JPH034918Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、レーザーパワー伝送用フアイバーの
トラブル検出安全装置に関し、その目的とすると
ころは、工業用レーザー加工機や医療用レーザー
装置などにおいて使用される高出力のレーザー光
を伝送する光フアイバー（以後フアイバーと呼
ぶ）の折れや、該フアイバーの入射端面や出射端
面の熱的破損を検知し、それによつて生ずる種々
の危険を未然に防止し工業用レーザー加工機や医
療用レーザー装置などの安全性を高めようとする
ものである。

一般に、医療用レーザー装置に用いられるフア
イバーを内視鏡の鉗子穴に挿入して観察、治療を
行う際、特に、側視用内視鏡で鉗子起上台を操作
してフアイバーを屈曲させて観察、治療を行う
際、取扱いの不注意等によつてフアイバーの屈曲
部が折れたりする場合がある。

また、空気中に浮遊するごみなどがフアイバー
の入射端面や出射端面に付着したり、レーザー照
射時に対象物から飛散した破壊物などがフアイバ
ーの先端部に付着したりした場合には、レーザー
光の照射時にかかる付着部にエネルギーが集中
し、入、出射端面の熱的破壊を生じるなどの状況
が経験上しばしば起こる。

このような状態で工業用レーザー加工機や医療
用レーザー装置などを操作し続けると、対象物に
所定量のエネルギーが供給されない為、未加工や
未治療の事態が生じたり、フアイバーの破損箇所
にエネルギーが集中する為、破損箇所が高熱を帯
び、破損箇所の周辺の機構が熱的破壊を生じた
り、ひいては人的トラブルにつながるなどの危険
性があつた。

従来においては、上述した伝送用フアイバーの
熱的破損や物理的衝撃によるフアイバーの折れな
どを確認するやり方としては、主にパワーレーザ
ー光と同軸に挿入したライトガイド光が、フアイ
バー出射端から出射される状態を観察し、フアイ
バー出射端から出射されるライトガイド光が散乱
光になつた場合にはフアイバーにトラブルが発生
したとしてパワーレーザー光の照射を停止するも
のや、伝送用フアイバーの出射端面に予め反射増
加コーテイング又は増透コーテイングを施し、か
かる出射端面におけるパワーレーザー光の反射光
を入射端面側で検知し、反射光量が所定の値より
減少したとき（反射増加コーテイングを施した場
合）、又は増加したとき（増透コーテイングを施
した場合）にフアイバーにトラブルが発生したと
してパワーレーザー光の照射を停止するものなど
の安帯措置を講じていた。

しかしながら、このような従来のやり方のうち
前者のものでは、フアイバーの折れや入射端面、
出射端面のトラブルなどによつて生じたライトガ
イド光の散乱状態が、雰囲気の照明光によつて左
右され、十分な判断ができず、常に危険が伴なつ
ていた。

しかも、ライトガイド光の反射光の眼に及ぼす
影響を考えて、薬事法上、レーザー手術装置のガ
イド光は、出射端で１ｍＷ以下にしなければなら
ないという制限があり、このことがトラブル状態
の確認を一層困難にしている。それに作業者が常
にガイド光の散乱状態を観察しながら作業を行な
うことは甚だ厄介であり作業能率の低下につなが
る。また、同じく後者のものでは、反射増加コー
テイングを施したものに於いては反射光量が所定
の値より減少した場合のみトラブルとして検出す
るので、フアイバー先端が照射対象部位に接触し
たとき等の異常発光現象を検出出来ない欠点があ
つた。他方、増透コーテイングを施したものに於
いても反射光量が所定の値より増加した場合は全
てトラブルとして検出してしまうので、単にコー
テイングが劣化したに過ぎない場合でも反射光量
が増加することから、これをトラブルと誤つて検
出してしまうおそれがあつた。そして、これを防
ぐ為には、常にコーテイングの状態をチエツクす
るという煩わしさを使用者に強いていた。更に、
伝送用フアイバーの熱的破損や物理的衝撃による
フアイバーの折れを確認するその他のやり方とし
ては、フアイバー若しくはフアイバーの被覆材に
沿つて導線を配置し、この導線を検出器に接続し
て破損切断状態を検知する方式も提案されている
が、フアイバーの熱的破損の第一段階のほとんど
がフアイバーの出射端面若しくは入射端面である
ことから、該両端面の破損は上記方式においては
ほとんど検出不可能である。

本考案は、以上のような問題点を鑑みてなされ
たものであり、フアイバーが途中で折れたり、フ
アイバーの出射端面若しくは入射端面が破損した
場合、かかるフアイバーにパワーレーザー光を通
すと上記欠陥箇所でパワーレーザー光の散乱や反
射が生じ、フアイバーのクラツドやポリマー系の
被覆材が燃焼して発光し、該発光した光（以下第
２次光という）が、フアイバーの入射端面から逆
に出射するという現象が着目し、パワーレーザー
光の反射状態の如何に左右されることなく、かか
る第２次光のみを検知することによつて、フアイ
バーのトラブル発生を正確に確認し、それによつ
てパワーレーザー光の照射を停止する安帯装置を
提供せんとするものである。

本考案による伝送用フアイバーのトラブル検出
安全装置は、上記目的を達成するために、パワー
レーザー光源と、伝送用フアイバーの入射端面に
前記パワーレーザー光源から出射されたパワーレ
ーザー光を集光する光学系とを備えたレーザー装
置において、前記伝送用フアイバーの入射端面か
ら出射された光を検出する手段と、その検出手段
の入射側に配置されて前記伝送用フアイバーの入
射端面から出射された光のうち前記パワーレーザ
ー光については前記検出手段への入射を阻止し上
記伝送用フアイバーの破損部における燃焼により
発生する第二次光については前記検出手段へ入射
させる選択手段と、前記検出手段によつて検知さ
れた第二次光が所定のレベルに達した場合に前記
伝送用フアイバーへの入射を止める手段とによつ
て構成したことを特徴としている。

以下、図面に基づいての本考案の一実施例を説
明する。符号１はNd：YAGレーザー、CO₂レー
ザー等のレーザー光源であつて、該レーザー光源
１から出射されたパワーレーザー光２は、光路中
に介在するシヤツター機構３を経てミラー４を通
過し、集光レンズ５によつてフアイバー６の入射
端面に集光される。尚、上記ミラー４は不可視光
は通過させ、可視光は反射するミラーであり、従
つて、Nd：YAGレーザー、CO₂レーザー等のパ
ワーレーザー光２は通過するが前述した第２次光
は反射する。符号９はフアイバー６の入射端から
出射した第２次光７を集光レンズ５、ミラー４及
びフイルター８を介して受光する検出器（例えば
フオトトランジスターやフオトダイオード等）で
あり、該検出器９は、増幅器１０の入力端に接続
され該増幅器１０の出力端は、抵抗１１を介して
比較器１２の一方の入力端に接続されており、該
抵抗１１と比較器１２の間には一方をグランドに
接続した抵抗１１′の他方が接続されている。尚、
上記フイルター８は、パワーレーザー光の迷光、
例えば集光レンズ５やフアイバー６の入射端で乱
反射してミラー４を介さずに検出器９に直接入射
しようとする迷光を遮断し、第２次光７は通過さ
せる。また上記比較器１２の他方の入力端には、
第２図に示した設定レベルＡの基準電圧を発生す
る基準値回路１３が接続されており、上記比較器
１２の出力端は、シヤツター駆動回路１４に接続
されており、該シヤツター駆動回路１４は、比較
器１２からの出力信号により作動し、パワーレー
ザー光２の光路中に介在するシヤツター機構３を
閉じて、パワーレーザー光２の照射を遮断する。

次に、本考案の作用について説明する。

今、フアイバー６の中途部が折れたり、フアイ
バー６の入射端面、或は出射端面が破損したりし
ているのに気付かず、パワーレーザー光２を照射
すると該欠陥箇所において、パワーレーザー光２
の散乱や反射が生じ、該欠陥箇所のフアイバー６
のクラツドやポリマー系の被覆材が燃焼し、上記
の第２次光７が発光する。該第２次光７は、フア
イバー６の入射端面から逆に出射され、集光レン
ズ５を通つてミラー４で反射し、フイルター８を
通つて検出器９に受光される。該検出器９は第２
次光７の出力を電気信号にかえて増幅器１０に送
り、該増幅幅器１０によつて増幅された第２次光
７の電気信号は抵抗１１と１１′の分圧比で比較
器１２に入力される。比較器１２に入力された第
２次光７の電圧は、基準値回路１３からの設定レ
ベルＡの基準電圧と比較され、該第２次光７の電
圧が基準電圧のレベルに達すると比較器１２の出
力端から電気信号がシヤツター駆動回路１４へ送
られ、該シヤツター駆動回路１４が作動してシヤ
ツター機構３を閉じてパワーレーザー光２の照射
を遮断する。尚、第２図のグラフに示された符号
Ｂは欠陥箇所を持つたフアイバー６の発光特性を
示すものである。

付け加えるに上記実施例においては、ミラー４
は、不可視光は通過させ、可視光は反射するミラ
ーを用いたが、その逆の特性を持つたミラーでも
良く、その場合には各部材構成の配置が逆になる
ことは勿論である。また上記実施例においてはシ
ヤツター機構３を閉じて、パワーレーザー光２の
照射を遮断する構成をとつたが、第２次光の電圧
が基準電圧のレベルに達した場合には、比較器１
２からの電気信号がレーザー光源１のスイツチを
OFFさせる駆動回路に入力され、レーザー光源
１のスイツチをOFFさせる構成をとつても良い。

本考案は以上のように第２次光、即ち、伝送用
フアイバーの破損部における燃焼により発生し該
伝送用フアイバーの入射端面から出射された可視
光のみを検出することによつてトラブル検出を行
なうので、従来例の如くトラブル検出が不確実で
はなく、フアイバーの入射端並びに出射端の熱破
損やあるいはフアイバーの折れなどのトラブルを
レーザー照射時に瞬時に且つ正確に検知してパワ
ーレーザー照射による事故を未然に防ぐことがで
きると共に、構造が極めて簡単であるため従来の
レーザーフアイバーの入射部を大巾に変更する必
要がなく製作上のコストも低くなり、工業用加工
機、医療用レーザー装置などに使用するときには
その安全性も確保でき、その実用性は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク的な
説明図、第２図は設定レベルＡの基準電圧と欠陥
箇所を持つたフアイバー６の発光特性を示したグ
ラフ図である。 １……レーザー光源、２……パワーレーザー
光、３……シヤツター機構、４……ミラー、５…
…集光レンズ、６……フアイバー、７……第２次
光、８……フイルター、９……検出器、１０……
増幅回路、１４……シヤツター駆動回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ パワーレーザー光源と、伝送用フアイバーの
   入射端面に前記パワーレーザー光源から出射さ
   れたパワーレーザー光を集光する光学系とを備
   えたレーザー装置において、前記伝送用フアイ
   バーの入射端面から出射された光を検出する手
   段と、その検出手段の入射側に配置されて前記
   伝送用フアイバーの入射端面から出射された光
   のうち前記パワーレーザー光については前記検
   出手段への入射を阻止し上記伝送用フアイバー
   の破損部における燃焼により発生する第二次光
   については前記検出手段へ入射させる選択手段
   と、前記検出手段によつて検知された第二次光
   が所定のレベルに達した場合に前記伝送用フア
   イバーへの入射を止める手段とによつて構成し
   たことを特徴とする伝送用フアイバーのトラブ
   ル検出安全装置。 ２ 前記選択手段は、不可視光は通過させ、可視
   光は反射するミラーからなることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の伝送用フ
   アイバーのトラブル検出安全装置。 ３ 前記選択手段は、可視光は通過させ、、不可
   視光は反射するミラーからなることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の伝送用
   フアイバーのトラブル検出安全装置。