JPH02189142A - レーザ光出射プローブとその製造方法 - Google Patents

レーザ光出射プローブとその製造方法

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JPH02189142A
JPH02189142A JP1008273A JP827389A JPH02189142A JP H02189142 A JPH02189142 A JP H02189142A JP 1008273 A JP1008273 A JP 1008273A JP 827389 A JP827389 A JP 827389A JP H02189142 A JPH02189142 A JP H02189142A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光出射プローブ、たとえば人体などの
動物組織に対してレーザ光を照射してその組織の切開、
蒸散または温熱治療等を行う際のレーザ光出射体などの
レーザ光出射プローブとその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
レーザ光の照射によって、動物の切開等を行うことは、
止血性に優れるため、近年、汎用されている。
この場合、古くは光ファイバーの先端からレーザ光を出
射することが行われていたが、部材の損傷が激しいなど
の理由によって、最近では、レーザ光を光ファイバーに
伝達した後、その先端前方に配置した動物組織に対して
接触するまたは接触させない出射プローブにレーザ光を
入光させ、プローブを動物組織（以下単に組織ともいう
）に接触させながら、プローブの表面からレーザ光を出
射させ、これを動物組織にレーザ光を照射することが行
われている。
本発明者は、種々のコンタクト（接触式）プローブを開
発し、広範囲で汎用されている。その１つの例を、第１
１図に示す。このプローブは、サファイヤまたは石英な
どからなり、通常、その表面は平滑であり、かつ表面層
を有しておらず、さらにその形状は先端部が一様に先細
円錐状となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、第１１図のような、細長い円錐状（先端は、は
ぼ球に近い）の外面平滑なプローブ５０に、光ファイバ
ー５１を介してレーザ光りを入射した場合、レーザ光り
はプローブ５０を通りながら、かつ表面で反射屈折しな
がら先端に至り、その先端部から集中的に出射する。
その結果、レーザ光りのパワー密度の等高線は符号Ｈで
示すようになり、パワー密度分布は符号Ｐｄに示すよう
になる。第１１図からも、レーザ光りはプローブ５０の
先端から集中的に出射することが判る。その結果、凝固
層Ｃの厚み（深さ）Ｔｌは厚いものとなるけれども、プ
ローブの側面の組織に対しては、レーザ光が十分照射さ
れず、側面の切開能力および止血能力が小さい。
したがって、肝臓などの出血性の高い臓器に対して切開
しようとする場合には、同じ切開線に沿って何回もなぞ
りながら、徐々に切開せねばならずきわめて手術に手間
がかかり、また注意を要するものであった。
そこで、本発明者は、プローブの外表面に小さな凹凸を
多数形成することにより、その凹凸面においてレーザ光
を屈折させ多方向に出射させることで、照射有効域を広
げることができることを見出した。
かくして、かかる手段を採ることによって照射有効域を
広げることができるとしても、未だその効果は十分でな
いとともに、側面に対する切開性を高めるために、レー
ザ光発生装置の出力パワーを高めようとすると、組織の
ダメージが大きくなり、出血性臓器に対しては、適して
いない。
かかる問題点に鑑み、本発明者はさらに検討を加えた結
果、プローブの外表面に凹凸を形成するとともに、その
凹凸面に、レーザ光を散乱させる散乱性粉を有する表面
層を形成すれば、凹凸面における散乱と表面層の散乱性
粉による散乱とが相俟って、散乱効果が増大し切開部分
の側面に対する切開性が高まることを見出した。
しかしながら、第１２図のように、かかる表面層５０ａ
を有するプローブ５０Ａを用いることで、凝固深さＴ２
が浅くなる代わりに、レーザ光の照射域が広まり、組織
の切開側面に対する切開性が高まるけれども、基本的に
やはりレーザ光の密度分布は先端はど大きいため、側面
における止血を担う凝固層Ｃの深さはさほど深くな（、
したがって、その薄い側面部分に血管ｂｙがあると、そ
こから出血を生じる。さらに、プローブを切開線に沿っ
て運ぶとき、先端部から切開が行われるようになるため
、組織表面に対する抵抗感がなく、その代わりに切開側
面に対する抵抗感は弱くなるとしても依然としであるの
で、プローブを切開線に沿って運ぶことが難しい。しか
も、組織表面に対する抵抗感がないので、切開深さの設
定が難しい。
一方、組織の非出血性部位、たとえば皮膚や脂肪部位の
切開にあたっては、前述のような出血に対するさほど考
慮を払わなくとも足りるけれども、切開側面部に対して
十分な切開を行うためには、組織のダメージが大きく、
かつ切開に必要とするレーザ光出力として高いものが必
要となり、したがってレーザ光発生装置として高出力で
高価なものが必要となり、またこうした手段を採らない
限り低速でプローブを移動させなければならず、手術操
作に迅速性を欠くものであった。
そこで、本発明の主たる目的は、レーザ光の照射有効域
が広くなるとともに、蒸散による切開効果が高く、切開
部側面における止血性が高く、非出血性組織部位に対し
ては、必要とするレーザ光の出力が低くなり、出血性お
よび非出血性組織を問わず、プローブの高速動作で切開
が可能となりるとともに、切開時におけるプローブ動作
を容易に行いうるレーザ光出射プローブとその製造方法
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決した本発明に係わるレーザ光の出射プロ
ーブは、長手方向基端にレーザ光の入射端を有し、レー
ザ光が長手方向に透過し一〇先端から出射するように構
成したプローブにおいて；前記プローブの先端部が散乱
性表面を存し、かつ縦断面上の一方向に屈曲しているこ
とを特徴とするものである。
また、前記プローブの先端部が縦断面上の一方向に屈曲
しており、少なくとも屈曲部分から先端にかけて、その
表面に、レーザ光の吸収性粉とプローブ材質より屈折率
が高い光散乱物とを含有する表面層が設けられているこ
とがより好ましい。
さらに、本発明によれば、少なくとも先端部分が先窄ま
りとなったレーザ光透過部材をその先端部分において屈
曲させた後、このプローブ半製品を、レーザ光の吸収性
粉と透過部材より屈折率が高い光散乱物と透過部材より
融点が同じか低いレーザ光の透過性粉とを少なくとも有
する液に接触させ、前記レーザ光の透過性粉の融点より
高く、かつ前記透過部材の形状が保てないほど高くない
温度で焼成することを特徴とするレーザ光出射プローブ
の製造方法が提供される。
〔作用〕
本発明に従って、プローブが表面が散乱性表面を有する
と、プローブを透過したレーザ光はその表面において散
乱するようになり、プローブ先端から出射する割合が少
なくなり、その反面側面から出射する割合が多くなり、
レーザ光の照射域が広まる。　そして、かかるプローブ
の先端部が縦断面上の一方向に屈曲していると、第４図
のように、レーザ光のパワーが屈曲の曲率中心より反対
側に集中するようになり、かつ側面から大きなパワーの
レーザ光が組織に照射される。この結果、その側面に対
する組織の切開予定部分が容易に蒸散され、抵抗なく容
易に切開を行うことができ、また凝固層深さが深くなり
、出血性組織であっても出血をおこすことなく容易に切
開できる。
さらに、第５図のように、レーザ光の透過部材１の表面
を散乱性表面とするにあたり、プローブを構成する透過
部材１より屈折率が高いサファイヤ等の光散乱物２を含
有する表面層５を前記透過部材の表面に形成すると、透
過部材１の表面から出射したレーザ光りが表面層５を通
過する過程で、光散乱物２に当たったとき、その表面で
反射して角度を変えたり、一部は光散乱物２内を屈折し
ながら内部に入り、かつ出光するときにおいても屈折す
るので、表面層５全体から種々の角度でレーザ光が出射
し、もって、単に凹凸の形成によって散乱性表面を形成
する場合より、より広い照射域が得られる。
さらに、表面層５にはカーボン等のレーザ光の吸収性粉
３が含有されるのがより好ましい。かかる場合、レーザ
光りが、吸収性粉３に当たると、当たった大部分のレー
ザ光のエネルギーが光吸収性粉３によって熱エネルギー
Ｈｅに変換され、表面層５から熱が組織に与えられる。
これによって、組織の蒸散割合が多くなり、透過部材１
の入射エネルギーが小さくとも、切開が容易に行われる
。したがって、透過部材を高速に動かしても切開が可能
となり、手術を迅速に行うことができる。さらに、透過
部材１へ与える入射パワーを小さくできることは、安価
かつ小型のレーザ光発生装置によって手術を行うことを
可能ならしめる。
また、透過部材１の表面が凹凸を有し、かつその凹凸面
に前記表面層が形成されていると、より散乱性効果が高
まる。
一方、表面層を形成するに当たり、前述の吸収性粉と光
散乱粉とを液に分散させ、透過部材の表面にたとえば塗
布したとしても、液が蒸発した後は、両粉が透過部材の
表面に物理的に吸着力で単に付着しているのみであるた
め、表面層を有するプローブが組織と接触したり、他の
物体に当たったときは、表面層の破損が容易に生じてし
まう。
そこで、吸収性粉と光散乱粉とを透過部材の表面に対し
て結合させるバインダーを設けると、表面層の付着性が
高まる。
この場合、バインダーとしては石英粉等の光の透過材料
４を用いるのが好ましく、表面層５からのレーザ光の出
射を約束する。また、光の透過材料４を形成する透過性
粉として、前記透過部材１と融点が同じか低いものを用
いて、前記吸収性粉および光散乱粉とともに適当な液た
とえば水に分散させ、この分散液を塗布等により、透過
性粉の融点より高く、透過部材の形状が保てないほど高
くない温度で、焼成すると、透過性粉が溶融して、吸収
性粉および光散乱粉を取り込んで機械的強度が高い表面
層を形成する。その結果、強度が高くかつ損傷が少ない
表面層を形成できる。
〔発明の具体的構成〕
以下本発明をさらに詳説する。
第１図は、たとえば第３図に形状例を示すプローブ１０
の表面層５形成部分の拡大図であり、透過部材Ｉの表面
層５は、第５図のように、レーザ光の光散乱粉２および
レーザ光の吸収性粉３を含み、前述のようにレーザ光の
透過性粉が溶融して、これがバインダーとなって透過材
料４となり層をなしたものである。
この場合、透過部材１の表面には、第６図のように、凹
凸１ａを形成すると、よりレーザ光の散乱効果が高まる
。
前記プローブ１０の取付構造例は、たとえば第１図の通
りである。このプローブ１０としては、たとえば先窄ま
りの円錐状部３０と、取付部３１と、それらの間のフラ
ンジ部３２と、屈曲部２０とから形成される。
このプローブ１０は、その取付部３１が筒状の雌コネク
タ−３３内に嵌入され、その合わせ部３３ａをカシメた
り、セラミック系の耐熱接着剤を合わせ面に塗布したり
、あるいは両手段を併用することにより一体化されてい
る。雌コネクタ−３３の基端がわ内面にはメネジ３４が
形成され、雄コネクタ−３５のオネジ３６と着脱自在に
螺合されてる。雌コネクタ−３３のプローブ１０の受光
端３７より雄コネクタ−３５がわには、内外に連通ずる
冷却水Ｗの透孔３８がたとえば周方向に１８０度の角度
をもって２個所（図示例では１つのみが示されている）
形成されている。一方、雄コネクタ−３５は、たとえば
テフロン（商品名）製の可撓製保護チューブ３９先端に
圧入されている。
この圧入に際しては、雄コネクタ−３５の基部に段付部
４０が形成されることによって容易には抜けないように
なっている。
またレーザ光の導光ファイバー１１は、光ファイバー１
２を有し、チューブ３９および雄コネクタ−３５内に設
けられるとともに、その先端部は段付部４０内において
は密に内装されているが、段付部４０にたとえば１８０
度周方向位置に２つのスリット部４０ａが形成され、こ
のスリット部４０ａと、雄コネクタ−３５の先端内面と
光フアイバ−１１外面との間に形成された冷却水Ｗ連通
用間隔４１とを冷却水Ｗが通るようになっている。
かかるレーザ光の出射先端装置は、雌コネクタ−３３が
雄コネクタ−３５に螺合連結された状態で、内視鏡内や
、適当なホルダーに取付けられる。
あるいは、プローブ１０付雌コネクター３３が、予め導
光ファイバー１１を内蔵する適当なホルダーの先端に直
接的に取りつけられる。
この状態で、光ファイバー１２を介して導かれたＹＡＧ
などのパルスレーザ光が受光端３７からプローブ１０内
に入射され、主に屈曲部２０の全外面から出射される。
このとき、冷却水Ｗは、間隔４２、スリット部　４０ａ
１間隔４１を通りながら、プローブ１０を冷却するとと
もに、透孔３８から組織表面上に流出し、組織Ｍの冷却
に用いられる。
本発明における透過部材としては、人工または天然を問
わず、ダイヤモンド、サファイヤ、石英などのセラミッ
クスを用いるのが耐熱性の点で好ましい。
この透過部材よりレーザ光の屈折率が高い、本発明に係
る光散乱粉としては、人工または天然を問わず、ダイヤ
モンド、サファイヤ、石英（高融点のものが好ましい）
、単結晶酸化ジルコニウム（Ｚｒ２０３）、高融点ガラ
ス、透光性耐熱プラスチック、レーザ光反射性金属（た
とえば金、アルミニウム）、あるいはレーザ光反射性で
あると否とを問わない金属粉表面にレーザ光反射性の金
やアルミニウムなどをメツキなどの表面処理した粉を用
いることができる。
また、レーザ光の透過材料としては、製造面から言えば
、好ましくは透過性粉が用いられ、この透過性粉として
は、これが溶融したとき皮膜形成能力があるものが選定
され、好ましくは耐熱性のあるものが選定される。この
材質例として、人工および天然を問わず、サファイヤ、
石英、ガラス、透過性耐熱プラスチック等の粉を挙げる
ことができ、透過材料との関係を考慮しながら選定され
る。
さらに、光吸収性粉としては、カーボン、グラファイト
、酸化鉄、酸化マンガン等のレーザ光を吸収でき、熱エ
ネルギーを発する粉であれば、その材質は問われない。
これら６粉の表面層中の含有率（ｗｔＸ）、平均粒径は
欠配の範囲であるのが望ましい（カッコ内の数値はより
好ましい範囲を示す）。
含有率（ｗｔＸ）　　平均粒度（μｍ）光散乱粉（Ａ）
　　　　　９０〜１　０，２〜３００（７０〜２０）　
　　（１〜５０） 透過性粉（Ｂ）　　　　　１０〜９００．２〜５００（
２Ｑ〜５０） 吸収性粉（Ｃ）　　　　　９０〜ｌ　　　Ｏ，２〜５０
０（７０〜１０）　　　（１〜１００） 表面層の厚みは、１０μｍ〜５ｍＩＩ＋１特に３０μｍ
〜ｌ！ｌｌｆｆ１が好ましい。１回で所望の厚みを形成
できない場合、表面層の形成を複数回繰り返せばよい。
また、表面層の形成に当っては、６粉を液に分散させ、
透過性粉の溶融温度以上に加熱した後に、透過部材を浸
漬する、透過部材に対して６粉を同時的に溶射するなど
のばか適宜の表面形成法を採用できるが、６粉の液への
分散・浸漬方法を採用すれば、透過部材に対する塗布方
法を採用できるとともに、この塗布方法によれば、分散
液中に透過部材の所望の表面層形成部分のみ、好ましく
は本発明に係る屈曲部分のみを浸漬した後、引き上げれ
ばよく、操作的に簡易であるから、実用的でありかつ合
理的となる。
被分散液としては、適宜の液、たとえば水やアルコール
など、あるいはそれらの混合液等を用いることができ、
さらに粘性を高めたりする目的で、砂糖やデンプン等を
添加してもよい。
上記のように、本発明に従って、透過部材の表面に表面
層５を形成すると、第４図および前述のように、表面層
５の形成部分からレーザ光が全体的に広がりながら出射
するので、組織の広い範囲にわたってレーザ光を照射で
きる。
一方、本発明者は、先端が屈曲せずストレートな第１３
図に示すプローブを用い、その際、前述の光散乱粉（Ａ
）、透過性°粉（Ｂ）に対する吸収性粉（Ｃ）の含有率
を種々変えながら、豚のレバーに対して切開を開始でき
るレーザ光パワーの変化、および炭化層Ｘの下の凝固Ｉ
Ｙの深さＴを調べたところ、第１４図の結果を得た。な
お、Ａ：Ｂ＝２：ｌとした。
この結果によると、６％が高いと、レーザ光パワーが低
出力であっても切開を行うことができ、したがって高速
でプローブを動かしても切開できるとともに、止血能力
の指標となる凝固層深さＴが低下することから、先端方
向の止血性は低下する二とが判る。その結果、ダメージ
をある程度与えても支障のない組織たとえば皮膚や脂肪
などの切開に対しては、６％を高くしたプローブを用い
ると有効であることが判る。
一方、６％が低いプローブは、止血性を重視すべき組織
、たとえば肝臓や心臓などの切開に対して有効であり、
その際には、レーザ光発生装置の出力を高め低速でプロ
ーブを動かさなければならないことが判る。
さらに、本発明者は、上記の実験などに基づいて、欠配
（１）式および（２）式の関係が存在することを知見し
た。
Ａ　十Ｂ　＋　Ｃ入射エネルギー （１）式の意味するところは、６％が高くなると、発熱
量が増し、切開が主に蒸散によって行われ、入射エネル
ギーの多くが発熱に消費されるため、組織深くまでレー
ザ光が入射されず、凝固層深さが浅くなることである。
（２）式は、入射エネルギーの多くが組織内深くまで透
過し、レーザ光を吸収した組織は発熱し、そこで凝固を
生じることを意味している。
したがって、主に６％を種々変えたものを予め用意して
おけば、臨床目的あるいは対象組織に応じてプローブを
選定することで、適切な治療を行うことができる。
本発明において、プローブの表面が散乱性を示せば、必
ずしも前記表面層を設けることを必須とするものではな
く、単に凹凸面の形成のみであることを妨げない。
しかし、プローブの先端部がその縦断面上の一方向゛に
゛屈曲していることを必須とする。この場合における「
屈曲」なる語は、曲線的に曲がっているほか、角度をも
って折れ曲がっていることも含まれる。
屈曲角度大小によって、レーザ光のパワー分布は、第７
図〜第１Ｏ図のように変化する。屈曲角度が大きくなる
と、側面から出射する割合が大きい。この屈曲角度とし
ては、第１図に示すように、非屈曲部分の中心線と屈曲
部分２０の腹面との屈曲方向の接線（縦断面上の接線）
と法線とのなす角度θが、空気に対するプローブ（透過
部材）材質の臨界角より大きいようにすることが、側面
から十分な散乱性を得るために好ましい。
屈曲部分の太さが一様であると、屈曲部分の先端から出
射するレーザ光の割合が多くなり、側面からの出射割合
が少なくなるので、屈曲部分は先細となってい石ことが
望まれる。
さらに、プローブの横断面に関して、第２図のように、
円形であると、その横断面の周線から出射するレーザ光
の量は、はとんど同一であるが、第３図のように、屈曲
部分の腹側部分が、外方、図面上古または右下方向に向
かって先窄まりとなっていると、第３図の一部にレーザ
光の経路を示したように、その外方に向かって出射する
割合が多くなり、より切開が容易となる。しかも、外方
が鋭いとレーザ光に頼ることなく、機械的に切開でき、
切開性がきわめて高いものとなる。
このような形状のプローブを得る方法の１例としては、
まず先細円錐状のプローブをその軟化温度以上に加熱し
た後、先端部のみを屈曲させるとともに、その屈曲部分
の腹部分を両側から押さえるようにすることで得ること
ができる。かかるプローブには、その後、前記表面層を
形成する。
屈曲部分を有するプローブに対して、前記の表面層を形
成すると、その説明に関して述べたことがより顕著にあ
られれる。
本発明のプローブの基部の形状としては、図面に示すも
のに限定されない。たとえば、同性形でなく、先細円錐
形、角柱形などであってもよい。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、レーザ光の照射有効域が
広くなるとともに、蕪散による切開効果が高く、切開部
側面における止血性が高く、非出血性組織部位に対して
は、必要とするレーザ光の出力が低くなり、出血性およ
び非出血性組織を問わず、プローブの高速動作で切開が
可能となりるとともに、切開時におけるプローブ動作を
容易に行いうる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るプローブの取付状態縦断面図、第
２図および第３図は本発明に係るレーザ光出射プローブ
の要部正面とその断面とを示す拡大図、第４図はレーザ
メス用プローブの形状例とレーザ光のパワー密度分布を
示す説明図、第５図および第６図は表面層形態例の拡大
断面図、第７〜ＩＯ図はプローブの屈曲角度によるパワ
ー密度分布変化態様を示す図、第１１図は従来のプロー
ブによる場合のパワー密度分布を示す説明図、第１２図
は他の比較的に示したプローブによる場合のパワー密度
分布を示す説明図、第１３図は実験状況の説明図、第１
４図は実験結果のグラフである。 ・・・・・・透過部材　ｌ ・・・・−・光散乱粉　３ ・・・・・・透過材料　５ ０・・・・−・プローブ ａ・・・・・・凹凸 ・・・・・・吸収性粉 ・・・・・・表面層 ２０・・・・・・屈曲部分 第１図 第２図 第 第 図 第 図 第１３ 図 第１４ 図 し４−ｊｔ吸収ｄ家が（Ｃ）倫萬千（％）第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）長手方向基端にレーザ光の入射端を有し、レーザ
    光が長手方向に透過して先端から出射するように構成し
    たプローブにおいて； 前記プローブの先端部が散乱性表面を有し、かつ縦断面
    上の一方向に屈曲していることを特徴とするレーザ光出
    射プローブ。
  2. （２）非屈曲部分の中心線と前記屈曲部分の腹面との屈
    曲方向の接線と法線とのなす角度が、空気に対するプロ
    ーブ材質の臨界角度より大きい請求項１記載のレーザ光
    出射プローブ。
  3. （３）屈曲部分が先細となっている請求項１または２記
    載のレーザ光出射プローブ。
  4. （４）長手方向基端にレーザ光の入射端を有し、レーザ
    光が長手方向に透過して先端から出射するように構成し
    たプローブにおいて； 前記プローブの先端部が縦断面上の一方向に屈曲してお
    り、少なくとも屈曲部分から先端にかけて、その表面に
    、レーザ光の吸収性粉とプローブ材質より屈折率が高い
    光散乱粉とを含有する表面層が設けられていることを特
    徴とするレーザ光出射プローブ。
  5. （５）前記表面層は、レーザ光の吸収性粉と、プローブ
    材質より屈折率が高い光散乱粉と、レーザ光の透過材料
    からなるバインダーとを含有する請求項４記載のレーザ
    光出射プローブ。
  6. （６）プローブ表面の少なくとも屈曲部分において、凹
    凸が形成され、この凹凸面上に、前記表面層が形成され
    ている請求項４または５記載のレーザ光出射プローブ。
  7. （７）前記屈曲部分の腹側部分が外方に向かって先窄ま
    りとなっている請求項１または４記載のレーザ光出射プ
    ローブ。
  8. （８）少なくとも先端部分が先窄まりとなったレーザ光
    透過部材をその先端部分において屈曲させた後、このプ
    ローブ半製品を、レーザ光の吸収性粉と透過部材より屈
    折率が高い光散乱粉と透過部材より融点が同じか低いレ
    ーザ光の透過性粉とを少なくとも有する液に接触させ、
    前記レーザ光の透過性粉の融点より高く、かつ前記透過
    部材の形状が保てないほど高くない温度で焼成すること
    を特徴とするレーザ光出射プローブの製造方法。
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