WO2020174547A1 - 光線力学治療装置 - Google Patents

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WO2020174547A1
WO2020174547A1 PCT/JP2019/007128 JP2019007128W WO2020174547A1 WO 2020174547 A1 WO2020174547 A1 WO 2020174547A1 JP 2019007128 W JP2019007128 W JP 2019007128W WO 2020174547 A1 WO2020174547 A1 WO 2020174547A1
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WO
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light
photodetector
group
light emitting
photodynamic therapy
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PCT/JP2019/007128
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English (en)
French (fr)
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新平 梶原
史人 菊地
Original Assignee
大塚電子株式会社
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    • A61M1/3681—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits by irradiation
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    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes

Definitions

  • the present invention relates to a photodynamic therapy device.
  • a photodynamic therapy device includes a light intensity distribution control unit that determines currents that drive a plurality of LEDs so that the intensity distribution of light detected by a photodetector falls within an appropriate range.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize a compact photodynamic therapy device that can correctly detect the light amount of a light source with a limited number of photodetectors.
  • a photodynamic therapy device configured according to a light emitting unit including a plurality of light sources each belonging to one of a plurality of groups, and an amount of light received from one or more of the light sources.
  • a photodetector that outputs an electric signal
  • a light emission control unit that sequentially emits light from the plurality of light sources for each group, a distance coefficient related to a distance between the one or more light sources belonging to each group and the photodetector, Based on the value of the electrical signal output by the photodetector in response to the light from one or more light sources belonging to the group, and the group light amount regarding the light amount of the one or more light emitting elements belonging to each group.
  • a calculation unit that calculates a value.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the main body of the photodynamic therapy device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the cartridge according to the embodiment. It is a left side view showing an internal structure of a case by omitting a left side board.
  • It is a circuit block diagram of a photodynamic therapy device concerning an embodiment. It is a flow chart which shows an example of the control method of the photodynamic therapy unit concerning an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of photodynamic therapy according to the present embodiment.
  • the patient 4 is a hematological cancer patient and has tumor cells 5.
  • aminolevulinic acid (5-aminolevulinic acid: 5-ALA), which has oral absorbability, is administered to patient 4
  • aminolevulinic acid is a photosensitizer, protoporphyrin IX, in the process of heme biosynthesis in intracellular mitochondria.
  • ProtoporphyrinIX:PpIX is metabolized.
  • Protoporphyrin IX has the property of accumulating in mitochondria in a tumor cell-specific manner, and therefore is accumulated in tumor cells 5 of patient 4.
  • the circulatory organ of the patient 4 is connected to the photodynamic therapy apparatus 100 of this embodiment via the blood circuit 6 and the irradiation blood circuit 7.
  • the blood of the patient 4 contains tumor cells 5 in which protoporphyrin IX is accumulated, and the blood is circulated by the extracorporeal circulation pump 8 connected to the blood circuit 6 and the blood circuit 6 and the irradiation blood circuit.
  • the photodynamic therapy apparatus 100 is irradiated with light in a wavelength range (for example, near 410 nm, around 500 to 650 nm) that can be absorbed by protoporphyrin IX
  • protoporphyrin IX contained in blood is in an excited singlet state.
  • Protoporphyrin IX returns from the excited singlet state to the ground state via the excited triplet state.
  • the oxygen that has absorbed the energy at that time becomes singlet oxygen, which can destroy or affect the tumor cells 5 in the blood.
  • the light-irradiated blood is returned to the circulatory organ of the patient 4 through the irradiation blood circuit 7 and the blood circuit 6 by the action of the extracorporeal circulation pump 8.
  • protoporphyrin IX was used as an example of the photosensitizer, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the patient 4 is a hematological cancer patient and has tumor cells 5.
  • the subject of the present disclosure is not limited to the tumor cells 5 and the photosensitizer is accumulated in blood. Any undesired components of may be the subject of this disclosure.
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the main body of the photodynamic therapy device 100 of this embodiment.
  • the main body of the photodynamic therapy apparatus 100 of the present embodiment includes a cartridge 10 and a housing 50 that houses the cartridge 10.
  • the housing 50 is in the shape of a thin box, has light emitting portions including an LED light source on its inner surface, and has a left side plate 50L and a right side plate 50R facing each other.
  • the opening provided on the front surface of the housing 50 is closed by a lid (not shown) to prevent light leakage.
  • the upper plate 52U covers the upper part of the housing 50, and the lower plate 52B covers the lower part.
  • the back surface is covered with a back plate (not shown).
  • the cartridge 10 includes a cover 10a, which is formed of a translucent member and has a handle on the front surface.
  • FIG. 3 is an external perspective view showing the internal structure of the cartridge 10 of this embodiment.
  • FIG. 3 shows the cartridge 10 with the cover 10a removed.
  • the cartridge 10 includes a hollow cylindrical winding core 20 having left and right flat surfaces facing each other, and a tube 30 arranged so as to circulate the side surface of the winding core 20. Both the winding core 20 and the tube 30 are made of a light-transmissive material.
  • the cartridge 10 is housed inside the housing 50 with its left side surface facing the inner surface of the left side plate 50L of the housing 50 and its right side surface facing the inner surface of the right side plate 50R of the housing 50. The light from the light emitting portion is efficiently received on both sides.
  • the cartridge 10 is disposable for each patient.
  • the photodynamic therapy apparatus 100 includes a main body shown in the same figure, and a control unit 150 shown in FIG. 5 and the like.
  • FIG. 4 is a left side view of the housing 50, in which the left side plate 50L is removed to show the internal structure of the housing 50.
  • the photodetector 120X is attached to the upper surface of the bottom plate 52B of the housing 50, and the photodetector 120Y is also attached to the lower surface of the upper plate 52U.
  • the photodetector 120X includes photodetection elements 121B, 121C, and 121F. These photodetection elements 121B, 121C, and 121F are arranged in this order from the rear side of the housing 50 on a line located at the left-right center of the housing 50. They are arranged side by side.
  • the distance between the photodetector element 121B and the photodetector element 121C is equal to the distance between the photodetector element 121F and the photodetector element 121C.
  • each of the photodetector elements 121B, 121C, and 121F is attached so that the photodetection direction is directly above.
  • the photodetector 120Y also includes photodetection elements 121B, 121C, and 121F, and these photodetection elements 121B, 121C, and 121F are located on the line located at the left-right center of the housing 50 from the back side of the housing 50. They are arranged in this order.
  • the distance between the photodetector element 121B and the photodetector element 121C is equal to the distance between the photodetector element 121F and the photodetector element 121C.
  • each of the photodetection elements 121B, 121C, and 121F is attached so that the photodetection direction thereof is directed directly below.
  • the photodetector element 121B of the photodetector 121X is located in the detection direction of the photodetector element 121B of the photodetector 121Y, that is, in the front direction.
  • the photodetector 121C of the photodetector 121Y is located, and in the detection direction of the photodetector 121F of the photodetector 121Y, that is, in the front.
  • the photodetector element 121F of the photodetector 121X is located. That is, the photodetector elements 121B face each other, the photodetector elements 121C face each other, and the photodetector elements 121F face each other.
  • the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 are arranged in this order from bottom to top in the detection direction of the photodetectors 120X and 120Y, that is, in the vertical direction in the drawing. ..
  • the light emitting element substrate 111-1 to 111-9 constitutes a light emitting portion 112.
  • Each of the light emitting element substrates 111 is in the shape of a horizontally long rectangular flat plate and has the same shape and structure.
  • the surface of the light emitting element substrate 111 faces the inside of the housing 50 such that its longitudinal direction coincides with the front-back direction of the housing 50. Thus, it is attached to the right side plate 50R.
  • a plurality of light sources 110 are mounted in a matrix. Specifically, a large number of light sources are arranged in a plurality of rows (three rows in the figure) in the detection direction of the photodetectors 120X and 120Y and in a plurality of columns (21 rows in the figure) in the intersecting direction orthogonal to the detection directions. 110 is mounted. The light emission direction of each light source 110 is perpendicular to the surface of the light emitting element substrate 111 and faces the cartridge 10.
  • Each light source 110 includes an LED light-emitting element and a light-collecting element (light-collecting lens) that covers the light-emitting portion, and the intensity of the emitted light is in the front direction of the light-emitting element substrate 111. It becomes maximum in the direction perpendicular to the surface of, and the strength becomes smaller as it deviates from it.
  • the light sources 110 mounted on the light-emitting element substrate 111 are arranged symmetrically with respect to the longitudinal centerline in each light-emitting element substrate 111. There is. For example, in the figure, the light source 110 in the 11th row is arranged on the center line of the light emitting element substrate 111 in the longitudinal direction.
  • the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 are arranged so that the vertical intervals are equal, and the positions in the front-rear direction are aligned with the right side plate 50L. Further, the center lines of the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 in the longitudinal direction are all aligned with the line connecting the photodetecting elements 121C and 121C (the line extending in the detecting direction).
  • the distance between the photodetector 120X and the light emitting element substrate 111-1 is equal to the distance between the photodetector 120Y and the light emitting element substrate 111-9.
  • the distance between the photo-detecting element 121B and the photo-detecting element 121C and the distance between the photo-detecting element 121F and the photo-detecting element 121C are both 4 times the width of the light source 110 mounted on each light-emitting element substrate 111 in the row direction. It's a little over a fraction Light from the light source 110 provided near the front end in the row direction mainly enters the photodetector element 121F, and light from the light source 110 provided near the rear end in the row direction mainly enters the photodetector element 121B. The light from the light source 110 provided near the center in the row direction mainly enters the photodetector element 121C.
  • the left side plate 50L is also provided with the light emitting section 112 in the same manner, and its relative position with respect to the photodetectors 120X and 120Y is the same as the light emitting section 112 of the right side plate 50L.
  • the light sources 110 mounted on the left and right light emitting element substrates 111, 111 arranged at the same height form one group, and in the light quantity check mode, the left and right light sources are emitted.
  • the unit 112 controls the light sources 110 to emit light for each group.
  • the light emitting element substrate 111-n of the left side plate 50L is turned on
  • the light emitting element substrate 111-n of the right side plate 50R is also turned on, and the light from both substrates is simultaneously received by the photodetector 120X or 120Y.
  • the light sources 110 mounted on the light emitting element substrates 111 of the same height of the left and right light emitting units 112 are referred to as “light sources 110 belonging to a group”, and the light emitting element substrates 111 having the same height are referred to as “the light emitting elements of the group”. It may be expressed as "substrate 111".
  • Guide rails 53 extending in the front-rear direction are provided at the upper and lower ends of the left side plate 50L and the right and left side plates 50R, and the cartridge 10 is inserted into the housing 50 along the guide rails 53.
  • the left side surface of the cartridge 10 faces the light emitting portion 112 provided on the inner surface of the left side plate 50L of the housing 50
  • the right side surface of the cartridge 10 is provided on the inner surface of the right side plate 50R of the housing 50.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram of the photodynamic therapy apparatus 100 of this embodiment.
  • the photodynamic therapy apparatus 100 of the present embodiment includes the above-mentioned light emitting units 112 and 112, the above-described photodetectors 120X and 120Y, and a control unit 150.
  • the photodynamic therapy device 100 also includes a power supply device 170, a display device 180, and a speaker 190 in addition to the above.
  • the photodetectors 120X and 120Y include photodetection elements 121F, 121C, and 121B, respectively, and these detection elements receive the light emitted from the light source 110 and output an electric signal according to the amount of received light.
  • the electric signal is, for example, an analog voltage signal, and a higher voltage is output from each of the photodetector elements 121F, 121C, 121B as the amount of received light increases.
  • the electric signals thus output are input to the A/D conversion circuit 130, and the A/D conversion circuit 130 converts them into digital values.
  • the digital values are input to the control unit 150.
  • this digital value is referred to as "original light amount value".
  • the control unit 150 includes a CPU 151 and a memory 152 and has a function as a computer.
  • the CPU 151 controls each unit of the photodynamic therapy apparatus 100 according to a built-in program and also functions as a “calculation unit” according to the present disclosure, and calculates a group light amount value, a total light amount value, and the like as described later.
  • the control unit 150 is connected to a light emission control unit 160 having a built-in switching circuit, and the control unit 150 sends a command to the light emission control unit 160 according to a built-in program to cause each of the light sources 110 of the light emission units 112, 112. Light up. Specifically, in the treatment mode, all the light sources 110 of the light emitting units 112, 112 are turned on.
  • the light sources 110 of the light emitting units 112 and 112 are sequentially issued for each group.
  • a digital value indicating the amount of light from the light emitting element substrate 111, that is, an original light receiving value is stored in the memory 152.
  • the memory 152 stores a built-in program and reserves a work area for the CPU 151.
  • the built-in program may be installed, for example, by connecting to a personal computer by a communication unit (not shown), or may be installed from an external storage medium such as a semiconductor memory.
  • the light emission control unit 160 supplies the power supply voltage supplied from the power supply device 170 to the light emitting units 112, 112 in accordance with the instruction sent from the control unit 150. Particularly in the light amount check mode, the light emission control unit 160 selectively supplies the light emitting units 112 and 112 to any one of the light emitting element substrates 111-1 to 111-9. For example, when the switching timing is received from the control unit 150 as the command, the power supply voltage is supplied to the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 in a predetermined order. Alternatively, when the designation of any of the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 is received from the control unit 150 as the instruction, the power supply voltage is supplied to the designated light emitting element substrate 111.
  • the light emission control unit 160 may adjust the light amount of the light emitting element substrate 111 designated by the command in the treatment mode according to the command from the control unit 150. For example, when the power supply voltage is supplied to each light emitting element substrate 111, the light amount can be adjusted by changing the duty ratio thereof.
  • An analog command signal is included in the command from the control unit 150, and the light amount can be adjusted by changing the current for lighting the light emitting element in proportion to the analog signal.
  • the control unit 150 saves the original light-receiving value that is associated with 111 in advance in the memory 152.
  • the light sources 110 are arranged on each light emitting element substrate 111 also in the intersecting direction, and the light receiving sensitivities of the light detecting elements 120F, 120C, and 120B included in the light detectors 120X and 120Y are maximum in the front direction. Has angle characteristics.
  • each light emitting element substrate 111 is associated with one of the photodetectors 120X and 120Y that is farther from it.
  • the light emitting element substrates 111-1 to 111-4 are associated with the photodetector 120Y
  • the light emitting element substrates 111-6 to 111-9 are associated with the photodetector 120X. Since the light emitting element substrate 111-5 is equidistant from the photodetectors 120X and 120Y, it may be associated with either one.
  • each light source 110 mounted on the light emitting element substrate 111 comes closer to the detection direction (direction of maximum light receiving sensitivity, that is, front direction) of each photodetecting element 121F, 121C, 121B.
  • the light from the light source 110 is detected with higher sensitivity by each of the light detection elements 121F, 121C, 121B.
  • the photodetectors 120X and 120Y can accurately detect the increase or decrease in the light amount of each light source 110.
  • the light sources 110 are arranged in each light emitting element substrate 111 also in the intersecting direction, and one light detection element 121C alone does not necessarily emit light from all the light sources 110 mounted on each light emitting element substrate 111. Light cannot be detected sufficiently. Therefore, the photodetectors 120X and 120Y include not only the photodetector element 121C, but also photodetector elements 121F and 121B that are provided separately in the intersecting direction. These photo-detecting elements 121F and 121B can receive a larger amount of light from the light source 110 mounted on the ends of each light-emitting element substrate 111 in the intersecting direction than the photo-detecting element 121C.
  • the value indicating the light amount from the light sources 110 belonging to the same group is obtained by weighting and combining the original received light values obtained by the light detecting elements 121F, 121C, and 121B. Is calculated. Accordingly, it is possible to obtain the original group light amount value that sufficiently reflects the light amounts from all the light sources 110 mounted on the light emitting element substrates 111, 111 of the same group.
  • the relative angles of the light source 110 groups belonging to the same group based on the detection direction (front direction) of the photodetector element 121F are the light source 110 groups belonging to the same group based on the detection direction of the photodetector element 121C. Is different from the relative angle of.
  • the photo-detecting element 121C is arranged at the center of the intersecting direction which is the arrangement direction of the light sources 110 mounted on the light-emitting element substrates 111 of the same group, while the photo-detecting element 121F is arranged on one side of the intersecting direction. This is because they are arranged close to each other.
  • the relative angles of the light source 110 groups belonging to the same group based on the detection direction (front direction) of the light detection element 121B are in the same group based on the detection direction (front direction) of the light detection element 121C. It is different from the relative angle of the belonging light source 110 group. Therefore, of the light emitted from the light sources 110 belonging to the same group, the number of the light sources 110 that can be sufficiently received by the photodetection element 121C is the number of light sources 110 that can be sufficiently received by the photodetection element 121F and the photodetection element 121C. Different from the number.
  • the coefficient according to the relative angle of the group that is, the relative angle coefficient ⁇ is set in advance.
  • the relative angle coefficient ⁇ of the photodetector element 121C is always 1. This is because all the light emitting element substrates 111 are always in front of the light detecting element 121C.
  • the relative angle coefficient ⁇ of the photodetectors 121F and 121B is always a value greater than 1. This is because the photodetector elements 121F and 121B can receive light with a smaller number of light sources 110 than the photodetector element 121C with high sensitivity.
  • the relative angle coefficient ⁇ of the photodetecting elements 121F and 121B may be the same value. This is because the relative angles of the light source 110 groups that are in the light detection symmetry with respect to the detection directions of the light detection elements 121F and 121B are the same, and the number of light sources 110 that can sufficiently receive light is the same.
  • the relative angle coefficient ⁇ of the light detection elements 121F and 121B differs depending on the positions of the light emitting element substrates 111, 111 that are the light emission sources when they detect the light amount. That is, when the photodetectors 120X and 120Y detect light from the light emitting element substrates 111, 111 of a closer group, the value of the relative angular coefficient ⁇ of the photodetectors 121F and 121B deviates from 1 relatively greatly. .. On the other hand, when the photodetectors 120X and 120Y detect light from the light emitting element substrates 111 in the farther group, the value of the relative angle coefficient ⁇ of the photodetecting elements 121F and 121B approaches 1.
  • the control unit 150 stores, for example, the relative position coefficient ⁇ of the light detection elements 121F and 121B in advance in association with the positions of the light emitting element substrates 111 and 111, that is, the position (height) of the group.
  • a normal light source 110 (a light amount satisfies a standard) is mounted on all the light emitting element substrates 111, and the light from the light emitting element substrates 111 of each group is previously detected by the photodetector 120X or It can be obtained by measuring with 120Y.
  • the light sources 110 of the light emitting element substrates 111 and 111 of each group are caused to emit light, and the light detecting elements 121C and 121F obtain original light amount values. Then, the ratio of the original light quantity value obtained by the light detection element 121F to the original light quantity value obtained by the light detection element 121C may be set as the relative angular coefficient ⁇ corresponding to the position of the light emitting element substrate 111.
  • the control unit 150 stores the relative angle coefficient ⁇ associated with the position of the group. Read from 152. Then, the read relative angle coefficient ⁇ is respectively multiplied by the original light amount values obtained from the photodetecting elements 121F and 121B. As a result, normalized light amount values are obtained for the photodetectors 121F and 121B. Also, the sum or average value of these normalized light amount values and the original light amount value from the photodetector element 121C is calculated, and this value is set as the original group light amount value.
  • This original group light amount value is a value indicating the amount of light from all the light sources 110 mounted on the light emitting element substrates 111, 111 of the same group.
  • the original light amount values from the photodetecting elements 121F, 121C, 121B are weighted and combined to calculate the original group light amount value of each group, whereby the light sources 110 arranged in the intersecting direction are calculated. Even if a part of the light amount is reduced, the control unit 150 can appropriately detect that.
  • the distance from each of the light emitting element substrates 111-1 to 111-5 to the photodetector 120Y is different. Specifically, the light emitting element substrate 111-1 is farthest from the photodetector 120Y, and the light emitting element substrate 111-5 is closest to the photodetector 120Y. Similarly, the distance from each of the light emitting element substrates 111-6 to 111-9 to the photodetector 120X is different. Then, the longer the distance to the light emitting element substrate 111, the smaller the original group light amount value calculated based on the original light amount value obtained by the photodetector 120X or 120Y.
  • the distance from the photodetector 120X to the light emitting element substrates 111-6 to 111-9, and the light detector 120Y to the light emitting element substrates 111-1 to 111-9 is used.
  • the value of the distance coefficient ⁇ increases as the distance from the photodetector 120 or 120Y to the light emitting element substrate 111 increases.
  • the distance coefficient ⁇ is obtained by mounting a normal light source 110 (a light amount satisfies a standard) on all the light emitting element substrates 111 and measuring the light amounts from the light emitting element substrates 111 of each group in advance by using the photodetectors 120X and 120Y. It is possible to obtain it by doing so.
  • the light source 110 of the light emitting element substrates 111 and 111 of each group is made to emit light, the original group light amount value of each group is calculated as described above, and the original group light amount value of the specific group is compared with the original group light amount value of the other group.
  • the ratio of the group light amount values may be the distance coefficient ⁇ of those groups.
  • the distance coefficient ⁇ of that group becomes 1, and the distance coefficient ⁇ of the other groups becomes a smaller value. ..
  • the distance coefficient ⁇ thus obtained is stored in the memory 152 in association with the group. It should be noted that the distance coefficient ⁇ applied when the light amount of the light emitting element substrates 111-1 and 111-1 is detected by the photodetector 120Y is the light amount of the light emitting element substrates 111-9 and 111-9 by the photodetector 120X. It is equal to the distance coefficient ⁇ applied when detecting. This is because the distance between the photodetector 120Y and the light emitting element substrates 111-1 and 111-1 is equal to the distance between the photodetector 120X and the light emitting element substrates 111-9 and 111-9.
  • the distance coefficient ⁇ stored in the memory 152 may be partially omitted according to the relative positions of the photodetectors 120X and 120Y and the respective light emitting element substrates 111.
  • the control unit 150 multiplies the original group light amount value of each group by the distance coefficient ⁇ of the group, and thereby obtains the normalized group light amount value.
  • the control unit 150 calculates the total light amount value of the light emitting units 112 and 112, that is, the total light amount value by calculating the sum or average of the normalized group light amount values. Using this total light amount value, the control unit 150 determines whether or not the light emitting units 112, 112 emit light with an appropriate light amount.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a control method of the photodynamic therapy apparatus 100 according to this embodiment.
  • the photodynamic therapy device 100 is operated in the light amount check mode, and is operated in the treatment mode according to the result.
  • the CPU 151 of the control unit 150 starts the operation of the light amount check mode, and causes the light emission control unit 160 to selectively cause the light emitting element substrates 111-1 and 111-1 of the first group to emit light (S01).
  • the CPU 151 acquires the original light amount value by the photodetector 120Y and the A/D conversion circuit 130, and temporarily stores it in the memory 152 in association with the first group.
  • a total of three original light amount values obtained from each of the photodetector element 121F and the photodetector elements 121C and 121B are temporarily stored (S03).
  • the light emitting element substrates 111-2 and 111-2 of the second group are caused to emit light (S03).
  • the CPU 151 acquires the three original light amount values by the photodetector 120Y and the A/D conversion circuit 130, and temporarily stores them in the memory 152 in association with the second group (S04).
  • the light emitting element substrates 111-3 and 111-3 of the third group to the light emitting element substrates 111-5 and 111-5 of the fifth group are sequentially made to emit light in a similar manner and associated with each group.
  • the memory 152 temporarily stores the three original light intensity values.
  • the CPU 151 of the control unit 150 uses the light emission control unit 160 to selectively cause the light emitting element substrates 111-6 and 111-6 of the sixth group to emit light (S05). Subsequently, the CPU 151 obtains the three original light amount values by the photodetector 120Y and the A/D conversion circuit 130, and temporarily stores them in the memory 152 in association with the sixth group (S06). Thereafter, in the same manner, the light emitting element substrates 111-7 and 111-7 of the seventh group and the light emitting element substrates 1111-8 and 111-8 of the eighth group are sequentially made to emit light, and three light emitting element substrates are stored in the memory 152 in association with each group. The original light intensity value is temporarily stored.
  • the light emitting element substrates 111-9 and 111-9 of the ninth group are caused to emit light (S07).
  • the CPU 151 obtains the three original light amount values by the photodetector 120Y and the A/D conversion circuit 130, and temporarily stores them in the memory 152 in association with the ninth group (S08).
  • the CPU 151 sends a stop command to the light emission control unit 160 to stop the light emission of the light emitting units 112, 112 (S09).
  • the CPU 151 which is an arithmetic unit, reads out three original light intensity values temporarily stored in the memory 152 in association with each group. Further, the relative angle coefficient ⁇ and the distance coefficient ⁇ stored in advance in the memory 152 in association with the group are read out. First, the three original light amount values are weighted and combined using the relative angle coefficient ⁇ to calculate the original group light amount value. Further, the normalized group light amount value is calculated by multiplying the original group light amount value by the distance coefficient ⁇ (S10).
  • the CPU 151 which is a calculation unit, calculates the sum total value or the average value of the light amount values of each group thus calculated (S11).
  • the CPU 151 determines whether or not the total value or the average value is within the reference range (S12). If the total value or the average value is within the reference range, the treatment mode is started, and the display device 180 and the speaker 190 are started. Is used to notify the user that treatment is being performed, and a command is sent to the light emission control unit 160 to cause all the light emitting element substrates 111 of the light emitting units 112 and 112 to emit light to start treatment (S13). .. On the contrary, if the total value or the average value is not within the reference range, the error is notified using the display device 180 and the speaker 190 without starting the treatment (S14).
  • the CPU 151 may display that the treatment is being performed by the CPU 151 in S13, or the CPU 151 may display the occurrence of an error in the display panel in S14.
  • the display device 180 includes the normal lamp 181 and the abnormal lamp 182
  • the CPU 151 may turn on the normal lamp 181 in S13
  • the CPU 151 may turn on the abnormal lamp 182 in S14.
  • the photodynamic therapy device 100 even when there is a light amount change in a part of the light source 110 of the light emitting units 112, 112, it can be detected appropriately, and the photodynamic therapy is appropriately performed. be able to. That is, even if all the light emitting units 112, 112 are made to emit light and the amount of light is detected by the photodetectors 120X, 120Y, among the light sources 110 included in the light emitting units 112, 112, the photodetectors 120X, 120Y. Since the influence of the light source 110 at a place near to is relatively strong, even if the light amount of the light source 110 at a place far from the photodetectors 120X and 120Y changes, it cannot be detected appropriately.
  • the light sources 110 included in the light emitting units 112 and 112 are grouped according to the distances from the photodetectors 120X and 120Y, and the light sources 110 emit light for each group. Then, the light amount is measured by the photodetector 120X or 120Y for each group to obtain the original group light amount value. Further, the above-described distance coefficient ⁇ is used to normalize the original group light amount value of each group, and the sum or average value thereof is set as the total light amount value of the light emitting units 112, 112 as a whole.
  • the number of photodetectors 120X and 120Y can be reduced, and there is no need to scan the photodetectors 120X and 120Y with respect to the light emitting units 112 and 112. realizable.
  • the two light emitting units 112 and 112 are provided so as to sandwich the cartridge 10 from the left and right, but the light emitting unit 112 may be one, or three or more.
  • the photodynamic therapy apparatus 100 is provided with the upper and lower two photodetectors 120X and 120Y, and the light amount from each light emitting element substrate 111 is measured by either of the photodetectors 120X and 120Y.
  • only one of the photodetectors 120X and 120Y may be provided, and the light amount from each light emitting element substrate 111 may be measured by one photodetector.
  • the photodetectors 120X and 120Y include the photodetector elements 121F, 121C and 121B, respectively, and the original group light amount value is calculated by weighted synthesis of the three original light amount values acquired by them.
  • the photodetector element 120X or 120Y may include two photodetector elements or four or more photodetector elements, and the original group light quantity value may be calculated by weighted synthesis of a plurality of original light quantity values acquired by them. ..
  • the photodetector element 120X or 120Y may include only one photodetector element, and the original light amount value obtained by the photodetector element 120X or 120Y may be used as it is as the original group light amount value.
  • the light sources 110 mounted on the light emitting element substrates 111 of the same height belong to the same group, but the way of dividing the groups is not limited to this.
  • the plurality of light sources 110 are mounted on the light emitting element substrate 111 in a matrix, only the light sources 110 arranged in the row direction among the light sources 110 mounted on the light emitting element substrate 111 are included in one group. It may belong.
  • the light sources 110 arranged at the same height in the row direction also belong to the same group. You may belong.
  • each light source 110 may be composed of a plurality of light emitting elements.
  • the treatment is not started as an error, but the light amount of the light emitting units 112 and 112 is adjusted so that the total light amount value falls within the reference range.
  • the total light amount value can be set within the reference range by adjusting the duty ratio thereof.
  • the group light amount value and the total light amount are output in units of the output signals of the photodetectors 120X and 12Y, which are multiplied by a predetermined conversion coefficient to determine the brightness of the light source such as lux, lumen, and candela. You may convert into the general unit shown. Alternatively, the distance coefficient ⁇ or the relative angle ⁇ may include a conversion coefficient into such a general unit.

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Abstract

限られた個数の光検出器により発光素子の光量を正しく検出できるコンパクトな光線力学治療装置を実現する。本開示の光線力学治療装置は、複数のグループのいずれかにそれぞれ属する複数の光源（１１０）を備える発光部（１１２，１１２）と、１以上の前記光源（１１０）からの光の受光量に応じた電気信号を出力する光検出器（１２０Ｘ，１２０Ｙ）と、前記複数の光源（１１０）を前記グループ毎に順次発光させる発光制御部（１６０）と、前記各グループに属する１以上の前記光源（１１０）と前記光検出器（１２０Ｘ，１２０Ｙ）との距離に関する距離係数と、該グループに属する１以上の前記光源からの光に応じて前記光検出器（１２０Ｘ，１２０Ｙ）により出力される前記電気信号の値と、に基づいて、前記各グループに属する１以上の前記光源の光量に関するグループ光量値を算出する演算部（１５１）と、を含む。

Description

光線力学治療装置
　本発明は、光線力学治療装置に関する。
　下記特許文献１においては、患部を治療する特定波長の発光ピークを有する光を発する複数のマトリクス状に配列されたＬＥＤと、この複数のＬＥＤの光の強度の分布を検出する光検出器と、光検出器によって検出される光の強度の分布が適切な範囲に収まるように、複数のＬＥＤを駆動する電流を決定する光強度分布制御部と、を備える光線力学治療装置が開示されている。
特開２０１８－６５０５８号公報
　しかし、従来の光線力学治療装置では、マトリクス状に発光素子が配列されてなる光源の光量を正しく検出するためには、同様にマトリクス状に配列された光センサを光検出器として用いるか、或いは１つの光センサを光源に対して走査させる光検出器を用いることが必要となり、装置のコンパクト化が困難であるという問題があった。
　本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、限られた個数の光検出器により光源の光量を正しく検出できるコンパクトな光線力学治療装置を実現することにある。
　上記課題を解決するために、本開示に係る光線力学治療装置は、複数のグループのいずれかにそれぞれ属する複数の光源を備える発光部と、１以上の前記光源からの光の受光量に応じた電気信号を出力する光検出器と、前記複数の光源を前記グループ毎に順次発光させる発光制御部と、前記各グループに属する１以上の前記光源と前記光検出器との距離に関する距離係数と、該グループに属する１以上の前記光源からの光に応じて前記光検出器により出力される前記電気信号の値と、に基づいて、前記各グループに属する１以上の前記発光素子の光量に関するグループ光量値を算出する演算部と、を含む。
実施形態に係る光線力学治療の概要を示す模式図である。 実施形態に係る光線力学治療装置の本体の外観斜視図である。 実施形態に係るカートリッジの内部構造を示す斜視図である。 左側板を省略することで筐体の内部構造を示す左側面図である。 実施形態に係る光線力学治療装置の回路ブロック図である。 実施形態に係る光線力学治療装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
　本開示における実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
　図１は、本実施形態に係る光線力学治療の概要を示す模式図である。図１に示す例では、患者４が血液がん患者であり、腫瘍細胞５を有する例を示す。患者４に経口吸収性を有するアミノレブリン酸（5-aminolevulinic acid: 5-ALA）を投与すると、細胞内ミトコンドリアにてヘムが生合成される過程において、アミノレブリン酸が、光感受性物質であるプロトポルフィリンIX（protoporphyrin IX: PpIX）に代謝される。プロトポルフィリンIXは、腫瘍細胞特異的にミトコンドリア内に蓄積する特性を有するため、患者４の腫瘍細胞５に蓄積される。
　患者４の循環器は、血液回路６、照射用血液回路７を介して、本実施形態の光線力学治療装置１００に接続されている。患者４の血液には、プロトポルフィリンIXが蓄積された腫瘍細胞５が含まれており、当該血液が、血液回路６に接続された体外循環ポンプ８の働きにより、血液回路６、照射用血液回路７を介して本開示の光線力学治療装置１００に流入する。光線力学治療装置１００において、プロトポルフィリンIXが吸収しうる波長領域（例えば、４１０ｎｍ付近、５００～６５０ｎｍ付近）の光が照射されると、血液に含まれるプロトポルフィリンIXが励起一重項状態となる。プロトポルフィリンIXは、励起一重項状態から励起三重項状態を経て基底状態に戻る。その際のエネルギーを吸収した酸素が一重項酸素となり、血液中の腫瘍細胞５を破壊し、又は影響を与えることができる。
　光照射が行われた血液は、照射用血液回路７、血液回路６を介し、体外循環ポンプ８の働きにより、患者４の循環器に戻される。
　なお、上記例においては、光感受性物質の一例として、プロトポルフィリンIXを用いたが、本開示はそれに限定されない。また、上記例においては、患者４が血液がん患者であり、腫瘍細胞５を有する例を示したが、本開示の対象は腫瘍細胞５に限定されず、光感受性物質が蓄積される血液中の望ましくない成分であれば、本開示の対象となり得る。
　図２は、本実施形態の光線力学治療装置１００の本体を示す外観斜視図である。同図に示すように、本実施形態の光線力学治療装置１００の本体は、カートリッジ１０と、カートリッジ１０を収納する筐体５０と、を含む。筐体５０は薄型箱状であり、ＬＥＤ光源を含む発光部をそれぞれ内面に備え、互いに対向する左側板５０Ｌ及び右側板５０Ｒを備えている。筐体５０の前面に設けられた開口は、図示しない蓋により閉塞され、光漏れが防止される。筐体５０の上部は上板５２Ｕが、下部は底板５２Ｂがそれぞれ覆っている。また、裏面は図示しない背板が覆っている。背板には複数のファン５４が設けられており、上記発光部から発せられる熱を外部に強制排出するようになっている。なお、前面開口に設けられる蓋には吸気口が設けられてよい。カートリッジ１０はカバー１０ａを含んでおり、このカバー１０ａは透光性部材により形成され、前面にハンドルを備えている。
　図３は、本実施形態のカートリッジ１０の内部構造を示す外観斜視図である。同図は、カバー１０ａを取り外してカートリッジ１０を示したものである。同図に示すように、カートリッジ１０は、互いに対向する左右の平坦面を備えた中空筒状の巻き芯２０と、巻き芯２０の側面を周回するよう配置されたチューブ３０と、を含む。巻き芯２０もチューブ３０も、それぞれ透光性の材料により形成されている。カートリッジ１０は、その左側面が筐体５０の左側板５０Ｌの内面に対向し、その右側面が筐体５０の右側板５０Ｒの内面に対向するようにして、筐体５０内部に収容され、左右両面で効率よく上記発光部からの光を受けるようにされている。なお、カートリッジ１０は患者ごとに使い捨てられる。また、光線力学治療装置１００は、同図に示される本体の他、図５に示される制御部１５０等を含んでいる。
　図４は、筐体５０の左側面図であり、ここでは筐体５０の内部構造を示すために左側板５０Ｌが取り外されている。同図に示すように、筐体５０の底板５２Ｂの上面には光検出器１２０Ｘが取り付けられ、上板５２Ｕの下面にも光検出器１２０Ｙが取り付けられている。光検出器１２０Ｘは光検出素子１２１Ｂ，１２１Ｃ及び１２１Ｆを含んでおり、これら光検出素子１２１Ｂ、１２１Ｃ及び１２１Ｆは筐体５０の左右中心に位置する線上において、筐体５０の奥側からこの順で並ぶように配置されている。また、光検出素子１２１Ｂと光検出素子１２１Ｃとの距離は、光検出素子１２１Ｆと光検出素子１２１Ｃとの距離と等しい。また、光検出素子１２１Ｂ、１２１Ｃ及び１２１Ｆは、いずれもその光検出方向が真上を向くように取り付けられている。
　光検出器１２０Ｙも、同様に光検出素子１２１Ｂ，１２１Ｃ及び１２１Ｆを含んでおり、これら光検出素子１２１Ｂ、１２１Ｃ及び１２１Ｆは筐体５０の左右中心に位置する線上において、筐体５０の奥側からこの順で並ぶように配置されている。また、光検出素子１２１Ｂと光検出素子１２１Ｃとの距離は、光検出素子１２１Ｆと光検出素子１２１Ｃとの距離と等しい。また、光検出素子１２１Ｂ、１２１Ｃ及び１２１Ｆは、いずれもその光検出方向が真下を向くように取り付けられている。そして、光検出器１２１Ｙの光検出素子１２１Ｂの検出方向、すなわち正面には光検出器１２１Ｘの光検出素子１２１Ｂが位置する。同様に、光検出器１２１Ｙの光検出素子１２１Ｃの検出方向、すなわち正面には光検出器１２１Ｘの光検出素子１２１Ｃが位置し、光検出器１２１Ｙの光検出素子１２１Ｆの検出方向、すなわち正面には光検出器１２１Ｘの光検出素子１２１Ｆが位置する。すなわち、光検出素子１２１Ｂ同士が向き合い、光検出素子１２１Ｃ同士が向き合い、光検出素子１２１Ｆ同士が向き合うようになっている。
　筐体５０の右側板５０Ｒの内面には、光検出器１２０Ｘ、１２０Ｙの検出方向、すなわち図中上下方向に発光素子基板１１１－１～１１１－９がこの順で下から上に配列されている。これら発光素子基板１１１－１～１１１－９により発光部１１２が構成されている。発光素子基板１１１は、いずれも横長矩形の平板状であって、同一の形状及び構造であり、その長手方向が筐体５０の前後方向に一致するように、また表面が筐体５０内側を向くように、右側板５０Ｒに取り付けられている。発光素子基板１１１の表面には複数の光源１１０（ここでは発光素子であるの単体ＬＥＤ素子）がマトリクス状に実装されている。具体的には、光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙの検出方向に複数行（同図では３行）、同検出方向に直交する交差方向に複数列（同図では２１列）となるよう、多数の光源１１０が実装されている。また、各光源１１０の光の出射方向は発光素子基板１１１の表面に対して垂直であり、カートリッジ１０を向いている。なお、各光源１１０は、ＬＥＤ発光素子及びその発光部分を覆う集光素子（集光レンズ）からなっており、出射される光の強度は、集光素子の正面方向である、発光素子基板１１１の表面に対して垂直な方向で最大となり、そこから外れるに従って強度は小さくなる。但し、各光源１１０は集光素子を備えなくてもさらに、各発光素子基板１１１において、長手方向の中心線に対して、該発光素子基板１１１に実装されている光源１１０は対称に配置されている。例えば、同図では発光素子基板１１１の長手方向の中心線上に１１行目の光源１１０が配置されている。
　発光素子基板１１１－１～１１１－９は、上下方向の間隔が等しくなるよう配置されており、またいずれも前後方向の位置が右側板５０Ｌに対して揃っている。また、発光素子基板１１１－１～１１１－９の長手方向の中心線はいずれも、上述した光検出素子１２１Ｃ，１２１Ｃを結ぶ線（検出方向に伸びる線）と一致するようになっている。
　さらに、光検出器１２０Ｘと発光素子基板１１１－１との距離は、光検出器１２０Ｙと発光素子基板１１１－９との距離と等しい。また、光検出素子１２１Ｂと光検出素子１２１Ｃとの距離、及び光検出素子１２１Ｆと光検出素子１２１Ｃと距離は、いずれも各発光素子基板１１１に実装される光源１１０の行方向の幅の例えば４分の１強である。光検出素子１２１Ｆには行方向における前端寄りに設けられた光源１１０の光が主に入射し、光検出素子１２１Ｂには行方向における後端寄りに設けられた光源１１０の光が主に入射し、光検出素子１２１Ｃには行方向における中央付近に設けられた光源１１０の光が主に入射する。
　左側板５０Ｌにも同様にして発光部１１２が設けられ、その光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙに対する相対的位置は、右側板５０Ｌの発光部１１２と同一である。後述するように、本実施形態では、同じ高さに配置された左右の発光素子基板１１１，１１１に実装されている光源１１０が１つのグループをなしており、光量チェックモードにおいては、左右の発光部１１２は、グループ毎に光源１１０を発光させるよう制御している。すなわち、左側板５０Ｌの発光素子基板１１１－ｎが点灯する際には、右側板５０Ｒの発光素子基板１１１－ｎも点灯し、両基板からの光を光検出器１２０Ｘ又は１２０Ｙが同時に受光する。以下では、左右の発光部１１２の同じ高さの発光素子基板１１１に実装されている光源１１０を「グループに属する光源１１０」と記し、また同じ高さの発光素子基板１１１を「グループの発光素子基板１１１」と表現する場合がある。
　左側板５０Ｌの上下端部、右側板５０Ｒの上下端部には前後方向に延伸するガイドレール５３が設けられており、このガイドレール５３に沿ってカートリッジ１０が筐体５０内に挿入される。その結果、カートリッジ１０の左側面が筐体５０の左側板５０Ｌの内面に設けられた発光部１１２に対向し、カートリッジ１０の右側面が筐体５０の右側板５０Ｒの内面に設けられた発光部１１２に対向する。こうして、図３に示されるチューブ３０を流れる血液に光が効率よく照射される。当該血液中には、光感受性物質が含まれており、発光部１１２からの光照射により、上述したとおり一重項酸素が発生し、血液中の望ましくない成分を破壊し、又は影響を与えることができる。
　図５は、本実施形態の光線力学治療装置１００の回路ブロック図である。同図に示すように、本実施形態の光線力学治療装置１００は、上述した発光部１１２，１１２と、上述した光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙと、制御部１５０と、を含む。光線力学治療装置１００は、この他にも電源装置１７０、表示装置１８０、スピーカ１９０を含む。
　光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙは、光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂをそれぞれ含んでおり、それら検出素子は光源１１０から出射された光を受け、その受光量に応じた電気信号を出力する。電気信号は、例えばアナログ電圧信号であり、受光量が大きくなるほど高い電圧が光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂからそれぞれ出力される。こうして出力される電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路１３０に入力され、Ａ／Ｄ変換回路１３０はそれらをデジタル値に変換する。それらデジタル値は制御部１５０に入力される。以下、このデジタル値を「オリジナル光量値」という。
　制御部１５０は、ＣＰＵ１５１及びメモリ１５２を備え、コンピュータとしての機能を有している。ＣＰＵ１５１は、内蔵プログラムに従って、光線力学治療装置１００の各部を制御するとともに、本開示に係る「演算部」としても機能し、後述するようにグループ光量値や総光量値などの演算を行う。制御部１５０は、スイッチング回路を内蔵する発光制御部１６０に接続されており、制御部１５０は、内蔵プログラムに従って発光制御部１６０に指令を送出することにより、発光部１１２，１１２のそれぞれの光源１１０を発光させる。具体的には、治療モードでは、発光部１１２，１１２のすべての光源１１０を点灯させる。また、光量チェックモードでは、発光部１１２，１１２のそれぞれの光源１１０をグループ毎に順次発行させる。光量チェックモードでは、各発光部１１２の発光素子基板１１１が点灯するごとに、それら発光素子基板１１１からの光の光量を示すデジタル値、すなわちオリジナル受光値をメモリ１５２に保存する。その他、メモリ１５２は、内蔵プログラムを記憶したり、ＣＰＵ１５１の作業領域を確保したりする。なお、内蔵プログラムは、例えば図示しない通信部によりパーソナルコンピュータと接続してインストールされてもよいし、半導体メモリなどの外部記憶媒体からインストールされてもよい。
　発光制御部１６０は、制御部１５０から送出される指令に従って、電源装置１７０から供給される電源電圧を発光部１１２，１１２に供給する。特に光量チェックモードでは、発光制御部１６０は、発光部１１２，１１２のそれぞれにおいて、発光素子基板１１１－１～１１１－９のいずれかに選択的に供給する。例えば、切替タイミングを上記指令として制御部１５０から受ける場合には、事前に定められた順序で発光素子基板１１１－１～１１１－９に電源電圧を供給する。或いは、発光素子基板１１１－１～１１１－９のいずれかの指定を上記指令として制御部１５０から受ける場合には、指定された発光素子基板１１１に電源電圧を供給する。なお、発光制御部１６０は、治療モードにおいて、制御部１５０からの指令に従って、指令により指定された発光素子基板１１１の光量を調整するようにしてもよい。例えば、各発光素子基板１１１に電源電圧を供給する際に、そのデューティー比を変更することで光量を調整できる。制御部１５０からの指令の中にアナログ指令信号が含まれ、そのアナログ信号に比例して発光素子を点灯する電流を変化させることで光量を調整できる。
　光量チェックモードでは、制御部１５０から送出される指令に従って、各発光部１１２において選択された発光素子基板１１１が点灯した場合、光検出器１２０Ｘ又は１２０Ｙのうち、それら選択された発光素子基板１１１，１１１に予め対応づけられている方のオリジナル受光値を、制御部１５０がメモリ１５２に保存する。各発光素子基板１１１には、交差方向にも光源１１０が配列されており、また光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙに含まれる光検出素子１２０Ｆ，１２０Ｃ，１２０Ｂのそれぞれの受光感度は正面方向を最大とする角度特性がある。すなわち、正面方向で受光感度は最大となり、同方向から外れるにつれて受光感度は低くなる。そこで本実施形態では、特に、各発光素子基板１１１には、光検出器１２０Ｘ又は１２０Ｙのうち、それから遠い方を対応づけている。具体的には、発光素子基板１１１－１～１１１－４は光検出器１２０Ｙに対応づけられ、発光素子基板１１１－６～１１１－９は光検出器１２０Ｘに対応づけれる。発光素子基板１１１－５は、光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙに対して等距離であるから、どちらに対応づけられてもよい。ここでは、一例として光検出器１２０Ｙに対応づけられることとする。このようにすることで発光素子基板１１１に実装されている各光源１１０が、各光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂの検出方向（最大受光感度の向き、すなわち正面方向）に近づくことになり、各光源１１０からの光が、光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂのそれぞれにより、より感度高く検出されるようになる。この結果、光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙは、各光源１１０の光量の増減を的確に検出できるようになる。
　また、上述のように各発光素子基板１１１には交差方向にも光源１１０が配列されており、１つの光検出素子１２１Ｃだけでは、必ずしも各発光素子基板１１１に実装されたすべての光源１１０からの光を十分に検出することができない。そこで、光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙは、光検出素子１２１Ｃのみならず、上記交差方向に離間して設けられた光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂを備えている。これら光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂは、光検出素子１２１Ｃに比して、各発光素子基板１１１における交差方向の端部に実装された光源１１０の光をより多く受光できる。本実施形態では、光検出素子１２１Ｆ、光検出素子１２１Ｃ及び光検出素子１２１Ｂにより得られるオリジナル受光値を重み付け合成することにより、同じグループに属する光源１１０からの光量を示す値、すなわちオリジナルグループ光量値を計算している。これにより、同じグループの発光素子基板１１１，１１１に実装されたすべての光源１１０からの光量を十分に反映したオリジナルグループ光量値を得ることができる。
　ここで、光検出素子１２１Ｆの検出方向（正面方向）を基準とした、同じグループに属する光源１１０群の相対角度は、光検出素子１２１Ｃの検出方向を基準とした、同じグループに属する光源１１０群の相対角度とは異なる。光検出素子１２１Ｃは、同じグループの発光素子基板１１１に実装された光源１１０の配列方向である交差方向の中央に配置されているのに対して、光検出素子１２１Ｆは、交差方向の一方側に寄って配置されているからである。同様に、光検出素子１２１Ｂの検出方向（正面方向）を基準とした、同じグループに属する光源１１０群の相対角度は、光検出素子１２１Ｃの検出方向（正面方向）を基準とした、同じグループに属する光源１１０群の相対角度とは異なる。このため、同じグループに属する光源１１０から出射される光のうち、光検出素子１２１Ｃにより十分に受光可能な光源１１０の数は、光検出素子１２１Ｆや光検出素子１２１Ｃにより十分に受光可能な光源１１０の数とは異なる。
　そこで本実施形態では、各光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂから得られるオリジナル光量値を正規化するために、光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂの検出方向を基準とした、同じグループに属する光源１１０群の相対角度に応じた係数、すなわち相対角度係数βを事前に設定している。ここでは、光検出素子１２１Ｃの相対角度係数βは常に１とする。すべての発光素子基板１１１は、光検出素子１２１Ｃに対して常に正面にあるからである。一方、光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対角度係数βは、常に１よりも大きな値となる。光検出素子１２１Ｆや１２１Ｂは、光検出素子１２１Ｃよりも少数の光源１１０の光しか感度よく受光できないからである。
　ここで、光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対角度係数βは同じ値でよい。光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの検出方向に対する、光の検出対称となる光源１１０群の相対角度は同じであり、それらにより十分に受光可能な光源１１０の数は同じだからである。
　光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対角度係数βは、それらが光量を検出する際の光の出射元である発光素子基板１１１，１１１の位置に応じて異なる。すなわち、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙが、より近いグループの発光素子基板１１１，１１１からの光を検出する場合には、光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対角度係数βの値は１から比較的大きく離れる。これに比して、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙが、より遠いグループの発光素子基板１１１からの光を検出する場合には、光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対角度係数βの値は１に近づく。発光素子基板１１１，１１１が遠くなれば、光検出素子１２１Ｃとの相対角度の差は小さくなり、光検出素子１２１Ｆや光検出素子１２１Ｂにより十分に受光可能な光源１１０の数は、光検出素子１２１Ｃにより十分に受光可能な光源１１０の数に近づくからである。そこで、制御部１５０は、例えば光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂの相対位置係数βを、発光素子基板１１１，１１１の位置、すなわちグループの位置（高さ）に関連づけて事前に記憶している。
　なお、相対角度係数βの値は、すべての発光素子基板１１１に正常な（光量が基準を満たす）光源１１０を実装し、各グループの発光素子基板１１１からの光を、予め光検出器１２０Ｘや１２０Ｙを用いて測定しておくことにより、得ることが可能である。例えば、各グループの発光素子基板１１１，１１１の光源１１０を発光させ、光検出素子１２１Ｃと光検出素子１２１Ｆとでそれぞれオリジナル光量値を取得する。そして、光検出素子１２１Ｃにより得られたオリジナル光量値に対する、光検出素子１２１Ｆにより得られたオリジナル光量値の比を、その発光素子基板１１１の位置に対応する相対角度係数βとしてよい。
　あるグループの発光素子基板１１１，１１１が発光し、そのオリジナル光量値が光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ及び１２１Ｂにより得られると、制御部１５０は、そのグループの位置に関連づけられた相対角度係数βをメモリ１５２から読みだす。そして、読みだした相対角度係数βを光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂから得られたオリジナル光量値にそれぞれ乗算する。これにより、光検出素子１２１Ｆ及び１２１Ｂに関して、正規化された光量値を得る。また、これら正規化された光量値と、光検出素子１２１Ｃからのオリジナル光量値との和又は平均値を計算し、この値をオリジナルグループ光量値とする。このオリジナルグループ光量値は、同じグループの発光素子基板１１１，１１１に実装されたすべての光源１１０からの光量の大きさを示す値である。
　このような相対角度係数βを用いて、光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂからのオリジナル光量値を重み付け合成して、各グループのオリジナルグループ光量値を算出することにより、交差方向に並ぶ光源１１０のうち一部に光量低下が生じた際にも、制御部１５０は適切にそのことを検知できるようになる。
　なお、発光素子基板１１１－１～１１１－５のそれぞれから光検出器１２０Ｙまでの距離は異なる。具体的には、発光素子基板１１１－１が光検出器１２０Ｙから一番遠く、発光素子基板１１１－５が光検出器１２０Ｙに一番近い。同様に、発光素子基板１１１－６～１１１－９のそれぞれから光検出器１２０Ｘまでの距離は異なる。そして、発光素子基板１１１までの距離が遠いほど、光検出器１２０Ｘ又は１２０Ｙにより得られるオリジナル光量値に基づいて計算されるオリジナルグループ光量値は小さな値となってしまう。そこで、本実施形態では、オリジナルグループ光量値を正規化するため、光検出器１２０Ｘから発光素子基板１１１－６～１１１－９までの距離や、光検出器１２０Ｙから発光素子基板１１１－１～１１１－５までの距離に関する距離係数αを用いている。距離係数αは、光検出器１２０又は１２０Ｙから発光素子基板１１１までの距離が離れるほど、値が大きくなる。
　距離係数αは、すべての発光素子基板１１１に正常な（光量が基準を満たす）光源１１０を実装し、各グループの発光素子基板１１１からの光量を、予め光検出器１２０Ｘや１２０Ｙを用いて測定しておくことにより、得ることが可能である。例えば、各グループの発光素子基板１１１，１１１の光源１１０を発光させ、それぞれのグループのオリジナルグループ光量値を上述のようにして計算し、特定のグループのオリジナルグループ光量値に対する、他のグループのオリジナルグループ光量値の比を、それらのグループの距離係数αとしてよい。例えば特定のグループとして光検出器１２０Ｙから最も遠い発光素子基板１１１－１，１１１－１を選ぶと、そのグループの距離係数αは１となり、他のグループの距離係数αはそれより小さな値となる。
　こうして得られる距離係数αは、グループに関連づけてメモリ１５２に記憶される。なお、光検出器１２０Ｙにより発光素子基板１１１－１，１１１－１の光量を検出する際に適用される距離係数αは、光検出器１２０Ｘにより発光素子基板１１１－９，１１１－９の光量を検出する際に適用される距離係数αと等しい。光検出器１２０Ｙと発光素子基板１１１－１，１１１－１との距離は、光検出器１２０Ｘと発光素子基板１１１－９，１１１－９との距離と等しいからである。同様に、光検出器１２０Ｘと光検出器１２０Ｙとで、等距離のグループの発光素子基板１１１からの光を検出する場合には、同じ距離係数αが適用される。そこで、光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙと各発光素子基板１１１の相対位置に従って、メモリ１５２に記憶される距離係数αを一部省略してもよい。
　制御部１５０は、各グループのオリジナルグループ光量値に、そのグループの距離係数αを乗算し、それにより正規化されたグループ光量値を得る。制御部１５０では、正規化されたグループ光量値の総和又は平均値を算出することにより、発光部１１２，１１２全体での光量値、すなわち総光量値を算出している。この総光量値を用いて、制御部１５０は発光部１１２，１１２が適正光量で発光するか否かを判定する。
　図６は、本実施形態に係る光線力学治療装置１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。同図においては光線力学治療装置１００を光量チェックモードで動作させ、その結果に応じて治療モードで動作させる。まず、制御部１５０のＣＰＵ１５１は、光量チェックモードの動作を開始し、発光制御部１６０を用いて第１グループの発光素子基板１１１－１，１１１－１を選択的に発光させる（Ｓ０１）。続いて、ＣＰＵ１５１は、光検出器１２０Ｙ及びＡ／Ｄ変換回路１３０によりオリジナル光量値を取得し、第１グループに関連づけてメモリ１５２に一時記憶する。ここでは、光検出素子１２１Ｆ，光検出素子１２１Ｃ及び１２１Ｂのそれぞれから得られる、合計３つのオリジナル光量値が一時記憶される（Ｓ０３）。次に、第２グループの発光素子基板１１１－２，１１１－２を発光させる（Ｓ０３）。続いて、ＣＰＵ１５１は、光検出器１２０Ｙ及びＡ／Ｄ変換回路１３０により３つのオリジナル光量値を取得し、第２グループに関連づけてメモリ１５２に一時記憶する（Ｓ０４）。その後、同様にして、第３グループの発光素子基板１１１－３，１１１－３から、第５グループの発光素子基板１１１－５，１１１－５まで、同様にして順次発光させ、各グループに関連づけてメモリ１５２に３つのオリジナル光量値を一時記憶する。
　次に、制御部１５０のＣＰＵ１５１は、発光制御部１６０を用いて第６グループの発光素子基板１１１－６，１１１－６を選択的に発光させる（Ｓ０５）。続いて、ＣＰＵ１５１は、光検出器１２０Ｙ及びＡ／Ｄ変換回路１３０により３つのオリジナル光量値を取得し、第６グループに関連づけてメモリ１５２に一時記憶する（Ｓ０６）。その後、同様にして、第７グループの発光素子基板１１１－７，１１１－７及び第８グループの発光素子基板１１１１－８，１１１－８を順次発光させ、各グループに関連づけてメモリ１５２に３つのオリジナル光量値を一時記憶する。最後に、第９グループの発光素子基板１１１－９，１１１－９を発光させる（Ｓ０７）。そして、ＣＰＵ１５１は、光検出器１２０Ｙ及びＡ／Ｄ変換回路１３０により３つのオリジナル光量値を取得し、第９グループに関連づけてメモリ１５２に一時記憶する（Ｓ０８）。そして、ＣＰＵ１５１は発光制御部１６０に停止指令を送信して発光部１１２，１１２の発光を停止させる（Ｓ０９）。
　演算部であるＣＰＵ１５１は、各グループに関連づけてメモリ１５２に一時記憶されている３つのオリジナル光量値を読み出す。さらに、そのグループに関連づけてメモリ１５２に予め記憶されている相対角度係数β及び距離係数αを読み出す。まず、３つのオリジナル光量値を、相対角度係数βを用いて重み付け合成し、オリジナルグループ光量値を計算する。さらに、このオリジナルグループ光量値に距離係数αを乗算することにより、正規化されたグループ光量値を計算する（Ｓ１０）。
　次に演算部であるＣＰＵ１５１は、こうして計算される各グループ光量値の総和値又は平均値を算出する（Ｓ１１）。ＣＰＵ１５１は、この総和値又は平均値が基準範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ１２）、総和値又は平均値が基準範囲内にある場合、治療モードを開始し、表示装置１８０やスピーカ１９０を用いて治療中であることをユーザに報知するとともに、発光制御部１６０に対し、発光部１１２，１１２のすべての発光素子基板１１１を発光させるよう指令を送出し、治療を開始する（Ｓ１３）。逆に、総和値又は平均値が基準範囲内にない場合には、治療を開始することなく、表示装置１８０やスピーカ１９０を用いてエラーを報知する（Ｓ１４）。
　なお、表示装置１８０が表示パネルを備える場合、Ｓ１３においてＣＰＵ１５１が治療中である旨を該表示パネルに表示させたり、Ｓ１４においてＣＰＵ１５１がエラー発生の旨を該表示パネルに表示させたりしてよい。表示装置１８０が正常ランプ１８１、及び異常ランプ１８２を備える場合、Ｓ１３においてＣＰＵ１５１が正常ランプ１８１を点灯させ、Ｓ１４においてＣＰＵ１５１が異常ランプ１８２を点灯させてもよい。
　以上説明した光線力学治療装置１００によれば、発光部１１２，１１２の光源１１０の一部に光量変化があった場合にも、適切にそれを検知することができ、光線力学治療を適切に行うことができる。すなわち、発光部１１２，１１２の全体を発光させておいて、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙでその光量を検出しようとしても、発光部１１２，１１２に含まれる光源１１０のうち、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙに近い場所の光源１１０の影響が相対的に強いことから、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙから遠い場所の光源１１０に光量変化があったとしても、それを適切に検知することができない。これに対して、本実施形態では、発光部１１２，１１２に含まれる光源１１０を光検出器１２０Ｘや１２０Ｙからの距離に応じてグループ化し、グループ毎に光源１１０を発光させる。そして、グループ毎に光検出器１２０Ｘ又は１２０Ｙにより光量を測定し、オリジナルグループ光量値を得るようにしている。また、上述の距離係数αを用いて、各グループのオリジナルグループ光量値を正規化し、その和又は平均値を、発光部１１２，１１２全体での総光量値としている。この総光量値には、光検出器１２０Ｘや１２０Ｙから遠い場所の光源１１０からの光量も十分に反映されていることから、総光量値が基準範囲内にあるか否かを判断することにより、そうした遠くの光源１１０の光量変化を適切に検知できるようになる。また、従来技術と比較すると、光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙを少数にでき、また光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙを発光部１１２，１１２に対して走査させる必要もないので、コンパクトな光線力学治療装置１００を実現できる。
　なお、本実施形態により示される具体的構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。
　例えば、以上の説明では、カートリッジ１０を左右から挟むように２つの発光部１１２，１１２を備えるとしたが、発光部１１２は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、以上の説明では、光線力学治療装置１００が上下２つの光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙを備えるようにして、各発光素子基板１１１からの光量を光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙのいずれかで測定するようにしたが、光検出器１２０Ｘ，１２０Ｙのいずれか一方のみを備えるようにして、各発光素子基板１１１からの光量を１つの光検出器で測定するようにしてもよい。
　また、以上の説明では、光検出器１２０Ｘ及び１２０Ｙがそれぞれ光検出素子１２１Ｆ，１２１Ｃ及び１２１Ｂを含むようにして、それらにより取得される３つのオリジナル光量値の重み付け合成によりオリジナルグループ光量値を算出するようにしたが、光検出素子１２０Ｘ又は１２０Ｙが２つの光検出素子、或いは４以上の光検出素子を含むようにして、それらにより取得される複数のオリジナル光量値の重み付け合成によりオリジナルグループ光量値を算出してよい。或いは、光検出素子１２０Ｘ又は１２０Ｙが光検出素子を１つだけ含むにようにして、それにより取得されるオリジナル光量値をそのままオリジナルグループ光量値としてもよい。
　さらに、以上の説明では、同じ高さの発光素子基板１１１に実装されている光源１１０を同じグループに属するものとしたが、グループの分け方はこれに限らない。例えば、発光素子基板１１１にはマトリクス状に複数の光源１１０が実装されているので、発光素子基板１１１に実装された光源１１０のうち、行方向に配列された光源１１０だけを、１つのグループに属するものとしてもよい。この場合、同じ高さの発光素子基板１１１が他にもある場合には、その発光素子基板１１１に実装されている光源のうち、同じ高さの行方向に配列された光源１１０も同じグループに属するものとしてよい。また、各光源１１０が複数の発光素子から構成されていてもよい。
　また、以上の説明では総光量値が基準範囲内にない場合に、エラーとして治療を開始しなかったが、総光量値が基準範囲内に収まるよう発光部１１２，１１２の光量を調整するようにしてよい。例えば、１以上の発光素子基板１１１に電源電圧を供給する際に、そのデューティー比を調整することにより、総光量値を基準範囲内にすることができる。
　また、グループ光量値及び総光量は光検出器１２０Ｘ，１２Ｙの出力信号の単位で出力されることになるが、これに所定の変換係数を乗じてルクス、ルーメン、カンデラなどの光源の明るさを示す一般的な単位に変換してもよい。或いは、距離係数α又は相対角度βに、こうした一般的な単位への変換係数を含めるようにしてもよい。
　４　患者、５　腫瘍細胞、６　血液回路、７　照射用血液回路、８　体外循環ポンプ、１０　カートリッジ、２０　巻き芯、３０　チューブ、５０　筐体、１００　光線力学治療装置、１１０　光源、１１１－１～１１１－９　発光素子基板、１１２　発光部、１２０Ｘ，１２０Ｙ　光検出器、１２１Ｆ，１２１Ｃ，１２１Ｂ　光検出素子、１３０　Ａ／Ｄ変換回路、１５０　制御部、１５１　ＣＰＵ、１５２　メモリ、１６０　発光制御部、１７０　電源装置、１８０　表示装置、１９０　スピーカ。

 

Claims (9)

  1. 　複数のグループのいずれかにそれぞれ属する複数の光源を備える発光部と、
    　１以上の前記光源からの光の受光量に応じた電気信号を出力する光検出器と、
    　前記複数の光源を前記グループ毎に順次発光させる発光制御部と、
    　前記各グループに属する１以上の前記光源と前記光検出器との距離に関する距離係数と、該グループに属する１以上の前記光源からの光に応じて前記光検出器により出力される前記電気信号の値と、に基づいて、前記各グループに属する１以上の前記光源の光量に関するグループ光量値を算出する演算部と、
    　を含む、光線力学治療装置。
  2. 　前記各グループは、それぞれ異なる領域に配置される、
    　請求項１又は２に記載の光線力学治療装置。
  3. 　前記各グループが配置される領域は、前記光検出器の検出方向に配列される、
    　請求項２に記載の光線力学治療装置。
  4. 　前記各グループには、前記検出方向に交差する交差方向に配列される複数の前記光源が属する、
    　請求項３に記載の光線力学治療装置。
  5. 　前記光検出器は、前記交差方向に離間して配置された複数の光検出素子を含み、
    　前記演算部は、前記各光検出素子の検出方向に対する、前記各グループに属する前記複数の光源の相対角度に関する相対角度係数にさらに基づいて、前記グループ光量値を算出する、
    　請求項４に記載の光線力学治療装置。
  6. 　前記光検出器は、その検出方向が互いに向き合うよう配置される第１の光検出器及び第２の光検出器を含み、
    　前記各グループに属する１以上の前記光源からの光は、前記第１の光検出器又は前記第２の光検出器のうち、より遠くに配置される方により受光され、前記電気信号が出力される、
    　請求項１乃至５のいずれかに記載の光線力学治療装置。
  7. 　前記演算部は、前記各グループに係る前記グループ光量値の和又は平均値を、前記発光部の総光量に関する値として算出する、
    　請求項１乃至６のいずれかに記載の光線力学治療装置。
  8. 　前記演算部は、前記総光量に関する値が基準範囲内にない場合に、少なくとも１つの前記グループに属する１以上の前記発光素子の光量を調整する、
    　請求項７に記載の光線力学治療装置。
  9. 　前記演算部は、前記総光量に関する値が基準範囲内にない場合にエラーを報知する、
    　請求項７に記載の光線力学治療装置。

     
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