TW201021757A - Laser surgical device - Google Patents

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201021757 x ^ I y I \j\j^ , TW 28692twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種手術裝置，且特別是有關於 中紅外線雷射手術裝置。 【先前技術】 近十年在美容以及醫療產業的市場上利用雷射作為手 ❹術刀的概念已漸成熟，其好處在於:(1)出血少(2)傷口小， 復原時間快(3)手術風險低不會造成病患與醫療人員接觸 式感染等.其工作原理是利用雷射光打在生物組織上被某 特定組織吸收，將光能轉換成熱能導致組織的汽化、凝血 甚至是剝離已達手術的目的。 所欲切除的組織必須對雷射刀的雷射光源有相當高的 吸收特性，根據圖1，所欲切除的組織針對uv以及中紅 外波段雷射光源皆有極高的吸收值，故針對此範圍 π 入的討論： / 木 ❷ （1)紫外線UV波段範圍： 包含ArF，Μ準分子雷射，這些雷射短波長高能量的 特性可能造成組織内的去氧核糖核酸(1)1^八)斷裂以及蛋白 質變質之損害’因此並不適宜作為組織切除的^療光源。 (2) 近紅外線NIR波段範圍： ' 現今產業在鈦石榴石雷射(Nd:YAG)以及半導體雷射 皆有很成熟的技術可提供大功率或是脈衝輪出的產品，但 是組織對此波段吸收效率過低因此不適合作為切除=織的 201021757 /y /υυ^ /TW 28692twf. doc/n 醫療光源。 (3) 中紅外線波段Mid-IR範圍： 雖然組織對於二氧化碳雷射的吸收值頗佳，但是二氧化 碳雷射不能藉由光纖來傳遞而應用受限。相較之下，中紅 外線波段的雷射，因為其組織的吸收值頗佳，可同時適用 於軟、硬組織切割（如：皮膚、牙齦、骨骼結構等），並可 藉光纖傳遞，所以成為目前雷射醫療光源的主流。 ^ 目前雷射醫療之使用方式大多將雷射光源直接對準而 打在目標組織上，但卻因高能量而具有容易造成組織碳化 或蛋白質變質等缺點。 可行改良方式之一’乃是考慮加入冷卻步驟，而在雷射 醫療切除過程中，幫助組織冷卻效果，來改善之前雷射手 術之問題。 【發明内容】 本發明是關於一種運用於生物組織之雷射手術裝置， ® 包括雷射產生裝置、傳送雷射光束至生物組織之雷射傳送 系統、尚壓氣體源、將流體直接傳送至生物組織之流體傳 送系統以及控制前述裝置之控制裝置。 根據本發明之實施例，所述雷射傳送系統更包括一波 導或光纖來導引雷射光束。或所述雷射傳送系統更包括一 或多個透鏡來協助聚焦雷射光束。 根據本發明之實施例，所述流體傳送系統至少包括一 流體輸送管與一流體喷頭連結至該流體輸送管，而低溫的 201021757 * , ^ / /TW 28692twf.doc/n 流體乃由該流體噴頭噴出。 根據本發明之實施例，所述控制裝置可控制低溫的流 體與雷射光束同時輸出傳送至該生物組織，或控制先喷出 低溫的流體，然後再傳送雷射光束至該生物組織。 根據本發明所提出之低溫雷射手術裝置，從中紅外線 雷射光源所發射之雷射光束與冷卻之二氧化碳乃分別由不 同之管路輸出，但同時聚焦於目標組織上的同一位置，以 φ 達成剝離組織並且冷卻組織之需求。 本發明所提出之中紅外線低溫雷射手術裝置對於皮膚 組織之切割有相當的實用價值，而特別適合應用於一般醫 療、美容整型及齒科醫療產業中。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 【實施方式】 ❹ /圖2是依照本發明-實施例之-中紅外線雷射手術裝 置系統之簡圖。雷射手術裝置系統200至少包括雷射產^ 裝置202、雷射傳送系統2〇4、高壓流體源2〇6、流體傳送 系統208、以及控制裝置21〇。雷射產生裝置2〇2與雷射傳 送系統204相連，雷射產生裝置2〇2至少包括一中紅外線 雷射光源202a會產生雷射光束B，而透過雷射傳送系統 204傳送至目標物或目標組織。而高壓流體源2〇6亦與流 體傳送系統208相連結，高壓流體源2〇6至少會提供二氧 6 --------7TW 28692twf.doc/n 化碳流體至流體傳送系統208,而透過流體傳送系統208 將低溫的二氧化碳流體直接傳送至目標物或目標組織。 圖3疋本發明實施例之中紅外線雷射手術裝置系統之 部份圖’其上部份乃是部份爆炸圖以顯示特定構造，而下 半部乃疋其相對應剖面示意圖。圖3所纷示乃是紅外線雷 射手術裝置系統中較靠近目標物或目標組織之後段部份裝 置，也就是一般熟稱為手術刀或手術筆之部份。雷射手術 ❹ 裝置系統20加可應用一管形或筆狀殼體2〇1來整合其中之 雷射傳送系統300與流體傳送系統4〇〇。雷射傳送系統3〇〇 至少包括波導或光纖302來導引雷射光束，可配合固定支 撐物301來固定或支撐波導或光纖3〇2，雷射光束B之傳 導路径與方向以粗虛線及箭頭表示之。依照設計需要，雷 射傳送系統300的亦可包括一或多個透鏡3〇4，（例如：利 用雷射傳送系統300的外殼）固定於位雷射光束傳導路徑 之後端（亦即靠近雷射光束出口之位置）來協助聚焦雷射 光束。可利用殼體201之形狀設計來固定透鏡3〇4，透鏡 ❹304位置較佳乃位於光纖规末端來協助聚焦雷射光束至 目標組織之預定位置。 流體傳送系統4〇〇至少包括一流體輸送管4〇2與流體喷 孔404。該噴孔4〇4之孔徑形狀大小等均可視所欲喷出距 離、壓力或作用範圍而調整。一般而言，低溫二氧化碳可 通過流體輪送管402而直接從流體喷孔4〇4噴出，但是， 此種設計會使低溫二氧化碳噴出範圍僅侷限於輸送管術 出口周圍附近。依照設計需要，更可配置套筒2〇3於管形 201021757 r “ / w J 7TW 28692twf.doc/n -或筆狀殼體201之末端（亦即靠近雷射光束出口處）而利 用兩者之間環狀空隙形成引流通道406 ;流體輸送管402 與喷孔404之間可透過引流通道4〇6相連，因此可使低溫 二氧化碳均勻分佈於環狀引流通道406中，再由流體喷孔 4〇4喷出。如此一來，可使低溫二氧化碳流體喷出範圍均 勻環繞雷射光束出口位置周圍，而幫助降溫冷卻。低溫二 氧化碳流體之傳送路徑與方向以細虛線及箭頭表示之。

此外，若設計為手持式使用之手術裝置，則為輕巧化雷 射手術裝置系統之尺寸與便利手術裝置之使用性，可利用 外殼形狀設計將雷射傳送系統3〇〇與流體傳送系統4〇〇整 合為-體或緊射目賴，讀手㈣⑽準或準確控制手 術作用範圍。 根據本發明之實蘭，雷射光束與低溫的 可以同時直接傳送到目標組織或目標物的同—位置 達到燒灼、嫌或剝離目標組織的目的。 =目標物或應用範圍，亦可从傳送低溫的二氧化碳^ 體到目標組織或目標物，以幫助麻醉或冷卻效果。一般而 二氧化碳流體與目標_或目 =亦即作用範圍)可控制在略大於或約等於中：卜線; 射目標組織或目標物所接觸之範圍、； 圖2之控制裝置2 i 〇則應且備多P作用把圍） 生裝置202產峰星‘木、办艮二備種功月匕’需控制雷射產 制所產生的中紅外線雷射是以脈衝式；;=射，亚控 式連續輸出傳送至目標組織或目標物。；以非脈衝 201021757 一"7TW 28692twf.doc/n Π %·控制裝置210需控制高麼流體源206與/或流體 傳送系統208之開關，而控制低溫的二氧化碳流體之傳送 速度。根據本發明之實施例，控制裝置21〇並可控制低温 的二氧化碳流體於雷射施打期間連續不停地輸送或採 性輸送。 本發明所提出之雷射手術裝置之設計主要係應用中紅 外線雷射光源，一般而言，雷射光源係應用波長約為2.3-2.8 ❹ 微米之中紅外線波長範圍之半導體雷射光源，較佳波長範 圍為2.5-2.8微米，而最佳波長範圍為2 65_2 75微米。中 紅外線波長範圍之雷射光源可以利用任何目前已知之半導 體雷射光源或其他雷射光源，只要能夠提供適當波長 與能量密度。 根據本發明之實施例，若以雷射手術裝置200中所輸出 之中紅外線雷射為脈衝式輸出為例，例如：其脈衝訊號之 ，隔時間較佳為1〇〇微秒（#s)_5〇〇毫秒(ms)，而其波形訊 號寬，為10微微秒(ps)-500微秒（#s)，輸出訊號強度較佳 攀冑1毫焦耳(叫卿毫焦耳(mJ)。 —特別值得一提的是，本發明利用2.7微米波長之雷射光 同時使用低溫一氧化碳液體作為冷卻劑，一方面低溫 一氧化碳對於作用組織具有良好之冷卻麻醉效果；另一方 =，由於二氧化碳可於2.7微米波長具強吸收之特性，低 溫之二氧化碳可於空氣中凝結水滴，並利用水與二氧化碳 於雷射施打同時吸收雷射光源形成高能量分子，幫助剝除 級織而提升雷射手術刀之效能，並因為其具有高吸收特性 9 /TW28692twf.doc/n 201021757 可提升二氧化碳之溫度避免過低溫之二氧碳傷害組織。 本發明是關於一種中紅外線雷射手術裝置，藉由物理上 二氧化碳與水皆於2.7微米光源具高吸收性，故本發明利 用波長2.7微米（/z m)的雷射光源，搭配同時應用液態低溫 之二氧化碳，來達到降溫冷卻之目的。液態低溫之二氧化 碳可於空氣中凝結水氣，且二氧化碳與所凝結的水於27 微米光源具高吸收性，二氧化碳液體及水吸收27微米之 〇 光源能量後體積會膨脹數百倍能形成高能量之二氧化碳與 水分子，達到幫助組織剝除之功效；且由於低溫二氧化^炭 本身具有冷卻之效果，更可幫助組織麻醉以及降低周圍組 織因熱所造成之蛋白質變質。 、 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ❿ 【圖式簡單說明】

圖1是具約75百分比水分之生物組織對不同段波長雷 射光源之吸收係數圖示。 W 射手術裝 置系統之 圖2是依照本發明一實施例之一中紅外線雷 置系統之簡圖。 圖3是本發明實施例之中紅外線雷射手街裝 部份示意圖。 201021757 /TW 28692twf.doc/n 【主要元件符號說明】 200、200a :雷射手術裝置系統 201 :殼體 202 :雷射產生裝置 202a :中紅外線雷射光源 203 :套筒 204、300 :雷射傳送系統 206 :高壓流體源 208、400 :流體體傳送系統 210 :控制裝置 301 :固定支撐物 302 :波導或光纖 302 :透鏡 402 :流體輸送管 404 :流體喷頭 406 :引流通道 11

Claims (1)

1. 201021757 / iW 28692twf.doc/n 十、申請專利範圍： 1. 一種雷射手術裝置，包括： 一雷射產生裝置，其包括一中紅外線雷射光源會產生 雷射光束； 了雷射傳㈣統’與該雷射產生裝置相連喊過該雷 射傳送糸統傳送雷射光束至一生物組織； 一高壓流體源，提供低溫的二氧化碳流體； ^ 一流體傳送系統，與該高壓流體源相連而將低溫的二 氧化碳流體直接傳送至該生物組織；以及 y控制裝置，電性連結並控制該雷射產生裝置、該雷 射傳送系統、該高壓流體源與該流體傳送系統。 2·如申請專利範圍第j項所述之雷射手術裝置，其 該雷射傳送系統更包括-波導或光纖來導引雷射光束了 3.如申請專利範圍第1項所述之雷射手術裝置，其中 =田射傳送系統更包括一或多個透鏡來協助聚焦雷射光

   其中 輪 6.如申請專利範圍第1項所述之雷射手術裝 置，其中 °亥控制褒置控制所述低溫的二氧化破流體肖雷射光束^ 時 12 / i'W 28692twf.doc/n 201021757 輸出傳送至該生物組織。 7. 如申請專利範圍第1項所述之雷射手術裝置，其 該控制裝置控制先噴出所述低溫的二氧化碳流體，缺ς 傳送雷射光束至該生物组織。 8. 如申請專利範圍第1項所述之雷射手術裝置盆 該控制裝置控制所產生的雷射光束是以脈衝式方式輪/出。 9. 如申請專利範圍第8項所述之雷射手術裝置，’〗1中 _ ❹ 產生雷射光束的每—雷射脈衝輪出職 之強度為1笔焦耳(mj)_丨00毫焦耳(mJ)。 卜10.如申請專利範圍第9項所述之雷射手術裝置，1 =(—1射脈衝輸出訊號之間隔時間為100微秒（毫 —11·如申請專利範圍第9項所述之雷射手術裝置， 母^雷射脈衝輸出訊號之波形訊號寬度為“ (Ps)-50〇微秒（以s)。 做微杉 12. 如巾請專利範圍第丨項所述之雷射手術|置， 出^制裝置控綱產生的雷射光束是以非脈衝連續方^輸 13. 如申請專利範圍第i項所狀雷射手術裝置， 孩中紅外線雷射細讀長躺2 5_2 8微米。 =.如_料利翻第13項所述之㈣手崎置，其 k t紅外線雷射光源之波長為2 65微米-2 75微米。 外^如中請專利範㈣1項所述之雷射手術裝置，1中 置控制二氧化碳與雷射光束傳送至該生物組織二 13