JP2004201995A - レーザ治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望する走査範囲に適切なレーザ照射を行えるレーザ治療装置を提供すること。
【解決手段】治療用レーザ光源からのレーザ光を所期する位置に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所定のスポットサイズに形成するスポット形成手段と、レーザ光を走査する走査手段と、走査する隣合うレーザスポットの重なり比率及び走査範囲を設定する設定手段と、重なり比率の設定値が変更されたときに、重なり比率変更前に設定された走査範囲に対して重なり比率変更後の走査範囲が所定の条件を満たすように、レーザスポットの個数及びその配列を決定する決定手段と、該決定手段による決定情報に基づいて前記走査手段を制御する制御手段と、を備える。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、治療レーザ光を患部に照射してレーザ治療を行うレーザ治療装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
皮膚科で使用されるレーザ装置、例えば、脱毛用や血管腫用のレーザ装置ではレーザ光の照射にハンドピースが使用されており、ハンドピースにはレーザ光を患部上で走査するための走査機構が組み込まれたものがある。この種の装置では、レーザ光を走査する場合に、隣り合うスポットの重なり比率を設定し、スポット間の隙間を少なくすることにより、より均一なエネルギーの照射が可能である。また、この種の装置では治療部位の症状や治療効果の関係で、レーザ照射のスポットサイズの変更を要することがある。このため、治療時には異なるスポットサイズにする集光レンズを持つレンズユニットを、選択的にハンドピースに取替えて使用しているものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６５８９３号公報（第４頁、第３、４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、走査領域の大きさを設定してレーザ光を患部に走査する場合に、一度設定した走査領域にスポットを整列させた配置から、スポットの重なり比率を変更すると、スポット数が固定されているので走査範囲が大きく変化してしまうという問題があった。
【０００５】
また、所期する走査範囲に合うようにスポットサイズを変更しようとしても、わざわざ集光レンズを取替えて使用しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術を鑑み、所望する走査範囲に適切なレーザ照射を行えるレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１） 治療用レーザ光源からのレーザ光を所期する位置に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所定のスポットサイズに形成するスポット形成手段と、レーザ光を走査する走査手段と、走査する隣合うレーザスポットの重なり比率及び走査範囲を設定する設定手段と、重なり比率の設定値が変更されたときに、重なり比率変更前に設定された走査範囲に対して重なり比率変更後の走査範囲が所定の条件を満たすように、レーザスポットの個数及びその配列を決定する決定手段と、該決定手段による決定情報に基づいて前記走査手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
（２） （１）のレーザ治療装置において、前記スポット形成手段はスポットサイズを変更可能なサイズ調整手段を含み、前記設定手段はスポットサイズを設定する手段を含み、前記決定手段はさらに重なり比率の変更前に設定されたスポットサイズに対して所定の条件内でスポットの変更サイズを決定し、前記制御手段はレーザスポットのサイズ変更情報に基づいて前記サイズ調整手段を制御することを特徴とする。
【００１０】
（３） （２）のレーザ治療装置において、前記決定手段は重なり比率の変更前に設定されたスポットサイズに対して±１０％以内の範囲でスポットの変更サイズを決定することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は脱毛治療等に使用されるレーザ治療装置の外観略図であり、図２は光学系及び制御系の概略構成を示す図である。
【００１２】
レーザ装置本体１の正面には大型のＬＣＤパネル２が設けられており、ＬＣＤパネル２には各種設定条件が表示されるとともに、ＬＣＤパネル２上に表示される操作キーに触れることで各種の設定が可能なタッチパネルとなっている。レーザ装置本体１の上部からはレーザ光を照射するハンドピース２０まで通信ケーブル３とレーザ光を導光するためのファイバケーブル４が伸延している。
【００１３】
５はハンドピース２０側に供給する冷却水を冷却して循環させるためのチラーである。チラー５から伸びている２本の冷却チューブ７は、前述の通信ケーブル３とファイバケーブル４と束ねられ、集中ケーブル８に一本にまとめられている。９はレーザー照射のトリガとなるフットスイッチである。
【００１４】
図２において、１０はパルスの治療用レーザ光を出射するレーザ光源部であり、レーザ光源部１０は多数の半導体レーザを有する。各半導体レーザを出射したレーザ光はそれぞれに対応して配置されたレンズ１２ａにより各ファイバ１３ａの端面にそれぞれ集光されて入射する。各ファイバ１３ａは出射端面側で束ねられており、各半導体レーザから出射されたレーザ光はファイバ出射側でまとめられ、高出力のレーザ光として治療に利用される。本実施形態では治療用レーザ光に８００〜８２０ｎｍの波長の近赤外光を利用している。
【００１５】
また、エイミング（照準）光源１１から出射するエイミング光は、集光レンズ１２ｂにより集光され、ファイバ１３ｂに入射する。ファイバ１３ｂの出射側端面はファイバ１３ａの出射側端面と共に束ねられており、エイミング光はファイバ１３ｂを出射後、治療用レーザ光と同様の光路を進行する。本実施形態ではエイミング光束には６２０〜６５０ｎｍの波長の赤色可視光を利用している。
【００１６】
束ねられた各ファイバ１３ａ,１３ｂの出射端面から出射するレーザ光（治療用レーザ光及びエイミング光）は、集光レンズ群１４により集光され、ファイバケーブル４に入射する。ファイバケーブル４はハンドピース２０に接続されており、レーザ光はハンドピース２０に導光される。なお、各ファイバ１３ａ,１３ｂの出射端面と集光レンズ群１４との間の光路には、必要に応じてレーザ光を遮断するためのシャッタ１７が挿入される。シャッタ１７は駆動部１８により駆動される。
【００１７】
ハンドピース２０のスキャナヘッド２０ａには、第一ミラー２３，第二ミラー２４をそれぞれ回転させる第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａが設けられており、第一ミラー２３，第二ミラー２４を駆動して回転させることで、ＸＹ方向の各々にレーザ光の照射位置を移動（揺動）させ、広範囲に渡って治療用レーザ光を走査することができる。ファイバケーブル４からスキャナヘッド２０ａ内に入射したレーザ光は、ミラー２１により光軸を曲げられ、コリメータレンズ２２により平行光束にされた後、第一ミラー２３，第二ミラー２４でＸＹ方向に振られる。
【００１８】
図３は、ハンドピース２０の下方部の構成を説明する拡大図である。１００は照射位置でのレーザ光のスポットサイズを変更するスポットサイズ調整機構である。筒状のホルダ５１には、レンズ５２が固定されている。ホルダ５１の内部には回転可能に回転筒５３が取付けられている。回転筒５３の上部はフランジ状になっており、この部分に歯車５３ａが形成されている。歯車５３ａには歯車５５が噛み合っており、歯車５５はモータ５４の軸５４ａに固定されている。モータ５４の軸５４ａにはエンコーダ５６が取り付けられモータ５４の回転量が検知される。回転筒５３の側面にはカム溝５３ｂ、５３ｃがあけられている。回転筒５３の内側にはレンズホルダ５７、５８がはめ込まれている。レンズホルダ５７、５８は、図示なき回転制限ガイドにより回転しないように上下方向にガイドされている。レンズホルダ５７、５８にはそれぞれ、レンズ５９、６０が取り付けられている。また、レンズホルダ５７、５８の側面にはピン６１、６２が取り付けられている。モータ５４の回転により回転筒５３が回転し、回転筒５３のカム溝５３ｂ、５３ｃにはめ込まれているピン６１、６２がカム溝５３ｂ、５３ｃにガイドされて上下動することによって、ピン６１、６２を固定しているレンズホルダ５７、５８内のレンズ５９、６０が上下動する。レンズ５２及び、レンズ５９、６０の移動によりレーザ光を直径φ２〜φ５ｍｍ（後述するウインドウユニット４０の皮膚との接触面でのサイズ）までのスポットサイズが形成される。
【００１９】
図３において、スキャナヘッド２０ａの下方には断熱性に優れたポリアセタール樹脂製のスキャナ支基２６が固定されており、スキャナ支基２６には、熱伝導性の良いアルミ製のウィンドウ取付板２７が側面側（図３紙面垂直方向）からネジ止めされている。２８は電子熱交換器であるペルチェ素子である。ペルチェ素子２８は、アルミ製の冷却板２９とウィンドウ取付板２７にはさまれる格好で取付けられており、ウィンドウ取付板２７側が吸熱側（冷却側）となり、冷却板２９側が放熱側となるように電流が流される。冷却板２９の内部には冷却水が循環する流路が形成されており、チラー５で冷却された冷却水は冷却チューブ７を通って冷却板２９内を循環し、冷却板２９を介してペルチェ素子２８で放熱された熱を吸熱する。
【００２０】
３１はウィンドウ取付板２７の下端に取付けられた温度センサであり、温度センサ３１はウィンドウ取付板２７の温度を検知し、この温度検知に基づき制御部１５によってペルチェ素子２８の温度がコントロールされる。
【００２１】
ウィンドウ取付板２７には、ウィンドウユニット４０が取り付けられている。ウィンドウユニット４０は、皮膚に接触する熱伝導率の良い透明サファイアガラスの第１ウィンドウ４２、この第１ウィンドウ４２を保持する側面形状が略Ｌ字状のウィンドウフレーム４１、第１ウィンドウ４２より熱伝導率が劣る透明ガラスの第２ウィンドウ４４等から構成される。この構造により、第一ウィンドウ４２の熱がウィンドウフレーム４１、ウィンドウ取付板２７、ペルチェ素子２８へと伝わり、吸熱される。第一ウィンドウ４２の温度を下げることにより、患者の皮膚を冷却することができる。また、第二ウィンドウ４４の温度が室温に近いため、その表面には結露を生じることなく、レーザ治療を行なうことができる。
【００２２】
図２に示す制御部１５には、ＬＣＤパネル２、チラー５、チラー５からの冷却水が正常に循環しているかどうかを確認するフロースイッチ６、メモリ１６、フットスイッチ９が接続されている。また、ハンドピース２０側の温度センサ３１、第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａ、ペルチェ素子２８、モータ５４、エンコーダ５６は通信ケーブル３を介して制御部１５に接続されている。
【００２３】
以上のような構成を有するレーザ治療装置において、その動作について以下に説明する。
【００２４】
術者は図４に示すＬＣＤパネル２に表示されている設定用キーを操作することで照射条件を設定する。数値の入力はＵＰボタン２０２とＤＯＷＮボタン２０３によって数値を増減させて入力する。スポットサイズは表示部２０４で、レーザ照射のエネルギー密度はＦＬＵＥＮＣＥの表示部２０５で、レーザの出力は表示部２０６で、パルス照射時間は表示部２０７で設定する。このとき、４つの照射条件の内の３つを設定すれば、残りの条件は自動的に制御部１５により計算されて決定される。４つの照射条件（Ｆ：エネルギー密度、Ｐ：レーザ出力、Ｔ：パルス照射時間、Ｓ：スポット面積）の関係は次式で表される。
【００２５】
Ｆ＝（Ｐ×Ｔ）／Ｓ
レーザ照射時にはこれらの４つの照射条件にしたがってレーザ光源部１０の駆動が制御される。
【００２６】
また、走査パターン形状については表示部２１０に表示される。ボタン２１１を押すと、図５に示すスキャニング設定画面に切換わり、走査パターン形状を変更できる。走査パターン形状はメモリ１６に予め記憶されたものから選択でき、円形パターン、正方形パターン、長方形パターン、ラインパターン等が用意されている。また、スキャニング設定画面では走査範囲表示領域２２０に表示された４つの方向ボタンにより、スキャンサイズが変更できる。尚、ウィンドウユニットのサイズによってスキャンサイズの最大値は制限されている。また、表示部２２２では各スポットの重なり比率（OVERLAP）を設定することができる。スポットの重なり比率について図６を用いて説明する。図６において、スポット直径をφＤ、重なり比率をｅ、重なり合う部分の半径方向長さをＬとすると、Ｄ、ｅ、Ｌの関係は次式で表される。
【００２７】
Ｌ＝ｅ×Ｄ
また、スポットは、図７のように２次元的にも配置され、スポット直径をφＤ、重なり比率をｅ、重なり合う部分の半径方向長さをＬとすると、Ｘ方向へのスポット間のピッチはＤ−Ｌであり、Ｙ方向へのスポット間のピッチは√3×（Ｄ−Ｌ）／２なる関係がある。
【００２８】
重なり比率と走査範囲表示領域２２０で設定したスキャンサイズにより、制御部１５は、スポット位置を演算して決定する。例えば、スポット径がφ５ｍｍ、各スポットの重なり比率が０％、スキャンサイズが２２.５ｍｍ×２２.３ｍｍの設定では、制御部１５は、図８（ａ）に示すように横に４個並んだスポットが縦に５列配置したスポット位置（スポット毎の走査間隔、すなわち１スポット当たりの振り角の設定値）に決定する。レーザ照射時には、制御部１５によって決定されたスポット配置条件に従って第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａの駆動が制御される。
【００２９】
従来では、図８（ａ）に示すスポットの重なり比率０％、スキャンサイズ２２.５ｍｍ×２２.３ｍｍの設定からスポットの重なり比率を２０％に変更すると、スポット数を固定しているため、図８（ｂ）に示すようなスキャンサイズが１９ｍｍ×１８.９ｍｍに縮小した配置になってしまっていた。この不具合を解消すべく、本装置では、スポットの重なり比率の変更後の走査範囲が、スポットの重なり比率の前の状態から大きく変化しないように、設定された走査範囲、重なり比率に応じて、スポットサイズ及びスポット個数及び配列を制御部１５が決定する。
【００３０】
この重なり比率が変化した場合のスポットサイズ及びスポット個数及び配列の制御部１５による決定方法の一例を、以下に具体的計算例を示して説明する。上記で示した図８（ａ）のスポットの重なり比率が０％から図８（ｃ）のスポットの重なり比率が２０％に変更する場合について示す。まず、Ｘ方向のスポット数が４個のままで、重なり比率が２０％になると、Ｘ方向の縮まる距離は重なり合う部分の半径方向長さＬ（１ｍｍ）×３ヶ所＝３ｍｍである。縮まる距離３ｍｍの方がφ５の半径２.５ｍｍよりも大きいため、制御部１５はＸ方向のスポット数を１個多くして５個とする。次に２段目のＸ方向のスポットも５個として、１段目と２段目をあわせたＸ方向の距離は、図７の関係から、スポット径をφＤｍｍとして、
５Ｄ−４Ｌ＋（Ｄ−Ｌ）／２＝２２.５ｍｍ
Ｌ＝０.２Ｄ
となる。この２式より、制御部１５はスポット径をφＤ＝φ４.９ｍｍとする。なお、スポット径φＤは設定された値に対し変更後のものが±１０％以内の範囲に収まるように条件付けされている。治療に使用するレーザ光のスポット径φＤは術者が臨床結果や経験等を基に設定するので、スポット径の変更範囲は術者が設定した値から大きく外れない範囲とすることが好ましい。
【００３１】
また、Ｙ方向のスキャンサイズｙは、ｙ＝２２.３ｍｍであるため、スポット径をＤ＝φ４.９ｍｍとして、Ｙ方向のスポットの配列数をｎとすると、図７の関係から、
ｙ＝√３×（ｎ−１）×（Ｄ−Ｌ）／２＋Ｄ＝２２.３ｍｍ
となる。この式より、ｎ＝６.１２となるので、制御部１５は配列個数をＮ＝６とする。
【００３２】
配列個数Ｎ＝６の場合の、Ｙ方向のスキャンサイズｙ´は
ｙ´＝√３×（Ｎ−１）×（Ｄ−Ｌ）／２＋Ｄ＝２１.９
となる。これは、スポットの重なり比率の変更前のスキャンサイズ２２．３ｍｍに対して−０．４ｍｍである。Ｎ＝７にすると、Ｙ方向のスキャンサイズｙ´は約２５．３ｍｍである。これは、スポットの重なり比率の変更前のスキャンサイズ２２．３ｍｍに対して＋３ｍｍである。すなわち、制御部１５は変更前のスキャンサイズからの変化が少ない方の値Ｎを配列個数とし、図８（ｃ）に示すような走査配列を決定する。
【００３３】
なお、Ｘ方向についても、スポット径φＤの変更が許容条件内で、上記と同じように配列個数を決定するものとする。
【００３４】
また、制御部１５は、スポットサイズが変更されているので、前述の式
Ｆ＝（Ｐ×Ｔ）／Ｓ （Ｆ：エネルギー密度、Ｐ：レーザ出力、Ｔ：パルス照射時間、Ｓ：スポット面積）
により、スポット径が変更される前のエネルギー密度を保つため、パルス照射時間あるいはレーザ出力を変更する。パルス照射時間またはレーザ出力の何れのものに変更するかは、予め選択されて決められている。
【００３５】
以上はスポット径を変更できる場合を説明したが、スポット径を設定値のまま固定する場合についても、スポットの重なり比率の変更前の走査範囲に対して、スポットの重なり比率の変更後の走査範囲が同様な条件を満たすように、Ｘ方向及びＹ方向のスポットの配列個数が決定される。また、各方向の最大サイズはウィンドウユニット４０がカバーする範囲で制限されている。
【００３６】
術者は装置本体１側の準備を整えた後、ハンドピース２０を手で保持して第一ウィンドウ４２を患部上に当接させる。スキャンヘッド２０ａからは光源１１によるエイミング光が照射され、そのエイミング光は選択した走査パターン形状に従って第一ミラー２３，第二ミラー２４の駆動により繰返し走査される。術者はウィンドウ４２，４４を通して観察される患部とエイミング光の照射位置を確認しながら、目的とする患部に合うように第一ウィンドウ４２の当接位置を調整する。
【００３７】
術者はエイミング光の観察による照射部位の位置合わせやレーザ出力等の設定が完了したら、スイッチ９９を押して装置をＲＥＡＤＹ状態にする。制御部１５はフットスイッチ９からのトリガ信号が入力されると、第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａを駆動制御してレーザ光源部１０からのレーザ光を走査し、選択された走査領域の治療部位にレーザ光を照射する。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所望する走査範囲に適切なレーザ照射を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱毛治療等に使用されるレーザ治療装置の外観略図である。
【図２】光学系及び制御系の要部構成の概略図である。
【図３】ハンドピースの下方部の構成を説明する拡大図である。
【図４】ＬＣＤパネルの表示画面を示す図である。
【図５】スキャニング設定画面を示す図である。
【図６】スポットの重なり比率を説明する図である。
【図７】スポットの重なり比率を説明する図である。
【図８】スポットの重なり比率を変化させたときの配列の変化を説明する図である。
【符号の説明】
１ レーザ装置本体
２ ＬＣＤパネル
１５ 制御部
２０ ハンドピース
２３ 第一ミラー
２３ａ 第一ガルバノメータ
２４ 第二ミラー
２４ａ 第二ガルバノメータ
１００ スポットサイズ調整機構
２０４ 表示部
２２０ 走査範囲表示領域
２２２ 表示部

Claims (3)

1. 治療用レーザ光源からのレーザ光を所期する位置に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所定のスポットサイズに形成するスポット形成手段と、レーザ光を走査する走査手段と、走査する隣合うレーザスポットの重なり比率及び走査範囲を設定する設定手段と、重なり比率の設定値が変更されたときに、重なり比率変更前に設定された走査範囲に対して重なり比率変更後の走査範囲が所定の条件を満たすように、レーザスポットの個数及びその配列を決定する決定手段と、該決定手段による決定情報に基づいて前記走査手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。
2. 請求項１のレーザ治療装置において、前記スポット形成手段はスポットサイズを変更可能なサイズ調整手段を含み、前記設定手段はスポットサイズを設定する手段を含み、前記決定手段はさらに重なり比率の変更前に設定されたスポットサイズに対して所定の条件内でスポットの変更サイズを決定し、前記制御手段はレーザスポットのサイズ変更情報に基づいて前記サイズ調整手段を制御することを特徴とするレーザ治療装置。
3. 請求項２のレーザ治療装置において、前記決定手段は重なり比率の変更前に設定されたスポットサイズに対して±１０％以内の範囲でスポットの変更サイズを決定することを特徴とするレーザ治療装置。

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