JP2014161470A - レーザ治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患部に安定して所定の出力のレーザ光を照射するレーザ治療装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源から出力された第１のレーザ光の光量を検出する第１の光量検出部２２と、第１の光量検出部２２の検出結果に基づき光源の出力を所定の出力範囲に調整する制御を行う第１の出力制御部２３と、第１のレーザ光を導光及びビーム成形の少なくともいずれか一方を行うことで第２のレーザ光に変換し、第２のレーザ光を治療光として患部へ照射する治療光変換部３１と、第２のレーザ光の光量を検出する第２の光量検出部３２と、第２の光量検出部３２の検出結果に基づき第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲であるか否かを判定し、第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲でないと判定された場合、光源に対し所定の制御を第１の出力制御部２３よりも優先的に行う第２の出力制御部２４とを備えた、レーザ治療装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ治療装置に関する。

レーザ治療装置は、レーザ光を出力する光源（例えば、半導体レーザ素子）を備え、光源の出力を制御する本体部、光源からのレーザ光を患部に照射する照射ヘッド及び本体部に備えた光源からのレーザ光を照射ヘッドへ導光する導光ファイバとから構成される。

レーザ治療装置は、所定の出力のレーザ光を安定して患部に照射する必要があるため、レーザ光の出力を検出し、その検出結果に基づきその出力を制御する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されたレーザ治療装置は、本体部に光量検出部を備え、本体部に備えた光源から出力されるレーザ光の光量を検出するとともに、その光量検出部からの検出結果に基づき逐次光源の出力を制御するものである。

特開２００２−２９１７６４号公報 特開平１０−５３５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたレーザ治療装置は、本体部に備えた光源からのレーザ光を、導光ファイバを介して照射ヘッドから患部に向けて照射される構成であるため、実際に患部に照射される光が、安定した出力で照射されない場合がある、といった課題を有していた。

その結果、患部に所定の出力以上のレーザ光を照射したり、所定の出力以下のレーザ光しか照射できなかったりする場合があり、安全上の問題や十分な治療効果が得られないといった問題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するためのもので、所定の出力のレーザ光を安定して患部に照射することができるレーザ治療装置を提供することを目的とする。

そしてこの目的を達成するために本発明のレーザ治療装置は、第１のレーザ光を出力する光源と、前記第１のレーザ光の光量を検出する第１の光量検出部と、前記第１の光量検出部の検出結果に基づき前記光源の出力を所定の出力範囲に調整する制御を行う第１の出力制御部と、前記第１のレーザ光を導光及びビーム成形の少なくともいずれか一方を行うことで第２のレーザ光に変換し、前記第２のレーザ光を治療光として患部へ照射する治療光変換部と、前記第２のレーザ光の光量を検出する第２の光量検出部と、前記第２の光量検出部の検出結果に基づき前記第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲であるか否かを判定し、前記第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲でないと判定された場合、前記光源に対し所定の制御を前記第１の出力制御部よりも優先的に行う第２の出力制御部とを備えた構成とした。

本発明のレーザ治療装置によれば、上記構成とすることで、所定の出力のレーザ光を安
定して患部に照射することができる。

本発明の実施の形態１におけるレーザ治療装置の外観図 本発明の実施の形態１におけるレーザ治療装置のブロック図 本発明実施の形態１における照射ヘッドの具体的な構成示す図 本発明の実施の形態１におけるレーザ治療装置の動作を示すフロー図

≪発明を実施するための形態に至った経緯について≫
本発明者らは、特許文献１に開示されたレーザ治療装置を詳細に検討した。その結果、特許文献１に開示されたレーザ治療装置は、実際に患部に照射されるレーザ光が適切な出力であるか否かを判別できず、所定の出力のレーザ光を安定して患部に照射することができない場合があることが分かった。例えば、本体部に備えた光量検出部が故障等で適切に検出できない場合、所定の出力以上或いは以下のレーザ光を患部に照射する場合がある。また、本体部に備えた光量検出部が正しくレーザ光の出力を検出できていたとしても、光源からのレーザ光が導光ファイバを介して照射ヘッドに導光した際に、導光ファイバの屈曲や温度変化等に伴う光伝送経路における減衰や歪みが生じる場合がある。この場合には所定の出力以下のレーザ光しか患部に照射することができず、十分な治療効果が得られない。

さらに本発明者らは、特許文献２に開示されたレーザ治療装置についても詳細に検討した。特許文献２に開示された本体部に備えた光源のレーザ光と、照射ヘッド側である導光ファイバの出射端から出力される光源のレーザ光とを検出する２つの光量検出部を設ける構成を開示している。しかし、特許文献２に開示されたレーザ治療装置では、導光ファイバの出射端から実際に照射ヘッドから患部に向けてレーザ光を照射する過程において、レーザ光が光学レンズ等の種々の光学部品を経由して患部に照射されると、その過程における光伝送経路における減衰や歪みを応答遅れなく正確に検出すること困難であることが分かった。

また、特許文献２に開示されたレーザ治療装置は、本体側の光量検出部と導光ファイバの出射端側の光量検出部との検出結果を一体として連動させた制御を行う構成である。すなわち、このレーザ治療装置は、本体側の光量検出部と導光ファイバの出射端側の光量検出部とで検出された光量の差分や比率を求め、その結果を用いてレーザ光の出力の制御を行う構成である。したがって、一方の光量検出部が故障等で正確な光量が検出できないと、レーザ光を所定の出力範囲を逸脱した状態で患部に照射される場合があることが分かった。また、導光ファイバ光結合部における反射戻り光や導光ファイバ出射端側から別の散乱光が入射した場合、検出誤差が生じる場合があることも分かった。

特に数百ｍＷ以上の大出力のレーザ光を用い、安全性に留意して治療を行う場合や、患部への照射パワーや照射パワー密度を厳格に規定した光線力学的治療法（ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ）等のような場合では、患部に照射される僅かな治療光の光量誤差が治療に影響を与える場合もある。

そこで、本発明者らは、上記のような場合でも、所定の出力のレーザ光を安定して患部に照射できる構成について鋭意検討を行い、本発明の実施の形態の一態様に係るレーザ治療装置を想到するに至った。

以下に、本発明のレーザ治療装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係るレーザ治療装置について、図面を参照しながら説明する。

≪構成について≫
＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーザ治療装置の外観図である。

図１に示すレーザ治療装置１は、本体部２、照射ヘッド３、導光ファイバ４、信号ケーブル５、操作部６ａ、６ｂ及び電源ケーブル７から構成される。

＜本体部２＞
本体部２は、図２に示すように、レーザ発光部２１、第１の光量検出部２２、第１の出力制御部２３及び第２の出力制御部２４から構成される。

＜レーザ発光部２１＞
レーザ発光部２１は、例えば光源として半導体レーザ（不図示）を備え、第１の出力制御部２３及び第２の出力制御部２４の制御の下、所定の出力のレーザ光（以下、「第１のレーザ光」とする。）を出力する。そして、レーザ発光部２１は、出力した第１のレーザ光を導光ファイバ４に導光する。

＜第１の光量検出部２２＞
第１の光量検出部２２は、第１のレーザ光の光量を検出する。この第１の光量検出部２２は、主にフォトダイオード（不図示）とＩ−Ｖ（電流−電圧）変換回路（不図示）を備え、フォトダイオードでレーザ光を受光し電流値に変換するとともに、その電流値をＩ−Ｖ（電流−電圧）変換回路で電圧値に変換する。そして、この電圧値に関する信号を第１の出力制御部２３に出力する。

なお、第１の光量検出部２２のフォトダイオードは、前述のレーザ発光部２１とともにＨｉｇｈ Ｈｅａｔ Ｌｏａｄ（以下、「ＨＨＬ」と略する。）パッケージ（不図示）に収納され、レーザ発光部２１が導光ファイバ４に第１のレーザ光を導光する際にＨＨＬパッケージ内に漏れ出た光をフォトダイオードが受光する構成となっている。このＨＨＬパッケージ全体は積分球に相当する構造をなしており、第１の光量検出部２２ではフォトダイオードにより、導光ファイバファイバ４に導光される第１のレーザ光の光量に比例した光量を常時検出することができる。

＜第１の出力制御部２３＞
第１の出力制御部２３は、操作部６ａ、６ｂからの出力設定に基づき、レーザ発光部２１から出力される第１のレーザ光の出力を制御する。また、第１の出力制御部２３は、操作部６ａ、６ｂからの出力設定が維持されるよう、第１の光量検出部２２で検出された光量信号が常時一定になるようＡｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌのフィードバックをかけている。

具体的には、例えば、第１の出力制御部２３が、予め所定の閾値を有する等して、第１の光量検出部２２からの検出結果に基づき第１のレーザ光が所定の出力或いは所定の出力を基準に所定の範囲内に収まる出力であるか否かを所定の閾値を用いて判定する。そして、その判定結果において、第１の出力制御部２３が、第一のレーザ光が所定の出力でないと判定された場合は、第一のレーザ光の出力を所定の出力となるようレーザ発光部２１の制御を行う。この処理を実質的にリアルタイムに行う。

なお、第１の出力制御部２３の動作はハードウェアによって実現してもソフトウェアに
よって実現してもよい。出力制御をかける光量範囲に所定幅（不感帯）を持たせる構成であってもよい。さらに、出力制御をかける時間に所定の時間刻みを持たせ離散的に行ってもよいし連続的に行ってもよい。レーザ光照射およびその光量検出は、連続的に行ってもよいしパルス間欠的に行ってもよい。

＜第２の出力制御部２４＞
第２の出力制御部２４は、後述する照射ヘッド３における第２の光量検出部３２からの検出結果に対して、後述の治療光変換部３１から実際に患部に照射されるレーザ光（以下、「第２のレーザ光」とする。）が所定の出力であるか否かを第１の出力制御部２３と同様の判定を行う。そして、その判定結果に基づき、レーザ発光部２１の出力の制御を行う。また、第２の出力制御部２４において、レーザ発光部２１の制御をし直す必要があると判定された場合は、第１の出力制御部２３にレーザ発光部２１の制御を無効とする指示を行う。

なお、第１の出力制御部２３と第２の出力制御部２４との判定基準を同一としてもよいし、第１のレーザ光が導光ファイバ４等での減衰や歪みが生じることを鑑みて異なる閾値の判定基準を設けてもよい。この場合、その判定基準については使用に応じて適宜設定されるものであるが、第１の出力制御部２３と第２の出力制御部２４との判定基準が異なる構成とする場合、第２のレーザ光よりも第１のレーザ光のほうが高い出力となるように判定する閾値を設定する必要がある。

また、第２の出力制御部２４は、その処理結果と第１の光量検出部２２からの検出信号による第１の出力制御部２３との処理結果が異なる場合、第２の出力制御部２４によるレーザ発光部２１の制御を優先的に行う構成となっている。従って、仮に第１の出力制御部２３において第１のレーザ光が所定の出力であると判定されても、第２の出力制御部２４において第２のレーザ光が所定の出力でないと判定されれば、第２の出力制御部２４がレーザ発光部２１の制御を行うことになる。

なお、第２の出力制御部２４におけるレーザ発光部２１の制御は、第１の出力制御部２３と同様、第２のレーザ光を所定の出力となるように第１のレーザ光の出力を調整する制御及び第１のレーザ光の出力を停止させる制御の少なくともいずれか一方を指す。

＜照射ヘッド３＞
照射ヘッド３は、図２に示すように治療光変換部３１及び第２の光量検出部３２から構成され、具体的な照射ヘッド３の構成は図３に示している。

＜治療光変換部３１＞
治療光変換部３１は、導光ファイバ４を介して導光された第１のレーザ光を導光及びビーム成形の少なくともいずれか一方を行うことで第２のレーザ光に変換し、この第２のレーザ光を患部に照射する。

治療光変換部３１は、具体的には、図３に示すように光学レンズ３３、ビームスプリッタ３４及び出射口３５から構成される。光学レンズ３３は、第１のレーザ光が導光ファイバ４を介して供給された光を集光し、ビームとして収束させて第２のレーザ光に変換する。そして、第２のレーザ光は、出射口３５から照射ヘッド３外部に出射し患部にその光を照射されるとともに、ビームスプリッタ３４によりその光を分割して第２の光量検出部３２に供給される。

＜第２の光量検出部３２＞
第２の光量検出部３２は、フォトダイオード３６とＩ−Ｖ（電流−電圧）変換回路３７
から構成され、ビームスプリッタ３４で分割された第２のレーザ光を受光し、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換回路で電圧値に変換する。そして、この電圧値に関する信号は、信号ケーブル５を介して第２の出力制御部２４に出力される。

＜導光ファイバ４＞
導光ファイバ４は、上述のとおり、レーザ発光部２１からの第１のレーザ光を導光し、治療光変換部３１に供給するための媒体である。

＜信号ケーブル５＞
信号ケーブル５は、第２の光量検出部３２の検出結果に関する信号を、第２の出力制御部２４に供給するための媒体である。

＜操作部６ａ、６ｂ＞
操作部６ａ、６ｂは、レーザ光の出力の設定等、レーザ治療装置１の各種設定をするものである。例えば、レーザ光照射のＯＮ／ＯＦＦは図１の操作部６ｂに示すようにフットスイッチで構成してもよい。

＜電源ケーブル７＞
電源ケーブル７は、外部電源に接続され、レーザ治療装置１に電気を供給する。

≪動作について≫
以上の構成からなるレーザ治療装置１の動作について、操作者の動作も踏まえて図４のフロー図を用いて説明する。

＜ステップ１（Ｓ００１）＞
ステップ１（Ｓ００１）では、操作者が操作部６ａ、６ｂを用いて患部に供給するレーザ光の出力を設定する。例えば、操作者が、所定の出力のレーザ光を操作部６ａで設定し、その設定に基づき、操作者がフットスイッチである操作部６ｂを押下することで、レーザ光照射のスイッチがＯＦＦからＯＮへと切り替わる。

＜ステップ２（Ｓ００２）＞
ステップ２（Ｓ００２）では、第１の出力制御部２３が、ステップ１（Ｓ００１）の操作部６ａ、６ｂの操作に基づき、レーザ発光部２１に設定した所定の出力のレーザ光を出力させる制御を行う。これにより、レーザ発光部２１の光源からは、第１の出力制御部２３の制御に基づく所定の出力の第１のレーザ光が出力される。そして、導光ファイバ４を介して治療光変換部３１にその光を供給する。

＜ステップ３（Ｓ００３）＞
ステップ３（Ｓ００３）では、第１の光量検出部２２が、レーザ発光部２１から出力された第１のレーザ光を導光ファイバ４へ導光する際にＨＨＬパッケージ内で漏れ出した光を検出し、その検出結果を第１の出力制御部２３にフィードバックする。そして、第１の出力制御部２３は、その検出結果が操作部６ａで設定した所定の出力を基準とした所定の範囲に存するか否かを判定する。

ここで、所定の範囲に存すると判定された場合は、後述のステップ４（Ｓ００４）へ移行する。一方、所定の範囲に存しないと判定された場合は、ステップ２（Ｓ００２）に戻り、第１の出力制御部２３が所定の出力となるようにレーザ発光部２１の出力調整する制御を行う。

＜ステップ４（Ｓ００４）＞
ステップ４（Ｓ００４）では、治療光変換部３１が、第１のレーザ光が導光ファイバ４を介して供給された光を光学レンズ３３で集光及び収束させることで第２のレーザ光を成形する。また、治療光変換部３１は、第２のレーザ光をビームスプリッタ３４で分割して一方のレーザ光を第２の光量検出部３２に出力する。

＜ステップ５（Ｓ００５）＞
ステップ５（Ｓ００５）では、第２の光量検出部３２が、供給されたレーザ光のレーザ光を検出し、その検出結果を、信号ケーブル５を介して第２の出力制御部２４へ出力する。そして、ステップ３（Ｓ００３）と同様、そして、第２の出力制御部２４は、その検出結果が、操作部６ａで設定した所定の出力を基準とした所定の範囲に存するか否かを判定する。

ここで、所定の範囲に存すると判定された場合は、後述のステップ６（Ｓ００６）へ移行する。一方、所定の範囲に存しないと判定された場合は、ステップ２（Ｓ００２）に戻り、第２の出力制御部２４が、第１の出力制御部２３によるレーザ発光部２１の制御を無効とする指示を行い、第２の出力制御部２４が、レーザ発光部２１の光源からの出力が所定の出力になるように設定しなおする。

なお、ここでは、第２の出力制御部２４が、レーザ発光部２１の出力を設定し直す構成で説明しているが、第２の出力制御部２４が、レーザ発光部２１の出力を停止させ、治療を中断する構成であってもよい。

＜ステップ６（Ｓ００６）＞
ステップ６（Ｓ００６）では、照射ヘッド３の出射口から照射ヘッド３外部（すなわち、患部に向けて）に、所定の出力の第２のレーザ光を照射する。

≪実施の形態のまとめ≫
以上のとおり、本発明の実施の形態１に係るレーザ治療装置によれば、光源から出力される第１のレーザ光と、実際に患部へ照射される第２のレーザ光との光量を検出し、第１の出力制御部２３できめ細かなレーザ発光部２１の制御を行うとともに、実際に患部へ照射される第２のレーザ光が所定の出力範囲を逸脱した出力となった場合でも、第２の出力制御部２４が優先的にレーザ発光部２１の制御を行う構成であるため、患部に向けて安定した出力のレーザ光を照射することができる。

本発明のレーザ治療装置によれば、上記構成とすることで、所定の出力のレーザ光が安定して患部に照射することができる。

従って、数百ｍＷ以上の大出力のレーザ光を用い、安全性に留意して治療を行う場合や、患部への照射パワーや照射パワー密度を厳格に規定する必要がある治療を行う場合に有用である。

１ レーザ治療装置
２ 本体部
３ 照射ヘッド
４ 導光ファイバ
５ 信号ケーブル
６ａ、６ｂ 操作部
７ 電源ケーブル
２１ レーザ発光部
２２ 第１の光量検出部
２３ 第１の出力制御部
２４ 第２の出力制御部
３１ 治療光変換部
３２ 第２の光量検出部
３３ 光学レンズ
３４ ビームスプリッタ
３５ 出射口
３６ フォトダイオード
３７ Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換回路

Claims (7)

1. 第１のレーザ光を出力する光源と、
   前記第１のレーザ光の光量を検出する第１の光量検出部と、
   前記第１の光量検出部の検出結果に基づき前記光源の出力を所定の出力範囲に調整する制御を行う第１の出力制御部と、
   前記第１のレーザ光を導光及びビーム成形の少なくともいずれか一方を行うことで第２のレーザ光に変換し、前記第２のレーザ光を治療光として患部へ照射する治療光変換部と、
   前記第２のレーザ光の光量を検出する第２の光量検出部と、
   前記第２の光量検出部の検出結果に基づき前記第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲であるか否かを判定し、前記第２のレーザ光の光量が所定の出力範囲でないと判定された場合、前記光源に対し所定の制御を前記第１の出力制御部よりも優先的に行う第２の出力制御部とを備えた、レーザ治療装置。
2. 前記所定の制御は、前記光源の出力を前記所定の出力範囲に存する調整を行う制御、或いは、前記光源の出力を停止させる制御の少なくともいずれか一方を行う、請求項１に記載のレーザ治療装置。
3. 前記第２の出力制御部は、前記第２のレーザ光が所定の出力範囲でないと判定された場合、前記第１の出力制御部に光源に対する制御を無効とする指示を行う、請求項１又は２に記載のレーザ治療装置。
4. 前記治療光変換部は光学レンズを備え、前記第１のレーザ光を前記光学レンズにより集光及び収束の少なくともいずれか一方を行うことでビーム成形を行う、請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ治療装置。
5. 前記治療光変換部は、導光ファイバを介して導光された第１のレーザ光を前記第２レーザ光へ変換する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ治療装置。
6. 前記第１の光量検出部は、第１のレーザ光の一部の光の光量を検出する、請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ治療装置。
7. 前記第２の光量検出部は、第２のレーザ光の一部の光の光量を検出する、請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ治療装置。