JP5136786B2

JP5136786B2 - レーザ発振装置

Info

Publication number: JP5136786B2
Application number: JP2008217020A
Authority: JP
Inventors: 和希興植木; 勝利坂野
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP2010056153A

Description

本発明はレーザ発振装置に関し、詳しくはレーザ発振器の励起用光源に給電するコンデンサと、上記レーザ発振器を冷却する冷却手段とを備えたレーザ発振装置に関する。

従来、励起用光源およびレーザ媒質を備えたレーザ発振器と、放電により励起用光源に給電するコンデンサとを有するレーザ発振装置が知られ、上記コンデンサから給電された励起用光源が励起光を照射することで、上記レーザ媒質を励起し、レーザ光が照射されるようになっている（特許文献１）。
また、励起用光源およびレーザ媒質を備えたレーザ発振器と、冷却液を循環させて該レーザ発振器を冷却する冷却手段とを備えたレーザ発振装置も知られている（特許文献２）。
さらに、上記コンデンサに蓄積された電荷を放電するため、回路に抵抗を設けてコンデンサと該抵抗とを通電させ、放電を行う技術が知られている（特許文献３）。
特開２０００−１４６７９号公報特開２００２−４５３７１号公報特開２００１−３２０８３０号公報

しかしながら、特許文献１のレーザ発振装置の回路に、特許文献３のような抵抗を設けてコンデンサの電荷を放電しようとすると、当該抵抗のほかにも、放電の際における抵抗の過熱を抑制するための専用回路が必要となるため、回路が大型化するという問題があった。
また、特許文献２のレーザ発振装置において、上記冷却手段が循環させる冷却液の温度が低すぎると、レーザ発振器が過度に冷却されてしまい、レーザ光の発振効率が変化して安定したレーザ光を得られないという問題もあった。
このような問題に鑑み、本発明は装置を簡素化できると共に、安定したレーザ光を照射することの可能なレーザ発振装置を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明は、励起用光源およびレーザ媒質を備えたレーザ発振器と、放電により励起用光源に給電するコンデンサと、冷却液を循環させて上記レーザ発振器を冷却する冷却手段とを備えたレーザ発振装置において、
上記冷却手段の冷却液を加温するヒータと、上記コンデンサおよびヒータに給電する電源と、上記ヒータを電源又はコンデンサに通電させるスイッチ手段とを備え、
上記スイッチ手段は、上記ヒータと電源とを通電させた際には該ヒータにより上記冷却液を加温させ、また上記ヒータとコンデンサとを通電させた際には該コンデンサの電荷をヒータにより放電させることを特徴としている。

上記発明によれば、上記ヒータと電源とを通電させることで、上記冷却液を加温して冷却液をレーザ光の照射に適した温度とすることができ、安定したレーザ光を照射することができる。
さらに、上記ヒータとコンデンサとを通電させることで、コンデンサに蓄積された電荷を上記ヒータにより放電することができ、放電のための抵抗やこれに付随する回路が不要となるので、装置全体を簡素化することができる。

以下、図示実施例について説明すると、図１はレーザ発振装置としてのレーザ治療装置１を示し、使用者が保持可能なハンドピース２からレーザ光を照射して、患者の皮膚等の治療を行うものとなっている。
上記レーザ治療装置１は、先端からレーザ光を照射するハンドピース２と、ハンドピース２へとレーザ光を照射するレーザ発振器３と、レーザ発振器３を冷却する冷却手段４と、放電によりレーザ発振器３に給電するコンデンサ５と、上記冷却手段４の冷却液を加温するヒータ６と、上記コンデンサ５およびヒータ６に給電する電源７と、レーザ治療装置１を制御する制御手段８とから構成されている。
上記ハンドピース２とレーザ発振器３とは、光ファイバやマニュピレータ等の光を伝搬する導光手段９によって接続され、使用者はハンドピース２を保持して任意の位置にレーザ光を照射することが可能となっている。

上記レーザ発振器３は、共振器を構成するフロントミラー１１およびリヤミラー１２と、該フロントミラー１１およびリヤミラー１２の間に設けられたレーザ媒質１３と、レーザ媒質１３に励起光を照射する励起用光源１４と、上記レーザ媒質１３および励起用光源１４を収納するキャビティ１５とから構成されている。
上記リヤミラー１２はレーザ光を全反射させ、フロントミラー１１は所定出力に達しないレーザ光をリヤミラー１２へと反射させるとともに、所定出力に達したレーザ光を透過させて、レーザ光をハンドピース２へと出射するようになっている。
上記レーザ媒質１３は固体レーザからなるレーザロッドとなっており、上記励起用光源１４は該レーザ媒質１３を励起する励起光を照射するフラッシュランプとなっている。レーザ媒質１３を励起光によって励起すると、レーザ光がフロントミラー１１とリヤミラー１２との間で反射を繰り返すようになっている。
キャビティ１５には冷却液の流通路が形成されており、上記冷却手段４から送液された冷却液が循環して上記レーザ媒質１３や励起用光源１４を冷却するようになっている。

冷却手段４は、冷却液を収容する冷却液タンク２１と、該冷却液タンク２１と上記レーザ発振器３のキャビティ１５との間に配設された配管２２と、上記配管２２に設けられたポンプ２３およびチラー２４とから構成されている。
上記冷却液タンク２１には冷却液の温度を測定する温度測定手段２５が設けられており、この温度測定手段２５による測定温度は上記制御手段８に受信されるようになっている。
上記ポンプ２３は冷却液タンク２１の冷却液をレーザ発振器３へ送液して、冷却液を冷却液タンク２１とレーザ発振器３のキャビティ１５との間で循環させるようになっており、レーザ発振器３を冷却して加温された冷却液は、上記チラー２４を通過する際に冷却されるようになっている。

上記電源７に対し、上記レーザ発振器３の励起用光源１４と、上記コンデンサ５と、上記ヒータ６とは並列的に接続されており、上記励起用光源１４に隣接した位置には、コンデンサ５と励起用光源１４との通電をＯＮ／ＯＦＦする励起用スイッチ手段Ｓ１が設けられ、上記ヒータ６に隣接した位置には、電源７およびコンデンサ５とヒータ６との通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ用スイッチ手段Ｓ２が設けられている。
上記コンデンサ５は上記電源７から給電されると電荷を蓄積し、上記励起用スイッチ手段Ｓ１をＯＮにするとコンデンサ５と励起用光源１４とが通電し、コンデンサ５の放電により励起用光源１４が励起光をレーザ媒質１３へと照射するようになっている。
上記ヒータ６は、上記冷却手段４の冷却液タンク２１に設けられており、上記ヒータ用スイッチ手段Ｓ２がＯＮにされると、上記コンデンサ５又は電源７から給電されて冷却液タンク２１内の冷却液を加温するようになっている。
具体的には、ヒータ用スイッチ手段Ｓ２がＯＮにされると、上記電源７が起電力を発生させている場合には電源７がヒータ６へと給電し、電源７が起電力を発生させておらず、かつコンデンサ５に電荷が蓄積されている場合には、コンデンサ５がヒータ６へと給電するようになっている。

上記制御手段８には、使用者が操作する操作パネル３１と、使用者が足で操作するフットスイッチ３２とが設けられており、上記操作パネル３１には図示しないモニタのほか、レーザ治療装置１を起動してスタンバイ状態とするためのメインスイッチ３１ａと、上記スタンバイ状態からレーザ光を照射可能なレディ状態にするためのレディスイッチ３１ｂとを備えている。
上記フットスイッチ３２は、レーザ治療装置１がレディ状態となったときに操作可能となっており、該レディ状態のときに使用者がフットスイッチ３２をＯＮにすることで、上記ハンドピース２の先端からレーザ光が照射されるようになっている。

上記構成を有するレーザ治療装置１の動作について説明する。まず上記電源７の入れられていないレーザ治療装置１の停止状態では、励起用スイッチ手段Ｓ１はＯＦＦに、ヒータ用スイッチ手段Ｓ２はＯＮにそれぞれなっている。
この状態から、使用者が上記操作パネル３１のメインスイッチ３１ａをＯＮにすると、上記電源７が起電力を発生させ、制御手段８は上記冷却手段４のポンプ２３を作動させ、冷却液をレーザ発振器３と冷却液タンク２１との間で循環させる。
また、上記冷却液タンク２１に設けた温度測定手段２５が冷却液の温度を測定してこれを制御手段８に送信し、上記制御手段８では予め登録された冷却液の設定温度（例えば、２０℃±１℃）と測定温度とを比較する。
そして、温度測定手段２５が測定した冷却液の温度が上記設定温度に達している場合、制御手段８はヒータ用スイッチ手段Ｓ２をＯＦＦにしてコンデンサ５を充電し、レーザ治療装置１を直ちにスタンバイ状態とし、操作パネル３１にその旨の表示をする。
他方、冷却液の温度が設定温度に達していない場合、この状態で上記レーザ発振器３からレーザ光を照射してしまうと、冷却液によってレーザ発振器３が過度に冷却されていることから、レーザ光の発振効率が変化してしまうおそれがある。
そこで、冷却液の温度が設定温度に達していない場合には、制御手段８はレーザ治療装置１を直ちに上記スタンバイ状態とはせず、ヒータ用スイッチ手段Ｓ２をＯＮにした状態を維持する。
その結果、上記電源７によって給電されたヒータ６は冷却液を加温し、冷却液が上記設定温度に達したら、制御手段８は上記ヒータ用スイッチ手段Ｓ２をＯＦＦにしてコンデンサ５を充電し、上記スタンバイ状態へと移行するようになっている。
このとき、ヒータ６は電源７から給電される一方、電源７はコンデンサ５にも給電しているが、スタンバイ状態となるまでは上記ヒータ用スイッチ手段Ｓ２がＯＮにされていることから、コンデンサ５への電荷の蓄積はない。

このようにして、レーザ治療装置１がスタンバイ状態になると、上記ヒータ用スイッチ手段Ｓ２がＯＦＦにされ、上記コンデンサ５には上記電源７から給電されて充電が行われて、コンデンサ５には所定の電荷が蓄積された状態となる。
このスタンバイ状態となるまでの間、上記操作パネル３１のレディスイッチ３１ｂを操作できないようになっており、このスタンバイ状態からレディスイッチ３１ｂをＯＮにすることで、使用者ははじめて上記フットスイッチ３２を操作することが可能となっている。
そして、上記レディ状態から使用者が上記フットスイッチ３２をＯＮにすると、制御手段８はヒータ用スイッチ手段Ｓ２をＯＦＦとしたまま、上記励起用スイッチ手段Ｓ１をＯＮとし、これによりコンデンサ５が放電して、レーザ発振器３の励起用光源１４へと給電し、励起用光源１４が励起光を照射する。
励起光が照射されると、上記レーザ媒質１３が励起されてレーザ光を発生させ、このレーザ光は上記フロントミラー１１およびリヤミラー１２との間で反射を繰り返すとともに、所定出力に達したレーザ光はフロントミラー１１を透過し、上記ハンドピース２の先端から患者の患部へと照射される。
このとき、コンデンサ５に蓄積された電荷が放出されるが、励起用スイッチ手段Ｓ１は直ちにＯＦＦとされ、電源７からコンデンサ５へと給電されることで再び充電が行われる。
ここで、フットスイッチ３２を続けて操作すると、励起用スイッチ手段Ｓ１が断続的にＯＮ・ＯＦＦされ、レーザ光をパルス照射することが可能となっている。
そして、操作者が所定時間内にフットスイッチ３２を操作すれば、制御手段８はレディ状態を維持するようになっており、使用者はフットスイッチ３２を操作するたびに上記レディスイッチ３１ｂを操作する必要が無いようにされている。

レーザ治療装置１の使用を終了する場合には、メインスイッチ３１ａをＯＦＦにするようになっており、これにより電源７による起電力が停止されると共に、ヒータ用スイッチ手段Ｓ２はＯＮに切り替わるようになっている。
このとき、上記励起用スイッチ手段Ｓ１はＯＦＦとなっているため、コンデンサ５とヒータ６とが通電し、これによりコンデンサ５に蓄積された電荷はヒータ６へ放電される。

以上のように、本実施例によるレーザ治療装置１によれば、上記ヒータ用スイッチ手段Ｓ２によって上記ヒータ６と電源７とを通電させ、上記ヒータ６により上記冷却液を所定の設定温度まで加温するので、上記レーザ発振器３より照射されるレーザ光を安定させることができる。
また、この冷却液の加温をレーザ治療装置１の運転開始の際に行うことで、例えばレーザ治療装置１が気温の低い環境に設置されていたとしても、これを速やかに使用可能な状態とすることができる。
次に、本実施例によるレーザ治療装置１によれば、運転終了の際に上記ヒータ６とコンデンサ５とを通電させ、コンデンサ５の電荷をヒータ６により放電させることから、放電のための抵抗や該抵抗の過熱を抑制するための専用回路が不要となり、レーザ治療装置１の構成を簡略化しコンパクトにすることができる。
また、コンデンサ５とヒータ６とを通電させて放電することで、レーザ治療装置１の停止時にコンデンサ５に電荷が蓄積されたままとなることはなく安全であり、メンテナンス時における不慮の事故を防止することも可能となっている。
そして、上記電源７は上記コンデンサ５およびヒータ６に給電する構成となっていることから、上記ヒータ６のための電源７を省略することができ、レーザ治療装置１を小型化することができ、かつレーザ治療装置１の電源定格を変更しなくてよい。

本実施例に係るレーザ治療装置の配置図。

符号の説明

１レーザ治療装置３レーザ発振器
４冷却手段５コンデンサ
６ヒータ７電源
８制御手段１３レーザ媒質
１４励起用光源２５温度測定手段
Ｓ２ヒータ用スイッチ手段

Claims

励起用光源およびレーザ媒質を備えたレーザ発振器と、放電により励起用光源に給電するコンデンサと、冷却液を循環させて上記レーザ発振器を冷却する冷却手段とを備えたレーザ発振装置において、
上記冷却手段の冷却液を加温するヒータと、上記コンデンサおよびヒータに給電する電源と、上記ヒータを電源又はコンデンサに通電させるスイッチ手段とを備え、
上記スイッチ手段は、上記ヒータと電源とを通電させた際には該ヒータにより上記冷却液を加温させ、また上記ヒータとコンデンサとを通電させた際には該コンデンサの電荷をヒータにより放電させることを特徴とするレーザ発振装置。
レーザ発振装置の運転終了の際に、上記スイッチ手段によりヒータとコンデンサとを通電させて、該コンデンサの荷電をヒータにより放電させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
上記冷却手段に冷却液の温度を測定する温度測定手段を設け、
レーザ発振装置の運転開始の際に、上記温度測定手段により冷却液の温度を測定し、上記冷却液が所定温度に達していない場合には、上記ヒータにより上記冷却液を加温することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のレーザ発振装置。