WO2019123581A1

WO2019123581A1 - 紫外線照射装置、紫外線照射装置に用いられるアタッチメント及び弾性部材、並びに紫外線照射方法

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Publication number: WO2019123581A1
Application number: PCT/JP2017/045800
Authority: WO
Inventors: 明理森田; 秀之益田; 木村　誠; 祐司小川; 吉田　幹
Original assignee: 公立大学法人名古屋市立大学; ウシオ電機株式会社; 石塚硝子株式会社
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27
Also published as: CN111432877A; US20200324137A1; JPWO2019123581A1; JP6871557B2; CN111432877B

Abstract

同じ強度の紫外線を出射した場合であっても、患部（標的細胞）に対して照射される放射照度を向上することのできる紫外線照射装置を提供する。　紫外線照射装置は、光出射部から紫外線が出射可能に構成された装置本体と、光出射部に配置された、紫外線に対する透過性を示す基板と、基板の装置本体とは反対側の面上に載置され、紫外線に対する透過性を有した材料からなる弾性部材とを備える。

Description

紫外線照射装置、紫外線照射装置に用いられるアタッチメント及び弾性部材、並びに紫外線照射方法

　本発明は、紫外線照射装置、紫外線照射装置に用いられるアタッチメント及び弾性部材、並びに紫外線照射方法に関する。

　光線治療には、近赤外光を用いる赤外線治療や、ＵＶＡ（波長３２０ｎｍ～４００ｎｍ）、ＵＶＢ（波長２９０～３２０ｎｍ）といった光を用いる紫外線治療が存在する。近年、とりわけ、白斑、乾癬、アトピー性皮膚炎などの皮膚疾患に対する治療として紫外線治療が広く普及している。例えば、下記特許文献１には、エキシマランプを用いた治療器が開示されている。

　これらの治療法の作用機序としては、（１）サイトカイン・ケモカインなどの液性因子への影響、（２）接着分子などの細胞表面分子の発現変化、（３）病因となる細胞のアポトーシス誘導、（４）制御性Ｔ細胞の誘導などが考えられる。これらの中でも、特に（３）の機序は重要である。乾癬、アトピー性皮膚炎、Ｔ細胞リンパ腫などの病因となるＴ細胞が真皮に浸潤することが病態である疾患では、Ｔ細胞に対して紫外線が照射されることにより、浸潤しているＴ細胞がアポトーシスに陥って取り除かれることで、病変が良くなることが明らかとなっている。

特許第４６７０７８０号公報

Anderson RP, Parrish JA et al., Optics of the skin. Clinical photomedicine (Lim HW, Soter NA, Ed), Marcel Dekker, New York, 1993, 19-35 Mark Allen Evereit et al., Penetration of epidermis by ultraviolet rays., Photochem Photobiol. 1966 Jul;5(7):533-42. 堀尾武、「光皮膚科学　Ｖ．光線療法に必要な紫外線の基礎知識」、皮膚の科学、第１５巻、第１号、２０１６年２月

　紫外線療法では、疾患部の皮膚に対して、直接紫外線が照射される。紫外線は、皮膚外表面から標的細胞のＴ細胞が浸潤している層まで到達する間に、水分子、メラニン、ヘモグロビン等の光吸収物質による吸収が生じたり、角層、表皮及び真皮を構成する細胞によって拡散する。この結果、紫外線の放射照度は、進行する距離が伸びるに連れて減衰する。

　例えば、皮膚外表面からＵＶＢ光を照射した場合、真皮に対して到達する紫外線量は１０％程度である（上記非特許文献１～３参照）。

　すなわち、皮膚外表面から紫外線を照射した場合、患部（標的細胞）に対して十分な放射照度の紫外線が到達していない可能性がある。一方で、健常な細胞に対して悪影響を及ぼすおそれがあることから、紫外線の強度自体を高めることには限界がある。このような事情により、従来の紫外線治療方法によれば、治療期間が長期化する可能性がある。

　本発明は、かかる事情に鑑み、同じ強度の紫外線を出射した場合であっても、患部（標的細胞）に対して照射される放射照度を向上することのできる紫外線照射装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような紫外線照射装置に用いられる、アタッチメント及び弾性部材を提供することを別の目的とする。また、本発明は、紫外線照射方法を提供することを別の目的とする。

　本発明に係る紫外線照射装置は、
　光出射部から紫外線が出射可能に構成された装置本体と、
　前記光出射部に配置された、紫外線に対する透過性を示す基板と、
　前記基板、前記装置本体とは反対側の面上に載置され、紫外線に対する透過性を有した材料からなる弾性部材とを備えたことを特徴とする。

　光吸収物質の一つであるヘモグロビンは血液に含まれており、皮膚内血管および毛細血管中を経時的に循環している。上記の構成によれば、弾性部材を皮膚外表面に接触させた状態で、基板を介して押圧しながら紫外線を照射することにより、患部に対する血液の流入を一時的に遮断しながら紫外線の照射が可能である。

　すなわち、弾性部材は、紫外線に対する透過性と弾性とを有している。弾性部材が弾性を有しているため、皮膚外表面が構成する曲面に合わせて、押圧時に弾性部材の形状が容易に変形する。これにより、皮膚外表面と弾性部材とが容易に面接触する。そして、弾性部材が紫外線に対して透過性を有しているため、装置本体から出射された紫外線は、この弾性部材を透過して皮膚の内側に導かれる。

　これにより、患部に含まれる光吸収物質による紫外線の吸収が低減される。また、表皮及び真皮が圧縮されることで、皮膚外表面から標的となる細胞への距離を短くすることができるため、放射照度の減衰が追加的に抑制される。この結果、同一の強度の紫外線を出射した場合であっても、従来の装置よりも患部に対する放射照度が向上する。本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線治療用の装置として用いることができる。

　弾性部材は、紫外線に対する透過率が、表面反射を含む厚みを１ｍｍとした場合において、９０％以上であることが好ましく、９３％以上であることが更に好ましい。また、弾性部材は、厚みが１～１０ｍｍのものを手で折り曲げた際に、割れが生じることなく曲げられる程度の弾性を有しているのが好ましい。例えば、ヤング率が３ＭＰａ以下であることが好ましく、１ＭＰａ以下であることが更に好ましい。

　前記弾性部材は、例えば、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）からなり、
　前記有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格が構成されてなることで実現される。分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格を構成した有機無機ハイブリッド組成物によれば、紫外線透過性に優れ、且つ、弾性を有する（可撓性に富む）という特性が実現される。

　更に、前記有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、前記ジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）を脱水縮合させて生じた生成物であることが好ましい。

　前記装置本体は、手で把持が可能な大きさ及び重量であるのが好ましい。かかる構成とすることで、本体を手で把持した状態で、皮膚外表面に対して装置本体ごと押圧しながら紫外線を照射することができる。これにより、簡易な処理によって従来の装置よりも患部に対する放射照度を向上させることができる。

　前記装置本体は、紫外線光源を備えていても構わないし、別の場所に備えられた紫外線光源から光ファイバなどの導光部材を介して紫外線が導かれる構成であっても構わない。

　前記紫外線照射装置は、開口領域を含む枠状部材からなり、前記装置本体に対して着脱自在に取り付けられたアタッチメントを有し、
　前記弾性部材は、前記開口領域に嵌め込まれ、当該弾性部材の外周部が前記アタッチメントを介して前記装置本体に固定されているものとすることができる。

　弾性部材は、皮膚外表面に接触されるため、衛生面を考慮すると、使い切りで取り扱われることが想定される。このため、多くの患者に対して放射線治療を行う場合には、弾性部材を都度、装置本体に対して着脱することが考えられる。上記の構成によれば、装置本体に対して弾性部材を容易に取り付けることが可能となるため、紫外線照射のための準備が簡素化される。

　前記弾性部材は、前記基板に近い側に位置する第一面と、前記第一面と反対側の第二面とを有し、前記第二面が前記アタッチメントよりも前記装置本体とは反対側に突出して配置されることができる。

　かかる構成によれば、弾性部材が装置本体から反対側に突出しているため、装置本体を皮膚外表面側に押圧することで、弾性部材を容易に皮膚外表面に接触させることができる。

　前記弾性部材は、前記第一面と前記第二面との間の位置に形成された段差部を有し、
　前記アタッチメントの前記枠状部材が前記段差部に接触することで、前記弾性部材が前記開口領域に嵌め込まれているものとすることができる。

　かかる構成によれば、装置本体とは反対側に一部の面（第二面）を突出させた状態で、容易に弾性部材を装置本体に取り付けることができる。なお、弾性部材が、基板に近い側の面である第一面を含む第一部分と、基板とは反対側の面である第二面を含む第二部分とが、前記第一面及び第二面に直交する方向に連続しており、第一部分の面積（第一面の面積）が、第二部分（第二面の面積）よりも大きいことで、前記段差部が形成されるものとすることができる。

　前記弾性部材は、厚みが３ｍｍ～１０ｍｍであるものとすることができる。弾性部材は、紫外線に対する透過性を有するものの、透過率が１００％である部材は現実的に困難である。このため、入射された光の一部は、不可避的に拡散・吸収される。弾性部材が１０ｍｍを超える厚みになると、弾性部材内における紫外線の拡散・吸収量が多くなるため、患部に対する放射照度を向上させる効果が低下してしまう。一方で、弾性部材の厚みが３ｍｍを下回る程度の薄さになると、皮膚外表面の湾曲に沿って弾性部材を面接触させにくくなるため、血液の流れを一時的に遮断させるという本来の効果が弱まってしまう。

　本発明に係る紫外線照射方法は、被照射領域の面上に、紫外線に対する透過性を有した材料からなる弾性部材が載置され、前記弾性部材の、前記被照射領域とは反対側の面に紫外線に対する透過性を示す基板を前記弾性部材に接触させた状態で、前記基板及び前記弾性部材を介して紫外線を照射することを特徴とする。

　本発明によれば、患部に対して照射される放射照度を向上することのできる紫外線照射装置が実現される。

紫外線照射装置の一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。図１に図示された紫外線照射装置の模式的な上面図である。図１に図示された紫外線照射装置の模式的な正面図である。図１に図示された紫外線照射装置を、一部の部品を分解した状態で示された図面である。弾性部材、及びアタッチメントを抽出して図示された模式的な斜視図である。図５Ａに図示された構造の、模式的な正面図である。アタッチメントの構造を模式的に示す斜視図である。弾性部材の構造を模式的に示す斜視図である。図７Ａに図示された構造の、模式的な正面図である。図３内におけるＡ１－Ａ１線で紫外線照射装置を切断したときのの模式的な断面図である。紫外線照射装置の使用態様を模式的に示す図面である。弾性部材と皮膚外表面との接触領域を拡大した、模式的な図面である。被検者Ａに対し弾性部材を皮膚に押圧したときの色差をＳＣＩ方式で測定したときの結果である。被検者Ｂに対し弾性部材を皮膚に押圧したときの色差をＳＣＩ方式で測定したときの結果である。被検者Ｃに対し弾性部材を皮膚に押圧したときの色差をＳＣＩ方式で測定したときの結果である。図１１Ａ～図１１Ｃで得られた結果に基づき、各被検者Ａ，Ｂ，ＣについてＬ値とａ値の差分値αを算出した結果を比較したグラフである。弾性部材の厚みｔを１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ及び１０ｍｍと変化させた状態で、光に対する透過率スペクトルを測定した結果を示すグラフである。図１２Ａの一部の領域を拡大したグラフである。同一の被検者に対し、弾性部材を介して紫外線を照射した場合と、弾性部材のない場合で紫外線を照射した場合とで比較した、皮膚の表面の写真である。紫外線照射装置の別の実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。紫外線照射装置の別の実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。

　本発明に係る紫外線照射装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しない。また、各図面間における寸法比についても、必ずしも一致していない。

　［装置構造］
　図１～図８は、本実施形態に係る紫外線照射装置、又は同装置の部品を模式的に示す図面である。図１は、紫外線照射装置１の模式的な斜視図である。以下では、適宜、図１に示すＸＹＺ座標系を参照して説明される。

　図２は、紫外線照射装置１の模式的な上面図であり、Ｙ方向に沿って紫外線照射装置１を見たときの図面に対応する。図３は、紫外線照射装置１の模式的な正面図であり、Ｘ方向に沿って紫外線照射装置１を見たときの図面に対応する。図４は、図１に図示された紫外線照射装置１を、一部の部品を分解した状態で示された図面である。

　紫外線照射装置１は、装置本体３と、弾性部材１１と、アタッチメント１３と、基板１５（図４参照）とを備える。図４に示されるように、本実施形態では、基板１５は装置本体３に取り付けられている。また、本実施形態の紫外線照射装置１は、装置本体３内に紫外線Ｌ１を出射する光源３１と、装置本体３自体を把持するための把持部３２とを備えている。図１～図３においては、図示の都合上、基板１５が表示されていない。

　図５Ａは、弾性部材１１、及びアタッチメント１３を抽出して図示された模式的な斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの正面図（Ｙ方向に沿って見たときの図面）に対応する。図６は、アタッチメント１３の構造を模式的に示す斜視図である。図７Ａは、弾性部材１１の構造を模式的に示す斜視図である。図７Ｂは、弾性部材１１の構造を模式的に示す正面図である。

　図８は、図３内におけるＡ１－Ａ１線で紫外線照射装置１を切断したときの模式的な断面図である。

　図４に示されるように、紫外線照射装置１は、装置本体３に紫外線Ｌ１を出射する領域（光出射部３３）を備えている。光出射部３３は、紫外線Ｌ１を装置本体３の外側に導く窓部を構成する。図４に示される構成では、この光出射部３３（窓部）に、紫外線Ｌ１に対する透過性を有した基板１５が嵌め込まれており、基板１５を介して紫外線Ｌ１が装置本体３の外側に導かれる。

　本実施形態では、基板１５の＋Ｚ方向に係る面上に弾性部材１１が載置されている。基板１５の＋Ｚ方向に係る面とは、基板１５の面のうち、光出射方向に係る面（装置本体３とは反対側の面）である。弾性部材１１は、アタッチメント１３によって装置本体３から脱落しないように連続されている。アタッチメント１３によって固定されることで、弾性部材１１の面と基板１５の面とが接触する。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、弾性部材１１の面と基板１５の面とが接触していることが図示されている。なお、基板１５の光源３１側の面に紫外線透過性を有する別の部材が介在されていても構わない。この場合、窓部を構成する光出射部３３、前記別の部材、及び基板１５を介して紫外線Ｌ１が装置本体３の外側に導かれる。

　図６に示されるように、アタッチメント１３は、開口領域１３ａが内側に形成された枠状部材１３ｂによって構成されており、外周部のうちの、向かい合う一対の辺には爪部１３ｃが設けられている。爪部１３ｃは例えば板バネを構成し、装置本体３に設けられた図示しない受け部に対して噛み合わせられることで、アタッチメント１３と装置本体３とが固定的に連結される。また、爪部１３ｃを操作することで、容易に装置本体３からアタッチメント１３を取り外すことができる。

　図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、弾性部材１１は、ＸＹ平面に平行な、向かい合う２面（第一面１１ａ，第二面１１ｂ）を有し、この２面の間の位置に段差部１１ｃを有する。より詳細には、弾性部材１１は、基板１５に近い側に位置し、面積の大きな第一面１１ａを有する第一部分１１ａ１と、基板１５とは反対側（光出射側）に位置し、第一面１１ａよりも面積の小さな第二面１１ｂを有する第二部分１１ｂ１とを有し、これらの部分が連続して形成されている。

　弾性部材１１は、第二部分１１ｂ１におけるＸＹ平面上における各辺の長さが、アタッチメント１３の開口領域１３ａの外周部を構成するＸＹ平面上における各辺の長さよりも短い。一方で、弾性部材１１は、第一部分１１ａ１におけるＸＹ平面上における各辺の長さが、アタッチメント１３の開口領域１３ａの外周部を構成するＸＹ平面上における各辺の長さよりも長い。また、弾性部材１１の厚み（Ｚ方向に係る長さ）は、アタッチメント１３の枠状部材１３ｂを構成する部分における厚みよりも厚い。

　このように構成されるとき、弾性部材１１の第二部分１１ｂ１は、アタッチメント１３の開口領域１３ａ内を通過できる一方、弾性部材１１の第一部分１１ａ１は、アタッチメント１３の開口領域１３ａ内を通過できない。つまり、弾性部材１１をアタッチメント１３の開口領域１３ａ内に嵌め込むと、第一部分１１ａ１と第二部分１１ｂ１との境界に位置する段差部１１ｃにおいて、弾性部材１１が、アタッチメント１３の開口領域１３ａの外周部と接触した状態で固定される。このとき、開口領域１３ａの両側（±Ｚ方向）には、弾性部材１１の一部分、すなわち第一面１１ａと第二面１１ｂとが、開口領域１３ａよりも外側に突出する。

　弾性部材１１がアタッチメント１３の開口領域１３ａに嵌め込まれた状態で、装置本体３に取り付けられると、図８に示されるように、弾性部材１１の第二面１１ｂは、アタッチメント１３よりも装置本体３とは反対側（＋Ｚ方向）に長さｄ１だけ突出する。

　図９は、本実施形態に係る紫外線照射装置１の使用態様を模式的に示す図面である。操作者４１が把持部３２を把持した状態で、照射対象者（患者）５０に対して、弾性部材１１を対向させる。この状態で、操作者４１は、弾性部材１１を照射対象者５０の被照射領域である皮膚外表面５１に接触させ、更に装置本体３から皮膚外表面５１側に荷重ｆ１を掛ける。

　後述されるように、弾性部材１１は、紫外線に対して高い透過性を有すると共に、弾性を有する材料で構成される。このため、弾性部材１１は、皮膚外表面５１の曲面に沿って形状が変化し、皮膚外表面５１と面接触する。また、皮膚外表面５１に対して、荷重ｆ１が掛けられることで、当該領域の皮膚は内側へ圧縮される。図１０は、この状態を模式的に示す図面である。

　図１０に示されるように、荷重が掛けられている領域Ｓ１は、皮膚外表面５１が身体の内側に圧縮される。また、弾性部材１１の面（第一面１１ａ）は、皮膚外表面５１の曲面に沿うように変形される。

　このような状態で、紫外線照射装置１から照射対象者（患者）５０に対して紫外線Ｌ１が照射される。この時点において、領域Ｓ１内には荷重ｆ１が掛けられているため、一時的に血液の流入が遮断又は減少する。この結果、領域Ｓ１内におけるヘモグロビンの数が一時的に減少する。ヘモグロビンは、紫外線Ｌ１の吸収する因子の一つであるため、ヘモグロビンの数が減少することで、皮膚の内側に存在する患部に達する紫外線Ｌ１の放射照度が高められる。

　特に、弾性部材１１が皮膚外表面５１と領域Ｓ１において面接触するため、装置本体３を介して皮膚外表面５１を通じて照射対象者５０に対して荷重ｆ１が掛けられることで、領域Ｓ１内における血液の流入を一時的に遮断する効果が発揮される。

　［弾性部材１１］
　紫外線（例えばＵＶＢ光）を透過する部材としては、これまで石英ガラスや蛍石（フッ化カルシウム）などの固い材料は知られている。しかし、紫外線に対して９０％以上の透過率を示し、且つ、１ｍｍ以上の厚みにおいて手で簡単に曲がる（弾性を有する）材料は、これまでほとんど知られていない。以下で説明される材料によって弾性部材１１を構成することで、１ｋｇｆの力で、直径２００ｍｍの曲面に沿うように変形する、非常に柔らかい材であるが、べたつきは少なく、且つ、１ｍｍ厚の部材においてＵＶＢ光に対する透過率が９０％以上を示す。

　（材料）
　本実施形態の紫外線照射装置１が備える弾性部材１１は、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）からなる。この有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格が構成されてなることで実現される。一例として、有機無機ハイブリッド組成物は、ジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）とを含み、これらが脱水縮合反応に伴い架橋して生じた生成物であることが好ましい。

　有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、シロキサン結合を備えたポリシロキサンが３次元的に複雑に架橋した構造となる。そのため、いわゆる無機ガラスに近似した構造を示し、耐熱性、耐紫外線性等の好適な性質を得ることができる。

　ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の骨格構造を形成する物質であり、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなるケイ素化合物である。フェニル基を含有する種類の有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の透過率は、３００ｎｍ以上の波長域では７５％以上であるが、２６０ｎｍ域の紫外線をフェニル基が吸収してしまいほとんど紫外線を透過しないのに対し、フェニル基を有さないヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）を原料として用いることにより、紫外線の吸収を防止することができる。

　また、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）で骨格を形成した有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）によれば、曲げに強く、湾曲させた際に損傷しにくいため、高い弾性が確保される。

　ジメチルポリシロキサン（Ａ）同士、又は、ジメチルポリシロキサン（Ａ）とアルコキシド分子（Ｂ）若しくは（Ｃ）との架橋反応性を高めるため、ジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端部位はヒドロキシ基に置換されている。ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の構造骨格となる分子であり、概ね分子量（重量平均分子量）５００～３０，０００の範囲から選択される。

　アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンＡ）の末端部分であるヒドロキシ基と縮合反応し、分子同士による網目構造を形成する役割を持つ。当該アルミニウムアルコキシド（Ｂ）として、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、アルミニウムｔｅｒｔ－ブトキシド、モノｓｅｃ－ブトキシアルミニウムジイソプロピレート（別名、アルミニウム（２－ブタノラート）ジ（２－プロパノラート））等をはじめとする各種のアルミニウムアルコキシドが挙げられる。紫外線に対する高い透過率を確保する観点からは、特に、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシドが好ましい。

　アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、ケイ素アルコキシド（Ｃ）と比較して加水分解や縮合等の反応性に富む。その結果、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、酸、塩基等の触媒を用いることなく加水分解が生じる。具体的には、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ビス（アセトキシジブチル錫）オキサイド、ビス（ラウロキシジブチル錫）オキサイド等のスズ系の反応促進剤を用いることなくヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）のヒドロキシ基と縮合反応し、架橋形成が可能である。

　紫外線に対する高い透過性を確保する観点から、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）に含まれる高反応性金属アルコキシドの反応生成物に由来する金属酸化物には、高いエネルギーバンドギャップが求められる。Ａｌ₂Ｏ₃のエネルギーバンドギャップは６．９ｅＶであり、吸収端が１７９．７ｎｍであるため、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）によれば紫外線に対する高い透過性が実現される。

　ケイ素アルコキシド（Ｃ）もヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端部分であるヒドロキシ基と縮合反応し、分子同士による網目構造を形成する役割を持つ。ケイ素アルコキシド（Ｃ）として、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ－プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシラン、ｎ－ドデシルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ－プロピルトリメトキシシラン、ｎ－ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ドデシルトリメトキシシラン等をはじめとする各種のケイ素アルコキシドおよびそれらの縮合物が挙げられる。なお、前記縮合物であるケイ素アルコキシドオリゴマーとして、信越化学工業（株）から市販されている「ＫＣ－８９Ｓ」を用いることもできる。

　ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）、及びケイ素アルコキシド（Ｃ）は、例えば、アルコール溶媒内において混合される。アルコールは、アルコキシドを溶解し、ジメチルポリシロキサン（Ａ）に混合される。各材料の混合後、使用したアルコール溶媒は乾燥により蒸発して除去される。

　アルミニウムアルコキシド（Ｂ）とジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端ヒドロキシ基との脱水縮合により架橋した前駆体に、更にケイ素アルコキシド（Ｃ）も脱水縮合により架橋する。その後、空気中の水分が、前記の３種類の化合物による架橋物、つまり有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の表面から吸収される。組成物表面から吸収された水分により、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）及びケイ素アルコキシド（Ｃ）の加水分解は進行する。更に、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）との脱水縮合が促進する。縮合により生成した水に起因して、更にアルミニウムアルコキシド（Ｂ）及びケイ素アルコキシド（Ｃ）の加水分解が誘発される。

　このように、アルコキシドの加水分解とポリシロキサンの脱水縮合は連鎖的に生じ、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の表面から次第に内部全体の架橋、硬化の反応が進行する。最終的に、流動物であった有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）が架橋、硬化し、その後、所定の形状（例えば図７Ａ～図７Ｂを参照して説明された形状）に成型されることで、紫外線に対する高い透過性と弾性とを示す弾性部材１１が生成される。成型前の段階において、例えば、７０℃以上２００℃以下で４時間以上１２時間以下の加熱処理が施されることで、硬化処理が行われるものとすることができる。

　有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）のために使用するヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は、異なる重量平均分子量のヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンを２種以上使用してもよい。

　（弾性部材１１の構成材料に関する実施例）

　　＜ジメチルポリシロキサン（Ａ）：実施例１～６、比較例１～２＞
　ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）として、分子量（平均重合度）の異なる２種類を使用した。低分子量のジメチルポリシロキサン（Ａ１）として、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のＹＦ３８００（重量平均分子量３，５００）を使用し、高分子量のジメチルポリシロキサン（Ａ２）として、同社製のＸＦ３９０５（重量平均分子量２０，０００）を使用した。

　　＜アルミニウムアルコキシド（Ｂ）：実施例１～６＞
　アルミニウムアルコキシド（Ｂ）として、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド（アルミニウムｓｅｃ－ブチレート）、川研ファインケミカル（株）製，商品名：「ＡＳＢＤ」を使用した。

　　＜チタンアルコキシド（Ｂ１）：比較例１＞
　比較例１では、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）に代えて、チタンアルコキシド（Ｂ１）を使用した。このチタンアルコキシド（Ｂ１）として、マツモトファインケミカル（株）製、商品名「オルガチックスＴＡ－２５」を使用した。

　　＜ジルコニウムアルコキシド（Ｂ２）：比較例２＞
　比較例２では、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）に代えて、ジルコニウムアルコキシド（Ｂ２）を使用した。このジルコニウムアルコキシド（Ｂ２）として、マツモトファインケミカル（株）製、商品名「オルガチックスＺＡ－６５」を使用した。

　　＜ケイ素アルコキシド（Ｃ）：実施例１～６、比較例１～２＞
　ケイ素アルコキシド（Ｃ）として、ケイ素アルコキシドオリゴマーであるＫＣ－８９Ｓ（信越化学工業（株）製）を使用した。

　　＜評価方法＞
　（硬化性）
　上記各材料を、表１に記載の調合量にて調製し、フッ素樹脂製の型に所定量流し込んだ後、７０℃で２４時間、１０５℃で２４時間、１５０℃で４８時間それぞれ加熱した後、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍの弾性部材を試作した。試作された各弾性部材を触感によって検査し、「べたつき」の有無を評価した。べたつきが大きいと、図１０に示すように皮膚外表面５１に接触させて押圧した際、皮膚外表面５１に沿って変形することなく、枠状部材１３ｂの外側に飛び出してしまうおそれがある。表１において、べたつきがなかったものを「Ａ」、べたつきがあったものを「Ｂ」で示している。

　（紫外線透過率）
　上記各材料を、表１に記載の調合量にて調製したものを、テフロン（登録商標）製シャーレ内で硬化させた、厚み１ｍｍの硬化物を測定対象とした。硬化方法は、上記と同様である。そして、波長２８０ｎｍから３１５ｎｍの紫外線を１ｎｍずつ変化させて照射し、全ての波長において、透過率が９０％以上を示すか否かを評価した。全ての波長において、透過率が９０％以上を示すものを「Ａ」、それ以外のものを「Ｂ」で示す。

　（弾性）
　硬化性の評価時と同様の方法で、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍの弾性部材を試作し、この弾性部材を直径２００ｍｍの円筒状の塩化ビニール製パイプの側面上に置いた。そして、その弾性部材の上に、１ｋｇの鉄板を乗せたときに、弾性部材の５０ｍｍ×５０ｍｍの面全面が、円筒の側面（曲面）に接触するか否かを評価した。全面が接触したものを「Ａ」、それ以外のものを「Ｂ」で示す。

　（曲げ強度）
　紫外線透過率の評価時と同様の方法で、テフロン（登録商標）製シャーレ内で硬化させた、厚み１ｍｍの硬化物を測定対象とした。硬化物を手で折り曲げた際に、硬化物が割れるか否かを評価した。折り曲げた際に割れなかったものを「Ａ」、割れたものを「Ｂ」で示す。

　（総合評価）
　硬化性、紫外線透過率、弾性、及び曲げ強度の全項目において「Ａ」評価を得たものを「Ａ」、一部でも「Ｂ」評価を得たものを「Ｂ」とした。なお、比較例１及び２については、紫外線に対する透過率が低かったため、弾性及び曲げ強度試験については評価を行っていない。下記表１によれば、実施例１～６の各組成物により弾性部材１１を構成することで、紫外線に対する９０％以上の高い透過率と、曲げ特性（弾性）とが両立することが示される。

　［検証］
　紫外線照射装置１により、患部に対する紫外線の放射照度が向上する点につき、以下検証する。

　　＜弾性部材１１の厚み＞
　ヘモグロビンは赤色素であるヘムを有しており赤色を帯びている。図１１Ａ～図１１Ｃは、３名の被験者（Ａ，Ｂ，Ｃ）に対し、厚みの異なる弾性部材１１を１２ｋＰａの圧力で押圧したときの皮膚の色差を、ＳＣＩ（Specular Component Include）方式で測定したときの結果を示すグラフである。

　１２ｋＰａという数値は、一例として、皮膚外表面５１と接触する弾性部材１１の領域の面積を８５５ｍｍ²、装置本体３の重量を６７０ｇ、装置本体３を把持した状態で照射対象者５０に対して少し荷重を掛けるため荷重ｆ１を１ｋｇｆ（≒１０Ｎ）として、各値に基づいて算出された値である。

　各図において、横軸は弾性部材１１の厚みを示す。横軸において厚みが０ｍｍとあるのは、弾性部材１１がない状態（初期状態）に対応する。また、各図において、縦軸はＬ，ａ，ｂそれぞれの値を示し、厚み０ｍｍでの値を１とした場合の相対値で示されている。

　ＳＣＩ方式で測定された各値のうち、ａ値は赤みの程度を示す値であり、このａ値が低下するほどヘモグロビンが退避していると考えられる。また、Ｌ値は明度を示す値であり、このＬ値が低下するほど黒色に近づき光を吸収する。そのため、Ｌ値の低下を招かない範囲でａ値を低下することで、入射された紫外線が患部に到達するまでのヘモグロビンなどによる吸収が抑制される。

　図１１Ｄは、各被検者Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに対し、弾性部材１１の厚みごとにＬ値とａ値の差分値（Ｌ－ａ）を算出した結果を、グラフに示したものである。図１１Ｄによれば、前記厚みを５ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲内において、グラフが極大値を示している。従って、前記厚みを５ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲内とした場合に、Ｌ値の低下を抑制しながらａ値が低下できることが分かる。なお、弾性部材１１の厚みは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であれば、十分に本発明の効果が発揮される。

　図１２Ａ及び図１２Ｂは、弾性部材１１の厚みｔを１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ及び１０ｍｍと変化させた状態で、光に対する透過率スペクトルを測定した結果を示すグラフである。ここでは、弾性部材１１の材料として、実施例１の条件で作製されたものを用いている。図１２Ｂは、図１２Ａの一部の波長領域を拡大して示したグラフである。いずれのグラフにおいても、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。

　図１２Ａ及び図１２Ｂによれば、弾性部材１１の厚みを薄くするほど、光に対する透過率が向上することが分かる。また、厚み１０ｍｍ以下の範囲内において、ＵＶＢ（波長３２０～４００ｎｍ）の光を９０％以上透過することが確認される。また、波長２９０ｎｍ～３２０ｎｍの範囲内においても、厚みが５ｍｍ以下であれば９０％以上の透過性を有しており、厚みが５ｍｍを超えて１０ｍｍ以下であっても、ほぼ９０％以上の透過性を示すことが確認される。

　　＜最小紅斑量（ＭＥＤ：Minimal Erythema Dose）の測定＞
　同一の被検者Ｄ（照射対象者５０）に対し、弾性部材１１を介して紫外線Ｌ１を照射した場合と、弾性部材１１のない場合で紫外線Ｌ１を照射した場合とで比較を行った。弾性部材１１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍの大きさとし、照射面積は□１０ｍｍとした。照射時には、皮膚外表面５１の上面にアルミホイルを３重に巻き、照射領域に対応する部分に穴を開けてマスクとした。

　光源３１のピーク波長を３０８ｎｍとし、照射量を１５０，３００，６００ｍＪ／ｃｍ²と変化させて、皮膚外表面５１の照射領域が初めて赤色化する照射量を特定することで、最小紅斑量（ＭＥＤ）を測定した。この結果を図１３の写真に示す。

　図１３に示す結果によれば、弾性部材１１なしで紫外線Ｌ１を照射した場合と比較して、弾性部材１１を設けて紫外線Ｌ１を照射した場合には、ＭＥＤが低下していることが確認される。これにより、弾性部材１１を介して紫外線Ｌ１を照射することで、皮膚（内部）に対する紫外線の到達量（放射照度）が増加していることが確認された。

　［別実施形態］
　以下、紫外線照射装置１の別実施形態につき説明する。

　〈１〉上述した実施形態では、装置本体３が光源３１を内蔵する場合について説明したが、光源３１は装置本体３の外側に配置されていてもよい。例えば、図１４に示すように、装置本体３とは別の光源装置６１を備え、光源装置６１に内蔵された光源３１から出射された紫外線が、導光部材６２を介して装置本体３に導かれる構成とすることもできる。導光部材６２としては、例えば光ファイバなどを利用することができる。

　〈２〉図４に図示された例では、基板１５が装置本体３に内蔵されている態様で図示されているが、図１５に示されるように、基板１５が装置本体３から取り外し可能な態様であっても構わない。

　〈３〉上述した装置本体３、弾性部材１１、及びアタッチメント１３の各形状はあくまで一例であり、本発明の目的を奏する範囲内において種々の変形が可能である。

　　　　１　　　：　　紫外線照射装置
　　　　３　　　：　　装置本体
　　　１１　　　：　　弾性部材
　　　１１ａ　　：　　弾性部材の第一面
　　　１１ｂ　　：　　弾性部材の第二面
　　　１１ｃ　　：　　弾性部材の段差部
　　　１３　　　：　　アタッチメント
　　　１３ａ　　：　　開口領域
　　　１３ｂ　　：　　枠状部材
　　　１３ｃ　　：　　爪部
　　　１５　　　：　　基板
　　　３１　　　：　　光源
　　　３２　　　：　　把持部
　　　３３　　　：　　光出射部
　　　４１　　　：　　操作者
　　　５０　　　：　　照射対象者
　　　５１　　　：　　皮膚外表面
　　　６１　　　：　　光源装置
　　　６２　　　：　　導光部材
　　　Ｌ１　　　：　　紫外線

Claims

　光出射部から紫外線が出射可能に構成された装置本体と、
　前記光出射部に配置された、紫外線に対する透過性を示す基板と、
　前記基板の、前記装置本体とは反対側の面上に載置され、紫外線に対する透過性を有した材料からなる弾性部材とを備えたことを特徴とする、紫外線照射装置。
　開口領域を含む枠状部材からなり、前記装置本体に対して着脱自在に取り付けられたアタッチメントを有し、
　前記弾性部材は、前記開口領域に嵌め込まれ、当該弾性部材の外周部が前記アタッチメントを介して前記装置本体に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の、紫外線照射装置。
　前記弾性部材は、前記基板に近い側に位置する第一面と、前記第一面と反対側の第二面とを有し、前記第二面が前記アタッチメントよりも前記装置本体とは反対側に突出して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の、紫外線照射装置。
　前記弾性部材は、前記第一面と前記第二面との間の位置に形成された段差部を有し、
　前記アタッチメントの前記枠状部材が前記段差部に接触することで、前記弾性部材が前記開口領域に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項３に記載の、紫外線照射装置。
　前記弾性部材は、厚みが３ｍｍ～１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の、紫外線照射装置。
　前記装置本体は、紫外線光源を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の、紫外線照射装置。
　前記弾性部材は、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）からなり、
　前記有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格が構成されてなることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の、紫外線照射装置。
　前記有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、前記ジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）を脱水縮合させて生じた生成物であることを特徴とする、請求項７に記載の、紫外線照射装置。
　被照射領域の面上に、紫外線に対する透過性を有した材料からなる弾性部材が載置され、前記弾性部材の、前記被照射領域とは反対側の面に紫外線に対する透過性を示す基板を前記弾性部材に接触させた状態で、前記基板及び前記弾性部材を介して紫外線を照射することを特徴とする紫外線照射方法。
　請求項２～４のいずれか１項に記載された紫外線照射装置に用いられる、アタッチメント。
　請求項７又は８に記載された紫外線照射装置に用いられる、弾性部材。