JPH02159269A - レーザ光の透過体およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光の透過体、たとえば人体などの動物
組織に対してレーザ光を照射してその組織の切開、蒸散
または温熱治療等を行う際のレーザ光出射体などのレー
ザ光の透過体とその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

レーザ光の照射によって、動物の切開等を行うことは、
止血性に優れるため、近年、汎用されている。

この場合、古くは光ファイバーの先端からレ−ザ光を出
射することが行われていたが、部材の損傷が激しいなど
の理由によって、最近では、レーザ光を光ファイバーに
伝達した後、その先端前方に配置した動物組織に対して
接触するまたは接触させない出射プローブにレーザ光を
入光させ、プローブを動物組織（以下単に組織ともいう
）に接触させながら、プローブの表面からレーザ光を出
射させ、これを動物組織にレーザ光を照射することが行
われている。

本発明者は、種々のコンタクト（接触式）プローブを開
発し、広範囲で汎用されている。その１つの例を、第８
図に示す。このプローブは、サファイヤまたは石英など
からなり、通常、その表面は平滑である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第８図のような、細長い円錐状（先端は、はぼ
球に近い）の外面平滑なプローブ５０に光ファイバー５
１を介してレーザ光りを入射した場合、レーザ光りはプ
ローブ５０を通りながら、かつ表面で反射屈折しながら
先端に至り、その先端部から集中的に出射する。

その結果、レーザ光りのパワー密度の等高線は符号Ｈで
示すようになり、パワー密度分布は符号Ｐｄに示すよう
になる。第８図からも、レーザ光りはプローブ５０の先
端から集中的に出射し、したがって組織に対する照射有
効域はきわめて狭いことが判る。

したがって、本発明者は、第１０図のように、プローブ
５０Ａの外表面に小さな凹凸５０ａを多数形成すること
により、その凹凸面においてレーザ光を屈折させ多方向
に出射させることで、照射有効域を広げることができる
ことを見出した。５Ａは光透過性材料からなる表面層で
あるかくして、かかる手段を採ることによって照射有効
域を広げることができるとしても、未だその効果は十分
でないとともに、組織の非出血性部位、たとえば皮膚や
脂肪部位の切開にあたり、組織のダメージが大きく、か
つ切開に必要とするレーザ光出力として高いものが必要
となり、したがってレーザ光発生装置として高出力で高
価なものが必要となり、低速でプローブを移動させなけ
ればならず、手術操作に迅速性を欠くものであった。

他方、プローブの材質と形状とが、主に形状が定まって
しまうと、臨床の対象部位が定まってしまい、かつ必要
とするレーザ光の出力も定まってしまい、臨床目的に応
じて臨機応変に対応することが難しいものであった。

そこで、本発明の主たる目的は、レーザ光の照射有効域
が広くなるとともに、蒸散による切開効果が高く、非出
血性組織部位に対しては、必要とするレーザ光の出力が
低くなり、プローブの高速動作で切開が可能となり、さ
らにプローブ形状は同一であっても、レーザ光の吸収性
粉、光散乱粉の含有率を変えたものを種々用意しておけ
ば、臨床目的および治療対象部位に応じて適切な手術を
行うことができるレーザ光の透過体とその製造方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決した本発明に係わるレーザ光の透過体は
、レーザ光の透過部材表面に、レーザ光の吸収性粉と、
前期透過部材より屈折率が高い光散乱粉とを含有する表
面層が設けられていることを特徴とするものである。

また、表面層が強固に形成されるためには、表面層中に
バインダーを含有するのが好ましい。照射有効域をより
広くするためには、透過部材の表面に凹凸が形成されて
いることがより望ましい。

他方、本発明のレーザ光の透過体の製造方法は、レーザ
光の吸収性粉と透過部材より屈折率が高い光散乱粉とを
有する液を、透過部材とを接触させ、レーザ光の透過部
材表面に表面層を形成することを特徴とするものである
。

さらに、本発明によれば、レーザ光の吸収性粉と透過部
材より屈折率が高い光散乱粉と透過部材より融点が同じ
か低いレーザ光の透過性粉とを少なくとも有する液を、
透過部材と接触させ、前記レーザ光の透過性粉の融点よ
り高く、かつ透過部材の形状が保てないほど高くない温
度で焼成することを特徴とするレーザ光透過体の製造方
法も提供される。

〔作用〕

本発明に従って、第１図のように、レーザ光の透過部材
１の表面に、前記透過部材１より屈折率が高いサファイ
ヤ等の光散乱粉２を含有する表面層５が存在すると、透
過部材ｌの表面から出射したレーザ光りが表面層５を通
過する過程で、光散乱粉２に当たったとき、その表面で
反射して角度を変えたり、一部は光散乱粉２内を屈折し
ながら内部に入り、かつ出光するときにおいても屈折す
るので、表面層５全体から種々の角度でレーザ光が出射
し、もって広い照射域が得られる。

さらに、表面層５にはカーボン等のレーザ光の吸収洗粉
３が含有される。その結果、レーザ光りが、吸収洗粉３
に当たると、当たった大部分のレーザ光のエネルギーが
光吸収性粉３によって熱エネルギーに変換され、表面層
５から熱が組織に与えられる。

これによって、組織の蒸散割合が多くなり、透過部材１
の入射エネルギーが小さくとも、切開が容易に行われる
。したがって、透過部材を高速に動かしても切開が可能
となり、手術を迅速に行うことができる。さらに、透過
部材ｌへ与える入射パワーを小さくできることは、安価
かつ小型のレーザ光発生装置によって手術を行うことを
可能ならしめる。

一方、表面層を形成するに当たり、前述の吸収洗粉と光
散乱粉とを液に分散させ、透過部材の表面にたとえば塗
布したとしても、液が蒸発した後は、雨粒が透過部材の
表面に物理的に吸着力で単に付着しているのみであるた
め、表面層を有するプローブが組織と接触したり、他の
物体に当たったときは、表面層の破損が容易に生じてし
まう。

そこで、吸収洗粉と光散乱粉とを透過部材の表面に対し
て結合させるバインダーを設けると、表面層の付着性が
高まる。

この場合、バインダーとしては石英粉等の光の透過材料
４を用いるのが好ましく、表面層５からのレーザ光の出
射を約束する。また、光の透過材料４を形成する透過性
粉として、前記透過部材と融点が同じか低いものを用い
て、前記吸収洗粉および光散乱粉とともに適当な液たと
えば水に分散させ、この分散液を塗布等により、透過性
粉の融点より高く、透過部材の形状が保てないほど高く
ない温度で、焼成すると、透過性粉が溶融して、吸収洗
粉および光散乱粉を取り込んで機械的強度が高い表面層
を形成する。その結果、強度が高くかつ損傷が少ない表
面層を形成できる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

第１図は、たとえば第２図に形状例を示すプローブ１０
の表面層５形成部分の拡大図であり、透過部材１の表面
層５は、レーザ光の光散乱粉２およびレーザ光の吸収洗
粉３を含み、前述のようにレーザ光の透過性粉が溶融し
て、これがバインダーとなって透過材料４となり層をな
したものである。

この場合、透過部材１の表面には、第３図のように、凹
凸１ａを形成すると、よりレーザ光の散乱効果が高まる
。

前記プローブ１０の取付構造例は、たとえば第７図の通
りである。このプローブ１０としては、たとえば先窄ま
りの円錐状穿刺部３０と取付部３１とそれらの間のフラ
ンジ部３２とから形成される。

このプローブｌＯは、その取付部３１が筒状の雌コネク
タ−３３内に嵌入され、その合わせ部３３ａをカシメた
り、セラミック系の耐熱接着剤を合わせ面に塗布したり
、あるいは両手段を併用することにより一体化されてい
る。雌コネクタ−３３の内面にはメネジ３４が形成され
、雄コネクタ−３５のオネジ３６と着脱自在に螺合され
てる。雌コネクタ−３３ノブローブ１０の受光端３７の
手前には、内外に連通ずる冷却水Ｗの透孔３８がたとえ
ば周方向に１８０度の角度をもって２個所（図示例では
１つのみが示されている）形成されている。

一方、雄コネクタ−３５は、たとえばテフロン（商品名
）製の可撓製チューブ３９先端に圧入されている。この
圧入に際しては、雄コネクタ−３５の基部に段付部４０
が形成されることによって容易には抜けないようになっ
ている。

またレーザ光の導光ファイバー１１は、チューブ３９お
よび雄コネクタ−３５内に設けられるとともに、チュー
ブ３９との間には冷却水供給用間隔４１が形成されてい
る。さらに光ファイバー７の先端部は段付部４０内にお
いては密に内装されているが、段付部４０にたとえば１
８０度周方向位置に２つのスリット部４０ａが形成され
、このスリット部４０ａを冷却水Ｗが通るようになって
いる。また、雄コネクタ−３５の先端内面と光フアイバ
−７外面との間には、冷却水Ｗ連通用間隔４１が形成さ
れている。

かかるレーザ光の出射先端装置は、雌コネクタ−３３が
雄コネクタ−３５に螺合連結された状態で、内視鏡内や
、適当なホルダーに取付けられる。

この状態で、光ファイバー１１を介して導かれたパルス
レーザ光が受光端３７からプローブ１０内に入射され、
穿刺部３０の全外面から出射される。

このとき、冷却水Ｗは、間隔４２、スリット部４０ａ１
間隔４１を通りながら、プローブ１０を冷却するととも
に、透孔３８から組織表面上に流出し、組織Ｍの冷却に
用いられる。

本発明における透過部材としては、人工または天然を問
わず、ダイヤモンド、サファイヤ、石英などのセラミッ
クスを用いるのが耐熱性の点で好ましい。

この透過部材よりレーザ光の屈折率が高い光散乱粉とし
ては、人工または天然を問わず、ダイヤモンド、サファ
イヤ、石英（高融点のものが好ましい）、単結晶酸化ジ
ルコニウム（Ｚｒ２０ｓ）、高融点ガラス、透光性耐熱
プラスチック、レーザ光反射性金属、あるいはレーザ光
反射性であると否とを問わない金属粉表面にレーザ反射
性の金やアルミニウムなどをメツキなどの表面処理した
粉を用いることができる。

また、レーザ光の透過材料としては、製造面から言えば
、好ましくは透過性粉が用いられ、この透過性粉として
は、これが溶融したとき皮膜形成能力があるものが選定
され、好ましくは耐熱性のあるものが選定される。この
材質例として、人工および天然を問わず、サファイヤ、
石英、ガラス、透過性耐熱プラスチック等の粉を挙げる
ことができ、透過材料との関係を考慮しながら選定され
る。

さらに、光吸収性粉としては、カーボン、グラファイト
、酸化鉄、酸化マンガン等のレーザ光を吸収でき、熱エ
ネルギーを発する粉であれば、その材質は問われない。

これら６粉の表面層中の含有率（ｗｔ％）、平均粒径は
次記の範囲であるのが望ましい（カッコ内の数値はより
好ましい範囲を示す）。

含有率（ｗＬ％）　　平均粒度（μｍ）光散乱粉（Ａ）
　　　　　９０〜１ （７０〜２０） 透過性粉（Ｂ）　　　　　１０〜９０ （２０〜５０） 吸収性粉（Ｃ）　　　　９０〜１ （７０〜１０） ０．２〜３００ （１〜５０） ０．２〜５００ ０．２〜５００ （１〜１００） 表面層の厚みは、１０μｍ〜５ＩＩＩＩ１１特に３０　
μｍ−１ｍｍが好ましい。１回で所望の厚みを形成でき
ない場合、表面層の形成を複数回繰り返せばよい。

また、表面層の形成に当っては、各粉相互を分散させ、
透過性粉の溶融温度以上に加熱した後に、透過部材を浸
漬する、透過部材に対して溶射を行うなどのほか適宜の
表面形成法を採用できるが、６粉を液に分散させれば、
透過部材に対する塗布方法を採用できるとともに、この
塗布方法によれば、分散液中に透過部材の所望の表面層
形成部分のみを浸漬した後、引き上げればよ（、操作的
に簡易であるから、実用的でありかつ合理的となる。

被分散液としては、適宜の液、たとえば水やアルコール
など、あるいはそれらの混合液等を用いることができ、
さらに粘性を高めたりする目的で、砂糖やデンプン等を
添加してもよい。

上記のように、本発明に従って、透過部材の表面に表面
層５を形成すると、第２図のように、表面層５の形成部
分からレーザ光が全体的に広がりながら出射するので、
組織の広い範囲にわたってレーザ光を照射せきる。

一方、本発明者は、第５図に示すプローブを用い、その
際、前述の光散乱粉（Ａ）、透過性粉（Ｂ）に対する吸
収性粉（Ｃ）の含有率を種々変えながら、豚のレバーに
対して切開を開始できるレーザ光パワーの変化、および
炭化層Ｘの下の凝固層Ｙの深さｄを調べたところ、第６
図の結果を得た。なお、Ａ：Ｂ＝２：１とした。

この結果によると、Ｃ％が高いと、レーザ光パワーが低
出力であって切開を行うことができ、したがって高速で
プローブを動かしても切開できるとともに、止血能力の
指標となる凝固層深さｄが低下することから止血性は低
下することが判る。

その結果、ダメージをある程度与えても支障のない組織
たとえば皮膚や脂肪などの切開に対しては、Ｃ％を高く
したプローブを用いると有効であることが判る。

一方、Ｃ％が低いプローブは、止血性を重視すべき組織
、たとえば肝臓や心臓などの切開に対して有効であり、
その際には、レーザ光発生装置の出力を高め低速でプロ
ーブを動かさなければならないことが判る。

さらに、本発明者は、上記の実験などに基づいて、欠配
（１）式および（２）式の関係が存在することを知見し
た。

（１）式の意味するところは、Ｃ％が高くなると、発熱
量が増し、切開が主に蒸散によって行われ、入射エネル
ギーの多くが発熱に消費されるため、組織深くまでレー
ザ光が入射されず、凝固層深さが浅くなることである。

（２）式は、入射エネルギーの多くが組織内深くまで透
過し、レーザ光を吸収した組織は発熱し、そこで凝固を
生じることを意味している。

したがって、主にＣ％を種々変えたものを予め用意して
おけば、臨床目的に応じてプローブを選定することで、
適切な治療を行うことができる。

本発明におけるプローブとしては、第２図に示すものに
限定されず、第９図のように、円柱状で先端が半球のプ
ローブＩＯＡの表面に表面層５を形成したものや、他の
適宜の形状であってもよい。

さらに図示しないが、円筒状の内面に表面層を形成した
ものであってもよい。また、第４図のように、透過部材
を光ファイバー１１とし、その表面に表面層５を形成し
てもよい。

他方、本発明のレーザ光の透過体としては、レーザメス
に用いるほか、温熱治療に用いるプローブなどでもよく
、光熱エネルギー変換用の光パワーメータなどにも適用
できる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、レーザ光の照射域が広く
なり、かつ治療対象部位に対して適切な施術を行うこと
ができるなどの効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る表面層の拡大断面図、第２図は本
発明に係るレーザ光の透過体としてのレーザメス用プロ
ーブの形状例とレーザ光のパワー密度分布を示す説明図
、第３図は他の表面層形態例の拡大断面図、第４図は光
ファイバーに表面層を形成した例の断面図、第５図は実
験例における状態説明図、第６図は実験結果を示すグラ
フ、第７図はプローブの取付構造例の縦断面図、第８図
は従来のプローブによる場合のパワー密度分布を示す説
明図、第９図は他の形状のプローブの正面図、第１Ω図
は比較的に示す表面層の拡大断面図である。 ■・・・・・・透過部材　１ａ・・・・・・凹凸２・・
・・・・光散乱粉　３　・・・・・・吸収性粉４・・・
・・・透過材料　５　・・・・・・表面層１０、ＩＯＡ
・・・・・・プローブ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 レーサ犬ツ反り（生木が上清率（％） 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光の透過部材表面に、レーザ光の吸収性粉
   と、前記透過部材より屈折率が高い光散乱粉とを含有す
   る表面層が設けられていることを特徴とするレーザ光の
   透過体。
2. （２）レーザ光の透過部材表面に、レーザ光の吸収性粉
   と、前記透過部材より屈折率が高い光散乱粉とを有し、
   レーザ光の透過材料がバインダーとなった表面層が形成
   されていることを特徴とするレーザ光の透過体。
3. （３）レーザ光の透過部材表面に凹凸が形成され、その
   表面に前記表面層が設けられている請求項１または２記
   載のレーザ光透過体。
4. （４）レーザ光の吸収性粉と透過部材より屈折率が高い
   光散乱粉とを有する液を、透過部材とを接触させ、レー
   ザ光の透過部材表面に表面層を形成することを特徴とす
   るレーザ光の透過体の製造方法。
5. （５）レーザ光の吸収性粉と透過部材より屈折率が高い
   光散乱粉と透過部材より融点が同じか低いレーザ光の透
   過性粉とを少なくとも有する液を、透過部材と接触させ
   、前記レーザ光の透過性粉の融点より高く、かつ前記透
   過部材の形状が保てないほど高くない温度で焼成するこ
   とを特徴とするレーザ光の透過体の製造方法。