Dental laser

【発明の詳細な説明】 発明の背景 I.発明の分野 本発明はレーザに係り、具体的には歯のエナメル質と象牙質を取り除き、歯肉を切るのに特に適した歯科用レーザに関する。

II.従来技術の説明 悪くなった歯のエナメル質や悪くなった象牙質は、伝統的に歯科医によって機械的なドリルで取り除かれてきた。 一方、口の中の悪くなった歯肉は、伝統的に解剖刀、はさみ等で切り取られてきた。 これら両方法とも患者にとって苦痛であり、その結果はある種の欠陥を伴う。

しかし、歯にレーザを照射して、歯のエナメル質の物理的または化学的性質の変化があればそれを特定するいくつかの公知の実験か行われている。 これら実験で、エナメル質を形成するヒドロキシアパタイト結晶がレーザを当てると表面で幾分溶け、虫歯の原因となる種類の酸に対してエナメル質が影響を受け難くなることを示している。

しかし、これまでの研究は、レーザがエナメル質に穴を形成するに必要な出力レベルで歯を加熱し、パルプ質を損傷して歯神経を殺すので、歯の腐食を除去するためにレーザを使用できないとも結論している。 この理由で、歯の腐食や象牙質を取り除くために歯科用レーザがこれまだ使用されなかった。 これまで使用されたレーザは、本明細書で提案されるものと異なる態様で操作され、異なるレーザ物質を使用し、異なる波長であった。

われわれの先行アメリカ特許第4.521,194号で、われわれは歯から初期の腐食障害を取り除く方法を開示している。 このような障害は本質的には歯に形成される表層欠陥であり、その除去は歯のエナメル質に穴をあけることを必要としない。 更に、そのような用途において、前述の理由で歯のエナメル質や象牙質に穴をあけるためにレーザを使用すべきでないと考えた。

発明の開示 本発明は腐食、歯のエナメル質や象牙質を取り除くための装置を提供するものである。 同じレーザ装置がレーザで歯肉を切るためにも使用できる。

要約すると、本発明は、レーザと、波長が2.94ミクロン、レーザビーム径が50〜2000ミクロンで、歯髄や歯神経を損傷させずに歯のエナメル質、象牙質及び歯肉を取り除くために、パルス長さが数ピコから数ミリ秒、エネルギレベルが一パルスにつき0.1〜100ミリジュールの範囲で可変し、パルス繰り返し速さが毎秒１〜200パルスの範囲で可変してパルス出力を発生するよう前記レーザを駆動する手段と、前記パルスを歯のエナメル質、象牙質及び歯肉に伝達して、これによって、歯のエナメル質、象牙質及び歯肉を根絶するパルス伝達手段と、から構成され、これによりエネルギレベルを可変し、パルスの繰り返し速さを可変することで、１台で、歯髄や歯神経を損傷させずに歯のエナメル質、象牙質及び歯肉を取り除くようにした歯科用レーザである。

別の形では、効果的な歯肉切取りかできるように照射を集中させる小さなチップが使用される。

レーザは、2.94ミクロンの波長を持つ出力パルスを発生するが、この波長は歯のエナメル質や象牙質の除去に特に有効であることが証明されている。 エナメル質に対する照射は、歯をあまり加熱せず、パルプ質や肉神経を損傷せずに行える。 この波長と上記特質ないしレーザのパラメータを使用したレーザは、従来の研究で教示されたようにエナメル質を溶かさずに効果的かつ効率的にエナメル質に穴を形成することができる。

本発明の一つの実施形態において、レーザが実質的に
2.94ミクロンの波長を持つエルビウム処理されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（YAG）レーザであることが望ましい。 しかし、他の種類のパルスレーザで代替してもよい。

使用に際し、腐食、エナメル質、象牙質または歯肉が根絶されるまでレーザが繰り返しパルスされる。 更に、
実際上、本発明の装置は痛みを伴わずに腐食、エナメル質および象牙質を取り除くことが判明している。

図面の簡単な説明 本発明は添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってよりよく理解されよう。 いくつかの図面を通して同じ参照符号は同じ部分・部品を示すもので、 図中 第１図は本発明の好適実施例の斜視図、 第２図および第３図は本発明の好適実施例の作用を示す略図、 第４図は第３図の４−４線に実質的に沿った横断面図、 第５図は第４図と同様な図だが別の種類の腐食を示す図、 第６図は本発明の改変例を示す部分側面図である。

発明の好適実施例の詳細な説明 先ず第１図を参照すると、本発明の好適実施例に係る装置が示され、それは作動時にレーザビーム12を発生するレーザ10を備えている。 レーザ10を励起ないし作動させるために公知の手段11が使用される。 レーザビーム12
はレンズ13によってファイバ内に集束される。

レーザ10は、パルス長さが数ピコ秒から数ミリ秒で、
エネルギが一パルスにつき0.1〜100ミリジュールで、パルスの繰返し速さが毎秒１〜200パルスのビームを有するパルス出力を発生する。 更に、レーザ10は2.94ミクロンの波長を有し、この波長が歯のエナメル質と象牙質を根絶するのに特に有効であると証明されている。

ターゲットにおけるレーザビーム径は、50〜2,000ミクロンである。 これらの波長が歯肉を切るのに非常に有効であることも証明されている。

どのような種類のレーザも使用できるが、本発明の一形態では、レーザは実質的に2.94ミクロンの波長を持つ、エルビウム処理したイットリウム・アルミニウム・
ガーネット（YAG）レーザである。

この波長がエナメル質との相互作用、従ってエナメル質の根絶、に特に有効であることが証明されている。 もちろんエナメル質15は象牙質よりずっと硬いので、エナメル質を根絶するレーザは象牙質と腐食をも根絶する効果がある。

次に第１、２および４図を参照すると、レーザ10が歯
18の腐食14を取り除くために使用されるが、腐食は第４
図に示すように象牙質19を侵している。 レーザ出力ビーム12は光ファイバ21等の公知の伝達システム20を介して腐食14に投射される。 レーザ10からの出力をファイバ21
の一端に集束させるためにレンズ13が使用され、ファイバ21の他端はターゲット、つまりエナメル質15、象牙質
19、腐食および／または歯肉、に集束される。 更に、１
本の光ファイバは、人間の口の小さな範囲内の所定箇所にレーザビームを向けたり伝達したりするために容易に曲げられるので、歯科用として特に有効であることが判明している。

他の投射システムも代替としてもちろん使用できる。
例えば、第６図に最もよく示されているように、光ファイバ21とともに接触チップ25を使用してもよい。 典型的な場合、チップ25は円錐または円錐台形で、レーザエネルギをその頂点27に集中させる。 そして、使用において頂点27がターゲット29（エナメル質、象牙質、腐食あるいは歯肉）に接触する。 更に、チップ25は歯肉の除去に特に効果的であることが判明している。

次に第２〜４図を参照する。 手段11によってレーザ10
を駆動すると、象牙質19の腐食14内の深さ26（第４図）
でのレーザビームの入射エリア22における歯の腐食14および／またはエナメル質および／または象牙質19をレーザが気化によって根絶する。 その後、伝達システム20を介して歯の腐食14の残り部分にレーザの照準を再び合わせ、全部の腐食14が歯から根絶10ないし除去されるまで再駆動される。

レーザのエネルギレベルは0.1〜100ミリジュールのエネルギ出力レベルを達成するよう調節可能であり、それに応じてレーザ10によって除去される腐食14の深さ26あるいは除去されるエナメル質または象牙質の量が変わる。 比較的浅い程度に歯を侵している腐食との相互作用には比較的低いレーザエネルギが使用される。 一方、エナメル質および象牙質を取り除くためには高いエネルギレベルを使用する必要がある。 広い範囲のエネルギレベルが要求されるのはこの理由からである。

歯がレーザに当てられて腐食が除去されるときに起こる正確な現象は、主としてレーザ照射の時間が非常に短いことが理由で正確に理解されていない。 しかし、歯をそれほど加熱せずに、従つて神経を損傷することなく歯のエナメル質と象牙質の両方が除去されることが判明している。

次に第５図を参照すると、腐食14が歯18の中にあり、
健康な象牙質19と健康なエナメル質15に囲まれている場合がある。 この場合、レーザで腐食を取り除く前に健康なエナメル質15と健康な象牙質19を取り除く必要がある。 以前これはドリル作業で行われていた。

第２図に最もよく示されているように、本発明のレーザは、歯茎等の歯肉32から疾患30をも効果的に取り除く。 歯肉を取り除くために特別なチップを使用できる。
この場合、パルス出力が、パルス繰り返し速さが毎秒１
〜120パルスの範囲で可変なため、すなわち、レーザは低いエネルギレベルだが前述と同じ波長で高い繰返し速度のものを使用し、チップが歯肉の疾患部分に当てられ、手段11によって切取りが開始される。 作業が開始されると歯肉32の疾患部分30が切り取られることによって疾患が除去され、同時に歯肉が消毒される。 歯肉の疾患部分30を完全に根絶するためにレーザの駆動を繰り返すことが必要かもしれず、また疾患部30の除去が痛みなしに達成される。

以上、本発明を説明したが、請求の範囲に記載された発明の精神から逸脱せずに多くの改変が可能なことが当業者には明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイヤーズ，テリー，デー アメリカ合衆国 ミシガン 48018 フ ァーミントン・ヒルズ ラインキャッス ル・レーン 25334 (56)参考文献 特開 昭59−225048（ＪＰ，Ａ) 米国特許4521194（ＵＳ，Ａ) ＴＨＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＰＲ ＯＳＴＨＥＴＩＣ ＤＥＮＴＩＳＴ （1985年６月，ＭＯＳＢＹ社発行) ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＬＡＳ ＥＲＳ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯ−ＯＰ ＴＩＣＳ９−13（1986年発行) ＰＲＯＣＥＥＤＪＮＧＳ ＯＦ ＳＰ ＴＥ−ＴＨＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ ａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｏｐｔ ｉｃａｌ（1986年発行) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) A61C 3/02 A61B 17/36