WO2023002710A1 - 紫外線治療器および光源 - Google Patents

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less
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led
ultraviolet
light source
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Inventor
弘 柴田
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light

Definitions

  • the present invention relates to ultraviolet treatment technology using LEDs as light sources.
  • UVA wavelength of 320 nm or more and 400 nm or less
  • UVB wavelength of 280 nm or more and 320 nm or less
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • the development of LEDs has been remarkable in recent years, and light sources are being switched from lamps to LEDs not only in general lighting but also in many industrial machines and machines.
  • the output of LEDs has been increasing not only in the visible light range but also in the ultraviolet range, and the use of LEDs as light sources is expected in the medical field as well.
  • fluorescent lamps, metal halide lamps, excimer lamps, etc. are used as light sources.
  • An ultraviolet treatment device using a light-emitting element (UVLED) has also been developed.
  • ultraviolet rays and light containing ultraviolet rays may be simply referred to as "light.”
  • UVA and UVB The effects of ultraviolet rays in the wavelength regions such as UVA and UVB on the skin differ depending on the wavelength of the ultraviolet rays.
  • a therapeutic effect is obtained by irradiating an affected area with light according to the wavelength of light emitted from a light source within a range that does not cause side effects.
  • an ultraviolet treatment device using an excimer lamp that emits light having a peak wavelength of 308 nm in an emission spectrum (radiation spectrum) as a light source.
  • the present invention provides a light source equipped with an LED, which makes it possible to achieve at least one of an equivalent or better therapeutic effect and an equivalent or lower side effect than an excimer lamp;
  • An object of the present invention is to provide an ultraviolet therapeutic device using the light source.
  • one aspect of the ultraviolet therapy device is an ultraviolet therapy device comprising a light source for irradiating ultraviolet light, wherein the light source is at least one LED (Light Emitting Diode). wherein the ratio of the integrated intensity in the wavelength range of 250 nm to 298 nm to the integrated intensity in the wavelength range is 0 in the emission spectrum in the wavelength range of 250 nm to 400 nm. 088 or less, and emits an emission spectrum such that the ratio of the integrated intensity in the wavelength range of 308 nm to 313 nm to the integrated intensity in the wavelength range of 250 nm to 298 nm is 5.2 or more.
  • the light source is at least one LED (Light Emitting Diode).
  • an UV therapy device using an LED as a light source, which has a therapeutic effect equal to or greater than that of a conventional UV therapy device using an excimer lamp as a light source, and a side effect risk equal to or less than that. becomes.
  • one aspect of the ultraviolet irradiation method for an ultraviolet treatment device is an ultraviolet treatment device including a light source for irradiating ultraviolet rays, wherein the light source is composed of at least one LED, and the LED is In the emission spectrum in the wavelength region of 250 nm or more and 400 nm or less, the intensity at a wavelength of 298 nm is 0.0078 or less, the intensity at a wavelength of 295 nm is 0.0055 or less, and the integrated intensity in the wavelength region is 1, and the wavelength is 290 nm.
  • the intensity at a wavelength of 280 nm is 0.0015 or less
  • the ratio of the integrated intensity in the wavelength range of 308 nm to 313 nm or less to the integrated intensity in the wavelength range of 250 nm to 298 nm is 5.2 or more.
  • one aspect of the ultraviolet irradiation method for an ultraviolet treatment device is an ultraviolet treatment device including a light source for irradiating ultraviolet rays, wherein the light source is composed of at least one LED, and the LED is In the erythemal ultraviolet spectrum ECIE in the wavelength range of 250 nm or more and 400 nm or less, the ratio of the integrated value of the wavelength range of 250 nm or more and 298 nm or less to the integrated value of the wavelength range is 0.44 or less.
  • the erythemal ultraviolet spectrum E CIE is where E ⁇ is the spectral irradiance of ultraviolet rays emitted from the LED, and S er is is the erythema action spectrum represented by
  • the erythemal ultraviolet spectrum E CIE is and P is the emission spectrum of the LED normalized by area in the wavelength range of 250 nm or more and 400 nm or less.
  • light emission such that the ratio of the integral value of the wavelength range of 308 nm to 313 nm to the integral value of the wavelength range of 250 nm to 298 nm is 0.47 or more. It may be configured to emit a spectrum.
  • an UV therapy device using an LED as a light source, which has a therapeutic effect equal to or greater than that of a conventional UV therapy device using an excimer lamp as a light source, and a side effect risk equal to or less than that. becomes.
  • the peak wavelength of the emission spectrum of the LED may be between 308 nm and 313 nm.
  • the UV therapy device is more suitable for medium-wave UV therapy.
  • the full width at half maximum of the emission spectrum of the LED may be 20 nm or less.
  • the above-described ultraviolet treatment device can be configured to irradiate (receive) the light having the above-described characteristic spectrum onto the surface to be irradiated.
  • one aspect of the light source according to the present invention is a light source configured by an LED that emits the above emission spectrum.
  • a light source comprising an LED, and a light source using the light source, which enables the achievement of at least one of the same or better therapeutic effect and the same or less side effects as compared to excimer lamps. It becomes possible to provide an ultraviolet treatment device.
  • FIG. 2 is a graph showing the CIE erythema action spectrum.
  • FIG. 4 is a graph showing emission spectrum characteristics of excimer lamps.
  • FIG. 2B is an enlarged graph showing the characteristics of the emission spectrum of the excimer lamp in FIG. 2A.
  • 2 is a graph showing CIE erythema action spectrum and excimer lamp emission spectrum characteristics.
  • 1 is a graph of erythemal ultraviolet spectrum integral E CIE . It is a block diagram which shows the structural example of an ultraviolet therapeutic device. It is a perspective view which shows the structural example of a treatment tool. It is a front view which shows the structural example of a treatment tool.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of a therapeutic instrument;
  • an ultraviolet therapeutic device including a therapeutic tool having a light source emitting light including ultraviolet rays in the UVB (wavelength range of 280 nm to 320 nm), for example, as light including ultraviolet rays will be described.
  • MED Minimal Erythema Dose
  • the degree of influence of ultraviolet rays on the human body varies depending on the wavelength of the ultraviolet rays.
  • the degree of relative influence on the human body for each wavelength is defined as the erythema action spectrum by the International Commission on Illumination (CIE: Commission Internationale de l'Eclairage).
  • FIG. 1 is a graph showing the erythemal action spectrum Ser .
  • the horizontal axis represents the wavelength ⁇ [nm]
  • the vertical axis represents the relative influence.
  • the erythema action spectrum Ser is defined in the wavelength range of 250 nm or more and 400 nm or less. It is shown as the relative influence of each wavelength when
  • the present inventors used an LED with a peak wavelength equivalent to that of an excimer lamp as a light source to make a prototype of an ultraviolet treatment device. It was discovered that the symmetry between the long wavelength side and the short wavelength side centering on the peak wavelength and the half-value width of the peak wavelength differ due to differences in wavelengths, and even within the same company due to differences in lots (individual differences). . For this reason, even if an LED with a peak wavelength of about 308 nm is used, the therapeutic effect is low and the side effects (occurrence of erythema) are increased compared to conventional ultraviolet treatment devices using excimer lamps. discovered.
  • FIG. 2A and 2B show graphs showing emission spectrum characteristics of an excimer lamp with a peak wavelength of 308 nm.
  • FIG. 2A shows a graph showing an emission spectrum of an excimer lamp with a wavelength of 250 nm or more and 400 nm or less.
  • the vertical axis indicates the emission spectrum (intensity) obtained by normalizing the emission spectrum with a wavelength of 250 nm or more and 400 nm or less using the total emission spectrum of the entire wavelength range (wavelength of 250 nm or more and 400 nm or less).
  • the normalized emission spectrum is also called an area-normalized emission spectrum.
  • FIG. 2B shows a graph in which a portion of the graph of FIG. 2A with a wavelength of 300 nm or less is enlarged.
  • the excimer lamp with a peak wavelength of 308 nm radiates light with a wavelength of 298 nm or less, which has the greatest effect on the human body.
  • the integrated intensity at wavelengths of 250 nm to 298 nm accounts for 8.8% of the integrated intensity in the entire wavelength range (wavelengths of 250 nm to 400 nm), that is, , the ratio of integrated intensities over the wavelength range of 250 nm to 298 nm in the entire wavelength range was confirmed to be 0.088.
  • the ratio of the integrated intensity at a wavelength of 250 nm or more and 298 nm or less to the integrated intensity of the entire wavelength range is 0.088 or less. It is confirmed that it is sufficient to select an LED that satisfies (Criterion 1). As a result, it is possible to select an LED that can emit less light of short-wavelength components of 298 nm or less, which has the highest risk of side effects, than an excimer lamp.
  • the above-mentioned Criterion 1 uses the wavelength range of 250 nm or more and 298 nm or less as an index for selection.
  • the excimer lamp has an area-normalized spectral intensity of 0.0078 (corresponding to point P1 in FIG. 2B) at a wavelength of 298 nm and an area-normalized spectral intensity of 0.0055 at a wavelength of 295 nm (FIG. 2B point P2), the area-normalized spectral intensity at a wavelength of 290 nm is 0.0033 (corresponding to point P3 in FIG.
  • Criterion 2 As a criterion for selecting an LED that can emit less light of short wavelength components with a wavelength of 298 nm or less, which has the highest risk of side effects, than the excimer lamp, instead of or in addition to the above criterion 1, the following (1) , (2), (3), and (4), Criterion 2 can be established.
  • the intensity at a wavelength of 298 nm is 0.0078 (corresponding to point P1 in FIG. 2B) or less.
  • the intensity at a wavelength of 295 nm is 0.0055 (corresponding to point P2 in FIG. 2B) or less.
  • the intensity at a wavelength of 290 nm is 0.0033 (corresponding to point P3 in FIG. 2B) or less.
  • the intensity at a wavelength of 280 nm is 0.0015 (corresponding to point P4 in FIG. 2B) or less.
  • the integrated intensity at a wavelength of 250 nm or more and 298 nm or less is 8.8% or less and a wavelength of 308 nm or more with respect to the entire wavelength range (wavelengths of 250 nm or more and 400 nm or less). It is effective to select an LED having an emission spectrum in which the integrated intensity of 313 nm or less is 46.0% or more.
  • Criterion 2 can be a criterion added to Criterion 1. That is, LEDs that satisfy Criteria 1, Criteria 2, and Criteria 3 may be selected.
  • the degree of influence of ultraviolet rays on the human body is quantitatively considered.
  • the overall effect of ultraviolet rays on the human body is the product of the spectral irradiance of irradiated ultraviolet rays (irradiance for each wavelength of light) E ⁇ and the erythema action spectrum Ser , in the range of 250 nm to 400 nm wavelength It is obtained by integration.
  • the erythema action spectrum S er is as shown in formula (1) and FIG.
  • the degree of influence on the human body obtained in this way is called an erythemal ultraviolet dose I CIE , and is expressed by the following formula (2).
  • the erythemal ultraviolet spectrum E CIE obtained by multiplying the area-normalized spectral irradiance E ⁇ by the erythema action spectrum S er is obtained by the following formula (3) in relation to the above formula (2).
  • P represents the area-normalized light source spectrum.
  • the erythemal action spectrum S er indicates the easiness of erythema appearance depending on the wavelength, and the spectral irradiance E ⁇ indicates the intensity depending on the wavelength, so the erythemal ultraviolet spectrum E CIE , which is a value obtained by multiplying these, is the spectral radiant
  • the degree of erythema appearance (relative degree of influence on the human body) for each wavelength of light having illuminance E ⁇ is shown. That is, the larger the integrated value of the erythemal UV spectrum E CIE , the more easily the light has a spectrum that causes erythema. Since the erythemal ultraviolet spectrum E CIE can be calculated based on the area-normalized light source spectrum, it can be obtained from any light source spectrum, not limited to the spectral irradiance E ⁇ .
  • FIG. 3A shows a graph showing the erythemal action spectrum and the emission spectrum characteristics of the excimer lamp
  • FIG. 3B shows a graph of the erythemal ultraviolet spectrum ECIE shown in formula (3) in the excimer lamp.
  • the solid line corresponds to the graph showing the erythemal action spectrum shown in FIG. 1
  • the dotted line corresponds to the area-normalized emission spectrum shown in FIG. 2A.
  • the graph of the area-normalized light source spectrum P in Equation (3) corresponds to the area-normalized emission spectrum shown in FIG. 2A.
  • the graph of the erythemal ultraviolet spectrum E CIE shown in FIG. 3B corresponds to the product of the values indicated by the solid line graph and the dotted line graph of FIG. 3A.
  • light in the wavelength range of 308 nm or more and 313 nm or less is used for treatment. also has an erythematous effect.
  • a light source that has a greater ratio of the erythema effect of light with a wavelength (308 nm or more and 313 nm or less) that has a therapeutic effect to the erythema effect of light with a wavelength (298 nm or less) that causes side effects, the therapeutic effect is enhanced.
  • a device with high (therapeutic efficiency) can be constructed.
  • selection criteria for the LEDs used as the light source of the ultraviolet therapy device by using an LED that satisfies criteria 1, 2, 3, 4, or 5, at least one of a therapeutic effect equal to or greater than that of an excimer lamp and side effects equal to or less than that of an excimer lamp can be achieved. It is possible to construct an ultraviolet light treatment device that achieves the above.
  • selection criteria for LEDs single criteria or a combination of criteria that can achieve at least one of therapeutic effects equal to or greater than those of excimer lamps and side effects equal to or less than those of excimer lamps. , LED selection criteria.
  • an optical element such as a filter capable of filtering at least part of the wavelengths of 298 nm or less may be combined and used as a light source. That is, by using an LED and such a filter, an emission spectrum that satisfies the LED selection criteria may be constructed.
  • the selection of the LED for the ultraviolet irradiation side was mainly described, but it is possible to irradiate (receive) light having a spectrum that satisfies the LED selection criteria to the irradiated surface such as the skin of the human body.
  • the ultraviolet treatment device may be configured so that the spectrum on the irradiated surface satisfies the LED selection criteria.
  • the spectrum at the light source of the ultraviolet treatment device and the spectrum at the surface to be irradiated have the same or similar spectral characteristics due to the positional relationship between the ultraviolet treatment device and the surface to be irradiated (see below). Therefore, by selecting an LED that satisfies the LED selection criteria, the spectrum on the irradiated surface also becomes the same (similar) spectrum as the emission spectrum.
  • an emission spectrum having a peak wavelength between 308 nm and 313 nm may be further selected from among the emission spectra satisfying the LED selection criteria. This makes it possible to select an LED that is more suitable for medium-wave ultraviolet treatment. Further, an emission spectrum having a full width at half maximum of 20 nm or less may be further selected from among the emission spectra satisfying the LED selection criteria. That is, by using an LED whose emission spectrum spreads within a predetermined range, it is possible to select an LED that emits light with an emission spectrum that has few short wavelength components of 298 nm or less, which has the highest risk of side effects.
  • LEDs satisfying the above LED selection criteria are used as light sources in an ultraviolet treatment device.
  • a plurality of (for example, about 20 to 30) LEDs are used.
  • the ultraviolet therapy device is configured such that the light emitted from the plurality of LEDs (or the light received by the surface to be irradiated) satisfies the above LED selection criteria. Therefore, not all of the plurality of LEDs may satisfy the LED selection criteria (at least one LED may satisfy the LED selection criteria so that the light emitted from the ultraviolet therapy device satisfies the LED selection criteria). Alternatively, the light emitted from the ultraviolet therapy device may satisfy the LED selection criteria on the surface to be irradiated.
  • Table 1 shows the results of measuring the minimum irradiation dose (MED) that causes erythema with an ultraviolet treatment device using an LED that satisfies the LED selection criteria and an ultraviolet treatment device using an excimer lamp. Specifically, Table 1 shows the evaluation results of irradiation dose [mJ/cm 2 ] and side effect resistance when an excimer lamp and an LED are used as the light source of the ultraviolet therapy device. In the evaluation of side effect tolerance, when erythema did not occur when a certain dose of radiation was applied, it was rated as " ⁇ ", and when erythema occurred, it was rated as "x".
  • MED minimum irradiation dose
  • the irradiation dose in the effective wavelength range (308 nm or more and 313 nm or less) is calculated.
  • the irradiation dose in the therapeutically effective wavelength range is obtained from the MED obtained from the evaluation results shown in Table 1 and the content ratio of therapeutically effective wavelengths (wavelengths of 308 nm to 313 nm) in the entire emitted wavelength range.
  • the content ratio of the therapeutically effective wavelengths is 46% as described above.
  • the LED used in this performance evaluation it is assumed that the content ratio of wavelengths effective for the treatment was 28%.
  • an LED as a light source based on the LED selection criteria described above, it is possible to achieve an equal or less risk of erythema (side effects) and an equal or greater therapeutic effect than before. It is possible to realize an ultraviolet therapeutic device that can achieve at least one of the above. In addition, by using an LED that satisfies the above criteria as a light source, it is possible to reduce the size and weight of the ultraviolet therapy device while satisfying performance equal to or greater than that of the conventional device. As a result, expansion of therapeutic applications and improvement of operability by operators are expected. In addition, the use of LEDs is more energy efficient than the use of lamps, leading to a reduction in the amount of electricity used. Furthermore, the use of LEDs has a longer life than excimer lamps, and has the effect of reducing the frequency of replacement of the light source.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the ultraviolet therapy device 1 according to this embodiment.
  • the ultraviolet therapy device 1 includes a therapeutic tool (light source section) 2 having an LED light source that emits light including ultraviolet rays, and a main body section 4 that controls the LED light source included in the therapeutic tool 2 .
  • the body portion 4 includes an input portion 41 , a display portion 42 , a power supply unit 43 , a control unit (control portion) 44 and an LED drive unit 45 .
  • the therapeutic device 2 and the main body 4 are connected by a connection line 6, and the connection line 6 includes a power line 6a indicated by a thick line and a signal line 6b indicated by a thin line.
  • the input unit 41 acquires a set dose input by an operator (for example, a doctor) and outputs the information to the control unit 44 .
  • the display unit 42 can display the irradiation intensity and irradiation time of ultraviolet rays, the elapsed time during ultraviolet irradiation, and the like.
  • the display unit 42 can also display information (such as an error message) indicating that an abnormality has occurred in the ultraviolet therapy device 1 when some abnormality has occurred.
  • the power supply unit 43 converts the power supplied from the external power supply 8 into an appropriate voltage and supplies it to each subsequent unit.
  • the control unit 44 controls the LED drive unit 45 based on the information input from the input unit 41 to control the irradiation amount (irradiance or irradiation time) of the LED light source of the treatment tool 2 .
  • the LED drive unit 45 supplies power to the LED light source according to the control signal from the control unit 44 .
  • the therapeutic device 2 includes a light source unit 24 that emits light including ultraviolet rays, and a radiation source for emitting the light emitted from the light source unit 24 to the outside of the housing 21.
  • a window 25 a light guide section 26 that guides the light emitted from the light source section 24 to the radiation window 25 , and an instruction section 27 for an operator to instruct lighting of the light source section 24 .
  • the light source unit 24 is housed in the housing 21 .
  • the light source unit 24 includes a plurality of LEDs (UVLEDs) 24a that emit ultraviolet rays.
  • the UVLEDs 24a are mounted on an LED substrate 24b. At least one of the plurality of UVLEDs 24a is configured to satisfy the LED selection criteria, and the light emitted from the plurality of UVLEDs 24a (or the light received by the irradiated surface) is configured to satisfy the LED selection criteria.
  • the UVLED 24a emits ultraviolet light having a wavelength corresponding to a skin disease to be treated.
  • the light guide portion 26 includes a tubular reflector 26 a in which the light source portion 24 is arranged, and a guide portion that guides the light emitted from the light source portion 24 and the light reflected by the inner peripheral surface of the reflector 26 a to the emission window 25 . and an optical path 26b.
  • a viewing window 26c through which the inside of the light guide path 26b can be viewed is formed in a part of the light guide path 26b. The operator can visually recognize the affected area through the radiation window 25 through the visual confirmation window 26c.
  • the instruction part 27 is arranged on one side of the grip part 23 (upper side in FIGS. 6 and 7). Specifically, the instruction part 27 is arranged on one side of the grip part 23 so that the operator can operate it with the thumb of the hand holding the grip part 23 .
  • the instruction unit 27 is a push button switch, and includes a button 27a that is touched by the operator, and an urging body (for example, a spring) 27b that urges the button 27a.
  • a procedure for an operator to irradiate an affected area with ultraviolet rays using the ultraviolet treatment device 1 of this embodiment will be described below.
  • the operator operates the input unit 41 to input information regarding the irradiation dose (set time and irradiation intensity) of ultraviolet rays to be irradiated to the affected area.
  • the operator holds the grip portion 23 of the treatment instrument and brings the radiation surface 25 into contact with or close to the affected area.
  • the plurality of UVLEDs 24a are lit, and the affected area is started to be irradiated with ultraviolet rays.
  • the plurality of UVLEDs 24a are automatically extinguished.
  • the present invention it is possible to achieve at least one of the same or better therapeutic effect and the same or less side effects as compared with the conventional ultraviolet treatment device using an excimer lamp as a light source.
  • an ultraviolet treatment device using an LED as a light source it is possible to provide an ultraviolet treatment device using an LED as a light source.
  • the ultraviolet light treatment device of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.

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Abstract

エキシマランプと比較して、同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方の達成を可能にする、ＬＥＤを備えた光源と、当該光源を用いた紫外線治療器を提供する。　紫外線治療器は紫外線を照射する光源部を備え、該光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、該ＬＥＤは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が０．０８８以下であり、波長２５０ ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている。

Description

紫外線治療器および光源
　本発明は、ＬＥＤを光源とした紫外線治療技術に関する。
　従来、光線治療として、ＵＶＡ（波長３２０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）、ＵＶＢ（波長２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下）といった波長域の紫外線を用いる紫外線治療が存在する。紫外線治療とは、紫外線照射により免疫抑制を図り、治療効果を得るものである。
　紫外線によって皮膚疾患を治療する紫外線治療器として、例えば特許文献１には、紫外線源としてランプ光源を備えた紫外線治療器が開示されている。
　一方、近時ではＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の開発が著しく、一般照明のみならず、多くの工業機械機器、産業用機械においても、ランプからＬＥＤへ光源の切り替えが進んでいる。また、ＬＥＤは、可視光域にとどまらず紫外領域においても高出力化が進み、医療分野においても光源のＬＥＤ化が期待されている。
　例えば、波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の波長域の紫外線を用いる中波紫外線療法による光線治療器では、光源として蛍光灯やメタルハライドランプ、エキシマランプなどが使用されているが、近年、ＬＥＤを光源とした紫外線発光素子（ＵＶＬＥＤ）を用いた紫外線治療器も開発されている。
　ＬＥＤを光源として用いた場合、概して、ランプの電源装置よりも簡単な回路構成を実現でき、装置の小型化、軽量化が可能である。
　なお、以下の説明においては、紫外線および紫外線を含む光を、単に「光」と呼ぶこともある。
特開２０１０－５４３８号公報
　ＵＶＡやＵＶＢといった波長域の紫外線が皮膚へ及ぼす影響は、当該紫外線の波長毎に異なる。一般に、紫外線治療器においては、光源から放射される光の波長に応じて、患部に対して副作用の出ない範囲で光を照射して、治療効果を得るようにしている。
　従来、発光スペクトル（放射スペクトル）のピーク波長が３０８ｎｍの光を放射するエキシマランプを光源として用いた紫外線治療器が知られている。ところが、光源として、エキシマランプと同等のピーク波長のＬＥＤを用いた場合、従来のエキシマランプを用いた紫外線治療器と比較して、治療効果が低かったり、副作用（紅斑の発生）が多くなったりすることがあった。　
　このような課題に鑑み、本発明は、エキシマランプと比較して、同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方の達成を可能にする、ＬＥＤを備えた光源と、当該光源を用いた紫外線治療器を提供することを課題としている。
　上記課題を解決するために、本発明に係る紫外線治療器の一態様は、紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）で構成され、前記ＬＥＤは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、　　前記波長域の積分強度に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が０．０８８以下であり、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている。
　この場合、従来のエキシマランプを光源とした紫外線治療器と比較して、治療効果が同等かそれ以上で、かつ副作用リスクが同等かそれ以下の、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器の提供が可能となる。
　また、本発明に係る紫外線治療器の紫外線照射方法の一態様は、紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、波長２９８ｎｍの強度が０．００７８以下であり、波長２９５ｎｍの強度が０．００５５以下であり、波長２９０ｎｍの強度が０．００３３以下であり、波長２８０ｎｍの強度が０．００１５以下であり、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている。
　この場合、従来のエキシマランプを光源とした紫外線治療器と比較して、治療効果が同等かそれ以上で、かつ副作用リスクが同等かそれ以下の、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器の提供が可能となる。
　また、本発明に係る紫外線治療器の紫外線照射方法の一態様は、紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、前記波長域の積分値に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４４以下であるような発光スペクトルを放射するように構成されており、前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
で表され、Ｅλは、前記ＬＥＤから照射される紫外線の分光放射照度であり、Ｓｅｒは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
で表される紅斑作用スペクトルである。
　また、前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
で表され、Ｐは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域で面積規格化した前記ＬＥＤの発光スペクトルである。
　また、上記の紫外線治療器において、前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４７以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されてもよい。
　この場合、従来のエキシマランプを光源とした紫外線治療器と比較して、治療効果が同等かそれ以上で、かつ副作用リスクが同等かそれ以下の、ＬＥＤを光源とした紫外線治療器の提供が可能となる。
　また、上記の紫外線治療器において、前記ＬＥＤの発光スペクトルのピーク波長は、３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の間に位置しうる。この場合、中波紫外線治療により適した紫外線治療器となる。
　また、上記の紫外線治療器において、前記ＬＥＤの発光スペクトルの半値全幅は、２０ｎｍ以下でありうる。この場合、副作用リスクの少ない発光スペクトルのＬＥＤを光源とした紫外線治療器の提供が可能となる。
　また、上記の紫外線治療器は、上記特徴のスペクトルを有する光を被照射面に照射（受光）させることができるよう構成されうる。この場合、光源部と同じもしくは同様のスペクトル特性を有する光を被照射面に照射することができ、被照射面において、従来と比較して治療効果の向上および/または副作用の低減が確認されうる。
　また、上記課題を解決するために、本発明に係る光源の一態様は、上記発光スペクトルを放射するＬＥＤで構成された光源である。
　この場合、エキシマランプと比較して、治療効果が同等かそれ以上で、かつ副作用リスクが同等かそれ以下の、ＬＥＤで構成された光源の提供が可能となる。
　本発明によれば、エキシマランプと比較して、同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方の達成を可能にする、ＬＥＤを備えた光源と、当該光源を用いた紫外線治療器を提供することが可能となる。
ＣＩＥの紅斑作用スペクトルを示すグラフである。 エキシマランプの発光スペクトル特性を示すグラフである。 図２Ａを拡大した、エキシマランプの発光スペクトルの特性を示すグラフである。 ＣＩＥの紅斑作用スペクトルとエキシマランプの発光スペクトル特性を示すグラフである。 紅斑紫外線スペクトル積分値ＥＣＩＥのグラフである。 紫外線治療器の構成例を示すブロック図である。 治療具の構成例を示す斜視図である。 治療具の構成例を示す正面図である。 治療具の内部構成例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　本実施形態では、紫外線を含む光として、例えばＵＶＢ（波長２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下）の領域の紫外線を含む光を放射する光源を有する治療具を備える紫外線治療器について説明する。
　＜光の波長と紅斑のできやすさとの関係＞
　ＵＶＢ領域の紫外線を人体の皮膚に当てると、副作用として紅斑が発生しうる。紅斑とは、毛細血管の拡張などが原因で皮膚表面に発赤を伴った状態をいう。皮膚に紅斑が発生する最低の紫外線照射量を最少紅斑量（ＭｉｎｉｍａｌＥｒｙｔｈｅｍａＤｏｓｅ：ＭＥＤ）という。なお、ＭＥＤの単位は、ｍＪ／ｃｍ２である。日焼けのしやすさに個人差があるように、紅斑の出やすさ、即ちＭＥＤにも個人差がある。
　また、紫外線による紅斑の出やすさ、つまり紫外線による人体への影響度は、当該紫外線の波長により異なる。波長毎の人体への相対影響度については、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de l'Eclairage）により紅斑作用スペクトルとして定義されている。
　図１は、紅斑作用スペクトルＳｅｒを示すグラフである。
　図１において、横軸は波長λ［ｎｍ］を表し、縦軸は相対影響度を表す。紅斑作用スペクトルＳｅｒは、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域において定義されており、下記（１）式に定義式を示すように、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の光が人体の皮膚に与える影響を１とした場合の、各波長の相対影響度として示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　図１に示すグラフの概形から、波長が短い方が人体の影響が大きく、紅斑が出やすい（副作用リスクが高い）ということがわかる。具体的には、ＵＶＢの領域よりも長い波長の光、厳密に上記（１）式を適用するのであれば波長３２８ｎｍよりも長波長の光は、皮膚にほとんど影響を及ぼさない。一方、波長が３２８ｎｍ以下になると、皮膚へ影響が生じ始め、その影響は短波長になるほど増加し、波長が２９８ｎｍ以下の光は、人体への影響度（紅斑のできやすさ）が最大である。すなわち、波長が２９８ｎｍ以下の光は、人体への副作用リスクが最も高い。
　一方、本発明者らは、光源として、エキシマランプと同等のピーク波長のＬＥＤを用いて、紫外線治療器を試作したところ、ピーク波長が約３０８ｎｍのＬＥＤであっても、当該ＬＥＤを製造する会社の違いにより、また同じ会社であってもロットの違い等（個体差）により、ピーク波長を中心とする長波長側と短波長側の対称性や、ピーク波長の半値幅が異なることを発見した。そして、そのために、ピーク波長が約３０８ｎｍのＬＥＤを用いても、従来のエキシマランプを用いた紫外線治療器と比較して、治療効果が低かったり、副作用（紅斑の発生）が多くなったりすることを発見した。
　以上の点から、本実施形態では、図１に示した紅斑作用スペクトルの特徴を考慮し、エキシマランプと比較して、同等かそれ以上の治療効果および／または副作用が同等かそれ以下になるようにＬＥＤを選定すること、およびそのように選定したＬＥＤを用いた紫外線治療器を構成することを意図する。以下では、エキシマランプの特性を考慮して、紫外線治療器に使用するＬＥＤを選定する実施形態について説明する。
　＜エキシマランプの特性を考慮したＬＥＤの選定基準＞
　図２Ａと図２Ｂに、ピーク波長が３０８ｎｍのエキシマランプの発光スペクトル特性を示すグラフを示す。図２Ａは、エキシマランプの波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の発光スペクトルを示すグラフを示す。縦軸は、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の発光スペクトルを、全波長域（波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）の総発光スペクトルを用いて正規化した発光スペクトル（強度）を示している。当該正規化した発光スペクトルを、面積規格化発光スペクトルとも称する。当該面積規格化発光スペクトルにおいて、当該全波長域の積分強度（所与の波長域に対する面積規格化発光スペクトルが占める面積）は１となっている。
　また、図２Ｂは、図２Ａのグラフにおける波長３００ｎｍ以下の部分を拡大したグラフを示す。
　図２Ａと図２Ｂのグラフから、ピーク波長が３０８ｎｍのエキシマランプは、人体への影響度が最大である波長２９８ｎｍ以下の光を放射することがわかる。
　また、発明者らは、図２Ａと図２Ｂのグラフから、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度は、全波長域（波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）の積分強度の８．８％を占めている、すなわち、全波長域における波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が０．０８８であることを確認した。
　このことから、ＬＥＤが放射可能な全放射域（例えば波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下を含む波長域）において、該全波長域の積分強度に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が、０．０８８以下となるＬＥＤを選定すればよいことが確認される（基準１）。これにより、副作用リスクが最も高い波長２９８ｎｍ以下の短波長成分の光をエキシマランプより少なく放出可能なＬＥＤの選定が可能となる。
　さらに、前述の基準１は、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の波長域を選定の指標としたが、副作用リスクが最も高い波長２９８ｎｍ以下の短波長成分の光をエキシマランプより少なく放出可能なＬＥＤとして、単一の波長の指標からみた選定基準を考える。
　図２Ａと図２Ｂのグラフから、エキシマランプでは、波長２９８ｎｍの面積規格化スペクトル強度が０．００７８（図２Ｂの点Ｐ１に対応）、波長２９５ｎｍの面積規格化スペクトル強度が０．００５５（図２Ｂの点Ｐ２に対応）、波長２９０ｎｍの面積規格化スペクトル強度が０．００３３（図２Ｂの点Ｐ３に対応）、波長２８０ｎｍの面積規格化スペクトル強度が０．００１５（図２Ｂの点Ｐ４に対応）であることがわかる。
　よって、副作用リスクが最も高い波長２９８ｎｍ以下の短波長成分の光をエキシマランプより少なく放出可能なＬＥＤの選定基準として、上記の基準１に代えて、もしくは基準１に加えて、次の（１）、（２）、（３）、および（４）を満たす基準である基準２を設定することができる。
　（１）ＬＥＤの面積規格化発光スペクトルにおいて、波長２９８ｎｍの強度が０．００７８（図２Ｂの点Ｐ１に対応）以下であること。
　（２）ＬＥＤの面積規格化発光スペクトルにおいて、波長２９５ｎｍの強度が０．００５５（図２Ｂの点Ｐ２に対応）以下であること。
　（３）ＬＥＤの面積規格化発光スペクトルにおいて、波長２９０ｎｍの強度が０．００３３（図２Ｂの点Ｐ３に対応）以下であること。
　（４）ＬＥＤの面積規格化発光スペクトルにおいて、波長２８０ｎｍの強度が０．００１５（図２Ｂの点Ｐ４に対応）以下であること。
　言い換えると、波長２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下において、図２Ｂの点Ｐ１～Ｐ４を通るグラフ（各点を結ぶ線（曲線））以下の強度特性を持つ発光スペクトルであればよい。
　ところで、中波紫外線治療においては、波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の波長域の光を治療のために用いる。発明者らは、エキシマランプの場合、図２Ａに示すグラフから、ランプからの出射光のうち、波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の波長域の積分強度は、全波長域（波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）の積分強度の４６％を占めることを確認した。
　また、前述のように、エキシマランプの場合、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度は、全波長域（波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）の積分強度の８．８％を占めている。
　このことから、副作用リスクと治療効果とのバランスを考えた場合、全波長域（波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）に対して、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度が８．８％以下、かつ波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の積分強度が４６．０％以上となる発光スペクトルを有するＬＥＤを選定することが有効である。
　すなわち、発光スペクトルにおいて、波長域２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度に対する、波長域３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の積分強度の比が５．２（＝４６．０／８．８）以上となるＬＥＤを選定すればよい（基準３）。このように選定されたＬＥＤを用いることにより、エキシマランプを用いる場合よりも副作用リスクが少なく、治療効果の高い治療器を構成できる。
　以上のことから、基準１と基準３とを満たすＬＥＤ、または基準２と基準３とを満たすＬＥＤを選定することにより、エキシマランプを光源として使用する場合と比較して副作用リスクが同等以下であり、かつ治療効果が同等以上の紫外線治療器を提供することが可能となる。
　なお、副作用リスク軽減の観点から、上記の基準２は、基準１に追加される基準となりうる。すなわち、基準１、基準２、および基準３を満たすＬＥＤを選定してもよい。
　次に、紫外線による人体への影響度を定量的に考える。
　紫外線による人体への総合的な影響度は、照射される紫外線の分光放射照度（光の波長ごとの放射照度）Ｅλと紅斑作用スペクトルＳｅｒとの積を、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の区間で波長積分することにより得られる。紅斑作用スペクトルＳｅｒは、（１）式と図１に示す通りである。
　このようにして求められる人体への影響度を、紅斑紫外線量ＩＣＩＥといい、下記（２）式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　紅斑紫外線量ＩＣＩＥの値が大きいほど、紅斑の出やすい光である。
　続いて、紅斑紫外線量ＩＣＩＥのうち、光源スペクトルの違いによる紅斑のできやすさの違いを考える。
　面積規格化した分光放射照度Ｅλに、紅斑作用スペクトルＳｅｒを乗じた、紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、上記（２）式と関連して、下記（３）式のように求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　上記（３）式において、Ｐは面積規格化した光源スペクトルを表す。
　紅斑作用スペクトルＳｅｒは、波長による紅斑の出やすさを示し、分光放射照度Ｅλは、波長による強度を示すものであるから、これらを乗じた値である紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、分光放射照度Ｅλをもつ光の、波長毎の紅斑の出やすさ（人体への相対影響度）を示す。すなわち、紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥの積分値が大きいほど、紅斑が生じやすいスペクトルを有する光であることを意味する。なお、紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、面積規格化した光源スペクトルをもとに算出できるため、分光放射照度Ｅλに限らず任意の光源スペクトルから求めることができる。
　式（３）が示す特性を、グラフを参照して説明する。図３Ａに、紅斑作用スペクトルとエキシマランプの発光スペクトル特性を示すグラフを示し、図３Ｂに、エキシマランプにおける、（３）式に示す紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥのグラフを示す。
　図３Ａにおいて、実線は、図１に示した紅斑作用スペクトルを示すグラフに対応し、点線は、図２Ａに示した面積規格化発光スペクトルに対応する。
　（３）式における、面積規格化した光源スペクトルＰのグラフは、図２Ａに示した面積規格化発光スペクトルに対応する。よって、図３Ｂに示す紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥのグラフは、図３Ａの実線のグラフと点線のグラフが示す値を掛け合わせたものに相当する。
　エキシマランプと比べて副作用リスクの低減を図るには、上記（１）式を参照すると、波長が２９８ｎｍ以下の波長域の紅斑紫外線量が小さい光源を選定することが求められる。
　図３Ｂから、本発明者らは、エキシマランプの場合、紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の区間の積分値に対する、２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比は、０．４４であることを確認した。このことから、治療効果がなく副作用リスクが最大となる光の寄与を、エキシマランプと同等もしくはそれよりも低減するためには、当該比が０．４４以下となるＬＥＤを選定すればよいことがわかる（基準４）。
　中波紫外線治療においては、波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の波長域の光を治療のために用いるが、上記（１）式からも明らかなように、エキシマランプでは、治療に有効な当該波長域の光にも、紅斑作用が生じている。副作用が主となる波長（２９８ｎｍ以下）の光による紅斑作用に対して、治療効果を有する波長（３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下）の光による紅斑作用の比が、より大きい光源を選ぶことで、より治療効果（治療効率）が高い装置を構成することができる。
　エキシマランプとの比でこれを実現するためには、紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分値に対する３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の積分値の比が、０．４７以上となるＬＥＤを選べばよい（基準５）。
　ここまでの説明において、紫外線治療器の光源として用いるＬＥＤの選定基準として、いくつかの基準について説明した。これらの基準において、基準１、基準２、基準３、基準４、または基準５を満たすＬＥＤを用いることにより、エキシマランプと同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方を達成する紫外線治療器を構成することが可能となる。
　以下、このような、エキシマランプと同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方を達成することが可能なＬＥＤの選定基準（上記単一の基準または基準の組み合わせ）を、ＬＥＤ選定基準と称する。
　なお、上記説明では、ＬＥＤ自体の発光スペクトルについて説明したが、例えば２９８ｎｍ以下の少なくとも一部の波長をフィルタリング可能なフィルタなどの光学素子を組み合わせて、光源として用いてもよい。すなわち、ＬＥＤと、そのようなフィルタを用いることにより、ＬＥＤ選定基準を満たすような発光スペクトルが構成されるようにしてもよい。
　また、上記説明では、おもに紫外線照射側としてのＬＥＤの選定について述べたが、ＬＥＤ選定基準を満たすようなスペクトルを有する光を、人体の皮膚といった被照射面に照射（受光）させることが可能な紫外線治療器を構成すればよい。言い換えると、被照射面におけるスペクトルが、ＬＥＤ選定基準を満たすスペクトルとなるように、紫外線治療器を構成すればよい。紫外線治療器の光源部におけるスペクトルと被照射面におけるスペクトルは、紫外線治療器と被照射面の位置関係（下記参照）等から、同じもしくは同様のスペクトル特性を有する。よって、ＬＥＤ選定基準を満たすようなＬＥＤを選定することにより、被照射面におけるスペクトルも、発光スペクトルと同じ（同様な）スペクトルとなる。
　また、ＬＥＤ選定基準を満たす発光スペクトルのうち、ピーク波長が３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の間に位置する発光スペクトルをさらに選定してもよい。これにより、中波紫外線治療により適したＬＥＤの選定が可能となる。
　また、ＬＥＤ選定基準を満たす発光スペクトルのうち、半値全幅が２０ｎｍ以下である発光スペクトルをさらに選定してもよい。すなわち、発光スペクトルの拡がりが所定範囲のスペクトルのＬＥＤを用いることにより、副作用リスクが最も高い波長２９８ｎｍ以下の短波長成分が少ない発光スペクトルの光を放射するＬＥＤを選定することが可能となる。
　＜性能評価＞
　続いて、上記のＬＥＤ選定基準を満たすＬＥＤについての性能評価について説明する。
一般に、紫外線治療器においてＬＥＤを光源として用いる場合、複数（例えば２０個～３０個程度）のＬＥＤを用いる。本実施形態では、紫外線治療器において、当該複数のＬＥＤから放射される光（もしくは被照射面で受ける光）が上記のＬＥＤ選定基準を満たすように構成される。したがって、当該複数のＬＥＤのすべてがＬＥＤ選定基準を満たさなくてもよい（少なくとも１つのＬＥＤがＬＥＤ選定基準を満たすことにより、紫外線治療器として放射される光がＬＥＤ選定基準を満たせばよい）。あるいは、当該紫外線治療器から放射された光が、被照射面においてＬＥＤ選定基準を満たせばよい。
　表１に、ＬＥＤ選定基準を満たすＬＥＤを用いた紫外線治療器と、エキシマランプを用いた紫外線治療器のそれぞれで、紅斑が生じる最少照射量（ＭＥＤ）を測定した結果を示す。具体的には、表１は、紫外線治療器の光源としてエキシマランプを用いた場合とＬＥＤを用いた場合とでの、照射量［ｍＪ／ｃｍ２］と耐副作用の評価結果を示す。耐副作用の評価とは、ある照射量で照射した場合に紅斑ができなかった場合を「〇」とし、紅斑ができた場合を「×」としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　表１の（ａ）から、エキシマランプを用いた場合は、２２０［ｍＪ／ｃｍ２］で紅斑が確認されており、ＭＥＤは２２０ｍＪ／ｃｍ２であることがわかる。一方、表１の（ｂ）から、ＬＥＤ選定基準を満たすＬＥＤを用いた場合は、４００［ｍＪ／ｃｍ２］で紅斑が確認されており、ＭＥＤは４００ｍＪ／ｃｍ２であることがわかる。
　この結果から、ＬＥＤ選定基準に基づき選定したＬＥＤを用いることで、従来のエキシマランプを用いる場合よりも、紅斑作用（副作用）が生じにくくなっていることが確認された。
　次に、表１の結果から求められたＭＥＤのうち、治療に有効な波長域（３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下）の照射量を算出する。
　治療に有効な波長域の照射量は、表１に示す評価結果により得られたＭＥＤと、放射される全波長域における治療に有効な波長（波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下）の含有比から求められる。エキシマランプの場合、当該治療に有効な波長の含有比は、上述したように４６％である。また、本性能評価に用いたＬＥＤの場合、当該治療に有効な波長の含有比は、２８％であったとする。
　このような条件のもと、１ＭＥＤのうち治療に有効な波長域は、エキシマランプの場合、
　　２２０ｍＪ／ｃｍ２×０．４６＝１０１ｍＪ／ｃｍ２
と、算出することができる。
　また、１ＭＥＤのうち治療に有効な波長域は、ＬＥＤの場合、
　　４００ｍＪ／ｃｍ２×０．２８＝１１２ｍＪ／ｃｍ２
と、算出することができる。
　この結果から、ＬＥＤ選定基準を満たすようにＬＥＤを選定することで、治療効果を有する波長域の光を、エキシマランプよりも約１１％多く照射できることが確認された。
　このように、上記に説明したＬＥＤ選定基準をもとに光源としてのＬＥＤの選定を行うことで、従来よりも、同等かそれ以下の紅斑（副作用）リスクと、同等かそれ以上の治療効果の少なくとも一方の達成を可能とする紫外線治療器を実現することが可能となる。
　また、上記基準を満たすＬＥＤを光源として用いることにより、従来と同等以上の性能を満たしつつ、紫外線治療器の小型化や軽量化が可能となる。これにより、治療用途の拡大や操作者による操作性の向上が期待される。また、ＬＥＤを用いることにより、ランプを用いるより省エネルギーであることから、使用電気量の削減につながる。さらに、ＬＥＤを用いることにより、エキシマランプと比較して長寿命であり、光源の交換頻度が少なくて済むという効果もある。
　＜紫外線治療器の構成＞
　図４は、本実施形態における紫外線治療器１の構成例を示すブロック図である。
　紫外線治療器１は、紫外線を含む光を放射するＬＥＤ光源を有する治療具（光源部）２と、治療具２が有するＬＥＤ光源を制御する本体部４と、を備える。
　本体部４は、入力部４１と、表示部４２と、電源ユニット４３と、制御ユニット（制御部）４４と、ＬＥＤ駆動ユニット４５と、を備える。治療具２と本体部４とは接続線６により接続されており、当該接続線６は、太線で示す電源線６ａと、細線で示す信号線６ｂとを備える。
　入力部４１は、操作者（例えば医師）により入力された設定照射量を取得し、その情報を制御ユニット４４に出力する。
　表示部４２は、紫外線の照射強度や照射時間、紫外線照射中の経過時間などを表示することができる。また、表示部４２は、紫外線治療器１において何らかの異常が発生した場合には、異常が発生していることを示す情報（エラーメッセージなど）を表示することもできる。
　電源ユニット４３は、外部電源８から供給された電力を、後段の各ユニットに適切な電圧に変換し、供給する。
　制御ユニット４４は、入力部４１から入力された情報をもとに、ＬＥＤ駆動ユニット４５を制御し、治療具２が有するＬＥＤ光源の照射量（放射照度または照射時間）を制御する。
　ＬＥＤ駆動ユニット４５は、制御ユニット４４からの制御信号に従い、ＬＥＤ光源に給電を行う。
　以下、治療具２の構成例について、図５～図７を参照しながら詳細に説明する。
　図５～図７に示すように、一例として、治療具２は、紫外線を含む光を放射する光源部２４と、光源部２４から放射された光を筐体２１の外部に放射するための放射窓２５と、光源部２４から放射された光を放射窓２５へ導く導光部２６と、操作者が光源部２４の点灯を指示するための指示部２７と、を備える。
　光源部２４は、筐体２１に収容されている。この光源部２４は、紫外線を出射する複数のＬＥＤ（ＵＶＬＥＤ）２４ａを備える。ＵＶＬＥＤ２４ａは、ＬＥＤ基板２４ｂ上に取り付けられている。
　複数のＵＶＬＥＤ２４ａのうちの少なくとも１つは、ＬＥＤ選定基準を満たすように構成され、複数のＵＶＬＥＤ２４ａから放射される光（もしくは被照射面で受ける光）がＬＥＤ選定基準を満たすように構成される。ＵＶＬＥＤ２４ａは、治療対象とする皮膚疾患に応じた波長を有する紫外線を出射する。
　導光部２６は、光源部２４を内部に配置する筒状の反射体２６ａと、光源部２４から放射された光および反射体２６ａの内周面で反射された光を放射窓２５に導く導光路２６ｂとを備えている。導光路２６ｂの一部には、当該導光路２６ｂの内部を視認可能な視認窓２６ｃが形成されている。
　操作者は、この視認窓２６ｃから、放射窓２５を介して患部を視認することができる。
　　　
　指示部２７は、把持部２３の一方側（図６および図７の上方側）に配置されている。具体的には、指示部２７は、操作者が把持部２３を握っている手の親指で操作できるように、把持部２３の一方側に配置されている。例えば、指示部２７は、押し釦スイッチであって、操作者に接触される釦２７ａと、釦２７ａを付勢する付勢体（例えば、バネ）２７ｂとを備える。
　以下、操作者が本実施形態の紫外線治療器１を用いて患部に紫外線を照射する手順について説明する。
　まず、操作者は、入力部４１を操作して、患部に照射する紫外線の照射量（設定時間および照射強度）に関する情報を入力する。次に操作者は、治療具の把持部２３を持ち、放射面２５を患部に当接または近接させる。
　そして、操作者は、把持部２３に設けられた指示部２７の釦２７ａを押す。すると、複数のＵＶＬＥＤ２４ａが点灯し、患部への紫外線照射が開始される。
　その後、紫外線照射が入力された照射量に達する（入力された照射時間に達する）と、自動的に複数のＵＶＬＥＤ２４ａが消灯する。
　以上説明したように、本発明によれば、従来のエキシマランプを光源として使用する紫外線治療器と比較して、同等かそれ以上の治療効果と、同等かそれ以下の副作用の少なくとも一方を達成可能な、ＬＥＤを光源として用いた紫外線治療器の提供が可能となる。
　本発明の紫外線治療器においては、上記の実施形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
　１…紫外線治療器、２…治療具、４…本体部、４１…入力部、４２…表示部、４３…電源ユニット、４４…制御ユニット、４５…ＬＥＤ駆動ユニット

Claims (15)

  1. 　紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、
    　　前記波長域の積分強度に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が０．０８８以下であり、
    　　波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする紫外線治療器。
  2. 　紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、
    　　波長２９８ｎｍの強度が０．００７８以下であり、
    　　波長２９５ｎｍの強度が０．００５５以下であり、
    　　波長２９０ｎｍの強度が０．００３３以下であり、
    　　波長２８０ｎｍの強度が０．００１５以下であり、
    　　波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする紫外線治療器。
  3. 　紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、
    　前記波長域の積分値に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４４以下であるような発光スペクトルを放射するように構成されており、
    　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    で表され、Ｅλは、前記ＬＥＤから照射される紫外線の分光放射照度であり、Ｓｅｒは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    　で表される紅斑作用スペクトルである
    ことを特徴とする紫外線治療器。
  4. 　紫外線を照射する光源部を備えた紫外線治療器であって、前記光源部は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、
    　前記波長域の積分値に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４４以下であるような発光スペクトルを放射するように構成されており、
    　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    で表され、Ｐは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域で面積規格化した前記ＬＥＤの発光スペクトルであり、Ｓｅｒは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    　で表される紅斑作用スペクトルである
    ことを特徴とする紫外線治療器。
  5. 　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４７以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項３または４に記載の紫外線治療器。
  6. 　前記ＬＥＤの発光スペクトルのピーク波長は、３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の間に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の紫外線治療器。
  7. 　前記ＬＥＤの発光スペクトルの半値全幅は、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の紫外線治療器。
  8. 　被照射面におけるスペクトルが、請求項１から４のいずれか１項に記載のスペクトルとなるように構成された紫外線治療器。
  9. 　紫外線を照射する光源であって、前記光源は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、
    　　前記波長域の積分強度に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の積分強度の比が０．０８８以下であり、
    　　波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする光源。
  10. 　紫外線を照射する光源であって、前記光源は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での発光スペクトルにおいて、前記波長域の積分強度を１として、
    　　波長２９８ｎｍの強度が０．００７８以下であり、
    　　波長２９５ｎｍの強度が０．００５５以下であり、
    　　波長２９０ｎｍの強度が０．００３３以下であり、
    　　波長２８０ｎｍの強度が０．００１５以下であり、
    　　波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分強度に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分強度の比が５．２以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする光源。
  11. 　紫外線を照射する光源であって、前記光源は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、
    　前記波長域の積分値に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４４以下であるような発光スペクトルを放射するように構成されており、
    　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    で表され、Ｅλは、前記ＬＥＤから照射される紫外線の分光放射照度であり、Ｓｅｒは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
    　で表される紅斑作用スペクトルである
    ことを特徴とする光源。
  12. 　紫外線を照射する光源であって、前記光源は少なくとも１つのＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤは、
    　波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域での紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、
    　前記波長域の積分値に対する波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４４以下であるような発光スペクトルを放射するように構成されており、
    　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
    で表され、Ｐは、波長２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長域で面積規格化した前記ＬＥＤの発光スペクトルであり、Ｓｅｒは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
    　で表される紅斑作用スペクトルである
    ことを特徴とする光源。
  13. 　前記紅斑紫外線スペクトルＥＣＩＥにおいて、波長２５０ｎｍ以上２９８ｎｍ以下の区間の積分値に対する波長３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の区間の積分値の比が０．４７以上であるような発光スペクトルを放射するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光源。
  14. 　前記ＬＥＤの発光スペクトルのピーク波長は、３０８ｎｍ以上３１３ｎｍ以下の間に位置することを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の光源。
  15. 　前記ＬＥＤの発光スペクトルの半値全幅は、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の光源。
     
     
     
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WO2018142630A1 (ja) * 2017-02-06 2018-08-09 公立大学法人名古屋市立大学 光線治療装置および光線治療方法

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