JPS6233486A - レ−ザシステムの熱損傷防止装置およびその方法 - Google Patents
レ−ザシステムの熱損傷防止装置およびその方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本元明は、昼出力のレーザエイ・ルギを伝送する光ファ
イバと共に使用する安全装置、荷に元ファイバの破断ま
二は汚染に起因する光ファイバ自体並びに光ファイバ？
内ｊ歳するカテーテル、さらに周囲環境の熱損傷乞防止
する装置に関する。
イバと共に使用する安全装置、荷に元ファイバの破断ま
二は汚染に起因する光ファイバ自体並びに光ファイバ？
内ｊ歳するカテーテル、さらに周囲環境の熱損傷乞防止
する装置に関する。
（従来の技術）
尚出力レーザの発生ずるエネルギを用いる材料の切断Ｓ
よび除去方法は、工業分野で従来から行われている技術
である。荷に、最近、医療分野では、多少出力の小さい
レーザが、生体組峨の除去に採用されるようになつ１こ
。
よび除去方法は、工業分野で従来から行われている技術
である。荷に、最近、医療分野では、多少出力の小さい
レーザが、生体組峨の除去に採用されるようになつ１こ
。
工業分野および医療分野共、レーザエネルギは光ファイ
バの下方に伝送し、所期の部位に照射すると都合の良い
ことが多い。光ファイバを医療カテーテル内部に挿入し
得る程、小径に製造することができれば、医療目的には
元ファイバの使用が特に都合良い。カテーテルを挿入す
る１こめ悌（僅かな切開を行うだけで、経皮的治療が可
能となる。
バの下方に伝送し、所期の部位に照射すると都合の良い
ことが多い。光ファイバを医療カテーテル内部に挿入し
得る程、小径に製造することができれば、医療目的には
元ファイバの使用が特に都合良い。カテーテルを挿入す
る１こめ悌（僅かな切開を行うだけで、経皮的治療が可
能となる。
（発明が解決しようとする問題点）
レーザ切断または材料の除去システム乞使用する際の問
題点は、光ファイバ端末の汚染または破断に起因して、
光ファイバ自体およびその周囲の環境が熱による損傷を
受けることである。特に、高出力のレーザエネルギを光
ファイバを介して伝送するとき、光ファイバコアの破損
、および加工部位から蒸発する材料（工業用の場合）、
まＴこは血液、組織（医療用の場合）Ｋより、光ファイ
バの末梢端が汚染されることに起因する問題点の生ずる
ことも多い。上記何れかの事態が生じた場合、レーザエ
ネルギは、光ファイバを伝送されずに、元ファイバに閉
じ込められ、元ファイバ内部で放散されるレーザエイ・
ルギの熱によって、光ファイバは溶解ま１こは気化する
か、ま１こは光ファイバの周囲が損傷される結果となる
。
題点は、光ファイバ端末の汚染または破断に起因して、
光ファイバ自体およびその周囲の環境が熱による損傷を
受けることである。特に、高出力のレーザエネルギを光
ファイバを介して伝送するとき、光ファイバコアの破損
、および加工部位から蒸発する材料（工業用の場合）、
まＴこは血液、組織（医療用の場合）Ｋより、光ファイ
バの末梢端が汚染されることに起因する問題点の生ずる
ことも多い。上記何れかの事態が生じた場合、レーザエ
ネルギは、光ファイバを伝送されずに、元ファイバに閉
じ込められ、元ファイバ内部で放散されるレーザエイ・
ルギの熱によって、光ファイバは溶解ま１こは気化する
か、ま１こは光ファイバの周囲が損傷される結果となる
。
光ファイバ乞内臓したカテーテル７便用する医療分野の
場合、損傷または汚染した光ファイバ内におけるレーザ
エネルギの放散による熱は、生体への挿入部分に至るカ
テーテルの通路を焼損しま１こは光ファイバ乞内臓させ
たカテーテルを溶融させる可能性がある１こめ、光ファ
イバの過熱は、特に重大な問題となる。何れの場合でも
、患者はひどく損傷される。
場合、損傷または汚染した光ファイバ内におけるレーザ
エネルギの放散による熱は、生体への挿入部分に至るカ
テーテルの通路を焼損しま１こは光ファイバ乞内臓させ
たカテーテルを溶融させる可能性がある１こめ、光ファ
イバの過熱は、特に重大な問題となる。何れの場合でも
、患者はひどく損傷される。
上記に鑑みて、過熱による光ファイバの損傷を防止する
１こめの幾つかの従来技術による解決手段が開発されて
いる。かかる解決手段の１つは、元ファイバから放出さ
れ１こレーザエネルギの一部を適当な検出器に分岐させ
ることである。元ファイバから放出される出力が、所定
の限界値以上になったとき、レーザ源を遮断する。しか
し、この方法には２つの主な不利益がある。即ち、１つ
は、出力の一部を監視目的の１こめ、分岐させなければ
ならないため、竺体の出力が低下すること、また、第２
は、レーザ光線を検出器に分岐させるため、光ファイバ
の出力端には、ビーム分割器ン設けなければならないこ
とである。
１こめの幾つかの従来技術による解決手段が開発されて
いる。かかる解決手段の１つは、元ファイバから放出さ
れ１こレーザエネルギの一部を適当な検出器に分岐させ
ることである。元ファイバから放出される出力が、所定
の限界値以上になったとき、レーザ源を遮断する。しか
し、この方法には２つの主な不利益がある。即ち、１つ
は、出力の一部を監視目的の１こめ、分岐させなければ
ならないため、竺体の出力が低下すること、また、第２
は、レーザ光線を検出器に分岐させるため、光ファイバ
の出力端には、ビーム分割器ン設けなければならないこ
とである。
米国特許第４，４２３，７２６号に開示され１こような
他の従来技術によるシステムは、光ファイバの端末の汚
染に起因する熱損傷を検知する構成にしたものである。
他の従来技術によるシステムは、光ファイバの端末の汚
染に起因する熱損傷を検知する構成にしたものである。
光ファイバの端末が汚染した場合、元ファイバの出力端
はレーザエネルギによって過熱され、その一部が気化す
る。気化物は、元ファイバ端末付近にあるレンズ等の上
に凝縮する。この気化物に起因する物質の透過率または
反射率の変化を検知する光検出器を含む、幾多の装置乞
使用して、気化物の存在を検出する。この従来技術は、
光ファイバが気化する程の高温にならなければ、過熱を
検出できないという欠点がある。さらに、出力エネルギ
の監視装置音光ファイバの出力端に設けることも必要と
なる。
はレーザエネルギによって過熱され、その一部が気化す
る。気化物は、元ファイバ端末付近にあるレンズ等の上
に凝縮する。この気化物に起因する物質の透過率または
反射率の変化を検知する光検出器を含む、幾多の装置乞
使用して、気化物の存在を検出する。この従来技術は、
光ファイバが気化する程の高温にならなければ、過熱を
検出できないという欠点がある。さらに、出力エネルギ
の監視装置音光ファイバの出力端に設けることも必要と
なる。
別の簡単な従来技術が、米国特許第４，３８５，８３２
号、同第４，５２０，９６８号１ｄよび同第４，３２１
，７０７号に開示されている。これら方法では、反射さ
れγこレーザ光を利用して、光ファイバの破断または光
ファイバ端末の汚染を検出しようとするものである。
号、同第４，５２０，９６８号１ｄよび同第４，３２１
，７０７号に開示されている。これら方法では、反射さ
れγこレーザ光を利用して、光ファイバの破断または光
ファイバ端末の汚染を検出しようとするものである。
かかるシステムでは、光ファイバ端末から反射され、レ
ーザ源に戻ろンーザ光乞主ンーザビームから分離して、
監視するものである。光ファイバの端末の汚染または光
ファイバの破断によって、光ファイバケ通って反射され
るレーザ光量に変比が生じる。反射光の変比が所定の限
界値以上となったとき、警報が鳴りまたは適当な措置か
採られる。
ーザ源に戻ろンーザ光乞主ンーザビームから分離して、
監視するものである。光ファイバの端末の汚染または光
ファイバの破断によって、光ファイバケ通って反射され
るレーザ光量に変比が生じる。反射光の変比が所定の限
界値以上となったとき、警報が鳴りまたは適当な措置か
採られる。
このシステムでは、光ファイバの出力端に装置ヲ設ける
必要はないが、光ファイバの反射率に影響しないある棟
の光ファイバの損傷を検出することはできない。
必要はないが、光ファイバの反射率に影響しないある棟
の光ファイバの損傷を検出することはできない。
さらに別の従来技術は、元ファイバに沿って設けた検出
器を利用して、光ファイバの破＠に起因する過熱を検出
するものである。例えば、米国特許第４，４７６，５１
２号は、元ファイバケーブルの全長に亘る選択箇所に設
けた複数のサーミスタを利用するものである。回路によ
って、サーミスタの出力を監視し、ケーブルの破断に起
因するケーブル温度の異常な上昇または低下を検出する
ものである。米国特許第４，３１１，１４２号の同様の
構成では、光ファイバコアの伝送路に沿って設けた導体
ａＷ利用する。光ファイバの破断があると、温度が上昇
する１こめ、導体線が溶融し、または導体線の抵抗値に
変（ヒが生ずる。導体線の端末に接続した検ｆｆ：ｌ器
を利用して、導体線の抵抗直音監視し、抵抗値の変化が
異常であればレーザ乞切る。このシステムでは、光ファ
イバの端末に検出器を設けない限り、光ファイバ端末の
汚染を検出することはできない。
器を利用して、光ファイバの破＠に起因する過熱を検出
するものである。例えば、米国特許第４，４７６，５１
２号は、元ファイバケーブルの全長に亘る選択箇所に設
けた複数のサーミスタを利用するものである。回路によ
って、サーミスタの出力を監視し、ケーブルの破断に起
因するケーブル温度の異常な上昇または低下を検出する
ものである。米国特許第４，３１１，１４２号の同様の
構成では、光ファイバコアの伝送路に沿って設けた導体
ａＷ利用する。光ファイバの破断があると、温度が上昇
する１こめ、導体線が溶融し、または導体線の抵抗値に
変（ヒが生ずる。導体線の端末に接続した検ｆｆ：ｌ器
を利用して、導体線の抵抗直音監視し、抵抗値の変化が
異常であればレーザ乞切る。このシステムでは、光ファ
イバの端末に検出器を設けない限り、光ファイバ端末の
汚染を検出することはできない。
従って、本発明の目的は、光ファイバの損傷ま１こは汚
染に起因する光ファイバの熱損傷を防止することである
。
染に起因する光ファイバの熱損傷を防止することである
。
本発明の別の目的は、光ファイバに検出器を接続する必
要のない熱損傷防止システムを提供することである。
要のない熱損傷防止システムを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、光ファイバの破断および元
ファイバ端末の汚染に起因する光ファイバの熱損傷を検
出することのできる熱損傷防止システムを提供すること
である。
ファイバ端末の汚染に起因する光ファイバの熱損傷を検
出することのできる熱損傷防止システムを提供すること
である。
本発明のさらに別の目的は、熱損傷の発生前、レーザエ
坏ルギ源乞不能化することのできる熱損傷防止システム
を提供することである。
坏ルギ源乞不能化することのできる熱損傷防止システム
を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、光ファイバが所定の温度に
達しｆことき、レーザエイ・ルギ源を不能化するよう予
設定可能な調節容易なしきい値を備えた熱損傷防止シス
テムを提供することである。
達しｆことき、レーザエイ・ルギ源を不能化するよう予
設定可能な調節容易なしきい値を備えた熱損傷防止シス
テムを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、様々の型式のレーザと共に
使用することのできる熱損傷防止システムを提供するこ
とである。
使用することのできる熱損傷防止システムを提供するこ
とである。
本う６明のさらに別の目的は、光ファイバコアに対する
レーザのアライメントが狂ったとき、−１：１こは被加
工物が過熱したとき、レーザシステムの損傷を防止する
熱損傷防止システムを提供することである。
レーザのアライメントが狂ったとき、−１：１こは被加
工物が過熱したとき、レーザシステムの損傷を防止する
熱損傷防止システムを提供することである。
（問題点を解決するための手段）
光ファイバを通って後方に伝送される赤外線による放射
熱を監視し、この放射熱か所定の限界値を越えたとき、
レーザエネルギを不能化する構成の本発明の１実施態様
によって、上記問題点を解決し且つ上記目的を達成する
ことかできる。
熱を監視し、この放射熱か所定の限界値を越えたとき、
レーザエネルギを不能化する構成の本発明の１実施態様
によって、上記問題点を解決し且つ上記目的を達成する
ことかできる。
より具体的には、レーザエネルギを加工部位に伝送する
光ファイバは、赤外線放射熱を透過する材料で製造する
。レーザ／光ファイバシステムの作動中、光ファイバ内
部でレーザエネルギが放散することに起因し、元ファイ
バ自体が熱放射２発生させる。熱エネルギの一部は、光
ファイバを通って、光ファイバの基端およびレーザエネ
ルギ源に向けて後方に伝播する。元ファイバの基端にお
いて、赤外線熱エネルギは、ミラーによって赤外線検出
器に反射される。フィルタケ用いて、反射されたレーザ
エネルギから熱放射を分離し、検出器は、熱エネルギ以
外のエイ・ルギには応答しないようにする。
光ファイバは、赤外線放射熱を透過する材料で製造する
。レーザ／光ファイバシステムの作動中、光ファイバ内
部でレーザエネルギが放散することに起因し、元ファイ
バ自体が熱放射２発生させる。熱エネルギの一部は、光
ファイバを通って、光ファイバの基端およびレーザエネ
ルギ源に向けて後方に伝播する。元ファイバの基端にお
いて、赤外線熱エネルギは、ミラーによって赤外線検出
器に反射される。フィルタケ用いて、反射されたレーザ
エネルギから熱放射を分離し、検出器は、熱エネルギ以
外のエイ・ルギには応答しないようにする。
通常のレーザ／光ファイバ作動中、元ファイバはＥカッ
トオフ」波長より長い波長のエネルギを伝送せず、ま１
こ、通常の作動温度時、カットオフ波長より短かい波長
の熱放射の量は、僅かであるため、検出器に到達する熱
放射は極（僅かである。
トオフ」波長より長い波長のエネルギを伝送せず、ま１
こ、通常の作動温度時、カットオフ波長より短かい波長
の熱放射の量は、僅かであるため、検出器に到達する熱
放射は極（僅かである。
しかし、光ファイバが破断し、または光ファイバ端末が
汚染した状態では、光ファイバの温度は上昇し、カット
オフ波長より短かい波長の熱放射の発生量が消火する。
汚染した状態では、光ファイバの温度は上昇し、カット
オフ波長より短かい波長の熱放射の発生量が消火する。
光ファイバを通る短波長の熱放射の量が増加″′ｆ′あ
と、検出器の信号も増加する。
と、検出器の信号も増加する。
検出器の信号は増幅され、しさい埴イｇ号と比較する。
検出器の信号がしきい値以上になつ１ことき、シャッタ
機構が作動される。このシャッタ機構は、レーザビーム
を遮断する作用をする。しきい値信号乞設定し、光ファ
イバの上昇温度２所定値に制限することができる。この
ようにして、光ファイバの過熱に起因する熱損傷を防止
することができる。
機構が作動される。このシャッタ機構は、レーザビーム
を遮断する作用をする。しきい値信号乞設定し、光ファ
イバの上昇温度２所定値に制限することができる。この
ようにして、光ファイバの過熱に起因する熱損傷を防止
することができる。
本発明の１特徴によれば、上記システムは、ま１こ、レ
ーザビームの整列誤差および被加工物の過熱に起因する
過熱を検出し且つ防止する。より具体的には、光ファイ
バとレーザビームの鷲列誤差が生じた場合、光ビームは
元ファイバコネクタの端部に衝突し、この部分を過熱さ
せる。仄いで、加熱した光ファイバコネクタから発生ず
る熱放射は、検出器に集束され、光ファイバ端末の温度
が所定のしきい値以上に達したとき、レーザ乞不能化す
る。同様に、被加工物が過熱した場合（これは、例えば
、外科手術中、レーザビームが骨または石灰（ヒしたア
テローム等に衝突する場合に生ずる）、過熱した被加工
物の発生する熱放射は、光ファイバ２通じて伝送され、
過熱した光ファイバに対すると同一の方法にて、過熱制
御を行う。
ーザビームの整列誤差および被加工物の過熱に起因する
過熱を検出し且つ防止する。より具体的には、光ファイ
バとレーザビームの鷲列誤差が生じた場合、光ビームは
元ファイバコネクタの端部に衝突し、この部分を過熱さ
せる。仄いで、加熱した光ファイバコネクタから発生ず
る熱放射は、検出器に集束され、光ファイバ端末の温度
が所定のしきい値以上に達したとき、レーザ乞不能化す
る。同様に、被加工物が過熱した場合（これは、例えば
、外科手術中、レーザビームが骨または石灰（ヒしたア
テローム等に衝突する場合に生ずる）、過熱した被加工
物の発生する熱放射は、光ファイバ２通じて伝送され、
過熱した光ファイバに対すると同一の方法にて、過熱制
御を行う。
（実施例）
第１図は、光ファイバ等の物質が発生する熱放射または
黒体放射の６つの異なる温度における強度と波長の関係
２示す略図である。より具体的には、縦軸は、上方向に
増加する強度を示し、）ｌＡ軸は、右方向に増加する波
長（μｍ）を示す。
黒体放射の６つの異なる温度における強度と波長の関係
２示す略図である。より具体的には、縦軸は、上方向に
増加する強度を示し、）ｌＡ軸は、右方向に増加する波
長（μｍ）を示す。
曲線１００は、常温（６００°Ｋ）における物質の熱放
射スペクトルを示す。第１図に示すようＫ、物質から放
射される熱放射が、最も箇力なのは、約１０μｍの波長
時である。しかし、上記ピーク波長１０μｍよりも長（
ま１こは短かい波長の場合でも、熱放射は相当の強度を
示すことが分かつている。
射スペクトルを示す。第１図に示すようＫ、物質から放
射される熱放射が、最も箇力なのは、約１０μｍの波長
時である。しかし、上記ピーク波長１０μｍよりも長（
ま１こは短かい波長の場合でも、熱放射は相当の強度を
示すことが分かつている。
可視光域は、第１図に謁いて、光域１０８として示され
ている。上記光域に属する波長２備えた放射エネルギは
、肉眼によって、有彩光として認識することができる。
ている。上記光域に属する波長２備えた放射エネルギは
、肉眼によって、有彩光として認識することができる。
肉眼は、可視光域におけろ波長の長いエネルギが放射さ
れたとき赤色と認識し、また、波長の短かいエネルギが
放射されたとき、紫色と認識する。第１図に示すように
、常温の物質からの熱放射は、実質上、可視光域内で全
く放射熱を放出せず、肉眼は、熱放射による色を全（認
識することかできない。
れたとき赤色と認識し、また、波長の短かいエネルギが
放射されたとき、紫色と認識する。第１図に示すように
、常温の物質からの熱放射は、実質上、可視光域内で全
く放射熱を放出せず、肉眼は、熱放射による色を全（認
識することかできない。
しかし、物質の温度が高くなると、熱エイ・ルギ曲線の
強度のピークは、曲線１０２．１０４で簡単に示すよう
に、短かい波長の方向に移動し、可視光域１０８では益
々多くの放出が行われるようになる。温度が上昇すると
、先ず、可視光スペクトルの波長の長い部分で相当量の
エネルギが現われ、従って物質は、「赤熱」状態に見え
る。しかし、温度がさらに上昇すると、短かい波長の可
視光域内でより大量のエイ、ルギが生じ、このため、物
質は「白熱」状態に見える。
強度のピークは、曲線１０２．１０４で簡単に示すよう
に、短かい波長の方向に移動し、可視光域１０８では益
々多くの放出が行われるようになる。温度が上昇すると
、先ず、可視光スペクトルの波長の長い部分で相当量の
エネルギが現われ、従って物質は、「赤熱」状態に見え
る。しかし、温度がさらに上昇すると、短かい波長の可
視光域内でより大量のエイ、ルギが生じ、このため、物
質は「白熱」状態に見える。
より重要なことは、典型的な光ファイバは、「カットオ
フ」波長として短られる限界波長までの波長のエネルギ
を伝送することである。光ファイバは、カットオフ限界
波長より長い波長のエネルギを伝送することはできない
。例えば、水酸基イオン量馨低減させるため特別に処理
したシリカ光ファイバは、カットオフ波長が２．２μｍ
である（この限界波長は、第１図で線１０６として表示
しである）。
フ」波長として短られる限界波長までの波長のエネルギ
を伝送することである。光ファイバは、カットオフ限界
波長より長い波長のエネルギを伝送することはできない
。例えば、水酸基イオン量馨低減させるため特別に処理
したシリカ光ファイバは、カットオフ波長が２．２μｍ
である（この限界波長は、第１図で線１０６として表示
しである）。
このように、第１図を参照すると、常温時の物質の場合
、線１０６より下方にあるのは、放射曲線の下方「尾」
部分のみである１こめ光ファイバを経て、極（僅かの熱
放射しか伝送されないことが分かる。しかし、放射曲線
１０２および１０４に示すように、温度が上昇し、放射
波長が変化すると、より大量のエネルギがカットオフ波
長以下の波長となり、よって光ファイバによって伝送さ
れる。
、線１０６より下方にあるのは、放射曲線の下方「尾」
部分のみである１こめ光ファイバを経て、極（僅かの熱
放射しか伝送されないことが分かる。しかし、放射曲線
１０２および１０４に示すように、温度が上昇し、放射
波長が変化すると、より大量のエネルギがカットオフ波
長以下の波長となり、よって光ファイバによって伝送さ
れる。
本発明によると、光ファイバによって伝送されるエネル
ギ量は、熱放射？発生する物質の温度と直接関係する。
ギ量は、熱放射？発生する物質の温度と直接関係する。
これは、熱放射を発生する物質が元ファイバ自体であっ
ても同じである。故に、光ファイバを通って伝送される
熱放熱の強度を検知する検出器を用いて、光ファイバの
温度を監視することができる。
ても同じである。故に、光ファイバを通って伝送される
熱放熱の強度を検知する検出器を用いて、光ファイバの
温度を監視することができる。
第２図は、光ファイバの温度測定に使用することのでき
る測定装置の図である。第２図において、レーザ２００
は、特定の用途に適したビームを発生する多数の異なる
型式のレーザの１つである。
る測定装置の図である。第２図において、レーザ２００
は、特定の用途に適したビームを発生する多数の異なる
型式のレーザの１つである。
例えば、レーザ２００は、穴あけおよび切断のため工業
用に適した炭酸ガスレーザとすることができる。
用に適した炭酸ガスレーザとすることができる。
医療用としては、レーザ２００は、波長１絶囲が１．４
乃至２．２μｍの赤外線出力エネルギを発生ずるレーザ
、またはアルゴン・イオンレーザとすることか望ましい
。上記範囲の波長の出力を発生するレーザは、ホルミウ
ムをドープしたイツトリウム。
乃至２．２μｍの赤外線出力エネルギを発生ずるレーザ
、またはアルゴン・イオンレーザとすることか望ましい
。上記範囲の波長の出力を発生するレーザは、ホルミウ
ムをドープしたイツトリウム。
リチウム・フッ素（ＹＬＦ）、エルビウム乞ドーグしｙ
、、：ＹＬＦ、ツリウムをドーグしＣＹ Ｌ Ｆ Ｍよ
びホルミウム、エルビウム、およびツリウムをドープし
たイツトリウム・アルミニウム・ガーネットがある。出
力波長範囲１．４乃至２．２μｍは、人体に適した溶融
シリカ光ファイバを使用して、レーザエネルギ馨伝送で
きる点にて、医療用に適した出力である。
、、：ＹＬＦ、ツリウムをドーグしＣＹ Ｌ Ｆ Ｍよ
びホルミウム、エルビウム、およびツリウムをドープし
たイツトリウム・アルミニウム・ガーネットがある。出
力波長範囲１．４乃至２．２μｍは、人体に適した溶融
シリカ光ファイバを使用して、レーザエネルギ馨伝送で
きる点にて、医療用に適した出力である。
レーザ２００からの出力ビーム２０２は、シャッタ２０
４を通過する。このシャッタ２０４は、導線２４０から
の信号によって作動される従来の機械式または光学式シ
ャッタである。作動させると、シャッタ２０４は、七の
レーザビーム２０２を遮断することによって、レーザ２
００を不能化する。
４を通過する。このシャッタ２０４は、導線２４０から
の信号によって作動される従来の機械式または光学式シ
ャッタである。作動させると、シャッタ２０４は、七の
レーザビーム２０２を遮断することによって、レーザ２
００を不能化する。
シャッタ２０４が開放していると仮定した場合／−ザビ
ーム２０２は、ビーム２０６としてシマツタ２０４ビ通
過し、集束レンズ２１０の上に衝突する。ミラー２０８
（第２図でＨ面を図示〕が集束レンズ２１０とシャッタ
２０４間に配設しである。このミラー２０８は、七の中
心部に、ビーム２０６の通過する小孔が明けである。第
２図に示すように、ミラー２０８は、ビーム光軸に対し
て、４５°の角度に傾斜させ、以下に脱明するように、
光ファイバ２１３の放出する熱放射を反射し得るように
しである。
ーム２０２は、ビーム２０６としてシマツタ２０４ビ通
過し、集束レンズ２１０の上に衝突する。ミラー２０８
（第２図でＨ面を図示〕が集束レンズ２１０とシャッタ
２０４間に配設しである。このミラー２０８は、七の中
心部に、ビーム２０６の通過する小孔が明けである。第
２図に示すように、ミラー２０８は、ビーム光軸に対し
て、４５°の角度に傾斜させ、以下に脱明するように、
光ファイバ２１３の放出する熱放射を反射し得るように
しである。
ビーム２０６は、レンズ２１０によって集束され、従来
の光ファイバコネクタ２１４内に保持した光ファイバ端
末に衝突する集束ビーム馨発生する。元ファイバ２１３
は、レーザシステム乞使用して、経皮的レーザ治療を行
う場合には、従来のカテーテル（図示せず）内に内臓さ
せることができる。光ファイバ２１３の末梢端にて、ビ
ーム２１８が放出され、工業用被加工物ま１こは手術部
位とすることのできる被加工部２２０に作用される。
の光ファイバコネクタ２１４内に保持した光ファイバ端
末に衝突する集束ビーム馨発生する。元ファイバ２１３
は、レーザシステム乞使用して、経皮的レーザ治療を行
う場合には、従来のカテーテル（図示せず）内に内臓さ
せることができる。光ファイバ２１３の末梢端にて、ビ
ーム２１８が放出され、工業用被加工物ま１こは手術部
位とすることのできる被加工部２２０に作用される。
元ファイバ２１３内で発生した熱エネルギは、光ファイ
バを通って、その末梢端および基端（元ファイバコネク
タ２１３）方向に進む。熱エネルギは、光ファイバ自体
の不規則な原子運動によって発生するγこめ、熱エネル
ギは不ｇｔ則な方向に放出され、レーザエネルギのよう
に、集束されて平行ビームとはならない。このため、戻
り熱エネルギは広がって、集束したレーザビーム２１２
と比べて幅広の円錐形２２２を形成する。この円錐形２
２２は、集束レンズ２１０によって集束され、幅広のビ
ーム２２４となり、このビーム２２４がミラー２０８の
面に当たり、ビーム２２６として、フィルタ２２８に反
射される。少量のエネルギは、ミラーの中心孔な通過す
るが、この中心孔の径は、ミラーの表面の割合には小さ
いため、はとんどのエネルギは、このミラーから反射さ
れる。
バを通って、その末梢端および基端（元ファイバコネク
タ２１３）方向に進む。熱エネルギは、光ファイバ自体
の不規則な原子運動によって発生するγこめ、熱エネル
ギは不ｇｔ則な方向に放出され、レーザエネルギのよう
に、集束されて平行ビームとはならない。このため、戻
り熱エネルギは広がって、集束したレーザビーム２１２
と比べて幅広の円錐形２２２を形成する。この円錐形２
２２は、集束レンズ２１０によって集束され、幅広のビ
ーム２２４となり、このビーム２２４がミラー２０８の
面に当たり、ビーム２２６として、フィルタ２２８に反
射される。少量のエネルギは、ミラーの中心孔な通過す
るが、この中心孔の径は、ミラーの表面の割合には小さ
いため、はとんどのエネルギは、このミラーから反射さ
れる。
フィルタ２２８は、通過する赤外線熱放射以外の全入射
エネルギ馨吸収する。より具体的には、フィルタ２２８
は、波長範囲が１乃至２．７μｍの熱放射以外の全熱放
射を吸収するように設計した従来型式の光学フィルタで
ある。このフィルタ？通過する熱放射は、レンズ２６０
によって、侠出器２６２上に集束される。検出器２６２
は、フィルタ２２８を通過する波長範囲のエネルギを検
出する従来型式の光検出器である。
エネルギ馨吸収する。より具体的には、フィルタ２２８
は、波長範囲が１乃至２．７μｍの熱放射以外の全熱放
射を吸収するように設計した従来型式の光学フィルタで
ある。このフィルタ？通過する熱放射は、レンズ２６０
によって、侠出器２６２上に集束される。検出器２６２
は、フィルタ２２８を通過する波長範囲のエネルギを検
出する従来型式の光検出器である。
光検出器２６２からの出力信号は、増幅器２６６によっ
て増幅され、導線２６４を介して比較器２６６の陽極入
力側に印加される。比較器２６６は、基準源２６８の発
生ずる基準電圧を受ける。この基準源２３８は調節可能
であり、また、シャッタの作動しきい値の設定に使用す
ることかできる。
て増幅され、導線２６４を介して比較器２６６の陽極入
力側に印加される。比較器２６６は、基準源２６８の発
生ずる基準電圧を受ける。この基準源２３８は調節可能
であり、また、シャッタの作動しきい値の設定に使用す
ることかできる。
比較器２３６は、シャッタ２０４を制御する出力信号を
導線２４０に出力する。
導線２４０に出力する。
本発明によれば、レーザ２００は、被加工物２２０ｖ照
射する１こめに作動される。元ファイバ２１３が破損し
、ま１こは光ファイバ２１３が被加工物２２０から気化
した物質（または、医療用の場合、凝固した血液または
組織）で汚染され１こ場合、レーザエネルギは光ファイ
バで吸収されるため、元ファイバの温度は上昇する。昇
ＩｉＡすると、元ファイバ乞介して伝送することのでき
る短波長放射量が増加するため、光ファイバを通って伝
播し、戻る熱放射蓋は増加する。伝送される放射量が増
加すると、光検出器２３２の発生する出力信号も犬きく
なる。光検出器２６２の出力が基準源２６８の発生する
しぎい値電圧以上になると、シャッタ２０４が作動し、
レーザビーム？遮断し、光ファイバおよびその周囲の過
熱並びに熱損傷を防止する。
射する１こめに作動される。元ファイバ２１３が破損し
、ま１こは光ファイバ２１３が被加工物２２０から気化
した物質（または、医療用の場合、凝固した血液または
組織）で汚染され１こ場合、レーザエネルギは光ファイ
バで吸収されるため、元ファイバの温度は上昇する。昇
ＩｉＡすると、元ファイバ乞介して伝送することのでき
る短波長放射量が増加するため、光ファイバを通って伝
播し、戻る熱放射蓋は増加する。伝送される放射量が増
加すると、光検出器２３２の発生する出力信号も犬きく
なる。光検出器２６２の出力が基準源２６８の発生する
しぎい値電圧以上になると、シャッタ２０４が作動し、
レーザビーム？遮断し、光ファイバおよびその周囲の過
熱並びに熱損傷を防止する。
第１図は、光ファイバの発生する熱放射の強度と様々な
光ファイバ温度に対する波長の関係を示す略図、および 第２図は、本発明による熱損傷防止システムの略ブロッ
ク線図である。 （主要符号の説明） １０２．１０４・・・・・・放射曲巌 １０６・・・・・パカットオフ線 １０８・・・・・・
可視光域２００・・・・・・レーザ・ ２０２・・・・
・・ビーム２０４・・・・・シャッタ ２０６・・
曲ピ − ム２０８・・・・・・ミ ラ − ２１
０・四・集束レンズ２１４・・・・・・光ファイバコネ
クタ２１３・・・・・・光ファイバ ２１８・・・・
・・ビ − ム２２０・・・・・・被加工面 ２２
２・・川・円 錐２２８・・・・・・フィルタ ２
６２・・四元検出器２３６・・・・・・増幅器 ２６
４・・曲導巌２６６・・・・・・比 較 器 、１−１！： （外す名）
光ファイバ温度に対する波長の関係を示す略図、および 第２図は、本発明による熱損傷防止システムの略ブロッ
ク線図である。 （主要符号の説明） １０２．１０４・・・・・・放射曲巌 １０６・・・・・パカットオフ線 １０８・・・・・・
可視光域２００・・・・・・レーザ・ ２０２・・・・
・・ビーム２０４・・・・・シャッタ ２０６・・
曲ピ − ム２０８・・・・・・ミ ラ − ２１
０・四・集束レンズ２１４・・・・・・光ファイバコネ
クタ２１３・・・・・・光ファイバ ２１８・・・・
・・ビ − ム２２０・・・・・・被加工面 ２２
２・・川・円 錐２２８・・・・・・フィルタ ２
６２・・四元検出器２３６・・・・・・増幅器 ２６
４・・曲導巌２６６・・・・・・比 較 器 、１−１！： （外す名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基端および末稍端を有する光ファイバ、並びに光フ
ァイバの前記基端に集束させた出力ビームを有するレー
ザを備えるレーザシステムに使用する熱損傷防止装置に
おいて、 熱赤外線放射を検出し、前記熱赤外線放射の強度に関係
した大きさの出力信号を発生させる検出器と、 前記光ファイバの前記基部から放出される赤外線熱放射
を前記検出器に配向させる手段と、前記検出器の信号が
所定の値以上の大きさとなつたとき、前記検出器の出力
信号に応答し、制御信号を発生させる手段と、および 前記制御信号に応答し、前記レーザ出力ビームを不能化
する手段とを備えることを特徴とする熱放射防止装置。 ２、前記配向手段が、熱放射以外の全エネルギが前記検
出器に到達するのを防止する手段を備えることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載した熱損傷防止装置。 ３、前記制御信号発生手段が、基準信号を発生する基準
源と、および前記検出器の出力信号が前記基準信号以上
となつたとき、前記基準信号並びに前記検出器の出力信
号に応答して、前記制御信号を発生させる比較器手段と
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
した熱損傷防止システム。 ４、前記不能化手段が、シャッタを備えることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載した熱損傷防止装置。 ５、基端および末稍端を有する光ファイバ、並びに光フ
ァイバの前記基端に集束させた出力ビームを有するレー
ザを備えるレーザシステムに使用する熱損傷防止装置に
おいて、 熱赤外線放射を検出し、前記熱赤外線放射の強度に関係
した大きさの出力信号を発生させる検出器と、 前記光ファイバの前記基部から放出される赤外線熱放射
を前記レーザビーム路から分岐させる手段と、 前記分岐された放射路内に設けられ、前記熱放射以外の
全エネルギを吸収するフィルタ手段と、前記フィルタ手
段と前記光検出器間に設けられ、前記フィルタ手段を通
過するエネルギを前記光検出器上に集束させる手段と、 前記検出器の出力信号が所定値以上の大きさとなつたと
き、前記検出器の出力信号に応答し、制御信号を発生さ
せる比較器手段と、 前記レーザと前記光ファイバの基端間に設けられ、前記
制御信号に応答して、前記レーザ出力ビームを遮断する
シャッタ手段とを備えることを特徴とする熱損傷防止装
置。 ６、前記比較器手段が、さらに、基準信号を発生する基
準源と、および前記検出器の出力信号が前記基準信号以
上となつたとき、前記基準信号並びに前記検出器の出力
信号に応答して、前記制御信号を発生させる比較器とを
備えることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載し
た熱損傷防止システム。 ７、前記シャッタ手段が、機械式シャッタを備えること
を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載した熱損傷防
止装置。 ８、前記フィルタ手段が、１乃至２．７μｍの範囲の波
長を有するエネルギを通過させることを特徴とする特許
請求の範囲第５項に記載した熱損傷防止装置。 ９、前記分岐手段が、前記熱放射の反射面を有するミラ
ーを備え、前記ミラーが前記レーザと前記光ファイバの
基部間に設けられ、中心部に前記レーザビームの通過す
る穴を備えることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
記載した熱損傷防止装置。 １０、さらに、前記ミラーと前記光ファイバの前記基端
間に設けられ、前記レーザビームを前記光ファイバの前
記基端上に集束させるレンズを備えることを特徴とする
特許請求の範囲第９項に記載した熱損傷防止装置。 １１、基端および末梢端を有する光ファイバ、並びに光
ファイバの前記基端に集束させた出力ビームを有するレ
ーザを備えるレーザシステムの熱損傷防止方法において
、 Ａ、前記光ファイバの前記基端から放出される赤外線熱
エネルギの強度を監視する段階と、およびＢ、前記熱放
射の強度が所定の限界値以上となつたとき、前記レーザ
出力ビームを不能化する段階とを備えることを特徴とす
る熱損傷防止方法。 １２、前記段階Ａが、 Ａ１、前記光ファイバの前記基端から放出される前記赤
外線熱エネルギを前記レーザビーム路から分岐させる段
階と、 Ａ２、前記分岐させた放射路内にフィルタを設け、前記
熱放射以外の全エネルギを吸収する段階と、および Ａ３、前記フィルタ手段を通過するエネルギを光検出器
に配向させる段階とを備えることを特徴とする特許請求
の範囲第１１項に記載したレーザシステムの熱損傷防止
システム。 １３、光検出器が出力信号を備え、および前記段階Ａが
、さらに、 Ａ４、前記光検出器の出力信号を所定の基準信号と比較
する段階と、および Ａ５、前記光検出器の出力の大きさが、前記基準信号の
大きさ以上となつたとき、前記レーザビームを遮断する
段階とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１２
項に記載したレーザシステムの熱損傷防止方法。 １４、基端および末稍端を有する光ファイバ、並びに光
ファイバの前記基端に集束させた出力ビームを有するレ
ーザを備えるレーザシステムの熱損傷防止方法において
、 Ａ、前記光ファイバの基端にミラーを設け、前記光ファ
イバの前記基端から放出する赤外線熱放射を前記レーザ
ビーム路から分岐させる段階と、Ｂ、前記分岐させた放
射路内にフィルタを設け、前記熱放射以外の全エネルギ
を吸収する段階と、Ｃ、前記フィルタ手段を通過するエ
ネルギを光検出器に集束させる段階と、 Ｄ、光検出器の出力信号を所定の基準信号と比較する段
階と、および Ｅ、光検出器の出力信号の大きさが、所定の基準信号の
大きさ以上となつたとき、前記レーザと前記光ファイバ
基端間に設けたシャッタを作動させ、前記レーザの出力
ビームを遮断する段階とを備えることを特徴とする熱損
傷防止方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US76205285A | 1985-08-02 | 1985-08-02 | |
| US762052 | 1985-08-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233486A true JPS6233486A (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=25063976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61151292A Pending JPS6233486A (ja) | 1985-08-02 | 1986-06-27 | レ−ザシステムの熱損傷防止装置およびその方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0212786A1 (ja) |
| JP (1) | JPS6233486A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63212230A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Nec Corp | レ−ザ光遮断方式 |
| JPS63300582A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Nec Corp | 固体レ−ザ装置 |
| JP2010171322A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光学モジュール |
| JP2020077556A (ja) * | 2018-11-09 | 2020-05-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 照明装置 |
| CN113441834A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-28 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种激光加工检测装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0290685A1 (en) * | 1987-05-11 | 1988-11-17 | GV Medical, Inc. | Fiber tip monitoring and protection assembly |
| US5057099A (en) * | 1987-02-27 | 1991-10-15 | Xintec Corporation | Method for laser surgery |
| US5092865A (en) * | 1987-02-27 | 1992-03-03 | Xintec Corporation | Optical fiber fault detector |
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| FR2679809B1 (fr) * | 1991-08-01 | 1995-11-10 | France Etat Armement | Dispositif d'observation d'une zone d'interaction entre un faisceau laser et de la matiere et dispositif et procede de traitement par faisceau laser utilisant ce dispositif d'observation. |
| RU2096051C1 (ru) * | 1995-02-24 | 1997-11-20 | Григорий Борисович Альтшулер | Устройство для лазерной обработки биологической ткани (его варианты) |
| FR2827151B1 (fr) | 2001-07-11 | 2004-04-02 | Europ Surgical Systems | Procede de controle de la temperature tissulaire induite par un laser chirurgical |
| SE519930C2 (sv) * | 2001-10-29 | 2003-04-29 | Permanova Lasersystem Ab | Metod och anordning för att övervaka att effekttätheten inte blir för hög i en optisk fiber. |
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| DE102011102079A1 (de) * | 2011-05-19 | 2012-11-22 | Ingeneric Gmbh | Einkoppelvorrichtung für einen Lichtwellenleiter |
| EP2769799B1 (en) * | 2011-10-17 | 2019-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser irradiation device and method for diagnosing integrity of laser irradiation head |
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| GB2034883B (en) * | 1978-10-11 | 1982-11-24 | Elliott Brothers London Ltd | Fibre-optic communication systems |
| US4236904A (en) * | 1979-06-11 | 1980-12-02 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for monitoring optical fiber drawing |
| JPS5757222A (en) * | 1980-09-24 | 1982-04-06 | Medosu Kenkyusho:Kk | Power measurment mechanism of optical fiber for laser power transmission |
| JPS5793228A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Medosu Kenkyusho:Kk | Trouble detecting device for optical transmission fiber |
-
1986
- 1986-05-27 EP EP86303983A patent/EP0212786A1/en not_active Withdrawn
- 1986-06-27 JP JP61151292A patent/JPS6233486A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JPS63212230A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Nec Corp | レ−ザ光遮断方式 |
| JPS63300582A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Nec Corp | 固体レ−ザ装置 |
| JP2010171322A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光学モジュール |
| JP2020077556A (ja) * | 2018-11-09 | 2020-05-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 照明装置 |
| CN113441834A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-28 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种激光加工检测装置 |
| CN113441834B (zh) * | 2021-07-29 | 2023-02-17 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种激光加工检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0212786A1 (en) | 1987-03-04 |
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