(57)【要約】【課題】  紫外線治療用光源ユニットの内部空間の制約を受けることなく、エキシマランプの内側管と外側管の位置関係を変え、反射鏡とエキシマランプの位置関係を特定の関係にすることにより、患部に均一に紫外線が照射される紫外線治療用光源ユニットを提供することにある。【解決手段】  本発明の紫外線治療用光源ユニットは、内側管１と外側管２との間の空間５が放電空間となるエキシマランプ１０と、このエキシマランプ１０を取り囲むように反射鏡１０１が配置された紫外線治療用光源ユニットにおいて、放電空間５には、放電用ガスとしてキセノンと塩素が封入されており、エキシマランプは内側管１が外側管２に対して偏心しており、エキシマランプは、内側管１と外側管２との間の放電ギャップが長い方が反射鏡１０１の反射面Ｊ側に位置し、放電ギャップが短い方が反射鏡１０１の開口Ｋ側に位置していることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側管と外側管との間の空間が放電空間となるエキシマランプと、このエキシマランプを取り囲むように反射鏡が配置された紫外線治療用光源ユニットにおいて、
前記放電空間には、放電用ガスとしてキセノンと塩素が封入されており、
前記エキシマランプは前記内側管が前記外側管に対して偏心しており、
前記エキシマランプは、前記内側管と前記外側管との間の放電ギャップが長い方が前記反射鏡の反射面側に位置し、前記内側管と前記外側管との間の放電ギャップが短い方が前記反射鏡の開口側に位置していることを特徴とする紫外線治療用光源ユニット。
【請求項２】
前記放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が１Ｗ以上であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線治療用光源ユニット。
【請求項３】
前記内側管と前記外側管が最も離れた位置の最大放電ギャップをＧ１、前記内側管と前記外側管が最も近づいた位置の最小放電ギャップをＧ２、とするとき、
１．５×Ｇ２≦Ｇ１≦４×Ｇ２であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線治療用光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾癬治療などに代表されるように、皮膚に紫外線を照射して治療する紫外線治療用光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、乾癬治療などに代表されるように皮膚に紫外線を照射して治療する紫外線治療装置が知られている。
このような紫外線治療装置は、光源として、３０８ｎｍの紫外線を放射するエキシマランプが利用されており、エキシマランプから放射される紫外線を反射鏡で反射して、効率よく患部に紫外線を照射するものである。
このような技術は、米国特許公開公報のＵＳ２００４／０２４９３６９Ａ１に記載されている。
【０００３】
図４を用いて、紫外線治療装置を説明する。
１００は３０８ｎｍの紫外線を放射するエキシマランプで、エキシマランプ１００を取り囲むように反射鏡１０１が設けられており、エキシマランプ１００と反射鏡１０１によって紫外線治療用光源ユニットを構成している。
紫外線治療用光源ユニットは、可動支持部１０２の先端に取り付けられており、可動支持部１０２の他端は台座１０３から伸びる支柱１０４に取り付けられている。
【０００４】
１０５は電源部であり、台座１０３上に設置されており、電源部１０５の内部には商用周波数を高周波に変換する周波数コンバータと昇圧トランスからなる電源１０６が配置されている。
１０７は電源１０６からエキシマランプ１００への電力を供給する給電線であり、この給電線１０７は、内部にエキシマランプ１００へ給電するための高圧側給電線と低圧側給電線の２本の給電線が絶縁性の被覆部材で１本の給電線にまとめられている。
【０００５】
図５は、エキシマランプの説明図であり、図５（ａ）はエキシマランプの管軸方向の断面図、図５（ｂ）は管軸と直交する方向の断面図である。
エキシマランプ１００は石英ガラス製の内側管１と外側管２を同軸Ｘに配置した中空円筒状の２重管構造物である。
内側管１、外側管２はエキシマ放電の誘電体と光取り出し窓部材を兼ねるものであり、内側管１の内面には断面Ｃの字状の金属製の電極３と、外側管２の外面に光を透過する金属網からなる電極４が設けられている。放電空間５には、放電用ガスとしてキセノンと塩素が充填されている。
そして、それぞれの電極３，４に給電線１０７が接続されており、給電線１０７が電源１０６に繋がっている。
このようなエキシマランプ１００は、内側管１と外側管２との間の放電ギャップＧがエキシマランプの管軸Ｘ周りで一定であり、電極３，４に高周波高電圧を印加することにより、放電空間５内にエキシマ分子が生成され、放電空間５全体から略均一にエキシマ光である紫外線が放射されるものである。
【０００６】
図６は、紫外線治療装置に用いられる従来の紫外線治療用光源ユニットの断面説明図である。なお、図６では、エキシマランプと反射鏡のみ示すものである。
反射鏡１０１は、エキシマランプ１００を取り囲むように配置されておれ、反射鏡１０１は、紫外線を良好に反射するためにアルミニウム製の金属板を所定の形状に折り曲げ加工されたものである。
そして、反射鏡１０１の開口Ｋからエキシマランプ１００から直接放射された紫外線と反射鏡１０１で反射した紫外線が放射されるものである。
【０００７】
図７は、図６に示す従来の紫外線治療用光源ユニットから放射される紫外線を反射鏡の開口前方２５ｍｍの位置で測定したデータであり、横軸はエキシマランプの管軸と直交する方向の位置を示すものであり、横軸０ｍｍはエキシマランプの中心点であり、縦軸は３０８ｎｍの紫外線の最大照度を１とした相対照度を示すものである。
【０００８】
図７に示すように、従来の紫外線治療用光源ユニットでは、エキシマランプの直下が紫外線の照度が最も高く、エキシマランプの管軸から直交する方向に離れるにしたがって紫外線照度が低下するものである。
図７では、エキシマランプの中心から±６０ｍｍ離れた位置では、相対紫外線照度が約０．７となり、紫外線が照射される照射面では、紫外線が均一に照射されていないことがわかる。
【特許文献１】ＵＳ２００４／０２４９３６９Ａ１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の紫外線治療用光源ユニットでは、乾癬治療などに代表されるように、皮膚に紫外線を照射して治療する場合に、患部に均一に紫外線が照射されないものであり、紫外線が強力に照射される部分では紫外線によって皮膚が炎症を起こすことがあり、反対にエキシマランプの直下の紫外線照度を落とすために、エキシマランプへの入力電力を抑えると、エキシマランプの直下以外の領域での紫外線照度が弱くなりすぎて、広い範囲の患部を治療することができなかった。
【００１０】
一方、反射鏡の形状を工夫して、患部に照射される紫外線照度を均一にすることも考えられるが、反射鏡を収納する紫外線治療用光源ユニットの内部空間の制約があり、反射鏡の形状を複雑にすることができない場合があった。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、紫外線治療用光源ユニットの内部空間の制約を受けることなく、エキシマランプの内側管と外側管の位置関係を変え、しかも、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力を規定することにより、患部に均一に紫外線が照射される紫外線治療用光源ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の紫外線治療用光源ユニットは、内側管と外側管との間の空間が放電空間となるエキシマランプと、このエキシマランプを取り囲むように反射鏡が配置された紫外線治療用光源ユニットにおいて、前記放電空間には、放電用ガスとしてキセノンと塩素が封入されており、前記エキシマランプは前記内側管が前記外側管に対して偏心しており、前記エキシマランプは、前記内側管と前記外側管との間の放電ギャップが長い方が前記反射鏡の反射面側に位置し、前記内側管と前記外側管との間の放電ギャップが短い方が前記反射鏡の開口側に位置していることを特徴とする。
さらに、前記放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が１Ｗ以上であることを特徴とする。
さらにまた、内側管と外側管が最も離れた位置の最大放電ギャップをＧ１、前記内側管と前記外側管が最も近づいた位置の最小放電ギャップをＧ２、とするとき、１．５×Ｇ２≦Ｇ１≦４×Ｇ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の紫外線治療用光源ユニットによれば、紫外線治療用光源ユニット内の反射鏡とエキシマランプとの関係において、エキシマランプは内側管が外側管に対して偏心した構造であって、さらに、内側管と外側管との間の放電ギャップが長い方が反射鏡の反射面側に位置し、内側管と外側管との間の放電ギャップが短い方が反射鏡の開口側に位置する構造であるので、紫外線治療用光源ユニットの内部空間の制約をなんら受けることがなく、極めて簡単な構造で、患部に均一に紫外線を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の紫外線治療用光源ユニットを説明する。
なお、本発明の紫外線治療用光源ユニットを用いた紫外線治療装置の全体構造は、図４で示すものと同様であり、紫外線治療用光源ユニットのみ説明する。
【００１５】
図１は、本発明の紫外線治療用光源ユニットに用いられるエキシマランプの説明図であり、図１（ａ）はエキシマランプの管軸方向の断面図、図１（ｂ）は管軸と直交する方向の断面図である。
エキシマランプ１０は全長１８０ｍｍであり、石英ガラス製の内側管１は外径１６ｍｍ、内径１４ｍｍであり、石英ガラス製の外側管２は外径２６ｍｍ、内径２４ｍｍであり、エキシマランプ１０の管軸Ｘとなる外側管２の管軸Ｘに対して、内側管１が偏心した状態になった中空円筒状の２重管構造物である。
内側管１、外側管２はエキシマ放電の誘電体と光取り出し窓部材を兼ねるものであり、内側管１の内面には断面Ｃの字状のアルミニウム製の電極３と、外側管２の外面に光を透過する金属網からなる電極４が設けられている。放電空間５には、放電用ガスとしてキセノンが２０ｋＰａと塩素が１０Ｐａ充填されている。
そして、それぞれの電極３，４に給電線１０７が接続されており、給電線１０７が電源１０６に繋がっている。
【００１６】
このようなエキシマランプ１０は、内側管１が外側管２に対して偏心しているので、エキシマランプの管軸Ｘ周りで、内側管１と外側管２との間の放電ギャップが変化するものである。
最も内側管１と外側管２が離れた位置では最大放電ギャップＧ１が６ｍｍ、最も内側管１と外側管２が近づいた位置では最小放電ギャップＧ２が２ｍｍである。
【００１７】
そして、エキシマランプ１０は、電極３，４に高周波高電圧を印加することにより、放電空間５内にエキシマ分子が生成され、放電空間５からエキシマ光である３０８ｎｍの紫外線が放射されるものである。
【００１８】
図５に示すエキシマランプでは、外側管２の管軸Ｘと内側管１の管軸が同軸状になっており、放電ギャップＧは管軸Ｘ周りで一定であり、このようなエキシマランプでは電極３，４に高周波高電圧を印加すると、放電空間５全体から略均一に紫外線が照射される。
しかしながら、本願発明の紫外線治療用光源ユニットに用いられるエキシマランプは、図１に示すように、エキシマランプ１０の管軸Ｘとなる外側管２の管軸Ｘに対して、内側管１が偏心した状態になっている構造では、放電空間５全体から均一に紫外線が照射されないものであり、放電ギャップによって形成される放電空間５の体積と入力電力との関係において、紫外線出力が大きな放電空間と、紫外線出力が小さな放電空間が存在するものである。
【００１９】
図８は、図１におけるエキシマランプから放射される３０８ｎｍの紫外線の光出力と、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力との関係を調べた実験データである。
図８中、実線で示すグラフＡは図１（ｂ）において中心線Ｙより上方側の放電ギャップが長い長ギャップ側から放射される光出力データであり、破線で示すグラフＢは図１（ｂ）において中心線Ｙより下方側の放電ギャップが短い短ギャップ側から放射される光出力データである。
なお、この実験における光出力とは３０８nmの紫外線放射強度のことを言うものである。
【００２０】
０．５Ｗ／ｃｍ３以下の低いランプ入力では、短ギャップ側の放電空間部分のみで放電が生成される。これは放電ギャップが短く、放電維持に必要な電力（電圧）が少なくて済む領域にだけ放電が発生し光が放射される。
ランプ入力の増加にともない、グラフＢに示すように短ギャップ側の放電空間では生成された放電は高密度になり、光出力は単調増加する特性を示している。
そして、ランプ入力が増加するにつれて、放電は長ギャップ側の放電空間にも広がる。すなわち放電維持に必要な電力（電圧）に見合った放電ギャップの長いところにも放電が生成される。
具体的には、グラフＡに示すようにランプ入力が、０．５Ｗ／ｃｍ３以上になると、放電生成領域が長ギャップ側へと広がり、長ギャップ側の光出力は増加し始める。
【００２１】
放電が高密度に生成されると、長ギャップ側では、短ギャップ側とは異なり放電体積が大きいため光出力の増加率は大きくなり、ランプ入力が１Ｗ／ｃｍ３を超えると、長ギャップ側の方が短ギャップ側と比較して光出力が大きくなる。
図１のエキシマランプでは、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が２Ｗであり、最大放電ギャップＧ１となる放電空間の方が、最小放電ギャップＧ２となる放電空間に比べ、紫外線放射強度が大きくなるものである。
【００２２】
このように、エキシマランプは、内側管１が外側管２に対して偏心しており、放電ギャップが長い部分では放電空間５内に生成される放電体積が増え、さらに、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が１Ｗ以上であるので、放電ギャップが長い部分から放射される紫外線の放射強度が、放電ギャップが短い部分から放射される紫外線の放射強度に比べ大きくなる。その結果、管軸Ｘに対する紫外線放射強度分布に強弱をつけることが可能になる。
【００２３】
次に、最大放電ギャップＧ１と最小放電ギャップＧ２の差で示す偏心度合いについて検討した。
この実験では、図１に示すエキシマランプを用いたものであり、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が２Ｗであり、最大放電ギャップＧ１と最小放電ギャップＧ２の値を変えて、図１（ｂ）において中心線Ｙより上方側の長ギャップ側から放射される光出力と、図１（ｂ）において中心線Ｙより下方側の短ギャップ側から放射される光出力を比較したものである。
なお、この実験においても光出力とは３０８nmの紫外線放射強度のことを言うものである。
この実験では、長ギャップ側の光出力を１とした時の短ギャップ側の光出力を相対値で示すものであり、結果を下記の表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１の実験結果より、最大放電ギャップＧ１と最小放電ギャップＧ２の偏心度合いが、Ｇ１＝１．３×Ｇ２であると、偏心度合いが小さく、エキシマランプの管軸周りにおいて、紫外線放射強度に十分な強弱をつけることができないものである。
一方、Ｇ１＝４．２×Ｇ２であると、偏心度合いが大きすぎて、短ギャップ側の紫外線放射強度が小さくなり過ぎてしまう問題がある。
この結果から、最大放電ギャップＧ１と最小放電ギャップＧ２の差が、１．５×Ｇ２≦Ｇ１≦４×Ｇ２の範囲であれば、管軸Ｘ周りにおける紫外線放射強度が最適な強弱分布をもった状態となる。
【００２６】
図２は、紫外線治療装置に用いられる本発明の紫外線治療用光源ユニットの断面説明図である。なお、図２では、エキシマランプと反射鏡のみ示すものである。
反射鏡１０１は、エキシマランプ１０を取り囲むように配置されておれ、反射鏡１０１は、紫外線を良好に反射するためにアルミニウム製の金属板を所定の形状に折り曲げ加工されたものである。
そして、エキシマランプ１０と反射鏡１０１の位置関係は、内側管１と外側管２との間の放電ギャップにおいて、最大放電ギャップＧ１となる放電ギャップが長い方が反射鏡１０１の反射面Ｊ側に位置し、最小放電ギャップＧ２となる放電ギャップが短い方が反射鏡１０１の開口Ｋ側に位置する構造になっている。
また、放電空間とランプ入力電力との関係において、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力が１Ｗ以上の２Ｗとなっている。
つまり、エキシマランプ１０は、反射鏡１０１の開口Ｋ側の紫外線出力は弱く、反対側の反射鏡１０１の反射面Ｊ側の紫外線出力が強い構造になっている。
【００２７】
図３は、図２に示す本発明の紫外線治療用光源ユニットから放射される紫外線を反射鏡の開口前方２５ｍｍの位置で測定したデータであり、横軸はエキシマランプの管軸と直交する方向の位置を示すものであり、横軸０ｍｍはエキシマランプの中心点であり、縦軸は３０８ｎｍの紫外線の最大照度を１とした相対照度を示すものである。
【００２８】
図３に示すように、本発明の紫外線治療用光源ユニットでは、エキシマランプの直下の紫外線出力が弱く、エキシマランプからは反射鏡の反射面方向に紫外線が放射され、反射鏡の反射面で紫外線が反射されて開口より放射されるので、照射面では紫外線照度にムラがなくなり、エキシマランプの中心から±６０ｍｍ離れた位置であっても相対紫外線照度が約０．８以上となり、照射面に均一に紫外線が照射されるものである。
【００２９】
つまり、乾癬治療などに代表されるように、皮膚に紫外線を照射して治療する場合に、患部に均一に紫外線が照射され、最適な状態で患部を治療することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の紫外線治療用光源ユニットに用いられるエキシマランプの説明図である。
【図２】本発明の紫外線治療用光源ユニットの断面説明図である。
【図３】本発明の紫外線治療用光源ユニットから放射される紫外線の照射面での照度を示すデータである。
【図４】紫外線治療装置の説明図である。
【図５】従来の紫外線治療用光源ユニットに用いられるエキシマランプの説明図である。
【図６】従来の紫外線治療用光源ユニットの断面説明図である。
【図７】従来の紫外線治療用光源ユニットから放射される紫外線の照射面での照度を示すデータである。
【図８】図１におけるエキシマランプから放射される３０８ｎｍの紫外線の光出力と、放電空間１ｃｍ３あたりに入力されるランプ電力との関係を調べた実験データである。
【符号の説明】
【００３１】
１０    エキシマランプ
１      内側管
２      外側管
３      電極
４      電極
５      放電空間
１０１  反射鏡
Ｊ      反射鏡の反射面
Ｋ      反射鏡の開口
【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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