JP2008257149A - 光ファイバーカッター - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光ファイバーのカッティングにおいて、ファイバーホルダーから、ファイバーを外すことなく、切断長さを最小限にすることが可能で、切断面が均一あり、切断に掛かる作業時間が大幅に短縮した安価な光ファイバーカッターを提供するものである。
【解決手段】 光ファイバーを切断するカッターには円板状のバイトを設け、任意の寸法で、光ファイバー芯を位置決め穴に差し込み数回転させるだけで、誰もが容易に切断できるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮｄＹＡＧレーザー用ファイバー及び多種多様のファイバーの切断に関し、精度の高い切断面と最短の切断長さを同時に得ることができ、切断時間の短縮と、しかもコアの外側にある被覆やグリットの他面を傷つけることなく、人間工学に基づいたデザインとしたことを特徴とする簡単構造の光ファイバーカッターに関するものである。

ＮｄＹＡＧレーザーは、従来、各種の病気や事故に遭った患者に対してや、歯、眼、耳鼻咽喉等の治療にも使用され、使用頻度によってファーバーの先端が丸くなり、先の焦点が定まらずレーザー光の外周欠けやボケが生じ、一旦治療を中止して、ファイバーの先端部を折り、加工して使用していた。歯科治療を例に上げると、歯茎の切開などの出血中にファーバーの先端を切断しなければならない場合もあるが、従来のカッターでは、切断面の不均一で生じる再々の切断やそれに要する時間の長時間により、患者の苦痛となり、出血している場合などは、大きな負担となる場合が多く、治療を施す立場の医者や看護士の精神的負担も多かった。また、自動機等に使用される工業用センサーの光ファイバーカッターにおいても均一な切断面が得られず。いずれも後処理の端面研磨をしなければならない状態であった。

ＮｄＹＡＧレーザーとは、ネオジウム・ヤグ・レーザーで、固定レーザーと云われ、ヤグのＹはイットリビウム、Ａはアルミニウム、Ｇはガーネットの略であり、様々なレーザー治療やレーザー外科装置などに使用されているものである。光ファイバーとは、ファイバー光を外側に屈折率の異なるもので覆い、ファイバー光の散乱を防止して、光を有効に送信するものである。一般にガラスファイバーとして、石英やアクリル樹脂が利用され、ファイバーのコアは、材質によって異なり、無機質の場合は、対溶剤性は必要なく、樹脂の場合と違うものである。コアの形成は大きく分けて、浸漬法と噴霧法及び収縮法があるが、樹脂溶液の浸漬法後に噴霧法を行うことがコスト的からも主流となっている。また、ファイバーに関しては、熱変形や耐候性及び強度等の特性から、有機材がファイバー加工性に優れている一面を有するが、現在は無機材となっている。尚、ファイバー芯線を保護している被覆材には、シリコン材や軟質高分子などが使用されているものである。

そこで、市販されているレーザー用ファイバーカッター装置は各種提案されているが、これらの装置は、金属性パイプにファイバー芯を差し込み、細いピンセットで折り曲げ切断する方法、超硬合金の刃先をファイバーに押し付け、強制的に折る方法、セラミック製のニッパーによって切断する方法などもあるが、何れも切断面の均一さが得られず、切断面末端の再加工を残している。更には精度を要する治療には、再加工が必要不可欠であり、切断に高度な技術と時間を要するものである。また、ファイバー芯の長さ方向の両端及び、３箇所を押え、円形人工ダイヤをファイバー芯の下部に接触させ、走らせる装置などは高価であり、ファーバーホルダーからファーバーを外しての切断作業となるので、ファーバーの再セットを必要としなければならない為、これには時間を要するものである。更に高価なファイバーを捨てる長さが長く、非常に無駄となる。均一面を得られない方法においても再々の切断により、これと同様に捨てる部分が多くなることが、日常である。これらは実施例の中で、従来の技術として、それぞれの図を参照しながら説明をする。

従来の簡易的ファイバーカッターは、金属パイプにファーバーを挿入し、ピンセットにより、折り曲げてカットするもので、切断面が不良な場合は数回に渡り、この作業を繰り返している。この場合、ファイバー材質がガラス製である為、危険であり、カット面は不均一になり易いものである。また、切断メーカーに依頼しても時間を要し、工賃の面でも安価とは云えないものである。また、レーザー発生器にファイバーを接続する場合や、カット後の焦点確認の予備テスト等には、時間を要し、特に緊急時には対応不足となり、重要問題点として掲げられていた。更にカット作業等は、熟練した医師でなくとも看護士等が使用できる装置が希望であり、ファイバーホルダーにファイバーを固定したままで、切断できるものが必要であった。また、ファイバーは、高価である為、切断長さを最小に抑えることも課題であった。

課題を解決する為の手段

上記の問題点を解決する為に、本発明は切断長さを極力小さくし、ファイバーをファイバーホルダーから外すことなく切断し、この切断に掛かる時間を秒単位の短時間にし、円板状バイトを備えることで、ファイバー芯の被覆面を傷つけることなく、切断面を均一にし、切断されたファイバーが飛散することなく収納でき、誰もが容易に切断可能としたことを特徴としたものである。

発明の効果

本発明によれば、ファイバー芯の表面に円板状バイトにより、均一なノッチ加工を行うことで、切断面の均一で良好なレーザー用ファイバーを得ることができるものである。また、本発明は、切断後の後処理を必要とせず、加工技術に対し、熟練者を要せず、最小切断長さを約１ミリとし、作業時間も１０秒程度の短時間で済ますことができる為、治療等の中断時間を極端に短縮できるものである。また、ファイバーコアへのノッチは、軸方向に対して垂直である為、切断面は真円に近いものである。

本発明の光ファイバーカッターの作業性や操作は、熟練者を必要とせず、あらかじめ切断長さを設定し、光ファイバー芯を光ファイバー芯位置決め穴に挿入し、カッター本体を数回、回すだけ切断可能となるものである。回転数に関しては、カッターの加圧を変化させることで増減し、最小回転数を１回にすることも可能であり、コスト削減と品質向上に貢献できるものである。

また、円板状バイトは、ファイバーと円板状刃先の接触部位置がその都度変化する為、摩耗度が低く、耐久性に優れているものである。また、本発明によれば、医療現場の光ファイバーは元より、切断加圧方法や切断バイト材質の変化などにより、多種多用途ファイバーへの応用も可能である。工場などにおける自動機等に使用されているセンサーのファイバーなどにも効力を発揮するものである。

本発明の実施例と従来の実施例をそれぞれの図を参照に説明をする。

ＮｄＹＡＧレーザーのような治療用レーザーファイバーは、光ファイバー芯１１を覆っている光ファイバーシリコン被覆材１７の一部分をストリッパーなどにより取り除き、光ファイバー芯１１の先端部を任意の長さで出し、それをファイバーホルダー１２に挿入固定し、使用するものである。

本発明は、光ファイバーを光ファイバーホルダー１２に装着したままで、光ファイバー芯１１を短時間で、切断するカッターである。図１は、その外観図である。光ファイバーカッターベース２に円板状バイトスライド軸４に固定された円板状バイト３を備え、円板状バイト加圧調整ネジ６の上下により、円板状バイト加圧ばね７が、加圧減圧調整され、光ファイバー芯１１に円板状バイト３の刃先が食い込む圧力となるものである。

その刃圧力において、光ファイバー芯１１の外周面に施されている被覆は数ミクロンであるが、それを全周に渡り、確実に切断し、更にはその先にあるグラスファイバーに切溝を入れるような圧力が好ましい。しかし、圧力を上げ過ぎると全周に切溝が入らないまま片面から切断される可能性があるので、特に細径に対する過剰な加圧は避けるべきである。現在使用されている光ファイバーの芯線外径は、標準で、０．１２５ｍｍとなっており、ＮｄＹＡＧレーザーでは、０．２〜０．４ｍｍ、大口径ファイバーでは、０．５〜１．５ｍｍであるので、外径に変化させた刃圧力が望ましいものである。

また、加圧の位置は、図１に示すように円板状バイトスライドばね７が、円板状バイトスライド軸４上部の円板状バイト３側位置にし、刃圧を柔軟にすることが、丸刃カッタースライド軸４の摺動を容易にするものである。従って、その摺動の良否が光ファイバー切断の均一性にも関わってくるものである。

円板状バイトスライド軸４の固定とそれに連結する円板状バイト３は、上記と同様に摺動を必要とする為、数ミクロンの摺動隙間を作り固定させるものである。円板状バイトスライド軸４のスライド寸法は１ｍｍ前後とし、光ファイバー芯位置決め穴１６が、見え隠れするような寸法が好ましいものである。

円板状バイト３の摺動面は凹凸のないものとし、円板状バイト３が光ファイバー芯１１の外周に均一に当たるようにすることも重要である。

上記を満足させることにより、光ファイバー芯１１の切断面が均一であり、同時にそれを覆っている被覆面の切断も良好のものとなる。この被覆面に傷が生じた場合は、レーザー光の漏れとなり、使用不可能となるものである。本発明では、本体によるレーザー光の他光漏れが１００％ない状態であるので、非常に良好と云えるものである。

次に光ファイバーカッターベース２と連結させた光ファイバー切断材収納管グリップ８を説明する。

切断された光ファイバー切断材２１は、光ファイバーチャック１０から排出されるが飛散状態にある為、図２のように切断後は、光ファイバー切断材収納管グリップ８の内部に入るようにしたものである。この光ファイバー切断材収納管グリップ８は無色透明とし、光ファイバー芯１１がどのように切断されているか見えるようにするのもひとつの方法ではあるが、患者によってはそれを見ることによって、違和感を生じる可能性もあるので、有色にし、切断材を見えないようにすることも方法のひとつである。その末端には光ファイバー切断材飛散防止栓９を設け、一定量が貯まったらこれを外し、切断材を廃棄するものである。この光ファイバー切断材飛散防止栓９の脱着は、ねじ式、又は嵌め込みなどの固定方法があるが、切断材の脱落防止としては、ねじ式が望ましいものである。従来のカッターのほとんどは、飛散していたようであり、光ファイバー芯１１の材質がグラスファイバーである為、数ミリの切断材でも飛散は、口に入ったり、皮膚に刺さったりと非常に危険である。更に光ファイバー切断飛散防止栓９においては、長さに種類を設け、手の大きさに合わせることで、密着感を得ることができるものである。

図２は、光ファイバー芯１１が円板状バイト３により、切断される簡略図である。図のように、円板状バイト３の先端部が光ファイバー芯１１外周にコーティングされている被覆部から、全周にＶ溝が入り始め、徐々にグリッドの内部となり、最後にはコアに行き着き、切断されるものである。Ｖ溝は、同じ周回上を辿るものであるから、切断面は均一となるものである。

図３は、角型ベース光ファイバーカッターの外観図であり、図４は、その断面図である。これは、本発明の従来型であり、切断作用に関しては、ほぼ同じである。

図５は、角型ベース光ファイバーカッターの動作図であるが、（Ａ）は、円板状バイトスライド軸４の頭部を指で上方向に引き、円板状バイト３により隠れている光ファイバー芯位置決め穴１６を覗かせ、そこに光ファイバー芯１１を光ファイバーホルダー１２の先端部までしっかり挿入する。この場合、事前に光ファイバーホルダー１２の先端で、光ファイバー芯１１の切断長さを決定しておくものである。光ファイバーホルダー１２の先端直前が切断される位置である。この場合、光ファイバー芯１１と光ファイバー芯位置決め穴１６は、一直線にしておくことが、切断面の均一性にも良方向である。

次に円板状バイトスライド軸４の頭部をゆっくり戻し、図３の（Ｂ）のように円板状バイト３の刃先が、光ファイバー芯１１に当たることを確認する。光ファイバー切断材収納管８を中心に光ファイバーカッター本体１を約２〜３回回転させることで、切断が可能となるものである。この回転数の多少は、円板状バイト加圧ばねの加圧力により、決定されるものであるが、円板状バイト３の刃先を光ファイバー芯１１に食い込ませる対策として、円板状バイト３の中心と光ファイバー芯１１を一直線上に置かないことで、刃先の食い込みを良好にしたものである。このことにより、円板状バイト自体が自回転し、刃先の接触部分に変化を持たせることができたものである。

また、回転数を少なくする場合、円板状バイト３に加圧しなければならないが、加え過ぎると刃先が、全周に行き渡らないで、切断される可能性があり、光ファイバー芯１１やその外周被覆面の切断面にバラツキが生じる恐れがあるので、無理な加圧はしないようにすることが望ましい。

図１は、円板状バイトを左右に動かす為にスライドリング２０が円板状バイト円錐形固定ナット５に接触し、その上下で動作するものである。この方法は、本発明の光ファイバーカッター本体１が、手の中に違和感なく収まり、無駄な動作をなくし、負担軽減とした人間工学に基づいた形にしたものである。本発明では、光ファイバー芯切断材２１長さを最低１ｍｍとすることが可能であり、切断面が均一であることから、不均一な切断面で生じる再々の切断をなくし、高価な光ファイバーの消耗軽減に値するものである。

請求項１４のように工業用ファイバーセンサーの多種多様なファイバーの切断にも可能であるが、ファイバー径や切断加圧及び円板状バイト３の材質をメタル、超硬合金、ダイヤ粉粒、高分子複合体に変化させることで、それぞれの材質面での適切な切断面が得られるものである。また、請求項１０のように本発明の光ファイバーカッター本体の材質をガラス、メタル、樹脂、高分子からなる複合体により、それぞれの使用場所への対応も可能であり、医療現場などには、抗菌性の優れたものなどが材質として上げられるものである。

本発明では、切断加圧を圧縮ばねとしているが、図１１のように圧縮ばねをなくし、円板状バイト３を手動で加圧させる為の円板状バイト加圧手動ピン４３を備え、圧力を掛ける部分の面積を広くし、負担のないようにしたものである。
これにより、多種多様のファイバー芯の大外径にも対応可能であり、反対に微妙な切断も可能であり、更にはマグネットの組み込みなども可能である。

また、多種多様のファイバー芯の外径には、光ファイバーチャック１０の部分を駒として交換可能とし、安全カバー１４を外し、円板状バイト３を外し、光ファイバーチャック１０を脱着させるものである。この固定は安全カバー固定ねじと共用するものであり、各々の外径に応じた駒を交換して、多種多様のファイバー芯に対応するものである。

次に従来の実施例をそれぞれの図を参照に説明する。

図７は、市販のファイバーカット方法であるが、光ファイバーシリコン被覆材２２をストリッパー等で取り除き、光ファイバー芯１１を案内パイプ２６に押し込み、一部分がファイバーホルダー２７の外に出るように設定し、案内パイプ２６の末端部分の光ファイバー芯１１をピンセット２８で折り曲げながら、切断するものである。断面は、不均一である。

図８は、某社のファイバーカット方法であるが、市販と同様に光ファイバーシリコン被覆材２２を取り除き、露出した光ファイバー芯１１をセラミック製のニッパー２９でカットする方法である。精度を必要としない場合に用いるが、切断面に変形やバリ等が残り、精度が必要な場合は、再度処理の研磨等をしなければならないものである。

図９に示すファイバーカット装置は、マグネット式カッター本体３２とファイバーパイプ３４のふたつの組合せからなり、光ファイバーシリコン被覆材２２をストリッパー等で取り除き、ファイバーホルダー２７に光ファイバー芯１１をセットし、下部のマグネットコアー３１より、光ファイバー芯１１の両端をマグネットコアー押さえＡ３３ａにより押さえ、マグネット式カッター本体３２にセットする。更に光ファイバー芯１１のカット部両端を変形防止用のマグネットコアー押さえＢ３３ｂで押さえ、光ファイバー芯１１の底部をそろばん珠状人工ダイヤカッター３０が動作し、カットする装置である。この装置は非常に高価であり、光ファイバー芯１１の外径が変われば、ファイバーホルダー２７も交換する必要があった為、光ファイバー芯１１の種類を考慮して使用しなければならなかった。

この装置は、光ファイバー芯１１に対して、Ｖ型カッターを当て、ノッチ方法で切断する装置である為、特に細い光ファイバー芯１１には適しているが、高価な割に一部の光ファイバーのカット面は、良好と言えないものもある。

図１０は、人工ダイヤ針３８で、光ファイバー芯１１を切断する装置である。第一段階として、光ファイバーシリコン被覆材２２をストリッパー等で取り除き、光ファイバー芯１１の切断部分を出し、ファイバーパイプ３４に挿入し、光ファイバーシリコン被覆材２２をチャック３５で固定する。光ファイバー芯１１を先頭にチャック３５をリング３６に挿入し、位置決めボールプランジャーＡ３９ａと位置決めボールプランジャーＢ３９ｂにより、固定される位置まで密着させる。これにより、光ファイバー芯１１は、切断位置で設定され、ファーバー台３７と人工ダイヤ針３８で、切断される装置である。これはファイバーパイプ３４を中心にリング３６が回転し、光ファイバー芯１１に切断溝が付き、切断されるものである。

切断面も均一で良好であるが治療の際、光ファーバーホルダー１２から光ファイバー芯１１を外し、切断作業をしなければならない為、短時間の作業には限度があった。更には、切断後は光ファイバーホルダー１２に再設定しなければならない為、出血中などの時間がない場合には、対応の難しさがあった。

図６の（Ａ）は、本発明に使用している円板状バイト３を片刃カッター２３にした場合である。これにおいては、刃先の切断部分が、同一箇所となる為、刃先の摩耗が早く、耐久性がないものである。また、（Ｂ）はペン型ファイバーカッター２４であるが、光ファイバー芯１１の切断部分を刃先で押し、切断するものであり、刃先が当たる部分と反対部分に関しては、被覆を含め、切断面のバラツキが生じ、良好な切断面を得るには数回の切断が必要となるものである。切断後における切断面の再加工の必要性も要求されるものである。

本発明の光ファイバーカッター本体１は、従来カッターの問題点の多くを解決したものであり、良好な切断面と切断時間の短縮、及び大幅なコスト削減において、役目を果たすものである。

光ファイバーカッター本体の断面図と側面図である。 図１におけるファイバー芯切断の経緯を示す略図である。 角型ベースレーザーファイバーカッターの外観図である。 図３の断面図である。 （Ａ）は、光ファイバーを切断する前の動作図であり、（Ｂ）は、光ファイバーを切断する時点の動作図である。 （Ａ）は、片刃カッターによる外観図であり、（Ｂ）は、市販のペン型ファーバーカッターの外観図である。 案内パイプとピンセットを使用したファイバーカッターの断面図ある。 ニッパーを使用したファイバーカットの断面図である。 マグネットコアーを使用したファイバーカット装置の断面図である。 人工ダイヤ針を使用したレーザー用ファイバーカッティング装置の断面図である。 図１の光ファイバーカッターにおいて、手動加圧と他径チャックを備えた断面図と側面図である。

符号の説明

１、 光ファイバーカッター本体
２、 光ファイバーカッターベース
３、 円板状バイト
４、 円板状バイトスライド軸
５、 円板状バイト円錐形固定ナット
６、 円板状バイト加圧調整ネジ
７、 円板状バイト加圧ばね
８、 光ファイバー切断材収納管グリップ
９、 光ファイバー切断材飛散防止栓
１０、 光ファイバーチャック
１１、 光ファイバー芯
１２、 光ファイバーホルダー
１３、 切断材収納管連結部
１４、 安全カバー
１５、 安全カバー固定ネジ
１６、 光ファイバー芯案内
１７、 光ファイバー芯位置決め穴
１８、 円板状バイトスライド溝
１９、 切断材収納管内部
２０、 スライドリング
２１、 光ファイバー芯切断材
２２、 光ファイバーシリコン被覆材
２３、 片刃カッター
２４、 ペン型ファイバーカッター
２５、 ペン型ファイバーカッター切断刃
２６、 案内パイプ
２７、 ファイバーホルダー
２８、 ピンセット
２９、 ニッパー
３０、 そろばん珠状人工ダイヤカッター
３１、 マグネットコアー
３２、 マグネット式カッター本体
３３ａ、マグネットコアー押さえＡ
３３ｂ、マグネットコアー押さえＢ
３４、 ファイバーパイプ
３５、 チャック
３６、 リング
３７、 ファイバー台
３８、 人工ダイヤ針
３９ａ、位置決めボールプランジャーＡ
３９ｂ、位置決めボールプランジャーＢ
４０、 円板状バイト接触部
４１、 光ファイバーカッター本体回転方向
４２、 円板状バイト回転方向
４３、 円板状バイト加圧手動ピン

Claims (14)

1. 光ファイバーの先端を軸とし、円板状バイトを微圧回転させ、その円周部の被覆された光ファイバーのコア部を介して、ノッチを入れ、切断することを特徴とした光ファイバーカッター。
2. マニュピレーターを介して切断する請求項１に記載の光ファイバーカッター。
3. 円板状バイトの回転を切断進行に加え、切断効果を向上させた請求項１に記載の光ファイバーカッター。
4. バイトの回転を手動及び動力によって切断する請求項１に記載の光ファイバーカッター。
5. 光ファイバーと接触する円板状バイトの先端を中心上より、片側にずらして位置設定することで、バイトの食い込み力を増加させ、先端接触部の移動変化より、耐摩耗性と耐久性を確立した請求項１に記載の光ファイバーカッター。
6. グリップに光ファイバー切断片を飛散防止する収納部を設けた請求項１に記載の光ファイバーカッター。
7. 光ファイバーの異なる外径にも対応した異形ガイドを設けた請求項１に記載の光ファイバーカッター。
8. 切断バイトの材質として、メタル、超硬合金、ダイヤ粉粒、高分子複合体からなる請求項１に記載の光ファイバーカッター。
9. バイトの先端に掛かる切断加圧をバネ、マグネット、手動圧を介して調整可能な請求項１に記載の光ファーバーカッター。
10. 光ファイバーカッター本体の材質をガラス、メタル、樹脂、高分子複合体からなる請求項１に記載の光ファイバーカッター。
11. レーザー発生器から、光ファイバーを取り外すことなく、また、光ファイバー先端をホルダーに固定した状態で切断できる請求項１に記載の光ファイバーカッター。
12. 光ファイバーカッター本体は、人間工学に基づく外観構造であり、手との一体化と、更に丸みを持たせ、安全性を高め、片手操作を可能とした請求項１に記載の光ファイバーカッター。
13. 円板状バイトの光ファイバー外周面からの切断圧のノッチにより、正確な切断面及び最小切断長さを得られ、レーザー外周光の欠けを減少させ、精度の高いレーザー光を得た請求項１に記載の光ファイバーカッター。
14. 切断加圧を変化させ、ファイバー径をガイドする構造の対応で工業用ファイバーセンサーを含めた多種多様なファイバー切断に使用可能とした請求項１に記載の光ファイバーカッター。

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