(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素レーザーセル（２０）と、
色素レーザーの動作の前に、多孔性ヘッドフィルターに流れ込む所定の作動色素溶液濃度における色素溶液が、ほぼ同一の色素溶質濃度になる如く、溶質を予装填された多孔性ベッドフィルター（４０）とを具備する色素レーザーシステムにおいて、
色素溶液において色素溶質濃度を監視するための監視器（５２）と、
監視された色素溶質濃度に応答して、色素溶質と添加剤溶質を補給するための溶質供給器（４６）とを具備することを特徴とする色素レーザーシステム。
【請求項２】
該監視器（５２）が、色素溶液の特性波長において通過帯域を有し、特性波長において色素溶液の吸収を監視するために色素溶液の広帯域蛍光を排除する少なくとも一つのフィルターをさらに具備し、
該溶質供給器（４６）が、監視された吸収に応答して、色素溶液において溶質を自動的に補給する請求の範囲１に記載のシステム。
【請求項３】
色素溶液温度制御器をさらに具備する請求の範囲１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
監視器（５２）が、第１及び第２経路を照明するための光源（６４）を具備し、第１経路が、第１フィルター（６６）、色素溶液（６２）のサンプル及び光検出器（６８）を具備し、そして第２経路が、第２フィルター（７２）と第２光検出器（７０）を具備し、監視器が、２つの光検出器によって検出された光を比較する請求の範囲２に記載のシステム。
【請求項５】
レーザーパルスの所定数の後、周期的な監視と補給を開始する制御器（４８）をさらに具備する請求の範囲１〜４のいずれか１に記載のシステム。
【請求項６】
多孔性ベッドフィルター（４０）が、炭素ベッドフィルターを具備する請求の範囲１〜５のいずれか１に記載のシステム。
【請求項７】
溶液のｐＨが、予選択されたｐＨ値において維持される請求の範囲１〜６のいずれか１に記載のシステム。
【請求項８】
色素レーザーの動作の前に、多孔性ベッドフィルター容器に流れ込む所定の作用色素溶質濃度における色素溶液が、ほぼ同一の色素溶質濃度になる如く、溶質を多孔性ベッドフィルター容器に予装填することを具備する色素レーザーシステムにおいて色素溶液を補給する方法において、
色素レーザーシステムにおいて監視器を用いて、色素溶液における色素濃度を監視することと、
監視された色素濃度に応答して、色素溶液において色素溶質と添加剤溶質を補給することとを特徴とする方法。
【請求項９】
レーザーにより、
色素溶液における溶質濃度を監視することと、
監視された溶質濃度に応答して、色素溶液において溶質を補給することとをさらに具備する請求の範囲８に記載の方法。
【請求項１０】
色素溶液の温度を監視及び制御することをさらに具備する請求の範囲８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
温度が、±２．５℃内に制御される請求の範囲１０に記載の方法。
【請求項１２】
溶液のｐＨが、予選択されたｐＨ値において維持される請求の範囲９〜１１のいずれか１に記載の方法。
【請求項１３】
カラー出力を変化させるために、レーザーからのカラー出力を光学的に調整することをさらに具備する請求の範囲９〜１２のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
監視する段階が、光源から第１フィルターと色素溶液を通って第１経路における検出器に光を指向させることと、光源から第２フィルターを通って第２経路における検出器に光を指向させることと、２つの経路を通して検出された光を比較することとを具備する請求の範囲９〜１３のいずれか１に記載の方法。
【請求項１５】
色素と三重項消光剤ＣＯＴが、監視された色素濃度に応答して、補給される請求の範囲９〜１４のいずれか１に記載の方法。
【請求項１６】
色素レーザーセル（４２）と、
色素レーザーの動作の前に、多孔性ヘッドフィルターに流れ込む所定の作動色素溶液濃度における色素溶液が、ほぼ同一の色素溶質濃度になる如く、溶質を予装填された多孔性ベッドフィルター（４０）と、
色素溶液の特性波長において通過帯域を有し、特性波長において色素溶液の吸収を監視するために色素溶液の広帯域蛍光を排除する少なくとも一つのフィルターを具備する監視器（５２）と、
監視された吸収に応答して、色素溶液において色素溶質及び添加剤溶質を自動的に補給するための溶質供給器（４６）とを具備する色素レーザーシステムにおいて、
色素溶液温度監視器と色素溶液の温度を調整する制御器（５６）とをさらに具備することを特徴とする色素レーザーシステム。
【請求項１７】
色素レーザーの動作の前に、多孔性ベッドフィルター容器に流れ込む所定の作用色素溶質濃度における色素溶液が、ほぼ同一の色素溶質濃度になる如く、溶質を多孔性ベッドフィルター容器に予装填することと、
レーザーにより、
色素溶液における溶質濃度を監視することと、
監視された溶質濃度に応答して、色素溶液において色素溶質及び添加剤溶質を補給することとを具備する色素レーザーにおいて色素溶液を補給する方法において、
色素溶液の温度を監視及び制御することをさらに具備することを特徴とする方法。
【請求項１８】
色素レーザーの動作の前に、多孔性ベッドフィルターに流れ込む所定の作用色素溶質濃度における色素溶液が、ほぼ同一の色素溶質濃度になる如く、溶質を多孔性ベッドフィルターに予装填することと、
レーザーにより、
色素溶液における溶質濃度を監視することと、
監視された溶質濃度に応答して、色素溶液において色素濃縮液と三重項消光剤濃縮液を含む溶質を補給することとを具備する色素レーザーにおいて色素溶液を補給する方法において、
色素溶液の温度を監視及び制御することをさらに具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
背景
フラッシュランプで励起された色素レーザーは、最初に、ＳｏｒｏｋｉｎとＬａｎｋａｒｄによって１９６７年に発見された。これらのフラッシュランプ励起色素レーザーは、多くの応用において用途があった。レーザー媒体である色素は、最も普通には有機性の溶媒において溶解される。溶液であるレーザー媒体は、フラッシュランプ励起色素レーザーを液体レーザーにする。色素溶液は、その軸が、多くの場合に、レーザー軸と一致した毛管色素セルを用いて、レーザーポンプ空洞を通って循環される。色素セルは、それに極めて近接したフラッシュランプによって活動化又は励起される。毛管色素セルの端部は、レーザービームが抽出されるレーザー窓で終わる。
一つ又は複数のレーザー色素と有機性溶媒から成り、他の化学添加剤を含む色素溶液は、フラッシュランプの光によって誘導された光化学変化を受ける。光化学作用は、色素分子を破壊し、レーザー波長において吸収する副産物を発生させ、続く励起パルスに対してレーザーの利得を低下させる。これらの有害な反応の寄与を最小にするために、色素溶液の大貯蔵器が、劣化した色素溶液の割合を最小にするために使用される。しかし、有害な副産物は集積し、時間が経つと、全色素溶液は、レーザーの使用とともに劣化する。
この問題を克服するために、多くの種々の形式の色素循環システムが、有害な副産物の発生を最小にし、又は濾過システムを用いて有害な副産物を除去するために、考案された。
色素溶液が使用中劣化しないようにする理想的な接近方法は、レーザー出力を劣化させる汚染物を選択的に除去するフィルターを同定することである。そのような循環システムの一般的な概念は、Ｄｒａｋｅ他によって特許第４，３６４，０１５号として開示された。その特許は、循環システムを包括的に記載するが、劣化副産物を除去する選択フィルターの正確な性質は、記載されない。また、すべての色素レーザー溶液で普遍的に使用されるそのようなフィルターも発見されていない。Ｍｏｓｔｏｖｎｉｋｏｖは、選択フィルターの特性を有するとみられるフィルターを記載する（Ｖ．Ａ．Ｍｏｓｔｏｖｎｉｋｏｖ他、”Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｏｆ  ｌａｓｉｎｇ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｄｙｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ａｆｔｅｒ  ｔｈｅｉｒ  ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｓｏｖ．Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．９，１９７６年９月）。数万パルスの反復動作を必要とする商用色素レーザーにおいてその接近方法を複製する試行は、不成功であった。
色素レーザーにおいて色素、溶媒及び添加剤の無限の組み合わせが使用されるために、汎用の選択フィルターが発見される見込みはない。色素溶質を除去するために特許第４，３６４，０１５号において記載されたフィルターは、木炭ベッドフィルターとして識別される。木炭は、フラッシュランプ励起色素レーザーにおいて使用された多くの色素溶質を除去する際に有効である。木炭ベッドフィルターはまた、色素レーザー溶液において発生された有害な副産物を除去する際に選択的であることが示された。
色素溶質又は劣化産物を除去するフィルターを見いだす際に生ずる別の複雑化の要因は、色素溶液の劣化率である。ある色素溶液はゆっくりと劣化し、そして各励起パルスに寄与された劣化副産物は少ない。色素溶液寿命は長く、そして劣化産物によって生じた利得の損失を補償するために励起パルスを増大させる如く、単純な劣化補償機構が使用される。他の場合に、励起パルスによって照射された溶液容積は、劣化副産物で満たされ、そのため、照射容積を貯蔵器に送り戻し、貯蔵器における溶液を汚染するよりも、照射溶液を捨てることが最良である。単一ショットにおいて励起及び劣化した溶液を抽出する色素循環システムは、Ｆｕｒｕｍｏｔｏ他への特許第４，９７７，５７１号において記載される。
急速に劣化する色素溶液が、特許第４，３６４，０１５号において記載された色素循環システムで使用されるならば、清浄ループにおける流量は、劣化を阻止するように増大されなければならない。システムは、作動するが、バイパス清浄ループにおける流量は、レーザーヘッドを含むループにおける流量以上に増大される。清浄ループにおける流量が大きいならば、計量ポンプは、色素濃度を最適レベルに保つために、相当量の色素濃縮液を付加しなければならない。清浄ループを通った色素溶液流量が大きく、付加した色素溶質が多量である状況において、あるいは、濃縮液が、フィルターの交換なしに連続的に付加されるならば、溶質除去フィルターは、色素溶質を積載し始め、フィルターに入る色素溶質の除去が困難になる。しかし、フィルターは、木炭フィルターであるならば、色素溶質を通したとしても、色素溶質とともにレーザーの利得を低下させる劣化副産物を除去する特性を有することが注目される。上記の観察はまた、Ｇａｒｄｅｎ他によって注目され、特許第５，１０９，３８７号において提示された。その特許は、色素溶質で飽和されるとしてフィルターを記載し、そして色素溶液は、フィルターによって再生される。
発明の要約
木炭ベッドフィルターに関する実験は、フィルターが色素で飽和せず、減少率においてであるが、色素溶質を連続的に吸収し、そして溶液における色素溶質濃度は、一定濃度を維持するために平衡にならないことを示す。フィルターは、色素溶液を連続的に再生せず、事実、実験は、フィルターが使用される時、色素と添加剤が付加されなければならないことを示す。
本発明は、色素レーザーにおいて色素溶液を補給する方法に関する。色素レーザーの動作の前に、制限幾何学的配置を有する固体状態多孔システムは、色素溶質の容器として作用するために溶質を装填される。具体的に、多孔性ベッドフィルターＰＢＦ容器に流れ込む所定の作用色素溶質濃度における溶液は、ほぼ同一濃度になる。レーザーの発火により、ＰＢＦは、レーザー発光プロセスの非所望の副産物を濾過する必要機能をはたす。しかし、それは前装填されるために、わずかに最小量の色素溶質のみが、濾過される。色素溶質濃度と添加剤溶質濃度を含む色素溶液における溶質濃度が監視され、そして溶質は、監視された溶質濃度の変化に応答して、必要に応じて補給される。好ましくは、色素濃度のみが監視されるが、色素溶質とシクロオクタテトラエン（ＣＯＴ）の如く添加剤溶質も、添加される。
ＰＢＦの濾過作用は、非常に温度に依存するために、色素溶液の温度は、好ましくは±２．５℃内に監視及び制御される。溶質計量と綿密な温度制御により、レーザーのカラー出力は非常に安定であり、そして溶質濃度は、色素レーザーにおいてしばしば見られる光学カラー調整器によって選択された波長においてカラー出力を最大にするために綿密に制御される。
好ましくは、色素溶質濃度は、溶液の光吸収を監視することにより監視される。好ましい実施態様において、光は、光源から第１フィルターと色素溶液を通って第１経路における検出器へ指向され、そして同一光源から第２フィルターを通って第２経路における検出器へ指向される。監視器フィルターは、色素溶液の特性吸収波長において通過帯域を有し、分光光度計とは異なり、色素溶液の広帯域蛍光を排除する。２つの経路への出力は、色素濃度の指示を設けるために比較される。２つの経路の感度は、溶液における溶質の濃度が所望の作用濃度である時、同一信号強度を生ずるように調整される。２つの経路の間の差信号は、デジタル化され、カウンターによって駆動される溶質計量ポンプにより、電子カウンターにロードされる。
監視及び補給段階は、連続的に行われる必要はないが、レーザーの所定数の発火の後行われる。発火数は、溶質劣化率に一致するように調整可能である。
フィルターと溶液の間の溶質濃度バランスは、非常に温度に感応する。好ましくは、温度センサーが、温度を監視するために循環ループにおいて位置し、そして温度制御器が、色素溶液温度を制御するために、加熱器と冷却装置を制御するために使用される。
色素溶液から引き出されるレーザーパルスの数は、溶液を指定又は予選択ｐＨ値において維持することにより、著しく増大される。このｐＨ維持は、一つ以上のｐＨ緩衝液物質を溶液に添加することにより達成される。色素溶液への緩衝液の添加は、これらの溶液にレーザー発光プロセスの長寿命を提供する。
【図面の簡単な説明】
発明の前述及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に示された如く、発明の好ましい実施態様の次の詳細な説明から明らかになるであろう。この場合、種々の図を通じて同様の参照文字は、同一部分を参照する。図面は、必ずしも等尺ではなく、代わりに、発明の原理を示すことに重きを置く。
第１図は、本発明を具現する色素レーザーシステムの光学部分の概略図である。
第２図は、本発明を具現する色素レーザーシステムの色素処理部分の概略図である。
第３図は、第２図の溶質濃度監視器と計量ポンプ制御器の電気配線略図である。
第４図は、所与の色素溶液の溶液温度に関するレーザーエネルギー出力のプロットである。
第５図は、カラー調整器が使用されない時の、所与の色素溶液の温度に対するレーザー出力波長のプロットである。
第６図は、本発明の色素レーザーシステムの色素循環部分の代替態様の概略図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
第１図は、本発明を具現するレーザーシステムの光学的略図である。レーザー空洞は、色素溶液が入力２２から出力２４に流れる色素セル２０である。色素溶液は、一般に、溶液における色素にレーザー光を発せさせるフラッシュランプ（不図示）からの閃光によって付勢される。色素セルの後端から発せられた光は、反射器２６によってセルに逆反射されるが、色素セルの前端から発せられた光は、反射器２８によって部分的にのみ反射される。反射器２８によって反射されない光は、システムからのレーザービーム出力である。本発明の好ましい適用は、光熱分解システムである。そのシステムにおいて、レーザー出力は、光学カプラー３０を通して光ファイバー３２に結合され、これを通して、患者の皮膚の処置のためにハンドヘルド細棒３４に指向される。
カラー調整器３６は、色素セル２０と反射器２８の間に介在される。使用される一般空洞内レーザー同調器は、干渉フィルター、エタロン、プリズム、複屈折フィルターと格子である、そのような調整器は、一般に、レーザー出力のカラーを同調させ、こうして、色素溶液における変化に拘わらず、プリセットカラーを維持するためにシステムにおいて見いだされる。本発明では、そのような微同調に対する必要条件は最小であり、そのため、プリセット波長における出力は最大化される。
レーザー出力が最も効率的であるカラーは、主に、色素溶液において使用された色素によって、又は多重の色素溶質が使用されるならば、溶液における２つ以上の色素の比によって設定される。色素の濃度はまた、レーザーのエネルギー出力を確立するために確定される。一つ以上の溶媒における色素のほかに、色素溶液は、三重項消光剤、例えば、シクロオクタテトラエン（ＣＯＴ）の如く一つ以上の添加剤と、可溶化剤を含む。可溶化剤は、溶液において高溶質濃度を保つために役立ち、ジメチルホルムアミド、炭酸プロパノール、メタノール、エタノール又はイソプロパノールがある。
レーザーの各発火により、溶液における一つ以上の溶質が劣化する。特に注目されるのは、光熱分解において使用されるものの如く、長パルスレーザーにおいて色素の三重項状態を消滅させるために含められたＣＯＴの劣化である。ＣＯＴは、急速に副産物に劣化し、レーザー出力の劣化を避けるために溶液から除去されなければならず、そしてＣＯＴは補給されなければならない。不幸にも、使用フィルター、一般に木炭ベッドフィルターは、ＣＯＴ副産物を除去するだけでなく、色素の如く他の溶質をも除去する。従って、数万の次元におけるサイクルでレーザーの適正な動作を維持するために、色素も、同様に補給されなければならない。
レーザー色素溶液の使用寿命を増大させるための別の手段は、適正なｐＨ値においてこれらの溶液を維持することによる。この値は、所定ｐＨにおける溶液において所与の量のレーザー色素から生成される使用品質のレーザーパスル数を確かめることにより、経験的に決定される。色素溶液のｐＨは、適切な酸又は塩基を溶液に添加することにより確立及び維持されるが、好ましくは、ｐＨは、一つ以上のｐＨ緩衝液物質を溶液に添加することにより確立及び維持される。適切な緩衝液は、有機性又は無機性である。有機緩衝液の例としては、ＴＲＩＳ、ＭＥＳとＴＥＳ（グッドの緩衝液）がある。無機緩衝液の例としては、りん酸ナトリウム、りん酸カリウム、及び重炭酸ナトリウムがある。これらの緩衝液物質の混合物も、所望ならば使用される。最適ｐＨは、使用された溶媒と溶質の選択による。いったん最適ｐＨが決定されたならば、それは、選択緩衝液で維持される。
本発明の好ましい実施態様において、ｐＨは、中性ないしやや塩基性のｐＨ値、即ち、ｐＨ７．０〜ｐＨ８．０、において維持される。特別に好ましいｐＨ値は、ローダミン色素レーザー溶液に対するｐＨ７．６である。このｐＨ値は、Ｋ2ＨＰＯ4とＮａ2ＨＰＯ4の混合物で適切に維持される。
第２図は、レーザーの多重パルスを有する色素レーザーからの一様なカラー及びエネルギー出力を保証するために、本発明を具現する色素循環システムを示す。従来のシステムにおける如く、色素溶液は、主貯蔵器３４から粒子及び泡フィルター３８とレーザー１８の色素セル２０を通して、主ポンプ３６によってポンピングされる。レーザーは、光カラー調整器３７を通してカラー同調とレーザー励起エネルギーを制御する調整器３９によって制御される。
本発明により、木炭ベッドフィルターの如くフィルター４０は、レーザー動作の劣化溶質と副産物を濾過するためにフィルターループにおいて設けられる。色素とＣＯＴの如く添加剤を補給するために、計量ポンプ４２は、色素及び添加剤濃縮液を、貯蔵器４６からフィルターバイパスループ５０に送り出す。ループ５０は、濾過及び補給された色素溶液を、主貯蔵器３４に戻す。
計量プロセスを制御するために、溶質濃度監視器５２が設けられる。濃度監視器は、光学又は電気センサーを含む多数の形式を取るが、好ましくは、下記の如く、一つ以上の色素溶質の兆候に対応する波長において光吸収を検知する光学監視器である。計量ポンプ制御器４８は、監視された色素濃度に応答して、ポンプ４２を制御する。分離バイパスループにあるとして示されるが、フィルターと計量ポンプは、主レーザーループに結合される。
フィルター４０は、主に、ＣＯＴ劣化の副産物の如く、レーザー発光プロセスの副産物を濾過するために必要とされる。不幸にも、フィルターは、まだ有効な色素溶質をも除去する。過去において、フィルターは、ほんの少量の色素がフィルターによって除去される循環溶液との平衡状態に接近するまで、レーザーの動作中、色素を装填させられた。その後、フィルターは、非所望の副産物の除去に継続して有効である。
本発明により、フィルター４０は、レーザーの発火の前に、ある時間期間に、フィルターを通して色素溶液を循環させることにより予装填される。フィルターは、貯蔵器４６の必要サイズを最小にするために工場において予装填されるか、又は溶質を添加する間、システムを通して色素溶液を巡回させることにより貯蔵器４６から予装填される。このようにして、レーザーの発火により、システムは、最初に、多量の色素がフィルターによって除去される期間と、続いて、ほんの少量の色素が除去される期間を経過することはない。このシステムでは、少量の色素は、フィルター４０によって一貫的に除去され、そして計量ポンプ４２を通して送り出された少量の色素濃縮液を容易に補給される。
一般システムにおいて、ポンプ３６は、約４ガロン／分においてポンピングする。流量の４分の１は、レーザーセルにいくが、流量の４分の３は、フィルター４０を通過する。貯蔵器４６における色素濃縮液は、１００リットルの溶媒において０．５モルの色素であり、そして添加剤濃縮液は、１０3リットルの溶媒において０．３モルのＣＯＴである。色素濃度の綿密な制御は、ＣＯＴの濃度よりもずっと臨界的であるために、好ましいシステムは、色素濃度のみを監視し、色素溶質とＣＯＴの両方を、色素濃度に応答して計量供給する。代替案として、分離貯蔵器と計量ポンプが、色素と添加剤に対して設けられる。そのようなシステムにおいて、色素と添加剤は、各々のより精密な計量のために別々に監視される。
ＰＢＦ容器の好ましい例は、炭素ベッドフィルター、特に、木炭ベッドフィルターである。活性木炭の大表面積と多数の孔は、色素と添加剤分子をその構造内に滞留させる。溶媒もまた、この構造内に保持され、そして溶質溶媒バランスが、溶液で獲得される。目的にかなう他のフィルターとしては、バイコールガラス、アルミナ、シリカゲル、セオライト、及び分子吸収フィルターがある。
ＰＢＦ容器システムが色素レーザーの循環システムに含められるならば、ＰＢＦ容器は多大な量の色素と添加剤を保持し、なお、溶液濃度を使用レベルに維持するために、溶液の容積は劇的に縮小される。木炭ベッドフィルターは、色素レーザーの効率を低下させる劣化産物を除去することにおいて別の大きな利点を有する。
色素レーザーにおいて使用されたさらに複合した色素溶液において、溶液は、一つ以上の色素、一つ以上の添加剤、可溶化剤、及び一つ以上の溶媒を含有する。製剤は、各種の濃度に依存し、このため、組み合わせは、無限である。そのようなシステムのカラー及びエネルギーレベル出力は、多重レーザーパルスにわたって変化し、そしてまた、温度に依存する。
温度依存性の問題は、溶質と添加剤が多孔性ベッドフィルターにおいて貯蔵されるならば、さらに複雑になる。炭素又は木炭ベッドフィルターの表面積は、炭素１グラム当たり１，０００平方メートルの大きさである。水分子は、１０平方オングストロームの断面積を有し、エチレングリコールは２５平方オングストロームを有し、そして色素分子は、多分、１５０平方オングストロームを有する。各々は、多孔性ベッドフィルターにおいて異なる活性化エネルギーを有する。固体液体界面における分配関数は、極端に複雑である。さらに、内孔への接近は、ゆっくりで、輸送は拡散によって制限される。平衡は、漸近的に達せられ、そして実験は、拡散による平衡が達せられるために数日又は数週を費やすことを示す。しかし、温度は、分配関数に強く影響を与え、そして温度の影響は、拡散プロセスを陰らせる。
第４図は、選択フィルター及び溶媒、色素溶質及び添加剤の組み合わせの温度の関数として、ＰＢＦ容器を含む色素レーザーのエネルギー出力の変化の様子を示す。最大レーザー出力は、４０℃以上の温度に対応するものとしては全く考察されない。異なる溶媒、溶質及び／又は添加剤を有する別のＰＢＦ容器は、別の温度において最大レーザー出力を与える。曲線は、標準循環システムにおいて濃度を変化させることにより、色素レーザーの出力を最適化するために使用された曲線に類似する。温度の変化は、溶液における色素溶質と添加剤の濃度を変化させる。第４図において、４０℃における濃度は、最大出力が存在する如くである。温度が上昇される時、より多くの色素溶質と添加剤が、貯蔵器から溶液内に駆動される。
第５図は、上記のＰＢＦ容器を含む色素レーザーのカラー変化を示す。カラー変化は、再び、温度の変化の直接の結果ではないが、溶質濃度の変化によりやすい。色素溶質、添加剤及び溶媒の組み合わせは、選択動作温度において正しいカラーにおける最大出力を与えるように調整されなければならない。経験により、無限の数の組み合わせからの選択は、最適又はほぼ最適のわずかな数の組み合わせに縮小される。
しかし、組み合わせは、ある選択温度における最適なエネルギー出力であり、そしてカラーは、温度の強関数であり、動作温度を調温することが重要である。選択的光熱分解の原理を使用した血管障害の処置のために、カラー変動を±２ｎｍ内に保つことが重要であり、カラー対温度曲線の傾きは、０．８ｎｍ／Ｃにおいて直線であるために、システムが±２．５Ｃにおいて制御されることが重要である。
第２図において示された如く、循環システムは、さらに、好ましくは主貯蔵器３４に位置する、温度センサー５４を含む。温度制御器５６は、主循環ループにおいて加熱器５８及び／又は液体冷却熱交換器６０を制御するために、検知温度に応答する。
良好な温度調整は、熱電対、サーミスター、液体温度計、及び気体膨脹バルブに基づいて、多数の利用可能なサーモスタットの一つによって獲得される。しかし、良好、正確かつほぼ絶対的な温度計は、Ａｎａｌｏｇ  ＤｅｖｉｃｅｓによるＡＤ５９２の如く、集積回路温度変換器を使用して、導出される。それらは、良好な感度とマイクロボルト／Ｋの次元において温度係数を有する範囲を有するほかに、出力電圧は、温度の絶対関数であり、このため、比較温度較正機能は必要でないために好都合である。
過去において、冷却システムは、レーザー発火プロセスによって生じた加熱を阻止するために使用され、そのような冷却熱交換器は、一般に、色素溶液をほぼ室温に保った。しかし、色素溶液が、高温における動作のために適正に指定される限り、溶液が保持される実温度は、臨界的ではないことが判定された。こうして、システムによって必要とされる冷却を最小にするために、本システムは、好ましくは、約３８〜４０℃において運転される。一貫的なカラー出力を維持するために、その温度は、２．５℃内、好ましくは、±１℃内に維持される。この高温はまた、高温においては、フィルターの色素の除去は少なくなるために、システムにおいて色素の必要量は減少するという添付利点を設ける。
上記の如く、特定溶質（色素又は添加剤）の濃度は、特定波長における吸光度を用いて５２において監視される。第３図に示された如く、監視される溶液は、検知セル６２を流れさせられる。溶液は、白光のパルス源６４によって、一方の側から照明される。検知セルの反対側における光学干渉フィルター６６は、監視される一つ以上の溶質の兆候に対応するフィルターの中心波長により、特定の狭い波長範囲を選択する。フォトダイオード６８は、フィルターを透過された光を検出し、そしてフォトダイオードに達する光量に比例する電子信号を生成する。
第２の「基準」フォトダイオード７０はまた、溶媒の介在なしに、同一の光学干渉フィルター７２を通して光源６４を見る。２つの検出経路（「サンプル」と「基準」と指定される）の感度は、溶液における溶質の濃度がレーザーの動作のために最適である時、同一の電子信号強度を生ずるように調整される。対象の特定溶質の濃度が、最適値よりも減少する時、溶液は、選択波長において次第に光を吸収しなくなり、このため、サンプルフォトダイオードによって生成された信号強度は、基準フォトダイオードのそれに関して増大する。
計量ポンプ制御器は、比較器７４において、基準経路信号からサンプル経路信号を電子的に減算し、溶質濃度が減少する時、振幅が増大する差信号を生成する。差信号は、溶液を再び最適にするために、新溶質の注入を制御するために使用される。新溶質は、電気作動計量ポンプ４２を用いて、高濃度溶液（「濃縮液」）の形式において注入される。ポンプの各作動により、レーザー色素溶液へ既知容積の濃縮液が注入される。ポンプ作動数は、アナログ対デジタル変換器７６でデジタル化し、結果をカウンター７８にロードし、計量ポンプ作動数を決定することにより、差信号から直接に導出される。このようにして、計量ポンプ制御器が動作される毎に、正しい量の濃縮液が、付加される。
計量ポンプ制御器は、離散間隔で動作する。動作シーケンスの開始において、計量ポンプ制御器は、溶質濃度監視器における光源にパルスを発せられる。それから、計量ポンプ制御器は、基準フォトダイオード７０から合成電気信号を検出する。制御器は、差信号（基準−サンプル）をデジタル化し、結果を電子カウンター７８にロードし、そしてカウンター内容に基づいて、計量ポンプ４２を作動させる。シーケンスは、最終シーケンスからのレーザーパルスの累積数に基づいて、周期的に繰り返される。動作の間に経過するパルス数は調整され、こうして、システムを特別な色素レーザーの特定必要条件に調整させる。
次の例は、レーザー色素溶液のｐＨが、所与の量の溶液から発生されるレーザーパルス数に著しい効果を有することを示す。
第６図において構成された如く、色素循環システムによる長パルス色素レーザーが、２つの色素製剤で試験された。第６図における構造的特徴は、第２図におけるものと同一であり、このため、同一の指定番号を保有する。しかし、この実施態様において、色素濃縮液は、レーザーを通して濃度をより安定に制御するために、フィルターの前に、システム内に計量供給される。温度制御システムはまた、最も好ましい実施態様において包含される。
一つの色素製剤は、
ローダミン５６０        ４．４ｇｍｓ
ローダミン５９０        ５．７６ｇｍｓ
エチレングリコール      ３．２リットル
Ｈ２Ｏ                   ３．２リットル
シクロオクタテトラエン  ９ｍｌ
Ｋ2ＨＰＯ4              ７．６ｇｍ
Ｎａ2ＨＰＯ4            ２８ｇｍ
活性炭フィルター        ３”径×１０”流体溶液Ｃ２３１
ｐＨ                    ７．６
他の色素製剤は、Ｋ2ＨＰＯ4とＮａ2ＨＰＯ4の物質が存在しないことを除いて、直前のものと同一であった。この製剤のｐＨは、３．５であった。ローダミン色素は、Ｅｘｃｉｔｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給された。各々は、それぞれ、５６０及び５９０ナノメートルの波長においてレーザー光を発するが、組み合わせは、約５８５ナノメートルにおいてレーザー光を発する。
色素濃度監視器は、５３０ｎｍにおいて０．４の吸光度よりも低い濃縮液を注入するように設定された。色素濃縮液は、エチレングリコールにおいて０．０１５モルＲ５６０と０．０２モルＲ５９０を有する溶液であった。レーザー出力は、２．５Ｊにおいて一定であり、そしてフィードバックシステムは、色素溶液が劣化する時、一定出力を維持するためにコンデンサバンクにおける電圧を増大させた。電圧範囲は、４ＫＶ〜６ＫＶであった。色素溶液が劣化して電圧が６ＫＶに達した時、システムは停止し、そして警告が与えられた。
これらのレーザー色素溶液での結果は、
溶液のｐＨ      システム停止前の１Ｈｚにおけるレーザーパルス数
３．５              ３，０００〜５，０００
７．６              １００，０００超
両溶液に対するパルス期間中に注入された濃縮液の量は、２５０ｍｌであった。
これらの結果は、ｐＨを７．６において維持すると、ｐＨ緩衝液のない色素溶液と比較した時、運転停止前の色素溶液から桁違いに多数のパルスを生ずることを示す。こうして、ｐＨ７．６における所与の量の色素溶液は、少なくとも１０×の使用パルス寿命を有する。
この発明が、好ましい実施態様を参照して詳細に示され記載されたが、技術における当業者には、形態と詳細における多様な変形が、添付の請求の範囲に記載された発明の精神と範囲に反することなく行われることが理解されるであろう。
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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