JPH03503368A - 生物学的物質を剥離的に光分解するための装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 有機および無機物質の表面から材料 断片の光誘導剥離下にこれら物質を 剥離的に光分解するため、殊に硬歯 質を剥離的に光分解するための装置 本発明は、１９３ｎｗの波長を放射するアルゴン／フッ化物エキシマレーザおよ びエキシマレーザのＵＶ光を該レーザから適用範囲に案内するための適用装置を 有する、有機および無機物質の表面から材料断片の光誘導剥離下にこれらの物質 を剥離的に光分解するための装置に関する。

現今、種々の医療部門におけるレーザの使用は公知である（たとえば眼科および 皮膚科において、神経外科において、咽喉、鼻、耳の治療、肺外科、胃腸科、一 般的外科、秘尿器科、婦人科および整形外科において）。

身体固有の発色」に対する高い選択性のため、なかんずく眼科および皮膚科にお いて使用されるアルゴンレーザのほかに、Ｃ０２レーザはその高い水吸収および それと共に組織中への僅かな侵入深さのため、非常に正確な切断器械である。従 って、ＣＯ２レーザは顕微外科的作業ないしは扁平な切除が要求されている個所 ではどこでも使用される。

この場合、組織の扁平な切除は、Ｎａ−ＹＡＧレーザの場合のように、吸収によ る熱効果に基づいて行なわれ、その際組織は焼灼される。これらのレーザでは利 用しうる僅かな強度範囲に基づき光剥離は不可能であるので、組織表面からの材 料断片の純光誘導的分離は不可能である。

１９３ｎｍの波長において紫外光子を放射し、該光子はそのものとして殊に有機 材料によって吸収されうるので、有機材料中で多光子プロセスが生じかつこれら 材料の分子結合エネルギーよりも大きい結合エネルギーが得られ、従って光化学 的プロセスに基づき組織の切除下に分子結合の解除を生じるアルゴン／７ツ化物 エキシマレーザの使用は、従来医学においては普及が非常に制限されていた。

これは、必要なエネルギー密度の達成のためにはアルゴン／７ツ化物レーザを脈 動させねばならず、その際形成されるエネルギー密度が大きく、本来の材料切除 前置にレーザ光の伝送のために使用すべきガラス繊維系が破壊されていることに よる。

従って、殊に歯科治療のためにはさらに、可視および赤外治療領域において放射 する、たとえばＮａ−ＹＡＧレーザ形のレーザが使用され、その際歯科治療のた めに利用される効果は主として歯牙の治療すべき個所を加温または加熱すること である。この場合、硬歯質はレーザ照射による”焼灼”　（Ｖｅｒｂｒｅｎｎｕ ｎｇ）によって切除される。この場合、ガラス繊維によるＮａ−ＹＡＧレーザ光 の伝送は可能であるので、普遍的使用が可能である、 しかしこれらのレーザでは硬歯質および一般に有機および無機物質の切除のため には、これらの材料を加熱によって切除するためには、該材料を高い温度に加熱 しなければならないので、切除すべきでない隣接する、殊に硬歯質の組織範囲に も著しい加熱が起きる。

この場合、個々の組織間、殊に個々の異なる硬線質問の正確な識別は不可能であ り、この場合殊に必然的に麟触象牙質の切除で、隣接する健康な有機の硬歯質を も焼灼プロセスによって一緒に切除される。

この不正確さに基づき、公知装置を用いて硬歯質中に正確な切断プロフィルを形 成することができず、この場合切断面内で側方に空洞が生じる。

必然的に使用される高い温度に基づき、電動式の機械的バーによる硬歯質の切除 の場合のように、加工帯の下方に挫潰層の形でまたは微小ひび割れ等による損傷 帯が生じる。この場合、硬歯質をたんに１μよりも小さい層厚でまたはたんに極 めて薄い歯石付着物の形で切除することは不可能である。この場合、本来の歯根 範囲の外部の硬歯質を切除する場合にも、必然的に歯牙の大きい温度加熱によっ て、歯科治療の間患者に著しい疼痛が生じる。

従って、本発明の課題は、極めて種々の組織物質および種類ならびに硬歯質、殊 に健康または餉歯の象牙質または露出せる歯石のみを連続的に正確かつ僅かな層 厚でそれ自体それぞれ個々に切除可能であり、その際組織ないしは硬歯質の大き い熱的または機械的負荷は起きず、殊に後者の場合加工帯下方に挫潰層、微小亀 裂その他が生じない、組織物質、殊に硬歯質を切除する装置を提供することであ る。

この場合、アルゴン／フッ化物レーザの１９３ｎ＋ｍの極めて短波の光線をこの ような形で脈動して、適用装置を経て殆んど損失なしに、有機および無機物質の それぞれ所望の剥離が光化学的にそれぞれ所望の形式で生じるように適用するこ とが必要である。

この課題を解決するために、有機および無機物質を、該物質の表面から材料断片 の光誘導的剥離下に剥離的光分解するための、１９３ｎＩｌの波長を放射するア ルゴン／７ツ化物エキシマレーザを有しかつエキシマレーザのＵＶ光を、このレ ーザから適用範囲に案内するための適用装置を備えている冒頭に記載しｔ；装置 において、殊に歯牙の健康または頗蝕的に変化した範囲における象牙質またはエ ナメル質のような硬歯質を、歯質のヒドロキシルアパタイトの溶解下に剥離的に 光分解するため、エキシマレーザが少なくとも５０　ｍＪ／　ｃｍ２の送出パル スエネルギー密度および１００Ｈｚよりも小さいパルスレート（［ｍｐｕｌｓｒ ａｔｅ）を有し、その際レーザ光は１〜２ｍ１１２またはそれよりも小さい面に 集束可能であり、その際送出パルス当り少なくとも２５００ＩＩＩＪ／Ｉ！Ｉｌ ＋２のエネルギー密度が与えられており、かっレーザ光は適用装置により殆んど 損失なしに集束可能かつ適用範囲に結像可能である。

この場合、本発明はこの解決の際、有機および／または無機物質、殊に硬歯質は 実際にレーザ光線によって分解するが、これらの物質の分解が“焼灼”によらず に、有機および無機材料の剥離的光分解によって行なわれるようなレーザ光線を このような強度で使用するという思想から出発する。この限りにおいて、殊に歯 牙材料はもはや熱の作用に基づき切除されないで、そのつど分離すべき硬歯質の 結合エネルギーよりも大きいが、他面において該物質の著しい加熱を生じない大 きさに累積するような光エネルギーを有するレーザ光線の投射によって切除され る。歯科治療のための手段に関する実験で判明したように、この大きさに累積す る光エネルギーを、アルゴン／７ツ化物レーザの紫外レーザ光線（１９３ｎｍ） によって形成することは可能であり、この場合この光線は１〜２ｍ−の焦点面の 場合でも十分なパルスエネルギー密度で投射することができるので、′剥離的光 分解”は歯質中に十分な大きさで生起する。この場合実験により、市場で入手し うるテヒノラス社（Ｆｉｒａ＋ａ　Ｔｅｃｈｎｏｌａｓ、　ミュンヒエン、西ド イツ国）のアルゴン／フッ化物エキシマレーザでは２００　ｍＪ／　ｃｍ２の出 力パルスエネルギー密度で１９３ｒ＋ｍの紫外レーザ光線の有効パルスエネルギ ー密度の特定の閾値が存在する限り、極めて慎重かつ特異的に種々の硬線質を切 除することが可能である。この場合、硬線質相互の識別は、殊に＃康およびｉｍ ｓの象牙質の切除に対して異なる切除速度が生じる限り可能であり、この場合Ｍ 触象牙質の切除率は１０−１００倍高い。

この場合、加工帯が歯神経の通る帯域の上方に存在する限り、健康または麟蝕状 に変化した硬線質の殆んど疼痛のない歯科治療ないしは切除を行なうことが可能 である。

この装置の有利な実施形は請求項２〜２９から明らかであり、これらの請求項は 殊に現在はぼたんに最大約４００１１ＩＪ／ｃＩ１１２のパルスエネルギー密度 で利用される、アルゴン／フッ化物エキシマレーザの１９３ｎｍのレーザ光線を 歯科治療において十分有効に利用することの可能なアルゴン／フッ化物エキンマ レーサ光線の適用装置の本発明による構成に関する。この場合、１００Ｈｚ以下 のレーザパルス反復レートにおいて、ｌＯＭＷ／パルスの十分な大きさの放射レ ーザエネルギーパルスの出力を得ることが可能であり、この場合１〜２１１ＩＷ ２の大きの焦点面が形成可能である。この場合、適用装置中で利用しうる、ｌ　 ＯＯｍＪ／　ｃｍ２の有効パルスエネルギー密度では、これを上記焦点面の大さ さの場合に５０００　ｎｍ／　ｍｍ２に高めることが可能である。この場合この エネルギーでは、１５〜２０ナノ秒の時間のレーザパルスにつき、ち密なヒドロ キシルアパタイトセラミックにおいて０．１４μ　の層厚を切除することが可能 である。この場合、切除率はＩｌ＃！象牙質の場合には１０〜１００倍高い。請 求項７〜２９による適用装置は殊に、２つの回転軸および１つの旋回軸を中心に 調整可能であるので、良好な操作性が生じる。この場合、この適用装置の重量お よび大きさの寸法は、歯科治療のための通常の電動式の機械的穿孔装置の大きさ に保つことができる。

使用されるアルゴン／フッ化物エキシマレーザの１９３ｎｍのＵＶレーザに対す る、硬線質の剥離的光分解装置ならびにこの場合に使用される適用装置の有利な 実施形は、添付図面に関する本発明の実施形の下記の記載から明らかである。

従って、本発明により、極めて短波のＵＶ光を用いる剥離的光分解による硬線質 の切除が可能となる。この場合この方法は、異なる歯質の個々の層厚に対し制御 されて実施することができ、この場合熱的または機械的負荷は生じない。鯖節象 牙質の切除率は健康な象牙質またはエナメル質に比して１０〜１００倍高いので 、罹病歯牙物質を、健康な歯牙物質を侵すことなく切除することが可能である。

この場合、これらの歯質の識別は、異なる着色ま！；はそこに生じる投射光の異 なる蛍光に基づいて可能である。

１９３ｎｍのＵＶ光線により、殊に化学的に活性表面を、光剥離によって切除さ れた層が自動的に完全に除去されて後処理を必要としない限り、製造することが できる。これにズして、従来は、化学的に活性な表面をつくるために、歯牙の相 当する個所をリン酸を用いて粗面化しなければならなかった。このリン酸は、第 一に歯牙の微小亀裂中へ侵入し、この微小亀裂を不利に拡大する。第二に、反応 生成物が水と単層を形成し、これが歯牙の洗浄のために使用される。この状態は 、接着系の確実な固着を妨げる。

次に、本発明を２つの望ましい実施例につき図面を引用して詳説する。

図面において、 第１図は、１９３ｎＴＩｌの波長を放射するアルゴン／７、フ化物ユキシマレー ザのレーザ光線を殆んど損失なしに反射しかつ適用するｔ；めのハンドルの第１ の実施形を、このエキシマレーザおよび目的レーザ（Ｚｉｅｌ−Ｌａｓｅｒ）の 光線路および配電を暗示して示し；第２図は、第１図による適用装置に相当す構 造の、硬線質を剥離的光分解するためのアルゴン／７ツ化物エキシマレーザの１ ．−ザ光線（１９３ｎｍ）を反射しかつ適用するための適用装置の第２の実施形 を示し、この場合左端端部がレンズ系ヘッドに対して曲折した第１の管状グリッ プ部材が外部へ閉じた表面を有し、該グリップ部材中にスクラシルレンズ（５ｕ ｐｒａｓ目１ｉｎｓｅ）からなる付加的コンデンサ系が配置されており、第２の グリップ部材は開いている。これらグリップ部材の側方に、外方へ開いたパンタ グラフ機構の形の旋回機構が装着されていて、その双方の脚が常に同時に、旋回 装置の回転中心に配置された誘電ミラー上でレーザ光線の反射点がそれぞれ同じ 個所に現われるように開く：第３図は、ＵＶ光線（１９３ｎｍ）を放射するアル ゴン／フッ化物エキシマレーザならびに可視光を放射するレーザ（ＨｅＮｅレー ザ）を、誘電ミラーを使用して同時にまたは交互に反射するための入力結合機構 の概略図を示し、この場合ＵＶ光線ないしは可視光線は第１図ないしは第２図に よる適用装置の入来口に入射する：第４図は第２図による実施形の１変更形を示 す。

歯牙のｍ康なまたはＷＡ蝕的に変化した範囲における硬線質の剥離的光分解装置 の１実施例の原則的構造は、第１図の概略図に認められる。

それによれば、この装置は１９３ｎ＋＊の波長を放射するアルゴン／７ツ化物エ ギシマレーザ２０を有し、その短波のＵＶ光線を通す石英送出窓から排気した小 ガラス管を経て集束ハンドピース様適用装置ｌの入来ロタ６中へ、し・−ザ光線 を硬撤質の分離すべき範囲内の焦点面２５上に反射および適用するために適用さ れる焦点面２５内で１．アルゴン／フッ化物エキシマレーザ２０から放射された レーザ光線は２００　ｍＪ／　ｃｍ２のレーザの送出パルスエネルギー密度に比 して少なくとモ５０００ｍＪ／ｍ＋ｍ２の明らかに高いバルスエ不ルキー密度を 有し、その際焦点は２■２よりも小さい。この場合、この紫外レーザ光線は２５ Ｈｚのパルスレートで入射し、その際こうして伝送されるレーザ光線のエネルギ ーは極めて高く、約６．４ｅＶの光子エネルギーがレーザパルスの高いエネルギ ー密度に基づき多光子プロセスを生起するので、レーザ光線の光子エネルギーは 、有機硬歯質（健康または鯖節である）の範囲内にある大きさｊ二累積する（１ ０−１５ｅＶ）。

この限りにおいて硬線質の極めて慎重な剥離的光分解が可能であり、その際１０ ０　ｍＪ／　１１１１２の有効パルスエネルギー密度に赴いて、約２　ｔｘｔａ ２の焦点面の場合５０００　ｍＪ／　＋ｍ＋＊２においてパルスごとに、ち密な ヒドロキンルアバタイトセラミックないしは健康な象牙質中に０．１４μの切除 を行なうことができる。これに反して鵬蝕象牙質における切除率は１０−１００ 倍高くかつこの場合鯖蝕象牙質は健康な象牙質ないしはエナメル質に対してその 着色または目標光線の光の異なる蛍光によって識別できるので、開館象牙質はレ ーザ光線によって切除でき、その際健康なエナメル質または健康な象牙質が侵さ れることもない。この場合、硬線質はヒドロキンルアバタイト結晶中の原子の結 合方の解除によって切除され、その際これは歯牙材料の焼灼なしに行なわれる。

この場合、同時に行なわれる温度測定で、空気流による簡単な冷却の際たんに２ ℃の歯牙材料の最大温度上昇が行なわれることが判明した。この切除とは異なり 、歯科治療に従来使用された、可視または赤外波長領域において放射するレーザ （たとえばＮｄ；　ＹＡＧ）では、たんに加熱による硬線質の分解、つまり治療 すべき個所における硬線質の焼灼による分解が可能である。

それで、剥離的光分解に基づきｌ／Ｉｌｉの数分の１の範囲内で極めて真直で垂 直な切断プロフィルおよび精密な切断部を形成することが可能であり、この場合 切除範囲に空洞効果は生じない。

剥離的光分解は加工寄生での硬線質の機械的振動と結合していないので、通常の 方法とは異なり挫潰層、微小ひび割れまｌ；は硬線質の他の機械的損傷は生じな い。この場合、アルゴン／フッ化物エキシマレーザの短波ＵＶ光線により硬線質 の切除は振動、変形および摩擦効果なしに実施することが可能であるので、極め て疼痛の少ない歯科治療が生じる。この場合殊に、歯石もｆａＩＮまたは鯖蝕象 牙質またはエナメル質から除去することができる。さらに、歯牙を接着系で処置 するため硬線質を準備するための良好な前提条件も与えられている。それという のも１９３ｎｍのＵＶ光線によって硬線質の表面に化学的に活性の挫潰を有しな い面が生じるからである。さらに、健康な歯牙に、大きい損傷を惹起することな しｊ二、架工義歯またはその他の歯牙保持手段用の固定具を取付けることもでき る。鯖節の象牙質および健康な象牙質それ自体を識別するためにはこれら歯質の 異なる着色が十分であるので、第１図および第３図ないしは第２図および第３＠ による硬線質の剥離的光分解装置の実施形は、アルゴン／フッ化物エキシマレー ザ２０を接続むよび遮断するための特別な制御装置を有しないが、このこと自体 は鯖節の硬線質から健康な硬線質１こ移行する間の蛍光の変化を測定し、それで エキシマレーザ２０ないしはそのレーザ光線を遮断するスペクトル分析系によっ て行なうことができる。

アルゴン／７ツ化物エキシマレーザ２０ないしは目標レーザとして使用されるヘ リウム・ネオンレーザ２７の接続および遮断は、Ｉ；んにハンドルｌ自体に取付 けられたオン／オフスイッチ１９によって行なわれるこの場合、ハンドルｌによ って適用すべきレーザ光線の入来口２６を経て、アルゴン／フッ化物エキシマレ ーザ２０のレーザ光線の外に、可視波長領域（たとえば赤色光）で放射する目標 レーザ２７の光線を投射させることができる。この場合、目標レーザとしてＨｅ Ｎｅレーザ２７が使用され、この場合そのレーザ光線は、第３図に詳細に図示さ れている入力結合機構２Ｉを経て導入することができる。

アルゴン／フッ化物エキシマレーザのレーザ光線のエネルギーをできるだけ損失 なしに治療すべき歯牙に案内し、その際殊に使用される光学系を損傷しないよう にするために、慣用の光学系は使用することはできない。むしろ、第１図および 第３（！Ｉないしは第２図は、原則的に石英ガラスから製作されたレンズまたは プリズムを有し、この場合誘電ミラーを使用する光学系を有する。この場合、生 じるエネルギー損失に基づき、石英繊維を使用することは不可能である。

治療すべき歯牙にレーザ光線を適用するのに役立つハンドルｌは、次のように構 成されている：ハンドルｌは主として、アルミニウムまたはチタンから製造され ている２つの管状グリップ部材２，６からなる。第１のグリップ部材２は約１０ ｃｍの長さを有し、この場合このグリップ部材２は前方始端部が直角に曲折され かるレンズ系ヘッド３を形成するため長さ約２ｃｒｓの管部分に終っている。こ の端部に、焦点距離の短い（ｆ−約ｌＯ〜２０！１１１）両凸石英レンズ（５ｕ ｐ−ｒａｓｉｌＩ）が内蔵されている。該個所の管部分の外壁の斜切として構成 されている９０″曲折部に、１９３ｎＩＩｌのＵＶ光線に最適化されておりかつ ４５６の入射角においてこの光線に対し９９．５％の反射率を有する誘電ミラー ７が取付けられている。長手方向に第１のグリップ部材２の中心を通るレーザ光 線は、４５°の入射角でグリップ部材２の長手方向に対し相応に位置定めされた 誘電ミラー７に当り、次いで相応する４５゜の出射角でレンズ系ヘッド３の石英 レンズ１３の中心に反射する。

レンズ系へノド３を収容するための管部材の端部は円錐形に先細となり、ここで ８１１ＩＩ１１の外径を有する。この場合、両凸石英レンズ１３はレンズ系へノ ド３の環状溝１６中に支承され、この場合固定リング１７により石英レンズ１３ を環状溝１６の上部で半径方向の囲繞突出部１８に対して固定可能である。この 限りにおいて、石英レンズ１３はたとえば可視充用交換レンズまたは大きい焦点 距離を有する他の石英レンズと交換可能である。

ハンドルｌの第２の管状グリップ部材６は、第１の管状グリップ部材２の右外端 部５に取付けられ、これとパンタグラフ機構の形の旋回ｌｌ１１１０を介して結 合１７でいる。双方のグリップ部材２．６はその基本位置で９０６曲折しており 、この場合この曲折部に第２の誘電ミラー８が装着されていて、このものは入来 口２６から第２の管状グリップ部材の内部を通って４５゜の入射角で入るレーザ 光を４５°の出射角でレンズ系ヘッド３に装着された誘電ミラー７に転向する。

双方のグリップ部材２．６は、旋回機構１０およびこれら双方のグリップ部材に 結合するばね蛇腹１１を介して互いに傾倒可能に結合されており、この場合互い に９０６曲折されたグリップ部材はσ−３５°の開き角度だけの旋回が可能であ る。バンクグラフ機構の双方の脚は常に同時１こ開き、誘電ミラー８がグリップ 部材２．６の旋回中心に配置されているので、パンタグラフ機構ＩＯが開いた場 合、レーザ光線の反射点は誘電ミラー８の表面上で常に同じ位置にとどまる。こ の限りにおいて、ハンドルないしは第１または第２のグリップ部材２．６の傾倒 後、レーザ光線を新たに調整する必要はない。

誘電ミラー８はパンタグラフ機構に、、１９３ｎｍの光線に対し４５″の入射角 の場合９９．５％の反射率を有するミラーの調整が可能であるように取付けられ ている。

第２のグリップ部材２は同様に約１０ｃ＋ｍの長さを有し、この場合ハンドルは 歯科治療のためには一般にこの外側の第２のグリップ部材で掴まれる。これに対 して、第１のグリップ部材は、これが口腔範囲内の治療すべき歯牙の位置に来る ように保持される。

双方のグリップ部材２．６はそれぞれ長さ約５ｃｔｘの２つの管片部分２ａ、ｂ 、６ａ、ｂを有し、これらはそれぞれ３６０’回転可能な回転継手４，９を形成 する。この場合、回転継手ならびにパンタグラフ機構の範囲における双方のグリ ップ部材の旋回可能な結合は耐圧構成されており、この場合ハンドル内に真空を 形成させることができ、それでアルゴン／フッ化物エキシマレーザの紫外レーザ 光線の吸収が著しく減少するアルゴン／７ノ化物エキ／マレーザ２０ないしは目 標レーザ２７の接続／）！！断は、外側の第２のグリップ部材６に取付けられて いる相応するオン／オフスイッチ１９によって行なわれる。

ハンドル１を用いて、慣用の機械的バーの場合に可能であると同じ自由度で歯科 治療を実施することが可能である。この場合、適用装置のハンドルｌはその寸法 、殊に第１および第２のグリップ部材の長さをなお著しく短縮することができる ので、寸法および重量に関してこのハンドルは慣用のハンドル、歯科治療用の電 動式の機械的バーよりも大きくないかまたは重くない。

第２図に表わされた、アルゴン／７ツ化物エキシマレーザ（１９３ｎｍ）のレー ザ光線を反射および適用するための適用装置の第２の実施形は、第１および第２ のグリップ部材２’　、６’が完全には外側へ閉じた管状の管として構成されて いない限りにおいて、第１図に示されたし適用装置ないしはハンドル１の簡略化 されｔ；実施形である。むしろ、第２のグリップ部材６′はその全長にわたって 開放構成されており、この場合なんにこの適用装置の入来口２６′に向って延び るパンタグラフ機構１０’の弓形片２８によって限られるにすぎない。この場合 、第２のグリップ部材６′に対し９０″曲折仕る第１のグリップ部材２′の側で 、このグリップ部材は始端部が同様に開放案内され、この場合たんに側方がパン タグラフ機構の弓形片２９によって限られるにすぎない。この弓形片２９はその 曲折端部が第１のグリップ部材２′の管状部分３０上へ案内されている。この場 合、この管状部分内には、第１図による適用装置の実施形とは異なり、２つの両 凸スクラシルレンズ１４．１５からなるコンデンサ系が装着されている。このコ ンデンサ系によって、レンズ系ヘッド３′内の石英レンズ３上へ誘電ミラー７′ により反射されるＵｖ光線（１９３ｎｍ）のパルスエネルギー密度を明らかに高 めることが可能である。この限りにおいて、２００　ｍＪ／　ｃｍ２よりも小さ い退出パルスエネルギー密度を有するアルゴン／フッ化物エキシマレーザを使用 することが可能である。

さらに、このハンドルの著しい利点は、これがグリップ部材２．６の大部分にわ たって開いており、その限りにおいて殊に小さくて狭い範囲内での取扱いが簡単 になることである。

第１図に示唆されｔ；、アルゴン／７ツ化物エキンマレーザ２０および／または ＨｅＮｅレーザ２７の光線に対する入力結合機構２１の構成は第３図に図示され ている。

この場合、エキシマレーザ２０の送出窓から出る光線は、とくに真空下に置かれ たガラス管内で誘電ミラー２２に４５°の入射角で投射され、このミラー２２か ら９０６の角度で反射してハンドルの入来口２６に達する。

この場合、可視領域で赤色光を放射するＨｅＮｅレーザ２７の結像は、相応する レンズ系によって行なわれ、この場合この光はまず４５°の入射角で誘電ミラー ２２に当り、ここで誘電ミラーの透明度に基づき可視光を通過させ、該光は最後 にハンドルの入来口２６に入る。これに反して、入力結合機構はアルゴン／フッ 化物エキシマレーザ２０の１９３ｎｍ光線に対する誘電ミラーとして構成されて いるので、これから側方に誘電ミラー面の下面に入射する光はここで反射し、こ うしてハンドルの入来ロ２６中へ反射する。

従って、ＨｅＮｅレーザ２７のレーザ光線およびアルゴン／フッ化物エキ″シマ レーザ２０の光線はハンドルｌないしは１′の石英レンズ系により同時に焦点面 ２５中へ結像可能である。

この場合レンズ系ヘッド３．３′により、アルゴン／フッ化物エキシマレーザの ＵＶ光線の焦点面の傍にないしはこの個所に、目標レーザとして使用されるＨｅ Ｎｅレーザ２７の可視焦点面を形成することが可能である。

第４図に示された、適用装置の実施形は、はぼ第２図による適用装置１′に一致 する。この場合、該適用装置は同様にパンタグラフ機構１０’ならびに石英レン ズ（５ｕｐｒａｓ　ｉ　Ｉ　ｌ　１ｎｓｅｎ）からなるコンデンサ系を有する。

この限りにおいて、コンデンサ系によって同様に極めて狭い断面上にコリメート されたレーザ光線が形成され、該光線は同様にレンズ系ヘッドにより焦点面上に 結像する。

レンズ系ヘッド３′とは異なり、第４図による実施形では、第１の管状グリップ 部材２′の始端部に、この第１のグリップ部材の長手方向に真直に続く突出部と して構成されているレンズ系へラド３１が使用される。これに対して、第１図に よるレンズ系ヘッド３ないしは第２図によるレンズ系ヘッド３′は、管状グリッ プ部材から下向きに９０″の角度で曲折している。

この場合、レンズ系ヘッド３１は第１の管状グリップ部材２′に分離可能な接続 ３２を介して固定され、この限りにおいてレンズ系ヘッド３′と交換可能である 。

この場合、レンズ系へラド３１は、殊にアルゴン／７ツ化物エキシマレーザ２０ の１９３１ｍ光線を用いて硬線質に孔をあけるように設計されている。レンズ系 ヘッドは接続部３２の後方で、１２ｍｍの長さと２１＋隋の外径を有する針状部 材３３に移行する。この針状部材内には案内路３４が設けられていて、該案内路 中へ約１、ｇ■の外径にコリメートされたレーザ光線が案内される。針状部材３ ４の先端からパンタグラフ機構ｌＯ′の外側弓形片２８までの適用装置の全長は １１００ａである。この場合、シリンダ状グリップ部材２′の外径は１２１１＋ １である。

第４図による適用装置は、本発明によるアルゴン／フッ化物エキシマレーザを有 する装置中で使用する場合には、さらに歯科治療のためだけでなく、直接に眼お よび他の外部から到達可能の身体部分の手術のためにも適当である。例として次 のものが挙げられる：眼科において二角膜外科、乱視矯正、放射状角膜切開術、 皮膚科において：たとえば黒色腫またはいぼのような小さいおよび中程度の腫瘤 の除去。この限りにおいて、針状部材は長さ約１２ｍ＋＊、径２ｆｆＩ＋の中空 針を形成し、直接に身体の外部範囲における組織に手術を行なうことができる。

この場合、示唆された手術は同様に既に、アルゴン／フッ化物エキシマレーザ２ ０の供給される５０ｆｆｌＪ／ｃ！１２の送出パルスエネルギー密度において実 施することができ、この場合パルスレートは、物質の焼灼をさけるために、１０ ０　Ｈｚよりも小さく選択しなけらばならない。この場合、１２Ｘ１０ｍｍの寸 法を有する送出パルスエネルギー密度２００　ｍＪ／　ａｍ２の供給レーザ光線 は、適用装置のコンデンサ系によって点状の焦点面にコリメートされ、該焦点面 はその直径が、針状部材３３ないしは案内路３４の端部に石英レンズを付加する ことによってなお明らかに小さい直径に集束可能である。その他は、有利には直 接レンズ系ヘッドの前外方に絞りを押込むためのアタッチメントが取付けられる 。アルゴン／フッ化物エキシマレーザ（１９３ｎ＋ｍ）の紫外光線を用いて身体 外部範囲および限範囲内で手術を実施するため請求項１〜３２による装置の別の 使用に関する要件の保護が請求される。これは、これらの一般的目的のために本 発明による適用装置の一般的使用、一般に他のＵＶレーザ光線についても言える 。

これらの手術を実施するためにはアルゴン／７ツ化物エキシマレーザの高いエネ ルギー損失を甘受する必要はないので、レーザ光線は同様に石英からなるプリズ ムおよびレンズまたは誘電ミラーを用いて手術個所に到達する。この場合、端部 の案内路３４は石英レンズによらずに、直接石英繊維の短片（ｌ　ａｍ）によっ て閉じることが可能である。この限りにおいて、点状の焦点面にコリメートすべ きレーザ光線は直接、コンデンサ系から出る際既にこのような狭い光線直径にコ リメートされていなければならない。

この場合、眼の内部での手術のためにレーザ光線を適用するための適用装置は次 のように構成されているハンドル１′は、アルミニウムまたはチタンからなる直 径約１２１１１１の第１の管状グリップ部材２′からなる。このグリップ部材の 前方始端部に、長さ約１２ｍｍの注射針３３が装着されており、この場合この針 の太さは約２１１１１である。このグリップ部材２′の終端部にはパンタグラフ 機構１０’が存在し、これによりその基本位置で９０°曲折した第２のグリップ 部材６′が旋回可能である。アルゴン／７ツ化物エキシマレーザ２０のレーザ光 線は、この第２のグリップ部材の長手方向に反射される。このｔ；め、このグリ ップ部材は、アルゴン／７ツ化物エキシマレーザの送出系に７ランジ結合されて いる。

パンタグラフ機構１０′および旋回中心に取付けられｔ；誘電ミラー８’（１９ ３ｎｍに対し最適化、入射角４５″、反射率９９％）により、ハンドルを９０″ の曲折しｔ；基本位置から約３０°だけ、レーザ光線を失調整することなしに傾 けることが可能である。

供給されるレーザ光線は１２ＸＩＯｍｍの寸法を有するので、それを中空針３３ 中へ入力結合する前に約２ｍｍの一定の直径にコリメートすることが必要である 。

これは、管内に存在する、石英ガラスからなる２つの平凸レンズ（Ｓｕｐｒａｓ ｉｌ）からなるコンデンサを用いて行なわれる。この場合、レンズ１４の焦点距 離ｆｌは５Ｑｍｍであり、レンズ１５の焦点距離ｆ２は１０ｍｍである。こうし てコリメートされたレーザ光線は、中空針３３ないしはその案内路３４に案内さ れ、手術野にもたらされる。この場合、注射針はその端部に石英レンズまたはサ ファイヤレンズ（焦点距離ｆ約１〜２１１１１、直径約１．８〜２　＋１１１１ ）を有するか、または石英繊維の短片（ｌ肩震）によって閉じられている。

引用数字の概要 ｌ　ハンドルないしは適用装置 ２　　ｔＪｃｌの管状グリップ部材 ３　それの始端部で曲折しｔ：レンズ系へラド４　第１の回転継手 ５　第１のグリップ部材の右外端部 ６　ハンドルの第２の管状グリップ部材７　第１のグリップ部材の曲折部内の誘 電ミラー（８第１のグリップ部材と第２のグリップ部材との間の、曲折した旋回 可能な結合部材内の誘電ミラー ９　第２の回転継手 ｌＯパンタグラフ機構の形の旋回機構 １１　　ばね蛇腹 １２　　第２の管状グリップ部材の左始端部２ａ、ｂ　　第１のグリップ部材の 、回転継手状に結合した“管片部分” ６ａ、ｂ　　第２のグリップ部材の回転継手状に結合した“管片部分” １３　　レンズ系へラド３内の両凸石英レンズ１４．１５　　レンズ系ヘッド３ の前方のコンデンサ系用スクラシルレンズ １６　　環状溝 １７　　固定リング １８　　半径方向の囲繞突出部 １９　　レーザ光線用のハンドルにあるオン／オフスイッチ ２０　　アルゴン／フッ化物エキシマレーザないしはその送出窓 ２１　　アルゴン／フッ化物エキシマレーザおよびＨｅＮｅレーザ用入力結合機 構 ２２　　誘電ミラー ２５　　レンズ系ヘッドによって形成されるレーザ光線の焦点面 ２６　　ハンドルのレーザ光線用入来ロ２７Ｈｅ−Ｎｅレーザ ２、実施形 １′；１″　ハンドル ２’、　６’　　第１または第２のグリップ部材２６′　　ハンドルの入来口 ２０′　　パンタグラフ機構 ２８　、２９　　パンタグラフ機構の弓形片３０　　第１のグリップ部材の管状 片 ３′　レンズ系ヘッド ７’、　８’　　誘電ミラー １３′石英レンズ １１’ばね蛇腹 ３１　　レンズ系ヘッド ３２　　レンズ系ヘッド用接続部 ３３　　レンズ系ヘッド３１の針状部材３４　　針状部材の案内路 ３５　　排気された管 営 〜 に１ 用静膿査鱗告 −一一−−＾帥−−−−　Ｋ＝／ＤＥ　８９１０００１０国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１９３ｎｍの波長を放射するアルゴン／フッ化物エキシマレーザを有し、さ らに適用範囲にエキシマレーザのＵＶ光線を案内するための適用装置を有する、 有機および無機物質の表面から材料断片を光誘導的に剥離するためのこれらの物 質を剥離的に光分解するための装置において、殊に歯牙の健康または■蝕的に変 化した範囲における象牙質またはエナメル質のような硬歯質を、硬歯質のヒドロ キシルアパタイトの微結晶の溶解下に剥離的に光分解するため、エキシマレーザ （２０）が少なくとも５０１ｍＪ／ｃｍ２の送出パルスエネルギー密度および１ ００Ｈｚよりも小さいパルスレートを有し、その際レーザ光は１〜２ｍｍ２また はそれより小さい面に集束可能であり、送出パルス当り少なくとも２５００ｍＪ ／ｍｍ２のエネルギー密度が与えられており、かつレーザ光は適用装置（１）に より殆んど損失なしに集束可能で適用範囲に結像可能であることを特徴とする、 有機および無機物質を剥離的に光分解するための装置。 ２．さらに、可視光を放射する目標レーザ（２７）を有し、該レーザないしはそ の焦点がエキシマレーザ光用適用装置（１）の光線路内へ（この中またはこの傍 へ）反射可能である、請求項１記載の装置。 ３．目標レーザとしてＨｅＮｅレーザ（２７）が設けられており、その際この目 標レーザおよびアルゴン／フッ化物エキシマレーザ（２０）の光線が入力結合機 構（２１）を経て同時に適用装置（１）の入来口（２６）中へそれぞれ入力結合 可能である、請求項２記載の装置。 ４．アルゴン／フッ化物エキシマレーザのレーザ光線が２ｍｍ２よりも小さい面 に集束されていて、その際このように定められた焦点内のパルスエネルギー密度 が５０００ｍＪ／ｍｍ２よりも大きく、パルスレートがパルス長さ１５〜２０ｎ ｓの場合２０〜５０Ｈｚである、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置 。 ５．アルゴン／フッ化物エキシマレーザの送出パルスエネルギー密度が、パルス 当り１０ＭＷよりも大きい出力の場合２００ｍＪ／ｍｍ２よりも大さい（パルス 接続時間少なくとも１５ｎｓ）、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置 。 ６．１〜２ｍｍ２のアルゴン／フッ化物エキシマレーザの焦点を形成し、その際 この焦点内のインパルスエネルギー密度が、パルスレート２５パルス／秒および パルス接続時間１５〜２０ｎｓｅｃの場合に少なくとも５０００ｍＪ／ｍｍ２で ある、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。 ７．歯科治療のため、眼の手術、殊に角膜外科、乱視矯正および放射状角膜切開 のため、さらに皮膚科学における使用のため、殊に黒色腫またはいぼのような小 ないしは中腫瘤の収着ないしは除去のため、および身体の外部範囲における直接 手術のために、使用される適用装置（１）がその材料が１９３ｎｍの波長のＵＶ 光の反射および透過のため最適化されているミラー系およびレンズ系からなり、 その際この装置は適用アームないしはハンドル（１）の形で外部大気に対して気 密密封され、排気されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８．排気された適用アーム（１）が空気または窒素で冷却可能である、請求項７ 記載の装置。 ９．ハンドル（１）が少なくとも１つの管状グリップ部材（２）を有し、その中 心で長手方向にレーザ光線が導かれ、始端部で下向きに曲折した照射ヘッド（３ ）中の両凸または平凸の石英レンズ（１３）により誘電ミラー（７）を経て約１ 〜２ｍｍ２またはそれより小さいスポットの大ささに結像され、その際管状グリ ップ部材（２）は下向きに曲折されてない部分の区間に回転継手（４）を有し、 上向きに曲折した第２のグリップ部材（６）と旋回機構（１０）により旋回可能 に結合されかつこの曲折部中に誘電ミラー（８）が配置されかつ旋回機構（１０ ）の継手の回転中心に支承されていて、互いに直角に曲折したグリップ部材（２ ，６）の旋回角（ａ）の調整が、それによってレーザ光線が失調整されることな しに可能であり、従って誘電ミラー（８）上のレーザ光線の反射点が常に同じ個 所にあるようになっている、請求項７または８記載の装置。 １０．双方のグリップ部材（２，６）がそれぞれ管状に構成されていて、その内 部に石英ガラスないしはフッ化カルシウム、またはエキシマレーザの高エネルギ ーＵＶ光によって破壊されずかつ所定の入射角において高い反射率ないしは高い 透過能を有するような材料からなる、誘電ミラー（７，８）、レンズ、プリズム およびミラーの形の光線路を案内するための装置を有する、請求項７または８記 載の装置。 １１．双方のグリップ部材（２，６）が管状であって、それぞれ回転継手（４， ９）を有する、請求項９または１０記載の装置。 １２．回転継手（４，９）はそれぞれ、グリップ部材（２，９）の相応する部分 の３６０°の相対的移動が可能である、請求項９から１１までのいずれか１項記 載の装置。 １３．第１の管状グリップ部材（２）の末端（５）における旋回機構（１０）と してパンタグラフ機構（１０）が設けられている、請求項９から１２までのいず れか１項記載の装置。 １４．互いに可動のグリップ部材が金属からなるばね蛇腹（１１）を介して互い に結合されている、請求項７から１３までのいずれか１項記載の装置。 １５．ばね蛇腹（１１）が第１グリップ部材の末端（５）を第２のグリップ部材 （６）の始端（１２）と結合しかつ全円周方向にわたり真空密に構成されている 、請求項１４記載の装置。 １６．第１の管状グリップ部材（２）が下向きに直角または鋭角下に曲折されて いて、その際曲折部内に誘電ミラー（７）が配置されていて、これからエキシマ レーザのＵＶ光は反射後に１〜２ｍｍ２またはそれより小さいレーザのスポット を形成する短焦点距離の石英レンズ（１３）上へ投射される、請求項９から１５ までのいずれか１項記載の装置。 １７．第１および／または第２の管状グリップ部材（２，６）内に、スプラシル レンズ（１４，１５）からなるコンデンサ系が配置されている、請求項１６記載 の装置。 １８．第１の管状グリップ部材（２）のレンズ系ヘッド（３）内の両凸または平 凸レンズ（１３）として、１０〜１５ｍｍの焦点距離を有するスプラシルレンズ またはサファイヤレンズが使用されている、請求項７から１７までのいずれか１ 項記載の装置。 １９．誘電ミラー（７，８）が、１９３ｎｍの所定の波長に対し、所定の入射角 （たとえば第１図、第２図によれば４５°）の場合に９９．５％の反射率に最適 化されている、請求項７から１８までのいずれか１項記載の装置。 ２０．適用装置（１）のレンズ系ヘッド（３）が両凸レンズ（１３）を有し、該 レンズがアルゴン／フッ化物エキシマレーザの集束のためおよびこの光の透過の ために最適化されておりおよび／またはこのレンズ（１３）と交換可能の、目標 レーザまたはレーザの制御のために役立つ他のレーザ用光学系を有する、請求項 ７から１９までのいずれか１項記載の装置。 ２１．ハンドル（１）ないしは管状グリップ部材（２，６）が真空密に互いに結 合されかつ真空ポンプにより真空下に置くことができ、その際アルゴン／フッ化 物エキシマレーザ（２０）の紫外レーザ光線（１９３ｎｍ）の、該レーザと適用 装置（１）との間の伝送が排気された管（３５）により行なわれる、請求項７か ら２０までのいずれか１項記載の装置。 ２２．アルゴン／フッ化物エキシマレーザ（２０）の紫外レーザ光線および目標 レーザの可視光放射光線を同時に挿入するため、可視光に対しては透過性であり 、１９３ｎｍの光線に対しては誘電ミラーとして蒸着されている）１９３ｎｍに 対する反射率９９．５％、入射角４５°において）入力結合機構（２１）が使用 されている、請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置。 ２３．適用装置の端部ないしは第１の管状グリップ部材（２）が側方に、交換可 能の照明ヘッド（３，３′，３１）用接続部（３２）を有する、請求項１から２ ２までのいずれか１項記載の装置。 ２４．接続部（３２）が差込結合、ねじ込結合、締付結合として管状グリップ部 材（２，２′）の側方端面壁に設けられ、ここで下向さに曲折ないしは湾曲して いるか、または真直に第１のグリップ部材の長手方向に続くレンズ系ヘッド（３ ，３′，３３）が固定されている、請求項２３記載の装置。 ２５．第１の管状グリップ部材（２′）の長手方向で真直に延びるレンズ系ヘッ ド（３３）が、接続フランジないしは管片から側方に、石英レンズ（１３′）を 有する先細の管片中または長手方向で中心に延びる、レーザ光線用案内路（３４ ）を有する針状片（３３）中に構成されている、請求項２４記載の装置。 ２６．針状片（３３）が先端と共に中変針として構成されている、請求項２５記 載の装置。 ２７．針状片ないしは中空針（３３）はその始端に石英レンズまたはサファイヤ レンズもしくは案内略を閉じるため短かい石英繊維を有する、請求項２５または ２６記載の装置 ２８．管状グリップ部材（２′）はレンズ系ヘッド（３１）の外方に、アルゴン ／フッ化物エキシマレーザから放射されるレーザ光線の光線路の直径を、案内路 （３４）の内径にコリメートするコンデンサ系（１４，１５）が設けられている 、請求項２５、２６または２７のいずれか１項記載の装置。 ２９．ハンドルを備えるレンズ系ヘッド（３）の場合、針の太さ約２ｍｍ、針の 長さ約１２ｍｍおよび適用のために形成されるレーザ光線の焦点面は直径が１． ８ｍｍ以下で、殊に点状である、請求項２５から２８までのいずれか１項記載の 装置。 ３０．歯質の結合エネルギーの大きさのエネルギー範囲の多光子プロセスのエネ ルギー閾値（１０〜１５ｅＶ）が達成される、殊に前記請求項１から２９までの いずれか１項記載の装置を、少なくとも５０ｍＪ／ｃｍ２の送出パルスエネルギ ー密度を有するアルゴン／フッ化物エキシマレーザの使用下に、■蝕歯質のヒド ロキシルアパタイト結晶の溶解下に歯芽の健康または■蝕的に変化した範囲内の 象牙質またはエナメル質のような硬歯質を剥離的に光分解するために使用するこ と。 ３１．さらに、象牙質、エナメル質のような有機歯質およびこのような歯質の識 別のためのスペクトル分析系を有し、エキシマレーザまたは付加的光源（Ｈｇラ ンプ）により誘導される蛍光の変化に関しエキシマレーザの制御解除ないしは接 続と遮断を惹起する制御装置が設けられている、請求項３０記載の装置を使用す ること。 ３２．硬歯質の表面から材料断片を剥離的に光分解し、接着糸で歯牙を処理する ことによって硬歯質の表面を準備するため、または架工義歯およびその他の歯牙 保持手段用固定装置を装着するためにこれら歯質を穿孔または切断するため（こ の場合準備された個所に化学的に活性で、挫潰を有しない表面が生じる）に、請 求項３０または３１記載の装置を使用すること。