JPH0459575B2 - - Google Patents

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アイバーの
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アイバー
（以後フアイバーと呼ぶ）の折れや該フアイバー
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、フアイバーの出射端面からの反
射光量の変化によつてトラブルを検出していた。

ｃ 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、フア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、フアイバーの出
射端面の反射率が激減するので、これによつてフ
ア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つた。

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、フアイ
バーの先端が破損したり、フアイバーが折れたり
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
ザー照射を行なつた場合にも適切な治療を行うこ
とができるフア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。

ｄ 問題点を解決するための手段 本発明による伝送用フア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
アイバーと、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アイバーの入射端
面に集光させる光学系と、前記パイプと前記伝送
用フア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、前記伝送用フア
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
伝送用フア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
の前記伝送用フアイバーへの入射を止める手段と
によつ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アイバ
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ア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アイ
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、前記伝送用フアイバーの
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ア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
フア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の比較値と、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つて構成
したことを特徴とする。

ｅ 実施例の構成 以下、図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は、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レーザー、
Coレーザー等のレーザー光源であつて、該レー
ザー光源１から出謝されたパワーレーザー光２
は、光路中に介在するシヤツター機構３を経て、
透過型ミラー４を通り、集光レンズ５によつてフ
アイバー６の入射端面に集光され、フアイバー６
を通つて、フアイバー６の出射端から患部に照射
される。

次に、フアイバー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
アイバー６のトラブル検出完全機構は、フアイバ
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とを検知してフアイバ
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
なフアイバーにおいても何％かは該フアイバー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、フアイバー６の出射端面が破損し
たり、フアイバー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つてフアイバ
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、フアイバー６が途中で折れたり、フ
アイバー６の出射端面若しくは入射端面が破損し
たりした場合、かかるフアイバー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、それによつて該欠陥箇所の
フアイバー６のクラツ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
アイバー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つてもフアイバー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、フアイバ
ー６の入射光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７ａや第２次光７ｂは、集光
レンズ５を通つて、透過型ミラー４によつてその
内の数％が反射し（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
ンス用フイルター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吸
収フイルターを用いている。）を通過して、フオ
トトランジスターやフオ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７ａ及び第２次光７ｂの電気信号
は、増巾器１０で増巾され、パワーレーザー反射
光７ａの変化を検出するため抵抗１１ａ，１１ｂ
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，１１ｄ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、正常フア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の基準電圧
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AND（論理積）
回路１３を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動作によつて送気ポンプ１５の作動、
非作動がコントロールされる。

送気ポンプ１５は、送気パイプ１６を介してフ
アイバー６と該フアイバー６の保護パイプ１７と
の間隙からフアイバー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、フアイバー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、OR（論理和）回路２１の一方の入力端に接
続され、該OR（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アイバーへの入射を止める手
段としてのシヤツター駆動回路２２に接続され
る。該シヤツター駆動回路２２は上記OR（論理
和）回路２１からの信号により作動し、パワーレ
ーザー光２の照射機構のシヤツター機構３を閉じ
る。

次に本発明の作用について説明する。

今、仮に、フアイバー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
射が生じフアイバー６を構成する樹脂材のクラツ
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、フアイ
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、フアイバー６の入射端から逆に出射し、レン
ズ５を通つてミラー４に反射し、フイルター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１０で増巾され、抵抗１１ｃと抵抗
１１ｄ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
２１は作動し、シヤツター駆動回路２２へ電気信
号を送つて該シヤツター駆動回路２２を作動さ
せ、シヤツター機構３を閉じてパワーレーザー光
２のフアイバー６への入射を止める。

次にフアイバー６の出射端から露出しているコ
アが破損したり、フアイバー６の入射端がレンズ
５の光軸とずれたりした場合には、フアイバー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、フアイバ
ー６の入射端から逆に出射し、レンズ５を通つて
ミラー４に反射し、フイルター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アイバ
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、これによつて
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２
１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、シヤツター駆動回
路２２へ電気信号を送つて該シヤツター駆動回路
２２を作動させ、シヤツター機構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アイバー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
つて、水中でレーザー照射が行なわれ正常なフア
イバーであるにもかかわらずフアイバー６の出射
端面の反射率の激減によつて、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、AND（論理積）回路１３は
作動せず、第２次光７ｂの発生によつて上述のよ
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、OR（論理
和）回路２１は作動しないのでフアイバー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の減衰によつてレーザーが照射
できないという不都合は解消される。

なお、前記バランス用フイルター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
ア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、バランス用フイルター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、シヤツタ駆動回路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ツトするフ
イルターを設け、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、本発明の別実施例を示すものであ
り、フアイバー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２３で分岐される。かかるミラー
２３としては、周知の、特定の波長の光のみを通
すバンドパスフイルタや特定の波長の光のみを反
射するバンドリフレクシヨンフイルタ等の誘電体
多層膜フイルタを用いることができる。ここでは
パワーレーザー光の波長（例えば1064mm）の光を
反射しその他の光を透過するフイルタを用いれば
よい。該ミラー２３で分岐された第２次光２４ａ
は、第２の受光手段としての第２の探知器９ａで
受光され、該第２の探知器９ａによつて変換され
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の探知器９ｂで受光され、該第１の探知器９ｂ
によつて変換されたパワーレーザー光２４ｂの電
気信号は、増巾１０ｂで増巾される。なお、パワ
ーレーザー光は単波長光であるので、ミラー２３
により全光量が反射されるが、第二次光は燃焼光
であり可視域から赤外域までの連続スペクトルを
有する光であるので、一部ミラー２３により反射
される可能性はある。しかし、ミラー２３の反射
する光の波長域を狭めることにより、第二次光の
透過率を十分高めることは可能である。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、作用は
第１図の実施例と同様なので説明は省略する。

尚、上記の実施例においては、OR（論理和）
回路２１の作動により、シヤツター駆動回路２２
を作動させて、シヤツター機構３を閉にしてパワ
ーレーザー光２のフアイバー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スイツチ（図示せず）を
OFFする駆動回路に入力し、レーザー光源１の
スイツチをOFFにさせる構成をとつても良い。

ｆ 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
ー光を伝送するフアイバーの折れや該フアイバー
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
やフア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アイバーの出射端面を
水中に浸して使用する場合でも、フアイバートラ
ブル状態の誤検知を防止することができるもので
あり、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アイバーの入射
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ツク
的な説明図、第２図は別実施例を示す一部ブロツ
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……シヤツター機構、６……フアイバー、
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アイバー
   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ア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アイ
   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、前記伝送用フアイバーの
   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
   ア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
   送用フアイバーへの入射を止める手段とによつて
   構成したことを特徴とする伝送用フアイバーのト
   ラブル検出安全装置。 ２ 前記伝送用フアイバーの入射端から出射され
   る光は、前記伝送用フア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
   用フア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項記載の伝送用フア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アイバー
   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ア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アイ
   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、前記伝送用フアイバーの
   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ア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
   フア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の比較値と、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つて構成
   したことを特徴とする伝送用フアイバーのトラブ
   ル検出安全装置。