JPH11276604A - Ｐｄｔ用レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度センサの出力に基づいて励起レーザの波
長を一定値に制御することを前提とし温度センサがレー
ザダイオードの温度を従来よりも正確に検出できるよう
にしたＰＤＴ用レーザ装置を提供すること等。 【解決手段】 励起用レーザを出力するレーザダイオー
ド１と、このレーザダイオード１を加熱冷却することに
より出力レーザの波長を変化させる電子冷却素子２と、
レーザダイオード１の温度を検出する温度センサ３と、
この温度センサ３の出力に基づいて電子冷却素子２によ
る熱交換を制御しレーザの波長を予め設定された一定波
長に制御する制御部としての温度コントローラ４とを筐
体５内に装備している。特に、温度センサ３は、レーザ
ダイオード１と電子冷却素子２との間に配置されてお
り、この状態で該レーザダイオード１と電子冷却素子２
とを近接装備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＤＴ（Photodyn
amic Therapy：光線力学治療）用レーザ装置に係り、特
に、医療分野で癌治療等に用いられるＰＤＴ用レーザ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＴ用レーザ装置の従来例として、特
開平６−２４６０１４号公報がある。この公報に記載の
装置では、光源に半導体レーザを用い、この光源の温度
を制御してレーザの波長を一定に制御する。これによ
り、患者の体内に注入された光感受性物質を効率良く励
起することを可能としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、光源の温度を
制御するに当たり、筐体内に光源の温度と異なる温度の
空気が流れることとなるのは当然であるが、光源の温度
を制御するに当たり温度センサを用いたフィードバック
制御を行う場合、筐体内における温度センサの取り付け
位置によっては、筐体内の空気が光源の温度測定に誤差
を生じさせレーザの波長に理想値からのズレを生じる場
合があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、かかる不都合を改善し、特
に、温度センサの出力に基づいて励起レーザの波長を一
定値に制御することを前提とし温度センサがレーザダイ
オードの温度を従来よりも正確に検出できるようにした
ＰＤＴ用レーザ装置を提供することを目的とする。ま
た、この目的を筐体内の物理的要素配置の工夫によって
達成し出力補正手段等の信号処理手段を用いなくとも比
較的高い精度の検出を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、励起用レーザを出力するレーザダイオ
ードと、このレーザダイオードを加熱冷却することによ
り出力レーザの波長を変化させる電子冷却素子と、レー
ザダイオードの温度を検出する温度センサと、この温度
センサの出力に基づいて電子冷却素子による熱交換を制
御しレーザの波長を予め設定された一定波長に制御する
制御部とを筐体内に装備しており、特に、温度センサを
レーザダイオードと電子冷却素子との間に配置した状態
で該レーザダイオードと電子冷却素子とを近接装備して
いる。更に、筐体内の空気を強制的に換気可能な吸気口
及び排気口を筐体面に設けた、という構成を採ってい
る。これにより、前述した目的を達成しようとするもの
である。

【０００６】本発明では、吸気口から空気が取り込ま
れ、電子冷却素子において熱を奪い又は熱を渡す。該空
気は筐体内を巡り排気口から排気される。このとき、温
度センサはレーザダイオードと電子冷却素子との間に挟
まれているので、筐体内を巡る空気から受ける熱の影響
が有効に緩和される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。

【０００８】図１（ａ）は平面の断面図、図１（ｂ）は
正面の断面図である。図１（ｂ）に示すＰＤＴ用レーザ
装置は、励起用レーザを出力するレーザダイオード１
（図面ではＬＤと略記する）と、このレーザダイオード
１を加熱冷却することにより出力レーザの波長を変化さ
せる電子冷却素子２と、レーザダイオード１の温度を検
出する温度センサ３と、この温度センサ３の出力に基づ
いて電子冷却素子２による熱交換を制御しレーザの波長
を予め設定された一定波長に制御する制御部としての温
度コントローラ４とを筐体５内に装備している。特に、
温度センサ３は、レーザダイオード１と電子冷却素子２
との間に配置されており、この状態で該レーザダイオー
ド１と電子冷却素子２とが近接装備されている。また、
筐体面には、当該筐体５内の空気を強制的に換気可能な
吸気口６及び排気口７が設けられている。

【０００９】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、レーザダイオード１は、外部信号に付勢されて本体
温度に応じた波長のレーザを出力する。この出力レーザ
は光ファイバ（図示略）を通って筐体５の外部に導かれ
るようになっている。レーザダイオード１のユニット
は、コ字状の治具８の上部に接触しネジ止めされてい
る。治具８は、側板２枚と天板１枚を連結してコ字状に
形成したものであり、各側板の一端部が筐体５の底面に
接触すると共に、天板と筐体５の側面とが２つのＬ字部
材９，９によって連結されている。これら２つのＬ字部
材９，９は、治具８の天板及び筐体５の側面にそれぞれ
ネジ止めによって固定されている。

【００１０】治具８の内部には、レーザダイオード１に
近い側から順に、電子冷却素子２と、この電子冷却素子
２による熱交換効率を高めるためのフィン２ａと、この
フィン２ａに対し吸気を行うためのファン２ｂとが装着
されている。電子冷却素子２は、例えばペルチェ素子で
あり、治具８の天板に接触した状態で固定されている。

【００１１】このため、温度センサ３は、治具８の天板
に埋め込まれている。図２は、温度センサ３の取り付け
状態を示す断面図である。治具８の天板８ａを厚みの１
／３程度削り、その凹部に温度センサ３が埋め込まれて
いる。当該凹部はレーザダイオード１のユニットと接触
する面に形成され、凹部の内側に熱伝導性グリスを塗布
した後温度センサ３を埋め込み、更に、レーザダイオー
ド１との接触面に熱伝導性グリスを塗布し該レーザダイ
オード１を密着させている。このように、温度センサ３
の周囲に空気が入り込まないようにし、高い熱伝導性を
確保している。ここで、温度センサ３は、図１（ａ）の
平面図に示すように、レーザダイオード１のユニットの
略中央部に配置されている。ここで、試作品では、治具
８の材料としてアルミニウムを採用し、温度センサ３と
しては直径２ｍｍ程度の白金抵抗素子を選んだ。また、
厚み５ｍｍの天板を用い２ｍｍ程度削って温度センサ３
を埋め込んだ。

【００１２】これらの要素を内包する筐体５は、実際に
は図１に図示されない蓋を装着した状態で使用される。
吸気口６は、治具８の内部に装着されたファン２ｂと対
面する位置に配置されている。また、排気口７は、図１
（ｂ）に示すように、筐体５の背面において治具８の取
り付け位置と対応する位置に配置されている。特に、排
気口７は、筐体５の上部（レーザダイオード１のユニッ
トとほぼ同じ高さ）に配置されており、筐体５の上部に
暖かい空気が停滞する不都合を防止している。ここで、
符号１５は、筐体５の脚であり、この脚の機能により吸
気口からの吸気を容易に行うことができるようになって
いる。また、符号１１は、レーザダイオード１を駆動す
るＬＤドライバを示す。

【００１３】続いて、このＬＤドライバ１１を含む電気
系の構成図を図３に示す。この図３に示す電気系には、
既述のレーザダイオード１，電子冷却素子２及び温度セ
ンサ３に加え、レーザダイオード１を駆動するＬＤドラ
イバ１１と、温度センサ３の出力値を逐次記録する記憶
部としてのハイブリッドレコーダ１２と、温度センサ３
の出力に基づいて電子冷却素子２における熱交換を制御
する温度コントローラ４と、これら各部の動作を制御す
る主制御部１３と、この主制御部１３に動作を指示する
ための入力部１４とが装備されている。ここで、ハイブ
リッドレコーダ１２は図１において図示していないが、
筐体５内に装備されていてもよいし、筐体外に配置され
ていてもよい。

【００１４】このうち、温度コントローラ４には、レー
ザダイオードの温度として最適な温度が予め設定されて
いる。この最適な温度とは、レーザダイオードが患者の
体内に注入される光増感剤（光感受性物質）の吸収波長
に適合した波長のレーザを出力するときの該レーザダイ
オード１の温度である（以下、目標温度という）。そし
て、温度コントローラ４は、温度センサ３の出力がこの
目標温度に収束するように電子冷却素子２による熱交換
を制御する。電子冷却素子２がペルチェ素子の場合、温
度コントローラ４は、ペルチェ素子の駆動電流の極性を
適宜切り替えてレーザダイオード１を加熱又は冷却す
る。

【００１５】入力部１４には、レーザの出力時間を設定
する手段と、レーザの出力を開始させる第１のスイッチ
と、この第１のスイッチを有効にする第２のスイッチ
と、レーザ出力の停止をタイマにより自動で行うか第１
のスイッチにより手動で行うかを切替える切替スイッチ
とが設けられている。主制御部１３はこれらの入力操作
に基づいて動作する。

【００１６】次に、上記実施形態におけるレーザ出力準
備動作を説明する。

【００１７】装置の電源がオンになると、排気口７のフ
ァン７ａが始動され、吸気口６から外気が導入される。
取り込まれた外気は筐体５内を流れ、排気口７から外部
に抜けてゆく。これにより、筐体５内の換気が行われ
る。また、治具８内部のファン２ｂも始動され、吸気口
６から取り込まれた外気がフィン２ａに流れる。更に、
電子冷却素子２も始動され、フィン２ａとレーザダイオ
ード１との間で熱交換が開始される。ここでは、レーザ
ダイオード１の温度が目標温度よりも高いものとして以
降の動作を説明する。

【００１８】まず、温度センサ３からレーザダイオード
１の温度が検出され、温度コントローラ４に入力され
る。温度コントローラ４は、入力温度が目標温度よりも
高いと判断し、レーザダイオード１を冷却する方向に電
子冷却素子２を駆動する。このとき、フィン２ａを外気
が通過することで熱交換が促進される。また、熱せられ
た外気は、排気口７から外部に放出される。一方、レー
ザダイオード１の温度が目標温度よりも低くなったとき
は、上記と逆の制御が行われる。そして、レーザダイオ
ード１の温度が目標温度に収束した後、レーザダイオー
ド１を駆動する。これにより、患者の体内に注入された
光増感剤の励起が効率的に行われる。

【００１９】ＰＤＴを行う場合、操作者は、入力部の切
替スイッチを「自動」にセットし、また、レーザ出力時
間を設定しておく。そして、第２のスイッチをオンして
第１のスイッチを有効にした後、該第１のスイッチをオ
ンすると、主制御部１３によってＬＤドライバ１１が駆
動され、レーザの出力が開始される。これによると、単
に第１のスイッチをオンしただけではレーザの出力が開
始されないので、誤操作によりレーザが出力される事態
を防止できる。レーザが出力されてから予め設定したレ
ーザ出力時間が経過すると、主制御部１３によりＬＤド
ライバ１１の動作が停止され、レーザの出力が切断され
る。

【００２０】一方、操作者が、レーザの出力を短時間試
行する場合、切替スイッチを「手動」にセットする。そ
して、第１のスイッチをオンし、直ぐにオフに戻す。こ
れにより、主制御部１３は、第１のスイッチがオンにな
っている一瞬の間だけレーザを出力させるようになって
いる。

【００２１】以上説明した本実施形態によれば、温度セ
ンサ３をレーザダイオード１のユニットと電子冷却素子
２との間に、より具体的には、治具８の天板８ａとレー
ザダイオード１のユニットとの間に封入しているので、
フィン２ａで熱を帯びた（又は熱を奪われた）外気が温
度センサ３の温度検出に外乱としての影響を与えること
がなく、レーザダイオード１の温度を精度良く目標温度
に制御できるところ、励起レーザの波長を所望の波長で
確実に出力することができる。

【００２２】また、治具８の天板を削って温度センサ３
を埋め込んだので、レーザダイオード１と電子冷却素子
２とをより接近させて装備することができ、これがた
め、熱伝達効率を高めることができ、レーザダイオード
１の温度を迅速に目標温度に制御することができる。更
に、温度センサ３は、治具８の天板のレーザダイオード
１側を削って装備したので、取り付け状態で電子冷却素
子２よりもレーザダイオード１側に近く配置されてお
り、レーザダイオード１の温度をより高い精度で検出す
ることができる。また、温度センサ３の周囲には、熱伝
導性グリスを塗布し、かつ、レーザダイオード１のユニ
ットを密着させて装備したので、熱伝達効率をより高め
ることができ、より迅速な目標温度への制御を実現する
ことができると同時に温度センサ３によるレーザダイオ
ード１の温度検出も高感度で行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、温度センサをレーザダイオード
と電子冷却素子との間に配置した状態で該レーザダイオ
ードと電子冷却素子とを近接装備したので、電子冷却素
子から熱を受けた（又は熱を渡した）外気が温度センサ
の温度検出に外乱としての影響を与える不都合を抑制す
ることができ、レーザダイオードの温度を精度良く目標
温度に制御できるところ、励起レーザの波長を所望の波
長でより確実に出力することができる、という従来にな
い優れたＰＤＴ用レーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の物理的構成を示す断面図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図２】図１の温度センサの取り付け状態を説明する要
部拡大図である。

【図３】本発明の一実施形態の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ 電子冷却素子 ３ 温度センサ ４ 温度コントローラ（制御部） ５ 筐体 ６ 吸気口 ７ 排気口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起用レーザを出力するレーザダイオー
   ドと、このレーザダイオードを加熱冷却することにより
   出力レーザの波長を変化させる電子冷却素子と、前記レ
   ーザダイオードの温度を検出する温度センサと、この温
   度センサの出力に基づいて前記電子冷却素子による熱交
   換を制御しレーザの波長を予め設定された一定波長に制
   御する制御部とを筐体内に装備したＰＤＴレーザ装置に
   おいて、前記温度センサを前記レーザダイオードと電子
   冷却素子との間に配置した状態で該レーザダイオードと
   電子冷却素子とを近接装備すると共に、筐体内の空気を
   強制的に換気可能な吸気口及び排気口を筐体面に設けた
   ことを特徴とするＰＤＴ用レーザ装置。