JPH03121401A - 伝送用ファイバーのトラブル検出安全装置 - 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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、レーザーパワー伝送用ファイバーのトラブル
検出安全装置に関する。

ｂ、従来の技術 従来の医療用レーザー装置などにおいて使用される高出
力のレーザー光を伝送する光ファイバー（以後ファイバ
ーと呼ぶ）の折れや該ファイバーの入射端面や出射端面
の破損を検知するトラブル検出安全装置は、ファイバー
の出射端面からの反射光量の変化によってトラブルを検
出していた。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来のトラブル検出安全装置
は、例えば膀胱腫瘍の治療の場合における膀胱内に生理
食塩水が充満した状態でのレーザー照射のように、ファ
イバーの出射端面を水中に浸した状態で使用する場合に
は、ファイバーの出射端面の反射率が激減するので、こ
れによってファイバーが正常な状態であるにもかかわら
ずトラブル状態として検知してしまい、レーザーが照射
できないという不都合があった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、
パワーレーザーのトラブル検出安全装置を、消化器科や
呼吸器科などの内視鏡下での治療や外科治療などの一般
的な大気中におけるパワーレーザーの使用時だけでなく
、泌尿器科分野における膀胱腫瘍の焼灼等の治療のよう
な水中におけるパワーレーザーの使用時においても不都
合なく利用できるようにするものである。即ち、ファイ
バーの先端が破損したり、ファイバーが折れたりした場
合、直ちにそれを検出して安全機構に結びつけると共に
、膀胱腫瘍の治療の如く水中でレーザー照射を行なった
場合にも適切な治療を行うことができるファイバーのト
ラブル検出安全装置を提供することを目的とする。

ｄ０問題点を解決するための手段 本発明による伝送用ファイバーのトラブル検出安全装置
は、以上の目的を達成するため、第１発明においては、
パワーレーザー光を出射するレーザー光源と、中空のパ
イプに挿入された伝送用ファイバーと、前記レーザー光
源から出射されたパワーレーザー光を前記伝送用ファイ
バーの入射端面に集光させる光学系と、前記パイプと前
記伝送用ファイバーとの隙間から送気を行う送気機構と
を備えたレーザー装置において、前記伝送用ファイバー
の入射端から出射される光を検出する受光手段と、前記
受光手段の入射側に配置されて前記伝送用ファイバーの
入射端面から出射される光のうち不可視光成分を減少さ
せる減光手段と、前記受光手段の出力と予め定めた第１
の基準値とを比較する第１の比較器と、前記受光手段の
出力と予め定めた第２の基準値とを比較する第２の比較
器と、前記第１の比較器の出力を前記送気機構の駆動時
に通過させ停止時に遮断するゲート手段と、前記第２の
比較器又はこのゲート手段の出力の何れか一方が出力さ
れた時に前記パワーレーザー光の前記伝送用ファイバー
への入射を止める手段とによって構成したことを特徴と
し、第２発明においては、パワーレーザー光を出射する
レーザー光源と、中空のパイプに挿入された伝送用ファ
イバーと、前記レーザー光源から出射されたパワーレー
ザー光を前記伝送用ファイバーの入射端面に集光させる
光学系と、前記パイプと前記伝送用ファイバーとの隙間
から送気を行う送気機構とを備えたレーザー装置におい
て、前記伝送用ファイバーの入射端から出射される光を
検出する第１及び第２の受光手段と、それらの受光手段
の入射側に配置されて前記伝送用ファイバーの入射端面
から出射された光のうち前記パワーレーザーの反射光に
ついては前記第１の受光手段へ入射させ前記伝送用ファ
イバーの破損部における燃焼により発生する第二次光に
ついては前記第二の受光手段へ入射させる選択手段と、
前記第１の受光手段の出力と予め定めた第１の基準値と
を比較する第１の比較器と、前記第２の受光手段の出力
と予め定めた第２の基準値とを比較する第２の比較器と
、前記第１の比較器の出力を前記送気機構の駆動時に通
過させ停止時に遮断するゲート手段と、前記第２の比較
器又はこのゲート手段の出力の何れか一方が出力された
時に前記パワーレーザー光の前記伝送用ファイバーへの
入射を止める手段とによって構成したことを特徴とする
。

ｅ、実施例の構成 以下、図面に従って本発明の一実施例を説明する。

第１図は１本発明の一実施例を示す図であり、まず第１
にパワーレーザー光２の照射機構について説明すると、
符号１はＮｄ　：　ＹＡＧレーザ−、Ｃ。

レーザー等のレーザー光源であって、該レーザー光源１
から出射されたパワーレーザー光２は、光路中に介在す
るシャッター機構３を経て、透過型ミラー４を通り、集
光レンズ５によってファイバー６の入射端面に集光され
、ファイバー６を通って、ファイバー６の出射端から患
部に照射される。

次に、ファイバー６のトラブル検出安全機構について説
明すると、本実施例において説明するファイバー６のト
ラブル検出安全機構は、ファイバー６の入射端から逆に
出射されるパワーレーザー反射光７ａと第２次光７ｂと
を検知してファイバー６のトラブルを発見し、安全機構
を作動させるものである。即ち、パワーレーザー光２は
、正常なファイバーにおいても何％かは該ファイバー６
の出射端面に反射して出射端から逆に入射端に伝送され
ており、ファイバー６の出射端面が破損したり、ファイ
バー６の入射端がレンズ５の光軸からずれたりしたよう
な場合には、入射端に逆伝送されるパワーレーザー反射
光７ａは減衰するので、かかる変化を検出することによ
ってファイバー６のトラブルを発見することができる。

また、第２次光は、ファイバー６が途中で折れたり、フ
ァイバー６の出射端面若しくは入射端面が破損したりし
た場合、かかるファイバー６にパワーレーザー光２を通
すと欠陥箇所でパワーレーザー光２の散乱や反射が生じ
、それによって該欠陥箇所のファイバー６のクラッドや
ポリマー系の被覆材が燃焼することなどにより発光する
ものであり、ファイバー６の入射端から逆に出射した該
第２次光を検知することによってもファイバー６のトラ
ブルを発見できる。これから説明するトラブル検出安全
機構は、これらパワーレーザー反射光７ａ及び第２次光
７ｂを検出することにより安全機構を作動させるもので
ある。

今、上述のようなトラブルが発生し、ファイバー６の入
射端から逆にパワーレーザー反射光７ａや第２次光７ｂ
が出射されると、出射された該パワーレーザー反射光７
ａや第２次光７ｂは、集光レンズ５を通って、透過型ミ
ラー４によってその内の数％が反射しく透過型ミラーで
も入射する光の内数％は必ず反射する。）、減光手段と
してのパワーレーザー反射光７ａと第２次光７ｂとのバ
ランス用フィルター８（本実施例ではパワーレーザー反
射光７ａの不可視光成分を減少させる一部光吸収フイル
ターを用いている。）を通過して、フォトトランジスタ
ーやフォトダイオード等の受光手段としての検出器９に
受光される。

該検出器９は、パワーレーザー反射光７ａ及び第２次光
７ｂを電気信号に変える。このパワーレーザー反射光７
ａ及び第２次光７ｂの電気信号は、増巾器１０で増ＩＪ
され、パワーレーザー反射光７ａの変化を検出するため
抵抗１１ａ、ｌｌｂによる分圧比で第１の比較器１２の
一方の入力端に入力されるとともに、第２次光７ｂの変
化を検出するため抵抗１１ｃ、ｌｉｄの分圧比で第２の
比較器１９の一方の入力端に入力される。

上記第１及び第２の比較器１２及び１９の他方の入力端
には、正常ファイバーを通るパワーレーザー光２の出射
端面からの反射光７ａの基＄電圧レベルＡ（第３図参照
）を発生する基準回路２０が接続されている。また、上
記第１の比較器１２の出力端は、ゲート手段としてのＡ
ＮＤ　（論理積）回路１３の一方の入力端に接続され、
該ＡＮＤ（論理積）回路１３の他方の入力端にはポンプ
駆動回路１４が接続され、該ポンプ駆動回路１４のＯＮ
、　ＯＦＦ動作によって送気ポンプ１５の作動、非作動
がコントロールされる。

送気ポンプ１５は、送気バイブ１６を介してファイバー
６と該ファイバー６の保護パイプ１７との間隙からファ
イバー６の出射端に空気等を送り込むためのものであり
、レーザー照射時に患部から飛散する汚物が、ファイバ
ー６の出射端に付着するのを防止する。

尚、符号１８は、上記保護パイプ１７の一端に嵌まり込
んだ送気もれ防止用のパツキンである。

更に、上記ＡＮＤ　（論理積）回路１３の出力端は、Ｏ
Ｒ（論理和）回路２１の一方の入力端に接続され、該Ｏ
Ｒ（論理和）回路２１の他方の入力端には、前記第２の
比較器１９の出力端が接続され、上記ＯＲ（論理和）回
路２１の出力端は、パワーレーザー光のファイバーへの
入射を止める手段としてのシャッター駆動回路２２に接
続される。

該シャッター駆動回路２２は上記ＯＲ（論理和）回路２
１からの信号により作動し、パワーレーザー光２の照射
機構のシャッター機構３を閉じる。

次に本発明の作用について説明する。

今、仮に、ファイバー６が途中で折れているのを知らな
いでパワーレーザー光２を照射すると、その折れた箇所
でパワーレーザー光２の散乱や反射が生じファイバー６
を構成する樹脂材のクラッドやポリマー系の被覆材が燃
焼して第２次光７ｂが発生する。

また、パワーレーザー光２の照射時に、ファイバー６の
出射端が照射部位に接触したり、異常に接近していると
該出射端が高温のため発熱し同様に第２次光７ｂが発生
する。かかる第２次光７ｂは、ファイバー６の入射端か
ら逆に出射し、レンズ５を通ってミラー４に反射し、フ
ィルター８を通過して検出器９に受光される。

検出器９に受光された第２次光７ｂは、（パワーレーザ
ー反射光７ａとともに）電気信号に変換され、増巾器１
０で増巾され、抵抗１１ｃと抵抗ｌｉｄの分圧比で第２
の比較器１９の一方の入力端に入力される。該第２の比
較器１９の他方の入力端には基準回路２０から基準電圧
レベルＡが入力されているので、分圧された後の第２次
光７ｂの電圧（パワーレーザー反射光７ａの電圧を含む
。

）は、該基準電圧レベルＡと比較され、該第２次光７ｂ
の電圧（パワーレーザー反射光７ａの電圧を含む、）が
、あらかじめ定められた上限値の電圧レベルＢ（第３図
参照）に達すると、第２の比較器１９の出力端から出力
された電気信号がＯＲ（論理和）回路２１の一方の入力
端に入力され、パワーレーザー反射光７ａが正常である
か減衰しているかにかかわらず該ＯＲ（論理和）回路２
１は作動し、シャッター駆動回路２２へ電気信号を送っ
て該シャッター駆動回路２２を作動させ、シャッター機
構３を閉じてパワーレーザー光２のファイバー６への入
射を止める。

次にファイバー６の出射端から霧出しているコアが破損
したり、ファイバー６の入射端がレンズ５の光軸とずれ
たりした場合には、ファイバー６の出射端面から反射し
て入射端から出射されるパワーレーザー反射光７ａは、
減衰する。

かかるパワーレーザー反射光７ａは、ファイバー６の入
射端から逆に出射し、レンズ５を通ってミラー４に反射
し、フィルター８を通過して検出器９に受光される。検
出器９に受光されたパワーレーザー反射光７ａは、電気
信号に変換され、増巾器１０で増巾されて、抵抗１１ａ
と抵抗１１ｂとの分圧比で第１の比較器１２の一方の入
力端に入力される。

該第１の比較器１２の他方の入力端には、基準回路２０
から基準電圧レベルＡが入力されているので、分圧され
た後のパワーレーザー反射光７ａの電圧は、該基準電圧
レベルＡと比較され、該パワーレーザー反射光７ａの電
圧があらかじめ定められた下限値の電圧レベルＣ（第３
図参照）に達すると第１の比較器１２の出力端から電気
信号がＡＮＤ　（論理積）回路１３の一方の入力端に入
力されるが、通常、パワーレーザー光２が照射されてい
る場合には、患部から飛散する汚物がファイバー６の出
射端に付着するのを防止すべく送気ポンプ１５の駆動回
路１４はＯＮ状態にあるので該駆動回路からの電気信号
もＡＮＤ　（論理積）回路１３の他方の入力端に入力さ
れており、これによってＡＮＤ　（論理積）回路が作動
して、該ＡＮＤ（論理積）回路１３の出力端からＯＲ（
論理和）回路２１の他方の入力端に電気信号が入力され
、該ＯＲ（論理和）回路２１が作動し、シャッター駆動
回路２２へ電気信号を送って該シャッター駆動回路２２
を作動させ、シャッター機構３を閉じてパワーレーザー
光２の照射を阻止する。

更に、膀胱腫瘍の治療の場合のように膀胱内に生理食塩
水が充満した状態即ち水中でレーザー照射を行なう時と
か送気ポンプ１５を用いた送気機構のかわりに送水機構
を用いてファイバー゛６の出射端の汚染の防止や出血部
の洗浄を行うときには、ポンプ駆動回路１４はＯＦＦの
状態にあり、ポンプ駆動回路１４からＡＮＤ　（論理積
）回路１３の他方の入力端には電気信号が入力されない
、従って、水中でレーザー照射が行なわれ正常なファイ
バーであるにもかかわらずファイバー６の出射端面の反
射率の激減によって、パワーレーザー反射光７ａが減衰
して、ＡＮＤ　（論理積）回路１３の一方の入力端に第
１の比較器１２からの出力信号が送られたとしても、Ａ
ＮＤ　（論理積）回路１３は作動せず、第２次光７ｂの
発生によって上述のように第２の比較器１９からの出力
信号がＯＲ（論理和）回路２１に入力されない限り、Ｏ
Ｒ（論理和）回路２１は作動しないのでファイバー６が
正常な状態にもかかわらず、上記のようなパワーレーザ
ー反射光７ａの減衰によってレーザーが照射できないと
いう不都合は解消される。

なお、前記バランス用フィルター８を透過型ミラー４と
検出器９の間の光路上に設けたのは以下の理由による。

即ち、前記パワーレーザー光のファイバー出射端面から
の反射光７ａの光量は燃焼光である第２次光７ｂの光量
と比較するとはるかに多く、そのため、バランス用フィ
ルター８がない場合には、検出器９による電気信号の変
化は。

専ら反射光７ａの変化次第に依るようになる。そのため
、例えば反射光７ａが減少するような場合には、たとえ
第２次光７ｂが生じても検出器９による電気信号の電圧
の増加という変化に表れない場合も有り得る。そして、
そのような場合には第２の比較器１９がＯＲ回路２１を
作動させる電気信号（即ち、シャッタ駆動回路２２を駆
動させる電気信号）を出力できない結果となる。そこで
。

予めパワーレーザー光をできるだけカットするフィルタ
ーを設け１反射光７ａと第２次光７ｂとのバランスをと
るようにしたのである。

第２図は１本発明の別実施例を示すものであり。

ファイバー６の入射端から出射されたパワーレーザー反
射光７ａと第２次光７ｂは、選択手段としてのミラー２
３で分岐され、該ミラー２３で分岐された第２次光２４
ａは、第２の受光手段としての第２の検知器９ａで受光
され、該第２の検知器９ａによって変換された第２次光
２４ａの電気信号は増巾器１０ａで増巾され、また上記
ミラー２３で分岐されたパワーレーザー光２４ｂは、第
１の受光手段としての第１の検知器９ｂで受光され、該
第１の検知器９ｂによって変換されたパワーレーザー光
２４ｂの電気信号は、増巾器１０ｂで増巾される。また
、増幅器１０ａ、１０ｂで夫々独立して増幅された第２
次光２４ａ、パワーレーザー光２４ｂの電気信号は、各
々独立して第２及び第１の比較器１９．１２に入力され
る。なお、その他の構成９作用は第１図の実施例と同様
なので説明は省略する。

尚、上記実施例においては、ＯＲ（論理和）回路２１の
作動により、シャッター駆動回路２２を作動させて、シ
ャッター機構３を閉にしてパワーレーザー光２のファイ
バー６への入射を止めたが、ＯＲ（論理和）回路２１の
作動により、電気信号がレーザー光源１のスイッチ（図
示せず）をＯＦＦする駆動回路に入力し、レーザー光源
１のスイッチをＯＦＦにさせる構成をとっても良い。

ｆ０発明の効果 本発明は、以上のように構成される所から、医療用レー
ザー装置等に使用される高出力のレーザー光を伝送する
ファイバーの折れや該ファイバーの端面の破損等のトラ
ブルをレーザー照射時に瞬時に検知してパワーレーザー
照射による事故を未然に防ぐとともに、例えば泌尿器科
分野での治療やファイバー先端の汚染の防止や出血部の
洗浄に送水を用いた時のようにファイバーの出射端面を
水中に浸して使用する場合でも、ファイバートラブル状
態の誤検知を防止することができるものであり１本発明
で構成される装置は、構造が極めて簡単であるため従来
のレーザーファイバーの入射部を大巾に変更する必要が
なく製作上のコストも低くなり、医療用レーザー装置に
使用するときにはその安全性も確保できその実用性は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部ブロック的な説明
図、第２図は別実施例を示す一部ブロック的な説明図、
第３図は基準電圧レベルＡ、上限値の電圧レベルＢ、下
限値の電圧レベルＣを示すグラフ図である。 １・・・レーザー光源　　２・・・パワーレーザー光３
・・・シャッター機構　　６・・・ファイバー７ａ・・
・パワーレーザー反射光　　７ｂ・・・第２次光９・・
・検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　パワーレーザー光を出射するレーザー光源と、中空
   のパイプに挿入された伝送用ファイバーと、前記レーザ
   ー光源から出射されたパワーレーザー光を前記伝送用フ
   ァイバーの入射端面に集光させる光学系と、前記パイプ
   と前記伝送用ファイバーとの隙間から送気を行う送気機
   構とを備えたレーザー装置において、前記伝送用ファイ
   バーの入射端から出射される光を検出する受光手段と、
   前記受光手段の入射側に配置されて前記伝送用ファイバ
   ーの入射端面から出射される光のうち不可視光成分を減
   少させる減光手段と、前記受光手段の出力と予め定めた
   第１の基準値とを比較する第１の比較器と、前記受光手
   段の出力と予め定めた第２の基準値とを比較する第２の
   比較器と、前記第１の比較器の出力を前記送気機構の駆
   動時に通過させ停止時に遮断するゲート手段と、前記第
   ２の比較器又はこのゲート手段の出力の何れか一方が出
   力された時に前記パワーレーザー光の前記伝送用ファイ
   バーへの入射を止める手段とによって構成したことを特
   徴とする伝送用ファイバーのトラブル検出安全装置。 ２　前記伝送用ファイバーの入射端から出射される光は
   、前記伝送用ファイバーの出射端面からの前記パワーレ
   ーザー光の反射光又は及び前記伝送用ファイバーの破損
   部における燃焼により発生する第二次光を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の伝送用ファイバー
   のトラブル検出安全装置。 ３　パワーレーザー光を出射するレーザー光源と、中空
   のパイプに挿入された伝送用ファイバーと、前記レーザ
   ー光源から出射されたパワーレーザー光を前記伝送用フ
   ァイバーの入射端面に集光させる光学系と、前記パイプ
   と前記伝送用ファイバーとの隙間から送気を行う送気機
   構とを備えたレーザー装置において、前記伝送用ファイ
   バーの入射端から出射される光を検出する第１及び第２
   の受光手段と、それらの受光手段の入射側に配置されて
   前記伝送用ファイバーの入射端面から出射された光のう
   ち前記パワーレーザーの反射光については前記第１の受
   光手段へ入射させ前記伝送用ファイバーの破損部におけ
   る燃焼により発生する第二次光については前記第二の受
   光手段へ入射させる選択手段と、前記第１の受光手段の
   出力と予め定めた第１の基準値とを比較する第１の比較
   器と、前記第２の受光手段の出力と予め定めた第２の基
   準値とを比較する第２の比較器と、前記第１の比較器の
   出力を前記送気機構の駆動時に通過させ停止時に遮断す
   るゲート手段と、前記第２の比較器又はこのゲート手段
   の出力の何れか一方が出力された時に前記パワーレーザ
   ー光の前記伝送用フアイバーへの入射を止める手段とに
   よって構成したことを特徴とする伝送用ファイバーのト
   ラブル検出安全装置。