レーザー治療を目指したフェムト秒レーザーパワーの光ファイバ伝送の研究

Research Project

Project/Area Number	15656020
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied optics/Quantum optical engineering
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	小原實慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90101998)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	神成文彦慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40204804) 津田裕之慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90327677) 荒井恒憲慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30338199)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000) Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 2003: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	フェムト秒レーザー / 光ファイバ伝送 / 自己収束 / フォトフリン / レーザー治療 / 2光子励起PDT / ガンのレーザー治療 / 中空ファイバ / 自己位相変調
Research Abstract	本年度は、(1)フェムト秒ダブルパルスの中空ファイバ伝送によるコラーゲンの加工、および(2)フェムト秒レーザーによるフォトフリン(PDT用光感受性物質)の多光子励起について研究し、下記の成果を達成した。 (1)中空ファイバによるフェムト秒ダブルパルスを伝送し、伝送パルスで生体材料であるドライコラーゲンのアブレーション加工の達成 (1-1)コア径320・mの中空ファイバを用いることにより、アブレーション加工を行うのに十分な高品質ビームの伝送を達成した。 (1-2)中空ファイバ伝送後のパルス幅は、入射パルス幅90fsに対して、ファイバ直線時160fs、屈曲時においても240fsであった。このパルス幅は物質の電子-格子緩和時間に対して十分に短いため、周辺部への熱影響層のほとんど無い精密な加工が可能である。 (1-3)中空ファイバの伝送効率は直線時2.2dBで屈曲時において3.5dBと効率は低かった。しかし、出射部でパルスエネルギー100μJ程度のフェムト秒レーザパルスを得ることができた。これはアブレーション加工に十分なエネルギーである。 (1-4)遅延時間が1psのダブルパルスによってアブレーションされたコラーゲン表面の化学組成を測定した結果、表面の化学組成を変化させることなく、アブレーションすることができることを確認した。 (2)フォトフリンの二光子励起の達成 (2-1)フェムト秒レーザー照射によるフォトフリンの二光子励起に成功し、1×10^9W/cm^2オーダー、すなわち光ファイバ出力光の集光強度において十分に二光子励起が可能であることが示された。 (2-2)二光子吸収係数の値は腫瘍集積濃度において約5.50×10^<-12>〜6.50×10^<-12>cm/Wと算出された。