認知機能改善LEDツール(自作版)低出力レーザー照射療法(LLLT)

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光生物調節(PBM,LLLT)

自分で作るDIY-LLLT

「治療機器がないなら、自分で作ればいいじゃないか」

 

アルツハッカーLLLT(頭部用)

工作不要
VieLightの基準に従って、低用量タイプで作成。

接続するだけなので工作ゼロ、費用を最低限におさえたミニマルバージョン

材料(48灯×2機バージョン)

近赤外線ライト ×2

SODIAL(R)48-LED CCTVIR赤外線ナイトビジョ照明

48 LED 近赤外線ナイトビジョン 850nm

850nm 50~80mw/cm2
分岐ケーブル ×1

分岐ケーブル (外径5.5mm 内径2.1mm)

一つのACアダプターから分岐させて2つの近赤外線ライトを使用するためのもの。一個しか使わないのであればなくても良い。

ACアダプタ ×1

ACアダプター(DC12V/1A 外径5.5φ 内径2.1φ センタープラス)

作り方

以上の材料をつなぎ合わせて完成

センサーライトのため、光の明るいところでは自動的にオフになる。皮膚にピタッと接触していればオンになるが、頭部などの丸みを帯びた場所では周囲の明るさで、光がオフになってしまうことがある。

ガラス面は回して外せるので、外してしまって真ん中のセンサー部分をマジックで塗るか、シールなどでふさいでしまったほうが使い勝手は便利。

上記写真のLLLTは照射面積を増やすために、木の板にネジで取り付けただけのもの。

835はW/m2のためmw/cm2に換算すると83.5mw/cm2になるが、LED素子の直近から測定すると照射のムラでばらつきやすい。平均密度は60~80の間あたり。

ヘッドギアタイプ

Vielightのヘッドギアタイプと同様に、ホームセンターで買ったスチール板でフレームを作ってそこへ上記の近赤外線ライトを取り付けただけのもの。サイズ調整のために電動ドリル、金鋸など若干加工の必要性がある。

照射中、手で保持する必要がなく、Vielight同様、アルツハイマー病で機能低下が起こりやすい前頭葉、側頭葉、頭頂葉などの脳部位へ同時に照射することができる。

しかし物々しいせいか家族には不評で使われずじまいで終わった(笑)

使用時間

VieLightのヘッドギアを参考にすると、照射密度は約42mw/cm2、使用時間は20分

パルスではないため照射量が時間あたり2倍になるとして計算

(写真はレンズを外しているが、その場合は照射量が100mw/cm2を超える)

20分×(42mw ÷ 60mw)÷2= 7分(一箇所あたり)レンズ有り、毛髪なし

レンズを外して皮膚に直付けして照射するのであれば、2~3分あたりかもしれない。

異なるLED素子の使用によって照射密度が高い可能性もあるため、ソーラーパワーメーターで計測するのが一番確実だ。

照射部位による照射時間の違い

頭部の場所による830nmの光の透過性の違いを調べた研究データでは、側頭領域で0.9%、前頭部で2.1%、後頭部で11.7%となっている。

このまま比率を照射時間にあてはめるなら、

同じ照射パワーのLLLT器具を用いて照射量を同じレベルにするという前提であれば、理論上、側頭部:前頭部:後頭部 10:5:1の時間配分となる。

仮に毛髪のない頭皮へ側頭部に10分照射するのなら前頭部は5分、後頭部は1分だ。

頭蓋冠骨を狙うべきか(神経幹細胞への刺激)

LLLTの脳へのポジティブな効果はミトコンドリアの賦活作用以外に、頭蓋骨由来ヒト骨髄間葉系幹細胞への刺激の可能性が存在する。

Low-Level Laser Therapy to the Bone Marrow Ameliorates Neurodegenerative Disease Progression in a Mouse Model of Alzheimer's Disease: A Minireview - PubMed
The application of LLLT to the BM is suggested as a therapeutic approach in progressive stages of AD, and its potential role in mediating MSC therapy in brain a...

頭蓋冠骨髄には多くの幹細胞が含まれている。

Harvesting blood stem cells from cranial bone at craniotomy--a preliminary study - PubMed
Primary brain tumors seldom infiltrate into the cranium, even if they are invasive in the central nervous system. In this study, we examined whether blood stem ...

毛髪による妨害

毛髪の少ない人は心配無用

皮膚や頭蓋骨への一定の透過率に対して、毛髪はほとんどといっていいぐらいLLLTの光を遮断してしまう。そのため毛髪のボリュームが多い人では、そのまま紙の上からかき分けて当ててもわずかな光しか届かず、期待する効果が得られないかもしれない。

LLLTは必ずしも、ターゲットとする脳部位へ照射しなければ効果がないわけではなく、頭蓋骨脳皮質の特定の部位であっても脳内の抗炎症サイトカイン、神経栄養因子も賦活化されうる。

また潜在的には上記で説明したような頭蓋冠骨への照射による脳全体へのポジティブな影響もありえる。(過剰な照射には注意も必要かもしれない)

毛髪の多い人はおでこ、つむじなどを狙う

毛髪の上からでは遮断されてしまうため、できるだけ髪の分け目、少ないところを狙う。またはレンズ面を外してしまってLEDの頭部を髪をかき分けるようにして皮膚に当てる。

それでも、毛髪が多く遮って頭皮への照射が難しい場合は、例えば額から前頭部を狙ったほうがより良い効果を得られるかもしれない。後頭部は透過しやすいため男性なら短く刈り上げ、そこへ照射する方法も考えられるだろう。

鼻腔タイプは毛髪の問題がなく海馬以外の脳部位に照射されるため、脳全体への影響としては確実性が高いかもしれない。

LLLTの二相性の応答

LLLTの効果は二相性を示す。あるレベルまでは効果が上昇するが、一定レベルを超えると逆に減少してしまう。(単純に効果が低下する)

多めに投射するとわかりやすく効果はあらわれる。しかし高用量照射は耐性もつきやすく長期的にはマイナスとなる可能性があり適正量だとは限らない。

おそらく一箇所あたり1~2分にとどめ、照射部位を変えながらトータルで10分を超えないぐらいが長期的には有益であるかもしれない。

使用にあたって

近赤外線のため、光源を見てもほとんど光ることはない。うっすらとした赤っぽさはある。数分以上使っていると持てないほどではないが筐体が熱くなってくる。

630nm域だと光が目に見えるが、830nm域は視覚的には目に見えない、また体感的にすぐにそれほど何かを感じるわけではない。浴びすぎてしまわないように注意する。

自分の場合、過剰に浴びると数時間後に眠たくなったり、例えば朝に浴びたとしても、その日の夜の睡眠時間が長くなってしまう。わかりやすい反応は半日から数日遅れて出てくる。

アルツハッカーLLLT(鼻腔用)

頭部用と比べると、はんだごてで工作する必要があるため難易度は上がる。

LEDを交換するだけのため電気回路の知識は必要なく、成功率は器用さと道具の性能に左右される。コードを断線してしまうとリカバリーが厳しくなるため、複数台作るつもりぐらいで取り組んだほうが良いだろう。

630nmも浸透深度は浅くなるものの、中枢神経系への影響(または異なる治療効果)は報告されているため、工作がむずかしい人は630nmをそのまま利用するのもありかもしれない。おそらく両方の波長を用いるとより理想的。

ただしオリジナル630nm域のLED発光は中枢神経をターゲットとしたものではないため、照射パワーは低く、照射形状も分散型であるため機能への影響は限定的であると思われる。

材料

バイオノーズ(Bionase)または類似品

(鼻つまり・花粉症防止用のLEDデバイス)

ビオナ-ゼ 鼻腔マッサージャーLLLTデバイス

2019 Sinu-Solve IR Rhinitis Therapy Device
LED発光ダイオード
スペック 850nm 直径3mm 1.45~1.65V 20ma 照射角度30度
3φ砲弾型赤外線LED 850nm LUIR034 LENOO製|電子部品・半導体通販のマルツ
【LUIR034】3φ砲弾型赤外線LED 850nm 60.00円 LENOO製|18:00までのご注文を翌日お届け、3,000円以上購入で送料無料。標準電圧1.5V標準電流20mA照射角30度ピーク波長850nm放射強度18mW/sr(20mA時)各営業所では、以下の品番にて取り扱いしています。在庫状況に関しましては...
5φ砲弾型赤外線LED 850nm LUIR053 LENOO製|電子部品・半導体通販のマルツ
【LUIR053】5φ砲弾型赤外線LED 850nm 60.00円 LENOO製|18:00までのご注文を翌日お届け、3,000円以上購入で送料無料。標準電圧1.5V標準電流20mA照射角16度ピーク波長850nm放射強度35mW/sr(20mA時)各営業所では、以下の品番にて取り扱いしています。在庫状況に関しましては...

LED素子は過去に入手して交換していたものが現在は入手できなくなってしまった。上記製品のLED素子は規格は一緒なのだが、計測するとより高い照射パワー密度のため、ユーザーガイドで紹介している照射時間の長さでは強すぎるかもしれない。上記商品を使う場合はソーラーパワーメーターで照射パワーを実測して使用時間を調整してもらいたい。

波長について

808nmがもっとも組織への深達度が高いとの研究報告があるが、変数が多いことからそこまで明確ではない。研究では830nmを用いられていることが多い。

ただし700~800nmの帯域は避けておいたほうが良いだろう。

850nmはLED端子で入手が容易。先端についているLEDの630nmチップを外し、850nmLED素子に交換する。

850nmでも効果は得られているが、最近808nmLEDを特注して改造して、850nmではなかった臨床的な反応が複数の方から報告をもらっている。そのため、可能であれば808nmが望ましいと思われる。

交換に必要な工具

ホビーニッパー、はんだごて、千枚通し、ハンダ、ミニパイプカッター、絶縁テープ、カッターナイフ、固定器具(クリップ)、ソーラーパワーメーターなど。

ソーラーパワーメーター SM206

作成手順

1. 鼻に挿入するノズルの透明カバーキャップを外す。(軽く引っ張るだけで簡単に外せる)

2.オリジナルのLEDチップを白いノズルから、千枚通しなどを使って外す。

3.ノズルの先端からLEDの発光部分サイズ(約5mm)+1mmくらいを精密ノコなどでカットする。

この時に、中に入っているLEDの接続ケーブルを断線しないように細心の注意を払いながらカットする。ここでケーブルを断線させると後でLEDとのはんだ付けが非常にむずかしくなる。(数台ダメにしているorz)。

カットには小型のパイプカッターがおすすめ、中のケーブルをカットせずに切断できる、ただし回し切ることができないため、半周回転を繰り返して残りはニッパーなどでカットする。

4.カットしたノズルの中の空洞のバリを、ケーブルを断線させないように(指へのケガにも注意)注意しながらカッターナイフなどで削り取る。

5.ケーブルを切れない程度に軽く引っ張って数mmほど余分に引張出して長くする。(後の細工が簡単になる)ケーブルのむき出し部分を両方とも3mmほどにカットして長さを揃える

6. LEDの極性を直接ケーブルと接触させて、照度計で確認。極性があっていない場合、光照度メーターは反応しない。照射メーターがない場合は暗闇でスマホカメラ画面越しに確認。

7.LEDの金属端子を4~5mmほど残してカット。マークを付けてもよいが、プラス極の端子の長い側(アノード)を1mmだけ長くカットすると、極性を間違えなくてすむ。

8.固定器具にLED素子をセット。固定器具がなければ、クリップのようなものを使う。

9.ノズルを手で持ちケーブルの端子部分をLED素子と重ね合わせる。

10.はんだごてにハンダを予め付着させておきはんだを端子部分へ近づけてハンダ付けする。このときケーブルの遊びを2~3mm確保して、先端の数ミリをはんだ付けする。(ケーブルの長さがLEDのカットした端子の長さよりも長い必要がある)ハンダが多く付着すると差し込みが厳しくなるので最小限に。

11. UV接着剤などを使って絶縁処理を行う。あれこれ試したが絶縁処理は専用の絶縁テープが確実かつ感T何。接触させずにノズルの空洞部分へLED端子を押し込めることができれば必ずしも絶縁処理をしなくとも良い。

12. ハンダ付けしたLEDの足とケーブルをノズルに押し込む。さくっと押しこめることができるものとそうでないものと微妙に個体差がある。(ここでLEDがぐらつかないよう接着剤やパテなどで固定してもよいが、押し込んだ後で導通しなくなることがままあり、やり直しが難しくなるため管理人は使わないようにしている。)

13.LEDの照射方向をノズルに沿うよう補正

14. 照射メーターまたはスマホカメラで光が放射されているかチェック

15. 透明のカバーキャップを元に戻す。

16.照射メーターで再度チェックして完成。

鼻腔タイプを自作するならソーラーパワーメーターは絶対ではないがあったほうが良い。

LED発光のチェックが容易であるだけでなく、LED素子の不良品や照射量のばらつきをチェックできる。またLEDの照射密度や量だけでなく照射範囲なども把握しやすい。

海外ブロガーのLLLTハットツール

LED Helmet for Dementia, Alzheimers?
LED Helmet for Dementia, Alzheimers?: Follow this instructable at your own risk. This is not FDA or UL approved. This uses 1,512 red and near-infrared LEDs to s...
ブログ著者のコメント

著者のアルツハイマー病を患っている親戚に、写真のLEDハットを試してもらっている。

一日2回15分という頻度と、LLLT適用の領域が多過ぎて、疲労感を感じているといった感じ、それまでゆっくり低下していたMMSEは、試用期間中は維持していたようだ。家族の話しでは6ヶ月間高用量で使用した場合には非常に有益であろうという話しに落ち着いたらしい。

LLLTの過剰な照射は効果が低下すると書いてきたが、上記照射量または照射密度は明らかにホルミシス応答の閾値を超えている。

Vielightも開拓的な商品であるため、潜在的なリスクを考えて照射量を効果がでる最下限に設定している可能性もある。ケースによっては高用量で攻める考え方もあるのかもしれない。

http://heelspurs.com/led.html (英語)

LLLTヘルメット 製品版

製品として販売されている発毛用のヘルメット。

発毛用の600nmの帯域のため800nm帯域と比較すると認知機能へのポジティブな影響はあったとしても限定的であると思われる。感覚値としては一桁低い効果。

発毛も兼ねて行いたい場合は、こちらが良いかも。

毛髪レーザーヘルメット 64 LED + 保護用メガネ