特許 7465314 外科適用例に調整されたレーザパルス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-02

(45)【発行日】2024-04-10

(54)【発明の名称】外科適用例に調整されたレーザパルス

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/091 20060101AFI20240403BHJP

   H01S 3/131 20060101ALI20240403BHJP

   A61B 18/26 20060101ALI20240403BHJP

   H01S 3/00 20060101ALN20240403BHJP

【ＦＩ】

H01S3/091

H01S3/131

A61B18/26

H01S3/00 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022129699

(22)【出願日】2022-08-16

(62)【分割の表示】P 2019517928の分割

【原出願日】2017-10-03

(65)【公開番号】P2022174755

(43)【公開日】2022-11-24

【審査請求日】2022-08-16

(31)【優先権主張番号】62/403,916

(32)【優先日】2016-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506192652

【氏名又は名称】ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＢＯＳＴＯＮ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＳＣＩＭＥＤ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100123607

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 徹

(72)【発明者】

【氏名】ファルケンシュタイン ヴェルナー

(72)【発明者】

【氏名】シューベルト ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】ディトマール シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】ブッチュ アンナ

(72)【発明者】

【氏名】クレムザー トーマス

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－１０９８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６８４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２４２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５１５１９０９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２１９２９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１４１１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
レーザ用媒質と、
時間的に離間した複数の電気パルスを、前記レーザ用媒質を光ポンピングするデバイスに差し向けるように構成されたコントローラと、を有し、
前記レーザ用媒質は、光ポンピングに応答して、準連続レーザパルスを出力するように構成され、
前記時間的に離間した複数の電気パルスは、（ａ）第１の電気パルスと、（ｂ）前記第１の電気パルスに続く複数の第２の電気パルスを含み、
前記第１の電気パルスは、前記レーザ用媒質のレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで前記レーザ用媒質を励起させるように構成され、
前記準連続レーザパルスは、前記複数の第２の電気パルスに応答して出力され、
前記準連続レーザパルスのレーザパルス持続時間は、約２５０μｓ～１０ｍｓである、システム。

【請求項2】

前記レーザ用媒質は、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｔｍ－ファイバレーザ、及びＣＴＨ：ＹＡＧのうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記複数の第２の電気パルスの各電気パルスは、約１０～１０００μｓの電気パルス持続時間を有する、請求項１又は２に記載のシステム。

【請求項4】

前記複数の第２電気パルスのうちの隣接した電気パルスの間隔は、約１０～３００μｓである、請求項１～３のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項5】

前記準連続レーザパルスの電力は、約１００Ｗ～１ＫＷである、請求項１～４のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項6】

前記準連続レーザパルスは、連続波形を有し、又は、複数の時間的に離間した電気パルスを有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の電気パルスは、前記レーザ発光閾値の約８０％よりも高く且つ前記レーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、前記レーザ用媒質を励起させるように構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項8】

レーザ用媒質を有するシステムを使用する方法であって、
時間的に離間した複数の電気パルスを、レーザ用媒質を光ポンピングするデバイスに差し向ける段階を含み、
前記時間的に離間した複数の電気パルスは、（ａ）第１の電気パルスと、（ｂ）前記第１の電気パルスに続く複数の第２の電気パルスを含み、前記第１の電気パルスは、前記レーザ用媒質のレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、前記レーザ用媒質を励起させるように構成され、
更に、前記時間的に離間した複数の第２電気パルスに応答して、前記レーザ用媒質から準連続レーザパルスを出力する段階を含み、
前記時間的に離間した複数の第２の電気パルスの各電気パルスは、約１０～１０００μｓの電気パルス持続時間を有し、前記時間的に離間した複数の第２電気パルスのうちの隣接した電気パルスの間隔は、約１０～３００μｓである、方法。

【請求項9】

前記準連続レーザパルスのレーザパルス持続時間は、約２５０μｓ～１０ｍｓであり、前記準連続レーザパルスの電力は、約１００Ｗ～１ＫＷである、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の電気パルスは、前記レーザ発光閾値の約８０％よりも高く且つ前記レーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、前記レーザ用媒質を励起させるように構成される、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

前記レーザ用媒質は、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｔｍ－ファイバレーザ、及びＣＴＨ：ＹＡＧのうちの１つを含む、請求項８～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の電気パルスは、単一のプレパルスであり、前記準連続レーザパルスは、（ａ）連続波形を有する単一のレーザパルス、及び、（ｂ）複数の時間的に離間したレーザパルスのうちの一方である、請求項８～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記複数の第２の電気パルスは、第１のパルスセット及び第２のパルスセットを含み、前記第１のパルスセットの持続時間、パルス間隔、及び大きさのうちの少なくとも１つは、それに対応する前記第２のパルスセットの持続時間、パルス間隔、及び大きさと異なる、請求項８～１２のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は、２０１６年１０月４日出願の米国仮特許出願第６２／４０３、９１６号の優先権の利益を主張し、その全体を本明細書に援用する。

【0002】

本発明による開示の様々な態様は、一般的にレーザシステムと医療適用例にレーザシステムを使用する方法とに関する。

【背景技術】

【0003】

医療適用例では、レーザエネルギは、多くの手順に使用される。そのような手順の非限定的な例は、様々な身体組織の切開、切除、切離、蒸発、融除、破砕、凝固、止血、変性などを含む。いくつかの医療手順では、例えば約２１００ナノメートル（ｎｍ）（又は２．１マイクロメートル（μｍ））の波長を有するレーザをこの波長のエネルギが実質的に全ての組織の構成要素である水によって高度に吸収されるので使用することができる。

【0004】

レーザ砕石術では、レーザエネルギを使用して被験者（患者など）の尿路内の結石を粉砕する。一部の適用例では、レーザ砕石術は、異なるタイプの結石に対して比較的高い破砕効率を提供するホルミウムＹＡＧ（Ｈｏ：ＹＡＧ）レーザを使用して実施することができる。Ｓａｎｄｈｕ他著「体内砕石術のためのホルミウム：ＹＡＧレーザ」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｒｍｅｄ Ｆｏｒｃｅｓ Ｉｎｄｉａ、第６３巻、第１号、２００７年を参照されたい。Ｈｏ：ＹＡＧレーザは、２１００ｎｍで光を放出する固体パルスレーザである。様々な市販モデルは僅かに異なるが、市販のＨｏ：ＹＡＧレーザは、２００から１７００マイクロ秒（μｓ）に及ぶパルス持続時間、０．２から８．０ジュール／パルスのパルスエネルギ、３から１００Ｈｚ（単一キャビティ共振器は典型的に３～３０Ｈｚ）の周波数、及び１５から１４０ワットの間（単一キャビティ共振器は１５～５０Ｗ）の平均電力を有する。結石破砕効果は、典型的には適用されたレーザのエネルギに依存する。従来的に、レーザエネルギは、効率（破砕効率など）を高めるために増大される。高いエネルギは、迅速な破砕に至る場合があるが、それらは、回収バスケットのような医療デバイスを使用して身体から抽出しなければならない場合がある大きい結石断片をもたらすと考えられる。高エネルギレーザを使用する砕石術は、結石破片の望ましくない後方突進効果を引き起こす場合もある。本発明による開示のシステム及び方法は、既知のレーザシステムでのこれら又は他の欠陥の一部を是正することができる。しかし、本発明による開示の範囲は、任意の特定の問題を解決する機能によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定められる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】Ｓａｎｄｈｕ他著「体内砕石術のためのホルミウム：ＹＡＧレーザ」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｒｍｅｄ Ｆｏｒｃｅｓ Ｉｎｄｉａ、第６３巻、第１号、２００７年

【発明の概要】

【0006】

本発明による開示の例は、特に、医療レーザシステム及びそれらの使用方法に関する。本明細書に開示する例の各々は、他の開示する例のいずれかに関連して説明する特徴の１又は２以上を含む場合がある。

【0007】

一実施形態では、レーザシステムを開示する。レーザシステムは、レーザ用媒質と、時間的に離間した複数の電気パルスを、レーザ用媒質を光ポンピングするデバイスに差し向けるように構成されたコントローラと、を有し、レーザ用媒質は、光ポンピングに応答して、準連続レーザパルスを出力するように構成される。時間的に離間した複数の電気パルスは、（ａ）第１の電気パルスと、（ｂ）第１の電気パルスに続く複数の第２の電気パルスを含み、第１のパルスは、レーザ用媒質のレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、レーザ用媒質を励起させるように構成される、準連続レーザパルスは、複数の第２の電気パルスに応答して出力される。

【0008】

これに加えて又はこれに代えて、システムの実施形態は、以下の特徴：レーザ用媒質は、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｔｍ－ファイバレーザ、及びＣＴＨ：ＹＡＧのうちの１つを含むこと、複数の第２電気パルスの各電気パルスは、約１０～１０００μｓの電気パルス持続時間を有すること、複数の第２電気パルスの隣接した電気パルスの間隔は、約１０～３００μｓの間であること、準連続レーザパルスのレーザパルス持続時間は、約２５０μｓ～１０ｍｓであること、準連続レーザパルスの電力は、約１００Ｗ～１ＫＷであること、準連続レーザパルスは、連続波形を有すること、準連続レーザパルスは、約１ｋＨｚよりも高いか又はそれに等しい周波数を有する複数の時間的に離間したレーザパルスを含むこと、第１の電気パルスは、レーザ発光閾値の約８０％よりも高くかつレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、レーザ用媒質を励起させるように構成されること、の１又は２以上を含んでいてもよい。

【0009】

別の実施形態では、レーザ用媒質を有するレーザシステムを使用する方法を開示する。本方法は、時間的に離間した複数の電気パルスを、レーザ用媒質を光ポンピングするデバイスに差し向ける段階を含む。時間的に離間した複数の電気パルスは、（ａ）第１の電気パルスと、（ｂ）第１の電気パルスに続く複数の第２の電気パルスを含み、第１の電気パルスは、レーザ用媒質のレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、レーザ用媒質を励起させるように構成される。本方法は更に、複数の第２電気パルスに応答して、レーザ用媒質から準連続レーザパルスを出力する段階を含む。

【0010】

これに加えて又はこれに代えて、本方法の実施形態は、複数の第２電気パルスの各電気パルスは、約１０～１０００μｓの電気パルス持続時間を有すること、複数の第２電気パルスの隣接した電気パルスの間隔は、約１０～３００μｓであること、準連続レーザパルスのレーザパルス持続時間は、約２５０μｓ～１０ｍｓであること、準連続レーザパルスの電力は、約１００Ｗ～１ＫＷであること、準連続レーザパルスは、（ａ）連続波形を有する単一レーザパルス、及び（ｂ）約１ｋＨｚよりも高いか又はそれに等しい周波数を有する複数の時間的に離間したレーザパルスのうちの一方であること、第１の電気パルスは、レーザ発光閾値の約８０％よりも高くかつレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまで、レーザ用媒質を励起させるように構成されること、レーザ用媒質は、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｔｍ－ファイバレーザ、及びＣＴＨ：ＹＡＧのうちの１つを含むことのうちの１又は２以上を含んでいてもよい。

【0011】

別の実施形態では、レーザ用媒質を有するレーザシステムを使用する方法を開示する。本方法は、レーザ用媒質を光ポンピングするデバイスに時間的に離間した複数の電気パルスを差し向ける段階を含むことができる。時間的に離間した複数の電気パルスは、（ａ）レーザ用媒質のレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまでレーザ用媒質を励起させるように構成された第１の電気パルス、及び（ｂ）第１の電気パルスに続く複数の第２の電気パルスを含むことができる。複数の第２の電気パルスのうちの第１のパルスは、レーザ発光閾値よりも高くレーザ用媒質のエネルギレベルを増大させることができる。本方法はまた、複数の第２電気パルスに応答してレーザ用媒質から準連続レーザパルスを出力する段階を含むことができる。準連続レーザパルスは、（ａ）連続波形を有する単一レーザパルス、又は（ｂ）約１ｋＨｚよりも高いか又はそれに等しい周波数を有する複数の時間的に離間したレーザパルスのうちの一方とすることができる。

【0012】

これに加えて又はこれに代えて、システムの実施形態は、以下の特徴：複数の第２電気パルスの各電気パルスは、約１０～１０００μｓの間の電気パルス持続時間を有することができること、複数の第２電気パルスの隣接した電気パルス間の間隔は、約１０～３００μｓの間とすることができること、準連続レーザパルスは、連続波形を有する単一レーザパルスとすることができ、かつ約２５０μｓから１０ｍｓの間のレーザパルス持続時間と約１００Ｗから１ＫＷの間の電力とを有することができること、第１の電気パルスは、レーザ発光閾値の約８０％よりも高いかつレーザ発光閾値よりも低いエネルギレベルまでレーザ用媒質を励起させるように構成することができること、レーザ用媒質は、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｔｍ－ファイバレーザ、及びＣＴＨ：ＹＡＧのうちの１つを含むことができることのうちの１又は２以上を含むことができる。

【0013】

上記概略的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも、単なる例示であり且つ説明であり、特許請求の範囲の特徴の限定ではない。本明細書に使用される用語「実質的」、「近似的」、及び「約」は、説明する値に対する±１０パーセントの変動を指し、用語「例示の」は、「理想的」ではなく「例」の意味で本明細書に使用する。

【0014】

本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明による開示の例示の実施形態を示している。これらの図は、その説明と共に本発明による開示の原理を説明するのに寄与する。これらの図の一部は、当業者によって認識されるであろう構成要素／要素を示している。そのような既知の構成要素及び要素の詳細説明が本発明による開示の理解に必要でない場合、それらは本明細書に提示されない。同様に、例示する実施形態の一部であるとして当業者に既知であるが、本発明による開示を説明するのに必要ではない一部の構成要素／要素は、明瞭化のために図には示されない。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】例示のレーザシステムの概略図である。

【図2A】図１のレーザシステムによって生成された例示の離散レーザパルスを示す図である。

【図2B】図１のレーザシステムによって生成された例示の離散レーザパルスを示す図である。

【図3】例示のレーザシステムにおける蛍光寿命と光ポンピングエネルギの関係を示す図である。

【図4A】図１のレーザシステムによって生成された例示の準連続レーザパルスを示す図である。

【図4B】図１のレーザシステムによって生成された別の例示の準連続レーザパルスを示す図である。

【図5】図１のレーザシステムによって生成された別の例示の準連続レーザパルスを示す図である。

【図6】図１のレーザシステムによって生成された調整レーザパルスを示す図である。

【図7】例示の医療手順で図１のレーザシステムを使用する例示の方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明による開示の実施形態は、任意の医療適用例に使用されるレーザシステムに関する。すなわち、本発明による開示のレーザシステムは、任意の方法（フラッシュランプ、アークランプ、ダイオードなど）で光ポンピングされる任意のタイプのレーザ媒質（例えば、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ（ツリウムドープのＹＡＧ）、ＣＴＨ：ＹＡＧ（クロム、ツリウム、ホルミウムドープのＹＡＧ）、Ｔｍ：Ｈｏ：ＹＡＧ（ツリウム及びホルミウムドープのＹＡＧ）、Ｅｒ：ＹＡＧ（エルビウムドープのＹＡＧ）、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジムドープのＹＡＧ）、Ｅｒ：ＹＬＦ（エルビウムドープのイットリウムリチウムフルオライド）、Ｔｍ－ファイバレーザなど）を有することができ、任意の医療適用例に使用することができる。しかし、便宜上、本発明による開示の特徴を強調するために、砕石術手順に使用される光ポンプ式レーザのみを以下に説明する。ここで、添付図面に示す本発明に開示する例示の実施形態を参照する。可能な限り、同一又は類似の部分を指すために図面全体を通して同じ参照番号を使用する。

【0017】

図１は、本発明により開示される例示のレーザシステム１００の概略図である。レーザシステム１００は、レーザ放射のパルスを発生させて直接的に又は従来のレーザ送出システム（例えば、可撓性光ファイバ１２）を通して被験者の体内のターゲット部位１０（例えば、被験者の尿路内の結石）に送出するのに適している。レーザシステム１００は、レーザパルス６０の形態でレーザビームを発生させ、光ファイバ１２を通してターゲット部位１０に送出するように構成された発振器２０を含む。発振器２０は、ホスト材料（例えば、ＹＡＧなど）内に様々な濃度でドープされた１又は２以上のレーザ用イオン（例えば、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｔｈ、Ｅｒなど）を含む固体レーザ用媒質２２を含む。いくつかの実施形態では、固体レーザ用媒質２２は、比較的長い発光及び蛍光寿命を有することができる。当業者に既知のように、蛍光寿命は、励起状態のレーザ用媒質２２の電子が、光子を放出することによって基底状態に戻る前に費やす時間スケールである。

【0018】

発振器２０は、レーザ用媒質２２を光により励起させてレーザビームを発生するための光ポンプ２４を含むことができる。光ポンプ２４は、レーザ用媒質２２を光により励起させるのに使用される任意の既知のタイプのデバイス（例えば、フラッシュランプ、アークランプ、電気的にポンピングされるＬＥＤ、レーザダイオード、ダイオードポンプ式レーザ、固体結晶又はファイバレーザなど）を含むことができる。光ポンプ２４は、その光ポンプ２４を作動させるための構成要素を含む電源３０によって給電される場合がある。これらの構成要素は、特に、エネルギの蓄積及び放出のためのコンデンサ、パルス整形のための誘導子、及び光ポンプ２４をイオン化するためのトリガ回路を含むことができる。

【0019】

電源３０は、コンデンサから電気パルスを送出して光ポンプ２４を作動させるように構成することができる。ポンプチャンバ２６は、レーザ用媒質２２と光ポンプ２４の両方を収容し、光放射が光ポンプ２４からレーザ用媒質２２に伝わることを可能にする。ポンプチャンバ２６はまた、レーザ用媒質２２と光ポンプ２４の両方の効率的な冷却を可能にすることができる。レーザ発振器２０は、ハウジングを含むことができ、それにポンプチャンバ２６、全反射光学系２８、及び部分反射光学系３２が取付けられる。全反射光学系２８と部分反射光学系３２は両方とも、様々な物理的形状の１又は２以上の光学構成要素（レンズ、ミラーなど）を含むことができ、様々な波長の放射線の反射及び／又は透過のために被覆することができる。いくつかの実施形態では、これらの光学系２８、３２は、固体レーザ用媒質２２を進むレーザビームの経路上の中心にこれらの構成要素を配置することを可能にする調節可能マウントに位置決めすることができる。

【0020】

冷却システム４０は、レーザシステム１００の発熱構成要素を冷却するための冷媒を供給することができる。液体又は気体の冷媒を閉ループでポンプチャンバ２６を通して再循環させ、発振器２０の発熱構成要素を冷却することができる。いくつかの実施形態では、冷却システム４０は、空気によって冷却される場合がある。いくつかの実施形態では、レーザシステム１００の他の構成要素（例えば、電源３０）も、冷却システム４０の冷媒によって冷却することができる。同じく、いくつかの実施形態では、冷却システム４０を使用して発振器２０の構成要素を加熱することができることも考えられている。

【0021】

レーザシステム１００の作動は、コントローラ５０によって制御することができる。本発明の技術分野で既知のように、コントローラ５０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ユーザ入力及び／又はレーザシステム１００のパフォーマンスをモニタするセンサ／検出器からのフィードバックに基づいてレーザシステム１００（例えば、電源３０、冷却システム４０、発振器２０など）の制御を容易にする他の構成要素とを含むことができる。例えば、ユーザ入力に基づいて、コントローラ５０は、光ポンプ２４を作動させるのに望ましい特性（振幅、周波数、パルス持続時間など）の電気パルスを発生させるように電源３０を制御することができる。同じく、発振器２０の測定温度に基づいて、コントローラ５０は、冷却システム４０の作動を制御することができる。レーザシステムのコントローラ５０の機能は本発明の技術分野で既知であるので、本明細書ではこれ以上説明しない。

【0022】

レーザシステム１００の作動中、コントローラ５０は、望ましい特性（振幅、持続時間、大きさなど）を有する電流／電圧波形又は電気パルスを光ポンプ２４に差し向けるように電源３０を制御する。その結果として光ポンプ２４によって発生させた光エネルギは、レーザ用媒質２２に結合される。最適な結合に関して、光ポンプ２４は、レーザ用媒質２２の周りに配置され、かつそれに緊密に接触して位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、レーザ用媒質２２への光エネルギの結合は、ポンプチャンバ２６の内面からの反射によって改善することができる。光ポンプ２４からの光エネルギは、レーザ用媒質２２内の電子のエネルギレベルを上昇させて反転分布を達成する。レーザ用媒質２２の電子のより多くがその基底状態（すなわち、通常の又は低いエネルギ状態）よりもその励起状態（すなわち、より高いエネルギ状態）にある時に反転分布が発生する。反転分布が達成された状態で、１又は２以上の波長の光放射がレーザ用媒質２２を複数回通過し、全反射光学系２８と部分反射光学系３２の両方から反射される。電子の励起レベルが閾値（レーザ物理学ではレーザ発光閾値又はレーザ閾値と呼ばれる）に達すると、レーザパルス６０を発生させて発振器２０の軸線３４に沿って放出する。

【0023】

放出したレーザパルス６０の一部を光検出器３６によってサンプリングして、レーザシステム１００のモニタ及び制御を容易にすることができる。例えば、コントローラ５０は、光検出器３６からの信号（放出されたレーザビームを表す）を使用して発振器２０、電源３０、冷却システム４０、及びレーザシステム１００の他の構成要素の作動をモニタ及び制御することができる。次いで、放出したレーザパルス６０を１又は２以上の光結合要素３８を通して誘導し、光ファイバ１２の近位端内への入射のための次の射出パルスを調節することができる。次いで、レーザパルス６０を光ファイバ１２の中を通してその遠位端まで伝達させ、遠位端は、ターゲット部位１０のところの結石（図示せず）と接触する（又は近接する）ように配置される。ターゲット部位１０において、衝撃用レーザパルス６０は結石を粉々に砕くことができる。

【0024】

図１のレーザシステム１００はまた、当業者に既知であるために図１には示さず本明細書に説明しない追加の構成要素（例えば、コントローラ、ミラー、集束要素、ビーム遮断デバイス、Ｑスイッチ要素又はモードロック要素など）も含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、レーザシステム１００は、更に、光ファイバ１２の中を通してその近位端まで伝達して戻された結石からの反射放射（又は結石材料により再散乱され、再放出され、波長が変えられた放射線など）を使用して制御することができる。更に、いくつかの実施形態では、放出されたレーザパルス６０をターゲット部位１０に集束させる時に助けになるように、可視の照準ビーム（例えば、低電力半導体ダイオードレーザ、ヘリウムネオン（ＨｅＮｅ）レーザなど）を設けることができる。

【0025】

放出されるレーザパルス６０の特性（エネルギ、パルス幅、電力、周波数など）は、光ポンプ２４によって発生される光パルスの特性に依存する場合がある。これらの光パルスの特性は、電源３０から光ポンプ２４に差し向けられる電気パルスに依存する場合がある。図２Ａ及び図２Ｂは、標準作動モードでの光ポンプ２４への電気パルスと発振器２０から得られるレーザパルス６０間の例示の関係を示す簡略図である。これらの図では、上側部分は光ポンプ２４に差し向けられる電気パルスを示し、下側部分は得られるレーザパルス６０を示している。図２Ａは、比較的短い電気パルスが光ポンプ２４に差し向けられる場合を示し、図２Ｂは、比較的長い電気パルスが光ポンプ２４に差し向けられる場合を示している。

【0026】

図２Ａ及び図２Ｂの電気パルスは矩形パルスとして示されているが、これは簡略化に過ぎない。実際は、これらのパルスは構成要素内の損失のためにより丸みを帯びる可能性がある。そのような典型的な電気パルスとは対照的に、対応するレーザパルス６０（図２Ａ及び図２Ｂ）は、サメのヒレのような特徴的な形状を有する。すなわち、これらのレーザパルス６０は、高い初期ピークに続いて急激に低下する。図２Ａ及び図２Ｂでの曲線の面積は、レーザパルス６０のエネルギを示している。図２Ａ及び図２Ｂのいずれからも見て分るように、電気パルスの開始とそれがもたらすレーザパルス６０の間には有限の時間遅延（ｔ_delay）が存在する。この時間遅延は、レーザ用媒質２２がレーザ発光閾値に達するのにかかる時間に関連する。簡単には、期間ｔ_delay内の電気パルスのエネルギは、レーザ用媒質２２内の電子の励起レベルをレーザ発光閾値まで上昇させるのに使用される。この閾値に達するか又はこれを超えると、レーザパルス６０が発生する。時間遅延は、電気パルス及びレーザパルス６０のエネルギの関数とすることができる。

【0027】

更に、図２Ａ及び図２Ｂのいずれでも見て分るように、放出されるレーザパルス６０は、それを発生させる電気パルスよりも短い（時間スケールで）。例えば、図２Ａでは、電気パルスは約５００μｓの持続時間を有し、この電気パルスから発生するレーザパルス６０は僅か約３７０μｓであり、図２Ｂでは、電気パルスは約１３００μｓの持続時間を有するが、得られるレーザパルス６０は約９００μｓの持続時間を有するに過ぎない。この持続時間の差は、発振器２０で発生するエネルギ損失の結果であると共に、光ポンピング及び熱効果による蛍光寿命の減少に起因する。更に、図２Ａ及び図２Ｂを比較することによって分るように、レーザパルス曲線の急速に減衰する形状のために、より長い電気パルスから発生するエネルギの増加（レーザパルス曲線の下の面積）は重要ではない。

【0028】

従来、レーザパルスのエネルギを増大させるために、電気パルス（又はポンピングエネルギ）のパワー（又は大きさ）を増大させる。電気パルスのパワー（及びそれによる光ポンピングエネルギ）を増大させると、対応するレーザパルスの初期ピークの大きさが増加する。しかし、より高い大きさの初期ピークは短時間にわたって存在するに過ぎないので、パルス６０の総エネルギ量は実質的に増加しない可能性がある。更に、レーザ用媒質の蛍光寿命は光ポンピングエネルギに強く依存する可能性があることは既知である。図３は、ＣＴＨ：ＹＡＧレーザ用媒質の蛍光寿命を光ポンピングエネルギ密度の関数として示している。図３から分るように、レーザ用媒質２２が低いエネルギレベルでポンピングされる場合、レーザ用媒質２２の蛍光寿命は、それが高いエネルギレベルでポンピングされる場合よりも実質的に長い。例えば、光ポンピングエネルギ密度が約３０Ｊ／ｃｍ³から約３００Ｊ／ｃｍ³に増加すると、レーザ用媒質の蛍光寿命は約６ミリ秒（ｍｓ）から約２ｍｓに減少する。従来のレーザシステムは、砕石術適用例に約１００～３００Ｊ／ｃｍ³の光ポンピングエネルギを使用する。

【0029】

更に、高電力電気パルスから発生するより高い大きさの初期ピークにより、レーザパルス６０のエネルギは、少なくとも瞬間的に望ましい値を超える可能性がある。レーザエネルギのこの瞬間的な増加は、レーザシステム１００の光学構成要素を損傷させ、後方突進及び大きい結石破片（例えば、回収バスケットのような追加の医療デバイスを使用して除去しなければならない場合がある）のような望ましくない影響をもたらす可能性がある。

【0030】

いくつかの結石破砕適用例（例えば、結石の小さい破片が少しずつ削られて吸引によって除去される「結石ダスティング」）については、パルスの初期ピーク領域で鋭いエネルギスパイクを発生することなくレーザパルス６０のエネルギを増大させることが望ましい場合がある。従来の知識に反して、本発明による開示のいくつかの実施形態では、レーザパルスのエネルギは、レーザパルスの持続時間を長くしてレーザパルスを発生させるポンピングエネルギ（すなわち、電気パルスのパワー）を下げることによって増加する。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、（放出されるレーザパルス６０のパワーを低減するために）約５０Ｊ／ｃｍ³よりも低いように電気パルスのエネルギを制御し、初期ピークの大きさを付随して増大することなく、放出されるレーザパルス６０の持続時間（及び従ってエネルギ量）を増大させる。

【0031】

図４Ａは、本発明による開示の一実施形態における電気パルスと得られるレーザパルスとの関係を示す簡略図である。この実施形態では、時間的に離間した複数の電気パルス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を付す）が電源３０から光ポンプ２４に差し向けられ、これらの時間的に離間した電気パルスから発生するレーザパルスが準連続波形（準連続レーザパルス６０’）になるようにする。図４Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、光ポンプ２４への初期電気パルスは、レーザ用媒質２２のエネルギレベルをレーザ発光閾値に近いがそのすぐ下の値まで（例えば、レーザ発光閾値の約８０～９９％まで）上昇させるように構成されたプレパルス（Ａ）とすることができる。プレパルスＡによって引き起こされる励起はレーザ発光閾値に達しないので、プレパルスＡはレーザパルス６０の放出をもたらさない。しかし、時間ｔ₁のプレパルスＡの終わりには、レーザ用媒質２２の電子は、少量のエネルギを更に印加するとレーザパルス６０の形態の放射線を放出するように準備することができる。次に連続する３つの電気パルス（Ｂ，Ｃ，Ｄ）が短い間隔で光ポンプ２４に与えられ、発振器２０から準連続レーザパルス６０’を開始させる。一般的に、複数のパルスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、電気パルスがその直前のパルスの蛍光寿命内にあるように（すなわち、パルスＢがパルスＡの蛍光寿命内にあるように、パルスＣがパルスＢの蛍光寿命内にあるようになど）離間させることができる。

【0032】

一般的に、準連続レーザパルス６０’の形状は、レーザシステム１００の特性（例えば、電気パルスのパワー、間隔、持続時間、レーザ用媒質の材料など）に依存する。いくつかの実施形態では、図４Ａに示すように、離間した電気パルスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄから発生する準連続的なレーザパルス６０’は、延長された持続時間Ｅμｓを有する連続的な波形とすることができる。本明細書に使用する場合、連続波形を有するレーザパルスとは、パルスの持続時間中に任意の最大値から任意の非ゼロの最小値まで大きさが変化することができるレーザパルスである。すなわち、連続波形は、その両端部のみで大きさがゼロになる。図４Ａの実施形態では、準連続レーザパルス６０’は、個々の電気パルスＢ、Ｃ、及びＤによって発生される個々のレーザパルス６０を統合する（又は組合せる）ことによって生成される。いくつかの実施形態では、１組の離間した電気パルスの各電気パルスは、準連続レーザパルス６０’を発生させるように統合されない場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、電気パルスＢ及びＣによって発生したレーザパルスだけを統合することによって準連続レーザパルス６０’を発生させることができる。個々の電気パルス（例えば、Ｂ及びＣ）によって発生したレーザパルスのパルス持続時間が２５０μｓである場合、準連続レーザパルス６０’の持続時間は、２５０μｓを超えて５００μｓ未満とすることができる（例えば、２つの電気パルスからのレーザパルスを組合せることによって発生された場合）。

【0033】

図４Ａに示すように、プレパルスＡの後で、既に準備されたレーザ用媒質２２に少量のエネルギを更に印加すると、時間ｔ₂において準連続レーザパルス６０’の開始が見られる。電気パルスの持続時間（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）及びそれらの間の間隔（ａ－ｂ，ｂ－ｃ，ｃ－ｄ）は、レーザシステム１００の特性及び電気パルスのパワーに依存する場合がある。一般的に、プレパルスＡの持続時間ａは、レーザ用媒質２２がプレパルスＡの終わりにレーザ発光閾値の約８０～９９％（しかし、１００％未満）の励起レベルに到達するようにするのがよい。そして、パルスＡとパルスＢの間の間隔ａ－ｂ、及びＢとＣは、準備されたレーザ用媒質２２からのエネルギ散逸が最小になるようにするのがよい。本発明の技術分野で既知のように、反転分布が存在しなくなると、各レーザパルス（例えば、電気パルスＢから発生するレーザパルス６０）の終わりにはかなりの量のエネルギがレーザ用媒質２２に蓄積されたままになる。電気パルスＢとＣの間の間隔ｂ－ｃが大きすぎる（しかし、依然として蛍光寿命内である）場合、この蓄積エネルギは、電気パルスＣによるポンピングの前、閾値以下の放射減衰及び無放射減衰において浪費される。しかし、パルスＣが電気パルスＢの直後に始まれば、蓄積されたエネルギの大部分は次のレーザパルス６０の発生に利用され、それによって反転分布を達成するのに必要とされるポンピングエネルギを低減させることができる。

【0034】

本発明による開示の異なる実施形態では、持続時間ａ、ｂ、ｃ、ｄ及び電気パルスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間の間隔ａ－ｂ、ｂ－ｃ、ｃ－ｄは、約１０～１０００μｓの間で変えることができ、得られる準連続レーザパルス６０’は、約２５０μｓ～１０ミリ秒（ｍｓ）とすることができる。いくつかの実施形態では、持続時間ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの１又は２以上は、約１０～２００μｓ（又は１０～３００μｓ）とすることができ、間隔ａ－ｂ、ｂ－ｃ、ｃ－ｄのうちの１又は２以上は、約１０～１００μｓ（又は１０～２００μｓ）とすることができる。図４の実施形態では、プレパルスＡの持続時間ａは、約３０～３００μｓとすることができ、パルスＡとＢの間の間隔ａ－ｂは、約１０～１００μｓとすることができ、パルスＢ、Ｃ、及びＤの持続時間は、約１０～５００μｓとすることができ、パルスＢ、Ｃ、及びＤの間の間隔ｂ－ｃ及びｃ－ｄは、約１０～１００μｓとすることができ、得られる準連続レーザパルス６０’の得られる持続時間Ｅは、約６００～１５００μｓとすることができる。いくつかの実施形態では、得られる準連続レーザパルス６０’の電力は、約１００Ｗ～１ＫＷとすることができる。

【0035】

滑らかな連続波形を有する準連続レーザパルス６０’である図４Ａに示す形状は、例示に過ぎないことに注意しなければならない。図４Ｂは、時間的に離間した複数の電気パルスから発生する連続波形を有する別の例示の準連続レーザパルス６０’を示している。図４Ｂに示すように、準連続レーザパルス６０’の大きさは、Ｅμｓの持続時間内で約５任意単位（ａｕ）（ジュールなど）の平均最大値から約１．２５ａｕの最小平均値（すなわち、最大値の２５％）まで変化してもよい。しかし、波形はその両端部だけでゼロの大きさを有し、その持続時間内の至る所で非ゼロの大きさを有する。両端部間の連続波形の大きさは常に非ゼロであるが、図４Ｂに示す最大値及び最小値は例示に過ぎないことに注意すべきである。一般的に、最小値は、最大値の任意の百分率（１０％など）である。

【0036】

図４Ａ及び図４Ｂでは、各電気パルスから発生するレーザパルス６０は、互いに融合して連続波形の形態の準連続レーザパルス６０’を発生させる。しかし、連続波形の電力レーザパルスを発生させることは限定ではない。いくつかの実施形態、例えば、ＣＴＨ：ＹＡＧと比べてより高速なエネルギ伝達過程を有するレーザ用媒質２２（例えば、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦなど）が使用される場合、連続する入力電気パルスから発生するレーザパルス６０を、時間的に離間させてもよい。例えば、図４Ａを参照すると、電気パルスＢ、Ｃ、及びＤの間の間隔ｂ－ｃ及びｃ－ｄが約１００μｓ未満又はそれに等しい場合、発振器２０は連続波形の形態で準連続レーザパルス６０’を出力することができる。しかし、電気パルスＢ、Ｃ、及びＤが１００μｓを超えて離間した場合、発振器２０は、時間的に離間した別々のレーザパルス６０を含む（すなわち、全体として連続波形を形成しない）準連続レーザパルス６０’を出力する場合がある。しかし、これらの離間したレーザパルス６０の周波数（及びそれによる反復速度）は（常温で）約１ｋＨｚを超えるので、得られる離間したレーザパルス６０は、実質的に連続するレーザパルスに類似し、かつ事実上そうである場合がある。従って、本発明による開示では、準連続レーザパルスという用語は、（ａ）連続波形（例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すものに類似）を有するレーザパルスを形成するために統合された複数のレーザパルス６０、及び（ｂ）互いに時間的に離間して約１ｋＨｚを超える周波数を有する複数のレーザパルス６０の両方を併せて指すのに使用される。

【0037】

図５は、時間的に離間した複数の電気パルスから発生する連続波形形態の別の例示の準連続レーザパルス６０’を示す簡略図である。図５の実施形態では（図４Ａ及び図４Ｂの実施形態におけるように）、最初のプレパルスＡは、レーザ用媒質２２をそのレーザ発光閾値のすぐ下まで励起させる。すなわち、プレパルスＡの終わりに、レーザパルス６０は発振器２０からまだ発生していないが、少量の追加エネルギの印加により、レーザパルスを放出させることになる。プレパルスＡに続いて、光ポンプ２４は、時間的に離間した電気パルスＢ、Ｃ、Ｄ等を比較的長いシーケンス（例えば、約５０パルス）で使用するようにポンピングされ、かかる電気パルスの各々は、約５０Ｊ／ｃｍ³未満のエネルギ密度と約５０μｓの持続時間しか有さず、隣接したパルスから約５０μｓしか離間していない。光ポンプ２４を駆動するのに使用される時間的に離間した電気パルスのこのシーケンスは、本明細書ではデジタル化電気パルス又はデジタルポンピングと呼ぶ場合がある。そのような光ポンピングの結果として、比較的長い持続時間（例えば、約４３００μｓ）を有する準連続レーザパルス６０’（連続波形を形成するために統合された連続するレーザパルス６０を含む）が発振器２０から発生する。このレーザパルス持続時間は例示に過ぎないことに注意しなければならない。異なる特性（数、持続時間、間隔など）を有するデジタル化電気パルスを使用して、電力レーザパルス持続時間を約２５０μｓ～１０ｍｓの間の任意の値に変えることが可能であると考えられている。

【0038】

一般的に、電気パルスの大きさは、任意の大きさを有するレーザパルス６０を発生させるように構成される。しかし、上述したように、ポンピングエネルギとその得られるレーザ電力とを低減することにはいくつかの利点がある（蛍光寿命の増加、後方突進の低減など）。従って、図５に示すように、いくつかの実施形態では、電気パルスのエネルギ密度を５０Ｊ／ｃｍ³未満に保ち、例えば、図２Ａのレーザパルス６０と比べてより小さい大きさ（例えば、約０．５～０．２５ａｕで変化する）とより長い持続時間（例えば、約４．３ミリ秒（ｍｓ））とを有する準連続レーザパルス６０’を発生させることができる。（図５の）準連続レーザパルス６０’の大きさは（図２Ａの）レーザパルス６０よりも低いが、その実質的により長い持続時間により、レーザパルス６０の総エネルギ量よりも大きいか又はそれに等しい準連続レーザパルス６０の総エネルギ量を発生させる。

【0039】

例えば、５００ｍＪのエネルギを有するレーザビームを生成するために、従来のＣＴＨ：ＹＡＧレーザでは、レーザ媒質を１パルス当たり約１００～５００Ｊ／ｃｍ³のエネルギで光ポンピングして、約２．５～１．０ｋＷのピーク電力と約２００～５００μｓの持続時間とを有するレーザパルスを生成する。対照的に、同じエネルギ（すなわち、５００ｍＪ）を有するレーザビームを生成するために、本発明による開示の例示のレーザシステムは、レーザ媒質を約２～５０Ｊ／ｃｍ³のエネルギで上述したように複数回（例えば、３０～１００回）ポンピングして、約４．５ｍｓの持続時間を有する準連続レーザパルス６０’を生成し、約７０～１５０Ｗのピーク電力（例えば、１００～１３０Ｗ）を有するレーザパルスを生成することができる。このより小さい大きさ及びより長い持続時間のレーザパルス６０’は、後方突進のような望ましくない影響を最小にすることによってレーザシステム１００の効率を高めることができる。より小さい大きさ及びより長い持続時間を有する準連続レーザパルス６０’は、結石ダスト除去等の医療適用例に使用することができ、結石ダスト除去では、結石を複数の大きい寸法のピースに破壊することなしに、結石のダスト寸法にされた粒子が除去されることが望ましい。

【0040】

結石融除適用例に関連して（本発明による開示の例示のレーザシステム１００によって生成された）準連続レーザパルス６０’のパフォーマンスを（従来のレーザシステムによって発生された）従来のレーザパルス６０と比較するために、水中での２つのパルスのキャビテーション動力学を高速度カメラで調べた。両方のレーザシステムは、それぞれのレーザシステムによって生成されたレーザパルスのエネルギが実質的に同じ（約１０００～１３００ｍＪ）になるように設定された。両方のレーザパルスは同じエネルギを有するが、準連続レーザパルス６０’は約４１００μｓの持続時間（連続する離間した電気パルスから発生する）を有し、従来のレーザパルス６０は約３１０μｓの持続時間を有する。これらの調査で有意な差が観察された。従来のレーザパルス６０によって発生されたキャビテーション気泡は、急速にサイズが成長してほぼパルスの終わりにその最大サイズを達成したが、準連続レーザパルス６０’の気泡は、よりゆっくりと成長して従来パルスの気泡のサイズの約４０％に達しただけであった。その結果、準連続レーザパルスの気泡の崩壊は、従来パルスの気泡の崩壊の場合ほどには強い音響衝撃波を放出しなかった。従って、（各レーザパルスが印加される）結石に対する後方突進効果は、従来のレーザパルス６０と比べて準連続レーザパルス６０’の場合は大幅に低減されると予想される。

【0041】

更に、準連続レーザパルス６０’のキャビテーション動力学の観察された独特の特徴は、気泡形成、崩壊、及び反動の沈静に関連付けられた初期乱流の後に形成される長寿命（約２．６ｍｓ）の恒久的キャビテーションチャネルであった。このチャネルでは、水（水蒸気）の密度とそれに対応するレーザパルスエネルギの吸収とが大幅に減少する。その結果、層ごとの結石材料の制御された融除（又は「結成ダスティング」効果）が著しく改善することが期待される。

【0042】

図４Ａ及び図５は、単一の電気パルスから構成されたプレパルスＡを示すが、これは限定ではない。いくつかの実施形態では、プレパルスＡはまた、複数のより短い持続時間のプレパルス（例えば、電気パルスＢ、Ｃなどと同様）を含んでもよく、かかるプレパルスの各々は、レーザ用媒質２２の励起レベルをレーザ発光閾値のすぐ下の値までステップ式に増大させる。更に、電気パルスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの大きさは、図４Ａ及び図５では同じであるように示されているが、これも例示に過ぎない。一般的に、これらの入力電気パルスは、同じ大きさを有していてもよいし、異なる大きさを有していてもよい。上述したように、プレパルスＡのパワーは、レーザ用媒質２２のエネルギを、レーザ用媒質２２のレーザ発光閾値のすぐ下の値まで増大させるように適応させることができる。いくつかの実施形態では、直後の電気パルス（すなわち、Ｂ）の大きさは、プレパルスＡよりも小さくてもよい（例えば、レーザ放射を開始するためにレーザ用媒質２２のエネルギをレーザ発光閾値のすぐ上まで増大させるようになっている）。

【0043】

図５の実施形態では、電気パルスの持続時間（Ｂ、Ｃ、Ｄなど）とそれらの間隔はいずれも一定である。そのような電気パルスプロファイルは、図５に示すように均一な反復パターンを含むプロファイルを有する準連続レーザパルス６０’を生成することができる。しかし、電気パルスの一定の持続時間及び間隔は要件ではない。いくつかの実施形態では、電気パルスの持続時間、電気パルス間の間隔、及び電気パルスの大きさのうちの１又は全てを修正して、得られるレーザパルス６０’の輪郭を望む通りに調整することができる。すなわち、レーザ用媒質２２の光ポンピングのパターンは、得られるレーザビームのパルス幅及び形状を調節する（増加、減少など）ように構成することができる。

【0044】

図６は、予め選択されたパターンの電気パルスからもたらされる例示の調整レーザパルス６０’プロファイルを示す簡略図である。前の実施形態と同様、プレパルスＡは、レーザ用媒質２２の励起レベルをレーザ発光閾値のすぐ下の値まで（すなわち、レーザ発光閾値の約８０～９９％まで）上昇させることができる。プレパルスＡの後、時間的に離間した複数の電気パルスが続き、レーザ用媒質２２の励起レベルをレーザ発光閾値よりも少し高く上昇させてレーザパルス６０の放出を開始することができる。異なる領域での電気パルス間の間隔、及び電気パルスの持続時間は、任意の望ましい形状を有するレーザパルス６０’の輪郭を生成するように選択することができる。例えば、光ポンプ２４に差し向けられる見かけ上デジタルの電気パルスのシーケンスは、そのシーケンスの一領域でのパルス間の間隔（及び／又はパルスの持続時間）が別領域でのものと異なるようにすることができ、２つの領域に対応して得られる波形の形状に違いを発生させる。従って、レーザ用媒質２２をポンピングするのに使用される電気パルスのパターンを調節することにより、電力レーザパルスは、任意所望の形状及び輪郭を有するように制御される。

【0045】

いくつかの実施形態では、レーザシステム１００の制御システム（例えば、コントローラ５０）は、ユーザの望むレーザパルスプロファイルに基づいて電気パルスの適切なパターンを決定し、これらの電気パルスを光ポンプ２４に差し向けることができる。レーザシステム１００の発振器２０は、次に、ユーザの望むパルスプロファイルと類似したプロファイルを有する準連続レーザパルス６０’を出力することができる。例えば、ユーザは、（キーパッド、スクリーン、又は他の入力デバイスを使用して）望ましいレーザパルスプロファイル（事前の知識、経験などに基づいて、医療手順に特に適するとユーザが知っている）を制御システムに入力することができる。更に、レーザシステム１００の既知の特性に基づいて、制御システムは、ユーザの望むパワーを発生させる電気パルスのパターンを決定することができる。これに代えて又はこれに加えて、いくつかの実施形態では、ユーザは、望ましいレーザパルスプロファイルを生成するように電気パルスのパターンを決定することができる。一般的に、電気パルスのいずれの特性（負荷サイクル、周波数、パルス持続時間、パワーなど）も、任意の調整されたレーザパルスプロファイルを生成するために異なる領域で変化させることができる。

【0046】

図７は、レーザ砕石術手順において図１のレーザシステム１００を使用する例示の方法を示す流れ図である。医療手順のための被験者が準備され、適切なカテーテル（内視鏡、尿管鏡など）を、その中を延びる光ファイバ１２と一緒に、開口部から被験者の体内に挿入する（段階１１０）。次に、カテーテルを体内で操作して、光ファイバ１２の遠位端を結石の近くに位置決めする（段階１２０）。次に、ユーザは、電気パルスの特性（持続時間、大きさ、間隔、パターンなど）をコントローラ５０に入力し、望ましいプロファイル、持続時間、及び大きさを有する準連続レーザパルス６０’を発生させる（段階１３０）。これらの特性は、レーザシステム１００の以前の経験及び知識に基づいてユーザが選択することができる。次に、発生させた準連続レーザパルス６０’を使用して、結石から小ピースを分離する（段階１４０）。

【0047】

本発明による開示の原理を特定適用例に対する例示の実施例を参照して本明細書に説明したが、本発明による開示はこれに限定されないことを理解しなければならない。本明細書に提供する教示へのアクセスを有する当業者は、追加の修正、応用、実施形態、及び均等物への置換が全て本明細書に説明する特徴の範囲に入ることを認識するであろう。従って、特許請求する特徴は、以上の説明によって制限されるように考えないものとする。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】