特許 7584446 光治療装置

(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】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】光治療装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/067 20060101AFI20241108BHJP

   A61B 18/20 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

A61N5/067

A61B18/20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021567495

(86)(22)【出願日】2020-12-22

(86)【国際出願番号】 JP2020048017

(87)【国際公開番号】W WO2021132271

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2021-11-01

【審判番号】

【審判請求日】2023-05-09

(31)【優先権主張番号】P 2019231711

(32)【優先日】2019-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503369495

【氏名又は名称】帝人ファーマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100141977

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 勝

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】南條 卓也

(72)【発明者】

【氏名】石橋 直也

【合議体】

【審判長】佐々木 正章

【審判官】栗山 卓也

【審判官】村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１２１４１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

A61N5/06-5/08

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

標的部位に対してレーザを照射するレーザ光源と、
標的部位に当接させる本体部と、
前記本体部の側面に設けられた吸気口と、
前記吸気口に対して反対側の前記本体部の前記側面に設けられた排気口と、
前記吸気口から前記本体部内に噴射される空気を供給する空気供給装置と、を具備し、
前記吸気口において最も流速の速い空気流が前記本体部内に噴射されるときの方向である空気の噴射方向が、前記本体部が当接する面における、標的部位における前記レーザの照射野の中心に対して前記吸気口寄りを向くように前記吸気口が構成されると共に、
前記空気供給装置が前記吸気口に接続されたダクトを有し、前記吸気口の中心及び前記レーザの照射野の中心を通る縦断面において、前記吸気口近傍の前記ダクト上部における第１延長線と、前記吸気口近傍の前記ダクト下部における第２延長線とを規定したとき、前記第１延長線及び前記第２延長線が、前記本体部が当接する面における、標的部位における前記レーザの照射野の前記中心に対して前記吸気口寄りを通り、
前記空気供給装置が、前記本体部の前記側面に隣接して配置されたファンを有し、前記ダクトが、前記ファン及び前記吸気口を接続し、前記ファンの回転によって前記ダクトに空気を取り込むとき、前記ファンが前記本体部との間において前記本体部の前記側面から離間する方向の空気流を生成するように、前記ファン及び前記ダクトが構成されていることを特徴とする光治療装置。

【請求項2】

前記排気口が前記本体部の前端部近傍の前記側面に設けられ、前記吸気口が前記排気口よりも前記本体部の前端部から離間した位置に設けられている請求項１に記載の光治療装置。

【請求項3】

標的部位に対して発光する発光部と標的部位から反射した光を受光する受光部とを有し、前記レーザ光源が標的部位に対して所定の距離まで接近したことを検出する光学センサをさらに具備し、前記光学センサの発光部及び受光部が、前記吸気口から噴射される空気に曝されるように、前記本体部の内部に配置されている請求項１又は２に記載の光治療装置。

【請求項4】

前記光学センサが、前記吸気口と前記排気口とを直接連結する仮想的な流路上に配置されていない請求項３に記載の光治療装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光治療装置に関する。

【背景技術】

【0002】

血行促進及び代謝促進等、治療や治療の補助の目的で生体組織にレーザを照射するために、光治療装置が用いられる。中でもレーザの安全基準JIS C 6802におけるレーザクラスにおいて、クラス３以上の高出力な光治療装置を在宅医療として使用する場合、クラス１Ｃの適合が必須要件となる。

【0003】

ところで、標的組織である所定箇所の皮膚の部位や状態、及び、皮膚の色、ほくろ及び体毛等の程度が異なれば、同一出力且つ同一時間のレーザの照射であっても、皮膚に吸収される熱エネルギー量が異なる。特に、全身の皮膚が黒い黒色人種や体毛が黒く且つ濃い人は、相対的に熱エネルギーの吸収量が大きくなり、火傷を負う可能性がある。

【0004】

レーザの照射による火傷を防止するため、冷却流体、例えば冷却空気を利用してレーザの標的部位を冷却する冷却装置を備えた光治療装置が公知である（特許文献１）。特許文献１に記載の冷却装置は、パイプを介して冷却空気を噴射している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－２７２８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１には、収束光の面積よりも若干広い面積に冷却空気を噴射する、と単に記載されているだけであって、最適な噴射の向き、すなわちパイプの角度等について一切記載されていない。また特許文献１には、パイプがハンドピースに対してどのように設けられているのか記載されておらず、それがハンドピースの内部にあるのか外部にあるのか、それによって噴射された冷却空気が受ける影響も異なってくる。その結果、特許文献１に記載の冷却装置では、標的部位の効率的な冷却を行われているのかどうか疑わしい。

【0007】

本発明は、標的部位を効率的に冷却することができる冷却装置を備えた光治療装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、標的部位に対してレーザを照射するレーザ光源と、本体部と、前記本体部の側面に設けられた吸気口と、前記吸気口に対して反対側の前記本体部の前記側面に設けられた排気口と、前記吸気口から前記本体部内に噴射される空気を供給する空気供給装置と、を具備し、空気の噴射方向が、標的部位における前記レーザの照射野の中心に対して手前を向くように前記吸気口が構成されていることを特徴とする光治療装置が提供される。

【0009】

前記排気口が前記本体部の前端部近傍の前記側面に設けられ、前記吸気口が前記排気口よりも前記本体部の前端部から離間した位置に設けられていてもよい。前記空気供給装置が、前記本体部の前記側面に隣接して配置されたファンと、前記ファン及び前記吸気口を接続するダクトとを有し、前記ファンが前記本体部の前記側面から離間する方向の空気流を生成するように構成されていてもよい。標的部位に対して発光する発光部と標的部位から反射した光を受光する受光部とを有し、前記レーザ光源が標的部位に対して所定の距離まで接近したことを検出する光学センサをさらに具備し、前記光学センサの発光部及び受光部が、前記吸気口から噴射される空気に曝されるように、前記本体部の内部に配置されていてもよい。前記光学センサが、前記吸気口から前記排気口に直接向かう流路から離間して配置されていてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の態様によれば、標的部位を効率的に冷却することができる冷却装置を備えた光治療装置を提供するという共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の実施形態による光治療装置の概略図である。

【図2】図２は、プローブの動作を示す図である。

【図3】図３は、標的部位におけるレーザの照射野を真上から見た図である。

【図4】図４は、本発明の実施例による空気流の流速分布を示す図である。

【図5】図５は、比較例による空気流の流速分布を示す図である。

【図6】図６は、別の比較例による空気流の流速分布を示す図である。

【図7】図７は、さらに別の比較例による空気流の流速分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

【0013】

図１は、本発明の実施形態による光治療装置１の概略図であり、図２は、プローブ３の動作を示す図である。

【0014】

光治療装置１は、制御装置２と、プローブ３と、制御装置２及びプローブ３とを電気的に接続するケーブル４とを有している。制御装置２は、１つ又は複数のプロセッサ、記憶部及びその周辺回路等を有している。制御装置２は、予め記憶部に記憶されているコンピュータプログラムに基づいて、プローブ３の全体的な動作を統括的に制御する。その処理の際に、制御装置２は、後述する光学センサ等の各種センサから信号を受信し、レーザの照射及び停止並びにファンの起動及び停止等に関する制御信号を送信する。制御装置２は、入出力部、例えば、ディスプレイ等の表示部や、操作ボタンやタッチパネル等の入力インターフェースを有していてもよい。

【0015】

プローブ３は、円筒状の本体部５を有している。本体部５は、本体部５内において本体部５の軸線方向に沿って移動可能に配置された円筒状の可動部６と、４つの光学センサ７と、本体部５の内部に配置されたレーザ光源８と、本体部５の前面に設けられた光学窓９と、本体部５内に配置されたリミットスイッチ１０と、を有している。可動部６は、図示しない弾性部材によって本体部５に対して前方に付勢されている。可動部６を本体部５と一体的に構成してもよい。レーザ光源８から照射されたレーザは、光学窓９を通って、可動部６の前端面に設けられた開口１１を介して標的部位Ｔに照射される。レーザが照射された標的部位Ｔの表面の部分を、レーザの照射野Ａという（図２（Ｂ））。

【0016】

本体部５の側面、具体的には可動部６の側面には、吸気口１２が設けられている。吸気口１２に対して反対側の本体部５の側面、具体的には可動部６の側面には、排気口１３が設けられている。排気口１３は、本体部５の前端部近傍、具体的には可動部６の前端部近傍の側面に設けられ、吸気口１２が排気口１３よりも前端部から離間した位置に設けられている。

【0017】

プローブ３は、吸気口１２から本体部５内に噴射される空気を供給する空気供給装置１４を有している。空気供給装置１４は、本体部５の側面に隣接して配置されたファン１５と、ファン１５及び吸気口１２を接続するダクト１６とを有している。したがって、ファン１５の回転によって取り込まれた空気は、ダクト１６を介して吸気口１２に導かれる。なお、ダクト１６は、本体部５内における可動部６の軸線方向に沿った移動、すなわち吸気口１２の移動に応じて伸縮自在に構成されている。

【0018】

ファン１５は、本体部５の側面から離間する方向の空気流を生成するように構成されている。すなわち、こうした空気流が生成されるように、ファン１５の羽形状及びファン１５の回転方向が決定される。本体部５の側面から離間する方向の空気流によって、本体部５の表面から熱を奪い、本体部５、ひいてはプローブ３全体を冷却することが可能となる。

【0019】

光学センサ７及びリミットスイッチ１０は、プローブ３の内部に配置されている。４つの光学センサ７は、使用時に、標的部位の表面に接触しないように配置されている。また、光学センサ７及びリミットスイッチ１０は、可動部６の移動及びレーザ光源８によるレーザの照射を妨げないように配置されている。

【0020】

４つの光学センサ７は、本体部５の内部、具体的には可動部６の前端部内において、周方向に沿って等間隔に配置されている。光学センサ７はいずれも、吸気口１２から排気口１３に直接向かう空気の流路から離間して配置されている。すなわち、光学センサ７はいずれも、吸気口１２と排気口１３とを直接連結するような仮想的な流路上に配置されていない。それによって、光学センサ７は、空気流Ｆを大きく阻害することはない。光治療装置１は、１つ、２つ又は３つの光学センサ７を有するようにしてもよく、５つ以上の光学センサ７を有するようにしてもよい。光治療装置１が複数の光学センサ７を有する場合、複数の光学センサ７は、周方向に沿って等間隔に配置されていることが好ましい。

【0021】

１つ又は複数の光学センサ７の各々は、検出部であり、全体として、標的部位Ｔまでの距離を検出して距離に応じた距離信号を出力する距離検出部を構成する。出力された距離信号は、制御装置２によって検出される。光学センサ７は、標的部位Ｔに対して発光する、図示しない発光部と、標的部位Ｔから反射した光を受光する、図示しない受光部とを有する。光学センサ７は、標的部位Ｔとの距離を、受光部によって受光された反射光強度の変位で評価する。距離信号によって、例えばレーザ光源８から標的部位Ｔまでの距離を算出することができる。距離検出部は、標的部位Ｔまでの距離を検出して距離に応じた距離信号を出力することができる限りにおいて、他のセンサ等であってもよい。

【0022】

なお、上述したように、光学センサ７が吸気口１２から排気口１３に直接向かう空気の流路から離間して配置されているが、光学センサ７の発光部及び受光部は、吸気口１２から噴射される空気に曝されるように配置されている。その結果、空気流によって、光学センサ７の発光部及び受光部の表面に付着した塵や埃を除去することができ、光学センサ７を常に正常に機能させることが可能となる。

【0023】

レーザの安全基準JIS C 6802におけるレーザクラスにおいて、クラス３以上の高出力なレーザ光源８を搭載した光治療装置１を在宅医療として使用する場合、光治療装置１はクラス１Ｃに適合する必要があるが、これに限定されない。その他の基準等で在宅医療に適合したレーザ光源８を適用することができる。

【0024】

図２（Ａ）は、プローブ３を、生体の標的組織、すなわち標的部位Ｔに押圧する前の状態を示し、図２（Ｂ）は、プローブ３を標的部位Ｔに押圧している状態を示している。したがって、本体部５、すなわち可動部６の前端部は、生体の標的組織、すなわち標的部位Ｔに当接する。図２（Ａ）に示された状態から、プローブ３を標的部位Ｔに押圧すると、可動部６が後退し、リミットスイッチ１０がＯＮとなる（図２（Ｂ））。すなわち、リミットスイッチ１０は、レーザ光源８が標的部位Ｔに対して所定の距離まで接近したことを検出して近接信号を出力する近接検出部を構成する。出力された近接信号は、制御装置２によって検出される。一方、プローブ３の標的部位Ｔに対する押圧を解除すると、可動部６は弾性部材の付勢力によって後退し、リミットスイッチ１０がＯＦＦとなる（図２（Ａ））。

【0025】

光治療装置１では、リミットスイッチ１０がＯＮになることによって出力された近接信号が検出されると、制御装置２によって標的部位Ｔに対してレーザ光源８によるレーザの照射が許可され、レーザの照射が行われる。このとき、４つの光学センサ７すべてから、所定の距離に近接したことを示す距離信号が検出されないと、レーザの照射が行われないようにしてもよい。また、レーザの照射及び停止に応じて、ファンの起動及び停止が行われるようにしてもよい。それによって、レーザの照射がなされたときにのみ標的部位Ｔを冷却することができ、不必要に標的部位Ｔを冷却することが防止される。

【0026】

以下、図３乃至図７を参照しながら、本発明の実施形態に基づきモデルを作成して流体解析を行った結果について説明する。

【0027】

図３は、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａを真上から見た図である。照射野Ａは、レーザ光源８の構成、又は、レーザが図示しないレンズを介すことによって、菱形に形成される。図３において、右側が吸気口１２側であり、左側が排気口１３側である。したがって、右から左に流れる空気流Ｆが形成される。図３において、照射野Ａを示す菱形が、実線及び破線によって示された２つの三角形として、上下に分割されている。すなわち、菱形は、照射野Ａの中心Ｃを通る空気流Ｆに沿って上下に分割されている。

【0028】

上下の三角形における流速分布は線対称となることから、図４乃至図７では、照射野Ａの分割された一方の三角形に着目して、空気流Ｆの流速分布について説明する。また、各図において、グレースケールの濃淡の違いによって、流速の速い領域ほど濃淡が濃く示され、流速の遅い領域ほど濃淡が白く示されている。したがって、黒い領域が最も流速が速いことを示し、白い領域が最も流速が遅いことを示す。そして、可能な限り照射野Ａの全面を冷却することが好ましいことから、三角形に示された部分において、より広い面積について濃淡がより濃いほど好ましい。

【0029】

なお、図４乃至図７において、空気供給装置１４によって供給された空気が、吸気口１２から本体部５内に噴射されるときの空気流Ｆの方向を、噴射方向Ｆ０とする。詳細には、噴射方向Ｆ０は、吸気口１２において最も流速の速い空気流が本体部５内に噴射されるときの方向とする。

【0030】

図４は、本発明の実施例による空気流Ｆの流速分布を示す図である。図４（ａ）は、プローブ３の前端部の縦断面図であり、図４（ｂ）は、レーザの照射野Ａの半分の領域を示す図である。図４（ｂ）において、右側が吸気口１２側であり、左側が排気口１３側である。

【0031】

図４（ａ）に示されるように、吸気口１２は、空気の噴射方向Ｆ０が、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａの中心Ｃに対して手前側、すなわち吸気口１２寄りを向くように構成されている。排気口１３は、本体部５の前端部近傍の側面に設けられている。吸気口１２は、排気口１３よりも本体部５の前端部から離間した側面に設けられている。

【0032】

図４（ａ）を参照すると、標的部位Ｔの表面である照射野Ａの中心Ｃの周辺がより濃く示されている。図４（ｂ）を参照すると、排気口１３近傍から照射野Ａの中心Ｃに亘り且つ噴射方向Ｆ０に対して直交する方向に幅広く濃く示されている。特に、図４（ａ）に示されるように、噴射方向Ｆ０に沿った方向のみならず、中心Ｃを超えるように噴射方向Ｆ０から上方に向かう方向も濃く示されていることから、本体部５の前端部内部の全体を空気流Ｆが満遍なく行き渡っている。したがって、図４に示された実施例によれば、レーザの照射野Ａ、すなわち標的部位Ｔを効率的に冷却することができる。

【0033】

なお、空気の噴射方向Ｆ０に代えて、吸気口１２又はダクト１６の形状で空気流Ｆを規定してもよい。すなわち、図４（ａ）に示されるような吸気口１２の中心及びレーザの照射野の中心Ｃを通る縦断面において、吸気口１２近傍のダクト１６上部における第１延長線１６ａと、吸気口１２近傍のダクト１６下部における第２延長線１６ｂとを規定する。このとき、図４（ａ）に示されるように、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂのいずれもが、標的部位におけるレーザの照射野Ａの中心Ｃの手前を通るように構成する。それによって、空気の噴射方向Ｆ０に代えて、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂで以て、レーザの照射野Ａ、すなわち標的部位Ｔを効率的に冷却することができる構成を規定することができる。

【0034】

図５は、比較例による空気流Ｆの流速分布を示す図である。図５（ａ）は、プローブ３の前端部の縦断面図であり、図５（ｂ）は、レーザの照射野Ａの半分の領域を示す図である。図５（ｂ）において、右側が吸気口１２側であり、左側が排気口１３側である。

【0035】

図５（ａ）に示されるように、吸気口１２は、空気の噴射方向Ｆ０が、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａの中心Ｃを直接向くように構成されている。排気口１３は、本体部５の前端部近傍の側面に設けられている。吸気口１２は、排気口１３よりも本体部５の前端部から離間した側面に設けられている。また、第１延長線１６ａは、標的部位において、レーザの照射野Ａの中心Ｃを通り、第２延長線１６ｂは、レーザの照射野Ａの中心Ｃの手前を通るように構成されている。したがって、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂの両方が、標的部位におけるレーザの照射野Ａの中心Ｃの手前を通るようには構成されてない。

【0036】

図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照すると、図４に示された実施例と比較して濃く示されている領域が少なく且つその濃度も薄い。特に、排気口１３近傍が比較的濃く示されていることから、噴射方向Ｆ０が照射野Ａの中心Ｃを向いていると、空気流Ｆが直接排気口１３に向かってしまい、照射野Ａを十分に冷却させることができない。

【0037】

図６は、別の比較例による空気流Ｆの流速分布を示す図である。図６（ａ）は、プローブ３の前端部の縦断面図であり、図６（ｂ）は、レーザの照射野Ａの半分の領域を示す図である。図６（ｂ）において、右側が吸気口１２側であり、左側が排気口１３側である。

【0038】

図６（ａ）に示されるように、吸気口１２は、空気の噴射方向Ｆ０が、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａの中心Ｃに対して奥側、すなわち排気口１３寄りを向くように構成されている。排気口１３は、本体部５の前端部近傍の側面に設けられている。吸気口１２は、排気口１３よりも本体部５の前端部から離間した側面に設けられている。また、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂの両方が、標的部位において、レーザの照射野Ａの中心Ｃを通るように構成されている。したがって、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂの両方が、標的部位におけるレーザの照射野Ａの中心Ｃの手前を通るようには構成されてない。

【0039】

図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照すると、図４に示された実施例と比較して濃く示されている領域が少なく且つその濃度も薄い。特に、排気口１３近傍が比較的濃く示されていることから、噴射方向Ｆ０が照射野Ａの中心Ｃの奥側を向いていると、空気流Ｆが直接排気口１３に向かってしまい、照射野Ａを十分に冷却させることができない。

【0040】

図７は、さらに別の比較例による空気流Ｆの流速分布を示す図である。図７（ａ）は、プローブ３の前端部の縦断面図であり、図７（ｂ）は、レーザの照射野Ａの半分の領域を示す図である。図７（ｂ）において、右側が吸気口１２側であり、左側が排気口１３側である。

【0041】

図７（ａ）に示されるように、吸気口１２は、空気の噴射方向Ｆ０が、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａの中心Ｃに対して奥側を向くように構成されている。排気口１３は、本体部５の前端部から離間した側面に設けられている。吸気口１２は、排気口１３と同程度に本体部５の前端部から離間した側面に設けられている。また、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂの両方が、標的部位において、レーザの照射野Ａの中心Ｃを通るように構成されている。したがって、第１延長線１６ａ及び第２延長線１６ｂの両方が、標的部位におけるレーザの照射野Ａの中心Ｃの手前を通るようには構成されてない。

【0042】

図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照すると、図４に示された実施例と比較して濃く示されている領域がほとんどない。噴射方向Ｆ０が照射野Ａの中心Ｃの奥側を向いており且つ排気口１３が本体部５の前端部から離間した側面に設けられていると、空気流Ｆが直接排気口１３に向かってしまい、照射野Ａを十分に冷却させることができない。

【0043】

図４を参照しながら上述したように、空気の噴射方向Ｆ０が、標的部位Ｔにおけるレーザの照射野Ａの中心Ｃに対して手前を向くように吸気口１２を構成することによって、標的部位Ｔを効率的に冷却することができる。言い換えると、空気の噴射方向Ｆ０がレーザの照射野Ａの中心Ｃに対して手前を向くように吸気口１２を構成する際に、標的部位Ｔをより効率的に冷却することができるように、吸気口１２の大きさ及び形状や吸気口１２から噴射される空気の流速等に応じて、鉛直方向に対する噴射方向Ｆ０の角度、すなわち吸気口１２又は吸気口１２近傍のダクト１６の角度が決定される。

【0044】

上述した実施形態では、空気供給装置１４は、プローブ３の本体部５の側面に隣接して配置されたファン１５によって空気を供給したが、プローブ３とは別に設けられたコンプレッサ等によって空気を供給してもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 光治療装置
２ 制御装置
３ プローブ
４ ケーブル
５ 本体部
６ 可動部
７ 光学センサ
８ レーザ光源
９ 光学窓
１０ リミットスイッチ
１１ 開口
１２ 吸気口
１３ 排気口
１４ 空気供給装置
１５ ファン
１６ ダクト
Ｔ 標的部位
Ａ 照射野

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】