JPH09504972A - 手持式ユニット及び光導体から発するレーザー光ビームの作用点洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 手持式ユニット（１）は、特にレーザー光を用いた歯科治療用として、ハウジング（２）と、ハウジング（２）に保持された光導体（３）と、レーザー光ビームの処置点の領域に流体を導く洗浄手段（４）とを備えており、洗浄手段（４）が束状噴射流体を送出し、レーザー光ビーム（８）が噴射流体（６）中に結合している。

Description

【発明の詳細な説明】 手持式ユニット及び光導体から発するレーザー光ビームの作用点洗浄方法 本発明は、請求項１の前段部に記載の手持式ユニット及び請求項１２に記載 の方法に関する。 上記手持式ユニットは、レーザー光を医科用装置に案内するのに用いられ、 そこではレーザー光ビームの作用点に熱が生成されるため、レーザー光ビームの 作用点又はその近傍に流体を導く洗浄手段を備えている。 手持式ユニットとは、医科用途においてレーザー光の手動案内を許容すると 共に、光を直線或は屈曲案内できる手動器具を意味する。これらのユニットは、 必要に応じ、例えば泌尿器科で用いられるレーザー光ビームの光を案内するため の遠隔制御されるアプリケーションヘッドをも含む。 歯科用手持式ユニットは、例えばＥＰ ０ ３７５ ５７８ Ａ１、ＤＥ３９１ １ ８７１ Ａ１又はＥＰ ０ ０７３ ６１７ Ａ１に開示されている。 この種のスプレー洗浄型手持ユニットの欠点は、洗浄手段が作用点における レーザー光ビームの効果を低下させることがあり、冷却効果が不十分となること である。 従って、本発明の目的は、光導体を案内するための手持式ユニット及び光導 体から発するレーザー光ビームの作用点を洗浄する方法を提供し、これらを介し て、レーザー光による除去効果を低下させることなくレーザー光ビームの作用点 の冷却効果を高めることである。 この目的は、請求項１及び１２の本発明の特徴によって達成される。 本発明は、有益にも洗浄手段の噴射流体中にレーザー光ビームを結合（導入 ）させる。噴射流体中にレーザー光ビームを結合させることにより、レーザー光 ビームが噴射流体の流路に沿って進行し、レーザー光ビームの作用点が噴射流体 の衝突点と一致するように噴射流体を光導体を延長する光導性要素として使用す ることが可能となる。従って、熱が発生する地点、即ちレーザー光ビームの作用 点をより効果的に冷却することが可能となる。 光導性噴射流体の更なる利点は、除去された物質が噴射流体によって直接洗 い流されることである。従来技術は、噴射流体若しくは空気を伴わないレーザー 光ビームは、数回のレーザーパルスの後に被作用物体に形成された穴が除去物質 で一杯になり、レーザー光ビームが除去された物質に吸収され、その結果作用部 に一部しか当らないという問題点に遭遇する。本発明による統合レーザー光ビー ムを備える噴射流体により、レーザー光ビームによる作用を受ける場所は、連続 的に供給される流体によって連続的に洗浄される。この構成により更に次のよう な利点がもたらされる。 即ち、除去された物質は加熱されており、作用領域からこの熱せられた除去 物質が直ちに搬送されることで、基本物質の望ましくない追加の加熱を避けるこ とができる。 レーザー光エネルギー密度が長い噴射流体路にわたって一定とされる。従っ て、手持ユニットを作用点と接触するモードと離隔するモードの両方で使用する ことができる。接触モードにおいては、ノズル出口端部が作用点の直上に配置さ れる。光導体は、従来技術に従って直接配置された場合には焼損してしまうが、 本発明によれば、噴射流体中に結合されるので焼損しない。 好ましくは、光導体は、噴射流体用ノズルと同心に配置される。ノズルは、 噴射流体を束ねると共に、光導体を同心に包囲し、もってレーザー光ビームと噴 射流体とが平行に維持される。 光導体の端部は、ノズルのノズル出口端部からやや離れた距離手前の位置に 配置されている。従って、レーザー光ビームは噴射流体の直径まで広がることが できる。これによって好都合にも、接触モードでも歯の顕微手術が可能となる。 手持ユニットは作用場所の直上に配置することができる。また、このような場合 に作用場所の十分な冷却が確保される。光導体端部をノズル内、つまりノズル出 口端部の手前に配置することにより、光導体端部を焼損及び機械破壊から保護す ることが可能となる。歯の硬い物質を取り除く際、極めて硬い微粒子が生成され 、これが除去圧力によってファイバに跳ね返り、光導体の端部を傷つけることが ある。これは、出射レーザー光ビームのエネルギー分布が不均一となる結果を招 く。本発明によれば、光導体の端部はノズル内に配置されて保護され、望ましか らさ るファイバ端部の焼損は回避される。 光導体の端部がノズルのノズル出口端部より手前に配置されているため、光 導体が被作用面（処置面）に載ることはなく、作用面の冷却が常に確保できる。 この場合、光導体の端部は、光導体から発するレーザー光円錐部がノズル出 口端部で噴射流体の直径に達するような距離だけノズル出口から離れた距離に配 置されている。光導体の開口数（ＮＡ）は、ノズル出口端部からの光導体の自由 端部の距離を決定し、出射レーザー光ビームは、ノズル出口端部の近辺或は流動 方向におけるその直後においてできるだけ正確に噴射流体の直径まで広がるのが 望ましい。噴射流体において、レーザー光ビームは噴射流体と周囲空気との間の 界面で完全に反射され、もって噴射流体は光導体として作用する。 洗浄流体として、屈折率が被作用面の屈折率と符合する流体を使用すること も可能である。従って、被作用面の反射が減少するので、レーザー光ビームの効 果が高まる。 本発明の更なる有利な特徴は、従属クレームから明白となる。 以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 唯一の図面は、真の縮尺ではない本発明の機能原理の概略図である。 手持式ユニット１は、機能原理の概略図において、同時に噴射液６のための ノズル１０を構成するハウジング２を含む。詳細に示されていない冷却手段４か ら、噴射流体６がノズル出口端部１２の対向端のノズル1０の接続導管１８を介 して供給される。ノズル１０と同心かつハウジング２に水密に、光導体、例えば 光導体ファイバ３がノズル出口端部１２と対向するハウジング前側面２０に導入 されており、そのファイバを介してレーザー光ビーム８が流体で満たされたノズ ル１０に導入されている。 光導体ファイバ３は、ノズル管のノズル出口端部１２からやや離れた距離手 前の位置で終結しており、光導体ファイバ３の端部１４は、光導体ファイバ３か ら発せられるレーザー光円錐部１６がノズル出口端部１２の位置またはノズル出 口端部１２の流動方向に直後の位置で噴射流体６の直径に達するような距離だけ ノズル出口端部１２から手前の距離に配置されている。光導体ファイバ３の開口 数（レーザー光ビーム８の出射角の半分の正弦）は、ノズル出口端部１２からの ファイバ端部１４の距離を決定する。出射するレーザー光ビームは、ノズル出口 端部１２の近辺においてできるだけ正確に噴射流体６の直径まで広がることが望 ましい。これに代え、ノズル内側面での吸収が起きないようにレーザー光円錐部 １６が流動方向におけるノズル出口端部１２の少しだけ直後で噴射流体の直径に 広がるようにしてもよい。流体と空気との接触部において、レーザー光円錐部１ ６は、完全に反射され、噴射流体６が光導性ファイバ３の延長部として作用する 。 噴射流体６の直径まで広げられたレーザー光ビーム８は、噴射流体の流路の 長い部分にわたってエネルギー密度を保持するので、手持ユニット１は接触モー ドでも、被作用物体から離れた位置でも使用することができる。この距離は、５ ０mmまでに達し、必要に応じてスペーサを介して所定距離に設定できる。典型的 な噴射流体の直径は０．５〜２．５mmであり、好ましくは１．５mmである。 ファイバ３の端部１４はノズル出口端部１２よりずっと前で終結してはなら ない。レーザー光ビームがノズル１０の内側面で反射してレーザー光エネルギー の一部が吸収されるからである。ファイバ３の端部１４がノズル出口端部１２と の関係であまりにも突き出し過ぎると、手持ユニット１の少なくとも接触モード に不利が生じる。つまり、光円錐部はノズル出口端部から出てやや離れた位置に おいてようやく噴射流体の直径まで広がり、レーザー光エネルギー密度はノズル 出口端部１２、つまりノズル出口端部１２の直後の区域内においてより高くなっ ており、異なるレーザー光強度が生じているからである。 異なる光導体３を使用してもよい。例えば、異なる直径を有する、或は、開 口数が異なり、直径が同じ光導性ファイバを使用してもよい。 噴射流体６用の洗浄流体は、ノズル内に層流が形成されるように接続導管１ ８を介してノズル１０内に導入される。このため、添付概略図に示した以外の位 置からノズル1０に流体を導入してもよい。洗浄流体はわずかな超過圧力（a sli ght overpressure）で供給することができる。歯科用途における手持ユニットの 流体適量は約３０〜１００ｍｌ／ｍｉｎである。 概略図から離れ、可撓性光導性ファイバ３を前面２０から導入せずにノズル １０内の同心位置にアーチ状に送り込む一方、洗浄流体を噴射流体６と平行に導 入するようにしても有益である。 できるだけ理想的な層流プロファイルを得るため、接続導管１８とノズル１ ０との間に噴射流体を均一化する手段を配設してもよい。さらに、層流の形成を 支援するためノズル内側面の摩擦を減少させる処置を講じてもよい。 洗浄流体として、水、或は、屈折率が被作用（処置）面の屈折率に適合する 流体を使用すればよい。これにより、反射が屈折率間の差に比例するため、被処 置面、例えば歯の表面の反射が減少することになる。ここで、別の屈折率を有す る洗浄流体の使用がレーザー光円錐部１６の広がり角度に影響することを考慮さ れたい。 歯表面（水酸化燐灰石）の屈折率はｎ＝１．６３である。水（屈折率ｎ＝１ ．３４）を使用すれば、歯表面の屈折率に良好に近づく。洗浄流体に塩化カルシ ウムを添加すれば、屈折率がｎ＝１．５２に向上する。 洗浄流体にフッ化物（例えばＣａＦ₂）を添加してもよい。そうすれば、処 置を受けた歯表面は自動的にフッ化される。フッ化物及びレーザー光ビームを同 時に投入すれば、フッ化効果が向上し、処置を受けた歯表面の抗虫歯性が飛躍的 に高まることがわかった。これは、レーザー光が化学反応を促進するためと考え られる。 流体に案内されるレーザー光ビームは、歯頸（dental necks）の脱感作（de sensitization）への応用に特に有利である。 光ファイバを介してレーザー光ビーム８を噴射流体６中に結合させる代りに 、別の光学手段を介してレーザー光ビーム８を噴射流体６中に結合することも可 能である。これは、例えばレンズ系で実現可能で、光学窓及び又はミラーを介し てレーザー光ビームをノズル１０中に結合することができる。噴射流体６による レーザー光の伝導は、噴射レーザー光８が洗浄流体に全く或は最小レベルでしか 吸収されないときに特に有効である。最善の結果は、波長が３００〜７００ｎｍ 、好ましくは３５０〜５２０ｎｍのレーザー光を伴う、水を基剤とする洗浄流体 で達成される。 他の波長範囲に関しては、他の洗浄流体がより高い効率を実現する。例えば 、ＵＶ（紫外線）波長範囲のアルカン（alkanes）などの有機流体、ＩＲ（赤外 線）波長範囲の過ハロゲン化炭素化合物などの無水無機流体が挙げられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月２８日 【補正内容】 請求の範囲 １． 特にレーザー光ビーム（８）を用いた歯科治療用として、ハウジング（２ ）と、前記ハウジング（２）に保持された光導体（３）と、前記レーザー光ビー ムの処置点の領域に流体を導く洗浄手段（４）と、を備え、前記ハウジング（２ ）が前記洗浄手段（４）の噴射流体（６）のノズル（１０）を含み、前記ノズル が束状の噴射流体（６）を生成し、前記レーザー光ビーム（８）が前記噴射流体 （６）中に同心に結合される手持式ユニット（１）において、 前記光導体（３）の端部は、前記ノズル（１０）のノズル出口端部（１２）か らやや離れた距離手前の前記ノズル（１０）内に配置されていることを特徴とす る手持式ユニット。 ２． 前記光導体（３）の端部（１４）は、前記光導体（３）から出射するレー ザー光円錐部（１６）が、前記ノズル出口端部（１２）或は前記ノズル出口端部 （１２）の直後の位置で噴射流体（６）の直径に達するような距離だけ前記ノズ ル（１０）の前記ノズル出口端部（１２）手前の位置に配置されていることを特 徴とする請求項１に記載の手持式ユニット。 ３． 前記噴射流体（６）は、前記光導体性ファイバ（３）の前記端部（１４） よりも手前の位置から前記ノズル（１０）内に前記レーザー光ビーム（８）の方 向に流入することを特徴とする請求項１又は２に記載の手持式ユニット。 ４． 前記噴射流体（６）は、薄流から成ることを特徴とする請求項１乃至３の いずれか１項に記載の手持式ユニット。 ５． 前記流体の供給量は、３０〜１００ｍｌ／ｍｉｎであることを特徴とする 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の手持式ユニット。 ６． 前記ノズル出口端部（１２）から前記レーザービーム（８）を伴って出射 する前記噴射流体（６）の噴射直径は、０．５〜２．５mmであり、好ましくは１ ．５mmであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の手持式ユ ニット。 ７． 前記流体は、実質的に水で構成されることを特徴とする請求項１乃至６の いずれか１項に記載の手持式ユニット。 ８． 前記レーザー光は、３００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０〜５２０ｎｍ の波長を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の手持式 ユニット。 ９． 特に歯科治療において光導体（３）から出射するレーザー光ビーム（８） の領域に洗浄流体を導入することによって前記レーザー光ビーム（８）の作用点 を洗浄する方法であって、前記洗浄流体がノズル（１０）を介して束ねられて噴 射流体（６）を形成し、前記レーザー光ビーム（８）が前記束ねられた噴射流体 （６）中に結合され、前記噴射流体（６）は、光導体（３）として、また同時に 前記レーザー光ビーム（８）の作用点の冷却剤として用いられるレーザー光ビー ム作用点洗浄方法において、 前記レーザー光ビームを前記ノズル（１０）内において前記噴射流体（６）中 に結合させることを特徴とする洗浄方法。 １０． 前記ノズル（１０）内に層流をなす噴射流体（６）を生成することを特 徴とする請求項９に記載の洗浄方法。 １１． 前記光円錐部（１６）の直径が前記ノズル（１０）の出口端部（１２） の位置で前記噴射流体（６）の直径に達するように、前記光導体（３）から出射 する前記レーザー光の光円錐部（１６）が、適当な光導体直径又はノズル直径を 選択することにより、或は、光導体端部（１４）を前記ノズル（１０）内の適合 する位置に配置することにより設定されることを特徴とする請求項９又は１０に 記載の洗浄方法。 １２． 前記ノズル（１０）は、接触モードにおいて前記作用点上に配置される ことを特徴とする請求項９乃至１１のいすれか１項に記載の洗浄方法。 １３． 前記ノズル（１０）は、前記作用点から所定距離に保持されていること を特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の洗浄方法。 １４． 被処置面の屈折率に適合する屈折率を有する洗浄流体を使用することを 特徴とする請求項９乃至１３のいすれか1項に記載の洗浄方法。 １５． 洗浄流体として塩化カルシウムが添加された水を使用することを特徴と する請求項１４に記載の洗浄方法。 １６． 前記洗浄流体に対する添加剤として消毒剤あるいは殺菌剤を使用するこ とを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄方法。 １７． 前記洗浄流体に対する添加剤としてフッ化物を使用することを特徴とす る請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の洗浄方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 特にレーザー光を用いた歯科治療用として、ハウジング（２）と、前記ハ ウジング（２）に保持された光導体（３）と、前記レーザー光ビームの処置点の 領域に流体を導く洗浄手段（４）と、を備える手持式ユニット（１）において、 前記洗浄手段（４）が束状噴射流体を生成し、前記レーザー光ビーム（８）が 前記噴射流体（６）中に結合されていることを特徴とする手持式ユニット。 ２． 前記ハウジング（２）は、前記洗浄手段（４）の前記噴射流体（６）のた めのノズル（１０）から成り、前記ノズル中に前記光導体（３）が光ビームを同 心状に導入することを特徴とする請求項１に記載の手持式ユニット。 ３． 前記光導体（３）の端部は、前記ノズル（１０）のノズル出口端部（１２ ）からやや離れた距離手前の前記ノズル（１０）内に配置されていることを特徴 とする請求項２に記載の手持式ユニット。 ４． 前記光導体（３）の端部（１４）は、前記光導体（３）から出射するレー ザー光円錐部（１６）が、前記ノズル出口端部（１２）或は前記ノズル出口端部 （１２）の直後の位置で噴射流体（６）の直径に達するような距離だけ前記ノズ ル（１０）の前記ノズル出口端部（１２）手前の位置に配置されていることを特 徴とする請求項２又は３に記載の手持式ユニット。 ５． 前記噴射流体（６）は、前記光導体性ファイバ（３）の前記端部（１４） よりも手前の位置から前記ノズル（１０）内に前記レーザー光ビーム（８）の方 向に流入することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の手持式ユ ニット。 ６． 前記噴射流体（６）は、層流から成ることを特徴とする請求項１乃至５の いずれか１項に記載の手持式ユニット。 ７． 前記流体の供給量は、３０〜１００ｍｌ／ｍｉｎであることを特徴とする 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の手持式ユニット。 ８． 前記ノズル出口端部（１２）から前記レーザービーム（８）を伴って出射 する前記噴射流体（６）の噴射直径は、０．５〜２．５mmであり、好ましくは１ ．５mmであることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の手持式ユ ニット。 ９． 前記流体は、実質的に水で構成されることを特徴とする請求項１乃至８の いずれか１項に記載の手持式ユニット。 １０． 前記噴射流体（６）への前記レーザー光ビーム（８）の結合は、光学系 を介して実現されることを特徴とする請求項１又は２に記載の手持式ユニット。 １１． 前記レーザー光は、３００〜７００ｎｍ、好ましくは３５０〜５２０ｎ ｍの波長を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいすれか１項に記載の手 持式ユニット。 １２． 特に歯科治療において光導体（３）から出射するレーザー光ビーム（８ ）の作用点を、洗浄流体をレーザー光ビーム（８）の作用点の領域に流動させる ことによって洗浄する方法であって、 前記洗浄流体は、束ねられて噴射流体（６）を形成し、前記レーザ光ビームは 、前記束ねられた噴射流体（６）中に結合され、前記噴射流体（６）は、光導体 （３）として、また同時に前記レーザー光ビーム（８）の作用点の冷却剤として 用いられることを特徴とする洗浄方法。 １３． 前記噴射流体をノズルを介して束ねることを特徴とする請求項１２に記 載の洗浄方法。 １４． 前記ノズル（１０）内に層流をなす噴射流体（６）を生成することを特 徴とする請求項１２又は1３に記載の洗浄方法。 １５． 光円錐部（１６）の直径が前記ノズル（１０）の出口端部（１２）の位 置で前記噴射流体（６）の直径に達するように、前記光導体（３）から出射する 前記レーザー光の光円錐部（１６）が、適正な光導体直径又はノズル直径を選択 することにより、或は光導体端部（１４）をノズル端部の手前の適合する位置に 配置することにより、或は光学系により設定されることを特徴とする請求項１２ 乃至１４のいずれか1項に記載の洗浄方法。 １６． 前記ノズル（１０）は、接触モードにおいて前記作用点上に配置される ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄方法。 １７． 前記ノズル（１０）は、前記作用点から所定距離に保持されていること を特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の洗浄方法。 １８． 被処置面の屈折率に適合する屈折率を有する洗浄流体を使用することを 特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の洗浄方法。 １９． 洗浄流体として塩化カルシウムが添加された水を使用することを特徴と する請求項１８に記載の洗浄方法。 ２０． 前記洗浄流体に対する添加剤として消毒剤あるいは殺菌剤を使用するこ とを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の洗浄方法。 ２１． 前記洗浄流体に対する添加剤としてフッ化物を使用することを特徴とす る請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の洗浄方法。