JP5313523B2 - 結石診断・破砕装置および赤外波長可変レーザーを用いた結石診断・破砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、胆石等の生体内にある結石の成分を診断し、効率的に結石を破砕するための結石診断・破砕装置および方法に関する。

胆石や腎臓結石等の結石症は、食生活の欧米化を背景に、患者数が増加しつつある疾患である。その治療法としては、開腹または腹腔鏡を使用した結石除去手術による外科的治療、結石溶解剤の内服による内科的治療など様々な病態に対応し用意されている。
近年、低侵襲な治療法として、超音波を用いる破砕療法、レーザーを用いる破砕療法が注目されている。特に内視鏡下でレーザーを用いる破砕治療は結石を直接かつ確実に破砕する有力な治療法である。内視鏡下でのレーザー破砕治療は、症例の蓄積と各種器材の進歩により、比較的安全で低侵襲な治療法として認められ、近年、治療現場で採用されることも多く、また、従来有効な治療法がなかった膵石に対する治療としても試みられ始めている。
レーザー破砕治療に用いられるレーザー光は人体組織にはほとんどダメージを与えずに結石のみにエネルギーを集中して破砕することができるため、これからも発展してゆく治療法になると期待が寄せられている。

特許３０７２８４０号公報 特公平０５−２５４９５号公報

発明者らは、従来技術でのレーザー破砕治療には、下記の課題があることに気が付き、この課題解決に向けて取り組んできた。

第１の課題は、レーザー破砕治療前の結石主成分の診断精度である。レーザー破砕治療はレーザー光エネルギーを結石のみに集中して破砕することができるというメリットがあるものの、結石の構成成分が多種多様であり、それぞれ性質が違うため、レーザー光の波長を如何に選択するかが難しいという課題である。例えば、コレステロール結石、ビリルビンカルシウム結石、炭酸カルシウム結石、燐酸カルシウム結石、脂肪酸カルシウム結石など多様なものがあり、それらが混合している場合もあり得る。
現在の治療では、レーザー破砕治療前の診断として、腹部超音波検査(ＵＳ)、超音波内視鏡検査(ＥＵＳ)、腹部ＣＴ検査、内視鏡的逆行性胆管管造影(ＥＲＣＰ)、核磁気共鳴断層撮影(３Ｄ−ＭＲＣ)などの様々な方法での撮影画像を得て結石の存在を確認し、生体内の場所や形などから結石の主成分が何であるかを推定しているケースが多い。この撮影画像からある程度結石の主成分の推定ができる場合が多いが、推定が難しい場合も多く、レーザー光波長の適切な選択を含めた診断は困難である。

第２の課題は、レーザー破砕治療中の結石の安全確実な切削除去である。レーザー破砕治療はレーザー光エネルギーを結石のみに集中して破砕することができるというメリットがあるものの、従来のレーザー破砕治療では弾けるように割れる場合もあり、破砕片による人体組織の損傷も憂慮されるため、結石の安全な切削による除去が課題となっている。特に胆管内に結石が充満しているときや巨大結石である場合には結石の破砕や除去に難渋することがあった。大きな結石が勢い良く割れると人体組織に損傷が生じるばかりでなく、結石が周囲に飛び散ってしまいすべての結石片の除去のため時間がかかってしまうこともあった。細片化した結石が残った場合、遺残結石を惹起し切石後の再発結石のおそれがあった。

上記問題点に鑑み、本発明は、レーザー破砕治療中に動的に結石主成分の精度の高い診断と治療に適切なレーザー光波長を選択を確実にでき、結石の安全な切削が可能な結石診断・破砕装置および赤外波長可変レーザーを用いた結石診断・破砕方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の結石診断・破砕装置は、
結石破砕用レーザー光を結石に照射して破砕する赤外波長可変レーザーと、
先端に集光レンズを備え、前記赤外波長可変レーザーから照射された結石破砕用レーザー光を生体内の結石に導く第１の光ファイバーと、
照射手段により前記結石に向けてスペクトル測定用照射光を照射し、受光手段により前記結石からの反射光を受け取り前記結石のスペクトル分光解析を行うスペクトル測定装置と、
前記スペクトル測定装置の前記照射手段から照射されたスペクトル測定用照射光を生体内にある前記結石に導く第２の光ファイバーと、前記結石からの反射光を前記スペクトル測定装置の前記受光手段に導く第３の光ファイバーを備え、
前記スペクトル測定装置による前記生体内にある前記結石のスペクトル分光解析結果に基づいて前記結石の吸収率が大きいレーザー光となるように前記赤外波長可変レーザーで照射する前記結石破砕用レーザー光の波長を選択し、前記結石に対して照射せしめて破砕する結石診断・破砕装置である。
上記構成により、結石破砕用レーザー光を照射する前に、スペクトル測定用照射光を結石に照射してその反射光を分析することによりスペクトル分光解析結果を得て、問題となっている結石の吸収スペクトルから結石ごとに最適なレーザー波長を知ることができ、赤外波長可変レーザーにより結石に強く吸収される最適な波長のレーザー光を照射して結石を破砕することができる。

次に、本発明の第１の結石診断・破砕装置の構成において、装置を小型化しコストを低減するため、スペクトル測定装置のレーザー照射手段と赤外波長可変レーザー照射手段とを兼用することが好ましい。つまり、前記スペクトル測定装置で用いる前記スペクトル測定用照射光の照射手段を、前記赤外波長可変レーザーによって兼用する構成とし、前記スペクトル測定用照射光を前記赤外波長可変レーザーから照射する波長スキャンレーザー光とし、前記赤外波長可変レーザーから照射されるレーザー光のうち、前記スキャンレーザー光を照射する際には前記第２の光ファイバーに導き、前記結石破砕用レーザー光を照射する際には前記第１の光ファイバーに導くものとすることが好ましい。

次に、本発明の第１の結石診断・破砕装置の構成において、前記第２の光ファイバーを通って前記結石に向けて照射された前記スペクトル測定用照射光が前記結石において反射して前記反射光として前記第３の光ファイバーに入射しやすいように、前記第２の光ファイバー及び第３の光ファイバーの前記結石との対向面に全反射プリズムを備えた構造とすることが好ましい。
上記構成により、スペクトル測定用照射光を結石表面面で効率的に反射させることができ、スペクトル解析に充分なレベルの反射光を得やすくなる。

次に、本発明の第２の結石診断・破砕装置は、上記本発明の第１の結石診断・破砕装置における３本の光ファイバーを用いた構成に代え、３本の光ファイバーうちの２本の光ファイバーを兼用させて内視鏡の径を小さくしたものである。
つまり、本発明の第２の結石診断・破砕装置は、前記第２の光ファイバーと前記第３の光ファイバーを一本の第１の兼用光ファイバーで兼用する構成とし、前記第１の兼用光ファイバーは、前記結石との対向面において前記全反射プリズムを備え、前記対向面から前記スペクトル測定装置までの経路上において前記スペクトル測定用照射光を前記照射手段から前記結石に向かう経路に導くとともに前記結石からの反射光を前記受光手段に向かう経路に導く分光器を備えた構成としたものである。
上記構成により、スペクトル測定用照射光と反射光が通る光ファイバーを１本化することができ、全体の光ファイバー本数を２本で構成することができる。

次に、上記第２の結石診断・破砕装置において、装置を小型化しコストを低減する工夫として、前記スペクトル測定装置で用いる前記スペクトル測定用照射光の照射手段を、前記赤外波長可変レーザーによって兼用する構成とし、前記スペクトル測定用照射光を前記赤外波長可変レーザーから照射する波長スキャンレーザー光とし、前記赤外波長可変レーザーから照射されるレーザー光のうち、前記スキャンレーザー光を照射する際には前記第１の兼用光ファイバーに導き、前記結石破砕用レーザー光を照射する際には前記第１の光ファイバーに導く構成とすることが好ましい。

次に、本発明の第３の結石診断・破砕装置は、上記本発明の第１の結石診断・破砕装置における３本の光ファイバーを用いた構成に代え、３本の光ファイバーを１本の光ファイバーにより兼用させて内視鏡の径を小さくしたものである。
つまり、本発明の第３の結石診断・破砕装置は、前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーと前記第３の光ファイバーを一本の第２の兼用光ファイバーで兼用する構成とし、
前記第２の兼用光ファイバーは、前記結石との対向面において前記集光レンズと前記全反射プリズムとを切り替え可能な構成にて備え、前記対向面から前記スペクトル測定装置までの経路上において前記レーザー光および前記スペクトル測定用照射光を前記照射手段から前記結石に向かう経路に導くとともに前記結石からの反射光を前記受光手段に向かう経路に導く分光器を備え、
前記赤外波長可変レーザーから照射されたレーザー光のうち前記スペクトル測定照射光を照射する場合には前記全反射プリズムに切り替え、
前記赤外波長可変レーザーから照射されたレーザー光のうち前記結石破砕用レーザー光を照射する場合には前記集光レンズに切り替える構成としたものである。
上記構成により、装置で用いる光ファイバーを１本で構成することができる。

なお、上記の第１から第３の結石診断・破砕装置において、前記赤外波長可変レーザーが、前記結石破砕用レーザー光を照射する場合にはパルス時間幅を短くしたパルスレーザー光とすることが好ましい。
上記構成により、結石成分の分子間結合を徐々に切断するように結石を破砕してゆくことができ、結石が崩れるように切削できるので破砕片が微小粒子となり人体組織を損傷するおそれが低減するとともに再発を招くような大きな破砕片が残存することもない。

また、上記の第１から第３の結石診断・破砕装置において、前記赤外波長可変レーザーが、５〜１０μｍの中赤外線波長領域でレーザー光を選択的に照射できるものであることが好ましい。
吸収の強い波長は結石の種類や状態により異なるが、赤外波長可変レーザーが、５〜１０μｍの中赤外線波長領域で波長を選択することができれば、スペクトル分光解析の結果に基づいて決められた最適なレーザー光波長に調整する汎用性のあるレーザー破砕治療を行うことができる。

また、上記の第１から第３の結石診断・破砕装置において、前記スペクトル測定装置で用いる前記スペクトル測定用照射光が白色光であることが好ましい。
白色光であればスペクトル分光解析に必要な波長領域のスペクトル測定用照射光として使用ができる。
また、上記の第１から第３の結石診断・破砕装置において、前記赤外波長可変レーザーが前記スペクトル測定用照射光として照射するスキャンレーザー光が２〜１５μｍの中赤外線波長領域であることが好ましい。
２〜１５μｍの中赤外線波長領域においてスペクトル分光解析ができれば、ほとんどの結石における吸収スペクトルの解析に必要なデータを得ることができる。

次に、本発明の赤外波長可変レーザーを用いた結石診断・破砕方法は、スペクトル測定装置を用いて、結石に向けてスペクトル測定用照射光を照射し、前記結石からの反射光のスペクトル分光解析を行ない、
前記赤外波長可変レーザーを用いて結石破砕用レーザー光を前記結石に対して照射し、前記結石を破砕する際、前記スペクトル測定装置による前記生体内にある前記結石のスペクトル分光解析結果に基づいて前記結石の吸収率が大きいレーザー光となるように前記赤外波長可変レーザーの前記結石破砕用レーザー光の波長を選択する方法である。

本発明にかかる結石診断・破砕装置によれば、結石破砕用レーザー光を照射する前に、スペクトル測定用照射光を結石に照射してその反射光を分析することによりスペクトル分光解析結果を得て、問題となっている結石の吸収スペクトルを測定することで結石ごとに最適なレーザー波長を知ることができ、赤外波長可変レーザーにより結石に強く吸収される最適な波長の結石破砕用レーザー光を照射して結石を破砕することができる。

以下、本発明の結石診断・破砕装置および結石診断・破砕方法を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例１に係る結石診断・破砕装置１００について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る結石診断・破砕装置１００の構成例を模式的に示す図である。併せて生体内の結石２００も示している。なお、内視鏡装置は図示を省略しているが結石診断・破砕装置１００が備える光ファイバーは内視鏡装置の導きにより先端部４０が結石２００まで導入されるものである。図１（ｂ）は先端部４０および内部に組み込まれている構成要素を模式的に拡大して図示した図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の結石診断・破砕装置１００は、赤外波長可変レーザー１０、スペクトル測定装置２０、第１の光ファイバー３０、第２の光ファイバー３１、第３の光ファイバー３２、結石２００に対向する光ファイバー先端部４０を備えている。

赤外波長可変レーザー１０は、結石破砕用レーザー光を結石２００に対して照射して破砕するレーザーであり、波長を選択して照射できる波長可変レーザーとなっている。例えば５〜１０μｍの中赤外線波長領域でレーザー光を選択的に照射できるものとする。中赤外波長可変レーザーとしては自由電子レーザーや量子カスケードレーザーの他、差周波発生や光パラメトリック発振など非線形光学を利用して近赤外など他の波長領域で発振する波長可変レーザーの波長変換を行うものがある。
結石破砕に用いるレーザー光は、５〜１０μｍの中赤外線波長領域のレーザー光であり、後述するように結石に対して吸収率が大きな波長を持つように調整されている。後述するように結石に対して吸収率が大きい波長がほとんどこの５〜１０μｍの中赤外線波長領域にあるため、５〜１０μｍの中赤外線波長領域で可変選択的にレーザー光を照射することができるものが好ましい。また、後述するように、結石破砕レーザーは、パルス時間幅を短くしたパルスレーザー光であることが好ましい。
なお、赤外波長可変レーザー１０は、レーザー照射手段、波長調整手段などを備えている（図示は省略している）。

次に、スペクトル測定装置２０は、結石２００に向けてスペクトル測定用照射光を照射し、結石２００からの反射光を受け取り結石２００のスペクトル分光解析を行う装置であり、例えばフーリエ変換赤外分光装置を用いることができる。
ここで、スペクトル測定用照射光は、例えば白色光を用いることができる。白色光は幅広い波長の光を含んでいるので白色光を結石２００に対して照射するとその反射を分光することにより必要なスペクトル分光解析ができる。

第１の光ファイバー３０は、赤外波長可変レーザー１０から照射された結石破砕用レーザー光を光ファイバー先端部４０に対向している生体内の結石２００に導く光路を提供する媒体であり、その先端には後述する集光レンズ５０が配されている。
第２の光ファイバー３１は、スペクトル測定装置２０から照射されたスペクトル測定用照射光を生体内にある結石２００に導く光路を提供する媒体であり、その先端には後述する全反射プリズム６０が配されている。
第３の光ファイバー３２は、結石２００からの反射光をスペクトル測定装置２０の受光手段に導く光路を提供する媒体であり、その先端には後述する全反射プリズム６０が配されている。

先端部４０は各々の光ファイバーの先端をまとめた部分であり図示を省略している内視鏡装置操作の導きにより結石２００に対向するように配される。

集光レンズ５０は赤外波長可変レーザー１０から照射された結石破砕用レーザー光を第１の光ファイバー３０から出射させて結石２００上に集束させるレンズである。

全反射プリズム６０は、第２の光ファイバー３１を通って結石２００に向けて照射されたスペクトル測定用照射光が結石２００において反射して反射光として第３の光ファイバー３２に入射しやすいように、第２の光ファイバー３１及び第３の光ファイバー３２の先端に配されたプリズムである。スペクトル測定用照射光は光ファイバーの先端から出射する必要性はないので全反射させるものであることが好ましい。なお、結石２００の吸収スペクトルを精度良く分析するためには、この全反射プリズム６０が結石２００の表面と接するように先端部４０を結石２００に対向するように配することが必要である。

図１（ｂ）は先端部４０および内部の構成要素とスペクトル測定用照射光および結石破砕用レーザー光の光路とを模式的に示した図である。赤外波長可変レーザー１０から照射された結石破砕用レーザー光は集光レンズ５０を介して出射され、結石２００上に集束される。後述するように結石２００の吸収率が大きい波長の赤外波長レーザー光となっており、結石２００が効率的にレーザー光エネルギーを与えることができる。また、第２の光ファイバー３１を通ってきたスペクトル測定用照射光が結石２００と全反射プリズムが接する境界面において全反射し、その反射光が第３の光ファイバー３２に入射する様子が模式的に示されている。

ここで、結石破砕用レーザー光がパルス時間幅を短くしたパルスレーザー光とすることについて説明する。パルスレーザー光は強力なエネルギーを持っているので、結石２００に照射された場合、連続したレーザー光エネルギーが与えられると結石２００表面が蒸散したり物理的に大きく割れたり弾けたりすることがある。パルスレーザー光とすると短時間にこま切れにレーザー光エネルギーが与えられるので焦点があたった表面部分の結石成分の分子間結合を徐々に切断するように結石を破砕してゆくことができ、ゆっくりと切削するように破砕することができる。破砕粉は微小粒子となり人体組織を損傷するおそれが低減するとともに再発を招くような大きな破砕片が残存することもない。

次に、本発明の実施例１に係る結石診断・破砕装置１００の動作の流れの一例を順に説明する。
まず、内視鏡装置等の操作により結石診断・破砕装置１００の先端部４０を生体内の結石２００に接するまで導く（図３ステップ３１）。後述する結石の吸収スペクトルを精度良く分析するには全反射プリズム６０を結石に接するように配置することが好ましい。

次に、スペクトル測定装置２０により結石２００に向けて第２の光ファイバー３１を介してスペクトル測定用照射光を照射する（図３ステップ３２）。スペクトル測定装置２０は第３の光ファイバー３２を介して結石２００からの反射光を受け取り結石２００のスペクトル分光波形解析を行う（図３ステップ３３）。

図２は結石の吸収スペクトル分光結果の一例を示す図である。３つの分類に属する結石を３つずつ合計９つの吸収スペクトル分光結果を示している。横軸は波長、縦軸は吸収率である。
図２（ａ）はコレステロール石に属する３つの結石の吸収スペクトル分光結果を示し、図２（ｂ）は炭酸カルシウム石に属する３つの結石の吸収スペクトル分光結果を示し、図２（ｃ）はその他結石に分類される３つの結石の吸収スペクトル分光結果を示している。図２（ｃ）は具体的には燐酸カルシウムが主成分のもの（図中上）とその他成分等であるもの（図中中と下）が示されている。
図２（ａ）から図２（ｃ）に見るように、結石の吸収スペクトルはその構成成分の種類に応じて特徴的なパターンを備えており、吸収率が大きなピークが存在することが分かる。

例えば、図２（ａ）に示すコレステロール石では、７μｍ付近もしくは９．５μｍ付近に大きなピークがある。これら波長のいずれかの赤外レーザーを用いることにより効率的にレーザー光エネルギーが結石２００に吸収されるため効率的に結石２００を破砕することが可能となる。
また、図２（ｂ）に示す炭酸カルシウム石では、６．５〜７μｍ付近に大きなピークがある。この波長の赤外レーザーを用いることにより効率的にレーザー光エネルギーが結石２００に吸収されるため効率的に結石２００を破砕することが可能となる。
また、図２（ｃ）上に示す燐酸カルシウム石では、６〜６．５μｍ付近と９〜９．５μｍ付近に大きなピークがある。これら波長のいずれかの赤外レーザーを用いることにより効率的にレーザー光エネルギーが結石２００に吸収されるため効率的に結石２００を破砕することが可能となる。また、図２（ｃ）中と下に示すその他成分の結石では、６〜６．５μｍ付近に大きなピークがある。この波長の赤外レーザーを用いることにより効率的にレーザー光エネルギーが結石２００に吸収されるため効率的に結石２００を破砕することが可能となる。

次に、赤外波長可変レーザー１０の波長調整手段により、結石２００のスペクトル分光解析結果に基づいて照射する結石破砕用レーザー光の波長を結石２００の吸収率が大きい波長に調整する（図３ステップ３４）。

次に、赤外波長可変レーザー１０が結石破砕用レーザー光を第１の光ファイバー３０を介して結石２００に向けて照射し、結石を破砕する（図３ステップ３５）。

本発明の結石診断・破砕装置によれば、結石の吸収スペクトルから結石ごとに最適な波長に調整された結石破砕用レーザー光を照射することができる。一方、従来の治療法では、画像診断などで得られた画像情報等から事前に結石成分を推定して波長を決めていたので必ずしも最適な波長が選択されるとは限らない。本発明の結石診断・破砕装置の優れた効果が理解されよう。

次に、本発明の実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａについて説明する。
図４は、本発明の実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａを模式的に示す図である。実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａは、スペクトル測定装置２０ａで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ａのレーザー照射手段によって兼用する構成として装置簡略化の工夫を図ったものである。

図４の構成例では、スペクトル測定装置２０ａが赤外波長可変レーザー１０ａの筐体内に組み込まれた構成となっており、スペクトル測定用照射光の照射手段が赤外波長可変レーザー１０ａのレーザー照射手段により兼用される構成となっている。
赤外波長可変レーザー１０ａから照射されるレーザー光の光路を切り替える機構（図示せず）が内蔵されており、赤外波長可変レーザー１０ａからスキャンレーザー光を照射する際には第２の光ファイバー３１ａに導かれ、結石破砕用レーザー光を照射する際には第１の光ファイバー３０ａに導かれるように切り替えられる構造となっている。

なお、スペクトル測定用照射光は、実施例１の構成では白色光であったが、本実施例２では、赤外波長可変レーザーを用いるので波長スキャンレーザー光とする。レーザー光自体は波長が揃っている光束であるので、所定の波長領域における結石２００の吸収スペクトルを分析するためには波長調整手段により波長を細かいサンプリング間隔にて変えつつスキャンできるレーザー光群が必要である。つまり、本発明において波長スキャンレーザー光とは、スキャンする波長領域内にて結石２００の吸収スペクトル波形が再現できる程度の細かさのサンプリング間隔にて多様な波長を含む光群であり、例えば、所定の波長領域の短波長からサンプリング間隔に相当する長さ分だけ波長を長くしつつ順に照射されるレーザー光群に相当するものである。
赤外波長可変レーザーがスペクトル測定用照射光として照射するスキャンレーザー光は２〜１５μｍの中赤外線波長領域であることが好ましい。概ねこの波長領域の吸収率を所定サンプリング間隔で収集すれば、結石２００の吸収スペクトル解析に利用できる。

本実施例２のスキャンレーザー光をスペクトル測定用光として用いた場合、反射光から直接得られる吸収率は所定のサンプリング間隔の各々の値としてプロットされる離散値であるが、サンプリング間隔が充分に細かい場合（サンプリング定理を満たす程度であれば）、図２に示した結石２００の吸収スペクトル波形とほぼ同一の波形が再現できる。
なお、図４の構成において、スペクトル測定装置２０ａで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ａのレーザー照射手段によって兼用する構成に係る構成部分以外の他の構成部分は、実施例１で説明したものと同様であるのでここでの説明は省略する。

次に、図５は実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａの動作の流れの一例を示すものである。
まず、内視鏡装置等の操作により結石診断・破砕装置１００ａの先端部４０ａを生体内の結石２００に接するまで導く（図５ステップ５１）。

赤外波長可変レーザー１０ａにより結石２００に向けてスキャンレーザー光をスペクトル測定用照射光として照射する（図５ステップ５２）。

スペクトル測定装置２０ａは結石２００からの反射光を受け取り、スキャン波長領域で得られている離散値を元に吸収スペクトル波形を再現し、結石２００のスペクトル分光解析を行う（図５ステップ５３）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ａの波長調整手段により、結石２００のスペクトル分光解析結果に基づいて照射する結石破砕用レーザー光の波長を結石２００の吸収率が大きい波長に調整する（図５ステップ５４）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ａが結石破砕用レーザー光を結石２００に向けて照射し、結石を破砕する（図５ステップ５５）。

以上、本実施例２の結石診断・破砕装置１００ａによれば、スペクトル測定装置２０ａで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ａのレーザー照射手段によって兼用する構成として装置の簡略化が実現できる。

次に、本発明の実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂについて説明する。
図６（ａ）は、本発明の実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂを模式的に示す図である。実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂは、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｂで兼用する構成として装置の簡略化の工夫を図ったものである。
つまり、スペクトル測定装置２０ｂから照射されるスペクトル測定用照射光は第１の兼用光ファイバー３３ｂを介して結石２００に導かれ、また、結石２００からの反射光も再び第１の兼用光ファイバー３３ｂを介してスペクトル測定装置２０の受光手段に戻る構造となっている。図６（ａ）では反射光をスペクトル測定用照射光の光路からの分光はスペクトル測定装置２０ｂの内部で行われており、分光器の図示は省略している。

図６（ｂ）は分光器の構成を模式的に示した図である。１本の第１の兼用光ファイバー３３ｂをスペクトル測定用照射光とその反射光の光路として兼用しているため、先端部４０ｂからスペクトル測定装置２０ｂまでの経路上において、スペクトル測定用照射光を照射手段２１から結石２００に向かう経路に導くとともに、結石２００から戻ってくる反射光をスペクトル測定装置２０ｂの受光手段２２側に向かう経路に導く分光器を備えた構成としておく必要がある。分光器はビームスプリッターなどの光学的手段を用いればよい。

図７は本実施例３の構成における先端部４０ｂの構造を模式的に示している。第１の兼用光ファイバー３３ｂの先端には、結石２００との対向面において全反射プリズム６０ｂを備えている。スペクトル測定用照射光は第１の兼用光ファイバー３３ｂから全反射プリズム６０ｂにより結石２００の境界面で全反射し、再び第１の兼用光ファイバー３３ｂに戻ってゆく構造となっている。

全反射プリズム６０ｂとして、図７（ａ）のように小さな全反射プリズム６０ｂを用意しても良く、図７（ｂ）のように、結石２００の境界面以外の面では全反射しやすいように鏡面性をもたせたコーティングを施し、全反射プリズム６０ｂに対して全反射条件を満たしていない角度で入射する光に対しても全反射を満たす角度となるように角度を調整し、高い反射率を得る工夫を施すことも可能である。

なお、図６の構成において、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｂで兼用する構成以外の他の構成部分は、実施例１で説明したものと同様であるのでここでの説明は省略する。

図８は、実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂの動作の流れの一例を示すものである。
まず、内視鏡装置等の操作により結石診断・破砕装置１００ｂの先端部４０ｂを生体内の結石２００に接するまで導く（図８ステップ８１）。

次に、スペクトル測定装置２０ｂにより結石２００に向けて第１の兼用光ファイバー３３ｂを介してスペクトル測定用照射光を照射する（図８ステップ８２）。

全反射プリズム６０ｂと結石２００の境界面で全反射した反射光が再び第１の兼用光ファイバー３３ｂを介してスペクトル測定装置２０ｂに戻り、スペクトル測定装置２０ｂは結石２００のスペクトル分光波形解析を行う（図８ステップ８３）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｂの波長調整手段により、結石２００のスペクトル分光解析結果に基づいて照射する結石破砕用レーザー光の波長を結石２００の吸収率が大きい波長に調整する（図８ステップ８４）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｂが結石破砕用レーザー光を第１の光ファイバー３０ｂを介して結石２００に向けて照射し、結石を破砕する（図８ステップ８５）。

以上、本実施例３の結石診断・破砕装置によれば、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｂで兼用する構成として装置の簡略化が実現できる。

次に、実施例３の構成と実施例２の構成とを組み合わせた構成例を示す。つまり、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｃで兼用する構成と、スペクトル測定装置２０ｃで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｃのレーザー照射手段によって兼用する構成とを組み合わせるものである。

図９は、本発明の実施例４に係る結石診断・破砕装置１００ｃを模式的に示す図である。実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｃは、スペクトル測定装置２０ｃが赤外波長可変レーザー１０ｃの筐体内に組み込まれた構成となっており、スペクトル測定用照射光の照射手段が赤外波長可変レーザー１０ｃのレーザー照射手段により兼用される構成となっている。また、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｃが採用されている。

この構成例では、赤外波長可変レーザー１０ｃから照射されるスキャンレーザー光が第１の兼用光ファイバー３３ｃを介して結石２００に導かれ、また、結石２００からの反射光も再び第１の兼用光ファイバー３３ｃを介して戻り、反射光がスペクトル測定装置２０ｃに戻るまでに、反射光をスキャンレーザー光と分光し、スペクトル測定装置２０ｃの受光手段側に入力される構造となっている。

なお、図９の構成において、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｃで兼用する構成と、スペクトル測定装置２０ｃで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｃのレーザー照射手段によって兼用する構成以外の他の構成部分は、実施例１で説明したものと同様であるのでここでの説明は省略する。

図１０は、実施例４に係る結石診断・破砕装置１００ｃの動作の流れの一例を示すものである。
まず、内視鏡装置等の操作により結石診断・破砕装置１００ｃの先端部４０ｃを生体内の結石２００に接するまで導く（図１０ステップ１０１）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｃにより結石２００に向けて第１の兼用光ファイバー３３ｃを介してスキャンレーザー光を照射する（図１０ステップ１０２）。

全反射プリズム６０ｃと結石２００の境界面で全反射した反射光が再び第１の兼用光ファイバー３３ｃを介してスペクトル測定装置２０ｃに戻り、スペクトル測定装置２０ｃは結石２００のスペクトル分光波形解析を行う（図１０ステップ１０３）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｃの波長調整手段により、結石２００のスペクトル分光解析結果に基づいて照射する結石破砕用レーザー光の波長を結石２００の吸収率が大きい波長に調整する（図１０ステップ１０４）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｃが結石破砕用レーザー光を第１の光ファイバー３０ｃを介して結石２００に向けて照射し、結石を破砕する（図１０ステップ１０５）。

以上、本実施例４の結石診断・破砕装置１００ｃによれば、第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第１の兼用光ファイバー３３ｃで兼用する構成と、スペクトル測定装置２０ｃで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｃのレーザー照射手段によって兼用する構成として装置が簡略化できる。

次に、本発明の実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄについて説明する。
図１１（ａ）は、本発明の実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄを模式的に示す図である。実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄは、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第２の兼用光ファイバー３４ｄで兼用する構成となっている。また、スペクトル測定装置２０ｄで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｄのレーザー照射手段によって兼用する構成として装置を簡略化した構成となっている。

図１１（ａ）の構成では、赤外波長可変レーザー１０ｄはスペクトル測定装置２０ｄを内蔵する構成となっており、結石の吸収スペクトルを調べるスペクトル測定用照射光の照射手段は、赤外波長可変レーザー１０ｄからのスキャンレーザー光を用いる構成となっている。
本実施例５では、スペクトル測定用照射光の光路と反射光の光路と結石破砕レーザー光の光路が１本の第２の兼用光ファイバー３４ｄで兼用されているため、以下の工夫が必要となる。

まず、スペクトル測定用照射光となるスキャンレーザー光の光路と反射光の光路が兼用されているため、この例では赤外波長可変レーザー１０ｄ内にはスペクトル測定用照射光を照射手段から結石２００に向かう経路に導くとともに結石２００からの反射光をスペクトル測定装置２０ｄの受光手段に向かう経路に導く分光器が内蔵されている。

次に、スペクトル測定用照射光となるスキャンレーザー光の光路と結石破砕レーザー光の光路が１本の第２の兼用光ファイバー３４ｄで兼用されているため、先端部４０ｄにおける光学系要素の切り替え、つまり、集光レンズ５０ｄと全反射プリズム６０ｄが切り替えられる構成でなくてはならない。図１１（ｂ）では回転コマに組み込まれた集光レンズ５０ｄと全反射プリズム６０ｄが回転することにより配置が切り替えられる原理を模式的に図示したものである。

図１１（ｂ）の左側は、赤外波長可変レーザー１０ｄから照射されるレーザー光のうちスペクトル測定照射光であるスキャンレーザー光を照射する場合に回転コマ４１ｄを回転させて全反射プリズム６０ｄが選択された様子を模式的に示す図である。

図１１（ｂ）の右側は、赤外波長可変レーザー１０ｄから照射されるレーザー光のうち結石破砕用レーザー光を照射する場合には回転コマ４１ｄを回転させて集光レンズ５０ｄが選択された様子を模式的に示す図である。

なお、図１１の構成において、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第２の兼用光ファイバー３４ｄで兼用する構成と、スペクトル測定装置２０ｄで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｄのレーザー照射手段によって兼用する構成以外の他の構成部分は、実施例１で説明したものと同様であるのでここでの説明は省略する。

図１２は、実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄの動作の流れの一例を示すものである。
まず、内視鏡装置等の操作により結石診断・破砕装置１００ｄの先端部４０ｄを生体内の結石２００に接するまで導く（図１２ステップ１２１）。

回転コマ４１ｄを回転させて第２の兼用光ファイバー３４ｄの先端と結石２００との境界面に全反射プリズム６０ｄが位置するように調整する（図１２ステップ１２２）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｄにより結石２００に向けて第２の兼用光ファイバー３４ｄを介してスキャンレーザー光を照射する（図１２ステップ１２３）。

全反射プリズム６０ｄと結石２００の境界面で全反射した反射光が再び第２の兼用光ファイバー３４ｄを介してスペクトル測定装置２０ｄに戻り、スペクトル測定装置２０ｄは結石２００のスペクトル分光波形解析を行う（図１２ステップ１２４）。

次に、回転コマ４１ｄを回転させて第２の兼用光ファイバー３４ｄの先端と結石２００との境界面に集光レンズ５０ｄが位置するように調整する（図１２ステップ１２５）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｄの波長調整手段により、結石２００のスペクトル分光解析結果に基づいて照射する結石破砕用レーザー光の波長を結石２００の吸収率が大きい波長に調整する（図１２ステップ１２６）。

次に、赤外波長可変レーザー１０ｄが結石破砕用レーザー光を第２の兼用光ファイバー３４ｄを介して結石２００に向けて照射し、結石を破砕する（図１２ステップ１２７）。

以上、本実施例５の結石診断・破砕装置１００ｄによれば、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーと第３の光ファイバーを１本の第２の兼用光ファイバー３４ｄで兼用する構成と、スペクトル測定装置２０ｄで用いるスペクトル測定用照射光の照射手段を赤外波長可変レーザー１０ｄのレーザー照射手段によって兼用する構成として装置が簡略化できる。

以上、本発明の結石診断・破砕装置の構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。

本発明の結石診断・破砕装置は、生体内に生じた胆石や尿管結石や腎臓結石などの結石診断装置、結石治療装置に広く適応することができる。

本発明の実施例１に係る結石診断・破砕装置１００の構成例を模式的に示す図 結石の吸収スペクトル分光結果を示す図 本発明の実施例１に係る結石診断・破砕装置１００の動作の流れの一例を示す図 本発明の実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａの構成例を模式的に示す図 本発明の実施例２に係る結石診断・破砕装置１００ａの動作の流れの一例を示す図 本発明の実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂの構成例を模式的に示す図 本実施例３の構成における先端部４０ｂの構造を模式的に示す図 本発明の実施例３に係る結石診断・破砕装置１００ｂの動作の流れの一例を示す図 本発明の実施例４に係る結石診断・破砕装置１００ｃの構成例を模式的に示す図 本発明の実施例４に係る結石診断・破砕装置１００ｃの動作の流れの一例を示す図 本発明の実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄの構成例を模式的に示す図 本発明の実施例５に係る結石診断・破砕装置１００ｄの動作の流れの一例を示す図

符号の説明

１０ 赤外波長可変レーザー
２０ スペクトル測定装置
３０ 第１の光ファイバー
３１ 第２の光ファイバー
３２ 第３の光ファイバー
３３ 第１の兼用光ファイバー
３４ 第２の兼用光ファイバー
４０ 先端部
４１ 回転コマ
５０ 集光レンズ
６０ 全反射プリズム
１００ 結石診断・破砕装置
２００ 結石

Claims (9)

1. 結石破砕用レーザー光を結石に照射して破砕する赤外波長可変レーザーと、
   先端に集光レンズを備え、前記赤外波長可変レーザーから照射された結石破砕用レーザー光を生体内の結石に導く第１の光ファイバーと、
   前記赤外波長可変レーザーから波長スキャンレーザー光を前記結石に向けてスペクトル測定用照射光として照射し、受光手段により前記結石からの反射光を受け取り前記結石のスペクトル分光解析を行うスペクトル測定装置と、
   前記スペクトル測定装置の照射手段から照射された前記スペクトル測定用照射光を生体内にある前記結石に導く第２の光ファイバーと、
   前記赤外波長可変レーザーから照射されるレーザー光のうち、前記スキャンレーザー光を照射する際には前記第２の光ファイバーに導き、前記結石破砕用レーザー光を照射する際には前記第１の光ファイバーに導く切替手段と、
   前記結石からの反射光を前記スペクトル測定装置の前記受光手段に導く第３の光ファイバーを備え、
   前記スペクトル測定装置による前記生体内にある前記結石のスペクトル分光解析結果に基づいて前記結石の吸収率が大きいレーザー光となるように前記赤外波長可変レーザーで照射する前記結石破砕用レーザー光の波長を選択し、前記結石に対して照射せしめて破砕する結石診断・破砕装置。
2. 前記第２の光ファイバーを通って前記結石に向けて照射された前記スペクトル測定用照射光が前記結石において反射して前記反射光として前記第３の光ファイバーに入射しやすいように、前記第２の光ファイバー及び第３の光ファイバーの前記結石との対向面に全反射プリズムを備えたことを特徴とする請求項１に記載の結石診断・破砕装置。
3. 前記第２の光ファイバーと前記第３の光ファイバーを一本の第１の兼用光ファイバーで兼用する構成とし、
   前記第１の兼用光ファイバーは、前記結石との対向面において前記全反射プリズムを備え、前記対向面から前記スペクトル測定装置までの経路上において前記スペクトル測定用照射光を前記照射手段から前記結石に向かう経路に導くとともに前記結石からの反射光を前記受光手段に向かう経路に導く分光器を備えたことを特徴とする請求項２に記載の結石診断・破砕装置。
4. 前記スペクトル測定装置で用いる前記スペクトル測定用照射光の前記照射手段を、前記赤外波長可変レーザーによって兼用する構成とし、前記スペクトル測定用照射光を前記赤外波長可変レーザーから照射する波長スキャンレーザー光とし、前記赤外波長可変レーザーから照射されるレーザー光のうち、前記スキャンレーザー光を照射する際には前記第１の兼用光ファイバーに導き、前記結石破砕用レーザー光を照射する際には前記第１の光ファイバーに導くことを特徴とする請求項３に記載の結石診断・破砕装置。
5. 前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーと前記第３の光ファイバーを一本の第２の兼用光ファイバーで兼用する構成とし、
   前記第２の兼用光ファイバーは、前記結石との対向面において前記集光レンズと前記全反射プリズムとを切り替え可能な構成にて備え、前記対向面から前記スペクトル測定装置までの経路上において前記レーザー光および前記スペクトル測定用照射光を前記照射手段から前記結石に向かう経路に導くとともに前記結石からの反射光を前記受光手段に向かう経路に導く分光器を備え、
   前記赤外波長可変レーザーから照射されたレーザー光のうち前記スペクトル測定照射光を照射する場合には前記全反射プリズムに切り替え、
   前記赤外波長可変レーザーから照射されたレーザー光のうち前記結石破砕用レーザー光を照射する場合には前記集光レンズに切り替える構成とした請求項２に記載の結石診断・破砕装置。
6. 前記赤外波長可変レーザーが、前記結石破砕用レーザー光を照射する場合にはパルス時間幅を短くしたパルスレーザー光とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の結石診断・破砕装置。
7. 前記赤外波長可変レーザーが、５〜１０μｍの中赤外線波長領域でレーザー光を選択的に照射できる請求項１から６のいずれか１項に記載の結石診断・破砕装置。
8. 前記スペクトル測定装置で用いる前記スペクトル測定用照射光が白色光であることを特徴とする請求項１に記載の結石診断・破砕装置。
9. 前記赤外波長可変レーザーが前記スペクトル測定用照射光として照射するスキャンレーザー光が２〜１５μｍの中赤外線波長領域であることを特徴とする請求項１に記載の結石診断・破砕装置。

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