JP2940940B2 - レーザ光伝送装置及び医療用レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ光源から出射したレーザ光を光ファ
イバによってレーザプローブ等のレーザ光射出装置に導
くレーザ光伝送装置に関する。

［従来の技術］ 工業製品の加工に用いられるレーザ加工装置、あるい
は、医療分野におけるレーザメス等においては、レーザ
光源から出射したレーザ光をレーザプローブ等のレーザ
光射出装置に導いて該レーザ光射出装置からレーザ光を
出射して加工対象物、あるいは、患部にレーザ光を照射
し、所望の加工あるいは手術等を行っている。この場
合、前記レーザ光源からレーザ光射出装置までレーザ光
を伝送させるために、光ファイバを用いたレーザ光伝送
装置が用いられる。

このレーザ光伝送装置は、一般に、レーザ光源からの
レーザ光を光ファイバに導入する部分たる入射コネクタ
部と、この光ファイバに導入されたレーザ光をレーザプ
ローブ等に伝える部分たる出射コネクタ部とから構成さ
れている。

ところで、上記レーザ加工装置あるいはレーザメス等
による加工あるいは手段の際に、前記出射コネクタ部や
レーザプローブ等のレーザ光射出装置が加熱されること
から、これを冷却する必要が生ずる場合がある。

このため、従来から、前記レーザ光伝送装置として、
前記光ファイバを管体に収納し、この管体に、前記入射
コネクタ部付近から冷却用気体を導入して前記出射コネ
クタ部近傍に導き、該出射コネクタ部あるいはレーザプ
ローブ等にこの冷却用気体を吹き付けて冷却するように
したものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来のレーザ光伝送装置によっ
て、例えば、近年用いられるようになってきたエルビウ
ムレーザ光の伝送を行うと、伝送効率が不十分となった
り、あるいは、前記出射コネクタ部の冷却が十分に行わ
れないとともに、前記入射コネクタ部の近傍までもが加
熱されて光ファイバを破損するおそれがある等の不都合
が生ずることが判明した。

これは、前記エルビウムレーザ光の波長が2.94μｍで
あって、水の吸収ピーク付近にあることから、使用時の
湿度によっては、前記出射コネクタ部もしくは入射コネ
クタ部にある光ファイバ端面に付着した大気中の水分に
よって前記エルビウムレーザ光が吸収されて伝送効率が
低下し、あるいは、発熱するためである。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、
伝送通路中に雰囲気中の水分が介在することによる伝送
効率の低下を防止し、かつ、入射コネクタ部及び出射コ
ネクタ部を十分に冷却することを可能にしたレーザ光伝
送装置及びこのレーザ光伝送装置を用いた医療用レーザ
装置を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の構成とすることにより上述の課題を
解決している。

第１の発明は、 レーザ光源から出射されたレーザ光を入射端面から入
射し、伝送して出射端面から出射する光ファイバと、 前記光ファイバの周囲を覆う部材とを有し、 前記光ファイバの周囲を覆う部材は、少なくとも前記
光ファイバの入射端面及び出射端面が接する空間を有す
るとともに、この空間に乾燥気体を流入し、この乾燥気
体が少なくとも前記光ファイバの入射端面及び出射端面
に接触し流通する流通路を有するものであることを特徴
とするレーザ光伝送装置である。

第２の発明は、 前記流通路は、前記乾燥気体を前記空間に流入するた
めの乾燥気体導入口と、この乾燥気体が少なくとも前記
光ファイバの入射端面及び出射端面に接触し流通した後
に該乾燥気体を外部に排出する乾燥気体排出口とを有す
るものであることを特徴とする第１の発明にかかるレー
ザ光伝送装置である。

第３の発明は、 前記光ファイバの周囲を覆う部材は、前記光ファイバ
の入射端面側にあっては、前記光ファイバを装着固定す
るコネクタを構成する部材によって構成されているもの
であることを特徴とする第２又は第３の発明にかかるレ
ーザ光伝送装置である。

第４の発明は 前記光ファイバの周囲を覆う部材の前記光ファイバ出
射端面に対向する部位は、該光ファイバの出射端面から
出射されたレーザ光のビーム径を変化させて外部に出射
する光学的構造を有する部材で構成されていることを特
徴とする第１ないし第３のいずれかの発明にかかるレー
ザ光伝送装置である。

第５の発明は、 前記光学的構造を有する部材はコネクタによって着脱
可能に構成されていることを特徴とする第４の発明にか
かるレーザ光伝送装置である。

第６の発明は、 前記光ファイバがフッ化物光ファイバ又はサファイヤ
ファイバのいずれか一種の光ファイバであることを特徴
とする第１ないし第５のいずれかの発明にかかるレーザ
光伝送装置である。

第７の発明は、 前記レーザ光源がエルビウムレーザであることを特徴
とする第１ないし第６のいずれかの発明かかるレーザ光
伝送装置である。

第８の発明は、 レーザ光源と、該レーザ光源から出射したレーザ光を
伝送して治療部位に照射するレーザ光伝送装置とを有す
る医療用レーザ装置において、 前記レーザ光伝送装置として第１ないし第６のいずれ
かの発明かかるレーザ光伝送装置を用いたことを特徴と
する医療用レーザ装置である。

第９の発明は、 前記レーザ光伝送装置の光学的構造を有する部材の一
部がレーザプローブで構成されていることを特徴とする
第８の発明にかかる医療用レーザ装置である。

［作用］ 上述の構成によれば、前記光ファイバの入射端面及び
出射端面に乾燥気体が接触されるから、これら光ファイ
バの端面に水分が付着するおそれがない。したがって、
水分によるレーザ光の吸収がないからそれに伴なう伝送
効率の低下や発熱がない。しかも、その他の原因による
発熱も、前記導かれた乾燥気体によって有効に冷却する
ことが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係るレーザ光伝送装置の
一部破断断面図、第２図は一実施例の部分分解斜視図、
第３図は第２図におけるＡ部拡大部分断面図である。以
下、これらの図を参照しながら一実施例を詳述する。

図において、符号１は光ファイバケーブル、符号２は
入射コネクタ部、符号３は出射コネクタ部符号４はアダ
プタ、符号41は気体流通管、符号５はアダプタ保持体、
符号６はレンズ保持体、符号７は基台である。

前記光ファイバケーブル１は、フッ化物光ファイバ1a
にアクリル樹脂膜1bを被覆し（第３図参照）、これを金
属管1cに挿入して機械的強度を得るようにしたものであ
る。なお、前記アクリル樹脂膜1bと金属管1cの内壁との
間隙は数十μｍである。

前記入射コネクタ部２は、前記光ファイバケーブル１
の一端部（図中左端部）を保持して前記アダプタ４の一
端部（図中左端部）に固定するもので、ケーブル挿入軸
2aと、軸固定キャップ2b及びケーブル固定キャップ2cか
らなる。すなわち、前記ケーブル挿入軸2aに前記光ファ
イバケーブル１を挿入して前記ケーブル固定キャップ2b
によって固定し、前記光ファイバケーブル１のフッ化物
光ファイバ1aの端面を前記ケーブル挿入軸2aの端面から
露出させる。

また、前記ケーブル挿入軸2aの図中左端部寄の部位に
はフランジ部21aが設けられ、このフランジ部21aによっ
て図中右側に形成される段差部と前記軸固定キャップ2b
の内面との間に圧縮コイルスプリング21bが介在され
る。なお、前記ケーブル挿入軸2aの図中右端部寄りの部
位には前記軸固定キャップのストッパー22aが設けられ
ている。すなわち、前記軸固定キャップ2bを前記アダプ
タ４の左端部内面に突設された入射コネクタ固定ねじ部
4aに捩じ込むことにより前記圧縮コイルスプリング21b
の付勢力により、前記ケーブル挿入軸2aを前記アダプタ
４の左端部内面に圧接し、これにより、前記入射コネク
タ部２を前記アダプタ４に固定するものである。

前記アダプタ４は、略有底の円筒状体であり、図中左
端部底面に上述した入射コネクタ固定ねじ部4aが設けら
れている。この入射コネクタ固定ねじ部4aの中心部に
は、前記入射コネクタ部２のケーブル挿入軸2aを挿入す
る貫通孔4bが形成されているとともに、前記入射コネク
タ固定ねじ部4aの近傍に貫通孔である２つの気体流通孔
4c,4cが設けられている。

また、前記アダプタ４の左端部底面近傍の側面部には
前記入射コネクタ部２の軸固定キャップ2bを外側から操
作可能な程度の大きさを有する２つの操作孔4d,4dが相
対向するように設けられている。

さらに、前記アダプタ４の図中右方よりの部位には所
定の間隔をおいて第１及び第２の鍔部4e及び4fが形成さ
れている。また、これら鍔部4eと4fとの間にアダプタ固
定キャップ4gが嵌合され、このアダプタ固定キャップ4g
と前記第１の鍔部4eとの間に圧縮コイルスプリング4hが
介在されている。前記第２の鍔部4fは、前記アダプタ固
定キャップ4gが圧縮コイルスプリング4hの作用により外
部に飛び出すのを防止するストッパーである。

前記気体流通管41はフッ素樹脂からなり、前記アダプ
タ４の内径とほぼ等しい外径を有し、一端部、すなわ
ち、図中左端部が前記アダプタに挿入されて気体流通管
固定キャップ41aにより固定される。また、この気体流
通管41の他端部、すなわち、図中右端部にはケーブル固
定金具31が挿入固定されている。このケーブル固定金具
31には、その中心軸に沿って形成されたケーブル固定孔
に前記光ファイバケーブル１が挿入固定されるととも
に、図中右方に突出して設けられたプローブ固定ねじ部
31aにレーザプローブ32を固定するプローブ固定キャッ
プ33が螺合固定される。前記ケーブル固定金具31にはそ
の軸方向に沿って気体を流通させる気体流通孔31bが形
成され、また、前記プローブ固定キャップ33には外部に
気体を排出するための気体排出孔33aが設けられてい
る。さらに、この実施例では、前記ケーブル固定金具31
の気体流通孔31bが形成された部位に、外部に連通する
貫通孔31cが設けられ、この貫通孔31cから必要に応じて
他の乾燥気体を導入したり、あるいは、洗浄用流体を挿
入できるようになっている。なお、この貫通孔31cは、
通常は、栓部材31dによって密封される。また、前記光
ファイバケーブル１における前記ケーブル固定金具31に
よって固定された先端部から光ファイバ1aが突出して露
出されており、該光ファイバ1aの端面が前記レーザプロ
ーブの端面と所定の間隙をおいて相対向するようになっ
ている。

前記アダプタ保持体５は、板状基部5aの一部を図中左
方に比較的大きく突出させて第１突出部5bを形成し、一
方、図中右方にわずかに突出させて第２突出部5cを形成
してこれら突出部に前記アダプタ４を収納するアダプタ
収納孔5dを設けたものである。この場合、前記第２突出
部5cの外周面にアダプタ固定用ねじ溝51cを形成すると
ともに、その円形開口部に沿って円形溝51bを形成して
この円形溝51cに前記アダプタ４の第１鍔部4eを嵌め込
まないようにしている。そして、前記円形溝51cから外
周に向けてその一部を切り欠いて位置切欠部51dを形成
し、一方、前記アダプタ４の第１鍔部4eに位置決突起4i
を設け、この位置決突起4iを前記位置決切欠部51dに係
合させることにより、前記アダプタ４の位置決がなされ
るようにしている。

また、前記アダプタ収納孔5dの底面部、すなわち、図
中左端部には、レーザ光導入用貫通孔5eが設けられてい
るとともに、この貫通孔5eを外面から気密的に塞ぐよう
に、サファイヤ等で構成されるウインドウ52がウインド
ウ固定キャップ53により前記第１突出部5bの左端部に固
定されている。

さらに、前記第１突出部5bの図中左端部近傍の側面部
には、前記アダプタ収納孔5d内に乾燥気体を導入するた
めの乾燥気体導入口54が設けられている。

この場合、前記アダプタ４を前記アダプタ収納孔5dに
挿入し、前記第１の鍔部4eの位置決突起4iを前記第２突
出部5cの位置決切欠部51dに係合するように位置決め
し、前記アダプタ固定キャップで固定したとき、前記乾
燥気体導入口54が前記アダプタ４の操作孔4dと相対向す
るようになっている。

したがって、第１図中矢印ａで示されるように、前記
乾燥気体導入口54から乾燥気体を導入すると、この乾燥
気体は、前記アダプタ４の操作孔4dを通じてアダプタ４
内部に導入され、一部はアダプタ４の気体流通孔4cを通
じて前記ウインドウ52とアダプタ４の左端部との間隙部
に至り、この間隙部内に露出されている前記光ファイバ
1aの端面に接触し、一方、他の一部は、前記アダプタ４
内を図中右方に進行して気体流通管41を通り、前記ケー
ブル固定金具31の気筒流通孔31bを通過して前記プロー
ブ固定キャップ33内に至ってこのプローブキャップ33内
に露出される光ファイバ1aの端部に接触し、しかる後、
該プローブ固定キャップ33の気体排出孔33aから排出さ
れる。

なお、この乾燥気体としては、防塵フィルター、乾燥
器、防菌フィルター等を通過させた乾燥空気を用いる。

また、図示しないエルビウムレーザ光源から射出され
たエルビウムレーザ光ｒは、レンズ保持体６に保持され
たレンズ保持筒61内にマウントされた集光レンズ62によ
って集光されて前記ウインド52を通じて前記光ファイバ
ケーブル１に導入される。そして、この導入されたレー
ザ光は前記光ファイバケーブル１を通じて前記レーザプ
ローブ32に伝送され、該レーザプローブ32から外部に射
出されて手術等に供される。なお、前記レンズ保持体６
のつまみ63及び64を調整することにより、集光レンズ62
による集光位置を変化させることができ、レーザ光源か
らのレーザ光を最適の状態で前記光ファイバケーブルに
導入することができるようになっている。

また、前記アダプタ保持体５及びレンズ保持体６は所
定の位置関係に維持されて基台７に固定される。

上述の一実施例によれば、前記光ファイバケーブル１
のレーザ光入射端及びレーザ光出射端には、乾燥気体が
流通されるから、この部分に水分が付着することがな
い。したがって、水分によってレーザ光が吸収されるお
それがないから、レーザ光を常に安定して効率よく伝送
させることができるとともに、水分による吸収に起因す
る発熱のおそれもない。しかし、その他の原因による発
熱も乾燥気体の流通により冷却することができる。ま
た、前記一実施例では、光ファイバケーブル１全体が乾
燥気体中に浸漬されるように、乾燥気体の流通路を形成
していることから、仮に、水分に侵されやすい性質を有
するような光ファイバを用いたとしても、これが水分に
よって侵されるようなおそれを除去できる。

また、上述の一実施例では、光ファイバケーブルをア
ダプタに取り付け、このアダプタをアダプタ保持体に着
脱自在に取り付けるようにし、このアダプタ保持体に乾
燥気体の導入口を設けるようにしており、従来のよう
に、光ファイバケーブルに直接気体導入口が固定される
ようにはなっていないので、光ファイバケーブルを他の
種類に交換する等の操作が極めて簡単であり、著しく操
作性にすぐれる。

なお、前記一実施例では、乾燥気体の流通路を１つの
流通路によって形成した例を掲げたが、これは、例え
ば、入射コネクタ部における光ファイバの端面に乾燥気
体を導く気体流通路と、出射コネクタ部における光ファ
イバの端面に乾燥気体を導く気体流通路とを別々の流通
路で構成してもよい。

また、前記一実施例では、光ファイバとしてフッ化物
光ファイバを用いる例を掲げたが、これは例えば、サフ
ァイヤファイバを用いてもよい。

また、乾燥気体としては、乾燥空気以外にも、レーザ
光に対して吸収が少なく、化学的に安定な乾燥気体、例
えば、乾燥窒素、乾燥炭酸ガス等でもよい。なお、乾燥
気体は、湿度20％以下、温度40℃以下であることが好ま
しい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、要するに、光ファイ
バの少なくとも各端面に乾燥気体を接触させるように該
乾燥気体を導く気体流通路を設けたものであり、これに
より、光ファイバの端面に雰囲気中の水分が介在するこ
とによる伝送効率の低下を防止することを可能にしたも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るレーザ光伝送装置の一
部破断断面図、第２図は一実施例の部分分解斜視図、第
３図は第２図におけるＡ部拡大部分断面図である。 １……光ファイバケーブル、２……入射コネクタ部、３
……出射コネクタ部、４……アダプタ、５……アダプタ
保持体、5d……アダプタ収納孔、54……乾燥気体導入
口、32……レーザプローブ、41……気体流通管。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源から出射されたレーザ光を入射
   端面から入射し、伝送して出射端面から出射する光ファ
   イバと、 前記光ファイバの周囲を覆う部材とを有し、 前記光ファイバの周囲を覆う部材は、少なくとも前記光
   ファイバの入射端面及び出射端面が接する空間を有する
   とともに、この空間に乾燥気体を流入し、この乾燥気体
   が少なくとも前記光ファイバの入射端面及び出射端面に
   接触し流通する流通路を有するものであることを特徴と
   するレーザ光伝送装置。
2. 【請求項２】前記流通路は、前記乾燥気体を前記空間に
   流入するための乾燥気体導入口と、この乾燥気体が少な
   くとも前記光ファイバの入射端面及び出射端面に接触し
   流通した後に該乾燥気体を外部に排出する乾燥気体排出
   口とを有するものであることを特徴とする請求項１記載
   のレーザ光伝送装置。
3. 【請求項３】前記光ファイバの周囲を覆う部材は、前記
   光ファイバの入射端面側にあっては、前記光ファイバを
   装着固定するコネクタを構成する部材によって構成され
   ているものであることを特徴とする請求項１又は２記載
   のレーザ光伝送装置。
4. 【請求項４】前記光ファイバの周囲を覆う部材の前記光
   ファイバ出射端面に対向する部位は、該光ファイバの出
   射端面から出射されたレーザ光のビーム径を変化させて
   外部に出射する光学的構造を有する部材で構成されてい
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   のレーザ光伝送装置。
5. 【請求項５】前記光学的構造を有する部材はコネクタに
   よって着脱可能に構成されていることを特徴とする請求
   項４記載のレーザ光伝送装置。
6. 【請求項６】前記光ファイバがフッ化物光ファイバ又は
   サファイヤファイバのいずれか一種の光ファイバである
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレー
   ザ光伝送装置。
7. 【請求項７】前記レーザ光源がエルビウムレーザである
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
   レーザ光伝送装置。
8. 【請求項８】レーザ光源と、該レーザ光源から出射した
   レーザ光を伝送して治療部位に照射するレーザ光伝送装
   置とを有する医療用レーザ装置において、 前記レーザ光伝送装置として請求項１ないし６のいずれ
   かに記載のレーザ光伝送装置を用いたことを特徴とする
   医療用レーザ装置。
9. 【請求項９】前記レーザ光伝送装置の光学的構造を有す
   る部材の一部がレーザプローブで構成されていることを
   特徴とする請求項８記載の医療用レーザ装置。