JPWO2006030622A1 - レーザ治療装置 - Google Patents

Abstract

治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくし、しかも治療部位にのみ正確に、かつ均一にレーザ光を照射できるレーザ治療装置を提供する。レーザ光30を発生するレーザ発振器１と、前記レーザ発振器１から出射されたレーザ光30のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ10と、前記ビームエキスパンダ10を介して入射したレーザ光30を任意のパターンに走査するレーザ走査手段12と、前記レーザ走査手段12により走査されるレーザ光30を微細に絞る集光手段16と、前記集光手段16により微細に集光されたレーザ光30の照射時間を変化させる照射制御手段６とを備える。全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的に必要量を照射することが可能である。

Description

本発明は、生体組織の特に母斑，皮膚腫瘍，血管腫などの組織に対してレーザ光を照射させて治療を行うレーザ治療装置に関するものである。

近年、皮膚科や形成外科などにおいて例えば母斑，皮膚腫瘍，血管腫などの病変組織の治療に当たり、レーザ光による光熱療法や光化学療法などが行われるようになってきた。

例えば、あざによって生じた病変組織に対してレーザ光を照射する光熱治療法が行われている。あざの中でも青あざや黒あざはメラニンが局限的に増加する皮膚病変であり、表皮内で増加する場合と真皮内で増加する場合がある。このような青あざや黒あざにおける光熱治療法の原理は、病変色素であるメラニンに対してレーザ光を吸収させ熱破壊し、破壊されたメラニンをマクロファージによって貪食させて、あざを治療する方法である。一方、赤あざは、真皮あるいは皮下脂肪組織中に血管の拡張や増生が見られ、赤血球が多数存在するために赤く見える皮膚病変である。このような赤あざにおける光熱治療法の原理は、赤血球内のヘモグロビンにレーザ光を吸収させ、赤血球を熱凝固・熱破壊させ、血管を収縮し血栓を作ることによって血管を潰して、あざを治療する方法である。

上述のように、光熱治療法は、レーザ光を病変組織に照射し、病変組織を形成する病変細胞に光エネルギーを吸収させ、吸収された光エネルギーが熱に変換されることによって、病変細胞を熱破壊し、病変組織を除去・凝固・破壊する療法である。このようなレーザ治療法において、レーザ光の波長・レーザ光の照射時間は重要なパラメータとなる。例えば、レーザ光の波長によって病変組織のレーザ吸収率が異なり、生体組織においてレーザ光が到達する深さ（光侵達長）も異なる。また、レーザ光照射時間に関しては、レーザ光があざなどの病変組織に選択的に吸収されても、照射時間が長すぎると熱拡散により周辺組織へ熱影響が及び、火傷を引き起こす。したがって、あざの種類・深さによってレーザ光の波長や照射時間を選択する必要があり、熱が拡散する時間（熱緩和時間）よりも短時間でレーザ光を照射しなければならないといった問題があった。

また、光熱治療法において、病変組織のタンパク質を凝固・変性させて熱破壊するために、病変組織の温度を約６０〜６５℃にする必要があった。なぜなら、病変組織の温度が６０℃より低い場合、レーザ光のエネルギーは病変組織の刺激や軽度の加熱にとどまり病変組織の構造変化は起きず、また、６５℃より高く１００℃より低い場合、生体組織の水分が減少し、組織は乾燥・収縮し、さらに、１００℃以上になると生体組織が燃焼・炭化して、生体組織が失われるためである。

そこで、所望する照射エネルギー密度を容易に調整でき、適切な治療が行えるレーザ治療装置として、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。この装置は、治療用のレーザ光を患者の患部上に照射するレーザ治療装置において、レーザ光の出力エネルギーを可変設定する出力エネルギー設定手段と、患部上でのレーザ光のビーム径を可変設定するビーム径設定手段と、設定された出力エネルギー及びビーム径に基づいて患部上でのレーザ光のエネルギー密度を求めるエネルギー密度算出手段と、求められたエネルギー密度を表示するエネルギー密度表示手段とを備えているものである。また、前記特許文献１には、この装置によればレーザ光のビーム径を可変設定するビーム径設定手段により照射ビーム径が直径３〜１０ｍｍの範囲で可変すると記載されている。
特開２０００−６０８９４号公報 「あざのレーザ治療」平山峻、手塚正、大原國章 編集、克誠堂出版（第１版）、２１−３７、１３１−１４７、１９９７年

しかしながら、前記特許文献１に記載の装置および従来のレーザ治療装置（非特許文献１）では、レーザビーム径（直径約２〜１０ｍｍ）が大きいことから、照射する必要のない正常組織にもレーザを照射してしまう問題があった。そのため、あざなどの治療はできるが、副次的に火傷になる虞があり、それらの治癒を含めると治療期間の長期化を招いていた。さらに、従来のレーザ治療装置は広範囲の病変組織に対してレーザ光を手動により複数回照射しなければならないため、レーザ照射量にムラが発生していた。

そこで、本発明は、治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくし、しかも治療部位にのみ正確に、かつ均一にレーザ光を照射できるレーザ治療装置を提供することを目的とする。

本発明の請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダと、前記ビームエキスパンダを介して入射したレーザ光を任意のパターンに走査するレーザ走査手段と、前記レーザ走査手段により走査されるレーザ光を微細に絞る集光手段と、前記集光手段により微細に集光されたレーザ光の照射時間を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求の範囲第２項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記集光手段は、複数のレンズから構成されるｆθレンズと、前記ｆθレンズを収納する鏡筒と、前記ｆθレンズと前記鏡筒とを接合する接合部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求の範囲第３項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記レーザ走査手段はガルバノミラーを備えたことを特徴とする。

本発明の請求の範囲第４項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記照射制御手段は音響光学素子を備え、前記音響光学素子によりレーザ光の照射時間をナノ秒単位で制御するよう構成したことを特徴とする。

本発明の請求の範囲第５項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記集光手段により集光されたレーザ光のスポット径が、１５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の請求の範囲第６項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、市松模様走査であることを特徴とする。

本発明の請求の範囲第７項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、線飛び越し走査であることを特徴とするレーザ治療装置。

本発明の請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置によれば、全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。また、正常細胞への熱傷害がない。さらに、レーザを任意のパターンに走査することによって、レーザ光が１点の個所に長時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくして冷却効果を高めることができる。

本発明の請求の範囲第２項記載のレーザ治療装置によれば、レーザ光を微細に絞ることが可能である。また、全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。さらに、ｆθレンズを用いることにより、走査面上で線速度を一定化し、及び治療に最適な任意の速度での２次元の走査を可能とする。

本発明の請求の範囲第３項記載のレーザ治療装置によれば、前記レーザ走査手段はガルバノミラーを備えているため、ガルバノミラーにより、ビームスポット径が微細であっても精密にビーム走査位置を制御することができる。さらに、手動ではないため、レーザ照射量にムラが発生する虞がない。

本発明の請求の範囲第４項記載のレーザ治療装置によれば、レーザ光の照射時間をナノ秒単位で精密に制御しているので、細かい時間制御により患部の局所位置に与えるレーザのエネルギーを精密に制御できる。さらに、熱が拡散する時間よりも短時間でレーザ光を照射できる。

本発明の請求の範囲第５項記載のレーザ治療装置によれば、微細なレーザ光のビーム径であるため、効果的に患部にレーザを必要量照射することが可能である。さらに、冷却効果が高く、しかも治療部位にのみ正確にレーザ治療を施すことができる。また、治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくすることができる。

本発明の請求の範囲第６項記載のレーザ治療装置によれば、市松模様走査することによって、レーザ光が１点の個所に治療に最適な時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくしてより冷却効果を高めることができる。

本発明の請求の範囲第７項記載のレーザ治療装置によれば、線飛び越し走査することによって、レーザ光が１点の個所に治療に最適な時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくしてより冷却効果を高めることができる。

本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置の正面図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置の平面図である。 本発明の一実施形態における集光手段の縦断面図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置の要部構成を示すブロック図である。 レーザ走査領域におけるスポット径の測定範囲を示す図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置のスポット径の説明図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置のスポット径の測定結果を示す図である。 温度と時間の関係を解析するためのメッシュの説明図である。 直径１ｍｍと直径１２μｍのレーザ照射をした場合の温度変化を示す図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置のレーザ走査パターンの一例を示す図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置のレーザ走査パターンの一例を示す図である。 本発明の一実施形態におけるレーザ治療装置のレーザ走査パターンの一例を示す図である。

符号の説明

１ レーザ発振器（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器）
６ 照射制御手段（ＡＯＭ）
10 ビームエキスパンダ
12 レーザ走査手段（ガルバノミラー）
16 集光手段
30 レーザ光
31，32，33，34，35，36 レンズ（ｆθレンズ）
40，41 接合部材
50 鏡筒

以下、本発明の一実施形態を示すレーザ治療装置について、図面を参照しながら説明する。図１はレーザ治療装置の外観略図の正面図であり、図２はレーザ治療装置の外観略図の平面図である。本実施形態のレーザ治療装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器としてのＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器１と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するためのビームエキスパンダ10と、前記レーザ光を任意のパターンで走査可能なレーザ走査手段としてのガルバノミラー12と、レーザ走査手段12により走査されるレーザ光を治療部位上で微細に絞る集光手段16と、集光手段16により微細に集光されたレーザ光の照射時間を変化させる照射制御手段としてのＡＯＭ（音響光学素子）６と、被検体Ｘの載置台たるＸＹＺステージ17等を備えている。なお、本発明において微細とは、１５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、最も好ましくは５μｍ以下の範囲のことをいう。

Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器本体１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ傾き・高さ調整台２の上部に固定されている。なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器本体１としてはＥＬＦＯＲＬＩＧＨＴ社製のものを使用でき、その仕様は、波長５３２ｎｍ、出力２００ｍＷ、ビーム径１ｍｍ、連続発振、広がり角１ｍｒａｄである。ここではＮｄ：ＹＡＧレーザを例として挙げているが、治療目的によって最適なレーザを選択することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ傾き・高さ調整台２は、システム上板19に固定されており、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器１を上部に固定して傾き・高さを調整し光軸を一致させるために用い、この傾き・高さはスクリューネジによって調整する機構となっている。３はレーザを照射する必要がない時にレーザを遮断させるためのシャッターである。

また、４はＡＯＭ６の前後レンズおよび該前後レンズを収納する鏡筒であり、ＡＯＭ６の立ち上がり時間を高速にするためにＡＯＭ６の前後にそれぞれ凹レンズ・凸レンズの組合せレンズを用い、ＡＯＭ６への入射ビーム径を例えば直径０．１ｍｍに集光させる。なお、ＡＯＭ６としては、例えばCrystal Technology社製のものなどを用いることができる。ＡＯＭ入射側のレンズは集光させるために用いられ、ＡＯＭ出射側のレンズは拡大されたビームを平行光に戻すために用いられる。なお、ここで用いたレンズの仕様は凹レンズ・凸レンズともに、外径１２ｍｍ、焦点距離１６０．０ｍｍ、バックフォーカス５０．５ｍｍ、スポット径０．１ｍｍであるが、これに限定されない。５はＡＯＭ前後レンズ用鏡筒４を固定するためのホルダーであり、ＡＯＭ前後レンズ用鏡筒ホルダー５を位置決めするために、位置決めピンを用いる。ＡＯＭ６を上部に固定するための取付台７の上部には位置決めピンがついており、これはＡＯＭの結晶の中心位置を決めるために用いている。ピンは光軸がこのピンの中心を通るように設置されている。また、ＡＯＭ６は角度調整治具15によって、ブラッグ・アングルに設置されている。片側からばねでＡＯＭ６を押し、もう片側のネジでＡＯＭ６の角度を微調整する機構となっており、ＡＯＭ取付台７の側面に固定されている。13はＡＯＭ６に超音波(高周波)を供給するためのＡＯＭドライバーであり、ＡＯＭ６とはケーブルによって接続されている。

８は、発振されたレーザ光の方向を１８０°転換してガルバノミラー12の入射光軸に合わせるための反射ミラーである。反射ミラー８にはレーザ光をほぼ１００％反射するコーティングがされている。反射ミラー８の傾き・方向の微調整は反射ミラーホルダー９によって行うことができる。

ビームエキスパンダ10の入射側にはレーザ光を拡大する凹レンズと、出射側には前記凹レンズにより拡大されたレーザ光を平行光にする凸レンズとが、それぞれ鏡筒に組込まれている。なお、ＸＹＺステージ等を用いることにより位置を微調整することができる。11はレーザ光の光軸合わせに用いるためのピンホール板である。金属製のピンホール板11には例えば直径約１ｍｍの穴が設けてあり、ピンホール板11の位置は位置決めピンにより決められる。

レーザ光を走査するためのガルバノミラー12の最大回転角は例えば約±２０°で、回転角はパソコン等で制御されるようになっている。なお、回転可能な２枚のガルバノミラー12は２つのガルバノメータによって駆動され、１枚目のガルバノミラー12を回転させることによってレーザ光をＸ軸方向に走査し、２枚目のガルバノミラー12を回転させることによってレーザ光をＹ軸方向に走査するようになっている。従って、２枚目のガルバノミラー12を同時に制御することによって、Ｘ−Ｙ平面に対してレーザを走査することが可能となっている。また、14はレーザ光を遮光するための遮光板である。なお、ガルバノミラー12としては、例えばＧＳＩ ＬＵＭＯＮＩＣＳ社製のものを用いることができる。

16はレーザ走査手段12により走査されるレーザ光を微細に絞る集光手段である。ここで、集光手段16の一実施形態の縦断面図を示す図３を参照しながら説明する。集光手段16は、複数のレンズ31，32，33，34，35，36から構成されるｆθレンズ31〜36と、ｆθレンズ31〜36を収納する鏡筒50と、ｆθレンズ31〜36と鏡筒50とを接合する接合部材（シュリンクフィッタ）40，41とを備えている。なお、ｆθレンズとは、偏向光束を、走査面上で線速度が一定な、点像（スポット）の走査に変換することを目的とするレンズである。レンズは、レーザが入射する方向（図中上側）から順に、レンズ31，32，33，34，35，36に配列されている。本実施例では、レンズ31〜36が複数個備えられているが、個数は適宜変えることが可能である。各レンズ31〜36は、鏡筒50内で接合部材40，41により接合されている。接合部材40，41は、熱膨張係数が鏡筒50の材質（例えば、アルミニウム等の金属など）よりも大きい高分子材料（例えば、ポリイミド，アクリル，ポリアセタールなどの樹脂など）を用いて、円筒形状に形成されている。レンズ31〜36と鏡筒50の間に、プラスチック製の接合部材40，41が組み込まれていることより、締りばめを可能としている。さらに、各レンズ31〜36の光軸が一致し、全走査領域にわたってレーザを微細に絞り込むことが可能となっている。また、温度変動が生じた場合でも接合部材40，41の熱膨張によりレンズを常に一定の力で締結するため、スポット径などの光学性能を一定に保つことが可能となっている。接合部材41は、レンズ群を囲んでいる外周の円周方向に溝51，52を有しており、この溝51，52は、ひもや針金などを通すことにより、レンズ群を接合している接合部材41を固定するためのものである。また、レンズ36は、両面が凹面であり接合面が広いため、わずかな締め付け圧力でレンズ曲面の変形が生じやすい。このような変形を防止するために、レンズ36の外周厚より狭い接合面53を設け、接合部材41とレンズ36の接合幅がレンズの厚みより小さくなるようにしている。なお、本実施形態において、焦点距離を１６６．５ｍｍ、設計スポット径を１５μｍ、または、焦点距離を１１１ｍｍ、設計スポット径を１０μｍとするがこれに限定されない。スポット径を１５μｍ以下とした場合、約５〜１００μｍの大きさの細胞に対して照射可能である。

ＸＹＺステージ17はレーザスポットの測定機器を全走査領域に移動するために用い、Ｚステージはレーザ光が結像する高さにレーザスポットの測定装置を合わせるために用いる。ＸＹＺステージ17は傾斜ステージ18によって傾斜を微調整できる。22はガルバノスキャンコントローラー(基盤)である。パソコンより入力データが送られると最適な信号に変換してガルバノメータへ回転角を与える。24はＹＡＧレーザ発振器電源ユニット（例えば、ＥＬＦＯＲＬＩＧＨＴ社製）であり、ＹＡＧレーザ発振器本体に電源を供給するために用いる。25はＡＯＭ制御装置であり、ガルバノスキャンコントローラー22からの制御信号に従い、ＡＯＭ６を制御する。ＡＯＭ制御装置専用ソフトにより、連続出力・ワンショット出力・パルス出力の周波数・パルス幅などの設定が可能であり、本実施形態では、パルス幅変調による約１２．５ｎｓ（ナノ秒）の短パルス照射を行う。

以上のように構成されたレーザ治療装置について、その動作を図４を参照しながら説明する。なお、図４は本実施形態におけるレーザ治療装置の要部構成を示すブロック図である。レーザ発振器１から出射されたレーザ光30は、照射制御手段６を通過する。そして、照射制御手段６を通過したレーザ光30は、反射ミラー８によって方向転換する。この方向転換したレーザ光は、ｆθレンズに導かれる前にビームエキスパンダ10の入射側の凹レンズにより拡大し、出射側の凸レンズにより平行光となる。平行光になったレーザ光30はレーザ走査手段12によって走査され、集光手段16によってレーザ光30を微細に集光して絞り、ＸＹＺステージ17上の被検体Ｘに照射される。

以上の本発明のレーザ治療装置において、全走査領域で微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに正確に、かつ均一に必要量を照射することが可能である。また、正常細胞への副作用がなく、治療部位には集光手段16で微細に絞られたレーザ光を照射することで放熱効果を高めることができる。さらに、レーザを任意のパターンで走査することにより、さらに冷却効果を高めることができる。また、レーザ光30をＡＯＭ６に通過させることによって、瞬間的なレーザ照射が可能であり、レーザ光30を高速にナノ秒の時間オーダで交互にオン・オフすることができる。さらに、レーザのスポット径はfθレンズ入射前のビーム径に反比例して小さくなることから、ビームエキスパンダ10を使用してレーザ光30のビーム径を拡大しているため、微小のレーザのスポットを形成できる。

また、本発明のレーザ治療装置は、例えば皮膚腫瘍（ほくろ，イボ，黄色腫，脂漏性角化症など），母斑（太田母斑，扁平母斑，異所性蒙古斑），血管腫，外傷性色素沈着症，しみ・老斑，ニキビ跡などに適用することができる。

このように本実施形態では、レーザ光30を発生するレーザ発振器１と、レーザ発振器１から出射されたレーザ光30のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ10と、ビームエキスパンダ10を介して入射したレーザ光30を任意のパターンに走査するレーザ走査手段12と、レーザ走査手段12により走査されるレーザ光30を微細に絞る集光手段16と、集光手段16により微細に集光されたレーザ光30の照射時間を変化させる照射制御手段６とを備えたので、全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。また、正常細胞への熱傷害がない。さらに、レーザを任意のパターンに走査することによって、レーザ光が１点の個所に長時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくして冷却効果を高めることができる。

さらに、このように本実施形態では、集光手段16は、複数のレンズ31，32，33，34，35，36から構成されるｆθレンズ31〜36と、ｆθレンズ31〜36を収納する鏡筒50と、ｆθレンズ31〜36と鏡筒50とを接合する接合部材40，41とを備えたので、レーザ光30を微細に絞ることが可能である。また、全走査領域において微細に絞られたレーザ光30を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。さらに、ｆθレンズ31〜36を用いることにより、走査面上で線速度を一定にして２次元の走査を可能とする。

また、このように本実施形態では、レーザ走査手段12はガルバノミラー12を備えたので、ガルバノミラー12により、ビームスポット径が微細であっても精密にビーム走査位置を制御することができる。さらに、手動ではないため、レーザ照射量にムラが発生する虞がない。

さらに、このように本実施形態では、照射制御手段としての音響光学素子（ＡＯＭ）６を備え、音響光学素子６によりレーザ光30の照射時間を短パルス照射により約１２．５ｎｓ（ナノ秒）単位で制御するよう構成したため、レーザ光30の照射時間をナノ秒単位で精密に制御しているので、細かい時間制御により患部の局所位置に与えるレーザのエネルギーを精密に制御できる。さらに、熱が拡散する時間よりも短時間でレーザ光30を照射できる。

また、このように本実施形態では、集光手段16により集光されたレーザ光30のスポット径が、１５μｍ以下であるので、効果的に患部にレーザを必要量照射することが可能である。さらに、冷却効果が高く、しかも治療部位にのみ正確にレーザ治療を施すことができる。また、治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能であり、例えば本実施形態では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源を使用したが、例えばＣＯ₂レーザ光源など、形成外科用の様々なレーザ光源を使用できる。また、本実施例では、接合部材40，41は分離していたが、一体としてもよい。さらに、別の実施形態として、本発明のレーザ治療装置に、ＣＣＤカメラやレーザ顕微鏡などの患部の位置を高精度に特定するための画像観察手段を配設してもよい。画像観察手段を設けることによって、例えば血管種に対してレーザ治療を適用する場合、ＣＣＤ観察やレーザ走査検出を行って血管の位置のみを高精度に特定し、ガルバノミラー12により精密にレーザのビーム走査位置を制御し、血管のみに対してレーザ照射を行うことができ、正常な組織に損傷を与える虞がない。

図５に示すように１２ｍｍ四方のレーザ走査領域におけるスポット径を測定した。測定位置は、〇印で示すように斜め右上方向と、△印で示すように斜め右下方向への各１３点である。スポット径とは図６に示すように、ビーム強度がピーク値の１／ｅ²（１３．５％）のところのビームの径である。スポット径の測定装置としてビームスキャンを使用した。スポット径はｘ軸とｙ軸の両方を測定し、その平均値とした。パソコンに回転角指令値を入力することにより、ガルバノミラーを所定の角度回転させ、レーザ光を測定位置に移動させた。次に、ＸＹステージをレーザ光の座標に移動させ、ビームスキャンでスポット径を測定した。ガルバノミラーへのレーザ光の入射径は直径１３ｍｍとした。

測定結果を図７に示す。図７より、レーザのスポット径は、測定範囲のすべての領域で１１〜１３μｍ程度の値が得られることが確認された。

次に、直径約１２μｍに集光したレーザ光と、直径１ｍｍのレーザ光を照射した場合の、照射後の冷却効果を調べた。解析は汎用有限要素解析ソフトＭａｒｃ（Ｖｅｒ．７．３）を用いて２次元問題として行った。解析に用いたメッシュの一部を図８に示す。熱伝導係数、比熱、密度は全て表皮の物性値とし、表皮温度は３６．５℃、熱を与える幅はスポット径である１２μｍか１ｍｍとした。熱を与える深さは皮膚表面から０．２５ｍｍ、レーザ走査速度は０ｍｍ／ｓすなわちレーザ走査は行わなかった。雰囲気温度は２５℃、皮膚表面上の雰囲気はアンビエント空調として、熱伝達率を３．０Ｗ／ｍ²・Ｋとした。熱はレーザのエネルギー（Ｗ/ｃｍ²）として与え、皮膚表面上では本発明のレーザ治療装置の最大パワー密度７９．６ｋＷ／ｃｍ²とし、皮膚表面上での反射、皮膚内での散乱・吸収過程を考慮し、皮膚の深さ位置０．２５ｍｍにおいてエネルギー５１．０ｋＷ／ｃｍ²を与えた。どちらの場合も２００μｓの時間レーザを照射した。

解析した結果を図９に示す。縦軸は温度、横軸は時間である。どちらの場合も、レーザ照射開始から照射終了の２００μｓまで温度が上昇した。直径１ｍｍのレーザ照射の場合は、最高で温度が約６７．５℃まで上昇した。直径約１２μｍのレーザ照射の場合は、最高温度が約６５℃であった。その後、温度が降下するが、直径１２μｍでのレーザ照射の場合のほうが、１ｍｓ後には約５℃程度温度が余分に降下した。すなわち、レーザ光を極細に絞った場合のほうが冷却効果が高いことが確認された。さらに、約６０〜６５℃は、蛋白質変性および凝固が開始する温度であり、熱を加えている周辺部は火傷開始温度６５℃よりも小さくなっているのが確認された。したがって、熱を与えている部分は病変組織を熱破壊する温度まで上昇し、周辺組織に熱影響を与えていないことがわかる。

本実施例では、レーザ走査のパターン例を示す。以下に示すレーザ照射のパターンは一例であり、これに限定されるものではない。図１０から図１２は、上記実施例で説明した本発明のレーザ治療装置のレーザ照射領域である。この領域すべてが治療すべき対象の場合には、レーザをこの領域すべてに照射する必要がある。

図１０では、レーザ照射をスポット状に行い、直線状にレーザを走査する順次走査の例を示している。図中の丸の中の数字はレーザ照射の順番を表している。図で示している例では、レーザのスポットが重ならないように描いているが、各スポットが部分的に重なっても良いし、また多重にスポットを重ねても良いし、連続的にレーザを照射しても良い。１列の走査が終わると横にずらして、２列目を直線状に走査している。この際、図の例では１列目と２列目は重なっていないが、部分的に重なっても良い。

図１１では、各列の間に隙間をあけた線飛び越し走査の例を示している。このように線飛び越し走査することで、レーザ光が１点の個所に治療に最適な時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくして冷却効果を高めることができる。また、微細にレーザを集光することで生じる冷却効果をさらに高めることができる。隙間は１列分に限らず任意の隙間を空けることができる。以上の説明においては、レーザ走査方向は縦になっているが、横方向に走査してもよいし、任意の角度だけ傾けて走査しても良い。

図１２では、数字で示したように一番目のスポットから市松模様のようにレーザを照射する市松模様走査の例を示している。レーザのスポットの間隔は、均等でもよく不均一でも良い。また、照射の順番は規則的でもランダムでも良い。このように市松模様走査することによって、レーザ光が１点の個所に治療に最適な時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくしてより冷却効果を高めることができる。また、微細に集光したレーザの冷却効果を高めることができる。さらに、従来は、レーザの照射時間とパワーだけが制御パラメータであったが、本発明の装置を使用することにより、レーザ照射の空間的パターンも変えることができ、これまでにない治療パターンを開発することができる。

【０００３】
長期化を招いていた。さらに、従来のレーザ治療装置は広範囲の病変組織に対してレーザ光を手動により複数回照射しなければならないため、レーザ照射量にムラが発生していた。
［０００８］ そこで、本発明は、治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくし、しかも治療部位にのみ正確に、かつ均一にレーザ光を照射できるレーザ治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
［０００９］ 本発明の請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダと、前記ビームエキスパンダを介して入射したレーザ光を任意のパターンに走査するレーザ走査手段と、前記レーザ走査手段により走査されるレーザ光を微細に絞る集光手段と、前記集光手段により微細に集光されたレーザ光の照射時間を制御する照射制御手段とを備えている。
［００１０］ そして、前記集光手段は、複数のレンズから構成されるｆθレンズと、前記ｆθレンズを収納する鏡筒と、前記ｆθレンズと前記鏡筒とを接合する接合部材とを備え、前記接合部材は前記鏡筒の材質よりも熱膨張係数の大きい高分子材料により円筒形状に形成され、前記集光手段により集光されたレーザ光のスポット径が、１５μｍ以下であることを特徴とする。
［００１１］ 本発明の請求の範囲第３項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記レーザ走査手段はガルバノミラーを備えたことを特徴とする。
［００１２］ 本発明の請求の範囲第４項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１項において、前記照射制御手段は音響光学素子を備え、前記音響光学素子によりレーザ光の照射時間をナノ秒単位で制御するよう構成したことを特徴とする。
［００１３］
［００１４］ 本発明の請求の範囲第６項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１，３，４項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、市松模様走査であることを特徴とする。

【０００４】
［００１５］ 本発明の請求の範囲第７項記載のレーザ治療装置は、請求の範囲第１，３，４項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、線飛び越し走査であることを特徴とするレーザ治療装置。
【発明の効果】
［００１６］ 本発明の請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置によれば、全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。また、正常細胞への熱傷害がない。さらに、レーザを任意のパターンに走査することによって、レーザ光が１点の個所に長時間照射することにより、熱拡散で生じる周辺組織への熱傷害をなくして冷却効果を高めることができる。
［００１７］ また、このレーザ治療装置によれば、レーザ光を微細に絞ることが可能であり、全走査領域において微細に絞られたレーザ光を照射することにより治療部位にのみに効果的にレーザの必要量を照射することが可能である。さらに、ｆθレンズを用いることにより、走査面上で線速度を一定化し、及び治療に最適な任意の速度での２次元の走査を可能とする。そして、このレーザ治療装置によれば、微細なレーザ光のビーム径とすることが可能であるため、効果的に患部にレーザを必要量照射することができる。さらに、冷却効果が高く、しかも治療部位にのみ正確にレーザ治療を施すことが可能である。また、治療対象とする病巣の周辺の正常組織への熱傷害を少なくすることができる。
［００１８］ 本発明の請求の範囲第３項記載のレーザ治療装置によれば、前記レーザ走査手段はガルバノミラーを備えているため、ガルバノミラーにより、ビームスポット径が微細であっても精密にビーム走査位置を制御することができる。さらに、手動ではないため、レーザ照射量にムラが発生する虞がない。
［００１９］ 本発明の請求の範囲第４項記載のレーザ治療装置によれば、レーザ光の照射時間をナノ秒単位で精密に制御しているので、細かい時間制御により患部の局所位置に与えるレーザのエネルギーを精密に制御できる。さらに、熱が拡散する時間よりも短時間でレーザ光を照射できる。
［００２０］
［００２１］ 本発明の請求の範囲第６項記載のレーザ治療装置によれば、市松模様走査するこ

Claims (7)

1. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダと、前記ビームエキスパンダを介して入射したレーザ光を任意のパターンに走査するレーザ走査手段と、前記レーザ走査手段により走査されるレーザ光を微細に絞る集光手段と、前記集光手段により微細に集光されたレーザ光の照射時間を制御する照射制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ治療装置。
2. 前記集光手段は、複数のレンズから構成されるｆθレンズと、前記ｆθレンズを収納する鏡筒と、前記ｆθレンズと前記鏡筒とを接合する接合部材とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置。
3. 前記レーザ走査手段はガルバノミラーを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置。
4. 前記照射制御手段は音響光学素子を備え、前記音響光学素子によりレーザ光の照射時間をナノ秒単位で制御するよう構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置。
5. 前記集光手段により集光されたレーザ光のスポット径が、１５μｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のレーザ治療装置。
6. 請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、市松模様走査であることを特徴とするレーザ治療装置。
7. 請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のレーザ治療装置であって、前記レーザ走査手段による走査が、線飛び越し走査であることを特徴とするレーザ治療装置。

Images