JPS60200202A - Cooling device of hand piece for laser scalpel - Google Patents

Cooling device of hand piece for laser scalpel

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Publication number
JPS60200202A
JPS60200202A JP59057074A JP5707484A JPS60200202A JP S60200202 A JPS60200202 A JP S60200202A JP 59057074 A JP59057074 A JP 59057074A JP 5707484 A JP5707484 A JP 5707484A JP S60200202 A JPS60200202 A JP S60200202A
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JP
Japan
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optical fiber
hand piece
laser
type semiconductor
cooling
Prior art date
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Application number
JP59057074A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Kumazawa
熊沢 俊明
Chiaki Sato
千秋 佐藤
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439Auxiliary devices

Abstract

PURPOSE:To cool the periphery of the projection end of an optical fiber directly and to prevent a thermal damage to a hand piece structure by forming a cooling means which uses Peltier effect at the fiber holding part of the hand piece for the laser scalpel. CONSTITUTION:The fiber holding part 48 of the hand piece 42 of a laser probe 41 for the optical fiber 43 is composed of a cooling element which uses Peltier effect. Namely, electrodes 55a and 55b are fitted to outer peripheral surfaces of a couple of P and N type semiconductors (p) and (n) and so connected that a current I flows from a constant current source 56 to the electrode 55b. When laser light with high power is projected in this constitution, a large quantity of heat is generated near the projection end surface, but absorbed directly by a joint member 54 to cool the heated part without using any cooling gas by flowing the current I. Consequently, a thermal damage to the probe structure is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明はハンドピース部分を冷却素子を用いた冷却手段
で冷却可能にしたレーザメス用ハンドピースの冷却装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a cooling device for a hand piece for a laser scalpel, in which the hand piece portion can be cooled by a cooling means using a cooling element.

[発明の技術的背景とその問題点] 近年、刃先を鋭利にした通常の機械的メスの代りに、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
メスで切開した等場合に出血するのと異り、多くの場合
止面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。
[Technical background of the invention and its problems] In recent years, laser scalpels (devices) that use laser light as a scalpel have been widely used in place of ordinary mechanical scalpels with sharpened cutting edges. The laser scalpel described above is suitable for surgeries such as incisions because it has a sealing effect in most cases, unlike conventional scalpels that cause bleeding when incisions are made. Furthermore, since it can be converged extremely narrowly, more detailed surgery can be performed.

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。
When used, laser light is guided to the affected area (irradiated area) using an articulated light guide (so-called manipulator) or a flexible optical fiber, and the laser light is irradiated to incise and coagulate biological tissue.

この場合、術者はハンドピース(装置)と呼ばれる操作
部(把持部)を把持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患部に確実に照射する必要が
ある。
In this case, the operator must hold and operate an operating section (grip section) called a handpiece (device) to reliably irradiate the affected area with laser light focused by a lens inside the handpiece.

第1図は実−際のレーザメスの外観を示す。Figure 1 shows the appearance of an actual laser scalpel.

上記レーザメス1において、レーザ光伝送用(導光用)
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に挿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7とで、いわゆるレ
ーザ(メス用)プローブ8を構成している。
In the above laser scalpel 1, for laser beam transmission (light guide)
The optical fiber 2 has an inner coating 3. as shown enlarged in the circle in FIG. A connector 6 that is protected by an exterior coating 4 and that can be inserted into a laser (oscillator) 5 formed on the base side thereof.
and a hand piece 7 formed on the distal end side constitute a so-called laser (female) probe 8.

′ 上記レーザプローブ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。このレーザプロー
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/[F通面鮨であるように、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1oを経て、レーザプローブ8内の光ファイバ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がら、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
(被照射部)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。
' The handpiece 7 provided at the tip of the laser probe 8 is a part that is held and operated by the operator. Inside the laser probe 8, a gap is provided between the optical fiber 2 and the interior coating 3 so that the cooling gas G/[F for cooling the optical fiber 2 is present. The cooling gas G normally flows from a gas source (for example, a gas cylinder) in the laser power source 9 through the air pipe 1o and through the gap between the optical fiber 2 and the interior coating 3 in the laser probe 8. Therefore, the cooling gas G
is now being discharged. Operator uses handpiece 7
The laser beam emitted from the output end of the optical fiber 2 is focused on the affected area (irradiated area) through the condensing lens inside the hand piece 7, so that ablation etc. can be performed using the laser beam. It has become.

ところでハンドピースの従来例は第2図に示すような構
造になっている。
By the way, a conventional example of a handpiece has a structure as shown in FIG.

即ち、光ファイバ2(第1図と同符号で示す。)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内壁を径方向内側に突出して形成
したファイバ保持部(ファイバホルダ)13のファイバ
保持孔13aに挿通して保持固定されている。冷却ガス
Gはレーザプロー18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
か、該排気口15と図示しないチューブ等で連結した冷
却ガス入口16を経て集光レンズ17の前方に吹き出さ
れ、レーザ光被照射部面上に吹きかけられる。
That is, the optical fiber 2 (indicated by the same reference numerals as in FIG. 1) has an inner coating 3. It is protected by an exterior covering 4. The optical fiber 2 is inserted into a fiber holding hole 13a of a fiber holding portion (fiber holder) 13 formed by protruding radially inward from the inner wall of the hand piece 7, and is held and fixed therein. The cooling gas G flows through the gap between the optical fiber 2 and the interior coating 3 in the laser probe 18, and is exhausted directly from the exhaust port 15, or via the cooling gas inlet 16 connected to the exhaust port 15 with a tube or the like (not shown). It is blown out in front of the condensing lens 17 and sprayed onto the surface of the part to be irradiated with the laser beam.

上記第2図に示す従来例では、光ファイバ2の光伝送部
分は冷却できるが、光ファイバ2の出射端面2a近傍の
空間は、冷却ガスGと遮断されているため、殆んど冷却
できない構造゛となっている。
In the conventional example shown in FIG. 2 above, the optical transmission part of the optical fiber 2 can be cooled, but the space near the output end face 2a of the optical fiber 2 is cut off from the cooling gas G, so the structure is such that it can hardly be cooled. It is ゛.

従って、高パワーの伝送時における光ファイバ2におい
て、最も発熱の著しい光ファイバ2の出射端を有効に冷
却できず、そのため光ファイバ2の熱損傷が生じ、きわ
めて危険な状態に至るという問題点を有していた。
Therefore, in the optical fiber 2 during high power transmission, the output end of the optical fiber 2, which generates the most heat, cannot be effectively cooled, resulting in thermal damage to the optical fiber 2, leading to an extremely dangerous situation. had.

又、ファイバ保持部13も冷却可能な構造となっていな
いのでファイバ保持部13がきわめて高温になり、術者
が把持する際熱損傷等を生じさせる虞れがあり安全性に
欠けるものであった。
Furthermore, since the fiber holding part 13 does not have a cooling structure, the fiber holding part 13 becomes extremely hot, and there is a risk of thermal damage when the operator grasps it, resulting in a lack of safety. .

ところで、レーザ光を伝送する光ファイバにおける発熱
を抑制するために、実開昭57−105605号に開示
されている従来例がある。
By the way, in order to suppress heat generation in an optical fiber that transmits laser light, there is a conventional example disclosed in Utility Model Application Publication No. 57-105605.

この従来例は、第3図に示すようにレーザ光を導光(伝
送)する光ファイバのコア部31の外周に冷却ガス通路
22を形成し、その外周に形成したクラッド部23を介
して外装波N24で覆われている。上記コア部21の光
の入口側及び出口側端部21 +、21oは金属チップ
25.25でそれぞれ固定され、各金属チップ25の外
周には前記冷却ガス通路22に連通する各空隙26が形
成されると共に、それぞれ熱電冷却素子群27が設けら
れている。しかして入口側の端部21i側に冷却ガスが
矢符で示すように送気され、出口側の拡径にされた外層
被覆24内側の空気出口28から放出されるようになっ
ている。
In this conventional example, as shown in FIG. 3, a cooling gas passage 22 is formed on the outer periphery of a core part 31 of an optical fiber that guides (transmits) laser light, and the cooling gas passage 22 is passed through a cladding part 23 formed on the outer periphery of the optical fiber. Covered by wave N24. The light entrance and exit ends 21 + and 21o of the core section 21 are fixed with metal chips 25 and 25, respectively, and gaps 26 communicating with the cooling gas passage 22 are formed on the outer periphery of each metal chip 25. In addition, a thermoelectric cooling element group 27 is provided respectively. Thus, the cooling gas is fed to the end 21i on the inlet side as shown by the arrow, and is released from the air outlet 28 inside the outer coating 24 whose diameter has been enlarged on the outlet side.

上記出口側における熱雷冷却素子群27は、第4図に示
すように、湾曲片のP型半導体pとN型半導体nを絶縁
物29を介装したものを一組として、多数組を円環状に
配設し各外側の電極片30゜30から直流電圧を印加し
、各−組の半導体装置nにおける内側の面に接合された
接合板31を通って電流を流すことによって、内側の接
合板31側を冷却し、外側の電極片30.30側で発生
した熱を冷却ガスで冷却するようにしていた。この場合
接合板31側が熱雷冷却素子群27で冷却されるが、こ
の冷却によって、コア部21の出口側は直接冷却されな
いで、その内側の空隙26内の冷却ガスを介して間接的
に冷却していたため、冷却ガスとして用いられる空気、
 N 2. Ar等は熱伝導率が低いため、冷却効率が
低くなるという欠点があった。このため、多量のガスを
流す必要があり、外径が大径になり操作しにくいと共に
、直接的に冷却する場合に比べて冷却効率が低いという
欠点がある。又、冷却ガスに含まれる水分が冷却素子に
よって露結し、光ファイバに悪影響を及ぼすという不都
合があった。
As shown in FIG. 4, the thermal lightning cooling element group 27 on the exit side consists of a plurality of curved pieces of a P-type semiconductor p and an N-type semiconductor n with an insulator 29 interposed therebetween. By applying a DC voltage from each of the outer electrode pieces 30° 30 arranged in an annular shape and passing a current through the bonding plate 31 bonded to the inner surface of each set of semiconductor devices n, the inner bonding is performed. The plate 31 side was cooled, and the heat generated on the outer electrode pieces 30 and 30 side was cooled with cooling gas. In this case, the joint plate 31 side is cooled by the thermal lightning cooling element group 27, but due to this cooling, the outlet side of the core part 21 is not directly cooled, but is indirectly cooled through the cooling gas in the inner gap 26. Because of this, air is used as a cooling gas,
N2. Since Ar and the like have low thermal conductivity, they have the disadvantage of low cooling efficiency. Therefore, it is necessary to flow a large amount of gas, the outer diameter becomes large, and it is difficult to operate, and the cooling efficiency is lower than in the case of direct cooling. Further, there is a problem in that moisture contained in the cooling gas is condensed by the cooling element and has an adverse effect on the optical fiber.

[発明の目的] 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、光フ
ァイバの出射端付近を有効に冷却することができ、熱損
傷等を防止管るレーザメス用ハンドピースの冷却装置を
提供することを目的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and provides a cooling device for a hand piece for a laser scalpel that can effectively cool the vicinity of the output end of an optical fiber and prevent heat damage. The purpose is to

[発明の概要] 本発明は、レーザメス用ハンドピースにおけるファイバ
保持部に、ベルチェ効果を用いた冷却手段を形成するこ
とによって、光ファイバの出射端付近を冷却し、光ファ
イバ及びハンドピース構成物の熱損傷を防止している。
[Summary of the Invention] The present invention cools the vicinity of the output end of the optical fiber by forming a cooling means using the Beltier effect in the fiber holding portion of the handpiece for a laser scalpel, thereby cooling the optical fiber and the components of the handpiece. Prevents heat damage.

 〆 [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。 〆 [Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第5図ないし第8図は本発明の1実施例に係り、第5図
は1実施例を備えたハンドピースを示し、第6図は第1
実施例に用いた冷却素子の基本構成を示し、第7図は第
1実施例の機能を備えたファイバ保持部を示し、第8図
は第5図にお【プるB−B線断面構造を示す。
5 to 8 relate to one embodiment of the invention, FIG. 5 shows a handpiece with one embodiment, and FIG. 6 shows a handpiece with one embodiment.
The basic configuration of the cooling element used in the example is shown, FIG. 7 shows the fiber holding part with the function of the first example, and FIG. shows.

第5図に示すようにレーザプローブ41の先端には第1
実施例が適用されたハンドピース42が形成されている
As shown in FIG. 5, the tip of the laser probe 41 has a first
A hand piece 42 to which the embodiment is applied is formed.

上記プローブ41内の光伝送部材となる光ファイバ43
は、その外周に沿って形成した空隙によって冷却ガスの
流通路24が形成され、この空隙を覆うようにして内装
被覆45によって光ファイバ43は保護されており、該
内装被覆45のさらに外側は外装被覆46で覆われてい
る。
Optical fiber 43 serving as a light transmission member within the probe 41
A cooling gas flow path 24 is formed by a gap formed along the outer periphery of the optical fiber 43, and the optical fiber 43 is protected by an inner coating 45 covering this gap, and the outer side of the inner coating 45 is an outer coating. It is covered with a coating 46.

上記光ファイバ43は、その先端近傍がその外周のハン
ドピース42における冷却素子を用いて構成されたファ
イバ保持部48で保持されている。
The optical fiber 43 is held in the vicinity of its tip by a fiber holding section 48 that is constructed using a cooling element in the hand piece 42 on its outer periphery.

このファイバ保持部48のファイバ保持孔48aの内径
は、光フアイバ保持43の外径よりもわずかに大きな径
に設定され、このファイバ保持孔48a1%:嵌9合す
る状態で光ファイバ43は保持されるようになっている
。このファイバ保持部48aと、光ファイバ43の出射
端面43a前方のハンドピース42内壁面に形成したレ
ンズ支持部49にて固定された集光レンズ50との間の
ハンドピース42内周には、前記出射端面43aからレ
ンズ50側に次第に拡径となる円錐状反射面51aを有
する反射鏡51が該反射1151の外周面を接着する等
して取付けられている。この反射面51aには、レーザ
メスとして用いるCO2レーザ等のレーザ光、つまり赤
外域の波長の光に対して反射率の高いAI 、Au 、
Aa 、Cu等の金属が蒸着されており、出射端面43
aから出射されたレーザ光で拡開したものを反射面51
aで効率良く反射して、平行光束にしてレンズ50側に
導き、該レンズ50を経て開口端から出射されるレーザ
光を十分集束して被照射部に照射できるようになってい
る。
The inner diameter of the fiber holding hole 48a of this fiber holding part 48 is set to a slightly larger diameter than the outer diameter of the optical fiber holding hole 43, and the optical fiber 43 is held in the state where this fiber holding hole 48a is fitted. It has become so. On the inner periphery of the hand piece 42 between this fiber holding part 48a and a condensing lens 50 fixed by a lens support part 49 formed on the inner wall surface of the hand piece 42 in front of the output end surface 43a of the optical fiber 43, A reflecting mirror 51 having a conical reflecting surface 51a whose diameter gradually increases from the output end surface 43a to the lens 50 side is attached by gluing the outer peripheral surface of the reflecting mirror 1151 or the like. This reflective surface 51a is made of AI, Au,
Metals such as Aa and Cu are deposited on the output end surface 43.
The reflected surface 51 expands the laser beam emitted from a.
The laser beam is efficiently reflected at point a and guided to the lens 50 side as a parallel beam of light, and the laser beam emitted from the aperture end via the lens 50 can be sufficiently focused and irradiated onto the irradiated area.

ところで、上記ファイバ保持部48は、第6図に示すベ
ルチェ効果の冷却素子を基本構成に用いている。
Incidentally, the fiber holding section 48 uses a cooling element of the Beltier effect shown in FIG. 6 in its basic configuration.

即ち、P型半導体pとN型半導体nとを金属の接合部材
Sを介して接合し、P型半導体pの他端側の金属電極D
N型半導体nの他端側の金属1う の電極D211にP型半導体p側が負になるように直流
電源Vを印加することよって矢符で示すように電流Iを
流し、この電流■によって接合部材Sで吸熱現象が生じ
、その温度が下がり(例えばそのI!痕をTc)、一方
金属電極D 、D で放熱、12 現象が生じ、その温度が上昇する(例えばそれぞれの温
度がTh Th 2となり、この場合TC1 <Th Th 2)、上記吸熱あるいは発熱の量1゜ Qはベルチェ係数をπとするとQ−πlとなる。
That is, a P-type semiconductor p and an N-type semiconductor n are bonded via a metal bonding member S, and a metal electrode D on the other end side of the P-type semiconductor p
By applying a DC power supply V to the metal 1 electrode D211 on the other end side of the N-type semiconductor n so that the p-side of the P-type semiconductor becomes negative, a current I is caused to flow as shown by the arrow, and this current An endothermic phenomenon occurs in the member S, and its temperature decreases (for example, its I! mark is Tc), while a heat dissipation phenomenon occurs in the metal electrodes D and D, and its temperature increases (for example, each temperature becomes Th Th 2 In this case, TC1 <Th Th 2), and the amount of heat absorption or heat generation 1°Q becomes Q-πl, where π is the Bertier coefficient.

上記ベルチェ効果を有する冷却素子で形成した第1実施
例の冷却装置を形成するファイバ保持部48は第5図・
あるいは斜視図で示す第7図あるいは第5図のB−B線
断面で示す第8図に示すようになっている。
FIG.
Alternatively, it is as shown in FIG. 7, which is a perspective view, or FIG. 8, which is a cross section taken along the line B--B in FIG. 5.

即ち、半円環状なしいは半円筒状(半円環状と記す。)
のものをその長手方向にさらに2等分(1/4円環と記
す)したP型半導体pとN型半導体nとを間にそれぞれ
薄い絶縁板53が介装されるようにして交互に並べて円
環状にし、一対のP型半導体pとN型半導体nとはその
内側の面にそれぞれ共通の半円環状の金II(等の導体
材料の)接合部材54に接合されている。2つの半円環
状の接合部材54は周方向半円環の両端にそれぞれ絶縁
板53を介して光ファイバ43を囲む所定の内径のファ
イバ保持孔48aを形成する円環となるよう互いに固着
され、その内側に光ファイバ43が挿通され、該光ファ
イバ43を保持できるようになっている。
That is, semicircular or semicylindrical (described as semicircular).
The P-type semiconductor p and the N-type semiconductor n, which are further divided into two halves in the longitudinal direction (denoted as 1/4 ring), are arranged alternately with thin insulating plates 53 interposed between them. The pair of P-type semiconductors p and N-type semiconductors n are formed into an annular shape, and each of the pair of P-type semiconductors p and N-type semiconductor n is bonded to a common semicircular bonding member 54 of gold II (or other conductive material) on its inner surface. The two semicircular joining members 54 are fixed to each other so as to form a circular ring that forms a fiber holding hole 48a of a predetermined inner diameter surrounding the optical fiber 43 via an insulating plate 53 at both ends of the semicircular ring in the circumferential direction. An optical fiber 43 is inserted into the inside thereof, so that the optical fiber 43 can be held.

又、P型半導体p及びN型半導体nは、その外側の面に
それぞれ1/4円環状の金属(等の導体材料の)電極5
5a、55bが、第7図に示すように内側の半導体p、
nの長さ方向の両端を除いて覆うように固着されている
。尚、P型半導体pとN型半導体nとの境界の絶縁板5
3は、隣接する電極55a、55bl11部分にも介装
されてごみ等が入って絶縁不良事故が生じないようにし
である。尚、接合部材54および電極55a、55bの
材料としては、例えばB1−Cu材料が適している。
Further, the P-type semiconductor p and the N-type semiconductor n each have a 1/4 annular metal (or other conductive material) electrode 5 on their outer surfaces.
5a and 55b are the inner semiconductor p, as shown in FIG.
n is fixed so as to cover all but both ends in the length direction. Note that the insulating plate 5 at the boundary between the P-type semiconductor p and the N-type semiconductor n
3 is also interposed in the adjacent electrodes 55a and 55bl11 to prevent dirt from entering and causing insulation failure. Note that, for example, B1-Cu material is suitable as the material for the joining member 54 and the electrodes 55a, 55b.

上記各一対のP型半導体p及びN型半導体n外周面に取
付けた電極55a、55b間には、第8図に示すように
電極55b側に電流Iが流れる向きの定電流源56に接
続されており、該定電流源56から電極55b、N型半
導体n、接合部材54、P型半導体p、電極55aへと
流れる電流lによって、各接合部材54が冷却され、そ
の際多接合部材54に接する光ファイバ43の出射端面
43a近傍を有効に冷却できるようになっている。
As shown in FIG. 8, a constant current source 56 is connected between the electrodes 55a and 55b attached to the outer peripheral surfaces of each pair of P-type semiconductor p and N-type semiconductor n, with the current I flowing in the direction of the electrode 55b. Each bonding member 54 is cooled by the current l flowing from the constant current source 56 to the electrode 55b, the N-type semiconductor n, the bonding member 54, the P-type semiconductor p, and the electrode 55a. The vicinity of the output end face 43a of the adjacent optical fiber 43 can be effectively cooled.

第7図に示すファイバ保持部48は、電極55a、55
a、55b、55b (及び各絶縁板53)の外周面が
、ハトピース42本体の外周に同一外径で露出するよう
に取付けである。つまり、略円筒状ないし円管状のハン
ドピース42本体は、その長手方向の略中央でファイバ
保持部48の両端の外形に嵌合する形状で2分割されて
おり、この分割した部分の外周から各ねじ57にてその
内側の半導体(例えばP型半導体p)を固着することに
よって、光ファイバ43の出射端面43a近傍の外周に
冷却素子を用いたファイバ保持部48が設けられた一体
化されたハンドピース42を形成している。又、上記各
ねじ57をはずすことによって、ファイバ保持部48は
もとより反射ll51を取り外したり、組立てたりする
ことを容易にできるようになっている。
The fiber holding part 48 shown in FIG.
A, 55b, 55b (and each insulating plate 53) are attached so that the outer peripheral surfaces thereof are exposed on the outer periphery of the pigeon piece 42 body with the same outer diameter. In other words, the approximately cylindrical or tubular body of the hand piece 42 is divided into two parts at approximately the center in the longitudinal direction in a shape that fits into the outer shape of both ends of the fiber holding part 48, and each part is separated from the outer periphery of the divided part. By fixing the semiconductor (for example, a P-type semiconductor p) inside the optical fiber 43 with the screw 57, an integrated hand is formed in which a fiber holding part 48 using a cooling element is provided on the outer periphery of the optical fiber 43 near the output end face 43a. A piece 42 is formed. Furthermore, by removing each of the screws 57, it is possible to easily remove and assemble not only the fiber holding portion 48 but also the reflection section 1151.

さらに、光ファイバ43の外径の異るものに対しては、
ファイバ保持孔48aの異るファイバ保持部48を交換
して使用することもできるようになっている。
Furthermore, for optical fibers 43 with different outer diameters,
It is also possible to replace and use fiber holding parts 48 with different fiber holding holes 48a.

尚、P型半導体p及びN型半導体n間に介装される絶縁
板53は、一対内の半導体p、n間ではその内側端部が
接合部材54外周で固定され、対間ではその内側端部が
接合部材5C54を絶縁するように取付けである。
The insulating plate 53 interposed between the P-type semiconductor p and the N-type semiconductor n has its inner end fixed to the outer periphery of the bonding member 54 between the semiconductors p and n in a pair, and its inner end between the pair The joint member 5C54 is attached so as to insulate the joint member 5C54.

尚、第5図の縦断面図は、第8図における対向するP型
半導体p、pを通るように切断した場合のものである。
The vertical cross-sectional view in FIG. 5 is taken through the opposing P-type semiconductors p and p in FIG. 8.

このように構成された本発明の第1実施例によれば、高
出力のレーザ光を光ファイバ43で伝送して被照射部に
向けて出射する場合に、光ファイバ43の出射端面43
a付近から生じる多量の熱による光ファイバ43の温度
上野を冷却ガスを用いないで、定電流源56からファイ
バ保持部48におけるベルチェ効果を利用した冷却素子
に電流を流すことによって、光ファイバ43外周の接合
部材54.54で直接的に吸熱させて冷却する手段を設
けであるので、光ファイバ43を有効に冷却でき、光フ
ァイバ及びハンドピース42の構成材料が熱損傷するの
を有効に防、止できる。又、上記定電流源56から供給
する電流■を加減することによって、その電流Iに比例
した冷却能力に設定できるので、伝送するレーザ光量に
応じた電流にすることによって、熱損傷を有効に防止で
きる。
According to the first embodiment of the present invention configured in this way, when transmitting high-power laser light through the optical fiber 43 and emitting it toward the irradiated part, the output end face 43 of the optical fiber 43
The temperature of the optical fiber 43 due to a large amount of heat generated near a can be reduced by flowing current from the constant current source 56 to the cooling element utilizing the Bertier effect in the fiber holding part 48 without using a cooling gas, to lower the outer periphery of the optical fiber 43. Since the joining members 54 and 54 are provided with means for directly absorbing heat and cooling, the optical fiber 43 can be effectively cooled, and the constituent materials of the optical fiber and the hand piece 42 can be effectively prevented from being thermally damaged. Can be stopped. Furthermore, by adjusting the current (2) supplied from the constant current source 56, the cooling capacity can be set in proportion to the current (I), so thermal damage can be effectively prevented by adjusting the current in accordance with the amount of laser light to be transmitted. can.

さらに、上記第1実施例においては、円錐面状の反射鏡
51を設けであるので、出射端面43aから出射される
し−ザ光における拡開するものを殆んど吸収することな
く反射させて平行光束にでき、レンズ50による集光効
率を高くできる。この場合、吸収を少くできるので、ハ
ンドピース42における温度上昇を小さくできる。
Furthermore, in the first embodiment, since the conical reflecting mirror 51 is provided, the expanding part of the light emitted from the output end face 43a is reflected without absorbing much of it. It can be made into a parallel light beam, and the efficiency of light collection by the lens 50 can be increased. In this case, since absorption can be reduced, the temperature rise in the handpiece 42 can be reduced.

第9図は本発明の第2実施例におけるファイバ保持部の
断面図を示し、第10図はファイバ保持部の斜視図を示
す。
FIG. 9 shows a sectional view of a fiber holding part in a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows a perspective view of the fiber holding part.

この第2実施例におけるファイバ保持部61においては
、上記第1実施例におけるファイバ保持部48の接合部
材54を半円環状にしないで、隣接するP型半導体pと
N型半導体nとの境界に接合した板状の接合部材62と
し、各板状の接合部材62とし、各板状の接合部材62
を径方向内側に突出させて、対向する端部間の間隔を光
ファイバ43の外径よりわずかに大きくして、光ファイ
バ43の出射端面43a近傍の外周を小さい接触面積で
保持できるようにしである。
In the fiber holding part 61 in this second embodiment, the joining member 54 of the fiber holding part 48 in the first embodiment is not formed into a semicircular shape, but is placed on the boundary between the adjacent P-type semiconductor p and N-type semiconductor n. A joined plate-shaped joining member 62, each plate-shaped joining member 62, each plate-shaped joining member 62
is made to protrude inward in the radial direction, and the distance between the opposing ends is made slightly larger than the outer diameter of the optical fiber 43, so that the outer periphery of the optical fiber 43 near the output end surface 43a can be held with a small contact area. be.

尚、各接合部材62の径方向外側となる端部外周で、電
極55a、55bの間となる部分には絶縁部材63が介
装され各絶縁部材63によって、電極55a、55b間
が導通しないようにしである。
An insulating member 63 is interposed between the electrodes 55a and 55b on the outer periphery of the radially outer end of each joining member 62, and the insulating member 63 prevents conduction between the electrodes 55a and 55b. It's Nishide.

しかして第9図に示すように8対のP型半導体pとN型
半導体nには定電流源64.64からN型半導体n側が
正電位となる向ぎの電流が流れ、その際各接合部材62
で吸熱現象を生じさせて、該接合部材62に接する光フ
ァイバ43を冷却できるようにしである。
As shown in FIG. 9, a current flows from the constant current sources 64, 64 through the eight pairs of P-type semiconductors p and N-type semiconductors n in such a direction that the N-type semiconductor n side has a positive potential. 62
The optical fiber 43 in contact with the joining member 62 can be cooled by causing a heat absorption phenomenon.

尚、第9図において、例えば電極55a、55a間ある
いは電極55b、55b間の少くとも一方が導線等で導
通されており、(−個の定1i1源としても良い)、左
右の両接合部材62.62のみならず上下の両接合部材
62.62も光ファイバ43の冷却に機能するようにし
である。
In addition, in FIG. 9, for example, at least one of the electrodes 55a and 55a or between the electrodes 55b and 55b is electrically connected by a conductive wire, etc. (-2 constant 1i1 sources may also be used), and both the left and right joining members 62 .62 as well as both upper and lower joining members 62.62 function to cool the optical fiber 43.

この第2実施例によれば、光ファイバ43の出射端面4
3近傍は、その外周が小さな接触面積で保持されている
ので、保持部における光吸収を少くして、熱の発生を抑
制でき、殆んど光ファイバ43による光吸収に伴って発
生する熱のみを冷却すれば良く、上記第1実施例の場合
に比べて熱の発生を少くできる。
According to this second embodiment, the output end face 4 of the optical fiber 43
3, the outer periphery is held with a small contact area, so light absorption in the holding part can be reduced and heat generation can be suppressed, and almost only the heat generated due to light absorption by the optical fiber 43 is generated. It is only necessary to cool down the temperature, and the generation of heat can be reduced compared to the case of the first embodiment.

第11図は本発明の第3実施例に係るハンドピースを示
す。
FIG. 11 shows a handpiece according to a third embodiment of the invention.

この実施例におけるハンドピース71においては、上記
第2実施例におけるファイバ保持部61が用いられてお
り、上記第11図は第9図におけるC−C線で切断した
断面を示す。
In the handpiece 71 of this embodiment, the fiber holding part 61 of the second embodiment is used, and FIG. 11 shows a cross section taken along the line CC in FIG. 9.

上記ハンドピース71は第5図に示すハンドピース22
と略同形状をなしているが、さらにファイバ保持部61
を取付けた部分の後方のハンドピース71内壁面に径方
向の透孔72が形成されると共に、電極55a、55b
外周面を空隙を形成するようにしてカバ一部4173に
よって覆うようにしである。又、このカバ一部材73に
おけるファイバ保持部61より前方となる外周にガス排
出ロア4を形成し、プローブ41における内に被覆45
内周と光ファイバ43の外周との間の空隙の流通路44
を経て送られる冷却ガスによって、矢符で示すように透
孔72を経て冷却ガスを電極55a、55b外周に導き
、ガス排出ロア4を経て排気する経路によって、発熱し
た電極55a、55b及びその周辺のハンドピース17
外周を冷却できるようにしである。尚、カバ一部材73
は、ハンドピース71の前部側から着脱自在に螺着して
取付けることができる。
The hand piece 71 is the hand piece 22 shown in FIG.
It has approximately the same shape as , but it also has a fiber holding part 61
A radial through hole 72 is formed in the inner wall surface of the hand piece 71 behind the part where the electrodes 55a and 55b are attached.
The outer peripheral surface is covered with a cover portion 4173 so as to form a gap. Further, a gas exhaust lower 4 is formed on the outer periphery of the cover member 73 in front of the fiber holding portion 61, and a coating 45 is formed inside the probe 41.
A flow path 44 in the gap between the inner circumference and the outer circumference of the optical fiber 43
As shown by the arrow, the cooling gas is guided to the outer periphery of the electrodes 55a, 55b through the through holes 72, and is exhausted through the gas exhaust lower 4, thereby removing the heated electrodes 55a, 55b and their surroundings. handpiece 17
This allows the outer periphery to be cooled. In addition, the cover member 73
can be detachably screwed and attached from the front side of the handpiece 71.

その他は上記第1実施例と同様である。この第3実施例
に係るハンドピース71によれば、上記第1あるいは第
2実施例の略同様に冷却素子にて光ファイバ43の出射
端面43a近傍を有効に冷却できる他に、プローブ41
の途中の光ファイバ43を冷却ガスで冷却でき、且つこ
の冷却ガスを透孔72を経て発熱する電極55a、55
aを冷却するようにしであるので、把持操作する場合、
ハンドピース71外周が熱くな擾すきることもなく、操
作できる。
The rest is the same as the first embodiment. According to the hand piece 71 according to the third embodiment, in addition to being able to effectively cool the vicinity of the output end surface 43a of the optical fiber 43 with the cooling element, substantially in the same manner as in the first or second embodiment, the probe 41
The optical fiber 43 in the middle can be cooled with cooling gas, and the cooling gas can be passed through the through hole 72 to generate heat through the electrodes 55a, 55.
A is designed to be cooled, so when performing gripping operations,
The hand piece 71 can be operated without the need for a hot agitation.

第12図は本発明の第4実施例である。この実施例に係
るハンドピース81においては、上記第3実施例のハン
ドピース71における反射鏡51が円錐状反射面51a
でなく、放物面状反射面51bに形成しである。この他
は上記第3実施例と同様の構成であり、同一部材には同
符号がつけである。
FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention. In the hand piece 81 according to this embodiment, the reflecting mirror 51 in the hand piece 71 of the third embodiment has a conical reflecting surface 51a.
Instead, it is formed on a parabolic reflecting surface 51b. The rest of the structure is the same as that of the third embodiment, and the same members are given the same reference numerals.

尚、上記第3あるいは第4実施例において、ファイバ保
持部として第2実施例のものを用いるものに限らず、第
1実施例のものを用いても良いことは明らかである。
It is clear that in the third or fourth embodiment, the fiber holding section is not limited to that of the second embodiment, but may also be that of the first embodiment.

又、ファイバ保持部としては図示したものに限らずP型
半導体pとN型半導体を2組用いてベルチェ効果を有す
る冷却素子を形成したものに限定されるものでなく、1
組あるいは3組以上で形成したものであっても良い。
Further, the fiber holding part is not limited to the one shown in the figure, but is not limited to one in which a cooling element having a Bertier effect is formed using two sets of a P-type semiconductor p and an N-type semiconductor, and one
It may be formed of a set or three or more sets.

尚、反射1151は、ハンドピース42.71等に一体
的に形成したものであっても良い。又、本発明は反射鏡
51を有しないものにも適用できる。
Note that the reflection 1151 may be formed integrally with the hand piece 42, 71, etc. Further, the present invention can also be applied to a device that does not have the reflecting mirror 51.

又、上記第3あるいは第4実施例においては冷却ガスを
光ファイバ43の出射端面43a近傍より後方側から透
孔72を経て電極55a、55b外周側に導くようにし
であるが、ファイバ保持部61の光ファイバ43外周と
なる空隙(接合部材62.62間)を通した後、透孔等
で電極55a。
Further, in the third or fourth embodiment, the cooling gas is guided from the rear side near the output end face 43a of the optical fiber 43 through the through hole 72 to the outer peripheral side of the electrodes 55a, 55b. After passing through the gap (between the joining members 62 and 62) that forms the outer periphery of the optical fiber 43, the electrode 55a is connected to the electrode 55a using a through hole or the like.

55bの外周に導くようにして、冷却すると共に、冷却
ガスでも出射端近傍を冷却するようにしても良い。
In addition to cooling the light by guiding it to the outer periphery of 55b, the vicinity of the emission end may also be cooled with the cooling gas.

尚、ガス排出ロア4の口金にチューブを接続して、吸引
することによって、送気されるガスの冷却をより高める
こともできる。
Incidentally, by connecting a tube to the mouthpiece of the gas discharge lower 4 and sucking the gas, the cooling of the gas to be supplied can be further enhanced.

尚、本発明は上述のものを部分的に組合わせる等したも
の等も本発明に属するものである。
Incidentally, the present invention also includes a partial combination of the above-mentioned elements.

又、本発明はレーザ光伝送部材としてマニピュレータを
用いた場合にも利用できるものである。
Further, the present invention can also be used when a manipulator is used as the laser beam transmission member.

[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の出射端近
傍をベルチェ効果を利用した冷却素子で直接冷却するよ
うにしであるので、伝送するレーザ光量に応じた電流を
流すことによって、出射端面付近を十分に冷却すること
ができる。従って、光ファイバ及びハンドピース構成物
が熱損傷するのを有効に防止できると共に、光ファイバ
等の耐久性を高めることができ、高出力のレーザ光を安
全に照射することを可能にする。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the vicinity of the output end of the optical fiber is directly cooled by a cooling element that utilizes the Beltier effect, so that a current corresponding to the amount of laser light to be transmitted can be passed. Therefore, the vicinity of the output end face can be sufficiently cooled. Therefore, thermal damage to the optical fiber and handpiece components can be effectively prevented, the durability of the optical fiber, etc. can be increased, and high-power laser light can be safely irradiated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一般的なレーザメス装置を示す斜′lR図、第
2図は従来のハンドピースを示す断面図、第3図は光フ
ァイバを伝送部材に用いた場合における従来の冷却装置
を示す縦断面図、第4図は第3図におけるA−Alll
i面図、第5図ないし第8図は本発明の第1実施例に係
り、第5図は第1実施例を備えたハンドピースを示す縦
断面図、第6図は第1実施例に用いた冷却素子の基本構
成による動作原理図、第7図は第1実施例のファイバ保
持部を示す斜視図、第8図は第5図におけるB−B縮拡
大断面図、第9図及び第10図は本発明の第2実施例に
係り、第9図は第2実施例におけるファイバ保持部を示
す断面図、第10図はファイバ保持部を拡大して示す斜
視図、第11図は本発明の第3実施例に係るハンドピー
スを示す縦断面図、第12図は本発明の第4実施例に係
るハンドピースを示す縦断面図である。 41・・・プローブ 42.71.81・・・ハンドピース 43・・・光ファイバ 43a・・・出射端面45・・
・内装被覆 48.61・・・ファイバ保持部 50・・・レンズ 51・・・反射鏡 51a、5’lb−・・反射面 53・・・絶縁板 54.62・・・接合部材 55a、55b−’l極 56.64・・・定電流源 63・・・絶縁部材72・
・・透孔 73・・・カバ一部材74・・・ガス排出口 代理人 弁理士 伊 藤 進 第2図 第5図 第8図 第9図 第10図
Fig. 1 is a diagonal R view showing a general laser scalpel device, Fig. 2 is a sectional view showing a conventional hand piece, and Fig. 3 is a vertical cross-sectional view showing a conventional cooling device when an optical fiber is used as a transmission member. Top view, Figure 4 is A-All in Figure 3.
The i-side view and FIGS. 5 to 8 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a handpiece equipped with the first embodiment, and FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the fiber holding part of the first embodiment; FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 5; FIG. 9 and FIG. FIG. 10 relates to a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a sectional view showing a fiber holding part in the second embodiment, FIG. 10 is a perspective view showing an enlarged fiber holding part, and FIG. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a hand piece according to a third embodiment of the invention, and FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a hand piece according to a fourth embodiment of the invention. 41... Probe 42.71.81... Hand piece 43... Optical fiber 43a... Output end surface 45...
・Interior coating 48.61...Fiber holding part 50...Lens 51...Reflecting mirror 51a, 5'lb-...Reflecting surface 53...Insulating plate 54.62...Joining member 55a, 55b -'l pole 56.64... Constant current source 63... Insulating member 72.
...Through hole 73...Cover member 74...Gas outlet agent Patent attorney Susumu Ito Figure 2 Figure 5 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ファイバをレーザメス用の導光部材に用いたレ
ーザプローブの先端に形成したハンドピースにおいて、
光ファイバの外周を、N型半導体及びP型半導体が接合
された導体で囲み、前記N型半導体と前記P型半導体の
それぞれの外周に電極を設けたファイバ保持部でイ先持
したことを特徴とするレーザメス用ハンドピースの冷却
装置。
(1) In a handpiece formed at the tip of a laser probe using an optical fiber as a light guiding member for a laser scalpel,
The outer periphery of the optical fiber is surrounded by a conductor to which an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are bonded, and the optical fiber is held in advance by a fiber holding part having an electrode provided on the outer periphery of each of the N-type semiconductor and the P-type semiconductor. Cooling device for handpiece for laser scalpel.
(2)前記ファイバ保持部は、ハンドピース外周の固定
用ねじにて脱着自在と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の冷却装置
(2) The cooling device for a hand piece for a laser scalpel according to claim 1, wherein the fiber holding portion is detachable using a fixing screw provided on the outer periphery of the hand piece.
(3)前記電極は、プローブ内を送気される冷却ガスで
その外周面を冷却可能に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の冷却装
置。 面と、該出射端面前方に配設した集光レンズとの間に拡
開するレーザ光を反射して前記集光レンズに導く反射鏡
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
64メス用ハンドピースの冷却装置
(3) The cooling device for a hand piece for a laser scalpel according to claim 1, wherein the outer circumferential surface of the electrode can be cooled by a cooling gas fed through the probe. Claim 1, characterized in that a reflecting mirror is provided between the surface and a condensing lens disposed in front of the output end surface to reflect the expanding laser beam and guide it to the condensing lens. Cooling device for the 64 female handpiece described
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02134480A (en) * 1988-11-11 1990-05-23 Hitachi Ltd Flow path opening/closing control valve using phase variation of fluid itself and controlling method thereof
JP2020537758A (en) * 2017-10-17 2020-12-24 オプトスカンド エービー Photoelectron collector
US11611029B2 (en) * 2020-05-21 2023-03-21 Saudi Arabian Oil Company Methods to harvest thermal energy during subsurface high power laser transmission

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