JP4086587B2 - レーザ治療装置 - Google Patents

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、脱毛用レーザではレーザ照射時の発熱による上皮の火傷を抑えたり、レーザ照射による痛みを軽減するために、レーザ照射部位の皮膚を冷却しながらレーザ照射を行う。皮膚の冷却機構としては、レーザ光を透過し、皮膚に接触させるガラス板からなるウィンドウを冷却するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、皮膚に接触していない状態のウィンドウを冷却しすぎると、外気との温度差が大きくなることにより、ウィンドウ表面に結露が発生し、更に冷却すると、結露した水分が凍り付く問題があった。ウィンドウ表面に結露や氷結が生じると、ウィンドウを通しての患部の観察が悪くなる他、レーザ光の透過率が落ち、レーザパワーの低下になる。逆に、結露や氷結が生じない様にウィンドウの冷却を抑えたままにすると、ウィンドウを皮膚に接触させても患部が十分に冷やされず、レーザ照射時に患者が痛みを感じるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ウィンドウ表面の結露の発生や氷結を抑えつつ、レーザ照射時には患部を適切に冷却できるレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【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。
（１） 治療用レーザ光源からの治療レーザ光を皮膚上の所期する位置に照射する照射光学系を持つハンドピースと、該ハンドピースに設けられ、治療レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持つと共に皮膚に接触する接触面を持つウィンドウと、該ウィンドウを冷却する冷却手段と、を備えるレーザ治療装置において、前記ウィンドウの温度を検知する温度センサと、術者が前記ハンドピースを保持して前記ウィンドウを患者の皮膚に押し当てた時の皮膚に対する前記ウィンドウの接触圧を検知する圧力センサと、前記圧力センサにより検知された圧力に基づいて前記冷却手段の冷却能力を変化させる冷却能力変更手段であって、前記ウィンドウが皮膚に押し当てられていることが前記圧力センサにより検知されていないときは、前記ウィンドウの結露及び氷結の発生を抑えるべく予め設定された温度となるように前記冷却手段を制御し、前記ウィンドウが皮膚に押し当てられていることが前記圧力センサにより検知されたときには、該検知された圧力の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を多段階又は連続的に増加させる冷却能力変更手段と、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、前記冷却能力変更手段により変えられる前記冷却手段の冷却能力のレベルを表示する表示手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について一実施形態を挙げ、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。
レーザ装置本体１の正面には大型の液晶（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とファイバケーブル４が伸延している。
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。
【０００７】
図２において、１０は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（ダイオードレーザ）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。
【０００８】
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。
束ねられた各ファイバ１３ａ,１３ｂの出射端面（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。
【０００９】
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が設けられており、第一ミラー２３，第二ミラー２４をそれぞれ第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａ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、集光レンズ２５により直径５ｍｍ程の円形スポット光として治療部位に照射される。尚、スキャナヘッド２０ａ内部の第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａ等の構成部品はアルミ製の支基３４によって保持されている。
また、スキャナヘッド２０ａ上部には、後述するペルチェ素子２８の冷却する吸熱状態を表示するインジケータランプ３３が設けられている。インジケータランプ３３は５連のＬＥＤ３３ａ〜ｅからなり、ＬＥＤ３３ａは緑色、ＬＥＤ３３ｂ〜ｄは橙色、ＬＥＤ３３ｅは赤色の光を発光する。
【００１０】
図３はスキャナヘッド２０ａの下部にウィンドウユニット４０を取り付けたときの、ハンドピース２０の下方部分の側面断面図である。尚、ウィンドウユニット４０は、図示なきウィンドウサイズのものに交換可能である。
スキャナヘッド２０ａ内部の支基３４には、圧力センサ３５を挟む構造で、アルミ製の冷却板２９がボルト３６によりネジ止めされている。圧力センサ３５は中央に開口を有する円盤状をしており、機械的な負荷が作用した際に電荷を発生する圧電材料が用いられている。この装置では、圧力センサ３５として水晶圧電センサを用いているが、圧力センサであれば、特にこれに限定するものでない。圧力センサ３５の開口に通されたボルト３６を締めこむことにより、圧力センサ３５に与圧が掛けられ、圧力センサ３５の精度をよくしている。また、ボルト３６を締めこんで圧力センサ３５を取付けた状態を、制御部１５は負荷０ｋｇとしてメモリ１６に記憶することでゼロ調整がなされている。
【００１１】
冷却板２９には、熱伝導性の良いアルミ製のウィンドウ取付板２７が、断熱性のある樹脂製のネジ３７により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、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。
ウィンドウ取付板２７、冷却板２９の周りには、ポリアセタール樹脂製のカバー２６が図示なきネジにより冷却板２９に固定されている。
【００１２】
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の温度を検知する。温度センサ３１の検知温度及び、圧力センサ３５によるハンドピース２０の押し下げ力に基づいて、制御部１５はペルチェ素子２８の冷却する吸熱レベルをコントロールする。
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、断熱性の良いポリアセタール樹脂で形成される枠形状の断熱板４３、第１ウィンドウ４２より熱伝導率が劣る透明ガラス（例えば、光学ガラスとして一般的に使用されているＢＫ７（ショット社分類記号））の第２ウィンドウ４４、開口が形成されたアルミ製のカバー４５から構成される。
【００１３】
ウィンドウフレーム４１は熱伝導率の良いアルミ材からなる。その背板部４１ａの上部にはＵ字型の２つの長穴が形成されており、２つのネジ３２によってウィンドウ取付板２７と脱着可能とされている。ペルチェ素子２８によって冷却されたウィンドウ取付板２７はウィンドウフレーム４１を冷却し、さらに第１ウィンドウ４２を冷却する。
【００１４】
ウィンドウフレーム４１の水平方向に張り出したフレーム部４１ｂには開口が設けられており、その下側に約４０ｍｍ角四方の第１ウィンドウ４２が伝熱性の良い接着剤により取り付けられている。フレーム部４１ｂの上部には、断熱板４３を介して第二ウィンドウ４４が断熱性の良い接着剤を使用してシールドするように固定され、さらにこれらを覆うカバー４５が接着されている。こうして第一ウィンドウ４２と第二ウィンドウ４４の間には断熱層となる密閉空間４８（図３上の点線で示す空間）が形成され、２重構造とされる両ウィンドウ間の断熱効果が高められる。
４６はウィンドウフレーム４１の外部からの吸熱を防ぐためのポリアセタール樹脂製の断熱板であり、同時に第二ウィンドウ４４の断熱を行うように背板部４１ａに固着されている。
【００１５】
以上のような構造により、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。
また、ウィンドウユニット４０がスキャナヘッド２０ａの下部に取り付けられているので、術者は第一ウィンドウ４２を皮膚に押し当てることで治療部位を一様に平坦な面にすると共に、スキャナヘッド２０ａを安定して保持することができる。スキャナヘッド２０ａから出射したレーザ光は第一ウィンドウ４２の下面付近に集光するように、集光レンズ２５との距離が設計されている。
【００１６】
図２において、制御部１５にはＬＣＤパネル２、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側の圧力センサ３５、温度センサ３１、インジケータランプ３３、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は通信ケーブル３を介して制御部１５に接続されている。
【００１７】
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。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、ＬＣＤパネル２により設定された走査パターン形状（円形パターン、正方形パターン等）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。また、術者は、パネル２のキー操作によって冷却機構を作動させる。ペルチェ素子２８及びチラー５の駆動により、ウィンドウ取付板２７、ウィンドウフレーム４１、第一ウィンドウ４２の順に冷やされる。
【００１８】
治療前の準備状態では、ハンドピース２０が患部に押し付けられていないので、圧力センサ３５からの電圧変動は無く、押し下げ力の信号は０Ｋｇである。圧力センサ３５からの押し下げ力が０〜１.０Ｋｇである時、制御部１５は図４に示す様に、ペルチェ素子２８を低い印加電流１Ａで駆動する（図中▲１▼の部分）。印加電流１Ａでは、ペルチェ素子２８による吸熱レベルは低く、第一ウィンドウ４２を冷やし過ぎることは無い。これは、電流の大きさによって吸熱する最大熱量が限定されるペルチェ素子２８の特性を利用している。図４中▲１▼の部分の状態では、制御部１５はインジケータランプ３３の緑色のＬＥＤ３３ａを点灯させる。緑色のＬＥＤ３３ａの点灯により、術者はペルチェ素子２８が駆動されていることを確認できる。
【００１９】
また、この間は、制御部１５は、ウィンドウ取付板２７に取付けられた温度センサ３１の出力を監視し、その検出温度が予め設定された温度Ｔａ（℃）となるようにペルチェ素子２８を駆動制御している。この温度Ｔａは、ＬＣＤパネル２で任意に設定することができる。温度Ｔａを所期する皮膚の冷却温度以下で、かつ０℃より高い温度に設定しておくことにより、ウィンドウ４２に生じた結露が氷結することはなく、また、結露自体の発生も抑えることができる。検出温度によるペルチェ素子２８の駆動制御は、設定温度Ｔａと検出温度との温度差に応じてその駆動デューティ比を変化させることで行う。ここでの駆動デューティ比とはペルチェ素子２８を駆動する単位時間当たりのＯＮとＯＦＦ時間割合のことであり、制御温度Ｔａと検出温度との差（検出温度の方が高い場合のみ）が大きいときは、駆動デューティ比を上げる。すなわち、単位時間当たりの駆動時間の割合を大きくする。
【００２０】
術者は、必要な事前準備を完了させた後、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、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、レーザ治療を行う。
ハンドピース２０が患部に置かれると、ハンドピース２０自体の重み（約０.７５ｋｇ）と押し下げ力により、圧力センサ３５は電荷を発生し、その電圧から押し下げ力が制御部１５によって演算される。
【００２１】
圧力センサ３５からの押し下げ力が１.０〜１.２Ｋｇである時、制御部１５はハンドピース２０が患部に押し下げられていると判断し、皮膚から体温を吸熱しなければならないため、先程の図中▲１▼の部分よりも大きい印加電流２Ａでペルチェ素子２８を駆動する（図中▲２▼の部分）。ここでは、術者の意図により吸熱を増やして冷却能力を上げることを目的としているので、制御部１５は駆動デューティ比を変化させて設定温度Ｔａとなるようにするペルチェ素子２８の制御を解除する。以下、図４の▲３▼〜▲５▼の圧力センサ３５からの押し下げ力についても同じである。図中▲２▼の部分の状態では、制御部１５はインジケータランプ３３の緑色のＬＥＤ３３ａ、橙色のＬＥＤ３３ｂの２ヶを点灯させる。橙色のＬＥＤ３３ｂの点灯の追加により、術者はペルチェ素子２８の駆動が強化されていることを確認できる。
【００２２】
また、患者の反応に応じて、更に冷却能力を高めるために、ペルチェ素子２８の駆動を強化したい場合は、術者はハンドピース２０を患部へ押し下げる。その押し下げ力は圧力センサ３５によって検出される。図４に示す様に、押し下げ力が１.２〜１.４Ｋｇである時、更に大きい印加電流３Ａでペルチェ素子２８を駆動する（図中▲３▼の部分）。図中▲３▼の部分の状態では、制御部１５はインジケータランプ３３の緑色のＬＥＤ３３ａ、橙色のＬＥＤ３３ｂ、３３ｃの３ヶを点灯させる。
【００２３】
更に冷却能力を高めるために、押し下げ力が１.４〜１.６Ｋｇとなると、更に大きい印加電流４Ａでペルチェ素子２８を駆動する（図中▲４▼の部分）。図中▲４▼の部分の状態では、制御部１５はインジケータランプ３３の緑色のＬＥＤ３３ａ、橙色のＬＥＤ３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの４ヶを点灯させる。
冷却能力を最大にするため、押し下げ力が１.６Ｋｇ以上となると、更に大きい印加電流５Ａでペルチェ素子２８を駆動する（図中▲５▼の部分）。図中▲５▼の部分の状態では、制御部１５はインジケータランプ３３の緑色のＬＥＤ３３ａ、橙色のＬＥＤ３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、赤色のＬＥＤ３３ｄの５ヶを点灯させる。
【００２４】
以上のように、冷却能力が足らない場合、術者はハンドピース２０の押し下げ力を増すことによって、インジケータランプ３３のＬＥＤ３３ａ〜ｅの点灯を確認しながら、ペルチェ素子２８の特性により駆動電流を大きくすることによって冷却能力を増して、いち早く患部の温度を下げることができる。一方、皮膚を冷却していない状態（ハンドピース２０が皮膚に接触していない状態）では、ペルチェ素子２８の特性によりペルチェ素子２８を弱い駆動電流の１Ａで駆動して吸熱レベルを下げ、さらに、設定温度Ｔａとなるようにして冷却能力を抑えているため、結露や氷結の発生を抑えることができる。
【００２５】
また、上記のようなペルチェ素子２８の駆動方法は、本実施の形態に記述した様に、温度センサ３１の位置が第１ウィンドウ４２等の皮膚を冷却する位置から離れている構成では、実際に冷却している皮膚の温度と温度センサ３１での検出温度とにずれが生じてしまうため、術者の意図するようにいち早く冷却したい場合に、特に有効である。
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。
【００２６】
以上の実施の形態では、図４に示す様に、ペルチェ素子を駆動する印加電流を図中▲１▼〜▲５▼の５段階としたが、５段階に限らず、２段階、４段階、６段階といった様に他の多段階にしてもよい。
また、多段階にしなくとも、図５に示す様に、ハンドピース２０の押し下げ力が１.０〜１.６Ｋｇにおいて、ペルチェ素子を駆動する印加電流を連続的に変化させても良い。なお、図５の図中▲１▼〜▲５▼の記号は、図４の図中▲１▼〜▲５▼のＬＥＤ３３ａ〜ｅの点灯動作に対応している。
また、圧力センサ３５の位置は上記のスキャナヘッド２０ａと冷却板２９の連結部に限るものではない。例えば、ウィンドウフレーム４１に取付け、皮膚との接触圧を直接測定しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウィンドウ表面に付いた結露の発生や氷結を抑えつつ、レーザ照射時には患部を冷やして適切にレーザ照射を行うことができる。また、冷却能力の変更を容易に行える。
【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】ウィンドウユニット及び圧力センサ及び冷却機構を示す図である。
【図４】ハンドピース押し下げ力とペルチェ印加電流の関係を示す図である。
【図５】ハンドピース押し下げ力とペルチェ印加電流の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザ装置本体
４ ファイバケーブル
５ チラー
７ 冷却チューブ
１０ レーザ光源部
１５ 制御部
２０ ハンドピース
２７ ウィンドウ取付板
２８ ペルチェ素子
２９ 冷却板
３１ 温度センサ
３３ インジケータランプ
３３ａ〜ｅ ＬＥＤ
３５ 圧力センサ
３６ ボルト
４０ ウィンドウユニット
４１ ウィンドウフレーム
４２ 第一ウィンドウ

Claims (2)

1. 治療用レーザ光源からの治療レーザ光を皮膚上の所期する位置に照射する照射光学系を持つハンドピースと、該ハンドピースに設けられ、治療レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持つと共に皮膚に接触する接触面を持つウィンドウと、該ウィンドウを冷却する冷却手段と、を備えるレーザ治療装置において、前記ウィンドウの温度を検知する温度センサと、術者が前記ハンドピースを保持して前記ウィンドウを患者の皮膚に押し当てた時の皮膚に対する前記ウィンドウの接触圧を検知する圧力センサと、前記圧力センサにより検知された圧力に基づいて前記冷却手段の冷却能力を変化させる冷却能力変更手段であって、前記ウィンドウが皮膚に押し当てられていることが前記圧力センサにより検知されていないときは、前記ウィンドウの結露及び氷結の発生を抑えるべく予め設定された温度となるように前記冷却手段を制御し、前記ウィンドウが皮膚に押し当てられていることが前記圧力センサにより検知されたときには、該検知された圧力の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を多段階又は連続的に増加させる冷却能力変更手段と、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、前記冷却能力変更手段により変えられる前記冷却手段の冷却能力のレベルを表示する表示手段を備えることを特徴とするレーザ治療装置。

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