(57)【要約】  物理的可撓性を備えた放射放出プローブ、並びに内腔又は空洞の内部まで放射又は光を送出するための、関連した照射方法及びシステムである。発光デバイスが、プローブ内で流動する液体冷却剤に液浸され、高光出力を提供し、ひだ形状の電力バス構造体が、長手方向軸に関してプローブに物理的な可撓性を与える。ヒトの胃腸管内部を含む体内腔における位置において、例えば治療的医療処置を行うため、任意内腔の内部に光を送出するようにこのプローブを構成できる。
2007511280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射を送出する装置であって、
（ａ）  遠位端と、近位端と、前記遠位端から前記近位端により近い位置まで延伸すると共に、前記遠位端に隣接した位置で互いと流体連通した少なくとも２つの内部チャンネルとを備えた可撓性シャフトであって、前記少なくとも２つのチャンネルの少なくとも１つが冷却剤の供給源に接続するよう適合された、可撓性シャフトと、
（ｂ）  前記チャンネルの少なくとも１つの内部に配置された複数の放射放出デバイスとを含み、前記放射放出デバイスに隣接した前記シャフトの少なくとも一部が、前記複数の放射放出デバイスが放出可能な放射の少なくとも一部を透過させる、装置。
【請求項２】
前記複数の放射放出デバイスが、前記冷却剤供給源から流れる冷却剤と少なくとも部分的に接触し、前記冷却剤が実質的に非導電性であり、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記放射放出デバイスが複数の発光ダイオードを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の放射放出デバイスの少なくとも１つが、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記波長バンドが、約４００ナノメートルと約４１０ナノメートルの間に概ね中心が位置している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の放射放出デバイスが、化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記冷却剤が摂氏約４５度未満の沸騰温度を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記冷却剤が、フッ化有機化合物、シリコン油、炭化水素油、及び脱イオン水からなるグループから選択された液体である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記放射放出デバイス内の少なくとも１つのデバイスの表面に、前記放射放出ダイオードの前記少なくとも１つと、前記冷却剤との屈折率整合を概ね実現するコーティングを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記外装が、実質的に生体適合性のポリマーで作製されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記シャフトが光散乱性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記可撓性シャフトが概ね円形の断面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記可撓性シャフトが、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の発光ダイオードが少なくとも１つの長手方向アレイに配列されており、当該アレイが、
（ａ）  可撓性を備えた第１導電性バス及び可撓性を備えた第２導電性バスであって、概ね平行で互いに直接的に接触しておらず、少なくとも何れか一方が複数の回り込み部を含んだ第１導電性バス及び第２導電性バスと、
（ｂ）  概ね前記第１バスと前記第２バスとの間に配置された複数のプラットフォームであって、第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続された複数のプラットフォームとを含み、
少なくとも１つの発光ダイオードが各プラットフォーム上に配置されており、各発光ダイオードが前記第１バス及び前記第２バスに電気接続された、請求項３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのアレイが少なくとも２つのアレイを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのアレイが互いに実質的に平行である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも２つのアレイが実質的に平行な螺旋経路をたどる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの発光ダイオードが、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の光を放出する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの発光ダイオードが、化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記複数のプラットフォームそれぞれが上面及び下面を備え、前記複数の発光ダイオードの少なくとも１つが上面及び底面に配置されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの発光ダイオードが、少なくとも１つの可撓性電気リード線により電気接続されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
放射を送出する装置であって、
（ａ）  遠位端と、近位端と、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸するボアと、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸する少なくとも１つの溝を画定する外面とを備える可撓性シャフトと、
（ｂ）  前記シャフトに隣接した可撓性外装であって、前記少なくとも１つの溝と共に少なくとも１つのチャンネルを画定する一方、前記シャフトの前記遠位端と共に遠位部分を画定する可撓性外装で、前記少なくとも１つのチャンネルが前記遠位部分と流体連通し、前記遠位部分が前記ボアと流体連通した、可撓性外装と、
（ｃ）  前記少なくとも１つのチャンネル内に配置されると共に、電源に電気接続されるよう適合された複数の放射放出デバイスであって、前記外装が、当該放射放出デバイスに隣接した位置で、当該複数の放射放出デバイスが放出可能な放射の少なくとも一部を透過させる、複数の放射放出デバイスと、
（ｄ）  前記少なくとも１つのチャンネルに接続された冷却剤の供給源とを含み、前記冷却剤が放射を少なくとも部分的に透過させると共に実質的に非導電性であり、前記冷却剤供給源と、前記少なくとも１つのチャンネルと、前記遠位部分と、前記ボアとが冷却剤ループを構成し、前記発光デバイスが前記冷却剤との接触により冷却される、装置。
【請求項２３】
前記複数の放射放出デバイスが複数の発光ダイオードである、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの放射放出デバイスが、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの放射放出デバイスが、化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記冷却剤が、フッ化有機化合物、シリコン油、炭化水素油、及び脱イオン水からなるグループから選択された液体である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
前記放射放出デバイス内の少なくとも１つのデバイスの表面に、前記放射放出ダイオードの前記少なくとも１つと、前記冷却剤との屈折率整合を概ね実現するコーティングを更に含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
前記外装が、実質的に生体適合性のポリマーで作製されている、請求２２に記載の装置。
【請求項２９】
前記外装が光散乱性材料を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項３０】
前記可撓性シャフトが概ね円形の断面を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項３１】
前記可撓性シャフトが、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させる、請求項２２に記載の装置。
【請求項３２】
前記複数の放射放出デバイスが少なくとも１つの長手方向アレイに配列されており、当該アレイが、
（ａ）  可撓性を備えた第１導電性バス及び可撓性を備えた第２導電性バスであって、概ね平行で互いに直接的に接触しておらず、少なくとも何れか一方が複数の回り込み部を含んだ第１導電性バス及び第２導電性バスと、
（ｂ）  前記第１バスと前記第２バスとの間に配置された複数のプラットフォームであって、第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続された複数のプラットフォームとを含み、
１つの放射放出デバイスが各プラットフォーム上に設けられており、各放射放出デバイスが前記第１バス及び前記第２バスに電気接続された、請求項２２に記載の装置。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのアレイが少なくとも２つのアレイを含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記少なくとも２つのアレイが実質的に平行である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記少なくとも２つのアレイが実質的に平行な螺旋経路をたどる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの放射放出デバイスが、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの放射放出デバイスが、化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
前記複数のプラットフォームそれぞれが上面及び下面を備え、前記複数の放射放出デバイスの少なくとも１つが上面及び底面に配置されている、請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの放射放出デバイスが、少なくとも１つの可撓性電気リード線により電気接続されている、請求項３２に記載の装置。
【請求項４０】
（ａ）  少なくとも１つのアレイであって、
（ｉ）  可撓性を備えた第１導電性バス及び可撓性を備えた第２導電性バスで、概ね平行で互いに直接的に接触しておらず、少なくとも何れか一方が複数の回り込み部を形成する第１導電性バス及び第２導電性バスと、
（ｉｉ）  前記第１バスと前記第２バスとの間に配置された複数のプラットフォームであって、第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続された複数のプラットフォームと、
（ｉｉｉ）  それぞれが前記複数のプラットフォーム上に配置されると共に、前記第１バス及び前記第２バスに電気接続された複数の電子デバイスとを含む、少なくとも１つのアレイと、
（ｂ）  遠位端と、近位端と、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸する少なくとも１つの溝を画定する外面とを含む可撓性シャフトと、
（ｃ）  前記シャフトに隣接する一方、前記少なくとも１つの溝と共に少なくとも１つのチャンネルを画定する可撓性外装であって、前記少なくとも１つのアレイが前記少なくとも１つの溝内に配置される、可撓性外装と、
を含む装置。
【請求項４１】
前記電子デバイスが発光デバイスである、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
光を送出するシステムであって、
（ａ）  発光プローブで、
（ｉ）  遠位端と近位端とを備えた可撓性シャフトであって、前記遠位端から前記近位端により近い位置まで延伸した少なくとも２つの内部チャンネルで、当該シャフト内部の前記遠位端に隣接した位置で互いと流体連通した少なくとも２つの内部チャンネルを更に備えた可撓性シャフトと、
（ｉｉ）  前記チャンネルの少なくとも１つの内部に配置された複数の発光デバイスと、
（ｉｉｉ）  前記複数の発光デバイスを電力源に電気接続するよう適合された複数の電気リード線と、を含む発光プローブと、
（ｂ）  少なくとも１つのチャンネルに接続して前記少なくとも２つのチャンネルを介して流れる冷却剤を供給する冷却剤システムであって、前記冷却剤と前記発光デバイスに隣接した前記シャフトの少なくとも一部とが、前記複数の発光デバイスが放出可能な光の少なくとも一部を透過させる、冷却剤システムと、
（ｃ）  前記複数の電気リード線に接続された電力供給装置であって、前記複数の発光デバイスに通電するための電力源となる電力供給装置とを含む、光を送出するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射を生体の表面又は内部まで送出することを含む放射の送出に関し、より詳細には、光を用いて患者の体腔上の又は内部の微生物を弱らせるか殺すための装置及び方法に関する。
【０００２】
関連出願
本願は、２００３年１１月１４日付けで出願された米国仮特許出願第６０／５２０，４６５号、２００４年６月２８日付けで出願された米国特許出願第１０／８７８，６４８号、及び２００４年６月２８日付けで出願された米国特許出願第１０／８７８，６４９号を引用して援用し、これら出願の優先権及び利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
ヒトの胃腸管及び他の体内腔に関わる感染は極めて一般的であり、毎年、非常に多くの人々が影響を受ける。これら感染は深刻な病気、罹患、及び死亡を引き起こす。もっとも一般的な胃腸管感染は、胃及び十二指腸に感染する細菌性病原体であるピロリ菌（H.
pylori）による慢性感染である。アメリカ合衆国などの工業国では、H. pyloriは成人人口の２０％或いはそれ以上に見つかることがある。南米諸国では、H.
pylori感染率は９０％に迫る。H. pyloriの感染は無症状性であることもあるが、少数ではあるが、感染者によってはこれが胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃癌、及びリンパ腫を含む重大な状態に関わる。H.
pyloriは、報告されている十二指腸潰瘍の約９０％、胃潰瘍の５０％、胃癌の８５％、及び胃リンパ腫のほぼ１００％の原因となっていると考えられている。
【０００４】
H. pylori感染に現在利用できる最も一般的な治療は、２週間にわたる３乃至４種の高額な薬物の投与を含む複雑な抗生物質養生法である。抗生物質治療を行っても、治療を受けた２０％以上の患者の感染が治癒しない。更に、患者によってはこうした強力な抗生物質への耐性が低く、激しいアレルギー反応、吐き気、味覚の変化、及び下痢を引き起こす。更に、この病原菌或いはその他多数の病原菌による抗生物質抵抗性も急激に増大している。５０％ものH.
pylori分離株が、この感染を治癒することが分かっている１つ又は複数の最良の抗生物質に抵抗性がある。長年にわたる集中的な努力にも関わらず、ワクチンはまだ開発されていない。
【０００５】
従って、疾病の治療において薬剤のみに依存しない治療方法は、細菌性感染症の抗生物質治療に比べて、潜在的に大きな利点がある。光線力学的治療法（ＰＤＴ）は、光感作性薬物による前処置段階と、それに続いて治療箇所に照光して薬物が高度に集中している細胞を殺す段階を含む光線療法である。又、この薬物は特定波長の光を優先的に吸収する。この方法の典型的な用途としては、光感作性薬物を選択的に保持している悪性腫瘍細胞を弱らせるか破壊する一方、隣接する正常な組織は保存するものがある。光増感剤での前処置を行わなくとも、光を用いてH.
pylori及び他の微生物を直接的に非活性化又は死滅できることは実証されている。
【０００６】
H. pylori及び他の腔内感染に対する光線療法を広く実施するには、こうした治療に使われる実用的且つ信頼性が高い光源が必要である。外部開口を介して体内へそして治療部位へ案内できる長尺プローブとして構成された光源を用いれば、消化管の内表面を含む体内の治療部位に到達できる。こうした侵襲性が最も低いアプローチには、遠隔箇所に配置した高出力レーザに光学連結した光ファイバを介して、光を体内腔の内部まで送出するものがある。このアプローチの光線療法は高額で、携帯性を欠き、光を大きな腔内治療領域に送出するには実用的でない。
【０００７】
侵襲性を最小限とする内腔光線療法用のプローブを開発するための別のアプローチには、プローブ内に発光ダイオードのような発光デバイスを電気的に励起させて用いるものがある。このアプローチに関わる１つの問題は、長尺プローブ内に閉じこめた発光デバイスは励起させると発熱するので、このデバイスを熱損傷させないようにすると、又プローブが治療部位で身体組織に暴露した際に安全な温度を超過させないようにすると、プローブから得られる最大平均光出力が大きく制限されてしまうことである。
【０００８】
更に、プローブは、体内の狭い通路を安全に案内し且つ治療部位に位置決めできるように、物理的に撓み可能に製作できると有利である。これら問題に対処する試みは米国特許第５，８００，４７８号及び５，５７６，４２７号に記載されている。しかし、これら参考文献は、それぞれ次の少なくとも何れか１つのような様々な欠点を免れない。すなわち、プローブは発光デバイスのアレイが構成されている基板の平面での可撓性に欠けており、更に光出力が高い場合のプローブを熱放散させる対策が取られていない。
【特許文献１】米国特許第５，８００，４７８号公報
【特許文献２】米国特許第５，５７６，４２７号公報
【０００９】
従って、H. pylori及び他の腔内感染を処置するための、内腔の内部に光を送出する新たな装置及びシステムに対する大きな必要性が存在する。安全で効果的に光を身体の内腔まで送出する装置及び方法に対する必要性も存在する。更に、光を含む放射を用いる治療によって改善が見込まれる内部空間まで光を効果的に送出する必要性も一般的に存在する。
発明の概要
【００１０】
本発明は、物体又は生物体の内部に放射又は光を送出して化学反応又は生体反応を引き起こしたり促進したりすることに関し、それには、光を内腔の内部に送出して内腔壁での治療を行うための装置及び方法が含まれる。本発明は、例えば生きたヒト又は動物の胃腸管などの内腔内部に治療的医療処置を施すのにとりわけ有用である。又、本発明は、上述の装置を内部に配置可能な任意構造体の内表面に光を送出する目的で使用できる。更に、本発明は、患者体内の内腔内の感染を診断し且つ治療するためのシステムにも関わる。
【００１１】
本発明の一様態は放射を送出する装置である。前記装置は、遠位端と近位端とを備えた可撓性シャフトも含む。少なくとも２つの内部チャンネルが、前記シャフトに沿って前記遠位端から前記近位端により近い位置まで延伸し、前記遠位端に隣接した位置で互いと流体連通している。前記チャンネルの少なくとも１つが、冷却剤の供給源に接続するよう適合されている。一実施形態では、前記シャフトは実質的に生体適合性のポリマーで作製されている。別の実施形態では、前記シャフトは円形の断面を備える。
【００１２】
前記装置は、前記チャンネルの少なくとも１つの内部に配置された複数の放射放出デバイスも含む。前記放射放出デバイスに隣接した前記シャフトの少なくとも一部は、前記複数の放射放出デバイスが放出可能な放射の少なくとも一部を透過させる。一実施形態では、前記複数の放射放出デバイスは、前記冷却剤供給源から流れる前記冷却剤と少なくとも部分的に接触する。又、前記冷却剤は実質的に非導電性である。更に、前記冷却剤は、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させる。
【００１３】
一実施形態では、前記複数の放射放出デバイスの一部又は全部が発光ダイオードである。一実施形態では、前記放射放出デバイスの少なくとも１つが、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出できる。別の実施形態では、前記波長バンドは、約４００ナノメートルと約４１０ナノメートルの間に概ね中心が位置している。更に別の実施形態では、前記波長バンドは、化学反応の速度を変更するよう適合されている。
【００１４】
一実施形態では、前記冷却剤は、摂氏約４５度未満の沸騰温度を備える。別の実施形態では、前記冷却剤は、フッ化有機化合物、シリコン油、炭化水素油、及び脱イオン水からなるグループから選択された液体である。更に別の実施形態では、前記複数の放射放出デバイスの少なくとも１つは、前記複数の放射放出ダイオードの前記少なくとも１つと、前記冷却剤との屈折率整合を実現するコーティングを含む。更に別の実施形態では、前記可撓性シャフトは、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させる。更に、前記シャフトは光散乱性材料を含んでもよい。
【００１５】
本発明の別の様態では、前記装置の複数の発光ダイオードが、少なくとも１つの長手方向アレイに配列されている。前記アレイは、可撓性を備えた第１導電性バスと可撓性を備えた第２導電性バスとを含む。前記第１バス及び前記第２バスは概ね平行で、互いに直接的に接触していない。又、前記第１及び第２バスの少なくとも一方は複数の回り込み部を含む。複数のプラットフォームが、概ね前記第１バスと前記第２バスとの間に配置されており、更に、当該プラットフォームは第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続されている。少なくとも１つの発光ダイオードが各プラットフォーム上に配置されており、前記少なくとも１つの発光ダイオードのそれぞれは、前記第１バス及び前記第２バスに電気接続されている。一実施形態では、前記電気接続は少なくとも１つの電気リード線を含む。
【００１６】
別の実施形態では、前記複数のプラットフォームそれぞれは上面及び下面を備える。又、前記複数の発光ダイオードの少なくとも１つは上面に配置される一方、前記複数の発光ダイオード内の別の発光ダイオードは底面に配置される。更に別の実施形態では、前記装置は少なくとも２つのアレイを含む。更に他の実施形態では、前記少なくとも２つのアレイは互いに実質的に平行か、実質的に平行な螺旋経路をたどる。アレイ内の前記発光ダイオードの少なくとも１つは、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド又は化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の光を放出できる。
【００１７】
本発明の別の様態は放射を送出する装置である。前記装置は、遠位端と、近位端と、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸するボアと、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸する少なくとも１つの溝を画定する外面とを備える可撓性シャフトを含む。可撓性外装が、例えば前記シャフトを囲むなどして、前記シャフトに隣接している。前記外装及び前記少なくとも１つの溝が少なくとも１つのチャンネルを画定する。前記外装及び前記シャフトの前記遠位端が遠位部分を画定し、当該部分を介して前記少なくとも１つのチャンネルと前記ボアとが流体連通する。一実施形態では、前記装置は実質的に円形の断面を備える。
【００１８】
複数の放射放出デバイスが、前記少なくとも１つのチャンネル内に配置されている。前記放射放出デバイスは電源に電気接続するよう適合されており、前記外装は、前記複数の放射放出デバイスに隣接した位置において、前記複数の放射放出デバイスが放出可能な放射の少なくとも一部を透過させる。冷却剤の供給源が前記少なくとも１つのチャンネルに接続されており、前記冷却剤は放射を少なくとも部分的に透過させると共に実質的に非導電性であり、前記冷却剤供給源と、前記少なくとも１つのチャンネルと、前記遠位部分と、前記ボアとが冷却剤ループを構成する。前記発光デバイスは前記冷却剤との接触により冷却される。
【００１９】
一実施形態では、前記複数の放射放出デバイスは発光ダイオードである。別の実施形態では、前記少なくとも１つの放射放出デバイスは、患部組織を治療するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する。更に別の実施形態では、前記少なくとも１つの放射放出デバイスは、化学反応の速度を変更するよう概ね適合された波長バンド内の放射を放出する。
【００２０】
前記冷却剤は、フッ化有機化合物、シリコン油、炭化水素油、及び脱イオン水からなるグループから選択された液体でよく、更に、前記複数の放射放出デバイスの少なくとも１つが、前記複数の放射放出ダイオードの前記少なくとも１つと、前記冷却剤との屈折率整合を実質的に実現するコーティングを含む。一実施形態では、前記外装は、実質的に生体適合性のポリマーで作製される。他の実施形態では、前記外装、前記シャフト、又はその両方は、前記複数の放射放出デバイスにより放射されうる放射の少なくとも一部を透過させ、更に、光散乱性材料を含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、前記複数の放射放出デバイスは少なくとも１つの長手方向アレイに配列されている。前記少なくとも１つのアレイは、可撓性を備えた第１導電性バスと可撓性を備えた第２導電性バスとを含み、前記第１及び第２バスは互いに概ね平行で、互いに直接的に接触していない。前記第１バス及び前記第２バスの少なくとも一方は複数の回り込み部を含む。複数のプラットフォームが前記第１バスと前記第２バスとの間に配置されており、当該プラットフォームは第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続されている。１つの放射放出デバイスが各プラットフォーム上に設けられており、各放射放出デバイスは、前記第１バス及び前記第２バスに電気接続されている。前記電気接続は少なくとも１つの電気リード線を含むことができる。別の実施形態では、各プラットフォームは上面及び底面を備え、１つの放射放出デバイスが各面上に配置されている。更に別の実施形態では、前記複数の放射放出デバイスは少なくとも２つのアレイに配列されている。前記少なくとも２つのアレイは平行で、実質的に平行な螺旋経路をたどることができる。
【００２２】
本発明の更に別の様態は、可撓性を備えた第１導電性バス及び可撓性を備えた第２導電性バスを含む装置であって、当該第１導電性バス及び第２導電性バスは、概ね平行で互いに直接的に接触しておらず、少なくとも一方が複数の回り込み部を形成している。複数のプラットフォームが前記第１バスと前記第２バスとの間に配置されており、当該プラットフォームは第１部材によって前記第１バスに接続され、第２部材によって前記第２バスに接続されている。複数の電子デバイスが前記複数のプラットフォーム上に配置され、前記第１バス及び前記第２バスに電気接続されている。前記電子デバイスは発光デバイスとすることができる。前記装置は、遠位端と、近位端と、当該遠位端の近傍位置から当該近位端まで延伸する少なくとも１つの溝を画定する外面とを含む可撓性シャフトも含む。可撓性外装が前記シャフトに隣接しており、当該外装及び前記少なくとも１つの溝が少なくとも１つのチャンネルを画定する。前記少なくとも１つのアレイは、前記少なくとも１つのチャンネル内に配置されている。
【００２３】
本発明の更に別の様態は光を送出するシステムである。前記システムは発光プローブを含む。前記プローブは、遠位端と近位端とを備えた可撓性シャフトを含む。更に、当該シャフトは、前記遠位端から前記近位端により近い位置まで延伸する２つの内部チャンネルであって、当該シャフト内部の前記遠位端に隣接した位置で互いと流体連通した少なくとも２つの内部チャンネルを備える。又、前記プローブは、前記チャンネルの少なくとも１つの内部に配置された複数の発光デバイスと、前記複数の発光デバイスを電力源に電気接続するよう適合された複数の電気リード線とを含む。前記システムは、少なくとも１つのチャンネルに接続された冷却剤システムも含む。前記冷却剤システムは、前記少なくとも２つのチャンネルを介して流れる冷却剤を供給し、前記冷却剤と前記発光デバイスに隣接した前記シャフトの少なくとも一部とは、前記複数の発光デバイスが放出可能な光の少なくとも一部を透過させる。前記システムは、前記複数の電気リード線に接続された電力供給装置も含む。前記電力供給装置は、前記複数の発光デバイスに通電するための電力源となる。
【００２４】
本発明の上述及びその他の特徴及び利点は、次の詳細な説明、添付の図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるはずである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本明細書で開示した装置、システム、及び方法の側面及び特徴を全体的に理解できるように、幾つかの代表的実施形態を以下に説明する。これら実施形態及び特徴の幾つかの例が図面に示されている。通常の技能を備えた当業者であれば、本明細書に記載の装置、システム、及び方法を適合及び修正して、他の用途のための装置、システム、及び方法を提供することができ、又、そうした他の追加及び修正は、本開示の範囲から逸脱しないで実行できることは理解するはずである。例えば、一実施形態又は一つの図面の一部として図示し且つ説明した特徴を別の実施形態又は別の図面で用いて、それらとは別の実施形態を創り出すこともできる。こうした修正及び変更は本開示の範囲に含まれるものと意図されている。
【００２６】
本発明は、内腔の内部を含む、内部に放射又は光を送出するための装置、システム、及び方法に関する。「内腔」という用語は、本明細書ではヒト又は動物の中空器官の内部を意味し、より一般的には任意の管状又は中空物を示す。本発明は、患者体内の内腔内の感染を診断し、治療するためのシステムにも関わる。
【００２７】
本発明による放射発生システム又は光発生システム１００の代表的な実施形態を図１に示した。光発生システム１００は、長尺の発光ダイオードプローブ１０２と、このプローブを冷却するための冷却剤供給源１０４と、このプローブに通電するための電源１０６とを備えている。プローブ１０２は、遠位シャフト端１１０と、近位シャフト端１１２と、ボア１１４とを備えた可撓性シャフト１０８を含み、ボア１１４は、遠位シャフト端１１０と近位シャフト端１１２との間でシャフト１０８の内部を長手方向に延伸している。シャフト１０８は、非導電性の可撓性材料からなるものとしてよい。「非導電性」及び「電気絶縁」という用語は、本明細書では交換可能に使用される。
【００２８】
シャフト１０８を作製するための適切な材料の例としては、ポリオレフィン、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、及びゴム製品などの天然及び合成ポリマーが含まれる。幾つかの実施形態では、シャフト１０８の材料は、この発光プローブの発光波長において光学的に透過性、半透明、又は反射性を備えるように選択される。幾つかの実施形態では、シャフト１０８の材料は、後述する選択した液体冷却剤と適合するように選択される。幾つかの実施形態では、シャフト１０８の材料は生体適合性を備えるよう、すなわち生きた組織と直接接触させても安全となるように選択される。一実施形態では、シャフト１０８は、フッ化エチレンプロピレン・ポリマー（ＦＥＰ）製である。別の実施形態では、シャフト１０８はポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））製である。ＦＥＰ及びテフロン（登録商標）はデュポン社の商標である。
【００２９】
連続的な溝１１６が、シャフト１０８に沿って長手方向に遠位シャフト端１１０から実質的に近位シャフト端１１２まで延伸している。可撓性且つ透過性でよい外装１１８が、シャフト１０８の周りを接近して囲んでおり、溝１１６内で連続的な長手方向チャンネルすなわち通路１２０を画定している。外装１１８は、遠位外装端１２２及び近位外装端１２４を備えている。遠位外装端１２２は、遠位シャフト端１１０を越えて遠位方向に延伸して閉じられており、遠位外装端１２２と遠位シャフト端１１０との間にプレナム部分（原語:plenum
volume）１２６を画定している。通路１２０は、概ね遠位シャフト端１１０においてボア１１４と流体連通している。プレナム部分１２６が、通路１２０とボア１１４との間の流体連通を実現できる。内部チャンネル１２７も形成されており、通路１２０とボア１１４との間の流体連通を実現できる。外装１１８は、非導電性の可撓性高分子材料から作製できる。
【００３０】
外装１１８及びシャフト１０８は単体部品として作製又は形成できる。他の方法として、外装を使用する代わりに、溝１１６の形状、幅、及び長さに合わせた適切な形状の材料からなる複数細片を溝１１６の上に固定して、通路１２０を形成してもよい。こうした場合は、外装１１８がプレナム部分を画定する代わりに、キャップ又はそれに類似した部材を遠位シャフト端１１０に固定してプレナム部分を画定すればよい。
【００３１】
外装１１８を作製するための適切な材料の例としては、ポリオレフィン、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、及びゴム製品などの天然及び合成ポリマーが含まれる。外装１１８の材料も、その全体又は一部が、この発光プローブの発光波長において光学的に透過性、半透明、又は反射性を備えるように選択される。外装１１８（又は上述の細片）の光学性質は、プローブ１０２の長さに沿った位置又はその外周上における位置に従って、プローブ１０２の発光波長において光を選択的に透過、散乱、反射、又は吸収するようにパターン化できる。更に、幾つかの実施形態では、シャフト１０８の材料は、後述する選択した液体冷却剤と適合するように選択される。幾つかの実施形態では、外装１１８の材料は、生体適合性を備えるよう選択するのが好ましい。一実施形態では、外装１１８は、フッ化エチレンプロピレン・ポリマー（ＦＥＰ）製とするのが好ましい。別の実施形態では、外装１１８はポリエチレン製とするのが好ましい。
【００３２】
幾つかの実施形態では、外装１１８及びシャフト１０８の一方又は両方には、光散乱材料に含浸させたり、反射コーティングを施したり、波長変換材料を含ませたりする。又、外装は、プローブ１０２に沿った位置によって光学的性質が異なるようにパターン化してもよい。
【００３３】
通路１２０とボア１１４とが、プローブ１０２内の冷却剤ループを形成している。概ね近位シャフト端１１２及び近位外装端１２４において、ボア１１４及び通路１２０はそれぞれ、非導電性の液体冷却剤をループ内で流動させる冷却剤供給源１０４に接続されている。この冷却剤は、プローブの外に光を通過させるのに適した光学的性質を備え、医療目的では、生きた組織と接触させても安全な室温液体（生物学的に安全な液体）を選択するのが好ましい。
【００３４】
本発明のプローブにおいて用いるのに適した冷却剤の例には、フッ化有機化合物、シリコン油、炭化水素油、及び脱イオン水が含まれる。又、冷却剤は、生きた組織の熱傷温度未満の沸騰温度を備えたものを選択してもよい。こうした流体は、組織に熱傷を負わせるほど高温となる以前に気化する。一実施形態では、冷却剤は、摂氏約４５度未満の沸騰温度を備えるように選択する。組織の熱傷を防止するのに適した沸点を備えた冷却剤は市販されている。例えば、３Ｍ社はFluorinertという商品名でこうした冷却剤を製造している。
【００３５】
医療用具用途に関連した一実施形態では、ループと冷却剤供給源１０４との間の結合は、医療機器への組み込みに適した任意の流体継手手段でよい。一実施形態では、ループと冷却剤供給源との結合は、素早く接続できる（原語：quick-connect）衛生器具を含む。一実施形態では、冷却剤供給源１２４は、ループ内を流れる冷却剤を概ね一定温度に維持する冷却剤循環システムである。一実施形態では、冷却剤はボア１１４内部では遠位方向に流れ、通路１２０内部では近位方向に流れる。他の実施形態では、冷却剤は、通路１２０内部では遠位方向に流れ、ボア１１４内部では近位方向に流れる。
【００３６】
複数の発光デバイス１２８が、互いから離間された長手方向アレイとして通路１２０内に配置されている。複数の発光デバイス１２８は通路１２０内で冷却剤に液浸されており、放射光線を冷却剤及び外装１１８を介してプローブ１０２の外へ差し向けるように配向されている。
複数の発光デバイス１２８は、受動又は能動電子センサ、音響変換器又は超音波変換器などの能動素子、放射放出デバイス、Ｘ線源（極めて波長が短い光源）などの通電した放射線源、或いはそれらの組合せを含んでもよい。本発明のプローブでは、これら発光デバイスの一部又は全部の代わりに上述の電子デバイスを使用してもよい。外装１１８は、特に光センサや発光デバイスを持たないプローブでは不透明としてよい。一実施形態では、複数の発光デバイス１２８近傍における外装１１８の全て又はほとんど全ての部分は、この発光プローブ１０２の発光波長において光学的に透過性、半透明、又は反射性とするのが好ましい。
【００３７】
複数の発光デバイス１２８それぞれは、通路１２０を介して近位シャフト端１１２まで配線された複数の電気リード線１３０を介して通電される回路に電気的に接続されている。この回路は電源１０６に接続されており、複数の発光デバイス１２８に電圧を印加する。医療用途に関して、複数の電気リード線１３０と電源１０６との間の結合は、医療機器への組み込みに適した任意の電気的結合手段でよい。一実施形態では、電気リード線１３０は、電気的に遮蔽したインライン・コネクタにより電源１０６に結合されている。別の実施形態では、近位シャフト端１１２及び近位外装端１２４は、その上に冷却剤コネクタと電気コネクタが設けられた一体型アセンブリに接続されている。一実施形態では、電源１０６は、複数の発光デバイス１２８からの光出力を調節する調節電源である。一実施形態では、プローブ１０２内に設けられたセンサにより与えられる信号を使って電源１０６を制御する。
【００３８】
生体組織又は非生物材料に当たる光の効果は、この入射光の波長に左右される。例えば、３６０ナノメートル（ｎｍ）乃至６５０ｎｍの波長帯の光、より好適には４０５ｎｍを中心とする４００ｎｍ乃至４１０ｎｍの波長帯の光は、隣接する健康な組織を大きく損傷することなくH.
pylori菌を無力化したり、殺したりすることが実証されている。複数の発光デバイス１２８は、選択した光増感剤の吸収バンドを目標とした、１つ又は複数の所定範囲の波長（発光バンド）の光を発光するよう構成できる。例えば、複数の発光デバイス１２８は目標材料内で光化学反応を誘発する、選択した赤外、可視、又は近紫外波長を中心とした発光バンドを備えるように製造した発光ダイオードを含むことができる。一実施形態では、複数の発光デバイス１２８は、隣接する健康な組織を大きく損傷することなく細菌を無力化又は殺す発光バンド範囲に概ね入る光を放射する。
【００３９】
冷却剤及び外装１１８は、複数の発光デバイス１２８により放射される光の少なくとも一部を透過させる。冷却剤はこの光に対し概ね透明でもよいし、この光を散乱させてもよいが、後者の場合は冷却剤が半透明に見える。ここでは「透過性の（原語：transmissive）」という用語は透明材料及び半透明材料の両方を意味するものとする。同様に、外装１１８はその全体にわたって、又はほぼ発光デバイス１２８に隣接した位置のみで概ね透明又は半透明とすることができる。一実施形態では、冷却剤及び外装１１８はそれぞれ、複数の発光デバイスにより放射される光に対して概ね透明である。本発明のプローブに用いる光透過性材料は、プローブ内の発光デバイスにより放射され且つこの透過性材料を通るよう差し向けられた光の少なくとも約５０％、好適には８０％を上回る光を透過させて、プローブを出るよう選択するのが好ましい。
【００４０】
発光デバイスの発光表面には、発光デバイスと冷却剤との境界面における屈折率を減少する透明フィルムを塗布して、その境界面における反射損失を減らすことができる。この屈折率を減少させる材料は、硬化性シリコン接着剤を含むことができる。一実施形態では、屈折率を減少させる材料は、約１．４５乃至１．５５範囲の屈折率を備えたシリコン封入剤である。
【００４１】
図２は、図１に示したプローブ１０２の遠位端の端面図である。図２では、ボア１１４がシャフト１０８のほぼ中心に位置しているのが示されている。複数の発光デバイス１２８は、取付部材１３２に固着することで通路１２０のほぼ中心に保持されているので、通路１２０を通過する冷却剤流に複数の発光デバイス１２８を液浸させる。プローブ１０２は断面がほぼ円筒状であることが図示されているが、本発明のプローブは任意簡便な断面形状としてよい。例えば、本発明のプローブは楕円形又は多角形断面を備えてもよい。
【００４２】
図３は、本発明による別の代表的な実施形態であるプローブ１５０の遠位端部の端面図を示す。プローブ１５０は、図１及び２に示したプローブ１０２の実施形態の構造が類似しているが、プローブ１５０は、シャフト１５４と外装１５６との間で外周に配置された４つの通路１５２を含んでいる。シャフト１５４は遠位シャフト端１５８を備える一方、外装１５６は、閉じた遠位外装端１６０を備えている。
【００４３】
複数の発光デバイス１６２が、４つの通路１５２それぞれの内部に配置されている。シャフト１５４は、４つの通路１５２それぞれと流体連通した長手方向ボア１６４を含んでいる。プローブ１５０は、冷却剤がボア１６４内部で遠位方向に流れ、４つの通路１５２それぞれの内部を近位方向に流れるように構成されている。別法として、冷却剤が４つの通路１５２それぞれの内部を遠位方向に流れ、ボア１６４の内部を近位方向に流れるようにプローブ１５０を構成してもよい。４つの通路１５２とボア１６４は、これら４つの通路内で概ね均等な冷却剤の流れが分配されるように寸法決定するのが好ましい。
【００４４】
図４は、図３に示したプローブの遠位端の端面図である。４つの通路１５２それぞれにおける複数の発光デバイス１６２は、取付部材１６６に固着することで４つの通路１５５それぞれのほぼ中心に保持されているのが好ましく、複数の発光デバイス１６２を冷却剤流に液浸させる。本発明のプローブは、任意数の通路及びその中に配置した対応する数の発光デバイスを含むことができる。一実施形態では、本発明のプローブは、シャフトの外周に配置された６つの通路それぞれの中に配置された複数の発光デバイスを含んでいる。
【００４５】
図５は、本発明による別の実施形態であるプローブ２００の遠位端の部分図を示す。プローブ２００は、遠位シャフト端２０４と長手方向ボア２０６とを備えたシャフト２０２を含んでいる。このプローブは、外装２０８と、複数の発光デバイス２１２を収容するため外装２０８とシャフト２０２との間に画定された少なくとも１つの螺旋通路２１０とを含む。プローブ２００は２つの螺旋通路を備えることが図示されているが、本発明のプローブは任意数の螺旋通路を含むことができ、その場合、それぞれの螺旋通路は対応する数の発光デバイスを備える。長手方向通路の代わりに螺旋通路を含むこと以外は、プローブ２００は、他の実施形態の上述したプローブと類似した構成としてよい。
【００４６】
図６は、本発明による別の実施形態である発光プローブ２５０の遠位断面図を示す。プローブ２５０は、遠位端２５４及び近位端２５６を備えた好適にはポリマー製の可撓性チューブ２５２を含む。チューブ２５２は、近位端２５６と流体連通した第１長手方向内部チャンネルすなわち通路２５８を備えている。又、チューブ２５２は、第１通路２５８と概ね平行な第２長手方向内部通路２６０を備えている。第２通路は近位端２５６と流体連通している。第１通路２５８は、チューブ２５２内の接合部２６２で第２通路２６０と流体連通している。第１通路２５８及び第２通路２６０は、近位端２５６で外部の冷却剤源に結合するよう適合されており、冷却剤を第１及び第２通路２５８、２６０内に流動させる。
【００４７】
１つ又は複数の発光デバイス２６４は、第１内部通路２５８及び第２内部通路２６０の一方又は両方の内部に配置されている。複数の電気リード線２６６が、１つ又は複数の発光デバイス２６４を、近位端２５６を介して外部電源に電気接続して１つ又は複数の発光デバイスに通電する。１つ又は複数の発光デバイス２６４は、１つ又は複数の発光ダイオードでよい。一実施形態では、１つ又は複数の発光デバイス２６４は、第１内部通路２５８及び第２内部通路２６０の少なくとも一方に沿って離間した長手方向アレイからなる複数の発光ダイオードである。このチューブは、全体にわたり或いは１つ又は複数の発光デバイス２６４に隣接した箇所で、発光デバイス２６４が放射する光を少なくとも部分的に透過させる。一実施形態では、このチューブは生体適合性である。
【００４８】
本発明の液冷式プローブは、小径のユニット完成品として高い光出力を発生するように作製できる。例えば、直径５ｍｍで長手方向に１ｍｍ離間した発光ダイオードアレイ用の４つの通路を備え、ほぼ４０５ｎｍの波長バンドで動作する本発明の１つの発光プローブは、プローブの長さ１ｃｍ当たり概ね１ワットか、それを上回る概算出力を備えている。一実施形態では、概ね５ｍｍの半径を備えた本発明の発光プローブは、プローブの長さ１ｃｍ当たり概ね５ワットの光パワーを備えた光を発生する。
【００４９】
本発明の可撓性発光プローブに組み込むための複数の発光デバイスは、このプローブ内に組み付けられる発光デバイスの長手方向単体アレイとして構成してもよいし、複数の区分に分けて構成してもよい。図７乃至１３及びその説明は、図１乃至６及びその説明に関連したプローブ及びそれ以外のプローブと共に使用する単体発光アレイの例を示す。
【００５０】
図７は、本発明による一実施形態である長尺発光ダイオードアレイ３００の一部を示す。アレイ３００は、可撓性を備えた第１導電性バス３０２と、第１バス３０２の反対側に配置された可撓性を備えた第２導電性バス３０４とを含む。「反対側に配置された」の意味は、第１バス３０２と第２バス３０４とが概ね平行に位置決めされているが、互いに電気的に接触していないことを示す。第１バス３０２及び第２バス３０４は、平面３０６と、この平面内に位置する軸と３０８を画定する。第１バス３０２は、ここでは平面３０６の上方に位置した第１バス上面３１０と、平面３０６の下方に位置した第１バス底面３１２とを備えている。第２バスは、平面３０６の上方に位置した第２バス上面３１４と、平面３０６の下方に位置した第２バス底面３１６とを備えている。第１バス３０２及び第２バス３０４それぞれは、長手方向に離間した複数の回り込み部（原語：convolution）３１８を含む。第１バス３０２及び第２バス３０４は互いに概ね平行に配置されていると説明されているが、代替的な一実施形態では、第１バス３０２及び第２バス３０４は概ね同一平面上に位置しつつ、互いに概ね平行でなくてもよく、或いは電気的に接触していなくてもよい。別の実施形態では、第１バス３０２及び第２バス３０４は互いに相対的に近接しつつ、互いに概ね平行でなく、同一平面上でなく、或いは電気的に接触していないくてもよい。
【００５１】
複数の導電性プラットフォーム又はアイランド３２０が、第１バス３０２と第２バス３０４との間で軸３０８に沿って離間配置されている。複数アイランドそれぞれは、平面３０６の上方に位置したアイランド上面３２２と、平面３０６の下方に位置したアイランド底面３２４とを備えている。一実施形態では、第１バス３０２、第２バス３０４、及び複数のアイランドは、金属製の単一平面細片から作製されている。一実施形態では、この金属は銅である。複数アイランド３２０それぞれは、少なくとも１つの可撓性ヒンジ部材３２６を介して第１バス３０２及び第２バス３０４に接続されているのが好ましい。少なくとも１つのヒンジ部材３２６は非連続的として、可撓性があり硬化性接着剤を含むことができる。
【００５２】
複数の発光ダイオード３２８の１つは、複数アイランド３２０それぞれのアイランド上面に電気的、機械的に取り付けられている。複数の発光ダイオード３２８は、ハンダ、導電性エポキシ、又はアレイ３００の材料及び構造に適合する任意の取付手段を使って取り付ければよい。複数の発光ダイオード３２８は、放射光線を平面３０６から概ね離れる方向に差し向ける配向で取り付けられている。複数の可撓性電気リード線３３０が、複数の発光ダイオード３２８を電気回路において第１バス３０２と第２バス３０４との間で相互接続する。一実施形態では、第１バス３０２は陰極として電気的に接続され、第２バス３０４は陽極として電気的に接続されている。
【００５３】
一実施形態では、この電気回路は直並列回路であって、複数発光ダイオード３２８の内の電気的に直列接続された発光ダイオードの複数グループが、第１バス３０２と第２バス３０４との間で電気的に並列接続されている。図８は、陰極バス３５２と陽極バス３５４との間の直並列電気回路３５０を概略的に示す。回路３５０は、電気的に直列接続された４つの発光ダイオード３５６からなる複数グループを含み、各グループ３５６は陰極３５２と陽極３５４との間で電気的に並列接続されている。各発光ダイオードグループ内の発光ダイオード３５６の数は変更してよく、各グループは１つ又は複数の発光ダイオード３５６を含むことができる。各発光ダイオードグループ内の発光ダイオード３５６それぞれは、第１バス３０２又は第２バス３０４に直接又は間接的に電気接続されていると考えられる。
【００５４】
図７のアレイ３００は、軸３０８に関して可撓性を持つ。図９Ａ及び９Ｂは、アレイ３００が撓んで平面３０６から外れることを示す。図９Ａは、屈曲状態でないアレイ３００の側面図を示す。アレイ３００の屈曲に伴って複数の可撓性電気リード線３３０も容易に撓むが、説明を容易にするため、電気リード線は図９Ａ及び９Ｂには示されていない。図９Ｂは、屈曲して平面３０６から外れたアレイ３００の側面図を示す。アレイ３００の平面３０６から外れる屈曲は、第１バス３０２、第２バス３０４、及び少なくとも１つの可撓性ヒンジ部材３２６（図９Ａ及び９Ｂでは示されていない）の屈曲を含む。
【００５５】
図１０Ａ及び１０Ｂは、アレイ３００の平面３０６内での可撓性を示す。図１０Ａは、屈曲していないアレイ３００の平面図を示す。アレイ３００の屈曲に伴って複数の可撓性電気リード線３３０も容易に撓むが、説明を容易とするため、電気リード線３３０は図１０Ａ及び１０Ｂには示されていない。図１０Ｂは、平面３０６内で屈曲したアレイ３００の平面図を示す。平面３０６内でのアレイ３００の屈曲は、少なくとも１つの回り込み部３１８の、第１バス３０２及び第２バス３０４の少なくとも何れか一方に沿った拡張及び圧縮と、少なくとも１つの可撓性ヒンジ部材３２６の屈曲、拡張、又は圧縮とを含む。
【００５６】
図１１は、発光アレイ３００を組み込んだ、本発明による一実施形態である可撓性プローブ３６０を示す。シャフト軸３６４を備えた可撓性シャフト３６２は４つの長手方向溝３６６を備えており、それぞれの溝は発光アレイ３００を取り付けるように構成されている。外装３６８がシャフト３６２を接近して囲んでいる。各アレイ３００の平面内での且つ平面外への可撓性により、可撓性シャフト３６２はシャフト軸３６４のいかなる方向にも屈曲でき、しかもアレイ３００を損傷することがない。発光アレイ３００の構造により可撓性が向上する。この構造は「オープンフレーム」構造と呼ぶことができる。
【００５７】
図１２は、本発明による一実施形態である両面発光アレイ４００の側面図を示す。両面アレイ４００は図７のアレイ３００に似ているが、異なる点は、図１１の両面アレイ４００が、複数アイランド３２０それぞれのアイランド底面３２４に取り付けられた発光ダイオード４０２を付加的に収容できることである。対応した数の可撓性電気リード線４０４が、対応した数の発光ダイオード４０２を、電気回路において第１バス３０２と第２バス３０４との間で電気的に相互接続する。両面アレイ４００は、光を平面３０６の上下の両方向に放射し、片面発光ダイオードのアレイ３００に比べ、単位長さ当たり合計２倍の数の発光ダイオードを収容できる。
【００５８】
図１３は、図７に示した実施形態と類似した電気バス構造を備えた、本発明の一実施形態による長尺発光ダイオードアレイ４５０の一部を示す。ただし、ここでは発光ダイオードを取り付けるための導電性アイランドは、バスにより画定された平面外に配置されており、横方向位置決め部材を含む。アレイ４５０は、第１の可撓性の導電性バス４５２と、第１バス４５２の反対側に配置された第２の可撓性の導電性バス４５４とを含む。第１バス４５２及び第２バス４５４は互いに概ね平行であり、平面４５６と、この平面内に位置する軸４５８とを画定する。第１バス４５２は、ここでは平面４５６の上方に位置した第１バス上面４６０と、平面４５６の下方に位置した第１バス底面４６２とを備えている。第２バス４５４は、平面４５６の上方に位置した第２バス上面４６４と、平面４５６の下方に位置した第２バス底面４６６を備えている。好適には、第１バス４５２及び第２バス４５４それぞれは、長手方向に離間した複数の回り込み部４６８を含む。複数の回り込み部４６８は、アレイ４５０に平面４５６内での可撓性を付与する。第１バス４５２及び第２バス４５４の可撓性により、アレイ４５０が平面４５６を外れて撓み可能となる。
【００５９】
複数の導電性アイランド４７０が軸４５８に沿って離間配置され、第１バス４５２と第２バス４５４とを架橋するのが好ましい。複数アイランドそれぞれは、アイランド上面４７２とアイランド底面４７４とを備えている。一実施形態では、第１バス４５２、第２バス４５４、及び複数のアイランド４７０はすべて銅製である。複数アイランド４７０それぞれのアイランド底面４７４は、好ましくは可撓性の第１ヒンジ部材４７５を介して第１バス上面４６０に接続されているのが好ましい。複数アイランド４７０それぞれのアイランド底面４７４は、好ましくは可撓性の第２ヒンジ部材４７６を介して第２バス上面４６４に接続されているのが好ましい。第１ヒンジ部材４７５及び第２ヒンジ部材４７６それぞれは、可撓性がある硬化性接着剤を含むことができる。
【００６０】
複数の発光ダイオード４７８の１つは、複数アイランド４７０それぞれのアイランド上面に電気的、機械的に取り付けられている。複数の発光ダイオード４７８は、ハンダ、導電性エポキシ、又はアレイ４５０の材料及び構造に適合する任意の取付手段を使って取り付ければよい。複数の発光ダイオード４７８は、放射光線を平面４５６から概ね離れる方向に差し向ける配向で取り付けられている。複数の可撓性電気リード線４８０が複数の発光ダイオード４７８を、電気回路において第１バス４５２と第２バス４５４との間で電気的に相互接続する。一実施形態では、第１バス４５２は陰極として電気的に接続され、第２バス４５４は陽極として電気的に接続されている。又、アレイ４５０を発光ダイオードの通路に配置する際に、複数のアイランド４７０がこのアレイを位置決めする。
【００６１】
図１４は、本発明による一実施形態である区分化した発光アレイ５００の一区域を示す。区分化アレイ５００は、複数の可撓性電気リード線５０４により構造的且つ電気的に相互接続された複数の発光区分５０２を含む。複数の可撓性電気リード線５０４は、複数の発光区分５０２を電気的に並列に相互接続する。一実施形態では、複数の可撓性電気リード線５０４は、この区分化アレイに沿った長手方向の回り込み部を含む。複数の発光区分５０２の代表的な区分５０６を図１５に概略的に示した。代表的な区分５０６は、複数の電気リード線５０４を電気的に並列接続する２つの電気的なバス５０８を含む。４つの発光ダイオード５１０が、バス５０８の間で代表的な区分５０６において電気的に直列接続している。この実施形態の区分化アレイ５００の全体的電気回路は、図８に関連して記載したように直並列回路である。区分化発光アレイ５００は、複数区分５０２それぞれの内部に任意数の発光ダイオードを含むことができる。別の実施形態では、複数区分５０２のそれぞれは１つの発光ダイオードを含む。
【００６２】
別の実施形態では、複数の電気リード線５０４は複数の位置決め部材としても作用し、区分化アレイ５００を、本発明の発光プローブの内部通路内で物理的に中心に位置決めする。図１６は、図１４に示した区分化アレイ５００の端面図である。複数の発光区分５０２それぞれは、複数の可撓性電気リード線５０４により通路５１２内で概ね中心に位置決めされている。一実施形態では、通路５１２は円形の断面を備える。別の実施形態では、通路５１２は、区分化アレイ５００を配向するための偶数の頂点を備えた多角形断面を備える。更に別の実施形態では、通路５１２は、複数の電気リード線５０４を位置合わせするための長手方向の構造を含み、これにより区分化アレイ５００が通路５１２内に配向される。
【００６３】
図１７は、本発明の代表的な実施形態による区分化アレイ５５０を示すが、このアレイ５５０は、３次元構造体として構成された複数の可撓性電気リード線５５４により相互接続された複数の発光区分５５２を含んでいる。図１８は、図１７に示した区分化アレイ５５０の端面図である。複数の発光区分５５２それぞれは、複数の可撓性電気リード線５５４により通路５５６内で概ね中心に位置決めされている。一実施形態では、通路５５６は円形の断面を備える。別の実施形態では、区分化アレイ５５０を配向するため、通路５５６は、４の整数倍の頂点数を備えた多角形断面を備える。更に別の実施形態では、通路５１２は、複数の電気リード線５０４を位置合わせするための長手方向の構造を含み、これにより区分化アレイ５００が通路５１２内に配向される。
【００６４】
発光区分を相互接続する複数の可撓性電気リード線の屈曲によって、本発明の区分化発光アレイの実施形態は物理的に可撓性となりうる。又、図１０Ｂに示した電気的なバス３０２、３０４の複数回り込み部３１８は平面内で撓むが、これと類似の様態で隣接した発光区分間で個々の電気リード線が圧縮又は拡張することにより、可撓性電気リード線が区分化発光アレイに可撓性を付与する。
【００６５】
図１９は、本発明の光線療法システム６００の一実施形態を示す。光線療法システム６００は、体内腔６０４（図１９ではヒトの胃として示した）の内部まで光を送出する発光プローブ６０２を含む。更に、光線療法システム６００は、電力及び冷却剤をプローブ６０２に供給する制御ユニット６０６も含む。又、制御ユニット６０６は、プローブ６０２を制御するためのユーザインターフェース６０８を含む。更に、光線療法システム６００は、プローブ６０２を体内腔の内部に案内するバルーンカテーテル６１０も含む。このバルーンカテーテルは、プローブ６０２と内腔６０４の壁との間に最小距離を維持して、プローブ６０２から治療部位に到達する光の最大強度を制限する。バルーンカテーテル６１０はマルチ・バルーンカテーテルとすることができる。カテーテル６１０及びプローブ６０２は、ユーザインターフェース６０６を介して制御（膨張、収縮）させてもよいし、カテーテル６０８は別のインターフェース（図１９では図示しない）を介して制御してもよい。
【００６６】
本発明の一実施形態による発光プローブは、体腔の壁から最小距離を維持する手段又は体腔内の中心に位置決めする手段を含むこともできる。図２０は、位置決め手段を含む、本発明による一実施形態の発光プローブ６５０を示す。プローブ６５０は、遠位端６５４と、近位端６５６と、その間の長さと、その長さに沿った外面６５８とを備えたプローブ本体６５２を含んでいる。外面６５８は、上述の長さの少なくとも一部に沿ってプローブ本体６５２を囲む可逆的に膨張可能な部材６６０を含む。膨張可能部材６６０は円周方向に形成されているのが好ましく、近位端６５６において外部膨張装置に接続するよう適合された長手方向チューブ６６２を介して膨張又は収縮できる。この外部膨張装置は気体又は液体の作動流体を供給する。長手方向膨張チューブ６６２は外面６５８の外部に設けてもよいし、プローブ本体６５２内の長手方向通路としてもよい。一実施形態では、この膨張可能部材は概ね所定の動作径まで膨張する。別の実施形態では、この膨張可能部材は弾性バルーンである。
【００６７】
本明細書で開示した発光プローブ及びシステムは、液体冷却に関連した利点を含むがそれらに限定されない多くの利点を備える。発光ダイオードの液体冷却により、これらダイオードは、過熱することなく通常の工場指定光出力の約４乃至１０倍の出力が可能となる。例えば、製造者の指定した空気中での最大光出力が１２ミリワットである個々の発光ダイオードは、液体冷却を用いれば約１２０ミリワットの光出力で連続動作できる。このように光出力が増大することにより、本発明のプローブを用いれば、無冷却、受動的冷却、又は空冷された既知のプローブに比べて、極めて広い内腔表面を治療でき、或いは治療時間が同様に大幅に減少する。これらエネルギーを消費する能動装置を組み込んだ発光プローブを液体冷却することで、他の冷却手段を用いて達成可能な患者安全性を大幅に上回る安全性を確保できる。
【００６８】
本発明に従って行われる医療処置の代表的な一実施形態には、H. pyloriに感染したヒトの胃の治療がある。H.
pylori治療処置の諸段階は、使用に先だって発光プローブを準備する段階を含む。プローブの準備には、電源及び冷却剤源への接続と、プローブの発光の校正と、患者の安全性と治療の有効性とを確保するためのプローブ状態及び履歴の評価とが含まれる。
【００６９】
一実施形態では、医師が内視鏡を患者の胃に挿入し、診断的な内視鏡検査を実施する。案内ワイヤを内視鏡の生検チャンネルに、そして胃に挿入する。次に、内視鏡を除去して案内ワイヤを所定位置に留置できる。バルーンカテーテルでよいカテーテル内に配置した発光プローブを、案内ワイヤを介して胃の内部に導入する。次に、案内ワイヤは除去して、プローブ及びカテーテルを胃内部の所定位置に留置できる。１つ又は複数のカテーテルを膨張させ、プローブを胃の内部で位置決めできる。そして、プローブを作動して治療線量の光を胃壁まで送出できる。この線量は、所定の時限線量でもよいし、プローブに組み込み可能な１つ又は複数のセンサからのフィードバックを用いて露光中に測定及び制御してもよい。
【００７０】
治療光の送出に続き、１つ又は複数のバルーンを収縮し、プローブを胃から取り除く。次に、このプローブは、別の処置での使用に備えて例えばグルタルアルデヒドを使って洗浄し、消毒できる。一実施形態では、このプローブは、その残りの有効使用寿命を測定する機械的又は電子装置を含む。
【００７１】
本明細書に開示した発光プローブの実施形態は、光出力を必要とする発光プローブの多くの用途に有利であり、特に熱傷害を引き起こすことなく特定の化学反応を促進するため光を必要とする用途で有利である。本明細書で開示した光プローブの、内腔における非医療用途の例としては、パイプ及び換気ダクトの内部殺菌、パイプのエポキシ修理など内部コーティングの急速硬化、化学損傷又は摩耗に対する脆弱性を低下させるポリマー表面の化学的橋かけ、密閉空間内での光学又は電子材料の光化学析出などが含まれる。特定の用途で使用されるプローブは、この用途で目標とする化学反応を促進するため所定の波長バンドの光を放出する発光要素を含むよう設計できる。例えば、近紫外光を自動車産業又は他の産業で用いて、塗料又はその下部への熱損傷を引き起こさずに塗料を迅速に硬化できる。
【００７２】
本明細書で開示した発光ダイオードアレイの実施形態では物理的可撓性が向上していることも有利となることがある。一実施形態では、このアレイの構造により、このアレイは長手アレイ軸に関する任意方向に撓むことができる。基板上に製作された可撓性の発光ダイオードアレイが知られているが、可撓性がその基板内に限定されている。例えば、発光ダイオードが外周方向に分散されたアレイであって、これらアレイがプローブ内のそれぞれの軸周りで一定範囲の角度で配向されたものでは、可撓性は特に重要となることがある。更に、一実施形態ではアレイの構造が、液冷式プローブ内の発光ダイオードと冷却剤との間で接触を促進し、最適な熱伝達を実現する。本明細書で開示したアレイの実施形態は、液冷式プローブだけでなく任意種類の放射放出プローブや他の電気デバイスを用いたプローブにも有利に応用できる。
【００７３】
当業者であれば、本明細書で説明し図示した部材の詳細、材料、及び配置に多くの変更を行うことができる。本発明をその詳細な実施形態に関連して図示し説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの修正が可能なことは理解されるであろう。従って、次の特許請求の範囲は、本明細書で開示した実施形態には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
本発明の様態及び特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と共に次の説明を参照すればより良く理解できるはずである。添付図面では類似の参照番号は類似の要素及び特徴を示す。これら図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の実施形態及び特徴を図示することにむしろ重点が置かれている。
【図１】本発明による発光プローブシステムの略断面概観図を示す。
【図２】図１に示した光プローブの遠位端の断面図である。
【図３】発光デバイス用の４つの通路を備えた、本発明の光プローブの透視図である。
【図４】図３に示した光プローブの遠位端の断面図である。
【図５】発光デバイス用の螺旋通路を備えた、本発明の光プローブの透視図である。
【図６】本発明による別の光プローブの断面図である。
【図７】本発明による可撓性発光ダイオードアレイの透視図である。
【図８】直列接続された４つの発光ダイオードからなる複数の並列グループを示す直並列回路の電気接続図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）  それぞれ、図８に示した発光ダイオードアレイの側面図と、そのアレイの平面外への屈曲の側面図とを示す。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）  それぞれ、図８に示した発光ダイオードアレイの平面図と、そのアレイの平面内での屈曲の平面図とを示す。
【図１１】図７の発光アレイを組み込んだ本発明による発光プローブの透視図である。
【図１２】本発明による両面発光ダイオードアレイの側面図である。
【図１３】横方向位置決め部材を備えた、本発明による別の可撓性発光ダイオードアレイの透視図である。
【図１４】本発明による区分化した発光アレイを示す。
【図１５】図１４に示した区分化アレイの代表的区分を示す。
【図１６】円筒状通路の中心に位置決めされた、図１４の区分化アレイの端面図である。
【図１７】本発明による区分化アレイの３次元リード線構造の一例を示す。
【図１８】円筒状通路の中心に位置決めされた、図１７の区分化アレイの端面図である。
【図１９】ヒトの胃腸管内で展開した本発明の光線療法システムを示す。
【図２０】位置決め手段を含む、本発明の発光プローブ６５０を示す。
【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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【国際調査報告】
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