(57)【要約】【課題】ウィンドウ表面への結露の発生を抑え、効率良くレーザ照射部位の皮膚を冷却してレーザ照射を行うことができるレーザ治療装置を提供すること。【解決手段】治療用レーザ光源からレーザ光を皮膚に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所期する位置に照射するための照射光学系と、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持つと共に皮膚に接触する接触面を持つ第一ウィンドウと、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持ち第一ウィンドウに対して密閉空間を介してレーザ光源側に配置した第二ウィンドウと、前記第一ウィンドウから吸熱する様に配置され、前記第二ウィンドウには放熱するように配置されたペルチェ素子と、該ペルチェ素子を制御する冷却制御手段と、を備える。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用レーザ光源からレーザ光を皮膚に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所期する位置に照射するための照射光学系と、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持つと共に皮膚に接触する接触面を持つ第一ウィンドウと、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持ち第一ウィンドウに対して密閉空間を介してレーザ光源側に配置した第二ウィンドウと、前記第一ウィンドウから吸熱する様に配置され、前記第二ウィンドウには放熱するように配置されたペルチェ素子と、該ペルチェ素子を制御する冷却制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ治療装置。
【請求項２】
請求項１の密閉空間は、前記第一ウィンドウ、第二ウィンドウ及びペルチェ素子により形成された空間であり、その密閉空間は真空又はその密閉空間に気体が封入されていることを特徴とするレーザ治療装置。
【請求項３】
請求項１のレーザ治療装置において、前記ペルチェ素子は中央部に開口を有することを特徴とするレーザ治療装置。
【請求項４】
請求項１〜３のレーザ治療装置において、レーザ光を皮膚に照射するハンドピースを備え、前記第一ウィンドウ、前記第二ウィンドウ、前記ペルチェ素子は一体的に冷却ユニットを形成し、前記ハンドピースは前記冷却ユニットを脱着可能に取り付ける取付手段を備え、前記冷却ユニットはサイズの異なるものが少なくとも２つ用意されていることを特徴とするレーザ治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、治療レーザ光を患部に照射してレーザ治療を行うレーザ治療装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
皮膚科で使用されるレーザ装置、例えば、脱毛用レーザではレーザ照射時の発熱による上皮の火傷を抑えるために、レーザ照射部位の皮膚を冷却しながらレーザ照射を行う。皮膚の冷却機構としては、レーザ光を透過し、皮膚に接触させるガラス板からなるウィンドウをペルチェ素子で冷却するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハンドピースの構造上、ペルチェ素子を皮膚に接触させるウィンドウから離れた位置に配置すると、熱の伝導効率が悪いという問題があった。
また、ウィンドウが冷却されて外気との温度差が大きくなると、皮膚に接触しない側のウィンドウ表面に結露が生じする問題がある。ウィンドウ表面に結露が生じると、ウィンドウを通しての患部の観察が悪くなる他、レーザ光の透過率が落ち、レーザパワーの低下になる。さらに、ウィンドウ表面に生じた結露を頻繁に拭き取らなければならず、手間であると共に治療効率を悪くしていた。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ウィンドウ表面への結露の発生を抑え、効率良くレーザ照射部位の皮膚を冷却してレーザ照射を行う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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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）　治療用レーザ光源からレーザ光を皮膚に照射するレーザ治療装置において、レーザ光を所期する位置に照射するための照射光学系と、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持つと共に皮膚に接触する接触面を持つ第一ウィンドウと、前記レーザ光及び可視光を透過する光学特性を持ち第一ウィンドウに対して密閉空間を介してレーザ光源側に配置した第二ウィンドウと、前記第一ウィンドウから吸熱する様に配置され、前記第二ウィンドウには放熱するように配置されたペルチェ素子と、該ペルチェ素子を制御する冷却制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２）　（１）の密閉空間は、前記第一ウィンドウ、第二ウィンドウ及びペルチェ素子により形成された空間であり、その密閉空間は真空又はその密閉空間に気体が封入されていることを特徴とする。
（３）　（１）のレーザ治療装置において、前記ペルチェ素子は中央部に開口を有することを特徴とする。
（４）　（１）〜（３）のレーザ治療装置において、レーザ光を皮膚に照射するハンドピースを備え、前記第一ウィンドウ、前記第二ウィンドウ、前記ペルチェ素子は一体的に冷却ユニットを形成し、前記ハンドピースは前記冷却ユニットを脱着可能に取り付ける取付手段を備え、前記冷却ユニットはサイズの異なるものが少なくとも２つ用意されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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の正面には大型の液晶（ＬＣＤ）パネル２が設けられており、ＬＣＤパネル２には各種設定条件が表示されるとともに、ＬＣＤパネル２上に表示される操作キー触れることで各種の設定が可能なタッチパネルとなっている。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まで電気ケーブル３とファイバケーブル４が伸延している。
【０００７】
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、前述の電気ケーブル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はレーザー照射のトリガとなるフットスイッチである。
【０００８】
図２において、１０は治療用レーザ光を出射するレーザ光源部であり、レーザ光源部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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、広範囲に渡って治療用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。
【００１１】
スキャナヘッド２０ａの下部には、図４に示すようなサイズの異なるウィンドウユニット（大）４０、ウィンドウユニット（中）５０、ウィンドウユニット（小）６０が選択的に取付けられる。ウィンドウユニット４０，５０，６０は治療レーザ光を透過するウィンドウのサイズ及び形状が異なるのみで、基本的構造は同じである。
【００１２】
図３はウィンドウユニット（大）４０（約５０ｍｍ角四方）を取り付けたときの、ハンドピース２０の下方部分の側面断面図である。
スキャナヘッド２０ａの下方には断熱性に優れたポリアセタール樹脂製のスキャナ支基２６が固定されており、スキャナ支基２６には、アルミ製のウィンドウ取付板２７が側面側（図３紙面垂直方向）からネジ止めされている。ウィンドウ取付板２７の内部には冷却水が循環する流路２７ａが形成されている。
【００１３】
チラー５で冷却された冷却水は、冷却チューブ７、配水管３０、ウィンドウ取付板２７内部の流路２７ａを通ってウィンドウユニット（大）４０内を周り、再びウィンドウ取付板２７内部の流路２７ａ、配水管３０、冷却チューブ７を介してチラー５に戻る経路を循環している。
【００１４】
ここで、ウィンドウユニット（大）４０の構造について説明する。熱伝導率の良いアルミ材からなる第一フレーム４３には、皮膚に接触する熱伝導率の良い透明サファイアガラスの第一ウィンドウ４４が、伝熱性の良い接着剤により取り付けられている。
【００１５】
また、側面形状がＬ字型で熱伝導率の良いアルミ材からなる第二フレーム４１には、透明ガラスの第二ウィンドウ４２が、伝熱性の良い接着剤により取り付けられている。第二フレーム４１の内部には冷却水が循環する流路４１ｃが形成されている。第二フレーム４１の背板部４１ａの上部にはＵ字型の２つの長穴４９が形成されており（図４参照）、２つのネジ３２によってウィンドウ取付板２７に脱着可能に取り付けられている。また、背板部４１ａの上部には冷却水の配管取り付け部４１ｂが設けられ、ウィンドウ取付板２７の配管取り付け部２７ｂと連結できるようになっている。
【００１６】
第一ウィンドウ４４と第二ウィンドウ４２の間には、レーザ光を通過させる領域外に、電子熱交換器であるペルチェ素子４５が配置されている。ペルチェ素子４５は、開口を有する四角形をしており、第一ウィンドウ４４と第二ウィンドウ４２にはさまれる格好でそれぞれに伝熱性の良い接着剤を使用して、内部の空間が密閉性を保つ様に取付けられている。第一ウィンドウ４４側が吸熱側（冷却側）となり、第二ウィンドウ４２側が放熱側（加熱側）となるように、ペルチェ素子４５に電流が流される。また、ペルチェ素子４５で放熱される熱は、第二ウィンドウ４２及び第二フレーム４１を伝わり、第二フレーム４１の内部を循環する冷却水によって外部へ放出される。
【００１７】
また、４７は断熱性の良いポリテトラフロロエチレンで形成される枠形状の断熱板である。断熱板４７は第一フレーム４３と第二フレーム４１の間にはさまれる格好で取付けられて、両フレーム間の熱の移動を遮断する。断熱板４７は第一フレーム４３及び第二フレーム４１に断熱性の良い接着剤を使用して固定されている。
【００１８】
こうして第一ウィンドウ４４と第二ウィンドウ４２とペルチェ素子４５で囲まれる空間には断熱層となる密閉空間４８（図３上の点線で示す空間）が形成され、２重構造とされる両ウィンドウ間の断熱効果が高められる。したがって、第一ウィンドウ４４が冷却されても、逆に第二ウィンドウ４２は暖められ、第二ウィンドウ４４の表面側（上部側）への結露の発生が抑えられる。
【００１９】
なお、このウィンドウユニット（大）４０の組み付けは湿気の少ないところで行い、密閉空間４８内の空気に含まれる水分を少なくすることが好ましい。密閉空間４８内は空気でなくて、他の気体であっても良い。また、更に断熱効果を高めるには、密閉空間４８内を真空状態にすると良い。また、第一ウィンドウ４４と第二ウィンドウ４２の各面には、レーザ光及び可視光の透過効率を上げるために、反射防止膜を施しておくことが好ましい。
【００２０】
４６は第一ウィンドウ４４と第一フレーム４３の間に取付けられた温度センサであり、温度センサ４６は第一ウィンドウ４４の温度を検知する。この温度検知に基づき制御部１５によってペルチェ素子４５の温度がコントロールされ、第一ウィンドウ４４の温度を一定に保つことができる。
【００２１】
ペルチェ素子４５、温度センサ４６に繋がれている電気ケーブル４９は、コネクタ２９でハンドピース２０内を挿通する電気ケーブル２８で接続されている。電気ケーブル２８はレーザ装置本体１からの電気ケーブル３の中でペルチェ素子、温度センサに関する配線とハンドピース２０内で接続されている。
【００２２】
以上のような構造により、第一ウィンドウ４４の熱が第一フレーム４３、ペルチェ素子２８へと伝わり吸熱される。第一ウィンドウ４４の温度を下げることにより、患者の皮膚を冷却することができる。また、第二ウィンドウ４２はペルチェ素子２８の放熱により暖められるため、その表面には結露を生じることなく、レーザ治療を行なうことができる。
【００２３】
また、ウィンドウユニット（大）４０がスキャナヘッド２０ａの下部に取り付けられているので、術者は第一ウィンドウ４４を皮膚に押し当てることで治療部位を一様に平坦な面にすると共に、スキャナヘッド２０ａを安定して保持することができる。スキャナヘッド２０ａから出射したレーザ光は第一ウィンドウ４４の下面付近に集光するように、集光レンズ２５との距離が設計されている。
【００２４】
図４に示すウィンドウユニット（中）５０は、ウィンドウユニット（大）４０に対して、二重構造の第一ウィンドウ（図示せず）、第二ウィンドウ５２のサイズ及び第二フレーム５１のサイズを小さくしたもの（約３０ｍｍ角四方）である。また、ウィンドウユニット（小）６０が持つ第一ウィンドウ（図示せず）、第二第二ウィンドウ６２は直径１０ｍｍ程の円形タイプにしたものであり、ウィンドウフレーム６１も合せて小さくしている。このウィンドウユニット（小）６０を取付板２７に取り付けたときに、第一及び第二ウィンドウの中心が集光レンズ２５の光軸下となるように設計されており、ウィンドウユニット（小）６０は主にレーザ光を走査させないでシングルスポットとしたときに使用する。ウィンドウユニット５０，６０の基本構造はウィンドウユニット（大）４０と同じであるので、その説明は省略する。
【００２５】
図２において、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、ハンドピース２０側の温度センサ４６、第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａ、ペルチェ素子２８は通信ケーブル３を介して制御部１５に接続されている。
【００２６】
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。
【００２７】
術者はレーザ照射部位の位置やその大きさに合せて適切な大きさのウィンドウユニット４０、５０、６０をハンドピース２０が持つウィンドウ取付板２７に取り付けておく。例えば、平坦な部位で患部が大きい場合は、スキャニングにより広い範囲のレーザ照射を効率良く行えるように、ウィンドウユニット（大）４０を使用する。患部が比較的小さい場合はウィンドウユニット（中）５０を使用して、患部以外の皮膚へのウィンドウの接触を少なくし、レーザ照射部位以外の皮膚を冷やさないようにして患者への負担を少なくする。また、顔や脇、下腹部等で形状が一定でない部位の場合には、ウィンドウユニット（大）４０に変えてウィンドウユニット（中）５０又はウィンドウユニット（小）６０を使用すると、操作性が良くなり、小さな患部にも対応しやすくなる。特に細かな患部や、鼻、口、眼の回りなどの凹凸変化が激しい部位には、ウィンドウユニット（小）６０を使用して患部へのレーザ照射と冷却を可能にすると共に、術者の操作性も向上する。
【００２８】
術者はＬＣＤパネル２に表示されている設定用キーを操作することで照射条件を設定する。ウィンドウユニット（小）６０を取り付けた場合はシングルモードに設定し、ウィンドウユニット（大）４０又はウィンドウユニット（中）５０を取り付けた場合はスキャンモードを設定する。走査パターン形状については、メモリ１６に予め記憶されたものから選択でき、円形パターン、正方形パターン、長方形パターン、ラインパターン等が用意されている。以下ではウィンドウユニット（大）４０がハンドピース２０に取り付けられているものとして説明する。
【００２９】
術者は装置本体１側の準備を整えた後、ハンドピース２０を手で保持して第一ウィンドウ４４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、そのエイミング光は選択した走査パターン形状に従って第一ミラー２３，第二ミラー２４の駆動により繰返し走査される。術者はウィンドウ４２，４４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第一ウィンドウ４４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設定する。
【００３０】
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やレーザ出力等の設定が完了したら、図示なきＲＥＡＤＹスイッチを押して装置を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、第一ガルバノメータ２３ａ，第二ガルバノメータ２４ａを駆動制御してレーザ光源部１０からのレーザ光を走査し、選択された走査領域の治療部位にレーザ光を照射する。１回の走査で所望する治療部位全面をレーザ照射できない場合は、スキャナヘッド２０を徐々に移動させて繰り返しレーザ照射を行う。
【００３１】
また、レーザ照射時には液晶パネル２のキー操作によって冷却機構を作動させる。温度センサー４６からの温度情報を基にペルチェ素子４５及びチラー５を駆動させることにより第一ウィンドウ４４が冷却され、第一ウィンドウ４４に接触している患部が冷やされる。
【００３２】
このとき、非接触側の第二ウィンドウ４２は冷却側とは断熱性が保たれており、また、ペルチェ素子４５により加熱されているので、その表面の結露が防止される。また、温度センサ４６からの信号により、制御部１５は第一ウィンドウ４４の温度を一定に保つ様に、ペルチェ素子４５を駆動している。したがって、ウィンドウ４２、４４を通しての術者の視界は良好に保たれると共に、レーザ光の透過率の低下が抑えられ、患部を適温に冷やし、効率良く治療を行うことができる。
【００３３】
また、上記発明の実施例では、図５（ａ）に示す開口を有する四角形のペルチェ素子４５を用いたが、これに限らず、図５（ｂ）に示す開口を有する円形のペルチェ素子でも良く、その他、多角形のものでも良い。また、開口を有するペルチェ素子に拘る必要はなく、図５（ｃ）に示す様に平板２枚のペルチェ素子を組合わせたものでもよい。この場合、２枚のペルチェ素子と断熱板４７により、レーザ光を通過させる開口を形成して、密閉空間４８を確保すれば良い。図５（ｃ）の構成では、コストの面で安価にできる。また、開口を有するペルチェ素子と同等の冷却効果を狙いたい場合には、図５（ｄ）に示す様に平板４枚のペルチェ素子を組合わせてもよい。各ペルチェ素子間には断熱板４７を入れて密閉空間４８を確保する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウィンドウ表面への結露の発生を抑え、効率良くレーザ照射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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る。
【図２】光学系及び制御系の要部構成の概略図である。
【図３】ウィンドウユニット及び冷却機構を示す図である。
【図４】ウィンドウユニットの各形状及び取替え方法を示す図である。
【図５】ペルチェ素子の形状を示す図である。
【符号の説明】
１　レーザ装置本体
１０　レーザ光源部
１５　制御部
２０　ハンドピース
２０ａ　スキャナヘッド
２７　ウィンドウ取付板
３２　ネジ
４０　ウィンドウユニット（大）
４２　第二ウィンドウ
４４　第一ウィンドウ
４５　ペルチェ素子
４８　密閉空間
４９　長穴
５０　ウィンドウユニット（中）
６０　ウィンドウユニット（小）
【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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