(57)【要約】      （修正有）【課題】充電時間が短く、充電寿命も長い医療用レーザ装置を提供する。【解決手段】移動型の医療用レーザ装置は、キャパシタ８，９と、キャパシタ８，９を充電するキャパシタ充電制御部１１と、キャパシタ８，９により電源が供給されてレーザ発振するレーザ発振器５と、レーザ発振器５から送出されるレーザ光出力を制御するレーザ制御部２と、レーザ発振器５から照射されるレーザ光を患者患部へ導くレーザ導光部６とを備える。商用電源から電源を供給するコードがないコードレスの構成として装置を自由に移動することができる構成としながら、蓄電手段の長寿命化と充電時間の短時間化を行うことができ、使用者にコスト負担を強いることなく利便性を最大化することができる。【選択図】図１
2010268993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタと、
前記キャパシタを充電する充電手段と、
前記キャパシタにより電源が供給されてレーザ発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から送出されるレーザ光出力を制御するレーザ制御部と、
前記レーザ発振器から照射されるレーザ光を患者患部へ導くレーザ導光部と
を備えた医療用レーザ装置。
【請求項２】
前記キャパシタを取り外し可能とし、前記充電手段を前記レーザ発振器、レーザ制御部、及び前記レーザ導光部を含む医療用レーザ装置本体と分離した状態で備え、前記キャパシタを医療用レーザ装置本体からはずした状態で充電可能とした請求項１の医療用レーザ装置。
【請求項３】
前記キャパシタは第一のキャパシタと、第二のキャパシタの２個の構成とし、
前記第一のキャパシタと第二のキャパシタのそれぞれの充電残量を検出しながら前記第一のキャパシタと第二のキャパシタのどちらか一方のキャパシタから前記レーザ発振器に電源を供給し、電源を供給しているキャパシタの充電残量がなくなったときにもう片方のキャパシタに切り替えるキャパシタ制御部と、
前記キャパシタ制御部で検出した第一及び第二のキャパシタの残量を報知する残量報知手段とを設け、
片方のキャパシタの残量が無くなったときに無くなった側のキャパシタを取り外して前記充電手段で充電しつつ医療用レーザ装置本体の使用を継続できるようにした請求項２記載の医療用レーザ装置。
【請求項４】
前記キャパシタに比較して小容量の二次電池と、前記二次電池を充電する二次電池充電制御部を備え、前記レーザ制御部を動作させるための電源を前記二次電池から供給するようにした請求項１又は２記載の医療用レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を使用した医療用レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医科や歯科分野において、患部組織の切開、蒸散、止血、凝固を目的とした数Ｗから数十Ｗクラスの医療用レーザ装置が手術などに広く用いられるようになっている。これら医療用レーザ装置は炭酸ガスレーザなどのレーザ光を患部に照射し切開などを行うが、通常のメスなどを使用して切開するのに比較して出血量を抑えたり、痛みを軽減するなど有利な点が多くある。
【０００３】
このような医療用レーザ装置は、装置本体をレーザによる処置を行う場所に移動できると非常に利便性が高まる。特に、歯科用途においては、複数の患者用の椅子が備えられ、医師が患者間を移動しながら治療を行うことが一般的となっているため、患者間をスムースに移動しながら使用できることに対する要求は高い。したがって、医療用レーザ装置本体にキャスターなどを設けて移動できる形式としたものがほとんどとなっている。このような医療用レーザ装置において、自由な移動を妨げる要因に医療用レーザ装置を動作させるための電源を商用電源から取る必要があげられる。これは、商用電源から電源をとっていると、おのずと電源コードを引き回すこととなり、電源コード長さの制約から、移動する場所に制約がでることを意味している。また、制約をなくすために、患者用椅子の近くにコンセントを設け、移動するたびにコンセントを差し替える方法が考えら得るが、この方法では、コンセントを抜き差しするたびに医療用レーザ装置を起動、終了する必要がある。このような不便な点を解消するため、近年では医療用レーザ装置の本体に二次電池を組み込んで商用電源から切り離した状態でもレーザによる処置が行える特許文献１に示すような医療用レーザ装置が開発されている。
【０００４】
図３は特許文献１に示す医療用レーザ装置のブロック図である。従来の医療用レーザ装置は、二次電池１６と、二次電池１６から電源供給を受けてレーザ発振するレーザ発振部５と、レーザ発振部５からのレーザ光を患部に導光するためのレーザ導光部６と、二次電池１６からの電源供給を受けてレーザ発振部５を制御するレーザ制御部２と、レーザ制御部２の操作を行う操作部１と、レーザ制御部２の状態を表示する表示部３と、二次電池１６を充電するための充電制御部１１と、商用電源から電源を供給され充電制御部１１に電源を供給する商用電源入力部１２から構成されている。
【０００５】
この構成の医療用レーザ装置は以下のように動作する。使用者はまず、商用電源入力部１２に商用電源を接続する。この状態では商用電源入力部１２から充電制御部１１に電源が供給され、充電制御部１１は二次電池１６に適切な充電電流を供給して充電を行う。二次電池１６が十分充電された状態となったとき、使用者は商用電源から商用電源入力部１２を切り離す。商用電源入力部１２が商用電源から切り離された状態では、二次電池１６からレーザ制御部２とレーザ発振部５に電源が供給され、操作部１と表示部３を使用して使用者によって操作および確認された内容に応じてレーザ制御部２はレーザ発振部５を制御し、適切なレーザ光をレーザ導光部６を通じて患部に出力することによって適切な処置をすることができる。
【０００６】
以上のように、従来のレーザ撮像装置は、医療用レーザ装置本体が商用電源から切り離されている状態でも二次電池１６から電源が供給されることでレーザを使った処置を行うことができるため、商用電源を供給するための電源コードの制約を受けることがなくなり、レーザによる処置の必要な場所に自由に医療用レーザ装置を持っていくことができ、利便性を高めることができる。特に、複数の患者間を移動して治療を行う歯科においては電源コードの制約がなくなることは有用性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８９７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記した従来の医療用レーザ装置では，商用電源を使用しないときの電源に二次電池１６を用いているため下記のような課題があった。
【０００９】
通常、これらの医療用レーザ装置に使用する二次電池１６には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などを用いる。これらは電気エネルギーを化学反応に変えて蓄積するものであり、その原理から、充放電回数に限りがある。通常、充放電回数寿命が長いリチウムイオン電池でも６００回程度で充放電ができなくなり、電池交換が必要となる。この回数を概算で計算すると、自然放電もあるため１年に３００回程度充放電が行われるとすると２年ほどで寿命がつきてしまう。
【００１０】
また、これらの電池は電気エネルギーを化学変化で蓄えるため充電に時間がかかる。通常、充電には数時間から十数時間ほどかかるので、電池の容量は最低限１日間治療に使用できるように大容量にする必要がある。
【００１１】
さらに、レーザの発振には大電流が必要となるため、その分より大容量の電池を使用する必要がある。このような電池には希少金属が使われていることが多く、電池が大容量になると非常に高価になるため、２年に一度電池を交換するのは使用者にとって非常にコスト負担が重くなる。
【００１２】
また、他の観点では、使用中に電池が切れないようにするために電池を使い切らない状態で充電を開始する、いわゆる継ぎ足し充電をされることが多い。極端な例では使わないときは常に充電し、使うときは商用電源から切り離して使うといった使い方も考えられる。特に、ニッケル水素電池ではメモリー効果があるため、継ぎ足し充電を繰り返すと、充電できる容量はさらに少なくなってきて寿命が短くなってしまうし、リチウムイオン電池では常に満充電状態が続くと電池の寿命が低下する傾向にある。
【００１３】
また、二次電池１６からレーザ発振部５用の電源とレーザ制御部２用の電源を両方供給しているため、二次電池１６の充電残量が少なくなるとレーザ制御部２用の電源まで供給できなくなり、操作部１での操作や表示部３の表示が行えなくなることも考えられる。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決し、充電時間が短く、充電寿命も長い医療用レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題を解決するために本発明における医療用レーザ装置は、キャパシタと、キャパシタを充電する充電手段と、キャパシタにより電源が供給されてレーザ発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から送出されるレーザ光出力を制御するレーザ制御部と、レーザ発振器から照射されるレーザ光を患者患部へ導くレーザ導光部とを備える。
【００１６】
この構成により、キャパシタからレーザ発振器への電源を供給するようにしたので、充電時間が短く、且つ充放電回数寿命が長い医療用レーザ装置を提供することができる。
【００１７】
さらに、前記キャパシタを取り外し可能とし、前記充電手段を前記レーザ発振器、レーザ制御部、及び前記レーザ導光部を含む医療用レーザ装置本体と分離した状態で備え、前記キャパシタを医療用レーザ装置本体からはずした状態で充電可能とした。
【００１８】
この構成により、医療用レーザ装置本体を移動させることなく、キャパシタを充電することができ、移動する労力が少なく、利便性の高い医療用レーザ装置を提供することができる。
【００１９】
さらに、キャパシタは第一のキャパシタと、第二のキャパシタの２個の構成とし、第一のキャパシタと第二のキャパシタのそれぞれの充電残量を検出しながら第一のキャパシタと第二のキャパシタのどちらか一方のキャパシタからレーザ発振器に電源を供給し、電源を供給しているキャパシタの充電残量がなくなったときにもう片方のキャパシタに切り替えるキャパシタ制御部と、キャパシタ制御部で検出した第一及び第二のキャパシタの残量を報知する残量報知手段とを設け、片方のキャパシタの残量が無くなったときに無くなった側のキャパシタを取り外して前記充電手段で充電しつつ医療用レーザ装置本体の使用を継続できるようにした。
【００２０】
この構成により、レーザによる処置に影響を与えることなく継続して使用することができる医療用レーザ装置を提供することができる。
【００２１】
さらに、キャパシタに比較して小容量の二次電池と、二次電池を充電する二次電池充電制御部を備え、レーザ制御部を動作させるための電源を二次電池から供給するようにした。
【００２２】
この構成により、キャパシタの充電電荷がなくなったときにでも小容量の二次電池によりレーザ制御部の動作を継続することができるので充電のたびに医療用レーザ装置自体の再起動や再設定などの手間が必要とならない医療用レーザ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明における医療用レーザ装置は、大容量のキャパシタと、キャパシタを充電する充電手段と、キャパシタにより電源が供給されてレーザ発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から送出されるレーザ光出力を制御するレーザ制御部と、レーザ発振器から照射されるレーザ光を患者患部へ導くレーザ導光部とを備え、大容量のキャパシタからレーザ発振器への電源を供給するようにしたので、充電時間が短く、且つ充放電回数寿命が長い医療用レーザ装置を提供することができるので、使用者に対して利便性が高く、コスト負担が少ない医療用レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における医療用レーザ装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態２における医療用レーザ装置のブロック図。
【図３】従来の医療用レーザ装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は医療用レーザ装置の全体構成を示すブロック図である。従来と同一の構成要素には同一図番を用いて説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態１の医療用レーザ装置は、操作部１と表示部３とレーザ制御部２とレーザ発振部５とレーザ導光部６とを備え、医療用レーザ装置本体から取り外せる形で第一のキャパシタ８と第二のキャパシタ９の２つのキャパシタと、これら２つのキャパシタの残量を検出し、どちらを使用するかを決定するキャパシタ制御部４と、キャパシタ制御部４で検出したキャパシタの残量を使用者に報知する残量報知部７と、医療用レーザ装置本体とは別に備えられた充電手段として商用電源入力部１２と商用電源入力部１２から電源が供給されてキャパシタを充電するキャパシタ充電制御部１１で構成されている。本実施の形態では第一のキャパシタ８及び第二のキャパシタ９は電気二重層型のキャパシタを用いている。
【００２８】
以下、本構成の動作を説明する。第一のキャパシタ８が充電されていて第二のキャパシタ９の充電残量が少ない状態では、キャパシタ制御部４は第二のキャパシタ９からの電力をレーザ制御部２及びレーザ発振部５に供給している。レーザ制御部２は操作部１によって使用者により設定された操作状態によってレーザ発振部５を制御し、最適なレーザ光を出力させる。出力されたレーザ光はレーザ導光部６を通じて患部に照射され、患部を処置する。このとき、第二のキャパシタ９の充電残量がレーザ制御部２及びレーザ発振部５の動作限界に近づいたとき、キャパシタ制御部４によりレーザ制御部２及びレーザ発振部５への電源の供給は第一のキャパシタ８からの供給に切り替えられる。同時に、第二のキャパシタ９の残量がなくなったことが残量報知部７により使用者に報知される。使用者は、この報知により第二のキャパシタ９の残量がなくなったことを確認し、第二のキャパシタ９を医療用レーザ装置本体からはずして、医療用レーザ装置本体とは別に備えたキャパシタ充電制御部１１に充電するキャパシタ１０のように接続するが、使用者はこの間も医療用レーザ装置を使用し続けることができるため、レーザ光による処置を途切れさせることなく使用を続けることができる。第一のキャパシタ８と第二のキャパシタ９が入れ替わっても同様に動作し、第一のキャパシタ８と第二のキャパシタ９を交互に使用、充電を繰り返して、とぎれさせることなく使用することができる。
【００２９】
ここで、本実施の形態が従来の医療用レーザ装置より有利となる最大の相違点は、レーザ発振部５とレーザ制御部２に電源を供給する供給源をキャパシタとしたところにある。本実施の形態では、第一のキャパシタ８及び第二のキャパシタ９には電気二重層型のキャパシタを用いたが、これらの電気二重層型のキャパシタは近年急速に技術進歩が進み、容量およびエネルギー密度が飛躍的に上昇している。高分子を使用した電気二重層型キャパシタでは２０〜３０Ｗｈ／ｋｇ、４０〜５０Ｗｈ／リットル程度のものが出現している。一方、このような医療用レーザ装置の電力消費の特徴として、レーザ発振部５では、数アンペアの大電流を必要とするが１回の治療に対し実際にレーザを照射している時間は数分であり、その大部分は医療用レーザ装置が使用されない待機時間であり、医療用レーザ装置にこのような電気二重層型のキャパシタを用いる場合、それほど大型のものでなくてもよく、比較的小型のものでも十分まかなえる。また、これらの電気二重層型のキャパシタの出力密度は１０００Ｗｈ／ｋｇに到達するものもある。医療用レーザ装置は他の分野の製品と異なり大電流を必要とするため、出力密度の高いキャパシタを医療用レーザ装置で利用することで生じる特有の利点にもなる。
【００３０】
さらに、医療用レーザ装置にこのようなキャパシタを用いたときに生じる特有の利点は自動車などの他の分野と異なり、商用電源が常に近くにあるという点が上げられる。すなわち充電して蓄える電気エネルギーは１回の処置をまかなえる分でよく、１回の処置は前述したとおり長くて数分程度であり、大部分が待機時間となる。したがって、その大部分が充電に使用することができることができるという点である。ここで、二次電池とキャパシタの大きな違いとして充放電回数寿命が長い点、短時間で充電できる点が有利な点としてはたらく。充放電回数寿命は、二次電池が数百回なのに比較して、キャパシタは理論上無限大、少なくとも１０万回という極端な差がある。さらに、その原理から充電時間は短く、二次電池が数時間かかるのに比較してキャパシタの場合数秒〜数分の単位で充電が可能である。すなわち、短時間だけ使用し、使用してない待機時には常に充電するといった短い充放電サイクルを繰り返しても充放電寿命が尽きる心配がないということになる。さらに、リチウムイオン電池のように常に満充電状態で放置されていても寿命が短くなることもないため、使用しないときは常に満充電状態を維持し、使用するときは常に満充電状態から使用することができる利点がある。このことは、自動車など他の分野と異なり、常に商用電源が近くにある医療用レーザ装置に特有の効果である。
【００３１】
なお、本実施例には電気二重層型のキャパシタを使用したが、リチウムイオン型とのハイブリッド型などのほかの原理のキャパシタでもよく、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００３２】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態の医療用レーザ装置は、レーザ制御部２及びレーザ発振部５の電源にキャパシタを使用することで充放電回数寿命の飛躍的向上と短時間充電をなしえることができる。さらに、第一のキャパシタ８と第二のキャパシタ９の２つのキャパシタをキャパシタ制御部４によって残量を把握して制御しながらレーザ発振部５及びレーザ制御部２に電源を供給することによって比較的小容量のキャパシタを使用したときにでも使用を継続することができる医療用レーザ装置を提供することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は本発明の医療用レーザ装置の実施の形態２の全体構成を示すブロック図である。従来及び実施の形態１と同一の構成要素には同一図番を用いて説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態２の医療用レーザ装置は、操作部１と表示部３とレーザ制御部２とレーザ発振部５とレーザ導光部６とを備え、医療用レーザ装置本体から取り外せる形でキャパシタ１３と、キャパシタ１３の残量を検出するキャパシタ制御部４と、キャパシタ制御部４で検出したキャパシタ１３の残量を使用者に報知する残量報知部７と、レーザ制御部２に電源を供給する比較的小容量の二次電池１４とキャパシタ制御部４から電源の供給を受けて二次電池１４を充電する二次電池充電部１５と医療用レーザ装置本体とは別に備えられた商用電源入力部１２と、商用電源入力部１２から電源が供給されてキャパシタを充電するキャパシタ充電制御部１１で構成されている。本実施例ではキャパシタ１３には電気二重層型のキャパシタを用い、二次電池１４にはニッケル水素二次電池を用いている。
【００３５】
以下、本構成の動作を説明する。レーザでの処置を行うときは、レーザ発振部５には実施の形態１と同じくキャパシタ１３からの電源がキャパシタ制御部４を通じて給電され、この電源によってレーザ発振部５は動作する。一方、レーザ制御部２は二次電池１４から電源が供給されて動作している。この二次電池１４はレーザ制御部２を動作させればよいので比較的小容量のものでよい。このように、通常のレーザでの処置を行っている状態では、レーザ制御部２には二次電池１４から電源が供給され、レーザ発振部５にはキャパシタ１３から電源が供給されてレーザ導光部６にレーザ光が導光され、患部に照射されることにより治療が行える。いま、二次電池１４の充電量が少なくなってくると、二次電池充電制御部１５がこれを検出し、キャパシタ１３からキャパシタ制御部４を通じて電源の供給を受けて二次電池１４を充電する。二次電池１４に比較してキャパシタ１３の容量を十分大きくとっているため、二次電池１４の充電はキャパシタ１３にとっては負担とならず、二次電池１４の充電は速やかに行われる。
【００３６】
レーザ照射が行われ、キャパシタ１３の充電量が少なくなってくるとキャパシタ制御部４により、充電量が少ないことを検出し、残量報知部７によりこれを使用者に報知する。使用者は残量が少なくなると、キャパシタ１３を医療用レーザ装置本体から取り外してキャパシタ充電制御部１１に接続すると、充電が開始される。キャパシタの充電時間は数秒から１分間程度で充電できるため、使用者は充電がきれてもそれほど手持ち時間がなくすぐに使用を続けることができる。
【００３７】
ここで、本実施の形態の医療用レーザ装置が従来の医療用レーザ装置および実施の形態１の医療用レーザ装置と異なる点は、レーザ制御部２の電源を二次電池１４から供給する点にある。この構成により、キャパシタ１３の充電量が少なくなり、医療用レーザ装置から取り外して充電をしている間も、レーザ制御部２は動作し続けることが可能となり、充電完了後の再使用時にも装置全体の再起動などを必要としない。レーザ制御部２を二次電池１４で駆動する点においては、従来の医療用レーザ装置と同じ構成であるが、従来の医療用レーザ装置と大きく異なる点は大電流を使用するレーザ発振部５への電源供給を二次電池１４では行わず、キャパシタ１３によりおこなっているため、二次電池１４はレーザ制御部２のみを駆動できればよいため、比較的小容量の電池で十分である点にある。二次電池１４の充放電回数寿命はキャパシタ１３に比べて少なく数百回程度であるが、もし寿命が尽きて交換の必要が生じても小容量の二次電池１４を用いているため、使用者にかかるコスト的負担を大幅に軽減することができる利点がある。また、キャパシタ１３が１つで動作できる構成としているため、装置を小型にでき、装置の初期コストをおさえることができる。このように本実施の形態の医療用レーザ装置は、商用電源から切り離した状態で自由な位置に移動して使用できる利便性を確保しながら、キャパシタ１３の充電の際にも二次電池１４によりレーザ制御部２の動作を継続することができるので、装置の再起動などの手間を節約できるとともに、二次電池１４は小型のものが使用できるため、電池の寿命が尽きて交換する必要が出たときにでも使用者にかかる負担が小さくて済むという大きな利点がある。
【００３８】
なお、実施の形態の医療用レーザ装置には、キャパシタ１３には電気二重層キャパシタを、二次電池１４ニッケル水素電池を用いたが、それぞれ別のキャパシタ１３および二次電池１４でよく、本発明を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の医療用レーザ装置は、レーザ発振部に供給する電力を充放電回数寿命が長く、短時間で充電でき、かつ常に充電しておくことができるという利点を備えたキャパシタから供給することができるため、商用電源に接続しながら使用するための電源コードのないコードレスの状態で自由な位置に医療用レーザ装置を持ち運べる利便性を保ちながら、電源供給用の蓄電手段の交換時のコストを最小限に抑えることができ、かつ、短時間で充電できる特性を生かして使用者の充電の待ち時間に伴う負担を最小限にすることができるので、常に商用電源が身近にある医療用用途において非常に有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  操作部
２  レーザ制御部
３  表示部
４  キャパシタ制御部
５  レーザ発振部
６  レーザ導光部
７  残量報知部
８  第一のキャパシタ
９  第二のキャパシタ
１０  充電するキャパシタ
１１  キャパシタ充電制御部
１２  商用電源入力部
【図１】
2010268993.tif 000003
【図２】
2010268993.tif 000004
【図３】
2010268993.tif 000005