及ぼす影響が大きいので、第１の光Ｌ１よりも短い時間で照射するようにしてもよい。例えば、第１光源は、約１０分程度の時間で照射されてもよく、第２光源は、約１０秒以内の時間で照射されてもよい。

第１及び第２光源から出射される第１及び第２の光Ｌ１、Ｌ２の照射時間ｔ１、ｔ２及び照射時の光量はさまざまに変更することができるが、殺菌しようとする対象への総ドーズ量は、人体に無害な範囲内に設定される。特に、第２の光Ｌ２が人体に照射されるとき、１日当たりの無害な範囲のドーズ量を許容ドーズ量とすると、第２光源は、許容ドーズ量内で第２の光Ｌ２を出射することができる。第１光源及び第２光源から出射された光の有害性によってドーズ量に差があり得るが、本発明の一実施形態において、第２光源のドーズ量が第１光源のドーズ量に対して１／１０以下であってもよく、他の一実施形態においては、第２光源のドーズ量が前記第１光源のドーズ量に対して１／２０であってもよい。例えば、第２の光Ｌ２の許容ドーズ量は、約３０Ｊ／ｍ^２～約１，０００，０００Ｊ／ｍ^２であってもよい。

図３ａ乃至図３ｃに示すように、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２は、同時に照射を開始してもよく、互いに異なる時間に照射を開始してもよい。第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２が互いに異なる時間に照射を開始する場合、第１の光Ｌ１が先に照射されてもよく、第２の光Ｌ２が先に照射されてもよい。また、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２が照射される時間は、互いに重なってもよく、互いに重ならなくてもよい。第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２が照射される時間が重ならない場合、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２が照射される時間の間隔は短く設定されてもよい。例えば、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２が照射される時間の間隔は、数時間以内、数分以内、又は数秒以内であってもよい。

本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、第１の光及び第２の光を同時に、又は、同時ではないにしても近接した時間内に照射することによって得ることができる相乗効果により、第１の光の単独の殺菌効果、第２の光の単独の殺菌効果に比べて著しく高い殺菌効果を有する。

本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、光増感剤による活性酸素の生成を誘導する第１の光と、及びチミンダイマーを生成することによってＤＮＡの損傷を誘発する第２の光による殺菌原理を採用している。本発明の実施形態では、第１光源と第２光源を併用して使用することにより、各光源を単独で使用する場合より少ないエネルギー量であっても相対的に短い時間内に著しく高い殺菌効果を得ることができる。

化学的及び物理的ストレスが加えられたバクテリアは、追加的に加えられる他の種類の弱い刺激によっても死滅率が急激に増加するので、本発明の実施形態において、青色光及び紫外線に対応する第１の光及び第２の光による互いに異なる２つの殺菌メカニズムは、バクテリアにそれぞれ異なるストレスを誘導する。これによって、これらのストレスの相乗効果により、２つの光源を単独で使用する場合より少ないエネルギーでバクテリアを死滅させることができる。本発明の一実施形態によると、第２の光を殺菌対象の生体組織に無害なエネルギー量の条件で照射しながら第１の光を併用して適用することによって、２つの光源による殺菌の相乗効果を得ることができる。その結果、本発明は、殺菌対象が人体であっても、人体組織にダメージを与えることなく短期間で効果的な殺菌効果を得ることができる。

これに対し、第１の光のみを使用する場合は、人体には無害であるが、相対的に殺菌力が弱いので、高エネルギーで長時間照射する必要があり、第２の光のみを使用する場合は、殺菌力は高いが、人体に有害であるという問題があることに留意しなければならない。

上記のように、本発明の一実施形態に係る光照射装置は、さまざまな病原体の殺菌に使用することができる。特に、本発明の一実施形態に係る光照射装置は、急性感染症の創傷に対して殺菌光を照射し、感染菌を初期に殺菌する際に使用可能であり、その結果、創傷の治癒期間が短縮されるという効果を得ることができる。急性創傷の場合、傷がついた初期に感染菌の菌数を減少させることが、傷を治癒する過程において最も重要である。急性創傷において初期の殺菌が十分に行われないと、創傷の治癒が正常に進まないので、３ヶ月以上創傷が治癒されない慢性創傷に発展する可能性があるが、本発明の一実施形態に係る光照射装置を用いて感染菌を初期に殺菌する場合は、これを防止することができる。

しかし、人体以外にも、動物や各種物品に付着するバクテリア、細菌、カビなどの微生物も殺菌が可能であり、本発明の一実施形態に係る殺菌装置の処理対象は、人体に限定されなく、動物及び各種物品に拡張することができる。

本発明の一実施形態によると、上記のように、第１光源と第２光源から出射される第１の光及び第２の光を同時に、又は、同時ではないとしても近接した時間内に照射する場合、殺菌効果が著しく増加する。これに加え、本発明の一実施形態によると、第１の光と第２の光を順次照射する場合、第２の光と第１の光を順次照射する場合より高い殺菌効率を得ることができる。したがって、本発明の一実施形態によると、殺菌しようとする対象に、第１の光と第２の光を順次照射する処理を通じて殺菌効率を最大化することができる。

本発明の一実施形態によると、第１の光を第２の光の照射前に所定の時間だけ殺菌しようとする対象に照射し、次に、第２の光を照射することができる。これにより、第１の光を照射した後、ＤＮＡが損傷から再び回復することを防止することができ、その結果、第１の光を単独で照射する場合に比べて少ないドーズ量で画期的に高い殺菌効果を得ることができる。また、第２の光の場合、殺菌しようとする対象に対する殺菌力には優れるが、人体に長時間暴露されると、皮膚の老化や癌の誘発などの人体への悪影響が生じるおそれがある。よって、単独で第２の光を殺菌しようとする対象に照射することは、非常に制限されるという問題がある。しかし、本発明の一実施形態によると、第１の光の照射に加えて、第２の光を照射することによって、単独で照射する場合に比べて少ない量の照射であるにもかかわらず、著しい殺菌効果を得ることができる。

本発明の一実施形態において、第１の光に加えて、第２の光を順次照射する場合、第２の光の光量を制御する必要性がある。本発明の一実施形態では、第１の光と第２の光を順次照射することで、殺菌の相乗効果を得ることができると共に、人体への影響を最小化することができる。このため、第１光源及び第２光源をオン／オフさせる場合には、連続的に光を出射する方式、光の強さを順次減少又は増加させる方式、点滅させる方式、又は併用した方式などを採用することができる。

図４ａ及び図４ｂは、第１の光と第２の光を順次照射する場合の本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示す図であり、第１及び第２光源をオン／オフさせる時間を示す図である。

図４ａ及び図４ｂを参照すると、本発明の一実施形態において、第１の光Ｌ１の照射が先に行われた後、第２の光Ｌ２の照射が行われてもよい。第１の光Ｌ１を先に照射した後で第２の光Ｌ２を照射する場合、第２の光Ｌ２を先に照射し、第１の光Ｌ１を後で照射する場合より殺菌力が著しく増加する。第２の光Ｌ２を先に照射し、第１の光Ｌ１を後で照射する場合、第２の光Ｌ２による細菌増殖阻害効果が第１の光Ｌ１の照射によって減少することがある。これは、第２の光Ｌ２によってＤＮＡの構造が一部変形したとしても、可視光線波長帯域を含む第１の光Ｌ１の照射によって変形したＤＮＡが光回復（photoreactivation）するという効果があるためである。第１の光Ｌ１の照射によって回復された各種細菌は、再び増殖することができる状態に戻るので、全体的な殺菌力は依然として良いが、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を順次照射する場合よりは最終的な殺菌力が減少する場合がある。

これとは異なり、本発明の一実施形態に係る光照射装置を用いて第１の光Ｌ１を殺菌しようとする対象に照射した後、第２の光Ｌ２を順次照射する場合、先に照射された第１の光Ｌ１によって細菌内に活性酸素が生成され、細菌に酸化ストレスが生じる。この状態で、後から照射された第２の光Ｌ２によって更なる殺菌が行われるので、少ない照射量でも殺菌の度合いが著しく増加する。

本実施形態において、第２の光Ｌ２を照射するタイミングは、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を順次照射する範囲内で変化させることができる。例えば、図３ａに示すように、第１の光Ｌ１の照射が完了した後、第２の光Ｌ２の照射を開始してもよく、図３ｂに示すように、第１の光Ｌ１の照射が完了しない状態で、第２の光Ｌ２の照射が開始されてもよい。この場合、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２の照射が一部重なってもよいので、第１の時間と第２の時間の少なくとも一部は互いに重なる区間を有してもよい。

上記の本発明の一実施形態に係る光照射装置は、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２を順次照射する範囲内で、制御部によってさまざまな形態で駆動することができる。

図５ａ乃至図５ｃは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の駆動方法を示すした図であり、第１及び第２光源がオン／オフされる時間を示す図である。

図５ａを参照すると、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、周期的に殺菌しようとする対象に照射されてもよい。すなわち、第１の光Ｌ１が第１の時間ｔ１の間殺菌対象に照射され、第２の光Ｌ２が第２の時間ｔ２の間照射された後、再び第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の照射が繰り返されてもよい。このような繰り返し期間及び繰り返し回数は、殺菌しようとする対象の種類、総量などによって変えることができる。ここで、第１の光Ｌ１の総ドーズ量及び第２の光Ｌ２の総ドーズ量は、人体に許容された許容ドーズ量以下の値になるように第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の反復周期及び回数を決定することができる。

図５ｂを参照すると、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を照射するとき、第１の光Ｌ１の照射後に第２の光Ｌ２が照射される範囲内で、第１の光Ｌ１は、中断せず連続的に殺菌対象に照射されてもよい。その一方で、第２の光Ｌ２は、連続的に与えられるのではなく、不連続的に第１の光Ｌ１と重なるように与えられる。

図示するように、第１の光Ｌ１は、第１の時間ｔ１の間中断せず連続的に殺菌対象に継続して照射されてもよく、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１の照射がある程度進められた後、第１の光Ｌ１の照射が連続的に進められている途中で第２の時間ｔ２の間殺菌対象に照射されてもよい。第２の光Ｌ２は、殺菌対象に周期的に繰り返し照射されてもよい。

図５ｃを参照すると、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２が照射されたとき、第１の光Ｌ１の照射後に第２の光Ｌ２が照射される範囲内で、第１の光Ｌ１を中断せず連続的に殺菌対象に照射されてもよく、又は、第２の光Ｌ２が照射される前に中断されてもよい。図示するように、第１の光Ｌ１が第１の時間ｔ１の間殺菌対象に照射される場合、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１の照射途中で第２の時間ｔ２の間照射されてもよい。その後、第１の光Ｌ１の照射が終了した後、第２の光Ｌ２が第３の時間ｔ３の間照射されてもよい。ここで、第２の光Ｌ２は、人体に安全であると許容される許容ドーズ量以下の値内で互いに異なる時間で殺菌対象に照射されてもよい。すなわち、第２の光Ｌ２が照射される第２の時間ｔ２と第３の時間ｔ３とは、互いに異なる長さを有してもよい。

本発明の一実施形態において、第１の光Ｌ１の照射を停止した直後に第２の光Ｌ２を照射すると、殺菌効果が最も高くなり、第１の光Ｌ１の照射を中断することなく第２の光Ｌ２を順次照射してもよい。但し、第１の光Ｌ１の照射を中断した直後に第２の光Ｌ２を照射するのではなく、所定の時間が経過した後で第２の光Ｌ２を照射してもよいが、その間隔は非常に短くてもよい。その一方、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とを順次照射することによって所定の殺菌効果が得られた場合、次の第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との逐次的な照射は、十分な時間が経過した後に再び行われてもよい。

本発明の一実施形態において、第１光源は、可視光線波長帯域のうち殺菌が可能な青色波長を含んでいるが、これに限定されず、青色波長帯域の光を含み、他の可視光線領域の光をさらに含んでもよい。

図６は、本発明の一実施形態に係る発光装置において、第１光源から出射された光のスペクトルを示す図である。

図６を参照すると、第１光源は、約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長帯域の光を出射し、そのほとんどが可視光線波長領域帯に対応している。すなわち、第１光源は、白色光を出射する光源に該当する。本実施形態において、第１光源は、第２の光と組み合わされることによって相乗効果を発揮する青色波長帯域の光を含み、同様に上記の殺菌効果を得ることができる。

これに加えて、本実施形態での第１光源は、全波長帯域の光が均一に混合された形態として、太陽光と類似するスペクトルを有する。但し、本発明の一実施形態に係る第１光源は、紫外線波長帯域の大部分を除いて発光するという点で太陽光と相違している。本発明の一実施形態に係る光源は、実質的に可視光線の全波長帯域に対応する約３８０ｎｍ～約７８０ｎｍの波長帯域を有する光を出射する。

本発明の一実施形態において、太陽光と類似するという意味は、規格化された太陽光スペクトルを基準としたとき、従来の発明と比較して重畳する部分が所定の値以上であり、太陽光スペクトルからのピークのずれ（太陽光スペクトルのピークを基準にしたとき、逸脱する程度）も所定の値以下である場合を意味する。例えば、本発明の一実施形態において、第１光源は、規格化された太陽光スペクトルの面積に対して約５５％以上の面積を有する光を出射することができ、第１の光のピークは、正規化された太陽光スペクトルから約０．１４以下の偏差を有してもよい。

このように、第１の光が太陽光と類似するスペクトルを有することによって、太陽光に頻繁に晒される場合と同じ効果があり、これによるビタミンＤの合成が容易になり、近視などの疾病の発生を抑制することができる。
［発明を実施するための形態］

本発明の一実施形態に係る光照射装置は、さまざまな形態で実現することができる。図７ａは、本発明の一実施形態に係る光照射装置の平面図を示し、図７ｂは、図７ａのＩ－Ｉ’線に沿った断面図を示す。

図７ａ及び図７ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係る光照射装置は、第１光源３０、第２光源４０、及び第１及び第２光源３０、４０が実装された基板２０を含むことができる。

本実施形態において、第１光源３０は複数個設けられてもよく、第２光源４０も複数個設けられてもよい。例えば、第１光源３０及び第２光源４０は、同数で設けられ、図示するように、行列状に交互に配置されてもよい。しかし、第１及び第２光源３０、４０の数はこれに限定されず、第１光源３０の数は、第２光源４０の数より多くてもよく、第２光源４０の数より少なくてもよい。また、本発明の一実施形態によると、第１光源３０及び第２光源４０は、その数によって規則的に又は不規則的に配列されてもよい。

本発明の一実施形態に係る光照射装置は、第１及び第２光源３０、４０及び基板２０を収納するハウジングをさらに含んでもよい。ハウジングには、第１及び第２光源３０、４０から出射された光が透過する透過窓が設けられてもよく、第１及び第２光源３０、４０から出射された光は、透過窓を介して人体側に照射されてもよい。

本発明の一実施形態において、基板２０上には制御部５０がさまざまな形態で設けられてもよい。例えば、制御部５０は、基板２０上に個別の回路配線として設けられてもよいし、個別のチップとして基板２０上に実装されることで提供されてもよい。

上記のように、本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、殺菌が必要なさまざまな他の装置に適用可能であり、特に光源を使用する装置に適用されてもよい。また、本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、殺菌装置専用として使用されるのではなく、照明装置として使用されてもよい。例えば、本発明の一実施形態に係る殺菌装置は、所定の空間に光を提供する照明用として追加された光源をさらに含んでもよく、この場合、追加された光源は、可視光線波長帯域の光を出射するようにしてもよい。追加された光源は、可視光線領域の全スペクトルに対応する光を出射することもでき、特定のカラーのスペクトルに対応する光を出射することもできる。

または、本発明の一実施形態において、別途追加された光源を用いることなく、第１光源が青色波長帯域の光を含む可視光線波長帯域の光を出射するようにすることができる。例えば、第１光源は、約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長帯域の光を出射するため、そのほとんどは可視光線波長領域帯に対応するものとなる。この場合、第１光源は、可視光線波長帯域の光を全体的に照射しながら、第２の光と組み合わされることによって相乗効果を発揮する青色波長帯域の光を含んでおり、上記の各実施形態と同じ殺菌効果を得ることができる。このように、可視光線波長帯域の光を出射する追加された光源が設けられ、第１光源が可視光線波長帯域の光を出射する場合、その光は、太陽光と類似するスペクトルを有することができる。この光が太陽光と類似するスペクトルを有する場合、太陽光に頻繁に晒される場合と同じ効果があり、これによるビタミンＤの合成が容易になり、近視などの疾病の有病率を低下させることができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置は、さまざまな形態で実現することができる。図７ａは、本発明の一実施形態に係る発光装置の平面図を示し、図７ｂは、図７ａのＩ－Ｉ’線に沿った断面図を示す。

図７ａ及び図７ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係る発光装置は、第１光源３０、第２光源４０、及び第１及び第２光源３０、４０が実装された基板２０を含むことができる。

本実施形態において、第１光源３０は複数個設けられてもよく、第２光源４０も複数個設けられてもよい。例えば、第１光源３０及び第２光源４０は、同数設けられ、図示するように、行列状に交互に配置されてもよい。しかし、第１及び第２光源３０、４０の数はこれに限定されず、第１光源３０の数は、第２光源４０の数より多くてもよく、第２光源４０の数より少なくてもよい。また、本発明の一実施形態によると、第１光源３０及び第２光源４０は、その数によって規則的に又は不規則的に配列されてもよい。

本発明の一実施形態に係る発光装置は、第１及び第２光源３０、４０及び基板２０を収納するハウジングをさらに含んでもよい。ハウジングには、第１及び第２光源３０、４０から出射された光が透過する透過窓が設けられてもよく、第１及び第２光源３０、４０から出射された光は、透過窓を介して人体側に照射されてもよい。

本発明の一実施形態において、基板２０上には制御部５０がさまざまな形態で設けられてもよい。例えば、制御部５０は、基板２０上に個別の回路配線として設けられたり、個別のチップとして設けられたりすることによって基板２０上に実装されることで提供されてもよい。

発光装置は、さまざまな形態で実現され、さまざまな用途で使用することができる。例えば、本発明の一実施形態に係る発光装置は、照明及び殺菌が必要な場所に種々適用することができ、特に照明装置として使用されてもよく、例えば、手術室、病院などのように、医療施設、公共衛生や個人衛生用照明装置に使用されてもよい。特に、本発明の一実施形態に係る照明装置は、患者を治療する目的で使用されてもよい。

本発明の照明装置は、公共施設、公共使用空間及び共同使用製品などに適用することによって公共治療の目的で使用されてもよく、個人施設、個人使用空間及び個人使用製品などに適用することによって個人が治療目的で使用するものであってもよい。

また、本発明の照明装置は、照明装置専用として使用されるのではなく、他の治療装置に付加して使用されてもよい。

以下は、本発明の一実施形態に係る照明装置の具体的な実施形態を説明する。

図８及び図９は、本発明の一実施形態に係る照明装置が製品として具体化された例を示す図である。

図８を参照すると、本発明の一実施形態に係る照明装置は、光を出射する発光装置１００、発光装置１００が収容されるハウジング３００、発光装置の上部に設けられたウィンドウ２１０、及びウィンドウ２１０及びハウジング３００を固定する固定部材２２０を含む。

ハウジング３００は、発光装置１００を収容及び支持し、発光装置に電力を供給できるものであれば限定はない。例えば、図示されるように、ハウジング３００は、本体３１０、電源供給装置３２０、電源ケース３３０、及び電源接続部３４０が含まれてもよい。電源供給装置３２０は、電源ケース３３０に収納され、発光装置１００と電気的に接続され、少なくとも一つのＩＣチップが含まれてもよい。ＩＣチップは、発光装置１００に供給される電力の特性を調節、変換又は制御することができる。

電源ケース３３０は、電源供給装置３２０を収納して支持することができ、電源供給装置３２０がその内部に固定された電源ケース３３０は、本体３１０の内部に位置してもよい。

電源接続部３４０は、電源ケース３３０の下端に配置され、電源ケース３３０と結束されてもよい。これによって、電源接続部３４０は、電源ケース３３０内で電源供給装置３２０と電気的に接続され、電源供給装置３２０に外部から電力を供給するための経路として機能することができる。

発光装置１００は、基板２０、及び基板２０上に配置された第１及び第２光源３０、４０を含み、上記の各実施形態に係る形態を有してもよい。発光装置１００は、本体３１０の上部に設けられ、電源供給装置３２０と電気的に接続されてもよい。基板２０は、本体３１０に安定した状態で固定されるように、本体３１０の上部の固定部材２２０の部分に対応する形状を有してもよい。

ウィンドウ２１０は、発光装置１００の上部をカバーするようにハウジング３００上に配置されてもよい。ウィンドウ２１０は、発光装置１００上に配置され、本体３１０に固定されることによって発光装置１００をカバーすることができる。ウィンドウ２１０には、発光装置１００からの光の拡散を容易にするレンズ部材２１１が設けられてもよい。ウィンドウ２１０は、透光性材料を有してもよく、ウィンドウ２１０の形態及び光透過率を調節し、照明装置の指向特性を調節することができる。したがって、ウィンドウ２１０は、照明装置の利用目的及び用途によってさまざまな形態に変形することができる。

固定部材２２０は、ウィンドウ２１０の上部に設けられ、ウィンドウ２１０、発光装置１００、及び本体３１０を互いに連結することができる。

上記の構造を有する照明装置は、各種の光治療器に装着されてもよい。また、所定の空間（例えば、チャンバー）を構成する壁や天井に装着される照明機器として使用されてもよい。

本発明の一実施形態に係る照明装置は、実生活に使用可能な形態で実現することができる。

図９を参照すると、本発明の他の実施形態に係る照明装置１０００’は、台座５３０と、光を出射する発光装置１００と、支持体５２０と、発光装置１００を囲む反射シェード４００とを含んで構成されてもよい。本発明の他の実施形態に係る照明スタンドは、各種治療器上に配置されてもよい。

台座５１０の表面には、照明スタンドの動作を制御するための入力デバイス５３０が配置されてもよい。台座５１０は、発光装置１００が配置された基板２０と支持体５２０を介して連結することで固定する。台座５１０は、電源部６００を介して発光装置に電力が供給されるようにする。支持体５２０は、台座５１０と発光装置１００が配置された基板２０との間を連結し、電力を供給するための電線（図示せず）が内部に設けられてもよい。

本実施形態において、支持体５２０が堅い単一の部材で形成されたことを示したが、これに限定されなく、少なくとも１回折り曲げられる折り曲げ可能な部材から構成されたり、可撓性のある部材から構成されたりすることによって、さまざまな形状に変更することができる。例えば、支持体５２０は、ある程度の外力によって変形してもよいが、外力がない場合は、その形状が維持される程度の軟性を有することができる。例えば、人が配線ユニット１３０に外力を加えることによって配線ユニット１３０の一部の形状を変えることができ、外力がなくなると、配線ユニット１３０は、外力が加えられた直後の最終的な形状にそのまま維持することができる。このために、支持体５２０は、蛇腹形状で設けられてもよい。

発光装置１００を囲む反射シェード４００は、発光装置から放射される光源を反射し、照度を高めることができるアルミニウムなどの金属材料で形成されてもよく、光の透過が可能な素材を含んで構成されてもよい。反射シェード４００の内側表面には、光触媒物質を含むコーティング層が形成されてもよい。光触媒物質は、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＷＯ_３のグループから選ばれる少なくとも一つを含んで構成されてもよい。

以下では、本発明の一実施形態に係る光照射装置の殺菌効果に対して実験を行った実施例を説明する。

実験例１－照射条件による殺菌効果

図１０は、従来の発明と本発明の一実施形態に係る発光装置を用いて殺菌対象に光を照射したときの照射条件による殺菌効果を示すグラフである。図１０において、殺菌の対象として使用された細菌は、黄色ブドウ球菌であり、黄色ブドウ球菌を細菌培養培地に塗抹し、３５℃～３７℃で１日間培養し、細菌培養培地上に形成された細菌コロニーを収集し、生理食塩水に混濁した後で遠心分離し、上澄み液を捨てた後、再び生理食塩水を入れ、これを希釈することによって殺菌実験に適当な濃度の細菌液を作製した。このように作製した細菌液を別の容器に入れ、従来の発明及び本発明の一実施形態に係る発光装置を容器から所定の距離に設置した後、光を順次照射した。次に、光照射が行われた細菌液を希釈し、細菌培養培地上に均一に塗布し、３５℃～３７℃で１日間培養した後、細菌培養培地上に形成されたコロニーを確認し、これに希釈倍数を乗じて計数することによって殺菌効果に対する結果を得た。

ｘ軸は、第１及び第２の光のドーズ量を示したものであり、ｙ軸は、細菌の不活性化程度を対数目盛で示したものである。比較例１は、第２の光のみを細菌に照射したものであり、２７５ｎｍの波長帯域の光を細菌に照射したものである。比較例２は、第１の光のみを細菌に照射したものであり、４０５ｎｍの波長帯域の光を細菌に照射したものである。比較例３は、細菌に２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を照射した後、４０５ｎｍの波長帯域の第１の光を照射したものである。実施例は、細菌に４０５ｎｍの波長帯域の第１の光を照射した後、２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を照射したものである。但し、グラフにおいて、比較例１の場合は、３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量のみで２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を照射したものであり、比較例２、比較例３、及び実施例の場合は、それぞれ４０５ｎｍの波長帯域の第１の光のドーズ量を変更しながら、すなわち、３０Ｊ／ｃｍ^２、６０Ｊ／ｃｍ^２、９０Ｊ／ｃｍ^２、１２０ｍＪ／ｃｍ^２、１５０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で照射し、２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で照射したものである。ここで、第２の光の場合は、人体に及ぼす許容ドーズ量を考慮して、第１の光より低いドーズ量に設定されている。

図１０を参照すると、比較例１の場合は、細菌に第２の光のみを照射したものであり、３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で照射したとき、不活性化度が約１．５（ｌｏｇ ＣＦＵ／ｍｌ）であり、比較例２の場合は、細菌に第１の光のみを照射したものであって、３０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で照射したとき、不活性化度が約１（ｌｏｇ ＣＦＵ／ｍｌ）であった。第２の光を細菌に３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で先に照射し、第１の光を３０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で後から照射した場合は、不活性化度が約１．５（ｌｏｇ ＣＦＵ／ｍｌ）であった。しかし、第１の光を３０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で先に照射し、第２の光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で後から照射した実施例の場合は、不活性化度が約４（ｌｏｇ ＣＦＵ／ｍｌ）であり、非常に高い殺菌効果を示した。ここで、比較例３と実施例の場合は、第１の光と第２の光の順番のみが異なり、同一の量が細菌に照射されたにもかかわらず、実際の殺菌程度において著しい効果の差を示したことを確認することができた。

また、比較例２、比較例３、及び実施例の場合は、第１の光のドーズ量が６０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量であり、同一の態様を示したが、実施例の殺菌効果は、比較例２や比較例３の殺菌効果よりも著しく高い結果となった。

但し、第１の光のドーズ量が９０Ｊ／ｃｍ^２以上である場合、比較例３と実施例は、約６（ｌｏｇ ＣＦＵ／ｍｌ）の滞留値を示すが、これは、新しい菌の流入がない実験室の条件で殺菌される細菌がこれ以上ないためであると判断され得る。これによって、新しい菌の流入が持続的に起こる開放された外部条件では、比較例１乃至比較例３より実施例の殺菌効果が著しく高いと予測することができる。

下記の表１は、比較例１乃至比較例３及び実施例において、所望の殺菌度を得るための最小ドーズ量を示すものである。ここで、比較例１は、第２の光のみを細菌に照射したものであり、２７５ｎｍの波長帯域の光を細菌に照射したものである。比較例２は、第１の光のみを細菌に照射したものであり、４０５ｎｍの波長帯域の光を細菌に照射したものである。比較例３は、細菌に２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を照射した後、４０５ｎｍの波長帯域の第１の光を照射したものである。実施例は、細菌に４０５ｎｍの波長帯域の第１の光を照射した後、２７５ｎｍの波長帯域の第２の光を照射したものである。

表１を参照すると、第２光源を単独で使用した比較例１の場合は、非常に少ないドーズ量でも９０％以上、９９％以上、又は９９．９％以上の殺菌効果を得ることができる。しかし、第２の光の場合は、人体に及ぼす影響が大きいので、第２の光のみでドーズ量を高めながら殺菌を進めることは難しい。

次に、第１の光と第２の光とを混合して使用した比較例２、比較例３及び実施例を見ると、比較例２及び比較例３に比べて、実施例の場合、遥かに少ない第１の光のドーズ量で高い殺菌効果を示すことを確認することができる。例えば、９９％の殺菌効果を得るために、比較例２の場合は６５Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量が必要とされ、比較例３の場合は４０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量が必要とされる一方、実施例の場合は１５Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量が必要とされている。

このように、本発明の一実施形態に係る発光装置は、従来の発明に比べて著しく高い殺菌効果を示すことを確認することができる。

実験例２－第１の光及び第２の光の個別殺菌力テスト

本テストにおいて、病原体としてＭＲＳＡ菌株を使用し、ＭＲＳＡ菌株を培養した後、一定の菌濃度（７ｌｏｇ）の懸濁液を準備した。菌懸濁液に第１の光及び第２の光をそれぞれ各光量で照射した。このとき、第１の光の波長は４０５ｎｍで、第２の光の波長は２７５ｎｍであった。第１の光及び第２の光がそれぞれ照射された菌を一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次に、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。各テストは、５回にわたって同一の条件で実施した。

表２及び図１１ａは、第１の光の殺菌力をテストした結果を示したものであって、表３及び図１１ｂは、第２の光の殺菌力をテストした結果を示したものである。

表２及び図１１ａを参照すると、第１の光の照射量が増加することによって菌の数が減少することを確認することができる。誤差範囲を勘案しても、菌の数が減少することは明らかであった。

表３及び図１１ｂを参照すると、第２の光の照射量が増加することによって菌の数が減少することを確認することができる。誤差範囲を勘案しても、菌の数が減少することは明らかであった。また、第２の光の場合、第１の光より遥かに少ない量で殺菌が行われることが分かった。

実験例３－第１の光と第２の光との組み合わせ時の殺菌力テスト

本テストにおいて、病原体としてＭＲＳＡ菌株を使用し、ＭＲＳＡ菌株を培養した後、一定の菌濃度（７ｌｏｇ）の懸濁液を準備した。菌懸濁液に、第１の光を単独で、第２の光を単独で、第１の光と第２の光とを組み合わせて照射し、菌懸濁液に何も照射していないものは比較例１、第２の光を単独で照射したものは比較例２、第１の光を単独で照射したものは比較例３、第１の光と第２の光とを組み合わせて照射したものは実施例で示した。このとき、第１の光は、波長が４０５ｎｍでドーズ量が１２０Ｊ／ｃｍ^２であり、第２の光は、波長が２７５ｎｍでドーズ量が３ｍＪ／ｃｍ^２であった。実施例の場合、第２の光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で照射した後、第１の光を１２０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で照射した。次に、比較例１乃至比較例３、及び実施例の菌を一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次に、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。

各テストは、５回にわたって同一の条件で実施された。

図１２ａ及び表４は、第１の光及び第２の光が単独でそれぞれ照射された場合と、第１の光と第２の光とが組み合わされて照射された場合のバクテリア数を示したものであり、図１２ｂ及び表５は、第１の光及び第２の光が単独でそれぞれ照射された場合と、第１の光と第２の光とが組み合わされて照射された場合の殺菌力を示したものである。

図１２ａ、図１２ｂ、表４、及び表５を参照すると、第２の光を単独で照射したときは約９０％の殺菌力を示し、第１の光を単独で照射したときは約９９％の殺菌力を示したが、第１の光と第２の光とを組み合わせて照射したときは９９．９９％以上の殺菌力を示した。これによって、光を照射しない場合、及び第１の光又は第２の光を単独で照射した場合に比べて、第１の光と第２の光とを組み合わせて照射する条件で菌量が著しく減少し、これによる殺菌力が著しく増加することを確認することができる。

実験例４－第１の光と第２の光との組み合わせ順序による殺菌力変化テスト

本テストにおいて、病原体としてＭＲＳＡ菌株を使用し、ＭＲＳＡ菌株を培養した後、一定の菌濃度（７ｌｏｇ）の懸濁液を準備した。菌懸濁液に、第２の光を照射した後に第１の光を照射し、第１の光を照射した後に第２の光を照射した。菌懸濁液に何も照射していないものは比較例１、第２の光を照射した後で第１の光を照射したものは実施例１、第１の光を照射した後で第２の光を照射したものは実施例２で示した。

このとき、実施例１の場合は、２７５ｎｍの第２の光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で照射した後、４０５ｎｍの第１の光を１２０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で照射し、実施例２の場合は、４０５ｎｍの第１の光を１２０Ｊ／ｃｍ^２のドーズ量で照射した後、２７５ｎｍの第２の光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量で照射した。

次に、比較例、実施例１及び実施例２の菌を一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次いで、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。

各テストは、５回にわたって同一の条件で実施された。

図１３ａ及び表６は、第１の光と第２の光とが異なる組み合わせの順番に設定されて照射された場合のバクテリア数を示したものであって、図１３ｂ及び表７は、第１の光と第２の光が異なる組み合わせの順番に設定されて照射された場合の殺菌力を示したものである。

図１３ａ、図１３ｂ、表６、及び表７を参照すると、実施例１の場合は９９．９９％の殺菌力を示す一方、実施例２の場合は、菌が観察されず、実質的に完全に殺菌が行われたことを確認することができる。すなわち、第１の光を照射した後で第２の光を照射する場合、その反対の場合に比べて同一の照射光量で著しく高い殺菌力を示し、これは、第２の光を照射した後で第１の光を照射する場合より少ない光量で同一の殺菌力を得ることができることを意味する。より少ない光量の適用は、光照射時間が短くなることを意味するので、実施例２の場合、実施例１より光照射時間を短縮することができる。

実験例５－光量条件の設定（in vitro）

第１の光と第２の光の逐次的な照射によって著しい殺菌力の向上が示されたことに基づいて、各光源の最適な光量を調査するために、第１の光及び第２の光を逐次照射するとき、光量を変更しながらバクテリアの数及び殺菌力をインビトロ（in vitro）条件で測定した。

本テストにおいて、病原体としてＭＲＳＡ菌株を使用し、ＭＲＳＡ菌株を培養した後、一定の菌濃度（７ｌｏｇ）の懸濁液を準備した。菌懸濁液に、第１の光のドーズ量を３０Ｊ／ｃｍ^２、６０Ｊ／ｃｍ^２、９０Ｊ／ｃｍ^２、１２０Ｊ／ｃｍ^２に変更し、第１の光と第２の光を順次照射した。但し、第２の光の場合、人体許容水準を考慮して、２７５ｎｍの光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量に限定して行った。

次に、菌を一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次いで、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。

各テストは、５回にわたって同一の条件で実施された。

図１４ａ及び表８は、第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときのバクテリア数を示したものであり、図１４ｂ及び表９は、第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときの殺菌力を示したものである。

図１４ａ、図１４ｂ、表８、及び表９を参照すると、第１の光の光量が増加することによって菌数が減少することが確認され、１２０Ｊ／ｃｍ^２の光量では完全殺菌になることが確認された。

実験例６－光量条件の設定（in vivo）

実施例４において、第２の光（４０５ｎｍ）のドーズ量が３ｍＪ／ｃｍ^２である条件で第１の光（２７５ｎｍ）のドーズ量が１２０Ｊ／ｃｍ^２であるときに完全殺菌になることが確認されたので、インビボ（in vivo）条件でもこのような殺菌効果があるかどうかをテストした。

本テストにおいて、インビボ（in vivo）条件での光照射の有効性及び安全性を確認するためにマウスを用いて実験を行った。光照射の条件は、インビトロ（in vitro）での条件と同一にした。マウスは、ＢＡＬＢ／ｃマウス（６週齢～８週齢）を用いており、マウスの背中の毛を剃った後、背中部位に直径１０ｍｍの創傷を生成した。この創傷に病原性細菌を接種（５ｌｏｇ接種）した後、第１の光のドーズ量を３０Ｊ／ｃｍ^２、６０Ｊ／ｃｍ^２、９０Ｊ／ｃｍ^２、１２０Ｊ／ｃｍ^２と変更し、第１の光と第２の光を順次照射した。但し、第２の光は、人体許容水準を考慮して、２７５ｎｍの光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量に限定して行った。次に、組織を採取し、採取した組織を破砕した後、一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次に、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。

各テストは、５回にわたって同一の条件で実施された。

図１５ａ及び表１０は、第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときのバクテリア数を示したものであり、図１５ｂ及び表１１は、第１の光と第２の光を順次照射し、第１の光の光量を異ならせたときの殺菌力を示したものである。

図１５ａ、図１５ｂ、表１０、及び表１１を参照すると、インビボ（in vivo）条件でも第１の光の光量が増加することにしたがって菌数が減少することを確認し、１２０Ｊ／ｃｍ^２の光量では完全に殺菌されることを確認した。

実験例７－有効性評価１（in vivo）

実施例５においてインビボ（in vivo）条件での殺菌のための光のドーズ量が確認されたので、これに基づいてインビボ（in vivo）条件での時間による殺菌力及び菌数変化をテストした。

本テストは、マウスを用いて進めた。マウスは、ＢＡＬＢ／ｃマウス（６週齢～８週齢）を用いており、マウスの背中の毛を剃った後、背中部位に直径１０ｍｍの創傷を生成した。前記創傷に病原性細菌を接種（５ｌｏｇ接種）した後、第１の光（４０５ｎｍ）のドーズ量を１２０Ｊ／ｃｍ^２とし、第１の光と第２の光を毎日同じ時刻に合計６回繰り返し順次照射した。但し、第２の光の場合、人体許容水準を考慮して、２７５ｎｍの光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量に限定して行った。

次に、菌数を毎日確認するために、組織を採取し、採取した組織を破砕した後、一定の濃度で希釈し、寒天板に接種した後で再び培養した。次いで、培養された菌のコロニー数を確認し、その数値を対数値に換算した。菌数は、初期殺菌力を確認するために３回光照射までの量を検出した。

図１６及び表１２は、インビボ（in vivo）条件での日毎の殺菌力の変化を示すものであり、図１７及び表１３は、インビボ（in vivo）条件での日毎の菌数を測定した結果を示したものである。図１７及び表１３において、比較例は、光を照射していない無照射群に該当し、実施例は、光を照射した光照射群に該当する。

図１６、図１７、表１２、及び表１３を参照すると、創傷初期に光を照射した後、殺菌力が９９．９９％以上持続的に維持されていることを確認することができ、光を照射した場合、菌数は実質的に０に近いと見なすことができる。

実験例８－有効性評価２（in vivo）

実施例５においてインビボ（in vivo）条件での殺菌のための光のドーズ量が確認されたので、これに基づいてオンビボ（in vivo）条件での光の照射による傷治癒効果をテストした。

本テストは、マウスを用いて行った。マウスは、ＢＡＬＢ／ｃマウス（６週齢～８週齢）を用いており、マウスの背中の毛を剃った後、背中部位に直径１０ｍｍの創傷を生成した。この創傷に病原性細菌を接種（５ｌｏｇ接種）した後、第１の光（４０５ｎｍ）のドーズ量を１２０Ｊ／ｃｍ^２とし、第１の光と第２の光を毎日同じ時刻に合計６回繰り返し順次照射した。但し、第２の光の場合、人体許容水準を考慮して、２７５ｎｍの光を３ｍＪ／ｃｍ^２のドーズ量に限定して行った。

毎日同じ時刻に傷の形状変化（特に面積変化）を観察した。傷の大きさは、上皮化時点まで毎日観察しながら値を記録した。

図１８及び表１４は、インビボ（in vivo）条件での日毎の傷面積の変化を示すものである。図１８及び表１４において、比較例は、光を照射していない無照射群に該当し、実施例は、光を照射した光照射群に該当する。図１９ａ及び図１９ｂは、日毎の傷面積の形状を撮像した写真であり、図１９ａは無照射群の傷の写真であり、図１９ｂは光照射群の傷の写真である。

図１８、表１４、図１９ａ及び図１９ｂを参照すると、傷がついた後、２日目まで傷の治癒が可視的に観察されず、傷での菌数は著しく減少したので、殺菌が進められる段階であると見なすことができる。傷がついた後、２日目から瘡蓋が生成され、その後、傷の面積が徐々に減少したので、傷がついた後、２日目から傷治癒が進められる段階であると見なすことができる。傷に瘡蓋が生成されると、瘡蓋によって傷の外部への露出がなくなるので、追加的な感染は週毎に少なくなる。但し、瘡蓋が形成される前までの殺菌有無によって、瘡蓋の大きさ及び傷の回復に大きな差が示される。傷治癒段階で傷の面積が５０％に減少する時点は、光照射群の場合は６日に過ぎなかったが、無照射群の場合は１０日も必要とされている。また、光照射群の場合は１５日目で上皮化されたが、無照射群の場合は１５日目にも依然として上皮化がされていない。これにより、本発明の一実施例によって光を照射するとき、傷治癒効果が著しく示されることを確認することができる。

実験例９－安全性評価１（in vivo）

上記の実験例での照射条件が人体に有害であるかどうかを確認するために、ＤＮＡ変異の有無を確認した。

本テストでは、光照射によって感染されていない組織にＤＮＡ変異（mutation）が発生するかどうかを確認するために、光を照射した後、チミンダイマー（thymine dimer）形成程度を免疫組織化学的分析（immunohistochemical analysis）によって確認を行った。ＤＮＡに過量のＵＶを照射すると、チミンダイマーなどのＤＮＡ変異が発生し、細胞が死滅するようになるので、チミンダイマーの形成程度でＤＮＡ変異の有無を確認することができる。

本テストは、マウスを用いて進めた。マウスは、ＢＡＬＢ／ｃマウス（６週齢～８週齢）を用いており、マウスの背中の毛を剃った後、パンチを用いて背中部位に直径１０ｍｍの創傷を生成した。この創傷に光を照射した後、組織を採取し、ホルマリン及びパラフィンで採取した組織を固定した後で切片を取った。光を照射するとき、対照群は光を処理していない無照射群で、実験群１は過量のＵＶＣを処理した光照射群で、実験群２は、第１の光（４０５ｎｍ）のドーズ量を１２０Ｊ／ｃｍ^２に、第２の光（２７５ｎｍ）のドーズ量を３ｍＪ／ｃｍ^２に限定して順次照射した光照射群である。

図１６ａ及び表１５は、組織内でのチミンダイマーの含量を百分率で示したものである。図２０ａ及び表１５を参照すると、実験群１ではチミンダイマーが発見されたが、実験群２ではチミンダイマーが発見されなかった。これによって、本発明の一実施例で適用した光の条件は、感染されていない組織に照射した場合にもＤＮＡ変異が発生しないことが確認された。

実験例１０－安全性評価２（in vivo）

上記の実験例での照射条件が人体に有害であるかどうかを確認するために、ＲＯＳ生成の有無を確認した。

本テストは、感染されていない組織にも光照射によって活性酸素（ＲＯＳ）が誘導されるかどうかを確認するためのものである。感染菌に殺菌光が照射されると、ＲＯＳが誘導され、菌が死滅するようになる。

本テストは、マウスを用いて進めた。マウスは、ＢＡＬＢ／ｃマウス（６週齢～８週齢）を用いており、マウスの背中の毛を剃った後、パンチを用いて背中部位に直径１０ｍｍの創傷を生成した。前記創傷に光を照射した後、光の照射部位にＤＣＦＨ－ＤＡ（Dichlorofluorescin diacetate）を処理した後、ＤＣＦＨ－ＤＡによって染色された部分の発光量を測定し、ＲＯＳ有無を確認した。ＤＣＦＨ－ＤＡは、細胞内でＲＯＳによって酸化されることによって蛍光発光をする。ＤＣＦＨ－ＤＡの励起時、吸収波長は４４５ｎｍ～４９０ｎｍで、蛍光発光波長は５１５ｎｍ～５７５ｎｍである。

ここで、対照群は何の追加処理もしていない無処理群で、実験群１は過酸化水素処理群で、実験群２は、第１の光（４０５ｎｍ）のドーズ量を１２０Ｊ／ｃｍ^２に、第２の光（２７５ｎｍ）のドーズ量を３ｍＪ／ｃｍ^２に限定して順次照射した処理群である。

図２０ｂ及び表１６は、ＤＣＦＨ－ＤＡによって染色された部分の発光度を示したものである。図２０ｂ及び表１６を参照すると、実験群１では、蛍光が起こることによってＲＯＳの存在を確認したが、実験群２では、蛍光が起こらなかったので、ＲＯＳがないと判断された。これによって、本発明の一実施例で適用した光の条件で感染されていない組織に光を照射した場合にも、ＲＯＳが発生しないことが確認された。

以上では、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明をさまざまに修正及び変更可能であることを理解できるであろう。よって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載の内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきであろう。

Claims (20)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられた基板と、
   前記基板上に実装された光源と、を含み、
   前記光源は、
   青色波長帯域の第１の光を出射する少なくとも1つの第１光源と、
   紫外線波長帯域の第２の光を出射する少なくとも1つの第２光源と、
   前記第１の光の出射と前記第２の光の出射とが重なるか否かにかかわらず、前記第1の光と前記第2の光とが順次又は近接したタイミングで出射されるように、前記第１光源及び前記第２光源の発光を制御する制御部と、を含み、
   前記第２光源のドーズ量は前記第１光源のドーズ量の１／１０以下である、光照射装置。
2. 前記制御部は、前記第１の光の出射が開始された後、前記第２の光が出射されるように前記第１光源及び第２光源を制御する、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記第２の光は、ＵＶＡ、ＵＶＢ、及びＵＶＣの波長帯域のうち少なくとも一つの波長帯域に対応する、請求項１に記載の光照射装置。
4. 前記第１の光は約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長帯域を有する、請求項２に記載の光照射装置。
5. 前記第１の光は、可視光に対応する波長帯域の光をさらに含む、請求項１に記載の光照射装置。
6. 前記第１の光は約３８０ｎｍ～約７８０ｎｍの波長帯域を有する、請求項５に記載の光照射装置。
7. 前記第２の光は約２４０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域を有する、請求項１に記載の光照射装置。
8. 前記第１の光は第１の時間にわたって照射され、前記第２の光は、前記第１の時間より短い第２の時間にわたって照射される、請求項７に記載の光照射装置。
9. 前記第２の光は、前記第１の光の照射が停止した後で照射が開始される、請求項８に記載の光照射装置。
10. 前記第２の光は、前記第１の光の照射が停止する前に照射が開始され、前記第１の時間と前記第２の時間の少なくとも一部が互いに重畳する期間を有する、請求項８に記載の光照射装置。
11. 前記第１の光は連続的に照射される、請求項８に記載の光照射装置。
12. 前記第２の光は不連続的に照射される、請求項８に記載の光照射装置。
13. 前記第２の光は周期的に照射される、請求項８に記載の光照射装置。
14. 前記光照射装置は人体の治療に用いられる、請求項１に記載の光照射装置。
15. 前記光照射装置は急性創傷の治療に用いられる、請求項１４に記載の光照射装置。
16. 前記第２光源は、１日当たり所定のドーズ量の範囲内で前記第２の光を照射し、前記１日当たり所定のドーズ量は、前記第２の光が人体に照射される際に無害な範囲内となる許容ドーズ量である、請求項１に記載の光照射装置。
17. 前記第２の光は、約３０Ｊ／ｍ^２～約１，０００，０００Ｊ／ｍ^２のドーズ量で照射される、請求項１６に記載の光照射装置。
18. 青色波長帯域の第１の光を出射する少なくとも１つの第１光源と、
    紫外線波長帯域の第２の光を出射する少なくとも１つの第２光源と、
    前記第１光源が前記第１の光を出射した後に、前記第２光源が前記第２の光を順次出射するように前記第１光源及び第２光源を制御する制御部と、を含み、
    前記第２光源のドーズ量は、前記第１光源のドーズ量に対して１／１０以下である、治療用光照射装置。
19. 前記第１の光は約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長帯域を有し、前記第２の光は約２４０ｎｍ～約２８０ｎｍの波長帯域を有する、請求項１８に記載の治療用光照射装置。
20. 前記第１の光が第１の時間にわたって照射され、前記第２の光は、前記第１の時間より短い第２の時間にわたって照射される、請求項１９に記載の治療用光照射装置。
    

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