レーザー手術・治療用サファイアマイクロフォーカシングキャピラリー針：作製と特性評価

Microfocusing sapphire capillary needle for laser surgery and therapy: fabrication and characterization.

• Irina N Dolganova
• Irina A Shikunova
• Arsen K Zotov
• Marina A Shchedrina
• Igor V Reshetov
• Kirill I Zaytsev
• Valery V Tuchin
• Vladimir N Kurlov

抄録

レーザー光のコリメートと集光のために設計されたサファイア形状のキャピラリーニードルを提案し、エッジ定義膜送り成長法により作製した。本研究では、成長時の表面品質、可視・近赤外光に対する高い透明性、高い耐熱性、耐薬品性、シリカ繊維を保護する先端部の複雑な形状などを特徴としている。また、針の幾何学的パラメータを調整することで、組織の種類、治療のモダリティ、治療プロトコルなど、様々な状況に応じて使用することができます。集束効果は数値的に実証されており、実験的にブタの肝臓サンプルを凝固させる際に観察されています。この針と0.22NA光ファイバーの組み合わせにより、280Jのレーザー照射により、組織の炭化やファイバーの損傷を伴わずに、小面積の繊細な治療にもかかわらず、組織間150mm3体積、表層30mm3を集中的かつ均一に凝固させることが可能となりました。この結果は、レーザー手術と治療のための提案されたサファイアマイクロフォーカス針の展望を明らかにした。この記事は著作権で保護されています。すべての権利を保有しています。

A sapphire shaped capillary needle designed for collimating and focusing of laser radiationwas proposed and fabricated by the edge-defined film-fed growth technique. It features an as-grown surface quality, high transparency for visible and near-infrared radiation, high thermal and chemical resistance, and the complex shape of the tip, which protects silica fibers. The needle's geometrical parameters can be adjusted for use in various situations, such as type of tissue, modality of therapy, and treatment protocol. The focusing effect was demonstrated numerically and observed experimentally during coagulation of the ex vivo porcine liver samples. This needle in combination with 0.22NA optical fiber allows intensive and uniform coagulation of 150 mm3 volume interstitially and 30 mm3 superficially by laser exposure with 280 J without tissue carbonization and fiber damaging along with delicate treatment of small areas. The demonstrated results reveal the perspectives of the proposed sapphire microfocusing needle for laser surgery and therapy. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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