光治療用複合光源装置
【課題】複数の光源を組み合わせて、光量の増加、光のスペクトル拡張、照明スペクトルの均一性増加、有害なスペクトル成分の抑制という特性を有する光治療用複合光源装置を提供する。
【解決手段】光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長光源と、長波長光源と、特定の選択された波長範囲の光のみが入射されるように光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと、光を伝達する光ガイドとを含み、前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする、光治療用複合光源装置。
【解決手段】光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長光源と、長波長光源と、特定の選択された波長範囲の光のみが入射されるように光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと、光を伝達する光ガイドとを含み、前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする、光治療用複合光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光治療用複合光源装置に関し、更に詳しくは、ニキビを始めとする身体の皮膚疾患及び悪性腫瘍などの光治療の効率性を高めるために、複合光源を使用して光線治療に適合した波長及び光出力を光ガイドを通して治療部位に提供する光線治療のための複合光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日ニキビ、シミ、黒ジミ、あざ、傷跡及びしわ、悪性腫瘍などの各種皮膚疾患の治療に光線を利用した治療術が広く知られている。
【０００３】
このような医療目的の光治療に使用される光治療装置（ｐｈｏｔｏｔｈｅｒａｐｙ ｄｅｖｉｃｅ）は一般的に治療光源と前記治療光源から発生する光線を患者の治療部位に伝達する、光繊維を用いた光ケーブルとで構成される。
【０００４】
ここで、光源としてはハロゲン、キセノン、メタルハライド、水銀などの多様な形態のランプが使用され、このようなランプを基盤とした光繊維光源装置が開発されたところがある（特許文献１）。
【０００５】
また、ＬＥＤアレイなどが使用され（特許文献２）、コヒーレントなレーザー光源なども使用される（特許文献３）。
【０００６】
しかしながら、従来の光線力学治療を遂行するために開発されたＬｕｍａｃａｒｅ社の光源は構成部としてハロゲンランプのみを持っている。
【０００７】
このようなハロゲンランプの単一光源使用は、治療において短波長（〜４００ｎｍ）領域のスペクトル光が必須である場合、許容可能な十分な光の強度を提供することができないため、単一ランプを使用する場合、診断及び治療のための多様な要求を満足させる最適の条件を備えることが難しい。
【０００８】
このような光源の選択は特殊な医療目的の手段及び技術的、経済的な面を考慮した装備の製作要求などにより選択されるが、特に複合作業が必要な場合、単一ランプの使用は一般的に最適の方法を提供することはできなかった。この場合、装備開発者は特殊な機能のランプに依存したり、同時に複数のランプを使用して短所を補完した。
【０００９】
単一光源による光エネルギーの出力または波長を補強するために、使用者が複数の光源を必要に応じて使用することができるようにする様々な方法が知られている。
【００１０】
例えば、光源の交換方法では、光ガイドケーブルと光源との間の距離が変化することなく、光源を回転方式を用いて適合させ、この光源を光伝導ケーブルの末端面に同軸で配列したり、またはモータを使用して光源を縦軸方向に移動させて交換することができる（特許文献４）。
【００１１】
また、ランプは固定し、移動可能な折りたたみ式ミラーにより照射光が順に光ガイドの入力面に入射されるようにすることができる。
【００１２】
しかしながら、このような従来の照明方式は（ａ）移動される光源またはミラーにより装置が複雑であり、（ｂ）複数の光源から放出する光を同時に活用することが不可能である。
【特許文献１】米国特許第６，４６１，８６６号
【特許文献２】米国特許第５，６３４，７１１号
【特許文献３】米国特許第７，０１６，７１８号
【特許文献４】米国特許第６，４９４，８９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、複数の光源を組み合わせて、光量の増加、光のスペクトル拡張、照明スペクトルの均一性増加、有害なスペクトル成分の抑制という特性を有する光治療用複合光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、光治療のために光を照射する光源と、前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると、治療部位に提供するように入力された光を伝達する光ガイドを含む光治療用光源装置において、光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長スペクトル領域の主たる放出光を有する短波長光源と；長波長スペクトル領域の主たる放出光を有する長波長光源と；前記光源の中から選択された光源の光または前記光源の選択された波長範囲の光のみが入射されるように、光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと；前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると光を伝達する光ガイドを含み、前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ミラーは、長波長光源から照射される光は反射させ、短波長光源から照射される光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記長波長光源が光ガイドの側面に配置され、前記側面に配置された長波長光源の光が前記ミラーにより反射された後、光ガイドの入射面に入射されるように前記ミラーが光ガイドの入射面前方から傾斜方向に配置されることを特徴とする。
【００１７】
更に、前記ミラーは、５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記ダイクロイックミラーはダイクロイックミラーの表面とダイクロイックミラーに入射される光線との間の角度が４５°以下となるように配置されることを特徴とする。
【００１９】
更に、前記ミラーは、短波長光源から照射された光が光ガイドに入射される入射の範囲から完全に逸脱されるように配置され、前記短波長光源の光がミラーを経ることなく直接光ガイドの入射面に入射されるようにすることを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記ミラーは長波長光源の光を１００％反射させるミラーであることを特徴とする。
【００２１】
更に、前記光源はランプ、ＬＥＤ、レーザー光源の中から選択されるいずれか一つであることを特徴とする。
【００２２】
更に、前記短波長光源は水銀ランプであることを特徴とする。
【００２３】
また、前記長波長光源はハロゲンランプであることを特徴とする。
【００２４】
また、前記光ガイドは液相光ガイドであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光治療用複合光源装置によると、複数の光源を組み合わせ、可視光の波長範囲で均一な光出力を提供することができ、使用者が必要な波長を選択して光出力を提供することができ、光量の増加及び光源の光を最大限活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照にし、本発明に係る光治療用複合光源装置について説明する。
【００２７】
本発明は光線治療のための複合光源装置に関し、特にニキビを始めとする身体の皮膚疾患及び悪性腫瘍などの光治療の効率性を高めるために、複合光源を使用して光線治療に適合した波長及び光出力を光ガイドを通して治療部位に提供する光線治療のための複合光源装置に関する。
【００２８】
本発明では目的達成のために、非コヒーレントな光源またはコヒーレントな光源を複数使用する複合光源装置を開示する。
【００２９】
本発明の複合光源装置では複数の光源から放出される光線が光ガイド内に入射される時、必要な波長範囲内で各光源の特定波長範囲で不足した光エネルギー出力が別の光源により補強されるように構成される。
【００３０】
本発明の技術的構成について説明するに先立ち、参考として複合光源装置で考慮しなければならない事項について先ず説明する。
【００３１】
目的達成のための複合光源装置を構成するためには、複数の光源から放出される全ての光線が光ガイドに入射されるようにしなければならず、集光方法としては、光ガイドの受容角が各光源の最大入射角以上で、光ガイドの入射口径（コア）の直径が光源の光線スポットの直径より大きくなるように光源の入射角と位置を調整しなければならない。
【００３２】
図１は典型的な光ガイドの光源装置を表す図面であり、図面符号Ｌは照明光源（ランプ）を表し、Ｃは反射鏡またはレンズを、ＬＧは光ガイド（液相またはガラス）を表す。
【００３３】
図示されるように、光ガイドＬＧにランプ照明光線を照射する方法としては、ランプＬにより発光される光線部分が光ガイドＬＧの中心に位置した光軸を中心として、光ガイドの入射面に焦点距離（最適の作業距離）が位置されるように光を照射する方法が最も知られている。
【００３４】
この時、ランプの集光角をＵＬとし、光ガイド受容角をＵＬＧとするとき、ＵＬ≦ＵＬＧである場合、光エネルギーの損失はなくなる。
【００３５】
そして、光源として使用されるランプの場合、焦点距離によって光ガイドに伝達される光量の差は相当な差である。
【００３６】
一例として、ランプの反射鏡を有するＥＫＥハロゲンランプ（ウシオ電機）から光ガイド（直径８ｍｍ）までの距離変化による光出力の相対的変化を図２に表した。
【００３７】
これは光ガイドの出力面（光が通過して出てくる光ガイドの末端面）での光出力の相対的変化を表す。
【００３８】
図２から分かるように、光源から放出される光出力はランプと光ガイドとの間の距離に依存するが、最大光出力は３７〜３８ｍｍの作業距離で獲得され、作業距離が４８ｍｍまで移動されると、光出力は１／１．３に減少（約２３％減少）する。
【００３９】
従って、各ランプの作業距離によって光ガイドに伝達される光量に差が生じるため、複数の光源を使用する光ガイド光源の場合、複数のランプを最適の作業距離に配置することが重要である。
【００４０】
しかしながら、各ランプのサイズにより各々満足のいく位置に光源を配列することが、図３と図４に表されるように難しい。
【００４１】
図３は光ガイドＬＧとの最適作業距離に合わせるための２つのランプＬ１，Ｌ２の配置を表すものであり、２つのランプＬ１、Ｌ２のサイズにより、相互間干渉が発生してランプの最適作業距離を合せることが難しい。
【００４２】
数センチメーターの最適作業距離の位置に光源を配置するには光源自体のケース及び支持台により制約が伴い、従って光ガイドに入射される光源の最大入射角は光ガイドの受容角以下でなければならない。
【００４３】
図３において、各ランプの反射鏡Ｃ１，Ｃ２のサイズにより、最適作業距離を合せるために２つのランプＬ１，Ｌ２を互いにこれ以上接近させることができず、結果的に光ガイドＬＧの入射面（入力面）（ランプの光が入射される光ガイドの末端面）の中心部の光軸に対して、各ランプＬ１，Ｌ２の光軸がより大きい傾斜角を有することによって、図４に表されるように、各ランプＬ１，Ｌ２の入射角が光ガイドの受容角を越える部分が発生し、２つの光源のうち受容角を越える部分に該当する光が光ガイド内で全反射が行われず損失されることで、光ガイドを通して出力することができない。
【００４４】
図４は２つのランプの入射角が光ガイドＬＧの受容角を越える部分を網模様に斜線を入れて表示し、前記斜線部分は光ガイドＬＧ内で全反射が行われず、損失されることで、光ガイドを通して出力することができない。
【００４５】
次に、光源の発光体のサイズによる光ガイドの最適作業距離での光線スポットの直径を考慮しなければならない。
【００４６】
図５は反射鏡を有するＥＫＥハロゲンランプから発光する光線の焦点面付近での光線を表す写真であり、ＥＫＥハロゲンランプの場合、発光体のサイズ（約５ｍｍ）によるＥＫＥランプの焦点距離付近での円錐形光線を表したものである。
【００４７】
ＥＫＥランプの場合は写真から分かるように、焦点面で前記発光体による光線スポットの直径は約８〜１０ｍｍである。
【００４８】
反面、水銀ランプの場合、その一例としてＯＳＲＡＭ社のＨＸＰランプは、発光体のサイズが約１ｍｍであり、発光体のサイズ以外にも光学システムの収差、回折などもまた考慮しなければならないため、焦点面での発光体による光線スポットの直径は１ｍｍ以上である。
【００４９】
結局、複数の光源から発光する光線の光量損失を最大限に抑えて光ガイドに入射させるためには、最適作業距離に光源を位置させた後、図６のように光ガイドＬＧの受容角内に光源Ｌ１〜Ｌ３の入射角が入るようにし、更に、光ガイドＬＧのコアＣＲの直径内に光線のスポットＳ１〜Ｓ３の直径ＤＬ１〜ＤＬ３が入るように光源の設計をしなければならない。
【００５０】
即ち、治療用光源装置において複数の光源を使用するためには、即ち治療用複合光源装置を構成するためには最適作業距離に光源を位置させる条件、光源の最大入射角が光ガイドの受容角以下である条件（図８でＵＬ＋ＵＲ≦ＵＬＧである条件）、光源から放出された光線のスポットが光ガイドのコア内に全て含むという条件を同時に満足させるように光源の配置及び設計をしなければならない。
【００５１】
図６は複数の光源Ｌ１〜Ｌ３から発生する光線を合せて光ガイドＬＧに入射させる光源設計方法を説明するための図面であり、（ａ）光ガイドＬＧの受容角ＵＬＧ内に光源Ｌ１〜Ｌ３の各光線入射角が全て含まれるように入射させる方法、（ｂ）各光源の焦点距離（または最適作業距離）に該当する距離に位置する光ガイドＬＧの入射面のコア直径ＤＬＧ内で、各光源の光線のスポット直径ＤＬ１〜ＤＬ３が逸脱しないように各光源の光線を入射させる方法を同時に適用しなければならない。
【００５２】
更に、最適作業距離において、上の２つの方法以外に（ｃ）光源から発光する光線の波長を合せる方法を図７のように考慮することができる。
【００５３】
図７は２つの光源Ｌ１，Ｌ２から放出した光線の波長を合せる方法を説明するための図面であり、２つの光源Ｌ１，Ｌ２から発光する光線の波長を合せる図７のような方法は、２つの光源の光スペクトルの特性が異なるほど更に効果的に使用される。
【００５４】
例えば、水銀ランプとハロゲンランプの組み合わせや、別の１つの光源がレーザーのような単色光であるときに効果的である。
【００５５】
しかし、この方法は定められた波長帯で２つの光源から発光する２つの光線を同時に利用することができない。
【００５６】
即ち、光源Ｌ１が水銀ランプであり、光源Ｌ２がハロゲンランプとする時、ダイクロイックミラーＤＭが５００ｎｍ以下の光を透過させ、５００ｎｍ以上の光を反射させる場合、５００ｎｍ以上で発光する水銀ランプＬ１の光線を使用することができなくなる。
【００５７】
光ガイドで出力される光量を増加させ、光スペクトル上で更に良い均一性を得るためには、複数の光源が発生させる光量を最大限損失がないように光ガイドで合せることが好ましい。
【００５８】
何故ならば、使用者が所望する出力光の波長及び光出力を光ガイドの入射面に設置された光学フィルターのみ容易に交換することで獲得することができるためである。
【００５９】
これを通して光線治療装備のために、好ましい広範囲の光スペクトルで均一に高出力の光の提供を受けることができる。
【００６０】
しかしながら、最適の作業距離を維持しながら前述した３種類の方法（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちいずれか１種類の方法のみを使用する場合は、所望する結果を得ることができない。
【００６１】
従って、前述した各方法の限界を克服するために、２つのランプ光源に対して３種類の方法を同時に使用する複合光源装置を本発明で提案する。
【００６２】
図８は光ガイドＬＧの受容角内で光源Ｌ１，Ｌ２の光線を入射させる方法、光ガイドＬＧのコア直径ＤＬＧ内でスポット直径ＤＬ１，ＤＬ２が逸脱しないように光源Ｌ１，Ｌ２の光線を入射させる方法、光源Ｌ１，Ｌ２で放出した光線の波長を合せる方法を同時に使用して構成した図式図であり、各図面符号は下記の通りである。
【００６３】
ＵＬＧ：光ガイドの受容角
ＵＬ：光源の集光角
ＵＲ：光ガイドの光軸と光源の中心軸との間の角
ＵＬ＋ＵＲ：光ガイドの光軸と光源の集光角との間の最大入射角
ＤＬ１：光源１の光ガイドの表面（入力面）でのスポット直径
ＤＬ２：光源２の光ガイドの表面（入力面）でのスポット直径
ＤＬＧ：光ガイドのコア直径
【００６４】
図８によると、２つの光源Ｌ１，Ｌ２から発光する光線は図７の場合と比較して相対的に重なる部分が少ない。
【００６５】
ミラーＭで２つのランプＬ１，Ｌ２の光線が重なる部分はダイクロイックミラーの特性を有する。即ち、左側の光線の光は反射をし、一方、右側の光源の光は光を透過する。図８の概念による実際のランプＬ２の配置は図９に表される。
【００６６】
光が重ならない残りのミラー部分は不透明ミラーであり得る。光が重なる部分は相対的に非常に小さく、光ガイドに入射する光量にほぼ影響を与えない。
【００６７】
一方、本発明の発明者は光治療のためのランプ性能試験を行った。
【００６８】
この時、２つのランプを使用し、１つは水銀ランプを、もう一つはハロゲンランプを使用した。
【００６９】
水銀ランプとしては、１２０ＷのＨＸＰ−ＶＩＳランプ（ＯＳＲＡＭ社）を使用し、ハロゲンランプとしては１５０ＷのＥＫＥランプ（ウシオ電機）を使用した。
【００７０】
各ランプの前に熱遮蔽フィルター及び波長フィルターとして３Ｄ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍフィルター、ＴｈｏｒＬａｂフィルター、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｈｏｔミラーを性能試験ランプの前方に設置し、直径８ｍｍの液相光ガイド（ＬＵＭＡＴＥＣ社）を通して光線を伝達して光出力メーター（ＯＰＨＩＲ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ社）を通して光出力を測定した。
【００７１】
測定した値は下記表１に表した（ＲＤ：３Ｄ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍフィルター、ＧＤ：ＴｈｏｒＬａｂフィルター）。
【００７２】
【表１】
【００７３】
上の結果によると、４００ｎｍ付近の光出力は水銀ランプであるＨＸＰ−ＶＩＳで十分であるが、６００ｎｍ付近の場合、特に６４０〜６８０ｎｍの範囲では水銀ランプまたはハロゲンランプのみでは光出力が光線力学治療を含む多様な光治療を行うには不足である。
【００７４】
従って、２つのランプから発生する光出力を合せる必要がなく、このために本発明の発明者は、図８で提案された図式図に沿って具体的な複合光源装置を開発し、このような本発明の複合光源装置を図９に図示した。
【００７５】
図９は２つのランプにより光が提供する本発明の複合光源装置を図示した構成図であり、図８及び図９を参照にして更に詳しく説明する。
【００７６】
本発明による光治療のための複合光源装置は光学治療を行うために定められた光スペクトル領域に光を照射するように構成されたものであり、短波長のスペクトル領域で主たる放出光を有する光源（以下、短波長光源とする）Ｌ１と、長波長のスペクトル領域で主たる放出光を有する光源（以下、長波長光源とする）Ｌ２と、前記光源Ｌ１，Ｌ２のうち選択された光源の光または前記光源Ｌ１，Ｌ２の選択された波長範囲の光のみが入射されるように光ガイドＬＧの入射面の前方に配置されるミラーＭと、前記光源Ｌ１，Ｌ２から照射された光が受容角の範囲内で入射面のコアＣＲを通して入射されると光を伝達する光ガイドＬＧを含む。
【００７７】
ここで、前記光源Ｌ１，Ｌ２は光ガイドＬＧの入射面に入射される光の入射範囲が全て光ガイドＬＧの受容角の範囲内に含まれると同時に、前記各光源Ｌ１，Ｌ２の光スポットＳ１，Ｓ２が全て光ガイドの入射面のコアＣＲ内に含まれるように配置される。
【００７８】
即ち、各光源Ｌ１，Ｌ２の光が光ガイドＬＧの入射面に入射される時、光源Ｌ１，Ｌ２の最大入射角（光ガイドの光軸と光源の集光角との間の最大入射角）が全て光ガイドＬＧの受容角以下（図８でＵＬ＋ＵＲ≦ＵＬＧ）となるようにし、各光源Ｌ１、Ｌ２の光スポットの直径ＤＬ１，ＤＬ２が全て入射面のコア直径ＤＬＧ内に含まれるようにし、光原Ｌ１，Ｌ２の光からミラーＭを通して選択された波長範囲の光が光ガイドＬＧに入っていくようにする。
【００７９】
このために、本発明の複合光源装置では、短波長光源Ｌ１を光ガイドＬＧの入射面（光が入っていく光ガイドの末端面）の前方に配置して短波長光源Ｌ１が照射する光が直接、光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにするか（図９参照）、前記ミラーＭを透過した後、光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにする。
【００８０】
好ましくは、本発明の複合光源装置において、長波長光源Ｌ２は光ガイドＬＧの側面に配置し、ダイクロイックミラーＭを光ガイドＬＧの入射面前方から傾斜方向に配置して長波長光源Ｌ２から照射された後、ミラーＭにより反射される光が光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにする。
【００８１】
このように本発明の複合光源装置において、ミラーＭは長波長光源Ｌ２から照射される光を反射させることで、反射された光が光ガイドＬＧに入っていくようにすると同時に、短波長光源Ｌ１から照射される光の一部を透過させることで、透過された光が光ガイドＬＧに入っていくようにするダイクロイックミラーとなり得る（図８参照）。
【００８２】
ここで、前記ダイクロイックミラーは短波長光源Ｌ１と長波長光源Ｌ２から照射されて光ガイドＬＧに入っていく光の入射範囲内に配置されるが、この時図８に表されるように、ミラーＭの一部が短波長光源Ｌ１の光入射範囲内に入っていくように短波長光原Ｌ１と光ガイドＬＧとの間にダイクロイックミラーＭが配置される。
【００８３】
即ち、短波長光源Ｌ１とダイクロイックミラーＭ、光ガイドＬＧの相互位置関係において、短波長光源Ｌ１はそれから照射される光の最大入射角が光ガイドＬＧの受容角の範囲内となるように配置される時、短波長光源Ｌ１の入射角の範囲内にその前方に位置されるダイクロイックミラーＭの一部が入るように短波長光源及びダイクロイックミラーが配置される。
【００８４】
この時、前記ミラーＭは特定波長範囲の光は反射させ、その波長範囲を逸脱する光は透過させるダイクロイックミラーとなるが、この時５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーとなる。
【００８５】
更に、ミラーＭは図９に表されるように、短波長光源Ｌ１から照射される光が光ガイドＬＧに入っていく入射範囲から完全に逸脱して設置されるが、この時はミラーＭが長波長光源Ｌ２の前方の光入射範囲に配置された状態で長波長光源Ｌ２の光を１００％反射して光ガイドＬＧに入っていくようにさせるミラーとなり、この時短波長光源Ｌ１の光は光ガイドＬＧの受容角内でミラーを経ることなく、直接光ガイドの入射面のコアＣＲに入射される。
【００８６】
本発明の複合光源装置において、光源Ｌ１，Ｌ２はランプ、ＬＥＤ、レーザービームを照射するレーザー光源のうち選択される一つが使用される。
【００８７】
好ましくは、前記短波長光源Ｌ１としては水銀ランプを使用し、前記長波長光源Ｌ２としてはハロゲンランプを使用する。
【００８８】
更に好ましくは、本発明の複合光源装置において、光ガイドＬＧは大きい受容角とコア直径を有する液相光ガイドを使用する。
【００８９】
一方、本発明の本発明者は図９を参照にして、複合光源装置を構成した後、光ガイドの光軸と光源から入射される光線との間の角度による光出力を測定した。
【００９０】
本実験において、短波長光源としては水銀ランプを使用し、長波長光源としてはハロゲンランプを使用した。
【００９１】
水銀ランプとしては１２０ＷのＨＸＰ−ＶＩＳランプ（ＯＳＲＡＭ社）を使用し、ハロゲンランプとしては１５０ＷのＥＫＥランプ（ウシオ電機）を使用した。
【００９２】
図９に図示されるように、反射鏡を有するランプが使用される場合、作業距離が３５〜４５ｍｍと非常に近く、作業距離によって相当な出力変化があるため、最大限光ガイド末端と接近させなければならない。
【００９３】
この時、光ガイドの光軸と水銀ランプとの間の角度（水銀ランプの最大入射角）ＵＬ＋ＵＲ（図８参照）が大きいほど水銀ランプの光は直接光ガイドに入る。
【００９４】
しかし、ＵＬ＋ＵＲが非常に大きいと、光ガイドの受容角ＵＬＧを超えて光ガイドで全反射が行われないため、受容角を越えた光量ほど光の損失が発生する。
【００９５】
従って、水銀ランプがダイクロイックミラーを最大限経ることなく、光ガイドに直接入る最適角度を下記表２のように求めた。
【００９６】
上での光ガイドとしては、直径８ｍｍの液相光ガイド（ＬＵＭＡＴＥＣ社）を使用し、使用された液相光ガイドは０．５９の経口率を有しながら７２°の受容角に対応される。
【００９７】
更に、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｈｏｔ Ｍｉｒｒｏｒを水銀ランプの前に設置し、光ガイド出力部での光出力はＯＰＨＩＲ ＮＯＶＡ IIの光出力メーターで出力した。
【００９８】
下記表２は光ガイドを通過する水銀ランプの光出力の角度依存性を示したものである。
【００９９】
【表２】
【０１００】
表２に表されるように、光ガイドの光軸とＨＸＰ−ＶＩＳ水銀ランプの間の角度（水銀ランプの最大入射角）ＵＬ＋ＵＲが１５°である時、光出力が最大であり、１５°以下ではダイクロイックミラーに光線がかかることによって光の損失が発生し、１５°以上では間の角ＵＬ＋ＵＲがｇ光ガイドの受容角を越える角度部分が発生してこれに対応する光が光ガイド内で全反射が行われないため、光の損失が発生する。
【０１０１】
従って、ＨＸＰ−ＶＩＳ水銀ランプの場合、間の角度（光ガイドの光軸からの水銀ランプの最大入射角）が１５°を超えないようにし、更に、光ガイドの表面に照射される光スポットの直径が光ガイドコアに含まれるように光スポットの位置を調整する必要がある。
【０１０２】
水銀ランプの場合は前述したように、ハロゲンランプに比べて光スポットの直径が小さいため、光ガイドの表面に位置を取ることがハロゲンランプより容易である。
【０１０３】
本発明による複合光源装置の場合、ダイクロイックミラーは４００ｎｍ付近で透過率が高く、６００ｎｍ付近で反射率が高くなければならない。
【０１０４】
ダイクロイックミラーは入射角によって波長の反射率と透過率が異なる。
【０１０５】
従って、ＥＫＥハロゲンランプからダイクロイックミラーに入る入射角を４５°以下とした時、ダイクロイックミラーは５００〜７００ｎｍ付近でほぼ反射をし、５００ｎｍ未満及び７００ｎｍ超過範囲で光を透過するため、ダイクロイックミラーとハロゲンランプの入射光との間の角度は４２°以下に合せた。
【０１０６】
一方、ＨＸＰ水銀ランプがミラーを経ることなく光ガイドのコア内に光スポットの直径が含めることができれば、ダイクロイックミラーの代りに１００％反射をする不透明ミラーを使用することが好ましい。
【０１０７】
この場合、水銀ランプの光は光が損失することなく光ガイドに入り、ハロゲンランプの光は反射されて光ガイドに入る。
【０１０８】
そして、ミラーと光ガイドとの間の空間にフィルターディスク（フィルターホイール）１０を設置して使用者が必要な波長の光をフィルターの迅速な交換を通して獲得することができる。
【０１０９】
即ち、図９に図示されたように、交換用フィルター１１が搭載されたフィルターディスク１０がステッピングモータ１２の回転軸１２ａに装着されるが、ステッピングモータ１２の回転によりフィルターディスク１０が回転されながら、選択された一つのフィルター１１が光ガイドＬＧの入射面前方に位置される。
【０１１０】
このような方法を通して一例として光線力学治療のための大部分の造影剤の吸収範囲に該当する６００〜７００ｎｍ範囲の波長帯およびポルフィリンの主たる光吸収波長領域である４００ｎｍで選択的に光を提供することができ、４００ｎｍと６００ｎｍ波長帯の光を同時にまたは順次的にも提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】単一ランプと光ガイドとで構成された典型的な光治療用光源装置を図示した参考図である。
【図２】ハロゲンランプから光ガイドまでの距離変化による光出力の相対的変化を示す参考図である。
【図３】光ガイドとの最適作業距離に合せるための２つのランプの配置状態の一例を図示した参考図である。
【図４】２つのランプの入射角が光ガイドの受容角を逸脱した状態でランプの光が光ガイドに入力されないことを示す参考図である。
【図５】反射鏡を有するハロゲンランプから発光する光線の焦点面付近での光線を表す写真である。
【図６】複数の光源から発生する光線を合せて光ガイドに入射させる光源設計方法を説明するための図面である。
【図７】２つの光源から放出した光線の波長を合せる方法を説明するための図面である。
【図８】本発明による複合光源装置での光源配置方法を説明するための図面である。
【図９】本発明による複合光源装置の実施例を図示した構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ フィルターディスク
１１ 交換用フィルター
１２ ステッピングモータ
１２ａ 回転軸
Ｍ ミラー
Ｌ１，Ｌ２ ランプ
Ｃ１，Ｃ２ 反射鏡
ＬＧ 光ガイド
ＣＲ コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は光治療用複合光源装置に関し、更に詳しくは、ニキビを始めとする身体の皮膚疾患及び悪性腫瘍などの光治療の効率性を高めるために、複合光源を使用して光線治療に適合した波長及び光出力を光ガイドを通して治療部位に提供する光線治療のための複合光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日ニキビ、シミ、黒ジミ、あざ、傷跡及びしわ、悪性腫瘍などの各種皮膚疾患の治療に光線を利用した治療術が広く知られている。
【０００３】
このような医療目的の光治療に使用される光治療装置（ｐｈｏｔｏｔｈｅｒａｐｙ ｄｅｖｉｃｅ）は一般的に治療光源と前記治療光源から発生する光線を患者の治療部位に伝達する、光繊維を用いた光ケーブルとで構成される。
【０００４】
ここで、光源としてはハロゲン、キセノン、メタルハライド、水銀などの多様な形態のランプが使用され、このようなランプを基盤とした光繊維光源装置が開発されたところがある（特許文献１）。
【０００５】
また、ＬＥＤアレイなどが使用され（特許文献２）、コヒーレントなレーザー光源なども使用される（特許文献３）。
【０００６】
しかしながら、従来の光線力学治療を遂行するために開発されたＬｕｍａｃａｒｅ社の光源は構成部としてハロゲンランプのみを持っている。
【０００７】
このようなハロゲンランプの単一光源使用は、治療において短波長（〜４００ｎｍ）領域のスペクトル光が必須である場合、許容可能な十分な光の強度を提供することができないため、単一ランプを使用する場合、診断及び治療のための多様な要求を満足させる最適の条件を備えることが難しい。
【０００８】
このような光源の選択は特殊な医療目的の手段及び技術的、経済的な面を考慮した装備の製作要求などにより選択されるが、特に複合作業が必要な場合、単一ランプの使用は一般的に最適の方法を提供することはできなかった。この場合、装備開発者は特殊な機能のランプに依存したり、同時に複数のランプを使用して短所を補完した。
【０００９】
単一光源による光エネルギーの出力または波長を補強するために、使用者が複数の光源を必要に応じて使用することができるようにする様々な方法が知られている。
【００１０】
例えば、光源の交換方法では、光ガイドケーブルと光源との間の距離が変化することなく、光源を回転方式を用いて適合させ、この光源を光伝導ケーブルの末端面に同軸で配列したり、またはモータを使用して光源を縦軸方向に移動させて交換することができる（特許文献４）。
【００１１】
また、ランプは固定し、移動可能な折りたたみ式ミラーにより照射光が順に光ガイドの入力面に入射されるようにすることができる。
【００１２】
しかしながら、このような従来の照明方式は（ａ）移動される光源またはミラーにより装置が複雑であり、（ｂ）複数の光源から放出する光を同時に活用することが不可能である。
【特許文献１】米国特許第６，４６１，８６６号
【特許文献２】米国特許第５，６３４，７１１号
【特許文献３】米国特許第７，０１６，７１８号
【特許文献４】米国特許第６，４９４，８９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、複数の光源を組み合わせて、光量の増加、光のスペクトル拡張、照明スペクトルの均一性増加、有害なスペクトル成分の抑制という特性を有する光治療用複合光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、光治療のために光を照射する光源と、前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると、治療部位に提供するように入力された光を伝達する光ガイドを含む光治療用光源装置において、光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長スペクトル領域の主たる放出光を有する短波長光源と；長波長スペクトル領域の主たる放出光を有する長波長光源と；前記光源の中から選択された光源の光または前記光源の選択された波長範囲の光のみが入射されるように、光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと；前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると光を伝達する光ガイドを含み、前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ミラーは、長波長光源から照射される光は反射させ、短波長光源から照射される光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記長波長光源が光ガイドの側面に配置され、前記側面に配置された長波長光源の光が前記ミラーにより反射された後、光ガイドの入射面に入射されるように前記ミラーが光ガイドの入射面前方から傾斜方向に配置されることを特徴とする。
【００１７】
更に、前記ミラーは、５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記ダイクロイックミラーはダイクロイックミラーの表面とダイクロイックミラーに入射される光線との間の角度が４５°以下となるように配置されることを特徴とする。
【００１９】
更に、前記ミラーは、短波長光源から照射された光が光ガイドに入射される入射の範囲から完全に逸脱されるように配置され、前記短波長光源の光がミラーを経ることなく直接光ガイドの入射面に入射されるようにすることを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記ミラーは長波長光源の光を１００％反射させるミラーであることを特徴とする。
【００２１】
更に、前記光源はランプ、ＬＥＤ、レーザー光源の中から選択されるいずれか一つであることを特徴とする。
【００２２】
更に、前記短波長光源は水銀ランプであることを特徴とする。
【００２３】
また、前記長波長光源はハロゲンランプであることを特徴とする。
【００２４】
また、前記光ガイドは液相光ガイドであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光治療用複合光源装置によると、複数の光源を組み合わせ、可視光の波長範囲で均一な光出力を提供することができ、使用者が必要な波長を選択して光出力を提供することができ、光量の増加及び光源の光を最大限活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照にし、本発明に係る光治療用複合光源装置について説明する。
【００２７】
本発明は光線治療のための複合光源装置に関し、特にニキビを始めとする身体の皮膚疾患及び悪性腫瘍などの光治療の効率性を高めるために、複合光源を使用して光線治療に適合した波長及び光出力を光ガイドを通して治療部位に提供する光線治療のための複合光源装置に関する。
【００２８】
本発明では目的達成のために、非コヒーレントな光源またはコヒーレントな光源を複数使用する複合光源装置を開示する。
【００２９】
本発明の複合光源装置では複数の光源から放出される光線が光ガイド内に入射される時、必要な波長範囲内で各光源の特定波長範囲で不足した光エネルギー出力が別の光源により補強されるように構成される。
【００３０】
本発明の技術的構成について説明するに先立ち、参考として複合光源装置で考慮しなければならない事項について先ず説明する。
【００３１】
目的達成のための複合光源装置を構成するためには、複数の光源から放出される全ての光線が光ガイドに入射されるようにしなければならず、集光方法としては、光ガイドの受容角が各光源の最大入射角以上で、光ガイドの入射口径（コア）の直径が光源の光線スポットの直径より大きくなるように光源の入射角と位置を調整しなければならない。
【００３２】
図１は典型的な光ガイドの光源装置を表す図面であり、図面符号Ｌは照明光源（ランプ）を表し、Ｃは反射鏡またはレンズを、ＬＧは光ガイド（液相またはガラス）を表す。
【００３３】
図示されるように、光ガイドＬＧにランプ照明光線を照射する方法としては、ランプＬにより発光される光線部分が光ガイドＬＧの中心に位置した光軸を中心として、光ガイドの入射面に焦点距離（最適の作業距離）が位置されるように光を照射する方法が最も知られている。
【００３４】
この時、ランプの集光角をＵＬとし、光ガイド受容角をＵＬＧとするとき、ＵＬ≦ＵＬＧである場合、光エネルギーの損失はなくなる。
【００３５】
そして、光源として使用されるランプの場合、焦点距離によって光ガイドに伝達される光量の差は相当な差である。
【００３６】
一例として、ランプの反射鏡を有するＥＫＥハロゲンランプ（ウシオ電機）から光ガイド（直径８ｍｍ）までの距離変化による光出力の相対的変化を図２に表した。
【００３７】
これは光ガイドの出力面（光が通過して出てくる光ガイドの末端面）での光出力の相対的変化を表す。
【００３８】
図２から分かるように、光源から放出される光出力はランプと光ガイドとの間の距離に依存するが、最大光出力は３７〜３８ｍｍの作業距離で獲得され、作業距離が４８ｍｍまで移動されると、光出力は１／１．３に減少（約２３％減少）する。
【００３９】
従って、各ランプの作業距離によって光ガイドに伝達される光量に差が生じるため、複数の光源を使用する光ガイド光源の場合、複数のランプを最適の作業距離に配置することが重要である。
【００４０】
しかしながら、各ランプのサイズにより各々満足のいく位置に光源を配列することが、図３と図４に表されるように難しい。
【００４１】
図３は光ガイドＬＧとの最適作業距離に合わせるための２つのランプＬ１，Ｌ２の配置を表すものであり、２つのランプＬ１、Ｌ２のサイズにより、相互間干渉が発生してランプの最適作業距離を合せることが難しい。
【００４２】
数センチメーターの最適作業距離の位置に光源を配置するには光源自体のケース及び支持台により制約が伴い、従って光ガイドに入射される光源の最大入射角は光ガイドの受容角以下でなければならない。
【００４３】
図３において、各ランプの反射鏡Ｃ１，Ｃ２のサイズにより、最適作業距離を合せるために２つのランプＬ１，Ｌ２を互いにこれ以上接近させることができず、結果的に光ガイドＬＧの入射面（入力面）（ランプの光が入射される光ガイドの末端面）の中心部の光軸に対して、各ランプＬ１，Ｌ２の光軸がより大きい傾斜角を有することによって、図４に表されるように、各ランプＬ１，Ｌ２の入射角が光ガイドの受容角を越える部分が発生し、２つの光源のうち受容角を越える部分に該当する光が光ガイド内で全反射が行われず損失されることで、光ガイドを通して出力することができない。
【００４４】
図４は２つのランプの入射角が光ガイドＬＧの受容角を越える部分を網模様に斜線を入れて表示し、前記斜線部分は光ガイドＬＧ内で全反射が行われず、損失されることで、光ガイドを通して出力することができない。
【００４５】
次に、光源の発光体のサイズによる光ガイドの最適作業距離での光線スポットの直径を考慮しなければならない。
【００４６】
図５は反射鏡を有するＥＫＥハロゲンランプから発光する光線の焦点面付近での光線を表す写真であり、ＥＫＥハロゲンランプの場合、発光体のサイズ（約５ｍｍ）によるＥＫＥランプの焦点距離付近での円錐形光線を表したものである。
【００４７】
ＥＫＥランプの場合は写真から分かるように、焦点面で前記発光体による光線スポットの直径は約８〜１０ｍｍである。
【００４８】
反面、水銀ランプの場合、その一例としてＯＳＲＡＭ社のＨＸＰランプは、発光体のサイズが約１ｍｍであり、発光体のサイズ以外にも光学システムの収差、回折などもまた考慮しなければならないため、焦点面での発光体による光線スポットの直径は１ｍｍ以上である。
【００４９】
結局、複数の光源から発光する光線の光量損失を最大限に抑えて光ガイドに入射させるためには、最適作業距離に光源を位置させた後、図６のように光ガイドＬＧの受容角内に光源Ｌ１〜Ｌ３の入射角が入るようにし、更に、光ガイドＬＧのコアＣＲの直径内に光線のスポットＳ１〜Ｓ３の直径ＤＬ１〜ＤＬ３が入るように光源の設計をしなければならない。
【００５０】
即ち、治療用光源装置において複数の光源を使用するためには、即ち治療用複合光源装置を構成するためには最適作業距離に光源を位置させる条件、光源の最大入射角が光ガイドの受容角以下である条件（図８でＵＬ＋ＵＲ≦ＵＬＧである条件）、光源から放出された光線のスポットが光ガイドのコア内に全て含むという条件を同時に満足させるように光源の配置及び設計をしなければならない。
【００５１】
図６は複数の光源Ｌ１〜Ｌ３から発生する光線を合せて光ガイドＬＧに入射させる光源設計方法を説明するための図面であり、（ａ）光ガイドＬＧの受容角ＵＬＧ内に光源Ｌ１〜Ｌ３の各光線入射角が全て含まれるように入射させる方法、（ｂ）各光源の焦点距離（または最適作業距離）に該当する距離に位置する光ガイドＬＧの入射面のコア直径ＤＬＧ内で、各光源の光線のスポット直径ＤＬ１〜ＤＬ３が逸脱しないように各光源の光線を入射させる方法を同時に適用しなければならない。
【００５２】
更に、最適作業距離において、上の２つの方法以外に（ｃ）光源から発光する光線の波長を合せる方法を図７のように考慮することができる。
【００５３】
図７は２つの光源Ｌ１，Ｌ２から放出した光線の波長を合せる方法を説明するための図面であり、２つの光源Ｌ１，Ｌ２から発光する光線の波長を合せる図７のような方法は、２つの光源の光スペクトルの特性が異なるほど更に効果的に使用される。
【００５４】
例えば、水銀ランプとハロゲンランプの組み合わせや、別の１つの光源がレーザーのような単色光であるときに効果的である。
【００５５】
しかし、この方法は定められた波長帯で２つの光源から発光する２つの光線を同時に利用することができない。
【００５６】
即ち、光源Ｌ１が水銀ランプであり、光源Ｌ２がハロゲンランプとする時、ダイクロイックミラーＤＭが５００ｎｍ以下の光を透過させ、５００ｎｍ以上の光を反射させる場合、５００ｎｍ以上で発光する水銀ランプＬ１の光線を使用することができなくなる。
【００５７】
光ガイドで出力される光量を増加させ、光スペクトル上で更に良い均一性を得るためには、複数の光源が発生させる光量を最大限損失がないように光ガイドで合せることが好ましい。
【００５８】
何故ならば、使用者が所望する出力光の波長及び光出力を光ガイドの入射面に設置された光学フィルターのみ容易に交換することで獲得することができるためである。
【００５９】
これを通して光線治療装備のために、好ましい広範囲の光スペクトルで均一に高出力の光の提供を受けることができる。
【００６０】
しかしながら、最適の作業距離を維持しながら前述した３種類の方法（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちいずれか１種類の方法のみを使用する場合は、所望する結果を得ることができない。
【００６１】
従って、前述した各方法の限界を克服するために、２つのランプ光源に対して３種類の方法を同時に使用する複合光源装置を本発明で提案する。
【００６２】
図８は光ガイドＬＧの受容角内で光源Ｌ１，Ｌ２の光線を入射させる方法、光ガイドＬＧのコア直径ＤＬＧ内でスポット直径ＤＬ１，ＤＬ２が逸脱しないように光源Ｌ１，Ｌ２の光線を入射させる方法、光源Ｌ１，Ｌ２で放出した光線の波長を合せる方法を同時に使用して構成した図式図であり、各図面符号は下記の通りである。
【００６３】
ＵＬＧ：光ガイドの受容角
ＵＬ：光源の集光角
ＵＲ：光ガイドの光軸と光源の中心軸との間の角
ＵＬ＋ＵＲ：光ガイドの光軸と光源の集光角との間の最大入射角
ＤＬ１：光源１の光ガイドの表面（入力面）でのスポット直径
ＤＬ２：光源２の光ガイドの表面（入力面）でのスポット直径
ＤＬＧ：光ガイドのコア直径
【００６４】
図８によると、２つの光源Ｌ１，Ｌ２から発光する光線は図７の場合と比較して相対的に重なる部分が少ない。
【００６５】
ミラーＭで２つのランプＬ１，Ｌ２の光線が重なる部分はダイクロイックミラーの特性を有する。即ち、左側の光線の光は反射をし、一方、右側の光源の光は光を透過する。図８の概念による実際のランプＬ２の配置は図９に表される。
【００６６】
光が重ならない残りのミラー部分は不透明ミラーであり得る。光が重なる部分は相対的に非常に小さく、光ガイドに入射する光量にほぼ影響を与えない。
【００６７】
一方、本発明の発明者は光治療のためのランプ性能試験を行った。
【００６８】
この時、２つのランプを使用し、１つは水銀ランプを、もう一つはハロゲンランプを使用した。
【００６９】
水銀ランプとしては、１２０ＷのＨＸＰ−ＶＩＳランプ（ＯＳＲＡＭ社）を使用し、ハロゲンランプとしては１５０ＷのＥＫＥランプ（ウシオ電機）を使用した。
【００７０】
各ランプの前に熱遮蔽フィルター及び波長フィルターとして３Ｄ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍフィルター、ＴｈｏｒＬａｂフィルター、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｈｏｔミラーを性能試験ランプの前方に設置し、直径８ｍｍの液相光ガイド（ＬＵＭＡＴＥＣ社）を通して光線を伝達して光出力メーター（ＯＰＨＩＲ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ社）を通して光出力を測定した。
【００７１】
測定した値は下記表１に表した（ＲＤ：３Ｄ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍフィルター、ＧＤ：ＴｈｏｒＬａｂフィルター）。
【００７２】
【表１】
【００７３】
上の結果によると、４００ｎｍ付近の光出力は水銀ランプであるＨＸＰ−ＶＩＳで十分であるが、６００ｎｍ付近の場合、特に６４０〜６８０ｎｍの範囲では水銀ランプまたはハロゲンランプのみでは光出力が光線力学治療を含む多様な光治療を行うには不足である。
【００７４】
従って、２つのランプから発生する光出力を合せる必要がなく、このために本発明の発明者は、図８で提案された図式図に沿って具体的な複合光源装置を開発し、このような本発明の複合光源装置を図９に図示した。
【００７５】
図９は２つのランプにより光が提供する本発明の複合光源装置を図示した構成図であり、図８及び図９を参照にして更に詳しく説明する。
【００７６】
本発明による光治療のための複合光源装置は光学治療を行うために定められた光スペクトル領域に光を照射するように構成されたものであり、短波長のスペクトル領域で主たる放出光を有する光源（以下、短波長光源とする）Ｌ１と、長波長のスペクトル領域で主たる放出光を有する光源（以下、長波長光源とする）Ｌ２と、前記光源Ｌ１，Ｌ２のうち選択された光源の光または前記光源Ｌ１，Ｌ２の選択された波長範囲の光のみが入射されるように光ガイドＬＧの入射面の前方に配置されるミラーＭと、前記光源Ｌ１，Ｌ２から照射された光が受容角の範囲内で入射面のコアＣＲを通して入射されると光を伝達する光ガイドＬＧを含む。
【００７７】
ここで、前記光源Ｌ１，Ｌ２は光ガイドＬＧの入射面に入射される光の入射範囲が全て光ガイドＬＧの受容角の範囲内に含まれると同時に、前記各光源Ｌ１，Ｌ２の光スポットＳ１，Ｓ２が全て光ガイドの入射面のコアＣＲ内に含まれるように配置される。
【００７８】
即ち、各光源Ｌ１，Ｌ２の光が光ガイドＬＧの入射面に入射される時、光源Ｌ１，Ｌ２の最大入射角（光ガイドの光軸と光源の集光角との間の最大入射角）が全て光ガイドＬＧの受容角以下（図８でＵＬ＋ＵＲ≦ＵＬＧ）となるようにし、各光源Ｌ１、Ｌ２の光スポットの直径ＤＬ１，ＤＬ２が全て入射面のコア直径ＤＬＧ内に含まれるようにし、光原Ｌ１，Ｌ２の光からミラーＭを通して選択された波長範囲の光が光ガイドＬＧに入っていくようにする。
【００７９】
このために、本発明の複合光源装置では、短波長光源Ｌ１を光ガイドＬＧの入射面（光が入っていく光ガイドの末端面）の前方に配置して短波長光源Ｌ１が照射する光が直接、光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにするか（図９参照）、前記ミラーＭを透過した後、光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにする。
【００８０】
好ましくは、本発明の複合光源装置において、長波長光源Ｌ２は光ガイドＬＧの側面に配置し、ダイクロイックミラーＭを光ガイドＬＧの入射面前方から傾斜方向に配置して長波長光源Ｌ２から照射された後、ミラーＭにより反射される光が光ガイドの入射面のコアＣＲに入射されるようにする。
【００８１】
このように本発明の複合光源装置において、ミラーＭは長波長光源Ｌ２から照射される光を反射させることで、反射された光が光ガイドＬＧに入っていくようにすると同時に、短波長光源Ｌ１から照射される光の一部を透過させることで、透過された光が光ガイドＬＧに入っていくようにするダイクロイックミラーとなり得る（図８参照）。
【００８２】
ここで、前記ダイクロイックミラーは短波長光源Ｌ１と長波長光源Ｌ２から照射されて光ガイドＬＧに入っていく光の入射範囲内に配置されるが、この時図８に表されるように、ミラーＭの一部が短波長光源Ｌ１の光入射範囲内に入っていくように短波長光原Ｌ１と光ガイドＬＧとの間にダイクロイックミラーＭが配置される。
【００８３】
即ち、短波長光源Ｌ１とダイクロイックミラーＭ、光ガイドＬＧの相互位置関係において、短波長光源Ｌ１はそれから照射される光の最大入射角が光ガイドＬＧの受容角の範囲内となるように配置される時、短波長光源Ｌ１の入射角の範囲内にその前方に位置されるダイクロイックミラーＭの一部が入るように短波長光源及びダイクロイックミラーが配置される。
【００８４】
この時、前記ミラーＭは特定波長範囲の光は反射させ、その波長範囲を逸脱する光は透過させるダイクロイックミラーとなるが、この時５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーとなる。
【００８５】
更に、ミラーＭは図９に表されるように、短波長光源Ｌ１から照射される光が光ガイドＬＧに入っていく入射範囲から完全に逸脱して設置されるが、この時はミラーＭが長波長光源Ｌ２の前方の光入射範囲に配置された状態で長波長光源Ｌ２の光を１００％反射して光ガイドＬＧに入っていくようにさせるミラーとなり、この時短波長光源Ｌ１の光は光ガイドＬＧの受容角内でミラーを経ることなく、直接光ガイドの入射面のコアＣＲに入射される。
【００８６】
本発明の複合光源装置において、光源Ｌ１，Ｌ２はランプ、ＬＥＤ、レーザービームを照射するレーザー光源のうち選択される一つが使用される。
【００８７】
好ましくは、前記短波長光源Ｌ１としては水銀ランプを使用し、前記長波長光源Ｌ２としてはハロゲンランプを使用する。
【００８８】
更に好ましくは、本発明の複合光源装置において、光ガイドＬＧは大きい受容角とコア直径を有する液相光ガイドを使用する。
【００８９】
一方、本発明の本発明者は図９を参照にして、複合光源装置を構成した後、光ガイドの光軸と光源から入射される光線との間の角度による光出力を測定した。
【００９０】
本実験において、短波長光源としては水銀ランプを使用し、長波長光源としてはハロゲンランプを使用した。
【００９１】
水銀ランプとしては１２０ＷのＨＸＰ−ＶＩＳランプ（ＯＳＲＡＭ社）を使用し、ハロゲンランプとしては１５０ＷのＥＫＥランプ（ウシオ電機）を使用した。
【００９２】
図９に図示されるように、反射鏡を有するランプが使用される場合、作業距離が３５〜４５ｍｍと非常に近く、作業距離によって相当な出力変化があるため、最大限光ガイド末端と接近させなければならない。
【００９３】
この時、光ガイドの光軸と水銀ランプとの間の角度（水銀ランプの最大入射角）ＵＬ＋ＵＲ（図８参照）が大きいほど水銀ランプの光は直接光ガイドに入る。
【００９４】
しかし、ＵＬ＋ＵＲが非常に大きいと、光ガイドの受容角ＵＬＧを超えて光ガイドで全反射が行われないため、受容角を越えた光量ほど光の損失が発生する。
【００９５】
従って、水銀ランプがダイクロイックミラーを最大限経ることなく、光ガイドに直接入る最適角度を下記表２のように求めた。
【００９６】
上での光ガイドとしては、直径８ｍｍの液相光ガイド（ＬＵＭＡＴＥＣ社）を使用し、使用された液相光ガイドは０．５９の経口率を有しながら７２°の受容角に対応される。
【００９７】
更に、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｈｏｔ Ｍｉｒｒｏｒを水銀ランプの前に設置し、光ガイド出力部での光出力はＯＰＨＩＲ ＮＯＶＡ IIの光出力メーターで出力した。
【００９８】
下記表２は光ガイドを通過する水銀ランプの光出力の角度依存性を示したものである。
【００９９】
【表２】
【０１００】
表２に表されるように、光ガイドの光軸とＨＸＰ−ＶＩＳ水銀ランプの間の角度（水銀ランプの最大入射角）ＵＬ＋ＵＲが１５°である時、光出力が最大であり、１５°以下ではダイクロイックミラーに光線がかかることによって光の損失が発生し、１５°以上では間の角ＵＬ＋ＵＲがｇ光ガイドの受容角を越える角度部分が発生してこれに対応する光が光ガイド内で全反射が行われないため、光の損失が発生する。
【０１０１】
従って、ＨＸＰ−ＶＩＳ水銀ランプの場合、間の角度（光ガイドの光軸からの水銀ランプの最大入射角）が１５°を超えないようにし、更に、光ガイドの表面に照射される光スポットの直径が光ガイドコアに含まれるように光スポットの位置を調整する必要がある。
【０１０２】
水銀ランプの場合は前述したように、ハロゲンランプに比べて光スポットの直径が小さいため、光ガイドの表面に位置を取ることがハロゲンランプより容易である。
【０１０３】
本発明による複合光源装置の場合、ダイクロイックミラーは４００ｎｍ付近で透過率が高く、６００ｎｍ付近で反射率が高くなければならない。
【０１０４】
ダイクロイックミラーは入射角によって波長の反射率と透過率が異なる。
【０１０５】
従って、ＥＫＥハロゲンランプからダイクロイックミラーに入る入射角を４５°以下とした時、ダイクロイックミラーは５００〜７００ｎｍ付近でほぼ反射をし、５００ｎｍ未満及び７００ｎｍ超過範囲で光を透過するため、ダイクロイックミラーとハロゲンランプの入射光との間の角度は４２°以下に合せた。
【０１０６】
一方、ＨＸＰ水銀ランプがミラーを経ることなく光ガイドのコア内に光スポットの直径が含めることができれば、ダイクロイックミラーの代りに１００％反射をする不透明ミラーを使用することが好ましい。
【０１０７】
この場合、水銀ランプの光は光が損失することなく光ガイドに入り、ハロゲンランプの光は反射されて光ガイドに入る。
【０１０８】
そして、ミラーと光ガイドとの間の空間にフィルターディスク（フィルターホイール）１０を設置して使用者が必要な波長の光をフィルターの迅速な交換を通して獲得することができる。
【０１０９】
即ち、図９に図示されたように、交換用フィルター１１が搭載されたフィルターディスク１０がステッピングモータ１２の回転軸１２ａに装着されるが、ステッピングモータ１２の回転によりフィルターディスク１０が回転されながら、選択された一つのフィルター１１が光ガイドＬＧの入射面前方に位置される。
【０１１０】
このような方法を通して一例として光線力学治療のための大部分の造影剤の吸収範囲に該当する６００〜７００ｎｍ範囲の波長帯およびポルフィリンの主たる光吸収波長領域である４００ｎｍで選択的に光を提供することができ、４００ｎｍと６００ｎｍ波長帯の光を同時にまたは順次的にも提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】単一ランプと光ガイドとで構成された典型的な光治療用光源装置を図示した参考図である。
【図２】ハロゲンランプから光ガイドまでの距離変化による光出力の相対的変化を示す参考図である。
【図３】光ガイドとの最適作業距離に合せるための２つのランプの配置状態の一例を図示した参考図である。
【図４】２つのランプの入射角が光ガイドの受容角を逸脱した状態でランプの光が光ガイドに入力されないことを示す参考図である。
【図５】反射鏡を有するハロゲンランプから発光する光線の焦点面付近での光線を表す写真である。
【図６】複数の光源から発生する光線を合せて光ガイドに入射させる光源設計方法を説明するための図面である。
【図７】２つの光源から放出した光線の波長を合せる方法を説明するための図面である。
【図８】本発明による複合光源装置での光源配置方法を説明するための図面である。
【図９】本発明による複合光源装置の実施例を図示した構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ フィルターディスク
１１ 交換用フィルター
１２ ステッピングモータ
１２ａ 回転軸
Ｍ ミラー
Ｌ１，Ｌ２ ランプ
Ｃ１，Ｃ２ 反射鏡
ＬＧ 光ガイド
ＣＲ コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光治療のために光を照射する光源と、前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると、治療部位に提供するように入力された光を伝達する光ガイドを含む光治療用光源装置において、
光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長スペクトル領域の主たる放出光を有する短波長光源と；
長波長スペクトル領域の主たる放出光を有する長波長光源と；
前記光源の中から選択された光源の光または前記光源の選択された波長範囲の光のみが入射されるように、光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと；
前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると光を伝達する光ガイドを含み、
前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする光治療用複合光源装置。
【請求項２】
前記ミラーは、長波長光源から照射される光は反射させ、短波長光源から照射される光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項３】
前記長波長光源が光ガイドの側面に配置され、前記側面に配置された長波長光源の光が前記ミラーにより反射された後、光ガイドの入射面に入射されるように前記ミラーが光ガイドの入射面前方から傾斜方向に配置されることを特徴とする、請求項２記載の光治療用複合光源装置。
【請求項４】
前記ミラーは、５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光治療用複合光源装置。
【請求項５】
前記ダイクロイックミラーはダイクロイックミラーの表面とダイクロイックミラーに入射される光線との間の角度が４５°以下となるように配置されることを特徴とする、請求項４記載の光治療用複合光源装置。
【請求項６】
前記ミラーは、短波長光源から照射された光が光ガイドに入射される入射の範囲から完全に逸脱されるように配置され、前記短波長光源の光がミラーを経ることなく直接光ガイドの入射面に入射されるようにすることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項７】
前記ミラーは長波長光源の光を１００％反射させるミラーであることを特徴とする、請求項６記載の光治療用複合光源装置。
【請求項８】
前記光源はランプ、ＬＥＤ、レーザー光源の中から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項９】
前記短波長光源は水銀ランプであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項１０】
前記長波長光源はハロゲンランプであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合装置。
【請求項１１】
前記光ガイドは液相光ガイドであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項１】
光治療のために光を照射する光源と、前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると、治療部位に提供するように入力された光を伝達する光ガイドを含む光治療用光源装置において、
光治療のために定められたスペクトル領域の光を照射する複数の光源を含み、短波長スペクトル領域の主たる放出光を有する短波長光源と；
長波長スペクトル領域の主たる放出光を有する長波長光源と；
前記光源の中から選択された光源の光または前記光源の選択された波長範囲の光のみが入射されるように、光ガイドの入射面前方に配置されるミラーと；
前記光源から照射された光が入射面のコアを通して入射されると光を伝達する光ガイドを含み、
前記光源は光ガイドの入射面に入射される光線の入射範囲が全て光ガイドの受容角の範囲内であると同時に、前記各光源の光線のスポットが全て光ガイド入射面のコア内に含まれるように配置されることを特徴とする光治療用複合光源装置。
【請求項２】
前記ミラーは、長波長光源から照射される光は反射させ、短波長光源から照射される光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項３】
前記長波長光源が光ガイドの側面に配置され、前記側面に配置された長波長光源の光が前記ミラーにより反射された後、光ガイドの入射面に入射されるように前記ミラーが光ガイドの入射面前方から傾斜方向に配置されることを特徴とする、請求項２記載の光治療用複合光源装置。
【請求項４】
前記ミラーは、５００〜７００ｎｍの波長範囲の光は反射させ、５００ｎｍ未満の波長と７００ｎｍを超過する波長の光は透過させるダイクロイックミラーであることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光治療用複合光源装置。
【請求項５】
前記ダイクロイックミラーはダイクロイックミラーの表面とダイクロイックミラーに入射される光線との間の角度が４５°以下となるように配置されることを特徴とする、請求項４記載の光治療用複合光源装置。
【請求項６】
前記ミラーは、短波長光源から照射された光が光ガイドに入射される入射の範囲から完全に逸脱されるように配置され、前記短波長光源の光がミラーを経ることなく直接光ガイドの入射面に入射されるようにすることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項７】
前記ミラーは長波長光源の光を１００％反射させるミラーであることを特徴とする、請求項６記載の光治療用複合光源装置。
【請求項８】
前記光源はランプ、ＬＥＤ、レーザー光源の中から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項９】
前記短波長光源は水銀ランプであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【請求項１０】
前記長波長光源はハロゲンランプであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合装置。
【請求項１１】
前記光ガイドは液相光ガイドであることを特徴とする、請求項１記載の光治療用複合光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−９４０６９（Ｐ２００９−９４０６９Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６０４２３（Ｐ２００８−２６０４２３）
【出願日】平成２０年１０月７日（２００８．１０．７）
【出願人】（５０７２９６７９１）コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月７日（２００８．１０．７）
【出願人】（５０７２９６７９１）コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュート (24)
【Ｆターム（参考）】
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