JP2702253B2 - 歯科用レーザ装置 - Google Patents

歯科用レーザ装置

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JP2702253B2
JP2702253B2 JP1509717A JP50971789A JP2702253B2 JP 2702253 B2 JP2702253 B2 JP 2702253B2 JP 1509717 A JP1509717 A JP 1509717A JP 50971789 A JP50971789 A JP 50971789A JP 2702253 B2 JP2702253 B2 JP 2702253B2
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フルマー，デイビッド，ジェイ
ブルーアー，マイケル，エイチ
マイヤーズ，テリー，ディー
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株式会社デニックス
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、歯科治療用のパルスレーザ光を出力するパ
ルスレーザと、そのパルスレーザ（32）からのレーザ光
を伝送するための可撓性のレーザ光伝送手段と、そのレ
ーザ光伝送手段の先端に接続されたハンドピースと、前
記パルスレーザの出力レベル等を制御するための電子制
御ユニット及び設定入力手段とを備えた歯科用レーザ装
置に関する。
〔従来の技術〕
医療用レーザ装置として、ネオジウムをドープしたイ
ットリウム・アルミニウム・ガーネット（Nd:YAG）レー
ザを用い、光ファイバー等の可撓性のレーザ光伝送手段
を用いてオペレータが操作するハンドピースまでレーザ
光を伝送するシステムが種々公知になっている。これら
のレーザ装置は、一般に高い出力（例えば60〜100ワッ
ト）を連続して出力することができるように構成されて
おり、220ボルト電源を必要とする。
又、医療用レーザ装置を歯科治療に用いることも公知
であり、例えば米国特許第4818230号にはマーヤーズら
によって医療用レーザ装置を用いて歯から虫歯部分を切
除する方法が開示されている。この特許方法では、加熱
により患者に与える苦痛を抑えるべく、レーザ出力は１
パルス当たり100ミリジュールに制限されている。しか
し、新たな研究と応用により、もっと強力な出力を手軽
に用いることが要求されるようになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
一方、出力が大きくなれば、レーザ光を局部に正確に
当てるための技術が一層重要になる。例えば、ハンドピ
ースの先端部にレーザ光の集光レンズを設けて、ハンド
ピースの先端部のごく近くでレーザ光が焦点を結ぶよう
にすることが行われるが、Nd:YAGレーザからのパルスレ
ーザ光が目に見えないこともあり、その照準合わせが不
十分なものとなりやすい。ハンドピースの先端部に局部
に接触させる接触チップを設けることも行われるが、か
かるハンドピースはかさばりやすく、操作性の面で困難
な点がある。
そこで、本発明の目的は上記のような問題点を解決
し、照準合わせが容易で、操作性に優れた歯科用レーザ
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による歯科用レーザ装置は、歯科治療用のパル
スレーザ光を出力するパルスレーザを有するメインユニ
ットと、メインユニットからのパルスレーザ光を伝送す
る可撓性のファイバーケーブルを有すると共に先端にハ
ンドピースが接続されたレーザ光伝送手段と、パルスレ
ーザからのレーザ光に連続発振による可視レーザ光を重
畳させることによりハンドピースから出力されるパルス
レーザ光の照準合わせと助ける手段と、任意のハンドピ
ースを選択して、そのハンドピースからレーザを出射す
べくそのファイバーケーブルのエンドをメインユニット
に着脱自在に接続するコネクタ手段と、メインユニット
に設けられ、選択されたハンドピースに、出力レベルを
調整してパルスレーザを出力するための電子制御ユニッ
ト及び設定入力手段と、メインユニット内に設けられ、
上記レーザ光伝送手段に出射するパルスレーザをON/OFF
するシャッター手段とが備えられている点にある。
上記照準合わせを助ける手段として、可視レーザ光を
連続発振するヘリウム・ネオンレーザと、このレーザか
ら出力されるレーザ光の光軸を前記パルスレーザから出
力されるパルスレーザ光の光軸に重ねるための光学系と
を備えていることが好ましい。上記光学系は、ハーフミ
ラーやプリズムを用いた公知の光学系で構成することが
できる。
前記パルスレーザはネオジウム、ホルミウム、又はエ
ルビウムをドープしたYAGレーザであり、その平均出力
は１〜50ワット、パルス持続時間は数ピコ〜数ミリ秒、
繰り返し速度は毎秒１〜10000パルス、そして、１パル
ス当たり0.1ミリ〜５ジュールのエネルギー出力を有す
ることが好ましい。
上記レーザ光伝送手段は光ファイバーであることが好
ましい。又、ハンドピースは細長い本体を備え、その基
端部から入ったレーザ光の光軸をほぼ90°曲げてハンド
ピース本体の先端部から出力する手段が備えられている
ことが好ましい。かかる手段として、例えばハンドピー
ス本体の先端部にミラー等の光学系を備え、あるいは、
湾曲状態で固定された光ファイバーセグメントをハンド
ピースに備えさせることができる。かかる構成により、
患者の口腔内でのハンドピースの操作が容易になり、従
来の歯科用ドリルと同様にして使用することが可能とな
る。
〔効果〕
上記のように、本発明によれば、ハンドピースを選択
し、そのファイバーケーブルのエンドをメインユニット
にコネクタ手段で接続し、照準合わせを助ける手段によ
って、患者の口腔内で治療パルスレーザ光を局部に当
て、さらにレーザ光が局部で焦点を結ぶようにハンドピ
ースを操作することが容易となる。この場合、電子制御
ユニット及び設定入力手段で、出射するパルスレーザの
出力レベルを調整できるため、照準合わせの時は、出力
レベルを下げ、治療時に適正レベルまで上げる調整が可
能となり、ハンドピースの新規な構造とあいまって、操
作性に優れた歯科用レーザを提供することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１及び２に示すように、本発明に係る歯科用レーザ
装置10は、メインユニット12と光ファイバーによるレー
ザ光伝送手段14とからなる。メインユニット12の底の後
側には一対の移動用ローラ16が備えられ、手前側には一
対の固定足17が備えられている。上面の手前側には格納
式のハンドル19と装置の起動・停止や使用条件の設定等
を行うための制御パネル20とが備えられている。メイン
ユニット12の前面にはレーザ光伝送手段12を接続するた
めの出力コネクタ26が設けられている。
レーザ光伝送手段12は光ファイバー22からなり、その
光ファイバー22の端部24がメインユニット12の出力コネ
クタ26に接続される。接続を確実にするためのロックナ
ット28が端部24の外周に備えられ、これに係合するロッ
ク部材18が出力コネクタ26の外周に備えられている。光
ファイバー22の他端75側には後述するハンドピース30が
接続されており、メインユニット12の出力コネクタ26か
ら出力されるレーザ光は光ファイバー22を通ってハンド
ピース30まで伝送される。
図３に示すように、メインユニット12内の空洞34にN
d:YAGレーザ（以下、単に「YAGレーザ」と記す）32が組
み込まれている。YAGレーザ32は、所定の光軸36に沿っ
てレーザ光を出力するように空洞34内に固定されてい
る。YAGレーザ32をパルス励起するためのフラッシュラ
ンプ38のような公知の手段も空洞34内に配置されてい
る。
YAGレーザ32のパルス繰り返し速度は１〜10000パルス
／秒、平均出力は最大50ワット、パルス持続時間は１ピ
コ秒〜数ミリ秒、最大エネルギーは５ジュール／パルス
である。最大出力はパルス持続時間及びパルスエネルギ
ーに応じて変化し、同様に平均出力は各パルスのエネル
ギー及び繰り返し速度に応じて変化する。レーザ出力は
50ワット以下であるので、レーザ空洞34を冷却するため
の外部冷却手段を要することなく一般商用電源でYAGレ
ーザ32を動作させることができる。ユーザによる制御パ
ネル20からの設定入力に基づいて、公知の電子制御回路
が平均出力、パルスエネルギー、そしてパルス繰り返し
速度を制御する。
図３に示すように、レーザ32の後端近くにはミラー40
が配置され、前端近くにはハーフミラー42が配置されて
いる。これらのミラー40,42によって光軸46に沿って出
力されたレーザ光は凸レンズ48を通って光ファイバー22
に端面50から入力し、光ファイバー22を通ってハンドピ
ース30まで伝送される。
メインユニット12内にシャッターソレノイド54が備え
られ、これが可動シャッター56を駆動する。可動シャッ
ター56が実線で示す引退位置にあるときはレーザ光がレ
ンズ48を通って出力されるが、破線で示す突出位置にあ
るときは可動シャッター56によって光路が遮られるので
不用意なレーザ光出力が防止される。
図３に示すように、メインユニット12内にはYAGレー
ザ32とは別にヘリウム・ネオンレーザ（以下、「HNレー
ザ」と略記する）60が備えられている。このHMレーザ60
から出力されるレーザ光はYAGレーザ32からのレーザ光
と異なり、ごく小出力であるが可視光であり連続出力が
可能である。HNレーザ60からのレーザ光62は二つのプリ
ズム64,66を通ってその方向を反転させられ、YAGレーザ
32の後端近くのミラー40を通ってYAGレーザ32の光軸に
重なる。つまり、HNレーザ60からのレーザ光62はYAGレ
ーザ32からのレーザ光と重なって進むことになる。
このように、HNレーザ60からのレーザ光62が重畳され
たYAGレーザ32からのレーザ光が出力され、光ファイバ
ー22を通ってハンドピース30へ伝送される。前述のよう
に、HNレーザ60からのレーザ光62は連続発振の低出力で
且つ可視光であることから、YAGレーザ32からのレーザ
光を所定の部位に焦点合わせすることが容易になる。
メインユニット12にはYAGレーザ32を冷却するための
冷却装置110を備えている。この冷却装置は一般的なも
のでよく、例えば、50％イオン交換水と50％エチレング
リコールからなるクーラントを使用するものでよい。ク
ーラントはポンプによって流量計112を介してレーザ空
洞34に送られ、ラジエータとの間を循環する。何らかの
原因でクーラントの流れが止まった時は加熱防止のため
にYAGレーザ32の発振が停止される。
図４に示すハンドピース30の好ましい実施例におい
て、ハンドピース30は細長い本体70を備え、その基端72
側から光ファイバー22が挿入されている。光ファイバー
22はハンドピース本体70の内部を通って、その先端近く
まで達している。光ファイバー22の先端75から出たレー
ザ光は、ハンドピース本体70の先端部に備えられたコリ
メータレンズ78によって平行光線とされた後、ミラー80
でほぼ直角方向に進路を曲げられ、集光レンズ81及び保
護用の出力窓82を通って外部に出力される。出力された
レーザ光は、図４に示すように、出力窓82のすぐ近くで
焦点84を結ぶ。
ハンドピース30は通常の歯科用ドリルとほぼ同じ形状
であることが好ましく、これによって患者の口腔内で歯
科用ドリルと同じように容易に扱うことができる。使用
に際してYAGレーザ32及びHNレーザ60が起動されると、H
Nレーザ60からの連続可視光とYAGレーザ32からのパルス
光が光ファイバー22、コリメータレンズ78、ミラー80、
集光レンズ81、そして保護窓82を通って出力され、両レ
ーザ光は焦点84に集まる。HNレーザ60からの連続可視光
が所定の部位で最小スポットとなるようにハンドピース
30を動かすことにより、容易に焦点合わせをすることが
できる。
所定部位に適切に焦点が合うと、YAGレーザ32からの
パルス光によって虫歯の箇所や軟組織が除かれる。又、
殺菌作用も行われる、歯科医等によって使用される実際
の出力レベル等は所望の歯科医療手順に応じて変化す
る。例えば、健康な歯のエナメル質に１パルス当たり10
0ミリジュール以下の比較的低いレベルのレーザ光を照
射することにより、歯の痛み信号を伝達する象牙質の細
管を塞ぎ、あるいは不活性化して歯を麻酔できることが
わかっている。
歯の麻酔のために、もっと高いレベル、例えば１パル
ス当たり100ミリジュールから５ジュールの範囲内のレ
ーザ光を患者に不快感を与えることなく使用することが
できる。この場合、一層効果的に虫歯や軟組織を除くこ
とができ、全体の治療時間が短くなる。これは患者のス
トレスと痛みの低減にも寄与する。軟組織の治療には歯
の治療より大きい平均出力及びパルス繰り返し速度が必
要である。そこで、より円滑な出力と高い出力レベルを
実現するために可変繰り返し速度が採用されている。
平均出力や１パルス当たりのエネルギーを高めるに伴
い、歯を冷却することも必要になってくる。この冷却は
従来の方法、例えば水のスプレーによって達成すること
ができる。レーザ光が水によって吸収されるのを防ぐた
めに、水のスプレーの後で続くパルス光の出力の前にエ
アスプレー等による乾燥処理が行われる。
100ミリジュール〜５ジュール／パルスの高いエネル
ギーレベルのレーザ光を図９及び10に示す歯200の歯根
切除や歯髄切除に用いることができることもわかってい
る。歯200はエナメル質202、象牙質204、及び歯髄206を
有する。図10に示すように、象牙質204に孔210があけら
れてレーザチップ212が挿入される。高出力、高エネル
ギーのレーザ光によって歯髄中の軟組織を所望どおりに
切除することができる。レーザ光によって歯髄206が殺
菌され、感染防止に寄与する。この殺菌作用により、歯
髄の部分切除が感染の危険を伴わずに可能となる。ま
た、上記の高出力、高エネルギーのレーザ光を肉腫等の
組織の切除（curetage）に用いることができることもわ
かっている。
次に、図５にハンドピースの別実施例を示す。ハンド
ピース本体30′の先端部74′に雌ねじが切られた穴90が
形成され、ここに雄ねじが基端部に切られた細長いチッ
プ92が着脱自在にねじ込まれている。チップ92は基端部
から先端部にかけてほぼ90°湾曲しており、その長手軸
方向の貫通孔94に光ファイバーセグンメント96が通され
て湾曲状態で固定されている。光ファイバーセグメント
96の基端部98は、光ファイバー22の先端部75に同軸上で
対向するように固定されている。光ファイバー22の先端
部75から出たレーザ光は光ファイバーセグメント96に基
端部98から入射して光ファイバーセグメント96内を伝播
し、その光軸をほぼ90°曲げられた後、光ファイバーセ
グメント96の先端部100から出力されることになる。好
ましくは先端部100が接触点であり、レーザ光がここで
焦点を結ぶ。
図６に示すハンドピースの別実施例では、チップ92′
及びその貫通孔94′は湾曲しておらず直線状である。従
って挿通された光ファイバーセグメント69′も直線状で
あり、レーザ光はその光路をほとんど曲げられずに先端
部100′から出力される。
図７に示すレーザ光伝送手段の別実施例では、レーザ
光の入力端から出力端までが一本の光ファイバーで構成
されている。握りやすくするためのハンドピース98が光
ファイバーの先端部を覆っているだけである。
図８に、ハンドピース30の先端部に着脱自在に取り付
けられるチップ101の別実施例を示す。このチップ101は
断熱材として働くセラミックの先端に金属製の加熱チッ
プ102が取り付けられて構成されている。レーザ光は、
チップ101内に挿通された光ファイバー22を通って加熱
チップ102に達し、加熱チップ102を加熱する。高温にな
った加熱チップ102によって口腔内の軟組織の切除を行
うことができる。このチップ101は図５や図６のチップ9
2,92′と交換自在であることが好ましい。
以上の実施例で示した歯科用レーザ装置は、移動容易
であると共に一般商用電源で作動させることができる。
従って、特別な配線工事は不要である。又、ハンドピー
スは通常用いられている歯科用ドリル等と同様の形状寸
法であるので患者の口腔内での操作が容易である。さら
に、ハンドピース先端部の複数種のチップを取り替える
ことができるので汎用性が高い。さらに、本発明の範囲
内で種々の改良を加えることも可能である。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構成に限定されるものではない。
図面の簡単な説明 図１は歯科用レーザ装置のメインユニットの斜視図 図２は光ファイバー及びハンドピースの外観図 図３は歯科用レーザ装置の概略構成を示すブロック図 図４はハンドピースの概略透視図 図５、図６はハンドピースの別実施例を示す部分断面
図 図７は光ファイバー及びハンドピースの別実施例を示
す概略図 図８はハンドピースの別実施例を示す部分断面図 図９は歯の縦断面図 図10は歯に施す処理の一例を示す縦断面図 20……設定入力手段 22……レーザ光伝送手段 30……ハンドピース 32……パルスレーザ 60,64,66……照準合わせを助ける手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャファー，ジョセフ，ダブリュ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94041 マウンテン・ビュー ビンセン ト・ドライブ 235 (72)発明者 フルマー，デイビッド，ジェイ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94404 フォスター・シティー ロッ ク・ハーバー・レーン 156 (72)発明者 ブルーアー，マイケル，エイチ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95018 フェルトン パイン・ドライブ 8001 (72)発明者 マイヤーズ，テリー，ディー アメリカ合衆国 ミシガン 48018 フ ァーミントン・ヒルズ リンキャスル 25334 (56)参考文献 特開 昭63−84547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−94643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−168448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−97643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−280873（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−149364（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−192716（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−49577（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭61−22569（ＪＰ，Ｙ２) ＴＨＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＰＲ ＯＳＴＨＥＴＩＣ ＤＥＮＴＩＳＴＲＹ ＶＯＬＵＭＥ 53 ＮＵＭＢＥＲ６ ＭＯＳＢＹ発行 第776頁

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】歯科治療用のパルスレーザ光を出力するパ
    ルスレーザ（32）を有するメインユニット（12）と、 メインユニット（12）からのパルスレーザ光を伝送する
    可撓性のファイバーケーブル（22）を有すると共に先端
    にハンドピース（30,30′,30′）が接続されたレーザ光
    伝送手段（14）と、 パルスレーザ（32）からのレーザ光に連続発振による可
    視レーザ光を重畳させることによりハンドピースから出
    力されるパルスレーザ光の照準合わせを助ける手段と、 任意のハンドピース（30,30′,30′）を選択して、その
    ハンドピースからレーザを出射すべくそのファイバーケ
    ーブル（22）のエンド（24）をメインユニット（12）に
    着脱自在に接続するコネクタ手段（18,26,24,28）と、 メインユニット（12）に設けられ、選択されたハンドピ
    ースに、出力レベルを調整してパルスレーザを出力する
    ための電子制御ユニット及び設定入力手段（20）と、 メインユニット（12）内に設けられ、上記レーザ光伝送
    手段（14）に出射するパルスレーザをON/OFFするシャッ
    ター手段（54,56）と、 を備えたことを特徴とする歯科用レーザ装置。
  2. 【請求項２】前記光の照準合わせを助ける手段が、可視
    レーザ光を連続発振するヘリウム・ネオンレーザ（60）
    と、このレーザ（60）から出力されるレーザ光の光軸を
    前記パルスレーザ（32）から出力されるパルスレーザ光
    の光軸に重ねるための光学系（64,66）とを備えている
    請求項１記載の歯科用レーザ装置。
  3. 【請求項３】前記パルスレーザ（32）がネオジウム、ホ
    ルミウム、またはエルビウムをドープしたYAGレーザで
    ある請求項１記載の歯科用レーザ装置。
  4. 【請求項４】前記パルスレーザ（32）が１〜50ワットの
    平均出力及び数ピコ〜数ミリ秒のパルス持続時間を有す
    る請求項１記載の歯科用レーザ装置。
  5. 【請求項５】前記パルスレーザ（32）が毎秒１〜10000
    パルスの繰り返し速度を有する請求項１記載の歯科用レ
    ーザ装置。
  6. 【請求項６】前記パルスレーザ（32）が１パルス当たり
    0.1ミリ〜５ジュールのエネルギー出力を有する請求項
    １記載の歯科用レーザ装置。
  7. 【請求項７】前記ハンドピース（30）が細長い本体（7
    0）を備え、その基端部（72）から入ったレーザ光の光
    軸をほぼ90°曲げてハンドピース本体（70）の先端部か
    ら出力する手段（80,96）が備えられている請求項６記
    載の歯科用レーザ装置。
  8. 【請求項８】前記ハンドピース（30）の基端側（72）か
    ら前記光ファイバー（22）が挿入され、前記ハンドピー
    ス本体（70）の先端部に光ファイバー（22）からのレー
    ザ光の光軸をほぼ90°曲げるミラー（80）が備えられて
    いる請求項７記載の歯科用レーザ装置。
  9. 【請求項９】前記光ファイバー（22）の先端（75）と前
    記ミラー（80）との間にコリメータレンズ（78）が備え
    られ、前記ミラー（80）と出力窓（82）との間に集光レ
    ンズが備えられ、出力されたレーザー光が出力窓（82）
    のすぐ近くで焦点を結ぶ請求項８記載の歯科用レーザ装
    置。
  10. 【請求項１０】前記ハンドピース（30）に湾曲状態で固
    定された光ファイバーセグメント（96）が備えられ、こ
    れによってレーザ光の光軸がほぼ90°曲げられる請求項
    ７記載の歯科用レーザ装置。
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