医療用の特殊な石英ガラス繊維

外科治療の目標は常に、患者の術後の不快感をできるだけ少なくし、速やかに回復させることです。純粋な光、つまりレーザー光を用いた低侵襲手術は、特に期待されています。そのため、多くの手術機器には、レーザー光を体内の必要な場所に導く特殊な光ファイバーが使用されています。これらのファイバーは、プリフォームとしての石英ガラスロッドをベースにしており、ヘレウス・コナミックの特殊ファイバーで継続的に新しい用途に最適化されています。

医療における石英ガラス
医療分野では、石英ガラスを使用した光ファイバーにより、レーザーを使用した低侵襲手術が可能となり、患者に優しい治療ができるようになりました。

合成石英ガラスは、従来のガラスと同様に二酸化ケイ素で構成されています。しかし、合成石英ガラスは、気泡がなく純度が高いことが特徴です。そのため、紫外から赤外までの光の透過率が90%にも達しています。わずかな不純物でも干渉してしまうレーザー光には最適です。ヘレウス・コナミックのプロダクトマネージャーであるペーター・バウアーは、「一般的なガラスでは太刀打ちできません。今日の高出力なレーザーでは、通常のガラスは石英ガラスに比べてエネルギーを吸収しすぎて破壊されてしまいます」と強調しています。さらに、石英ガラス製ファイバーは耐破損性や耐亀裂性、柔軟性に優れています。そのため、手術の際にはアクセスが困難な部位にも対応することができます。

この特殊繊維の柔軟性は、例えば、腎臓や胆嚢、膀胱の結石のレーザー治療において、曲げ半径が非常に小さいため、これらの臓器の非常に狭い管内への侵入を可能にするという利点があります。また、以前は2,100nm波長の大型で非効率的な装置を使用していましたが、最近では1,900nm波長のよりコンパクトな赤外線レーザーが使用されています。もうひとつの例は、532nmのグリーンレーザーです。これは、前立腺肥大の治療に適しています。赤血球が緑色の光を吸収するため、出血がありません。また近年では、赤色レーザー光で静脈瘤を優しく治療することも盛んに行われています。633nmのレーザーカテーテルを照射することで、執刀医は静脈瘤全体をカテーテルで狭窄あるいは閉塞させているものを焼き切ることができます。術後は小さなあざが残る程度です。

私たちの貢献:特殊繊維のプリフォーム

いわゆるプリフォームの品質は、手術機器メーカーが機器に使用する光ファイバーのその後の品質を左右します。プリフォームとは、光ファイバーを大きくしたものです。このプリフォームを専門会社が2,000度近い高温の電気炉で引き伸ばし、直径わずか0.2〜0.6mmのファイバーに形成します。ここでの課題は、熱成形時に石英ガラスの高品質を維持し、繊維に求められる性能を実現することです。

各医療用途では、特定の光源や使用する光ファイバーの伝送特性が必要となります。バウアーは、「ヘレウス・コナミックでは、使用する材料だけでなく、形状や屈折率レベルのパラメータに基づいて、要件に正確に合ったプリフォームで、ご要望のファイバーを提供することができます」と説明しています。必要とされる波長に応じて、ファイバーのコアとクラッドに異なる素材を使用することもできます。これにより、ファイバーの設計に数え切れないほどの選択肢が生まれます。近い将来、他の病気もレーザー光で治療されるようになる可能性は十分にあります。