CN111343943B - 用于清洁通道的方法和布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于传导激光光束的光导清洁环绕封闭的通道的方法和布置，其中当光导的自由端在通道外部时，中断激光光束到光导中的进入，和/或监测通道内的光导的移动，并且如果不存在移动或者移动低于第一阈值，则触发信号和/或关闭激光辐射或者减少其输出，并且其中取决于在光导进入通道之前和包括光导进入通道开始的至少一个时间过程期间确定的至少一个信号改变和/或第二阈值和/或相对于第二阈值的信号改变来控制激光辐射的关闭或其减少。

Description

用于清洁通道的方法和布置

技术领域

本发明涉及一种用于借助于传导激光光束的光导来清洁环绕封闭的通道的方法。本发明进一步涉及一种包括激光辐射源、传导激光光束的光导以及手持件的布置。

背景技术

医疗器械在手术或诊断过程期间经常与体液接触，这总是具有被细菌和碎屑污染的风险。许多器械像内窥镜或手术器械具有小的工作管道，其用于将流体或例如激光光纤输送到患者的身体内，并且甚至更严重的是，体液经由这些管道从患者的身体中移除。

因此，用于那些装置的有效消毒过程是重要的，只要所述装置不是一次性的。尤其是，从卫生的观点来看，工作管道是有问题的，因为它们不容易可进入并且从外部不可见。

常规的清洁通过浸泡在清洁流体中和/或将清洁流体冲洗通过工作通道来完成。通常不进行清洁是否成功的直接检查。

发明内容

本发明的目的是其要提供一种用于借助于激光光束清洁环绕封闭的通道的方法和布置。与此结合，一方面必须确保通道不会被损坏。另一方面，还必须确保人不会被激光光束置于危险之中。本发明的另一方面是其要提供可以以简单的方式进行通道的清洁的可能性，其中所述过程有助于避免错误。本发明的另一方面要提供紧凑单元，借助于所述紧凑单元将进行如清洁的处理。

所述布置特别应当使能在没有不正确处理的风险的情况下的其使用。它应当提供自动化的通道清洁和通道治疗的可能性。

为了解决一个或多个方面，本发明提供了一种用于借助于传导激光光束的光导来清洁环绕封闭的通道的方法，其中当所述光导的自由端在所述通道外部时中断所述激光光束到所述光导中的进入和/或监测在所述通道内的所述光导的移动，并且如果不存在移动或者所述移动低于第一阈值，则触发信号和/或关闭激光辐射或减少其输出，并且其中取决于在所述光导进入所述通道之前和包括所述光导进入所述通道开始的至少一个时间过程期间确定的至少一个信号改变和/或第二阈值和/或相对于所述第二阈值的信号改变来控制所述激光辐射的所述关闭或其减少。

根据进一步独立提议，提供了：取决于在所述光导进入所述通道之前和包括所述光导进入所述通道开始的至少两个时间过程期间确定的至少两个信号改变和/或彼此不同的两个第二阈值和/或相对于所述两个第二阈值的信号改变来控制所述激光辐射的所述关闭或其减少。

解决所述问题的独立提议提供了：检查和/或监测在所述通道内的所述光导的自由端的位置。

根据进一步独立提议，提供了：在所述通道的所述内部上存在的材料通过激光引发的流体动力学流体移动而被移除。

根据进一步独立提议，提供了：封闭元件固定到传导激光光束的光导的一个自由端，具有封闭元件的光导引入到通道中，将封闭元件定位在要密封的通道的区中，并且在定位封闭元件之后引入能量，封闭元件熔化和/或软化并且保留在通道中的此位置中并且将其紧密地密封。

根据进一步独立提议，提供了：通过激光辐射或通过电能来熔化封闭元件，所述激光辐射通过光导传送。

根据进一步独立提议，提供了：封闭元件借助于连接材料连接到光导的自由端，其中其熔化温度T1高于封闭元件材料的熔化温度T2。

根据进一步独立提议，提供了：在密封通道，特别是其开口之后，将封闭材料引入到通道中，并且在与引入激光光束相同的时间，在封闭材料内的光导在通道的纵轴方向上移动。

根据进一步独立提议，提供了：经由激光辐射引入到封闭材料中的能量的机械效应大于引入的能量的宏观热效应。

根据进一步独立提议，提供了：使用密封材料，所述密封材料通过引入热能而熔化和/或发泡，并在冷却后形成闭孔的通道密封，特别是使用由古塔胶材料封套的碳酸氢钠作为密封材料。

根据进一步独立提议，提供了：使用包括第一成分和第二成分的材料作为密封材料，所述第一成分和第二成分以体积膨胀方式相互反应。

根据进一步独立提议，提供了：使用材料作为封闭元件，所述材料包括特别是体积散射的芯材料和封套所述芯材料的膨胀材料。

根据进一步独立提议，提供了：使用Er:YAG激光器、Er:YSGG激光器或CTE激光器作为激光器。

根据进一步独立提议，提供了：激光器通过5μs和1000μs之间，优选地25μs和400μs之间，并且尤其优选地50μs和200μs之间的脉冲持续时间操作。

根据进一步提议，提供了：使用具有从光导出射的在0.5mJ和50mJ之间、特别是在1mJ和10mJ之间的脉冲能量的激光光束。

根据进一步独立提议，提供了：通过以下项来进行所述光导是在所述通道内部还是在所述通道外部的验证

a)由所述光导接收的辐射，所述辐射源于围绕所述光导的区域，和/或

b)通过所述辐射的变化的反射分量，所述变化的反射分量在所述光导末端反射，和/或

c)经由所述光导的外部金属化的阻抗改变的测量，和/或

d)通过飞行时间测量(TOF)来测量到光纤顶端附近的最接近对象的距离，和/或

e)通过集成在所述TOF芯片中的传感器测量环境光，和/或

f)通过超声脉冲测量到所述光纤顶端附近的最接近对象的所述距离。

根据进一步独立提议，提供了：通过选项a)至f)的任何组合或选择，特别是借助于步骤a)+b)或a)+c)或b)+c)或c)+f)，尤其优选借助于a)+b)+c)或c)+d)或d)+e)或c)+d)+e)来冗余地验证所述光导的定位。

本发明的主题还是一种布置，包括布置在激光装置内的激光辐射源、传导激光光束的光导以及手持件，其中所述手持件可拆卸地并且优选地旋转地连接到递送装置，至少所述激光光束和液体可以经由所述递送装置馈送到所述手持件，以及引导所述液体的第一线路，所述第一线路在所述光导的区域中通过其孔侧延伸，并且其中所述激光光束经由与所述手持件可拆卸地连接的所述光导导引到通道中，其中至少一个预加压的流体容器附接到所述激光装置。

根据本发明的进一步提议提供了：所述手持件与至少一个清洁流体容器连接或者具有此类容器，线路从所述容器发出，所述线路的开口在光导侧延伸。

根据本发明的进一步提议提供了：所述清洁流体容器连接到所述手持件，使得所述清洁流体容器可以拆卸或塞入到其上。

根据本发明的进一步提议提供了：所述装置进一步具有用于不同清洁流体(例如消毒水和/或NaOCl和/或EDTA和/或PDT流体)的可更换的一次性容器，所述容器通过由牙科涡轮连接器提供的牙科椅的压缩空气加压。

根据本发明的进一步提议提供了：所述清洁流体容器被提供具有可封闭的出口开口，所述出口开口可以由通过微控制器控制的电磁可致动的阀控制。

根据本发明的进一步提议提供了：所述电磁阀分开成具有所述手持件中的铁磁芯的一部分和磁线圈的励磁部分以及作为阀打开器的铁磁材料，所述阀打开器作为所述容器中的所述出口阀的一部分。

根据本发明的进一步提议提供了：柔性膜或活塞将流体与空气入口分开。

根据本发明的进一步提议提供了：将至少一个流体容器附连到激光装置，并且激光装置与牙科椅/牙科治疗中心没有连接，并且不需要空气来生成从手持件中排出的水雾。

根据本发明的进一步提议提供了：所述光导在其外表面上具有金属化。

根据本发明的进一步提议提供了：所述光导在具有相对于彼此电绝缘的两个区的其外表面上具有金属化。

根据本发明的进一步提议提供了：相对于彼此绝缘的所述区至少在所述光导的所述顶端处以梳状方式彼此陷入。

根据本发明的进一步提议提供了：所述金属化在所述光导的至少前1/3上具有疏水特性。

根据本发明的进一步提议提供了：移动传感器集成到所述手持件中。

根据本发明的进一步提议提供了：移动传感器和旋转编码器集成到所述手持件中，以用于辨别相对于所述递送系统的所述手持件旋转。

根据本发明的进一步提议提供了：在递送装置和所述手持件之间的所述光导由特别是GeO、蓝宝石或ZrF₄的材料制成，所述材料传导高达50mJ的激光脉冲和/或优选地在2.69μm和2.94μm之间的波长范围中以及特别是附加地在400nm和1000nm之间的波长范围中传导5W的平均激光输出。

根据本发明的进一步提议提供了：要引入到所述通道中的所述光导由特别是OH-减少的二氧化硅或蓝宝石的材料制成，所述材料传导多达50mJ的激光脉冲和/或优选地在2.69μm和2.94μm之间的所述波长范围中以及特别是附加地在400nm和1000nm.之间的所述波长范围中传导5W的平均激光输出。

根据本发明的进一步提议提供了：所述光导的光传导芯的直径位于150μm和600μm之间，特别是在118μm和250μm之间，其中所述光导优选地在其外侧上具有保护层。

根据本发明的进一步提议提供了：所述光导具有在200μm和300μm之间的外径和/或在25mm和40mm之间的长度。

根据本发明的进一步提议提供了：激光器是二极管泵浦Er:YAG激光器，Er:YSGG激光器或CTE激光器，所述激光器具有特别是5μs和1000μs之间，优选地在25μs至400μs的范围中，尤其优选地50μs至200μs的脉冲持续时间，和/或0.5mJ和50mJ之间，特别是在1mJ至10mJ之间的脉冲能量，和/或0.5W和10W之间，优选地在1W至3W之间的平均输出，所述激光器具有在50Hz至2000Hz，优选地50Hz至800Hz的范围中的脉冲重复率。

根据本发明的进一步提议提供了：所述布置被提供具有控制装置以及包围所述激光器的壳体，所述壳体连接到供应装置，特别是医疗供应装置，所述布置通过所述供应装置可以被供应水和/或压缩空气。

根据本发明的进一步提议提供了：控制装置被提供具有触摸屏。

进一步提议提供了：激光装置是包围激光源的桌面型装置，并且不连接到供应装置，并且具有附连的其自己的预加压的流体容器。

使用激光生成蒸汽泡以及生成快速流体运动可以显著改进小器械通道的清洁。当然，重要的是不损坏经常由聚合物和塑料制成的通道的内表面。因此，要求具有低于通道壁材料的消融阈值的低脉冲能量的激光器。二极管泵浦Er:YAG激光器对于这个目的是理想的，因为脉冲重复率可以比常规闪光灯泵浦激光系统高得多并且可以补偿每脉冲的较低脉冲能量。

通过使用如上面文中描述的瞬时热脉冲，可以增强杀灭工作通道中的细菌。大约为0.5W的具有200-800Hz的脉冲重复率的低功率Er:YAG激光辐射完全足以在通道壁上达到远高于100℃的瞬时局部峰值温度以用于杀灭细菌并保持通道壁材料的基础温度远低于熔点或破坏阈值。

重要的是不与清洁光纤一起停留在一个位置，因为这可能引起敏感的通道壁的局部过热。因此，在这种清洁应用中，光纤的运动检测是附加的安全特征。

出于激光安全的原因，在清洁光纤被引入到通道中之前避免激光发射是进一步有帮助的。因此，“通道中光纤检测”被提供具有在本文其它地方描述的细节。

此外，PDT(光动力疗法)方案可以使用像Methylen Blue或Toluidin Blue的流体来应用，其被应用到通道中并且适当的光耦合到向下传递到通道中的光中。对于MethylenBlue，要求具有约150mW的670nm，并且对于Toluidin Blue，要求具有约100mW的635nm。对传统PDT过程的优点是同时递送Er:YAG/Er:YSGG激光能量以通过激光能量搅动PDT流体，快速引发蒸汽泡，邻近流体运动，以及加热PDT流体。这允许流体与细菌和碎屑的强烈得多的接触。

进一步地，对于通过检测通道中的残留细菌知道清洁过程是否成功(如在本文通过根管清洁的示例所描述的)是有帮助的。

当然，这不是针对此清洁技术的唯一应用。许多生物技术方过程/生物反应器受小通道中的细菌、藻类和碎屑沉积的危害，所述小通道可以通过所提出的过程和装置清洁。

并且当然，超过1mm直径的更大的通道也可以通过此过程来清洁，然而，于是要求更多的激光脉冲能量，以及例如以阵列或环形结构定位的多个清洁光纤。所要求的脉冲能量则大约为n*0,1-50mJ，其中n是单独的清洁光纤的数量。

在清洁较长通道的情况下，引入通道中的终端光纤必须具有比OH减少的二氧化硅更好的传输。在该情况下，蓝宝石是理想的候选材料。

附图说明

通过参考附图，可以由本领域技术人员更好地理解本发明并且意识到其优点。尽管附图示出了某些实施例的某些细节，但是本文所公开的发明不仅限于那样示出的实施例。

图1描绘了具有可移除塞子的光导的图，

图2描绘了具有膨胀塞子的插入到通道中的光导的图，

图3描绘了根据图2的具有膨胀的塞子的布置，

图4描绘了根据本发明的布置的图，

图5描绘了光导顶端的电极布置的图，

图6描绘了激光系统的框图，

图7描绘了递送系统的框图，

图8描绘了手持件的图，

图9描绘了手持件的示意图，

图10描绘了具有流体筒的手持件的图，

图11描绘了具有阀的筒的图，

图12描绘了光导的图，

图13描绘了具有光纤顶端和TOF检测的手持件，

图14描绘了TOF检测的细节，

图15描绘了用于根管治疗的“通道中光纤检测”的各种选项的时间线图，

图16描绘了用于非医疗应用的“通道中光纤检测”的各种选项的时间线图，

图17描绘了针对装置的滥用的“通道中光纤检测”的各种选项的时间线图,

图18描绘了激光系统上清洁流体容器的放置，

图19描绘了清洁流体容器的细节。

具体实施方式

在下面，将在通道的清洁的基础上来解释本发明，此类通道是根管，然而不限制本发明。而是，根据本发明的教导可以应用于所有情况，其中特别是要清洁和/或封闭的具有小直径的通道(这例如是医疗器械的情况)，如在发明内容中所解释的。

在传统根管治疗的情况下，打开髓室，移除髓组织，并且通过用机械锉扩大根管，直到实现根管的圆锥形状。经由注射器通过清洁流体手动冲洗通道。然后通过密封剂填充通道，并且将圆锥形古塔胶尖塞入并凝结到通道中以实现致密的根管填充。

对于这个过程，通道扩大是必需的，以产生与填充通道的古塔胶尖的圆锥形状一致的通道圆锥形状。材料损失削弱了牙齿；所述过程是耗时的，承受过度器械和锉断裂的危险。取决于谁在进行处理，成功率范围从低于70％到95％。

更容易、更少耗时和技术敏感的过程可以帮助提高平均成功率并增加患者的舒适度。

不扩大根管的过程会避免上面提到的缺点。然而，它产生了新的挑战。不扩大通道引起不规则形的根管(像洞穴)。因此，传统的根管清洁和填充是不可能的，因为圆锥形的古塔胶尖不能插入此类非成形的根管中。需要新的填充技术。

激光辅助根管过程使用由激光能量生成的蒸汽泡来清洁已经通过机械锉扩大到圆锥形状(典型地到大小为#40或更大)的根管。蒸汽泡膨胀和收缩引起泡附近的水运动，这于是清洁根管壁。

Fotona、Biolase和KaVo出售或已出售了可用于此类牙髓治疗的牙科激光系统。这些激光器提供了直到腔钻制的各种各样牙科指示。这些装置的脉冲重复率通常限制到约50Hz，并且它们提供多高达1J的脉冲能量，这对于腔制备是必需的。对于牙髓治疗，低于50mJ的脉冲能量足以与50Hz或脉冲重复率组合(Thermal and acoustic problems onroot canal treatment with different lasers，T.Ertl,H.Benthin,G.Müller，SPIE卷2327Medical Applications of Lasers 11(1994)；Application of lasers inendodontics,T.Ertl,H.Benthin,B.Majaron,G.Müller，SPIE卷3192MedicalApplications of Lasers in Dermatology,Ophtalmology,Dentistry and Endoscopy(1997))以及与圆锥形状光纤顶端的使用组合(Canal Enlargement by Er:YAG LaserUsing a Cone-Shaped Irradiation Tip，S.Shoji,H.Hariu,H.Horiuchi,第8期，卷26，JNDONTICS 2000年8月；454–458)。

这些传统的闪光灯泵浦Er:YAG/YSGG激光器具有约3％的能量转换效率，从而引起大的电源和具有流体冷却的庞大装置。这导致高价格，并因此导致非常有限用户数量。

此外，这些激光器是4类装置，管理环境在要遵守的牙科实践方面需要一些努力。必须宣布和保护激光安全区域，激光安全员必须被培训和任命，并且DDS、助手和患者需要戴护目镜。

实际的激光辅助牙髓根管过程使用5-30mJ脉冲能量范围内的脉冲能量，其高于牙本质的消融阈值。因此，当将激光光纤伸入根管中时，生成错误的路径(假通孔(viafalsa))是可能的。

在由DiVito提供的方案(Effectiveness of the Erbium:YAG laser and newdesign radial and stripped tips in removing the smear layer after root canalinstrumentation，E.DiVito,O.A.Peters,G.Olivi,Lasers Med Sci(2012)27:273-280)中，激光施加器(applicator)放置在髓室中并且不伸入根管中。即使不需要将激光施加器伸入根管，所述过程也要求将根管预处理至大小#25或#30。激光能量在髓室中生成流体移动，其部分地延伸到根管中。所述方法有利的是，没有光纤必须伸入到通道中。然而，缺点是不一致的结果(取决于通道几何形状)，并且由于25-30mJ的相对高的脉冲能量，可以观察到腐蚀性清洁流体从髓室甚至从患者的口中飞溅。

最近的技术改进使能二极管泵浦Er:YAG/YSGG激光器的设计。

针对牙髓治疗具体开发的二极管泵浦Er:YAG/Er:YSGG激光器提供了更小的装置和更经济的解决方案。此激光系统基于由Pantec开发的激光系统。(WO 2010/145802Al，Braganna，Heinrich，Pantec Biosolutions AG)主要原因是电能向光能转换的改进的效率。这允许使用小得多的电源并减少冷却努力。

较高的脉冲重复率(与50Hz相比，高达2000Hz)允许将脉冲能量降低到低于牙本质的消融阈值。这是重要的，因为它避免了“假通孔”(穿透根管壁进入牙周组织)的形成，其是牙髓治疗中的显著并发症。

完全出乎意料的是，0,8-4mJ范围内的脉冲能量与50Hz和2000Hz之间(优选地50Hz-800 Hz)的脉冲重复率的组合，允许与有效的清洁流体组合来有效清洁根管。低脉冲能量避免了清洁流体的飞溅，最小化了处理期间牙齿的振动，并且避免了处理期间通过激光光纤的根管壁的穿孔，这是因为激光能量密度低于牙本质的消融阈值。

通过根据本发明公开的装置的通道治疗(如根管治疗)像传统过程一样以以下步骤开始，打开髓室，移除髓室中的髓组织，搜索通道入口并稍微扩大入口，随后通过锉(大小高达#25)找到路径，锉产生了在尖端处具有至少250μm直径(且更大直径更大冠状)的路径，这对于将具有相同或更小直径的激光光纤伸入接近尖端是必需的。

不要求进一步的通道扩大。这节省了显著的工作时间并且增加了患者的舒适度。

髓室和根管手动地通过注射器或者自动地从装置的流体容器填充有清洁流体，并且激光光纤插入根管中直到尖端之前1mm。

波长范围2.69-2.94μm的激光辐射被包含水的流体强烈吸收，并通过在流体中蒸发而产生蒸汽泡，并引起水在根管中的流体动力学运动。这种流体运动清洁了通道。激光器被激活，并且激光光纤在根管中上下移动。清洁由移除重要和不重要的髓组织、细菌和脓液以及打开牙本质小管组成。主要清洁区域是在光纤顶端周围约1-2mm，并且在整个根管中有一些较低效的“远距离”清洁效果(这主要由共振现象引起，该共振现象如根管几何形状与由蒸汽泡形成和破裂引起的声波之间的相互作用)。

在清洁之后，具有一种流体的通道，所述通道常规上或者通过纸尖法(paperpoints)或者通过激光能量(或两者组合)来干燥以从通道中移除清洁流体。此外，可以使用压缩空气来排出施加器从而支持干燥过程。然后，可选地，进一步的清洁流体顺序地(通过注射器手动地或通过装置自动地)填充到根管中，并且重复所述处理。最后再次干燥通道。

可能的清洁流体可以是水，包括NaOCl(3-10％)，以及EDTA(10-17％)，和H₂O₂(3-30％)或其混合物。

Verdaasdonk等人(WO 2013/049832A2,Biolase inc.,Netchitailo V.,Boutoussov,D.Verdaasdonk,R.M.等人,Pressure wave root canal cleaning system)报道了关于通过向清洁流体添加气泡，通过激光能量(通常大于每脉冲5mJ)的清洁改进。

与Verdaasdonk的公开形成对照，如果在处理之前流体包含气泡，则通过所提出的范围中的低脉冲能量的清洁较为低效。在不添加气泡的流体或甚至脱气流体的情况下获得最佳结果。

为了判定根管是否足够清洁和干燥并且没有细菌，可以进行根管的清洁度检查。光谱/荧光方法可以用于将激光光纤中的照明/激发光引导到根管中，并通过相同光纤收集来自细菌、碎屑和通道壁的重新发射的光。这可以与激光清洁同时进行。当通过UV光(例如405nm)激发时，细菌发射在可见波长范围(尤其是570nm-650nm)中的荧光信号，或当通过红光600-700nm激发时，细菌发射在接近红外范围(例如750-880nm)中的荧光信号。在可见光范围中激发是优选的，因为牙本质的自发荧光在约530nm的绿色谱区域中具有强发射。

备选地，电阻抗谱可以应用于通道诊断。

如果在清洁后细菌残留在根管中，则可以通过使用高重复率激光能量的特定温度处理来减少细菌或/和可以将PDT过程添加到所述处理。

热杀灭细菌的先决条件是在根管表面处的激光辐射的强吸收。现今为了此目的使用的具有在750nm和980nm之间的发射波长的二极管激光器在牙本质中不具有强吸收，因此不是理想的，部分甚至是危险的，因为牙周组织中和根管内部的温度升高几乎相等。

例如所提出的二极管泵浦Er:YAG激光装置的2.69-2.94μm波长对适应于所述任务而言要好得多。

因此，具有200-800Hz脉冲重复率的大约0.5W的低功率Er:YAG激光辐射完全足以在根管壁上达到远高于100℃的局部峰值温度，以用于杀灭细菌并保持牙周温度远低于临界43℃。

对于PDT，各种方案是可用的(例如Helbo，Dentofex，Wilson)。对于此处理，将像Methylen Blue或Toluidin Blue的流体施加到根管中，并且将适当的光耦合到向下进入根管的光中。对于Methylen Blue，要求具有约150mW的670nm，并且对于Toluidin蓝，要求具有约100mW的635nm。对于传统PDT过程的优点是同时递送Er:YAG/Er:YSGG激光能量以通过激光能量搅动PDT流体，从而快速引发蒸汽泡，引起邻近流体运动，以及加热PDT流体。这允许流体与细菌的强烈得多的接触，并且与没有搅动或通过超声搅动的PDT相比增加了到牙本质小管中的穿透深度。

填充没有扩大的通道10(作为根管)要求能够覆盖不规则的根管空间而没有空隙的新方法。这通过低粘度的填塞材料是可能的。然而，风险是在尖端上填充材料的穿透。

在通过低粘度材料填充通道之前放置在顶部区域中的顶部“塞子”可以防止这种情况。用于放置顶部塞子的常规解决方案已经公开(例如US2009/0220909A1 Mfilter，Mannschedel，Coltene/Whaledent)，然而但是要求根据ISO的通道制备并且不能应用于不规则的通道。进一步地，它们没有公开使用激光系统来放置塞子。

在具有激光光纤(250-350μm)量级的直径的小尖端的情况下，塞子12轴向地附接到激光光纤14(图1)。可选地，在光纤顶端18和塞子12之间的连接材料16可以改进塞子材料和光纤顶端18之间的粘合。

在插入到实际用于预热Thermafil填塞器的外部炉中之前，可以预热塞子材料。

在插入根管10之前，塞子材料可以附加地通过密封剂覆盖。密封剂可以如Dentsply Intl.inc的Berger等人在US2014/0017636A1中公开的地构成。

具有塞子12的激光光纤14伸入根管10中，并通过轻微的压力被推就位。在适当的工作长度(至尖端的长度1mm)下，激光器被激活，并且塞子12或连接材料16在与激光光纤14的连接处开始熔化。塞子12可以与激光光纤14略微垂直地凝结。那将在移除激光光纤14时将塞子12保持就位。在下一步骤中，低粘度材料被填充到通道中。此材料可以是例如如Dentsply Intl.inc的Berger等人在US2014/0335475A1中公开的根管填充材料。

为了改进根管壁在凹处和不直接可进入的区域中的覆盖，低粘度填充材料可以经受激光辐射，所述激光辐射被材料吸收并且产生蒸汽泡，所述蒸汽泡使材料加速抵靠根管壁。最后，具有相同或更高粘度的材料(例如根据US2014/0335475A1)填充到通道中以填塞剩余的通道体积。可以应用横向和/或垂直凝结。

对塞子材料的要求：

·生物相容

·硬度低于牙本质(在重新处理的情况下相关)，古塔胶是选项。

在古塔胶直接连接到激光光纤14的情况下，古塔胶制剂必须在存储时以及在以室温插入通道10期间具有到激光光纤14的稳定连接，并且必须在50℃和200℃之间熔化。古塔胶具有足够高的吸收系数，以在零点几微米中沉积足够的能量，这确保了与激光光纤的接合处的非常局部的加热。

使用连接材料的情况下，连接材料16必须在45℃和200℃之间熔化，并且充分地附接到激光光纤14和塞子材料。在激光波长下的吸收系数必须足够高，以在零点几微米中沉积充分的能量来在1-3秒内通过小于2W(优选地低于l00mW)的功率熔化连接材料。所述材料在45℃和200℃之间熔化，这保证了储存稳定性并在热量施加期间保持了顶部区域中的温度足够低。

备选地，古塔胶塞子可附接到电加热的施加器。可以使用在塑料施加器的顶端由具有小于250μm的总直径的2根铜线馈电的小SMD电阻器(EIA01005，0,2×0,2×0,4mm)或半导体材料。

在宽尖端20比光纤直径宽得多的情况下(例如0,5-1mm)，上面描述的方法会失败。

对于此类情况，需要可以“按需”膨胀体积的材料(像爆米花或聚氨酯泡沫)。基体材料可以再次附接到在尖端20处伸入就位的激光光纤14，并且然后通过UV光或吸收转换为热的激光能量发起膨胀，但是其中塞子112包括可膨胀材料114。塞子材料114必须在低于连接材料的熔化温度的温度下膨胀。在塞子材料114膨胀之后，并且在冷却几秒钟以允许塞子材料114变更硬之后，激光功率增加短的时间持续时间，例如0.5-2秒，以最终熔化连接材料并从通道10移除光纤顶端14，而在移除期间没有从其顶部位置移位塞子112的危险。

理想地，塞子材料114的膨胀被导引朝向通道壁。为了实现此，可膨胀材料必须放置在体积散射材料的侧面上，所述体积散射材料通过连接材料附接到光纤顶端18。在膨胀之后，此体积散射材料114将作为塞子112的一部分保留在通道16中。为了将塞子与光纤顶端分开，通过Er:YAG激光辐射加热连接材料。在这种情况下，连接材料必须对于可见范围内的辐射是透明的，所述辐射被塞子112的体积散射部分120散射到可膨胀塞子材料114中，以加热可膨胀塞子材料114。

所述塞子材料可以是牙科复合材料。连接材料可以是在小于200℃软化的半透明(在可见波长范围内)树脂。

图2和3中描绘了具有散射材料120的中间部分和围绕芯的可膨胀材料114的塞子112。

另一选项是将作为可膨胀塞子材料的材料成分A附接到激光光纤，并且就在将插入到根管中之前将第二材料B施加到第一材料，这开始有体积膨胀的反应。激光能量然后会仅用于熔化塞子材料和激光光纤的连接，其在塞子材料通过膨胀将自身固定到根管壁之前已经将塞子材料保持在正确的位置。

具有膨胀因子为3的材料可以填充#25(250μm直径)塞子和#40(400μm直径)的尖端直径之间的间隙。膨胀因子为7可以填充到#60(600μm)的尖端直径的间隙。

如果具有较大直径的光纤顶端可以在没有通道扩大的情况下被插入(在前牙中经常是这样的情况)，则具有膨胀因子为3的材料可以填充#40(400μm直径)塞子和#70(700μm直径)的尖端直径之间的间隙。在此示例中，膨胀因子为7可以填充到#100(1000μm)的尖端直径的间隙。

可膨胀材料的示例：碳酸氢钠(碳酸氢钠)+古塔胶颗粒的混合。当经由光纤顶端施加热量时，以下反应2NaHCO₃→Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O释放CO₂并与熔化的古塔胶颗粒形成泡沫。

为了将pH保持在生理范围内，可以添加酸(例如柠檬酸)，其将在潮湿环境中产生附加的泡沫。备选地，可以使用与古塔胶组合的任何生物相容的发泡剂，包括DentsplyIntl.inc.的Berger等人在US2014/0017636A1和US2014/0335475A1两者中公开的内容。

小碳酸氢钠颗粒可被封装在古塔胶中以产生封闭泡沫(closed bubble foam)。

不同种类的塞子、塞子材料、连接材料和可膨胀材料的示例在表I中指定。

表I

根据本发明的装置在图4中大体上示出。所述装置包括具有触摸屏42的桌上型装置和具有集成冷却元件44的壳体。所述壳体连接到牙科综合治疗机(dental unit)6的涡轮连接器(连接器46)以供应水和压缩空气。

桌上型壳体通过递送系统50连接到手持件48。

手持件48经由旋转联结器(coupling)连接到递送系统50。光纤顶端52可以连接到手持件，并且具有清洁流体的一次性容器54可以附接到手持件并从手持件移除。壳体经由连接线路56与手持件48连接。

便携式桌上型装置40包括作为能量源的激光器。激光辐射连同水和压缩空气以及可选的清洁流体一起通过递送系统传送到具有可拆卸光纤顶端52的手持件48。

能量源是二极管泵浦Er:YAG-(波长2.94μm)、Er:YSGG-(波长2.78μm)或CTE激光器(波长2.69μm)。脉冲长度在5-1000μs，优选地25-400μs，最优选地50-200μs之间。在施加器的远端，脉冲能量在0,5-50mJ，优选地1-l0mJ之间。这要求在腔出口处约双倍脉冲能量。平均功率在0,5-10W，优选地在1-3W之间，并且在腔出口处峰值功率＜600W。

进一步地，所述装置配备具有用于瞄准光束和顶部塞子加热以及可选的用于细菌检测和用于PDT的光源。

瞄准光束从100％反射镜侧通过Er:YAG棒耦合，并且用于顶部塞子加热和PDT的另一光源通过二向色性光束组合器耦合到光路中。可以使用高功率LED或激光二极管，例如ADL-63V0ANP(激光器组件)。激光二极管可以与MID IR激光器并行操作，并且同时被传送到手持件。对于荧光激发(细菌检测、通道清洁度检测)，使用在范围350-700nm中的cw或脉冲激光二极管。

所述装置优选地使用针对激光腔和电子装置的空气冷却。

在图6中示出了意义自明的激光系统的示意描绘。

尤其地，本发明通过二极管泵浦的Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG激光器来表征，该激光器利用用于细菌荧光检测的以下激发/检测波长范围经由用于通道(如根管)清洁的相同光纤提供对通道的清洁度检查：

a)激发405-450nm/检测570-650nm

b)激发600-700nm/检测750-880nm。

进一步地，本发明通过二极管泵浦Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG激光器来表征，该激光器使用电阻抗谱经由用于根管清洁的光纤顶端上的金属化层提供通道(如根管)清洁检查。

此外，本发明通过二极管泵浦Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG激光器来表征，该激光器经由光纤顶端将能量(0.05W-3W，具有200-800Hz的脉冲重复频率)提供到通道(如根管)中，以经由高达500μm附近的辐射吸收将根管内表面加热到细菌致死的温度，使得根管壁上的局部峰值温度达到远高于100℃，并保持牙周温度远低于临界温度43℃。

本发明的进一步特征是二极管泵浦Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG激光器，该激光器提供在670nm发射的具有约80-200mW的附加光源和/或在635nm发射的具有50-150mW的附加光源，以同时发起具有像Methylen或Toluidin蓝的流体的PDT，并由激光能量通过快速引发的蒸汽泡和邻近的流体运动和热量来搅拌PDT流体。

通过将牙科涡轮连接器塞入到装置的插座中来提供水和压缩空气。所述装置可以进一步具有用于不同清洁流体(消毒水、NaOCl、EDTA)的可更换容器54(如果这些容器54不是直接定位在手持件48处)。这些清洁流体容器由通过牙科涡轮连接器46提供的牙科椅的压缩空气加压。

从这些容器54到手持件48的流体流动通过经由μC(嵌入式微控制器)操作的电磁阀控制。控制激光参数和清洁流体的排序、激光辅助干燥和压缩空气允许逐通道的完全自动化清洁过程(表II)。牙医只需按下开始按钮，并且然后轻轻地上下移动通道中的光纤直到出现准备好记号(LED或嘟嘟声)为止。然后将光纤14插入下一个通道中并重复所述过程。

表II

参数范围

最小-最大

[优选的最小-最大]

表III

在清洁通道时使用的激光参数在表III中指定。

提供了机制以确保激光器只有在激光光纤14被放置在根管10中时才可以操作，以减少激光器安全风险。

当光纤顶端18插入根管10时，与光纤14在环境光中相比，通过光纤14接收的光远远更少。激光系统中的检测器测量从光纤顶端18返回的光，并检测绝对光级别和光级别的改变(一阶导数)。这种检测可以独立于任何微控制器或检测软件进行。它基于具有失败安全设计的固定有线硬件，其在检测单元中的硬件故障的情况下禁用激光系统。

当在将光纤顶端18浸入到根管中包含的流体中的同时折射率差改变时，电子装置可以进一步检测发射到光纤递送系统中的光(例如，瞄准光束)的反射的改变。瞄准光束的光被振幅调制以将信号与环境光区分。

图13示出了用于“通道中光纤检测”的另一种方法。此方法执行施加手持件212的前部210与通道216的入口214(该入口214由固体材料/组织围绕)之间的距离测量。

当光纤顶端218进入通道216时，围绕通道入口214的材料之间的距离D开始变得小于光纤顶端长度L，这可以用作光纤顶端218已经进入通道的指标。

技术上，这可以通过超声脉冲反射或通过光子的飞行时间(TOF)测量(其中测量激光脉冲发射和接收之间的时间)来完成。在两种方法中，围绕通道入口214的材料都将从手持件212发送的波反射到包含通道216的对象。同时，由于具有几毫米量级的机械尺寸的不贵的集成电路可用于提供基于TOF的光学距离测量(例如STM VL53L0x、VL6180x)，此类芯片220可以集成在施加器手持件212的前部部分222中。

测量范围被指定从0cm到约200cm，而从0至5cm的距离测量不是非常精确。为了改进这一点，可以通过在光源和TOF-传感器220(如SPAD传感器)的敏感部分前面添加光纤224来实际上扩大所述距离，如图14中示出的。这给出了附加的路径长度，并因此将距离转移到更好的可测量区域中。光纤224应该具有2-8cm的长度。为了进一步改进距离分辨率，两个或更多个此类芯片可以与瞄准相同区的不同长度的光纤组合使用，以产生重叠的时间仓。

此类IC的一个时间仓通常是50ps。因此，通过光纤作为延迟线路来产生的时间延迟差(例如在两个芯片的情况下为25ps，或者在3个芯片的情况下为16ps和32ps)将通过使能在不同的时间仓之间内插来改进距离分辨率。

可用的IC中的一个已经提供了将TOF距离测量与环境光的检测组合的集成解决方案。与文中其它地方描述的环境光检测方法不同，环境光不经由递送激光辐射的光纤顶端218来收集，而是在施加器手持件212的远端210处收集，其中检测方向稍微从侧面“看”向光纤顶端218，而不使光纤顶端218被导引到TOF传感器光学装置228的孔226中。

为了卫生原因，此类手持件212通常构造具有包含光学装置和电子装置的中心不可消毒部分230以及作为外壳或壳体的可消毒的外封套232。所述外壳必须具有附加的光学窗口234，以允许测量辐射穿过外壳。(参见图13)

此测量方法可以与本申请中描述的所有其它“通道中检测”方法组合。随时间记录一种或若干种“通道中光纤”检测方法的数据允许定义所述装置的正常使用的典型时间分布，如图15和16中示出的。可以使用异常时间分布来检测所述装置的滥用，并且激光器可能未被接通或当已经活动时被关断。(参见图17)

图13示出了具有外部可移除且可消毒的外壳232和内部部分230的激光器手持件212的草图，所述内部部分具有光学和电子组件，如激光递送光纤236、聚焦镜头238、偏转镜240和包括TOF芯片220的飞行时间测量组件、作为延迟线路的两个光纤224、具有偏转元件242和聚焦元件244的传感器光学装置228。光纤顶端218被塞入手持件212中。

偏转和聚焦元件228将TOF激光光束和对应光路(其向后到芯片220的接收器部分)瞄准朝向光纤顶端218的远端附近。

在使用流体喷雾(图13中未示出)的情况下，流体喷雾可以周期性地关断以避免干扰测量。

图14示出距离测量组件的细节。TOF芯片220具有用于发射器246和接收器248的两个孔。两个孔均通过聚焦元件249耦合到光纤224中和光纤224的远端，来自光发射器和到光接收器的光经由聚焦元件244耦合到偏转光学装置242(棱镜、镜子)中。在TOF芯片经由第三孔提供附加环境光测量的情况下，使用具有相同联结器的第三光纤。

图15示出了不同的“通道中的光纤”检测测量的时间过程或时间分布250、252、254、256、258。

第一时间分布250示出TOF测量。最重要的是聚焦元件238和光纤顶端218的远端260之间的距离D小于光纤顶端218的长度L(在时间分布250中对应于3cm处的线262)的准则，其指示光纤218必须在对象的通道216中。

此外，TOF芯片220的环境光测量检测当靠近患者的口外区域时环境光的增加，因为当更接近时处理单元光从患者的皮肤和从牙齿反射(第二线图252)。

在第三线图254中，在光纤顶端218被引入到“暗”通道216(其中没有环境光可得到)中的时刻，通过光纤顶端218的环境光测量是最有效的。

当使用通过光纤顶端218的光反射测量时，反射将在靠近牙齿时增加，并且当在通道216中工作时最大(第四线图256)。

最后，在阻抗测量线图(第五线图258)中，最重要的是时间点t5，其中光纤顶端的金属涂层浸入到填充有导电流体的通道中，此时阻抗从接近对激光辐射的无限大减小到小得多的值。

在非医疗应用的情况下，在图16中参见使用线图264、266、268、270、272。非医疗应用是例如内窥镜的工作管道或生物反应器的管道或管。再次，在第一线图264中，TOF测量在时间t3到t6处是最有效的，此时测量距离小于光纤顶端的长度(在示例中，在10cm处的时间274)，这是因为顶端必须在对象的通道中。

通过集成在TOF芯片中的环境光检测器测量的环境光在更接近对象时将会增加，但是当甚至更接近对象时由于通过手持件遮挡环境光导致可变得更低(第二线图266)。

当通过光纤顶端进入通道时，通过光纤顶端的环境光测量在时间t3至少在对于环境光不是半透明的对象中示出显著的降低(第三线图268)。

第四线图270中的反射光测量将示出在靠近对象时在时间t3增加的反射，并且在光纤顶端处于高散射、低吸收对象的通道中时(时间t3至t6)为最大(第四线图270)。

最后，阻抗测量示出当将光纤顶端的金属涂覆表面浸入充满清洁流体的通道中时，在时间t3处的阻抗的显著下降(第五线图272)。

图17示出了例如在医疗/牙科应用的情况下通过靠近人的眼睛滥用装置的时间分布或时间过程276、278、280、282、284。在该情况下，距离测量将永不小于光纤顶端长度(第一线图276中的时间286)，环境光将增加(第二线图278)，并且通过光纤顶端的环境光测量将不下降(第三线图280)，并且只要眼睛不直接与顶端接触阻抗测量就不会示出降低的阻抗(第五线图284)。

用于检测在根管10内部的光纤顶端18的位置的另一种方法是要使光纤14的表面金属化，将测量电流(AC)注入(一个或多个)电极180、182中，并测量在光纤插入根管10期间的阻抗改变。光纤14可以完全金属化为与由患者保持或附接到患者的嘴(唇夹)的反电极组合的一个电极。然而，优选的解决方案是双电极概念，即第一和第二电极180、182(避免了反电极)。通过指引光纤顶端来保证明确的连接。

金属化层可以由光纤(除光纤顶端的圆锥形部分之外)的完全涂层组成，或者可以是在相同的外光纤表面上形成一个或多个电极的结构层。

金属化顶端配置使能优选地通过双电极金属化光纤顶端的进一步“通道仍然是湿的”检测(参见图5)。

与干通道相比，湿通道具有显著更高的相对电容率常数。与牙本质

和

相比，

和

这可以被利用来确定根管的湿度的等级。测量通过单频率或多个单频率或在频带上的扫描来完成，其可以在1Hz到10GHz(优选地1KHz-2.4GHz)的范围内。在电极的区域中应用疏水涂层以避免电极被直接不可逆湿润。

使用与基于激光的通道干燥过程组合的通道湿度检测，通过施加具有0.1-1W的激光能量以及200-800Hz的脉冲重复率，允许反馈控制的通道干燥过程。

进一步地，阻抗谱可以用于在清洁通道10期间的长度测量和根管10中的细菌检测。由NuMed(专利US9119548B2，其分析由细菌细胞壁生成的谐波)提供的阻抗谱的特殊变型可以被集成到所提出的清洁装置中并且允许根管中的细菌检测。

使用金属化光纤14，可以在清洁的同时执行通过阻抗测量的根管长度测量，以指示在处理期间光纤顶端18的正确位置并且不超过尖端20。

为了将上颌与下颌处理区分，例如使用惯性传感器(MEMS装置，例如KionixKXTF9)。这是重要的，因为流体再填充速率对于处理上颌或下颌的情况是不同的。

进一步地，此惯性平台提供了数据，该数据针对光纤顶端18的移动方向(进入或离开根管10)。如果应用要求高于消融阈值的能量密度，则这在将光纤顶端18推入根管10中时对于关断激光器是重要的。

进一步地，由运动传感器提供的运动信息可以用于检测牙医是否在通道中连续移动光纤，并且如果牙医在处理期间停止移动则通过警告信息提醒牙医并且减少或关断激光功率。

此外，惯性平台数据可以用于与从基于阻抗的光纤位置测量提供的光纤位置数据交叉检查。

递送系统50将便携式桌上型装置40与类似于牙钻手持件的手持件48连接。

为了避免光导上的转矩，手持件48通过在纵轴周围具有低摩擦的自由旋转连接到递送系统50。

激光辐射经由GeO、蓝宝石、ZrF4、或能够传输波长范围2.69-2.94μm以及附加地400nm-1000nm中的辐射(多达50mJ，多达5W平均功率，500W峰值功率)的任何其它光导输送到手持件。光导光纤的芯直径在150和600μm(优选地180-250μm)之间。光导端表面被保护以防潮湿，并且可以涂覆具有抗反射材料。

连接到所述装置的在牙科椅的牙科综合治疗机处可用的压缩空气和水连同光导一起被引导通过递送系统。

可选的进一步清洁流体(其来自塞入在装置中的可更换容器)可以在递送系统中输送到手持件。

电线在手持件和桌上型单元之间提供数据和功率输送。为了保持电线和连接器的数量低，使用SPI-或I²C-总线系统。

弯曲保护保证光纤14不会弯曲超过针对振荡弯曲所允许的弯曲半径。

在需要修理的情况下，递送系统50从装置上可拆卸，并且手持件48可从递送系统50上拆卸，以用于例行清洁/消毒。

图7是意义自明的递送系统50的示意描绘。

作为对将运动传感器放置在手持件中的备选，传感器可以放置在递送系统的最远部分中。这会避免消毒周期应用到传感器芯片。然而，于是必须在手持件和递送系统之间添加旋转位置检测。

手持件48通过旋转联结器58来与递送系统50连接，这允许将水(线路60)和加压空气(线路62)递送到手持件48。空气和水被递送到手持件48的前部部分，并通过喷嘴64朝向光纤14施加。激光辐射通过光纤66，经由保护窗口68、透镜70和偏转镜72从递送系统50供应到光纤14。流体容器54卡合在手持件48上。运动传感器74放置在递送系统50的前部部分中，并且可以与旋转编码器76组合来检测光纤顶端18的运动(也参见图8)。

在手持施加器中，可移除的一次性光纤14可以在与手持件48的主方向成大约70-130°的角度下塞入。此光纤顶端18被引入到根管中。

手持件48与小型牙科手持件相当(理想地为反角)。手持件48在纵轴周围可旋转。

通过平面镜72和单独的聚焦元件或聚焦镜来执行到可附接光纤14中的约90°的激光光束偏转。

一次性光纤14通过连接器连接到手持件48，所述连接器允许通过指引连接的唯一定位，以允许至少2个电连接明确地连接到手持件48中的触点。

在手持件48的简单版本中，只有水和空气对于直接来自手持件48的处理可用。其它清洁流体通过注射器手动地施加到根管10中。

加压空气和水可以形成雾。10-30ml/min的水和5-10l/min的空气用于形成雾。

流体光束以与光纤14纵轴成约10-20°的角度被导引朝向光纤14的最后1/3。在手持件出口处的水速大于0,6m/s。

开始/停止按钮可以集成在手持件中。

图9中示出了意义自明的手持件48及其组件的示意描绘。

在手持件48的变型中，用于NaOCl和EDTA的一次性流体容器54/(也称为筒)直接附接到施加器。筒54具有接近光纤14的流体引导(参见图10)。由于处理仅要求少量的流体(每流体大约1-2ml)，因此直接放置在手持件48处是可能的。主要目的是要保持部分腐蚀性流体与手持件48、递送系统50和桌上型装置40分开。进一步的目的是要避免在使用之前和之后的滴落。用于实现这些目的不贵的解决方案是将电磁阀78分开成手持件48中的铁磁芯82的一部分和具有磁线圈80的励磁部分，以及作为阀78打开器(作为一次性筒54中的出口阀的一部分)的铁磁材料。当将筒54放置在手持件48中时，筒54被设置处于空气压力下。柔性膜或活塞84可以将流体与空气入口分开。对于更多细节，参见图11。

在装置的进一步变型中，所述装置不与牙科治疗中心连接。为了使所述装置完全独立于来自牙科治疗中心供给的流体和空气，可以将可拆卸的流体容器放置在激光装置上(而不是如针对如之前所描述的清洁流体所提出的手持件上)。

由于激光装置内部的用于对系统加压空气压缩器是嘈杂的，所以使用可拆卸的流体容器，其是预加压的(与喷雾罐相当)。通过进入O-环的圆柱状物来完成与激光装置内部的流体递送系统的连接，以首先产生压力致密密封，并且然后打开从容器到流体供应系统的路径。容器部分地填充有流体10ml-1l(最优选地100ml-250ml)。容器的其余部分是用于用来提供压力的气体的空间。气体可以是空气、惰性气体。

作为备选，在室温下具有约3-8巴的蒸气压力的物质，例如丁烷，与将流体容器的内部分区成由柔性膜分开的两个隔间结合。

容器中的流体可以是消毒水、生理盐水溶液或其它流体，可选地包含杀菌成分，如例如H202或CHX，但不限于此。

为了保持内管和阀没有生物膜，可以附接具有消毒流体而不是清洁流体的第二容器，以用于如从牙科治疗中心已知的每天/每周清洁。

为了禁止意图使用系统(只要消毒流体在系统中)，消毒流体容器具有用于识别的部件，例如RF ID芯片或机械标记，以通知激光装置它不能用于通道清洁。在移除消毒流体容器之后，消毒控制的软件首先请求附接正常的清洁流体容器，并且然后将足够的流体释放到管系统中以完全替换消毒流体。在完成消毒过程之后，所述装置可以用于通道清洁或可以被储存。

另一种选项是要将消毒流体容器作为平行于清洁流体容器的附加第二容器放置在激光装置上。

如果不期望连接到牙科治疗中心(牙科椅)并且使用安装在手持件上的清洁流体筒，第二容器可以仅填充有加压气体以支持手持件上的筒的加压。

由于在此选项中激光装置不连接到牙科治疗中心(牙科椅)，因此没有加压空气可用，在这种情况下，水雾仅由水与特殊喷嘴的组合生成。

图18示出了激光装置302(其是以具有手持件212的桌面型装置的形式)上的流体容器300的定位。流体容器300从顶部向下旋入激光装置302中，使能流体仅在在流体容器300和激光装置302之间建立流体和气密连接之后被压出容器300进入激光装置302的管。所述连接是可逆的。如果当容器300被移除时，在其中仍应该存在剩余的流体和压力，则没有流体或气体将排出容器300。所提出的解决方案不限于一个流体容器。可以存在以相同的方式放置在激光装置中的具有灭毒流体的单独容器，以用于与清洁流体容器并行的生物膜移除，来避免针对装置的每日/每周灭毒过程更换容器。

图19示出了具有清洁流体304和加压气体储存器306的流体容器300的细节。放置在容器盖子310中的阀机制308，其仅在激光装置的管与容器之间已建立水和气密连接之后才允许水流。激光装置中的对应部分是具有O-环314的管312，其建立与容器的水和气密连接。在容器顶部上的螺纹将容器固定到激光装置。

容器可以由金属或增强塑料(其承受3-10巴范围内的压力)制成。生成水雾，所述水雾经由无空气工作喷嘴从激光装置(其是以手持件的形式)发出。

光纤材料必须在合理的损耗和成本的情况下允许从400nm至2.94μm的波长范围的传输。OH减少的二氧化硅光纤是可接受的折衷，其具有在2.94μm的、在5cm长度上的约50％的衰减(包括Fresnel反射)。光纤14是具有适度降级的一次性残存3-4根管。光纤14的端18是圆锥形的，而没有保护层或金属化。备选地，光纤14可以是半球形的。光纤14具有200-300μm的外径以及180-240μm芯直径。光纤14的长度在30-40mm之间。模制塑料部分将光纤14与手持件连接。光纤14可以具有附加涂层以改进抗断裂性，并且可具有表面金属化以允许测量根管中的插入长度来确定处理期间到尖端的距离。电极的接触表面接触到连接器，连接器在至手持件48的联结器中。至手持件48的联结器部分仅允许2个180°的旋转位置，以允许两个电极的明确连接。电极180、182可以覆盖有疏水层。从图12中可以学习光纤14及其顶端的进一步细节。

软件控制激光参数、空气和水流，并且在扩展的手持件48变型中控制多达两种附加的清洁流体的流动。

排序器程序对以下应用可用：

·清洁/干燥

·细菌检测

·热细菌减少

·aPDT

·顶部塞子放置

·填塞支持(obturation support)

清洁/干燥程序提供了一系列清洁和干燥步骤(参见表II)。参数可以独立编程并存储作为“偏好处理程序”。

细菌检测是用于经由荧光检测来检测根管中残留的细菌和/或细菌残余的程序。

热细菌减少是用于以清楚限定的方式局部加热内根管表面的程序。优选地在100和2000Hz之间的脉冲重复率与低脉冲能量(0，1-1mJ)组合使用，以在内根表面上和在根管壁中的零点零几μm内局部生成温度，所述温度足够高以杀灭残留的细菌。在此程序中不使用流体。光纤运动由运动检测器监测以避免任何局部过热的风险。

aPDT程序将例如从Helbo已知的传统aPDT序列与激光生成的蒸汽泡组合，以产生在aPDT染料流体中的运动来增强沿根管壁的流体更换和接触。aPDT染料被插入手持件中而不是清洁流体容器。在aPDT之后，在激光生成的蒸汽泡的支持下，借助于通过水冲洗，染料被自动冲刷出根管。

对于不规则的、非成形的根管10，要求不同的填塞策略。为了支持此类填塞方法，所述装置提供以下程序：

顶部塞子放置程序与具有附接古塔胶塞子的光纤组合使用。施加激光加热以部分熔化在顶部位置中的塞子，并将其从光纤顶端拆卸。

填塞支持程序用于使放置在根管中的顶部塞子上的低粘度填塞材料加速抵靠根管壁，以增强通过填塞材料对整个根管壁的致密覆盖。为了该目的，在根管填充材料中生成瞬时蒸汽泡。所施加的热量可以进一步减少施加期间的粘度，此外使能填塞材料在通道的任何凹陷处(niche)中蠕变。

本发明提供了自动化控制激光参数和清洁流体的排序、激光辅助干燥和压缩空气，这允许完全自动化的清洁过程。

尽管上面已经在根管的清洁的帮助下解释了本发明，但是如已经解释的，根据本发明的教导适合用于通道的清洁，其中要清洁较小直径的通道(如根管的那些通道)，特别是在其纵向方向上不均匀延伸的此类通道。关于此，对介绍性的解释进行参考。

Claims (54)

1.一种用于借助于传导激光光束的光导来清洁环绕封闭的通道的非治疗方法，

其中，当所述光导的自由端在所述通道外部时中断所述激光光束到所述光导中的进入和/或监测在所述通道内的所述光导的移动，并且如果不存在移动或者所述移动低于第一阈值，则触发信号或关闭激光辐射或减少其输出；或者，触发信号并且关闭激光辐射；或者，触发信号并且减少激光辐射的输出，

并且其中，取决于在所述光导进入所述通道之前和包括所述光导进入所述通道开始的至少一个时间过程期间确定的至少一个信号改变和/或第二阈值和/或相对于所述第二阈值的信号改变来控制所述激光辐射的所述关闭或其减少。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中取决于至少两个时间过程期间确定的至少两个信号改变和/或彼此不同的两个第二阈值和/或相对于所述两个第二阈值的信号改变来控制所述激光辐射的所述关闭或其减少，所述两个时间过程取决于所述光导到所述通道中的所述进入而确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中通过以下项来进行所述光导是在所述通道内部还是在所述通道外部的验证

a)由所述光导接收的辐射，所述辐射源于围绕所述光导的区域，和/或

b)通过所述辐射的变化的反射分量，所述变化的反射分量在所述光导末端反射，和/或

c)经由所述光导的外部金属化的阻抗改变的测量，和/或

d)通过飞行时间测量(TOF)来测量到光纤顶端附近的最接近对象的距离，和/或

e)通过集成在所述TOF芯片中的传感器测量环境光，和/或

f)通过超声脉冲测量到所述光纤顶端附近的所述最接近对象的所述距离。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中通过选项a)至f)的任何组合或选择来冗余地验证所述光导的定位。

5.根据权利要求3所述的方法，

其中借助于步骤a)+b)或a)+c)或b)+c)或c)+f)，或者借助于a)+b)+c)或c)+d)或d)+e)或c)+d)+e)来冗余地验证所述光导的定位。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中用于确定所述光导到所述通道(通道中的光纤)中的所述进入的一种或若干种检测方法的数据在所述至少一个时间过程上被记录，并且定义所述光导正常使用的典型时间分布以及异常时间分布，所述异常时间分布指示所述光导的滥用，并且如果检测到异常时间分布则禁止接通所述激光器或在所述激光器已经活动时关断所述激光器。

7.根据权利要求1所述的方法，

其中检查和/或监测在所述通道内的所述光导的所述自由端的位置。

8.根据权利要求1所述的方法，

其中在所述通道中存在的材料通过激光引发的流体动力学流体移动被移除。

9.根据权利要求1所述的方法，其中通过传统PDT(光动力疗法)流体作为进一步的清洁流体的细菌杀灭通过使用激光引发的流体动力学流体运动来搅动这些流体来增强，所述传统PDT(光动力疗法)流体像具有在670nm激发的Methylen Blue或具有在635nm激发的Toluidin Blue。

10.一种要用于至少权利要求1的方法的布置，包括布置在激光装置(302)内的激光辐射源、传导激光光束的光导以及手持件(212)，其中所述手持件可拆卸地并且旋转地连接到递送装置，至少所述激光光束和液体可以经由所述递送装置馈送到所述手持件，以及引导所述液体的第一线路，所述第一线路在所述光导的区中通过其孔侧延伸，

其中引导所述液体的所述第一线路的所述孔以此类方式布置使得所述液体通过相对于所述光导的纵轴10°和20°之间的角度被导引朝向所述光导的最后1/3，其中所述激光光束经由与所述手持件可拆卸地连接的所述光导导引到通道中，以及

其中包含清洁流体的至少一个预加压的流体容器(300)附接到所述激光装置(302)。

11.根据权利要求10所述的布置，

其中所述手持件与至少一个清洁流体容器(54)连接或者具有此类容器，线路(60、62)从所述容器发出，所述线路的开口在所述光导侧延伸，以及

其中所述清洁流体容器(54)连接到所述手持件(48)，使得所述清洁流体容器可以拆卸或塞入到其上，并且其中所述清洁流体容器(54)被提供有可封闭的出口开口，所述出口开口可以由通过微控制器控制的电磁可致动的阀(78)控制。

12.根据权利要求11所述的布置，

其中所述电磁可致动的阀(78)分开成具有所述手持件(48)中的铁磁芯(82)的一部分和磁线圈(80)的励磁部分以及作为阀打开器的铁磁材料，所述阀打开器作为容器(54)中的所述出口阀的一部分。

13.根据权利要求10所述的布置，

其中所述装置进一步具有用于不同清洁流体(消毒水和/或NaOCl和/或EDTA和/或PDT流体)的可更换的一次性容器(54)，所述容器由压缩空气加压。

14.根据权利要求10所述的布置，

其中所述光导(14)在其外表面上具有金属化，或所述光导(14)在具有相对于彼此电绝缘的两个区的其外表面上具有金属化。

15.根据权利要求14所述的布置，

其中相对于彼此绝缘的所述区以梳状方式彼此陷入。

16.根据权利要求14所述的布置，

其中所述金属化在所述光导(14)的至少前1/3上具有疏水特性。

17.根据权利要求10所述的布置，

其中移动传感器(74)集成到所述手持件(48)中。

18.根据权利要求10所述的布置，

其中移动传感器(74)和旋转编码器(58)集成到伸到所述手持件(48)中的递送系统中，以用于辨别相对于所述递送系统(50)的所述手持件旋转。

19.根据权利要求10至18中的一项所述的布置，

其中在递送装置和所述手持件(48)之间的所述光导由第一材料制成，所述第一材料传导高达50mJ的激光脉冲和/或在2.69μm和2.94μm之间的波长范围中传导5W的平均激光输出，和/或其中要引入到所述通道(10)中的所述光导(14)由第二材料制成，所述第二材料传导多达50mJ的激光脉冲和/或在2.69μm和2.94μm之间的所述波长范围中传导5W的平均激光输出。

20.根据权利要求19所述的布置，

其中所述第一材料是GeO、GeO₂、蓝宝石或ZrF₄的。

21.根据权利要求10至18中的一项所述的布置，

其中在递送装置和所述手持件(48)之间的所述光导由第一材料制成，所述第一材料传导高达50mJ的激光脉冲和/或在2.69μm和2.94μm之间的波长范围中传导5W的平均激光输出，和/或其中要引入到所述通道(10)中的所述光导(14)由第二材料制成，所述第二材料传导多达50mJ的激光脉冲和/或在400nm和1000nm之间的所述波长范围中传导5W的平均激光输出。

22.根据权利要求19所述的布置，

其中所述第二材料是OH-减少的二氧化硅或蓝宝石。

23.根据权利要求10所述的布置，

其中所述光导(14)的光传导芯的直径位于150μm和300μm之间，其中所述光导在其外侧上具有保护层，和/或其中所述光导(14)具有在200μm和600μm之间的外径和/或在25mm和40mm之间的长度。

24.根据权利要求10所述的布置，

其中所述光导(14)的光传导芯的直径位于118μm和250μm之间。

25.根据权利要求10所述的布置，

其中所述激光器是二极管泵浦Er:YAG激光器，Er:YSGG激光器或CTE激光器，所述激光器具有0.5mJ和50mJ之间的脉冲能量和/或0.5W和10W之间的平均输出，所述激光器具有在50Hz至2000Hz或者50Hz至800Hz的范围中的脉冲重复率。

26.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有5μs和1000μs之间的脉冲持续时间。

27.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有25μs至400μs之间的脉冲持续时间。

28.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有50μs至200μs之间的所述脉冲持续时间。

29.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有在1mJ和10mJ之间的所述脉冲能量。

30.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有在1W和3W之间的所述平均输出。

31.根据权利要求25所述的布置，

其中所述激光器具有在50Hz至800Hz的范围中的所述脉冲重复率。

32.根据权利要求10所述的布置，

其中所述布置被提供有控制装置(40)以及包围所述激光器的壳体，所述壳体连接到供应装置，所述布置通过所述供应装置可以被供应水和/或压缩空气。

33.根据权利要求32所述的布置，

所述控制装置(40)具有触摸屏(42)。

34.根据权利要求32所述的布置，

所述供应装置是医疗供应装置。

35.根据权利要求10所述的布置，

其中二极管泵浦Er:YAG-/Er:YSGG/CTE:YAG激光器使用用于细菌荧光检测的以下激发/检测波长范围，经由用于所述通道清洁的相同光纤顶端来提供所述通道的清洁度检查

a)激发405-450nm/检测570-650nm

b)激发600-700nm/检测750-880nm。

36.根据权利要求10所述的布置，

其中所述激光装置(302)不具有到牙科椅(治疗中心)的加压空气和/或水的连接。

37.根据权利要求10所述的布置，

其中所述激光装置(302)是桌面型装置。

38.根据权利要求10所述的布置，

其中生成水雾，所述水雾经由无空气工作喷嘴从所述手持件发出。

39.根据权利要求10所述的布置，

其中所述手持件(212)被构造具有包含光学装置和电子装置的中心不可消毒部分以及外部可移除的可消毒封套，所述封套作为具有附加光学窗口的壳体或外壳以允许测量辐射穿过所述外壳。

40.根据权利要求10所述的布置，

其中光纤(224)被添加在至少一个飞行时间传感器(220)的敏感部分的前面、在所述手持件(212)内部，以提供附加的路径长度。

41.根据权利要求40所述的布置，

其中所述光纤(224)具有2-8cm的长度。

42.根据权利要求40所述的布置，

其中两个或更多个飞行时间传感器(230)或测量芯片与瞄准相同区的不同长度的光纤组合使用，以产生重叠的时间仓来改进距离分辨率。

43.根据权利要求42所述的布置，

其中通过光纤作为延迟线路来产生时间延迟差，以通过使能在所述不同的时间仓之间内插来改进所述距离分辨率，所述时间延迟差在两个芯片情况下为25ps或在3个芯片情况下为16ps和32ps。

44.根据权利要求10所述的布置，

其中所述容器(300)部分地填充有10ml-1L的流体。

45.根据权利要求10所述的布置，

其中所述容器(300)部分地填充有100ml-250ml的流体。

46.根据权利要求44所述的布置，

其中所述容器(300)中的所述流体是消毒水或生理盐水溶液。

47.根据权利要求46所述的布置，

所述流体包含杀菌成分。

48.根据权利要求47所述的布置，

其中所述杀菌成分是H₂O₂或CHX(氯己定)。

49.根据权利要求10所述的布置，

其中可以附接具有消毒流体而不是所述清洁流体的第二容器。

50.根据权利要求49所述的布置，

所述第二容器用于每天或每周清洁。

51.根据权利要求49所述的布置，

其中所述消毒流体的容器具有用于识别的部件。

52.根据权利要求51所述的布置，

所述用于识别的部件是RFID芯片或机械标记。

53.根据权利要求10所述的布置，

其中用于消毒流体的第二容器除了附接到所述清洁流体容器(300)之外还附接到所述激光装置。

54.根据权利要求53所述的布置，

其中，所述第二容器填充有生成3-8巴蒸汽压力的流体或加压气体，以支持安装在所述手持件上的筒的加压。

Images