JP2007521119A - Dispersion of electromagnetic energy in electromagnetic induction fracture cutting - Google Patents

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Abstract

本出願で開示された出力光エネルギー分散は、切断装置が、体の組織のようなターゲット表面を、そのターゲット表面への有害な二次損傷を減らして、好ましくは全く無く切断することを、可能にする。装置は、更なる流体の付加を必要とすることなく、ターゲット表面を切断することができる、すなわち言い換えると、ターゲット組織の切断は、出力エネルギーのみの、或いはターゲット表面の上に置かれた流体粒子の破壊によって、或いはそれをめぐってターゲット表面上、又はターゲット表面内に与えられた破壊(例えば、機械、熱動力、及びその他)エネルギーと組合せた熱エネルギーにより生じることができる。  The output light energy distribution disclosed in the present application allows the cutting device to cut a target surface, such as body tissue, preferably without any detrimental secondary damage to the target surface. To. The device can cut the target surface without the need for additional fluid addition, i.e., cutting the target tissue can be done with only the output energy or fluid particles placed on the target surface. Or by thermal energy in combination with disruptive (eg, mechanical, thermal power, and other) energy imparted on or within the target surface around it.

Description

本発明は、一般的には、電子デバイスに関するものであり、特に、レーザの出力光エネルギー分散に関するものである。   The present invention relates generally to electronic devices, and more particularly to laser output light energy dispersion.

(関連出願の相互引用)
本出願は、2004年1月8日に出願された米国仮特許出願第60/535,004号に基づく優先権を主張するものであり、その内容は、引用により本出願に明白に組み入れられる。本出願はまた、1995年8月31日に出願され現在米国特許第5,741,247号である「電磁誘導切断における噴霧流体粒子」という名称の米国特許出願第08/522,503号の一部継続出願である、1997年6月12日に出願され現在は米国特許第6,288,499号である「電磁誘導機械切断における電磁エネルギー分散」という名称の米国特許出願第08/903,187号の継続出願である、2001年6月18日に出願された「電磁誘導機械切断における電磁エネルギー分散」という名称の米国特許第09/883,607号の継続出願である、2002年6月6日に出願された「電磁誘導機械切断における電磁エネルギー分散」という名称の米国特許出願第10/164,451号の継続出願である、2004年11月18日に出願された「電磁誘導機械切断における電磁エネルギー分散」という名称の米国特許出願第10/993,498号の一部継続出願であり、これらの全てが共通に譲受されており、それらの内容は引用により本出願に明白に組み入れられる。
(Mutual citation of related applications)
This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60 / 535,004, filed Jan. 8, 2004, the contents of which are expressly incorporated herein by reference. This application is also a part of US patent application Ser. No. 08 / 522,503, filed Aug. 31, 1995 and now entitled “Atomized Fluid Particles in Electromagnetic Induction Cutting”, US Pat. No. 5,741,247. US patent application Ser. No. 08 / 903,187, filed Jun. 12, 1997, now entitled “Electromagnetic Energy Dispersion in Electromagnetic Induction Machine Cutting”, which is US Pat. No. 6,288,499. June 6, 2002, which is a continuation of US patent application Ser. No. 09 / 883,607, filed Jun. 18, 2001, entitled "Electromagnetic energy distribution in electromagnetic induction machine cutting" November 18, 2004, which is a continuation of US patent application Ser. No. 10 / 164,451 entitled “Electromagnetic Energy Dispersion in Electromagnetic Induction Machine Cutting” filed on the This is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 993,498, entitled “Electromagnetic Energy Dispersion in Electromagnetic Induction Machine Cutting”, filed on the same day, all of which are commonly assigned and their contents. Is expressly incorporated into the present application by reference.

様々な電磁レーザエネルギー生成アーキテクチャが、従来技術において存在していた。例えば、固体状態レーザシステムは、一般的には、コヒーレント光を発するためのレーザロッド、及びそのレーザロッドを誘導してコヒーレント光を発するためのソースを備える。典型的には、フラッシュランプは、例えばEr,Cr:YSGG、及びEr:YAGレーザシステムのような、2.5μm〜3.5μmの間の中間赤外線レーザにおける誘導源として使用される。フラッシュランプは、所定のパルス形状、及び所定の周波数を備えるフラッシュランプ電流により駆動される。   Various electromagnetic laser energy generation architectures existed in the prior art. For example, solid state laser systems typically include a laser rod for emitting coherent light and a source for directing the laser rod to emit coherent light. Typically, a flashlamp is used as a guide source in mid-infrared lasers between 2.5 μm and 3.5 μm, such as Er, Cr: YSGG and Er: YAG laser systems. The flash lamp is driven by a flash lamp current having a predetermined pulse shape and a predetermined frequency.

フラッシュランプ電流は、所定の周波数でフラッシュランプを駆動して、それにより、そのフラッシュランプ電流と実質的に同じ周波数を持つ出力フラッシュランプ光の分散を作り出す。フラッシュランプからのこの出力フラッシュランプ光の分散がレーザロッドを駆動して、フラッシュランプ電流と実質的に同じの所定の周波数で、コヒーレント光を作り出す。レーザロッドによって生成されたコヒーレント光は、一般的にフラッシュランプ電流のパルス形状に対応する時間にわたって、出力光エネルギー分散を有する。   The flash lamp current drives the flash lamp at a predetermined frequency, thereby creating a dispersion of output flash lamp light having substantially the same frequency as the flash lamp current. This dispersion of output flash lamp light from the flash lamp drives the laser rod to produce coherent light at a predetermined frequency substantially the same as the flash lamp current. The coherent light generated by the laser rod generally has an output light energy distribution over a time corresponding to the pulse shape of the flashlamp current.

ある時間にわたる出力光エネルギー分散のパルス形状は、典型的には、最大エネルギーまで増加する比較的緩やかに上昇するエネルギー、及びその後ある時間にわたって減少するエネルギーを含む。典型的な出力光エネルギー分散のパルス形状は、レーザシステムの比較的効率的な動作を提供することができ、それは、平均出力光エネルギー対レーザシステム内に入力された平均電力、の比較的高い比率に対応する。   The pulse shape of the output light energy dispersion over time typically includes energy that rises relatively slowly, increasing to maximum energy, and energy that then decreases over time. The typical output light energy dispersion pulse shape can provide relatively efficient operation of the laser system, which is a relatively high ratio of average output light energy to average power input into the laser system. Corresponding to

従来技術のパルス形状は、切断処理に適しているとすることができ、例えばそこでは、出力光エネルギーをターゲット表面上に向けて、接触組織の切断を誘導する。しかしながら、特定の従来の手順を利用して、熱切断を用いる時、周囲の構造又は組織の炭化、或いは燃焼というような、望ましくない二次損害が生じ得る。しかしながら、より新規な切断手順は、レーザ誘導熱的加熱のみに全く依存しているわけではないとすることができる。特に、米国特許第5,471,247号で開示されるような切断機構は、レーザシステムからの出力光エネルギーを、初めに、そのターゲット表面の上のある量の空間内に置かれた噴霧流体粒子の分散に向ける。次に、破壊(例えば、機械、熱動力、及びその他)切断力を組織上に与えることができる。特定の実施では、出力光エネルギーの少なくとも一部分が、噴霧流体粒子と相互作用して、その噴霧流体粒子を拡張させ、そのとき、電磁誘導破壊力がターゲット表面上に与えられるであろう。出力光エネルギーの噴霧流体粒子との固有の相互作用の結果として、多くの従来技術の出力光エネルギー配信のパルス形状及び周波数は、例えば切断、除去、削磨、洗浄及びその他のような、最適な電磁誘導破壊(例えば、機械、熱動力、及びその他)プロセスを提供するのに、特に適しているわけではなかった。出力光エネルギー分散の特化は、例えば、その出力光エネルギーを、最初に結合して噴霧流体粒子の高吸収分子にし、次に切断される材料の高吸収分子にするパルスエネルギーの伝達を引き起こすために、噴霧流体粒子の分散に向けたとき、最適な切断に有利とすることができる。   Prior art pulse shapes may be suitable for the cutting process, for example, where output light energy is directed onto the target surface to induce cutting of the contact tissue. However, using certain conventional procedures, when using thermal cutting, undesirable secondary damage can occur, such as charring or burning of surrounding structures or tissues. However, newer cutting procedures may not rely entirely on laser-induced thermal heating. In particular, a cutting mechanism such as that disclosed in US Pat. No. 5,471,247 allows the output light energy from a laser system to be initially sprayed into an amount of space above the target surface. Direct to particle dispersion. A breaking (eg, machine, thermal power, and others) cutting force can then be applied on the tissue. In certain implementations, at least a portion of the output light energy will interact with the atomized fluid particles to expand the atomized fluid particles, at which time electromagnetically induced destructive forces will be imparted on the target surface. As a result of the inherent interaction of the output light energy with the atomized fluid particles, many prior art output light energy delivery pulse shapes and frequencies are optimal, eg, cutting, removal, abrading, cleaning and others. It has not been particularly suitable for providing electromagnetic induction breakdown (eg, mechanical, thermal power, and other) processes. Specialization of output light energy dispersion, for example, to cause the transmission of pulse energy that combines the output light energy first into a highly absorbing molecule of the spray fluid particle and then into the highly absorbing molecule of the material to be cut In addition, it can be advantageous for optimal cutting when directed to the dispersion of atomized fluid particles.

(本発明の要約)
本出願で開示された出力光エネルギーの分散は、各パルスの最初における、比較的急勾配のリーディングエッジによる比較的高いエネルギーの抑圧を含む。1又は複数のパルスの傾斜は、5より大きい、又は5と等しいことが好ましい。さらに、出力光エネルギー分散の半値全幅(FWHM)は、0.025マイクロ秒より大きい。より好ましくは、半値全幅が0.025マイクロ秒〜250マイクロ秒の間であり、さらに好ましくは、10マイクロ秒〜150マイクロ秒の間である。示した実施形態では、約70マイクロ秒の半値全幅である。フラッシュランプを使用して、レーザシステムを駆動し、電流を使用して、フラッシュランプを駆動する。フラッシュランプ電流生成回路は、約30〜約70マイクロヘンリーの範囲のインダクタンスを持つ固体コアインダクタ、及び約30〜約−70マイクロファラド範囲の静電容量を持つコンデンサを備える。
(Summary of the Invention)
The dispersion of output light energy disclosed in this application includes a relatively high energy suppression due to a relatively steep leading edge at the beginning of each pulse. The slope of the one or more pulses is preferably greater than or equal to 5. Further, the full width at half maximum (FWHM) of the output light energy dispersion is greater than 0.025 microseconds. More preferably, the full width at half maximum is between 0.025 microseconds and 250 microseconds, and more preferably between 10 microseconds and 150 microseconds. In the illustrated embodiment, a full width at half maximum of about 70 microseconds. A flash lamp is used to drive the laser system and current is used to drive the flash lamp. The flashlamp current generation circuit comprises a solid core inductor having an inductance in the range of about 30 to about 70 microhenries and a capacitor having a capacitance in the range of about 30 to about -70 microfarads.

本出願で開示された出力光エネルギー分散は、切断装置が、体の組織のようなターゲット表面を、そのターゲット表面への有害な二次損傷を減らして、好ましくは全く無く切断することを、可能にする。装置は、更なる流体の付加を必要とすることなく、ターゲット表面を切断することができる、すなわち言い換えると、ターゲット組織の切断は、出力エネルギーのみの、或いはターゲット表面の上に置かれた流体粒子の破壊によって、或いはそれをめぐってターゲット表面上、又はターゲット表面内に与えられた破壊(例えば、機械、熱動力、及びその他)エネルギーと組合せた熱エネルギーにより生じることができる。レーザシステムからの出力光エネルギーは、初めに、ターゲット表面の真上のある量の空間内に置かれた噴霧流体粒子の分散に向けられ、次に材料に向けられ、そこでは急な傾斜を持つ非常に高速で立ち上がるパルスに吸収分子をさらし、材料のその成分の局所的拡張、及び幾つかの実施形態では、それに続く、材料内への最小限の熱的加熱の付加により、或いは熱的加熱を全く無くその材料の除去、をもたらすことができる。その装置はまた、フィルタを含んで、電磁エネルギー源から伝送される電磁エネルギーを空間的、かつ時間的に変更することができる。フィルタは、水のような流体を含むことができ、かつ、噴霧流体粒子の分散として提供されることもできる。   The output light energy distribution disclosed in the present application allows the cutting device to cut a target surface, such as body tissue, preferably without any detrimental secondary damage to the target surface. To. The device can cut the target surface without the need for additional fluid addition, i.e., cutting the target tissue can be done with only the output energy or fluid particles placed on the target surface. Or by thermal energy in combination with disruptive (eg, mechanical, thermal power, and other) energy imparted on or within the target surface around it. The output light energy from the laser system is first directed to the dispersion of atomized fluid particles placed in a certain amount of space directly above the target surface and then to the material where it has a steep slope Exposing the absorbing molecule to a pulse that rises very rapidly, local expansion of that component of the material, and in some embodiments, subsequent addition of minimal thermal heating into the material, or thermal heating The removal of the material without any loss. The apparatus can also include a filter to spatially and temporally change the electromagnetic energy transmitted from the electromagnetic energy source. The filter can include a fluid such as water and can also be provided as a dispersion of atomized fluid particles.

本発明はさらに、組織を改造する方法も含むことができる。本方法の実施により、電磁エネルギーのパルスは組織の表面に向けられ、そのパルスを、ターゲット表面、及び/又は組織の局所的溶解、又は再生を実現するように調整することができる。   The present invention can further include a method of remodeling tissue. By performing the method, a pulse of electromagnetic energy is directed to the surface of the tissue, and the pulse can be adjusted to achieve local lysis or regeneration of the target surface and / or tissue.

本発明の更なる側面として、イオンをターゲット表面まで配信する方法が開示されている。この側面により、粒子をターゲット表面上に投射することができ、その表面内に機械的に保持されている埋め込まれた1又は複数のイオンにより、その表面を再生することができる。   As a further aspect of the present invention, a method for delivering ions to a target surface is disclosed. This aspect allows the particles to be projected onto the target surface, which can be regenerated by one or more embedded ions that are mechanically held within the surface.

添付の例証の図面とからめて解釈される以下の説明を参照することにより、本発明を、その更なる特徴及び利点とともに、最も良く理解することができる。   The invention, together with further features and advantages thereof, may best be understood by referring to the following description, taken in conjunction with the accompanying illustrative drawings.

(本発明の詳細な説明)
特に図面を参照すると、図1は、従来技術による、フラッシュランプ駆動電流対時間のプロットを示している。最初に、フラッシュランプ駆動電流10は、最大値12まで増加する。初期傾斜路14は、典型的には、1〜4の間の傾斜(電流を時間で割ったもの)を備える。最大値12に達した後、逓減電流部分16で示されるように、フラッシュランプ駆動電流10が、時間とともに減少する。さらに、従来技術のフラッシュランプ駆動電流10は、典型的には、約300マイクロ秒のパルス幅を備えることができる。フラッシュランプ駆動電流10の半値全幅は、典型的には、250〜750マイクロ秒の間である。半値全幅は、時間軸についてプロットされた半値全幅の範囲の長さに対応する時間の値、と定義される。半値全幅の範囲は、その振幅が最初にパルス全体のピーク振幅の1/2に達する開始時刻から、パルス内の最終時間である、振幅がピーク振幅の1/2に達する終了時刻まで、時間軸について定義される。半値全幅は、開始時刻と終了時刻との間の差である。
(Detailed Description of the Invention)
With particular reference to the drawings, FIG. 1 shows a plot of flash lamp drive current versus time according to the prior art. Initially, the flash lamp drive current 10 increases to a maximum value of 12. The initial ramp 14 typically comprises a ramp between 1 and 4 (current divided by time). After reaching the maximum value 12, the flash lamp drive current 10 decreases with time, as indicated by the decreasing current portion 16. Further, the prior art flash lamp drive current 10 can typically have a pulse width of about 300 microseconds. The full width at half maximum of the flash lamp driving current 10 is typically between 250 and 750 microseconds. The full width at half maximum is defined as the value of time corresponding to the length of the full width at half maximum plotted against the time axis. The range of full width at half maximum is the time axis from the start time when the amplitude first reaches 1/2 of the peak amplitude of the entire pulse to the end time when the amplitude reaches 1/2 of the peak amplitude, which is the last time in the pulse Is defined. The full width at half maximum is the difference between the start time and the end time.

図2は、典型的な従来技術のレーザの出力光エネルギーについての、エネルギー対時間のプロットを示している。出力光エネルギー分布20は、一般的には、最大値22、初期傾斜路24、及び逓減出力エネルギー部分26を含む。微小パルス28は、誘導放射によりコヒーレント光が生成される時の、レーザロッド内の反転分布の変化と関連付けられる、振動緩和プロセスに対応する。レーザの平均電力は、所定の時間にわたって配信される電力と定義することができ、それは、典型的には多数のパルスを含んでいる。レーザシステムの効率は、レーザの出力光電力の、フラッシュランプを駆動するのに必要とされるシステム内への入力電力に対する比率と定義することができる。典型的な従来技術のレーザシステムは、システムの効率を最適化するフラッシュランプ駆動電流10、及び出力光エネルギー分散20で設計される。   FIG. 2 shows a plot of energy versus time for the output light energy of a typical prior art laser. The output light energy distribution 20 generally includes a maximum value 22, an initial ramp 24, and a diminishing output energy portion 26. The micropulse 28 corresponds to a vibration relaxation process that is associated with a change in the inversion distribution in the laser rod when coherent light is generated by stimulated radiation. The average power of a laser can be defined as the power delivered over a given time, which typically includes a number of pulses. The efficiency of a laser system can be defined as the ratio of the laser output optical power to the input power into the system required to drive the flash lamp. A typical prior art laser system is designed with a flash lamp drive current 10 and an output light energy dispersion 20 that optimizes the efficiency of the system.

図3は、本発明の実施形態によるアナログフラッシュランプ駆動回路30を示している。フラッシュランプ駆動回路30は、高電圧電源33、コンデンサ35、整流器37、インダクタ39、及びフラッシュランプ41を備える。コンデンサ35は、高電圧電源33とグラウンドとの間に接続され、フラッシュランプ41は、インダクタ39とグラウンドとの間に接続される。高電圧電源33は、毎秒1500ジュールの充電率を持つ、1200〜1500ボルトの電源を備えることが好ましい。フラッシュランプ41は、450〜900トルのソースを備えることができ、700トルのソースを備えることが好ましい。コンデンサ35は、30〜70マイクロファラドのコンデンサを備え、50マイクロファラドのコンデンサを備えることが好ましく、及び、整流器37は、シリコン制御整流器を備えることが好ましい。インダクタ39は、30〜70マイクロヘンリーの固体コアインダクタ、或いはその等価物を備え、50マイクロヘンリーの固体コアインダクタ、或いはその等価物を備えることが好ましい。代替の実施形態では、インダクタ39は、13マイクロヘンリーのインダクタンス、又は10〜15マイクロヘンリーのインダクタンスを備えることができる。更に他の代替の実施形態では、インダクタ39は、固体コアインダクタ又はその等価物において、インダクタンス値が13マイクロヘンリー、又は10〜15マイクロヘンリーのインダクタンスを備えることができる。実用的な範囲で、回路30はデジタル素子を含むことができる。例えば、以下で説明するように、比較的速い立ち上がり時間を持つフラッシュランプ駆動電流を得るために、インダクタ39、及び静電容量35について他の値を実装することもできる。   FIG. 3 shows an analog flash lamp driving circuit 30 according to an embodiment of the present invention. The flash lamp driving circuit 30 includes a high voltage power supply 33, a capacitor 35, a rectifier 37, an inductor 39, and a flash lamp 41. The capacitor 35 is connected between the high voltage power supply 33 and the ground, and the flash lamp 41 is connected between the inductor 39 and the ground. The high voltage power supply 33 preferably comprises a power supply of 1200 to 1500 volts with a charge rate of 1500 joules per second. The flash lamp 41 can comprise a source of 450-900 torr, and preferably comprises a source of 700 torr. Capacitor 35 comprises a 30-70 microfarad capacitor, preferably a 50 microfarad capacitor, and rectifier 37 preferably comprises a silicon controlled rectifier. The inductor 39 preferably comprises a 30-70 microhenry solid core inductor, or equivalent thereof, and preferably comprises a 50 microhenry solid core inductor, or equivalent thereof. In alternative embodiments, inductor 39 may comprise an inductance of 13 microhenries or an inductance of 10-15 microhenries. In yet another alternative embodiment, inductor 39 may comprise an inductance value of 13 microhenries, or 10-15 microhenries, in a solid core inductor or equivalent. To the practical extent, circuit 30 can include digital elements. For example, as described below, other values for the inductor 39 and the capacitance 35 can be implemented to obtain a flash lamp drive current with a relatively fast rise time.

図4は、本発明のフラッシュランプ駆動電流50を示しており、それは、インダクタ39からフラッシュランプ41まで通り過ぎる。本発明のフラッシュランプ駆動電流は、約0.25マイクロ秒より大きいパルス幅を持つことが好ましく、50〜300マイクロ秒の範囲内のパルス幅を持つことがより好ましい。説明する実施形態では、パルス幅は約200マイクロ秒である。フラッシュランプ駆動電流50は、最大値52、初期増加部分54、及び逓減電流部分56を備える。フラッシュランプ41は、陽極、陰極、及びそれらの間に、キセノン又はクリプトンのような気体を持つ円筒ガラス管を備えることが好ましい。フラッシュランプ駆動電流50をフラッシュランプ41の陽極に加える時、陽極と陰極との間の電位が増大する。初期増加54で示されるように、フラッシュランプ駆動電流が増大するにつれて、電位が増大する。電流がフラッシュランプ41の気体を通って流れ、フラッシュランプ41が明るいインコヒーレント光を発するという結果になる。   FIG. 4 shows the flash lamp drive current 50 of the present invention, which passes from the inductor 39 to the flash lamp 41. The flash lamp drive current of the present invention preferably has a pulse width greater than about 0.25 microseconds, and more preferably has a pulse width in the range of 50-300 microseconds. In the described embodiment, the pulse width is about 200 microseconds. The flash lamp driving current 50 includes a maximum value 52, an initial increasing portion 54, and a decreasing current portion 56. The flash lamp 41 preferably includes an anode, a cathode, and a cylindrical glass tube having a gas such as xenon or krypton between them. When the flash lamp driving current 50 is applied to the anode of the flash lamp 41, the potential between the anode and the cathode increases. As indicated by the initial increase 54, the potential increases as the flash lamp drive current increases. Current flows through the gas in the flash lamp 41, resulting in the flash lamp 41 emitting bright incoherent light.

例えば、フラッシュランプ41をレーザロッド(示されていない)に密結合させることができ、それは円筒結晶を備えることが好ましい。フラッシュランプ41、及びレーザロッドは、好ましくはそれらの間に1cmの間隔をあけて、互いに平行に配置される。レーザロッドは、2つの皿に取り付けられ、フラッシュランプ駆動電流回路30に電気的に接続されない。フラッシュランプ41は、レーザロッドを誘導する好ましい手段を備えるが、本発明により、他の手段もまた熟慮される。例えば、励起源として、フラッシュランプではなく、ダイオードを使用することもできる。誘導放射により光増幅を生成するためのダイオードの使用は、1996年に出版された、WalterKoechner著、固体状態レーザ工学 第4拡張改訂及び更新版という本で論じられており、その内容は、引用により本出願に明白に組み入れられる。   For example, the flash lamp 41 can be tightly coupled to a laser rod (not shown), which preferably comprises a cylindrical crystal. The flash lamp 41 and the laser rod are preferably arranged in parallel to each other with a spacing of 1 cm between them. The laser rod is attached to two dishes and is not electrically connected to the flash lamp drive current circuit 30. The flash lamp 41 comprises preferred means for guiding the laser rod, but other means are also contemplated by the present invention. For example, a diode can be used as an excitation source instead of a flash lamp. The use of diodes to generate optical amplification by stimulated emission is discussed in a book published in 1996 by Walter Koechner, Solid State Laser Engineering 4th Extended Revision and Update, the contents of which are incorporated by reference Is expressly incorporated into the present application.

この好ましいフラッシュランプ41からのインコヒーレント光は、レーザロッドの外側表面に突き当たる。インコヒーレント光がレーザロッド内を貫通する時、レーザロッド内の原子又はイオンが、その貫通した光を吸収し、続いて、誘導放射プロセスを通して、コヒーレント光を発する。原子又はイオンは、エルビウム、及びクロムを含むことができ、レーザロッド自身は、例えばYSGGのような結晶を含むことができる。この好ましいレーザシステムは、2.70〜2.80ミクロンの範囲の波長を持つ電磁エネルギーを生成するEr,Cr:YSGG固体状態レーザか、又は2.940ミクロンの波長を持つ電磁エネルギーを生成するエルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット(Er:YAG)固体状態レーザか、のいずれかを備える。この好ましいものとして、Er,Cr:YSGG固体状態レーザはほぼ2.789ミクロンの波長を持ち、Er:YAG固体状態レーザはほぼ2.940ミクロンの波長を持つ。代替の一実施形態より、レーザロッドはYAG結晶を備えることができ、不純物はエルビウム不純物を含むことができる。様々な他の可能性が存在するが、そのうちの数個が、上述の1996年に出版された、WalterKoechner著「固体状態レーザ工学 第4拡張改訂及び更新版」という本に示されており、その内容は、引用により明白に本出願に組み入れられる。他の可能性のあるレーザシステムは、2.70〜2.80ミクロンの範囲内の波長を持つ電磁エネルギーを生成するエルビウム、イットリウム、スカンジウム、ガリウムガーネット(Er:YSGG)固体状態レーザ、2.94ミクロンの波長を持つ電磁エネルギーを生成するエルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット(Er:YAG)固体状態レーザ、2.69ミクロンの波長を持つ電磁エネルギーを生成するクロム、ツリウム、エルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット(CTE:YAG)固体状態レーザ、2.71〜2.86ミクロンの範囲内の波長を持つ電磁エネルギーを生成するエルビウム、イットリウム、オルトアルミナ(Er:YAL03)固体状態レーザ、2.10ミクロンの波長を持つ電磁エネルギーを生成するホルミウム、イットリウム、アルミニウムガーネット(Ho:YAG)固体状態レーザ、266ナノメートルの波長を持つ電磁エネルギーを生成する四重ネオジム、イットリウム、アルミニウムガーネット(四重Nd:YAG)固体状態レーザ、193ナノメートルの波長を持つ電磁エネルギーを生成するフッ化アルゴン(ArF)エキシマレーザ、308ナノメートルの波長を持つ電磁エネルギーを生成する塩化キセノン(XeCl)エキシマレーザ、248ナノメートルの波長を持つ電磁エネルギーを生成するフッ化クリプトン(KrF)エキシマレーザ、及び9〜11ミクロンの範囲内の波長を持つ電磁エネルギーを生成する二酸化炭素(CO2)を含む。   The incoherent light from this preferred flash lamp 41 strikes the outer surface of the laser rod. As incoherent light penetrates the laser rod, atoms or ions in the laser rod absorb the penetrating light and subsequently emit coherent light through a stimulated emission process. The atoms or ions can include erbium and chromium, and the laser rod itself can include a crystal such as YSGGG. This preferred laser system is an Er, Cr: YSGG solid state laser that produces electromagnetic energy having a wavelength in the range of 2.70-2.80 microns, or erbium that produces electromagnetic energy having a wavelength of 2.940 microns. , Yttrium, or aluminum garnet (Er: YAG) solid state laser. As preferred, the Er, Cr: YSGG solid state laser has a wavelength of approximately 2.789 microns, and the Er: YAG solid state laser has a wavelength of approximately 2.940 microns. According to an alternative embodiment, the laser rod may comprise a YAG crystal and the impurities may include erbium impurities. There are various other possibilities, some of which are shown in the book “Solid State Laser Engineering 4th Extended Revision and Update” by Walter Koechner, published in 1996, mentioned above. The contents are expressly incorporated into this application by reference. Other possible laser systems are erbium, yttrium, scandium, gallium garnet (Er: YSGGG) solid state lasers that generate electromagnetic energy with wavelengths in the range of 2.70-2.80 microns. Erbium, yttrium, aluminum garnet (Er: YAG) solid state lasers that generate electromagnetic energy with a wavelength of micron, chromium, thulium, erbium, yttrium, aluminum garnet (CTE) that generate electromagnetic energy with a wavelength of 2.69 microns : YAG) solid state lasers, erbium, yttrium, orthoalumina (Er: YAL03) solid state lasers that generate electromagnetic energy with wavelengths in the range of 2.71 to 2.86 microns, with wavelengths of 2.10 microns Electromagnetic energy Holmium, yttrium, aluminum garnet (Ho: YAG) solid state laser producing 266, neodymium, yttrium, aluminum garnet (quad Nd: YAG) solid state laser producing electromagnetic energy having a wavelength of 266 nanometers, 193 Argon fluoride (ArF) excimer laser that generates electromagnetic energy with a wavelength of nanometer, xenon chloride (XeCl) excimer laser that generates electromagnetic energy with a wavelength of 308 nanometers, electromagnetic energy with a wavelength of 248 nanometers A krypton fluoride (KrF) excimer laser that produces, and carbon dioxide (CO2) that produces electromagnetic energy with a wavelength in the range of 9-11 microns.

原子又はイオンと関連付けられる、電子のような粒子は、突き当たったインコヒーレント放射からのエネルギーを吸収し、より高い原子価の状態まで上昇する。準安定レベルまで上昇した粒子は、例えば、放射のエネルギー粒子が誘導遷移を励起するまでとういうように、しばらくの間、このレベルにとどまる。エネルギー粒子による、準安定レベルにおける粒子の誘導は、両方の粒子のグラウンド状態までの崩壊、及び双コヒーレント光子の放射(エネルギーの粒子)、という結果になる。双コヒーレント光子は、レーザロッドの両端におけるミラー間で、そのレーザロッドを通って共振することができ、準安定レベル上の他の粒子を誘導して、それにより、続いて、双コヒーレント光子放射を生成することができる。このプロセスは、放射線の誘導放射による光増幅と呼ばれる。   Particles, such as electrons, associated with atoms or ions absorb energy from impinging incoherent radiation and rise to higher valence states. Particles that have risen to a metastable level remain at this level for some time, for example until the energetic particles of radiation excite induced transitions. Induction of particles at metastable levels by energetic particles results in the decay of both particles to ground and the emission of bicoherent photons (energy particles). A bicoherent photon can resonate through the laser rod between mirrors at both ends of the laser rod and induces other particles on the metastable level, thereby subsequently producing a bicoherent photon emission. Can be generated. This process is called light amplification by stimulated emission of radiation.

フラッシュランプ41からの誘導するインコヒーレント光によって準安定レベルまで引き上げられた大多数の粒子が、より低い状態まで崩壊し戻るまで、その増幅効果は続くであろう。準安定状態からより低い状態までの大多数の粒子の崩壊は、多数の光子の生成という結果になり、これは、上向きに立ち上がる微小パルス(例えば、図5の64)に対応する。グラウンドレベル上の粒子が、再び、準安定状態まで誘導し戻されるにつれて、放射される光子の数は減少し、それは、例えば、微小パルス64における下向き傾斜に対応する。レーザシステムによるコヒーレント光子の放射の減少に対応して、微小パルスは減少し続ける。準安定レベルまで誘導された粒子の数は、生成されたコヒーレント光子の数を増大させるのに十分なレベルで誘導放射が生じる量まで、増大する。コヒーレント光子の生成が増大し、準安定レベル上の粒子が崩壊するにつれて、コヒーレント光子の数は増大し、これは、上向きに立ち上がる微小パルスに対応する。   The amplification effect will continue until the majority of the particles that have been raised to the metastable level by the incoherent light induced from the flash lamp 41 decay back to a lower state. The decay of the majority of particles from a metastable state to a lower state results in the generation of a large number of photons, which corresponds to a small pulse rising upward (eg, 64 in FIG. 5). As particles on the ground level are again guided back to the metastable state, the number of emitted photons decreases, which corresponds to, for example, a downward slope in the micropulse 64. Corresponding to the decrease in coherent photon emission by the laser system, the micropulses continue to decrease. The number of particles induced to a metastable level increases to the amount that stimulated emission occurs at a level sufficient to increase the number of coherent photons generated. As the generation of coherent photons increases and the particles above the metastable level decay, the number of coherent photons increases, which corresponds to a small pulse rising upward.

レーザシステムのある時間にわたる出力光エネルギー分散を、図5の60に示す。本発明の出力光エネルギー分布は、約0.25マイクロ秒より大きいパルス幅を持つことが好ましく、50〜300マイクロ秒の範囲内のパルス幅を持つことがより好ましい。図示した実施形態では、パルス幅は約200マイクロ秒である。出力光エネルギー分散60は、最大微小パルス値62、多数の微小リーディングパルス64、66、68、及び概して減少する光エネルギー70の一部分を含む。   The output light energy distribution over time of the laser system is shown at 60 in FIG. The output light energy distribution of the present invention preferably has a pulse width greater than about 0.25 microseconds, and more preferably has a pulse width in the range of 50-300 microseconds. In the illustrated embodiment, the pulse width is about 200 microseconds. The output light energy dispersion 60 includes a maximum minute pulse value 62, a number of minute leading pulses 64, 66, 68, and a portion of the light energy 70 that generally decreases.

本発明により、出力光エネルギー分散60は、大きい規模を備える。この大きい規模は、パルスの立上り区間における、一又はそれ以上の鋭く立ち上がった微小パルスに対応する。図5に示すように、微小パルス68は、ちょうどパルスの開始において、或いはその近くで、最大値62を含む。さらに、典型的には250〜300マイクロ秒の範囲である従来技術の半値全幅にくらべて、図5における出力光エネルギー分散の半値全幅は、ほぼ70マイクロ秒であり、他の実施形態では、約40〜65マイクロ秒の間とすることができる。出願人の発明は、0.025マイクロ秒より大きい、好ましくは10〜150マイクロ秒の範囲である半値全幅を備えるパルスを意図しているが、他の範囲もまた可能であろう。さらに、例えば、300マイクロ秒より大きい典型的な従来技術のパルス幅に比べて、出願人の発明は、0.25〜300マイクロ秒の間のパルス幅を考えている。本発明の更なる側面は、0.25〜300マイクロ秒の間のパルス幅範囲のパルスの、300〜800マイクロ秒の間のパルス幅範囲のパルスとの組合せである。さらに、1〜20Hzの周波数が、ここでは好ましい。そのかわりに、20〜150Hzの周波数を使用することもできる。出願人の発明は、概して、1〜150Hzの間の周波数を意図している。ダイオード励起Qスイッチレーザの場合、周波数は、KKzレンジ内と同じくらい高いとすることができる。   According to the present invention, the output light energy dispersion 60 has a large scale. This large scale corresponds to one or more sharply rising micropulses in the rising edge of the pulse. As shown in FIG. 5, the micropulse 68 includes a maximum value 62 just at or near the start of the pulse. Furthermore, the full width at half maximum of the output light energy dispersion in FIG. 5 is approximately 70 microseconds compared to the prior art full width at half maximum, typically in the range of 250-300 microseconds, and in other embodiments, It can be between 40-65 microseconds. Applicant's invention contemplates pulses with full width at half maximum greater than 0.025 microseconds, preferably in the range of 10-150 microseconds, although other ranges would also be possible. Further, for example, Applicants' invention contemplates pulse widths between 0.25 and 300 microseconds, as compared to typical prior art pulse widths greater than 300 microseconds, for example. A further aspect of the invention is the combination of a pulse width range between 0.25 and 300 microseconds with a pulse width range between 300 and 800 microseconds. Furthermore, a frequency of 1-20 Hz is preferred here. Alternatively, a frequency of 20 to 150 Hz can be used. Applicant's invention generally contemplates frequencies between 1-150 Hz. For diode-pumped Q-switched lasers, the frequency can be as high as in the KKz range.

上で言及したように、半値全幅の範囲は、振幅が最初にピーク振幅の半分より上に上昇する開始時刻から、パルス幅間の最終時間である、振幅がピーク振幅の半分より下に下がる終了時刻まで、と定められる。半値全幅は、開始時刻と終了時刻との間の差と定義される。   As mentioned above, the full width at half maximum range is from the start time when the amplitude first rises above half the peak amplitude to the end time between the pulse widths, where the amplitude falls below half the peak amplitude. Until the time. The full width at half maximum is defined as the difference between the start time and the end time.

パルス幅と比べて、半値全幅の範囲の時間軸に沿った位置は、パルスの最後よりもパルスの最初に近い。半値全幅の範囲の位置は、時間軸に沿って、パルスの初めの1/2以内であることが好ましく、パルスの初めの約1/3以内であることがより好ましい。本発明により、半値全幅の範囲の他の位置もまた可能である。パルスの立ち上がり時間は、最初の5〜35マイクロ秒以内に生じることが好ましく、パルスの開始から最初の12.5マイクロ秒以内に生じることがより好ましい。開始時間は、パルス幅の初めの1/10以内で実現されることが好ましい。   Compared to the pulse width, the position along the time axis of the full width at half maximum is closer to the beginning of the pulse than to the end of the pulse. The position of the full width at half maximum is preferably within the first half of the pulse along the time axis, and more preferably within about one third of the first of the pulse. Other positions in the full width at half maximum are also possible according to the invention. The rise time of the pulse preferably occurs within the first 5-35 microseconds, and more preferably within the first 12.5 microseconds from the start of the pulse. The start time is preferably realized within the first 1/10 of the pulse width.

出力光エネルギー分散70のもう1つの識別特徴は、例えば、微小パルス64、66、68が最大振幅62のほぼ1/3を備えることである。微小リーディングパルス64、66、68が最大振幅62のほぼ1/2の振幅を備えることが、より好ましい。これに対して、図2に示すような従来技術の微小リーディングパルスは、振幅が比較的小さい。   Another distinguishing feature of the output light energy dispersion 70 is, for example, that the micropulses 64, 66, 68 comprise approximately 1/3 of the maximum amplitude 62. It is more preferable that the minute leading pulses 64, 66, 68 have an amplitude that is approximately 1/2 of the maximum amplitude 62. On the other hand, the amplitude of the prior art minute leading pulse as shown in FIG. 2 is relatively small.

出力光エネルギー分散60の勾配は、5より大きい、又は5に等しく、他の実施形態では、約10より大きい。図示した実施形態では、勾配は約50である。これに対して、従来技術の出力光エネルギー分散20の勾配は約4である。   The slope of the output light energy dispersion 60 is greater than or equal to 5, and in other embodiments greater than about 10. In the illustrated embodiment, the slope is about 50. In contrast, the slope of the output light energy dispersion 20 of the prior art is about 4.

エネルギーを使用して柔らかい組織の切断を改善する実施形態のような、本発明の更なる実施形態では、パルスの勾配は、より急ではないとすることができる。例えば、パルスの形状は、上で解説した形状より滑らかとすることができる。より急でない初期勾配を持つパルスを利用することにより、例えば、切断された組織の凝固の改善を実現することが可能であろう。   In further embodiments of the invention, such as embodiments that use energy to improve soft tissue cutting, the slope of the pulse may be less steep. For example, the shape of the pulse can be smoother than the shape described above. By utilizing pulses with a less steep initial slope, it may be possible to achieve improved coagulation of the cut tissue, for example.

特定の実施形態では、図6に示すように、短パルスと長パルスを交互にすることにより、切断、凝固、及び/又は組織改造の効果を実現する。図示された図6の実施形態では、短パルスは、長パルスと比べて、比較的大きい振幅を備える。例えば、短パルス及び長パルスの様々な並びで、一連のパルスを提供することにより、切断効果を得ることができる。一実施形態では、パルスの列は、交互の短パルス、及び長パルスを含むことができる。他の実施形態では、パルスの列は、長,長,短、或いは短,短,長のようなパルスの並びを含むことができる。更なるパターン、又は並びもまた、利用することができる。パルス形状を交互にすること、或いは変化させることを利用することにより、如何なる単一のパルス形状によっても実現不可能な結合効果を得ることが可能であろう。例えば、短パルス、及び長パルスの組合せを利用することにより、比較的強い凝固を伴った深い切断を作り出すことが可能であろう。典型的には、より短いパルスは、適度な凝固を伴った比較的深い切断を作り出す傾向があり、より長いパルスは、強い凝固を伴った比較的浅い切断を作り出す傾向がある、とすることができる。本出願で使用される限り、「長」パルスは、より短いパルスにくらべて、より急でない勾配、及びより長いテールを持つパルスである。特定の実施形態では、長パルスは、約700マイクロ秒の継続時間を持つことができる。   In certain embodiments, as shown in FIG. 6, alternating short and long pulses achieve the effect of cutting, coagulation, and / or tissue remodeling. In the illustrated embodiment of FIG. 6, the short pulse has a relatively large amplitude compared to the long pulse. For example, a cutting effect can be obtained by providing a series of pulses in various sequences of short and long pulses. In one embodiment, the train of pulses can include alternating short pulses and long pulses. In other embodiments, the train of pulses can include a sequence of pulses such as long, long, short, or short, short, long. Additional patterns or sequences can also be utilized. By utilizing alternating or varying pulse shapes, it would be possible to obtain a coupling effect that cannot be achieved with any single pulse shape. For example, by utilizing a combination of short pulses and long pulses, it would be possible to create deep cuts with relatively strong coagulation. Typically, shorter pulses tend to produce relatively deep cuts with moderate coagulation, and longer pulses tend to produce relatively shallow cuts with strong coagulation. it can. As used in this application, a “long” pulse is a pulse with a less steep slope and a longer tail compared to a shorter pulse. In certain embodiments, the long pulse can have a duration of about 700 microseconds.

図7は、図6に示す短パルスの拡大図を示している。図7のパルスは、ほぼ800ミリボルトの最大振幅を持つ。   FIG. 7 shows an enlarged view of the short pulse shown in FIG. The pulse of FIG. 7 has a maximum amplitude of approximately 800 millivolts.

図8は、図6に示した長パルスの拡大図を示している。図8のパルスは、ほぼ120ミリボルトの最大振幅を持つ。しかしながら、図8のパルスは、図7のパルスより実質的に長い継続時間を持つ。例えば、図8の長パルスは、ほぼ1650マイクロ秒(250μs/div*6.6)の継続時間を持つことができるのに対して、図7の短パルスは、約750マイクロ秒〜約1000マイクロ秒の継続時間を持つことができる。図示した実施形態では、図7に示したパルスの各々、及び図8に示したパルスの各々の下の面積は、実質的に等しい。しかしながら、変更された実施形態では、その面積が互いに変化することができる。当業者は理解しているように、各パルスにおける電圧追跡のもとで積分を特定することにより、各面積を計算することができる。従って、図示された実施形態では、短パルスのエネルギー、及び長パルスのエネルギーは、実質的に等しいとすることができる。様々な最大振幅、及び継続時間のパルスを生成することにより、例えば、図示した実施形態において実質的に等しいエネルギーで、単一パルス形式のみを利用するシステムに比べて、ターゲット材料の切断、凝固、又は改造における改善を得ることが可能であろう。   FIG. 8 shows an enlarged view of the long pulse shown in FIG. The pulse of FIG. 8 has a maximum amplitude of approximately 120 millivolts. However, the pulse of FIG. 8 has a substantially longer duration than the pulse of FIG. For example, the long pulse of FIG. 8 can have a duration of approximately 1650 microseconds (250 μs / div * 6.6), whereas the short pulse of FIG. 7 can be from about 750 microseconds to about 1000 microseconds. Can have a duration of seconds. In the illustrated embodiment, the area under each of the pulses shown in FIG. 7 and each of the pulses shown in FIG. 8 is substantially equal. However, in modified embodiments, the areas can vary from one another. As those skilled in the art understand, each area can be calculated by specifying the integral under voltage tracking in each pulse. Thus, in the illustrated embodiment, the energy of the short pulse and the energy of the long pulse can be substantially equal. By generating pulses of various maximum amplitudes and durations, for example, cutting, coagulating the target material, compared to a system that utilizes only a single pulse format with substantially equal energy in the illustrated embodiment, Or it would be possible to obtain improvements in retrofits.

図9及び10は、それぞれ、短パルス、及び長パルスの更なる拡大図を示している。パルスについての各電圧追跡を、異なる尺度で提供する。   Figures 9 and 10 show further enlarged views of the short and long pulses, respectively. Each voltage trace for the pulse is provided on a different scale.

特定の実施形態では、本出願で開示された装置は、2つの高電圧電源を含むことができる。一実施形態では、1つの電源が、1つのパルス形成ネットワーク(例えば、LC回路)を充電し、第2の電源が、第2のパルス形成ネットワーク(例えば、LC回路)を充電する。次に、各パルス形成ネットワークは、同じランプを通して、放電することができる。   In certain embodiments, the devices disclosed in this application can include two high voltage power supplies. In one embodiment, one power source charges one pulse forming network (eg, an LC circuit) and a second power source charges a second pulse forming network (eg, an LC circuit). Each pulse forming network can then be discharged through the same lamp.

本発明の出力光エネルギー分散60は、ターゲット表面に向けられた、レーザのような電磁エネルギー源の切断効果を最大化するのに役立つであろう。ターゲット表面上又はターゲット表面で、ターゲット表面内で、及び/又はターゲット表面より上で、切断及び/又は削磨効果が生じるであろう。本出願で開示された光エネルギー分散を使って、電磁エネルギーを、そのエネルギーの一部が流体によって吸収されるようにターゲット表面に向けることにより、そのターゲット表面を破壊することが可能である。エネルギーを吸収する流体は、ターゲット表面上、ターゲット表面内、ターゲット表面の上にある、或いはそれらの組合せ、とすることができる。一実施形態では、エネルギーを吸収する流体は、水を含むことができる、及び/又は水酸基を含むことができる。流体が、電磁エネルギーを高く吸収する水酸基、及び/又は水を含むとき、これらの流体分子は振動し始めることができる。分子が振動するにつれて、破壊(例えば、機械的、熱動力的、又は他の形式の仕組み)につながる拡張をもたらす局所的な加熱が作り出される。ターゲット表面上の他の分子による、衝突した電磁エネルギーの吸収によって、他の形式の破壊効果も生じ得る。従って、エネルギー吸収によってもたらされた切断効果は、熱特性(例えば、熱切断)、或いは熱動力効果によるものとすることができ、また、ターゲット表面を大いに加熱することのない分子(例えば、ターゲット表面の上の水)によるエネルギーの吸収によるものとすることもできる。流体出力と組合せて切断を実行する特定の実施形態、及びまた、流体出力を使用しない特定の実施形態では、本出願で開示された電磁エネルギー分散の使用は、炭化、又は燃焼のような、ターゲット表面への二次損傷を減らすことができる。従って、電磁エネルギーによってもたらされる切断効果の一部は、熱エネルギーによるものとすることができ、また切断効果の一部は、電磁エネルギーを吸収する分子の破壊により生成される破壊(例えば、機械的、熱動力的、又は他の形式の効果)力によるものとすることができる。   The output light energy dispersion 60 of the present invention will help to maximize the cutting effect of an electromagnetic energy source, such as a laser, directed at the target surface. Cutting and / or grinding effects will occur on or at the target surface, within the target surface, and / or above the target surface. Using the light energy dispersion disclosed in this application, it is possible to destroy the target surface by directing electromagnetic energy to the target surface such that a portion of that energy is absorbed by the fluid. The fluid that absorbs energy can be on the target surface, in the target surface, on the target surface, or a combination thereof. In one embodiment, the fluid that absorbs energy can include water and / or can include hydroxyl groups. When the fluid contains hydroxyl groups and / or water that absorbs electromagnetic energy highly, these fluid molecules can begin to vibrate. As the molecule vibrates, local heating is created that results in expansion that leads to failure (eg, mechanical, thermodynamic, or other type of mechanism). Absorption of impacted electromagnetic energy by other molecules on the target surface can also cause other types of destructive effects. Thus, the cutting effect brought about by energy absorption can be due to thermal properties (eg, thermal cutting), or thermodynamic effects, and molecules that do not significantly heat the target surface (eg, target It can also be due to absorption of energy by water on the surface). In certain embodiments in which cutting is performed in combination with fluid output, and also in certain embodiments that do not use fluid output, the use of electromagnetic energy distribution disclosed in this application may include targets such as carbonization or combustion. Secondary damage to the surface can be reduced. Thus, part of the cutting effect caused by electromagnetic energy can be due to thermal energy, and part of the cutting effect can be caused by the destruction of molecules that absorb electromagnetic energy (eg, mechanical Thermodynamic, or other types of effects).

ターゲット表面上に破壊力を与える、或いはターゲット表面を切断して凝固、又は改造するために使用される装置は、少なくともエネルギーの一部分が流体によって吸収されるように、電磁エネルギーをターゲット表面に向けるように構成される。破壊力をターゲット表面上に与えるための一装置が、「電磁誘導切断のための噴霧流体粒子」という名称の米国特許第5,741,247号で開示されている。その装置の切断効果を、ターゲット表面の上の噴霧流体粒子によってもたらすことができるだけでなく、そのかわりに、又はさらに、ターゲット表面上、又はターゲット表面内の流体によるエネルギーの吸収により、切断効果をもたらすこともできる。その装置の一実施形態では、ターゲット表面より上に置かれた流体、ターゲット表面上に置かれた流体、又はターゲット表面内に置かれた流体の組合せによるエネルギー吸収の効果によって、切断効果がもたらされる。一実施形態では、衝突した電磁エネルギーの約1/3が流体粒子を通り抜け、ターゲット表面上に衝突し、その衝突したエネルギーの一部が、ターゲット表面を切断するように、或いはターゲット表面の切断に寄与するように作動することができる。   An apparatus used to impart a destructive force on a target surface or to cut and solidify or modify the target surface directs electromagnetic energy to the target surface such that at least a portion of the energy is absorbed by the fluid. Configured. One apparatus for providing a destructive force on a target surface is disclosed in US Pat. No. 5,741,247 entitled “Atomized Fluid Particles for Electromagnetic Induction Cutting”. Not only can the cutting effect of the device be brought about by the atomized fluid particles on the target surface, but instead or in addition, the cutting effect is brought about by absorption of energy by the fluid on or in the target surface. You can also. In one embodiment of the apparatus, the effect of energy absorption by a fluid placed above the target surface, a fluid placed on the target surface, or a combination of fluids placed within the target surface provides a cutting effect. . In one embodiment, about one third of the impacted electromagnetic energy passes through the fluid particles and impacts on the target surface, so that a portion of the impacted energy cuts the target surface or cuts the target surface. Can act to contribute.

その装置にはフィルタもまた提供されて、電磁エネルギー源から伝送される電磁エネルギーを、フィルタなしでターゲット表面へ伝送された電磁エネルギーと比べて遅れずに、1又はそれ以上の点において、空間的に異なる手法で、ターゲット表面を破壊するように変更することもできる。フィルタの空間的及び/又は時間的構成により、電磁エネルギーの空間的、及び/又は時間的分散を変えることができる。例えば、フィルタは流体を備えることができ;一実施形態では、フィルタは、その特徴(例えば、サイズ、分散、速度、構成)がある時間にわたって空間的に変化して、ターゲット表面上に衝突するエネルギーの量を変えることのできる、噴霧流体粒子の分散である。一例として、フィルタを、ターゲットの上に断続的に置いて、衝突するエネルギーの輝度を変え、それにより、ある形式のパルス効果を提供することができる。そのような例では、水のスプレーを断続的に加えて、衝突する放射を横切ることもできる。幾つかの実施形態では、フィルタの利用により、典型的にはフィルタを持たない従来技術のレーザの熱切断と関連付けられる二次的加熱/損傷を減らして、又は二次的過熱/損傷なしで、ターゲット表面の切断を実現することができる。フィルタの流体は、水を含むことができる。本出願で開示される他の流体出力、エネルギー源、及び他の構造及び方法と同様に、フィルタからの出力は、「材料剥離剤及び方法」という名称の米国特許第6,231,567号で説明される流体出力、及び他の構造/方法のいずれかを含むことができ、その内容全体が、互換性があって、相互に排他的でない程度まで、引用により本出願に組み入れられる。   The device is also provided with a filter that allows the electromagnetic energy transmitted from the electromagnetic energy source to be spatially reduced in one or more respects without delay compared to the electromagnetic energy transmitted to the target surface without the filter. The target surface can be changed to be destroyed by a different method. Depending on the spatial and / or temporal configuration of the filter, the spatial and / or temporal distribution of the electromagnetic energy can be varied. For example, the filter can comprise a fluid; in one embodiment, the filter varies spatially over a period of its characteristics (eg, size, dispersion, velocity, configuration) and impacts on the target surface. Is a dispersion of atomized fluid particles that can vary in amount. As an example, a filter can be placed on the target intermittently to change the intensity of the impinging energy, thereby providing some form of pulse effect. In such an example, a spray of water can be applied intermittently to cross the impinging radiation. In some embodiments, the use of a filter reduces the secondary heating / damage typically associated with thermal cutting of prior art lasers without a filter or without secondary overheating / damage, Cutting of the target surface can be realized. The filter fluid may include water. As with other fluid outputs, energy sources, and other structures and methods disclosed in this application, the output from the filter can be found in US Pat. No. 6,231,567 entitled “Material Stripper and Method”. Any of the fluid outputs described and other structures / methods can be included, the entire contents of which are hereby incorporated by reference to the extent they are compatible and not mutually exclusive.

高輝度の微小リーディングパルス64、66、及び68は、ターゲット表面に向けられたエネルギーのいくつかの高いピーク量を与えることができる。エネルギーをターゲット表面に向けて、所望の切断効果を獲得する。例えば、幾つかの例では、水又は他の生体適合流体を含むことのできるターゲット表面の材料上又は内に存在する噴霧流体粒子内、及び流体及び/又はOH分子内に、エネルギーを向けて、それにより、流体を拡張させ、ターゲット表面に対して破壊(例えば、機械)切断力を誘導する、或いはターゲット表面の破壊(例えば、機械破壊、熱動力、又は任意の他の形式)を誘導することができる。最大微小パルス68の後の微小トレイリングパルスが、材料の除去を助けることがわかった。本発明により、単一の大きい微小リーディングパルス68を生成することができる、或いはそのかわりに、2又はそれ以上の大きい微小リーディングパルス68(又は、例えば64、66)を生成することもできる。本発明の一側面により、パルスの比較的より急な傾斜、及びより短いパルスは、材料内で作り出される残留熱の量を下げることができる。   The high intensity microleading pulses 64, 66, and 68 can provide some high peak amounts of energy directed to the target surface. Direct energy to the target surface to achieve the desired cutting effect. For example, in some instances, directing energy into atomized fluid particles and on fluids and / or OH molecules present on or in target surface materials that can include water or other biocompatible fluids, Thereby expanding the fluid and inducing a breaking (eg machine) cutting force on the target surface or inducing a target surface destruction (eg mechanical failure, thermopower or any other form) Can do. It has been found that the micro trailing pulse after the maximum micro pulse 68 helps to remove material. According to the present invention, a single large microleading pulse 68 can be generated, or alternatively two or more large microleading pulses 68 (or 64, 66, for example) can be generated. According to one aspect of the invention, a relatively steeper slope of the pulse and a shorter pulse can reduce the amount of residual heat created in the material.

本発明のフラッシュランプ電流生成回路30は、例えば約0.25〜300マイクロ秒の、比較的狭いパルスを生成する。さらに、例えば最初の250〜300マイクロ秒内で生じる従来技術の半値全幅とくらべて、本発明の光出力エネルギー分散60の半値全幅は、最初の30〜70マイクロ秒以内で生じることができる。本発明の各パルスのリーディング部分における光エネルギーの比較的高速な周波数、及び比較的大きな初期分散は、比較的効率的な切断(例えば、機械切断、熱動力、又は他の形式)という結果になることができる。本発明の出力光エネルギー分散は、組織及び材料を、切断、成形、除去、凝固、又は改造するようにされることができ、さらに、ターゲット表面より上の噴霧流体粒子内、又はターゲット表面上又は内に置かれた他の流体粒子内に、電磁エネルギーを与えるようにされることができる。本発明の出力光エネルギー分散により得られる切断効果は、完全かつ強力の両方であり、さらに、ターゲット表面上に一貫性のある切断、又は他の破壊力を与えることができる。   The flash lamp current generation circuit 30 of the present invention generates a relatively narrow pulse, for example about 0.25 to 300 microseconds. Further, the full width at half maximum of the light output energy dispersion 60 of the present invention can occur within the first 30 to 70 microseconds, for example, compared to the prior art full width at half maximum that occurs within the first 250 to 300 microseconds. The relatively fast frequency of light energy and the relatively large initial dispersion in the leading portion of each pulse of the present invention results in relatively efficient cutting (eg, mechanical cutting, thermopower, or other type). be able to. The output light energy dispersion of the present invention can be made to cut, shape, remove, coagulate, or modify tissue and material, and further within spray fluid particles above the target surface, or on the target surface or Electromagnetic energy can be provided in other fluid particles placed therein. The cutting effect obtained by the output light energy distribution of the present invention is both complete and strong, and can further provide a consistent cutting or other destructive force on the target surface.

本出願で開示された装置を使用して、生物学的ターゲット、又は非生物学的ターゲット上に切断力を与えることができる。殆どの実施形態では、1又は複数のパルスを使用して、歯、骨、又は軟骨のような体組織を切断、凝固、又は改造するのに効果的な力を生成することができる。上で説明したように、可変パルス形状の列を利用することにより、改善された、或いは異なる切断性能を得ることが可能であろう。例えば、短く高輝度なパルスで歯の表面を切断し、より長くより低輝度なパルスと関連付けられる「融解」効果により歯の細管を閉路を促進することが可能であろう。このような効果は、例えば、根管の処置、又は減感の治療をするための細管の閉路又は融解のような、減感の治療をするための歯肉における1又は複数の歯の侵食に、特に有用とすることができる。そのかわりに、又はさらに、パルス列を使用して、空洞を減らす又は抑制するように、歯のエナメル、又は象牙質を溶融改造することができる。上で説明したように、長パルス及び短パルスの列を提供することにより、血管組織のような深い組織を切断、及び凝固することもまた可能であろう。   The apparatus disclosed in this application can be used to apply a cutting force on a biological target or a non-biological target. In most embodiments, one or more pulses can be used to generate a force effective to cut, coagulate, or remodel body tissue such as teeth, bones, or cartilage. As explained above, it may be possible to obtain improved or different cutting performance by utilizing a train of variable pulse shapes. For example, it may be possible to cut the tooth surface with short, high intensity pulses and promote closure of the dental tubules by a “melting” effect associated with longer, lower intensity pulses. Such an effect may be caused by erosion of one or more teeth in the gingiva to treat desensitization, such as root canal treatment, or tubule closure or melting to treat desensitization, It can be particularly useful. Alternatively, or in addition, pulse trains can be used to melt-modify tooth enamel, or dentin, to reduce or suppress cavities. As explained above, it may also be possible to cut and coagulate deep tissue such as vascular tissue by providing a train of long and short pulses.

本発明の更なる実施形態により、ターゲット(例えば、組織)へ向けられた電磁エネルギー(例えば、電磁エネルギーのパルス)の流束量を用いて、ターゲットの改造を実現することができる。図11は、本発明による、ターゲット(例えば、組織)を改造する方法の実施を説明するフローチャートである。この実施は、ステップ100において、電磁エネルギーのパルスを組織の表面に向けることを含む。一例によるその組織は、歯のエナメル、又は象牙質組織の上位層とすることができる。例証の方法の実装は、ステップ105において、例えば組織及び/又はその他のターゲットの局所的な融解及び/又は改質を含み得る、改造を実現するようにパルスを調整することにより続行される。   According to further embodiments of the present invention, a target modification can be achieved using a flux amount of electromagnetic energy (eg, pulses of electromagnetic energy) directed to the target (eg, tissue). FIG. 11 is a flowchart illustrating the implementation of a method for modifying a target (eg, tissue) according to the present invention. This implementation includes, in step 100, directing a pulse of electromagnetic energy to the surface of the tissue. The tissue according to one example can be a dental enamel, or an upper layer of dentin tissue. Implementation of the illustrated method continues at step 105 by adjusting the pulse to achieve a modification, which may include, for example, local melting and / or modification of tissue and / or other targets.

ターゲットが堅い組織を備える場合、改造は、その組織の構造の堅さを高め、例えば口の中の低いpHによる酸、又は細菌により作られる酸に対して、組織をより抵抗力のあるものにすることができる。その調整は、本出願で説明するように、電磁エネルギーパルスのパラメータ(例えば、傾斜の急峻さ、又はパルスの継続時間)を変更することを含むことができる。一般的には、上で説明したような比較的急な傾斜を有するパルスは、例えば堅い組織の上位層の比較的速く、効果的な改造を実現するために、エネルギーを組織内へ伝達する特定の例において、より効果的であるとすることができる。特定の実施形態では、短パルスが、幾らかの実施において、切断及び改造に効果的であるとすることができるが、その一方で、長パルスが、幾らかの実施において、改造に、より効果的であることもある。切断のために短パルスを使用する場合には、特定の例において、より高い流束量を用いることができる。調整は、例えば、様々な形式のパルスの継続時間を変えることを含むことができ、ここで、一例では、「継続時間」という語は、本出願で説明するような「半値全幅の範囲」を含むことを意図され、他の例では、パルス長を含むことを意図される。例えば、超短パルスは、約0〜30μsの継続時間の範囲とすることができ、短パルスは、約30〜150μsの範囲の継続時間を持つことができ、長パルスは、約150〜約800μsの範囲の継続時間を持つことができる。例として、短(或いは超短)及び長パルスの同時放射を含む特定の実施形態において、他の調整手法を適用することもできる。更なる実施形態により、例えば長パルス、短パルスというように、1つの形式の次に他の形式が続いいて、パルスは交互になることもできる。さらに、他の実施形態は、第1の数の1つの形式のパルスが第2の数の他の形式のパルスと交互になるというように、パルスの列を交互にすることもできる。表1は、用いることのできるパルス列の形式の幾つかの例を列挙している。表の各項目は、例えば一度生じる、及び/又は繰り返す、或いは周期的に繰り返すパルスの基本ペアを、任意の順番で(すなわち、A+B,又はB+A)表すことができる。
表1

Figure 2007521119
If the target comprises hard tissue, the remodeling increases the tissue's structural rigidity, making the tissue more resistant to, for example, acids with low pH in the mouth or acids made by bacteria. can do. The adjustment can include changing the parameters of the electromagnetic energy pulse (eg, the steepness of the slope, or the duration of the pulse), as described in this application. In general, a pulse with a relatively steep slope as described above is a specific example of transferring energy into tissue to achieve a relatively fast and effective remodeling of the upper layers of hard tissue, for example. In this example, it can be considered to be more effective. In certain embodiments, a short pulse may be effective for cutting and remodeling in some implementations, while a long pulse is more effective for remodeling in some implementations. Sometimes If a short pulse is used for cutting, a higher flux can be used in certain examples. Adjustments can include, for example, changing the duration of various types of pulses, where in one example the term “duration” refers to the “full width at half maximum” as described in this application. Intended to include and in other examples is intended to include the pulse length. For example, an ultrashort pulse can range in duration from about 0-30 μs, a short pulse can have a duration in the range of about 30-150 μs, and a long pulse can range from about 150 to about 800 μs. Can have a duration of range. As an example, other tuning techniques may be applied in certain embodiments including simultaneous emission of short (or ultrashort) and long pulses. According to further embodiments, one type can be followed by another type, e.g., long pulse, short pulse, and the pulses can alternate. Furthermore, other embodiments may alternate the train of pulses, such that a first number of one type of pulse alternates with a second number of other types of pulses. Table 1 lists some examples of pulse train formats that can be used. Each entry in the table can represent a basic pair of pulses that occur once and / or repeat or repeat periodically, for example, in any order (ie, A + B, or B + A).
Table 1
Figure 2007521119

改造において、組織の薄い層は、影響を及ぼされ(例えば、融解されるというように、柔らかくされる)、(例えば、冷却の後)改良することを可能にされることができる。表面改造の場合、融解される組織の層は、約0〜50μmの範囲とすることができる。より深い改造の場合、融解される組織は、約50〜500μmの範囲とすることができる。例えば、約750μmまでというような更により深い改造も、幾つかの実施形態において実施することができる。   In remodeling, a thin layer of tissue can be affected (e.g., softened, e.g., melted) and allowed to improve (e.g., after cooling). For surface modification, the layer of tissue to be melted can range from about 0 to 50 μm. For deeper modifications, the tissue to be melted can be in the range of about 50-500 μm. Even deeper modifications, such as up to about 750 μm, can be implemented in some embodiments.

改造手順自身が、組織を、例えば脱塩等という結果となり得る、酸の攻撃をより受けやすい状態にしないように改造するのに必要である適当な(例えば、最適な)厚さを選択することが、特定の実施において重要であろう。従って、適用される電磁エネルギーのパルス構造は、一実施形態により、あらかじめ注意深い考慮を与えられるべきである。さらに、減感作、及び腐蝕抑制を含む応用例では、幾つか、或いは全てのパルス形状及び/又は大きさを、切断スレッショルド以下にとどめるように選択することができる。   The remodeling procedure itself selects the appropriate (eg, optimal) thickness necessary to remodel the tissue so that it is not more susceptible to acid attack, which may result in desalination, for example. May be important in certain implementations. Therefore, the pulse structure of the applied electromagnetic energy should be given careful consideration in advance according to one embodiment. Further, in applications involving desensitization and corrosion inhibition, some or all pulse shapes and / or magnitudes can be selected to stay below the cutting threshold.

一実施形態により、効果的な改造のために、流束量の設定は約0.1J/cm2〜約25J/cm2の範囲であるとすることができる。他の実施形態では、流束量の設定は約0.1J/cm2〜約10J/cm2の範囲とすることができる。さらに他の実施形態では、流束量の設定は、約0.1J/cm2〜約5J/cm2の範囲とすることができる。本実施形態の例では、約50μm〜約1500μmのスポットサイズを用いることができる。 According to one embodiment, for effective modification can be a flux amount setting is in the range of about 0.1 J / cm 2 ~ about 25 J / cm 2. In other embodiments, the fluence settings may range from about 0.1 J / cm 2 ~ about 10J / cm 2. In yet another embodiment, the fluence settings may range from about 0.1 J / cm 2 ~ about 5 J / cm 2. In the example of this embodiment, a spot size of about 50 μm to about 1500 μm can be used.

幾つかの実施では、より高い流束量の設定は、例えば歯のエナメルのような治療される組織の温度のより大きな増加という結果となり得ることを、理解すべきである。例えば、組織の表面層下の温度上昇を減らすために、温度上昇を制御し、組織を冷却する手順を実施することができる。特定の実施では、同時に任意の既知の手法、又は任意の他の組合せにより、例えば、温度の上昇を制御し組織を冷却する、及び/又は生体組織への有害な熱の伝達を防ぐために、流体(例えば水)及び/又は空気を利用することができる。一般的には、特定の実施では、冷却空気を加えて温度上昇を制限することができ、さらにまた、或いはそのかわりに、空気/水のスプレーで加えることが、組織の温度を下げ、それにより例えば、生体組織への有害な熱の伝達を防ぐこともできる。例えば、空気のみを使用して、約0〜15L/minの速度で表面に向けることもできる。そのかわりに、又は続いて、水と組合せた空気を使用することもでき、その空気は同じ速度で加えられる、及び/又はその水は約0〜60ml/minの速度で加えられる。一般的には、短パルスの配信において、一実施形態により、約0〜10ml/minの水と組合せて、空気の付加の速度は約0〜7L/minの範囲とすることができる。長パルスの配信において、空気の速度は約0〜15L/minまで変化することができ、水の付加の速度は約0〜60ml/minの範囲とすることができる。幾つかの例では、水を多く加えすぎることは、組織へのレーザの効果を阻止することがある。表2は、例えば、約10秒の継続時間の間、エナメルから約2mmの距離で、直径600μmの先端を持つ2.789ミクロンのEr,Cr:YSGG固体状態レーザを用いる実施形態における冷却手法のように、空気、及び水を加えた効果を要約したものである。
表2

Figure 2007521119
It should be understood that in some implementations, setting a higher flux rate may result in a greater increase in the temperature of the tissue being treated, eg, tooth enamel. For example, in order to reduce the temperature rise under the surface layer of the tissue, a procedure for controlling the temperature rise and cooling the tissue can be implemented. In certain implementations, any known technique, or any other combination at the same time, eg, to control temperature rise and cool tissue and / or prevent harmful heat transfer to living tissue (Eg water) and / or air can be used. In general, in certain implementations, cooling air can be added to limit the temperature rise and, alternatively, or alternatively, air / water spraying can lower the tissue temperature and thereby For example, harmful heat transfer to living tissue can be prevented. For example, using only air, it can be directed to the surface at a rate of about 0-15 L / min. Alternatively or subsequently, air in combination with water can be used, the air being added at the same rate, and / or the water being added at a rate of about 0-60 ml / min. In general, for short pulse delivery, according to one embodiment, in combination with about 0-10 ml / min of water, the rate of air addition can range from about 0-7 L / min. In long pulse delivery, the air velocity can vary from about 0-15 L / min, and the rate of water addition can range from about 0-60 ml / min. In some instances, adding too much water may prevent the effect of the laser on the tissue. Table 2 shows the cooling technique in an embodiment using, for example, a 2.789 micron Er, Cr: YSGG solid state laser with a 600 μm diameter tip at a distance of about 2 mm from the enamel for a duration of about 10 seconds. Thus, the effects of adding air and water are summarized.
Table 2
Figure 2007521119

例えば虫歯を治療する(例えば削磨する)ため、又は減感作の目的のための装置、及び方法と例えば共同して、本出願で説明した改造手法を利用することができる。そのような装置、及び方法の例は、2004年8月12日に出願された「事前設定を持つデュアルパルス幅医療用レーザ」という名称の米国仮特許出願第60/601,415号で開示されており、その内容全体が引用により本出願に組み入れられる。   For example, in conjunction with devices and methods for treating (eg, grinding) caries or for the purpose of desensitization, the remodeling techniques described in this application can be utilized. An example of such an apparatus and method is disclosed in US Provisional Patent Application No. 60 / 601,415, filed Aug. 12, 2004, entitled “Dual Pulse Width Medical Laser with Preconfiguration”. The entire contents of which are incorporated herein by reference.

改造は、空洞準備の後で表面を改造するのに効果的であるとすることができる。具体的には、組織を取り除いて、空洞を準備した後、最終切断表面に改造処理を適用することができる。次に、合成修復を挿入することができる。続いて、漏れが生じる場合には、その合成物と切断表面との間にギャップを形成することができ、細菌がそのギャップ内に侵入することができ、その後、修復物の下の改造された表面は、鉱物質消失、及び二次腐食の減少傾向を呈することができる。   The modification can be effective to modify the surface after cavity preparation. Specifically, after removing the tissue and preparing the cavity, a remodeling process can be applied to the final cut surface. A synthetic repair can then be inserted. Subsequently, if a leak occurs, a gap can be formed between the composite and the cutting surface, bacteria can enter into the gap, and then remodeled under the restoration The surface can exhibit a tendency to reduce mineral loss and secondary corrosion.

更なる側面により、改造を実施して、齲蝕が発生しそうな領域における齲蝕の形成を防ぐこともできる。例えば、組織を融解し、拡張することによって小さなギャップを埋めて、噛み合わせ表面上のくぼみ、及び欠損を改造することができる。変更された実施形態では、改造の後、シーラントを加えることができる。更なる実施により、頸部の歯の表面を改造して、虫歯の形成を減らすことができる。   According to a further aspect, modifications can be made to prevent the formation of caries in areas where caries are likely to occur. For example, the tissue can be melted and expanded to fill small gaps and to modify indentations and defects on the mating surface. In a modified embodiment, sealant can be added after modification. With further implementation, the surface of the cervical tooth can be modified to reduce the formation of caries.

虫歯の予防のための本発明の実施により、流束量の設定は約0J/cm2〜25J/cm2の範囲とすることができる。幾つかの実施形態では、流束量の設定は約0J/cm2〜約10J/cm2の範囲とすることができる。これらの実施形態では、約50μm〜約1500μmのスポットサイズを用いることができる。 By carrying out the present invention for preventing dental caries, the amount of flux can be set in the range of about 0 J / cm 2 to 25 J / cm 2 . In some embodiments, the fluence settings may range from about 0 J / cm 2 ~ about 10J / cm 2. In these embodiments, a spot size of about 50 μm to about 1500 μm can be used.

本発明の更なる側面は、イオンをターゲット表面に配信する方法を含むことができる。図12は、本発明のこの側面の実施を要約したフローチャートである。選択された形式のイオンを含むことのできる粒子を、ステップ110において、ターゲット表面上に投射することができる。例示の実施形態により、空気スプレー、流体スプレー、又は空気と例えば生体適合液(例えば水)のような流体との両方の組合せスプレーを使って、粒子(例えば、イオン又はイオン化合物)をターゲット表面上に投射して、粒子がターゲット表面に接着、又は付着(例えば、微小機械加工接着)することを可能にすることができる。次に、本出願のステップ115において説明するように、表面を改造することができ、ここで、改造された組織層は、虫歯に対してより抵抗力があるとすることができる。さらにそのプロセスは、二次象牙質の形成を誘導する、或いは、その表面を抗菌性を呈するようにさせることもできる。本発明の更なる側面により、組織表面を様々なイオン化合物の薄層で覆い、次にレーザで改造するように、ターゲット組織表面の上に、ラミネーション層を加えることができる。本方法の変更された実施では、同時に、組織を薄層で覆い、改造する。湿った、又は乾燥した、のいずれかの環境を用いて、組織表面内にイオンの層を実装する。   A further aspect of the invention can include a method of delivering ions to a target surface. FIG. 12 is a flow chart summarizing the implementation of this aspect of the invention. Particles that can include selected types of ions can be projected onto the target surface in step 110. In accordance with exemplary embodiments, particles (eg, ions or ionic compounds) are placed on the target surface using air spray, fluid spray, or a combination spray of both air and a fluid such as a biocompatible fluid (eg, water). To allow the particles to adhere or adhere (eg, micromachined adhesion) to the target surface. The surface can then be modified as described in step 115 of the present application, where the modified tissue layer can be more resistant to caries. Furthermore, the process can induce the formation of secondary dentin or make the surface exhibit antibacterial properties. According to a further aspect of the present invention, a lamination layer can be added over the target tissue surface such that the tissue surface is covered with a thin layer of various ionic compounds and then laser modified. In a modified implementation of the method, the tissue is simultaneously covered with a thin layer and modified. A layer of ions is implemented in the tissue surface using either a wet or dry environment.

例として、フッ化物、カルシウム、リン、及び水酸化物(OH)から成る系列からのイオンを選択することができ、それは、虫歯予防を高めることができる。更なる例として、例えば、フッ化ナトリウム、フッ化スズ、フッ化銅、四フッ化チタン、フッ化アミン、水酸化カルシウム、ハイドロキシアパタイト、リン酸カルシウム等のようなイオンを含む化合物を選択することもできる。これらの化合物のうちの幾つかは、柔らかい組織と適合性があるとすることができ、また幾つかは、象牙質、エナメル、又は骨のみと適合性があるとすることができる、ということに注意すべきである。特に、フッ化イオンを持つ化合物は、抗腐蝕、及び減感作剤として効き目があるとすることができる。一例により、フッ化物は、歯の組織を、例えば加熱及び冷却の影響に対して減感させるように作用することができる。変更された実施形態では、例えばカルシウムを含む化合物は、抗菌表面を形成するのを助けることができる。また更なる実施形態では、水酸化カルシウム、又は酸化亜鉛を用いることにより、影響を受けた象牙質の再鉱化を高めることができる。水、又は、塩を含んで、無菌又は細菌の数の少ない他の生体適合性のある流体を通して、これらの化合物を配信することができる。   As an example, ions from the series consisting of fluoride, calcium, phosphorus, and hydroxide (OH) can be selected, which can enhance caries prevention. As further examples, compounds containing ions such as sodium fluoride, tin fluoride, copper fluoride, titanium tetrafluoride, amine fluoride, calcium hydroxide, hydroxyapatite, calcium phosphate, etc. can be selected. . That some of these compounds may be compatible with soft tissue, and some may be compatible only with dentin, enamel, or bone. You should be careful. In particular, a compound having fluoride ions can be said to be effective as an anti-corrosion and desensitizing agent. By way of example, fluoride can act to desensitize dental tissue, for example, to the effects of heating and cooling. In a modified embodiment, for example, a compound comprising calcium can help form an antimicrobial surface. In still further embodiments, the use of calcium hydroxide or zinc oxide can enhance the remineralization of the affected dentin. These compounds can be delivered through water or other biocompatible fluids that are sterile or low in bacteria, including salts.

レーザビームを当てるのと同時に、イオン化合物を加えて、それにより、イオンの配置を実現し、同時に、表面組織を改造し、その改造された組織の層内にイオンを充満させることができる。交替で、処置される領域に、初めに、例えば局所的なフッ化物準備のように、1又はそれ以上のイオン保持化合物でスプレーをかけ、次に、後続のレーザエネルギー付加が続く。   Simultaneously with the application of the laser beam, an ionic compound can be added, thereby realizing ion placement, and at the same time, remodeling the surface tissue and filling the remodeled tissue layer with ions. Alternately, the area to be treated is first sprayed with one or more ion retaining compounds, such as a local fluoride preparation, followed by subsequent laser energy application.

表3は、既知の文献から抜粋された、所望のフッ化物の濃度の例を要約している。これらの濃度が、虫歯予防に効き目があると示されている。
表3

Figure 2007521119
Table 3 summarizes examples of desired fluoride concentrations extracted from known literature. These concentrations have been shown to be effective in preventing tooth decay.
Table 3
Figure 2007521119

本発明の例示の実施形態を示し、説明したが、必ずしも本発明の技術的範囲から逸れることなく、当業者により、上のパラグラフに示されたものに加えて、多くの他の変更、修正、及び置換が成され得る。例えば、歯、又は骨の治療において、本出願で開示した方法を使用することができる。本出願で説明するように、骨形態形成蛋白質のような骨成長誘導物質を加えて、骨再生を促進させ、骨の欠陥を修復するのを助けることができる。文脈、本明細書、及び当業者の知識より明らかなように、本出願で説明した如何なる特徴も、或いは特徴の如何なる組合せも、如何なるそのような組合せに含まれる特徴も相互に矛盾しないのであれば、本発明の技術的範囲内に含まれる。   While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, without departing from the scope of the present invention, those skilled in the art will recognize many other changes, modifications, in addition to those set forth in the above paragraph. And substitutions can be made. For example, the methods disclosed in this application can be used in the treatment of teeth or bones. As described in this application, bone growth inducers such as bone morphogenetic proteins can be added to help promote bone regeneration and repair bone defects. As will be apparent from the context, the description, and the knowledge of those skilled in the art, any feature described in this application, or any combination of features, and any features included in any such combination are consistent with each other. Are included within the technical scope of the present invention.

従来技術による、フラッシュランプ駆動電流対時間のプロットである。2 is a plot of flash lamp drive current versus time according to the prior art. 従来技術によるレーザシステムにおける、出力光エネルギー対時間のプロットである。2 is a plot of output light energy versus time in a laser system according to the prior art. 本発明によりフラッシュランプ駆動電流を生成するための回路を示す、概略的な回路図である。FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a circuit for generating a flash lamp driving current according to the present invention. 本発明による、フラッシュランプ駆動電流対時間のプロットである。4 is a plot of flash lamp drive current versus time according to the present invention. 本発明によるレーザシステムにおける、出力光エネルギー対時間のプロットである。2 is a plot of output light energy versus time in a laser system according to the present invention. 一連の短パルス、及び長パルスのプロットである。A series of short and long pulse plots. 図6に示す短パルスの拡大図である。It is an enlarged view of the short pulse shown in FIG. 図6に示す長パルスの拡大図である。It is an enlarged view of the long pulse shown in FIG. 図6に示す短パルスの更なる拡大図である。It is the further enlarged view of the short pulse shown in FIG. 図6に示す長パルスの更なる拡大図である。FIG. 7 is a further enlarged view of the long pulse shown in FIG. 6. 本発明により組織を改造する方法の実施を説明する、部分フローチャートである。6 is a partial flowchart illustrating the implementation of a method for remodeling tissue according to the present invention. 本発明によりイオンをターゲット表面に配信する方法の実施を示す、部分フローチャートである。4 is a partial flowchart illustrating the implementation of a method for delivering ions to a target surface according to the present invention.

Claims (69)

ターゲット表面上に破壊力を与えるための装置であって、
(a)電磁エネルギーをターゲット表面に向けて、該ターゲット表面上に破壊力を与えるように構成された電磁エネルギー源と、
(b)少なくとも1つの電流パルスを生成して、前記電磁エネルギー源を駆動するフラッシュランプ電流生成回路と、
を備え、前記電流パルスは、半値全幅の範囲が該電流パルスの実質的に最初の半分以内に位置し、流体によって吸収されたエネルギーを使って前記ターゲット表面を破壊する、前記電磁エネルギー源からの電磁エネルギーを生成するように形成される
ことを特徴とする装置。
A device for applying destructive force on a target surface,
(A) an electromagnetic energy source configured to direct electromagnetic energy to a target surface and to provide a destructive force on the target surface;
(B) a flash lamp current generation circuit for generating at least one current pulse to drive the electromagnetic energy source;
Wherein the current pulse has a full width at half maximum range substantially within the first half of the current pulse and uses energy absorbed by the fluid to destroy the target surface from the electromagnetic energy source An apparatus characterized by being configured to generate electromagnetic energy.
前記装置は、流体を前記ターゲット表面上に配置するように構成され、
前記電流パルスによって生成された電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面上の前記流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The apparatus is configured to place a fluid on the target surface;
The apparatus of claim 1, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by the fluid on the target surface.
前記電流パルスによって生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面内に置かれた流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項2に記載の装置。
The apparatus of claim 2, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by a fluid placed in the target surface.
前記装置は、前記ターゲット表面の上に流体を配置するように構成され、
前記電流パルスにより生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
The apparatus is configured to place a fluid over the target surface;
The apparatus of claim 3, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by the fluid placed on the target surface.
前記装置は、前記ターゲット表面の上に、噴霧流体粒子として、前記流体を配置するように構成され、
前記電流パルスによって生成された電磁エネルギーは、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体により実質的に吸収されて、該ターゲット表面上に破壊力を与える
ことを特徴とする、請求項4に記載の装置。
The apparatus is configured to place the fluid as atomized fluid particles on the target surface;
The electromagnetic energy generated by the current pulse is substantially absorbed by the fluid placed on the target surface to provide a destructive force on the target surface. Equipment.
前記電磁エネルギーを吸収する、前記ターゲット表面内の前記流体の少なくとも幾らかは、前記装置から供給されるものではない
ことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
The apparatus of claim 3, wherein at least some of the fluid in the target surface that absorbs the electromagnetic energy is not supplied from the apparatus.
前記ターゲット表面は、堅い組織、又は柔らかい組織を含み、
前記ターゲット表面内の前記流体は、水を含む
ことを特徴とする、請求項6に記載の装置。
The target surface includes hard tissue or soft tissue,
The apparatus according to claim 6, wherein the fluid in the target surface comprises water.
前記装置は、前記ターゲット表面の上に流体を配置するように構成され、
前記電流パルスにより生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体によって吸収される、
ことを特徴とする、請求項7に記載の装置。
The apparatus is configured to place a fluid over the target surface;
At least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by the fluid placed on the target surface;
The device according to claim 7, characterized in that:
前記装置は、前記ターゲット表面の上に、噴霧流体粒子として、前記流体を配置するように構成され、
前記電流パルスによって生成された電磁エネルギーは、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体により、実質的に吸収されて、該ターゲット表面上に破壊力を与える
ことを特徴とする、請求項8に記載の装置。
The apparatus is configured to place the fluid as atomized fluid particles on the target surface;
9. The electromagnetic energy generated by the current pulse is substantially absorbed by the fluid placed on the target surface to provide a destructive force on the target surface. The device described.
前記電流パルスによって生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面内に置かれた流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The apparatus of claim 1, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by a fluid placed in the target surface.
前記電磁エネルギーを吸収する、前記ターゲット表面内の前記流体の少なくとも幾らかは、前記装置から供給されるものではない
ことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
The apparatus of claim 3, wherein at least some of the fluid in the target surface that absorbs the electromagnetic energy is not supplied from the apparatus.
前記ターゲット表面は、堅い組織、又は柔らかい組織を含み、
前記ターゲット表面内の前記流体は、水を含む
ことを特徴とする、請求項6に記載の装置。
The target surface includes hard tissue or soft tissue,
The apparatus according to claim 6, wherein the fluid in the target surface comprises water.
前記装置は、前記ターゲット表面の上に流体を配置するように構成され、
前記電流パルスによって生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項12に記載の装置。
The apparatus is configured to place a fluid over the target surface;
The apparatus of claim 12, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by the fluid placed on the target surface.
前記電流パルスによって生成された前記電磁エネルギーの少なくとも一部分は、前記ターゲット表面の上に置かれた流体によって吸収される
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The apparatus of claim 1, wherein at least a portion of the electromagnetic energy generated by the current pulse is absorbed by a fluid placed on the target surface.
前記装置は、噴霧流体粒子として、前記ターゲット表面の上に前記流体を配置するように構成され、
前記電流パルスによって生成された電磁エネルギーは、前記ターゲット表面の上に置かれた前記流体により、実質的に吸収されて、該ターゲット表面上に破壊力を与える
ことを特徴とする、請求項14に記載の装置。
The apparatus is configured to place the fluid over the target surface as atomized fluid particles;
15. The electromagnetic energy generated by the current pulse is substantially absorbed by the fluid placed on the target surface to provide a destructive force on the target surface. The device described.
前記フラッシュランプ電流生成回路の前記電流パルスが、
(i)yがアンペアでの電流、xがマイクロ秒での時間である時、パルスのプロット上でyをxで割ったもの(y/x)と定められる、少なくとも5である傾斜を持つリーディングエッジと、
(ii)約0.025〜約250マイクロ秒の範囲内である半値全幅と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The current pulse of the flash lamp current generation circuit is:
(I) Reading with a slope of at least 5 defined as y divided by x (y / x) on the pulse plot, where y is the current in amperes and x is the time in microseconds Edge,
And (ii) a full width at half maximum in the range of about 0.025 to about 250 microseconds.
前記電磁エネルギー源の出力と前記ターゲット表面との間に流体を出力する流体出力
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The apparatus according to claim 1, further comprising a fluid output that outputs a fluid between an output of the electromagnetic energy source and the target surface.
前記流体出力から出力される流体を含むフィルタ
を備え、該フィルタは、前記電磁エネルギー源により生成された前記エネルギーの一部分を吸収する
ことを特徴とする、請求項17に記載の装置。
The apparatus of claim 17, comprising a filter that includes fluid output from the fluid output, wherein the filter absorbs a portion of the energy generated by the electromagnetic energy source.
前記流体は水の噴霧粒子である
ことを特徴とする、請求項18に記載の装置。
The apparatus of claim 18, wherein the fluid is water spray particles.
前記ターゲット表面の前記破壊は、一部分は、前記流体により吸収された前記エネルギーではなく、前記電磁エネルギー源により生成されたエネルギーによって引き起こされる
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The apparatus of claim 1, wherein the destruction of the target surface is caused in part by energy generated by the electromagnetic energy source rather than by the energy absorbed by the fluid.
前記電磁エネルギー源は、エルビウム、イットリウム、スカンジウム ガリウム ガーネット(Er:YSGG)固体状態レーザ、又はエルビウム、イットリウム、アルミニウム ガーネット(Er:YAG)固体状態レーザを含む
ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The electromagnetic energy source comprises an erbium, yttrium, scandium gallium garnet (Er: YSGGG) solid state laser, or an erbium, yttrium, aluminum garnet (Er: YAG) solid state laser. Equipment.
(a)電磁エネルギー源により生成された電磁エネルギーをターゲット表面に向けて伝送することができるように、該電磁エネルギー源、及びフラッシュランプ電流生成回路を含む装置を、前記ターゲット表面の近くに配置するステップと、
(b)前記フラッシュランプ電流生成回路で、少なくとも1つの電流パルスを生成するステップと
を含み、前記電流パルスは、半値全幅の範囲が該電流パルスの実質的に最初の半分以内に位置し、かつ前記電流パルスは、前記電磁エネルギー源を駆動して、前記ターゲット表面上又は内の流体と相互作用することにより、該ターゲット表面を破壊する電磁エネルギーを提供する
ことを特徴とする、ターゲット表面上に破壊力を与える方法。
(A) An apparatus including the electromagnetic energy source and a flash lamp current generation circuit is disposed near the target surface so that the electromagnetic energy generated by the electromagnetic energy source can be transmitted toward the target surface. Steps,
(B) generating at least one current pulse in the flash lamp current generation circuit, the current pulse having a full width at half maximum located within substantially the first half of the current pulse; and On the target surface, the current pulse drives the electromagnetic energy source to provide electromagnetic energy that destroys the target surface by interacting with a fluid on or within the target surface. How to give destructive power.
(c)前記ターゲット表面の上に流体を置いて、前記電磁エネルギーをフィルタにかけて、前記電磁エネルギーの一部分が前記ターゲット表面を破壊する前に、該電磁エネルギーの少なくとも一部分の輝度を下げるステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
(C) placing a fluid on the target surface and filtering the electromagnetic energy to reduce the brightness of at least a portion of the electromagnetic energy before the portion of the electromagnetic energy destroys the target surface. The method according to claim 22, wherein:
前記流体は、流体出力から発された流体粒子の分散として提供される
ことを特徴とする、請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23, wherein the fluid is provided as a dispersion of fluid particles emanating from a fluid output.
前記ターゲット表面を破壊する前に、前記流体が、前記電磁エネルギーの一部分を吸収する
ことを特徴とする、請求項24に記載の方法。
25. The method of claim 24, wherein the fluid absorbs a portion of the electromagnetic energy prior to destroying the target surface.
前記流体は水である
ことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
The method of claim 22, wherein the fluid is water.
前記流体は、前記ターゲット表面内に配置される
ことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
The method of claim 22, wherein the fluid is disposed within the target surface.
(c)流体粒子の噴霧分散の一部分が、前記ターゲット表面の上の前記電磁エネルギーを横切るように、該ターゲット表面の上に、前記装置の流体出力からの該流体粒子の噴霧分散を発することにより、前記ターゲット表面を破壊するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
(C) emitting a spray dispersion of the fluid particles from the fluid output of the device on the target surface such that a portion of the spray dispersion of fluid particles traverses the electromagnetic energy on the target surface. The method of claim 22, further comprising: destroying the target surface.
ターゲット表面上に破壊力を与えるための装置であって、
(a)レーザからの電磁エネルギーを前記ターゲット表面に向けるために、光ファイバと通信状態にある該レーザと、
(b)前記レーザを駆動するために少なくとも1つの電流パルスを生成して、前記レーザから電磁エネルギーを生成するフラッシュランプ電流生成回路と、
を備え、前記電流パルスは、半値全幅の範囲が該電流パルスの実質的に最初の半分以内に位置することを特徴とし、
(c)前記光ファイバから電磁エネルギーを伝送する時、該光ファイバと前記ターゲット表面との間に配置されるフィルタ
をさらに備え、フィルタなしで表面に伝送される電磁エネルギーと比較して、空間的に異なる手法で前記ターゲット表面を破壊するように、前記フィルタは、該ターゲット表面の近くで前記電磁エネルギーを空間的に変更するように構成される
ことを特徴とする装置。
A device for applying destructive force on a target surface,
(A) the laser in communication with an optical fiber to direct electromagnetic energy from the laser to the target surface;
(B) a flash lamp current generation circuit that generates at least one current pulse to drive the laser to generate electromagnetic energy from the laser;
The current pulse is characterized in that the full width at half maximum is located within substantially the first half of the current pulse;
(C) when transmitting electromagnetic energy from the optical fiber, further comprising a filter disposed between the optical fiber and the target surface, and compared to electromagnetic energy transmitted to the surface without the filter, The apparatus is characterized in that the filter is configured to spatially alter the electromagnetic energy near the target surface so as to destroy the target surface in different ways.
前記フィルタは、前記光ファイバから発される前記電磁エネルギーの少なくとも一部分を吸収する流体粒子の分散を含む
ことを特徴とする、請求項29に記載の装置。
30. The apparatus of claim 29, wherein the filter comprises a dispersion of fluid particles that absorb at least a portion of the electromagnetic energy emanating from the optical fiber.
前記フィルタは、空間的に分散された流体粒子を含み、かつ、前記装置は、該流体粒子の空間的分散、及び時間的分散を変化させるように構成された
ことを特徴とする、請求項30に記載の装置。
31. The filter includes spatially dispersed fluid particles and the device is configured to vary the spatial and temporal dispersion of the fluid particles. The device described in 1.
前記流体は水を含む
ことを特徴とする、請求項30に記載の装置。
The apparatus of claim 30, wherein the fluid comprises water.
前記フラッシュランプ電流生成回路が、
(i)約50マイクロヘンリーの定格インダクタンスを持つ固体コアインダクタと、
(ii)約50マイクロファラドの静電容量を持つ、前記インダクタに結合されたコンデンサと、
(iii)前記固体コアインダクタに結合されたフラッシュランプと、
を備えることを特徴とする、請求項29に記載の装置。
The flash lamp current generation circuit comprises:
(I) a solid core inductor having a rated inductance of about 50 microhenries;
(Ii) a capacitor coupled to the inductor having a capacitance of about 50 microfarads;
(Iii) a flash lamp coupled to the solid core inductor;
30. The apparatus of claim 29, comprising:
前記レーザは、Er:YSGG、又はEr:YAG固体状態レーザである
ことを特徴とする、請求項29に記載の装置。
30. The apparatus of claim 29, wherein the laser is an Er: YSGG or Er: YAG solid state laser.
前記光ファイバから発された前記電磁エネルギーの能力を維持しながら、該電磁エネルギーの一部分をフィルタにかけて、前記ターゲット表面上又は内の流体によるエネルギーの吸収によって該ターゲット表面上に破壊力を与えるように、前記フィルタは構成される
ことを特徴とする、請求項29に記載の装置。
While maintaining the ability of the electromagnetic energy emitted from the optical fiber, a portion of the electromagnetic energy is filtered to provide a destructive force on the target surface by absorption of energy by the fluid on or within the target surface. 30. The apparatus of claim 29, wherein the filter is configured.
組織を改造する方法であって、
電磁エネルギーのパルスを、前記組織の表面に向けるステップと、
前記組織の局所的な融解、及び改造を実現するように、前記パルスを調整するステップと
を含むことを特徴とする方法。
A method of remodeling an organization,
Directing a pulse of electromagnetic energy to the surface of the tissue;
Adjusting the pulse to achieve local melting and remodeling of the tissue.
前記融解が、約0〜約50μmの範囲の深さまで組織を融解することを含む
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein the melting comprises melting the tissue to a depth in the range of about 0 to about 50 [mu] m.
前記融解が、約50μm〜約500μmの範囲の深さまで組織を融解することを含む
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein the melting comprises melting the tissue to a depth in the range of about 50 [mu] m to about 500 [mu] m.
前記融解が、約750μm以下の深さまで組織を融解することを含む
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein the melting comprises melting the tissue to a depth of about 750 [mu] m or less.
前記調整が、前記パルスの継続時間を変更することを含む
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
The method of claim 36, wherein the adjustment includes changing a duration of the pulse.
前記調整が、前記パルスのエネルギー密度を変更することをさらに含む
ことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
41. The method of claim 40, wherein the adjustment further comprises changing an energy density of the pulse.
前記エネルギー密度の変更は、約0.1J/cm2〜約25J/cm2の範囲のエネルギー密度を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
Change of the energy density, characterized in that it comprises selecting the energy density in the range of about 0.1 J / cm 2 ~ about 25 J / cm 2, The method of claim 41.
前記エネルギー密度の変更は、約0.1J/cm2〜約10J/cm2の範囲のエネルギー密度を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
Change of the energy density, characterized in that it comprises selecting the energy density in the range of about 0.1 J / cm 2 ~ about 10J / cm 2, The method of claim 41.
前記エネルギー密度の変更は、約0.1J/cm2〜約5J/cm2の範囲のエネルギー密度を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
Change of the energy density, characterized in that it comprises selecting the energy density in the range of about 0.1 J / cm 2 ~ about 5 J / cm 2, The method of claim 41.
前記変更は、超短パルス、短パルス、及び長パルスを含む群から継続時間を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項40に記載の方法。
41. The method of claim 40, wherein the changing comprises selecting a duration from a group comprising ultrashort pulses, short pulses, and long pulses.
超短継続時間の前記選択は、約0〜約30μsの範囲の継続時間を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項45に記載の方法。
46. The method of claim 45, wherein the selection of a very short duration includes selecting a duration in the range of about 0 to about 30 [mu] s.
短継続時間の前記選択は、約30μs〜約150μsの範囲の継続時間を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項45に記載の方法。
46. The method of claim 45, wherein the selection of a short duration includes selecting a duration in the range of about 30 [mu] s to about 150 [mu] s.
長継続時間の前記選択は、約150μs〜約800μsの範囲の継続時間を選択することを含む
ことを特徴とする、請求項45に記載の方法。
46. The method of claim 45, wherein the selection of a long duration includes selecting a duration in the range of about 150 [mu] s to about 800 [mu] s.
前記調整が、短パルス、及び長パルスを同時に発することを含む
ことを特徴とする、請求項45に記載の方法。
46. The method of claim 45, wherein the adjustment includes emitting a short pulse and a long pulse simultaneously.
冷却手順を実施すること
をさらに含むことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
The method of claim 36, further comprising: performing a cooling procedure.
前記実施は、空気を前記表面に向けることを含む
ことを特徴とする、請求項50に記載の方法。
51. The method of claim 50, wherein the implementation includes directing air toward the surface.
前記空気の誘導は、約0〜15L/minの速度で空気を向けることを含む
ことを特徴とする、請求項51に記載の方法。
52. The method of claim 51, wherein the induction of air includes directing air at a rate of about 0-15 L / min.
前記実施は、水を前記表面に向けることを含む
ことを特徴とする、請求項50に記載の方法。
51. The method of claim 50, wherein the implementation includes directing water to the surface.
前記水の誘導は、約0〜60ml/minの速度で水を向けることを含む
ことを特徴とする、請求項53に記載の方法。
54. The method of claim 53, wherein the induction of water comprises directing water at a rate of about 0-60 ml / min.
虫歯を治療する
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. A method according to claim 36, characterized by treating caries.
前記改造を、空洞準備後の表面に適用する
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein the modification is applied to the surface after the cavity preparation.
前記改造が腐食形成を抑制する
ことを特徴とする、請求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein the modification inhibits corrosion formation.
前記改造を、噛み合わせ表面に適用する
ことを特徴とする、請求項57に記載の方法。
58. The method of claim 57, wherein the modification is applied to a mating surface.
ターゲット表面にイオンを配信する方法であって、
前記ターゲット表面上に粒子を投射するステップと、
前記表面を改造するステップと
を含むことを特徴とする方法。
A method for delivering ions to a target surface,
Projecting particles onto the target surface;
Remodeling said surface.
前記投射は、前記粒子の前記表面への微小機械的接着を促進させることを含む
ことを特徴とする、請求項59に記載の方法。
60. The method of claim 59, wherein the projecting includes promoting micromechanical adhesion of the particles to the surface.
前記投射は、空気スプレー、及び流体スプレーの一方を用いて、イオンを前記ターゲット表面に配信することを含む
ことを特徴とする、請求項59に記載の方法。
60. The method of claim 59, wherein the projection includes delivering ions to the target surface using one of an air spray and a fluid spray.
前記流体スプレーの使用は、水スプレーを用いることを含む
ことを特徴とする、請求項61に記載の方法。
62. The method of claim 61, wherein the use of the fluid spray includes using a water spray.
前記投射は、空気及び流体の両方の組合せスプレーを用いて、イオンを前記ターゲット表面へ配信することを含む
ことを特徴とする、請求項59に記載の方法。
60. The method of claim 59, wherein the projection comprises delivering ions to the target surface using a combined spray of both air and fluid.
前記投射は、フッ化物、カルシウム、リン、及び水酸化物を含む群より選択されたイオンを含む粒子を投射することを含む
ことを特徴とする、請求項63に記載の方法。
64. The method of claim 63, wherein the projecting comprises projecting particles comprising ions selected from the group comprising fluoride, calcium, phosphorus, and hydroxide.
前記投射は、フッ化ナトリウム、フッ化錫、フッ化銅、四フッ化チタン、フッ化アミン、及び水酸化カルシウムを含む群より選択されたイオンを含有する化合物を含む粒子を、投射することを含む
ことを特徴とする、請求項63に記載の方法。
Said projecting projecting particles comprising a compound comprising an ion selected from the group comprising sodium fluoride, tin fluoride, copper fluoride, titanium tetrafluoride, amine fluoride, and calcium hydroxide. 64. The method of claim 63, comprising.
前記フッ化物イオンの投射は、虫歯の形成を抑制する
ことを特徴とする、請求項64に記載の方法。
The method according to claim 64, wherein the projection of fluoride ions suppresses the formation of caries.
前記フッ化物イオンの投射は、歯の組織を減感させる
ことを特徴とする、請求項64に記載の方法。
66. The method of claim 64, wherein the projection of fluoride ions desensitizes tooth tissue.
前記カルシウムイオンの投射は、抗菌表面を形成するのを助ける
ことを特徴とする、請求項64に記載の方法。
65. The method of claim 64, wherein the projection of calcium ions helps form an antimicrobial surface.
水酸化カルシウムイオン、及び酸化亜鉛イオンの一方の前記投射は、象牙質の再鉱化を高める
ことを特徴とする、請求項64に記載の方法。
66. The method of claim 64, wherein the projection of one of calcium hydroxide ions and zinc oxide ions enhances dentin remineralization.
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