For electromagnetic induction type cutting, user programmable combination atomized particles

発明の背景
本発明は、一般的には、硬質および軟質の材料に作用するために適した装置に関し、特に、硬質および軟質組織の双方を切断および除去する電磁エネルギおよび水エネルギを組合せるための装置、および、調整された流体をカッティング、潅注、吸引、洗浄およびドリリングシステムに導入するためのシステムに関する。
従来の歯科／医療用ワークステーション６が第１ａ図に示してある。 真空ライン８および空気供給ライン１０が、それぞれ負圧および正圧を供給する。 水供給ライン１２および電気引出口１４がそれぞれ水および動力を供給する。 負圧ライン８、空気供給ライン１０、水供給ライン１２および動力源１４は全て歯科／医療用ユニット１６に結合されている。
この歯科／医療用ユニット１６は、歯科用シートあるいは手術テーブルと、シンクと、オーバーヘッドライトと、歯科および医療処置に使用する他の通常の設備とを備えることもできる。 歯科／医療用ユニット１６は、水、空気、負圧及び／又は動力をこれらの機器に提供する。 これらの機器は、電気メス、電磁エネルギ源、機械ドリル、電気鋸、カナルファインダ、シリンジ、及び／又は、吸引器を含んでもよい。
電磁エネルギ源は、典型的には送出システムに連結されたレーザである。 双方を点線で示すこれらのレーザ２０ａおよび送出システム２２ａ、および、上述の機器のいずれかは、歯科／医療用ユニット１６に直接的に結合することができる。 これに代え、それぞれ点線で示すレーザ２０ｂおよび送出システム２２ｂは、水供給源１２と空気供給源１０と電気引出口１４と直接的に接続することができる。 他の機器１８は、負圧ライン８、空気供給ライン１０、水供給ライン１２、及び／又は、電気引出口１４とのいずれかに直接的に接続してもよい。
レーザ２０及び送出システム２２は、典型的には、歯科用電磁カッタを備える。 一般的な従来の電磁カッタを第１ｂ図に示してある。 この従来技術の装置によると、ファイバガイドチューブ５と水ライン７と空気ライン９とエアナイフライン１１（これは加圧空気を供給する）とが手持ち装置１３内に送込まれる。 キャップ１５が手持ち装置１３上に取付けられ、ねじ１７を介して固定される。 ファイバガイドチューブ５は円筒状の金属ピース１９内で当接する。 他の円筒状金属ピース２１はキャップ１５の一部である。
キャップ１５が手持ち装置１３に螺合されると、２つの円筒状金属チューブ１９，２１が互いに極めて近接した位置に移動する。 しかし、これらの２つの円筒状金属チューブ１９，２１間に空隙が残る。 したがって、ファイバガイドチューブ５内のレーザは、この空隙をジャンプし、この後、他のファイバガイドチューブ２３を通して移動し、出射することができる。 レーザがこの空隙をジャンプする際に、熱が放出されるする。
エアナイフライン１１からの加圧空気は、レーザが２つの金属の円筒状部材１９，２１間の間隙を架橋するときに、レーザを囲みかつ冷却する。 したがって、従来技術による装置の第１の問題は、２つの金属製円筒状部材１９，２１間のインターフェースが、エアナイフライン１１からの加圧空気で冷却する必要のある熱を放出することである。 （エアナイフライン１１からの空気は、部材１９，２１間のインターフェースを冷却した後、排出口２５，２７から排出される。）キャップ１５が取外し可能なことから部材１９，２１間のインターフェースが非効率的なものとなり、これは、部材１９，２１間に完全なインターフェースが形成されないためである。
レーザエネルギは、ファイバガイドチューブ２３から出射し、所定の外科的プランにしたがって患者の口内のターゲット面に当てられる。 水ライン７からの水と、エアライン９からの加圧空気とが混合チャンバ２９内に送込まれる。 空気と水との混合体は、混合チャンバ内では全くの乱流であり、小さな孔３１を有するメッシュスクリーンを通してこのチャンバから出る。 空気と水との混合体は、ファイバガイドチューブ２３の外側に沿って移動し、この後、チューブを出て手術領域に接触する。 この空気と水とのスプレーはファイバガイドチューブ２３の先端から出て、ターゲット面を冷却し、レーザにより切断された物質を除去するのを支援する。 患者の切断される手術領域を冷却することが必要性なことは、従来技術の他の問題である。
水は、一般的に種々のレーザカッティング術でターゲット面を冷却するために用いられている。 更に、水は、機械的なドリリング術の際に、ターゲット面を冷却し、ここから、切断されあるいは孔あけされた物質を除去するために用いられる。 多くの従来技術のカッティングあるいはドリリングシステムは、空気と水との混合体を、通常は細かいミストの形態に混合し、ターゲット面の冷却及び／又はターゲット面からの切削物質の除去に用いられる。
これらの従来技術のシステムで水を用いることは、ターゲット面を冷却しあるいはこれから破片の除去することの制限された目的については、ある程度成功している。 しかし、カッティングおよびドリリング術における従来技術で使用する水は、冷却および破片の除去の２つの機能の他に、転用することはできない。 特に、カッティングあるいはドリリング術中の投薬処置、予防的手段の適用、および、香味あるいは芳香等の審美的に心地よい物質を、施すことあるいは用いることはできない。 通常のドリリング術は、例えばドリリング術が近づいたときに麻酔を使用することから利点があるが、しかし、このドリリング術中には、これまで水及び／又は空気だけが使用されている。 レーザカッティング手術の場合は、ヨウ素等の殺菌剤がドリリング中のターゲット面に塗布され、感染から保護するが、しかし、このようなレーザカッティイング手術中には殺菌剤を追加塗布することはない。 口腔内のドリリングあるいはカッティング術の場合には、不快な味あるいは臭いが発生し、これは患者を不快にさせる。 この口内手術中に水だけを使用する従来の方法は、望ましくない味あるいは臭いを覆い隠すものではない。 したがって、ドリリングおよびカッティイング中における用途および処置の多用性が必要とされていた。
圧縮ガス、加圧された空気および電気モータが、歯科および医療用のドリル等の機械的なカッティング機械に駆動力を形成するために、一般的に用いられている。 圧縮ガスおよび加圧された水は、患者の口及び／又は鼻の直近あるいは中で、大気中にはぼ放出される。 冷却スプレー（空気および水）が典型的に患者の口内に射出されるときは、電動タービンについても同じである。 これらの放出された流体は、一般に燃えた肉あるいは孔あけされた組織構造の種々の物質を内包する。 この臭いは、患者にとって極めて不快なものであり、ドリリングあるいはカッティング中に患者が経験する精神的な傷を増大する。 このようなドリリングあるいはカッティング術では、カッティングあるいはドリリングで発生する悪臭および臭いを隠すための機構が有益である。
従来技術における他の問題は、歯科手術室内の表面でバクテリアが成長することにある。 例えば歯科用ユニットの空気、真空および水ラインの内面で、バクテリアが成長する。 更に、患者の口内で切削あるいは孔あけされる組織の冷却に用いられる空気および水が、ある程度、空中で霧化されることがある。 この霧化された空気および水は、歯科用手術室内の歯科用設備の表面上で凝縮する。 これらの湿った表面は、バクテリアの成長を促進するもので、これは望ましくない。 歯科用手術室内の汚染源を減少するために、空気、真空および水ライン内でのバクテリアの成長を減少し、外面上の凝縮によるバクテリアの成長を減少するためのシステムが必要とされている。
例えば組織を切削するためにファイバガイドチューブ２３からのレーザ光を利用し、この切削された組織を冷却するために水を使用する従来技術のシステムに加え、他の従来技術によるシステムも提案されている。 1993年4月6日に発行されたSteiner他に対する米国特許第5199870号は、歯の構成物質を破壊しかつ除去するために水の膨張を利用する光切断システムを開示する。 この従来技術は、１０mmと２００mmとの間の厚さを有する液体のフィルムを必要とする。 他の従来技術のシステムは、1993年12月7日に発行されたWolbarsht他に対する米国特許第5267856号に記載されている。 この切断装置は、水中へのレーザ照射の吸収により切断を達成するものであるため、Steiner他の特許と同様である。
Steiner他の特許と同様に、Wolbarsht他の特許は、レーザ光を照射する前に歯に水を配置することが必要である。 特に、Wolbarsht他の特許は、切断すべき物質の孔内に水を注入（insert）することを必要とする。 歯のエナメル質などの多くの物質は、極めて多孔質というものではなく、多くの物質の「孔」内に水を注入することは極めて困難なため、この切断方法は、最適なものとはいえない。 Steiner他の特許は、ある限度内では成功しており、これは、切断の正確さおよび精度が、切断すべき物質上の水の薄膜の正確さおよび精度に高度に依存するからである。 多くの場合、制御可能な水の薄膜は切断すべき面上で一定に保持することはできない。 例えば、切断すべきターゲット組織が上側パレット上に残留すると、制御可能な水の薄膜を維持することができない。
上述の従来技術のシステムは、全て切断の「清浄性」を得ることができない。 例えばいくつかの歯科用の用途では、軟質組織及び／又は硬質組織の少量を極めて正確に削り取ることが必要な場合がある。 これらの軟質組織は、歯肉、小帯および病変部を含み、硬質組織は、ぞうげ質、エナメル質、骨および軟骨を含む。 切断の「清浄性」の用語は、極めて精密で、滑らかな切開術を称し、これは種々の生体適合物質のための理想的な結合面を形成するものである。 このような生体適合性物質には、セメント、ガラスイオノマー、および、齲歯あるいはその他の欠陥部を除去した歯あるいは骨の構造部の孔を充填するために歯科あるいは他の科学分野で使用される他の複合材が含まれる。 極めて精密な切開術が施されても、理想的な結合に必要な所要の滑らかな面に代えて、切開部が粗い面で覆われることがある。
例えば硬質および軟質組織を通じてかつ滑らかなカッティングを必要とする１の特別な歯科用用途は、インプラント術である。 このインプラント術の歯科分野によると、歯科移植片は、歯を喪失したときに、その人の口内に装着することができる。 通常の移植片装着技術は、歯がなくなった部分の骨の上の軟質組織を切断し、骨内に孔を開ける。 骨内の孔は、低速の電動タップでねじを形成され、チタニウム製の移植片がその人の顎内にねじ込まれる。 例えば合成歯を、はぐき面の上に存する移植片の部分に簡単に取付けることができる。 臨床医が顎に孔を開け、移植片の場所を準備するときに、従来の技術では問題が生じる。 このドリリング処置は、ドリリング機器との摩擦に対応して非常に多くの熱を発生する。 骨が過熱されると、骨は死んでしまう。 更に、ドリリング機器が極めて精密というものではないため、ドリリング手術の後に、顎に過酷な傷が生じる。 このドリリング手術は、骨組織に大きな機械的な内部応力を生じさせる。
発明の概要本発明は、硬質および軟質組織更に他の物質にも、正確なカッティング術を施すことができる電磁誘導式カッティング機構を開示する。 電磁誘導式カッタは、カッティング面に拘わらず、極めて精密で滑らかな切開部を形成する。 更に、ユーザがプログラム可能な組合せの霧化粒子は、種々のカッティングパラメータをユーザが制御することを可能とする。 種々のカッティングパラメータは、更に、スプレーノズルおよび電磁エネルギ源のパラメータを変更することにより制御できる。 本発明の用途は、医療、歯科、産業（エッチング、エングレービング、カッティングおよびクリーニング）およびその他の環境を含み、この環境には、熱による損傷、制御されないカッティングパラメータ及び／又は理想的な結合に不適当な粗い面を生じさせることなく、表面材料を正確に除去することが目的である部位が含まれる。 本発明は、更に、極めて正確でかつ制御可能なカッティングを得るために、水の薄膜、あるいは、特別な多孔質面を必要としない。
ドリル、のこぎり、および骨切りのみは、種々の歯科および医療用の用途で用いられている標準的な医療機器である。 これらの機器に関係する限度は、温度で誘発されたネクローシス（骨の死）、エアロゾル化した固体粒子の放出、限定されたアクセス、カッティング深さの精度の無さ、および、細胞組織に形成される大きな機械的応力を含む。 本発明の電磁誘導式カッタは、例えばインプラント術等のこれらの歯科および医療用の用途に特に適したものである。 インプラント術では、電磁誘導式カッタは、骨を覆う口内の軟質組織および顎骨自体の一部を正確かつ効率的にカッティングすることができる。 本発明の電磁誘導機械カッタは、例えば熱的損傷を誘発せず、患者の顎に大きな内部組織の応力を生じさせることがない。 患者の顎が電磁誘導機械カッタで準備された後、伝統的な方法を用いて患者の顎の孔にねじを形成し、歯科用移植片を挿入する。 ピン、ねじ、ワイヤ等の他の形式の医療用移植片の挿入用に、硬質組織構造部を調整するために同様な技術を用いることができる。
本発明の電磁誘導機械カッタは、電磁エネルギ源を備え、電磁エネルギをターゲット面の近部における所定量の空気中に集束させる。 このターゲット面は、例えば歯でもよい。 ユーザ入力装置は、高分解能切断と低分解能切断とのいずれが必要かを特定し、更に、深貫入切断と浅貫入切断とのいずれが必要かを特定する。 アトマイザは、ユーザの入力装置からの情報にしたがって、或る組合せの霧化された流体粒子を形成する。 アトマイザは、この組合せの霧化された流体粒子をターゲット面に近接する空気のボリューム内に配置する。 ターゲット面の近部の所定量の空気中に集束された電磁エネルギは、流体粒子に好適な波長に選択される。 特に、電磁エネルギの波長は、ターゲット面に近接する空気のボリュームでほぼ吸収され、これにより霧化された流体粒子を爆発させるものであることが必要である。 霧化された流体粒子の爆発は、ターゲット面に機械的な切削力を作用させる。
ユーザ入力装置は、切削効率を制御するための単一ダイアルのみを有してもよく、あるいは、流体粒子サイズ、流体粒子速度、スプレーのコーンアングル、平均的なレーザ出力、レーザ反復率、光ファイバ径等を制御するために、複数のダイアルを有してもよい。 本発明の１の特徴によると、アトマイザは、ユーザ入力が高分解能切断を特定したときに比較的小さな流体粒子を形成し、ユーザ入力が低分解能切断を特定したときに比較的大きな流体粒子を形成する。 アトマイザは、ユーザ入力が深貫入切断を特定したときに流体粒子を低密度で分布させ、ユーザ入力が浅貫入切断を特定したときに流体粒子を高密度で分布する。 比較的小さな流体粒子は、電磁エネルギの波長よりも小さな径を有し、同様に、比較的大きな流体粒子は、電磁エネルギの波長よりも大きな径を有する。
電磁エネルギ源は、エルビウム、クロミウム、イットリウム、スカンジウム、ガリウムガーネット（Ｅｒ，Ｃｒ：ＹＳＧＧ）固体レーザであるのが好ましく、これは、２．７０から２．８０ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生する。 本発明の他の実施例によると、電磁エネルギ源は、２．７０から２．８０ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウム、スカンジウム、ガリウムガーネット（Ｅｒ：ＹＳＧＧ）固体レーザ、２．９４ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（Ｅｒ：ＹＡＧ）固体レーザ、２．６９ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するクロミウム、ツリウム、エルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（ＣＴＥ：ＹＡＧ）固体レーザ、２．７１から２．８６ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウムオルトアルミネート（Ｅｒ：ＹＡＬＯ３）固体レーザ、２．１０ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するホルミウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（Ｈｏ：ＹＡＧ）固体レーザ、２６６ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するクォッドルプルドネオジム、イットリウム、アルミニウムガーネット（クォッドルプルドＮｄ：ＹＡＧ）固体レーザ、１９３ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するアルゴンフルオリド（ＡｒＦ）エキシマーレーザ、３０８ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するキセノンクロリド（ＸｅＣｌ）エキシマーレーザ、２４８ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するクリプトンフルオリド（ＫｒＦ）エキシマーレーザ、および、９．０から１０．６ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生する二酸化炭素（ＣＯ2）でもよい。
本発明の好ましい実施例にしたがって電磁エネルギ源が形成されると、反復率は１Ｈｚより大きく、パルス持続範囲は１ピコ秒と１０００マイクロ秒との間で、エネルギはパルスあたり１ミリジュールよりも大きい。 本発明の１の好ましい作動態様によると、電磁エネルギ源は、ほぼ２．７８ミクロンの波長と、２０Ｈｚの反復率と、１４０マイクロ秒のパルス持続時間と、パルス当たり１と３００ミリジュールとの間のエネルギとを有する。 霧化された流体粒子は、相互作用帯域内で電磁エネルギを吸収したときに、機械的な切削力を形成する。 しかし、これらの霧化された流体粒子は、電磁エネルギが出力される光ファイバガイドを洗浄しかつ冷却する第２の機能を提供する。
本発明の光カッタは、第１ｂ図の２つのレーザ光ファイバ間の連結不良の問題と戦う。 本発明の光カッタは、第１光ファイバガイドから第２光ファイバガイドにエネルギを効果的に導くために光集束部材を提供し、これにより、第１光ファイバガイドと第２光ファイバガイドとの間のレーザエネルギの散逸を減少する。 この光カッタは、下部と、上部と、インターフェース部とを有するハウジングを備える。 第１光ファイバチューブは、その上部を第１当接部材で囲まれ、第２光ファイバチューブは、その基端部を第２当接部材で囲まれている。 キャップが第２光ファイバチューブと第２当接部材との上に配置される。 いずれの光ファイバチューブも、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、酸化カルシウム（ＣａＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ）、サファイア、中空ウェーブガイド、液体コア、テックスグラス、クォーツシリカ、硫化ゲルマニウム、硫化ヒ素、および、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）から形成することができる。
本発明の電磁誘導機械カッタは、硬質および軟質組織の双方を効果的かつ正確に切断する。 この硬質組織は、歯のエナメル質、歯のぞうげ質、歯のセメント質、骨および軟骨を含み、軟質組織は、皮膚、粘膜、歯肉、筋肉、心臓、肝臓、腎臓、脳、目および血管を含む。
本発明のレーザ送出システムは、熱の発生と戦う複数の機構を提供する。 耐熱フェルール、同心状結晶ファイバ、およびこれらのファイバの回りに導かれた空気路とが設けられる。 本発明は、更に、レーザファイバガイドを同心状管状部材内に囲むことにより、レーザファイバガイドを強化する。 更に、本発明のレーザ送出システムのハンドピースは、外側スリーブ部材および内側シャフト部材内に形成され、操作性と無菌性とを強化している。 湾曲した結晶質ファイバは、ターゲット面にエネルギ送出するために本発明のレーザ送出システムと共に使用される。 更に、コヒーレントおよび非コヒーレント光を放出する照明ラインがハウジング内に設けられ、薬物をターゲット面に送出する投薬ラインもハウジング内に設けられる。
本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することにより、本発明の他の特徴および利点と共に最も理解される。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は、従来の歯科／医療ワークステーションを示し、
第１ｂ図は、従来の光カッタ装置であり、
第２図は、本発明の光集束部材を有する光カッタであり、
第３図は、本発明の電磁誘導機械カッタを示す概略的なブロック線図であり、
第４図は、本発明の電磁誘導機械カッタの１の実施例を示し、
第５図は、本発明の電磁誘導機械カッタの現在好ましい実施例を示し、
第６図は、現在好ましい実施例による、組合せの霧化された流体粒子をプログラムするための制御パネルを示し、
第７図は、流体圧に対する粒子サイズをプロットした曲線であり、
第８図は、流体圧に対する粒子速度をプロットした曲線であり、
第９図は、本発明による流体粒子、電磁エネルギ源およびターゲット面を示す概略図であり、
第１０図は、本発明の「てき弾」効果を示す概略図であり、
第１１図は、本発明の「爆発的放出」効果を示す概略図であり、
第１２図は、本発明の「爆発的推進」効果を示す概略図であり、
第１３図は、第１０図から第１２図の組合せを示す概略図であり、
第１４図は、本発明で得られる切断の「清浄度」を示す概略図であり、
第１５図は、従来技術によるシステムで得られる切断の粗さを示す概略図であり、
第１６図は、現在好ましい実施例のレーザ送出システムの断面図であり、
第１７図および第１７ｂ図は、現在好ましい実施例のレーザ送出システムの部分的に分解した状態を示し、
第１８図は、本発明による湾曲した結晶性ファイバを示し、
第１９図は、レーザ源に接続可能な現在好ましい実施例によるレーザ送出システムの一部を示し、
第２０図は、本発明による歯科／医療ワークステーションを示し、
第２１図は、本発明の１実施例による、調整された流体を用いる電磁カッタを示す概略的なブロック図であり、
第２２ａ図は、本発明による機械的ドリリング装置を示し、
第２２ｂ図は、本発明によるシリンジを示し、
第２３図は、本発明の流体調整システムを示し、
第２４図は、本発明の流体調整ユニットの１実施例を示し、
第２５図は、本発明の空気調整ユニットを示す。
現在好ましい実施形態の説明
第２図は、本発明による光カッタを示す。 この光カッタ１３は、第１ｂ図に示した多くの在来の要素からなる。 光集束部材３５が、金属の２つの円筒状部材１９、２１間に配置される。 光集束部材３５は、ファイバガイドチューブ５からのレーザエネルギの望ましくない散逸を防止する。 特に、ファイバガイドチューブ５からのエネルギは、光集束部材３５によって集束されるのに先立って僅かに散逸される。 光集束部材３５は、ファイバガイドチューブ５からのエネルギをファイバガイドチューブ２３内に集束する。 ファイバガイドチューブ５からファイバガイドチューブ２３へのレーザエネルギの効率的な伝達は、在来のエアナイフ冷却システム１１（第１ｂ図）の必要性を低下させる、というのは、レーザエネルギがほとんど消散されないからである。 第１ファイバガイドチューブ５はトランク用ファイバーオプチック（光伝送性繊維）からなり、これは、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、酸化カルシウム（ＣａＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ）、サファイア、中空ウェーブガイド、液体コア、テックスグラス、クォーツシリカ、硫化ゲルマニウム、硫化ヒ素、および、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）のうちの１つからなる。
第３図は、本発明による電磁誘導式機械カッタを示すブロック図である。 電磁エネルギ源５１は、コントローラ５３と送出システム５５との双方に連結される。 送出システム５５は、ターゲット面５７に機械的な力を与える。 現在実施されるように、送出システム５５は、レーザ５１をターゲット面５７に配置された相互作用帯域５９に導くための光ファイバガイドを有する。 送出システム５５は、更に、ユーザが特定した組合せの霧化された流体粒子を相互作用帯域５９に送出するためのアトマイザを備える。 コントローラ５３は、レーザ５１の種々の作動パラメータを制御し、更に、送出システム５５から出力された、ユーザが特定した組合せの霧化された流体粒子の特性を制御する。
第４図は、本発明による電磁誘導機械カッタの簡単な実施例を示し、光ファイバガイド６１と空気チューブ６３と水チューブ６５とが手持ちハウジング６７内に配置される。 水チューブ６５は、比較的低圧で作用するのが好ましく、空気チューブ６３は比較的高圧で作用するのが好ましい。 光ファイバガイド６１からのレーザエネルギは、相互作用帯域５９における空気チューブ６３と水チューブ６５とからの空気と水との混合体に集束する。 空気および水の混合体内の霧化された流体粒子は、光ファイバチューブ６１のレーザエネルギからエネルギを吸収し、爆発する。 これらの霧化された流体粒子の爆発力は、ターゲット５７上に機械的な切削力を作用させる。
第１ｂ図に戻ると、従来技術の光カッタは、例えば領域Ａでターゲット面上にレーザエネルギを集束させ、本発明の電磁誘導機械カッタはレーザエネルギを例えば相互作用帯域Ｂに集束させる。 従来技術の光カッタはレーザエネルギを直接使用して組織を切断し、本発明の電磁誘導機械カッタはレーザエネルギを使用して霧化された流体粒子を爆発させ、これによりターゲット面に機械的な切断力を作用させる。 従来技術の光カッタは、関係する領域を切断するために大量のレーザエネルギを使用する必要があり、更に、この関係領域の冷却と切断組織の除去との双方を行うために大量の水を使用しなければならない。
これに対し、本発明の電磁誘導機械カッタは、比較的少量の水を使用し、更に、水から発生した霧化された流体粒子を爆発させるために僅かなレーザエネルギを使用するだけである。 本発明の電磁誘導機械カッタによると、爆発した霧化流体粒子はターゲット面に接触する前に発熱反応で冷却されるため、手術領域を冷却する必要がない。 したがって、本発明の霧化された流体粒子は過熱され、膨張し、ターゲット面に接触する前に冷却される。 したがって、本発明の電磁誘導機械カッタは、炭化あるいは変色を生じさせることなく切断することができる。
第５図は、電磁誘導機械カッタの現在好ましい実施例を示す。 霧化された流体粒子を発生させるアトマイザは、ノズル７１を備え、このノズルは、他のノズル（図示しない）と交換し、所要の切断形式にしたがって種々の空間的分布を得ることができる。 点線で示す第２のノズル７２も用いることができる。 電磁誘導機械カッタは、更に、ユーザコントロール部７５で制御される。 簡単な実施例では、ユーザコントロール部７５は、ノズル７１内に入る空気および水の圧力を制御する。 したがって、ノズル７１は、多くの異なるユーザが特定した組合せの霧化された流体粒子とエアロゾル化したスプレーとを作ることができる。
光ファイバガイド２３から強いエネルギが放出される。 この強いエネルギは、レーザ等のコヒーレント源から形成されるのが好ましい。 好ましい実施例では、レーザは、レーザはエルビウム、クロミウム、イットリウム、スカンジウム、ガリウムガーネット（Ｅｒ，Ｃｒ：ＹＳＧＧ）固体レーザであり、これは、２．７０から２．８０ミクロンの範囲の波長の光を発生する。 現在好ましいものとして、このレーザは、ほぼ． ７８ミクロンの波長を有する。 ノズル７１が放出される流体は水が好ましいが、他の流体も使用でき、電磁エネルギ源の好適な波長は、流体が高度に吸収できるように選定することができる。
水以外の流体が使用されると、光エネルギの吸収が変化し、切断効率も影響を受ける。 一方、顔料あるいは染料を含有する流体を使用する場合は、流体による吸収を高めるために、例えばネオジム、イットリウム、アルミニウム、ガーネット−Ｎｄ：ＹＡＧの波長を選択することができる。
他の利用可能なレーザシステムは、２．７０から２．８０ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウム、スカンジウム、ガリウムガーネット（Ｅｒ：ＹＳＧＧ）固体レーザ、２．９４ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（Ｅｒ：ＹＡＧ）固体レーザ、２．６９ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するクロミウム、ツリウム、エルビウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（ＣＴＥ：ＹＡＧ）固体レーザ、２．７１から２．８６ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生するエルビウム、イットリウムオルトアルミネート（Ｅｒ：ＹＡＬＯ３）固体レーザ、２．１０ミクロンの波長の電磁エネルギを発生するホルミウム、イットリウム、アルミニウムガーネット（Ｈｏ：ＹＡＧ）固体レーザ、２６６ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するクォッドルプルドネオジム、イットリウム、アルミニウムガーネット（クォッドルプルドＮｄ：ＹＡＧ）固体レーザ、１９３ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するアルゴンフルオリド（ＡｒＦ）エキシマーレーザ、３０８ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するキセノンクロリド（ＸｅＣｌ）エキシマーレーザ、２４８ナノメータの波長の電磁エネルギを発生するクリプトンフルオリド（ＫｒＦ）エキシマーレーザ、および、９．０から１０．６ミクロンの範囲の波長の電磁エネルギを発生する二酸化炭素（ＣＯ2）でもよい。 水は、その生物学的適応性、豊富性および低コストであることから、好ましい流体として選択される。 実際に使用する流体は、選択した電磁エネルギ源（すなわちレーザ）の波長に対して適性に調和（高度に吸収される意味）する限り、変えることができるものである。
電磁エネルギを送出する送出システム５５は、光ファイバエネルギガイドあるいはこれと同等の部材を含み、レーザシステムに取付けられ、所要の作業位置まで延びる。 光ファイバあるいはウェーブガイドは、典型的には長く、細く、軽量で、容易に操作することができる。 光ファイバは、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、酸化カルシウム（ＣａＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ）、サファイア、中空ウェーブガイド、液体コア、テックスグラス、クォーツシリカ、硫化ゲルマニウム、硫化ヒ素、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）およびその他の材料から形成することができる。 他の送出システムは、ミラー、レンズおよび他の光学部材を備える装置を含み、エネルギは凹部を通って移動し、種々のミラーで導かれ、特別のレンズで、標的とされた切削部位に集束される第１６第１９図を参照して後述するように、本発明の医療用の光送出のための好ましい実施例は、光ファイバコンダクタを通して行われ、その理由は、光ファイバが軽量で、低コスであること、および、術者、歯科医師あるいは医師になじみやすいサイズおよび重量のハンドピースの内側に収容可能なためである。 工業用の用途では非光ファイバシステムを使用することができる。
ノズル７１は、選択した流体の小さな粒子の工学的組合せを形成するために用いられる。 ノズル７１は、液体のみ、空気ブラスト、空気アシスト、渦、ソリッドコーン等の種々の異なる構造を備えてもよい。 流体が所定の圧力および速度でノズル７１を出ると、ユーザが制御可能なサイズ、速度および空間的分布の粒子に変換される。
第６図は、霧化された流体粒子をユーザがプログラム可能にした制御パネル７７を示す。 例えば流体の圧力および流速を変更することにより、ユーザは、霧化された流体粒子の特性を制御することができる。 これらの特性は、レーザエネルギの吸収効率を定め、これに続く電磁誘導機械カッタの切断効率を定める。 この制御パネルは、例えば流体粒子サイズコントロール７８、流体粒子速度コントロール７９、コーンアングルコントロール８０、平均出力コントロール８１、反復率８２およびファイバセレクタ８３を備える。
コーンアングルは、例えばノズル７１の物理的構造を変更することにより、制御することができる。 例えば種々のノズル７１を電磁誘導機械カッタ上で交換可能に配置することができる。 これに代え、単一のノズル７１の物理的構造を変更することも可能である。
第７図は、圧力に対する平均流体粒子サイズのプロット８５を示す。 この図によると、ノズル７１を介する圧力が増大すると、霧化された流体粒子の平均流体粒子サイズが減少する。 第８図のプロット８７は、これらの霧化された流体粒子の平均流体粒子速度が、圧力の増加と共に増大することを示す。
本発明によると、従来の熱による切削力に代え、機械的な切削力でターゲット面から物質が除去される。 レーザエネルギは、ターゲット物質上に機械的な力を誘導させるためにのみ用いられる。 したがって、霧化された流体粒子は、レーザの電磁エネルギを、本発明の機械切断効果を達成するために必要な機械エネルギに変換する媒体として作用する。 レーザエネルギ自体は、ターゲット物資で直接吸収されるものではない。 本発明の機械的な相互作用は、安全で、迅速で、従来のレーザカッティングシステムでは典型的なものであった不都合な熱側効果（thermal side-effects）が排除される。
光ファイバガイド２３（第５図）は、ターゲット面の極く近部に配置することができる。 しかし、この光ファイバガイド２３は、実際にはターゲット面に接触しない。 ノズル７１からの霧化された流体粒子は、相互作用帯域５９内に配置されるため、光ファイバガイド２３の目的は、レーザエネルギを相互作用帯域内に配置することである。 本発明の新規な特徴は、サファイヤの光ファイバガイド２３の形成である。 しかし、光ファイバガイド２３の成分に拘わらず、本発明の他の新規な特徴は、光ファイバガイド２３上におけるノズル７１からの空気および水の洗浄効果である。
本願出願人は、この洗浄効果は、ノズル７１がある程度ターゲット面に直接的に向けられているときに、最適であることを見出した。 例えば機械切削による破片が、ノズル７１からのスプレーにより除去される。
更に、本願出願人は、ターゲット面を指すノズル７１のこの配置は、本発明の切断効率を高めることを見出した。 霧化された流体粒子は、それぞれターゲット面の方向に僅かな初期運動エネルギを有している。 光ファイバガイド２３からの電磁エネルギが霧化された流体粒子と接触すると、流体粒子の球状の外面が集束レンズとして作用し、このエネルギを水粒子の内部に集束させる。
第９図に示すように、水粒子２０１は照明側１０３と、影側１０５と、粒子速度１０７とを有する。 集束された電磁エネルギは水粒子２０１で吸収され、水粒子の内部を加熱し、急速に爆発させる。 この外熱による爆発は、爆発した水粒子２０１の残部を冷却する。 周部の霧化された流体粒子は更に、爆発した水粒子２０１の部分を更に冷却する。 この爆発で圧力波が形成される。 この圧力波、および、爆発した水粒子２０１の運動エネルギを増大した部分は、ターゲット面１０７の方向に向けられる。 大きな運動エネルギで高速移動する、元の爆発した水粒子２０１の随伴部分と圧力波とは、強く、集中した機械的な力をターゲット面１０７に作用させる。
これらの機械的な力は、「削り取り」作用を通じて物質面からターゲット面を破砕させる。 ターゲット面１０７は、蒸発、崩壊あるいは炭化することがない。 所要量の物質がターゲット面１０７から除去されるまで、本発明による削り取りプロセスが繰り返される。 従来技術のシステムとは異なり、本発明は流体の薄い層を必要としない。 実際、流体の薄い層がターゲット面を覆わないことが好ましく、これは絶縁層が上述の干渉プロセスを阻害するからである。
第１０第１１図および１２は、霧化された流体粒子による種々の形式の電磁エネルギ吸収を示す。 ノズル７１は、流体粒子サイズが平均値の回りで狭い範囲に分布する状態に、霧化されたスプレーを製造するように形成するのが好ましい。 切断効率を制御するためのユーザ入力装置は、簡単な圧力および流速計７５（第５図）を備え、あるいは、例えば第６図に示すように制御パネルを備えることもできる。 高分解能切断をユーザが入力すると、比較的小さな流体粒子がノズル７１により形成される。 低分解能切断を特定するユーザの入力に対して、比較的大きな流体粒子が形成される。 ユーザ入力が深貫入切断を特定すると、ノズル７１は比較的低密度で流体粒子を分布させ、ユーザ入力が浅貫入切断を特定すると、ノズル７１は、流体粒子を比較的高密度で分布させる。 ユーザ入力装置が、第５図の簡単な圧力および流速計７５を備える場合は、高切断効率を特定するユーザの入力に応じて、比較的小さな流体粒子の比較的低密度の分布を発生させることができる。 同様に、低切断効率を特定するユーザの入力に応じて、比較的大きな流体粒子の比較的高密度分布を発生させることができる。 その他の変更も、可能である。
これらの種々のパラメータは、切断形式および組織の形式にしたがって調整することができる。 硬質組織は、歯のエナメル質、歯のぞうげ質、歯のセメント質、骨、および、軟骨を含む。 本発明の電磁誘導機械カッタが切断することのできる軟質組織は、皮膚、粘膜、歯肉、筋肉、心臓、肝臓、腎臓、脳、目、および、血管を含む。 他の物質は、例えばガラスあるいは結晶質、および半導体チップ、面を含む。 例えば骨組織の場合、癌に冒された骨の部分を、本発明の電磁誘導機械カッタで除去することができる。 本発明の電磁誘導機械カッタは、最小のクロス汚染を有する清浄で高分解能の切断を提供し、したがって、癌に冒された骨を正確に除去することができる。 骨が切断された後、回復の成功率は増大し、クロス汚染の可能性は減少する。
例えばガラスあるいは結晶質の場合、銀あるいは他の誘電材料をガラスあるいは結晶質の面に接着してミラーを形成する前に、ガラスあるいは結晶質の表面を酸を用いて通常のように準備する。 従来の酸の使用は、不均一に表面と反応し、表面構造を変化することにより、僅かに表面を劣化させ、望ましくない。 しかし、本発明の電磁誘導機械カッタは、均一な態様で表面から薄い層を除去するために使用でき、これにより、銀あるいはとの誘電物質を接着するための準備として表面を清浄にし脱脂する。 本発明の電磁誘導機械カッタを表面上に使用することは、ガラスあるいは結晶質の顕微鏡組織を変化させるものではない。
半導体チップの場合、これらのチップはシリコンウェハーから形成される。 シリコン結晶が成長した後、シリコン結晶がスライスされてシリコンウェハーとなる。 多くの異なる加工工程が利用できる。 １の例示的な工程で用いられる一連のサブステップによると、各シリコンウェハーは、通常の手段を用いて二酸化シリコンの層で被覆されている。 最終目標は、ドーパントをシリコンウェハー内に選択的に配置し、これにより、同電路あるいは回路をシリコンウェハー内に形成することである。 この目標を達成するため、二酸化シリコン層の一部が選択的に除去され、ここにドーパントが配置される。 このドーパントは、ウェハーの全体の上に配置されるが、しかし、二酸化シリコンで覆われていないウェハーの一部のみがドーパントを受入れる。 二酸化シリコン層で覆われた領域は、ドーパントが侵入せず、これはこの領域上のドーパントが二酸化シリコンの層により吸収されるからである。
ドーパントをシリコンウェハー内に導入する前に、二酸化シリコンの層の部分を選択的に除去するために、かなり複雑な工程が用いられる。 二酸化シリコン層の部分を選択的に除去するために必要な第１工程は、一般にレジストと称される光感応ポリマー材料の被覆を施すことを含む。 ウェハーが迅速に回転されるときにウェハーに数滴のレジストが付着され、レジストの均一な被覆を施し、乾燥される。 次に、一部透明な写真ネガあるいはフォトマスクがウェハーの上に配置され、例えば顕微鏡を用いて整合される。 フォトマスクは、ポジ型レジスト似ついては、二酸化シリコンが除去されるべき領域でのみ透明であり、ネガ型レジストについては逆である。 この後、フォトマスクは紫外線あるいは近紫外線に露光される。 フォトマスクの透明部分は、レジストの対応する部分に光を透過する。 光を受けるレジストの領域は、構造的に変化し、光を受けてないレジストの領域（フォトマスクの下の領域）は影響をうけない。 ネガ型レジストについては、レジストの照明されたレジストの分子は架橋される（重合される）。 ポジ型レジストについては、照明されたレジストの分子結合が破壊される。 レジストの重合されてない領域は、トリクロロエチレン等の溶媒を用いて溶解することができる。 レジストの重合された領域は、耐酸性であり、したがって、溶媒で影響されず、したがってフォトマスクは酸化物の残留する保護被覆により、再現される。
しかし、残りのレジストは化学物質および水混合物で除去しなければならない。 この化学物質および水混合物は、完全に除去し、シリコンウェハー上にレムナントが残留しないように完全に洗い落とされる。 レジストと、化学物質および水混合物とが除去されると、イオン注入法を用いてシリコンウェハー内にドーパントが注入される。 続いて、最初はレジストと化学物質および水混合物とで覆われていたシリコンウェハーの一部が、これにコンダクタを接着される。 コンダクタが接着される前に、これらの領域に光酸エッチングが施され、これにより、シリコンウェハー面が僅かに粗くされ、接着性を改善する。
本発明の１の用途では、電磁誘導機械カッタは、二酸化シリコンの層を直接的に選択的エッチングするために用いることができる。 このような用途では、電磁誘導カッタが二酸化シリコン層の上に直接集束され、これによりその一部を除去する。 レジスト、フォトマスク、紫外線光、溶媒、化学物質および水混合物、および、酸はこの用途では必要でなく、これは、二酸化シリコン層の一部が電磁誘導機械カッタで直接除去されるからである。 第６図の制御パネル７７は、電磁誘導機械カッタのカッティング限界およびカッティング深さを制御する。 例えばフォトマスクのイメージに対応するカッティングパターンを実行するための正確な設備は、電磁誘導カッタにより、二酸化シリコンの一部除去するのを制御するために使用することが好ましい。
本発明の他の用途では、電磁誘導機械カッタは、化学物質および水混合物に代えて、レジストの層を除去するために使用することができる。 この用途では、化学物質および水混合物は必要なく、例えば水を節約することになる。 更に、化学物質および水混合物が使用されないため、接着イオン注入のための極めて良好な汚染無しの面が形成される。 この汚染無しの面は、シリコンウェハーのドーパント注入部にコンダクタを後から接着するのに適している。 電磁誘導機械カッタは、例えば蒸留水からなる霧化された流体粒子を使用でき、これは比較的汚染物質がない。 極めて浅い切断あるいは解離は、残りのレジストの層だけを除去するために形成することが好ましい。 第６図の制御パネル７７と組合わせて精密な設備を使用することは、除去する必要のあるレジストの領域に対応したシリコンウェハー上の浅い表面層除去パターンを具現するために好ましい。 切断は、電磁誘導カッタの集束されたカッティングビームを使用して行い、あるいは、電磁誘導機械カッタのカッティングビームは、チップのより大きな部分を覆うために分散してもよい。 例えば、集束されたカッティングビームはレジストの部分を横切って迅速にスキャンし、あるいは、より大きなデフォーカスされたカッティングビームあるいは多数のビームを、レジストの部分上をスキャンすることなく、スキャンしあるいは作用させてもよい。
ＣＭＯＳ，バイポーラ，Ｃ４および他のマルチチップモジュールあるいはフリップチップ技術を含む広範囲の種類の他の半導体チップ製造工程も利用可能であり、レジスタ、トランジスタおよびキャパシタを含む種々の能動および受動素子を製造するために使用することができる。 更に、ブァイアホール等の他の非素子エレメントの製造に、本発明の電磁誘導機械カッタを使用することもできる。 この電磁誘導機械カッタは、これらの工程あるいは他の同様な工程で、種々の物質のいずれをも切断あるいは除去するために使用することができる。
ユーザは、ノズル７１から出る組合せの霧化された流体粒子を調節して、光ファイバ２３（第５図）を効率的に冷却および洗浄することができる。 本発明の好ましい実施例によれば、組合せの霧化された流体粒子は、光ファイバガイド２３を効果的に冷却すると共に、同時に、手術現場で導入される可能性のある特定の破片の無い状態に、光りファイバガイド２３を維持する分布、速度および平均径を備えることができる。
第９図を再度見ると、電磁エネルギは、各霧化された流体粒子１０１の照明された側１０３で接触し、霧化された流体粒子を所定深さまで貫通する。 集束された電磁エネルギは、流体に吸収され、霧化された流体粒子１０１の爆発的な蒸発を誘導する。
霧化された流体粒子の径は、入射電磁エネルギの波長よりも小さくするか、ほとんど同じか、あるいは、それよりも大きくすることができる。 これらの３つの場合のそれぞれでは、電磁エネルギと霧化された流体粒子との間に、異なる相互作用が発生する。 第１０図は、霧化された流体粒子の径が電磁エネルギの波長よりも小さい場合を示す（ｄ＜λ）。 この場合は、流体粒子１０１の内側の前流体量がレーザエネルギを吸収し、爆発的な蒸気化を誘導する。 流体粒子１０１は、爆発し、その内容物を放射状に放出する。 本願出願人は、この現象を、「爆発的グレネード」効果と称する。 この相互作用により、爆発から半径方向圧力波が形成され、伝播方向に形成および突出する。 伝播の方向は、ターゲット面１０７に向き、現在好ましい実施形態では、レーザエネルギと霧化された流体粒子との双方がほぼ伝播方向に移動する。
水粒子１０１の爆発および圧力波によって生じた部分は、ターゲット面１０７から物質を切断および除去する「削り取り」効果を生じさせる。 したがって、第１０図に示す「爆発的グレネード」効果によると、流体粒子１０１の小さな径は、レーザエネルギの貫通を可能とし、液体の全量内で激しく吸収可能とする。 流体粒子１０１の爆発は、放射状にエネルギおよび破片を放出する爆発的グレネードと類推することができる。 流体粒子１０１の水分は、少量の液体内における強力な吸収により蒸発され、この工程で形成された圧力波は、物質切断工程を形成する。
第１１図は、流体粒子１０１が電磁エネルギの波長とほぼ等しい径を有する場合を示す（ｄ≒λ）。 この「爆発的放出」効果によると、レーザエネルギは内部の流体で吸収される前に、流体粒子１０１を通して移動する。 一度吸収されると、流体粒子の影になった側が加熱され、爆発的な蒸発が生じる。 この場合、内部粒子流体は流体粒子の影になった側を通して猛烈に噴出され、爆発的な圧力波と共にターゲット面に向けて急速に移動する。 第１１図に示すように、レーザエネルギは流体粒子１０１を貫通し、粒子径のサイズに近い深さに吸収される。 第１１図に示す場合の爆発的な蒸発の中心は、移動する流体粒子１０１の影になった側１０５に近接する。 第１１図に示す「爆発的放出」効果によると、蒸発した流体は、粒子の影になった側を通してターゲット面１０７に向けて猛烈に放出される。
第１２図に示す第３のケースは、「爆発的推進」効果である。 この場合、流体粒子の径は、電磁エネルギの波長よりも大きい（ｄ＞λ）。 この場合、レーザエネルギは、照射面１０３を通して僅かな距離のみ流体粒子１０１を貫通し、この照射された面１０３を蒸発させる。 照射された面１０３の蒸発は、流体粒子１０１の残部をターゲットにされた物質の面１０７に向けて推進しようとする。 したがって、初期の流体粒子１０１の質量の一部が運動エネルギに変換され、これにより、流体粒子１０１の残部をターゲット面に向けて大きな運動エネルギで推進する。 この大きな運動エネルギは、流体粒子１０１の初期運動エネルギに対する添加剤である。 第１２図に示す効果は、ジェットテールを有する微細水ロケットとして視覚化することができ、これは、粒子がターゲット面１０７に向けて高速で推進するのを支援する。 照射側１０３で爆発する蒸気は、粒子の初期の前方への速度をこのように追加する。
第１０図から第１２図を組合わせた状態を第１３図に示す。 ノズル７１は、相互作用帯域５９に搬送される組合せの霧化された流体粒子を形成する。 レーザ５１がこの相互作用帯域５９に集束される。 比較的小さな流体粒子１３１が「グレネード」効果を介して爆発し、比較的大きな流体粒子１３３が「爆発的推進」効果を介して爆発する。 中間サイズの流体粒子は、レーザ５１の波長とほぼ等しい径を有し、参照符号１３５で示してあり、「爆発的排出」効果を介して爆発する。 これによる圧力波１３７および爆発した流体粒子１３９は、ターゲット面１０７に衝突する。
第１４図は、本発明の電磁誘導機械カッタで形成されたクリーンな高分解能切断を示す。 第１５図に示す従来技術による切断と異なり、本発明の切断はクリーンで正確である。 特に、この切断は理想的な結合面を形成し、正確で、切断部の周囲の物質に応力を残留させない利点がある。
第１６図を参照すると、医療用の光を供給する現在好ましい実施例は、医療用ハンドピース２０３内に収容された光ファイバコンダクタあるいはトランクファイバ２０１を備える。 医療用ハンドピース２０３は、シャフトアセンブリ２０９を収容する細長い孔２０７を有するスリーブハウジング２０５を備える。 シャフトアセンブリ２０９は、トランクファイバ２０１を収容し、この好ましい実施例では、このファイバは１またはそれ以上のジャケット２１１で包まれている。 ジャケット２１１はトランクファイバ２０１の回りに密に形成されている。 ジャケット２１１に加え、内側保護チューブ２１３と外側保護チューブ２１５とがトランクファイバ２１１の回りに配置されている。 ジャケット２０１とは対照的に、内側保護チューブ２１３と外側保護チューブ２１５とは、トランクファイバ２０１の上に摺動可能に配置されている。 本発明によると、内側保護チューブ２１３と外側保護チューブ２１５は、トランクファイバ２０１に強度を付加し、トランクファイバ２０１に曲げあるいは他の応力の作用による損傷あるいは破損を防止する。 例えば現在具体化されているように固定用フェルール（permanent ferrule）２１７は、トランクファイバ２０１およびジャケット２１１のみを収容し、剛性材料から形成されている。 トランクファイバ２０１に曲げあるいは他の応力が作用すると、通常と同様にトランク用ファイバ２０１は、固定用フェルール２１７内あるいはこのフェルール２１７の近部で破損する危険が高くなる。 内側保護チューブ２１３および外側保護チューブ２１５は、トランクファイバ２０１の大きな表面領域を横切ってこのトランク用ファイバ２０１に曲げおよび他の応力を生じさせる力を分散し、これにより、トランク用ファイバ２０１の破損の危険を減少させる。 先に具体化したように、内側保護チューブ２１３は、固定用フェルール２１７およびＳＭＡコネクタ３４１の双方に固定（好ましくは接着して）されるが、しかし、外側保護チューブ２１５は、ＳＭＡコネクタ３４１にのみ固定され、固定用フェルール２１７に当接する。 内側保護チューブ２１３は固定用フェルール２１７とＳＭＡコネクタ３４１との双方に固定し、固定用フェルール２１７とＳＭＡコネクタ３４１とが相対的に回転したときに、トランク用ファイバ２０１の回転を防止するのが好ましい。 したがって、これらの２つの保護チューブ２１３，２１５は、互いに、および、ジャケット２１１の双方の上を摺動することができる。 ここでは、２つの保護チューブ２１３，２１５が用いられているが、所要の操作パラメータにしたがって単一の保護チューブを用い、３つあるいはそれ以上の保護チューブも用いることも可能である。 保護チューブは、プラスチック材料で形成されるのが好ましいが、しかし、金属あるいはテフロン（Teflon）で形成することもできる。
固定用フェルール２１７は、外側ハウジングを介してシャフトアセンブリ２０９に固定され、この外側ハウジングは空気調整インプットチャンバ２２１を規定する。 この空気調整インプットチャンバ２２１は、第１ｂ図のエアナイフライン１１と同様であり、空気調整インプットチャンバ２２１はトランクファイバ２０１の先端部と、固定用フェルール２１７と、中間フェルール２２５と、湾曲したファイバチップ２２７とを冷却するインターフェース２２３に空気を供給する。 固定用フェルール２１７と中間フェルールとは、スペーサ２２６で分離されている。 空気は、空気調整インプットチャンバ２２１を通して、矢印Ａ１，Ａ２の方向に進み、固定用フェルール２１７内の全体を符号２３１，２３３で示す複数のドリル孔を通過する。 空気調整インプットチャンバ２２１からの空気は、ドリル孔２３１，２３３からインターフェース２２３内に流れ、このインターフェース２２３から空気冷却排気チャンバ２４１内に流れる。 空気は、空気冷却排気チャンバ２４１を通って矢印Ａ３，Ａ４の方向に流れ、医療用ハンドピース２０３を戻る。 先に具体化したように、空気調整インプットチャンバ２２１および空気冷却排気チャンバ２４１は、共に角張って形成され、同心状である。
本発明によると、固定用フェルール２１７と中間フェルール２２５とスペーサ２２６とは、セラミック等の耐熱材料を備える。 この耐熱材料は、固定用フェルール２１７と中間フェルール２２５とスペーサ２２６とのより高い温度での作動を容易とし、したがって、空気調整インプットチャンバ２２１と空気冷却排気チャンバ２４１とを通る空気量をより少なくすることができる。 固定用フェルール２１７と中間フェルール２２５とスペーサ２２６とは、サファイヤ等の結晶質物質を備えてもよい。 ファイバ対ファイバの継手２４６は、中間フェルール２２５を囲み、中間フェルール２２５と同様な適宜の耐熱材料を備え、あるいは、これに代えてアルミニュウムあるいはステンレス鋼等の金属を備えてもよい。
光エネルギは、トランクファイバ２０１の先端部から湾曲したファイバチップ２２７の基端部に連結される。 湾曲したファイバチップ２２７は所要の湾曲を形成し、したがって、例えば光ファイバに曲げによる応力あるいは歪みを形成することを要しない。 本発明によると、湾曲したファイバチップ２２７は、結晶質物質から形成され、所定角度の湾曲形状に装備する前に、予備成形される。
第１８図に示すように、湾曲したファイバチップ２２７の現在好ましい実施例は、ほぼ３０ミリメートルの第１長さ２５６と、ほぼ２０ミリメートルの第２長さ２５９と、ほぼ９０度の角度２６１とを有する。 半径方向長さ２６３は、１０ミリメートルであるのが好ましい。 本発明によると、結晶質ファイバ２２７は、ほぼ２０００度の火炎の下で、手で曲げられる。 湾曲したファイバチップ２２７は、凹部２７０（第１６図）内に嵌合し、この凹部は湾曲部２７２に拡大凹部領域を有し、僅かな製造上のずれを持つファイバチップ２２７を収容する。 湾曲した結晶質物質は、この湾曲した結晶質物質が理想的な光学的な性質を有することを確認するために、引続きテストすることが必要である。 湾曲したファイバチップ２２７の現在好ましい実施例はほぼ９０度の角度を有するが、しかし、設計上の選択にしたがって、ゼロから１８０度の１あるいはそれ以上の角度および他の異なる形状を有するものに製造することもできる。 更に、現在好ましい実施例による湾曲したファイバチップ２２７は、中間フェルール２２５から先端フェルール２７５まで延在するが、他の種々の形状とすることも可能である。 一例として、小径の可撓性湾曲結晶質ファイバを、レーザ光源（図示しない）および標準の小型タイプＡ（ＳＭＡ）コネクタ３４１（第１９図）から先端フェルール２７５まで延設してもよい。 現在具体化されるものとして、湾曲したファイバチップ２２７はサファイヤを備え、このサファイヤは、本発明によればほぼ３ミクロンのオーダーの波長を搬送するために理想的なものである。 現在好ましい実施例では、サファイヤから形成された湾曲したファイバチップ２２７は、２．７８および２．９４ミクロンの波長を導く。 サファイヤに加え、設計上のパラメータにしたがって、光エネルギを導くために好適な他の結晶質物質を用いることもできる。
チップフェルール２７５は、湾曲したファイバチップ２２７を、医療用ハンドピース２０３の放射出口端の近部の所定位置に固定する状態に保持する。 先端フェルール２７５は、固定用フェルール２１７および中間フェルール２２５を参照して上述したような耐熱材料を備えることができる。 空気ライン２７７および水ライン２７９は、スリーブハウジング２０５内に配置され、スリーブハウジング２０５の放射出口端とキャップ２８４とで規定される混合チャンバ２８１内に、空気と水とを送出する。 空気ライン２７７および水ライン２７９からの空気と水とは、混合チャンバ２８１内で空気アシストスプレーを形成する。 この空気アシストスプレーは、湾曲したファイバチップ２２７の出口端に沿って矢印Ａ５，Ａ６の方向に、この混合チャンバ２８１から排出される。
本発明の他の特徴によると、光エネルギを導くために好適な他の結晶質物質を、インターフェース２２３の近部で湾曲したファイバチップ２２７の回りに配置することができる。 この追加の結晶質物質は、中間フェルール２２５を備え、あるいは、これに代えて、インターフェース２２３の近部で湾曲したファイバチップ２２７の回りに配置され、更に中間フェルール２２５で囲まれる円筒状の結晶質物質でもよい。 例えば、トランク用ファイバ２０１の径よりも小径の湾曲したファイバチップ２２７を形成することが望ましい場合もある。 トランク用ファイバ２０１は、例えば強度を高めるために比較的大径に形成することができる。 湾曲したファイバチップ２２７が、例えば５０ミクロン等の極めて小径である場合には、インターフェース２２３の近部のこの湾曲したファイバチップ２２７の近位端部がトランク用ファイバ２０１の先端部から出力される比較的大量のエネルギで損傷する可能性がある。 インターフェース２２３の近部で湾曲したファイバチップ２２７の回りに配置される追加の環状結晶質ファイバは、湾曲したファイバチップ２２７の損傷に対する保護を支援する。 湾曲したファイバチップ２２７の近位端部の回りに１又はそれ以上の環状結晶質ファイバを配置し、これらの環状結晶質ファイバのそれぞれを中間フェルール２２５に長さに沿ってあるいはより長く延設してもよい。 現在好ましいように、これらの環状結晶質フェルール２２５の１又はそれ以上が用いられるときには、シール付き通路３０１，３０３，３０４，３０６，３０９，３１１のいずれかを開いて追加空気を流通させかつこれで冷却するのを容易にすることができる。 本発明によると、これらの通路３０１〜３１１のいずれかを開くことで、湾曲したファイバチップ２２７に沿って混合チャンバ２８１内に導かれる空気流路を更に容易にする。
第１７ａ図および第１７ｂ図は、本発明による医療用ハンドピース２０３を示し、シャフトアセンブリ２０９はスリーブハウジング２０５の細長い孔２０７から取外してある。 現在具体化されるように、カラー３１６（第１６図）にねじ３１８が設けられている。 このカラー３１６のねじ３１８は、スリーブハウジング２０５の近位端部ねじ３２０と係合し、カラー３１６が半径方向内方に向く力をスリーブハウジング２０５に作用させることができる。 これらのカラー３１６からスリーブハウジング２０５上に半径方向内方に向く力は、細長い孔２０７内のシャフトアセンブリ２０９に摩擦係合し、シャフトアセンブリ２０９がスリーブハウジング２０５の細長い孔２０７内で移動するのを防止する。
第１９図は、第１６図の医療用ハンドピース２０３にリソースを供給する多くの部材を示す。 水ライン３２６は、医療用ハンドピース２０３の水ライン２７９に水を供給することができる。 同様に、空気ライン３２８は、空気ライン２７７に空気を供給することができ、空気調整ライン３３０は空気調整チャンバ２２１に空気を供給することができる。 照明及び／又は投薬ケーブル３３２は、医療用ハンドピース２０３の照明及び／又は投薬ライン３３４に照明及び／又は投薬をなすことができる。 医療用ハンドピース２０３は第１ｂ図に示すようなレーザカッティングアセンブリと共に操作するように記載してあるが、医療用ハンドピース２０３の全体好ましい実施例は、第５図に示すものと同様なヘッドを有する電磁誘導機械カッタと共に作動する。 現在好ましい実施例によると、空気ライン２７７および水ライン２７９は、第５図に示すヘッドアセンブリの空気チューブ６３および水チューブ６５と対応するのが好ましい。 この現在好ましい実施例では、第１６図のキャップ２８４は必ずしも必要なものではない。 １の実施例では、空気チューブ６３に対応する空気ライン２７７は使用されない。
現在好ましい湾曲したファイバチップ２２７の先端部がターゲット面に密に近接して配置されるため、照明ライン３３４（第１６図）を通るコヒーレントあるいは非コヒーレント照明の光源が極めて有益である。 一方、伝統的なレーザカッティング機構が用いられる場合は、照明ライン３３４からの照明が有益なものとはならず、通常の照準ビームを照明ライン３３４を通して導くことができる。
照明及び／又は投薬ライン３３４は、投薬ラインのみ備えてもよく、あるいは、照明ラインと投薬ラインとの双方を備えてもよい。 投薬ラインは、患者のターゲット領域に対する麻酔薬等の薬物の導入を容易とする。
第１９図を参照すると、トランク用ファイバ２０１とジャケット２１１とが、小型の総合タイプＡ（sum miniature type A（SMA））コネクタ３４１内に固定されている。 このSMAコネクタは、レーザ光源（図示しない）内にトランク用ファイバ２０１とジャケット２１１とを導入しかつ固定することを容易とする。
内側保護チューブ２１３と外側保護チューブ２１５とは医療用ハンドピース２０３からSMAコネクタ３４１まで延び、SMAコネクタ３４１のインターフェースでトランクファイバ２０１に対する同様な保護機能を提供する。 上述のように、１の保護チューブだけが使用されるか、あるいは、これに代えて、３あるいはそれ以上の保護チューブを使用することができる。 現在好ましい実施例では、金属チューブ３５２が内側保護チューブ２１３と外側保護チューブ２１５とを囲み、追加の外側プラスチックチューブカバー３５５が金属チューブ３５２を囲む。
プラスチック保護カバー３５７は、トランク用ファイバ２０１を囲むこれらの部材を収容する。 現在好ましい実施例では、プラスチック保護カバー３５７は、水ライン３２６と空気ライン３２８と空気調節ライン３３０と照明及び／又は投薬ケーブル３３２に固定され、医療用ハンドピース２０３に極近接して案内される。 金属チューブ３５２と外側チューブカバー３５５とは医療用ハンドピースまで延びず、SMAコネクタ３４１から短い距離で終端するのが好ましい。 もちろん、設計上のパラメータにより、他の距離に設定してもよい。 パワーキャップ３７２および把持可能なノブ３７４は、更にトランク用ファイバ２０１をレーザ光源に取付けるのを容易とする。
本発明の歯科／医療用ワークステーション１１１１が第２０図に示してある。 この歯科／医療用ワークステーション１１１１は、通常の空気ライン１１１３と通常の水ライン１１１４とを有し、それぞれ空気と水とを供給する。 真空ライン１１１２と電気口１１１５とが負圧の空気圧と電気とを、第１ａ図に示す真空ライン８および電気ライン１４と同様に、歯科／医療用ユニット１１１６に供給する。 流体調整ユニット１１２１は、これに代え、例えば歯科／医療用ユニ１１１６と機器１１１７との間に配置することができる。 本発明によると、空気ライン１１１３と水ライン１１１４とは双方共流体調整ユニット１１２１に接続される。
コントローラ１１２５は、ユーザが入力し、空気ライン１１１３からの空気と水ライン１１１４からの水との一方あるいは双方が流体調整ユニット１１２１により調整されるように制御することができる。 例えばコントローラ１１２５の構造にしたがい、流体調整ユニット１１２１により種々の薬剤を空気あるいは水に添加することができ、これにより、空気あるいは水が歯科／医療用ユニ１１１６に送られる前に、空気あるいは水を調整する。 例えば２１Ｃ． Ｆ． Ｒセクション１７２．５１０からセクション１７２．５１５に記載のような芳香剤および関連する物質を使用することもでき、この詳細は参照することにより本明細書に組込まれるものである。 例えば２１Ｃ． Ｆ． Ｒセクション７３．１からセクション７３．３１２６に開示されているように、例えば色彩も調整用に使用してもよい。
第１ａ図に示す機器１８と同様に、機器１１１７は、電気焼灼器、電磁エネルギ源、レーザ、機械ドリル、機械のこぎり、カナルファインダ、シリンジ、及び／又は吸引器とを備えることができる。 これらの機器１１１７の全ては空気ライン１１１３からの空気及び／又は水ライン１１１４からの水を使用し、コントローラ１１２５の構造にしたがって調整されあるいは調整されない。 これに代え、機器１１１７のいずれも、流体調整ユニット１１２１に直接接続し、あるいは、空気１１１３、水１１１４、真空１１１２及び／又は電気１１１５ラインの何れかに直接接続することができる。 例えば、点線で示すレーザ１１１８および送出システム１１１９は流体調整ユニット１１２１に接続される。 レーザ１１１８ａおよび送出システム１１１９ａは、機器１１１７とグループを形成することに代え、歯科／医療ユニット１１１６に接続することができる。
第２１図に示すブロック線図は、例えば第２０図の空気１１１３、水１１１４、および電力１１１５の各ラインに直接接続されたレーザ１１５１の１の実施例を示す。 この実施例では、別個の流体調整システムが用いられている。 ４つの供給ライン１１１３−１１１５のいずれかあるいは全てに直接接続されかつ独立した流体調整ユニットを有するレーザあるいは他のいずれかのツールの代りとして、これらのツールのいずれかは、これに代えあるいは更に、歯科／医療用ユニット１１１６あるいは流体調整ユニット１１２１に、あるいはこれらの双方に接続することができる。
第２１図に示す例示的な実施例によると、電磁誘導機械カッタがカッティングに使用される。 このカッタの詳細は本願出願人に譲渡された同時継続中の米国特許出願第08/522,503号に開示されている。 電磁カッタのエネルギ源１１５１は、出力端１１１５（第２０図）に直接接続され、コントローラ１１５３および送出システム１１５５の双方に連結されている。 送出システム１１５５は、レーザ１１５１を導きかつ集束させる。 通常のレーザシステムの場合は、ターゲットに熱的な切断力が与えられる。 送出システム１１５５は、ターゲット面１１５７の上に位置する相互作用帯域１１５９内にレーザ１１５１を導く光ファイバガイドを備えるのが好ましい。 流体ルータ１１６０は、ユーザが特定した組合せの霧化された流体粒子を相互作用帯域１１５９に送出するためのアトマイザを備えるのが好ましい。 本発明によると、霧化された流体粒子は、調整され、後述するように、フレーバ、芳香、塩類および他の物質を備えることができる。
通常のレーザの場合、調整された流体の流れあるいはミストは、流体ルータ１１６０で供給される。 コントローラ１１５３はレーザ１１５１の種々の作動パラメータ、流体ルータ１１６０からの流体の調整、および、流体ルータ１１６０からの流体の特性を制御することができる。
本発明は、例えば通常のドリルおよびレーザと共に使用できるものであるが、１の好ましい実施例は電磁誘導機械カッタである。 他の好ましい実施例は、電気焼灼器、シリンジ、吸引器、又は、空気あるいは電気ドライバ、ドリル、充填あるいは洗浄の機械的な機器を含む。 第４図は電磁誘導機械カッタの簡単な実施例を示し、光ファイバガイド６１と空気チューブ６３と流体チューブ６５とが手持ちハウジング６７内に配置されている。 種々の接続が可能であるが、空気チューブ６３と水チューブ６５とは、第２０図の流体調整ユニット１１２１あるいは歯科／医療用ユニット１１１６の一方に接続するのが好ましい。 流体チューブ６５は、比較的低圧下で作動するのが好ましく、空気チューブ６３は比較的高圧下で作動するのが好ましい。
本発明によると、空気チューブ６３からの空気あるいは流体チューブ６５からの流体の一方あるいは双方が、コントローラ１１２５で制御されるため、流体調整ユニット１１２１により選択的に調整される。
第２２ａ図に示す機械ドリル１１６１は、ハンドル１１６２とドリルビット１１６４と水出口１１６５とを備える。 この機械ドリル１１６１は、電気あるいは加圧空気で駆動可能なモータ１１６８を備える。
モータ１１６８が例えば空気で駆動される場合、流体は第１供給ライン１１７０を介して機械ドリル１１６１内に入る。 第１供給ライン１１７０を介して入る流体は、例えばタービンを備えるモータ１１６８を通して流れ、これにより、ドリルビット１１６４に回転力を与える。 患者の味覚及び／又は臭いを感じさせることのない流体の一部がドリルビット１１６４の回りから排出され、患者の口及び／又は鼻に接触するようになる。 流体の多くは、第１供給ライン１１７０を通して戻る。
例えば電気モータの場合、第１供給ライン１１７０は電力を提供する。 第２供給ライン１１７４は、流体出口１１６６に流体を供給する。 機械ドリル１１６１に供給された水及び／又は空気は、コントローラ１１２５の構造にしたがって、流体調整ユニット１１６１で選択的に調整することができる。
第２２図に示すシリンジ１１７６は、空気入口ライン１１７８と水入口ライン１１８０とを備える。 ユーザコントロール１１８２は、第１位置と第２位置との間を移動することができる。 第１位置は、空気ライン１１７８からの空気を出力チップ１１８４に供給し、第２位置は、水ライン１１８０からの水を出力チップ１１８４に供給する。 空気ライン１１７８からの空気と水ライン１１８０からの水との一方あるいは双方は、例えばコントローラ１１２５の構造にしたがって、流体調整ユニット１１２１で選択的に調整することができる。
第２３図に転じると、流体調整ユニット１１２１（第２０図）の一部が示されている。 この流体調整ユニット１１２１は、例えばドリリングおよびカッティング手術における通常の水道水に代えて、歯科／医療用ユニット１１１６に調整された流体を供給するため、現存の水ライン１１１４に適用可能であることが好ましい。 インターフェース１１８９が現存の水ライン１１１４に接続し、流体流入ライン１１８１およびバイパスライン１１９１を通して水を供給する。 リザーバ１１８３は、流体流入ライン１１８１からの水を受入れ、調整された流体を流体流出ライン１１８５に送出する。 流体流入ライン１１８１、リザーバ１１８３および流体流出ライン１１８５は共に流体調整用サブユニット１１８７を備える。
調整された流体は、流体調整サブユニット１１８７から混合ユニット１１９３内に入る。 例えばタブレット、液体シロップ、あるいはフレーバカートリッジ等の通常の手段により、この流体を調整することができる。 更に、混合ユニット１１９３内には、バイパスライン１１９１から通常の水が供給される。 例えばコントローラ１１２５内へのユーザ入力部は、例えば、混合ユニット１１９３から流体チューブ１１６５への流体出力が、流体流出ライン１１８５からの調整された流体のみか、バイパスライン１１９１からの通常の水のみか、あるいは、これらの混合体であるかどうかを定める。 ユーザ入力部１１９５は、回転可能なノブ、ペダル、あるいは、フットスイッチを備え、調整された流体と通常の水との比率をユーザの操作で定めることができる。 これらの比率は、ペダルあるいはノブの位置にしたがって定められる。 例えばペダルの実施例では、完全に踏込んだペダル位置は、流体流出ライン１１８５からの調整された流体だけが流体チューブ１１６５に送られる状態に対応し、完全に上昇したペダル位置は、バイパスライン１１９１からの水だけが流体チューブ１１６５内に送られる状態に対応する。 バイパスライン１１９１、混合ユニット１１９３およびユーザ入力部１１９５は多用性を与えるものであるが、実用的見地にしたがって省略することもできる。 流体を調整するための簡単な実施例は、流体調整サブユニット１１８７だけを備える。
流体調整サブユニット１１８７の他の実施例が第２４図に示してある。 流体調整サブユニット１２８７は、空気ライン１２８１を介して空気ライン１１１３から空気を入力され、調整された流体を流体出力ライン１２８５を介して出力する。 流体出力ライン１２８５は、リザーバ１２８３内を垂直に降下し、この内部の流体１２９１内まで延びるのが好ましい。 蓋１２８４が取外され、調整された流体がリザーバ１２８３内に挿入される。 これに代え、リザーバ１２８３内にすでにある水に、固体あるいは液体の形態の流体調整剤を添加してもよい。 流体は、芳香流体滴あるいは芳香タブレット（図示しない）を用いて調整するのが好ましく、例えば抗菌（fungible）カートリッジで供給することができる。
リザーバ１２８３内の流体は、フルーツの香りあるいはミントの香り等の所要の香りに調整し、あるいは、空気を新鮮にする匂い等の所要の芳香に調整することができる。 芳香、芳香をつけられたミスト、あるいは芳香をつけられた空気源を有する調整された流体は、第２５図に示しかつ後述するように、空気調整ユニットとの関連で具体化するために特に有益である。 香りおよび芳香に加え、他の調整剤も、通常の水ライン、ミストラインあるいは空気ラインに選択的に追加してもよい。 例えば、塩水等のイオン化された溶液あるいは着色された溶液を後述するように添加することもできる。 更に、ドリリングあるいはカッティング中に供給される水及び／又は空気の密度、比重、ｐＨ、温度、あるいは粘度を変更するために、薬剤を添加することができる。 抗生物質、ステロイド、麻酔薬、抗炎症剤、殺菌剤、アドレナリン、エピネフリンあるいは収斂剤等の薬剤を、ドリリングあるいはカッティング術中に使用する水及び／又は空気に添加することができる。 例えば収斂剤は、出血を少なくするために、水ラインを介して手術領域に送られる。 ビタミン、ハーブあるいはミネラルも、カッティングあるいはドリリング術中に使用される空気あるいは水を調整するために使用することができる。 手術傷に送られる麻酔剤あるいは抗炎症剤は、患者の不快あるいは創傷に対する損傷を減少し、抗生物質あるいは殺菌剤は、創傷の感染を防止する。
第２５図に示す空気調整ユニットは、インターフェース１３８６，１３８９を介して現存する空気ライン１１１３に接続することができる。 通常の空気は空気入口ライン１３８１を介して調整サブユニットに入り、空気出口ライン１３８５に出る。 空気入口ライン１３８１は、リザーバ１３８３内に垂直に延び、このリザーバ１３８３内の流体１３９１中に延びるのが好ましい。 この流体１３９１は、芳香流体滴あるいは芳香タブレット（図示しない）を用いて調整するのが好ましい。 流体１３９１は、水の調整に関して上述したような他の物質で調整することもできる。 本発明によると、通常のレーザカッティングシステム（第１ｂ図）の水ライン１１３１内の水あるいは空気ライン１１３２内の空気が調整される。 現在好ましいように、電磁誘導機械カッタの流体チューブ６５あるいは空気チューブ６３（第４図）が調整される。 レーザ手術に加え、歯科のドリリング、洗浄、吸引、あるいは電気焼灼システムの空気及び／又は水も調整することができる。
上述の調整物質の多くは、現在好ましい実施例の電磁誘導機械カッティング環境における霧化された流体粒子内の電磁エネルギの吸収を変化させる。 したがって、調整の形式は、電磁あるいは電磁誘導機械カッタのカッティングの出力に影響を与える。 したがって、フレーバあるいは投薬などの上述の種々の調整物質を通じて達成可能な直接的な利点に加え、これらの種々の調整物質は、電磁あるいは電磁誘導機械カッタによる切断の形式に多用性とプログラム可能性とを与える。 例えば、塩溶液の導入はカッティングの速度を低下する。 このような生体適合可能な塩溶液は、微妙なカッティング手術に使用でき、あるいは、より高いレーザ出力に設定して、通常の水で達成可能なカッティング出力を近似させて使用することもできる。
本発明によると、着色した流体も電磁あるいは電磁誘導機械カッタに用いることができる。 電磁エネルギ源は、例えば所定の着色を有する霧化された流体粒子の最大吸収に設定することができる。 これらの着色された霧化された流体粒子は、機械カッティングに用いることができる。 カッティング手術に、第２の水あるいはミスト源が使用されるが、しかし、この第２の水あるいはミストは着色されてないため、電磁エネルギ源との相互作用が最小となる。 多くの例の内の１の例としてのみであるが、この第２のミストあるいは水源は香りを付けてもよい。
他の構造によると、霧化された流体粒子は、無着色であり、電磁あるいは電磁誘導エネルギ源は、これらの無着色の霧化された流体粒子に対して最大エネルギ吸収を形成するように設定することができる。 そして、第２の着色された流体あるいはミストが手術領域に導入され、この第２のミストあるいは水は電磁エネルギ源と大きく相互作用することがない。 他の例として、単一の霧化された流体粒子源を、着色および無着色との間で切換え、電磁エネルギ源を、１又は２つの着色状態によって吸収されるように設定し、これにより、カッティングが達成されるときに正確に制御可能な寸法を提供する。
殺菌剤は、空気および水ライン内、および歯科手術室の表面でのバクテリアの成長と戦うために空気あるいは水源に添加することができる。 例えば歯科ユニット１１１６の空気および水ラインは、コントローラ１１２５で選定されかつ流体調整ユニット１１２１で供給される殺菌剤で定期的に洗うことができる。 アクセサリチューブ殺菌ユニット１１２３が殺菌剤カートリッジを収容し、標準化されあるいは予めプログラムされた定期的な洗い流し作動を行うことができる。
歯科あるいは医療用処置においても、好適な殺菌剤を使用することができる。 殺菌剤は、例えば歯科処置の終わりに口内洗浄として行うこともでき、又は、医療あるいは歯科処置中に施すこともできる。 例えば患者の口内で切断されあるいは穴あけされた組織を冷却するために使用される空気および水は、ある程度は空気中に気化される。 本発明によると、調整された殺菌剤溶液も、空気あるいは水と共に気化され、歯科手術室内の歯科用装置の表面上に凝縮する。 これらの湿った表面上におけるバクテリアの成長は、この表面上の殺菌剤により大きく抑制される。
本発明の例示的な実施例について図示しかつ説明してきたが、当該分野の通常の技術者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更、変形および置換が可能である。