JPS61502168A - 内科および外科用レ−ザ探針 - 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】 本発明は、内科および外科用レーザ探針、特に、１／−ザ伝送材料で製造した接 触部材を前端に備え、レーザ照射治療を行おうとする組織と接触させて、使用し 得るようにした内科および外相用レーザ探針に関する。

既に、光ファイバから放射されたレーザ光線の照射により、生体器管の組織の切 開および凝血を行なうため、光ファイバにて製造し７た非接触型レーザ照射探針 が開発され、実用化されている。この型式の１／−ザ探針は、Ｎｄ：ＹＡＧレー ザ、アルゴルレーザ等のレーザ光線を、レーザ源に光学的に接続した細長℃・石 英コアといった光ファイバで製造したレーザ光線ガイド９の前端から照射させ、 切開または凝血を行うものである。

かかる非接触型１／−ザ照射探針は、光ファイバの１ノ−ザ放射端の焼付きを防 止するため、組織と接触しないよう、組織から距離を保つような方法で使用され る。この型式のレーザ探針は、致命的な問題点がないため、レーザの照射中、レ ーザ出力を一定に保ち、組織からの距離を一定に保つならば、所望の効果を得る ことができる。しかし、実際には、生体組織はそれ自体動くため、組織からの距 離を一定に保つことは極めて困難であり、また、使用者が、手でその距離を一定 に保つことも困難である。

従って、組織に対するレーザ照射の効果は、一定または均一でなく、患者に重大 な結果が生ずる虞れがある。この問題点は、内視鏡を介して、レーザ探針を使用 し、レーザ照射治療を行なう際、最も顕著となる。

従来のｌ／−ザ探針は、光ファイバの先端から空中だ放射されるレーザ光線の拡 がり角は、７乃至１００と狭小であり、従って、レーザを照射せんとする全面積 をカバーするためには、照射を反復゛して行わなけわばならず、照射を完全に行 なうためには、相当な時間を必要とするという別の問題点がある。探針は、さら に、レーザを一旦、空中および組織に照射したならば、一般に、放射したレーザ 光線の３０乃至４０チが組織の表面から後方散乱されてしまい、著るしいエネル ギ損失が生ずるという問題点もある。

従来のレーザ探針における光ファイバのレーザ放射端の保護、即ち、ファイバの 放射端の冷却およびファイバの端部への血液または粘液の侵入防止に関し、光フ ァイバを被覆する被覆管とこの被覆管を被覆する外管間の空間に気体を供給し、 探針の外部に排出し、ファイバのレーザ放射端を冷却し、血液および粘液を排出 させる。これは、また、気体は一般に、冷却能力がかなり低いため、十分な冷却 効果を得るためには、相当量の気体が必要であるという重大な問題を伴なう。例 えば、この型式の従来のレーザ探針を使用して、胃の内壁に照射した場合、胃は 、気体で充満され、気体によって、膨張して１７まう。これは患者に不快感を与 えるばかりか、レーザが膨張し、薄くなった胃壁に照射されるため、時として、 胃に穴を開けることＫもなる。

止血に適した従来のレーザ探針の一般的な構造について、第９図および第１０図 を参照しながら説明する。

１００は、例えば、石英で製造し、被覆材１０２を被覆した光ファイ、・シを示 す。このファイバ１゛００は、光学的に、レーザ源に接続されている。被覆管１ ０２の囲りには、空隙１０４を保って、同軸状に外管１０６が設けである。環状 先端部材１０８が、管１０２の前端に設けであるため、光ファイバ１００のレー ザ放射端は、組織に直接、接触することができない。外管１０６は、先端部材１ ０８０段差部分の周囲に取付けであるため、組立体は、平滑または平坦面を備え ている。先端部材１．０８の段差部分は２つの細孔１１０を備えている。

この探針を使用する場合、組織から探針を一定距離に保ち、被覆管１０２と外管 １０６間の空隙１０４に気体Ｇを供給して、レーザ光線の照射を行なう。気体は 、細孔１１０から、先端部材１０８に案内され、先端部材１０８の前端の開口か ら排出される。

しかし、この従来のレーザ探針は、光ファイバｌｏｏ自体の特性によって定まる 拡がり角を拡大することができない。先端部材が設けられ、気体を噴出して、光 ファイバ１００のレーザ放射端に血液等が侵入するのを防止し、探針を保護する が、これは完全には防止できず、組織の血液または粘液が放射端に侵入すると、 治療は妨げられ、重大な結果が生じる。

接触照射を行なうことができ、手術能率の向上した内科および外科用レーザ探針 を提供することが、本発明の主な課題であ、る。

本発明の別の課題は、ファイバの放射端の焼損を防止することによって、光ファ イバのレーザ放射端を保護することのできる内科および外科用レーザ探針を提供 することである。

本発明のさらに別の課題は、レーザ光線の後方散乱に起因するエネルギ損失を解 消し、小さい出力によって、照射を行なうことのできる内科および外科用探針を 提供することである。

本発明のさらに別の課題は、レーザ照射の拡がり角を拡大し、照射面積を広げ、 照射せんとする全面積を照射するのＩ／Ｃ要する時間を短縮することのできる内 科および外科用レーザ探針を提供することである。

発明の要約 本発明によると、光学的にレーザ源に接続され、レーザ光線を放射する光ファイ バを備え、また、光ファイバの前端に設けられ、レーザ光線を照射せんとする組 織と接触させて使用することができ、著るしく収束せずに、レーザ光線を伝送さ せることのできる接触部材を備えた内科および外科用レーザ探針が提供される。

さらに、本発明によると、光学的に、レーザ源に接伏された光ファイバと、この ファイバを被覆する被覆管と、空隙を保って、被覆管の囲りに同心軸状に設けた 外管と、および探針の基部に設けられ、流体を空隙を経て通過させる流体導入部 材とを備える内科および外科用レーザ探針が提供され、この探針は、被覆管の前 部の周囲に取付けられ、外管と係合して、その前端部を嵌入させる中空円筒状の ホルダと、およびレーザ透過材料で製造され、光ファイバの前端前方に設けられ 、レーザ光線を照射せんとする組織と接触状態にて使用でき、著るしい収束を伴 わずに、レーザ光線を伝送することができ、ホルダに固定される接触部材とを備 えている。

発明の一般的背景 光ファイバの前端前方に、レーザ伝送材料による接触部材を提供し、照射中、組 織と接触状態にて、探針を使用し得るようにしたことが本発明の最大の特徴の１ つである。従来の探針は、接触型のものはない。従来のレーザ探針のうち、光フ ァイバの前端に、レーザ透過材料による傾斜ロッド部材を設け、レーザ光線を集 束させて、切開を行なう探針が公知である。この型式の探針は、切開専用である が」血−には適せず、また、非接触型であるため、非接触型探針に伴なう欠点を 免れることができない。

接触部材を組織に直接接触させ、特に、組織の動きに合わせて、接触部材を組織 に軽ろく押圧して照射を行なった場合、生体組織の動きによって、照射効果が変 動することがない。

さらに、組織と探針間の距離を注意して、保つ必要がなく、接触部材が組織から 外れないようにするには、接触部材を組織に軽ろく押圧すれば十分である。この ため、手術能率は大幅に向上する。この効果は、内視鏡を用いて照射を行なう場 合、特に、顕著である。

光ファイバでの前端に、接触部材を設けることにより、血液または粘液が光ファ イバのレーザ放射端に侵入するのが防止される。このため、光ファイバの放射端 の焼損が防止でき、また、照射による治療が妨げられることはない。

従来のレーザ探針においては、光ファイバの放射端から血液または粘液を除去し 、並びに気体を供給して、放射端を冷却させる必要がある。しかし、本発明によ ると、放射端内への血液等の侵入が防止できるため、散乱するレーザ光線に起因 して発熱する光ファイバの放射端を冷却すれば十分である。故に、水等の如き少 量の冷却流体でこの目的を達成することができる。

冷却水は、探針の前端から滴下状に供給される。このため、従来のレーザ探針に 伴なう、放射端冷却水の供給および血液の除去に起因する患者の苦痛または組織 の望ましくない穿孔の問題を解決することができる。本発明の探針は、また、い かなる種類の気体も使用することのできない器官に使用することができる。しか し、場合によっては、本発明においても、気体を使用することができる点に留意 する必要がある。

さらに、光ファイバの放射端と組織が相互に対峠し合う限り、光ファイバの拡が り角は、上述の如く、７乃至１０°とすることができる。従来のように、レーザ 光線の照射直径が、小さいならば、照射面積を分割し、全面積を完全に照射する ために佳照射を反復しなげればならない。このため、照射を完了する迄には、相 当な時間を要する。例えば、静脈を閉じなければならない場合、静脈の流血穴の 周囲を反復して照射して、止血させ、その後、その流血穴の凝血を行なうという 手順が必要となる。

この理由で、接触部材の背面は、凹状湾曲面に形成し、拡がり角を拡大し、レー ザ光線が大きな拡がり角にて照射し得るようにしである。その結果、１回の照射 で、広い面積の治療が可能となる。例えば、上述の如く、静脈を閉じなければな らない場合、静脈の流血穴に対し、接触部材を直接、押圧し、止血を行ない得る ようにして、照射を行なえば略十分である。

非接触型レーザ探針に不可避の後方散乱の問題は、接触照射が可能であるように した本発明によって解決することができる。

その結果、小さい出力のレーザ源を使用することができ、探針の経済的利点とな る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるレーザ照射装置の図解図、第２図は、本発明によるレー ザ探針の断面側面図、第３図は、第２図のレーザ探針の前端部の斜視図、第４図 は、接触部材の前端の周縁部形状を示す、図解的な断面図、 第５図は、角状の形状に形成した接触部材の前端の周縁部を示す、図解図、 第６図は、丸味形状に形成した接触部材の前端の周縁部に沿って凝血した崩液の 除去状態を示す、図解的な断面図、第７図は、接触部材の別の形態を示す、図解 的な断面図、第８図は、例において使用したレーザ探針の寸法を示す、図解図、 第９図は、従来の非接触型レーザ探針の前端の断面図、および 第１０図は、第９図の線Ｘ−Ｘに関する断面図である。

本発明の好適実施態様 図面を参照しながら、本発明について詳細に説明する。

第１図は、本発明によるレーザ照射装置の全システムの略図であり、第２図は、 本発明のレーザ探針の細部の断面図である。

数字２は、例えば、ガラスまたは石英、望ましくは１２石英で製造した光ファイ バを示す。このファイバは、例えばテフロン（デュポンが製造販売する４ふつ化 エチレン重合体の商標）で製造した被覆管４を被せる。光ファイバ２は、光学的 に、公知のレーザ源６に接続されている。数字８は、例えば、テフロンで製造し 、間に空隙１０を保って、管４の囲りに同心軸状に配設した外管である。金属材 料製の丁字形アダプタ１２が外管８の基部に設けてあり、水Ｗまたは気体といっ た流体を空隙１０内に導入することができ、水は、水タンク１４または気体容器 カラ、入口１２Ａに供給される。アダプタ１２の後部には、キャップ１６がネジ で取付けてあり、０リング１８を取付け、管４と当接させ、気体１０に対する水 密構造体を構成する。

金属材料製のホルダ２０が、レーザ探針の前端部に取付けである。このホルダ２ ０は、本体部２２を備え、この本体部２２の後部は、段差を設け、その周縁に沿 って溝を形成し、取付部２４を提供する。この取付部２４は、管４と外管８間に 強固に取付けられる。取付部２４の外面は、第３図に示すように、波形を付け、 外管８が取付部２４から滑り出ないようＫしである。

ホルダ２０は、その本体部２２の前端に、内面に段差部分を設けた接触部材固定 部分を備えている。凹形レンズ２８をこの固定部分２６に差込み、レンズの前面 には、縮径した段差付き裏側を備える接触先端３０が取付けられる。固定部分２ ６の前端は、切込み３２（第３図）を備えている。段差部を先ず、固定部２６内 に差込み、ホルダ２０に固定し、それらの面に塗布した接着剤３４によって、相 互に、および切込み３２と密着するようにして、接触先端３０の取付けを行なう 。

取付部２４および本体部２２に沿って、ホルダ２ｏの後端から伸長する少なくと も１つの細孔、例えば、２つの細孔３５゜３５を形成する。これら細孔３５によ って、ホルダ２０の内部は、空隙Ｎｏおよび外部と連通ずる。

凹形レンズ２８および接触先端３０は協働して、本発明の接触部材を提供する。

これらは、石英または人造サファイヤにて製造するが、少なくとも接触先端３０ は、人造サファイヤで製造することが望ましい。

人造サファイヤは、その結晶状の構造体のＣ軸線がロッド部材２の縦方向に沿っ て、位置するような方法にて、本発明のロッド部材２に形成される。本発明の人 造サファイヤは、次に概説する特性を備えている。

材料／調合　Ａｌ２Ｏ３ 融点　２０３０−２０５０’Ｃ 比熱　０．１８（２５℃） 熱伝導性　０．００１６−０．００３４（４０℃）１１　ｃａＡＬｃｍ　ｓｅａ 熱膨張係数１０　々ル／’Ｃ５０−６７弾性係数　１Ｏ−６Ｘ反Ｘヱ２５．０ 比重　４・０ 硬さくモース）　９ 圧縮強度、　ｋｇ／ｃｍ　約２８０００引張り強度、　ｋｇ／ｃｍ　約２０００ 屈折率　１．７６ 吸水度　０，００ 化学的性質　耐酸塩基 外観　透明 結晶形　大方晶系 ＹＡＧレーザ透過率　９Ｏチ以上 この種人造サファイヤは、帯域溶融法または、ヴエルヌイ法等の任意の適当な方 法によって製造することができる。ヴエルヌイ法は、光透過率の点で、帯域溶融 法より、優れているため、このヴエルヌイ法によって、本発明の人造サファイヤ を製造することが望ましい。この方法によると、材料、即ち、Ａｌ２Ｏ３粉末を 、約２０４０℃の温度で溶融させ、重力にょって、ノズルから落下させ、結晶化 を図る。

接触部材に採用する人造サファイヤは、生理学的に中性であり、機械的強度、硬 さ、レーザ光線透過率、耐熱性に優れ、熱伝導率が低く、組織が付着することが ないといった、レーザ探針の接触部材の材料に要求される全ての条件を備えてい るという利点がある。特に、人造サファイヤの熱伝導率は、従来のレーザ照射装 置に、これまで使用してきた石英の熱伝導率のＡ。

という低さである。この特徴によって、レーザ探針を組織と接触状態で使用する ことができるのである。これまで、人造サファイヤで製造した接触部材はない。

接触部材３０の前端面の周縁は、第２図および第４図に図示（最も良く図示）す るように、望ましくは、円形曲率の丸味湾曲体として形成することが望ましい。

接触先端は、角状、例えば第５図の接触先端３０’について、３６′で示したよ うに、直角の周縁を備えることができる。しかし、角状の周縁３６′は、組織Ｍ に強く押圧されるため、接触先端３０′による押圧力を受ける組織部分Ｆの凝固 した血液等は、流れ出ることができず、従って、所望の効果が得られない。この 点に関し、接触先端３０の前端が丸味を付けた周縁を備える場合、凝固した血液 Ｓは、明確には把握し得ない理由によって、第６図に示すように、円滑に除去さ れる。組織との接触により発生する熱に起因する応力集中が軽減され、また、接 触部材の破損を防止することができることからも、接触先端の端部は丸味を付け た周縁を・備えることが望ましい。

湾曲体３６の曲率半径は、一般に、０．１乃至０．５ｎの範囲内とし、さらに、 ０，１５乃至０．３ｎの範囲内とすることが望ましい。

この湾曲体の曲率半径が過少であるならば、凝固した血液の除去は円滑に行ない 得す、また、この曲率半径が過大であるならば、接触先端３０のレーザ放射有効 面積（前端面の面積）は、減少し、散乱の程度が大きくなる。

図示した実施態様において、光ファイバ２からのレーザ光線の拡がり角θ。（一 般に、７乃至１０°）を拡大し、また、照射角θを得るため、凹形レンズ２８が 採用されている。別の方法として、凹状湾曲面３００ａを接触先端３ＯＯと一体 に形成してもよい。しかし、製造コストを引下げるため、市販の凹形レンズを採 用する方が有利である。

本発明のレーザ探針は、以下に説明する方法にて使用される。

第１図および第２図を参照すると、レーザ源６からのレーザ光線出力は、光ファ イバ２を介して、伝送され、７乃至１０’の拡がり角θ。で、光ファイバの前端 から放射される。このし−ザ光線は、凹形レンズ２８によって、屈折された後、 レンズ２８および接触先端３０を経て、進み、２ｏ乃至４５°、望ましくは、２ ５乃至４０°の拡がり角で、接触先端３０の前端から放射される。

このレーザ光線の放射は、例えば、組織Ｍと接触させた内視鏡を介して、接触先 端３０を体内に挿入させたまま、行われる。

この時、水が、水滴としてのみ流動し得るほどの低圧にて、水タンク１４から供 給される。細孔３５を経た水Ｗは、ホルダ２０、凹形レンズ２８および管４の前 端にて画成された空隙内に流入し、光ファイバ２の前端を冷却し、その後、水は 、細孔３５から排出される。

上述した本発明のレーザ探針は、消化器管の止血に特に有効である。

この点に関し、接触先端３０、ホルダ２２および外管８は、外面が平滑または平 坦面を構成し、探針を体内に導入し、点視鏡による治療を容易に行ない得るよう な方法で組立てることを認識する必要がある。勿論、接触先端３０の外径は、ホ ルダ２２の外径より小さくすることはできるが、接触先端３ｏの径が過小である ならば、所望の放射角θは得られない。一般に、接触先端３０は、１．５≦ｂ≦ ５．０（ｍｍ）および１５≦ｅ　−１−ｆ≦５．０（ｍｍ）で定めた第８図の寸 法を備えることが望ましい。

例 接触先端並びにａ　＝　０．６　ｍｍ　＋　ｂ　＝　２．２　、　ｃ　＝　１． ８　、　ｅ　＝　ｆ　＝１．５およびｄ　＝　１．　Ｏの寸法の凹形レンズを備 え、第８図に図示した位置関係にて配設された、第８図に図示するような、本発 明のレーザ探針を使用して、犬の胃のレーザ照射治療を行な℃・、得られた照射 効果を検査した。第９図および第１０図（で図示するような、従来の非接触型レ ーザ探針に関しても、同様の実験を行なった。この非接触型レーザ探針は、外径 ０．６　ｖｒｍの光ファイバを採用し、探針の前端と照射せんとする組織間の距 離を１、　Ｏｍｒｘに保って、使用した。何れの場合でも、照射時間は、１秒と した。組織に対する凝血の深さに関する結果は、次のようにまとめられる。

従来の探針　（影響なし）　０．５１１１１　０．８ｍｍ　１．３１０１本発明 の探針　０．７ｍｍ　１．５ｍ　２．３龍　−これら結果から明らかなように、 本発明は、従来の方法と比べて、優れた照射効果を提供することができるのであ る。し、かも、小さいレーザ出力にて、所望の治療を行なうことができるのであ る。

ＦＩＧ、４　ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、　５　ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、９　ＦＩＧ、１０

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．光学的に、レーザ源に接続され、レーザ光線を放射する光フアイバを備える 内科および外科用レーザ探針において、光フアイバの正面に配設され、レーザ光 線を照射せんとする組織と接触させて使用し得るようにした接触部材を備え、前 記接触部材が、著るしい集束を伴わずに、レーザ光線の内部伝送を許容すること を特徴とする内科および外科用レーザ探針。
2. ２．接触部材を、人造サフアイヤで製造することを特徴とする請求の範囲第１項 に記載した内科および外科用レーザ探針。
3. ３．接触部材の前端面の周縁部がある曲率半径による丸味を備えることを特徴と する請求の範囲第１項に記載した内科および外科用レーザ探針。
4. ４．前記曲率半径が０．１乃至０．５ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第 ３項に記載した内科および外科用レーザ探針。
5. ５．接触部材が、凹状湾曲形状に形成した背面を備えることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載した内科および外科用レーザ探針。
6. ６．接触部材が、接触先端部および後側の凹形レンズ部を備え、前記先端部およ び凹形レンズ部の双方を、レーザ透過材料にて製造し、凹形レンズ部の背面が、 凹状湾曲面を備えることを特徴とする請求の範囲第５項に記載した内科および外 科用レーザ探針。
7. ７．光学的に、レーザ源に接続された光フアイバと、フアイバを被う被覆管と、 空隙を保つて、被覆管の周囲に同心軸状に配設した外管と、および探針の基部に 設けられ、空隙内に流体を通過させる流体導入部材とを備える内科および外科用 レーザ探針において、被覆管の前基部の周囲に取付けられ、外管と係合して、外 管の前端部を嵌入させる中空円筒状ホルダと、および、レーザ透過材料で製造し 、光フアイバの前端正面に配設され、レーザ光線を照射せんとする組織と接触状 態で使用でき、よつて、著るしい集束を伴わずに、レーザ光線の内部伝送を許容 する接触部材とを備え、前記接触部材をホルダに固定することを特徴とする内科 および外科用レーザ探針。
8. ８．外管、ホルダおよび接触部材を、平滑または平坦な面を備え得るように組立 てることを特徴とする請求の範囲第７項に記載した内科および外科用レーザ探針 。
9. ９．接触部材が、その後基部に、ホルダに嵌入される段差部を備えることを特徴 とする請求の範囲第７項に記載した内科および外科用レーザ探針。
10. １０．ホルダが、その後基部の周縁に、本体部から伸長し、空隙内にきちつと嵌 入する嵌入部を形成する溝を備え、さらに、探針の縦軸線に沿つて、本体および ホルダの嵌入部以上、伸長する少なくとも１つの細孔を備え、前記細孔が、空隙 、光フアイバのレーザ放射端および探針の外部と連通することを特徴とする請求 の範囲第７項に記載した内科および外科用レーザ探針。
11. １１．前記空隙が、水を通過させ得るようにしてあることを特徴とする請求の範 囲第７項に記載した内科および外科用レーザ探針。