(57)【要約】【課題】効果的なＦＰ処置に好適に用いられ得るレーザ処置システム等を提供する。【解決手段】レーザ処置システム１は、処置対象である生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｅに対して熱処理を行って生体組織９０に生物学的に有益な効果をもたらすものであって、光源部１０、光学系２０、光検出部３０、記憶部４０および計算部５０を備える。光源部１０は、波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光を出力する光源としてレーザダイオード１１およびファイバレーザ光源１２の何れかを含み、波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに属する第２波長のレーザ光を出力する光源として６個のレーザダイオード１３ａ〜１３ｆを含む。第１波長のレーザ光の照射によって生体組織９０の一部の領域を剥離し、第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域の周囲の生体組織９０に存在する血管を凝固させて止血する。【選択図】図１
2008246003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光と、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光とを、出力する光源部と、
前記光源部に光学的に結合され、前記光源部から出力される前記第１波長のレーザ光および前記第２波長のレーザ光を、処置対象である生体組織上に離散的に存在する複数の被照射領域に集光照射する光学系と、
を備え、
前記第１波長のレーザ光の照射によって前記生体組織の一部の領域を剥離し、
前記第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域の周囲の前記生体組織に存在する血管を凝固させて止血する、
ことを特徴とするレーザ処置システム。
【請求項２】
前記第１波長のレーザ光および前記第２波長のレーザ光をパルス発光可能なようにそれぞれの波長の光の光パワーおよび発光時間を調整する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ処置システム。
【請求項３】
前記第２波長は波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに属することを特徴とする請求項１記載のレーザ処置システム。
【請求項４】
前記光学系は、入力端が前記光源部に光学的に接続され出力端が束ねられた複数本の光ファイバと、前記複数本の光ファイバの出力端から出力されるレーザ光を集光するレンズと、を含み、
前記複数本の光ファイバの出力端において、前記第１波長のレーザ光を伝送する光ファイバの周囲に、前記第２波長のレーザ光を伝送する光ファイバが配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ処置システム。
【請求項５】
前記複数本の光ファイバそれぞれはコアおよびクラッドを有し、
前記複数本の光ファイバのうち何れかの光ファイバでは、出力端におけるコア面積／クラッド面積の比が、入力端におけるコア面積／クラッド面積の比の１.１倍以上である、
ことを特徴とする請求項４記載のレーザ処置システム。
【請求項６】
前記第１波長は波長範囲１３００ｎｍ〜１６００ｎｍに属する、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ処置システム。
【請求項７】
前記生体組織からの拡散反射光のパワーを測定する光検出部と、
処置後の臨床結果と、前記光検出器により測定される光パワーの値と、処置に用いられたレーザ光パワーの値と、の間の関係を表すデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶されたデータと、処置中に前記光検出器により測定される光パワーの値とに基づいて出力すべきレーザ光パワーを計算する計算部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ処置システム。
【請求項８】
波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光の照射によって、生体組織（ヒトを除く）の一部の領域を剥離し、
波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域の周囲の前記生体組織に存在する血管を凝固させて止血するように前記第１波長のレーザ光および前記第２波長のレーザ光それぞれの照射光パワーおよび発光タイミングを調節する、
ことを特徴とするレーザ処置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ処置システムおよびレーザ処置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
皮膚に対する処置方法として分画的光熱分解（fractionalphotothermolysis: ＦＰ）が知られている。ＦＰ処置技術に関する発明が特許文献１〜３に開示されている。ＦＰ処置は、皮膚にレーザ光を照射して皮膚の微小処置領域（microscopic treatment zone: ＭＴＺ）の配列を形成する処置である。ＭＴＺは、例えば、直径約１００μｍおよび深さ約３００μｍの形状を有し、約２５０μｍの間隔で配列される。ＭＴＺでは、微小表皮壊死小片（micro-epidermalnecrotic debris: ＭＥＮＤ）が生じる。
【０００３】
ＦＰ処置直後のＭＥＮＤでは表皮および真皮の細胞の一部は壊死しているが、ＭＥＮＤの周囲の領域では正常組織であるので、ＭＥＮＤは周囲から治癒する。ＭＥＮＤの治癒過程で皮膚組織の再構築が生じる結果、皮膚の光老化の治癒や、しわの縮小が生じる。また、ＦＰ処置は、従来の剥離的リサーフェシング（ablative resurfacing: ＡＲ）に比べて処置直後紅斑などの副作用が少ない。ＦＰ処置では、波長１４８０ｎｍ〜１５５０ｎｍ、パルスエネルギー約５ｍＪ、パルス幅１.５ｍｓ〜５ｍｓのレーザ光が用いられる。
【０００４】
特許文献１は、マスクを用いてＦＰ処置について詳細に開示している。この文献では、微小処置領域（ＭＴＺ）における処置の内容として、アブレーション・除去・破壊・損傷・刺激を挙げており、ＭＴＺの形状として円・楕円・円弧・線状を挙げている。ＭＴＺの大きさは１０μｍ〜１,０００μｍとされ、ＦＰ処置の効果が及ぶ処置対象領域の大きさは１ｍｍ〜１００ｍｍとされ、fill factor（＝ＭＴＺ面積／処置対象領域の面積）は０.１％〜９０％であるとされている。ＭＴＺは表皮、真皮、またはその両方に渡って形成される。
【０００５】
特許文献１に記載されたＦＰ処置において用いられる電磁放射源は、レーザ、フラッシュランプ、タングステンランプ、ダイオード、ダイオードアレイ、ＣＯ２レーザ、Ｅｒ:ＹＡＧレーザなどであり、波長は４００ｎｍ〜１１,０００ｎｍ、パルス幅は１μｓ〜１０ｓ、フルエンスは０.０１Ｊ/ｃｍ２〜１００Ｊ/ｃｍ２である。熱処置の際には皮膚温度が少なくとも４５℃〜１００℃に上昇することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献１には、照射領域を制御するために照射マスクを用いることも開示されている。さらに、照射マスクで処置対象の皮膚を圧迫して皮膚血流を制限すると、血液と電磁放射との干渉が低下し、より深いアブレーションが可能であることや、複数のパルスを用いてアブレーション深さを調整できることが示されている。
【０００７】
特許文献２も、ＦＰ処置の方法および装置について詳細に開示している。この文献では、微小処置領域（ＭＴＺ）のアスペクト比（＝幅/深さ）は好ましくは１:２以上、より好ましくは１:４以上であるとしている。ＭＴＺは、表皮、真皮、またはその両方に存在し、最表面の角質層を無傷で残すことも好ましいとしている。ＭＴＺの形状は円柱、球、その他の形状、深さは１０μｍ〜４０００μｍ、径は１０μｍ〜１０００μｍであり、光波長、パルス持続時間、パルス幅、ビームプロファイル、パルス強度、コンタクトチップ温度、コンタクトチップ熱伝導率、コンタクトローション、集光ＮＡ、光源輝度、光源パワーなどのパラメタの組み合わせによって実現されるとしている。また、皮膚への光照射は皮膚の温度を変化させ、皮膚の温度変化は皮膚の光学特性を変化させることから、光照射の条件を適切に設計することによってＭＴＺの形状や大きさを制御することができることも開示されている。
【０００８】
また、特許文献２では、ＦＰ処置に用いる光源に関しては、波長０.４μｍ〜１２μｍのレーザ光源を、皮膚内の光吸収物質に合わせて選択することが示されている。光吸収物質の具体例として、水、ヘモグロビン、メラニンが挙げられている。特に波長１μｍ〜２μｍでは水の吸収が高く散乱が低いため、数ｍｍの深さの組織に対して処置を行うのに適していることが示されている。また、複数の光源を組み合わせて用いることにより、ＭＴＺの形状を制御することや、複数種類の光吸収物質を加熱することも示されている。
【０００９】
特許文献３は、ＦＰ処置に用いることのできるレーザ装置を開示している。この文献のレーザ装置および方法では、メインスキャン方向のレーザビーム移動を検知し、その情報を用いてサブスキャン方向にビームをディザリングすることにより、ビームアレイが効率的に形成される。
【００１０】
また、特許文献３では、レーザ光源としては、レーザダイオード、ダイオード励起固体レーザ、ファイバレーザ、フラッシュランプが挙げられており、具体的には、Ｅｒ:ＹＡＧレーザ、Ｎｄ:ＹＡＧレーザ、アルゴンイオンレーザ、ＨｅＮｅレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、Ｅｒファイバレーザ、ルビーレーザが挙げられている。波長は可視帯（０.４μｍ〜０.７μｍ）、赤外（０.７μｍ〜１１μｍ）、紫外（０.１８μｍ〜０.４０μｍ）が挙げられている。また、一種類だけでなく複数種類のレーザを併用することも可能とされている。また、ビームアレイの形成手段としては、光ファイバや光導波路による光分岐や、レーザダイオードアレイなどのアレイ型光源や、ファイババンドルが挙げられている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１５５２６６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００４９５８２号明細書
【特許文献３】米国特許第７０９０６７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のＦＰ処置技術では、その処置途中に出血が生じると、レーザ光等の電磁波の伝播が血液により妨げられることにより、ＭＴＺの形成が妨げられて、効果的な処置が行われ得ない。また、皮膚組織では、真皮は表皮に比べて深部にあって血流もより豊富であるため、出血しやすいことから、特に、深い領域に微小処置領域（ＭＴＺ）を形成することが困難である。深い領域でのＭＴＺ形成が難しいことから、組織の深部にまで達する病変または異常をＦＰ処置によって治療または改善させることは難しい。
【００１２】
なお、特許文献１には、止血の必要性や止血方法の一例として圧迫が示されているが、処置対象への侵襲度が高く、効果は限定的であった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、効果的なＦＰ処置に好適に用いられ得るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法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】
【００１４】
本発明に係るレーザ処置システムは、(1) 波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光と、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光とを、出力する光源部と、(2) 光源部に光学的に結合され、光源部から出力される第１波長のレーザ光および第２波長のレーザ光を、処置対象である生体組織上に離散的に存在する複数の被照射領域に集光照射する光学系と、を備えることを特徴とする。更に、本発明に係るレーザ処置システムは、第１波長のレーザ光の照射によって生体組織の一部の領域を剥離し、第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域の周囲の生体組織に存在する血管を凝固させて止血することを特徴とする。
【００１５】
また、いずれのレーザ光もパルス発振または変調可能であり、パルス光を発生させるのが好適であり、第１波長のレーザ光および第２波長のレーザ光をパルス発光可能なようにそれぞれの波長の光の光パワーおよび発光時間を調整する制御部を更に備えるのが好適である。また、第２波長は波長範囲４００ｎｍ〜４６０ｎｍに属するのが好適である。
【００１６】
処置対象である生体組織の血管内の血液中に存在するヘモグロビンは第２波長において高い吸収係数を有するため、第２波長の光の照射によって血液を選択的に加熱し、血管周囲の生体組織を凝固させることができ、第１波長の光の照射による剥離（ablation）の際の出血（bleeding）を止めることができる。その結果、組織の深部まで剥離することができ、深部の病変または異常の治療または改善が可能となる。さらに、血液を選択的に加熱するため、血管から離れた組織の凝固を抑制することができる。その結果、凝固した組織の治癒に要する時間が短い。
【００１７】
第１波長の光のパワーが２００ｍＷ以上であり、第１波長の光のパワーが１００ｍＷ以上であり、被照射位置におけるビームウエスト径が０.５ｍｍ以下であるのが好適である。この場合には、剥離および止血を効果的に行うことができ、処置対象組織の治療または改善に要する時間が短い。
【００１８】
光源部は、第１波長の光を発生させるレーザダイオードまたはファイバレーザ光源と、第２波長の光を発生させるレーザダイオードと、を含むのが好適である。この場合には、剥離および止血に必要な光パワーを供給でき、装置を小型化できる。
【００１９】
光学系は、入力端が光源部に光学的に接続され出力端が束ねられた複数本の光ファイバと、複数本の光ファイバの出力端から出力されるレーザ光を集光するレンズとを含み、複数本の光ファイバの出力端において、第１波長のレーザ光を伝送する光ファイバの周囲に、第２波長のレーザ光を伝送する光ファイバが配置されているのが好適である。この場合には、複数のレーザダイオードからの光パワーを高密度に束ねることで大きな光パワーを容易に得ることができる。さらに、剥離を行う第１波長の光ビームの周囲に止血を行う第２波長の光ビームが配置されるため、剥離された領域の周囲の組織における血管を効率的に止血することができ、出血を抑制して深い剥離を行うことが可能となる。
【００２０】
複数本の光ファイバそれぞれはコアおよびクラッドを有し、複数本の光ファイバのうち何れかの光ファイバでは、出力端におけるコア面積／クラッド面積の比が、入力端におけるコア面積／クラッド面積の比の１.１倍以上であるのが好適である。この場合には、光ファイババンドル出射端における輝度（brightness）を高めることにより被照射位置における光パワー密度が高まるため、剥離および止血を効果的に行うことができる。
【００２１】
光源部は、第１波長の光を発生させるレーザダイオードと、第２波長の光を発生させるレーザダイオードとを含み、光学系は、レンズを含み、レーザダイオードで発生した光を光ファイバを介さずに被照射位置に集光させるのが好適である。この場合には、光ファイバを介さないことにより、ビーム品質の低下および結合損失の発生を抑制することができるため、被照射位置におけるパワー密度が高まり、剥離および止血を効果的に行うことができる。
【００２２】
第１波長と第２波長が互いに同一であり、共にレーザダイオードによって発生させられるのが好適である。この場合には、一種類のレーザダイオードで装置を構成できる。その結果、光源を簡素化することができると共に、光学系もＧａＮ系レーザダイオードの波長帯で最適化できるため、結合効率の向上とコストの低減を行うことができる。
【００２３】
第１波長は波長範囲１３００ｎｍ〜１６００ｎｍに属するのが好適である。また、第１波長の光を発生させるレーザ光源はシングルモード発振するのが好適である。１３００〜１６００ｎｍでは生体組織内の水およびＯＨ結合による吸光度が高いため、剥離を効率的に行うことができると共に、剥離領域の周辺の組織の熱損傷を低減することができる。さらに、同波長帯ではシングルモード発振する高パワーレーザの実現が容易であり、シングルモードのレーザを用いることで高い輝度が得られ、その結果、剥離を効果的に行うことができる。
【００２４】
本発明に係るレーザ処置システムは、(1) 生体組織からの拡散反射光のパワーを測定する光検出部と、(2) 処置後の臨床結果と、光検出器により測定される光パワーの値と、処置に用いられたレーザ光パワーの値と、の間の関係を表すデータを記憶する記憶部と、(3)記憶部により記憶されたデータと、処置中に光検出器により測定される光パワーの値とに基づいて出力すべきレーザ光パワーを計算する計算部と、を更に備えるのが好適である。この場合には、処置対象の生体組織の色素量や散乱係数などの個体間および経時的なバラツキを補償し、安定した臨床結果を得ることが可能となる。
【００２５】
本発明に係るレーザ処置方法は、波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光の照射によって、生体組織（ヒトを除く）の一部の領域を剥離し、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域の周囲の生体組織に存在する血管を凝固させて止血するように前記第１波長のレーザ光および前記第２波長のレーザ光それぞれの照射光パワーおよび発光タイミングを調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法は効果的なＦＰ処置に好適に用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
（第１実施形態）
【００２９】
先ず、本発明に係るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るレーザ処置システム１の構成図である。この図に示されるレーザ処置システム１は、処置対象である生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｅに対して熱処理を行って生体組織９０に生物学的に有益な効果をもたらすものであって、光源部１０、光学系２０、光検出部３０、記憶部４０および計算部５０を備える。
【００３０】
光源部１０は、波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光と、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光とを、出力するものである。光源部１０は、第１波長のレーザ光を出力する光源としてレーザダイオード１１およびファイバレーザ光源１２の何れかを含む。また、光源部１０は、第２波長のレーザ光を出力する光源として６個のレーザダイオード１３ａ〜１３ｆを含む。
【００３１】
例えば、レーザダイオード１１は、近赤外域の波長のレーザ光を出力するものであって、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料で構成され、１４００〜１５００ｎｍの波長で２００〜３００ｍＷのパワーの光をシングルモードで発振する。レーザダイオード１１から出力されるレーザ光は、シングルモードであるので、波長多重または偏波多重を用いて複数のレーザダイオードからの光を１本のシングルモードファイバに多重化することも可能であり、それによってさらに高い光パワーが得られる。近赤外レーザダイオード１１に替えて、エルビウム添加光ファイバを用いたファイバレーザ光源１２が用いられてもよい。ファイバレーザ光源１２は、１５３０〜１６００ｎｍの波長で１００〜５０００ｍＷのパワーの光をシングルモードで発振する。レーザダイオード１３ａ〜１３ｆそれぞれは、青紫の波長のレーザ光を出力するものであって、ＧａＮ系の材料で構成され、４００〜４６０ｎｍの波長で１００〜３００ｍＷのパワーの光をマルチモードで発振する。
【００３２】
光学系２０は、光源部１０に光学的に結合され、光源部１０から出力される第１波長のレーザ光および第２波長のレーザ光を、生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｅに集光照射するものである。光学系２０は、７本の光ファイバ２２ａ〜２２ｇからなる光ファイババンドル２１、レンズ２３、可動鏡２４およびレンズ２５を含む。
【００３３】
光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａでは、図２に示されるように、光ファイバ２２ｇの周囲に６本の光ファイバ２２ａ〜２２ｆが細密構造で配置されていて、これらがスリーブ管２６の内部に樹脂等により固定されている。光ファイバ２２ｇは、シングルモード光ファイバであって、入力端がレーザダイオード１１およびファイバレーザ光源１２の何れかの光出力に光学的に接続されている。光ファイバ２２ａ〜２２ｆは、マルチモード光ファイバであって、入力端がレーザダイオード１３ａ〜１３ｆの光出力に光学的に接続されている。光ファイバ２２ｇのコア径は、光ファイバ２２ａ〜２２ｆそれぞれのコア径より小さい。
【００３４】
また、光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａ付近では、図３に断面が示されるように、７本の光ファイバ２２ａ〜２２ｇそれぞれの樹脂被覆が除去され、さらに、クラッドの一部がエッチングされて細くなっている。図３には、光ファイバ２２ａのコア２７ａおよびクラッド２８ａ、光ファイバ２２ｄのコア２７ｄおよびクラッド２８ｄ、ならびに、光ファイバ２２ｇのコア２７ｇおよびクラッド２８ｇ、が示されている。
【００３５】
例えば、光ファイバ２２ａ〜２２ｆそれぞれは、非集合端（入力端）においてコア径４０μｍでありクラッド径８０μｍであってコア面積／クラッド面積の比が０.２５であり、一方で、集合端（出力端）２１Ａにおいてコア径４０μｍでありクラッド径５０μｍであってコア面積／クラッド面積の比が０.６４である。集合端におけるコア面積／クラッド面積の比は、非集合端における値の２.５６倍である。その結果、平均化された光パワー密度も約２.５６倍上昇し、集合端において高い輝度を実現することが可能となる。クラッド径５０μｍの７本の光ファイバ２２ａ〜２２ｇが蜂の巣状に集合された結果、集合端における光ビームの直径は約１５０μｍとなる。なお、７本の光ファイバ２２ａ〜２２ｇそれぞれのＮＡは０.１０〜０.１５である。
【００３６】
レンズ２３，可動鏡２４およびレンズ２５は、光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａから外部へ出力されるレーザ光を入力して、生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｅの何れかに集光照射する。レンズ２３，２５の結像倍率は１倍であり、その結果、被照射領域におけるビームウエスト径は約１５０μｍとなる。レンズ２３，２５の結像倍率は１倍以外であってもよく、それによって被照射領域の深さや断面積を調整することができる。
【００３７】
光照射の結果、波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光の照射によって、生体組織９０の一部の領域９１ａ〜９１ｅそれぞれが剥離される。また、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光の照射によって、その剥離された領域９１ａ〜９１ｅそれぞれの周囲の生体組織９０に存在する血管が凝固変性されて止血される。このとき、レンズ２３とレンズ２５との間に挿入された可動鏡２４を動かすことにより、被照射領域９１ａ〜９１ｅを移動させることができる。また、処置対象側のレンズ２５の位置を光軸方向に移動させることによって、生体組織９０内でのビームウエストの位置を調整し、最適な剥離および止血効果が得られるように最適化することも可能である。
【００３８】
光検出部３０は、生体組織９０からの拡散反射光のパワーを測定する。記憶部４０は、過去の処置結果から得られた、処置後の出血の有無や治癒の速度、治癒の程度（外観）、痛みの有無と程度、など定性的項目を定量化したものを含む定量的な臨床結果と、光検出器３０により測定される光パワーの値と、処置に用いられたレーザ光パワーの値と、の間の関係を表すデータを記憶する。計算部５０は、記憶部４０により記憶されたデータと、処置中に光検出器３０により測定される光パワーの値とに基づいて、期待される臨床結果が最良となるよう出力すべきレーザ光パワーを計算する。このような光検出部３０，記憶部４０および計算部５０を備えることにより、生体組織９０に対して最適な処置が可能となる。
【００３９】
図４は、生体組織９０の被照射領域９１ａ周辺の断面の模式図である。生体組織９０の皮膚組織は、表面から順に表皮９０ａ，真皮９０ｂおよび脂肪層９０ｃからなり、脂肪層９０ｃおよび真皮９０ｂには血管９０ｄ，９０ｅが存在する。
【００４０】
ＦＰ処置技術として公知のように、表皮と真皮の一部を剥離して治癒させることにより、皺やしみの除去といった生物学的効果を得ることができる。このとき、剥離された領域を短期間で治癒させるためには、剥離された領域の直径は３００μｍ以下であることが好ましい。一方で、真皮まで達する病変または異常を治療または改善させるためには、剥離された領域の深さは１.５ｍｍ以上であることが好ましい。従って、剥離された領域のアスペクト比（深さ／径の比）は５以上であることが好ましい。また、真皮には血管が存在するため、剥離と共に止血を行うことが深い剥離および早い治癒のために好ましい。
【００４１】
本実施形態では、深い剥離および止血を実現するために、剥離のための光（第１波長のレーザパルス光）および止血のための光（第２波長のレーザパルス光）を用いる。本実施形態では、近赤外レーザダイオードまたはファイバレーザが第１波長のレーザパルス光を発生させ、青紫レーザダイオードが第２波長のレーザパルス光を発生させる。
【００４２】
被照射領域９１ａの中心付近の領域９３では、第１波長のレーザパルス光によって主として水分が加熱されて蒸散する結果、組織の剥離が生じ、その周辺の領域９４では変性が生じる。本発明では、被照射領域の周辺部はレーザダイオード１３ａ〜１３ｆからの波長４００〜４６０ｎｍの光によって照明される。波長４００〜４６０ｎｍの光はヘモグロビンによって強く吸収されるため、血管９０ｅを中心とした領域が選択的に加熱される。その結果、剥離された領域９３の周辺であると同時に血管９０ｅの周辺でもある領域９５では、特に強い変性が生じ、タンパク質の凝固や血液の凝固などによって細血管および毛細血管が閉塞され、出血が抑制される。
【００４３】
剥離された領域９３を短期間で治癒させるためには、剥離された領域９３の径は３００μｍ以下であることが好ましい。一方で、真皮９０ｂまで達する病変または異常を治療または改善させるためには、剥離された領域９３の深さは１.５ｍｍ以上であることが好ましい。従って、剥離された領域９３のアスペクト比（深さ／径の比）は５以上であることが好ましい。
【００４４】
さらに、第１波長のレーザパルス光の照射から１０ｍｓから３ｓの時間差で、第２波長のレーザパルス光の照射を開始することが好ましい。第１波長のレーザパルス光の照射開始から１０ｍｓより後では、組織の一部が剥離され始めるため、止血すべき組織（剥離された領域の周囲の組織）へ光が到達でき、３ｓより前では、出血を効率的に止めることが可能である。図５はレーザ発光のタイミングを模式的に示す。第１波長のレーザパルス光の発光から第２波長のレーザパルス光の発光までの時間差は上記のようにΔＴ＝１０ｍｓ〜３ｓである。第１波長および第２波長のレーザパルス光のパルス幅はＴ１およびＴ２、ピークパワーはＰ１およびＰ２である。Ｔ１およびＴ２は典型的に１ｍｓ〜１ｓ、Ｐ１およびＰ２は典型的に１００ｍＷ〜１Ｗであり、対象組織の光学特性や必要とされる処置の内容に応じて調整されることが好ましい。
【００４５】
（第２実施形態）
【００４６】
次に、本発明に係るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係るレーザ処置システム２の構成図である。この図に示されるレーザ処置システム２は、処置対象である生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｅに対して熱処理を行って生体組織９０に生物学的に有益な効果をもたらすものであって、光源部１０、光学系２０、光検出部３０、記憶部４０および計算部５０を備える。
【００４７】
図１に示された第１実施形態に係るレーザ処置システム１の構成と比較すると、この図６に示される第２実施形態に係るレーザ処置システム２は、光源部１０が第１波長のレーザ光を出力する光源としてレーザダイオード１１およびファイバレーザ光源１２に替えてレーザダイオード１４を含む点で相違し、また、光学系２０に含まれる光ファイバ２２ｇがマルチモード光ファイバである点で相違する。
【００４８】
レーザダイオード１４は、レーザダイオード１３ａ〜１３ｆと同様のものであり、ＧａＮ系の材料で構成され、４００〜４６０ｎｍの波長で１００〜３００ｍＷのパワーの光をマルチモードで発振する。光ファイバ２２ｇは、光ファイバ２２ａ〜２２ｆと同様のものであり、レーザダイオード１４から出力されるレーザ光を入力端に入力し、そのレーザ光をマルチモードで導波させて出力端から外部へ出力する。
【００４９】
光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａでは、図６に示されるように、光ファイバ２２ｇの周囲に６本の光ファイバ２２ａ〜２２ｆが細密構造で配置されていて、これらがスリーブ管２６の内部に樹脂等により固定されている。光ファイバ２２ｇは、マルチモード光ファイバであって、入力端がレーザダイオード１４の光出力に光学的に接続されている。光ファイバ２２ａ〜２２ｆは、マルチモード光ファイバであって、入力端がレーザダイオード１３ａ〜１３ｆの光出力に光学的に接続されている。光ファイバ２２ｇのコア径は、光ファイバ２２ａ〜２２ｆそれぞれのコア径と同程度である。
【００５０】
また、光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａ付近では、図７に断面が示されるように、７本の光ファイバ２２ａ〜２２ｇそれぞれの樹脂被覆が除去され、さらに、クラッドの一部がエッチングされて細くなっている。図７には、光ファイバ２２ａのコア２７ａおよびクラッド２８ａ、光ファイバ２２ｄのコア２７ｄおよびクラッド２８ｄ、ならびに、光ファイバ２２ｇのコア２７ｇおよびクラッド２８ｇ、が示されている。
【００５１】
第２実施形態では、剥離および止血の両方を４００〜４６０ｎｍの波長の青紫のレーザ光によって行う。波長４００〜４６０ｎｍの青紫の光は、ヘモグロビンだけでなく、メラニンやコラーゲンなどの生体内物質や、光照射によって生じた炭化組織によって吸収されるため、青紫の光だけを使っても生体組織９０に十分な量の光エネルギーを吸収させることができ、組織の剥離を行うことができる。
【００５２】
また、第１実施形態の項に記述したように、ヘモグロビンによる吸収によって血管を選択的に加熱して凝固することによって止血を実現できる。従って、図９のような発光タイミングを実現することで剥離と止血を共に行うことができる。レーザ光は、剥離のための第１波長のレーザパルス光と止血のための第２波長のレーザパルス光とからなり、前者および後者のパルス幅はＴ１およびＴ２、ピークパワーはＰ１およびＰ２である。Ｐ１およびＴ１は典型的には３００ｍＷ〜１Ｗおよび１ｍｓ〜０.３ｓであり、Ｐ２およびＴ２は典型的には１０ｍＷ〜３００ｍＷおよび１００ｍｓ〜１ｓであり、対象組織の光学特性や必要とされる処置の内容に応じて調整されることが好ましい。
【００５３】
発明者らは、図６に示される構成のレーザ処置システム２を用いて、生体組織９０の切片に対して光照射実験を行った。光源部１０は、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光を出力する７個の青紫レーザダイオードを含み、光学系２０は、集光端２１Ａにおける各光ファイバのコア径が４０μｍでありクラッド径が５０μｍである光ファイババンドル２１と、１倍の結像レンズ２３，２５とを含んでいた。レーザ光は、パルス幅３００ｍｓでパルス間隔約１secのパルス波形で変調され、集光端での光パワーのピーク値は１Ｗであった。生体組織９０として、解凍されたマグロの肉が用いられた。照射結果が図１０に示されている。図１０（ａ）は、照射によって生じた剥離領域（細穴）の開口部の形状を示し、図１０（ｂ）は、その剥離領域の深さ方向の断面構造を示す。この図に示されているように、直径約１３０μｍで深さ約１４００μｍ（アスペクト比１０.８）の深い剥離が実現された。
【００５４】
（第３実施形態）
【００５５】
次に、本発明に係るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係るレーザ処置システム３の構成図である。
【００５６】
この図に示されるレーザ処置システム３では、光源部１０は、１セットのファイバレーザであって、種光源１５、増幅用光ファイバ１６および励起光源１７を含む。ファイバレーザである光源部１０は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator / Power Amplifier）構成として知られる構成を有し、種光源１５において所定の変調波形を有するレーザパルス光を発生させ、励起光源１７により励起された増幅用光ファイバ１６に種光を通過させることで該種光を増幅し、その増幅した光を出力する。そして、光源部１０から出力された光は、光ファイバ２６を経てレンズ２３によりコリメートされる。
【００５７】
例えば、種光源１５は波長１０６０ｎｍの直接変調されたレーザダイオードであり、増幅用光ファイバ１６はＹｂ添加光ファイバであり、励起光源１７は波長９３０ｎｍの励起光を出力する。Ｙｂ添加光ファイバ１６から出力されるパルス光は、図９に示されたものと同様である。波長１０６０ｎｍのレーザ光は、組織による散乱および吸収の両方が低いことから、真皮の深い領域まで到達することができる。同時に、ＭＯＰＡ構成によりピークパワーの高いパルスが得られるため、効率的に剥離を行うことができると共に、ピークパワーを下げることで止血を行うこともできる。
【００５８】
（第４実施形態）
【００５９】
次に、本発明に係るレーザ処置システムおよびレーザ処置方法の第４実施形態について説明する。図１２は、第４実施形態に係るレーザ処置システム４の構成図である。この図に示されるレーザ処置システム４は、処置対象である生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｃに対して熱処理を行って生体組織９０に生物学的に有益な効果をもたらすものであって、光源部６０および光学系７０を備える。
【００６０】
光源部６０は、波長範囲４００ｎｍ〜２０００ｎｍに属する第１波長のレーザ光と、波長範囲４００ｎｍ〜１３００ｎｍに属する第２波長のレーザ光とを、出力するものである。光源部６０は、第１波長のレーザ光を出力する光源としてレーザダイオード６１を含む。また、光源部１０は、第２波長のレーザ光を出力する光源としてレーザダイオード６２を含む。
【００６１】
例えば、レーザダイオード６１は、近赤外域の波長のレーザ光を出力するものであって、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料で構成され、１４００〜１５００ｎｍの波長で２００〜３００ｍＷのパワーの光を出力する。レーザダイオード６２は、青紫の波長のレーザ光を出力するものであって、ＧａＮ系の材料で構成され、４００〜４６０ｎｍの波長で１００〜３００ｍＷのパワーの光を出力する。
【００６２】
光学系７０は、光源部６０に光学的に結合され、光源部６０から出力される第１波長のレーザ光および第２波長のレーザ光を、生体組織９０上に離散的に存在する複数の被照射領域９１ａ〜９１ｃに集光照射するものである。光学系７０は、レンズ７１，レンズ７２，ダイクロイックミラー７３およびミラー７４を含み、その一方で、光ファイバを含んでいない。
【００６３】
光学系７０は、レーザダイオード６１から出力された第１波長のレーザ光をレンズ７１によりコリメートし、また、レーザダイオード６２から出力された第２波長のレーザ光をレンズ７２によりコリメートして、これらコリメートされた２つのレーザ光をダイクロイックミラー７３により合波した後にレンズ７４により集光する。
【００６４】
本実施形態では、光学系７０に光ファイバを用いないため、被照射領域９１ａ〜９１ｃでのビーム品質はレーザダイオード出射端面でのビーム品質にほぼ等しい。通常の端面出射型レーザダイオードは、長方形の出射ビーム形状を有し、ビーム径およびＮＡが縦と横とで２〜５倍異なる。一方で、光ファイバを用いる場合には、光ファイバのコア径およびＮＡが通常は円対称であるため、レーザダイオードの出射光を光ファイバに入射させた場合、ビーム品質が低下する。光ファイバを用いる場合であっても、シリンドリカルレンズなどを用いてレーザダイオードの出射ビームを円対称に近づければ、ビーム品質の低下をある程度抑えることができるが、挿入損失および追加コストの問題が生じる。そこで、本実施形態では、光ファイバを用いない光学系によって、レーザダイオードの光を被照射領域に集光することで、レーザダイオード出射端面でのビーム品質を保持したまま、被照射領域にビームを集光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態に係るレーザ処置システム１の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るレーザ処置システム１に含まれる光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａの構成図である。
【図３】第１実施形態に係るレーザ処置システム１に含まれる光ファイババンドル２１の断面図である。
【図４】生体組織９０の被照射領域９１ａ周辺の断面の模式図である。
【図５】レーザ発光のタイミングを模式的に示す図である。
【図６】第２実施形態に係るレーザ処置システム２の構成図である。
【図７】第２実施形態に係るレーザ処置システム２に含まれる光ファイババンドル２１の集合端（出力端）２１Ａの構成図である。
【図８】第２実施形態に係るレーザ処置システム２に含まれる光ファイババンドル２１の断面図である。
【図９】レーザ発光のタイミングを模式的に示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るレーザ処置システム２を用いて行った実験の結果を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係るレーザ処置システム３の構成図である。
【図１２】第４実施形態に係るレーザ処置システム４の構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１〜４…レーザ処置システム、１０…光源部、１１…レーザダイオード、１１…ファイバレーザ光源、１３ａ〜１３ｆ…レーザダイオード、１４…レーザダイオード、２０…光学系、２１…光ファイババンドル、２２ａ〜２２ｇ…光ファイバ、２３…レンズ、２４…可動鏡、２５…レンズ、３０…光検出部、４０…記憶部、５０…計算部、６０…光源部、６１，６２…レーザダイオード、７０…光学系、７１，７２…レンズ、７３…ダイクロイックミラー、７４…レンズ、９０…生体組織、９１…被照射領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１０】
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