JP7199088B2 - アブレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、アブレーション装置に関する。

現在、僧帽弁膜症等に伴う心房細動を治療するために、心筋の焼灼（組織凝固）を行って心筋内の異常伝導を断ち切る装置の開発が進められている。近年においては、ハロゲンランプの光を石英ロッドに導光し、石英ロッドの遠方端から出る赤外線光を用いて組織の焼灼を行う赤外線凝固装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる装置を採用すると、電気エネルギが体内に流れることがなく直接的に組織を加熱することで組織凝固を起こすことができる、とされている。

米国特許第６５３０９１９号公報

しかし、特許文献１に記載された赤外線凝固装置においては、近赤外光に対する石英ロッドの波長透過性が悪いために長い距離の導光ができず、細い石英ロッドを使うことができないという問題がある。また、図２２に示すように石英ロッドＲの先端を狭くすると、先端に行くほど赤外線光Ｉは乱反射を繰り返すこととなり、石英ロッドＲ自体が発熱するものの、赤外線光Ｉは焼灼したい組織の対象部位Ｓの方向に直進しない。このため、対象部位Ｓに密着させないと赤外線光Ｉによる熱焼灼はできないという問題もあった。さらに、石英の屈折率は波長が長くなると小さくなることから、赤外線光を使用すると屈折による集光設計も難しくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、赤外線光を用いたアブレーション装置において、赤外線光を効率良く集光させることにより組織の深部までの焼灼を実現させることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るアブレーション装置は、赤外線光を発する赤外線光源と、赤外線光源から発せられた赤外線光を導く導光部と、導光部によって導かれた赤外線光を集光する集光部と、を備え、集光部で集光した赤外線光をヒト又は動物の組織へと照射するものであって、集光部は、導光部によって導かれた赤外線光を所定の焦点に集光する集光ミラーを有するものである。焦点は、組織の表面又は組織の内部に配置されることができる。

集光ミラーとしては、焦点に赤外線光を集光する放物面又は線状に構成された焦点に赤外線光を集光する円錐面（多角錐面）を有し、これら放物面又は円錐面（多角錐面）の設置角度により焼灼方向を変更するものを採用することができる。また、導光部によって導かれた赤外線光を拡散させる拡散面と、拡散面によって拡散された赤外線光を焦点に集光させる集光面と、を有し、拡散面及び集光面の設置角度及び形状により焼灼方向を変更する集光ミラーを採用してもよい。また、この際、光源として白色レーザ光を使用し、導光部によって導かれた白色レーザ光を、酸化チタン等の材料からなる反射材かつ拡散材を塗布した拡散面で反射させて新たな赤外線光を生成し、その反射された赤外線光を集光面で焦点に集光させることもできる。

かかる構成を採用すると、赤外線光源から発せられ導光部によって導かれた赤外線光を集光部で集光してヒト又は動物の組織へと照射する際に、集光ミラーで赤外線光を所定の焦点に集光することができる。従って、組織の表面や組織内に焦点を配置することにより、組織の深部まで焼灼することが可能となる。

本発明に係るアブレーション装置において、赤外線光源から発せられた赤外線光を遮断する遮光部と、この遮光部による赤外線光の遮断時間を制御することにより、組織のうち赤外線光が照射される部位の焼灼温度を調整する遮光制御部と、を備えることができる。遮光部は、赤外線光源と導光部の間に配置された回転式シャッタを有することができ、遮光制御部は、回転式シャッタの回転速度を制御することにより赤外線光の遮断時間を制御することができる。また、遮光部は、赤外線光源と導光部の間に配置された平行移動式シャッタを有することもでき、遮光制御部は、平行移動式シャッタの速度及びタイミングを制御することにより赤外線光の遮断時間を制御することもできる。

かかる構成を採用すると、赤外線光源から発せられた赤外線光を遮光部で遮断することができるため、赤外線光源のオン・オフ制御を行うことなく、赤外線光の照射を簡易かつ迅速に遮断することが可能となる。また、遮光部による赤外線光の遮断時間を制御することにより、組織のうち赤外線光が照射される部位の焼灼温度を調整することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、可視光を透過させるか又は可視光の量を減衰させる遮光部を採用することができる。

かかる構成を採用すると、赤外線光源から発せられた赤外線光を遮光部で遮断することができる一方、遮光部で可視光を透過させる（又は可視光の量を減衰させる）ことができる。従って、赤外線光の照射を遮断しつつ可視光を連続的に照射することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、可視光を発する可視光源と、可視光を検出する検出光学系と、を備えることができる。かかる場合において、可視光源から発せられた可視光を集光ミラーへと導く導光部を採用し、導光部によって導かれた可視光を焦点に集光する集光ミラーを採用し、焦点付近で反射した可視光を検出する検出光学系を採用することができる。検出光学系は、可視光の光量を調整する可視光フィルタと、可視光フィルタを透過した光を結像する結像レンズと、結像レンズによって結像された可視光を検出する撮像カメラと、を有することができる。

かかる構成を採用すると、可視光源から発せられ導光部によって導かれた可視光を集光ミラーで所定の焦点に集光することができ、焦点付近で反射した可視光を検出光学系で検出することができる。従って、組織の焦点付近の焼灼状況を目視観察することが可能となる。

本発明に係るアブレーション装置において、組織のうち赤外線光が照射される部位に接触するように配置される印加電極及び検出電極と、当該部位の凝固状況を判定する凝固判定部と、を備えることができる。かかる場合において、凝固判定部は、印加電極を介して当該部位の第一の部分に印加される電流と、検出電極を介して当該部位の第二の部分で検出される電圧と、に基づいて算出されるインピーダンスが所定の閾値を超えるか又は当該インピーダンスの変化が略一定となった場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。

かかる構成を採用すると、印加電極を介して組織のうち赤外線光が照射される部位の第一の部分に印加される電流と、検出電極を介して当該部位の第二の部分で検出される電圧と、に基づいて算出されるインピーダンスが所定の閾値を超える（又は当該インピーダンスの変化が略一定となった）場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、組織のうち赤外線光が照射される部位に接触するように配置される印加電極及び検出電極と、当該部位の凝固状況を判定する凝固判定部と、を備えることができる。かかる場合において、凝固判定部は、印加電極を介して当該部位の第一の部分に印加される電位と、検出電極を介して当該部位の第二の部分で検出される電位と、の比が所定の閾値を超えるか又は当該比が略一定となった場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。

かかる構成を採用すると、印加電極を介して組織のうち赤外線光が照射される部位の第一の部分に印加される電位と、検出電極を介して当該部位の第二の部分で検出される電位と、の比が所定の閾値を超える（又は当該比が略一定となった）場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、組織のうち赤外線光が照射される部位に接触するように配置される検出電極と、当該部位の凝固状況を判定する凝固判定部と、を備えることができる。かかる場合において、凝固判定部は、検出電極を介して検出される照射前の心拍電位と、検出電極を介して検出される照射後の心拍電位と、の比が所定の閾値を超えるか又は当該比が略一定となった場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。

かかる構成を採用すると、検出電極を介して組織のうち赤外線光が照射される部位で検出される照射前後の心拍電位の比が所定の閾値を超える（又は当該比が略一定となった）場合に、当該部位が凝固したものと判定することができる。このように心拍電位を利用して組織の凝固判定を行うことができるため、外部電位を心臓の組織に印加する必要がない。従って、外部電位によって心拍が乱れることを防止することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、凝固判定部により当該部位が凝固したものと判定した場合に、当該部位への赤外線光の照射を停止するように、赤外線光源及び／又は遮光部を制御する停止制御部を備えることができる。

かかる構成を採用すると、組織のうち赤外線光が照射される部位が凝固した場合に、当該部位への赤外線の照射を自動的に停止することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、組織のうち赤外線光が照射される部位の周囲の組織温度を検出する温度センサと、温度センサで検出された温度に基づいて当該部位の温度を推定する温度推定部と、を備えることができる。

かかる構成を採用すると、組織のうち赤外線光が照射される部位の周囲の組織温度に基づいて、当該部位の温度推定することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、導光部の射出口の形状を凸レンズ形状とすることができる。

かかる構成を採用すると、導光部の射出口の形状を凸レンズ形状としているため、導光部によって導かれる可視光の焦点位置と赤外線光の焦点位置とを異ならせる（可視光の焦点位置を赤外線光の焦点位置よりも近い位置に設定する）ことができる。従って、例えば、可視光の焦点位置を組織の表面に設定する一方、赤外線光の焦点位置を組織の内部に設定することができる。

本発明に係るアブレーション装置において、導光部の射出口の形状を凹レンズ形状とすることができる。

かかる構成を採用すると、導光部の射出口の形状を凹レンズ形状としているため、導光部によって導かれる赤外線光の焦点位置を遠くに設定する（焦点距離を長くする）ことができる。

本発明に係るアブレーション装置において、集光ミラーと凸レンズ形状（又は凹レンズ形状）とされた射出口との間の距離を変更可能とすることができる。

かかる構成を採用すると、組織の状態によって焼灼深さを変更したいような状況において、赤外線光の焦点位置を変更することができるため有効である。

本発明に係るアブレーション装置において、集光ミラーによって集光された赤外線光を組織に向けて照射するための照射口と、照射口を組織に密着させた状態を維持するための固定手段と、を備えることができる。固定手段は、集光ミラーと照射口との間に形成される空間に存在する空気を外部に排出して空間内の圧力を負圧にする排気機構を有することができる。排気機構は、空間に連通する排気通路と、排気通路を介して空間に存在する空気を吸引して外部へと排出する吸引装置と、を有することができる。

かかる構成を採用すると、組織に対する照射口の位置変化を抑制することができる。従って、集光された赤外線光を、組織の所定の焦点に確実に照射することが可能となる。

本発明によれば、赤外線光を用いたアブレーション装置において、赤外線光を効率良く集光させることにより組織の深部までの焼灼を実現させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るアブレーション装置の全体構成を説明するための構成図である。 本発明の実施形態に係るアブレーション装置の集光部を斜め上方から見た場合の斜視図である。 図２に示す集光部の側面図である。 図２に示す集光部を斜め下方から見た場合の斜視図である。 図２に示す集光部の内部構成を示す縦断面図である。 図３のVI-VI部分の断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係るアブレーション装置の組織凝固判定用の回路を示す回路図であり、（Ｂ）は組織のインピーダンスを説明するための説明図である。 （Ａ）は心電図であり、（Ｂ）は心拍電位の波形（心房波）を示すグラフである。 焼灼前に検出された心拍電位と焼灼後に検出された心拍電位との比の時間履歴を示すグラフである。 （Ａ）は赤外線光のオン・オフのタイミングを示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は赤外線光が照射される対象部位の温度の時間履歴を示すグラフである。 （Ａ）は赤外線光のオン・オフのタイミングを示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は赤外線光が照射される対象部位の温度の時間履歴を示すグラフであり、（Ｃ）は赤外線光が照射される対象部位の周囲の平均温度の時間履歴を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るアブレーション装置の光学系の構成を示す構成図である。 他の光学系の構成を示す構成図である。 他の光学系の構成を示す構成図である。 他の光学系の構成を示す構成図である。 導光部の射出口を凸レンズの形状に加工した例を示すものであり、（Ａ）は導光部の斜視図、（Ｂ）は導光部の断面図である。 図１６に示す導光部を用いた場合における可視光の焦点位置と赤外線光の焦点位置との相違を説明するためのものであり、（Ａ）は導光した赤外線光を反射させて集光した状態を示す図、（Ｂ）は導光した赤外線光を反射させずに集光した状態を示す図である。 導光部の射出口を凹レンズの形状に加工した例を示すものであり、（Ａ）は導光部の斜視図、（Ｂ）は導光部の断面図である。 図１８に示す導光部を用いた場合における赤外線光の焦点位置を説明するための説明図である。 アブレーション装置の赤外線照射口を対象部位に密着させた状態で固定するための固定手段（排気機構）の構成を説明するための断面図である。 （Ａ）は図２０に示す排気機構を含むアブレーション装置の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すアブレーション装置から集光部を取り除いた状態を示す斜視図、（Ｃ）は排気機構に含まれる排気通路を説明するための説明図である。 従来の赤外線光式アブレーション装置の集光部の構成を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。

まず、図１～図１２等を用いて、本発明の実施形態に係るアブレーション装置１の構成について説明する。本実施形態に係るアブレーション装置１は、図１に示すように、ハロゲンランプ１０、導光部２０、集光部３０、内視鏡挿入部４０、遮光部５０、制御部６０等を有し、集光部３０で集光した赤外線光をヒト又は動物の組織の所定の部位（以下、「対象部位」と称する）Ｓへと照射するものである。

ハロゲンランプ１０は、対象部位Ｓを焼灼して凝固させるための赤外線光を発するものであり、本発明における赤外線光源に相当するものである。本実施形態としては、図１に示すような略直方体状の筐体を有するハロゲンランプ１０を採用している。また、ハロゲンランプ１０は、赤外線光（例えば波長７８０～３０００ｎｍ）を発すると同時に、可視光（例えば波長３７０～７８０ｎｍ）をも発することができるものであり、本発明における可視光源としても機能する。

導光部２０は、ハロゲンランプ１０から発せられた赤外線光を導くように機能するものである。本実施形態においては、導光部２０として、図１に示すような可撓性を有する長尺円筒状の光ファイバを採用している。なお、本実施形態における導光部２０は、ハロゲンランプ１０から発せられた可視光を集光部３０へと導く機能をも果たすものである。

集光部３０は、導光部２０によって導かれた赤外線光を集光するように機能するものである。なお、本実施形態においては、内視鏡が内部に挿入される円筒状の内視鏡挿入部４０を介して集光部３０が導光部２０に接続されているが、内視鏡挿入部４０を介在させずに、円筒状の導光部２０の先端に集光部３０を接続することもできる。集光部３０は、内視鏡挿入部４０（又は導光部２０）から取り外すことができるようになっており、交換可能とされている。

ここで、図２～図９を用いて、集光部３０の構成について具体的に説明する。

集光部３０は、導光部２０によって導かれて光入射口４１（図６参照）から入射する赤外線光を、組織の表面又は組織の内部に配置された所定の焦点に集光する集光ミラー３１（図５及び図６参照）を有している。集光ミラー３１は、線状に構成された焦点に赤外線光を集光する円錐面３１ａ（図６参照）を有している。ここで、線状に構成された焦点とは、点状の焦点が連続的に連なって線状とされることを意味する。このように線状に赤外線光を照射することにより、心筋内の異常伝導を効果的に断ち切ることが可能となる。なお、円錐面３１ａに代えて、線状に赤外線光を集光可能な多角錐面を採用することもできる。集光ミラー３１は、導光部２０によって導かれて光入射口４１から入射する可視光を焦点に集光する機能をも果たすものである。

集光部３０は、集光ミラー３１によって線状に集光された赤外線光を照射するための赤外線照射口３２（図４参照）を有している。赤外線照射口３２の長さ及び幅（すなわち照射される赤外線光の長さ及び幅）は、対象部位Ｓの大きさに応じて適宜設定することができる。赤外線照射口３２の長さは、例えば０．１～３０ｍｍ程度に設定することができる。また、赤外線照射口３２の幅は、例えば０．１～５ｍｍ程度に設定することができる。

集光部３０は、図４に示すように、組織のうち赤外線光が照射される対象部位Ｓの周囲の温度を検出する温度センセ３３を有している。温度センサ３３で検出された温度の情報は、温度推定部として機能する制御部６０に送られて、対象部位Ｓの温度の推定に用いられる。

集光部３０は、組織のうち赤外線光が照射される対象部位Ｓに接触するように配置される一対の印加電極３４及び一対の検出電極３５（図４参照）を有している。印加電極３４は、対象部位Ｓの第一の部分に接触し、検出電極３５は、対象部位Ｓの第二の部分（第一の部分とは異なる部分）に接触するように配置される。対象部位Ｓの第一の部分には、印加電極３４を介して所定のパルス電位が印加される一方、対象部位Ｓの第二の部分では、検出電極３５を介してパルス電位が検出される。

図７（Ａ）に示すように、一方の印加電極３４（Ｈｃ）と一方の検出電極３５（Ｈｐ）は相互に隣接しており、他方の印加電極３４（Ｌｃ）と他方の検出電極３５（Ｌｐ）は相互に隣接している。印加電極３４（Ｈｃ、Ｌｃ）を介してパルス電位を加えたときの電流は、印加電極３４（Ｈｃ、Ｌｃ）間の対象部位Ｓのインピーダンス（Ｒ_int：図７（Ｂ）参照）と対象部位Ｓの周囲の組織のインピーダンス（Ｒ_out：図７（Ｂ）参照）の合成インピーダンス（Ｒ_int＋Ｒ_out）により流れる。電圧計のインピーダンスが合成インピーダンス（Ｒ_int＋Ｒ_out）よりも充分に大きい場合には、検出電極３５（Ｈｐ、Ｌｐ）間で検出される電圧は、合成インピーダンス（Ｒ_int＋Ｒ_out）間の電圧となる。このようないわゆる４端子法により、対象部位Ｓとその周囲の組織のインピーダンスを算出することができ、これにより対象部位Ｓの焼灼状況を判定することが可能となる。すなわち、算出されたインピーダンスが所定の閾値を超えるか、又は、算出されたインピーダンスの変化が略一定となった場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定することができる。

本実施形態においては、外部からパルス電位を印加するのではなく、治療対象となっているヒト又は動物の心拍電位（図８（Ｂ）参照）をパルス電位として採用することとしている。このため、印加電極３４を実質的には使用せず、検出電極３５のみを使用している。凝固判定部として機能する制御部６０は、図９を用いて後述するように、検出電極３５を介して対象部位Ｓで検出される照射前後の心拍電位の比（Ｖｂ／Ｖａ）が略一定となった場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定することとしている。心拍電位は、個体により多少の違いはあるものの、焼灼の前後で変わるわけではない。対象部位Ｓの焼灼前に検出される心拍電位をＶｂ、焼灼後に検出される心拍電位をＶａとすると、焼灼前の電位Ｖｂに対して、焼灼後には、心筋細胞が活動しない伝導のみの電位Ｖａとなり、焼灼が完了するとこれらの比（Ｖｂ／Ｖａ）は略一定値となる。

遮光部５０は、ハロゲンランプ１０から発せられた赤外線光を遮断するように機能するものである。本実施形態における遮光部５０は、図１に示すように、ハロゲンランプ１０と導光部２０の間に配置された回転式シャッタ５１を有している。回転式シャッタ５１は、ハロゲンランプ１０の筐体に回転軸５２を介して回転可能に取り付けられており、赤外線光を遮断する遮断部５１ａと、赤外線光を透過させる透過部５１ｂと、を有している。なお、回転式シャッタ５１の遮断部５１ａ及び透過部５１ｂは、何れも可視光を透過させるか又は可視光の量を減衰させるように構成されている。制御部６０は、対象部位Ｓが凝固したものと判定した場合に、対象部位Ｓへの赤外線光の照射を停止するように回転式シャッタ５１の回転を制御する。

制御部６０は、各部を統合制御するものであり、各種制御プログラムやデータを格納するメモリや各種演算を行うＣＰＵを有している。

制御部６０は、対象部位Ｓの凝固状況を判定する凝固判定部として機能する。具体的には、制御部６０は、集光部３０の検出電極３５を介して対象部位Ｓで検出される照射前後の心拍電位の比が略一定となった（飽和した）場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定する。

ＶｂとＶａの比（Ｖｂ／Ｖａ）は、対象部位Ｓの焼灼前のインピーダンスＲ_INTと焼灼後のインピーダンスＲ_INT´の比（Ｒ_INT／Ｒ_INT´）に対応する。心筋の組織の厚さは心房部位で約５ｍｍ、心室部位で約１０ｍｍであり、深部まで焼灼した時点で対象部位Ｓのインピーダンスの変化は飽和するため、焼灼前後のインピーダンスの比（Ｒ_INT／Ｒ_INT´）や焼灼前後の心拍電位の比（Ｖｂ／Ｖａ）も図９に示すように飽和すると考えられる。従って、本実施形態における制御部６０は、焼灼（照射）前の心拍電位Ｖｂを検出するとともに焼灼（照射）後の心拍電位Ｖａを複数回（例えば３回）検出した後、これら焼灼（照射）前後の心拍電位の比（Ｖｂ／Ｖａ）を算出し、得られた値が略同一となった（飽和した）場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定する。なお、焼灼前後の心拍電位の比（Ｖｂ／Ｖａ）が所定の閾値を超えた場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定することもできる。

また、制御部６０は、対象部位Ｓが凝固したものと判定した場合に、対象部位Ｓへの赤外線光の照射を停止するようにハロゲンランプ１０及び／又は遮光部５０を制御する。すなわち、制御部６０は、本発明における停止制御部として機能する。また、制御部６０は、温度センサ３３で検出された温度に基づいて対象部位Ｓの温度を推定する。すなわち、制御部６０は、本発明における温度推定部としても機能する。

さらに、制御部６０は、対象部位Ｓの焼灼温度を調整するように遮光部５０による赤外線光の遮断時間を制御する。すなわち、制御部６０は、本発明における遮光制御部としても機能する。制御部６０は、回転式シャッタ５１の回転速度を制御することにより、赤外線光の遮断時間を制御することができる。制御部６０は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、対象部位Ｓの焼灼温度が所定の閾値Ｔｔに到達した場合に赤外線光の照射を停止するように遮光部５０を制御したり、図１１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、対象部位Ｓの周囲の平均焼灼温度を徐々に変化（上昇・下降）させるべく赤外線光の照射デューティ比を調整するように遮光部５０を制御したりすることができる。例えば、制御部６０は、図１１（Ａ）、（Ｃ）に示すように、照射デューティ比を２：１に設定することにより平均焼灼温度を上昇させ、照射デューティ比を１：１に設定することにより平均焼灼温度を（例えば６０°～８０°の間に）維持し、照射デューティ比を１：２に設定することにより平均焼灼温度を下降させることができる。

本実施形態に係るアブレーション装置１は、図１２に示すように、可視光源としてのハロゲンランプ１０から発せられ導光部２０によって導光され集光部３０によって集光されて組織の対象部位Ｓ（焦点付近）に照射され、対象部位Ｓで反射した可視光を検出する検出光学系７０を備えている。検出光学系７０は、対象部位Ｓで反射した可視光の光量を調整する可視光フィルタ７１と、可視光フィルタ７１を透過した光（可視光）を結像する結像レンズ７２と、結像レンズ７２によって結像された可視光を検出する撮像カメラ７３と、を有している。かかる構成により、組織の対象部位Ｓ（焦点付近）の焼灼状況を目視観察することが可能となる。

なお、図１２では、対象部位Ｓ（焦点付近）で反射した可視光を、導光部２０を経由させることなく検出光学系７０で検出した例を示したが、図１３及び図１４に示すように、対象部位Ｓ（焦点付近）で反射した光を、導光部２０及びハーフミラー８０を経由させて検出光学系７０で検出することもできる。

また、図１２～図１４では、対象部位Ｓ（焦点付近）で反射した可視光を検出する検出光学系７０を採用した例を示したが、可視光を検出する検出光学系７０に代えて、対象部位Ｓ（焦点付近）で反射した赤外線光を検出する検出光学系（例えば、対象部位Ｓで反射した赤外線光の光量を調整するフィルタと、フィルタを透過した赤外線光を結像する結像レンズと、結像レンズによって結像された赤外線光を検出するサーモカメラと、を有するもの）を採用することもできる。

次に、本実施形態に係るアブレーション装置１の使用方法について説明する。

まず、ヒト又は動物の組織の対象部位Ｓに、アブレーション装置１の集光部３０の赤外線照射口３２を接触させる。この際、アブレーション装置１の集光部３０の検出電極３５を対象部位Ｓに接触させる。次いで、アブレーション装置１の赤外線源１０から発せられ導光部２０によって導光され集光部３０によって集光された赤外線光を対象部位Ｓに照射することにより、対象部位Ｓを焼灼して凝固させる。

アブレーション装置１の制御部６０は、集光部３０の検出電極３５を介して対象部位Ｓで検出される焼灼前後の心拍電位の比を算出し、得られた値が略同一となった場合に対象部位Ｓが凝固したものと判定し、対象部位Ｓへの赤外線光の照射を停止するようにハロゲンランプ１０及び／又は遮光部５０を制御する。以上の工程群を経て、対象部位Ｓの焼灼を完了する。なお、安全性を担保するため、ハロゲンランプ１０の最大照射時間を例えば３０秒に設定し、この最大照射時間内で、対象部位Ｓの最大焼灼完了時間を予め設定しておくことができる。

以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、ハロゲンランプ１０から発せられ導光部２０によって導かれた赤外線光を集光部３０で集光してヒト又は動物の組織へと照射する際に、集光ミラー３１で赤外線光を所定の焦点に集光することができる。従って、組織の表面や組織内に焦点を配置することにより、組織の深部まで焼灼することが可能となる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、ハロゲンランプ１０から発せられた赤外線光を遮光部５０で遮断することができるため、ハロゲンランプ１０のオン・オフ制御を行うことなく、赤外線光の照射を簡易かつ迅速に遮断することが可能となる。ハロゲンランプ１０のオン・オフ制御を繰り返すと、ランプ寿命が短くなるとともに、色温度が変化する（すなわち赤外線光や可視光の発生波長が変化する）。本実施形態のように遮光部５０で赤外線光の照射を制御することにより、ハロゲンランプ１０の消耗や発生波長の変動を防止することができる。また、制御部６０で遮光部５０による赤外線光の遮断時間を制御することにより、対象部位Ｓの焼灼温度を調整することができる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、可視光源としても機能するハロゲンランプ１０から発せられ導光部２０によって導かれた可視光を集光ミラー３１で所定の焦点に集光することができ、焦点付近で反射した可視光を検出光学系７０で検出することができる。従って、組織の焦点付近の焼灼状況を目視観察することが可能となる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、ハロゲンランプ１０から発せられた赤外線光を遮光部５０で遮断することができる一方、遮光部５０で可視光を透過させることができる。従って、赤外線光の照射を遮断しつつ可視光を連続的に照射することができる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、検出電極３５を介して組織のうち赤外線光が照射される対象部位Ｓで検出される照射前後の心拍電位の比（Ｖｂ／Ｖａ）が略一定となった場合に、対象部位Ｓが凝固したものと判定することができる。このように心拍電位を利用して組織の凝固判定を行うことができるため、外部電位を心臓の組織に印加する必要がない。従って、外部電位によって心拍が乱れることを防止することができる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、対象部位Ｓが凝固したものと判定した場合に、対象部位Ｓへの赤外線光の照射を停止するようにハロゲンランプ１０及び／又は遮光部５０を制御する制御部６０を備えるため、対象部位Ｓが凝固した場合に、対象部位Ｓへの赤外線の照射を自動的に停止することができる。

また、以上説明した実施形態に係るアブレーション装置１においては、対象部位Ｓの周囲の温度を検出する温度センサ３３と、温度センサ３３で検出された温度に基づいて対象部位Ｓの温度を推定する制御部６０と、を備えるため、対象部位Ｓの周囲の温度に基づいて、対象部位Ｓの温度を推定することができる。

なお、以上の実施形態においては、対象部位に対して線状の赤外線光を照射するために、線状に構成される焦点に赤外線光を集光する円錐面３１ａを有する集光ミラー３１を採用した例を示したが、集光ミラー３１の構成はこれに限られるものではない。

例えば、線状ではなく点状の焦点に赤外線光を集光する図１２に示すような放物面３１ａ′を有する集光ミラーを採用してもよい。この際、放物面３１ａ′の設置角度を適宜設定することにより、対象部位Ｓに照射する赤外線光の照射角度を変更することができる。例えば、放物面３１ａ′の設置角度を変更することにより、導光部２０によって導かれた赤外線光を９０°、１２０°、１５０°等の角度で反射させることができる。

また、図１３に示すように、導光部２０によって導かれた赤外線光を拡散させる拡散面３１ｂと、拡散面３１ｂによって拡散された赤外線光を反射させて所定の焦点に集光させる集光面(反射面)３１ｃと、を有する集光ミラー３１を採用することもできる。かかる場合には、拡散面３１ｂ及び集光面３１ｃの設置角度及び形状を適宜変更することにより焼灼方向を変更することができる。また、例えば導光部２０によって導かれた白色レーザ光を、酸化チタン等の反射材かつ拡散材を塗布した拡散面３１ｂに照射して反射させて新たな赤外線光を生成し、その反射された赤外線光を集光面３１ｃで所定の焦点に集光させることもできる。

また、図１２に示す構成と図１３に示す構成を組み合わせることもできる。すなわち、図１５に示すように、導光部２０によって導かれた赤外線光を拡散させる拡散部３１ｂと、拡散部３１ｂによって拡散された赤外線光を所定の方向に反射させる反射面３１ｃと、反射面３１ｃによって反射された赤外線光を所定の焦点に集光する放物面３１ａ′と、を有する構成を採用することができる。このような拡散系を採用すると、（短い波長の光は拡散され易く正面方向に抜け難いため）正面方向における色温度を低下させることができ、かつ、反射面３１ｃによって周囲に拡散した短い波長の光を集めることができるため、エネルギ効率を向上させることができる。また、放物面３１ａ′上にエネルギが集中することに起因して放物面３１ａ′の温度が局所的に上昇することを避けることができる。拡散部３１ｂとしては、赤外線光を拡散させる拡散面を採用することができる。この際、拡散面に酸化チタン等の反射材かつ拡散材を塗布しておくことが好ましい。このようにすると、例えば酸化チタンの粒子径等に応じて赤外線光の特性を変化させることができる。

また、以上の実施形態においては、回転式シャッタ５１を有する遮光部を採用した例を示したが、遮光部の構成はこれに限られるものではない。例えば、ハロゲンランプ１０と導光部２０の間に配置された平行移動式シャッタを有する遮光部を採用することもできる。かかる場合には、制御部６０（遮光制御部）で平行移動式シャッタの速度及びタイミングを制御することにより、赤外線光の遮断時間を制御することができる。

また、以上の実施形態においては、円筒状の導光部２０を採用した例を示したが、導光部２０の形状はこれに限られるものではない。例えば、断面形状が六角形状とされた角筒状の導光部を採用することもできる。かかる角筒状の導光部は、赤外線光を反射させて導く反射面が内部に設けられた中空部材である。このような構成を採用すると、反射面によって反射されて導かれる赤外線光の照射エネルギを均一化することができる。これは、円筒状の導光部２０を採用した場合には射出光のプロファイルがガウシアン形状となるのに対し、断面六角形状の角筒状の導光部を採用すると射出光のプロファイルがフラットトップ形状となるためである。従って、対象部位の照射面の一部にエネルギが集中してその部分の温度が集中的に上昇することを抑制することができ、温度上昇に起因した集光ミラー３１の変形による反射効率の低下を抑制することができる。なお、中空部材からなる導光部の断面形状は、六角形状に限られるものではなく、他の多角形状（三角形状、四角形状、五角形状等）としてもよい。

また、以上の実施形態においては、導光部２０として中空部材を採用した例を示したが、赤外線光を透過させる中実部材（例えば石英ロッド）を導光部として採用することもできる。この際、導光部の断面形状を六角形状とすることができる。このような構成を採用すると、透過される赤外線光の照射エネルギを均一化することができる。従って、対象部位の照射面の一部にエネルギが集中してその部分の温度が集中的に上昇することを抑制することができ、温度上昇に起因した集光ミラー３１の変形による反射効率の低下を抑制することができる。なお、中実部材からなる導光部の断面形状は、六角形状に限られるものではなく、他の多角形状（三角形状、四角形状、五角形状等）としてもよい。

また、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中実部材からなる導光部２０Ａの射出口の形状を凸レンズ２０Ａａの形状に加工することもできる。このような構成を採用すると、導光部２０Ａによって導かれる可視光の焦点位置と赤外線光の焦点位置とを異ならせることができる。具体的には、可視光の焦点位置を、赤外線光の焦点位置よりも近い位置に設定することができる。従って、例えば図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、可視光の焦点位置を対象部位Ｓ（組織）の表面ＳＳに設定する一方、赤外線光の焦点位置を対象部位Ｓ組織の内部ＳＩに設定することができる。なお、図１７（Ａ）は、導光部２０Ａによって導光した赤外線光を集光部３０の集光ミラー３１で反射させて集光した状態を示す図であり、図１７（Ｂ）は、導光部２０Ａによって導光した赤外線光を（集光ミラー３１で反射させることなく）そのまま正面に集光した状態を示す図である。

また、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中実部材からなる導光部２０Ａの射出口の形状を凹レンズ２０Ａｂの形状に加工することもできる。このような構成を採用すると、凹レンズ２０Ａｂで赤外線光を拡散（屈折）させることができるので、図１９に示すように、凹レンズ２０Ａｂがない場合よりも赤外線光の焦点位置を遠くに設定する（焦点距離を長くする）ことができる。図１９は、導光部２０Ａによって導光した赤外線光を集光部３０の集光ミラー３１で反射させて集光した状態を示す図である。なお、可視光もまた凹レンズ２０Ａｂによって拡散（屈折）する。この際、波長が比較的長い可視光は、波長が比較的短い赤外線光よりも大きく拡散（屈折）することとなる。

なお、図１６～図１９では、中実部材からなる導光部２０Ａの射出口の形状を凸レンズ２０Ａａ又は凹レンズ２０Ａｂの形状に加工した例を示したが、中空部材からなる導光部の射出口に凸レンズ又は凹レンズを設けた場合（すなわち、中空部材からなる導光部の射出口の形状を凸レンズ形状又は凹レンズ形状にする場合）においても上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、図１７及び図１９に示すように、導光部２０Ａの凸レンズ２０Ａａ（又は凹レンズ２０Ａｂ）付近に雄ネジを設けておき、この雄ネジを外側の円筒部材の雌ネジに螺入させて導光部２０Ａを円筒部材にネジ止めで取り付けることにより、集光ミラー３１と、凸レンズ２０Ａａ（又は凹レンズ２０Ａｂ）の形状とされた導光部２０Ａの射出口と、の間の距離を変更可能とすることもできる。このようにすると、組織の状態によって焼灼深さを変更したいような状況において、赤外線光の焦点位置を変更することができるため有効である。

また、以上の実施形態においては、アブレーション装置１の集光部３０の赤外線照射口３２を対象部位Ｓに接触させた状態で、集光部３０で集光された赤外線光を対象部位Ｓに照射した例を示したが、このように赤外線照射口３２と対象部位Ｓとを接触（密着）させた状態を維持するための固定手段を設けることができる。このような構成を採用すると、対象部位Ｓに対する赤外線照射口３２の位置変化を抑制することができるため、集光された赤外線光を対象部位Ｓの所定の焦点に確実に照射することが可能となる。

固定手段としては、図２０及び図２１に示すように、集光ミラー３１と赤外線照射口３２との間に形成される空間Ａに存在する空気を外部に排出して空間内の圧力を負圧にする排気機構９０を採用することができる。排気機構９０は、空間Ａに連通する排気通路９１と、排気通路９１を介して空間Ａに存在する空気を吸引して外部へと排出する（図示されていない）吸引装置と、を有することができる。排気通路９１は、図２０及び図２１に示すように、角筒状の導光部２０Ｂと導光部２０Ｂの外周を覆う円筒部材２０Ｃとの間に形成される複数の間隙９２と、これら間隙９２に連通するように円筒部材２０Ｃに設けられた貫通孔９３と、円筒部材２０Ｃの外部に装着された外部流路部材２０Ｄの内部に設けられ貫通孔９３に連通する外部流路９４と、から構成することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…アブレーション装置
１０…ハロゲンランプ（赤外線光源、可視光源）
２０・２０Ａ・２０Ｂ…導光部
２０Ａａ…凸レンズ
２０Ａｂ…凹レンズ
３０…集光部
３１…集光ミラー
３１ａ…円錐面
３１ｂ…拡散面
３１ｃ…集光面
３２…赤外線照射口
３３…温度センサ
３４…印加電極
３５…検出電極
５０…遮光部
５１…回転式シャッタ
６０…制御部（遮光制御部、凝固判定部、停止制御部、温度推定部）
７０…検出光学系
７１…可視光フィルタ
７２…結像レンズ
７３…撮像カメラ
９０…排気機構（固定手段）
９１…排気通路
Ａ…（集光ミラーと赤外線照射口との間に形成される）空間
Ｓ…対象部位（組織のうち赤外線光が照射される部位）

Claims (23)

1. 赤外線光を発する赤外線光源と、前記赤外線光源から発せられた赤外線光を導く導光部と、前記導光部によって導かれた赤外線光を所定の焦点に集光する集光ミラーを有する集光部と、を備え、前記集光部で集光した赤外線光をヒト又は動物の組織へと照射するアブレーション装置であって、
   前記赤外線光源から発せられた赤外線光を遮断する遮光部と、
   前記遮光部による赤外線光の遮断時間を制御することにより、前記組織のうち赤外線光が照射される部位の焼灼温度を調整する遮光制御部と、
   を備える、アブレーション装置。
2. 前記遮光部は、前記赤外線光源と前記導光部の間に配置された平行移動式シャッタを有し、
   前記遮光制御部は、前記平行移動式シャッタの速度及びタイミングを制御することにより前記赤外線光の遮断時間を制御する、請求項１に記載のアブレーション装置。
3. 赤外線光を発する赤外線光源と、前記赤外線光源から発せられた赤外線光を導く導光部と、前記導光部によって導かれた赤外線光を所定の焦点に集光する集光ミラーを有する集光部と、を備え、前記集光部で集光した赤外線光をヒト又は動物の組織へと照射するアブレーション装置であって、
   前記赤外線光源から発せられた赤外線光を遮断する遮光部を備え、
   前記遮光部は、可視光を透過させるか又は可視光の量を減衰させる、アブレーション装置。
4. 前記遮光部は、前記赤外線光源と前記導光部の間に配置された回転式シャッタを有し、
   前記遮光制御部は、前記回転式シャッタの回転速度を制御することにより前記赤外線光の遮断時間を制御する、請求項１又は３に記載のアブレーション装置。
5. 可視光を発する可視光源と、
   可視光を検出する検出光学系と、を備え、
   前記導光部は、前記可視光源から発せられた可視光を前記集光ミラーへと導き、
   前記集光ミラーは、前記導光部によって導かれた可視光を前記焦点に集光し、
   前記検出光学系は、前記焦点付近で反射した可視光を検出する、請求項１から４の何れか一項に記載のアブレーション装置。
6. 前記検出光学系は、前記可視光の光量を調整する可視光フィルタと、前記可視光フィルタを透過した光を結像する結像レンズと、前記結像レンズによって結像された可視光を検出する撮像カメラと、を有する、請求項５に記載のアブレーション装置。
7. 赤外線光を発する赤外線光源と、前記赤外線光源から発せられた赤外線光を導く導光部と、前記導光部によって導かれた赤外線光を所定の焦点に集光する集光ミラーを有する集光部と、を備え、前記集光部で集光した赤外線光をヒト又は動物の組織へと照射するアブレーション装置であって、
   可視光を発する可視光源と、
   可視光を検出する検出光学系と、を備え、
   前記導光部は、前記可視光源から発せられた可視光を前記集光ミラーへと導き、
   前記集光ミラーは、前記導光部によって導かれた可視光を前記焦点に集光し、
   前記検出光学系は、前記焦点付近で反射した可視光を検出する、アブレーション装置。
8. 前記赤外線光源から発せられた赤外線光を遮断する遮光部を備える、請求項７に記載のアブレーション装置。
9. 前記検出光学系は、前記可視光の光量を調整する可視光フィルタと、前記可視光フィルタを透過した光を結像する結像レンズと、前記結像レンズによって結像された可視光を検出する撮像カメラと、を有する、請求項７又は８に記載のアブレーション装置。
10. 前記焦点は、前記組織の表面又は前記組織の内部に配置され、
    前記集光ミラーは、前記焦点に前記赤外線光を集光する放物面、又は、線状に構成された前記焦点に前記赤外線光を集光する円錐面又は多角錐面、を有し、前記放物面又は前記円錐面若しくは前記多角錐面の設置角度により焼灼方向を変更する、請求項１から９の何れか一項に記載のアブレーション装置。
11. 前記集光ミラーは、前記導光部によって導かれた赤外線光を拡散させる拡散面と、前記拡散面によって拡散された赤外線光を前記焦点に集光させる集光面と、を有し、前記拡散面及び前記集光面の設置角度及び形状により焼灼方向を変更する、請求項１から９の何れか一項に記載のアブレーション装置。
12. 前記拡散面には、前記導光部によって導かれた赤外線光を反射させて拡散させる際に赤外線光の特性を変化させる材料が塗布されている、請求項１１に記載のアブレーション装置。
13. 前記組織のうち赤外線光が照射される部位に接触するように配置される印加電極及び検出電極と、
    前記部位の凝固状況を判定する凝固判定部と、を備え、
    前記凝固判定部は、前記印加電極を介して前記部位の第一の部分に印加される電流と、前記検出電極を介して前記部位の第二の部分で検出される電圧と、に基づいて算出されるインピーダンスが所定の閾値を超えるか又は前記インピーダンスが略一定となった場合に、前記部位が凝固したものと判定する、請求項１から１２の何れか一項に記載のアブレーション装置。
14. 前記組織のうち赤外線光が照射される部位に接触するように配置される印加電極及び検出電極と、
    前記部位の凝固状況を判定する凝固判定部と、を備え、
    前記凝固判定部は、前記印加電極を介して前記部位の第一の部分に印加される電圧と、前記検出電極を介して前記部位の第二の部分で検出される電圧と、の比が所定の閾値を超えるか又は前記比が略一定となった場合に、前記部位が凝固したものと判定する、請求項１から１２の何れか一項に記載のアブレーション装置。
15. 前記赤外線光源から発せられた赤外線光を遮断する遮光部と、
    前記凝固判定部により前記部位が凝固したものと判定した場合に、前記部位への赤外線光の照射を停止するように前記赤外線光源及び／又は前記遮光部を制御する停止制御部を備える、請求項１３又は１４に記載のアブレーション装置。
16. 前記組織のうち赤外線光が照射される部位の周囲の組織温度を検出する温度センサと、
    前記温度センサで検出された温度に基づいて前記部位の温度を推定する温度推定部と、を備える、請求項１から１５の何れか一項に記載のアブレーション装置。
17. 前記導光部の射出口の形状は、凸レンズ形状とされている、請求項１から１６の何れか一項に記載のアブレーション装置。
18. 前記集光ミラーと前記凸レンズ形状とされた前記射出口との間の距離は、変更可能とされている、請求項１７に記載のアブレーション装置。
19. 前記導光部の射出口の形状は、凹レンズ形状とされている、請求項１から１６の何れか一項に記載のアブレーション装置。
20. 前記集光ミラーと前記凹レンズ形状とされた前記射出口との間の距離は、変更可能とされている、請求項１９に記載のアブレーション装置。
21. 前記集光ミラーによって集光された赤外線光を前記組織に向けて照射するための照射口と、
    前記照射口を前記組織に密着させた状態を維持するための固定手段と、
    を備える、請求項１から２０の何れか一項に記載のアブレーション装置。
22. 前記固定手段は、前記集光ミラーと前記照射口との間に形成される空間に存在する空気を外部に排出して前記空間内の圧力を負圧にする排気機構を有する、請求項２１に記載のアブレーション装置。
23. 前記排気機構は、前記空間に連通する排気通路と、前記排気通路を介して前記空間に存在する空気を吸引して外部へと排出する吸引装置と、を有する、請求項２２に記載のアブレーション装置。

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