(57)【要約】  腫瘍患者、特に悪性腫瘍患者に対し極めて低侵襲であり、如何なる人種であっても熱感、火傷、疼痛、重篤な副作用のような有害事象を発現させる可能性が極めて低く、正常細胞の損傷を最小限に防ぎ、皮膚のみならず皮膚よりも深部の腫瘍細胞や腫瘍病巣のような悪性腫瘍組織の増殖期にある腫瘍細胞を自然死に至らせることができ、安全であって高い治療効果を示すことができる簡易な腫瘍治療装置を提供する。  腫瘍治療装置１は、近赤外線出射源１５からの出射光線の内の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収、反射又は散乱させて近赤外線を透過させるフィルタ１６ａが、前記近赤外線出射源１５と前記近赤外線で照射される生体２の腫瘍組織３との経路途中に、配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線出射源からの出射光線の内の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収、反射又は散乱させて近赤外線を透過させるフィルタが、前記近赤外線出射源と前記近赤外線で照射される生体の腫瘍組織との経路途中に、配置されていることを特徴とする腫瘍治療装置。
【請求項２】
前記フィルタが、水層を有していることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項３】
前記近赤外線の波長域が、１０００〜１８００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項４】
前記近赤外線出射源が、前記出射光線であるレーザー光を出射するレーザーダイオード、又は前記出射光線を出射する発光ダイオード、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンヒータ若しくはセラミックスヒータであることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項５】
前記近赤外線出射源が、前記出射光線をパルス出射させる発振回路若しくは連続出射させる出射回路、その出射光線の単回ショット若しくは複数回ショットを出射させるタイマー、その出射の開始と停止とをさせるスイッチ回路、及び／又は前記近赤外線出射源の出力を増幅させる増幅回路に、接続されていることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項６】
前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対を、一対又は複数対、有することを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項７】
前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対が、単数又は複数のハンドピースの各先端部に取付けられていることを特徴とする請求項６に記載の腫瘍治療装置。
【請求項８】
前記経路途中で前記フィルタの先方に、前記生体へ接触するサファイアガラス冷却窓が、前記ハンドピースの表面に露出して取付けられていることを特徴とする請求項７に記載の腫瘍治療装置。
【請求項９】
ヒト又は非ヒト動物の体内へ挿入されるカテーテルの尖端の内空に挿入された前記近赤外線出射源を、前記フィルタが蔽っていることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【請求項１０】
前記生体の腫瘍組織が、ヒト又は非ヒト動物の悪性腫瘍及び／又は良性腫瘍であることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒト、又は非ヒト動物の腫瘍組織、特に悪性腫瘍病巣へ、近赤外線を照射して、その腫瘍を治療する目的で用いられる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本人に最も多い死因は、癌、肉腫等の悪性腫瘍である。この悪性腫瘍は世界的にも高死亡率の病因であり、それの治療の目的で、その病巣を摘出する手術療法、その病巣へのＸ線・電子線・γ線照射のような放射線療法、抗癌剤投与による化学療法、赤外線照射による温熱療法など種々の治療法が、単独、又は併用して施される。【０００３】
これら治療法は夫々、患者への適応を見極めながら適宜施術されており一定の治療効果を奏する反面、しばしば患者に重篤な副作用を発現させたり過大な負担をかけたりする。例えば手術治療によれば、患者に、免疫力の低下、腫瘍の再発、別な疾病の罹患などを招いて身体的負担を与えるばかりか、精神的負担、人的負担、経済的負担、社会的負担などの様々な負担を強いることがある。このような負担は、放射線療法、化学療法、温熱療法など他の治療法においても同様に生じ得るものである。【０００４】
これらの治療法の中でも温熱療法は、手術療法、化学療法、放射線療法に比べて比較的低侵襲であり、重篤な副作用の発現が少ないとされているが、治療対象となる悪性腫瘍が限られること、大規模で高額の設備や施設を要すること、長時間遠赤外線により加温するので患者の負担が大きいことなど、克服すべき課題が、多く残されている。【０００５】
このような温熱療法に汎用される市販の赤外線照射装置の多くは、一体化している赤外線放射源から主に遠赤外線を出射すると謳われているが実際には近赤外線も相当出射している。一般に近赤外線は、遠赤外線よりもエネルギーが大きく、また表層で吸収されるため、患者の生体深部への浸透性が低いものである。その所為で、市販の赤外線照射装置で患者の生体深部の病巣を部位特異的に十分に加熱するには、遠赤外線を長時間照射したり、強い出力を要したりする。さらに長時間、近赤外線を多く含む赤外線に曝露させなければならない結果、患者の体表表面に照射されるエネルギー総量が多量となり、患者が熱感、火傷、疼痛、脱水、倦怠感などの有害事象を被ってしまうことがある。また、これらの有害事象を低減したり回避したりするために、波長を制御したり出力を低減したりすると、十分な治療効果が得られない可能性がある。【０００６】
また、特許文献１には、９０４ｎｍの近赤外線を照射して癌の治療に使用するレーザー治療装置が、開示されている。このような９０４ｎｍ付近の近赤外線は、皮膚表層で有色を示すメラニンに極めて高率で吸収されるため、メラニンの比較的少ない白色人種と言えども色素沈着した有色部位皮膚への照射に適さず、ましてメラニンの多い有色人種の皮膚への照射は熱傷など有害事象を生じる可能性が高く、なおさら適さない。しかもその波長付近の近赤外線は、皮膚表層のメラニンで速やかに吸収されてしまうこと、波長が短く深部に届かないことから、表皮など極表層にしか作用できない。さらに、照射すべき部位が有色部位である患者、とりわけ有色人種の患者に強い疼痛を発現させてしまう。その所為で、低出力でしか照射できず、劇的な腫瘍治療効果が期待できないばかりか、皮膚の有色部位での熱傷など不可避の有害事象から免れ得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５２３１９８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、腫瘍患者、特に悪性腫瘍患者に対し極めて低侵襲であり、如何なる人種であっても熱感、火傷、疼痛、重篤な副作用のような有害事象を発現させる可能性が極めて低く、正常細胞の損傷を最小限に防ぎ、皮膚のみならず皮膚よりも深部の腫瘍細胞や、腫瘍病巣のような悪性腫瘍組織の増殖期にある腫瘍細胞を自然死に至らせることができ、安全であって高い治療効果を示すことができる簡易な腫瘍治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の腫瘍治療装置は、近赤外線出射源からの出射光線の内の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収、反射又は散乱させて近赤外線を透過させるフィルタが、前記近赤外線出射源と前記近赤外線で照射される生体の腫瘍組織との経路途中に、配置されていることを特徴とする。【００１０】
請求項２に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記フィルタが、水層を有していることを特徴とする。【００１１】
請求項３に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記近赤外線の波長域が、１０００〜１８００ｎｍであることを特徴とする。【００１２】
請求項４に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記出射光線であるレーザー光を出射するレーザーダイオード、又は前記出射光線を出射する発光ダイオード、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンヒータ若しくはセラミックスヒータであることを特徴とする。【００１３】
請求項５に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記近赤外線出射源が、前記出射光線をパルス出射させる発振回路若しくは連続出射させる出射回路、その出射光線の単回ショット若しくは複数回ショットを出射させるタイマー、その出射の開始と停止とをさせるスイッチ回路、及び／又は前記近赤外線出射源の出力を増幅させる増幅回路に、接続されていることを特徴とする。【００１４】
請求項６に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対を、一対又は複数対、有することを特徴とする。【００１５】
請求項７に記載の腫瘍治療装置は、請求項６に記載されたもので、前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対が、単数又は複数のハンドピースの各先端部に取付けられていることを特徴とする。【００１６】
請求項８に記載の腫瘍治療装置は、請求項７に記載されたもので、前記経路途中で前記フィルタの先方に、前記生体へ接触するサファイアガラス冷却窓が、前記ハンドピースの表面に露出して取付けられていることを特徴とする。【００１７】
請求項９に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、ヒト又は非ヒト動物の体内へ挿入されるカテーテルの尖端の内空に挿入された前記近赤外線出射源を、前記フィルタが蔽っていることを特徴とする。【００１８】
請求項１０に記載の腫瘍治療装置は、請求項１に記載されたもので、前記生体の腫瘍組織が、ヒト又は非ヒト動物の悪性腫瘍及び／又は良性腫瘍であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の腫瘍治療装置は、極めて低侵襲で、その他の治療法の実施の有無に関わらず、さらにそれらの影響を受けずに、良性又は悪性の腫瘍、特に癌、肉腫等の悪性腫瘍の治療に用いられるものである。この腫瘍治療装置は、如何なる人種であっても、また皮膚に有色部位を有していても、激しい熱感、火傷、疼痛、重篤な副作用のような有害事象を発現させる可能性が極めて低く、正常細胞の損傷を最小限に防ぎ、皮膚よりも深部の腫瘍細胞や腫瘍病巣のような悪性腫瘍組織の増殖期にある腫瘍細胞を自然死に至らせて、悪性腫瘍を治療することができるものである。【００２０】
この腫瘍治療装置は、簡易な構造であって持ち運び自在な小型のものであり、煩雑な操作を経ずに腫瘍を簡便に治療することができるというものである。【００２１】
近赤外線は、遠赤外線に比べ波長が短い所為で生体の深層組織に到達し難く、皮膚表層で吸収されて熱傷などの有害事象を生じさせ易い。それにも係わらず、この腫瘍治療装置によれば、そのような問題を生じない。特に、ハンドピースの先端にサファイアガラス冷却窓を設けることによって、皮膚表層を直接冷却することができるので、高出力で照射しても、熱感、疼痛、熱傷などの有害事象を最小限に抑えることができる。さらに皮膚表層を冷却することで、皮膚表層での水分子の分子運動を抑制し近赤外線の吸収を最小限に抑えて、表層組織の温度を過度に上昇させることなく、近赤外線を生体の深層の腫瘍組織に効率よく到達させることができる。【００２２】
この腫瘍治療装置により、高出力の近赤外線で同一部位を複数回、照射したとしても、激しい熱感、発赤、疼痛、腫脹、熱傷を生じる可能性は極めて僅かである。特に、腫瘍組織を自然死に至らせる程度の温和な照射条件であれば、有害事象は勿論、痛みすら認めたとしてもわずかである。従って、短期間に複数回照射して、悪性腫瘍細胞の増殖を劇的に減少させたり、悪性腫瘍細胞を死滅させたりして、悪性腫瘍を治療することが可能となる。【００２３】
この腫瘍装置によれば、ハンドピースを介して皮膚へ直接近赤外線を照射して皮膚やその内部の腫瘍組織へ効率的に近赤外線を到達させたり、カテーテルを介して皮膚より深部の体内組織へ直接近赤外線を照射してそこの腫瘍組織へ効率的に近赤外線を到達させたりすることが可能である。【００２４】
また、この腫瘍治療装置によれば、悪性腫瘍組織へ近赤外照射して治療した後に再発した悪性腫瘍に対しても、近赤外照射を再開すれば、熱耐性を惹き起こすことなく、再度、悪性腫瘍細胞の増殖を劇的に減少させることが可能である。【００２５】
この腫瘍治療装置によれば、有害事象を生じる可能性が低いため、患者にとって身体的負担が軽減されるばかりか、特殊な設備や施設を必要とせず簡易に治療できるため医療費削減に資する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用する腫瘍治療装置の全容の概要を示す図である。
【図２】本発明を適用する別な腫瘍治療装置の一部の概要を示す図である。
【図３】本発明を適用する別な腫瘍治療装置の一部の概要を示す図である。
【図４】本発明を適用する別な腫瘍治療装置中のハンドピースを示す斜視図である。
【図５】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いて腫瘍細胞に近赤外線を照射したときの生存率を透過度によって数値化して示した図である。
【図６】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いて別な腫瘍細胞に近赤外線を照射したときの生存率を透過度によって数値化して示した図である。
【図７】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた乳がん細胞移植マウスへの近赤外線の照射群と非照射のコントロール群とにおける腫瘍組織体積と経過日数との相関を示すグラフである。
【図８】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた乳がん細胞移植マウスへの近赤外線の照射群の照射開始１３日目と非照射のコントロール群の同日とに摘出した腫瘍組織を染色した状態を示す顕微鏡写真である。
【図９】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた乳がん細胞移植マウスへの近赤外線の照射群の照射最終照射日（照射開始３７日目）と非照射のコントロール群の同日とに摘出した腫瘍組織を染色した状態を示す顕微鏡写真である。
【図１０】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた別な腫瘍細胞移植マウスへの近赤外線の照射群と非照射のコントロール群とにおける腫瘍組織体積と経過日数との相関を示すグラフである。
【図１１】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた別な腫瘍細胞移植マウスへの近赤外線の照射群の照射途中日と非照射のコントロール群の同日とに摘出した腫瘍組織を染色した状態を示す顕微鏡写真である。
【図１２】本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた別な腫瘍細胞移植マウスへの近赤外線の照射群の照射再開最終日と非照射のコントロール群の同日とに摘出した腫瘍組織を染色した状態を示す顕微鏡写真である。
【図１３】４００〜約３０００ｎｍの波長と、本発明を適用する腫瘍治療装置を用いたときの放射照度、及びメラニン、ヘモグロビン、水の吸収係数との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１は腫瘍治療装置、２は生体、３は腫瘍組織、１１は発振回路、１２はタイマー、１３は変調回路、１４はスイッチ回路、１５は近赤外線出射源、１６ａ・１６ｂはフィルタ、１７はレンズ、１８はサファイアガラス冷却窓、１９ａ・１９ｂはクーラー、２０は近赤外線、２１はクーラー制御回路、２２は反射板、２３は間隙、２４は二重管、３０はハンドピース、３１はハウジング、３２はスイッチ、４０は制御器本体である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための好ましい形態の例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２９】
本発明の腫瘍治療装置１について、実施の一形態を示す図１を参照しながら説明する。腫瘍治療装置１は、近赤外線のみを選択的に生体２の腫瘍組織３へ到達させるためのものである。
【００３０】
この腫瘍治療装置１は、近赤外線出射源１５であるＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）系やＧａＡｓ系のレーザーダイオードと、そこから出射する近赤外線を含む出射光線であるレーザー光の出射方向に、１４００〜１５００ｎｍの波長及び１８００ｎｍを超える波長を吸収してその範囲の波長の透過を低減させる第一のフィルタ１６ａ、及び１０００ｎｍ未満の波長、好ましくは１１００ｎｍ未満の波長を遮蔽してその範囲外の波長のみを透過させる第二のフィルタ１６ｂとを、有している。レーザー光の出射方向でフィルタ１６ｂの先方に、レンズ１７と、生体２へ接触する近赤外線透過性のサファイアガラス冷却窓１８とが、配置されている。レーザーダイオード１５に隣接しつつ対峙している第一のフィルタ１６ａと、サファイアガラス冷却窓１８とに、夫々、クーラー１９ａ・１９ｂが取付けられている。
【００３１】
第一のフィルタ１６ａは、水層を有するものであって、例えば石英やガラス等のセルに水が充填されたものであり、水に１４００〜１５００ｎｍの波長と１８００ｎｍを超える波長好ましくは１７００ｎｍを超える波長とが吸収されることによって、その波長の透過を低減させるものである。その水層は、蒸留水、イオン交換水、水道水であってもよく、無機塩や有機塩のような電解質、糖のような非電解質例えば生理食塩水やリンゲル液、メタノールやエタノールのようなモノアルコール、エチレングリコールのようなポリオールである添加物の単数又は複数を溶解した水溶液であってもよい。そのレーザー光が通過するフィルタ１６ａ中の水層の厚さが厚過ぎると、レーザー光２０を照射したときに腫瘍組織３での加熱が小さくなってしまい、一方、その厚さが薄過ぎると、レーザー光２０を照射したとき、生体の表層にレーザー光２０が吸収されて、生体が過熱され、火傷を負ったり熱感・疼痛を感じたりしてしまう。その厚さは、近赤外線出射源の出力強度にもよるが、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３２】
第二のフィルタ１６ｂは、例えば１１００ｎｍ未満の波長をガラス中に分散した光吸収物質により吸収し、一方、１１００ｎｍ以上の波長を生体２側へ透過させるものである。フィルタ１６ｂは、例えば市販されている近赤外線フィルタであってもよく、それと紫外線フィルタとを組合わせた複合フィルタであってもよい。近赤外線フィルタは、より具体的には、誘電体膜コーティングフィルタ、光学ガラスフィルタ、樹脂製フィルタが挙げられる。誘電体膜コーティングフィルタは、屈折率の異なる金属酸化物や金属フッ化物を交互に複数層積層したものであり、透明薄膜による光の干渉を利用して１１００ｎｍ未満の近赤外線波長領域の光を選択的に遮蔽するもので、例えば蒸着ＴｉＯ２のような高屈折率層と蒸着ＳｉＯ２のような低屈折率層との相互積層膜のような誘電体多層膜がガラス基板のような透明基板に付された誘電体多層膜コーティングフィルタが挙げられる。光学ガラスフィルタは、主成分Ｐ２Ｏ５とＣｕＯとに０．５％以下のＶ２Ｏ５や金属フッ化物を含有するＣｕＯ−弗燐酸塩系ガラス、樹脂製フィルタは、ジイモニウム系色素のような近赤外線吸収色素を５０％以下含有する樹脂フィルムが挙げられる。１１００ｎｍ未満の波長を遮断するものであれば、遮断波長の異なる複数の紫外線遮蔽フィルタ・赤外線遮蔽フィルタや、フィルタ赤外線透過フィルタ・コールドフィルタを組合わせて用いてもよい。照射される近赤外線の波長域が１０００〜１８００ｎｍであることが好ましく、１０００〜１７００ｎｍ又は１１００〜１８００ｎｍであるとなお一層好ましい。
【００３３】
作業者が持つハンドピース３０のハウジング内に、順に並んで配置されたレーザーダイオード１５、フィルタ１６ａ・１６ｂ、及びレンズ１７と、それに沿って配置されたクーラー１９ａ・１９ｂとが、内蔵されている。そのハンドピース３０の先端表面にサファイアガラス冷却窓１８が取付けられて、生体２と接触できるように、露出している。
【００３４】
クーラー１９ａ・１９ｂは、水冷クーラー、空冷クーラー、整流器若しくはサイリスタ変換器を用いた熱交換冷却器、熱電変換素子のようなものであり、第一のフィルタ１６ａやサファイアガラス冷却窓１８に蓄積した熱を放出するものである。
【００３５】
レーザー光をパルス出射させるために発振回路１１が、変調回路１３に接続され、さらに接続コードを介してハンドピース３０内のレーザーダイオード１５に、接続されている。レーザー光を所定時間続けて出射させるタイマー１２と、その出射を単回又は複数回繰り返して出射させるスイッチ回路１４とが、変調回路１３に接続されている。また、ハンドピース３０内のクーラー１９ａ・１９ｂに、クーラー制御回路２１が接続されている。これら回路１１・１３・１４・２１やタイマー１２が、腫瘍治療装置１の制御器本体４０のハウジング内に、内蔵されている。
【００３６】
レーザーダイオード１５の背面側に近赤外線反射板（不図示）が設けられていてもよい。レーザーダイオード１５に代えて、ＡｌＧａＡｓ系やＧａＡｓ系の発光ダイオードを用いてもよい。
【００３７】
腫瘍治療装置１は、以下のようにして使用される。
【００３８】
１回の照射治療毎に、発振回路１１からの発振をタイマー１２により、変調回路１３で例えば０．５〜１００ミリ秒のパルス幅で０．５〜１００ミリ秒間隔の近赤外線のパルス出射となるように変調し、及び／又はスイッチ回路１４で１ショット当り０．１〜１０秒間連続の単回ショット又は２〜２０回の複数回ショットとなるように変調し、それに応じて、増幅回路（不図示）を介して、所望の５〜６５Ｊ／ｃｍ２好ましくは５〜５６Ｊ／ｃｍ２の出射出力となるような電圧を、レーザーダイオード１５に印加する。この照射治療は、毎日あるいは一定期間の間隔をおいて、繰り返し施術される。
【００３９】
すると、フラッシュランプとなるレーザーダイオード１５からは、広範な波長の近赤外線を含むレーザー光がパルス出射される。不必要な波長域のものはフィルタ１６ａ・１６ｂで低減又は遮蔽される。即ち、その近赤外線は第一のフィルタ１６ａに至り、フィルタ１６ａ内の水層に、１４００〜１５００ｎｍの波長が一部分吸収される結果その波長の透過が低減され、また１８００ｎｍを超える波長が殆んど吸収される結果その波長の透過が遮断される。このとき第一のフィルタ１６ａは、クーラー制御回路２１からの指示信号に従って駆動するクーラー１９ａによって冷却される結果、近赤外線の吸収によって水温上昇する第一のフィルタ１６ａ内の水層も同時に冷却される。さらにレーザー光は、第二のフィルタ１６ｂに至り、１１００ｎｍ未満の波長が殆んど吸収される結果その波長の透過が殆んど遮断される。レーザー光は必要に応じてレンズ１７で集束され、サファイアガラス冷却窓１８を経て、照射すべき所望の波長を有する近赤外線２０となって、外界へ出射される。
【００４０】
ハンドピース３０先端のサファイアガラス冷却窓１８を、治療すべき生体２の腫瘍組織３へ向けて、生体２の皮膚へ接触させる。すると、近赤外線２０は、生体２内の皮膚の表皮・真皮を経て、腫瘍組織３へ到達する。このとき、近赤外線２０により、皮膚の水分が加熱されるが、表皮がサファイアガラス冷却窓１８と接触していることにより、表皮・真皮の熱が、熱伝導率の高い冷却窓１８のサファイアへ伝導する。サファイアガラス冷却窓１８は、クーラー制御回路２１からの指示信号に従って駆動するクーラー１９ｂによって、例えば２０℃の一定温度に、冷却される結果、熱感、火傷、疼痛などの有害事象を生じないように、常に表皮・真皮を冷却している。
【００４１】
近赤外線２０は、この冷却窓１８により、熱感、火傷、疼痛などの有害事象を生じることなく、さらに表面で吸収されることなく安全に、腫瘍組織３に到達し、腫瘍細胞を破壊する。健常組織においては、この近赤外線２０がタンパクなどの熱変性を生じさせることがなく、豊富な血流で過度の温度上昇から保護されている。一方、腫瘍細胞や腫瘍病巣のような悪性腫瘍組織３の増殖期の細胞は、近赤外線２０に対する感受性が高いため、近赤外線２０のエネルギーがより悪性腫瘍組織３に吸収される。その結果、悪性腫瘍組織３の自然死を誘導し、腫瘍治療を行うことができる。
【００４２】
図２に、腫瘍治療装置１の別な態様を示す。近赤外線出射源１５は、１１００〜１８００ｎｍの近赤外線を包含する赤外線であれば紫外線や可視光までの波長域を出射するものであってもよいので、図２に示すように、前記のレーザーダイオードに代えて、近赤外線を出射するランプ、例えばタングステンをフィラメントにした白色電球であるタングステンランプ、ハロゲンを封入しておりタングステン線条を有する電球であるハロゲンランプ、キセノンガスを封入した放電灯であるキセノンランプであってもよい。近赤外線中の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収する第一のフィルタ１６ａは、石英やガラスのような透明無機素材製、又はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような透明樹脂製のセルの間隙２３に水を通過させるものであってもよい。フィルタ１６ａ・１６ｂの順が、逆であってもよい。
【００４３】
図２の腫瘍治療装置１は以下のように動作する。フラッシュランプとなるタングステンランプ１５から出射し又は反射板２２で反射した広範な波長の出射光線が、パルス出射される。その光線が第一のフィルタ１６ａに至り、その一部がフィルタ１６ａのセルの間隙２３の水に吸収されて、１４００〜１５００ｎｍの波長の透過が低減され、１８００ｎｍを超える波長の透過が遮断される。クーラー制御回路２１（図１参照）の指示信号に従ってポンプ（不図示）が駆動して間隙２３の水が循環し、フィルタ１６ａが冷却される。さらに光線は、第二のフィルタ１６ｂに至り、１１００ｎｍ未満の波長の透過が殆んど遮断される。光線は、適宜レンズ１７で集束され、サファイアガラス冷却窓１８を経て、照射すべき所望の波長を有する近赤外線２０となって、生体２内の腫瘍組織３へ出射される。
【００４４】
図３に、腫瘍治療装置１の別な態様を示す。図３に示すように、近赤外線出射源１５は、前記のレーザーダイオードに代えて、近赤外線を含む熱線を出射するヒータ、例えば炭素繊維を発熱源とするカーボンヒータ、絶縁セラミックスを加熱して熱放射源としたり又は半導体セラミックスを発熱源としたりするセラミックヒータであってもよい。近赤外線中の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収する第一のフィルタ１６ａは、これら棒状のヒータを挿入している石英製又はガラス製の透明内管とそれらを挿入している石英、ガラス、又はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような樹脂製の外管とからなる二重管２４、その内管・外管の間の間隙２３を流れる水で、形成されているものであってもよい。ヒータ１５は、熱線を連続出射させるために、発振回路や変調回路を有していなくてもよく、それに代えて増幅回路を有していてもよく、近赤外線２０の出射方向に、近赤外線２０をパルス出射できるようにシャッター（不図示）が設けられていてもよい。
【００４５】
図３の腫瘍治療装置１は以下のように動作する。タイマー１２又はスイッチ回路１４（図１参照）により増幅回路（不図示）を介して、所望の出射出力となるような電圧を、ヒータ１５に印加する。ヒータ１５から出射した熱線が、その周りを取り囲んでいる第一のフィルタ１６ａに至り、その一部がフィルタ１６ａの二重管２４の間の間隙２３の水に吸収されて、１４００〜１５００ｎｍの波長の透過が低減され、１８００ｎｍを超える波長の透過が遮断される。クーラー制御回路２１（図１参照）の指示信号に従ってポンプ（不図示）が駆動して間隙２３の水が循環し、フィルタ１６ａと共にヒータ１５が冷却される。フィルタ１６ａを透過した熱線は、直接に又は反射板２２で反射されて第二のフィルタ１６ｂに至り、１１００ｎｍ未満の波長の透過が殆んど遮断される。熱線は、適宜レンズ１７で集束され、サファイアガラス冷却窓１８を経て、照射すべき所望の波長を有する近赤外線２０となって、生体２内の腫瘍組織３へ照射される。
【００４６】
図４に、腫瘍治療装置１のハンドピース３０の一態様を示す。図４に示すように、ハンドピース３０のハウジング３１内に、第一の管状フィルタ１６ａ（図２参照）が内蔵されている。そのフィルタ１６ａの中に近赤外線出射源１５が挿入されている。フィルタ１６ａと近赤外線出射源１５との間を、水が循環している。ハウジング３１に、照射のオンオフを制御するスイッチ３２が設けられ、スイッチ回路１４（図１参照）に接続されていてもよい。スイッチ３２をオンモードにすると、近赤外線出射源１５からのレーザー光が出射されサファイアガラス冷却窓１８を経て、近赤外線２０が照射される。オンオフ制御は、制御器本体４０側で行われてもよい。
【００４７】
近赤外線出射源１５とフィルタ１６ａとの対が、一対設けられている例を、図４に示したが、複数のハンドピース３０に夫々一対ずつ設けられていてもよく、単数又は複数のハンドピース３０に夫々複数対ずつ設けられていてもよい。
【００４８】
腫瘍治療装置１は、皮膚へ近赤外線を照射して皮膚の深部の腫瘍組織に近赤外線を到達させるものの例を示したが、カテーテル尖端近傍の内空に挿入した近赤外線出射源とそれを覆ったフィルタとを有するものであってもよく、さらに内視鏡と組み合わせたものであってもよい。近赤外線出射源からの近赤外線を光ファイバでフィルタ近傍まで光伝導するものであってもよい。これにより、皮膚よりも相当に深部の臓器、例えば脳や内臓などへも照射が可能となる。
【００４９】
腫瘍治療装置１は、ショットのパルス幅とパルス間隔とが限定されるものではないが、変調回路で所望の一定なパルス幅で所望の一定のパルス間隔で複数回ショットするものであってもよく、パルス幅とパルス間隔とを途中で増減するものであってもよい。
【００５０】
腫瘍治療装置１は、サファイアガラス冷却窓１８が水冷である例を示したが、空冷であってもよい。
【００５１】
腫瘍治療装置１は、ヒトの悪性腫瘍に用いられる例を示したが、ヒトの良性腫瘍に用いられてもよく、ペット等の非ヒト動物の悪性腫瘍・良性腫瘍に用いられてもよい。これら悪性腫瘍・良性腫瘍の腫瘍組織を摘出手術したときに摘出しきれなかった残存腫瘍組織やその周辺の正常組織に用いられてもよい。化学療法やＸ線照射療法などの他の療法と併用して用いられてもよい。
【００５２】
これらの腫瘍治療装置１によれば、腫瘍組織へ照射する近赤外線２０の波長を１０００〜１８００ｎｍ、好ましくは１０００〜１７００ｎｍ又は１１００〜１８００ｎｍに限定することができる。
【００５３】
１１００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満の波長のものは、波長が短い所為で生体中の表皮よりも深部の腫瘍組織に到達しにくいこと、さらにそれのエネルギーが高い所為で皮膚表面で吸収されてしまい皮膚表皮や真皮に熱傷などの有害事象を生じることから、照射されないようにしてある。また、１１００ｎｍ未満、特に１０００ｎｍ未満の波長のものは、皮膚表層のメラニンに極めて高率に吸収される所為で、メラニンを大量に有する有色人種の皮膚や、白色人種と言えども色素沈着、乳輪、乳頭、陰部などの有色部を有する皮膚へ照射すると強い疼痛や熱傷などの有害事象を併発することから、照射されないようにしてある。
【００５４】
１８００ｎｍを超える波長のものは、生体中の表皮よりも深部の腫瘍組織まで到達させて腫瘍組織を加熱することができたとしても、そのエネルギー量が悪性腫瘍細胞の増殖を抑制し且つ悪性腫瘍を治療するのに、不充分なものであるから、照射されないようにしてある。
【００５５】
一方、１４００〜１５００ｎｍの波長の近赤外線は、生体中のヘモグロビンと水とに極めて高率で吸収されてしまうものである。その所為でその波長の近赤外線を、ヘモグロビンの多い部位、例えば赤みのある皮膚部位、炎症部位、粘膜部位に、照射すると、それらの部位で特に吸収されるため、熱傷などの有害事象を惹き起こす。また、その波長の近赤外線を何処かの皮膚に、照射すると、そこの真皮の水分に高率に吸収されるため、強い疼痛を惹き起こす。そこで、その波長の近赤外線は、照射されないようにしてある。このように、近赤外線は、ヘモグロビン、水の多い部位ではその部位で高率に吸収されてしまうため、深部組織に到達させることが困難であった。
【００５６】
以上のように、腫瘍治療装置１は、１４００〜１５００ｎｍの波長の近赤外線を特殊フィルタでカットできるように設計されているため、ヘモグロビンやメラニンの多い部位にもその近赤外線の照射が可能となり、より疼痛を減弱させることが可能になり、有害事象を減少させること、さらに深部組織充分な近赤外線を到達させることが、可能になった。
【実施例】
【００５７】
以下に、本発明を適用する腫瘍治療装置を用いた実施例について説明する。【００５８】
腫瘍治療装置で、ｉｎ  ｖｉｔｒｏの腫瘍細胞に近赤外線を照射したときの腫瘍細胞の増殖抑制について、測定した。具体的方法は、以下の通りである。【００５９】
（実施例１）
腫瘍組織として、ラットのメラノーマＢ１６Ｆ０、ヒトの胃がん細胞ＮＵＧＣ４、ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７、ヒトの子宮がん細胞Ｈｅｌａの夫々の腫瘍細胞を用いた。これらを、培養皿のウェル内の市販の培地中で、５％ＣＯ２を含む加湿された３７℃の培養装置内で、５×１０３個／１ウェルに、培養した。波長域１４００〜１５００ｎｍを低減させた波長域１０００〜１８００ｎｍの近赤外線を腫瘍細胞へ照射するための腫瘍治療装置として、図１、３及び４に記載されたもので、形成外科・皮膚科で若返り治療に使用されているタイタン（キュテラ社製；商品名）を用いた。各腫瘍細胞へ、この腫瘍治療装置により、近赤外線を照射した。照射条件は、２０Ｊ／ｃｍ２又は４０Ｊ／ｃｍ２の出力強度で、２０Ｊ／ｃｍ２のとき２．３秒、４０Ｊ／ｃｍ２のとき４．１７秒のシングルパルスを１ショットとし３回、１０回又は２０回繰返す複数回ショットの照射をした。なお、この治療装置による２０Ｊ／ｃｍ２の強度は、その冷却器のため健常人が皮膚に照射されても何ら感じない程度の出力であり、４０Ｊ／ｃｍ２の強度は、健常人が皮膚に照射されたら僅かに温かく感じるか、個体によって一瞬だけ僅かに熱く感じる程度の出力である。さらに過度の温度上昇を防ぎ、その過度の温度に基づく蓄積熱による腫瘍細胞損傷の可能性を排除するため、１ショット毎に、各ウェルの培地の底の温度を測定し、培地温度が３７℃に戻るまで待って、次のショットを施行した。【００６０】
腫瘍細胞の増殖程度の測定時は、以下の通りである。
第１群は、第１複数回ショットの照射のあと３日間培養した後に、測定したものである。
第２群は、第１複数回ショットの照射のあと６日間培養した後に、測定したものである。
第３群は、第１複数回ショットの照射のあと３日間培養した後に、さらなる第２複数回ショットの照射のあと３日間培養した後に、測定したものである。
第４群は、第１複数回ショットの照射のあと３日間培養した後に、さらなる第２複数回ショットの照射のあと６日間培養した後に、測定したものである。
コントロール群は、照射することなく、測定したものである。【００６１】
腫瘍細胞の増殖測定の具体的方法は、腫瘍細胞の生存率の指標として、腫瘍細胞内のミトコンドリアにある脱水素酵素により、テトラゾリウム塩であるＭＴＳ（3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium,  inner  salt）が還元されて生成されるホルマザン（Formazan）について、CellTiter 96 Aqueous Cell Proliferation Assay kit（プロメガ株式会社の製品）を用いて４９０ｎｍにおける吸光度（ＯＤ４９０）を測定するというものである。生存する腫瘍細胞数（生存数）に対応する吸光度についての結果を、図５及び６に示す。図中の＊はスチューデントｔ検定による統計学的有意差（Ｐ＜０．０５）があることを示している。【００６２】
図５及び６から明らかな通り、腫瘍治療装置を用いた近赤外線照射により、ｉｎ  ｖｉｔｒｏの実験で、ラットのメラノーマＢ１６Ｆ０、ヒトの胃がん細胞ＮＵＧＣ４、ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７、ヒトの子宮がん細胞Ｈｅｌａの生存率を、劇的に減少させることができた。【００６３】
このことは、本発明の腫瘍治療装置を用いた近赤外線照射により、いずれの悪性腫瘍細胞も生存率が著しく減少しており、近赤外線照射が悪性腫瘍細胞を増殖抑制、又は死滅させていることを示している。このことから、この腫瘍治療装置により悪性腫瘍を治療するのに極めて有効であることが、明らかとなった。【００６４】
また、各ウェルの培地温度の具体的測定方法は、各群についてそれらの培地水底の温度を、熱電対を備えたデジタル温度計ＭＣ３０００−０００（株式会社チノーの製品）で、各ショットの照射直後に、測定するというものである。【００６５】
その培地温度は、平均で、２０Ｊ／ｃｍ２ショットの場合に３７℃から４０．８℃へ上昇し、３．６秒間４０℃以上となったのち、４３．８秒後に元の温度に戻り、また４０Ｊ／ｃｍ２ショットの場合に３７℃から４３．９℃へ上昇し、４２．１秒間４０℃以上となったのち、８３．４秒後に元の温度に戻った。癌患者の腫瘍の温熱療法では約４２℃で一回につき６０分間程度、長期間にわたって加熱してすら直ぐに腫瘍組織が劇的に減少しないことや、癌患者が風邪などで高温に発熱しても腫瘍組織が縮小しないことや、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで癌細胞が４０〜４４℃に１〜２分間曝されても減少しないことから、この腫瘍治療装置から照射された近赤外線自身が、熱エネルギーとは直接関係することなく、悪性腫瘍細胞の増殖を直接抑制していると、推察される。【００６６】
次に腫瘍治療装置を用いて、ｉｎ  ｖｉｖｏの腫瘍組織に近赤外線を照射したときの腫瘍細胞の増殖抑制について、検討した。具体的方法は、以下のように、腫瘍組織の体積を計測し、また腫瘍組織標本を病理組織学的に観察するというものである。【００６７】
（実施例２）
腫瘍組織として、ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７の腫瘍細胞を用い、ｉｎ  ｖｉｖｏでの移植実験動物として、雌のＳＣＩＤマウス（日本チャールス・リバー株式会社製、系統CB17/Icr-Prkdcsid/CrlCrlj）を用いた。
ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７は、市販の培地で、５％ＣＯ２を含む加湿された３７℃の培養装置内で培養しておいた。指数増殖期にある培養ＭＣＦ７細胞を、２．５×１０６個／１００μＬ／個体になるよう調整して、移植用腫瘍細胞とした。週齢６週のこのＳＣＩＤマウスを照射群とし、ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７の腫瘍細胞を５匹の各マウスの体幹右側皮下に移植した。移植後、マウスを飼育し、腫瘍組織を成長させ、平均腫瘍組織体積が６６ｍｍ３になった時点で、腫瘍組織部分に毛が生えている場合は脱毛クリームで除毛した後に、図１、３及び４に記載のタイタン（キュテラ社製；商品名）で、無麻酔下、波長域１４００〜１５００ｎｍを低減させた波長域１０００〜１８００ｎｍの近赤外線を腫瘍組織へ照射した。照射条件は、２０Ｊ／ｃｍ２の出力強度で、２．３秒のシングルパルスを１ショットとして１０回繰返す複数回ショットを１クールとして、初日、２、４、６、８、９、１０日目とに計７クール照射した。その近赤外線照射時には、無麻酔下でも、何れのＳＣＩＤマウスも微動すらしないので、痛みや熱感を全く感じていないようであった。また、近赤外線照射部位近傍に、発赤や紅斑、腫脹や熱傷のような副作用が全く認められなかった。【００６８】
腫瘍治療装置による腫瘍抑制効果を調べるために、随時、腫瘍組織の長径・短径・厚さを計測し、下記式（１）
腫瘍組織体積(ｍｍ３)＝(４／３)×π×(Ｌ／２)×(Ｗ／２)×(Ｔ／２)    ・・・（１）
（式中、Ｌは腫瘍組織長径(ｍｍ)、Ｗは腫瘍組織短径(ｍｍ)、Ｔは腫瘍組織厚さ(ｍｍ)）
により、腫瘍組織体積を算出した。その結果を図７に示す。なお、図７中、＊はＰ＜０．０５の統計学的有意差があり、＊＊はＰ＜０．０１の有意差があることを示す。【００６９】
また、１３日目及び３７日目に、照射群のうちの１匹から腫瘍組織を摘出して、３切片に切り出し、夫々、ヘマトキシリン・エオシン（ＨＥ）染色、アポトーシス細胞を染色して検出するトランスフェラーゼ仲介ｄＵＴＰニック末端標識（ＴＵＮＥＬ）染色、及び増殖細胞である腫瘍細胞に特異に存在するＫｉ６７に対する免疫染色を行い、光学顕微鏡で病理組織学的な観察を行った。その結果を、図８〜９に示す。【００７０】
（比較例１）
近赤外線照射を行わないこと以外は、実施例２と同様にして、コントロール群のＳＣＩＤマウス５匹を用い、その腫瘍組織について、随時、腫瘍組織の長径・短径・厚さを計測し、腫瘍組織体積を算出し、さらに病理組織学的な観察を行った。その結果を図７〜９に示す。【００７１】
図７から明らかな通り、比較例１の非照射のコントロール群では経過日数と共に、特に７日目以降急激に、腫瘍組織体積が増大していたが、実施例２の照射群では、近赤外線照射を繰り返すことにより、初日の近赤外線照射直後から、腫瘍組織体積が有意に、着実に減少し、１０日目に近赤外線照射を止めても暫く減少したままであった。【００７２】
また、図８から明らかな通り、近赤外線照射の最終日の１０日目で、照射群はコントロール群と比較して、ＨＥ染色結果のように腫瘍組織が縮小しており、ＴＵＮＥＬ染色結果のように染色されたアポトーシス細胞が顕著に増加しており、Ｋｉ６７の免疫染色結果のように増殖して染色された腫瘍細胞が顕著に少なくなっていた。【００７３】
さらに、図９から明らかな通り、近赤外線照射を止めて暫く経過した３７日目で、ＨＥ染色結果のように腫瘍組織が縮小したままであり、ＴＵＮＥＬ染色結果のように染色されたアポトーシス細胞が腫瘍組織の中心部で顕著に増加しており、Ｋｉ６７の免疫染色結果のように増殖して染色された腫瘍細胞が腫瘍組織の中心部で顕著に少なくなっていた。【００７４】
これら実施例２と比較例１との対比から、統計学的にも有意差が認められ、この腫瘍治療装置を用いた近赤外線の照射により、ヒトの乳がん細胞ＭＣＦ７のような腫瘍細胞の増殖を劇的かつ確実に抑制できることが示された。【００７５】
（実施例３）
腫瘍組織として、マウスのメラノーマ細胞ＭＤＡ−ＭＢ−４３５の腫瘍細胞を用い、ｉｎ  ｖｉｖｏでの移植実験動物として、雌のヌードマウス（日本チャールス・リバー株式会社製、系統Crlj:CD1-Foxn1nu(ＩＣＲヌードマウス)）を用いた。
マウスのメラノーマ細胞ＭＤＡ−ＭＢ−４３５の腫瘍細胞は、市販の培地で、５％ＣＯ２を含む加湿された３７℃の培養装置内で培養しておいた。指数増殖期にある培養ＭＤＡ−ＭＢ−４３５細胞を、５．０ｘ１０６個／１００μＬ／個体になるよう調整して、移植用腫瘍細胞とした。週齢６週のこのヌードマウスを照射群とし、マウスのメラノーマ細胞ＭＤＡ−ＭＢ−４３５の腫瘍細胞を２０匹の各マウスの体幹右側皮下に移植した。移植後、マウスを飼育し、腫瘍組織を成長させ、平均腫瘍組織体積が１００ｍｍ３になった時点で、腫瘍組織体積が均一になるよう１４匹を選別し、図１、３及び４に記載のタイタン（キュテラ社製；商品名）で、無麻酔下、波長域１４００〜１５００ｎｍを低減させた波長域１０００〜１８００ｎｍの近赤外線を腫瘍部位へ照射した。照射条件は、２０Ｊ／ｃｍ２の出力強度で、２．３秒のシングルパルスを１ショットとして１０回繰返す複数回ショットを１クールとして、初日から連日で１３日目まで、計１３クール照射し、照射を休止した後、３１日目から連日で４３日目まで、計１３クール照射を再開した。その近赤外線照射時には、無麻酔下でも、何れのＩＣＲヌードマウスも微動すらせず、痛みや熱感を全く感じておらず、近赤外線照射部位近傍に、上皮火傷のような副作用が全く認められなかった。【００７６】
腫瘍治療装置による腫瘍抑制効果を調べるために、随時、腫瘍組織の長径・短径・厚さを計測し、前記式（１）腫瘍組織体積を算出した。その結果を図１０に示す。なお、図１０中、＊はＰ＜０．０５の統計学的有意差があり、＊＊はＰ＜０．０１の統計学的有意差があることを示す。【００７７】
また、９日目及び４５日目に、照射群のうちの１匹から腫瘍組織を摘出して、３切片に切り出し、夫々、ＨＥ染色、ＴＵＮＥＬ染色、及びＫｉ６７免疫染色を行い、光学顕微鏡で病理組織学的な観察を行った。その結果を、図１１〜１２に示す。【００７８】
（比較例２）
近赤外線照射を行わないこと以外は、実施例３と同様にして、コントロール群のヌードマウス１４匹を用い、その腫瘍組織について、随時、腫瘍組織の長径・短径・厚さを計測し、腫瘍組織体積を算出し、さらに病理組織学的な観察を行った。その結果を図１０〜１２に示す。【００７９】
図１０から明らかな通り、比較例２の非照射のコントロール群では経過日数と共に腫瘍組織体積が増大していたが、実施例３の照射群では、１３日目まで近赤外線照射を繰り返すことにより、初日の近赤外線照射直後から、腫瘍組織体積が有意に、着実に減少し、近赤外線照射を休止しても暫く減少したままであった。その後、腫瘍組織体積が増加に転じたが、３１日目から近赤外線照射を再開すると、再び腫瘍組織体積が有意に、着実に減少した。通常、癌患者への抗癌剤投与による化学療法や、温熱療法において、一旦、抗癌剤耐性や熱耐性を獲得した腫瘍組織は、もはや同じ療法で治療効果が認められなくなってしまう。しかし、この腫瘍治療装置は、腫瘍組織に近赤外線を照射した後、腫瘍が再発しても、再度近赤外線を照射し始めれば、腫瘍組織を縮小ないし死滅させることができるという特長があることが示された。【００８０】
また図１１から明らかな通り、毎日、近赤外線照射している途中の９日目で、照射群はコントロール群と比較して、ＨＥ染色結果のように腫瘍組織が縮小しており、ＴＵＮＥＬ染色結果のように染色されたアポトーシス細胞が顕著に増加しており、Ｋｉ６７の免疫染色結果のように増殖して染色された腫瘍細胞が顕著に少なくなっていた。【００８１】
さらに図１２から明らかな通り、再開した近赤外線照射を止めて間がない４５日目で、ＨＥ染色結果のように腫瘍組織が縮小したままであり、ＴＵＮＥＬ染色結果のように染色されたアポトーシス細胞が腫瘍組織の中心部で顕著に増加しており、Ｋｉ６７の免疫染色結果のように増殖して染色された腫瘍細胞が腫瘍組織の中心部で顕著に少なくなっていた。【００８２】
これら実施例３と比較例２との対比から、統計学的にも有意差が認められ、この腫瘍治療装置を用いた近赤外線の照射により、ヒトのメラノーマ細胞ＭＤＡ−ＭＢ４３５のような腫瘍細胞の増殖を劇的かつ確実に抑制できることが示された。【００８３】
このように、本発明を適用する実施例の腫瘍治療装置が、近赤外線で、様々な腫瘍組織を減少又は死滅させることは、明らかである。そのメカニズムは、必ずしも明らかでないが、以下のように推察される。図１３に、４００〜約３０００ｎｍの波長と、この腫瘍治療装置を用いたときの放射照度、及びメラニン、ヘモグロビン、水の吸収係数との相関を示す。図１３のように、腫瘍治療装置から出射される近赤外線は、特に１０００〜１８００ｎｍの波長域で放射照度が高いが、その内、１４００〜１５００ｎｍの波長域では放射照度が特に低いので、ヘモグロビンやメラニンの多い部位にもその近赤外線の照射が可能となっている。この腫瘍治療装置により照射される１４００〜１５００ｎｍの波長域の強度が小さくなっている近赤外線は、皮膚やその深部への浸透性が高くなっており、そのため腫瘍組織に到達した近赤外線自体で、直接、腫瘍細胞に作用して、熱エネルギー非依存的に、ＤＮＡの破壊やアポトーシスによる細胞死誘導のために、腫瘍組織の減少ないし消滅が惹き起こされる。このように、熱エネルギーを集積させるために増感剤を腫瘍組織に投与してそこへ赤外線を照射するという温熱療法とは、腫瘍組織減少のメカニズムが全く異なるようである。【００８４】
また、実施例１、２、３で用いられた腫瘍治療装置では表面を２０℃に冷却したため腫瘍表面では近赤外線が吸収されることなく、腫瘍の深部・中心部まで近赤外線が到達し、腫瘍細胞を縮小ないし死滅させることができた。冷却の程度が強いほど、深部にまで近赤外線を届けることが可能になり、それにより、より深い部位に存在する腫瘍を縮小ないし死滅させることができる。さらに、実施例１、２、３で表層の腫瘍の損傷の程度が軽度であるが、これに対しては表面の冷却を弱めれば、表層の腫瘍で近赤外線が吸収され、縮小ないし死滅させることができる。この温度調節によりさまざまな深さに存在する腫瘍の治療が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の腫瘍治療装置は、ヒト、及び非ヒト動物の良性又は悪性腫瘍、特に、皮膚癌や乳癌など生物体にできる悪性腫瘍、白血病などの増殖性疾患の治療に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月8日(2011.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線出射源からの出射光線の内の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収、反射又は散乱させて近赤外線を透過させるフィルタが、前記近赤外線出射源と前記近赤外線で照射される生体の腫瘍組織との経路途中に、配置されており、
前記近赤外線の波長域が、１０００〜１８００ｎｍであり、
前記経路途中で前記フィルタの先方に、前記生体へ接触する冷却窓が、配置されていて、
前記冷却窓には、クーラーが付されており、
前記近赤外線が、５〜６５Ｊ／ｃｍ２の出力強度のシングルパルスを１ショットとして、単回又は複数回のショットで照射されるように、前記近赤外線出射源を駆動する変調回路を備え、
これらによって、前記フィルタを透過した前記近赤外線の前記腫瘍組織の表層及び／又は深部へわたる照射で、熱エネルギー非依存的に、腫瘍組織の腫瘍細胞を直接、抑制及び／又は死滅させる近赤外線照射エネルギーに調整されていることを特徴とする腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項２】
前記変調回路が、０．５〜１００ミリ秒のパルス幅の前記シングルパルスで０．５〜１００ミリ秒間隔の近赤外線のパルス出射となるように変調し、及び／又は前記１ショット当り０．１〜１０秒間連続の前記単回のショット又は２〜２０回の前記複数回のショットとなるように変調することを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項３】
前記変調回路が、前記近赤外線を、２０Ｊ／ｃｍ２の出力強度の前記シングルパルスで、前記ショットを少なくとも１０回照射させ、又は、４０Ｊ／ｃｍ２の出力強度の前記シングルパルスで、前記ショットを少なくとも３回照射させることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項４】
前記クーラーが、前記冷却窓を２０℃に冷却することを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項５】
前記フィルタが、水層を有していることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項６】
前記近赤外線出射源が、前記出射光線であるレーザー光を出射するレーザーダイオード、又は前記出射光線を出射する発光ダイオード、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンヒータ若しくはセラミックスヒータであることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項７】
前記変調回路には、前記出射光線をパルス出射させる発振回路と、前記出射光線を所定時間続けて出射させるタイマーと、前記出射光線の出射を単回又は複数回繰り返して出射させるスイッチ回路とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項８】
前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対を、一対又は複数対、有することを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項９】
前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対が、単数又は複数のハンドピースの各先端部に取付けられていることを特徴とする請求項８に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項１０】
前記冷却窓が、前記ハンドピースの表面に露出して取付けられていることを特徴とする請求項９に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項１１】
ヒト又は非ヒト動物の体内へ挿入されるカテーテルの尖端の内空に挿入された前記近赤外線出射源を、前記フィルタが蔽っていることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【請求項１２】
前記生体の腫瘍組織が、ヒト又は非ヒト動物の悪性腫瘍及び／又は良性腫瘍であることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ヒト、又は非ヒト動物の腫瘍組織、特に悪性腫瘍病巣へ、近赤外線を照射して、その腫瘍を自然死に至らせて治療する目的で用いられる装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、近赤外線出射源からの出射光線の内の１４００〜１５００ｎｍの波長を吸収、反射又は散乱させて近赤外線を透過させるフィルタが、前記近赤外線出射源と前記近赤外線で照射される生体の腫瘍組織との経路途中に、配置されており、前記近赤外線の波長域が、１０００〜１８００ｎｍであり、前記経路途中で前記フィルタの先方に、前記生体へ接触する冷却窓が、配置されていて、前記冷却窓には、クーラーが付されており、前記近赤外線が、５〜６５Ｊ／ｃｍ２の出力強度のシングルパルスを１ショットとして、単回又は複数回のショットで照射されるように、前記近赤外線出射源を駆動する変調回路を備え、これらによって、前記フィルタを透過した前記近赤外線の前記腫瘍組織の表層及び／又は深部へわたる照射で、熱エネルギー非依存的に、腫瘍組織の腫瘍細胞を直接、抑制及び／又は死滅させる近赤外線照射エネルギーに調整されていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、
前記変調回路が、０．５〜１００ミリ秒のパルス幅の前記シングルパルスで０．５〜１００ミリ秒間隔の近赤外線のパルス出射となるように変調し、及び／又は前記１ショット当り０．１〜１０秒間連続の前記単回のショット又は２〜２０回の前記複数回のショットとなるように変調することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項３に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、前記変調回路が、前記近赤外線を、２０Ｊ／ｃｍ２の出力強度の前記シングルパルスで、前記ショットを少なくとも１０回照射させ、又は、４０Ｊ／ｃｍ２の出力強度の前記シングルパルスで、前記ショットを少なくとも３回照射させることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項４に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、前記クーラーが、前記冷却窓を２０℃に冷却することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項５に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、前記フィルタが、水層を有していることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項６に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、前記近赤外線出射源が、前記出射光線であるレーザー光を出射するレーザーダイオード、又は前記出射光線を出射する発光ダイオード、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンヒータ若しくはセラミックスヒータであることを特徴とする
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項７に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、
前記変調回路には、前記出射光線をパルス出射させる発振回路と、前記出射光線を所定時間続けて出射させるタイマーと、前記出射光線の出射を単回又は複数回繰り返して出射させるスイッチ回路とが接続されていることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項８に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、
前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対を、一対又は複数対、有することを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項９に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項８に記載されたもので、前記近赤外線出射源と前記フィルタとの対が、単数又は複数のハンドピースの各先端部に取付けられていることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項１０に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項９に記載されたもので、前記冷却窓が、前記ハンドピースの表面に露出して取付けられていることを特徴とする。
請求項１１に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、ヒト又は非ヒト動物の体内へ挿入されるカテーテルの尖端の内空に挿入された前記近赤外線出射源を、前記フィルタが蔽っていることを特徴とする。
請求項１２に記載の腫瘍治療用腫瘍組織細胞死誘導装置は、請求項１に記載されたもので、前記生体の腫瘍組織が、ヒト又は非ヒト動物の悪性腫瘍及び／又は良性腫瘍であることを特徴とする。
【国際調査報告】
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