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WO2007066657A1 - 半導体発光素子による光線治療方法、及び半導体発光素子による光線治療システム - Google Patents

半導体発光素子による光線治療方法、及び半導体発光素子による光線治療システム Download PDF

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semiconductor light
semiconductor
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Shunko Albano Inada
Hiroshi Amano
Akimichi Morita
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Meijo University
Nagoya City University
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    • H10H20/8215—Bodies characterised by crystalline imperfections, e.g. dislocations; characterised by the distribution of dopants, e.g. delta-doping

Definitions

  • UV B medium wavelength external light
  • UV A wavelength external light
  • the present invention relates to a phototherapy system for a semiconductor light emitting device, comprising a conductor outer wire for generating and generating a predetermined outer wire, and irradiating the outer wire to the affected area to treat the affected area.
  • the present invention relates to a method for phototherapy of a semiconductor light emitting device, which is characterized in that
  • a selective ultraviolet ray length can be used, so that the effects such as erythema response, pigmentation and development can be minimized.
  • the conductor external line and the external line can be used by scanning the affected area. Since it is difficult to set the spots of the external wire, such as the conductor external wire, so that the size of the affected area is always matched, it is necessary to perform the scanning so that the desired external wire is applied to the body of the affected area. You will be able to shoot.
  • the conductor outer wire includes a plurality of conductor outer wires, and these semiconductor outer wires are arranged in an eye shape to correspond to the affected area of the conductor outer wires of the number described above. It is possible to irradiate only the affected part with the external rays on the body of the affected part.
  • the conductor external wires are arranged in an eye shape, and only the child at a predetermined location is arranged. By doing so, it becomes possible to irradiate the desired external line on the body of the affected area.
  • a step for taking an image of the outside line is provided, and an image of
  • Skin, apidermatitis, alopecia areata, cages, skin (stick), vitiligo, psoriasis, chronic, and apidermatitis.
  • a light treatment stem ray treatment method that supplements the points of the conventional ray treatment stem, is small and lightweight, is portable, and allows only the affected area of the skin to be radiated by interlocking with the stem. Can be provided.
  • the prescribed conductor outer wire is prepared.
  • This conductor line can be used alone, or multiple lines can be arranged in an eye pattern.
  • the conductor outer wire having a light wavelength in this wavelength range is particularly useful for the treatment of the above-mentioned diseases.
  • the conductor outer wire has a big length in the range of to, it is difficult to treat refractory ,, skin, api dermatitis, alopecia areata, cage, skin (stitch, symptom, etc.). It is also effective for treatment of vitiligo, psoriasis, chronic, and apidermatitis when the evening wavelength of the conductor outer conductor is in the range of 3 to.
  • 002 is not particularly limited as long as it can treat the above-mentioned illness, etc., of the outside wire formed by the conductor light emitting element, but W is preferable. This makes it possible to effectively treat the above-mentioned illnesses and the like.
  • UV rays beyond the above range may cause effects such as response, pigmentation and development on the diseased part, and it may not be possible to fully exert the effects of the treatment.
  • GaN AN is a semiconductor FIG.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the structure of electrons in GaN AN, which is a semiconductor.
  • AN 211 AGaN 212 is grown on a fire 210 by an organometallic compound, and a mask 213 is formed on the AGaN 212 in the (100) direction by an E-deposition apparatus.
  • an AGaN cassette 214 is formed by completely covering the O mask 213 with the organic metal so that the (11 22) cassette 214 is exposed.
  • carrier 80 c "p-type A Ga N booking 200 0 0
  • n 211 1 N made of TA and p 2112 made of Au are formed.
  • It will be composed of a p-AGaN layer with a carrier density of.
  • the semiconductor external line thus obtained which has a luminescence at 33, exhibits luminescence.
  • the degree of the mold booking layer and p-type cladding layer is X 0 cm.
  • the AN ratios of the type booking layer and the p-type cladding layer are set to 0.6 and 0.5, respectively. You can
  • the price range of the (002) -fold X-gugging of the p-type booking layer and the p-type cladding layer is 8000 or less, and that of the (10-10) -folding X-guing cab is 1,000. The following is preferable. As a result, the quality of these layers is further improved, and the desired outside radiation can be generated and emitted more efficiently.
  • the p-type cladding layer and the p-type cladding layer are made of p AGaN layers having a larger degree than 50 c and an AN ratio larger than 0.3.
  • Such an AGaN layer has the following characteristics.
  • GaN AN is an oxide semiconductor. It is divided into three semiconductors: Biho (HH) 121, Raiho H) 22, and Ho (CH) 123.
  • GaN AN is characterized in that the upper band at 124 is different from each other by HH CH.
  • HH H is higher than CH when the AN ratio is low, but as the AN ratio increases, CH increases relative to HH H ratio. At 40 degrees, these three cords become almost the same. Then, when the AN ratio further increases, CH will exist above HH and H. Due to this, the AN ratio decreases from 0 to 0.3 due to the increase in the state, but increases by increasing the AN ratio from 0 to 0.3. , The maximum value is obtained at 0 ⁇ 4 degrees, and p can be derived to AN. Therefore, mainly Due to such AGaN, it is possible to emit a high-conductivity external wire with a high external efficiency.
  • Figure 4 shows an example of a semiconductor external wire used in Ming.
  • the light-emitting element in is also an AGaN-based conductor light-emitting element.
  • AN 3 AGaN 312 is grown on the fire 310 by an organometallic compound, and then an O 2 SK 313 is formed in the [100 direction of the AGaN 312 by using an EB deposition apparatus.
  • the (112 2) facet 314 of A GaN appears due to the organic metal, completely covering the O 2 mask, and forming the A GaN facet 314.
  • P-type GaN contact 3112 is laminated. Then, a current 3115 made of n 3113 N made of T A and p 3114 O made of Au is formed. Therefore, the AGaN-based conductor light emission, which functions as a wedge type diode, will function.
  • the AGaN realized by this length has a very high dislocation degree of X 0 cm, and AGaN with an AN ratio of 0.6 and 0.5 is used for the p-type booking layer and the p-type cladding layer. And the AN ratio is wider than 0.3, and 8X1 17 3 18 3
  • the semiconductor outer line thus obtained has a peak at 3 and exhibits luminescence.
  • the degree of p-type booking layer and p-type cladding layer is X 0 cm.
  • the AN of the type blocking layer and p-type cladding layer The rates are 0.6 and 0.5, respectively, but by making them larger than 0 and 15, it is possible to generate an external line of sufficient intensity and emit light.
  • the value width of the (002) folded X-guking cover of the mold booking layer and the p-type cladding layer is 800 or less, and the value width of the (10 10) folded X-guking cover is 1000 or less. Is preferred. As a result, the quality of these layers is further improved, and the desired outside radiation can be generated and emitted more efficiently.
  • AN 0.6 has a p-type AGaN cladding of 80 cm 218 AN 0.5 has a x 0 cm of p-type AGaN cladding 219. , 4 depending on the desired emission wavelength of the AGaN-based conductor light-emitting element.
  • the p AGaN layer used in the above also exhibits the characteristics shown in 23.
  • the conventional UVA pa a bodyUVA (340 400 nm) ada on ea ed 2000 S s em, and the developed 365 nm pic
  • An external diode made of a long oxide semiconductor was used to perform the same line treatment as that required for phototherapy.
  • ED it is 0.5 mm x 05 mm.
  • the radiation rate was set to 80 mW cm, and the proportion of post radiation (1) and the proportion (2) of generating post radiation due to changes in irradiation 0 230 0 c, external radiation by the two positions were added.
  • EDs of one chip 0.5 mm x 05 mm are arranged in an eye pattern of 200, a total of 400, and an area of 20 cm x 20 cm, and then the ED is lighted up in a divided manner. Pos and pus were observed only in the area where lit. 0052 Therefore, for people with API dermatitis, (1) The position containing dermatitis was imaged with a digital camera () Then produce skin irritation, (3) It was observed that the ED of the prototype ED device was turned on for only the flame position and the treatment for 125 shots was continued.
  • the point of the conventional radiotherapy stem is supplemented, and it is small and lightweight and portable, and only the affected skin part due to the meshing of the stems.

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Abstract

　従来の蛍光管式光線治療システムの欠点を補い、小型軽量で持ち運び可能、かつ撮影システムとの組み合わせによる皮膚疾患部のみへの局部照射が可能な光線治療システム及び光線治療方法を提供する。 　半導体紫外線発光素子を準備し、この半導体紫外線発光素子から所定の紫外線を生成及び発振させて疾患部位に照射し、前記疾患部位を治療する。

Description

明 細 書
半導体発光素子による光線治療方法、及び半導体発光素子による光線 治療システム
技術分野
[0001] 本発明は、半導体発光素子による光線治療方法、及び半導体発光素子による光 線治療システムに関する。
背景技術
[0002] 本発明の技術分野である光線療法は長い歴史があり、古くは紀元前 460年ごろにピ ポクラテスが、皮膚病予防に対して日光浴療法を用いたとされている。太陽光線、す なわち自然の光を用いた療法に対して、人工物の光を最初に用いたのはデンマーク のニールズフィンゼンである。 1893年に初めてカーボンアーク灯を考案し、尋常性狼 瘡に対して、著しい治療効果を確認した。
[0003] 我が国では、 1903年、東京大学皮膚科においてカーボンアーク灯による光線療法 が用いられたのが最初とされている。当初の機器は全て輸入品であつたが、昭和 7年 には、宇都宫義真と株式会社イビデンの技術協力によって、国産カーボンアーク灯 が開発されている。
[0004] カーボンアーク灯を含め、古くから行われてきた光線療法における人工光源は、 日 光のスぺタトノレにできるだけ近いものが用いられてきた。またその中でも、近年では、 中波長紫外線 (UV-B)や長波長紫外線 (UV-A)を波長域に持つ蛍光管が用いられ るようになり、紫外線治療は皮膚疾患の治療として一般化した。しかし、光線治療の 機構が解明されるにつれ、様々な皮膚疾患に対して、それぞれある特定の波長の光 線を用いることが治療に必要であることが認識されている。その根拠は、副作用を最 小限とし、効果を最大にすることが目的である。
[0005] 例えば、世界でも最も早い時期から光線治療を行っている名古屋巿立大学病院で は、波長 311— 313nmの UV-B波により乾癬の治療を実施している。その光源として用 いられているのが、オランダのフィリップス社が開発した蛍光管である。蛍光管を用い た光線治療システムは、大面積での照射が可能であり、また 311 _ 313nmのみである 力 Sスペクトル線幅の非常に細い紫外光を得られる特徴がある。し力 ながら、（1)装置 が大掛力りで持ち運びできない、（2)設置には大きな面積が必要である、（3)大面積 照射のため正常部位にも照射してしまう、また、（4)医療従事者の被爆の可能性があ る、更に、（5)利用可能な波長が蛍光管（現在では、スぺクトノレ線幅の非常に細い紫 外光は 311 _ 313nmのみ）によって限定されてしまい波長選択性に乏しい、などの問 題点があり、その普及が妨げられていた。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は、従来の蛍光管式光線治療システムの欠点を補い、小型軽量で持ち運 び可能、かつ撮影システムとの組み合わせによる皮膚疾患部のみへの局部照射が 可能な光線治療システム及び光線治療方法を提供する。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成すベぐ本発明は、
所定の紫外線を生成及び発振させるための半導体紫外線発光素子を具え、 前記紫外線を疾患部位に照射し、前記疾患部位を治療するように構成したことを特 徴とする、半導体発光素子による光線治療システムに関する。
[0008] また、本発明は、
半導体紫外線発光素子を準備する工程と、
前記半導体紫外線発光素子から所定の紫外線を生成及び発振させて疾患部位に 照射し、前記疾患部位を治療する工程と、
を具えることを特徴とする、半導体発光素子による光線治療方法に関する。
[0009] 本発明者らは、長年に亘る半導体発光素子の研究開発の過程において、高効率 で高強度の紫外線を生成し発光することのできる半導体紫外線発光素子を開発する に至っている。この半導体紫外線発光素子は以下のような特徴を有している。
[0010] 1.従来のガラス管と比べて、 a.超小型、 b.軽量、 c.点光源、 d.様々な波長の組み 合わせが可能であり、 e.強度可変が容易である。さらには、 f.発光波長範囲が狭ぐ 特定波長のみを選択的に発光することが可能である。
2.装置の小型化が容易である。 3.局所的な方法としての照射が可能 (ターゲット型照射、スポットデリバリー）である。 その結果、病変部の無い、正常部位には照射されず、正常部位における照射の副 作用を軽減することが可能であり、医療従事者 (照射をする側)への紫外線被爆を無 くすることが可能である。
[0011] したがって、上記半導体紫外線発光素子は、上述したように従来の蛍光管の種々 の欠点を解消するような数々の利点を有している。この結果、従来の光線治療にお いて、上述した蛍光管の代わりにこのような特徴を有する半導体紫外線発光素子を 使用することにより、上述したような蛍光管式光線治療に基づくほとんどの欠点を解 f肖すること力 Sできるようになる。
[0012] また、半導体紫外線発光素子を用いることにより、選択的な紫外線波長を用いるこ とができるので、紅斑反応、色素沈着、発癌性などの副作用を最少にできるというよう な追加の作用効果を得ることもできる。さらに、半導体紫外線発光素子は点光源であ るので、疾患部位に対して均一な強度の光を照射することができる。また、小型軽量 であるので、疾患部位に対する位置を自在に決定することができ、前記疾患部位との 距離を自在に決定することができる。
[0013] なお、本発明の一態様においては、前記半導体紫外線発光素子は、前記紫外線 を前記疾患部位上において走査させて使用するようにすることができる。前記半導体 紫外線発光素子から発せられる紫外線のスポットを常に疾患部位の大きさと合致さ せるように設定することは困難であるため、このような走査を行なうことにより、 目的と する前記紫外線を前記疾患部位の全体に亘つて照射することができるようになる。
[0014] また、本発明の他の態様では、前記半導体紫外線発光素子は複数の半導体紫外 線発光素子を含み、これら半導体紫外線発光素子がアレイ状に配列されてなり、前 記複数の半導体紫外線発光素子の、前記疾患部位に対応する部分のみをオンし、 前記疾患部位の全体に前記紫外線を照射するようにすることができる。前述したよう に、前記半導体紫外線発光素子から発せられる紫外線のスポットを常に疾患部位の 大きさと合致させるように設定することは困難であるため、前記半導体紫外線発光素 子をアレイ状に配列し、所定の箇所の発光素子のみをオンさせることにより、 目的と する前記紫外線を前記疾患部位の全体に亘つて照射することができるようになる。 [0015] さらに、本発明のその他の態様では、前記紫外線に対する被照射体を撮像するた めの撮像手段を具え、前記紫外線に対する被照射体を撮像して所定の撮像データ を得、この撮像データに基づいて前記疾患部位を特定するようにすることができる。
[0016] なお、本発明の方法及び装置は、任意の疾患に対して用いることができるが、特に は皮膚疾患に対して好ましく用いることができる。具体的には、難治性湿疹、異汗性 湿疹、皮膚 τ細胞リンパ腫、アトピー性皮膚炎、円形脱毛症、ケロイド、瘢痕、皮膚萎 縮線状 (ストレッチマーク）、強皮症、白斑、乾癬、掌躕膿疱症、慢性湿疹、アトピー性 皮膚炎から選ばれる少なくとも 1種の皮膚疾患に対して用いることができる。
[0017] 以上説明したように、本発明によれば、従来の蛍光管式光線治療システムの欠点 を補い、小型軽量で持ち運び可能、かつ撮影システムとの組み合わせによる皮膚疾 患部のみへの局部照射が可能な光線治療システム及び光線治療方法を提供するこ とができる。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基 づいて詳細に説明する。
[0019] 本発明においては、最初に所定の半導体紫外線発光素子を準備する。この半導 体紫外線発光素子は、単一で用いることもできるし、複数をアレイ状に配列させて用 レ、ることあでさる。
[0020] 単一の半導体紫外線発光素子を用いる場合、疾患部位と前記半導体紫外線発光 素子から発せられる紫外線のスポットを常に疾患部位の大きさと合致させるように設 定することは困難であるため、前記紫外線を走査させることにより、 目的とする前記紫 外線を前記疾患部位の全体に亘つて照射することができる。
[0021] また、複数の半導体紫外線発光素子をアレイ状に配列する場合、前記複数の半導 体紫外線発光素子の、前記疾患部位に対応する部分のみをオンし、前記疾患部位 の全体に前記紫外線を照射するようにすることができる。前述したように、前記半導 体紫外線発光素子から発せられる紫外線のスポットを常に疾患部位の大きさと合致 させるように設定することは困難であるため、前記半導体紫外線発光素子をアレイ状 に配列し、所定の箇所の発光素子のみをオンさせることにより、 目的とする前記紫外 線を前記疾患部位の全体に亘つて照射することができるようになる。
[0022] なお、上述した半導体紫外線発光素子を用いた場合、そのピーク波長は、 350nm 〜390nmの範囲、 305nm〜315nmの範囲及び 200nm〜305nmの範囲の少なく とも 1つの範囲に存在することが好ましい。すなわち、前記半導体紫外線発光素子が 、このような波長範囲の発光波長を有することにより、上述した特に皮膚疾患の治療 に対して有用となる。
[0023] 具体的に、前記半導体紫外線発光素子のピーク波長が 350nm〜390nmの範囲 にある場合、難治性湿疹、異汗性湿疹、皮膚 T細胞リンパ腫、アトピー性皮膚炎、円 形脱毛症、ケロイド、瘢痕、皮膚萎縮線状 (ストレッチマーク）、強皮症などの治療に 有効である。また、前記半導体紫外線発光素子のピーク波長が 305nm〜315nmの 範囲にある場合、白斑、乾癬、掌躕膿疱症、慢性湿疹、アトピー性皮膚炎などの治療 に有効である。
[0024] また、前記半導体発光素子から発せられる紫外線の照射量は、上述した皮膚疾患 などの治療を行なうことができれば特に限定されるものではなレ、が、好ましくは lmW /cm2以上とする。これによつて、上述した皮膚疾患などの治療をより効果的に行なう ことができるようになる。
[0025] さらに、前記紫外線の強度の上限についても特に限定されるものではなレ、が、好ま しくは 10W/cm2以下とする。前記値を超えて紫外線を照射した場合、疾患部位に 対して紅斑反応、色素沈着、発癌性などの副作用を生ぜしめ、治療の効果を十分に 発揮できなくなる場合がある。
[0026] なお、上述したような半導体紫外線発光素子は、現在使用できる任意のものを使用 すること力 Sできる。し力、しながら、現状では十分に高効率で高強度の紫外線を生成及 び発することのできる半導体紫外線発光素子については十分実用化するには至って いない。したがって、以下に詳述するような本発明者らによって開発された半導体紫 外線発光素子を用いることが好ましい。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]本発明で使用する半導体紫外線発光素子の一例を示す構成図である。
[図 2]ΠΙ族窒化物半導体である GaN及び A1Nの価電子帯におけるバンド構造の概略 を示す図である。
[図 3]同じぐ III族窒化物半導体である GaN及び A1Nの価電子帯におけるバンド構造 の概略を示す図である。
[図 4]本発明で使用する半導体紫外線発光素子の一例を示す構成図である。
[図 5]実施例で使用した半導体紫外線発光素子の発光スペクトルを示すグラフである
[0028] (第 1の半導体紫外線発光素子）
図 1は、本発明で使用する半導体紫外線発光素子の一例を示す構成図である。図 1に示すように、本例における発光素子は AlGaN系半導体発光素子である。最初に、 サファイア基板 210上に、有機金属化合物気相成長法により A1N層 211及び AlGaN 層 212を成長し、その後、 AlGaN層 212の (1-100)方向に、 EB蒸着装置により SiOマ スク 213を周期的に形成する。次いで、有機金属気相成長法により、 SiOマスク 213 を完全に覆い、（1ト 22)ファセット 214が出るようにして AlGaNファセット層 214を形成す る。
[0029] 次いで、 A1N層 215を介して、 Siを添加した n型伝導性を示すキャリア濃度 2 X 1018cm — 3の n型 Al Ga N平坦化層 216により平坦化後、 Al Ga N/ Al Ga N多重量 子井戸構造活性層 217、キャリア密度 8 X 1017cm— 3の p型 Al Ga Nブロッキング層 2
18、キャリア密度 1 X 1018cm— 3の p型 Al Ga Nクラッド層 219、及びキャリア密度 1 X 1
018cm— 3の p型 GaNコンタクト層 2110を順次に積層し、さらに Ti/Al力 なる n型電極 211 1及び Ni/Auからなる p型電極 2112を形成し、 AlGaN系半導体発光素子 (ダイオード) を作製する。
[0030] この結晶成長によって実現した AlGaNの結晶性は、転位密度が 1 X l OVi— 2と非常 に高品質であり、さらに p型ブロッキング層および p型クラッド層には A1Nモル分率がそ れぞれ 0.6および 0.5の AlGaNを用いている。この結果、これらの p型ブロッキング層及 び p型クラッド層は、 A1Nモル分率が 0.15よりも大きぐワイドギャップであり、かつ 1 X 10 18cm— 3の高キャリア密度の p型 AlGaN層力 構成されることになる。
[0031] このようにして得た半導体紫外線発光素子は、 313nmにピークを有するような発光 特性を示す。 [0032] なお、本例では、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層のキャリア密度を 1 X 10 cm"' としているが、 I X 1016cm— 3以上の要件を満足すれば、十分な強度の紫外線を生成し 発光させることができる。同様に、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層の A1Nモル分 率をそれぞれ 0.6および 0.5としている力 0.15よりも大きくすることによって十分な強度 の紫外線を生成し発光させることができる。
[0033] また、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層の、（0002)回折の X線ロッキングカーブの 半値幅が 800秒以下であり、 （10-10)回折の X線ロッキングカーブの半値幅が 1000秒 以下であることが好ましい。これによつて、これら層の結晶品質がより向上し、 目的と する紫外線をより高効率に生成し発光させることができる。
[0034] さらに、本例では A1Nモル分率 0.6でキャリア密度 8 X 1017cm— 3の p型 AlGaNブロッキン グ層 218及び A1Nモル分率 0.5でキャリア密度 1 X 1018cm— 3の p型 AlGaNクラッド層 219を 用いているが、これらの特性値は、本発明の範囲内で、図 1に示す AlGaN系半導体 発光素子の、所望する発光波長に応じて適宜変化させることができる。
[0035] なお、上述したように、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層を 5 X 1017cm— 3より大きな キャリア密度を有し、 A1Nモル分率力 S0.3より大きい p型 AlGaN層から構成している。こ のような p型 AlGaN層は以下に示すような特性を示す。
[0036] 図 2及び図 3は、 III族窒化物半導体である GaN及び A1Nの価電子帯におけるバンド 構造の概略を示す図である。 III族窒化物半導体の価電子帯のバンド構造は、ヘビー ホール (HH) 121，ライトホール (LH) 122,結晶場分裂ホール (CH) 123の 3つに分か れている。また、 GaN及び A1Nでは、 Γ点 124での頂上のバンドがそれぞれ HH及び CHとなっており、互いに異なっていることが特徴である。
[0037] AlGaNにおいては、 A1Nモル分率が低い時は HH及び LHが CHよりも上である力 A1 Nモル分率が増大するに従って、 CHが HH及び LHと比べ相対的に上昇していき、 A1 Nモル分率 0.40程度でこの 3本のバンドがほぼ重なる。そして、さらに A1Nモル分率が 増大すると、 CHのほうが HHや LHよりも上に存在することになる。このような物性により 、状態密度が増加することによって A1Nモル分率を 0から 0.3まではキャリア密度は減 少していくが、 0.3よりも大きな A1Nモル分率にすることによってキャリア濃度が増加し、 0.4程度で極大値を取り、 A1Nまで p型伝導できるようになる。したがって、主として、こ のような p型 AlGaNに起因して、本例の半導体紫外線発光素子は、高効率で高強度 の紫外線を発光することができるものである。
[0038] (第 2の半導体紫外線発光素子）
図 4は、本発明で使用する半導体紫外線発光素子の一例を示す構成図である。図 4に示すように、本例における発光素子も AlGaN系半導体発光素子である。最初に、 サファイア基板 310上に、有機金属化合物気相成長法により A1N層 311及び AlGaN 層 312を成長し、次いで、 EB蒸着装置を用いることにより、 AlGaN層 312の [1-100]方 向に、 SiOマスク 313を周期的に形成する。次いで、有機金属気相成長法により、 A1
GaNの (11- 22)ファセット 314が出現し、 SiOマスクを完全に覆うようにして AlGaNファ セット層 314を形成する。
[0039] その後、 A1N層 315を介して、 Siを添カ卩した n型伝導性を示すキャリア濃度 2 X 1018c m— 3の n型 Al Ga N平坦化層 316により平坦化後、アンドープ Al Ga Nガイド層
317、 Al Ga N/ Al Ga N多重量子井戸構造活性層 318、アンドープ Al Ga
Nガイド層 319、キャリア密度 8 X 1017cm— 3の p型 Al Ga Nブロッキング層 3110、キヤ リア密度 1 X 1018cm— 3の p型 Al Ga Nクラッド層 3111、及びキャリア密度 1 X 1018cm— 3 の p型 GaNコンタクト層 3112を積層する。次いで、 Ή/ からなる n電極 3113、 Ni/Auか らなる P電極 3114、 SiOからなる電流狭窄層 3115などを形成する。したがって、図示 した AlGaN系半導体発光素子は、リッジ型のレーザダイオードとして機能するようにな る。
[0040] この結晶成長によって実現した AlGaNの結晶性は、転位密度が 1 X 108cm— 2と非常 に高品質であり、 P型ブロッキング層及び P型クラッド層には A1Nモル分率が 0.6および 0.5の AlGaNを用いており、 A1Nモル分率が 0.3よりも大きなワイドギャップ、並びに 8 X 1 017cm— 3及び 1 X 1018cm— 3の高キャリア密度を実現できる。
[0041] このようにして得た半導体紫外線発光素子は、 313nmにピークを有するような発光 特性を示す。
[0042] なお、本例では、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層のキャリア密度を 1 X 1018cm— 3 としているが、 I X 1016cm— 3以上の要件を満足すれば、十分な強度の紫外線を生成し 発光させることができる。同様に、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層の A1Nモル分 率をそれぞれ 0.6および 0.5としている力 0.15よりも大きくすることによって十分な強度 の紫外線を生成し発光させることができる。
[0043] また、 p型ブロッキング層及び p型クラッド層の、（0002)回折の X線ロッキングカーブの 半値幅が 800秒以下であり、 （10-10)回折の X線ロッキングカーブの半値幅が 1000秒 以下であることが好ましい。これによつて、これら層の結晶品質がより向上し、 目的と する紫外線をより高効率に生成し発光させることができる。
[0044] さらに、本例では A1Nモル分率 0.6でキャリア密度 8 X 1017cm— 3の p型 AlGaNブロッキン グ層 218及び A1Nモル分率 0.5でキャリア密度 1 X 1018cm— 3の p型 AlGaNクラッド層 219を 用いているが、これらの特性値は、本発明の範囲内で、図 4に示す AlGaN系半導体 発光素子の、所望する発光波長に応じて適宜変化させることができる。
[0045] なお、本例で使用する p型 AlGaN層についても、図 2及び図 3に示すような特性を示 す。
実施例
[0046] 最初に、半導体紫外線発光素子が光線治療用として有用であることを確認するた め、従来の広帯域 UVA照射装置 partial body UVA1 (340 -400nm) irradiation Sellam ed 2000 system,および今回開発した図 1に示すような 365nmをピーク波長とする III族 窒化物半導体による紫外線発光ダイオードを用いて、同一エネルギー照射を行い、 光線治療に必要な腫瘍細胞死の比較を行った。 LEDの大きさは 0.5mm X 0.5mmであ る。
[0047] 図 5に、今回使用した紫外線 LEDの発光スペクトルを示す。表 1および表 2には、照 射強度を 80mWん m2とし、照射量を 10、 20、 30Jん m2と変化させ、二つの光源装置によ る紫外線照射により、腫瘍細胞がアポトーシスを生じる割合 (表 1)、およびネクローシ スとなった割合 (表 2)をまとめた。
[0048] [表 1]
Figure imgf000012_0001
[0049] [表 2]
Figure imgf000012_0002
[0050] これらの表から明らかなように、今回開発した LED照射装置は、従来のランプ式プロ ードバンド UVA照射装置と同等の効果を示した。
[0051] 次に、 1チップ 0.5mm X 0.5mmの LEDをアレイ状に 20個 X 20個、合計 400個、面積 20 cm X 20cmとなるように配列し、そのうち部分的に LEDを点灯し、前述の照射実験を行 つたところ、 LEDを点灯した部分のみ、アポトーシスおよびネクローシスが観察された この結果より、アトピー性皮膚炎の患者に対して、（1)皮膚炎を含む部位をデジタル カメラにより撮影し、（2)撮影データを解析して皮膚炎マップデータを生成し、 （3)皮 膚炎の部位のみに対して、試作した LEDアレイ装置の LEDを点灯させ、 125秒間照射 する治療を続けることにより治癒効果が観測された。
[0053] 本実験では、ピーク波長 350nmから 390nmの間の LEDを用いることにより、エネルギ 一が同じであれば、ほぼ同等の効果が得られることが確認された。
[0054] そのほか 305nmから 315nm、 315nmから 350nm、 200nmから 305nmそれぞれの波長領 域で各種皮膚炎に対して効果が観測された。また各種皮膚病に対して、 UV-LEDと 可視 LEDおよび UV— LEDと赤外線 LEDの組み合わせ、或レヽは UV_LED、可視 LEDと 赤外線 LEDの組み合わせでも一部治癒効果が認められた。
[0055] 以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明し てきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなぐ本発明の範疇を逸脱しない 限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
産業上の利用可能性
[0056] 以上説明したように、本発明によれば、従来の蛍光管式光線治療システムの欠点 を補い、小型軽量で持ち運び可能、かつ撮影システムとの組み合わせによる皮膚疾 患部のみへの局部照射が可能な光線治療システム及び光線治療方法を提供するこ とができる。

Claims

請求の範囲
[1] 半導体紫外線発光素子を準備する工程と、
前記半導体紫外線発光素子から所定の紫外線を生成及び発振させて疾患部位に 照射し、前記疾患部位を治療する工程と、
を具えることを特徴とする、半導体発光素子による光線治療方法。
[2] 前記半導体紫外線発光素子は、前記紫外線を前記疾患部位上において走查させ て使用することを特徴とする、請求項 1に記載の半導体発光素子による光線治療方 法。
[3] 前記半導体紫外線発光素子は複数の半導体紫外線発光素子を含み、これら半導 体紫外線発光素子がアレイ状に配列されてなり、前記複数の半導体紫外線発光素 子の、前記疾患部位に対応する部分のみをオンし、前記疾患部位の全体に前記紫 外線を照射することを特徴とする、請求項 1に記載の半導体発光素子による光線治 療方法。
[4] 前記半導体発光素子は、 350nm〜390nmの範囲、 305nm〜315nmの範囲及 び 200nm〜305nmの範囲の少なくとも 1つの範囲においてピーク波長を有すること を特徴とする、請求項:!〜 3のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療 方法。
[5] 前記半導体発光素子による紫外線照射量力 SlmW/cm2以上であることを特徴とする 、請求項:!〜 4のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[6] 前記半導体発光素子による紫外線照射量力 SlOW/cm2以下であることを特徴とする 、請求項:!〜 5のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[7] 前記疾患部位は皮膚疾患部位であることを特徴とする、請求項 1〜6のいずれか一 に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[8] 前記疾患部位は、難治性湿疹、異汗性湿疹、皮膚 T細胞リンパ腫、アトピー性皮膚 炎、円形脱毛症、ケロイド、瘢痕、皮膚萎縮線状 (ストレッチマーク）、強皮症、白斑、 乾癬、掌躕膿疱症、慢性湿疹、アトピー性皮膚炎から選ばれる少なくとも 1種であるこ とを特徴とする、請求項 7に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[9] 前記疾患部位は、前記紫外線に対する被照射体を撮像して所定の撮像データを 得、この撮像データに基づいて特定することを特徴とする、請求項：!〜 9のいずれか 一に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[10] 前記半導体紫外線発光素子は、 5 X 1017cm— 3より大きなキャリア密度を有し、 A1Nモ ル分率が 0.15より大きいことによって特定される p型 AlGaN層、 p型 AlGaNクラッド層及 び p型 AlGaNブロッキング層の少なくとも一方として含むことを特徴とする、 AlGaN系半 導体発光素子であることを特徴とする、請求項:!〜 9のいずれか一に記載の半導体 発光素子による光線治療方法。
[11] 前記半導体紫外線発光素子は、所定の基板上において、 A1N層、 AlGaN層、 AlGa N(ll _22)ファセット上に形成された A1N層、 n型 AlGaN平坦化層、 AlGaN活性層、前 記 p型 AlGaNブロッキング層、及び前記 p型 AlGaNクラッド層を順次に具えることを特 徴とする、請求項 10に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[12] 前記半導体紫外線発光素子は、所定の基板上において、 A1N層、 AlGaN層、 AlGa N(ll— 22)ファセット上に形成された A1N層、 n型 AlGaN平坦化層、第 1の AlGaNガイド 層、 AlGaN活性層、第 2の AlGaNガイド層、前記 p型 AlGaNブロッキング層、及び前記 p 型 AlGaNクラッド層を順次に具えることを特徴とする、請求項 10に記載の半導体発光 素子による光線治療方法。
[13] 前記半導体紫外線発光素子は、前記 p型 AlGaNブロッキング層及び前記 p型 AlGaN クラッド層に隣接して形成された電流狭窄層を有し、リッジ型を呈することを特徴とす る、請求項 12に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[14] 前記 p型 AlGaN層は、（0002)回折の X線ロッキングカーブの半値幅力 00秒以下で あることを特徴とする、請求項 10〜： 13のいずれか一に記載の半導体発光素子による 光線治療方法。
[15] 前記 ρ型 AlGaN層は、（10-10)回折の X線ロッキングカーブの半値幅が 1000秒以下 であることを特徴とする、請求項 10〜： 14のいずれか一に記載の半導体発光素子に よる光線治療方法。
[16] 前記 p型 AlGaN層は、転位密度力 X 109cm— 2以下であることを特徴とする、請求項 1
0〜： 15のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[17] 前記 ρ型 AlGaN層は、ヘビーホールのバンド帯を HH、ライトホールのバンド帯を LH 、及び結晶場分裂ホールのバンド帯を CHとすると、これらバンド帯のエネルギーが、
CH≥HH， LHなる関係を満足することを特徴とする、請求項 10〜： 16のいずれか一 に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[18] 前記 p型 AlGaN層は、キャリア密度が 1 X 108cm_3以上であることを特徴とする、請求 項 10〜： 17のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療方法。
[19] 前記疾患部位を有し、前記紫外線に対する被照射体は人体を除く動物であること を特徴とする、請求項:!〜 18のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治 療方法。
[20] 所定の紫外線を生成及び発振させるための半導体紫外線発光素子を具え、
前記紫外線を疾患部位に照射し、前記疾患部位を治療するように構成したことを特 徴とする、半導体発光素子による光線治療システム。
[21] 前記半導体紫外線発光素子は、前記紫外線を前記疾患部位上において走查させ て使用するように構成したことを特徴とする、請求項 20に記載の半導体発光素子に よる光線治療システム。
[22] 前記半導体紫外線発光素子は複数の半導体紫外線発光素子を含み、これら半導 体紫外線発光素子がアレイ状に配列されてなり、前記複数の半導体紫外線発光素 子の、前記疾患部位に対応する部分のみをオンし、前記疾患部位の全体に前記紫 外線を照射するように構成したことを特徴とする、請求項 20に記載の半導体発光素 子による光線治療システム。
[23] 前記半導体発光素子は、 350nm〜390nmの範囲、 305nm〜315nmの範囲及 び 200nm〜305nmの範囲の少なくとも 1つの範囲においてピーク波長を有すること を特徴とする、請求項 20〜22のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治 療システム。
[24] 前記半導体発光素子による紫外線照射量力 SlmW/cm2以上であることを特徴とする 、請求項 20〜23のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[25] 前記半導体発光素子による紫外線照射量力 SlOW/cm2以下であることを特徴とする 、請求項 20〜24のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[26] 前記疾患部位は皮膚疾患部位であることを特徴とする、請求項 20〜25のいずれ か一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[27] 前記疾患部位は、難治性湿疹、異汗性湿疹、皮膚 T細胞リンパ腫、アトピー性皮膚 炎、円形脱毛症、ケロイド、瘢痕、皮膚萎縮線状 (ストレッチマーク）、強皮症、白斑、 乾癬、掌躕膿疱症、慢性湿疹、アトピー性皮膚炎から選ばれる少なくとも 1種であるこ とを特徴とする、請求項 26に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[28] 前記紫外線に対する被照射体を撮像するための撮像手段を具え、
前記紫外線に対する被照射体を撮像して所定の撮像データを得、この撮像データ に基づいて前記疾患部位を特定するようにしたことを特徴とする、請求項 20〜27の いずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[29] 前記半導体紫外線発光素子は、 5 X 1017cm— 3より大きなキャリア密度を有し、 A1Nモ ル分率が 0.15より大きいことによって特定される p型 AlGaN層を p型 AlGaNクラッド層及 び p型 AlGaNブロッキング層の少なくとも一方として含むことを特徴とする、 AlGaN系半 導体発光素子であることを特徴とする、請求項 20〜28のいずれか一に記載の半導 体発光素子による光線治療システム。
[30] 前記半導体紫外線発光素子は、所定の基板上において A1N層、 AlGaN層、 AlGaN( 11— 22)ファセット上に形成された A1N層、 n型 AlGaN平坦化層、 AlGaN活性層、前記 p 型 AlGaNブロッキング層、及び前記 p型 AlGaNクラッド層を順次に具えることを特徴と する、請求項 29に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[31] 前記半導体紫外線発光素子は、所定の基板上において、 A1N層、 AlGaN層、 AlGa N(ll— 22)ファセット上に形成された低温 A1N層、 n型 AlGaN平坦化層、第 1の AlGaN ガイド層、 AlGaN活性層、第 2の AlGaNガイド層、前記 p型 AlGaNブロッキング層、及び 前記 p型 AlGaNクラッド層を順次に具えることを特徴とする、請求項 29に記載の半導 体発光素子による光線治療システム。
[32] 前記半導体紫外線発光素子は、前記 p型 AlGaNブロッキング層及び前記 p型 AlGaN クラッド層に隣接して形成された電流狭窄層を有し、リッジ型を呈することを特徴とす る、請求項 31に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[33] 前記 ρ型 AlGaN層は、（0002)回折の X線ロッキングカーブの半値幅力 00秒以下で あることを特徴とする、請求項 29〜32のいずれか一に記載の半導体発光素子による 光線治療システム。
[34] 前記 p型 AlGaN層は、（10-10)回折の X線ロッキングカーブの半値幅が 1000秒以下 であることを特徴とする、請求項 29〜33のいずれか一に記載の半導体発光素子に よる光線治療システム。
[35] 前記 p型 AlGaN層は、転位密度が 5 X 109cm— 2以下であることを特徴とする、請求項 2
9〜34のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[36] 前記 ρ型 AlGaN層は、ヘビーホールのバンド帯を HH、ライトホールのバンド帯を LH
、及び結晶場分裂ホールのバンド帯を CHとすると、これらバンド帯のエネルギーが、
CH≥HH，LHなる関係を満足することを特徴とする、請求項 29〜35のいずれか一に 記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[37] 前記 p型 AlGaN層は、キャリア密度が 1 X 108cm_3以上であることを特徴とする、請求 項 29〜36のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治療システム。
[38] 前記疾患部位を有し、前記紫外線に対する被照射体は人体を除く動物であること を特徴とする、請求項 20〜37のいずれか一に記載の半導体発光素子による光線治 療システム。
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