JP6730228B2 - レーザーベースコンピュータ制御歯科予防システム - Google Patents
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Description
本出願は、2011年9月2日に出願された米国特許仮出願第61/530,761号に対する優先権と、その利益とを主張し、この米国特許仮出願の全内容は、本明細書により参照によって全体として援用される。
本発明は、概して、パルス状レーザ歯科治療デバイスでの、歯の硬組織および軟組織の予防および治療のための電磁放射の視認、蛍光法、および走査に関する。
(項目1)
歯の組織治療のための装置であって、前記装置は、
レーザビームを治療されている歯の組織に指向するための光学システムであって、それによって、前記レーザビームは、前記歯の組織に近接する場所におけるエネルギープロファイルを有する、光学システムと、
前記レーザビームを前記歯の組織の表面の指定された領域内にターゲティングするためのフィードバック制御式ビーム誘導システムと
を備える、装置。
(項目2)
前記光学システムは、レンズを備える、項目1に記載の装置。
(項目3)
前記レンズの焦点距離は、約2インチ〜約15フィートの範囲内である、項目2に記載の装置。
(項目4)
前記エネルギープロファイルは、選択可能であって、シルクハット状プロファイル、ガウスプロファイル、およびドーナッツ形状プロファイルから成る群から選択される、項目1に記載の装置。
(項目5)
前記フィードバック制御式ビーム誘導システムは、
鏡と、
検流計であって、(i)前記鏡の位置を調節するためのアクチュエータと、(ii)前記鏡の前記位置を決定するためのセンサとを備える、検流計と、
前記鏡の所望の位置に対して前記鏡の前記決定された位置に対応して、1ステップで、前記アクチュエータを制御するためのコントローラと、
を備える、項目1に記載の装置。
(項目6)
前記フィードバック制御式ビーム誘導システムは、互いに対して約90度で配置される回転軸を有する2つの鏡を備える、項目5に記載の装置。
(項目7)
前記コントローラが前記アクチュエータを動かす速度は、約10ステップ/秒〜約100,000ステップ/秒の範囲内である、項目5に記載の装置。
(項目8)
1ステップで前記アクチュエータを動かすことは、前記歯の組織の表面における前記レーザビームを約2マイクロメートル〜約15ミリメートルの範囲内で変位させる、項目5に記載の装置。
(項目9)
前記鏡の前記所望の位置は、前記歯の組織の表面の前記指定された領域に従って決定される、項目5に記載の装置。
(項目10)
前記鏡の前記所望の位置は、前記歯の組織の表面上の前記レーザビームのトレーシングパターンに従って決定され、前記トレーシングパターンは、渦巻トレース、ラスタートレース、およびランダムトレースから成る群から選択される、項目9に記載の装置。
(項目11)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域は、三角形、正方形、長方形、卵形、円形、および多角形のうちの1つである、項目1に記載の装置。
(項目12)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域は、複数の区画を備える周縁を有するユーザ規定形状の閉鎖領域である、項目1に記載の装置。
(項目13)
1区画の長さは、約2μm〜約15mmの範囲内である、項目12に記載の装置。
(項目14)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域は、約4μm2〜約2.25cm2の範囲内である、項目1に記載の装置。
(項目15)
治療されている前記歯の組織に隣接して配置可能である先端を有する手持式ユニットと、
前記光学システムおよび前記ビーム誘導システムを含む筐体であって、前記手持式ユニットは、前記筐体に取着可能であって、それによって、前記レーザビームは、前記手持式ユニットが前記筐体に取着される場合にのみ起動される、筐体と
をさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目16)
前記手持式ユニット内に配置される旋回式光学装置をさらに備える、項目15に記載の装置。
(項目17)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域の少なくとも一部を照明するための照明システムであって、前記照明システムは、
光源および照明光を指向するための光学システム
を備える、照明システム
をさらに備える、項目15に記載の装置。
(項目18)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域の少なくとも一部を照明するための照明システムであって、前記照明システムは、
光源および照明光を指向、平行化、および集束するための光学システム
を備える、照明システム
をさらに備える、項目15に記載の装置。
(項目19)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域の少なくとも一部を照明するための照明システムであって、
光源および前記光源によって放出される光を反射するためのコレクタと、
前記照明光を指向するための光学システムと
を備える、照明システム
をさらに備える、項目15に記載の装置。
(項目20)
前記手持式ユニットの中に含まれる洗浄システムをさらに備える、項目15に記載の装置。
(項目21)
前記レーザビームは、CO2レーザビームである、項目1に記載の装置。
(項目22)
CO2レーザビームは、約0.03μm〜約0.2cmの範囲内のスポットサイズを有する、項目21に記載の装置。
(項目23)
マーキングレーザビームをさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目24)
前記マーキングレーザビームは、約500nm〜約700nmの範囲内のガスまたはダイオードのレーザから得られる、項目25に記載の装置。
(項目25)
撮像システムおよび伝送レンズを備える視覚システムをさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目26)
光学フィルタをさらに備える、項目25に記載の装置。
(項目27)
可変集束レンズシステムをさらに備える、項目25に記載の装置。
(項目28)
光学フィルタおよび可変集束レンズシステムをさらに備える、項目25に記載の装置。
(項目29)
人の口の内側に位置付けられるように構成される被覆をさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目30)
いかなる異物も前記装置に進入しないよう阻止するために、空気カーテンを形成するための空気経路をさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目31)
歯の組織治療のための方法であって、
レーザビームを治療されている歯の組織に向かって指向するステップであって、それによって、前記レーザビームは、前記歯の組織に近接する場所におけるエネルギープロファイルを有する、ステップと、
フィードバック制御式ビーム誘導システムを介して、前記歯の組織の表面の指定された領域内に前記レーザビームをターゲティングするステップと
を含む、方法。
(項目32)
前記指向するステップは、約2インチ〜約15フィートの範囲内の焦点距離を有するレンズを使用して行なわれる、項目31に記載の方法。
(項目33)
前記エネルギープロファイルは、選択可能であって、シルクハット状プロファイル、ガウスプロファイル、およびドーナッツ形状プロファイルから成る群から選択される、項目31に記載の方法。
(項目34)
前記ターゲティングするステップは、
鏡を使用して、前記レーザビームを反射するステップと、
前記鏡の位置を決定するステップと、
前記鏡の前記決定された位置を前記鏡の所望の位置と比較するステップと、
前記鏡の前記決定された位置と所望の位置との比較に従って、前記鏡の前記位置を制御するステップと
を含む、項目31に記載の方法。
(項目35)
前記反射、決定、比較、および調節するステップの各々は、約10ステップ/秒〜約100,000ステップ/秒の範囲内の速度で繰り返される、項目34に記載の方法。
(項目36)
前記反射するステップは、互いに対して約90度で配置される回転軸を有する2つの鏡を使用して、前記レーザビームを反射するステップを含む、項目34に記載の方法。
(項目37)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域に従って、前記鏡の前記所望の位置を決定するステップをさらに含む、項目34に記載の方法。
(項目38)
前記鏡の前記所望の位置は、前記歯の組織の表面上の前記レーザビームのトレーシングパターンに従って決定され、前記トレーシングパターンは、渦巻トレース、ラスタートレース、およびランダムトレースから成る群から選択される、項目37に記載の方法。
(項目39)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域の形状を指定するステップをさらに含む、項目34に記載の方法。
(項目40)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域のサイズを指定するステップをさらに含む、項目34に記載の方法。
(項目41)
複数の区画を備える周縁を有するユーザ規定形状の閉鎖領域を指定することによって、前記歯の組織の表面の前記指定された領域を指定するステップをさらに含む、項目34に記載の方法。
(項目42)
旋回式光学装置を使用して、前記レーザビームの方向を修正するステップをさらに含む、項目31に記載の方法。
(項目43)
前記歯の組織の表面の前記指定された領域の少なくとも一部を照明するステップをさらに含む、項目31に記載の方法。
(項目44)
前記レーザビームは、CO2レーザビームであって、前記方法は、前記歯の組織を削磨するステップを含む、項目31に記載の方法。
(項目45)
前記削磨される組織は、軟組織および硬組織のうちの少なくとも1つを含む、項目44に記載の方法。
(項目46)
前記削磨するステップの前に、約500nm〜約700nmの範囲内の赤色または緑色のレーザビームを使用して、前記歯の組織の表面の前記指定された領域をマーキングするステップをさらに含む、項目44に記載の方法。
(項目47)
前記指向するステップは、集束されるレーザビームの焦点が、実質的に、前記歯の組織の表面に位置するように、前記レーザビームを集束させるステップを含む、項目31に記載の方法。
(項目48)
前記指向するステップは、集束されるレーザビームの焦点が、前記歯の組織の表面に近接するように、前記レーザビームを集束させるステップを含む、項目31に記載の方法。
(項目49)
前記焦点は、前記歯の組織の表面の上方にある、項目48に記載の方法。
(項目50)
前記焦点は、前記歯の組織の表面の下方にある、項目48に記載の方法。
本発明の種々の実施形態は、高精度で種々の歯の感染症の治療を促進し、非罹患領域の不必要な治療を緩和または回避することによって、有意にほとんど疼痛を生じさせない。これは、部分的には、コンピュータ制御式光学システムを用いることによりレーザビームを選択された治療領域に指向することによって、達成される。治療領域は、規則的形状として、また、実際に罹患している領域に近似する多角形として選択可能である。光学システムのコンピュータ式制御は、レーザビームが、選択された治療領域内に留まることを可能にする一方で、選択された領域がカバーされる(すなわち、レーザエネルギーが、選択された治療領域内に実質的に均一な態様で指向される)ことを、同時に確実にする。治療表面またはその近傍におけるレーザビームのエネルギープロファイルもまた、部分的に、レーザビームの焦点を調節することによって、制御可能である。好適なエネルギープロファイルの選択はさらに、罹患領域を均一に治療するのを支援可能である。
Claims (26)
- 歯の組織治療のための装置であって、前記装置は、
スポットサイズを有するレーザビームを発生させるためのレーザ源と、
前記レーザビームを治療されている歯の組織に指向するための光学システムであって、それによって、前記レーザビームは、前記歯の組織に近接する場所における選択されたエネルギープロファイルを有する、光学システムと、
フィードバック制御式ビーム誘導システムであって、前記フィードバック制御式ビーム誘導システムは、
(i)ユーザ指定された周縁を有する前記歯の組織の表面の領域内において第1の場所に作用するように前記レーザビームをターゲティングすることと、
(ii)前記領域内において50マイクロメートルから最大15ミリメートルまでの1ステップ範囲で前記レーザビームをランダムに選択された第2の場所に変位させることにより、前記第2の場所に作用するように前記レーザビームをターゲティングし、前記スポットサイズに基づいて前記第1の場所との前記第2の場所の重なりを回避し、前記変位されたレーザビームと前記第1の場所から放出される組織材料の上昇流との間の相互作用を回避することと、
(iii)前記領域内において50マイクロメートルから最大15ミリメートルまでの1ステップ範囲で前記レーザビームをランダムに選択された次の場所に変位させることにより、前記次の場所に作用するように前記レーザビームをターゲティングし、前記スポットサイズに基づいて前記第2の場所との前記次の場所の重なりを回避し、前記変位されたレーザビームと前の場所から放出される組織材料の上昇流との間の相互作用を回避することと、
(iv)前記レーザビームが前記歯の組織の表面の前記領域内の全ての場所に作用するまで、前記スポットサイズに基づいて直前の場所との次の場所の重なりを回避してステップ(iii)を繰り返すことと
を行うように適合されている、フィードバック制御式ビーム誘導システムと
を備える、装置。 - 前記光学システムは、レンズを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記レンズの焦点距離は、2インチ〜15フィートの範囲内である、請求項2に記載の装置。
- 前記エネルギープロファイルは、シルクハット状プロファイル、ガウスプロファイル、およびドーナッツ形状プロファイルから成る群から選択される、請求項1に記載の装置。
- 前記フィードバック制御式ビーム誘導システムは、
鏡と、
(i)前記鏡の位置を調節するためのアクチュエータと、(ii)前記鏡の前記位置を決定するためのセンサとを備える検流計と、
前記鏡の所望の位置に対する前記鏡の決定された位置に対応して、1ステップで前記アクチュエータを制御するためのコントローラと
を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記フィードバック制御式ビーム誘導システムは、互いに対して90度で配置された回転軸を有する2つの鏡を備える、請求項5に記載の装置。
- 前記コントローラが前記アクチュエータを動かす速度は、10ステップ/秒〜100,000ステップ/秒の範囲内である、請求項5に記載の装置。
- 前記鏡の前記所望の位置は、前記歯の組織の表面の前記領域に従って決定される、請求項5に記載の装置。
- 前記歯の組織の表面の前記領域は、三角形、正方形、長方形、卵形、円形、および多角形のうちの1つである、請求項1に記載の装置。
- 前記ユーザ指定された周縁は、複数の区画を備える、請求項1に記載の装置。
- 1区画の長さは、2μmから最大15mmまでの範囲内である、請求項10に記載の装置。
- 前記歯の組織の表面の前記領域は、4μm2から最大2.25cm2までの範囲内である、請求項1に記載の装置。
- 治療されている前記歯の組織に隣接して配置可能である先端を有する手持式ユニットと、
前記光学システムおよび前記フィードバック制御式ビーム誘導システムを含む筐体であって、前記手持式ユニットは、前記筐体に取着可能であり、それによって、前記レーザ源は、前記手持式ユニットが前記筐体に取着される場合にのみ起動され、前記レーザビームを発生させる、筐体と
をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 前記手持式ユニット内に配置された旋回式光学装置をさらに備える、請求項13に記載の装置。
- 前記歯の組織の表面の前記領域の少なくとも一部を照明するための照明システムをさらに備え、前記照明システムは、光源と、照明光を指向するための光学システムとを備える、請求項13に記載の装置。
- 前記手持式ユニットの中に含まれた洗浄システムをさらに備える、請求項13に記載の装置。
- 前記レーザビームは、CO2レーザビームである、請求項1に記載の装置。
- 前記CO2レーザビームは、0.03μmから最大0.2cmまでの範囲内のスポットサイズを有する、請求項17に記載の装置。
- マーキングレーザビームをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記マーキングレーザビームは、500nmから最大700nmまでの範囲内の波長を有するガスまたはダイオードのレーザから得られる、請求項19に記載の装置。
- 撮像システムと伝送レンズとを備える視覚システムをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 光学フィルタをさらに備える、請求項21に記載の装置。
- 可変集束レンズシステムをさらに備える、請求項21に記載の装置。
- 光学フィルタおよび可変集束レンズシステムをさらに備える、請求項21に記載の装置。
- 人の口の内側に位置付けられるように構成された被覆をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 任意の異物を前記装置に進入しないよう阻止するために、空気カーテンを形成するための空気経路をさらに備える、請求項1に記載の装置。
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