JPS5854944A - レ−ザメス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザメス装置、特に外科手術用のレーザメス
装置に関する。

従来から病院における外科手術ではスチールメスが使用
されているが、最近レーザを用いた、りわゆるレーザメ
スが使用されている。第１図は従来のレーザメスの概略
構成図である。レーザ光はレーザ発振装飯１内に配置さ
れ九炭酸ガスレーザなどのレーザ発振器２で発生され、
多関節反射鏡型マニピュレータ又は光ファイバなどの導
光路３でガイドされて、任意の場所に伝達される。そし
て、レーザ光は導光路３の先端に付設されたハンドピー
ス４によって集光されて患部５に照射され、組織の切開
、血液凝固等の手術に使用される。

而して、手術中、術者は患部によってハンドピースから
射出するレーザ！ｔ、９出力を、たび九び調整して使用
する。たとえば皮膜切回では２０Ｗ。

ａｍ組織の摘出では３０Ｗ１骨の切断では５０Ｗ程度が
適当である。そζで従来のレーザメス装置された手動ボ
リューム８を！ｉ１４！ｌて、レーザ発振制御装置内に
配置されたレーザ出力制御器９によって発振電流を制御
し、レーザ発振器２より得られるレーザ光の出力制御を
行なっている。その際、レーザ発振器２の射出部近傍の
光路内に例えばビームスプリッタ−１１と該ビームスプ
リッタ−よりの反射光を検出する光検出器１２とからな
るレーザ出力！ｔ１３ｔ−設けてレーザ出力を検出し、
光検出器１２の出力をレーザ光出力表示器１０に供給す
ることで、レーザ光出力をチェックしている。

しかし、この検出方法では、患部５におけるレーザ出力
が不明である。すなわち、導光路３の光軸ずれ、反射鏡
の劣化およびノ１ンドビース４に内臓されている集光レ
ンズの劣化等によるレーザ光の出力変動の補正が不可能
という欠点が生じる。上記の欠点は、レーザメス装置の
いわゆる１■れ味”の悪さとして、たとえば出血部位の
血液凝固がレーザ出力不足のため不可能になる等、直接
、患者の生命に危険を与えることになる。

かかる点に鑑み、本発明は患部におけるレーザ出力を正
確に計測することができ、かつレーザ出力を自動的に設
定可能な高信頼性のレーザメス装置ｔ−提供することを
目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は、ハンドピース
からのレーザ光を゛受光し電気信号に変換する光電変換
手段と、該光電変換手段の出力信号を所望の１ｆＬＫ一
致させるようにレーザ発振器のレーザ光出力強度を制御
するレーザ出力自動調整装ｇＩＬを具備することを特徴
とする。

本発明によれば主として外科手術において次のような効
果が得られる。

（ｉ）　　レーザ光出力端でのレーザ出力と自動調整す
ることによシ安定した１切れ味”で正確な手術が可能と
なる。

（２）手術中、ハンドピースを操作しない場合にもレー
ザ出力針によって保持されているので安全である。

第２図は本発明によるレーザメス装置の概略構成を示す
ブロック図である１図において、レーザ発振器２、導光
路３、Ｉ・ンドピース４及びレーザ出力制御器９は公知
の構成である。すなわち、炭酸ガスレーザ発生器などの
レーザ発振器２で発生されたレーザ光は、多関節反射鏡
撤マニピュレータ又は光ファイバなどの導光路３によっ
てガイドされ任意の場所に伝達され、ハンドピース４に
よって集光されてその先端から射出される。レーザ光の
出力は電源を含む出力制御器９によってレーザ発振器２
の発振電流ヲ変化させて制御される。

本発明のレーザメス装置はハンドピース４の先端から射
出されたレーザ光の出力を検出する、光検出器２１を具
備するレーザ出力計２０と、確保したいレーザ光強度を
設定するためのレーザ出力設定回路３０と、上記光検出
器２１の出力り、とレーザ出力設定回路３０の出力り、
とを比較し、両画力Ｄｔ　、Ｄ＊が等しくなるようレー
ザ制御器９を制御する比較回路４０および比較回路の比
較結果に対応した出力き記憶する記憶回路４４とから構
成されるレーザ出力自動崗姫装［ｔ−具備することｔ−
特徴とする。本発明によるレーザ出力自動調整は術者等
が手術前に行なうもので、レーザメス装置の始業点検に
相当する。操作は、まず、ハンドピース４ｔ−レーザ出
力計２０に挿入することにより開始される。そして、ハ
ンドピース４から射出されるレーザ光を光検出器２１で
受光して電気的出力ＤＩに変換する。この出力り、は比
較回路４０に供給される。一方、比較回路４０にはレー
ザ出力設定回路３０によって設定された確保したいレー
ザ光の強度に対応する出力り、が供給されており、比較
回路４０はこの出力ＤＩと光検出器２１の出力り、とを
比較し、両者が一致するようにレーザ出力制御器９の出
力電流を制御してレーザ発振器２のレーザ光出力を制御
する。例えは、出力り、より出力り、が小さければ、比
較回路４０の出力が増加して出力り、がＤｌに等しくな
るまでレーザ発振器の駆動電流が増加する。かくして、
ハンドピース４からのレーザ光出力はレーザ出力設定回
路３０によって設定され九強度に安定する。その際、レ
ーザ出力表示器５０を設け、との表示器に光検出器２１
の出力を供給すれば、−、ハンドピースからのレーザ光
出力をチェックできるので、より一層便利である。

ハンドピースからのレーザ光出力は導光路３の光軸ずれ
、反射鏡の劣化及びハンドピースに装置されている集光
レンズの劣化等によって変化するという欠点があるが、
上述の構成により、導光路およびハンドピースの光学系
の劣化、光軸ずれ等が生じても、ハンドピース先端の出
力が正確に、かつ自動的に得られる。したがって、安定
した１切れ味”で正確な手術が可能となる。

第３図に本発明に用いられる、レーザ出力１ｔ２０の実
施例を示す、凶はレーザ出力ｉ′ｔ２０にハンドピース
４が挿入されている状態を示す。この状態で導光路３お
よびハンドピース４を通ってレーザ光が射出されると、
光検出器２１でレーザ光のエネルギが検出され光検出器
の出力は比較回路４０に供給される。

なお、表示器５０が設けられている場合は、表示器にも
光検出器２１の出力が供給され、その出力値が表示され
る。

之らに、レーザ出力計２０の構成を第４図を用いて詳細
に説明する。

４４図は、レーザ出力針の断面図である。図はハンドピ
ース４がレーザ出力計２０に挿入される直前の状′Ｆｌ
ｙ４ｔ−示す。この列では、レーザ出力計２０は、ハン
ドピース４を保持する保持部材２４と該保持部材を保持
するケース２２とハンドピース４からの射出レーザ光を
受光する光検出器２１とから構成される。かかる構成に
よれば、レーザ出力計２０ｔ−ハンドピースの保持手段
として用いることができ、極めて効果的である。保持部
材２４はハンドピース４を保持するようハンドピースの
外形とは１１同じように半成された内壁を有する円筒部
２５と、円筒部の一喝ｃ設けられたりング状の占状部２
６からなる。保持部材２４はハンドピースを確実に保持
しかつキズをっけないよう罠、向えば優賞ゴムのような
弾力性を有する材料で構成するか、もしくはハンドピー
スと接触する円筒部２５の内壁をこのような材料でコー
トするのが好ましい、ケース２２は直方形状の部材から
なり、その中心部に保持部材２４の円筒部２５の外径と
ほぼ同じ直径で、かつ円筒部２５の長さより十分深い円
柱状の穴２３が設けられており、この穴２３に上記保持
部材２４の円筒部２５が挿入され、保持されている。穴
２３はその底面が、ハンドピース４を保持部材２４に挿
入したときハンドピースから射出されたレーザ光の焦点
近傍に位置するようその深さを設定するのが好ましい。

光検出器２１はハンドピースからのレーザ光を受光する
よう穴２３の底面に配置される。なお、穴２３ｆ！−ハ
ンドピース４の外形とほぼ同じように形成し、ケース２
２に保持部材２４の機能を持たせてもよいことは勿論で
ある。さらに、レーザ出力計２０にハンドピース４が挿
入されている状態を自動的に検出するための近接ＩＪシ
レーイッチ１６を具備する。近接リレーは、たとえばハ
ンドピースが接触することによる静電容量の変化を検出
する方式のものでよい。

光検出器２１の一実施例金弟５図に示す１３図は光検出
器を受光面と反対側から見た場合を示しておシ、レーザ
光は図の義面から入射する。レーザ光のエネルギは金属
板２７、たとえば表面（受光面）が黒色に塗装されたア
ルミニウムに吸収される。この吸収による金属板２７の
温度上昇ｔサーモパイル２８、喪とえば多素子ビスマス
−アンチモン熱電灯で熱起電力に変換し、光ビームのエ
ネルギを検出する。

次にレーザ出力設定回路３０について説明する。

第６図は、本発明によるレーザ出力自動ｉ！ＩＩ整装置
の実施例をレーザ出力設定回路３０の一構成例とともに
示す図である。レーザ出力設定回路３０はの ′−圧源３１と、各外一端が共通に電圧源３１に接続さ
れた複数個のスイッチｓ、　ｊ　ｓ、　Ｉ・・・・・・
＠　８ｎ　”からなるスイッチ群３２と、各スイッチの
他端に一端がそれぞれ接続され、他端が共通に演算増幅
器４１のマイナス端子に接続された複数個の抵抗Ｒ，、
Ｒ１，、・・・・・・、Ｒｓからなる抵抗群３２とから
構成される。演算増＋ｇ６４ｔのマイナス端子には、レ
ーザ出力計２０の出力も供給され、そのプラス端子に抵
抗４２を介してアースされておシ、ハンドピース４がレ
ーザ出力針２０に挿入されていると近接リレー五６が動
作し、スイッチ４３はＯＮし、スイッチ４９は端子Ｕｔ
−自動的に選択する。かかる構成において、例えばスイ
ッチ８電をＯＮにすると抵抗ＲＮが選択されて、演算増
巾器４１に電流１．が入力する。このとき、レーザ光は
、まだレーザ出力針２０の光検出器２１に入力の していないｉ１演算増巾器４１へのもう一つの入力電流
１＊Ｆｉ”０”である、そこで演算増巾器４１の出力に
は゛鑞流１１に対応した電圧が発生してレーザ光出力Ｉ
ＪＮ番９に印加される。レーザ制御器９は、この電圧に
応じて、レーザ発振器２の発振電ｆＬｔ出力し、レーザ
出力を制御する。光検出器２１はこのレーザ光を受光し
て、電流ムｔに変換する。この出力電Ａｌｔは演算増巾
器４１へ帰還され演算増巾器４１は、２つの入力電流ｉ
。

１ｆｔ比較して、その差がＯになるまでレーザ制御器９
を制御する。かくして、ハンドピースからのレーザ光は
、スイッチ８．によって設定された出力レベルに安定す
る。第６図の電圧源３１の電圧値Ｖ、および抵抗群３３
の各抵抗ａ、　ｅ　ａ、　ｅ・・・・・・、ａｍの値は
次のように設定すればよい。例えば、スイッチＳ１によ
って設定されるレーザ出力がＩＯＷであるとすればスイ
ッチａｓ　ｔ”選択し九と自流れる電流ｉｌがＩＯＷの
レーザ光に対して光検出器２１で得られる出力電流ｉｆ
と一致するように電圧直Ｖ、と抵抗Ｒ８の値を決定する
。

−例として、スイッチ８寡によってレーザ出力を１０Ｗ
Ｋ設定する場合、光検出器２１の出力電流ｉ＃が１０ｍ
Ａとすると、電圧源３１の電圧値Ｖ、ｉ５Ｖ、抵抗ａｔ
　ｔ−５００、ＱＫａ定スｔＬｔｆ！い。他の抵抗も同
様にして設定される１例えばスイッチＳ、によってレー
ザ出力ｔ−２０Ｗに設定する場合、光検出器の出力電（
ｌｒｔ、　ｌ　ｔはレーザ出力にほぼ比例して２０ｍＡ
となるので、抵抗Ｒｎｔ２５０Ωとすればよい。

さらに第６図の実施例の光検出器２１は手術中は使用で
きない、そこで上記による出力自動調整の結果を記憶す
るために記憶回路４４を演算増巾器４１の出力側に接続
する。これによシ出力設定回路の電流ｉＩと光検出器２
１の出力ｔｆｉ　ｉ　ｌが一致したときの電圧Ｖｔ−記
憶することができる。

記憶回路４４はＡ／Ｄ変換器４５およびデジタルメモリ
４６、アドレス変換器４７およびＤ／Ａ変換器４８で構
成する。演算増巾器４１の出力電圧ＶはＡ／Ｄ変換器４
５によシデジタル量に変換されてメモリ４６に記憶され
る。そしてハンドピース４がレーザ出力計２０に挿入さ
れておらず、レーザ光が光検出器２１で受光されていな
い場合（手術中）は、近接リレー１６の信号によってス
イッチ４３はＯＦＦし、スイッチ４９は端子り全自動的
に選択する。これＫよシ手術中は演算増巾器４１は回路
から切シーシ、記憶回路４４によってレーザ出力が決定
される。すなわち出力段にスイッチ８．〜Ｓ、に対応し
てアドレス変換器４７はメモリ４６のデータを続出す、
Ｄ／Ａ変換器４Ｂは、このデータを電圧に変換してレー
ザ制御器９に供給する。そこで、たとえはスイッチＳＩ
のときの演算増巾器４１の出力電圧がＶとすれば、手術
中においてもレーザ発振器９に電圧Ｖが供給されること
は明らかである。

第７図は本発明によるレーザ装置の外観を示す図である
。図において、６０はレーザ発振制御装置のケースであ
り、この中にレーザ光出力制御器９などが配置されてい
る６６１はケース６０の上に設置された制（２）パネル
であゃ、その内部にはレーザ出力設定回路３０、比較回
路４０などが配置−され、そのパネル面には表示器５０
や、レーザ出力設定回路３０のスイッチ群３２を含むブ
ツシュスイッチ群６２などが配置されている。なお、レ
ーザ出力設定回路のスイッチ群３２としては、ブツシュ
スイッチに限らす１スライドボリユーム又はロータリス
イッチを用い、連続的又は段階的に抵抗値を選択して、
レーザ光出力を設定してもよい１表示器５０としては、
メータなどの機械的な指針式の表示器でも、液晶表示素
子、エレクトロクロミック、ガス放電表示素子などの電
子式の表示器でも良い、勿論、アナログ表示であっても
デジタル表示であってもかまわない、ま九、衆示器これ
Ｋより、術者が常時レーザ光出力をチェックできるので
、より一層便利である。

さらに、図示するように制御パネル６１にレーザ出力１
ｉ２Ｇを設置すれば、極めて効果的である。

すなわち、術中、ハンドピースの操作をしばしば中断す
ることがある。その場合にハンドピースが放置された状
態で誤ってレーザ光が射出されると手術室内の人間に対
して危険である。そこで、ハンドピースの操作を中断す
る場合に、ハンドピースをレーザ出力計２０に挿入して
おけば、上記の危険は防止できる。

また、外科手術において、たとえば脳外科等では手術時
間が６時間を超えるような場合がある。

このとき、レーザメス装置のレーザ出力は、レーザ発振
器、導光路の光軸ずれ、ハンドピースのレンズの劣化等
圧よって変動することがある。そこで、このような長時
間の手術にあたって、ハンドピース先端のレーザ出力を
、途中で計測するためには、レーザ出力＃２０が術者の
手元にあることが望ましい。このような場合には、レー
ザ出力計２０を制御パネル６１から取外せるよう着脱自
在な構造とするのが、望ましい。

１ｓ９図に着脱自在な構造とし九レーザ出力計２０の一
例を示す。レーザ出力計２０のケース２２の側面および
底面に溝２２ａ、２２ｂｔ−形成し、制御パネル６１の
一部に溝２２Ｍ、２２ｂと嵌合するガイドレール６１１
，６１ｂｔ設ける。

これによｐ１ガイドレール６１Ｊｌ、６１ｂとレーザ出
力針２０の＄２２１，２２ｂｉ嵌合すれば第７図に示し
たようにレーザ出力針を制御パ゛ネル６１に装置できる
。また、制御パネル６１から取外して、レーザ出力計２
０として単独に使用可能となる。そして、第８図に示す
ようにＶ−ザ出力計２０ｔ−手術台１４の近傍に設置し
、レーザ出力針の出力を電線ケーブル又は無線方式によ
って、制御パネル６１内に設置された比較回路４０及び
表示器５０に供給すれば、長時間の手術を行なう時も、
術者が手元でレーザ光出力を計測でき、常に安定で正確
なレーザ光出力によって、確実にレーザ手術ｔ’できる
ので、より一層便利である。なお、レーザ出力計２０は
手術の邪魔にならないようで睡るかぎり小型であること
が望ましいが、第４図の実施例において、ケース２２の
大きさは、幅１００１Ｅ１％高さ１００■、奥行２００
＋ｗ程度でよく、充分小型であり、手術台の近傍に配置
しても手術のさまたげとはならない。

さらに本発明に用いられるレーザ出力計の他の実施例を
１１０１９に示す。この実施例では、第４図の実施例で
説明したレーザ出力針の容器２２が不要となシレーザ出
力計の小型化しいてはレーザメス装置全体の小型化が実
現できる。すなわち、第５図で説明したような光検出器
２１を必要に応じてハンドピース４の先端部に装着する
のである。

装着は、例えば図示のようなアタツテメ／ドア０を用い
て行なう、アタッチメント７０は、ノ１ンドピース４へ
着脱自在な円筒部７１と、円筒部の一端からハンドピー
ス４の軸＠４ｍの方向に延在するへら状の脚部７２と、
脚部７２の先端に脚部にほぼ垂直に設けられた輪形の端
板部７３とから構成され、また、円筒部７１、脚ｓ７２
、端板部７３は一体形成されている。円筒部７１には例
えばＴ形の切欠き溝を設けてハンドピース４へ容易かつ
迅速に着脱できるように形成しである。脚部７２は軸線
４ｍと並行か、もしくは内向きに傾くように、また、そ
の長さは端板部７２がハンドピースからのレーザ光の焦
点近傍に位置するように形成しである。端板部７３の中
央の開口に光検出器２１が設けられてあυ、光検出器２
１は、アタッチメント７０をハンドピース４に嵌合すれ
ば、ハンドピースから射出されたレーザ光を受光するよ
う配置されている。光検出器２１の出力を電線ケーブル
又は無線方式によって比較回路４ｏ及び表示器５０に供
給することは前述の実施例と同様である。なお、この実
施例においては、ハンドピースの寸法（直径約２０■、
長さ約１００ｍ）上の制約から、光検出器２１は直径、
約８ｗ以下になシ、熱容量は小さいものになる。したが
って、たとえば出力１００Ｗの高出力レーザ光ｔｔｔｍ
Ｊする場合には、光検出器の熱的破損を防止するために
、量制御を行なうのが望ましい。

以上、説明したように１　本発明によるレーザメス装置
によれば、患部即ちハンドピースの先端部におけるレー
ザ光出方を正確に計測し、かつ術者の声求するレーザ光
出力を自動的に設定できる。

また、本発明に用いられるレーザ出力計はハンドピース
の保持機能を有しており、術者がハンドピースを放置し
た場合における誤照射による危険性を除去できるので安
全性のすぐれたレーザメス装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザメス装置の概略構成図。 １２図は本発明によるレーザメス装置の概略構成を示す
ブロック図、第３図は本発明に用いられるレーザ出力針
の実施例を示す図、第４図はレーザ出力針の詳細を示す
断面図、第５図は本発明に用いられる光検出器の一例を
示す図、第６図は本実Ｆ！ＡＫよるレーザ出力自動調整
装置の一実施例を示す図、第７図及び第８図は本発明の
レーザメス装置の外観を示す図、第９図及び第１０図は
それぞれレーザ出力針の他の実施例を示す図である。 代理人　弁理士　薄田利幸 第　１　　図 ’Ｐｌｚ　　　図 ′ＴＪ７　　　図 ｆ 第　ｇ　　図 ￥ｉ　７　　図 ｈ ｔ ｖｉｔｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハンドピースのレーザ出力を検出する検出手段と、
   該検出手段の出力を所定値と比較する比較手段とを具備
   し、上記比較手段の出力によってレーザ発振器のレーザ
   出力を制御することを特徴とするレーザメス装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のレーザメス装置におい
   て、上記比較手段の出力を保持する保持手段を具備し、
   上記検出手段がレーザ出力を検出している期間以外の期
   間に上記保持手段が上記レーザ発振器のレーザ出力を制
   御することを特徴とするレーザメス装置。 ＆　特許請求の範囲第２項記載のレーザメス装置におい
   て、上記検出手段はその一端に上記ハンドピースを挿入
   して保持する保持部材を有する容器内と、該容器内に上
   記ハンドピースが上記保持部材に挿入され良状態でレー
   ザ光を受光するよう配置された光電変換素子とからなる
   ことを特徴とするレーザメス装置。 ４　％許請求の範囲′ｓ３項記載のレーザメス装置にお
   いて、上記保持部材に上記ハンドピースの挿入を検出す
   る手段を設け、この手段の出力によって上記検出手段が
   レーザ出力を検出している期間を検出することを特徴と
   するレーザメス装置。 ５、％許請求の範囲１ｇ３項又は第４項記載のレーザメ
   ス装置において、上記容器を制御ハネルに設けたことｔ
   −＝Ｓ徴とするレーザメス装置。 ６、％許請求の範囲第５項記載のレーザメス装置におい
   て、上記容器を着脱自在に設けたことを特徴とするレー
   ザメス装置。 ７、特許請求の範囲第１項記載のレーザメス装置におい
   て、上記検出手段が上記ハンドピースに着脱自在に設け
   られた光電変換素子からなることｔ特徴とするレーザメ
   ス装置。 ８、特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
   のレーザメス装置において、上記検出手段の出力全表示
   する衆示手段を具備することを特徴とするレーザメス装
   置。