JPH0525495B2 - - Google Patents

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JPH0525495B2
JPH0525495B2 JP63316659A JP31665988A JPH0525495B2 JP H0525495 B2 JPH0525495 B2 JP H0525495B2 JP 63316659 A JP63316659 A JP 63316659A JP 31665988 A JP31665988 A JP 31665988A JP H0525495 B2 JPH0525495 B2 JP H0525495B2
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stone
dye solution
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laser
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Masaharu Ishizuka
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Hamamatsu Photonics KK
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    • A61B2018/00571Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
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    • A61B2018/00773Sensed parameters
    • A61B2018/00779Power or energy
    • A61B2018/00785Reflected power

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は体内にできる結石をレーザ光を用いて
破砕する装置に関し、特に結石の種類を判定し、
これに応じて最適なレーザ照射条件を設定するこ
とのできる結石破砕装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention relates to a device for crushing stones formed in the body using laser light, and in particular for determining the type of stone,
The present invention relates to a stone crushing device that can set optimal laser irradiation conditions accordingly.

「従来の技術」 腎臓、膀胱、尿管等では、分泌物や排せつ物の
成分が堆積、沈殿して結石を作り、人体に苦痛を
与えることが知られている。特に近時では摂取食
物の西洋化傾向に伴つてこの結石の発生が多く、
泌尿器科領域で頻度の高い疾患となつている。ま
た患者に多大な苦痛を与えるので適切な治療法が
望まれている。
"Prior Art" It is known that components of secretions and excreta accumulate and precipitate in the kidneys, bladder, ureters, etc., forming stones and causing pain to the human body. Especially in recent years, as the food intake has become more Westernized, the occurrence of stones has increased.
It has become a frequent disease in the urological field. Moreover, since it causes great pain to patients, an appropriate treatment method is desired.

治療法としては薬剤により溶解する、手術によ
り取り除く、衝撃波を与えて細かく砕き尿中に自
然排出させる等の方法のほかに、新しい治療法と
してパルスレーザ光を照射し、このエネルギーに
より結石を砕いて自然排出させるものが提唱さ
れ、一部医師により実験的に行われている。
Treatment methods include dissolving the stone with drugs, removing it through surgery, and applying shock waves to break it up into small pieces that are naturally excreted in the urine.A new treatment method is to irradiate the stone with pulsed laser light and use this energy to break up the stone. Natural excretion has been proposed, and some doctors are experimenting with it.

このレーザにより結石を破砕する従来方式を、
模式的に示した第5図に基き説明する。尿管1中
にできた結石2に対して光フアイバチヤンネル
6,7,8を持つ内視鏡9が対向させられる。白
色光源3(通常クセノンランプが使われる)から
の光はフアイバチヤンネル6を通つて結石2を照
射し、反射光や散乱光によつて得られる結石2の
像はフアイバチヤンネル8を通つて観察者5に伝
えられ、肉眼で観察される。この観察によりねら
いさだめられた結石2に対してフアイバチヤンネ
ル7(これは内視鏡9の鉗子孔に挿入した石英製
の光フアイバが使われる)を通してレーザ光源4
から発するレーザ光パルスが送られる。レーザ光
は結石2の表面を照射し、そのエネルギーによつ
て小さく砕く。レーザにはYAGレーザ(波長
1.06μm)や可視光の色素パルスレーザ(波長
504nm)が使われている。
The conventional method of crushing stones using this laser
This will be explained based on the schematic diagram shown in FIG. An endoscope 9 having optical fiber channels 6, 7, and 8 is opposed to a stone 2 formed in a ureter 1. Light from a white light source 3 (usually a xenon lamp is used) illuminates the stone 2 through a fiber channel 6, and an image of the stone 2 obtained by reflected light and scattered light is transmitted to the observer through a fiber channel 8. 5 and observed with the naked eye. A laser beam source 4 is passed through the fiber channel 7 (this is a quartz optical fiber inserted into the forceps hole of the endoscope 9) to the stone 2 that has been targeted by this observation.
Laser light pulses emitted from are sent. The laser beam irradiates the surface of the stone 2, and its energy breaks it into small pieces. The laser is a YAG laser (wavelength
1.06 μm) or visible light dye pulse laser (wavelength
504nm) is used.

「発明が解決しようとする課題」 上記のYAGレーザを使用するときは、結石は
レーザの熱エネルギーによつて破壊されるが、こ
のYAGレーザは波長が1.06μmの赤外光であるの
でどこにレーザ光が照射されているのか見定めに
くい。もし付近の生体組織に照射されたときに
は、組織の損傷や穿孔等の大きな危険性を伴つて
いる。
``Problem to be solved by the invention'' When using the YAG laser described above, stones are destroyed by the thermal energy of the laser, but since this YAG laser uses infrared light with a wavelength of 1.06 μm, where can the laser be used? It is difficult to determine whether the light is being emitted. If nearby living tissue is irradiated, there is a great risk of tissue damage or perforation.

色素パルスレーザ光を用いる結石の破砕過程はつ
ぎの様に言われている。レーザ光が照射されると
結石の表面が過熱され微小な結石粒子が蒸発して
放出される。この微小粒子はレーザ光を吸収し
て、さらに温度が上がり、電子を放出してプラズ
マを作る。このプラズマはレーザ光を吸収して急
激な膨張を始め、強い圧力波を発生してこれによ
り結石が破壊される。
The stone crushing process using dye pulsed laser light is said to be as follows. When the laser beam is irradiated, the surface of the stone is heated and the tiny stone particles are evaporated and released. These microparticles absorb the laser light, heat up further, and emit electrons, creating plasma. This plasma absorbs the laser light and begins to expand rapidly, generating strong pressure waves that destroy the stone.

血液中における赤血球のヘモグロビンの光吸収
は波長504nm付近で極小を示すので、504nmのレ
ーザ光が選ばれている。すなわちこのレーザを使
用すれば、生体組織に損傷を与えることがなく結
石を破砕することができるとされている。
Laser light at 504 nm was selected because the optical absorption of hemoglobin in red blood cells in blood reaches a minimum around a wavelength of 504 nm. In other words, it is said that by using this laser, it is possible to crush stones without damaging living tissue.

この504nmレーザ光パルスによる結石の破砕は
YAGレーザを用いるものに比べて効果的(安全
性大)であるが、結石の種類によつては効果が異
なつてくる。例えばシユウ酸カルシウム(Ca
oxalate,CaC2O4)の結石は504nmレーザで破砕
され易いが、リン酸カルシウム(Ca phosphate,
CaPO4)は、シユウ酸カルシウムより破砕され
にくい。この他、結石にはリン酸マグネシウム、
リン酸アンモニウム、シスチン等のものがある
が、破砕の程度は異なつている。特にシスチンは
504nmレーザ光では容易に破砕されない。
This 504nm laser light pulse crushes the stone.
It is more effective (much safer) than those using YAG laser, but the effectiveness varies depending on the type of stone. For example, calcium oxalate (Ca
oxalate, CaC 2 O 4 ) stones are easy to fracture with a 504 nm laser, but calcium phosphate (CaC 2 O 4 ) stones
CaPO 4 ) is less susceptible to fragmentation than calcium oxalate. In addition, magnesium phosphate,
There are materials such as ammonium phosphate and cystine, but the degree of crushing varies. Especially cystine
It is not easily fractured by 504nm laser light.

本発明はパルスレーザ光を用いる結石破砕にお
いて、結石の種類に応じてレーザの照射条件を変
えて、破砕効果を十分に上げることを目的とする
ものである。
The present invention aims to sufficiently improve the crushing effect in stone crushing using pulsed laser light by changing the laser irradiation conditions depending on the type of stone.

「課題を解決するための手段」 本発明は結石を白色光でモニタしつつレーザ光
を用いて破砕する装置において、前記結石のモニ
タに必要な結石照明用のパルス白色光を発する白
色光源と、結石を破砕するために必要なパルスレ
ーザ光を発するパルスレーザ発生装置と、前記パ
ルス白色光、前記パルスレーザ光およびこれらの
光を結石に照射したときに得られる検出光を伝達
する内視鏡と、この内視鏡から伝達された検出光
を2分する光分割器、分割された1方の光をスペ
クトル分光するための分光器と、この分光器で得
られる分光スペクトル像を倍増するための像増倍
器と、この像増倍器によつて得られた像を撮像す
るめの撮像管と、前記分割器で分割された他方の
光によつて得られる結石像を撮像するためのTV
カメラと、前記撮像管およびTVカメラから信号
を処理してTVモニタにビデオ信号を送出するプ
ロセツサと、このプロセツサから送られるビデオ
信号によつて結石像、分光スペクトル像を表示す
るためのTVモニタと、前記パルスレーザ発生装
置から得られるパルスレーザ光の出力、繰返し
数、波長を、前記TVモニタに表示される分光ス
ペクトル像の分析によつて変化させるためのレー
ザ照射条件設定器とを具備したものである。
"Means for Solving the Problems" The present invention provides an apparatus for monitoring a stone with white light and crushing it using a laser beam, including a white light source that emits pulsed white light for stone illumination necessary for monitoring the stone; A pulsed laser generator that emits pulsed laser light necessary for crushing a stone; and an endoscope that transmits the pulsed white light, the pulsed laser light, and the detection light obtained when the stone is irradiated with these lights. , a light splitter that splits the detection light transmitted from this endoscope into two, a spectrometer that spectrally spectrally spectra one of the split lights, and a spectrometer that doubles the spectral image obtained by this spectrometer. an image multiplier, an image pickup tube for capturing an image obtained by the image multiplier, and a TV for capturing a stone image obtained by the other light divided by the splitter.
a camera, a processor that processes signals from the image pickup tube and the TV camera and sends a video signal to a TV monitor, and a TV monitor that displays a stone image and a spectral image based on the video signal sent from the processor. and a laser irradiation condition setting device for changing the output, repetition rate, and wavelength of the pulsed laser light obtained from the pulsed laser generator by analyzing the spectral image displayed on the TV monitor. It is.

「作用」 レーザ光が結石に照射されると、結石は照射さ
れた表面から蒸発し、一種のプラズマ状態を作
る。このとき結石を構成する元素から発光スペク
トルが観測される(これは「レーザマイクロプロ
ーブ法」として知られている)。従つてこの発光
スペクトルを調べることにより結石の構成成分を
知ることができるので、この構成成分に適したレ
ーザ波長を設定することができる。実際の結石に
はいろいろな元素が含まれるので、それらの元素
の構成比に対してどの波長が一番適する(結石の
破砕効果がある)かは、前もつて調べておく。レ
ーザ光によつて生体組織を損傷しないためには、
レーザ波長は組織吸収の少い450〜510nm位の範
囲にあることが望ましいので、実際のレーザ照射
波長はこの範囲内で選択される。
``Work'' When a stone is irradiated with laser light, the stone evaporates from the irradiated surface, creating a kind of plasma state. At this time, an emission spectrum is observed from the elements that make up the stone (this is known as the "laser microprobe method"). Therefore, by examining this emission spectrum, the constituent components of the stone can be known, and a laser wavelength suitable for these constituent components can be set. Since actual stones contain various elements, it is necessary to research in advance which wavelength is most suitable for the composition ratio of those elements (which has the effect of crushing the stone). In order to prevent damage to living tissue by laser light,
Since the laser wavelength is desirably in the range of about 450 to 510 nm, where tissue absorption is low, the actual laser irradiation wavelength is selected within this range.

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基き説明する。
本発明による装置の全体図を示す第1図におい
て、尿管1内に内視鏡9を挿入し、内部にできた
結石2にこの内視鏡9の先端を対向させる。この
内視鏡9には、パルス白色光光源3(これはXe
フラツシユランプを使用する)からのパルス光1
2を通す光フアイバチヤンネル6と、パルスレー
ザ発生装置4からのレーザ光11を通す光フアイ
バーチヤンネル7と、レーザ光照射時に結石2か
ら得られる検出光13を通す多数本のフアイバを
束ねて作られている光フアイバチヤンネル8とが
構成として含まれている。前記光フアイバチヤン
ネル6は1本でもよいが、第2図のように2本構
成でもかまわない。2本構成とした場合の方がパ
ルス白色光の結石2を照射する光量が増して明る
い像が得られる。前記光フアイバチヤンネル7は
レーザ光によつて損傷した時に取り替えができる
ように内視鏡9の鉗子孔10に挿入して使用され
る。14はビームスプリツタで、このビームスプ
リツタ14は光フアイバチヤンネル8を通して結
石2から得られる検出光13をカラーTVカメラ
23と分光器16に分割して送るためのものであ
る。このビームスプリツタ14で2分割された検
出光13の1つは集光レンズ15で前記分光器1
6の入射スリツト16a上に集光される。この入
射スリツト16aを通つた検出光は反射鏡17で
反射されて凹面回折格子18に入射し、ここで分
光された回折光は像増倍管(イメージインテンシ
フアイヤ、以下これを略してII管という)19の
光電面上に結像される。すなわち分光器16のス
リツト形状の分光スペクトル列がII管19の光電
面上に分布される。このII管19はスペクトル列
の像を強調して、出射側の蛍光面上に結像する。
この像は撮像管20で撮像され、その出力信号は
プロセツサ21で処理された後に、TVモニタ2
4に送られ結石スペクトル26が表示される。一
方、ビームスピリツタ14で分割された他の検出
光はTVカメラ23に送られる。このとき、レン
ズ22は光フアイバチヤンネル8によつて送られ
て来た結石像25をTVカメラ23の光電面上に
結像するためのものである。TVカメラの出力信
号はプロセツサ21で処理された後に、TVモニ
タ24に送られ結石イメージ25が表示される。
このように、プロセツサ21によつてTVモニタ
24上に2つのイメージ(映像)、すなわち結石
イメージ25と結石スペクトル26が表示され
る。
"Example" Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings.
In FIG. 1, which shows an overall view of the device according to the present invention, an endoscope 9 is inserted into a ureter 1, and the tip of the endoscope 9 is opposed to a stone 2 formed inside. This endoscope 9 includes a pulsed white light source 3 (this is Xe
Pulsed light 1 from (using a flash lamp)
2, an optical fiber channel 7 that passes the laser beam 11 from the pulsed laser generator 4, and a large number of fibers that pass the detection light 13 obtained from the stone 2 during laser beam irradiation. The configuration includes an optical fiber channel 8. The number of the optical fiber channels 6 may be one, but it may also be configured with two as shown in FIG. 2. In the case of a two-light configuration, the amount of pulsed white light that irradiates the stone 2 increases and a brighter image can be obtained. The optical fiber channel 7 is used by being inserted into the forceps hole 10 of the endoscope 9 so that it can be replaced when it is damaged by the laser beam. Reference numeral 14 denotes a beam splitter, and this beam splitter 14 is for splitting and sending the detection light 13 obtained from the calculus 2 through the optical fiber channel 8 to the color TV camera 23 and the spectrometer 16. One of the detection lights 13 split into two by the beam splitter 14 is sent to the spectroscope 1 by the condenser lens 15.
The light is focused onto the incident slit 16a of No.6. The detection light passing through the entrance slit 16a is reflected by the reflecting mirror 17 and enters the concave diffraction grating 18, where the diffracted light is split into two parts. ) 19 is imaged on the photocathode. That is, the slit-shaped spectral array of the spectroscope 16 is distributed on the photocathode of the II tube 19. This II tube 19 emphasizes the image of the spectral train and forms the image on the phosphor screen on the emission side.
This image is captured by an image pickup tube 20, and its output signal is processed by a processor 21 and then sent to a TV monitor 2.
4 and a stone spectrum 26 is displayed. On the other hand, the other detection light split by the beam spiriter 14 is sent to the TV camera 23. At this time, the lens 22 is used to form a stone image 25 sent by the optical fiber channel 8 onto the photocathode of the TV camera 23. The output signal from the TV camera is processed by a processor 21 and then sent to a TV monitor 24 where a stone image 25 is displayed.
In this way, the processor 21 displays two images (videos), namely the stone image 25 and the stone spectrum 26, on the TV monitor 24.

前記パルスレーザ発生装置4とパルス白色光光
源3のタイミングの取り方はタイミング回路28
によつて制御される。すなわち、レーザ光11と
白色光12は同時刻に放射されるのではなく、時
間的に交互に放射される。これはタイミング回路
28から出されるトリガー信号によつてコントロ
ールされている。もし、2つの光が同時刻に放射
されると、フアイバチヤンネル8を通つて結石2
からの白色光の反射光とレーザ照射によつて結石
2から放出される検出光が、II管19に同時に到
達する。検出光よりも白色光の反射光の方が光量
大であるので、検出光はこの白色光に埋もれてし
まい結石2のスペクトル検出が難しくなり、また
II管19が強い白色光の反射光によつて損傷す
る。この問題を避けるために2つの光は交互に放
射される。ゲート回路29は白色光の反射光がII
管19に入射したときに、II管19を動作させな
いようにするゲート信号を出力する。このゲート
信号によりII管19に反射光の入射したときに、
光電面にかける印加電圧をカツトし、II管19の
増倍機能を停止している。第4図において、aは
レーザ光11、bはレーザ光11照射によつて得
られる発光スペクトル、cは白色光12の時間関
係を示したもので、パルス繰返し周波数が10Hzで
ある場合を示した。また、レーザ光パルス幅は約
1μsec,白色光パルス幅は約20msecである。27
はレーザ照射条件設定器であり、結石スペクトル
26から結石成分を測定判断し、それに応じて、
結石2を破砕するに適したレーザ波長、レーザエ
ネルギー、パルス繰返し周波数等を設定するため
のものである。
The timing of the pulsed laser generator 4 and the pulsed white light source 3 is determined by a timing circuit 28.
controlled by. That is, the laser light 11 and the white light 12 are not emitted at the same time, but are emitted alternately in time. This is controlled by a trigger signal issued from timing circuit 28. If two lights are emitted at the same time, the stone 2 will pass through the fiber channel 8.
The reflected white light from the stone and the detection light emitted from the stone 2 by laser irradiation reach the II tube 19 at the same time. Since the amount of reflected white light is greater than the detection light, the detection light is buried in this white light, making it difficult to detect the spectrum of stone 2.
II tube 19 is damaged by the strong reflected white light. To avoid this problem, the two lights are emitted alternately. The gate circuit 29 receives reflected white light.
When it enters the tube 19, it outputs a gate signal that prevents the II tube 19 from operating. When reflected light enters the II tube 19 due to this gate signal,
The voltage applied to the photocathode is cut off, and the multiplication function of the II tube 19 is stopped. In Fig. 4, a shows the time relationship between the laser beam 11, b the emission spectrum obtained by irradiating the laser beam 11, and the white light 12, and shows the case where the pulse repetition frequency is 10 Hz. . Also, the laser light pulse width is approximately
The pulse width of the white light is approximately 20 msec. 27
is a laser irradiation condition setting device that measures and judges stone components from the stone spectrum 26, and accordingly,
This is for setting the laser wavelength, laser energy, pulse repetition frequency, etc. suitable for crushing the stone 2.

第3図は本発明装置に使用しているパルスレー
ザ発生装置4の具体的構成例を示すものである。
レーザヘツド40はその内面が高反射となるよう
に仕上げられ、内部にはフラツシユランプ41と
セル42が収められている。このうち、セル42
には色素溶液流入口43と色素溶液流出口44が
あり、ここからレーザ光を発生する色素溶液を流
入し、かつ流出する。セル42の軸(これはレー
ザ光軸と一致する)上で、後方と前方にそれぞれ
全反射鏡45と部分反射する透過鏡46が配置さ
れおり、フラツシユランプ41が電源48から供
給される電気エネルギーをもつて放電発光したと
き、セル42内の色素を励起して、蛍光を発光さ
せる。この色素からの蛍光は全反射鏡45と透過
鏡46の間で多重反射する間に光強度が増加して
レーザ光11となり、透過鏡46を通過して、第
1図に示した光フアイバチヤンネル7に導入され
る。図示していないが、フラツシユランプ41は
長時間にわたる安定動作を行うために水冷をして
いることが必要である。波長可変器47はレーザ
波長を可変するためのものでレーザ照射条件設定
器27からの信号により波長が可変できる(波長
可変器47についての詳細は後で説明する)。
FIG. 3 shows a specific example of the configuration of the pulse laser generator 4 used in the apparatus of the present invention.
The inner surface of the laser head 40 is finished to be highly reflective, and a flash lamp 41 and a cell 42 are housed inside. Of these, cell 42
has a dye solution inlet 43 and a dye solution outlet 44, through which the dye solution that generates laser light flows in and out. On the axis of the cell 42 (which coincides with the laser optical axis), a total reflection mirror 45 and a partial reflection transmission mirror 46 are arranged at the rear and front, respectively, and the flash lamp 41 is powered by electricity supplied from a power source 48. When discharged and emitted light with energy, the dye within the cell 42 is excited to emit fluorescence. The fluorescence from this dye undergoes multiple reflections between the total reflection mirror 45 and the transmission mirror 46, and the light intensity increases and becomes the laser beam 11, which passes through the transmission mirror 46 and forms the optical fiber channel shown in FIG. 7 will be introduced. Although not shown, the flash lamp 41 needs to be water-cooled in order to operate stably over a long period of time. The wavelength variable device 47 is for varying the laser wavelength, and can vary the wavelength by a signal from the laser irradiation condition setting device 27 (the details of the wavelength variable device 47 will be explained later).

前記パルスレーザ発生装置4では3種類の色素
を使用できる構成となつている。すなわち、色素
溶液供給系の49,50,51,52,53,5
4,55,56,57は電磁バルブであり、それ
ぞれ対応するスイツチ58,59,60,61,
62,63,64,65,66の開閉動作により
通電または停電状態となり前記電磁バルブを開閉
制御する。前記電磁バルブ49,50間、51,
52間、53,54間、55,56間の液溜め6
7,68,69,70にはそれぞれ洗浄液(メチ
ルアルコール)、第1色素溶液、第2色素溶液、
第3色素溶液が収容されいる(第1色素、第2色
素、第3色素は溶媒としてメチルアルコールを使
用している)。これらのうち液溜め68,69,
70ではレーザの安定発振のために色素溶液を冷
却している。また、補給タンク71,72,7
3,74はそれぞれ洗浄液(メチルアルコール)、
第1色素、第2色素、第3色素の溶液を補給する
ために用意してあるものであり、色素が劣化して
新しいものと取替える必要が生じたときに、ここ
から供給する。図示していないが、補給タンク7
1,72,73,74と液溜め67,68,6
9,70はそれぞれ電磁バルブで接がれており、
必要に応じてバルブを開状態にして新しい液体を
供給する。
The pulsed laser generator 4 is configured to be able to use three types of dyes. That is, 49, 50, 51, 52, 53, 5 of the dye solution supply system.
4, 55, 56, 57 are electromagnetic valves, and corresponding switches 58, 59, 60, 61,
The opening/closing operations of 62, 63, 64, 65, and 66 result in energization or power outage, and control the opening/closing of the electromagnetic valves. Between the electromagnetic valves 49 and 50, 51,
Liquid reservoir 6 between 52, 53 and 54, and 55 and 56
7, 68, 69, and 70 each contain a cleaning solution (methyl alcohol), a first dye solution, a second dye solution,
A third dye solution is contained (the first dye, second dye, and third dye use methyl alcohol as a solvent). Among these, liquid reservoirs 68, 69,
At 70, the dye solution is cooled for stable laser oscillation. In addition, supply tanks 71, 72, 7
3 and 74 are cleaning liquid (methyl alcohol), respectively.
It is prepared to replenish the solutions of the first, second and third dyes, and is supplied from here when the dyes deteriorate and need to be replaced with new ones. Although not shown, the supply tank 7
1, 72, 73, 74 and liquid reservoirs 67, 68, 6
9 and 70 are connected by electromagnetic valves,
Open the valve to supply new fluid as needed.

つぎにこの色素溶液供給系の動作を説明する。
第1色素でレーザ発振を行うときには、電磁バル
ブ51,52のみを開き、他の電磁バルブ49,
50,53〜57を閉じる。第1色素溶液は循環
ポンプ76によつてセル42と液溜め68を結ぶ
回路を循環し、フラツシユランプ41を放電発光
して第1色素を励起しレーザ光11が得られる。
つぎに第1色素から第2色素に換えるときには、
まず洗浄のため電磁バルブ49,50のみを開い
て他の電磁バルブを閉じる。セル42には洗浄液
(メチルアルコール)が流入し、洗浄される。洗
浄後のメチルアルコールは、電磁バルブ57を開
いて廃液溜め75に廃棄される。その後に電磁バ
ルブ49,50,57を閉じて、電磁バルブ5
3,54のみを開き、第2色素はセル42と液溜
め69で結ぶ回路を循環せしめられる。フラツシ
ユランプ41の放電発光によつて第2色素のレー
ザ光11が得られる。第3色素によるレーザ光1
1を得るときも前記同様に、洗浄液(メチルアル
コール)で洗浄後に第3色素の溶液によつてレー
ザ光を得る。
Next, the operation of this dye solution supply system will be explained.
When performing laser oscillation with the first dye, only the electromagnetic valves 51 and 52 are opened, and the other electromagnetic valves 49 and 52 are opened.
Close 50, 53-57. The first dye solution is circulated through a circuit connecting the cell 42 and the liquid reservoir 68 by a circulation pump 76, and discharges light from the flash lamp 41 to excite the first dye to obtain laser light 11.
Next, when changing from the first dye to the second dye,
First, for cleaning, only the electromagnetic valves 49 and 50 are opened and the other electromagnetic valves are closed. A cleaning liquid (methyl alcohol) flows into the cell 42 and is cleaned. The methyl alcohol after washing is discarded into the waste liquid reservoir 75 by opening the electromagnetic valve 57. After that, close the solenoid valves 49, 50, 57, and close the solenoid valve 5.
3 and 54 are opened, and the second dye is circulated through a circuit connected to the cell 42 and the liquid reservoir 69. The second dye laser beam 11 is obtained by discharge light emission from the flash lamp 41. Laser light 1 by third dye
In the same manner as described above, when obtaining No. 1, a laser beam is obtained using a solution of the third dye after washing with a washing liquid (methyl alcohol).

前記実施例において、前記セル42は内径4
mm、長さ20mmの石英管の両端に石英窓板を貼付し
たものを使用し、第1色素、第2色素、第3色素
はそれぞれクマリン504,クマリン480,クマリン
445を使用した。また、各色素はメチルアルコー
ルに溶かし、濃度は0.05〜0.4mM位で使用した。
In the embodiment, the cell 42 has an inner diameter of 4
A quartz tube with a length of 20 mm and a quartz window plate attached to both ends was used, and the first, second, and third dyes were Coumarin 504, Coumarin 480, and Coumarin, respectively.
445 was used. In addition, each dye was dissolved in methyl alcohol and used at a concentration of about 0.05 to 0.4 mM.

前記波長可変器47はレーザ光の波長を可変す
るためのものである。具体的にはこれは音響光学
フイルタであり、例えば二酸化テルル(TeO2
結晶中に超音波の進行波を作り、この超音波によ
り光を回折し、この回折光の波長が超音波の周波
数によつて一義的に定められる性質を利用する。
従つて前もつてわかつている超音波周波数と波長
の関係を利用してレーザ波長は超音波周波数の変
化で可変することができる。
The wavelength variable device 47 is for varying the wavelength of the laser beam. Specifically this is an acousto-optic filter, for example tellurium dioxide (TeO 2 ).
A traveling wave of ultrasonic waves is created in a crystal, light is diffracted by this ultrasonic wave, and the property that the wavelength of this diffracted light is uniquely determined by the frequency of the ultrasonic wave is utilized.
Therefore, using the previously known relationship between ultrasound frequency and wavelength, the laser wavelength can be varied by changing the ultrasound frequency.

レーザの波長は大きくは色素によつて定められ
るが、細かくはこの波長可変器47によつて換え
られる。例えば、クマリン504、クマリン480、ク
マリン445の色素はそれぞれ485〜520,455〜495,
420〜460nm位の範囲の発振帯域を持つているが、
波長可変器47でもつてこれらの帯域の中でレー
ザ波長を固定または可変することができる。前記
レーザ照射条件設定器27はレーザ波長を可変す
るための超音波周波数の設定、レーザ光エネルギ
ーを可変するためのフラツシユランプ41の入力
エネルギーの設定、レーザ光パルス繰返し周波数
の設定等を行う。
The wavelength of the laser is largely determined by the dye, but can be changed in detail by the wavelength variable device 47. For example, the pigments of Coumarin 504, Coumarin 480, and Coumarin 445 are 485-520, 455-495, respectively.
It has an oscillation band in the range of 420 to 460 nm,
The wavelength variable device 47 can also fix or vary the laser wavelength within these bands. The laser irradiation condition setter 27 sets the ultrasonic frequency for varying the laser wavelength, the input energy of the flash lamp 41 for varying the laser light energy, the laser light pulse repetition frequency, etc.

レーザ光が結石に照射されと、結石2は照射さ
れた表面から蒸発し、一種のプラズマ状態を作
る。このとき結石2を構成する元素から発光スペ
クトルが観測される。これは「レーザマイクロプ
ローブ法」として知られている技術である。従つ
てこの発光スペクトルを調べることににり結石2
の構成成分を知ることができるので、この構成成
分に適したレーザ波長を設定することができる。
実際の結石2にはいろいろな元素が含まれるの
で、それらの元素の構成比に対してどの波長が一
番適するか、つまり結石の破砕効果があるかは、
前もつて調べておく。レーザ光11によつて生体
組織を損傷しないためには、レーザ波長は組織吸
収の少い450〜510nm位の範囲にあることが望ま
しいので、実際のレーザ照射波長はこの範囲内か
ら、上記の事柄を勘案して選択される。
When a stone is irradiated with laser light, the stone 2 evaporates from the irradiated surface, creating a kind of plasma state. At this time, an emission spectrum from the elements constituting the stone 2 is observed. This is a technique known as "laser microprobe method." Therefore, we decided to investigate this emission spectrum.
Since the constituent components of the laser beam can be known, a laser wavelength suitable for this constituent component can be set.
Since the actual stone 2 contains various elements, it is difficult to determine which wavelength is most suitable for the composition ratio of those elements, that is, whether it has the effect of crushing the stone.
I'll look into it beforehand. In order to avoid damaging biological tissue with the laser beam 11, it is desirable that the laser wavelength be in the range of 450 to 510 nm, where tissue absorption is low, so the actual laser irradiation wavelength should be within this range and take into account the above matters. are selected taking into consideration.

TVモニタ24上で結石スペクトル26を観測
するときは、レーザ光11を結石21の表面に集
光して照射するとスペクトルが強く得られる。こ
のためには光フアイバ7の先端は凸レンズ形状と
なつてレーザ光11を集光できるタイプの方が望
ましい。また結石スペクトル26を観測するため
のレーザ波長は第1色素、第2色素、第3色素か
ら得られるもののうちどれであつても構わない
(どれからもスペクトルは得られる)。
When observing the calculus spectrum 26 on the TV monitor 24, a strong spectrum can be obtained by focusing the laser beam 11 on the surface of the calculus 21 and irradiating it. For this purpose, it is preferable that the tip of the optical fiber 7 has a convex lens shape so that the laser beam 11 can be focused. Further, the laser wavelength for observing the calculus spectrum 26 may be any of those obtained from the first dye, the second dye, and the third dye (the spectrum can be obtained from any of them).

「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので、以下の効
果を有する。
"Effects of the Invention" Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

1 体内の結石の種類を体外に取り出すことなく
調べることができる。
1. The type of stones inside the body can be investigated without removing them from the body.

2 結石破砕にあたつて、人体に安全な方法で結
石の種類に応じたレーザ照射条件を設定するこ
とができるので、短時間に効率良く破砕するこ
とができ、患者の苦痛を少くすることができ
る。
2. When crushing stones, laser irradiation conditions can be set according to the type of stone in a way that is safe for the human body, so the stones can be crushed efficiently in a short time, reducing patient pain. can.

3 尿石胆石、(胆臓結石)などの成分分析、お
よび破砕ができる。
3. Capable of component analysis and crushing of urinary stones, gallstones, etc.

前記実施例では3つの色素を備えた場合を示し
たが、色素の数は、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で、状況に応じて適宜増減することができる。
Although the example described above shows a case in which three dyes are provided, the number of dyes can be increased or decreased as appropriate depending on the situation without departing from the spirit of the present invention.

また前記実施例では、レーザの波長可変器47
として音響光学フイルタを使用したが、他の方式
のものでもかまわない。例えば回折格子やプリズ
ム等の分散素子を使うものでもよい。この場合に
は波長可変時に回折格子やプリズムに光の入射す
る角度をレーザ照射条件からの信号によつて変化
するための機構(例えばモータ駆動機構)が併用
される。
Further, in the embodiment, the laser wavelength variable device 47
Although an acousto-optic filter is used as the filter, other types of filters may be used. For example, a dispersive element such as a diffraction grating or a prism may be used. In this case, a mechanism (for example, a motor drive mechanism) is used to change the angle at which light enters the diffraction grating or prism in response to a signal from the laser irradiation conditions during wavelength tuning.

前記実施例では色素の洗浄液としてメチルアル
コールを使用したが、これは他のもの(エチルア
ルコール、水等)でもかまわない。
Although methyl alcohol was used as the dye washing liquid in the above embodiments, other liquids (ethyl alcohol, water, etc.) may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による結石破砕装置の一実施例
を示すブロツク図、第2図は内視鏡の斜視図、第
3図はパルスレーザ発生装置のブロツク図、第4
図はパルスの波形図、第5図は従来装置の説明図
である。 1…尿管、2…結石、3…パルス白色光光源、
4…パルスレーザ発生装置、5…観察者、6,
7,8…光フアイバチヤンネル、9…内視鏡、1
…鉗子孔、11…レーザ光、12…白色パルス
光、13…検出光、14…ビームスプリツタ、1
5…集光レンズ、16…分光器、16a…入射ス
リツト、17…反射鏡、18…凹面回折格子、1
9…イメージインテシフアイヤ(II)管、20…
撮像管、21…プロセツサ、22…レンズ、23
…TVカメラ、24…TVモニタ、25…結石像、
26…結石スペクトル、27…レーザ照射条件設
定器、28…タイミング回路、29…ゲート回
路、40…レーザヘツド、41…フラツシユラン
プ、42…セル、43…色素溶液流入口、44…
色素溶液流出口、45…全反射鏡、46…透過
鏡、47…波長可変器、48…電源、49〜57
…電磁バルブ、58〜66…スイツチ、67〜7
0…液溜め、71〜74…補給タンク、75…廃
液溜め、76…循環ポンプ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a stone crushing device according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an endoscope, FIG. 3 is a block diagram of a pulsed laser generator, and FIG.
The figure is a pulse waveform diagram, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional device. 1...Ureter, 2...Stone, 3...Pulsed white light source,
4...Pulse laser generator, 5...Observer, 6,
7, 8...Optical fiber channel, 9...Endoscope, 1
...forceps hole, 11...laser light, 12...white pulsed light, 13...detection light, 14...beam splitter, 1
5...Condensing lens, 16...Spectroscope, 16a...Incidence slit, 17...Reflector, 18...Concave diffraction grating, 1
9...Image intensifier (II) tube, 20...
Image pickup tube, 21... Processor, 22... Lens, 23
...TV camera, 24...TV monitor, 25...stone image,
26... Stone spectrum, 27... Laser irradiation condition setter, 28... Timing circuit, 29... Gate circuit, 40... Laser head, 41... Flash lamp, 42... Cell, 43... Dye solution inlet, 44...
Dye solution outlet, 45... Total reflection mirror, 46... Transmission mirror, 47... Wavelength variable device, 48... Power supply, 49-57
...Solenoid valve, 58-66...Switch, 67-7
0...liquid reservoir, 71-74...replenishment tank, 75...waste liquid reservoir, 76...circulation pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 結石を白色光照射下で観察しつつレーザ光を
用いて破砕する装置において、前記結石のモニタ
に必要な結石照明用のパルス白色光を発する白色
光源と、結石を破砕するために必要なパルスレー
ザ光を発するパルスレーザ発生装置と、前記パル
ス白色光、前記パルスレーザ光およびこれらの光
を結石に照射したときに得られる検出光を伝達す
る内視鏡と、この内視鏡から伝達された検出光を
2分する光分割器と、分割された1方の光をスペ
クトル分光するための分光器と、この分光器で得
られる分光スペクトル像を倍増するための像増倍
器と、この像増倍器によつて得られた像を撮像す
るための撮像管と、前記光分割器で分割された他
方の光によつて得られる結石像を撮像するための
TVカメラと、前記撮像管およびTVカメラから
信号を処理してTVモニタにビデオ信号を送出す
るプロセツサと、このプロセツサから送られるビ
デオ信号によつて結石像、分光スペクトル像を表
示するためのTVモニタと、前記パルスレーザ発
生装置から得られるパルスレーザ光の出力、繰返
し数、波長を、前記TVモニタに表示される分光
スペクトル像の分析によつて変化させるためのレ
ーザ照射条件設定器とを具備したことを特徴とす
る結石破砕装置。 2 パルスレーザ発生装置は、セルに収められた
色素溶液をフラツシユランプによつて励起して、
前記色素からレーザ光を発することのできる色素
レーザ光源であり、前記セルに付けられた色素溶
流液入口と色素溶液流出口の間に色素溶液循環ポ
ンプ、色素溶液溜めおよび、この色素溶液溜めの
前後に位置して開閉動作により色素溶液をフロー
したり停止するためのバルブを接続した流体回路
を所持することを特徴とする請求項1記載の結石
破砕装置。 3 色素溶液溜めとこの色素溶液溜めの前後に接
続したバルブとの組合せよりなる色素流通系路は
異なる色素に対して1つずつ具備し、かつそれら
が並列に接続して設置されていることを特徴とす
る請求項2記載の結石破砕装置。 4 色素溶液溜めとこの色素溶液溜めの前後に接
続したバルブとの組合に、色素洗浄用の液溜めと
これの前後にバルブとを接続した組合せを、色素
流通系路に並列接続したことを特徴とする請求項
2記載の結石破砕装置。 5 色素溶液溜めおよび色素洗浄用の液溜めの前
後に配置されるバルブは電気信号によつて開閉操
作される電磁バルブであることを特徴とする請求
項2、3または4記載の結石破砕装置。 6 パルス白色光とパルスレーザ光は時間的に交
互に発光せしめることを特徴とする請求項1記載
の結石破砕装置。
[Scope of Claims] 1. A device for crushing a calculus using a laser beam while observing it under white light irradiation, comprising: a white light source that emits pulsed white light for illuminating the calculus necessary for monitoring the calculus; and a device for crushing the calculus. a pulsed laser generator that emits the pulsed laser light necessary for the purpose of A light splitter that splits the detection light transmitted from the endoscope into two, a spectrometer that spectrally spectrally spectra one of the split lights, and an image intensifier that doubles the spectral image obtained by this spectrometer. a magnifying device, an imaging tube for capturing an image obtained by the image multiplier, and an imaging tube for capturing a stone image obtained by the other light split by the light splitter;
A TV camera, a processor that processes signals from the image pickup tube and the TV camera and sends a video signal to a TV monitor, and a TV monitor that displays a stone image and a spectral image using the video signal sent from the processor. and a laser irradiation condition setting device for changing the output, repetition rate, and wavelength of the pulsed laser light obtained from the pulsed laser generator by analyzing the spectral image displayed on the TV monitor. A stone crushing device characterized by: 2 The pulse laser generator excites the dye solution contained in the cell with a flash lamp,
A dye laser light source capable of emitting laser light from the dye, and a dye solution circulation pump, a dye solution reservoir, and a dye solution reservoir between a dye solution inlet and a dye solution outlet attached to the cell. 2. The stone crushing device according to claim 1, further comprising fluid circuits connected to valves located at the front and back for opening and closing the flow of the dye solution and for stopping the flow of the dye solution. 3. The dye distribution system, which is a combination of a dye solution reservoir and valves connected before and after the dye solution reservoir, is provided for each different dye, and they are connected in parallel. The stone crushing device according to claim 2, characterized in that: 4. A combination of a dye solution reservoir and a valve connected before and after the dye solution reservoir, and a combination of a dye cleaning solution reservoir and a valve connected before and after the dye solution reservoir are connected in parallel to the dye distribution path. The stone crushing device according to claim 2. 5. The stone crushing device according to claim 2, 3 or 4, wherein the valves disposed before and after the dye solution reservoir and the dye cleaning solution reservoir are electromagnetic valves that are opened and closed by electrical signals. 6. The stone crushing device according to claim 1, wherein the pulsed white light and the pulsed laser light are emitted alternately in time.
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