JP2004159731A

JP2004159731A - レーザ歯科治療器およびレーザ治療方法

Info

Publication number: JP2004159731A
Application number: JP2002326410A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueda; 隆司上田; Akira Hosokawa; 晃細川; Keiji Yamada; 啓司山田
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】治療用のレーザを伝送する光ファイバとともに、治療部の温度が上昇して輻射される赤外線光を受光するための光ファイバをプローブに組み込み、治療部で発生する赤外線を観測することで治療部温度の測定を行ないながら歯科治療ができるレーザ歯科治療器を提供する。
【解決手段】プローブ２と、前記プローブに組み込まれた治療用光ファイバ８および温度測定用光ファイバ９と、治療用光ファイバにレーザ光を照射するレーザ発振器本体と、温度測定用光ファイバから伝送された赤外線をもとに治療部の温度を測定する温度測定部３とを備えていることを特徴とするレーザ歯科治療器。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは、齲蝕（うしょく）として一般に知られている歯垢および罹患組織をレーザ放射線を用いて除去することができるレーザ歯科治療器に関するものであり、詳しくは、治療用のレーザを伝送する光ファイバとともに、治療部の温度が上昇して輻射される赤外線光を受光するための光ファイバを１本のプローブに組み込み、治療部で発生する赤外線を観測することで治療部温度の測定を行ないながら歯科治療ができるレーザ歯科治療器およびレーザ治療方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯科医学の分野で広く知られているように、歯垢および罹患組織等の齲蝕を治療する従来のドリル機械は、除去領域がそれほど正確ではなくかつ痛みを伴うものである。従って、より正確でかつ痛みを伴わない齲蝕の治療ができるようにするため、従来のドリル機械をレーザ装置に変えるか、レーザ装置で補助することが望まれている。レーザ歯科治療は、非接触治療なので感染症予防になるとともに、患者への疼痛や心理的圧迫感が少ないなど多くの利点を有する。
【０００３】
しかしながら、一方で、レーザを照射された歯組織は温度上昇のため亀裂や組織炭化が生じることがあり、場合によっては歯髄が壊死してしまうこともある。特に、過剰の熱は、歯面にクラックを発生させ、髄室内の神経系および他の歯髄構造に回復不可能な損傷を与える。従って、齲蝕除去を含む硬質組織のレーザ治療は、レーザ発生熱による熱的損傷のため、効率的な歯科用途として未だ用いられておらず、この点からも治療部の温度管理の技術が極めて重要となる。
【０００４】
こうした背景の中、本発明者等はレーザ治療器について鋭意研究を進めた結果、治療用のレーザを伝送する光ファイバとともに、治療部の温度が上昇して輻射される赤外線光を受光するための光ファイバをプローブに組み込むことにより、治療部での温度を容易に観測することができるレーザ歯科治療器の開発に成功した。
【０００５】
本発明は、プローブに、治療のためのレーザ光を伝送する光ファイバとともに治療部の温度が上昇して輻射される赤外線を受光するための光ファイバを組み込み、治療部で発生した赤外線を温度測定部に伝送し、伝送された赤外線から治療部の温度を測定できるようにしたレーザ歯科治療器およびレーザ治療方法を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
本発明に係るレーザ歯科治療器によれば、治療部温度を監視し、過剰な温度上昇をさけることで組織の亀裂発生や炭化を防止できる。また、温度測定として積層型の赤外線検出素子を用いた２色温度計を利用することにより、治療部の輻射率変化の影響を受けずに温度計測が可能である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明が採用した技術解決手段は、
プローブと、前記プローブに組み込まれた治療用光ファイバおよび温度測定用光ファイバと、治療用光ファイバにレーザ光を照射するレーザ発振器本体と、温度測定用光ファイバによって伝送された赤外線をもとに治療部の温度を測定する温度測定部とを備えていることを特徴とするレーザ歯科治療器である。
また、前記温度測定部は有効感度波長域が異なる２種類の素子が積層された２色素子を備えていることを特徴とするレーザ歯科治療器である。
また、前記治療用光ファイバの材質は、石英ガラス、フッ化物ガラスの何れかを用いたことを特徴とするレーザ歯科治療器である。
また、前記温度測定用の光ファイバの材質は長い波長の赤外線を伝送するカルコゲナイドガラスまたはフッ化物ガラスの何れかを用いたことを特徴とするレーザ歯科治療器である。
また、被治療部に治療用光ファイバを介してレーザ光を照射して治療すると同時に、被治療部で発生する赤外線を温度測定用光ファイバを介して温度測定することを特徴とするレーザ治療方法である。
また、前記被治療部で発生する赤外線を温度測定用光ファイバを介して２色素子により温度測定することを特徴とするレーザ治療方法である。
【０００７】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明すると、図１は本発明に係るレーザ歯科治療器の構成図である。
図において、１は治療すべき歯、２はレーザ歯科治療器を構成する１本のプローブ、３は温度測定部、４は２色素子（赤外線検出素子）、５は増幅回路、６は演算回路、７は温度表示部から構成されており、本例では温度測定部３内に２色素子（赤外線検出素子）４および増幅回路５が組み込まれた構成となっている。
【０００８】
１本のプローブ２には、レーザ発振器本体からのレーザを治療部に照射する治療用光ファイバ８と、治療部で発生した赤外線を２色素子４に伝送する温度測定用光ファイバ９が組み込まれており、図に示すようにレーザ発振器本体で発振したレーザ光を治療部に向けて照射することができるとともに、治療部で発生した赤外線を温度測定用光ファイバ９を介して温度測定部内の２色素子４に伝送できるようになっている。治療用光ファイバ８の材質は、治療用レーザの波長によって石英ガラス、フッ化物ガラスから選択できる。また温度測定用光ファイバ９の材質は長い波長の赤外線を伝送するカルコゲナイドガラスまたはフッ化物ガラスとすることで、反射したレーザ光が温度測定部にまで伝送された機器の破損や測定結果への影響を抑制できる。
【０００９】
温度測定部３において、伝送された赤外線は２色素子（赤外線検出素子）４に導かれ、電気信号に変換される。２色素子４は有効感度波長域が異なる二種類の素子が積層された構造となっており、それぞれの出力比から治療部の温度を求めることができる。なお、前記温度測定部３に使用する検出素子は、市販の２色素子４（たとえば浜松ホトニクス製）を使用することができる。
この２色素子４を使用した温度測定の基本構成を説明しておくと、２色素子４は、レーザ照射によって治療部から輻射される赤外線を温度測定用光ファイバ９（ＮＴＥＧカルコゲナイドファイバ）を介して受光している。ＮＴＥＧカルコゲナイドファイバは４〜１２μｍと広い波長域で優れた伝送特性を持つため、石英ファイバやフッ化物ファイバより長波長の赤外線を伝送することができ、低温における温度測定部３の感度向上に期待がもてる。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長１．０６μｍ、Ｅｒ：ＹＡＧレーザの波長２．９４μｍにおいて透過率が低いことからフィルタとして働き、レーザ照射部から反射される光が光電変換素子へ伝送されるのを阻止する役目を同時に果たしている。
【００１０】
受光した赤外線（熱輻射線）は２色素子４へ伝送され電気信号に変換される。積層型２色素子を構成するＩｎＳｂ素子、ＭＣＴ素子は、ＭＣＴ素子の上にＩｎＳｂ素子を積層した構造となっており、表層のＩｎＳｂを透過した赤外線が下層のＭＣＴに受光される。ＩｎＳｂは５μｍ以下の赤外線を吸収して電気信号に変換し下層のＭＣＴはＩｎＳｂを透過した赤外線のうち５〜１２μｍの赤外線を電気信号に変換する。おのおのの素子からの出力は増幅回路５によって増幅後、サンプリング周波数１ＭＨｚでデジタルメモリに記録され、演算回路６（コンピュータ）により処理され、その結果が温度表示器７で表示される。このように積層型２色素子を使用することにより、１本の光ファイバを用いて温度測定を行うことができるが、この温度測定の性能などは社団法人精密工学会、平成１２年９月５日発行、精密工学会誌第６６巻第９号第１３８８ページ〜第１３９３ページや、平成１１年１月５日発行、精密工学会誌第６５巻第１号第１２６ページ〜第１３０ページに詳細に説明されており、また本発明の要旨ではないので更なる説明は省略する。
【００１１】
以上の構成からなるレーザ歯科治療器では、治療のためのレーザ光を治療用光ファイバ８を介して治療部に照射して治療を行う。この時治療部で発生した温度は、治療部の温度が上昇して輻射される赤外線を温度測定用光ファイバ９を介して温度測定部３で測定できる。従ってこの治療器を使用することにより、口腔内の入り込んだ箇所の治療でも治療部の温度を観察しながら治療を行うことができる。
なお、上記実施形態では、温度測定部３は温度測定部３内に２色素子（赤外線検出素子）４および増幅回路５を組み込んだ構成となっている（図１参照）が、当然のことながら、温度測定部３内に演算回路６、温度表示部７を組み込むことも可能であり、請求項で使用している温度測定部とは演算回路６、温度表示部７を含んだ概念の広い温度測定部も含むものとする。
【００１２】
〔温度測定の実験〕
一定温度の熱源から赤外線を光ファイバで受光し、温度測定部３で温度測定した結果が図２である。温度が上昇するにつれて素子出力の比も増大している。実験結果は理論的に求めたカーブにもよく一致している。
図３は波長が１μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザをヒト象牙質にパルス照射した際の温度計測例である。（ａ）は表層の検出素子（ｂ）は下層の検出素子出力である。両者の比を計算し、図２のカーブから温度に換算した結果が図ｃである。１ミリ秒前後の温度変化によく追従した測定結果が得られている。
【００１３】
以上、本発明に係るレーザ歯科治療器の説明をしたが、赤外線をもとにした温度測定等は、本例と同様の効果を達成できるものであれば他の手法を採用することができる。また、被治療部も歯に限定することなく、レーザによる治療部の温度を測定する必要がある場合にも適用できることは当然である。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、
光ファイバを使用することで、たとえば口腔内等の入り込んだ箇所の治療部においても温度測定が可能である。
レーザ光を透過しない光ファイバを温度計測用光ファイバとして用いることで、治療部で反射したレーザ光による機器の破損や測定結果への影響を避けることができる。
治療部温度を監視し過剰な温度上昇をさけることで組織の亀裂発生や炭化を防止できる。積層型の赤外線検出素子を用いることで温度測定部を構成しており、治療部の輻射率変化の影響を受けずに温度計測が可能である。
レーザ光を導く光ファイバと赤外線受光用の光ファイバの二本の光ファイバをそろえて１本のプローブで保持することで、レーザ光を照射する歯の患部に赤外線受光用光ファイバ（温度測定用光ファイバ９）の受光面が常に一致しており、プローブ２をどのように移動しても常にレーザ照射部の温度計測が可能となる、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ歯科治療器の構成図である。
【図２】温度測定装置の特性図である。
【図３】温度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１治療すべき歯
２プローブ
３温度測定部
４２色素子（赤外線検出素子）
５増幅回路
６演算回路
７温度表示部
８治療用光ファイバ
９温度測定用光ファイバ

Claims

プローブと、前記プローブに組み込まれた治療用光ファイバおよび温度測定用光ファイバと、治療用光ファイバにレーザ光を照射するレーザ発振器本体と、温度測定用光ファイバによって伝送された赤外線をもとに治療部の温度を測定する温度測定部とを備えていることを特徴とするレーザ歯科治療器。
前記温度測定部は有効感度波長域が異なる２種類の素子が積層された２色素子を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ歯科治療器。
前記治療用光ファイバの材質は、石英ガラス、フッ化物ガラスの何れかを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ歯科治療器。
前記温度測定用の光ファイバの材質は長い波長の赤外線を伝送するカルコゲナイドガラスまたはフッ化物ガラスの何れかを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレーザ歯科治療器。
被治療部に治療用光ファイバを介してレーザ光を照射して治療すると同時に、被治療部で発生する赤外線を温度測定用光ファイバを介して温度測定することを特徴とするレーザ治療方法。
前記被治療部で発生する赤外線を温度測定用光ファイバを介して２色素子により温度測定することを特徴とする請求項５に記載のレーザ治療方法。