JP2834290B2 - 赤外光ファイバ - Google Patents
赤外光ファイバInfo
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- JP2834290B2 JP2834290B2 JP2200514A JP20051490A JP2834290B2 JP 2834290 B2 JP2834290 B2 JP 2834290B2 JP 2200514 A JP2200514 A JP 2200514A JP 20051490 A JP20051490 A JP 20051490A JP 2834290 B2 JP2834290 B2 JP 2834290B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザ加工機やレーザ治療器の光伝送路とし
て用いられる赤外光ファイバに関するものである。
て用いられる赤外光ファイバに関するものである。
従来の技術 レーザ加工やレーザ手術においては、目的に応じて各
種のレーザ光が用いられているが、患部の切開、蒸散を
目的とするレーザ手術においては、生体に対する吸収率
が高く、切開・蒸散能力に優れるという点からCO2レー
ザ光が用いられている。
種のレーザ光が用いられているが、患部の切開、蒸散を
目的とするレーザ手術においては、生体に対する吸収率
が高く、切開・蒸散能力に優れるという点からCO2レー
ザ光が用いられている。
CO2レーザ光を目的部位へ導びく手段としては、CO2レ
ーザ光が波長10.6μｍで中赤外光に属し、通信用などに
用いられている石英光ファイバでは伝送することができ
ないため、従来はミラーを組み合わせたミラー関節導光
路が用いられていた。
ーザ光が波長10.6μｍで中赤外光に属し、通信用などに
用いられている石英光ファイバでは伝送することができ
ないため、従来はミラーを組み合わせたミラー関節導光
路が用いられていた。
しかしミラー関節導光路は、精密な手術を行なうよう
には操作性が悪いので、これを赤外光ファイバにおきか
ける試みがなされている。CO2レーザ光を良く透過する
赤外光ファイバ材料としてはハロゲン化金属の結晶が知
られているが、一般に機械的曲げ特性が悪く、折れ易い
という欠点があった。最近、体腔内に導く事が可能な柔
軟性と患部の切開や蒸散を行なうパワー伝送能力を有す
る、塩化銀と臭化銀とからなる結晶系の赤外光ファイバ
（特開平１−209407号公報）が開発され、ミラー関節導
光路におきかえるだけでなく、内視鏡とともに体内に挿
入してCO2レーザ光を患部に導き、体を開く手術をする
ことなしに体内の治療を行なう、いわゆる“CO2レーザ
内視鏡”への適用も可能となりつつある。
には操作性が悪いので、これを赤外光ファイバにおきか
ける試みがなされている。CO2レーザ光を良く透過する
赤外光ファイバ材料としてはハロゲン化金属の結晶が知
られているが、一般に機械的曲げ特性が悪く、折れ易い
という欠点があった。最近、体腔内に導く事が可能な柔
軟性と患部の切開や蒸散を行なうパワー伝送能力を有す
る、塩化銀と臭化銀とからなる結晶系の赤外光ファイバ
（特開平１−209407号公報）が開発され、ミラー関節導
光路におきかえるだけでなく、内視鏡とともに体内に挿
入してCO2レーザ光を患部に導き、体を開く手術をする
ことなしに体内の治療を行なう、いわゆる“CO2レーザ
内視鏡”への適用も可能となりつつある。
発明が解決しようとする課題 特開平１−209407号公報記載の塩化銀−臭化銀赤外光
ファイバ（φ0.3mm）を作製し、これに長時間レーザ
（入力20W）を伝送すると、第４図に示すように、０〜1
00時間とバラツキが大きく、劣化（焼損）する現象がみ
られた。CO2内視鏡での手術時間を考慮すると、裕度を
含めて10時間以上の動作寿命が必要であるので、レーザ
伝送中の赤外光ファイバの劣化はCO2内視鏡を実現する
上での大きな課題である。
ファイバ（φ0.3mm）を作製し、これに長時間レーザ
（入力20W）を伝送すると、第４図に示すように、０〜1
00時間とバラツキが大きく、劣化（焼損）する現象がみ
られた。CO2内視鏡での手術時間を考慮すると、裕度を
含めて10時間以上の動作寿命が必要であるので、レーザ
伝送中の赤外光ファイバの劣化はCO2内視鏡を実現する
上での大きな課題である。
更に、赤外光ファイバを工業用として加工機に適用す
るにはより過酷な連続伝送能力が必要で、数カ月オーダ
（1000時間）のレーザ光の動作寿命がなければいけな
い。従来の伝送寿命に対する赤外光ファイバの良否の判
定は、経時的な伝送能力の低下の要因が不明であるため
に、初期の透過率や伝送能力等に適当な安全係数をかけ
て赤外光ファイバの良品もしくは不良品を判断するに留
まっていた。
るにはより過酷な連続伝送能力が必要で、数カ月オーダ
（1000時間）のレーザ光の動作寿命がなければいけな
い。従来の伝送寿命に対する赤外光ファイバの良否の判
定は、経時的な伝送能力の低下の要因が不明であるため
に、初期の透過率や伝送能力等に適当な安全係数をかけ
て赤外光ファイバの良品もしくは不良品を判断するに留
まっていた。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、レーザ光の連続
伝送による劣化が少なく、長時間の動作寿命を有し、使
用するレーザパワーに対して動作寿命が予測できる赤外
光ファイバを提供せんとするものである。
伝送による劣化が少なく、長時間の動作寿命を有し、使
用するレーザパワーに対して動作寿命が予測できる赤外
光ファイバを提供せんとするものである。
課題を解決するめの手段 本発明は上記目的を達成するため、塩化銀（AgCl）と
臭化銀（AgBr）の組成比を、塩化銀30〜70重量％、臭化
銀70〜30重量％とし、アルミニウム、鉄、スズ等の銀よ
りも小さいイオン化電位を有する金属粉が含まれず、銀
以上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、
炭化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれておら
ず、加熱状態のプリフォームに、ファイバの降伏強さ以
上でかつ引張強さ以下の荷重付加加熱押出し加工が施さ
れ、レーザ入力パワーが40Wならば１時間以上、レーザ
入力パワーが20Wならば10時間以上の伝送能力を有する
構成である。
臭化銀（AgBr）の組成比を、塩化銀30〜70重量％、臭化
銀70〜30重量％とし、アルミニウム、鉄、スズ等の銀よ
りも小さいイオン化電位を有する金属粉が含まれず、銀
以上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、
炭化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれておら
ず、加熱状態のプリフォームに、ファイバの降伏強さ以
上でかつ引張強さ以下の荷重付加加熱押出し加工が施さ
れ、レーザ入力パワーが40Wならば１時間以上、レーザ
入力パワーが20Wならば10時間以上の伝送能力を有する
構成である。
また、塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比を、
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、10ton/
cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態のプリフォーム
に、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下の荷重
付加加熱押出し加工で得られる赤外光ファイバであっ
て、アルミニウム、鉄、スズ等の銀よりも小さいイオン
化電位を有する金属粉が含まれず、銀以上のイオン化電
位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍ
より大きな混入異物が含まれなく、レーザ入力パワーが
40Wならば１時間以上、レーザ入力パワーが20Wならば10
時間以上の伝送能力を有する構成である。
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、10ton/
cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態のプリフォーム
に、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下の荷重
付加加熱押出し加工で得られる赤外光ファイバであっ
て、アルミニウム、鉄、スズ等の銀よりも小さいイオン
化電位を有する金属粉が含まれず、銀以上のイオン化電
位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍ
より大きな混入異物が含まれなく、レーザ入力パワーが
40Wならば１時間以上、レーザ入力パワーが20Wならば10
時間以上の伝送能力を有する構成である。
また、塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比を、
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀より
小さいイオン化電位を有する金属粉を含まず、銀以上の
イオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物
等の３μｍより大きな混入異物が含まれておらず、レー
ザ入力パワーが40Wならば１時間以上、レーザ入力パワ
ーが20Wならば10時間以上の伝送能力を有する構成であ
る。
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀より
小さいイオン化電位を有する金属粉を含まず、銀以上の
イオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物
等の３μｍより大きな混入異物が含まれておらず、レー
ザ入力パワーが40Wならば１時間以上、レーザ入力パワ
ーが20Wならば10時間以上の伝送能力を有する構成であ
る。
また、塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比を、
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀より
も小さいイオン化電位を有する金属粉が含まれず、銀以
上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭
化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれておらず、
10ton/cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態のプリフ
ォームに、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下
の荷重付加加熱押出し加工が施されたファイバの端面部
をアニールによって結晶粒径が20μｍ以上になるように
肥大化させた構成である。
塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀より
も小さいイオン化電位を有する金属粉が含まれず、銀以
上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭
化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれておらず、
10ton/cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態のプリフ
ォームに、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下
の荷重付加加熱押出し加工が施されたファイバの端面部
をアニールによって結晶粒径が20μｍ以上になるように
肥大化させた構成である。
作用 本発明は、レーザ光の連続伝送に際して、赤外光ファ
イバ材料中にある固体異物が３μｍ以下であれば、部分
的な劣化の進行が赤外光ファイバの劣化（焼損）まで到
らない事の発見に基づくもので、特に銀より小さいイオ
ン化電位を有する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電
位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍ
より大きな混入異物が含まれていない赤外光ファイバで
は、レーザ手術に必要な20Wの伝送能力であれば10時
間、40Wならば１時間以上維持可能となる。
イバ材料中にある固体異物が３μｍ以下であれば、部分
的な劣化の進行が赤外光ファイバの劣化（焼損）まで到
らない事の発見に基づくもので、特に銀より小さいイオ
ン化電位を有する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電
位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍ
より大きな混入異物が含まれていない赤外光ファイバで
は、レーザ手術に必要な20Wの伝送能力であれば10時
間、40Wならば１時間以上維持可能となる。
また、アニールを施した端面はレーザ光の連続伝送で
見られる端面の粒状化等の経時的な劣化が生じないの
で、赤外光ファイバは長時間のレーザ光の伝送が可能と
なる。
見られる端面の粒状化等の経時的な劣化が生じないの
で、赤外光ファイバは長時間のレーザ光の伝送が可能と
なる。
実施例 本発明の赤外光ファイバの製作方法及びその諸特性に
ついて図面を用いて詳細な説明を行なう。
ついて図面を用いて詳細な説明を行なう。
塩化銀と臭化銀の組成比率を、第２図に示すように機
械強度が高い塩化銀30〜70重量％として結晶材料を調合
し、ブリッジマン法により、単結晶を作成した。
械強度が高い塩化銀30〜70重量％として結晶材料を調合
し、ブリッジマン法により、単結晶を作成した。
次に、第３図に示す押出し装置により、赤外光ファイ
バ１を製作した。プリフォーム２は前記単結晶を約φ8m
mの円筒に成形した母結晶である。３は加圧用ラム、４
はファイバ径を決定するノズル５を有するダイスで、ノ
ズル径としてφ0.3〜0.5（mm）のものを用いた。このダ
イス４はハロゲン化材料に対して腐食されにくく、硬度
の高い窒化珪素セラミック材料からなる。６はプリフォ
ームを収納するコンテナ、７はコンテナ６を加熱コント
ロールするヒータである。錘８は赤外光ファイバに引っ
張り荷重を加える為のものである。
バ１を製作した。プリフォーム２は前記単結晶を約φ8m
mの円筒に成形した母結晶である。３は加圧用ラム、４
はファイバ径を決定するノズル５を有するダイスで、ノ
ズル径としてφ0.3〜0.5（mm）のものを用いた。このダ
イス４はハロゲン化材料に対して腐食されにくく、硬度
の高い窒化珪素セラミック材料からなる。６はプリフォ
ームを収納するコンテナ、７はコンテナ６を加熱コント
ロールするヒータである。錘８は赤外光ファイバに引っ
張り荷重を加える為のものである。
赤外光ファイバの押出し手順は、まず、プリフォーム
２をコンテナ６に収納し、ヒータ７の加熱コントロール
によりコンテナ６の温度が220（℃）に安定した後に、
赤外光ファイバ１に錘８によって付加荷重を加えなが
ら、油圧プレスにより10（ton/cm2）〜15（ton/cm2）の
圧力をプリフォーム２に加え、赤外光ファイバ１の成形
を行った。錘８は赤外光ファイバの降伏強さ以上でかつ
引張強さ以下の範囲の重量を有し、φ0.3（mm）の赤外
光ファイバに対しては、前記荷重範囲の300（ｇ）が適
当である。
２をコンテナ６に収納し、ヒータ７の加熱コントロール
によりコンテナ６の温度が220（℃）に安定した後に、
赤外光ファイバ１に錘８によって付加荷重を加えなが
ら、油圧プレスにより10（ton/cm2）〜15（ton/cm2）の
圧力をプリフォーム２に加え、赤外光ファイバ１の成形
を行った。錘８は赤外光ファイバの降伏強さ以上でかつ
引張強さ以下の範囲の重量を有し、φ0.3（mm）の赤外
光ファイバに対しては、前記荷重範囲の300（ｇ）が適
当である。
このように加工された赤外光ファイバは、レーザ治療
で用いるCO2レーザ光を伝送するに必要な、吸収損失や
散乱損失や出射角度が小さい良好な光学特性を有し、ま
た、繰り返し曲げにより折れることがない強固な機械強
度を有するとともに、上記組成比率のものを高い圧力で
成形した場合に、成形されたファイバの出射角度が大き
くなったり、形状が波打ったりする問題に対しても、降
伏強さ以上で引っ張り強さ以下の荷重付加を行うことに
よって、出射角度が小さく、波状でなく、真っ直ぐな形
状にすることができ、更に、製造に際しても、上記荷重
付加を行わない場合に比べて製造速度が２倍以上速いと
いった利点を有している。
で用いるCO2レーザ光を伝送するに必要な、吸収損失や
散乱損失や出射角度が小さい良好な光学特性を有し、ま
た、繰り返し曲げにより折れることがない強固な機械強
度を有するとともに、上記組成比率のものを高い圧力で
成形した場合に、成形されたファイバの出射角度が大き
くなったり、形状が波打ったりする問題に対しても、降
伏強さ以上で引っ張り強さ以下の荷重付加を行うことに
よって、出射角度が小さく、波状でなく、真っ直ぐな形
状にすることができ、更に、製造に際しても、上記荷重
付加を行わない場合に比べて製造速度が２倍以上速いと
いった利点を有している。
次に、赤外光ファイバ中の異物が動作寿命に与える影
響について調べた。異物としては、SiC（40μｍ、16μ
ｍ、３μｍ）、Al2O3（10μｍ）と大きさの違う炭化物
と酸化物の粉末と、鉄、アルミニウム、スズ（40μｍ以
下）の金属粉を用い、これらのそれぞれの粉末をプリフ
ォーム２の外面に付着させた後に、押出してファイバ化
した。作製した赤外光ファイバには、顕微鏡による外面
検査によりそれぞれの粉末が混入していることは確認さ
れた。これらの赤外光ファイバを用いて、それぞれの異
物の大きさに対する、CO2レーザ入力とレーザ伝送寿命
との相関を求める実験を行った。実験はレーザ入力を一
定にして赤外光ファイバが劣化（焼損）するまでの時間
（寿命）を測定した。第１図は実験結果を示す。
響について調べた。異物としては、SiC（40μｍ、16μ
ｍ、３μｍ）、Al2O3（10μｍ）と大きさの違う炭化物
と酸化物の粉末と、鉄、アルミニウム、スズ（40μｍ以
下）の金属粉を用い、これらのそれぞれの粉末をプリフ
ォーム２の外面に付着させた後に、押出してファイバ化
した。作製した赤外光ファイバには、顕微鏡による外面
検査によりそれぞれの粉末が混入していることは確認さ
れた。これらの赤外光ファイバを用いて、それぞれの異
物の大きさに対する、CO2レーザ入力とレーザ伝送寿命
との相関を求める実験を行った。実験はレーザ入力を一
定にして赤外光ファイバが劣化（焼損）するまでの時間
（寿命）を測定した。第１図は実験結果を示す。
金属粉を混入させた赤外光ファイバはレーザ光を導入
する前に付着した箇所で化学反応を起こし、変色、更
に、溶けてしまいレーザの伝送実験ができなかった。こ
の現象は湿度が高い時に特に顕著で高湿度下でアルミニ
ウムを接触させただけで、赤外光ファイバが溶けてしま
うこともあり、赤外光ファイバの製作環境には、銀より
小さいイオン化電位を有する金属粉をなくす事が重要で
ある。
する前に付着した箇所で化学反応を起こし、変色、更
に、溶けてしまいレーザの伝送実験ができなかった。こ
の現象は湿度が高い時に特に顕著で高湿度下でアルミニ
ウムを接触させただけで、赤外光ファイバが溶けてしま
うこともあり、赤外光ファイバの製作環境には、銀より
小さいイオン化電位を有する金属粉をなくす事が重要で
ある。
以下の説明は炭化物と酸化物の異物の混入について説
明する。炭化珪素の40μｍの異物を混入すると、耐パワ
ー性は格段に低下し、10Wを伝送することができなかっ
た。劣化した赤外光ファイバを顕微鏡によって観察する
と、劣化の箇所はすべて異物があった。更に詳しく観察
すると、異物の周りに、赤外光ファイバ材料の溶融現象
がみられた。これらの事から、異物がレーザ光を吸収
し、異物の発熱により周りの赤外光ファイバ材料を溶融
させ、これが劣化（焼損）に至ったと考えられる。更に
重要なことは、2.5W入力では10時間を耐えるものが7.5W
入力では４分しか耐えることができなかった等の、レー
ザ入力とレーザの伝送寿命との間には相関が見られたこ
とである。従来の判別方法では、初期7.5Wの耐パワー性
だけを判断して、7.5Wに適当な安全係数（例えば0.8）
を乗じて、連続使用した場合（レーザ入力6W）には、約
10分程度で劣化が生じてしまう事になる。このような経
時的な伝送能力の低下は異物の周りの赤外光ファイバ材
料の溶融が徐々に進行して行くために生じると考えられ
る。更に、異物の粒径とレーザの伝送寿命にも相関が見
られ、例えば１時間の寿命を設定するならば、40μｍで
は約5W、16μｍでは約20W、10、３μｍでは約40Wと、異
物の粒径が大きいほど寿命が短いことが明らかになっ
た。これは、異物の周りの赤外光ファイバ材料の溶融の
進行が異物の大きさ、すなわち、異物の吸収熱量に比例
するために生じたと考えられる。従来、赤外光ファイバ
に異物を混入させると初期の耐パワー性が低下する事は
知られていたが、寿命にどのような影響があるかについ
てはわからなかった。この実験結果により異物はレーザ
伝送の寿命を決定する１つの要因であることが明らかに
なった。
明する。炭化珪素の40μｍの異物を混入すると、耐パワ
ー性は格段に低下し、10Wを伝送することができなかっ
た。劣化した赤外光ファイバを顕微鏡によって観察する
と、劣化の箇所はすべて異物があった。更に詳しく観察
すると、異物の周りに、赤外光ファイバ材料の溶融現象
がみられた。これらの事から、異物がレーザ光を吸収
し、異物の発熱により周りの赤外光ファイバ材料を溶融
させ、これが劣化（焼損）に至ったと考えられる。更に
重要なことは、2.5W入力では10時間を耐えるものが7.5W
入力では４分しか耐えることができなかった等の、レー
ザ入力とレーザの伝送寿命との間には相関が見られたこ
とである。従来の判別方法では、初期7.5Wの耐パワー性
だけを判断して、7.5Wに適当な安全係数（例えば0.8）
を乗じて、連続使用した場合（レーザ入力6W）には、約
10分程度で劣化が生じてしまう事になる。このような経
時的な伝送能力の低下は異物の周りの赤外光ファイバ材
料の溶融が徐々に進行して行くために生じると考えられ
る。更に、異物の粒径とレーザの伝送寿命にも相関が見
られ、例えば１時間の寿命を設定するならば、40μｍで
は約5W、16μｍでは約20W、10、３μｍでは約40Wと、異
物の粒径が大きいほど寿命が短いことが明らかになっ
た。これは、異物の周りの赤外光ファイバ材料の溶融の
進行が異物の大きさ、すなわち、異物の吸収熱量に比例
するために生じたと考えられる。従来、赤外光ファイバ
に異物を混入させると初期の耐パワー性が低下する事は
知られていたが、寿命にどのような影響があるかについ
てはわからなかった。この実験結果により異物はレーザ
伝送の寿命を決定する１つの要因であることが明らかに
なった。
以上の結果から、第４図に示すように、レーザ手術に
必要とされる20Wの伝送応力を10時間維持するために
は、赤外光ファイバは、銀より小さいイオン化電位を有
する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する金
属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな混
入異物が含まれなければ伝送寿命の達成が可能となる。
必要とされる20Wの伝送応力を10時間維持するために
は、赤外光ファイバは、銀より小さいイオン化電位を有
する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する金
属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな混
入異物が含まれなければ伝送寿命の達成が可能となる。
更に、レーザ加工機等で使用する為には1000時間の寿
命が必要であるが、この際には、第５図に示すように0.
1μｍより大きな混入異物が含まない赤外光ファイバで
あれば達成可能となる。
命が必要であるが、この際には、第５図に示すように0.
1μｍより大きな混入異物が含まない赤外光ファイバで
あれば達成可能となる。
異物除去の管理を行わない従来の工法においては、押
出し成形工程で数十ミクロンの非金属異物や金属粉の混
入と、ブリッジマン法による結晶生成工程で数ミクロン
から数十ミクロンの遊離銀が残留し、従来例で示した様
なバラツキが大きな寿命特性が見られたが、注意深い使
用部品の洗浄、金属粉が混入する可能性の排除、更に、
遊離銀を少なくする為に沃素雰囲気での結晶成長法を行
うRAP法の採用、等を行い第４図に示すように赤外光フ
ァイバの寿命を伸ばすことができた。
出し成形工程で数十ミクロンの非金属異物や金属粉の混
入と、ブリッジマン法による結晶生成工程で数ミクロン
から数十ミクロンの遊離銀が残留し、従来例で示した様
なバラツキが大きな寿命特性が見られたが、注意深い使
用部品の洗浄、金属粉が混入する可能性の排除、更に、
遊離銀を少なくする為に沃素雰囲気での結晶成長法を行
うRAP法の採用、等を行い第４図に示すように赤外光フ
ァイバの寿命を伸ばすことができた。
改良を加えた工程でも100〜140時間程度で劣化が生じ
る。この状況をよく観察すると、赤外光ファイバの端面
での劣化が大多数を占め、異物とは違った現象を示し
た。そのため次の実験を行った。
る。この状況をよく観察すると、赤外光ファイバの端面
での劣化が大多数を占め、異物とは違った現象を示し
た。そのため次の実験を行った。
すなわち、赤外光ファイバに長時間伝送させ、劣化す
る前の端面を電子顕微鏡により観察した。この結果、伝
送後の端面は、粒状化の現象が見られ、表面が徐々に荒
れていくことがわかった。この表面の荒れの進行によっ
て、レーザの吸収発熱から劣化・焼損が起きるものと考
えられる。観察された粒の大きさは１〜２μｍであり、
これはもともとの赤外光ファイバの結晶粒径に等しい程
度であった。この粒状化を生じる原因ははっきりしない
が、端面の結晶粒径が赤外光ファイバの伝送寿命に関係
すると仮定し、端面部を窒素雰囲気中150度で20時間の
アニールを行い、伝送寿命を調べた。ここでこの赤外光
ファイバの端面結晶粒径はアニールによって１〜２μｍ
から20〜100μｍに成長していた。第４図に示すよう
に、端面部にアニールを施すことによって、３倍以上の
400時間の伝送寿命が得られ、長寿命化が図れることが
明らかになった。
る前の端面を電子顕微鏡により観察した。この結果、伝
送後の端面は、粒状化の現象が見られ、表面が徐々に荒
れていくことがわかった。この表面の荒れの進行によっ
て、レーザの吸収発熱から劣化・焼損が起きるものと考
えられる。観察された粒の大きさは１〜２μｍであり、
これはもともとの赤外光ファイバの結晶粒径に等しい程
度であった。この粒状化を生じる原因ははっきりしない
が、端面の結晶粒径が赤外光ファイバの伝送寿命に関係
すると仮定し、端面部を窒素雰囲気中150度で20時間の
アニールを行い、伝送寿命を調べた。ここでこの赤外光
ファイバの端面結晶粒径はアニールによって１〜２μｍ
から20〜100μｍに成長していた。第４図に示すよう
に、端面部にアニールを施すことによって、３倍以上の
400時間の伝送寿命が得られ、長寿命化が図れることが
明らかになった。
以上のように、銀より小さいイオン化電位を有する金
属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する金属粉、
酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな混入異物
が含まれない赤外光ファイバは、レーザ手術に必要とさ
れる20Wの伝送能力を10時間維持することができる。
属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する金属粉、
酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな混入異物
が含まれない赤外光ファイバは、レーザ手術に必要とさ
れる20Wの伝送能力を10時間維持することができる。
更に、1000時間の寿命が必要となるレーザ加工機に使
用する場合には、0.1μｍより大きな混入異物が含まな
い赤外光ファイバであれば達成可能となる。また、結晶
材料や成形工法を一定することによって赤外光ファイバ
に含まれる異物の大きさが特定できれば、レーザ入力と
伝送寿命の関係がわかるので、伝送寿命に対する赤外光
ファイバの良否の判定が確実にできる。
用する場合には、0.1μｍより大きな混入異物が含まな
い赤外光ファイバであれば達成可能となる。また、結晶
材料や成形工法を一定することによって赤外光ファイバ
に含まれる異物の大きさが特定できれば、レーザ入力と
伝送寿命の関係がわかるので、伝送寿命に対する赤外光
ファイバの良否の判定が確実にできる。
また、赤外光ファイバの端面部に、アニール（例えば
窒素雰囲気150℃、20時間）によって結晶粒径を20μｍ
以上に肥大化させる事により、伝送能力の低下を生じる
端面部の粒状化を防止する事ができるので更に赤外光フ
ァイバの長寿命化が図れる。
窒素雰囲気150℃、20時間）によって結晶粒径を20μｍ
以上に肥大化させる事により、伝送能力の低下を生じる
端面部の粒状化を防止する事ができるので更に赤外光フ
ァイバの長寿命化が図れる。
発明の効果 本発明によれば、レーザ治療で用いるCO2レーザ光を
伝送するに必要な、吸収損失や散乱損失や出射角度が小
さい良好な光学特性を有し、また、繰り返し曲げにより
折れることがない強固な機械強度を有するとともに、上
記組成比率のものを高い圧力で成形した場合に、成形さ
れたファイバの出射角度が大きくなったり、形状が波打
ったりする問題に対しても、降伏強さ以上で引っ張り強
さ以下の荷重付加を行うことによって、出射角度が小さ
く、波状でなく、真っ直ぐな形状にすることができ、更
に、製造に際しても、上記荷重付加を行わない場合に比
べて製造速度が２倍以上速いといった利点を有し、さら
に含有する固体異物、即ち銀より小さいイオン化電位を
有する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する
金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな
混入異物が含まれていないので、レーザ手術に必要な20
Wの伝送能力であれば10時間、40Wならば１時間以上維持
可能となる。
伝送するに必要な、吸収損失や散乱損失や出射角度が小
さい良好な光学特性を有し、また、繰り返し曲げにより
折れることがない強固な機械強度を有するとともに、上
記組成比率のものを高い圧力で成形した場合に、成形さ
れたファイバの出射角度が大きくなったり、形状が波打
ったりする問題に対しても、降伏強さ以上で引っ張り強
さ以下の荷重付加を行うことによって、出射角度が小さ
く、波状でなく、真っ直ぐな形状にすることができ、更
に、製造に際しても、上記荷重付加を行わない場合に比
べて製造速度が２倍以上速いといった利点を有し、さら
に含有する固体異物、即ち銀より小さいイオン化電位を
有する金属粉を含まず、銀以上のイオン化電位を有する
金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大きな
混入異物が含まれていないので、レーザ手術に必要な20
Wの伝送能力であれば10時間、40Wならば１時間以上維持
可能となる。
更に、使用するレーザパワーがわかれば、赤外光ファ
イバの使用可能な時間がわかるので、手術で用いる赤外
光ファイバを確実に交換でき、安全であるという格別の
効果があり、また、不慮の事態に対応できるので、経済
的であるともいえる。
イバの使用可能な時間がわかるので、手術で用いる赤外
光ファイバを確実に交換でき、安全であるという格別の
効果があり、また、不慮の事態に対応できるので、経済
的であるともいえる。
また、赤外光ファイバの端面部にアニールによって結
晶粒径を20μｍ以上に肥大化させる事により、伝送能力
の低下を生じる端面部の粒状化を防止する事ができるの
で更に赤外光ファイバの長寿命化が図れる。
晶粒径を20μｍ以上に肥大化させる事により、伝送能力
の低下を生じる端面部の粒状化を防止する事ができるの
で更に赤外光ファイバの長寿命化が図れる。
第１図は本発明の一実施例における混入異物の大きさに
対する、レーザ入力とレーザ伝送寿命との関係を示す特
性図、第２図は塩化銀−臭化銀単結晶の臭化銀濃度重量
％に対する結晶の降伏強さ・引張強さと赤外光ファイバ
の引張強さを示す特性図、第３図は本発明の一実施例に
おける赤外光ファイバの製造法の製造装置の略断面図、
第４図は混入異物径とレーザ伝送寿命の関係を示す特性
図、第５図はレーザ入力20Wに対する従来赤外光ファイ
バと本発明の赤外光ファイバの伝送寿命の関係を示す特
性図である。 １……赤外光ファイバ、２……プリフォーム、４……ダ
イス、８……錘。
対する、レーザ入力とレーザ伝送寿命との関係を示す特
性図、第２図は塩化銀−臭化銀単結晶の臭化銀濃度重量
％に対する結晶の降伏強さ・引張強さと赤外光ファイバ
の引張強さを示す特性図、第３図は本発明の一実施例に
おける赤外光ファイバの製造法の製造装置の略断面図、
第４図は混入異物径とレーザ伝送寿命の関係を示す特性
図、第５図はレーザ入力20Wに対する従来赤外光ファイ
バと本発明の赤外光ファイバの伝送寿命の関係を示す特
性図である。 １……赤外光ファイバ、２……プリフォーム、４……ダ
イス、８……錘。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大嶋 希代子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−209407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−128207（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比
を、塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、ア
ルミニウム、鉄、スズ等の銀よりも小さいイオン化電位
を有する金属粉が含まれず、銀以上のイオン化電位を有
する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μｍより大
きな混入異物が含まれておらず、加熱状態のプリフォー
ムに、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下の荷
重付加加熱押出し加工が施され、レーザ入力パワーが40
Wならば１時間以上、レーザ入力パワーが20Wならば10時
間以上の伝送能力を有する赤外光ファイバ。 - 【請求項２】塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比
を、塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、10
ton/cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態のプリフォ
ームに、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強さ以下の
荷重付加加熱押出し加工で得られる赤外光ファイバであ
って、アルミニウム、鉄、スズ等の銀よりも小さいイオ
ン化電位を有する金属粉が含まれず、銀以上のイオン化
電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭化物等の３μ
ｍより大きな混入異物が含まれてなく、レーザ入力パワ
ーが40Wならば１時間以上、レーザ入力パワーが20Wなら
ば10時間以上の伝送能力を有する赤外光ファイバ。 - 【請求項３】塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比
を、塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀
より小さいイオン化電位を有する金属粉を含まず、銀以
上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化物、炭
化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれておらず、
レーザ入力パワーが40Wならば１時間以上、レーザ入力
パワーが20Wならば10時間以上の伝送能力を有する赤外
光ファイバ。 - 【請求項４】塩化銀（AgCl）と臭化銀（AgBr）の組成比
を、塩化銀30〜70重量％、臭化銀70〜30重量％とし、銀
よりも小さいイオン化電位を有する金属粉が含まれず、
銀以上のイオン化電位を有する金属粉、酸化物、窒化
物、炭化物等の３μｍより大きな混入異物が含まれてお
らず、10ton/cm2以上の押出し圧力で、かつ加熱状態の
プリフォームに、ファイバの降伏強さ以上でかつ引張強
さ以下の荷重付加加熱押出し加工が施されたファイバの
端面部をアニールによって結晶粒径が20μｍ以上になる
ように肥大化させたことを特徴とする赤外光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200514A JP2834290B2 (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 赤外光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2200514A JP2834290B2 (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 赤外光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483202A JPH0483202A (ja) | 1992-03-17 |
| JP2834290B2 true JP2834290B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16425582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2200514A Expired - Fee Related JP2834290B2 (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 赤外光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834290B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274728A (en) * | 1992-07-06 | 1993-12-28 | Infrared Fiber Systems, Inc. | Heavy metal-oxide glass optical fibers for use in laser medical surgery |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6141105A (ja) * | 1984-08-02 | 1986-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外用光フアイバ |
| JPS61193107A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多結晶赤外光フアイバ− |
| JPH07119847B2 (ja) * | 1988-02-17 | 1995-12-20 | 松下電器産業株式会社 | 多結晶赤外光ファイバ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP2200514A patent/JP2834290B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0483202A (ja) | 1992-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |