JP4404596B2

JP4404596B2 - レーザ治療装置

Info

Publication number: JP4404596B2
Application number: JP2003338952A
Authority: JP
Inventors: 昌徳榎本
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005102884A

Description

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。

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、レーザ光を透過するガラス板からなるウィンドウにペルチェ素子等の冷却手段をアルミニウムや銅等の熱伝達部材で連結してウィンドウを冷却し、そのウィンドウを皮膚に接触させて冷却するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２１８８５６号公報

しかしがら、従来装置においては、ウィンドウの冷却効果と冷却速度を高めるために、ウィンドウの近くにサイズの大きなペルチェ素子を配置すると共に、ウィンドウとペルチェ素子とを連結するアルミニウムや銅等の熱伝達部材の断面積を大きくしていた。このため、ペルチェ素子や熱伝達部材が配置された方向からは術者が見ようとしている治療面の視野が妨げられてしまう問題があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、治療面の視認性をより向上することが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。

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レーザ光を所期する位置に照射するための照射光学系を持つハンドピース本体と、前記ハンドピース本体から離隔して位置し、前記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、を備えるレーザ治療装置において、前記ウィンドウを冷却するために前記ハンドピース本体の下端より上に設けられた電子熱交換器と、該電子熱交換器と前記ウィンドウとを熱的に連結すると共に、前記ハンドピース本体に前記ウィンドウを支持させる支持部材を兼ねる棒状形状のヒートパイプであって、前記ハンドピース本体の下端から前記ウィンドウまでの距離を５０ｍｍ〜１５０ｍｍとする長さを持つヒートパイプと、を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、治療中の治療面の視認性を良くできる。

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。

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。

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。

ハンドピース２０の本体であるスキャナヘッド２０ａには、ミラー２１，コリメータレンズ２２，第一ミラー２３，第二ミラー２４，集光レンズ２５からなる照射光学系が配置されており、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。スキャナヘッド２０ａから出射したレーザ光がウィンドウユニット４０の下側に位置する第一ウィンドウ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。

図３に示すように、スキャナヘッド２０ａの内部には、電子熱交換器であるペルチェ素子２８が配置されている。ペルチェ素子２８は、アルミ製の冷却板２９とスキャナ支基２７にはさまれる格好で取付けられており、スキャナ支基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、配水管３０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。

スキャナ支基２７には、ウィンドウユニット４０を支持する支持部材を兼ねるヒートパイプ３２が取り付けられている。ヒートパイプ３２は、管の内壁に毛細管構造を待たせた金属製の円筒形状をしたパイプであり、内部は真空で、少量の代替フロンが封入されている。ヒートパイプ３２の一端に熱が加わると、内部の液体が蒸発して気化し、このとき潜熱（気化熱）として熱が取り込まれる。そして、上方の低温部へ高速に移動し、そこで冷やされてまた液体に戻り、熱を放出する。液体は毛細管構造を通って元の場所へ戻るので、連続的に効率よく熱を移動させることができる。

ヒートパイプ３２の下部には、スキャナヘッド２０ａの下端から離隔したウィンドウユニット４０が取付けられている。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一ウィンドウ４２、第一ウィンドウ４２を保持する熱伝導率の良いアルミ材でできたウィンドウフレーム４１、第一ウィンドウ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））の第二ウィンドウ４４から構成される。ウィンドウユニット４０自体の厚みは、１０ｍｍほどである。

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、ヒートパイプ３２、スキャナ支基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。第一ウィンドウ４２とペルチェ素子２８とは、ヒートパイプ３２により熱的に連結されている。

ここで、スキャナヘッド２０ａの下端からウィンドウユニット４０までの距離Ｌは、術者がウィンドウ４２及び４４を介して患部を確認できるように、視認性を考慮して７０ｍｍ程を確保している。この距離Ｌがあまり短すぎると、ウィンドウ４２及び４４を介しての患部の視認が悪くなる。また、この距離Ｌがあまり長すぎると、ハンドピース２０内の照射光学系が大型化し、ハンドピース２０の扱い易さも損なわれることとなる。距離Ｌとしては、５０ｍｍ〜１５０ｍｍほどであることが好ましく、ヒートパイプ３２もそれに相応した長さを持つ。

ヒートパイプ３２は連続的に効率よく熱を移動させることができるため、ペルチェ素子２８やその冷却側の支基２７をウィンドウ４２から遠ざけて配置しても、ウィンドウ４２の冷却効率と冷却速度を、従来と同等かそれ以上で確保することができる。また、ヒートパイプ３２は、ハンドピース２０の本体であるスキャナヘッド２０ａにウィンドウユニット４０を支持させる支持部材を兼ねることができる。このため、ウィンドウユニット４０周辺の遮蔽物のサイズが小さくなり、ウィンドウユニット４０周辺の視認性が向上する。

３１はウィンドウユニット４０の端に取付けられた温度センサであり、温度センサ３１ははウィンドウフレーム４１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の駆動がコントロールされる。

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は通信ケーブル３を介して制御部１５に接続されている。

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。また、ウィンドウユニット４０の温度設定もＬＣＤパネル２の設定用キーを操作することにより行う。

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と共に、照射パターンの形状や大きさを設定する。

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、図示なきREADYスイッチを押して装置を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。

また、レーザ照射時には液晶パネル２のキー操作によって冷却機構を作動させる信号が入ると、ペルチェ素子２８及びチラー５が駆動し、スキャナ支基２７を冷却する。一方、皮膚からの熱は、第一ウィンドウ４２からウィンドウフレーム４１へと伝わる。ウィンドウフレーム４１はヒートパイプ３２の下部に接続されているので、ヒートパイプ３２の下部に熱が加わると、内部の液体（代替フロン）が蒸発して気化する。ウィンドウフレーム４１の熱が潜熱（気化熱）として取り込まれ、スキャナ支基２７に固定されたヒートパイプ３２の上部に高速に移動する。代替フロンはヒートパイプ３２の上部で冷やされてまた液体に戻る。このときにヒートパイプ３２の上部からスキャナ支基２７に熱を放出する。液化した代替フロンは毛細管構造を通ってヒートパイプ３２の下部へ戻るので、連続的に熱をウィンドウフレーム４１からスキャナ支基２７へ移動させることができる。

また、温度センサ３１によりウィンドウユニット４０の温度が検知され、制御部１５はウィンドウフレーム４１が設定された温度になるようにペルチェ素子２８をコントロールする。このような構成により、第一ウィンドウ４２を設定温度に下げ、患者の皮膚を冷却することができる。ウィンドウユニット４０とペルチェ素子２８の熱移動を棒状のヒートパイプ３２で連結することで、ウィンドウユニット４０の周辺の障害物が小さくなり、患部の視認性を高めることができる。

上記実施の形態ではヒートパイプ３２を１本としたが、患部の視認性が損なわない範囲でヒートパイプ３２を複数本としても良い。また、上記実施の形態ではヒートパイプ３２の形状を円筒形状としたが、円筒形状に限らず、四角柱、六画柱等の他の棒状形状でも良い。

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。光学系及び制御系の要部構成の概略図である。ウィンドウユニット及び冷却機構を示す図である。

符号の説明

１レーザ装置本体
２０ハンドピース
２０ａスキャナヘッド
２８ペルチェ素子
３２ヒートパイプ
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
４４第二ウィンドウ

Claims

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ための照射光学系を持つハンドピース本体と、前記ハンドピース本体から離隔して位置し、前記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、を備えるレーザ治療装置において、前記ウィンドウを冷却するために前記ハンドピース本体の下端より上に設けられた電子熱交換器と、該電子熱交換器と前記ウィンドウとを熱的に連結すると共に、前記ハンドピース本体に前記ウィンドウを支持させる支持部材を兼ねる棒状形状のヒートパイプであって、前記ハンドピース本体の下端から前記ウィンドウまでの距離を５０ｍｍ〜１５０ｍｍとする長さを持つヒートパイプと、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。