(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用レーザ光源から導光した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、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ウィンドウと、温度センサを有し温度センサに基づいて該ウィンドウを冷却する冷却手段と、を有し、レーザ光を照射するレーザ治療装置において、所期する皮膚の冷却温度よりも低くかつ０℃より高い所定の温度Ａとなるように前記冷却手段を駆動制御する第１制御手段と、温度Ａよりも低い温度Ｂとなるように前記冷却手段を駆動制御する第２制御手段と、を有し、前記冷却手段を駆動制御する制御手段と、前記ウィンドウと患者皮膚との接触を検知する接触検知手段に基づくか、又はトリガ信号が入力されたときにレーザを出射させうる準備完了信号に基づいて、前記冷却手段の駆動制御を第１制御手段から第２制御手段に切り換える切換手段と、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のレーザ治療装置は、前記切換手段が準備完了信号に基づいて前記冷却手段の駆動制御を第１制御手段から第２制御手段に切り換える場合は、前記制御手段は、所定時間内にトリガ信号が入力されないときはさらに第２制御手段から第１制御手段に切り換え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たり、レーザ照射による痛みを軽減するために、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、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、ウィンドウ表面に結露が発生する。この状態で、更に冷却すると、結露した水分が凍り付く問題があった。ウィンドウ表面に結露や氷結が生じると、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。逆に結露や氷結が生じない様にウィンドウの冷却温度設定を上げてしまうと、皮膚面が十分に冷やされないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ウィンドウ表面に付いた結露の発生や氷結を抑えつつ、患部を冷や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。
【０００６】
（１）  治療用レーザ光源から導光した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、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ウィンドウと、温度センサを有し温度センサに基づいて該ウィンドウを冷却する冷却手段と、を有し、レーザ光を照射するレーザ治療装置において、所期する皮膚の冷却温度よりも低くかつ０℃より高い所定の温度Ａとなるように前記冷却手段を駆動制御する第１制御手段と、温度Ａよりも低い温度Ｂとなるように前記冷却手段を駆動制御する第２制御手段と、を有し、前記冷却手段を駆動制御する制御手段と、前記ウィンドウと患者皮膚との接触を検知する接触検知手段に基づくか、又はトリガ信号が入力されたときにレーザを出射させうる準備完了信号に基づいて、前記冷却手段の駆動制御を第１制御手段から第２制御手段に切り換える切換手段と、を備えることを特徴とする。
（２）  （１）のレーザ治療装置は、前記切換手段が準備完了信号に基づいて前記冷却手段の駆動制御を第１制御手段から第２制御手段に切り換えた場合は、前記制御手段は、所定時間内にトリガ信号が入力されないときはさらに第２制御手段から第１制御手段に切り換えることを特徴とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
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まで通信ケーブル３とファイバケーブル４が伸延している。
【００１７】
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、前述の通信ケーブル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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図３はスキャナヘッド２０ａの下部にウィンドウユニット４０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。ウィンドウユニット４０は、図示なきウィンドウサイズのものに交換可能である。
【００２３】
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、熱伝導性の良い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。２８は電子熱交換器であるペルチェ素子である。ペルチェ素子２８は、アルミ製の冷却板２９とウィンドウ取付板２７にはさまれる格好で取付けられており、ウィンドウ取付板２７側が吸熱側（冷却側）となり、冷却板２９側が放熱側となるように電流が流される。冷却板２９の内部には冷却水が循環する流路が形成されており、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を通って冷却板２９内を循環し、冷却板２９を介してペルチェ素子２８で放熱された熱を吸熱する。
【００２４】
３１はウィンドウ取付板２７の下端に取付けられた温度センサであり、温度センサ３１はウィンドウ取付板２７の温度を検知し、この温度検知に基づき制御部１５によってペルチェ素子２８の駆動がコントロールされる。
【００２５】
ウィンドウユニット４０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１ウィンドウ４２、この第１ウィンドウ４２を保持する側面形状が略Ｌ字状のウィンドウフレーム４１、断熱性の良いポリアセタール樹脂で形成される枠形状の断熱板４３、第１ウィンドウ４２より熱伝導率が劣る透明ガラス（例えば、光学ガラスとして一般的に使用されているＢＫ７（ショット社分類記号））の第２ウィンドウ４４、開口が形成されたアルミ製のカバー４５から構成される。
【００２６】
ウィンドウフレーム４１は熱伝導率の良いアルミ材からなる。その背板部４１ａの上部にはＵ字型の２つの長穴が形成されており、２つのネジ３２によってウィンドウ取付板２７と脱着可能とされている。ペルチェ素子２８によって冷却されたウィンドウ取付板２７はウィンドウフレーム４１を冷却し、さらに第１ウィンドウ４２を冷却する。
【００２７】
ウィンドウフレーム４１の水平方向に張り出したフレーム部４１ｂには開口が設けられており、その下側に約４０ｍｍ角四方の第１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。フレーム部４１ｂの上部には、断熱板４３を介して第二ウィンドウ４４が断熱性の良い接着剤を使用してシールドするように固定され、さらにこれらを覆うカバー４５が接着されている。こうして第一ウィンドウ４２と第二ウィンドウ４４の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。
【００２８】
図３において、４６はウィンドウフレーム４１の外部からの吸熱を防ぐためのポリアセタール樹脂製の断熱板であり、同時に第二ウィンドウ４４の断熱を行うように背板部４１ａに固着されている。
【００２９】
以上のような構造により、第一ウィンドウ４２の熱がウィンドウフレーム４１、ウィンドウ取付板２７、ペルチェ素子２８へと伝わり、吸熱される。第一ウィンドウ４２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。
【００３０】
また、ウィンドウユニット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４２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４２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。
【００３１】
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３１、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。
【００３２】
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。
【００３３】
術者は、パネル２のキー操作によって冷却機構を作動させる。ペルチェ素子２８及びチラー５の駆動により、ウィンドウ取付板２７、ウィンドウフレーム４１、第一ウィンドウ４２の順に冷やされる。制御部１５はウィンドウ取付板２７に取付けられた温度センサ３１の出力を監視し、その検出温度が所期する皮膚の冷却温度より低く、かつ０℃より高い所定の温度Ａ（℃）となるようにペルチェ素子２８を駆動制御する。この段階では０℃より高い制御温度のため、ウィンドウ４２に生じた結露が氷結することはなく、また、結露自体の発生も抑えることができる。ペルチェ素子２８の制御は、制御温度Ａと検出温度との温度差に応じてその駆動デューティ比を変化させることで行う。ここでの駆動デューティ比とはペルチェ素子２８に印加する電圧の単位時間当たりのＯＮとＯＦＦ時間割合のことであり、制御温度Ａと検出温度との差（検出温度の方が高い場合のみ）が大きいときは、駆動デューティ比を上げる。すなわち、単位時間当たりの電圧ＯＮ時間の割合を大きくする。
【００３４】
また、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。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。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。術者はハンドピース２０を手で保持して第一ウィンドウ４２を患部上に当接させ、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４２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。
【００３５】
術者はレーザ照射条件の設定等の照射準備が完了したら、ＬＣＤパネル２上に表示されているREADYスイッチを押して装置をREADY状態にする。READY状態とはフットスイッチ９のトリガ信号が入力されたときにレーザを出射させる状態であり、レーザ照射の準備完了を意味する。そして、READY状態にされると、制御部１５はこれからウィンドウ４２が皮膚に接触してレーザ照射が始まることを予見して、ペルチェ素子２８の駆動デューティ比を変化させる制御温度を、先の温度Ａより低い温度Ｂ（例えば、温度Ａより５〜１５℃低い温度）とする。これにより、駆動デューティ比が高められる。すなわち、レーザ照射の直前付近で第一ウィンドウ４２の冷却能力が高められる。
【００３６】
なお、駆動デューティ比を上げても、所定時間１分以内に実際にフットスイッチ９が踏まれて治療が行わなければ、制御部１５は皮膚との接触が無いものとして、ペルチェ素子２８の駆動デューティ比を変化させる制御温度を通常状態の温度Ａに戻し、発生した結露が氷結するような過度の冷却を抑える。
【００３７】
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。最初に選択された走査領域の治療が終了すると、術者は次の走査領域の治療へと順次治療を進めていく。
【００３８】
制御部１５はフットスイッチ９からのトリガ信号が１分以内に連続してあると、これからも照射が継続されるものと予見し、制御温度を温度Ｂのまま下げた状態でペルチェ素子２８の制御を行う。すなわち、ペルチェ素子２８の駆動デューティ比は、制御温度を温度Ａとしたときよりも高められた状態になる。このとき、制御温度を０℃以下としても、ウィンドウ４２は頻繁に皮膚に接触して温められているため、ウィンドウ４２に露が凍りつくことはない。
【００３９】
図４は、こうしたペルチェ素子２８の制御により、レーザ照射を位置を変えて繰り返し行ったときの皮膚温度の変化を図示したものである。図４に示すように今回の制御を適用した場合（図４の実線グラフ）は、制御温度を常に温度Ａとした場合（点線グラフ）に比べ冷却皮膚温度を低くする事ができた。このため、レーザ照射時に治療部位の痛みを低減させることができた。
【００４０】
さらに、術者がレーザ照射を中止し、フットスイッチ９からのトリガ信号が１分以上途絶えると、制御部１５は治療が直ぐには行われず、ウィンドウ４２と皮膚との接触が無いものと予見し、制御温度を通常状態の温度Ａに戻す。これにより、制御温度Ｂのままウィンドウ４２が冷却され過ぎることを無くし、ウィンドウ部が氷結することを防止する。
【００４１】
以上の実施の形態では、１分以上操作がなかった場合、冷却手段であるペルチェ素子２８の駆動デューティ比（制御温度）を通常状態に戻すとしたが、この時間設定は、これに限らずＬＣＤパネル２上で任意に術者が設定できるものとする。また、ペルチェ素子２８駆動の制御温度Ａ，Ｂ自体もＬＣＤパネル２上で任意に設定可能とする構成としても良い。
【００４２】
また、ウィンドウ冷却機構は実施形態での構成に限らず、不凍液を混ぜた冷却水や、凝固点の低い冷却液をウィンドウ部（ウィンドウ４２等）に直接循環して皮膚を冷却する機構においても、前述の冷却温度予見制御を行うことができるのは明らかである。
【００４３】
また、温度センサ３１の温度変化具合から、その時点で、ウィンドウ４２が皮膚に接触しているかどうかを間接的に検知して、前述の冷却温度予見制御を行うこともできる。つまり、冷却機構を作動させた後、皮膚に接触させないときは、温度センサ３１での検出温度が制御温度Ａでほぼ安定するようになる。その後、ウィンドウ４２を皮膚に接触させると、検出温度が上昇する。この上昇温度がある範囲を超えたときに、皮膚に接触したと検知され、制御部１５は制御温度を温度Ｂに切換える。皮膚への接触を繰り返すと、温度センサ３１の検出温度は温度Ａより低く、温度Ｂよりは高い温度をほぼ持続するようになる。皮膚への接触をやめて時間が経つと（１分ほどすると）、検出温度が大きく下がるか、温度Ｂを下回るようになるので、このときは皮膚と接触が無いものと検知され、制御部１５は制御温度を温度Ａに戻すように制御する。
【００４４】
また、以上は皮膚との接触を間接的に検知する例で説明したが、もちろん皮膚との接触を直接検知する検知手段を設けても良い。図５はその例であり、温度センサ３１の下にタッチセンサ５０を取付け、タッチセンサ５０が直接皮膚の接触を検知し、その検知情報を基に制御部１５は制御温度Ａ，Ｂを切換える制御を行う。
【００４５】
なお、温度センサ３１は皮膚に接触するウィンドウ４２の温度を直接検知する部分、ウィンドウ４２を保持するウィンドウフレーム４１の温度を検知する部分に設けても良い。温度センサ３１を配置する場所は特に限定されるものではないが、ペルチェ素子２８との距離や位置関係により、ペルチェ素子２８の制御温度が適宜設定される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウィンドウ表面の氷結の発生を抑え、患部の冷却能力を向上させることができる。このため患部への熱ダメージを低減させて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】治療エリアを順次変えていった場合の皮膚温度を示す図である。
【図５】ウィンドウユニット及びタッチセンサ付きの冷却機構を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザ装置本体
２  ＬＣＤパネル
４  ファイバケーブル
５  チラー
７  冷却チューブ
９  フットスイッチ
１５  制御部
２０  ハンドピース
２７  ウィンドウ取付板
２８  ペルチェ素子
２９  冷却板
３１  温度センサ
４０  ウィンドウユニット
４１  ウィンドウフレーム
４２  第一ウィンドウ
５０  タッチセンサ
【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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