(57)【要約】  手術レーザシステムは、レーザエネルギを出力するように構成されたレーザダイオードのアレイと、ファイバ束と、送出ファイバと、管状シースとを含む。ファイバ束は、複数の光ファイバを含み、かつレーザダイオードのアレイからレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を有する。送出ファイバは、ファイバ束の遠位端からレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を含む。管状シースは、送出ファイバの少なくとも一部分が配置される内腔を定める。管状シースは、内視鏡又は膀胱鏡の作業チャネルの中に挿入可能である。管状シースの遠位端は、送出ファイバから放出されたレーザエネルギを患者の身体の中に送出するように構成される。【選択図】図１
2018501833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザエネルギを出力するように構成されたレーザダイオードのアレイと、
複数の光ファイバを含み、かつ前記レーザダイオードのアレイからレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を含むファイバ束と、
前記ファイバ束の遠位端からレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を含む送出ファイバと、
前記送出ファイバの少なくとも一部分が配置される内腔を定める管状シースであって、該管状シースが、内視鏡又は膀胱鏡の作業チャネルの中に挿入可能であり、該管状シースの遠位端が、該送出ファイバから放出されたレーザエネルギを患者の身体の中に送出するように構成される前記管状シースと、
を含むことを特徴とする手術レーザシステム。
【請求項２】
前記レーザダイオードのアレイは、別々に作動可能である第１及び第２のサブアレイを含むことを特徴とする請求項１に記載の手術レーザシステム。
【請求項３】
前記第１のサブアレイの作動が、レーザエネルギの第１のビームの前記放出をもたらし、前記第１及び第２のサブアレイの同時作動が、該第１のビームとは異なるサイズ又は形状を有するレーザエネルギの第２のビームの該放出をもたらすことを特徴とする請求項２に記載の手術レーザシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２のサブアレイを作動させるためのユーザ起動式コントローラを更に含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の手術レーザシステム。
【請求項５】
前記アレイ内の前記レーザダイオードのうちの少なくとも１つが、５３２ｎｍの出力波長によって特徴付けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項６】
前記第１のサブアレイは、前記第２のサブアレイの前記レーザダイオードとは異なるレーザ特性を有する１又は２以上のレーザダイオードを含み、
前記レーザ特性は、前記レーザダイオードによって出力された前記レーザエネルギの波長、該ダイオードによって出力された該レーザエネルギの強度レベル、該レーザダイオードから出力された該レーザエネルギのパターン、該レーザダイオードから出力された該レーザエネルギの負荷サイクル、及び該レーザダイオードの作動モードから構成される群から選択される、
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項７】
前記ファイバ束の前記複数の光ファイバの各々が、前記レーザダイオードのうちの少なくとも１つに光学的に結合されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項８】
前記送出ファイバから放出される前記レーザエネルギの形状が、前記レーザダイオードの選択的アクティブ化及び非アクティブ化を通して調節可能であり、該形状は、円、リング、線、正方形、矩形、及び同心リングから構成される群から選択されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項９】
前記送出ファイバから放出される前記レーザエネルギのサイズが、前記レーザダイオードの選択的アクティブ化及び非アクティブ化を通して調節可能であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項１０】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つが、前記レーザダイオードの複数のものに光学的に結合されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項１１】
前記複数の光ファイバは、該光ファイバの複数のサブセット（ファイバサブセット）を含み、各ファイバサブセットが、他のファイバサブセットの光ファイバとは異なるファイバ特性を有する光ファイバを含み、
前記ファイバ特性は、前記光ファイバのコアのサイズ、該光ファイバの該コアの形状、及び該光ファイバの開口数から構成される群から選択される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【請求項１２】
前記送出ファイバは、
中心光送出媒体と、
前記中心光送出媒体を取り囲み、かつ第１の屈折率を有する第１の被覆材と、
前記第１の被覆材を取り囲む環状光送出媒体と、
前記環状光送出媒体を取り囲み、かつ第２の屈折率を有する第２の被覆材と、
を含む多重被覆ファイバを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の手術レーザシステム。
【請求項１３】
前記レーザダイオードの前記第１のサブアレイから出力された前記レーザエネルギは、前記中心光送出媒体に光学的に結合され、該レーザダイオードの前記第２のサブアレイから出力された該レーザエネルギは、前記環状光送出媒体に光学的に結合されることを特徴とする請求項１２に記載の手術レーザシステム。
【請求項１４】
前記前記レーザダイオードのアレイは、励起スペクトル内の波長を有する励起レーザエネルギを出力するように構成された励起レーザダイオードを含み、
前記励起レーザエネルギは、前記ファイバ束の前記光ファイバ及び前記送出ファイバのうちの少なくとも一方を通してターゲットに送出され、
システムが、
前記送出ファイバの前記遠位端から捕捉され、かつ前記ファイバ束の前記光ファイバのうちの少なくとも１つを通じて伝達されるフィードバック電磁エネルギを濾過するように構成された励起フィルタと、
前記励起フィルタからの前記濾過されたフィードバック電磁エネルギを分析するように構成された分光計と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の手術レーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に、例えば、レーザシステム、レーザバー、及びレーザダイオードを含むレーザモジュールを含むレーザデバイスと、レーザデバイスを使用する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザは、医療手術ツールとして益々採用されてきており、光ファイバは、通常は送出デバイスとして使用されてきている。従来の手術ツールと比べて、レーザ手術は、出血、疼痛、及び感染を低減することができる。これに加えて、患者は、多くの場合にレーザ手術後の入院時間がより短い。
【０００３】
高電力及び高輝度ファイバ結合型ダイオードレーザは、それらの本質的に簡単な設計、低コスト、及び高い壁コンセント効率のために産業及び医療用途に益々採用されてきている。複数のレーザダイオードを含むレーザダイオードバーは、高電力レーザシステムのための共通構築ブロックになってきている、しかし、一部の波長範囲に対して、レーザダイオードバーは入手可能ではない。すなわち、これらの波長範囲に対して、単一半導体レーザダイオードエミッタ又は半導体レーザ（以下では「レーザダイオード」）のみを利用することが必要である。
【０００４】
それらの低電力に起因して、複数のレーザダイオードからの出力レーザエネルギを光ファイバ内に結合して望ましい電力レベルを与えることが必要である。しかし、個々のレーザダイオードからのレーザエネルギを単一複合ビーム内に結合することは、特に低電力（例えば、１−３Ｗ）レーザダイオードを使用して高電力複合レーザエネルギビーム（例えば、１００Ｗよりも高い）を有することが望ましい時に困難である可能性がある。
【０００５】
異なる手術用途は、多くの場合に、異なる特性を有するレーザエネルギを利用する。例えば、異なる手術用途は、異なる波長、異なるパルス幅及びパルス繰返し数、異なるビームサイズ及び形状、異なる電力強度、及び異なるフィードバックシステムを有するレーザエネルギを必要とする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＵＳ１４／６１３１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、これら及び他の問題へのソリューションを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態は、複数のレーザダイオードを利用する手術レーザシステム及びレーザデバイスに関する。手術レーザシステムの一実施形態は、レーザエネルギを出力するように構成されたレーザダイオードのアレイと、ファイバ束と、送出ファイバと、管状シースとを含む。ファイバ束は、複数の光ファイバを含み、かつレーザダイオードのアレイからレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を有する。送出ファイバは、ファイバ束の遠位端からレーザエネルギを受け入れるように構成された近位端を含む。管状シースは、送出ファイバの少なくとも一部分が配置される内腔を定める。管状シースは、内視鏡又は膀胱鏡の作業チャネルの中に挿入可能である。管状シースの遠位端は、送出ファイバから放出されたレーザエネルギを患者の身体の中に送出するように構成される。
【０００９】
一部の実施形態は、上述の手術レーザシステムを使用して患者を治療する方法に関する。本方法の一実施形態において、管状シースは、患者の身体の中に挿入される。レーザダイオードの第１のサブアレイが作動されてレーザエネルギの第１のビームを患者の組織に送出する。レーザダイオードの第１及び第２のサブアレイが同時に作動されて、第１のビームとは異なるサイズ又は形状を有するレーザエネルギの第２のビームを患者の組織に送出する。
【００１０】
別の実施形態は、手術レーザシステムを使用してレーザビームを生成する方法に関する。本方法では、レーザエネルギのディスクリートビームが、レーザダイオードの第１のサブアレイの各々から出力される。ファイバ束の近位端は、レーザエネルギのディスクリートビームに光学的に結合される。レーザエネルギのディスクリートビームは、ファイバ束の遠位端を通して放出される。送出ファイバの近位端は、ファイバ束の遠位端を通して放出されたレーザエネルギのディスクリートビームに光学的に結合される。レーザエネルギのディスクリートビームを含むレーザエネルギの複合ビームは、送出ファイバの遠位端を通して放出される。一部の実施形態において、複合ビームの形状は、第１のサブアレイとは異なるレーザダイオードの第２のサブアレイからレーザエネルギのディスクリートビームを出力することによって調節される。一部の実施形態において、本方法は、第１のサブアレイとは異なるレーザダイオードの第２のサブアレイからレーザエネルギのディスクリートビームを出力することによって複合ビームのサイズを調節する段階を含む。
【００１１】
この「発明の概要」は、「発明を実施するための形態」に以下で更に説明する単純化形態での概念の選択を導入するために提供したものである。この「発明の概要」は、主張する主題の重要な特徴又は本質的な特徴を識別するように意図しておらず、主張する主題の範囲を決定する際の助けとして使用されるようにも意図していない。主張する主題は、「背景技術」に挙げたいずれか又は全ての欠点を解決する実施に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態によるレーザシステムの概略図である。
【図２】本発明の例示的実施形態によるファイバ束の簡易端面図である。
【図３】電力強度拡張性を示す本発明の例示的実施形態によるファイバ束の簡易端面図である。
【図４】図３の例示的ファイバ束を使用して生成することができる出力レーザビームの簡易断面図である。
【図５】線状ビームを示す本発明の例示的実施形態によるファイバ束の簡易端面図である。
【図６】本発明の実施形態による矩形コアを有する光ファイバの簡易端面図である。
【図７】図６の光ファイバから出力された線状ビームを示す図である。
【図８】リング又はドーナツ状レーザビームの生成を示す本発明の実施形態によるファイバ束の簡易端面図である。
【図９】本発明の実施形態による多重クラッド層光ファイバの簡易断面図である。
【図１０】図９の光ファイバを使用して出力することができるドーナツ又は環状レーザビームを示す図である。
【図１１】異なる作動モードを有するレーザダイオードによって生成されたレーザエネルギのビームを搬送するレーザ束の光ファイバを示すファイバ束の簡易端面図である。
【図１２】本発明の実施形態による例示的多重クラッド層光ファイバの簡易断面図である。
【図１３】図１２の光ファイバから出力された例示的レーザビームと共に示す図である。
【図１４】本発明の実施形態により異なる波長を有するエネルギの送出を示すファイバ束の簡易端面図である。
【図１５】本発明の実施形態によるレーザフィードバックを示すファイバ束の簡易端面図である。
【図１６】本発明の実施形態による簡易回路図である。
【図１７】本発明の実施形態によりレーザダイオードの遅軸が位置合わせされたレーザバーの一部分の簡易図である。
【図１８】図１７の面１でのレーザエネルギビームの例示的プロファイルを示す図である。
【図１９】図１７の面２でのレーザエネルギビームの例示的プロファイルを示す図である。
【図２０】図１７の面３での例示的レーザエネルギビームプロファイルを示す図である。
【図２１】本発明の実施形態によりレーザダイオードの遅軸が位置合わせされたレーザバーの簡易図である。
【図２２】図２１の面１でのレーザエネルギビームプロファイルを示す図である。
【図２３】図２１の面２でのレーザエネルギビームの例示的プロファイルを示す図である。
【図２４】図２１の面３でのレーザエネルギビームの例示的プロファイルを示す図である。
【図２５】本発明の実施形態によるレーザモジュールの簡易側面図である。
【図２６】本発明の実施形態によるレーザモジュールの簡易上面図である。
【図２７】図２５及び２６の面１でのレーザエネルギの例示的プロファイルを示す図である。
【図２８】図２５及び２６の面２でのレーザエネルギの例示的プロファイルを示す図である。
【図２９】本発明の実施形態により矩形コアを有する光ファイバの簡易断面図である。
【図３０】図２９の光ファイバから放出されたレーザエネルギの例示的プロファイルを示す図である。
【図３１】本発明の実施形態による例示的レーザモジュールの図である。
【図３２】図３１のシステムの面２でのレーザエネルギの例示的プロファイルを示す図である。
【図３３】本発明の実施形態によるレーザシステムの簡易図である。
【図３４】本発明の実施形態によるレーザシステムの簡易図である。
【図３５】本発明の実施形態によるレーザシステムの簡易図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図面を参照して以下により完全に本発明の実施形態を説明する。同じか又は類似の参照文字を使用して識別される要素は、同じか又は類似の要素を指す。しかし、本発明の様々な実施形態は、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す実施形態に限定されるように解釈すべきではない。そうではなく、それらの実施形態は、本発明の開示が徹底かつ完全になり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供するものである。
【００１４】
具体的詳細は、実施形態の完全な理解を提供するように以下の説明に示されている。しかし、実施形態は、それらの具体的詳細なしに実施することができることは当業者によって理解される。例えば、回路、システム、ネットワーク、処理、フレーム、支持体、コネクタ、モータ、プロセッサ、及び他の構成要素は、不要な詳細で実施形態を曖昧にしないために示されず又はブロック図の形態に示す場合もある。
【００１５】
本明細書に使用する専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみであり、本発明を限定するように考えられているものではない。本明細書に使用される場合に、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、それ以外の異なる指示がない限り複数形も含むことを意図している。用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、本明細書に使用する時に、例示する特徴、整数、段階、作動、要素、及び／又は構成要素の存在を識別するが、１又は２以上の他の特徴、整数、段階、作動、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことは更に理解されるであろう。
【００１６】
要素が別の要素に「接続」又は「結合」されていることを指している時に、それは他の要素に直接に接続又は結合することができ、又は介在する要素が存在する場合があることは理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素に「直接に接続」又は「直接に結合」されていることを指している場合に、介在する要素は存在しない。
【００１７】
用語第１、第２などは、本明細書では様々な要素を説明するのに使用することができるが、それらの要素は、それらの用語に限定すべきではないことは理解されるであろう。それらの用語を使用して一方の要素が別の要素から区別される。従って、第１の要素は、本発明の教示から逸脱することなく第２の要素と呼ぶことができる。
【００１８】
別途定めない限り、本明細書に使用する全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明が属する当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。一般的に使用する辞書で定められた用語のような用語は、関連の技術分野との関連でそれらの意味と矛盾しない意味を有すると解釈しなければならず、本明細書で明示的に定めない限り、理想的又は過度に正式な意味に解釈されないことは更に理解されるであろう。
【００１９】
当業者によって更に理解されるように、本発明は、例えば、方法、システム、デバイス、及び／又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウエア実施形態、完全ソフトウエア実施形態、又はソフトウエア及びハードウエア態様を組み合わせた実施形態の形態を取ることができる。本発明のコンピュータプログラム又はソフトウエア態様は、コンピュータ可読媒体又はメモリに格納されたコンピュータ可読命令又はコードを含むことができる。１又は２以上のプロセッサ（例えば、中央演算処理ユニット）によるプログラム命令の実行は、１又は２以上のプロセッサが本明細書に説明する１又は２以上の機能又は方法段階を実施することをもたらす。例えば、ハードディスク、ＣＲ−ＲＯＭ、光学ストレージデバイス、又は磁気ストレージデバイスを含むあらゆる適切な特許主題適格コンピュータ可読媒体又はメモリを利用することができる。そのようなコンピュータ可読媒体又はメモリは、一時的な波又は信号を含まない。
【００２０】
コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、例えば、以下に限定されるものではないが、電子、磁気、光、電磁、赤外線、又は半導体システム、装置、デバイス、又は伝播媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（非包括的リスト）は、１又は２以上のワイヤを有する電気接続、携帯型コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、及び携帯コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＲ−ＲＯＭ）を含むと考えられる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、更に、プログラムは、例えば紙又は他の媒体の光走査を通じて電子的に取り込まれ、次に、編集、解釈、又は他に必要に応じて適切な方式で処理され、次に、コンピュータメモリに格納することができるので、プログラムがその上に印刷される紙又は別の適切な媒体とすることができると考えられることに注意されたい。
【００２１】
本発明の実施形態はまた、流れ図及びブロック図を使用して説明することができる。流れ図は、順次処理として作動を説明することができるが、作動の多くは、並行して又は同時に実施することができる。これに加えて、作動の順序は、再編成することができる。処理は、その作動を完了する時に終了するが、図に含まれず又は本明細書に説明していない追加の段階を有することができると考えられる。
【００２２】
（流れ図及びブロック図の）ブロックのうちの１又は２以上は、コンピュータプログラム命令によって実施することができることは理解される。これらのプログラム命令は、プロセッサ及び対応するハードウエア構成要素によって実施される一連の作動段階を通して１又は複数のブロックに指定された機能を実施するために命令を実行するマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他のプロセッサのようなプロセッサ回路に与えることができる。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による例示的レーザシステム１００の概略図である。一部の実施形態において、レーザシステム１００は、切断、融除、凝固、砕石術、又は他の手術レーザ治療などの手術レーザ治療を患者の組織に実施するのに使用することができるレーザエネルギ１０２の出力ビームを発生させる手術レーザシステムとして作動するように構成される。
【００２４】
一部の実施形態において、システム１００は、複数のレーザダイオード１０４を含み、その各々は、個別のレーザエネルギ１０６を出力するように構成される。一部の実施形態において、システム１００は、ファイバ束１０８を含み、これは、図２のファイバ束１０８の簡易端面又は断面図に示すように複数の光ファイバ１１０を含む。ファイバ束１０８及び光ファイバ１１０は、レーザダイオード１０４から出力されたレーザエネルギ１０６にファイバコネクタ１１３によって結合された近位端１１２を有する。一部の実施形態において、システム１００は、ファイバ束１０８の遠位端１２０を通して放出されたレーザエネルギ１１８に結合された（すなわち、光学的に結合された）近位端１１６を有する送出ファイバ１１４を含み、これは、アクティブ化レーザダイオード１０４から出力されたレーザエネルギ１０６を含む。一部の実施形態において、アクティブ化レーザダイオード１０４から出力されたレーザエネルギ１０６を含む複合又は出力レーザエネルギ１０２は、送出ファイバ１１４の遠位端１２２を通して放出される。
【００２５】
一部の実施形態において、システム１００は、送出ファイバ１１４を配置する内腔を有する管状シース１２３を含む。一部の実施形態において、管状シースは、内視鏡又は膀胱鏡の作業チャネルの中に挿入可能である。管状シース１２３の遠位端１２５は、手術レーザ治療中に患者の身体の中への送出ファイバ１１４の遠位端１２２から放出されるレーザエネルギ１０２の送出を容易にするように構成される。
【００２６】
一部の実施形態において、レーザダイオード１０４の各々から出力されたレーザエネルギ１０６は、適切な光学系１２４を使用してファイバ束１０８のレーザファイバ１１０のうちの１又は２以上に光学的に結合される。一部の実施形態において、ファイバ束１０８の光ファイバ１１０のうちの少なくとも１つは、光学系１２４を使用する１又は２以上のレーザダイオード１０４を含むシステム１００のレーザダイオード１０４のサブセット（レーザダイオードサブセット又はサブアレイ）に結合される。一部の実施形態において、光学系１２４は、１又は２以上の光学レンズを含む。一部の実施形態において、光学レンズは、単一非球面レンズ及び／又は二重レンズを含む。
【００２７】
一部の実施形態において、ファイバ束１０８の光ファイバ１１０は、異なるファイバサブセットを含むことができ、その各々は、他のファイバサブセットの光ファイバ１１０とは異なるファイバ特性を有する。ファイバ束１０８の光ファイバ１１０のファイバ特性は、例えば、光ファイバ１１０のコアのサイズ、光ファイバ１１０のコアの形状、及び光ファイバ１１０の開口数を含むことができる。図２に示す例示的ファイバ束１０８は、光ファイバ１１０Ａを含む第１のファイバサブセットと、光ファイバ１１０Ｂを含む第２のファイバサブセットと、単一光ファイバ１１０Ｃを含む第３のファイバサブセットとの３つのファイバサブセットを含む。この例示的実施形態において、ファイバサブセット１１０Ａ〜１１０Ｃは、異なるサイズの光学コアを含む。
【００２８】
一部の実施形態において、レーザシステム１００は、異なるレーザ手術治療のような異なる用途に適合するように異なる特性を有するレーザエネルギ１０２を放出するように構成される。例えば、レーザシステム１００は、波長、電力レベル又は強度、作動モード（例えば、連続波又は変調／パルス式）、ビームプロファイルの形状、及び／又は出力レーザエネルギ１０２の他の特性を変化させるように構成することができる。
【００２９】
一部の実施形態において、光学系１５０は、図１に示すように、送出ファイバ１１４の近位端１１６をファイバ束１０８の遠位端１２０から放出されたレーザエネルギ１１８に結合するように構成される。一部の実施形態において、光学系１５０は、１又は２以上のレンズ１５２を含む。
【００３０】
一部の実施形態において、この可変出力レーザエネルギ１０２は、異なるレーザ特性を有するレーザダイオード１０４を使用して容易にされる。レーザ特性の例示的実施形態は、レーザダイオード１０４によって出力されたレーザエネルギ１０６の波長、レーザダイオード１０４によって出力されたレーザエネルギ１０６の強度レベル、レーザダイオード１０４から出力されたレーザエネルギ１０６のパターン、レーザダイオード１０４から出力されたレーザエネルギの負荷サイクル、レーザダイオード１０４の作動モード、及び他のレーザ特性を含む。
【００３１】
一部の実施形態において、システム１００は、レーザダイオード１０４の１又は２以上のサブセット又はサブアレイ（レーザダイオードサブセット）を含み、その各々は、同じか又は類似のレーザ特性を有するレーザダイオード１０４のうちの１又は２以上を含む。一部の実施形態において、各レーザダイオードサブセットの１又は２以上のレーザダイオード１０４のレーザ特性は、他のレーザダイオードサブセットのレーザダイオード１０４のレーザ特性とは異なる。その結果、各レーザダイオードサブセットは、他のレーザダイオードサブセットに対して固有の特性を有するレーザエネルギ１０６を生成することができる。一部の実施形態において、出力レーザエネルギ１０２の特性は、レーザダイオードサブセットのうちの１又は２以上の選択的アクティブ化及び非アクティブ化により調節される。
【００３２】
異なるレーザ手術治療のような出力レーザエネルギ１０２の異なる用途は、多くの場合に、レーザエネルギ１０２が異なる波長範囲を網羅することを必要とする。例えば、良性前立腺過形成（ＢＰＨ）レーザ治療で組織を融除するのに使用するレーザエネルギは、組織を切断し、組織を融除し、組織を蒸発させ、血液を凝固し、又は腎臓又は膀胱結石を崩壊するように選択されたものとは異なる場合がある。５３２ｎｍのような３００〜６００ｎｍの範囲の波長を有する緑色又は青色レーザエネルギは、ＢＰＨを治療するのに使用するような組織融除治療を実施するのに有用である場合があるが、約２０００ｎｍの波長を有するレーザエネルギは、腎臓又は膀胱結石を崩壊するための砕石治療において有用である。
【００３３】
一部の実施形態において、複合レーザエネルギ１０２の波長は、１又は２以上のレーザダイオードサブセットのアクティブ化に基づいて設定される。例えば、一部の実施形態において、１又は２以上のレーザダイオード１０４（「ＬＤ１」としてラベルつけした）を含むレーザダイオードサブセット１０４Ａは、第１の波長範囲（λ1）を有するレーザエネルギ１０６を出力するように構成されるが、レーザダイオードサブセット１０４Ｂは、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲（λ2）を有するレーザエネルギ１０６を出力するように構成された１又は２以上のレーザダイオード１０４（「ＬＤ２」としてラベルつけした）を含む。他のレーザダイオードサブセットも使用して、他の固有の波長範囲を有するレーザエネルギ１０６を出力することができる。出力レーザエネルギ１０２は、レーザダイオードサブセット１０４Ａのアクティブ化による第１の波長範囲を含むように構成することができ、出力レーザエネルギ１０２は、レーザダイオードサブセット１０４Ｂのアクティブ化による第２の波長範囲を含むように構成することができる。従って、出力レーザエネルギ１０２は、レーザダイオードサブセット１０４Ａ及び１０４Ｂのうちの１又は２以上の適切なアクティブ化によるレーザエネルギ１０６の第１及び第２の波長範囲の一方又は両方を含むように構成することができる。
【００３４】
一例示的手術用途では、第１のレーザダイオードサブセット１０４Ａは、ヘモグロビンによって強く吸収される波長（例えば、５３２ｎｍのような３００〜６００ｎｍの波長）を有するレーザエネルギ１０６を生成することができ、従って、より高い割合のヘモグロビンを含有する組織を蒸発させるのに使用することができる。レーザダイオードサブセット１０４Ｂは、ヘモグロビンによって容易に吸収されない波長でレーザエネルギ１０６を生成することができ、より効率的に組織を凝固して出血を止めるのに使用することができる。従って、システム１００を使用してレーザ手術治療を実施し、最初にレーザダイオードサブセット１０４Ａをアクティブ化することにより、ターゲット組織を蒸発させて組織内のヘモグロビンによって強く吸収される出力レーザエネルギ１０２を生成することができる。次に、システム１００は、レーザダイオードサブセット１０４Ａを非アクティブ化してレーザダイオードサブセット１０４Ｂをアクティブ化し、組織を凝固して出血を止める上で有用なレーザエネルギ１０２を生成することができる。
【００３５】
出力レーザエネルギ１０２の強度又は電力レベルも、レーザダイオードサブセットのうちの１又は２以上の選択的アクティブ化及び非アクティブ化により調節することができる。例えば、レーザダイオードサブセットの各々が、１又は２以上のレーザダイオード１０４を含む時に、単一レーザダイオードサブセットのアクティブ化は、低電力を有する出力レーザエネルギ１０２を生成することができる。追加のレーザダイオードサブセットをアクティブ化して、アクティブ化されたレーザダイオード１０４の数の増加から生じる出力レーザエネルギ１０２の強度又は電力レベルの増加を行うことができる。その結果、出力レーザエネルギ１０２の強度又は電力レベルは、レーザダイオードサブセットのアクティブ化又は非アクティブ化を通してスケーリングすることができる。一般的に、システム１００の電力容量は、システムのレーザダイオード１０４及び従ってレーザダイオードサブセットによって発生するレーザエネルギ１０６の電力の合計である。従って、比較的低い電力のレーザダイオード（例えば、１〜３Ｗ）を使用して、集合的にアクティブ化される時に実質的により高い電力のレーザビーム１０２を発生させることができる。
【００３６】
システム１００のレーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットはまた、レーザエネルギ１０６の異なるパターンを出力するように構成することができる。例えば、レーザダイオード１０４の１又は２以上は、レーザエネルギ１０６の強度レベルを変化させる（例えば、強度を上げ及び／又は下げる）周期パターン、レーザエネルギ１０６の出力をアクティブ化及び非アクティブ化する周期パターン、又は他の周期パターンのような特定の周期パターンを有するレーザエネルギ１０６を出力するように構成することができる。
【００３７】
レーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットはまた、異なる作動モードで作動するように構成することができる。例えば、レーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットは、連続波（ＣＷ）作動モード、パルス波又は変調作動モード、又は他の従来の作動モードで作動するように構成することができる。一部の実施形態において、レーザダイオード１０４を含むレーザダイオードサブセットは、各レーザダイオードサブセットが固有の負荷サイクルを有するように構成することができるパルス波作動モードで作動するように構成される。負荷サイクルは、一般的に、出力レーザエネルギ１０６の平均電力レベルを制御するように作動するが、負荷サイクルによって決定されたパルスの周波数も、レーザ砕石術のようなある一定のレーザ手術治療で有用である場合がある。その結果、システム１００の一部の実施形態は、固有の作動モードで作動させてレーザエネルギ１０６を発生させ、固有の負荷サイクルを有するレーザエネルギ１０２を出力するレーザダイオード１０４及びレーザダイオードサブセットを含む。
【００３８】
従って、光ファイバ束１０８Ａの異なる光ファイバ１１０により異なる特性を有するレーザエネルギ１０６を送出することができる。図３は、本発明の別の実施形態によるファイバ束１０８Ａの簡易端面又は断面図であり、ここで、光ファイバ１１０の各々は、番号１〜５でラベル付けされてそれらを結合するレーザダイオードサブセット又はサブアレイを指定している。すなわち、「４」という番号がつけられた光ファイバ１１０各々は、１つのレーザダイオードサブセット又はサブアレイのレーザダイオード１０４から放出されたレーザエネルギ１０６に結合されるが、「５」という番号がつけられた光ファイバは、別のレーザダイオードサブセット又はサブアレイのレーザダイオード１０４から放出されたレーザエネルギ１０６に各々結合される。従って、レーザダイオード１０４のサブセットのうちの１又は２以上のアクティブ化は、出力レーザエネルギ１０２として、対応する光ファイバ１１０を通じて及び送出ファイバ１１４を通じて対応するレーザエネルギ１０６を送出する。
【００３９】
その結果、出力レーザエネルギ１０２の特性は、レーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットのアクティブ化及び非アクティブ化によりカスタマイズされて調節することができる。例えば、システム１００を作動させて、共有する光ファイバ１１０（光ファイバ１、２、３及び５）によって示すように、レーザダイオードサブセットをアクティブ化することができるが、光ファイバ４に対応するレーザファイバサブセットは、非アクティブ化される。これは、光ファイバ１〜３及び５に対応するレーザダイオードサブセットによって発生するレーザエネルギ１０６を含む送出ファイバ１１４から放出される複合又は出力レーザエネルギ１０２をもたらす。
【００４０】
一部の実施形態において、異なるレーザダイオードサブセットのアクティブ化及び非アクティブ化は、レーザファイバ１１４から放出される出力レーザエネルギ１０２のビームのサイズを制御する。例えば、光ファイバ１及び２（図３）に対応するレーザダイオードサブセットは、比較的小さい直径を有する出力レーザビーム１０２を生成することができ、それらは、図４に示すように、光ファイバ３〜５に対応するレーザダイオードサブセットのような他のレーザダイオードサブセットをアクティブ化することによって増加させることができる。一部の実施形態において、レーザダイオード１０４から出力されるレーザエネルギ１０６が実質的に同じ強度レベルを有する時に、放出レーザエネルギ１０２の直径のサイズの増大により、レーザエネルギの実質的に均等な分布を維持する。より大きい直径のビームを使用して、より迅速に組織を除去することができるが、より小さいサイズのビームを使用して、より正確に組織を除去することができる。
【００４１】
一部の実施形態において、送出ファイバ１１４から放出される出力レーザビーム１０２の形状は、選択レーザダイオードサブセットのアクティブ化及び／又は送出ファイバ１１４の構成により選択されるか又は調節することができる。一部の実施形態において、送出ファイバ１１４は、円形形状ビーム１０２でレーザエネルギ１０２を放出する従来の光ファイバのような丸いコアを有する光ファイバを含む。
【００４２】
図５は、本発明の例示的実施形態によるファイバ束１０８Ｂの簡易端面又は断面図である。図５に示すように、レーザダイオードサブセット１及び２のアクティブ化は、一列に向けられた光ファイバ１１０を通じてレーザエネルギ１０６を送出する。一部の実施形態において、送出ファイバ１１４Ａは、図６の簡易端面又は断面図に示すように、被覆材１３２によって取り囲まれた矩形コア１３０を有する光ファイバを含む。一部の実施形態において、コア１３０の屈折率（ｎ1）は、被覆材１３２の屈折率（ｎ2）よりも大きい。矩形コア１３０は、送出ファイバ１１４Ａが線状出力ビーム１０２を望ましいターゲットに送出することを可能にする。図７は、ＺＥＭＡＸ（光学式シミュレーションソフトウエア）を使用して模擬した時の図６の光ファイバから放出することができる例示的線状出力ビーム１０２を示している。一部の実施形態において、線状レーザビーム１０２は、手術レーザ手順に使用して組織を摘出することができる。組織にわたって線状出力ビーム１０２を掃引する時に、それを使用して、円形状レーザビームよりも正確に組織を蒸発させることができる。
【００４３】
一部の実施形態において、システム１００は、環状又はドーナツ状出力ビーム１０２を放出するように構成される。一部の実施形態において、これは、環状又はリングパターンを形成するファイバ束１０８Ｃの光ファイバ１１０に対応するレーザダイオードサブセットをアクティブ化することによって達成される。例えば、レーザエネルギ１０６をファイバ束１０８Ｃ（図８）の対応する光ファイバ１１０に送出するレーザダイオードサブセット４及び５のアクティブ化は、送出ファイバ１１４へのレーザエネルギ１１８の環状又はドーナツ状ビームの送出をもたらす。一部の実施形態において、送出ファイバ１１４は、環状、リング状、又はドーナツ状ビーム１０２としてこの環状レーザエネルギを放出するように構成される。
【００４４】
一部の実施形態において、送出ファイバ１１４Ｂは、図９の簡易断面図に示すような多重被覆光ファイバを含むことができる。一部の実施形態において、多重被覆光ファイバ１３３は、環状光送出媒体１３６の屈折率（ｎ2）よりも低い屈折率（ｎ1）を有する中心被覆材１３４を含む。これに加えて、環状光送出媒体１３６の屈折率（ｎ2）は、外側被覆材１３８の屈折率よりも高い。一部の実施形態において、ファイバ束１０８Ｃから放出された環状形状エネルギ１０６は、送出ファイバ１１４Ｂの環状光送出媒体１３６に光学的に結合され、環状又はドーナツ状出力ビーム１０２として遠位端１２２を通して放出され、そのシミュレーションは、ＺＥＭＡＸソフトウエアを使用して図１０に示されている。一部の実施形態において、環状形状出力ビーム１０２は、手術レーザ手順に使用されて組織を摘出する。
【００４５】
図１１は、本発明の実施形態によるレーザエネルギを送出するファイバ束１０８Ｄの簡易端面又は断面図である。一部の実施形態において、レーザダイオードサブセット１、２、４、及び５はアクティブ化されるが、レーザダイオードサブセット３は非アクティブ化される。従って、サブセット１、２、４、及び５によって発生するレーザエネルギ１０６は、ファイバ束１０８Ｄの対応する光ファイバ１１０を通じて送出される。
【００４６】
一部の実施形態において、送出ファイバ１１４Ｃは、多重被覆ファイバ１４０の形態であり、その簡易断面図は図１２に示されている。一部の実施形態において、多重被覆光ファイバ１４０は、図１２に示すように、中心光送出媒体１４２、被覆材１４４、環状光送出媒体１４６、及び被覆材１４８を含む。一部の実施形態において、中心光送出媒体１４２及び環状光送出媒体１４６は、ガラスを含む。一部の実施形態において、被覆材１４４は、中心光送出媒体１４２を取り囲み、中心光送出媒体１４２の屈折率（ｎ1）よりも低い屈折率（ｎ2）を有する。環状光送出媒体１４６は被覆材１４４を取り囲み、被覆材１４８は、環状光送出媒体１４６を取り囲む。一部の実施形態において、被覆材１４４及び被覆材１４８の屈折率（ｎ2）は、環状光送出媒体１４６の屈折率よりも低い。
【００４７】
一部の実施形態において、図１１に示すファイバ束１０８Ｄの実施形態からレーザエネルギを送出するために、図１２に示す送出ファイバ１１４Ｃを使用する。この実施形態において、レーザダイオードサブセット１及び２（図１１）に対応するファイバ束１０８Ｄの光ファイバ１１０によって送出されたレーザエネルギ１０６は、中心光送出媒体１４２に結合され、レーザダイオードサブセット４及び５に対応するファイバ束１０８Ｄの光ファイバ１１０によって送出されたレーザエネルギ１０６は、環状光送出媒体１４６に結合される。この構成は、図１３に示すように、ＺＥＭＡＸアプリケーションを使用して生成されたシミュレーションである中心円形部分及び環状部分を有するビーム１０２の形態で送出ファイバ１１４Ｃがレーザエネルギ１０６を送出することを可能にする。
【００４８】
上述のように、レーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットを作動させて、異なる特性を有するレーザエネルギ１０６を生成することができる。例えば、１又は２以上のレーザダイオードサブセットは、連続波モード又は高負荷サイクルで作動させて高い強度又は高い平均出力レーザエネルギを生成することができるが、他のレーザダイオード１０４又はレーザダイオードサブセットは、ある一定の周波数又は負荷サイクルで変調され、より低い平均電力又は強度を有するレーザエネルギ１０６を生成することができる。一部の実施形態において、レーザダイオードサブセット１及び２（図１１）は、高電力モード（連続波又は高負荷サイクル）で作動させることができ、一方、レーザダイオードサブセット４及び５を変調して比較的低い出力レーザエネルギ１０６を生成することができる。その結果、高電力レーザエネルギは、ファイバ束１０８Ｄの中心に位置するが、低電力レーザエネルギは、ファイバ束１０８Ｄの周囲に位置する。図１２の送出ファイバ１１４Ｃを使用する時に、高出力レーザエネルギ１０６は、中心光送出媒体１４２に結合されるが、低出力レーザエネルギ１０６は、環状光送出媒体１４６に結合される。得られる出力ビーム１０２は、中心ビームが組織を切断するか又は蒸発させる手術手順に使用することができるが、外側環状ビームは、同時に組織を凝固する。
【００４９】
一部の実施形態において、システム１００は、本発明の実施形態による例示的ファイバ束１０８Ｅの簡易端面又は断面図である図１４に示すように、組織を蒸発させるように構成された波長を有するレーザダイオード１０４のうちの１又は２以上のサブセットによって発生するレーザエネルギ１０６を送出するように構成されるが、光ファイバ１１０の内側クラスターは、組織を凝固するように構成された波長を有するレーザダイオード１０４の１又は２以上のサブセットからレーザエネルギ１０６を送出するように構成される。
【００５０】
一部の実施形態において、システム１００は、識別、診断、又は他の目的のために電磁エネルギフィードバックを提供するように構成される。一部の実施形態において、１又は２以上のレーザダイオード１０４は、本発明の実施形態によるファイバ束１０８Ｅの簡易端面又は断面図である図１及び図１４に示すように、励起スペクトルである波長を有する励起レーザエネルギ１０６を出力するように構成された励起レーザダイオード１０４Ｅ（図１）を含む。レーザダイオード１０４Ｅによって発生する励起レーザエネルギ１０６は、図１５に示すレーザファイバ１１０Ｅ及び送出ファイバ１１４のようなファイバ束１０８Ｅの光ファイバ１１０のうちの少なくとも１つを通じてターゲットに送出される。一部の実施形態において、励起レーザエネルギは、レーザダイオード１０４のうちの１又は２以上の他のサブセットから発生するレーザエネルギと組み合わされ、送出ファイバ１１４からレーザエネルギ１０２として出力される。
【００５１】
一部の実施形態において、励起レーザダイオード１０４Ｅによって発生するレーザエネルギは、バンドパスフィルタ１５４（図１）を通じて伝達され、励起レーザエネルギが励起スペクトルの望ましい波長範囲にあることを保証する。一部の実施形態において、励起スペクトルは、３００〜４２０ナノメートルの範囲にある。
【００５２】
一部の実施形態において、励起レーザエネルギは、組織又は物質を識別し、組織又は物質の状態を診断するのに使用されるか又は他の目的のために使用することができる励起レーザエネルギへの露出に応答して、自己蛍光電磁エネルギ又はフィードバック電磁エネルギ１５８を発生する組織又は他の物質をターゲットにするように構成される。フィードバック電磁エネルギ１５８は、遠位端１２２で送出ファイバ１１４によって捕捉され、送出ファイバ１１４及び図１５に示す光ファイバ１１０Ｆのようなファイバ束１０８Ｆの光ファイバ１１０のうちの少なくとも１つを通じて伝達される。その内容が全ての目的に対して全体的に引用によって本明細書に組み込まれている２０１４年１０月２０日出願の現在特許出願中の本出願人による国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１４／６１３１９は、治療部位において状態を識別するために追加のデバイス及び方法を開示している。
【００５３】
一部の実施形態において、図２に示すように、システム１００は、フィードバック電磁エネルギ１５８を分析するように構成された分光計１５６を含む。一部の実施形態において、システム１００は、フィードバック電磁エネルギ１５８と、その後に分光計１５６によって分析されるフィルタ処理したフィードバック電磁エネルギ１５８とを濾過するように構成されたフィルタ１６０を含む。一部の実施形態において、フィルタ１６０は、励起スペクトルを除去し及び／又はフィードバック電磁エネルギ１５８の望ましい自己蛍光スペクトルを隔離するように構成される。
【００５４】
図１６は、上述のシステム１００の１又は２以上の実施形態を容易にするのに使用する例示的回路図である。一部の実施形態において、レーザダイオード１０４は、１又は２以上のプロセッサを含むコントローラ１７４からの制御信号に応答する適切なスイッチ１７２（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を使用して個々の又は群のレーザダイオード（サブセット）を短絡させることにより、適切な電源１７１から電力を受け入れる電力供給部１７０からの電流を個々の又は群のレーザダイオード１０４に結合することによる個々の又は群のアクティブ化のために配置される。一部の実施形態において、光遮断器のようなＭＯＳＦＥＴ又はスイッチ１７２のための制御回路１７３を使用して、コントローラ１７４からの制御信号を処理することができる。
【００５５】
一部の実施形態において、モニタ回路１７６は、光学的に又はダイオード１０４にわたる電圧低下を測定することによってレーザダイオード１０４の各々の性能をモニタするように設けられる。これは、欠陥があるレーザダイオード１０４を検出して隔離することを可能にする。一部の実施形態において、回路１７６は、レーザダイオード１０４の性能に関するフィードバックとして、個々のレーザダイオード１０４又はレーザダイオード１０４の群にわたる電圧低下を測定する。
【００５６】
一部の実施形態において、回路は、一連のレーザダイオード１０４を通じて電流を有効又は無効にすることができるように構成されたスイッチ１７８（例えば、ＭＳＦＥＴ）を含む。
【００５７】
一部の実施形態において、システム１００は、電力供給部１７０を制御するための制御ループ回路１８０を含む。一部の実施形態において、制御ループ回路１８０は、アクティブ化レーザダイオード１０４を通る電流を決定するのに使用する４端子又は２端子抵抗器のような電流感知抵抗器１８２にわたる電圧低下を受け入れる。一部の実施形態において、制御ループ回路１８０は、光電力フィードバックを含み、これは、ターゲットに送出されたレーザエネルギ１０２の強度又は電力を示す光電力フィードバックを含む。一部の実施形態において、制御ループ回路１８０は、望ましい電力設定を示すコントローラ１７４からの設定値を含む。
【００５８】
本発明の一部の実施形態は、本明細書に説明する１又は２以上の実施形態によるレーザシステム１００を使用してレーザビーム１０２を生成する方法に関する。本方法の一部の実施形態において、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームは、システム１００の複数のレーザダイオード１０４の各々から出力される。ファイバ束１０８の近位端１１２は、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームに光学的に結合される。レーザエネルギ１０６のディスクリートビームは、ファイバ束１０８（レーザエネルギ１１８）の遠位端１２０を通して放出される。送出ファイバ１１４の近位端１１６は、ファイバ束１０８の遠位端１２０を通して放出されたレーザエネルギ１０６のディスクリートビームに光学的に結合される。レーザエネルギ１０６のディスクリートビームを含むレーザエネルギ１０２の複合ビームは、送出ファイバ１１４の遠位端１２２を通して放出され、これは、ファイバ束１０８に光学的に結合される。
【００５９】
一部の実施形態において、システム１００の複数のレーザダイオード１０４の各々からのレーザエネルギ１０６のディスクリートビームの出力又は発生は、レーザダイオード１０４の第１のサブセットからのレーザエネルギ１０６のビームの出力を含む。
【００６０】
一部の実施形態において、複合ビーム１０２の強度は、レーザダイオード１０４の第１のサブセットとは異なるレーザダイオード１０４の第２のサブセットからレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを出力又は発生させることによって調節される。本方法のこの段階により、システム１００によってアクティブ化されてレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを発生させるレーザダイオード１０４の総数を増加又は低減し、送出ファイバ１１４から放出されるレーザエネルギ１０２の複合ビームの合計電力レベルを調節することができる。この実施形態は、凝固モードから蒸発又は切断モードへ、又はレーザエネルギ１０２が患者の組織に損傷を与える十分な強度を欠く照準ビームモードからレーザエネルギ１０２が十分な強度を有して患者の組織を切断し、蒸発させ、又はそれに対して別のレーザ手順を行うアクティブモードへのような高及び低強度モード間で手術医がレーザエネルギ１０２を移行することを可能にする。
【００６１】
本方法の一部の実施形態において、レーザエネルギ１０２の複合ビームの１又は複数の波長は、第１のサブセットとは異なる第２のセットのレーザダイオードからエネルギ１０６のディスクリートビームを出力又は発生させることによって調節される。この実施形態において、第１のレーザダイオードサブセットは、第１のセットの波長を張るレーザエネルギ１０２の複合ビームを生成することができるのに対して、第２のレーザダイオードサブセットのアクティブ化は、異なるセットの波長を張る複合レーザビーム１０２をもたらす。この実施形態は、例えば、一方のタイプのレーザ手順に有用な波長と別のタイプのレーザ手順を行う上で有用な波長の間で手術医がレーザエネルギ１０２を移行することを可能にする。例えば、レーザエネルギ１０２の一部の波長（例えば、５３２ｎｍ）は、組織を蒸発させる上で有用であるが、レーザエネルギ１０２の他の波長は、組織を融除又は切断するのにより有用である場合がある。
【００６２】
本方法の一部の実施形態において、複合レーザビーム１０２のサイズは、第１のレーザダイオードサブセットとは異なるレーザダイオード１０４の第２のサブセットからレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを出力することによって調節される。図３及び４を参照して上で考察したように、これは、複合レーザビーム１０２の直径に対してレーザシステム１００を調節することを可能にする。送出ファイバ１１４から放出される複合レーザビーム１０２のサイズ及び形状を調節するための追加の技術は、放出複合レーザビーム１０２の望ましいサイズ及び形状をもたらす光ファイバを有する送出ファイバ１１４の選択を伴う。
【００６３】
本方法の一部の実施形態において、複合レーザビーム１０２の形状は、第１のレーザダイオードサブセットとは異なるレーザダイオード１０４の第２のサブセットからレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを出力することによって調節される。例えば、円（図３及び４）、リング（図８〜１０）、線（図５〜７）、正方形、矩形、及び同心リング又は円（図１１〜１３）の形状、又は複合レーザビーム１０２に対する他の望ましい形状を有する複合ビーム１０２は、レーザダイオード１０４のサブセットの選択されたアクティブ化又は非アクティブ化によって達成することができる。
【００６４】
本方法の一部の実施形態において、複合レーザビーム１０２のパターンは、第１のレーザダイオードサブセットとは異なるレーザダイオードの第２のサブセットからレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを出力することによって調節することができる。上で考察したように、これは、第２のレーザダイオードサブセットのレーザダイオード１０４と比べて第１のレーザダイオードサブセットのレーザダイオード１０４から放出されるレーザエネルギ１０６に対する周期的変動を伴う場合がある。
【００６５】
本方法の一部の実施形態において、ファイバ束１０８の近位端１１２は、１又は２以上のレンズを含む光学系１２４を使用してレーザエネルギ１０６のディスクリートビームにファイバ束１０８の近位端１１２を光学的に結合することにより、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームに光学的に結合される。本方法の一部の実施形態において、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームは、ファイバ束１０８の光ファイバ１１０のうちの１又は２以上の遠位端１２０を通して放出される。
【００６６】
本方法の一部の実施形態において、ファイバ束１０８の遠位端１２０を通して放出されたレーザエネルギ１０６（レーザエネルギ１１８）のディスクリートビームに送出ファイバ１１４の近位端１１６を光学的に結合する段階は、１又は２以上のレンズ１５２を含む光学系１５０を使用してファイバ束１０８の遠位端１２０を通して放出されたレーザエネルギ１０６のディスクリートビームに送出ファイバ１１４の近位端１１６を光学的に結合する段階を含む。
【００６７】
本方法の一部の実施形態において、システム１００の複数のレーザダイオード１０４の各々からレーザエネルギ１０６のディスクリートビームを出力する段階は、励起スペクトル内にある波長を有する励起レーザエネルギ１０６の１又は２以上のディスクリートビームを出力する段階を含む。一部の実施形態において、本方法は、励起スペクトル内にある波長を有するレーザエネルギ１０６の１又は２以上のディスクリートビームを出力する段階を含む。一部の実施形態において、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームのうちの１又は２以上は、それらが励起スペクトル内にあるように、レーザエネルギ１０６のディスクリートビームのうちの１又は２以上を濾過するフィルタ１５４を通過する。一部の実施形態において、励起スペクトルは、３００〜４２０ナノメートルである。
【００６８】
本方法の一部の実施形態において、フィードバック電磁エネルギ１５８は、励起レーザエネルギへの組織又は物質の露出に応答する送出ファイバ１１４及びファイバ束１０８を通じて送出ファイバ１１４の遠位端１２２から伝達される。一部の実施形態において、フィードバック電磁エネルギ１５８は、分光計１５６（図１）に送出される。一部の実施形態において、フィードバック電磁エネルギ１５８は、フィードバック電磁エネルギ１５８を分光計１５６に送出する前にフィルタ１６０を使用して濾過される。
【００６９】
図１７及び２１は、本発明の実施形態によるレーザバー２００の簡易図である。レーザバー２００は、複数のレーザダイオード２０４から放出されたレーザエネルギから形成されたレーザエネルギ２０２の複合ビームを放出するように構成される。一部の実施形態において、レーザバー２００は、複数の平行レンズ２０８を含み、その各々は、レーザダイオード２０４のうちの１つからレーザエネルギ２１０の平行ビームの中に出力されたレーザエネルギ２０６を平行にするように構成される。一部の実施形態において、平行レンズ２０８は、より大きい開口数（ＮＡ＞０．６）を有する非球面レンズである。
【００７０】
一部の実施形態において、レーザバー２００は、平行ビーム２１０を反射するように構成された少なくとも１つのミラー２１２を含む。一部の実施形態において、レーザバー２００は、複合ビーム２０２の中に反射平行ビーム２１０を集めるように構成された光学系２１４を含み、これは、ターゲットに送出するためにレーザバー２００から光ファイバに放出することができる。一部の実施形態において、少なくとも１つのミラー２１２は、図１７及び２１に示すように、対応する平行ビーム２１０を光学系２１４に向けて反射させるように構成された各レーザダイオード２０４に対する個々のミラーを含む。一部の実施形態において、ミラー２１２の各々は、対応する平行ビーム２１０に対して約４５度で傾斜する。
【００７１】
一部の実施形態において、Ｘ方向（図で識別するように）の各レーザダイオード２０４間の間隔はできるだけ小さくされ、一般的に、レーザダイオード２０４のパッケージによって決定される。一部の実施形態において、各レーザダイオード２０４のためのパッケージは、約５．６ミリメートルの直径を有し、個々のレーザダイオード２０４間のＸ軸に沿った間隔は、約６ミリメートルである。
【００７２】
一部の実施形態において、レーザダイオード２０４及びそれらの対応するミラー２１２は、レーザダイオード２０４の各々から放出されたレーザエネルギ２０６がほぼ同じ合計距離だけレーザダイオード２０４から光学系２１４まで移動するように位置決めされる。一部の実施形態において、ミラー２１２は、図１７及び２１に示すように、Ｚ軸に沿ってレーザダイオード２０４から変位し、ミラー２１２は、Ｚ軸に垂直なＸ軸に沿って光学系２１４から変位している。
【００７３】
一部の実施形態において、レーザダイオード２０４から出力されるレーザエネルギは、非対称である。一部の実施形態において、各レーザダイオード２０４から放出されるレーザエネルギ２０６のビーム形状は、ｐｎ接合に沿った速軸がｐｎ接合に垂直な遅軸と比べて遥かに大きい発散角を有するように楕円形である。
【００７４】
一部の実施形態において、レーザダイオードの速軸は、図１７に示すようにＸ−Ｚ平面に位置合わせされ、レーザダイオード２０４及び対応する平行ビーム２１０の各々から出力されたレーザエネルギ２０６は、実質的にＸ−Ｚ平面に位置合わせされる。これは、図１８に示すように、面２１５においてＺＥＭＡＸソフトウエアを使用して生成されるビームプロファイルのシミュレーションである楕円形ビームプロファイルをもたらす。図１７の面２１７内のビームプロファイルは、図１９に示されている。
【００７５】
一部の実施形態において、レーザダイオード２０４の遅軸は、図２１に示すようにＸ−Ｚ平面に位置合わせされ、レーザエネルギ２０６及び対応する平行ビーム２１０は、実質的にＸ−Ｚ平面に位置合わせされる。これは、面２１５において図２２に示すビームプロファイルと面２１７において図２３に示すビームプロファイルとをもたらす。
【００７６】
一部の実施形態において、光組合せ光学系２１４は、ミラー２１２から反射する平行ビーム２１０の非対称性を低減するように作動する。一部の実施形態において、光組合せ光学系２１４は、円柱レンズ２１６及び２１８を含み、それらが作動されて各ビーム２１０の速軸ビーム発散角を低減し、それを遅軸ビーム発散角と同じにする。その結果、面２１９においてビーム収集光学系２１４から出力された個々のビームは、図２０（図１７の面２１９内のビームプロファイル）及び図２４（図２１の面２１９内のビームプロファイル）に示すように、実質的に円形プロファイルを有する。
【００７７】
本発明の一部の実施形態は、本明細書に説明する実施形態のうちの１又は２以上によって形成されたレーザバー２００のうちの２又はそれ以上を含むレーザモジュールに関する。図２５及び２６は、８つのレーザバー２００を含む本発明の実施形態による例示的レーザモジュール３００のそれぞれ側面図及び上面図を示す。しかし、本発明の実施形態は、より多い又はより少ないレーザバー２００を有するレーザモジュール３００を含む。
【００７８】
一部の実施形態において、レーザモジュール３００は、レーザバー２００の複合ビーム２０２を反射するように構成された少なくとも１つのミラー３０２を含む。図２５及び２６の面３０３での各ビームバー２００の反射複合ビーム２０２の例示的プロファイルは、図１７に示されている。一部の実施形態において、少なくとも１つのミラー３０２は、図２６に示すように、複合ビーム２０２のうちの１つを反射するように各々が構成された複数のミラー３０２を含む。一部の実施形態において、ミラー３０２の各々は、それらの対応する複合ビーム２０２に対して約４５度で傾斜する。一部の実施形態において、各レーザバー２００及び対応するミラー３０２の光学距離は、各レーザバー２００から面３０３までの光学距離が同じになるように最適化される。
【００７９】
一部の実施形態において、ミラー３０２の各々は、Ｘ方向に他のミラー３０２に対して変位している。好ましくは、ミラー３０２の各々のこの高さの差はできるだけ小さくされ、かつ一般的にバー２００の直径によって決定される。一部の実施形態において、レーザバー２００の各々は、約１．２ミリメートルの直径を有し、ミラー３０２は、約１．４ミリメートルだけＸ方向に互いに分離される。
【００８０】
一部の実施形態において、レーザモジュール３００は、反射複合ビーム２０２を収束ビーム３０６の中に集束させるように構成された光集束光学系３０４を含む。一部の実施形態において、光集束光学系３０４は、図２５及び２６に示すように、単一球面レンズを含む。面３０７内の収束ビーム３０６の得られるプロファイルは、図２８に示されている。収束ビーム３０６のプロファイルは、遅軸に沿ったものと比べてビーム１０２の速軸に沿ったレーザエネルギのより広い分散角に起因して球面集束レンズ後では楕円形である。
【００８１】
一部の実施形態において、レーザモジュール３００は、収束ビーム３０６に光学的に結合された近位端３１０を有する光ファイバ３０８を含む。光ファイバ３０８は、上で考察した送出ファイバ１１４と同様に作動させることができ、かつ収束ビーム３０６を放出する遠位端３１２を含む。本明細書に開示する送出ファイバの遠位端は、実施されているレーザ治療／手順に応じて端部点火構成又は側部点火構成（すなわち、斜角遠位端）を有することができる。
【００８２】
一部の実施形態において、光ファイバ３０８は、図２９の簡易断面図に示すように、被覆材３２２によって取り囲まれた矩形コア３２０を有する。そのような光ファイバ３０８を使用して、ファイバ３０８の近位端３１０で光ファイバ３０８の送出端部から放出することができる楕円形の収束ビーム３０６を送出することができる。一部の実施形態において、矩形コア３２０は、７５０μｍ×２００μｍの直径を有する。矩形コア３２０を有する光ファイバ３０８から放出されるビームの例示的プロファイルは、図３０に示されている。そのような矩形又は線状ビームは、組織切断に対して光学ナイフのように挙動することができる。更に、線状ビームを掃引することにより、それを使用して組織を蒸発させることができる。
【００８３】
一部の実施形態において、図３１に示すように、光集束光学系３０４は、２つの円柱レンズ３０４Ａ及び３０４Ｂを含み、受光ファイバ３０８の前のビーム発射区域を増大させて、ビーム３０６を実質的に正方形又は矩形の形状にする。図３１の面３０７内のビーム３０６の例示的プロファイルは、図３２に示されている。一部の実施形態において、円形コア状光ファイバ３０８を使用して、近位端３１０でビーム３０６を受け入れ、光ファイバ３０８の出力端部において円形ビームを放出することができる。
【００８４】
本発明の一部の実施形態は、レーザモジュール３００のうちの２又はそれ以上を組み合わせたレーザシステム４００に関する。図３３は、本発明の実施形態によるそのようなレーザシステム４００の簡易図である。一部の実施形態において、レーザシステム４００は、図３３に示すように、モジュール３００から複合出力ビーム３０６の各々を受け入れ、ビーム３０６の各々を含む複合ビーム４０４を出力する偏光ビーム組合せ立方体４０２を含む。一部の実施形態において、レーザモジュール３００のうちの１又は２以上は、図３３に示すように、Ｙ方向にそれらのビーム３０６を出力するように構成され、レーザモジュール３００のうちの１又は２以上は、Ｘ方向にそれらのビーム３０６を出力するように構成される。
【００８５】
一部の実施形態において、Ｘ方向ビーム３０６及びＹ方向ビーム３０６は、それらの間に９０度の偏光方向差を有する直線偏光ビームである。これは、一方のセットのモジュール３００が速軸ビーム位置合わせ式バー２００を使用し、一方、他方の群のモジュール３００が遅軸ビーム位置合わせ式バー２００を使用することによって実施することができる。
【００８６】
一部の実施形態において、レーザシステム４００は、ビーム４０４をその後に望ましいターゲットに放出することができる光ファイバ４１０の近位端４０８に複合ビーム４０４を結合するように構成された集束光学系４０６を含む。
【００８７】
レーザシステム４００によって達成される自由空間光ビーム組合せは、モジュール方式デバイスを作るのに使用することができる。そのようなレーザシステムの例の簡易図は、図３４及び３５に示されている。例えば、図３４に示すように、ビームアレイ（ＭｘＮ）は、Ｍサブモジュール（各サブモジュールは、Ｎｘ１ビームバー２００を有する）を使用して形成することができる。このシステム４００を製造するために、Ｎｘ１ビームバー２００（ここで、Ｎは、２、３、４．．．ｎ）を有するサブモジュールが、顧客の要件に基づいて作られ、必要な出力電力（単一ダイオード電力のＭｘＮ倍）を得るために、Ｍサブモジュール（ここで、Ｍは、１、２、３．．．ｍ）がレーザコンソールに差し込まれる。電力強度は、出力電力及び送出ファイバコア形状及びサイズに依存する。
【００８８】
図３５に示すように、別のオプションは、レーザバー２００のＮｘＮサブモジュールを作り、出力電力要件に基づいてこのモジュールのＭ個をレーザコンソールに差し込むことである。全体電力は、単一レーザダイオード電力のＭｘＮｘＮ倍である。
【００８９】
上記に言及したように、上述のレーザシステム及びデバイスは、患者に対して手術レーザ治療を行うのに使用することができるレーザエネルギを発生して送出するのに有用である。例示的手術レーザ治療は、切断、融除、凝固、砕石術、又は他の治療を含む。本発明の実施形態は、本明細書に説明するシステム又はデバイスの実施形態を使用した患者に対するそのような手術レーザ治療の実施を含む。
【００９０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細の変更を行うことができることを認識するであろう。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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