JPS6345833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は医療用レーザ照射装置に関するもので
ある。より詳しくはレーザ固有の波長を任意の波
長に変換して患部に選択的光吸収させ治療を行う
ための改良された医療用レーザ装置に関するもの
である。

従来よりレーザ光を使用した種々の治療方法が
用いられている。その中でも、例えば脳、肝臓な
どの腫瘍の処理、網膜剥離の処理あるいは有色性
母斑の処理などは良く知られているところであ
る。かかる処理はいづれも高出力のレーザ光を熱
に変換して焼灼し、患部の除去あるいは異常細胞
を波壊して治療を行う方法である。

しかしながらレーザ装置は各々固有の波長を有
しており、例えば有色性母斑の処理などに使用さ
れている波長が5145Åあるいは4880Åのアルゴン
レーザの場合、第１図に示す血液の吸収波長で明
かなように該レーザの波長は血液の最大吸収波長
とはずれている。このことは、有色性母斑の治療
に利用されるアルゴンレーザの効率が極端に低い
ことを意味している。したがつて特に異常血管群
や点状色素斑などの、いわゆる有色性母斑を除去
する際、レーザ固有の波長を血液がより強く光吸
収する波長の近傍（4140Å、5420Å、5780Å）
に、もしくはいれずみ除去治療の場合には使用さ
れた色素の最大吸収波長に近づけることは低出力
のレーザで、従来の高出力のレーザと同等あるい
はそれ以上の治療効果をあげることができ、かつ
かかる波長のレーザは皮膚や汗線などにはほとん
ど吸収されないため血管以外の組織を損傷するこ
となく治療することができる。しかしながら従来
より知られている光波長の変換方法、（例えば振
動数がわずかに異なる二つの色素レーザのレーザ
光の差周波発生を用いる方法やレーザ共振器内に
非縁形結晶を置く方法）、では波長変換効率が低
く治療可能な出力を得ることができなかつた。ま
た装置も複雑で高価なため実用的方法とはいえな
い。

本発明者らは従来の光波長の変換方法の欠点を
解消したレーザ固有の波長を高効率で変換して有
効な治療を行うことのできる実用的な医療用レー
ザ照射装置を提供するため鋭意検討した結果本発
明に到達したものである。すなわち本発明はレー
ザ発振波長と、照射対象に吸収が生じる波長との
差に相当する波長の変換が生じるようにあらかじ
め長さを設定した単数もしくは切替可能な複数の
ガラスフアイバ光伝送路と、該ガラスフアイバ光
伝送路から出射された、波長変換されたレーザ光
を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光さ
れたレーザ光を入射して、波長変換されたレーザ
光を患部に導くための、該波長変換用ガラスフア
イバ光伝送路よりも大きいコア径を有する導光用
ガラスフアイバ光伝送路を具えてなる医療用レー
ザ照射装置である。

本発明の新規な着想は低損失ガラスフアイバ光
伝送路中における誘導ラマン効果を利用したこと
にある。かかる着想により初めて従来の波長変換
方法にくらべ極めて高い効率で波長の変換を行う
実用的な装置を提供することが可能となり、同時
にガラスフアイバ光伝送路の長さを最適化するこ
とにより、患部へのレーザ照射効果を最大にしう
る変換波長を設定することが可能となつたのであ
る。また、上記波長変換用ガラスフアイバ光伝送
路で波長変換されたレーザ光を導入する、該波長
変換用ガラスフアイバのコア径よりも大きいコア
径を有する導光用ガラスフアイバ光伝送路を設け
ることにより、導光用ガラスフアイバ光伝送路の
端部を自由に操作してレーザ光を確実に患部に照
射できるため高い治療効果をあげることができ
る。

この装置は、好ましくは、波長変換用ガラスフ
アイバ光伝送路から出射するレーザ光を再びガラ
スフアイバ光伝送路へフイードバツクさせ、誘導
ラマン光散乱効果のゲインを高めて容易に高い波
長変換が起るようにするための反射鏡を具えてい
る。

この装置は、励起用のレーザ光の出力が充分に
高く得られる場合は、レーザ光を反射鏡によつて
ガラスフアイバ光伝送路へフイードバツクさせる
ことなく波長変換されたレーザ光を有効に取り出
すため一方向に光を伝播させることができる。

この装置は、さらに好ましくは、異なる光吸収
スペクトルを持つ患部（例えばいれずみなどの除
去治療）に対して有効な治療を行うため、異なる
変換波長に対応して長さの異なる複数の波長変換
用ガラスフアイバ光伝送路を随時切替て用いるこ
とのできる切替手段を具えている。

この装置は、好ましくは、治療に際して最大で
かつ安定な光出力を自動的に得るため波長変換さ
れたレーザ光の一部を検出し、変換されたレーザ
光の出力が一定もしくは最大となるようにガラス
フアイバ光伝送路の入射部分の位置を微調設定す
るフイードバツク制御機構を具えている。

次に本発明装置の一実施例を図面にて説明す
る。第２図及び第３図はガラスフアイバ光伝送路
から出射するレーザ光を該光伝送路へフイードバ
ツクさせるための反射鏡を具えた装置の例であ
り、かかる装置はレーザ誘導ラマン光散乱のゲイ
ンが高められるのでレーザ光の出力が比較的低い
場合に高い波長変換効率を得る目的に適してい
る。第２図の装置はレーザ発振装置１と、レーザ
光に対しては出来る限り高い反射率をもち、変換
されたレーザ光の波長に対しては適当な部分透過
率をもつ部分反射鏡２と、レーザ光を集光し波長
変換用ガラスフアイバ光伝送路のコア部分にレー
ザ光を有効に入射させるためのレンズ３と、波長
変換用の所定の長さに設定された特開昭49−
29654号や特開昭46−6423号あるいは特開昭46−
5788号などで開示された誘導ラマン散乱光を得る
ことのできる極めて小さいコア径（通常直径３〜
4μ）を有するガラスフアイバ光伝送路４と、波
長変換用ガラスフアイバ光伝送路４の端面から出
射した、広がりをもつレーザ光を平行光線に直す
レンズ５と、平行にされたレーザ光を反射する出
来る限り高い反射率をもつ反射鏡６と、部分反射
鏡２より出射した波長変換されたレーザ光を集光
して導光用ガラスフアイバ光伝送路のコア部分に
効率良くレーザ光を入射させるための集光用レン
ズ７と、波長変換されたレーザ光を患部へ導くた
めの波長変換用ガラスフアイバ光伝送路よりコア
径よりも太い、言い換えれば誘導ラマン散乱光が
得られず、しかも治療時に端部を自由に動かして
も折損することなどのないコア径（医療用レーザ
の導光用ガラスフアイバ光伝送路として使用され
ているものが使用される。これらのガラスフアイ
バ光伝送路のコア径は通常直径100μ以上である）
を有する導光用ガラスフアイバ光伝送路８と、ガ
ラスフアイバ光伝送路８から出射するレーザ光を
適当なビーム径にするためのレンズ９で構成され
ている。１０は波長変換用ガラスフアイバ光伝送
路４の端部を固定保持するための微動調整機構付
固定ホルダである。１１は導光用ガラスフアイバ
光伝送路８の端部を固定するためのホルダであ
る。かかる装置ではレーザ発振装置１で発振され
たレーザ光は部分反射鏡２で反射した後、波長変
換用ガラスフアイバ光伝送路４のコア部分に導か
れる。該フアイバ光伝送路より出射した波長変換
されたレーザ光は反射鏡６で反射されて前記フア
イバ光伝送路４のコア部分にフイードバツクされ
レーザ誘導ラマン光散乱のゲインが高められた
後、部分反射鏡２より取り出されて導光用ガラス
フアイバ光伝送路８の先端より患部に照射され
る。

第３図は波長変換されたレーザ光取り出し用の
反射鏡として垂直入射に対してレーザ光波長にお
いては反射率が高く、波長変換されたレーザ光の
波長においては適当な部分透過率を有する反射鏡
１２が使用できる場合である。かかる装置は第２
図に示す装置にくらべ構造がより簡単である。第
３図の装置の構成を示す番号は第２図に示す装置
の構成を示す番号を準用している。また第３図の
装置は、長さの異なる複数の波長変換用ガラスフ
アイバ光伝送路４，４′を使用する例を示してい
る。かかる複数の波長変換用ガラスフアイバ光伝
送路の両端は切替可能な微動調整機構付固定ホル
ダ１０で固定されている。該ホルダは例えばマイ
クロマニユブレータを備えた軸平行移動台などを
使用することができる。

第４図はレーザ光の出力が比較的高い場合の例
であり、フイードバツクを行うことなく波長変換
されたレーザ光を有効に取り出すため一方向にレ
ーザ光を伝播させる方式である。該装置では波長
変換用ガラスフアイバ光伝送路４に波長変換用の
光学装置に影響を及ぼすことなく患部にレーザ光
を照射するためのコア径が該フアイバ光伝送路よ
り大きい導光用ガラスフアイバ光伝送路８が波長
変換されたレーザ光を集光して上記ガラスフアイ
バ光伝送路８のコア部分に効率良く入射させるた
めの集光用レンズ７を介して直接連結されてい
る。さらに第４図には波長変換されたレーザ光の
一部を部分反射鏡１３により光検出器１４に導
き、該検出器で検出された出力強度に対応してモ
ータもしくは圧電素子により駆動される微調整機
構１５の上記モータもしくは圧電素子の駆動を制
御する装置１６からなるフイードバツク制御機構
を具えている。かかる機構は治療に際して最大で
かつ安定なレーザ光出力を自動的に得ることがで
きるため非常に有用である。

次に第５図により波長変換の原理を説明する。
波長変換用ガラスフアイバ光伝送路ではレーザ発
振装置から入射した励起光が一定の値以上になる
と誘導ラマン効果が生じてガラスの振動数だけエ
ネルギを変化した光が発生する。上記ガラスフア
イバ光伝送路が比較的短い場合には第５図ａに示
すように入射レーザ光２０に対して１次のラマン
スペクトル２１が誘導ラマン散乱光として発生す
る。波長変換用ガラスフアイバ光伝送路が長くな
ると第５図ｂに示すように変換された１次のラマ
ン散乱光２１が励起光となり誘導ラマン効果を通
じて２次のラマン光２２を発生する。２次のラマ
ン光が充分強く発生する場合は同様にして３次以
上のラマン光も発生しうる。さらに波長変換用ガ
ラスフアイバ光伝送路が長い場合には上記の高次
ラマンスペクトルへのエネルギ変換が十分に起
る。そして、最大光出力はガラスフアイバ光伝送
路の長さに対応して長波長側で得られるのでガラ
スフアイバ光伝送路の長さをあらかじめ設定する
ことにより第５図ｃに示すように希望の波長域で
高い変換波長を得ることができる。

例えば第２図に示す装置において、レーザ発振
装置１に5145Åで発振する出力8.5Wのアルゴン
レーザから発振されるレーザ光をコアが無添加高
純度SiO₂、クラツドがB₂O₃添加高ケイ酸ガラス
よりなるコア径が約3μ、長さ28ｍの波長変換用
ガラスフアイバ光伝送路に導いた場合、変換波長
5250Å付近で変換効率が約30％の１次の誘導ラマ
ン散乱光が得られた。上記フアイバが100ｍ程度
の場合には２次の誘導ラマン散乱光が得られる。

また励起レーザとしてアルゴンレーザの他の波
長における発振線もしくは窒素レーザやNd：
YAGレーザの高調波などを励起光として用いる
ことにより上記と同様にして他の波長域で必要な
変換出力を得ることができる。

以上のように本発明装置は、レーザ発振装置で
発振されたレーザ固有の波長を照射すべき患部の
光吸収スペクトルに近づけることにより効率良く
患部にレーザ光を吸収させることができ、かつ他
の部位を損傷することなく効果的な治療を行うこ
とが可能となつたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は血液の光吸収スペクトルを示す図であ
り、第２図及び第３図はガラスフアイバ光伝送路
から出射するレーザ光を該伝送路へフイードバツ
クさせるための反射鏡を具えた装置の例であり、
第４図はレーザ光をフイードバツクさせることな
く一方向に伝播させる装置の例である。また第５
図ａ〜第５図ｃは本発明装置による波長変換の原
理を説明する原理図である。１……レーザ発振装
置、２，１２，１３……部分反射鏡、３，５，
７，９……レンズ、４，４′……波長変換用ガラ
スフアイバ光伝送路、６……反射鏡、８……導光
用ガラスフアイバ光伝送路、１０……微動調整機
構付固定ボルト、１１……ホルダ、１４……光検
出器、１５……微調整機構、１６……圧電素子駆
動制御装置、２０……入射レーザ光、２１……１
次のラマンスペクトル、２２……２次のラマンス
ペクトル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振波長と、照射対象に吸収が生じる
   波長との差に相当する波長の変換が生じるように
   あらかじめ長さを設定した単数もしくは切替可能
   な複数の波長変換用のガラスフアイバ光伝送路
   と、該ガラスフアイバ光伝送路から出射された、
   波長変換されたレーザ光を集光する集光レンズ
   と、該集光レンズで集光されたレーザ光を入射し
   て、波長変換されたレーザ光を患部に導くため
   の、該波長変換用ガラスフアイバ光伝送路よりも
   大きいコア径を有する導光用ガラスフアイバ光伝
   送路を具えてなる医療用レーザ照射装置。 ２ 波長変換用のガラスフアイバ光伝送路から出
   射する光を再び該ガラスフアイバ光伝送路へフイ
   ードバツクさせるための反射鏡を具えた特許請求
   の範囲第１項記載の医療用レーザ照射装置。 ３ 波長変換用のガラスフアイバ光伝送路内を軸
   に沿つて単一の方向に光が導光されてなる特許請
   求の範囲第１項記載の医療用レーザ照射装置。 ４ 異なる変換波長に対応して長さの異なる複数
   の波長変換用ガラスフアイバ光伝送路を設け、か
   つ該複数の波長変換用ガラスフアイバ光伝送路の
   切替手段を該ガラスフアイバ光伝送路の少なくと
   も一端に具えた特許請求の範囲第１項記載の医療
   用レーザ照射装置。 ５ 波長変換されたレーザ光の一部を検出し、該
   波長変換されたレーザ光の出力が一定もしくは最
   大となるように波長変換用ガラスフアイバ光伝送
   路の入射部分の位置を微調設定するフイードバツ
   ク制御機構を具えた特許請求の範囲第１項記載の
   医療用レーザ照射装置。