JP4421307B2 - Laser therapy device - Google Patents
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Description
本発明は、治療部位に治療レーザ光を照射して治療を行うレーザ治療装置に関する。 The present invention relates to a laser treatment apparatus that performs treatment by irradiating a treatment site with treatment laser light.
皮膚科や形成外科等で使用されているレーザ治療装置としては、高出力のレーザ光を得るため、マルチアレー型の半導体レーザ光源から各々のレーザ光をファイバに導き、各々のファイバをその出射側で束ね、この束ねたバンドルファイバからのレーザ光をさらに集光光学系を介して、治療部位へレーザ光を照射するためのデリバリユニット側のファイバに導くものが知られている。(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、レーザ治療装置のデリバリユニットは治療目的により多種多様のものがあり、それに伴ってデリバリユニット側のファイバの径(コア径)が異なる。低出力のレーザ光で済む場合には、デリバリユニット側のファイバは細い径のもので良い。 By the way, there are various types of delivery units of the laser treatment apparatus depending on the treatment purpose, and accordingly, the diameter (core diameter) of the fiber on the delivery unit side is different. When only a low-power laser beam is required, the fiber on the delivery unit side may have a small diameter.
しかし、図5(a)に示す様に、レーザ光源側の太いファイバ70から細い径のファイバ71に入射させるには入射の拡がり角θ5を大きくすればよいが、600μm位のファイバ71では入射の拡がり角θ5を約0.3以上に大きくできない制限があり、太いファイバ70から細い径のファイバ71に入射させるのは困難であった。また、入射の拡がり角θ5を大きくしてファイバ71に入射しても、ファイバ71から出射する出射の拡がり角θ6も大きくなってしまい、治療に不向きであった。
However, as shown in FIG. 5 (a), in order to enter the
また、ファイバ径の異なるファイバ72に取り替えられた場合には、図5(b)に示す様に、ファイバ72に入射させるレンズ73を交換しなければならないという問題があった。
Further, when the
このため、従来装置においては、実用的に用いるデリバリ側のファイバ径が制限されてしまい、レーザ光源が配置されたレーザ装置本体を、専用化する他なかった。 For this reason, in the conventional apparatus, the fiber diameter on the delivery side that is practically used is limited, and the laser apparatus main body on which the laser light source is arranged has to be dedicated.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、デリバリ側ファイバ径の変化への適応の拡大化が可能なレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。 An object of the present invention is to provide a laser treatment apparatus capable of expanding adaptation to a change in delivery-side fiber diameter in view of the above-described problems of the prior art.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) デリバリ側ファイバから入射させたレーザ光を照射光学系により治療部位に照射するデリバリユニットを複数個有し、デリバリユニットを選択的に用いて治療するレーザ治療装置において、治療レーザ光を出射する複数のレーザ光源ユニットと、ファイバを出射端側で束ねたバンドルファイバであって、前記レーザ光源ユニットからのレーザ光を導く複数のファイバが概ね同心円状に配列されたバンドルファイバと、該バンドルファイバを出射するレーザ光を前記デリバリ側ファイバの入射端面に集光する集光光学系と、前記複数のレーザ光源ユニットの駆動を制御して、前記デリバリ側ファイバの入射端面でのスポット径を変えるレーザ光源駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
(2) (1)のレーザ治療装置において、治療部位に照射するレーザ出力を設定する設定手段と、前記複数のレーザ光源ユニットからの出射されたレーザ光の出力を検出する出力センサと、前記デリバリ側ファイバの径を入力又は検出するファイバ径入力・検出手段と、を備え、前記レーザ光源駆動制御手段は、入力又は検出された前記デリバリ側ファイバの径に基づいて前記複数のレーザ光源ユニットを選択的に駆動すると共に、前記出力センサで検出される出力が前記設定手段によって設定されたレーザ出力となるように前記選択されたレーザ光源ユニットの駆動を制御することを特徴とする。
(1) In a laser treatment apparatus that has a plurality of delivery units that irradiate a treatment site with laser light incident from a delivery-side fiber and that selectively uses the delivery unit , the treatment laser light is emitted. A plurality of laser light source units, a bundle fiber in which fibers are bundled on the emission end side, and a bundle fiber in which a plurality of fibers for guiding laser light from the laser light source unit are arranged substantially concentrically , and the bundle fiber a converging optical system of the laser beam focused on the incident end surface of the delivery side fibers for emitting, by controlling the driving of the plurality of laser light source units, a laser to change the spot diameter at the incident end surface of the delivery side fibers And a light source drive control means .
(2) In the laser treatment apparatus of (1), setting means for setting a laser output to be irradiated to the treatment site, an output sensor for detecting the output of the laser light emitted from the plurality of laser light source units, and the delivery Fiber diameter input / detection means for inputting or detecting the diameter of the side fiber, and the laser light source drive control means selects the plurality of laser light source units based on the diameter of the delivery side fiber input or detected And driving of the selected laser light source unit is controlled so that the output detected by the output sensor becomes the laser output set by the setting means .
本発明によれば、デリバリ側ファイバ径の変化への適応の拡大化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to expand adaptation to changes in the delivery-side fiber diameter.
以下、本発明について一実施形態を挙げて説明する。図1は、本発明に係るレーザ治療装置の光学系と制御系を示すブロック図である。1はレーザ装置本体である。本体1にはファイバ4により、レーザ光を治療面に照射するためのデリバリユニットであるハンドピース20が繋がれている。ファイバ4のコネクタ3と本体1側のコネクタ2をはめ合わせることで、ファイバ4を本体1に接続する。レーザ装置本体1の内部には、波長800nmの4つの半導体レーザ光源ユニット11、12、13、14を備える。この装置は、これら4つの半導体レーザ光源ユニット11、12、13、14をそれぞれ独立して駆動することができる。各半導体レーザ光源ユニット11〜14は、多数の半導体レーザ光源が連なるリニアアレー型半導体レーザである。また、各レーザ光源ユニット11〜14は、その動作温度を検知するためのサーミスタ11a〜14a、レーザ出力を検知するための図示なきフォトダイオードが内部に組込まれている。各レーザ光源ユニット11〜14の冷却は、リニアアレー型半導体レーザ光源を構成するパッケージ全体を冷却する他、パッケージ内にペルチェ効果を応用したElectric Thermo-coolerを組み込み、半導体レーザ光源を直接冷却することでも良い。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing an optical system and a control system of a laser treatment apparatus according to the present invention.
リニアアレー型半導体レーザの各半導体レーザ光源を出射したレーザ光は、それぞれに対応して配置されたレンズ21により各ファイバ51〜54の入射端面51a〜54aにそれぞれ集光されて入射される。各ファイバ51〜54は出射端面55で束ねられており、各レーザ光源ユニット11〜14から出射されたレーザ光はファイバ出射側でまとめられ、高出力レーザ光として治療に利用される。各レーザ光源ユニット11〜14から出射したビームの照射スポットが後述する集光光学系25によりファイバ4の入射端面で同心円状に分布するように、図3に示す様に出射端面55の断面は中心から順にファイバ51、ファイバ52、ファイバ53、ファイバ54と外周へ向かって概ね同心円状に配列されるように束ねられている。
The laser beams emitted from the respective semiconductor laser light sources of the linear array type semiconductor laser are condensed and incident on the incident end faces 51a to 54a of the
また、エイミング光源15から出射するエイミング光は、集光レンズ23により集光され、ファイバ24の入射端面24aに入射する。ファイバ24の出射端面24bはファイバ51〜54の出射側端面55の中心に束ねられており、エイミング光はファイバ24を出射後、治療用レーザ光と同様の光路を進行する。本実施形態ではエイミング光源15には630nmの波長の赤色半導体レーザを利用している。16はエイミング光源15用のレーザ電源である。
The aiming light emitted from the aiming
図2に示す様に、束ねられた各ファイバ51〜54の出射端面55(ファイババンドル部)から出射するレーザ光(治療用レーザ光及びエイミング光)はコリメータレンズ25a、集光レンズ25bからなる集光光学系25により集光され、デリバリ側のファイバ4に入射する。ファイバ4からハンドピース20に導光されたレーザ光は、ハンドピース20内に設けられた集光レンズ19により患部で焦点を結ぶように集光される。治療目的にによって、治療にあった種々のハンドピースが用意されており、本体1側のコネクタ2とハンドピース20側のコネクタ3を抜き差しすることによって、ハンドピースの脱着が行われる。
As shown in FIG. 2, laser light (therapeutic laser light and aiming light) emitted from the emission end faces 55 (fiber bundle portions) of the bundled
図1に示す様に、コリメータレンズ25aと集光レンズ25bの間には、出力検出光学系30が設けられている。31は出力センサであり、ビームスプリッター32によってレーザ光の一部が取出され出力センサ31に向けられる。その光路上には、集光レンズ33、レーザ光強度を減衰させるためのアッテネータ34が配置されている。出力センサ31で得られたレーザ出力信号は、設定されたレーザ出力値と比較され、設定された出力値を維持できるように監視されている。
As shown in FIG. 1, an output detection
37は安全シャッターであり、ソレノイド38の駆動によりレーザ光の光路上に挿脱される。 A safety shutter 37 is inserted into and removed from the optical path of the laser beam by driving the solenoid 38.
次にレーザ光源11〜14を駆動する電気回路について説明する。レーザ光源ユニット11〜14は、図1に示すように、レーザ用電源7と直列に接続され、レーザ用電源7により定電流駆動される。レーザ光源ユニット11〜14を選択してレーザ出射させるために、各レーザ光源ユニット11〜14の陽極(Anode)と陰極(Cathode)にトランジスタ等の電子スイッチ41〜44が並列接続されている。必要とされるレーザ光源ユニットからレーザ光を出射させる場合、制御部10からの指示によりそのスイッチを開いて定電流がレーザ電源7からレーザ光源ユニット(各半導体レーザ光源)に供給されるようにする。また、不要なレーザ光源はそのスイッチを閉じて、レーザ光源に電流が流れない様にする。
Next, an electric circuit for driving the
以上のような構成を有するレーザ治療装置において、その動作について以下に説明する。術者は、予めコントロールパネル8に設けられた各種のスイッチでレーザ出力、照射時間、ハンドピースの種類、照射スポット径、デリバリ側のファイバ径(コア径)等の治療レーザ照射条件を入力する。照射条件が設定されると、制御部10は、入力されたデリバリ側のファイバ径に基づいて電子スイッチ41〜44の開閉動作を制御して選択的にレーザ光源ユニット11〜14を駆動する。選択的にレーザ光源ユニット11〜14を駆動することで、出射端面55上で中心から順にファイバ51、ファイバ52、ファイバ53、ファイバ54と外周へ向かって同心円状にレーザの光束幅を増減でき、ファイバ4に入射する光束径(集光スポット径)を段階的に増減できる。例えば、ファイバ4を細いファイバ径のファイバ61に変え、ファイバ61に入射させるには、図3に示すように、出射端面55上で中心部に配列されたファイバ51に対応するレーザ光源ユニット11のみを駆動する。これにより、集光光学系25により入射端面での集光スポット径が小さくなり、ファイバ61のような細い径のファイバでも無駄無くレーザ光を入射させることができる。
The operation of the laser treatment apparatus having the above configuration will be described below. The surgeon inputs treatment laser irradiation conditions such as laser output, irradiation time, handpiece type, irradiation spot diameter, delivery side fiber diameter (core diameter), etc., with various switches provided in the control panel 8 in advance. When the irradiation conditions are set, the
図4に示す様に、出射端面55でのファイバ51〜54の配置が従来の様にランダムであると、細いファイバ径のファイバ61へレーザ光を効率よく伝達することができない。例えば、出射端面55上で円Cで囲まれる領域から出射される光束は細いファイバ径のファイバ61へ入射するが、出射端面55上で円Cより外側から出射される光束はファイバ61へ入射しない。
As shown in FIG. 4, when the arrangement of the
また、図2に示す様に、ファイバ51、52、53、54から出射されるレーザ光は全て同じ出射の拡がり角であり、デリバリ側のファイバに入射する入射の拡がり角も全て同じである。このため、ファイバ51からレーザ光が出射する光束を考えると、光束の出射の拡がり角は拡がり角θ1であり、入射の拡がり角は拡がり角θ2である。全てのファイバ51、52、53、54から出射する光束の場合を考えると、この場合も、光束の出射の拡がり角は拡がり角θ1であり、入射の拡がり角は拡がり角θ2である。このため、出射端面55でのファイバ51〜54の配置がそのまま、デリバリ側のファイバに入射面に投影されるため、デリバリ側のファイバの径の変化に対するレーザ光源ユニット11〜14の制御が容易である。
As shown in FIG. 2, the laser beams emitted from the
本実施の形態の様に、図3に示す出射端面55でのファイバ51〜54の配置が、中心から順にファイバ51、52、53、54と外周へ向かって概略同心円状に束ねられていると、デリバリ側のファイバ径にあわせて、駆動するレーザ光源ユニット11〜14を選択することによって、デリバリ側のファイバへ入射させる光束径の大きさを変化させてデリバリ側のファイバへレーザ光を入射させることができる。デリバリ側のファイバ径が治療目的によって、様々に変わる場合、特に有効である。
As in the present embodiment, the arrangement of the
例えば、デリバリ側のファイバを太いファイバから細いファイバ61に取り替えた場合(高出力のレーザを必要としない治療のためのデリバリユニットでは、細いファイバが使用されている)、そのファイバ61の径情報をコントロールパネル8のスイッチで入力する。または、コネクタ2にファイバ61が取り付けられたときに自動的に検知されるようにしておいても良い。例えば、ファイバ61の端面にファイバ径を表すバーコードを印刷しておき、装置本体1側にバーコードリーダを設け、バーコードリーダによってファイバ61のバーコードを読み取り、ファイバ径を入力するようにしてもよい。制御部10は、入力又は検知されたファイバ61のファイバ径情報に基づき、電子スイッチ42、43、44を閉じてレーザ光源ユニット11のみからレーザ光を出射する。レーザ光源ユニット11から出射されたレーザ光はファイバ51を通り、図3に示す出射端面55でファイバ51の端面形状のように細いレーザ光束で出射し、細いレーザ光束でファイバ61に入射する。よって、ファイバ61から漏れることなく、レーザ光を入射させることができる。そして、デリバリ側のファイバが太くなるに従い、駆動するレーザ光源をレーザ光源52、レーザ光源53、レーザ光源54と追加すれば、より高出力なレーザ光をデリバリ側へ導光することができる。
For example, when the fiber on the delivery side is replaced with a
なお、本体1側に取り付けられるデリバリ側のファイバ径に応じてレーザ光源を選択する手段としては、コントロールパネル8に設けられた選択スイッチで選択する構成としても良い。
In addition, as a means for selecting a laser light source in accordance with a delivery-side fiber diameter attached to the
照射条件の設定が完了した後、術者がコントロールパネル8で待機状態のStandbyから照射可能なReadyへのスイッチを押すと、安全シャッター37が閉じられた状態で、選択された半導体レーザ光源ユニット11〜14から試験的にレーザ光が出射される。制御部10は出力センサ31で得られたレーザ出力を設定されたレーザ出力値と比較し、設定値になるようにレーザ用電源7からの駆動電流を調整した後、安全シャッター37を開く。勿論、異常なレーザ出力が検出された場合は、安全シャッター37を開かず、その旨をコントロールパネル8上の図示なき表示窓とビープ音等の音で術者に知らせる。また、レーザ照射中に異常があった場合も、制御部10は安全シャッター37を直ちに閉じ、レーザ光の照射を中止し、コントロールパネル8上の表示窓と音で術者に知らせる。
After the setting of the irradiation conditions is completed, when the operator presses a switch from standby in standby state to ready for irradiation on the control panel 8, the selected semiconductor laser
術者は設定を完了した後、ハンドピース20を手で保持して患部上に当接させる。そして、エイミング光源15から出射するエイミング光でレーザ照射したい患部に照準合わせをする。照準合わせが完了すると、フットスイッチ9を踏んでレーザ照射のトリガ信号を制御部10に送る。制御部10は、コントロールパネル8から入力されたデリバリ側のファイバ径に基づいて、電子スイッチ41〜44の開閉動作を制御し、選択されたレーザ光源11〜14からレーザ光が出射される。選択されたレーザ光源11〜14から出射されたレーザ光は、ファイバ51〜54を通り、コリメータレンズ25aと集光レンズ25bにより集光され、ファイバ4に入射する。ファイバ4を通ったレーザ光はハンドピース20に導光され、集光レンズ19により患部に照射される。
After completing the setting, the surgeon holds the handpiece 20 with his / her hand and brings it into contact with the affected area. Then, aiming is performed on the affected part to be irradiated with laser with aiming light emitted from the aiming
なお、本実施の形態では半導体レーザ光源ユニット11〜14の波長を800nmとしたが、これに限らず、治療目的に応じて、製造可能な波長範囲の半導体レーザ光源を使用しても良い。また、レーザ光源は上記のように、アレー状にユニット化されものを使用すると、コンパク化が図られて好ましいが、個別のレーザ光源を個々に駆動制御する方式であっても良い。
In the present embodiment, the wavelength of the semiconductor laser
1 レーザ装置本体
4 ファイバ
8 コントロールパネル
10 制御部
11 半導体レーザ光源
12 半導体レーザ光源
13 半導体レーザ光源
14 半導体レーザ光源
15 エイミング光源
20 ハンドピース
24 ファイバ
25 集光光学系
25a コリメータレンズ
25b 集光レンズ
41 電子スイッチ
42 電子スイッチ
43 電子スイッチ
44 電子スイッチ
51 ファイバ
52 ファイバ
53 ファイバ
54 ファイバ
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