JP5933986B2 - UV irradiation equipment - Google Patents
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Description
この発明は紫外線照射の制御方法及び紫外線照射装置の改良に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation control method and an improvement of an ultraviolet irradiation apparatus.
皮膚の治療に紫外線発光ダイオードからの紫外線が有効であることが知られている（特許文献１参照）。
このような紫外線を発光する発光ダイオードを二次元的に配置してなる面状光源を備え、皮膚治療に適用される紫外線照射装置が特許文献２に開示されている。
特許文献２に開示の紫外線照射装置では、２０個×２０個の発光ダイオードをアレイ状に配列（面積：２０ｃｍ×２０ｃｍ）してなる面状光源が用いられる。アトピー性皮膚炎の患者の皮膚炎を含む要治療部位をデジタルカメラで撮影し、撮影された撮影データを解析して要治療部位における皮膚炎のマップデータを生成する。そしてこのマップデータに基づき皮膚炎の部位へのみ紫外線が照射されるように面状光源に配列された発光ダイオードを選択的に点灯させる。
It is known that ultraviolet rays from ultraviolet light-emitting diodes are effective for skin treatment (see Patent Document 1).
Patent Document 2 discloses an ultraviolet irradiation apparatus that includes a planar light source in which light emitting diodes that emit ultraviolet light are two-dimensionally arranged and is applied to skin treatment.
In the ultraviolet irradiation device disclosed in Patent Document 2, a planar light source formed by arranging 20 × 20 light emitting diodes in an array (area: 20 cm × 20 cm) is used. A site requiring treatment including dermatitis of a patient with atopic dermatitis is photographed with a digital camera, and the photographed data is analyzed to generate dermatitis map data at the site requiring treatment. Based on this map data, the light emitting diodes arranged in the planar light source are selectively turned on so that ultraviolet rays are irradiated only to the site of dermatitis.
上記の紫外線照射装置では、要治療部位の撮影データを解析して皮膚炎のマップデータを生成しているが、皮膚炎の状態は千差万別であることはもとよりマップデータの背景となる健康な皮膚の状態でさえ個人差が大きい。従って、撮影データの解析に基づき皮膚炎部位と健康皮膚部位とを峻別し、皮膚炎部位のマップデータを正確に生成することは困難であった。 The above-mentioned ultraviolet irradiation device analyzes the photographic data of the site requiring treatment and generates map data for dermatitis. Even with a healthy skin condition, there are large differences among individuals. Therefore, it has been difficult to distinguish the dermatitis site from the healthy skin site based on the analysis of the imaging data and to accurately generate the map data of the dermatitis site.
本発明者らは、紫外線発光ダイオードを二次元的に配置してなる面状光源を備える紫外線照射装置の改良の検討をするにあたり、皮膚炎部位を正確に見立てるには医師による目視の診断が最も信頼性が高いという原則にもどり、医師による目視の診断と紫外線の照射とをリンク付けることに気がついた。換言すれば、医師が目視により皮膚炎と診断した部位のみに対し簡易な操作で紫外線を照射すればよいと考えた。
そこでこの発明の第１の局面は次のように規定される。
紫外線を発光する発光ダイオードを二次元的に配置してなる面状光源を用いて照射対象の所望の領域へ紫外線を照射する方法であって、
前記紫外線の被照射領域の画像を取得し、
前記面状光源における各発光ダイオードの第１の座標と、前記被照射領域において該各発光ダイオードの光軸上に存在する第２の座標とを対応付け、
前記被照射領域の画像をその上に前記第２の座標が視認できるように表示し、
表示された画像上の前記第２の座標を指定し、
指定された前記第２の座標に対応付けられた前記第１の座標の前記発光ダイオードの点燈を制御する、紫外線照射の制御方法。
In examining the improvement of an ultraviolet irradiation apparatus having a planar light source in which ultraviolet light emitting diodes are two-dimensionally arranged, the present inventors are most likely to make a visual diagnosis by a doctor in order to accurately identify the dermatitis site. Going back to the principle of high reliability, I realized that there was a link between visual diagnosis by doctors and UV irradiation. In other words, it was considered that only a site where a doctor visually diagnosed dermatitis should be irradiated with ultraviolet rays with a simple operation.
Therefore, the first aspect of the present invention is defined as follows.
A method of irradiating a desired region of an irradiation target with a planar light source formed by two-dimensionally arranging light emitting diodes that emit ultraviolet rays,
Acquire an image of the irradiated area of the ultraviolet light,
Associating the first coordinates of each light emitting diode in the planar light source with the second coordinates present on the optical axis of each light emitting diode in the irradiated region,
An image of the irradiated area is displayed so that the second coordinates are visible on the image,
Specify the second coordinates on the displayed image,
An ultraviolet irradiation control method for controlling a spot of the light emitting diode at the first coordinate corresponding to the designated second coordinate.
このように規定される第１の局面の紫外線照射の制御方法によれば、面状光源における各発光ダイオードの座標（第１の座標）と被照射領域（要治療部位）において面状光源の各発光ダイオードの光軸が交差する座標（第２の座標）とが対応付けられ、かつ第２の座標は被照射領域の画像上において視認できるように表示される。
医師は、撮影された画像に基づき視認により皮膚炎の位置を特定できる。そしてこの画像には第２の座標が併せて表示されるので、視認した皮膚炎上に存在する第２の座標を特定すれば、当該第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードが特定される。このように特定された発光ダイオードを点灯すれば紫外線の被照射領域において第２の座標へ紫外線が確実に照射される。他方、皮膚炎と診断されなかった部位に存在する第２の座標に対応する発光ダイオードは点灯させないので、紫外線は治療が必要な部位のみへ照射されることとなる。
According to the ultraviolet irradiation control method of the first aspect thus defined, each coordinate of the light emitting diodes in the planar light source (first coordinate) and each of the planar light sources in the irradiated region (required treatment site). The coordinates (second coordinates) at which the optical axes of the light emitting diodes intersect are associated with each other, and the second coordinates are displayed so as to be visible on the image of the irradiated region.
The doctor can identify the position of dermatitis by visual recognition based on the photographed image. Since the second coordinate is also displayed in this image, if the second coordinate existing on the visually recognized dermatitis is specified, the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the second coordinate is specified. Is done. If the light emitting diode specified in this way is turned on, the ultraviolet rays are reliably irradiated to the second coordinates in the ultraviolet irradiation region. On the other hand, since the light emitting diode corresponding to the second coordinate existing in the site where dermatitis is not diagnosed is not turned on, the ultraviolet ray is irradiated only to the site requiring treatment.
この発明の第２の局面は、第１の局面で規定の紫外線照射の制御方法を装置の局面からとらえたものであり、次のように規定される。
紫外線を発光する発光ダイオードを二次元的に配置してなる面状光源と、
前記面状光源における前記各発光ダイオードの第１の座標を保存する第１の座標保存部と、
前記面状光源から放出される紫外線の被照射領域の画像を取得する画像取得部と、
前記被照射領域において第１の座標の発光ダイオードの光軸が交差する第２の座標を特定する第２の座標特定部と、
前記第２の座標が視認できるように前記被照射領域の画像を表示する画像表示部と、
表示された前記被照射領域の画像上で前記第２の座標を指定することにより該第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードの点灯を制御する点灯制御部と、を備えてなる紫外線照射装置。
このように規定された第２の局面の紫外線照射装置によれば、第１の局面に規定の発明と同一の作用が得られる。
According to a second aspect of the present invention, the method for controlling ultraviolet irradiation defined in the first aspect is taken from the aspect of the apparatus, and is defined as follows.
A planar light source formed by two-dimensionally arranging light emitting diodes that emit ultraviolet rays;
A first coordinate storage unit for storing first coordinates of each light emitting diode in the planar light source;
An image acquisition unit for acquiring an image of an irradiated region of ultraviolet rays emitted from the planar light source;
A second coordinate specifying unit for specifying a second coordinate at which the optical axis of the light emitting diode of the first coordinate intersects in the irradiated region;
An image display unit that displays an image of the irradiated region so that the second coordinates can be visually recognized;
A lighting control unit that controls lighting of the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the second coordinate by designating the second coordinate on the displayed image of the irradiated region. UV irradiation device.
According to the ultraviolet irradiation device of the second aspect defined in this way, the same action as the invention defined in the first aspect can be obtained.
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、第２の局面に規定の紫外線照射装置において、前記画像取得部は前記面状光源の中心に配置され、該中心の座標と前記第１の座標とが関連付けられており、
前記第２の座標特定部は該画像取得部から前記被照射領域までの距離および画像取得倍率を参照して、前記画像取得部に対応した画像の中心を基準にして前記画像上の第２の座標を特定する。
このように規定される第３の局面の紫外線照射装置によれば、画像取得部は面状光源の中心に配置される１つのもので済むこととなり、装置構成が簡素化され、製造コストが低減される。
The third aspect of the present invention is defined as follows. That is, in the ultraviolet irradiation device defined in the second aspect, the image acquisition unit is arranged at the center of the planar light source, and the coordinates of the center and the first coordinates are associated with each other,
The second coordinate specifying unit refers to a distance from the image acquisition unit to the irradiated area and an image acquisition magnification, and uses a second center on the image as a reference based on the center of the image corresponding to the image acquisition unit. Specify coordinates.
According to the ultraviolet irradiation device of the third aspect defined as described above, the image acquisition unit is only required to be arranged at the center of the planar light source, the device configuration is simplified, and the manufacturing cost is reduced. Is done.
この発明の第４の局面は次のように規定される。即ち、第２又は第３の局面に規定の紫外線照射装置において、前記発光ダイオードは仮想メッシュの格子点上に配置され、
前記画像表示部は前記画像に重ねて、前記仮想メッシュの格子点を表示する。
このように規定される第４の局面の紫外線照射装置によれば、発光ダイオードを仮想メッシュの格子点上に配置し、被照射領域の画像に同じく仮想メッシュの格子点を表示するので、第１の座標（前者の格子点）と第２の座標（後者の格子点）との対応付けが容易になる。
更には、画像取得部による被照射領域の画像取得倍率に応じて、画像に重ねる仮想メッシュを拡大又は縮小すれば、第２の座標である仮想メッシュの格子点を簡易な処理で被照射領域の画像上に表示できる（第５の局面）。
The fourth aspect of the present invention is defined as follows. That is, in the ultraviolet irradiation device defined in the second or third aspect, the light emitting diodes are arranged on lattice points of a virtual mesh,
The image display unit displays the lattice points of the virtual mesh so as to overlap the image.
According to the ultraviolet irradiation device of the fourth aspect defined in this way, the light emitting diode is disposed on the lattice point of the virtual mesh, and the lattice point of the virtual mesh is also displayed in the image of the irradiated region. It becomes easy to associate the coordinates (the former grid point) with the second coordinates (the latter grid point).
Furthermore, if the virtual mesh to be superimposed on the image is enlarged or reduced according to the image acquisition magnification of the irradiated area by the image acquisition unit, the grid point of the virtual mesh, which is the second coordinate, can be easily processed. It can be displayed on an image (fifth aspect).
上記において、発光ダイオードにはIII属窒化物系化合物半導体を用いることができる。紫外線の波長やパワーは照射対象、照射目的等に応じて任意に選択可能であるが、皮膚治療用としては中波長紫外線（308〜313ｎｍ）や長波長紫外線（３４０〜４００ｎｍ）を用いることができる。なお、この発明の実施例ではピーク波長が３６５ｎｍである市販の紫外線発光ダイオードを用いている。
複数種類の、即ち異なる波長の発光ダイオードを並列に用いることもできる。
面状光源において発光ダイオードは二次元的に配置される。換言すれば、仮想平面上に発光ダイオードが分散された構成である。ここに、各発光ダイオードは等間隔に配置されることが好ましい。被照射対象に対して均一に紫外線を照射するためである。勿論、発光ダイオードの配置密度に濃淡を設けることもできる。
面状光源の形状も照射目的等に応じて任意に設計可能である。この発明の実施例では矩形としたが、他の多角形、円形、楕円形等の面状光源を採用できる。発光ダイオードが配置される仮想面は平面に限定されず、曲面であってもよい。
面状光源に配置される発光ダイオードの光軸は平行とすることが好ましく、更に好ましくはその光軸は面状光源に対して垂直とする。
In the above, a group III nitride compound semiconductor can be used for the light emitting diode. The wavelength and power of the ultraviolet rays can be arbitrarily selected according to the irradiation object, the purpose of irradiation, etc., but for skin treatment, medium wavelength ultraviolet rays (308 to 313 nm) and long wavelength ultraviolet rays (340 to 400 nm) can be used. . In the embodiment of the present invention, a commercially available ultraviolet light emitting diode having a peak wavelength of 365 nm is used.
A plurality of types of light emitting diodes having different wavelengths can be used in parallel.
In the planar light source, the light emitting diodes are two-dimensionally arranged. In other words, the light emitting diodes are distributed on the virtual plane. Here, the light emitting diodes are preferably arranged at equal intervals. This is to uniformly irradiate the irradiation target with ultraviolet rays. Of course, the density of the light emitting diodes can also be provided with light and shade.
The shape of the planar light source can be arbitrarily designed according to the irradiation purpose and the like. In the embodiment of the present invention, a rectangular light source is used, but other polygonal, circular, elliptical and other planar light sources can be used. The virtual plane on which the light emitting diode is arranged is not limited to a plane, and may be a curved surface.
It is preferable that the optical axis of the light emitting diode disposed in the planar light source is parallel, and more preferably, the optical axis is perpendicular to the planar light source.
画像取得部は、少なくとも面状光源の全発光ダイオードを点灯させたときの紫外線が照射される領域（被照射領域）を撮像できるものとする。実施例では、面状光源の中心に１つのＣＣＤカメラを設置したが、撮像方式は特に限定されるものではない。例えば、各発光ダイオードにそれぞれＣＣＤカメラを付設し、各ＣＣＤカメラで得られた画像を合成して被照射領域の画像を形成することもできる。
画像取得部が撮像した画像に重ねられる第２の座標の表示態様は特に限定されるものではない。実施例では、被照射領域の画像上に第２の座標を表示するテンプレートを重ねているが（図３参照）、被照射領域の画像の第２の座標にドットを表示する態様でもよい。
第２の座標を指定する態様も任意に設計できる。実施例では、第２の座標に対応するテンプレートの窓（□）をクリックすることで指定をしている。第２の座標に記号を付したり、その座標データをテキストで記述したりするときは、その記号やテキストデータをマニュアル入力することにより当該第２の座標を指定することもできる。
The image acquisition unit can capture an area (irradiated area) irradiated with ultraviolet rays when at least all the light emitting diodes of the planar light source are turned on. In the embodiment, one CCD camera is installed at the center of the planar light source, but the imaging method is not particularly limited. For example, a CCD camera can be attached to each light emitting diode, and an image of the irradiated area can be formed by combining images obtained by the CCD cameras.
The display mode of the second coordinates superimposed on the image captured by the image acquisition unit is not particularly limited. In the embodiment, the template for displaying the second coordinates is superimposed on the image of the irradiated area (see FIG. 3), but a mode in which dots are displayed at the second coordinates of the image of the irradiated area may be used.
A mode for designating the second coordinates can also be designed arbitrarily. In the embodiment, the designation is made by clicking the template window (□) corresponding to the second coordinate. When a symbol is attached to the second coordinate or the coordinate data is described in text, the second coordinate can be designated by manually inputting the symbol or text data.
このようにして第２の座標が指定されると、指定された第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードが点灯される。その結果、被照射領域において指定された第２の座標の部位に対して、この第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードからの紫外線がもっぱら照射され、その他の部位へは強い紫外線は照射されなくなる。
なお、指定された第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードを消灯し、指定されなかったものを点灯するようにしてもよい。
更には、第２の座標の指定とともに、指定された発光ダイオード毎に、発光強度及び／又は発光時間を指定することもできる。
When the second coordinate is designated in this way, the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the designated second coordinate is turned on. As a result, the ultraviolet ray from the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the second coordinate is exclusively irradiated to the portion of the second coordinate designated in the irradiated region, and the strong ultraviolet ray is irradiated to the other portion. Will no longer be irradiated.
Note that the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the designated second coordinate may be turned off, and the one not designated may be turned on.
Furthermore, together with the designation of the second coordinates, the emission intensity and / or the emission time can be designated for each designated light emitting diode.
以下、この発明の実施例の紫外線照射装置について説明をする。
図１及び図２は、実施例の紫外線照射装置１の全体構成を示す図面代用写真である。
この紫外線照射装置１は、基台部１０、入出力部２０、制御部２５、面状光源３０及びＣＣＤカメラ４０を備えてなる。
基台部１０はキャスタを４隅に取り付けた基板１１に支柱部１３を立設している。支柱部１３の上端にはコントロールボックス１５が取り付けられる。このコントロールボックス１５には、装置全体のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、面状光源３０の高さのコントローラ、冷却システム制御用スイッチその他が取り付けられている。
支柱部１３においてコントロールボックス１５の反対側には面状光源３０を取り付ける支持部１６が突出されている。この支持部１６には一対のアーム部１７が回転可能にかつ上下方向に移動可能に取り付けられている（図１及び図２参照）。
Hereinafter, an ultraviolet irradiation device according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG.1 and FIG.2 is drawing substitute photograph which shows the whole structure of the ultraviolet irradiation apparatus 1 of an Example.
The ultraviolet irradiation device 1 includes a base unit 10, an input / output unit 20, a control unit 25, a planar light source 30, and a CCD camera 40.
The base unit 10 has a support column 13 erected on a substrate 11 having casters attached to four corners. A control box 15 is attached to the upper end of the column 13. The control box 15 is provided with an ON / OFF switch for the entire apparatus, a controller for the height of the planar light source 30, a cooling system control switch, and the like.
A support portion 16 for attaching the planar light source 30 projects from the support portion 13 on the opposite side of the control box 15. A pair of arm portions 17 are attached to the support portion 16 so as to be rotatable and vertically movable (see FIGS. 1 and 2).
入出力部２０としてノートパソコンが用いられる。この入出力部２０を介して撮像のオン・オフ制御、及び面状光源３０おいて点灯すべき発光ダイオードの選択、紫外線照射時間の入力、照射のスタート／ストップ制御等の信号入力が行われる。
入出力部２０のディスプレイの表示態様を図３に示す。
制御部２５には発光ダイオードのオン・オフを制御するドライバ、ＣＣＤカメラ４０で撮影された画像の処理装置、面状光源３０の冷却を制御する冷却制御装置等が内蔵されている。
制御部２５には、そのほかに、漏電遮断部、水漏れセンサ、震度センサ、温度センサが組み込まれて、安全性を確保している。
制御部２５は以下に説明する各種のデータ処理を行う演算装置を備えている。この演算を入出力装置２０であるノートパソコンのＣＰＵに担わせることもできる。
A notebook personal computer is used as the input / output unit 20. Via this input / output unit 20, on / off control of imaging, selection of light emitting diodes to be lit in the planar light source 30, input of ultraviolet irradiation time, irradiation start / stop control, etc. are performed.
The display mode of the display of the input / output unit 20 is shown in FIG.
The control unit 25 includes a driver for controlling on / off of the light emitting diode, a processing device for an image taken by the CCD camera 40, a cooling control device for controlling cooling of the planar light source 30, and the like.
In addition to the above, the control unit 25 incorporates a leakage breaker, a water leak sensor, a seismic intensity sensor, and a temperature sensor to ensure safety.
The control unit 25 includes an arithmetic device that performs various data processing described below. This calculation can be performed by the CPU of the notebook personal computer which is the input / output device 20.
面状光源３０は５０ｃｍ×５０ｃｍの光放射面を備える。この光放射面には１６個×１６個の紫外線発光ダイオード３１が仮想メッシュの格子点上に配置される。各発光ダイオード３１には日亜化学工業（株）製の製品番号：ＮＣＳＵ０３３ＡＥ（ピーク波長：３６５ｎｍ、半値幅：７ｎｍ、指向特性１２０°、出力２５０ｍＷ）の発光ダイオードを用いた。
面状光源３０には発光ダイオード３１の冷却装置も内蔵されており、制御部２５の冷却制御装置との間で冷媒を循環させ、もって発光ダイオード３１を冷却してその出力特性の安定化を図っている。
The planar light source 30 has a light emission surface of 50 cm × 50 cm. On this light emitting surface, 16 × 16 ultraviolet light emitting diodes 31 are arranged on the lattice points of the virtual mesh. As each light emitting diode 31, a light emitting diode having a product number of NCSU033AE (peak wavelength: 365 nm, half width: 7 nm, directivity 120 °, output 250 mW) manufactured by Nichia Corporation was used.
The planar light source 30 also has a built-in cooling device for the light emitting diode 31, and circulates a refrigerant with the cooling control device of the control unit 25, thereby cooling the light emitting diode 31 and stabilizing its output characteristics. ing.
画像取得部としてのＣＣＤカメラ４０は、面状光源３０の光放出面の中心に配置される。このＣＣＤカメラ４０の座標を基準（基準座標；ｘ０、ｙ０）にして各発光ダイオード３１の座標が定められる。
図４は面状光源３０における発光ダイオード３１の配置座標（第１の座標）と紫外線の被照射領域４５における各発光ダイオード３１の光軸の座標（第２の座標）との関係を示す。ＣＣＤカメラ４０による撮像範囲は破線で示す。
図４の例では、各発光ダイオード３１はその光軸を面状光源３０に対して垂直にしている。その結果、面状光源３０における発光ダイオード３１の座標（第１の座標；（ｘｎ,ｙｎ））と被照射領域４５における各発光ダイオード３１の光軸を示す座標（第２の座標；（Ｘｎ，Ｙｎ））とは正射影の関係にある。
The CCD camera 40 as an image acquisition unit is disposed at the center of the light emission surface of the planar light source 30. The coordinates of the light emitting diodes 31 are determined with the coordinates of the CCD camera 40 as a reference (reference coordinates; x0, y0).
FIG. 4 shows the relationship between the arrangement coordinates (first coordinates) of the light emitting diodes 31 in the planar light source 30 and the optical axis coordinates (second coordinates) of the respective light emitting diodes 31 in the ultraviolet irradiated region 45. An imaging range by the CCD camera 40 is indicated by a broken line.
In the example of FIG. 4, each light emitting diode 31 has its optical axis perpendicular to the planar light source 30. As a result, the coordinates (first coordinates; (xn, yn)) of the light emitting diodes 31 in the planar light source 30 and the coordinates (second coordinates; (Xn, yn) indicating the optical axes of the respective light emitting diodes 31 in the irradiated region 45. Yn)) has an orthogonal projection relationship.
面状光源３０に対して撮影方向が垂直になるようにＣＣＤカメラ４０を取り付けることにより、面状光源３０と被照射領域４５との距離及びＣＣＤカメラ４０の撮影倍率に基づき、被照射領域４５における第２の座標をＣＣＤカメラの撮像画像に対応付けられる。
換言すれば、被照射領域４５における基準長さ（例えば隣り合う第２の座標間の距離）が常に一定長さとなるようにＣＣＤカメラ４０で撮影した画像をその中心を固定して拡大若しくは縮小して表示すれば、当該画像に第２の座標を表示することができる。
図３の例では、座標位置に窓を開けたテンプレートが準備されているので、撮像画像における基準長さ（隣り合う第２の座標の長さ）がこのテンプレートの窓の間隔と一致するように、撮像画像の倍率を調整し、このテンプレートへその撮像画像を重ね合わせる。図５における破線部分が撮像画像における皮膚炎部位を示す。
By attaching the CCD camera 40 so that the shooting direction is perpendicular to the planar light source 30, based on the distance between the planar light source 30 and the irradiated region 45 and the shooting magnification of the CCD camera 40, The second coordinates are associated with the captured image of the CCD camera.
In other words, the image taken by the CCD camera 40 is enlarged or reduced with the center fixed so that the reference length (for example, the distance between adjacent second coordinates) in the irradiated region 45 is always a constant length. The second coordinates can be displayed on the image.
In the example of FIG. 3, since a template with a window opened at the coordinate position is prepared, the reference length (the length of the adjacent second coordinates) in the captured image matches the interval between the windows of this template. Then, the magnification of the captured image is adjusted, and the captured image is superimposed on this template. A broken line portion in FIG. 5 indicates a dermatitis site in the captured image.
上の例では、テンプレートを固定して撮像画像の倍率を調整することにより、撮像画像とテンプレートとの位置合わせをしているが、撮像画像を固定してテンプレートを拡大若しくは縮小することにより、両者の位置合わせを行い、第２の座標（テンプレートの窓）を撮像画像上に表示させることもできる。
テンプレートの窓は、発光ダイオードの配置を規定する仮想メッシュの格子点に対応する。
テンプレートの窓は、発光ダイオードの配置に対応しているので、発光ダイオードの配置態様が変更されれば、それに応じて窓の位置も変更される。
In the above example, the template is fixed and the magnification of the captured image is adjusted to align the captured image and the template. However, by fixing the captured image and enlarging or reducing the template, both The second coordinates (template window) can be displayed on the captured image.
The template windows correspond to the virtual mesh grid points that define the placement of the light emitting diodes.
Since the window of the template corresponds to the arrangement of the light emitting diodes, if the arrangement mode of the light emitting diodes is changed, the position of the window is changed accordingly.
入出力部２０のディスプレイに表示された図５（テンプレートに撮像画像を重ね合わせたもの）を視認して、医師は皮膚炎部位を特定できる。そして、特定された皮膚炎部位上にある窓をクリックして選択する。これにより第２の座標が指定されたことになり、制御部２５は指定された第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードを点灯させる（図６参照）。 A doctor can identify a dermatitis site by visually recognizing FIG. 5 (a superimposed image of a captured image on a template) displayed on the display of the input / output unit 20. Then, click on the window on the identified dermatitis site to select it. As a result, the second coordinate is designated, and the control unit 25 turns on the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the designated second coordinate (see FIG. 6).
紫外線を照射しているときに患者が動き、被照射領域４５が偏移することがある。かかる被照射領域４５の偏移に紫外線の照射を追従させることが好ましい。
図７にはかかる機能を具備した紫外線照射装置１００を示す。なお、図７において、図１及び図２の同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この紫外線照射装置１００では、従来技術と同様にＣＣＤカメラ４０で撮影した画像を画像処理部１０１で処理し、得られたマップデータを皮膚炎マップデータ保存部１０３に保存する。
画像処理部１０１により画像処理を実行する際、点灯制御部２５から、点灯すべきとして医師により選択された第２の座標のデータが画像処理部１０１に送られ、画像処理の参考とされる。例えば、選択された第２の座標データで囲まれた領域の画像をその他の領域における画像と比較し、前者（即ち、皮膚炎部位）の特徴を抽出してこれを参考にすることにより、正確な皮膚炎のマップデータの作成が可能となる。
The patient may move while irradiating ultraviolet rays, and the irradiated region 45 may shift. It is preferable to cause the irradiation of ultraviolet rays to follow the shift of the irradiated region 45.
FIG. 7 shows an ultraviolet irradiation apparatus 100 having such a function. In FIG. 7, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In this ultraviolet irradiation device 100, the image picked up by the CCD camera 40 is processed by the image processing unit 101 as in the prior art, and the obtained map data is stored in the dermatitis map data storage unit 103.
When the image processing unit 101 executes image processing, the lighting control unit 25 sends the data of the second coordinates selected by the doctor to be turned on to the image processing unit 101 for reference of the image processing. For example, the image of the area surrounded by the selected second coordinate data is compared with the image in the other area, and the features of the former (ie, dermatitis site) are extracted and used as a reference. It is possible to create map data for various dermatitis.
この紫外線照射装置１００には紫外線用ＣＣＤカメラ１４０が更に備えられる。この紫外線用ＣＣＤカメラ１４０も可視光用ＣＣＤカメラ４０と同じ位置に取り付けることが好ましい。
発光ダイオード３１を点灯して被照射領域４５に紫外線を照射する際、この紫外線ＣＣＤカメラ１４０をＯＮとして、紫外線が照射されている領域を撮像する。画像処理部１４１において得られた画像を処理し、得られた紫外線照射領域のマップデータを紫外線照射領域マップデータ保存部１４３に保存する。
画像処理部１４１により画像処理を実行する際、点灯制御部２５から、点灯すべきとして医師により選択された第２の座標のデータが画像処理部１４１に送られ、画像処理の参考とされる。例えば、選択された第２の座標データで囲まれた領域の画像とその他の領域における画像と比較し、前者（即ち、紫外線が照射されている領域）の特徴を抽出してこれを参考にすることにより、紫外線が照射された領域を正確にマッピングできる。
The ultraviolet irradiation device 100 further includes an ultraviolet CCD camera 140. The ultraviolet CCD camera 140 is also preferably mounted at the same position as the visible light CCD camera 40.
When the light emitting diode 31 is turned on and the irradiated region 45 is irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet CCD camera 140 is turned on to image the region irradiated with the ultraviolet rays. The image obtained in the image processing unit 141 is processed, and the obtained ultraviolet irradiation region map data is stored in the ultraviolet irradiation region map data storage unit 143.
When image processing is executed by the image processing unit 141, the second coordinate data selected by the doctor as to be lit is sent from the lighting control unit 25 to the image processing unit 141 and used as a reference for image processing. For example, the image of the area surrounded by the selected second coordinate data is compared with the image of the other area, and the feature of the former (that is, the area irradiated with ultraviolet rays) is extracted and used as a reference. Thus, the region irradiated with ultraviolet rays can be accurately mapped.
皮膚炎マップデータ保存部１０３に保存された皮膚炎マップデータと紫外線照射領域マップデータ保存部１４３に保存された紫外線照射領域マップデータとをマップデータ比較部１５１で比較し、両者のズレ（偏移量）を特定する。
照射パターン修正部１５３は、マップデータ比較部１５１で特定された偏移量に基づき、照射パターンを修正する。この修正データに基づき、点灯制御部２５は、皮膚炎マップデータで皮膚炎と判定された部位に対向する発光ダイオードが消灯していればこれを点灯させ、他方、皮膚炎ではないと判定された部位に対向する発光ダイオードが点灯しておればこれを消灯する。
The map data comparison unit 151 compares the dermatitis map data stored in the dermatitis map data storage unit 103 and the ultraviolet irradiation region map data stored in the ultraviolet irradiation region map data storage unit 143, and the deviation (shift) between the two is compared. Amount).
The irradiation pattern correction unit 153 corrects the irradiation pattern based on the shift amount specified by the map data comparison unit 151. Based on the correction data, the lighting control unit 25 turns on the light-emitting diode that faces the portion determined to be dermatitis in the dermatitis map data, and determines that it is not dermatitis. If the light emitting diode facing the part is lit, it is turned off.
以下、この発明の紫外線照射装置の詳細な仕様について説明する。
紫外LEDの定格電圧および電流は3.9V/700mAであり、LED個数は256個（16個×16個）を全点灯した場合の消費電力は約700Wと大きく、従来の放熱機構では対応が困難と思われる。従って、冷却水による放熱対策を行った。
上述のように紫外LEDの定格電圧および電流は3.9V/700mAと大きく、LEDを抵抗器による制御では不安定である。LEDを駆動するには一定の電流値を保つ必要がある、そのために定格電流回路を用いてLEDを制御することにした。LEDの保護および劣化を防ぐため、LEDと並列に4Vツェナーダイオードを接続した。
Hereinafter, detailed specifications of the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention will be described.
The rated voltage and current of the UV LED is 3.9V / 700mA, and when the number of LEDs is 256 (16 x 16) fully lit, the power consumption is as large as about 700W, making it difficult to handle with the conventional heat dissipation mechanism. Seem. Therefore, measures against heat dissipation by cooling water were taken.
As described above, the rated voltage and current of UV LEDs are as large as 3.9V / 700mA, and LED is unstable when controlled by resistors. In order to drive the LED, it is necessary to maintain a constant current value. Therefore, we decided to control the LED using a rated current circuit. A 4V Zener diode was connected in parallel with the LED to protect and prevent LED degradation.
実用化されているランプ式UVA1光線治療器（SELLAMED 3000 System Dr. Sellmeier）との比較について述べる。比較の方法は、はじめにスペクトルを観測する。次にランプ式UVA1光線治療器の光源の大きさ（28ｃｍ×24ｃｍ）に紫外LEDの点灯個数を調整して、その時の消費電力、距離に対する照射強度および照射強度の均一性、照射強度の立ち上がり時間および安定性を比較する。また、マウスを用いた場合の温度特性比較について述べる。
実施例の紫外線照射装置およびランプ式UVA1光線治療器の距離に対する照射強度を比較するために、ランプ式UVA1光線治療器の光源の大きさ（28ｃｍ×24ｃｍ）に紫外LEDの点灯個数を調整した。光源の中心に検出器を設置し、高さ1〜50ｃｍ照射強度を測定した（1〜10ｃｍは1ｃｍずつ、10〜50ｃｍは5ｃｍずつ光源の高さを上げて、各高さの照射強度を測定）。その結果は図８に示す。
この結果から実施例の紫外線照射装置の照射強度はランプ式UVA1光線治療器より低いが、紫外LEDの照射強度は高さ6ｃｍから10ｃｍにかけて、照射強度の変化が少ないことが分かる。実際に、この高さを治療に用いれは、患者の呼吸や多少動いたとしても照射強度に影響は少ないと思われる。これに対して、ランプ式UVA1光線治療器の照射強度は指数関数的な曲線を描いており、治療の際に患者の呼吸や多少な動きで照射強度は急変化することが分かる。これらのことを考慮すると紫外LEDの方が有利であると思われる。
A comparison with a lamp-type UVA1 phototherapy device (SELLAMED 3000 System Dr. Sellmeier) in practical use will be described. In the comparison method, the spectrum is first observed. Next, the number of UV LEDs that are lit is adjusted to the size of the light source of the lamp-type UVA1 phototherapy device (28cm x 24cm), the power consumption at that time, irradiation intensity with respect to distance, uniformity of irradiation intensity, and rise time of irradiation intensity And compare stability. In addition, a comparison of temperature characteristics when using a mouse will be described.
In order to compare the irradiation intensity with respect to the distance between the ultraviolet irradiation device of the example and the lamp type UVA1 phototherapy device, the number of UV LEDs lit was adjusted to the size of the light source of the lamp type UVA1 phototherapy device (28 cm × 24 cm). A detector was installed at the center of the light source, and the irradiation intensity was measured at a height of 1 to 50 cm (1 to 10 cm in increments of 1 cm, and 10 to 50 cm in 5 cm increments of the light source, and the irradiation intensity at each height was measured. ). The result is shown in FIG.
From this result, it can be seen that the irradiation intensity of the ultraviolet irradiation apparatus of the example is lower than that of the lamp-type UVA1 phototherapy device, but the irradiation intensity of the ultraviolet LED varies little from 6 cm to 10 cm in height. In fact, when this height is used for treatment, even if the patient breathes or moves slightly, it seems that the irradiation intensity is less affected. On the other hand, the irradiation intensity of the lamp type UVA1 phototherapy device has an exponential curve, and it can be seen that the irradiation intensity suddenly changes due to the patient's breathing and some movements during the treatment. Considering these things, the ultraviolet LED seems to be more advantageous.
次に光源の均一性を比較するため、上述と同様の照射面積で光源の中心に検出器を置き、図９に示すように円周方向5ｃｍ間隔で照射強度を測定。高さ1〜50ｃｍ照射強度を測定した（1〜10ｃｍは1ｃｍずつ、10〜50ｃｍは5ｃｍずつ光源の高さを上げて、各高さの照射強度を測定）。その結果は図１０および図１１に示す。
これらの結果を比較すると紫外LEDの方の照射強度が高い均一性があることを分かった。
最後に同様の測定方法で照射強度10、20、30、40、50mW/ｃｍ2の均一性を測定した。図１２および図１３に結果を示す。これらの結果を比較すると紫外LEDの方が高い照射強度の均一性があることを分かった。
Next, in order to compare the uniformity of the light source, a detector is placed at the center of the light source with the same irradiation area as described above, and the irradiation intensity is measured at intervals of 5 cm in the circumferential direction as shown in FIG. The irradiation intensity of 1 to 50 cm in height was measured (1 to 10 cm was increased by 1 cm, and 10 to 50 cm was measured by increasing the height of the light source by 5 cm and the irradiation intensity at each height was measured). The results are shown in FIGS. 10 and 11.
Comparing these results, it was found that the irradiation intensity of the ultraviolet LED has higher uniformity.
Finally, the uniformity of irradiation intensity of 10, 20, 30, 40, 50 mW / cm 2 was measured by the same measurement method. The results are shown in FIGS. Comparing these results, it was found that the ultraviolet LED has higher irradiation intensity uniformity.
実施例の紫外線照射装置およびランプ式UVA1光線治療器の照射強度の立ち上がり時間を比較した。光源の中心に検出器を設置し、電源を入れてから照射強度が定常状態になるまでの立ち上がり時間を測定した。結果は図１４に示すようにランプ式UVA1光線治療器の照射強度は定常状態になるまで約1分必要である。これに対して紫外LEDは電源を入れた瞬間、照射強度は定常状態になっている。
次に両光源の照射強度の安定性を比較した。上述と同様の方法で1時間に亘り照射強度を測定した。その結果、図１５に示すように紫外LEDの照射強度の方がより安定していることが分かり、LEDの駆動回路が正常に動作していることが示された。
The rise time of the irradiation intensity of the ultraviolet irradiation device of the example and the lamp type UVA1 phototherapy device was compared. A detector was installed at the center of the light source, and the rise time from when the power was turned on until the irradiation intensity reached a steady state was measured. As a result, as shown in FIG. 14, the irradiation intensity of the lamp type UVA1 phototherapy device requires about 1 minute until it reaches a steady state. On the other hand, the irradiation intensity of the ultraviolet LED is in a steady state at the moment when the power is turned on.
Next, the stability of the irradiation intensity of both light sources was compared. The irradiation intensity was measured for 1 hour by the same method as described above. As a result, as shown in FIG. 15, it was found that the irradiation intensity of the ultraviolet LED was more stable, indicating that the LED driving circuit was operating normally.
実施例の紫外線照射装置およびランプ式UVA1光線治療器の温度特性を比較するために、マウス（C57BL/6）に照射強度10、20、30mW/ｃｍ2を20分間照射し（総照射量：12、24、36J/cm2）、2分ごとにマウスの肛門より体温を測定し、サーモグラフィで皮膚の表面温度を測定した。照射方法はランプ式UVA1光線治療器の光源の大きさ（28ｃｍ×24ｃｍ）に紫外LEDの点灯個数を調整し、光源の中心にマウスを置いた。統計を取るために各照射強度で同じ実験を3回行った。実験結果は図１６に示す。
この結果より、20分間の照射で体温には大きいな温度差は見られなかったが、皮膚の表面温度はランプ式UVA1光線治療器の場合では、照射強度が増すとともに温度は8〜10℃大きく上昇しているのが分かる。これに対し紫外LEDで照射した場合、温度は上昇するものの、3〜4℃程度である。両光源の各照射強度に生じる温度は次のようになった。10mW/ｃｍ2の場合3.8℃、20mW/ｃｍ2の場合8.3℃、30mW/ｃｍ2の場合12.6℃。ランプ式UVA1光線治療器の照射強度30mW/ｃｍ2の実験の時、18分経過したところでマウスの様子が急変したため、実験を中断した。この時のマウスの体温は40.5℃、皮膚の表面温度は60℃に達しており、熱射病の状態になったと思われる。
In order to compare the temperature characteristics of the UV irradiation apparatus and the lamp type UVA1 phototherapy device of the example, the mice (C57BL / 6) were irradiated with irradiation intensity of 10, 20, and 30 mW / cm 2 for 20 minutes (total irradiation amount: 12 24, 36 J / cm 2 ), body temperature was measured from the anus of the mouse every 2 minutes, and the surface temperature of the skin was measured by thermography. The irradiation method was such that the number of UV LEDs turned on was adjusted to the size of the light source of the lamp-type UVA1 phototherapy device (28 cm x 24 cm), and the mouse was placed at the center of the light source. The same experiment was performed three times at each irradiation intensity for statistical purposes. The experimental results are shown in FIG.
From this result, there was no significant temperature difference in body temperature after 20 minutes of irradiation, but the surface temperature of the skin increased by 8-10 ° C as the irradiation intensity increased in the case of a lamp-type UVA1 phototherapy device. You can see that it is rising. On the other hand, when irradiated with an ultraviolet LED, the temperature rises but is about 3 to 4 ° C. The temperature generated at each irradiation intensity of both light sources was as follows. When 3.8 ℃ 10mW / cm 2, 20mW / cm 2 when 8.3 ° C., when 12.6 ℃ 30mW / cm 2. During the experiment with a lamp-type UVA1 phototherapy device with an irradiation intensity of 30 mW / cm 2 , the experiment was stopped because the state of the mouse suddenly changed after 18 minutes. At this time, the body temperature of the mouse reached 40.5 ° C, and the surface temperature of the skin reached 60 ° C, which seems to have caused heat stroke.
次に実施例の紫外線照射装置の特徴である、部分照射機能を評価した。8ｃｍ×3ｃｍの照射面積をLEDマトリックスに作り、前実験でマウスの様子が急変した照射強度30mW/ｃｍ2を20分間マウスに照射した。2分ごとにマウスの肛門より体温を測定し、サーモグラフィで皮膚の表面温度を測定した。照射面積が小さくなるので照射強度30mW/ｃｍ2が照射できるように光源の高さを調整した。ランプ式UVA1光線治療器では穴の開いた板をマウスの上に設置し、8ｃｍ×3ｃｍの照射面積を作った。実験は図１７に示す。
この結果より、紫外LEDで部分照射した場合の体温および皮膚の表面温度は一定に保たれているのが分かる。一方、ランプ式UVA1光線治療器で部分照射した場合は前実験より2℃程度、温度は減少しているがいずれも温度の上がり方が急激である。これは照射強度30mW/ｃｍ2を照射するために光源の高さを下げたことで、光源からの遠赤外線輻射が強くなったことが考えられる。
Next, the partial irradiation function, which is a feature of the ultraviolet irradiation apparatus of the example, was evaluated. An irradiation area of 8 cm × 3 cm was made in the LED matrix, and the mouse was irradiated for 20 minutes with an irradiation intensity of 30 mW / cm 2 in which the state of the mouse suddenly changed in the previous experiment. Body temperature was measured from the anus of the mouse every 2 minutes, and the surface temperature of the skin was measured by thermography. Since the irradiation area was small, the height of the light source was adjusted so that an irradiation intensity of 30 mW / cm 2 could be irradiated. In the lamp-type UVA1 phototherapy device, a plate with a hole was placed on the mouse to create an irradiation area of 8 cm x 3 cm. The experiment is shown in FIG.
From this result, it can be seen that the body temperature and the surface temperature of the skin when partially irradiated with an ultraviolet LED are kept constant. On the other hand, in the case of partial irradiation with a lamp-type UVA1 phototherapy device, the temperature has decreased by about 2 ° C compared to the previous experiment, but in both cases the temperature rises rapidly. This is probably because the far-infrared radiation from the light source became stronger by lowering the height of the light source in order to irradiate with an irradiation intensity of 30 mW / cm 2 .
最後にマウスの体温および皮膚の表面温度が上昇する原因は光源からの遠赤外線輻射であるかを確認することにした。実験方法は遠赤外線フィルターの大きさ5ｃｍ×5ｃｍの穴を開いた板に遠赤外線フィルターと取り付けマウスの上に設置し、照射強度30mW/ｃｍ2を20分間マウスに照射した。2分ごとにマウスの肛門より体温を測定し、サーモグラフィで皮膚の表面温度を測定した。実験結果は図１８に示す。
この結果より、紫外LEDの場合は遠赤外線フィルターの有無では大きな温度差は見られなかった。一方、ランプ式UVA1光線治療器では遠赤外線フィルター有無の体温は3.4℃、皮膚の表面温度は13.7℃の温度差が確認された。この結果からマウスの体温および皮膚の表面温度の上昇は光源からの遠赤外線輻射によるものと思われる。
Finally, we decided to confirm whether the cause of the increase in the body temperature and skin surface temperature of mice was the far-infrared radiation from the light source. In the experiment method, a far-infrared filter was mounted on a mouse with a far-infrared filter attached to a plate having a hole of 5 cm × 5 cm in size, and irradiated with an irradiation intensity of 30 mW / cm 2 for 20 minutes. Body temperature was measured from the anus of the mouse every 2 minutes, and the surface temperature of the skin was measured by thermography. The experimental results are shown in FIG.
From this result, in the case of the ultraviolet LED, a large temperature difference was not observed with or without the far-infrared filter. On the other hand, in the lamp type UVA1 phototherapy device, the body temperature with and without the far infrared filter was found to be 3.4 ° C, and the skin surface temperature was found to be 13.7 ° C. From these results, it is considered that the rise in the body temperature and the surface temperature of the skin is caused by far-infrared radiation from the light source.
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
The contents of papers, published patent gazettes, patent gazettes, and the like specified in this specification are incorporated by reference in their entirety.
１、１００ 紫外線照射装置
２０ 入出力装置
２５ 制御部
３０ 面状光源
３１ 発光ダイオード
４０ 画像取得部
４５ 被照射領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Ultraviolet irradiation device 20 Input / output device 25 Control part 30 Planar light source 31 Light emitting diode 40 Image acquisition part 45 Irradiation area
Claims (3)
前記面状光源における前記各発光ダイオードの第１の座標を保存する第１の座標保存部と、
前記面状光源から放出される紫外線の被照射領域の画像を取得する画像取得部と、
前記被照射領域において第１の座標の発光ダイオードの光軸が交差する第２の座標を特定する第２の座標特定部と、
前記第２の座標が視認できるように前記被照射領域の画像を表示する画像表示部と、
表示された前記被照射領域の画像上で前記第２の座標を指定することにより該第２の座標に対応する第１の座標の発光ダイオードの点灯を制御する点灯制御部と、を備えてなる紫外線照射装置において、
前記画像取得部は前記面状光源の中心に配置され、該中心の座標と前記第１の座標とが関連付けられており、
前記第２の座標特定部は該画像取得部から前記被照射領域までの距離および画像取得倍率を参照して、前記画像取得部に対応した画像の中心を基準にして前記画像上の第２の座標を特定する、紫外線照射装置。 A planar light source formed by two-dimensionally arranging light emitting diodes that emit ultraviolet rays;
A first coordinate storage unit for storing first coordinates of each light emitting diode in the planar light source;
An image acquisition unit for acquiring an image of an irradiated region of ultraviolet rays emitted from the planar light source;
A second coordinate specifying unit for specifying a second coordinate at which the optical axis of the light emitting diode of the first coordinate intersects in the irradiated region;
An image display unit that displays an image of the irradiated region so that the second coordinates can be visually recognized;
A lighting control unit that controls lighting of the light emitting diode of the first coordinate corresponding to the second coordinate by designating the second coordinate on the displayed image of the irradiated region. In ultraviolet irradiation equipment,
The image acquisition unit is disposed at the center of the planar light source, and the coordinates of the center are associated with the first coordinates,
The second coordinate specifying unit refers to a distance from the image acquisition unit to the irradiated area and an image acquisition magnification, and uses a second center on the image as a reference based on the center of the image corresponding to the image acquisition unit. An ultraviolet irradiation device that identifies coordinates.
前記画像表示部は前記画像に重ねて、前記仮想メッシュの格子点を表示する、請求項１に記載の紫外線照射装置。 The light emitting diodes are arranged on lattice points of a virtual mesh;
The ultraviolet irradiation device according to claim 1, wherein the image display unit displays lattice points of the virtual mesh so as to overlap the image.
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