JP5940555B2 - 光治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、光治療装置に関する。光が皮膚のための治療において利用され得るが、本発明においては、光治療装置は、人間の目により知覚され得る及び人間の目により知覚されることを意図された光を生成するための装置として理解される。

この種の光治療は、例えば情動障害又は概日（circadian）リズム睡眠障害の治療のために利用される。適時の明るい光の治療は、特に交代勤務睡眠障害及び睡眠相後退障害については、概日リズム睡眠障害のための推奨される処置である。この点に関しては、論文「Practice Parameters for the Clinical Evaluation and Treatment of Circadian Rhythm Sleep Disorders」（American Academy of Sleep Medicine in Sleep、Vol. 30、No. 11、2007年）を参照されたい。斯かる治療は、３０分乃至２時間の間、適切に決定された時間に、典型的には２５００乃至１００００ｌｕｘの白色光強度に患者をさらすことを含む。最も一般的に利用されている装置は、ユーザの前のテーブルに置かれる必要がある小型の照明箱である。人間の概日ペースメーカーシステムのシフト効果は青色に最も敏感であるため、最近の光治療装置は光スペクトルのうち青色部分のみを利用する。

国際特許出願公開WO2010/076708は、マスクの形をとる頭部装着型装置を有する装置を開示している。斯かる場合においては、該装置とユーザの目との間の相対的な向き及び距離が常に固定されている。

床若しくは机の上に配置されるか又は寝台の支柱等に装着されるような「独立型」装置の場合には、該装置とユーザの頭部又は目との間の相対的な向き及び距離は、ユーザが頭部及び／又は目を動かすと変化し得る。しかしながら、目に届く光の強度が治療の効果をもたらすのに十分高く且つ眼精疲労、頭痛又は網膜に対する損傷といった副作用を防ぐのに十分低いことを確実にするため、光治療装置が予め定義された距離内で動作させられることが重要である。例えば、予め規定される動作距離範囲は、５０乃至７５ｃｍであり得る。更に、ユーザが光源を直接凝視しないことが重要である。その代わり、光治療装置は、光が上から又は下から及び横から目に届くように配置されるべきである。理想的な設定においては、治療光は、網膜の周縁領域にも存在する目の中の概日システムの光受容体には届くが、目の視覚機能のための光受容体を含む網膜の内部には届かない。

斯くして、最適な有効性、快適さ及び安全性のためには、治療装置の適切な位置が重要である。該装置（より具体的には該装置の光源）は、ユーザの頭部から特定の予め定義された距離に配置されるべきであり、光源からの光は予め定義された角度でユーザの目に入るべきである。過度の近接又は小さな動作角は、可能な限り避けられる必要がある。他方、大きな距離又は大きな角度で動作させられると、目に到達する光の量が少なくなり過ぎ、治療の有効性が低減する。このことは、座標系を定義するためにユーザの目をとった場合、光源が、該座標系に対して良く定義された固定位置に配置されるべきであることを意味する。しかしながら、「独立型」装置の場合には、該装置の位置は固定された外界に対して静止しており、一方でユーザは頭を動かし得る。実際には、このことは、治療セッションを開始する前に、最初に光治療装置をユーザの目に対して適切に配置する必要があり、該ユーザは次いで該セッションの継続時間の間（例えば３０分乃至６０分）動作距離及び角度が推奨される制限内に保たれていることを確実にする必要があることを意味する。斯かる態様は、ユーザにとって非常な困難を課すものである。特に治療セッションの間にユーザが他の行動に従事している場合には、気付かずに身体及び頭部の位置を変化させてしまう見込みが高い。距離及び／又は角度が小さ過ぎる場合には、このことはユーザの安全性又は快適さに対して危険な状況に導き得る。他方、距離及び／又は角度が大き過ぎる場合には、概日システムの光受容体に到達する光の量が少なくなり過ぎるため、所望の治療効果が達成されなくなり得る。

国際特許出願公開WO2007/104309は、光治療装置であって、ユーザが該装置の前に座っているか否かを監視するカメラからの存在情報に基づいて、該装置を自動的にスイッチオン及びオフする目的のため、コンピュータへのＵＳＢ接続を備えた光治療装置を開示している。該発明は、ユーザが該装置の前に座っていない間は、該光治療装置の不必要な電力消費を削減する目的のものである。

国際特許出願公開WO2010/007572は、光治療装置であって、青色光の危険を回避する目的のため、該装置により青色光が発せられる領域を制限するためのシャッタを制御するため距離センサを含む光治療装置を開示している。該文献は、シャッタ機構がどのようにして、人間の網膜の特定の領域が光にさらされ、他の領域が光にされなくなるように、光照射野を生成するかについては開示していない。該文献は、ユーザが該装置の前に座り、ランプを真っ直ぐ見ることを見込んだものと考えられる。

国際特許出願公開WO1997/047993は、視線追跡センサと、瞳の周縁部にのみ光を発するためのインタラクティブな導光メッシュとを組み込んだ、ゴーグル又は眼鏡の形をとる装着可能な光治療装置を開示している。当該装置の欠点は、光源と目との間の適切な距離を保つという問題を解決するために、ユーザが該治療装置を頭部に装着することを強いられる点である。

本発明の重要な目的は、ユーザが頭を動かした場合であっても適切に動作することができる「独立型」の光治療装置を提供することにある。本発明の他の重要な目的は、ユーザが頭を動かした場合であっても安全性及び有効性を維持することができる光治療装置を提供することにある。

これら目的を達成するため、本発明による光治療装置は、一般的にはユーザの頭部、特にユーザの目の位置及び向きを監視する監視手段（例えばカメラ）を有する。ユーザの頭部及び／又は目の測定された位置及び向きに依存して、該治療装置は光出力を適合させ、及び／又はユーザに対して警告信号を生成する。

更なる有利な工夫は従属請求項に記載される。

本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は、図面を参照しながら、以下の１つ以上の好適な実施例の記載により更に説明され、図面において同一の参照番号は同一の又は類似する部分を示す。

光治療装置のブロック図を模式的に示す。

図１は、光源２を有する、本発明による光治療装置１のブロック図を模式的に示す。光源２は、例えば白熱電球やＬＥＤアレイのような１つ以上の光生成要素を有しても良く、これら要素はそれ自体が知られており更なる詳細な説明はここでは必要ではない。一例においては、光源２は、10,000ルクスの光強度の白色光又は青白色光を生成することが可能である。光源２は、タイプに依存して、（それ自体知られた）ランプドライバ３により駆動され、電力供給源４（典型的には電源）から電力供給される。制御装置１０は、光源２及び／又は該光源のドライバ３の動作を制御する。制御装置１０は、例えばマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサとして実装されても良く、これらはそれ自体知られており更なる詳細な説明はここでは省略される。

当該光治療装置１は「独立型」の使用のために設計され、固定された外界に対して光源２を配置するための固定手段２０を有する。単純な実施例においては、固定手段２０は、例えばテーブル又は机に配置されるべき単なるランプ筺体として実装される。固定手段２０が三脚設計等の支持部を含むことも可能である。

光治療装置１は更に、ユーザの頭部及び目（単純さのため図示されていない）の位置及び向きを監視することが可能な、必須ではないが典型的には及び好適にはカメラとして実装された、監視装置３０を有する。該監視装置は、典型的にはランプ筺体内又はランプ筺体上の光源２に近接して装着される。光治療装置１は更に、別個の装置であっても良いし、又は監視装置３０と一体化されていても良いし、若しくは制御装置１０と一体化されていても良い、信号処理装置４０を有する。信号処理装置４０は、監視装置３０がカメラとして実装される場合には、画像処理ソフトウェアにより実装されても良い。信号処理装置４０は、監視装置３０からの出力信号を受信し、当該信号を処理してユーザの頭部及び／又は目の位置及び向きを決定する。

カメラ画像に基づいて、ユーザの頭部の位置及び姿勢を決定する方法、及びユーザの目の向きを決定する方法は、それ自体知られていることに留意されたい。例として、効率的な部分空間学習法であるスペクトル回帰判別解析（ＳＲＤＡ）を用いてカメラからのビデオ信号を処理することにより、どのようにユーザの頭部の姿勢が推定されることができるかを記載した、Caifeng Shan及びWei Chenによる「Head Pose Estimation Using Spectral Regression Discriminant Analysis」（2009 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops、米国フロリダ州Miami、2009年6月20日〜6月25日）を参照されたい。それ故、詳細な説明はここでは省略される。信号処理装置４０は、一方ではカメラと目との間の直線と、他方で目の光軸（ユーザが向いている方向を決定する）との間の角度φを決定するため、監視装置３０からのビデオ信号を処理することが可能であることを述べれば十分である。斯くして決定又は算出される角度φは、発せられる明るい光がユーザの目に差し込む角度と略等しい。

更に、信号処理装置４０は、カメラにより観測されたユーザの顔の直径を測定し、制御装置１０に関連付けられた直径変換メモリ１３に保存された、製造者により算出された較正されたルックアップテーブルを用いて、直径を対応する距離に変換することにより、該光治療装置とユーザの顔との間の距離Ｄを推定するため、監視装置３０からのビデオ信号を処理することが可能である。該装置は成人患者による使用のためのものであるから、カメラにより観測される人間の頭部のサイズは互いにそれほど違わないと推定され、そのため該距離が当該値から推定されることができる。

本発明の実装は、この例に限定されるものではないことに留意されたい。

光治療装置１は更に、制御装置１０に関連付けられた境界メモリ１１を有する。該境界メモリ１１は、例えばルックアップテーブルの境界において、ユーザの頭部及び／又は目の位置及び向きについての境界を決定する情報を含む。具体的には、該境界メモリ１１は、最小距離Ｄｍｉｎ、最大距離Ｄｍａｘ、最小角度φｍｉｎ及び最大角度φｍａｘについての値を含む。

光治療装置１は更に、例えばキーのセットとして実装される、ユーザ操作可能なモード選択器５０を有し、該モード選択器を通して、ユーザは処置タイプを選択することができる。例えば、ユーザは「覚醒させる」、「時差ボケ」又は「睡眠障害」を選択することができる。光治療装置１は更に、制御装置１０に関連付けられた第２のメモリ１２を有する。該第２のメモリ１２は、例えば光の色及び光の強度といった、種々の処置タイプのための動作条件を定義する、例えばルックアップテーブルの形をとる情報を含む。種々の処置タイプは、例えばユーザの目に対する光ビームの角度といった、種々の境界設定を含むことも可能である。第２のメモリ１２が境界メモリ１１と一体化されることも可能である。

動作時には、制御装置１０は、モード選択器５０により選択された光治療を達成するように光源２の設定を制御し、ことによると処理装置４０により処理された監視装置の出力信号を受信し、境界メモリ１１から情報を読み取り、監視装置の出力信号から導出されるユーザの頭部及び／又は目の実際の位置及び向きを、境界メモリ１１からの情報により定義される境界と比較する。制御装置１０が、ユーザの頭部及び／又は目の実際の位置及び向きが当該境界内であることを見出している限りは、全てが順調である。制御装置１０が、ユーザの頭部及び／又は目の実際の位置及び向きが当該境界の外となったことを見出すとすぐに、制御装置１０は警告モードに移行する。当該警告モードにおいては、制御装置１０は、ユーザが知覚可能な警告信号を発する警告装置６０を起動して、ユーザに対しユーザの頭部が適切な姿勢をとっていないことを伝える。該警告信号は音声信号であっても良く、その場合には警告装置６０はラウドスピーカを有しても良い。該警告信号は光信号であっても良く、その場合には警告装置６０は別個の光源を有しても良いが、光源２が該警告信号を生成するために利用されることも可能である。代替として又は加えて、制御装置１０は、測定されたユーザの頭部の位置に対して適合するように、光源２の設定を変更しても良い。例えば、制御装置１０は、光源とユーザの頭部との間の距離に依存して、光出力を低下又は増大させても良い。

第１の例においては、該装置は、モード選択器５０により選択可能な、一定強度モードで動作することが可能である。当該モードにおいては、光源２により発せられる光強度は一定であり、ユーザにより選択される。当該モードにおいては、最小距離Ｄｍｉｎ及び最小角度φｍｉｎが適用され、これらの実際の値はユーザにより選択された光強度に依存する。これらＤｍｉｎ及びφｍｉｎの実際の値はルックアップテーブルに保存されても良いし、又はメモリ１１に保存された式を用いてメモリ１１に保存された値に基づいて制御装置１０により算出されても良い。制御装置１０は継続的に又は定期的に、実際の距離Ｄを前記最小距離Ｄｍｉｎと比較し、実際の角度φを前記最小角度φと比較する。実際の距離Ｄは前記最小距離Ｄｍｉｎよりも大きいべきであり、実際の角度φは前記最小角度φｍｉｎよりも大きいべきである。制御装置１０が当該条件が満たされていないことを見出した場合、制御装置１０は警告モードに移行し、ユーザに対して安全性についての警告を発する。

前記条件が満たされていない場合、このことは潜在的な安全性の危険をもたらす。それ故、より高度な実施例においては、制御装置１０は、前記条件が満たされていないことを見出すとすぐにタイマを始動させる。該タイマの値が予め定義された閾値Ｔｍａｘに到達する（前記条件が少なくともＴｍａｘよりも長い時間の間満たされていないことを示す）とすぐに、制御装置１０は安全モードに入り、光強度をゼロまで低減させる。

第２の例においては、同様に光源２により発せられる光強度は一定であり、ユーザにより選択されるが、制御装置１０が有効性監視を実行し、それに対し最大距離Ｄｍａｘ及び最大角度φｍａｘが適用され、これらの実際の値はユーザにより選択された光強度に依存する。これらＤｍａｘ及びφｍａｘの実際の値はルックアップテーブルに保存されても良いし、又はメモリ１１に保存された式を用いてメモリ１１に保存された値に基づいて制御装置１０により算出されても良い。制御装置１０は継続的に又は定期的に、実際の距離Ｄを前記最大距離Ｄｍａｘと比較し、実際の角度φを前記最大角度φｍａｘと比較する。実際の距離Ｄは前記最大距離Ｄｍａｘよりも小さいべきであり、実際の角度φは前記最大角度φｍａｘよりも小さいべきである。制御装置１０が当該条件が満たされていないことを見出した場合、制御装置１０は警告モードに移行し、ユーザに対して有効性についての警告を発する。

治療セッションは、典型的に予め定義された（又はユーザにより選択可能な）継続時間を持つ。前記条件が満たされない場合には、治療セッションの効果は低減させられ得る。それ故、より高度な実施例においては、制御装置１０は、前記条件が満たされていない全時間の合計だけ、セッションの継続時間を自動的に延長する。このことは、十分に高い強度を持つ明るい光に対する最小限必要な露光時間がユーザの目に対し適用されることを確実にし、該装置の望ましい治療効果を保証する。

第３の例においては、制御装置１０は、モード選択器５０を介してユーザにより選択された自動モードで動作しているときに、制御装置１０が実際の距離Ｄ及び実際の角度φを測定し、Ｄ及びφの測定値に基づいて光源２により発せられる光の光強度を最適値に設定する。強度Ｉは、メモリに保存された、製造者により算出された較正されたルックアップマトリクスにおける必要とされる強度値を参照することにより、制御装置１０によって決定される。テーブルにおける行及び列が測定されたＤ及びφの値であり、予め算出された必要とされる強度Ｉが該マトリクスのセルに保存される。制御装置１０は、実際の測定パラメータに対応するセル値を取り出し、それに応じてランプ２の出力を制御する。選択される強度は、最も有効な治療効果を発揮するのに十分高く、安全及び快適さを確実にするのに十分に低い。小さすぎる距離又は角度に対しては、該装置は強度をゼロに設定し、第１の例において説明されたように安全性についての警告を発する。最小限必要とされる光量を確実にするために該装置の光強度が更には増大させられ得ない大き過ぎる距離又は角度に対しては、第２の例において説明されたように有効性についての警告が発せられる。

本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は説明するもの又は例示的なものであって、限定するものではないとみなされるべきであることは、当業者には明らかである。本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、請求項に記載された本発明の保護範囲内で、幾つかの変形及び変更が可能である。

図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に列記された幾つかのアイテムの機能を実行しても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上で保存／配布されても良いが、インターネット又はその他の有線若しくは無線通信システムを介してのような、他の形態で配布されても良い。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

以上において、本発明による装置の機能ブロックを示すブロック図を参照しながら、本発明が説明された。これら機能ブロックの１つ以上がハードウェアで実装されても良く、この場合には斯かる機能ブロックの機能は個々のハードウェア構成要素によって実行されるが、これら機能ブロックの１つ以上がソフトウェアで実行され、斯かる機能ブロックの機能が、コンピュータプログラム、又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ等のようなプログラム可能な装置の、１行以上のプログラム行によって実行されることも可能であることは、理解されるべきである。

Claims (6)

1. 情動障害又は概日リズム睡眠障害の治療のための光治療装置であって、
   前記光治療装置のユーザの前記治療のための光を発する少なくとも１つの光源と、
   前記光源の動作を制御するための制御装置と、
   前記光源に対する前記ユーザの頭部の距離及び相対角度についての許容範囲に関する情報を含むメモリと、
   前記光源に対する前記ユーザの頭部の実際の距離及び実際の相対角度を監視し、前記実際の距離及び前記実際の相対角度を示す出力信号を生成するための監視手段と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記出力信号と前記情報とを比較し、前記比較の結果が、前記光源に対する前記ユーザの頭部の実際の距離又は実際の相対角度が前記許容範囲外である場合、警告信号を発する、光治療装置。
2. 前記監視手段が、カメラである、請求項１に記載の光治療装置。
3. 前記カメラと前記ユーザの目とを結ぶ直線と、前記ユーザの目の光軸とがなす前記相対角度を決定する信号処理装置を更に有する、請求項２に記載の光治療装置。
4. 前記警告信号は、前記ユーザが知覚可能な信号である、請求項１に記載の光治療装置。
5. 前記ユーザが、予め定義された治療モードを選択するためのモード選択器を更に有する、請求項１に記載の光治療装置。
6. 前記治療モードが、前記光源により発せられる光の光強度が一定である一定強度モードと、前記実際の距離及び前記実際の相対角度に基づいて前記光源により発せられる光の光強度が最適化される自動モードと、を有する、請求項５に記載の光治療装置。

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