JPS6049504B2 - Laser scalpel device - Google Patents
Laser scalpel deviceInfo
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- JPS6049504B2 JPS6049504B2 JP56124007A JP12400781A JPS6049504B2 JP S6049504 B2 JPS6049504 B2 JP S6049504B2 JP 56124007 A JP56124007 A JP 56124007A JP 12400781 A JP12400781 A JP 12400781A JP S6049504 B2 JPS6049504 B2 JP S6049504B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、改良されたレーザメス装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improved laser scalpel device.
波長10.6μのCO2レーザを光源とするレーザメ
ス装置において、レーザ光を手術部位に導く方法として
は2種類の方法がある。In a laser scalpel device that uses a CO2 laser with a wavelength of 10.6μ as a light source, there are two methods for guiding laser light to a surgical site.
一つは、ミラー関節型と称し、複数のミラーを用いてレ
ーザ光を任意の位置、方向に導く方法であり、他方は、
細い可撓性に富んでいる光ファイバーの中にレーザ光を
通し任意の位置、方向に光を導く方法である。本発明は
光ファイバーを用いる方法に関するもので、特に光ファ
イバーを用いる場合の安全性を向上させることを目的と
している。 通常の光通信に用いられる石英を主材料と
する光ファイバーは可撓性に非常に富んでおり、且つ可
視光から近赤外領域の波長が1μ〜2μ位の光までを低
損失で伝送できるが、波長10.6μのCO2レーザー
光は殆んど通さない。One is called the mirror-articulated method, which uses multiple mirrors to guide laser light to arbitrary positions and directions, and the other is
This method involves passing laser light through a thin, highly flexible optical fiber to guide the light to any desired position and direction. The present invention relates to a method using optical fibers, and particularly aims to improve safety when using optical fibers. Optical fibers mainly made of quartz, which are used for ordinary optical communications, are extremely flexible and can transmit light from visible light to near-infrared light with wavelengths of around 1μ to 2μ with low loss. , almost no CO2 laser light with a wavelength of 10.6μ passes through.
従つて、CO。レーザーメス用の光ファイバーとしては
波長10.6μのレーザー光に対する光透過特性の比較
的良い材料、例えばブロムヨウ化タリウム〔以下、KR
S−5とする〕をファイバー状に加工して用いるが、こ
のファイバーは多結晶構造を有するために脆く、ある曲
率以上に曲げると折れるという欠点がある。一例として
、KRS−5からなる直径1−のファイバーの場合、曲
率半径約12cmが限界であり、これ以上曲げると折れ
てしまう。このためファイバーを曲率制限型の外被で覆
い、ある曲率までは殆んど抵抗なく自由に曲げられるが
、一定の曲率以上には曲がらないようにして用い安全性
を向上させている。ところで、レーザーメス装置の使用
中に光ファイバーが途中で折れた場合、この光ファイバ
ーは多結晶構造を有するために破断面での光の吸収が著
しく増加し、この破断部分の温度が上昇し、ついには溶
解する。Therefore, CO. Optical fibers for laser scalpels are made of materials that have relatively good light transmission characteristics for laser light with a wavelength of 10.6μ, such as thallium bromide (hereinafter referred to as KR).
S-5] is processed into a fiber and used, but this fiber has a polycrystalline structure and is therefore brittle and has the disadvantage of breaking if bent beyond a certain curvature. As an example, in the case of a KRS-5 fiber with a diameter of 1, the radius of curvature is about 12 cm at its limit, and if it is bent beyond this, it will break. For this reason, the fiber is covered with a curvature-limiting jacket, which allows it to bend freely up to a certain curvature with almost no resistance, but prevents it from bending beyond a certain curvature, improving safety. By the way, if an optical fiber is broken in the middle while using a laser scalpel device, the optical fiber has a polycrystalline structure, so the absorption of light at the broken surface increases significantly, the temperature of this broken part increases, and eventually dissolve.
KRS−5の溶解する温度は約350′C▼あるため、
破断部分周囲の温度も上昇し、放つておくと外被にまで
影響が及ぶ。もし破断が原因となつてレーザー光が光フ
ァイバーの外被から外部へ直接出るような事が生じた場
合、使用者等は大へん危険な状態に陥る。また、このよ
うな光ファイバーは、細い光ファイバー内に大きなエネ
ルギーを通すために、光ファイバーが光を吸収すること
〔光ファイバーによる損失〕によつて光ファイバーの温
度が上昇し、光ファイバー内の一部において溶解が生じ
たような場合には上記と同様にレーザ光が光ファイバー
の外被から外部へ直接出るというような危険な事態も考
えられる。このような事態になる事を避けるために従来
光ファイバーの温度を測定して、温度上昇が検出された
場合には直ちにレーザーの発振を停止させるように制御
することが提案されている。光ファイバーの温度を検出
する具体的手段としては、温度によつて電気抵抗が変化
する樹脂テープを光ファイバーの周囲に巻く方法が考え
られているが、この方法による場合、光ファイバーの可
撓性を悪くしたり、または光ファイバーの光透過特性に
影響.を及ぼしたりする。本発明はこのような欠点を解
消するために光ファイバー内の高温部で発生し、該光フ
ァイバー内を伝播して端面から該光ファイバーの外部に
放出される赤外線を検出することにより、該光ファイ.
バーの温度上昇を検出しレーザの発振を停止させるよう
にすることによつて、光ファイバーには樹脂テープ等を
配設する必要がなく、光ファイバーの可撓性および光透
過特性を良好に保つことができるレーザメス装置を提供
するものである。Since the melting temperature of KRS-5 is approximately 350'C▼,
The temperature around the fractured part also rises, and if left untreated, it will also affect the outer covering. If a laser beam is directly emitted from the outer sheath of the optical fiber due to breakage, the user and others will be in a very dangerous situation. In addition, since such optical fibers pass a large amount of energy through the thin optical fiber, the optical fiber absorbs light (loss due to optical fiber), which causes the temperature of the optical fiber to rise, causing melting in a part of the optical fiber. In such a case, there may be a dangerous situation in which the laser light directly exits from the outer sheath of the optical fiber, similar to the above case. In order to avoid such a situation, it has conventionally been proposed to measure the temperature of the optical fiber and to immediately stop laser oscillation if a temperature rise is detected. A concrete method for detecting the temperature of an optical fiber is to wrap a resin tape around the optical fiber whose electrical resistance changes depending on the temperature, but this method reduces the flexibility of the optical fiber. or affect the light transmission characteristics of the optical fiber. or cause In order to eliminate such drawbacks, the present invention detects infrared rays that are generated in a high-temperature part within an optical fiber, propagate within the optical fiber, and are emitted from the end face of the optical fiber to the outside of the optical fiber.
By detecting the temperature rise of the bar and stopping the laser oscillation, there is no need to install resin tape etc. on the optical fiber, and the flexibility and light transmission characteristics of the optical fiber can be maintained well. This provides a laser scalpel device that can
以・下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
図は本発明の一実施例の構成を示したもので、1はレー
ザ発振器、2はレーザ発振器から出力される光ビームを
集光するためのレンズで、該レンズ2によつて光ビーム
が所定の大きさに集光される位置に光ファイバー3の入
射端3aが設置されており、レーザ発振器から出力され
る光ビームを有効に光ファイバー3に導く。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
The figure shows the configuration of an embodiment of the present invention, in which 1 is a laser oscillator, 2 is a lens for condensing a light beam output from the laser oscillator, and the lens 2 allows the light beam to be focused in a predetermined direction. The input end 3a of the optical fiber 3 is installed at a position where the light is focused to a size of , and effectively guides the light beam output from the laser oscillator to the optical fiber 3.
4は出射レンズで上記光ファイバー3の出射端3aから
出射される光を集光する。Reference numeral 4 denotes an output lens that condenses the light emitted from the output end 3a of the optical fiber 3.
このようにして、集光された光は切開その他外科的処置
のために用いられる。5に示した一点鎖線は説明の便宜
のために光ビームの1径路を示したものである。In this way, the focused light can be used for incisions or other surgical procedures. The dash-dotted line shown in 5 indicates one path of the light beam for convenience of explanation.
6はビームスプリッターで、波長が10.6μのレーザ
光は100%近く透過させるが、他の波長に対しては良
好な反射特性を有すように多層膜フィルターで構成され
ている。Reference numeral 6 denotes a beam splitter, which is composed of a multilayer filter so that nearly 100% of the laser beam with a wavelength of 10.6 μm is transmitted, but has good reflection characteristics for other wavelengths.
7はフィルターで、あらかじめ定められた波長の光を透
過させる。7 is a filter that transmits light of a predetermined wavelength.
8はフィルター7を透過した光を集光するレンズ、9は
光検出器、10は光検出器9の出力信号を増幅、波形整
形してレベル検出を行なう信号処理回路、11は表示警
報装置、12はレーザ制御回路である。8 is a lens that focuses the light transmitted through the filter 7; 9 is a photodetector; 10 is a signal processing circuit that amplifies the output signal of the photodetector 9, shapes the waveform, and performs level detection; 11 is a display alarm device; 12 is a laser control circuit.
次に、以上のように構成された本実施例の動作について
説明する。Next, the operation of this embodiment configured as above will be explained.
光ファイバー3の一部分が破断、傷または不純物などに
よりレーザ光の吸収が著しくなつた場合、該部分の温度
は局部的に上昇する。そして、光エネルギーが連続的に
供給されている場合には該部分の温度は該光ファイバー
3の溶解温度まで達する。例えば、CO2レーザを伝送
するKRS−5からなる光ファイバーの場合には、溶解
温度は約350℃である。高温部からはステファン−ボ
ルツマンの法則に従つてエネルギーが周囲に放射される
。この放射されるエネルギーの総量はEOT4である。
ここでtは放射率、σはフテフアンの定数(5.668
7×10−12wattcm−20K−4)、Tは絶対
温度で表わした温度である。室温をおよそ300′Kと
し、KRS−5の溶解温度を620Xとすると、溶解部
分から放射されるエネルギーは室温近傍の温度に比して
(620/300)4倍、即ち約18倍という大きな値
となる。また放射される光エネルギーの波長帯ぽ温度に
よつて変化するが、遠赤外領域から近赤外領域または高
温の場合には可視領域まで広がつているが、最もエネル
ギーの大きな波長はウィーンの変位則としてλm=2.
897/Tで表わされている。ここでTを絶対温度とす
ると、λmの単位はミクロン〔μ〕となる。この式にT
=300′KおよびT=620′Kを代人してそれぞれ
のλmを求めると、T=300′Kの場合には約9.7
ミクロンとなり、またT=62CfKの場合には4.7
ミクロンとなる。即ち、光ファイバーの溶解部分からは
波長4.7ミクロン近辺をピークとする多量の赤外線が
放出される。光ファイバー3内で放出されるこのエネル
ギーの内、一部は高温部附近の該光ファイバー3表面か
ら外部に放射されるが、残る大部分は該光ファイバー3
の内部を両端面に向つて伝播する。KRS−5の屈折率
は約2.7と大きく透過帯域巾も0.5ミクロン〜40
ミクロンと広いので、以上のようにして放出された赤外
線は光ファイバーの表面での成反射を繰り返しながら大
きな減衰もなく両端面に達し、両端面から光ファイバー
3の外部に放射される。入射端3aから放射される上記
赤外線はレンズ2によつてほぼ平行光となりビームスプ
リッター6に入射し、ここで反射する。When a portion of the optical fiber 3 is broken, scratched, impurities, etc. and absorbs laser light significantly, the temperature of the portion increases locally. When light energy is continuously supplied, the temperature of the portion reaches the melting temperature of the optical fiber 3. For example, in the case of an optical fiber made of KRS-5 that transmits a CO2 laser, the melting temperature is about 350°C. Energy is radiated from the high temperature part to the surroundings according to the Stefan-Boltzmann law. The total amount of energy emitted is EOT4.
Here, t is the emissivity, and σ is the Ftefan constant (5.668
7×10 −12 watt cm −20 K−4), T is the temperature expressed in absolute temperature. If the room temperature is approximately 300'K and the melting temperature of KRS-5 is 620X, the energy radiated from the melted part is 4 times (620/300) compared to the temperature near room temperature, which is a large value of about 18 times. becomes. The wavelength range of the emitted light energy changes depending on the temperature, but it extends from the far infrared region to the near infrared region, or in the case of high temperatures, to the visible region, but the wavelength with the highest energy is the Vienna wavelength. As a displacement law, λm=2.
897/T. Here, if T is an absolute temperature, the unit of λm is micron [μ]. In this formula, T
= 300'K and T = 620'K to find their respective λm, in the case of T = 300'K, it is approximately 9.7
micron, and in the case of T=62CfK, it is 4.7
Becomes a micron. That is, a large amount of infrared rays having a peak wavelength around 4.7 microns are emitted from the melted portion of the optical fiber. Of this energy emitted within the optical fiber 3, a part is radiated to the outside from the surface of the optical fiber 3 near the high-temperature part, but most of the remaining energy is emitted from the optical fiber 3.
propagates inside toward both end faces. The refractive index of KRS-5 is approximately 2.7, and the transmission band width is also 0.5 microns to 40
Since the infrared rays are as wide as microns, the infrared rays emitted as described above undergo repeated reflection on the surface of the optical fiber, reach both end faces without significant attenuation, and are radiated to the outside of the optical fiber 3 from both end faces. The infrared rays emitted from the incident end 3a are turned into substantially parallel light by the lens 2, and enter the beam splitter 6, where they are reflected.
ビームスプリッター6で反射した前記赤外線はフィルタ
ー7によつて所定の波長帯域のみが選択され、レンズ8
によつて光検出器9の受光面に集光される。光検出器9
の出力信号は信号処理回路10に入力し、ここで増幅、
波型整形された後、そのレベルが検出される。そして、
このレベルがあらかじめ定めれた溶解検出レベルに達し
た場合、信号処理回路10は、表示警報装置11および
レーザ制御回路12に信号を出力して、レーザメスの操
作者に異常を知らせるとともに、レーザ発振器1を制御
してレーザ光の出力を停止させる。以上説明したように
本発明によれば、光ファイバー自体には何も付加するこ
となく光ファイバーの異常を検出しレーザ光の出力を停
止させることができるため、光ファイバーの可撓性およ
び光透過特性を良好に保つことができるという従来にな
い利点がある。Only a predetermined wavelength band of the infrared rays reflected by the beam splitter 6 is selected by a filter 7, and then passed through a lens 8.
The light is focused on the light receiving surface of the photodetector 9. Photodetector 9
The output signal is input to the signal processing circuit 10, where it is amplified and
After the waveform is shaped, its level is detected. and,
When this level reaches a predetermined dissolution detection level, the signal processing circuit 10 outputs a signal to the display alarm device 11 and the laser control circuit 12 to notify the operator of the laser scalpel of the abnormality, and also outputs a signal to the laser oscillator 1. control to stop the output of laser light. As explained above, according to the present invention, an abnormality in the optical fiber can be detected and the laser beam output can be stopped without adding anything to the optical fiber itself, thereby improving the flexibility and light transmission characteristics of the optical fiber. It has the unprecedented advantage of being able to maintain
図は本発明の一実施例の構成図を示す図てある。
1・・・・・ルーザ発振器、2・・・・・ルンズ、3・
・・・・・光ファイバー、3a・・・・・・入射端、6
・・・・・・ビームスプリッター、7・・・・・フィル
ター、9・・・・・・光検出器、10・・・・・・信号
処理回路、11・・・・・ルーザ制御回路。The figure is a diagram showing a configuration diagram of an embodiment of the present invention. 1...Luther oscillator, 2...Luns, 3...
...Optical fiber, 3a...Incidence end, 6
...Beam splitter, 7 ... Filter, 9 ... Photodetector, 10 ... Signal processing circuit, 11 ... Loser control circuit.
Claims (1)
ーザ光を伝送する可撓性の光ファイバーと、前記レーザ
発振器から出力されるレーザ光を前記光ファイバーの入
射端面に入射させるレンズとを具えたレーザメス装置に
おいて、レーザ光は殆んど透過し且つレーザ光以外の波
長の光は反射するようなビームスプリッターが前記レー
ザ発振器と前記入射端面との間に設けられ、且つ、前記
ビームスプリッターで反射する光を検出する検出器と、
該検出器から出力される信号を処理する信号処理回路と
、該信号処理回路からの出力信号に従つて前記レーザ発
振器を制御するレーザ制御回路とが設けられ、前記光フ
ァイバーの内部の高温部で発生し前記入射端面から出力
する赤外線を前記ビームスプリッターを介して前記検出
器で検出し、前記レーザ制御回路によつて前記レーザ発
振器からのレーザ光の出力を停止させることを特徴とす
るレーザメス装置。 2 前記ビームスプリッターは前記レーザ発振器と前記
レンズとの間に設けられ、且つ、前記ビームスプリッタ
ーと前記検出器との間にはレーザ光が透過しないフィル
ターを具えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のレーザメス装置。 3 前記レーザ発振器はCO_2レーザ発振器であり、
前記光ファイバーはボロヨウ化タリユウムからなる光フ
ァイバーであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のレーザメス装置。[Scope of Claims] 1. A laser oscillator, a flexible optical fiber that transmits a laser beam output from the laser oscillator, and a lens that makes the laser beam output from the laser oscillator enter an incident end face of the optical fiber. In the laser scalpel device, a beam splitter is provided between the laser oscillator and the incident end face, and the beam splitter is provided between the laser oscillator and the incident end face, and the beam splitter transmits most of the laser light and reflects light of wavelengths other than the laser light. a detector that detects the light reflected by the
A signal processing circuit that processes a signal output from the detector and a laser control circuit that controls the laser oscillator according to the output signal from the signal processing circuit are provided, A laser scalpel device characterized in that the infrared rays output from the incident end face are detected by the detector via the beam splitter, and the output of the laser light from the laser oscillator is stopped by the laser control circuit. 2. Claims characterized in that the beam splitter is provided between the laser oscillator and the lens, and a filter that does not transmit laser light is provided between the beam splitter and the detector. The laser scalpel device according to item 1. 3. The laser oscillator is a CO_2 laser oscillator,
2. The laser scalpel device according to claim 1, wherein the optical fiber is an optical fiber made of thallium boroiodide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124007A JPS6049504B2 (en) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | Laser scalpel device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP56124007A JPS6049504B2 (en) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | Laser scalpel device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827550A JPS5827550A (en) | 1983-02-18 |
| JPS6049504B2 true JPS6049504B2 (en) | 1985-11-02 |
Family
ID=14874717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56124007A Expired JPS6049504B2 (en) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | Laser scalpel device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049504B2 (en) |
-
1981
- 1981-08-10 JP JP56124007A patent/JPS6049504B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5827550A (en) | 1983-02-18 |
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