(57)【要約】【課題】光を照射することで色素を有する細胞のみをアポトーシスに誘導することが可能な光照射装置を提供する。【解決手段】色素を有する細胞の位置及び大きさを計測する手段である撮影用光源５及びＣＣＤカメラ６と、色素を有する細胞の色素の吸収波長を含む可視光を照射する手段である処置用光源２と、を備える光照射装置１を用い、処置用光源２によって可視光を照射することにより、色素を有する細胞をアポトーシスさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素を有する細胞の位置及び大きさを計測する手段と、
前記色素を有する細胞の色素の吸収波長を含む可視光を照射する手段と、を備え、
前記可視光を照射することにより前記色素を有する細胞をアポトーシスさせることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記色素を有する細胞がメラノーマであることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記色素がメラニンであることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項４】
正常皮膚と黒色部の境界部コントラストの違いによりメラノーマを認識するメラノーマ認識部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メラノーマや、メラニン等の色素を有する細胞を識別してアポトーシスさせるための光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、メラノーマ（皮膚癌）の治療は、薬剤を用いて行うことが多い。例えば、レチノイド化合物を含有する薬剤のメラニン合成を抑制する効果により、対象細胞のアポトーシスを誘導し、メラノーマの治療を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。また、メラノーマであるかどうかの判定は医師の経験に基づき、その色、コントラストから判断されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５１５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、効率良く識別するために、メラノーマを自動で識別できることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る光照射装置は、色素を有する細胞の位置及び大きさを計測する手段と、色素を有する細胞の色素の吸収波長を含む可視光を照射する手段と、を備え、可視光を照射することにより色素を有する細胞をアポトーシスさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、メラノーマの識別を自動で行い、メラノーマに光を照射することでアポトーシスに誘導することが可能な光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】発明の実施の形態に係る光照射装置の構成を示す概要図である。
【図２】光照射装置の照射位置制御ユニットを下から見た概要図である。
【図３】メラノーマ細胞に光を照射した後の吸光度を測定した結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）１００％の光量で１回光を照射した後のメラノーマ細胞を顕微鏡で観察した結果を示す顕微鏡写真である。（ｂ）１００％の光量で５０回光を照射した後のメラノーマ細胞を顕微鏡で観察した結果を示す顕微鏡写真である。（ｃ）１００％の光量で５０回光を照射した後のメラノーマ細胞を顕微鏡で観察した結果を示す顕微鏡写真である。（ｄ）１００％の光量で５０回光を照射した後のメラノーマ細胞を顕微鏡で観察した結果を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る光照射装置について添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る光照射装置１の構成を示す概要図、図２は、図１に示す光照射装置１の照射位置制御ユニット４を下から見た概要図である。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る光照射装置１は、皮膚表面７に光を照射する処置用光源２と、ハーフミラー３と、照射位置制御ユニット４と、皮膚表面７のメラノーマなどの色素を有する細胞を含む黒色部８の位置及び大きさを計測する手段である撮影用光源５及びＣＣＤカメラ６とを備える。
【００１０】
光を照射する処置用光源２は、メラニン等の色素を有する細胞の色素の吸収波長を含む可視光を照射する手段である。処置用光源２によって可視光を照射することにより、色素を有する細胞をアポトーシスさせる。
【００１１】
図２に示すように、照射位置制御ユニット４は、例えば、筐体４ａと、可変の光透過窓４ｂと、光透過窓４ｂの大きさを調節する４枚の遮蔽用板４ｃを備える。遮蔽用板４ｃは、４つのモータ４ｄによって制御される。それぞれのモータ４ｄは、遮蔽用板４ｃの出し入れを行い、認識した照射対象である黒色部８の中心座標と面積から光透過窓４ｂの位置と外接四角形の大きさになるように制御する。ＣＣＤカメラ６によって撮影する時は、照射位置制御ユニット４の光透過窓４ｂは全開状態であり、ＣＣＤカメラ６で対象部位全体を撮影することができる。ＣＣＤカメラ６で得られた画像は、図示しない画像処理部で処理され、画像表示装置に表示される。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る光照射装置１によるメラノーマの識別は、撮影のために撮影用光源５からの白色光を皮膚表面７に照射して対象部位の画像をＣＣＤカメラ６によって撮影し、メラニン色素により黒くなっている黒色部８と、それ以外の肌色の部分をその境界部のコントラストから判断する。撮影用光源５は、例えば白色ＬＥＤが用いられ、皮膚表面７に対して４５°の角度に配置されている。ＣＣＤカメラ６は、撮影用光源５から破線１０で示す照射光が皮膚表面７に当たって反射した拡散反射光１１を計測して、皮膚表面７の黒色部８の位置及び大きさを計測する。黒色部８は色素としてメラニンを含む。メラニンの種類は人種等によって異なり、例えば黒色系のユーメラニン、赤色系のフェオメラニンがあげられる。シミ等の色素沈着は主としてメラニンを含む。メラニン色素を産生するメラノサイトががん化したものがメラノーマであり、メラノーマもメラニンを含む。
【００１３】
ＣＣＤカメラ６で得られた画像より、正常皮膚である肌色の部分と、色素を有する細胞を含む黒色部８を認識する。画像処理部において、黒色部８がシミ等の色素沈着であるか、それともメラノーマであるかを識別する。コントラストで判断するための閾値は、明らかにシミ等の色素沈着と判断できる部分を予め計測することで対象者の肌色を基準とした閾値を設定する。例えば、メラノーマ処置のためには、メラノーマと判断された領域に４００〜１２００ｎｍ、発光時間１ｍｓ、エネルギー０．３Ｊ／ｃｍ2の光を複数回照射する。この波長帯は可視光全てを含み、メラノーマの色素に吸収させることができる。また、エネルギーが弱いため組織破壊を起こすことなく、メラノーマのアポトーシスを誘導することができる。
【００１４】
メラノーマを認識する方法について、より具体的に説明する。
【００１５】
最初に、色素沈着と断定できる部位をＣＣＤカメラ６によって撮影する。得られた画像を処理し、肌色部と黒色部８のコントラスト（濃淡変化率＝ｋ）を計測する。濃淡変化率ｋは色素沈着の場合はゆるやかになっている。このデータを記憶させる。次に、黒色部８を撮影する。同様に肌色部と黒色部８の濃淡変化率Ｍを求める。メラノーマは肌色部とのコントラストが色素沈着よりも高いことは臨床上知られている。予め設定した閾値調整パラメータαを使い、Ｍ＞α×ｋ（αは、１以上の数値。メラニン識別のための閾値調整パラメータであり、医師が任意に設定できる。）かどうかを判断する。この条件を満たす場合には、メラノーマと判断する。また、メラノーマ中心座標と外接四角形を画像処理による計算で求めておく。
【００１６】
黒色部８がメラノーマと判断された場合には、黒色部８の面積と位置を画像処理で求める。黒色部８の位置情報に基づいて照射位置制御ユニット４が移動し、黒色部８の面積から発光部前面の絞りを調節する。照射する面積は、メラニンを含む黒色部８とその周囲に存在するメラニン生成細胞（エイメラノティックメラノサイト）に照射するために、黒色部８の面積よりもやや大きな面積とする。
【００１７】
メラノーマであるかどうかを判断するために皮膚表面７を撮影する際は、照射位置制御ユニット４の光透過窓４ｂは全開状態である。黒色部８及びその周囲に光照射する際には、その位置情報及び大きさ等により適宜調節する。
【００１８】
次に、メラノーマに処置用光源２からキセノンフラッシュ光を照射する。キセノンフラッシュ管は円柱状の形状をしており、全周囲に発光する。このため、処置用光源２には反射傘２ａ配置し、反射傘２ａで反射方向を制御し、発光面である程度均一な配光分布となるような光学系を使用する。照射光１２は、ハーフミラー３によって照射方向を調節し、照射位置に対して適切な光量分布を有するように光学設計する。キセノンフラッシュ光による照射は、メラノーマ細胞のアポトーシスという効果を出すために、５０〜１００回行うことが望ましい。
【００１９】
このように、本発明の実施の形態に係る光照射装置１を肌に照射することにより、メラノーマの識別を自動で行い、その部位に光を照射することで、メラノーマ等の色素を有する細胞のみをアポトーシスに誘導することが可能となる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明の実施の形態に係る光照射装置について更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
本発明の実施の形態に係る光照射装置によるメラノーマ細胞のアポトーシス効果を確認するために、次に説明する評価試験を行なった。
【００２２】
＜Ｂ１６メラノーマ細胞の播種＞
１．Ｂ１６メラノーマ株細胞（理化学研究所バイオリソースセンター）の培養は、FBS（BioWest社）を10％含むダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ、WAKO社）を用い、９０ｃｍシャーレ（TPP社）に播種し、３７℃、９５％空気と５％ＣＯ2の気相下のＣＯ2インキュベーター（エスペック社）で行った。十分コンフルエントになるまで培養した（約４日間）後、実験に供した。実験には継代２〜３代目の細胞を用いた。培地をアスピレーターで除き、カルシウム・マグネシウム不含リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ（−））を加え、培地を取り除いた。
２．ＰＢＳ（−）を除き、もう一度ＰＢＳ（−）を加えた。
３．３分程度、ＣＯ2インキュベーターに静置した。
４．細胞解離剤（ACCUMAX、Innovative Cell Technologies, Inc.）によって細胞を解離し、（４℃、３００×ｇ、５ｍｉｎ）で遠心した。
５．細胞数を血球計算盤でカウントした。
６．９６ウェルプレート（TPP社）に１ウェルあたり８×１０3細胞（１００ｍｌ／ｗｅｌｌ）を播種した。
７．乾燥を防ぐために、細胞を播種していないウェルにはＰＢＳ（−）を入れた。
８．３７℃のＣＯ2インキュベーターで１日培養した。
【００２３】
＜照射＞
１．後述する照射装置を用いて照射をする前に、ウェル内の培地を取り除き、カルシウム・マグネシウム不含リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ（＋））で洗浄した。
２．洗浄した後に再びＰＢＳ（＋）を加えた。
３．クリーンベンチ内でディッシュの下から照射を行なった。照射装置は、４００〜１２００ｎｍの波長の光を、半値幅が６００μｓのパルスとして付与する光源を用い、発光時間１ｍｓとし、光源から付与された光のパルスを、出射面から５ｍｍの距離に０．３Ｊ／ｃｍ2のエネルギー強度で分布させる設定とした。照射は、１００％の光量で１回光を照射した例、１００％の光量で５０回光を照射した例、２５％の光量で１回光を照射した例、２５％の光量で５０回光を照射した例の４種類を設定し、それぞれ３連で行った。
４．照射後、ＰＢＳ（＋）を除き、培地を添加した。
５．照射しないウェル（ネガティブコントロール）についても、照射した他のウェルと同様にＰＢＳ（＋）で洗浄した後、ＰＢＳ（＋）を加えて照射時間と同じ時間放置し、その後培地に置き換えた。
６．３７℃のＣＯ2インキュベーターで２日間培養した。
【００２４】
＜  細胞生存度測定（ＷＳＴ−１測定）＞
１．１０ｕｌのＷＳＴ−１試薬（同人化学研究所）を各ウェルに入れた。
２．３７℃のＣＯ2インキュベーターに４時間静置した。
３．４５０ｎｍの吸光度をプレートリーダー（Bio-Rad社）で測定した。
【００２５】
図３に、メラノーマ細胞に光を照射した後の吸光度を測定した結果を示す。図３において、各例について吸光度の測定結果（ｎ＝３）の平均値と標準偏差で表わした。図３に示すように、３Ａで表す１００％の光量で１回光を照射した例、３Ｃで表す２５％の光量で１回光を照射した例、３Ｄで表す２５％の光量で５０回光を照射した例では、３Ｅで表すネガティブコントロールと比較して吸光度に大きな差異が見られなかった。これに対し、３Ｂで表す１００％の光量で５０回光を照射した例では、３Ｅで表すネガティブコントロールと比較して吸光度が小さかった。
【００２６】
１００％の光量で１回光を照射した例、及び１００％の光量で５０回光を照射した例について、照射後の細胞を顕微鏡で観察した。顕微鏡観察は、Nikon DIAPHOT倒立顕微鏡の4倍の対物レンズで観察を行った。図４に観察結果を示す。図４（ａ）は１００％の光量で１回光を照射した後を示している。４Ａで示す細胞は密度が高く、吸光度も２．３９８であった。これに対し、１００％の光量で５０回光を照射した図４（ｂ）〜（ｄ）では、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄで示す細胞の密度が低くなっていた。また、吸光度は０．５９０、０．３０５、１．８４１であった。このことから、５０回光を照射したことにより、メラノーマ細胞が死んでいることがわかった。
【００２７】
このように、１００％の光量で５０回光を照射した場合には、メラノーマ細胞がアポトーシスしている可能性があった。
【００２８】
以上、本実施の形態について説明したが、上記実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００２９】
１…光照射装置
２…処置用光源
２ａ…反射傘
３…ハーフミラー
４…照射位置制御ユニット
４ａ…筐体
４ｂ…光透過窓
４ｃ…遮蔽用板
４ｄ…モータ
５…撮影用光源
６…ＣＣＤカメラ
７…皮膚表面
８…黒色部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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