JP2003530201A - レーザー手術用ズームハンドピース - Google Patents

レーザー手術用ズームハンドピース

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JP2003530201A JP2001575936A JP2001575936A JP2003530201A JP 2003530201 A JP2003530201 A JP 2003530201A JP 2001575936 A JP2001575936 A JP 2001575936A JP 2001575936 A JP2001575936 A JP 2001575936A JP 2003530201 A JP2003530201 A JP 2003530201A
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アンジェリー、デイビッド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体レーザーからの関節アームを介してのレーザー放射を処置対象の生体組織へ投射するハンドピースを開示する。 【構成】 ハンドピース内の光学系は、レーザー放射をハンドピースから所定距離において選択的に可変サイズのスポット内に投射させる。投射されたスポットは、ハンドピースへ伝送されてレーザービームのＭ２値の範囲においてほぼ同一の幅を有するレーザービームの特徴的な定常断面の像ということができる。このことは、任意の機械的に選択されたサイズにおいて、投射されたスポットのサイズを約１と１５との間のＭ２の範囲に亘って実質的に一定に維持させる。一例においては、ハンドピースは約０．５ｍｍと１．５ｍｍとの間のスポットサイズの範囲における２．９４μｍ放射を投射する。スポットサイズは約１と１５との間のＭ２値の範囲に亘って実質的に一定に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は一般に、生体組織に外科的切開を形成する目的で固体レーザーから生
体組織へレーザー放射を伝送するためのハンドピースに関する。本発明は特に、
ハンドピースから所定距離にある切開位置にレーザー放射の選択的な可変スポッ
トサイズを与えるように操作できるハンドピースに関する。
【０００２】
【背景技術の説明】
レーザー放射は、柔らかい又は硬い生体組織に切開を形成するように手術に用
いられている。そのレーザー放射はレーザー装置により発生して、このレーザー
装置から施術位置へ光ファイバー又は関節アームにより移送される。関節アーム
による伝送は、（固体）Ｅｒ：ＹＡＧレーザーの２．９４マイクロメートル（μ
ｍ）波長のような赤外線波長を移送するのに特に好適な方法である。光学系は、
通例はアームへ取り付けられたハンドピースに組み込まれており、切開に要求さ
れるサイズのスポットにビームを集束させる。
【０００３】 切開を形成するためのレーザー放射の使用は、焼灼効果を伴う切開の結果とし
て出血を低減できるという点で、外科用解剖刀などの通常の手術用切開器具を越
える利点を与える。またレーザー放射は、形成可能な切開の種類に大きな柔軟性
を与える。例えば、細長い切開は、それが望まれる方向へレーザー放射の微細集
束スポットを組織上で移動させるように、ハンドピースを操作することにより形
成できる。
【０００４】 或いは、ハンドピースは安定に保持できるので、それにより伝送されたスポッ
トを一つの位置へ保持して、硬い組織又は骨へ孔を「穿孔」できる。スポットサ
イズを可変にする能力は、穿孔すべき孔の径を可変にする能力を与えることがで
きる。
【０００５】 レーザー手術切開の柔軟性と便宜性とは、単独のレーザー装置により伝送され
たビームから、或る範囲のビームスポットサイズを与えることができるハンドピ
ースを利用可能とすることにより向上される。しかしながら、このようなハンド
ピースを与える特定の問題点は、スポットサイズの変化が切開点において一定の
影響を保つように、レーザー出力パワーについての対応する変化が要求されるこ
とである。固体レーザーにおいては、出力パワーの変化は、通例は出力ビーム径
及び発散（ビーム品位）の変化をもたらす。可変スポットサイズの切開スポット
のみならず、ハンドピースへ伝送されたレーザービームにおける広範囲なビーム
品位について選択されたスポットサイズを保持するハンドピースに対する要請が
ある。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、光ポンピング固体レーザーから関節アームを介してレーザー放射ビ
ームを受け取り、このレーザー放射を生体組織へ切開を形成するようにその生体
組織へ投射するハンドピースに関する。そのレーザービームは、光ポンピングの
パワーに応じて変化する値Ｍ２により規定されたビーム品位を有する。
【０００７】 一つの局面においては、本発明のハンドピースは、その基端においてハンドピ
ースを関節アームへ取り付けて、そこからレーザー放射を受け取る装置を含む。
受け取ったレーザー放射を出射させるように、光学系がハンドピース内に設けら
れている。プローブが、処置される組織へ接触するようにハンドピースの末端に
設けられている。このプローブは、光学系と処置される組織との間に所定の動作
距離を確立する。光学系は、それにより出射されたレーザー放射のスポットサイ
ズを組織上で所定の動作距離にて最小値から最大値へ選択的に可変にするように
調整可能であり、且つ任意の選択されたスポットサイズが、概ね１．０と１５．
０との間の任意のＭ２値とほぼ同一になるように配置されている。
【０００８】 本発明のハンドピースの他の局面によれば、レーザービームはその中にビーム
断面が全てのＭ２値においてほぼ同一になる場所を有する。光学系は、光学系か
ら所定距離においてレーザービームの不変の断面の像を投影するように配置され
ている。この投影されたスポットは投影された像に対応する。この光学系の有効
焦点は、投影されたスポットのサイズを選択的に可変にするように可変にできる
。
【０００９】 一つの好適実施形態によれば、光学系は３つの光学素子を含む。所定距離は、
固定された１つの光学素子からプローブの端部（即ち切開部位）まで測った距離
である。他の２つの光学素子は、スポットサイズを可変にするように固定光学素
子に関して可動である。
【００１０】 本発明の光学系は、エルビウムドープＹＡＧ（Ｅｒ：ＹＡＧ）レーザーからの
レーザー放射を伝送するために特に有益である。Ｅｒ：ＹＡＧは、他の固体利得
媒体に比べて特に高い熱レンズ形成効果（約８０ディオプトリ毎メートル毎キロ
ワット）を有する。従って、出力パワーを変化させるポンピングパワーにおける
変化は、Ｍ２における実質的な変化を導くことができる。本発明のハンドピース
は、このような変動に適合しながら、投影されたスポットのサイズを概ね選択さ
れた幅に維持する。
【００１１】 添付図面は本明細書に組み込まれてその一部をなし、本発明の好適実施形態を
模式的に図示し、上述の一般的説明及び以下の好適実施形態の詳細な説明と共に
本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１２】
【実施形態の詳細な説明】
ここで図面を参照すると、同様な特徴部分は同様な参照符号により示されてお
り、図１及び図２はそれぞれ本発明によるハンドピース２０の外側の特徴及び内
部の詳細を模式的に示す。ハンドピース２０は中空円筒状シャシー２２を含み、
このシャシー２２は、大径のヘッド部分２６から延出する細長い円筒部分２４を
有する。そのヘッド部分２６は、ハンドピースをレーザー放射伝送アーム又は関
節アーム（図示せず）へ取り付けるソケット２７を含む。
【００１３】 シャシー２２の部分２４内には、光学素子３０、３２及び３４を含む可変焦点
（ズーム）光学系２８が装着されている。この光学系２８は、シャシー２２の縦
軸に共線な縦軸３１を有する。ソケット２７の基部は、関節アームの端部と光学
系２８の始端を示す平面２９を規定する。光学系の素子３４はシャシー２２内に
固定的に保持されている。光学系の素子３０及び３２はそれぞれ担持体４２及び
４０上に装着されている。それら担持体４２及び４０はシャシー２２の部分２４
内に摺動自在に取り付けられている。ピン４４及び４６はそれぞれ担持体４２及
び４０へ取り付けられて、シャシー２２内の軸方向延伸スロット（図示せず）を
通じて延伸する。これは、シャシー２２内の担持体の回転を基本的に防止する。
【００１４】 シャシー２２の部分２４には、回転調整若しくはスポットサイズ選択ノブ５０
が取り付けられている。このノブ５０はシャシー２２の部分２４上に回転自在に
嵌合するカムスリーブ５２へ取り付けられている。ピン４４及び４６の各々は、
カムスリーブ５２内の（別個の）カムスロット（図示せず）を通じて延伸する。
これらカムスロットは光軸２９に概ね直交して配置されると共に、調整ノブ５０
の回動運動が担持体４０及び４２ひいてはそれに装着された光学素子３２及び３
０の軸方向位置を変化させるように曲げられている。光学素子の軸方向位置の変
化は、光学系２８により出射されたレーザービームのスポットサイズをハンドピ
ース２０から所定距離において変化させる。光学系２８と、この光学系の光学素
子の相対位置を変化させるカム装置とについては、以下で詳述する。
【００１５】 偏位尖端部(standoff-tip)５４は、ハンドピース２０の操作中のプローブ部分
５６を含む。この偏位尖端部は、シャシー２２へ取り付けられた偏位スリーブ(s
tandoff sleeve)２５へ取り付けられている。偏位尖端部５４のプローブ部分５
６の末端は、切開が形成される組織に接触させて保持される。これは、光学系２
８と処置される組織との間の距離を、その組織から、光学系が作動するように設
計された距離にさせる。
【００１６】 偏位尖端部５４は、そのシリンダースプリング部材５７を介してスリーブ２５
へ取り外し自在に取り付けられて（差し込まれて）いる。これは、殺菌のための
尖端部の取り外しを可能にする。
【００１７】 ここで図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、及び図３Ｅを参照すると、可変焦点
光学系２８の１つの好適な配置においては、３つの可変素子間隔Ａ、Ｂ、及びＣ
と、固定素子間隔Ｄとがある。間隔Ａは、ソケット２７の平面２９（ハンドピー
ス２０の入射端）と素子３０との間の間隔である。間隔Ｂは素子３０と素子３２
との間の間隔である。間隔Ｃは、素子３２と素子３４との間の間隔である。固定
間隔Ｄは、組織６０と固定素子３４との間の間隔であって、上述のようにハンド
ピース２０の偏位尖端部５４により定められる。レーザー放射は、組織上におい
て、その入射点におけるビーム幅で定まるスポット６２をなす。図３Ａ乃至図３
Ｅの例においては、素子３０及び３４は正の屈折力（視度）を有し、素子３２は
負の視度を有する。
【００１８】 図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、及び図３Ｅは、素子３０の前方における約
１５００ｍｍにおける対象から光学系２８を通る幾何学的な光線軌跡を示す。入
力ビーム径は、誤アライメントに対する許容差を図示するために、その設計ビー
ム径よりも大きくしてある。図３Ａはスポット６２の最小径についての間隔配置
を示し、ここでスポット６２は概ね近軸焦点系２８に位置する。図３Ａにおいて
は、光学系２８はその最長の後側焦点長（素子３４からの近軸焦点の距離）を有
する。スポット６２の径は、素子３２が点線６５で示すように素子３４へ向かっ
て漸進的に移動することにより基本的に漸進的に増大する。これに対応して、点
線６６で示すように素子３０の比較的に小さな移動がある。
【００１９】 素子３０、３２及び３４の相対間隔において表された変化に応答して、光学系
２８の有効焦点長が増大するので、光学系２８の近軸焦点が、点線６８で概括的
に示されるように、組織表面６２から離れて光学系へ向かう。素子３４から近軸
焦点への距離は上述したように光学系２８の後側焦点長又は後側焦点距離である
。
【００２０】 ここで図３の幾何学的光線軌跡は、主として本発明の光学系の設計を好適な可
変焦点又はズーム配置を規定する目的のために、幾何学的な光学素子により示し
てあることに留意されたい。しかしながら、以下に説明するように、本発明のハ
ンドピースのために意図された適用例においては、本発明のスポットサイズ形成
及び変形の原理は、このような単純な光線軌跡の考慮から容易に導かれるもので
はない。スポットは、ガウスエネルギー分布と、径と、ビームのパワーに応じて
変化する発散とを有する入力ビームから形成されねばならない。光学系２８は、
次のような入力ビームに適合するように設計されている。即ち、可変径と、１．
０と約１５．０との間で変化するＭ２の値に対応する発散とを有する入力ビーム
であり、ここでＭ２は、当技術分野で知られているように、理想的な（回折が制
限された）ガウスビーム品位に対する実際のガウスビーム品位の比として定める
ことができる。 この変化は、固体レーザー装置においては、ポンピングパワー
が変化して出力パワーを変化させることにより予期できる。この変化は、とりわ
け、供給されたポンピングパワーの変動を伴うレーザーの固体利得媒体における
熱レンズ形成の変動からもたらされる。
【００２１】 本発明のハンドピースの設計原理は、異なる熱レンズ形性状態下の固体レーザ
ー共振器により伝送されたガウスビームの挙動に関連して光学系２８内のガウス
ビーム伝搬における光学系２８の像形成特性を考慮することにより発展した。
【００２２】 レーザー放射を伝送するレーザーシステムは図５に模式的に示してある。ここ
でレーザーシステム８０は、レーザー放射８４を伝送するレーザー８２などを含
む。レーザー放射８４は望遠素子８６により関節アーム８８へ集束され、この関
節アームがレーザー放射をハンドピース２０へ伝送する。レーザー８２は、シス
テムの操作パラメータを設定及び表示するためのタッチスクリーンディスプレイ
９２を含む制御器９０により制御される。ハンドピース２０（図１及び図２参照
）は、印刷回路基板（ＰＣＢ）９４上に組み付けられた電子回路系（個別には図
示していない）を含む。この回路系は、スポットサイズ調整（スポットサイズ選
択）ノブ５０に協働して、選択されたスポットサイズの電子的な表示を与える。
コネクタ９６は、スポットサイズ表示の読み取りのためにＰＣＢ９４へ電子的に
接続可能である。この回路系の詳細は以下に詳述する。
【００２３】 図６は関節アーム８８内のガウスビーム１００の形状を模式的に示す。ビーム
形状は、ここでは、平面−平面（フラット-フラット）レーザー共振器の平面―
出力結合ミラーの近傍におけるビームの像であり、そのレーザー共振器は、標準
操作状態下で正の熱レンズ形性を呈するほぼ中心に配置された固体利得媒体（図
示せず）を有する。
【００２４】 曲線１０２Ａは、熱レンズ形成が約１．０７のＭ２値を与える最小（利得媒体
にとっての最小ポンピングパワー）であるときのビームの計算された形状を示す
。曲線１０２Ｂ及び１０２Ｃは、より高いポンピングパワー及びより大きな熱レ
ンズ形成からもたらされる漸増的に高いＭ２値（それぞれ１１．０８及び１３．
３３）におけるビームの形状を示す。この例においては、Ｍ２値は、それぞれ約
５９．０、１１０．０、１７０．０ディオプトリ毎メートル（ｄｐｍ）の利得媒
体における熱レンズ形成からもたらされる。
【００２５】 熱レンズ形成の任意の値において、点線１０４により示されるビームの最狭領
域（ウェスト）が存在することが明らかである。線１０４は、レーザー出力結合
ミラーの表面の（望遠素子８６により形成された）像にほぼ対応する。このウェ
ストはますます広くなって、ビーム発散はＭ２の増大と共に減少する。しかしな
がら、熱レンズ形成又はＭ２によって変化しない（定常な）ビームウェストの両
側の位置（点線１０６Ａ及び１０６Ｂにより示されている）が存在する。光学系
２８は、この光学系からほぼ作動距離Ｄにおいて定常位置１０６Ａの実像を形成
するように設計されている。この像が切開のためのレーザースポットサイズを与
える。このスポットは基本的にレーザービームの定常部分の実像なので、そのサ
イズは（光学系２８の設計範囲内の任意の設定において）、熱レンズ形成又はＭ２ によって大きく変化することなく予測できる。
【００２６】 図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、関節アーム８８により伝送されたガウスビーム
が光学系２８を通り抜けて、図３Ａ−図３Ｅの作動距離Ｄにおいて組織を表す面
６０を通過する場合のビーム形状を示す。図７Ａ−図７Ｃは、図３Ａ、図３Ｃ及
び図３Ｅ、即ちそれぞれ最小、中間、最大に意図されたスポットの形態に対応す
る光学系２８の設定を示す。光学素子３０、３２、３４の曲面は図７Ａ−図７Ｃ
においては、ガウスビームの軸線に沿った解析などで通常そうされているように
、平面として示されている。各場合において、図６の３つの熱レンズ形成（又は
Ｍ２）状態を表す屈曲１０２Ａ−Ｃがある。
【００２７】 図７Ａにおいて、作動距離Ｄはビームの定常領域１０６Ａの像１１０にほぼ一
致する平面６０を設定する。各場合においては、平面６０のビームとの交点はス
ポットサイズを規定する。図示では本発明の原理の理解を容易にするためにビー
ムは平面６０を越えて進行するように示してあるが、実際には、組織内の輻射吸
収により平面６０における組織がその先へのビームの伝搬を妨げる。図７Ｂと図
７Ｃにおいては、定常領域はそれぞれ平面６０の比較的僅かに前方（約５ｍｍ）
と、比較的僅かに後方（約５ｍｍ）にある。しかしながら、これらの場合、ビー
ムのレイリー範囲は充分に長いので、定常領域と作動距離との僅かな不整合は、
スポットサイズを依然としてほぼ一定（例えば公称約±１０％内）に留まらせる
。興味深いことには、定常像位置にはスポットサイズ範囲を通じて比較的小さな
変化のみが存在するが、ウェスト像位置は、最小スポットサイズについての平面
６０の後方１０ｍｍ未満から最大スポットサイズについての約６０．０ｍｍまで
変化する。このウェスト像のシフトは、幾何学的な光学素子の考慮により予測で
きる像シフトを多少は追随する。
【００２８】 図３Ａ−図３Ｅの配置による光学系の１つの好適実施形態においては、素子３
０は平面−凸面素子であり、これは有効焦点長５０．０ｍｍ、軸方向の厚み２．
３１ｍｍ、有効口径１３．５ｍｍを有する。素子３２は平面−凹面素子であり、
これは有効焦点長−１０．０ｍｍ、軸方向の厚み１．７ｍｍ、有効口径８ｍｍを
有する。素子３４は平面−凸面素子であり、これは有効焦点長２５．０ｍｍ、軸
方向の厚み３．０ｍｍ、有効口径１７．３ｍｍを有する。素子３０、３２及び３
４は全て、亜鉛セレン化物からなる。
【００２９】 この光学系は次のようなレーザービームに概ね適合するように設計されている
。即ち、波長約２．９４μｍ、１．０と約１５との間のＭ２を有し、且つハンド
ピース２０の平面２９における約８．５ｍｍ径、関節アーム８８内に平面２９か
ら約６６４．０ｍｍに位置するビームウェストを有するレーザービームである。
この光学系は、約８８．８±１．０ｍｍの理論的最適作動距離Ｄにおいて、約０
．５ｍｍ及び１．５０ｍｍの最小スポットサイズ及び最大スポットサイズを有す
る。ビームスポットサイズは、ここでは１０％と９０％とのパワー点を尺度率１
．５６１倍した間のナイフエッヂ変位として規定される。設計範囲内の様々なス
ポットサイズについての間隔Ａ、Ｂ、Ｃの値を表１に示す。
【００３０】 表１ スポットサイズ Ａ Ｂ Ｃ カム角 有効焦点長 （ｍｍ） （ｍｍ） （ｍｍ） （ｍｍ） （度） （ｍｍ） ０．５０ ６１．００ ２３．５０ １５．５０ ４０ ８８ ０．７５ ５９．１０ ２８．５０ １２．４０ ６０ １２３ １．００ ５９．７０ ３１．１０ ９．２０ ８０ １４９ １．２５ ６１．３０ ３２．５０ ６．２０ １００ １６５ １．５０ ６２．６０ ３２．４０ ５．００ １２０ １８０
【００３１】 表１から明らかなように、スポットサイズは、このような光学系設計の単純な
幾何学的光学素子の考慮から予期されるように、光学系２８の有効焦点長によっ
て直線的に変化しない。有効焦点長の約２．０５倍の相対的変化は、スポットサ
イズの３．０倍の増大を与える。
【００３２】 これは少なくとも、このような光学系の設計は、幾何学的な光学素子の考慮か
ら開始してもよいが、最終的設計に到達するには上述のようにガウス解析法をな
すことが重要であることを示すのに役立つ。
【００３３】 実際には、定常像位置には、軸に沿ったガウス解析により予測された定常像位
置からの若干の小変動を生じ得ることに留意されたい。これはとりわけ、真のガ
ウス分布、収差によるビームの変動に起因して、また通常の製造許容差に起因し
て生じる。例として、表１の光学系についての理論的最適作動距離は８９．０ｍ
ｍである。実際上最適な９２ｍｍへの最終的な改良は、実験によって、偏位プロ
ーブ(stand-off probe)５６の長さの調整により単純に奏される。
【００３４】 ここで本発明のハンドピースの電子的な局面の説明を続けると、ハンドピース
２により作動距離Ｄで組織へ伝送されるレーザー放射フルエンス（単位面積あた
りのエネルギーパワー）は、選択されたスポットサイズ、即ちスポットの面積と
、レーザーから関節アームを介してハンドピースへ伝送されたエネルギーとに依
存する。もし、レーザーにより伝送されたエネルギーが一定であるとすると、ス
ポットサイズを変化させることは、組織におけるフルエンスを変化させる。上述
したように、ハンドピース２０は、調整ノブ５０により選択されたスポットサイ
ズを指示するための電子装置を含む。
【００３５】 図５を再度参照すると、システム８０において制御器９０は、ＰＣＢ９４から
のスポットサイズデータをコネクタ９６へ接続されたケーブル９９を介して監視
する。そのスポットサイズデータは、オペレータの選択したフルエンスを与える
のに必要なレーザー出力を決定するように制御器により用いられる。このことは
、選択されたフルエンスを選択されたスポットサイズから独立して一定に維持さ
せる。このような特徴はシステム８０（及びハンドピース２０）のオペレータに
とって便利なだけではなく、小さなスポットサイズにおけるノブ５０の不測の作
動がそれに対応する増大されたフルエンスをもたらさないようにするので、安全
測定を与える。
【００３６】 図８は選択されたスポットサイズを指示するＰＣＢ９４における電子部品の１
つの好適な配置構成を模式的に示す。ここで抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５
の各々は、選択可能なスポットサイズの範囲のうちの１つを表す個別の値を有す
る。これら抵抗の各々は、ケーブル９９によりコネクタ９６へ接続可能なリード
線１２０へ接続された一側を有する。各抵抗の反対側は、回転接点又は「ワイパ
ー」１２２及びリード線１２４によりケーブル９９へ接続可能である。ワイパー
１２２は、特定のスポットサイズを選択するために調整ノブ５０の回動により操
作される。
【００３７】 要するに、固体レーザーから関節アームを介して処置対象の組織へレーザー放
射を投射させる新規なハンドピースについて上述した。このハンドピースにおけ
る光学系は、レーザー放射をハンドピースから所定距離において、選択的に可変
サイズのスポットに投射させる。このスポットは、ハンドピースへ伝送されてレ
ーザービームのＭ２値の範囲においてほぼ同一の幅を有するレーザービームの特
徴的な定常断面の像ということができる。このことは、任意の選択されたサイズ
において、スポットのサイズを約１と１５との間のＭ２の範囲に亘って実質的に
一定に維持させる。
【００３８】 本発明について好適実施形態及びその他の実施形態の観点で上述した。しかし
ながら本発明は、説明及び図示した装置に限定されるものではなく、添付の特許
請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明によるハンドピースの好適実施形態の外部構成を模式的に示す正
面図である。
【図２】 図２は概ね図１の２−２方向で見た図１のハンドピースの縦断面図であって、
本発明による光学系と、この光学系の複数の可動素子を相互に移動させる機構と
の詳細を示す図である。
【図３】 図３Ａ乃至３Ｅは軸線沿いのレーザー放射の光線軌跡であって、光学系から所
定距離において異なるスポットサイズを与える図２の光学系の光学素子の様々な
相対的間隔を模式的に示す図である。
【図４】 図４は図２の光学素子移動機構におけるカムの形態を模式的に示す図である。
【図５】 図５は関節アームを介してレーザーからレーザー放射を受け取る図１のハンド
ピースと、このハンドピースとレーザーにより伝送されたレーザー放射のエネル
ギーを制御する制御器との間の電子的接続とを模式的に示す図である。
【図６】 図６は図５のレーザーにより伝送されて図５の関節アーム内を伝搬されるガウ
ス分布レーザービームのウェスト部分を模式的に示す図である。
【図７】 図７Ａ−７Ｃはそれぞれ図３Ａ、図３Ｃ、及び図３Ｅの光学系配置を通じて伝
搬する図６のガウス分布レーザービームの形状を模式的に示す図である。
【図８】 図８は図１及び図２のハンドピースの選択されたスポットサイズを図５の制御
器へ指示する電子的装置を模式的に示す図である。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体レーザーから関節アームを介してレーザー放射のビームを
    受け取り、このレーザー放射を生体組織へ投射して、ここに切開を形成するハン
    ドピースであり、そのレーザービームは、値Ｍ２により規定されたビーム品位を
    有し、前記ハンドピースは、 前記ハンドピースの基端において前記ハンドピースを前記関節アームへ取り付
    けて、そこからレーザー放射を受け取る装置と、 受け取ったレーザー放射を投射させる前記ハンドピース内の光学系と、 処置される組織へ接触するようにハンドピースの末端に設けられることにより
    、前記光学系と処置される組織との間に所定の動作距離を確立するプローブとを
    備え、 前記光学系は、それにより投射されたレーザー放射のスポットサイズを組織上
    で所定の動作距離にて最小値から最大値へ選択的に可変にするように調整可能で
    あり、且つ任意の選択されたスポットサイズが、概ね１．０と１５．０との間の
    任意のＭ２値とほぼ同一になるように配置されているハンドピース。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のハンドピースにおいて、前記最小及び最大スポ
    ットサイズ値は、それぞれ約０．５ｍｍ及び１．５ｍｍであるハンドピース。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のハンドピースにおいて、前記レーザー放射が、
    約２．９４マイクロメートルの波長を有するハンドピース。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のハンドピースにおいて、前記光学系が、それを
    通るレーザービームの伝搬方向において順番に第１、第２、及び第３の光学素子
    を含み、その第１及び第３の光学素子は正の視度を有し、且つ第２の光学素子は
    負の視度を有し、第３の光学素子は所定位置に保持されて、少なくとも第２の光
    学素子は第1の光学素子に関して可動であるハンドピース。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のハンドピースにおいて、第１及び第２の光学素
    子が第３の光学素子に関して可動であるハンドピース。
  6. 【請求項６】 請求項４記載のハンドピースにおいて、前記所定の距離が第３
    の光学素子から前記プローブの末端まで測定された距離であるハンドピース。
  7. 【請求項７】 請求項４記載のハンドピースにおいて、前記光学素子が、亜鉛
    セレン化物であるハンドピース。
  8. 【請求項８】 請求項４記載のハンドピースにおいて、電子装置を更に備え、
    この電子装置は前記光学素子を移動させる機構と協働すると共に、選択されたス
    ポットのサイズを指示するように固体レーザーの制御器へ接続可能であるハンド
    ピース。
  9. 【請求項９】 光ポンピングされた固体レーザーから関節アームを介してレー
    ザー放射のビームを受け取り、このレーザー放射を生体組織へ投射して、ここに
    切開を形成するハンドピースであり、そのレーザービームは、値Ｍ２により規定
    されたビーム品位を有し、その値Ｍ２は光ポンピングパワーにより変化し、更に
    このレーザービームは、その中にビーム断面がＭ２に関して実質的に定常である
    位置を有し、前記ハンドピースは、 光学系を備え、この光学系はレーザービームの定常断面の像を、この光学系か
    ら所定距離において選択的に可変スポットサイズに投射するハンドピース。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載のハンドピースにおいて、前記光学系が可変有
    効焦点長を有すると共に、前記像サイズが、前記光学系の前記焦点長を変化させ
    ることにより選択的に変化されるハンドピース。
  11. 【請求項１１】 光ポンピングされた固体レーザーから関節アームを介してレ
    ーザー放射のビームを受け取り、このレーザー放射を生体組織へ投射して、ここ
    に切開を形成するハンドピースであり、そのレーザービームは、値Ｍ２により規
    定されたビーム品位を有し、その値Ｍ２は光ポンピングパワーにより変化し、更
    にこのレーザービームは、その中にビーム断面がＭ２に関して実質的に定常であ
    る位置を有し、前記ハンドピースは、 前記ハンドピースの基端において前記ハンドピースを前記関節アームへ取り付
    けて、そこからレーザー放射を受け取る装置と、 受け取ったレーザー放射を投射させる前記ハンドピース内の光学系と、 処置される組織へ接触するようにハンドピースの末端に設けられることにより
    、前記光学系と処置される組織との間に所定の動作距離を確立するプローブとを
    備え、 前記光学系は、受け取った放射を前記光学系から前記所定距離におけるスポッ
    トに投射するように配置され、且つそのスポットのサイズが予め定められた範囲
    内で選択的に可変にするように配置され、 前記スポットが、レーザービームの定常断面の像に対応することにより、前記
    選択されたスポットサイズが、約１．０と１５．０との間の任意のＭ２値とほぼ
    同一になるようにされているハンドピース。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載のハンドピースにおいて、前記光学系が可変
    有効焦点長を有すると共に、前記スポットサイズ選択が、前記有効焦点長を変化
    させることによりなされるハンドピース。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のハンドピースにおいて、前記光学系が、そ
    れを通るレーザービームの伝搬方向において順番に第１、第２、及び第３の光学
    素子を含み、その第１及び第３の光学素子は正の視度を有し、且つ第２の光学素
    子は負の視度を有し、第３の光学素子は所定位置に保持されて、第１及び第２の
    光学素子は第１の光学素子に関して可動であるハンドピース。
  14. 【請求項１４】 固体レーザーから関節アームを介してレーザー放射のビーム
    を受け取り、このレーザー放射を生体組織へ投射して、ここに切開を形成するハ
    ンドピースであり、そのレーザービームは、値Ｍ２により規定されたビーム品位
    を有し、 前記ハンドピースの基端において前記ハンドピースを前記関節アームへ取り付
    けて、そこからレーザー放射を受け取る装置と、 受け取ったレーザー放射を投射させる前記ハンドピース内の光学系と、 処置される組織へ接触するようにハンドピースの末端にあることにより、前記
    光学系と処置される組織との間に所定の動作距離を確立するプローブとを備え、 前記光学系は、それにより投射されたレーザー放射のスポットサイズを組織上
    で前記所定の動作距離にて最小値から最大値へ選択的に可変にするように調整可
    能であり、 前記ハンドピースは更に、 前記選択的調整をなす機構と、 この機構と協働すると共に、選択されたスポットのサイズを指示するように前
    記固体レーザーの制御器へ接続可能である電子装置とを備えるハンドピース。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載のハンドピースにおいて、前記光学系が、任
    意の前記選択されたスポットのサイズを約１．０と１５．０との間の任意のＭ２ 値とほぼ同一にするように配置されているハンドピース。
  16. 【請求項１６】 組織を処置するレーザーシステムであり、 処置ビームを発生するレーザーと、 このレーザーへのポンピングパワーを可変にして、前記処置ビームの出力パワ
    ーを可変にする制御器と、 前記処置ビームを前記レーザーから処置対象の前記組織へ伝送する装置とを備
    え、この装置は、前記組織へ到達するビームのスポットサイズを可変にする調整
    可能光学素子を有するハンドピースを含み、このハンドピースは、選択されたス
    ポットサイズに対応する出力信号を発生する回路系を含み、前記制御器が、前記
    ハンドピースから前記出力信号を受け取って、この受け取った信号に応答して前
    記レーザーに対するポンピングパワーを調整して、組織における選択されたフル
    エンスレベルを得るようにするレーザーシステム。
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