JP4421288B2

JP4421288B2 - レーザ治療装置

Info

Publication number: JP4421288B2
Application number: JP2003429026A
Authority: JP
Inventors: 義博笹野
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005185408A

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。

皮膚上のあざ、しみ、刺青を取り去ったり、皮膚の毛を脱毛するレーザ治療装置には、広い領域のレーザ照射を可能とするために、ガルバノメータ等によって駆動される走査ミラーにより、スポット状に形成されたレーザ光を照射部位上で順次移動と停止を繰り返して走査するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１１２７７３号公報

ところで、走査ミラーを駆動するガルバノメータ等の駆動手段は、経年変化等で徐々に応答速度が遅くなり動作が安定しなくなってしまう。また、埃などの進入や、湿度、温度の変化により、応答速度が変化してしまうこともある。ガルバノメータ等の駆動手段の応答速度が遅くなると、走査ミラーにより走査されるレーザ照射位置も時間的にずれるようになる。

レーザ照射位置が時間的にずれてしまうと、所望する走査位置にレーザ照射が行われなくなり、所望するレーザ照射の効果が得られない。

また、、レーザ照射時に、走査ミラーの角度等が許容レベルを超えてずれた場合にレーザ照射を停止する機構が設けられているものもあるが、手術等の使用中にレーザ照射が停止してしまうと、途中で手術を中断しければならず、治療に支障をきたすおそれがある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、走査ミラーの動作状態を把握し、レーザ照射停止に至る前に適切な処置を取ることができるレーザ治療装置を提供することを技術課題とする。

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。

（１）レーザ光源からのレーザ光のスポット位置を治療部位上で走査する走査ミラーと、該走査ミラーを駆動するミラー駆動手段と、前記走査ミラーの移動と移動停止を順次繰り返すように前記駆動手段に走査ミラーの移動位置の指令信号を発するミラー駆動制御手段と、各スポット位置でのレーザ光の照射時間を含むレーザ照射条件を設定する設定手段と、を備え、予め設定された照射時間だけレーザ光を治療部位に照射して治療を行うレーザ治療装置において、レーザ光のスポット位置を移動させる時の予め設定された第１期間はレーザ光の照射を停止させ、前記第１期間が経過した後に前記設定手段により設定された照射時間の第２期間でレーザ光を治療部位に照射させるレーザ光照射制御手段と、前記駆動手段により駆動される前記走査ミラーの移動位置を検出する検出手段と、前記第１期間を除いたレーザ照射の前記第２期間における前記ミラー駆動制御手段からの指令信号と前記検出手段により検出された検出信号との時系列的な差に基づいて装置を停止するレベルか、装置を停止する前の注意を要するレベルか、を含む走査ミラーの動作状態を多段階で判定する判定手段と、該判定手段により装置を停止するレベルと判定されたときにはレーザ照射がされないように装置を停止すると共にその判定結果を報知し、注意を要するレベルと判定されたときには装置を停止せずにその判定結果を報知する装置停止・報知手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、走査ミラーの動作状態を把握し、レーザ照射停止に至る前に適切な処置を取ることができる。

以下、本発明について一実施形態を挙げ、図面に基づいて説明する。図１は脱毛治療等に使用されるレーザ治療装置の外観略図であり、図２は光学系及び制御系の概略構成を示す図である。

レーザ装置本体１の正面には大型のＬＣＤ（液晶）パネル２が設けられている。ＬＣＤパネル２はタッチパネルとなっており、図３に示す様に、各種設定条件が表示されるとともに、画面上に表示される操作キーを触れることで設定条件を変更することが可能である。レーザ装置本体１の上部からは、レーザ光を照射するハンドピース２０まで信号電気ケーブル３とファイバケーブル４が伸延している。

５はハンドピース２０側に供給する冷却水を冷却して循環させるためのチラーである。チラー５から伸びている２本の冷却チューブ７は、前述のケーブル３とファイバケーブル４と束ねられ、集中ケーブル８に一本にまとめられている。９はレーザ照射のトリガとなるフットスイッチである。

図２において、１０は治療用レーザ光を出射する治療用レーザ光源であり、治療用レーザ光源１０は多数の半導体レーザ（ダイオードレーザ）を有する。各半導体レーザ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１２ａにより各ファイバ１３ａの端面にそれぞれ集光されて入射する。各ファイバ１３ａは出射端面側で束ねられており、各半導体レーザ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、高出力のレーザ光として治療に利用される。本実施形態では治療用レーザ光に８００〜８２０ｎｍの波長の近赤外光を利用している。

また、エイミング（照準）光源１１から出射するエイミング光は、集光レンズ１２ｂにより集光され、ファイバ１３ｂに入射する。ファイバ１３ｂの出射側端面はファイバ１３ａの出射側端面と共に束ねられており、エイミング光はファイバ１３ｂ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束には６２０〜６５０ｎｍの波長の赤色可視光を利用している。

束ねられた各ファイバ１３ａ,１３ｂの出射端面（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）は集光レンズ群１４により集光され、ファイバケーブル４に入射する。ファイバケーブル４はハンドピース２０に接続されており、レーザ光はハンドピース２０に導光される。

ハンドピース２０のスキャナヘッド２０ａには第一ミラー２３，第二ミラー２４が設けられており、第一ミラー２３，第二ミラー２４をそれぞれ第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａを駆動して回転させることで、ＸＹ方向の各々にレーザ光の照射位置を移動（揺動）させ、広範囲に渡ってレーザ光を走査することができる。ファイバケーブル４からスキャナヘッド２０ａ内に入射したレーザ光は、ミラー２１により光軸を曲げられ、コリメータレンズ２２により平行光束にされた後、第一ミラー２３，第二ミラー２４でＸＹ方向に振られ、集光レンズ２５により直径５ｍｍ程の円形スポット光として治療部位に照射される。

スキャナヘッド２０ａの下部には、治療レーザ光及び可視光を透過するガラス板を持つウィンドウ２８が取付けられている。ウィンドウ２８は、治療皮膚面を平らにする役目と皮膚面を冷却する役目をする。冷却板２９の内部には冷却水が循環する流路が形成されており、チラー５で冷却された冷却水は冷却チューブ７を通って冷却板２９内を循環し、ウィンドウ２８を冷却するために、冷却板２９とウィンドウ２８の間に設けらた図示なきペルチェ素子の放熱側の熱を吸熱する。これら一連の熱移動により、ウィンドウ２８は皮膚を冷却する。

レーザ装置本体１側の制御部１５には、ＬＣＤパネル２、チラー５からの冷却水が正常に循環しているかどうかを確認するフロースイッチ６、メモリ１６、フットスイッチ９が接続されている。また、第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａはケーブル３を介して制御部１５に接続されている。

図４に示す様に、第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａには、それぞれの軸の回転角度を検出する角度センサ２３ｂ、２４ｂが設けられている。角度センサ２３ｂ、２４ｂにより第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａの軸の回転角度を検出することによって、第一ミラー２３，第二ミラー２４の移動いちが検出される。また、制御部１５には、第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａを制御するＣＰＵ３１、ＣＰＵ３１からのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３２、第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａを駆動するためのドライバ３３、角度センサ２３ｂ、２４ｂからのアナログ信号（フィードバック信号）をドライバ３３を通した後にデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３４が備えられている。ＣＰＵ３１とドライバ３３の間の信号は電圧信号であり、ドライバ３３と第一ガルバノメータ２３ａ、第二ガルバノメータ２４ａの間の信号は電流信号である。フィードバック信号をドライバ３３に通すのは電流信号を電圧信号に変換するためである。

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ＬＣＤパネル２上の操作スイッチで適切な治療レーザ照射条件を設定しておく（図３参照）。ＬＣＤパネル２上には治療レーザエネルギ密度の表示部４０ａ、レーザパワーの表示部４０ｂ、パルス照射時間の表示部４０ｃ、スポットサイズの表示部４０ｄが設けられており、各表示部を押した後に＋−ボタン４１を押すことで設定値を変えることができる。レーザスポット径を変えるときは、集光レンズ２５をサイズ径に合ったものに変更する。

また、レーザ照射時には液晶パネル２の図示なきキー操作によって冷却機構を作動させる。チラー５を駆動させることにより図示なきペルチェ素子を介してウィンドウ２８が冷却され、ウィンドウ２８に接触している患部が冷やされる。

術者は設定を完了した後、ハンドピース２０を手で保持してウィンドウ２８を患部上に当接させる。スキャンヘッド２０ａからは光源１１によるエイミング光が照射される。術者はウィンドウ２８を通して観察される患部とエイミング光の照射位置を確認しながら、目的とする患部に合うようにウィンドウ２８の当接位置を調整すると共に、照射パターンの形状や大きさをスイッチ４３により設定する。

術者はエイミング光の観察による照射部位の位置合わせが完了したら、図３に示すREADYスイッチ４２ａを押して装置をREADY状態にする。制御部１５はフットスイッチ９からのトリガ信号が入力されると、予め設定された治療レーザ光の照射時間等に基づいて、治療用レーザ光源１０を駆動制御する。また、制御部１５は第一ミラー２３、第二ミラー２４の移動と移動停止を順次繰り返すように第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａを駆動制御し、治療レーザ光を図５に示す様に、治療用レーザ光のスポットを例えば順に１つとばしで走査する。

第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４による走査中に第一ミラー２３、第二ミラー２４の振れ角が行き過ぎたり遅れたりして、異常が生じた場合、制御部１５は、ＬＣＤパネル２のディスプレイ４４に振れ角の異常の度合に応じてメッセージを表示する。

第一ガルバノメータ２３ａを駆動するために、ＣＰＵ３１がデジタル入力信号を例えば図６（ａ）に示す様に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４において信号を変化させて出力したとする。ＣＰＵ３１からのデジタル入力信号はＤ／Ａコンバータ３２によりアナログ入力信号に変換され、ドライバ３３によって第一ガルバノメータ２３ａを駆動する。第一ガルバノメータ２３ａの軸の回転角度を検出する角度センサ２３ｂからのアナログ出力信号（フィードバック信号）は、ドライバ３３を通り、Ａ／Ｄコンバータ３４によりデジタル出力信号に変換される。この出力信号の変化を図６（ｂ）に示す。時間ｔ１からｔ２においては、少々の遅れはあるが、正常な例を示している。時間ｔ２からｔ３においては、第一ミラー２３が回転しすぎて行き過ぎが少しあり異常な例を示している。時間ｔ３からｔ４においては、さらに第一ミラー２３の回転の行き過ぎがあり異常な例を示している。時間ｔ４からｔ５においては、第一ミラー２３の回転の遅れがあり異常な例を示している。

ＣＰＵ３１は、図６（ｃ）に示す様に、図６（ａ）に示す入力信号と図６（ｂ）に示す出力信号の差の絶対値を求める。出力信号の差は第一ミラー２３の位置ずれを示している。

この装置では、入力信号の変化の開始から１０ｍｓのレーザ照射停止期間Ｔａはレーザ照射は停止し、入力信号の変化の開始から１０ｍｓ経過した後に予め設定されたレーザ照射期間Ｔｂでレーザ照射が行われる。このため、ＣＰＵ３１はレーザ照射停止期間Ｔａの入出力信号の差の絶対値は実際にレーザ照射が行われないので無視し、レーザ照射期間Ｔｂの入出力信号の差の絶対値の大きさを監視する。

メモリ１６には予め、入出力信号の差の絶対値に対して、装置を停止させる装置停止レベルＶｃ、調整を要求する警告レベルＶｂ、ユーザに確認を要求する注意レベルＶａが記憶されている。制御部１５は、求められた入出力の差の絶対値を多段階に設定された動作レベルである装置停止レベルＶｃ、警告レベルＶｂ、注意レベルＶａと比較する。

例えば、時間ｔ２からｔ３における入出力信号の差の絶対値がピーク点Ｐ１のように注意レベルＶａを超えていたら、制御部１５は、ＬＣＤパネル２のディスプレイ４４に注意レベルＶａであるメッセージを表示する。そして、注意レベルＶａのメッセージを見たら、術者はレーザ光を照射しても良い場所でテスト照射をし、スキャニング状態の確認をする。

また、時間ｔ３からｔ４における入出力信号の差の絶対値がピーク点Ｐ２のように警告レベルＶｂを超えていたら、制御部１５は、ＬＣＤパネル２のディスプレイ４４に警告レベルＶｂであるメッセージを表示する。そして、警告レベルＶｂのメッセージを見たら、術者は装置の製造業者やサービスマンに再調整等を依頼する。

また、時間ｔ４からｔ５における入出力信号の差の絶対値がピーク点Ｐ３のように装置停止レベルＶｃを超えていたら、制御部１５は、ディスプレイ４４に装置停止レベルＶｃであるメッセージを表示すると共に、装置を停止させる。上記は、第一ガルバノメータ２３ａについて説明したが、第二ガルバノメータ２４ａについても同様である。

また、上記実施の形態では、入出力信号の差の絶対値のピーク点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を比較の対象としたが、これに限らず例えば、レーザ照射期間Ｔｂの単位時間あたりの入出力信号の差の絶対値（１スポットにレーザを照射している間の入出力信号の差の絶対値の積分値を１スポットのレーザ照射時間で除した値）を求めて、装置停止レベルＶｃ、警告レベルＶｂ、注意レベルＶａと比較しても良い。勿論、この場合、メモリ１６には、単位時間あたりの入出力信号の差の絶対値に対する装置停止レベルＶｃ、警告レベルＶｂ、注意レベルＶａが記憶されている。

上記のように第一ガルバノメータ２３ａ、第一ガルバノメータ２３ａの多段階に設定された動作レベルをディスプレイ４４に表示することにより、ガルバノメータの経年変化、埃などの進入、湿度、温度変化による性能悪化、駆動回路の湿度、温度変化による性能悪化等による走査の動作状態を知ることができる。また、走査の動作状態を知ることにより、故障を事前に予期することができ、突然に装置が停止してしまうことを未然に防ぎ、適切にレーザ光を走査することができる。

また、ＬＣＤパネル２のスイッチ４５を押すことによって、入力信号の変化の開始から１０ｍｓ経過後の入出力信号の差の絶対値の大きさを基に、第一ミラー２３、第二ミラー２４の動作の遅れ時間を検出し、レーザ照射停止期間Ｔａの延長を自動的に行う停止自動延長モードにすることができる。この停止自動延長モードの一例を、図７を用いて説明する。図７では、図６と同様に、図７（ａ）に入力信号、図７（ｂ）に出力信号を示し、図７（ｃ）に入出力信号の差の絶対値を示す。時間ｔ６からｔ７は、入力信号の変化の開始から１０ｍｓ以降は入出力信号の差の絶対値は無くなるが、時間ｔ７からｔ８や、時間ｔ８からｔ９では入力信号の変化の開始から１０ｍｓ以降もガルバノメータの動きの遅れにより、入出力信号の差の絶対値が残り０にはならない。このような場合、スイッチ４５を押して停止自動延長モードに切り替えてあると、制御部１５はガルバノメータの動きが遅れていると判断し、レーザ照射停止期間Ｔａの長さを入出力信号の差の絶対値が注意レベルＶａ以下になるまで延長する。例えば、図７（ｃ）に示す様に、時間ｔ７からｔ８では、入力信号の変化の開始から１０ｍｓ経過しても、入出力信号の差の絶対値が注意レベルＶａを超えているので、レーザ照射停止期間Ｔａの長さを入出力信号の差の絶対値が注意レベルＶａ以下になるまで延長する。時間ｔ７からｔ８では、注意レベルＶａ以下になるまでレーザの照射を停止させているので、レーザ照射停止期間Ｔａを２０ｍｓに延長している。また、時間ｔ８からｔ９では、同様にレーザ照射停止期間Ｔａを３０ｍｓに延長している。

従来ではミラーの動きが遅れてしまうと装置を停止していたが、このようにレーザ照射停止期間Ｔａの延長を自動的に行うことによって、装置を治療可能な状態に維持することができる。また、装置を治療可能な状態に維持することにより、その時点での治療を完了させることができ、治療後の一段落した時点で、注意レベルＶａ、装置停止レベルＶｃ、警告レベルＶｂに応じて、装置を調整することができる。

以上は走査ミラーの駆動にガルバノメータを使用して回転する例で説明したが、走査ミラーはリニア走査とする構成であっても良い。

装置の外観を示す図である。光学系と制御系を示すブロック図である。ＬＣＤパネルのスイッチの配置を示す図である。ガルバノメータの制御系を示すブロック図である。スポットの走査形状を示す図である。ガルバノメータの入出力信号を示す図である。ガルバノメータの入出力信号を示す図である。

符号の説明

１レーザ装置本体
２ＬＣＤパネル
１０治療用レーザ光源
１５制御部
１６メモリ
２３第一ミラー
２３ａ第一ガルバノメータ
２３ｂ角度センサ
２４第二ミラー
２４ａ第二ガルバノメータ
２４ｂ角度センサ
３１ＣＰＵ
３２Ｄ／Ａコンバータ
３３ドライバ
３４Ａ／Ｄコンバータ
４４ディスプレイ

Claims

レーザ光源からのレーザ光のスポット位置を治療部位上で走査する走査ミラーと、該走査ミラーを駆動するミラー駆動手段と、前記走査ミラーの移動と移動停止を順次繰り返すように前記駆動手段に走査ミラーの移動位置の指令信号を発するミラー駆動制御手段と、各スポット位置でのレーザ光の照射時間を含むレーザ照射条件を設定する設定手段と、を備え、予め設定された照射時間だけレーザ光を治療部位に照射して治療を行うレーザ治療装置において、レーザ光のスポット位置を移動させる時の予め設定された第１期間はレーザ光の照射を停止させ、前記第１期間が経過した後に前記設定手段により設定された照射時間の第２期間でレーザ光を治療部位に照射させるレーザ光照射制御手段と、前記駆動手段により駆動される前記走査ミラーの移動位置を検出する検出手段と、前記第１期間を除いたレーザ照射の前記第２期間における前記ミラー駆動制御手段からの指令信号と前記検出手段により検出された検出信号との時系列的な差に基づいて装置を停止するレベルか、装置を停止する前の注意を要するレベルか、を含む走査ミラーの動作状態を多段階で判定する判定手段と、該判定手段により装置を停止するレベルと判定されたときにはレーザ照射がされないように装置を停止すると共にその判定結果を報知し、注意を要するレベルと判定されたときには装置を停止せずにその判定結果を報知する装置停止・報知手段と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。