JP2017131303A

JP2017131303A - レーザ照射装置

Info

Publication number: JP2017131303A
Application number: JP2016012033A
Authority: JP
Inventors: 亮祐西; Ryosuke Nishi; 守久光; Mamoru Hisamitsu; 一智門倉; Kazutomo Kadokura; 和哉井上; Kazuya Inoue
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03

Abstract

【課題】レーザ光の照射位置を視認可能で、レーザの進路を正確に示すことができるレーザ照射装置を提供する。【解決手段】クラス１の第１レーザ光又はクラス１を超える第２レーザ光を出力して皮膚１０を照射するレーザ光源２と、皮膚１０の表面に接触したかどうかを検出する接触センサ７と、接触センサ７の出力に基づき接触センサ７が表面に接触していない場合にレーザ光源２から第１レーザ光を出力させ、接触センサ７が表面に接触している場合にレーザ光源２から第２レーザ光を出力させる駆動制御回路４とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、人体や物質に対してレーザ光を直接照射ることで所望の効果を得る医療・産業用のレーザ照射装置に関する。また、本発明は、レーザ医療、治療、美容、セラピー、分析及び検査に利用する技術に関する。

近年、治療や治療の補助、血行・代謝促進、殺菌、セラピーなど幅広い用途において、人体に対して直接レーザ光を照射するレーザ装置が幅広く普及している。このレーザ装置は、病院などの医療現場で使用されることが多く、医療従事者及び使用対象者らは、必ずしもレーザ光の危険性を認識しているとは限らない。レーザ装置を誤って取扱うと、事故の発生リスクが大きくなるため、事故の発生を未然に防止するレーザ装置の安全機能に対する要求が高まっている。

また、材料の成分検査等を目的としたレーザ装置が普及しているが、レーザ装置の誤った取扱いにより事故が発生する可能性がある。

レーザを取り扱う際に懸念されるリスクの一つとして、眼球へのレーザ照射による視覚障害がある。特に、半導体レーザなどで良く用いられる可視光から近赤外光（波長が約４００ｎｍ〜１４００ｎｍ）のレーザ光は、網膜損傷を引き起こす可能性が高い。

また、高出力レーザ光が皮膚に照射された場合には火傷が生じる。このため、高出力なレーザ光が照射対象部以外の眼・皮膚や周囲の人間に照射されることのないような安全機能を設けている。

例えば、医療分野では、レーザ装置は皮膚に接した状態で使用されることが多く、それを利用して皮膚から離した際に電源オフとなるスイッチング機能がレーザ装置の安全機能として提案されている。特許文献１では、接触センサ又は接近センサを備え、これらのセンサをキースイッチ等と組み合わせ、レーザ装置の作動を制御している。これにより、レーザ装置が皮膚に接した状態で且つ決められた順序で取り扱わない限り、レーザ装置が作動しないため、レーザ装置の誤用を抑制することができる。また、特許文献２では、レーザ光出射口が人体皮膚表面に接触しない限り装置が作動しないようなセンサを装備したレーザ装置が提案されている。このレーザ装置によれば、レーザ光が眼や周囲に誤って照射されることがない。

しかし、特許文献１，２では、レーザ光出射口が皮膚に接しない限り、装置が作動しないため、レーザ光が適切な箇所に照射されているか目視で確認できず、取扱いが困難となる。また、センサの種類によっては、必ずしも治療対象箇所にレーザ出射口を密着させなくても、指先などでセンサ箇所に触れるなどの方法によりレーザ装置を作動可能である場合もある。

レーザ出射口を誤って認識していた場合には、たとえ出射口付近の接触センサが皮膚接触を感知していたとしても、誤った箇所に高出力のレーザ光が出射されることがある。この状態で不意に高出力レーザ光が照射された場合に、レーザ光の照準が眼球等の方向に向いていた場合には、深刻な事故が発生する可能性がある。

このため、レーザ光照射位置を示し利便性を高め且つレーザ光の照射を周囲に警告するために、予め高出力レーザ光の照射方向を事前に使用者に示す必要がある。この目的を達成するために、特許文献３では、レーザ光源の光と同じ方向に発光素子を配置し、発光素子の光により予め高出力レーザ光の照射方向を事前に使用者に示すことができる。このため、使用者が眼の方向へレーザ装置の照準を定めることを防止することができる。

また、従来の技術として、例えば、特許文献４，５に記載された技術が知られている。

特開平７−３２３０９３号公報特開２００８−１０３６５４号公報特表２００９−５０８６１１号公報ＷＯ２０１４／０２９４２３Ａ１特表２０１０−５１９５５４号公報

しかしながら、特許文献３の方法では、レーザ光源とは別に設けた発光素子はレーザに比べて拡散が大きい。このため、治療に用いるレーザ光の進路を正確に示すことができないという課題を有していた。

本発明の課題は、レーザ光の照射位置を視認可能で、レーザの進路を正確に示すことができるレーザ照射装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の本発明は、クラス１の第１レーザ光又はクラス１を超える第２レーザ光を出力して被照射対象物を照射するレーザ光源と、前記被照射対象物の表面に接触したかどうかを検出する接触センサと、前記接触センサの出力に基づき前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記レーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記レーザ光源から前記第２レーザ光を出力させる制御回路とを備えることを特徴とする。

第２の本発明は、クラス１の第１波長を持つ第１レーザ光を出力する第１のレーザ光源と、前記第１波長とは異なる第２波長を持つ第２レーザ光を出力して被照射対象物を照射する第２のレーザ光源と、前記被照射対象物の表面に接触したかどうかを検出する接触センサと、前記接触センサの出力に基づき前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記第１のレーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記第２のレーザ光源から前記第２レーザ光を出力させる制御回路とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御回路は、接触センサが表面に接触していない場合にレーザ光源からクラス１の第１レーザ光を出力させるので、レーザ光の照射位置を視認可能で、レーザの進路を正確に示すことができる。

本発明の実施例１の皮膚接触前のレーザ照射装置の構成を示す図である。本発明の実施例１の皮膚接触後のレーザ照射装置の構成を示す図である。本発明の実施例１のレーザ照射装置の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施例２の皮膚接触前のレーザ照射装置の構成を示す図である。本発明の実施例２の皮膚接触後のレーザ照射装置の構成を示す図である。本発明の実施例２のレーザ照射装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明のレーザ照射装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の皮膚接触前のレーザ照射装置の構成を示す図である。実施例１のレーザ照射装置は、高出力レーザパルスにより皮膚表面の治療を行うレーザ治療装置である。

実施例１のレーザ照射装置１は、レーザ光源２、レーザ光出力検出センサ３、駆動制御回路４、制御スイッチ５、電源６、接触センサ７、ビームスプリッタ８を有している。電源６は、オンすることで駆動制御回路４を作動させ、オフすることで駆動制御回路４を停止させる。

ビームスプリッタ８は、レーザ光源２からのレーザ光を２つに分離する。レーザ光出力検出センサ３は、ビームスプリッタ８で分離された一方のレーザ光の光強度を検出し、駆動制御回路４に出力する。

駆動制御回路４は、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとを有し、レーザ光出力検出センサ３からのレーザ光の光強度に基づきレーザ光源２の光強度が所定値になるようにレーザ光の出力を制御する。即ち、駆動制御回路４は、自動パワー制御（ＡＰＣ）を行う。

制御スイッチ５は、オン又はオフし、オン信号又はオフ信号を駆動制御回路４に出力する。

接触センサ７は、当該接触センサ7の先端が皮膚１０の表面に接触したかどうかを検出し、皮膚１０に接触した場合には、接触検出信号を駆動制御回路４に出力する。

接触センサ７としては、機械動作式マイクロスイッチ、静電容量式センサ、温度センサ等の各種のセンサを用いることができる。接触センサ７としては、用途に応じて適したものを任意に選択することができる。実施例１では、人体（被照射対象物で被検体に対応）の皮膚表面に対する接触を感知するため、接触センサ７としては、例えば静電容量センサが用いられる。

駆動制御回路４は、電源６からの電源信号により作動し、接触センサ７からの接触検出信号と制御スイッチ５からのオン信号又はオフ信号に応じて、レーザ光源２の出力を小パワー（小出力）又は大パワー（大出力）に制御する。小パワー時のレーザ出力は、ＪＩＳＣ６８０２（２０１４）におけるクラス１に分類される出力である。

ＪＩＳＣ６８０２（２０１４）によれば、クラス１は、１００ｓ間（４００ｎｍ以下の紫外光に対しては３００００ｓ間）その光を瞬きなしに見続けても、網膜に損傷をきたさない充分に低いレーザであり、本質的に安全である。

大パワー時のレーザ出力は、ＪＩＳＣ６８０２（２０１４）におけるクラス１を超えるクラス１Ｃ以上に分類される出力である。

レーザ光源２は、駆動制御回路４の制御により、クラス１の第１レーザ光又はクラス１を超える第２レーザ光を出力して人体の皮膚１０の表面を照射する。

駆動制御回路４は、接触センサ７の出力に基づき接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していない場合にレーザ光源２からクラス１の低出力のレーザ光を出力させ、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触している場合にレーザ光源２からクラス１Ｃ以上の高出力のレーザ光を出力させる。

次にこのように構成される実施例１のレーザ照射装置の動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、電源６をオンすると（ステップＳ１１）、レーザ照射装置１が駆動し、駆動制御回路４が作動する。図１の状態では、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していないので、駆動制御回路４は、レーザ光源２からクラス１の低出力のレーザ光を出力させる（ステップＳ１３）。この状態が小パワーの状態である。小パワー時のレーザ光線により、皮膚１０の周囲へレーザ光の照射方向を示す。これにより、誤って高出力レーザ光線が治療対象部へ照射されることを未然に防ぐことができる。

さらに、小パワー時のレーザ光は、エイミング光としての役割を持つ。エイミング光として、正確にレーザ照射位置を認識し、的確な治療・セラピー等の効果が得られる。

次に、駆動制御回路４は、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触したかどうかを判定する（ステップＳ１５）。接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していない場合には、制御スイッチ５がオンしたかどうかを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７において、制御スイッチ５がオンした場合も制御スイッチ５がオフした場合も、駆動制御回路４は、レーザ光源２からクラス１の低出力のレーザ光を出力させる（ステップＳ２５）。即ち、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していない場合には、制御スイッチ５のオン又はオフに関係なくレーザ光源２からクラス１の低出力のレーザ光が出力される。このため、制御スイッチ５をオンさせても、小パワー状態のまま駆動状態が切り替わらず、大パワーにならないため、安全性を確保できる。

次に、図２に示すように、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触した場合には（ステップＳ１５のＹｅｓ）、駆動制御回路４は、制御スイッチ５がオンしたかどうかを判定する（ステップＳ１９）。

駆動制御回路４は、制御スイッチ５がオンした場合には、レーザ光源２からクラス１を超えるクラス１Ｃ以上の大パワーのレーザ光を出力させる（ステップＳ２１）。クラス１Ｃ以上の大パワーのレーザ光により、所望のレーザ治療効果が得られる。

接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していない限り、大パワー状態とならないため、高出力レーザ光線が対象とする人体表面以外に出射されず、眼球などへレーザ光線が誤照射されなくなる。接触センサ７が皮膚１０の表面に接触した状態で且つ制御スイッチ５をオンすることで、大パワーのレーザパルスが皮膚１０の表面に照射される。

大パワーのレーザパルスが皮膚１０の表面に照射された後には、駆動制御回路４は、所定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ２３）。所定時間は、僅かな時間である。

所定時間が経過した場合には、駆動制御回路４は、レーザ光源２からクラス１の低出力のレーザ光を出力させる（ステップＳ２５）。即ち、大パワーのレーザパルスが皮膚１０の表面に照射された後には、瞬時に小パワーに駆動状態が切り替わる。

また、大パワー状態時に、接触センサ７が皮膚１０から離れた場合には、小パワーに切り替わり、安全が確保できる。この場合には、ステップＳ２２の処理からステップＳ１５の処理に戻り、ステップＳ１５の処理を行い、ステップＳ１７を介してステップＳ２５の処理に進む。

このように実施例１のレーザ照射装置によれば、駆動制御回路４は、接触センサが皮膚１０の表面に接触していない場合に、レーザ光源２からクラス１のレーザ光を出力させるので、レーザ光の照射位置を視認可能で、レーザの進路を正確に示すことができる。即ち、接触センサが皮膚１０の表面に接触していない場合には、小パワー状態で駆動させることでレーザ光の照射位置を正確に認識し、必要な箇所に的確な治療・セラピー等を施すことができる。

図４は、本発明の実施例２の皮膚接触前のレーザ照射装置の構成を示す図である。実施例２のレーザ照射装置は、図１に示す実施例１のレーザ照射装置の構成にさらにレーザ光源９を設けるとともに、レーザ光源２、駆動制御回路４に代えて、レーザ光源２ａ、駆動制御回路４ａを用いたことを特徴とする。

なお、図４に示すその他の構成は、図１に示す実施例１のレーザ照射装置の構成と同一であり、同一部分には、同一符号を付する。

レーザ光源９は、本発明の第１のレーザ光源に対応し、緑色等の視認性の高いクラス１の第１波長λ１を持つ低出力のレーザ光（第１レーザ光）を出力してビームスプリッタ８を介して皮膚１０の表面に照射する。

レーザ光源２ａは、本発明の第２のレーザ光源に対応し、第１波長λ１と異なる短い赤外又は紫外領域等の波長帯である第２波長λ２を持つ高出力のレーザ光（第２レーザ光）を出力してビームスプリッタ８を介して皮膚１０の表面に照射する。

駆動制御回路４ａは、接触センサ７の出力に基づき接触センサ７が表面に接触していない場合にレーザ光源９から第１波長λ１を持つ低出力のレーザ光を出力させ、接触センサ７が表面に接触している場合にレーザ光源２ａから第２波長λ２を持つ高出力のレーザ光を出力させる。

次にこのように構成された実施例２のレーザ照射装置の動作を図６に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

まず、電源６をオンすると（ステップＳ１１）、レーザ照射装置１が駆動し、駆動制御回路４が作動する。図４の状態では、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触していないので、駆動制御回路４は、レーザ光源９から波長λ１を持つクラス１の低出力のレーザ光を出力させる（ステップＳ１２）。これにより、誤って高出力レーザ光線が治療対象部へ照射されることを未然に防ぐことができる。

ステップＳ１５、ステップＳ１７、ステップＳ１９の処理は、図３に示したそれらと同じ処理であるので、ここでは、その説明は、省略する。

次に、ステップＳ１９のＹｅｓの処理後に、駆動制御回路４ａは、レーザ光源２ａから波長λ２を持つクラス１Ｃ以上の大パワーのレーザ光を出力させる（ステップＳ２２）。クラス１Ｃ以上の大パワーのレーザ光により、所望のレーザ治療効果が得られる。

その後、ステップＳ２３の処理を行った後に、駆動制御回路４は、レーザ光源９から波長λ１を持つクラス１の低出力のレーザ光を出力させる（ステップＳ２６）。

従って、実施例２のレーザ照射装置においても、実施例１のレーザ照射装置の効果と同様な効果が得られる。

なお、実施例２の変形例として、駆動制御回路４ａは、接触センサ７が皮膚１０の表面に接触している場合には、レーザ光源９から波長λ１の低出力のレーザ光を出力させるとともにレーザ光源２ａから波長λ２の高出力のレーザ光を出力させても良い。即ち、波長λ１の低出力のレーザ光を照射し続けることによって、高出力レーザ照射時も、どの部位にレーザ光を照射しているかを、より確実に確認できるため、正確な治療が行える。

実施例１、実施例２のレーザ照射装置では、治療時のレーザとしてパルス波を用いたが、用途に応じて連続波発振型のレーザを用いても良い。また、実施例１、実施例２のレーザ照射装置では、レーザ出力を小パワー、大パワーの２段階に分けたが、レーザ出力を３段階以上に分けてもよい。例えば、レーザ照射装置をより安全に使用するために、小パワー時の出力をクラス１の範囲内で変化させても良い。また、大パワー時の出力を任意に設定したり、段階的に変化させても良い。

（本発明のレーザ照射装置の適用例）
（第１の適用例）
次に、本発明のレーザ照射装置の適用例を説明する。本発明のレーザ照射装置は、人体にレーザ光を照射することにより人体の治療を補助する治療補助装置として用いても良い。このレーザ照射装置は、例えば、カテーテルの針先からレーザを照射することで、血液の吸収によるレーザ光の光量変化を見てカテーテルが正しく血管内に挿入されたかどうかを確認する治療補助装置に適用できる。

この場合、針の穿刺前にはクラス１を超えるレーザ光が針先から照射されるため、レーザ光が誤照射される可能性がある。

本発明のレーザ照射装置によれば、針先が皮膚に触れる前まではクラス１以下のレーザ光を照射し、針先が皮膚に触れたことを感知した場合には、高出力のレーザ光を照射させることにより、安全性が確保できる。針は金属で形成されるため、静電容量式の接触センサ７を針に接続することで、針先が皮膚表面に触れることを感知できる。

（第２の適用例）
本発明のレーザ照射装置は、金属材料や樹脂などの材料の表面にレーザ光を照射することにより材料の分析対象箇所を特定する分光分析装置に適用できる。分光分析装置は、分光分析によりサンプルの組成を分析する。分析のために、サンプルを励起する前段階に、分析対象箇所を正確に特定する。このため、本発明は、レーザ出射口に設けた接触センサ７が、材料に接触したことを感知し、クラス１のレーザ光を材料に照射させることでレーザ照射装置の安全性と機能性とを向上することができる。また、レーザ照射対象物が材料である場合には、接触センサとして、機械式のマイクロスイッチを用いると良い。

１レーザ照射装置
２，２ａ，９レーザ光源
３レーザ光強度検出センサ
４，４ａ駆動制御回路
５制御スイッチ
６電源
７接触センサ
８ビームスプリッタ
１０皮膚

Claims

クラス１の第１レーザ光又はクラス１を超える第２レーザ光を出力して被照射対象物を照射するレーザ光源と、
前記被照射対象物の表面に接触したかどうかを検出する接触センサと、
前記接触センサの出力に基づき前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記レーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記レーザ光源から前記第２レーザ光を出力させる制御回路と、
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
クラス１の第１波長を持つ第１レーザ光を出力する第１のレーザ光源と、
前記第１波長と異なる第２波長を持つ第２レーザ光を出力して被照射対象物を照射する第２のレーザ光源と、
前記被照射対象物の表面に接触したかどうかを検出する接触センサと、
前記接触センサの出力に基づき前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記第１のレーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記第２のレーザ光源から前記第２レーザ光を出力させる制御回路と、
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
オン又はオフし、オン信号又はオフ信号を前記制御回路に出力する制御スイッチを備え、
前記制御回路は、前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記制御スイッチからのオン信号又はオフ信号に関係なく前記レーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記制御スイッチからのオン信号により前記レーザ光源から前記第２レーザ光を出力させることを特徴とする請求項１記載のレーザ照射装置。
オン又はオフし、オン信号又はオフ信号を前記制御回路に出力する制御スイッチを備え、
前記制御回路は、前記接触センサが前記表面に接触していない場合に前記制御スイッチからのオン信号又はオフ信号に関係なく前記第１のレーザ光源から前記第１レーザ光を出力させ、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記制御スイッチからのオン信号により前記第２のレーザ光源から前記第２レーザ光を出力させることを特徴とする請求項２記載のレーザ照射装置。
前記制御回路は、前記接触センサが前記表面に接触している場合に前記第１のレーザ光源から前記第１レーザ光を出力させるとともに前記第２のレーザ光源から前記第２レーザ光を出力させることを特徴とする請求項２又は請求項４記載のレーザ照射装置。
前記被照射対象物は、被検体からなり、
前記レーザ照射装置は、前記被検体に前記レーザ光を照射することにより前記被検体の治療を補助する治療補助装置からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のレーザ照射装置。
前記被照射対象物は、材料からなり、
前記レーザ照射装置は、前記材料の表面に前記レーザ光を照射することにより前記材料の分析対象箇所を特定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のレーザ照射装置。
前記接触センサは、静電容量式センサからなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のレーザ照射装置。
前記接触センサは、機械動作式センサからなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のレーザ照射装置。