(57)【要約】【課題】  光を皮下の目的部位に安全かつ効率的に照射することができる光照射装置を提供する。【解決手段】  光照射装置は、照射口に相当する凸レンズ１１４を通じて光を照射するためのレーザー発光素子１１０と、凸レンズ１１４を中心として皮膚２０を放射方向に押し広げる複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄとを有する。複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄによって皮膚２０が押し広げられた状態で凸レンズ１１４を通じて光が照射される。【選択図】図４
2005270125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚に向かって光を照射する光照射装置であって、
光を照射口を通じて照射する照射手段と、
前記照射口を中心として皮膚を放射方向に押し広げる皮膚伸展手段と、を有し、
前記皮膚伸展手段によって皮膚が押し広げられた状態で前記照射口を通じて光が照射されることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記皮膚伸展手段は、前記照射口の周囲を取り囲むようにプローブの側部に配置された複数の皮膚伸展部材を有し、
当該複数の皮膚伸展部材が、皮膚に押し当てられたときに放射方向に開く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】
前記皮膚伸展部材は、皮膚に押し当てられていないときには、プローブの側部から所定角度離間した状態に維持されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
さらに、前記光照射口の周辺に設けられて皮膚を冷却するための冷却手段と、温度制御するための温度制御手段とを有す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５】
前記冷却手段は、ペルチェ素子を含み、
前記温度制御手段は、温度センサを含むことを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記光は、波長が４５０ｎｍ〜６５０ｎｍのレーザー光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ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、光を生体の皮膚に向かって照射する光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ペインクリニックおよび整形外科の領域において低反応レベルレーザー治療器および直線偏光赤外線治療器などの光線療法機器が用いられている。たとえば、レーザー光を治療目的部位に照射する装置（特許文献１）、および単色光を治療目的部位に照射する装置（特許文献２）などの光線療法機器が提案されている。
【０００３】
一般に、これらの光線療法機器は、皮膚上から光を照射することにより、「こり」および「痛み」を緩和するものである。このような光線療法機器を用いた光線治療の作用としては、一般的に神経伝達遮断作用が知られているが、さらに、近年では、循環改善による痛み関連物質（ブラジキニン、ヒスタミン、およびプロスタグランジンなど）および疲労関連物質（乳酸など）の拡散除去作用も重要視されている。特に、光の照射によって循環改善が生じる機構として、光に起因する血管平滑筋の直接的な弛緩効果が着目されている。また、光による血管平滑筋の弛緩に一酸化窒素（ＮＯ）の産生が関与していることも明らかにされてきている。
【０００４】
このような血管拡張による循環改善は、照射する光の波長帯に依存すると考えられている。一般の光線療法機器では、波長８１０〜８３０ｎｍのレーザー光または波長６００ｎｍ〜１６００ｎｍ（ピーク波長１０００ｎｍ）の直線偏光近赤外線が用いられてきた。しかしながら、いくつかの研究によれば、血管拡張による循環改善作用は、短波長側でより大きいことが報告されている。可視光領域の光による血管拡張作用の検討は不十分ではあるが、少なくとも波長３００〜３５０ｎｍの紫外線照射が血管を強く弛緩させることは明らかとされている（非特許文献１、非特許文献２、および非特許文献３）。
【０００５】
このように、血管拡張作用を有する光の照射は有望であるものの、波長帯によっては、血液中のヘモグロビンによる吸収が大きいため、組織深達性（生体組織内での光の透過性）が低いという問題がある。このような組織深達性が低い光を皮膚深部にある病巣（たとえば、筋・筋膜性の腰痛の場合、皮下脂肪組織の下にある筋膜および筋肉内の血管）まで十分に到達させようとすると、比較的高い出力エネルギーの光を照射せねばならず、皮膚表層部を損傷させてしまうおそれがある。
【０００６】
このように、従来の技術によれば、光を皮膚深部の目的部位に安全かつ効率的に照射することが難しいという問題がある。したがって、光、特に血管拡張作用の高い波長の光を皮膚深部の目的部位に安全かつ効率的に照射する光照射装置が望まれている。
【特許文献１】特開２００１−１８７１５７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２２５０号公報
【非特許文献１】ファチゴット（Furchgott）等著，「ジャーナル  オブ  フィジオロジー（Journal of General Physiology）」，４４号  １９６１年，ｐ．４４９−５１９
【非特許文献２】ファチゴット（Furchgott）等著，「ジャーナル  オブ  ファーマコロジー  アンド  エクスペリメンタル  サーアピュティクス（Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics）」，２５９号  １９９１年，ｐ．１１４０−１１４６
【非特許文献３】マツオ（Matsuo）等著，「レーザー  イン  メディカルサイエンス（Lasers in Medical Science）」，１５号  ２０００年，ｐ．１８１−１８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光を皮下の目的部位に安全かつ効率的に照射することができる光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００９】
（１）本発明の光照射装置は、皮膚に向かって光を照射する光照射装置であって、光を照射口を通じて照射する照射手段と、前記照射口を中心として皮膚を放射方向に押し広げる皮膚伸展手段と、を有し、前記皮膚伸展手段によって皮膚が押し広げられた状態で前記照射口を通じて光が照射されることを特徴とする。
【００１０】
（２）上記の皮膚伸展手段は、前記照射口の周囲を取り囲むようにプローブの側部に配置された複数の皮膚伸展部材を有し、当該複数の皮膚伸展部材が、皮膚に押し当てられたときに放射方向に開く。
【００１１】
（３）上記の皮膚伸展部材は、皮膚に押し当てられていないときには、プローブの側部から所定角度離間した状態に維持される。
【００１２】
（４）さらに、光照射口の周辺に設けられて皮膚を冷却するための冷却手段と、温度制御するための温度制御手段とを有する。
【００１３】
（５）上記の冷却手段は、ペルチェ素子を含み、前記温度制御手段は、温度センサを含む。
【００１４】
（６）上記の光は、波長が４５０ｎｍ〜６５０ｎｍのレーザー光である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光照射装置によれば、照射口を中心として皮膚を放射方向に押し広げて、押し広げられた皮膚部分に向かって、光を照射するので、光を皮下の目的部位に安全かつ効率的に照射することができる。
【００１６】
特に、皮膚を放射方向に押し広げて皮膚の厚さを実効的に薄くし、かつ皮膚表面の「しわ」を延ばして皮膚表面の光の乱反射を少なくした上で、血管拡張作用を有する波長の光を照射する場合、血管拡張作用を有する波長の光において組織深達性が低いことに起因して光を皮下にある病巣まで到達させることが難しい点を解決して、皮下の目的部位に十分な光を供給することができる。
【００１７】
さらに、光の照射口の周辺に皮膚を冷却するための冷却手段を設けることによって、レーザー光の照射に伴う熱による皮膚表面の損傷を防止するとともに、冷却による血管拡張作用も奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。まず、本実施の形態の光照射装置の具体的な構成を説明する前に、本実施の形態の光照射装置の前提として本発明者等によってなされた血管標本実験および血流測定実験について説明する。
【００１９】
（血管標本実験）
上述したとおり、波長３００〜３５０ｎｍの紫外線が強い血管拡張作用を有することは知られている。しかしながら、波長３００〜３５０ｎｍの紫外線は、皮膚への有害な刺激作用の存在が懸念されるため、光線治療用途には不向きな面がある。したがって、ここでは、有害な刺激作用を持たない可視領域４５０〜６５０ｎｍの波長を有するレーザー光にも十分な血管拡張作用があるか否かを以下の実験により調べた。
【００２０】
図１は、血管標本実験に用いた装置の概略構成を示す図である。
【００２１】
まず、ラットから摘出した血管標本１を作製した。具体的には、撲殺潟血後、胸部大動脈を摘出し、血管の軸方向に対して垂直に切断することによって、長さ３ｍｍのリング標本（径１．５ｍｍ）を作成した。
【００２２】
この血管標本１を、図１に示すように、容器２中のクレブス炭酸液（Ｋｒｅｂｓ−ｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ溶液）３中にホルター５を用いて懸垂した。クレブス炭酸液３の組成は、ＮａＣｌ  １１８ｍＭ、ＫＣｌ  ４．８ｍＭ、ＣａＣｌ２  ２．５ｍＭ、ＭｇＳＯ４  １．０ｍＭ、ＫＨ２ＰＯ４  １．２ｍＭ、ＮａＨＣＯ３  ２４ｍＭ、グルコース  １１ｍＭとした。また、容器２の外周に一定温度の水４を流すことによって、クレブス炭酸液３の温度が３３℃となるように調整した。クレブス炭酸液３中には、９５％酸素と５％二酸化炭素の混合ガスを通気させた。クレブス炭酸液３に０．０３μＭのノルアドレナリンを加えて、ノルアドレナリンの作用によって血管標本１を緩やかに収縮させた。ノルアドレナリンの作用による収縮が一定となった後、レーザー照射処理を開始した。
【００２３】
レーザー照射処理では、可視領域４５０〜６５０ｎｍの波長を有するレーザー光として、波長５３２ｎｍのレーザー光、および波長６３５ｎｍのレーザー光を使用した。また、比較例として、波長８１０ｎｍのレーザー光を使用した。波長５３２ｎｍのレーザー光は、ＮｄドープＹＶＯ４（Ｎｄ：ＹＶＯ４）結晶を半導体レーザーで励起するタイプの固体レーザー装置（株式会社高知豊中技研製のＫＴＧグリーンレーザー  出力を２０ｍＷまで可変可能）を用いて発生させた。波長６３５ｎｍのレーザー光は、半導体レーザー装置（オーディオテクニカ社製  ＳＵ−３１Ｃ  出力を３０ｍＷまで可変可能）を用いて発生させた。また、波長８１０ｎｍのレーザーは、近赤外線半導体レーザー装置（歯科用の株式会社ユニタク製半導体レーザー装置  出力を１００ｍＷまで可変可能）を用いて発生させた。
【００２４】
なお、発生させたレーザー光は、直径１．０ｍｍの光ファイバケーブル６によって血管標本１の近傍まで導いて照射した。光ファイバケーブル６の先端と血管標本１との間の距離は、１ｍｍとし、各光の照射時間は、１回あたり１分間とした。光ファイバケーブル６の先端からのレーザー光の出力エネルギー（レーザー照射強度）は、レーザー照射強度測定装置（米国  ＣＯＨＥＲＥＮＴ社のＦｉｅｌｄＭａｓｔｅｒＦＭ）を用いて測定した。
【００２５】
血管標本１の弛緩の程度は、ノルアドレナリンの作用によって血管標本１の径方向に張力Ｔが加えられた状態で等寸法に保持し、光を照射する前後での張力Ｔの変化率（％）で評価した。すなわち、血管拡張作用が大きいほど弛緩して張力が弱くなるため、張力変化率（％）が大きくなる。
【００２６】
表１は、血管標本実験の実験結果を示している。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１中の値は、張力変化率（％）、すなわち弛緩反応の程度を示している。なお、図中のｎは実験を行ったサンプル数を意味し、張力変化率の値は、平均値±標準偏差（ＳＤ）として示した。
【００２９】
表１に示されるとおり、波長５３２ｎｍのレーザー光は、出力エネルギーが１ｍＷである場合に、約４０（４０．２）％の張力変化率を示し、比較的強い弛緩を発生させた。さらに、出力エネルギーが４ｍＷである場合に、約５６（５６.０）％の張力変化率を示し、最大の弛緩反応を奏することがわかった。出力エネルギーが４ｍＷの場合と出力エネルギー２０ｍＷの場合とを比較すると、出力エネルギーが４ｍＷの場合の方が、出力エネルギーが低いにもかかわらず、むしろ強い血管拡張作用を奏する。このように、波長５３２ｎｍのレーザー光を用いる場合には、出力エネルギーを比較的低くしても、強い血管拡張作用を生じさせることができることが明らかとなった。
【００３０】
また、波長６３５ｎｍのレーザー光では、出力エネルギーを１ｍＷ、および４ｍＷとした場合に、張力変化率が、約２３（２２．７）％、および約２８（２８．２）％にとどまった。しかしながら、出力エネルギーを１０ｍＷとした場合には、張力変化率は、約４２（４１．７）％に達し、比較的強い弛緩を発生させた。したがって、波長６３５ｎｍのレーザー光は、波長５３２ｎｍのレーザー光に比べて、若干、照射強度を上げなければならないものの、十分な血管拡張作用を有することが確認された。
【００３１】
一方、波長８１０ｎｍのレーザー光では、出力エネルギーが４ｍＷ乃至１０ｍＷの範囲においては、ほとんど弛緩反応を奏することがなかった（張力変化率で４％、１０．６％程度）。出力エネルギーを５０ｍＷとした場合に、張力変化率が約２６（２６．３）％程度となり、わずかな弛緩が認められたものの、さらに、出力エネルギーを１００ｍＷと高めても、逆に、ほとんど弛緩反応を示さなかった。
【００３２】
レーザー光の波長は、レーザーの発光原理に起因して素子固有の離散的な値しかとれないため、波長を自由に変更して、血管拡張作用の波長依存性を検証することは難しいが、本実験によれば、波長６５０ｎｍ程度より短波長であれば、十分な弛緩作用、すなわち、血管拡張作用を奏することができ、波長６５０ｎｍ程度より長波長になると、わずかな弛緩作用しか発揮できないといえる。なお、波長が短くなると、血管拡張作用自体は徐々に高まるものの、血液中のヘモグロビンによる吸収が大きくて組織深達性があまりにも低くなるとともに、波長帯によっては皮膚への有害な刺激をおよぼすおそれがある。このため、使用する波長は、４５０ｎｍより長波長であることが望ましい。したがって、結論としては、血管拡張作用を有する波長の光として、４５０ｎｍ乃至６５０ｎｍの波長のレーザー光を用いることが望ましいといえる。
【００３３】
また、クレブス炭酸液の温度を３３℃から３６℃に変えて、同様の実験を行ったところ、血管拡張作用は、３６℃の場合よりも３３℃の方が大きかった。したがって、血管拡張作用は、熱によって間接的に引き起こされるのではなく、特定の波長の光による直接的な弛緩効果によることが検証された。また、むしろ冷却によて皮膚拡張作用が増強されることが検証された。
【００３４】
（血流測定実験）
次に、丸ごと動物を用いて、レーザー光照射による血流量増加を測定する実験を行った。実験動物としてラットを用いた。ペントバルビタールで麻酔した後、ラットの耳介部（耳たぶ）の内側面には血流測定装置（アドバンスレーザーフローメーター）のプローブを密着させる一方、耳介部の外側面にはレーザー照射口を配置した。すなわち、血流測定装置のプローブとレーザー照射口とは、耳介部を挟んで対向する位置に配置された。血流測定装置によって測定された血流量は、ペンレコーダを用いて記録した。
【００３５】
実験には、波長が５３２ｎｍのレーザー光（出力エネルギーが５ｍＷおよび２０ｍＷ）と、波長が８１０ｎｍのレーザー光（出力エネルギーが２０ｍＷ）を用いた。照射時間は、１分、および５分とした。
【００３６】
表２に、血流測定実験の結果について示す。実験結果は、それぞれの波長のレーザー光を照射した直後の血流量の増加率（照射直前の血流量に対する照射直後の血流増加量の比率）で示している。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表２に示されるとおり、波長５３２ｎｍで出力エネルギー５ｍＷのレーザー光照射の場合、および波長８１０ｎｍで出力エネルギー２０ｍＷのレーザー光照射の場合は、ほとんど血流に影響を及ぼさなかった。一方、波長５３２ｎｍで出力エネルギー２０ｍＷのレーザー光照射の場合には、血流量が増大した。特に、照射時間が１分から５分へと長くなるにしたがって血流量が増加することがわかった。
【００３９】
また、温度の影響を検討するために、血流測定装置のプローブの代わりに温度測定プローブを耳介の内側面に装着して、各波長のレーザー光を１分、５分、および１０分にわたって照射した場合の耳介部の温度について測定した。実験では、波長５３２ｎｍで出力エネルギー２０ｍＷのレーザー光を照射した場合と、波長８１０ｎｍで出力エネルギー２０ｍＷのレーザー光を照射した場合とを比較した。
【００４０】
レーザー光の照射による温度変化の測定結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
表３に示されるとおり、波長５３２ｎｍの場合と波長８１０ｎｍの場合とで温度変化に差異はみられなかった。具体的には、波長５３２ｎｍの場合および波長８１０ｎｍの場合の双方とも、レーザー光の照射によって、１〜２℃程度の温度上昇が観察された。
【００４３】
このように波長５３２ｎｍの場合と波長８１０ｎｍの場合とで温度変化に差異がないにもかかわらず、表２に示されるような血流量の増加に差異が生じることから、表２に示されるようなレーザー照射による血流増加作用は、熱によって間接的に引き起こされるのではなく、特定の波長の光による直接的な弛緩効果によることが本実験によっても検証された。
【００４４】
以上、波長５３２ｎｍおよび波長６３５ｎｍの光を例として説明したように、可視光領域（波長４５０ｎｍ〜６３０ｎｍ）の光は、比較的低いエネルギーで血管を強く拡張する作用を有する。したがって、皮下深部の皮膚と筋肉との境界にある筋膜まで有効量の光を到達させることさえできれば、治療効果を期待できる。具体的には、筋・筋膜性の腰痛や肩こりなどのように、筋膜または筋肉の血流が障害されて起こる疾患を緩和することができる。
【００４５】
本発明は、このように血管拡張作用を有する波長の光、特に、波長が４５０ｎｍ〜６５０ｎｍのレーザー光を生体の皮膚へ照射することが好ましい。しかしながら、本発明は、上述した８１０ｎｍ又はそれ以上の波長のレーザー光を用いてもよく、又は併用してもよい。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の光照射装置は、血管拡張作用を有する波長の光の組織深達性が低いことに起因して光を皮膚深部にある病巣まで到達させることが難しい点を解決するものである。特に、本実施の形態の光照射装置は、照射口を中心として皮膚を放射方向に押し広げて、この押し広げられた皮膚部分に対して血管拡張作用を有する波長の光を照射するものである。本実施の形態の光照射装置は、皮膚を放射方向に押し広げて皮膚の厚さを実効的に薄くし、かつ皮膚表面の「しわ」を伸ばした上で、血管拡張作用を有する波長の光を照射することによって、光の照射エネルギーを高めることなく、皮膚深部にある病巣まで有効量の光を届くように構成されている。
【００４７】
図２は、本発明の一実施の形態における光照射装置の全体構成を示す図である。図２に示されるとおり、光照射装置１０は、実際に光を照射するための光照射部であるプローブ１００と、制御部２００と、多関節アーム３００とを有している。
【００４８】
制御部２００は、光照射装置１０の制御を行うものである。また、制御部２００には、光の照射条件や皮膚温度条件を設定するための操作部２０２と、種々の表示を行う表示パネル２０４とが設けられている。また、制御部２００は、皮膚の温度が設定温度範囲内となるように制御する温度制御手段としても機能する。この点については、後述する。
【００４９】
多関節アーム３００は、複数のアーム３０１、３０２が関節部３０３を介して回動自在に取り付けられたものである。多関節アーム３００は、プローブ１００を患者の皮膚上の各点に移動し、その点上で保持するために役立つ。多関節アーム３００の一端は、プローブ１００の筐体１０２に取り付けられており、その他端は、制御部２００のスタンド２０６に取り付けられている。多関節アーム３００とスタンド２０６は、プローブ１００の筐体１０２を保持する保持手段として機能する。なお、多関節アーム３００の内部には、プローブ１００と制御部２００との間を電気的に接続するための電気配線（不図示）が設けられており、この電気配線を通じて、プローブ１００と制御部２００との間で電気信号がやり取りされる。
【００５０】
なお、図２に示される例では、プローブ１００と制御部２００とが別々の筐体内に設けられているが、プローブ１００と制御部２００とを一つの筐体内に設けることもできる。例えば、制御部２００の機能を果たす制御回路をプローブ１００の筐体１０２内に搭載することによって、携帯型の光照射装置を構成することもできる。また、多関節アーム３００を省略することもできる。
【００５１】
次に、プローブ１００の構成を説明する。図３は、本実施の形態のプローブ１００の概略構成を示す上面図であり、図４は、図３のＸ−Ｘ´線に沿う断面図である。
【００５２】
図４に示されるとおり、プローブ１００は、筐体１０２と、筐体１０２内部に設けられて光照射手段として機能する光照射用部品１１０，１１２，１１４と、冷却手段として機能するペルチェ素子１２０と、皮膚２０の温度を測定する温度センサ１０９とを有する。また、図３に示されるとおり、プローブ１００の側部、すなわちプローブ１００の筐体１０２の側面には、本発明の特徴点の一つとして、皮膚を放射方向に押し広げるための皮膚伸展手段として機能する複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが設けられている。
【００５３】
以下、光照射用部品、ペルチェ素子、温度センサ、皮膚伸展部材について、順を追って説明する。
【００５４】
（光照射用部品）
まず、光照射用部品について説明する。光照射用部品は、血管拡張作用を有する波長帯のレーザー光を放出するレーザー発光素子１１０と、レーザー発光素子１１０から放出されたレーザー光のビーム径を拡大する拡大手段であるビームエクスパンダー１１２と、ビームエクスパンダー１１２によってビーム径が拡大されたレーザー光を生体の皮下に焦点を結ぶように絞り込むための集光手段である凸レンズ１１４とを含む。
【００５５】
これらのうち、凸レンズ１１４は、プローブ１００の端部に設けられており、血管拡張作用を有する波長の光を照射する光照射口の窓部材としても機能する。レーザー発光素子１１０としては、上述した血管標本実験で説明したように、半導体レーザー素子およびＮｄドープＹＶＯ４結晶などの固体レーザー素子を用いることができる。
【００５６】
レーザー発光素子１１０は、好ましくは、波長が４５０〜６５０ｎｍのレーザー光を放出する。そして、この波長が４５０〜６５０ｎｍのレーザー光が凸レンズ１１４を通じて皮膚２０に向かって照射される。これは、上述した血管標本実験からわかるように、波長６５０ｎｍより長くなると、十分な血管拡張作用が得られないおそれがある一方、波長が４５０ｎｍより短くなると、血液中のヘモグロビンによる吸収が大きくて組織深達性が低くなりすぎるとともに波長帯によっては皮膚２０への有害な刺激をおよぼすおそれがあるためである。
【００５７】
また、照射される光の出力エネルギーは、５ｍＷ〜２０Ｗであることが好ましい。これは、出力エネルギーが５ｍＷ以下であると、レーザーエネルギー自体があまりにも弱いので、レーザー光が皮膚組織を透過して皮下深部まで到達することができず、皮下深部における十分な治療効果が期待できないためである。一方、出力エネルギーを２０Ｗ以下とすることが望ましいのは、２０Ｗを越えると、光照射口の近傍をペルチェ素子１２０で冷却しても、皮膚組織への影響が心配されるためである。また、皮下深部においてレーザー光が焦点を結ぶことによって最もエネルギーが高くなる部分でのエネルギーが、５０ｍＷ以下となるようにすることが望ましい。
【００５８】
（ペルチェ素子）
次に、ペルチェ素子１２０について説明する。ペルチェ素子１２０は、光照射口の窓部材である凸レンズ１１４の周辺に連結されて皮膚２０を冷却するための冷却手段として機能する。具体的には、ペルチェ素子１２０の吸熱面が、凸レンズ１１４の表面に熱的に連結される一方、ペルチェ素子１２０の放熱面は、筐体１０２の内部に搭載された放熱板１２１に熱的に連結される。なお、ペルチェ素子１２０および放熱板１２１は、レーザー発光素子１１０からビームエクスパンダー１１２を経て凸レンズ１１４に至る光路を遮らないように配置される。
【００５９】
（温度センサおよび制御部）
次に、温度センサ１０９について説明する。温度センサ１０９は、照射口の近傍の皮膚温度を測定する温度測定手段として機能し、上記の制御部２００とともに、皮膚の温度を適切な範囲な範囲となるように制御する温度制御手段の一部を構成する。図３に示される例では、温度センサ１０９として、皮膚２０に接触して皮膚温度を測定する接触型温度センサが用いられている。しかしながら、温度センサ１０９として、皮膚２０に非接触で皮膚温度を測定することができる非接触型温度センサを用いてもよい。さらに、複数種類の温度センサ、すなわち接触型温度センサおよび非接触型温度センサの双方を用いてもよい。
【００６０】
制御部２００は、皮膚温度が設定温度範囲内となるように、光の照射状態のみならず、冷却手段（ペルチェ素子）による冷却状態についても制御する。言い換えれば、制御部２００は、温度センサ１０９による皮膚温度の測定結果に基づいて、光の照射状態を制御する。また、制御部２００は、皮膚温度の測定結果に基づいて、冷却状態を制御する。具体的には、制御部２００は、実測された皮膚温度が、設定温度範囲の上限を超えた場合に、プローブ１００からのレーザー光の照射を休止するとともに、ペルチェ素子１２０を作動させる。たとえば、制御部２００は、皮膚温度の測定結果に基づいて、レーザー発光素子１１０への電流供給を切り替える。また、制御部２００は、皮膚温度の測定結果に基づいて、ペルチェ素子１２０への電流供給を切り替える。
【００６１】
（皮膚伸展部材）
最後に、本実施の形態の特徴点の一つとして、皮膚を放射方向に押し広げるための皮膚伸展手段として機能する複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄについて説明する。
【００６２】
皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、たとえば、金属、樹脂、およびその他の材料で形成することができる。ただし、皮膚を押し広げる機能を十分に発揮するためには、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、剛性が高い材料で構成されることが望ましい。
【００６３】
図３に示されるとおり、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、照射口の周囲を取り囲むようにプローブ１００の筐体１０２の側面に配置されている。ここで、各皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、プローブ１００の筐体１０２の側面に対して回動可能に取り付けられている。具体的には、各皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄの一端が、たとえばヒンジ１３１ａ〜１３１ｄを介して筐体１０２に取り付けられている。
【００６４】
皮膚２０を均等に押し広げる見地からは、各皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、プローブ１００の端部から一定距離だけ離れた位置で筐体１０２の周方向に沿って一定間隔で取り付けられていることが望ましい。本実施の形態では、４つの皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが設けられているので、隣接する皮膚伸展部材（たとえば、皮膚伸展部材１３０ａと皮膚伸展部材１３０ｂ）は、図３に示されるとおり、互いに９０度の角度を持つ方向に配置されている。
【００６５】
また、図４に示されるとおり、各皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄと筐体１０２との間には、バネ部材１３２ａ〜１３２ｄが取り付けられている。バネ部材１３２ｂを例にとれば、バネ部材１３２ｂの一端が皮膚伸展部材１３０ｂの中央付近に連結されており、バネ部材１３２ｂの他端がプローブ１００の筐体１０２の側面に連結されている。なお、他のバネ部材１３２ａ，１３２ｃ，１３２ｄについても、同様に各皮膚伸展部材１３０ａ，１３０ｃ，１３０ｄと筐体１０２との間に連結される。
【００６６】
このようにバネ部材１３２ａ〜１３２ｄが、それぞれ皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄと筐体１０２の間に介在されているため、各皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、皮膚２０に押し付けられていないときには、プローブ１００の側部（プローブ１００の筐体１０２）から所定角度離間した状態に維持される。
【００６７】
以上のように、皮膚伸展手段として機能する複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、プローブ１００の側面に対して所定角度離間しつつ、プローブ１００の側面から皮膚２０に向かって放射状に伸延している。言い換えれば、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、全体として、複数のスリットが入っている釣鐘状の翼部を形成している。
【００６８】
一方、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄの他端には、皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄが設けられている。皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄは、利用者によってプローブ１００が皮膚２０に近づけられたときに、皮膚２０に最初に接触する部分である。皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄの皮膚２０側の面（以下「皮膚接触面」という）は、皮膚２０との間で滑らないように高い摩擦係数を持った材料で構成されていることが望ましい。たとえば、皮膚接触面は、ゴムなどの樹脂で構成される。また、皮膚接触面には、図示していないが、粘着剤が塗布された粘着シートおよびセロファン製テープのような粘着層を設けてもよく、吸盤構造などを設けてもよい。
【００６９】
このように構成された複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、利用者によって皮膚２０に押し当てられたときに放射方向に開くこととなる。言い換えれば、ユーザがプローブ１００を皮膚２０に近づけるにしたがって、皮膚２０に押し当てられる複数の皮膚伸展部材１３０がプローブ１００の筐体１０２の側面となす角度が大きくなる。
【００７０】
以上のように構成される本実施の形態の光照射装置１０は、以下のような作用効果を有する。
【００７１】
まず、照射条件および皮膚の温度範囲が設定される。好ましくは、設定温度範囲は、体温またはそれ以下である。たとえば、設定温度範囲は、２５℃〜４２℃の間で決定される。
【００７２】
次に、プローブ１００を皮膚２０に近づける。このとき、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄの端部に位置する皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄが皮膚２０に接触する。
【００７３】
ここで、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄがプローブ１００の側部から所定角度離間した状態となっているため、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、皮膚２０に押し当てられたときに放射方向に開く。すなわち、利用者が皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄを皮膚２０に押し当てる方向に力を加えるのにしたがって、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが開く。この結果、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄの端部に設けられた各皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄは、照射口を中心にして相互に離間するように移動する。このとき、皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄの皮膚接触面における摩擦係数が高いため、各皮膚接触部１３３ａ〜１３３ｄの移動に伴って、皮膚２０が照射口を中心として放射方向に押し広げられる。なお、プローブ１００が多関節アーム３００によって所定の位置に保持されることによって、照射時間中、皮膚２０が押し広げられた状態を維持することができる。
【００７４】
次に、この皮膚２０が押し広げられた部分に対して、血管拡張作用を有する光が照射される。レーザー発光素子１１０から放出されたレーザー光は、ビームエクスパンダー１１２によってビーム径が拡大されて、さらに凸レンズ１１４によって生体の皮下に焦点を結ぶように絞り込まれる。なお、本実施の形態では、レーザー光を照射する際には、凸レンズ１１４が皮膚２０に当接されている。しかしながら、本実施の形態と異なり、凸レンズ１１４が皮膚２０に当接されていない状態、すなわち、プローブ１００が皮膚２０に当接されていない状態で、レーザー光を照射することも可能である。
【００７５】
また、温度センサ１０９によって皮膚温度が測定される。そして、温度測定結果に基づいて、制御部２００はペルチェ素子１２０を作動させる。皮膚温度が設定温度範囲内となるように、ペルチェ素子１２０は、皮膚２０を冷却する。ペルチェ素子１２０によって、皮膚２０を冷却することによって、皮膚に生じる影響を抑えることができる。
【００７６】
本実施の形態の光照射装置１０は、照射口を中心として皮膚を放射方向に押し広げて皮膚組織の厚さを実効的に薄くし、かつ皮膚表面の「しわ」を延ばして皮膚表面の光の乱反射を少なくした上で、血管拡張作用を有する波長の光を照射することができる。この結果、照射口からの光の出力エネルギーを小さくしても、皮下の目的部位に十分な光が到達する。したがって、血管拡張作用を有する波長の光において組織深達性が低いことに起因して光を皮下にある病巣まで到達させることが難しい点を解決して、皮下の目的部位に十分な光を供給することができる。
【００７７】
ここで、皮膚２０を押し広げて光を照射することの有効性を示すために、豚の皮膚を用いた引っ張り実験の結果を示す。豚からほぼ正方形の皮膚を採取して、皮膚の相対する２つの縁に金属棒を縫いつけ、一方の金属棒を固定し、他方の金属棒を引っ張った。皮膚を引っ張った場合と引っ張っていない場合において、波長５３２ｎｍのレーザー光を照射し、皮膚を透過するレーザー光の強度をレーザー照射強度測定装置（米国  ＣＯＨＥＲＥＮＴ社のＦｉｅｌｄＭａｓｔｅｒＦＭ）を用いて測定して、レーザー光の透過率を求めた。
【００７８】
この結果、皮膚を引っ張っていない状態の透過率を１としたとき、皮膚を引っ張った状態の透過率は１．４となった。この結果は、皮膚組織を引っ張ることによって、皮膚の厚みが実効的に減少するとともに、皮膚表面の「しわ」などが延びて光の乱反射が減少したことに起因すると考えられる。
【００７９】
この引っ張り実験では、皮膚を真横に引っ張ることによって広げたが、本実施の形態の構成において複数の皮膚伸展部１３０ａ〜１３０ｄが皮膚を放射状に押し広げることによっても、皮膚組織の厚みが実効的に薄くなるとともに、光の乱反射を減少させる効果が期待できる。したがって、光の照射エネルギーを高めることなく、皮膚深部にある病巣まで有効量の光を届かせることができる。また、光の照射エネルギーを低くできるために、皮膚温度の調節も容易となる。
【００８０】
なお、本実施の形態の光照射装置１０は、皮下深部の病巣を目的部位とする場合に好適に用いられるが、比較的表層の抹消循環不全にも効果が期待できる。具体的には、皮下に存在する、筋・筋膜性の腰痛、肩こり、狭心症、裾創、閉塞性動脈硬化症（ＡＳＯ）、閉塞性動脈炎（バージャー病ＴＡＯ）、および糖尿病性動脈閉塞などの循環不全を伴う幅広い疾患に対して有用である。さらに、血流の改善により治療効果が期待でき、手術層の創傷治療の促進にも有用である。
【００８１】
以上、説明したとおり、本実施の形態の光照射装置１０は、以下のような効果を奏する。
【００８２】
（ア）血管拡張作用の高い波長の光を皮膚深部の目的部位に安全かつ効率的に照射することができる。
【００８３】
（イ）皮膚を放射方向に押し広げることによって、皮膚組織の厚みが実効的に薄くなるとともに、光の乱反射を減少させる効果が期待できる。したがって、光の照射エネルギーを高めることなく、皮膚深部にある病巣まで有効量の光を届かせることができる。
【００８４】
（ウ）特に、照射口、すなわち凸レンズ１１４の位置を中心として皮膚を放射方向に押し広げた状態で、光を照射するので、凸レンズ１１４の直下では、均等に皮膚が押し広げられた状態が維持できる。したがって、光の乱反射を減少させる効果が高まる。
【００８５】
（エ）複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄは、皮膚に押し当てられていない通常時において、プローブの側部から所定角度離間した状態に維持されている。したがって、利用者がプローブ１００を皮膚２０側へ近づけて力を加えるだけで、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが放射状に開き、皮膚が押し広げられる。したがって、利用者にとって操作が簡単であるとともに、装置構成も単純化される。
【００８６】
（オ）複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄと筐体１０２との間には、バネ部材１３２ａ〜１３２ｄが連結されているので、通常時において、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄをプローブの側部から所定角度離間した状態に維持することが容易である。しかも、複数の皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが皮膚２０に押し付けられる際には、皮膚２０が急激に押し広げられないように、バネ部材１３２ａ〜１３２ｄによって付勢されるため、皮膚を引っ張りすぎて患者に不快を与えることが防止される。
【００８７】
（カ）皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄに設けられた皮膚接触部の皮膚接触面は、皮膚２０との間で高い摩擦係数を持った材料で構成されているので、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄと皮膚２０との間でのすべりが少なくなり、皮膚伸展部１３０ａ〜１３０ｄの動きに合わせて確実に皮膚２０を押し広げることができる。
【００８８】
（キ）特に、波長４５０〜６５０ｎｍのレーザー光を照射するので、十分な血管拡張作用を得ることができるとともに、組織深達性が低くなりすぎたり、皮膚２０への有害な刺激をおよぼしたりすることが防止される。
【００８９】
（ク）プローブ１００の筐体１０２は、多関節アーム３００およびスタンド２０６からなる保持手段によって保持されるので、照射中において皮膚２０を押し広げた状態を維持することができる。
【００９０】
（ケ）光照射口の近傍には、冷却手段としてペルチェ素子１２０が設けられており、皮膚を冷却することができるため、熱による皮膚表面の損傷を防止できる。また、冷却によて皮膚拡張作用が増強されるため、上記の皮膚２０を押し広げる効果と相まって十分な循環改善が得られる。
【００９１】
（コ〉温度センサ１０９による温度測定結果によって、レーザー光の照射状態およびペルチェ素子１２０による冷却状態が制御されるので、熱による皮膚表面の損傷を防止するとともに、過度の冷却による患者の不快感および皮膚障害を生じさせることがない。
【００９２】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの場合に限られるものではなく、当業者によって種々の省略、追加、および改変が可能であることは明らかである。
【００９３】
上記の説明では、照射口の周辺に、皮膚２０を冷却するための冷却手段としてペルチェ素子１２０を設けた場合を説明したが、他の種類の冷却手段を設けてもよい。また、冷却手段を有しない構成を採用することもできる。
【００９４】
さらに、上記の説明では、光照射用部品として、レーザー発光素子１１０、ビームエクスパンダー１１２、および凸レンズ１１４を用いる場合を説明したが、本発明は、この場合に限られない。たとえば、凸レンズ１１４に代えて、透明体の平板を光照射口の窓部材として用いることもでき、ビームエクスパンダー１１２を省略することもできる。
【００９５】
また、４つの皮膚伸展部材がプローブ１００の筐体１０２の周方向に沿って一定間隔で
設けられている場合を説明したが、皮膚伸展部材の数、形状、配置は、これらの場合に限定されない。
【００９６】
なお、上記の説明では、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが皮膚２０に押し当てられていないときに、プローブの側部から所定角度離間した状態に維持するために、バネ部材１３２ａ〜１３２ｄを用いる場合を説明したが、本発明は、この場合に限られない。たとえば、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄをプローブの側部から所定角度離間させるために、プローブの筐体の表面に凸部を設けてもよい。この場合も、皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄが皮膚２０に押し当てられていないときには、重力の作用によって皮膚伸展部材１３０ａ〜１３０ｄがこの凸部に接する状態となり、プローブの側部から所定角度離間された状態を維持する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】血管標本実験に用いた装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光照射装置の全体構成を示す図である。
【図３】図２に示されるプローブの概略構成を示す上面図である。
【図４】図３のプローブの断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０    光照射装置、
１００    プローブ、
１０２    筐体、
１０９    温度センサ、
１１０    レーザー発光素子、
１１２    ビームエクスパンダー、
１１４    凸レンズ、
１２０    ペルチェ素子、
１３０ａ〜１３０ｄ    皮膚伸展部材、
２００    制御部、
３００    多関節アーム。
【図１】
2005270125.tif 000006
【図２】
2005270125.tif 000007
【図３】
2005270125.tif 000008
【図４】
2005270125.tif 000009