TW201331520A - 混合光刺激方法及混合光刺激裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種混合光刺激方法及裝置，該方法包括以下步驟：提供一發光二極體光源，該發光二極體光源係一黃光發光二極體與一紅光發光二極體之組合光源；以及將該發光二極體光源照射於一主體，以促進膠原蛋白合成，其中，該黃光發光二極體之照度係1000至3500勒克司（lux），該紅光發光二極體之照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2。

Description

混合光刺激方法及混合光刺激裝置

本發明係關於一種混合光刺激方法以及混合光刺激裝置，尤指一種可促進膠原蛋白合成之混合光刺激方法以及混合光刺激裝置。

在皮膚科診斷中，常以藥物治療患者皮膚疾病，如青春痘等，但長期以來，藥物治療的結果多伴隨著副作用，長期服用會造成身體代謝上的負擔，且治療效果不盡理想，常有復發之虞，無法有效改善患者之皮膚問題。

近年來，醫療美容產業日益興盛，研究指出：波長介於400 nm至475 nm之藍光可用於青春痘治療，因藍光會與痤瘡桿菌(Propionibacterium acnes)或組織細胞中光感性內紫質(coproporphyrin)作用而產生毒性單相氧與自由基，進而破壞細菌及部份皮脂腺組織細胞，改善青春痘的紅腫發炎。另一方面，波長介於600 nm至750 nm之紅光、波長介於550 nm至600 nm之黃光、及波長介於500 nm至570 nm之綠光，能夠刺激真皮層之纖維母細胞，進而促進膠原蛋白合成，防止皮膚老化。

不過，為達上述功效，目前業界大多使用雷射光或脈衝光，因此兩種光的能量或強度才足以達到上述效果，但卻容易造成細胞損傷。近來便積極發展一般光源或發光二極體光源來取代上述高強度光源，但目前發光二極體光源由於能量較弱，急需要找到適當的光照度才足以達到效果，否則光線照度過低會無法發揮療效；反之，光線照度過高時，除了會造成細胞受損之外，同時亦會使裝置體積提升，無法發展體積小且重量輕之可攜式光療裝置，而且所使用的光源皆為單一種光源。

據此，若可以發產出一種混合光刺激方法及混合光刺激裝置，其中利用不同顏色且特定照度範圍的發光二極體組合，達到提升膠原蛋白合成，並可節省人力與時間成本，使患者能快速擁有美麗的肌膚。

本發明之主要目的係在提供一種混合光刺激方法，俾能藉由發光二極體發出特定照度範圍的紅光或黃光，刺激纖維母細胞，以增加膠原蛋白合成，同時促進血液循環、加快老廢細胞代謝。

為達成上述目的，本發明之一態樣提供一種混合光刺激方法，包括以下步驟：提供一發光二極體光源，該發光二極體光源係一黃光發光二極體與一紅光發光二極體之組合光源；以及將該發光二極體光源照射於一主體，以促進膠原蛋白合成，其中，該黃光發光二極體之照度係1000至3500勒克司(lux)，該紅光發光二極體之照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2。

習知技術通常使用不同波長的雷射光或脈衝光達到青春痘治療、刺激真皮層之纖維母細胞提升膠原蛋白合成，不過因雷射光或脈衝光強度極高且設備龐大，一般消費者難以擁有。近來，雖有使用發光二極體做為光源，期望可以達到上述提升膠原蛋白的效果，但由於習知未有研究針對發光二極體發光之照度以及混合光源對於細胞的影響，因在未設定特定照度的前提下，習知方法是否可以達到上述效果實屬未知。反觀，本發明所述方法，利用發出黃光與紅光的發光二極體做為混合光源，並將其限定於不同照度範圍，因此可以確保達到刺激纖維母細胞提升膠原蛋白合成。

因此，以適當光照度紅光與黃光發光二極體之混合光源且持續適當時間進行照射時，會刺激巨噬細胞(macrophage)釋放細胞激素(cytokine)，促進纖維母細胞***；同時亦會刺激纖維母細胞合成DNA及分泌生長因子(fibroblast growth factor，FGF)，進而增加膠原蛋白合成。若該主體為體內細胞，例如真皮層內的纖維母細胞或者巨噬細胞，則可以直接透光，照射皮膚達到促進傷口癒合以及抗衰老的效果；或者，若該主體為體外細胞，則可先經過上述處理後，再將經處理的細胞植回生物體達到上述功效。由此可知，本發明所述之主體，係指受光照刺激的物體。

於本發明上述之混合光刺激方法中，該主體較佳為一纖維母細胞、一巨噬細胞或其組合。於本發明一較佳具體實例中，該主體係一纖維母細胞。此外，該黃光發光二極體的光波長範圍可介於570 nm至590 nm之間，該紅光發光二極體的光波長範圍可介於620 nm至750 nm。此外，該紅光與黃光發光二極體之混合光源，在照射時間上沒有特殊限制，只要能夠達到上述功效而且不會對該主體造成傷害即可，可以根據該紅光發光二極體與該黃光發光二極體所發出光線的預定照度而有所調整，當照度較高時，便能用較短的照射時間就達到相同效果；反之，當照度較低時，則可用較長的照射時間達到相同的效果。

舉例而言，在紅光發光二極體發出6000至9500勒克司與黃光發光二極體之發出1000至3500勒克司的光照度下，照射時間可以介於5分鐘至90分鐘。若高於上述照度範圍，短時間內雖然不會有太大的影響，但長時間下來卻會因照度過高造成細胞受損；反之，若照度過低，即使長時間使用也難以有效達到效果。

本發明之另一目的係在提供一種混合光刺激裝置，其中採用發出特定照度範圍的紅光發光二極體以及黃光發光二極體之混合光源，以期達到刺激纖維母細胞，增加膠原蛋白合成，同時促進血液循環、加快老廢細胞代謝。

為達成上述目的，本發明之另一態樣提供一種混合光刺激裝置，包括：一殼體，形成一容置空間且具有一頂面以及一側緣，該頂面設有一出光口；一散光片，覆蓋該殼體之該出光口；一第一光源模組，其設置於該殼體之該容置空間內且具有一第一發光二極體，該第一發光二極體設於該散光片下方，且該第一發光二極體係一黃光發光二極體與一紅光發光二極體之組合光源，其中，該黃光發光二極體之照度係1000至3500勒克司(lux)，該紅光發光二極體之照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2；以及一控制模組，其係電性連接該第一光源模組與一電源模組。

由上述可知，本發明混合光刺激裝置中組合發出黃光與紅光的發光二極體做為混合光源，且不同顏色的光線皆限定於對應的照度範圍，因此經本發明之混合光刺激裝置照射後，可刺激纖維母細胞，確保膠原蛋白合成提升。

於本發明上述混合光刺激裝置中，該電源模組可為一外部電源或設置於該殼體之該容置空間內。若該電源模組設置於該殼體之該容置空間內，其可包含可充式電池或者可容納一般的乾電池或者微型電池，達到供應電源的效果。另一方面，若電源模組為一外部電源或者為設置於該殼體之該容置空間內的可充式電池，該控制模組可具有選擇性地包括：一充電孔，以供該電源模組電性連接該控制模組。

除此之外，於本發明上述混合光刺激裝置中，該控制模組也可具選擇性地包括：一電源開關，設置於該殼體表面，以控制該電源模組供應電源。此外，該殼體較佳是由透光率低之材料所構成，如反射性高或密度高之材料，以減少混合光刺激裝置之漏光現象。此外，本領域人士亦可藉由各種結構設計，增加混合光刺激裝置整體結構之密合度，以降低混合光刺激裝置之漏光現象。

另一方面，於本發明上述混合光刺激裝置中，該殼體之該側緣可選擇性設有一出光孔。此情況下，混合光刺激裝置可以更包括：一透光片，覆蓋該出光孔；以及一第二光源模組，其係對應透光片設置並發出光線穿過該透光片。此情況下，該控制模組亦可再包括：一模式切換開關，皆設置於該殼體表面，以啟動該第一光源模組或該第二光源模組，換言之，即切換第一光源模組與第二光源模組之間的作動。此外，該第一光源模組與該第二光源模組內所採用的發光二極體，可為相同顏色或不同顏色。

於本發明上述混合光刺激裝置中，設於該出光口之該散光片，可以有利於均勻出光，避免診療光直接照射使用者眼睛，並提高裝置光刺激效果之均勻性，換言之即將原本屬於點光源的發光二極體，經過散光作用後，在出光口處形成面光源；另外，設於該出光孔之該透光片，則不一定需為散光片，若為散光片則可以達到上述效果，若非為散光片，則可以直接傳遞點光源所提供的光線。

於本發明上述混合光刺激裝置中，該第一光源模組與該第二光源模組可以設計成可替換式，換言之使用紅光發光二極體與黃光發光二極體組成該第一光源模組與該第二光源模組。若需要較高比例的紅光進行照射時，則增加發光模組中紅光發光二極體的數量。除此之外，亦可以將該第一光源模組與該第二光源模組中所使用的發光二極體設計成可替換式，換言之若需要較高比例黃光照射時，則將光源模組上的發光二極體拆換成黃光發光二極體。

綜上所述，本發明之混合光刺激方法與混合光刺激裝置，可以透過採用不同顏色的發光二極體，例如紅光與黃光發光二極體之組合，進行光刺激作用，因此可以達到提升膠原蛋白合成，進而達到抗老化的功效。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

本發明之實施例中該等圖式均為簡化之示意圖。惟該等圖示僅顯示與本發明有關之元件，其所顯示之元件非為實際實施時之態樣，其實際實施時之元件數目、形狀等比例為一選擇性之設計，且其元件佈局型態可能更複雜。

實施例一

參考圖1至圖3，其中圖1為本發明混合光刺激裝置之結構示意圖，圖2為本發明混合光刺激裝置之側面圖，圖3為本發明混合光刺激裝置之系統方塊圖。

如圖1至圖3所示，本發明之混合光刺激裝置包括：一殼體10、一散光片14、一透光片13、一第一光源模組40、一第二光源模組50以及一控制模組30。

該殼體10形成一容置空間，可以容納各個模組。此外，該殼體10具有一頂面11以及一側緣12，該頂面11設有一出光口111，該側緣12設有一出光孔121。

位於該頂面11之該出光口111處，使用該散光片14覆蓋；位於該側緣12之該出光孔121，使用該透光片13覆蓋。此外，該第二光源模組50對應透光片13設置於該殼體10之該容置空間，並發出光線穿過該透光片13，且具有至少一第二發光二極體51。於此，若該透光片13僅單純用於透光而非用於散光，則第二光源模組50則成為點光源。

該第一光源模組40設置於該殼體10之該容置空間內且具有陣列排列的複數個第一發光二極體41，該第一發光二極體41設於該散光片14下方，且該第一發光二極體41係紅光發光二極體與黃光發光二極體之組合光源，其中，該黃光發光二極體經過該散光片11發出之光線照度係1000至3500勒克司(lux)，該黃光發光二極體經過該散光片11發出之光線照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2。於本實施例中，該黃光發光二極體與紅光發光二極體的數量比為1：1。

該控制模組30電性連接該第一光源模組40與一電源模組20，且該控制模組30包括：一充電孔33，以供該電源模組20電性連接該控制模組30；一電源開關31，設置於該殼體10表面，以控制該電源模組20供應電源；以及一模式切換開關32，皆設置於該殼體10表面，以啟動該第一光源模組40或該第二光源模組50。

該電源模組20可為一外部電源或設置於該殼體10之該容置空間內。當該電源模組20設置於該殼體10之該容置空間內，該電源模組20可含可充式電池或者可容納一般的乾電池或者微型電池，達到供應電源的效果。

因此，上述混合光刺激裝置採用發出特定照度範圍的紅光發光二極體與黃光發光二極體之混合光源，便可達到刺激纖維母細胞，增加膠原蛋白合成，同時促進血液循環、加快老廢細胞代謝。

實施例二

利用發光二極體係發出照度為7,800 lux的紅光，探討其對於人類纖維母細胞存活率與分泌膠原蛋白的影響。

首先，將含人類纖維母細胞的DMEM細胞培養液，加至48孔培養盤內，所接種的細胞數為2 x 10⁴個/孔，48孔中每一孔內培養液的總體積(含細胞)共0.5 ml，置於CO₂培養箱培養24小時。之後，取出全部培養液，再加入PBS緩衝液0.5 ml，並使用紅光發光二極體(Lux 7,800)照射5、10、15、30分鐘後，取出孔內全部的PBS緩衝液再加入0.5 ml的培養液，再培養24小時，並重複一次上述光刺激步驟。

而後，更換新的培養基0.5 ml及加入0.125 ml的MTT試劑，放至37℃、5% CO₂的細胞培養箱內反應4小時後，再將全部培養基取出，加入0.5 ml的DMSO溶解甲(formazan)，取0.2 ml至96孔內利用ELISA微量盤分析儀，測量其在OD570 nm時的吸光值。細胞存活率之計算為：細胞存活率(%)=(照光後OD₅₇₀/控制組OD₅₇₀)×100%，其中控制組係指未使用混合光刺激裝置照射的細胞。

另外，對於膠原蛋白檢測方面，首先將含人類纖維母細胞的DMEM細胞培養液，加至48孔培養盤內，所接種的細胞數為2 x 10⁴個/孔，48孔中每一孔內培養液的總體積(含細胞)共0.5 ml，置於CO₂培養箱培養24小時。之後，取出全部培養液，再加入PBS緩衝液0.5 ml，並使用紅光發光二極體(Lux 7,800)照射5、10、15、30分鐘後，取出孔內全部的PBS緩衝液再加入0.5 ml的培養液，再培養24小時，並重複一次上述光刺激步驟。

而後，將孔中的培養基全部取出，並放入1.5 ml離心管，之後培養過細胞的孔各別加入0.5 ml 0.5 M的醋酸水溶液(4℃)，放置20分鐘溶解其中的膠原蛋白後，取出孔中全部的水溶液並放入1.5 ml離心管中，離心管再先後分別加入50 μl酸中和劑(acid neutralizing reagent，Biocolor)、4℃ 100 μl的分離濃縮劑(Isolation & Concentration Reagent，Biocolor)，並於4℃冰箱中放置過夜。之後，將離心管取出並以12000 rpm離心10分鐘，移除上清液，再於離心管中加入1 ml呈色劑(Sircol Dye Reagent，Biocolor)加入離心管中並震盪30分鐘，再以12000 rpm離心10分鐘後，移除上清液，再加入4℃ 750 μl的酸鹽清洗劑(Acid-Salt Wash Reagent，Biocolor)，再以12000 rpm離心10分鐘後，移除上清液，離心管再加入250 μl鹼劑(Alkali Reagent，Biocolor)，最後每管中各取出200 μl加入96孔盤中，測量555 nm之吸光值。針對膠原蛋白生成率(%)=(照光後的膠原蛋白生成量/控制組膠原蛋白生成量)×100%，其中控制組係指未使用混合光刺激裝置照射的細胞。

上述實驗結果參考圖4與圖5，其中圖4係照度為7,800 lux之紅光發光二極體照射人類纖維母細胞後，細胞存活率與膠原蛋白生成率；圖5係照射後每單位細胞之膠原蛋白生成率。如圖4所示，顯示在照射5分鐘後，即有促進纖維母細胞增殖的效果，且膠原蛋白的含量亦隨著細胞數量增加而增加。另外，如圖5所示，可知雖然一開始因纖維母細胞數量增殖提高而使得每單位細胞的膠原蛋白生成量降低，但隨著照射時間增加，每單位纖維母細胞的膠原蛋白生成量則逐漸提升。

實施例三

利用發光二極體係發出照度為2290 lux的黃光，探討其對於人類纖維母細胞存活率與分泌膠原蛋白的影響。

首先，將含人類纖維母細胞的DMEM細胞培養液，加至48孔培養盤內，所接種的細胞數為2 x 10⁴個/孔，48孔中每一孔內培養液的總體積(含細胞)共0.5 ml，置於CO₂培養箱培養24小時。之後，取出全部培養液，再加入PBS緩衝液0.5 ml，並使用黃光發光二極體(Lux 2290)照射5、10、15、30分鐘後，取出孔內全部的PBS緩衝液再加入0.5 ml的培養液，再培養24小時，並重複一次上述光刺激步驟。

而後，更換新的培養基0.5 ml及加入0.125 ml的MTT試劑，放至37℃、5% CO₂的細胞培養箱內反應4小時後，再將全部培養基取出，加入0.5 ml的DMSO溶解甲(formazan)，取0.2 ml至96孔內利用ELISA微量盤分析儀，測量其在OD570 nm時的吸光值。細胞存活率之計算為：細胞存活率(%)=(照光後OD₅₇₀/控制組OD₅₇₀)×100%，其中控制組係指未使用混合光刺激裝置照射的細胞。

另外，對於膠原蛋白檢測方面，首先將含人類纖維母細胞的DMEM細胞培養液，加至48孔培養盤內，所接種的細胞數為2 x 10⁴個/孔，48孔中每一孔內培養液的總體積(含細胞)共0.5 ml，置於CO₂培養箱培養24小時。之後，取出全部培養液，再加入PBS緩衝液0.5 ml，並使用黃光發光二極體(Lux 2290)照射5、10、15、30分鐘後，取出孔內全部的PBS緩衝液再加入0.5 ml的培養液，再培養24小時，並重複一次上述光刺激步驟。

而後，將孔中的培養基全部取出，並放入1.5 ml離心管，之後培養過細胞的孔各別加入0.5 ml 0.5 M的醋酸水溶液(4℃)，放置20分鐘溶解其中的膠原蛋白後，取出孔中全部的水溶液並放入1.5 ml離心管中，離心管再先後分別加入50 μl酸中和劑(acid neutralizing reagent，Biocolor)、4℃100 μl的分離濃縮劑(Isolation & Concentration Reagent，Biocolor)，並於4℃冰箱中放置過夜。之後，將離心管取出並以12000 rpm離心10分鐘，移除上清液，再於離心管中加入1 ml呈色劑(Sircol Dye Reagent，Biocolor)加入離心管中並震盪30分鐘，再以12000 rpm離心10分鐘後，移除上清液，再加入4℃ 750 μl的酸鹽清洗劑(Acid-Salt Wash Reagent，Biocolor)，再以12000 rpm離心10分鐘後，移除上清液，離心管再加入250 μl鹼劑(Alkali Reagent，Biocolor)，最後每管中各取出200 μl加入96孔盤中，測量555 nm之吸光值。針對膠原蛋白生成率(%)=(照光後的膠原蛋白生成量/控制組膠原蛋白生成量)×100%，其中控制組係指未使用混合光刺激裝置照射的細胞。

上述實驗結果參考圖6與圖7，其中圖6係照度為2290 lux之黃光發光二極體照射人類纖維母細胞後，細胞存活率與膠原蛋白生成率；圖7係照射後每單位細胞之膠原蛋白生成率。如圖6所示，顯示在照射5分鐘後，即有促進纖維母細胞增殖的效果，且膠原蛋白的含量亦隨著細胞數量增加而增加。另外，如圖7所示，可知經照射5至10分鐘左右，每單位細胞的膠原蛋白生成量提升至最高。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

10．．．殼體

111．．．出光口

14．．．散光片

121．．．出光孔

13．．．透光片

51．．．第二發光二極體

40．．．第一光源模組

41．．．第一發光二極體

50．．．第二光源模組

20．．．電源模組

30．．．控制模組

33．．．充電孔

11．．．頂面

31．．．電源開關

12．．．側緣

32．．．模式切換開關

圖1為本發明實施例一混合光刺激裝置之結構示意圖

圖2為本發明實施例一混合光刺激裝置之側面圖

圖3為本發明實施例一混合光刺激裝置之系統方塊圖。

圖4顯示本發明實施例二之人類纖維母細胞存活率與膠原蛋白合成率。

圖5顯示本發明實施例二中每單位人類纖維母細胞之膠原蛋白合成率。

圖6顯示本發明實施例三之人類纖維母細胞存活率與膠原蛋白合成率。

圖7顯示本發明實施例三中每單位人類纖維母細胞之膠原蛋白合成率。

10．．．殼體

111．．．出光口

33．．．充電孔

14．．．散光片

121．．．出光孔

31．．．電源開關

13．．．透光片

51．．．第二發光二極體

32．．．模式切換開關

11．．．頂面

41．．．第一發光二極體

12．．．側緣

Claims (11)

1. 一種混合光刺激方法，包括以下步驟：提供一發光二極體光源，該發光二極體光源係一黃光發光二極體與一紅光發光二極體之組合光源；以及將該發光二極體光源照射於一主體，以促進膠原蛋白合成，其中，該黃光發光二極體之照度係1000至3500勒克司(lux)，該紅光發光二極體之照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2。
2. 如申請專利範圍第1項所述之混合光刺激方法，其中，該主體係一纖維母細胞、一巨噬細胞或其組合。
3. 如申請專利範圍第2項所述之混合光刺激方法，其中，該黃光發光二極體的光波長範圍係介於570 nm至590 nm之間，該紅光發光二極體的光波長範圍係介於620 nm至750 nm。
4. 如申請專利範圍第3項所述之混合光刺激方法，其中，該發光二極體光源之照射時間係介於5分鐘至90分鐘。
5. 一種混合光刺激裝置，包括：一殼體，形成一容置空間且具有一頂面以及一側緣，該頂面設有一出光口；一散光片，覆蓋該殼體之該出光口；一第一光源模組，其設置於該殼體之該容置空間內且具有一第一發光二極體，該第一發光二極體設於該散光片下方，且該第一發光二極體係一黃光發光二極體與一紅光發光二極體之組合光源，其中，該黃光發光二極體之照度係1000至3500勒克司(lux)，該紅光發光二極體之照度係6000至9500勒克司，且該黃光發光二極體與該紅光發光二極體的數量比為0.5-2：0.5-2；以及一控制模組，其係電性連接該第一光源模組與一電源模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述之混合光刺激裝置，其中，該電源模組係一外部電源或設置於該殼體之該容置空間內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之混合光刺激裝置，其中，該控制模組包括：一充電孔，以供該電源模組電性連接該控制模組。
8. 如申請專利範圍第5項所述之混合光刺激裝置，其中，該控制模組包括：一電源開關，設置於該殼體表面，以控制該電源模組供應電源。
9. 如申請專利範圍第5項所述之混合光刺激裝置，其中，該殼體之該側緣設有一出光孔。
10. 如申請專利範圍第9項所述之混合光刺激裝置，更包括：一透光片，覆蓋該出光孔；以及一第二光源模組，其係對應透光片設置並發出光線穿過該透光片。
11. 如申請專利範圍第10項所述之混合光刺激裝置，其中，該控制模組包括：一模式切換開關，皆設置於該殼體表面，以啟動該第一光源模組或該第二光源模組。