JP3465230B2 - レーザ伝送ファイバの側方反射チップ - Google Patents
レーザ伝送ファイバの側方反射チップInfo
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Description
ルギを側方へ反射するのに使用する装置、より詳細に云
うと、限定されるものではないが、レーザ光伝送ファイ
バとともに使用するように構成された装置に関する。
に、レーザ光エネルギを患者の身体の部位に当てること
により、患者の身体の組織を変え、除去しあるいは破壊
する分野がある。これは、裸のファイバまたは先端部に
金属チップ(metal tip)を有するファイバを用いて行
なわれる。かかるチップはレーザエネルギの全てまたは
一部を吸収して診療上有意な程度まで加熱されることに
より、組織と接触状態に置かれる加熱されたチップから
の熱伝導により組織の少なくとも一部を治療する。チッ
プはまた、治療されるべき組織に対してレーザ光の一部
を直接または反射により方向づける孔を有することがで
きる。
へ反射することにより、このエネルギをファイバから軸
線方向へ放出される光では治療が困難な組織に向けるこ
とができるようにすれば、かかるチップを利用する数多
くの医療処置は、一層容易に行なうことができる。
多くの改良を提供するものである。
かつしっかりと取着することができる改良された取着構
造が提供されている。この実施例においては、本発明
は、先端にヘッド部を有するとともに、ヘッド部から基
端部方向へ延びる複数の柔軟な脚を有する細長い本体を
備えている。半径方向内方へ脚を付勢してファイバの先
端部を脚と脚との間にクランプするように、クランプ手
段が本体と操作自在に連係して設けられている。これ
は、2片構造のチップ(two−piece tip)により提供さ
れるのが好ましく、このチップでは、第1の片が、該第
1の片の円錐状にテーパが付された外面を画定する外面
を有する柔軟な脚を備える。第2の片は、脚の周囲に摺
動自在に収容されるスリーブを備える。スリーブは円錐
状にテーパが付された外面と対応する円錐状にテーパが
付された内面を有することにより、スリーブが脚に対し
て摺動されたときに、スリーブの円錐状にテーパが付さ
れた内面と脚の円錐状にテーパが付された外面との係合
により脚が半径方向内方へ付勢されて、ファイバの先端
部を脚間にクランプすることができるようになってい
る。かかる取着構造は、チップを種々の態様で構成する
場合に有用であり、側方へ伝送するチップに限定される
ものではない。
光エネルギを孔を介して側方向外方へ反射することによ
り、チップを臨床上有意に加熱することがないようにし
た側方反射チップが提供されている。このチップは、フ
ァイバの先端部を収容するように長手方向に形成された
ファイバ収容開口を有する細長い円筒状本体を有する。
本体には、径方向に画定されかつ長手方向の開口と交差
する側部通路が配設されている。反射ミラー面手段が、
ファイバからの光を側部通路を介して側方向外方へ反射
するように、本体に画定されている。本体を介して径方
向に配設された側部通路は、周囲の流体が反射ミラー面
と交差する側部通路を介して流れることにより、汚染物
質が反射ミラー面に溜るのを少なくすることができるよ
うにしたフラッシュ手段(flushing means)を提供して
いる。
射チップに形成するための改良された方法が提供されて
いる。これは、チップに金の反射面を形成し、かつ、金
反射面をコイニングし(coin)、優れた反射面を提供す
ることにより行なわれる。
方反射チップに形成する方法が提供されている。先づ、
チップ本体を金以外の第1の金属から形成する。次に、
本体に金の下層のスパッタ被着を行なう。最後に、金の
外側シートを外部からの圧力の下で高温で金の下層に拡
散結合させ、金の外側シートの外面により光反射ミラー
面を画定する。好ましくは、この光反射ミラー面は、次
に、コイニング処理に供して、優れた反射面を提供する
のが好ましい。
は、添付図面に関してなされている以下の説明により明
らかとなるものである。
立てられた光反射チップの平面図である。
い本体の、第1図と同様の平面図である。
る。
ーブ片の断面正面図である。
ム分布を示す第2図と同様な概略図である。
を示す第7図と同様の図である。
を示す第7図と同様の図である。
および内視鏡を示す概略図である。
ァイバおよびチップの通路を示す、第10図の内視鏡チュ
ーブの一部の拡大断面図である。
反射効率を測定するために行なわれた試験を示す概略図
である。
ネルギの分布を示すグラフ図である。
ことを示す実施例の試験の方法の概略図である。
ップおよびファイバ集成体が参照番号10により全体示さ
れている。集成体10は、柔軟な細長い光伝送ファイバ16
の先端部14に取着された2片構成の光反射チップ12を備
えている。
れている細長い本体18と、第6図に分離して示されてい
るクランプスリーブ20とを有している。
光伝送ファイバである。かかるファイバは、外側保護ジ
ャケットで覆われている光学反射率の低い材料のクラッ
ドにより包囲されている柔軟な細長い円筒状のコア22を
有している。第2図に示すように、本発明のチップを組
み立てる場合、ファイバ16の外側クラッドおよびジャケ
ットは、端部23まで後方へトリムするとともに、ファイ
バのコア22が外側保護層の端部23を越えて前方へ延びる
ようにするのが好ましい。これにより、ミラー面から後
方へ反射されるレーザエネルギによる外側保護層の焼損
の可能性を最少にすることができる。
ヘッド部24から基端方向へ延びる第1および第2の柔軟
な脚26および28を有している。ヘッド部24と脚26および
28とを区別する臨界的なラインはないが、ヘッド部24
は、一般に、第3図に示すように長さ25を有するものと
して説明することができ、脚26および28は、一般に、長
さ27を有するものとして説明することができる。ヘッド
部24は、四角にされた(squared−off)平坦な端部21を
有している。
よび基端(proximal)なる語は、ファイバ16に関して一
般に使用される語で、ファイバ16の先端部は、第2図に
おいて参照番号31で示されており、ファイバの基端部は
一般にレーザ光源108(第10図参照)に取着される他端
部である。かくして、先端および基端方向あるいは相対
的な配向は、ファイバ16に連係して使用されるチップ12
に関して規定される。
28を半径方向内方へ付勢して、以下において更に説明す
るようにファイバ16の先端部14を脚間にクランプするよ
うに本体18と作動連係されるクランプ手段20として説明
することができる。
32に穿設され、脚26および28に部分円筒状の内面34およ
び36をそれぞれ画定しており、内面34および36は該内面
間にファイバ16の先端部14密接して収容しかつクランプ
する本体孔手段30を画定している。
ができ、好ましい実施例においては、脚は2つの脚26と
28と2つだけとなっている。ヘッド部24には、ファイバ
16の前端部31から側方向外方へ放出される光を反射する
反射ミラー手段38が画定されている。本体孔手段30は、
反射ミラー面38から離れて終端している。
た外面部40および42をぞれぞれ有しており、該外面部は
長さ部分46に亘って延びる円錐状にテーパが付された外
側本体面44を協働して画定している。
向外方へ延びる環状のフランジ52および54を有する略円
筒状の外面50を画定しており、これらのフランジ52およ
び54には、それぞれ先端部側で対面するショルダ56およ
び58が形成されている。
機械加工された円筒状のステンレス鋼素材から形成する
のが好ましい。側部通路88と脚26および28は、第3図に
示すような幅寸法39をスロットを円筒状素材にフライス
削りする(mill)ことにより部分的に形成される。以下
において更に説明するように、本体18はまた、中実の金
から形成することもでき、この場合には、第3および4
図に示す形状に鋳造される。
ランプスリーブ20は、脚26および28の周囲に摺動自在に
収容されるように構成されている。クランプスリーブ20
には、軸線方向へ延びる孔60がファイバを緊密に収容す
るように基端部62を介して形成されている。クランプス
リーブ20は更に、円錐状にテーパが付された外側本体面
44に対応するテーパが付された円錐状とスリーブ穴ぐり
64を有し、クランプスリーブ20が脚26および28上を先端
方向へ摺動したときに、テーパ付きの円錐状スリーブ穴
ぐり64が円錐状にテーパが付された外側本体面44と係合
して、脚26および28を半径方向内方へ付勢するようにし
ている。
薄肉の円筒状基端部68とを有しているが、これらの端部
は、以下において更に説明するように、2片チップ集成
体を互いにかつファイバ16に対して固定するのに使用さ
れる。
体当接面70が、本体18のヘッド24に形成されている。ス
リーブの先端部であるスリーブ当接面72が、クランプス
リーブ20に形成され、本体当接面70に当接してクランプ
スリーブ20の脚26および28に対する摺動を制限するよう
に配設されている。
にテーパが付された外側本体面44は、スリーブ当接面72
が本体当接面70に当接する前に締り嵌めを行なう。かく
して、ファイバ16は第2図に示すように所定の場所に配
置され、クランプスリーブ20が脚26および28上を先端方
向へ摺動すると、テーパ面64と44とが摺動滑り嵌めを行
なって脚26と28を半径方向内方へカム作動し(cam)、
ファイバ16を脚間にクランプする。
ンプスリーブ20は、クランプスリーブ20の薄肉円筒状先
端部66内に第1および第2の周方向に延びるクリンプを
形成することにより本体18に固定され、クリンプ74と76
は環状のショルダと係合してクランプスリーブ20が脚26
および28から後方へ摺動するのを防止している。更に、
クランプスリーブ20の薄肉の円筒状基端部68は、第1図
に示すように直径方向に対向するステーキングクリンプ
(staking crimp)78および80によりファイバ16に固定
されている。
出し、脚がスリーブと摺動係合する分離片に形成される
ように、構成を逆にすることができる。より一般的に
は、チップ12は、複数の長手方向に延びる脚を有する第
1の片と、脚の周囲に摺動自在に収容されるスリーブを
有する第2の片とを備える2片チップとして説明するこ
とができる。
よび28の挿入を制限することにより、脚26および28によ
りファイバ16に印加されるクランプ力を制限する制限手
段70および72として、より一般的に説明することができ
る。
る観点において、即ち、反射ミラー面手段38の構成にお
いて相違する。
ompatible)99.9+パーセントの金から形成するのが好
ましい。これは、少なくとも2つの方法で行なうことが
できる。第4図においては、本体18全体が金から形成さ
れ、かくして、反射ミラー面手段38を完成するのに必要
なことは、面ができるだけ滑らかでかつ反射を行なうよ
うに面を処理することだけである。
1の金属、好ましくはステンレス鋼から形成する構成を
示す。下にあるミラー支持面82がこの第1の金属に画定
されている。次に、金が、金の反射ミラー面手段38を形
成するように下方支持面に配置される。そのための一の
好ましい方法は、下方のミラー支持面82に金の下層84を
スパッタ被着し、次いで、金のシート86を金の下層84に
拡散結合する態様で行なわれる。
(0.014インチ)の肉厚を有する矩形の金ワイヤから形
成することにより、一般的な医学治療処置の際に周囲の
生理的食塩水媒体の化学作用が金の層を介して完全に腐
食を行なうのを防止するのに十分な肉厚の金層を提供す
るのが好ましい。金のシートは、ミラー面38の幅39と略
等しい幅を有する。
の金の下層を有するステンレス鋼本体を使用するかに関
係なく、金反射ミラー面手段38の最終処理は、面をコイ
ニングすることにより行なうのが好ましい。コイニング
は機械的処理であり、著しく固くて滑らかな部材を表面
38に対して押圧して表面を型押しまたはコイニング処理
することにより、表面は滑らかで著しく反射性のある外
観を有するものとなる。
手段38は、以下において更に説明するように、ファイバ
16から入射する光エネルギの実質上全てを反射する手段
を提供する。
あるいは化学エッチングにより滑らかにすることができ
る。
反射されるように最大反射のチップを構成する場合に
は、反射材料を利用される特定のレーザにより選択する
ことが必要となる。別の波長のレーザ光に対しては、別
の反射材料がより効率的な反射特性を発揮する。例え
ば、1064または1318ナノメータの特性波長を有するNd:Y
AGを利用する場合、あるいは2100ナノメータの特性を有
するHo:YAGを使用する場合には、反射面38は金から形成
するのが好ましい。
有する周波数2倍Nd:YAGレーザの場合には、白金面38が
好ましい。同様に、白金面は、680乃至800ナノメータの
同調範囲を有するアレキサンドライトレーザ、680乃至8
00ナノメータの同調範囲を有するサファイアレーザ、42
8乃至528ナノメータの範囲の波長を有する放射線(radi
ation)を出すアルゴンイオンレーザおよび400乃至800
ナノメータの同調範囲を有する色素レーザに対して好ま
しい。
食塩水溶液において比較的安定であるので、好ましいミ
ラー面として選定される。
と交差する、径方向に形成された側部通路88を有してい
る。側部通路88は、径方向に対向する第1および第2の
端部開口90および92を有しいてる。側部通路88は、反射
ミラー面手段にまたがってかつ平行して延びているで、
反射ミラー面手段38の傾斜により、第2の端部開口92は
側部通路88の第1の端部開口90よりも実質上小さくなっ
ている。
長手方向の軸線96に対して角度94をなして配設されてい
る。かくして、ファイバのコア22の先端部31を出る光は
反射ミラー面手段38に軸線方向に(小さな発散をもっ
て)入り、次いで、側部通路88のより大きい第1の端部
開口90へ側方に向けて反射される。
拡散があるので、円錐状ビームに拡散する傾向があり、
しかも本体38は側部通路88の大きい方の第1の端部開口
90に重なる円錐状のキャビティ98を有するので、反射光
は反射ミラー面手段38以外のチップ12の部分には射突す
ることなく側方向外方へ進むことができる。
療するのに使用される数多くの医療処置用に構成されて
いる。チップ12は、多くの場合、処置の際の生理的食塩
水溶液に浸漬されるが、該溶液は周囲の人体組織からの
蛋白質で汚染される場合がしばしばある。かかる蛋白質
が反射ミラー面手段38に堆積すると、当然のことにチッ
プ12の操作を妨害することになる。本体18を介して反射
ミラー面手段38を越えて完全に側方へ延びる側部通路88
は、周囲の流体、多くの場合は生理的食塩水溶液を第1
および第2の端部開口の一方に流入させ、次いで反射ミ
ラー面手段38を横切って流し、更には第1および第2の
端部開口の他方からの流出させることにより、反射ミラ
ー面手段38を清浄にしかつ反射ミラー面手段38における
汚染物質の堆積を少なくするフラッシュ手段を提供す
る。
作用により、更に、該溶液を通るレーザ光により加熱さ
れる生理的食塩水を運び去ることにより、チップ12の付
近における有意の熱の蓄積を防止することができる。以
下において更に説明するように、チップ12は、ミラー38
に入射するレーザ光エネルギを実質上完全に反射するよ
うに構成されている。チップ12は臨床上有意に加熱され
ることはない。
更例を示すとともに、反射ミラー面手段38に対して行な
うことができる種々の修正を示している。
面状反射ミラー面手段38を示す。好ましい実施例におい
ては、面38の角度94は37 1/2゜であり、ファイバのコア
22の先端部31は正方形に切断され、即ち、ファイバの軸
線96と直交する面を画定している。このように構成する
とともに、著しく反射性のあるコイニング処理した金反
射ミラー面手段38を提供することにより、外側端部が仮
想線で示されている反射ビーム100は、ファイバのコア2
2を出ると発散によりおよびミラー面38の不完全な反射
により円筒系ビームからわずかに発散し、反射光スポッ
ト102を形成する。好ましい実施例においては、第7図
の平坦なコイニング処理された金反射ミラー面手段38
は、ファイバ16の中心軸線96から反射ビームの中心光線
に沿って1.05cmの距離のところに直径が3mmよりも小さ
い略円形の反射光スポット102を提供する手段を構成す
る。
幾分反射する。この後方への反射は人体の腔の届きにく
い部分へ反射ビームを有意に向け易くすることができ
る。ビームの反射角は、角度94と反射面38の形状を変え
ることにより変更することができるのは、当然のことあ
る。更に、ファイバコア22の先端部31は、放出される光
ビームの分散と方向に影響を及ぼす角度に切断すること
ができる。
31と反射ミラー面手段38との間には軸線方向にクリアラ
ンスがある。これにより、最下部の反射ビームは、ファ
イバの端部31またはミラー38以外のチップ12の部分に射
突することなく、側部通路88を介して出ることができ
る。
102はより拡散させあるいはより集中させるのが望まし
い場合がある。これは、第8または9図に示すように反
射ミラー面手段38を修正してビームを集中させあるいは
拡散させることにより行なうことができる。
コア22からのビームが射突する凹面部104を有すること
により、反射ビーム100Aを集中させ、第7図と比較して
一層小さな反射ビームスポット102Aを形成することがで
きる。
ム100Bを一層分散させることにより、第7図の装置と比
較して一層大きな反射ビームスポット102Bを形成する凸
面部106を有している。
も幾何学的に正確なものではない。ビームの角度は、種
々の実施例間の相違を示すために幾分誇張して示されて
いる。
る種々の装置を概略示する。ファイバ16の基端部は、フ
ァイバ16を介して伝送され、次いでチップ12により反射
されるレーザ光を発生するレーザ108に接続されてい
る。本明細書においては、「光」(light)なる語は、
広い意味において使用され、空間を介して伝搬される電
磁放射線を意味するものであり、可視光だけでなく、赤
外、紫外およびマイクロ波放射を含む。好ましい実施例
においては、ファイバ16により伝送される、レーザ108
が生ずるレーザ光である。
に使用され、内視鏡は硬質であっても柔軟であってもよ
く、しかも内視鏡チューブ120内に画定された円筒通路1
18にファイバ16を担持する。内視鏡チューブ120は、平
行な光視認ファイバ(図示せず)と平行をなす流体流導
管(図示せず)とを有することができる。更に、円筒通
路118自体は、洗浄用(irrigating)流体をチップ12へ
流すことができる流体流通路として利用することができ
る。
処置されるべき領域へ届くように人体の種々の湾曲した
腔を通ることが必要となる場合がある。かかる場合に
は、柔軟な内視鏡が使用される。
は、内視鏡チューブ120が所要の態様でねじ曲げられる
場合に内視鏡チューブ120の円筒通路118を通ることがで
きるように構成するのが好ましい。かくして、チップ12
とともに組み立てられるファイバ16は、湾曲した円筒通
路118を通るように湾曲することができるものでなけれ
ばならない。更に、ファイバ16とチップ12は、内視鏡11
6自体を挿通するものでなければならない。多くの場
合、ファイバ16とチップ12が通らなければならない最も
厳しい曲率は、ファイバ16が側方のオフセット位置から
内視鏡116に入る接続部117で形成され、次いでファイバ
はチューブ120内へ通さなければならない。現存する内
視鏡のこの曲げ部の曲率半径は、約10cmである。この通
路は、現存する内視鏡では2.5mm程度の小さい直径を有
することができる。
鏡チューブ120の概略部分横断面図である。ファイバ16
とチップ12は、第10図に示すように内視鏡チューブ120
の先端部から最終的に延びるように、通路118を介して
先端方向へ延びているときに現われるように第11図にお
いて仮想線で示されている。
は、一般に、2.5mm以下の直径を有している。以下に説
明する好ましい光ファイバは、チップ12が湾曲した通路
を通ることができる場合には、通路118の容易に適合す
ることができる1cmの最小曲げ半径を有する。最も過酷
な曲げは接続部117において形成されるので、ファイバ1
6とチップ12は直径が2.5mmで曲率半径が10cmの湾曲した
円筒通路を通ることができる集成体を提供することがで
きるように構成されかつ寸法が定められるべきである。
比較的嵩張るとともに、このような細い湾曲通路を通過
することができないものであった。本発明は、かかる問
題を解決したものである。好ましい実施例においては、
これは、9.000mm(0.3543インチ)の長さ部分122(第1
図参照)と2.200mm(0.0866インチ)の外径部124とを有
するようにチップ12を構成することにより行なわれる。
このチップは、一般に、円筒形状をなし、ファイバ16の
先端部14に同軸的に取着される。好ましくは、チップ12
は、2.2mm以下の最大直径124と1cm以下の長さを有す
る。
好ましい光伝送ファイバ16は、通常の石英ガラスファイ
バである。このファイバは、最小曲げ半径が1cmであ
る。このシリカコアは、600ミクロンの直径を有し、ク
ラッドを有するファイバは約1mm(0.040インチ)の外径
を有し、約1mm(0.040インチ)の孔径を有するチップ12
の孔30内にクランプされる。
面44とテーパが付された穴ぐり64は、4.2゜乃至4.8゜の
範囲にある、第3図において参照番号126で示すように
テーパ角を有する。
r)と強度分布の測定を、第2図に関して上記したよう
にして形成された99.9%金反射面を有するチップ12を備
える9つのファイバー群に関して行なった。同様の測定
を、同じ製造者の裸のファイバの対応する群に対して行
なった。
出される放射出力と放射強度分布を評価しかつ比較する
とともに、理想的な金の面の理論的に予測される値に対
する実際の金の面による反射効率を比較するために行な
った。
第12Aおよび12B図に示す構成を使用して行なった。この
チップの測定においては、反射されたビームの中心光線
は、元になる(parent)ファイバの軸線から112度偏向
し、円形の検出器の面に衝突した。現われるビームの中
心光線は裸のファイバ測定用の検出器に対して同様の態
様で整合された。
のファイバからの放出放射出力の均一性を定めるための
測定は、Nd:YAGレーザ出力(laser output)を5、10お
よび20ワットに設定して一定の入力で行なった。反射ま
たは放出面からの距離は、7cmに保持した。これは、黒
くされた検出器面をブリーチし(bleach)あるいは焼損
することなく選択されたすべての出力レベルでの測定に
対して一定の形状寸法を保持するために行なった。
射出力の効率即ち百分率を評価するため、チップを形成
したファイバの母集団から任意に取り上げた3つのファ
イバに関する実験も行なった。これらの測定は、10ワッ
ト入力のNd:YAGレーザ出力を各ファイバに供給し、か
つ、全ての反射ビームパターンを感度よく集めるように
ファイバの端部を検出器の表面から1cmのところに配置
して行なった。かかる形状寸法によるビーム全体の収集
(collection)は、反射ビームの(以下に説明する)放
射強度の測定から得た。
一性の測定は、第13Aおよび13B図の構成を使用し、チッ
プを形成したファイバと裸のファイバ(各母集団につき
2つ)に対して行なった。5ミリワットのヘリウムネオ
ンレーザ(632.8ナノメータ)からの光を使用した。
ッド(Coherent Radiation,Inc.)のモデル210レーザ出
力計および検出器(25mm孔)を使用して、裸のファイバ
およびチップが形成されたファイバから放出されたNd:Y
AGレーザビームの全ての測定を行なった。ユナイテッド
・ディテクタ・テクノロジーズ(United Detector Tech
nologies)のシリコンダイオードベースの81視力計検出
器を使用し、各タイプのファイバについて放出されたヘ
リウムネオンビーム(632.8ナノメータ)の角度分布の
測定を行なった。
なる群により放出されたレーザ出力の測定を5、10およ
び20ワット入力のNd:YAGレーザ出力という同じ条件の下
で行なった。いずれの測定においても、ファイバの端部
即ちチップと検出器との間の距離を7センチメートルに
保持した。3つの異なる入力Nd:YAGレーザ出力に関する
裸のファイバとチップが形成されたファイバの双方の平
均出力および標準偏差の値を下記の第1表に示す。
および20ワットの入力レーザ出力の92、96および91パー
セントを放出した。このクラスタ化(clustering)は、
元のファイバ群による再現性のある光伝送を意味するも
のである。
レーザ強度の百分率は著しい均一性を有することがわか
る。5、10および20ワットのレーザ入力出力値では、そ
れぞれ、チップ形成ファイバからの検出出力値は、公称
で、各値の入力レーザ出力で元のファイバの裸の先端か
ら放出される平均出力の73パーセント(第1表参照)で
あった。この大きな違いは、検出器からチップまでの距
離が7cmの場合の検出器の孔の直径を越える反射ビーム
の径から生ずるものである。かくして、全反射出力の極
く一部だけが測定された。
の間の距離は、1センチメートルまで縮めた。チップが
形成された3つのファイバから入力された10ワットのレ
ーザで放出された出力の検出された平均値は、8.8プラ
スまたはマイナス0.21ワットであった。以下に説明する
光分布分析により、検出器から反射チップ面までの距離
がこの1センチメートルの場合には、反射光のほぼ100
パーセントが検出器により集められたことがわかった。
10ワット入力での裸のファイバ群の平均放出出力(9.72
プラスまたはマイナス0.32ワット)に対して、チップが
形成されたファイバは、裸のチップにより放出される出
力の約92プラスパーセントを金の反射面に放出する。純
粋の金の表面の約98パーセント理論反射率と、実際に形
成された金の表面の粗さによる2倍以上の反射および裸
のファイバとチップ形成ファイバの双方から放出される
出力の実験により定められる平均値と関連する非ゼロ標
準偏差の可能性とを考慮すれば、裸のファイバの出力値
と反射出力値との実際の差は、無視しうるほど小さいと
考えることができ、裸のファイバとチップが形成された
ファイバは、等しいNd:YAGレーザ入力値で略等しい出力
値を示すと考えることができる。
を、代表的な裸のファイバとチップ形成ファイバ(それ
ぞれ2種類)に関して測定した。平均分布を第14図に示
す。これらの図に示す結果から、裸のファイバからのビ
ームはチップ12において反射すると拡がることがわか
る。これは、実際の金の表面の表面むらによる小さな拡
散散乱要素から生ずる。この散乱は、中心光線を中心に
実質上対称にチップ12からのビームを拡げる。ファイバ
の端部31によるビームの反射は、比較的強い光の領域即
ち裸のチップのファイバから放出されるベル形状の光パ
ターン内の高温または低温スポットを導入することなく
拡がるという有意の効果を奏する。従って、裸のファイ
バのビームの形状とチップ12から反射側に向けられるビ
ームの形状は、実質上同等である。
すると、検出器に入射する全出力が得られる。光束の積
分Pは、 P=2/DZ・P0∫0 x0F(Θ)COS4Θrdr により与えられ、P0はチップから放出される全光出力で
あり、F(Θ)は光強度の角変動であり、rは孔半径が
r0の検出器の表面の半径方向の距離である。形状寸法
は、第12Aおよび12B図に示されている。検出器の種々の
孔に関する積分の百分率の値は、裸のファイバとチップ
形成ファイバの双方に関して第15図に示されている。検
出器の表面からそれぞれ7センチメートルおよび1セン
チメートル離れて配置されたチップ形成ファイバの積分
の実行により、P=0.717および1.0x放出出力がそれぞ
れ得られる。これらの値は、7および1cmの距離におい
て測定される平均値の、0.73および0.91x(チップ12の
反射面38に対して裸のファイバから放出される平均出
力)とそれぞれ一致する。光の後方への散乱は、波長で
除した場合にn乗(nは一般に1乃至4)まで高められ
る散乱体のサイズに対して波長が増加すると減少するの
で、チップ12から反射される1.06ミクロンのNd:YAGの波
長における光の分布の幅は、632.8ナノメータにおいて
測定される分布よりもわずかに小さいと考えられる。
ビームに含まれる全レーザの出力のフラクションの値
が、裸のファイバとチップ形成ファイバの双方に関して
第15図にプロットされている。これらのプロットを使用
すると、裸のファイバの端部とチップ12からのビームに
含まれる全出力の(1マイナスexp(−2))は、光分
布の中心光線のそれぞれ5度および16度内に含まれる。
チップ12からのビームは幅がより広いという特性を有す
るので、半径Rの組織の等しいスポットサイズは、組織
の表面から異なる距離Dに保持される裸のファイバとチ
ップ形成ファイバにより得ることができる。1乃至4ミ
リメートルの範囲にある種々のスポットサイズRについ
ての、組織までの距離の関連値が下記の第2表に示され
ている。
果から、以下の事実を確認することができる。
して均一に緩やかに減少するピーク強度の中心光線に対
して中心対称(centrosymmetric)となる。ランダムな
高温または低温のスポットは実質上存在しない。
ザビームエネルギを反射する。同等の裸のファイバと同
等の組織の出力密度を、チップから組織までの距離を調
整することにより、かくして、スポットのサイズを調整
することにより、チップ12を使用して得ることができ
る。
へ反射することにある。
ことは、チップ12自体の臨床上有意な加熱がない、即
ち、チップ12は組織と接触して配置された場合に治療を
受けている組織に有意に影響を与えるように十分に高温
にはならず、反射された光ビームがチップと接触してい
る組織に降りかからないように配向されることを意味す
る。これは、以下の実施例により示される。
射なし)とともに、直接組織に照射する(直接接触な
し)ことにより行なわれる凝固(coagulation)の深さ
の比較を、60WのNd:YAGレーザ出力を使用して行なっ
た。牛の肝臓(生体外)を試験組織として使用した。チ
ップ12を使用した各実験の態様が第16および17図に示さ
れている。チップ12の組織からの距離は第16図において
は4mmであり、第17図における2.2mmの直径の接触サイズ
と略等しいスポットサイズを提供する。第6図において
は、チップ12は、ビーカ204の水206に浸漬されている。
試験組織200を、ビーカの一方の側に配置する。
色彩の表面ブリーチングが、接触部位と照射部位の双方
で認められた。第16図においては、ブリーチが認められ
たスポットは参照番号202で示されている。各ブリーチ
ングが認められたスポットを介して外科用メスで切断し
た直交部凝固ブリーチングは接触部位と照射部位のそれ
ぞれにおいて約700ミクロン(0.7mm)および7mmの深さ
に達していることがわかった。かくして、ビームでチッ
プを加熱するだけ(組織と接触するだけ)の場合とは異
なり、レーザビームに直接暴露すると、凝固深さは10倍
となり、同じ暴露時間で凝固効率が10倍大きくなった。
的および利点とともに、上記した目的および利点を容易
に達成することができる。本発明の好ましい実施例を開
示を目的として例示しかつ説明したが、当業者であれ
ば、数多くの変更を請求の範囲に記載の本発明の範囲と
精神の範囲内において行なうことができるものである。
Claims (10)
- 【請求項1】液体操作環境において使用する操作集成体
において、 先端ファイバ端部を有する先端部が画定されている柔軟
で細長い光伝送ファイバと、 該ファイバの前記先端部に取着された光反射チップとを
備え、該チップは先端ファイバ端部から離隔しかつ前記
先端ファイバ端部を出る光を側方へ反射するように配置
構成された反射ミラー面を備え、前記チップには前記先
端ファイバ端部と前記反射ミラー面との間にフラッシュ
通路が形成され、前記液体操作環境からの周囲の液体が
前記フラッシュ通路を通ることにより前記先端ファイバ
端部から前記反射ミラー面へ達する光により加熱された
液体を前記チップから運び去ることを特徴とする操作集
成体。 - 【請求項2】前記反射ミラー面は該反射ミラー面に入る
実質上全ての光を反射するように構成されていることを
特徴とする請求の範囲第1項に記載の集成体。 - 【請求項3】前記反射ミラー面と前記フラッシュ通路は
前記チップの臨床上有意の加熱を防止する手段からなる
ことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の集成体。 - 【請求項4】前記フラッシュ通路は前記チップを介して
側方へ延びるとともに、側方に対向する第1および第2
のフラッシュ通路端部開口を備え、前記フラッシュ通路
を通る前記液体が前記第1および第2のフラッシュ通路
端部開口の一方に流入し、前記フラッシュ通路端部開口
の他方から流出することを特徴とする請求の範囲第1項
に記載の集成体。 - 【請求項5】前記チップは略円筒状をなし、 前記フラッシュ通路は前記チップを介して径方向に延び
ていることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の集成
体。 - 【請求項6】前記チップは前記ファイバ以外の構造物に
は取着されていないことを特徴とする請求の範囲第1項
に記載の集成体。 - 【請求項7】前記ファイバはコアと、該コアを包囲する
クラッドと、該クラッドを包囲する外側保護ジャケット
とを備え、 前記チップは該チップから基端部の方向へ延びる中空の
クリンプ加工円筒体を備え、前記チップと前記中空のク
リンプ加工円筒体には前記中空のクリンプ加工円筒体の
基端部から延びるチップ本体孔が形成されており、前記
ファイバの前記先端部は前記チップ本体孔に収容され、 前記チップは前記クリンプ加工の円筒体に少なくとも1
つのクリンプを有し、該クリンプは前記チップを前記フ
ァイバの前記外側保護ジャケットに機械的に取着するこ
とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の集成体。 - 【請求項8】前記反射ミラー面は金から形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の集成体。 - 【請求項9】前記反射ミラー面は中実の金であることを
特徴とする請求の範囲第8項に記載の集成体。 - 【請求項10】金から形成されている前記反射ミラー面
はコイニング処理されることを特徴とする請求の範囲第
8項に記載の集成体。
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