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WO2018142630A1 - 光線治療装置および光線治療方法 - Google Patents

光線治療装置および光線治療方法 Download PDF

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WO2018142630A1
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peak wavelength
led
treatment
wavelength
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明理 森田
秀之 益田
木村　誠
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Ushio Denki KK
Nagoya City University
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Ushio Denki KK
Nagoya City University
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    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0661—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used ultraviolet

Definitions

  • the present invention relates to a phototherapy device and a phototherapy method for treating by light, and more particularly to a phototherapy device and phototherapy method for treating a skin disease and the like by ultraviolet light in the UV-B region.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4971665 discloses a light treatment apparatus for treatment of skin diseases using a light source composed of an excimer lamp (excimer discharge lamp).
  • a predetermined light emitting gas and the like is enclosed inside a discharge vessel (a light emitting tube), and at least one dielectric (glass) is interposed to arrange a pair of electrodes, and an AC voltage is applied to the pair of electrodes Is applied to generate a discharge in which a dielectric is interposed to cause the gas to emit light.
  • a discharge vessel a light emitting tube
  • a dielectric glass
  • an AC voltage is applied to the pair of electrodes applied to generate a discharge in which a dielectric is interposed to cause the gas to emit light.
  • Xe-Cl xenon chloride
  • the excimer lamp has been considered to be superior as a light source of a therapeutic device utilizing only a specific wavelength because the peak of the spectral characteristic of the emitted light is steep.
  • Patent No. 4971665 gazette
  • the output of LEDs is increasing not only in the visible light region but also in the ultraviolet region, and the use of LEDs as light sources is also expected in the medical field.
  • a circuit configuration simpler than that of a lamp power supply device can be realized, and the device can be miniaturized and reduced in weight.
  • the safety as a medical device has not yet been sufficiently verified, and it is a fact that LED can not be easily adopted as a light source.
  • the reason is derived from the fact that the spectral characteristics of the emitted light are largely different between the LED and the excimer lamp. Specifically, the spectral half-width is 3 nm to 5 nm in the emission light from the excimer lamp, while it is 10 nm to 20 nm in the emission light from the LED.
  • the present invention provides a phototherapy apparatus and a phototherapy method which can suppress the damage to the healthy part of the skin derived from the spectral characteristics and obtain a good therapeutic effect even if the LED element is used as a light source. It will be an issue.
  • a phototherapy apparatus including a light source unit that irradiates treatment light in the UV-B region to the affected area, and the light source unit is UV- It has a LED element which radiates
  • the lower limit value of the peak wavelength of the emitted light of the LED element is set to 312 nm or more, a good therapeutic effect can be obtained while suppressing the side effect of the ultraviolet light in the short wavelength region.
  • the LED element is used as a light source, the entire device can be miniaturized and reduced in weight. Furthermore, since the lighting of the light source does not require a high voltage, the safety on the device side can be enhanced and the device can be used home.
  • the peak wavelength of the emitted light of the LED element may be 313 nm or more. In this case, it is possible to more appropriately suppress the side effect of ultraviolet light. Furthermore, in the above light treatment apparatus, the peak wavelength of the emitted light of the LED element may be 315 nm or less. In this case, the same therapeutic effect can be obtained in the same therapeutic time (light irradiation amount) as the conventional device.
  • the emitted light of the LED element may have a spectrum with a half width of 20 nm or less. In this case, it is possible to reduce the light in the damage wavelength band included in the emitted light from the LED element, and it is possible to appropriately suppress the side effect due to the ultraviolet light. Furthermore, in the above light treatment apparatus, the light source unit may emit the treatment light as it is without reducing the light emitted from the LED element. Thus, by not providing the filter etc. which reduce the emitted light of a LED element, it can prevent that the light of a required wavelength range is reduced in order to cut the light of a specific wavelength range. .
  • one aspect of the phototherapy method according to the present invention is a phototherapy method in which the treatment light in the UV-B region is irradiated from the light source portion to the affected area, and the peak wavelength of the LED element constituting the light source portion is 312 nm or more And emitting the light from the LED element as the treatment light to the affected area.
  • the present invention it is possible to suppress the damage to the healthy part of the skin by the light of the short wavelength band while adopting the LED element as the light source, and to obtain a good therapeutic effect.
  • the objects, aspects and effects of the present invention described above as well as the objects, aspects and effects of the present invention not described above can be carried out by those skilled in the art by referring to the attached drawings and claims. It can be understood from the form (detailed description of the invention).
  • FIG. 1 is a schematic configuration view showing a phototherapy device of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram comparing light spectra of an excimer lamp and an LED.
  • FIG. 3 is a spectrum of the spectral irradiator set to a peak wavelength of 310 nm.
  • FIG. 4 is a measurement result showing the relationship between the irradiation dose and the apoptosis induction ratio.
  • FIG. 5 is a diagram showing an irradiation dose which induces 50% apoptosis.
  • FIG. 6 shows the results of measurement of side effects at a dose that induces 50% apoptosis.
  • FIG. 7 is a diagram showing the wavelength dependency of the therapeutic effect and side effects.
  • FIG. 8 is a comparison result of treatment time with the conventional device.
  • FIG. 1 is a schematic configuration view showing a light treatment apparatus 10 of the present embodiment.
  • the light treatment apparatus 10 in the present embodiment is an LED skin treatment apparatus for treating a skin disease by irradiating treatment light in a UV-B region (280 nm to 320 nm) from a light source unit including an LED element.
  • skin diseases to be treated include vitiligo vulgaris, psoriasis vulgaris vulgaris, palmoplantar pustulosis, alopecia areata, atopic dermatitis, psoriatic psoriasis, mycosis fungoides, nodular herpes, malignant lymphoma, etc. .
  • the light treatment apparatus 10 includes a housing 11 and a light source unit 12 provided in the housing 11, as shown in FIG.
  • the light source unit 12 includes an LED element (hereinafter, also simply referred to as “LED”) 12 a that emits ultraviolet light in the UV-B region.
  • the light treatment apparatus 10 is provided with an irradiation window 13 for transmitting the radiation light of the LED 12a and irradiating it as treatment light on the front surface (left side in FIG. 1) of the LED 12a.
  • the irradiation window 13 is made of a material that transmits ultraviolet light made of quartz glass or the like.
  • the light source unit 12 has a configuration in which a plurality of LEDs 12 a are arranged in an array.
  • the number of LEDs 12 a can be appropriately set according to the size of the irradiation area of the treatment light emitted from the light treatment apparatus 10.
  • the plurality of LEDs 12a may be capable of individually controlling the light output.
  • the individual light outputs may be controlled so that the illumination surface illumination becomes uniform in the treatment light irradiation area.
  • only a part of the plurality of LEDs 12a may be turned on, and the size and the shape of the irradiation area of the treatment light may correspond to the size and the shape of the diseased part.
  • the phototherapy device 10 is provided with a grip (handle) 14 on the side opposite to the irradiation window 13.
  • the light treatment apparatus 10 is provided with a switch 15 on the upper part of the grip unit 14. The operator (for example, a doctor) of the phototherapy device 10 holds the phototherapy device 10 by gripping the grip 14 and presses the switch 15 with the irradiation window 13 on the front side in contact with or close to the patient's diseased area. By doing this, the LED 12a can be turned on and treatment light can be emitted to the diseased site.
  • the peak wavelength of the LED 12 a is in the range of 312 nm to 320 nm, and more preferably in the range of 313 nm to 320 nm. Further, the upper limit of the peak wavelength is more preferably 315 nm. Furthermore, the full width at half maximum (full width at half maximum) of the light spectrum is 20 nm or less.
  • ultraviolet light having a peak at a wavelength of 308 nm is used in order to obtain a good therapeutic effect in a state where the side effects are suppressed to a certain degree or less. Therefore, it is conceivable to simply use LED light having a peak at a wavelength of 308 nm when converting the light source into an LED.
  • the peak wavelengths are matched for the excimer lamp and the LED and the light spectra are compared, as shown in FIG.
  • the excimer lamp has a sharp peak and little emission of light at the foot, while the emission light of the LED is broad as shown by the broken line in FIG. More light in the damage wavelength range is also output. Specifically, compared with the half width of the light spectrum, the emitted light from the excimer lamp is 3 nm to 5 nm, while the LED emitted light is 10 nm to 20 nm.
  • the base of the light spectrum extends to the damage wavelength band. Therefore, if the light source of the phototherapy device is simply changed from the conventional excimer lamp to the LED matched with the main peak wavelength (308 nm) of the excimer lamp, the damage (side effect) is larger than the therapeutic effect. turn into. The same is true for an LED whose peak wavelength is matched to the main peak wavelength (311 nm) of a conventional fluorescent lamp.
  • the lower limit of the peak wavelength of the LED light is set to 312 nm, preferably 313 nm, instead of matching the peak wavelength to the main peak wavelength (308 nm) or the like of the conventional excimer lamp.
  • a favorable therapeutic effect can be obtained while suppressing the side effects.
  • an LED having a spectral half width of 20 nm or less it is possible to reduce light in the damaged wavelength band included in the emitted light, and it is possible to more appropriately suppress the side effect of ultraviolet light. The contents will be described below based on experimental examples.
  • the present inventors conducted experiments with a phototherapy device using a light source having the following light spectrum in order to investigate the wavelength dependency of the therapeutic effect and the wavelength dependency of side effects in a phototherapy device using an LED light source. went. ⁇ Condition> Spectral half width: 14 nm Peak wavelength: 280 nm, 285 nm, 290 nm, 295 nm, 300 nm, 305 nm, 310 nm, 315 nm, 320 nm (UV-B region in 5 nm increments) As a light source of the experimental apparatus, a spectral irradiator capable of forming light similar to the emitted light of the LED and capable of arbitrarily (continuously) setting the peak wavelength was used. FIG.
  • FIG. 3 shows the light spectrum of the spectral irradiator in which the half width is 14 nm and the peak wavelength is 310 nm.
  • a curve A is a light spectrum of the spectral irradiator
  • a curve B is a light spectrum of a representative LED having a half width of 14 nm and a peak wavelength of 310 nm.
  • the horizontal axis is the light irradiation amount (mJ / cm 2 ), and the vertical axis is the apoptosis induction ratio.
  • the curve a shows the relationship between the light irradiation amount of light with a peak wavelength of 280 nm and the apoptosis induction ratio.
  • curve b is peak wavelength 285 nm
  • curve c is peak wavelength 290 nm
  • curve d is peak wavelength 295 nm
  • curve e is peak wavelength 300 nm
  • curve f is peak wavelength 305 nm
  • curve g is peak wavelength 310 nm
  • curve h is peak wavelength
  • the curve i indicates the relationship between the light irradiation amount of light with a peak wavelength of 320 nm and the apoptosis induction ratio at 315 nm.
  • the apoptosis induction ratio becomes high with a small irradiation amount (high therapeutic effect with a small irradiation amount) Can be obtained).
  • the dose required to obtain the same therapeutic effect for each light was determined.
  • the experiment for examining the above-mentioned apoptosis induction ratio was performed multiple times (for example, three times), and the irradiation dose at which the apoptosis induction ratio became 50% was measured. The results are shown in FIG. In FIG.
  • the horizontal axis is the peak wavelength of the irradiated LED-like light
  • the vertical axis is the dose that induces 50% apoptosis.
  • an error bar of standard error is attached to the average value of the dose measured a plurality of times.
  • the present inventors consider that among the lights under the above conditions, the light with the smallest side effect when the equivalent therapeutic effect is obtained is the light suitable as the treatment light, and further performs the following experiment.
  • Example 2 Jurkat cells at a concentration of 4 ⁇ 10 5 / mL were seeded at 500 ⁇ L each in a 24-well plate, and irradiated with light of the above conditions using a spectral irradiator.
  • the irradiation dose of light was the irradiation dose that induces 50% apoptosis determined in Experiment 1.
  • the dose of each light is shown in Table 1.
  • the irradiation dose shown in Table 1 is an average value of the irradiation dose at which the apoptosis induction ratio measured multiple times for each light is 50%.
  • FIG. 7 is a diagram in which the action coefficient of apoptosis and the action coefficient of CPD are plotted, respectively.
  • the curve obtained by plotting the action coefficient of apoptosis shows the action curve of the therapeutic effect.
  • a curve obtained by plotting the coefficient of action of CPD shows an action curve of side effects.
  • the wavelength range in which the therapeutic effect exceeds the side effects is the range of peak wavelength 285 nm to 297 nm and the range of peak wavelength 312 nm or more. Of the wavelength range in which these therapeutic effects exceed the side effects, the peak wavelength range of 285 nm to 297 nm has a large absolute value of the side effects due to ultraviolet light as shown in FIG.
  • the peak wavelength at which the two action curves intersect on the long wavelength side is strictly between 312 nm and 313 nm, but the figure is obtained by plotting the median including an error. Since it is a figure, the lower limit value of the permitted wavelength range can be considered as a peak wavelength of 312 nm. However, for the purpose of more effectively suppressing the adverse effect, it is preferable to set the lower limit value of the peak wavelength to 313 nm.
  • the peak wavelength of the light effective as a therapeutic light is 315 nm or less.
  • the light with a 50% apoptotic dose is large for light exceeding the peak wavelength of 315 nm, and when light in this range is used as the treatment light, the time required for treatment will be long.
  • the treatment time is equal to or at least twice as long as the treatment time with narrow band UVB (NB-UVB) therapy It is desirable to have.
  • NB-UVB narrow band UVB
  • NB-UVB therapy is a treatment method in which only the ultraviolet rays in the medium wavelength ultraviolet (UV-B) region are irradiated to the affected area, and a lamp having a spectrum in a narrow band such as 311 nm to 313 nm is used as an ultraviolet light source. Is common.
  • FIG. 8 estimates the treatment time when treated with LED light having each peak wavelength (300 nm, 310 nm, 315 nm, 320 nm), and the treatment when treated with NB-UVB (NB, in the figure) It is the result compared with time.
  • the treatment time in the case of using LED light with a peak wavelength of 320 nm is more than 2.5 times the treatment time in the case of using narrow band UVB.
  • the treatment time in the case of using LED light with a peak wavelength of 315 nm is less than twice the treatment time in the case of using narrow band UVB. Therefore, in consideration of the treatment time, it is preferable to set the peak wavelength of light effective as treatment light to 315 nm or less.
  • the phototherapy device 10 in this embodiment sets the lower limit value of the peak wavelength of the LED light used as the treatment light to 312 nm. Thereby, a favorable therapeutic effect can be obtained while suppressing the side effect of ultraviolet light.
  • the method of selecting (blocking) the wavelength of light by the filter is roughly divided into two types.
  • One is by color glass, and the other is by a multilayer interference film (multilayer film).
  • multilayer film multilayer film
  • the filter made of colored glass it is impossible to design to remove light sharply in a specific wavelength band, and it is designed to cut light in a broad form. Therefore, in order to cut the light of the damaged wavelength band, the light of the necessary wavelength band must be sacrificed. If the light of the required wavelength band is reduced by the filter and the irradiance is reduced, the time required for the treatment will be longer. Even though the efficiency of LEDs has been increased, it has not reached the level of achieving higher output than excimer lamps and mercury lamps, and it is a problem that light in the required wavelength band is reduced.
  • the LED with the lower limit value of the peak wavelength set to 312 nm (preferably 313 nm) is used as the light source, as apparent from the above experimental results, even without using a filter Good therapeutic effect can be obtained while suppressing side effects. That is, even if the emitted light of the LED is used as the treatment light as it is without reducing the light of the necessary wavelength band, a good treatment effect can be obtained while suppressing the side effects.
  • the phototherapy device 10 in the present embodiment sets the upper limit value of the peak wavelength of the LED light used as the therapeutic light to 315 nm. Thereby, the same therapeutic effect can be obtained with the same therapeutic time as NB-UVB therapy.
  • the upper limit of the peak wavelength of LED light can be accept
  • the phototherapy device 10 according to the present embodiment directly irradiates the diseased area with the skin disease with the therapeutic light to induce the apoptotic immune cells (T cells) to undergo apoptosis and overreact.
  • T cells apoptotic immune cells
  • the affected area can be calmed down to obtain a good therapeutic effect.
  • the light treatment apparatus 10 in the present embodiment can suppress the damage to the healthy part of the skin by the light of the short wavelength band, and can obtain a good therapeutic effect.

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Abstract

光源としてＬＥＤを用いつつ、短波長帯の光による皮膚の健常部へのダメージを抑え、適切な治療効果が得られる光線治療装置および光線治療方法が開示される。　光線治療装置（１０）は、患部にＵＶ－Ｂ領域の治療光を照射する光源部（１２）を備える。光源部（１２）は、ＵＶ－Ｂ領域の光を放射するＬＥＤ素子（１２ａ）を有し、ＬＥＤ素子（１２ａ）の放射光のピーク波長は３１２ｎｍ以上である。また、ＬＥＤ素子（１２ａ）の放射光のピーク波長は３１５ｎｍ以下であることが好ましく、ＬＥＤ素子（１２ａ）の放射光は、半値幅が２０ｎｍ以下のスペクトルを有することが好ましい。

Description

光線治療装置および光線治療方法
　本発明は、光により治療を行う光線治療装置および光線治療方法に関し、特にＵＶ－Ｂ領域の紫外線により皮膚疾患などを治療する光線治療装置および光線治療方法に関する。
　従来、紫外光を利用して、皮膚疾患（尋常性白斑、乾癬、掌蹠膿疱症、円形脱毛症、アトピー性皮膚炎など）の治療が行われている。例えば、特許文献１（特許第４９７１６６５号公報）には、エキシマランプ（エキシマ放電ランプ）よりなる光源を用いた皮膚疾患治療用光線治療器が開示されている。
　エキシマランプは、放電容器（発光管）の内部に所定の発光ガス等封入すると共に、少なくとも１枚の誘電体（ガラス）を介在させて１対の電極を配置し、該一対の電極に交流電圧を印加して誘電体を介在させた放電を生じさせ、ガスを発光させるランプである。封入したガスの種類により放射される光（紫外光）の波長帯を変えることが可能であり、放電ガスとしてキセノンクロライド（Ｘｅ－Ｃｌ）を封入した場合、波長３０８ｎｍ近傍にピークを有する紫外光を得ることができる。
　エキシマランプは、放射光のスペクトル特性のピークが急峻であるため、特定の波長のみを利用する治療用装置の光源としては優位であるとされてきた。
特許第４９７１６６５号公報
　しかしながら、エキシマランプは、その構造上、点灯する際、高電圧（２０ｋＶ～８０ｋＶ）を印加する必要がある。また、高い発光効率を実現するため、高周波・パルス点灯する必要がある。そのため、特許文献１（特許第４９７１６６５号公報）に記載の技術のように光源としてエキシマランプを用いた場合、その電源装置を収容するために大きなスペースが必要であり、結果的に装置全体が大型化してしまう。
　一方、近時では、ＬＥＤの開発が著しく、一般照明のみならず、多くの工業機械機器・産業用機械においてもランプからＬＥＤへ光源の切り替えが進んでいる。ＬＥＤは、可視光域にとどまらず紫外領域においても高出力化が進み、医療分野においても光源のＬＥＤ化が期待されている。概して、ＬＥＤを光源として用いた場合、ランプの電源装置よりも簡単な回路構成を実現でき、装置を小型化、軽量化できるため、メリットが大きいと考えられている。
　このようなことから、光線治療装置においても、エキシマランプに替えてＬＥＤを光源として用いることが検討されている。しかしながら、医療機器としての安全性については未だ十分に検証されておらず、安易に光源としてＬＥＤを採用できないというのが実情である。
　この理由は、ＬＥＤとエキシマランプとでは放射光のスペクトル特性が大きく異なっていることに由来する。具体的には、スペクトル半値幅は、エキシマランプからの放射光では３ｎｍ～５ｎｍであるのに対し、ＬＥＤからの放射光では１０ｎｍ～２０ｎｍである。このため、光線治療器において、単純に従来のエキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）に一致させたＬＥＤを光源として用いた場合、エキシマランプと比較して、皮膚に対してダメージを与える短波長帯の光（以下、「ダメージ波長帯の光」という。）が多く出力されることになる。したがって、治療効果よりもダメージを多く生じさせてしまうおそれがある。
　そこで、本発明は、光源としてＬＥＤ素子を用いたとしても、スペクトル特性に由来する皮膚の健常部へのダメージを抑え、良好な治療効果が得られる光線治療装置および光線治療方法を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係る光線治療装置の一態様は、患部にＵＶ－Ｂ領域の治療光を照射する光源部を備える光線治療装置であって、前記光源部は、ＵＶ－Ｂ領域の光を放射するＬＥＤ素子を有し、前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１２ｎｍ以上である。
　このように、ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長の下限値を３１２ｎｍ以上とするので、短波長領域の紫外線による副作用を抑制しつつ良好な治療効果を得ることができる。また、光源としてＬＥＤ素子を用いるので、装置全体を小型化、軽量化することができる。さらに、光源の点灯に高電圧を必要としないので、装置側の安全性を高め、ホームユースが可能な装置とすることができる。
　また、上記の光線治療装置において、前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１３ｎｍ以上であってもよい。この場合、より適切に紫外線による副作用を抑制することができる。
　さらに、上記の光線治療装置において、前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１５ｎｍ以下であってもよい。この場合、従来装置と同程度の治療時間（光照射量）で同程度の治療効果を得ることができる。
　また、上記の光線治療装置において、前記ＬＥＤ素子の放射光は、半値幅が２０ｎｍ以下のスペクトルを有していてもよい。この場合、ＬＥＤ素子からの放射光に含まれるダメージ波長帯の光を低減させることができ、紫外線による副作用を適切に抑制することができる。
　さらに、上記の光線治療装置において、前記光源部は、前記ＬＥＤ素子の放射光を低減させずにそのまま前記治療光として照射してもよい。このように、ＬＥＤ素子の放射光を低減させるフィルタ等を設けないようにすることで、特定の波長帯の光をカットするために必要波長帯の光が低減されることを防止することができる。
　また、本発明に係る光線治療方法の一態様は、光源部から患部にＵＶ－Ｂ領域の治療光を照射する光線治療方法であって、前記光源部を構成するＬＥＤ素子からピーク波長が３１２ｎｍ以上のＵＶ－Ｂ領域の光を放射させる工程と、前記ＬＥＤ素子の放射光を前記治療光として前記患部に照射する工程と、を含む。これにより、光線治療における光源としてＬＥＤ素子を採用しつつ、短波長帯の光による皮膚の健常部へのダメージを抑え、良好な治療効果を得ることができる。
　本発明によれば、光源としてＬＥＤ素子を採用しながらも、短波長帯の光による皮膚の健常部へのダメージを抑え、良好な治療効果を得ることができる。
　上記した本発明の目的、態様及び効果並びに上記されなかった本発明の目的、態様及び効果は、当業者であれば添付図面及び請求の範囲の記載を参照することにより下記の発明を実施するための形態（発明の詳細な説明）から理解できるであろう。
図１は、本実施形態の光線治療装置を示す概略構成図である。 図２は、エキシマランプとＬＥＤとについて光スペクトルを比較した図である。 図３は、ピーク波長３１０ｎｍに設定した分光照射器のスペクトルである。 図４は、照射量とアポトーシス誘導比率との関係を示す測定結果である。 図５は、５０％アポトーシスを誘導する照射量を示す図である。 図６は、５０％アポトーシスを誘導する照射量での副作用の測定結果である。 図７は、治療効果および副作用の波長依存性を示す図である。 図８は、従来装置との治療時間の比較結果である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態の光線治療装置１０を示す概略構成図である。本実施形態における光線治療装置１０は、ＬＥＤ素子を含む光源部からＵＶ－Ｂ領域（２８０ｎｍ～３２０ｎｍ）の治療光を照射することにより皮膚疾患を治療するＬＥＤ皮膚治療装置である。ここで、治療対象となる皮膚疾患は、尋常性白斑、尋常性乾癬、掌蹠膿疱症、円形脱毛症、アトピー性皮膚炎、類乾癬、菌状息肉症、結節性痒疹、悪性リンパ腫などである。
　光線治療装置１０は、図１に一部を断面にした側面図を示すように、筐体１１と、筐体１１内に設けられた光源部１２とを備える。光源部１２は、ＵＶ－Ｂ領域の紫外線を放射するＬＥＤ素子（以下、単に「ＬＥＤ」ともいう。）１２ａを備える。また、光線治療装置１０は、ＬＥＤ１２ａの前面（図１における左側）に、ＬＥＤ１２ａの放射光を透過し治療光として照射するための照射窓１３を備える。照射窓１３は、石英ガラスなどからなる紫外線を透過する材料により構成されている。
　本実施形態では、光源部１２は、複数のＬＥＤ１２ａをアレイ状に配列した構成を有する。ここで、ＬＥＤ１２ａの数は、光線治療装置１０から照射される治療光の照射領域の大きさに応じて適宜設定することができる。また、これら複数のＬＥＤ１２ａは、個別に光出力を制御可能であってもよい。例えば、治療光の照射領域において、照射面照度が均一となるように個々の光出力を制御してもよい。また、複数のＬＥＤ１２ａのうち一部のみをオンし、治療光の照射領域の大きさや形状を疾患部位の大きさや形状に対応させるようにしてもよい。
　さらに、光線治療装置１０は、照射窓１３とは反対側に把持部（把手）１４を備える。また、光線治療装置１０は、把持部１４の上部にスイッチ１５を備える。光線治療装置１０の操作者（例えば、医者）は、把持部１４を掴んで光線治療装置１０を持ち、前面の照射窓１３を患者の疾患部位に当接または近接させた状態でスイッチ１５を押下することでＬＥＤ１２ａを点灯し、疾患部位に治療光を照射することができる。
　ＬＥＤ１２ａは、そのピーク波長が３１２ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の範囲内にあり、より好ましくは３１３ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の範囲内である。また、上記ピーク波長の上限値は、より好ましくは３１５ｎｍである。さらに、その光スペクトルの半値幅（半値全幅）は２０ｎｍ以下である。
　このような範囲にピーク波長を有するＬＥＤ１２ａを用いることで、皮膚の健常部へのダメージを抑えつつ、適切な治療効果を得ることができる。以下、この点について具体的に説明する。
　従来のエキシマランプを用いた光線治療装置においては、副作用がある程度以下に抑制された状態において良好な治療効果を得るために、波長３０８ｎｍにピークを有する紫外光が用いられている。そこで、光源のＬＥＤ化に際し、単純に波長３０８ｎｍにピークを有するＬＥＤ光を用いることが考えられる。しかしながら、エキシマランプとＬＥＤとについて、ピーク波長を一致させて光スペクトルを比較すると、図２に示すように、その形状は大きく異なる。図２の実線に示すように、エキシマランプはピークがシャープで、裾野部分の光の放射が少ないのに対し、図２の破線に示すように、ＬＥＤの放射光はブロード状で、波長２９７ｎｍ以下のダメージ波長帯の光もより多く出力される。具体的に光スペクトルの半値幅で比較すると、エキシマランプからの放射光は３ｎｍ～５ｎｍであるのに対し、ＬＥＤ放射光は１０ｎｍ～２０ｎｍである。
　つまり、ピーク波長を従来のエキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）に一致させたＬＥＤでは、光スペクトルの裾野がダメージ波長帯に及んでしまう。そのため、安易に光線治療装置の光源を従来のエキシマランプから当該エキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）に一致させたＬＥＤへ変更したのみでは、治療効果よりもダメージ（副作用）の方が大きいものとなってしまう。これは、ピーク波長を従来の蛍光ランプの主ピーク波長（３１１ｎｍ）に一致させたＬＥＤについても同様である。
　本実施形態では、ピーク波長を従来のエキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）等に一致させるのではなく、ＬＥＤ光のピーク波長の下限値を３１２ｎｍ、好ましくは３１３ｎｍに設定する。この結果、副作用を抑制しつつ良好な治療効果を得ることができる。さらにスペクトル半値幅が２０ｎｍ以下であるＬＥＤを用いることで、放射光に含まれるダメージ波長帯の光を低減させることができ、より適切に紫外線による副作用を抑制することができる。以下、この内容について実験例をもとに説明する。
　本発明者らは、ＬＥＤ光源を用いた光線治療装置における治療効果の波長依存性と副作用の波長依存性とを調査するために、以下の光スペクトルを有する光源を用いた光治療装置で実験を行った。
＜条件＞
　スペクトル半値幅：１４ｎｍ
　ピーク波長：２８０ｎｍ、２８５ｎｍ、２９０ｎｍ、２９５ｎｍ、３００ｎｍ、
　　　　　　　３０５ｎｍ、３１０ｎｍ、３１５ｎｍ、３２０ｎｍ
　　　　　　　（ＵＶ－Ｂ領域を５ｎｍきざみ）
　なお、実験装置の光源には、ＬＥＤの放射光に類似した光を形成可能であり、ピーク波長を任意に（連続的に）設定可能な分光照射器を用いた。図３に、半値幅を１４ｎｍ、ピーク波長を３１０ｎｍに設定した分光照射器の光スペクトルを示す。この図３において、曲線Ａは、分光照射器の光スペクトル、曲線Ｂは、半値幅１４ｎｍ、ピーク波長３１０ｎｍの代表的なＬＥＤの光スペクトルである。
（実験１）
　４×１０5／ｍＬ濃度のＪｕｒｋａｔ細胞を２４ウェルプレートに５００μＬずつ播種し、分光照射器を用いて上記条件の光をそれぞれ照射した。照射後、温度３７℃、５％ＣＯ2の環境下で２４時間培養した。その後、ＦＡＣＳ（Fluorescence Activated Cell Sorting）を用いてＡｎｎｅｘｉｎ　Ｖ　陽性の割合、すなわちアポトーシス誘導比率を調べた。その結果を図４に示す。
　図４において、横軸は光照射量（ｍＪ／ｃｍ2）、縦軸はアポトーシス誘導比率である。ここで、曲線ａは、ピーク波長２８０ｎｍの光の光照射量とアポトーシス誘導比率との関係を示している。同様に、曲線ｂはピーク波長２８５ｎｍ、曲線ｃはピーク波長２９０ｎｍ、曲線ｄはピーク波長２９５ｎｍ、曲線ｅはピーク波長３００ｎｍ、曲線ｆはピーク波長３０５ｎｍ、曲線ｇはピーク波長３１０ｎｍ、曲線ｈはピーク波長３１５ｎｍ、曲線ｉはピーク波長３２０ｎｍの光の光照射量とアポトーシス誘導比率との関係を示している。
　この図４からも明らかなように、ピーク波長が２８０ｎｍ～３００ｎｍといった短波長側のＬＥＤ類似光（曲線ａ～ｅ）では、少ない照射量でアポトーシス誘導比率が高くなる（少ない照射量で高い治療効果が得られる）ことがわかる。
　上記条件の各光について治療効果を比較するために、各光において同等の治療効果を得るために必要な照射量をそれぞれ求めた。ここでは、上記のアポトーシス誘導比率を調べる実験を複数回（例えば、３回）行い、アポトーシス誘導比率が５０％となる照射量を測定した。その結果を図５に示す。図５において、横軸は照射したＬＥＤ類似光のピーク波長、縦軸は５０％アポトーシスを誘導する照射量である。この図５では、複数回測定した照射量の平均値に標準誤差のエラーバーを付けて示している。
　このように、単純に治療効果だけをみると、治療光としては上記短波長側のＬＥＤ光が有効であるといえる。しかしながら、上記短波長側のＬＥＤ光は、紫外線による副作用が大きく、治療光として用いることはできない。
　そこで、本発明者らは、上記条件の各光のうち、同等の治療効果が得られた場合に副作用が最も小さくなる光が治療光として適切な光であると考え、さらに以下の実験を行った。
（実験２）
　４×１０5／ｍＬ濃度のＪｕｒｋａｔ細胞を２４ウェルプレートに５００μＬずつ播種し、分光照射器を用いて上記条件の光をそれぞれ照射した。光の照射量は、実験１により求められた５０％アポトーシスを誘導する照射量とした。各光の照射量を表１に示す。なお、表１に示す照射量は、各光につき複数回測定されたアポトーシス誘導比率が５０％となる照射量の平均値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　そして、照射後、すぐに細胞を回収してＤＮＡを抽出し、ＤＮＡ損傷の指標であるＣＰＤ（シクロブタン型ピリミジンダイマー）および６－４ＰＰ（６－４型光産物）の産生量をＥＬＩＳＡ法によって調べた。その結果を図６に示す。
　この図６からも明らかなように、紫外線誘発によるＤＮＡ損傷量は、ピーク波長３１５ｎｍの光を照射した場合において最も少ないことが分かった。この知見に基づき、さらにピーク波長３１５ｎｍの付近の波長帯において許容される波長範囲について検証を重ねた。
　まず、上記条件の各光の照射量－アポトーシスの関係図（図４）において、それぞれ直線領域における傾きを作用係数と定義した。同様に、各光について照射量－ＣＰＤの関係図を求め、その関係図においてそれぞれ直線領域における傾きを作用係数と定義した。そして、これらの作用係数を、それぞれ最大値が１となるように規格化（正規化）した。
　図７は、アポトーシスの作用係数およびＣＰＤの作用係数をそれぞれプロットした図である。アポトーシスの作用係数をプロットして得られる曲線は、治療効果の作用曲線を示す。一方、ＣＰＤの作用係数をプロットして得られる曲線は、副作用の作用曲線を示す。この図７より、治療効果が副作用を上回る波長範囲は、ピーク波長２８５ｎｍ～２９７ｎｍの範囲と、ピーク波長３１２ｎｍ以上の範囲であることがわかる。
　これらの治療効果が副作用を上回る波長範囲のうち、ピーク波長２８５ｎｍ～２９７ｎｍの範囲は、図６に示したように紫外線による副作用の絶対値が大きい。つまり、ピーク波長２８５ｎｍ～２９７ｎｍの範囲の光は、副作用の大きさの割には治療効果が小さい光であるといえる。したがって、副作用を抑えつつ良好な治療効果が得られる治療光としては、ピーク波長３１２ｎｍ以上の光が有効であるといえる。
　なお、この図７において、長波長側で２つの作用曲線が交差するピーク波長は、厳密には３１２ｎｍと３１３ｎｍとの間であるが、同図は誤差を含む中央値をプロットして得られた図であるため、許容される波長範囲の下限値はピーク波長３１２ｎｍとして考えることができる。ただし、副作用の影響をより効果的に抑制する目的においては、ピーク波長の下限値を３１３ｎｍとすることが好ましい。
　また、治療光として有効な光のピーク波長は、３１５ｎｍ以下であることが好ましい。図５に示すように、ピーク波長３１５ｎｍを超える光では５０％アポトーシス照射量が大きく、この範囲の光を治療光として用いた場合、治療に要する時間が長くなってしまう。一般的な臨床現場の状況を鑑みると、光源としてＬＥＤを用いた場合であっても、治療時間は、ナローバンドＵＶＢ（ＮＢ－ＵＶＢ）療法を用いた場合の治療時間と同等か少なくとも２倍以下であることが望ましい。ここで、ＮＢ－ＵＶＢ療法とは、中波長紫外線（ＵＶ－Ｂ）領域の紫外線のみを患部に照射する治療方法であり、紫外線光源には３１１ｎｍ～３１３ｎｍといった狭帯域にスペクトルを有するランプが用いられるのが一般的である。
　図８は、各ピーク波長（３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３１５ｎｍ、３２０ｎｍ）を有するＬＥＤ光を用いて治療した場合の治療時間を推定し、ＮＢ－ＵＶＢ（図中、ＮＢ）を用いて治療した場合の治療時間と比較した結果である。ここで、光源の放射照度は同じであると仮定している。図８に示すように、ピーク波長３２０ｎｍのＬＥＤ光を用いた場合の治療時間は、ナローバンドＵＶＢを用いた場合の治療時間の２．５倍以上にも及ぶ。これに対して、ピーク波長３１５ｎｍのＬＥＤ光を用いた場合の治療時間は、ナローバンドＵＶＢを用いた場合の治療時間の２倍以下である。そのため、治療時間を考慮した場合、治療光として有効な光のピーク波長を３１５ｎｍ以下とすることが好ましい。
　以上、紫外線を照射した際の細胞の反応を実験により検証した結果、光源としてＬＥＤを用いた場合、ピーク波長３１２ｎｍ以上３１５ｎｍ以下の範囲のＬＥＤ光であれば、特段フィルタ等により特定の波長の光をカットせずにそのまま治療光として使用しても、副作用を抑制しつつ良好な治療効果が得られることが確認できた。
　以上の実験の結果に基づき、本実施形態における光線治療装置１０は、治療光として用いるＬＥＤ光のピーク波長の下限値を３１２ｎｍとする。これにより、紫外線による副作用を抑制しつつ、良好な治療効果を得ることができる。
　なお、上記とは別の考え方として、ピーク波長を従来のエキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）等に一致させたＬＥＤを用い、ダメージ波長帯に及んだ裾野部分の光をフィルタによりカットするという案も考え得る。しかしながら、その場合、以下の問題が生じ得る。
　フィルタによる光の波長の選択（遮光）方法は大きく分けて２種類ある。１つは色ガラスによるもの、もう１つは多層干渉膜（多層膜）によるものである。
　色ガラスによるフィルタの場合、特定の波長帯でシャープに光を取り除く設計とすることは不可能であり、光をブロード状にカットするような設計となる。そのため、ダメージ波長帯の光をカットするために必要波長帯の光を犠牲にしなければならない。必要波長帯の光がフィルタによって低減されて放射照度が低下すると、治療に要する時間が長くなってしまう。ＬＥＤの高効率化が進んでいるとはいえ、エキシマランプや水銀ランプほど高い出力を実現するには至っておらず、必要波長帯の光が低減されるのは問題である。
　また、多層膜によるフィルタの場合は、必要な波長のみを選択して放射できる比較的シャープな設計が可能であるが、多層膜という特性上、光が膜に入射する角度によって透過可能な光の波長が変わってしまう。ＬＥＤの場合、多層膜への光の入射角度を制御することが困難であり、フィルタの設計通りに波長をカットすることができない。
　このように、必要波長帯の光をカットせずにダメージ波長帯の光をカットすることは困難であり、光源としてピーク波長を従来のエキシマランプの主ピーク波長（３０８ｎｍ）等に一致させたＬＥＤを用いた場合、副作用を抑制しつ良好な治療効果を得ることはできない。
　これに対して、本実施形態では、光源としてピーク波長の下限値が３１２ｎｍ（好ましくは３１３ｎｍ）に設定されたＬＥＤを用いるため、上述した実験結果からも明らかなように、フィルタを用いなくても、副作用を抑制しつつ良好な治療効果が得られる。つまり、必要波長帯の光を低減させることなく、ＬＥＤの放射光をそのまま治療光として用いても、副作用を抑制しつつ良好な治療効果を得ることができる。
　さらに、本実施形態における光線治療装置１０は、治療光として用いるＬＥＤ光のピーク波長の上限値を３１５ｎｍとする。これにより、ＮＢ－ＵＶＢ療法と同程度の治療時間で同程度の治療効果を得ることができる。なお、ＬＥＤ光のピーク波長の上限値は３２０ｎｍまで許容することができる。この場合、治療時間はＮＢ－ＵＶＢ療法と比較して長くなるが、ＮＢ－ＵＶＢ療法と同程度の治療効果を得ることができる。
　以上のように、本実施形態における光線治療装置１０は、皮膚疾患のある患部に治療光を照射することで、病因となっている免疫細胞（Ｔ細胞）を直接アポトーシスへ誘導し、過剰反応している病変部を沈静化させ、良好な治療効果を得ることができる。特に、本実施形態における光線治療装置１０は、光源としてＬＥＤ素子を採用しながらも、短波長帯の光による皮膚の健常部へのダメージを抑え、良好な治療効果を得ることができる。
（変形例）
　上記実施形態においては、ＬＥＤの放射光を、当該放射光の特定の波長を低減させるフィルタを介することなく、そのまま治療光として照射する場合について説明した。しかしながら、より安全性を高める目的で、フィルタを用いてＬＥＤの放射光に含まれるダメージ波長帯の光をカットするようにしてもよい。この場合、上述したように必要波長帯の光が低減されるため治療時間は長くなるが、副作用を効果的に抑制しつつ良好な治療効果を得ることができる。
　なお、上記において特定の実施形態が説明されているが、当該実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定する意図はない。本明細書に記載された装置及び方法は上記した以外の形態において具現化することができる。また、本発明の範囲から離れることなく、上記した実施形態に対して適宜、省略、置換及び変更をなすこともできる。かかる省略、置換及び変更をなした形態は、請求の範囲に記載されたもの及びこれらの均等物の範疇に含まれ、本発明の技術的範囲に属する。
　１０…光線治療装置、１１…筐体、１２…光源部、１２ａ…ＬＥＤ素子、１３…照射窓、１４…把持部、１５…スイッチ

Claims (6)

  1. 　患部にＵＶ－Ｂ領域の治療光を照射する光源部を備える光線治療装置であって、
    　前記光源部は、ＵＶ－Ｂ領域の光を放射するＬＥＤ素子を有し、
    　前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１２ｎｍ以上であることを特徴とする光線治療装置。
  2. 　前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光線治療装置。
  3. 　前記ＬＥＤ素子の放射光のピーク波長が３１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光線治療装置。
  4. 　前記ＬＥＤ素子の放射光は、半値幅が２０ｎｍ以下のスペクトルを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光線治療装置。
  5. 　前記光源部は、前記ＬＥＤ素子の放射光を低減させずにそのまま前記治療光として照射することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光線治療装置。
  6. 　光源部から患部にＵＶ－Ｂ領域の治療光を照射する光線治療方法であって、
    　前記光源部を構成するＬＥＤ素子からピーク波長が３１２ｎｍ以上のＵＶ－Ｂ領域の光を放射させる工程と、
    　前記ＬＥＤ素子の放射光を前記治療光として前記患部に照射する工程と、を含むことを特徴とする光線治療方法。
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