JP2001054524A - レーザ切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、レーザ光照射時にできるスラッジ
や炭化層等をレーザ光照射点近傍に設けた除去チップに
よって除去し、後加工の手間を省きつつレーザ光を患部
に効率的に照射することができるレーザ切削装置を提供
する。 【解決手段】 操作用ホルダ２と、この操作用ホルダ２
に対して脱着可能な除去チップ４と、除去チップ４の先
端部近傍へレーザ光を照射するレーザ光照射部３とを有
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療、歯科分野に
用いられるレーザ切削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年レーザ機器の応用は多方面に渡って
いる。レーザ機器が普及するにつれてレーザ光の波長に
より加工対象物が適しているか不適切であるかが議論さ
れている。ある波長のレーザ光と被加工物との関係が不
適切とされる原因の一つに上げられているのが、レーザ
光の作用により被加工物が生成するスラッジや炭化層等
である。

【０００３】スラッジや炭化層等によりレーザの光路が
遮断され、被加工物に十分にレーザ光が届かずエネルギ
ーロスが生じて加工効率が極端に落ちる。

【０００４】このため、レーザ光の波長と相性の良い被
加工物が選ばれてスラッジや炭化層等の生じない組み合
わせが行われている。

【０００５】しかし、レーザ装置は高価であり、一種類
のレーザ装置で多くの種類の被加工物が加工できること
が要請されている。

【０００６】また、医療分野でも筋肉等の軟組織の切開
用と、骨等の硬組織切削用とでレーザ装置を使い分ける
必要があった。

【０００７】例えば、軟組織用には炭酸ガスレーザ手術
装置が使用され、骨や歯等の硬組織用にはエルビウムー
ヤグレーザ手術装置が使用されている。

【０００８】レーザ手術装置の医療での応用を例にとる
と、近年炭酸ガスレーザの普及は目を見張るものがあ
る。それは炭酸ガスレーザの発振効率が良いために相対
的に電力コストが安いためと、炭酸ガスレーザが発振す
る１０．６μｍの波長の光が水に吸収され易いために軟
組織の奥深くまでに浸透せずに安全であるためである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の炭酸ガスレーザ装置は筋肉等の軟組織の切開、
気化蒸散、焼灼等には向いているが、硬組織である骨や
歯にレーザ光を照射すると熱により炭化層ができてしま
う。 一旦、炭化層が生成されると、炭化層に阻まれて
それ以上レーザ光が骨の中へ進行しない。そのため切削
がほとんど不可能となり、このため従来においては、骨
等への応用は不適とされていた。

【００１０】また、歯の治療においても、ウ蝕部にレー
ザ光を照射して、ウ蝕部を蒸散させられれば、従来の様
にエアータービンで切削するよりも患者にとって苦痛が
ないことが知られている。

【００１１】しかし、ウ蝕部に炭酸ガスレーザを照射す
ると炭化層が形成される。従って、術者は、一旦レーザ
光照射を休止してハンドスケーラー等で炭化層を除去し
てから再びレーザ光を照射することを繰り返す必要があ
った。

【００１２】このため、エアータービンによる切削痛は
無くなったものの、治療時間が長くなり、患者だけでな
く術者にとっても負担が増していた。

【００１３】さらに、レーザ光の照射により生じたスラ
ッジや炭化層等をレーザ光の照射とほぼ同時に除去する
方策の出現が望まれていた。

【００１４】また特許第２６７０４２０号公報のレーザ
切削装置においては、レーザ光照射により生成される炭
化層に、粉体をエアーとともに噴射して粉体の衝突エネ
ルギーにより炭化層を除去する手段が開示されている。

【００１５】しかし、このレーザ切削装置の欠点として
は、粉体が周りに飛散してその処理に手間が掛かる点が
挙げられており、さらに粉体の消耗コストや圧搾空気流
を必要とする等のコスト面の問題が挙げられている。

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、レーザ光照射時にできるスラッジや炭化層等を
レーザ光照射点近傍に設けた振動チップ又は回転チップ
からなる除去チップによって除去し、後加工の手間を省
きつつレーザ光を患部に効率的に照射することができる
レーザ切削装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
操作用保持具と、この操作用保持具に対して脱着可能な
除去チップと、除去チップの先端部近傍へレーザ光を照
射するレーザ光照射手段とを有することを特徴とするレ
ーザ切削装置である。

【００１８】この発明によれば、レーザ光照射手段によ
るレーザ光照射時にできるスラッジや炭化層等をレーザ
光照射点近傍に位置する除去チップによって除去し、後
加工の手間を省きつつレーザ光を患部に効率的に照射す
ることができる。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレ
ーザ切削装置において、前記除去チップは、一部又は全
部を中空状に形成し、その内部にレーザ光の通過光路を
設けたことを特徴とするものである。

【００２０】この発明によれば、レーザ光照射手段によ
るレーザ光照射時にできるスラッジや炭化層等を、一部
又は全部が中空状で、その内部にレーザ光の通過光路を
設けた構造からなり、レーザ光照射点近傍に配置した除
去チップによって除去し、後加工の手間を省きつつレー
ザ光を患部に効率的に照射することができる。

【００２１】請求項３記載の発明は、操作用保持具と、
この操作用保持具に対して脱着可能な除去チップと、除
去チップの先端部近傍へレーザ光を照射するレーザ光照
射手段と、前記除去チップに対して振動を付与する振動
機構とを有することを特徴とするものである。

【００２２】この発明によれば、レーザ光照射手段によ
るレーザ光照射時にできるスラッジや炭化層等をレーザ
光照射点近傍に位置し、かつ、振動する除去チップによ
ってより確実に除去し、後加工の手間を省きつつレーザ
光を患部に効率的に照射することができる。

【００２３】請求項４記載の発明は、操作用保持具と、
この操作用保持具に対して脱着可能で、一部又は全部を
中空状に形成し、その内部にレーザ光の通過光路を設け
た除去チップと、前記通過光路を経て除去チップの先端
部近傍へレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記
除去チップを振動させる振動機構とを有することを特徴
とするレーザ切削装置である。

【００２４】この発明によれば、請求項３記載の発明の
場合と同様、レーザ光照射手段によるレーザ光照射時に
できるスラッジや炭化層等をレーザ光照射点近傍に位置
し振動する除去チップによってより確実に除去し、後加
工の手間を省きつつレーザ光を患部に効率的に照射する
ことができる。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項３記載のレ
ーザ切削装置において、除去チップの振動とレーザ光射
出の発振周期との同期をとり除去チップ先端にレーザ光
が当たらないようにしたことを特徴とするものである。

【００２６】この発明によれば、除去チップの振動によ
るスラッジや炭化層等の除去と、患部に対するレーザ光
の照射との相互干渉を招くことなく、患部の連続的なレ
ーザ光照射による切削が可能となる。

【００２７】請求項６記載の発明は、操作用保持具と、
この操作用保持具に対して脱着可能で回転駆動される除
去チップと、この除去チップの回転領域近傍へレーザ光
を照射するレーザ光照射手段とを有することを特徴とす
るものである。

【００２８】この発明によれば、レーザ光照射手段によ
るレーザ光照射時にできるスラッジや炭化層等をレーザ
光照射点近傍に位置する回転駆動される除去チップによ
って除去し、後加工の手間を省きつつレーザ光を患部に
効率的に照射することができる。

【００２９】請求項７記載の発明は、請求項６記載のレ
ーザ切削装置において、除去チップの回転とレーザ光射
出の発振周期との同期をとり除去チップ先端にレーザ光
が当たらないようにしたことを特徴とするものである。

【００３０】この発明によれば、除去チップの回転によ
るスラッジや炭化層等の除去と、対象物に対するレーザ
光の照射との相互干渉を招くことなく、患部の連続的な
レーザ光照射による切削が可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００３２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１のレーザ切削装置を示すものであり、手持ち可能
な操作用ホルダ２に、レーザ光射出源１から射出される
レーザ光Ｌを導いて患部に向けて照射するレーザ光照射
部３と、レーザ光照射に伴って生成される炭化層やスラ
ッジ等を除去する除去チップ４とを近接配置に設け、レ
ーザ光Ｌを除去チップ４の先端近傍を通過させて患部に
照射する構成としたものである。

【００３３】本実施の形態１のレーザ切削装置によれ
ば、レーザ光照射に伴って生成される患部からの炭化層
やスラッジ等を、レーザ光照射部３のレーザ光照射点近
傍に設けている除去チップ４の先端の振動や回転により
除去しながら患部にレーザ光Ｌを照射することができ、
連続的かつ効率の良いレーザ光照射による切削が可能と
なる。

【００３４】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２のレーザ切削装置を示すものであり、操作用ホル
ダ２に屈曲型の除去チップ４Ａを設けるとともに、レー
ザ光照射部３からのレーザ光Ｌを除去チップ４Ａの屈曲
部４ｘに設けた反射面５により反射して前記除去チップ
４Ａの先端近傍を通過させて患部に照射する構成とした
ものである。反射面５としては、前記屈曲部４ｘに反射
鏡を貼り付けるか、屈曲部４ｘ自体を鏡面加工すること
により形成することができる。

【００３５】本実施の形態２のレーザ切削装置によれ
ば、レーザ光照射に伴って生成される患部からの炭化層
やスラッジ等を、前記屈曲型の除去チップ４Ａの先端の
振動や回転により除去しながらレーザ光照射部３から前
記反射面５を経て患部に対するレーザ光照射を行うこと
ができ、これにより、連続的かつ効率の良いレーザ光照
射による患部の切削が可能となる。

【００３６】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３のレーザ切削装置を示すものであり、操作用ホル
ダ２に屈曲型の除去チップ４Ｂを設けるとともに、レー
ザ光照射部３から光ファイバ６を使用して前記除去チッ
プ４Ｂの先端近傍を通過させて患部に照射する構成とし
たものである。

【００３７】本実施の形態３のレーザ切削装置によれ
ば、レーザ光照射に伴って生成される患部からの炭化層
やスラッジ等を、前記屈曲型の除去チップ４Ｂの先端の
振動や回転により除去しながらレーザ光照射部３から光
ファイバ６を経て除去チップ４Ｂの先端近傍を通過させ
る光路で患部にレーザ光Ｌを照射することができ、これ
により、連続的かつ効率の良いレーザ光照射による患部
の切削が可能となる。

【００３８】（実施の形態４）図４は、本発明の実施の
形態４のレーザ切削装置を示すものであり、操作用ホル
ダ２に弧状で空洞の除去チップ４Ｃを設けるとともに、
この除去チップ４Ｃの内部に、操作用ホルダ２内を通過
してくるレーザ光Ｌを導くレーザ光反射層７を形成し
て、レーザ光Ｌをレーザ光反射層７を経て前記除去チッ
プ４Ｃの先端位置を通過させて患部に照射する構成とし
たものである。

【００３９】本実施の形態４のレーザ切削装置によれ
ば、レーザ光照射に伴って生成される患部からの炭化層
やスラッジ等を、前記除去チップ４Ｃの先端の振動や回
転により除去しながらレーザ光反射層７及び前記除去チ
ップ４Ｃの先端位置を通過させて患部に照射することが
でき、連続的かつ効率の良いレーザ光照射による患部の
切削が可能となる。

【００４０】尚、本実施の形態４のレーザ切削装置にお
いて、前記除去チップ４Ｃの代りに図５に示すように、
前記除去チップ４Ｃと同様、操作用ホルダ２に弧状で空
洞の除去チップ４Ｄを設け、除去チップ４Ｄの空洞内に
光ファイバ８を配置することによっても、実施の形態４
のレーザ切削装置の作用、効果を発揮させることができ
る。

【００４１】図６は、本発明の実施の形態４の除去チッ
プ４Ｄを振動させる振動機構の具体的構成を示すもので
ある。

【００４２】この振動機構は、操作用ホルダ２を構成す
る保持カバー体１１内の一端に、略筒状で前記除去チッ
プ４Ｄを保持するチップホルダ１５を取り付けるととも
に、このチップホルダ１５内に筒状ねじ体１２を当接さ
せ、筒状ねじ体１２の外周に多数の環状の圧電素子１３
を嵌装し、ナット１４を筒状ねじ体１２に嵌合して締め
付けることで、多数の環状の圧電素子１３を保持カバー
体１１内に固定する構造となっている。そして、光ファ
イバ８を前記筒状ねじ体１２、チップホルダ１５を貫通
させてその先端を除去チップ４Ｄ内部で先端近傍に臨ま
せている。尚、図６中、１６は圧電素子１３に駆動電圧
を供給するケーブルである。

【００４３】この振動機構を採用し、除去チップ４Ｄの
先端を例えば患部である歯のエナメル質にあてて振動さ
せ、かつ、レーザ光Ｌを照射する。このときのレーザ出
力は１乃至２Ｗ程度が適している。

【００４４】レーザ光Ｌが照射されると、直ちに歯のエ
ナメル質上にはガラス状生成物が出現しそれ以上のレー
ザ光Ｌの浸透を妨げる。

【００４５】しかし、次の瞬間にはガラス状生成物は除
去チップ４Ｄの先端の振動により除去され、エナメル質
の新たな表面層にレーザ光Ｌが照射される。

【００４６】このような動作を繰り返すことにより、従
来不向きとされていたレーザ光Ｌによる歯の切削が可能
となり、除去チップ４Ｄを歯に接触させている時だけレ
ーザ光Ｌが浸透するので切削深さのコントロールも容易
になる。

【００４７】さらに、副次的効果として、歯の切削表面
に除去チップ４Ｄでの掻爬による凹凸ができるのでその
部分への充填物の接着力が増すという点も挙げることが
できる。

【００４８】また、レーザ光照射により歯の耐酸性が増
し、２次ウ蝕の防止になるという利点も挙げられる。

【００４９】図６に示す振動機構は、前記除去チップ４
Ｄを振動させる場合に適用する他、前記除去チップ４Ａ
乃至４Ｃを各々振動させる場合にも適用し得ることはも
ちろんである。

【００５０】（実施の形態５）図７、図８は、本発明の
実施の形態５のレーザ切削装置を示すものであり、例え
ば基本的には実施の形態１のレーザ切削装置の構成を採
用している。

【００５１】そして、除去チップ４Ｅとして、患部３０
に対するレーザ光照射時の焦点を設定するために先端部
に二股状の折曲分岐部２０を設け、レーザ光Ｌを折曲分
岐部２０の二股状部分を形成する空間部２１を経て患部
３０に照射するように構成している。

【００５２】このレーザ切削装置において、操作用ホル
ダ２に取り付けた除去チップ４Ｅを振動させると、レー
ザ光Ｌが除去チップ４Ｅの先端部に当たり、除去チップ
４Ｅが損傷する可能性があるので、除去チップ４Ｅの振
動とレーザ光Ｌの射出との同期をとり、除去チップ先端
がレーザ光Ｌをさける位置にあるときのみにレーザ光Ｌ
を照射する。

【００５３】レーザ光照射により患部に生成したスラッ
ジや炭化層は、除去チップ４Ｅの先端がレーザ光Ｌの焦
点位置近傍に来たときに除去される。このときレーザ光
Ｌは照射されない。そして、除去チップ４Ｅの先端がレ
ーザ光Ｌの照射位置を外れたときにレーザ光Ｌが照射さ
れる。

【００５４】このような動作を繰り返しながら切削加工
を行うことによって、スラッジや炭化層等に遮られるこ
となく、レーザ光Ｌを患部に到達させことができ、効率
的な切削加工が行える。さらに、例えレーザ光Ｌがスラ
ッジ等に邪魔されなくても生成されたスラッジ等をレー
ザ光Ｌによる切削加工時に同時に取り除くことができる
という効果も期待できる。

【００５５】（実施の形態６）図９は、本発明の実施の
形態６のレーザ切削装置を示すものであり、回転型の除
去チップ４Ｆを採用したことが特徴である。

【００５６】この場合、除去チップ４Ｆの先端の歯車状
の刃先２２を回転させることによってスラッジ等を除去
する。

【００５７】また、このレーザ切削装置の場合には、除
去チップ４Ｆの刃先２２と刃先２２の間をレ−ザ光Ｌが
通過するように同期を取るか又は除去チップ４Ｆの各刃
先２２に当たらない位置にレーザ光Ｌを照射する必要が
ある。

【００５８】（実施の形態７）図１０、図１１は、本発
明の実施の形態７におけるレーザ切削装置の操作用ホル
ダ２を示すものであり、操作用ホルダ２に屈曲型の除去
チップ４Ｅを設け、レーザ光Ｌを除去チップ４Ｅの屈曲
部４ｘに設けた反射面５により反射して前記除去チップ
４Ａの先端近傍を通過させて患部に照射する構成とした
ものである。

【００５９】前記操作用ホルダ２には、前記除去チップ
４Ｅを振動させる振動機構を組み込んでいる。

【００６０】この振動機構は、操作用ホルダ２を構成す
る保持カバー体１１内の一端に、略筒状で前記除去チッ
プ４Ｅ及び振動増幅用のホーン１７を保持するチップホ
ルダ１５を取り付けるとともに、保持カバー体１１内に
多数の環状の圧電素子１３及び電極１８を配置し、さら
に、光ファイバ８を前記保持カバー体１１内の圧電素子
１３、ホーン１７を貫通させて、その先端を除去チップ
４Ｅの屈曲部４ｘに設けた反射面５に臨ませている。

【００６１】また、前記電極１８に対しては接続ケーブ
ルを１９ａ、端子２５、接続ケーブルを１９ｂを接続
し、図示しない電源部から圧電素子１３に所定の駆動電
力を供給するようにしている。尚、図１０、図１１にお
いて、２６は、保持カバー体１１に装着した後部カバー
体、２７は、絶縁保護チューブである。

【００６２】このような本実施の形態７のレーザ切削装
置における操作用ホルダ２に除去チップ４Ｅを取り付け
た構成でも、実施の形態４の振動機構を付加した除去チ
ップ４Ｄの場合と同様に、従来不向きとされていたレー
ザ光Ｌによる歯の切削が可能となる。

【００６３】上述した各実施の形態において、各チップ
又はその近傍からエアー、水等を噴出させ、スラッジや
炭化層等の洗い流しや、被切削部の冷却に供するように
構成することももちろん可能である。

【００６４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、後加工の
手間を省きつつレーザ光を患部に効率的に照射し切削を
実行できるレーザ切削装置を提供できる。

【００６５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の場合と同様、レーザ光照射手段によるレーザ
光照射時にできるスラッジや炭化層等をレーザ光照射点
近傍に位置するレーザ光が通過可能な中空構造の除去チ
ップを用いて確実に除去できるレーザ切削装置を提供で
きる。

【００６６】請求項３記載の発明によれば、レーザ光照
射手段によるレーザ光照射時にできるスラッジや炭化層
等をレーザ光照射点近傍に位置し振動する除去チップに
よってより確実に除去し、後加工の手間を省きつつレー
ザ光を患部に効率的に照射することができるレーザ切削
装置を提供できる。

【００６７】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明と同様、レーザ光照射手段によるレーザ光照射
時にできるスラッジや炭化層等をレーザ光照射点近傍に
位置し振動する除去チップによってより確実に除去し、
後加工の手間を省きつつレーザ光を患部に効率的に照射
することができるレーザ切削装置を提供できる。

【００６８】請求項５記載の発明によれば、除去チップ
の振動によるスラッジや炭化層等の除去と、患部に対す
るレーザ光の照射との相互干渉を招くことなく、患部の
連続的なレーザ光照射による切削が可能なレーザ切削装
置を提供できる。

【００６９】請求項６記載の発明によれば、スラッジや
炭化層等をレーザ光照射点近傍に位置する回転駆動され
る除去チップによって除去し、後加工の手間を省きつつ
レーザ光を患部に効率的に照射し切削を実行できるレー
ザ切削装置を提供できる。

【００７０】請求項７記載の発明によれば、除去チップ
の回転によるスラッジや炭化層等の除去と、対象物に対
するレーザ光の照射との相互干渉を招くことなく、対象
物の連続的なレーザ光照射による切削が可能なレーザ切
削装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のレーザ切削装置を示す
概略斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態２のレーザ切削装置を示す
概略構成図である。

【図３】本発明の実施の形態３のレーザ切削装置を示す
概略構成図である。

【図４】本発明の実施の形態４のレーザ切削装置を示す
概略構成図である。

【図５】本発明の実施の形態４のレーザ切削装置の変形
例を示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施の形態４の振動機構を示す断面図
である。

【図７】本発明の実施の形態５のレーザ切削装置を示す
概略構成図である。

【図８】本発明の実施の形態５のレーザ切削装置の除去
チップ部分の拡大図である。

【図９】実施の形態６のレーザ切削装置の除去チップを
示す概略斜視図である。

【図１０】実施の形態７のレーザ切削装置の除去チップ
を示す外観図である。

【図１１】実施の形態７のレーザ切削装置の除去チップ
を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ レーザ光射出源 ２ 操作用ホルダ ３ レーザ光照射部 ４ 除去チップ ４Ａ 除去チップ ４Ｂ 除去チップ ４Ｃ 除去チップ ４Ｄ 除去チップ ４Ｅ 除去チップ ４Ｆ 除去チップ ４ｘ 屈曲部 ５ 反射面 ６ 光ファイバ ７ レーザ光反射層 ８ 光ファイバ １１ 保持カバー体 １２ 筒状ねじ体 １３ 圧電素子 １４ ナット １５ チップホルダ ２０ 折曲分岐部 ２１ 空間部 ２２ 刃先

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C026 AA02 BB02 FF13 FF17 FF34 FF38 FF39 HH02 HH15 4C052 AA06 BB01 BB06 BB11 CC01 CC19 DD01 GG01 GG02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作用保持具と、この操作用保持具に対
   して脱着可能な除去チップと、除去チップの先端部近傍
   へレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を有するこ
   とを特徴とするレーザ切削装置。
2. 【請求項２】 前記除去チップは、一部又は全部を中空
   状に形成し、その内部にレーザ光の通過光路を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載のレーザ切削装置。
3. 【請求項３】 操作用保持具と、この操作用保持具に対
   して脱着可能な除去チップと、除去チップの先端部近傍
   へレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記除去チ
   ップに対して振動を付与する振動機構と、 を有することを特徴とするレーザ切削装置。
4. 【請求項４】 操作用保持具と、この操作用保持具に対
   して脱着可能で、一部又は全部を中空状に形成し、その
   内部にレーザ光の通過光路を設けた除去チップと、前記
   通過光路を経て除去チップの先端部近傍へレーザ光を照
   射するレーザ光照射手段と、前記除去チップを振動させ
   る振動機構と、 を有することを特徴とするレーザ切削装置。
5. 【請求項５】 除去チップの振動とレーザ光射出の発振
   周期との同期をとり除去チップ先端にレーザ光が当たら
   ないようにしたことを特徴とする請求項３記載のレーザ
   切削装置。
6. 【請求項６】 操作用保持具と、この操作用保持具に対
   して脱着可能で回転駆動される除去チップと、この除去
   チップの回転領域近傍へレーザ光を照射するレーザ光照
   射手段と、 を有することを特徴とするレーザ切削装置。
7. 【請求項７】 除去チップの回転とレーザ光射出の発振
   周期との同期をとり除去チップ先端にレーザ光が当たら
   ないようにしたことを特徴とする請求項６記載のレーザ
   切削装置。