JP2004519263A - 細長い先端を備えた外科用レーザーメス - Google Patents

Abstract

レーザーメス（１０）はレーザーメスの軸を貫通して拡張し、細身の光学的切断用先端（２０）で終端するリボン光導波路（１８）を備える。レーザービーム（２４）は切断用先端（２０）の高さ全体に沿って組織を切断するために、切断用先端（２０）の高さ全体に沿って照射される。

Description

【０００１】
本発明は米国エネルギー省によって認定された契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−９８ＣＨ１０８８６の下で政府の支援の下でなされたものである。（米国）政府は本発明に対して特定の権利を持つ。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は切断または切除用器具に関し、特に、外科用レーザーメスに関する。
【０００３】
従来の金属製のメスは外科医が患者の手術を実施するために多様な生物学的組織を切断または切除することを可能にするための、非常に鋭い刃または先端を備えている。メスは所望の個所を切断するために（外科医の）手に保持され、手動で誘導される。切断の深さは感触や切断された部分の見ために対する応答によって制御される。メスは外科医が切断中にメスを介して圧力を加えたときに、外科医に触覚上（または、感覚上）のフィードバックを与え、外科医はメスの先端によって切断された部分を観察する。
【０００４】
最近では、レーザーメスが開発されつつあり、多様な種類の手術に導入され始めている。典型的なレーザーメスにおいて、メスの先端からは、メスの先端から少し離れた場所にエネルギーの集中する小さな焦点を持つレーザービームが照射され、焦点上または焦点付近の組織を局所的に焼灼するか、または蒸発させることによって生物学的組織を切断する。このとき、メスの先端自体は切断されている組織に接触していない。
【０００５】
レーザーメスの先端は切断されている組織には接触しないために重大な問題を提起する。第１に、外科医はメスから触覚上（または、感覚上）のフィードバックを得ることができないので、外科医は切断の状態や深さを感じ取ることができない。また、メスの先端は組織から少し離れた場所に維持されなければならないので、それらの間のオフセット距離（または、それらの間の間隔）の僅かな変化はレーザーによる切断の深さに大きな影響を与える可能性がある。すなわち、切断の深さはメスの先端と切断されている組織との間のオフセット距離の変位に依存して深くなりすぎたり、逆に浅くなりすぎたりする可能性があり、切断の深さの制御が非常に難しい。
【０００６】
さらに、レーザーメスは単一の点を切断するだけなので、レーザービームをいかなる場所にも過度の時間の間集中させることなく、組織を直線状に切断するために、外科医はほぼ直線状の線に沿ってメスを往復運動させられなければならない。
【０００７】
したがって、外科医に触覚上のフィードバックを与え、直線に沿って（または、線に沿って）正確な切断を行うことを容易にするために、従来の（金属製の）メスの感触をより正確に擬態する（または、従来のメスの感触により近い感触を持った）、改善したレーザーメスを提供することが望まれている。
【０００８】
（発明の要約）
本発明の外科用レーザーメスはメスの全長にわたって拡張し、細長い（または、細身の）光学式切断用先端で終端するリボン光導波路（ｒｉｂｂｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を含む。レーザービームは組織を切断するために切断用先端の高さに沿って（または、切断用先端の高さ全体から）照射される。
【０００９】
本発明のさらなる目的及び長所は好まれる例としての実施例に従って、付随する図面と共に以下の詳細な説明で詳細に説明される。
【００１０】
（発明の詳細な説明）
図１には、手術中の患者の生体の生物学的組織上の表面１２を切断するために配置されている、本発明の例としての実施例に従った外科用レーザーナイフまたは外科用レーザーメス１０が概略的に図示されている。メスは好まれるものとして、人間工学的に優れていると考えられている、従来の金属製のメスを擬態するために、比較的径の小さい円筒形の形状である、細長い筒または軸（または、柄）を含む。
【００１１】
軸部分は両端１４ａ、１４ｂの間に拡張する縦軸方向の中心軸１６を有する。軸部分の中央部分には、平らなまたは平面状のリボン光導波路（ｒｉｂｂｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１８が両端の間に拡張している。導波路（または、導波管）は軸の遠位の端に配置された、導波路と一致するような形状で細長くなっている（または、細身になっている）光学切断用先端２０で終端している。切断用先端２０は軸の遠位の端で導波路の光学的出力として画定されている。導波路はまた、この分野で周知の適当な形式で、適当な出力を持ったレーザー（または、レーザー装置）２６からレーザービーム２４を受容するために、軸の近位の端に配置された入力面２２を含む。
【００１２】
図２に示されているように、光導波路１８は適当なクラッディング（または、適当な被覆加工）１８ｂによって全ての側面が覆われた中央のコア部１８ａを含む。コアはコアの全長にわたってレーザービーム２４を伝達させるために、光学的に透明または透過性である。クラッディング１８ｂはコア１８ａの周囲に薄い層として供えられ、動作中にレーザービームが導波路を介して伝送されるときに、レーザービームの実質的な全内部反射（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を達成するためにコアの屈折率より小さい屈折率を持つ。
【００１３】
導波路（または、導波管）は、例えば、約１．５６の屈折率を持ったポリカーボネート等のコアと、約１．４９の屈折率を持った適当なアクリル合成樹脂等のクラッディングの、適当な材料から作製することができるだろう。軸１４は導波路を一体的に覆い、外科医が手にしたときに、持ちやすさ、及び滑り防止効果を持った表面を与えるために適当な、例えば、プラスチックやシリコーンから作製されてもよい。
【００１４】
図１を再び参照すると、軸１４は縦軸１６に沿って比較的細長い形状で形成され、縦軸１６に対して横方向または交軸方向に細くなった（または、狭くなった）切断用先端２０を備える。図示された好まれる実施例において、導波路１８は、軸の直径の大部分を占める高さＡ及び、縦軸１６に対して横方向に測定したときに比較的狭い厚さまたは幅Ｂを持った先端２０まで拡張する長方形の断面を持つ。
【００１５】
導波路は切断用先端２０の部分で、例えば、約５ｍｍの高さＡ及び約５０μｍの幅Ｂを持ってもよい。この構成により、レーザービーム２４は導波路の高さ全体に沿って伝達され、表面１２を個々の点ではなく、線（または、直線）に沿って自動的に切断するために、切断用先端２０の高さ全体に沿って照射される（すなわち、切断用先端２０の高さ全体にわたる領域の領域全体から照射される）。
【００１６】
図２に示されているように、レーザービーム２４は切断用先端２０から照射され、そして、光導波路は平面状であるので、レーザービーム２４は先端２０自体に、直接的に、最大の切断用または焼灼用のエネルギーを持つように焦点が合わせられる。この構成により、先端を組織の表面に直接配置することができ、照射されたレーザービームは切断用先端２０の導波路の出力部または出力端で直接組織を切断する。そして、切断用先端が組織に対してオフセットを持つと、または、切断用先端が組織から離されると、レーザーの出力は急速に弱まり、メスは切断能力（または、焼灼能力）を失う。
【００１７】
このような切断能力に対する要求を達成するために、切断用先端２０の出力端から出力される光の強度は注意深く選択されることが望まれる。ワーストケース（すなわち、最小の発散性（または、拡散性））の場合、開口数ＮＡ＝０．２、Δｎ＝０．０１（図６参照）のときに、出力される光線の出口角度（ｅｘｉｔ ａｎｇｌｅ）θ_ｍａｘは約１２°となる。それゆえ、出力端での全拡散角度（ｆｕｌｌ ｓｐｒｅａｄ ａｎｇｌｅ）は２４°（２×θ_ｍａｘ）となる。
【００１８】
切除用先端の出力端が５０μｍの場合、出力端が組織に接触しているときに、スポットサイズ（ｓｐｏｔ ｓｉｚｅ）は５０μｍとなる。そして、出力端と組織との間の距離が５０μｍに広がると、スポットサイズは７０μｍとなる。５０μｍのスポットの面積は１．９６×１０^−５ｃｍ^２であり、７０μｍのスポットの面積は３．８５ｘ１０^−５ｃｍ^２であるので、７０μｍのスポットの単位面積当たりの出力は５０μｍのスポットの約１／２となる。１ワットのレーザーが５０μｍのスポットサイズに焦点を合わせると、Ｐ_先端＝５０，０００Ｗ／ｃｍ^２となり、組織を切断するのに十分な強度となる。そして、１ワットのレーザーが７０μｍのスポットサイズに焦点を合わせると、Ｐ_{５０ μ ｍ}＝２５，０００Ｗ／ｃｍ^２となり、組織を切断するためには不十分な強度となる。
【００１９】
より現実的なケースの場合、ＮＡ＝０．４２４、Δｎ＝０．０６のときに、出力端での全拡散角度は５０°となり、５０μｍの距離でのスポットサイズは１００μｍで、７．８５×１０^−５ｃｍ^２の面積を持つ。そのときの出力は１２，７３８Ｗ／ｃｍ^２となり、組織を切断するためには不十分な値となる。したがって、より現実的な数値の口径（または、開口）を備えることにより、出力端が組織から５０μｍ離れたときの切断用の出力は約４分の１に減少する。
【００２０】
さらに、好まれる実施例の場合、ＮＡはＮＡ＝０．８になるように最適化され、出力端が組織から５０μｍ離れたときの切断用の出力は約１０分の１に減少させられる。
【００２１】
以下の式は出口角度（ｅｘｉｔ ａｎｇｌｅ）Ｏ_ｍａｘを計算するために使用される：
全内部反射（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を達成するための臨界角（ｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｇｌｅ）Ｏ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ}は以下の式で表される：
ｓｉｎ Ｏ_{ｃｒｉｔｉｃａｌ} ＝ ｎ_２／ｎ_１
ＮＡ ＝ ｓｉｎ θ_ｍａｘ
ｓｉｎ θ_ｍａｘ ＝ （ｎ_１ ^２−ｎ_２ ^２）^１／２
【００２２】
この構成により、レーザーメスはメスが組織と接触しているときには、切断用先端の端に沿った線を切断し、また、メスが組織からオフセットを持つときに、すなわち、組織から僅かに離れた場所に保持されたきに切断を中断することによって、従来の金属製のメスを擬態することができる。レーザーメスの接触による切断または切除は、従来の組織と接触せずに保持されるレーザーメスでは不可能であった、外科医への触覚的フィードバックを与えることを可能にする。
【００２３】
さらに、導波路１８は薄くて、平らなリボン状であるので、切断用先端２０を画定する導波路の出力端の断面は直線形（または、伝達方向に対して垂直）であるので、レーザービーム２４が切断用先端の高さ全体に沿って照射され（すなわち、切断用先端の高さ全体にわたる領域の領域全体から照射され）、組織を単一の点ではなく、直線（または、線）に沿って自動的に切断することを可能にする。
【００２４】
図２に示されているように、切断用先端２０は好まれるものとして、導波路の幅全体に広がる平らな面を備えた鈍い（すなわち、鋭角でない）状態に形成され、操作中に組織と接触する鈍い面（または、平滑な面）を備える。この鈍い先端自体は好まれるものとして、鈍く（すなわち、切れ味が悪く）、単に、組織の上に保持されることにより、外科医に触覚的なフィードバックを与えるためのものであり、実際の切断は先端から照射され、かつ、先端でエネルギーが集中されるレーザービームによって達成される。
【００２５】
切断用先端２０は好まれるものとして、単一の線に沿ってレーザーを照射し、直線状（または、線状）の切断を達成するために、先端の高さ全体に沿って、比較的薄くて平らな幅を持つ。あるいは、先端は幅方向に弓形、凹型、または凸型であってもよい。
【００２６】
図２に示されているように、切断用先端２０は好まれるものとして、切断用先端の湾曲部の全ての部分での同様な（または、均一な）切断を可能にする、金属性のメスと同様な凸状の湾曲を達成するために、先端の高さ全体に沿って弓形またはアーチ形の輪郭を持つ。切断用先端から照射されるレーザービームは、切断用先端が組織と接触している全ての先端の部分で、または先端の高さ全体に沿って組織を切断する。
【００２７】
図１に図示されているメスは、（選択的に、）通常の金属製のメスと同様な外見を持つように形成されてもよいし、また、手術中に組織等の表面を切断するために、従来の金属性のメスと同様な方法で使用されてもよい。手術中、レーザービーム２４は、例えば光ファイバー３０等を介して、レーザー（または、レーザー装置）２６から適当に投射（または、出力）される。次に、レーザービーム２４はメスの導波路１８を通って伝送され、切断用先端２０から出力される。メスは外科医の手に保持され、外科医は表面をレーザーによって切断するために、切断用先端２０を表面に接触した状態で、表面に沿ってスライドさせる（または、すべらせる）。
【００２８】
図１に図示されているレーザーの１つの長所はメスを、例えばプラスチック及びシリコーン等の比較的安価な材料から構成することができるので、手術後、または、１回の切断に使用した後、メス１０自体を再利用することなく、廃棄することも可能であるということである。代替的な実施例において、メスはメスの滅菌を可能にし、複数の手術に対して再利用可能にするために、適当な金属から作製されてもよい。
【００２９】
図１及び２に図示されている例としての実施例において、レーザービーム２４は切断用先端２０の高さ全体に沿って照射される（または、高さ全体の領域の領域全体から照射される）、連続的な扇形ビーム（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆａｎ ｂｅａｍ）として導波路１８から投射される。導波路のリボン状の形状はレーザービームが単一の点とは対照的に、連続的な直線（または、連続的な線）で切断用先端から照射されることを可能にする。照射されたレーザーの線は好まれるものとして、先端と接触した場所の組織を切断するために、先端の切断用の高さ全体に沿って（または、高さ全体の領域の領域全体に）適当な出力密度（ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）を持つように構成される。切断用先端２０の高さ全体に沿って（または、高さ全体の領域の領域全体に）レーザーのエネルギーを集中させることは多様な方法によって達成することができる。
【００３０】
図１に図示されている例としての実施例において、リボン状の導波路１８は軸１４を貫通して拡張し、実質的に、その全長にわたって一定の高さＡを持つ。導波路の入口（または、入射口）２２は好まれるものとして、入口全体でレーザービームを受容するために、長方形の輪郭を持つ。
【００３１】
軸１４は好まれるものとして、レーザー（または、レーザー装置）２６からの光ファイバー３０を導波路の入口に光学的に結合（または、カップリング）させるために、その近位の端に適当な連結器または取付け用具２８を備える。レーザー（または、レーザー装置）２６はレーザービームを長方形のパターンで放射する固体レーザーであってもよい。光ファイバー３０はレーザー装置及びレーザー装置のビームに対応する長方形の輪郭を持った、光ファイバー内を通って拡張するリボン導波路（ｒｉｂｂｏｎ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を備えてもよい。あるいは、レーザー（または、レーザー装置）から照射されるレーザービームは円形のパターンを持ち、光ファイバーが円形または、対応する長方形のパターンを持ってもよい。
【００３２】
メスの入口２２はファイバー３０から直接レーザービームを受容するために、ファイバー内の導波路と同一の長方形の輪郭を持ってもよい。取付け具２８は単純な円筒形のソケットで構成され、ファイバー３０の相補的なプラグが機械的かつ光学的な結合のために挿入されるように構成されてもよい。必要であれば、ファイバーとメスの入口との間のカップリングの効率（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を高めるために適当な光学的グリース（ｏｐｔｉｃａｌ ｇｒｅａｓｅ）が使用されてもよい。
【００３３】
固体レーザー２６の照射用ダイオード（ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）は比較的大きいので、メス自体の導波路が最初にダイオード及びファイバー３０の導波路の長方形の輪郭に一致させられ（または、適合させられ）、その後に、レーザービームの出力密度を先端で集中させるために、入口２２と切断用先端２０の出力との間で、（長方形の輪郭を）幅方向に減少させてもよい。これは、図１に図示されているような、導波路の規格上の幅Ｃを切断用先端での最終的な幅Ｂに減少させるための構成を持った、導波路の一体的収束ウエスト（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ ｗａｉｓｔ）１８ｃによって達成されてもよい。
【００３４】
ウエスト部１８ｃは単に、約０．２５ｍｍまたは２５０μｍ等の最大の幅Ｃから約５０μｍ等の最小の幅Ｂに遷移する、幅方向に収束する（または、減少する）導波管の側壁から構成されてもよい。このような構成により、レーザービームは切断用先端２０の高さＡ全体に沿って同等な高出力密度を持ちながら（または、切断用先端２０の高さＡの領域全体に対して均一な高出力密度を保ちながら）、切断用先端の幅Ｂ全体に出力密度を集中させる（または、切断用先端の幅Ｂ全体に高出力密度を均一に分布させる）ことができる。
【００３５】
図３には代替的な実施例で使用するために構成されたレーザーメス１０が図示されている。この実施例において、光ファイバー３２は長方形の形状ではなく、スポットの形状で（または、点の形状で）、適当なレーザー（または、レーザー装置）２６からレーザービームを受容する。光ファイバー３２はレーザービームをメスに伝送させるために、ファイバー内の中央に円筒形の光学的コア（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｒｅ）を持つ。
【００３６】
この実施例において、レーザーメスはファイバー３２をメスの導波路１８（図４の断面図参照）に光学的に結合させるための、軸の近位の端に適当に配置された光学的結合器（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）３４を含む。結合器３４はファイバー３２からのレーザービームをコリメーティングレンズ（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）３４ｂ上に焦点を合わせるために、コリメーティングレンズと光学的に整列した状態で配置された焦点用レンズ（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｌｅｎｓ）３４ａを含む、この分野で周知のどのような形状のものであってもよい。
【００３７】
図３に図示されているレーザーメスはまた、レーザービームを切断用先端２０の高さに沿って（または、高さ全体の領域にわたって）走査または振動させるための、結合器３４と導波路１８との間に光学的に整列して配置された適当なスキャナー３６を含む。
【００３８】
この構成により、結合器３４は出力密度を最大化するための、切断用先端２０上の焦点の合ったスポットにレーザービームを視準させ、焦点を合わせることを可能にする。そして、切断用先端の高さに沿った単一の柱状にレーザービームをラスター（ｒａｓｔｅｒ）し（または、レーザービームを走査し）、切断用先端の高さ全体に沿って切断用の線を自動的にトレースするように（または、切断用の線の輪郭を自動的にたどるように）、焦点の合ったスポットを切断用先端の高さに沿って走査（または、スキャン）することを可能にする。すなわち、レーザービームは切断用先端２０の単一のスポット（または、単一の点）に集中化され、そして、切断用先端に沿った切断用の線を形成するために、切断用先端に沿って振動させられる。
【００３９】
図３に概略的に図示されているスキャナー３６は、レーザーメスの導波路１８を通ってレーザービームを屈折（または、偏光）及び走査するために圧電性結晶（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）を励起する、従来の音響光学的スキャナー（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｓｃａｎｎｅｒ）３６ａ等を含む、多様な形式で構成することができる。
【００４０】
図３には、商業的に入手可能な共振性光学チョッパー（ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈｏｐｐｅｒ）３６ｂの形式のスキャナー３６の実施例が図示されている。共振性光学チョッパー３６ｂは図５にさらに詳細に図示されている。チョッパー３６ｂは超ミニ鏡（ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ）３８を含む。超ミニ鏡３８はレーザービームを異なった角度で反射させ、レーザーメスを通してレーザービームを扇型に広げるために、その傾斜角が自動的に変化させられる。
【００４１】
上述の多様な実施例において、リボン導波路を備えた比較的単純なレーザーメスは細身で（または、細長く）幅が狭い切断用先端２０を備え、先端２０からは組織を線状（または、直線状）に切断するためにレーザービームが線（または、直線）に沿って照射される。レーザービームは切断用先端の表面領域全体に広がる連続的な扇形ビーム（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆａｎ ｂｅａｍ）として照射されてもよいし、スポットの形状で切断用先端の高さに沿ってラスター（または走査）されてもよい。どちらの実施例においても、レーザービームは切断用先端２０の出力端で集中化され、かつ焦点が合わせられ、その部分で最大の切断用または焼灼用の出力密度を持つ。そして、その出力密度は切断用先端２０が切断されている組織から取り除かれ、組織にから僅かに離されると、急速に弱まる。
【００４２】
レーザーメスは外科医が触覚的フィードバックのために切断用先端を組織に接触させることを可能にし、実質的に、先端が組織の表面に接触しているときのみ切断がなされる。リボン導波路による切断用先端の直線状の形状は、直線状の切断が従来の金属製のメスと同様な様式で行われることを可能にする。さらに、切断は実質的に、切断用先端が組織と接触しているときのみ起こるので、切断されるべき組織の表面上に切断用先端を直接配置することによって、切断の深さを、外科医が決めたとおりに、正確に制御することができるだろう。
【００４３】
ここまで、目下のところ最も好まれると考えられている、本発明の例としての実施例が説明されてきたが、上述の説明により、当業者には本発明の他の実施例が明白であり、そのような他の発明も、付随する請求の範囲によって規定される本発明の意図及び範囲内に含まれると考えられる。
【００４４】
例えば、（図１及び図３に示されているように）遠隔のレーザーから光ファイバー３０、３２を介して、遠隔的に、メスにレーザー光を供給する代わりに、図７に示されているように、切断用先端２０の出力端に（または、出力端の付近に）小型のレーザー４６を備えた代替的なメスを構成することもできるだろう。好まれるものとして、各々の小型レーザー４６は電線（図示せず）を介して、（例えば、出力端子、発電機、電池等の）適当な電源に接続される。
【００４５】
この構成は光ファイバー３０及び３２、対応する結合器または取付け具２８（図１）、または結合器３４（図３）、さらには、選択的に、平面状の光導波路１８の必要性を排除することができるだろう。選択的な平面状光導波路１８を使用する場合、電線は導波路１８自体に埋め込まれてもよい。必要に応じて、レーザービームのラスターリング（ｒａｓｔｅｒｉｎｇ）または走査を制御するために、各小型レーザー４６に接続される適当なコントローラー（または、制御装置）が備えられてもよい。
【００４６】
利用可能な他の変更例として、切断用先端２０の出力端は先端２０の幅に沿って凹状に形成されてもよい。凹状の形状はレーザービームがより大きな比率で拡散または発散する結果となるだろう。あるいは、切断用先端２０の出力端は先端２０の幅に沿って凸状に形成されてもよい。凸状の形状はレーザービームより小さい比率で拡散または発散する結果となるだろう。
【００４７】
したがって、本発明は上述したように、付随する請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
部分的に断面図で表されている、本発明の例としての実施例に従った切断システムの外科用レーザーメスの斜視図である。
【図２】
図１に図示されているレーザーメスの切断用先端の拡大された、部分的な断面図である。
【図３】
本発明のもう１つの実施例に従った外科用レーザーメスの、概略的な側面図である。
【図４】
図３の線４−４で切り取ったときの、レーザーメスの横方向の断面図である。
【図５】
例としての実施例に従った、図３に図示されているレーザーメス用のレーザースキャナーの概略図である。
【図６】
図１に図示されているレーザーメスの切断用先端の拡大された、部分的な側断面図である。
【図７】
本発明のもう１つの実施例に従った、切断用先端に複数の小型レーザーを持ったレーザーメスの概略的な側面図である。
【符号の説明】
１０ レーザーメス
１２ 組織の表面
１４ 軸（または、柄）
１４ａ，１４ｂ 軸の両端
１６ 縦軸方向の中心軸
１８ リボン光導波路
１８ａ 導波路のコア部
１８ｂ 導波路のクラッディング
１８ｃ ウエスト部
２０ 切断用先端
２２ 導波路の入口（または、入射口）
２４ レーザービーム
２６ レーザー装置
２８ 取付け具
３０ 光ファイバー
３２ 光ファイバー
３４ 結合器
３４ａ 焦点用レンズ
３４ｂ コリメーティングレンズ
３６ スキャナー
３６ａ 音響光学的スキャナー
３６ｂ 共振性光学チョッパー
３８ 超ミニ鏡
４６ 小型のレーザー
Ａ 切断用先端の高さ
Ｂ 切断用先端の幅
Ｃ 導波路の幅

Claims (45)

1. 軸を備えたレーザーメスであって、前記軸が前記軸を貫通して拡張する光導波路を備えており、前記光導波路がレーザービームを照射するための光学的切断用先端で終端しているレーザーメス。
2. 前記光導波路が平面状である、請求項１に記載のレーザーメス。
3. 前記軸が中央の縦軸を有し、前記先端が高さ及び幅を有し、前記高さ及び幅が前記軸に直交しており、前記メスが前記先端から前記先端の高さに沿って前記レーザービームを照射する、請求項１に記載のレーザーメス。
4. 前記先端が鈍い先端である、請求項３に記載のレーザーメス。
5. 前記先端の前記幅が前記高さに沿って一定である、請求項３に記載のレーザーメス。
6. 前記先端が前記高さに沿ってアーチ型に形成されている、請求項３に記載のレーザーメス。
7. 前記先端が前記幅に沿って凹状に形成されている、請求項３に記載のレーザーメス。
8. 前記先端が前記幅に沿って凸状に形成されている、請求項３に記載のレーザーメス。
9. 前記光導波路が前記軸内を前記軸の近位の端と遠位の端の両端の間に縦軸方向に拡張し、前記先端が前記遠位の端に配置されており、前記光導波路が前記近位の端に配置されたレーザービームを受容するための入口を備える、請求項３に記載のレーザーメス。
10. 前記軸が前記レーザービームを受容するための光ファイバーを前記光導波路に光学的に結合するために、前記近位の端に配置された取付け具を備える、請求項９に記載のレーザーメス。
11. 前記光導波路が前記入口から前記先端までの間で、幅方向に狭くなっている、請求項９に記載のレーザーメス。
12. 前記レーザービームが前記先端から、前記先端の高さに沿った複数の場所から照射される、請求項３に記載のレーザーメス。
13. 前記高さが約５ｍｍであり、前記幅が約５０μｍである、請求項３に記載のレーザーメス。
14. 前記光導波路が可撓性である、請求項３に記載のレーザーメス。
15. 前記光導波路が前記軸内を前記軸の近位の端と遠位の端の両端の間に縦軸方向に拡張し、前記先端が前記遠位の端に配置されており、前記メスが前記レーザービームを受容するための光ファイバーを前記光導波路に光学的に結合するために、前記近位の端に配置された光学的結合器を備える、請求項３に記載のレーザーメス。
16. 前記レーザービームを前記先端の高さに沿って走査させるために、前記結合器と前記光導波路との間に配置されたスキャナーをさらに備える、請求項１５に記載のレーザーメス。
17. 前記結合器が焦点用レンズ及び前記焦点用レンズと光学的に整列したコリメーティングレンズを備える、請求項１６に記載のレーザーメス。
18. 前記スキャナーが共振性光学チョッパーを備える、請求項１６に記載のレーザーメス。
19. 前記スキャナーが音響光学的スキャナーを備える、請求項１６に記載のレーザーメス。
20. 前記レーザービームが、前記先端が表面に実質的に隣接したときに、前記表面の切断を行うことができる強度で前記先端から前記先端の高さに沿って照射され、前記先端から前記表面までの距離が増大すると、前記レーザービームの強度が減少する、請求項３に記載のレーザーメス。
21. レーザーメスを使用する方法であって：
    軸を備えるレーザーメスであって、前記軸が前記軸を貫通して拡張し、光学的切断用先端で終端する光導波路を備える、レーザーメスを準備すること；
    前記光導波路を通してレーザービームを投射すること；
    前記先端から前記先端の高さに沿って前記レーザービームを照射すること；及び、
    前記ビームによって表面を切断するために、前記先端を前記表面に沿ってスライドさせること、
    のステップから成る方法。
22. 前記光導波路が平面状である、請求項２１に記載の方法。
23. 前記レーザービームを、前記光導波路を通して、前記先端の高さに沿った連続的な扇形ビームとして投射することを含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記レーザービームが前記先端の、前記先端の高さに沿った複数の場所から同時的に照射される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記レーザービームを前記先端の高さに沿ってラスターするために、前記レーザービームを前記光導波路を通して走査することを含む、請求項２１に記載の方法。
26. 前記レーザービームを前記切断用先端に焦点を合わせることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
27. 前記レーザービームが、前記先端が表面に実質的に隣接したときに、前記表面の切断を行うことができる強度で前記先端から前記先端の高さに沿って照射され、前記先端から前記表面までの距離が増大すると、前記レーザービームの強度が減少する、請求項２１に記載の方法。
28. 高さ及び幅を有する光学的切断用先端を備えるレーザーメスであって、前記先端から前記先端の高さに沿ってレーザービームを照射するために前記光学的切断用先端に隣接して配置された複数の小型レーザーを備えるレーザーメス。
29. 前記先端で終端する光導波路をさらに備え、前記複数の小型レーザーが前記光導波路内に備えられている、請求項２８に記載のレーザーメス。
30. 前記光導波路が平面状である、請求項２９に記載のレーザーメス。
31. 前記先端が鈍い先端である、請求項２８に記載のレーザーメス。
32. 前記先端の前記幅が前記高さに沿って一定である、請求項２８に記載のレーザーメス。
33. 前記先端が前記高さに沿ってアーチ型である、請求項２８に記載のレーザーメス。
34. 前記先端が前記幅に沿って凹状である、請求項２８に記載のレーザーメス。
35. 前記先端が前記幅に沿って凸状である、請求項２８に記載のレーザーメス。
36. 前記高さが約５ｍｍであり、前記幅が約５０μｍである、請求項２８に記載のレーザーメス。
37. 前記光導波路が可撓性である、請求項２９に記載のレーザーメス。
38. 前記複数の小型レーザーが電線を介して電源に接続されている、請求項２８に記載のレーザーメス。
39. 前記レーザービームが、前記先端が表面に実質的に隣接したときに、前記表面の切断を行うことができる強度で前記先端から前記先端の高さに沿って照射され、前記先端から前記表面までの距離が増大すると、前記レーザービームの強度が減少する、請求項２８に記載のレーザーメス。
40. レーザーメスを使用する方法であって：
    高さ及び幅を有する光学的切断用先端を備えるレーザーメスであって、前記光学的切断用先端に隣接して配置された複数の小型レーザーを備えるレーザーメスを準備すること；
    前記複数の小型レーザーからレーザービームを出力すること；
    前記先端から前記先端の高さに沿って前記レーザービームを照射すること；及び、
    前記ビームによって表面を切断するために、前記先端を前記表面に沿ってスライドさせること、
    のステップから成る方法。
41. 前記先端で終端する光導波路をさらに備え、前記複数の小型レーザーが前記光導波路内に備えられている、請求項４０に記載の方法。
42. 前記光導波路が平面状である、請求項４１に記載の方法。
43. 前記レーザービームが前記先端の、前記先端の高さに沿った複数の場所から同時的に照射される、請求項４０に記載の方法。
44. 前記レーザービームを前記切断用先端に焦点を合わせることをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
45. 前記レーザービームが、前記先端が表面に実質的に隣接したときに、前記表面の切断を行うことができる強度で前記先端から前記先端の高さに沿って照射され、前記先端から前記表面までの距離が増大すると、前記レーザービームの強度が減少する、請求項４０に記載の方法。

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