(57)【要約】【課題】深い位置にある患部へのレーザの到達性を高め、これによりレーザの疼痛緩解効果が発揮されやすいレーザ治療器を提供する。【解決手段】レーザ発振部と、前記レーザ発振部から発振されるレーザをパルス状に制御するレーザ制御部と、前記レーザを生体の筋肉や関節等の疼痛・炎症患部に照射する照射プローブとを備え、前記照射プローブから照射されるレーザの１パルスのエネルギー量を３５０ｍＪ／ｃｍ２を超えない量としたものである。また、前記照射プローブから照射されるレーザの平均パワー密度は７００  ｍＷ／ｃｍ２を超えない密度としたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振部と、前記レーザ発振部から発振されるレーザをパルス状に制御するレーザ制御部と、前記レーザを生体に照射する照射プローブとを備え、前記照射プローブから照射されるレーザの１パルスのエネルギー量は３５０ｍＪ／ｃｍ２を超えない量であるパルスレーザ治療器。
【請求項２】
レーザ発振部と、前記レーザ発振部から発振されるレーザをパルス状に制御するレーザ制御部と、前記レーザを生体に照射する照射プローブとを備え、前記照射プローブから照射されるレーザの平均パワー密度は７００  ｍＷ／ｃｍ２を超えない密度であるパルスレーザ治療器。
【請求項３】
照射プローブは、照射側先端部に光の散乱機能を有する照射窓材を備えた請求項１または２記載のパルスレーザ治療器。
【請求項４】
照射プローブは、照射側先端部に温度検知部を備えた請求項１から３のいずれかに記載のパルスレーザ治療器。
【請求項５】
レーザ制御部は、温度検知部からの信号に基づいてレーザの照射条件を制御する請求項４記載のパルスレーザ治療器。
【請求項６】
光源と、前記光源から照射される照射光をパルス状に制御する制御部と、前記照射光を生体に照射する照射プローブとを備え、前記照射プローブから照射される照射光の１パルスのエネルギー量は３５０ｍＪ／ｃｍ２を超えない量であるパルス照射光治療器。
【請求項７】
光源と、前記光源から照射される照射光をパルス状に制御する制御部と、前記照射光を生体に照射する照射プローブとを備え、前記照射プローブから照射される照射光の平均パワー密度は７００  ｍＷ／ｃｍ２を超えない密度であるパルス照射光治療器。
【請求項８】
光源はＬＥＤからなる請求項６または７記載のパルス照射光治療器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーザ治療器およびパルス照射光治療器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザの光作用を利用して筋肉や関節の痛みを緩和させる治療器は、数ｍＷから１Ｗの連続波状態のレーザを生体に照射して治療を行うものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３２７７８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の治療器による方法では、筋肉・関節の中でも深い位置、例えば膝関節、肩関節、腰等に疼痛患部をもつ症例においては、照射されたレーザが生体組織内で散乱することから、患部に到達するレーザエネルギー量が十分でなく、レーザが持つ疼痛緩解効果が十分発揮されていなかった。
【０００５】
また、深い位置にレーザエネルギーを到達させるために照射パワーを高めると、レーザが持つ光エネルギーが熱に変換されて人が熱いと感じてしまうことから、７００ｍＷ／ｃｍ２以上のパワー密度で、かつ、トータル１Ｗ以上のレーザを生体に連続して長時間照射することは不可能であった。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決し、深い位置にある患部へのレーザの到達性を高め、これによりレーザの疼痛緩解効果が発揮されやすいレーザ治療器を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ治療器は、ハイパワーレーザを採用し、生体への深達性を高めると同時に、ハイパワーレーザの持つ熱的影響を回避するために照射されるレーザをパルス状にし、パルス幅の時間調整により１パルス当たりの熱エネルギー量を軽減する。同時にパルスのＯＮ／ＯＦＦ時間比の調整を行うことで平均パワーの調整を行い、長時間照射時の温度上昇の抑制を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図６を用いて説明する。
【０００９】
図１にレーザ治療器の概略構成を示す。図１において、１はパルスレーザ治療器であり、内部にレーザを発振するレーザ発振部２と、レーザ発振部２から発振されるレーザの出力を制御するレーザ制御器３とを備え、側面には照射条件等を表示するための表示部８と、電源投入や照射条件の設定を行う操作部９が設けられている。また、パルスレーザ治療器１には光ファイバ４を介して照射プローブ５が接続されており、レーザ発振部２から発振されたレーザ７は、光ファイバー４により照射プローブ５まで導光され、照射プローブ５の照射先端部６から照射される。
【００１０】
次に、図２を用いてレーザ照射の状態について説明する。
【００１１】
照射プローブ５の照射先端部６から照射されたレーザ７は生体組織１１に入射し、生体組織１１の中を散乱しながら、あるいは生体組織１１に吸収されながら生体組織１１内を透過していく。なお、患部の治療の程度に影響する透過レーザのパワー密度は、基本的には目的地までの距離を半径としたややいびつな球の面積に大きく依存し、また、生体組織１１の吸収特性にも依存する。
【００１２】
このレーザ７の到達パワー密度を計測する方法としては、一例として、牛肉の赤身を使って計測を行う方法が知られている。本実施の形態においても、従来の連続波レーザと本発明によるパルスレーザとの透過パワーの評価を行うため、前述の牛肉の赤身を使って試験を行った。
【００１３】
この試験の結果を図３に示す。図３は牛肉の赤身における肉厚と透過レーザパワーの関係を示す図であり、同一の牛肉を３０  ｍｍから２０  ｍｍ、さらに１０ｍｍへと順に薄くして行き、それぞれ厚さにおいて、１Ｗのレーザを照射した場合と１０Ｗのレーザを照射した場合の照射部直下における透過レーザのパワー密度を測定したものである。
【００１４】
図３より、同部位におけるパワー密度は、入射されるパワーに比例するすることがわかる。また、深さ方向の影響については、１０  ｍｍの深さにおいて１Ｗの連続波を照射した場合のパワー密度に対し、深さを２０  ｍｍ、３０  ｍｍと深くしていくとパワー密度がほぼ１桁ずつ減衰することがわかった。
【００１５】
以上の結果より、仮にレーザパワーを１Ｗに対して１０倍となる１０Ｗに高めた場合、同一パワー密度の位置は１０ｍｍ深くなるということがわかる。また、高出力のレーザほど患部への到達性が高まるといえる。
【００１６】
一方、レーザ出力のハイパワー化により問題となる熱影響については、レーザ制御部３によりレーザ発振部２を制御して発振するレーザのパルス幅並びにＯＮ−ＯＦＦ比を調整し、照射プローブ５の照射先端部６から照射されるレーザ７をパルス状にすることでレーザ７の平均パワーの調整が可能となり、これにより熱影響回避が可能となる。従って、人が熱い等不快に感じる温度以上に生体組織１１の温度を上げることなく効果的な治療を行うことができる。
【００１７】
このように、パルス状のハイパワーレーザを生体組織１１に照射することで、人が熱い等不快と感じる温度以上に生体組織１１の温度を上げることなく深部までレーザ７を透過させることが可能となり、深部に疼痛部位を持つ場合でも効果的な治療を行うことができる。
【００１８】
以下に、人に不快感を与えないレーザ照射について、図４と図５を用いて説明する。
【００１９】
図４はパルス状のレーザ出力の概要を示す図である。図４において、１４は従来技術におけるレーザ出力例として１Ｗの連続波を示している。また、１５は本発明におけるパルス波の一例を示しており、このパルス波はピークパワーが１０Ｗに設定され、平均パワーを１Ｗにする場合は、レーザのｄｕｔｙ（ＯＮ比率）は１０％となる。
【００２０】
これら従来技術における連続波のレーザと、本発明におけるパルス波のレーザを生体組織１１に照射した場合の皮膚表層における温度上昇を図５に示す。ハイパワーレーザを連続波として生体組織１１に照射した場合、レーザ７が持つエネルギーが熱に変換され、生体組織１１の温度は図５の連続波照射の温度上昇曲線１６に示すように急激に上昇して人は不快に感じる。この対策として、本願発明のように、ハイパワーレーザの出力を図５に示すようなパルス状のパルス波１５とすることで、生体組織１１の温度はパルス波照射の温度上昇曲線１７に示すように一瞬の立ち上がりを示すが、その後の照射を行わないインターバル時間の間に冷却され、皮膚温の急激な上昇が抑制される。実験的に、このパルスレーザが持つエネルギー量として、１パルス当たり３５０  ｍＪ／ｃｍ２を超えないエネルギーとすることで体感的に不快を感じないことを確認している。
【００２１】
次に、治療に適したレーザの平均パワー密度について、図６を用いて説明する。
【００２２】
図６は照射パワー密度と皮膚温度の上昇を示す特性図であり、照射面積１．５ｃｍ２の範囲に照射したパルスレーザのパワーを平均パワー密度に置き換え、それぞれのパワー密度条件で約５分間連続して皮膚に照射した場合の皮膚表面の到達温度を示している。
【００２３】
なお、治療の対象となる慢性疼痛患者に対するレーザ治療器においてはある程度の温感は必要であるが、皮膚温度が４３  ℃を越えると熱的不快を感じる領域になることが一般に知られており、このことと図６に示す結果より、約１．５ｃｍ２の照射面積におけるレーザの平均パワー密度としては、７００  ｍＷ／ｃｍ２を越えない範囲とすることが好ましい。
【００２４】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
図７において、図７（ａ）は従来の照射先端部６の光学構成を示しており、図７（ｂ）は本発明のパルスレーザ治療器１の照射先端部６の光学構成をしている。
【００２６】
図７（ｂ）において、２０は照射窓材として光りの散乱機能を有する曇りガラスのような散乱ガラスであり、実施の形態１と異なるのは、照射先端部６にこの散乱ガラス２０を設けた点である。
【００２７】
以下、図７（ａ）に示す従来の照射先端部６と図７（ｂ）に示す本発明の照射先端部６について説明する。
【００２８】
図７（ａ）に示す従来の照射端部６では、光ファィバー４から出射されたレーザ７は透明ガラスで構成された照射窓１９を経て光形状を崩すことなく生体１１まで到達する。一方、図７（ｂ）に示す本発明のパルスレーザ治療器１の照射先端部６では、照射窓材として散乱ガラス２０が使用されており、レーザ７の減衰等デメリットはあるが照射先端部６から照射されるレーザ７は散乱光２１となる。このようにレーザ７を散乱光２１にする利点について説明する。レーザ７による治療は照射先端部６を照射対象に近接させて照射するので散乱光２１であっても治療効果には全く影響することはない。さらに、レーザ７が誤って目に照射された場合、レーザ７が散乱されているので平行光線の比率が少なく、網膜で結像した場合のパワー密度が低減されるため、目へのダメージを受けにくくすることができる。
【００２９】
以上のように、照射先端部６に散乱ガラス２０を設けることにより、これを設けない場合と比べ、ハイパワーレーザの誤使用に対する安全性を高めることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図８において、２３はレーザ７の照射により上昇する生体組織１１の温度を測定する温度センサーであり、実施の形態１と異なるのは、照射先端部６にこの温度センサー２３を設けた点である。
【００３１】
以下、本実施の形態のパルスレーザ治療器について、その動作を説明する。
【００３２】
温度センサー２３は、レーザ７の照射により上昇する生体組織１１の温度を常時監視しており、異常使用時を含む最先端の温度情報をレーザ制御部３に伝える。このレーザ制御部３は温度センサー２３からの情報を分析し、生体組織１１の温度が安全領域であるか否か、あるいは予め設定された熱的不快を感じる領域内であるか否かの判断を行う。そして、温度上昇の抑制が必要であると判断した場合は、レーザ制御部３はレーザ発振部２から発振されるパルスレーザの発振条件を低ｄｕｔｙ側になるように制御し、例えば図８に示すように、パルスレーザを高密度パルスの状態から低密度パルスの状態に変更する。
【００３３】
このように、レーザパルスを低ｄｕｔｙ側へ変更することで照射されるレーザエネルギー量が軽減され、患者は熱的不快を感じることなく安全で気持ちの良い治療を受けることができる。
【００３４】
なお、上記した実施の形態１から３において、レーザ光を照射するレーザ治療器について説明したが、レーザ発振部２にかえて照射光の光源としてＬＥＤを用いて照射光治療器としてもよい。そして、ＬＥＤの出力をレーザ光を照射する場合と同様に、高エネルギーでかつパルス状にすることで、レーザ光を照射する場合と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、ＬＥＤを光源として用いる場合、レーザ素子と比べてＬＥＤの方が構造的に強固であることから、装置の取り扱いが容易となるという利点がある。
【００３６】
また、レーザ素子を組み込む場合に静電気に対して非常に注意して作業を行う必要があるが、ＬＥＤの場合にはそれほど注意を要することなく組み込み作業を行うことができる。
【００３７】
なお、本発明のパルスレーザ治療器およびパルス照射光治療器は、疾病予防等に用いるものを権利範囲から除外するものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、従来のレーザ治療器ではレーザの深達性の問題で治療できなかったような深い患部の治療が可能となり、パルス条件の選択により安全で気持ちの良いレーザ治療器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ治療器の概略構成を示す図
【図２】生体組織に対するレーザの深達性を示す図
【図３】牛肉の赤身における肉厚と透過レーザパワーの関係を示す図
【図４】パルスレーザの概要を示す図
【図５】ハイパワーレーザとパルスレーザ照射時の皮膚温度の上昇を示す図
【図６】照射パワー密度と皮膚温の上昇を示す特性図
【図７】（ａ）従来の照射先端部の光学構成を示す図
（ｂ）本願発明の照射先端部の光学構成を示す図
【図８】照射先端部に取り付けた温度センサーと、パルスレーザの状態を示す図
【符号の説明】
１  パルスレーザ治療器
２  レーザ発振部
３  レーザ制御部
４  光ファイバー
５  照射プローブ部
６  照射先端部
７  レーザ
８  表示部
９  操作部
１０  透過レーザ
１１  生体組織
１２  １Ｗ照射時の透過特性
１３  １０Ｗ照射時の透過特性
１４  １Ｗ連続波
１５  １０Ｗパルス波
１６  連続波照射時の温度上昇曲線
１７  パルス波照射時の温度上昇曲線
１８  温度上昇曲線
１９  照射窓
２０  散乱ガラス
２１  散乱光
２２  制御回路
２３  温度センサー
【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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