JP2005192924A

JP2005192924A - レーザ治療装置

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Publication number: JP2005192924A
Application number: JP2004004467A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ota; 康夫太田
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP4421307B2

Abstract

【課題】デリバリ側ファイバ径の変化への適応の拡大化が可能なレーザ治療装置を提供すること。
【解決手段】治療レーザ光を出射する複数のレーザ光源が配置されたレーザ装置本体１と、レーザ光を治療部位に照射するためのデリバリユニットと、前記レーザ装置本体に着脱可能に取り付けられ、前記デリバリユニットにレーザ光を導光するデリバリ側ファイバ４と、前記複数のレーザ光源からのレーザ光をそれぞれ導光する複数のファイバが中心部から順次外側に向かって配列されるように束ねられたバンドルファイバ５５と、該バンドルファイバから出射するレーザ光を前記デリバリ側ファイバに入射させる集光光学系２５と、前記デリバリ側ファイバの径に応じて，前記バンドルファイバからのレーザ光がデリバリ側ファイバ端面に入射する集光スポット径となるように配列されたファイバに対応する前記レーザ光源の駆動を選択する選択手段１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、治療部位に治療レーザ光を照射して治療を行うレーザ治療装置に関する。

皮膚科や形成外科等で使用されているレーザ治療装置としては、高出力のレーザ光を得るため、マルチアレー型の半導体レーザ光源から各々のレーザ光をファイバに導き、各々のファイバをその出射側で束ね、この束ねたバンドルファイバからのレーザ光をさらに集光光学系を介して、治療部位へレーザ光を照射するためのデリバリユニット側のファイバに導くものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２１８８５７号公報

ところで、レーザ治療装置のデリバリユニットは治療目的により多種多様のものがあり、それに伴ってデリバリユニット側のファイバの径（コア径）が異なる。低出力のレーザ光で済む場合には、デリバリユニット側のファイバは細い径のもので良い。

しかし、図５（ａ）に示す様に、レーザ光源側の太いファイバ７０から細い径のファイバ７１に入射させるには入射の拡がり角θ５を大きくすればよいが、６００μｍ位のファイバ７１では入射の拡がり角θ５を約０.３以上に大きくできない制限があり、太いファイバ７０から細い径のファイバ７１に入射させるのは困難であった。また、入射の拡がり角θ５を大きくしてファイバ７１に入射しても、ファイバ７１から出射する出射の拡がり角θ６も大きくなってしまい、治療に不向きであった。

また、ファイバ径の異なるファイバ７２に取り替えられた場合には、図５（ｂ）に示す様に、ファイバ７２に入射させるレンズ７３を交換しなければならないという問題があった。

このため、従来装置においては、実用的に用いるデリバリ側のファイバ径が制限されてしまい、レーザ光源が配置されたレーザ装置本体を、専用化する他なかった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、デリバリ側ファイバ径の変化への適応の拡大化が可能なレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。

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。

（１）治療部位に治療レーザ光を照射して治療を行うレーザ治療装置において、治療レーザ光を出射する複数のレーザ光源が配置されたレーザ装置本体と、レーザ光を治療部位に照射するためのデリバリユニットと、前記レーザ装置本体に着脱可能に取り付けられ、前記デリバリユニットにレーザ光を導光するデリバリ側ファイバと、前記複数のレーザ光源からのレーザ光をそれぞれ導光する複数のファイバが中心部から順次外側に向かって配列されるように束ねられたバンドルファイバと、該バンドルファイバから出射するレーザ光を前記デリバリ側ファイバに入射させる集光光学系と、前記デリバリ側ファイバの径に応じて，前記バンドルファイバからのレーザ光がデリバリ側ファイバ端面に入射する集光スポット径となるように配列されたファイバに対応する前記レーザ光源の駆動を選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。

（２）（１）のレーザ治療装置において、エイミング光を発するエイミング光源を備え、該エイミング光源からのエイミング光を導光するファイバが前記バンドルファイバの中心部に配列されていることを特徴とする。

（３）（１）のレーザ治療装置において、前記選択手段は入力又は検出された前記デリバリ側ファイバの径に基づいて前記レーザ光源を選択に駆動する手段であることを特徴とする。

（４）（１）のレーザ治療装置において、前記レーザ光源は半導体レーザ光源からなり、複数の半導体レーザ光源がアレイ状に構成されたレーザ光源ユニットを複数個設け、前記バンドルファイバのファイバの配列は、前記レーザ光源ユニット毎に中心部から順次外側に向かって配列するように束ねられ、前記選択手段は前記レーザ光源ユニット毎に駆動を選択する手段であることを特徴とする。

（５）（１）のレーザ治療装置において、前記デリバリ側ファイバのファイバ径を入力するファイバ径入力手段を備え、前記選択手段はファイバ径入力手段からのファイバ径の情報に基づいて前記レーザ光源の駆動を選択することを特徴とする。

本発明によれば、デリバリ側ファイバ径の変化への適応の拡大化を図ることができる。

以下、本発明について一実施形態を挙げて説明する。図１は、本発明に係るレーザ治療装置の光学系と制御系を示すブロック図である。１はレーザ装置本体である。本体１にはファイバ４により、レーザ光を治療面に照射するためのデリバリユニットであるハンドピース２０が繋がれている。ファイバ４のコネクタ３と本体１側のコネクタ２をはめ合わせることで、ファイバ４を本体１に接続する。レーザ装置本体１の内部には、波長800nmの４つの半導体レーザ光源ユニット１１、１２、１３、１４を備える。この装置は、これら４つの半導体レーザ光源ユニット１１、１２、１３、１４をそれぞれ独立して駆動することができる。各半導体レーザ光源ユニット１１〜１４は、多数の半導体レーザ光源が連なるリニアアレー型半導体レーザである。また、各レーザ光源ユニット１１〜１４は、その動作温度を検知するためのサーミスタ１１ａ〜１４ａ、レーザ出力を検知するための図示なきフォトダイオードが内部に組込まれている。各レーザ光源ユニット１１〜１４の冷却は、リニアアレー型半導体レーザ光源を構成するパッケージ全体を冷却する他、パッケージ内にペルチェ効果を応用したElectric Thermo-coolerを組み込み、半導体レーザ光源を直接冷却することでも良い。

リニアアレー型半導体レーザの各半導体レーザ光源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２１により各ファイバ５１〜５４の入射端面５１ａ〜５４ａにそれぞれ集光されて入射される。各ファイバ５１〜５４は出射端面５５で束ねられており、各レーザ光源ユニット１１〜１４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、高出力レーザ光として治療に利用される。各レーザ光源ユニット１１〜１４から出射したビームの照射スポットが後述する集光光学系２５によりファイバ４の入射端面で同心円状に分布するように、図３に示す様に出射端面５５の断面は中心から順にファイバ５１、ファイバ５２、ファイバ５３、ファイバ５４と外周へ向かって概ね同心円状に配列されるように束ねられている。

また、エイミング光源１５から出射するエイミング光は、集光レンズ２３により集光され、ファイバ２４の入射端面２４ａに入射する。ファイバ２４の出射端面２４ｂはファイバ５１〜５４の出射側端面５５の中心に束ねられており、エイミング光はファイバ２４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源１５には６３０ｎｍの波長の赤色半導体レーザを利用している。１６はエイミング光源１５用のレーザ電源である。

図２に示す様に、束ねられた各ファイバ５１〜５４の出射端面５５（ファイババンドル部）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）はコリメータレンズ２５ａ、集光レンズ２５ｂからなる集光光学系２５により集光され、デリバリ側のファイバ４に入射する。ファイバ４からハンドピース２０に導光されたレーザ光は、ハンドピース２０内に設けられた集光レンズ１９により患部で焦点を結ぶように集光される。治療目的にによって、治療にあった種々のハンドピースが用意されており、本体１側のコネクタ２とハンドピース２０側のコネクタ３を抜き差しすることによって、ハンドピースの脱着が行われる。

図１に示す様に、コリメータレンズ２５ａと集光レンズ２５ｂの間には、出力検出光学系３０が設けられている。３１は出力センサであり、ビームスプリッター３２によってレーザ光の一部が取出され出力センサ３１に向けられる。その光路上には、集光レンズ３３、レーザ光強度を減衰させるためのアッテネータ３４が配置されている。出力センサ３１で得られたレーザ出力信号は、設定されたレーザ出力値と比較され、設定された出力値を維持できるように監視されている。

３７は安全シャッターであり、ソレノイド３８の駆動によりレーザ光の光路上に挿脱される。

次にレーザ光源１１〜１４を駆動する電気回路について説明する。レーザ光源ユニット１１〜１４は、図１に示すように、レーザ用電源７と直列に接続され、レーザ用電源７により定電流駆動される。レーザ光源ユニット１１〜１４を選択してレーザ出射させるために、各レーザ光源ユニット１１〜１４の陽極（Anode）と陰極（Cathode）にトランジスタ等の電子スイッチ４１〜４４が並列接続されている。必要とされるレーザ光源ユニットからレーザ光を出射させる場合、制御部１０からの指示によりそのスイッチを開いて定電流がレーザ電源７からレーザ光源ユニット（各半導体レーザ光源）に供給されるようにする。また、不要なレーザ光源はそのスイッチを閉じて、レーザ光源に電流が流れない様にする。

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。術者は、予めコントロールパネル８に設けられた各種のスイッチでレーザ出力、照射時間、ハンドピースの種類、照射スポット径、デリバリ側のファイバ径（コア径）等の治療レーザ照射条件を入力する。照射条件が設定されると、制御部１０は、入力されたデリバリ側のファイバ径に基づいて電子スイッチ４１〜４４の開閉動作を制御して選択的にレーザ光源ユニット１１〜１４を駆動する。選択的にレーザ光源ユニット１１〜１４を駆動することで、出射端面５５上で中心から順にファイバ５１、ファイバ５２、ファイバ５３、ファイバ５４と外周へ向かって同心円状にレーザの光束幅を増減でき、ファイバ４に入射する光束径（集光スポット径）を段階的に増減できる。例えば、ファイバ４を細いファイバ径のファイバ６１に変え、ファイバ６１に入射させるには、図３に示すように、出射端面５５上で中心部に配列されたファイバ５１に対応するレーザ光源ユニット１１のみを駆動する。これにより、集光光学系２５により入射端面での集光スポット径が小さくなり、ファイバ６１のような細い径のファイバでも無駄無くレーザ光を入射させることができる。

図４に示す様に、出射端面５５でのファイバ５１〜５４の配置が従来の様にランダムであると、細いファイバ径のファイバ６１へレーザ光を効率よく伝達することができない。例えば、出射端面５５上で円Ｃで囲まれる領域から出射される光束は細いファイバ径のファイバ６１へ入射するが、出射端面５５上で円Ｃより外側から出射される光束はファイバ６１へ入射しない。

また、図２に示す様に、ファイバ５１、５２、５３、５４から出射されるレーザ光は全て同じ出射の拡がり角であり、デリバリ側のファイバに入射する入射の拡がり角も全て同じである。このため、ファイバ５１からレーザ光が出射する光束を考えると、光束の出射の拡がり角は拡がり角θ１であり、入射の拡がり角は拡がり角θ２である。全てのファイバ５１、５２、５３、５４から出射する光束の場合を考えると、この場合も、光束の出射の拡がり角は拡がり角θ１であり、入射の拡がり角は拡がり角θ２である。このため、出射端面５５でのファイバ５１〜５４の配置がそのまま、デリバリ側のファイバに入射面に投影されるため、デリバリ側のファイバの径の変化に対するレーザ光源ユニット１１〜１４の制御が容易である。

本実施の形態の様に、図３に示す出射端面５５でのファイバ５１〜５４の配置が、中心から順にファイバ５１、５２、５３、５４と外周へ向かって概略同心円状に束ねられていると、デリバリ側のファイバ径にあわせて、駆動するレーザ光源ユニット１１〜１４を選択することによって、デリバリ側のファイバへ入射させる光束径の大きさを変化させてデリバリ側のファイバへレーザ光を入射させることができる。デリバリ側のファイバ径が治療目的によって、様々に変わる場合、特に有効である。

例えば、デリバリ側のファイバを太いファイバから細いファイバ６１に取り替えた場合（高出力のレーザを必要としない治療のためのデリバリユニットでは、細いファイバが使用されている）、そのファイバ６１の径情報をコントロールパネル８のスイッチで入力する。または、コネクタ２にファイバ６１が取り付けられたときに自動的に検知されるようにしておいても良い。例えば、ファイバ６１の端面にファイバ径を表すバーコードを印刷しておき、装置本体１側にバーコードリーダを設け、バーコードリーダによってファイバ６１のバーコードを読み取り、ファイバ径を入力するようにしてもよい。制御部１０は、入力又は検知されたファイバ６１のファイバ径情報に基づき、電子スイッチ４２、４３、４４を閉じてレーザ光源ユニット１１のみからレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット１１から出射されたレーザ光はファイバ５１を通り、図３に示す出射端面５５でファイバ５１の端面形状のように細いレーザ光束で出射し、細いレーザ光束でファイバ６１に入射する。よって、ファイバ６１から漏れることなく、レーザ光を入射させることができる。そして、デリバリ側のファイバが太くなるに従い、駆動するレーザ光源をレーザ光源５２、レーザ光源５３、レーザ光源５４と追加すれば、より高出力なレーザ光をデリバリ側へ導光することができる。

なお、本体１側に取り付けられるデリバリ側のファイバ径に応じてレーザ光源を選択する手段としては、コントロールパネル８に設けられた選択スイッチで選択する構成としても良い。

照射条件の設定が完了した後、術者がコントロールパネル８で待機状態のStandbyから照射可能なReadyへのスイッチを押すと、安全シャッター３７が閉じられた状態で、選択された半導体レーザ光源ユニット１１〜１４から試験的にレーザ光が出射される。制御部１０は出力センサ３１で得られたレーザ出力を設定されたレーザ出力値と比較し、設定値になるようにレーザ用電源７からの駆動電流を調整した後、安全シャッター３７を開く。勿論、異常なレーザ出力が検出された場合は、安全シャッター３７を開かず、その旨をコントロールパネル８上の図示なき表示窓とビープ音等の音で術者に知らせる。また、レーザ照射中に異常があった場合も、制御部１０は安全シャッター３７を直ちに閉じ、レーザ光の照射を中止し、コントロールパネル８上の表示窓と音で術者に知らせる。

術者は設定を完了した後、ハンドピース２０を手で保持して患部上に当接させる。そして、エイミング光源１５から出射するエイミング光でレーザ照射したい患部に照準合わせをする。照準合わせが完了すると、フットスイッチ９を踏んでレーザ照射のトリガ信号を制御部１０に送る。制御部１０は、コントロールパネル８から入力されたデリバリ側のファイバ径に基づいて、電子スイッチ４１〜４４の開閉動作を制御し、選択されたレーザ光源１１〜１４からレーザ光が出射される。選択されたレーザ光源１１〜１４から出射されたレーザ光は、ファイバ５１〜５４を通り、コリメータレンズ２５ａと集光レンズ２５ｂにより集光され、ファイバ４に入射する。ファイバ４を通ったレーザ光はハンドピース２０に導光され、集光レンズ１９により患部に照射される。

なお、本実施の形態では半導体レーザ光源ユニット１１〜１４の波長を800nmとしたが、これに限らず、治療目的に応じて、製造可能な波長範囲の半導体レーザ光源を使用しても良い。また、レーザ光源は上記のように、アレー状にユニット化されものを使用すると、コンパク化が図られて好ましいが、個別のレーザ光源を個々に駆動制御する方式であっても良い。

装置の光学系と制御系を示すブロック図である。ファイバから出射しデリバリ側ファイバへ入射する光束を示す図である。出射端面でのファイバの配置を示す図である。出射端面でのファイバの配置を示す図である。ファイバから出射しデリバリ側ファイバへ入射する光束を示す図である。

符号の説明

１レーザ装置本体
４ファイバ
８コントロールパネル
１０制御部
１１半導体レーザ光源
１２半導体レーザ光源
１３半導体レーザ光源
１４半導体レーザ光源
１５エイミング光源
２０ハンドピース
２４ファイバ
２５集光光学系
２５ａコリメータレンズ
２５ｂ集光レンズ
４１電子スイッチ
４２電子スイッチ
４３電子スイッチ
４４電子スイッチ
５１ファイバ
５２ファイバ
５３ファイバ
５４ファイバ

Claims

治療部位に治療レーザ光を照射して治療を行うレーザ治療装置において、治療レーザ光を出射する複数のレーザ光源が配置されたレーザ装置本体と、レーザ光を治療部位に照射するためのデリバリユニットと、前記レーザ装置本体に着脱可能に取り付けられ、前記デリバリユニットにレーザ光を導光するデリバリ側ファイバと、前記複数のレーザ光源からのレーザ光をそれぞれ導光する複数のファイバが中心部から順次外側に向かって配列されるように束ねられたバンドルファイバと、該バンドルファイバから出射するレーザ光を前記デリバリ側ファイバに入射させる集光光学系と、前記デリバリ側ファイバの径に応じて，前記バンドルファイバからのレーザ光がデリバリ側ファイバ端面に入射する集光スポット径となるように配列されたファイバに対応する前記レーザ光源の駆動を選択する選択手段と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。
請求項１のレーザ治療装置において、エイミング光を発するエイミング光源を備え、該エイミング光源からのエイミング光を導光するファイバが前記バンドルファイバの中心部に配列されていることを特徴とするレーザ治療装置。
請求項１のレーザ治療装置において、前記選択手段は入力又は検出された前記デリバリ側ファイバの径に基づいて前記レーザ光源を選択に駆動する手段であることを特徴とするレーザ治療装置。
請求項１のレーザ治療装置において、前記レーザ光源は半導体レーザ光源からなり、複数の半導体レーザ光源がアレイ状に構成されたレーザ光源ユニットを複数個設け、前記バンドルファイバのファイバの配列は、前記レーザ光源ユニット毎に中心部から順次外側に向かって配列するように束ねられ、前記選択手段は前記レーザ光源ユニット毎に駆動を選択する手段であることを特徴とするレーザ治療装置。
請求項１のレーザ治療装置において、前記デリバリ側ファイバのファイバ径を入力するファイバ径入力手段を備え、前記選択手段はファイバ径入力手段からのファイバ径の情報に基づいて前記レーザ光源の駆動を選択することを特徴とするレーザ治療装置。