JP2611045B2 - 切開深度監視方法および切開深度監視装置 - Google Patents
切開深度監視方法および切開深度監視装置Info
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- JP2611045B2 JP2611045B2 JP2402683A JP40268390A JP2611045B2 JP 2611045 B2 JP2611045 B2 JP 2611045B2 JP 2402683 A JP2402683 A JP 2402683A JP 40268390 A JP40268390 A JP 40268390A JP 2611045 B2 JP2611045 B2 JP 2611045B2
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被切開物に穴開け加工や
溝切り加工等を施す際に必要とされる切開深度を監視す
る切開深度監視方法および切開深度監視装置に関するも
のである。
溝切り加工等を施す際に必要とされる切開深度を監視す
る切開深度監視方法および切開深度監視装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の切開作業にはレーザビー
ムが使用される場合があり、その場合の切開深さはレー
ザビームの照射箇所から空中に放出される音波を利用し
て検出されている。すなわち、切開深度監視装置には音
波検出素子（トランスデューサ）が備えられており、こ
のトランスデューサで検出されたデータに基づいて所定
の演算が行われ、切開深度が判明する。トランスデュー
サにはＰＺＴセンサやマイクロフォン等が使用されてい
る。これらトランスデューサはその音波受信面がレーザ
ビームの照射部位に向けられており、照射部位から一定
の距離をおいて固定されている。また、環状のＰＺＴセ
ンサの場合には、レーザビーム照射部位の上方において
レーザビームを囲むように固定されている。
ムが使用される場合があり、その場合の切開深さはレー
ザビームの照射箇所から空中に放出される音波を利用し
て検出されている。すなわち、切開深度監視装置には音
波検出素子（トランスデューサ）が備えられており、こ
のトランスデューサで検出されたデータに基づいて所定
の演算が行われ、切開深度が判明する。トランスデュー
サにはＰＺＴセンサやマイクロフォン等が使用されてい
る。これらトランスデューサはその音波受信面がレーザ
ビームの照射部位に向けられており、照射部位から一定
の距離をおいて固定されている。また、環状のＰＺＴセ
ンサの場合には、レーザビーム照射部位の上方において
レーザビームを囲むように固定されている。
【０００３】穴開け加工時には、被切開物へのレーザビ
ームの照射部位が固定した状態で切開深度が監視され
る。一方、溝切り加工や切断加工時には、被加工物また
はレーザビームを移動させて被切開物へのレーザビーム
の照射部位を移動させつつ、切開深度が監視される。こ
の場合におけるトランスデューサは、レーザビームの照
射部位の移動方向に対する位置が定められていない。
ームの照射部位が固定した状態で切開深度が監視され
る。一方、溝切り加工や切断加工時には、被加工物また
はレーザビームを移動させて被切開物へのレーザビーム
の照射部位を移動させつつ、切開深度が監視される。こ
の場合におけるトランスデューサは、レーザビームの照
射部位の移動方向に対する位置が定められていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ビームの照射跡に形成される切り溝には被切開物の切削
屑である蒸散物が溜まりやすい。このため、レーザビー
ムの移動方向の後方、つまり、形成された切開溝の上方
にトランスデューサが設置されて行われる溝切り加工や
切断加工の場合には、トランスデューサに受信される音
波は蒸散物の影響を受けやすいものになっている。この
ような蒸散物の影響を受けた音波を検出しても、正確な
切開深度を知ることは出来ない。
ビームの照射跡に形成される切り溝には被切開物の切削
屑である蒸散物が溜まりやすい。このため、レーザビー
ムの移動方向の後方、つまり、形成された切開溝の上方
にトランスデューサが設置されて行われる溝切り加工や
切断加工の場合には、トランスデューサに受信される音
波は蒸散物の影響を受けやすいものになっている。この
ような蒸散物の影響を受けた音波を検出しても、正確な
切開深度を知ることは出来ない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の切開深度監視方
法は、レーザビームを被切開物に照射したときに空中に
放出される音波をトランスデューサによって検出し、こ
のトランスデューサの出力信号から音波の変化を検出し
て被切開物の切開深さを算出する切開深度監視方法にお
いて、レーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、このレーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の
後部を除く位置に常に位置するトランスデューサにより
音波を検出することを特徴とする。また、本発明の切開
深度監視装置は、レーザビームを被切開物に照射するた
めのレーザビーム照射用ハンドピースと、このレーザビ
ーム照射用ハンドピースによりレーザビームを被切開物
に照射したときに空中に放出される音波を検出するトラ
ンスデューサと、このトランスデューサの出力信号から
前記音波の変化を検出して被切開物の切開深さを演算す
る演算回路とを備えて構成される切開深度監視装置にお
いて、レーザビーム照射用ハンドピースは、本体部及び
トランスデューサが設置されると共にこのトランスデュ
ーサがレーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後
部を除く方向に常に位置するように回転する先端部を備
えることを特徴とする。また、本発明の切開深度監視装
置は、レーザビームを被切開物に照射するためのレーザ
ビーム照射用ハンドピースと、このレーザビーム照射用
ハンドピースによりレーザビームを被切開物に照射した
ときに空中に放出される音波を検出するトランスデュー
サと、このトランスデューサの出力信号から音波の変化
を検出して被切開物の切開深さを演算する演算回路とを
備えて構成される切開深度監視装置において、レーザビ
ーム照射用ハンドピースは、その移動方向に対する側方
にトランスデューサを備えると共にこのトランスデュー
サと所定の角度をなす位置にレーザビーム照射用ハンド
ピースの移動方向を制限するキャスターを備えることを
特徴とする。また、本発明の切開深度監視装置は、レー
ザビームを被切開物に照射するためのレーザビーム照射
用ハンドピースと、このレーザビーム照射用ハンドピー
スによりレーザビームを被切開物に照射したときに空中
に放出される音波を検出するトランスデューサと、この
トランスデューサの出力信号から音波の変化を検出して
被切開物の切開深さを演算する演算回路とを備えて構成
される切開深度監視装置において、トランスデューサ
は、レーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部
を除く位置に複数個設置されていることを特徴とする。
法は、レーザビームを被切開物に照射したときに空中に
放出される音波をトランスデューサによって検出し、こ
のトランスデューサの出力信号から音波の変化を検出し
て被切開物の切開深さを算出する切開深度監視方法にお
いて、レーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、このレーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の
後部を除く位置に常に位置するトランスデューサにより
音波を検出することを特徴とする。また、本発明の切開
深度監視装置は、レーザビームを被切開物に照射するた
めのレーザビーム照射用ハンドピースと、このレーザビ
ーム照射用ハンドピースによりレーザビームを被切開物
に照射したときに空中に放出される音波を検出するトラ
ンスデューサと、このトランスデューサの出力信号から
前記音波の変化を検出して被切開物の切開深さを演算す
る演算回路とを備えて構成される切開深度監視装置にお
いて、レーザビーム照射用ハンドピースは、本体部及び
トランスデューサが設置されると共にこのトランスデュ
ーサがレーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後
部を除く方向に常に位置するように回転する先端部を備
えることを特徴とする。また、本発明の切開深度監視装
置は、レーザビームを被切開物に照射するためのレーザ
ビーム照射用ハンドピースと、このレーザビーム照射用
ハンドピースによりレーザビームを被切開物に照射した
ときに空中に放出される音波を検出するトランスデュー
サと、このトランスデューサの出力信号から音波の変化
を検出して被切開物の切開深さを演算する演算回路とを
備えて構成される切開深度監視装置において、レーザビ
ーム照射用ハンドピースは、その移動方向に対する側方
にトランスデューサを備えると共にこのトランスデュー
サと所定の角度をなす位置にレーザビーム照射用ハンド
ピースの移動方向を制限するキャスターを備えることを
特徴とする。また、本発明の切開深度監視装置は、レー
ザビームを被切開物に照射するためのレーザビーム照射
用ハンドピースと、このレーザビーム照射用ハンドピー
スによりレーザビームを被切開物に照射したときに空中
に放出される音波を検出するトランスデューサと、この
トランスデューサの出力信号から音波の変化を検出して
被切開物の切開深さを演算する演算回路とを備えて構成
される切開深度監視装置において、トランスデューサ
は、レーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部
を除く位置に複数個設置されていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の切開深度監視方法によれば、レーザビ
ーム照射用ハンドピース上の位置であって、このレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く位置
に常に位置するトランスデューサにより音波を検出する
ため、被切開物へのレーザビームの照射によって生じる
蒸散物の影響を受けない音波を常に受信することができ
る。また、本発明の切開深度監視装置によれば、レーザ
ビーム照射用ハンドピースが、本体部及びトランスデュ
ーサが設置されると共にこのトランスデューサがレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く方向
に常に位置するように回転する先端部を備えて構成され
るため、先端部の回転によりトランスデューサはレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く方向
に常に位置し、被切開物へのレーザビームの照射によっ
て生じる蒸散物の影響を受けない音波を常に受信するこ
とができる。また、本発明の切開深度監視装置によれ
ば、レーザビーム照射用ハンドピースが、その移動方向
に対する側方にトランスデューサを備えると共にこのト
ランスデューサと所定の角度をなす位置にレーザビーム
照射用ハンドピースの移動方向を制限するキャスターを
備えるため、このキャスターによりレーザビーム照射用
ハンドピースを移動させることができる方向が制限さ
れ、トランスデューサはレーザビーム照射用ハンドピー
スの移動方向の側方に常に位置する。従って、被切開物
へのレーザビームの照射によって生じる蒸散物の影響を
受けない音波を常に受信することができる。また、本発
明の切開深度監視装置によれば、複数のトランスデュー
サをレーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部
を除く位置に備えているため、常にいずれかのトランス
デューサが、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方
向の後部を除く方向に位置し、被切開物へのレーザビー
ムの照射によって生じる蒸散物の影響を受けない音波を
常に受信することができる。
ーム照射用ハンドピース上の位置であって、このレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く位置
に常に位置するトランスデューサにより音波を検出する
ため、被切開物へのレーザビームの照射によって生じる
蒸散物の影響を受けない音波を常に受信することができ
る。また、本発明の切開深度監視装置によれば、レーザ
ビーム照射用ハンドピースが、本体部及びトランスデュ
ーサが設置されると共にこのトランスデューサがレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く方向
に常に位置するように回転する先端部を備えて構成され
るため、先端部の回転によりトランスデューサはレーザ
ビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を除く方向
に常に位置し、被切開物へのレーザビームの照射によっ
て生じる蒸散物の影響を受けない音波を常に受信するこ
とができる。また、本発明の切開深度監視装置によれ
ば、レーザビーム照射用ハンドピースが、その移動方向
に対する側方にトランスデューサを備えると共にこのト
ランスデューサと所定の角度をなす位置にレーザビーム
照射用ハンドピースの移動方向を制限するキャスターを
備えるため、このキャスターによりレーザビーム照射用
ハンドピースを移動させることができる方向が制限さ
れ、トランスデューサはレーザビーム照射用ハンドピー
スの移動方向の側方に常に位置する。従って、被切開物
へのレーザビームの照射によって生じる蒸散物の影響を
受けない音波を常に受信することができる。また、本発
明の切開深度監視装置によれば、複数のトランスデュー
サをレーザビーム照射用ハンドピース上の位置であっ
て、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部
を除く位置に備えているため、常にいずれかのトランス
デューサが、レーザビーム照射用ハンドピースの移動方
向の後部を除く方向に位置し、被切開物へのレーザビー
ムの照射によって生じる蒸散物の影響を受けない音波を
常に受信することができる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明による切開深度監視方法および
切開深度監視装置をレーザを使用した骨切開手術に適用
した場合について説明する。
切開深度監視装置をレーザを使用した骨切開手術に適用
した場合について説明する。
【０００８】図４は一般的な切開深度監視装置全体の概
略構成を示す図であり、この図面を参照して切開深度の
監視原理について説明する。
略構成を示す図であり、この図面を参照して切開深度の
監視原理について説明する。
【０００９】エキシマレーザ１はパルス発振レーザ装置
であり、ここで発振されたレーザ光は導光路２によって
導かれ、レーザビーム３になって出力される。この導光
路２は多関節ミラー方式マニピュレータや光ファイバ等
によって構成されている。導光路２から出力されたレー
ザビーム３はハンドピース４の筒内を通って骨皮質５に
照射される。術者がこのハンドピース４の先端部を骨皮
質５の表面に沿って移動させ、骨皮質５へのレーザビー
ム３の照射部位を図示の矢印のように移動させることに
より、骨皮質５に切開溝６が形成される。
であり、ここで発振されたレーザ光は導光路２によって
導かれ、レーザビーム３になって出力される。この導光
路２は多関節ミラー方式マニピュレータや光ファイバ等
によって構成されている。導光路２から出力されたレー
ザビーム３はハンドピース４の筒内を通って骨皮質５に
照射される。術者がこのハンドピース４の先端部を骨皮
質５の表面に沿って移動させ、骨皮質５へのレーザビー
ム３の照射部位を図示の矢印のように移動させることに
より、骨皮質５に切開溝６が形成される。
【００１０】ビーム照射部位７からは空中に向かって音
波Ａが放出される。この空中を伝播する音波Ａはハンド
ピース４の先端部に設置されたトランスデューサ８によ
って検出され、音響信号Ｂに変換される。変換された音
響信号Ｂはトランスデューサ８から出力されて演算回路
９に入力される。演算回路９にはエキシマレーザ１から
トリガ信号が規準信号Ｃとして入力されている。エキシ
マレーザ１はこのトリガ信号に同期して発振する。演算
回路９はこの規準信号Ｃを入力し、トランスデューサ８
からこれに遅れて入力される音響信号Ｂとの時間遅れΔ
ｔを演算する。この時間遅れΔｔはレーザビーム３の照
射によって形成される切開溝６の切開深度ｄに比例して
おり、時間遅れΔｔを求めることによって切開溝６の切
開深度ｄをリアルタイムに求めることが可能になってい
る。
波Ａが放出される。この空中を伝播する音波Ａはハンド
ピース４の先端部に設置されたトランスデューサ８によ
って検出され、音響信号Ｂに変換される。変換された音
響信号Ｂはトランスデューサ８から出力されて演算回路
９に入力される。演算回路９にはエキシマレーザ１から
トリガ信号が規準信号Ｃとして入力されている。エキシ
マレーザ１はこのトリガ信号に同期して発振する。演算
回路９はこの規準信号Ｃを入力し、トランスデューサ８
からこれに遅れて入力される音響信号Ｂとの時間遅れΔ
ｔを演算する。この時間遅れΔｔはレーザビーム３の照
射によって形成される切開溝６の切開深度ｄに比例して
おり、時間遅れΔｔを求めることによって切開溝６の切
開深度ｄをリアルタイムに求めることが可能になってい
る。
【００１１】図５（ｂ）はこのような切開深度監視装置
における切開深度ｄ［mm］（横軸）と時間遅れΔｔ［μ
ｓ］（縦軸）との関係を示すグラフである。同グラフに
は、ハンドピース４へのトランスデューサ８の取り付け
位置を次の３通りに設定した場合の各場合における関係
が示されている。つまり、同図（ａ）に図示されるよう
に、レーザビーム３の照射部位７は、切開溝６が形成さ
れる骨皮質５上において、図示の矢印に示される方向に
移動する。ここで、レーザビーム３の照射部位７の移動
方向の前方にトランスデューサ８ａを設置する第１の設
定方法、移動方向の側方にトランスデューザ８ｂを設置
する第２の設定方法、移動方向の後方にトランスデュー
サ８ｃを設置する第３の設定方法の３通りがある。
における切開深度ｄ［mm］（横軸）と時間遅れΔｔ［μ
ｓ］（縦軸）との関係を示すグラフである。同グラフに
は、ハンドピース４へのトランスデューサ８の取り付け
位置を次の３通りに設定した場合の各場合における関係
が示されている。つまり、同図（ａ）に図示されるよう
に、レーザビーム３の照射部位７は、切開溝６が形成さ
れる骨皮質５上において、図示の矢印に示される方向に
移動する。ここで、レーザビーム３の照射部位７の移動
方向の前方にトランスデューサ８ａを設置する第１の設
定方法、移動方向の側方にトランスデューザ８ｂを設置
する第２の設定方法、移動方向の後方にトランスデュー
サ８ｃを設置する第３の設定方法の３通りがある。
【００１２】第１の設定方法における関係はグラフ上の
直線１１、第２の設定方法における関係は直線１２、第
３の設定方法における関係は曲線１３に示されている。
ここで、各特性線１１〜１３の実線部は実測値に基づい
て描かれた特性を示し、点線部はこの実測値から推測さ
れる特性を示している。また、縦軸に示されるΔｔの値
０は、骨皮質５へレーザビーム３を照射した直後に演算
回路９で得られるΔｔの値であり、切開がまだ進んでい
ない時のΔｔの値である。
直線１１、第２の設定方法における関係は直線１２、第
３の設定方法における関係は曲線１３に示されている。
ここで、各特性線１１〜１３の実線部は実測値に基づい
て描かれた特性を示し、点線部はこの実測値から推測さ
れる特性を示している。また、縦軸に示されるΔｔの値
０は、骨皮質５へレーザビーム３を照射した直後に演算
回路９で得られるΔｔの値であり、切開がまだ進んでい
ない時のΔｔの値である。
【００１３】直線１１および直線１２においてはΔｔの
値が正の範囲にあるが、曲線１３においてはΔｔの値が
一旦負の範囲に入り込んでいる。これはトランスデュー
サ８ｃがレーザビーム３の照射部位７の後方に設置さ
れ、形成された切開溝６の上方に位置しているからであ
る。つまり、トランスデューサ８ｃに受信される音波Ａ
は切開溝６に溜まった蒸散物の影響を受けたものとな
り、その音速が速くなったためと考えられる。このた
め、正確な時間遅れΔｔの測定が困難になり、ある時間
遅れΔｔの値に対して一義的に定まる切開深度ｄを求め
ることが出来なくなっている。
値が正の範囲にあるが、曲線１３においてはΔｔの値が
一旦負の範囲に入り込んでいる。これはトランスデュー
サ８ｃがレーザビーム３の照射部位７の後方に設置さ
れ、形成された切開溝６の上方に位置しているからであ
る。つまり、トランスデューサ８ｃに受信される音波Ａ
は切開溝６に溜まった蒸散物の影響を受けたものとな
り、その音速が速くなったためと考えられる。このた
め、正確な時間遅れΔｔの測定が困難になり、ある時間
遅れΔｔの値に対して一義的に定まる切開深度ｄを求め
ることが出来なくなっている。
【００１４】以上のことから、レーザビーム３の照射部
位７の移動方向の後方にトランスデューサ８ｃを位置さ
せることは好ましくないことが理解される。従って、蒸
散物の影響がない音波８を受信することの出来る、ビー
ム移動方向の前方または側方にトランスデューサ８ａま
たは８ｂを位置させることが好ましい。
位７の移動方向の後方にトランスデューサ８ｃを位置さ
せることは好ましくないことが理解される。従って、蒸
散物の影響がない音波８を受信することの出来る、ビー
ム移動方向の前方または側方にトランスデューサ８ａま
たは８ｂを位置させることが好ましい。
【００１５】このため、本発明においては以下の第１の
実施例で詳述するようにハンドピース４に回転機構を設
け、トランスデューサ８が常にレーザービーム３の移動
方向の後方を除く位置に設置されるようにした。また、
以下の第２の実施例で詳述するようにハンドピース４に
複数個のトランスデューサ８を設け、トランスデューサ
８に蒸散物の影響のない音波Ａが受信されるようにし
た。また、以下に詳述する第３の実施例においても、同
様に蒸散物の影響のない音波Ａが受信できるように、レ
ーザビーム３の移動方向の側方に常にトランスデューサ
８が位置するようにした。
実施例で詳述するようにハンドピース４に回転機構を設
け、トランスデューサ８が常にレーザービーム３の移動
方向の後方を除く位置に設置されるようにした。また、
以下の第２の実施例で詳述するようにハンドピース４に
複数個のトランスデューサ８を設け、トランスデューサ
８に蒸散物の影響のない音波Ａが受信されるようにし
た。また、以下に詳述する第３の実施例においても、同
様に蒸散物の影響のない音波Ａが受信できるように、レ
ーザビーム３の移動方向の側方に常にトランスデューサ
８が位置するようにした。
【００１６】図１は本発明の第１の実施例による切開深
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースは、図４におけるハ
ンドピース４に相当している。
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースは、図４におけるハ
ンドピース４に相当している。
【００１７】ハンドピース２１は、術者が手に持つ本体
部２１ａと、この本体部２１ａに対して回転する機構を
持った先端部２１ｂとから構成されている。先端部２１
ｂの内壁にはトランスデューサ２２が取り付けられてお
り、音波Ａが受信されるトランスデューサ２２の受信面
はハンドピース２１の中心軸の方に向けられている。ま
た、トランスデューサ２２の各信号線２３ａ，２３ｂ
は、弾力性を持つ湾曲した線状の各電極２４ａ，２４ｂ
に電気的に接続されている。これら各電極２４ａ，ｂ
は、本体部２１ａの内壁に環状に形成された各電極２５
ａ，２５ｂに押圧しており、電気的に接触している。こ
のため、先端部２１ｂが回転しても、先端部２１ｂ側の
線状電極２３ａ，ｂと本体部２１ａ側の環状電極２５
ａ，ｂとの電気的接触は常に維持される。
部２１ａと、この本体部２１ａに対して回転する機構を
持った先端部２１ｂとから構成されている。先端部２１
ｂの内壁にはトランスデューサ２２が取り付けられてお
り、音波Ａが受信されるトランスデューサ２２の受信面
はハンドピース２１の中心軸の方に向けられている。ま
た、トランスデューサ２２の各信号線２３ａ，２３ｂ
は、弾力性を持つ湾曲した線状の各電極２４ａ，２４ｂ
に電気的に接続されている。これら各電極２４ａ，ｂ
は、本体部２１ａの内壁に環状に形成された各電極２５
ａ，２５ｂに押圧しており、電気的に接触している。こ
のため、先端部２１ｂが回転しても、先端部２１ｂ側の
線状電極２３ａ，ｂと本体部２１ａ側の環状電極２５
ａ，ｂとの電気的接触は常に維持される。
【００１８】トランスデューサ２２に対向する側の先端
部２１ｂの底部には、回転可能な小形のキャスタ２６が
取り付けられている。また、このキャスタ２６と１２０
度の角度をなす先端部２１ｂの底部には２個の支持脚２
７ａ，２７ｂが取り付けられている。これら、キャスタ
２６および支持脚２７ａ，ｂにより、ハンドピース２１
の底面の高さは一定に保たれている。また、術者がハン
ドピース２１を被切開物の表面に沿って任意の方向に移
動させた場合、ハンドピース２１の中心軸が描く軌跡に
向かう摩擦力がキャスタ２６に作用する。このため、先
端部２１ｂは、トランスデューサ２２がレーザビーム３
の移動方向の前方に常に位置するように回転する。
部２１ｂの底部には、回転可能な小形のキャスタ２６が
取り付けられている。また、このキャスタ２６と１２０
度の角度をなす先端部２１ｂの底部には２個の支持脚２
７ａ，２７ｂが取り付けられている。これら、キャスタ
２６および支持脚２７ａ，ｂにより、ハンドピース２１
の底面の高さは一定に保たれている。また、術者がハン
ドピース２１を被切開物の表面に沿って任意の方向に移
動させた場合、ハンドピース２１の中心軸が描く軌跡に
向かう摩擦力がキャスタ２６に作用する。このため、先
端部２１ｂは、トランスデューサ２２がレーザビーム３
の移動方向の前方に常に位置するように回転する。
【００１９】従って、ビーム照射部位７からトランスデ
ューサ２２に向かって伝播してくる音波Ａは、切開溝６
に溜まった蒸散物の影響を受けないものとなる。このた
め、演算回路９に入力される音響信号Ｂも蒸散物の影響
を受けないものとなり、演算回路９では正確な検出デー
タに基づいた演算が行われるようになる。この結果、演
算回路９で求められる時間遅れΔｔと切開深度ｄとの相
関関係は図５（ｂ）の直線１１と同等な特性になり、精
度の高い切開深度ｄの測定が可能になる。
ューサ２２に向かって伝播してくる音波Ａは、切開溝６
に溜まった蒸散物の影響を受けないものとなる。このた
め、演算回路９に入力される音響信号Ｂも蒸散物の影響
を受けないものとなり、演算回路９では正確な検出デー
タに基づいた演算が行われるようになる。この結果、演
算回路９で求められる時間遅れΔｔと切開深度ｄとの相
関関係は図５（ｂ）の直線１１と同等な特性になり、精
度の高い切開深度ｄの測定が可能になる。
【００２０】図２は本発明の第２の実施例による切開深
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースも、図４におけるハ
ンドピース４に相当するものである。
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースも、図４におけるハ
ンドピース４に相当するものである。
【００２１】本実施例におけるハンドピース３１には２
個のトランスデューサ３２ａ，３２ｂが用いられてい
る。すなわち、ハンドピース３１の先端部内壁には、ハ
ンドピース３１の中心軸を挾んで各トランスデューサ３
２ａ，ｂの受信面が対向して設置されている。このよう
なハンドピース３１を術者が持って、その先端部を被切
開物の表面に沿って任意の方向に移動させると、トラン
スデューサ３２ａ，ｂのいずれか一方は常にレーザビー
ム３の移動方向に対して±９０度前方の範囲内にあるこ
とになる。
個のトランスデューサ３２ａ，３２ｂが用いられてい
る。すなわち、ハンドピース３１の先端部内壁には、ハ
ンドピース３１の中心軸を挾んで各トランスデューサ３
２ａ，ｂの受信面が対向して設置されている。このよう
なハンドピース３１を術者が持って、その先端部を被切
開物の表面に沿って任意の方向に移動させると、トラン
スデューサ３２ａ，ｂのいずれか一方は常にレーザビー
ム３の移動方向に対して±９０度前方の範囲内にあるこ
とになる。
【００２２】この範囲内にあるトランスデューサ３２ａ
または３２ｂによって検出された音響信号Ｂの規準信号
Ｃに対する時間遅れΔｔは、範囲外にあるトランスデュ
ーサ３２ｂまたは３２ａによって検出される時間遅れΔ
ｔよりも大きい値になる。この時間遅れの大きいΔｔ
は、切開溝６に溜まった蒸散物の影響を受けない音響信
号Ｂに基づいたものになっている。従って、演算回路９
において２つ得られる時間遅れΔｔのうちの大きい値を
有するΔｔを選択し、図５の特性線１１を用いて切開深
度ｄを算出すれば、切開深度ｄの誤差は多くても特性線
１１と特性線１２との間の差以内に収まることになる。
または３２ｂによって検出された音響信号Ｂの規準信号
Ｃに対する時間遅れΔｔは、範囲外にあるトランスデュ
ーサ３２ｂまたは３２ａによって検出される時間遅れΔ
ｔよりも大きい値になる。この時間遅れの大きいΔｔ
は、切開溝６に溜まった蒸散物の影響を受けない音響信
号Ｂに基づいたものになっている。従って、演算回路９
において２つ得られる時間遅れΔｔのうちの大きい値を
有するΔｔを選択し、図５の特性線１１を用いて切開深
度ｄを算出すれば、切開深度ｄの誤差は多くても特性線
１１と特性線１２との間の差以内に収まることになる。
【００２３】なお、この第２の実施例においてはハンド
ピース３１に２個のトランスデューサ３２ａ，ｂを設置
した場合について説明した。しかし、トランスデューサ
の設置数を３個以上にすれば、切開深度ｄの測定精度は
さらに向上する。この場合には、上記と同様に、演算回
路９において複数得られる時間遅れΔｔのうちの最大の
ものを選択し、図５の特性線１１を使用して切開深度ｄ
を算出することになる。
ピース３１に２個のトランスデューサ３２ａ，ｂを設置
した場合について説明した。しかし、トランスデューサ
の設置数を３個以上にすれば、切開深度ｄの測定精度は
さらに向上する。この場合には、上記と同様に、演算回
路９において複数得られる時間遅れΔｔのうちの最大の
ものを選択し、図５の特性線１１を使用して切開深度ｄ
を算出することになる。
【００２４】図３は本発明の第３の実施例による切開深
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースも、図４におけるハ
ンドピース４に相当するものである。
度監視方法および装置に使用されるハンドピースの構造
を示しており、同図（ａ）は一部縦断面図、同図（ｂ）
は底面図である。このハンドピースも、図４におけるハ
ンドピース４に相当するものである。
【００２５】本実施例によるハンドピース４１には、レ
ーザビーム３の移動方向に対する側方にトランスデュー
サ４２が設置されている。すなわち、トランスデューサ
４２はハンドピース４１の先端部内壁に受信面を中心軸
に向けて設置されており、ハンドピース４１の底部には
トランスデューサ４２と９０度の角度をなす位置に小形
のキャスタ４３が設置されている。また、このキャスタ
４３と１２０度の角度をなす位置には２個の支持脚４４
ａ，４４ｂが設置されている。ハンドピース４１は、こ
れらキャスタ４３および支持脚４４ａ，ｂによってその
底面高さが一定の水平高さに保たれている。
ーザビーム３の移動方向に対する側方にトランスデュー
サ４２が設置されている。すなわち、トランスデューサ
４２はハンドピース４１の先端部内壁に受信面を中心軸
に向けて設置されており、ハンドピース４１の底部には
トランスデューサ４２と９０度の角度をなす位置に小形
のキャスタ４３が設置されている。また、このキャスタ
４３と１２０度の角度をなす位置には２個の支持脚４４
ａ，４４ｂが設置されている。ハンドピース４１は、こ
れらキャスタ４３および支持脚４４ａ，ｂによってその
底面高さが一定の水平高さに保たれている。
【００２６】また、キャスタ４３は第１の実施例の場合
と異なり、その取り付け軸の周りに±１０度程度の範囲
内しか回転できないようになっている。このため、術者
がハンドピース４１を移動させることの出来る方向は図
面の矢印に示される方向に限られ、トランスデューサ４
２は常にビーム移動方向の側方に位置することになる。
と異なり、その取り付け軸の周りに±１０度程度の範囲
内しか回転できないようになっている。このため、術者
がハンドピース４１を移動させることの出来る方向は図
面の矢印に示される方向に限られ、トランスデューサ４
２は常にビーム移動方向の側方に位置することになる。
【００２７】従って、演算回路９において得られる時間
遅れΔｔは、切開深度ｄと図５の特性線１２に示される
関係になり、精度の高い切開深度ｄの測定が可能になっ
ている。
遅れΔｔは、切開深度ｄと図５の特性線１２に示される
関係になり、精度の高い切開深度ｄの測定が可能になっ
ている。
【００２８】なお、前述した第１の実施例においては、
トランスデューサ２２をビーム移動方向の前方に位置す
るように設置したが、本実施例のようにビーム移動方向
の側方に位置するように設置しても良く、同様に測定精
度の高い切開深度ｄの測定が可能である。
トランスデューサ２２をビーム移動方向の前方に位置す
るように設置したが、本実施例のようにビーム移動方向
の側方に位置するように設置しても良く、同様に測定精
度の高い切開深度ｄの測定が可能である。
【００２９】なお、上記の各実施例においてはトランス
デューサ２２、３２ａ，ｂおよび４２の各受信面をハン
ドピース２１、３１および４１の各中心軸に向けて設置
したが、ビーム照射部位７の方向に向かうようにハンド
ピース２１、３１および４１の各内壁に対して斜めに設
置するようにしても良い。この場合においても上記各実
施例と同様な効果を奏する。
デューサ２２、３２ａ，ｂおよび４２の各受信面をハン
ドピース２１、３１および４１の各中心軸に向けて設置
したが、ビーム照射部位７の方向に向かうようにハンド
ピース２１、３１および４１の各内壁に対して斜めに設
置するようにしても良い。この場合においても上記各実
施例と同様な効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ランスデューサには蒸散物の影響のない音波が受信さ
れ、演算回路における切開深度の演算は正確な検出デー
タに基づいて行われる。このため、本発明では正確な切
開深度をリアルタイムにモニタすることが可能になり、
意図する加工を被加工物に対して正確に行うことが出来
るようになる。
ランスデューサには蒸散物の影響のない音波が受信さ
れ、演算回路における切開深度の演算は正確な検出デー
タに基づいて行われる。このため、本発明では正確な切
開深度をリアルタイムにモニタすることが可能になり、
意図する加工を被加工物に対して正確に行うことが出来
るようになる。
【図１】本発明の第１の実施例による切開深度監視方法
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例による切開深度監視方法
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例による切開深度監視方法
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
および装置において使用されるハンドピースの内部構造
を示す図である。
【図４】切開深度監視装置の全体の概略構成を示す図で
ある。
ある。
【図５】演算回路で算出される時間遅れΔｔと切開深度
ｄとの各関係を示すグラフである。
ｄとの各関係を示すグラフである。
２１…ハンドピース ２１ａ…本体部 ２１ｂ…先端部 ２２…トランスデューサ ２３ａ，ｂ…信号線 ２４ａ，ｂ、２５ａ，ｂ…電極 ２６…キャスタ ２７ａ，ｂ…支持脚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 誠一郎 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−220294（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192888（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザビームを被切開物に照射したとき
に空中に放出される音波をトランスデューサによって検
出し、このトランスデューサの出力信号から前記音波の
変化を検出して被切開物の切開深さを算出する切開深度
監視方法において、 レーザビーム照射用ハンドピース上の位置であって、こ
のレーザビーム照射用ハンドピースの移動方向の後部を
除く位置に常に位置する前記トランスデューサにより音
波を検出することを特徴とする切開深度監視方法。 - 【請求項２】 レーザビームを被切開物に照射するため
のレーザビーム照射用ハンドピースと、このレーザビー
ム照射用ハンドピースによりレーザビームを被切開物に
照射したときに空中に放出される音波を検出するトラン
スデューサと、このトランスデューサの出力信号から前
記音波の変化を検出して被切開物の切開深さを演算する
演算回路とを備えて構成される切開深度監視装置におい
て、前記レーザビーム照射用ハンドピースは、本体部及び前
記トランスデューサが設置されると共にこのトランスデ
ューサが前記レーザビーム照射用ハンドピースの移動方
向の後部を除く方向に常に位置するように回転する先端
部を備える ことを特徴とする切開深度監視装置。 - 【請求項３】 レーザビームを被切開物に照射するため
のレーザビーム照射用ハンドピースと、このレーザビー
ム照射用ハンドピースによりレーザビームを被切開物に
照射したときに空中に放出される音波を検出するトラン
スデューサと、このトランスデューサの出力信号から前
記音波の変化を検出して被切開物の切開深さを演算する
演算回路とを備えて構成される切開深度監視装置におい
て、前記レーザビーム照射用ハンドピースは、その移動方向
に対する側方に前記トランスデューサを備えると共にこ
のトランスデューサと所定の角度をなす位置に前記レー
ザビーム照射用ハンドピースの移動方向を制限するキャ
スターを備える ことを特徴とする切開深度監視装置。 - 【請求項４】 レーザビームを被切開物に照射するため
のレーザビーム照射用ハンドピースと、このレーザビー
ム照射用ハンドピースによりレーザビームを被切開物に
照射したときに空中に放出される音波を検出するトラン
スデューサと、このトランスデューサの出力信号から前
記音波の変化を検出して被切開物の切開深さを演算する
演算回路とを備えて構成される切開深度監視装置におい
て、 前記トランスデューサは、前記レーザビーム照射用ハン
ドピース上の位置であって、前記レーザビーム照射用ハ
ンドピースの移動方向の後部を除く位置に複数個設置さ
れていることを特徴とする切開深度監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402683A JP2611045B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 切開深度監視方法および切開深度監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402683A JP2611045B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 切開深度監視方法および切開深度監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0687086A JPH0687086A (ja) | 1994-03-29 |
| JP2611045B2 true JP2611045B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=18512481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2402683A Expired - Fee Related JP2611045B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 切開深度監視方法および切開深度監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2611045B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59220294A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-11 | Inoue Japax Res Inc | レ−ザ加工方法 |
| JP2505283B2 (ja) * | 1988-10-20 | 1996-06-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 切開深度監視装置および切開装置 |
-
1990
- 1990-12-17 JP JP2402683A patent/JP2611045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687086A (ja) | 1994-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |