JP6866391B2 - 導管の洗浄のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザビームを導く光ガイドによる、円周方向に閉鎖された導管の洗浄のための方法に関する。本発明は、さらに、レーザ放射源と、レーザビームを導く光ガイドと、ハンドピースとを備える装置に関する。

医療用器具は、しばしば、細菌および破片による汚染の危険性を常に有する外科的手順または診断手順中に体液と接触する。内視鏡または外科用器具のような多くの器具は、流体またはレーザファイバを患者の体内に輸送するために使用される小さい作業チャネルを有し、さらに悪い体液が患者の体内からこれらのチャネルを介して除去される。

したがって、それらのデバイスのための効率的な滅菌手順は、デバイスが使い捨てでない限り重要である。特に、作業チャネルは、容易にアクセス可能ではなく、外部から見えないので、衛生的観点から問題がある。

従来の洗浄は、洗浄液に浸すこと、および／または、洗浄液を導管に通してフラッシングすることによって行われる。典型的には、洗浄が成功したかどうか、直接のチェックは、行われない。

本発明の目的は、レーザビームによる、円周方向に閉鎖された導管の洗浄のための方法および装置を提供することである。これに関連して、一方では、導管が損傷されないことが保証されなければならない。他方では、人がレーザビームによる危険にさらされないことも保証されなければならない。本発明の別の態様は、簡単な方法で導管の洗浄が行われ得るとい可能性を提供し、手順は、エラーを回避することに役立つ。本発明の別の態様は、洗浄として処置が行われるコンパクトなユニットを提供することである。

装置は、特に、誤った処置の危険を冒すことなくその使用を可能にするべきである。それは、自動化された導管洗浄および導管処置の可能性を提供するべきである。

１つまたは複数の態様を解決するために、本発明は、レーザビームを導く光ガイドによる、円周方向に閉鎖された導管の洗浄のための方法を提供し、光ガイドへのレーザビームの進入は、光ガイドの自由端が導管の外側にあるときに妨げられ、ならびに／または、導管内の光ガイドの動きが監視され、動きが存在しないか、もしくは動きがしきい値未満である場合、信号がトリガされ、および／もしくは、レーザ放射がオフにされ、もしくはその出力が低減される。

問題を解決するための独立した提案は、導管内の光ガイドの自由端の位置がチェックおよび／または監視されることを提供する。

さらなる独立した提案によれば、導管の内側に存在する材料が、レーザ誘起流体力学的流体運動によって除去されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、レーザビームを導く光ガイドの一方の自由端に閉鎖要素が固定され、閉鎖要素を有する光ガイドが導管内に導入され、閉鎖要素が密封されるべき導管の領域内に位置決めされ、閉鎖要素の位置決め後、エネルギーが導入され、閉鎖要素が溶融および／または軟化し、導管内のこの位置に残存し、それをしっかりと密封することが提供される。

さらなる独立した提案によれば、閉鎖要素が、光ガイドを通って伝送されるレーザ放射によって、または電気エネルギーによって溶融されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、閉鎖要素が、その溶融温度Ｔ１が閉鎖要素の材料の溶融温度Ｔ２よりも高い接続材料によって光ガイドの自由端に接続されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、特にその開口部における導管の密封後、閉鎖材料が導管内に導入され、閉鎖材料内の光ガイドが、レーザビームが導入されるのと同時に、導管の長手方向軸方向に移動されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、レーザ放射を介して閉鎖材料に導入されるエネルギーの機械的効果が、導入されたエネルギーの巨視的な熱効果よりも大きいことが提供される。

さらなる独立した提案によれば、熱エネルギーの導入によって溶融および／または発泡し、冷却後に閉鎖気孔導管シールを形成する密封材料が使用され、特に、ガッタパーチャ材料によって覆われた炭酸水素ナトリウムが密封材料として使用されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、体積が膨張するように互いに反応する第１の成分と第２の成分とを備える材料が密封材料として使用されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、特に体積散乱コア材料と、それを覆う膨張材料とを備える材料が閉鎖要素として使用されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ、またはＣＴＥレーザがレーザとして使用されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、レーザが、５μｓと１０００μｓとの間、好ましくは２５μｓと４００μｓとの間、特に好ましくは５０μｓと２００μｓとの間のパルス持続時間で動作されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、０．５ｍＪと５０ｍＪとの間、特に、１ｍＪと１０ｍＪとの間の光ガイドから出るパルスエネルギーを有するレーザビームが使用されることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、光ガイドが導管の内側にあるかまたは導管の外側にあるのかの検証が、
ａ）光ガイドを囲む領域から得られる光ガイドによって受け取られる放射線、および／または、
ｂ）光ガイドの端部において反射される放射線の変化する反射成分によって、および／または、
ｃ）光ガイドの外側の金属化によるインピーダンスの変化の測定
によって行われることが提供される。

さらなる独立した提案によれば、光ガイドの位置決めが、特に、ステップａ）＋ｂ）またはａ）＋ｃ）またはｂ）＋ｃ）によって、特に好ましくはａ）＋ｂ）＋ｃ）によって冗長に検証されることが提供される。

本発明の主題はまた、レーザ放射源と、レーザビームを導く光ガイドと、ハンドピースとを備える装置であり、ハンドピースが、少なくともレーザビームおよび流体がハンドピースに供給され得る送達デバイスに取外し可能に、好ましくは回転可能に接続され、ならびに、開口側が光ガイドの領域内に延在する第１のラインが流体を導き、レーザビームがハンドピースに取外し可能に接続された光ガイドを介して導管内に向けられることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、ハンドピースが、そこからラインが出て、その開口部が光ガイド側に延在する少なくとも１つの洗浄液コンテナに接続されるか、またはそのようなコンテナを有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、洗浄液コンテナがハンドピースから取り外され得るか、またはハンドピースに差し込まれ得るように、洗浄液コンテナがハンドピースに接続されることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、デバイスが、歯科用タービンコネクタによって提供される歯科用椅子の圧縮空気によって加圧された、異なる（減菌水および／またはＮａＯＣｌおよび／またはＥＤＴＡおよび／またはＰＤＴ流体のような）洗浄液のための交換可能な使い捨てコンテナをさらに有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、洗浄液コンテナには、マイクロコントローラによって制御される電磁気的に作動可能な弁によって制御され得る閉鎖可能な出口開口部が設けられることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、電磁弁が、磁気コイルを有する励起部分と、ハンドピース内の強磁性コア、およびコンテナ内の出口弁の一部としての弁オープナとしての強磁性材料の部分とに分離されることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、可撓性の膜またはピストンが流体を空気入口から分離することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、光ガイドがその外面上に金属皮膜を有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、光ガイドがその外面上に、互いに対して電気的に絶縁された２つの領域を有する金属皮膜を有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、互いに絶縁された領域が少なくとも光ガイドの先端において櫛状に互いに絡み合うことを提供する。

本発明によるさらなる提案は、金属皮膜が光ガイドの少なくとも前部１／３にわたって疎水性特性を有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、運動センサがハンドピースに一体化されることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、送達システムに対するハンドピースの回転の認識のために、運動センサおよび回転エンコーダがハンドピースに一体化されることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、送達デバイスとハンドピースとの間の光ガイドが、好ましくは２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、ならびに、特に加えて、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、少なくとも５０ｍＪまでの、および／または５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導する、特にＧｅＯ、サファイア、またはＺｒＦ₄の材料で作られることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、導管に導入されるべき光ガイドが、好ましくは２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、ならびに、特に加えて、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、少なくとも５０ｍＪまでの、および／または５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導する、特にＯＨ還元シリカ、またはサファイアの材料で作られることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、光ガイドの光伝導コアの直径が、１５０μｍと６００μｍとの間、特に１８０μｍと２５０μｍとの間にあり、光ガイドが、好ましくは、その外側に保護層を有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、光ガイドが、２００μｍと３００μｍとの間の外径、および／または２５ｍｍと４０ｍｍとの間の長さを有することを提供する。

本発明によるさらなる提案は、レーザが、特に、５μｓと１０００μｓとの間、好ましくは２５μｓ〜４００μｓの範囲内、特に好ましくは５０μｓ〜２００μｓのパルス持続時間、および／または、０．５ｍＪと５０ｍＪとの間、特に１ｍＪと１０ｍＪとの間のパルスエネルギー、および／または、５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲内、特に５０Ｈｚ〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率で、０．５Ｗと１０Ｗとの間、特に１Ｗと３Ｗとの間の平均出力を有する、ダイオードポンプ式のＥｒ：ＹＡＧレーザ、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ、またはＣＴＥレーザであることを提供する。

本発明によるさらなる提案は、装置には、タッチスクリーンを有する制御デバイスと、装置が水および／または圧縮空気を供給され得る供給デバイス、特に医療用のものに接続されたレーザを囲むハウジングとが設けられることを提供する。

蒸気泡を生成するためにレーザを使用すること、および急速な流体運動を生成することは、小さい器具の導管の洗浄を著しく改善することができる。もちろん、しばしば、ポリマーおよびプラスチックで作られる導管の内面を損傷しないことが重要である。したがって、導管壁の材料のアブレーションしきい値未満の低いパルスエネルギーを有するレーザが必要とされる。ダイオードポンプ式のＥｒ：ＹＡＧレーザは、パルス繰り返し率が従来のフラッシュランプポンプ式のレーザシステムよりもはるかに高くあり得、パルスあたりの低いパルスエネルギーを補償することができるので、この目的のために理想的である。

作業導管内の細菌を死滅させることは、上記の明細書で説明されているように過渡的熱パルスを使用することによって強化され得、２００〜８００Ｈｚパルス繰り返し率を有する０．５Ｗのオーダにおける低出力Ｅｒ：ＹＡＧレーザ放射は、細菌を死滅させ、導管壁の材料のベース温度を融点または破壊しきい値未満に保つための１００℃を十分上回る導管壁における過渡局所ピーク温度に達するのに完全に十分である。

１つの位置に留まることは、敏感な導管壁の局所的な過熱を引き起こす可能性があるので、洗浄ファイバで１つの位置に留まらないことが重要である。したがって、ファイバの運動検出は、この洗浄アプリケーションにおける追加の安全機能である。

レーザの安全性の理由のため、洗浄ファイバが導管に導入される前にレーザ放射を回避することがさらに役立つ。したがって、「導管内のファイバの検出」には、本明細書の他の箇所に記載されている詳細が提供される。

加えて、ＰＤＴ（光線力学療法）プロトコルが、導管内に適用されるメチレンブルーまたはトルイジンブルーのような流体を使用して適用され得、適切な光が、導管内を通過する光に結合される。メチレンブルーについて、約１５０ｍＷの６７０ｎｍが必要とされ、トルイジンブルーについて、約１００ｍＷの６３５ｎｍが必要とされる。従来のＰＤＴ手順を上回る利点は、レーザエネルギーによってＰＤＴ流体を撹拌し、蒸気泡、隣接する流体の運動を急速に誘発し、ＰＤＴ流体を加熱するための、Ｅｒ：ＹＡＧ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザエネルギーの同時送達である。これは、細菌および破片との流体のはるかにより激しい接触を可能にする。

さらに、根管洗浄の例を用いて本明細書において説明されているように、導管内の残存細菌を検出することによって、洗浄手順が成功したかどうかを知ることは、有用である。

もちろん、これは、この洗浄技術の唯一の用途ではない。多くのバイオテクノロジー手順／バイオリアクタは、提案された手順およびデバイスを用いて洗浄され得る小さい導管内の細菌、藻類、破片の堆積によって危険にさらされている。

そしてもちろん、直径１ｍｍを超えるより大きい導管は、同様にこの手順を用いて洗浄され得るが、より大きいレーザパルスエネルギーと、たとえば、アレイまたはリング構造において配置された複数の洗浄ファイバを必要とし、必要とされるパルスエネルギーは、そのときは、ｎ×０．１〜５０ｍＪのオーダであり、ここで、ｎは、単一の洗浄ファイバの数である。

より長い導管を洗浄する場合、導管内に導入される末端ファイバは、ＯＨ還元シリカよりも良好な透過率を有さなければならない。その場合、サファイアは、理想的な候補材料である。

本発明は、添付図面を参照することによって、当業者によってよりよく理解され得、その利点が認識され得る。図面は、特定の実施形態の特定の詳細を示しているが、本明細書で開示される発明は、そのように示された実施形態のみに限定されない。

取外し可能なプラグを有する光ガイドの図。 膨張プラグを有する導管内に挿入された光ガイドの図。 膨張したプラグを有する図２による装置を示す図。 本発明による装置の図。 光ガイド先端の電極配置の図。 レーザシステムのブロック図。 送達システムのブロック図。 ハンドピースの図。 ハンドピースの概略図。 流体カートリッジを備えるハンドピースの図。 弁を有するカートリッジの図。 光ガイドの図。

以下では、本発明が、導管の洗浄に基づいて説明され、そのような導管は、根管であるが、本発明を限定しない。むしろ、本発明による教示は、導入部において説明されているように、小さい直径を有する特定の導管が、たとえば、医療用器具の場合のように、洗浄および／または閉鎖されるべきすべての場合において適用され得る。

従来の根管治療の場合、髄室が開かれ、歯髄組織が除去され、根管の円錐形状が達成されるまで、根管が機械的やすりを用いて拡大される。導管は、シリンジを介して洗浄液で、手動でフラッシングされる。次いで、導管は、シーラーを充填され、密度が高い根管充填を達成するために、円錐形のガッタパーチャポイントが塞がれ、導管内に凝縮される。

この手順について、導管を充填するガッタパーチャポイントの円錐形状と一致する導管の円錐形状を形成するために、導管の拡張が必要である。材料の損失は、歯を弱め、手順は、時間がかかり、オーバインスツルメンテーションおよびやすり破折の危険を生じる。成功率は、誰が治療をしているかに応じて７０％未満から９５％までの範囲である。

より簡単で、時間がかからず、技量に敏感でない手順は、平均成功率を上げ、患者にとっての快適性を高めるのに役立つことができる。

根管を拡張しない手順は、上述の欠点を回避する。しかしながら、それは、新たな課題を引き起こす。導管を拡張しないことは、洞窟のような不規則な形状の根管を生じる。したがって、円錐形状のガッタパーチャポイントは、そのような不定形の根管内に挿入され得ないので、従来の根管洗浄および充填は、不可能である。新しい充填技術が必要とされる。

レーザ支援根管手順は、すでに機械的やすりを用いて典型的には４０番以上のサイズまで円錐形状に拡大された根管を浄化するために、レーザエネルギーによって生成された蒸気泡を使用する。蒸気泡の膨張および収縮は、泡の近くにおいて水の運動を引き起こし、それは、次いで、根管壁を浄化する。

Ｆｏｔｏｎａ、Ｂｉｏｌａｓｅ、およびＫａＶｏは、そのような歯内治療のために使用され得る歯科用レーザシステムを販売するか、または販売している。これらのレーザは、窩洞の穿孔までの幅広い歯科的適用を提供する。これらのデバイスのパルス繰り返し率は、典型的には、５０Ｈｚに制限され、それらは、窩洞の形成に必要な１Ｊまでのパルスエネルギーを提供する。歯内治療のために、５０ｍＪ未満のパルスエネルギーは、５０Ｈｚ以下のパルス繰り返し率との組合せで十分である（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｎ ｒｏｏｔ ｃａｎａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｓｅｒｓ、Ｔ．Ｅｒｔｌ、Ｈ．Ｂｅｎｔｈｉｎ、Ｇ．Ｍｕ１Ｉｅｒ、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．２３２７ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ １１（１９９４）；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒｓ ｉｎ ｅｎｄｏｄｏｎｔｉｃｓ、Ｔ．Ｅｒｔｌ、Ｈ．Ｂｅｎｔｈｉｎ、Ｂ．Ｍａｊａｒｏｎ、Ｇ．Ｍｕｌｌｅｒ、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ３１９２ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ ｉｎ Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ、Ｏｐｈｔａｌｍｏｌｏｇｙ、Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ（１９９７））ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏｎｉｃａｌ ｓｈａｐｅ ｆｉｂｅｒ ｔｉｐｓ（Ｃａｎａｌ Ｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｅｒ：ＹＡＧ Ｌａｓｅｒ Ｕｓｉｎｇ ａＣｏｎｅ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔｉｐ、Ｓ．Ｓｈｏｊｉ、Ｈ．Ｈａｒｉｕ、Ｈ．Ｈｏｒｉｕｃｈｉ、Ｊ ＥＮＤＯＮＴＩＣＳ ＶＯＬ．２６、Ｎｏ．８．８月 ２０００年；４５４−４５８）。

これらの従来のフラッシュランプポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧ／ＹＳＧＧレーザは、３％までのエネルギー変換効率を有し、結果として、大電力供給と、流体冷却を有するかさばるデバイスとをもたらす。これは、高い価格と、したがって、非常に限定された数のユーザとにつながる。

加えて、これらのレーザは、クラス４のデバイスであり、規制環境は、遵守するために歯科診療においていくらかの努力を必要とする。レーザ安全領域が宣言され、保護されなければならず、レーザ安全管理者が訓練され、指名されなければならず、ＤＤＳ、アシスタント、および患者は、眼保護ゴーグルを着用する必要がある。

実際のレーザ支援歯内治療根管手順は、象牙質のアブレーションしきい値を上回る５〜３０ｍＪの範囲内のパルスエネルギーを使用する。したがって、レーザファイバを根管内に突き出すとき、誤った経路（ヴィアファルサ（via falsa））を生成することが可能である。

ＤｉＶｉｔｏ（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｒｂｉｕｍ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ ａｎｄ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｒａｄｉａｌ ａｎｄ ｓｔｒｉｐｐｅｄ ｔｉｐｓ ｉｎ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｍｅａｒ ｌａｙｅｒ ａｆｔｅｒ ｒｏｏｔ ｃａｎａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ、Ｅ．ＤｉＶｉｔｏ、Ｏ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓ、Ｇ．Ｏｌｉｖｉ、Ｌａｓｅｒｓ Ｍｅｄ Ｓｃｉ（２０１２）２７：２７３−２８０）によって提供されるプロトコルにおいて、レーザアプリケータは、髄室内に配置され、根管内に突き出されない。レーザアプリケータを根管内に突き出す必要がなくても、手順は、２５番または３０番のサイズへの根管の前処理を必要とする。レーザエネルギーは、根管内に部分的に延びる髄室内の流体運動を生成する。この方法のために、ファイバは、導管内に突き出されてはならない。しかしながら、欠点は、導管の幾何学的形状に依存して一貫性のない結果であり、２５〜３０ｍＪの比較的高いパルスエネルギーのために、髄室からの腐食性洗浄液の飛散が、患者の口から出ることさえ観察される場合がある。

最近の技術の進歩は、ダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧ／ＹＳＧＧレーザの設計を可能にした。

歯内治療のために特別に開発されたダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧ／ＹＳＧＧレーザは、より小さいデバイスとより経済的なソリューションとを提供する。レーザシステムは、Ｐａｎｔｅｃによって開発されたレーザシステムに基づく。 （ＷＯ ２０１０／１４５８０２ Ａ１， Ｂｒａｇａｎｇｎａ， Ｈｅｉｎｒｉｃｈ， Ｐａｎｔｅｃ Ｂｉｏｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＡＧ）主な理由は、電気エネルギーの光エネルギーへの変換の改善された効率である。これは、はるかにより小さい電力供給を使用することと、冷却の努力を減らすこととを可能にする。

より高いパルス繰り返し率（５０Ｈｚと比較して２０００Ｈｚまで）は、パルスエネルギーを象牙質のアブレーションしきい値未満に減少させることを可能にする。これは、歯内治療における重大な合併症である「ヴィアファルサ」（根管壁を歯周組織内に貫通する）の形成を回避するので、重要である。

まったく予想外の、５０Ｈｚと２０００Ｈｚとの間、好ましくは５０Ｈｚ〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率と組み合わせた０．８〜４ｍＪの範囲におけるパルスエネルギーは、効果的な洗浄液と組み合わせて、根管の効率的な洗浄を可能にする。低いパルスエネルギーは、治療中の歯の振動を最小限にし、レーザエネルギー密度が象牙質のアブレーションしきい値を下回るので、治療中のレーザファイバによる根管壁の穿孔を回避する。

本発明により開示されるデバイスを用いる根管治療のような導管治療は、髄室を開き、髄室内の歯髄組織を除去し、導管入口を探索し、入口をわずかに拡大することによって従来の手順のように始まり、頂点において少なくとも２５０μｍの直径と、同じまたはより小さい直径を有するレーザファイバを頂点近くに突き出すために必要な、より歯冠側でのより大きい直径とを有する経路を作成した２５番のサイズまでのやすりサイズを用いる経路探索が続けられる。さらなる経路拡張は、必要とされない。これは、かなりの作業時間を節約し、患者の快適性を向上させる。

髄室および根管は、手動でシリンジを用いて、またはデバイスの流体コンテナから自動的に洗浄液で満たされ、レーザファイバは、頂点の１ｍｍ前まで根管内に挿入される。

２．６９〜２．９４μｍの波長範囲内のレーザ放射は、水を含む流体によって強く吸収され、流体中の気化によって蒸気泡を作成し、根管内の水の流体力学的運動を引き起こす。この流体運動は、導管を浄化する。レーザは、活性化され、レーザファイバは、根管の上下に移動される。洗浄は、生活歯髄組織および非生活歯髄組織と、細菌と、膿とを除去することと、象牙細管を開くこととからなる。主な洗浄領域は、ファイバ先端の周囲の１〜２ｍｍであり、根管全体におけるいくらか低い効率の「遠距離」洗浄効果が、根管の幾何学的形状と蒸気泡の形成および崩壊によって引き起こされる弾性波との間の相互作用としての共鳴現象によって主に引き起こされる。

１つの流体を用いて導管を洗浄した後、導管は、導管から洗浄液を除去するために、慣例的に、ペーパーポイントまたはレーザエネルギー（または両方を組合せ）を用いて乾燥される。加えて、乾燥プロセスをサポートするアプリケータから出る圧縮空気が使用され得る。次いで、オプションでさらなる洗浄液が根管内に連続的に（シリンジを用いて手動で、またはデバイスを用いて自動的に）満たされ、処理が繰り返される。最後に、導管は、再び乾燥される。

可能な洗浄液は、水、ＮａＯＣｌ（３〜１０％）、ＥＤＴＡ（１０〜１７％）、および／またはＨ₂Ｏ₂（３〜３０％）、またはそれらの混合物であり得る。

Ｖｅｒｄａａｓｄｏｎｋら（ＷＯ２０１３／０４９８３２Ａ２、Ｂｉｏｌａｓｅ ｉｎｃ．、Ｎｅｔｃｈｉｔａｉｌｏ Ｖ．、Ｂｏｕｔｏｕｓｓｏｖ、Ｄ．Ｖｅｒｄａａｓｄｏｎｋ、Ｒ．Ｍ．ら Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ ｒｏｏｔ ｃａｎａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）は、気泡を洗浄液に加えることによる、典型的には１パルスあたり５ｍＪよりも大きいレーザエネルギーを用いる洗浄の改善について報告している。

Ｖｅｒｄａａｓｄｏｎｋのものとは対照的に、提案された範囲における低いパルスエネルギーを用いる開示洗浄は、流体が処理前に気泡を含む場合、効率が悪い。最良の結果は、気泡の追加のない、または脱気さえされた流体を用いて得られる。

根管が清浄され、十分に乾いていて、細菌がないかどうかを決定するために、根管の清浄度チェックが行われ得る。レーザファイバ内の照明／励起光を根管内に導き、細菌、破片、および導管壁からの送られた光を同じファイバを用いて収集して、分光法／蛍光法が使用され得る。これは、レーザ洗浄と同時に行われ得る。細菌は、ＵＶ光（たとえば、４０５ｎｍ）を用いて励起されたとき、可視波長範囲（特に、５７０ｎｍ〜６５０ｎｍ）において蛍光サインを発し、または、６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光を用いて励起されたとき、近赤外範囲（たとえば、７５０〜８８０ｎｍ）において蛍光サインを発する。象牙質の自己発光は、５３０ｎｍの周囲の緑色スペクトル領域において強い発光を有するので、可視範囲における励起が好ましい。

代替的には、電気インピーダンス分光法が導管診断のために用いられ得る。

根管内の洗浄後に細菌が残っている場合、細菌は、高い繰り返し率のレーザエネルギーを使用する特定の温度処理によって低減され得、および／または、ＰＤＴ手順が処理に加えられ得る。

熱殺菌のための前提条件は、根管表面におけるレーザ放射の強い吸収である。このために現在使用される７５０ｎｍと９８０ｎｍとの間の発光波長を有するダイオードレーザは、象牙質における強い吸収を持たず、したがって、歯周組織および根管内部における温度上昇がほぼ等しいので、部分的に理想的ではなく、危険でさえある。

たとえば、提案されているダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザデバイスの２．９６〜２．９４μｍの波長は、タスクにはるかによく適合される。

したがって、２００〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率を有する０．５Ｗのオーダにおける低出力Ｅｒ：ＹＡＧレーザ放射は、殺菌するための１００℃を十分上回る根管壁上の局所ピーク温度に到達し、歯周温度を臨界の４３℃よりも十分に下に保つ。

ＰＤＴについて、様々なプロトコルが利用可能である（たとえば、Ｈｅｌｂｏ、Ｄｅｎｔｏｆｅｘ、Ｗｉｌｓｏｎ）。この処理のために、メチレンブルーまたはトルイジンブルーのような流体が根管内に適用され、適切な光が根管内に進む光に結合される。メチレンブルーについて、約１５０ｍＷの６７０ｎｍが必要とされ、トルイジンブルーについて、約１００ｍＷの６３５ｎｍが必要とされる。従来のＰＤＴ手順を上回る利点は、レーザエネルギーによってＰＤＴ流体を撹拌し、蒸気泡を急速に誘発し、隣接する流体の運動を引き起こし、ＰＤＴ流体を加熱するための、Ｅｒ：ＹＡＧ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザエネルギーの同時送達である。これは、細菌と流体とのはるかにより激しい接触を可能にし、撹拌なしのＰＤＴまたは超音波による撹拌と比較して、象牙細管への侵入深さを増加させる。

根管のような拡張されていない導管１０を充填することは、不規則な根管空間を空隙なしに覆うことができる新しい手法を必要とする。これは、低粘度の閉鎖材料を用いて可能である。しかしながら、リスクは、頂点を越える充填材料の侵入である。低粘度材料で導管を充填する前に頂点領域において配置された頂点「プラグ」がこれを防止することができる。頂点プラグを配置するための従来の解決策は、すでに開示されているが（たとえば、ＵＳ２００９／０２２０９０９Ａ１ Ｍｕｌｌｅｒ、Ｍａｎｎｓｃｈｅｄｅｌ、Ｃｏｌｔｅｎｅ／Ｗｈａｌｅｄｅｎｔ）、しかしながら、ＩＳＯに従う導管準備を必要とし、不規則な導管に提供され得ない。さらに、それらは、プラグを配置するためのレーザシステムの使用を開示していない。

レーザファイバのオーダの直径（２５０〜３５０μｍ）を有する小さい頂点の場合、プラグ１２は、レーザファイバ１４（図１）に対して軸方向に取り付けられる。ファイバ先端１８とプラグ１２との間のオプションの接続材料１６は、プラグ材料とファイバ先端１８との間の接着を改善することができる。

プラグ材料は、サーマフィル閉鎖具を予熱するために実際に使用される外部炉内に挿入される前に予熱され得る。

プラグ材料は、根管１０内に挿入する前に、シーラーで追加的に覆われ得る。シーラーは、ＵＳ２０１４／００１７６３６Ａ１ Ｂｅｒｇｅｒら、Ｄｅｎｔｓｐｌｙ ｉｎｔｌ．ｉｎｃ．において開示されているように構成されうる。

プラグ１２を有するレーザファイバ１４は、根管１０内に突き出され、わずかな圧力で適所に押圧される。適切な加工長（頂点まで１ｍｍの長さ）において、レーザは、活性化され、プラグ１２または接続材料１６は、レーザファイバ１４への接続部において溶融し始める。プラグ１２は、レーザファイバ１４によりわずかに垂直に凝縮され得る。それは、レーザファイバ１４を除去する間、プラグ１２を定位置に保持する。次のステップにおいて、低粘度材料は、導管内に充填される。この材料は、たとえば、ＵＳ２０１４／０３３５４７５Ａ１ Ｂｅｒｇｅｒら、Ｄｅｎｔｓｐｌｙ ｉｎｔｌ．ｉｎｃ．において開示されているような根管充填材料であり得る。

凹部内の、直接アクセス可能な領域ではない根管壁の被覆性を改善するために、低粘度充填材料は、材料によって吸収され、根管壁に対して材料を加速する蒸気泡を作成するレーザ放射を受け得る。最後に、同じまたはより高い粘度を有する材料（たとえば、ＵＳ２０１４／０３３５４７５Ａ１による）が、残りの導管容積を閉塞するために導管内に充填される。横方向および／または垂直方向の凝縮が適用され得る。

プラグ材料の要件：
・生体適合性
・象牙質よりも低い硬度（再治療の場合に関連する）、ガッタパーチャは、オプションである。

レーザファイバ１４へのガッタパーチャの直接接続の場合、ガッタパーチャ製剤は、室温における保存時および導管１０内への挿入の間にレーザファイバ１４への安定した接続を有さなければならず、５０℃と２００℃との間で溶融しなければならない。ガッタパーチャは、レーザファイバとの界面の非常に局所的な加熱を確実にする、数十分のマイクロメートルにおいて十分なエネルギーを蓄積するのに十分高い吸収係数を有する。

接続材料が使用される場合、接続材料１６は、４５℃と２００℃との間で溶融しなければならず、レーザファイバ１４およびプラグ材料に十分に付着しなければならない。レーザ波長における吸収係数は、１〜３秒の範囲内で、２Ｗ未満、好ましくは１００ｍＷ未満の出力で接続材料を溶融するために、十分なエネルギーを数十分のマイクロメートルにおいて堆積させるのに十分なほど高くなければならない。材料は、４５℃と２００℃との間で溶融し、それは、保存安定性を保証し、加熱中に頂点領域における温度を十分に低く保つ。

代替的には、ガッタパーチャプラグは、電気的に加熱されるアプリケータに取り付けられ得る。２５０μｍ未満の全直径を有する２本の銅線によって供給されるプラスチックアプリケータの先端における小さいＳＭＤ抵抗器（ＥＩＡ０１００５、０．２×０．２×０．４ｍｍ）または半導体材料が使用され得る。

ファイバ径よりもはるかに広い、たとえば、０．５〜１ｍｍの広い頂点２０の場合、上記で説明されている方法は、失敗する。

そのような状況について、（ポップコーンまたはポリウレタンフォームのような）「要求に応じて」容積を拡大することができる材料が必要とされる。ベース材料が、頂点２０における定位置に突き出されたレーザファイバ１４に対して再び取り付けられ得、次いで、吸収によって熱に変換されるレーザエネルギー、またはＵＶ光のいずれかによって膨張が開始されるが、プラグ１１２は、膨張可能材料１１４を備える。プラグ材料１１４は、接続材料の溶融温度よりも低い温度において膨張しなければならない。プラグ材料１１４の膨張の後、プラグ材料１１４をより固くさせるための数秒の冷却後に、レーザパワーは、接続材料を最終的に溶融し、除去中にプラグ１１２をその頂点位置からずらす危険なしに導管１０からファイバ先端１４を除去するために、短い時間持続時間の間、たとえば、０．５〜２秒の間増加される。

理想的には、プラグ材料１１４の膨張は、導管壁に向けられる。これを達成するために、膨張可能材料は、接続材料を用いてファイバ先端１８に取り付けられた体積散乱材料の側に配置されなければならない。膨張後、この体積散乱材料１１４は、プラグ１１２の一部として導管１６内に残る。ファイバ先端からプラグを分離するために、接続材料は、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ放射を用いて加熱される。この場合、接続材料は、膨張可能プラグ材料１１４を加熱するためにプラグ１１２の体積散乱部分１２０によって膨張可能プラグ材料１１４に散乱される可視範囲における放射に対して透明でなければならない。

プラグ材料は、歯科用複合材料であり得る。接続材料は、２００℃未満において軟化する（可視波長範囲において）半透明の樹脂であり得る。

散乱材料１２０の中央部分と、コアを取り囲む膨張可能材料１１４とを有するプラグ１１２が、図２および図３において示されている。

別のオプションは、膨張可能プラグ材料としての材料成分Ａをレーザファイバに取り付けることであり、第２の材料Ｂが、根管内への挿入の直前に第１の材料に適用され、それは、体積膨張を伴う反応を開始する。レーザエネルギーは、そのとき、プラグ材料とレーザファイバとの接続を溶融するためにのみ使用され、それは、プラグ材料が膨張によって根管壁にプラグ材料自体を固定する前に、プラグ材料を正確な位置において保った。

３の膨張係数を有する材料は、２５番（直径２５０μｍ）プラグと４０番（直径４００μｍ）の頂点直径との間のギャップを充填することができる。７の膨張係数は、６０番（６００μｍ）の頂点直径までのギャップを充填することができる。

しばしば前歯における場合である、より大きい直径を有するファイバ先端が導管の拡張なしに挿入され得る場合、３の膨張係数を有する材料は、４０番（直径４００μｍ）プラグと７０番（直径７００μｍ）の頂点直径との間のギャップを充填することができる。７の膨張係数は、この例において、１００番（１０００μｍ）の頂点直径までのギャップを充填することができる。

膨張可能材料の例：炭酸水素ナトリウム（重炭酸ナトリウム）＋ガッタパーチャ粒子の混合物。光ファイバ先端を介して熱が加えられると、以下の反応、２ＮａＨＣＯ₃→Ｎａ₂ＣＯ₃＋ＣＯ₂↑＋Ｈ₂Ｏは、ＣＯ₂を放出し、溶解したガッタパーチャ粒子と泡を形成する。

ｐＨを生理学的範囲内に保つために、湿った環境において追加の泡を生成する酸（たとえば、クエン酸）が加えられ得る。代替的には、両方共Ｂｅｒｇｅｒら、Ｄｅｎｔｓｐｌｙ ｉｎｔｌ．ｉｎｃ．のＵＳ２０１４／００１７６３６Ａ１およびＵＳ２０１４／０３３５４７５Ａ１における開示を含むガッタパーチャと組み合わせた任意の生体適合発泡剤が使用され得る。

閉鎖された気泡発泡体を作成するために、小さい重炭酸ナトリウム粒子がガッタパーチャ内に封入され得る。

異なる種類のプラグ、プラグ材料、接続材料、および膨張可能材料の例は、表１において指定される。

本発明によるデバイスは、原則として図４に示される。デバイスは、タッチスクリーン４２を有するデスクトップデバイス４０と、一体化された冷却要素４４を有するハウジングとを備える。ハウジングは、水および圧縮空気を供給するようになっている歯科ユニット６（コネクタ４６）のタービンコネクタに接続される。デスクトップハウジングは、送達システム５０を有するハンドピース４８に接続される。

ハンドピース４８は、回転カップリングを介して送達システム５０に接続される。ファイバ先端５２は、ハンドピースに接続され得、洗浄液を有する使い捨て容器５４は、ハンドピースに対して着脱され得る。ハウジングは、接続ライン５６を介してハンドピース４８に接続される。

ポータブルデスクトップデバイス４０は、エネルギー源としてレーザを備える。レーザ放射は、水および圧縮空気およびオプションで洗浄液と共に、送達システムによって、取外し可能なファイバ先端５２を有するハンドピース４８に送られる。

エネルギー源は、ダイオードポンプ式ＥＲ：ＹＡＧレーザ（波長２．９４μｍ）、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ（波長２．７８μｍ）、またはＣＴＥレーザ（波長２．６９μｍ）である。パルス長は、５〜１０００μｓ、好ましくは２５〜４００μｓ、最も好ましくは５０〜２００μｓである。パルスエネルギーは、アプリケータの遠位端において、０．５〜５０ｍＪ、好ましくは１〜１０ｍＪである。これは、窩洞出口において約２倍のパルスエネルギーを必要とする。平均出力は、０．５〜１０Ｗ、好ましくは１〜３Ｗであり、ピーク出力は、窩洞出口において＜６００Ｗである。

さらに、デバイスは、照準ビームおよび頂点プラグ加熱のため、ならびにオプションで細菌検出およびＰＤＴのための光源を備える。

照準ビームは、１００％反射ミラー側からＥｒ：ＹＡＧロッドを介して結合され、頂点プラグ加熱およびＰＤＴのための他の光源は、ダイクロイックビームコンバイナを用いて光路に結合される。高出力ＬＥＤまたはレーザダイオード、たとえば、ＡＤＬ−６３Ｖ０ＡＮＰ（レーザ構成要素）が使用され得る。レーザダイオードは、ＭＩＤ ＩＲレーザと並列に動作され得、同時にハンドピースに伝送される。蛍光励起（細菌検出、導管清浄度検出）のために、３５０〜７００ｎｍの範囲におけるｃｗまたはパルスレーザダイオードが使用される。

デバイスは、好ましくは、レーザキャビティおよび電子機器のための空冷を使用する。

レーザシステムの概略図が、自明である図６において示されている。

特に、本発明は、以下の細菌蛍光検出のための励起／検出波長範囲を用いる導管洗浄のために使用されるのと同じ光ファイバを介して根管のような導管の清浄度チェックを提供するダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ／ＣＴＥ：ＹＡＧレーザによって特徴付けられる。

ａ）励起４０５〜４５０ｎｍ／検出５７０〜６５０ｎｍ
ｂ）励起６００〜７００ｎｍ／検出７５０〜８８０ｎｍ
さらに、本発明は、電気インピーダンス分光法を使用して根管洗浄のために使用される光ファイバ先端上の金属化層を介して根管のような導管の清浄度チェックを提供するＥｒ：ＹＡＧレーザ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ／ＣＴＥ：ＹＡＧレーザによって特徴付けられる。

加えて、本発明は、１００℃を十分上回る根管壁上の局所ピーク温度に到達し、歯周温度を臨界の４３℃よりも十分に下に保ち、細菌にとって致命的な温度まで、５００μｍ付近までの放射線吸収によって根管内面を加熱するために、エネルギー（２００〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率による０．０５Ｗ〜３Ｗ）を、光ファイバ先端を介して根管のような導管に供給するダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ／ＣＴＥ：ＹＡＧレーザによって特徴付けられる。

本発明のさらなる特徴は、同時に、メチレンブルーまたはトルイジンブルーのような流体を用いてＰＤＴを開始し、急速に誘発された蒸気泡と隣接する流体の運動および熱を用いてレーザエネルギーによってＰＤＴ流体を撹拌するために、約８０〜２００ｍＷにより６７０ｎｍ、および／または５０〜１５０ｍＷにより６３５ｎｍにおいて発光する追加の光源を提供するダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ／ＣＴＥ：ＹＡＧレーザである。

歯科用タービンコンテナをデバイスのソケットに差し込むことによって、水および圧縮空気が提供される。デバイスは、これらのコンテナ５４がハンドピース４８において直接配置されない場合、異なる洗浄液（滅菌水、ＮａＯＣｌ、ＥＤＴＡ）のための交換可能なコンテナ５４をさらに有することができる。これらの洗浄液コンテナは、歯科用タービンコンテナ４６によって提供される歯科用椅子の圧縮空気によって加圧される。

これらのコンテナ５４からハンドピース４８への流体の流れは、μＣ（埋込み型マイクロコントローラ）を介して動作される電磁弁によって制御される。レーザパラメータと、洗浄液の順序付けと、レーザ支援乾燥と、圧縮空気とを制御することは、１導管ずつ完全に自動化された洗浄プロセスを可能にする（表ＩＩ）。歯科医は、スタートボタンを押し、次いで、準備完了のサイン（ＬＥＤまたはビープ音）が現れるまで、導管内でファイバを上下にゆっくりと動かすことだけを必要とする。次いで、ファイバ１４は、次の導管に挿入され、手順は、繰り返される。

導管を洗浄するときに使用されるレーザパラメータは、表ＩＩＩにおいて指定されている。

レーザの安全性のリスクを低減するために、レーザファイバ１４が根管１０内に配置されている場合にのみレーザが動作することができることを確実にする機構が設けられる。

ファイバ先端１８が根管１０に挿入されているとき、ファイバ１４を介して受け取られる光は、周囲光内にあるファイバと比較してはるかに少ない。レーザシステム内の検出器は、ファイバ先端１８から戻ってくる光を測定し、絶対的な光レベルと、光レベルにおける変化（一次導関数）とを検出する。この検出は、いかなるマイクロコントローラまたは検出ソフトウェアとも独立して行われ得る。それは、検出ユニットにおけるハードウェア障害の場合にレーザシステムを無効にするフェールセーフ設計を有する固定配線ハードウェアに基づく。

電子機器は、ファイバ先端１８を根管内に含まれる流体に浸漬させている間に屈折率の差が変化したときにファイバ送達システムに放射される光（たとえば、照準ビーム）の反射の変化をさらに検出することができる。照準ビームの光は、信号を周囲光から区別するために振幅変調される。

根管１０内のファイバ先端１８の位置を検出する別の方法は、ファイバ１４の表面を金属化し、測定電流（ＡＣ）を電極１８０、１８２に注入し、根管１０へのファイバの挿入中のインピーダンス変化を測定することである。ファイバ１４は、患者によって保持されるか、患者の口に取り付けられた（リップクリップ）対向電極と組み合わせて１つの電極として完全に金属化され得る。しかしながら、好ましい解決策は、対向電極を避ける、二重電極の概念、すなわち、第１および第２の電極１８０、１８２である。ファイバ先端にインデックスをつけることによって、明確な接続が保証される。

金属化層は、ファイバ先端の円錐部分を除いて光ファイバの完全な被覆から構成され得、または、同じファイバ外面上に１つもしくは複数の電極を形成する構造化層であり得る。

金属化先端構成は、好ましくは、二重電極金属化ファイバ先端（図５参照）を用いる「導管が依然として湿っている」検出をさらに可能にする。

湿った導管は、乾燥した導管と比較してはるかに高い比誘電率定数を有する。

および

は、象牙質

および

に匹敵した。これは、根管の湿度を決定するために利用され得る。測定は、１Ｈｚ〜１０ＧＨｚ、好ましくは１ｋＨｚ〜２．４ＧＨｚの範囲内であり得る単一の周波数、または複数の単一の周波数、または周波数帯域にわたる掃引を用いて行われる。電極の直接的な可逆的でない濡れを避けるために、疎水性コーティングが電極の領域において適用される。

レーザベースの導管乾燥手順と組み合わせて導管湿度検出を使用することは、２００〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率を用いて０．１〜１Ｗのレーザエネルギーを適用することによって、フィードバック制御の導管乾燥手順を可能にする。

導管１０を洗浄する間の根管１０内の細菌検出および長さ測定のために、さらなるインピーダンス分光法が使用され得る。細菌細胞壁によって生成される高調波を分析するＮｕＭｅｄ（米国特許９１１９５４８Ｂ２）によって提供されるインピーダンス分光法の特別な変形例は、提案された洗浄デバイスに組み込まれ得、根管内の細菌検出を可能にする。

金属化ファイバ１４を使用し、インピーダンス測定を用いる根管長測定は、治療中にファイバ先端１８の正確な位置を示し、頂点２０を超えないようにするために、洗浄と同時に実行され得る。

上顎の治療を下顎の治療と区別するために、たとえば、慣性センサ（ＭＥＭデバイス、たとえば、Ｋｉｏｎｉｘ ＫＸＴＦ９）が使用される。流体補充速度は、上顎を治療する場合または下顎を治療する場合で異なるので、これは、重要である。

さらに、この慣性プラットフォームは、ファイバ先端１８の移動方向（根管１０内へまたは根管１０の外に）についてのデータを提供する。これは、用途がアブレーションしきい値を超えるエネルギー密度を必要とする場合、ファイバ先端１８を根管１０内に押し込むときにレーザをスイッチオフするために重要である。

さらに、運動センサによって提供される運動情報は、歯科医が導管内のファイバを連続的に動かしているかどうかを検出し、歯科医が治療中に運動を停止し、レーザパワーを低減またはスイッチオフする場合、歯科医に警告情報で思い出させるために使用され得る。

加えて、慣性プラットフォームデータは、インピーダンスベースのファイバ位置測定から提供されるファイバ位置データとクロスチェックするために使用され得る。

送達システム５０は、ポータブルデスクトップデバイス４０を歯科用ドリルハンドピースと同様のハンドピース４８に接続する。

光ガイドに対するトルクを回避するために、ハンドピース４８は、長手方向軸の周りを低摩擦で回転自在に送達システム５０に接続される。

レーザ放射は、２．６９〜２．９４μｍおよび追加で４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長範囲における（５０ｍＪまでの、５Ｗの平均出力、５００Ｗのピーク出力までの）放射を伝送することができるＧｅＯ、サファイア、ＺｒＦ₄、または任意の他の光ガイドを介してハンドピースに伝達される。光ガイドのコア直径は、１５０と６００μｍとの間、好ましくは、１８０〜２５０μｍである。光ガイドの端面は、水分に対して保護され、反射防止材料で被覆され得る。

デバイスに接続された歯科用椅子の歯科用ユニットにおいて利用可能な圧縮空気および水は、光ガイドと一緒に送達システムを介して導かれる。デバイスに差し込まれた交換可能なコンテナからのオプションのさらなる洗浄液は、送達デバイス内でハンドピースに輸送され得る。電線は、ハンドピースとデスクトップユニットとの間のデータおよび電力伝送を提供する。ワイヤおよびコネクタの数を低く抑えるために、ＳＰＩバスシステムまたはＩ²Ｃバスシステムが使用される。屈曲保護は、ファイバ１４が屈曲して振動する許容される屈曲半径を超えて屈曲されないことを保証する。送達システム５０は、修理が必要な場合にデバイスから取外し可能であり、ハンドピース４８は、洗浄／滅菌のために送達システム５０から定期的に取り外され得る。

図７は、自明である送達システム５０の概略図である。

ハンドピース内の運動センサの配置の代替案として、センサは、送達システムの最遠位部分内に配置され得る。これは、センサチップに適用されるべき滅菌サイクルを回避する。しかしながら、その場合、ハンドピースと送達システムとの間の回転位置検出が追加されなければならない。

ハンドピース４８は、水（ライン６０）および加圧空気（ライン６２）をハンドピース４８に送達することを可能にする回転カップリング５８を用いて送達システム５８に接続される。空気および水は、ハンドピース４８の前部に送達され、ノズル６４を用いてファイバ１４に向けて適用される。レーザ放射は、光ファイバ６６を用いて送達システム５０から保護窓６８、レンズ７０、および偏向ミラー７２を介してファイバ１４に供給される。流体コンテナ５４は、ハンドピース４８にスナップ嵌合される。運動センサ７４は、送達システム５０の前部において配置され、回転エンコーダ７６と組み合わせてファイバ先端１８（図８も参照）の運動を検出することができる。

ハンドヘルドアプリケータにおいて、取外し可能な使い捨てファイバ１４は、ハンドピース４８の主方向に対して約７０〜１３０°の角度の下で差し込まれ得る。このファイバ先端１８は、根管内に導入される。

ハンドピース４８は、小さい歯科用ハンドピース、理想的にはコントラアングルに相当する。ハンドピース４８は、長手方向軸の周りを回転可能である。取り付け可能なファイバ１４への約９０°のレーザビームの偏向は、平面ミラー７２および別個の集束要素または集束ミラーを用いて実行される。

使い捨てファイバ１４は、少なくとも２つの電気的接続がハンドピース４８内の接点に明確に接続されることを可能にするために、インデックス化接続を用いて固有な位置決めを可能にするコネクタを用いてハンドピース４８に接続される。

ハンドピース４８の単純な変形例において、ハンドピース４８からの直接処理のために水および空気のみが利用可能である。他の洗浄液は、シリンジを用いて手動で根管１０内に適用される。

圧縮空気および水は、ミストを形成することができる。１０〜３０ｍｌ／分の水および５〜１０ｌ／分の空気がミストを形成するために使用される。

流体ビームは、ファイバ１４の長手方向軸から角度ｃａ．１０〜２０°でファイバ１４の最後の１／３に向けられる。ハンドピースの出口における水の速度は、０．６ｍ／ｓよりも大きい。

開始／停止ボタンがハンドピースに組み込まれ得る。

その構成要素を有するハンドピース４８の概略図が、自明である図９において示されている。

ハンドピース４８の変形例では、ＮａＯＣｌおよびＥＤＴＡのための使い捨ての流体コンテナ５４／（カートリッジとも呼ばれる）がハンドピースに直接取り付けられる。カートリッジ５４は、ファイバ１４の近くに流体案内を有する（図１０参照）。処理は、流体あたり１〜２ｍｌ程度の少量の流体のみを必要とするので、ハンドピース４８における直接配置が可能である。主な目的は、部分的に腐食性の流体をハンドピース４８、送達システム５０、およびデスクトップデバイス４０から分離して保つことである。さらなる目的は、使用の前後の滴りを回避することである。これらの目的を達成するための安価な解決策は、電磁バルブ７８を、磁気コイル８０を有する励起部分と、ハンドピース４８内の強磁性コア８２および使い捨てカートリッジ５４内の出口弁の一部としての弁７８オープナとしての強磁性材料の部分とに分離することである。カートリッジ５４は、カートリッジ５４をハンドピース４８内に配置するとき、空気圧の下で設置される。可撓性の膜またはピストン８４が、流体を空気入口から分離することができる。さらなる詳細については、図１１を参照されたい。

ファイバ材料は、妥当な損失およびコストで、４００ｎｍから２．９４μｍまでの範囲の波長の透過を可能にしなければならない。ＯＨ還元シリカファイバは、２．９４μｍ（フレネル反射を含む）において５ｃｍの長さにわたって約５０％の減衰を有する許容される妥協点である。ファイバ１４は、使い捨てであり、適度な分解で３〜４の根管を生き残る。ファイバ１４の端部１８は、保護層または金属化のない円錐形状である。代替的には、ファイバ１４は、半球状であり得る。ファイバ１４は、２００〜３００μｍの外径と、１８０〜２４０μｍのコア径とを有する。ファイバ１４の長さは、３０〜４０ｍｍである。成形されたプラスチック部分が、ファイバ１４をハンドピースに接続する。ファイバ１４は、耐破壊性を改善するために追加のコーティングを有することができ、治療中に頂点までの距離を決定するために根管内の挿入長さを測定することを可能にするために表面金属化を有することができる。電極の接触面は、ハンドピース４８への結合においてコネクタに接触する。ハンドピース４８への結合部は、２つの電極の明確な接続を可能にするために、２つの１８０°回転された位置のみを可能にする。電極１８０、１８２は、疎水性層で覆われ得る。その先端を有するファイバ１４のさらなる詳細は、図１２から知られ得る。

ソフトウェアは、レーザパラメータ、空気、および水の流れを制御し、拡張されたハンドピース４８の変形例では、２つまでの追加の洗浄液の流れを制御する。

シーケンサプログラムは、以下の用途のために利用可能である。

・洗浄／乾燥
・細菌検出
・熱的細菌減少
・ａＰＤＴ
・頂点プラグの配置
・閉塞サポート
洗浄／乾燥プログラムは、一連の洗浄および乾燥ステップを提供する（表ＩＩ参照）。パラメータは、個別にプログラムされ得、「好ましい治療プログラム」として記憶され得る。

細菌検出は、蛍光検出を介して根管内の残存細菌および／または細菌残留物を検出するプログラムである。

熱的細菌減少は、明確に定義された方法で根管内面を局所的に加熱するプログラムである。好ましくは１００Ｈｚと２０００Ｈｚとの間のパルス繰り返し率は、低いパルスエネルギー（０．１〜１ｍＪ）と組み合わせて、残存細菌を殺すために十分に高い、根管内面および根管壁内の数１００分の１μｍ以内における温度を局所的に生成するために使用される。流体は、このプログラムにおいては使用されない。局所的な過熱のどのようなリスクも避けるために、ファイバの動きが運動検出器によって監視される。

ａＰＤＴプログラムは、根管壁に沿った接触および流体交換を高めるために、ａＰＤＴ染料流体中に運動を生じさせるために、レーザで生成された蒸気泡に、たとえば、Ｈｅｌｂｏから公知の従来のａＰＤＴ配列を組み合わせる。洗浄液コンテナの代わりに、ａＰＤＴ染料がハンドピース内に挿入される。ａＰＤＴの後、染料は、レーザで生成された蒸気泡のサポートと共に水を用いてフラッシングすることによって、自動的に根管から洗い流される。

不規則な不定形の根管１０のために、異なる閉塞戦略が必要とされる。そのような閉塞方法をサポートするために、デバイスは、以下のプログラムを提供する。

頂点プラグ配置プログラムは、ガッタパーチャプラグが取り付けられたファイバと組み合わせて使用される。頂点位置においてプラグを部分的に溶融し、それをファイバ先端から取り外すために、レーザを用いて熱が加えられる。

閉塞サポートプログラムは、閉塞材料を用いて根管壁全体の密集した範囲を強化するために、根管内の頂点プラグの上に配置された低粘度閉塞材料を根管壁に対して加速するために使用される。そのために、一時的な蒸気泡が根管充填材料内に生成される。加えられた熱は、適用中に粘度をさらに低下させることができ、閉塞材料が導管の任意のくぼみ内に入り込むことを追加で可能にする。

本発明は、レーザパラメータ、ならびに、洗浄液、レーザ支援乾燥、および圧縮空気のシーケンスの自動化制御を提供し、それは、完全に自動化された洗浄プロセスを可能にする。

本発明は、根管の洗浄の助けを借りて上記で説明されているが、本発明による教示は、すでに説明されているように、根管の直径のようにより小さい直径の導管が洗浄されるべき導管、特に、それらの長手方向において均一に延びないそのような導管の洗浄に適している。これに対して、前置き説明への参照が行われる。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ レーザビームを導く光ガイドによる、円周方向に閉鎖された導管の洗浄のための方法であって、
前記光ガイドへの前記レーザビームの進入が、前記光ガイドの自由端が前記導管の外側にあるときに妨げられ、ならびに／または、前記導管内の光ガイドの動きが監視され、動きが存在しないか、もしくは動きがしきい値未満である場合、信号がトリガされ、および／もしくは、レーザ放射がオフにされ、もしくはその出力が低減される、方法。
［２］ 前記導管内の前記光ガイドの前記自由端の位置がチェックおよび／または監視される、［１］に記載の方法。
［３］ 前記導管の内側に存在する材料が、レーザ誘起流体力学的流体運動によって除去される、［１］または［２］に記載の方法。
［４］ 前記光ガイドが前記導管の内側にあるかまたは前記導管の外側にあるのかの検証が、
ａ）前記光ガイドを囲む領域から得られる前記光ガイドによって受け取られる放射線、および／または、
ｂ）前記光ガイドの端部において反射される前記放射線の変化する反射成分によって、および／または、
ｃ）前記光ガイドの外側の金属化によるインピーダンスの変化の測定
によって行われる。［１］から［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記光ガイドの位置決めが、特に、ステップａ）＋ｂ）またはａ）＋ｃ）またはｂ）＋ｃ）によって、特に好ましくはａ）＋ｂ）＋ｃ）によって冗長に検証される、［４］に記載の方法。
［６］ さらなる洗浄流体として６７０ｎｍにおいて励起するメチレンブルーまたは６３５ｎｍにおいて励起するトルイジンブルーのような従来のＰＤＴ（光線力学療法）流体を用いる殺菌が、これらの流体を撹拌するためにレーザ誘起流体力学的流体運動を使用することによって強化される、［１］から［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］ レーザ放射源と、レーザビームを導く光ガイド（１４）と、ハンドピース（４８）とを備える装置であって、前記ハンドピースが、少なくとも前記レーザビームおよび流体が前記ハンドピースに供給され得る送達デバイス（４０）に取外し可能に、好ましくは回転可能に接続され、開口側が前記光ガイド（１４）の領域内に延在する第１のライン（６０）が前記流体を導き、前記レーザビームが前記ハンドピースに取外し可能に接続された前記光ガイドを介して導管（１０）内に向けられる、装置。
［８］ 前記ハンドピースが、そこからライン（６０、６２）が出て、その開口部が前記光ガイド側に延在する少なくとも１つの洗浄液コンテナ（５４）に接続されるか、またはそのようなコンテナを有し、
前記洗浄液コンテナ（５４）が前記ハンドピース（４８）から取り外され得るか、または前記ハンドピース（４８）に差し込まれ得るように、前記洗浄液コンテナ（５４）が前記ハンドピース（４８）に接続され、前記洗浄液コンテナ（５４）には、好ましくは、マイクロコントローラによって制御される電磁気的に作動可能な弁（７８）によって制御され得る閉鎖可能な出口開口部が設けられ、好ましくは、前記電磁気的に作動可能な弁（７８）が、磁気コイル（８０）を有する励起部分と、前記ハンドピース（４８）内の強磁性コア（８２）、およびコンテナ（５４）内の出口弁の一部としての弁オープナとしての強磁性材料の部分とに分離される、［７］に記載の装置。
［９］ 前記デバイスが、圧縮空気によって加圧された、異なる（減菌水および／またはＮａＯＣｌおよび／またはＥＤＴＡおよび／またはＰＤＴ流体のような）洗浄液のための交換可能な使い捨てコンテナ（５４）をさらに有する、［７］または［８］に記載の装置。
［１０］ 前記光ガイド（１４）がその外面上に金属皮膜を有し、好ましくは、前記光ガイド（１４）がその外面上に、互いに対して電気的に絶縁された２つの領域を有する金属皮膜を有し、特に、互いに絶縁された前記領域が少なくとも前記光ガイド（１４）の先端（１８）において櫛状に互いに絡み合い、
前記金属皮膜が、好ましくは、前記光ガイド（１４）の少なくとも前部１／３にわたって疎水性特性を有する、［７］から［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ 運動センサ（７４）が前記ハンドピース（４８）に一体化され、好ましくは、送達システム（５０）に対する前記ハンドピースの回転の認識のために、運動センサ（７４）と回転エンコーダ（５８）が前記ハンドピース（４８）に到達する送達システムに一体化された、［７］から［１０］のいずれか一項に記載の装置。
［１２］ 送達デバイスと前記ハンドピース（４８）との間の前記光ガイドが、好ましくは２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、および、特に加えて、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、５０ｍＪまでの、および／もしくは５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導する、特にＧｅＯ、ＧｅＯ ₂ 、サファイア、もしくはＺｒＦ ₄ の材料で作られ、ならびに／または、前記導管（１０）に導入されるべき前記光ガイド（１４）が、好ましくは２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、および、特に加えて、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、５０ｍＪまでの、および／もしくは５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導する、特にＯＨ還元シリカ、またはサファイアの材料で作られた、［７］から［１１］のいずれか一項に記載の装置。
［１３］ 前記光ガイド（１４）の光伝導コアの直径が、１５０μｍと６００μｍとの間、特に１８０μｍと２５０μｍとの間にあり、前記光ガイドが、好ましくは、その外側に保護層を有し、ならびに／または、前記光ガイド（１４）が、２００μｍと３００μｍとの間の外径、および／もしくは２５ｍｍと４０ｍｍとの間の長さを有する、［７］から［１２］のいずれか一項に記載の装置。
［１４］ 前記レーザが、特に、５μｓと１０００μｓとの間、好ましくは２５μｓ〜４００μｓの範囲内、特に好ましくは５０μｓ〜２００μｓのパルス持続時間、および／または、０．５ｍＪと５０ｍＪとの間、特に１ｍＪと１０ｍＪとの間のパルスエネルギー、および／または、５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲内、好ましくは５０Ｈｚ〜８００Ｈｚのパルス繰り返し率で、０．５Ｗと１０Ｗとの間、好ましくは１Ｗと３Ｗとの間の平均出力を有する、ダイオードポンプ式のＥｒ：ＹＡＧレーザ、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ、またはＣＴＥレーザである、［７］から［１３］のいずれか一項に記載の装置。
［１５］ 前記装置には、タッチスクリーン（４２）を有する制御デバイス（４０）と、前記装置が水および／または圧縮空気を供給され得る供給デバイス、特に医療用のものに接続されたレーザを囲むハウジングとが設けられた、［７］から［１４］のいずれか一項に記載の装置。
［１６］ ダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザ／Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ／ＣＴＥ：ＹＡＧレーザが、以下の細菌蛍光検出のための励起／検出波長範囲、
ａ）励起４０５〜４５０ｎｍ／検出５７０〜６５０ｎｍ
ｂ）励起６００〜７００ｎｍ／検出７５０〜８８０ｎｍ
を用いる導管洗浄のために使用されるのと同じ光ファイバ先端を介して導管の清浄度チェックを提供する、［７］から［１５］のいずれか一項に記載の装置。

Claims (24)

1. レーザ放射源と、レーザ放射を導く光ガイド（１４）と、ハンドピース（４８）とを備える装置であって、前記ハンドピースが、少なくともレーザビームおよび流体が前記ハンドピースに供給され得る送達デバイス（５０）に取外し可能に接続され、開口側が前記光ガイド（１４）の部位に延在する第１のライン（６０）が前記流体を導き、前記レーザビームが前記ハンドピースに取外し可能に接続された前記光ガイドを介して導管（１０）内に向けられ得る、ここにおいて、運動センサ（７４）が前記ハンドピース（４８）に一体化され、
   前記装置は、前記光ガイドの自由端が前記導管の外側にあるとき前記レーザ放射がオフされる機構を含み、または、動きが存在しないか、動きがしきい値未満である場合、信号がトリガされ、および／もしくは、前記レーザ放射がオフにされ、もしくはその出力が低減される、歯内レーザ装置。
2. 前記ハンドピースが、前記送達デバイス（５０）に回転可能に接続される、請求項１に記載の装置。
3. 前記ハンドピースが、そこからラインが出て、その開口部が前記光ガイドに面する少なくとも１つの洗浄液コンテナ（５４）に接続されるか、またはそのようなコンテナを有し、
   前記洗浄液コンテナ（５４）が前記ハンドピース（４８）から取り外され得るか、または前記ハンドピース（４８）に差し込まれ得るように、前記洗浄液コンテナ（５４）が前記ハンドピース（４８）に接続される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記洗浄液コンテナ（５４）には、マイクロコントローラによって制御される電磁気的に作動可能な弁（７８）によって制御され得る閉鎖可能な出口開口部が設けられる、請求項３に記載の装置。
5. 前記電磁気的に作動可能な弁（７８）が、磁気コイル（８０）を有する励起部分と、前記ハンドピース（４８）内の強磁性コア（８２）、およびコンテナ（５４）内の出口弁の一部としての弁オープナとしての強磁性材料の部分とに分離される、請求項４に記載の装置。
6. 前記送達デバイスが、圧縮空気によって加圧された、異なる（減菌水および／またはＮａＯＣｌおよび／またはＥＤＴＡおよび／またはＰＤＴ流体のような）洗浄液のための交換可能な使い捨てコンテナ（５４）をさらに有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記光ガイド（１４）がその外面上に金属皮膜を有する、請求項１から６いずれか一項に記載の装置。
8. 前記光ガイド（１４）がその外面上に、互いに対して電気的に絶縁された２つの領域を有する金属皮膜を有する、請求項７に記載の装置。
9. 互いに絶縁された２つの領域が、少なくとも前記光ガイド（１４）の先端（１８）において櫛状に互いに絡み合っている、請求項８に記載の装置。
10. 前記金属皮膜が、前記光ガイド（１４）の少なくとも前部１／３にわたって疎水性特性を有する、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 送達システム（５０）に対する前記ハンドピースの回転の認識のために、前記運動センサ（７４）と回転エンコーダ（５８）が前記ハンドピース（４８）に到達する送達システムに一体化された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 送達デバイスと前記ハンドピース（４８）との間の前記光ガイドが、２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、および、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、５０ｍＪまでの、および／もしくは５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導することができる材料で作られ、ならびに／または、前記導管（１０）に導入されるべき前記光ガイド（１４）が、２．６９μｍと２．９４μｍとの間の波長範囲における、および、４００ｎｍと１０００ｎｍとの間の波長範囲における、５０ｍＪまでの、および／もしくは５Ｗの平均レーザ出力のレーザパルスを伝導する材料で作られる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 送達デバイスと前記ハンドピース（４８）との間の前記光ガイドが、ＧｅＯ、ＧｅＯ₂、サファイア、もしくはＺｒＦ₄ で作られる、請求項１２に記載の装置。
14. 前記導管（１０）に導入されるべき前記光ガイド（１４）が、ＯＨ還元シリカ、またはサファイアで作られる、請求項１２に記載の装置。
15. 前記光ガイド（１４）の光伝導コアの直径が、１５０μｍと６００μｍとの間にある、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記光ガイド（１４）の光伝導コアの直径が、１８０μｍと２５０μｍとの間にあり、前記光ガイドが、その外側に保護層を有し、ならびに／または、前記光ガイド（１４）が、２００μｍと３００μｍとの間の外径、および／もしくは２５ｍｍと４０ｍｍとの間の長さを有する、請求項１５に記載の装置。
17. 前記レーザ放射源が、５μｓと１０００μｓとの間、のパルス持続時間、および／または、０．５ｍＪと５０ｍＪとの間のパルスエネルギー、および／または、５０Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲内のパルス繰り返し率で、０．５Ｗと１０Ｗとの間の平均出力を有する、ダイオードポンプ式のＥｒ：ＹＡＧレーザ、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ、またはＣＴＥレーザである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記レーザ放射が、２５μｓから４００μｓの範囲のパルス持続時間である、請求項１７に記載の装置。
19. 前記レーザ放射が、５０μｓから２００μｓの範囲のパルス持続時間である、請求項１８に記載の装置。
20. 前記レーザ放射が、１ｍＪと１０ｍＪとの間のパルスエネルギーである、請求項１７に記載の装置。
21. 前記レーザ放射が、５０Ｈｚから８００Ｈｚの範囲のパルス繰り返し率である、請求項１７に記載の装置。
22. 前記レーザ放射が、１Ｗと３Ｗとの間の平均出力を有する、請求項１７に記載の装置。
23. 前記装置には、タッチスクリーン（４２）を有する制御デバイス（４０）と、前記装置に水および／または圧縮空気を供給することができる供給デバイスに接続されたレーザを囲むハウジングと、が設けられた、請求項１から２２のいずれか一項に記載の装置。
24. ダイオードポンプ式Ｅｒ：ＹＡＧレーザまたはＥｒ：ＹＳＧＧレーザまたはＣＴＥ：ＹＡＧレーザを用いて、以下の細菌蛍光検出のための励起および検出波長範囲を使用する、 ａ）励起４０５〜４５０ｎｍおよび検出５７０〜６５０ｎｍ
    ｂ）励起６００〜７００ｎｍおよび検出７５０〜８８０ｎｍ
    導管洗浄のために使用されるのと同じ光ファイバ先端を介した導管の清浄度チェックを提供する、請求項１から２３のいずれか一項に記載の装置。

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