JP6453436B2 - 光治療用基板 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態について、図1〜図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下では、光照射用基板におけるLED(発光ダイオード)チップ搭載面を表面(第1面)とし、LEDチップ搭載面とは反対側の面を裏面(第2面)として説明する。
まず、光照射用基板1の概略構成について説明する。
フレキシブル基板5は、絶縁性基板であり、例えば、ポリイミド等の絶縁性フィルムで形成されている。但し、フレキシブル基板5の材料はポリイミドに限る必要は無く、絶縁性の素材で、必要な強度とフレキシビリティを有するなら、どのような材料でも使用できる。上記フレキシブル基板5としては、ポリイミド樹脂フィルム以外にも、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、等のフィルムや、これらのフィルムの表面に白色顔料を含む樹脂(白樹脂、白レジスト、等)を塗布した高反射性の樹脂フィルム、白色顔料を混合した高反射性樹脂フィルム、等、様々な材料が使用可能である。高反射性材料は、コストは高いが、基板の反射性が高く、光照射効率を向上できる。安価な透明樹脂では、基板の裏面に漏れる光への対策が必要な場合がある。
フレキシブル基板5上には、表面が銀メッキ層20で覆われた銅メッキ層22(銅メッキ配線、第1導電材料)からなる配線2が形成されている。
LEDチップ4は治療目的に応じて選択しなければならない。ここでは「メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA:Methicillin-resistant Staphylococcus aureus)感染皮膚潰瘍治療(非特許文献1参照)」に適用するため、LEDチップ4に、窒化ガリウム系の青紫LED(ピーク波長410nm)を用いている。他の用途では、同じく窒化ガリウム(AlInGaN)LEDである紫外LEDや青色LED、緑色LED、4元系(AlGaInP)LEDによる赤色・黄色・緑色のLED、GaAs系の赤外LED等、LEDチップ4として、目的に応じて最適なLEDを選択できる。なお、LEDチップ4として、異なる波長帯のLEDを複数組み合わせることも可能である。
LEDチップ4およびボンディングワイヤ3を保護するため、これらLEDチップ4およびボンディングワイヤ3は、ドーム状の樹脂層からなるLED保護樹脂ドーム8で覆われている。
外部接続部12は、光照射用基板1を、該光照射用基板1に電流を供給する、外部の電源と接続するための配線部であり、配線2を介してLEDチップ4に外部から電力を供給する。
図4は、本実施形態に係る光照射用基板1の治療への適用例を示す模式図である。
本実施例では、上記光照射用基板1の効果を検証するために、図4に示すように、マウス30の背中に形成した潰瘍に、「MRSA」を感染させ、「ALA」の全身投与と、治療光として波長410nmの青紫光34を用いた光治療に本実施形態の光照射用基板1を適用した。「ALA」は、その一部が、「MRSA」の体内にて、「PpIX」に変換される。「PpIX」は光増感性物質であり、非特許文献1に記載されているように、青紫光34によって分解され、分解時に発生する活性酸素が「MRSA」を攻撃することで、「MRSA」を低減できると考えられており、抗生物質耐性を有する細菌に対する、安全な治療方法と期待されている。
本発明の他の実施形態について、図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図7は、本実施形態に係る光照射用基板1の構成を示す断面模式図である。
本実施例では、上記光照射用基板1の効果を検証するために、実施形態1に係る光照射用基板1に代えて図7に示す上記光照射用基板1を用いた以外は、実施例1と同様の実験を行った。
実施例2では裏面反射膜13にアルミニウム薄膜を使用したが、裏面反射膜13として厚みが大きいアルミニウム膜を使用すれば、LEDチップ4の熱をその周囲に拡散し、LEDチップ4の温度上昇を抑制する効果も期待できる。
本発明のさらに他の実施形態について、図8〜図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1、2との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図8は、本実施形態に係る光照射用基板1の構成を示す断面模式図である。図9は、本実施形態に係る光照射用基板1の構成を示す表面模式図である。
本実施例では、上記光照射用基板1の効果を検証するために、実施形態2に係る光照射用基板1に代えて図8および図9に示す光照射用基板1を用いた以外は、実施例3と同様の実験を行った。
本発明のさらに他の実施形態について、図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1〜3との相違点について説明するものとし、実施形態1〜3で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図11は、本実施形態に係るスペーサ付光照射用基板35の構成を示す断面模式図である。
以下に、本実施形態に係るスペーサ付光照射用基板35の製造方法の一例について説明する。
本実施例では、上記スペーサ付光照射用基板35の効果を検証するために、以下の条件以外は実施例3と同様にして実施例3と同様の実験を行った。
本発明のさらに他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1〜4との相違点について説明するものとし、実施形態1〜4で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図12は、本実施形態に係る光照射用基板1の構成を示す平面模式図である。
本実施例では、上記スペーサ付光照射用基板35の効果を検証するために、以下の条件以外は実施例3と同様にして実施例3と同様の実験を行った。
本発明のさらに他の実施形態について、図13および図14に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1〜5との相違点について説明するものとし、実施形態1〜5で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係る光照射用基板1は、以下の点を除けば、実施形態1に係る光照射用基板1と同様の構成を有している。
実施形態1ではLEDチップ4はボンディングワイヤ3で配線2と電気的に接続したが、本実施形態では、図14に示すように、LEDチップ4と配線2とを、ハンダ49で接続した。
本実施形態では、図13および図14に示すように、フレキシブル基板5の表側に、光センサ41および温度センサ42を含むセンサ部40を設置し、これら光センサ41および温度センサ42の出力を基に、外部接続部12および裏側配線10並びに配線2を介して外部電源からLEDチップ4に供給する電流を制御できるようにした。
なお、本実施形態では、上述したように光照射用基板1自身によって、通電を制御したが、センサ部40の信号をそのまま電源(外部電源)に接続し、電源側で投入電流を制御することも可能である。
本発明のさらに他の実施形態について、図15〜図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1〜6との相違点について説明するものとし、実施形態1〜6で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係る光照射用基板1は、以下の点を除けば、実施形態1に係る光照射用基板1と同じである。
本実施例では、上記光照射用基板1の効果を検証するために、実施例1において、実験用の2匹のマウス30の背中の皮膚31に、患部33として、30mm径程度の円形の潰瘍を形成し、該患部33に「MRSA」を感染させるとともに、実施形態1に係る光照射用基板1に代えて図15〜図17に示す光照射用基板1を用いた以外は、実施例1と同様の実験を行った。
なお、本実施形態では、外部接続部12が配置されたフレキシブル基板5の長手方向の端部を折り曲げる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではなく、光照射用基板1を、例えば包帯等の固定具によって患部に固定(保持)する場合には、フレキシブル基板5を折り曲げる必要は無い。例えば、光照射用基板1全体をスペーサ32で覆い、スペーサ32とフレキシブル基板5との間から、外部接続部12として用いられるリード線を取り出してもよい。
本発明のさらに他の実施形態について、図18に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1〜7との相違点について説明するものとし、実施形態1〜7で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
なお、本実施形態でも、ダミーパターン6は必ずしも必要では無い。例えば、フレキシブル基板5の表面を、絶縁分離溝21と該フレキシブル基板5の外周部を除いて、全て、カソード配線2C、アノード配線2A、チップ間配線2I、カソード縦配線2CV、アノード縦配線2AV、カソード端子2CT、およびアノード端子2ATで覆うことも可能である。
本発明の態様1に係る光照射用基板(光照射用基板1、スペーサ付光照射用基板35)は、絶縁性のフレキシブル基板5と、上記フレキシブル基板の第1面に設けられた第1導電材料パターン(第1導電材料パターン15(配線2、または、配線2およびダミーパターン6)、第1導電材料パターン51(カソード配線2C、アノード配線2A、およびチップ間配線2I、または、カソード配線2C、アノード配線2A、チップ間配線2I、およびダミーパターン6)、第1導電材料パターン52(上記第1導電材料パターン51、カソード端子2CT、およびアノード端子2AT)、第1導電材料パターン53(上記第1導電材料パターン51、カソード縦配線2CV、およびアノード縦配線2AV)、または第1導電材料パターン54(上記第1導電材料パターン53、カソード端子2CT、およびアノード端子2AT))と、上記第1導電材料パターンの少なくとも一部に搭載された発光素子(LEDチップ4)とを有し、上記第1導電材料パターンの表面は、全光束反射率が80%以上の反射材料からなり、少なくとも上記発光素子で囲まれた領域内における上記第1導電材料パターン(上記第1導電材料パターン15、または上記第1導電材料パターン51)の面積被覆率が85%以上である。
2 配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
2C カソード配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
2A アノード配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
2I チップ間配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
2CT カソード端子(端子部、第1導電材料パターン)
2AT アノード端子(端子部、第1導電材料パターン)
2CV カソード縦配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
2AV アノード縦配線(第1面側配線、第1導電材料パターン)
3 ボンディングワイヤ
4 LEDチップ(発光素子)
5 フレキシブル基板
6 ダミーパターン(第1導電材料パターン)
7 配線保護膜(保護膜)
7a 開口部
8 LED保護樹脂ドーム(保護膜)
9 接続穴
10 裏側配線(第2面側配線)
10C 裏側カソード配線(第2面側配線)
10A 裏側アノード配線(第2面側配線)
11 接続部シール
12 外部接続部
12a カソード外部接続部
12b アノード外部接続部
13 裏面反射膜
14 裏面保護膜
15、51、52、53、54 第1導電材料パターン
16、49 ハンダ
17 折り曲げ部
18 折り曲げ線
20 銀メッキ層
21 絶縁分離溝
22 銅メッキ層
30 マウス
31 皮膚
32 スペーサ
33 患部
34 青紫光
35 スペーサ付光照射用基板(光照射用基板)
40 センサ部
41 光センサ
42 温度センサ
43 制御部
44 スイッチ
Claims (6)
- 絶縁性のフレキシブル基板と、
上記フレキシブル基板の第1面に設けられた第1導電材料パターンと、
上記第1導電材料パターンの少なくとも一部に搭載された発光素子と、
上記発光素子が発光する光の照射を受ける患部全体を覆う板状の形状をなすとともに、透明で、かつ、柔軟性を有し、上記患部に載せて、上記発光素子と上記患部との間の距離を一定に保つスペーサとを有し、
上記第1導電材料パターンの表面は、全光束反射率が80%以上の反射材料からなり、
少なくとも上記発光素子で囲まれた領域内における上記第1導電材料パターンの面積被覆率が85%以上であり、
隣り合う上記発光素子間のピッチの平均値をDとし、上記スペーサの平均の厚さをTとすると、2.0≧T/D≧0.5であることを特徴とする光治療用基板。 - 上記スペーサは、上記第1導電材料パターンおよび該第1導電材料パターンの少なくとも一部に搭載された上記発光素子が設けられた上記フレキシブル基板とは別に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光治療用基板。
- 上記第1導電材料パターンは、上記発光素子に電力を供給する第1面側配線と、ダミーパターンと、を含み、
上記ダミーパターンは、上記フレキシブル基板の上記第1面上における、上記第1面側配線が設けられていない領域に、上記第1面側配線と絶縁分離して設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の光治療用基板。 - 上記第1導電材料パターンの一部が、外部と接続されるアノード外部接続部との接続部であるアノード端子、および、外部と接続されるカノード外部接続部との接続部であるカソード端子であり、
上記アノード端子および上記カソード端子は、上記フレキシブル基板の一端部に、上記フレキシブル基板の第1面側の一辺に沿って並設されており、
上記フレキシブル基板における、上記アノード端子および上記カソード端子が設けられた上記一端部は、上記フレキシブル基板における上記第1面とは反対側の第2面側に折り曲げられた折り曲げ部であり、
上記スペーサで、上記折り曲げ部を除く部分が覆われていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の光治療用基板。 - 上記フレキシブル基板における上記第1面とは反対側の第2面に、上記第1導電材料パターンと電気的に接続された第2面側配線を有し、上記発光素子は、上記第1導電材料パターンにより、第1方向に複数直列接続されているとともに、上記第2面側配線により、上記第1方向に直交する第2方向に複数並列接続されており、
上記第2面側配線は、上記第1方向に延設された幹配線および該幹配線から上記第2方向に分岐して設けられた枝配線を有する櫛状の第1カソード配線と、上記第1方向に延設された幹配線および該幹配線から上記第2方向に分岐して設けられた枝配線を有し、上記第1カソード配線と噛み合うように配置された、櫛状の第1アノード配線とを備え、
上記第1導電材料パターンは、それぞれ上記第2方向に延設された、複数の第2カソード配線および複数の第2アノード配線と、上記第1方向に隣り合う上記第2カソード配線と上記第2アノード配線との間に設けられた、複数の配線間配線とを備え、上記配線間配線は、上記第1方向に少なくとも1つ設けられ、上記第2方向に複数設けられており、
上記発光素子は、上記配線間配線を挟む一対の上記第2カソード配線と上記第2アノード配線間に上記配線間配線を経由して直列接続されており、
最外周の上記発光素子と上記フレキシブル基板の基板端との間の距離が、上記Dのほぼ半分であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光治療用基板。 - 上記第1導電材料パターンは、それぞれ第1方向に延設された、第1カソード配線および第1アノード配線と、上記第1カソード配線に接続され、上記第1方向に直交する第2方向に延設された、複数の第2カソード配線と、上記第1アノード配線に接続され、上記第2方向に延設された、複数の第2アノード配線と、上記第1方向に隣り合う上記第2カソード配線と上記第2アノード配線との間に設けられた複数の配線間配線とを備え、
上記第2カソード配線と上記第2アノード配線とは、上記第1方向に交互に配置されており、
上記配線間配線は、上記第1方向に少なくとも1つ設けられ、上記第2方向に複数設けられており、
上記発光素子は、上記配線間配線を挟む一対の上記第2カソード配線と上記第2アノード配線間に、上記配線間配線を経由して直列接続されており、
上記第1導電材料パターンと上記発光素子とによって、上記フレキシブル基板の上記第1面側のみで上記フレキシブル基板における配線が完結することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光治療用基板。
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