JPH0843693A - 光ファイバレーザデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１の目的は、レーザ出射パターンの均一性
が高く、且つパルスレーザの衝撃波のレンズ内での反射
による焦点集中による破損のない光ファイバレーザデバ
イスを提供することにある。また他の目的は、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、かつ安価な製品を提供することにある。 【構成】 光ファイバ２の先端に間隔環７を介して半球
レンズ１を配置し、光ファイバ２の端部に設けた光ファ
イバホルダー８に螺合した半球レンズハウジング６で前
記間隔環７と半球レンズ１とを固定する。

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、この場合問題になるのは前方患部へ出射投
影さつ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、かつ屈折率ｎ_ｄ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レーザプローブの作
用、及び効果を示すため、諸元を変えてコンピュータに
よりシュミ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_ｄ＝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_ｄ＝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_ｄ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_ｄ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

Claims (1)

【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
   折率ｎ_ｄが，１．６以下である物質からなる直径Ｄであ
   る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