紫外レーザービーム可撓誘導系の実用化

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555341
• Research Institution: KINKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中山 斌義 近畿大学, 理工学部, 教授 (60023313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 紘幸 三菱電線工業(株), 通信技術部, 部長 ; 林 光澤 近畿大学, 理工学部, 助教授 (70029213)
• Keywords: 紫外レーザー / エキシマレーザー / 紫外ファイバー / OHイオン / 酸素欠乏欠陥 / E'センター / ドーパント

Research Abstract

ArF(波長193nm),KrF(248nm)エキシマレーザーによる生体硬組織(牛大腿骨,歯牙)穿孔,切開の相違を調べた結果,切開・穿孔能力はKrFレーザーが高く,最も実用的であることが明らかになった.エキシマレーザーがその機能を最も有効に発揮できる医療分野は,これまでに行った実験および調査の結果より総合的に判断すると,整形外科,歯科,眼科および心臓・血管外科と考えられる.紫外レーザービーム可撓誘導系として,OHイオンをコア中にドープした純粋石英ガラスファイバーを実験によって検討した.OH数100ppm添加ファイバーの場合,レーザー伝送初期の伝送率は約80%/mであるが,伝送パルス数の増加に伴い,伝送率は低下する.その原因は石英ガラス中にE'センターと呼ばれる欠陥が,レーザー照射により生成されるためである.コアには塩素を含まないこと,クラッドにはホウ素とフッ素を添加すること,クラッドの屈折率分布をグレーデッド型とすることで,E'センターの生成を低減できる.コアに水素を添加することも,欠陥生成を抑える効果がある.E'センターは不安定な欠陥であり,ファイバー加熱によって除去できる.一方,OH数ppm添加ファイバーの場合,伝送初期の伝送率は数%/mであるが,伝送パルス数の増加に伴い,伝送率は約80%/mまで増加する.これはファイバー製造時にできた酸素欠乏欠陥が,レーザー照射により解離するためである.コア入射端面のレーザー損傷閾値は,1J/cm^2・pulse程度であり,閾値を上げて伝送エネルギーを向上することは困難であるが,入射部のコア径を太くしたコーン状のファイバーであれば,閾値を上げずに伝送エネルギーを向上できると考えられる.未だ解決すべき問題点は多いが,問題解決の目処は得られており,紫外レーザービーム可撓誘導系の実現は近いと思われる.

Research Products

• [Publications] Yuichi Hashishin: "UV laser-biotissue interactions and delivery systems" SPIE Specialty Fiber Optics for Biomedical and Industrial Applications. Vol.2977. 105-114 (1997)
• [Publications] 中野人志: "生体硬組織のエキシマレーザーアブレーション機構" 第17回日本レーザー医学会大会論文集. 255-258 (1997)
• [Publications] 細川泰靖: "生体硬組織のエキシマレーザー照射における組成変化" 第17回日本レーザー医学会大会論文集. 259-262 (1997)
• [Publications] Uichi Kubo: "Hollow light guide and optical fiber for UV laser transmission" SPIE Biomedical Systems and Technologies II. Vol.3199. 75-80 (1997)
• [Publications] 中野人志: "歯牙のエキシマレーザーアブレーション機構" 第18回日本レーザー医学会大会論文集. (発表予定). (1998)
• [Publications] 橋新裕一: "紫外レーザー導光システムの開発" 第18回日本レーザー医学会大会論文集. (発表予定). (1998)