JPH0648738B2

JPH0648738B2 - 医療装置用レーザ発生装置

Info

Publication number: JPH0648738B2
Application number: JP2030757A
Authority: JP
Inventors: 達平野; 英夫鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH03234074A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は主に癌の診断治療装置に用いられる医療装置用
レーザ発生装置に関するものである。

「従来の技術」癌の診断と治療には第５図に示すような装置が既に提案
されている。

これは癌の診断に先立って、癌に対して親和性の強い蛍
光物質を予め患者の血管から静注し、病巣部に吸収させ
ておき、この部分をレーザ光で照射したときの蛍光物質
とレーザ光の光化学反応を利用して癌細胞だけを選択的
に壊死させる癌診断治療装置で、通常の内視鏡診断系
(1)と光化学反応診断治療系(2)に分けることができる。

このうち前記内視鏡診断系(1)は、組織表面(3)を照射す
るための白色光源(4)と、この白色光を導く内視鏡(5)の
ライトガイド(6)と、組織表面(3)のイメージをカラーカ
メラ(7)に導くイメージガイド(8)と、組織表面(3)のイ
メージをカラーカメラ(7)で撮影して得たイメージを写
すモニタＴＶ(9)とから構成されている。

前記光化学反応診断治療系(2)は、基本波のレーザを発
生するレーザ発生装置(10)と、これに基き診断のための
診断用レーザ（例えば波長405nm）を発生する診断レー
ザ発生部(11)と、治療のための治療用レーザ（例えば波
長630nm）を発生する治療レーザ発生部(12)と、これら
パルスレーザを切換える切換え装置(13)とを具備してい
る。これらのレーザはライトガイド(14)により導かれ病
巣部(21a)を照射する。ここで、腫瘍に親和性のある光
感受性薬品として塩酸ヘマトポルフィリンを硫酸と酢酸
でpH7.4に調整したヘマトポルフィリン誘導体（Ｈｐ
Ｄ）を用いたものとすると、診断時に405nmの診断レー
ザ光を照射すると、630nmと690nmにピークをもつ蛍光を
発生する。この蛍光は、ライトガイド(15)により分光器
(16)へ導かれる。この分光器(16)により得られた蛍光ス
ペクトル像(17)は高感度カメラ(18)により撮影され、こ
の出力ビデオ信号を解析回路(19)で演算処理して図形化
し、スペクトル波形がモニタＴＶ(20)に表示される。ス
ペクトル像(17)はＨｐＤ蛍光に特徴的な630nm、690nmに
中心をもつ双峰形のスペクトルを示すから、このスペク
トルを観察するため、分光器(16)の分光波長領域は600
〜700nmに設定している。以上の診断で病巣部(21a)を判
別した後に、レーザ波長を630nmに切り換えて癌部位(2
1)に照射して癌細胞だけを壊死させる。

従来のレーザ発生装置は第４図に示すように、エキシマ
レーザ発生装置(22)を光源とし、この308nmの発振波長
をもって第１、第２の色素レーザセル(23)(24)を励起し
て、それぞれ405nmと630nmのレーザを出力するものであ
る。なお、(25)(26)はそれぞれ色素循環器、(27)(27),
(28)(28)は反射鏡、(29)は切換器である。

エキシマレーザ装置(22)から得られるレーザはパルス尖
頭値が大きいため、癌の診断と治療の目的には極めて有
効である。ところが、レーザガスの寿命が短かいため、
長時間の安定動作が困難であるばかりか、そのレーザガ
スを循環したり、適当な期間、例えば１週間毎にフレッ
シュなレーザガスと交換する必要があり、装置の複雑さ
と医療現場での操作性が極めて悪いという問題があっ
た。

本出願人は、長寿命で操作性のすぐれたレーザ光源装置
を得るために、第３図に示すような装置をすでに提案し
た。これはレーザ光源として固体レーザ装置(30)を使用
している。

固体レーザとしては例えばＮｂ−ＹＡＧレーザ光源を用
いると、これは1064nmの赤外線の光パルスを発生するの
で、この1064nmレーザを基にして高調波発生モジュール
(31)により、355nm,532nm,1064nmの３種類のレーザを
得、これからプリズム等で３次高調波の355nmレーザだ
けを抽出する。これを励起光として光パラメトリック発
振部(32)を励起する。光パラメトリック発振部(32)の非
線形光学結晶は結晶面への入射角度を変えると、具体的
にはＢＢＯ（β-ＢａＢ₂Ｏ₄）結晶の光学軸（ｃ軸）と
励起光の結晶内でのなす角θ＝32.7゜にすると、元の波
長と異なる630nmと813nmのレーザが発生する。なお、こ
の角度θは結晶によって±0.5゜程度変化する。

これらをフィルタ(33)で分離する。630nmのレーザはそ
のまま集光レンズ(34)、光ファイバ(35)を通して治療用
レーザとして送られる。813nmのレーザは反射鏡(36a)、
第２高調波発生モジュール(36)で407nmを得て、集光レ
ンズ(37)、光ファイバ(38)を通して診断用レーザとして
送られる。

「発明が解決しようとする課題」しかるに、腫瘍に親和性のある光感受性薬品には、前記
ＨｐＤ（ＤＨＥも同様の光学的特性）の他に、ＰＨ−１
１２６，ＮＰｅ６，フタロシアニンがあり、これらは光
学的特性、すなわち、第２図の特性図に示すように、薬
品の吸収波長である治療光波長に少しずつ違いがある。
具体的には、ＨｐＤ（またはＤＨＥ）の治療光波長が63
0nmで、ＰＨ−１１２６が650nm、ＮＰｅ６が660nm、フ
タロシアニンが680nmである。

前述した第３図の装置では治療光波長が630nmに固定的
に設定してあるため、ＨｐＤにしか用いることができな
い。

本発明は同一装置の簡単な調整にて光感受性薬品が異な
ることに伴う治療光波長を変化させることのできる装置
を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段」本発明は、治療部位に、レーザ光源からの診断用レーザ
を照射して治療部位を判別し、光学的治療薬品に対応し
た波長の治療用レーザを照射して壊死させる装置におい
て、前記レーザ光源としての波長可変の固体レーザ装置
と、発生したレーザから高調波を得るための第１の高調
波発生モジュールと、この高調波に基いてこの高調波の
波長と異なる２種類のレーザであって、レーザ光源の波
長可変に拘らず略一定波長とした診断用レーザと、光学
的治療薬品に対応して波長を可変した治療用レーザとを
得るための非線形光学結晶を主体とする光パラメトリッ
ク発振部と、この光パラメトリック発振部からのレーザ
のうち一方を第２の高調波発生モジュールを通した後に
診断用レーザに、他方を治療用レーザに分離する分離手
段とを具備してなるものである。

「作用」光パラメトリック発振部の非線形光学結晶への入射光の
波長を1/2λo、２つの出射光の波長をλ₁、λ₂とする
と、の関係がある。また、非線形光学結晶への入射角度を付
けてゆくと、λ₁とλ₂は互いに接近する方向に変化す
る。

そこで、診断用レーザをとし、このを一定としたまま、治療用レーザの波長λ₁が目的の波
長となるように、波長可変の固定レーザ装置のレーザ光
源の波長を調整するとともに非線形光学結晶の角度を調
整する。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基き説明する。

まず、癌腫瘍に親和性のある光感受性薬品の種類と光学
的特性について説明する。

(Ａ)ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン誘導体）２０数種類のポルフィリンの混合体である塩酸ヘマトポ
ルフィリンを硫酸と酢酸でｐＨ７．４に調整したもの。

光化学治療波長：６３０ｎｍなお、このＨｐＤ中の特に有効成分を抽出したＤＨＥ
（ジヘマトポルフィリンエーテル／エステル）も使用さ
れているが、光学的特性はＨｐＤとほとんど変らない。

(Ｂ)ＰＨ−１１２６構造式はつぎの通り。

光化学治療波長：６５０ｎｍ (Ｃ)ＮＰｅ６構造式はつぎの通り。

光化学治療波長：６６０ｎｍ (Ｄ)フタロシアニン水溶性亜鉛フタロシアニンの構造式はつぎの通り。

光化学治療波長：６８０ｎｍなお、上記水溶性亜鉛フタロシアニンの構造式におい
て、中心の金属のＺｎに代えＡｌが入ると、アルミフタ
ロシアニンとなる。光学的特性はほとんど同じである。

つぎに、本発明による装置の一実施例を第１図に基き説
明する。

(40)は波長可変の固体レーザ発生装置である。この波長
可変のレーザ発生装置(40)は広域の可変波長発振の可能
なもの、例えば波長λ₀＝７００〜８３０nmのレーザを
発生するアレキサンドライト（Ｃr³⁺：ＢｅＡｌ₂Ｏ₄）
とか、λ₀＝６８０〜９００nmのレーザを発生するチタ
ンサファイヤ（Ｔi³⁺：Ａｌ₂Ｏ₃）などからなる。この
波長可変の固体レーザ発生装置(40)からの波長λ₀のレ
ーザは、ＫＤＰ結晶などからなる第１の高調波発生モジ
ュール(41)に入射して波長λ₀/2の第２次高調波レーザ
を得る。このλ₀/2のレーザは光パラメトリック発振部
(42)に入力する。この光パラメトリック発振部(42)はコ
リメータレンズ(43)と、２枚のミラー(44)(45)、これら
のミラー(44)(45)の間のＢＢＯ（β-ＢａＢ₂Ｏ₄）やＬ
ＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）などの非線形光学結晶(46)とからな
り、この非線形光学結晶(46)を回転してレーザ入射角度
θを変化することによって波長λ₁とλ₂の２つのレーザ
を得る。これら２つのレーザはダイクロイックフィルタ
(47)へ送られると、λ₁とλ₂に分離される。このうちλ
₁のレーザはそのまま集光レンズ(48)、光ファイバ(49)
を通して治療用レーザとして送られる。他方のλ₂レー
ザは反射鏡(50)、ＫＤＰ結晶などからなる第２の高調波
発生モジュール(51)を介してλ₂/2のレーザを得、集光
レンズ(52)、光ファイバ(53)を通して診断用レーザとし
て送られる。

つぎに、前記各光感受性薬品(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)における
波長の調整方法を説明する。

波長λ₀,λ₁,λ₂にはという関係式が成り立つ。ここでが一定（405nm）とすると、前記薬品(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)
におけるλ₁は第２図のようにそれぞれ630nm、650nm、6
60nm、680nmであるから、光パラメトリック発振部(42)
の非線形光学結晶(46)の角度(θ)を調整して、各薬品
(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)におけるλ₀を求める。なお、非線形
光学結晶(46)がＢＢＯの場合、第６図に示すように、ｃ
軸からなす角をθ、ａ軸からなす角をφとする（ｃ＝1
2.717Å、ａ＝ｂ＝12.532Å）。この場合はφ＝０゜で
レーザを入射する。

具体的には (Ａ)ＨｐＤ（またはＤＨＥ）の場合、となる。したがって、波長可変固体レーザ装置(40)の発
生レーザ波長λ₀は709nmで、また非線形光学結晶(46)の
角度θは32.7゜のとき、目的の波長λ₁の治療用レーザ
と、波長の診断用レーザとなる。

(Ｂ)ＰＨ−１１２６の場合となり、前記同様λ₀＝721nm,θ＝32.2゜となる。

(Ｃ)ＮＰｅ６の場合となり、λ₀＝727nm,θ＝31.9゜となる。

(Ｄ)フタロシアニンの場合となり、λ₀＝739nm,θ＝31.4゜となる。

「発明の効果」本発明は上述のように波長可変の固体レーザ発生装置、
高調波発生モジュール、光パラメトリック発振部等をも
って構成したので、光感受性薬品が異なることにより治
療用レーザの波長が異っても、簡単な調整ですべての薬
品に対処できる。また、長期間安定した動作をし、ま
た、ガスなどの交換もない。したがって医療現場での操
作性が極めてすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による医療装置用レーザ発生装置の一実
施例を示す説明図、第２図は光感受性薬品の特性説明
図、第３図は本出願人の先に提案した装置の説明図、第
４図は従来のレーザ発生装置の説明図、第５図は癌の診
断治療装置の説明図、第６図はＢＢＯのレーザ入射角度
の説明図である。 (1)……通常の内視鏡診断系、(2)……光化学反応診断治
療系、(3)……組織表面、(4)……白色光源、(5)……内
視鏡、(6)(14)……ライトガイド、(7)……カラーカメ
ラ、(8)……イメージガイド、(9)……モニタＴＶ、(10)
……レーザ発生装置、(11)……診断レーザ(波長405nm)
発生部、(12)……治療レーザ(波長630nm)発生部、(13)
……切換装置、(15)……ライトガイド、(16)……分光
器、(17)、……蛍光スペクトル像、(18)……高感度カメ
ラ、(19)……解析回路、(20)……モニタＴＶ、(21)……
癌部位、(21a)……病巣部、(22)……エキシマレーザ発
生装置、(23)(24)……色素レーザ発生セル、(25)(26)…
…色素循環器、(27)(28)……反射鏡、(29)……切換器、
(30)……Ｎｄ−ＹＡＧレーザ発生装置、(31)……第３次
高調波発生モジュール、(32)……光パラメトリック発振
部、(33)……ダイクロイックフィルタ、(34)……集光レ
ンズ、(35)……光ファイバ、(36)……第２次高調波発生
モジュール、(36a)……反射鏡、(37)……集光レンズ、
(38)……光ファイバ、(40)……波長可変の固体レーザ発
生装置、(41)……第１の高調波発生モジュール、(42)…
…光パラメトリック発振部、(43)……コリメータレン
ズ、(44)(45)……２枚のミラー、(46)……非線形光学結
晶、(47)……ダイクロイックフィルタ、(48)……集光レ
ンズ、(49)……光ファイバ、(50)……反射鏡、(51)……
第２の高調波発生モジュール、(52)……集光レンズ、(5
3)……光ファイバ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】治療部位に、レーザ光源からの診断用レー
ザを照射して治療部位を判別し、光学的治療薬品に対応
した波長の治療用レーザを照射して壊死させる装置にお
いて、前記レーザ光源としての波長可変の固体レーザ装
置と、発生したレーザから高調波を得るための第１の高
調波発生モジュールと、この高調波に基いてこの高調波
の波長と異なる２種類のレーザであって、レーザ光源の
波長可変に拘らず略一定波長とした診断用レーザと、光
学的治療薬品に対応して波長を可変した治療用レーザと
を得るための非線形光学結晶を主体とする光パラメトリ
ック発振部と、この光パラメトリック発振部からのレー
ザのうち一方を第２の高調波発生モジュールを通した後
に診断用レーザに、他方を治療用レーザに分離する分離
手段とを具備してなることを特徴とする医療装置用レー
ザ発生装置。
【請求項２】固体レーザ装置はアレキサンドライトレー
ザ発生装置またはチタンサファイヤレーザ発生装置から
なり、第１の高調波発生モジュールおよび第２の高調波
発生モジュールは第２次高調波発生用である請求項(1)
記載の医療装置用レーザ発生装置。
【請求項３】光パラメトリック発振部は、コリメータレ
ンズ、２枚のミラー、これら２枚のミラー間の非線形光
学結晶からなる請求項(1)または(2)記載の医療装置用レ
ーザ発生装置。
【請求項４】非線形光学結晶はＢＢＯ(β-ＢａＢ₂Ｏ₄)
結晶またはＬＢＯ(ＬｉＢ₃Ｏ₅)結晶からなる請求項(3)
記載の医療装置用レーザ発生装置。