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JP2003502690A - Optical device - Google Patents

Optical device

Info

Publication number
JP2003502690A
JP2003502690A JP2001503461A JP2001503461A JP2003502690A JP 2003502690 A JP2003502690 A JP 2003502690A JP 2001503461 A JP2001503461 A JP 2001503461A JP 2001503461 A JP2001503461 A JP 2001503461A JP 2003502690 A JP2003502690 A JP 2003502690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
light
optical fiber
elliptical reflector
arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001503461A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ダグラス、 アラスター スチュワート、
ジェームズ、 オスカー モロイ、
Original Assignee
ティシュームド リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ティシュームド リミテッド filed Critical ティシュームド リミテッド
Publication of JP2003502690A publication Critical patent/JP2003502690A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006Coupling light into the fibre

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 高強度の光を光源から離れた位置に送給する光学装置は、多色性非レーザ光源(21)と、前記光を前記位置に伝送する光ファイバ手段(12)と、前記光源からの光を前記光ファイバ手段(12)の入力端部上に集束させるように構成された楕円形反射器(22)とを備える。前記楕円形反射器(22)の開いた開口は、前記光源(21)の有効サイズの少なくとも100倍大きい。前記光源(21)は、キセノンアークランプ、特に「ショートアーク」タイプのようなランプであるのが好ましい。このような装置の1つの重要な用途は、接着剤を重合させるのに十分な強度の光を、光活性型組織接着剤に送ることである。医学的、化学的、及び工業的分野におけるその他の多数の用途もある。 (57) [Summary] An optical device for transmitting high-intensity light to a position remote from a light source includes a polychromatic non-laser light source (21) and an optical fiber means (12) for transmitting the light to the position. And an elliptical reflector (22) configured to focus light from the light source onto an input end of the optical fiber means (12). The open aperture of the elliptical reflector (22) is at least 100 times larger than the effective size of the light source (21). The light source (21) is preferably a xenon arc lamp, in particular a lamp of the "short arc" type. One important use of such a device is to send light of sufficient intensity to polymerize the adhesive to the photoactive tissue adhesive. There are also many other uses in the medical, chemical, and industrial fields.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は光学装置に関し、特に、高光強度の光を光源から遠隔の場所に送給す
る装置に関する。このような装置の1つの重要な用途は、光活性型組織接着剤に
、接着剤の重合を生じるのに十分な強度の光を送ることである。このような装置
の別の用途は、予め投与された感光性試薬を励起するために光が用いられる光力
学的療法(PDT)である。種々の他の用途が、医療分野、科学分野、及び産業
分野にも存在する。
The present invention relates to an optical device, and more particularly, to a device for delivering high intensity light from a light source to a remote location. One important application of such devices is to deliver light to a photoactive tissue adhesive of sufficient intensity to cause polymerization of the adhesive. Another application of such a device is in photodynamic therapy (PDT), where light is used to excite pre-administered photosensitizers. Various other applications also exist in the medical, scientific and industrial fields.

【0002】 生きている組織を生体内で接合する封止剤及び接着剤は公知である。このよう
な接着剤は一般に、加熱によって架橋するタンパク質溶液を含む。光量子吸収性
物質を接着剤に組み込み、光強度の十分に高い光を接着剤にあてることにより、
熱エネルギーをタンパク質に伝達させることができる。接着剤を硬化させるのに
十分な高さまで温度を上げるのに必要なエネルギー量は、光量子吸収性物質の吸
収スペクトル内の放射線の多数の光量子の供給を必要とする。また、このような
用途に用いられる光ビームの寸法は一般に非常に小さくなければならない。今ま
では、これらの要件を満たすために、非常に強い単色光源であるレーザを用いる
ことが必要であった。
Sealants and adhesives for joining living tissues in vivo are known. Such adhesives generally include a protein solution that crosslinks upon heating. By incorporating a photon-absorbing substance into the adhesive and applying light of sufficiently high light intensity to the adhesive,
Heat energy can be transferred to proteins. The amount of energy required to raise the temperature high enough to cure the adhesive requires the provision of multiple photons of radiation within the absorption spectrum of the photon absorbing material. Also, the dimensions of the light beam used in such applications must generally be very small. Until now, it has been necessary to use lasers, which are very intense monochromatic light sources, to meet these requirements.

【0003】 レーザの使用は、いくつかの用途では許容できるが、いくつかの場合では、通
常はこのような光源の単色性が非常に高いために満足のいくものではない。レー
ザは調節が難しく、従って、レーザ源の波長を光量子吸収性物質の吸収波長に正
確又は適切に合わせることが難しいか又は不可能である場合がある。
The use of lasers is acceptable for some applications, but in some cases it is usually unsatisfactory due to the very high monochromaticity of such sources. Lasers are difficult to tune, and thus it may be difficult or impossible to precisely or properly tune the wavelength of the laser source to the absorption wavelength of the photon absorbing material.

【0004】 遠隔地への光の送給に関連する他の用途では、白色光源が使用されている。し
かしながら、このような光源を用いて達成することのできる光強度はこれまでは
ひどく制限されており、多くの用途には不適切であった。
White light sources have been used in other applications related to the delivery of light to remote locations. However, the light intensity achievable with such light sources has heretofore been severely limited and unsuitable for many applications.

【0005】 前述の欠点を克服するか又は実質的に軽減する装置が考案された。[0005]   A device has been devised which overcomes or substantially mitigates the aforementioned drawbacks.

【0006】 本発明の第1の態様に従って、高強度の光を光源から離れた位置に送給する光
学装置は、多色性非レーザ光源と、前記光を前記位置に伝送する光ファイバ手段
と、前記光源からの光を前記光ファイバ手段の入力端部上に集束させるように構
成された楕円形反射器とを備え、前記楕円形反射器の開いた開口は、前記光源の
有効サイズの少なくとも100倍大きい。
According to a first aspect of the invention, an optical device for delivering high intensity light to a location remote from a light source comprises a polychromatic non-laser light source and an optical fiber means for transmitting said light to said location. An elliptical reflector configured to focus light from the light source onto an input end of the optical fiber means, the open aperture of the elliptical reflector being at least the effective size of the light source. 100 times bigger.

【0007】 本発明の装置は主に、楕円形反射器の使用によって光ファイバ手段の入力端部
の放射照度を非常に高いレベルにすることができる、という点で有利である。多
色性の非レーザ光源を使用すると、コストがより低いこと、更にコンパクトであ
ること、安全性、及び保守の容易さなど、他の利点が付随する。更に、多色光に
よって用途の自由度がより大きくなる。所望であれば、適切な波長帯域幅を比較
的容易に選択することができる。光ファイバ手段に導入された光の強度は、光フ
ァイバ手段が内視鏡装置の一部を形成する用途には十分でありうる。また、本発
明の装置は、特に細い(小径の)光ファイバ手段を用いることができ、このよう
な光ファイバ手段は機械的自由度が高く、従って、自由度の高さが有利である用
途(内視鏡の用途など)に特に好適である。
The device of the invention is mainly advantageous in that the irradiance at the input end of the optical fiber means can be brought to very high levels by the use of elliptical reflectors. The use of polychromatic non-laser light sources is accompanied by other advantages such as lower cost, more compactness, safety and ease of maintenance. In addition, polychromatic light allows greater flexibility in applications. If desired, the appropriate wavelength bandwidth can be selected relatively easily. The intensity of the light introduced into the fiber optic means may be sufficient for applications where the fiber optic means forms part of an endoscopic device. Also, the device of the present invention may use particularly thin (small diameter) optical fiber means, such optical fiber means having a high degree of mechanical freedom, and thus applications where high degrees of freedom are advantageous ( It is particularly suitable for use in endoscopes).

【0008】 反射器の「開いた開口(clear aperture)」という用語は、反射器の開口の最大
寸法(断面が円形又は部分的に円形である反射器の場合は、その直径)を意味す
る。
The term “clear aperture” of a reflector means the maximum dimension of the aperture of the reflector (in the case of a reflector having a circular or partially circular cross section, its diameter).

【0009】 光源の「有効サイズ」は、光が発生される光源の素子又は構成要素の最も大き
な物理的寸法を意味する。光源がアークランプである好適なケースでは、これは
アークギャップのサイズである。
The “effective size” of a light source means the largest physical dimension of the element or component of the light source from which light is generated. In the preferred case where the light source is an arc lamp, this is the size of the arc gap.

【0010】 所望のスペクトル範囲と十分な光強度を有していれば、種々の多色性光源を本
発明を実行するのに用いてもよい。しかしながら、前述のように、光源の最も好
適な形態はアークランプであり、最も好ましくはキセノンアークランプであり、
特に、いわゆる「ショートアーク」タイプのランプである。このようなランプは
、連続的でほぼスペクトル線のない出力及び高光強度を有する。
A variety of polychromatic light sources may be used in the practice of the invention provided they have the desired spectral range and sufficient light intensity. However, as mentioned above, the most preferred form of light source is an arc lamp, most preferably a xenon arc lamp,
In particular, they are so-called "short arc" type lamps. Such lamps have a continuous, nearly spectral line free output and high light intensity.

【0011】 アークランプは、好ましくは0.6mm未満、より好ましくは0.2〜0.5
mmの範囲、例えば0.4mmのアークギャップを有する。アークランプの出力
は、100〜200Wの範囲であることが好ましい。このようなランプを用いて
、外科の用途又は他の用途に好適な寸法及び十分な出力を有するビームを容易に
生じることができる。
The arc lamp is preferably less than 0.6 mm, more preferably 0.2-0.5.
It has an arc gap in the range of mm, for example 0.4 mm. The output of the arc lamp is preferably in the range of 100 to 200W. Such a lamp can be used to easily produce a beam with suitable dimensions and sufficient power for surgical or other applications.

【0012】 光源(最も好ましくはキセノンアークランプ)からの光は楕円形反射器によっ
て集光され、集束される。反射器は、スペクトルの400〜700nmの範囲内
の光エネルギーを最適量集め、この光を1つのスポットに集光するような形状で
あり、収差を最小にするような設計であるべきである。このことを達成するため
に、楕円形反射器の開いた開口はアークギャップのサイズに対して非常に大きい
。より詳細には、楕円形反射器の開いた開口はアークギャップのサイズよりも少
なくとも100倍、より好ましくは少なくとも200倍、例えば250倍大きい
Light from a light source (most preferably a xenon arc lamp) is collected and focused by an elliptical reflector. The reflector should be shaped to collect an optimal amount of light energy in the 400-700 nm range of the spectrum and focus this light in one spot, and should be designed to minimize aberrations. To achieve this, the open aperture of the elliptical reflector is very large relative to the size of the arc gap. More specifically, the open aperture of the elliptical reflector is at least 100 times larger than the size of the arc gap, more preferably at least 200 times larger, eg 250 times larger.

【0013】 実際には、楕円形反射器の最適な形状(即ち、集光を最大にする形状)を、ア
ークランプ電極の幾何学形状及び光ファイバ手段の最大受光角度によって決定す
ることができる。一般に、反射器の形状は、光強度の倍率を最適にして光ファイ
バ手段への光エネルギー入力を最大にし、そして収差を最小にするようなもので
ある。アークランプは、アークが楕円形反射器の光軸と同軸になるように取り付
けられることが最も好ましい。光は、このようなアークから、テーパー付けされ
た端部を一般に有するランプの電極の幾何学形状によって制限される立体角の範
囲にわたり放出される。特に、光ファイバ手段により近い電極(好ましくは陰極
)の形状は、楕円形反射器の形状に影響を及ぼす。一般に、陰極の先端部は光軸
に対して約50°の角度でテーパー付けされている。
In practice, the optimal shape of the elliptical reflector (ie the shape that maximizes the collection) can be determined by the geometry of the arc lamp electrode and the maximum acceptance angle of the fiber optic means. In general, the shape of the reflector is such that the magnification of the light intensity is optimized to maximize the light energy input to the fiber optic means and minimize aberrations. Most preferably, the arc lamp is mounted so that the arc is coaxial with the optical axis of the elliptical reflector. Light is emitted from such arcs over a range of solid angles limited by the geometry of the lamp electrodes, which typically have tapered ends. In particular, the shape of the electrode (preferably the cathode) closer to the optical fiber means affects the shape of the elliptical reflector. Generally, the tip of the cathode is tapered at an angle of about 50 ° with respect to the optical axis.

【0014】 光は、楕円形反射器によって直接光ファイバ手段の入力端部に集束されること
が好ましい。これは、介在する屈折光学素子、反射光学素子、又は回折光学素子
を用いずに光を集束させることを意味する。しかしながら、後述するように、1
つ以上のフィルタ等を光路に配置することが必要であるか又は望ましい場合があ
る。
The light is preferably focused directly onto the input end of the optical fiber means by an elliptical reflector. This means that light is focused without the use of intervening refractive, reflective or diffractive optical elements. However, as described below,
It may be necessary or desirable to place more than one filter or the like in the optical path.

【0015】 光源(即ち、好適なケースではアークランプ)は、楕円形反射器とは別に装置
内に取り外し可能に取り付けられることが好ましい。このことを容易にするため
に、ランプを挿入することのできる(又は楕円形反射器をランプの周りに取り付
けることができる)開口部を反射器に設けることが好ましい。ランプ及び反射器
を個別に取り付けるといくつかの利点があり、特に、反射器を取り除かずにラン
プを交換するか又は取り替えることができる。
The light source (ie, the arc lamp in the preferred case) is preferably removably mounted in the device separately from the elliptical reflector. To facilitate this, the reflector is preferably provided with an opening into which the lamp can be inserted (or an elliptical reflector can be mounted around the lamp). Mounting the lamp and reflector separately has several advantages, in particular the lamp can be replaced or replaced without removing the reflector.

【0016】 アークランプは本質的には白色光源であり、多くの用途では出力ビームを特定
範囲の波長に制限することが必要であるか又は望ましい場合がある。適切な範囲
の波長(帯域幅)を、光路に挿入されたフィルタによって選択することができる
。低波長を取り除き、システムからの熱を放散させるために、「ホットミラー」
及び「コールドミラー」と呼ばれるタイプのフィルタを含めることができる。一
般に、対象の波長帯を十分に透過し、透過してはならない大量のエネルギーに許
容度を有するいかなるフィルタを用いてもよい。ダイクロイックフィルタが好ま
しい。光吸収着色ガラスフィルタを用いてもよいが、フィルタ内で放散させなく
てはならない比較的大量のエネルギーを吸収することのできない場合があるため
、多くの用途では好適でない場合がある。
Arc lamps are essentially white light sources, and in many applications it may be necessary or desirable to limit the output beam to a particular range of wavelengths. A suitable range of wavelengths (bandwidth) can be selected by a filter inserted in the optical path. A "hot mirror" to remove low wavelengths and dissipate heat from the system
And a type of filter called a "cold mirror" can be included. In general, any filter that is sufficiently transparent in the wavelength band of interest and that is tolerant of large amounts of energy that should not be transmitted may be used. Dichroic filters are preferred. Light absorbing tinted glass filters may be used, but may not be suitable for many applications as they may not be able to absorb the relatively large amounts of energy that must be dissipated within the filter.

【0017】 出力ビームを特定の帯域幅に制限しなくてはならない用途の一例は、組織接着
剤の活性化である。この場合、一般には、組織接着剤に接する血液などの物質に
よる、あらゆる望ましくない吸収から守るため、帯域幅の下限波長が選択される
。何故ならば、この吸収によって標的領域の望ましくない加熱が生じるからであ
る。帯域幅の上限波長は、標的領域の直接的な加熱を生じうる赤外光放射を取り
除く。このような用途に用いられる放射線の最適な帯域幅は、光が供給される物
質の吸収スペクトルによって変わる。接着剤が(620〜670nmに強い吸収
を有する)メチレンブルーを組み込んだ1つの例では、帯域幅は一般に約100
nmであり、中心が約650nmである。概して、帯域幅は最も一般的には10
〜200nmである。出力スペクトルは、接着剤の吸収特性に合わせるように、
単一帯域内にあってもよいし、2つ以上の帯域を含んでもよい。
One example of an application where the output beam must be limited to a particular bandwidth is the activation of tissue adhesive. In this case, the lower wavelength limit of the bandwidth is generally chosen to protect against any undesired absorption by substances such as blood in contact with the tissue adhesive. This is because this absorption causes undesired heating of the target area. The upper bandwidth wavelength filters out infrared light radiation which can result in direct heating of the target area. The optimum bandwidth of radiation used in such applications depends on the absorption spectrum of the material to which the light is supplied. In one example where the adhesive incorporated methylene blue (which has a strong absorption at 620-670 nm), the bandwidth was typically around 100.
nm, centered at about 650 nm. In general, the bandwidth is most commonly 10
~ 200 nm. The output spectrum matches the absorption characteristics of the adhesive,
It may be within a single band or may include more than one band.

【0018】 光ファイバ手段は一般に、その端板が光学列の出口面に配置されるように配列
され、これにより出力スポットが端板上に集束する。ファイバは一般に、患者か
ら具合のいい距離に光源を配置することができるような十分な長さであり、使用
者によって容易に操作可能である。一般に、ファイバの長さは1〜3mであり、
例えば約2.5mである。
The optical fiber means are generally arranged such that their end plates are arranged at the exit face of the optical train, so that the output spot is focused on the end plates. The fiber is generally long enough to allow the light source to be placed at a convenient distance from the patient and is easily manipulatable by the user. Generally, the length of the fiber is 1-3 m,
For example, it is about 2.5 m.

【0019】 ファイバの直径を、0.01〜1mmの範囲内か又はそれよりも大きくするこ
とができる。血管内照射などの一定の用途では、ファイバの直径はこの範囲の下
端であり、一般には約0.2mmである。
The fiber diameter can be in the range of 0.01-1 mm or larger. For certain applications, such as intravascular irradiation, the fiber diameter is at the lower end of this range, typically about 0.2 mm.

【0020】 光ファイバへのエネルギー入力を最大にするために、ファイバはNA=sin
θといった比較的大きな開口数を有することが好ましく、式中θは光ファイバの
端板における受光円錐(acceptance cone)の半角である。開口数は0.20〜0
.52の範囲内であることが好ましい。
To maximize the energy input to the optical fiber, the fiber should have NA = sin
It is preferable to have a relatively large numerical aperture such as θ, where θ is the half-angle of the acceptance cone at the end plate of the optical fiber. Numerical aperture 0.20-0
. It is preferably within the range of 52.

【0021】 光ファイバ手段は単一のファイバからなっていてもよいし、ファイバの束から
なっていてもよい。後者の場合、束状のファイバの入力端部を接着剤で一緒に接
着せず、一緒に融着することが好ましい。何故ならば、高光強度によってこのよ
うな接着剤が溶融するか又は破壊され、このような接着剤が光エネルギーの一部
を吸収する可能性があるからである。あるいは、ファイバの束を丈の短いガラス
ロッドに接合することができる。ファイバの束が用いられる場合、例えば特定の
用途に適切な形状のビームを生成するように、束状のファイバの出力端部をあら
ゆる所望の形状に整えることができる。
The optical fiber means may consist of a single fiber or a bundle of fibers. In the latter case, it is preferred that the input ends of the bundle of fibers are not glued together but fused together. This is because high light intensities can melt or destroy such adhesives, and such adhesives can absorb some of the light energy. Alternatively, the fiber bundle can be spliced to a short glass rod. If a bundle of fibers is used, the output end of the bundle of fibers can be trimmed to any desired shape, for example, to produce a beam of suitable shape for a particular application.

【0022】 光ファイバ手段は、最も一般的にはプラスチック材料からなる保護外鞘内に入
れられていることが好ましい。医療の用途では、(システムの他の構成要素のい
くつか又は全てにも当てはまるように)光ファイバ手段は殺菌可能であることが
望ましいか又は必要である。このような場合、保護外鞘は殺菌処理に耐えること
のできる材料からなるべきである。
The fiber optic means is preferably contained within a protective outer sheath, most commonly made of a plastic material. In medical applications, it is desirable or necessary that the fiber optic means (as is true for some or all of the other components of the system) be sterilizable. In such cases, the protective outer sheath should consist of a material that can withstand sterilization.

【0023】 光ファイバ手段から現れる光は、光ファイバの一端部に嵌められ、使用者によ
って保持されるように構成されたハンドピースによって標的に投射されることが
最も好ましい。このようなハンドピースは、行われている特定の用途に合わせる
ために、出力光ビームをある距離で集束させるように配列された複数の光学素子
を含むことが好ましい。更に、ハンドピースは、用途に合わせるようにビームを
特定の形状に成形してもよい。このような形状は小径の円形スポットであっても
よいし、矩形又はいかなる他の所望の形状であってもよい。
Most preferably, the light emerging from the optical fiber means is projected onto the target by a handpiece adapted to be fitted at one end of the optical fiber and held by the user. Such handpieces preferably include a plurality of optical elements arranged to focus the output light beam at a distance to suit the particular application being performed. Further, the handpiece may shape the beam into a particular shape to suit the application. Such a shape may be a small diameter circular spot, a rectangle or any other desired shape.

【0024】 主に組織接着剤の硬化に関連させて前述したが、本発明の装置を種々の他の用
途に用いることができる。他の医療用途としては、内視鏡検査や、レーザ又は他
の強力な光源が従来用いられている他の用途、例えば生物刺激、光力学的療法、
及び歯科材料の硬化、が挙げられる。他の用¥途としては、半導体のフォトレジ
スト及び産業用接着剤などの材料の硬化、ならびに光化学、分光学、及び顕微鏡
検査における研究用途が挙げられる。
Although described above primarily in the context of curing tissue adhesives, the device of the present invention may be used in a variety of other applications. Other medical applications include endoscopy and other applications where lasers or other powerful light sources are conventionally used, such as biostimulation, photodynamic therapy,
And hardening of dental materials. Other uses include curing materials such as semiconductor photoresists and industrial adhesives, as well as research applications in photochemistry, spectroscopy, and microscopy.

【0025】 本発明を、添付の図面を参照しながらより詳細に説明するが、これは単なる例
にすぎない。
The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which are merely examples.

【0026】 まず図1を参照すると、2つの生体組織が接合される部位に多色光を送給する
装置は、通常、光源ユニット10、光ファイバ管12、及びハンドピース14か
ら構成される。この装置は、2つの生体組織の接合部に塗布された組織接着剤上
に、十分な強度の光を送るのに用いられる。使用の際、外科医はハンドピース1
4を持って、接着剤に光を当てるのにこの装置を用いる。光源ユニット10は、
光ファイバ管12の入力端部前方に、いわゆる「ホットミラー」15と、1つ以
上の波長を選択するフィルタを含むフィルタパック16とを備える。ホットミラ
ー15は、およそ780〜1100nmの赤外線放射を効果的に遮断すると共に
、380nm未満の紫外線透過も阻止する。フィルタパック16には、光ビーム
から585nm未満の波長を除去する効果がある。従って、透過した放射線の波
長帯は、およそ585〜700nmである。この波長帯は、この領域の波長を吸
収する組織接着剤と共に用いるのがふさわしい。このような接着剤の一例として
は、620〜670nmの波長を吸収するメチレンブルーのような発色染料を含
有する接着剤がある。
First, referring to FIG. 1, an apparatus for delivering polychromatic light to a site where two living tissues are joined is generally composed of a light source unit 10, an optical fiber tube 12, and a handpiece 14. This device is used to deliver light of sufficient intensity onto a tissue adhesive applied to the junction of two living tissues. In use, the surgeon should use the handpiece 1
Hold this 4 and use this device to illuminate the adhesive. The light source unit 10 is
A so-called “hot mirror” 15 and a filter pack 16 including a filter for selecting one or more wavelengths are provided in front of the input end of the optical fiber tube 12. The hot mirror 15 effectively blocks infrared radiation at approximately 780 to 1100 nm, while also blocking UV transmission below 380 nm. The filter pack 16 has the effect of removing wavelengths below 585 nm from the light beam. Therefore, the wavelength band of the transmitted radiation is approximately 585 to 700 nm. This band of wavelengths is suitable for use with tissue adhesives that absorb wavelengths in this region. An example of such an adhesive is an adhesive containing a coloring dye such as methylene blue that absorbs a wavelength of 620 to 670 nm.

【0027】 図2は、図1の装置に用いられる光源を示している。この光源は、150Wで
0.4mmギャップのキセノンアークランプ21と、楕円形反射器22とから構
成される。ランプ21は、反射器22の中央開口部23を通って延びており、ラ
ンプの陰極24が光ファイバ管12の入力端部に向けて配置されるように、反射
器22の光軸上に配置される。
FIG. 2 shows a light source used in the device of FIG. This light source consists of a xenon arc lamp 21 with a 0.4 mm gap at 150 W and an elliptical reflector 22. The lamp 21 extends through the central opening 23 of the reflector 22 and is arranged on the optical axis of the reflector 22 such that the cathode 24 of the lamp is arranged towards the input end of the fiber optic tube 12. To be done.

【0028】 陰極24及び陽極25の先端部は先細りにされており、アークギャップが0.
4mmとなるように互いに0.4mm離間されている。陰極24の先端部は、5
0°の角度で先細りにされており、この角度は、アークから光が放射される角度
の範囲を限定する。反射器22は、118mmの開いた開口Dを有しており、こ
の開口Dは、アークからの光を全て捕捉するのに十分な大きさである。反射器2
2の形状は、光ファイバ管12の最大受光角度(本件では31°)によっても表
される。
The tips of the cathode 24 and the anode 25 are tapered, and the arc gap is 0.
They are 0.4 mm apart from each other to be 4 mm. The tip of the cathode 24 is 5
It is tapered at an angle of 0 °, which limits the range of angles at which light is emitted from the arc. The reflector 22 has an open aperture D of 118 mm, which is large enough to trap all the light from the arc. Reflector 2
The shape of 2 is also represented by the maximum light receiving angle of the optical fiber tube 12 (31 ° in this case).

【0029】 ランプ21は、光源ユニット10に取り外し可能に取り付けられることによっ
て、反射器22を取り外さずに取り外すことができる。
The lamp 21 is detachably attached to the light source unit 10 so that the lamp 21 can be removed without removing the reflector 22.

【0030】 フィルタパック16を通過後、光は、光ファイバ管12内に収容されたガラス
光ファイバの端板上に集束される。光ファイバ自体は、およそ1mmの直径と0
.51の開口数とを有する。光ファイバ管12は、プラスチック材料でできた保
護外鞘を備えており、6.5mmの全外径と2.5mの長さとを有する。
After passing through the filter pack 16, the light is focused on the end plate of the glass optical fiber contained within the optical fiber tube 12. The optical fiber itself has a diameter of approximately 1 mm and 0
. And a numerical aperture of 51. The optical fiber tube 12 has a protective outer sheath made of plastic material and has a total outer diameter of 6.5 mm and a length of 2.5 m.

【0031】 光は、光ファイバ管12に沿ってハンドピース14まで伝送され、このハンド
ピース14によって、ユーザは光を目標領域上へ送る。ハンドピース14は、そ
の出力端部近傍に1組の非球面レンズ(図示せず)を備えており、この非球面レ
ンズは、ハンドピース14の端部から数センチメートル離れたところにおいて、
1mm直径のスポットにビームを集束させる。
The light is transmitted along the fiber optic tube 12 to the handpiece 14, by which the user directs the light onto the target area. The handpiece 14 includes a set of aspherical lenses (not shown) near its output end, which a few centimeters away from the end of the handpiece 14.
Focus the beam on a 1 mm diameter spot.

【0032】 上述した光学装置には、高光パワー密度を光ファイバ内に伝送する効果がある
。この強度は、出力光が処置部位において熱に変換されるほどの強度であるため
、組織接着材料が重合し、組織を接合する。この装置の出力は、レーザ装置の出
力に匹敵する。
The optical device described above has the effect of transmitting high optical power density into the optical fiber. This intensity is such that the output light is converted to heat at the treatment site so that the tissue adhesive material polymerizes and joins the tissues. The output of this device is comparable to that of a laser device.

【0033】 従って、使用の際、外科医は、接合するべき組織に接着剤を塗布して、これら
の組織を接触させる。次に、外科医は、ハンドピース14からの光を接着剤に向
け、足ペダルの操作によって光強度を最高強度まで上昇させる。高強度の光の照
射は、接着剤が硬化するのに十分な時間続けられる。光の十分な照射は、(国際
公開番号WO 96/22797に記載されているように)色の変化を指標としてもよい。
Thus, in use, the surgeon applies an adhesive to the tissues to be joined to bring them into contact. The surgeon then directs the light from the handpiece 14 onto the adhesive and operates the foot pedal to increase the light intensity to maximum intensity. Irradiation with high intensity light is continued for a time sufficient for the adhesive to cure. Sufficient irradiation of light may be indexed by a change in color (as described in WO 96/22797).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による装置の概略図である。[Figure 1]   1 is a schematic view of an apparatus according to the present invention.

【図2】 図1の装置の一部を形成する光源の(部分断面)側面図である。
2 is a side view (partial cross section) of a light source forming part of the apparatus of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F21V 13/00 F21W 131:20 G02B 6/26 F21Y 101:00 // F21W 131:20 F21M 1/00 R F21Y 101:00 F21S 1/00 F (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S E,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT ,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA, ZW Fターム(参考) 2H037 AA02 BA01 BA31 BA35 CA38 DA03 DA06 2H042 DD07 DE01 3K042 AA01 AA03 AC06 BB05 BE07 4C060 CC32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F21V 13/00 F21W 131: 20 G02B 6/26 F21Y 101: 00 // F21W 131: 20 F21M 1/00 R F21Y 101: 00 F21S 1/00 F (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT , SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, A , AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN , MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF F terms (reference) 2H037 AA02 BA01 BA31 BA35 CA38 DA03 DA06 2H042 DD07 DE01 3K042 AA01 AA03 AC06 BB05 BE07 4C060 CC32

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高強度の光を光源から離れた位置に送給する光学装置であっ
て、 多色性非レーザ光源と、 前記光を前記位置に伝送する光ファイバ手段と、 前記光源からの光を前記光ファイバ手段の入力端部上に集束させるように構成
された楕円形反射器とを備え、 前記楕円形反射器の開いた開口が、前記光源の有効サイズの少なくとも100
倍大きい、 前記光学装置。
1. An optical device for delivering high-intensity light to a position away from a light source, comprising a polychromatic non-laser light source, an optical fiber means for transmitting the light to the position, and a light source from the light source. An elliptical reflector configured to focus light onto the input end of the fiber optic means, the open aperture of the elliptical reflector being at least 100 of the effective size of the light source.
Twice as large as the optical device.
【請求項2】 前記光源がアークランプであり、前記光源の有効サイズがア
ークギャップのサイズである、請求項1に記載の装置。
2. The apparatus of claim 1, wherein the light source is an arc lamp and the effective size of the light source is the size of the arc gap.
【請求項3】 前記アークランプがキセノンアークランプである、請求項2
に記載の装置。
3. The arc lamp is a xenon arc lamp.
The device according to.
【請求項4】 前記アークランプが、0.6mm未満のアークギャップを有
する、請求項2又は3に記載の装置。
4. An apparatus according to claim 2 or 3, wherein the arc lamp has an arc gap of less than 0.6 mm.
【請求項5】 前記アークランプが、0.2〜0.5mmの範囲のアークギ
ャップを有する、請求項4に記載の装置。
5. The apparatus according to claim 4, wherein the arc lamp has an arc gap in the range of 0.2 to 0.5 mm.
【請求項6】 前記アークランプの出力が100〜200Wの範囲である、
請求項2〜5のいずれか一項に記載の装置。
6. The output of the arc lamp is in the range of 100 to 200 W,
The device according to any one of claims 2 to 5.
【請求項7】 前記楕円形反射器の開いた開口が、前記光源の有効サイズの
少なくとも200倍大きい、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
7. The apparatus according to claim 1, wherein the open aperture of the elliptical reflector is at least 200 times larger than the effective size of the light source.
【請求項8】 前記アークランプが、前記楕円形反射器の光軸と同軸のアー
クを有するように取り付けられる、請求項2に記載の装置。
8. The apparatus of claim 2, wherein the arc lamp is mounted to have an arc coaxial with the optical axis of the elliptical reflector.
【請求項9】 前記楕円形反射器によって、前記光ファイバ手段の入力端部
上に光が直接集束される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
9. A device according to claim 1, wherein the elliptical reflector focuses light directly onto the input end of the optical fiber means.
【請求項10】 前記光源が、前記楕円形反射器とは別個に、前記装置内に
取り外し可能に取り付けられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
10. The apparatus of any one of claims 1-9, wherein the light source is removably mounted within the apparatus, separately from the elliptical reflector.
【請求項11】 前記反射器が開口部を備えており、該開口部を介して前記
光源が挿入されるか、或いは該開口部によって前記楕円形反射器が前記ランプ周
囲に取り付けられる、請求項10に記載の装置。
11. The reflector is provided with an opening through which the light source is inserted, or through which the elliptical reflector is mounted around the lamp. The apparatus according to item 10.
【請求項12】 波長の範囲を選択するために、前記光源と前記光ファイバ
手段との間の光路に挿入される1つ以上のフィルタをさらに備える、請求項1〜
11のいずれか一項に記載の装置。
12. The method of claim 1, further comprising one or more filters inserted in the optical path between the light source and the fiber optic means to select a range of wavelengths.
11. The device according to any one of 11.
【請求項13】 前記波長の範囲が、10nm〜200nmの帯域幅を有す
る、請求項12に記載の装置。
13. The apparatus of claim 12, wherein the range of wavelengths has a bandwidth of 10 nm to 200 nm.
【請求項14】 前記帯域幅が、650nmを中央におよそ幅100nmで
ある、請求項13に記載の装置。
14. The apparatus of claim 13, wherein the bandwidth is approximately 100 nm wide centered at 650 nm.
【請求項15】 前記光ファイバ手段が、1〜3mの長さを有する、請求項
1〜14のいずれか一項に記載の装置。
15. A device according to any one of claims 1 to 14, wherein the optical fiber means has a length of 1 to 3 m.
【請求項16】 前記光ファイバ手段が、0.01〜1mmの範囲の直径を
有する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の装置。
16. A device according to any one of claims 1 to 15, wherein the optical fiber means has a diameter in the range of 0.01 to 1 mm.
【請求項17】 前記光ファイバ手段が、0.20〜0.52の範囲の開口
数を有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の装置。
17. A device according to any one of the preceding claims, wherein the optical fiber means has a numerical aperture in the range 0.20 to 0.52.
【請求項18】 前記光ファイバ手段が、プラスチック材料でできた保護鞘
内に収容されている、請求項1〜17のいずれか一項に記載の装置。
18. A device according to claim 1, wherein the optical fiber means is housed in a protective sheath made of a plastic material.
【請求項19】 前記光ファイバ手段から発する光が、前記光ファイバ手段
の端部に嵌合されると共にユーザが持つように構成されたハンドピースによって
、目標上に投射される、請求項1〜18のいずれか一項に記載の装置。
19. The light emitted from the optical fiber means is projected onto a target by a handpiece adapted to be held by a user while being fitted to the end of the optical fiber means. 19. The device according to any one of 18.
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