(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-13
(54)【発明の名称】体内紫外線療法
(51)【国際特許分類】
A61N 5/06 20060101AFI20230906BHJP
A61M 25/10 20130101ALN20230906BHJP
【ＦＩ】
A61N5/06 B
A61M25/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023509643
(86)(22)【出願日】2021-08-13
(85)【翻訳文提出日】2023-04-05
(86)【国際出願番号】 US2021046011
(87)【国際公開番号】W WO2022036263
(87)【国際公開日】2022-02-17
(31)【優先権主張番号】63/065,167
(32)【優先日】2020-08-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
(71)【出願人】
【識別番号】514135801
【氏名又は名称】シーダーズ－サイナイ メディカル センター
(74)【代理人】
【識別番号】100102978
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 初志
(74)【代理人】
【識別番号】100160923
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 裕孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119507
【弁理士】
【氏名又は名称】刑部 俊
(74)【代理人】
【識別番号】100142929
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100148699
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 利光
(74)【代理人】
【識別番号】100188433
【弁理士】
【氏名又は名称】梅村 幸輔
(74)【代理人】
【識別番号】100128048
【弁理士】
【氏名又は名称】新見 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100129506
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 智彦
(74)【代理人】
【識別番号】100205707
【弁理士】
【氏名又は名称】小寺 秀紀
(74)【代理人】
【識別番号】100114340
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100214396
【弁理士】
【氏名又は名称】塩田 真紀
(74)【代理人】
【識別番号】100121072
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 和弥
(72)【発明者】
【氏名】レザイ アリ
(72)【発明者】
【氏名】ピメンテル マーク
(72)【発明者】
【氏名】メルメド ギル ワイ．
【テーマコード（参考）】
4C082
4C267
【Ｆターム（参考）】
4C082PA03
4C082PC03
4C082PE09
4C082PG20
4C082PJ30
4C267AA06
4C267BB02
4C267BB22
4C267BB28
(57)【要約】
胃腸管の炎症及び／または感染を、治療及び／または改善するために、管腔内紫外線療法を行うための１つ以上の方法及びシステムを提供する。一実施例では、光送達カテーテルが光放出部分と非照明部分とを含み得、光放出部分は１つ以上のＵＶ透明性バルーンを含み得る。いくつかの実施例では、ＵＶ光源は、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間の領域内の波長を有する狭帯域光を放出するように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光放出部分を備えた送達チューブであって、光放出部分が、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間の紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長で狭帯域光を放出するように構成された複数の光源を含む、送達チューブと；該光放出部分にて該送達チューブに接続された複数の膨隆可能バルーンであって、その各々がそれぞれの膨張ポートと流体連結している、複数の膨隆可能バルーンと
を備え、
該複数の膨隆可能バルーンの各々が紫外線（ＵＶ）透明性材料で組成されている、
管腔内光線療法を行うための光送達デバイス。
【請求項2】
前記複数の膨隆可能バルーンの各々が、前記複数の光源から放出されて対応する管腔内治療部位に送達される光の、放射照度及び／または放射照度分布を増大させるように構成されている、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項3】
前記複数の膨隆可能バルーンが光放出部分の長さに沿って直列的に配列され、かつ該複数の膨隆可能バルーンのうち任意の２つの間の分離が調整可能である、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項4】
光放出部分が、前記複数の膨隆可能バルーンに接続されていない１つ以上のセグメントを備え、かつ該１つ以上のセグメントが前記複数の光源のうち１つ以上の光源を含む、請求項３記載の光送達デバイス。
【請求項5】
前記複数の光源が、電源に電気的に接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、かつ該複数の光源が、送達デバイスから外に向かって光を放出するように構成されている、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項6】
前記複数の光源が、送達デバイス内の冷却チューブ上に位置決めされ、冷却チューブが、医療等級のコンプレッサと冷却器とを含む冷却システムから冷却空気を受けるように構成されている、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項7】
前記複数の光源が、３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間のＵＶ－Ａ領域内のピーク波長を放出するように構成されている、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項8】
前記複数の膨隆可能バルーンの各々を、それぞれのバルーン膨張ポートを介して膨張及び／または脱膨張させるように構成された、バルーン制御ユニットをさらに備える、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項9】
送達チューブ内にありかつ該送達チューブの長さ全体にわたって延在するガイドワイヤチャネルであって、患者の管腔内に位置決めされたガイドワイヤ上に送達デバイスを通すように構成された、ガイドワイヤチャネルをさらに備える、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項10】
ＵＶ透明性材料が、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンである、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項11】
前記複数の膨隆可能バルーンが少なくとも３つのバルーンを含む、請求項１記載の光送達デバイス。
【請求項12】
管腔内紫外線（ＵＶ）療法を行うための方法であって、複数の光放出セグメントを備えた送達チューブであって、該複数の光放出セグメントの各々が、３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間の紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長を有する狭帯域光を放出するように構成された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいる、送達チューブと、
複数の膨隆可能バルーンであって、複数の膨隆可能バルーンの各々が、該複数の光セグメントのうち１つに結合されており、かつ該複数の膨隆可能バルーンの各々が、バルーン制御ユニットに結合されたそれぞれの膨張ポートに流体的に結合されており、複数の膨隆可能バルーンがＵＶ透過性材料で組成されている、複数の膨隆可能バルーンと
を備えたＵＶ光送達デバイスを提供する段階；
該複数の膨隆可能バルーンの各々が脱膨張状態で、患者の胃腸（ＧＩ）管の管腔内で該送達チューブを位置決めする段階；
該バルーン制御ユニットを介して該複数の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階；ならびに、
該ＧＩ管の障害のタイプ及び全体的な重症度のうち１つ以上に基づいて、閾値持続時間にわたり閾値強度で該複数のＬＥＤに通電する段階
を含む、方法。
【請求項13】
管腔内で送達チューブを位置決めする段階が、前記複数の膨隆可能バルーンのうち１つ以上を該管腔内の１つ以上の患部と並置させることを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項14】
前記複数の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階が、前記１つ以上の患部と並置された前記１つ以上の膨隆可能バルーンを膨張させ、一方で、正常な健常組織と並置された残りの数のバルーンを脱膨張状態のまま維持することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項15】
前記１つ以上の患部と並置された前記１つ以上の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階が、該１つ以上の膨隆可能バルーンが管腔の上皮層に接触する閾値圧力まで、該１つ以上の膨隆可能バルーンを加圧することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項16】
閾値圧力が管腔の直径に基づく、請求項１４記載の方法。
【請求項17】
１つの状態の間に、異なる重症度の感染及び／または炎症を１つ以上の標的エリアが有する場合に、所与の光放出セグメントについて、該１つ以上の標的エリアにおける感染及び／または炎症の局所的な重症度に基づいて光の強度の大きさを調整する段階をさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項18】
送達チューブが、コンプレッサから冷却空気を受けるように構成された冷媒チューブを含み；かつ前記方法が、サーミスタを介して該送達チューブの温度をモニターする段階と、該冷媒チューブを通る冷媒流量を該温度に基づいて調整する段階とをさらに含む、
請求項１１記載の方法。
【請求項19】
送達チューブが、管腔を可視化するための１つ以上のカメラを備えた内視鏡として構成されている、請求項１１記載の方法。
【請求項20】
ＵＶ透過性材料が、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項21】
管腔内で送達チューブを位置決めする段階が、内視鏡を用いて該管腔内に位置決めされたガイドワイヤ上に該送達チューブを通すことを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項22】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のセットを含む光放出部分と、該光放出部分に結合された少なくとも１つの膨隆可能バルーンとを備えた送達チューブを提供する段階；該送達チューブを患者の胃腸管の管腔内に誘導する段階であって、紫外線（ＵＶ）光治療を必要とする該管腔内の標的エリアと並置するように、該少なくとも１つの膨隆可能バルーンを位置決めする、段階；
該少なくとも１つの膨隆可能バルーンに流体的に結合したバルーン膨張ポートを介して、該少なくとも１つの膨隆可能バルーンを膨張させる段階；及び
該送達チューブに接続されかつ該少なくとも１つの膨隆可能バルーン内部に位置決めされた該ＬＥＤのセットを、胃腸障害を治療するのに充分な持続時間と強度とで通電する段階
を含み、
該ＬＥＤのセットは、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間のＵＶ領域内の波長を有する狭帯域光を放出するように構成されている、
患者における胃腸障害を治療、改善、及び／または予防する方法。
【請求項23】
前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンが、８パーセント～１００パーセントの範囲のＵＶ透過率を有するＵＶ透過性材料で組成されている、請求項２１記載の方法。
【請求項24】
前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンが、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンを含む材料を用いて構築される、請求項２１記載の方法。
【請求項25】
前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンを膨張させる段階が、該少なくとも１つの膨隆可能バルーンが管腔の上皮層の望ましい表面積と直接接触する閾値圧力まで、該少なくとも１つの膨隆可能バルーンを加圧することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項26】
閾値圧力が管腔の直径に基づく、請求項２１記載の方法。
【請求項27】
強度が、少なくとも１，１００マイクロワット／ｃｍ２、１，５００マイクロワット／ｃｍ２、２，０００マイクロワット／ｃｍ２、２，１００マイクロワット／ｃｍ２、２，２００マイクロワット／ｃｍ２、２，３００マイクロワット／ｃｍ２、２，４００マイクロワット／ｃｍ２、２，５００マイクロワット／ｃｍ２、２，６００マイクロワット／ｃｍ２、２，７００マイクロワット／ｃｍ２、２，８００マイクロワット／ｃｍ２、２，９００マイクロワット／ｃｍ２、３，０００マイクロワット／ｃｍ２、または４ミリワット／ｃｍ２を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項28】
胃腸障害が炎症性腸疾患の一形態である、請求項２１記載の方法。
【請求項29】
炎症性腸疾患の形態が、潰瘍性大腸炎及び／またはクローン病を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項30】
胃腸障害が、潰瘍性大腸炎、クローン病、嚢炎、直腸炎、瘻孔、炎症性の狭窄、顕微鏡的大腸炎、感染性下痢、難治性のヘリコバクター・ピロリ（ｈｅｌｉｃｏｂａｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ）、ＭＡＬＴリンパ腫、結腸無力症、熱帯性スプルー、セリアック病、小腸内細菌異常増殖、盲腸炎、骨髄移植後感染症、偽ポリープ、放射線腸炎、難治性のクロストリジウム・ディフィシル（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ）、胃腸癌、肝胆道感染、ならびに／または、粘膜及び粘膜下の炎症及び癌のうち、少なくとも１つを含む、請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、体内紫外線療法と題された、２０２０年８月１３日に出願された米国仮出願第６３／０６５，１６７号に対する優先権を主張するものであり、この米国仮出願の内容を参照により本明細書に援用する。
本出願は、体内紫外線療法と題された、２０２０年８月１３日に出願された米国仮出願第６３／０６５，１６７号に対する優先権を主張するものであり、この米国仮出願の内容を参照により本明細書に援用する。
【0002】
本開示の分野
本発明は、炎症性疾患の治療に伴う使用を含めて、患者を治療するための紫外線療法用のシステム及び方法に関する。
本発明は、炎症性疾患の治療に伴う使用を含めて、患者を治療するための紫外線療法用のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
本開示の背景
以下の説明は、本発明を理解するのに有用であり得る情報を含む。本明細書で提供される情報のうちのいずれかが、先行技術であること、もしくは現在請求されている発明に関連していること、または具体的もしくは黙示的に参照されている任意の刊行物が先行技術であることを認めるものではない。
以下の説明は、本発明を理解するのに有用であり得る情報を含む。本明細書で提供される情報のうちのいずれかが、先行技術であること、もしくは現在請求されている発明に関連していること、または具体的もしくは黙示的に参照されている任意の刊行物が先行技術であることを認めるものではない。
【0004】
胃腸（ＧＩ）障害には、食道、胃、小腸、結腸、及び直腸の疾患が含まれる。ＧＩ障害は最も蔓延している障害の一部であるが、その症状は効果的に管理されてはおらず、一部の症例においては利用できる有効な治療選択肢がない。ＧＩ管に悪影響を及ぼす障害のうち、最も広くみられる病態の１つに炎症性腸疾患（ＩＢＤ）がある。
【0005】
炎症性腸疾患（ＩＢＤ）は、遺伝的感受性がある個人において、消化管内の共生フローラに対する異常な宿主免疫応答から生じると考えられている。ＩＢＤには潰瘍性大腸炎（ＵＣ）及びクローン病（ＣＤ）という２つの主な形態がある。ＩＢＤ患者は病的状態及び重度の生産性低下に直面する可能性がある。現在の傾向は、ＩＢＤの発生率及び有病率の増大を示している；しかし、有効な長期的治療選択肢及び／または治療法はいまだ同定されていない。結果として、ＩＢＤは世界中のヘルスケアシステムにかなりの財政負担をもたらしている。
【0006】
ＩＢＤの形態の１つであるＵＣは、結腸上皮の持続的な炎症を伴い、直腸及び結腸の様々な解剖学的部位に影響を及ぼす。ＵＣ患者のうち、約３５％は直腸及びＳ状結腸に影響が及び、４０％は残存結腸全体に影響が及び、そして２５％は結腸のより近位部にも及ぶ広範な炎症を有する。ＵＣの症状には下痢、直腸の出血、及び腹痛が含まれ、著しい病的状態、費用、及び生活の質への影響と関連する。
【0007】
ＵＣに対して現在承認されている療法では、軽症に対してメサラミン、そして中等症～重症の患者に対しては生物学的製剤及び小分子による広範囲アプローチまたは標的アプローチを介した、免疫抑制または免疫修飾が用いられる。これらの治療は、全身感染、リンパ腫、及び免疫介在反応を含む有害作用の潜在可能性を有する。軽度ならびに中等度～重度のＵＣにおける治療薬についての臨床試験では、用量を最適化した生物学的療法を免疫修飾剤と組み合わせても大多数の患者が緩解に至らないことが示されている。中等度～重度の潰瘍性大腸炎に対して現在承認されている療法は、少数の患者において有効であるにすぎず、そして（薬剤のクラスによっては）感染、悪性腫瘍、血栓症、及び免疫介在反応のリスクと関連する。
【0008】
よって、ＩＢＤなどのＧＩ管障害の安全かつ有効な治療について、軽症の患者にとっても中等症～重症の患者にとっても、満たされていない重大なニーズが存在する。
【発明の概要】
【0009】
本開示の概要
本発明者らは、ＵＶ－Ａ領域内の波長で放出されるＵＶ－Ａ光を用いた微生物フローラの操作が、ＩＢＤに対する安全かつ有効な治療を提供する可能性があることを同定した。さらに本発明者らは、ＵＶ－Ａ光をＧＩ管の任意の長さに沿って安全かつ有効な様式で腔内投与できる可能性があることを同定した。したがってＵＶ－Ａ光は、ＩＢＤを含むＧＩ管の様々な感染性及び／または炎症性病態に対する、有効なマイクロバイオーム修飾及び／または抗炎症的な光治療のために使用できる可能性がある。
本発明者らは、ＵＶ－Ａ領域内の波長で放出されるＵＶ－Ａ光を用いた微生物フローラの操作が、ＩＢＤに対する安全かつ有効な治療を提供する可能性があることを同定した。さらに本発明者らは、ＵＶ－Ａ光をＧＩ管の任意の長さに沿って安全かつ有効な様式で腔内投与できる可能性があることを同定した。したがってＵＶ－Ａ光は、ＩＢＤを含むＧＩ管の様々な感染性及び／または炎症性病態に対する、有効なマイクロバイオーム修飾及び／または抗炎症的な光治療のために使用できる可能性がある。
【0010】
本明細書に開示されるように、ＵＶ－Ａ光の適用は、広範囲の細菌、ウイルス、及び他の生体に対して、著明な抗菌効果を有する。さらに、３３５ｎｍ～３４８ｎｍの間の領域内の波長で放出されたＵＶ－Ａ光は、３３５ｎｍ～３４８ｎｍの間の領域内の波長が細胞外微生物を標的にして、（細胞表面に取りついた微生物に対する）細胞外の抗菌治療を提供するという、ユニークな治療ウィンドウを提供する。さらに、３３５～３４９ｎｍの領域内で放出されたＵＶ－Ａ光は、細胞内を貫通して細胞質内に入り、ＵＶ誘発性のＤＮＡ損傷を引き起こすことなく、（細胞に侵入しまたは細胞質内に内在化された微生物に対して）有効な細胞内抗菌応答を引き起こす。したがって、３３５ｎｍ～３４８ｎｍの間の波長で放出されたＵＶ－Ａ光は、腸管マイクロバイオームを修飾する（すなわち、細胞外及び細胞内の抗菌効果を提供する）ことによって、かつ／またはＧＩ管の管腔内の炎症を低減させることによって、ＧＩ管に悪影響を及ぼす疾患を治療、改善、及び／または予防するために安全かつ有効に使用できる。
【0011】
したがって、一実施例では、管腔内光線療法を行うためのデバイスは、光放出部分を備えた送達チューブであって、光放出部分が３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間の紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長で狭帯域光を放出するように構成された複数の光源を含む、送達チューブと；各々がそれぞれの膨張ポートと流体連結している、光放出部分で送達チューブに接続された複数の膨隆可能バルーンとを備え、前記複数の膨隆可能バルーンの各々はＵＶ透明性材料で組成されている。
【0012】
この方式で、複数のバルーンを用いることによって、ＵＶ光投与中に送達デバイスが所定の位置に安定化され得、それは管腔内の治療エリアに一貫したＵＶ曝露を提供する。さらに、バルーンが、治療部位への光分布の均一性を増大させ得る。結果として、バルーンは、治療部位における放射照度分布を増大させる。
【0013】
さらに、ＧＩ管内の治療用に利用される場合に、バルーンがその膨張状態において結腸の１つ以上の襞及び膨起を引き伸ばし、それによって治療中に結腸の表面積を増大させ得る。結果として、バルーンは、結腸の表面にわたって均一に露光量を増大させ、それはＵＶ光治療の効率及び有効性を向上させる。さらに、バルーンの膨張はまた、光源と結腸上皮との間で妨げとなる大便／デブリも押しのける。さらに、バルーンは、送達デバイスと結腸上皮との間で障壁として作用し得る外来性デブリ／バイオフィルムを拡散させることを助ける可能性がある。さらになお、バルーンは、大便が治療セグメント内まで下降してくることも防ぐ。すなわち、バルーンは、近位側のデブリ及び糞便が順行して結腸粘膜へのＵＶ発光をブロックすることを許容しない。少なくとも上述のこれらの効果を通じて、バルーンは放射照度も結腸上皮への放射照度分布も向上させ、それによってＵＶ光治療の効率及び有効性を増大させる。
【0014】
さらになお、マルチバルーンのアプローチは、肝弯曲部及び脾弯曲部を通過する時のデバイスの可撓性をもたらし得るとともに、個人の疾患の程度に相関して膨らませたセグメントを選択的に照明することを通じて、炎症を呈しているセグメントだけに光を送達し、かつ例えば非炎症性セグメントへの曝露を低減させるなど、カスタム化された方式ももたらす可能性がある。
【0015】
したがって、マルチバルーンの体内ＵＶ－Ａ光線療法は、本明細書に開示されるように、ＩＢＤ及び他の胃腸管障害に対する抗炎症療法及び免疫抑制療法に代わる安全かつ有効な代替法を提供できる可能性がある。したがって、ＵＶ－Ａ光の抗菌特性及び／または抗炎症特性が、ＩＢＤ患者における腸管マイクロバイオームを操作しかつ／または炎症を低減させるために利用され、一方で、前記複数のバルーンは、ＵＶ光分布及び放射照度を向上させ、大便及びバイオフィルム形成に起因する妨げを低減させ、かつ、ＵＶ－Ａ光治療中にＧＩ管を安定させかつ送達デバイスも安定させるために用いられる。
【0016】
後述の詳細な説明のセクションにおいて説明するように、インビトロ及びインビボの安全性データが示すところによれば、ＵＶ－Ａは、ＤＮＡ損傷、細胞増殖阻害、または組織学的炎症のエビデンスを伴うことなく、短距離であっても様々なヒト細胞タイプに安全に適用できる。
【0017】
本明細書に開示されるさらなる特徴及び利点は、以下の説明に示され、部分的には、その説明から明らかになり、または本明細書に開示されている原理の実践によって習得することができる。本明細書に開示される特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された器具及び組み合わせによって実現し、得ることができる。本明細書に開示されるこれら及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から完全に明らかになり、または本明細書に示された原理の実践によって習得することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
上述の開示、ならびにその利点及び特徴を得られ方法を記載するために、上述の原則のさらに具体的な説明は、添付の図面に示す具体例を参照することで行われる。これらの図面は、本明細書に開示される例示の態様を表すにすぎず、したがって、その範囲を制限するとみなされるべきではない。これらの原則は、以下の図面を用いて、さらに具体的かつ詳細に記載されて説明される。
【0019】
【図1A】本開示の実施形態による、光治療システムの概要を描写した略ブロック図を示す。
【図2A】本開示の実施形態による、複数のバルーンを備えた光カテーテルアセンブリの概略図を示す。
【図2B】本開示の実施形態による、単一バルーン内に光放出部分を備えた光カテーテルアセンブリの概略図を示す。
【図4】図４Ａは、本開示の実施形態による、単一バルーン要素を備えた例示的なＵＶ発光デバイスの概略図を示す。図４Ｂは、本開示の別の実施形態による、単一バルーン要素を備えた例示的なＵＶ発光デバイスの概略図を示す。
【図5A】本開示の実施形態による、複数のバルーンを備えた送達デバイスを用いてＧＩ管疾患を治療、改善、及び／または予防するための例示的な方法を示したフローチャートを示す。
【図5B】本開示の実施形態による、複数のバルーンを備えた送達デバイスを用いてＵＶ光を投与しながらバルーン及びＵＶ ＬＥＤのうち１つ以上の動作を調整するための例示的な方法を示したフローチャートを示す。
【図8】本開示の実施形態による、送達チューブ内に含まれた１つ以上のチップオンボード（ＣＯＢ）小型バーを備えた例示的なＵＶ光カテーテルの概略図を示す。
【図9】図９Ａは、本開示の実施形態による、ＵＶ ＬＥＤ光源に結合された光ファイバシステムの概略図を示す。図９Ｂ及びＣは、本開示の実施形態による、光ファイバシステムとともに埋め込むための複数のＵＶ ＬＥＤ光源の概略図を示す。
【図10】図１０Ａは、本開示の実施形態による、１つ以上のＵＶ ＬＥＤ光源と併せて利用される可撓性プリント回路基板（ＰＣＢ）の平形構成及び管状構成を示す。図１０Ｂは、本開示の実施形態による、ＵＶ光カテーテルに実装される例示的なヒートシンクの概略図を示す。
【図11】図１１Ａは、本開示の実施形態による、複数のＬＥＤ及び複数の線形リフレクタの構成例の概略図を示す。図１１Ｂは、本開示の実施形態による、ＵＶ光カテーテルに実装される例示的なヒートシンクの概略図を示す図１１Ｃは、本開示の実施形態による、複数のＬＥＤと複数の線形リフレクタとを含む例示的なＵＶ ＬＥＤ光源における例示的な光分布の概略図を示す。
【図12A】例示的なＵＶ発光デバイスを実施した場合の大腸菌（Ｅ． ｃｏｌｉ）の増殖曲線を示す。
【図12B】本開示の例示的なＵＶ発光デバイスを実施した場合の大腸菌の増殖曲線を示す。
【図13】本開示の原理による、マウスの結腸内で実施された例示的なＵＶＡ発光デバイスの概略図を示す。
【図15】図１５Ａは、例示的な狭帯域ＵＶＡ発光デバイスを実施した場合の、大腸菌を含有する液体培養の増殖曲線を示す。図１５Ｂは、大腸菌を含有する液体培養上で実施された例示的な狭帯域ＵＶ－Ａ発光デバイスを示す。
【図16】例示的な狭帯域ＵＶ－Ａ発光デバイスを実施した場合の、大腸菌を含有する液体培養の増殖曲線を示す。
【図18】例示的なＵＶ発光デバイスを実施した場合の、大腸菌を含有する液体培養の増殖曲線を示す。
【図19】例示的なＵＶ発光デバイスを実施した場合の、大腸菌を含有する液体培養の増殖曲線を示す。
【図20】例示的なＵＶ発光デバイスを実施した場合の、大腸菌を含有する液体培養の増殖曲線を示す。
【図22】一実施例において細菌培養物に適用される狭帯域ＵＶ－Ａ光の強度と曝露持続時間とを示す表を示す。
【図23】一実施例における狭帯域ＵＶ－Ａ光曝露中の経時的な細菌数を示す表を示す。
【図24】例示的なシステムを用いた狭帯域ＵＶ－Ａ光曝露中の経時的な細菌数を示す増殖曲線を示す。
【図25-1】図２５Ａは、狭帯域ＵＶ－Ａ光に曝露させた細菌を含有するペトリ皿の経時的な画像を対照と比較して示す。図２５Ｂは、その後にプレーティングした場合の大腸菌液体培養物の狭帯域ＵＶ－Ａ処理の効果を示す、ペトリ皿の画像である。
【図25-7】図２５Ｍは、例示的なシステムを用いた、様々な強度及び処理時間における大腸菌コロニー径の減少を示す増殖曲線を示す。図２５Ｎは、例示的なシステムを用いた、様々な強度及び処理時間における緑膿菌コロニー径の減少を示す増殖曲線を示す。
【図26-2】図２６Ｃは、例示的なシステムを用いたＵＶ－Ａ光への曝露中の細胞増殖を示す棒グラフを示す。図２６Ｄは、例示的なシステムを用いたＵＶ－Ａ光への曝露中に細胞に対するＤＮＡ損傷が存在しないことを示す棒グラフを示す。
【図26-3】図２６Ｅは、例示的なシステムを用いたＵＶ－Ａ光への曝露中に細胞に対するＤＮＡ損傷がないことを示す棒グラフを示す。図２６Ｆは、例示的なシステムを用いたＵＶ－Ａ光への曝露中に細胞に対するＤＮＡ損傷がないことを示す棒グラフを示す。
【図27】例示的なシステムを用いたＵＶ光への曝露中のウイルス感染細胞の増殖を示す棒グラフを示す。
【図28】例示的なシステムを用いた７２時間のＵＶ光適用後の感染細胞の細胞数を対照と比較して示す棒グラフを示す。
【図29】ＮＢ－ＵＶＡ光で処理した繊毛性気管上皮細胞における９６時間時点でのコロナウイルス２２９Ｅの細胞内検出と、ミトコンドリア抗ウイルスシグナル伝達タンパク質（ＭＡＶＳ）のレベルとを示すウェスタンブロットを示す。
【図30】本開示の実施形態による、コクサッキーウイルスでトランスフェクトした肺胞細胞と、トランスフェクトした肺胞細胞に対するＵＶＡ処理の効果との、蛍光画像を示す。
【図31】本開示の実施形態による、コクサッキーウイルスでトランスフェクトしたＨｅＬａ細胞の生存に対する狭帯域ＵＶ－Ａ処理の効果を示す棒グラフを示す。
【図32】本開示の実施形態による、コロナウイルス２２９Ｅによるトランスフェクションと狭帯域ＵＶ－Ａ光による処理とに応じた繊毛性気管上皮細胞の生存度を示す棒グラフを示す。
【図33】本開示の実施形態による、コロナウイルス２２９Ｅによるトランスフェクションと狭帯域ＵＶ－Ａ光による処理とに応じた繊毛性気管上皮細胞の生存度を示す棒グラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【0020】
詳細な説明
別途定義されない限り、本明細書で使用する技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。ＳｚｙｃｈｅｒのＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，１９９５は、本明細書で使用される多くの用語及び語句に有用な案内を提供することができる。当業者であれば、本発明の実施に使用し得る本明細書に記載されたものと同様または同等の多くの方法及び材料を認識するであろう。実際に、本発明は、具体的に記載された方法及び材料に決して限定されるものではない。例えば、図は、主に胃腸管における本発明を示しているが、全体を通して示されるように、開示されたシステム及び方法は、他の用途に使用することができる。
別途定義されない限り、本明細書で使用する技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。ＳｚｙｃｈｅｒのＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，１９９５は、本明細書で使用される多くの用語及び語句に有用な案内を提供することができる。当業者であれば、本発明の実施に使用し得る本明細書に記載されたものと同様または同等の多くの方法及び材料を認識するであろう。実際に、本発明は、具体的に記載された方法及び材料に決して限定されるものではない。例えば、図は、主に胃腸管における本発明を示しているが、全体を通して示されるように、開示されたシステム及び方法は、他の用途に使用することができる。
【0021】
いくつかの実施形態では、本発明の特定の実施形態を説明し特許請求するために使用される寸法、形状、相対位置などの特性は、「約」という用語によって修飾されたものとして理解されるべきである。
【0022】
次に、本発明の様々な実施例を説明する。以下の説明では、これらの実施例を十分に理解し説明を可能にするための具体的詳細を提供する。しかしながら、当業者であれば、本発明がこれらの詳細の多くを必要とせずに実践し得ることを理解するであろう。同様に、当業者はまた、本発明が本明細書に詳細に記載されていない他の多くの明白な特徴を含み得ることを理解するであろう。さらに、関連する説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、いくつかの周知の構造または機能については、以下には詳細に示さず、または説明しない場合がある。
【0023】
以下で使用されている用語は、本発明の特定の具体的な実施例の詳細な説明と併せて使用されている場合でも、最も広く合理的に解釈されるべきである。実際に、特定の用語が、以下で強調されることさえある。しかし、限定的に解釈されることを意図した用語は、この発明を実施するための形態の節で明確かつ具体的にそのようなものとして定義される。
【0024】
本明細書において用いる「ＬＥＤ」という用語は、様々な可視光及び不可視光スペクトルにわたって光を放出する半導体光源である発光ダイオードを指す。ＬＥＤは、典型的に、その発光スペクトル領域上で強度が様々である波長セットを含む発光スペクトルを有し、かつ典型的に、その波長領域上でベル形または類似形状の強度曲線に従う。具体的なＬＥＤは、典型的に、そのピーク発光強度の波長、またはそのＬＥＤが最大強度の照射を放出する波長を用いて記述される。
【0025】
したがって、ＬＥＤは典型的に、ある波長領域にわたって光を放出し、そして具体的なＬＥＤは、閾値強度（いくつかの実施例ではＬＥＤの最大強度のパーセンテージ）を超えて放出する波長の領域を用いて記述されることがある。例えば、所与のＬＥＤが、３３５ｎｍ～３４５ｎｍの波長でのみ、その最大発光強度の少なくとも１０％の光を放出する可能性がある。３３５ｎｍ未満及び３４５ｎｍ超でのそのＬＥＤの発光強度は、そのＬＥＤのピーク強度発光波長（本明細書において「ピーク波長」）の１０％未満である可能性があり、いくつかのケースにおいては低すぎて治療に関連しない可能性がある。したがって、多くの治療用途に対して、その具体的ＬＥＤの場合は３３５ｎｍ～３４５ｎｍの間の波長のみが治療上の影響を有すると考えられる。
【0026】
したがって、本明細書に記載される波長領域は、特定の治療用途、持続時間、及び、そのＬＥＤによって治療部位に送達される（またはそのＬＥＤによって放出される出力に基づく）放出の強度について、治療的に有効または有意である波長領域であり得る。いくつかの実施例では、波長領域は、ピーク発光強度の少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０％である強度を有する、そのＬＥＤによって放出される波長の領域であり得る。
【0027】
したがって、様々なＬＥＤ光源について、そのＬＥＤの最大強度の閾値強度パーセンテージが放出される領域に対応した発光スペクトル領域が、本明細書に開示される。様々なＬＥＤスペクトル発光領域及び市販のＬＥＤのピーク強度発光波長の例は、その内容全体が参照により組み入れられる、Ｆｉｌｉｐｐｏ， ｅｔ ａｌ， “ＬＥＤｓ： Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ－Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ” に記述されている。
【0028】
本明細書には多くの具体的な実施態様の詳細が記載されているが、これらは任意の発明の範囲または特許請求される可能性のあるものの範囲への制限として解釈されるべきではなく、特定の発明の特定の実施態様に特有である特徴の説明として解釈されるべきである。本明細書で別々の実施態様との関連で説明されている特定の特徴は、単一の実施態様で組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施態様との関連で説明されている様々な特徴を、複数の実施態様で別々に、または任意の好適なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴は特定の組み合わせで機能するものとして上記で説明され、当初はそのように特許請求されることさえあり得るが、特許請求された組み合わせからの１つ以上の特徴は、場合によっては、その組み合わせから分離することができ、その特許請求された組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形を対象としてもよい。
【0029】
同様に、操作が特定の順序で図面に描かれる場合があるが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような操作が、図示された特定の順序で、もしくは順次的な順序で実行されること、または図示される全ての操作が実行されることを要求するものと理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク処理及び並列処理が有利な場合がある。さらに、上記の実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、全ての実施態様においてそのような分離を必要とするものと理解されるべきではなく、説明されるプログラム構成要素及びシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合され得るか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることが理解されるべきである。
【0030】
概要
胃腸管を患部とする炎症性及び／または感染性疾患を、治療、改善、及び／または予防するための、方法及びシステムを提供する。具体的には、紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長で放出される狭帯域光を用いて、胃腸管を患部とする炎症性及び／または感染性疾患の、治療、改善、及び／または予防における有効性と安全性とを向上させるための、方法及びシステムを提供する。いくつかの実施例では、本明細書に記載する方法及びシステムが、膣の感染及び／または炎症の治療に適用され得る。複数のＵＶ光源と複数の膨隆可能バルーンとを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリを含む例示的なＵＶ光治療システムを図１Ａ及び図１Ｂに示す。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数の膨隆可能バルーンとを含む光放出部分を有する送達チューブを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリの例を図２Ａ、３Ａ、及び３Ｂに示す。さらに、光放出部分に結合された単一バルーンを備えた単一バルーンデバイスを図２Ｂに示す。単一バルーンデバイスのさらなる例を図４Ａ及び４Ｂに示す。図５Ａは、複数のバルーンを備えた送達デバイスを用いて、ＧＩ管の感染性及び／または炎症性病態を、治療、改善、及び／または予防するための例示的な方法を説明する。さらに、図５Ｂは、ＵＶ光治療中にバルーンの動作及び送達デバイスの動作を制御するための例示的な方法を示す。図６Ａ～６Ｇは、大腸の管腔内におけるマルチバルーンＵＶ光送達デバイスの例示的な位置決め及び配置を示す。図７～１１Ｃは、ＵＶ光治療を提供するために送達デバイス内に含まれ得る例示的なＵＶ光源を示す。図１２Ａ～３３は、様々な微生物に対するＵＶ－Ａ光の抗菌的な有効性及び安全性を示す実験データを示す。
胃腸管を患部とする炎症性及び／または感染性疾患を、治療、改善、及び／または予防するための、方法及びシステムを提供する。具体的には、紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長で放出される狭帯域光を用いて、胃腸管を患部とする炎症性及び／または感染性疾患の、治療、改善、及び／または予防における有効性と安全性とを向上させるための、方法及びシステムを提供する。いくつかの実施例では、本明細書に記載する方法及びシステムが、膣の感染及び／または炎症の治療に適用され得る。複数のＵＶ光源と複数の膨隆可能バルーンとを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリを含む例示的なＵＶ光治療システムを図１Ａ及び図１Ｂに示す。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と複数の膨隆可能バルーンとを含む光放出部分を有する送達チューブを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリの例を図２Ａ、３Ａ、及び３Ｂに示す。さらに、光放出部分に結合された単一バルーンを備えた単一バルーンデバイスを図２Ｂに示す。単一バルーンデバイスのさらなる例を図４Ａ及び４Ｂに示す。図５Ａは、複数のバルーンを備えた送達デバイスを用いて、ＧＩ管の感染性及び／または炎症性病態を、治療、改善、及び／または予防するための例示的な方法を説明する。さらに、図５Ｂは、ＵＶ光治療中にバルーンの動作及び送達デバイスの動作を制御するための例示的な方法を示す。図６Ａ～６Ｇは、大腸の管腔内におけるマルチバルーンＵＶ光送達デバイスの例示的な位置決め及び配置を示す。図７～１１Ｃは、ＵＶ光治療を提供するために送達デバイス内に含まれ得る例示的なＵＶ光源を示す。図１２Ａ～３３は、様々な微生物に対するＵＶ－Ａ光の抗菌的な有効性及び安全性を示す実験データを示す。
【0031】
ＵＶ光送達デバイスに結合された１つ以上のバルーンを用いることの技術的利点には、治療部位におけるＵＶ光分布と、光分布の均一性と、放射照度とが向上することによる、ＵＶ光治療の有効性の向上が含まれ、その向上は、治療部位におけるバルーンと結腸上皮との間の接触エリアで襞及び膨起を引き伸ばすことによって治療部位の表面積を増大させること；ＵＶ光源までの距離が均一であること；治療部位にて妨げとなる大便及び／またはデブリ（例えばバイオフィルム）を位置ずれさせること；ならびに、近位側の大便及び／またはデブリが治療部位まで下降してくることを防ぐこと；のうち１つ以上を通じてもたらされる。１つ以上のバルーンを含む送達デバイスを用いることの別の技術的利点には、治療エリアの数及び／または治療エリアの位置に基づく選択的な治療が含まれる。１つ以上のバルーンを用いることによって、感染及び／または炎症の位置と、重症度と、広がりの程度及びパターンとのうち、１つ以上に応じてバルーンを選択的に動作かつ／または調整することを通じて、ＵＶ光線療法がカスタム化され得る。さらに、１つ以上のバルーンは、結腸上皮と接触するように膨張された時に、結腸の壁を安定させ得るとともに、送達デバイスも管腔内で安定させ得、したがって送達デバイスの配置中及び治療中に引き起こされる傷害を低減させ得る。さらに、１つ以上のバルーンは、光治療中に治療部位とＵＶ光源との間の距離を一定に維持し、それによって治療の持続時間にわたって均一な光送達を提供する。さらに、１つ以上のバルーンを含む送達デバイスは、ＧＩ管の管腔を通って（例えば肝弯曲部及び／または脾弯曲部を通って）効率的に誘導できる可能性があり、それによってＧＩ管内の任意の位置にＵＶ光を送達できる可能性がある。
【0032】
ＵＶ光治療システム
図１Ａに例示的なＵＶ光治療システム１００の概要を示す。ＵＶ光治療システム１００は、感染性及び／または炎症性病態を、治療、改善、低減、及び／または予防するために、胃腸（ＧＩ）管の１つ以上の部分にＵＶ光を送達するために構成され得る。例えば、ＵＶ光治療システムは、ＧＩ管の１つ以上の部分にＵＶ光を腔内投与するように構成され得る。ＧＩ管の１つ以上の部分には、大腸の１つ以上のエリア（例えば直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、横行結腸、上行結腸）、小腸の１つ以上のエリア（例えば十二指腸、空腸、回腸）、胃の１つ以上のエリア、及び／または食道内の１つ以上のエリアが含まれ得るが、それに限定されるわけではない。いくつかの実施形態では、図４Ａ及び４Ｂについて論じるように、膣の感染及び／または炎症を治療するようにＵＶ光治療システム１００が構成され得る。さらに、ＵＶ光治療システム１００は、ＧＩ管の標的エリア上にＵＶ光を均等に投与して（すなわち、標的エリア上のＵＶ光の均等な分布）、標的エリアにおける放射照度と放射照度分布とを向上させるように、構成され得る。標的エリアは、本明細書において代替的に治療エリアともいい、ＧＩ管病態による患部を生じたＧＩ管内のエリアを含む。いくつかの実施例では、ＵＶ光治療が予防目的で適用され得、よって標的エリアは、感染及び／もしくは炎症をよりきたしやすいエリア（例えば、感染及び／もしくは炎症エリアに隣接するエリア）、または、感染及び／もしくは炎症を有すると疑われるエリアを含み得る。他のいくつかの実施例では、感染及び／または炎症の再発を予防するために、すでに治療されまたは治癒したエリアにＵＶ光治療が適用され得る。標的エリアは、ＧＩ管内の１つの管腔内エリア、ＧＩ管内の１つ以上の隣り合った管腔内エリア、または、ＧＩ管内の１つ以上の隣り合っていない管腔内エリアを含み得る。
図１Ａに例示的なＵＶ光治療システム１００の概要を示す。ＵＶ光治療システム１００は、感染性及び／または炎症性病態を、治療、改善、低減、及び／または予防するために、胃腸（ＧＩ）管の１つ以上の部分にＵＶ光を送達するために構成され得る。例えば、ＵＶ光治療システムは、ＧＩ管の１つ以上の部分にＵＶ光を腔内投与するように構成され得る。ＧＩ管の１つ以上の部分には、大腸の１つ以上のエリア（例えば直腸、Ｓ状結腸、下行結腸、横行結腸、上行結腸）、小腸の１つ以上のエリア（例えば十二指腸、空腸、回腸）、胃の１つ以上のエリア、及び／または食道内の１つ以上のエリアが含まれ得るが、それに限定されるわけではない。いくつかの実施形態では、図４Ａ及び４Ｂについて論じるように、膣の感染及び／または炎症を治療するようにＵＶ光治療システム１００が構成され得る。さらに、ＵＶ光治療システム１００は、ＧＩ管の標的エリア上にＵＶ光を均等に投与して（すなわち、標的エリア上のＵＶ光の均等な分布）、標的エリアにおける放射照度と放射照度分布とを向上させるように、構成され得る。標的エリアは、本明細書において代替的に治療エリアともいい、ＧＩ管病態による患部を生じたＧＩ管内のエリアを含む。いくつかの実施例では、ＵＶ光治療が予防目的で適用され得、よって標的エリアは、感染及び／もしくは炎症をよりきたしやすいエリア（例えば、感染及び／もしくは炎症エリアに隣接するエリア）、または、感染及び／もしくは炎症を有すると疑われるエリアを含み得る。他のいくつかの実施例では、感染及び／または炎症の再発を予防するために、すでに治療されまたは治癒したエリアにＵＶ光治療が適用され得る。標的エリアは、ＧＩ管内の１つの管腔内エリア、ＧＩ管内の１つ以上の隣り合った管腔内エリア、または、ＧＩ管内の１つ以上の隣り合っていない管腔内エリアを含み得る。
【0033】
さらに、ＵＶ光治療システム１００は、ＧＩ管の１つ以上の部分内で選択的にＵＶ療法を投与するように構成され得る。非限定的実施例として、ＵＶ光治療システム１００は、Ｓ状結腸の一部分またはＳ状結腸の全部にＵＶ光を送達するように構成され得る。別の非限定的実施例では、ＵＶ光治療システム１００が、下行結腸の一部分とＳ状結腸の一部分とにＵＶ光を送達し得る。なお別の実施例では、ＵＶ光治療システム１００が、大腸の隣り合っていないエリア（例えばＳ状結腸の一部分及び横行結腸の一部分）に同時にＵＶ光を選択的に送達し得る。よって、ＵＶ光治療システム１００は、単一エリア、１つ以上の隣り合ったエリア、１つ以上の隣り合っていないエリア、またはそれらの組み合わせであり得る、標的エリア（すなわち、感染及び／または炎症エリア）に基づいて、ＵＶ治療をカスタム化するように構成され得る。さらに、いくつかの実施例では、複数の標的エリアを標的とする場合に、ＵＶ光治療の効率とスピードとを向上させるためにＵＶ療法が同時に投与され得る。
【0034】
ＵＶ光治療システム１００は、１つ以上のＵＶ光源１４２と、１つ以上のバルーン１４４と、ＵＶ光カテーテルアセンブリを所望の温度範囲に維持しかつ過熱を低減するように構成された冷却ユニット１４６とを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０を含む。一実施例では、前記１つ以上のＵＶ光源１４２と冷却ユニット１４６とが送達チューブ（例えば円柱状の可撓性チューブ）内に位置決めされ得、一方で、前記１つ以上のバルーンは送達チューブの長さに沿って送達チューブ上に配され得る。送達チューブはまた、本明細書においてカテーテルまたは光カテーテルともいう。別の実施例では、前記１つ以上の光源１４２と前記１つ以上のバルーン１４４とが送達チューブ上に位置決めされ得、一方で、冷却ユニットがハウジングカテーテル内に位置する。なお別の実施例では、ハウジングカテーテル内もしくはその上に位置決めされまたはこれに埋め込まれた前記１つ以上の光源１４２を含む送達カテーテルに取り付けられたハンドル部分内に、冷却ユニット１４６が位置決めされ得る。この実施例では、前記１つ以上のバルーン１４４が送達チューブ上に位置決めされ得る。
【0035】
一実施形態では、ハウジングカテーテルの遠位部分（例えば、後述する制御ユニット１０２に接続する近位部分とは反対側にある遠位部分）に単一バルーンが位置決めされ得る。単一の拡張可能バルーンを含むＵＶ光カテーテルアセンブリの非限定的実施例を図２Ｂに示す。いくつかの実施例では、図４Ａ及び４Ｂに示す例示的デバイスなど、膣または直腸へのＵＶ投与用のＵＶ光カテーテルアセンブリが、インビボで位置決めされた際に展開され得る単一バルーンを有し得る。
【0036】
別の実施例では、感染エリアの長さ全体（例えば結腸の長さ全体）の様々な位置で感染を治療するために、前記１つ以上のバルーン１４４が送達チューブの長さに沿って位置決めされ得る。１つ以上のバルーン１４４は、ＵＶ光源１４２からそれぞれの標的部位までＵＶ光の伝送を可能にするためにＵＶ透明性バルーンとして構成され得る。バルーンは、１００％のＵＶ透明性を提供する材料（すなわち、その材料を通るＵＶ透過率が１００％である材料）を用いて構築され得、または、１００％～８０％の間の範囲のＵＶ透明性を提供する（すなわち、１００％～８０％の間の範囲のＵＶ透過率である）任意の材料もしくは材料の組み合わせを用いて構築され得る。一実施例では、ＵＶ透明性バルーンがポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）から作られ得る。ＰＥＢＡは部分的にＵＶ透明性（すなわち、強度損失が約１５％）である。別の実施例では、ＵＶ透明性バルーンが、１００％のＵＶ透明性である環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）から構築され得る。なお別の実施例では、ＵＶ透明性バルーンがシリコーンで組成され得る。さらに、１つ以上のバルーン１４４を構築するために用いられるＵＶ透明性材料は医療等級の材料であり得る。さらに、ＵＶ透明性材料（すなわち、ＵＶ透過性材料）がまたＵＶ安定性でもあり得る。
【0037】
前記１つ以上のバルーン１４４は、光投与中にデバイスを所定の位置に確実固定して、それによってハウジングカテーテルの望ましくない動きを低減するために利用され得る。さらに、１つ以上のバルーン１４４は、ＧＩ管内の襞を引き伸ばして、標的エリアにより均一な露光を提供するために利用され得る。さらに、前記１つ以上のバルーン１４４は、光カテーテルアセンブリ１４０と上皮との間で障壁として作用し得る外来性デブリ／バイオフィルムを拡散させるために利用され得る。さらになお、１つ以上のバルーン１４４は、大便が治療セグメント内まで下降してくることを防いでもよく、それによって、ＵＶ光治療デバイスを介して提供されるＵＶ光治療の有効性、効率、均等性、及び一貫性を高める。
【0038】
一実施例では、前記１つ以上のバルーン１４４が、流体源（例えばエアポンプ）に結合された１つ以上の対応するポートを通じて膨張可能であってもよく、よって、ＵＶ光源への給電前にＵＶ光カテーテルアセンブリをインビボの所望のポジションに誘導した際に膨張され得る。さらに、１つ以上のバルーン１４４は、１つ以上のバルーンのポジションを調整できるように構成され得る。例えば、１つ以上のバルーンはモジュール構成を有し得、よって、病態（例えば、潰瘍性大腸炎、クローン病）、病態の位置（例えば、結腸のどのエリアが患部であるかに基づいて）、及び、患部における病態の進行度のうち、１つ以上に基づいて、バルーンの数とバルーンの位置決めとがカスタム化され得る。さらに、図２Ａについて後述するように、いくつかの実施形態では、病態、病態の位置、標的エリアの直径、ならびに／または、同定された病態による患部の炎症及び／もしくは感染の度合いに基づいて、前記１つ以上のバルーンの各々の膨張の程度が調整され得る。例えば、第１の標的エリアが第２の標的エリアより小さい直径を有する可能性がある。すなわち、第１の標的エリアが、（例えば結腸狭窄のゆえに）第２の標的エリアより狭い可能性がある。したがって、第１のエリアに光を送達するために用いられる第１のバルーンの第１の膨張量が、直径がより大きい第２の標的エリアに光を送達するために用いられる第２のバルーンの第２の膨張量より少なくてもよい。
【0039】
前記１つ以上のＵＶ光源１４２は、ＵＶ－Ａ領域内の波長を有する狭帯域幅ＵＶ光を送達するように構成され得る。ＵＶ－Ａ領域内の波長を有する光は、有効な抗菌特性を有し、かつ、患者体内で大きな面積（例えば、Ｓ状結腸全体、または患者体内の任意の大きな面積）にわたって体内投与するうえで安全である。さらに、本発明者らは、ＵＶ－Ａ領域内のある一定の波長が細胞内を貫通して、ＵＶ誘発性のＤＮＡ損傷を引き起こすことなく抗菌応答を活性化させることを同定した。一実施例では、ＵＶ－Ａ領域内の波長が３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間の領域内であり得る。さらに、ＵＶ－Ａ領域内の波長は、３３５～３４９ｎｍの間、３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間、３３８～３４２ｎｍの間、または３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間のピーク波長を有し得る。
【0040】
別の実施例では、前記１つ以上の光源１４２が、３３８ｎｍ～３４２ｎｍの間または３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間のＵＶ－Ａ領域内の波長を伴う光を放出し得る。したがって、その波長は３３８ｎｍ～３４２ｎｍの間または３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間のピーク波長を有し得る。いくつかの実施例では、前記１つ以上の光源１４２が、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間、３３８ｎｍ～３４２ｎｍの間、３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間、または３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間の１つ以上のピーク波長を伴う光を放出し得る。
【0041】
一実施例では、前記１つ以上の光源が複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得、ここで各ＬＥＤは、ＵＶ－Ａ領域内の波長を有する狭帯域幅の光を放出するように構成される。上述したように、狭帯域幅の光は、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間、３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間、３３８ｎｍ～３４２ｎｍの間、または３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間の波長を有し得る。
【0042】
様々な実施形態において、ＬＥＤ以外の他のタイプの光源が用いられ得る。光源の例を図８～１２に関して説明する。
【0043】
ＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０は制御ユニット１０２に結合され得る。一実施例では、制御ユニット１０２が、ＵＶ光アセンブリの温度を調節するためにＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０内の冷却ユニット１４６を通して冷媒流を提供するための冷却システム１０８を含む。冷却システム１０８は、コンプレッサ１０９（例えば医療等級のコンプレッサ）と、空気冷却器１１１（例えば医療等級の空気冷却器）と、冷却ユニット１４６から戻ってくる空気に対するフローセンサ（図示せず）と、弁１０６と、冷媒流を開始及び／もしくは停止させるため、かつ／または冷却チューブを通る冷媒流を調整するための調圧器１１２とを含む。
【0044】
制御ユニット１０２は、高温冷媒コネクタ１４８、低温冷媒コネクタ１５０、及び電気コネクタ１５２のうち１つ以上と結合するために、（後述するように、１つ以上のコネクタまたはアンビリカルを介して制御ユニット１０２とＵＶ光アセンブリとの間で）接続インタフェースを提供する、コネクタ１１０を含む。高温冷媒コネクタ１４８は、ＵＶ光カテーテルアセンブリから制御ユニット１０２まで高温冷媒を流すためのチュービングであり得、低温冷媒コネクタ１５０は、冷却システムからの低温冷媒がそれを通ってＵＶ光カテーテルアセンブリまで流れ得る第２のチュービングであり得、電気コネクタ１５２は、ＵＶ光カテーテルアセンブリと制御ユニット１０２との間に電気的な結合を提供し得る。一実施例では、コネクタ１５２が、有線接続もしくは無線接続、またはそれらの組み合わせであり得る。一実施例では、コネクタ１５２が、前記１つ以上の光源１４２の電源をオンまたはオフにするために制御ユニット１０２から電気信号を送るために用いられ得る。いくつかの実施例では、前記１つ以上の光源１４２の強度、及び／または１つ以上の光源１４２の持続時間が、コネクタ１５２を介して制御され得る。
【0045】
いくつかの実施例では、ＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０は、各光セグメントが複数の光源を備えている１つ以上の光セグメントを含み得る。いくつかの実施例では、各光セグメントの動作（電源ＯＮ時間、電源ＯＦＦ時間、強度調整、動作の持続時間など）が制御ユニット１０２を介して独立に調整され得る。したがって、制御ユニット１０２が、対応する光セグメントの様々な動作を調整するための１つ以上の光セグメント制御ユニット（図示せず）を含み得る。いくつかの実施例では、全ての光セグメントの動作が、同期した様式で調整され得る（例えば電源ＯＮ時間、電源ＯＦＦ時間、動作の持続時間、強度など）。いくつかの実施例では、いくつかの動作（例えば電源ＯＮ時間）が同期され得、一方で、他のいくつかの動作（例えば強度、電源ＯＦＦ時間、持続時間など）が独立して調整され得る。非限定的実施例として、第１の標的エリアが第２の標的エリアと比較して異なる度合いの感染及び／または炎症を有する場合に、第１の標的エリアに光を送達する第１の光セグメントの第１の強度が、第２の標的エリアに光を送達する第２の光セグメントの第２の強度と異なり得る。
【0046】
制御ユニット１０２は、前記１つ以上のバルーン１４４の膨張と脱膨張とを調整するためのバルーン制御ユニット１２０をさらに含む。バルーン制御ユニット１２０は、前記１つ以上のバルーン１４６と流体連結している１つ以上の圧力センサ１２２に通信的に結合され得る。一実施例では、前記１つ以上のバルーンの各々が、対応する圧力センサに結合され得、そして、バルーン制御ユニット１２０のコントローラ及び／または制御ユニット１０２のコントローラ１０３を介して各バルーン内部の圧力が個々にモニターされ得る。さらに、ＵＶ光アセンブリの漏れの状態及び温度のうち１つ以上を評価するために、各バルーン内の圧力変動がコントローラを介してモニターされ得る。
【0047】
いくつかの実施例では、バルーン制御ユニット１２０は、ＵＶ光線療法デバイス１００の配置中に前記１つ以上のバルーン１４２を所望の圧力及び所望のバルーン体積まで加圧するために用いられ得る膨張用流体（例えば空気）を貯蔵するためのリザーバ１３０をさらに含む。一実施例では、１つ以上のバルーン１４６は、バルーン制御ユニット１２０を介してリザーバからの流体を用いて選択的に加圧され得る。したがって、一実施例では、１つ以上のバルーンの各々は、１つ以上のバルーン膨張ポート１２４に流体的に結合され得る。各バルーン膨張ポートはバルーン制御ユニット１２０を介してリザーバ１３０に結合され得る。よって、選択されたバルーンの加圧中に、流体がリザーバ１３０からそれぞれのバルーン膨張ポートまで流れ、ＵＶ光カテーテルアセンブリ内の（バルーン膨張ポートとバルーンとの間の）チャネルまたは通路を通り抜け、その後に、選択されたバルーンに入り得る。
【0048】
さらに、バルーン制御ユニット１２０が、前記１つ以上のバルーンを選択的に除圧するために用いられ得る。例えば、ＵＶ光治療アセンブリが患者の結腸内に位置決めされている間、治療持続時間の完了後に、ＵＶ光治療アセンブリを患者から除去する前に、膨張されたバルーンが脱膨張され得る。いくつかの実施例では、バルーン膨張ポート及び通路が、除圧中にバルーンから流体を除去するためにもまた用いられ得る。他のいくつかの実施例では、バルーンを脱膨張させるために別個のバルーン脱膨張ポート及び通路が提供され得る。加圧と同様に、前記１つ以上のバルーンが選択的に除圧され得、または、膨張（すなわち加圧）された全てのバルーンが同時に脱膨張（すなわち除圧）され得る。さらに、バルーン制御ユニットは、各バルーンの加圧と除圧とを切り替えるための１つ以上の弁（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、バルーン制御ユニット１２０が、前記１つ以上のバルーン１４４を加圧及び／または除圧するための１つ以上のポンプ（図示せず）を含み得る。いくつかの実施例では、前記１つ以上のポンプが雰囲気に結合され得、よって、バルーンを加圧するために大気を用い得る。同様に、除圧中に、バルーンからの空気が雰囲気中に放出され得る。他のいくつかの実施形態では、バルーンの加圧用に提供される空気をフィルタリングするために、（例えばポンプの吸気口に）１つ以上のフィルタが提供され得る。
【0049】
さらに、前記１つ以上のバルーン１４４の各々の内部における所望の圧力をモニター及び／または維持するために、１つ以上の圧力センサ１３０が前記１つ以上のバルーン膨張ポートに結合され得る。例えば、膨張中に、選択されたバルーンがそれぞれのバルーン膨張ポートを介して膨張され得、そして、選択されたバルーン内部の圧力が、それぞれのバルーン膨張ポートに流体的に結合されたそれぞれの圧力センサを介してモニターされ得る。圧力センサは圧力信号をバルーン制御ユニット１２０に伝送し得る。制御ユニット１２０は、ＵＶ光治療システム１００の動作中にそれぞれの圧力センサからの信号に基づいて各バルーン内部の圧力信号をモニターし得、そして、所望の圧力に基づいて、１つ以上のバルーンの加圧及び／または除圧を自動的に調整し得る。非限定的な一実施例として、ユーザが、各バルーンについてそれぞれの所望の圧力を、制御ユニット１２０を介して指定し得る。したがって、膨張量、膨張レート、及び脱膨張レートのうち１つ以上が個々に調整され得る。いくつかの実施例では、膨張レート、膨張量、及び脱膨張レートのうち１つ以上が、動作下にある全てのバルーンについて（すなわち、送達デバイス上のバルーンの総数より少ないかまたはこれに等しい数の、動作しているバルーンについて）、同期した様式で調整され得る。１つ以上のバルーンを加圧するための例示的な流体フローは１２６で示され、１つ以上の圧力センサ１２２を介する例示的な圧力信号は１２８で示されている。図では分離して示されているが、各圧力センサは、それぞれのバルーン内部の圧力をモニターするためにそれぞれのバルーン膨張ポートに結合され得る。
【0050】
一実施例では、標的エリアと光源との間の治療的距離が、標的エリア内に配置されたバルーンの加圧量に基づいて調整され得る。換言すると、いくつかの実施例では、所与のバルーンの膨張量が管腔の直径に基づいて調整され得る；管腔の直径は、患者自身のＧＩ管の解剖学的特徴（例えば小腸か大腸か）、疾患のタイプ、及び／または、標的エリアに影響を及ぼしている疾患の重症度に基づく可能性がある。例えば、標的エリアがより大きな直径を有する場合に、バルーンは、標的エリアと接触するために、かつバルーンの湾曲した外面全体にわたる一貫した接触を確保するために、より高い第１の圧力まで加圧され得る；それは、（例えば、大便、デブリ、バイオフィルムを位置ずれさせること；近位側の大便が標的エリアまで下降してくることを防ぐこと；襞を広げて表面積を増大させること；などによって）投与されるＵＶ光の照射の１つ以上を増大させ、一方で、標的エリア上へのＵＶ光の照射分布を向上させる。さらに、管腔の狭小化を引き起こす、より高度の炎症及び／または感染を標的エリアが有するならば、上述したように上皮との必要な接触をもたらし、かつ放射照度及び／または放射照度分布を向上させるために、それに従ってバルーンが加圧され（例えば、より小さな体積まで膨張され）得る。さらに、いくつかの実施例では、それに加えて、選択的な光治療のために病態に基づいて光源パラメータが変更され得る（例えば強度を増大または低減させるために電流を調整するなど）。
【0051】
図１Ａ及び１Ｂは、制御ユニット１０２と統合されたバルーン制御ユニット１２０とリザーバ１３０とを示しているが、バルーン制御ユニット１２０及び／またはリザーバ１３０が制御ユニット１０２とは別個であり得ることが認識されるであろう。同様に、冷却システム１０８が制御ユニット１０２に（図に示すように）統合され得、またはこれとは別個であり得る。
【0052】
膨張用流体は、前記１つ以上の光源１４２からのＵＶ光が効果的に通り抜けることを可能にするＵＶ透明性の流体であり得る。さらに、１つ以上の光源１４２から３３５ｎｍ～３５０ｎｍの領域内の波長で放出されたＵＶ－Ａ光がバルーン１４４を通って伝送されて標的組織に到達することを可能にする、ＵＶ透明性材料を用いて、前記１つ以上のバルーン１４４が構築され得る。用いられ得る例示的なＵＶ透明性材料には、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、及びシリコーンが含まれるが、それに限定されるわけではない。
【0053】
いくつかの実施形態では、図１Ｂに示すように、制御ユニット１０２をＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０と結合するためにアンビリカルアセンブリ１３１が利用され得る。例えば、（アンビリカルアセンブリ１３１のコントローラ側１３２にある）アンビリカルチューブアセンブリ１３１の高温冷媒コネクタ１３４、低温冷媒コネクタ１３６、及び電気コネクタ１３８のうち、１つ以上と結合するために、コネクタ１１０が用いられ得る。
【0054】
アンビリカルチューブアセンブリ１３１は制御ユニット１０２をＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０と接続する。アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、ＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０内のＬＥＤ用の電気接続ワイヤ、ＵＶ光カテーテルアセンブリのサーミスタまでの電気接続ワイヤ、ならびに、高温及び低温冷媒チュービングのうち１つ以上がその中に配される外側シースを含む。電気接続ワイヤならびに低温及び高温冷媒チュービングは、外側シースの長さに沿って通過する。いくつかの実施例では、低温冷媒チュービングが、環境からの熱伝達を低減させるための追加的な断熱を含み得る。
【0055】
アンビリカルチューブアセンブリ１３１のＵＶ光カテーテル側１４１では、高温及び低温冷媒チュービング、ならびに（ＵＶカテーテルアセンブリのサーミスタとＬＥＤとにつながる）前記１つ以上の電気接続ワイヤが、高温冷媒コネクタ１５２、低温冷媒コネクタ１５０、及び電気コネクタ１４８として出て、それらは、カテーテル‐アンビリカル接続インタフェース１４１を介して、ＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０の対応する高温冷媒コネクタ、低温冷媒コネクタ、及び電気コネクタに結合される。
【0056】
一実施例では、アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、１つ以上の通気路（例えば、光カテーテルアセンブリから温気を戻すための高温冷媒チュービング、冷却された冷媒を光カテーテルアセンブリに提供するための低温冷媒チュービング）と、１つ以上の導電体（例えば、光カテーテルアセンブリ及び／または光カテーテルアセンブリのサーミスタに電源を提供するための電源コンダクタ）とを含み得る。さらに、前記１つ以上の導電体はまた、光カテーテルアセンブリの温度提示をサーミスタから制御ユニットに提供し得る。制御ユニット１０２は、温度に応答して、光カテーテルアセンブリの動作及び光カテーテルアセンブリまでの冷媒流のうち１つ以上を調節し得る。アンビリカルチューブアセンブリは、光カテーテルアセンブリに接続するように構成された光カテーテルコネクタと、制御ユニット（またはコンプレッサシステム）に接続するように構成された制御ユニットコネクタ（またはコンプレッサコネクタ）とをさらに含み得る。
【0057】
アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、約４、５、もしくは６フィートの長さであり得、またはＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０を制御ユニット１０２に接続するための他の好適な長さであり得る。アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、制御ユニット１０２が入ったベッドサイドカートから患者まで到達できるだけ充分に長くてもよい。上述したように、アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、ＬＥＤ用の電気ワイヤと、サーミスタ用のワイヤと、光カテーテルアセンブリ１４０までの冷却空気用のチュービング及び／または光カテーテルアセンブリ１４０からの温気戻り用のチュービングとを含み得る。したがって、一実施例では、アンビリカルチューブアセンブリ１３１は、気体冷媒及び電気の両方を伝送するための単一のハイブリッドコネクタとして機能することによって、光カテーテルアセンブリ１４０を制御ユニット１０２と接続し得る。例えば、中央の通路が空気を伝送し得る（例えば、冷却空気を光カテーテルアセンブリ１４０まで伝送し、かつ適用可能ならば第２の通路に沿って温気を制御ユニット１０２まで戻してもよい）。さらに、１つ以上の電気コネクタ／ワイヤが、外周の周りに間隔を空けて置かれ得、または通気路に対する任意の構成であり得る。
【0058】
一実施例では、冷媒は空気である。したがって、冷却ユニット１０８からの冷却された空気は、低温冷媒コネクタ１３６と、アンビリカルシース内の低温冷媒チュービングと、低温冷媒コネクタ１５０とを通って流れてＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０に入り得る。一実施例では、コンプレッサ１０９からの空気は冷却器１１１（例えば熱電クーラ）によって冷却され得、かつ低温冷媒コネクタ１３６に流入し得る。さらに、ＵＶ光カテーテルからの温まった空気は次に、高温冷媒コネクタ１５２と、アンビリカル１３１内の高温冷媒チュービングと、高温冷媒コネクタ１３４とを経由し、そこから、リサイクル、流量のモニタリング、漏れのモニタリング、及び／または雰囲気中への排出のために制御ユニット１０２まで戻される。いくつかの実施例では、温気は、アンビリカルアセンブリ１３１と光カテーテルアセンブリ１４０との間の接続インタフェースにおいて、またはアンビリカルアセンブリ内の弁調節式の開通口を介して、排出され得る。ＵＶ光カテーテルがＧＩ管腔内に配置された時の冷媒流の詳細は図７についてさらに後述する。いくつかの実施例では、他の気体冷媒も用いられ得、それも本開示の範囲内にある。
【0059】
制御ユニット１０２は、少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵ）１０３と、プロセッサに動作可能に結合され得るコンピュータ可読媒体を備える、読み出し専用メモリＲＯＭ及び／またはランダムアクセスメモリＲＡＭなど、少なくとも１つのメモリ１０５と、を含み得る。よって、少なくとも１つのメモリ１０５は、プロセッサによって実行された時に、本明細書に記載される動作のうち１つ以上、例えば、ＵＶ光カテーテルの動作中にＵＶ光カテーテルを冷却することと；前記１つ以上のバルーンを動作させることと；ＵＶ光カテーテルの温度及び／またはバルーンの圧力に従って、ＵＶ光及び／または１つ以上のバルーンの動作を制御することと；のうち１つ以上など、を行うシステム命令を含み得る。プロセッサ１０３は、様々な感覚構成要素（例えば、ＵＶ光カテーテル内で結合されたサーミスタ、各バルーン内の圧力を感知するように構成されたそれぞれの圧力センサ）からの１つ以上の入力信号を受け取り得、かつ、本明細書に記載される様々な制御構成要素に（例えば、ＵＶ光カテーテルの冷却チューブを通る冷媒の流れを調節するために制御ユニット内の冷却システム１０８に、ＵＶ光カテーテルに結合された電源に、前記１つ以上のバルーンの加圧を調整するためにバルーン制御ユニット１２０のポンプに、など）、１つ以上の制御信号を出力し得る。本実施例は制御ユニット１０２の構成例を示すが、制御ユニット１０２が他の構成で実施され得ることが認識されるであろう。
【0060】
非限定的な一実施例として、制御ユニット１０２は、ＡｌｌｉｅｄによるＴｉｍｅｔｅｒ ＰＣＳ－４１４など医療等級のエアコンプレッサを含有し得、かつ、５０ｐｓｉまたは他の好適な範囲で１４ＬＰＭの空気を出力し得る。上述したように、制御ユニット１０２は、デジタル読み出し１０４と、アンビリカルチューブへのコネクタ（ハイブリッドコネクタであり得る）と、ユーザコントロール及び状態インジケータとを含み得る。加えて、冷却システム１０８は空気弁及び調圧器を含有し得る。制御ユニット１０２はまた、冷却空気用の圧力センサ及びフローコントロールと、フローセンサとを含有し得る。いくつかの実施例では、制御ユニット１０２は、光カテーテルに送達されて冷却チューブを通る冷却空気の温度及び／または流量を決定するために、サーミスタからの閉鎖フィードバックループを提供し得る。
【0061】
図２Ａを参照すると、図１ＢのＵＶ光治療システム１００などであるＵＶ光治療システムの、図１Ｂのアンビリカル１３１などであるアンビリカルアセンブリと、図１Ｂの制御ユニット１０２などである制御ユニットとに結合され得るか；または、図１Ａに示すようにアンビリカルアセンブリを伴わずに制御ユニットに結合され得る、ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００の概略図が示されている。さらに、ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は、図１Ａ及び１Ｂに示されるＵＶ光カテーテルアセンブリ１４０の実施例であり得る。この実施例では、ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は、保護スリーブ１２６内に格納されていない解放位置において示されている。配置前に（すなわち、アセンブリ２００が配置用に準備されていないかまたは配置されていない時に）、ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は保護スリーブ１２６内に格納され得る。
【0062】
ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は、光放出部分２０４を備えた送達チューブ２０２（本明細書においてハウジングカテーテルともいう）を含む。光放出部分２０４は複数のＬＥＤ２２２を含む。さらに、送達チューブ２０２は、光放出部分２０４に複数のバルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６を含む。本実施例は４つのバルーンを示しているが、ＵＶ光カテーテルアセンブリはそれより少ないかまたは多いバルーンも含み得る。例えば、バルーンの数は１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上であり得る。いくつかの実施形態では、バルーンの数が２つより多くてもよい。すなわち、バルーンの最少の数が３つであってもよい。例えば、大腸内でＵＶ光を腔内投与するように構成された送達デバイスにおいて、３つ以上のバルーンが利用され得る。
【0063】
いくつかの実施例では、バルーンの数は、ＵＶ光放出部分の全長、送達チューブの全長、及び、光カテーテルの長さに沿って存在する各バルーンの軸の長さ（例えば、バルーンが楕円体の形状になっている場合は長軸、または、バルーンが球状である場合はバルーンの直径）のうち、１つ以上に基づき得る。
【0064】
いくつかの実施例では、各バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６が光放出部分２０４上にのみ位置決めされる可能性があり、一方で、光放出部分２０６を伴わない（すなわちＵＶ ＬＥＤを伴わない）送達チューブ２０２のエリアはバルーンを含まない可能性がある。よって、各バルーンは光放出部分２０６の光放出セグメントを覆い得る。本実施例は、１０ｃｍの長さを有する各光放出セグメントを示す。様々な実施形態では、各バルーンによって覆われる光放出セグメントが、５、６、７、９、１０、１１、１２、１３、１４、もしくは１５ｃｍ、または光カテーテルの他の好適な長さであり得る。
【0065】
いくつかの実施例では、図２Ａに示すように、バルーンは、第１のバルーン２３０の遠位端と、第１のバルーンに隣接する第２のバルーン２３２の近位端との間に最小の距離を伴って、背中合わせに位置決めされ得る。しかし、いくつかの実施例では、ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は、送達チューブ２０２上のバルーン間の相対的な間隔を調整できるように構成され得る。例えば、バルーン２３４と２３６との間の距離が増大するように、ユーザがバルーン２３６及び／またはバルーン２３４の位置を変更し得る。よって、いくつかの実施例では、いくつかの光放出部分２０６がバルーンによって覆われない可能性がある。バルーン間の間隔のこの調整は、特定の治療エリアを標的にするためにユーザがバルーンの位置決めを調整することを可能にし得る。特に、患者の体腔内への挿入及び標的部位への誘導前に、バルーン間の間隔が調整され得る。換言すると、配置前、及び、送達チューブが管腔内にある配置中ではない時に、バルーン位置が調整され得る。
【0066】
非限定的実施例として、炎症性及び／または感染性病態が連続的でなく、健常組織によって分離された大腸の第１のエリアと第２のエリアとにおいて存在するならば、送達チューブ２０２が大腸の管腔内に配置された時に第１のバルーンが第１のエリアと並置され得かつ第２のバルーンが第２のエリアと並置され得るように、ユーザがバルーンの位置決めを調整し得る。例えば、第１の標的エリアと、第２の標的エリアと、第１及び第２の標的エリアの間の分離とが、内視鏡検査によって同定され得る。続いて、ＵＶ光放出部分上でバルーン位置が調整され得る。さらに、第１及び第２のバルーンの間の、送達チューブの光放出部分２０６の一部分が、バルーンによって包まれないのであってもよい。したがって、ＵＶ ＬＥＤが電源ＯＮにされた時に、感染及び／または炎症をきたした第１のエリアと第２のエリアとは、その間の正常組織より大きい放射照度及び放射照度分布で治療される。上述したように、膨張時に、バルーンの湾曲した外面は管腔上皮と接触して、上皮上の大便、デブリ、及び／またはバイオフィルムの除去を容易にし得、さらに、襞及び／または膨起を引き伸ばすことを助け得、かつ、治療エリア外の大便及び／またはデブリが治療に干渉することを予防し得る。よって、バルーンは、標的組織（すなわち、この実施例では第１及び第２のエリア）上のＵＶ光分布と放射照度量とを向上させ得る。そうであるから、ＵＶ ＬＥＤが電源ＯＮにされた時に、第１のエリア及び第２のエリア（すなわち炎症及び／または感染エリア）は、ＵＶ ＬＥＤから放出されたＵＶ光をバルーンを通して受け得、そしてバルーンを通して、第１のエリア及び第２のエリアは、それらの間の健常組織より放射照度と放射照度分布とが増大したＵＶ光を受け得る。この方式で、バルーンは、ＵＶ光によって提供される抗菌効果及び／または抗炎症効果をさらに向上させる。
【0067】
さらに、いくつかの実施例では、バルーンエリア内に存在するＵＶ ＬＥＤのみが治療中に選択的に電源ＯＮにされ、一方で、バルーンによって包まれていないＵＶ ＬＥＤは電源ＯＮにされなくてもよいように、ＵＶ光カテーテルアセンブリが構成され得る。この方式で、バルーンは、標的エリア上に均一な分布と均一な強度とを提供するためのみならず、ＧＩ管腔内で選択的な治療を提供するためにも、利用され得る。
【0068】
バルーンの位置を調整することに加えて、疾患の影響を受けているエリア及び／または疾患の進行の程度に基づいて選択的な治療を提供するために、バルーンの加圧量が調整され得る。例えば、中等度の潰瘍性大腸炎がＳ状結腸内でのみ観察されるならば、バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６がそれらの間の間隔を最小にして位置決めされ得、そして（例えば光送達部分２０６及びバルーンが所望の標的エリアと並置するように）送達チューブ２２４を所望の標的エリアまで誘導した後に、全てのバルーンが所望の圧力まで加圧され得、そして、中等度の潰瘍性大腸炎について所望の標的エリアを治療するために、所望の強度でかつ所望の持続時間にわたってＵＶ ＬＥＤが電力供給され得る。しかし、いくつかの状態の間に、標的エリア内の管腔の直径、及び／または広がりの程度（すなわち、標的エリア内の、感染による影響を受けたエリア）を含む、標的エリアの１つ以上のパラメータに基づいて、各バルーンがそれぞれの所望の圧力に調整され得る。いくつかの実施例では、管腔の直径は、標的エリア内の炎症及び／または感染の度合いに基づき得る。
【0069】
さらに、いくつかの実施例では、図３Ａ及び３Ｂに示すように、２つのバルーン間のエリアがＬＥＤを含まないのであってもよい。図３Ａ及び３Ｂを参照すると、バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６内の光放出セグメント３３０、３３２、３３４、及び３３６を伴う送達チューブ３２４が示されている。図３Ａは除圧（すなわち脱膨張）状態にあるバルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６を示し、図３Ｂは、完全に加圧された（すなわち完全に膨張された）状態にあるバルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６を伴う送達チューブ３２４を示す。バルーン間において、１つ以上のエリア３１０が、ＬＥＤが位置決めされていない非照明エリアに対応する。
【0070】
さらに、図１Ａに関して上述したように、バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６の各々が、バルーン制御ユニット（例えば図１Ａまたは図１Ｂにおけるバルーン制御ユニット１２０）を介して所望の圧力まで加圧され得、それは、除圧状態における脱膨張圧力と、完全加圧状態における完全膨張圧力との間の圧力であり得る。所望の圧力は、例えば、標的エリア内の管腔の直径と、標的エリア内の感染及び／または炎症の広がりの程度とに基づいて設定され得る。さらに、いくつかの実施例では、標的エリアの直径と、炎症及び／または感染の広がりの程度とを含む、上述したような標的エリアの１つ以上のパラメータに基づいて、各バルーンについて所望の圧力が異なり得る。さらに、他のいくつかの実施例では、所望の圧力が、全てのバルーンについて（例えば同様の直径及び同様の標的エリアについて）同じ圧力に設定され得る。
【0071】
図２Ａを参照すると、バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６は、点線矢印２１２で示されるように、ＵＶ ＬＥＤ２２２によって放出されるＵＶ光の均一な分布をそれぞれの標的エリア上に提供する。さらに、光カテーテルの近位端２１８はバルーン内に入れられていない。いくつかの実施例では、図３Ａ及び３Ｂに示されるように、光カテーテルの近位端２１８が近位バルーン２３０内に位置決めされ得る。
【0072】
さらに、図２Ａに戻ると、各バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６は、図１Ａまたは図１Ｂについて論じたバルーン制御ユニット１２０などのバルーン制御ユニットに結合された、それぞれの膨張ポート２３１、２３３、２３５、及び２３７に流体的に結合され得る。このことは、配置中の各バルーンに対する選択的な膨張、脱膨張、膨張レート、脱膨張レート、及び／または圧力調整を可能にする。
【0073】
さらに、光カテーテルアセンブリ２００の遠位端２２１は、接続ポート１５４の実施例であり得る、カテーテルの高温冷媒コネクタ（例えばコネクタ１５２）、カテーテルの低温冷媒コネクタ（例えばコネクタ１５０）、及びカテーテル電気コネクタ（例えば１４８）までの接続ポート２１６を介して、それぞれアンビリカル（例えばアンビリカル１３１）の高温冷媒コネクタ、低温冷媒コネクタ、及び電気コネクタに結合される。この方式で、アンビリカルは、冷却用の冷媒と、（電気コネクタ１４８を介して）ＵＶ光カテーテルアセンブリの複数のＬＥＤへの電源と、サーミスタ２２８への電源とをもたらす。ＵＶ光カテーテルアセンブリ２００は、近位部分に光放出部分２０６を含み、これは、図７に拡大して示され、かつ以下に詳述される。
【0074】
次に図２Ｂを参照すると、ＵＶ光カテーテルアセンブリの単一バルーン実施形態が示されている。この実施例では、単一バルーン２１０が、複数のＬＥＤ２２２を備えた光放出部分を包む。いくつかの実施例では、単一バルーンデバイスは婦人科病態の治療に利用され得、それには細菌性もしくは真菌性の膣疾患、直腸膣瘻／結腸膀胱瘻、ならびに／または、粘膜及び粘膜下の癌が含まれるが、それに限定されるわけではない。さらなる実施例では、単一バルーンデバイスが送達チューブの非照明部分に結合され得、そして送達チューブの全長に応じて、単一バルーンデバイスが直腸など遠位の標的部位まで誘導され得る。単一バルーンデバイスは、結腸鏡検査または鎮静を必要とすることなく、遠位の標的（例えば直腸または膣）までの誘導を容易にするために用いられ得、医師のオフィス内で行われ得る。他のいくつかの実施例では、上行結腸など単一の近位の標的部位まで誘導し、そして遠位の挿入部位から遠く離れて局在する感染及び／または炎症を治療するために、充分な長さの非照明部分を伴う単一バルーンデバイスが用いられ得る。
【0075】
さらに、送達チューブが複数のバルーンを含む図２Ａに関して上述したように、単一バルーン２１０内部の圧力量は、図１Ａのバルーン制御ユニット１２０などのバルーン制御ユニットに結合され得るバルーン膨張ポート２０４を介して調整され得る。
【0076】
単一バルーンデバイスの他の実施例が図４Ａ及び４Ｂに示される。具体的には、図４Ａ及び４Ｂは、いくつかの実施例においてＵＶ光の膣送達または直腸送達に利用され得る、例示的なＵＶ発光デバイス４００及び４５０をそれぞれ示す。図４Ａ及び４Ｂの両方を参照すると、ＵＶ発光デバイス４００、４５０は送達チューブ／ロッド４０２を含み得る。いくつかの実施例では、送達チューブ／ロッド４０２は、４つの側面の各側面上にＵＶ光源４２２（例えばＵＶ ＬＥＤ）を含む、４側面の細長い本体を含む。他のいくつかの実施例では、送達チューブ／ロッド４０２が円柱状のボディを有し得、そしてＵＶ光源４２２は、送達チューブの全長にわたって送達チューブの周囲に沿ってＵＶ光を送達するように、円柱状ボディの曲面上に位置決めされ得る。送達チューブが４側面の細長い本体として構成されている場合に、ＵＶ光源４２２が送達チューブ／ロッド１００の各側面上で互い違いになっていてもよい。例示的なデバイス４００及び４５０は、４つの側面を有する送達チューブを示しているが、側面の数は３つ、５つ、６つ、７つ、または８つであってもよい。いくつかの実施形態では、ＵＶ光源４２２が送達チューブ／ロッド１００の全長に沿って分布し、そして遠位端４１０においてＵＶ光源４２２のより広い適用を実現する。
【0077】
いくつかの実施形態では、送達チューブ／ロッド４０２は、送達チューブ／ロッド４０２全体が光ってＵＶ光を均質に伝送するように構成される。いくつかの実施形態では、送達チューブ／ロッド１００は、ＵＶ－Ａ領域内でのみ光波を放出し、ＵＶ－ＢもしくはＵＶ－Ｃ、または可視領域内では光波を放出しないように構成される。例えば、ＵＶ光源４２２は、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間、３３８ｎｍ～３４２ｎｍの間、または３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間の狭帯域幅ＵＶ光を放出するように構成され得る。さらに、ＵＶ光源４２２のピーク波長は３４０ｎｍを含み得、そして３３５ｎｍ～３４９ｎｍ、３３８ｎｍ～３４２ｎｍ、または３３９ｎｍ～３４６ｎｍの間の領域内に存在し得る。より広い他の実施形態では、光源４２２が、３２０ｎｍ～４１０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光を送達するように構成され得る。いくつかの実施形態では、垂直方向の照明長さが、送達チューブ／ロッド１００の周りで８～１０ｃｍの間にわたって延在する。
【0078】
送達チューブ／ロッド４０２は、生体適合性であるかまたは生体適合性コーティングを有する様々なポリマーを含む、任意の好適な構築様式（例えば剛性または可撓性など）で作られ得る。いくつかの実施形態では、光源４２２からのＵＶ光が送達チューブ／ロッド４２２から外に向かって放射され得るように、送達チューブ／ロッド４０２がＵＶ透明性材料４２４の外層を含み得る。いくつかの実施形態では、送達チューブ／ロッド４０２が、例えばケイ素、シリカ、ポリウレタン、ポリエチレン、テフロン／ＰＴＦＥ、ホウケイ酸塩、または他の好適な材料などから作られた外面を有し得る。いくつかの実施形態では、送達チューブ／ロッド４０２が、ホウケイ酸塩の外層を伴う銅を用いて構築される。最適な冷却と、曝露面積と、均一性とのために、送達チューブ／ロッド４０２は、銅製バー上で互い違いになった複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。光源４２２に間隔が空けられていることが、最適な垂直方向の照明長さを可能にする。銅を用いて送達チューブ／ロッド４２２のボディを製造することによって、送達チューブ／ロッド４０２は高水準の温度に達することに耐えられる。銅はヒートシンクとして役立って、送達チューブ／ロッド４０２が不快な温度に達することを防ぐ。いくつかの実施例では、送達チューブ／ロッド４０２の温度を最適化するために、光源４２２が特定の電流で動作され得る。いくつかの実施例では、光源４２２が６０～１００ｍＡの範囲で動作され得る。この範囲において、送達チューブ／ロッド４０２の温度は４０℃より上に上昇しない可能性があり、したがって適切な冷却ソリューションを実施するという目標を達成できる。いくつかの実施例では、追加的または代替的に、送達チューブ／ロッドからの熱を放散させるために１つ以上のファンを含むように基部４１２及び／またハンドル４３０が構成されてもよい。
【0079】
さらに、ＵＶ発光デバイス４００、４５０はそれぞれ、送達ロッド／チューブ４０２の全長上の膨張可能バルーン４１０を含み得る。バルーン４１０は、膨張時に、患者体内の標的エリア上にＵＶ光のより均一な分布を提供し得る。さらに、いくつかの実施例では、バルーン４１０が放射照度を増大させ得、かつ標的エリアにより均一な放射照度分布を提供し得る。さらに、バルーンは、光カテーテルと上皮層との間で障壁として作用し得る外来性デブリ／バイオフィルムを妨げることを容易にし得、それによって標的組織におけるＵＶ光の照射と照射分布とを向上させ得る。バルーン４１０は、拡張可能かつＵＶ透明性で、かつＵＶ照射分布を向上させる、任意の好適な材料で作られ得、いくつかの実施例では、その材料が標的エリアにおける放射照度を増大させ得る。例示的な材料は、ＰＥＢＡ、ＣＯＣ、またはシリコーンで組成され得る。
【0080】
バルーン４１０は、バルーン制御ユニット４２０に結合される膨張ポート４０４に結合され得る。バルーン制御ユニット４２０は、配置中にバルーンを加圧及び除圧するように構成され得る。バルーン制御ユニット４２０は、図１Ａについて説明したバルーン制御ユニット１２０と同様であり、簡潔さのためその説明は繰り返さない。簡潔には、バルーン制御ユニット４２０は、バルーン４１０内の圧力をモニターするための圧力センサを含み得る。さらに、バルーン制御ユニット４２０は、バルーンを加圧及び除圧するためのポンプシステム（例えばシリンジ式のポンプシステム、またはモーター式のポンプシステム）を含み得る。さらに、バルーン制御ユニット４２０は、患者体内への送達ロッドの配置中及びＵＶ光治療の送達中に、バルーン４１０を、一定した、またはほぼ一定した、圧力と体積とに維持するために用いられ得る。さらに、バルーン制御ユニット４２０は、圧力センサからの入力を用いて、閾値限界を超えたバルーン４１０の加圧を可能にしないのであってもよい。いくつかの実施例では、患者体内への挿入及び位置決め前に、バルーン４１０がバルーン制御ユニット４２０を介して、より小さい第１の体積まで膨張され得、それは送達ロッド／チューブ４０２の挿入と位置調整とを容易にし得る。患者体内の所望の位置まで誘導されたら、バルーン４１０がより大きい第２の体積まで膨張され得、それはバルーンがさらに拡張することを可能にする。続いて、ＵＶ光を送達するためにＵＶ光源４２２が電源ＯＮにされ得る。ＵＶ光が患者に送達されている治療中に、バルーンの体積と圧力とがバルーン制御ユニット４２０によって一定に維持され得る。よって、バルーン制御ユニット４２０を介して、体積と、圧力と、温度とを含む１つ以上のバルーンパラメータが、望ましい拡張を維持するためにモニター及び調整され得る。
【0081】
送達チューブ／ロッド４０２は近位端４０８と遠位端４１０とを含む。細長い本体４０２の４つの側面は、遠位端４０９に向かって収束して、丸みを帯びた表面１０４になる。送達チューブ／ロッド４０２の遠位端４０９は、上述したように、患者体内への挿入用に構成される。対照的に、反対側の近位端４０８は、把持要素を介して送達チューブ／ロッド４０２を操舵しやすいように構成される。一実施例では送達チューブ／ロッド４０２の近位端は、ハンドル４３０として構成される把持要素に結合され得る（図４Ａ）。図４Ａを参照すると、ハンドル４３０は、基部４１２を介して送達チューブ／ロッド４０２の近位端４０８に取り付けられ得る。ハンドル４３０は、医師または医療提供者にとって人間工学的に充分であるように構成され得る。ハンドル４３０はまた、ユーザ入力を受けるように構成された１つ以上の入力構成要素４３２（例えば、電源ＯＮ／ＯＦＦボタン、強度選択ボタン、持続時間選択ボタンなど）も含み得る。入力構成要素４３２は、送達チューブ／ロッド４０２及びＵＶ光源４２２の機能性を変更する内部プロセッサに接続され得る。いくつかの実施形態では、送達チューブ／ロッド４０２は２～２０個の間のＵＶ光源を含む。本明細書に示される送達チューブ／ロッド４０２は、４つの側面の各側面上に３つのＵＶ光源４２２、合計１２（１２）個のＵＶ光源４２２を含む。本明細書に開示される特徴を組み込んでいる他の構成も実現可能であることが理解されるべきである。
【0082】
いくつかの実施形態では、ハンドル４３０が、送達チューブ／ロッドと結合する端部とは反対側にある近位端に回転ベース（図示せず）を含み得る。回転ベースは、ＵＶ光源４２２から放出される光が均一になるように、送達チューブ／ロッド４０２の回転を可能にし得る。回転する送達チューブ／ロッド４２２で患者を治療する場合は、均一なＵＶ放出が微生物増殖の治療の助けとなる可能性が高い。いくつかの実施例では、送達チューブ／ロッド４０２または回転ベースが、回転ベースの回転を可能にするためのステッパモータもまた含み得る。
【0083】
図４Ｂを参照すると、例示的なＵＶ光送達システム４５０は、基部４１２に結合されたコントローラ４６０を含む。この実施例では、基部４１２はハンドルとして機能するように構成され得る。コントローラ４６０は、１つ以上のプロセッサと、メモリと、電池または他の電源とを含み得る。メモリは、本明細書に開示されるように様々な強度及び／または持続時間を用いて適用され得る様々な療法レジメンを伴う命令を含み得る。例えば、メモリは、プロセッサによって実行された時に所与の強度またはタイミングで光源４２２に電力を提供するデータ構造を含み得る。コントローラは、膣及びＧＩ管をベースとするＵＶ光送達デバイスを含む、本明細書に開示される任意の実施形態に利用され得る。
【0084】
次に、図５Ａは、ＵＶ光カテーテルアセンブリを用いて感染性及び／または炎症性病態を治療、予防、及び／または改善するための、高次の方法５００を示すフローチャートを示す。具体的には、方法５００は、図１Ａもしくは１Ｂについて説明したＵＶ光治療システム１００か、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、もしくは３Ｂについて説明したＵＶ光カテーテルアセンブリか、または、図４Ａもしくは４Ｂについて説明したＵＶ発光デバイスなどの、ＵＶ光治療システムを用いて行われ得る。方法５００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、または図３Ｂに関して説明されるが、本開示の範囲から逸脱することなく方法５００が他の同様のＵＶ光治療システムに適用され得ることが認識されるであろう。
【0085】
方法５００は、５０２において、ＧＩ管の健康状態を評価する段階を含む。ＧＩ管の健康状態を評価する段階は、他にある診断手順の中でも特に、症状、生検を伴うかまたは伴わない結腸鏡検査などの内視鏡手技、血液分析、及び大便分析のうち１つ以上に基づいて、医療提供者によって行われ得る。
【0086】
ＧＩ管の健康状態を評価する段階は、ＧＩ管の炎症性及び／または感染性病態のタイプを決定することを含み得る。例示的なＧＩ管の炎症性及び／または感染性病態には、潰瘍性大腸炎、クローン病、及び他の慢性炎症性疾患、非ＩＢＤ関連性の直腸炎、ＩＢＤ関連性または非ＩＢＤ関連性の瘻孔、炎症性の狭窄、顕微鏡的大腸炎、感染性下痢、難治性のヘリコバクター・ピロリ（Ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏｒｉ）及びＭＡＬＴリンパ腫、食道の扁平苔癬及び尋常性天疱瘡、難治性のクロストリジウム・ディフィシル（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ）、結腸無力症、熱帯性スプルー、セリアック病、小腸内細菌異常増殖、盲腸炎、骨髄移植後感染症、偽ポリープ（鼻ポリープに類似）及び放射線腸炎、異形成を伴うかまたは伴わないバレット食道、肝性脳症、Ｒｏｕｘ－ｅｎ－Ｙ法における盲係蹄症候群、肛門周囲瘻、胃腸癌、肝胆道感染、炎症、ならびに癌が含まれ得る。
【0087】
さらに、潰瘍性大腸炎及びクローン病の形態の炎症性腸疾患（ＩＢＤ）に関して方法５００をさらに後述するが、本開示の範囲から逸脱することなくＧＩ管の任意の炎症性及び／または感染性病態を治療、改善、及び／または予防するために方法５００が行われ得ることが認識されるであろう。いくつかの実施例では、経皮栄養チューブまたはサクションチューブに関連する感染の率を低減させるために方法５００が適用され得る。他のいくつかの実施例では、図５Ａ及び５Ｂに示した例示的システムなど、膣用及び／または直腸用の用途向けに構成されたＵＶ発光デバイスを用いて方法５００が行われ得る。
【0088】
さらに、ＧＩ管の健康状態を評価する段階は、炎症性及び／または感染性病態の進行度を決定することを含み得る。例えば、進行度は、その疾患に基づく好適なスケール（例えば軽度、中等度、重度など）に基づいて決定され得る。いくつかの実施例では、ＧＩ管の健康状態を評価する段階は、ＧＩ管組織のどの層が影響を受けているかを決定することをさらに含み得る。例えば、方法５００は、患者の大腸を評価する場合に、炎症性及び／または感染性病態が粘膜層、粘膜下層、筋層、及び漿膜層のうち１つ以上にあるかを決定する段階を含み得る。
【0089】
さらに、方法５００は、５０４において、ＵＶ光治療を必要とする１つ以上の標的エリアを同定する段階を含む。例えば、潰瘍性大腸炎について大腸を評価する場合に、腸のどのエリアが影響を受けているかを同定するために結腸鏡検査などの撮像アプローチが用いられ得る。いくつかの実施例では、症状と、非侵襲または低侵襲の１つ以上の検査とに基づいて、結腸の一部分が（例えば直腸と大腸の下方部分とを調べるためのＳ状結腸鏡検査を介して）評価され得、または、結腸全体が（例えば結腸鏡検査を介して）評価され得る。
【0090】
次に、方法５００は、５０６において、前記１つ以上の標的エリアをＵＶ光で治療するために、図２Ａにおける送達チューブ２０２または図３Ａにおける送達チューブ３２４など、複数の光源（例えばＵＶ－ＬＥＤ）と複数のバルーンとを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリの送達チューブを位置決めする段階を含む。大腸内で送達チューブを位置決めするための例示的な方法を図６Ａ～６Ｇに関して図示及び説明する。一実施例では、送達チューブの配置が、セルディンガー法に基づきガイドワイヤを用いて結腸鏡検査を介して行われ得る。
【0091】
図６Ａ～６Ｇを見ると、これらの図は、ＵＶ光カテーテルアセンブリの送達チューブの配置の様々なステージの際の、大腸６１０の断面を示す概略図を示している。図６Ａは、配置手順を開始する前の大腸６１０を、管腔６０２を含めて示す。図６Ｂは、大腸６１０の上行結腸６２０までの結腸鏡６１４の挿入を示す。例えば、送達チューブの配置中、送達チューブを挿入及び位置決めする前に、大腸を観察し、続いてガイドワイヤを位置決めするために、大腸６１０の管腔を通って大腸の管腔内の所望の位置まで結腸鏡６１４が挿入される。図６Ｂは、結腸鏡６１４が上行結腸６２０の近位領域６３０まで上行結腸６２０の管腔内に挿入されることを示しているが、結腸鏡は、上行結腸６２０、横行結腸６２２、下行結腸６２４、Ｓ状結腸６２６、または直腸６２８内の任意の位置など、大腸６１０の管腔内の任意の位置まで挿入され得る。
【0092】
次に、結腸鏡６１２が挿入及び位置決めされたら、ガイドワイヤ６１４が結腸鏡６１２のチャネルを通って挿入される（図６Ｃ）。ガイドワイヤ６１４は、結腸鏡６１２のチャネルを通過し、そして、この実施例では上行結腸内に位置する結腸鏡６１２の端部で開通口から出る。よって、結腸鏡は、管腔を観察するために用いられるとともに、ＵＶ光カテーテルの最終的な位置決めを容易にするためにガイドワイヤ６１４を所望の位置に位置決めするためにも用いられる。ガイドワイヤ６１４が挿入されたら、図６Ｃに示すように結腸鏡６１２が管腔から引き抜かれる（矢印６１５で示される）。この方式で、大腸６１０の管腔内にガイドワイヤ６１４を位置決めするために結腸鏡６１２が利用される。図６Ｃに示すこの実施例では、結腸鏡は、ガイドワイヤ６１４を上行結腸６２０内に位置決めするために用いられる。ガイドワイヤ６１４が大腸６１０の管腔内のどこに位置決めされてもよいことが認識されるであろう。図６Ｄは、ガイドワイヤの近位端６４２が上行結腸６２０内に位置決めされるように、結腸鏡６１２を通って大腸６１０の管腔内に位置決めされたガイドワイヤ６１４を示す。上述したように、ガイドワイヤ６１４は、感染及び／または炎症の、位置及び／または広がりの程度に基づいて、大腸６１０の管腔内のどこに位置決めされてもよい。非限定的実施例として、左半分の結腸における潰瘍性大腸炎（左側大腸炎）があると患者が診断されているならば、ガイドワイヤ６１４の近位端６４２が、横行結腸６２２が始まる部分（下行結腸に隣り合って始まる部分）または下行結腸６２４が終わる部分（横行結腸に隣り合って下行結腸が終わる部分）に位置決めされ得るように、ガイドワイヤ６１４が位置決めされ得る。別の非限定的実施例として、横行結腸の一部分及び下行結腸の一部分における炎症を含む、健常組織によって分離された炎症のポケットがあると診断されている患者に対して、ガイドワイヤ６１４が直腸と下行結腸と横行結腸とを通過し、そして、ガイドワイヤ６１４の近位端が横行結腸内の炎症領域かまたはそれを超えた下流（下行結腸から上行結腸への方向における下流）で終わるように、ガイドワイヤ６１４が位置決めされ得る。
【0093】
ガイドワイヤ６１４が位置決めされ結腸鏡が引き戻されたら、ガイドワイヤ６１４を用いてＵＶ光カテーテルアセンブリの送達チューブ６５２が腸の管腔内に挿入される。図６Ｅは、ガイドワイヤ６１４（図６Ｅには図示せず）上で位置決めされた送達チューブ６５２を示す。送達チューブ６５２は、上述した送達チューブ２０２または送達チューブ３２４の一実施例である。送達チューブ６５２は、ガイドワイヤが通り抜けるためのガイドワイヤチャネル（例えば図１Ａにおけるガイドワイヤチャネル１６０）を含み得る。ガイドワイヤ６１４の位置決め後に、複数のＵＶ ＬＥＤ６５６と複数のバルーン６５８とを備えた送達チューブ６５２が、大腸６１０内に位置決めされたガイドワイヤ６１４上に送達チューブのガイドワイヤチャネルを通すことによって、大腸６１０の管腔を通って誘導される。一実施例では、送達チューブを管腔内に誘導している間、バルーン２３２など前記複数のバルーンの全てが脱膨張状態にあってもよい。いくつかの実施例では、送達チューブ６５２の端部にある（最初に管腔に入る）第１のバルーンが、送達チューブ６５２の動きを容易にするために、制御ユニット６６０に結合されたその対応するバルーン膨張ポートを介して部分的に膨張されてもよく、一方で、残りのバルーンは送達チューブ６５２の誘導中に脱膨張状態のままであってもよい。非限定的実施例として、（例えば、結腸全体にわたる広範な大腸炎を治療及び／または改善するために）送達チューブ６５２が結腸の大部分を通って誘導され、そして端部が上行結腸に位置決めされる場合に、送達チューブ６５２の端部６５９またはその近くにある第１のバルーンが部分的に膨張されてもよく、一方で、残りのバルーンは誘導及び位置決め中に脱膨張状態にあってもよい。いくつかの実施例では、例えば肝弯曲部及び／または脾弯曲部を通過することを容易にするために、１つより多いバルーンが配置中に部分的に膨張され得る。
【0094】
制御ユニット６６０は、図１Ａについて論じた制御ユニット１０２の実施例であり得、よって、前記複数のバルーン６５８の加圧と除圧とをモニター及び／または調整するためのバルーン制御ユニットを含み得る。これもまた図１Ａに関して論じたように、制御ユニット６６０は、ＵＶ ＬＥＤ６５６の動作（例えば、電源ｏｎ／ｏｆｆ、治療エリア及び／またはバルーン配置に対応する１つ以上のＵＶ ＬＥＤセグメントの選択的な給電、ＵＶ光強度の調整、ＵＶ光強度のサイクリング、など）を調整し得、かつ、配置及び治療中に送達チューブ６５４の温度制御（例えば、光放出部分内に位置決めされた１つ以上のサーミスタからのＵＶ ＬＥＤ温度に基づき、制御ユニットのコンプレッサから送達チューブ内の冷却チューブ内までの冷媒流を用いて行う温度調整）を提供し得る。
【0095】
上述の実施例は結腸鏡とガイドワイヤとを用いて送達デバイスを配置することを例証しているが、いくつかの実施例では、送達チューブが、管腔内部を可視化するための１つ以上のカメラを備えた内視鏡（例えば結腸鏡）として構成され得る。
【0096】
図５Ａに戻ると、１つ以上のバルーンが治療部位と並置するように送達チューブ（すなわちＵＶ光カテーテル）を管腔内に位置決めした後に、方法５００は５１０に進む。５１０において、方法５００は、前記１つ以上のバルーンを膨張させる段階を含む。一実施例では、膨張されるバルーンの数は治療エリアに基づき得る。例えば、ＵＶ光治療を必要とする感染エリア及び／または炎症エリアと並置されたバルーンのみが膨張されるのであってもよく、一方で、正常組織と並置された他のバルーンは膨張されないのであってもよい。しかし、いくつかの実施例では、結腸内への送達デバイスの挿入の程度に応じて、結腸を安定させかつ結腸の望ましくない反射運動を潜在的に低減させるとともに、送達デバイスも安定させて、それにより送達デバイスの望ましくない動きを低減させるために、正常組織と並置された１つ以上の追加的なバルーンも膨張され得る。例えば、複数のバルーンを備えた送達デバイスが上行結腸まで誘導され、かつ治療部位が上行結腸及び横行結腸にある場合に、上行結腸及び横行結腸にある治療部位と並置されたバルーンを膨張させることに加えて、送達デバイスのさらなる安定化が望ましいならば、正常組織と並置された１つ以上のバルーンが膨張され得る。そうしたケースにおいて、膨張量が低減され得る（例えば、正常な健常組織エリアと並置されたバルーンにおける膨張量がより少ないなど）。
【0097】
一実施例では、前記１つ以上の膨隆可能バルーンを膨張させる段階は、前記１つ以上の膨隆可能バルーンの各々が管腔の上皮層の望ましい表面積と直接接触する閾値圧力まで、前記１つ以上の膨隆可能バルーンの各々を加圧することを含む。一実施例では、閾値圧力は標的部位における管腔の直径に基づき得る。一実施例では、望ましい表面積は感染の広がりの程度に基づく。一実施例では、閾値圧力は、管腔の上皮層の表面上のデブリ、大便、及びバイオフィルムのうち１つ以上を押しのけるのに充分な圧力である。
【0098】
いくつかの実施例では、方法５００は、１つ以上のバルーンを選択的に膨張させる段階に加えて、治療エリアにおける疾患の進行度に基づいて各バルーン内の光の強度を選択的に調整する段階（５１４について後述）を含み得る。具体的には、治療部位の感染及び／または炎症の重症度が増大するほど、放出されるＵＶ光の強度が増大され得る。結果として、疾患の重症度の増大に伴って、標的部位における放射照度量が増大される。
【0099】
図６Ｆを参照すると、同図は膨張後の全てのバルーン６５８を示している。具体的には、送達チューブ６５２がガイドワイヤ上に位置決めされたら、それぞれのバルーン膨張ポートとバルーン制御ユニット６６０とを介してバルーン６５８に膨張用流体（例えば空気）を提供することによって、前記複数のバルーン６５８が膨張される。図６Ｆにおける本実施例は膨張された全てのバルーンを示しているが、いくつかの実施例では、治療エリアに基づいて１つ以上のバルーン６５８が選択的に膨張され得る。非限定的実施例として、治療エリアが上行結腸及び横行結腸にあるが下行結腸にはないならば、上行結腸６２０内の第１のバルーンと横行結腸６２２内の第２のバルーンとが膨張されてもよく、一方で、下行結腸６２４内の第３のバルーンとＳ状結腸６２６内の第４のバルーンとは、膨張されないか、または（例えば送達デバイスの安定化のために）第１及び第２のバルーンより少なく膨張されるのであってもよい。
【0100】
さらに、いくつかの実施例では、図６Ｆに示すように、全てのバルーン６５８が、それぞれのバルーン膨張ポート（図示せず）を介して、かつバルーン制御ユニット６６０を用いて、同じ大きさの圧力まで膨張される。
【0101】
他のいくつかの実施例では、膨張量が各バルーンについて独立に調整され得る。一実施例では、膨張量は、治療エリアの感染及び／または炎症の、直径及び／または広がりの程度に基づき得る。
【0102】
まとめると、治療エリアの数及び／または治療エリアの位置に基づいて、１つ以上のバルーンが選択的に加圧され得る（すなわち、１つ以上のバルーンが加圧され、一方で残りのバルーンは加圧されない）。追加的または代替的に、膨張時、（全てのバルーンが膨張されたか、または１つ以上のバルーンが選択的に膨張されたかにかかわらず）膨張されたバルーンの各々における拡張量が、治療エリアの直径及び程度のうち１つ以上に基づいて、（例えば、バルーン制御ユニットを介して膨張量を調整するなどによって）選択的に調整され得る。さらに、選択的なバルーン膨張に加えて、より詳しく後述するように、１つ以上のＵＶ光パラメータが配置中に調整され得る。この方式で、感染及び／または炎症の、位置と、重症度と、広がりの程度及びパターンとのうち１つ以上に応じた、バルーンの選択的な動作及び／または調整を通じて、ＵＶ光線療法がカスタム化され得る。
【0103】
図５Ａに戻ると、５１４において、方法５００は、前記１つ以上のバルーンを膨張させた後にＵＶ光治療を提供する段階を含む。ＵＶ光治療を提供する段階は、送達デバイス内のＵＶ ＬＥＤから放出されるＵＶ光の強度、及びＵＶ ＬＥＤから放出されるＵＶ光の持続時間のうち、１つ以上を調整することを含む。一実施例では、ＵＶ ＬＥＤから放出されるＵＶ光の強度及び持続時間のうち１つ以上を調整することは、対応する治療エリアにおける炎症及び／または感染の、程度及び／または重症度に基づいて、各バルーンについて強度及び持続時間のうち１つ以上を調整すること（ステップ５１６）を含み得る。例えば、重度がより低い感染及び／または炎症を治療する、送達デバイスのセグメントと比較して、より重度の病態を治療する１つ以上のセグメントにおいて、ＵＶ ＬＥＤからの光出力の持続時間及び／または強度が増大され得る。強度及び持続時間の調整は、治療エリアにＵＶ光を送達するセグメント上の対応バルーン内の膨張量を調整することに加えて、またはその代替として、行われ得る。
【0104】
いくつかの実施例では、病態の全体的な重症度に基づいて、光放出部分内の全てのＬＥＤが同じ強度及び／または持続時間で動作され得る。
【0105】
いくつかの実施例では、ＵＶ関連性のＤＮＡ損傷を引き起こすことなく充分な抗菌効果を提供するＵＶ波長は、３３５、３３６、３３７、３３８、３３９、３４０、３４１、３４２、３４２、３４４、３４５、３４６、３４７、３４８、３４９、または３５０ｎｍのうち１つ以上を含み得る。したがって、本明細書に開示されるＵＶ ＬＥＤは、前記の波長のうち１つ以上を備えた光を、治療的に有意な強度で放出し得る。さらに、標的エリアにおいてＵＶ光分布を向上させかつ放射照度を増大させるためにバルーンを用いることによって、患者のＧＩ管内の広い面積（例えば結腸全体）にわたる治療について安全でありながら、ＵＶ光治療の有効性がさらに向上される。
【0106】
いくつかの実施例では、ＵＶ光カテーテルアセンブリを用いて治療されるＧＩ管腔の長さは５ｃｍ～４５ｃｍの間の範囲であり得る。いくつかの実施例では、４０ｃｍ超の長さを有する治療部位が本送達デバイスを用いて治療され得る。
【0107】
いくつかの実施例では、３３９、３４０、３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６、３４７、３４８、または３４９ｎｍを中心とする最大発光強度の波長を有する光を放出するＬＥＤを備えた送達チューブが、少なくとも１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、４０、６０、８０、または９０分間、通電され得る。治療の繰り返しは、疾患の進行、症状、及び／または医療提供者によって行われる他の評価に基づき得る。適用される強度は、感染の重症度に基づいて、１５００、１６００、１７００、１８００、１９００、２０００、２１００、２２００、２３００、２４００、２５００、２６００、２７００、２８００、２９００、３０００、３１００、３２００、３３００ｕＷ／ｃｍ２、またはこれら範囲の間の他の好適な強度であり得る。
【0108】
いくつかの実施例では、前記複数のＵＶ ＬＥＤの各々が、３３５ｎｍ、３３６ｎｍ、３３７ｎｍ、３３８ｎｍ、３３９ｎｍ、３４０ｎｍ、３４１ｎｍ、３４２ｎｍ、３４３ｎｍ、３４４ｎｍ、３４５ｎｍ、３４６ｎｍ、３４７ｎｍ、３４８ｎｍ、３４９ｎｍ、３５０ｎｍ、３５１ｎｍ、３５２ｎｍ、３５３ｎｍ、３５４ｎｍ、３５５ｎｍのピーク波長を放出し得る。いくつかの実施例では、ＬＥＤは、そのピーク強度発光波長を中心にして＋／－２、３、４、５、または６ｎｍの範囲で有意な強度の光を放出し得る。
【0109】
いくつかの実施例では、ＬＥＤの各々が１００～１５０度の間のビーム角で光を放出し得る。一実施例では、ＬＥＤの各々が１２０～１３５度の間のビーム角で光を放出し得る。
【0110】
他の実施例では、光線療法が、１０分間、１５分間、１８分間、１９分間、２０分間、２１分間、２２分間、２３分間、２４分間、２５分間、２６分間、２７分間、２８分間、２９分間、３０分間、６０分間、９０分間、１２０分間、もしくは１６０分間、１０～１６０分間の間の任意の範囲、または他の好適な時間にわたって、ケア提供者によって送達され得る。加えて、本発明の方法は、少なくとも１０分間、１５分間、１８分間、１９分間、２０分間、２１分間、２２分間、２３分間、２４分間、２５分間、２６分間、２７分間、２８分間、２９分間、３０分間、または６０分間の閾値持続時間にわたって療法を施す段階を含み得る。光源強度は、用途と、治療有効性に関連する他の要因とに応じて、少なくとも１，０００マイクロワット／ｃｍ２、１，１００マイクロワット／ｃｍ２、２，０００マイクロワット／ｃｍ２、２，１００マイクロワット／ｃｍ２、２，２００マイクロワット／ｃｍ２、２，３００マイクロワット／ｃｍ２、２，４００マイクロワット／ｃｍ２、２，５００マイクロワット／ｃｍ２、２，６００マイクロワット／ｃｍ２、２，７００マイクロワット／ｃｍ２、２，８００マイクロワット／ｃｍ２、２，９００マイクロワット／ｃｍ２、３，１００マイクロワット／ｃｍ２、３１００マイクロワット／ｃｍ２、３，２００マイクロワット／ｃｍ２、１，０００～５，０００マイクロワット／ｃｍ２、または他の好適な強度であり得る。本発明者らは、ＵＶ－Ａ光を最大で５，０００マイクロワット／ｃｍ２の強度まで安全に適用できることを確認している。いくつかの実施例では、上記の光が継続的に放出されることになり、他の実施例では、その光がパルス療法に組み込まれることになる。
【0111】
大腸の管腔内にＵＶ光を提供する例示的な動作を図６Ｇに関して以下に説明する。
【0112】
図６Ｇは、電源ＯＮにされた前記複数のＵＶ ＬＥＤを含む送達チューブ６５４を示す。ＵＶ光治療の開始前に、前記１つ以上のバルーンを膨張させたら、ガイドワイヤが除去される。次に、１つ以上のバルーン６５８を膨張させたら、ＵＶ ＬＥＤが電源ＯＮにされて、対応するバルーンを通して治療部位を照明する。加えて、いくつかの実施例では、バルーンによって覆われていないＵＶ ＬＥＤもまた電源ＯＮにされ得、それによってバルーンに隣り合ったエリアを照明し得る。ＵＶ ＬＥＤによって放出されたＵＶ光は、膨張したバルーン６５８を通って治療部位まで伝送される。太線６７０で示されるように、バルーンは治療部位における放射照度を増大させ、そして追加的に、治療部位におけるＵＶ光分布も向上させる。さらに、前記複数のバルーン６５８は、膨張されて粘膜と接触した時に、襞を減らし、かつ、結腸上皮上に形成される可能性があるバイオフィルムまたは外来性デブリの拡散を促すとともに、ＵＶ光が結腸上皮に効果的に到達することを防ぐ可能性がある障壁を低減させる。さらに、前記複数のバルーン６５８は、大便が治療エリアまで下降してくることを低減させ得る。
【0113】
この方式で、バルーンを備えたＵＶ光カテーテルアセンブリは、ＧＩ管内のＵＶ光治療の効率と有効性とを向上させる。さらになお、前記複数のバルーン６５８は、結腸上皮と接触するように膨張された時に、結腸の壁を安定させ得るとともに、送達デバイスも管腔内で安定させ得、送達デバイスの配置中及び治療中に引き起こされる傷害を低減させ得る。
【0114】
図５Ｂに、図１Ａ、２Ａ、または３Ａについて論じたＵＶ光カテーテルアセンブリなどのＵＶ光カテーテルアセンブリを用いて患者のＧＩ管の管腔内に送達されるＵＶ光治療中に、バルーン膨張量及びＵＶ光強度のうち１つ以上を調整するための例示的な方法５５０を示す、高次のフローチャートを示す。いくつかの実施例では、ＵＶ光カテーテルアセンブリ内のＵＶ ＬＥＤに通電したら、バルーン制御ユニット１２０などのバルーン制御ユニット、及びＵＶ光カテーテルアセンブリに結合された１つ以上のセンサ（例えばサーミスタ）と併せて、制御ユニット１０２などの制御ユニットの、非一時的メモリ１０５などのメモリ内に保存された、実行可能な命令に基づいて、コントローラ１０３などのコントローラによって、方法５５０が実行され得る。
【0115】
方法５００は、５５２において、図５Ａについて上述したように、患者にＵＶ光治療を提供する段階を含む。次に、方法５００は、５５４において、治療レジメンが完了したかを決定する段階を含む。例えば、ユーザが、前記複数のＬＥＤ（例えば図２ＡにおけるＬＥＤ２２２）から放出される所望の強度のＵＶ光で２０分間にわたってＵＶ光治療を提供することを含む、治療レジメンを設定し得る。コントローラが光治療の持続時間をモニターし得、そして、持続時間をモニターするタイマーがゼロ値に達したことに応答して、治療が完了したと決定され得る。治療レジメンが完了したならば、方法５５０は５６２に進む。５６２において、方法５５０は、ＬＥＤへの電力供給を停止する段階を含み、続いて５６４において、方法５５０は、膨張された１つ以上のバルーンを脱膨張させる段階を含む。一実施例では、前記１つ以上のバルーンが完全に脱膨張され得る。患者からの送達チューブの除去中に送達チューブが肝弯曲部及び／または脾弯曲部を通って誘導される場合などの、別の実施例では、送達チューブがＧＩ管の管腔を通過することを容易にするために、かつ、送達チューブと結腸上皮との接触を低減させ、それによって、光治療を提供する送達チューブによる潜在的な傷害を低減させるために、前記１つ以上の膨張したバルーンは、前記１つ以上の膨張したバルーンをより小さな体積に維持するように、部分的に脱膨張され得る。前記１つ以上のバルーンを（部分的にまたは完全に）脱膨張させたら、ユーザが送達チューブを管腔から除去し得る。
【0116】
５５４に戻ると、５５４における答えが「いいえ」ならば、ＵＶ光治療は継続し、そして方法５５０は５５６に進んで、ＵＶ光の提供を続ける。これは、５５８において、送達チューブの温度と、前記１つ以上のバルーンの各々の内部の圧力とのうち、１つ以上をモニターすることを含む。送達チューブの温度は、送達チューブ内に位置決めされかつ送達チューブ温度を出力する、サーミスタ２２８などのサーミスタからの信号に基づいてモニターされ得る。一実施例では、図２Ａに示すように、サーミスタ２２８は光放出部分の端部に位置決めされ得る；しかし、サーミスタ２２８が送達チューブの光放出部分内の任意の位置に位置決めされ得ることが認識されるであろう。いくつかの実施例では、バルーンによって包まれた各光放出セグメントに対応する温度をモニターするために、バルーンに結合された（光放出部分の）各光放出セグメントがサーミスタを含み得る。例えば、図３Ａにおける各光放出セグメント３３０、３３２、３３４、３３６が、バルーン２３０、２３２、２３４、及び２３６内にあるそれぞれの光放出セグメント内の温度をモニターするために、それぞれサーミスタを含み得る。
【0117】
さらに、各バルーン内の圧力が、それぞれの膨張ポートと流体連結した圧力センサを介してモニターされ得る。すなわち、各バルーン膨張ポートがそれぞれの圧力センサに流体的に接続され、そして、各圧力センサからの圧力信号が、バルーン制御ユニット及び／またはコントローラを介して受け取られ得、かつモニターされ得る。圧力センサを通じて、コントローラがバルーンからの漏れをモニターし得る。さらに、いくつかの実施例では、バルーンに対応する個々の光セグメント内の温度をモニターするために、サーミスタと併せて圧力センサが用いられ得る。
【0118】
さらに、方法５５０は、５６０において、送達チューブ温度と、各バルーン内のそれぞれの圧力とのうち、１つ以上に基づいて、ＵＶ光強度、持続時間、及び／またはバルーン膨張量のうち１つ以上を調整する段階を含む。例えば、バルーン内の温度が上昇した時は、温度上昇の結果として生じる空気の拡張によって、バルーン内の圧力が上昇し得る。閾値を上回る温度上昇と、閾値圧力を上回る圧力上昇とのうち、１つ以上に応答して、コントローラがアクチュエータを調整し得、その調整は、（例えば、過剰な圧力をかけることなくバルーンと上皮との望ましい接触を確保するために）バルーン内の圧力が閾値圧力内になるように、冷媒流の増大及び／または除圧をもたらすために行われる。いくつかの実施例では、異なる直径の治療エリアを治療するバルーンについて、閾値圧力が異なり得る。例えば、閾値圧力は、より大きな直径の標的エリアを治療するバルーンについて、より高くなり得る。
【0119】
いくつかの実施例では、追加的または代替的に、ＵＶ光強度または持続時間がコントローラを介して調整され得る。
【0120】
方法５５０は次に５５４に戻る。
【0121】
非限定的な一実施例として、前記１つ以上のバルーンを通した狭帯域ＵＶ光治療は、胃腸管の粘膜層及び／または粘膜下層にのみ影響を及ぼしている炎症性及び／または感染性病態を治療するために提供される。別の実施例では、粘膜層及び／または粘膜下層に加えて、またはその代替として、粘膜及び／または粘膜下より腸管腔から遠い、１つ以上のより深い層に影響を及ぼしている炎症性及び／または感染性病態を治療するために、前記１つ以上のバルーンを通した狭帯域ＵＶ光治療が提供される。前記１つ以上のより深い層には、固有筋層及び／または漿膜が含まれ得る。
【0122】
図７を参照すると、同図は、送達チューブ２０２内におけるＬＥＤ２２２及び冷却チューブ２２４の例示的な位置決めを含む、送達チューブの光放出部分２０６の概略図を、冷媒流の呈示とともに示している。この実施例においてバルーンは示されていない。具体的には、光放出部分２０６は、送達チューブ２０２内部に配された複数のＬＥＤ２２２と、これも送達チューブ２０２内部に配された冷却チューブ２２４とを含む。一実施例では、図に示されるように、ＬＥＤ２２２が電力供給された時に送達チューブ２０２の長さに沿って送達チューブ２０２から外に向かって３６０度のパターンでＬＥＤ２２２が光を放出するように、ＬＥＤ２２２は、互いから９０度回転されかつ送達チューブ２０２に向くように位置決めされる。さらに、この実施例では、隣り合う各ＬＥＤが９０度回転される。例えば、第１のＬＥＤはゼロ度の基準角度にあり、送達チューブ２０２の長さに沿って第１のＬＥＤと隣り合って位置決めされる第２のＬＥＤは（すなわち、第１のＬＥＤのすぐ次にある第２のＬＥＤは）第１のＬＥＤから９０度回転される。さらに、送達チューブ２０２の長さに沿って第２のＬＥＤと隣り合う第３のＬＥＤは、第２のＬＥＤに対して９０度（つまり第１のＬＥＤに対して１８０度）回転され、以後も同様に、（Ｎ－１）番目のＬＥＤと隣り合うＮ番目のＬＥＤは、Ｎ番目のＬＥＤに対して９０度回転される；ここでＮは、送達チューブ２０２に沿った光放出の望ましい長さに応じた任意の数である。
【0123】
いくつかの実施例では、ＬＥＤは円周状の構成に配列され得る。例えば、第１のＬＥＤと第３のＬＥＤとが背中合わせに位置決めされ、第２のＬＥＤと第４のＬＥＤとが背中合わせにあり、第２のＬＥＤは第１のＬＥＤと第３のＬＥＤとの間にあり、第４のＬＥＤは第３のＬＥＤと第１のＬＥＤとの間にあり、４つのＬＥＤは互い違いではなく、かつ電力供給された時に４つのＬＥＤが送達チューブ２０２の周囲３６０度に光を放出するように、４つのＬＥＤが互いから９０度に配列されてもよい。送達チューブ２０２の望ましい長さにわたって連続的で実質的に均一な照明を提供するために、４つのＬＥＤの別のセットが、前記４つのＬＥＤから短距離のところに位置決めされてもよい。照明するための、カテーテルチューブの望ましい長さを網羅するために、この方式でＬＥＤの複数のセットが位置決めされ得る。カテーテルチューブの望ましい長さに沿った３６０度照明を網羅する、ＬＥＤの他の構成も可能であり、それも本開示の範囲内にある。例えば、ビーム角がより広いＬＥＤが用いられる時は、３６０度照明を提供するために４つより少ないＬＥＤが用いられ得る。非限定的実施例として、互い違いの様式（チューブの長さに沿って隣り合って位置決めされた様式）または円周状の様式（冷却チューブの周囲で隣り合った様式）に配列された、互いからそれぞれ１２０度回転された３つのＬＥＤが利用され得る。この方式で、３つのＬＥＤのいくつかのセットが３６０度照明を提供し得る。
【0124】
さらに、冷却チューブ２２４が送達チューブ２０２内に位置決めされて、送達チューブ２０２に冷却空気をもたらす。送達チューブ２０２はカテーテルチューブの近位端２１８に向かって開放端７０４を有し、冷却空気はそれを通って冷却チューブから出て、ＬＥＤを冷却するためにＬＥＤに向かって循環して戻る（冷却空気流を矢印７０２で示す）。冷却チューブ２２４は、図１Ａにおけるコンプレッサ１０８などのコンプレッサから冷却空気を受けるように構成され得る。冷却チューブ２２４はＬＥＤ２２２に対して中心に位置決めされる。具体的には、ＬＥＤ２２２は、各ＬＥＤの一部分が冷却チューブ２２４と接触するように位置決めされる。例えば、ＬＥＤ２２２は、後方部分（例えばＬＥＤ基板の一部分）が冷却チューブ２２４と接触するように配列される。いくつかの実施例では、ＬＥＤ２２２は、内側チューブ内に１つ以上の冷却チューブを含み得る内側チューブ（例えば図３Ａ及び３Ｂにおけるチューブ３２４）上に位置決めされ得る。
【0125】
さらに、冷却チューブ２２４は可撓性で、各ＬＥＤの後方部分を通って屈曲し、それはＬＥＤをコンパクトな様式で配列することを可能にする。いくつかの実施例では、冷却空気が１つ以上の追加的な出口ポイントから出ることを可能にするために、１つ以上の追加的な開通口が冷却チューブに提供され得る。
【0126】
図８、図９Ａ～９Ｃ、図１０Ａ～１０Ｂ、図１１Ａ～１１Ｃ、及び図１２は、１つ以上のバルーンに結合され得る送達チューブの光放出部分に使用され得るいくつかの異なる実施形態を示す。これには、図８に示されるように、送達チューブ８０２に接続され得る１つ以上のチップオンボード（ＣＯＢ）小型バーが含まれ得る。送達チューブは、標的組織においてＵＶ分布を向上させ得かつ放射照度を増大させ得る、バルーン８０８を含み得る。システム全体が可撓性の金属ロッド８０４に接続され得、それが電源ユニット（図示せず）に接続され得る。１つ以上のＣＯＢ小型バーを伴う本実施例は、１０ｃｍの長さを有するＵＶ照射エリアを示す。その長さは用途に応じて１０ｃｍ未満または１０ｃｍ超であり得ることが認識されるであろう。いくつかの実施例では、送達チューブ８０２のより長い長さを網羅するために、小型バー８０５及び８０６に加えて１つ以上のさらなるＣＯＢ小型バーが含まれ得る。
【0127】
光線療法を広げるために送達チューブと一体化され得るＣＯＢ光エンジン９０２による例示的な光ファイバソリューションを図９Ａ～９Ｃに示す。この実施例では、単一のＬＥＤ（図９Ａにおける９０４）または複数のＬＥＤ（図９Ｂ及び９Ｃ）が、ＵＶ放射エリアに光を伝送する光ファイバケーブル９０８に（例えば９０６の結合を介して）接続され、光ファイバはチューブのその部分において光を放射するように構築または処理される。さらに、いくつかの実施例では、図９Ｃに示されるように、光を集束させかつ導いて光ファイバケーブル９０８に通すためにコリメーティングレンズ９１４が利用され得る。上述したように、光ファイバケーブル９０８は、送達チューブの望ましい長さにわたって光を放出するように構成され得る。
【0128】
図１０Ａ～１０Ｂは、ＬＥＤ１０１０を含む、ヒートシンク（図１０Ｂ）を伴う可撓性プリント回路基板（ＰＣＢ）１００４の一実施例を示す。一実施例では、ＬＥＤ１０１０がチューブ１００５の周囲に位置決めされるように、可撓性ＰＣＢがチューブ１００５へと形成され得る。この実施形態は、可撓性ＰＣＢの表面積が大きいことにより、熱を放散させるのに役立つ。さらに、可撓性ＰＣＢチューブの冷却を向上できるように１つ以上の空気穴１００８が提供され得る。
【0129】
図１１Ａ～１１Ｃは、一続きの線形リフレクタ及びＬＥＤを含む送達チューブの別の実施形態の様々な構成要素を示す。図１１Ｂに示されるように、送達チューブは、近傍のリフレクタに向けられた一連のＬＥＤユニットを含む。各ＬＥＤユニットは、ＬＥＤ１１０８と、リフレクタ１１１０と、基板１１１４とを含む。２つのＬＥＤ１１０８間の例示的な距離は９ｍｍであり得、ＬＥＤ１１０８と、ＬＥＤからの光を受けるリフレクタ１１１０の端部との間の距離は２ｍｍであり得る。例えば、リフレクタが光を受けてそれを広げることができるように、ＬＥＤとリフレクタ端部との間の距離が充分に小さくてもよい。この方式で、送達チューブの均等性を向上させながら、より大きな光分布が実現される。図１１Ｂは、図１１Ａの実施形態に実装され得る例示的なヒートシンクを示す。さらに、図１１Ａに示される送達チューブに利用され得る狭帯域（例えば３４３～３４５ｎｍ）ＬＥＤの例示的なビーム角は１３５度であり得る。
【実施例】
【0130】
以下の一連の実験データは、本願により特許請求される発明をより良く説明するために提供されており、範囲を限定するものとして解釈されることを意図していない。
【0131】
実施例１：大腸菌
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本明細書に開示されるＵＶ発光デバイスが、大腸菌の増殖を防止するために使用される実施例を示す実験データを示す。図示するように、ＵＶ光が適用されなかった対照群は増殖し続けたが、ＵＶ発光デバイスによってＵＶ光が適用された試験群は、経時的に大腸菌数の連続的な減少を示した。ＵＶ光は、大腸菌の増殖を防ぎ、時間の経過とともにバクテリアを死滅させることが示されている。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本明細書に開示されるＵＶ発光デバイスが、大腸菌の増殖を防止するために使用される実施例を示す実験データを示す。図示するように、ＵＶ光が適用されなかった対照群は増殖し続けたが、ＵＶ発光デバイスによってＵＶ光が適用された試験群は、経時的に大腸菌数の連続的な減少を示した。ＵＶ光は、大腸菌の増殖を防ぎ、時間の経過とともにバクテリアを死滅させることが示されている。
【0132】
図１５Ｂは、本明細書に開示されるＵＶ発光デバイスが、大腸菌を含む液体培養で使用される実施例を示す。この実験と、他の細菌、及び真菌であるカンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ）の同様の実験との結果を、例えば、図１５Ａ、及び図１６、図１７Ａ～図１７Ｂ、図１８～図２０、図２１Ａ、及び図２１Ｂに示す。全ての結果は、ＵＶＡ光及びＵＶＢ光が本明細書に開示されるＵＶ発光デバイスによって液体サンプル上に放出された液体サンプル中の、大腸菌及び他の感染性病原体の増殖の有意な減少を示している。
【0133】
実施例２：細菌
別の実施例では、本明細書による２つの例示的なデバイスを、細菌を処理するためのＵＶＡ実験で使用した。第１のデバイスは、希硫酸、フッ化水素ナトリウム、硫酸バリウム、及び重フッ化アンモニウムの混合物で繰り返しエッチングしたホウケイ酸塩ロッド（外径３ｍｍ）であり、ロッドの端に、ＵＶＡが側面から放出される反射コーティングを付加した。この過程で、分光器（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ；Ｅｘｔｅｃｈ）で確認したところ、ＵＶＡ（ピーク波長３４５ｎｍ）の側面発光ロッドが得られた。第２のデバイスには、ピーク波長（３４５ｎｍ）の狭帯域ＬＥＤを組み込んだ。
別の実施例では、本明細書による２つの例示的なデバイスを、細菌を処理するためのＵＶＡ実験で使用した。第１のデバイスは、希硫酸、フッ化水素ナトリウム、硫酸バリウム、及び重フッ化アンモニウムの混合物で繰り返しエッチングしたホウケイ酸塩ロッド（外径３ｍｍ）であり、ロッドの端に、ＵＶＡが側面から放出される反射コーティングを付加した。この過程で、分光器（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ；Ｅｘｔｅｃｈ）で確認したところ、ＵＶＡ（ピーク波長３４５ｎｍ）の側面発光ロッドが得られた。第２のデバイスには、ピーク波長（３４５ｎｍ）の狭帯域ＬＥＤを組み込んだ。
【0134】
ＵＶＡロッドを液体培地に挿入した。光源として水銀灯（Ａｓａｈｉ Ｍａｘ ３０３， Ａｓａｈｉ Ｓｐｅｃｔｒａ Ｃｏ．， Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ）を使用した。第２のＵＶＡ発光デバイスは、ヒートシンク（Ｓｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－Ｄｏ， Ｋｏｒｅａ）に取り付けた小型発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ（ピーク波長３４５ｎｍ）であった。このデバイスを、以下に示すメッキ実験に使用した。
【0135】
大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）、大腸菌ＧＦＰ、緑膿菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、化膿性レンサ球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｙｏｇｅｎｅｓ）、表皮ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｅｐｉｄｅｒｍｉｓ）、肺炎桿菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、エンテロコッカス・フェカーリス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ ｆａｅｃａｌｉｓ）、プロテウス・ミラビリス（Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ）、クロストリディオイデス・ディフィシル（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｏｉｄｅｓ ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ）、及びカンジダ・アルビカンスの保存培養は、図２２に示す表に示されるように、適切な液体培地及び条件で培養した。アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（ＡＴＣＣ）株と１つの臨床分離株とは、各微生物（Ｍａｎａｓｓａｓ， ＶＡ， ＵＳＡ）についてＡＴＣＣが提案した指示に従って、適切な固体培地及び液体培地で培養した。滅菌技術を使用して、微生物株を含むバイアルを開封し、ペレット全体を約５００μＬの液体ブロスで再水和させた。
【0136】
無菌的に、再懸濁したペレットを、細胞を再懸濁するために使用したのと同じ液体ブロス５６ｍＬを含むチューブに移した。一次ブロスチューブを数滴使用して、固形微生物寒天に接種し、単一コロニー形成単位（ＣＦＵ）を分離した。液体及び固体の培養物を、図２２に記載の特定の温度、雰囲気条件及び時間でインキュベートした。
【0137】
最初に、ＵＶＡ療法中の菌株の純度を保証するために、各微生物の単一のＣＦＵから液体培養を調製した。実験中は、新しい純粋な液体培養のみを使用した。１つの単一コロニーを５ｍＬの液体培地を含む１０ｍＬの滅菌チューブに加え、続いて十分にボルテックスして微生物細胞を均質化させた。図２２に示す液体培養を、マクファーランド比濁法で０．５に達するまでインキュベートした。標準濁度を満たした後、微生物培養を１分間十分に混合し、１０００μＬの液体培養を２本の１．７ｍＬマイクロ遠心滅菌チューブに移して、処理及び対照として使用した。各チューブの１００μＬのアリコートを連続希釈し、固体微生物培地にプレーティングして、図２３に示すようにベースラインでのＣＦＵ／ｍＬ数を決定した。
【0138】
ＵＶＡ光線療法より前に、加熱したガラス棒を使用して上部に小さな穴を開けることにより、いくつかの滅菌１．７ｍＬチューブキャップを用意した。その穴には、ＵＶＡ光を透過させるために使用するロッドの形状及び大きさを持たせた。
【0139】
無菌的に、１．７ｍＬチューブ内の液体培養からの元のキャップを、穴のある滅菌キャップに交換した。各キャップの上部に作製した穴に、ＵＶ光伝送ロッド（７０％エタノールで滅菌）を入れた。同一のロッドを、対照チューブにも入れた。光は、ＭＡＸ－３０３キセノン光源（Ａｓａｈｉ Ｓｐｅｃｔｒａ ＵＳＡ， Ｉｎｃ．， Ｔｏｒｒａｎｃｅ， ＣＡ）を使用して、チューブに挿入したガラス棒を透過させた。ＵＶバンド幅と放射照度ピークとを評価した（Ｆｌａｍｅ ＵＶ－ＶＩＳ光ファイバ分光計、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）。ＵＶ強度は、ＳＤＬ４７０及びＵＶ５１０ＵＶ光メーター（Ｅｘｔｅｃｈ、ＮＨ、ＵＳＡ）Ｅｘｔｅｃｈで測定した。ＵＶＣが存在しないことは、ＳＤＬ４７０ＵＶ光メーター（Ｅｘｔｅｃｈ、ＮＨ、ＵＳＡ）を使用して確認した。図２２は、細菌培養物に適用したＵＶＡ光の強度及び曝露期間を記載する。
【0140】
処理時間の終了後、ロッドを処理チューブ及び対照チューブから取り出し、穴のない新しい滅菌キャップを使用して液体培養を閉じた。処理群及び対照群の両方をボルテックスにより均質化した。次に、各チューブの１００μＬのアリコートを連続希釈し、固体微生物培地にプレーティングして、図２３に示した表に示すように、ＵＶＡ処理後のＣＦＵ／ｍＬ数を測定した。このプロセスは、図２３に記載されている全ての時点を達成するまで繰り返した。
【0141】
各時点（ベースライン及びＵＶＡ処理後）の後、１００μＬの液体微生物培養（処理及び対照）を滅菌１ｘＰＢＳ（ＥＭＤ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ， Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ， ＭＡ）で連続希釈した。最終的な連続希釈倍率は、１：１０（微生物培養１００μＬと滅菌１ｘＰＢＳ ９００μＬ）、１：１００、１：１０００、１：１０，０００、１：１００，０００とした。各希釈液の１００μＬを固体寒天プレートに重複してプレーティングし、図２２に記載の時間、温度、及び雰囲気条件でインキュベートした。インキュベーション後、Ｓｃａｎ ３００自動コロニー計数器（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ， Ｗｏｂｕｒｎ， ＭＡ， ＵＳＡ）を用いてコロニーを数え、体積と希釈倍率とを補正してＣＦＵ／ｍＬ数を定義した。
【0142】
これらの実験で使用された第２のデバイスは、アルミニウムヒートシンク（Ｓｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－Ｄｏ， Ｋｏｒｅａ）に取り付けた小型発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ（ピーク波長３４５ｎｍ、バンド幅１０ｎｍ）を組み込んだものである。最初の実験では、このシステムを、大腸菌の厚い菌叢を伴う培養プレートの表面から１ｃｍに設置し、約２０００μＷ／ｃｍ２で２０分間置いた。続いて、この光源を別々の実験で、１０２ＣＦＵ／ｍＬの大腸菌及び緑膿菌の液体培養に適用した。
【0143】
両方の条件で、ＵＶＡを、５００、１０００、２０００、及び３０００μＷ／ｃｍ２の強度で、１ｃｍで２０分及び４０分間、別々の一連の実験でテストし、線量反応曲線を作成した。インキュベーション後、Ｓｃａｎ ３００自動コロニー計数器（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ）を用いてコロニーを数え、コロニーサイズを測定し、体積と希釈倍率とを補正してＣＦＵ／ｍＬ数を定義した。
【0144】
結果
ＵＶＡへの曝露は、図２３に示す表に示すように、カンジダ・アルビカンス（Ｐ＝０．００７）及びクロストリジウム・ディフィシル（Ｐ＝０．０１）を含む様々な病原微生物の有意な減少と関連していた。ＵＶＡ光の曝露時間２０分（強度１３００～３５００μＷ／ｃｍ２）は、肺炎桿菌（Ｐ＝０．１７）、エンテロコッカス・フェカーリス（Ｐ＝０．１）、及び化膿性レンサ球菌（Ｐ＝０．６４）を除くほとんどの微生物で、対照群と比較して減少が認められた（Ｐ＜０．０５）。未処理の対照と比較した場合、４０分及び６０分のＵＶＡ光曝露時間は、試験した全ての微生物に対して有効であった（Ｐ＜０．０５、図３３）。特に、殺菌効果及び殺真菌効果は、ＵＶＡ光に対して線量依存的な応答を示し、図２３に示すように、より長い曝露時間に関連してより大きな微生物の減少が見られた。
ＵＶＡへの曝露は、図２３に示す表に示すように、カンジダ・アルビカンス（Ｐ＝０．００７）及びクロストリジウム・ディフィシル（Ｐ＝０．０１）を含む様々な病原微生物の有意な減少と関連していた。ＵＶＡ光の曝露時間２０分（強度１３００～３５００μＷ／ｃｍ２）は、肺炎桿菌（Ｐ＝０．１７）、エンテロコッカス・フェカーリス（Ｐ＝０．１）、及び化膿性レンサ球菌（Ｐ＝０．６４）を除くほとんどの微生物で、対照群と比較して減少が認められた（Ｐ＜０．０５）。未処理の対照と比較した場合、４０分及び６０分のＵＶＡ光曝露時間は、試験した全ての微生物に対して有効であった（Ｐ＜０．０５、図３３）。特に、殺菌効果及び殺真菌効果は、ＵＶＡ光に対して線量依存的な応答を示し、図２３に示すように、より長い曝露時間に関連してより大きな微生物の減少が見られた。
【0145】
ＵＶＡ光線治療をまた、ヒトの尿路から得られた臨床的に分離された大腸菌株にも適用した。ＵＶＡ光を、５回の連続実験セットでテストし、この細菌培養物を２０、４０、６０、及び８０分間、１１００～１３００μＷ／ｃｍ２のＵＶＡに曝露させた。ベースラインと比較して、ＵＶＡ光に曝露された細菌培養物において観察されたＣＦＵ／ｍＬ数は、図２４に示すように、２０分（Ｐ＝０．０３）、４０分（Ｐ＝０．０００２）、６０分（Ｐ＜０．０００１）及び８０分（Ｐ＜０．０００１）を含む評価された全ての時点で減少した。
【0146】
最後に、ＬＥＤ狭帯域ＵＶＡ（３４５ｎｍのピーク波長）が大腸菌及び緑膿菌に及ぼす影響をテストする実験を行った。これらの実験では、この特定の波長のＵＶＡにより、図２５Ａ～図２５Ｎに示すように、細菌細胞の有意な減少が見られた。例えば、図２５Ａは、ペトリ皿中の細菌コロニーの写真と、２０分及び４０分でのＬＥＤ光の適用部位の周りのコロニーの消失パターンとを示す。図２５Ｂは、その後にプレーティングした場合の、大腸菌液体培養物のＵＶＡ処理の効果を示す。大腸菌液体培養物を、３０００Ｗ／ｃｍ２で２０分間処理し（右）、または対照として未処理のままとし（左）、次に固体培地上にプレーティングした。ＵＶＡ処理後の大腸菌コロニーの数とサイズとに顕著な低減が見られた（右のプレート）。
【0147】
図２５Ｃ～図２５Ｆは、ピーク波長３４５ｎｍのＵＶＡ光を様々な強度で照射した場合の、大腸菌のコロニー形成単位（ＣＦＵ）の経時変化を示すグラフを示す。図示のように、２０００ｕＷの強度で４０分までにほとんどの細菌が除去され（図２５Ｅ）、３０００ｕＷの強度で２０分までにほとんどの細菌が除去された（図２５Ｆ）。同じ光を５００ｕＷ及び１０００ｕＷの強度で照射した場合、４０分後までにＣＦＵの有意な減少が見られたが、約半分にすぎなかった（図２５Ｃ及び図２５Ｄ）。
【0148】
図２５Ｇ～図２５Ｊは、ピーク波長３４５ｎｍのＵＶＡ光を様々な強度で照射した場合の、緑膿菌のコロニー形成単位（ＣＦＵ）の経時変化を示すグラフを示す。図示するように、１０００ｕＷ、２０００ｕＷ、及び３０００ｕＷの強度で処理すると、対照と比較してＣＦＵの有意に大きな減少を示し（図２５Ｈ、図２５Ｉ及び図２５Ｊ）、２０００ｕＷ及び３０００ｕＷの強度で２０分までに、ほとんどの細菌が除去された（図２５Ｉ及び図２５Ｊ）。
【0149】
図２５Ｋ～図２５Ｌは、それぞれ２０分と４０分における様々な強度での緑膿菌の対数減少を比較した増殖曲線を示す。図２５Ｍは、様々な強度及び処理時間での大腸菌コロニー直径の減少を示す増殖曲線を示す。図２５Ｎは、様々な強度及び処理時間での緑膿菌コロニー直径の減少を示す増殖曲線を示す。
【0150】
大腸菌及び緑膿菌の減少に対する光強度の効果を調べると、細菌量とコロニーサイズとの両方に線量応答効果が見られた（図２５Ｂ～図２５Ｎ）。細菌に影響を与える理想的なＵＶＡ強度は、ピーク波長３４５ｎｍの狭帯域ＬＥＤを使用した場合、２０００～３０００μＷ／ｃｍ２であるように見え、いくつかの実施例では、細菌または病原体のタイプ及び種、ならびに本明細書に開示される他の要因に依存する可能性がある。
【0151】
実施例３：安全性データ
哺乳類細胞に対するＵＶＡの安全性を評価するために、３つの実験を行った。第１の実験では、培養中のＨｅＬａ細胞をＵＶＡに曝露した。ＨｅＬａ細胞は、６０ｘ１５ｍｍ細胞培養ディッシュ（ファルコン）内のＤＭＥＭ細胞培養液（Ｇｉｂｃｏ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）プラス１０％ウシ血清（Ｏｍｅｇａ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｔａｒｚａｎａ，ＣＡ）及び１ｘ抗生物質－抗真菌剤（１００ｘＧｉｂｃｏ）に添加し、３７℃（５％ＣＯ２）で２４時間培養して１プレート当たり１，０００，０００～１，８００，０００個とした。この時点で、細胞を、ＵＶＡ ＬＥＤ光（１８００μＷ／ｃｍ２）に、０分（対照）、１０分、または２０分曝露した。２４時間後、０．０５％トリプシンＥＤＴＡ（１ｘ）（Ｇｉｂｃｏ）で細胞を除去し、トリパンブルー（トリパンブルー０．４％使用準備済（１：１）（Ｇｉｂｃｏ））で染色し、自動細胞計数器（Ｂｉｏｒａｄ Ｔ２０，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）で定量化した。同様の実験で、ＬＥＤ ＵＶＡ光をより高い強度（５０００μＷ／ｃｍ２）で２０分間使用した。再び、ＵＶＡ曝露後２４時間でＨｅＬａ細胞を定量化した。
哺乳類細胞に対するＵＶＡの安全性を評価するために、３つの実験を行った。第１の実験では、培養中のＨｅＬａ細胞をＵＶＡに曝露した。ＨｅＬａ細胞は、６０ｘ１５ｍｍ細胞培養ディッシュ（ファルコン）内のＤＭＥＭ細胞培養液（Ｇｉｂｃｏ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）プラス１０％ウシ血清（Ｏｍｅｇａ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｔａｒｚａｎａ，ＣＡ）及び１ｘ抗生物質－抗真菌剤（１００ｘＧｉｂｃｏ）に添加し、３７℃（５％ＣＯ２）で２４時間培養して１プレート当たり１，０００，０００～１，８００，０００個とした。この時点で、細胞を、ＵＶＡ ＬＥＤ光（１８００μＷ／ｃｍ２）に、０分（対照）、１０分、または２０分曝露した。２４時間後、０．０５％トリプシンＥＤＴＡ（１ｘ）（Ｇｉｂｃｏ）で細胞を除去し、トリパンブルー（トリパンブルー０．４％使用準備済（１：１）（Ｇｉｂｃｏ））で染色し、自動細胞計数器（Ｂｉｏｒａｄ Ｔ２０，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）で定量化した。同様の実験で、ＬＥＤ ＵＶＡ光をより高い強度（５０００μＷ／ｃｍ２）で２０分間使用した。再び、ＵＶＡ曝露後２４時間でＨｅＬａ細胞を定量化した。
【0152】
ＵＶＡの安全性をまた、２種類のヒト呼吸器系細胞型でも検討した。これらは、肺胞（ＡＴＣＣ Ａ５４９）及び一次繊毛化気管上皮細胞（ＨＴＥｐＣ）（ＰｒｏｍｏＣｅｌｌ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を含んでいた。各細胞株について、２５０，０００個の細胞をプレーティングし、ＤＭＥＭ中で４８時間、プレートあたりの細胞数が約７５０，０００個になるまで増殖させた。この時点で、細胞をＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２）に０分（対照）または２０分（処理）曝露し、２４時間後に細胞数を取得した。
【0153】
ＵＶＡで処理した細胞のＤＮＡ中の８－ヒドロキシ－２’－デオキシグアノシン（８－ＯＨｄＧ）のレベルもまた、分析した。８－ＯＨｄＧは、酸化的ＤＮＡ損傷及び酸化的ストレスの高感度マーカーとして広く受け入れられている。ＤＮＡは、ＡｌｌＰｒｅｐ ＤＮＡ／ＲＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｍｉｎｉキット（Ｑｉａｇｅｎ）を使用して、製造元の指示に従って抽出した。８－ＯＨｄＧのレベルは、ＥｐｉＱｕｉｋ（商標）８－ＯＨｄＧＤＮＡ損傷定量化ダイレクトキットを製造元の指示（Ｅｐｉｇｅｎｔｅｋ，Ｆａｒｍｉｎｇｄａｌｅ，ＮＹ）に従って使用して検出した。最適な定量化のために、基本的な８－ＯＨｄＧが一般に全ＤＮＡの０．０１％未満であるため（Ｅｐｉｇｅｎｔｅｋ，Ｆａｒｍｉｎｇｄａｌｅ，ＮＹ）、入力ＤＮＡ量は３００ｎｇとした。
【0154】
ＵＶＡ光安全性試験には、野生型１２９Ｓ６／ＳｖＥｖマウス（ｎ＝２０、メス＝１０）及びＢＡＬＢ／ｃＪマウス（ｎ＝１０、メス＝５）を使用した。処置前に全ての動物に麻酔をかけた。ＵＶＡ光線治療の前に、動物をイソフルラン麻酔ガス（１～５％）を含む誘導室に入れた。イソフルランのキャリアガスは圧縮酸素（１００％酸素）であった。呼吸数が遅くなったところで（１秒間に約１回呼吸）、動物を誘導室から取り出し、ノーズコーン麻酔（１～２％イソフルラン）を使用して鎮静下に維持した。麻酔の深さは、つま先をつまんで反応しないことにより確認した。
【0155】
麻酔下で、カスタマイズされたロッド（Ｄ＝４ｍｍ、Ｌ＝４０ｍｍ）を肛門から脾湾曲部まで導入した。対照群には、同じだが点灯されていないロッドを用いて同じ手順を適用した。光源及び測定装置は、液体培養実験で説明したものと同じものを使用した。
【0156】
第１の実験では、５匹のＢＡＬＢ／ｃＪマウスに、３０分間の結腸ＵＶＡ曝露（２，０００μＷ／ｃｍ２）を施し、同じ手法で無点灯の光学ロッドで治療した５匹のマウスと比較した。
【0157】
第２の実験では、１２９Ｓ６／ＳｖＥｖマウス１０匹に、１日２０分の結腸ＵＶＡ曝露（３，０００～３，５００μＷ／ｃｍ２）を２日連続で行い、無点灯のロッドで処置したマウス１０匹（オス＝５）と比較した。
【0158】
ＵＶＡ光線療法前後の結腸内視鏡検査
硬性小児用膀胱鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ Ａ３７０２７Ａ）を使用して、７日間のＵＶＡ曝露の前後の腸粘膜を評価した。内視鏡検査は麻酔をかけた動物で行った。鎮静の方法は前述の通りである。
硬性小児用膀胱鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ Ａ３７０２７Ａ）を使用して、７日間のＵＶＡ曝露の前後の腸粘膜を評価した。内視鏡検査は麻酔をかけた動物で行った。鎮静の方法は前述の通りである。
【0159】
肛門をまず水性ゲル（Ａｓｔｒｏｇｌｉｄｅ（登録商標），ＢｉｏＦｉｌｍ，Ｉｎｃ．、Ｖｉｓｔａ，ＣＡ，ＵＳＡ）で潤滑した。次に、内視鏡を脾湾曲部まで挿入し、内視鏡ポートから注入した室内気を使用して結腸に送気した。全ての内視鏡検査は、動物モデル内視鏡検査に精通した２人の胃腸科医により記録され、盲検下で解釈された。内視鏡像は、肛門周囲の検査、腸壁の透明度、粘膜出血、及び局所性病変などをもとに解析した。
【0160】
１４日目に、対照及び処置したマウスを安楽死させ、Ｂｉａｌｋｏｗｓｋａ ｅｔ ａｌ．で提案されるように、結腸全体のスイスロール標本を作製した。簡単に説明すると、結腸全体を取り出し、修正されたブアンの固定液（ｄＨ２Ｏ中５０％エタノール／５％酢酸）ですすいだ。はさみを使用して、結腸を腸間膜線に沿って縦方向に開き、１ｘＰＢＳを含むペトリ皿で簡単にすすいだ。管腔側を特定し、開いた組織のスイスローリングを実行した。結腸の全長を丸めたところで、結腸を慎重に組織処理／包埋カセットに移した。カセットを室温で一晩１０％緩衝ホルマリンに入れておき、その後結腸のパラフィン切片を切り出し、ヘマトキシリン及びエオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色し、盲検病理医（ＳＳ）が評価した。
【0161】
グループ間の細菌数のデータは正規分布ではないため、ノンパラメトリック検定（Ｍａｎｎ Ｗｈｉｔｎｅｙ Ｕ検定）を使用して比較した。他の定量データは、ＧｒａｐｈＰａｄ Ｐｒｉｓｍ ７（ＧｒａｐｈＰａｄ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）を使用したｔ検定によって比較した。
【0162】
結果
全体として、経時的な細胞増殖に基づいて、ＬＥＤ ＵＶＡは、試験した哺乳類細胞（ＨｅＬａ、肺胞Ａ５４９、及び初代気管細胞）においては安全であるように思われた。全てのプレートで、ＵＶＡ曝露にかかわらず、細胞増殖が継続し、プレートあたりの細胞数は対照の１．５～２倍となり、強固な複製が継続することが示された。ＨｅＬａ細胞の場合、図２６Ａに示すように、ＵＶＡは、曝露されしていない対照と比較して、２４時間後の生細胞数に影響を与えなかった（約２０００μＷ／ｃｍ２のＵＶＡを１０分間及び２０分間、それぞれＰ＝０．９９及びＰ＝０．５５）。より高強度のＵＶＡ（５０００μＷ／ｃｍ２）は、図２６Ｂに描かれた棒グラフに示すように、ＨｅＬａ細胞の増殖に影響を与えなかった。同様の所見は、図２６Ｃに示すように、２０００μＷ／ｃｍ２、２０分の肺胞細胞でも見られた（Ｐ＝０．９９）。最後に、繊毛上皮細胞の成長も、ＵＶＡを約１０００μＷ／ｃｍ２及び約２０００μＷ／ｃｍ２に２０分間照射した後で、影響を受けなかった。
全体として、経時的な細胞増殖に基づいて、ＬＥＤ ＵＶＡは、試験した哺乳類細胞（ＨｅＬａ、肺胞Ａ５４９、及び初代気管細胞）においては安全であるように思われた。全てのプレートで、ＵＶＡ曝露にかかわらず、細胞増殖が継続し、プレートあたりの細胞数は対照の１．５～２倍となり、強固な複製が継続することが示された。ＨｅＬａ細胞の場合、図２６Ａに示すように、ＵＶＡは、曝露されしていない対照と比較して、２４時間後の生細胞数に影響を与えなかった（約２０００μＷ／ｃｍ２のＵＶＡを１０分間及び２０分間、それぞれＰ＝０．９９及びＰ＝０．５５）。より高強度のＵＶＡ（５０００μＷ／ｃｍ２）は、図２６Ｂに描かれた棒グラフに示すように、ＨｅＬａ細胞の増殖に影響を与えなかった。同様の所見は、図２６Ｃに示すように、２０００μＷ／ｃｍ２、２０分の肺胞細胞でも見られた（Ｐ＝０．９９）。最後に、繊毛上皮細胞の成長も、ＵＶＡを約１０００μＷ／ｃｍ２及び約２０００μＷ／ｃｍ２に２０分間照射した後で、影響を受けなかった。
【0163】
さらに、ＵＶＡへの曝露は、分析したいずれの細胞株においてもＤＮＡ損傷を引き起こさず、図２６Ｄ（ＨｅＬａ細胞）、図２６Ｅ（肺胞細胞）、及び図２６Ｆ（気管細胞）に示すように、狭帯域ＬＥＤ ＵＶＡで処理した細胞における８－オキソ－２’－デオキシグアノシン（８－ＯＨｄＧ）のレベルはＵＶＡに曝露しない対照と類似した（Ｐ＜０．０５）。ＬＥＤ ＵＶＡの強度が高いほど（５０００μＷ／ｃｍ２）、８－ＯＨｄＧのレベルが上昇するように見えたが（Ｐ＝０．０７）、８－ＯＨｄＧの割合はＤＮＡ全体の０．０１％という一般に認められている閾値をはるかに下回ったままであった。
【0164】
ＵＶＡ光曝露は内視鏡的損傷または組織学的損傷と関連しない
体内の内臓細胞及び組織に対するＵＶＡ療法の安全性を評価するために、２種類の異なる野生型マウス系統を、広域スペクトルＵＶＡを均一に側方放射するように設計された光学ロッドを使用して、結腸内広域スペクトルＵＶＡ光に曝露させた。脾湾曲部までの結腸の左側のみをＵＶＡ光に曝露させたので、曝露していない右側は自己対照として機能した。第１の実験では、麻酔下で５匹のマウスに３０分間の結腸ＵＶＡ曝露（２，０００μＷ／ｃｍ２）を施し、同じ手法で無点灯の光学ロッドで治療した５匹のマウスと比較した。
体内の内臓細胞及び組織に対するＵＶＡ療法の安全性を評価するために、２種類の異なる野生型マウス系統を、広域スペクトルＵＶＡを均一に側方放射するように設計された光学ロッドを使用して、結腸内広域スペクトルＵＶＡ光に曝露させた。脾湾曲部までの結腸の左側のみをＵＶＡ光に曝露させたので、曝露していない右側は自己対照として機能した。第１の実験では、麻酔下で５匹のマウスに３０分間の結腸ＵＶＡ曝露（２，０００μＷ／ｃｍ２）を施し、同じ手法で無点灯の光学ロッドで治療した５匹のマウスと比較した。
【0165】
第２の実験では、１０匹のマウス（１２９Ｓ６／ＳｖＥｖ、オス＝５）に、１日２０分の結腸広域スペクトルＵＶＡ曝露（３，０００～３，５００μＷ／ｃｍ２）を２日連続で行い、無点灯のロッドで処置したマウス１０匹（オス＝５）と比較した。いずれの実験でも、穿孔、出血、または死亡は見られなかった。マウスの結腸内視鏡検査画像では、ＵＶＡ曝露前後で変化が見られない。
【0166】
いずれの実験でも、ＵＶＡ投与前後のマウスを内視鏡で評価したところ、粘膜の紅斑、破砕、潰瘍または出血は巨視的に認められなかった。盲検病理医（ＳＳ）による評価では、広域スペクトルＵＶＡに曝露させた全厚さの結腸検体では、対照及び未処理の結腸セグメントと比較して、慢性／急性炎症、膀胱炎、クリプト膿瘍、肉芽腫、潰瘍、または異形成が見られなかった。
【0167】
ＲＮＡウイルス実験データ
さらに、開示されたシステム及び方法を利用して、様々なＲＮＡウイルスをＵＶＡ光で処理する実験データを取得した。結果的に、データは、ピーク波長３４０ｎｍのＬＥＤから放出されるＵＶＡ光が、コクサッキーウイルスなどのＲＮＡウイルスを死滅させることができることを示すデータである。例えば、コクサッキーウイルスに感染したＨｅｌａ細胞は、このＵＶＡ治療を適用した場合は生存したが、感染後にＵＶＡ光線治療を適用しなかった場合は生存しなかった。さらに、実験データは、ＥＴチューブを通過した後のＵＶＡ光の損失がわずか１５％であることを示した。
さらに、開示されたシステム及び方法を利用して、様々なＲＮＡウイルスをＵＶＡ光で処理する実験データを取得した。結果的に、データは、ピーク波長３４０ｎｍのＬＥＤから放出されるＵＶＡ光が、コクサッキーウイルスなどのＲＮＡウイルスを死滅させることができることを示すデータである。例えば、コクサッキーウイルスに感染したＨｅｌａ細胞は、このＵＶＡ治療を適用した場合は生存したが、感染後にＵＶＡ光線治療を適用しなかった場合は生存しなかった。さらに、実験データは、ＥＴチューブを通過した後のＵＶＡ光の損失がわずか１５％であることを示した。
【0168】
２０１９年１２月下旬に、中国武漢市で新型コロナウイルス感染症（ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２またはＣＯＶＩＤ－１９、以前は２０１９－ｎＣｏＶとして知られていた）の集団発生が報告された。ＣＯＶＩＤ－１９は、上気道で効率的に複製されるウイルス感染症である。その作用機序の一部として、ウイルスは繊毛のある気管上皮細胞に感染し、その後その細胞が剥がれ落ちて肺胞の機能を低下させる。二次的な細菌感染も指摘されており、これらのプロセスはいずれも、さらなる炎症、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）を引き起こし、最終的には死に至る可能性がある。感染者の１０～１５％が重度の臨床経過をたどり、約５％が呼吸器系などの臓器不全のために人工呼吸器が必要になる重篤な状態になると推定されている。ＣＯＶＩＤ－１９の症例致死率は０．５％から９．５％の範囲であると推定されているが、この推定値は症状のある患者を優先的に検査することと、症状発現までに最大で１４日間のタイムラグがあることとで混乱している。死亡は、ＡＲＤＳの設定における呼吸不全、及び／または人工呼吸器関連肺炎（ＶＡＰ）を含む二次感染が原因であると考えられている。
【0169】
人工呼吸器関連肺炎（ＶＡＰ）は、少なくとも４８時間、機械的人工呼吸を受けている集中治療室（ＩＣＵ）患者で発症する可能性があり、ＣＯＶＩＤ－１９患者ではよく見られる。ＶＡＰの発生率は、使用する診断基準及び調査対象の患者集団に応じて、５％から６７％の幅広い範囲に及ぶ。原因菌には、腸内細菌（２５％）、黄色ブドウ球菌（２０％）、緑膿菌（２０％）、インフルエンザ菌（１０％）、及びレンサ球菌（１３）などがある。多剤耐性菌は、遅発性の症例に多く見られる。早期発症のＶＡＰによる死亡率は約６％、後期発症のＶＡＰによる死亡率は１０％と言われている。
【0170】
現在、ＣＯＶＩＤ－１９の治療薬はなく、機械的人工呼吸器装着患者の二次感染を減らすための従来の手段では、これまで不十分であることが証明されている。これらの患者に対して安全で効果的な幅広い抗ウイルス及び抗菌アプローチは、ウイルス量、二次感染及びＶＡＰ、機械的換気の時間、呼吸不全による死亡を潜在的に減らすはずである。
【0171】
本明細書で開示するように、紫外線（ＵＶ）光は抗菌性を有する。ＵＶＣ（１１０～２８０ｎｍ）は工業用殺菌に広く使用されているが（１６）、ヒトのＤＮＡに有害な影響を及ぼすとされている。外部ＵＶＡ（３２０－４００ｎｍ）及びＵＶＢ（２８０－３２０ｎｍ）デバイスは、乾癬、湿疹、皮膚リンパ腫などのヒト疾患に対する適応がＦＤＡにより承認されている。これらの波長は、粘膜組織及び粘膜下組織を透過する。３つのスペクトルのうち、ＵＶＡは哺乳類細胞へのダメージが最も少ないようである。現在のところ、ＵＶＡ光の体内適用による細菌またはウイルス感染への効果を示す研究はない。発光ダイオード（LED）の進歩により、狭帯域のUVAを内臓に照射することが実現可能になりつつある。
【0172】
したがって、ＶＡＰに関連することが知られている一般的な細菌性病原体の治療のための広帯域及び／または狭帯域ＵＶＡの効果を示す実験データが開示されている。さらに、Ｂ群コクサッキーウイルス及びコロナウイルス２２９Ｅに対する特定の波長のＵＶＡの効果を示すデータが開示されている。最後に、さらなるデータは、哺乳類細胞及びインビボ上皮細胞に対するＵＶＡ曝露の安全性を示している。
【0173】
実施例４：コクサッキーウイルス
コクサッキーウイルスサンプルの取得と細胞への感染
高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ－ＣＶＢ）プラスミドを発現する組換えコクサッキーウイルスＢ（ｐＭＫＳ１）を、ＣｌａＩ制限酵素（ＥＲ０１４２、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用して線形化し、線形化したプラスミドを標準的なフェノール／クロロホルム抽出とエタノール沈殿とを使用して精製した。次に、ｍＭｅｓｓａｇｅ ｍＭａｃｈｉｎｅ Ｔ７転写キット（ＡＭ１３４４、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用してウイルスＲＮＡを生成した。次に、Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ ２０００（１１６６８０２７、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用して、ウイルスＲＮＡをＨｅＬａ細胞（約８０％のコンフルエンシー）にトランスフェクトした。細胞が約５０％の細胞変性効果を示した時点で、細胞をこそげ取り、細胞／培地懸濁液を回収した。次に、この混合物を３ラウンドの急速凍結融解サイクルにかけ、１０００ｘｇで１０分間遠心分離して、細胞破片の培地を清澄化した。上清を継代１ウイルスストックとして使用した。次に、継代１のウイルスストックを別々のＨｅＬａ細胞（約８０％のコンフルエンシー）に重ねて、ストックを継代２のウイルスストックに拡張し、その後の実験に使用した。
コクサッキーウイルスサンプルの取得と細胞への感染
高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ－ＣＶＢ）プラスミドを発現する組換えコクサッキーウイルスＢ（ｐＭＫＳ１）を、ＣｌａＩ制限酵素（ＥＲ０１４２、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用して線形化し、線形化したプラスミドを標準的なフェノール／クロロホルム抽出とエタノール沈殿とを使用して精製した。次に、ｍＭｅｓｓａｇｅ ｍＭａｃｈｉｎｅ Ｔ７転写キット（ＡＭ１３４４、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用してウイルスＲＮＡを生成した。次に、Ｌｉｐｏｆｅｃｔａｍｉｎｅ ２０００（１１６６８０２７、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）を使用して、ウイルスＲＮＡをＨｅＬａ細胞（約８０％のコンフルエンシー）にトランスフェクトした。細胞が約５０％の細胞変性効果を示した時点で、細胞をこそげ取り、細胞／培地懸濁液を回収した。次に、この混合物を３ラウンドの急速凍結融解サイクルにかけ、１０００ｘｇで１０分間遠心分離して、細胞破片の培地を清澄化した。上清を継代１ウイルスストックとして使用した。次に、継代１のウイルスストックを別々のＨｅＬａ細胞（約８０％のコンフルエンシー）に重ねて、ストックを継代２のウイルスストックに拡張し、その後の実験に使用した。
【0174】
Ｂ群コクサッキーウイルスに感染したＨｅＬａ細胞のＵＶＡ処理
ＨｅＬａ細胞は、高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ）発現Ｂ群コクサッキーウイルス（ＥＧＦＰ－ＣＶＢ）を使用した４つの異なる実験に使用した。第１の実験では、ＨｅＬａ細胞（プレートあたり２５３，０００）（ｎ＝１２プレート）を２４時間培養した。ＥＧＦＰ－ＣＶＢアリコートの半分をＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露し、もう一方は曝露しなかった。次に、ＨｅＬａ細胞をＵＶＡに曝露させたウイルスまたはＵＶＡに曝露させていないウイルスのいずれかに感染させた（ＭＯＩ＝０．１）。６時間後、上清を除去し、細胞を１ｘ滅菌ＰＢＳ（ｐＨ＝７．０）で２回洗浄した。新しいＤＭＥＭ培地を追加した。ＵＶＡに曝露したウイルスに感染したプレートは、さらに２０分間ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２）に曝露した。上清中の死細胞を、２４時間後に収集して定量した。６枚のプレート（ＵＶＡ処理済み及びＵＶＡ未処理の各３枚）の生細胞を評価した。残りの６枚のプレートのうち、最初にピーク波長３４０ｎｍのＵＶＡに曝露した３枚のプレートは、さらに２０分間ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２）に曝露した。さらに２４時間後、残りのプレートから死細胞と生細胞の数を取得した。
ＨｅＬａ細胞は、高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ）発現Ｂ群コクサッキーウイルス（ＥＧＦＰ－ＣＶＢ）を使用した４つの異なる実験に使用した。第１の実験では、ＨｅＬａ細胞（プレートあたり２５３，０００）（ｎ＝１２プレート）を２４時間培養した。ＥＧＦＰ－ＣＶＢアリコートの半分をＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露し、もう一方は曝露しなかった。次に、ＨｅＬａ細胞をＵＶＡに曝露させたウイルスまたはＵＶＡに曝露させていないウイルスのいずれかに感染させた（ＭＯＩ＝０．１）。６時間後、上清を除去し、細胞を１ｘ滅菌ＰＢＳ（ｐＨ＝７．０）で２回洗浄した。新しいＤＭＥＭ培地を追加した。ＵＶＡに曝露したウイルスに感染したプレートは、さらに２０分間ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２）に曝露した。上清中の死細胞を、２４時間後に収集して定量した。６枚のプレート（ＵＶＡ処理済み及びＵＶＡ未処理の各３枚）の生細胞を評価した。残りの６枚のプレートのうち、最初にピーク波長３４０ｎｍのＵＶＡに曝露した３枚のプレートは、さらに２０分間ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２）に曝露した。さらに２４時間後、残りのプレートから死細胞と生細胞の数を取得した。
【0175】
Ｂ群コクサッキーウイルス感染に対するＵＶＡによるＨｅＬａ細胞の前処理
第２の実験では、ＨｅＬａ細胞（２３５，０００細胞）をプレーティングし、その後、ＤＭＥＭで２４時間インキュベートした。次に、プレートを、未曝露の対照（ｎ＝３）と、ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露（ｎ＝３）したものとに分けた。さらに２４時間後、全てのプレートをＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）に感染させた。さらに２４時間後、前述のように細胞をカウントした。
第２の実験では、ＨｅＬａ細胞（２３５，０００細胞）をプレーティングし、その後、ＤＭＥＭで２４時間インキュベートした。次に、プレートを、未曝露の対照（ｎ＝３）と、ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露（ｎ＝３）したものとに分けた。さらに２４時間後、全てのプレートをＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）に感染させた。さらに２４時間後、前述のように細胞をカウントした。
【0176】
ＨｅＬａ細胞感染に対するＵＶＡによるＢ群コクサッキーウイルスの前処理
第３の実験では、ＨｅＬａ細胞を２４時間培養した後、ＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）に感染させた。感染直前に、ＥＧＦＰ－ＣＶＢアリコートの半分をＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に曝露し、残りの半分は曝露しないままであった。２４時間後、生細胞数を取得した。
第３の実験では、ＨｅＬａ細胞を２４時間培養した後、ＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）に感染させた。感染直前に、ＥＧＦＰ－ＣＶＢアリコートの半分をＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に曝露し、残りの半分は曝露しないままであった。２４時間後、生細胞数を取得した。
【0177】
Ｂ群コクサッキーウイルス感染進行中のＨｅＬａ細胞の長期的ＵＶＡ処理
この実験では、２５０，０００個のＨｅＬａ細胞をプレーティングした。２４時間後、細胞を３つのグループに分けた。第１のグループでは、細胞にＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）を感染させた。これらの細胞は、陽性の感染対照として機能した。グループ２では、ＵＶＡ処理（２０００μＷ／ｃｍ２、２０分、ピーク波長３４０ｎｍ）したＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）をＨｅＬａ細胞に感染させ、６時間後、その感染細胞をＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）で２０分間処理した後、２日目に２０分間を８時間間隔で２回、３日目に２０分間を８時間間隔で２回と、計４回の追加処理を実施した。グループ３はＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染させていないが、グループ２で使用したのと同じタイムポイントで５回、ＵＶＡで処理した。これは、ＵＶＡの安全性を実証するための非感染陽性対照であった。全ての条件において、イメージングと細胞数を取得した。
この実験では、２５０，０００個のＨｅＬａ細胞をプレーティングした。２４時間後、細胞を３つのグループに分けた。第１のグループでは、細胞にＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）を感染させた。これらの細胞は、陽性の感染対照として機能した。グループ２では、ＵＶＡ処理（２０００μＷ／ｃｍ２、２０分、ピーク波長３４０ｎｍ）したＥＧＦＰ－ＣＶＢ（ＭＯＩ＝０．１）をＨｅＬａ細胞に感染させ、６時間後、その感染細胞をＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）で２０分間処理した後、２日目に２０分間を８時間間隔で２回、３日目に２０分間を８時間間隔で２回と、計４回の追加処理を実施した。グループ３はＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染させていないが、グループ２で使用したのと同じタイムポイントで５回、ＵＶＡで処理した。これは、ＵＶＡの安全性を実証するための非感染陽性対照であった。全ての条件において、イメージングと細胞数を取得した。
【0178】
Ｂ群コクサッキーウイルスに感染した肺胞（Ａ５４９）細胞へのＵＶＡ処理
肺胞細胞を用いた予備実験では、感染による細胞死の理想的なタイムポイントは感染後４８時間であると判断した。本試験では、２００，０００個の肺胞細胞をプレーティングし、４８時間後にカウントした（細胞数７５４，０００個）。その後、肺胞細胞をＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染させた（ＭＯＩ＝０．１）。感染２４時間後に肺胞細胞プレートを、ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に、０分（対照）または２０分（処理）曝露し、これを２４時間ごとに３日間繰り返し、感染後９６時間でイメージングと細胞数とを計測した。
肺胞細胞を用いた予備実験では、感染による細胞死の理想的なタイムポイントは感染後４８時間であると判断した。本試験では、２００，０００個の肺胞細胞をプレーティングし、４８時間後にカウントした（細胞数７５４，０００個）。その後、肺胞細胞をＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染させた（ＭＯＩ＝０．１）。感染２４時間後に肺胞細胞プレートを、ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）に、０分（対照）または２０分（処理）曝露し、これを２４時間ごとに３日間繰り返し、感染後９６時間でイメージングと細胞数とを計測した。
【0179】
結果
Ｂ群コクサッキーウイルスをＨｅＬａ細胞に感染させる前にのみＵＶＡで前処理しても、感染は軽減しない
この実験では、ＨｅＬａ細胞を含むプレートの半分をＥＧＦＰ－ＣＶＢで処理し、残りの半分を、ピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡ光に２０分間曝露したＢ群コクサッキーウイルスで処理した。２４時間での感染率への影響はグループ間で異ならなかった。
Ｂ群コクサッキーウイルスをＨｅＬａ細胞に感染させる前にのみＵＶＡで前処理しても、感染は軽減しない
この実験では、ＨｅＬａ細胞を含むプレートの半分をＥＧＦＰ－ＣＶＢで処理し、残りの半分を、ピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡ光に２０分間曝露したＢ群コクサッキーウイルスで処理した。２４時間での感染率への影響はグループ間で異ならなかった。
【0180】
Ｂ群コクサッキーウイルス感染前のＨｅＬａ細胞のＵＶＡ前処理は、ウイルスの影響を軽減しない
この実験では、ＨｅＬａ細胞のあるプレートの半分を未処理のまま、残りの半分を、ピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡで２０分間前処理し、それ以上のＵＶＡ処理を行わなかった。両グループにＥＧＦＰ－ＣＶＢを添加した。両方のグループが等しく感染しており、感染前にＨｅＬａ細胞を処理しても感染率に影響がなかったことを示唆している。
この実験では、ＨｅＬａ細胞のあるプレートの半分を未処理のまま、残りの半分を、ピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡで２０分間前処理し、それ以上のＵＶＡ処理を行わなかった。両グループにＥＧＦＰ－ＣＶＢを添加した。両方のグループが等しく感染しており、感染前にＨｅＬａ細胞を処理しても感染率に影響がなかったことを示唆している。
【0181】
Ｂ群コクサッキーウイルス感染後のＵＶＡ処理はＨｅＬａ細胞へのウイルス作用を軽減した
本研究では、ＨｅＬａ細胞がＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染した後にＵＶＡを適用した。処理した細胞は、感染後６時間でピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡに曝露し、その後、感染後７２時間で細胞数を測定し、さらに２日間、１日２回曝露した。これを、感染しているが未処理の対照と比較した。処理グループでは、ＵＶＡ光によりＥＧＦＰ－ＣＶＢからの細胞死が防止され、図２７に描かれた棒グラフに示すように、７２時間で細胞数が３３９，３３３±６０，７８１に増加したのに対し、未処理対照では４８時間及び７２時間でプレート上に生細胞が残存していないことがわかった。重要なことは、感染していないが同じ時間間隔でＵＶＡ曝露を行った第３のＨｅＬａ細胞群では、７２時間後の細胞数が２，４１３，３３３±４０３，７７３となり、正常な細胞増殖が見られたことである。
本研究では、ＨｅＬａ細胞がＥＧＦＰ－ＣＶＢに感染した後にＵＶＡを適用した。処理した細胞は、感染後６時間でピーク波長３４０ｎｍ、約２０００μＷ／ｃｍ２のＬＥＤ ＵＶＡに曝露し、その後、感染後７２時間で細胞数を測定し、さらに２日間、１日２回曝露した。これを、感染しているが未処理の対照と比較した。処理グループでは、ＵＶＡ光によりＥＧＦＰ－ＣＶＢからの細胞死が防止され、図２７に描かれた棒グラフに示すように、７２時間で細胞数が３３９，３３３±６０，７８１に増加したのに対し、未処理対照では４８時間及び７２時間でプレート上に生細胞が残存していないことがわかった。重要なことは、感染していないが同じ時間間隔でＵＶＡ曝露を行った第３のＨｅＬａ細胞群では、７２時間後の細胞数が２，４１３，３３３±４０３，７７３となり、正常な細胞増殖が見られたことである。
【0182】
ＧＦＰ標識したコクサッキーウイルスＢ（ＥＧＦＰ－ＣＶＢ）によるさらなる実験データ
ＧＦＰ－ＣＶＢで感染させた肺胞細胞の蛍光顕微鏡分析によるＵＶＡ処理のアセスメント（図３０）
２４時間培養した肺胞細胞をＧＦＰ－ＣＶＢでトランスフェクトし、４８時間後に蛍光顕微鏡観察を行ってベースラインを確立した（画像３００２）。次に、トランスフェクト細胞をＵＶＡで処理し、トランスフェクションから２４時間後（画像３００６）及び４８時間後（画像３０１０）に撮像した。対照群は、ＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクト細胞であるがＵＶＡ処理を伴わない細胞を含んでいた。ＵＶＡ処理を伴わない対照群もまた、トランスフェクションから２４時間後（画像３００４）及び４８時間後（画像３００８）に撮像した。図３０の画像に見られるように、ＵＶＡ処理は、２４時間後にＧＦＰ－ＣＶＢ感染の約７０の低減、４８時間後にＧＦＰ－ＣＶＢの約９０の低減をもたらした。ＵＶＡ処理は、３４５ｎｍにピーク波長を有するＵＶ ＬＥＤで２０分間行った。
ＧＦＰ－ＣＶＢで感染させた肺胞細胞の蛍光顕微鏡分析によるＵＶＡ処理のアセスメント（図３０）
２４時間培養した肺胞細胞をＧＦＰ－ＣＶＢでトランスフェクトし、４８時間後に蛍光顕微鏡観察を行ってベースラインを確立した（画像３００２）。次に、トランスフェクト細胞をＵＶＡで処理し、トランスフェクションから２４時間後（画像３００６）及び４８時間後（画像３０１０）に撮像した。対照群は、ＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクト細胞であるがＵＶＡ処理を伴わない細胞を含んでいた。ＵＶＡ処理を伴わない対照群もまた、トランスフェクションから２４時間後（画像３００４）及び４８時間後（画像３００８）に撮像した。図３０の画像に見られるように、ＵＶＡ処理は、２４時間後にＧＦＰ－ＣＶＢ感染の約７０の低減、４８時間後にＧＦＰ－ＣＶＢの約９０の低減をもたらした。ＵＶＡ処理は、３４５ｎｍにピーク波長を有するＵＶ ＬＥＤで２０分間行った。
【0183】
ＧＦＰ－ＣＶＢで感染させたＨｅＬａ細胞の定量分析によるＵＶＡ処理のアセスメント（図３１）
２４時間培養したＨｅＬａ細胞を、ＧＦＰ－ＣＶＢによるトランスフェクション前に計数した（図３１におけるゼロ時点）。トランスフェクション後、ＨｅＬａ細胞をＧＦＰ－ＣＶＢとともに２４時間培養した。２４時間時点で１つの群にＵＶＡ処理を行った。対照群は、ＵＶＡ処理を伴わない、ＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクトＨｅＬａ細胞を含んでいた。ＵＶＡ処理後及び未処理のＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクトＨｅＬａ細胞に対して最終的な細胞計数を行った。図３１に示されるように、ＨｅＬａ細胞の生存はＵＶＡ処理によって有意に増大した。上述の実験と同様に、ＵＶＡ処理は、３４５ｎｍにピーク波長を有するＵＶ ＬＥＤで２０分間の持続時間にわたって行った。
２４時間培養したＨｅＬａ細胞を、ＧＦＰ－ＣＶＢによるトランスフェクション前に計数した（図３１におけるゼロ時点）。トランスフェクション後、ＨｅＬａ細胞をＧＦＰ－ＣＶＢとともに２４時間培養した。２４時間時点で１つの群にＵＶＡ処理を行った。対照群は、ＵＶＡ処理を伴わない、ＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクトＨｅＬａ細胞を含んでいた。ＵＶＡ処理後及び未処理のＧＦＰ－ＣＶＢトランスフェクトＨｅＬａ細胞に対して最終的な細胞計数を行った。図３１に示されるように、ＨｅＬａ細胞の生存はＵＶＡ処理によって有意に増大した。上述の実験と同様に、ＵＶＡ処理は、３４５ｎｍにピーク波長を有するＵＶ ＬＥＤで２０分間の持続時間にわたって行った。
【0184】
Ｂ群コクサッキーウイルスに感染した肺胞（Ａ５４９）細胞に対するＵＶＡ処理の効果
ＥＧＦＰ－ＣＶＢを感染させた肺胞細胞では、細胞死はＨｅＬａ細胞で見られたものより、はるかに少なかった。感染後９６時間では、対照群の細胞に明確かつ広範囲な感染が見られた。ピーク波長３４０ｎｍのＬＥＤ ＵＶＡで処理した肺胞細胞も感染を示したが、目視評価では感染率は低く、ウイルス性ＥＧＦＰシグナルを発する細胞ははるかに少ないことが示唆された。また、生細胞数は、未処理グループと比べた場合、ＵＶＡ処理グループでより高い値を示したようであった。
ＥＧＦＰ－ＣＶＢを感染させた肺胞細胞では、細胞死はＨｅＬａ細胞で見られたものより、はるかに少なかった。感染後９６時間では、対照群の細胞に明確かつ広範囲な感染が見られた。ピーク波長３４０ｎｍのＬＥＤ ＵＶＡで処理した肺胞細胞も感染を示したが、目視評価では感染率は低く、ウイルス性ＥＧＦＰシグナルを発する細胞ははるかに少ないことが示唆された。また、生細胞数は、未処理グループと比べた場合、ＵＶＡ処理グループでより高い値を示したようであった。
【0185】
実施例５：コロナウイルス
別の実施例では、コロナウイルスに感染した繊毛性気管上皮細胞（ＨＴｅＣ）を、以下に開示するようにＵＶ光で処理した。
別の実施例では、コロナウイルスに感染した繊毛性気管上皮細胞（ＨＴｅＣ）を、以下に開示するようにＵＶ光で処理した。
【0186】
繊毛性気管上皮細胞（Ｐｒｏｍｏｃｅｌｌ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を３つのグループに分けてプレーティングした（プレートあたり１３５，０００個）。１グループはコロナウイルス２２９Ｅ（Ｃｏｖ－２２９Ｅ）に感染させた（プレートあたり５０ｕＬ）。もう１つのグループでは、感染直前にコロナウイルス２２９Ｅをピーク波長３４０ｎｍ（２０００μＷ／ｃｍ２）のＬＥＤ ＵＶＡで２０分間処理した。第３のグループは、感染もＵＶＡも受けなかった。感染後、細胞を毎日２０分間、ＵＶＡ（距離４ｃｍ、プレート表面で２０００μＷ／ｃｍ２、ピーク波長３４０ｎｍ）で処理した。プレートは１６時間、７２時間、及び９６時間で画像化し、感染後７２時間と９６時間とで細胞数を取得した。
【0187】
（コロナウイルス２２９Ｅに）すでに感染している繊毛性気管上皮細胞を救済するためのＵＶＡ
この実験では、繊毛性気管上皮細胞（ＨＴｅＣ）のプレートを上記のようにＣｏｖ－２２９Ｅに感染させた。２４時間後、プレートを２つのグループに分けた。グループ１は、そのまま感染を継続させた。グループ２では、プレートをピーク波長３４０ｎｍのＵＶＡ（距離４ｃｍ、プレート表面で２０００μＷ／ｃｍ２）で２０分間処理した。４８時間後、プレートを画像化し、生細胞数を求めた。
この実験では、繊毛性気管上皮細胞（ＨＴｅＣ）のプレートを上記のようにＣｏｖ－２２９Ｅに感染させた。２４時間後、プレートを２つのグループに分けた。グループ１は、そのまま感染を継続させた。グループ２では、プレートをピーク波長３４０ｎｍのＵＶＡ（距離４ｃｍ、プレート表面で２０００μＷ／ｃｍ２）で２０分間処理した。４８時間後、プレートを画像化し、生細胞数を求めた。
【0188】
コロナウイルスに感染した繊毛性気管上皮細胞を近距離で治療するためのＵＶＡ
ＵＶＡ技術を用いた気管内デバイスを想定して、別の実験を、１日２０分間、より低い強度の光（わずか１ｃｍの距離からプレートの表面で１３００μＷ／ｃｍ２）を用いた上記の実験と同一に実施した。これは、気管内チューブの内側から換気されている患者の気管細胞と光カテーテルとの間の予想される距離である。
ＵＶＡ技術を用いた気管内デバイスを想定して、別の実験を、１日２０分間、より低い強度の光（わずか１ｃｍの距離からプレートの表面で１３００μＷ／ｃｍ２）を用いた上記の実験と同一に実施した。これは、気管内チューブの内側から換気されている患者の気管細胞と光カテーテルとの間の予想される距離である。
【0189】
ＵＶＡ処理した細胞またはＵＶＡ処理していない細胞におけるコロナウイルス量
ＡｌｌＰｒｅｐ ＤＮＡ／ＲＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｍｉｎｉキット（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて、細胞サンプルからの総タンパク質の抽出を行った。タンパク質をＢｏｌｔ ４～１２％ Ｂｉｓ－Ｔｒｉｓゲル（ＮＷ０４１２２ Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）にロードし、Ｂｉｏｔｒａｃｅ ＮＴニトロセルロース膜（２７３７６－９９１，ＶＷＲ）上に移した。全タンパク質をポンソーＳ溶液（Ｐ７１７０、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）で染色した。その後、ブロッキング液（３％ウシ血清アルブミン（Ａ７０３０，Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）と０．１％Ｔｗｅｅｎ２０（Ｐ１３７９，Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）を含む、トリス緩衝生理食塩水）で、膜をブロッキングした。次に、膜を、ブロッキング溶液で希釈したウサギ抗コロナウイルススパイクタンパク質抗体（１：１０００；ＰＡ５－８１７７７，Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）またはマウス抗ＭＡＶＳ（ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ａｎｔｉｖｉｒａｌ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）抗体（１：２００；ＳＣ－１６６５８３，Ｓａｎｔａ Ｃｒｕｚ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）とともに、４℃で一晩インキュベートした。トリス緩衝生理食塩水＋０．１％Ｔｗｅｅｎ ２０（ＴＢＳ－Ｔ）で洗浄後、膜をホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）コンジュゲートヤギ抗ラビットＩｇＧ抗体（１：３００；９５０５８－７３４、ＶＷＲ）またはＨＲＰコンジュゲートヤギ抗マウスＩｇＧ抗体（１：３００；５２２０－０２８６、ＳｅｒａＣａｒｅ）のいずれかと重ね合わせた。次に、膜をＴＢＳ－Ｔで洗浄し、続いて強化化学発光溶液（ＲＰＮ２２３５、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）にさらした。免疫反応性タンパク質バンドを、ＣｈｅｍｉＤｏｃイメージングシステム（Ｂｉｏ－Ｒａｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、ＣＡ ＵＳＡ）を使用して画像化した。
ＡｌｌＰｒｅｐ ＤＮＡ／ＲＮＡ／Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｍｉｎｉキット（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて、細胞サンプルからの総タンパク質の抽出を行った。タンパク質をＢｏｌｔ ４～１２％ Ｂｉｓ－Ｔｒｉｓゲル（ＮＷ０４１２２ Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）にロードし、Ｂｉｏｔｒａｃｅ ＮＴニトロセルロース膜（２７３７６－９９１，ＶＷＲ）上に移した。全タンパク質をポンソーＳ溶液（Ｐ７１７０、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）で染色した。その後、ブロッキング液（３％ウシ血清アルブミン（Ａ７０３０，Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）と０．１％Ｔｗｅｅｎ２０（Ｐ１３７９，Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）を含む、トリス緩衝生理食塩水）で、膜をブロッキングした。次に、膜を、ブロッキング溶液で希釈したウサギ抗コロナウイルススパイクタンパク質抗体（１：１０００；ＰＡ５－８１７７７，Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ）またはマウス抗ＭＡＶＳ（ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ａｎｔｉｖｉｒａｌ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）抗体（１：２００；ＳＣ－１６６５８３，Ｓａｎｔａ Ｃｒｕｚ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）とともに、４℃で一晩インキュベートした。トリス緩衝生理食塩水＋０．１％Ｔｗｅｅｎ ２０（ＴＢＳ－Ｔ）で洗浄後、膜をホースラディッシュペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）コンジュゲートヤギ抗ラビットＩｇＧ抗体（１：３００；９５０５８－７３４、ＶＷＲ）またはＨＲＰコンジュゲートヤギ抗マウスＩｇＧ抗体（１：３００；５２２０－０２８６、ＳｅｒａＣａｒｅ）のいずれかと重ね合わせた。次に、膜をＴＢＳ－Ｔで洗浄し、続いて強化化学発光溶液（ＲＰＮ２２３５、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）にさらした。免疫反応性タンパク質バンドを、ＣｈｅｍｉＤｏｃイメージングシステム（Ｂｉｏ－Ｒａｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、ＣＡ ＵＳＡ）を使用して画像化した。
【0190】
ＬＥＤ ＵＶＡ光が、コロナウイルス２２９Ｅに感染した繊毛性気管上皮細胞を保存する
繊毛性気管上皮細胞をコロナウイルス２２９Ｅで前処理し、毎日ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２；ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露した場合を、対照細胞（ＵＶＡなし、感染なし）及びコロナウイルスに感染したがＵＶＡ曝露なしの細胞と比較した。直接可視化したところ、感染に伴う細胞形態（ＵＶＡなし）の明確な変化が示された。また一方、対照細胞と毎日ＵＶＡで処理した感染細胞とは、同様の形態を示した。９６時間後に上清を除去し、（プレートに付着している）生細胞を数えた。対照とＵＶＡで処理した感染細胞との間で、気管細胞数に差はなかった。しかし、図２８に示す棒グラフに示すように、ＵＶＡ処理細胞（Ｐ＝０．００５）と比較して、感染細胞の間で生細胞の著しい減少が見られた。
繊毛性気管上皮細胞をコロナウイルス２２９Ｅで前処理し、毎日ＬＥＤ ＵＶＡ（２０００μＷ／ｃｍ２；ピーク波長３４０ｎｍ）に２０分間曝露した場合を、対照細胞（ＵＶＡなし、感染なし）及びコロナウイルスに感染したがＵＶＡ曝露なしの細胞と比較した。直接可視化したところ、感染に伴う細胞形態（ＵＶＡなし）の明確な変化が示された。また一方、対照細胞と毎日ＵＶＡで処理した感染細胞とは、同様の形態を示した。９６時間後に上清を除去し、（プレートに付着している）生細胞を数えた。対照とＵＶＡで処理した感染細胞との間で、気管細胞数に差はなかった。しかし、図２８に示す棒グラフに示すように、ＵＶＡ処理細胞（Ｐ＝０．００５）と比較して、感染細胞の間で生細胞の著しい減少が見られた。
【0191】
興味深いことに、ＬＥＤ ＵＶＡで処理した感染細胞は、処理していない感染細胞と比較した場合、Ｃｏｖ－２２９Ｅスパイク（Ｓ）タンパク質（約１３０ｋＤａ）の減少を示した。さらに、Ｃｏｖ－２２９Ｅに感染しＵＶＡで処理したレベルは、Ｃｏｖ－２２９Ｅに感染したがＵＶＡで処理していない細胞と比較した場合、ＭＡＶＳのレベルが上昇していた（図２９）。図２９におけるカラム１、２、及び３は、ＣｏＶ－２２９Ｅに感染した細胞を表す；カラム４、５、及び６は、ＣｏＶ－２２９Ｅに感染しＮＢ－ＵＶＡで処理した細胞を表す。ゲル上にロードされたタンパク質の量をチェックするために、ポンソーＳ染色を用いて全体のタンパク質バンドの位置を出した。したがって、本実験データは、肺上皮組織に感染した後のコロナウイルス２２９ＥをＵＶ－Ａ光が死滅させることを確認するとともに、コロナウイルス感染患者の治療としてＥＴチューブ及び他のデバイスと併用して肺組織に照射するというＵＶ－Ａ光の用途を検証するものである。
【0192】
図３２及び３３は、ＵＶＡ処理から４８時間後及び７２時間後における、コロナウイルス２２９ＥトランスフェクトＨＴｅＣ細胞に対するＵＶＡ処理の効果を、未処理の対照群と比較して示す棒グラフである。図３３及び３４においてエビデンスが示されたように、ＵＶＡ処理はコロナウイルス２２９ＥトランスフェクトＨＴｅＣ細胞の細胞生存度を増大させる。
【0193】
さらなる実施形態
ある実施形態では、１つ以上のバルーンと１つ以上のＵＶ ＬＥＤとを備えた内視鏡、または送達チューブ２０２など他の送達チューブが、口腔と食道とを通って胃内まで挿入され得る。この実施例では、ＧＩ管内の感染または炎症性疾患が、ＵＶ光源２２２と、胃内の、ならびに／または十二指腸、空腸、及び回腸のうち１つ以上を含む小腸内の、１つ以上の標的エリアに対して選択的に膨張された１つ以上のバルーンとで、治療され得る。
ある実施形態では、１つ以上のバルーンと１つ以上のＵＶ ＬＥＤとを備えた内視鏡、または送達チューブ２０２など他の送達チューブが、口腔と食道とを通って胃内まで挿入され得る。この実施例では、ＧＩ管内の感染または炎症性疾患が、ＵＶ光源２２２と、胃内の、ならびに／または十二指腸、空腸、及び回腸のうち１つ以上を含む小腸内の、１つ以上の標的エリアに対して選択的に膨張された１つ以上のバルーンとで、治療され得る。
【0194】
ある実施形態では、管腔内光線療法を行うための光送達デバイスが提供される。光送達デバイスは：光放出部分を備えた送達チューブであって、光放出部分が３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間の紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長で狭帯域光を放出するように構成された複数の光源を含む、送達チューブと；光放出部分にて送達チューブに接続された複数の膨隆可能バルーンであって、その各々がそれぞれの膨張ポートと流体連結している複数の膨隆可能バルーンとを含み、前記複数の膨隆可能バルーンの各々は紫外線（ＵＶ）透明性材料で組成される。本光送達デバイスの第１の実施例では、前記複数の膨隆可能バルーンの各々が、前記複数の光源から放出されそして対応する管腔内治療部位に送達される光の、放射照度及び／または放射照度分布を増大させるように構成されている。第１の実施例を任意で含み得る、本光送達デバイスの第２の実施例では、前記複数の膨隆可能バルーンは光放出部分の長さに沿って直列的に配列され；かつ、複数の膨隆可能バルーンのうち任意の２つの間の分離は調整可能である。第１及び第２の実施例のうち１つまたは両方を任意で含み得る、本光送達デバイスの第３の実施例では、光放出部分は、前記複数の膨隆可能バルーンに接続されていない１つ以上のセグメントを備え；かつ、前記１つ以上のセグメントは前記複数の光源のうち１つ以上の光源を含む。第１～第３の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第４の実施例では、前記複数の光源は、電源に電気的に接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、かつ送達デバイスから外に向かって光を放出するように構成されている。第１～第４の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第５の実施例では、前記複数の光源は、医療等級のコンプレッサと冷却器とを含む冷却システムから冷却空気を受けるように構成された、送達デバイス内の冷却チューブ上に位置決めされる。第１～第５の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第６の実施例では、前記複数の光源は、３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間のＵＶ－Ａ領域内のピーク波長を放出するように構成される。第１～第６の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第７の実施例では、光送達デバイスは、前記複数の膨隆可能バルーンの各々を、それぞれのバルーン膨張ポートを介して膨張及び／または脱膨張させるように構成されたバルーン制御ユニットをさらに備える。第１～第７の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第８の実施例では、光送達デバイスは、送達チューブ内にありかつ送達チューブの長さ全体にわたって延在するガイドワイヤチャネルであって、患者の管腔内に位置決めされたガイドワイヤ上に送達デバイスを通すように構成されたガイドワイヤチャネルをさらに備える。第１～第８の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第９の実施例では、ＵＶ透明性材料は、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンである。第１～第９の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本光送達デバイスの第１０の実施例では、前記複数の膨隆可能バルーンが少なくとも３つのバルーンを含む。
【0195】
ある実施形態は、以下の段階を含む管腔内紫外線（ＵＶ）療法を行うための方法に関する：複数の光放出セグメントを備えた送達チューブであって、前記複数の光放出セグメントの各々が、３３８ｎｍ～３４６ｎｍの間の紫外線Ａ（ＵＶ－Ａ）領域内の波長を有する狭帯域光を放出するように構成された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいる、送達チューブと；複数の膨隆可能バルーンであって、前記複数の膨隆可能バルーンの各々が、前記複数の光セグメントのうち１つに結合されており、かつ前記複数の膨隆可能バルーンの各々が、バルーン制御ユニットに結合されたそれぞれの膨張ポートに流体的に結合されており、前記複数の膨隆可能バルーンがＵＶ透過性材料で組成されている、複数の膨隆可能バルーンとを備えたＵＶ光送達デバイスを提供する段階；複数の膨隆可能バルーンの各々が脱膨張状態で、患者の胃腸（ＧＩ）管の管腔内で送達チューブを位置決めする段階；バルーン制御ユニットを介して複数の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階；ならびに、ＧＩ管の障害のタイプ及び全体的な重症度のうち１つ以上に基づいて、閾値持続時間にわたり閾値強度で前記複数のＬＥＤに通電する段階。本方法の第１は、管腔内で送達チューブを位置決めする段階が、前記複数の膨隆可能バルーンのうち１つ以上を管腔内の１つ以上の患部と並置させることを備えることを含む。第１の実施例を任意で含み得る、本方法の第２の実施例では、複数の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階が、前記１つ以上の患部と並置された前記１つ以上の膨隆可能バルーンを膨張させ、一方で、正常な健常組織と並置された残りの数のバルーンを脱膨張状態のまま維持することを含む。第１及び第２の実施例のうち１つまたは両方を任意で含み得る、本方法の第３の実施例では、前記１つ以上の患部と並置された前記１つ以上の膨隆可能バルーンを選択的に膨張させる段階が、前記１つ以上の膨隆可能バルーンが管腔の上皮層に接触する閾値圧力まで、前記１つ以上の膨隆可能バルーンを加圧することを含む。第１～第３の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第４の実施例では、閾値圧力は管腔の直径に基づく。第１～第４の実施例を任意で含み得る、本方法の第５の実施例では、１つの状態の間に、異なる重症度の感染及び／または炎症を１つ以上の標的エリアが有する場合に、所与の光放出セグメントについて、前記１つ以上の標的エリアにおける感染及び／または炎症の局所的な重症度に基づいて光の強度の大きさが調整される。第１～第５の実施例を任意で含み得る、本方法の第６の実施例では、送達チューブが、コンプレッサから冷却空気を受けるように構成された冷媒チューブを含み、かつ方法は、サーミスタを介して送達チューブの温度をモニターする段階と、その温度に基づいて冷媒チューブを通る冷媒流量を調整する段階とをさらに含む。第１～第６の実施例を任意で含み得る、本方法の第７の実施例では、送達チューブが、管腔を可視化するための１つ以上のカメラを備えた内視鏡として構成される。第１～第７の実施例を任意で含み得る、本方法の第８の実施例では、ＵＶ透過性材料は、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンを含む。第１～第８の実施例を任意で含み得る、本方法の第９の実施例では、管腔内で送達チューブを位置決めする段階が、内視鏡を用いて管腔内に位置決めされたガイドワイヤ上に送達チューブを通すことを含む。
【0196】
別の実施形態は、患者における胃腸障害を治療、改善、及び／または予防する方法であって、発光ダイオード（ＬＥＤ）のセットを含む光放出部分と、光放出部分に結合された少なくとも１つの膨隆可能バルーンとを備えた、送達チューブを提供する段階；送達チューブを患者の胃腸管の管腔内に誘導する段階、紫外線（ＵＶ）光治療を必要とする前記管腔内の標的エリアと並置するように、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンを位置決めする段階；前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンに流体的に結合したバルーン膨張ポートを介して、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンを膨張させる段階；及び、送達チューブに接続されかつ前記少なくとも１つの膨隆可能バルーン内部に位置決めされたＬＥＤのセットを、胃腸障害を治療するのに充分な持続時間と強度とで通電する段階；を含み、ＬＥＤのセットは、３３５ｎｍ～３４９ｎｍの間のＵＶ領域内の波長を有する狭帯域光を放出するように構成されている、方法に関する。本方法の第１の実施例は、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンが、８パーセント～１００パーセントの間の範囲のＵＶ透過率を有するＵＶ透過性材料で組成されることを含む。第１の実施例を任意で含み得る、本方法の第２の実施例では、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンが、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、またはシリコーンを含む材料を用いて構築される。第１及び第２の実施例のうち１つまたは両方を任意で含み得る、本方法の第３の実施例では、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンを膨張させる段階が、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンが管腔の上皮層の望ましい表面積と直接接触する閾値圧力まで、前記少なくとも１つの膨隆可能バルーンを加圧することを含む。第１～第３の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第４の実施例では、閾値圧力は管腔の直径に基づく。第１～第４の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第５の実施例では、強度が、少なくとも１，１００マイクロワット／ｃｍ２、１，５００マイクロワット／ｃｍ２、２，０００マイクロワット／ｃｍ２、２，１００マイクロワット／ｃｍ２、２，２００マイクロワット／ｃｍ２、２，３００マイクロワット／ｃｍ２、２，４００マイクロワット／ｃｍ２、２，５００マイクロワット／ｃｍ２、２，６００マイクロワット／ｃｍ２、２，７００マイクロワット／ｃｍ２、２，８００マイクロワット／ｃｍ２、２，９００マイクロワット／ｃｍ２、３，０００マイクロワット／ｃｍ２、または２ミリワット／ｃｍ２を含む。第１～第５の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第６の実施例では、胃腸障害が、潰瘍性大腸炎、クローン病、嚢炎、直腸炎、瘻孔、炎症性の狭窄、顕微鏡的大腸炎、感染性下痢、難治性のヘリコバクター・ピロリ、ＭＡＬＴリンパ腫、結腸無力症、熱帯性スプルー、セリアック病、小腸内細菌異常増殖、盲腸炎、骨髄移植後感染症、偽ポリープ、放射線腸炎、難治性のクロストリジウム・ディフィシル、胃腸癌、肝胆道感染、ならびに、粘膜及び粘膜下の炎症及び癌のうち、少なくとも１つを含む。第１～第６の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第７の実施例では、胃腸障害は炎症性腸疾患の一形態である。第１～第６の実施例のうち１つ以上を任意で含み得る、本方法の第８の実施例では、ＩＢＤの前記形態が潰瘍性大腸炎及び／またはクローン病を含む。
【0197】
一実施形態では、ＵＶ光治療アセンブリは、１つ以上のバルーンと１つ以上のＬＥＤとを備えるＵＶ光カテーテルを備える。非限定的な一実施例として、ＵＶ光カテーテルは、単一バルーンデバイスとして構成された場合に、ＬＥＤライトを含有しかつＵＶ透明性の膨張可能バルーンでシース化された１０ｃｍのセグメントを含めて、長さが約１５ｃｍであり得る。別の非限定的実施例では、ＵＶ光カテーテルは、マルチバルーンデバイスとして構成された場合に、長さが約１００ｃｍであり得、そして、それぞれＵＶ透明性の膨張可能バルーン内にシース化された、ＬＥＤライトの１０ｃｍのセグメントを４つ含み得る。ＵＶライトは電子プリント回路基板上に配線され得る。冷却された空気が、ＬＥＤの間に巻きつけられた冷却チューブ内部でカテーテル内にポンプ送りされ得、そして、カテーテルを出たらＬＥＤライトの周りで循環する。カテーテルは、ガイドワイヤ技法を用いて近位結腸内に入れる操作を可能にするために、可撓性であり得る。さらに、カテーテルは、熱を検出し、それが体温を超えたならばデバイスをオフにする、サーミスタを含む。いくつかの実施例では、光カテーテルは単回使用用に提供され得る。ＵＶ光治療システムは、コンプレッサと冷却器とを含むコントローラをさらに備える。コントローラはＬＥＤライトに電力供給し、タイマーと、ユーザインタフェース／ディスプレイとを含む。コントローラはまた、熱傷害のリスクを軽減するために、冷却された空気をカテーテル内にポンプ送りするように構成された空気冷却器／コンプレッサも含む。さらに、いくつかの実施例では、コントローラ及びコンプレッサ／冷却器が可動性カート上に格納され得、かつ再使用可能であり得る。ＵＶ光治療システムはアンビリカルアセンブリをさらに含む。アンビリカルは、コントローラをカテーテルに接続する可撓性チューブを含む。可撓性チューブは、カテーテルを動作させるための、必要な配線とチュービングとを格納し得る。アンビリカルは再使用可能であり得る。
【0198】
ＵＶ透明性バルーンの利点には、光投与中に光送達デバイスを所定の位置に確実固定することが含まれる；それはひいては、より広い直径の結腸に、より均一な露光を提供し、光送達デバイス（すなわち光カテーテル）と結腸上皮との間で障壁として作用し得る外来性デブリ／バイオフィルムを拡散させ、かつまた、大便が治療セグメント内まで下降してくることも防ぐ。さらに、バルーンは、光源と標的組織との間に一定した距離を提供して、均一な曝露投与量をもたらす。マルチバルーンのアプローチはさらに、肝弯曲部及び脾弯曲部を通過する時のデバイスの可撓性をもたらすとともに、個人の疾患の程度に相関して膨らませたセグメントを選択的に照明することを通じて、非炎症性セグメントへの曝露を伴わずに炎症を呈しているセグメントだけに光を送達する、カスタム化された方式ももたらす可能性がある。
【0199】
結論
上記の種々の方法及び手法は、本発明を実施する多数の手段を提供する。当然ながら、本明細書に記載されるいずれかの特定の実施形態に従って、記載される全ての目的または利点を必ずしも達成することができるとは限らないことを理解されたい。よって、例えば、当業者は、本明細書で教示または示唆される他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点または利点群を達成または最適化するように、方法を行うことができることを認識するであろう。様々な代替が本明細書において言及される。いくつかの実施形態は、１つの、別の、またはいくつかの特徴を具体的に含むが、他のものは、１つの、別の、またはいくつかの特徴を具体的に除外し、さらに他のものは、１つの、別の、またはいくつかの有利な特徴を含めることによって特定の特徴を軽減することを理解されたい。
上記の種々の方法及び手法は、本発明を実施する多数の手段を提供する。当然ながら、本明細書に記載されるいずれかの特定の実施形態に従って、記載される全ての目的または利点を必ずしも達成することができるとは限らないことを理解されたい。よって、例えば、当業者は、本明細書で教示または示唆される他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点または利点群を達成または最適化するように、方法を行うことができることを認識するであろう。様々な代替が本明細書において言及される。いくつかの実施形態は、１つの、別の、またはいくつかの特徴を具体的に含むが、他のものは、１つの、別の、またはいくつかの特徴を具体的に除外し、さらに他のものは、１つの、別の、またはいくつかの有利な特徴を含めることによって特定の特徴を軽減することを理解されたい。
【0200】
さらに、当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴の適用可能性を認識するであろう。同様に、上記で議論される様々な要素、特徴、及びステップ、ならびにそのような各要素、特徴、またはステップの他の既知の同等物は、当業者によって様々な組み合わせで使用して、本明細書に記載される原理に従った方法を行うことができる。様々な要素、特徴、及びステップの中で、いくつかは具体的に含まれ、他は様々な実施形態で具体的に除外される。
【0201】
本出願は、特定の実施形態及び例の文脈で開示されたが、当業者によって、本出願の実施形態が、具体的に開示される実施形態を超えて他の代替的な実施形態及び／または使用ならびにその修正及び同等物に及ぶことが理解されるであろう。
【0202】
いくつかの実施形態では、本出願の特定の実施形態を説明する文脈で（特に、以下の特許請求の範囲の特定の文脈で）使用される「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語ならびに類似の指示対象は、単数形及び複数形の両方を網羅すると解釈することができる。本明細書の値の範囲の列挙は単に、範囲内に入るそれぞれの別々の値を個々に指す簡単な方法として役立つことが意図される。本明細書で別段の指示がない限り、各個々の値は、本明細書で個別に列挙されるかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で別途指示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で行うことができる。本明細書の特定の実施形態に関して提供される任意の及び全ての例、または例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、本出願をより良く示すことのみを意図しており、他の方法で特許請求される本出願の範囲に制限をもたらすものではない。本明細書のいかなる言語も、本出願の実施に不可欠な任意の非請求の要素を示すものとして解釈されるべきではない。
【0203】
本出願の特定の実施形態が本明細書に記載されている。それらの実施形態に対する変形は、前述の説明を読むことにより当業者には明らかになるであろう。当業者は、そのような変形を適切に使用することができ、本明細書に具体的に記載される以外の方法で本出願を実施することができることが企図される。したがって、本出願の多くの実施形態は、適用法によって許容されるように本明細書に添付される特許請求の範囲に列挙される患者の問題の全ての修正及び同等物を含む。さらに、本明細書中に別途指示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、それらの全ての可能な変形における上述の要素の任意の組み合わせが本出願によって包含される。
【0204】
患者の問題の特定の実施態様を説明してきた。他の実施態様は、以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載されている動作は、異なる順序で実行することができ、それでも望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図に示されているプロセスは、望ましい結果を達成するために、必ずしも示されている特定の順序または連続した順序を必要としない。
【0205】
本明細書で参照される全ての特許、特許出願、特許出願の公報、ならびに記事、書籍、明細書、刊行物、文書、物品、及び／またはそのようなものなどの他の資料は、参照によってその全体が、全ての目的のために本明細書に組み込まれるが、それらと関連付けられるいずれかの審査ファイル経過、本文書と不一致であるかもしくは矛盾するもののいずれか、または現在もしくは将来に本出願文書と関連付けられる特許請求の範囲の最も広い範囲に関して限定的な影響を有し得るもののいずれかは除外される。例として、組み込まれる資料のいずれかに関連する用語の説明、定義、及び／または使用と、本文書に関連するものとの間に不一致または矛盾がある場合、本文書における用語の説明、定義、及び／または使用が優先するものとする。
【0206】
最後に、本明細書に開示される本出願の実施形態は、本出願の実施形態の原理の例示であることを理解されたい。使用することができる他の修正は、本出願の範囲内であり得る。よって、限定ではなく例として、本出願の実施形態の代替的な構成を本明細書の教示に従って利用することができる。したがって、本出願の実施形態は、示され、記載される正確なものに限定されない。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25-1】
【図25-2】
【図25-3】
【図25-4】
【図25-5】
【図25-6】
【図25-7】
【図26-1】
【図26-2】
【図26-3】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【国際調査報告】