(57)【要約】【課題】  ２９６ｎｍ以下の発光が抑制されつつ、かつ、３００〜４５０ｎｍの広い発光スペクトルを持つ光源を内蔵した光線治療器を提供すること。【解決手段】  本発明の光線治療器は、少なくとも、励起源を照射することにより３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ蛍光体と励起源とを具備する発光光源を用いる。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、励起源を照射することにより３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ蛍光体と励起源とを具備する発光光源を用いた光線治療器。
【請求項２】
前記励起源は、電子線源である、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項３】
前記電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、
前記電子線源は、治療期間中に、前記アノード電極に印加されるアノード電圧を変化させる、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項４】
前記電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、
前記電子線源は、治療期間中に、前記アノード電極に印加されるアノード電圧の形状をパルス状に変化させる、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項５】
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、
前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに印加されるアノード電圧を変化させる、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項６】
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、
前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間を変化させる、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項７】
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、
前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間および印加するタイミングを変化させる、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項８】
前記複数のアノード電極の一部あるいはすべてのアノード電圧の形状は、パルス形状である、請求項５〜７のいずれかに記載の光線治療器。
【請求項９】
前記励起源は、電界電子放出型（フィールドエミッション型）電子源であり、
前記電界電子放出型電子源の発光方式はフィールドエミッションランプである、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項１０】
前記電子線源および前記蛍光体は、真空容器内に収容されており、
前記電子線源は、少なくとも、電界電子放出型電子源を有するカソード電極と、前記カソード電極に対して正の電位を持つアノード電極とを具備し、
前記蛍光体は、前記アノード電極に付与されており、
前記蛍光体は、前記カソード電極から引き出された電子が衝突することによって励起され、発光する、請求項２に記載の光線治療器。
【請求項１１】
前記電子線源は、ゲート電極をさらに備え、
前記ゲート電極は、前記カソード電極に対して正の電位を有し、
前記アノード電極は、前記ゲート電極に対して正の電位を有する、請求項１０に記載の光線治療器。
【請求項１２】
前記発光光源は、それぞれが前記蛍光体を備えた複数の発光セルを備え、
前記複数の発光セルのそれぞれは、前記蛍光体が前記複数の発光セルのそれぞれにおいてガス放電により放射される光により励起され、発光する、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項１３】
前記励起源は、１５０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長の紫外線である、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項１４】
前記蛍光体は、六方晶窒化ホウ素結晶に少なくとも０．０１質量％以上の炭素を含む、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項１５】
前記蛍光体中の炭素含有量（質量％）は酸素含有量（質量％）より多い、請求項１４に記載の光線治療器。
【請求項１６】
２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲における最大発光強度は、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１０以下である、請求項１４に記載の光線治療器。
【請求項１７】
３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の範囲の最大発光強度は、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１００以上１／２以下である、請求項１４に記載の光線治療器。
【請求項１８】
前記蛍光体は、３１０ｎｍ以上３３０ｎｍ未満の範囲の波長に最大発光ピークを持つ蛍光を発光する、請求項１に記載の光線治療器。
【請求項１９】
前記蛍光体は、組成式ＢａＯｂＮｃＡｄＥｅ（ただし、Ｂはホウ素元素、Ｏは酸素元素、Ｎは窒素元素、Ａ元素は炭素とケイ素から選ばれる１種または２種の元素、Ｅ元素はＢ、Ｏ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ以外の元素の単独または混合であり、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子数の比を表すパラメータであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１とする）で示され、
０．３９≦  ａ  ≦０．５・・・・・・・・・・・・・・（１）
０≦  ｂ  ≦０．０１・・・・・・・・・・・・・・・（２）
０．３９≦  ｃ  ≦０．５５・・・・・・・・・・・・・（３）
０．０００１≦  ｄ  ≦０．２５・・・・・・・・・・（４）
０≦  ｅ  ≦０．０５・・・・・・・・・・・・・・・（５）
以上の条件を満たす、請求項１４に記載の光線治療器。ただし、Ａ元素が２種の場合はｄ値はそれぞれの元素の合計の値であり、Ｅ元素が２種以上の場合はｅ値はそれぞれの元素の合計の値である。
【請求項２０】
前記パラメータｂとｄとは
ｂ  ＜  ｄ  
の条件を満たす、請求項１９に記載の光線治療器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた光線治療器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、皮膚疾患の治療に用いられる光線療法の起源は、紀元前から皮膚病予防、治療に対して日光浴療法だとされている。この日光浴療法は、太陽光線を浴びることを治療とするものだった。より積極的な治療を目的とした太陽光に代わる人工光線を治療に用いる試みは、エジソンが１８８０年に電球を発明した以降に始まった。１８９３年に、デンマークのニールスフィンゼンが世界で初めて太陽光線と同じ連続スペクトルを強力に放射するカーボンアーク灯を考案し、尋常性狼瘡を専門的に扱う病院を開院し、光線療法を用いて予期した通りの治療結果を収めた、というのが最初の人工光源での治療とされている。
【０００３】
それ以降は、太陽光に近いスペクトルの光源が使われてきたが、多くの研究によって、より効果的な波長の光が存在することが明らかになってきている。皮膚疾患においては、紫外線領域の光が有効だとされている（例えば、非特許文献１、非特許文献２、特許文献１を参照）。非特許文献１のＦｉｓｈｅｒらは、３１３ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、非特許文献２のＰａｒｒｉｓｈらは、２５４ｎｍ、２８０ｎｍ、２９６ｎｍ、２９０ｎｍ、３０４ｎｍ、３１３ｎｍの波長の光が有効な波長との検討を公表している。
【０００４】
一方で、波長の短い紫外光は、皮膚を赤くする（紅斑となる）作用が認められ、皮膚へのダメージの危険性が指摘されている。非特許文献２のＰａｒｒｉｓｈらは、約２９６ｎｍより波長の長い光であれば皮膚が赤くならずに済むとしている。このことから、皮膚疾患の光線療法には、２９６ｎｍ以下の光が抑制されており、かつ、４００ｎｍ付近にまで光エネルギーが含まれている光源が有効だとされている。
【０００５】
また、光の波長が３４０ｎｍから４００ｎｍのＵＶＡ１と分類されることもある波長域は、アトピー性皮膚炎に対する優れた効果を発現すると言われている。さらに、特許文献１によれば、エキシマレーザを使った紫外線治療器が報告されている。
【０００６】
一方、非特許文献３にＧｄ付活蛍光体を用いた紫外線ランプが報告されている。
【０００７】
現在、商品化されている光線治療器では、光の波長が２９０ｎｍから３２０ｎｍのＵＶＢと分類される領域に発光強度がピークとなる光源が使われている。その光源として、ブロードバンドＵＶＢランプ、エキシマランプ、Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体などの紫外線を放射する光源が使われている。これらの光源を光線治療システムに用いることにより、紫外線の光を広い面積に照射することが可能となった。
【０００８】
図２５は、ブロードバンドＵＶＢランプの発光スペクトルを示す図である。
図２６は、エキシマランプの発光スペクトルを示す図である。
図２７は、Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体の発光スペクトルを示す図である。
【０００９】
ブロードバンドＵＶＢランプは、図２５に示すように、光の波長が２７０ｎｍから４００ｎｍ付近までの広い範囲の発光スペクトルを呈し、一方、エキシマランプは、図２６に示すように、光の波長が３０８ｎｍ〜３１１ｎｍ付近を中心とした狭い範囲の発光スペクトルを呈する。さらに、Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体は、図２７に示すように、３１３ｎｍ付近を中心とした狭い範囲の発光スペクトルを呈する。
【００１０】
上記の皮膚疾患の光線療法のための光源と比較すると、ブロードバンドＵＶＢランプにおいては、広い波長域の発光スペクトルを持つことから有効とされる波長をほぼカバーしているが、例示した図２５のスペクトルでは皮膚にダメージを与えるとされる２９６ｎｍ以下の光が全放射エネルギーの約２０％と多く含んでいる。
【００１１】
一方、エキシマランプにおいては、例示した図２６のスペクトルでは皮膚にダメージを与えるとされる２９６ｎｍ以下の光が全放射エネルギーの約３％と、ブロードバンドＵＶＢランプよりも抑制されている。しかし、発光スペクトルが３０８ｎｍ付近に狭く分布していることから、治療に対しての波長選択性に乏しいとの課題がある。
【００１２】
さらに、図２７に示すように、Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体を、キセノンランプで発生した紫外光によって励起して得られるスペクトルでは、皮膚にダメージを与えるとされる２９６ｎｍ以下の光が全放射エネルギーの約１％以下と、ブロードバンドＵＶＢランプ、エキシマランプよりも抑制されている。しかし、発光スペクトルが３１３ｎｍ付近に狭く分布していることから、治療に対しての波長選択性に乏しいとの課題がある。
【００１３】
上記の３種の光源では、一般的に可視光といわれる３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域である可視光成分がほとんど含まれず、光線治療器を操作する作業者には、照射光の照射範囲と、患部との位置関係がわかりにくい、という実務的な問題がある。例えば、位置確認のために、可視光成分を有する別の光源を内蔵させる方法も考えられるが、光源位置、形状を同一に出来ないことから、不一致が生じてしまい、照射位置の位置合わせの精度が劣っていた。
【００１４】
また、２９６ｎｍ以下の光の成分を抑制する方法として、光学フィルターを使って抑制する方法が使われる場合がある。これにより皮膚へのダメージは軽減されるが、光源の光の利用効率の低下、さらに、光学フィルターが高いエネルギーである紫外光に曝されること、加えて、光源からの熱の影響によって、フィルターの性能低下、破損という課題を抱えている。その結果、長期的には、光学フィルターを透過して疾患に照射される光のスペクトルに変化が生じる可能性があり、特に、フィルターの破損時には、２９６ｎｍ以下の短波長の光成分が急増するという課題がある。上述のように、光源によっては可視光成分をほとんど含まないため、フィルターの性能低下が起こっても作業者は計測器を使わない限り異常を認識できない、との課題も生じていた。
【００１５】
一方、窒化ホウ素結晶が蛍光体となることが報告されている（例えば、特許文献２〜５および非特許文献４を参照）。特許文献２および３によれば、Ｂ−Ｃ−Ｎ−Ｏ蛍光体が青色光励起により白色発光することが報告されている。特許文献４および非特許文献４によれば、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）結晶が電子線で励起することにより２００ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲の波長で発光することが報告されている。特許文献５によれば、Ｅｕイオンなどを付活したＢＮ蛍光体が報告されている。しかしながら、３００ｎｍから３５０ｎｍの範囲に発光ピークを持つＢＮ蛍光体は開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第４６７０７８０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１１２７８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０８７８号公報
【特許文献４】特開２００７−９０９５号公報
【特許文献５】特開２００６−３１２６７２号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｔｏｒｋｅｌ  Ｆｉｓｈｅｒ，“ＵＶ−Ｌｉｇｈｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  ｐｓｏｒｉａｓｉｓ”，Ａｃｔａ  Ｄｅｒｍａｔｏｖｅｎｅｒ（Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ），５６（６）巻，４７３−４７９ページ，１９７６年
【非特許文献２】Ｊｏｈｎ  Ｐａｒｒｉｓｈら，“Ａｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒａｐｙ  ｏｆ  Ｐｓｏｒｉａｓｉｓ”，ＴＨＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＶＥ  ＤＥＲＭＡＴＯＬＯＧＹ，７６巻，３５９−３６２ページ，１９８１年
【非特許文献３】皆本真樹ら：Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体を用いた高効率紫外蛍光ランプの開発、平成１４年度照明学会第３５回全国大会、６３ページ、２００２年
【非特許文献４】Ｋｅｎｊｉ  Ｗａｔａｍａｂｅら，“Ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ  ａｓ  ａ  ｎｅｗ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ａｎｄ  ｈＢＮ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｏｗｄｅｒ”，Ｄｉａｍｏｎｄ  ＆  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０巻，８４９−８５２ページ，２０１１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、従来のブロードバンドＵＶＢランプ、エキシマランプ、Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体の光源に対して、２９６ｎｍ以下の発光が抑制されつつ、かつ、３００〜４５０ｎｍの広い発光スペクトルを持つ光源を内蔵した光線治療器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者においては、かかる状況の下で、蛍光体を用いた光線治療器について鋭意研究を重ね、好ましい構成を見出した。また、蛍光体としてＢＮ結晶について鋭意研究を重ねた結果、特定の組成領域範囲、特定の固溶状態および特定の結晶相を有するものは、３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲に多くのエネルギーを持つ発光をもつことを見いだした。そして、このＢＮ結晶は、電子線励起で高い輝度を有することを見いだした。ＢＮ結晶は、必要に応じて、酸素あるいは炭素を添加することで、より大きな発光効率を持つことも見出した。その結果、特に、電子線で励起される光線治療器に適することに成功したもので、その構成は、以下に記載のとおりである。
【００２０】
本発明による光線治療器は、少なくとも、励起源を照射することにより３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ蛍光体と励起源とを具備し、これにより上記課題を解決する。
前記励起源は、電子線源であってもよい。
前記電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、前記電子線源は、治療期間中に、前記アノード電極に印加されるアノード電圧を変化させてもよい。
前記電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、前記電子線源は、治療期間中に、前記アノード電極に印加されるアノード電圧の形状をパルス状に変化させてもよい。
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに印加されるアノード電圧を変化させてもよい。
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間を変化させてもよい。
前記電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、前記電子線源は、前記複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間および印加するタイミングを変化させてもよい。
前記複数のアノード電極の一部あるいはすべてのアノード電圧の形状は、パルス形状であってもよい。
前記励起源は、電界電子放出型（フィールドエミッション型）電子源であり、前記電界電子放出型電子源の発光方式はフィールドエミッションランプであってもよい。
前記電子線源は、真空容器内に、少なくとも、電界電子放出型電子源を有するカソード電極と、前記カソード電極に対して正の電位を持つアノード電極とを具備し、前記蛍光体は、前記アノード電極に付与されており、前記蛍光体は、前記カソード電極から引き出された電子が衝突することによって励起され、発光してもよい。
前記電子線源は、前記真空容器内に、前記ゲート電極をさらに備え、前記ゲート電極は、前記カソード電極に対して正の電位を有し、前記アノード電極は、前記ゲート電極に対して正の電位を有してもよい。
前記発光光源は、それぞれが前記蛍光体を備えた複数の発光セルを備え、前記複数の発光セルのそれぞれは、前記蛍光体が前記複数の発光セルのそれぞれにおいてガス放電により放射される光により励起され、発光してもよい。
前記励起源は、１５０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長の紫外線であってもよい。
前記蛍光体は、六方晶窒化ホウ素結晶に少なくとも０．０１質量％以上の炭素を含んでもよい。
前記蛍光体中の炭素含有量（質量％）は酸素含有量（質量％）より多くてもよい。
２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲における最大発光強度は、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１０以下であってもよい。
３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の範囲の最大発光強度は、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１００以上１／２以下であってもよい。
前記蛍光体は、３１０ｎｍ以上３３０ｎｍ未満の範囲の波長に最大発光ピークを持つ蛍光を発光してもよい。
前記蛍光体は、組成式ＢａＯｂＮｃＡｄＥｅ（ただし、Ｂはホウ素元素、Ｏは酸素元素、Ｎは窒素元素、Ａ元素は炭素とケイ素から選ばれる１種または２種の元素、Ｅ元素はＢ、Ｏ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ以外の元素の単独または混合であり、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子数の比を表すパラメータであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１とする）で示され、
０．３９≦  ａ  ≦０．５・・・・・・・・・・・・・・（１）
０≦  ｂ  ≦０．０１・・・・・・・・・・・・・・・（２）
０．３９≦  ｃ  ≦０．５５・・・・・・・・・・・・・（３）
０．０００１≦  ｄ  ≦０．２５・・・・・・・・・・（４）
０≦  ｅ  ≦０．０５・・・・・・・・・・・・・・・（５）
以上の条件を満たしてもよい。ただし、Ａ元素が２種の場合はｄ値はそれぞれの元素の合計の値であり、Ｅ元素が２種以上の場合はｅ値はそれぞれの元素の合計の値である。
前記パラメータｂとｄとは
ｂ  ＜  ｄ  
の条件を満たしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ蛍光体を用いれば、２９６ｎｍ以下の発光が抑制されつつ、かつ、３００〜４５０ｎｍの広い発光スペクトルを持つ光源となり得、光線治療器を提供できる。特に、蛍光体として窒化ホウ素（ＢＮ）蛍光体を用いることにより、上述の２９６ｎｍ以下の発光の抑制の効果が高く、３００〜４５０ｎｍの広い発光スペクトルを持つ光源となる。さらに、可視光成分が含まれることから照射位置が容易に確認できる。光源の構成によっては、疾患部の大きさ、形状に合うように、照射する光の２次元的な強度のパターン化を可能にする。これにより、正常部位への照射量が抑制され、紅斑の発生を抑制する光線治療器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】蛍光体１の発光スペクトルを示す図
【図２】蛍光体２の発光スペクトルを示す図
【図３】蛍光体３の発光スペクトルを示す図
【図４】蛍光体４の発光スペクトルを示す図
【図５】蛍光体５の発光スペクトルを示す図
【図６】蛍光体６の発光スペクトルを示す図
【図７】蛍光体７の発光スペクトルを示す図
【図８】蛍光体８の発光スペクトルを示す図
【図９】本発明の光線治療器の一例の概略構成図
【図１０】図９に示した光照射部１１を上下反転した概略構成図
【図１１】光照射部１１の内部にある光源部の構造の断面図
【図１２】本発明の光線治療器から放射される発光スペクトルを示す図
【図１３】光源部のゲート電圧を一定に保った状態でアノード電圧を変化させた場合の光強度の変化を示す図
【図１４】実施例１における種々のアノード電圧駆動波形を示す図
【図１５】別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図
【図１６】さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図
【図１７】図１６に示す光源部を備えた光線治療器の光照射部の概略構成図
【図１８】実施例３における種々のアノード電圧駆動波形を示す図
【図１９】実施例３における種々のアノード電圧駆動波形を示す図
【図２０】さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図
【図２１】さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図
【図２２】実施例５の光源部を製造する工程を示すフローチャート
【図２３】図２２に続いて、実施例５の光源部を製造する工程を示すフローチャート
【図２４】比較蛍光体１の発光スペクトルを示す図
【図２５】ブロードバンドＵＶＢランプの発光スペクトルを示す図
【図２６】エキシマランプの発光スペクトルを示す図
【図２７】Ｇｄ付活ホウ酸蛍光体の発光スペクトルを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の番号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
本発明の光線治療器は、少なくとも励起源と蛍光体とを具備する発光光源を備える。蛍光体は、励起源を照射することにより、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを有する。これにより、２９６ｎｍ以下の発光が抑制されつつ、かつ、３００〜４５０ｎｍの広い発光スペクトルを持つ発光光源となり得、光線治療器に適している。３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ光を発する光線治療器は、治療効果が高い。３００ｎｍ未満にピークを持つ光では、皮膚へのダメージが大きい問題がある。一方、３５０ｎｍ以上の波長を有する光では、治療効果が少ない。中でも、蛍光体として六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）結晶を用いたＢＮ蛍光体を採用することが好ましい。ＢＮ蛍光体については、後述するが、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）結晶が３００ｎｍ未満における発光が少なく、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ発光をすることは、本発明者において初めて見いだされたものである。
【００２５】
ＢＮ蛍光体等の上述の特性を有する蛍光体を金属薄膜プレート等の金属プレートに塗布し、電子線で励起すると紫外線が放射される。金属薄膜プレートに塗布したＢＮ蛍光体に組み合わせる励起源を２次元に配置して、光源を面的に大きくし、必要な光出力を得ることができる。これにより、この蛍光体と励起源とを組み合わせることにより、光線治療器用途に適した光源を構成することができる。
【００２６】
本発明の光線治療器では、励起源として電子線源を用いることができる。これにより、光線治療器は、効率良く高輝度の紫外線を発生することができる。
【００２７】
電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、治療期間中にアノード電極に印加されるアノード電圧を変化させてもよい。これにより、光線治療器は、発生される紫外光の強度を制御することができるので、治療に有利である。
【００２８】
電子線源は、カソード電極およびアノード電極を備え、治療期間中にアノード電極に印加されるアノード電圧をパルス状に変化させてもよい。パルス上に変化させることにより、治療に適した強度およびサイクルの光を発生させる光線治療器を構成することができる。
【００２９】
電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、複数のアノード電極のそれぞれに印加されるアノード電圧を変化させてもよい。このように制御することにより、電子線源から放射される光の総量の分布や光の時間分布が制御される。これにより、治療に適した光の強度および時間の分布を持つ光線を照射する光線治療器を構成することができる。
【００３０】
電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間（継続時間）を変化させてもよい。このように制御することにより、電子線源から放射される光の総量の分布や光の時間分布が制御される。これにより、治療に適した光の強度および時間の分布を持つ光線を照射する光線治療器を構成することができる。
【００３１】
電子線源は、カソード電極および複数のアノード電極を有しており、複数のアノード電極のそれぞれに電圧を印加する時間および印加するタイミングを制御してもよい。このように制御することにより、電子線源から放射される光の総量の分布、光の時間分布がより高精度に制御される。これにより、治療に適した光の強度および時間の分布を持つ光線を照射する光線治療器を構成することができる。
【００３２】
上述したカソード電極は、ナノダイヤモンド、カーボンナノチューブ、炭化珪素。窒化ホウ素などの電子源を有する。
【００３３】
電子線源は、上述の複数のアノード電極の一部あるいはすべてのアノード電圧の形状がパルス形状となるように制御する。これにより、治療に適した光の強度および時間の分布を持つ光線を照射する光線治療器を構成することができる。
【００３４】
なお、電子線源は、アノード電圧を所望の形状やパターンとなるように変化させることができるが、このような制御を可能にするプログラミング機能等を備えた制御機構が設けられてもよい。
【００３５】
励起源として電界電子放出型（フィールドエミッション型）電子源を用いることができる。これにより、構成される光源をフィールドエミッションランプとすることができる。この方式により、長寿命で高輝度の光源を構成することができ、光線治療器に適している。
【００３６】
電子線源および蛍光体は、真空容器内に収容されている。電子線源は、好ましくは、電界電子放出型電子源を有するカソード電極と、カソード電極に対して正の電位を持つゲート電極とを備え、アノード電極には蛍光体が付与されている。カソード電極から引き出された電子が蛍光体に衝突するように構成され、蛍光体は励起し、発光する。さらに好ましくは、電子線源はゲート電極をさらに備える。カソード電極、ゲート電極およびアノード電極の関係は、ゲート電極がカソード電極に対して正の電位を有し、アノード電極がゲート電極に対して正の電位を有することを満たす。これにより、長寿命で高効率の光源を構成することができ、光線治療器用途として適している。
【００３７】
励起源として電子線源を用いる方式の他に、光源が蛍光体を備えた複数の発光セルを備え、それらの発光セルは、セルごとに制御可能なガス放電により放射される光により励起される方式をとることができる。ガス放電としては、キセノンエキシマランプ等を用いることができる。この方式は高輝度の紫外線を発光することができ、光線治療器用途として適している。
【００３８】
励起源として電子線源を用いる方式の他に、励起源が１５０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の波長の紫外線を用いることができる。この方式の励起源としては、ＵＶＬＥＤや紫外ランプ等を用いることができる。この方式は高輝度の紫外線を発光することができ、光線治療器用途として適している。
【００３９】
蛍光体は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）結晶に少なくとも０．０１質量％以上の炭素を含む。炭素含有量が０．０１質量％以上になると、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長の発光強度が高いので、光線治療器用途として適している。
【００４０】
ＢＮ蛍光体において、好ましくは、炭素含有量（質量％）が酸素含有量（質量％）より多い。これにより、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを有し、発光強度が高いＢＮ蛍光体となるので、光線治療器用途に適している。
【００４１】
炭素含有量（質量％）が酸素含有量（質量％）より多く特定の組成を有するＢＮ蛍光体は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲における最大発光強度が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１０以下であり、皮膚への炎症が少なく光線治療器用途に適している。
【００４２】
さらに、炭素含有量（質量％）が酸素含有量（質量％）より多く特定の組成を有するＢＮ蛍光体は、３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の範囲の最大発光強度が、好ましくは、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／１００以上１／２以下である。１／１００未満では視認性に劣り、１／２より大きくなると治療に有効な紫外成分が少なくなる恐れがある。このようなＢＮ蛍光体を用いれば、可視光成分を含み視認性に優れた光線治療器を提供できる。
【００４３】
さらに、炭素含有量（質量％）が酸素含有量（質量％）より多く特定の組成を有するＢＮ蛍光体は、３１０ｎｍ以上３３０ｎｍ未満の範囲の波長に最大発光ピークを持ち、光線治療器用途として適している。
【００４４】
ＢＮ蛍光体は、組成式ＢａＯｂＮｃＡｄＥｅ（ただし、Ｂはホウ素元素、Ｏは酸素元素、Ｎは窒素元素、Ａ元素は炭素とケイ素から選ばれる１種または２種の元素、Ｅ元素はＢ、Ｏ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ以外の元素の単独または混合であり、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子数の比を表すパラメータであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１とする）で示され、
０．３９≦  ａ  ≦０．５
０≦  ｂ  ≦０．０１
０．３９≦  ｃ  ≦０．５５
０．０００１≦  ｄ  ≦０．２５
０≦  ｅ  ≦０．０５
以上の条件を満たす蛍光体は、発光効率が高いため、光線治療器用途として適している。
【００４５】
ここで、ホウ素の量を示すパラメータａは、０．３９≦  ａ  ≦０．５の範囲がよく、高輝度の蛍光体が得られる。パラメータａがこの範囲以外では、ＢＮ以外の不純物成分が多くなり、蛍光体の発光強度が低下する。
【００４６】
酸素の量を示すパラメータｂは、０≦  ｂ  ≦０．０１の範囲がよく、高輝度の蛍光体が得られる。パラメータｂがこの範囲以外では、ＢＮ以外の不純物成分が多くなり、蛍光体の発光強度が低下する。
【００４７】
窒素の量を示すパラメータｃは、０．３９≦  ｃ  ≦０．５５の範囲がよく、高輝度の蛍光体が得られる。パラメータｃがこの範囲以外では、ＢＮ以外の不純物成分が多くなり、蛍光体の発光強度が低下する。
【００４８】
炭素の量を示すパラメータｄは、０．０００１≦  ｄ  ≦０．２５の範囲がよく、高輝度の蛍光体が得られる。パラメータｄが０．０００１より小さいと３００ｎｍ未満の波長の発光が大きく、３００ｎｍから３５０ｎｍの範囲の発光が小さくなるため好ましくない。パラメータｄが０．２５より大きくなると、ＢＮ以外の不純物成分が多くなり、蛍光体の発光強度が低下する。
【００４９】
その他の元素は含まなくてもいいが、含む場合はｅ値は０．０５以下がよい。パラメータｅがこの範囲以外では、ＢＮ以外の不純物成分が多くなり、蛍光体の発光強度が低下する。
【００５０】
パラメータｂとｄが
ｂ  ＜  ｄ
の条件を満たす蛍光体は、発光効率が高いため、光線治療器用途として好ましい。
【００５１】
Ａ元素が炭素であり、パラメータ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、
０．４≦  ａ  ≦０．５
０．０００１≦  ｂ  ≦０．００８
０．４５≦  ｃ  ≦０．４９９
０．００１≦  ｄ  ≦０．０３
ｂ  ＜  ｄ
ｅ  ＝  ０
の条件を満たす蛍光体は特に発光強度が高いので、光線治療器用途として好ましい。
【００５２】
ＢＮ蛍光体の製造方法は特に規定しないが、一つの方法として、窒化ホウ素または加熱により窒化ホウ素となる化合物（窒化ホウ素原料）に、炭素および／またはケイ素を含む化合物を添加して、１４００℃以上２５００℃以下の温度に加熱する方法がある。窒化ホウ素原料は不純物として０．１質量％から２質量％の酸素を含むものが、蛍光体中の酸素量を制御するのに好ましい。また、窒化ホウ素原料は加熱により窒化ホウ素となる化合物を用いてもよい。例えば、炭素を含む化合物としては、炭素、グラファイト、炭化ホウ素、炭化ケイ素などを挙げることができる。焼成温度が１４００℃より低いと十分な反応が進まない恐れがある。２５００℃より高いと窒化ホウ素が熱分解する恐れがある。
【００５３】
次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明が実施例に限定されないことに留意されたい。
【実施例】
【００５４】
［蛍光体の製造］
実施例１から５の光線治療器に用いる蛍光体１〜８を次の方法で製造した。
【００５５】
出発原料として、デンカ製窒化ホウ素粉末グレードＳＧＰ（純度９９％）、三菱化成（現三菱化学）製カーボンブラックＭＡ−６００Ｂグレード、高純度化学製の炭化ケイ素粉末、宇部興産製の窒化ケイ素粉末ＳＮ−Ｅ１０グレード（酸素不純物１．０質量％）、および、高純度化学製の炭化ホウ素粉末を使用した。
【００５６】
ＢＮ原料粉末に含まれる酸素量を、ＬＥＣＯ社製ＴＣ−４３６酸素窒素分析計を使用して測定した。ＢＮ原料粉末をスズカプセルに量り取り、ニッケルバスケットとともにヘリウムガス中で加熱し、発生した二酸化炭素を赤外線検出器で定量することにより酸素量を測定した。ＢＮ原料粉末に含まれる不純物酸素量は１．０±０．１質量％であった。
【００５７】
ＢＮ原料粉末に含まれる炭素量を、ＬＥＣＯ社製ＣＳ−４４ＬＳ型炭素分析計を使用して測定した。ＢＮ原料粉末を酸素ガス中で加熱し、発生した二酸化炭素を赤外線検出器で定量することにより炭素量を測定した。ＢＮ粉末原料に含まれる不純物炭素量は０．１７±０．０１質量％であった。
【００５８】
以上から、ＢＮ原料粉末を、９８．８３質量％ＢＮと１．０質量％酸素と０．１７質量％炭素の混合物として材料設計を行った。
【００５９】
原料粉末を表１の組成となるように秤量し、窒化ケイ素焼結体製乳棒と乳鉢を用いて２０分間混合をした。ＢＮ中の上述の不純物を考慮すると、これら組成の元素比は、ＢａＯｂＮｃＡｄＥｅで表したパラメータとして、表２となる。次いで、得られた混合粉末を、窒化ホウ素焼結体製のるつぼに投入した。混合粉末（粉体）の嵩密度は約３０％であった。
【００６０】
ここで、嵩密度とは、容器に充填された粉体の質量を容器の容積で割った値（嵩密度）と粉体の物質の真密度との比である。特に断りのない限り、本発明では、相対嵩密度を単に嵩密度と称する。
【００６１】
【表１】
2018086108.tif 000003
【００６２】
【表２】
2018086108.tif 000004
【００６３】
混合粉末が入ったるつぼを黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を１×１０−１Ｐａ以下の圧力の真空とし、室温から８００℃まで毎時５００℃の速度で加熱し、８００℃で純度が９９．９９９体積％の窒素を導入して炉内の圧力を１ＭＰａとし、毎時５００℃で表３に示す温度まで昇温し、その温度で２時間保持した。
【００６４】
【表３】
2018086108.tif 000005
【００６５】
合成物を乳鉢と乳棒で粉砕し、ボールミルで粉砕した後に、目開き６０μｍのふるいを通した粉末を蛍光体として用いた。合成物の生成相を粉末Ｘ線回折により測定したところ、いずれも六方晶窒化ホウ素のピークが確認された。合成物の酸素量および炭素量を定量したところ、表３に示すように、いずれも、炭素含有量は炭素含有量よりも多かった。
【００６６】
蛍光体に紫外線を照射して発光スペクトルを測定したところ、表４に示すように、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ紫外光が観察された。
【００６７】
蛍光体１．０ｇをエタノール中でスターラーを用いて分散、スターラーを停止し、試料基板として金属薄膜プレートであるアルミニウム基板上に自然沈降させた。蛍光体で覆われた試料基板を乾燥機で観測させ、プレス器で圧着させた。蛍光体の圧着した試料基板を真空槽に配置し、ターボ分子ポンプを用いて、１×１０−６Ｐａ以下の真空度にした。エミッタと試料基板間に高圧電源を印加し、試料基板に電子線を照射したところ、紫外線発光が観察された。結果を図１〜図８および表４に示す。
【００６８】
図１は、蛍光体１の発光スペクトルを示す図である。
図２は、蛍光体２の発光スペクトルを示す図である。
図３は、蛍光体３の発光スペクトルを示す図である。
図４は、蛍光体４の発光スペクトルを示す図である。
図５は、蛍光体５の発光スペクトルを示す図である。
図６は、蛍光体６の発光スペクトルを示す図である。
図７は、蛍光体７の発光スペクトルを示す図である。
図８は、蛍光体８の発光スペクトルを示す図である。
【００６９】
蛍光体１〜８は、電圧１．５ｋＶから４ｋＶ、電流値０．５μＡから５７．８μＡの範囲の条件で３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを持つ紫外光を発した。図１〜図８には、電圧４ｋＶおよび種々の電流値における発光スペクトルの結果を示す。観察された光は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲の最大発光強度が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／２以下、詳細には１／４以下であった。また、３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の範囲の最大発光強度が、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲における最大発光強度の１／２以下、詳細には１／４以下であった。
【００７０】
【表４】
2018086108.tif 000006
【００７１】
［実施例１］
実施例１では、蛍光体１〜８を用いて光線治療器を製造した。
図９は、本発明の光線治療器の一例の概略構成図である。
【００７２】
光線治療器は、蛍光体と励起源とを具備する発光光源を備えた光照射部１１を有するが、大きくは、患部に向けて紫外光を放射する光照射部１１、光照射部１１を駆動制御するための電源回路や制御パネルを内蔵した制御部１３、光照射部１１と制御部１３とを接続し、かつ、光照射部１１と患部との位置関係を調整する機能も持つアーム１２とで構成される。
【００７３】
光線治療においては、患部に紫外光を照射する際には、その照射量の管理が重要である。過剰な光照射は皮膚へのダメージとなり、光照射不足は治療効果が十分に得られない。適正な光照射のためには、まず、光照射部１１と患部との位置関係が固定されていることが望ましい。その上で、照射する光の強度、照射時間を決めることが可能となる。本発明の構成では、光照射部１１はアーム１２で制御部１３に固定され、さらに、制御部１３は、光照射部１１、アーム１２を動かしても安定した位置が保たれるように、大きさ、質量を設定している。
【００７４】
図１０は、図９に示した光照射部１１を上下反転した概略構成図である。
【００７５】
光照射部１１は、内部に載置されている光源部（発光光源とも呼ぶ）から放射される光を透過する窓部１４を有する。この窓部１４を通過した光が患部に照射され治療が行われる。
【００７６】
図１１は、光照射部１１の内部にある光源部の構造の断面図を示す。
【００７７】
内部を真空に保った筐体２１に電子線源および蛍光体が収容されている。詳細には、その筐体２１の内部に、電界電子放出型の電子源２３を有したカソード電極２２、ゲート電極２４、アノード電極２５、アノード電極２５に塗布された蛍光体２６、蛍光体２６で発生した光を外部に取り出すための窓部２７で構成される。カソード電極２２の電子源２３は、ナノダイヤモンドであったが、これ以外にもカーボンナノチューブ、炭化珪素、窒化ホウ素などを用いてもよい。
【００７８】
電界電子放出とは，固体表面に１０９Ｖ／ｍ程度の高電界を加えることで大きな電子放出が室温においても起こる現象である。この電界電子放出型電子源は、従来の真空管のような熱電子放出型電子源とは違い、全く加熱をしないため、低消費電力、長寿命などの特長がある。
【００７９】
カソード電極２２に対してゲート電極２４に正の電圧を与えると、生じた電界によって電子源２３から電子が引き出される。さらにゲート電極２４よりも、より大きな正の高い電位を与えたアノード電極２５によって形成される電界が、ゲート電極２４を通過した電子をさらに加速し、アノード電極２５に到達する。アノード電極２５はアルミなどの金属薄膜で構成され、加速された電子が金属薄膜を貫通しアノード電極２５に塗布された蛍光体２６に衝突し、蛍光体が励起され光が放出される。
【００８０】
ここで、アノード電極２５およびそれに塗布される蛍光体２６として、蛍光体１〜８がそれぞれ塗布された金属薄膜プレートであるアルミニウム基板を用いた。
【００８１】
図１２は、本発明の光線治療器から放射される発光スペクトルを示す図である。
【００８２】
図１２には、蛍光体１を用いた光線治療器による発光スペクトルを示す。図１２によれば、ほとんどの発光エネルギーが３００〜４５０ｎｍに分布しており、治療効果が期待される波長をカバーしていることがわかった。また、この発光スペクトルから計算される２９６ｎｍ以下の光のエネルギーは、スペクトル全体の１％以下であり、従来の光源に対して低く抑制されており、紅斑が生じるなどの皮膚へのダメージが抑制された光源であることが確認された。
【００８３】
また、図１２の発光スペクトルには、一般的に可視光といわれる３８０ｎｍから７８０ｎｍの領域にあたる成分が含まれている。このため、治療を行う作業者は、紫外光を含む治療に使う光が、実際に発光しているかを肉眼で判定することができるだけでなく、患部に対して、どの位置に光が照射されているかの位置関係を認識しやすいという特徴があり、作業者の安全性、作業性の向上に貢献する。
【００８４】
図示しないが、蛍光体２〜８を用いた光線治療器においても、同様の発光スペクトルが得られることを確認した。
【００８５】
なお、光照射の治療を行っている間の光照射部から放射される光の強度は、必ずしも一定であることを要しない。光照射によって皮膚の温度が上昇するなどの変化が生じるため、照射する光の強度の時間的な制御も、効果的な治療のためには重要である。
【００８６】
図１３は、光源部のゲート電圧を一定に保った状態でアノード電圧を変化させた場合の光強度の変化を示す図である。
【００８７】
アノード電圧を大きくすると、それに伴い光源部から放射される光の発光強度が増大することが分かった。すなわち、アノード電圧を変化させることで光源部から放射される光の強度が制御できることがわかる。この関係を使うことで、様々な制御方法が考えられる。蛍光体１を用いた光線治療器において、種々のアノード電圧の制御方法を行った。
【００８８】
図１４は、実施例１における種々のアノード電圧駆動波形を示す図である。
【００８９】
図１４（ａ）は、治療開始から終了に向けて徐々にアノード電極に印加する電圧を下げ、すなわち、徐々に光強度を下げている制御を行った例である。光照射によって皮膚の温度が徐々に上昇するのに伴って光強度を下げ、皮膚温度の上昇を抑制できる。本発明の光線治療器では、電子線源から引き出される電子の量は、アノード電圧で容易に制御可能である。なお、アノード電圧を一定に保って、ゲート電圧の制御によっても電子の量、すなわち放射される光の強度が制御可能である。
【００９０】
図１４（ｂ）は、アノード電極に印加する電圧をパルス状にした例である。これにより、皮膚が冷える時間を設けて、皮膚温度の上昇を抑制できる。本発明の光線治療器では、電子線源から引き出される電子の量は、アノード電極に印加する電圧の変化に対して追従性が良いため、パルス波形においても良好な駆動が可能である。
【００９１】
図１４（ｃ）は、アノード電極に印加する電圧をパルス状にするだけでなく、治療開始から終了に向けて徐々にパルス幅を狭くした例である。これにより、さらに制御性よく皮膚温度の上昇を抑制できる。
【００９２】
［実施例２］
実施例２では、蛍光体１〜８を用いて別の光線治療器を製造した。
図１５は、別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図を示す。
【００９３】
実施例１の光線治療器では、図１１に示した光源部の構成としてゲート電極２４を設けていたが、実施例２の光線治療器では光源部にゲート電極２４を設けない点が異なる。
【００９４】
図１５に示す光源部は、内部を真空に保った筐体３１、その筐体３１の内部に、電界電子放出型の電子源３３を有したカソード電極３２、アノード電極３５、アノード電極３５に塗布された蛍光体３６、蛍光体３６で発生した光を外部に取り出すための窓部３７で構成される。これらの要素は、図１１と同様であるため説明を省略する。蛍光体３６として、蛍光体１〜８をそれぞれ用いた。
【００９５】
図１１では、ゲート電極２４が電子源２３から電子を引き出す機能を有しているが、実施例２では、ゲート電極を設けず、カソード電極３２に対するアノード電極３５の正の高電圧によっても電子源３３から電子を引き出すことができることを確認した。
【００９６】
［実施例３］
実施例３では、蛍光体１〜８を用いて別の光線治療器を製造した。
図１６は、さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図を示す。
図１７は、図１６に示す光源部を備えた光線治療器の光照射部の概略構成図を示す。
【００９７】
実施例１および実施例２の光線治療器では、図１１および図１５に示した光源部は単一のアノード電極を有したが、実施例３の光線治療器では光源部に複数のアノード電極を有する点が異なる。
【００９８】
図１６および図１７では、光源部のアノード電極を、たとえばアノード電極４５Ａ〜４５Ｅのように５つに区切った構造を持っている。図１６は断面図であり５つの電極しか記載できていないが、全体には図１７のように５×５の２次元的な配置となっている。図１６に示す光源部は、内部を真空に保った筐体４１、その筐体４１の内部に、電界電子放出型の電子源４３を有したカソード電極４２、ゲート電極４４、アノード電極４５Ａ〜４５Ｅ、アノード電極４５Ａ〜４５Ｅに塗布された蛍光体４６Ａ〜４６Ｅ、蛍光体４６Ａ〜４６Ｅで発生した光を外部に取り出すための窓部４７で構成される。これらの要素は、図１１と同様であるため説明を省略する。蛍光体４６Ａ〜４６Ｅとして、蛍光体１〜８をそれぞれ用いた。図１６を参照して説明した光源部を有する光照射部はアームに接続されている。
【００９９】
アノード電極４５Ａ〜４５Ｅに印加する電圧をそれぞれ制御することで、ゲート電極４４を通過した電子を、アノード電極の中でもより高い電圧が印加されたアノード電極の方向に曲げたり、電子の速度を制御したりすることで、アノード電極に到達する電子の分布を２次元的に制御できるようになっている。
【０１００】
実施例１および実施例２においては、窓部２７および３７を透過して患部に照射される光は、蛍光体の発光面においてほぼ均一な強度となっていた。このような光源部を内蔵した光照射部を患部に近接して配置し治療を行うと、光源部の窓部の大きさで、ほぼ均一な光が照射されることになる。治療を行いたい患部以外、すなわち、正常部への光の照射は紅斑が形成されるなどの影響があるため、正常部にはできるだけ照射量を低減させたい。実施例３の光照射部を用いれば、照射される光のパターンを、患部の形状に近くして照射させることができるので、患部にのみ照射できるため効果的である。
【０１０１】
図１８は、実施例３における種々のアノード電圧駆動波形を示す図である。
図１９は、実施例３における種々のアノード電圧駆動波形を示す図である。
【０１０２】
図１８（ａ）は、時間に対して各々のアノード電極のアノード電圧を変化させた例である。この制御の結果、蛍光体４６Ａ〜４６Ｅを励起させる電子の量が２次元的に変化し、光源部の窓４７から放射される光の２次元的な強度を変化させることができた。これにより、上記の患部の形状に応じた発光パターンを持たせることができることが示された。
【０１０３】
治療においては、瞬間的な光の強度の分布ではなく、ある一定の治療の時間において患部に照射された光の総量が重要である。その考え方で制御方法を考えると、アノード電極に印加する電圧の大きさだけではなく、印加する時間、電圧の大きさと時間の両方を制御するなどの方法がある。
【０１０４】
図１８（ｂ）は、各々のアノード電極に同じアノード電圧を印加しているが、それぞれ印加時間を変化させた例である。この結果、患部に照射される光の総量を制御できた。
【０１０５】
図１８（ｃ）は、各々のアノード電極に同じアノード電圧を印加しているが、それぞれ印加するタイミングおよび印加時間を制御した例である。この結果、患部に照射される光の総量および時間分布を制御した。
【０１０６】
図１９（ａ）は、各々のアノード電極に印加する電圧の大きさおよび印加時間を同時に制御した例である。
【０１０７】
図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に対してアノード電極に印加する電圧を印加時間中に変化させた例である。これにより、患部への照射強度を治療開始時や終了時に弱くする微細な制御が可能となった。治療においては、光照射によって皮膚の温度が変化するなどの変化が生じるため、強度の変化も重要な制御因子である。
【０１０８】
図１９（ｃ）は、図１８（ａ）のアノード電極４５Ｃに対する印加電圧を抜き出したものである。治療開始から終了まで連続した電圧を印加し続けるのではなく、パルス状に電圧を印加させた。照射された光により皮膚の温度の上昇などの変化が生じるが、パルス状に印加することで温度の上昇を抑制することができる。ここではアノード電極４５Ｃのみを示したが、他の電極においても同様の駆動を行うことが効果的である。
【０１０９】
図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）に対して、治療初期の皮膚温度が低い間は長いパルス、治療が進むにつれ徐々に上昇する皮膚温度に対応してパルス幅、休止時間幅を変化させた例である。当然ながら、パルス幅だけでなく、時間と共にパルス高さ、すなわち、印加電圧を変化させる制御も可能である。
【０１１０】
なお、図１６および図１７に示した光源部は、５×５の２５分割のアノード電極を有したが、アノード電極の分割数はこれに限らない。
【０１１１】
［実施例４］
実施例４では、蛍光体１〜８を用いて別の光線治療器を製造した。
図２０は、さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図を示す。
【０１１２】
実施例３の光線治療器では、図１６に示した光源部の構成としてゲート電極４４を設けていたが、実施例４の光線治療器では光源部にゲート電極４４を設けない点が異なる。
【０１１３】
図２０に示す光源部は、内部を真空に保った筐体５１、その筐体５１の内部に、電界電子放出型の電子源５３を有したカソード電極５２、アノード電極５５Ａ〜５５Ｅ、アノード電極５５Ａ〜５５Ｅに塗布された蛍光体５６Ａ〜５６Ｅ、蛍光体５６Ａ〜５６Ｅで発生した光を外部に取り出すための窓部５７で構成される。これらの要素は、図１１と同様であるため説明を省略する。蛍光体５６Ａ〜５６Ｅとして、蛍光体１〜８をそれぞれ用いた。
【０１１４】
図１６では、ゲート電極４４が電子源４３から電子を引き出す機能を有しているが、実施例４では、ゲート電極を設けず、カソード電極５２に対するアノード電極５５Ａ〜５５Ｅの正の高電圧によっても電子源５３から電子を引き出すことができることを確認した。
【０１１５】
［実施例５］
実施例５では、蛍光体１〜８を用いて別の光線治療器を製造した。
図２１は、さらに別の光線治療器の光照射部の内部にある光源部の構造の断面図を示す。
【０１１６】
本発明の蛍光体１〜８に代表されるＢＮ蛍光体は、電子線だけでなく、紫外線によっても励起が可能である。本実施例では、紫外線励起による平面光光源部について示す。光源部は、電極１２３および誘電体膜１２４が形成されたガラス基板１２１上の、隔壁１２６で仕切られた小さな密閉された空間１２８にキセノンやネオンなどのガスを封入されたセルを備える。各セルの隔壁１２６には蛍光体１２７が塗布されており、各セルは、アドレス電極１３３および１３４を有するガラス基板１３１で封止されている。蛍光体１２７として、蛍光体１〜８をそれぞれ用いた。
【０１１７】
光源部は、電極１２３、１３３、１３４の間に電圧を印加しプラズマ状態とすることで、空間１２８に封入されているキセノンやネオンなどのガスから真空紫外線が発生する。その光は、内部に塗布した蛍光体１２７を励起し、蛍光体特有の発光が生じる。このような構造により、発光パターンはより分割して制御されるので、患部の形状や状態に対して、光の形状や強度をより細かく制御した光源部を備えた光線治療器を提供できる。
【０１１８】
以下、図２１に示す光源部を製造する工程を図２２および図２３を参照して説明する。図２２および図２３は、図２１と同様に、光源部の断面図を示す。
図２２は、実施例５の光源部を製造する工程を示すフローチャートである。
図２３は、図２２に続いて、実施例５の光源部を製造する工程を示すフローチャートである。
【０１１９】
ガラス基板１２１上に電極となる金属層１２２を形成する（図２２の（ａ））。その金属層１２２をエッチングなどによって分離を行い、電極１２３を形成する（図２２の（ｂ））。電極１２３を誘電体膜１２４で覆う（図２２の（ｃ））。その上から、放電を仕切る隔壁となるガラス層１２５を形成（図２２の（ｄ））し、エッチングなどの手法を使って隔壁１２６を形成する（図２２の（ｅ））。
【０１２０】
この隔壁１２６内に、蛍光体１２７を塗布する（図２３の（ｆ））。蛍光体１２７からの光を取り出す側のガラス基板１３１には、発光をセル毎に制御するためのアドレス電極を形成する。ガラス基板１３１に金属層１３２を形成（図２３の（ｇ））し、エッチングなどによってアドレス電極１３３、１３４に分離する（図２３の（ｈ））。
【０１２１】
その後、上記の２つの部材を貼り合わせ、空洞１２８にキセノンやネオンなどのガスを封入する（図２３の（ｉ））。このようにして光源部が形成される。
【０１２２】
この構造は、１つの発光点の大きさが小さく、高精細な放射パターンが得られる。このため、より一層の患部形状、患部状態に応じた光照射が実現し、患部への効果的な光照射、正常部への光照射の抑制を図ることが出来る。
【０１２３】
［比較例１］
比較のために、炭素を含まない六方晶窒化ホウ素蛍光体を表１〜表３に示す条件で製造し、その蛍光特性を調べた。炭素を含まない六方晶窒化ホウ素（比較蛍光体１と称する）を用いて、電子線励起特性を測定した結果を図２４および表４に示す。
【０１２４】
図２４は、比較蛍光体１の発光スペクトルを示す図である。
【０１２５】
炭素を含まない比較蛍光体１は、図２４に示すように、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲の波長に発光ピークを有しており、３００ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲の波長に発光ピークを有しなかった。また、半値幅も２００ｎｍと広かった。このような比較蛍光体１を用いても、本発明の効果を奏する光線治療器は得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の光線治療器は、皮膚病の疾患の治療に対して効果があるとされる波長域をカバーし、かつ、２９６ｎｍ以下の紅斑が生じるとされる光の量の少ない光源が実現できる。さらに、含まれる可視光線によって作業者の作業性が良いものとなった。また、照射する光の２次元的な強度のパターン化が可能であり、正常部位への照射量が抑制され、紅斑の発生が抑制される。皮膚疾患の治療に寄与することが期待できる。本発明では、特に有効な蛍光体として窒化ホウ素蛍光体を用いた光線治療器を説明したが、蛍光体は窒化ホウ素蛍光体に限るものではない。
【符号の説明】
【０１２７】
１１  光照射部
１２  アーム
１３  制御部
１４、２７、３７、４７、５７  窓部
２１、３１、４１、５１  筐体
２２、３２、４２、５２  カソード電極
２３、３３、４３、５３  電子源
２４、４４  ゲート電極
２５、３５、４５Ａ〜４５Ｅ、５５Ａ〜５５Ｅ  アノード電極
２６、３６、４６Ａ〜４６Ｅ、５６Ａ〜５６Ｅ、１２７  ＢＮ蛍光体
１２１、１３１ガラス基板
１２３、１３３、１３４  電極
１２４  誘電体膜
１２６  隔壁
１２８  空洞
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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