温度センサが集積された広い適用性の極細レーザ照射光ファイバ加熱治療器の研究

集成温度传感器、适用性广的超细激光辐照光纤加热治疗装置研究

• 批准号: 22H03975
• 负责人: 深野 秀樹
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03975/
• 关键词: 光ファイバ温度センサ; 光ファイバ加熱治療器; レーザ照射; 加熱治療; 温熱療法; レーザ加熱; 光ファイバプローブ; 温度測定

異なる波長光の応用による治療領域拡張技術の研究開発を行った。細胞の水分の単位長さあたりの光吸収量（吸収係数）が、照射光波長により変化することがわかっている。吸収係数の異なる波長を利用することによって加熱領域の主に奥行を制御するための波長依存の加熱特性のデータ取得を行った。従来は、水の光吸収波長とほぼ一致している1.48 μm高出力半導体レーザを、加温用レーザ光源として利用していており、この波長における光の吸収長は約0.4 mmであるため、概ね1～5 mmの大きさの比較的小さな治療に適していた。レーザ波長を短波長側の1.3 μm程度にすることで、論文報告されている光の吸収長は約6 mm程度まで大きくなり，波長を0.98 μmに短くすることで、吸収長はさらに約20 mm程度まで大きくなる。レーザ照射による光吸収に基づく水温上昇を、40℃で色変化が現れるサーモテープを用いて実験を行った。1.3 μm波長のレーザパワーの増大と共に照射方向の加熱長は長くなり、400 mWで7.4 mm程度まで増大した。さらに、レーザ波長を0.98 μmに短くすることで、同様にレーザパワーの増大と共に照射方向の加熱長は長くなり、1 Wにおいて加熱長は20 mm以上に大きくなることが実験により確認できた。この結果より、レーザ波長の切り替えによって対象領域の拡大が制御可能であり、比較的大きな部位の治療への適用も可能であることが明らかとなり、成果目標である照射光波長変化で、加熱領域を20 mm以上に伸張できる独自技術を確立できた。

我们通过应用不同的波长光进行了技术研究和开发，以扩大治疗区域。已经发现，根据辐照光的波长，细胞中每单位水长度的光吸收（吸收系数）的量变化。通过利用具有不同吸收系数的波长，获取了有关波长依赖性加热特性的数据，以控制加热区域的深度。以前，1.48μm的高功率半导体激光器与水的光吸收的波长大致一致，已用作加热激光光源，并且该波长的光吸收长度约为0.4 mm，使其适用于相对较小的处理，大小约1至5 mm。通过将激光波长设置为短波长侧约1.3μm，纸张中报告的光的吸收长度将增加到约6 mm，并且通过将波长缩短到0.98μm，吸收长度将增加到约20 mm。使用热胶带进行实验，该热带在40°C下表现出颜色变化，以根据激光照射引起的光吸收来提高水温。随着激光功率在1.3μm波长下增加，辐照方向的加热长度增加，在400 mW时增加到约7.4毫米。此外，通过将激光波长缩短到0.98μm，随着激光功率的增加，辐照方向的加热长度变长，并且在1 W时加热长度增加到20 mm或更高。该结果表明，可以通过切换激光波长来控制目标区域的扩展，并且还可以将其应用于相对较大的区域的处理，并且已经建立了一种独特的技术，该技术允许在辐射光波长中随着结果变化的目标将加热区域扩展到20 mm或更多。

项目成果

反射型光ファイバ温度センサを集積したレーザ加熱治療器の高出力化の検討

集成反射式光纤温度传感器的激光加热治疗装置提高输出功率的研究

• 发表时间: 2023
• 期刊: 信学技報
• 作者: 大島 和真;相木 崇宏;深野 秀樹
• 通讯作者: 深野 秀樹