JP2615006B2 - レーザビーム側射用フアイバ - Google Patents

レーザビーム側射用フアイバ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はレーザビーム側射用ファイバに係り、特に生
体管腔臓器中の病変部に経内視鏡的にレーザビームを側
方から照射するためのレーザビーム側射用ファイバに関
する。
〔発明の背景〕
経内視鏡的にレーザビームを照射して生体管腔臓器中
の腫瘍等の病変部の診断・治療を行なう治療技術はレー
ザー技術及び光伝送ファイバ技術などの急速な進歩によ
って臨床的に実用化されている。レーザビームを経内視
鏡的に生体管腔臓器中に導入して病変部へ照射するため
のファイバには、その長さ方向に対して直交する出射端
面を有する直射型ファイバと、ファイバの側面を通して
直角方向へ出射する側射型ファイバとがある。狭い管腔
臓器例えば食道、気管、腸などの病変部へのレーザビー
ム照射の場合、病変部の受ける照射エネルギーが病変部
の全体で平均化されることが望ましく、そのための管壁
に対して垂直な方向から即ち病変部に対して正面から照
射する側射型ファイバが本出願人により、特願昭59−18
7782号によって提案されている。この特願昭59−187782
号に開示された側射型ファイバは、その出射側端をファ
イバ素線の中心線に対し略45度の傾斜面に形成し、更に
この傾斜面を、一端を鋭角な部分を含まない形状で閉塞
した透明筒体を嵌装して構成し、ファイバ出射端傾斜面
の背後に空気層を形成して全反射面となしファイバを伝
送されるレーザビームを直角方向に屈曲させファイバ側
面からレーザビームを出射するものである。更に詳しく
説明すれば第６図に示されているように、第６図は従来
のレーザビーム側射用ファイバの断面図であり、ファイ
バ素線11は互いに屈折率が異なるコア及びクラッドから
構成された従来より周知のガラス製或いはプラスチック
製の光伝送用のファイバ素線であり、コア直径400μ、
クラッド層外径650μの石英ファイバである。ファイバ
素線11には合成樹脂材より成るプライマリ被覆層12がそ
の全長に亘って形成されている。このプライマリ被覆層
12が形成されたファイバ素線11は更に可撓性の保護外被
管13によって保護され、ファイバ素線11にクラック等が
発生すること、更にはファイバ素線11が折損するのを防
止している。この保護外被管13は好ましくはビニール系
樹脂材料、ナイロン、テフロン等の合成樹脂系材料のも
のが用いられる。伝送されたレーザビームをファイバか
らその長さ方向と直交する方向へ屈曲させて出射させる
ためにファイバ素線11の端部はファイバ素線11の中心線
に対してほぼ45度の傾斜平面14として形成され光学的に
平滑な面に研磨されている。このように先端をほぼ45度
の傾斜平面14に形成したファイバ素線11はその先端を含
むある程度の長さに亘ってプライマリ被覆層12及び保護
外被管13の一部が剥離除去されている。このプライマリ
被覆層12及び保護外被管13が剥離除去されたファイバ素
線11の出射端側は一端が半球状に閉塞された透明な断面
円形の筒体15に嵌装されエポキシ系の接着剤16で固く気
密に接着している。この透明筒体15内で筒体15の内面と
ファイバ素線11の傾斜平面14との間に空気層17を形成す
るようにファイバ素線11の傾斜平面14が配置されてい
る。透明筒体15の開口端側はその全周に段差部18が形成
されこの段差部分18にはテフロン等の可撓性材料よりな
りファイバ素線11をほぼその全長に亘って保護し、補強
するための補強管19の先端部分が接着により若しくは加
熱して内径を拡大して装入した後冷却収縮させる等の手
段により固着されている。この補強管19はこの内周面と
ファイバ素線11の保護外被管13との間に全長にわたり断
面が円形環状の空隙20を形成するに十分な内径と透明円
筒15の外形にほぼ等しい外形を与えられている。
透明筒体15の一部には、この筒体15の開口端にファイ
バ素線11の先端及び補強管19の先端が嵌装された時、前
記空隙21と連通する溝20が形成されている。
上記の従来提案されている側射型ファイバは直視型内
視を用い経内視鏡的に使用する場合極めて有効に作用す
るものであるが、このような側射型ファイバには、次の
ような欠点があった。
第１に、透明筒体の長さ方向に沿う内壁面とファイバ
素線外周壁との間に薄い空気層が形成されこの空気層の
存在によりその界面が反射面として作用してしまう。そ
の結果、目的とする方向以外の方向、特に反対方向へ進
む（即ち、漏れ）ビームを生じてしまう。この漏れビー
ムはそのエネルギー量が大きくなると意図する病変部以
外の正常部位を焼灼してしまう結果となってしまう。こ
のような空気層による界面反射をなくするために、極め
て高い嵌合精度が得られるように、ファイバ素線外径と
筒体内径の製作精度を高め両部材の間に空気層が残存し
ないようにすることが考えられるが、このようなことは
量産適性の点から見て好ましい考え方ではない。仮り
に、そのようなことが可能であるとしても、先端が略45
°の鋭利な形状となっている。例えば石英等のファイバ
素線を筒体にぶつけることなく真直ぐに挿入する作業は
極めて非能率的な結果をもたらすもので組立作業におけ
るコスト増大の要因となってしまう。
次に、前記空気層界面に起因して生ずる漏れビーム以
外の漏れビームが生ずる。この漏れビームはプローブの
前方へ向かうものであり、ファイバ内に入射したレーザ
ビームの伝播モードにも関係するが、全反射面において
入射角が臨界角以下となってしまう入射ビーム成分が存
在するためにこれらビームは側方へ反射されずに45°斜
面を透過して前方へ向かう。この漏れビームは、前記界
面での反射による漏れビームと同様に意図する病変部位
以外の正常部位の組織を焼灼してしまう結果となる。
従来提案された側射型ファイバの第３の問題点は、使
用中に折損に係る問題である。即ち経内視鏡的使用形態
のもとでは、ファイバプローブは直線的に体内の目的部
位へ誘導されるのではなく、むしろ、病変部位を内視鏡
の視野内に捕捉するために三次元的に屈曲された内視鏡
を挿入用の通路として体内の目的部位へ導入される。こ
のための導入通路として通常内視鏡に設けられている内
径略２乃至3mm程度の処置用鉗子導入用通路、通称鉗子
チャネルが利用される。この鉗子チャネルの屈曲半径は
現今の内視鏡ではかなり小さく、このような屈曲部を通
過するとき可撓性のないファイバ先端部にはその軸線方
向と交差する方向の外力が加えられる。このような状態
において、第６図に見られるように、筒体及びその付近
に対し軸線方向へ向かう強い外力が加えられると、連続
するファイバ素線の可撓性のない筒体で覆われた部分
と、可撓性のある被覆層及び外被管で覆われた部分との
境界部分に剪断力が生じ、この境界部分で折損する。場
合によっては筒体ごと脱落して体内に残留することにな
り、極めて危険な結果をもたらすことになる。
更に経内視鏡的使用形態、特に直視型内視鏡を用いる
使用形態に起因する問題点がある。即ちエイミングビー
ム及び治療用照射レーザビームが内視鏡視野内で確認で
きなければならないから、ファイバプローブ先端は内視
鏡の観察視野角に応じた直視内視鏡の先端より前方へ突
出されなければならない。この前方突出量が大きくなる
と、内視鏡の先端部の屈曲の度合を変えて、レーザビー
ム照射方向を微調節することがより困難となる。又、こ
の先端部の屈曲の度合を変える屈曲操作を相当注意深
く、極く細かく操作しないと、特に屈曲する狭い管腔内
ではファイバプローブの先端が管腔壁面に接触する危険
を生ずる。このような接触はファイバプローブとり分け
筒体へ体内に分泌されている粘液、血液等の異物が付着
する原因となる。このような異物の付着はレーザビーム
を吸収し発熱を生じ焼損に到らしめることになる。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来のレーザビーム側射用ファイバの欠
点及び問題点を除去した、即ち有害な漏れビームがな
く、又折損することのないレーザビーム側射用ファイバ
を提案することを目的としている。
本発明は更に直視内視鏡とともに使用するときその先
端部からの突出量が少なくてすむレーザビーム側射用フ
ァイバを提案することを目的とするものである。
〔発明の概略〕
互いに異なる屈折率を有するコアとクラッドとから成
るファイバ素線の先端を傾斜面となし、この傾斜面を含
むファイバ素線の端部に、前記ファイバ素線の外面との
間に隙間を有して嵌入可能な内径を有すると共に一端が
閉塞された透明筒体を嵌着して前記傾斜面を密封して空
気層を確保することにより前記ファイバ素線の前記傾斜
面を全反射面とし、前記透明筒体の外周面のうち、レー
ザビーム出射面に対応する面には反射防止膜を形成する
と共に、前記反射防止膜を形成した面と中心線に対し略
対称な面に全反射膜を形成したことを特徴とする。
〔実施例〕
以下添付図面に従って本発明に係るレーザビーム側射
用ファイバの実施例を詳説する。
第１乃至４図は本発明に係るレーザビーム側射用ファ
イバの一実施例を示すものであり、第１図に概略示され
ているようにレーザビーム側射用ファイバ（以下照射プ
ローブと記す）１は図示せぬ周知のレーザー光源装置に
結合されレーザビームをその出射端に伝達する。照射プ
ローブは周知のようにコアファイバ11とクラッド層（第
２図参照）とより構成された、例えば石英ファイバであ
りレーザビームは全反射を繰り返しながらプローブ内を
伝達される。この照射プローブ１はそのまま使用できる
ものであることは言うまでもないが、生体管腔臓器等を
開腹せずに処置するために、経内視鏡的に使用すること
が多い。即ちそれ自体周知の内視鏡２の観察ヘッド2Aを
目的管腔内へ挿入した後、通常内視鏡に設けられている
鉗子等の処置具の挿通路（挿通口2Bで示す）を通して照
射プローブ１を管腔内へ導入する。照射プローブ１の出
射端1Aは内視鏡２の観察ヘッド2Aとともに内視鏡の屈曲
調節ノブ2Cによって観察視野とともに照射方向を調節す
ることができる。
この照射プローブ１の照射端1Aの構造を第２図（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）及び第３図にもとづいて説明する。
本発明のレーザビーム側射用ファイバに使用されるフ
ァイバ素線11は従来周知の互いに異なる屈折率を有する
コア及びクラッドから構成されたガラスあるいはプラス
チック製の光伝送ファイバ素線であり、本実施例の場合
コア直径400μｍ、クラッド層外径650μｍの石英ファイ
バ素線が使用されているが、これら直径及び外径はその
使用目的形態に応じて選択できる。図において照射プロ
ーブ１はファイバ素線の全長に亘って被覆された三層構
造の被覆層を備えている。第一被覆層12はプライマリ被
覆層と称されているもので、例えばシリコンのようなコ
ーティング層である。第二被覆層13はナイロンチューブ
のような外被管であり又第三被覆層16はテフロンチュー
ブの如き外被管である。第一及び第二被覆層12、13は従
来周知の光伝送ファイバのそれと同じであり、光伝送に
は直接的作用をするものではなくむしろファイバ素線に
クラック等が発生すること、更にはファイバ素線11の折
損防止のためのものである。第三被覆層16は本発明の特
徴の一部をなすものであり、その詳細は後述する。
ファイバ素線11の出射端側はファイバ素線11の中心線
に対して略35°乃至40°の傾斜面14として形成され光学
的に平滑な面に研磨されている。このように先端に傾斜
面14が形成されたファイバ素線11はその先端を含むある
長さに亘って第一乃至第三の被覆層12、13、16が、特に
第三の被覆は他の被覆よりも更に長く、剥離除去されて
いる。このファイバ素線11の露出部を中に含むように、
一端が略半球状に閉塞された透明の断面円形の中空筒体
15が第二被覆層13の露出部分で嵌合するようにして装着
されている。中空の筒体15の開口端は第三被覆層16の先
端と密接している。これらの被覆と筒体との接触部分は
接着剤等で接合するのが望ましい。第２図（Ｃ）に示さ
れているように筒体15は対向するほぼ平行な平面部15
A、15Bが形成されている。従って被覆16と筒体15の外径
は略同一にされているが平面部15A、15Bにおいては筒体
15との間にわずかな段差ができる。
筒体15と第三被覆16はこれらを覆うように熱収縮チュ
ーブ17が嵌装され加熱収縮作用により緊締保護してい
る。筒体15の平面部15A、15Bの接合部には段差があるが
熱収縮チューブ17の収縮作用によりこれら部分も互いに
密に緊締される。
筒体15の平面部15Aには反射防止コーティング膜が平
面部15Bには全反射コーティング膜がそれぞれ被着形成
されている。
以上のように構成された本発明の照射プローブ１を図
示せぬレーザー装置に接続してレーザビームを発生する
と、レーザビームはファイバ素線11を周知のように全反
射を繰り返しながら伝播し傾斜面14で全反射し平面部15
Aを含む透明の筒体15を透過して前方略60°乃至75°の
方向へレーザビームＬを照射する。平面15Aは被着され
た反射防止コーティング膜で反射ビームの発生が防止さ
れ、一方他の界面での反射ビームは平面15Bに被着され
た全反射コーティング膜の作用で透過しないようにされ
る。
以上の構成を備えた照射プローブ１は筒体内に存在す
る空気層により、その界面で発生する反射ビームが不要
な漏れビームとなって意図する方向以外の方向へ出射す
るのを平面部15Bに被着形成した全反射コーティング膜
で防止することができる。この漏れビームは完全になく
すことはできないにしても医学的に正常部位の熱的破壊
を生ずることが完全に防止できる程度にまで軽減でき
る。従って筒体15内面とファイバ素線11外面との間に空
気層が残存することが許容される。
このことは又、筒体15をファイバに装着する作業を極
めて容易にする。即ち、筒体15とファイバとの嵌合精度
を高めかつ精度管理を厳しく行なうことが不要となり、
更にこれら内径と外径との間には略第一、二被覆の厚さ
に等しい寸法差があるからファイバ素線11の先端を筒体
15にぶつけることなく容易に挿入でき作業能率が向上す
る。
次に筒体15とファイバとの結合部分は、筒体15とファ
イバ素線11とが直接接合されるのでなく第一、二被覆1
2、13を介在して結合されているから従来のように非可
撓性の部分と可撓性の部分が同一平面（中心線と直交す
る平面）内に存在しなくなることから筒体15に強い外力
が加わってもそれが直接ファイバ素線の剪断力としてフ
ァイバ素線に加わることがなくなる。従って従来のよう
なファイバ素線11先端の折損がなくなる。
又、出射方向がファイバ素線11の中心線に対して前方
へ略60°乃至75°の方向となるから第４図からも明らか
なように内視鏡の先端からの突出量が従来の90°側方照
射のもの（第４図（Ａ）参照）に比較して短かくなる。
この場合、病変部（Ｏで示す）の形状によっては照射ビ
ームＬに対して影になる部分が生ずることが考えられる
が、その場合は内視鏡そのものを更に深く挿入した上で
内視鏡の観察ヘッド2Aをわずかに湾曲させることによっ
て従来の90°側方照射の場合と同等の作用をなすことが
できる。なお第４図中Ｗは管腔等の壁面を示している。
以上の実施例において筒体15の出射側の側面及びこれ
に対向する側面はそれぞれ平面15A、15Bとして形成した
が、漏れビームが少ない場合には平面15Aを省略し曲面
のまま全反射コーティング膜を被着形成してもよいし、
更には全反射コーティング膜さえも省略することができ
る。一方照射ビームの出射側については平面15Aは場合
によっては省略してもよいが反射防止コーティング膜は
必須である。しかし、コーティング膜の性質から見れ
ば、曲面上に均一の膜を被着形成できる場合にはよい
が、一般的には曲面上に蒸着法で膜を形成する場合中心
から側方へ向かって膜厚が減少してしまうから、設計通
りの膜機能を有する部分は中心付近の極く狭い範囲とな
ってしまう。従って平面15Aが形成されている場合には
その平面全範囲について設計通りの膜が得られる。
ところで、上述の目的で形成された平面15Aは照射プ
ローブ組立作業上ファイバ素線11の傾斜面14との相対位
置を特定する上で有利である。即ちコーティング膜を被
着形成した平面部をもたない長さ略9mm、外径略2mm程度
の筒体をその目視的には判別しにくいコーティング膜部
をファイバ素線の出射方向に一致させて組み込むことは
非常に困難であるが、平面が形成された場合には一目瞭
然となり、組立作業を容易にする。
第５図は本発明の他の実施例を示すものであり、第１
の実施例との相違は熱収縮チューブの形状のみでありそ
の他は第１実施例と全く同じである。
第５図において熱収縮チューブ27は筒体15のビーム出
射部に対応する部分に円形の開口28を有し、かつ筒体15
の全体を覆っている。この実施における熱収縮チューブ
27の作用は、何等かの理由により筒体15が破損した場
合、破片が熱収縮チューブ27の中に留まった体内に残置
されず、すぐに体外へ取り出すことができる。
〔本発明の効果〕
本発明のレーザビーム側射用ファイバはレーザビーム
を経内視鏡的に生体管腔臓器内に導入し病変部をほぼ正
面照射するもので内視鏡の極めて細いかつ許容曲げ半径
の小さい導入通路内を挿通するにもかかわらず折損する
ことがなく、又レーザビームの漏れビームが可及的に減
少され正常部位に損傷を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るレーザビーム側射用ファイバの使
用形態を示す概略図、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は
本発明のレーザビーム側射用ファイバの一実施例を示す
断面図、第３図は第２図のレーザビーム側射用ファイバ
の外観図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は従来及び本発明のレ
ーザビーム側射用ファイバの先端突出長さ比較図、第５
図は本発明のレーザビーム側射用ファイバの他の実施例
の外観図、及び第６図は従来のレーザビーム側射用ファ
イバの断面図である。 １……照射プローブ、２……内視鏡、11……ファイバ素
線、12、13、16……被覆層、14……傾斜面、15……透明
筒体、17、27……連結用管体、28……照射開口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 康一 日立市日高町５丁目１番地 日立電線株 式会社電線研究所内 (72)発明者 鈴木 敏雄 東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 日立電線株式会社内 (72)発明者 高嶋 秀之 日立市日高町５丁目１番地 日立電線株 式会社電線研究所内 (72)発明者 橋本 大定 東京都新宿区西片２丁目８番７号 (72)発明者 鈴木 正根 大宮市植竹町１丁目324番地 富士写真 光機株式会社内 (72)発明者 金谷 元徳 大宮市植竹町１丁目324番地 富士写真 光機株式会社内 (72)発明者 柴本 博 大宮市植竹町１丁目324番地 富士写真 光機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−71009（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−32872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133506（ＪＰ，Ａ) 実公 昭47−30237（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭59−17289（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに異なる屈折率を有するコアとクラッ
    ドとから成るファイバ素線の先端を傾斜面となし、この
    傾斜面を含むファイバ素線の端部に、前記ファイバ素線
    の外面との間に隙間を有して嵌入可能な内径を有すると
    共に一端が閉塞された透明筒体を嵌着して前記傾斜面を
    密封して空気層を確保することにより前記ファイバ素線
    の前記傾斜面を全反射面とし、 前記透明筒体の外周面のうち、レーザビーム出射面に対
    応する面には反射防止膜を形成すると共に、前記反射防
    止膜を形成した面と中心線に対し略対称な面に全反射膜
    を形成したことを特徴とするレーザビーム側射用ファイ
    バ。
  2. 【請求項２】前記反射防止膜は前記透明筒体に形成され
    た平面部に被着形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載のレーザビーム側射用ファイバ。
  3. 【請求項３】前記透明筒体と前記ファイバ素線とを管体
    で連結すると共に、前記管体はレーザビーム出射用開口
    が形成され透明筒体の略全体を包含することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のレーザビーム側射用ファ
    イバ。
  4. 【請求項４】前記ファイバ素線には前記透明筒体の開口
    部において当接し透明筒体と略等しい外径を有する第三
    の被覆層が設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第２項記載のレーザビーム側射用ファイバ。
  5. 【請求項５】前記管体は熱収縮チューブであることを特
    徴とする特許請求の範囲第３項記載のレーザビーム側射
    用ファイバ。
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