JP6591624B2 - 光照射用基板 - Google Patents
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Description
本発明は、主に人間や動物の皮膚の患部に光を照射する光治療や理容美容に使用する光照射用発光基板に関する。
光治療は、新生児黄疸、乾癬、ニキビ等の疾患治療や、痛みの緩和、美容等、多様な目的で利用されている。新生児黄疸治療には緑色光、青白色光が、乾癬治療には紫外光が、ニキビ治療には青色光、赤色光、黄色光が使用されている。このように、用途によって種々の光源が用いられている。
非特許文献1には、近紫外光を使用したメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(以下、「MRSA」と記す)感染皮膚潰瘍治療方法について記述されている。この治療法は、抗生物質耐性を有する黄色ブドウ球菌の感染部に、近紫外光(410nm程度の波長)を照射して、該細菌を死滅させる療法であり、全身投与された5−アミノレブリン酸(以下、「ALA」と記す)が細菌中で、プロトポルフィリンIX(以下、「PpIX」と記す)に代謝、蓄積され、PpIXが近紫外線光で分解される際に発生する活性酸素により、細菌が細胞内部から破壊されると言うプロセスに依拠している。
上記治療法は、患部の細胞自身には全く副作用を及ぼさず、かつ、抗生物質耐性を有する細菌を、抗生物質汚染を引き起こすこと無く殺菌できる技術として、応用範囲も広く、将来性が非常に高いと考えられている。
このような技術を普及させるには、種々の3次元的形状、サイズを有する患部に均一に光照射できる光照射装置が求められる。
従来、光照射装置としては、例えば、エキシマランプやアーク灯等の光源を用いた装置、レーザを光源として用いた装置、光ファイバを用いて面状に治療光を照射する方式の装置等が知られている。
しかしながら、上述した従来の技術では、以下の課題がある。
例えば、エキシマランプやアーク灯等の光源の場合には、固定された光源に対して、一定の距離を置いて、患部を配置し、治療光を照射する。しかし、このようなランプ型の光源を用いる場合には、照射面積が大き過ぎて患部以外にも治療光が当たるため、正常部位に対する種々の副作用が懸念される。したがって、正常部位への治療光の照射を防ぐ何らかの遮蔽対策が必要であり、治療に時間と手間がかかることとなる。例えば、顔の一部にできた疾患を治療する場合、正常部位である目を保護するアイマスク(目隠し)が必要であり、さらに、顔の正常部位を保護するために、顔の患部のみを露出するようにしたマスクも必要となる。また、患者は治療のために身体を拘束された状態で、数十分の間不動の姿勢を保つ必要があり、治療のためとは言え、好ましい経験ではない。また、患部が、例えば、腕や足のように湾曲した表面を有する場合には、表側、裏側、横側等部位によっては、ランプ型の照射装置では、患者に無理な姿勢を強いることになりかねない。また、湾曲部を有する患部のランプに対する角度や距離によって、患部の位置毎に照射強度が異なるので、患部全体に対して均一な治療光の照射を行うのが難しい場合が生じる。さらに、このようなランプ型の光源を用いた装置は、電源や冷却装置等の付属装置も多く、大型であるため、設置するためには大きなスペースを要すると共にその価格も高額である。したがって、治療施設にしか設置できず、治療のための通院が必須となる。
一方、レーザを光源として用いた装置においては、その照射光は照射面積が小さいスポット光となるため、大面積の患部全体に治療光を照射するためにはスポット光を走査することが必要となり、装置が複雑および高価になってしまう。
また、光ファイバを用いて面状に治療光を照射する方式の装置では、光ファイバへ光を送り込む効率が比較的低いため、どうしても照射パワーが低くなり、比較的長時間の治療にしか向かない。
以上のような背景により、患部から一定距離を保つとともに、患部の形状に沿って患部を覆うことができる、光源を備えたフレキシブル基板が求められている。
このような要望に対して、以下で説明するような幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、発光光源としてのレーザとLED(発光ダイオード)とをフレキシブル基板上に配置し、患部に巻きつけて使用する光照射装置が開示されている。特許文献2には、発光光源としてのLEDをフレキシブル基板上に配置し、顔を覆って使用する顔面用光照射装置が開示されている。特許文献3には、発光光源となるLEDをフレキシブル基板上に多数配置し、これを患部に巻きつけて光照射する柔軟性の有る光照射装置が開示されている。特許文献4には、頭部への適用を前提に、発光光源となるLEDを帽子の内側に配置した光照射装置が開示されている。特許文献5には、発光光源となるLEDをフレキシブル基板上に配置し、患部とLEDとの間に光透過物質を挟み、これによりLEDが発する光を患部に伝えることができる光照射装置が開示されている。
特許文献1〜5によれば、柔軟性のあるフレキシブルな基材で患部を覆うことで、患部の形状に沿って患部を覆うことができる。また、LEDは、他の光源と比べて小さく、湾曲面を有する患部にも光照射することができる。光照射装置が小型、軽量化されれば、自宅で治療を行うことも可能となる。このため、特許文献1〜5のように、LEDを備えたフレキシブルな基材で患部を覆い、光照射することで、患者に対する種々の負担を軽減し、湾曲面を有する患部に対しても均一な治療光を照射できると期待される。
Kuniyuki Morimoto,他6名,"Photodynamic Therapy Using Systemic Administration of 5-Aminolevulinic Acid and a 410-nm Wavelength Light-EmittingDiode for Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus-Infected Ulcers in Mice",PLOS ONE, August2014,Volume 9,Issue 8 e105173,(2014年08月20日出版)
しかしながら、治療光の照射を行う対象となる患部は、患者によってその形状やサイズが様々であるのみでなく、その部位によってもその形状やサイズは様々である。このような様々な形状やサイズを有する患部に対応するためには、LEDを備えたフレキシブル基板のような光照射用基板を1件ずつカスタムで作製するしかなく、非常に高価なものになってしまう。また、患部の形状やサイズを確認した後に、このような光照射用基板の作製に入るため、納品までに時間がかかり、緊急の治療には間に合わないという事態も生じる。
一方で、このような光照射用基板に汎用性を持たせようとすれば、その実際の使用有無に関係なく、非常に大きなサイズを含む種々のサイズの光照射用基板を多数製造しておく必要が生じる。このような場合、実際には使用しない光照射用基板を製造することになり、無駄が多数発生することが予想されるとともに、多数の在庫を持たざるを得なくなる。これは、製造者側には大きな負担となるとともに、経済的な効率も著しく低下する。
このため、コストを抑制しつつ、様々な大きさや平坦ではない患部に対応できる光照射用基板が求められている。このような光照射用基板があれば、緊急の場合にも必要最低限のコストで、最適な治療も可能となる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、コストを抑制しつつ、種々の大きさの疾患部の治療に対応でき、平坦では無い患部に対しても、ほぼ均一に光照射することができ、光照射による副作用を最小限に抑制しつつ、効率的で均一な光照射を実現することができる光照射用基板を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光照射用基板は、フレキシブル基板を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板を備え、上記フレキシブル基板の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子と第1配線とを有し、上記フレキシブル基板の上記第1面には、一定の厚さを有する透明なスペーサが配置されており、上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部を少なくとも1つ有し、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、上記外部接続部および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部から該外部接続部が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線が、上記ユニット基板間を跨いで設けられており、上記第1配線は、上記ユニット基板毎に独立して設けられており、上記第2配線は、互いに並列配置された複数の電力供給線を有し、各上記電力供給線は、上記第2配線における上記外部接続部との接続部から、該電力供給線によって電力を供給する発光素子が設けられたユニット基板まで延設され、該ユニット基板の第1配線にそれぞれ電気的に接続されている。
本発明の一態様によれば、コストを抑制しつつ、種々の大きさの疾患部の治療に対応でき、平坦では無い患部に対しても、ほぼ均一に光照射することができ、光照射による副作用を最小限に抑制しつつ、効率的で均一な光照射を実現することができる光照射用基板を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。但し、以下の実施形態に記載されている構成要素の各寸法、材質、形状、相対配置、加工法等はあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。さらに図面は模式的なものであり、寸法の比率、形状は現実のものとは異なる。
〔実施形態1〕
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。
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。
図1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。図2は、本実施形態に係る光照射用基板1の構成を示す裏面模式図である。図3は、本実施形態に係るユニット基板の構成を示す断面模式図である。
なお、図3は、図1に示す光照射用基板1のA−A線矢視断面図に相当する。但し、図1では、図示の便宜上、保護膜16の図示を省略している。
(光照射用基板1の概略構成)
図1および図2に示すように、光照射用基板1は、互いに切り離し可能な複数のユニット基板10から構成されている。
図1および図2に示すように、光照射用基板1は、互いに切り離し可能な複数のユニット基板10から構成されている。
隣り合うユニット基板10同士の境界部は、光照射用基板1を切断するための切断予定領域25である。該切断予定領域25には、それぞれ、各ユニット基板10を切り離すための切欠パターン23が形成されている。すなわち、各ユニット基板10同士は、切断予定領域25を介して接続されている。
なお、図1および図2では、光照射用基板1が、ユニット基板10として、3枚のユニット基板10a〜10cを備えている場合を例に挙げて図示している。これらユニット基板10a〜10cを特に区別する必要がない場合、これらユニット基板10a〜10cを総称して、単に、ユニット基板10と称する。
光照射用基板1は、フレキシブル基板11、複数の配線12(第1配線)、複数のLEDチップ13(発光素子)、複数のボンディングワイヤ14、保護膜16、複数のLED保護樹脂ドーム15、複数の接続穴17と表裏配線接続部18、裏面配線19(第2配線)、外部接続部21、裏面保護膜22、複数の絶縁テープ27、複数の保護シート28、および図示しない接続部シール、を備えている。
フレキシブル基板11の一方の主面(表面、第1面)には、ユニット基板10毎に、それぞれ複数の配線12および複数のLEDチップ13が設けられている。1つの配線12には1つのLEDチップ13が搭載されている。LEDチップ13は、各ユニット基板10内における、該LEDチップ13が搭載された配線12および該配線12と隣り合う配線12に、それぞれボンディングワイヤ14で接続されている。
LEDチップ13は、ユニット基板10毎に、X方向(第1方向)および該X方向と同じ面内で該X方向に直交するY方向(第2方向)に沿った4個×4個の2次元アレイ状に配置されている。
ここで、X方向およびY方向は、LEDチップ13の配列方向であり、本実施形態では、特に、図1および図2に示すユニット基板10の配列方向、言い換えれば、裏面配線19における各電力供給線52・62の延設方向をX方向と称する。本実施形態では、40mm角の3枚のユニット基板10が一列に並べられた形状を有する120mm×40mmの光照射用基板1を用いている。LEDチップ13は、各ユニット基板10における各辺に平行に配列されている。
各ユニット基板10における各配線12は、各配線12上に搭載されるLEDチップ13が、上述した2次元アレイ状に配置されるように並べて配置されている。各ユニット基板10における各配線12は、LEDチップ13およびボンディングワイヤ14により、一列(つまり、帯状)に並べて接続されている。
本実施形態では、フレキシブル基板11の表側の配線12は、ユニット基板10内でのみLEDチップ13およびボンディングワイヤ14により互いに連結されており、異なるユニット基板10間では連結されていない。
各ユニット基板10における各配線12は、LEDチップ13およびボンディングワイヤ14により一列に並べて接続された複数の配線12からなる配線パターン29が各ユニット基板10の端部に面してU字状に折れ曲がる蛇行状のパターンを形成するように、蛇行して配列されている。
各ユニット基板10には、LEDチップ13を介してボンディングワイヤ14で接続された配線12からなる、同形状の配線パターン29が形成されている。これにより、フレキシブル基板11には、LEDチップ13を介してボンディングワイヤ14でそれぞれ接続された複数の配線12からなる、互いに離間された独立した配線パターン29が、複数、繰り返し形成されている。
各ユニット基板10に形成された上記配線パターン29は、切欠パターン23が、隣り合う配線パターン29間の中央に位置するように、それぞれ、光照射用基板1の切断予定領域25から離間して設けられている。
なお、隣り合う配線パターン29間には、各ユニット基板10内の配線12を傷付けること無く切断できる十分なスペースが設けられていることが好ましい。
LEDチップ13およびボンディングワイヤ14は、各LEDチップ13および該LEDチップ13に接続されたボンディングワイヤ14毎に、LED保護樹脂ドーム15で覆われている。また、LED保護樹脂ドーム15で覆われていないフレキシブル基板11の表面は、配線12を覆う保護膜16で覆われている。
本実施形態では、LED39として、上記したように、各LEDチップ13をLED保護樹脂ドーム15で覆ったLED素子を使用した。
一方、図2に示すように、フレキシブル基板11の他方の主面(裏面、第2面)には、各ユニット基板10上のLEDチップ13を直列に接続する裏面配線19が形成されている。
図3に示すように、フレキシブル基板11には、該フレキシブル基板11を貫通する接続穴17が複数設けられている。配線12と裏面配線19とは、各接続穴17を介して接続されている。各接続穴17には、配線12と裏面配線19とを接続する表裏配線接続部18が設けられている。
また、配線12は、裏面配線19を介して外部接続部21と電気的に接続されている。外部接続部21と裏面配線19との結線部は、図示しない接続部シールで絶縁分離されている。また、裏面配線19の表面は裏面保護膜22で覆われている。
また、フレキシブル基板11の裏面側における、裏面保護膜22上には、切断予定領域25に面して、不要なユニット基板10を切り離した後の光照射用基板1における裏面配線19の切断断面を覆う粘着性の絶縁テープ27が貼り付けられている。絶縁テープ27の粘着面の一部は、保護シート28で覆われている。
次に、光照射用基板1における各構成要素について、より詳細に説明する。
(フレキシブル基板11)
フレキシブル基板11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11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。
フレキシブル基板11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11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。
本実施形態では、フレキシブル基板11として、40mm角のユニット基板を3枚並べた大きさに相当する、X方向およびY方向の大きさが120mm×40mmであり、厚みが50μmのフィルムを用いている。しかしながら、フレキシブル基板11の大きさは、後工程を考慮した上で適宜決定すればよく、その厚さも、材料に応じて、絶縁性、強度およびフレキシビリティが確保できる範囲で適宜決定すればよい。
フレキシブル基板11における切断予定領域25には、それぞれ、各ユニット基板10を切り離すための切欠パターン23として、例えば、ミシン目状に切り込み(スリット)が形成されている。
このようにフレキシブル基板11における切断予定領域25に切欠パターン23が形成されていることで、例えばフレキシブル基板11を切断予定領域25で折り曲げることにより、不要なユニット基板10を、別途切断用具を使用することなく切り離すことができる。
なお、ユニット基板10の大きさは、患者に対する拘束性を少なくし、患者に対する負担を最小限に抑制する上で、患部のみを覆って光照射できる大きさを有していることが望ましい。このため、例えば、比較的小面積の局所的疾患に使用することを考慮すれば、ユニット基板10は、この局所的疾患に対応した大きさに形成されていることが望ましい。
(配線12、裏面配線19、および外部接続部21)
上述したように、フレキシブル基板11の表面には配線12が設けられており、フレキシブル基板11の裏面には、裏面配線19が設けられている。
上述したように、フレキシブル基板11の表面には配線12が設けられており、フレキシブル基板11の裏面には、裏面配線19が設けられている。
なお、本実施形態では、配線12および裏面配線19を、何れも、フレキシブル基板11に銅メッキ層を形成した後、該銅メッキ層を銀メッキ層で覆って形成した。すなわち、本実施形態では、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。
前述したように、配線12は、ユニット基板10毎に形成されており、ユニット基板10内でのみ、LEDチップ13およびボンディングワイヤ14により互いに連結されている。
一方、裏面配線19は、各ユニット基板10を跨いで形成されている。
裏面配線19は、図2に示すように、アノード裏面配線19aとカソード裏面配線19bとを備えている。
LEDチップ13のカソード電極は、該LEDチップ13が搭載されている配線12にボンディングワイヤ14で接続されている。一方、LEDチップ13のアノード電極は、該LEDチップ13が搭載されている配線12に、上記ボンディングワイヤ14とは別のボンディングワイヤ14で接続されている。但し、配線パターン29の一方の端部に位置するLEDチップ13のアノード電極は、ボンディングワイヤ14により、表裏配線接続部18を介して、アノード裏面配線19aに接続されている。一方、上記配線パターン29の他方の端部におけるLEDチップ13のカソード電極は、ボンディングワイヤ14により、上記アノード裏面配線19aに接続された表裏配線接続部18とは別の表裏配線接続部18を介して、カソード裏面配線19bに接続されている。
図1および図2に示すように、各ユニット基板10には、各ユニット基板10における配線パターン29の一方の端部と他方の端部とに対応して、それぞれ一対の表裏配線接続部18が設けられている。
また、外部接続部21は、図2に示すように、アノード外部接続部21aとカソード外部接続部21bとを備えている。
外部接続部21は、上記アノード外部接続部21aおよびカソード外部接続部21bを光照射用基板1の一端側から取り出せるように、該光照射用基板1の一方の端部に設けられている。本実施形態では、ユニット基板10a〜10cの配列方向の一方の端部に位置するユニット基板10aにおける、ユニット基板10bとは反対側の端部に、アノード外部接続部21aおよびカソード外部接続部21bが設けられている。なお、外部接続部21の詳細については後で詳述する。
アノード裏面配線19aは、アノード端子部51と、複数の電力供給線52を備えている。アノード端子部51は、アノード外部接続部21aに接続される接続部であり、該アノード裏面配線19aの一端部に設けられている。
各電力供給線52は、アノード端子部51に接続されており、互いに並列配置されている。各電力供給線52は、アノード裏面配線19aにおけるアノード外部接続部21aとの接続部から、該電力供給線52によって電力を供給するLEDチップ13が設けられたユニット基板10まで延設され、該ユニット基板10の配線12にそれぞれ電気的に接続されている。
本実施形態では、電力供給線52として、電力供給線52a〜52cを備えている。電力供給線52aは、ユニット基板10aにおける配線12に接続されている。電力供給線52bは、ユニット基板10bにおける配線12に接続されている。電力供給線52cは、ユニット基板10cにおける配線12に接続されている。なお、電力供給線52a〜52cを特に区別する必要がない場合、これら電力供給線52a〜52cを総称して、単に、電力供給線52と称する。
同様に、カソード裏面配線19bは、カソード端子部61と、複数の電力供給線62を備えている。カソード端子部61は、カソード外部接続部21bに接続される接続部であり、該カソード裏面配線19bの一端部に設けられている。
各電力供給線62は、カソード端子部61に接続されており、互いに並列配置されている。各電力供給線62は、カソード裏面配線19bにおけるカソード外部接続部21bとの接続部から、該電力供給線62によって電力を供給するLEDチップ13が設けられたユニット基板10まで延設され、該ユニット基板10の配線12にそれぞれ電気的に接続されている。
本実施形態では、電力供給線62として、電力供給線62a〜62cを備えている。電力供給線62aは、ユニット基板10aにおける配線12に接続されている。電力供給線62bは、ユニット基板10bにおける配線12に接続されている。電力供給線62cは、ユニット基板10cにおける配線12に接続されている。なお、電力供給線62a〜62cを特に区別する必要がない場合、これら電力供給線62a〜62cを総称して、単に、電力供給線62と称する。
このような配線接続により、各LEDチップ13が各ユニット基板10間では並列接続される。各LEDチップ13には、裏面配線19および配線12を介して電力が供給される。
光照射用基板1は、その表側を患部に対抗させ、外部接続部21を外部の電源に接続して光照射を行う。
本実施形態では、裏面配線19および外部接続部21がフレキシブル基板11の裏面側に設けられていることで、治療時に光照射用基板1への電流供給手段が光照射を妨げることを、完全に防止できる。
また、フレキシブル基板11の裏面には、裏面配線19における外部接続部21との接続部(つまり、アノード端子部51およびカソード端子部61)から各ユニット基板10a〜10cまで延設され、該延設先のユニット基板10a〜10cの配線12にそれぞれ電気的に接続された電力供給線52a〜52c・62a〜62cが設けられており、これら電力供給線52a〜52c・62a〜62cがそれぞれ並列配置されている。このため、光照射用基板1は、外部接続部21が設けられたユニット基板10a以外のユニット基板10を切断分離しても、光照射用基板として使用可能である。
光照射用基板1は、患部の大きさに応じて、必要なサイズに切り取って使用できる。小面積の患部には、外部接続部21を有するユニット基板10aのみを他のユニット基板10から切り離して単独で使用できる。大面積の患部に対しては、光照射用基板1を切断せずに使用することができる。このように、患部のサイズに合わせて、必要ユニット基板数選択することができる。
なお、複数の光照射用基板1を使用する場合には、図示しない複数の電源ユニットを有し、並列制御できる制御電源を準備すればよい。この場合、電源ユニットの数は、光照射用基板1の数だけ必要となる。
各ユニット基板10は、それぞれほぼ同一の光照射強度を有している必要がある。各ユニット基板10の光照射強度のバラツキは10%以下が好ましい。この制限により、同一電流駆動でも、照射時間に10%程度のマージンを含めることで、同一の照射強度を実現できる。
各ユニット基板10の光照射強度をほぼ同一に保つためには、各ユニット基板10に同一電流量を供給する必要がある。そのためには、外部接続部21から各ユニット基板10への配線抵抗がほぼ同じである必要がある。
配線抵抗に起因する光照射強度むらを1%以下に抑えるためには、各電力供給線52a〜52c・62a〜62cの抵抗値の差が20%以内であることが望ましい。
裏面配線19は、この点を考慮して設計されている。本実施形態では、電力供給線52a・62aの配線長がそれぞれ30mmであり、電力供給線52b・62bbの配線長がそれぞれ70mmであり、電力供給線52c・62bcの配線長をそれぞれ110mmとした。このため、電力供給線52a・62aの配線幅をそれぞれ2mmとし、電力供給線52c・62bcの配線幅をそれぞれ4.7mmとし、電力供給線52c・62bcの配線幅をそれぞれ7.4mmとした。
(外部接続部21)
外部接続部21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る。
外部接続部21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る。
本実施形態では、図2に示すように、外部接続部21をフレキシブル基板11の裏面側に設けている。外部接続部21は、裏面配線19とハンダ接続等により結線されている。裏面配線19が表裏配線接続部18を介して表側の配線12の一部と繋がっていることで、外部接続部21は、裏面配線19を介して配線12に電気的に接続されている。
なお、光照射用基板1の表面側には、後述するように、患部との間の距離を一定に保ち、光照射用基板1と患部との位置関係を固定するスペーサ33(図5参照)が設けられる。このため、光照射用基板1の表面側には、裏面配線19と外部接続部21との結線部を設け難い。
また、光照射用基板1の表面側に上記結線部を設ける場合、LEDチップ13の搭載後に、LEDチップ13および配線12の形成面において外部接続部21の接続作業(ハンダ付け)が必要となる。このため、光照射用基板1の表面側に上記結線部を設けることで、配線12の表面の汚れによる反射率の低下や配線12間の隙間にゴミが乗ることによるショート等、光照射用基板1の生産歩留りが低下するおそれがある。
しかしながら、上述したようにフレキシブル基板11の裏面側に外部接続部21を引き出すことで、上記結線部を容易に形成することができると共に、上述した問題点を回避することができる。
外部接続部21は、例えば、リード線および該リード線をフレキシブル基板11に接続するためのコネクタ等を備えている。また、外部接続部21は、電源との接続の利便性を高めるため、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されていることが好ましい。
したがって、図1、図3、図4では、外部接続部21としてリード線を記載しているが、これはあくまで例示であって、実際にはリード線を接続するためのコネクタ等がフレキシブル基板11に設置されていてもよいことは、言うまでもない。
また、上述したように、外部接続部21と裏面配線19との結線部は、絶縁性の樹脂からなる図示しない接続部シールで被覆されていることが好ましい。上記結線部を接続部シールで被覆することで、アノード側およびカソード側の結線部を互いに絶縁分離することができると共に、光照射用基板1の裏面の絶縁性を確保することができる。
(LEDチップ13およびボンディングワイヤ14)
LEDチップ13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13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13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13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13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13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13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13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。
光治療のように一定の広さのある患部を均一に光照射するためには、ハイパワーのLEDチップ13を少数個使うよりも、比較的小さなLEDチップ13を多数配置する方がよい。本実施形態では、LEDチップ13として、440μm×550μmサイズの16個の青紫LEDチップをフレキシブル基板11へ搭載した。
LEDチップ13は、前述したように、各ユニット基板10におけるLEDチップ13が、図1および図2に示すようにX方向およびY方向に沿って4個×4個の2次元アレイ状となるように配置した。図1に示すように、X方向に互いに隣接するLEDチップ13間のピッチをPxとし、上記X方向に直交するY方向に互いに隣接するLEDチップ13間のピッチをPyとすると、LEDチップ13は、ほぼ一定間隔(Px、Py)で2次元アレイ状に配置されている。
なお、ここで、X方向およびY方向は、LEDチップ13の配列方向であり、本実施形態では、LEDチップ13を、矩形状(例えば正方形状)のユニット基板10の各辺に平行に配列した。また、上記X方向あるいはY方向に互いに隣接するLEDチップ13間のピッチは、上記X方向あるいはY方向に互いに隣接するLEDチップ13の中心間の距離を示す。
このように、光照射用基板1内に、LEDチップ13を、ほぼ一定間隔(Px、Py)で2次元アレイ状に配置することで、光照射用基板1内での光照射強度の均一性を向上させることができる。
なお、一般的には、Px=Pyであるが、LEDチップ13の形状によって、上記X方向とY方向とで光出力分布が異なる場合がある。この場合は、上記X方向とY方向とでLEDチップ13間のピッチ(Px、Py)を変更しなければならない場合がある。例えば、細長い形状のLEDチップ13では、その長辺に垂直な方向に光が出易く、その短辺に垂直な方向に出る光は少ない傾向がある。また、LEDチップ13の長辺が例えば上記X方向に平行な場合、Px<Pyとする必要がある。最も単純化するには、ほぼ正方形に近いLEDチップ13を使用し、Px=Pyとすればよい。なお、上述した傾向はLEDチップ13の電極の配置の影響を受ける場合がある。このため、実際のLEDチップ13の発光特性によって、最適化する必要がある。
本実施形態では、上記LEDチップ13の平均ピッチ(Px,Py)は5mm〜10mm程度とした。このサイズのLEDチップ13としては、サファイア基板上に窒化物半導体層をエピ成長し、カソード電極とアノード電極とが同一面に形成された、最もありふれた構造のLEDチップが、最も発光効率が良い。
本実施形態では、上述した、カソード電極とアノード電極とが同一面に形成されたLEDチップ13を、配線12上に、透明なダイボンドペーストで接着し、LEDチップ13の図示しないカソード電極およびアノード電極を、図1〜図3に示すように、ボンディングワイヤ14で、配線12と接続(結線)した。
ボンディングワイヤ14には金(金ボンディングワイヤ)を使用した。但し、ボンディングワイヤ14は、必ずしも金である必要はなく、銀やアルミニウム等からなる公知のボンディングワイヤを使用することができる。
なお、治療に際し、LEDチップ13として、4元系(AlGaInP)LEDやGaAs赤外LEDを用いる場合には、LEDチップ13が、いわゆる上下電極構造となる。このため、このようにカソード電極およびアノード電極が上下電極構造を有するLEDチップ13を使用する場合には、LEDチップ13の下部電極であるLEDチップの下面を、配線12上に、銀ペースト等の導電材料で接着し、上部電極を、該LEDチップ13が搭載された配線12とは別の配線12とボンディングワイヤ14で接続することになる。
上述したように、各ユニット基板10内での光照射強度の均一性は、LEDチップ13を2次元アレイ状に配置する(つまり、LEDチップ13のX方向のピッチをPxとし、Y方向のピッチをPyとする)ことで確保することができる。
本実施形態では、光照射用基板1が、ユニット基板10を複数枚繋げた構造を有していることから、各ユニット基板10の境界部分(接続部)での光照射強度の均一性を確保することが重要である。
隣り合うユニット基板10間の境界部分での光照射強度均一性は、上述した各ユニット基板10内でのLEDチップ13のピッチ(Px,Py)を、ユニット基板10間でも保つことで確保できる。
したがって、上記X方向に隣り合うユニット基板10間の境界に面して互いに隣り合うLEDチップ13の中心間の距離(ピッチ)をDxとすると、Dx=Pxであることが理想的である。しかしながら、Dxは、切断予定領域25を含むことから、切断のためのスペースを確保する必要がある。また、製造時、あるいは光照射用基板1をX方向に複数並べて使用する場合等に、ユニット基板10間を接続したり、ユニット基板10を複数並べて配置したりする必要がある場合もある。このため、Dx=Pxの関係を厳密に維持することは難しい。そこで、ユニット基板10間の照射強度の低下をある程度までは許容する必要がある。したがって、DxおよびPxは、Dx≦2×Pxの関係を満たすことが好ましい。これにより、X方向に隣り合うユニット基板10間の境界部分での照射強度の低下を30%以下に抑制でき、照射時間を1.4倍に伸ばすことで、必要ドーズ量を照射することができる。
但し、Dxは、切断予定領域25を含むか、もしくは、接続のための領域を含むため、事実上、Pxより極端に小さくすることはできない。したがって、Dxは、0.8×Px≦Dxであることが望ましい。
図6は、光照射用基板1の治療への適用例を示す平面模式図である。図6に示すように、光照射用基板1をY方向に複数並べて設けるか、もしくは、光照射用基板1がY方向に複数繋がった構造を有する光照射用基板を用いる場合、X方向だけでなく、Y方向においても、隣り合う各ユニット基板10の境界部分(接続部)での光照射強度の均一性を確保することが重要である。
したがって、図6に示すように、Y方向に隣り合うユニット基板10間の境界に面して互いに隣り合うLEDチップ13の中心間の距離(ピッチ)をDyとすると、Y方向においても、X方向と同様に、Dy=Pyであることが理想的である。
しかしながら、光照射用基板が、光照射用基板1がY方向に複数繋がった構造を有する場合には、Dyも切断予定領域を含むことになるため、切断のためのスペースを確保する必要がある。また、製造時、あるいは光照射用基板1をY方向に複数並べて使用する場合等に、ユニット基板10間を接続したり、ユニット基板10を複数並べて配置したりする必要がある場合もある。
したがって、Dxと同様の理由から、Dyも、Dy≦2×Pyの関係を満たすことが好ましい。これにより、Y方向に隣り合うユニット基板10間の境界部分での照射強度の低下を30%以下に抑制でき、照射時間を1.4倍に伸ばすことで、必要ドーズ量を照射することができる。
また、Dxと同様に、Dyも、切断予定領域を含むか、もしくは、接続のための領域を含むため、事実上、Pyより極端に小さくすることはできない。したがって、Dyも、0.8×Py≦Dyであることが望ましい。
また、上記したように、短冊状の光照射用基板1をY方向に複数並べて設けることを考慮し、各ユニット基板10のY方向の縁部(すなわち、光照射用基板1における、ユニット基板10と隣接していない縁部)と、該縁部に面するLEDチップ13の中心との間の距離をEyとすると、Ey×2、つまり、Ey(Ey=1/2Dy)の2倍は、各ユニット基板10内でY方向に互いに隣り合うLEDチップ13間のピッチPyの±20%の範囲内であることが望ましい。
同様に、短冊状の光照射用基板1をX方向に複数並べて設けることを考慮し、光照射用基板1のX方向の縁部と、該縁部に面するLEDチップ13の中心との間の距離をExとすると、Ex(すなわち、1/2Dx)の2倍は、各ユニット基板10内でX方向に互いに隣り合うLEDチップ13間のピッチPxの±20%の範囲内であることが望ましい。
なお、ピッチDxとピッチDyとは、同じであっても異なっても構わない。
本実施形態では、フレキシブル基板11として、40mm角の3枚のユニット基板10が一列に並べられた形状を有する120mm×40mmのポリイミドシートを用いた。
本実施形態で用いたLEDチップ13は、ほぼ正方形形状に近く、X方向とY方向との光照射強度の差は1%程度であったため、各ユニット基板10内におけるLEDチップ13のピッチPxとピッチPyとは、Px=Py=10mmとした。また、本実施形態では、図6に示すように、X方向およびY方向にそれぞれ隣り合うユニット基板10間の境界に面して互いに隣り合うLEDチップ13間のピッチDxとピッチDyとは、Dx=Dy=10mmとした。
なお、本実施形態では、光照射用基板1を、図1に示すように、ユニット基板10がX方向に複数配列された短冊状とし、X方向に隣接するユニット基板10間に切断予定領域25を設け、該切断予定領域25に、切欠パターン23としてミシン目を形成した。
但し、本実施形態に係る光照射用基板は、これに限定されるものではなく、上述したように、ユニット基板10がX方向に複数配列された構成を有する短冊状の光照射用基板1がY方向に互いに接続された形状を有していてもよい。
例えば、本実施形態に係る光照射用基板は、図6に示すように、ユニット基板10がX方向に複数配列された構成を有する短冊状の光照射用基板1a・1bがY方向に互いに接続された形状を有していてもよい。すなわち、本実施形態に係る光照射用基板は、図6に示すように、ユニット基板10がX方向およびY方向に2次元に配列された構成を有し、該光照射用基板における例えばX方向の端部に、一対の外部接続部21(アノード外部接続部21aおよびカソード外部接続部21b)が、Y方向に配列されたユニット基板10の数と同じ数だけY方向に並べて設けられている構成としても構わない。なお、この場合、Y方向におけるユニット基板10間にも、切断が容易となるように、切断予定領域を設け、該切断予定領域に、切欠パターンとしてミシン目が形成されていることが望ましい。
また、この場合、切り離した光照射用基板1a・1bを、それぞれ単独の光照射用基板1として使用することができるし、光照射用基板1a・1bが一体化された、1つの大きな光照射用基板として用いることも可能である。
このように、本実施形態に係る光照射用基板は、複数のユニット基板10のうち一部のユニット基板10に、配線12を介してLEDチップ13に外部から電力を供給する一対の外部接続部21が少なくとも1つ設けられた構成を有していてもよい。
なお、このようにユニット基板10がX方向およびY方向に2次元に配列された光照射用基板を使用する場合、複数の光照射用基板1を使用する場合と同じく、図示しない複数の電源ユニットを有し、並列制御できる制御電源を準備すればよい。この場合、電源ユニットの数は、一対の外部接続部21の数(つまり、Y方向に配列されたユニット基板10の数)と同じ数だけ必要となる。
また、本実施形態に係る光照射用基板が、短冊状の光照射用基板1がX方向に複数連結された構成を有する場合、あるいは、ユニット基板10がX方向およびY方向に2次元に配列された構成を有する場合、外部接続部21を複数設けることになる。このため、この場合、外部接続部21は、必ずしも光照射用基板の端部に設けられている必要はなく、光照射用基板の少なくとも1つの端部あるいは中央部分等に設けられていても構わない。但し、対となる外部接続部21(つまり、アノード外部接続部21aおよびカソード外部接続部21b)は、光照射用基板の切断時の電流経路の確保のため、不要なユニット基板10を切り離したときに互いに切り離されない位置に設けられている必要がある。
なお、光照射用基板1の大きさ並びにユニット基板10の数は、生産装置の能力の範囲で、必要に応じて最適化でき、前記サイズに限定されない。
本実施形態によれば、上述したように、フレキシブル基板11の裏面に、外部接続部21および配線12と接続され、配線12を介して外部接続部21から該外部接続部21が設けられていないユニット基板10のLEDチップ13に電力を供給する裏面配線19が、ユニット基板10間を跨いで設けられていることで、外部接続部21が設けられたユニット基板10a以外のユニット基板10を切断分離しても、光照射用基板として使用可能であり、患部の大きさに応じて、そのまま、もしくは、必要なサイズに切断して使用できる。
このため、様々な形状やサイズを有する患部に対応するために、光照射用基板を1件ずつカスタムで作製する必要はなく、また、在庫を減らすこともできる。また、全てのユニット基板10に外部接続部21を形成する必要はないことから、外部の電源への接続の手間を減らすことができるとともに、接続に必要な外部の電源の数も減らすことができる。
また、不要なユニット基板10を切り落とすことで、使用しないユニット基板10が発生するものの、切り落とすユニット基板10には外部接続部21が設けられていないことから、安価にサイズ変更を行うことができる。
(LED保護樹脂ドーム15、保護膜16、裏面保護膜22)
LEDチップ13およびボンディングワイヤ14を保護するため、これらLEDチップ13およびボンディングワイヤ14は、ドーム状の樹脂層からなるLED保護樹脂ドーム15で覆われている。
LEDチップ13およびボンディングワイヤ14を保護するため、これらLEDチップ13およびボンディングワイヤ14は、ドーム状の樹脂層からなるLED保護樹脂ドーム15で覆われている。
LED保護樹脂ドーム15は、ポッティングで形成することもできるが、形状の再現性を確保するためには、金型を使用して樹脂モールドした方がよい。
また、配線12における銀メッキ層の腐食防止並びに光照射用基板1の表面の絶縁性確保のために、上述したように、フレキシブル基板11の表面には、配線保護膜として、配線12を覆う保護膜16が形成されている。フレキシブル基板11の表面に保護膜16が形成されていることで、配線12間のショートを防ぐと共に、銀の腐食を防止することができる。
同様に、裏面配線19における銀メッキ層の腐食防止並びに光照射用基板1の裏面の絶縁性確保のために、上述したように、フレキシブル基板11の裏面には、配線保護膜として、裏面配線19を覆う裏面保護膜22が形成されている。フレキシブル基板11の裏面に裏面保護膜22が形成されていることで、裏面配線19間のショートを防ぐと共に、銀の腐食を防止することができる。
なお、光照射用基板1の柔軟性をできるだけ確保するため、LED保護樹脂ドーム15、保護膜16、および裏面保護膜22には、可能な限り柔軟な樹脂を使った方がよい。固い樹脂では、光照射用基板1が曲がった場合に、ボンディングワイヤ14や配線12および裏面配線19が断線する場合がある。
LED保護樹脂ドーム15および保護膜16は、同じ材料(絶縁性樹脂)で形成されていることが望ましいが、異なる材料を使用しても構わない。本実施形態では、フレキシブル基板11の表面に、配線12を覆うようにシリコーン樹脂をコーティングすることで保護膜16を形成すると共に、LEDチップ13およびボンディングワイヤ14をシリコーン樹脂ドームで覆った。
また、これらLED保護樹脂ドーム15および保護膜16と裏面保護膜22とは、同じ材料(絶縁性樹脂)で形成されていてもよく、異なる材料を使用しても構わない。本実施形態では、フレキシブル基板11の裏面に、裏面配線19を覆うようにシリコーン樹脂をコーティングすることで裏面保護膜22を形成した。
(絶縁テープ27および保護シート28)
図4の(a)・(b)は、本実施形態に係る光照射用基板1のユニット基板10間の境界(切断予定領域25)付近の断面模式図であり、図4の(a)は、光照射用基板1の切断前の断面を示し、図4の(b)は、光照射用基板1の切断後の断面を示す。
図4の(a)・(b)は、本実施形態に係る光照射用基板1のユニット基板10間の境界(切断予定領域25)付近の断面模式図であり、図4の(a)は、光照射用基板1の切断前の断面を示し、図4の(b)は、光照射用基板1の切断後の断面を示す。
上述したように光照射用基板1を切断予定領域25で切断する場合、その切断面では、裏面配線19が露出することになる。なお、上記切断面において裏面配線19が露出した状態で使用することも可能ではあるが、誤って感電を起こす場合も想定される。このため、裏面配線19の切断面が外部に露出しないことが望ましい。
このため、各ユニット基板10間の境界(切断予定領域25)もしくはその近傍には、各ユニット基板10間の境界に面して、不要なユニット基板を切り離した後に露出する裏面配線19の切断面を覆う絶縁部材が設けられていることが望ましい。
そこで、本実施形態に係る光照射用基板1では、切断断面絶縁部26(図2参照)として、各ユニット基板10間の境界における裏面配線19の配設領域に、図3および図4の(a)に示すように、上記絶縁部材として、粘着性を有する絶縁テープ27を配置した。絶縁テープ27は、切断断面絶縁部26における裏面保護膜22上に、その一部を折り曲げて貼着し、折り曲げたときに露出する、裏面保護膜22上に貼着されていない貼付面の一部を、保護シート28で保護した。
そして、図4の(b)に示すように、光照射用基板1の切断後に、保護シート28を剥がして、裏面配線19の切断面を、上記裏面保護膜22およびフレキシブル基板11の切断面ごと絶縁テープ27で覆うことで、不要なユニット基板10を切り離した後の光照射用基板1において、裏面配線19の切断面が露出しないようにした。
(スペーサ33)
図5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断面模式図である。
図5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断面模式図である。
図5に示すように、光照射用基板1を用いた治療では、LED39を患部32と対向させて、外部接続部21を外部の電源に接続し、光照射を行う。
図5に示すように、実際の治療では、光照射に際し、光照射用基板1の表面(具体的には、LEDチップ13の表面)と患部32との間の距離を一定に保ち、光照射用基板1と患部32との位置関係、特に、LEDチップ13と患部32との位置関係を固定するために、スペーサ33が必要となる。
スペーサ33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もの、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、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。
スペーサ33および光照射用基板1は、互いに一体化されていてもよく、それぞれ別部材として用いてもよい。
スペーサ33は、例えば、患部32およびその周辺に白色ワセリンを薄く塗ることで、患部32と密着させることができる。同様に、光照射用基板1とスペーサ33との間に、例えば白色ワセリンを薄く塗ることで、光照射用基板1とスペーサ33とを互いに密着させることができる。
しかしながら、スペーサ33を、予め光照射用基板1の表面側に例えば接着しておくことで、患部32に光照射用基板1を貼り付ける工程を容易にすることができる。
スペーサ33と光照射用基板1との接着には、例えば、公知の各種接着剤を用いることができる。
すなわち、光照射用基板1は、スペーサ付光照射用基板であってもよく、LED保護樹脂ドーム15および保護膜16上に、例えば、図示しない接着層と、上記スペーサ33と、をさらに備えていてもよい。言い換えれば、本実施形態に係るスペーサ付光照射用基板は、図1〜図3に示す光照射用基板1と、スペーサ33と、該光照射用基板1とスペーサ33とを接着する接着層と、を備えていてもよい。また、これらLED保護樹脂ドーム15、保護膜16、およびスペーサ33にそれぞれ絶縁性樹脂を使用することで、スペーサ33と光照射用基板1とが、接着層無しに一体化したスペーサ付光照射用基板を得ることができる。
なお、光照射に際しては、スペーサ33と、患部32または患部32周辺の皮膚31との間に、温度センサや光強度センサ等のセンサを搭載し、それぞれ温度や光強度をモニターしたり、これらセンサの出力を用いて、光照射パワーを制御したりすることもできる。
したがって、上記光照射用基板1(スペーサ付光照射用基板)上には、温度センサや光強度センサ等のセンサが搭載されていてもよい。
また、患部32への光照射強度を均一化する上では、スペーサ33の厚さと、LEDチップ13間のピッチ(つまり、ピッチPxおよびピッチPy)との関係が重要である。
そこで、隣り合うLEDチップ13間のピッチの平均値をDとし、スペーサ33の平均の厚さをTとすると、T/Dは、T/D≧0.5である必要があり、好ましくはT/D≧0.8である。T/Dが0.5よりも小さい場合には、LEDチップ13の直下部とLEDチップ13間の中央部の直下部とにおける光照射強度の差が約2倍程度と大きくなり、光照射強度が著しく不均一となり、好ましくない。
なお、本実施形態では、例えば、後述する実施例に示すように、エポキシ系の透明低粘度樹脂「CEP−10A」(商品名、日新レジン株式会社製)を、厚さ約10mmで、患部32の外縁部よりも少なくとも10mm大きく形成した樹脂板をスペーサ33として使用し、T/Dを、10mm/10mm=1.0となるようにした。
なお、光照射強度の均一性と言う観点からは、T/Dの値に特に上限はない。しかしながら、実際の治療時の取り扱い易さは、スペーサ33が薄い程取り扱い性が向上する。このため、取り扱い性の観点からは、T/Dが例えば2.0以下となるようにスペーサ33の厚みを設定することが望ましい。
また、スペーサ33よりも外側にフレキシブル基板11の端部がはみ出した場合のエネルギーの無駄や、正常部位への光照射の防止の観点からは、スペーサ33は光照射用基板1と同じかもしくは光照射用基板1よりも大きく形成されていることが望ましい。但し、スペーサ33が光照射用基板1よりも小さい場合であっても、大きなランプで患部に光を一斉照射する現在の光治療に比べれば、遥かにロスは少ない。
(実施例1)
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5に示すように、豚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5に示すように、豚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。
本実施例では実験用の2匹の豚を用意し、サンプルAとして、一方の豚の背中に20mm径程度の円形の潰瘍を形成し、これに「MRSA」を感染させた。また、サンプルBとして、他方の豚の背中に30mm×105mm程度の長い潰瘍を形成し、これに「MRSA」を感染させた。両方の豚に予め「ALA」を投与し、光照射を行った。
このとき、サンプルAに対しては、図1に示す光照射用基板1を切断することによりユニット基板10aを残りのユニット基板10から切り離し、この切り離した40mm角のユニット基板10aを光照射用基板として用いて光照射を行った。一方、サンプルBに対しては、図6に示すように、3枚のユニット基板10a〜10cからなる、80mm×40mmの光照射用基板1a(すなわち、図1に示す光照射用基板1そのもの)と、図1に示す光照射用基板1からユニット基板10cを切り離した、2枚のユニット基板10a・10bからなる、120mm×40mmの光照射用基板1bと、の2枚の光照射用基板を用いて光照射を行った。この状態で潰瘍の大きさの推移を観察した。なお、各LEDチップ13のピッチは、Px=Dx=2×Ex=Py=Dy=2×Ey=10mmとした。
また、スペーサ33には、上述したように、エポキシ系の透明低粘度樹脂「CEP−10A」を、厚さ約10mmで、患部32の外縁部よりも少なくとも10mm大きく形成した樹脂板を用いた。このスペーサ33を患部32に載せた後、スペーサ33上に、上記光照射用基板を、LED39を患部32に向けて密着させた。このとき、スペーサ33と患部32とを密着させるために、患部32およびその周辺に白色ワセリンを薄く塗った。なお、光照射用基板とスペーサ33との間も同様にした。
また、光照射に際しては、サンプルAに対しては、55Vまで昇圧可能な定電流電源を1系統使用し、該定電流電源とユニット基板10aのみからなる光照射用基板を接続し、該光照射用基板(ユニット基板10a)を50mAの電流で駆動した。そして、ユニット基板10aの温度に注意しながら、20分の照射時間で50J/cm2のドーズ量を達成した。
一方、サンプルBに対しては、55Vまで昇圧可能な定電流電源を2系統使用し、該定電流電源と、各光照射用基板1a・1bとを接続し、1枚のユニット基板10当たり50mAの電流で駆動した。なお、光照射用基板1a・1bは、同一タイミングでON/OFFを行った。そして、各光照射用基板1a・1bの温度に注意しながら、20分の照射時間で50J/cm2のドーズ量を達成した。
上記処理をした後、2頭の豚(サンプルAおよびB)の潰瘍の大きさを観察したところ、両者ともに潰瘍は日々明らかに縮小していった。潰瘍が全体的に縮小して行ったことから、患部全面でほぼ均一に「MRSA」を死滅させる効果が有ったと推測できる。以上から、腫瘍のサイズに関わらず、本実施形態の光照射用基板1を用いた光照射用基板を適用することにより、光治療を行うことができ、その効果もあることが分かった。
<変形例>
なお、本実施形態では、光照射用基板1に、不要なユニット基板10を切り離すための切欠パターン23が形成されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、切欠パターン23は、必ずしも必須ではない。
なお、本実施形態では、光照射用基板1に、不要なユニット基板10を切り離すための切欠パターン23が形成されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、切欠パターン23は、必ずしも必須ではない。
ユニット基板10を互いに切り離し可能とするためには、ユニット基板10間に、切断用のスペースが設けられているとともに、光照射用基板1が、切断可能な材料や厚み等を有していればよい。
例えば、本実施形態では、上述したフレキシブル基板11の表面に、LEDチップ13を介してボンディングワイヤ14で接続された配線12からなる配線パターン29が、切断用のスペースを開けて、互いに離間して設けられていればよい。
また、本実施形態では、光照射用基板1の裏面に、切断予定領域25に面して絶縁テープ27が貼着されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、絶縁テープ27は、光照射用基板1の裏面に貼着されている必要は必ずしもなく、光照射用基板1を切断後に、光照射用基板1とは別に設けられた絶縁テープ27を用いて裏面配線19の切断面を保護する構成としても構わない。
〔実施形態2〕
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。
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の(a)は、本実施形態に係る光照射用基板1のユニット基板10間の境界(切断予定領域25)付近の表面模式図である。また、図7の(b)・(c)は、図7の(a)に示す光照射用基板1のユニット基板10間の境界付近の断面模式図であり、図7の(b)は、光照射用基板1の切断前の断面を示し、図7の(c)は、光照射用基板1の切断後の断面を示す。なお、図7の(c)では、図示の便宜上、裏面保護膜22の図示を省略している。
本実施形態に係る光照射用基板1は、切断予定領域25の構造の違いを除き、実施形態1に係る光照射用基板1と同じ構成を有している。
前述したように、裏面配線19の切断面が外部に露出しないことが望ましい。このため、実施形態1では、裏面配線19の切断面を、裏面保護膜22とは別に設けられた絶縁テープ27で覆ったが、本実施形態では、図7の(c)に示すように、裏面配線19の切断面が、上記フレキシブル基板11および裏面保護膜22の切断面よりも内側、つまり、外部接続部21側に位置するようにすることで、裏面保護膜22で覆われる構成とした。
具体的には、本実施形態では、図7の(a)・(b)に示すように、各ユニット基板10間の境界に、フレキシブル基板11を切断するためのミシン目状の切欠パターン23(第1切欠パターン)を形成すると共に、裏面配線19にのみ、該裏面配線19を切断するためのミシン目状の切欠パターン24(第2切欠パターン)を設けた。このとき、切欠パターン24は、切欠パターン23よりも上流側(外部接続部21側)に、切欠パターン23に面して形成した。
また、裏面配線19は、フレキシブル基板11上に、裏面配線接着層30を介して積層した。
そして、フレキシブル基板11の切断前に、切欠パターン24が形成された部分を折り曲げ、さらに引き伸ばすことで、裏面配線19を切断し、その後、残りの部分(フレキシブル基板11、裏面配線接着層30、裏面保護膜22)を切断した。
これにより、これらフレキシブル基板11、裏面配線接着層30、および裏面保護膜22の各切断面よりも裏面配線19の切断面が内側に位置することになり、裏面配線19の切断面が、裏面保護膜22により覆われる。なお、裏面保護膜22は、裏面配線接着層30の切断面が、裏面配線19の切断面よりも外側に位置することで、裏面配線接着層30によって、フレキシブル基板11上に接着固定される。
このように、本実施形態では、裏面配線19を覆う裏面保護膜22が、不要なユニット基板10を切り離した後に露出する裏面配線19の切断面を覆う絶縁部材として用いられる。
なお、この場合、切欠パターン23は、フレキシブル基板11、裏面配線接着層30、裏面保護膜22にのみ設けられていてもよく、フレキシブル基板11、裏面配線接着層30、裏面配線19、および裏面保護膜22に設けられていてもよい。
〔実施形態3〕
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。
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40の構成を示す表面模式図である。図9は、本実施形態に係る光照射用基板40の構成を示す裏面模式図である。図10の(a)・(b)は、本実施形態に係る光照射用基板40のユニット基板41間の境界付近の断面模式図であり、図10の(a)は、光照射用基板40の切断前の断面を示し、図10の(b)は、光照射用基板40の切断後の断面を示す。
(光照射用基板1の概略構成)
図8および図9に示すように、光照射用基板40は、互いに切り離し可能な複数のユニット基板41から構成されている。
図8および図9に示すように、光照射用基板40は、互いに切り離し可能な複数のユニット基板41から構成されている。
隣り合うユニット基板41同士の境界部は、光照射用基板40を切断するための切断予定領域45である。該切断予定領域45には、それぞれ、各ユニット基板41を切り離すための切欠パターン47が形成されている。すなわち、各ユニット基板10同士は、切断予定領域45を介して接続されている。
なお、図9および図10では、光照射用基板40が、ユニット基板41として、3枚のユニット基板41a〜41cを備えている場合を例に挙げて図示している。これらユニット基板41a〜41cを特に区別する必要がない場合、これらユニット基板41a〜41cを総称して、単に、ユニット基板41と称する。
光照射用基板40は、フレキシブル基板11、複数の配線12(第1配線)、複数のLEDチップ13(発光素子)、複数のボンディングワイヤ14、保護膜16、複数のLED保護樹脂ドーム15、複数の接続穴17と表裏配線接続部18、裏面配線48(第2配線)、外部接続部21、裏面保護膜22、複数の導電性テープ42、複数の保護シート43、および図示しない接続部シール、を備えている。
光照射用基板40およびユニット基板41の構造は、配線12および裏面配線48による配線パターン、並びに、切断予定領域45の構造を除けば、実施形態1と同じである。
光照射用基板40は、全ユニット基板41a〜41cにおけるLEDチップ13が全て直列接続されている点で、実施形態1と大きく異なる。
光照射用基板40では、図8に示すように全てのユニット基板41a〜41cの配線12が一列に接続されている。
具体的には、各ユニット基板41における各配線12は、LEDチップ13およびボンディングワイヤ14により一列に並べて接続された複数の配線12からなる配線パターン44が、各ユニット基板41を跨いで、蛇行状のパターンを形成するように、蛇行して配列されている。
また、図9に示すように、裏面配線48は、全てのユニット基板41a〜41c間を跨いで設けられている。裏面配線48は、以下の点を除けば、実施形態1に係る光照射用基板1における裏面配線19と同じである。
裏面配線48は、図9に示すように、アノード裏面配線48aとカソード裏面配線48bとを備えている。
アノード裏面配線48aは、アノード端子部51を備え、アノード外部接続部21aに接続される接続部として機能する。
一方、カソード裏面配線48bは、カソード端子部61と、電力供給線62とを備えている。
カソード端子部61は、カソード外部接続部21bに接続される接続部であり、該カソード裏面配線48bの一端部に設けられている。
電力供給線62は、カソード端子部61に接続されており、該カソード端子部61から最も下流側のユニット基板41cにおける表裏配線接続部18まで延設されている。電力供給線62は、全てのユニット基板41a〜41c間を跨いで設けられている。
初期状態において、図1および図2に示すように、外部接続部21に接続された、最も上流側のユニット基板41aと、最も下流側のユニット基板41cとには、配線パターン44の一方の端部と他方の端部とに対応して、それぞれ一対の表裏配線接続部18が設けられている。
図8および図9に示すように、配線パターン44の一方の端部に位置するLEDチップ13のアノード電極は、ボンディングワイヤ14により、ユニット基板41aに設けられた表裏配線接続部18を介して、アノード裏面配線48aのアノード端子部51に接続されている。一方、上記配線パターン44の他方の端部におけるLEDチップ13のカソード電極は、ボンディングワイヤ14により、ユニット基板41cに設けられた表裏配線接続部18を介して、カソード外部接続部21bとの接続部から全てのユニット基板41a〜41c間を跨いで設けられて伸びるカソード裏面配線48bに接続されている。
このような配線接続により、本実施形態では、全てのユニット基板41a〜41cにおける全てのLEDチップ13が直列接続される。各LEDチップ13には、裏面配線48および配線12を介して電力が供給される。
このように、本実施形態でも、実施形態1同様、フレキシブル基板11の裏面に、外部接続部21および配線12と接続され、配線12を介して外部接続部21から該外部接続部21が設けられていないユニット基板41のLEDチップ13に電力を供給する裏面配線48が、ユニット基板41間を跨いで設けられていることで、外部接続部21が設けられたユニット基板41a以外のユニット基板41を切断分離しても、光照射用基板として使用可能であり、患部の大きさに応じて、そのまま、もしくは、必要なサイズに切断して使用できる。このため、本実施形態でも、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態でも、裏面配線48および外部接続部21がフレキシブル基板11の裏面側に設けられていることで、治療時に光照射用基板1への電流供給手段が光照射を妨げることを、完全に防止できる。
しかも、本実施形態によれば、全てのLEDチップ13に同一電流を流すことができるため、ユニット基板41間の光照射強度を、比較的容易に、同一に保つことができる。
なお、上記構成とすることで、電源電圧が高くなると共に、導電性テープ42による接続は必ずしも低抵抗では無いため、直列抵抗が増え、一層高い電圧が必要になる。しかしながら、100mA〜200mAの電流では、150V程度の直流電源を準備することは難しくなく、全てのLEDチップ13に同一電流を流せるという利点の方が勝っている。
(切断予定領域45の構成)
光照射用基板40では、上述したように、配線パターン44および裏面配線48が、全てのユニット基板41a〜41c間を跨いで設けられていることで、ミシン目状の切欠パターン47が、切断予定領域45において、配線12および裏面配線48を横切るように設けられている。
光照射用基板40では、上述したように、配線パターン44および裏面配線48が、全てのユニット基板41a〜41c間を跨いで設けられていることで、ミシン目状の切欠パターン47が、切断予定領域45において、配線12および裏面配線48を横切るように設けられている。
このため、本実施形態では、光照射用基板40を切断する際に、裏面配線48と表側の配線12とが切り離されてしまう。
そこで、本実施形態では、図10の(a)に示すように、フレキシブル基板11の裏面側における、裏面保護膜22上に、切断予定領域45に面して、不要なユニット基板41を切り離した後に露出する配線12および裏面配線48の切断面を接続する導電部材を設けている。
具体的には、上記裏面保護膜22上における、平面視で、切断予定領域45における裏面配線48および配線12に面した領域に、上記導電部材として、粘着性の導電性テープ42を配置した。
導電性テープ42は、上記裏面保護膜22上に、その一部を折り曲げて貼着し、折り曲げたときに露出する、裏面保護膜22上に貼着されていない貼付面の一部を、保護シート43で保護した。
そして、図10の(b)に示すように、光照射用基板40の切断後に、保護シート43を剥がして、導電性テープ42で、裏面配線48の切断面と配線12の切断面とを接続することで、電流経路を確保した。
なお、電流経路を確保するためには、上述したように、光照射用基板40の切断時に、直列接続された各ユニット基板41の表側の配線12の末端と、裏面配線48とを、導電性テープ42等の導電部材で連結しさえすればよい。但し、導電性テープ42に電流を流す距離が長い程、電圧降下が大きくなり、電力消費量が増える。したがって、このような導電性テープ42の副作用を最小限に抑制するためには、各切断予定領域45において、表側の配線12と裏面配線48とが、平面視で同一位置に位置していることが望ましい。つまり、直列接続された各ユニット基板41の表側の配線12の末端は、フレキシブル基板11を介して裏面配線48と重畳して配置されていることが望ましい。
(実施例2)
上記光照射用基板40の効果を検証するために、実施例1と同様の実験を行った。この結果、実施例1と同様の効果が確認できた。
上記光照射用基板40の効果を検証するために、実施例1と同様の実験を行った。この結果、実施例1と同様の効果が確認できた。
(変形例)
なお、本実施形態では全てのLEDチップ13を直列接続した。しかしながら、LEDチップ13の数が多く、直列接続だけでは電源電圧が高くなり過ぎる場合等では、LEDチップ13の接続に、並列接続を併用しても構わない。その場合には、各配線12に同一電流が流れるように、配線12および裏面配線48による配線パターンを工夫する必要がある。
なお、本実施形態では全てのLEDチップ13を直列接続した。しかしながら、LEDチップ13の数が多く、直列接続だけでは電源電圧が高くなり過ぎる場合等では、LEDチップ13の接続に、並列接続を併用しても構わない。その場合には、各配線12に同一電流が流れるように、配線12および裏面配線48による配線パターンを工夫する必要がある。
〔まとめ〕
本発明の態様1にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、フレキシブル基板11を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板(ユニット基板10またはユニット基板41)を備え、上記フレキシブル基板11の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子(LEDチップ13)と第1配線(配線12)とを有し、上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部21(アノード外部接続部21a、カソード外部接続部21b)を少なくとも1つ有し、上記フレキシブル基板11における上記第1面とは反対側の第2面に、上記外部接続部21および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部21から該外部接続部21が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線(裏面配線19または裏面配線48)が、上記ユニット基板間を跨いで設けられている。
本発明の態様1にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、フレキシブル基板11を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板(ユニット基板10またはユニット基板41)を備え、上記フレキシブル基板11の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子(LEDチップ13)と第1配線(配線12)とを有し、上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部21(アノード外部接続部21a、カソード外部接続部21b)を少なくとも1つ有し、上記フレキシブル基板11における上記第1面とは反対側の第2面に、上記外部接続部21および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部21から該外部接続部21が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線(裏面配線19または裏面配線48)が、上記ユニット基板間を跨いで設けられている。
上記の構成によれば、フレキシブル基板11の第1面に設けられた発光素子を光源として使用することで、患部のみを覆って光照射することが可能であり、患者に対する拘束性が少なくし、患者に対する負担を最小限に抑制できる。また、腕や足のように湾曲面を有する患部にも好適に使用することができる。
また、上記の構成によれば、フレキシブル基板11の第2面に、外部接続部21および配線12と接続され、配線12を介して外部接続部21から該外部接続部21が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する裏面配線が、ユニット基板間を跨いで設けられていることで、外部接続部21が設けられたユニット基板(例えばユニット基板10aまたはユニット基板41a)以外のユニット基板を切断分離しても、光照射用基板として使用可能であり、患部の大きさに応じて、そのまま、もしくは、必要なサイズに切断して使用できる。
このため、上記の構成によれば、様々な形状やサイズを有する患部に対応するために、光照射用基板を1件ずつカスタムで作製する必要はなく、緊急の場合にも対応が可能であると共に、在庫を減らすこともできる。また、全てのユニット基板に外部接続部21を形成する必要はないことから、外部の電源への接続の手間を減らすことができるとともに、接続に必要な外部の電源の数も減らすことができる。
また、不要なユニット基板を切り落とすことで、使用しないユニット基板が発生するものの、切り落とすユニット基板には外部接続部21が設けられていないことから、安価にサイズ変更を行うことができる。
したがって、上記の構成によれば、コストを抑制しつつ、種々の大きさの疾患部の治療に対応でき、平坦では無い患部に対しても、ほぼ均一に光照射する事ができ、光照射による副作用を最小限に抑制しつつ、効率的で均一な光照射を実現することができ、患者や家族の負担を抑えた光治療効果を実現できる光照射用基板を提供することができる。
本発明の態様2にかかる光照射用基板1は、上記態様1において、上記第1配線は、上記ユニット基板10毎に独立して設けられており、上記第2配線(裏面配線19)は、互いに並列配置された複数の電力供給線52a〜52c・62a〜62cを有し、各上記電力供給線52a〜52c・62a〜62cは、上記第2配線における上記外部接続部21との接続部から、該電力供給線52a〜52c・62a〜62cによって電力を供給する発光素子が設けられたユニット基板10まで延設され、該ユニット基板10の第1配線にそれぞれ電気的に接続されており、上記第2配線は、上記外部接続部21が設けられたユニット基板10に設けられた発光素子と、上記外部接続部21が設けられていないユニット基板10に設けられた発光素子とを並列接続すると共に、各上記電力供給線52a〜52c・62a〜62cの抵抗値の差が20%以内であってもよい。
上記の構成によれば、態様1と同様の効果を得ることができるとともに、上記発光素子を並列接続することで、発光素子数が多い場合でも、電源電圧が高くなることを抑制することができる。
また、上記の構成とすれば、外部接続部21から各ユニット基板10への配線抵抗をほぼ等しくすることができ、各上記ユニット基板10の光照射強度をほぼ同一に保つことができる。
本発明の態様3にかかる光照射用基板1は、上記態様2において、各上記電力供給線52a〜52c・62a〜62cは、配線長が長いほど配線幅が大きく形成されていてもよい。
各電力供給線52a〜52c・62a〜62cの抵抗を等しくするには、各電力供給線52a〜52c・62a〜62cの材料を変更する方法もある。しかしながら、このように配線パターン毎に配線材料を変更することは、現実的には極めて困難である。また、通常、配線材料としては銅が使用されるが、例えば、銅と、銅より比抵抗が低い銀とを使い分けることは、コストアップに繋がるため、現実的ではない。
しかしながら、上記の構成とすれば、安価かつ容易に各電力供給線52a〜52c・62a〜62cの抵抗を等しくすることができる。
本発明の態様4にかかる光照射用基板1は、上記態様2または3において、各上記ユニット基板10間の境界(切断予定領域25)に面して、不要なユニット基板10を切り離した後に露出する上記第2配線(裏面配線19)の切断面を覆う絶縁部材(絶縁テープ27または裏面保護膜22)が設けられていてもよい。
光照射用基板1を各上記ユニット基板10間の境界で切断する場合、その切断面では、上記第2配線が露出することになる。しかしながら、上記の構成によれば、上記第2配線の切断面が露出しないので、誤って感電を起こす等の危険がなく、安全な光照射用基板1を提供することができる。
本発明の態様5にかかる光照射用基板1は、上記態様4において、上記絶縁部材は、貼付面の一部が保護シート28で保護された絶縁テープ27であってもよい。
上記の構成によれば、光照射用基板1の切断後に、保護シート28を剥がして、上記第2配線の切断面を絶縁テープ27で覆うことで、不要なユニット基板10を切り離した後の光照射用基板1において、容易に、上記第2配線の切断面が露出しないようにすることができる。
本発明の態様6にかかる光照射用基板1は、上記態様4において、上記絶縁部材は、上記第2配線を覆う保護膜(裏面保護膜22)であり、不要なユニット基板10を切り離した後に露出する上記第2配線の切断面が上記保護膜で覆われるように、各上記ユニット基板10間の境界に、上記フレキシブル基板11を切断するための第1切欠パターン(切欠パターン23)が形成されていると共に、上記第1切欠パターンよりも上記外部接続部21側に、上記第1切欠パターンに面して、上記第2配線を切断するための第2切欠パターン(切欠パターン24)が形成されていてもよい。
上記の構成によれば、不要なユニット基板10を切り離した後に露出する上記第2配線の切断面が、上記フレキシブル基板11および上記保護膜の切断面よりも上記外部接続部21側に位置することで、上記第2配線の切断面を覆うためだけの絶縁部材を別途設けることなく、上記第2配線の切断面を、該第2配線の保護のための保護膜で覆うことができる。
本発明の態様7にかかる光照射用基板40は、上記態様1において、全ての上記ユニット基板41の第1配線が一列に接続されていると共に、上記第2配線は、全ての上記ユニット基板41間を跨いで設けられており、全ての上記ユニット基板41の発光素子が直列接続されていてもよい。
上記の構成によれば、態様1と同様の効果を得ることができるとともに、上記発光素子を直列接続することで、全ての発光素子に同一電流を流すことができるため、ユニット基板41間の光照射強度を、比較的容易に、同一に保つことができる。
本発明の態様8にかかる光照射用基板40は、上記態様7において、上記第1配線と上記第2配線とは、各上記ユニット基板41間の境界において、上記フレキシブル基板11を介して互いに重畳して設けられていてもよい。
上記発光素子を直列接続した場合、不要なユニット基板41を切り離すことで、上記第1配線と上記第2配線とが切り離されることになるため、上記第1配線と上記第2配線とを導通させる必要がある。上記の構成によれば、上記第1配線と上記第2配線とを、最短経路で導通させることができるため、電流経路を確保するに際し、電圧降下が最小限に抑えることができ、電力消費量の増加を抑制することができる。
本発明の態様9にかかる光照射用基板40は、上記態様7または8において、各上記ユニット基板41間の境界に面して、不要なユニット基板41を切り離した後に露出する上記第1配線の切断面と上記第2配線の切断面とを接続する導電部材が設けられていてもよい。
上記の構成によれば、別途導電部材を準備することなく、備え付けの導電部材を用いて、上記第1配線の切断面と上記第2配線の切断面とを接続することができる。
本発明の態様10にかかる光照射用基板40は、上記態様9において、上記導電部材は、貼付面の一部が保護シート43で保護された導電性テープ42であってもよい。
上記の構成によれば、光照射用基板40の切断後に、保護シート43を剥がして、上記ユニット基板41間の境界において露出した上記第1配線の切断面と上記第2配線の切断面とを上記導電性テープ42で接続するだけで、容易に電流経路を確保することができる。
本発明の態様11にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、上記態様1〜5、7〜10の何れかにおいて、各上記ユニット基板(ユニット基板10またはユニット基板41)間の境界に、上記ユニット基板を切り離すための切欠パターン(切欠パターン23または切欠パターン47)が形成されていてもよい。
上記の構成によれば、上記ユニット基板を容易に切り離すことができる。
本発明の態様12にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、上記態様1〜11の何れかにおいて、上記外部接続部21は、当該光照射用基板の一方の端部に設けられていてもよい。
上記の構成によれば、上記一対の外部接続部21を、上記光照射用基板の一端側から取り出すことができる。
本発明の態様13にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、上記態様1〜12の何れかにおいて、各上記ユニット基板(ユニット基板10またはユニット基板41)の発光素子は、第1方向(X方向)および該第1方向に直交する第2方向(Y方向)に沿って2次元アレイ状に配置されており、上記第1方向に隣り合うユニット基板間の境界に面して互いに隣り合う発光素子の中心間の距離が、各上記ユニット基板内で上記第1方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の0.8〜2倍の範囲内であってもよい。
上記の構成によれば、上記第1方向に隣り合うユニット基板間の境界部分での照射強度の低下を一定範囲内に抑えることができるので、該ユニット基板間の境界部分で、光照射強度をほぼ均一に保つことができる。
本発明の態様14にかかる光照射用基板(光照射用基板1または光照射用基板40)は、上記態様1〜13の何れかにおいて、各上記ユニット基板(ユニット基板10またはユニット基板41)の発光素子は、第1方向および該第1方向に直交する第2方向に沿って2次元アレイ状に配置されており、各上記ユニット基板は、上記第1方向にのみ配列されており、上記ユニット基板の上記第2方向の縁部と、該縁部に面する発光素子の中心との間の距離2倍が、各上記ユニット基板内で上記第2方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の±20%の範囲内であってもよい。
上記の構成によれば、上記第2方向に上記光照射用基板を複数並べて設けた場合でも、上記第2方向に隣り合うユニット基板間の境界部分での照射強度の低下を一定範囲内に抑えることができ、該ユニット基板間の境界部分で、光照射強度をほぼ均一に保つことができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、人間や動物の皮膚の患部に光を照射する光照射用基板に好適に用いることができる。
1、1a、1b 光照射用基板
10、10a〜10c ユニット基板
11 フレキシブル基板
12 配線
13 LEDチップ(発光素子)
14 ボンディングワイヤ
15 LED保護樹脂ドーム
16 保護膜
17 接続穴
18 表裏配線接続部
19 裏面配線
19a アノード裏面配線
19b カソード裏面配線
21 外部接続部
21a アノード外部接続部
21b カソード外部接続部
22 裏面保護膜(絶縁部材)
23 切欠パターン(第1切欠パターン)
24 切欠パターン(第2切欠パターン)
25 切断予定領域
26 切断断面絶縁部
27 絶縁テープ(絶縁部材)
28 保護シート
29 配線パターン
30 裏面配線接着層
31 皮膚
32 患部
33 スペーサ
34 青紫光
39 LED
40 光照射用基板
41、41a〜41c ユニット基板
42 導電性テープ(導電部材)
43 保護シート
44 配線パターン
45 切断予定領域
47 切欠パターン
48 裏面配線
48a アノード裏面配線
48b カソード裏面配線
51 アノード端子部
52、52a〜52c、62、62a〜62c 電力供給線
61 カソード端子部
10、10a〜10c ユニット基板
11 フレキシブル基板
12 配線
13 LEDチップ(発光素子)
14 ボンディングワイヤ
15 LED保護樹脂ドーム
16 保護膜
17 接続穴
18 表裏配線接続部
19 裏面配線
19a アノード裏面配線
19b カソード裏面配線
21 外部接続部
21a アノード外部接続部
21b カソード外部接続部
22 裏面保護膜(絶縁部材)
23 切欠パターン(第1切欠パターン)
24 切欠パターン(第2切欠パターン)
25 切断予定領域
26 切断断面絶縁部
27 絶縁テープ(絶縁部材)
28 保護シート
29 配線パターン
30 裏面配線接着層
31 皮膚
32 患部
33 スペーサ
34 青紫光
39 LED
40 光照射用基板
41、41a〜41c ユニット基板
42 導電性テープ(導電部材)
43 保護シート
44 配線パターン
45 切断予定領域
47 切欠パターン
48 裏面配線
48a アノード裏面配線
48b カソード裏面配線
51 アノード端子部
52、52a〜52c、62、62a〜62c 電力供給線
61 カソード端子部
Claims (8)
- フレキシブル基板を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板を備え、
上記フレキシブル基板の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子と第1配線とを有し、
上記フレキシブル基板の上記第1面には、一定の厚さを有する透明なスペーサが配置されており、
上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部を少なくとも1つ有し、
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、上記外部接続部および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部から該外部接続部が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線が、上記ユニット基板間を跨いで設けられており、
上記第1配線は、上記ユニット基板毎に独立して設けられており、
上記第2配線は、互いに並列配置された複数の電力供給線を有し、
各上記電力供給線は、上記第2配線における上記外部接続部との接続部から、該電力供給線によって電力を供給する発光素子が設けられたユニット基板まで延設され、該ユニット基板の第1配線にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする光照射用基板。 - 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、T/Dは、2.0≧T/D≧0.8であることを特徴とする請求項1に記載の光照射用基板。
- フレキシブル基板を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板を備え、
上記フレキシブル基板の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子と第1配線とを有し、
上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部を少なくとも1つ有し、
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、上記外部接続部および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部から該外部接続部が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線が、上記ユニット基板間を跨いで設けられており、
上記第1配線は、上記ユニット基板毎に独立して設けられており、
上記第2配線は、互いに並列配置された複数の電力供給線を有し、
各上記電力供給線は、上記第2配線における上記外部接続部との接続部から、該電力供給線によって電力を供給する発光素子が設けられたユニット基板まで延設され、該ユニット基板の第1配線にそれぞれ電気的に接続されており、
各上記ユニット基板は、第1方向および該第1方向に直交する第2方向に沿って2次元状に配置されており、
上記第2配線は、上記外部接続部が設けられたユニット基板に設けられた発光素子と、上記外部接続部が設けられていないユニット基板に設けられた発光素子とを並列接続することを特徴とする光照射用基板。 - 各上記ユニット基板の発光素子は、上記第1方向および上記第2方向に沿って2次元アレイ状に配置されており、
上記第1方向に隣り合うユニット基板間の境界に面して互いに隣り合う発光素子の中心間の距離が、各上記ユニット基板内で上記第1方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の0.8〜2倍の範囲内であり、
上記第2方向に隣り合うユニット基板間の境界に面して互いに隣り合う発光素子の中心間の距離が、各上記ユニット基板内で上記第2方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の0.8〜2倍の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の光照射用基板。 - 各上記ユニット基板の発光素子は、上記第1方向および上記第2方向に沿って2次元アレイ状に配置されており、
当該光照射用基板の上記第1方向の縁部に配置されたユニット基板の上記第1方向の縁部と、該縁部に面する発光素子の中心との間の距離の2倍が、上記縁部のユニット基板内で上記第1方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の±20%の範囲内であり、
当該光照射用基板の上記第2方向の縁部に配置されたユニット基板の上記第2方向の縁部と、該縁部に面する発光素子の中心との間の距離の2倍が、上記縁部のユニット基板内で上記第2方向に互いに隣り合う発光素子の中心間の距離の±20%の範囲内であることを特徴とする請求項3または4に記載の光照射用基板。 - フレキシブル基板を有する互いに切り離し可能な複数のユニット基板を備え、
上記ユニット基板同士の境界部には、上記ユニット基板を切り離すための切欠パターンが形成されており、
上記フレキシブル基板の第1面に、上記ユニット基板毎に発光素子と第1配線とを有し、
上記ユニット基板のうち一部のユニット基板は、上記第1配線を介して上記発光素子に外部から電力を供給する一対の外部接続部を少なくとも1つ有し、
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、上記外部接続部および上記第1配線と接続され、上記第1配線を介して上記外部接続部から該外部接続部が設けられていないユニット基板の発光素子に電力を供給する第2配線が、上記ユニット基板間を跨いで設けられており、
上記第1配線は、上記ユニット基板毎に独立して設けられており、
上記第2配線は、互いに並列配置された複数の電力供給線を有し、
各上記電力供給線は、上記第2配線における上記外部接続部との接続部から、該電力供給線によって電力を供給する発光素子が設けられたユニット基板まで延設され、該ユニット基板の第1配線にそれぞれ電気的に接続されており、
上記第2配線は、上記外部接続部が設けられたユニット基板に設けられた発光素子と、上記外部接続部が設けられていないユニット基板に設けられた発光素子とを並列接続することを特徴とする光照射用基板。 - 上記切欠パターンは、上記フレキシブル基板と上記第2配線とに設けられていることを特徴とする請求項6に記載の光照射用基板。
- 上記切欠パターンは、ミシン目状であることを特徴とする請求項6または7に記載の光照射用基板。
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