JP6502669B2 - 医療用光源およびそれを用いた医療用光源システム - Google Patents

医療用光源およびそれを用いた医療用光源システム Download PDF

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Description

本発明は、医療用光源およびそれを用いた医療用光源システムに関する。
照明は我々の日常生活の中に深く浸透すると共に、快適な毎日を送る上では不可欠の存在となっている。近年では照明技術が進歩し、一般の生活用途のみならず、医療用等の特殊分野においても、様々な種類の製品が開発されている。例えば、手術用の照明では、施術する患部に施術者の影が生じない様にできる多灯式無影照明灯や、人体内部を観察する目的で使用される内視鏡照明等々である。そして、これらの医療用照明では、手術の必要な患部と、健康な部位を容易に見分けることができる様、特殊な高演色タイプの照明が使用される等、装置構造や操作性の改良のみならず、光応用の面でも改善が進んでいる。
一方、同じ医療用の分野でも、病院の一般病棟や、診療所の屋内照明には、特殊な照明の使用される事例は少なく、日常生活で使用されている、一般的な家庭用電球や蛍光灯の使用されているケースが通常である。家庭用の一般照明でも、最近は演色性の改善されたものが多く、例えば人間の顔色等を自然な形で見ることができる様、配慮が為されている。このため、一般的な医療行為を行う上では、態々特殊な光源を使用する必要も生じない。
ところが、一般的に行われる医療行為の中には、例えば注射や点滴等も含まれている。これらは血管中に薬液を投入して治療を行うが、そのためには人体組織の中の血管部分を見つけ出し、正確な位置に注射針を注入する必要がある。そのためには、腕等の部位において、皮膚の色と、血管部の色が明確に区別されなければならない。
皮膚組織の中から血管を見つける場合、血管は皮膚の内側に存在するため、皮膚を通して血管を観察することになる。血液は通常赤い色を呈している。血液中に含まれるヘモグロビンの存在により、赤く見えるものである。一方皮膚にはメラニン色素が含まれており、メラニン色素は茶褐色の色相を有している。このためメラニン色素の含有量が増加するにつれて、皮膚はより強く着色され、白色から褐色まで、段階に応じた色を持つことになる。この様に着色された皮膚を通して血管を観察すると、本来は赤色を示すはずの血管が、結果的には青紫色に見える。日本人の場合、黄色く見える皮膚の中に、薄い青紫色の血管の観察されるのが通常である。
血管の見え方は、人によって様々である。また照明の具合によっても見え方は変わる。ところが、一般用の家庭用照明では、血管の見え方までは考慮されていない。家庭用の照明では、人間の皮膚の色を忠実に再現できれば良く、血管等は目立たない方が、むしろ望ましいためである。しかしながら、注射や点滴等の限られた用途では、皮膚の色のみで無く、皮膚と血管の両者を明確に見分けることのできる照明が望まれている。特に小さな子供の様に、血管が細くて見分けにくい患者が対象でも、血管の存在位置を容易に特定し、注射等の命中率を向上することが出来る照明が望まれるものである。
特開２０００−３００６３号公報（特許文献１）には、個人を識別する為に、鼓膜や外耳道の血管パターンを観察し、見分ける方法が開示されている。また、特開２００７−８７８３４号公報（特許文献２）には、７００ｎｍの近赤外線を放射する蛍光ランプが開示されている。
特開２０００−３００６３号公報 特開２００７−８７８３４号公報
上記特許文献１では、血管パターンの識別に有効な光源として、様々な波長の可視光と、近赤外光が挙げられている。特に、波長が９３０ｎｍの近赤外光は最も有用な光源であると説明されている。何故なら９３０ｎｍの近赤外光は、皮膚色素のメラニンやビリルビン、β-カロチンなどによる吸収が少なく、血液中に含まれる酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンに吸収されるため、人体に照射され、いったん皮下組織に浸透した近赤外光は、反射や散乱を経て皮膚組織に戻ってきた時に、血管パターンを反映したものになっているからである。この様に、特許文献１に記載の光源は血管パターンの観察に有用なものだが、近赤外光は目に見えない為、肉眼で観察できず、受光部にCCDを用いる等の、特別な評価装置の必要な構成となっている。特許文献１では、精密なデータが必要とされるため、特別な評価装置を利用することも止むを得ない。しかし、注射や点滴等の際に行う血管観察は、個人の識別に利用するほどの精度は要求されない代わりに、特殊な評価装置を利用しなくとも、日常的に簡易な形で利用できるもので無くてはならない。
また、引用文献２に記載の蛍光ランプは、一般家庭でも日常的に使用される照明の一つであるが、本発明とは利用目的が異なっている。特許文献２では、ヘモグロビンによる光吸収を考慮して装置の発光色が決められているが、ヘモグロビンに吸収されないことを特徴とした、美容を目的とした照明であり、本発明の目的とは一致する点が少ない。
本発明は、皮膚中の血管の視認性を向上させることができる医療用光源を提供することを目的とする。特に、本発明においては、皮膚の色の構成要素であるメラニンと血液の色の構成要素であるヘモグロビンの光による反射率の差を大きくすることに着目して完成されたものである。即ち、メラニンからの反射光の強度を低下させ、ヘモグロビンからの反射光の強度を向上させることができる光を照射することにより、両者の差異を浮き出させようとするものである。
本発明の第１の実施態様による医療用光源は、医療用白色光源の発光スペクトルにおいて、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ３、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ２とした時、Ｐ２に対するＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ２）が１９％以下であることを特徴とするものである。
本発明の第１の実施態様によれば、光源の発光スペクトルにおいて、黄色域（５２０〜５８０ｎｍ）の発光強度を下げ、赤色域（６００〜７８０ｎｍ）の発光強度を上げることにより、後者に対する前者の発光強度を１９％以下に抑えているため、皮膚中の血管の視認性の改善された医療用白色光源を得ることができる。これにより、皮膚中の血管の位置を正確に特定することができ、血管への注射等の命中率を向上することができるものである。
また、本発明の第２の実施態様による医療用光源は、医療用光源の発光スペクトルにおいて、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にそれぞれ発光ピークを有し、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ１、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ２としたとき、Ｐ２に対するＰ１の比（Ｐ１／Ｐ２）が０．３以上であることを特徴とするものである。
本発明の第２の実施態様によれば、光源の発光スペクトルにおいて、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にそれぞれ発光ピークを有し、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度と６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域の発光スペクトルの比を制御していることから、皮膚中の血管の視認性を向上させることができる。また、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域に一定の発光強度を有していることから、光源の発光色は赤色が薄まった色になりギラツキ感を低減することができる。その結果、皮膚中の血管の位置を正確に特定することができ、血管への注射等の命中率を向上することができる。
また、本発明においては、別の態様として、上記医療用光源を備えた医療用光源システムも提供される。
本発明による医療用光源の一実施形態を示す断面図。 本発明による医療用光源の他の実施形態を示した模式図。 実施例Ａ１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ２の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ３の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ４の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ５の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ６の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ７の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ８の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ９の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１０の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１２の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１３の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１４の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１５の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１６の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１７の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ａ１８の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 比較例Ａ１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 比較例Ａ１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ２の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ３の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ４の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ５の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ６の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ７の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ８の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ９の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１０の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１２の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１３の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１４の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１５の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１６の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１７の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１８の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ１９の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ２０の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ２１の医療用光源の発光スペクトルを示す図。 実施例Ｂ２の医療用光源の発光スペクトルを示す図。
＜本発明の第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態による医療用光源は、光源の発光スペクトルにおいて、黄色域（５２０〜５８０ｎｍ）の最大発光強度をＰ３、赤色領域（６００〜７８０ｎｍ）の最大発光強度をＰ２とした時、両者の比率（Ｐ３／Ｐ２）が０．１９以下であることに特徴を有するものである。赤色領域の発光強度に対して、黄色領域の発光強度を一定値以下に抑えることにより、この様な医療用光源を、人間の腕や足等に照射した場合に、皮膚の中の血管を容易に見分けることができる。これは、皮膚中に含まれるメラニン色素は褐色に着色しており、黄色波長域の光反射強度が高く、一方の血液は含有されるヘモグロビンが赤色を呈している為に、赤色波長域の反射光強度が強いためである。つまり、メラニン色素やヘモグロビンは、それら自身が褐色や赤色に発光する訳では無いから、メラニン色素やヘモグロビンに向かって照射される光のうち、黄色発光成分の割合が低ければ、メラニン色素により反射される黄色光の割合もより低くなり、一方の赤色発光成分の割合が高ければ、ヘモグロビンにより反射される赤色光の割合もより高くなるためである。
ところで、皮膚の中の血管の見え方は、皮膚からの反射光強度と、血管からの反射光強度の相対バランスにより変化するものである。人によっては、血管の太い人もいれば、細い人もいる。また皮膚の色についても、メラニン色素の含有量によって、白に近い人もいれば、褐色に近い人もいる。従い血管の見え方は人によって様々である。前記した（Ｐ３/Ｐ２）比の基準は万人に共通のものでは無い。前記に示した０．１９以下との基準値は、平均的な患者を対象として、確実に見極めることが可能な境界値を示したものであり、熟練した看護師であれば、１００人の患者に対して、少なくとも９９人までは見分けることが可能である。ただし、一般の看護師でもミスなく見分けることができるためには、血管をより顕著に識別できることが望ましく、前記（Ｐ３/Ｐ２）比が０．１５以下となることがより望ましい。
なお、本発明の医療用光源を用いたとしても、全ての患者に対して１００％識別することは困難である。極稀に存在する特異な患者に対しては、本発明の医療用光源を用いるだけでなく、腕に圧迫を加えて血管を拡張させなるなど、さらなる工夫を追加することが必要である。
本発明の効果は、前記した様に発光スペクトルの形状を特定することにより発揮され、光源の種類や発光装置の構成等に影響されることは無い。従い、本発明を具体化するには、どのような手段を用いても良く、制限等は全く受けないが、以下においては効果的と思われる方法を１例として挙げ、本発明の内容をより詳細に説明する。
本発明の特徴を有する光源を得る方法としては、蛍光体材料を使用する方法が最も容易であり、また特性的にも望ましいものである。蛍光体材料は実用レベルの製品が多種類開発されており、任意の発光スペクトル形状を得る場合に、多くの蛍光体材料の中から、組合せを任意に選択することが可能である。特に蛍光体種の中には、基本組成が同じでも、母体を構成する元素の比率が変化したり、付活剤の濃度が変化すると、発光色が連続的に変化するものもあり、実用蛍光体の組合せにより、可視光領域のほぼ全波長を再現できると言っても過言ではない。しかも蛍光体の場合、粉体を混ぜ合わせることで、様々な混合光を手軽に得ることができ、発光色の微調整を容易に行うことが可能である。このため設計通りの発光色を実現することが可能となり、特性面からも望ましいものである。
蛍光体を発光させるには、励起光源が必要となるが、照明用の場合、紫外線や青色光を利用するのが一般的である。紫外線を用いたものに蛍光灯、紫外線や青色光を用いたものにＬＥＤランプ等の発光装置がある。本発明の医療用光源の場合、どちらを用いても構わない。どちらも、特殊な設備や大掛かりな装置を必要とせず、市販の一般の照明器具用いて点灯することができる。そして発光スペクトルにおいても、任意の形状の発光スペクトルの得られることは当然である。このように蛍光灯もＬＥＤランプも、本発明の効果を得る上では同等であるがＬＥＤランプの方が、長寿命で省エネ効果があり、更に小型化が容易等の長所を有しており、ＬＥＤランプの方が総合的に優位な特性を有している。以下においてはＬＥＤランプを中心に説明を進める。
本発明による医療用光源に使用されるＬＥＤは、紫外発光、紫色発光、青色発光のＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤから放射される光のスペクトルは、ピーク波長が３７０ｎｍ以上、４８０nm以下であることが望ましい。この様な発光スペクトルを示すＬＥＤには、たとえば、ＩｎＧａＮ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮ系発光ダイオードチップが挙げられる。
ＬＥＤと組み合わせる蛍光体としては、３７０ｎｍ〜４８０ｎｍの光源で励起させた時、赤、青、緑の三原色に明るく発光する蛍光体を使用すると良い。使用する蛍光体は、１種以上であれば何種類の蛍光体を用いても良い。従い赤、青、緑の三原色に加えて、青緑色、黄色、深赤色等の中間色に発光する蛍光体を用いても良い。物を自然に見せるとの観点からは、組み合わせる蛍光体の種類が多ければ多いほど望ましいが、本発明では黄色発光の強度を抑えることを特徴としており、黄色発光の蛍光体を混合する場合には、混合量の上限値に注意する必要がある。また明るい光源を得るためには、各成分蛍光体がそれぞれ明るく発光することが必要となるが、混合する種類が多くなるほど、明るい蛍光体を揃えることが困難となり、通常は２〜５種類程度を混合するのが好ましい。
本発明において使用できる蛍光体の種類としては特に限定されるものでは無いが、明るさ及び発光色の観点より、以下の蛍光体を使用することが望ましい。青色蛍光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、ユーロピウム付活ストロンチウムパイロ蛍光体、ユーロピウム付活ストロンチウムマグネシウムパイロ蛍光体、更にはユーロピウム付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体等が、緑色蛍光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、ユーロピウム付活サイアロン蛍光体、ユーロピウム、マンガン付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、セリウム、テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体、セリウム、テルビウム付活珪酸イットリウム蛍光体、更には銅付活硫化亜鉛蛍光体等が、また赤色蛍光体としてはユーロピウム付活サイアロン蛍光体、ユーロピウム付活カズン蛍光体、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、ユウロピウム付活酸化イットリウム蛍光体等を用いることが望ましい。
また、中間色に発光する蛍光体として、青緑色蛍光体にはユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類オルト珪酸塩蛍光体、更にはスズ付活ストロンチウムパイロ蛍光体等が、また黄色発光蛍光体として、ユーロピウム付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、ユーロピウム付活サイアロン蛍光体、更にはセリウム付活アルミン酸イットリウム蛍光体等が、そして深赤色にはマンガン付活フルオロゲルマン酸蛍光体等を用いることが望ましい。前記３原色蛍光体や中間色蛍光体の１〜５種程度を任意の割合で混合することで、高輝度・高演色で様々な色温度を有する白色発光を得ることができる。
なお、本発明は医療用光源に関するが、光源色は必ずしも白色である必要はない。例えば黄色成分と赤色成分の２色からなる混合光でも良く、その場合は赤色光または橙色の光源である。ただし、赤色光や橙色の場合、皮膚と血管を識別するのみであるなら問題ないが、対象物が自然な色に見えないとの問題が生じるため、白色光であることが最も望ましい。
一方、本発明は部屋全体を照明するとの使い方ばかりで無く、手元照明として使用する場合がある。部屋全体は通常の蛍光灯等が使用され、注射用のテーブルや台の上に本発明の光源を設置し、手元照明として用いる場合である。この場合、一般物は部屋照明により、自然な色に再現され、注射対象の部位となる腕等のみが、本発明の光源に照射されるのであるから、赤色光や橙色光を用いても何等問題のないことは当然である。
目的の光源色や、白色光源にした場合の色温度が決定されると、混合する蛍光体の種類と量が決定される。
蛍光体はシリコーン樹脂等の透明樹脂と混合して蛍光体スラリーとし、前記スラリーをＬＥＤチップの周囲に塗布して、蛍光膜が形成される。この時、蛍光膜の構造や形状は特に制限されるものではなく、どのようなものでも差し支え無い。しかし、ＬＥＤチップが紫外発光である場合は、チップの全面が蛍光膜で覆われており、かつ蛍光膜の膜厚が、少なくとも０．０７ｍｍ以上であることが好ましい。もしＬＥＤチップの一部に、蛍光膜で被覆されない部分があれば、ＬＥＤからの直接光が光源の外部に漏れ出ることになる。同様に蛍光膜の膜厚が０．０７ｍｍ未満の場合には、蛍光膜に向かったＬＥＤ光のうち、一部は蛍光膜に吸収されるが、残りの一部は蛍光膜を透過して、やはり光源の外部に漏れ出ることになる。紫外発光ＬＥＤの場合、紫外線が光源の外部に漏出すると、人体への悪影響が懸念される上、蛍光体により吸収され、可視光に変換されるＬＥＤ光の割合が減少して、光源の輝度が低下することになる。
蛍光膜の最適膜厚は、蛍光膜の明るさとの関係で、蛍光体粉末の粒子径が大きいほど厚くなり、小さいほど薄くなることが知られている。蛍光体の膜厚を少なくとも０．０７ｍｍ以上とするのは、本発明で使用する蛍光体の粒子径が、最も小さくなるケースを想定しており、具体的には蛍光体の粒子径が２〜３μｍである場合を想定している。使用する蛍光体の平均粒子径が増大すれば、増加の程度に応じて蛍光体の膜厚も厚くなり、例えば平均粒子径が１０μｍの蛍光体を用いた場合、蛍光体の膜厚は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、使用するＬＥＤが青色ＬＥＤの場合、ＬＥＤ光が光源の外部に漏出するのを防止する必要は無く、蛍光膜の最低膜厚を限定しなくても構わない。青色ＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤからの直接光は、一部は蛍光体を励起する為に使用され、他の一部は白色光源の青色成分として利用される様に設計されているのが通常であり、むしろ光源の外部に取り出されることが重要となる、このため青色ＬＥＤの場合、蛍光膜の膜厚は、一定値以下となることが望ましい。ただし、青色ＬＥＤを用いる場合であっても、ＬＥＤ光の略全量が蛍光膜によって吸収される様に設計された、所謂全面変換方式である場合は、ＬＥＤ光が蛍光膜の外側に漏出しない方が望ましく、紫外ＬＥＤの場合と同様に、一定値以上の膜厚となることが望まれる。
蛍光膜をＬＥＤチップの表面に直接塗布することも可能だが、ＬＥＤチップと蛍光膜との間に、透明樹脂層を形成することが望ましい。図１は、本発明の医療用光源の一実施形態を示したものである。図中、１は医療用光源、２は基板、３はＬＥＤ、４は透明樹脂層、５は蛍光体層である。
基板２は、絶縁性を有するものが挙げられ、アルミナ基板などのセラミックス基板や絶縁性樹脂基板が挙げられる。また、ＬＥＤ３は１個または複数個を用いてもよい。透明樹脂層４は必要に応じて設ける層である。また、蛍光体層５は、蛍光体を有する膜である。また、蛍光体層は、１種または２種以上の蛍光体と樹脂の混合物からなるものが挙げられる。また、ＬＥＤ３は図示しない配線にて導通されている。
蛍光膜５とＬＥＤチップ３の間には、図１に示すように、透明樹脂層４が形成されていてもよい。ＬＥＤ３と蛍光体層５の間に透明樹脂層４を形成する目的は、光源の発光強度を高くすることである。ＬＥＤから出射された励起光は、殆どが蛍光体層に吸収されるが、一部は蛍光体層を透過して外部に漏出し、他の一部は蛍光体層で反射され、光源内部に戻されることになる。この時、蛍光体層を一定以上に厚くすると、光源内部に戻される励起光の割合が増加する。ところが光源内部に戻された光が、ＬＥＤに到達した場合、光がＬＥＤ内に閉じ込められて、エネルギー損失となってしまう。ＬＥＤは、屈折率の高い材料であり、一旦内部に戻されると、チップ（ＬＥＤ)外に光が出て行かなくなるためである。この時、ＬＥＤと蛍光体層の間に透明樹脂層からなる空間が存在すると、蛍光体層で反射された光が、ＬＥＤに向かう確率が減り、基板等で反射されて、再び蛍光体層に向かう為、蛍光体層の明るさが向上する。また、透明樹脂層４を設けることにより、発光強度の向上と共に熱劣化を防ぐ効果も期待できる。
透明樹脂層は、シリコーン樹脂等の耐熱性の良好な材料を用いるのが望ましい。ＬＥＤチップは動作中に発熱し、連続点灯時には約２００度前後まで上昇するため、熱劣化による着色等を防ぐためである。これにより、長期信頼性に優れる白色光源とすることができる。なお、図には、単一のＬＥＤチップを透明樹脂層と蛍光膜で被覆した発光装置が描かれているが、複数個のＬＥＤチップを、共通の透明樹脂や蛍光膜で被覆する構造としても構わない。
上記したような透明樹樹脂層による効果は、樹脂層の膜厚が少なくとも０．１ｍｍ以上であれば発揮することができる。一方、樹脂層の膜厚が厚く為り過ぎて１．０ｍｍを超えた場合は、透明樹脂層の内部を光が通過する際に、樹脂層自身に光が吸収されてエネルギー損失を招くため、好ましくない。そのため、透明樹脂層４の厚さは０．１〜１．０ｍｍが好ましい。透明樹脂層としては、シリコーン樹脂などが挙げられる。
図１では、１個もしくは複数個のＬＥＤチップを、１つの樹脂層および蛍光膜で被覆した発光装置が例示されているが、この様な発光装置を複数個まとめた発光システムを用いても良い。図２には、本実施形態による医療用光源を複数個配置したものを例示している。図中、１は本実施形態にかかる医療用光源、６は医療用光源システム、７は実装基板、であり、１枚のアルミナ基板上に、複数のＬＥＤチップが載置され、それぞれのＬＥＤチップに対応する複数の蛍光膜の形成された発光システムが描かれている。また、医療用光源を複数個使うにあたり、基板２と実装基板７は同一のものであってもよいし、別に設けてもよい。図２の発光システムでは、複数の光源を単一回路に接続し、明るく発光する発光装置を得ることも可能だが、それぞれの光源を個別の回路で電源に接続し、各蛍光膜の発光色も個別に変化したものを使用することにより、調光と同時に調色も可能な発光システムを得ることもできる。また、蛍光体層を使用せずに、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤの組合せとする場合は、それぞれに流す電流値を変えられるようにすることが好ましい。
また、図２に示した実施形態以外にも、医療用光源を第一の医療用光源とし、第一の医療用光源とは異なる発光スペクトルを有する第二の光源を具備した医療用光源システムとすることも有効である。第二の光源を白色光源とすることが好ましい。また、第一の医療用光源と第二の白色光源の点灯が切り替え可能であることが好ましい。第一の医療用光源は上記のように血管認識用照明として効果的である。一方、第二の白色光源として室内灯などの一般照明として使えるものを用いることにより、血管を認識する作業（例えば、注射や点滴）を行う場合は第一の医療用光源を点灯し、通常作業時は第二の白色光源を点灯することができる。このため、一つの医療用光源システムにて、通常作業と血管認識作業を行うことができる。
＜本発明の第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態による医療用光源は、医療用光源の発光スペクトルにおいて、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にそれぞれ発光ピークを有し、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ１、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ２としたとき、Ｐ２に対するＰ１の比（Ｐ１／Ｐ２）が０．３以上であることを特徴とするものである。
まず、本実施形態の医療用光源の発光スペクトルは、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にそれぞれ発光ピークを有している。血液中にはヘモグロビンが含まれている。ヘモグロビンは赤血球に含まれている成分であり、赤色を呈している。そのため、赤色波長域の反射強度が強い。本実施形態の医療用光源は、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域、つまりは赤色波長域に発光ピークを有しているため、ヘモグロビンの赤色を反射する。そのため、血管の位置を把握すること、つまりは血管の視認性が向上する。
また、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域にも発光ピークを有している。３７０〜４７０ｎｍの光は、紫色〜青色の光である。３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ１、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ２としたとき、Ｐ２に対するＰ１の比（Ｐ１／Ｐ２）が０．３以上であることを特徴としている。つまり、赤色領域（６００〜７８０ｎｍ）の発光ピークＰ２に対し、一定量の紫色〜青色の発光を有するということである。比（Ｐ１／Ｐ２）を０．３以上とすることにより、医療用光源の発光色の赤色が弱まり白色に近くなる。そのため、血管の視認性を向上させた上で、ギラツキ感を低減した光源とすることができる。
なお、比（Ｐ１／Ｐ２）の上限は特に限定されるものではないが、１．５以下、さらには１．２以下が好ましい。比（Ｐ１／Ｐ２）が１．５を超えて大きいと、赤色領域の光量が相対的に少なくなり血管の視認性が低下する恐れがある。血管の視認性向上とギラツキ感の低減を両立するには比（Ｐ１／Ｐ２）が０．３〜１．５、さらには０．５〜１．２が好ましい。
また、３７０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積をＳ１、４７１〜５９９ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積をＳ２としたとき、Ｓ２に対するＳ１の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．３以下（ゼロ含む）であることが好ましい。比（Ｓ２／Ｓ１）が０．３以下であるということは、全体の発光スペクトル（３７０〜７８０ｎｍ）に対し、黄色〜緑色の発光スペクトル（４７１〜５９９ｎｍ）の割合が一定値以下に制御されていることを示す。黄色〜緑色の発光スペクトル（４７１〜５９９ｎｍ）の割合が一定値以下に制御することにより、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの発光ピークの特性をより強化することができる。なお、比（Ｓ２／Ｓ１）は０．２０以下（ゼロ含む）が好ましい。なお、比（Ｓ２／Ｓ１）の下限は特に限定されるものではないが、０．０５以上が好ましい。発光スペクトル中に４７１〜５９９ｎｍの波長領域の光を含むことにより、医療用光源の発光を白色に近づけることができ、発光色のギラツキ感をより低減することができる。
また、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ３としたとき、Ｐ２に対するＰ３の比（Ｐ３／Ｐ２）が０．４以下（ゼロ含む）であることが好ましい。５２０〜５８０ｎｍの波長は黄色〜緑色発光である。この５２０〜５８０ｎｍの発光波長は血液の反射率が低い領域である。そのため、５２０〜５８０ｎｍに大きな発光ピークがないこと、つまりは比（Ｐ３／Ｐ２）が０．４以下とすることにより、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの発光ピークの特性をより強化することができる。また、皮膚に含まれるメラニン色素は５２０〜５８０ｎｍの光の反射率が血液の反射率と比べて２〜３倍程度高い。従って、５２０〜５８０ｎｍの波長があまり高いと、血管の視認性が低下する。また、メラニン色素は茶褐色の色素である。そのため、メラニン色素の多い皮膚の血管を視認するための医療用光源に適用する場合は比（Ｐ３／Ｐ２）が０．４以下であることが好ましい。また、比（Ｐ３／Ｐ２）は０．２５以下がさらに好ましい。 また、比（Ｓ２／Ｓ１）が０．３以下と比（Ｐ３／Ｐ２）が０．４以下を組合せると、血管視認性の向上と発光色のギラツキ感低減効果をより得ることができる。
また、本実施形態の医療用光源は、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域に発光ピークを有するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射される一次光により励起され、可視光領域に２次光を発する蛍光体層を具備することが好ましい。比（Ｐ１／Ｐ２）を０．３以上にするだけであれば、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤを用いることで調整することも可能である。なお、比（Ｐ１／Ｐ２）の制御には、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤに流す電流値をそれぞれ変えることでピーク比を調製することが可能である。一方で、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤの組合せだけでは、上記比（Ｓ２／Ｓ１）を０．０５〜０．３の範囲に制御することが困難である。そのため、医療用光源の発光色を白色に近づけてギラツキ感をより低減した発光色にするには蛍光体層を具備したものであることが好ましい。
また、蛍光体層を使用する場合、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域に発光ピークを有するＬＥＤチップ、さらには３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長領域に発光ピークを有するＬＥＤチップを使用することが好ましい。
蛍光体層は、目的とする発光スペクトル（Ｐ１／Ｐ１、さらにはＳ２／Ｓ１、Ｐ３／Ｐ２）に合わせて使用するＬＥＤのピーク波長を決定することができ、ＬＥＤのピーク波長に合わせて、上記した蛍光体の中から適宜、使用する蛍光体を選択すればよい。例えば、４２１〜４７０ｎｍの波長領域は青色発光となる。そのため、Ｐ１は青色ＬＥＤの発光ピークとなる。青色ＬＥＤを使った場合、この青色光で赤色に発光する赤色蛍光体の使用量を調製することにより、比（Ｐ１／Ｐ２）を制御することができる。このような赤色蛍光体としては、上記した蛍光体の中から適宜選択することができる。
また、３７０〜４２０ｎｍの波長領域は紫色（紫外含む）発光となる。紫色発光のＬＥＤを使った場合、青色発光蛍光体を使用することによりＰ１を青色発光蛍光体の発光ピークにすることができる。Ｐ１を青色発光蛍光体のピークとした場合、青色発光蛍光体と紫色発光ＬＥＤにより赤色に発光する赤色発光蛍光体の使用量を調製することにより、比（Ｐ１／Ｐ２）を制御することができる。このような赤色蛍光体としては、上記した蛍光体の中から適宜選択することができる。
また、蛍光体層を用いる場合、比（Ｓ２／Ｓ１）、比（Ｐ３／Ｐ２）の制御を行うには、半値幅の大きいブロードな発光ピークを有する青色蛍光体または赤色蛍光体を使用する方法が挙げられる。また、青色蛍光体、赤色発光蛍光体とは別に黄色蛍光体や緑色蛍光体を使用する方法も挙げられる。このような蛍光体としては、第１の実施形態による医療用光源に使用したものと同様のものを使用することができる。特に、赤色蛍光体と青色蛍光体の混合比を調製することで比（Ｐ１／Ｐ２）の制御を行うことができる。また、緑色蛍光体、青緑色蛍光体、黄色蛍光体などの４７１〜５９９ｎｍ、さらには５２０〜５８０ｎｍに発光ピークを持つ蛍光体を用いることで比（Ｓ２／Ｓ１）、比（Ｐ３／Ｐ２）の制御も行うことができる。このような蛍光体としては、上記したような種々の蛍光体の中から適宜選択して使用することができる。
また、本実施形態の医療用光源は、比（Ｐ１／Ｐ２）、さらには比（Ｓ２／Ｓ１）、比（Ｐ３／Ｐ２）を上記の範囲にした発光スペクトルを有していれば、光源構造は特に限定されるものではないが、好ましい構造としては、上記したような図１および図２に示した構造のものが挙げられる。
以上に説明した通り、基板およびＬＥＤチップ、更に混合蛍光膜や透明樹脂層からなる医療用光源および医療用光源システムは、光源の発光スペクトル形状が調整されていて、皮膚中の血管も容易に見分けることができ、かつ明るく発光する照明を実現することができる。その結果、注射や点滴を行う際に、注射針の血管への命中率向上に役立つ。また、本発明による医療用光源システムは、特殊な設備等を必要とせず、市販の一般的な照明器具で点灯できるという特徴を有しており、医療の現場において、何時でも何処でも、気軽に使用できる利点を有している。
以下において、本発明による医療用光源及び医療用光源システムを、実施例により詳細に説明する。なお、図３〜図４４に示した発光スペクトルの図は、縦軸が発光強度（a.u.）、横軸が波長（nm）を表している。
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長３７０〜４１０ｎｍのものを用意した。次に、ＬＥＤチップから励起光を照射することにより可視光に発光する蛍光体として、６種類の蛍光体を用意した。具体的には青色蛍光体として、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロリン酸塩蛍光体及びユーロピウム付活ストロンチウムパイロ蛍光体、青緑色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、緑色蛍光体としてユーロピウム、マンガン付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、また、黄色蛍光体として、ユーロピウム付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、そして、赤色蛍光体としては、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、マンガン付活マグネシウム・フロロ・ゲルマン酸塩蛍光体、及びユーロピウム付活サイアロン蛍光体である。それぞれの蛍光体の具体的な化学組成は以下の通りである。
青色蛍光体１：（Ｓｒ０．９Ｂａ０．０３Ｃａ０．０１Ｅｕ０．０６）５（ＰＯ４）３・Ｃｌ
青色蛍光体２：（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）２Ｐ２Ｏ７
青緑蛍光体１：（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）４Ａｌ１４Ｏ２５
緑色蛍光体１：（Ｂａ０．９Ｅｕ０．１）（Ｍｇ０．４Ｍｎ０．６）Ａｌ１０Ｏ１７
黄色蛍光体１：（Ｓｒ０．４１Ｂａ０．５Ｍｇ０．０３Ｅｕ０．０５Ｍｎ０．０１）２ＳｉＯ４
赤色蛍光体１：（Ｌａ０．９Ｅｕ０．１）２Ｏ２Ｓ
赤色蛍光体２：３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・（Ｇｅ０．９Ｍｎ０．１）Ｏ２
赤色蛍光体３：（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）Ｓｉ６Ａｌ２Ｏ２Ｎ１２
以下の実施例では、上記した８種類の蛍光体を様々な比率で混合し、種々の発光スペクトルを有する白色光源を得た。なお各実施例では、各蛍光体の名称を、青１、赤２の様に、発光色と番号の組合せにて呼称するものとする。
（実施例Ａ１）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３７０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１８μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：赤１＝３０ :７０ の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．０１ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図３に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１８ｍｍとした。次にＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じ、積分球を装備した全光束測定装置により、白色光源の発光スペクトルを測定した。混合蛍光体の発光スペクトルにおいて、黄色域（５２０〜５８０ｎｍ）における最大発光強度をＰ３、赤色域（６００〜７８０ｎｍ）における最大発光強度をＰ２とした時、両者の比率（Ｐ３／Ｐ２）は２％であった。
（実施例Ａ２）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、赤１ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１３μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：赤１ ＝４０:６０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．０５ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図４に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１５ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は２％であった。
（実施例Ａ３）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青緑１、赤１ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約２６μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青緑１：赤１＝３５:６５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．５ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図５に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．３５ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ４）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に緑１、赤１ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１８μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として緑１：赤１＝２０:８０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図６に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．２５ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１５％であった。
（実施例Ａ５）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、青緑１、赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１０μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：青緑１：赤１＝２０:２５：５５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．２ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図７に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１９％であった。
（実施例Ａ６）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、緑１、赤１ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１０μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：緑１：赤１＝３０:１５：５５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．２ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図８に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１２ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ７）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、青緑１、赤１ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１５μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：青緑１：赤１＝２０:２０：６０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図９に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ８）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、緑１、赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１７μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：緑１：赤１＝１５:１５：７０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１０に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１８ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ９）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青緑１、緑１、赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約５μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青緑１：緑１：赤１＝２０:２０：６０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．１ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１１に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．０８ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１９％であった。
（実施例Ａ１０）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約８μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：赤２＝４０:６０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．１５ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１２に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．０９ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は５％であった。
（実施例Ａ１１）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約２０μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：赤２＝５０:５０ の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．４ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１３に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．２０ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は５％であった。
（実施例Ａ１２）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青緑１、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１５μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青緑１ ：赤２＝４５：５５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．２ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１４に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１５ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ１３）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４０１ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に緑１、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１５μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として緑１：赤２＝３０：７０ の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１５に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１６ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１６％であった。
（実施例Ａ１４）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、青緑１、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１２μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：青緑１：赤２＝２５:３０：４５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１６に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１２ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１９％であった。
（実施例Ａ１５）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が３９０ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青２、緑１、赤２ からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１１μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青２：緑１：赤２＝３５:２０：４５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．２ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１７に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１８％であった。
（実施例Ａ１６）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４０２ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、青緑１、赤２からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約９μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：青緑１ ：赤２＝２５:２５：５０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．１ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１８に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は９％であった。
（実施例Ａ１７）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青１、緑１、赤２からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１６μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青１：緑１：赤２ ＝２０:２０：６０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図１９に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．１８ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１２％であった。
（実施例Ａ１８）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意し、アルミナ基板上に配置した。次に青緑１ 、緑１、赤２からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径は約１８μｍ前後とした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青緑１ ：緑１：赤２＝２５:２５：５０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、透明樹脂層（厚さ０．４ｍｍ）を設けたＬＥＤチップ上に塗布することにより、図２０に示した白色光源を作製した。また蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。次に実施例Ａ１に準じて、白色光源の発光スペクトルを測定した。白色光源の発光スペクトルにおいて、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は１７％であった。
（比較例Ａ１）
市販の白色光源で、青色ＬＥＤに、黄色蛍光体と赤色蛍光体を組み合わせた白色光源を用意して、比較例Ａ１とした。青色ＬＥＤや蛍光体の化学組成等は不明だが、実施例Ａに準じて白色光源の発光スペクトルを測定したところ、図２１に示す形状のデータが得られた。比較例Ａ１の白色光源では、本発明の様にスペクトル形状の調整が行われておらず、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は６４％であった。
（比較例Ａ２）
市販の白色光源で、青色ＬＥＤに、黄色蛍光体と赤色蛍光体を組み合わせたもので、比較例Ａ１とは異なる種類の光源を用意して、比較例Ａ２とした。青色ＬＥＤや蛍光体の化学組成等は不明だが、実施例Ａ１に準じて白色光源の発光スペクトルを測定したところ、図２２に示す形状のデータが得られた。比較例Ａ２の白色光源では、本発明の様にスペクトル形状の調整が行われておらず、前記（Ｐ３／Ｐ２）の値は７１％であった。
（実施例Ａ１９〜Ａ２３）
蛍光膜の膜厚や、透明樹脂層の有無、透明樹脂層の膜厚が、白色光源の明るさに与える効果を確認した。実施例Ａ１で用いたＬＥＤチップや混合蛍光膜と同じものを使用し、蛍光膜及び透明樹脂層の膜厚を変更して白色光源を作製した。得られた光源に電源を接続し、８Ｗの電力を印加して、各光源の明るさを比較した。結果を表１に示す。
Figure 0006502669
表１の結果により、透明樹脂層の有無による効果については、実施例Ａ２０と実施例Ａ２３を比較すると、透明樹脂層の形成された光源の方が明るく、透明樹脂層が白色光源の輝度向上に効果のあることが明らかである。ただし、実施例Ａ２２の様に透明樹脂層が形成されていても膜厚が厚くなりすぎると、ＬＥＤチップによるエネルギー損失は低減されても、透明樹脂層自身による光吸収の影響の方がより大きくなり、適正な膜厚を超えた分に応じて明るさは低下する。また蛍光膜の膜厚については、実施例Ａ１９の膜厚の様に、適正値以上に薄いと、蛍光膜に向かったＬＥＤ光が蛍光膜で十分吸収されず、ＬＥＤ光が光源の外部に漏れるために、明るい光源は得られない。実施例Ａ２０の様に、蛍光膜の膜厚が適正値以上であれば、明るく発光する光源が得られるが、実施例Ａ２１の様に蛍光膜の膜厚が過度に厚くなりすぎると、ＬＥＤ光の損失は生じない変わりに、蛍光体自身の発光が、蛍光膜の外側に取り出されなくなり、明るさの低下し始めることがわかる。
上記のようにして得られた白色光源を、実際の医療現場で使用テストを行い、本発明の効果を発揮しうる医療用白色光源として使用可能かどうかを確認した。確認試験に用いた光源は以下の通りである。実施例Ａ１〜Ａ１８、比較例Ａ１〜Ａ２で作成した白色光源を、それぞれ１０個用意して白色光源システムを作製した。また、医療用光源システムは、１枚の実装基板上に１０個の医療用光源を２ｍｍ間隔で配置したものである。また、医療用光源システムは、電源と所定のカバーを装着した電球型形状とした。
次に、得られた医療用光源システムを用いて、人体の腕を明るく照らし、血管と皮膚を見分けることができるかどうか確認試験を行なった。確認試験においては、病院に来院した患者５０名と、５名の看護師の協力を得て、試験を行なった。患者については、１５歳以下、１６〜３５歳代、３６〜６５歳代、６５歳以上の各１０名の日本人患者と、３６〜６５歳代の西欧系白人１０名の協力を得た。各１０名の選択は無作為に行なったが、男女はほぼ同数となる様に留意した。一方看護師については、経験１０年以上の熟練者５名の協力を得た。試験は以下の様に実施した。家庭用の一般蛍光灯で照明された室内において、注射用の机を用意し、机上には卓上型の電気スタンドを用意して、医療用光源システムによる光を患者の腕に照射しながら、腕を観察した。医療用光源システム毎に、５０名の患者に対し、５名の看護婦が順不同で観察しながら、血管の見え方を比較した。評価付のランクは以下の３段階とし、まず一次記録として残した。
Ａ: ＬＥＤ電球の使用により、血管と皮膚の色の違いが顕著であり、容易に見分けることができる
Ｂ： ＬＥＤ電球の使用により、血管と皮膚を、通常通り見分けることができる
Ｃ: ＬＥＤ電球を使用しても、皮膚中の血管を見分けることは容易でない
次に、１次記録の結果を再評価し、以下の最終ランク付を行なった。最終評価の基準は以下の３段階とした。
◎：Ａの評価結果が９０％以上でCが１％未満の光源
○：Ｂ以上の評価結果が９９％以上の光源
×：Ｃの評価結果が１％以上存在する光源
視認性評価の結果を、光源の種類と共に、表２に示す。
Figure 0006502669
（実施例Ｂ１〜Ｂ７、比較例Ｂ１）
ＬＥＤチップをアルミナ基板上に配置した。ＬＥＤチップ上にシリコーン樹脂からなる透明樹脂層（厚さ０．２ｍｍ）を設けた。次に、青２および赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径１８μｍとした。混合蛍光体をシリコーン樹脂と混合し、透明樹脂層上に塗布、固化して蛍光体層（厚さ０．０３ｍｍ）を設けた。これにより実施例Ｂ１〜７および比較例Ｂ１にかかる医療用光源を作製した。なお、ＬＥＤチップの発光ピーク波長、青２および赤１の蛍光体の合計を１００質量部とし、混合比（質量比）は表３に示した通りである。
（比較例Ｂ２）
市販の白色光源で、青色ＬＥＤ（発光ピーク波長４５０ｎｍ）に、黄色蛍光体としてセリウム付活アルミン酸イットリウム蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体）を用いたものである。
Figure 0006502669
実施例および比較例にかかる医療用光源に対し、発光スペクトルの測定を行った。発光スペクトルの測定は、ＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じ、積分球を装備した全光束測定装置により行った。
発光スペクトルの結果から、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度（Ｐ１）、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度（Ｐ２）、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度（Ｐ３）、３７０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積（Ｓ１）、４７１〜５９９ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積（Ｓ２）を求めた。表４に、比（Ｐ１／Ｐ２）、比（Ｓ２／Ｓ１）、比（Ｐ３／Ｐ２）を示した。
Figure 0006502669
表から分かる通り、青色蛍光体の混合比が小さい比較例Ｂ１は（Ｐ１／Ｐ２）が０．１と本実施形態の０．３以上とはならなかった。また、発光スペクトルは、図２３（実施例Ｂ１）、図２４（実施例Ｂ２）、図２５（実施例Ｂ３）、図２６（実施例Ｂ４）、図２７（実施例Ｂ５）、図２８（実施例Ｂ６）、図２９（実施例Ｂ７）、図４４（比較例Ｂ２）に示した。また、発光スペクトルの図はいずれも横軸が波長、縦軸が発光強度である。図から分かるように実施例にかかる医療用光源は３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にピークを有していた。一方、比較例Ｂ２は６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にピークがないものであった。また、比較例Ｂ２の比（Ｐ３／Ｐ２）はＰ２を６００ｎｍの発光強度で求めたものである。
（実施例Ｂ８〜Ｂ１３）
ＬＥＤチップをアルミナ基板上に配置した。ＬＥＤチップ上にシリコーン樹脂からなる透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けた。次に、青１、黄１および赤１からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径２２μｍとした。混合蛍光体をシリコーン樹脂と混合し、透明樹脂層上に塗布、固化して蛍光体層（厚さ０．０６ｍｍ）を設けた。これにより実施例Ｂ８〜Ｂ１３にかかる医療用光源を作製した。なお、ＬＥＤチップの発光ピーク波長、青１、黄１および赤１の蛍光体の合計を１００質量部とし、混合比（質量比）は表５に示した通りである。
Figure 0006502669
実施例にかかる医療用光源に対し、実施例Ｂ１と同様の方法により発光スペクトルの測定を行った。その結果を表６に示す。
Figure 0006502669
表から分かる通り、得られた医療用光源の発光スペクトルは本実施形態に適したものであった。また、発光スペクトルは、図３０（実施例Ｂ８）、図３１（実施例Ｂ９）、図３２（実施例Ｂ１０）、図３３（実施例Ｂ１１）、図３４（実施例Ｂ１２）、図３５（実施例Ｂ１３）に示した。また、発光スペクトルの図はいずれも横軸が波長、縦軸が発光強度である。図から分かるように実施例にかかる医療用光源は３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にピークを有していた。
（実施例Ｂ１４〜Ｂ１８）
ＬＥＤチップをアルミナ基板上に配置した。ＬＥＤチップ上にシリコーン樹脂からなる透明樹脂層（厚さ０．３ｍｍ）を設けた。次に、青１、緑１および赤３からなる混合蛍光体を用意した。各蛍光体の平均粒径２０μｍとした。混合蛍光体をシリコーン樹脂と混合し、透明樹脂層上に塗布、固化して蛍光体層（厚さ０．０７ｍｍ）を設けた。これにより実施例Ｂ１４〜Ｂ１８にかかる医療用光源を作製した。なお、ＬＥＤチップの発光ピーク波長、青１、黄１および赤３の蛍光体の合計を１００質量部とし、混合比（質量比）は表７に示した通りである。
Figure 0006502669
実施例にかかる医療用光源に対し、実施例Ｂ１と同様の方法により発光スペクトルの測定を行った。その結果を表８に示す。
Figure 0006502669
表から分かる通り、得られた医療用光源の発光スペクトルは本実施形態に適したものであった。発光スペクトルは、図３６（実施例Ｂ１４）、図３７（実施例Ｂ１５）、図３８（実施例Ｂ１６）、図３９（実施例Ｂ１７）、図４０（実施例Ｂ１８）に示した。また、発光スペクトルの図はいずれも横軸が波長、縦軸が発光強度である。図から分かるように実施例にかかる医療用光源は３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にピークを有していた。
（実施例Ｂ１９〜Ｂ２１）
青色ＬＥＤ（発光ピーク波長４６０ｎｍ）と赤色ＬＥＤ（発光ピーク波長６６０ｎｍ）をアルミナ基板上に間隔２ｍｍで配置した。青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤに流す電流値を変えることにより、発光スペクトルの異なる医療用光源を作製した。また、実施例Ｂ１と同様の方法により、発光スペクトルの測定を行った。その結果を表９に示す。
Figure 0006502669
表から分かる通り、得られた医療用光源の発光スペクトルは本実施形態に適したものであった。また、発光スペクトルは、図４１（実施例Ｂ１９）、図４２（実施例Ｂ２０）、図４３（実施例Ｂ２１）に示した。また、発光スペクトルの図はいずれも横軸が波長、縦軸が発光強度である。図から分かるように実施例にかかる医療用光源は３７０ｎｍ〜４７０ｎｍおよび６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にピークを有していた。
実施例Ｂ１〜Ｂ２１、比較例Ｂ１〜Ｂ２にかかる医療用光源をそれぞれ１０個用意して医療用光源システムを作製した。また、医療用光源システムは、１枚の実装基板上に１０個の医療用光源を２ｍｍ間隔で配置したものである。また、医療用光源システムは、電源と所定のカバーを装着した電球型形状とした。
次に、得られた医療用光源システムに対して、血管の視認性と発光のギラツキ感の有無を測定した。血管の視認性は、医療用光源システムを用いて人体の腕を明るく照らし、血管と皮膚を見分けることができるかどうか確認試験を行なった。確認試験においては、病院に来院した患者５０名と、５名の看護師の協力を得て、試験を行なった。患者については、２０〜３０歳、３１〜４０歳、４１〜５０歳、５１〜６０歳、６１歳以上の各１０名の日本人患者の協力を得た。各１０名の選択は無作為に行なったが、男女はほぼ同数となる様に留意した。一方看護師については、経験１０年以上の熟練者５名の協力を得た。試験は以下の様に実施した。家庭用の一般蛍光灯で照明された室内において、注射用の机を用意し、机上には卓上型の電気スタンドを用意して、医療用光源システムによる光を患者の腕に照射しながら、腕を観察した。医療用光源システム毎に、５０名の患者に対し、５名の看護婦が順不同で観察しながら、血管の見え方を比較した。評価方法は、実施例Ａ１の医療用光源システムと同様にして行った。
また、ギラツキ感の測定は、任意の１００人に対して、まぶしいなど不快に感じるか否かの感想をアンケートした。その結果、不快に感じる人の割合が２０％以下を◎、不快に感じる人の割合が２１〜４０％を○、不快に感じる人が４１％以上の場合を×、とした。
その結果を表１０に示す。
Figure 0006502669
表から分かる通り、実施例の医療用光源システムは血管の視認性に優れギラツキ感が低減された光源であった。特に、比（Ｐ１／Ｐ２）を０．５〜１．２ 、比（Ｓ２／Ｓ１）を０．２５〜０．０５、比（Ｐ３／Ｐ２）を０．３以下にしたものは、より特性が向上した。
このため、実施例の医療用光源と一般照明（ＬＥＤ照明）をユニット化し、切替可能とすることにより、血管認識作業を行う場合と通常作業を行う場合で光源を切り替えることにより、使い勝手の良い医療用光源システムを構成することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１…白色光源
２…基板
３…ＬＥＤチップ
４…透明樹脂層
５…蛍光体層
６…医療用光源システム
７…実装基材

Claims (11)

  1. 医療用白色光源の発光スペクトルにおいて、３７０ｎｍ〜４７０ｎｍ、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍ、および６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域にそれぞれ発光ピークを有し、
    ３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ１、
    ５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ３、および
    ６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの最大強度をＰ２、
    としたとき、Ｐ２に対するＰ１の比（Ｐ１／Ｐ２）が０．３以上１．５以下であり、Ｐ２に対するＰ３の比率（Ｐ３／Ｐ２）が０．２５以下であることを特徴とする、医療用光源。
  2. ３７０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積をＳ１、４７１〜５９９ｎｍの波長領域における発光スペクトルの面積をＳ２としたとき、Ｓ２に対するＳ１の比（Ｓ２／Ｓ１）が０．３以下である、請求項１に記載の医療用光源。
  3. 皮膚中の血管を視認するために使用される、請求項１または２に記載の医療用光源。
  4. ３７０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長領域に発光ピークを有するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射される一次光により励起され、可視光領域に２次光を発する蛍光体層と、を備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の医療用光源。
  5. 前記ＬＥＤチップを複数個備え、前記複数個のＬＥＤチップの周囲を、前記蛍光体層が被覆した構造を有する、請求項４に記載の医療用光源。
  6. 前記ＬＥＤチップと前記蛍光体層との間に、透明樹脂層が設けられてなる、請求項４または５に記載の医療用光源。
  7. 前記蛍光体層の膜厚が、少なくとも０．０７ｍｍ以上であり、かつ、透明樹脂層の膜厚が０．１〜１．０ｍｍである、請求項６に記載の医療用光源。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の医療用光源の、蛍光灯としての使用。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の医療用光源を複数個備えてなる、医療用光源システム。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の医療用光源からなる第一の光源と、前記第一の光源とは異なる発光スペクトルを有する第二の白色光源と、を備えた、医療用光源システム。
  11. 前記第一の光源および前記第二の白色光源の点灯が切り替えが可能である、請求項１０に記載の医療用光源システム。
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