(57)【要約】  本発明は、半導体レーザ又はダイオードレーザからのレーザ光を用いる治療方法であって、パルス状のレーザ光（１．１〜１．６）が治療すべき部分に照射されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ又はダイオードレーザからのレーザ光を用いる治療方法であって、
レーザ光のパルス（１．１〜１．６）が治療すべき部分に照射されることを特徴とする治療方法。
【請求項２】
個々のパルス（１．１〜１．６）の出力は少なくとも１０Ｗであることを特徴とする請求項１に記載の治療方法。
【請求項３】
個々のパルス（１．１〜１．６）の幅は１００マイクロ秒より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の治療方法。
【請求項４】
隣合ったパルスの間隔は、個々のパルスの幅よりも長いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の治療方法。
【請求項５】
隣合ったパルス（１．５、１．６）の間では、レーザのエネルギーは、レーザが駆動する閾値（２）以下に保たれることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の治療方法。
【請求項６】
隣合ったパルスの間では、レーザへのエネルギー供給は少なくとも閾値の５０％であることを特徴とする請求項５に記載の治療方法。
【請求項７】
パルス（１．１、１．２）は矩形に出力されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の治療方法。
【請求項８】
パルス（１．３、１．４）はガウス曲線状で該曲線の中点域の勾配が０．１Ｗ／マイクロ秒より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の治療方法。
【請求項９】
パルスは３角形状で勾配が０．１Ｗ／マイクロ秒より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の治療方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９に記載の治療方法を実施する装置であって、
７００ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長を発振する半導体レーザ又はダイオードレーザに、患部にレーザ光を照射する器具へとレーザ光を伝送する媒質が配されていることを特徴とする治療装置。
【請求項１１】
前記媒質が石英ファイバーであることを特徴とする請求項１０に記載の治療装置。
【請求項１２】
前記ファイバーの径が１００〜４００マイクロメータであることを特徴とする請求項８に記載の治療装置。
【請求項１３】
患部にレーザ光を照射する前記器具は、本体及び本体に着脱可能な先端部から構成され、本体は前記伝送用媒質に固定され、先端部はグラスファイバーを収納していることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１４】
前記本体は、照射用ファイバーにレーザ光を送り込む少なくとも２つの光学素子を備えていることを特徴とする請求１３に記載の治療装置。
【請求項１５】
前記ダイオードレーザに第二のレーザが配されていることを特徴とする請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１６】
前記第二のレーザはＥｒ：ＹＡＧレーザであることを特徴とする請求項１５に記載の治療装置。
【請求項１７】
前記第二のレーザは２９４０ｎｍの波長の光を発振することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の治療装置。
【請求項１８】
前記Ｅｒ：ＹＡＧレーザはそれ自身の伝送媒質及び照射部材を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の治療装置。
【請求項１９】
前記Ｅｒ：ＹＡＧレーザはそれ自身の伝送媒質及び前記ダイオードレーザと共通の照射部材を備えていることを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ又はダイオードレーザからのレーザ光を用いて患者を治療する方法並びにその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、レーザシステムは医療に不可欠な装置である。これにより精密、正確且つ非接触の作業が可能となった。医療では多数のレーザシステムが用いられている。決まった波長を放出するレーザに活性な媒質及びそれによって医療における適用分野が決まることが重要である。組織に吸収されるレーザ光の波長によりレーザが選択される。
【０００３】
例えば眼科、皮膚科、整形外科、産婦人科、神経科、泌尿器科及び歯科のようなヒトの医療並びに獣医療に、種々のレーザシステムが用いられている。歯科においては、例えば歯周病及び歯槽膿漏の処置並びにドリルの代わりに、レーザが用いられる。
【０００４】
絶えざる誘導放出によりレーザ光が生成される。レーザに活性な媒質の原子又は分子は励起されると、高いエネルギー準位を占有する。多量の励起（ポンピング）により、レーザ光を生成するのに十分ないわゆる反転分布に到達する。その結果、誘導放出へと移行、すなわち励起が減少して、レーザ光が放出されることになる。
【０００５】
レーザ媒質を励起してレーザ光を生成させる方法は、使用する媒質に依存する。励起方法には次の３通りがある。
【０００６】
・ガス放電、すなわちガスレーザによるプラズマの形成
・固体レーザ系による光学的ポンピング
・ダイオードレーザによる電気的ポンピング
【０００７】
ダイオードレーザでは、励起されると可視及び近赤外域のコヒーレントな放射が得られる半導体結晶を活性な媒質として用いる。半導体においては、電子のエネルギー状態は、自由原子のようには明瞭ではなく、広い帯域を有する。価電子帯が基底帯を形成し、伝導帯が励起状態を形成する。いわゆるｐｎ−接合に外部から電圧を印加すると電子が励起される。電子は価電子帯から伝導帯へと励起され、反転分布が生ずる。それに続く誘導放出では、電子が価電子帯に戻され、それによって光が放射される。放射される光の波長は、選択する半導体結合によって決まる価電子帯と伝導帯との間隔に依存する。
【０００８】
９０年代半ばからダイオードレーザが、医療に用いられるようになった。主な用途は、凝血（止血）、外科（軟組織の切除）及び病原体の除去である。更に、独国特許出願第１０２００４００６９３２号明細書に記載されているような、高出力のダイオードレーザは脱毛にも用いられる。
【０００９】
歯科においては、９０年代の半ばから、切開、殺菌、軟レーザ療法及び歯の漂白にダイオードレーザが用いられている。上記の用途では１〜３Ｗの出力で十分であるが、切開は装置の出力が手術の速度に影響する。従って、高出力が好ましい。上市されている装置は出力が１５Ｗまでであり、手術の速度は少ししか速められない。
【００１０】
ダイオードレーザでは、複数の不連続な波長の光が得られる。上述の場合には、十分な出力を有する、例えば６３５ｎｍ（可視光、赤）、８１０ｎｍ、９４０ｎｍ及び９８０ｎｍ（全て赤外）の波長が知られている。更に、上記用途には不十分な出力を有する長波長も存在する。
【００１１】
歯科では、主として波長８１０ｎｍ及び９８０ｎｍの光を発振するダイオードレーザが用いられる。
【００１２】
医療におけるダイオードレーザは、生体組織によるレーザ光の吸収が基本である。この波長域における水による吸収は低い（０．０１％〜０．１％）。基本的にはメラニン（皮膚）及びヘモグロビン（赤い血色素）によってレーザ光が吸収される。従って、レーザによる切開は、血液を十分に含んだ組織を前提としている。
【００１３】
光エネルギーを蓄え短いパルスとして放出できる他のレーザシステム（ガス又は固体レーザ）と異なり、ダイオードレーザは白熱電球のようにオン・オフができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、短時間（数マイクロ秒）に最大１０００Ｗもの多大な熱量のインパルスを放出するのに対し、ダイオードレーザの最大出力（２〜１５Ｗ）は僅かである。Ｎｄ：ＹＡＧレーザのように数マイクロ秒の間にエネルギーを生成させても、ミリジュール程度である。従って、ダイオードレーザは、医療では大抵は連続的（ＣＷ）又は比較的長い擬似パルス（数ミリ秒）の形で駆動される。
【００１４】
生体の熱的処理では、時間的にどのように熱投与するかが重要となる。レーザのエネルギーを短いパルスとして投与すると、組織への熱的負荷は僅かである。ナノ秒〜フェムト秒（フェムト秒レーザ）域の極めて短いパルスでは、組織への熱の伝達は殆どない。
【００１５】
ダイオードレーザでは、出力を増大させて切開速度を揚げると、組織が焼ける程に熱負荷が増大する。これは炭化と言われ炭化された組織を意味する。これにより傷の治療が妨げられ、有毒な副産物が生成される。従って、炭化によりレーザの出力、すなわち切開速度が限定される。
【００１６】
更に、ダイオードレーザのレーザ光では、組織の連結が劣っていることが知られている。血液中の血色素が少なければ少ないほど、レーザ光の吸収は少なくなる。麻酔によって血行が低くなるので、歯科においては、このことが問題となる。時には、レーザ光は、組織と何ら反応もしないか又は僅かに反応する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、医療用に適したダイオードレーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
治療すべき部分にレーザ光をパルスの形で照射することにより問題が解決される。
【００１９】
すなわち、ダイオードレーザを用いて、固体レーザであるＮｄ：ＹＡＧレーザのようなパルスを生成させることにより、上記の炭化の問題が解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明では、ダイオードレーザは、十分な出力を備えていることが前提となる。出力は少なくとも５Ｗ、できれば２５〜５０Ｗが好ましい。最大出力が高ければ高いほど、所定の時間内のパルスエネルギーが高くなる。更に、レーザ光の波長が問題で、７００〜１０５０ｎｍの領域が必要である。ヘモグロビンにおける吸収が良好な、８１０ｎｍの波長を有するレーザが好ましい。同様に、９４０ｎｍ＋／−１０ｎｍの波長を有するレーザも重要である。
【００２１】
レーザのパルス幅は２〜５００マイクロ秒、好ましくは１０〜５０マイクロ秒で、パルス間の停止時間はパルス幅よりも長く、好ましくはパルス幅の２〜５倍にすると、炭化に阻害されることなく切開速度を高めることができる。更に、完全に血液のない組織の連結が観察される。
【００２２】
本発明による実施例においては、ダイオードレーザが作動中の電流値は、常にレーザエネルギーの生成を開始する値よりも低い値に設定されるように制御される。短時間にダイオードレーザの最大許容電流になるように制御される。この過程を周期的に繰り返す。
【００２３】
その結果、矩形のパルスが得られる。しかし、極めて短いパルス幅（５０マイクロ秒未満）では、電流の供給が制限されるため矩形のパルスとはならない。パルスは有限の上昇及び下降時間があるため、ガウス曲線又はベル状曲線を呈する。最大にパルスエネルギーを迅速に得るには、ガウス曲線の勾配を大きくすることが重要である。
【００２４】
レーザ光を患部に照射するのに、時には石英ファイバーが用いられる。エネルギー密度は径の細さの２乗で増大するので、石英ファイバーの径が小さければ小さいほど組織への作用は大きくなる。
【００２５】
レーザエネルギーを集中的に照射できるように、伝送用ファイバーの端末には手動の器具が備えられている。実施例によっては、この器具は二つの部材すなわち本体と前端部から構成され、連結部材を備えている。このようにして、伝送用ファイバーと照射用ファイバーとが分離されている。
【００２６】
これによって、破損又は汚染された場合に、ファイバー全体ではなく、単に照射部分を交換すればよい。
【００２７】
上述のレーザシステムは、第二のレーザ、好ましくは２９４０ｎｍの波長の光を発振するＥｒ：ＹＡＧレーザにより補完される。これにより、歯科においては、想定される全てに適用可能となる。
【実施例】
【００２８】
以下、図面を用いて、本発明の長所、特徴及び詳細を説明する。
【００２９】
図１には、本発明によるダイオードレーザを駆動させるエネルギー（Ｗで表示）の時間変化が示されている。この図では、レーザ光がパルス１．１又は１．２の形で生成されていることがわかる。パルス１．１と１．２の間に、レーザ光が生成されていない時間帯がある。この時間帯には、患者への治療は行なわれない。パルス１．１及び１．２は約３０Ｗのエネルギーを有し、それぞれのパルス１．１、１．２の幅は約１６マイクロ秒で、パルス１．１と１．２の間の時間帯は約３２マイクロ秒である。パルスは幅広の矩形である。
【００３０】
ダイオードレーザでは、矩形のパルスを得ることが難しいので、通常は本発明のように、図２に示されるガウス曲線状のパルス１．３及び１．４を生成させている。曲線の上昇率は、０．１Ｗ／マイクロ秒以上なので、比較的急な勾配のベル状曲線が生成される。曲線の下降も同様に変化する。
【００３１】
図３には、本発明による好ましいパルス形状が示されている。ここでは、電流又はエネルギーは、常に、レーザが駆動する閾値２より低い値に保たれる。これにより、パルス１．５及び１．６が生成されるまで時間が短縮され、ほぼ矩形に近い急なベル状曲線が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に用いるパルスの模式図
【図２】ガウス曲線状のパルスの模式図
【図３】本発明によるパルス曲線の模式図
【符号の説明】
【００３３】
１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６    パルス
２    （電流の）閾値
【図１】
2009515621.tif 000003
【図２】
2009515621.tif 000004
【図３】
2009515621.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ又はダイオードレーザからのレーザ光を用いる治療装置であって、
レーザ光のパルス（１．１〜１．６）が治療すべき部分に照射され、隣合ったパルスの間隔は、個々のパルスの幅よりも長いことを特徴とする治療装置。
【請求項２】
個々のパルス（１．１〜１．６）の出力は少なくとも１０Ｗであることを特徴とする請求項１に記載の治療装置。
【請求項３】
個々のパルス（１．１〜１．６）の幅は１００マイクロ秒より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の治療装置。
【請求項４】
隣合ったパルス（１．５、１．６）の間では、レーザのエネルギーは、レーザが駆動する閾値（２）以下に保たれることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項５】
隣合ったパルスの間では、レーザへのエネルギー供給は少なくとも閾値の５０％であることを特徴とする請求項４に記載の治療装置。
【請求項６】
パルス（１．１、１．２）は矩形に出力されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項７】
パルス（１．３、１．４）はガウス曲線状で該曲線の中点域の勾配が０．１Ｗ／マイクロ秒より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項８】
パルスは３角形状で勾配が０．１Ｗ／マイクロ秒より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項９】
７００ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長を発振する半導体レーザ又はダイオードレーザに、患部にレーザ光を照射する器具へとレーザ光を伝送する媒質が配されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１０】
前記媒質が石英ファイバーであることを特徴とする請求項９に記載の治療装置。
【請求項１１】
前記ファイバーの径が１００〜４００マイクロメータであることを特徴とする請求項１０に記載の治療装置。
【請求項１２】
患部にレーザ光を照射する前記器具は、本体及び本体に着脱可能な先端部から構成され、本体は前記伝送用媒質に固定され、先端部はグラスファイバーを収納していることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１３】
前記本体は、照射用ファイバーにレーザ光を送り込む少なくとも２つの光学素子を備えていることを特徴とする請求１２に記載の治療装置。
【請求項１４】
前記ダイオードレーザに第二のレーザが配されていることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の治療装置。
【請求項１５】
前記第二のレーザはＥｒ：ＹＡＧレーザであることを特徴とする請求項１４に記載の治療装置。
【請求項１６】
前記第二のレーザは２９４０ｎｍの波長の光を発振することを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の治療装置。
【請求項１７】
前記Ｅｒ：ＹＡＧレーザはそれ自身の伝送媒質及び照射部材を備えていることを特徴とする請求項１６に記載の治療装置。
【請求項１８】
前記Ｅｒ：ＹＡＧレーザはそれ自身の伝送媒質及び前記ダイオードレーザと共通の照射部材を備えていることを特徴とする請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項に記載の治療装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ又はダイオードレーザからのレーザ光を用い、パルス状のレーザ光が治療すべき部分に照射される治療装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
更に、ダイオードレーザのレーザ光では、組織の連結が劣っていることが知られている。血液中の血色素が少なければ少ないほど、レーザ光の吸収は少なくなる。麻酔によって血行が低くなるので、歯科においては、このことが問題となる。時には、レーザ光は、組織と何ら反応もしないか又は僅かに反応する。
国際公開９９／２２６６７号パンフレットには、半導体レーザを用いた一般的な治療が開示されている。このレーザは７００〜１１００ｎｍの波長域で作動する。この場合、レーザ光は連続か又はパルスとして発振される。
米国特許出願公開第２００４／２５９０５３Ａ１号明細書によれば、波長域８００〜９８０ｎｍ、繰り返し周波数２０〜１００Ｈｚ、平均出力１〜２Ｗ、パルス幅１〜５ミリ秒のパルスを発振するダイオードレーザが歯の治療に用いられている。このようなレーザにおいて出力を上げるとパルス幅が大きくなり過ぎて、火傷となる。
【国際調査報告】
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