DE4019220C2

DE4019220C2 - Laserspitze

Info

Publication number: DE4019220C2
Application number: DE4019220A
Authority: DE
Inventors: Koh Wakamatsu; Shigeru Goto
Original assignee: Osada Research Institute Ltd
Current assignee: Osada Research Institute Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: DE4019220A1; GB9012851D0; CH681357A5; GB2244650A; GB2244650B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Laserspitze ge mäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Laserspitze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Laserspitze sind aus der DE 37 30 278 A1 bekannt. Eine Laserspitze der bezeichneten Art dient zur Verwendung bei Einschnitten oder der Verdampfung von Gewebe des menschlichen Körpers. Es ist wohlbekannt, dass Einschnitte in lebendes Gewebe oder die Verdampfung lebenden Gewebes unter Verwendung von Laserstrahlen erfolgen kann (wie beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift US 473 6743 beschrieben ist). Allerdings weist eine Laserspitze nach dem Stand der Technik eine lichtabsorbierende Oberfläche auf, die durch Beschichtung oder ein ähnliches Verfahren auf ihr einen Laserstrahl aussendendes Ende aufgebracht wird, um die Laserenergie in thermische Energie umzuwandeln. Ein derartiger Aufbau nach dem Stand der Technik weist den schwerwiegenden Nachteil auf, dass die lichtabsorbie rende Schicht, die auf die äußere Oberfläche des Grundmaterials der Laserspitze auf gebracht wird, abfallen kann, und dies hat die ernstzunehmende Konsequenz zur Folge, dass das abgefallene Teil in den menschlichen Körper eindringen kann, der mit dem La serstrahl behandelt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Laserspitze zu schaffen, bei welcher kein Abstreifvorgang der lichtabsorbierenden Schicht von der Laserspitze erfolgen kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Laserspitze jeweils der ein gangs bezeichneten Gattung, die sich jeweils auszeichnen durch die Merkmale des Kennzeichnens der Ansprüche 1 bzw. 2.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer äußerst sicheren Laserspitze, in welcher ein lichtabsorbierendes Material in der Grenzschicht des Basis materials an ihrer Laserlicht emittierenden Endoberfläche ausgebildet ist, um die Mög lichkeit eine Abschälung der lichtabsorbierenden Schicht auszuschalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbei spiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für eine Laserspitze und de ren Herstellungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 Ansichten zur Erläuterung, wie eine Laserspitze gemäß der vorliegenden Er findung durch ein Ionenimplantierungsverfahren hergestellt werden kann; und

Fig. 4 eine Detailansicht, welche die Implantationstiefe des lichtabsorbierenden Ma terials in der Laserspitze zeigt, die durch das in Fig. 3 gezeigte Verfahren her gestellt wurde.

Zur Erzielung des voranstehend beschriebenen Zwecks ist eine Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um Laserenergie in das Gewebe des Körpers eines Patientens zu senden, der mit einem Laserstrahl behandelt wird, und sie weist einen La serenergie-Empfangsabschnitt und einen Laserenergie-Sendeabschnitt in dem Basis material auf, um die empfangene Laserenergie von dem Laserenergie-Empfangs abschnitt an den Laserenergie-Sendeabschnitt zu übertragen, und zeichnet sich da durch aus, dass ein energieabsorbierendes Material, zur Umwandlung der Laserenergie, innen in dem Laserenergie emittierenden Abschnitt des Grenzabschnittes des Laser energie übertragenden Basismaterials vorgesehen ist. Die folgende Beschreibung be schäftigt sich mit der Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Verfah ren zur Herstellung der Laserspitze.

Fig. 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Laserspitze und ihres Herstellungsverfah rens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform befasst sich mit einer Laserspitze, die eine durch eine Extinktionsreaktion erzeugte Schicht aufweist, und darüber hinaus mit deren Herstellungsverfahren. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Basismaterial, 2 eine Schicht, die eine Reaktion verhindert, und 3 eine Schicht, die eine Reaktion hervorruft. Fig. 1(a) zeigt eine vorformierte Laserspitze, Fig. 1(b) zeigt ei nen Reaktionsformierungsprozess, und Fig. 1 (c) zeigt eine Laserspitze gemäß der vor liegenden Erfindung. Zunächst wird ein homogener oder aus einer Festkörperlösung be stehender Lichtleiter (das Basismaterial der Laserspitze) 1 in der erforderlichen Form ausgebildet, es wird also die vorformierte Laserspitze 1 erhalten, die in Fig. 1(a) gezeigt ist, und zweitens wird, wie in Fig. 1(b) dargestellt ist, eine Schicht 3 erzeugt durch eine Reaktion in dem Laserenergie emittierenden Endabschnitt A der vorformierten Laser spitze. Die Reaktion zur Herstellung der Schicht wird zwischen dem Lichtleiter-Basis material und der äußeren Atmosphäre oder der Oberfläche durchgeführt, die außen daran anhaftet. Das Reaktionsverfahren erfordert den Einsatz eines Katalysators oder eine Erhitzung auf eine hohe Temperatur, die das Material nicht zum Schmelzen veran lasst.

Nachstehend sind Beispiele der Ausbildung eines Reaktionsprodukts in einem Lichtleiter angegeben:

1. Nitrieren von Aluminiumoxid, also
Al₂O₃ + N₂ + 3C → 2AlN + 3CO
2. Nitrieren von Siliziumoxid, also
3SiO₂ + 6C + 2N₂ → Si₃N₄ + 6CO
3. Verkohlen von Siliziumoxid, also
SiO₂+ C → SiC + O₂.

Sämtliche voranstehend angegebenen Substanzen werden durch innere Reaktion in dem Grenzabschnitt des Basismaterials erzeugt. Sie werden nicht auf der äußeren O berfläche des Basismaterials ausgebildet.

Zur selektiven Einleitung der Reaktion in der Grenzschicht des Basismaterials werden sämtliche äußeren Oberflächen die nicht durch die Reaktion beeinflusst werden müs sen, mit einem Material abgedeckt, welches eine Reaktion verhindert. Die Dicke und die verteilte Dichte der durch die Reaktion erzeugten Schicht können durch Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit eingestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welchem Nitride wie beispielsweise TiN, CrN, VN oder Carbide wie beispielsweise TiC, SiC, WC oder NbC, die zu laserabsorbierenden Übergangsmetallen gehören, oder einfache Substanzen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb, Ta (Übergangsmetalle) in das Basismaterial des vorgeformten Lichtleiters durch ein physikalisches Verfahren eingeführt werden, beispielsweise durch Ionenimplantation. Fig. 2(a) ist eine Ansicht mit einer Darstellung des vorformierten Lichtleiters, Fig. 2(b) zeigt den Vorgang des Einführens eines laserab sorbierenden Materials in das Basismaterial des Lichtleiters 1, und Fig. 2(c) ist eine Kur ve, welche die Dichteverteilung der Elemente in dem Lichtleiter nach der Behandlung zeigt. Es kann ein Fall auftreten, in welchem der Lichtleiter, nachdem die Elemente in diesen eingeführt wurden, ausgeglüht wird, um die in dem Material verbleibenden me chanischen Spannungen zu entfernen. Auf dieselbe Weise wie bei der in Fig. 1 darge stellten Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die Tiefe und die Dichte zum Einfüh ren der Elemente zu ändern.

Fig. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Vorbereitung einer Laserspitze gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anwendung der Ionenimplantationsmethode zeigt. In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Lichtleiter-Basismaterial, welches mit Ionenimplan tation behandelt werden soll, gemäß der vorliegenden Erfindung; 11a und 11b sind hochenergetische Ionenquellen; und 12a und 12b sind verdampfte und ionisierte Metall quellen. In dem dargestellten Fall wird das Lichtleiter-Basismaterial 1, welches aus Al₂O₃ besteht, mit einem Metall wie Ti beschichtet, welches hierauf verdampft wird, und wird dann einer Ionenimplantation der verdampften Titanschicht in das Basismaterial unter zogen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die voranstehend angegebene Kombination beschränkt und ermöglicht es ebenfalls, Elemente wie Cr oder V durch das N-Ion zu implantieren in einem Fall, in welchem Übergangsmetallnitride als das laserab sorbierende Material verwendet werden, und ermöglicht es ebenfalls, die Elemente Ti, Si, W, Nb oder andere Übergangsmetalle in das Basismaterial durch das C-Ion in dem Fall zu implantieren, in welchem Übergangsmetallcarbide als das laserabsorbierende Material verwendet werden. Das Implantieren einfacher Substanzen, also beispielsweise von Übergangsmetallen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb, Ta usw. kann mit Hilfe eines Argonions ausgeführt werden, welches verschwindet und nur die einfa chen Substanzen zurücklässt, die als die absorbierenden Elemente für die Laserenergie arbeiten. Obzwar die gezeigte Ausführungsform zwei Sätze von Ionenquellen bzw. Me talldampfquellen verwendet, lässt sich einfach überlegen, dass das System aus einem Paar von Ionenquellen oder Metalldampfionenquellen bestehen kann.

Fig. 4 ist ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen der Tiefe und der Menge der Implantierung von TiN in dem Lichtleiter-Basismetall 1 durch das voranste hend angegebene Verfahren. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Element aus TiN in den inneren Abschnitt des Basismaterials (Al₂O₃) 1 des Lichtleiters eingeführt werden.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine äußerst sichere Laserspitze bereitzustellen, die ein lichtabsor bierendes Material in der Grenzschicht des Basismaterials an dessen Laserenergie e mittierenden Endoberfläche aufweist, um die Möglichkeit auszuschalten, dass ein Ab schälen der lichtabsorbierenden Schicht auftritt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Laserspitze, die zur medizinischen Be handlung des Gewebes eines lebenden Körpers verwendbar ist, mit den folgenden Schritten: Anfertigen einer Laserspitze mit einem Laserstrah lungsenergie empfangenden Energieaufnahmeabschnitt und einem Basis abschnitt, der die Strahlungsenergie an einen Abschnitt zur wenigstens teilweisen Umwandlung in thermische Energie überträgt, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verfahren zur Erzeugung des Umwandlungsabschnitts den Schritt des Einbringens einer Strahlungsenergie absorbierenden Sub stanz mittels innerer chemischer Reaktion, die durch Einsatz eines Kataly sators oder eine Erhitzung ausgelöst wird und zur Umwandlung von in dem Abschnitt vorhandenen Substanzen in lichtabsorbierende Substanzen führt, oder mittels Ionenimplantation in das Basismaterial an seiner dem Energie aufnahmeabschnitt gegenüberliegenden Endseite umfasst.

2. Eine Laserspitze zum Senden von Laserenergie in das Gewebe eines le benden Körpers, der eine medizinische Behandlung erfährt, wobei die La serspitze einen Laserstrahlungsenergie empfangenden Energieaufnahme abschnitt und ein Basismaterial zur Übertragung der Laserstrahlungsener gie von dem Laserenergieaufnahmeabschnitt an einen Abschnitt zur we nigstens teilweisen Umwandlung in thermische Energie umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieumwandlungsabschnitt innerhalb des dem Energieaufnahmeabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitts des Basismaterials durch Einlagerung einer energieabsorbierenden Substanz zur wenigstens teilweisen Umwandlung der Laserstrahlungsenergie in ther mische Energie ausgebildet ist, ohne das Vorhandensein einer separaten Absorptionsüberzugsschicht.

3. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie aus Al₂O₃ besteht, und dass das Laserenergie absorbierende Material aus AlN besteht, welches durch die Reaktion des Basismaterials Al₂O₃ mit Stickstoff (N) erzeugt wird.

4. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie aus SiO₂ besteht, und dass das Laserenergie absorbierende Material aus Si₃N₄ besteht, welches durch die Reaktion von SiO₂ mit Stickstoff (N) erzeugt wird.

5. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie aus SiO₂ besteht, und dass das Laserenergie absorbierende Material aus SiC besteht, welches durch die Reaktion des Basismaterials SiO₂ mit Kohlenstoff (C) erzeugt wird.

6. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie Nitride umfasst, die zu Über gangsmetallen gehören, wobei die Nitride in das Basismaterial durch ein Ionenimplantationsverfahren implantiert werden.

7. Laserspitze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitride TiN, CrN oder VN sind.

8. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie Carbide umfasst, die zu Über gangsmetallen gehören, wobei die Carbide in das Basismaterial durch ein Ionenimplantierungsverfahren implantiert werden.

9. Laserspitze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbide TiC, SiC, WC oder NbC sind.

10. Laserspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basis material zur Übertragung von Laserenergie eine einfache Substanz umfasst, die aus Übergangsmetallen hergestellt ist, wobei die einfachen Substanzen in das Basismaterial durch ein Ionenimplantierungsverfahren implantiert werden.

11. Laserspitze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einfa chen Substanzen aus einem Übergangsmetall bestehen wie beispielsweise Ti, V, Cr, Ni, Zr, Mo, W, Nb oder Ta.