(57)【要約】  血管拡張作用の高い波長などの光を病巣部である皮膚深部に低出力エネルギーで照射することができる光照射装置を提供する。プローブ３の先端の出射部１０から血管拡張効果を有する波長を含む光を出射する。光の出力密度は１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であることが好ましい。血管拡張作用を有する光の波長は４５０〜６５０ｎｍであることが好ましい。プローブ先端に皮膚接触面が形成されるとともに、該皮膚接触面に出射部が配設されることが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ先端の出射部から血管拡張効果を有する波長を含む光を出射する光照射装置であって、
光の出力密度が１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記プローブ先端に皮膚接触面が形成されるとともに、該皮膚接触面に出射部が配設され、
該出射部から血管拡張効果を有する波長のレーザー光が出射され、該出射部でのレーザー光の光径が０．５〜０．０２ｍｍ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】
前記血管拡張作用を有するレーザー光の波長は４５０〜６５０ｎｍであ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】
前記皮膚接触面に、出射部が単一または複数配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記出射部の単一出力は１０ｍＷ以下である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】
前記出照部は、該プローブの皮膚接触面に隆起した突起部に開口していることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記出射部の周辺にはタッチセンサが備えられ、該タッチセンサの作動時にのみ出射部からレーザー光が出射されることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記プローブ先端に皮膚接触部が形成されるとともに、該皮膚接触部に出射部が開口され、
該出射部から血管拡張効果を有する波長のレーザー光が出射され、該出射部の出力が１〜１０ｍＷであって、
該出射部とレーザー素子との間に光学系が配置されて、皮膚表面付近でレーザー光が焦点を結ぶように設定されてい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９】
前記皮膚表面付近で結ばれる焦点における前記レーザー光の出力密度が１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１０】
プローブ先端の出射部から光を出射する光照射装置であって、
光の出力密度が１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であり、該出射部での光の光径が０．５〜０．０２ｍｍであることを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚に光を照射する光照射装置に関し、例えば、血管拡張作用を有する波長を含む光を低出力で照射する光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ペインクリニックや皮膚科領域において、術後あるいは外傷後創部痛、外傷後痛、帯状疱疹痛、帯状疱疹後神経痛などの皮膚表面近くの疼痛や、皮膚潰瘍、糖尿病性循環不全、レイノー病、バージャー病、円形脱毛症などの皮膚疾患に対して、低反応レベルレーザー（低出力レーザー）治療器や直線偏光赤外線治療器などの光線療法機器が汎用されている。【０００３】
低反応レベルレーザー治療器は、汎用品の出力が６０〜１０００ｍＷであり、レーザー出射部は通常単一である。また、出射部のレーザー光の光径は１．４〜１３．８ｍｍであり、出力密度は６８０〜９６００ｍＷ／ｃｍ２である。加えて、レーザー光の光径は、出射部から離れるにしたがって大きくなっている。他方、直線偏光近赤外線治療器は、出力が５００〜２２００ｍＷであり、赤外線の出射部は単一である。【０００４】
これらの光線療法機器を用いたときの皮膚疾患の疼痛改善や血行障害改善の共通の作用機序として、光による血管拡張作用が注目されている。たとえば、皮膚血管が拡張すれば局所からの痛み関連物質（ブラジキニン、ヒスタミン、プロスタグランジンなど）が拡散除去されて痛みが軽減するし、皮膚に十分な酸素や栄養を補給できる。【０００５】
また、このような循環改善効果の主たるメカニズムとして血管平滑筋に対する直接弛緩効果も知られるようになっている。最近では、光による平滑筋の弛緩に一酸化窒素（ＮＯ）産生が関与していることも明らかにされてきた。【０００６】
しかしながら、上記した従来の光線療法機器は副作用が少ないということでは評価されているものの、効果が不十分であることや、治療が長期化するなどの問題点が指摘されている。【０００７】
特許文献１には、光の効果を高めるために、短波長側の光に効果があることが報告されている。これは、光線療法機器の光波長はレーザーでは８１０〜８３０ｎｍ、直線偏光近赤外線では６００〜１６００ｎｍ（ピークは１０００ｎｍ）であるが、鎮痛機序の一つである循環改善（血管拡張など）効果はより短波長で大きいことが判明してきたからである。特許文献１によれば、特に、可視波長域（５３２ｎｍ付近）で血管を強く弛緩させるとしている。【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１８７１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のような短波長域を使用した光線療法機器は十分な効果が期待されるが、短波長であるがゆえに光の組織深達性が良くないという問題を抱えている。それゆえ、皮膚深部にある病巣に皮膚上から十分な光を到達させるには、比較的高い出力のエネルギーを照射する必要があり、直接照射すれば径数ｍｍ〜数１０ｍｍの皮膚表層部を損傷させてしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係る光照射装置は、プローブ先端の出射部から血管拡張効果を有する波長を含む光を出射する光照射装置であって、光の出力密度が１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のような本発明に係る光照射装置によれば、皮膚深部に所定波長の光を到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の光照射装置を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の光照射装置の下面図である。
【図３】第２の実施形態の光照射装置を示す模式図である。
【図４】血流測定装置の測定結果を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る光照射装置を図面に基づいて詳細に説明する。【００１４】
図１は第１の実施形態の光照射装置を模式的に示す正面図であり、図２はその下面図である。図１および図２に示すように、第１の実施形態の光照射装置１は、皮膚にレーザー光を照射するレーザー照射装置として構成されている。このレーザー照射装置１のプローブ３は中空円柱状を呈しており、該プローブ３内の上端部にはレーザー素子２が配設されている。また、プローブ３の下部には、平滑な皮膚接触面４が形成されている。【００１５】
皮膚接触面４には、レーザー光を出射する出射部１０が配設されている。出射部１０は、皮膚接触面４に隆起した半球状の突起部１１の中心部に開口している。この突起部の高さは、皮膚接触面４から皮膚表面までの距離を規定し、たとえば、１〜５ｍｍに設定されている。【００１６】
出射部１０は単一であっても構わないが、本実施形態では複数設けられ、具体的には円形状の皮膚接触面４の中心部（１０ａ）と、その周囲に円周方向に等間隔で４箇所（１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）とに配設されている。プローブ３の皮膚接触面４に出射部１０を複数配設する場合には、出射部同士の間隔は４〜１０ｍｍの範囲に設定され、６〜８ｍｍの間隔であることが好ましい。また、各出射部１０の単一出力は１０ｍＷ以下に設定されている。【００１７】
各出射部１０には上記レーザー素子２からファイバー１２が接続され、各出射部１０から血管拡張効果を有する波長のレーザー光が出射するようになっている。この血管拡張効果を有するレーザー光の波長は、４５０〜６５０ｎｍの範囲にある。レーザー光照射は持
続照射であるが、パルス照射であっても構わない。【００１８】
各ファイバー１２の径は０．５〜０．０２ｍｍφの範囲で設定され、０．２〜０．０５ｍｍφであることが好ましい。ファイバー１２の最小径を０．０２ｍｍφに設定したのは、径が細いと製造が困難だからである。通常、プラスチックファイバーでは０．１ｍｍが製造限界であり、ガラスファイバーでは０．０１ｍｍが製造限界であると思われる。他方、ファイバー１２の最大径を０．５ｍｍφに設定したのは、０．５ｍｍを超えると、出力密度が高い場合に熱作用によって痛みを発生する虞があるからである。逆に、ファイバー径が細い（０．２ｍｍ以下）と、たとえ４℃以上の熱刺激作用が生じても痛みが生じないか、生じても極めて少ないと考えられる。たとえば、インスリン自己注射用の３１Ｇ針（外径０．２５ｍｍ）は穿刺痛が少ないことで知られている。【００１９】
各出射部１０から出射するレーザー光の出力密度は、上述したように１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２に設定されている。後述するように、出力密度が１００ｍＷ／ｍｍ２未満であると血管拡張効果が弱く、また効果が照射部位に限定されてしまう。他方、出力密度が１５５０ｍＷ／ｍｍ２を超えると、熱作用が前面に出てきてしまい、痛みを発生する虞がある。すなわち、１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２の範囲に設定することで、照射部位だけでなく、その近傍（軸索反射を介して水平方向に広く）にまで有効な血管拡張効果が及ぶことになる。たとえば、ファイバー径が０．２ｍｍの場合には、照射面積が０．０３１４ｍｍ２で、後述の血管拡張効果がでる３ｍＷ照射で出力密度は９５．５４ｍＷ／ｍｍ２となる。また、ファイバー径が０．０５ｍｍの場合には、照射面積が０．００１９６ｍｍ２で、３ｍＷ照射で出力密度は１５３０ｍＷ／ｍｍ２となる。【００２０】
上記出射部１０の周辺には、皮膚に接触したときに作動するタッチセンサ２０が備えられ、該タッチセンサ２０の作動時にのみ出射部１０からレーザー光が出射されるようになっている。本実施形態では、隣接する出射部同士（１０ｂと１０ｅ、１０ｃと１０ｄ）の間に位置し、プローブ３の皮膚接触面４の径方向に並ぶように、２個のタッチセンサ２０が備えられている。たとえば、これら双方のタッチセンサ２０が皮膚に接触したときにのみ、出射部１０からレーザー光が出射されるようになっている。【００２１】
次に、図３は第２の実施形態の光照射装置を示す模式図である。図示するように、第２の実施形態の光照射装置３１は、皮膚にレーザー光を照射するレーザー照射装置として構成されており、第１の実施形態とは形式が異なっている。このレーザー照射装置３１のプローブ３３は円筒体状を呈しており、下半部分が順次縮径するように形成されている。【００２２】
プローブ３３の下端部には皮膚接触部３４が形成されており、この皮膚接触部３４にレーザー光を出射する出射部４０が開口されている。このプローブ３３内の中央部にはレーザー素子３２が収納され、発光部３５を出射部４０に臨ませている。また、出射部４０とレーザー素子３２との間には、出射部側に寄せて光学系５０が配置されている。本実施形態では、レーザー素子３２の発光部３５からレーザー光が平行に出射され、この平行光の光路の出射部側に光学系５０として凸レンズを配置することにより、レーザー光が皮膚表面付近で焦点Ｓを結ぶように設定されている。皮膚接触部３４からレーザー光の焦点Ｓまでの距離は、たとえば、１〜５ｍｍの範囲に設定され、本実施形態では３ｍｍに設定されている。【００２３】
出射部４０は、上記光学系を経て、血管拡張効果を有する波長のレーザー光を出射する。血管拡張効果を有するレーザー光の波長は４５０〜６５０ｎｍの範囲にあり、本実施形態では６５０ｎｍの赤色光である。また、出射部４０の出力は１〜１０ｍＷの範囲に設定されるが、本実施形態では１ｍＷに設定されている。さらに、レーザー光の出力密度は、上記の理由から１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２に設定されている。レーザー光照射は持続照射であるが、パルス照射であっても構わない。【００２４】
次に、第１及び第２の実施形態の光照射装置１、３１の作用を実験方法及び実験結果に基づいて説明する。【００２５】
まず、レーザー光の照射部位における血流増加作用の実験について説明する。【００２６】
実験動物にはラットを用いた。ペントバルビタールでラットを麻酔した後、ラットの耳介部の先端内側に血流測定装置（アドバンスレーザーフローメーター  ＡＬＦ２１Ｒ（株式会社アドバンス製）のプローブ（センサ部の径は０．８ｍｍ）を密着させた。【００２７】
耳介部の外側から、５３２ｎｍの波長のレーザー照射装置（ＫＴＧ  ＬＡＳＥＲＰＲＯＤＵＣＴ；（株）高知豊中技研社製）に接続したプローブ（外径０．２ｍｍのステンレス鋼製パイプで内側に直径０．１２５ｍｍのプラスチックファイバーを内装）の先端照射口が耳介部先端内側のプローブの真上に位置するように耳介部を挟み込んだ。【００２８】
プローブは外径０．２ｍｍのステンレス鋼製パイプで内側に直径０．１２５ｍｍのプラスチックファイバーを内装したものと、外径２ｍｍのステンレス鋼パイプで内側に直径０．６ｍｍのプラスチックファイバーを内装したものを用意した。照射されるレーザー光はＬＡＳＥＲＭＡＴＥ−Ｑ（ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製）を用いて実験直前に出力測定を行った。【００２９】
耳介部の血流量の値は上記血流測定装置を用いて測定し、データはマルチレコーダ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製；ＮＲ５００）を介してパーソナルコンピューターに取り込んだ。【００３０】
レーザー光照射の出力は１ｍＷ〜１０ｍＷとし、５分間照射した。照射直前の血流量と照射中及び照射後の最高血流量をデータから読み取り、各々の平均値を算出し、血流量の増加率（照射後の最高血流量／照射直前の血流量；平均値±ＳＤ）を算出した。ただし、照射後も血流量が増加していく例も見られたため、照射後から１０分以内における最高血流量を読み取って最大作用とした。【００３１】
温度は、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部内側に密着させ、同様にレーザー光を照射し、連続的に温度を記録した。その結果を下記表１に示す。【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、直径０．１２５ｍｍのファイバー先端からラットの耳介部表面に照射したレーザー光は、照射部位の皮膚血流を出力依存的に増加させた。３ｍＷ（出力密度２５０ｍＷ／ｍｍ２）で３４％の増加を示した。このとき、照射部の皮膚温度を測定したが、照射中約４℃の上昇が観察された。【００３４】
一方、直径０．６ｍｍのファイバー先端から照射したレーザー光は、３ｍＷでも皮膚血流には影響を及ぼさず、１０ｍＷの出力で４６％の増加を示した。このとき、皮膚温度は約２℃上昇した。【００３５】
皮膚温度の上昇で皮膚血流が増加することは知られているが、２〜４℃程度の上昇では血流の増加は僅かである。したがって、今回のレーザー光照射による血流増加作用は主として短波長の光による直接的な血管拡張作用によるものと思われる。ちなみに、いずれの条件でのラットも耳介部皮膚は肉眼的に何の影響も認められなかった。【００３６】
次に、レーザー光の照射部位から離れたところの血流量増加作用の実験について説明する。【００３７】
レーザー光照射するためのプローブを血流測定装置のプローブのセンサ部中心の真上から１ｍｍずつ耳介部の基部に向けて移動させながら測定した。その測定結果を図４に示す（各点のＮ数は５）。【００３８】
図４に示すように、０．１２５ｍｍのレーザー光照射用のファイバーを内装したプローブを用いたとき、プローブを１ｍｍ移動させただけで血流増加率は半分に減弱した。しかし、さらに耳介部の先端に向けて移動させると徐々に血流増加率は増加し、４ｍｍのところで４５％増加になった。さらに移動距離を伸ばしても、増加率は増大せずに逆に減弱していった。【００３９】
一方、０．６ｍｍのファイバーを内装したプローブでは、照射部位のみの血流が増加するだけで、４ｍｍ移動させてしまうと血流の増加は全く認められなかった。【００４０】
今回の実験から、径０．１２５ｍｍの極細のファイバー先端から照射した５３２ｎｍレーザー光は、径０．６ｍｍのファイバーから照射するものと異なり、低出力で広範囲の皮膚血流を増加することが分かった。照射部位から４ｍｍ離れたところにピークをもつ血流増加作用は、径０．６ｍｍのファイバーでは認められないことから光による直接作用とは考え難い。おそらく、皮膚内の神経を刺激したことによる間接作用によると思われる。【００４１】
一般的に、皮膚に強い鍼灸刺激（太い鍼で深く穿刺したり、艾を直接皮膚上で燃焼させる施術をしたりする）を与えると、刺激部位を中心とした皮膚に三重反応が現れる。一つ目は刺激部位局所の血管拡張による発赤、二つ目は発赤を中心とした膨疹、三つ目は直径数ｍｍの一過性（可逆的で短時間に元に戻る）の紅潮（フレアー）である。このうち、最初の発赤と膨疹は局所に産生された化学物質によって惹き起こされた炎症反応であり、フレアーはある種の侵害受容器（機械刺激、熱刺激、化学物質に反応するポリモーダル受容器）が興奮したとき、神経を伝導する興奮が逆行して受容器に至り（軸索反射）、受容器から放出された化学物質（サブスタンスＰ、カルシトニン遺伝子関連ペプチド）が局所の血管の拡張をもたらしたものと考えられている。【００４２】
今回の実験で使用した径０．１２５ｍｍのファイバーから出射するレーザー光の出力密度は従来の低反応レベルレーザーに比べて高いものであったが、総出力は小さく（３ｍＷ）、またレーザー光の光径も皮膚接触面では、鍼灸で使う鍼の一番細いもの（一番鍼；径０．１６ｍｍ）より細い。発赤や膨疹などの炎症反応を示す反応は観察されなかった。肉眼的にフレアーに相当するものも観察されなかったが、皮膚血流が一過性に４５％増加したことから、皮膚内部ではこの可逆的なフレアーに相当するものが発生した可能性が高い。おそらく、０．１２５ｍｍのファイバーから出射したレーザー光は、皮膚局所に弱い温熱刺激を生じさせ、それがポリモーダル受容器を興奮させ、軸索反射を介して、光照射部位とは離れた皮膚内の血管を拡張させたものと思われる。すなわち、極細の５３２ｎｍのレーザー光は、照射部位では直接血管を拡張し、その周囲では軸索反射による間接的な血管拡張をもたらすものと考えられる。【００４３】
以上説明したように第１及び第２の実施形態の光照射装置１、３１によれば、プローブ先端の出射部１０、４０から血管拡張効果を有する波長のレーザー光を出射し、その出力密度が１００〜１５５０ｍＷ／ｍｍ２であるので、病巣部である皮膚深部に血管拡張作用の高い波長の光を低出力エネルギーで照射することができる。すなわち、光効果として、術後あるいは外傷後創部痛、外傷後痛、潰瘍、褥創などの痛みや創傷治癒の促進、および
動脈硬化性血管閉塞症、糖尿病性循環不全、レイノー病、バージャー病、あるいは冷え症など循環不全を伴う幅広い疾患に有用である。【００４４】
また、極細のレーザー光を用いるので、鍼灸針の代用にもなり、ツボ刺激が行えるようになる。【００４５】
さらに、皮膚血管を拡張するので皮膚からの薬物吸収性を促進する効果もあり、塗り薬や貼付剤を使う場合、本装置を併用すれば即効性が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る光照射装置は、広く光線療法機器として適用できる。例えば、血管拡張作用の高い波長の光を病巣部である皮膚深部に低出力エネルギーで照射することができ、痛みや創傷治癒の促進、および循環不全を伴う幅広い疾患に有用である。また鍼灸針の代用にもなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2007046346.tif 000009
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