JP2690952B2 - 組織の生体刺激用装置及び組織の治療方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の波長を有し、かつ、処理域でのエネ
ルギー密度が大なる低出力の照射、好ましくは実質的に
単色の照射で、組織に生物学的刺激（biostimulation）
を与える新規かつ改善された装置、方法及びシステムに
関する。

（従来の技術） 多年にわたり、高出力の、高度に焦点を合せたレーザ
を用いて組織を切除及び破壊する方法が、多数の外科的
技術として広く行なわれてきた。最近では、組織を切断
乃至破壊しないように鋭く焦点を合せない低出力レーザ
が、細胞分割、循環−AMP代謝、酸化ホスホリル化、ヘ
モグロビン、コラーゲンその他の蛋白合成、白血球活
動、腫瘍成長、クロマフアージ細胞の産生及び傷の回復
を含む多数の代謝過程に影響を与えることが知られ、あ
るいは考えられるようになつてきた。例えば、カル（Ka
ru）とレトコフ（Letokhov）の「可視範囲の低強度単色
光の生物学的作用」、Laser Photobiology and Photome
dicine、マルテルツチ（Martellucci）編、第57−66頁
（Plenum Press1985）；パサレツラ（Passarella）等の
「試験管内（in vitro）の生物学的系にヘリウム−ネオ
ンレーザを照射した際の諸様相」、Laser Photobiology
and Photomedicine、マルテルツチ編、第67−74頁（Pl
enum Pres1985）を；一般的には、パリツシユ（Parris
h）、「光医療（Photomedicine）：レーザーの可能性．
総説」、Lasers in Photomedicine and Photohbiolog
y、プラテツシ（Pratessi）編、第２−22頁（Springer1
980）；ギーゼ（Giese）、「基礎光生物学及び未解決の
問題」、Lesers in Photomedicine and Photobiology、
プラテツシ編、第26−39頁（Springer1980）；ジヨリ
（Jori）、「光力学（Photodynamic）作用の分子生物
学」、Lasers in Photomedicine and Photobiology、プ
ラテツシ編、第58−66頁（Springer1980）を参照された
い。これら効果の正確な機構は十分に理解されてはいな
いが、可視光範囲内又はそれに近い照射線の特定波長の
作用に関連すると考えられている。赤外レーザ照射は、
生体組織内でATP濃度及びATPアーゼの作用を高めること
が示された。ボロニアーニ（Boloqnani）等、「生体内
（in vivn）及び試験管内（in vitro）でのATP濃度及び
ATPアーゼの作用に及ぼすGaAsパルスレーザの効果」、I
nternational Cong.on Lasers in Medicine and Surger
y、第47頁（1985）。

可視光範囲内又はその近くで作動するレーザを含む照
射線源が光子を放出し、その光子が生物学的分子と相互
作用して、光化学反応及びそれに続く生物学的効果を起
こすのである。原子レベルでの光化学過程及び光生物学
的過程は、この過程を起すのに用いた照射線の波長に関
係し、光子源に無関係に生起する。しかしながら、分子
的効果、機構及び産生物の一以上を、照射線源の他の性
質たとえば単色生、コヒーレンス及び高出力及びエネル
ギー密度により定量的及び定性的に変えることはでき
る。

光励起の大部分の形態は、「量子特異的（quantum sp
ecific）」である。すなわち、所与の分子又は分子の一
部分を励起させる正確な量のエネルギー束が存在すると
きのみ、励起されるであろう。光子は次式に従うエネル
ギーＥを有する。

ただし上式中、ｆは振動数、ｈはプランク定数、ｃは
光速度である。

小さ過ぎるエネルギー量子又は大き過ぎるエネルギー
量子を有する光子を標的分子に導いた場合には、光子は
吸収されない。すなわち、光子は効果を与える正確なエ
ネルギーを有するものでなければならない。

吸収された照射のみが光化学効果を有する。Ｘ線、ガ
ンマ線その他の吸収された高エネルギー光子は、比較的
無差別な分子イオン化により人体組織に影響を与える。
このイオン化された分子は極めて反応生に富み、共有結
合を切断したり形成したりする。赤外光子は、特定標的
分子内で特定の振動又は回転モードを励起する。振動又
は回転励起を起すために必要なエネルギー量子は、分子
の性質（例えば、二重結合であるか、環構造を有する
か）及び位置（例えば、親電子基に近いか、親核基に近
いか）に関係する。赤外光子は特定の生物学的過程すな
わちトランスオーメーシヨンにも影響を与えると考えら
れるが、この波長の最も顕著な生物学的効果は、おそら
く振動及び回転エネルギーの散逸により惹き起される加
熱効果であり、この加熱は散逸分子の近隣での生物学的
反応に著るしい効果を与えることがある。紫外及び可視
波長の光子のエネルギーは、特定発色団の電子を励起す
る。（発色団は、所与波長の光子を吸収し、電子をより
高いエネルギー状態に遷移させるためにそのエネルギー
を使用する分子である。）これらの励起された分子が引
続き崩壊して、新しい光子放出、電子遷移又は熱散逸を
含む特定反応を導くのである。

（発明が解決すべき課題） しかしながら、ヒトの皮膚又は組織の最初の数層以上
を可視照射線（波長400−700nm）及び紫外照射線（波長
200−400nm）にさらすことは、これまでんは困難であつ
た。第１−３図に示すように、皮膚の外層内にある色素
その他の分子が、可視照射線及び紫外線の大部分を吸収
することが知られている。第１表は、各波長の照射線の
皮膚内へのおよその透過をまとめたものである。

第 １ 表 光照射線が金髪白人の皮膚（Fair Caucasian Skin）に
入射エネルギー密度のl/e（37％）の値まで透過するお
よその深さ 波長、nm 深さ、nm 250 2 280 1.5 300 6 350 60 400 90 450 150 500 230 600 550 700 750 800 1200 1000 1600 1200 2200 第３図に示すように、皮膚の皮下層には紫外照射線は全
く透過せず、大部分の可視照射線もおよそ５％しか透過
しない。その結果、皮膚に可視照射線及び紫外線照射を
当てても、これらの波長の照射線にさらされたならば刺
激を受けると思われる下層内の標的分子にほとんど、あ
るいは全く効果を及ぼすことがない。

照射線源の出力を高めればより深い層により大きなエ
ネルギーを供給することがでいるが、組織を多量の紫外
照射線に直接さらすことは望ましいことでない。このよ
うな照射線が一部の分子や細胞の機能に悪影響を与える
ことがあるからである。例えばDNAは紫外照射線により
「変異」を受ける可能性がある。

以上により、可視赤色照射線及び赤外照射線により影
響を受ける生物学的作用を刺激し、また、紫外照射線及
び可視照射線の影響は受けるが、皮膚色素その他の分子
により可視照射線及び紫外照射線が吸収されるため、組
織表面に当てた照射線にい普通は接近不可能な組織下層
の生物学的作用を刺激するような、組織を生刺激する安
全な装置及び方法を提供することは望ましいことであろ
う。

本発明の一目的は、より深い組織層に生体刺激性の光
子をより多数かつより高いエネルギー密度で供給し得
る、組織に生体刺激を与えるための低出力照射線を供給
する装置及び方法を提供することである。

本発明の別の目的は、多波長の照射線で組織に生体刺
激を与える装置及び方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、赤外、可視及び／又は紫外周
波数範囲の低出力照射線源として半導体レーザ、超光ダ
イオード（superluminous diode）又は類似の発光ダイ
オード（light emitting diode）を用いた組織に生体
刺激を与える装置及び方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 高出力密度かつ複数、好ましくは３以上の相異なる波
長の実質的に単色の照射線源のアレイ（array）からな
る、組織に生体刺激を与える装置を開示する。この照射
線源は、２以上の相異なる波長の照射線が、直接あるい
は間接に処理標的組織内に位置する単一点に入るよう、
アレイ内に配列されている。照射線源は、好ましくはレ
ーザダイオード、超光ダイオード又は類似の発光ダイオ
ードである。被処理組織を斯かる装置に露出することか
らなる組織の処理方法についても開示する。この組織に
生体刺激を与える装置は、対照パネル、電源、輻射線パ
ルス周波数、変更手段、輻射線パルス持続時間の変更手
段、処理時間を定める手段、処理標的組織の伝導性を測
定する手段、照射線源が発する光主力を測定する手段及
び／又は照射線源からの放出を検出する手段を備えたシ
ステム内に包含される。

第１図は、主要な上皮発色団の紫外吸収スペクトルを
まとめたグラフである。DOPA−メラニン、1.5mg/H₂O100
g;ウロカニン酸、10^-4M水中、；子牛胸腺DNA、10mg/H₂O
100g（pH4.5）；トリプトフアン、２×10^-4M（pH7）；
チロシン、２×10^-4M（pH7）。〔プラテシ及びサツチ
編、Lasers in Photomedicine and Photobiology、第16
5頁（Springer1980）から〕。

第２図は、主要なヒト皮膚色素の可視光吸収スペクト
ルをまとめたグラフである。括弧内は使用した溶剤を示
す。〔プラテシ及びサツチ編、Lasers in Photomedicin
e and Photobiology、第172頁（Springer1980）か
ら〕。

第３図は、各種照射腺波長のヒト皮膚内への相対透過
度を図及びグラフで表示したものである。〔スリメイ
（D.Slimey）及びウオルバーシユト（M.Wolbarsht）、S
afety With Lasers and Other Optical Sources（198
0）から〕。

A. システム概説 第４図のブロツク図は、本発明の装置及びシステムの
綜括的構造を示す。調節ユニツト20は、調節設定及び測
定値を読出すための調節器と表示装置の双方を含む。こ
の調節ユニツト20に単一ビームプローブ30とクラスタプ
ローブ60を夫々差込み接続部32と62で接続する。調節ユ
ニツト20の中央部には、ビーム電源40と、それに接続さ
れたビーム調節論理ユニツト70がある。このビーム電源
は、２本の出力ライン43及び46を有する。出力ライン46
は、クラスタプローブ43は、単一ビームプローブ30用の
差込み接続部32に入る。

ビーム電源調節器41をビーム電源40に接続し、ビーム
電力水準を調節する。ビーム電流メータ42をビーム電源
40に接続し、供給される電力水準を指示する。種々の周
波数のパルスに変調された照射線ビームを提供するた
め、ビーム発振器45をビーム電源40に接続する。ビーム
発振器45に接続された発振器周波数調節器47でビーム発
振器45を調節する。発振器周波数調節器47に接続された
周波数メータ48は、選択されたビーム変調周波数を表示
する。更なる変調形態としてパルス持続時間変調を望む
場合には、ビーム発振器45とそれに対応する発振器周波
数調節器47を更に微調整することにより可能である。

ビーム調節論理ユニツト70は、前述のように、ビーム
電源40に接続される。該ユニツトに付属の指示計の光71
は、ビーム電源が接続状態にあることを示す。使用され
ているビーム波長が眼にみえず、処理時間並びに電力が
重要な変量（Ｅ＝Ｐ×Ｔ）であるので、これが有用とな
る。このユニツトが機能している更なるチエツクとし
て、本発明はビーム出力光センサ50をビーム調節論理ユ
ニツト70に接続する（以下で説明する）。この光センサ
50は、該ユニツトが発した照射線の周波数に有感であ
り、その照射線を受けた際に信号を出す。処理時間の調
節を補助するため、ダウンカウント（down count）に続
く表示部73を備えたダウンカウントプログラムタイマ72
を、ビーム調節論理ユニツト70に接続する。ビーム調節
論理ユニツト70に接続された更なる表示部75は、ビーム
稼働時間の合計（分）を表示する。

本発明のある種の用途では、皮膚伝導度の高い身体部
位の位置を定めることが望ましい場合がある。（温度の
上昇と共に皮膚伝導度は高まるので、皮膚伝導度の高い
身体部位は、通常、炎症域の痛み刺激点に相当する。）
本発明は、関連表示部76と共にビーム調節論理ユニツト
70に接続された皮膚伝導度測定モジユール75を用いてこ
れを行なう。このモジユール75は、患者の手に保持され
た電極79に接続されるリード線77を介して小電流（マイ
クロアンペア）を供給する。単一ビームプローブ30は、
戻り電流路として（差込み接続部32から）皮膚伝導度測
定モジユール75に至るリード線78を用いて選択された皮
膚位置からの戻り路を形成する。所望ならび、ビーム調
節論理ユニツト70の起動装置として皮膚伝導度測定を使
用することができる。すなわち、予かじめ選択された皮
膚伝導度水準になつたときだけビームを発するようビー
ム調節論理ユニツト70を設定しておくのである。この水
準を極めて低い水準にしておくと、戻り路プローブが皮
膚の処理域と接触しているときは常にビームを発する。

本発明は、前述のように、赤外スペクトル又は赤外ス
ペクトルに近い照射線（700nm以上）、可視光スペクト
ル（400−700nm）及び紫外スペクトル（200−400nm）の
照射線を使用する。以下では便宜上、本発明にて形成さ
れるビームを含む照射線を、それが可視スペクトル又は
紫外スペクトルあるいはその他の隣接スペクトルであつ
ても「光」と称する。

本発明の単一ビームプローブ30は、太い鉛筆のような
形をいている。（第４図）この単一ビームプローブ30
は、単一周波数の照射線を放出し、従つて本発明に係る
関心は限定されたものである。本発明の主旨は、多周波
数の多照射線源を使用することである。この照射線は、
本発明で使用するクラスタプローブ60内に含まれる多照
射線源から放出される。

第５図は、薄い円筒状ハンドル61と厚めの円筒状ヘツ
ド62を有するクラスタプローブ62の側面図である。第６
乃至８図は、円筒状ヘツド62内に包含できるる三パター
ンの照射線源を示すものである。照射線は、円筒状ヘツ
ド62の一端面に極く近い平面から放出される。第６乃至
８図は、幾つかの端面の上面図を示す。後述するよう
に、この端面は照射線源の各種配置に係るものであり、
これらの各配置が相異なる照射線源周波数を混合し、そ
の幾何学的配置は若干異なる。従つて、これらの放置が
標的組織ごとに相異なる「混合」照射周波数と相異なる
エネルギー密度を与える。特定形態の照射線アレイを示
す第６−８図では、各クラスタプローブ60の光源すなわ
ち照射線源は、発光ダイオード（LED）などの半導体発
光装置である。本発明の目的には、レーザダイオードと
発光ダイオードとの２種の特定タイプLEDが最も有用で
あつた。レーザダイオードは、本質的に単色であつて鋭
く平行化されたコヒーレントな光又は照射線のビームを
発生する。すなわち、レーザダイオードは、（マルチモ
ード型レーザでない場合には）ほとんど一周波数のみの
光を発生し、その光ビームの発散角は小さい。発光ダイ
オードも使用される。この発光ダイオードもレーザダイ
オードと同様ではあるが、レーザダイオードのコヒーレ
ント性と鋭い単色性を欠くものである。それでもこの発
光ダイオードは、その周波数範囲の限られた高度に指向
性ある光を発生する。

半導体レーザダイオードは多数市販されており、その
代表的なものは日立社刊の「オプトエレクトロニツクデ
バイスデータブツク」（1984年９月発行）に記載されて
いる。

しかしながら、最も広範に製造されているコンポーネ
ントよりも幾分か出力エネルギーが高く、ビーム発散及
びスペクトル幅の狭い半導体レーザダイオードも入手可
能であり、本発明の諸利点を向上させることが見出され
た。紫外線から可視光線を経て赤外線までの全周波数が
入手できるわけではないが、そのうちの幾つかの周波数
を選択すれば十分である。本発明に好適な低出力レーザ
では、個々のダイオードのレーザ定格出力（連続出力）
は一般に５−500ミリワツト（mW）の範囲である。連続
波を放出できるレーザダイオードも入手可能であるが、
デバイスとしてはパルス放出するものでなければならな
い。本発明で使用するレーザダイオードとしては下記仕
様のレーザダイオードが有用であることがわかつた。

1. 二重ヘテロ構造連続波レーザダイオード GaAlAs 波長:750、780、800、810、820、830、850nm ピーク出力エネルギー:5mW−500mW（クラス3B） ビーム発散：平行60゜、垂直12゜（代表的なもの、製法
により変化する） 偏光（Polarization）：直線の度合90−100％ スペクトル幅:0.02mm−1.0mm 2. 単重ヘテロ構造パルス型レーザダイオード GaAs 波長:904nm ピーク出力エネルギー70mW 平均出力:0.15−15mW（周波数に依存） 最大パルス持続時間:200マイクロ秒 ビーム発散：平行６゜−15゜、垂直15゜−30゜ スペクトル幅:3.5mm未満 3. 二重ヘテロ構造パルス型レーザダイオード GaAs/GaAlAs 波長:850−904nm ピーク出力:325mW 平均出力:40−80mW フアツクスドデユーテイフアクター（Faxed Duty Facto
r）（Tw×Fn）:15％;f＝300kHz、Tw＝500マイクロ秒 ビーム発散：平行６゜−15゜、垂直15゜−30゜ スペクトル幅:2−3mm 第６図に示すように、本発明クラスタプローブ60の好
適実施態様は、５個の660nm発光ダイオード166、１個の
820nmレーザダイオード182、10個の880nm発光ダイオー
ド又はレーザダイオード188及び５個の950nm発光ダイオ
ード195のアレイ80からなる。アレイ平面内でのダイオ
ードの配置は、820nmダイオード182がアレイ中央に配さ
れ、10個の880nmダイオード188のうち５個はアレイ中心
から半径約9.5mmの円周上に均等に配され、５個の660nm
ダイオード166は、アレイ中心から半径約18mmの円周上
に、アレイ中心から各660nmダイオード166に至る半径線
分が、２個の最も内側にある880nmダイオード188の間に
ある孤を横切るよう均等に配置され、950nmダイオード1
95は、アレイ中心から半径約27mmの円周上に、アレイ中
心から各950nmダイオード195に至る半径線分が、最内88
0nmの一中心を通過するよう均等に配置されており、残
りの５個の880nmダイオード188は、アレイ中心から半径
約27mmの円周上に、アレイ中心から各外側880nmダイオ
ード188に至る半径線分が、660nmダイオード166の一つ
の中心を通るよう均等に配置されている。

第７図に示す別実施態様では、820nmダイオード182は
アレイ90の中心に配置され、10個の880nmダイオード188
は、アレイ中心から半径約10.5mmの円周上に均等に配置
され、５個の660nmダイオード166と５個の950nmダイオ
ード195は、アレイ中心から半径約17mmの円周上に、ア
レイ中心から各660nm又は950nmダイオードの166、195の
夫々に至る半径線分あ、２個の880nmダイオード188の間
にある孤を横切るよう交互かつ等間隔に配置されてい
る。

第８図に示す本発明クラスタプローブ60の別実施態様
は、10個の660nm発光ダイオード166、１個の820nmレー
ザダイオード182、10個の880nm発光ダイオード又はレー
ザダイオード188及び10個の950nm発光ダイオード195の
アレイ100からなる。アレイ平面内でのダイオードの配
置は、単一の820nmダイオード182がアレイ中心に配置さ
れ、10個の880nmダイオード188が、アレイ中心から半径
約9.5mmの円周上に均等に配置され、10個の660nmダイオ
ード166は、アレイ中心から半径約18mmの円周上に、ア
レイ中心から各660nmダイオード166に至る半径線分が、
２個の880nmダイオード188の間にある孤を横切るよう均
等に配置されており、10個の950nmダイオード195は、ア
レイ中心から半径27mmの円周上に、アレイ中心から各95
0nmダイオード195に至る半径線が、880nmダイオード188
の一つの中心を通るよう均等に配置されている。

B. 操作理論 各実施態様のアレイ内にあるダイオードは、それが発
生する照射線が細いビームとして放出されても、そのビ
ームがクラスタプローブ60の表面から少し離れた距離で
重なるよう接近して配置される。すなわち、第９図に示
すように、アレイ60から２以上の波長の照射線が刺激対
象組織内のある点を同時に通過する。第９図では、三照
射線源182、188及び195の各照射ビームの発散を単一線
に沿つた線として概念的に示している。照射線源182の
ビーム発散は６度、照射線源188及び195のビーム発散は
15度と仮定する。反射、屈折又は散乱などその他の光学
的効果については考慮していない。第９図は、ビームが
クラスタ−アレイ60の面から数センチメートル移動した
あと重なり始めることを示している。ダイオードを更に
近接して配置したならば、もつと手前で重なり始めるこ
とは明らかである。

これらの照射源アレイで組織を刺激すると、単一波長
を用いた際には見られないような累積効果、場合によつ
ては相乗効果が生ずると考えられる。この効果の一部
は、相異なる波長の光子「混合（mixing）」により三タ
イプの「二光子過程（two−photon events）」が生起す
ることに由るという提案がなされている。第一のタイプ
では、２個の相異なる隣接分子が、相異なる波長の光子
により励起される。第二のタイプでは、同一分子の異な
る二部分が、相異なる波長の光子により励起される。こ
れら両タイプの過程は、単一波長のみの光子で同一分子
を刺激した際には得られないような励起状態を形成す
る。これらの「新たな」励起状態は、その分子をある種
の崩壊、散逸及び互いの間若しくは他の未励起分子との
反応に対して感受性にする。

第三のタイプの二光子過程では、１個の電子を相異な
る波長の同時発生した光子が同時に励起する。本発明の
小放出表面積の装置から発生した高密度の光子は、この
タイプの二光子過程の生起確率を高める。この同時に提
供されたエネルギーの全てが一個の電子により吸収され
たと仮定すると、二光子により供給されたエネルギー量
子は、はるかに短い波長の一光子のエネルギー量子と等
価になる。例えば、880nm光子では、 820nm光子では、 両光子の有効エネルギーはE₈₈₀とE₈₂₀の合計なので この例では、この有効波長は、もとの二波長の平均の約
1/2である約425nmである。実際、この標的分子は、425n
mの単一光子で照射されたかのような刺激を受ける。

第三のタイプの二光子過程、425nmという波長が、普
通は皮膚色素には吸収されず、かつまた、皮膚内の極め
て深いところまでは透過しないので特に重要である。88
0nmと820nmの両光子で組織を刺激することにより、皮膚
のスクリーニング効果は回避される。ある好適な別実施
態様では、四波長のダイオードを用いて10組の異なる二
波長組合せをつくり、この第三タイプの二光子過程で10
個の有効波長を得た。この有効波長の範囲は330nm乃至4
75nmであつて、第２図に示した皮膚色素による最高吸収
範囲におよそ相当する。

前述のように、本発明で使用する照射源のアレイは、
レーザダイオード、発光ダイオード及び同様な光放出ダ
イオードからなる。このタイプのダイオードは、全て実
質的に単色の非ガス系照射源である。連続波ダイオード
は、パルス型ダイオードよりも平均出力が高いので好適
である。波長650nm、660nm、680nm、750nm、780nm,700n
m、810nm、820nm、830nm、840nm、850nm、860nm、870n
m、880nm、900nm、904nm、1100nm、1300nm及び1500nmの
適当なダイオードが数社から市販されている。これらの
照射源は、実質的に一波長からなる「主」波長の光又は
照射線を放出すること及びそれに加えて「主」波長に近
いが、同一ではない他の波長の照射線を極めて少量放出
する点で、本明細書及び特許請求の範囲で用いるところ
の「実質的に単色」である。レーザダイオードは、
「主」波長と、その波長スペクトル中のはつきりした狭
いスパイク（spike）を特徴とする数個の周辺波長（多
重共鳴すなわちオフ−アクシスモード（off−axismode
s）に対応）とを放出する。発光ダイオードその他の光
放出ダイオードは、波長スペクトル内の幾分かブロード
な連続波長帯域のピークである「主」波長を放出する。
当該技術分野における慣例により、この「主」波長を用
いてダイオードを同定する。（例えば「800nmダイオー
ド」とは、800nmの「主」波長及びダイオード材料の特
性を示すその他若干の周辺波長を放出するものであ
る。）可能な二光子過程に導く二波長の組合せの数は、
各タイプのダイオードの「主］波長に関係する周辺波長
が存在することにより劇的に増大する。波長が僅かに変
化しても、実に数百という二波長組合せが生ずることが
あり、その結果、可視及び紫外スペクトル内に数百の有
効波長がもたらされることがある。

本発明の一目的は、多量の低出力照射線を深い組織に
供給することである。この理由で照射源は、低出力では
あつても、比較的堅固に集束（cluster）されている。
第６−８図に示したアレイでは、アレイ面での平均出力
密度は約10mW/cm²乃至約40mW/cm²の範囲である。ビーム
の発散、吸収、反射、回折、散乱その他類似効果のた
め、この平均出力密度はアレイ面からの距離と共に空気
中又は組織内で減少する。しかしながら、照射表面積の
小さいレーザダイオードを用いると、アレイ面近くの小
域又は被処理組織表面の小域（クラスタプローブ60を組
織に直接隣接して配置したとき）の出力密度が120mW/cm
²以上になる。エネルギー密度を高めると望ましくない
副作用を伴なわずに生体刺激効果を高めるので、更に高
出力のダイオード及び／又は幾分か密に集束されたダイ
オードが使用可能である。勿論、組織の所与域に供給さ
れるエネルギーは、露出時間の関数でもある。従つて、
出力密度×露出時間で定義される単位面積当りに供給さ
れるエネルギー密度について語ることも有用である。こ
の表現によれば、最小出力密度120mW/cm²で60秒間の組
織露出（有効な治療結果を得るための最小露出）は、7.
2ジユール/cm²の最小処理エネルギー密度であると記述
することができる。

本発明の好適実施態様及び別法実施態様では、照射線
源を2.28Hz、4.56Hz、9.12Hz、16Hz、18.24Hz、36.48H
z、73Hz、146Hz、292Hz、700Hz、1000Hz、5kHz及び300k
Hzを含む2.28Hz乃至400kHz範囲の各周波数のパルスに変
調することができる。この変調は、前記の発振器周波数
調節器47にて行なわれる。その他の周波数が選択可能な
ことも明らかであろう。前述のように、ビーム発振器45
とその周波数調節器47は、連続波照射源をパルス持続時
間変調することができる。すなわち、同一周波数に関し
て、次式に従つて高い平均出力を得ることができる。Ｐ
（平均）＝ｐ（ピーク）×パルス持続時間×周波数 C. 治療方法 本発明は、組織の治療方法をも包含する。この方法
は、種々の波長の複数照射源に組織を露出することに係
る。更に一般的に述べると、本発明の治療方法は、３以
上の相異なる波長の照射線に組織を同時露出することに
関する。この治療方法の実施には、前述のものを包む
（ただし、それに限定されることはない）本発明の任意
の実施態様装置を使用することができる。照射源のアレ
イは、照射源の面が皮膚の最外層に接近あるいは接触す
るよう皮膚に隣接して、あるいは皮膚上に直接配置する
ことが好ましい。皮膚表面上の油その他の物質は照射線
の一部の波長を吸収、屈折、反射及び／又は回折し、そ
のため照射線の有効透過量が減少するので、このような
物質は治療前に除去しておかねばならない。

本発明の装置は、臨床環境において各種疾病の治療に
使用された。英国の医師及び物理治療法師が報告した臨
床応用結果を以下の実施例にまとめる。

実施例 1. 13才、スポーツ活動後に右の親指が強く痛む患者。診
察の結果この患度は先天性母趾外反症（congenital Hal
lux Valgus）すなわち慢性の「親指滑液のう腫（bunio
n）」であることが判明した。本発明のマルチ−ダイオ
ード生体刺激装置（660nm、820nm、880nm、950nm）で痛
む足の指を10分間治療した。直ちに患者の痛みはなくな
り、治療した日にスポーツ活動に参加することができ
た。

実施例 2. 左足の母趾外反症の手術後２週間にわたりポストプラ
スタ（post plaster）痛を感じた患者。診察の結果、そ
の足はあばたを残す水腫あり、足首が若干腫れて足の動
きが制限されていた。本発明のマルチ−ダイオード生体
刺激装置（660nm、820nm、880nm、950nm）で、この患者
を日に５分間治療し、この治療を５日間続けた。各治療
後に腫れは減少した。第３回目の治療後に足の痛みはな
くなつたが、まだ若干膨れが残つていた。治療完了時に
は、全症状は消滅した。

実施例 3. 切れた左前部十字靭帯の修復手術後に痛みを感じた24
才の患者。本発明のマルチ−ダイオード生体刺激装置
（660nm、820nm、880nm、950nm）で、この患者を日に２
回、４分30秒にわたり治療した。治療後には患者の痛み
はなくなり、組織修復も良好な兆候を示した。

実施例 4. 18年間にわたり首に慢性結合組織炎を患らつていた38
才の患者。本発明の21のダイオードからなる生体刺激装
置（660nm、820nm、880nm、950nm）で、この患者を２日
間毎日４分30秒にわたり治療した。各治療のあと、15mW
の850nm単一ダイオードプローブでも２分間治療した。
治療後には患者の痛みは98％軽減した。

実施例 5. 背中の下方に筋けいれんがあつた35才の患者。本発明
のマルチ−ダイオード生体刺激装置で、この患者を一日
だけ４分30秒間にわたり２回治療した。治療後に患者の
痛みは全面的になくなつた。

実施例 6. ひざに傷害を受け、内側半月（medial meniscus）が
裂けて前方十字型靭帯が切れたことに付随して腓骨の痛
みを感じていた33才の患者。この半月は除去されてい
た。痛みは下方の脚にひろがり、ひざの屈曲が制限され
た。この患者を660nmの単一ダイオードプローブで４分
間６回治療し、そのあと本発明のマルチ−ダイオード生
体刺激装置（660nm、820nm、880nm、950nm）で２分間治
療した。運動と組み合せてレーザ治療した。治療後、患
者の痛みは実質的に全く無くなり、再び全範囲にわたつ
てひざが曲がるようになつた。

実施例 7. 臀筋の筋間包（gleu teal bursa）に炎症を起こして
いた21才の患者。本発明の31ダイオード生体刺激装置
（660nm、820nm、880nm、950nm）で、この患者を３回治
療した。治療後、更なる痛みはなくなり、再発すること
もなかつた。

実施例 8. オートバイ事故のあと３年間にわたり非治ゆ性皮膚潰
瘍にかかつた35才の患者。この患者を本発明のマルチ−
ダイオード生体刺激装置（660nm、820nm、880nm、950n
m）で10回治療した。治療後に組織の肉芽形成は増大し
（＋＋）、潰瘍は小さくなつてより健全になつた。

実施例 9. ひざ上切除のあと糖尿病潰瘍にかかつた70才の患者。
潰瘍の側方1/3を830nmの単一ダイオードプローブと本発
明のマルチ−ダイオード生体刺激装置（660nm、820nm、
880nm、950nm）で夫々90秒間にわたり治療した。治療後
に、治ゆ、肉芽形成及び壊死組織の脱落の向上が認めら
れた。

（発明の効果） 本発明の方法及び装置は広く治療目的に使用できる、
例えば炎症、外傷、火傷、糖尿病性潰瘍を含む慢性潰
瘍、循環不全、痛み、神経変性、湿疹、帯状疱疹、感染
症、傷跡、にきび、骨折、筋肉及び靭帯損害、間接炎、
骨間接炎、リユーマチ性関節炎、皮膚移植、歯肉痛、口
腔潰瘍、歯痛及び腫れ蜂巣織炎、ストレツチマーク、皮
膚緊張、脱毛症、三叉神経通、ヘルペス、坐骨神経痛、
頚部ただれ及びその他の病気の治療に使用することがで
きる。

以上のことから当業者には、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、前記の方法及び装置において種々
の変更が可能なことは明らかであろう。従つて本発明
は、その精神又は本質的特徴から逸脱しない他の特定形
態の実施態様をも有する。すなち、これら実施態様は、
あらゆる点で説明のためのものであつて発明をを限定す
るものでない。本発明の範囲は前記説明にて示されるわ
けではなく、特許請求の範囲により示されるものであ
り、特許請求の範囲各項に均等な意味及び範囲に属する
全ての変更は本発明に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、主要な上皮発色団の紫外吸収スペクトルをま
とめたグラフである。 第２図は、主要なヒト皮膚色素の可視光吸収スペクトル
をまとめたグラフである。 第３図は、各種照射線波長のヒト皮膚内への相対透過度
を図及びグラフで表示したものである。 第４図は、本発明の装置及びシステムの機能ブロツク図
である。 第５図は、本発明に用いたクラスタプローブ（cluster
probe）又は照射線源アレイの側面図である。 第６図は、本発明に用いた照射線アレイの平面図であ
る。 第７図は、本発明の別の実施態様を含む他の照射線源ア
レイの平面図である。 第８図は、本発明の別の実施態様を含む他の照射線源ア
レイの平面図である。 第９図は、本発明に用いた３個のダイオードの照射線ビ
ームが、治療すべき組織標的に衝突している概略図であ
る。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一平面内に配列され、かつ、前記平面に
   て10mW/cm²以上の平均出力密度で放出する、実質的に単
   色の発光ダイオードのアレイ又は実質的に単色の非ガス
   系連続波照射線源のアレイからなる組織の生体刺激用装
   置。
2. 【請求項２】前発光記ダイオード又は前記非ガス系連続
   波照射線源が組織表面上のある点で120mW/cm²以上の出
   力密度を与えるよう配列されている、請求項１記載の組
   織の生体刺激用装置。
3. 【請求項３】実質的に単色の発光ダイオードのアレイか
   らなる、請求項１又は２記載の組織の生体刺激用装置。
4. 【請求項４】実質的に単色の非ガス系連続波照射線源の
   アレイからなる、請求項１又は２記載の組織の生体刺激
   用装置。