JP6462108B2 - 光照射用基板および光照射装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。
(光照射用基板)
図1に図示されているように、光照射用基板2はフレキシブル基板(柔軟性基板)6を備えており、フレキシブル基板6は互いに切り離し可能な複数のユニット基板7からなる。本実施の形態においては、フレキシブル基板6として120mm角のポリイミドシートを用いており、上記ポリイミドシートは9枚の40mm角のユニット基板7からなる。そして、図示されているフレキシブル基板6の下面には、後述する裏面配線上に設けられた第1端子8および第2端子9を備えた接続部10が設けられており、接続部10は、外部接続線11を介して中継器4の定電流素子3に接続されている。一方、フレキシブル基板6の下面とは反対側のフレキシブル基板6の上面には、発光素子として複数のLEDチップ(発光ダイオードチップ)13と、複数のLEDチップ13の各々に電流を流すための配線12とが、ユニット基板7毎に繰り返し設けられている。なお、図1は、フレキシブル基板6の下面を図示しているため、フレキシブル基板6の上面に設けられた配線12とLEDチップ13とは、フレキシブル基板6の下面方向からは見えないものであるが、理解を助けるため図示している。
(フレキシブル基板)
本実施の形態においては、フレキシブル基板6として120mm角で50μm厚さのポリイミドシート(ポリイミドフィルム)を用いているが、そのサイズや厚さや材料はこれに限定されることはない。そのサイズは後工程を考慮した上で適宜決めればよく、その厚さも絶縁性、強度およびフレキシビリティ(柔軟性)を確保できる程度であれば適宜決めることができる。また、材料の選択においては、絶縁性の素材で、必要な強度とフレキシビリティ(柔軟性)を有するなら、どのような材料でも使用できる。
(配線)
フレキシブル基板6の上面には配線12が、フレキシブル基板6の下面には裏面配線19がユニット基板7毎に設けられている。本実施の形態においては、配線12および裏面配線19は何れも、フレキシブル基板6に銅メッキ層を形成した後、その銅メッキ層を銀メッキ層で覆って形成した。すなわち、本実施の形態においては、配線12および裏面配線19として、銀メッキをした銅配線を用いたが、これに限定されることはなく、例えば、アルミニウム等の材料で配線を形成してもよい。
(LEDチップ)
図3は、ユニット基板7の上面に設けられた配線12およびLEDチップ13の配置例を示す図である。
(LED保護樹脂ドーム、保護膜および裏面反射膜)
LEDチップ13とボンディングワイヤー15部分は、ドーム形状の樹脂層であるLED保護樹脂ドーム16で覆い、保護することができる。このLED保護樹脂ドーム16は、ポッティングで作製することもできるが、形状の再現性を確保するためには、金型を使って樹脂モールドした方が良い。また、できる限り柔軟性を確保するため、可能な限り柔軟な樹脂材を使った方が良い。固い樹脂材を用いた場合には、フレキシブル基板6やユニット基板7が曲がった場合に、ボンディングワイヤー線が断線する恐れが有るからである。フレキシブル基板6やユニット基板7の上面を覆う保護層17は、配線12間のショートを防ぐ目的を持ち、本実施の形態においては、シリコーン樹脂をコーティングすることで形成した。一方、フレキシブル基板6やユニット基板7の下面には、裏面反射膜22が設けられており、裏面反射膜22は、アルミニウムを堆積したアルミニウム膜と、アルミニウム膜を覆うように形成した保護膜として樹脂膜とからなる。なお、本実施の形態において用いたLED保護樹脂ドーム16、保護膜17および裏面反射膜22の材質は一例であり、これに限定されることはない。
(各ユニット基板の下面に接続部を設けた構造)
本実施の形態においては、図1および図2に図示されているように、各ユニット基板7の下面に接続部10が設けられており、各ユニット基板7へ電流を供給する電源と接続するための配線である外部接続線11を各ユニット基板7の下面側から取り出している。外部接続線11は、電源との接続の利便性を高めるために、ソケット、プラグ等により終端し、簡単に電源と接続できるようにすることが好ましい。外部接続線11は、裏面配線19のパターンとハンダ接続等により結線されている。この結線部を絶縁分離するため、絶縁性の樹脂である接続部シール21で被覆することが好ましい。なお、図2では、リード線のみを用いて接続させた場合を一例として図示しているが、これに限定されることはなく、リード線を接続するためのコネクター等を各ユニット基板7に設置してもよい。
(光治療装置)
図1に図示されているように、光治療装置1は、複数のユニット基板7を使用できるように、制御・電源部5から供給される電流を、中継器4を経て、各ユニット基板7へ分配する。中継器4は、各ユニット基板7へ予め定められた一定電流を分配する機能だけを有する。本実施の形態においては、光照射用基板2側に、中継器4を付属させ、中継器4は、複数の定電流素子3(大きな電流の供給を受けて、予め定められた値の電流を出力する素子である電流制限素子なども含む)を備えている。なお駆動しようとするユニット基板7の数だけ、定電流素子3が必要となる。光治療装置1の場合、各ユニット基板7の外部接続線11と中継器4の定電流素子3とが予め接続されており、ユニット基板7を光照射用基板2から切り離す際に、切り離すユニット基板7の外部接続線11と中継器4との接続を断つようにすることで、実際の光照射を行う際には、中継器4と電源・制御部5を結ぶだけで良い。
(スペーサ)
図1に図示する光治療装置1を用いて、光照射を行う際には、光照射用基板2と患部の間の距離を保つスペーサ(図4および図5参照)が必要となる。スペーサとしては、一定の厚さを保つように加工したプラスチック製の袋に水または空気を詰めた物、エポキシ系またはポリウレタン系の柔軟性のある透明な樹脂板や板状に加工した吸水性ポリマー等、種々の形態が使用できる。このようなスペーサとしての樹脂板等を予め光照射用基板2の上面側に接着して置くことで、より速やかに患部に光を照射することが可能となる。
(光治療装置の効果検証)
豚の背中に形成した潰瘍にメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を感染させ、5−アミノレブリン酸(ALA)を全身投与し、波長410nmの青紫光を用いて光治療を行うにあたり、図1に図示した光治療装置1を適用した。ALAはその一部がMRSAの体内にて、プロトポルフィリンIX(以下、「PpIX」と記載する)に変換される。PpIXは光増感性物質であり、上記青紫光よって分解され、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。
(変形例)
図3に図示されているように、一般的には、ユニット基板7上のX方向におけるLEDチップ13間ピッチPxと、ユニット基板7上のY方向におけるLEDチップ13間ピッチPyとは同じであるが、LEDチップの形状によって、X方向およびY方向の光出力分布が異なる場合がある。このような場合には、X方向におけるLEDチップ間ピッチPxと、Y方向におけるLEDチップ間ピッチPyとを異なるようにしなければならない。
以下、図4および図5に基づいて、本発明の他の一実施形態である光照射用基板2aについて説明する。なお、説明の便宜上、上記実施の形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(光治療装置の効果検証)
本効果検証においては、実験用の2匹の豚を用意し、一方の豚の背中には20mm径程度の円形の潰瘍を形成してサンプルAとするとともに、これにMRSAを感染させた。そして、他方の豚の背中には60mm×70mm程度の潰瘍を形成してサンプルCとするとともに、これにMRSAを感染させた。両方の豚に予めARAを投与し、光照射を行った。
以下、図6に基づいて、本発明の他の一実施形態である光治療装置1aについて説明する。なお、説明の便宜上、上記実施の形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本発明の態様1における光照射用基板は、フレキシブル基板を含む光照射用基板であって、上記フレキシブル基板は、切り離し可能な複数のユニット基板からなり、上記フレキシブル基板の一面には、上記ユニット基板毎に、マトリックス状の複数の発光素子と上記発光素子の各々に電流を流すための配線とが設けられており、第1方向において隣接する2つの上記ユニット基板間の境界を間に挟むように配置されたそれぞれ異なるユニット基板に属する隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離は、上記ユニット基板内で上記第1方向において隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離の2倍以下であり、上記一面の裏面には、上記配線を外部と接続する接続部が上記ユニット基板毎に設けられていることを特徴としている。
1a 光治療装置(光照射装置)
2 光照射用基板
3 定電流素子
4 中継器
5 電源・制御部
6 フレキシブル基板
7 ユニット基板
7a ユニット基板
8 第1端子
9 第2端子
10 接続部
11 外部接続線
12 配線
13 LEDチップ(発光素子)
14 切り目
15 ボンディングワイヤー
16 LED保護樹脂ドーム
17 保護膜
18 接続穴
19 裏面配線
20 表裏配線接続部
21 接続部シール
22 裏面反射膜
30 皮膚
31 患部
32 スペーサ
33 治療光
34 ユニット電源
35 電源部
36 制御部
Claims (7)
- フレキシブル基板を含む光照射用基板であって、
上記フレキシブル基板は、切り離し可能な複数のユニット基板からなり、
上記フレキシブル基板の一面には、上記ユニット基板毎に、マトリックス状の複数の発光素子と上記発光素子の各々に電流を流すための配線とが設けられ、上記ユニット基板上の全ての発光素子が発光でき、
第1方向において隣接する2つの上記ユニット基板間の境界を間に挟むように配置されたそれぞれ異なるユニット基板に属する隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離は、上記ユニット基板内で上記第1方向において隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離の2倍以下であり、
上記一面の裏面には、上記配線を外部と接続する接続部が上記ユニット基板毎に設けられ、
それぞれの上記ユニット基板内の外周部分には境界部を有し、全ての上記配線または上記接続部は上記境界部の内側に配置されることを特徴とする光照射用基板。 - フレキシブル基板を含む光照射用基板であって、
上記フレキシブル基板は、切り離し可能な複数のユニット基板からなり、
上記フレキシブル基板の一面には、上記ユニット基板毎に、マトリックス状の複数の発光素子と上記発光素子の各々に電流を流すための配線とが設けられおり、
第1方向において隣接する2つの上記ユニット基板間の境界を間に挟むように配置されたそれぞれ異なるユニット基板に属する隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離は、上記ユニット基板内で上記第1方向において隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離の2倍以下であり、
上記第1方向と直交する第2方向において隣接する2つの上記ユニット基板間の境界を間に挟むように配置されたそれぞれ異なるユニット基板に属する隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離は、上記ユニット基板内で上記第2方向において隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離の2倍以下であり、
上記一面の裏面には、上記配線を外部と接続する接続部が上記ユニット基板毎に設けられていることを特徴とする光照射用基板。 - 上記ユニット基板上で最も外側に設けられた発光素子の中心から、上記ユニット基板の外縁までの距離が、上記ユニット基板内で、上記ユニット基板の外縁に垂直な方向において隣接する2つの発光素子の中心から中心までの距離の略半分であることを特徴とする請求項1または2に記載の光照射用基板。
- 上記フレキシブル基板を上記ユニット基板毎に切り離したことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光照射用基板。
- 上記フレキシブル基板は、上記第1方向と、上記第1方向と交わる第2方向の何れからも切り離し可能な複数のユニット基板からなることを特徴とする、請求項1から4の何れか1項に記載の光照射用基板。
- 上記ユニット基板は正方形形状であることを特徴とする、請求項1から5の何れか1項に記載の光照射用基板。
- 請求項1から6の何れか1項に記載の上記光照射用基板と、
複数のユニット電源を備えた電源部と、
上記電源部を制御することによって、上記ユニット基板の各々の発光強度を調整する制御部と、を備え、
上記ユニット基板毎の配線には、上記複数のユニット電源の各々が接続されていることを特徴とする光照射装置。
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