JPS60142843A - レ−ザメス用ハンドピ−ス - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は外径を大きくすることなく、収束したレーザ光
ビームを出射できる光学系を備えたレーザメス用ハンド
ピース哉ｔに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、刃先を鋭利にしだ通當のメスの代りに、レーザ光
をメスとして利用するレーザメス（装置）が広く用いら
れる状況にある。上記レーザメスは、これまでのメスで
切開等した場合に出血するのと異り、多くの場合止血作
用を伴うため切開等の手術に適している。又、極めて細
く収束できるので、より細部にわたる手術を行うことが
できる。

ところで、上記レーザ光をレーザメスとして使用する場
合、レーザ光を多関節型導光路（いわゆるマニピュレー
タ）、或いはフレキシブルな光ファイバで患部（被照射
部）に導き、レーザ光を照射して生体組織を切開、凝固
するものである。

この場合、術者はハンドピース（装置）と呼ばれる操作
部（保持部）を操作してハンドピース内部のレンズによ
り集光したレーザ光を確実に照射する必要がある。

第１図は実際のレーザメスの概観図を示す。

上記レーザメス（装置）１において、レーザ光伝送用光
ファイバ２は、第１図の円内に拡大して示すように内装
被覆３．外装被覆４により保護され、その基部側に形成
したレーザ（発振器）５に装着可能になるコネクタ６と
、先端側に形成したハンドピース１とで、いわゆるレー
ザプローブ８を構成している。

上記プローブ８の先端に設けたハンドピース７は術者が
把持操作する部分である。このプローブ８の内部は、光
ファイバ２を冷却するための冷却ガスＧが流通可能であ
るように、光ファイバ２と内装被覆３の間に、すき間を
設けである。冷却ガスＧは、通常レーザ電源９内の気体
源（例えばガスボンベ等）から送気管１０を経て、プロ
ーブ８内の元ファイバ２と内装被覆３のすき間を流通す
る。しかして先端のハンドピース７の直前に設けである
排気管１１から、冷却ガスＧが排出されるようになって
いる。術者はハンドピース７を把持操作し、ハンドピー
ス７の内部の集光レンズを経て光ファイバ２の出射端か
ら出射されるレーザ光を患部（被照射面）上に集光して
レーザ光による切除等を行い得るようになっている。

ところで上記ハンドピース７の従来例は第２図に示すよ
うな構造になっている。

即ち、光ファイバ２は、内装被覆３．外装被覆４により
保護されている。光ファイバ２はハンドピース７内でフ
ァイバ保持部（ファイバホルダ）１３により固定されて
いる。冷却ガスＧはプローブ８内の光ファイバ２と内装
被覆３とのすき間を流通し、排気口１５からそのまま排
気されるが、又は冷却ガス入口１６から集光レンズ１７
の前方に吹き出され、レーザ光被照面上に吹きがけられ
る。

ところで、光ファイバ２の入力端に入射される光は通常
光ファイバ２への入射条件に依存する。

すなわち、光ファイバ２への入射角と光ファイバ２のコ
アの屈折率とで決まる全反射角が、その光フアイバ２固
有の臨界角を越えず、かつ、光ファイバ２の伝送距離が
短かい場合には、光ファイバ２への入射角と同様な出射
角となる。

ところが、実際に光ファイバ２に炭酸ガスレーザ光を入
射角θで入射させると、光ファイバ２を伝搬した光が元
ファイバ２から出射するときの出射角はほぼ２０となる
ことが測定によりわがった。

すなわち、光ファイバ２からの出射角は光ファイバ２へ
の入射角より大きく郊ることかわかる。

レーザメス用ハンドピース７内のレンズ１７と、光ファ
イバ２出射端面位置の設定は従来次のように行なわれて
いる。

すなわち、レンズ１７と光ファイバ２出射端面との距離
は、光ファイバ２からの出射光の出射角に合わせて、出
射光がレンズ１７の開口内に入るように設定する。この
場合、第３図（ａ）に示すように、光ファイバ２より出
射した光２ａはレンズ１７により集光されレンズ１７光
軸上前方の位置Ｐでスポット（収束点）２ｂが形成され
る。いま、光ファイバ２の出射端とレンズ１７との距離
をＳ、該レンズ１７とスポット２ｂとの距離をＳ′とし
、レンズ１Ｔの焦点距離をｆと−すると、ｔ／ンズ１７
の肉厚が薄い場合には、 １１ ８８．１　′−°−（” なる式が成立する。

又、レンズ１Ｔの倍率をｒとすれば、 Ｓ／ ・・・・・・・・・　（２） なる関係が成立する。これはレンズ１７により像をつく
るとき、レンズ１７による像までの距はｓ′が一定とす
る場合、Ｓが大きい場合（すなわち、レンズ１７と光フ
ァイバ２との距離が大きい場合９倍率γが小さくなりレ
ンズ１７による像が小さくなることを意味する。逆に光
ファイバ２をレンズ１７に近づけると（すなわちＳを小
さくすると）倍率ｒが大きくなり、レンズ１７による像
が大きくなることを意味する。

従って、レンズ１７とスポット２Ｉ）（像）との距離（
いわゆる照射距、４ｉ）を一定としブと場合、スポット
サイズを小さくするためには、光ファイバ２とレンズ１
Ｔとの距離を可能な限り大きくする必要がある。ところ
が、光ファイバ２からの出射光の出射角が大きい場合に
は、第３図（１））のように、光ファイバ２とレンズ１
７との距離を大きくとると、光ファイバ２からの出射光
２ａが、レンズ１７に入射ぜず、ハンドピース７の内壁
７ａを照射することになりきわめて危険である。

このためにレンズ１７の開口を大きくすると、従来のハ
ンドピースアの外径よりさらに大きくなることになり、
術者が操作しにくいハンドピースとなる。

そこで、光ファイバ２からの出射角を小さくするために
、光ファイバ２の出射端の形状をテーパ状に変形させる
ことが考えられる。これは第３図（Ｃ）に示すような形
状をしており、出射端径をａｌ、直線状のファイバ部分
の径をａ２とすると、ａ、）ａ。

の関係があるが、テーパ型ファイバの開口数（ｒｑ。

人、）　ｔａｐｅｒはストレートファイバ（７）　（Ｎ
−Ａ、　）との間に、 ａ！ （Ｎ、Ａ、　）　ｔａｐＣｒ　＝　−（Ｎ、Ａ、　）　
・−＝−（３）ａ。

射角は小さくなりレーザメスには有効であることがわか
る。

しかしながら現在の段階では、炭酸カスレーザ光を伝送
するファイバ材料として多くは赤外結晶材料であるＫＲ
８−５、ＡｇＣｌ　、　ＡｇＢｒ　、　ＣｓＢｒ　など
を押し出し、或いは結晶融液がらファイバ化しているの
で、製法技術上テーパ状にファイバを作製することはき
わめて困難である。

以上述べてきたように、従来のレーザメス用ハンドピー
スの光学系では、光ファイバ２がらの光の出射角が大き
く、レンズ１γにより集光してもスポット径が大きくな
ってしまう欠点があった。

、スポット径を小さくするには、レンズ１７と光ファイ
バ２との距離を大きくとることが必要であり、このため
には、レンズ１７の径を大きくすることが要求され、ハ
ンドピース７の外径が大きくなり術者が操作しにくいと
いう欠点も生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点にかんがみてなされたちので、ハン
ドピースの外径を大きくすることなく、光ファイバから
出射される光を効率良く集光できる光学系を実現可能と
するレーザメス用ハンドピースを提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、レーザメス用ハンドピースにおいて、光ファ
イバ等の光伝送部材の出射端から出射されるレーザ光を
円錐状或いは゛、回転放物面の反射面により平行光ない
しは平行光に近い光束とすることにより、ハンドピース
の外径停大きくすることなくレンズによる集光効率を向
上して、あるいはレンズを用いることなく、収束したレ
ーザ光ビームにして出射できるようにしである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第４図は本発明の第１実施例のレーザメス用ハンドピー
ス（装置）の光学系を含むプローブの先端側を示す。

第４図に示すようにプローブ２１は、該プローブ２１の
先端に第１実施例のハンドピース２２が形成されている
。

上記プローブ２１内の光伝送部材となる光ファイバ２３
は、その外周に沿って形成した空隙による冷却ガスの流
通路２４が形成され、この空時を被うようにして内装被
覆２５によって光ファイバ２３は保護されており、該内
装被覆２４のさらに外側は外装被覆２６で被われている
。

上記光ファイバ２３は、その先端がハンドピース２２に
おける中心方向に突出させた同心状のファイバホルダ（
部）２７によって、固定されている。このファイバホル
ダ２７の内径は、光ファイバ２３の外径よりもわずかに
大きく設定さオしている。このハンドピース２２の後端
に内装被覆２５と、外装被覆２６との先端が固着しであ
る。

上記ハンドピース２２の内壁部は、光ファイバ２３の出
射端２３８部分より前方部分が出射端２３ａより前方に
収納された（集光）レンズ２８に到るまで、円錐状に加
工され、且つその円ｃ１を状内壁面に炭酸ガスレーザ光
の波長域悔なる赤外光の反射率の高いＡＩ　、　Ａｕ　
、　Ａｇ　、　Ｃｕ等が蒸着されて、出射端２３ａから
出射されるレーザ光を吸収することなく殆んど完全に反
射する円錐状の反射面（反射鏡面）２９が形成されてい
る。尚、上記反射面２９は金属蒸着でなく、スパッタリ
ング、イオンブレーティング、メッキ等でも良く、又、
反射面２９を加工の際あるいは研磨等で散乱することな
く所定の方向に反射できる高い面精度にしである。

上記ハンドピース２２における反射面２９の前端に形成
された若干拡径のレンズ保持枠部３１にレンズ２８が収
納され、リング状でその外周にねじを設けた固定枠３２
による螺合によって着脱自在で固定できるようになって
いる。

上記ハンドピース２２は固定枠３２前方の接続部３３に
おいて、前方にテーバ状に細径となる先端部材３４が着
脱自在に嵌着されるようになっている。

上記第１実施例においては、円錐状の反射面２９を形成
してこの反射面２９で反射を繰り返させることによって
、拡開させることなく、平行光束にで集光してスポット
状に収束したレーザ光ビームにすることができるように
なっているのがその特徴となっている。

このように構成された第１実権例によれば、上記円錐状
の反射面２９のテーパ角をαとし、光ファイバ２３から
のレーザ光の出射角を６０とすると、反射面２９で反射
するレーザ光の光軸となす角θは θ＝θ０−２ｎα となる。ここでｎは反射回数である。

従って、光ファイバ２３の出射端２３ａから出射後のレ
ーザ光は、円錐状反射面２９で反射されることにより、
光軸となす角度θが小さくなり、平行光に近い光となっ
てレンズ２８に入射することになり、該レンズ２Ｂの集
光効率が向上する。

上記第４図に示す第１実施例では、反射面２９は、ハン
ドピース２２の内部に形成されているが、第５図に示す
ようにしてもよい。すなわち、第５図に示すプローブ４
１においては第２実施例のハンドピース４２における内
壁面はテーパ状に成形されないで、光ファイバ２３の出
射端２３ａからレンズ２Ｂに到る部分に円錐状の反射面
２９を内周面に形成した反射鏡体４３を収納固定しであ
る。

尚、上記第１実施例と同一（形状の）部材には同符号が
付１″′ｆである。

上記円錐状の反射面２９を形成した反射鏡体４３の基部
側には光ファイバ２３を挿入できる孔を設けて、該光フ
ァイバ２３の出射端２３ａ近傍が挿入された状態で固定
しである。この反射鏡体４３の前端に一方の面のレンズ
２８が当接するようにして他方の面を挾持するように螺
合される固定枠３２によってレンズ２８が着脱自在に固
定できるようになっている。

この実施例においても上記ａ３１実ｂａ例と同様に、ハ
ンドピース４２の先端部材３４は接続部３３で着脱でき
る。又レンズ２８は上記先端部材３４を取り外し、固定
枠３２を回動して螺合を緩めれば斜めにしてレンズ２８
を直接取り外したり、又は固定枠３２を若干湾曲させて
取り外し後にレンズ２８を取り外すことができるように
なっている。

勿論逆にすれば取付けもできる。又、反射鏡体４３もレ
ンズ２８を取り外すことにより取り外しができる。その
他、上記第１実Ｉｔｍ例と同様の構成であり、その動作
機能も同様のものとなる。

又、上記第２実施例の効果も略同様のものとなるが、上
記第１実施例に比べて円錐状の反射面２９に損傷等が生
じたり、反射機能が低下したりした場合に反射鏡体４３
の交換とか、取り外して反射面２９を修理、修復等する
ことが容易に可能になる利点を有する。

上述の各実施例においては、反射面２９が円錐状にしで
あるが、このような形状に限らず、第６図に示す第３実
施例のハンドピースにおける反射面のような形状にして
も良い。

即ちこのプローブ５１の先端に形成した第３実施例のハ
ンドピース５２においては、上記第２実施例と同様にハ
ンドピース５２内周に着脱自在で取付は可能となる反射
鏡体５３が設けである。この反射鏡体５３はその内周面
が回転放物面の反射面２９′に形成してあり、且つこの
回転放物面の焦点位置に、光ファイバ２３の出射端２３
ａが位童するように設定されており、この出射端２３ａ
から出射されるレーザ光は、回転放物面の反射面２９′
で反射されて平行光束にされてレンズ２８に入射され、
該レンズ２８によって、効率良く集光されるようになっ
ている。この場合にも図示から明らかなように、反射鏡
体５３の基部側には光ファイバ２３を挿入可能とする孔
を設けである。

尚、上記第１及び第２実施例と同様にレンズ２８は固定
枠３２によって着脱自在に固定されている。

その他、上記第２実施例と同様の構成である。

又、その作用効果は、上記第２実施例と略同様のものと
なるが、さらにこの第３実施例においては１回の反射に
よって、殆んど完全に近い平行光束にでき、上記第１及
び第２実施例のように多数回反射させなくても望ましい
光束にできるので、多数回の反射による光吸収ロスをよ
り少くでき且つ反射鏡体５３あるいはその周辺のハンド
ピース５２の光吸収に伴う温度上昇する割合を低くでき
、熱損傷をより防止できる。又、温度上昇を低くできる
ので長寿命を可能にする。

尚、例えば上記第３実旅例において、第６図における破
線で示すように光ファイバ２３の出射端２３ａ（を含む
）近傍を、該光ファイバ２３の屈折率ｎより小さい屈折
率ｎ′（例えば］とｎの平均値ｎ’＝　（１＋ｎ　）　
／　２　）のファイバ部材を融着する等して、出射端２
３ａ外周面で全反射させることなく、あるいはさせる割
合を小さくして外ｆ°１３に出射できるようにすると、
より出射効率を高クシて強度の大きいレーザ光を出射で
きる。又、光吸収による出射端２３ａ近傍の光ファイバ
２３の温度上昇を低くできる。尚、上記ファイバ部材は
単一の屈折率ｎ′のものに限らず、屈折率が次第に異る
ものを例えば円板状に積層させても良いし、出射端２３
ａ伊１１あるいは出射端２３ａ近傍の外周面に近くなる
につれて次第に小さくなり、（録ましくは）表面で１に
なるように連続的に形成したものとすれば、全反射する
割合を大幅に低下できる。尚、この場合の屈折率ｎ′の
変化率は用いるレーザ光の波長よりはゆるやかに変化さ
せるようにする。

上記ファイバ部材の部分を設けることは、他の実施例に
おいても有効である。この場合には主に前端側のみから
出射できるように厚みの小さい円板状にしても良い。

尚、本発明は上記円錐状の反射面２９あるいは回転放物
面状の反射面２９′に限らず、両者の中間的な反射面、
つまり前方のレンズ２８飼に拡径となる反射面であれば
良い。

さらにレンズ２８を設けたものに限らず、レンズ２８を
設けない場合には、例えば第６図において、放物面の曲
率を若干大きくして平行光束よりも前方に進行するにつ
れて光軸に収束させるようにしたものも本発明に属する
。この場合にはレンズ２８を不要にできるので、構造が
簡単にでき、且つ低コスト化できる。又、波長の異るレ
ーザ光を用いても、その波長に殆んど依存することなく
焦点位置を一定に保持できる。

尚、本発明は、光伝送部羽として中央がコア部で、その
外周にクラッドを被覆するように形成し面で全反射させ
ながら光を伝送するものであっても良い。又、マニピュ
レータ型のものでも同様に利用できるものである。

又、レーザ光としては炭酸ガスレーザ光に限らすＹＡＧ
レーザ光その他に対しても利用できる。

この場合、波長によって反射率が小さくなる場合には使
用するレーザ光に応じて反射率の大きい材料で反射面２
９　、２９’を形成すれば良い。又、そのようなものを
交換して着脱使用できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、光ファイバ等の光伝
送部材の出射端近傍からその前方に反射によって光軸方
向に集光する反射鏡面を形成しであるので、ハンドピー
スの外径を大きく；することなく、被照体側に出射され
るレーザ光ビームを従来例よりもスポットサイズを小さ
くでき、レーザメスによる切除等を有効に行うことがで
きる。又、低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例に係り、第１１２Ｉは従来
例を用いたプローブが装着されたレーサメス装置を示す
斜視図、第２図は第１図のハンドピース部分を拡大して
示す断面図、第３図は、従来例におけるハンドピースの
光学系を示す説明図、第４図は本発明の第１実施例を示
す断面’ｆｆｉ、＠５［図は本発明の第２実施例を示す
断面図、第６図は本発明の第３実施例を示す噺面図であ
る。 ２１　、４１　、５１・・・プローブ ２２　、４２　、５２・・・ハンドピース（装：イ１）
２３・・・光ファイバ　２３ａ・・・出射Ｑ２５・・・
内装被覆　２６・・・外装性情・２Ｔ・・・ファイバホ
ルダ　２８・・・（集光）レンズ２９　、２９’・・・
反射（鏡）面　３１・・・レンズ保持枠部３２・・・固
定枠　３３・・・接続部 ３４・−先端部材　４３　、５３・・・反射鏡体第１図 １ 第２図 第３図。 （ａ） （ｂ） と （Ｃ） 第４図 第６図 手　続　補　正　書　（自発） 昭和５９年４月１１日 昭和５８年特許願第２５１７６４号 ２、発明の名称 レーザメス用ハンドピース ３４補正をする者 事件との関係　Ｑ：ｔＬ’Ｆ出願人 ） ”ｆワ ー、４ご り ５、補正０令の日イ」　自　発 １、明細出中第４ページの第１６行Ｌ１に［・・・入射
端に入射される」とあるのを「・・・出用’Ｍ：がら出
用される」に訂正する。 ２、明ａ四中第１６ページの第３行目ないしり′１１７
ページの第５行目にある「尚、例えば上記山板状にして
も良い。」を削除する。 ３、明細書中筒１７ページの第１０行目ないし第１８行
目にある「さらにレンズ２８・・・一定に保持できる。 」を削除り−る。 以　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部に挿通された光ファイバ等のレーザ光伝送部
   材の出射端から前方の被照射部に集光したレーザ光ビー
   ムを照射可能とするレーザメス用ハンドピースにおいて
   、前記レーザ光伝送部材の出射端近傍からその前方位置
   に、前記出射端から出射されるレーザ光を反射により集
   光可能とする反射鏡面を形成したことを特徴とするレー
   ザメス用ハンドピース。 ■）前記反射鏡面は、ハンドピース内周面に形成するか
   、ハンドピース内に収納される反射鏡体内周面に形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   メス用ハンドピース。 （３）前記反射鏡面は、円錐状ないしは回転放物面状に
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１現記戦の
   レーザメス用ハンドピース。