DE4019220A1

DE4019220A1 - Laserspitze

Info

Publication number: DE4019220A1
Application number: DE4019220A
Authority: DE
Inventors: Koh Wakamatsu; Shigeru Goto
Original assignee: Osada Research Institute Ltd
Current assignee: Osada Research Institute Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1991-12-19
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: DE4019220C2; GB9012851D0; GB2244650A; GB2244650B; CH681357A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserspitze und befaßt sich insbesondere mit einer Laserspitze, die zur Verwendung bei Einschnitten oder der Verdampfung von Gewebe des menschlichen Körpers dient. Es ist wohlbekannt, daß Einschnitte in lebendes Gewebe oder die Verdampfung lebenden Gewebes unter Verwendung von Laserstrahlen erfolgen kann (wie beispielsweise in der ame rikanischen Patentschrift Nr. 4 73 643 beschrieben ist). Aller dings weist eine Laserspitze nach dem Stand der Technik eine lichtabsorbierende Oberfläche auf, die durch Beschichtung oder ein ähnliches Verfahren auf ihr einen Laserstrahl aussendendes Ende aufgebracht wird, um die Laserenergie in thermische Ener gie umzuwandeln. Ein derartiger Aufbau nach dem Stand der Tech nik weist den schwerwiegenden Nachteil auf, daß die lichtabsor bierende Schicht, die auf die äußere Oberfläche des Grundmate rials der Laserspitze aufgebracht wird, abfallen kann, und dies hat die ernstzunehmende Konsequenz zur Folge, daß das abgefal lene Teil in den menschlichen Körper eindringen kann, der mit dem Laserstrahl behandelt wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstel lung einer Laserspitze, bei welcher kein Abstreifvorgang der lichtabsorbierenden Schicht von der Laserspitze erfolgen kann, und zwar durch Bereitstellung einer die Laserenergie absorbie renden Schicht in dem Basismaterial des die Laserenergie aus sendenden Endes der Laserspitze.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer äußerst sicheren Laserspitze, in welcher ein lichtabsorbierendes Material in der Grenzschicht des Basis materials an ihrer Laserlicht emittierenden Endoberfläche aus gebildet ist, um die Möglichkeit einer Abschälung der licht absorbierenden Schicht auszuschalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für eine Laserspitze und deren Herstellungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 Ansichten zur Erläuterung, wie eine Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Ionen implantierungsverfahren hergestellt werden kann; und

Fig. 4 eine Detailansicht, welche die Implantationstiefe des lichtabsorbierenden Materials in der Laserspitze zeigt, die durch das in Fig. 3 gezeigte Verfahren hergestellt wurde.

Zur Erzielung des voranstehend beschriebenen Zwecks ist eine Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um Laserenergie in das Gewebe des Körpers eines Patientens zu senden, der mit einem Laserstrahl behandelt wird, und sie weist einen Laserenergie-Empfangsabschnitt und einen Laserenergie- Sendeabschnitt in dem Basismaterial auf, um die empfangene Laserenergie von dem Laserenergie-Empfangsabschnitt an den Laserenergie-Sendeabschnitt zu übertragen, und zeichnet sich dadurch aus, daß ein energieabsorbierendes Material, zur Um wandlung der Laserenergie, innen in dem Laserenergie emittie renden Abschnitt des Grenzabschnittes des Laserenergie über tragenden Basismaterials vorgesehen ist. Eine weitere Beschrei bung beschäftigt sich mit der Laserspitze gemäß der vorliegen den Erfindung und einem Verfahren zur Herstellung der Laser spitze.

Fig. 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Laserspitze und ihres Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform befaßt sich mit einer Laserspitze, die eine durch eine Extinktionsreaktion erzeugte Schicht auf weist, und darüber hinaus mit deren Herstellungsverfahren. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Basismaterial, 2 eine Schicht, die eine Reaktion verhindert, und 3 eine Schicht, die eine Reaktion hervorruft. Fig. 1(a) zeigt eine vorformierte Laserspitze, Fig. 1(b) zeigt einen Reaktionsformierungsprozeß, und Fig. 1(c) zeigt eine Laserspitze gemäß der vorliegenden Er findung. Zunächst wird ein homogener oder aus einer Festkörper lösung bestehender Lichtleiter (das Basismaterial der Laser spitze) 1 in der erforderlichen Form ausgebildet, es wird also die vorformierte Laserspitze 1 erhalten, die in Fig. 1(a) ge zeigt ist, und zweitens wird, wie in Fig. 1(b) dargestellt ist, eine Schicht 3 erzeugt durch eine Reaktion in dem Laserenergie emittierenden Endabschnitt A der vorformierten Laserspitze. Die Reaktion zur Herstellung der Schicht wird zwischen dem Lichtleiter-Basismaterial und der äußeren Atmosphäre oder der Oberfläche durchgeführt, die außen daran anhaftet. Das Reak tionsverfahfren erfordert den Einsatz eines Katalysators oder eine Erhitzung bei einer hohen Temperatur, die das Material nicht zum Schmelzen veranlaßt.

Nachstehend sind Beispiele der Ausbildung eines Reaktionspro dukts in einem Lichtleiter angegeben:

1) Nitrieren von Aluminiumoxid, also
Al₂O₃ + N₂ + 3C → 2Aln + 3CO

2) Nitrieren von Siliziumoxid, also
3SiO₂ + 6C + 2N₂ → Si₂N₄ + 6CO

3) Verkohlen von Siliziumoxid, also
SiO₂ + C → SiC + O₂.

Sämtliche voranstehend angegebenen Substanzen werden durch innere Reaktion in dem Grenzabschnitt des Basismaterials er zeugt. Sie werden nicht auf der äußeren Oberfläche des Basis materials ausgebildet.

Zur selektiven Einleitung der Reaktion in der Grenzschicht des Basismaterials werden sämtliche äußeren Oberflächen, die nicht durch die Reaktion beeinflußt werden müssen, mit einem Material abgedeckt, welches eine Reaktion verhindert. Die Dicke und die verteilte Dichte der durch die Reaktion erzeugten Schicht kön nen durch Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit eingestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in welchem Nitride wie beispielsweise TiN, CrN, VN oder Carbide wie beispielsweise TiC, SiC, WC oder NbC, die zu laserabsorbie renden Übergangsmetallen gehören, oder einfache Substanzen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb, Ta (Übergangs metalle) in das Basismaterial des vorgeformten Lichtleiters durch ein physikalisches Verfahren eingeführt werden, bei spielsweise durch Ionenimplantation. Fig. 2(a) ist eine An sicht mit einer Darstellung des vorformierten Lichtleiters, Fig. 2(b) zeigt den Vorgang des Einführens eines laserabsor bierenden Materials in das Basismaterial des Lichtleiters 1, und Fig. 2(c) ist eine Kurve, welche die Dichteverteilung der Elemente in dem Lichtleiter nach der Behandlung zeigt. Es kann ein Fall auftreten, in welchem der Lichtleiter, nachdem die Elemente in diesen eingeführt wurden, ausgeglüht wird, um die in dem Material verbleibenden mechanischen Spannungen zu ent fernen. Auf dieselbe Weise wie bei der in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die Tiefe und die Dichte zum Einführen der Elemente zu ändern.

Fig. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Vorbereitung einer Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anwen dung der Ionenimplantationsmethode zeigt. In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Lichtleiter-Basismaterial, welches mit Ionenimplantation behandelt werden soll, gemäß der vorliegen den Erfindung; 11a und 11b sind hochenergetische Ionenquellen, und 12a und 12b sind verdampfte und ionisierte Metallquellen. In dem dargestellten Fall wird das Lichtleiter-Basismaterial 1, welches aus Al₂O₃ besteht, mit einem Metall wie Ti be schichtet, welches hierauf verdampft wird, und wird dann einer Ionenimplantation der verdampften Titanschicht in das Basis material unterzogen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die voranstehend angegebene Kombination beschränkt und ermöglicht es ebenfalls, Elemente wie Cr oder V durch das N-Ion zu implantieren in einem Fall, in welchem Übergangs metallnitride als das laserabsorbierende Material verwendet werden, und ermöglicht es ebenfalls, die Elemente Ti, Si, W, Nb oder andere Übergangsmetalle in das Basismaterial durch das C-Ion in dem Falle zu implantieren, in welchem Übergangsmetall carbide als das laserabsorbierende Material verwendet werden. Das Implantieren einfacher Substanzen, also beispielsweise von Übergangsmetallen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb, Ta usw. kann mit Hilfe eines Argonions ausgeführt werden, welches verschwindet und nur die einfachen Substanzen zurück läßt, die als die absorbierenden Elemente für die Laserenergie arbeiten. Obzwar die gezeigte Ausführungsform zwei Sätze von Ionenquellen bzw. Metalldampfquellen verwendet, läßt sich ein fach überlegen, daß das System aus einem Paar von Ionenquellen oder Metalldampfionenquellen bestehen kann.

Fig. 4 ist ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen der Tiefe und der Menge der Implantierung von TiN in dem Lichtleiter-Basismetall 1 durch das voranstehend an gegebene Verfahren. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Element aus TiN in den inneren Ab schnitt des Basismaterials (Al₂O₃) 1 des Lichtleiters ein geführt werden.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine äußerst siche re Laserspitze bereitzustellen, die ein lichtabsorbierendes Material in der Grenzschicht des Basismaterials an dessen Laserenergie emittierender Endoberfläche aufweist, um die Mög lichkeit auszuschalten, daß ein Abschälen der lichtabsorbie renden Schicht auftritt.

Claims

1. Laserspitze zum Senden von Laserenergie in das Gewebe eines lebenden Körpers, welcher eine medizinische Behandlung er fährt, wobei die Laserspitze einen Laserenergie empfangenden Abschnitt und einen Laserenergie emittierenden Abschnitt aufweist, und ein Basismaterial zur Übertragung der Laser eingangsenergie von dem Laserenergie-Empfangsabschnitt an den Laserenergie-Ausstrahlungsabschnitt umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserenergie übertragende Basismaterial ein Energie absorbierendes Material aufweist, um die Laserenergie in thermische Energie innerhalb der Endoberfläche seines Laser energieabschnittes umzuwandeln.

2. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie aus Al₂O₃ besteht, und daß das Laserenergie absorbierende Material aus AlN besteht, welches durch die Reaktion des Basismaterials Al₂O₃ mit Stickstoff (N) erzeugt wird.

3. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie aus SiO₂ besteht, und daß das Laserenergie absorbierende Material aus Si₃N₄ besteht, welches durch die Reaktion von SiO₂ mit Stickstoff (N) erzeugt wird.

4. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie aus SiO₂ besteht, und daß das Laserenergie absorbierende Material aus SiC besteht, welches durch die Reaktion des Basismaterials SiO₂ mit Kohlenstoff (C) erzeugt wird.

5. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie Nitride umfaßt, die zu Übergangsmetallen gehören, wobei die Nitri de in das Basismaterial durch ein Ionenimplantationsverfah ren implantiert werden.

6. Laserspitze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitride TiN, CrN oder VN sind.

7. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie Carbide umfaßt, die zu Übergangsmetallen gehören, wobei die Carbi de in das Basismaterial durch einen Ionenimplantierungs verfahren implantiert werden.

8. Laserspitze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbide TiC, SiC, WC oder NbC sind.

9. Laserspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zur Übertragung von Laserenergie eine einfache Substanz umfaßt, die aus Übergangsmetallen her gestellt ist, wobei die einfachen Substanzen in das Basis material durch ein Ionenimplantierungsverfahren implantiert werden.

10. Laserspitze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einfachen Substanzen aus einem Übergangsmetall beste hen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb oder Ta.