JP6344930B2 - レーザープローブおよびレーザー装置 - Google Patents

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Description

本発明は、医療用のレーザープローブおよびレーザー装置に関する。
生体組織診断において、特に、皮膚の一部を採取して標本を作製するとき、あるいは、皮膚の一部を切除してその部分での皮膚の再生能力を観察するときなどに、皮膚を切除するための方法として、医療用トレパンを用いて行うパンチバイオプシーが多用されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、歯科、医科におけるレーザー治療に用いられるレーザー治療装置が知られている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2には、複数の光ファイバーの出射端側を一列に配置する構成、曲線状に一列に配置する構成、中空正方形形状に配置する構成、中空円形形状に配置する構成が記載されている。
特開2003-339714号公報 特開2003-135483号公報
皮膚をはじめとするある種の軟組織は、その伸縮性、柔軟性のため、切除用の刃物が通り難く、切断が必ずしも容易でない。これは、皮膚にたるみがある場合や皮下組織が柔らかい場合などに特に顕著である。このような場合に、トレパンを無理に押し付けると、切断刃による圧迫が皮下組織や内臓にまで達してしまい、皮下組織等に予期しない損傷を生じさせることがある。このように、皮膚の採取には慎重な作業が求められており、また高度の経験も必要となることから、より安定的にかつ容易に皮膚の採取ができる方法が求められている。
一方、レーザーによって皮膚を切除して採取する場合、トレパンのように皮膚を圧迫する必要がないため、例えば褥瘡など、皮膚にたるみがある場合や皮下組織が柔らかい場合であっても、皮膚の切除が容易になり、皮下組織の損傷などを回避することができる。しかし、所定面積の皮膚を採取する場合には、皮膚にレーザーを照射して所定の形状に切り出す必要がある。この場合、術者は、手に持ったレーザープローブを移動させてレーザーの照射領域を採取する皮膚の形状に沿って移動させる必要がある。
例えば、特許文献2に記載のレーザープローブでは、複数の光ファイバーの出射端側を中空正方形形状に配置する構成、中空円形形状に配置する構成によって、その出射範囲内でより均一なレーザー光の照射が可能になる。これにより、皮膚をより短時間で蒸散または焼灼させて切除することができる可能性がある。しかし、複数の光ファイバーの出射端から出射したレーザーの照射領域は、互いに重なり合って点状に形成されるため、術者はレーザープローブを採取する皮膚の形状の全周に亘って移動させる必要がある。この場合、一定の形状の皮膚を採取するには、高度の技術と経験が必要となる。
また、特許文献2に記載のレーザープローブは、複数の光ファイバーの出射端側を一列に配置する構成または曲線状に一列に配置する構成によって、レーザープローブを採取する皮膚の形状に沿って移動させる動作を少なくすることができる可能性がある。しかし、この場合でも、術者はレーザープローブを回転させ、採取する皮膚の形状に沿って、順次、レーザー光を照射する必要がある。この場合、前にレーザーを照射した領域とその後にレーザーを照射する領域とを正確に位置合わせすることが必要になる。したがって、一定の形状の皮膚を採取するには、やはり高度の技術と経験が必要となる。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一定の形状の生体組織を容易に採取することができるレーザープローブおよびレーザー装置を提供することにある。
前記目的を達成すべく、本発明のレーザープローブは、生体組織の表面にレーザー光を環状に照射して該生体組織に環状の切り込みを形成する照射部を備えたことを特徴とする。また、本発明のレーザー装置は、前記のレーザープローブと、レーザー光を発生させるレーザー発生部と、前記レーザー光を前記レーザープローブに導くレーザー光導光路と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、レーザープローブを移動させたり回転させたりすることなく、照射部によって生体組織にレーザー光を環状に照射することで、生体組織を蒸散または焼灼させて環状の切り込みを形成し、その切り込みの内側の生体組織を採取することができ、術者の技術や経験によらず一定の形状の生体組織を容易に採取することができる。
本発明の実施形態に係るレーザープローブを備えたレーザー治療装置の概略構成を示すブロック図。 図1に示すレーザープローブによって生体組織にレーザー光を照射した状態を示す斜視図。 図1に示すレーザープローブの照射部の平面図。 図3に示す照射部の変形例を示す平面図。 (a)、(b)は、図3に示す照射部の変形例を示す平面図。 (a)、(b)は、図3に示す照射部の変形例を示す平面図。 図2に示す照射部の変形例を示す断面図。
以下、図面を参照して本発明のレーザープローブの実施の形態について詳細に説明する。
(医療用レーザー装置)
図1は、医療用レーザー装置100の概略構成を示すブロック図である。
医療用レーザー装置100は、コントロールボックス10と、把持部20と、レーザープローブ30とを備えている。コントロールボックス10は、レーザー発生部11、流体供給部12および、これらを制御する制御部13を備えている。
レーザー発生部11は、レーザープローブ30が照射するレーザー光LBを発生させる。レーザー発生部11は、例えば、波長が0.5μm以上かつ10.6μm以下の範囲のレーザー光LBを発生させる。レーザー発生部11は、レーザー光導光路11aを介してレーザープローブ30に接続されている。レーザー発生部11は、発生させたレーザー光LBを、レーザー光導光路11aを介してレーザープローブ30が備える光ファイバー31Aの基端の入射端に入射させる。
流体供給部12は、把持部20に挿通される流体供給路12aを介してレーザープローブ30に接続され、例えば、空気、生理食塩水、純水等の流体をレーザープローブ30に供給する。制御部13は、例えば、マイクロコンピュータ等によって構成され、レーザー発生部11および流体供給部12を制御する。
把持部20は、術者が把持しやすい適宜の形状を有し、先端にレーザープローブ30が着脱可能に装着されている。把持部20は、レーザー光導光路11aおよび流体供給路12aを挿通させる貫通孔を有している。また、把持部20は、公知の内視鏡装置200に接続された内視鏡ユニット201のチューブを挿通させる貫通孔を有している。
(レーザープローブ)
次に、本実施形態のレーザー装置100の特徴部分であるレーザープローブ30について詳細に説明する。
図2は、レーザープローブ30の先端部を部分的に破断して示す拡大斜視図である。図3は、レーザープローブ30の照射部31の平面図である。
レーザープローブ30は、照射部31を構成する複数の光ファイバー31Aと、該複数の光ファイバー31Aを保持する保持部材32とを備えている。
光ファイバー31Aは、コアとクラッドにより構成され、基端はレーザー光LBが入射する入射端とされ、先端はレーザー光LBを射出する出射端31aとされている。光ファイバー31Aは、入射端が把持部20に挿通されたレーザー光導光路11aに接続され、入射端に入射したレーザー光LBを出射端31aに導いて、出射端31aから例えば皮膚、内臓等の生体組織BTの表面の照射領域IRに向けて照射する。
保持部材32は、筒状の外殻32aと、外殻32aの内側に配置され、レーザープローブ30の中心軸線CLに沿って延びる軸部材32bを有している。本実施形態において、外殻32aは円筒状に形成され、軸部材32bは円柱状に形成されている。光ファイバー31Aは、外殻32aと軸部材32bとの間に通されてレーザープローブ30の中心軸線CLに沿って延び、軸部材32bの外周面に沿って軸部材32bの周囲に配置されている。
レーザープローブ30の照射部31を構成する複数の光ファイバー31Aの出射端31aは、軸部材32bの外周面に沿って、照射部31に環状に並べて配置されている。複数の光ファイバー31Aの基端部は、結束されて保持部材32に固定され、入射端が、例えば光コネクタによってレーザー光導光路11aに接続されている。本実施形態において、複数の光ファイバー31Aの出射端31aは、円環状に並べて配置されている。
本実施形態のレーザープローブ30では、照射部31から生体組織BTに照射したレーザー光LBが周方向に連続する環状の照射領域IRを形成するように、複数の光ファイバー31Aが互いに近接して配置されている。なお、複数の光ファイバー31Aは、互いに間隔を開けて配置することもできる。しかし、生体組織BTに連続的な切り込みを短時間で確実に形成する観点から、本実施形態のように光ファイバー31Aが互いに近接して配置されていることが好ましい。
また、光ファイバー31Aの出射端31aは多重の環状に配置され、周方向に隣接する光ファイバー31Aの隙間が径方向に隣接する光ファイバー31Aによって埋められている。図3では、説明のために、保持部材32の径方向に2本の光ファイバー31Aが配置され、出射端31aの環状の配置が二重に形成される例を示しているが、保持部材32の径方向に配置される光ファイバー31Aの数は2本以上であってもよい。例えば、軸部材32b、外殻32a、および光ファイバー31Aの径の関係に応じて、保持部材32の径方向に配置される光ファイバー31Aの数を、例えば10本以上、20本以上または50本以上とすることもできる。
光ファイバー31Aの出射端31aは、射出されたレーザー光LBが生体組織BTに環状の照射領域IRを形成すると共に、該照射領域IRの内側にレーザー光LBが照射されない非照射領域URを形成するように、環状に配置されている。具体的には、個々の光ファイバー31Aの出射端31aが、例えば平面状に形成され、出射端31aから略垂直にレーザー光LBが射出される場合には、複数の光ファイバー31Aの出射端31aを環状に並べて配置して、その環状の配置の内側に出射端31aを配置しないことで、非照射領域URを形成することができる。
一方、個々の光ファイバー31Aの出射端31aが、例えばテーパ状に形成され、出射端31aからレーザー光LBが放射状に射出される場合には、環状に配置された出射端31aによって囲まれた領域31Bの面積が小さすぎると、非照射領域URを形成できないことがある。したがって、この場合には、生体組織BTを蒸散または焼灼可能な距離で、出射端31aから放射状に射出されたレーザー光LBが生体組織BTの非照射領域URに照射されないように、出射端31aによって囲まれた領域31Bの形状および面積を設定する必要がある。
出射端31aによって囲まれた領域31Bの形状すなわち非照射領域URの形状は、採取する生体組織BTの形状に対応して設定される。また、出射端31aによって囲まれた領域31Bの面積、すなわち軸部材32bの先端の面積は、非照射領域URの面積、すなわち採取する生体組織BTの面積と等しいかそれ以上の面積とされている。換言すると、出射端31aは、採取する生体組織BTの輪郭形状に沿って、その輪郭形状と等しいかそれよりも一回り大きい形状に並べられている。
前記のように、出射端31aの環状の配置の内側には軸部材32bが配置されている。軸部材32bは、複数の貫通孔を有している。これらの貫通孔は、軸部材32bを軸方向に貫通し、軸部材32bの先端面32cに開口する流体通路33および医療用器具の連絡通路34として設けられている。
軸部材32bの先端面32cの中央部に開口する連絡通路34は、内視鏡ユニット201のチューブを挿通させることができる直径を有している。また、連絡通路34の直径を、例えば鉗子等の医療器具を挿通させることができる大きさにしてもよい。本実施形態のレーザープローブ30は、連絡通路34に挿通させた内視鏡ユニット201に固定して用いることもできる。
軸部材32bの先端面32cの周縁部に開口する流体通路33は、把持部20に挿通された流体供給路12aに接続されている。流体通路33は、流体供給部12から流体供給路12aを介して供給された生理食塩水を軸部材32bの先端面32cの開口からスプレー状に噴出させるように構成されている。なお、流体供給部12から流体供給路12aを介して空気や純水を流体通路33に供給し、軸部材32bの先端面32cの開口から噴出させてもよい。
次に、本実施形態のレーザー装置100およびレーザープローブ30の作用について説明する。
人間や動物の皮膚や内臓または植物などの生体組織BTを所定の面積で採取する際に、術者は把持部20を把持し、レーザープローブ30の照射部31を生体組織BTの採取する部分に近接させ、または接触させる。この状態で、術者は、レーザー発生部11にレーザー光LBを発生させる。レーザー発生部11が発生したレーザー光LBは、レーザー光導光路11aを介してレーザープローブ30の光ファイバー31Aの入射端に入射する。
光ファイバー31Aは、入射端に入射したレーザー光LBを出射端31aに導いて、照射部31に環状に並べられた出射端31aから射出する。照射部31から生体組織BTに照射されたレーザー光LBは、生体組織BT上に環状の照射領域IRを形成する。生体組織BTは、環状の照射領域IRにおいて蒸散または焼灼され、非照射領域URの周囲に環状の切り込みが形成される。
このように、本実施形態のレーザープローブ30は、生体組織BTの表面にレーザー光LBを環状に照射して、生体組織BTに環状の切り込みを形成する照射部31を備えている。したがって、生体組織BTを採取する際に、従来のトレパンを用いたパンチバイオプシーのように、生体組織BTを圧迫する虞を回避することができる。これにより、例えば褥瘡など、皮膚にたるみがある場合や皮下組織が柔らかい場合であっても、皮膚に切り込みを形成することが容易になり、皮下組織の挫滅や損傷などを回避することができる。また、トレパンやメスを用いた切開と比較して、生体組織BTに切り込みを形成する際の出血を抑制することができ、感染のリスクや痛みを低減することができ、被験者の抵抗感を低減することができる。
また、照射部31による一回のレーザー光LBの照射で採取する生体組織BTの周囲の全周に亘って一度に切り込みを形成することができる。そのため、術者は、レーザープローブ30を採取する皮膚の形状の全周に亘って移動させる必要がなく、また、レーザープローブ30を回転させる必要もない。したがって、高度の技術と経験がなくても、一定の形状の生体組織BTを短時間で容易に採取することができる。
ここで、本実施形態のレーザープローブ30は、出射端31aによって囲まれた領域31Bの面積が、生体組織BTのレーザー光LBの環状の照射領域IRに囲まれる領域部分すなわち非照射領域URの面積と等しいかそれ以上の面積とされている。そのため、非照射領域URの生体組織BTがレーザー光LBによって影響を受けることが回避され、所望の面積を有する生体組織BTを採取することが可能になる。
また、本実施形態のレーザープローブ30では、周方向に連続する環状の照射領域IRを形成するように、複数の光ファイバー31Aが互いに近接して配置されているので、採取する生体組織BTの周囲を途切れることなく連続して切断することができる。
また、出射端31aが多重の環状に形成されていることで、周方向に隣接する出射端31aに形成された隙間を径方向に隣接する出射端31aによって埋めることができ、採取する生体組織BTの周囲をより確実に連続して切断することができる。また、照射領域IRの幅を広くして、生体組織BTが切除される幅を広くすることができる。
また、レーザープローブ30は、出射端31aの環状の配置の内側に配置され、光ファイバー31Aが外周面に沿って配置される軸部材32bを備えるので、複数の光ファイバー31Aの出射端31aを容易に環状に並べて配置することができる。
さらに、レーザープローブ30は、軸部材32bを中心軸線CL方向に貫通して先端面32cに開口する流体通路33を備えている。そのため、例えば術者による制御部13の操作に基づいて、流体供給部12から流体通路33を介して、例えば純水、生理食塩水、空気等を供給し、軸部材32bの先端面32cの開口から生体組織BTに吹き付けることができる。これにより、非照射領域URにおける生体組織BTを冷却し、照射領域IRの熱によって非照射領域URの生体組織BTが受ける影響を低減することができる。
また、レーザープローブ30は、軸部材32bを中心軸線CL方向に貫通して先端面32cに開口する医療器具用の連絡通路34を備えることで、例えば、内視鏡ユニット201のチューブを連絡通路34に挿通させ、チューブに一体的に固定することができる。これにより、例えば、生体内の狭い部分に内視鏡ユニット201のチューブとレーザープローブ30を挿入し、チューブ先端のレンズを介して映像を確認しながら、必要な個所の生体組織BTを採取することが可能になる。また、環状に切り抜いた生体組織BTを採取する際に、連絡通路34を介して鉗子等の医療器具を生体組織BTに到達させることができる。
以上説明したように、本実施形態のレーザー装置100およびレーザープローブ30によれば、レーザープローブ30を移動させたり回転させたりすることなく、環状の照射領域IRにレーザー光LBを照射することで、生体組織BTを蒸散または焼灼させて切り込みを形成し、環状の照射領域IRの内側の非照射領域URの生体組織BTを採取することができる。したがって、術者の技術や経験によらず一定の形状の生体組織BTを容易に採取することができる。
なお、本実施形態では、出射端31aの環状の配置が多重に形成されている場合について説明したが、出射端31aの環状の配置は必ずしも多重に形成されている必要はない。また、液体通路および医療器具用の連絡通路34の配置は、図3に示す配置に限定されない。図4に、本実施形態の出射端31aの環状の配置、液体通路の配置および連絡通路34の配置の変形例を示す。
図4に示す変形例のレーザープローブ30Aにおいて、出射端31aの環状の配置は一層のみとされ、出射端31aは周方向に隙間なく隣接して配置されている。なお、出射端31aは周方向に隙間を開けて配置してもよいが、周方向に連続する環状の照射領域IRを形成するように、複数の光ファイバー31Aが互いに近接して配置されていることが好ましい。これにより、生体組織BTの周囲がミシン目状に途切れた状態で切断されることが防止できる。
また、例えば、流体通路33の複数の開口を軸部材32bの外周面の近傍に周方向に近接させて設け、冷却流体を生体組織BTの照射領域IRと非照射領域URとの境界の近傍に吹き付けることで、生体組織BTの照射領域IRから非照射領域URに伝達される熱の影響をより少なくすることが可能になる。また、中央に開口する径の大きい貫通孔を吸引装置に接続し、流体排出通路35として用いてもよい。これにより、流体流路を介して生体組織BTに吹き付けた流体を、流体排出通路35を介して回収し、排出することができる。また、冷却気体を流体通路33から噴出させて流体排出通路35から吸引することで、生体組織BTへのレーザー光照射時の煙等を排出するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、照射部31が平面視で円形のレーザープローブ30について説明したが、照射部31の平面形状は円形に限定されない。図5(a)および(b)、図6(a)および(b)に照射部31の形状の変形例を示す。
図5(a)および(b)に示すように、変形例のレーザープローブ30B、30Cの照射部31は平面視で矩形であり、矩形の環状に配置された光ファイバー31Aの出射端31aは、多重の環状に配置され、または、一周のみ配置されている。同様に、図6(a)および(b)に示すように、変形例のレーザープローブ30D、30Eの照射部31は、平面視で楕円または長円形であり、楕円または長円形の環状に配置された光ファイバー31Aの出射端31aは、多重の環状に配置され、または一周のみ配置されている。
また、本実施形態においては、光ファイバー31Aがレーザープローブ30の中心軸線CLに沿って配置されている場合について説明したが、光ファイバー31Aはレーザープローブ30の中心軸線CLに交差する方向に沿って配置されていてもよい。図7に、レーザープローブ30の変形例を示す。
図7に示す変形例のレーザープローブ30Fにおいて、保持部材32は、先端部がテーパ状に拡径された軸部材32bと、軸部材32bに対応して漏斗状に拡径された外殻32aとを有している。光ファイバー31Aの出射端31aは、レーザー光LBを中心軸線CL方向に射出するように形成されている。なお、保持部材32は、光ファイバー31Aの先端が中心軸線CL方向と平行になるように構成してもよい。
光ファイバー31Aは、中心軸線CL方向に移動して軸部材32bの先端面32cから突出し、出射端31aの環状配置の径R1,R2を調節可能に設けられる。具体的には、光ファイバー31Aを中心軸線CL方向に移動させ、出射端31aと軸部材32bの先端面32cとの距離Dを大きくすることで、出射端31aの環状配置の径R1を大きくすることができ、光ファイバー31Aの出射端31aと軸部材32bの先端面32cとの距離Dを小さくすることで、出射端31aの環状配置の径R2を小さくすることができる。
したがって、図7に示す変形例のレーザープローブ30Fによれば、生体組織BTの表面に照射されるレーザー光LBによって形成される環状の照射領域IRの径を調節して、採取する生体組織BTの大きさを調節することが可能になる。また、出射端31aの環状配置の径R1が大きい状態で、生体組織BTにレーザー光を照射して環状の切り込みを形成した後、径R1を縮径させることによって、切り込みの内側の生体組織BTを把持することもできる。
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施の形態では、照射部が複数の光ファイバーによって構成されている場合について説明したが、照射部は、生体組織の表面にレーザー光を環状に照射して該生体組織に環状の切り込みを形成するものであれば特に限定されない。例えば、照射部として筒状の光学部材を用いてもよい。また光ファイバーを結束して中央部のレーザー光を遮蔽部材によって遮蔽することで、照射部を構成してもよい。
11…レーザー発生部、11a…レーザー光導光路、12…流体供給部、30,30A−F…レーザープローブ、31…照射部、31A…光ファイバー、31a…出射端、31B…照射面によって囲まれた領域、32b…軸部材、32c…先端面、33…流体通路、34…連絡通路、100…レーザー治療装置(レーザー装置)、BT…生体組織、IR…照射領域、UR…非照射領域、LB…レーザー光、R1,R2…環状配置の径

Claims (7)

  1. 生体組織の表面にレーザー光を環状に照射して該生体組織に環状の切り込みを形成する照射部と、前記レーザー光を前記照射部に導く複数の光ファイバーと、前記光ファイバーが外周面に沿って配置される軸部材と、を備え
    前記軸部材は、先端部がテーパ状に拡径され、
    前記複数の光ファイバーの出射端は、前記照射部に環状に並べて配置され、
    前記光ファイバーは、前記軸部材の中心軸線方向に移動して前記出射端の環状配置の径を調節可能に設けられることを特徴とするレーザープローブ。
  2. 前記照射部の前記出射端に囲まれた領域の面積は、前記生体組織の前記レーザー光の環状の照射領域に囲まれる領域部分の面積と等しいかそれ以上の面積であることを特徴とする請求項に記載のレーザープローブ。
  3. 前記出射端は、多重の環状に配置されていることを特徴とする請求項またはに記載のレーザープローブ。
  4. 前記軸部材を中心軸線方向に貫通して先端面に開口する流体通路を備えることを特徴とする請求項に記載のレーザープローブ。
  5. 前記軸部材を中心軸線方向に貫通して先端面に開口する医療器具用の連絡通路を備えることを特徴とする請求項に記載のレーザープローブ。
  6. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載のレーザープローブと、
    レーザー光を発生させるレーザー発生部と、
    前記レーザー光を前記レーザープローブに導くレーザー光導光路と、
    を備えたことを特徴とするレーザー装置。
  7. 前記レーザープローブは、軸部材と、該軸部材を中心軸線方向に貫通して先端面に開口する流体通路とを備え、
    前記流体通路に流体を供給する流体供給部を備えたことを特徴とする請求項に記載のレーザー装置。
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