JP2943094B2 - 光ファイバレーザデバイス - Google Patents

光ファイバレーザデバイス

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卓哉 河野
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    • G02B6/3807Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/381Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
    • G02B6/3814Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres with cooling or heat dissipation means

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバにより導光さ
れたレーザー光線による治療、特にフォトダイナミック
セラピー(PDT)と称される早期ガンの光線力学的治
療に使用される光ファイバレーザデバイスに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】レーザの光熱効果によるガンの治療方
法、特にフォトダイナミックセラピーとして知られる早
期ガンの光線力学的治療は、レーザ発生装置より発生し
たレーザ光を光ファイバの導光部分、即ちコア部分に光
学系を利用して入射し、光ファイバの屈曲性を利用して
肺、食道、胃、子宮、膀胱などの体内患部に導光し出射
することにより行われる。
【0003】この場合、光ファイバの患部への導入は、
内視鏡のカン子口より挿入して、医師が観察をしながら
病患部へのレーザ照射が行われることが多い。
【0004】一般に使用されるレーザ光は、効率を上げ
るためパルス光により行われることが多いが、この場
合、1回のレーザ光の照射線量は、パルス当りのレーザ
出力(ジュール/パルス)とパルス回数(パルス/秒)
と時間(秒又は分)の積であらわされ、レーザ光の照射
線量は治療上の重要なファクターとなる。
【0005】多くの場合、光ファイバのレーザ光出射先
端には、レーザ光を病患部に有効に与えるため、患部の
形に合せた先端チップと称される光学系が取付けられ
る。
【0006】その一つの形態が、前方直射型の先端チッ
プであるが、この場合になるのは前方患部へ出射投影さ
たレーザスポットの中心部から周辺部に到る全域のレ
ーザ強度パターンの均一性であることは、上記レーザ光
の照射線量の説明からも明らかである。
【0007】従来の技術、例えば実開平6−8910号
公報に開示された全球レンズを使用したレーザデバイ
ス、又「セルフォックレンズ」として知られる日本板硝
子(株)製の円柱状のGRINレンズを使用したレーザ
デバイスなどにおいても、この前方直射のレーザ出射強
度パターンの均一性の必要性が意識されている。
【0008】しかし、これらの従来技術には一長一短が
あり、価格が高い、又レーザ出射強度パターンの均一性
が不足である、又パルスレーザの衝撃度のレンズ内反射
で焦点がレンズ内の特定部分に集中した場合のレンズの
破損の可能性がある、又治療中のレーザ波による体液の
飛散もしくは蒸発による汚染の清拭が行い難いなどの欠
点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の課題
は、レーザ出射パターンの均一性が高い前方直射型のレ
ーザ導光プローブ先端光学チップをもつ光ファイバレー
ザデバイスを提供することにある。
【0009】また第2の課題は、パルスレーザの衝撃波
のレンズ内での反射による焦点集中とこれによる破損を
防止することにある。また他の課題は、光ファイバレー
ザデバイスの先端の汚染に対し容易に清拭が行え、かつ
安価な製品を市場に提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するためになされたもので、図1の本発明の基本構成
に示すように、使用されるレーザ光線の波長域におい
て、透明、即ち、吸収がなく、且つ屈折率ndが1.6
以下である無機もしくは有機の物質からなる直径がDミ
リメートルである半球レンズ1の平面側の中心光軸3
に、レーザ導光部(コア)の直径がd=0.4ミリメー
トルである光ファイバのレーザ出射端面2を、これらの
間隔Lが0.35≧L≧0.2ミリメートルであるよう
に配置し、前記半球状レンズ1の直径Dと光ファイバの
レーザ導光部の直径dとの間の関係がD/d≧2.5と
なるようにしたものである。
【0011】
【作用】本発明にかゝる光ファイバープローブの作用、
及び効果を示すため、諸元を変えてコンピュータにより
ミュレーションした場合のレーザ光の出射強度分布パ
ターンを図2〜図10に示す。
【0012】図2は本発明の光ファイバレーザプローブ
の先端の構造と、その作用としてのレーザ光の出射強度
分布パターンの一例を示すもので、この場合の、半球状
レンズ1は硝種BK−7ガラス(n=1.516)製
で、直径Dは1.0ミリメートル、光ファイバレーザ導
光部直径dは0.4ミリメートルであり、レンズの光軸
3上のレンズの平面側との間隔Lは0.275ミリメー
トルで対向して設置されている。そして光ファイバ端面
からの光出射は便宜上モデル的に5点から行われている
ように表示されているが、各出射光の光出射角度(全
角)は40度である。
【0013】図2からわかるように、本発明のこの構造
の場合は、均一な出射光スポットパターン4をもって居
り、又レンズの破損を起す異常なレンズ内反射光パター
ンは存在していない。
【0014】レーザプローブ先端外部は球レンズである
ため、凸出して居り、清拭が容易である。そして球レン
ズの研磨は他の複雑なレンズ研磨に比較して容易であ
り、安価な半球レンズへ容易に加工でき、又GRINレ
ンズなどに比較しても特に安価であることから、特殊効
果が高いことと相俟って経済効果が高い。
【0015】図3〜図5は、図2とまったく同一の条件
下で半球レンズ1と光ファイバ端面2の間隔Lのみを変
えた場合の光線パターンの変化を示すもので、図3では
Lを0.1ミリメートル、図4はLを0.35ミリメー
トル、図5はLを0.4ミリメートルとした場合であ
る。
【0016】本発明の範囲外のものである図3に示した
ものは、照射パターンは中心部が強く、周辺部が弱く、
不均一なパターンを示し、図4の場合は本発明の範囲内
にあるもので、ほゞ均一なパターンを示すが、図5の場
合は、中心部が弱く、周辺部が強く、いわゆるリング状
の「中抜け」パターンを示すとともに、レンズ内部反射
光5が発生し、これがレンズ内でクロスしているところ
から、レーザエネルギーのレンズ内焦点化集中が起り、
破損の危険があることを示している。
【0017】図6と図7に示すものは、他の条件は図2
の場合と全く同一であるが、半球状レンズ1の屈折率を
本発明の範囲外に変えた場合を示している。
【0018】即ち、図6に示したものは、屈折率nd=
1.6127(硝種 SK−4)を用いた場合である
が、この場合は、明らかに「中抜け」パターンとなって
しまっている。また図7に示したものは、n=1.8
466(硝種 SF−03)と更に高い屈折率の半球状
レンズを用いた場合であるが、この場合は出射レーザ光
パターンが著しくく乱れ、リング状になると同時に5で
示すとおりレンズ内のレーザエネルギ集中を示す反射波
が著しく破損の危険性が大きい。
【0019】図8〜図10に示したものは、半球状レン
ズの直径Dとレーザ光を出射する光ファイバコアの直径
dを変えてD/dを変化させたものであるり、何れも光
ファイバのレーザ光出射端面とレンズの平面側との間隔
Lは0.275ミリメートルである。
【0020】図8に示したものはD=1.2ミリメート
ル、d=0.4ミリメートルとした場合で、D/d=3
であり、本発明の範囲内のものであり、良い出射パター
ンを示す。
【0021】図9に示したものは、D=0.8,d=
0.4とした場合で、D/d=2.0であり、また図1
0に示したものはD=1.0,d=0.6とした場合で
D/d=1.67であり、ともに本発明の範囲外のもの
である。何れの場合も図9,図10に示すように、出射
パターン4が乱れていると同時に、5で示す危険なレン
ズ内反射、レーザエネルギー集中点があることを示して
いる。
【0022】
【実施例】図11は、フォトダイナミックセラピー等の
レーザ治療に用いられる本発明にかゝる光ファイバレー
ザデバイスの第1の実施例を示すもので、2は光ファイ
バ、1は半球レンズ、6は半球レンズハウジングで、半
球レンズ1の半球部が対物側に突出しており、清拭が容
易に行うことが出来る構造である。7は、半球レンズと
光ファイバ2との間隔環、8は光ファイバホルダーで、
半球レンズハウジング6の内ネジと光ファイバホルダー
8の外ネジを螺合し、間隔環7と、半球レンズ1を固定
し、光ファイバ2と半球レンズ1の適切な間隔を保つも
のである。以上の構造をもつ光ファイバレーザデバイス
は、良好かつ均一なレーザ光出射パターンを作ることが
出来た。
【0023】この実施例では、半球レンズ1として硝種
BK−7光学硝子、屈折率1.516による直径1mm
の半球を使用し、光ファイバ2として、東レ(株)の販
売する、HN−S−FB400、コア直径400μmを
使用した。レンズと光ファイバ端面間の距離は0.27
5ミリメートルとした。半球レンズ1の対物側の面は、
半球レンズハウジング6より突出しており、溶剤を含浸
した脱脂綿などで清拭が容易であり、かつ汚染の除去が
充分に行われることを確認した。
【0024】図12は第2の実施例を示すもので、空気
などの流体を用いた汚染防止構造を付与したものであ
る。この第2の実施例は、図11に示した実施例とほぼ
同様の構造の光ファイバレーザーデバイスの外側に可撓
性チューブ9を被せたものである。
【0025】実施例では可撓性チュ−ブ9としてテフロ
ン(登録商標)として知られるポリテトラフルオロエチ
レン製チューブを使用し、光ファイバホルダー10にか
ぶせたテフロンチューブ9と光ファイバの間を進む流体
は、光ファイバホルダー10に設けた2本の溝10a,
10bを通り、半球レンズハウジング11に設けた数個
の孔11aから対物側に出射し、半球レンズ1の液面の
汚染防止の役割をするものである。
【0026】上記実施例の光ファイバデバイスに波長6
28nm、8mJ、80Hzのパルスエキシマダイレー
ザを入射し、多数本のテストを行っているが半球レンズ
の破損はまったく観察されていなく、本発明の有効性を
立証している。
【0027】
【発明の効果】本発明によると、レーザ出射パターンが
均一な光ファイバレーザデバイスが得られ、またレーザ
光のレンズ内焦点集中化によるレンズ破損の危険性がな
い。又レンズ外部の汚染に対し清拭が容易である。安価
な半球状レンズを使用するので経済的で安価な製品がで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構造を説明する断面模式図であ
る。
【図2】本発明の光ファイバレーザデバイスによるレー
ザ光の出射パターンを示すコンピュータグラフィック図
である。
【図3】本発明の範囲外のレンズと光ファイバ端面間隔
Lの場合の光出射パターンのコンピュータグラフィック
図である。
【図4】本発明の範囲内のレンズと光ファイバ端面間隔
Lの場合の光出射パターンのコンピュータグラフィック
図である。
【図5】本発明の範囲外のレンズと光ファイバ端面間隔
Lの場合の光出射パターンのコンピュータグラフィック
図である。
【図6】本発明の範囲外の半球レンズの屈折率nの場
合の光出射パターンのコンピュータグラフィック図であ
る。
【図7】本発明の範囲外の半球レンズの屈折率nの場
合の光出射パターンのコンピュータグラフィック図であ
る。
【図8】本発明の範囲内の他の光ファイバレーザデバイ
スの光出射パターンのコンピュータグラフィック図であ
る。
【図9】本発明の範囲外の光ファイバレーザデバイスの
光出射パターンのコンピュータグラフィック図である。
【図10】本発明の範囲外の光ファイバレーザデバイス
の光出射パターンのコンピュータグラフィック図であ
る。
【図11】本発明の第1の実施例の一部截断側面図であ
る。
【図12】本発明の第2の実施例の一部截断側面図であ
る。
【符号の説明】
1 半球状レンズ 2 光ファイバ端面 3 半球レンズ及び光ファイバコアの光軸中心 4 レーザデバイスからのレーザ出射パターン 5 半球レンズ内反射光の光線 6 半球レンズハウジング 7 間隔環 8 光ファイバホルダー 9 可撓性チューブ(テフロン) 10a 光ファイバホルダーの溝 10b 光ファイバホルダーの溝 10 流体出射用光ファイバ用ホルダー 11a 半球レンズハウジングの孔 11 流体出射用半球レンズハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 達 静岡県浜松市市野町1126番の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 河野 卓哉 東京都大田区田園調布1丁目21番12号 (72)発明者 大沢 正美 埼玉県比企郡都幾川村大字番匠623番地 2号 (56)参考文献 実開 平6−8910(JP,U) 実開 昭60−78007(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光線の波長に対し透明でありかつ
    屈曲率ndが1.6以下である物質からなる直径Dミリ
    メートルである半球状レンズの平面側の中心光軸上に、
    レーザ導光部(コア)の直径がd=0.4ミリメートル
    である光ファイバのレーザ出射端面をこれらの間隔Lが 0.35≧L≧0.2 ミリメートルであるように配置し、前記半球状レンズの
    直径Dと光ファイバのレーザ導光部(コア)の直径dの
    間の関係が D/d≧2.5 であることを特徴とするフォトダイナミックセラピー用
    光ファイバレーザデバイス。
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