JP2013226274A - レーザ照射チップ、レーザ照射ハンドピース、レーザ治療装置及びレーザ照射チップ先端部材 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、効率の良い切削を実施することができるレーザ照射チップ、レーザハンドピース、レーザ治療装置及びレーザ照射チップ先端部材を提供する。
【解決手段】ハンドピースに接続され、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを照射する、チップ本体部５とチップ本体部に連接されるチップ先端部６とを備えたレーザ照射チップ４において、チップ本体部は、治療用レーザを導光するファイバ５５と、水流路と、エア流路とを、平行に備え、チップ先端部は、チップ本体部との連接部と、チップ本体部の水流路に連通する水導通路と、チップ本体部のエア流路に連通するエア導通路と、ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、水エア混合室とを備え、水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、凹部６５内で混合され、凹部の開口部を噴射端６５ｂとして、水及びエアの混合ミストが、治療用レーザと略平行に噴射される構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ照射チップ、このレーザ照射チップを備えるレーザ照射ハンドピース、このレーザ照射ハンドピースを含むレーザ治療装置、及び前記レーザ照射チップを構成するレーザ照射チップ先端部材に関し、特に、水エアの混合ミストを患部に噴射しながら、レーザ照射を行う治療器の噴霧機構の改良に関するものである。

近時、歯科の診療においても、レーザ治療装置が採用されるようになった。このようなレーザ治療装置は、基本的には、レーザ発生装置と、レーザ光を導光する導光体と、該導光体の先端に接続されるハンドピースと、該ハンドピースの先端に装着されるレーザ照射チップとにより構成される。そして、このレーザ治療装置においては、前記レーザ発生装置として、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、半導体レーザなど、種々のレーザ発生装置が採用されるが、近年特に水に対する吸収特性の高いＥｒ：ＹＡＧレーザなどが用いられ、またその場合、その水に対する吸収特性を活かして、レーザの照射部位に水エアの混合ミストを噴射するための噴霧機構が付設される。このような水エア混合ミストを噴射する機構を備えたレーザ治療装置としては、特許文献１〜４に記載されたものが挙げられる。

特許文献１には、歯表面の物質除去をパルスレーザで行うもので、厚さ１０〜１００μｍの液体層を歯の表面に形成するようにした歯科用の治療器が開示されている。特許文献２には、Ｅｒ：ＹＡＧレーザを照射するハンドピースを備え、レーザの出射端より後退した位置から、レーザが照射される患部に液体と気体との混合流体を噴霧させるレーザ治療装置が開示されている。また、特許文献３には、レーザパルスの照射の際に、水と空気の混合スプレイ（ミスト）を噴射するタイミングを設定することによって、過度のレーザ吸収を避けるようにしたレーザ治療装置が開示されている。さらに、特許文献４の「０００４」欄には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを患部に照射するものであって、水及び空気はレーザ照射用ファイバ誘導管の回りに設けられた混合室で混合された後、メッシュ・スクリーンを経て前記誘導管に沿って送出されるよう構成された光学カッタ（レーザ治療装置）が開示されている。また、本特許文献４においては、電磁エネルギーを湿潤空気及び／又は霧状液体粒子に吸収させて破壊フォーカスを皮膚に与えるために、液体粒子の大きさや速度を調節するプログラムを備えることも記載されている（図５参照）。
そして、特許文献５には、水及び空気の混合ミストを噴射するものではないが、レーザの照射領域に冷却水を供給する装置を備えたレーザを用いて齲蝕を除去する装置が開示されている。

国際公開第ＷＯ９０／１１７２８号パンフレット 特開平７−５１２８７号公報 特開平８−１５４９５２号公報 特開２００１−４４２号公報 特開平１０−５７４００号公報

ところで、特許文献１に開示された歯科用の治療器は、パルスレーザの照射の際、歯表面に薄い水膜を形成することで切削効率を高めんとするものであるが、水膜を形成するための具体的な方法や構成については開示されていない。
また、特許文献２は、液体と気体との混合流体における、液体及び気体の時間当たりの供給量については開示しているが、この混合流体が噴霧状になるかどうかは不明である。実際には、粒径の大きなミストになり、レーザが切削対象物に届くまでに、水に吸収されてしまう懸念がある。

さらに、特許文献３では、レーザの照射とスプレイの休止とのタイミングを合わせる必要があり、制御の実現が困難であることが予想される。因みに、治療用レーザの照射パルス周波数は１〜３０ｐｐｓ（１部秒あたりのパルス数）程度であり、スプレイの休止のタイミングをこれに合わせるのは極めて困難である。仮に、タイミングを合わせることができたとしても、レーザの進行速度を考えれば、レーザが先行するスプレイにすぐに追いついて、結局はレーザが水に吸収されてしまうのは明らかである。
また、特許文献４の「０００４」欄の記載では、混合室と混合室外との間にメッシュ・スクリーンが設けられており、部品点数が多くなることを余儀なくされる。しかも、このメッシュ・スクリーンの混合室外側には壁が設けられ、水及び空気の混合物は、ファイバ誘導管の回りの狭い排出口から噴射されるものと考えられ、そのため、混合物の噴射方向が定まらず、レーザが切削対象物に届きにくくなることが懸念される。さらに、液体粒子の大きさと速度をプログラムするため、複雑な構成を必要とし、装置全体が高価で大掛かりなものになってしまう。

そして、特許文献５は、前記のように冷却水を供給する装置を備えているが、水及びエアの混合ミストを噴射するものではない。そのため、患部に向け供給された水を吸引する装置が必要とされ、装置の大型化とコストの増加を招く上に、使用時における操作が煩雑になる。特に、歯科診療において、歯科医師は、利き手でレーザハンドピースを把持しながら、他方の手で患者の唇を押さえて視野・術野を確保したり、デンタルミラーを持って視認しにくい箇所を反射観察したりする。そのため、さらに吸引機構（バキュームハンドピース）を持つとなると、切削物や分泌液等を吸引除去する作業等をしなければならない補助者の手を借りることになる上、複数のハンドピースを口腔に入れられる患者の苦痛も増すことになる。

本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、簡単な構成でありながら、水と空気との混合ミストが極めて微細で、切削対象物にごく薄い水膜を形成して効率の良い切削を実施することができるレーザ照射チップ、レーザ照射ハンドピース、レーザ治療装置及びレーザ照射チップ先端部材を提供することを目的とする。

第１の発明に係るレーザ照射チップは、ハンドピースに接続されて、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを照射する、チップ本体部と該チップ本体部に連接されるチップ先端部とを備えたレーザ照射チップにおいて、前記チップ本体部は、前記治療用レーザを導光するファイバと、水流路と、エア流路とを、平行に備え、前記チップ先端部は、前記チップ本体部との連接部と、前記チップ本体部の水流路に連通する水導通路と、前記チップ本体部のエア流路に連通するエア導通路と、前記ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、水エア混合室とを備え、前記ファイバは前記チップ先端部の前端面より突出するように前記ファイバガイド部に挿通され、前記水エア混合室は、前記チップ先端部の前端面に開口し前記チップ本体部側に凹む凹部からなり、前記水導通路及びエア導通路の各先端開口部は前記凹部の底部に臨み、かつ、前記凹部の断面積が前記各先端開口部の合計面積より大とされ、前記水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、前記凹部内で混合され、該凹部の開口部を噴射端として、該噴射端から水及びエアの混合ミストが前記治療用レーザの照射方向に、該治療用レーザと略平行に噴射されるよう、構成されていることを特徴とする。

本発明のレーザ照射チップにおいて、前記チップ本体部は、湾曲した棒状体からなるものであっても良い。また、前記水導通路を通る水量が、毎分１．０〜２０．０ミリリットルであり、前記エア導通路を通るエア量が、毎分０．５〜１５．０リットルであることが望ましい。さらに、前記凹部の深さが、前記噴射端から０．５〜１．５ｍｍとされていることが望ましい。そして、前記チップ先端部が、前記チップ本体部と別体の部材からなり、前記連接部が前記チップ先端部を前記チップ本体部に着脱自在に装着し得る装着部からなるものとしても良い。

第２の発明に係るレーザ照射ハンドピースは手指で把持可能なハンドピース本体に、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを導光するレーザ導光路と、水管路と、エア管路とを内装し、前記のいずれかのレーザ照射チップを、該レーザ照射チップに備えられた前記ファイバ、水流路及びエア流路が、それぞれ前記レーザ導光路、水管路およびエア管路に接続されるよう前記ハンドピース本体に装着したことを特徴とする。

第３の発明に係るレーザ治療装置は、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを発振するレーザ発振器と、前記治療用レーザを伝送するレーザ伝送装置と、水送出回路と、エア送出回路と、前記のレーザ照射ハンドピースとを備えたことを特徴とする。

第４の発明に係るレーザ照射先端チップ部材は、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを導光するファイバと、水流路と、エア通路とを平行に備えたチップ本体部に対して、着脱自在に装着される装着部と、前記水流路に連通する水導通路と、前記エア流路に連通するエア導通路と、前記ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、水エア混合室とを備え、前記ファイバは前記ファイバガイド部にその先端部より突出するよう挿通され、前記水エア混合室は、当該先端チップ部材の前端面に開口し前記チップ本体部側に凹む凹部からなり、前記水導通路及びエア導通路の各先端開口部は前記凹部の底部に臨み、かつ、前記凹部の断面積が前記各先端開口部の合計面積より大とされ、前記水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、前記凹部内で混合され、該凹部の開口部を噴射端として、該噴射端から水及びエアの混合ミストが、前記治療用レーザの照射方向に、該治療用レーザと略平行に噴射されるよう、構成されていることを特徴とする。

第１〜第４の発明に係る、レーザ照射チップ、レーザ照射ハンドピース、レーザ治療装置及びレーザ照射チップ先端部材によれば、レーザ治療装置のレーザ発振器で発生したレーザ光は、レーザ伝送装置及びレーザ照射ハンドピースに内装された導光路を経て、レーザ照射ハンドピースのハンドピース本体に装着されたレーザ照射チップに至る。レーザ照射チップに至ったレーザ光はチップ本体部に備えられるファイバに伝播され、チップ先端部のファイバガイド部に挿通され且つチップ先端部の前端面より突出するファイバの先端より目的対象物に照射される。また、レーザ治療装置の水送出回路から送出される水は、レーザ照射ハンドピースに内装された水管路を経て、レーザ照射ハンドピースのハンドピース本体に装着されたレーザ照射チップに至る。レーザ照射チップに至った水は、チップ本体部の水流路及びチップ先端部の水導通路を経て後記する水エア混合室に流入する。さらに、レーザ治療装置のエア送出回路から送出されるエアは、レーザ照射ハンドピースに内装されたエア管路を経て、レーザ照射ハンドピースのハンドピース本体に装着されたレーザ照射チップに至る。レーザ照射チップに至ったエアは、チップ本体部のエア流路及びチップ先端部の水導通路を経て後記する水エア混合室に流入する。

前記水エア混合室は、前記チップ先端部（チップ先端部材）の前端面に開口し前記チップ本体部側に凹む凹部からなり、前記水導通路及びエア導通路の各先端開口部は前記凹部の底部に臨んでいるので、各先端開口部から流入する水及びエアはこの凹部内で混合する。このとき、凹部の断面積が各先端開口部の合計面積より大とされているから、先端開口部から流入する水及びエアの流圧がこの凹部内で下がり、これによって、水が細粒化され、これにエアが混ざり合って、微小な水粒子による均質な水及びエアの混合ミスト（以下、水エア混合ミストと言う）が作成される。この水エア混合ミストは、前記凹部の開口部を噴射端として、前記治療用レーザの照射方向に、該治療用レーザと略平行に噴射される。このように、水エア混合ミストが、微小な水粒子による均質なミストからなる上に、治療用レーザと略平行に噴射されるから、前記ファイバの先端から照射されるレーザ光が、照射対象物に届く前に当該ミストに吸収されることが回避され、照射対象物が歯のような切削対象物である場合、切削効率が向上し、レーザの出力を抑えることができる。そして、前記水エア混合ミストは、照射対象物の表面に付着し、ごく薄い水膜を形成するので、レーザのエネルギーを吸収し、分布させ、効率の良い蒸散（切削）を実施することができる。加えて、噴射された水エア混合ミストは、照射対象物の表面で水滴状とならないので、これを吸引除去する必要がなく、術者の負担が増えず、また患者の苦痛も抑えられる。

レーザ照射チップのチップ本体部が、湾曲した棒状体からなるものとすれば、例えば、狭い口腔内に挿入して行う歯科治療の場合等において、術者の視野を妨げることが少なく、患部（歯）に対するアクセスがし易くなる。

前記チップ本体部の水導通路を通る水量を、毎分１．０〜２０．０ミリリットルとし、また、前記エア導通路を通るエア量を、毎分０．５〜１５．０リットルとすることにより、さらには、混合室を構成する凹部の深さを、前記噴射端から０．５〜１．５ｍｍとすることにより、前記のような水エア混合ミストの最適な噴霧状態が得られる。因みに、水量が毎分１．０ミリリットル未満で、エア量が毎分０．５リットル未満の場合、水滴が大きくなり易く、また、ミストの噴霧状態が乱れ易くあるいは脈動し易くなる。一方、水量が毎分２０．０ミリリットルを超え、エア量が毎分１５．０リットルを超える場合、水エアの適切な混合が成されず、ミストの噴霧状態が乱れ易くあるいは該治療用レーザ光と略平行にならず噴射方向が傾く傾向となる。そして、前記凹部の深さが、０．５ｍｍ未満の場合、水とエアの混合が充分になされず、１．５ｍｍを超えると、適切な混合が成されず、水滴が大きくなり易く、またミストの噴霧状態が該治療用レーザ光と略平行にならず噴射方向が傾く傾向となる。

前記チップ先端部を前記チップ本体部と別体の部材（レーザ照射チップ先端部材）からなるものとすると共に、前記連接部をチップ本体部に着脱自在に装着し得る装着部とした場合、既存の、上記水エア混合ミストを噴射できないレーザ照射チップに、上記水エア混合ミストを噴射する機能を後付けすることができるとともに、多様な術式に好適に対応することができる。即ち、前記凹部の大きさ（断面積、深さ等）が異なるものや、水導通路及びエア導通路の先端開口部の径の異なるものを各種準備しておき、これらを選択使用することにより、前記術式に適した水エア混合ミストの噴霧状態でレーザ治療を実施することができる。また、術者の好みに応じた選択自由度も増すことになる。

本発明のレーザ治療装置の一実施形態としての歯科用レーザ治療装置の全体概略図である。 図１におけるＡ部の部分破断拡大図である。 同歯科用レーザ治療装置における歯科用レーザ照射ハンドピースに装着されるレーザ照射チップの正面図である 図２における矢印Ｂ方向から見た拡大図である。 図４におけるＣ−Ｃ線矢視拡大断面図である。 本発明に係るレーザ照射チップを用いて被照射体の表面の切削を行った場合のチップ先端と被照射体までの距離と切削量との関係を、従来のレーザ照射チップの場合と比較して示す棒グラフである。

以下、本発明のレーザ照射チップ、これを備えるレーザ照射ハンドピース、レーザ治療装置及びレーザ照射先端部材の実施の形態について図面に基づき説明する。図１に示すレーザ治療装置１は歯科用レーザ治療装置であって、キャスタ付のレーザ装置本体１０内に、水に対する吸収特性の高いレーザを発振するレーザ発振器１１と、水（生理食塩水を含む場合あり）を供給する水送出回路１２と、エア（不活性ガスも含む場合あり）を供給するエア送出回路１３とが配設されている。レーザ発振器１１で発生する前記レーザは、レーザ伝送装置１１ａを介して、後記する歯科用レーザ照射ハンドピース２に伝送される。また、装置本体１０から導出され、レーザ発振器１１及び水送出回路１２並びにエア送出回路１３から供給されるレーザ光及び水並びにエアなどを装置本体１０外の歯科用レーザ照射ハンドピース２に導光及び給送するフレキシブルホース３と、装置本体１０の前面上部に設けられた設定操作部１４及び表示部１５と、レーザ装置本体１０に接続されたフートコントローラ１６とを備えている。フレキシブルホース３は、レーザ発振器１１のレーザ伝送装置１１ａに接続されるレーザ光の導光体１１ｂ、水送出回路１２に接続される水供給チューブ１２ａ及びエア送出回路１３に接続されるエア供給チューブ１３ａを束ねて内装し、歯科用レーザ照射ハンドピース２の基部に接続されている。設定操作部１４は、操作キーやタッチパネル、あるいは回転摘みなどから構成され、レーザ光の照射条件や、水又はエアの噴出量あるいは噴出の有無等を設定操作し得るようになされている。表示部１５は、液晶パネル（ＬＣＤ）などから構成され、設定された照射条件等を表示する。また、フートコントローラ１６は、レーザ光の照射、或いは、水及びエアの供給操作スイッチであり、術者の足踏み動作によってそのスイッチ操作がなされる。その他、レーザ装置本体１０内には、レーザ発振器１１に付設されるレーザ発振器用冷却器や、電源（いずれも不図示）が設置される。

水送出回路１２は、精製水又は生理食塩水などの水を収容するタンクを備え、ポンプ機構などにより水を水供給チューブ１２ａに供給する。また、エア送出回路１３は、圧縮空気又は圧縮した不活性ガスを発生させ、エア供給チューブ１３ａに供給することができるようになっており、例えば、空気を発生させる場合には、ブロアやコンプレッサなどが用いられ、また、不活性ガスを発生させる場合には、不活性ガスを圧縮して充填したガスボンベなどが用いられる。

レーザ発振器１１は、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、Ｅｒ．Ｃｒ：ＹＳＧＧレーザ、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ等の水に対する吸収性の高い医療用レーザをレーザ発生源とするものである。該レーザ発振器１１で発生したレーザ光は、前記レーザ伝送装置１１ａ及び導光体１１ｂを経由して歯科用レーザ照射ハンドピース２に導光される。該導光体１１ｂとしては、前記フレキシブルホース３に内装される中実又は中空の光ファイバ（導波路）が用いられるが、該フレキシブルホース３によらず、マニピュレータ（多関節伝送装置）型に構成されたものも用いられる。

本実施形態の歯科用レーザ照射ハンドピース２は、前記フレキシブルホース３との接続基部２０Ａ、該接続基部２０Ａに連なり術者が手指で把持して操作するグリップ部（胴部）２０Ｂ、及び該グリップ部２０Ｂの先側に連接されるヘッド部２０Ｃを含むハンドピース本体部２０と、ヘッド部２０Ｃに着脱自在に装着される歯科用レーザ照射チップ４とよりなる。フレキシブルホース３とハンドピース本体２０の接続基部２０Ａとの接続部は、着脱自在なコネクタ部で構成され、この接続状態では、フレキシブルホース３内のレーザ光の導光体１１ｂ、水供給チューブ１２ａ及びエア供給チューブ１３ａが、ハンドピース本体２０内の後記するレーザ導光路２１、水管路２２及びエア管路２３の基端部に接合される。これによりフレキシブルホース３内のレーザ光の導光体１１ｂとハンドピース本体２０内のレーザ導光路２１との光学的な接続、フレキシブルホース３内の水供給チューブ１２ａとハンドピース本体２０内の水管路２２との水密的な接続、及び、フレキシブルホース３内のエア供給チューブ１３ａとハンドピース本体２０内のエア管路２３との気密的な接続がなされる。

ハンドピース本体２０と、歯科用レーザ照射チップ４との接続部分の詳細を、図２及び図３を参照して説明する。図２に示すように、ハンドピース本体２０は、グリップ部２０Ｂからヘッド部２０Ｃに至る一連の円筒状本体筒部２０ａと、該本体筒部２０ａに外装された外装スリーブ部２０ｂとを備える。前記レーザ導光路２１は、中空或いは中実の導波路（ファイバ）からなり、ハンドピース本体２０内にその長手方向に沿って同心的に配設され、先端部はフェルール２４に保持されて、ヘッド部２０Ｃ内に臨んでいる。フェルール２４は、本体筒部２０ａに同心的に内嵌支持された支持リング２４ａに嵌挿され、該支持リング２４ａに螺装された固定ねじ部材２４ｂの先端をフェルール２４の周体に形成された周溝２４ｃに整合させることによって、支持リング２４ａに対するフェルール２４の位置決め固定がなされている。支持リング２４ａは、本体筒部２０ａの先端部内に螺合装着された筒状ホールダ部材２０ｃにより、スペーサカラー部材２０ｄを介して、本体筒部２０ａ内の所定位置に位置決め内嵌支持されている。フェルール２４に嵌挿支持されたレーザ導光路２１の先端２１ａは、該ホールダ部材２０ｃに保持された光学集光レンズ（ドラムレンズ）２５に対峙している。

前記水管路２２及びエア管路２３は、いずれも細チューブからなり、各先端部は前記ホールダ部材２０ｃに保持され、該ホールダ部材２０ｃに形成された水用連絡管路２２ａ及びエア用連絡管路２３ａに連通している。さらに、該ホールダ部材２０ｃには、チップホルダ２６が嵌合され、該チップホルダ２６は袋ナット２７を前記外装スリーブ部２０ｂの先端部に螺合することによって、嵌合状態に固定維持される。チップホルダ２６は中空筒状体であり、同心的に形成された内筒部２６ａは、後記する歯科用レーザ照射チップ４を構成するチップ本体部５を着脱自在に螺合装着する為の接合部とされる。チップホルダ２６の筒壁には、水用連通路２２ｂ及びエア用連通路２３ｂが形成されている。これら水用連通路２２ｂ及びエア用連通路２３ｂは、チップホルダ２６がホールダ部材２０ｃに嵌合固定された状態では、前記水用連絡管路２２ａ及びエア用連絡管路２３ａに、該チップホルダ２６の外周部に形成された各周溝を介して夫々連接される。そして、各連通路２２ｂ，２３ｂの先端部はチップホルダ２６の内筒部２６ａに開口している。チップホルダ２６の内筒部２６ａには、チップ本体部５を螺合接合するための雌ねじ部２６ｂが形成されている。

尚、図２では、便宜上、水管路２２及びエア管路２３、水用連絡管路２２ａ及びエア用連絡管路２３ａ、水用連通路２２ｂ及びエア用連通路２３ｂ、固定ねじ部材２４ｂ等が同一断面に現れるよう表しているが、これらは、設計上はそれぞれが干渉しない周方向の適宜位置に形成されるべきものである。また、図示を省略したが、前記エア用連絡管路２３ａから分岐して、前記集光レンズ２５の周辺や、レーザ導光路２１の先端２１ａに冷却空気を導入し、この付近を冷却すると共に、レーザ導光路２１の先端２１ａ、集光レンズ２５の入射面及び出射面、或いは後記するファイバ５５の基端面５５ａに付着した異物等を除去するよう構成しても良い。なお、ハンドピース本体２０内のレーザ導光路２１が中空のものであれば、そのレーザ導光路２１内に空気を導入することで、上記集光レンズ２５の冷却やファイバ５５の異物除去に用いることもできる。

チップ本体部５の前記ハンドピース本体２０のヘッド部２０Ｃに対する接続部には、前記チップホルダ２６の内筒部２６ａに差込み螺合接続される竹の子形状のプラグ部５１と、該プラグ部５１を螺合操作する為のローレット回転摘み部５２とが一体に形成されている。プラグ部５１の周体には前記雌ねじ部２６ｂに螺合される雄ねじ部５１ａが形成され、雄ねじ部５１ａの一部にフライスカット面５１ｂが形成されている。フライスカット面５１ｂの形成により、螺合関係の雄ねじ部５１ａと雌ねじ部２６ｂとの間に隙間が形成されるようになされている。この隙間部分に開口するエア流入口５１ｃが形成され、該エア流入口５１ｃは、プラグ部５１がチップホルダ２６に螺合接続された時には、前記エア用連通路２３ｂに整合し、且つ、プラグ部５１内を通って後記する外装パイプ５０内のエア流路５４（図５参照）に通じるよう形成されている。また、プラグ部５１の周体で前記エア流入５１ｃとは軸方向に離れた部位には、水流入口５１ｄが形成され、該水流入口５１ｄは、プラグ部５１がチップホルダ２６に螺合接続された時には、前記水用連通路２２ｂに整合すると共に、プラグ部５１内を通り外装パイプ５０内の後記する水流路５３（図５参照）に通じるよう形成されている。そして、プラグ部５１の周体には、エア流入口５１ｃ及び水流入口５１ｄを通じた通気及び通水が気密的及び水密的になし得るよう、これらの通気部分及び通水部分を隔絶する３個のＯリング５１ｅ…（図２参照）が、各Ｏリング溝５１ｆ…（図３参照）を介して装着されている。そして、前記ファイバ５５の基端面５５ａは、前記集光レンズ２５の出光側面に対峙し、集光レンズ２５を経たレーザ光の光学的接続がなされる。

本実施形態に係るレーザ照射チップ４について、図４及び図５をも参照してさらに詳述する。本実施形態のレーザ照射チップ４は、湾曲した棒状体からなるチップ本体部５と、該チップ本体部５の先端部に対して着脱自在に装着されるレーザ照射先端部材（チップ先端部）６とよりなる。チップ本体部５は、湾曲した外装パイプ５０と、該外装パイプ５０の内側に該外装パイプと略同軸状に配設される中間パイプ５０ａと、該中間パイプ５０ａの内側に該中間パイプと略同軸状に配設される内側パイプ５０ｂとを備えている。中間パイプ５０ａの先側は外装パイプ５０の先端より突出し、また、内側パイプ５０ｂの先側は中間パイプ５０ａの先端より突出するように、それぞれ延出されている。前記プラグ部５１及びローレット回転摘み部５２は、外装パイプ５０に一体に形成されている。外装パイプ５０と中間パイプ５０ａとの環状の隙間がエア流路５４とされ、また、中間パイプ５０ａと内側パイプ５０ｂとの環状の隙間が水流路５３とされ、さらに、内側パイプ５０ｂの内筒部がファイバガイド部５６とされている。このファイバガイド部５６に挿通されるファイバ５５と、前記水流路５３と、前記エア流路５４とは同軸状とされ、これらは、実質的にチップ本体部５に互いに平行な関係で備えられている。チップ本体部５の前記プラグ部５１及び回転摘み部５２は、金属（ステンレス、ニッケルメッキが施された真鍮等）或いは樹脂による一体成形体からなり、また、外装パイプ５０は金属（ステンレス、真鍮等）、セラミックス或いは樹脂等からなり、外径が約１．０〜３．０ｍｍとされる。これら材質や寸法については、周囲の部品の材質や寸法、高温滅菌の要否等を考慮して、適宜選択され設計される。例えば、コントラ型のハンドピースに装着するチップへ応用することを考える場合、外装パイプ５０の外形を、３．０ｍｍを上回る寸法で構成することも、可能である。

レーザ照射先端チップ部材（チップ先端部）６は、前記チップ本体部５の先端部に着脱自在に装着される。図例のレーザ照射先端チップ部材６は、中空の略円筒形で、樹脂等の成型体６０からなり、チップ本体部５の前記外装パイプ５０に外嵌圧入によって着脱自在に装着される装着部（連接部）６１を備えている。前記成型体６０の内筒部は、内径が前記外装パイプ５０の外径と略等しいかやや小さい大径内筒部６０ａと、内径が前記中間パイプ５０ａの外径と略等しい中径内筒部６０ｂと、内径が前記内側パイプ５０ｂの外径と略等しい小径内筒部６０ｃとより構成される。これら大径内筒部６０ａ、中径内筒部６０ｂ及び小径内筒部６０ｃは、成型体６０の軸心Ｌｏを同心軸とし、装着部６１から前端面６２に向かってこの順序で段状に連なるよう形成されている。当該レーザ照射先端チップ部材６がチップ本体部５に装着された状態では、大径内筒部６０ａが前記外装パイプ５０に圧入状態で外嵌され、また、中径内筒部６０ｂが前記中間パイプ５０ａに気密的に外嵌され、さらに、小径内筒部６０ｃが前記内側パイプ５０ｂに水密的に外嵌される。前記成型体６０における前記大径内筒部６０ａに対応する部位が、実質的に前記装着部６１を構成する。

前記レーザ照射先端チップ部材６がチップ本体部５に装着された状態では、前記チップ本体部５の内側パイプ５０ｂは、前記小径内筒部６０ｃに嵌装されると共に、レーザ照射先端チップ部材６、即ち、前記成型体６０を前記軸心Ｌｏに沿って貫き、その前端面６２から突出するように延出されている。従って、この内側パイプ５０ｂの内筒部によるファイバガイド部５６は、レーザ照射先端チップ部材６にまで及び、レーザ照射先端チップ部材６におけるファイバガイド部をも構成する。このファイバガイド部５６に挿通されるファイバ５５は、ファイバガイド部５６の先端からさらに突出し、この突出した部分のファイバ５５は、ジャケットと呼ばれる外装体が剥離され、コアとクラッドよりなる、あるいはコアのみよりなる芯材５５ｂが露出された状態で、レーザ照射先端チップ部材６に同心的に保持されている。この芯材５５ｂの先端面がレーザ光の出射端５５ｃとされる。

前記成型体６０における小径内筒部６０ｃと中径内筒部６０ｂとの段差部には、前記水流路５３に連通する水溜部６３ａが形成され、この水溜部６３ａから前記軸心Ｌｏに平行に前記前端面６２側に延びる水導通路６３が形成されている。また、中径内筒部６０ｂと大径内筒部６０ａとの段差部には、前記エア流路５４に連通するエア溜部６４ａが形成されこのエア溜部６４ａから前記軸心Ｌｏに平行に前記前端面６２側に延びるエア導通路６４が、前記水導通路６３に近接した状態で形成されている。そして、前記成型体６０には、その前端面６２に開口し、前記チップ本体部５側に凹む凹部６５が形成され、前記水導通路６３及びエア導通路６４の各先端開口部６３ｂ，６４ｂが、この凹部６５の底部６５ａに臨んでいる。また、凹部６５の開口部は、後記する水エア混合ミストの噴射端６５ｂとされ、凹部６５の当該噴射端６５ｂからの深さＤが、０．５〜１．５ｍｍとされている。このような凹部６５によって、水エア混合室（以下、これにも符号６５を付す）が構成される。なお、この深さＤは、例えばエア圧を高めるなどの調整により、例えば１．５ｍｍを上回る寸法で構成しても、多少の乱れはあるが、適切なミストに近いミストを噴射することが可能である。

前記凹部６５の断面積（前記軸心Ｌｏに直交する面域における面積）は、前記水導通路６３及びエア導通路６４の各先端開口部６３ｂ，６４ｂの合計面積より大とされている。具体的には、前記水導通路６３の先端開口部６３ｂの面積は０．００７９〜３．１４ｍｍ^２（径：０．１〜２ｍｍ）に、また、エア導通路６４の先端開口部６４ｂの面積は０．００７９〜３．１４ｍｍ^２（径：０．１〜２ｍｍ）に、それぞれ設定される。図例では、水導通路６３の先端開口部６３ｂの面積の方が、エア導通路６４の先端開口部６４ｂの面積より大きい例を示しているが、両者が同じ大きさ、または逆の大きさであっても良い。また、前記噴射端６５ｂの開口面積（凹部６５の断面積）は０．３５〜２０ｍｍ^２に設定される。

前記のように構成される歯科用レーザ治療装置１を用いて歯の齲蝕等の切削除去を行う要領について略述する。先ず前記装置本体１０の設定操作部１４を操作することによって、水送出回路１２及びエア送出回路１３を調整し、前記水導通路６３を通る水量が毎分１．０〜２０．０ミリリットルとなるよう、エア導通路６４を通るエア量が毎分０．５〜１５．０リットルとなるよう、それぞれの設定がなされる。また、レーザ発振器１１のレーザの出力が通常の歯の切削除去に適するように調整される。そして、術者は、レーザ照射ハンドピース２のグリップ部２０Ｂを手指で把持して、レーザ照射チップ４を患者の口腔（不図示）内に挿入し、ファイバ５５の先端面５５ｃを治療目的の歯（不図示）の表面に近接させる。このとき、レーザ照射チップ４のチップ本体部５は、湾曲した細い棒状体からなるから、視野が妨げられることが少なく、目的歯へのアクセスが容易になされる。術者は、前記フートコントローラ１６を足踏み操作し、あるいは、レーザ照射ハンドピース２に設けられる各種スイッチ（不図示）を手押し操作して、出射端５５ｃからレーザ光を目的歯に向け照射する。同時に、水送出回路１２及びエア送出回路１３を駆動し、水及びエアを前記水導通路６３及びエア導通路６４を経て前記水エア混合室６５に流入させ、該水エア混合室６５で混合して水エア混合ミストとしてレーザ光の照射方向に略平行に噴射させる。

前記水エア混合室（凹部）６５の断面積が、前記先端開口部６３ｂ，６４ｂの開口面積の合計より大とされているから、水エア混合室６５に流入した水及びエアのそれぞれの流圧が下がり、該水エア混合室６５を通過する間に、エアの作用を受けて水が細粒化され、微小な水粒子による均質な水エア混合ミストが生成される。この水エア混合ミストは、図３に示すような噴射パターンｗｅで噴射端６５ｂより噴射される。該噴射パターンｗｅは、微小な水粒子による均質なミストからなり、しかも、図３に示すように、ファイバ５５の先端面５５ｃから照射されるレーザ光の照射パターンＬと略平行であるから、レーザ光が目的歯に届く前に当該水エア混合ミストに吸収されることが回避される。これによって、切削効率が向上し、レーザの出力を抑えることができる。

図６は、擬似歯（被照射体）に水エア混合ミストを噴射しながらレーザを照射し、レーザの照射により切削される量と、チップの先端と被照射体の表面との距離（先端距離）との関係を検証した結果を示すグラフである。白抜きの棒グラフは、本発明のような水エアの混合室を有さない従来のレーザ照射チップを用いた場合であり、斑点の棒グラフは本発明に係るレーザ照射チップを用いた場合を示している。両者共、レーザの種類、レーザ出力、水及びエアの流量を同じとし、前記先端距離を、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍに変化させ、それぞれ所定時間照射した後の切削量を容積で計量した。図示のグラフは、前記先端距離毎に各５回実施し、その平均を示している。

図６から、チップ先端の被照射体までの距離が、０．５ｍｍ、１．０ｍｍにおいて、本発明のレーザ照射チップを用いると、従来の場合より切削能力が約１．２倍に向上していることが理解される。このことは、レーザが被照射体に届く前に水エア混合ミストに吸収されることが回避されていることを意味する。また、この検証実験においては、本発明のレーザ照射チップを用いた場合、水エア混合ミストは、被照射体の表面に付着し、ごく薄い水膜を形成することも確認できた。これが、レーザのエネルギーを吸収し、分布させ、効率の良い蒸散（切削）を実施することができる要因となっていることを裏付けることができた。加えて、噴射された水エア混合ミストは、被照射体の表面で水滴状とならず、そのため、これを吸引除去する必要も要しなかった。

尚、前記の実施形態では、歯科用のレーザ治療装置を例に採って説明したが、これに限らず、他のレーザ治療装置にも適用することはもとより可能である。また、レーザ照射チップ４に水エア混合室６５を１個設けた例を示したが、ファイバの軸心Ｌｏ回りに複数個設けることも可能である。さらに、水エア混合室６５の形状（特に、図２における矢印Ｂ方向から見た形状）も図示のような形状に限らず、例えば、円形、方形、楕円形状等も採用可能である。また、実施形態では、チップ本体部５に対して圧入によって着脱自在に装着されるレーザ照射チップ先端部材６について述べたが、ねじによって装着されるものであってもよい。このような圧入による着脱自在なレーザ照射チップ先端部材６は、既存のレーザ照射チップにも用いることができる利点がある。加えて、着脱自在なレーザ照射チップ先端部材６に代えて、例えば、チップ先端部がチップ本体部５を構成する外装パイプ５０に接着剤で接着一体とされ、或いは、外装パイプ５０と一体物とされることによって、レーザ照射チップの一部を構成するものであっても良い。

１ レーザ治療装置
１１ レーザ発振器
１１ａ レーザ伝送装置
１２ 水送出回路
１３ エア送出回路
２ レーザ照射ハンドピース
２１ レーザ導光路
２２ 水管路
２３ エア管路
４ レーザ照射チップ
５ チップ本体部
６ レーザ照射チップ先端部材（チップ先端部）
５３ 水流路
５４ エア流路
５５ ファイバ
５６ ファイバガイド部
６１ 装着部（連接部）
６２ 前端面
６３ 水導通路
６３ａ 先端開口部
６４ エア導通路
６４ａ 先端開口部
６５ 水エア混合室（凹部）
６５ａ 底部
６５ｂ 噴射端

Claims (8)

1. ハンドピースに接続されて、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを照射する、チップ本体部と該チップ本体部に連接されるチップ先端部とを備えたレーザ照射チップにおいて、
   前記チップ本体部は、前記治療用レーザを導光するファイバと、水流路と、エア流路とを、平行に備え、
   前記チップ先端部は、前記チップ本体部との連接部と、前記チップ本体部の水流路に連通する水導通路と、前記チップ本体部のエア流路に連通するエア導通路と、前記ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、水エア混合室とを備え、
   前記ファイバは前記チップ先端部の前端面より突出するように前記ファイバガイド部に挿通され、前記水エア混合室は、前記チップ先端部の前端面に開口し前記チップ本体部側に凹む凹部からなり、前記水導通路及びエア導通路の各先端開口部は前記凹部の底部に臨み、かつ、前記凹部の断面積が前記各先端開口部の合計面積より大とされ、
   前記水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、前記凹部内で混合され、該凹部の開口部を噴射端として、該噴射端から水及びエアの混合ミストが前記治療用レーザの照射方向に、該治療用レーザと略平行に噴射されるよう、構成されていることを特徴とするレーザ照射チップ。
2. 請求項１に記載のレーザ照射チップにおいて、
   前記チップ本体部は、湾曲した棒状体からなることを特徴とするレーザ照射チップ。
3. 請求項１又は２に記載のレーザ照射チップにおいて、
   前記水導通路を通る水量が、毎分１．０〜２０．０ミリリットルであり、前記エア導通路を通るエア量が、毎分０．５〜１５．０リットルであることを特徴とするレーザ照射チップ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ照射チップにおいて、
   前記凹部の深さが、前記噴射端から０．５〜１．５ｍｍとされていることを特徴とするレーザ照射チップ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ照射チップにおいて、
   前記チップ先端部が、前記チップ本体部と別体の部材からなり、前記連接部が前記チップ先端部を前記チップ本体部に着脱自在に装着し得る装着部からなることを特徴とするレーザ照射チップ。
6. 手指で把持可能なハンドピース本体に、水に対する吸収特性の高い治療用レーザを導光するレーザ導光路と、水管路と、エア管路とを内装し、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ照射チップを、該レーザ照射チップに備えられた前記ファイバ、水流路及びエア流路が、それぞれ前記レーザ導光路、水管路およびエア管路に接続されるよう前記ハンドピース本体に装着したことを特徴とするレーザ照射ハンドピース。
7. 水に対する吸収特性の高い治療用レーザを発振するレーザ発振器と、
   前記治療用レーザを伝送するレーザ伝送装置と、
   水送出回路と、
   エア送出回路と、
   請求項６に記載されたレーザ照射ハンドピースとを備えたことを特徴とするレーザ治療装置。
8. 水に対する吸収特性の高い治療用レーザを導光するファイバと、水流路と、エア通路とを平行に備えたチップ本体部に対して、着脱自在に装着される装着部と、
   前記水流路に連通する水導通路と、
   前記エア流路に連通するエア導通路と、
   前記ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、
   水エア混合室とを備え、
   前記ファイバは前記ファイバガイド部にその先端部より突出するよう挿通され、前記水エア混合室は、当該先端チップ部材の前端面に開口し前記チップ本体部側に凹む凹部からなり、前記水導通路及びエア導通路の各先端開口部は前記凹部の底部に臨み、かつ、前記凹部の断面積が前記各先端開口部の合計面積より大とされ、
   前記水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、前記凹部内で混合され、該凹部の開口部を噴射端として、該噴射端から水及びエアの混合ミストが、前記治療用レーザの照射方向に、該治療用レーザと略平行に噴射されるよう構成されていることを特徴とするレーザ照射チップ先端部材。

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