JPH10211211A - 医療用レーザハンドピース - Google Patents

医療用レーザハンドピース

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JPH10211211A
JPH10211211A JP9031442A JP3144297A JPH10211211A JP H10211211 A JPH10211211 A JP H10211211A JP 9031442 A JP9031442 A JP 9031442A JP 3144297 A JP3144297 A JP 3144297A JP H10211211 A JPH10211211 A JP H10211211A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭隘な部位を所要のとおりに蒸散することが
でき、歯科治療に好適に用いることができる医療用レー
ザハンドピースを提供すること。 【解決手段】 ハンドピース本体１３と、このハンドピ
ース本体１３に装着されたレーザプローブ１０から構成
されたレーザハンドピース。レーザプローブ１０は出射
ファイバ１２を備え、レーザ光発生源から発振されたレ
ーザ光が出射ファイバ１２の出射端部２２から出射され
る。出射ファイバ１２の出射端部２２は円錐状に形成さ
れ、出射端部２２から出射されるレーザ光は、出射ファ
イバ２２の軸線方向に出射される第１の光と出射ファイ
バ１２の径方向にリング状に出射される第２の光を含ん
でいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、術者が把持して歯
科治療等の治療に用いるレーザハンドピースに関する。
【０００２】
【従来の技術】歯科治療においては、たとえば根管形成
のように、リーマを回転させながら根管内に挿入して根
管壁歯質を研削する等の歯質の一部を研削する治療が行
われている。根管形成は、たとえば象牙細管に侵入した
感染源等の除去を目的としており、根管壁歯質を周方向
に一定の厚さで除去する必要がある。一般に、この根管
は、断面形状が略長楕円形状である。それ故に、リーマ
でもって円形状に研削した場合には、研削する必要のな
い正常な歯質まで研削してしまうことになる。また、リ
ーマを用いた治療では、（１）麻酔、（２）髄腔開拡、
（３）抜髄、（４）数種類のリーマによる根管拡大、
（５）ファインリーマによる根管先端処理、（６）消
毒、（７）乾燥および（８）ガタパーチャー封鎖等の処
理治療を行わなければならず、その治療が難しくまたそ
の治療に時間を要する問題がある。このようなリーマを
用いた治療は、近年、根管長測定等との併用により治療
自体大きく進歩しているが、基本的にリーマを用いて研
削する点については全く進歩していない。特に、根管形
成治療にあっては、術者が目視しながら治療することが
できず、歯科治療の中でも不安定な要素を持っており、
困難な治療の一つとなっている。
【０００３】このような観点から、最近、歯科治療にお
いて、レーザ光を利用したレーザ治療が開発されだして
きている。レーザ光による治療では、レーザハンドピー
スが用いられ、レーザハンドピースは、ハンドピース本
体とハンドピース本体に装着されたレーザプローブから
構成され、レーザ光発生源からのレーザ光がレーザプロ
ーブの出射端部から出射される。レーザ光による治療で
は、レーザ光を照射することによる歯質および軟組織
（歯肉、歯髄等を含む）の蒸散処理および滅菌処置を行
うことができる。
【０００４】歯科治療以外にもレーザ光を用いた治療が
知られている。この治療の一つとして、たとえば花粉症
治療が存在し、炭酸ガス等のレーザ光を鼻腔内表層に照
射して蒸散、凝固するものでる。このような花粉症治療
では、レーザ光の照射方向を誤ると正常な組織を破壊す
るため、その照射方向によっては大きい危険性を含んで
いる。
【０００５】このようなレーザ治療に用いるレーザプロ
ーブとして、たとえば、特公平４−５４４６０号公報に
示されたものが存在する。このレーザプローブは、たと
えば過失事故によって切断された血管を短時間で吻合す
るために、各切断口を相互に突き当てて、その突き当て
た部分に血管内部から環状のレーザ光を照射するもので
ある。このようにレーザ光を照射するために、レーザプ
ローブの出射端部は円錐形状になっている。この出射端
部の一方の斜壁面で全反射したレーザ光は、対称位置の
他方の斜壁面を通って放射され、レーザ光を輪帯状に照
射することができ、これによって、一回の照射操作によ
って血管の突き当て部分の吻合が可能となる。
【０００６】また、公知のレーザメスとして、たとえ
ば、特公昭６１−４０４１９号公報に開示されたものが
存在する。このレーザメスにおいては、レーザ光を出射
する出射端部は円錐形状に形成され、この出射端部の先
端が小径かつ平坦な面を有している。上記出射端部を上
述したように構成することによって、レーザメスの出射
端部から出射されるレーザ光は、その先端面から集中し
て軸線方向に出射され、この直線状に出射されるレーザ
光が生体組織の蒸散に用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
４−５４４６０号公報に開示されたレーザプローブは、
切断された血管の吻合を目的としているので、レーザプ
ローブの出射端部から出射されるレーザ光は側方に向け
てリング状に出射されるのみであり、その軸線方向前方
へは実質上出射されていない。仮に、レーザプローブの
出射端部から軸線方向前方にレーザ光が出射されるとす
れば、血管の付き当て部分以外の正常な部分にレーザ光
が照射され、正常な部分にレーザ照射による悪影響が生
じる。それ故に、このレーザプローブは、出射端部から
前方にレーザ光を出射することは全く意図されていな
い。
【０００８】また、特公昭６１−４０４１９号公報に開
示されたレーザメスは、ファイバプローブを用いたもの
ではなく、小さい空間に挿入しての治療、たとえば歯科
治療等に用いることができない。加えて、レーザメスで
あるが故に、その出射端部から出射されるレーザ光は、
軸線方向前方に照射するのを意図し、出射端部の側方に
リング状に照射することを全く意図してない。
【０００９】歯科治療においては、根管は狭隘な空間に
臨む部位の歯質を蒸散しなければならない。たとえば、
歯科治療の根管形成においては、レーザプローブを根管
内に挿入したとき、レーザプローブの出射端部は、根尖
に真っすぐ臨んだ状態となる。それ故に、たとえば特公
平４−５４４６０号公報に開示されているように、レー
ザプローブの出射端部から側方にリング状にレーザ光を
出射する場合には、根尖の根管壁歯質および根尖先端の
根尖孔内の歯髄にレーザ光を照射することができず、し
たがってこの根尖の根管壁歯質および根尖孔内の歯髄を
蒸散することがきない。また、特公昭６１−４０４１９
号公報に開示されているように、レーザプローブの出射
端部から軸線方向前方にレーザ光を照射する場合には、
根尖の根管壁歯質および根尖孔内の歯髄を蒸散すること
はできるが、根管の全周に渡って蒸散をすることができ
ない。かくのとおりであるので、歯科治療の分野では、
根管壁歯質を根管口から根尖孔まで所要のとおりに蒸散
させることができるファイバプローブを備えたレーザハ
ンドピースの出現が強く望まれていた。
【００１０】本発明の目的は、狭隘な部位を所要のとお
りに蒸散することができ、歯科治療に好適に用いること
ができる医療用レーザハンドピースを提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハンドピース
本体と、このハンドピース本体に装着されたレーザプロ
ーブから構成され、該レーザプローブは出射ファイバを
備え、レーザ光発生源から発振されたレーザ光が前記出
射ファイバの出射端部から出射される医療用レーザハン
ドピースにおいて、前記出射ファイバの出射端部は円錐
状に形成され、前記出射端部から出射されるレーザ光
は、前記出射ファイバの軸線方向に出射される第１の光
と前記出射ファイバの径方向にリング状に出射される第
２の光を含んでいることを特徴とする医療用レーザハン
ドピースである。本発明に従えば、出射ファイバの出射
端部から出射されるレーザ光は、出射ファイバの軸線方
向に出射される第１の光と出射ファイバの径方向にリン
グ状に出射される第２の光を含んでいる。したがって、
たとえば歯科治療において、ハンドピース本体を把持し
て出射ファイバの出射端部をたとえば根管に挿入するこ
とによって、出射端部の前方および側方に位置する部位
の歯質を蒸散することができる。たとえば、歯科治療に
おける根管形成では、第１の光が出射ファイバの軸線方
向に出射されるので、この第１の光によって根尖の根管
壁歯質および根尖孔内の歯髄まで蒸散することができ
る。また、第２の光が、出射ファイバの径方向にリング
状に出射されるので、根管内にプローブを挿入するのみ
で根管口付近から根尖付近まで根管の全周に渡って根管
壁歯質および歯髄を蒸散することができる。これによっ
て、根管拡大と同様に、第２の光によって歯髄を蒸散す
ることができ、抜髄にも応用することができる。さら
に、根管には象牙細管が形成され、この象牙細管が根管
に対してほぼ直角方向に延びているが、第２の光を出射
ファイバの径方向にリング状に出射するようにすること
によって、象牙細管の内部までをも照射することがで
き、その滅菌を行うことができる。
【００１２】また、本発明は、前記出射ファイバの出射
端部の頂角は６０〜９３度であることを特徴とする。本
発明に従えば、出射ファイバの出射端部の頂角が６０〜
９３度であるので、出射ファイバの出射端部から出射さ
れるレーザ光は、その軸線方向に出射される第１の光と
その径方向に出射される第２の光を含み、たとえば上述
した歯科治療に好適に用いることができる。
【００１３】また本発明は、前記出射ファイバの出射端
部の頂角は６０〜９０度であることを特徴とする。本発
明に従えば、出射ファイバの出射端部の頂角が６０〜９
０度であるので、出射端部から出射される第２の光は、
軸線方向に対して斜め前方からほぼ垂直な範囲内にて径
方向に出射され、たとえば歯科治療における根管形成に
おいて根管の全周に渡って所要のとおりに根管壁歯質お
よび歯髄を蒸散することができ、さらに象牙細管も照射
することができる。
【００１４】また本発明は、前記出射ファイバの出射端
部の頂角は７０〜８０度であることを特徴とする。本発
明に従えば、出射ファイバの出射端部の頂角が７０〜８
０度であるので、出射端部からの第１の光は軸線方向に
出射され、また第２の光は上記軸線方向に対してほぼ垂
直な径方向にリング状に出射される。さらに、リーマ加
工に用いるリーマの先端角度が約７０度であるので、こ
の角度とほぼ同等であり、リーマ加工の先端までレーザ
光を照射することができる。
【００１５】また本発明は、前記出射ファイバの出射端
部から出射される前記第２の光は、前記出射ファイバの
軸線に対してほぼ垂直な径方向に出射されることを特徴
とする。本発明に従えば、出射ファイバの出射端部から
から出射される第２の光はその軸線に対してほぼ垂直な
径方向に出射されるので、たとえば歯科治療における根
管形成において根管の全周に渡って所要のとおりに根管
壁歯質および歯髄を蒸散することができる。
【００１６】また本発明は、前記出射ファイバの出射端
部から出射される前記第１の光は、前記出射ファイバの
軸線方向にリング状に出射されることを特徴とする。本
発明に従えば、ファイバプローブの出射端部から出射さ
れる第１の光は、その軸線方向にリング状に出射される
ので、たとえば歯科治療の根管形成においてリーマの先
端部全周に渡ってレーザ光を照射することができる。
【００１７】また本発明は、前記出射ファイバに入射さ
れるレーザ光のうち１〜２０％の光が前記第１の光とし
て前記出射端部から出射され、上記レーザ光のうち８０
〜９９％の光が前記第２の光として前記出射端部から出
射されることを特徴とする。本発明に従えば、出射ファ
イバに入射されるレーザ光のうち１〜２０％の光が第１
の光として、また８０〜９９％の光が第２の光として出
射されるので、第１の光および第２の光のエネルギ密度
が大きく異なることはなく、たとえば歯科治療にいて出
射ファイバの出射端部の前方および側方の歯質をほぼ均
一に蒸散することができる。
【００１８】また本発明は、前記出射ファイバに入射さ
れるレーザ光のうち５〜１５％の光が前記第１の光とし
て前記出射端部から出射され、上記レーザ光のうち８５
〜９５％の光が前記第２の光として前記出射端部から出
射されることを特徴とする。本発明に従えば、出射ファ
イバに入射されるレーザ光のうち５〜１５％の光が第１
の光として、また８５〜９５％の光が第２の光として出
射されるので、第１の光および第２の光のエネルギ密度
がほぼ等しくなり、たとえば歯科治療にいて出射ファイ
バの出射端部の前方および側方の歯質を実質上均一に蒸
散することができる。
【００１９】また本発明は、前記出射ファイバは、外周
部に導電性材料から成る電極が設けられることを特徴と
する。本発明に従えば、出射ファイバの外周部に電極が
設けられているので、この電極を電気抵抗を測定する測
定器の一方の接触端子として利用することができる。し
たがって、別途に準備される他方の接触端子を口腔内の
所定部位に接触させ、出射ファイバを根管内に挿入して
この電極と他方の接触端子との間の根尖を介する抵抗値
を測定することによって、出射ファイバの出射端部の根
管内の位置を検出することができる。
【００２０】さらに本発明は、前記出射ファイバプは、
外径が１００〜２０００μｍであり、レーザプローブは
歯科治療用プローブであることを特徴とする。本発明に
従えば、外径が１００〜２０００μｍである出射ファイ
バを備えたレーザプローブは、歯科治療に好適に用いる
ことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う医療用レー
ザハンドピースの一実施形態を備えたレーザ治療装置を
簡略的に示す簡略図である。なお、この実施形態では、
レーザハンドピースを歯科治療用のものに適用して説明
する。図１において、図示のレーザ治療装置６０は、基
本的に、レーザ光発生源６１と、導光路６２と、レーザ
ハンドピース６３とによって構成される。レーザ光発生
源６１は、波長が２．０μｍ〜４．０μｍ、出射エネル
ギが１ｍＪ〜２５００ｍＪ、パルス幅が１ｎ秒〜９ｍ秒
およびパルス周期が１ｐｐｓ〜２００ｐｐｓのパルスレ
ーザ光を発振することができ、このようなレーザ光は、
導光路６２を介してレーザハンドピース６３に導かれ
る。
【００２２】このレーザハンドピース６３は、ハンドピ
ース本体１３とファイバプローブ１０とから成り、ハン
ドピース本体１３の先端部にプローブ１０が着脱可能に
装着されている。ファイバプローブ１０をハンドピース
本体１３に装着すると、導光路６２と出射ファイバ１２
とは、光学的に連結され、レーザ発振源６１から導光路
６２を通してハンドピース６３に導かれたレーザ光は、
プローブ１０の出射ファイバ１２の入射端部から入射さ
れ、出射ファイバ１２を通してその出射端部２２にまで
伝播し、その出射端部２２から後述する如くして出射さ
れる。
【００２３】レーザ発振源６１から発振されるレーザ光
は、生体組織内のＨ2ＯおよびＯＨ基に吸収されやす
く、レーザ光を照射することによって、Ｈ2Ｏ，ＯＨ基
への吸収蒸散により照射部位の生体組織が瞬間的に組織
破壊される。このようなレーザ光を用いた治療では、レ
ーザ麻酔、パルス幅等の間隔から患者はほとんど痛感し
ない状態で所定の治療を行うことができる。また、Ｈ2
Ｏ，ＯＨ基蒸散時の温度および菌が保有するＨ2Ｏ，Ｏ
Ｈ基への吸収による菌破壊によって、滅菌処理が可能で
あるので、滅菌処理のための薬液の使用量を著しく少な
く、または実質上無くすことができ、滅菌処理のための
治療に要する時間を少なく、または実質上無くすことが
できる。
【００２４】次に、図２を参照してレーザプローブ１０
について説明すると、図示のレーザプローブ１０は、基
本的に、プローブ本体１１と、プローブ本体１１に保持
される出射ファイバ１２から構成されている。このプロ
ーブ１０は、ハンドピース本体１３に着脱可能に装着さ
れ、施す治療によって複数種のものと交換して用いられ
る。
【００２５】プローブ本体１１は、ハンドピース本体１
３に装着される装着部１４と、装着部１４から同軸に円
弧状に延出する内筒管１５および外筒管１６とを有し、
内筒管１５内に出射ファイバ１２が挿通され、その出射
ファイバ１２を保持する。装着部１４には、連絡流路１
７，１８がそれぞれ形成されている。ファイバ１２と内
筒管１５との間には、空隙１９が形成され、この空隙１
９は、連絡流路１７に連通している。また、内筒管１５
と外筒管１６との間には、空隙２０が形成され、この空
隙２０は、連絡流路１８と連通している。このような各
空隙１９，２０は、内筒管１５および外筒管１６の先端
部でそれぞれ開口している。片方の連通流路１７は空気
供給源（図示せず）に連通され、空気供給源からの空気
が連通流路１７および環状空隙１９を通してレーザ照射
部位に向けて噴射される。また、他方の連通流路１８は
水供給源（図示せず）に連通され、水供給源からの水が
連通流路１８および環状空隙２０を通してレーザ照射部
位に向けて噴射される。なお、これとは逆に、空隙１９
を通して水を送給し、空隙２０を通して空気を送給する
ようにしてもよい。このようにレーザ照射部位に空気お
よび水を混合して霧状にして、または治療によっては空
気または水を個別に噴射することによって、歯質の蒸散
を促進することができる。これは、水を単独で、または
空気と混合して霧状にして噴射することによって、レー
ザ波長のＨ2Ｏ，ＯＨ基への吸収特性を増大させること
ができ、またＨ2Ｏ，ＯＨ基吸収蒸散時の発熱を冷却す
ることができ、さらに組織破壊粉の清掃を行うことがで
きるからである。
【００２６】出射ファイバ１２は、図示しない入射端部
が装着部１４内に位置するように保持され、出射端部２
２が内筒管１５の先端部から突出するように、内筒管１
５の先端部における軸線に沿って直線状に内筒管１５か
ら延出している。出射端部２２の突出距離Ｌは、たとえ
ば３〜２５ｍｍ程度に１０ｍｍ以上に選ばれ、施す治療
によって適宜設定することができる。この出射端部２２
は、先細の円錐状に形成される第１の部分とこの第１の
部分の先端部に設けられた第２の部分から構成され、上
記第１の部分は円錐状の第１出射面２３を規定し、第２
の部分は、第１出射面２３に連なって円錐状先端部に形
成される第２出射面２４を規定する。このような出射フ
ァイバ１２は、レーザ光が入射端部から入射され、この
入射されたレーザ光を出射端部２２の第１および第２出
射面２３，２４から後述する如く出射する。
【００２７】図３は、出射ファイバ１２の出射端部２２
およびその近傍を拡大して示す断面図である。図３を参
照して、出射ファイバ１２は、中心部のコア３０と、コ
ア３０の外周に設けられたクラッド３１と、クラッド３
１の外周に設けられた第１ジャケット３２と、第１のジ
ャケット３２の外周に設けられた第２ジャケット３３
と、第２ジャケット３３の外周に設けられた電極３４と
を有する。円筒状のコア３０の外周面を全周にわたって
覆ってクラッド３１が設けれ、このクラッド３１の外周
面を全周にわたって覆って第１ジャケット３２が設けら
れ、この第１ジャケット３２の外周面を全周にわたって
覆って第２ジャケット３３が設けられ、さらに第２ジャ
ケット３３の外周面上に全周にわたって電極３４が設け
られている。なお、電極３４は第２ジャケットの外周の
一部に線状または帯状に設けるようにしてもよい。ま
た、第２ジャケット３３を導電性の材料から形成した場
合には、電極３４は省略することができ、この場合には
第１ジャケット３２も省略することができる。
【００２８】出射ファイバ１２は、出射ファイバ１２の
出射端部２２を狭隘な空間に挿入することができるよう
に、その外径がたとえば１００〜２０００μｍに選定さ
れる。本実施形態では歯科治療に好都合なように、コア
３０の外径が約２００μｍに設定さ、出射ファイバ１２
の外径が約３００μｍに設定されている。コア３０は、
たとえば石英ガラスから成り、クラッド３１は、コア３
０と屈折率の異なるたとえば硝材から成る。第１ジャケ
ット３２は、たとえばシリコン樹脂などの高分子材料か
ら成り、第２ジャケット３３は、出射ファイバ１２の破
損を防止するために金属材料、たとえばアルミニウムか
ら成る。この第２ジャケット３３は、テフロン等の高分
子材料から形成することもできる。電極３４は、第２ジ
ャケット３３の外周面に金メッキすることによって形成
されている。なお、金メッキに代えて、その他の導電性
材料の膜または線でもよい。この実施形態の出射ファイ
バ１２は、このような５層構造に形成されているが、上
述したように出射ファイバ１２は３〜５層構造から形成
することができる。これらの５層構造の出射ファイバ１
２は、コア３０、クラッド３１、第１および第２ジャケ
ット３２，３３ならびに電極３４を含んで、その先端部
が円錐状に形成され、たとえば根管などの狭隘な空間へ
の挿入時に引っ掛かったりすることがなく、歯髄等への
挿入も容易である。この形態では、出射ファイバ１２に
電極３４を設けることに関連してジャケットが２層構造
に構成されているが、電極３４を設けない場合には、出
射ファイバ１２は、コア３０、クラッド３１および第１
のジャケット３２からなる３層構造のものとすることが
できる。なお、この種の出射ファイバ１２では、第１ジ
ャケット３２は必ずしも必要なものではなく、この第１
ジャケット３２を省略することもできる。
【００２９】このような出射ファイバ１２は、入射端部
から入射された、たとえば波長２．９４μｍのＥｒ−Ｙ
ＡＧ（ Erbium Yttrium Aluminium Garnet：エルビウム
イットリウム アルミニウム ガーネット）レーザな
どのレーザ光を、コア３０とクラッド３１との境界面で
反射させながら出射端部２２まで導いて第１および第２
出射面２３，２４から出射する。第１および第２出射面
２３，２４は、コア３０の先端部に形成され、レーザ光
は、コア３０内を伝播して、その先端部から出射され
る。このことから、出射ファイバ１２の先端部におい
て、コア３０だけをテーパ状に形成すればよく、他のク
ラッド３１、第１および第２ジャケット３２，３３なら
びに電極３４は、仮想線３５で示すように、光軸Ｃ、す
なわちコア３０（換言すると出射ファイバ１２）の軸線
に垂直な端面に形成するようにしてもよい。
【００３０】第１出射面２３は、前述のように先細がテ
ーパ状、すなわち円錐形状であり、レーザ光の一部を、
コア３０の軸線に一致する光軸Ｃに関して外側方に周方
向全周にわたってリング状の照射形状となるように出射
する。すなわち、出射ファイバ１２の入射端部に入射さ
れた光の一部をたとえば図３に示す領域Ａ１に出射する
ことができる。第２出射面２４は、前述のように第１出
射面２３に連なって先端部に、予め定める形状、本形態
において球面状であり、レーザ光の残部を、光軸Ｃに沿
って前方に円形状に出射する。すなわち、出射ファイバ
１２の入射端部に入射された光の残部をたとえば光軸Ｃ
を含む平面上で図３に示す領域Ａ２に出射することがで
きる。なお、領域Ａ２に出射されるレーザ光は、主とし
て第２の出射面２４から出射される光であるが、その一
部は第１出射面２３から前方に出射される光をも含んで
いる。かくのとおりであるので、この出射ファイバ１２
は、その入射端部に入射されたレーザ光を、第１の光と
して光軸Ｃの方向、すなわち出射ファイバ１２の軸線方
向に出射するとともに、第２の光として出射ファイバ１
２の外側方の径方向にリング状に出射する。
【００３１】図４は、出射ファイバ１２のコア３０の第
１および第２出射端部２３，２４付近を拡大し、模式化
して示す図である。図３に示すように、レーザ光を第１
出射面２３から側方に出射するためには、レーザ光を第
１出射面２３におけるコア３０と外部空間３８との境界
面３９において、一度反射させ、その反射点と対向する
位置において第１出射面２３から外部空間３８に出射す
ることが好ましい。第１出射面２３に到達したレーザ光
が境界面３９で全反射する条件は、境界面３９の法線４
０に対する境界面３９への入射角が境界面３９における
臨界角ψ０［ｄｅｇ］以上であればよく、その臨界角ψ
０は、 ｓｉｎψ０ ＝ ｎ０／ｎ１ …（１） で示される。ここで、ｎ０は、外部空間３８の屈折率で
あり、ｎ１は、コア３０の屈折率である。
【００３２】コア３０を伝播することによって導かれる
レーザ光は、コア３０とクラッド３１との境界面４３に
おいて全反射しながら、第１出射面２３に到達する。レ
ーザ光が境界面４３で全反射する条件は、境界面４３の
法線４４に対する境界面４３への入射角が境界面４３に
おける臨界角ψ１［ｄｅｇ］以上であればよく、その臨
界角ψ１は、 ｓｉｎψ１ ＝ ｎ２／ｎ１ …（２） で示される。ここで、ｎ２は、クラッド３１の屈折率で
ある。
【００３３】第１出射面２３に到達するレーザ光のう
ち、法線４０に対して最も小さい角度で境界面３９に入
射するレーザ光は、コア３０とクラッド３１との境界面
４３において、その境界面４３の法線４４に対して最も
小さい角度で反射しながら伝播して第１出射面２３に到
達するレーザ光、換言すれば、境界面４３において臨界
角ψ１で反射しながら伝播して、第１出射面２３に到達
するレーザ光である。このことから、境界面４３に臨界
角ψ１で反射しながら伝播して第１出射面２３に到達
し、境界面３９に入射するレーザ光が反射すれば、第１
出射面２３に到達したレーザ光が境界面３９において、
１度全反射することになる。
【００３４】レーザ光が、境界面４３において臨界角ψ
１で反射し、さらに境界面３９において臨界角ψ０で反
射するときの第１出射面２３の頂角θ［ｄｅｇ］は、 ψ１−θ／２ ＝ ψ０ …（３） で示される。さらに詳しく述べると、光軸Ｃと法線４０
との成す角度α１［ｄｅｇ］は、三角形の内角の和が１
８０度であることから、 α１ ＝ ９０−θ／２ …（４） となる。また、光軸Ｃと平行であり、かつレーザ光の境
界面３９への入射点Ｐ１を通る一直線４５と、レーザ光
との成す角度α２［ｄｅｇ］は、三角形の内角の和が１
８０度であることから、 α２ ＝ ９０−ψ１ …（５） となる。さらに、錯角が等しいことから、 α１ ＝ ψ０＋α２ …（６） となり、式（４）〜式（６）から式（３）が成り立つ。
このことから第１出射面２３の頂角を、式（３）を満た
す頂角θ以下に選ぶことによって、第１出射面２３に到
達するレーザ光を、境界面３９において１度全反射させ
ることができる。これによって、レーザ光を、第１出射
面２３から側方に、たとえば領域Ａ１に出射することが
できる。なお、第１出射面２３に到達するレーザ光が全
透過する条件、すなわちレーザ光が側方へリング状に出
射しない条件は、第１出射面２３に到達したレーザ光の
うち最も透過し難い光、すなわち光軸Ｃに実質上平行な
光が透過する条件となる。この条件を満たすことによっ
て出射ファイバ１２を伝播する光は、側方へリング状に
出射されず、全透過して光軸Ｃに出射される。
【００３５】ここで、外部空間３８は空気で満たされ、
コア３０は石英から成り、クラッド３１はＦ（フッ素）
添加石英から成るとすると、ｎ０＝１であり、ｎ１＝
１．４５８であり、ｎ２＝１．４４３であり、臨界角ψ
０＝４３．３０度となり、臨界角ψ１＝８１．７７度と
なる。このとき、頂角θ＝７６．９４度となり、第１出
射面２３の頂角を、７６．９４度以下に選ぶことによっ
て、第１出射面２３に到達するレーザ光を、境界面３９
において１度全反射させることができ、レーザ光を側方
に出射することができる。また、第１出射面２３の頂角
を９３．４度以上に選定することによって、第１出射面
２３に到達するレーザ光を全透過させることができる。
このときには、このレーザ光は、第１出射面２３から側
方にリング状に出射されず、この第１出射面２３から光
軸Ｃの方向に出射され、出射ファイバ１２の前方への照
射のみとなる。
【００３６】また外部空間３８が水によって満たされて
いるときには、ｎ０＝１．３３であり、臨界角ψ０＝６
５．８１度となる。このとき、頂角θ＝３１．９２度と
なり、第１出射面２３の頂角を、３１．９２度以下に選
ぶことによって、第１出射面２３に到達するレーザ光
を、境界面３９において１度全反射させることができ、
レーザ光を側方に出射することができる。
【００３７】また、第２出射面２４は、前述のように球
面状であり、第２出射面２４を含む仮想球が、第１出射
面２３に、光軸Ｃに関して周方向全周にわたって接する
ように形成されている。換言すれば、光軸Ｃを含む仮想
平面上において、第１および第２出射面２３，２４の境
界点Ｐ２における第２出射面２４の接線は、第１出射面
２３と一致する。このときの第１および第２出射面２
３，２４の境界線を含む光軸Ｃに垂直な断面４６におけ
るコア３０の面積Ｓ１は、第２出射面２４の曲率半径を
ｒとし、境界点Ｐ２を通りかつ第２出射面２４に垂直な
法線の成す角度をα３［ｄｅｇ］として、 Ｓ１ ＝ π×（ｒ×ｓｉｎα３） …（７） となる。角度α３は、三角形の内角の和が１８０度であ
ることから、 α３ ＝ ９０−θ／２ …（８） である。
【００３８】出射ファイバ１２のコア３０を伝播するこ
とによって導光されるレーザ光は、均一な強度分布を示
すとした場合に、第２出射面２４に到達して、この第２
出射面２４から外部空間３８に出射されるレーザ光の全
体のレーザ光に対する強度比は、コア３０全体の断面積
Ｓ０と、第１および第２出射面２３，２４の境界線を含
む断面の面積Ｓ１との断面積比Ｓ１／Ｓ０とほぼ等しい
と考えられる。コア３０の半径をＲとしたときのコア３
０全体の断面積Ｓ０は、 Ｓ０ ＝ π×Ｒ2 …（９） であり、断面積比Ｓ１／Ｓ０は、 Ｓ１／Ｓ０ ＝ （ｒ×ｓｉｎα３）2／Ｒ2 …（10） となる。したがって、第２出射面２４の曲率半径ｒによ
って、第２出射面２４から出射されるレーザ光の強度比
を変えることが可能であり、治療部位に対応して、第１
出射面２３から出射されるレーザ光と、第２出射面２４
から出射されるレーザ光との歯質の蒸散に寄与する頻度
などに応じて、第２出射面２４の曲率半径ｒを選択し、
第１および第２出射面２３，２４からそれぞれす出射さ
れるレーザ光の強度比を選択し、作業性を向上すること
ができる。
【００３９】たとえば根管形成においては、第２出射面
２４から出射されるレーザ光は、根尖においてのみ必要
であり、第２出射面から出射されるレーザ光の強度比
は、入射端部に入射されたレーザ光全体の強度の１〜２
０％に、好ましくは５〜１５％に選ばれ、一方、第１の
出射面２３から径方向にリング状に出射されるレーザ光
の強度比は、入射端部に入射されたレーザ光全体の強度
の８０〜９９％に、好ましくは８５〜９５％の強度比に
選ばれる。このように、軸線方向に出射される第１の光
と径方向にリング状に出射される第２の光とは、強度比
は大きく異なっているけれども、第２出射面２４から出
射される第１の光は、光軸Ｃに向けて前方に集光される
ので、その付近において高いエネルギを得ることがで
き、上記第１の光と上記第２の光のエネルギ密度をほぼ
等しくすることができ、出射ファイバ１２の出射端部２
２の前方および側方に存在する歯質をほぼ均一に蒸散す
ることができる。
【００４０】図５は、出射ファイバ１２のコア３０の第
２出射面２４付近を拡大して、模式化して示す図であ
る。図５において、第２出射面２４から出射されるレー
ザ光の集光について考える。レーザ光が、光軸Ｃに対し
て角度ω１［ｒａｄ］を成して、第２出射面２４におけ
るコア３０と外部空間３８との境界面３９に入射すると
する。このとき、レーザ光の境界面３９への入射点Ｐ１
０を通る第２出射面２４の法線５０と、光軸Ｃとの成す
角度ω２［ｒａｄ］は、光軸Ｃと垂直な方向の入射点Ｐ
１０と光軸Ｃとの距離をｈとして、 ω２ ＝ ｓｉｎ-1（ｈ／ｒ） …（11） となる。また、境界面３９で屈折して第２出射面２４か
ら出射されるレーザ光の光軸Ｃとの成す角度ω３［ｒａ
ｄ］は、光軸Ｃと平行な方向の入射点Ｐ１０と、出射さ
れるレーザ光および光軸Ｃの交点Ｐ１１との距離をＤ１
として、 ω３ ＝ ｔａｎ-1（ｈ／Ｄ１） …（12） となる。
【００４１】このとき、境界面３９における法線５０に
対するレーザ光の入射角λ１［ｒａｄ］および出射角λ
０［ｒａｄ］は、三角形の内角の和が１８０度であるこ
とから、 λ１ ＝ ω２−ω１ …（13） λ０ ＝ ω２＋ω３ …（14） である。またｓｉｎλ１×ｎ１＝ｓｉｎλ０×ｎ０であ
るので、 λ０ ＝ ｓｉｎ-1｛（ｎ１／ｎ０）×ｓｉｎλ１｝ …（15） となる。式（１３）〜式（１５）からω３は、 ω３ ＝ λ０−ω２ ＝ ｓｉｎ-1｛（ｎ１／ｎ０）×ｓｉｎλ１｝−ω２ ＝ ｓｉｎ-1｛（ｎ１／ｎ０）×ｓｉｎ（ω２−ω１）｝−ω２ …（16） となる。さらに式（１１）、式（１２）および式（１
６）から距離Ｄ１は、
【００４２】
【数１】
【００４３】となる。ただし角度ω１，ω２，ω３は、
ｒａｄ（ラジアン）である。
【００４４】また、境界面３９へのレーザ光の入射点Ｐ
１０が、第１および第２出射面２３，２４の境界点と一
致する場合には、角度ω２，ω１は、 ω２ ＝ α３ …（18） ω１ ＝ α２ …（19） となる。これによって、角度ω２は、第１出射面２３に
おいてレーザ光が一度全反射する頂角であって、かつ最
も大きな第１出射面２３の頂角θに対して、 ω２ ＝ （π／１８０）×｛９０−（θ／２）｝ …（20） の関係が成立し、角度ω１は、レーザ光がコア３０とク
ラッド３１との境界面４３で、臨界角ψ１反射しながら
伝播してきたとすると、 ω１ ＝ （π／１８０）×（９０−ψ１） …（21） となる。これによって、距離Ｄ１は、
【００４５】
【数２】
【００４６】となる。さらに、光軸Ｃに平行な方向に関
して入射点Ｐ１０から第２出射面２４の先端までの距離
ΔＬは、 ΔＤ ＝ ｒ−（ｒ×ｃｏｓω２） …（23） であり、第２出射面２４の先端から交点Ｐ１１までの距
離Ｌ１１は、 Ｄ２ ＝ Ｄ１−ΔＤ …（24） となる。
【００４７】以上のことから、外部空間３８が空気で満
たされ、第１出射面２３の頂角θを７６．９４度とする
場合には、 Ｄ２ ＝ １．０１０ｒ−０．６２２ｒ＝０．３８８ｒ …（25） となり、外部空間３８が水で満たされ、第１出射面２３
の頂角θを３１．９２とする場合には、 Ｄ２ ＝ ３．６５３ｒ−０．２７４ｒ＝３．３７９ｒ …（26） となる。たとえばこのように、第２出射面２４の先端か
ら焦点Ｐ１１までの距離Ｄ２は、第２出射面２４の曲率
半径ｒによって表すことができる。
【００４８】図６は、コアの直径が６００μｍで、その
第１出射面２３の頂角θ１が６０度であり、第２出射面
２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射パタ
ーンを示す図である。第１および第２出射面２３，２４
を前述のように形成した場合には、第１出射面２３から
第２の光が、最も内側の広がり角ｊ１０＝６４度と最も
外側の広がり角ｊ１１＝９２度との間の照射形状が円環
状となる領域Ａ１に出射され、第２出射面２４から第１
の光が、広がり角ｊ１２＝７度の略円形状の領域Ａ２に
出射された。
【００４９】図７は、コアの直径が６００μｍで、その
第１出射面２３の頂角θ２が７０度であり、第２出射面
２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射パタ
ーンを示す図である。第１および第２出射面２３，２４
を前述のように形成した場合には、第１出射面２３から
第２の光が、最も内側の広がり角ｊ２０＝８４度と最も
外側の広がり角ｊ２１＝１１１度との間の照射形状が円
環状となる領域Ａ１に出射され、第２出射面２４から第
１の光が、広がり角ｊ２２＝８度の略円形状の領域Ａ２
に出射された。
【００５０】図８は、コアの直径が６００μｍで、その
第１出射面２３の頂角θ３が８０度であり、第２出射面
２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射パタ
ーンを示す図である。第１および第２出射面２３，２４
を前述のように形成した場合には、第１出射面２３から
第２の光が、最も内側の広がり角ｊ３０＝１８０度と最
も外側の広がり角ｊ３１＝２２７度との間の照射形状が
円環状となる領域Ａ１に出射され、第２出射面２４から
第１の光が、最も内側の広がり角ｊ３２＝１５度と最も
外側の広がり角ｊ３３＝２６度との間の照射形状が円環
状となる領域Ａ２に出射された。
【００５１】図９は、コアの直径が６００μｍで、その
第１出射面２３の頂角θ４が９０度であり、第２出射面
２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射パタ
ーンを示す図である。第１および第２出射面２３，２４
を前述のように形成した場合には、第１出射面２３から
第２の光が、最も内側の広がり角ｊ４０＝１９４度と最
も外側の広がり角ｊ４１＝２４０度との間の照射形状が
円環状となる領域Ａ１に出射され、第２出射面２４から
第１の光が、最も内側の広がり角ｊ４２＝１２度と最も
外側の広がり角ｊ４３＝２９度との間の照射形状が円環
状となる領域Ａ２に出射された。
【００５２】図１０は、コアの直径が６００μｍで、そ
の第１出射面２３の頂角θ５が１００度であり、第２出
射面２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射
パターンを示す図である。第１および第２出射面２３，
２４を前述のように形成した場合には、第１および第２
出射面２３，２４から前方に向けて、最も内側の広がり
角ｊ５０＝７０度と最も外側の広がり角ｊ５１＝２５度
との間の照射形状が円環状となる領域Ａ１に単一の光が
出射される。このように、第１出射面２３の頂角が９
３．４度を越えると出射ファイバ１２の出射端部２２か
ら側方の径方向に第２の光が出射されなくなり、上記出
射端部２２から出射される光は出射ファイバ１２の軸線
方向前方のみとなる。
【００５３】図１１は、コアの直径が６００μｍで、そ
の第１出射面２３の頂角θ６が５４度であり、第２出射
面２４の曲率半径ｒが３０μｍのときの得られた出射パ
ターンを示す図である。第１および第２出射面２３，２
４を前述のように形成した場合には、第１および第２出
射面２３，２４から前方に向けて、最も内側の広がり角
ｊ６０＝４５度と最も外側の広がり角ｊ６１＝６０度と
の間の照射形状が円環状となる領域Ａ１に単一の光が出
射される。このように、第１出射面２３の頂角が６０度
より小さいなると出射ファイバ１２の出射端部２２から
前方に出射される光が著しく少なくなり、上記出射端部
２２から出射される光は出射ファイバ１２の径方向の斜
め前方のみとなる。
【００５４】出射ファイバ１２のコア直径が２００〜６
００μｍ程度であるときには、その頂角が同じであれ
ば、第２出射面２４の曲率半径ｒが５〜１００μｍの範
囲において図６〜図１１に示すと同様の出射パターンが
得られる。
【００５５】上述したように、出射ファイバ１２の第１
出射面２３の頂角が６０〜９３に設定した場合には、そ
の入射端部に入射されたレーザ光は、その出射端部から
軸線方向前方に出射される第１の光と径方向にリング状
に側方に出射される第２の光を含むようになる。それ故
に、後に詳述するとおり、この前方への第１の光と側方
への第２の光をレーザ治療用光として積極的に用いるこ
とによって、特に歯科治療に分野において、たとえば根
管滅菌、歯髄蒸散、根尖治療およびフィシャーシーラン
ト等の治療に適用することができる。この頂角を６０〜
９０度に設定した場合には、図６〜図９に示すとおり、
出射ファイバ１２の出射端部２２から出射される第２の
光は、上記軸線に対して約４５〜９０度の範囲にて径方
向に出射され、たとえば根管形成において根管の全周に
渡って根管壁歯質および歯髄を蒸散することができる。
特に、頂角を７０〜９０度に設定したときには、第２の
光がほぼ直角方向に照射されるようになり、これによっ
て歯根壁に直角方向に形成されている象牙細管内にもレ
ーザ光が照射されるようになる。したがって感染根管内
の滅菌も完全に行うことができる。この頂角は、レーザ
治療に先だってリーマ加工が施される場合には、７０〜
８０度に設定するのが望ましい。かく設定することによ
って、リーマ加工におけるリーマの先端角とほぼ等しく
なり、リーマ加工の先端部までレーザ光を照射すること
ができる。さらに、上記頂角を８０〜９０度に設定した
場合には、出射端部２２から出射される第１の光は軸線
方向にリング状に出射される。それ故に、第１の光があ
る程度の角度でもって拡がって照射されるので、たとえ
ば根管形成においてリーマの先端部全周に渡ってレーザ
光を照射することができる。
【００５６】このようなプローブ１０が装着されるレー
ザハンドピース６３を備えるレーザ治療装置６０は、術
者がレーザハンドピース６３を把持して、プローブ１０
の出射ファイバ１２を、たとえば図１２に示すように根
管６５内に挿入し、根管６５に臨む根管壁６６にレーザ
光を照射しその根管壁６６の歯質の蒸散など、歯科治療
に用いられる。また、根管壁には直角方向に象牙細管１
０２が延びているが、この象牙細管１０２にもレーザ光
を照射することができ、感染根管内の滅菌も行うことが
できる。プローブ１０を歯科治療に用いるときに、出射
ファイバ１２の出射端部２２の前方に第１の光を、また
出射端部２２の側方に第２の光を照射することができ、
これら第１および第２の光によって、照射される部位の
歯質を蒸散することができる。またプローブ１０を根管
壁６５の歯質を蒸散するために用いる場合に、根管挿入
長、すなわち出射端２２の突出距離Ｌは、たとえば３ｍ
ｍ以上、一般的に３〜２５ｍｍ、一例としての根管治療
のときには１５〜２０ｍｍ程度に選ばれ、出射端部２２
が根尖６８付近まで充分挿入できる。つまり根管治療に
おいて、充分な根管挿入長を得て、出射端部２２を根尖
６８付近まで挿入し、好適に根管治療することができ
る。このような出射ファイバ１２は、弾性変形可能であ
り、たとえば根管６５が湾曲していても、その形状に沿
って根尖６８まで挿入可能である。また、出射ファイバ
１２の挿入を容易にするために、小径のリーマによって
下穴をあけることもできる。
【００５７】たとえば前述のような根管形成において
は、根管６５が狭隘であるために、根管口からのレーザ
光照射では、蒸散できる範囲に限界が生じてしまうの
で、プローブ１０の出射ファイバ１２を根管６５内に挿
入して、根管壁６６の歯質を蒸散する必要がある。上述
したプローブ１０では、レーザ光を出射ファイバ１２の
第１出射面２３から第２の光として側方に均一に出射す
ることができるので、根管口から出射ファイバ１２を挿
入し、根管６５の延在方向Ｘ１，Ｘ２に移動しながらレ
ーザ光を照射して、根管６５の全周にわたって、根管口
付近から根尖６８付近にわたって、根管壁６６の歯質を
蒸散することができる。しかも第２出射面２４からも第
１の光として前方に出射することができるので、根尖６
８においても、根管壁６６の歯質を蒸散することができ
る。このように出射ファイバ１２の出射端部２２の向き
を容易に選択することが困難な狭隘な根管６５に臨む根
管壁６６の治療においても、その根管６５内に出射ファ
イバ１２を挿入して、所望のとおりに治療することが可
能である。
【００５８】また、図８、図９に示すように第１出射面
２３から半径方向に出射される領域Ａ１の出射方向が出
射端部２２より後方に向くような出射ファイバ１２を使
用した場合には、根尖部から根管入口に向かって引き上
げるように出射端部２２を移動させることにより、レー
ザ光照射で発生した歯質、歯髄組織の蒸散粉を根管入口
より外部に排出することができる。また、レーザ光と注
水の組み合わせにより根管内での水へのレーザ光吸収に
よって、そこでキャビテーション効果が発生し、これに
より根管内の蒸散粉除去、清掃をも行うことができる。
【００５９】このようにレーザ光を用いて歯科治療する
ことによって、歯質を蒸散して感染源等を除去すること
ができるとともに、滅菌処理することができる。さら
に、根尖においても好適に、歯質の蒸散および滅菌処理
を行うことができる。また、このようにレーザ光を用い
て治療を行うことによって、根尖性歯周炎等の発症を防
ぐこともできる。
【００６０】従来の根尖部リーマ処理では、歯根根尖部
を穿孔してしまうおそれがあり、穿孔した場合に炎症等
いろいろな障害を引き起こすおそれがある。これに対し
レーザ照射治療の場合、仮に根尖部をレーザで穿孔した
としても根尖穿孔部の表層が薄層で変性して滅菌状態で
蒸散するだけであり、リーマ等による組織の引っかきま
わし等の損傷は生じない。したがってこの点においても
極めて安全である。
【００６１】出射ファイバ１２の出射端部２２の第１出
射面２３は円錐状となっており、このように形成するこ
とによって、レーザ光を、第１出射面２３から光軸Ｃに
関して周方向に、均一または実質上均一な強度分布で、
側方に出射することができる。したがって、出射ファイ
バ１２の出射端部２２からほぼ等距離にある歯質を均一
または実質上均一な厚みだけ蒸散することができ、たと
えば、略円柱状の空間に臨む歯質をほぼ均一の厚みで蒸
散するために、好適に用いることができる。
【００６２】また、第２出射面２４を球面状に形成する
ことによって、前述のように、レーザ光を、第２出射面
２４から集光させて出射することができる。したがっ
て、前述のように第２出射面２４から出射されるレーザ
光の強度比が小さくても照射部位においては、強度を高
くすることができる。したがって、たとえば根管形成に
おいて、主として根尖６８に臨む歯質を蒸散するために
必要とされる前方へ出射されるレーザ光の強度比を小さ
くして、レーザ光を有効に利用し、迅速かつ有効的な治
療をすることができるとともに、前方へも歯質を蒸散で
きる充分な強度で出射することができる。また、集光さ
せることによって、その光束の径を小さくすることがで
き、たとえば根尖孔６９などの微細な径の空間に臨む歯
質を、好適に蒸散することができる。さらに、第２出射
面２４を球面状にすることによって、出射ファイバ１２
の先端がたとえば患者の軟組織に接触しても、その軟組
織が損傷することがなく、また出射ファイバ１２の先端
を患者の硬組織に接触させた状態で、出射ファイバ１２
を容易に移動することができる。
【００６３】出射ファイバ１２の外周部には、導電性の
材料から成る電極３４が設けられ、この電極３４を、対
となる接触端子間に流れる電流を測定することによっ
て、その一対の電極間の電気抵抗を求め、これによって
根管長を測定する測定器７１の根管用電極として利用す
ることができる。したがって、図１に示すように、別途
に準備される他方の口腔内電極７０を口腔内の所定部
位、たとえば唇に接触させ、出射ファイバ１２を根管６
５内に挿入して、根管側電極３４と口腔内電極７０との
間の、根尖６８を介した抵抗値を測定することによっ
て、出射ファイバ１２の出射端部２２の根管６５内の位
置を検出することができる。したがって、蒸散が必要な
部位の歯質を、過不足なく蒸散することができ、迅速か
つ容易に、適確に治療することができる。しかも、根管
用電極３４は、出射ファイバ１２の周方向全周にわたっ
て設けられ、根管用電極３４と口腔内電極７０との口腔
内の組織による電気的導通状態を容易に得ることができ
る。したがって、出射ファイバ１２の出射端２２の位置
を容易に検出しながら、治療することができる。
【００６４】図１３は本発明の実施の他の形態の出射フ
ァイバ１２ａのコア３０ａを簡略化して示す斜視図であ
り、図１４は図１２の切断面線ＸＩＶ−ＸＩＶから見た
断面図である。上述の形態と対応する部分には同一の参
照符号を付してその説明を省略し、異なる部分について
のみ説明する。本形態の出射ファイバ１２ａのコア３０
ａの第１出射面２３は、光軸Ｃに垂直な断面形状が楕円
形となる楕円錐状に形成されている。これによって、側
方にリング状に出射される第２の光は、第１出射面２３
から光軸Ｃに関して周方向に、約９０度毎に強弱が現れ
る不均一な強度分布で出射される。たとえば図１４にお
いては、上下方向に比較的強く、かつ左右方向に比較的
弱い強度分布で、レーザ光を出射することができる。し
たがって、出射ファイバ１２ａの出射端２２からの距離
が約９０度毎に大小に変化するような部位にある歯質を
均一または実質上均一な厚みだけ蒸散することができ、
たとえば、根管６５のように、断面形状が略楕円柱状の
空間に臨む歯質をほぼ均一の厚みで蒸散するために、好
適に用いることができる。
【００６５】図１５は本発明の実施の他の形態の出射フ
ァイバ１２ｂのコア３０ｂを簡略化して示す斜視図であ
り、図１６は図１４の切断面線ＸＶＩ−ＸＶＩから見た
断面図である。上述の形態と対応する部分には同一の参
照符号を付してその説明を省略し、異なる部分について
のみ説明する。本形態の出射ファイバ１２ｂのコア３０
ｂの第１出射面２３は、光軸Ｃに垂直な断面形状が正方
形となる正四角錐状に形成されている。これによって、
側方にリング状に出射される第２の光は、第１出射面２
３から光軸Ｃに関して周方向に、約４５度毎に強弱が現
れる不均一な強度分布で出射される。たとえば、図１７
においては、上下方向および左右方向に比較的強く、か
つ上下方向から時計まわりおよび反時計まわり約４５度
それぞれ角変位した各斜め方向に比較的弱い強度分布
で、レーザ光を出射することができる。したがって、出
射ファイバ１２ｂの出射端部２２からの距離が約４５度
毎に大小に変化するような部位にある歯質を均一または
実質上均一な厚みだけ蒸散することができる。
【００６６】第１出射面２３の形状は正四角錐状である
必要はなく、光軸Ｃに垂直な断面形状が正多角形状であ
る他の正多角錐状であってもよく、さらに光軸Ｃに垂直
な断面形状が歪な多角形状である他の多角錐状であって
もよい。出射ファイバ１２の出射端部２２からの距離が
周方向に変化するような部位の歯質を蒸散する場合に、
その距離の変化に対応した略多角錐状に選ぶことによっ
て、そのような部位にある歯質を、均一または実質上均
一な厚みだけ蒸散することができ、空間の形状に対応し
て、その空間に臨む歯質をほぼ均一の厚みで蒸散するた
めに、好適に用いることができる。
【００６７】図１７は本発明の実施のさらに他の形態の
出射ファイバ１２ｃのコア３０ｃを簡略化して示す正面
図である。上述の形態と対応する部分には同一の参照符
号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ
説明する。本形態の出射ファイバ１２ｃのコア３０ｃの
第１出射面２３は、光軸Ｃと角度βを成す軸線８０に垂
直な断面形状が円形となるように、光軸Ｃから傾斜した
軸線８０を有する偏心した円錐状に形成される。これに
よって、光軸Ｃから傾斜した軸線まわりに周方向に、た
とえば図１３に示す側方Ｙ１，Ｙ２に出射することがで
きる。したがって、空間の入口から先端部に向かうにつ
れて、空間の軸線から離反するように傾斜する壁面の歯
質を、容易に蒸散することができる。
【００６８】このように光軸Ｃから偏心した第１出射面
２３の形状は円錐状である必要はなく、軸線８０に垂直
な断面形状が楕円状である偏心した楕円錐状であっても
よく、軸線８０に垂直な断面形状が正多角形状である偏
心した正多角錐台状であってもよく、さらに軸線８０に
垂直な断面形状が歪な多角形状である他の多角錐状であ
ってもよい。これによって、治療部位の臨む空間に対応
して、第１出射面２３をテーパ状に形成し、そのような
部位にある歯質を、均一または実質上均一な厚みだけ蒸
散することができ、空間の形状に対応して、その空間に
臨む歯質をほぼ均一の厚みで蒸散するために、好適に用
いることができる。
【００６９】また、第１出射面２３だけではなく、第２
出射面２４の形状についても、治療部位に対応して、選
んでもよく、たとえば光軸Ｃに垂直な平面状であっても
よく、光軸Ｃに垂直な面から傾斜した平面状であっても
よく、他の曲面状であってもよい。さらに、上述した形
態は一例にすぎず、たとえば第１および第２出射面２
３，２４の形状、あるいは出射ファイバ１２，１２ａ，
１２ｂ，１２ｃの材質、構成および寸法などは、治療部
位に対応して適宜選択することができる。また、Ｅｒ−
ＹＡＧレーザに限定されることなく、ＨＯ−ＹＡＧ（Ho
lonium YttriumAluminium Garnet：ホロニウム イット
リウム アルミニウム ガーネット）レーザ等を用いる
こともできる。なお、歯髄腔のように狭小な空間でレー
ザ光照射を行うとこの歯髄腔内での温度上昇が問題とな
る可能性があるが、Ｅｒ−ＹＡＧレーザを用いた場合に
は、このような温度上昇の問題が解消される。これは、
Ｅｒ−ＹＡＧレーザを照射した場合には、レーザ光のＨ
2Ｏ、ＯＨ基への吸収とその蒸散によって組織破壊が起
こることから、組織に吸収されて温度上昇した部分が破
壊粉とともに飛散され、組織側に残留する熱が非常に少
なくなるためである。また、このような温度上昇は、水
単独または水と空気の混合物を霧化状態で噴射すること
によっても著しく抑えることができる。
【００７０】また、出射ファイバ１２として、コア３０
とクラッド３１との間にクラッド３１の屈折率よりも低
い屈折率を有する中間層を有し、コア３０は、中心部の
屈折率が周囲の屈折率よりも低い屈折率分布を有し、ク
ラッド３１の屈折率がコア３０の中心部の屈折率よりも
低く、コア３０と中間層との界面および中間層とクラッ
ド３１との界面において、屈折率が急峻に変化する屈折
率分布を有する光ファイバを用いてもよい。このよう
に、中心部の屈折率がその周囲の屈折率よりも低い屈折
率分布を有するようなコア３０にレーザ光を入射させた
とき、出射されるレーザ光のエネルギ密度分布はコア３
０の半径方向で実質上均一になる。したがって、コア３
０全面に対応する範囲における出射ファイバ１２を通過
して出射されるレーザ光のエネルギ密度分布を限りなく
均一化することができる。このような出射ファイバ１２
の出射端部２２では、エネルギの光軸Ｃ近傍への局部集
中が生じない。また、光ファイバの出射端部２２、すな
わち出射面２３，２４に生体硬組織成分が付着したとき
にも出射ファイバ１２の出射端部２２全体が実質上均一
に発熱して損耗する。したがって、このレーザ治療装置
で生体硬組織の蒸散を行うとき、出射ファイバ１２の出
射端部２２に生体硬組織成分が付着しても、出射ファイ
バ１２の出射端部２２の中央部から凹状の剥離損耗が生
じることを防止することができる。また損傷が生じた出
射ファイバ１２の出射端部２２においても、出射ファイ
バ１２の出射面２３，２４の全面にわたって実質上均一
に損傷が生じるので、出射ファイバ１２の出射面２３，
２４の局部的な発熱に起因する蒸散能力の低下を防ぐこ
とができる。
【００７１】また、出射ファイバ１２は、コア３０とク
ラッド３１との間に中間層を有する３層構造を有する。
クラッド３１の屈折率はコア３０の中心部の屈折率より
も低く、中間層の屈折率はクラッド３１の屈折率よりも
低い。出射ファイバ１２全体の屈折率分布は、コア３０
と中間層との境界面および中間層とクラッド３１との境
界面において、屈折率が急峻に変化する。生体硬組織の
治療のためのレーザ治療装置に用いられるレーザ光は、
出射ファイバ１２の出射端部２２に至るとき、コア３０
の断面の半径方向のエネルギ密度分布が均一であること
が好ましい。コア３０とクラッド３１との間に中間層を
介在させると、中間層との境界部分に対応する位置にお
いて、出射ファイバ１２のコア３０通過後のレーザ光の
エネルギ密度が急峻に変化する。ゆえに、中間層および
クラッド３１に対応する部分にエネルギが漏れることを
防止することができる。したがって、出射ファイバ１２
の出射端部２２から出力されるレーザ光のエネルギの損
失が少なくなるので、出射ファイバ１２のコア３０に入
射するレーザ光のエネルギレベルを、損失がなくなった
分だけ小さくすることができる。
【００７２】上述の形態において、根管形成を例として
説明したけれども、歯科領域における膿瘍治療すなわち
根尖歯周に溜まった膿を除去する治療および断髄、耳鼻
科治療領域における花粉症などの狭空間内での壁面への
照射、内視鏡下治療領域における結石破壊などの治療に
用いることもできる。また、その他の骨および軟骨の蒸
散や血管内の血栓の除去や消化器官内での軟組織の切開
蒸散等に用いることができる。
【００７３】
【発明の効果】本発明の請求項１のレーザハンドピース
によれば、出射ファイバの出射端部から出射されるレー
ザ光は、出射ファイバの軸線方向に出射される第１の光
と出射ファイバの径方向にリング状に出射される第２の
光を含んでいる。したがって、たとえば歯科治療におい
て、ハンドピース本体を把持して出射ファイバの出射端
部をたとえば根管に挿入することによって、出射端部の
前方および側方に位置する部位の歯質を蒸散することが
できる。たとえば、歯科治療における根管形成では、第
１の光が出射ファイバの軸線方向に出射されるので、こ
の第１の光によって根尖の根管壁歯質、歯髄まで蒸散す
ることができる。また、第２の光が、出射ファイバの径
方向にリング状に出射されるので、根管内にプローブを
挿入するのみで根管口付近から根尖付近まで根管の全周
に渡って根管壁歯質を蒸散することができる。さらに、
根管には象牙細管が形成され、この象牙細管が根管に対
してほぼ直角方向に延びているが、第２の光を出射ファ
イバの径方向にリング状に出射するようにすることによ
って、象牙細管をも照射することができ、その滅菌を行
うことができる。
【００７４】また本発明の請求項２のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバの出射端部の頂角が６０〜９
３度であるので、出射ファイバの出射端部から出射され
るレーザ光は、その軸線方向に出射される第１の光とそ
の径方向に出射される第２の光を含み、たとえば上述し
た歯科治療に好適に用いることができる。
【００７５】また本発明の請求項３のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバの出射端部の頂角が６０〜９
０度であるので、出射端部から出射される第２の光は、
軸線方向に対して斜め前方からほぼ垂直な範囲内にて径
方向に出射され、たとえば歯科治療における根管形成に
おいて根管の全周に渡って所要のとおりに根管壁歯質お
よび歯髄を蒸散することができ、さらに象牙細管も照射
することができる。
【００７６】また本発明の請求項４のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバの出射端部の頂角が７０〜８
０度であるので、出射端部からの第１の光は軸線方向に
出射され、また第２の光は上記軸線方向に対してほぼ垂
直な径方向にリング状に出射される。さらに、リーマ加
工に用いるリーマの先端角度が約７０度であるので、こ
の角度とほぼ同等であり、リーマ加工の先端までレーザ
光を照射することができる。
【００７７】また本発明の請求項５のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバの出射端部からから出射され
る第２の光はその軸線に対してほぼ垂直な径方向に出射
されるので、たとえば歯科治療における根管形成におい
て根管の全周に渡って所要のとおりに根管壁歯質および
歯髄を蒸散することができる。
【００７８】また本発明の請求項６のレーザハンドピー
スによれば、ファイバプローブの出射端部から出射され
る第１の光は、その軸線方向にリング状に出射されるの
で、たとえば歯科治療の根管形成においてリーマの先端
部全周に渡ってレーザ光を照射することができる。
【００７９】また本発明の請求項７のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバに入射されるレーザ光のうち
１〜２０％の光が第１の光として、また８０〜９９％の
光が第２の光として出射されるので、第１の光および第
２の光のエネルギ密度が大きく異なることはなく、たと
えば歯科治療にいて出射ファイバの出射端部の前方およ
び側方の歯質をほぼ均一に蒸散することができる。
【００８０】また本発明の請求項８のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバに入射されるレーザ光のうち
５〜１５％の光が第１の光として、また８５〜９５％の
光が第２の光として出射されるので、第１の光および第
２の光のエネルギ密度がほぼ等しくなり、たとえば歯科
治療にいて出射ファイバの出射端部の前方および側方の
歯質を実質上均一に蒸散することができる。
【００８１】また本発明の請求項９のレーザハンドピー
スによれば、出射ファイバの外周部に電極が設けられて
いるので、この電極を電気抵抗を測定する測定器の一方
の接触端子として利用することができる。したがって、
別途に準備される他方の接触端子を口腔内の所定部位に
接触させ、出射ファイバを根管内に挿入してこの電極と
他方の接触端子との間の根尖を介する抵抗値を測定する
ことによって、出射ファイバの出射端部の根管内の位置
を検出することができる。
【００８２】また本発明の請求項１０のレーザハンドピ
ースによれば、外径が１００〜２０００μｍである出射
ファイバを備えたレーザプローブは、歯科治療に好適に
用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うレーザハンドピースの一実施形態
を備えたレーザ治療装置の構成を簡略的に示すブロック
図である。
【図２】図１のレーザハンドピースのレーザプローブ
を、一部を切欠いて示す正面図である。
【図３】図２のレーザプローブの出射ファイバの出射端
部を拡大して示す断面図である。
【図４】出射ファイバのコアの第１および第２出射面２
３，２４およびそれらの近傍を拡大し、模式化して示す
拡大図である。
【図５】出射ファイバのコアの第２出射面２４およびそ
の近傍をを拡大し、模式化して示す拡大図である。
【図６】出射ファイバの出射端部の頂角が６０度の場合
における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図７】出射ファイバの出射端部の頂角が７０度の場合
における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図８】出射ファイバの出射端部の頂角が８０度の場合
における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図９】出射ファイバの出射端部の頂角が９０度の場合
における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図１０】出射ファイバの出射端部の頂角が１００度の
場合における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図１１】出射ファイバの出射端部の頂角が５４度の場
合における出射光の出射範囲を示す模式図である。
【図１２】根管６５内に出射ファイバを挿入した状態を
示す断面図である。
【図１３】出射ファイバの他の形態におけるコアを示す
斜視図である。
【図１４】図１３の切断面線ＸＩＶ−ＸＩＶから見た断
面図である。
【図１５】出射ファイバのさらに他の形態におけるコア
を示す斜視図である。
【図１６】図１４の切断面線ＸＶＩ−ＸＶＩから見た断
面図である。
【図１７】出射ファイバのさらに他の形態におけるコア
を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ レーザプローブ １１ プローブ本体 １２ 出射ファイバ １３ ハンドピース本体 ２２ 出射端部 ２３ 第１出射面 ２４ 第２出射面 ３０ コア ３１ クラッド ３２，３３ ジャケット ３４ 電極 ６０ レーザ治療装置 ６３ ハンドピース ６５ 根管 ６８ 根尖

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハンドピース本体と、このハンドピース
    本体に装着されたレーザプローブから構成され、該フレ
    ーザプローブが出射ファイバを備え、レーザ光発生源か
    ら発振されたレーザ光が前記出射ファイバの出射端部か
    ら出射される医療用レーザハンドピースにおいて、 前記出射ファイバの出射端部は円錐状に形成され、前記
    出射端部から出射されるレーザ光は、前記出射ファイバ
    の軸線方向に出射される第１の光と前記出射ファイバの
    径方向にリング状に出射される第２の光を含んでいるこ
    とを特徴とする医療用レーザハンドピース。
  2. 【請求項２】 前記出射ファイバの出射端部の頂角は６
    ０〜９３度であることを特徴とする請求項１記載の医療
    用レーザハンドピース。
  3. 【請求項３】 前記出射ファイバの出射端部の頂角は６
    ０〜９０度であることを特徴とする請求項２記載の医療
    用レーザハンドピース。
  4. 【請求項４】 前記出射ファイバの出射端部の頂角は７
    ０〜８０度であることを特徴とする請求項３記載の医療
    用レーザハンドピース。
  5. 【請求項５】 前記出射ファイバの出射端部から出射さ
    れる前記第２の光は、前記出射ファイバプの軸線に対し
    てほぼ垂直な径方向に出射されることを特徴とする請求
    項１記載の医療用レーザハンドピース。
  6. 【請求項６】 前記出射ファイバの出射端部から出射さ
    れる前記第１の光は、前記出射ファイバの軸線方向にリ
    ング状に出射されることを特徴とする請求項１または５
    記載の医療用レーザハンドピース。
  7. 【請求項７】 前記出射ファイバに入射されるレーザ光
    のうち１〜２０％の光が前記第１の光として前記出射端
    部から出射され、上記レーザ光のうち８０〜９９％の光
    が前記第２の光として前記出射端部から出射されること
    を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の医療用レ
    ーザハンドピース。
  8. 【請求項８】 前記出射ファイバに入射されるレーザ光
    のうち５〜１５％の光が前記第１の光として前記出射端
    部から出射され、上記レーザ光のうち８５〜９５％の光
    が前記第２の光として前記出射端部から出射されること
    を特徴とする請求項７記載の医療用レーザハンドピー
    ス。
  9. 【請求項９】 前記出射ファイバは、外周部に導電性材
    料から成る電極が設けられることを特徴とする請求項１
    〜６のいずれかに記載の歯科治療用レーザハンドピー
    ス。
  10. 【請求項１０】 前記出射ファイバは、外径が１００〜
    ２０００μｍであり、レーザプローブは歯科治療用プロ
    ーブであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに
    記載の医療用レーザハンドピース。
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