光線力学的治療装置
【課題】
ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合においても、色ムラを起こすことなく、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにする。
【解決手段】
光源となる発光ダイオード（４）が配された投光ヘッド（５）と、その出射光を疾患組織に対して照射する光照射部（７）とを備え、投光ヘッド（５）には発光波長の異なる複数種類の発光ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）が同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は疾患組織選択親和性光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、投光ヘッド（５）の投光用開口部（６）から光照射部（７）に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子（Ｍ１、Ｍ２）を介装した。
ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合においても、色ムラを起こすことなく、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにする。
【解決手段】
光源となる発光ダイオード（４）が配された投光ヘッド（５）と、その出射光を疾患組織に対して照射する光照射部（７）とを備え、投光ヘッド（５）には発光波長の異なる複数種類の発光ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）が同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は疾患組織選択親和性光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、投光ヘッド（５）の投光用開口部（６）から光照射部（７）に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子（Ｍ１、Ｍ２）を介装した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより、予め光増感物質を投与した疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線力学的療法（photodynamic therapy；以下、単に「ＰＤＴ療法」という）は、細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる治療方法であり、早期肺癌、表在性食道癌、表在性早期胃癌、子宮頸部初期癌、加齢黄斑変性症、皮膚癌、日光角化症、表在型基底細胞癌、Ｂｏｗｅｎ病、尋常性挫瘡、脂腺増殖症、皮膚感染症、サルコイドーシス、尋常性乾癬などの治療に有効であることが報告されている。
【０００３】
代表的なＰＤＴ治療薬として知られるアミノレブリン酸（5-aminolevulinic
acid；以下、「ＡＬＡ」という。）は、分子量131のテトラピロールを構成するデルタ型アミノ酸で、水溶性が高く、アルコールに微溶、有機溶剤には難溶、酸性条件下で安定しアルカリ条件下で分解する体内に内在する物質である。
このＡＬＡは、それ自体が光増感物質ではないが、生体のヘム合成経路におけるプロトポルフィリン（protoporphyrin）の前駆体であり、プロトポルフィリンは体内に内在する物質であり単独では細胞毒性がなく腫瘍に対する疾患組織選択親和性を有する光増感物質である。
【０００４】
ＡＬＡを服用又は外用すると、ヘムの存在がネガティブフィードバックとなってプロトポルフィリンの合成を阻害するが、大量に投与されると、このフィードバックがきかなくなって、プロトポルフィリンが細胞内に蓄積される。
このプロトポルフィリンは、正常組織には取り込まれにくく排泄も早いが、腫瘍細胞には取り込まれやすく長時間残留するため、この時間差を利用して、正常細胞から排泄された頃を見計って励起光を照射することにより、腫瘍組織内のみにおいて光化学反応を起こさせ、腫瘍組織を選択的にアポトーシスに至らしめることができる。
【０００５】
ＡＬＡの投与により腫瘍細胞に蓄積されるプロトポルフィリンは６３５ｎｍに励起スペクトルのピークを有しているため、一般的には波長６３５ｎｍのエキシマダイレーザを用いて、レーザ光を照射することにより励起させている。
しかしながら、レーザ装置は光源が大掛かりになるだけでなく、コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
ハロゲンランプ、放電ランプなどを用いれば、レーザ装置ほど大掛かりではないものの、紫外領域から赤外領域に至るまでブロードな発光スペクトルを有するため、照射された赤外線により光照射域の温度が高くなりすぎるという問題がある。
これを防止するために、赤外線を遮断する赤外カットフィルタを用いると、赤外領域に近い６３５ｎｍの光強度が著しく弱くなるという問題がある。
【０００７】
ＬＥＤ（発光ダイオード）は、発光波長が６３５ｎｍ近傍のものを用いることにより、非常に安価で、小型、超寿命の光源として用いることができるが、光量が必ずしも十分でないという問題がある。
発明者の実験によれば、多数の高輝度ＬＥＤを用いて発光波長６３５ｎｍの光強度を強くすれば、ＰＤＴ療法に用いる治療装置として使用することができるが、ＬＥＤを高密度実装することにより発熱の問題を生じる。
【０００８】
ところで、特許文献１には、ＬＥＤにより、異なる波長の光（約４００ｎｍの青色光及び約６００ｎｍの赤色光）を同時に照射させてより高い治療効果が得られることがあり、その波長としては、細胞内に取り込まれた光増感物質（外因性発色団）などの吸収極大（吸収スペクトルのピーク波長）に相関する複数の波長帯域を標的することが望ましい旨の記載がある。
【０００９】
さらに、光の組織透過深さは波長に依存し、短波長（４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）の光は透過深さが限られていることにより全ての脂腺または座瘡の嚢胞を有効に治療することができないが、長波長（６００ｎｍ〜６６０ｎｍ）の光はより下の皮層又は深い部位まで透過されるため、患部の深さに応じて波長を選択することが好ましい旨の記載もある。
【００１０】
ＰＤＴ療法において、ＡＬＡの投与により細胞内に蓄積されるプロトポルフィリン酸の励起スペクトルは、図６に示すように、４１０ｎｍに最大のピークがあり、他に５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにもピークがあり、ピーク波長の光が照射されたときにその光エネルギーが吸収されて光化学反応を生ずるため、励起スペクトルは吸収スペクトルに等しい。
そして、一般に、治療光の波長は、表層１ｍｍまでの組織なら４１０ｎｍの光を照射し、それ以上の深さに対しては６３５ｎｍの光を照射していることから、これらの波長は、吸収スペクトルのピーク波長、すなわち特許文献１に記載されたとおり吸収極大に相関して決定されている。
さらに、特許文献１の記載より、例えば、表層から深層に至るまでの疾患組織を治療するには、短波長側と長波長側の光を同時に照射すればよいことがわかる。
【００１１】
しかしながら、例えば、波長４１０ｎｍと６３５ｎｍの光を同時に照射しても、それぞれの光スポットを正確に重ね合わせることは困難であることから、光照射時間を一定にして照射条件をコントロールしても、照射領域（光スポット）内で色ムラを生じてしまい全ての領域を同一条件で光照射させることができない。
また、光を混合させる光学系によっては、照射領域の中央部の光強度が最大とも限らないので、仮に光スポットの中央部に疾患組織が位置するように光照射しても、どの程度の光強度で照射しているのか特定できず、やはり、照射条件のコントロールが困難となる。
特に、ＰＴＤ薬剤の開発にあたっては、投与量に応じた発光強度、照射時間などの光照射条件を決定する必要があり、実験装置において照射条件を一定に維持することができなければ、正確な条件を特定することもできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００５−５０３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合において、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題を解決するために、本発明は、細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置において、
光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、
前記投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は前記光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、
前記投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されたことを特徴としている。
【００１５】
投光ヘッドには、請求項２に記載されたように、発光ダイオードの光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器と、各発光ダイオードの点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーとを備えたコントローラを接続してもよい。
【００１６】
光混合素子としては、請求項３のように、光散乱板を投光用開口部に設けたり、請求項４のように、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成るファイバオプティクスデバイスを投光用開口部に接続したりして用いる。
また、光混合素子として、請求項５のように、光混合素子として回転楕円反射鏡を用いてもよい。この楕円反射鏡は、長軸を回転軸とする回転楕円球の第一焦点及び第二焦点近傍を切断した中膨れ形状に形成され、投光ヘッドから出力された光が前記第一焦点から入射されるようになされている。
【００１７】
さらに、投光ヘッドから照射された光をライトガイドで導き、その先端の光照射端部から疾患組織に照射する場合は、請求項６のように、そのライトガイドとして、光混合素子として、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねたバンドルファイバケーブルを用い、これを光混合素子としても良い。
さらにまた、請求項７のように、光混合素子となるライトガイドとして、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、投光ヘッドに発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されており、夫々の発光波長は疾患組織選択親和性光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定されている。
例えば、ＰＤＴ治療薬としてＡＬＡを用いた場合、腫瘍組織に光増感物質であるプロトポルフィリンが蓄積され、その励起スペクトルのピーク波長は、４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにある。
投光ヘッドに、励起スペクトルのピーク波長に基づき、発光波長４１０ｎｍ及び６３５ｎｍの２種類の発光ダイオードを複数ずつ配した投光ヘッドを用いれば、投光ヘッドから夫々の波長の光が照射されて、光照射端部から疾患組織に対して照射される。
【００１９】
このとき、投光ヘッドの投光用開口部から光照射部に至るまでの間に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されている。
例えば、投光用開口部に、光混合素子として、光散乱板と、ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成るファイバオプティクスデバイスを接続した場合、投光ヘッドから出力された各波長の光がまず光散乱板を透過することによって混同され、その光がファイバオプティクスデバイスに入射される。
ファイバオプティクスデバイスは、ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて固めたロッド状の素子であるので、入射端面から入射された光に強度分布や波長分布が残る場合であっても、その出射端面からは強度分布も波長分布も均一化された光が出力される。
このように、光混合素子を二重に透過させているので、発光ダイオードの配列によって生ずる投光ヘッドの出力光に強度ムラ及び波長ムラ（色ムラ）がある場合であっても、光照射端部からは、その照射スポット全域において、光強度分布がフラットで色ムラのない光を照射することができるので、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光線力学的治療装置の一構成例を示す説明図。
【図２】投光ヘッド内の発光タイオード配列状態を示す説明図。
【図３】他の実施例を示す説明図。
【図４】さらに他の実施例を示す説明図。
【図５】投光ヘッド内の発光ダイオードの配列状態を示す説明図。
【図６】プロトポルフィリンの励起スペクトルを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本例は、ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合に、色ムラのない光強度が均一な光を照射させて、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにするため、光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二つの光混合素子を介装した。
【実施例１】
【００２２】
図１に示す光線力学的治療装置１は、細胞毒性をもたない腫瘍（疾患）組織選択親和性光増感物質プロトポルフィリンの前駆体ＡＬＡを予め投与した生体に対し、その腫瘍組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に腫瘍組織を障害させるものであり、ベース２に取り付けられた揺動アーム３の先端に、光源となる発光ダイオード４が配された投光ヘッド５が取り付けられ、前記投光ヘッド５の投光用開口部６に、投光ヘッド５から出射された光を腫瘍組織に対して照射する光照射部７が接続されている。
投光ヘッド５には、発光波長の異なる複数種類の発光ダイオード４が同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定されている。
【００２３】
例えば、ＰＤＴ薬剤として、プロトポルフィリン（腫瘍選択親和性光増感物質）の前駆体であるＡＬＡを用いる場合、ＡＬＡの大量投与により腫瘍組織に蓄積されるプロトポルフィリンの励起波長は、４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにピークがある。
ここで、短波長側４１０ｎｍの光吸収度は高いものの組織浸透度が浅く、長波長６３５ｎｍの光吸収度はそれほど高くないが組織の深さに拘らず一定であり、組織浸透度も比較的深い。
そこで、本例では、図２に示すように、発光ダイオード４として、１２個の青色ダイオード（発光波長４１０ｎｍ）Ｄ１と、８個の赤色ダイオード（発光波長６３５ｎｍ）Ｄ２を混在させて二重円環状に配列している。
【００２４】
内環列には４個の青色ダイオードＤ１及び４個の赤色ダイオードＤ２が中心角４５°で一つずつ交互に配列され、外環列には中心角９０°で配列された４個の赤色ダイオードＤ２の間に、中心角３０度で８個の青色ダイオードＤ１が配列されている。
一般に、青色ダイオードＤ１は素子一個当たりの発光強度が、赤色ダイオードＤ２に比して弱いため、合計８個の赤色ダイオードＤ２に対して合計１２個の青色ダイオードＤ１を配している。
【００２５】
また、投光ヘッド５には、発光ダイオードＤ１及びＤ２の光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器Ｐ１及びＰ２と、各発光ダイオード４の点灯時間を設定してオンオフ制御を行うタイマーＴとを備えたコントローラ８が接続されている。
これにより、発光ダイオードＤ１及びＤ２は、夫々予め設定された発光強度で同時点灯され、タイマーＴに設定した所定時間が経過したところで同時に消灯される。
【００２６】
投光ヘッド５には、１２個の青色ダイオードＤ１と、８個の赤色ダイオードＤ２が混在して配列されているが、このまま点灯させてその光を腫瘍組織に照射した場合に、光スポットには各発光ダイオードＤ１及びＤ２の位置に応じた色ムラのある光が照射される。
そこで、投光ヘッド５の投光用開口部６から光照射部７に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子Ｍ１、Ｍ２を介装している。
【００２７】
本例では、第一の光混合素子Ｍ１が投光ヘッド５の投光用開口部６に設けられた光散乱板９からなり、第二の光混合素子Ｍ２が投光用開口部６に接続されたファイバオプティクスデバイス１０からなり、その光出射端が１０outが光出射部４になっている。
る。
ファイバオプティクスデバイス１０は、多数の光ファイバ素線１１…をランダムミックスに配列して束ねたロッド状の素子であり、光ファイバ素線１１の光入射端１０inにおける位置情報が光出射端１０outで維持されないので、色ムラのある光を入射しても、光出射端１０outからは色ムラのない光が出射される。
【００２８】
なお、光散乱板９とファイバオプティクスデバイス１０の光入射端１０inの間には、光散乱板９により散乱された光をさらに混合させる光混合空間６ａが形成されている。
また、ファイバオプティクスデバイス１０の光入射端１０inにおける有効入射口径が、投光ヘッド５の投光用開口部６の有効照射口径に等しくなるように選定されている。
【００２９】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
ＰＤＴ薬剤としてＡＬＡを投与して皮膚癌などの腫瘍治療を行う場合、所定量のＡＬＡを服用または外用した後、所定時間経過すると、体内に取り込まれたＡＬＡがプロトポルフィリンに変化して細胞内に蓄積される。
プロトポルフィリンは正常細胞での滞留時間は２〜３時間であるのに対し、腫瘍組織では４〜８時間経過した時点で最大量に達し、２４時間後には対外に排出される。
したがって、ＡＬＡの投与後、太陽光を避けて、４〜８時間経過したところで、腫瘍組織に対して光線力学的治療装置１により励起光を照射する。
【００３０】
このとき、青色ダイオードＤ１と赤色ダイオードＤ２の発光強度と照射時間を、製薬会社などが予め実験により求めた基準値に従って光量設定器Ｐ１及びＰ２と、タイマーＴに設定し、点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、全ての発光ダイオード４が点灯する。
【００３１】
青色ダイオードＤ１及び赤色ダイオードＤ２は混在して配列されているものの、全部で２０素子しかないので、各発光ダイオードＤ１及びＤ２からはこれらの配列プロフィールに応じた色ムラ（波長ムラ）のある光束となって投光用開口部６へ向かう。
そして、光散乱板９に入射すると、光散乱板９内で光が散乱するため各波長の光が混合されるので色ムラがある程度改善され、次に、光散乱板９から出射されるとその光が光混合空間６ａで混合されるのでさらに色ムラが改善された後、投光用開口部６に接続されたファイバオプティクスデバイス１０に入射される。
【００３２】
ファイバオプティクスデバイス１０は、多数の光ファイバ素線１１…を光入射端１０inから光出射端１０outに至る間でランダムミックス配列にして束ねてロッド状に形成されているので、光入射端１０inに入射される光束のプロフィールに色ムラがあっても、光出射端１０outから照射されるときは、そのプロフィールがランダムに混合されるので、素線単位で見れば色ムラがあっても光出射端１０out全体で見れば色ムラのない均一な光束となって出射される。
したがって、光照射部７となるファイバオプティクスデバイス１０の光出射端１０outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ及び６３５ｎｍの光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
【実施例２】
【００３３】
図３は他の実施例を示す。図１及び２との共通部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の光線力学的治療装置２１は、投光ヘッド５の投光用開口部６に、光混合素子Ｍ１となる光散乱板９が取り付けられ、さらに、光スポット径を縮径するテーパファイバオプティクス２２を介して、光混合素子Ｍ３となる楕円反射鏡２３が取り付けられている。
【００３４】
テーパファイバオプティクス２２は、テーパファイバを束ねたライドガイドで、両端の有効径が異なり、大径側から入射された光ビーム径を小径に変換し、あるいは、小径側から入射された光ビーム径を大径に変換するためのものであり、本例では、投光用開口部６から照射された大径の光ビームを回転楕円反射鏡２３の光入射端２３inに入射できる径まで縮径するために用いている。
【００３５】
楕円反射鏡２３は、長軸を回転軸とする回転楕円球をその第一焦点ｆ１近傍及び第二焦点ｆ２近傍で長軸と直交する方向に切断した中膨れ形状に形成されている。
そして、第一焦点ｆ１にテーパファイバオプティクス２２の光出射端２２outが位置するように配され、第二焦点ｆ２側開口部２３outが光照射部７となる。
【００３６】
本例によれば、実施例１と同様に、各色ダイオードＤ１及びＤ２の発光強度を設定すると共に、照射時間を設定して点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、各色ダイオードＤ１及びＤ２が点灯する。
その光は、発光ダイオード４の配列プロフィールに応じた色ムラのある光束となって投光用開口部６へ向かう。
そして、光混合素子Ｍ１である光散乱板９を透過することにより色ムラがある程度改善され、テーパファイバオプティクス２２を介して、光混合素子Ｍ３である回転楕円反射鏡２３に入射される。
【００３７】
テーパファイバオプティクス２２の光出射端２２outは、楕円反射鏡２３の第一焦点ｆ１近傍に位置しているので、光散乱板９で混合された光は、第一焦点ｆ１から楕円反射鏡２３に導入され、楕円反射鏡２３内で反射されてさらに混合され、その第二焦点ｆ２に集光された後、その開口部２３outから色ムラのない光となって出射される。
楕円反射鏡２３は、第一焦点ｆ１側から入射された光のほとんどを第二焦点ｆ２に導くので光損失が極めて少ないので、楕円反射鏡２３を介装することにより光量が低下することもない。
【００３８】
したがって、光照射部７となる楕円反射鏡２３の光出射端２３outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ及び６３５ｎｍの光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
なお、テーパファイバオプティクス２２が、ファイバ素線１１をランダムに配列して束ねたものであれば、これも光混合素子として機能するので、光損失を生ずることなく、より色ムラをなくすことができる。
【実施例３】
【００３９】
図４はさらに他の実施例を示す。なお、図１及び図３と共通する部分は同一符号を付して詳細説明は省略する。
本例の光線力学的治療装置３１は、投光ヘッド３２の投光用開口部３３に照射光を患部まで案内するライトガイド３４が接続され、そのライトガイド３４の光出射端３４outが光照射部７となっている。
【００４０】
本例の投光ヘッド３２には、図５に示すように、プロトポルフィリンの励起波長に応じて発光波長４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍの５種類のチップ状ダイオードＣ１〜Ｃ５を合計１６個配した発光素子３５が１６面配されている。
個々の発光素子３５は、例えば、発光波長４１０ｎｍのダイオードＣ１が５個と、発光波長５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍのダイオードＣ２〜Ｃ４が３個ずつと、発光波長６３５ｎｍのダイオードＣ５が２個からなり、これらが投光用開口部３３に向かってランダムに配されている。
【００４１】
また、投光ヘッド３２には、発光ダイオードＣ１〜Ｃ５の光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器Ｐ１〜Ｐ５と、各発光ダイオード４の点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーＴとを備えたコントローラ３６が接続されている。
これにより、発光ダイオードＣ１〜Ｃ５は、夫々予め設定された発光強度で同時点灯され、タイマーＴに設定した所定時間が経過したところで同時に消灯される。
【００４２】
投光用開口部３３には、光混合素子Ｍ１となる光散乱板９が取り付けられると共に、テーパファイバオプティクス２２を介してライトガイド３４が接続されている。
光散乱板９とテーパファイバオプティクス２２の光入射端２２inの間には、光散乱板９を透過した光を混合させるための光混合空間３３ａが形成されている。
ライトガイド３４は、光混合素子Ｍ４として機能するように、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルが用いられ、その入射径がファイバオプティクス２２の光出射端２２outの有効径と等しく選定されている。
【００４３】
本例によれば、実施例１と同様に、コントローラ３６で各色ダイオードＣ１〜Ｃ５の発光強度を設定すると共に、タイマーＴで照射時間を設定して点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、各色ダイオードＣ１〜Ｃ５が同時に点灯される。
本例では、多数のチップ状ダイオードをランダムに配列しているので、その光はもともと色ムラの少ない光束となって投光用開口部３３に向かう。
【００４４】
そして、投光用開口部３３に設けられた光散乱板９を透過する際にその光が混合されてさらに色ムラのない均一な光となり、テーパファイバオプティクス２２を介してライトガイド３４に入射され、光照射部７となる光出射端３４outから照射される。
このとき、ライトガイド３４は、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルが用いられているので、光混合素子Ｍ４として機能し、テーパファイバオプティクス２２から出射された光がさらに混合されることとなり、色ムラのない光が照射される。
【００４５】
したがって、光照射部７となるライトガイド３４の光出射端３４outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ及び６３５ｎｍの５種類の光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
また、励起スペクトルの五つのピーク波長の光を全て照射するので、光増感物質であるプロトポルフィリンが活性しやすくなり、低出力の光を用いて効率よくＰＴＤ療法を行うことができる。
【００４６】
なお、ライトガイド３４として、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルに替えて、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドを用いても同様である。
また、光混合素子Ｍ１〜Ｍ４は上述のものに限らず任意のものを任意の組合せで使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上述べたように、本発明は、疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより、予め光増感物質を投与した疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 光線力学的治療装置
４ 発光ダイオード
５ 投光ヘッド
６ 投光用開口部
７ 光照射部
Ｄ１ 青色ダイオード
Ｄ２ 赤色ダイオード
８ コントローラ
Ｐ１、Ｐ２ 光量設定器
Ｔ タイマー
Ｍ１ 光混合素子
９ 光散乱板
Ｍ２ 光混合素子
１０ ファイバオプティクスデバイス
１１ 光ファイバ素線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより、予め光増感物質を投与した疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線力学的療法（photodynamic therapy；以下、単に「ＰＤＴ療法」という）は、細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる治療方法であり、早期肺癌、表在性食道癌、表在性早期胃癌、子宮頸部初期癌、加齢黄斑変性症、皮膚癌、日光角化症、表在型基底細胞癌、Ｂｏｗｅｎ病、尋常性挫瘡、脂腺増殖症、皮膚感染症、サルコイドーシス、尋常性乾癬などの治療に有効であることが報告されている。
【０００３】
代表的なＰＤＴ治療薬として知られるアミノレブリン酸（5-aminolevulinic
acid；以下、「ＡＬＡ」という。）は、分子量131のテトラピロールを構成するデルタ型アミノ酸で、水溶性が高く、アルコールに微溶、有機溶剤には難溶、酸性条件下で安定しアルカリ条件下で分解する体内に内在する物質である。
このＡＬＡは、それ自体が光増感物質ではないが、生体のヘム合成経路におけるプロトポルフィリン（protoporphyrin）の前駆体であり、プロトポルフィリンは体内に内在する物質であり単独では細胞毒性がなく腫瘍に対する疾患組織選択親和性を有する光増感物質である。
【０００４】
ＡＬＡを服用又は外用すると、ヘムの存在がネガティブフィードバックとなってプロトポルフィリンの合成を阻害するが、大量に投与されると、このフィードバックがきかなくなって、プロトポルフィリンが細胞内に蓄積される。
このプロトポルフィリンは、正常組織には取り込まれにくく排泄も早いが、腫瘍細胞には取り込まれやすく長時間残留するため、この時間差を利用して、正常細胞から排泄された頃を見計って励起光を照射することにより、腫瘍組織内のみにおいて光化学反応を起こさせ、腫瘍組織を選択的にアポトーシスに至らしめることができる。
【０００５】
ＡＬＡの投与により腫瘍細胞に蓄積されるプロトポルフィリンは６３５ｎｍに励起スペクトルのピークを有しているため、一般的には波長６３５ｎｍのエキシマダイレーザを用いて、レーザ光を照射することにより励起させている。
しかしながら、レーザ装置は光源が大掛かりになるだけでなく、コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
ハロゲンランプ、放電ランプなどを用いれば、レーザ装置ほど大掛かりではないものの、紫外領域から赤外領域に至るまでブロードな発光スペクトルを有するため、照射された赤外線により光照射域の温度が高くなりすぎるという問題がある。
これを防止するために、赤外線を遮断する赤外カットフィルタを用いると、赤外領域に近い６３５ｎｍの光強度が著しく弱くなるという問題がある。
【０００７】
ＬＥＤ（発光ダイオード）は、発光波長が６３５ｎｍ近傍のものを用いることにより、非常に安価で、小型、超寿命の光源として用いることができるが、光量が必ずしも十分でないという問題がある。
発明者の実験によれば、多数の高輝度ＬＥＤを用いて発光波長６３５ｎｍの光強度を強くすれば、ＰＤＴ療法に用いる治療装置として使用することができるが、ＬＥＤを高密度実装することにより発熱の問題を生じる。
【０００８】
ところで、特許文献１には、ＬＥＤにより、異なる波長の光（約４００ｎｍの青色光及び約６００ｎｍの赤色光）を同時に照射させてより高い治療効果が得られることがあり、その波長としては、細胞内に取り込まれた光増感物質（外因性発色団）などの吸収極大（吸収スペクトルのピーク波長）に相関する複数の波長帯域を標的することが望ましい旨の記載がある。
【０００９】
さらに、光の組織透過深さは波長に依存し、短波長（４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）の光は透過深さが限られていることにより全ての脂腺または座瘡の嚢胞を有効に治療することができないが、長波長（６００ｎｍ〜６６０ｎｍ）の光はより下の皮層又は深い部位まで透過されるため、患部の深さに応じて波長を選択することが好ましい旨の記載もある。
【００１０】
ＰＤＴ療法において、ＡＬＡの投与により細胞内に蓄積されるプロトポルフィリン酸の励起スペクトルは、図６に示すように、４１０ｎｍに最大のピークがあり、他に５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにもピークがあり、ピーク波長の光が照射されたときにその光エネルギーが吸収されて光化学反応を生ずるため、励起スペクトルは吸収スペクトルに等しい。
そして、一般に、治療光の波長は、表層１ｍｍまでの組織なら４１０ｎｍの光を照射し、それ以上の深さに対しては６３５ｎｍの光を照射していることから、これらの波長は、吸収スペクトルのピーク波長、すなわち特許文献１に記載されたとおり吸収極大に相関して決定されている。
さらに、特許文献１の記載より、例えば、表層から深層に至るまでの疾患組織を治療するには、短波長側と長波長側の光を同時に照射すればよいことがわかる。
【００１１】
しかしながら、例えば、波長４１０ｎｍと６３５ｎｍの光を同時に照射しても、それぞれの光スポットを正確に重ね合わせることは困難であることから、光照射時間を一定にして照射条件をコントロールしても、照射領域（光スポット）内で色ムラを生じてしまい全ての領域を同一条件で光照射させることができない。
また、光を混合させる光学系によっては、照射領域の中央部の光強度が最大とも限らないので、仮に光スポットの中央部に疾患組織が位置するように光照射しても、どの程度の光強度で照射しているのか特定できず、やはり、照射条件のコントロールが困難となる。
特に、ＰＴＤ薬剤の開発にあたっては、投与量に応じた発光強度、照射時間などの光照射条件を決定する必要があり、実験装置において照射条件を一定に維持することができなければ、正確な条件を特定することもできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００５−５０３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合において、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題を解決するために、本発明は、細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置において、
光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、
前記投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は前記光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、
前記投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されたことを特徴としている。
【００１５】
投光ヘッドには、請求項２に記載されたように、発光ダイオードの光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器と、各発光ダイオードの点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーとを備えたコントローラを接続してもよい。
【００１６】
光混合素子としては、請求項３のように、光散乱板を投光用開口部に設けたり、請求項４のように、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成るファイバオプティクスデバイスを投光用開口部に接続したりして用いる。
また、光混合素子として、請求項５のように、光混合素子として回転楕円反射鏡を用いてもよい。この楕円反射鏡は、長軸を回転軸とする回転楕円球の第一焦点及び第二焦点近傍を切断した中膨れ形状に形成され、投光ヘッドから出力された光が前記第一焦点から入射されるようになされている。
【００１７】
さらに、投光ヘッドから照射された光をライトガイドで導き、その先端の光照射端部から疾患組織に照射する場合は、請求項６のように、そのライトガイドとして、光混合素子として、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねたバンドルファイバケーブルを用い、これを光混合素子としても良い。
さらにまた、請求項７のように、光混合素子となるライトガイドとして、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、投光ヘッドに発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されており、夫々の発光波長は疾患組織選択親和性光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定されている。
例えば、ＰＤＴ治療薬としてＡＬＡを用いた場合、腫瘍組織に光増感物質であるプロトポルフィリンが蓄積され、その励起スペクトルのピーク波長は、４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにある。
投光ヘッドに、励起スペクトルのピーク波長に基づき、発光波長４１０ｎｍ及び６３５ｎｍの２種類の発光ダイオードを複数ずつ配した投光ヘッドを用いれば、投光ヘッドから夫々の波長の光が照射されて、光照射端部から疾患組織に対して照射される。
【００１９】
このとき、投光ヘッドの投光用開口部から光照射部に至るまでの間に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されている。
例えば、投光用開口部に、光混合素子として、光散乱板と、ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成るファイバオプティクスデバイスを接続した場合、投光ヘッドから出力された各波長の光がまず光散乱板を透過することによって混同され、その光がファイバオプティクスデバイスに入射される。
ファイバオプティクスデバイスは、ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて固めたロッド状の素子であるので、入射端面から入射された光に強度分布や波長分布が残る場合であっても、その出射端面からは強度分布も波長分布も均一化された光が出力される。
このように、光混合素子を二重に透過させているので、発光ダイオードの配列によって生ずる投光ヘッドの出力光に強度ムラ及び波長ムラ（色ムラ）がある場合であっても、光照射端部からは、その照射スポット全域において、光強度分布がフラットで色ムラのない光を照射することができるので、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光線力学的治療装置の一構成例を示す説明図。
【図２】投光ヘッド内の発光タイオード配列状態を示す説明図。
【図３】他の実施例を示す説明図。
【図４】さらに他の実施例を示す説明図。
【図５】投光ヘッド内の発光ダイオードの配列状態を示す説明図。
【図６】プロトポルフィリンの励起スペクトルを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本例は、ＰＤＴ療法に用いる光増感物質の励起スペクトルの複数のピーク波長に応じて異なる波長の光を照射する場合に、色ムラのない光強度が均一な光を照射させて、治療における光照射条件を正確にコンロトールできるようにするため、光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二つの光混合素子を介装した。
【実施例１】
【００２２】
図１に示す光線力学的治療装置１は、細胞毒性をもたない腫瘍（疾患）組織選択親和性光増感物質プロトポルフィリンの前駆体ＡＬＡを予め投与した生体に対し、その腫瘍組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に腫瘍組織を障害させるものであり、ベース２に取り付けられた揺動アーム３の先端に、光源となる発光ダイオード４が配された投光ヘッド５が取り付けられ、前記投光ヘッド５の投光用開口部６に、投光ヘッド５から出射された光を腫瘍組織に対して照射する光照射部７が接続されている。
投光ヘッド５には、発光波長の異なる複数種類の発光ダイオード４が同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定されている。
【００２３】
例えば、ＰＤＴ薬剤として、プロトポルフィリン（腫瘍選択親和性光増感物質）の前駆体であるＡＬＡを用いる場合、ＡＬＡの大量投与により腫瘍組織に蓄積されるプロトポルフィリンの励起波長は、４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍにピークがある。
ここで、短波長側４１０ｎｍの光吸収度は高いものの組織浸透度が浅く、長波長６３５ｎｍの光吸収度はそれほど高くないが組織の深さに拘らず一定であり、組織浸透度も比較的深い。
そこで、本例では、図２に示すように、発光ダイオード４として、１２個の青色ダイオード（発光波長４１０ｎｍ）Ｄ１と、８個の赤色ダイオード（発光波長６３５ｎｍ）Ｄ２を混在させて二重円環状に配列している。
【００２４】
内環列には４個の青色ダイオードＤ１及び４個の赤色ダイオードＤ２が中心角４５°で一つずつ交互に配列され、外環列には中心角９０°で配列された４個の赤色ダイオードＤ２の間に、中心角３０度で８個の青色ダイオードＤ１が配列されている。
一般に、青色ダイオードＤ１は素子一個当たりの発光強度が、赤色ダイオードＤ２に比して弱いため、合計８個の赤色ダイオードＤ２に対して合計１２個の青色ダイオードＤ１を配している。
【００２５】
また、投光ヘッド５には、発光ダイオードＤ１及びＤ２の光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器Ｐ１及びＰ２と、各発光ダイオード４の点灯時間を設定してオンオフ制御を行うタイマーＴとを備えたコントローラ８が接続されている。
これにより、発光ダイオードＤ１及びＤ２は、夫々予め設定された発光強度で同時点灯され、タイマーＴに設定した所定時間が経過したところで同時に消灯される。
【００２６】
投光ヘッド５には、１２個の青色ダイオードＤ１と、８個の赤色ダイオードＤ２が混在して配列されているが、このまま点灯させてその光を腫瘍組織に照射した場合に、光スポットには各発光ダイオードＤ１及びＤ２の位置に応じた色ムラのある光が照射される。
そこで、投光ヘッド５の投光用開口部６から光照射部７に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子Ｍ１、Ｍ２を介装している。
【００２７】
本例では、第一の光混合素子Ｍ１が投光ヘッド５の投光用開口部６に設けられた光散乱板９からなり、第二の光混合素子Ｍ２が投光用開口部６に接続されたファイバオプティクスデバイス１０からなり、その光出射端が１０outが光出射部４になっている。
る。
ファイバオプティクスデバイス１０は、多数の光ファイバ素線１１…をランダムミックスに配列して束ねたロッド状の素子であり、光ファイバ素線１１の光入射端１０inにおける位置情報が光出射端１０outで維持されないので、色ムラのある光を入射しても、光出射端１０outからは色ムラのない光が出射される。
【００２８】
なお、光散乱板９とファイバオプティクスデバイス１０の光入射端１０inの間には、光散乱板９により散乱された光をさらに混合させる光混合空間６ａが形成されている。
また、ファイバオプティクスデバイス１０の光入射端１０inにおける有効入射口径が、投光ヘッド５の投光用開口部６の有効照射口径に等しくなるように選定されている。
【００２９】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
ＰＤＴ薬剤としてＡＬＡを投与して皮膚癌などの腫瘍治療を行う場合、所定量のＡＬＡを服用または外用した後、所定時間経過すると、体内に取り込まれたＡＬＡがプロトポルフィリンに変化して細胞内に蓄積される。
プロトポルフィリンは正常細胞での滞留時間は２〜３時間であるのに対し、腫瘍組織では４〜８時間経過した時点で最大量に達し、２４時間後には対外に排出される。
したがって、ＡＬＡの投与後、太陽光を避けて、４〜８時間経過したところで、腫瘍組織に対して光線力学的治療装置１により励起光を照射する。
【００３０】
このとき、青色ダイオードＤ１と赤色ダイオードＤ２の発光強度と照射時間を、製薬会社などが予め実験により求めた基準値に従って光量設定器Ｐ１及びＰ２と、タイマーＴに設定し、点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、全ての発光ダイオード４が点灯する。
【００３１】
青色ダイオードＤ１及び赤色ダイオードＤ２は混在して配列されているものの、全部で２０素子しかないので、各発光ダイオードＤ１及びＤ２からはこれらの配列プロフィールに応じた色ムラ（波長ムラ）のある光束となって投光用開口部６へ向かう。
そして、光散乱板９に入射すると、光散乱板９内で光が散乱するため各波長の光が混合されるので色ムラがある程度改善され、次に、光散乱板９から出射されるとその光が光混合空間６ａで混合されるのでさらに色ムラが改善された後、投光用開口部６に接続されたファイバオプティクスデバイス１０に入射される。
【００３２】
ファイバオプティクスデバイス１０は、多数の光ファイバ素線１１…を光入射端１０inから光出射端１０outに至る間でランダムミックス配列にして束ねてロッド状に形成されているので、光入射端１０inに入射される光束のプロフィールに色ムラがあっても、光出射端１０outから照射されるときは、そのプロフィールがランダムに混合されるので、素線単位で見れば色ムラがあっても光出射端１０out全体で見れば色ムラのない均一な光束となって出射される。
したがって、光照射部７となるファイバオプティクスデバイス１０の光出射端１０outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ及び６３５ｎｍの光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
【実施例２】
【００３３】
図３は他の実施例を示す。図１及び２との共通部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の光線力学的治療装置２１は、投光ヘッド５の投光用開口部６に、光混合素子Ｍ１となる光散乱板９が取り付けられ、さらに、光スポット径を縮径するテーパファイバオプティクス２２を介して、光混合素子Ｍ３となる楕円反射鏡２３が取り付けられている。
【００３４】
テーパファイバオプティクス２２は、テーパファイバを束ねたライドガイドで、両端の有効径が異なり、大径側から入射された光ビーム径を小径に変換し、あるいは、小径側から入射された光ビーム径を大径に変換するためのものであり、本例では、投光用開口部６から照射された大径の光ビームを回転楕円反射鏡２３の光入射端２３inに入射できる径まで縮径するために用いている。
【００３５】
楕円反射鏡２３は、長軸を回転軸とする回転楕円球をその第一焦点ｆ１近傍及び第二焦点ｆ２近傍で長軸と直交する方向に切断した中膨れ形状に形成されている。
そして、第一焦点ｆ１にテーパファイバオプティクス２２の光出射端２２outが位置するように配され、第二焦点ｆ２側開口部２３outが光照射部７となる。
【００３６】
本例によれば、実施例１と同様に、各色ダイオードＤ１及びＤ２の発光強度を設定すると共に、照射時間を設定して点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、各色ダイオードＤ１及びＤ２が点灯する。
その光は、発光ダイオード４の配列プロフィールに応じた色ムラのある光束となって投光用開口部６へ向かう。
そして、光混合素子Ｍ１である光散乱板９を透過することにより色ムラがある程度改善され、テーパファイバオプティクス２２を介して、光混合素子Ｍ３である回転楕円反射鏡２３に入射される。
【００３７】
テーパファイバオプティクス２２の光出射端２２outは、楕円反射鏡２３の第一焦点ｆ１近傍に位置しているので、光散乱板９で混合された光は、第一焦点ｆ１から楕円反射鏡２３に導入され、楕円反射鏡２３内で反射されてさらに混合され、その第二焦点ｆ２に集光された後、その開口部２３outから色ムラのない光となって出射される。
楕円反射鏡２３は、第一焦点ｆ１側から入射された光のほとんどを第二焦点ｆ２に導くので光損失が極めて少ないので、楕円反射鏡２３を介装することにより光量が低下することもない。
【００３８】
したがって、光照射部７となる楕円反射鏡２３の光出射端２３outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ及び６３５ｎｍの光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
なお、テーパファイバオプティクス２２が、ファイバ素線１１をランダムに配列して束ねたものであれば、これも光混合素子として機能するので、光損失を生ずることなく、より色ムラをなくすことができる。
【実施例３】
【００３９】
図４はさらに他の実施例を示す。なお、図１及び図３と共通する部分は同一符号を付して詳細説明は省略する。
本例の光線力学的治療装置３１は、投光ヘッド３２の投光用開口部３３に照射光を患部まで案内するライトガイド３４が接続され、そのライトガイド３４の光出射端３４outが光照射部７となっている。
【００４０】
本例の投光ヘッド３２には、図５に示すように、プロトポルフィリンの励起波長に応じて発光波長４１０ｎｍ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３５ｎｍの５種類のチップ状ダイオードＣ１〜Ｃ５を合計１６個配した発光素子３５が１６面配されている。
個々の発光素子３５は、例えば、発光波長４１０ｎｍのダイオードＣ１が５個と、発光波長５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍのダイオードＣ２〜Ｃ４が３個ずつと、発光波長６３５ｎｍのダイオードＣ５が２個からなり、これらが投光用開口部３３に向かってランダムに配されている。
【００４１】
また、投光ヘッド３２には、発光ダイオードＣ１〜Ｃ５の光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器Ｐ１〜Ｐ５と、各発光ダイオード４の点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーＴとを備えたコントローラ３６が接続されている。
これにより、発光ダイオードＣ１〜Ｃ５は、夫々予め設定された発光強度で同時点灯され、タイマーＴに設定した所定時間が経過したところで同時に消灯される。
【００４２】
投光用開口部３３には、光混合素子Ｍ１となる光散乱板９が取り付けられると共に、テーパファイバオプティクス２２を介してライトガイド３４が接続されている。
光散乱板９とテーパファイバオプティクス２２の光入射端２２inの間には、光散乱板９を透過した光を混合させるための光混合空間３３ａが形成されている。
ライトガイド３４は、光混合素子Ｍ４として機能するように、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルが用いられ、その入射径がファイバオプティクス２２の光出射端２２outの有効径と等しく選定されている。
【００４３】
本例によれば、実施例１と同様に、コントローラ３６で各色ダイオードＣ１〜Ｃ５の発光強度を設定すると共に、タイマーＴで照射時間を設定して点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、各色ダイオードＣ１〜Ｃ５が同時に点灯される。
本例では、多数のチップ状ダイオードをランダムに配列しているので、その光はもともと色ムラの少ない光束となって投光用開口部３３に向かう。
【００４４】
そして、投光用開口部３３に設けられた光散乱板９を透過する際にその光が混合されてさらに色ムラのない均一な光となり、テーパファイバオプティクス２２を介してライトガイド３４に入射され、光照射部７となる光出射端３４outから照射される。
このとき、ライトガイド３４は、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルが用いられているので、光混合素子Ｍ４として機能し、テーパファイバオプティクス２２から出射された光がさらに混合されることとなり、色ムラのない光が照射される。
【００４５】
したがって、光照射部７となるライトガイド３４の光出射端３４outを患部に向けて光を照射すると、プロトポルフィリンの励起スペクトルのピーク波長である４１０ｎｍｎ、５１０ｎｍ、５４５ｎｍ、５８０ｎｍ及び６３５ｎｍの５種類の光が均一に混合されて照射されるので、その光スポットの領域内で色ムラが生ずることがなく、どこも同一条件で光が照射され、照射時間により照射条件を正確にコントロールすることができる。
また、励起スペクトルの五つのピーク波長の光を全て照射するので、光増感物質であるプロトポルフィリンが活性しやすくなり、低出力の光を用いて効率よくＰＴＤ療法を行うことができる。
【００４６】
なお、ライトガイド３４として、多数のファイバ素線３７をランダムミックス配列したバンドルファイバケーブルに替えて、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドを用いても同様である。
また、光混合素子Ｍ１〜Ｍ４は上述のものに限らず任意のものを任意の組合せで使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上述べたように、本発明は、疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより、予め光増感物質を投与した疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 光線力学的治療装置
４ 発光ダイオード
５ 投光ヘッド
６ 投光用開口部
７ 光照射部
Ｄ１ 青色ダイオード
Ｄ２ 赤色ダイオード
８ コントローラ
Ｐ１、Ｐ２ 光量設定器
Ｔ タイマー
Ｍ１ 光混合素子
９ 光散乱板
Ｍ２ 光混合素子
１０ ファイバオプティクスデバイス
１１ 光ファイバ素線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置において、
光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、
前記投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は前記光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、
前記投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されたことを特徴とする光線力学的治療装置。
【請求項２】
前記投光ヘッドに、前記発光ダイオードの光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器と、各発光ダイオードの点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーとを備えたコントローラが接続されて成る請求項１記載の光線力学的治療装置。
【請求項３】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に設けられた光散乱板からなる請求項１又は２記載の光線力学的治療装置。
【請求項４】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたファイバオプティクスデバイスからなり、当該ファイバオプティクスデバイスは、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成る請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項５】
前記光混合素子の一が回転楕円反射鏡で成り、当該楕円反射鏡は、長軸を回転軸とする回転楕円球の第一焦点及び第二焦点近傍を切断した中膨れ形状に形成され、投光用ヘッドから出力された光を前記第一焦点近傍から楕円反射鏡内に入射させるようになされた請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項６】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたライトガイドで成り、当該ライトガイドは、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねたバンドルファイバケーブルである請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項７】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたライトガイドで成り、当該ライトガイドは、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドが用いられた請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項１】
細胞毒性をもたない疾患組織選択親和性光増感物質又はその前駆体を予め投与した生体に対し、その疾患組織に向けて特定波長の光を照射することにより疾患組織内で光化学反応を惹起させて選択的に疾患組織を障害させる光線力学的治療装置において、
光源となる発光ダイオードが配された投光ヘッドと、前記投光ヘッドから出射された光を疾患組織に対して照射する光照射部とを備え、
前記投光ヘッドには発光波長の異なる複数種類の発光ダイオードが同時点灯可能に配されると共に、夫々の発光波長は前記光増感物質の可視光領域から近赤外光領域に至る励起スペクトルに現れる複数のピーク波長に応じて選定され、
前記投光ヘッドの投光用開口部から前記光照射部に至る光路中に、少なくとも二種類の光混合素子が介装されたことを特徴とする光線力学的治療装置。
【請求項２】
前記投光ヘッドに、前記発光ダイオードの光出力をその発光波長ごとに設定する光量設定器と、各発光ダイオードの点灯時間を設定して同時にオンオフ制御を行うタイマーとを備えたコントローラが接続されて成る請求項１記載の光線力学的治療装置。
【請求項３】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に設けられた光散乱板からなる請求項１又は２記載の光線力学的治療装置。
【請求項４】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたファイバオプティクスデバイスからなり、当該ファイバオプティクスデバイスは、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねて成る請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項５】
前記光混合素子の一が回転楕円反射鏡で成り、当該楕円反射鏡は、長軸を回転軸とする回転楕円球の第一焦点及び第二焦点近傍を切断した中膨れ形状に形成され、投光用ヘッドから出力された光を前記第一焦点近傍から楕円反射鏡内に入射させるようになされた請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項６】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたライトガイドで成り、当該ライトガイドは、光ファイバ素線をランダムミックス配列にして束ねたバンドルファイバケーブルである請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【請求項７】
前記光混合素子の一が前記投光用開口部に接続されたライトガイドで成り、当該ライトガイドは、中空コアの内部にその周囲に形成された固体クラッドよりも屈折率の高い液体が満たされた液体ライトガイドが用いられた請求項１乃至３いずれか記載の光線力学的治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８４３９９（Ｐ２０１０−２８４３９９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４２０４８（Ｐ２００９−１４２０４８）
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（５９２０６７５６８）株式会社ヤヨイ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（５９２０６７５６８）株式会社ヤヨイ (4)
【Ｆターム（参考）】
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