(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第１のＬＥＤ素子および波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第２のＬＥＤ素子の２種類のＬＥＤ素子のみを有する光源部と、
前記第１のＬＥＤ素子および前記第２のＬＥＤ素子の出力を制御する制御部と
を備え、
同一の照射部位に対して、前記光源部を構成する第１のＬＥＤ素子および第２のＬＥＤ素子が共に点灯されることによって当該第１のＬＥＤ素子からの光と当該第２のＬＥＤ素子からの光とが照射されることを特徴とする光線力学的治療用光照射装置。
【請求項２】
前記第２のＬＥＤ素子からの光のエネルギーの大きさが、前記第１のＬＥＤ素子からの光のエネルギーの大きさと同等以上であることを特徴とする請求項１に記載の光線力学的治療用光照射装置。
【請求項３】
前記制御部が、第１のＬＥＤ素子からの光および第２のＬＥＤ素子からの光をパルス幅変調制御する照射エネルギー調整機構を有し、当該パルス幅変調におけるオフ時間が４μｓ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光線力学的治療用光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光線力学的治療用光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いた治療法の１つに光線力学的治療法（Photodynamic therapy、以下、「ＰＤＴ」ともいう。）が知られている。ＰＤＴとは、生体内の病変部（病変異常組織）に親和性を有する光増感性物質の性質、具体的には病変部に特異的に蓄積される性質を利用し、生体内に光増感性物質または光増感性物質の前駆物質を投与した後、光増感性物質（生体内において光増感性物質の前駆物質から合成された光増感性物質を含む）に対して光（可視光線）を照射し、組織内で生成した活性酸素種を用いて、病変異常組織のみを選択的に破壊する治療法である。そして、近年、皮膚科分野において、ＰＤＴは、日光角化症、ボーエン病、パジェット病および基底細胞癌等の腫瘍性病変、重度の尋常性ざ瘡、脂腺増殖症、並びに難治性疣贅などの治療において広く用いられつつある。
【０００３】
このようなＰＤＴを実施するための光線力学的治療用光照射装置（以下、「ＰＤＴ装置」ともいう。）において、光源としては、一般的に、波長６００〜７００ｎｍのレーザ光源が用いられている。レーザ光源は、放射輝度が高く、また照射面積（スポット径）が小さいことから、ファイバなどの伝送光学素子を用いた装置設計が容易であるなどのメリットがあるため、病変部が小さい範囲の疾患に対しては効率のよい光源である。しかしながら、日光角化症、ボーエン病、基底細胞癌等、ざ瘡などに代表される皮膚科における疾患では病変部が広範囲であることが多いため、照射面積が小さなレーザ光源を用いたＰＤＴ装置によっては治療のための照射時間が長くなる、という問題がある。
また、ＰＤＴ装置としては、光源として、キセノンランプやメタルハライドランプなどに代表されるランプを用いたものが開発、上市されている。しかしながら、ランプを光源とするＰＤＴ装置においては、ランプから赤外線が放射されることから、その赤外線に起因して生じる問題、具体的には照射領域において熱感が生じる、という問題がある。
【０００４】
而して、近年においては、これらの問題を解消すべく、光源としてＬＥＤ素子を用いたＰＤＴ装置が提案されてきている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的に、特許文献１には、光源として、異なる波長域の光を放射する２種のＬＥＤ素子を備え、その２種のＬＥＤ素子からの異なる２つの光を、同一の照射部位に対して同時にパルス照射するＰＤＴ装置が開示されている。このＰＤＴ装置において、同時に放射される異なる２つの光は、用いる光増感性物質が感応する最大吸収ピーク波長に合致する波長域（具体的には、波長４００〜５５０ｎｍの範囲、以下「感応波長域」ともいう。）の光と、その感応波長域以外の波長域（具体的には、５９０〜６９０ｎｍの範囲）の光とである。つまりは、このＰＤＴ装置においては、２種のＬＥＤ素子の１つとして、病変部に蓄積された光増感性物質の感応波長域に合致する波長域の光を放射するものを選択的に用い、他の１つのＬＥＤ素子として、感応波長域以外の波長域を有するものを選択的に用いることが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８-２３７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、光増感性物質および光増感性物質の前駆物質としては、δ−アミノレブリン酸（５-ＡＬＡ）などのように、わが国においては２０１４年７月にようやく医療認可（薬事許可）がなされ、新たに用いられ始めたものがある。ここに、「δ−アミノレブリン酸」は、光増感性物質の前駆物質であって、それ自体が光増感性を有するものではなく、このδ−アミノレブリン酸から酵素反応を経て合成されるプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）が光増感性物質として機能するものである。そのため、実際の医療現場においては、新たな光増感性物質を用いて有効な治療をするためにどのような波長域の光を照射することが有用であるのかは知られていない。
ここに、プロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）は、図１３において破線によって示すような吸収スペクトルを有しており、波長４１０ｎｍ、波長５１０ｎｍ、波長５４５ｎｍ、波長５８０ｎｍおよび波長６３０ｎｍに吸収ピークを有し、波長４１０ｎｍの光、波長５１０ｎｍの光、波長５４５ｎｍの光、波長５８０ｎｍの光および波長６３０ｎｍの光の順に、吸光度が大きいものである。一方、これらの光の生体深達性は、波長４１０ｎｍの光、波長５１０ｎｍの光、波長５４５ｎｍの光、波長５８０ｎｍの光および波長６３０ｎｍの光の順に大きくなる。
図１３においては、プロトポルフィリンＩＸの吸収スペクトルと共に、このプロトポルフィリンＩＸの吸収ピークの各々に相当するピーク波長を有する５種のＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルが、曲線（ａ）〜曲線（ｅ）によって示されている。曲線（ａ）は、波長４０５ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルであり、曲線（ｂ）は、波長５０５ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルであり、曲線（ｃ）は、波長５４５ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルであり、曲線（ｄ）は、波長５７０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルであり、曲線（ｅ）は、波長６３５ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ素子の光強度を示すスペクトルである。
【０００７】
而して、本発明者らは、以上のような事情に基づいて、光源としてＬＥＤ素子を用いたＰＤＴ装置について鋭意研究を重ねた結果、光増感性物質としてプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）を用いた場合においても、それぞれ特定の波長範囲にピーク波長を有する２種のＬＥＤ素子を組み合わせて用いることにより、ＰＤＴによる優れた治癒効果が得られることを見出した。
【０００８】
以上のように、本発明は、本発明者らの鋭意研究の結果なされたものであって、その目的は、短時間の光照射によって優れた治療効果を得ることのできる光線力学的治療用光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光線力学的治療用光照射装置は、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第１のＬＥＤ素子および波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第２のＬＥＤ素子の２種類のＬＥＤ素子のみを有する光源部と、
前記第１のＬＥＤ素子および前記第２のＬＥＤ素子の出力を制御する制御部と
を備え、
同一の照射部位に対して、前記光源部を構成する第１のＬＥＤ素子および第２のＬＥＤ素子が共に点灯されることによって当該第１のＬＥＤ素子からの光と当該第２のＬＥＤ素子からの光とが照射されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光線力学的治療用光照射装置においては、前記第２のＬＥＤ素子からの光のエネルギーの大きさが、前記第１のＬＥＤ素子からの光のエネルギーの大きさと同等以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の光線力学的治療用光照射装置においては、前記制御部が、第１のＬＥＤ素子からの光および第２のＬＥＤ素子からの光をパルス幅変調制御する照射エネルギー調整機構を有し、当該パルス幅変調におけるオフ時間が４μｓ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光線力学的治療用光照射装置においては、光源部が、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第１のＬＥＤ素子と波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第２のＬＥＤ素子とを有するものである。そして、同一の照射部位に対して、第１のＬＥＤ素子からの光と第２のＬＥＤ素子からの光とを同時に照射することによれば、第１のＬＥＤ素子からの光および第２のＬＥＤ素子からの光の各々を単独照射した場合に比して、治療に必要とされる照射量（積算光量）を少なくすることができる。その結果、治療に要する照射時間の短縮化を図ることができる。
従って、本発明の光線力学的治療用光照射装置によれば、短時間の光照射によって優れた治療効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光線力学的治療用光照射装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の光線力学的治療用光照射装置における光源部の構成を示す説明図である。
【図３】図２の光源部におけるＬＥＤ素子の配列状態を示す説明図である。
【図４】制御部からの出力信号を示す説明図である。
【図５】本発明の光線力学的治療用光照射装置における光源部の構成の他の例を示す説明図である。
【図６】実験例１において得られた、波長４０５ｎｍの光および波長５０５ｎｍの光の単独波長照射、並びに波長４０５ｎｍの光と波長５０５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射における、照射量と細胞生存率との関係を示すグラフである。
【図７】実験例１において得られた、波長４０５ｎｍの光および波長５４５ｎｍの光の単独波長照射、並びに波長４０５ｎｍの光と波長５４５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射における、照射量と細胞生存率との関係を示すグラフである。
【図８】実験例１において得られた、波長４０５ｎｍの光および波長５７０ｎｍの光の単独波長照射、並びに波長４０５ｎｍの光と波長５７０ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射における、照射量と細胞生存率との関係を示すグラフである。
【図９】実験例１において得られた、波長４０５ｎｍの光および波長６３５ｎｍの光の単独波長照射、並びに波長４０５ｎｍの光と波長６３５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射における、照射量と細胞生存率との関係を示すグラフである。
【図１０】実験例１において得られた、複数波長照射におけるＰＤＴ効果を示すグラフである。
【図１１】実験例２において実施した、パルス変調制御電源による２５６階調のパルス幅変調制御を示す説明図である。
【図１２】実験例２において得られた、パルス幅変調におけるオフ時間と細胞生存率との関係を示すグラフである。
【図１３】プロトポルフィリンＩＸの吸収スペクトルを、このプロトポルフィリンＩＸの吸収ピークの各々に相当するピーク波長を有する５種のＬＥＤ素子の光強度のスペクトルと共に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光線力学的治療用光照射装置の構成の一例を示す説明図であり、図２は、図１の光線力学的治療用光照射装置における光源部の構成を示す説明図である。また、図３は、図２の光源部におけるＬＥＤ素子の配列状態を示す説明図である。
この光線力学的治療用光照射装置１０は、生体内に光増感性物質または光増感性物質の前駆物質よりなる生体投与物質を投与した後、病変部（病変異常組織）に蓄積された光増感性物質（生体内において光増感性物質の前駆物質から合成された光増感性物質を含む）に対して光を照射することによって光線力学的治療法（ＰＤＴ）を行うためのものである。
生体投与物質としては、必要に応じて生体内において反応し、病変部においてポルフィリン化合物として蓄積される化合物などが用いられる。
生体投与物質の具体例としては、例えばδ−アミノレブリン酸（５-ＡＬＡ）が挙げられる。このδ−アミノレブリン酸は、前述のように、光増感性物質の前駆物質であって、酵素反応を経て合成されるプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）が光増感性物質として機能するものである。
【００１５】
光線力学的治療用光照射装置１０は、第１のＬＥＤ素子２２および第２のＬＥＤ素子２３を有する光源部２０と、光源部２０を構成する第１のＬＥＤ素子２２および第２のＬＥＤ素子２３の出力を制御する制御部３０とを備え、光源部２０および制御部３０が支持体１１によって支持されたものである。支持体１１は、床面上において車輪１８を介して支持される架台１２を備え、この架台１２の中央部において上方に伸びる支柱１３の上部に、当該支柱１３に対して光源部２０を揺動自在に支持する作動アーム１４が設けられたものである。支持体１１において、光源部２０は、作動アーム１４の先端部に取り付けられており、一方、制御部３０は、固定部材（図示省略）によって支柱１３の中央部に取り付けられている。
図の例において、光源部２０には、当該光源部２０を手動によって揺動させるための手動レバー１９が設けられている。
【００１６】
光源部２０は、２種類のＬＥＤ素子、具体的には、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第１のＬＥＤ素子２２と、波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する第２のＬＥＤ素子２３とを有するものである。そして、この光源部２０においては、第１のＬＥＤ素子２２と第２のＬＥＤ素子２３とが共に点灯されることによって、第１のＬＥＤ素子２２からの光（具体的には、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）と、第２のＬＥＤ素子２３からの光（具体的には、波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）とが同時に放射される。
また、光源部２０は、図２および図３に示すように、複数の第１のＬＥＤ素子２２と、複数の第２のＬＥＤ素子２３とを有するものであることが好ましい。
具体的に、光源部２０は、図３に示すように、矩形筒状の枠体２５の内部において、複数の第１のＬＥＤ素子２２と複数の第２のＬＥＤ素子２３とが、矩形状の基板２４上に、当該基板２４の外周縁に沿って縦横に並ぶよう配置されてなるＬＥＤ素子ユニット２１を備えている。
そして、ＬＥＤ素子ユニット２１は、一方に開口２７Ａを有する直方体状の光源部用筐体２７の内部において、支持部材（図示省略）によって支持されて、当該開口２７Ａに対向するように配置されている。このＬＥＤ素子ユニット２１には、当該ＬＥＤ素子ユニット２１を構成する第１のＬＥＤ素子２２および第２のＬＥＤ素子２３に電力を供給するためのケーブル２１Ａが電気的に接続されている。このケーブル２１Ａにより、光源部２０（ＬＥＤ素子ユニット２１）と制御部３０とが電気的に接続されている。また、光源部用筐体２７の内部においては、ＬＥＤ素子ユニット２１と開口２７Ａとの間に、ＬＥＤ素子ユニット２１からの光（具体的には、第１のＬＥＤ素子２２からの光および第２のＬＥＤ素子２３からの光）を集光して混合するためのレンズ２６が配置されており、またレンズ２６と開口２７Ａとの間における、開口２７Ａに近接した位置には、所定の大きさに設定されたアパーチャー２９が設けられている。また、光源部用筐体２７には、開口２７Ａを閉塞するように窓部材２８が設けられている。そして、開口２７Ａ、アパーチャー２９および窓部材２８によって光源部２０の光出射部が構成されている。
このようにして、光源部２０は、２つの異なる光、具体的には波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光（第１のＬＥＤ素子２２からの光）と、波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光（ＬＥＤ素子２３からの光）とを、レンズ２６により集光しつつ混合し、光出射部から放射する構成のものとされている。すなわち、光線力学的治療用光照射装置１０においては、同一の照射部位に対して、光源部２０から放射された、複数の第１のＬＥＤ素子２２からの光と複数の第２のＬＥＤ素子２３からの光とが同時に照射される。
この図の例において、照射面（照射部位）における照射領域は四角形状であって、当該照射領域の大きさの目安は縦寸法および横寸法が１００ｍｍである。
また、図３においては、第１のＬＥＤ素子２２が薄墨を施すことによって示されており、第２のＬＥＤ素子２３が濃墨を施すことによって示されている。
【００１７】
ＬＥＤ素子ユニット２１において、当該ＬＥＤ素子ユニット２１を構成する第１のＬＥＤ素子２２および第２のＬＥＤ素子２３の個数は、各々１００個程度とされる。
そして、ＬＥＤ素子ユニット２１においては、第２のＬＥＤ素子２３の個数が、第１のＬＥＤ素子２２の個数と同数またはそれ以上であることが好ましい。
第２のＬＥＤ素子２３の個数が第１のＬＥＤ素子２２の個数以上であることにより、光源部２０からの光において、第１のＬＥＤ素子２２からの光（波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）のエネルギーの大きさ、および第２のＬＥＤ素子２３からの光（波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）のエネルギーの大きさを、両者の関係における所期の範囲に容易に調整することができる。
この図の例において、第１のＬＥＤ素子２２の個数および第２のＬＥＤ素子２３の個数は、共に１６２個であって同数である。
【００１８】
また、ＬＥＤ素子ユニット２１において、複数の第１のＬＥＤ素子２２と複数の第２のＬＥＤ素子２３とは、図３に示されているように、所定の大きさのピッチ（中心間距離）によって同一種のＬＥＤ素子同士が互いに隣接することのないように交互に格子状に配置されていることが好ましい。
第１のＬＥＤ素子２２と第２のＬＥＤ素子２３とが交互に格子状に配置されていることにより、照射面における照度分布に高い均一性が得られる。従って、実際の照射面の位置が、光源部２０の光軸上において、設計中心値（設計上の照射面の位置）から前後にずれた場合であっても、その位置ずれに起因して、当該照射面（実際の照射面）における、第１のＬＥＤ素子２２からの光と第２のＬＥＤ素子２３からの光との混合度合いが低下することがない。
この図の例において、１６２個の第１のＬＥＤ素子２２と１６２個の第２のＬＥＤ素子２３とは、基板２４上において、等間隔で交互に格子状（縦１８行横１８行）に配列されている。
【００１９】
第１のＬＥＤ素子２２としては、青色ＬＥＤ素子などが用いられる。
この図の例において、第１のＬＥＤ素子２２としては、波長４０５ｎｍにピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子が用いられており、その青色ＬＥＤ素子には、表面を覆うように、透明性樹脂よりなる半球状のレンズ層が設けられている。
【００２０】
第２のＬＥＤ素子２３としては、緑色ＬＥＤ素子などが用いられる。
この図の例において、第２のＬＥＤ素子２３としては、波長５０５ｎｍにピーク波長を有する緑色ＬＥＤ素子が用いられており、その緑色ＬＥＤ素子には、表面を覆うように、透明性樹脂よりなる半球状のレンズ層が設けられている。
【００２１】
レンズ２６としては、凸レンズおよびフレネルレンズなどを用いることができる。
レンズ２６としてフレネルレンズを用いた場合には、レンズ２６として凸レンズを用いた場合に比して光源部２０を小型化することができることから、光線力学的治療用光照射装置１０の小型化を図ることができる。
図の例において、レンズ２６としては、凸レンズが用いられている。
【００２２】
窓部材２８としては、ＬＥＤ素子ユニット２１から出射される光（具体的には、第１のＬＥＤ素子２２からの光および第２のＬＥＤ素子２３からの光）に対する光透過性を有すると共に、高い機械的強度を有するものが用いられる。
窓部材２８の材質の具体例としては、例えば石英ガラスなどが挙げられる。
【００２３】
アパーチャー２９は、開口２７Ａと同等または開口２７Ａ以下の大きさを有するものとされている。
光源部２０にアパーチャー２９が設けられていることにより、照射面において照射領域と非照射領域との境界を明確にすることができ、よって意図しない部分、すなわち照射部位以外の部分に対する光照射（低出力露光）を防止することができる。
【００２４】
制御部３０は、光源部２０を構成するＬＥＤ素子（具体的には、第１のＬＥＤ素子２２および第２のＬＥＤ素子２３）の出力を制御するものである。
制御部３０によって光源部２０を構成するＬＥＤ素子の出力を制御することにより、光源部２０において、疾患部位などに応じた所期の光を放射させることができる。
具体的に説明すると、例えば顔面、特に目の周辺部の腫瘍性病変（具体的には、例えば日光角化症等）の治療においては、高照度の光が照射されることに起因して、適宜の遮光を行っていても視界に光の残像が残り、十分な治療満足度が得られないおそれがある、という問題がある。而して、制御部３０によって光源部２０を構成するＬＥＤ素子の出力を下げることにより、そのような問題に対処することができる。
【００２５】
また、制御部３０は、第１のＬＥＤ素子２２の出力と第２のＬＥＤ素子２３の出力とを別個に制御できるものであることが好ましい。
制御部３０が第１のＬＥＤ素子２２と第２のＬＥＤ素子２３との出力制御を別個に行うものであることにより、光源部２０において、疾患の種類などに応じた所期の光を放射させることができる。具体的には、例えば、尋常性ざ瘡などのように病変部が皮膚表層に存在する場合には、第１のＬＥＤ素子２２からの波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光の出力が高くなるように制御することにより、より高い治療効果が得られる。また、日光角化症、ボーエン病などのように病変部が生体内における比較的深い位置に存在する場合には、波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光の出力が高くなるように制御することにより、より高い治療効果が得られる。
【００２６】
そして、制御部３０においては、光源部２０からの光における、波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光（第２のＬＥＤ素子２３からの光）のエネルギーの大きさが、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光（第１のＬＥＤ素子２２からの光）のエネルギーの大きさと同等以上の大きさとされることが好ましい。
【００２７】
また、光源部２０からの光において、第１のＬＥＤ素子２２からの光のエネルギー、および第２のＬＥＤ素子２３からの光のエネルギーは、疾患の種類、病変部の状態および治療時間（照射時間）などによって適宜に定められるが、具体的には、１０ｍＷ／ｃｍ2 以上であることが好ましく、更に好ましくは１０〜６０ｍＷ／ｃｍ2 である。
【００２８】
また、制御部３０には、パルス幅変調制御または振幅可変制御によって光源部２０からの光、具体的には、第１のＬＥＤ素子２２からの光（波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）および第２のＬＥＤ素子２３からの光（波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）のエネルギーの調整を行う照射エネルギー調整機構が設けられていることが好ましい。すなわち、制御部３０においては、光源部２０を構成するＬＥＤ素子の出力を制御するための手段として、パルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構または振幅可変制御による照射エネルギー調整機構が設けられていることが好ましい。この照射エネルギー調整機構は、第１のＬＥＤ素子２２と第２のＬＥＤ素子２３との出力制御を、例えば一方のＬＥＤ素子の出力を１００％とし、他方のＬＥＤ素子の出力を７０％とするように、別個に行うためには、各ＬＥＤ素子からの光のエネルギーの調整を別個に行うことのできるものとされる。
パルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構においては、図４（ａ−１）〜（ａ−３）に示すように、光源部２０を構成するＬＥＤ素子を高速でパルス点灯させ、パルス波のデューティー比を制御すること、および図４（ａ−４）に示すように、光源部２０を構成するＬＥＤ素子をパルス点灯させないことにより、光源部２０からの光のエネルギーの調整が行われる。
また、振幅可変制御による照射エネルギー調整機構においては、図４（ｂ−１）〜（ｂ−３）に示すように、光源部２０を構成するＬＥＤ素子に供給する電流を変化させること、および図４（ｂ−４）に示すように、光源部２０を構成するＬＥＤ素子に供給する電流を変化さないことにより、光源部２０からの光のエネルギーの調整が行われる。
図４において、（ａ−１）〜（ａ−４）および（ｂ−１）〜（ｂ−４）は、制御部３０からの出力信号（ＬＥＤ素子の駆動信号）を示す説明図であり、（ａ−１）〜（ａ−３）においては、パルス変調制御を行うための出力信号を実線で示し、パルス変調制御を行わない場合における出力信号を破線で示している。具体的には、図４（ａ−１）における実線はデューティー比が１０％のパルス幅変調制御を行うための出力信号を示し、図４（ａ−２）における実線はデューティー比が５０％のパルス幅変調制御を行うための出力信号を示し、図４（ａ−３）における実線はデューティー比が９０％のパルス幅変調制御を行うための出力信号を示す。同図（ａ−１）〜（ａ−３）において、Ｔは、パルス波の周期を示し、ｔ（ｏｎ）は、パルス幅変調におけるオン時間を示し、ｔ（ｏｆｆ）は、パルス幅変調におけるオフ時間を示す。また、図４における（ｂ−１）〜（ｂ−３）においては、振幅可変制御を行うための出力信号を実線で示し、制御を行わない場合における出力信号を破線で示している。具体的には、図４（ｂ−１）における実線は振幅が１０％の振幅可変制御を行うための出力信号を示し、図４（ｂ−２）における実線は振幅が５０％の振幅可変制御を行うための出力信号を示し、図４（ｂ−３）における実線は振幅が９０％の振幅可変制御を行うための出力信号を示す。また、図４における（ａ−４）および（ｂ−４）は、いずれも、制御を行わない場合における出力信号を示す。
【００２９】
振幅可変制御による照射エネルギー調整機構は、例えば振幅制御電源などによって構成される。
また、パルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構は、例えばパルス変調制御電源などによって構成される。
【００３０】
そして、パルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構によって光源部２０からの光（具体的には、第１のＬＥＤ素子２２からの光および第２のＬＥＤ素子２３からの光）のエネルギーの調整を行う場合においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が４μｓ以下であることが好ましい。なお、照射エネルギー調整機構によって第１のＬＥＤ素子２２からの光と第２のＬＥＤ素子２３からの光とがパルス幅変調制御される場合においては、それぞれの光に係るパルス幅変調におけるオフ時間は、４μｓ以下であれば異なっていてもよい。
パルス幅変調におけるオフ時間が４μｓ以下であることにより、パルス照射の影響、具体的には消光作用が生じることに起因して治療効果が低下するという弊害が生じることなく、振幅可変制御を行って連続照射を行った場合と同等の優れた治療効果が得られる。
ここに、パルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構を、周波数１２５ｋＨｚのパルス変調制御電源によって構成した場合には、デューティー比が５０％以下となるようにパルス幅変調制御を行うことにより、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））を４μｓ以下とすることができる。
【００３１】
制御部３０は、直方体状の制御部用筐体３７の内部に、ＬＥＤ駆動用電源ユニット、ＰＬＣなどの制御ユニットおよび照射エネルギー調整機構（具体的には、例えばパルス変調制御電源）が配設されており、また制御部用筐体３７の側面に、グラフィック操作パネル３９が配設されてなるものである。
【００３２】
このような光線力学的治療用光照射装置１０は、光源部２０が、窓部材２８が照射部位と対向するようにして、当該照射部位から離間して配置される。ここに、照射部位と光源部２０（窓部材２８）との離間距離は、衛生面および照射像端のぼやけ防止の観点から、１０〜５０ｍｍであることが好ましく、例えば２０ｍｍとされる。そして、制御部３０から複数の第１のＬＥＤ素子２２および複数の第２のＬＥＤ素子２３の各々に電力を供給することによってこれらのＬＥＤ素子が一斉に点灯され、同一の照射部位に対して、２つの異なる光、具体的には複数の第１のＬＥＤ素子２２からの光（波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）と複数の第２のＬＥＤ素子２３からの光（波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）とが、混合された状態で同時に照射される。
【００３３】
而して、光線力学的治療用光照射装置１０は、同一の照射部位に対して、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光と波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光とを組み合わせて照射するものであることから、後述の実験例（具体的には、実験例１）から明らかなように、これらの２つの異なる光を組み合わせることによる相乗効果が得られて、ＰＤＴによる治療の効率化が発揮される。そのため、２つの異なる光（具体的には、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光および波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光）を単独波長照射した場合に比して、治療に必要とされる照射量（積算光量）を少なくすることができる。その結果、治療に要する照射時間の短縮化を図ることができる。
従って、光線力学的治療用光照射装置１０によれば、短時間の光照射によって優れた治療効果を得ることができる。
ここに、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光と波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光とを組み合わせることによって相乗効果が得られる理由は、以下のように推測される。
波長４００〜４２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光および波長５００〜５２０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光のうちの一方の光によって光増感性物質が光変性され、当該２つの異なる光のうちの他方の光に大きな吸収ピークを有するものとなる。そして、一方の光によって光変性された光変性物質が、他方の光によって更に光変性されこととなる。このようにして、２つの異なる光を組み合わせることによる相乗効果が得られると推測される。
【００３４】
また、光線力学的治療用光照射装置１０においては、後述の実験例（具体的には、実験例２）から明らかなように、制御部３０をパルス幅変調制御による照射エネルギー調整機構を有するものとする場合において、パルス幅変調におけるオフ時間を４μｓ以下とすることにより、振幅可変制御を行って連続照射を行った場合と同等の優れた治療効果を得ることができる。すなわち、光線力学的治療用光照射装置１０において、低コストで流通性もよいことから工業用途において広く利用されているパルス幅変調制御を適用する場合には、パルス幅変調におけるオフ時間を４μｓ以下とすることにより、パルス照射の影響（消光作用）によって治療効果が低下するという弊害が生じることを防止できる。
【００３５】
本発明においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光線力学的治療用光照射装置は、第１のＬＥＤ素子と第２のＬＥＤ素子とを共に点灯させることのできるものであれば、装置利用性の観点から、第１のＬＥＤ素子および第２のＬＥＤ素子のうちの一方のみを選択的に点灯することのできるものであってもよい。
【００３６】
また、光源部は、図５に示すように、第１のＬＥＤ素子２２からの光と第２のＬＥＤ素子２３からの光とを混合するための光混合部材として拡散板４１が設けられたものであってもよい。このような構成の光源部２０を備えた光線力学的治療用光照射装置においては、図５に示されているように、拡散板４１を、ＬＥＤ素子ユニット２１に近接して配設することができる。具体的に、図５においては、拡散板４１は、枠体２５の開口を塞ぐように配設されている。そのため、図２に示したように光混合部材としてレンズを用いた場合のように、ＬＥＤ素子ユニット２１と光源部用筐体２７の開口２７Ａとの間に大きな離間距離が必要とされることがない。その結果、光源部２０を小型化することができることから、光線力学的治療用光照射装置自体の小型化を図ることができる。
このような光線力学的治療用光照射装置は、光混合部材としてレンズが設けられたものに比して、放射照度が３０％程度低下することから、尋常性ざ瘡などのように必要とされる光照射量が低い疾患の治療に好適に用いられる。
すなわち、光源部は、照射面において高照度を得るためには、図２に示されるように第１のＬＥＤ素子からの光と第２のＬＥＤ素子からの光とを混合するための光混合部材として集光機能を有するレンズが設けられたものであることが好ましい。しかしながら、病変部において必要とされる照射量が比較的低い疾患の治療に用いられる光線力学的治療用光照射装置においては、第１のＬＥＤ素子および第２のＬＥＤ素子として高出力のものを用いることにより、光混合部材として拡散板を好適に用いることができる。
【００３７】
また、光源部は、ＬＥＤ素子ユニットに、第１のＬＥＤ素子および第２のＬＥＤ素子と共に、その他のＬＥＤ素子、具体的には、ピーク波長が６３５ｎｍの赤色ＬＥＤ素子が配設されたものであってもよい。このような構成の光源部を備えた光線力学的治療用光照射装置によれば、赤色ＬＥＤ素子のみを選択的に点灯することのできるものとすることにより、赤色光照射器としても利用することができることから、装置の利用性が大きくなる。
【００３８】
以下、本発明の実験例について説明する。
【００３９】
〔実験例１〕
複数のプレート内において、ＨａＣａＴ細胞（ヒト皮膚角化細胞株）１×１０5 個を１８時間かけて培養した後、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）によって希釈した、濃度１ｍＭのδ−アミノレブリン酸（５-ＡＬＡ）溶液２００μｌを添加した。そして、４時間経過後に、１つのプレート以外の複数のプレートに対して、各々、照射量が０．２Ｊ／ｃｍ2 、０．４Ｊ／ｃｍ2 、０．６Ｊ／ｃｍ2 、０．８Ｊ／ｃｍ2 、１．０Ｊ／ｃｍ2 および１．２Ｊ／ｃｍ2 となる条件により、５種の単独波長照射、および４種の複数波長照射（具体的には、２波長照射）を行った。具体的に、５種の単独波長照射としては、波長４０５ｎｍの光、波長５０５ｎｍの光、波長５４５ｎｍの光、波長５７０ｎｍの光、および波長６３５ｎｍの光の照射を行った。また、４種の複数波長照射としては、波長４０５ｎｍの光と波長５０５ｎｍの光とを組み合わせた光、波長４０５ｎｍの光と波長５４５ｎｍの光とを組み合わせた光、波長４０５ｎｍの光と波長５７０ｎｍの光とを組み合わせた光、および波長４０５ｎｍの光と波長６３５ｎｍの光とを組み合わせた光の照射を行った。これらの単独波長照射および複数波長照射において、波長４０５ｎｍの光の光源としては、当該光源からの光のエネルギーが１１ｍＷ／ｃｍ2 （照射距離１００ｍｍ）であるＬＥＤ素子を用いた。また、波長５０５ｎｍの光の光源としては、当該光源からの光のエネルギーが１７ｍＷ／ｃｍ2 （照射距離４０ｍｍ）であるＬＥＤ素子を用いた。
その後、光照射を行った複数のプレートおよび光照射を行わなかったプレートにおいて１８時間にわたって培養を行い、ＸＴＴ細胞増殖アッセイキッドを用いたＭＴＴ試験によって細胞生存率を測定した。結果を図６〜図９に示す。この図６〜図９においては、光照射を行わなかったプレートにおける細胞生存率を基準とした細胞生存率の相対値が示されている。
また、光照射量が０．４Ｊ／ｃｍ2 である場合の細胞生存率の結果に基づいて、下記の数式（１）により、光線力学的治療法による治療効果（以下、「ＰＤＴ効果」ともいう。）を算出した。結果を図１０に示す。
図６には、波長４０５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が菱形プロット（◆）、波長５０５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が四角プロット（■）、および波長４０５ｎｍの光と波長５０５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係る結果が三角プロット（▲）で示されている。
図７には、波長４０５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が菱形プロット（◆）、波長５４５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が四角プロット（■）、および波長４０５ｎｍの光と波長５４５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係る結果が三角プロット（▲）で示されている。
図８には、波長４０５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が菱形プロット（◆）、波長５７０ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が四角プロット（■）、および波長４０５ｎｍの光と波長５７０ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係る結果が三角プロット（▲）で示されている。
図９には、波長４０５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が菱形プロット（◆）、波長６３５ｎｍの光の単独波長照射に係る結果が四角プロット（■）、および波長４０５ｎｍの光と波長６３５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係る結果が三角プロット（▲）で示されている。
また、図６〜図９においては、２種の単独波長照射に係る結果に基づいて算出された細胞生存率基準値がクロスプロット（×）で示されており、またそのクロスプロットに基づく基準ラインが示されている。ここに、細胞生存率基準値は、複数波長照射における照射量をＩ〔Ｊ／ｃｍ2 〕としたときの、当該複数波長照射における一方の波長の光の単独波長照射の照射量Ｉ／２〔Ｊ／ｃｍ2 〕に係る細胞生存率をＥ１、当該複数波長照射における他方の波長の光の単独波長照射の照射量Ｉ／２〔Ｊ／ｃｍ2 〕に係る細胞生存率をＥ２とするとき、下記の数式（２）を用いて算出された値である。
図１０においては、波長４０５ｎｍの光と波長５０５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係るＰＤＴ効果が「４０５＋５０５」として示されており、波長４０５ｎｍの光と波長５４５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係るＰＤＴ効果が「４０５＋５４５」として示されており、波長４０５ｎｍの光と波長５７０ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係るＰＤＴ効果が「４０５＋５７０」として示されており、および波長４０５ｎｍの光と波長６３５ｎｍの光とを組み合わせた複数波長照射に係るＰＤＴ効果が「４０５＋６３５」として示されている。
【００４０】
数式（１）：
ＰＤＴ効果＝１−（細胞生存率）
【００４１】
数式（２）：
細胞生存率基準値＝（Ｅ１＋Ｅ２）／２
【００４２】
この実験例１の結果から、プロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）における５つの吸収ピーク（具体的には、波長４１０ｎｍ、波長５１０ｎｍ、波長５４５ｎｍ、波長５８０ｎｍおよび波長６３０ｎｍ）に相当する５つの光（具体的には、波長４０５ｎｍの光、波長５０５ｎｍの光、波長５４５ｎｍの光、波長５７０ｎｍの光および波長６３５ｎｍの光）のうちでは、波長４０５ｎｍの光が最も優れたＰＤＴ効果が得られることが明らかとなった。
そして、波長４０５ｎｍの光と波長５０５ｎｍの光とを組み合わせることにより、相乗効果が得られ、０．４Ｊ／ｃｍ2 という低い照射量であっても、優れたＰＤＴ効果が得られることが明らかとなった。
一方、波長４０５ｎｍの光と、波長５４５ｎｍの光、波長５７０ｎｍの光または波長６３５ｎｍの光との組み合わせにおいては、いずれの組み合わせにおいても、照射量が０．４Ｊ／ｃｍ2 と低い場合には、相乗効果が得られず、十分なＰＤＴ効果が得られないことが明らかとなった。
具体的に説明すると、波長４０５ｎｍの光と波長５４５ｎｍの光とを組み合わせた場合、および波長４０５ｎｍの光と波長６３５ｎｍの光とを組み合わせた場合においては、０．９Ｊ／ｃｍ2 以上の照射量では相乗効果が得られるものの、０．４Ｊ／ｃｍ2 という低い照射量では相乗効果が得られないことが明らかとなった。また、波長４０５ｎｍの光と波長５７０ｎｍの光との組み合わせにおいては、相乗効果が全く得られないことが明らかとなった。
従って、本発明の光線力学的治療用光照射装置によれば、短時間の光照射によって優れた治療効果が得られることが確認された。
【００４３】
〔実験例２〕
複数のプレート内において、ＨａＣａＴ細胞（ヒト皮膚角化細胞株）１×１０5 個をプレートに１８時間かけて培養した後、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）によって希釈した、濃度１ｍＭのδ−アミノレブリン酸（５-ＡＬＡ）溶液２００μｌを添加した。そして、４時間経過後に、１つのプレート以外の複数のプレートに対して、各々、図１１に示すようなパルス幅変調による２５６階調の調光ができる、周波数１２５ｋＨｚのパルス変調制御電源（ＰＷＭ電源）を用い、表１に従って、照射量が１２Ｊ／ｃｍ2 となる条件（１）〜条件（６）により、波長６３５ｎｍの光を照射した。具体的に、条件（１）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が５．６μｓのパルス変調制御による光の照射を行い、条件（２）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が５．３μｓのパルス変調制御による光の照射を行い、条件（３）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が４．８μｓのパルス変調制御による光の照射を行い、条件（４）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が４．０μｓのパルス変調制御による光の照射を行い、条件（５）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が２．７μｓのパルス変調制御による光の照射を行った。条件（１）〜条件（５）においては、いずれにおいても、パルス周期（Ｔ）は８μｓである。また、条件（６）においては、パルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が０μｓの光の照射、すなわち連続照射であって振幅可変制御と同等の条件による光の照射を行った。
その後、光照射を行った複数のプレートおよび光照射を行わなかったプレートにおいて１８時間にわたって培養を行い、ＸＴＴ細胞増殖アッセイキッドを用いたＭＴＴ試験によって細胞生存率を測定した。結果を図１２に示す。この図１２においては、光照射を行わなかったプレートにおける細胞生存率を基準とした細胞生存率の相対値が示されている。
【００４４】
【表１】
0006516219.tif 000002
【００４５】
この実験例２の結果から、周波数１２５ｋＨｚのパルス変調制御電源を用いて、デューティー比を５０％以下としてパルス幅変調におけるオフ時間（ｔ（ｏｆｆ））が４μｓ以下となるようにパルス幅変調制御を行うことにより、振幅可変制御を行って連続照射を行った場合と同等のＰＤＴ効果が得られることが明らかである。
従って、本発明の光線力学的治療用光照射装置を用いたＰＤＴにおいて、パルス幅変調制御を行ってパルス照射をする場合には、パルス幅変調におけるオフ時間を４μｓ以下とすることにより、振幅可変制御を行って連続照射を行った場合と同等の優れた治療効果が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１０    光線力学的治療用光照射装置
１１    支持体
１２    架台
１３    支柱
１４    作動アーム
１８    車輪
１９    手動レバー
２０    光源部
２１    ＬＥＤ素子ユニット
２１Ａ    ケーブル
２２    第１のＬＥＤ素子
２３    第２のＬＥＤ素子
２４    基板
２５    枠体
２６    レンズ
２７    光源部用筐体
２７Ａ    開口
２８    窓部材
２９    アパーチャー
３０    制御部
３７    制御部用筐体
３９    グラフィック操作パネル
４１    拡散板
【図１】
0006516219.tif 000003
【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】
0006516219.tif 000009
【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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