JPS63111886A - 光ダイオ−ドを用いた癌治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘマトポルフィリン誘導体、フタロシアニン系
等の腫瘍に親和性のある光感受性物質を予め病巣部に吸
収・蓄積させておき、その部分忙発光ダイオード又はレ
ーザダイオード等の光ダイオード光を照射して癌病巣を
治療する癌治療装置に関する。

近年、レーザの医療分野への応用研究が活発に行われて
いる。その中で、癌の診断及び治療分野では、ヘマトポ
ルフィリン誘導体等の光感受性物質を予め胆癌患者に投
与し、腫瘍部に選択的に吸収・蓄積せしめた徒、該腫瘍
部にレーザ光を照射してレーザ光の励起によって光感受
性物質から生成されるスーパーオキシドアニオンラジカ
ル（・０わ。

過酸化水素（Ｈ１Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ
）あるいは−１項酸素（１０ｍ）等の酸化力で癌細胞を
殺傷する癌治療方法が注目されている。従来、この治療
方法に用いるレーザ光としてはアルヅン励起ダイレーザ
等の連続波が一般に良く知られている。

しかしながら、生体組織に対するレーザ光の透過特性は
生体組、嫌の深さに対して指数関数的に減衰するため、
前述のアルゴン励起ダイレーザ等の低出力連続光では患
部へのエネルギー侵達度が小さく、大きな癌病巣の治療
効果の点で問題があった。

従って、この分野では高出力且つエネルギー集中度の高
いレーザ光源の使用あるいけ開発に力点がおかれている
。例えば、特開昭５９−４０８６９号公報には連続波レ
ーザ光に代えてパルス状のレーザ光を用いる癌治療及び
靜断装置が開示されているが、この治療方法及び治療装
置はレーザ光エネルギーの病巣内部への侵達度を向上さ
せるという点で、今後の展開が期待される。ところで、
レーザ光源を用いる癌治療装置は、レーザ発光装置自体
が大仕掛けで高価であシ、保守管理向でも手間がか′＞
シ汎用性に欠け、また高エネルギー光源を追求するあま
り正常細胞まで殺傷する恐れもあるため、実用化に関し
ては多くの問題を内包している。

本発明者等は、上述の実情に鑑み鋭意検討の結果、腫Ｗ
ＩＫ親和性のある光感受性物質が予め吸収・蓄積されて
いる病巣部に照射する光源として光ダイオードを用い、
前記光感受性物質の励起方法を工夫すれば、レーザ光に
比べそのエネルギーが数十分の−乃至数万分の−という
極めて微弱なエネルギーである連続波の光ダイオード光
であっても癌治療を効率的に行い得ることを見出し、本
発明を完成するに至った。

即ち、上記知見に基づく本発明は、腫瘍に親和性のある
光感受性物質が予め吸収・蓄積されている病巣部に１治
僚のための光を照射し癌病巣の治療を行う装置であって
、前記治療のための光源として前記光感受性物質を基底
状態から高エネルギー準位の一重項状態に励起する光ダ
イオードと、前記−１項状態から遷移し三重現状態にあ
る光感受性物質の励起エネルギー単位を更に高エネルギ
ー準位に励起するための光ダイオードとで構成した光源
を備えていることを特徴とする光ダイオードを用いた癌
治療装置を提供する。

前記構成の本発明の癌治療装置は、レーザ光源を用いた
治療装置に比べ、コスト的にも安価であシ、全体として
小型化且つ軽量化され得る。従って、従来のレーザ光源
を用いた治療装置では患者が当該治療装置まで足を運ぶ
ことが不可欠であるのに対し、本発明装置では装置自体
を患者（患部）に近接させることができ臨床治療上多く
の利点を有する。

しかも、本発明は、光源として微弱なエネルギー線源が
用いられているために、誤操作（誤照射）に対する安全
性の点で優れている。また、治療効果においても、本発
明装置によれば、腫瘍細胞をその表面部から死滅・脱落
せしめるので、大きな腫瘍であっても近傍の正常組織に
悪い影響を及ぼすことなく深部まで根治させ得る特徴を
有する。

以下に、図面を参照して本発明を詳述する。

第１図に本発明による癌治療装置の基本回路図を示す。

電源部１としては、ＡＣ−ＤＣ変換器又は携帯を目的と
する場合にはバッテリー（ｖｉ池）等が用いられる０発
光部３は光ダイオード３ａ、３ｂからなり、これら２つ
の光ダイオードのうち一方が基底状態（Ｓｏ）にある光
感受性物質を一重項状態（Ｓｎ）に励起するためのもの
であシ、他方が前記一重項状態（Ｓｎ　）から遷移し、
三重現状態（Ｔ）にあるエネルギー準位を更に励起する
ためのものである。

光ダイオード３ａ、３ｂの数又は配列の仕方は目的の治
療部位、病巣の大きさ、その形状等に応じて任意に選択
し得る。回路部２け、過電流を保護及び制御するための
ものであって、保護抵抗等で構成される。

なお、第１図に示す基本回路に、必要に応じて発光部３
からの熱を奪うためのファン４等の付帯設備を配設し得
る。

第２図は本発明装置を用いる癌病巣治療の概念図である
。第２図において、１＃′ｉ前述の電源部及び過電流保
護部もしくは制御回路部を、３は発光部をそれぞれ示し
てお９％発光部３には複数個の光ダイオード３ａ、３ｂ
が配設されている。また、ＡＦｉ癌部位、Ｂはその周辺
部、Ｃは正常部をそれぞれ示している。

なお、治療に先立ってヘマトポルフィリン誘導体等の光
感受性物質を医薬上許容され得る希釈剤で希釈調整後、
患者に静注１燭所注入又は腹腔内投与等の手段で投与す
る。投与捗、数日間峰過すると光感受性物質は癌組織に
特異的に吸収・蓄積され、当該物質は、正常細胞には実
質的に存在しなくなる。

この時点で、本発明の癌治療装置によシ光ダイオード光
を病巣に照射し治療する。光ダイオード３ａ、３ｂは用
いられる光感受性物質の光吸収特性に応じ発光ダイオー
ドもしくはレーザダイオードを適宜選択する０例えば、
ヘマトポルフィリン誘導体（ＨｐＤ　：クィーンエリザ
ベスホスピタル製）でけＧａ　Ａｓ　Ｐよすなる６３Ｑ
　ｎｍ波長の発光ダイオードと、ＧａＰよりなる５９Ｑ
　ｎｍ波長の発光ダイオードとの組合せ等が好適である
。これら２棟の発光グイオード光を同時に病巣に照射す
ることによってヘマトポルフィリン誘導体の光化学反応
が格段と向上し、治療効果を高め得る。光感受性物質と
しては、その他フタロシアニン系を例示し得るが、これ
らに限定されるものではない。

第３図ａ及び第３図すに、本発明癌治療装置における発
光部３の具体例を示す。第３図ａは発光部３の平面図で
あり、第３図すはその断面図である。

第３図ａ及び第３図すにおいて、３ａ及び３ｂは異種の
波長の光ダイオードであって、通常の光ダイオードを加
工することなく使用し得るが、発光指向性を取り除くた
めに、第３図すにＤとして示されるように各光ダイオー
ドの先端部を欠削して加工してもよい。

第３図ａ及び第３図すに示す発光部構造体は、各種上皮
癌、乳癌等の癌治療を目的とするものであるが、発光部
構造体の形状、寸法等を変えることで食道癌、大腸、胃
等の消化器系腫瘍、或は喉頭癌等の体腔内の癌治療の目
的に供することもできる。

第４図に、体腔内用のアプリケーターの一例を示す。第
４図において、３ａ　＋３ｂは異種の光ダイオードを示
し、５は光ダイオードを囲繞する伸縮、拡張自在な材料
、例えば、シリコン製のゴム等からなるバルーンを示す
。バルーン５には光吸収性の少くない蒸留水、生理食塩
水、オリーブ油等の冷媒を導入・排出するための流路Ｅ
、Ｆが設けられている。バルーン５は光ダイオードの出
力増加、患部近傍の正常組織の火傷防止、アプリケータ
の患部への固定等の点で有利である。なお、冷媒流路を
光ダイオード構造体内部に設けるようにしてもよい。

次に１本発明の癌治療装置を用いた場合に得られる効果
について述べる。

この効果を確認するための試験方法は下記の通りである
。

〔試料調整〕

細胞濃度２Ｘ１０’個／−の８細胞（ＨｅＬａ　−８３
）液０．ＩＩＩｔを３５ｆｌｙのプラスチックシャーレ
に採取し、これに培地２−を入れ５％炭酸ガス雰囲気下
、３７℃の温度で４８時間培養した。用いた培地はＭＥ
Ｍ−イーグル培養液（ギブコ社製）に１０％濃度の血清
アルブミンと１００μ？／−濃度のカナマイシン（明治
製菓製）を添加したものである。培養後、上澄液を除去
し、次に２μり／ｄ１ｎ度のへマドポルフィリン誘導体
（ＩＩ、Ｄ：クイーンエリザベスホスピタル製）の入っ
た培養液２ｉを入れ、前記培養条件下で２時間培養した
。次いで培養後の上澄液をすて、ＭＥＭイーグル垢養液
２−を用いて細胞に吸収・蓄積されていないヘマトポル
フィリン誘導体を洗浄除去し、更に培地２−を添加して
試料を得た。

〔照射実験〕

第３図ａ及び第３図すに示す発光部構造体において、３
ａとして６３５ｎｍ波長の発光ダイオード（ＴＬＳ−１
５４：東芝製）５個と、３ｂとじて６９０ｎｍ波長の発
光ダイオード（ＴＬＲ−１４５：東芝製）４個とを組み
込んだ本発明の癌治療装置を用い、前記調整試料の上面
から８鑓の間隔を隔てた位置から、通電電流１８ｍＡの
出力で発光ダイオード光を照射し、照射時間と生存細胞
の割合を調べた。

また、比較のために、３ａ及び３ｂ双方とも６３５ｎｍ
波長の発光ダイオードを用い、この発光ダイオード９個
を組み込んだ発光部構造体を製作し、上述の試験方法と
同様にして比較試験を行った。

なお、上述の試験において、試料の温度上昇を防止する
ために、発光面と試料との間には強制空冷ダクトを配設
し、ダクトの出入口の温度差を０．４℃以下に保持した
。

第１表に本発明装置を用いた試験と比較例における、照
射時間とコントロール群（無照射）に対する各群の生存
細胞の割合（チ）との関係を示す。

第１表 第１表に示した結果を点綴すると第５図に示す２つの曲
線が得られる。

第５図において、縦軸はコントロール群（無照射）に対
する各群の生存細胞の割合（％）を、横軸は照射時間（
Ｈｒ）を示す。

第５図から、本発明装置の有効性が立証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による癌治療装置の基本回路図、第４図
は本発明装置における発光部の別の具体例を示す図及び
第５図は光ダイオード光照射時間と生存細胞の割合との
関係を示す図である。 １・・・・・・電源部、　　　２・・・・・・回路部、
３・・・・・・発光部、　　　３ａ　ｒ　３ｂ・・・・
・・光ダイオ−ｒ。 ５・・・・・・バルーン、　　　　Ｅ、Ｆ・・・・・・
冷媒流路。 代理人ブ；・１上　中　　　イ、ｊ　　　　二第　５０ ゼゼ評１吟側（Ｈｒ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め吸収・蓄積され
   ている病巣部に、治療のための光を照射し癌病巣の治療
   を行う装置であつて、前記治療のための光源として前記
   光感受性物質を基底状態から高エネルギー準位の一重項
   状態に励起する光ダイオードと、前記一重項状態から遷
   移し三重項状態にある光感受性物質の励起エネルギー準
   位を更に高エネルギー準位に励起するための光ダイオー
   ドで構成した光源を備えていることを特徴とする光ダイ
   オードを用いた癌治療装置。