WO2001041871A1 - Methode et procede de traitement physique par hologramme de reseau laser - Google Patents

Methode et procede de traitement physique par hologramme de reseau laser Download PDF

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    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
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    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/34—Multiple light sources

Definitions

  • the present invention relates to medical technology, and is an improvement and development of Japanese Patent Application No. 612/166 (Physical medical device using one holographic technology. Invention by the present inventors). It is about. Background art
  • Holography can realize a three-dimensional real image.
  • a computer-generated hologram created from this image using a computer is called computer holography.
  • This computer holography can freely create images of virtual objects. Therefore, by using computer holography and transmitting electromagnetic waves, a real image of focus can be freely formed inside the human body.
  • Holography One primary use of physical medical devices is in hyperthermia for cancer. Cancer cells are immature cells and die at temperatures above 43 ° C. Ordinary cells, on the other hand, are old cells and are more resistant to heat than young cells. Hyperthermia for cancer is a method that uses this temperature difference to kill cancer cells. By focusing on cancer cells using holography, it is possible to heat only cancer cells with little heating of surrounding cells. This is a holographic physical medical device. This is a female When using it, the affected part can be cut off from the living body at a local high temperature, crushed, and then sucked out with a syringe to enable surgery without cutting the human body surface.
  • the problem to be solved by the present invention is that the method of the electronic variable hologram used for the physical medical device shown in the above-mentioned conventional Japanese Patent Application No. 612/166 is abstract. On the other hand, more concrete and practical forms are required.
  • Means for solving the above problem of the present invention is a phase of a semiconductor laser array (a number of semiconductor laser elements arranged in rows and columns and electronically controlled as a whole).
  • a controlled device Using a controlled device, a hologram-shaped pattern consisting of the light and dark of the laser oscillation and stop of the semiconductor laser element is identified as a hologram, and the laser oscillation of the semiconductor laser element is identified as a reproduction light (reference light).
  • a semiconductor laser array variable oscillation hologram which is one type of electronic variable oscillation hologram, is used.
  • the variable oscillation hologram of the semiconductor laser array is described in Japanese Patent Application No. Hei 10-2010 Patent Application No. 747778 (invention by the present inventor).
  • laser-array hologram Semiconductor laser array variable oscillation hologram
  • a holographic single laser focus image is formed on the cancer cell nodule inside the human body whose location is specified by the diagnostic device, and the cancer cell nodule is heated.
  • holography 'laser can image multiple focal points at the same time, so cancer can be treated efficiently.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the principle of holography.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the principle of diffraction by slits.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a variable oscillation hologram of a semiconductor laser array.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a laser array-hologram physical medical device.
  • Illumination wave reference wave
  • Example 1 Laser 'array.
  • Method of hyperthermia for hologram cancer and its device Lasers, arrays, and holograms, that is, an array of semiconductor laser elements 12 arranged in a matrix and controlled by a control circuit 13, and interference fringes formed by the transmission and stop of the phase-controlled laser beams 11 emitted by each element 12
  • a method of a holographic physical medical device characterized by using a device whose pattern is identified as a hologram 1 as a holographic laser / generator, and the device. This holography-laser is used for hyperthermia of cancer.
  • this hologram (dry plate) 1 is irradiated with reference light (reproduction light)
  • a spherical wave 4 is generated from each point 3 of the transparent portion, and the combined wave forms the next wave front.
  • the composite wave becomes a wave from both points and two waves 5 and 6. Therefore, is wave 6 from reference light source A a force that is natural? A wave 5 from the object point B also occurs.
  • the virtual image B, of the object point B is reproduced.
  • the reproduced image of the object point B includes a virtual image B ′ and a real image.
  • a virtual image B is reproduced at the place where the original object point B was, and a real image is reproduced at a position which is angularly shifted by twice the incident angle of the reference light.
  • computer holography calculates the hologram of an arbitrary virtual object by a computer to create an interference fringe pattern, and irradiates the hologram as a hologram with a reproduction light to generate a three-dimensional image of the virtual object.
  • Real images can be realized. That is, the equivalent of the hologram of the virtual object shown above can be realized by the interference fringe pattern formed by the blinking of each laser element 12 in which a large number of laser elements 12 of the semiconductor laser array are arranged in a matrix.
  • the laser oscillation of each laser element 12 is “dot” and the laser stop is “dark”, the dot corresponds to the transparent part 3 of a normal hologram, and the flash corresponds to the opaque part.
  • the combination of the interference fringes has the function of a hologram, and at the same time, is a device for generating reproduction light.
  • the laser oscillated by the laser elements 1 and 2 becomes a spherical wave 11 that spreads radially (combined at a position that is more radial and more advanced in practice).
  • the combined wave forms the next wavefront, and the whole becomes holographic.
  • a real real image of holography and laser from a wide angle S is formed on a cancer cell nodule 19 inside the human body whose position is specified by a separate diagnostic device.
  • Cancer cells are immature cells and are vulnerable to heat and die at about 43 ° C. In contrast, normal cells, which are old cells, do not die at 43 ° C.
  • Hyperthermia for cancer uses this temperature difference to treat cancer. Since the irradiation is performed from the wide angle S, the degree of heating rapidly decreases at the position far from the focal point, so that the device has few side effects in principle.
  • a plurality of focal points can be imaged simultaneously by the holographic laser, so that cancer can be treated efficiently.
  • Example 2 A scalpel method using a laser 'array' hologram and its device.
  • Lasers, arrays, and holograms that is, semiconductor lasers 1 2 arranged in rows and columns, controlled by a control circuit 13, and interference fringe patterns formed by transmitting and stopping the phase-controlled lasers 11 emitted from each element 1 2
  • a method for a holographic-physical medical device characterized in that the device identified as a hologram 1 is used as a holography / laser generator, and the device is used. Holography by using it ⁇ Laser is used for scalpel.
  • a holographic single laser focus image is formed on the diseased part 20 inside the human body whose position is specified by the diagnostic device, and the diseased part is locally heated at a high temperature. If 20 is separated from the living body, crushed, and then sucked out with a syringe, surgery can be performed without cutting the human body surface. If the crushed diseased part 20 is small, spontaneous outflow is also possible.
  • a practical laser / array / hologram physical / medical device can be manufactured.
  • this device is used for hyperthermia for cancer, a large number of holographic laser-focused real images are simultaneously formed on the cancer cell nodule 19 inside the human body located by the diagnostic device, and the cancer cell nodule is formed. Heating 19 can efficiently treat cancer.
  • surgery can be performed without cutting the human body surface. Since the holographic laser 15 in these devices emits light from a wide angle S, the device has in principle few side effects.

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Description

明細書 レーザ一 ' アレイ . ホログラム物理医療の方法、 及び、 その装置。 技術分野
本発明は医療技術に関するものであり、 日本特許出願番号昭 6 1第 1 2 0 1 6 6号 （ホログラフィ 一の技術を利用した物理医療装置。 本発明者による発 明） の改良並びにその発展とに関するものである。 背景技術
従来の技術、 すなわち、 日本特許出願番号昭 6 1第 1 2 0 1 6 6号 （本発明 者による発明） に於ては、 物理医療装置に利用する電子式可変ホログラムの方 式が抽象的なものであった。 また、 それに利用するホログラムが透明なホログ ラムを仮定していたために、 複雑な光学系を必要と した。
ここで、 上記の従来の技術、 すなわち、 日本特許出願番号昭 6 1第 1 2 0 1 6 6号について要約して示すと次の通りである。
ホログラフ ィ 一は三次元の立体実像を実現することができる。 この像をコン ピューターで描いたホログラムを利用してつくるものを計算機ホログラフィ一 と言う。 この計算機ホログラフィ ーは仮想物体の像を自由につく ることができ る。 従って、 計算機ホログラフィ ーを利用し、 透過性の電磁波を利用すること によ り、 人体内部に自由に焦点実像をつく ることができる。
ホログラフ 一物理医療装置の第一の利用法は癌の温熱療法である。 癌細胞 は幼細胞であり 4 3度 C以上の温度で死滅する。 これに対して通常の細胞は老 細胞であり幼細胞よ り熱に強い。 この温度差を利用して癌細胞を死滅させる方 法が癌の温熱療法である。 ホログラフィ一を利用して癌細胞に焦点を合わせる ことによ り、 周りの細胞をほとんど加熱せずに癌細胞のみを良く加熱すること ができる。 これがホログラフィー物理医療装置である。 また、 これをメスと し て利用する場合は、 局部高温で患部を生体から切り離したのち破砕してから注 射器で吸い出せば、 人体表面を切り開く ことなく手術が可能になる。
発明の開示
本発明が解決しょう とする課題は上記従来の日本特許出願番号昭 6 1第 1 2 0 1 6 6号に示される物理医療装置に利用する電子式可変ホログラムの方式が 抽象的なものであったのに対して、 よ り具体的、 かつ、 実用的形態を求めるも のである。
本発明の上記の課題、 すなわち、 電子式可変ホログラムのよ り具体的形態 を解決するための手段は、 半導体レーザ—アレイ （半導体レーザー素子を縦横 行列に多数並べて全体を電子制御したもの） の位相制御されたものを用い、 そ の半導体レーザー素子のレーザーの発振と停止との明暗の織り成すホログラム 状の模様をホログラムに同定し、 半導体レーザー素子のレーザーの発振を再生 光 （参照光） に同定して、 電子式可変発振ホログラムの一つの方式となる 「半 導体レーザーアレイ可変発振ホログラム」 を利用する。 この半導体レーザーァ レイ可変発振ホログラムは日本特許出願番号平成 1 0年特許願第 7 4 7 7 8号 (本発明者による発明） にある。
半導体レーザーアレイ可変発振ホログラム、 以下これを約して 「レーザー - アレイ · ホログラム」 と呼ぶことにする。 このレーザ一 ' アレイ ' ホログラム を利用して、 実用的なレーザー · アレイ · ホログラム物理医療装置をつく るこ とができる。
レーザー . アレイ . ホログラムを利用して、 診断装置によって位置の特定さ れた人体内部の癌細胞瘤にホログラフィ 一 · レーザーの焦点実像を結像して癌 細胞瘤を加熱する。 癌細胞瘤を加熱するとき、 ホログラフィー ' レーザーでは 同時に複数の焦点を結像できるので、 効率良く癌の治療ができる。
また、 レ一ザ一 ' アレイ ' ホログラムをメスと して利用する場合には、 診断 装置によって位置の特定された人体内部の患部にホログラフィ一 · レーザーの 焦点実像を結像して局部高温で患部を生体から切り離したのち破砕してから注 射器で吸い出せば、 人体表面を切り開く ことなく手術が可能になる。 また、 破 砕された患部が小さい場合には自然流出も可能である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 ホログラフィ一の原理を示す断面図である。 第 2図は、 スリ ツ トによる回折の原理を示す断面図である。 第 3図は、 半導体レーザーアレイ可 変発振ホログラムの部分を示した断面図である。 第 4図は、 レーザー · アレイ - ホログラム物理医療装置の断面図である。
符号の説明
1 乾板。 2 定在波の極大 （双曲線） 。 3 乾 板の透明部分。 4 ■···-·' 球面波の波面。 5 ··' … 再生波。 6
照明波 （参照波） 。 7 衝立。 8 ·-·■■■■■■ スリ ッ ト。 9 光線。 1 0 波面の進行方向。 1 1 波面。 1 2 半 導体レーザー素子。 1 3 制御回路層。 1 4 動力幹線層。
15 ホログラフィ ー レーザー。 16 ···■■·■■' ホログラフ ィ ー実像。 17 構造体。 1 8 ·""· - " 人体断面。 19 癌細胞瘤。
20 患部。 2 1 - ベッ ト。 A … " - 参照光源 A。 B … 物点 B。 B， …… 物点 Bの虚像。 S … ホログラフィー ' レ 一ザ一照射の方位角度 c
発明を実施するための最良の形態
本発明をよ り詳細に説述するために、 実施例を添付の図面に従ってこれを説 明する。
実施例 1 ： レーザー ' アレイ . ホログラム癌温熱治療の方法、 及び、 その装 レーザー · アレイ · ホログラム、 すなわち、 半導体レーザー素子 1 2を多数 行列に並べて制御回路 1 3で制御し、 各素子 1 2の発する位相制御されたレー ザ一 1 1の発信と停止との織り成す干渉縞模様をホログラム 1に同定した装置 をホログラフィ一 · レーザ—発生器と して利用することを特徴とするホログラ フー物理医療装置の方法、 及び、 その装置を利用する。 このホログラフィー - レーザ一を癌の温熱療法に利用する。
ここで、 ホログラフィーの原理を要約して説述する。
第 1図の （ィ） において、 物点 Bからの光である物体光と参照光源 Aからの 斜めからの参照光とが干渉すると、 物体光と参照光との波形の山と山が重なつ たと ころでは極大があらわれる。 従って、 この極大をフィルムに記録すると透 明になり、 これがホログラム 1の干渉縞の透明部分 3で、 この透明部分 3に物 体光の位相の情報 （極大） が記録されることになる。 もちろん、 それはまた参 照光の位相の情報 （極大） でもある。
次に、 このホログラム （乾板） 1 に参照光 （再生光） を照射すると、 透明部分 の各点 3から球面波 4が発生しその合成波が次の波面を形成する。 この時、 各 点 3から発した球面波 4 の位相は、 物点 Bからの位相と参照光源 Aからの位相 とを共に含んでいるから、 その合成波は両点からの波となり二つの波 5， 6 と なる。 したがって、 参照光源 Aからの波 6は当然である力？、 物点 Bからの波 5 も発生する。 この結果、 物点 Bの虚像 B， が再生されることになる。 ただし、 再生される物点 Bの像は虚像 B ' と実像とがある。 通常の立体写真のホログラ ムでは、 もとの物点 Bのあった場所には虚像 B， が再生され、 実像は参照光の 入射角の 2倍だけ角度的にずれた位置に再生される。
次に、 計算機ホログラフィ ーは任意の仮想物体のホログラムを計算機によつ て計算してその干渉縞模様を作成すれば、 それをホログラムと して再生光を照 射することによってその仮想物体の立体実像を実現することが出来る。 すなわち、 上に示した仮想物体のホログラムと同等のことは、 半導体レーザー アレイの多数のレーザー素子 1 2が行列に並んだ各レーザー素子 1 2の点滅の 織り成す干渉縞模様によって実現することが出来る。 この場合、 各レーザー素 子 1 2のうちレーザー発振を 「点」 、 レーザー停止を 「滅」 とすると、 点が従 来通常のホログラムの透明部分 3に該当し、 滅が不透明部分に該当して、 その 組み合わせによる干渉縞模様がホログラムの機能を持つと同時に再生光の発生 装置でもあるものになる。 この場合、 レーザー素子 1 2の発振するレーザーは 放射状に拡がる球面波状 1 1のものになる （実用上は放射状になり よ り前進し た位置で合成する） ので、 各レーザー素子 1 2からのレーザーの合成波が次の 波面を形成することによって、 全体と してホログラフィ一となる。
上記のレーザー · アレイ · ホログラムを利用して、 別途診断装置によって位 置の特定された人体内部の癌細胞瘤 1 9に広角度 Sからのホログラフィー · レ 一ザ一の焦点実像を結像して癌細胞瘤 1 9を加熱する。 癌細胞は幼細胞であり 熱に弱く約 4 3度 Cで死滅する。 それに対して、 老細胞である通常の細胞は 4 3度 Cでは死滅しない。 この温度差を利用して癌を治療するのが癌の温熱療法 である。 広角度 Sからの照射であるので、 焦点から離れた位置では加熱の程度 が急速に低下するので原理的に副作用の少ない装置となる。 また、 癌細胞瘤 1 9を加熱するとき、 ホログラフィ一 ' レーザ一では同時に複数の焦点を結像で きるので、 効率良く癌の治療ができる。
実施例 2 ： レーザー ' アレイ ' ホログラム利用のメスの方法、 及び、 その装 置。 レーザー · アレイ · ホログラム、 すなわち、 半導体レーザ一素子 1 2を 多数行列に並べて制御回路 1 3で制御し、 各素子 1 2の発する位相制御された レーザー 1 1 の発信と停止との織り成す干渉縞模様をホログラム 1 に同定した 装置をホログラフィー · レーザー発生器と して利用することを特徴とするホロ グラフ—物理医療装置の方法、 及び、 その装置を利用する。 それによるホログ ラフィー ■ レーザーをメスに利用する。 レーザ一 · アレイ · ホログラムをメスと して利用する場合には、 診断装置に よって位置の特定された人体内部の患部 2 0にホログラフィ一 · レーザーの焦 点実像を結像して局部高温で患部 2 0を生体から切り離したのち破砕してから 注射器で吸い出せば、 人体表面を切り開く ことなく手術が可能になる。 また、 破砕された患部 2 0が小さい場合には自然流出も可能である。 産業上の利用可能性
以上に示した方法によれば、 実用的なレーザー · アレイ · ホログラム物理医 療装置をつく ることができる。 この装置を癌の温熱療法に利用する場合、 診断 装置によつて位置の特定された人体内部の癌細胞瘤 1 9にホログラフィー · レ 一ザ一の焦点実像を多数同時に結像して癌細胞瘤 1 9を加熱して効率良く癌の 治療ができる。 また、 メスと して利用する場合には、 人体表面を切り開く こ となく手術が可能になる。 これらの装置におけるホログラフィー · レーザ 1 5 は広角度 Sからの照射となるので、 原理的に副作用の少ない装置となる。

Claims

請求の範囲
1 . レーザ一 · アレイ · ホログラム、 すなわち、 半導体レーザー素子を多数行 列に並べて制御回路で制御し、 各素子の発する位相制御されたレーザーの発信 と停止との織り成す干渉縞模様をホログラムに同定した装置をホログラフィ一 - レーザ一発生器と して利用することを特徴とするホログラフ一物理医療の方法。
2 . ホログラフィー · レーザーを癌の温熱療法に利用することを特徴とする特 許請求の範囲 1項記載の物理医療の方法。
3 . ホログラフィー ' レーザーをメスと して利用することを特徴とする特許請 求の範囲 1項記載のホログラフー物理医療の方法。
4 . レーザー · アレイ ' ホログラム、 すなわち、 半導体レーザ一素子を多数行 列に並べて制御回路で制御し、 各素子の発する位相制御されたレーザーの発信 と停止との織り成す干渉縞模様をホログラムに同定した装置をホログラフィ一 - レーザー発生器と して利用することを特徴とするホログラフ一物理医療装置。
5 . ホログラフィ 一 ' レーザ一を癌の温熱療法に利用することを特徴とする特 許請求の範囲 4項記載の物理医療装置。
6 . ホログラフィ一 · レーザ一をメスと して利用することを特徴とする特許請 求の範囲 1項記載のホログラフ一物理医療装置。
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