JPH0341194B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はヘマトポルフイリン誘導体、フタロシ
アニン系等の腫瘍に親和性のある光感受性物質を
予め病巣部に吸収・蓄積させておき、その部分に
発光ダイオード又はレーザダイオード等の光ダイ
オード光を照射して癌病巣を治療する癌治療装置
に関する。 近年、レーザの医療分野への応用研究が活発に
行われている。その中で、癌の診断及び治療分野
では、ヘマトポルフイリン誘導体等の光感受性物
質を予め胆癌患者に投与し、腫瘍部に選択的に吸
収・蓄積せしめた後、該腫瘍部にレーザ光を照射
してレーザ光の励起によつて光感受性物質から生
成されるスーパーオキシドアニオンラジカル（・
O^- ₂）、過酸化水素（H₂O₂）、ヒドロキシラジカル
（・OH）あるいは一重項酸素（ ₁O₂）等の酸化
力で癌細胞を殺傷する癌治療方法が注目されてい
る。従来、この治療方法に用いるレーザ光として
はアルゴン励起ダイレーザ等の連続波が一般に良
く知られている。しかしながら、生体組織に対す
るレーザ光の透過特性は生体組織の深さに対して
指数関数的に減衰するため、前述のアルゴン励起
ダイレーザ等の低出力連続光では患部へのエネル
ギー侵達度が小さく、大きな癌病巣の治療方法の
点で問題があつた。従つて、この分野では高出力
且つエネルギー集中度の高いレーザ光源の使用あ
るいは開発に力点がおかれている。例えば、特開
昭59−40869号公報には連続波レーザ光に代えて
パルス状のレーザ光を用いる癌治療及び診断装置
が開示されているが、この治療方法及び治療装置
はレーザ光エネルギーの病巣内部への侵達度を向
上させるという点で、今後の展開が期待される。
ところで、レーザ光源を用いる癌治療装置は、レ
ーザ発光装置自体が大仕掛けで高価であり、保守
管理面でも手間がかゝり汎用性に欠け、また高エ
ネルギー光源を追求するあまり正常細胞まで殺傷
する恐れもあるため、実用化に関しては多くの問
題を内包している。 本発明者等は、上述の実情に鑑み鋭意検討の結
果、腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め吸
収・蓄積されている病巣部に照射する光源として
光ダイオードを用い、前記光感受性物質の励起方
法を工夫すれば、レーザ光に比べそのエネルギー
が数十分の一乃至数万分の一という極めて微弱な
エネルギーである連続波の光ダイオード光であつ
ても癌治療を効率的に行い得ることを見出し、本
発明を完成するに至つた。 即ち、上記知見に基づく本発明は、腫瘍に親和
性のある光感受性物質が予め吸収・蓄積されてい
る病巣部に、治療のための光を照射し癌病巣の治
療を行う装置であつて、前記治療のための光源と
して前記光感受性物質を基底状態から高エネルギ
ー準位の一重項状態に励起する光ダイオードと、
前記一重項状態から遷移し三重項状態にある光感
受性物質の励起エネルギー準位を更に高エネルギ
ー準位に励起するための光ダイオードとで構成し
た光源を備えていることを特徴とする光ダイオー
ドを用いた癌治療装置を提供する。 前記構成の本発明の癌治療装置は、レーザ光源
を用いた治療装置に比べ、コスト的にも安価であ
り、全体として小型化且つ軽量化され得る。従つ
て、従来のレーザ光源を用いた治療装置では患者
が当該治療装置まで足を運ぶことが不可欠である
のに対し、本発明装置では装置自体を患者（患
部）に近接させることができ臨床治療上多くの利
点を有する。 しかも、本発明は、光源として微弱なエネルギ
ー線源が用いられているために、誤操作（誤照
射）に対する安全性の点で優れている。また、治
療効果においても、本発明装置によれば、腫瘍細
胞をその表面部から死滅・脱落せしめるので、大
きな腫瘍であつても近傍の正常組織に悪い影響を
及ぼすことなく深部まで根治させ得る特徴を有す
る。 以下に、図面を参照して本発明を詳述する。 第１図に本発明による癌治療装置の基本回路図
を示す。電源部１としては、AC−DC変換器又は
携帯を目的とする場合にはバツテリー（電池）等
が用いられる。発光部３は光ダイオード３ａ，３
ｂからなり、これら２つの光ダイオードのうち一
方が基底状態（S₀）にある光感受性物質を一重項
状態（Sn）に励起するためのものであり、他方
が前記一重項状態（Sn）から遷移し、三重項状
態(T)にあるエネルギー準位を更に励起するための
ものである。光ダイオード３ａ，３ｂの数又は配
列の仕方は目的のち治療部位、病巣の大きさ、そ
の形状等に応じて任意に選択し得る。回路部２
は、過電流を保護及び制御するためのものであつ
て、保護抵抗等で構成される。 なお、第１図に示す基本回路に、必要に応じて
発光部３からの熱を奪うためのフアン４等の付帯
設備を配設し得る。 第２図は本発明装置を用いる癌病巣治療の概念
図である。第２図において、１は前述の電源部及
び過電流保護部もしくは制御回路部を、３は発光
部をそれぞれ示しており、発光部３には複数個の
光ダイオード３ａ，３ｂが配設されている。ま
た、Ａは癌部位、Ｂはその周辺部、Ｃは正常部を
それぞれ示している。 なお、治療に先立つてヘマトポルフイリン誘導
体等の光感受性物質を医薬上許容され得る希釈剤
で希釈調整後、患者に静注、局所注入又は腹腔内
投与等の手段で投与する。投与後、数日間経過す
ると光感受性物質は癌組織に特異的に吸収・蓄積
され、当該物質は、正常細胞には実質的に存在し
なくなる。 この時点で、本発明の癌治療装置により光ダイ
オード光を病巣に照射し治療する。光ダイオード
３ａ，３ｂは用いられる光感受性物質の光吸収特
性に応じ発光ダイオードもしくはレーザダイオー
ドを適宜選択する。例えば、ヘマトポルフイリン
誘導体（HpD：クイーンエリザベスホスピタル
製）ではGaAsPよりなる630nｍ波長の発光ダイ
オードと、GaPよりなる690nｍ波長の発光ダイ
オードとの組合せ等が好適である。これら２種の
発光ダイオード光を同時に病巣に照射することに
よつてヘマトポルフイリン誘導体の光化学反応が
格段と向上し、治療効果を高め得る。光感受性物
質としては、その他のフタロシアニン系が例示し
得るが、これらに限定されるものではない。 第３図ａ及び第３図ｂに、本発明癌治療装置に
おける発光部３の具体例を示す。第３図ａは発光
部３の平面図であり、第３図ｂはその断面図であ
る。 第３図ａ及び第３図ｂにおいて、３ａ及び３ｂ
は異種の波長の光ダイオードであつて、通常の光
ダイオードを加工することなく使用し得るが、発
光指向性を取り除くために、第３図ｂにＤとして
示されるように各光ダイオードの先端部を欠削し
て加工してもよい。 第３図ａ及び第３図ｂに示す発光部構造体は、
各種上皮癌、乳癌等の癌治療を目的とするもので
あるが、発光部構造体の形状、寸法等を変えるこ
とで食道癌、大腸、胃等の消化器系腫瘍、或は喉
頭癌等の体腔内の癌治療の目的に供することもで
きる。 第４図に、体腔内用のアプリケーターの一例を
示す。第４図において、３ａ，３ｂは異種の光ダ
イオードを示し、５は光ダイオードを囲繞する伸
縮、拡張自在な材料、例えば、シリコン製のゴム
等からなるバルーンを示す。バルーン５には光吸
収性の少くない蒸溜水、生理食塩水、オリーブ油
等の冷媒を導入・排出するための流路Ｅ，Ｆが設
けられている。バルーン５は光ダイオードの出力
増加、患部近傍の正常組織の火傷防止、アプリケ
ータの患部への固定等の点で有利である。なお、
冷媒流路を光ダイオード構造体内部に設けるよう
にしてもよい。 次に、本発明の癌治療装置を用いた場合に得ら
れる効果について述べる。 この効果を確認するための試験方法は下記の通
りである。 〔試料調整〕 細胞濃度２×10⁵個／mlの癌細胞（HeLa−S3）
液0.1mlを35mmφのプラスチツクシヤーレに採取
し、これに培地２mlを入れ５％炭酸ガス雰囲気
下、37℃の温度で48時間培養した。用いた培地は
MEM−イーグル培養液（ギブコ社製）に10％濃
度の血清アルブミンと100μｇ／ml濃度のカナマ
イシン（明治製菓製）を添加したものである。培
養後、上澄液を除去し、次に2μｇ／ml濃度のヘ
マトポルフイリン誘導体（HpD：クイーンエリ
ザベスホスピタル製）の入つた培養液２mlを入
れ、前記培養条件下で２時間培養した。次いで培
養後の上澄液をすて、MEMイーグル培養液２ml
を用いて細胞に吸収・蓄積されていないヘマトポ
ルフイリン誘導体を洗浄除去し、更に培地２mlを
添加して試料を得た。 〔照射実験〕 第３図ａ及び第３図ｂに示す発光部構造体にお
いて、３ａとして635nｍ波長の発光ダイオード
（TLS−154：東芝製）５個と、３ｂとして690n
ｍ波長の発光ダイオード（TLS−145：東芝製）
４個とを組み込んだ本発明の癌治療装置を用い、
前記調整試料の上面から８mmの間隔を隔てた位置
から、通電電流18ｍＡの出力で発光ダイオード光
を照射し、照射時間と生存細胞の割合を調べた。 また、比較のために、３ａ及び３ｂ双方とも
635nｍ波長の発光ダイオードを用い、この発光
ダイオード９個を組み込んだ発光部構造体を製作
し、上述の試験方法と同様にして比較試験を行つ
た。 なお、上述の試験において、試料の温度上昇を
防止するために、発光面と試料との間には強制空
冷ダクトを配設し、ダクトの出入口の温度差を
0.4℃以下に保持した。 第１表に本発明装置を用いた試験と比較例にお
ける、照射時間とコントロール群（無照射）に対
する各群の生存細胞の割合（％）との関係を示
す。

【表】 第１表に示した結果を点綴すると第５図に示す
２つの曲線が得られる。 第５図において、縦軸はコントロール群（無照
射）に対する各群の生存細胞の割合（％）を、横
軸は照射時間（Hr）を示す。 第５図から、本発明装置の有効性が立証され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による癌治療装置の基本回路
図、第２図は本発明装置を用いる癌病巣治療の概
念図、第３図ａ及び第３図ｂは本発明装置の発光
部の一具体例を示す図、第４図は本発明装置にお
ける発光部の別の具体例を示す図及び第５図は光
ダイオード光照射時間と生存細胞の割合との関係
を示す図である。 １……電源部、２……回路部、３……発光部、
３ａ，３ｂ……光ダイオード、５……バルーン、
Ｅ，Ｆ……冷媒流路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 腫瘍に親和性のある光感受性物質が予め吸
   収・蓄積されている病巣部に、治療のための光を
   照射し癌病巣の治療を行う装置であつて、前記治
   療のための光源として前記光感受性物質を基底状
   態から高エネルギー準位の一重項状態に励起する
   光ダイオードと、前記一重項状態から遷移し三重
   項状態にある光感受性物質の励起エネルギー準位
   を更に高エネルギー準位に励起するための光ダイ
   オードで構成した光源を備えていることを特徴と
   する光ダイオードを用いた癌治療装置。