(57)【要約】  医療用レーザ光源システムであって、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有する第１励起光と、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有し、発振エネルギー強度、発振パルス幅、繰り返し周波数、およびピークパワーの少なくともひとつが第１励起光と異なる第２励起光とを発生する励起レーザ光源装置と、励起レーザ光源装置が発生した第１励起光および第２励起光を伝播させる長尺な光ファイバと、光ファイバから射出された第１励起光および第２励起光の少なくとも一方により、２．７μｍ以上、３．２μｍ以下のレーザ光を発生するレーザデバイスとを備える。
2015105154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有する第１励起光と、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有し、発振エネルギー強度、発振パルス幅、繰り返し周波数、およびピークパワーの少なくともひとつが前記第１励起光と異なる第２励起光とを発生する励起レーザ光源装置と、
前記励起レーザ光源装置が発生した第１励起光および第２励起光を伝播させる長尺な光ファイバと、
前記光ファイバから射出された前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方により、２．７μｍ以上、３．２μｍ以下のレーザ光を発生するレーザデバイスと
を備える医療用レーザ光源システム。
【請求項２】
前記レーザデバイスは、前記光ファイバの一端に配されたハンドピースに収容される請求項１に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項３】
前記光ファイバは、前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方を伝播させる石英ファイバを含む請求項１または２に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項４】
前記励起レーザ光源装置は、前記第１励起光および前記第２励起光のいずれかを選択的に発生させる請求項１から３のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項５】
前記励起レーザ光源装置は、前記第１励起光および前記第２励起光を発生する光源ユニットを有する請求項１から３のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項６】
前記励起レーザ光源装置は、前記第１励起光および前記第２励起光を混合して前記光ファイバに伝播させる光混合器を有する請求項５に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項７】
前記レーザデバイスは、前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方により励起されて発振したレーザ光を射出し、且つ、前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方の一部を外部に向かって射出する請求項１から６のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項８】
前記レーザデバイスは、前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方の少なくとも一部を透過させる出力ミラーを含む請求項７に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項９】
前記励起レーザ光源装置が発生した第１励起光および第２励起光を伝播させる長尺な他の光ファイバと、
前記他の光ファイバから射出された前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方により、２．７μｍ以上、３．２μｍ以下のレーザ光を発生する他のレーザデバイスと、
前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方を、前記光ファイバおよび前記他の光ファイバの少なくとも一方に伝播させる光切替スイッチと
を備えた請求項１から８のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１０】
前記励起レーザ光源装置は、前記第１励起光および前記第２励起光の少なくとも一方を発生するレーザ発振部と、前記レーザ発振部が発生するレーザ光の発振エネルギー強度、発振パルス幅、繰り返し周波数、およびピークパワーを設定するサブ制御器とをそれぞれが含む複数のレーザユニットを有する請求項１から９までのいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１１】
前記励起レーザ光源装置は、遷移金属イオンをドープした二六族半導体を含むレーザ媒質を有する請求項１から１０のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１２】
前記遷移金属イオンは、Ｃｒ２＋、Ｆｅ２＋、およびＣｏ２＋のいずれかを含み、前記二六族半導体は、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、およびＣｄＴｅのいずれかを含む請求項１１に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１３】
前記レーザ媒質は、波長１．９２μｍにおける吸収が５０％以上となる濃度でＣｒ２＋イオンをドープした媒質長３ｍｍ以上のＣｄＳｅを含む請求項１２に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１４】
前記レーザ媒質は、波長１．７８μｍにおける吸収が５０％以上となる濃度でＣｒ２＋イオンをドープした媒質長３ｍｍ以上のＺｎＳｅを含む請求項１２に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１５】
前記励起レーザ光源装置は、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の発振波長において、パルス発振する固体レーザ発振器、および連続発振する固体レーザ発振器の少なくとも一方を有する請求項１から１４のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１６】
前記励起レーザ光源装置は、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の発振波長において、発振エネルギー強度０．０１ｍＪ以上、且つ２Ｊ以下、繰返し周波数１Ｈｚ以上、且つ１ＭＨｚ以下、発振パルス幅１０ｎ秒以上、且つ１０００μ秒以下の範囲でパルス発振する固体レーザ発振器を有する請求項１５に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１７】
前記励起レーザ光源装置は、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦｅｅｄＢａｃｋ  Ｌａｓｅｒ）レーザをＴｍアクティブファイバで増幅して、発振パルス幅１０ｎ秒以上、且つ１０００μ秒以下、発振エネルギー強度０．０１ｍＪ以上、且つ２Ｊ以下であり、繰返し周波数を１Ｈｚ以上、且つ１ＭＨｚの範囲で可変できるＭＯＦＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｒｅ）を有する請求項１から１６のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１８】
前記光ファイバは、ＯＨ濃度が１０ｐｐｍ以下の石英ファイバを含む請求項１から１７のいずれか１項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項１９】
前記光ファイバは、前記励起レーザ光源装置および前記レーザデバイスの少なくとも一方に対して着脱自在に結合される請求項１から１８のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【請求項２０】
前記励起レーザ光源装置は、前記レーザデバイスに隣接する管路に空気および水の少なくとも一方を含む流体を供給するスプレー制御ユニットを更に備える請求項１から１９のいずれか一項に記載の医療用レーザ光源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用レーザ光源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９８８年にフラッシュランプ励起による波長２．９４μｍのＥｒＹＡＧパルスレーザの開発が報告されて以来（非特許文献１参照）、２０１２年１月には医療用レーザに関する研究成果をまとめた出版物が発表されている（非特許文献２参照）。【０００３】
米国のシネロン社は、デンタルハンドピースに小型フラッシュランプ励起Ｅｒパルスレーザ発振器を組込んだ歯科治療器を製品化している（非特許文献４）。米国のマイスターらは、半導体レーザを石英ファイバにより伝送して、デンタルハンドピースに組み込んだＥｒレーザ共振器を励起することを報告している（非特許文献５）。【０００４】
また、波長２．９４μｍのレーザを伝播させる特殊な光ファイバを搭載した導光装置（特許文献１、特許文献２参照）、同光ファイバを乾燥空気で保護すること（特許文献３参照）、金属製フレキシブルチューブによる同光ファイバの保護構造（非特許文献３参照）等が提案されている。【０００５】
更に、スロベニアのフォトナ社は、フラッシュランプ励起Ｅｒパルスレーザを用いた歯科治療器を製品化している（非特許文献６参照）。また、低いパルスエネルギーで、高ピークパワー・高繰り返し発振して滅菌効果を向上させる医療用レーザも提案されている（非特許文献７参照）。また更に、約２１１０ｎｍ〜約２８４０ｎｍの間でレーザ発振が可能なレーザ媒質が開示されている（特許文献４参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平７−５１２８５号公報
［特許文献２］特開２００６−２５４９８６号公報
［特許文献３］特開平７−５１２８７号公報
［特許文献４］特開２００５−５０４４３７号公報
［非特許文献］
［非特許文献１］中島貞洋，外１名，「高出力３μｍＥｒ：ＹＡＧレーザと伝送系の開発」，１９８８年秋季応用物理学会予稿，４ａＲ−９
［非特許文献２］青木章，外２５名，「歯周治療・インプラント治療におけるＥｒ：ＹＡＧレーザの使い方」，医学情報社
［非特許文献３］米国バイオレーズ社，「フラッシュランプ励起Ｅｒ：ＹＳＧＧパルスレーザ歯科治療器」  ［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成２５年１２月２６日検索］，インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｉｏｌａｓｅ．ｃｏｍ／Ｐａｇｅｓ／Ｄｅｎｔａｌ−Ｌａｓｅｒｓ．ａｓｐｘ＞
［非特許文献４］米国シネロン社，「Ｅｒパルスレーザ歯科治療器」，［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成２５年１２月２６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｙｎｅｒｏｎｄｅｎｔａｌ．ｃｏｍ／ｗｈｙ−ｌａｓｅｒ＞
［非特許文献５］Ｊｏｒｇ  Ｍｅｉｓｔｅｒ，外３名，"Ｍｕｌｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｃｏｎｃｅｐｔ  ｆｏｒ  ｍｉｎｉｔｕｒｅｒｉｚｅｄｄｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ  ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｌａｓｅｒｓ"，２００４年１１月，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ／Ｖ４３，ＮＯ３１
［非特許文献６］スロベニア  フォトナ社，［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成２５年１２月２６日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｏｔｏｎａ．ｃｏｍ／ｅｎ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／１１８８／ｌｉｇｈｔｗａｌｋｅｒ／＞
［非特許文献７］Ｈｉｒｏｙａｓｕ  ＹＡＭＡＧＵＣＩ，外７名，"Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ  Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  Ｅｒｂｉｕｍ：ＹＡＧ  Ｌａｓｅｒ  ｏｎ  Ｒｏｏｔ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ"，１９９７年１２月，Ｊ．ＰＥＲＩＯＤＯＮＴＯＬ／Ｖ６８，ＮＯ１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療分野においては、利用方法毎にレーザ光源の種類が異なり、複合的にレーザを利用することが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によると、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有する第１励起光と、１．５μｍ以上、且つ２．２μｍ以下の波長を有し、発振エネルギー強度、発振パルス幅、繰り返し周波数、およびピークパワーの少なくともひとつが第１励起光と異なる第２励起光とを発生する励起レーザ光源装置と、励起レーザ光源装置が発生した第１励起光および第２励起光を伝播させる長尺な光ファイバと、光ファイバから射出された第１励起光および第２励起光の少なくとも一方により、２．７μｍ以上、３．２μｍ以下のレーザ光を発生するレーザデバイスとを備える医療用レーザ光源システムが提供される。【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】医療用レーザ光源システム１０の構成例を示す図である。
【図２】治療台５０を含む医療用レーザ光源システム１０の構成を示す図である。
【図３】デンタルハンドピース５００の断面図である。
【図４】カップラ部３５０とデンタルハンドピース５００との関係を示す図である。
【図５】小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の断面図である。
【図６】小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の設置状態を示す図である。
【図７】小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の設置状態を示す図である。
【図８】小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の設置状態を示す図である。
【図９】医療用レーザ光源システム１０の他の構成例を示す図である。
【図１０】治療台５０を含む医療用レーザ光源システム１０の他の構成を示す図である。
【図１１】医療用レーザ光源システム１０のまた他の構成例を示す図である。
【図１２】複数の治療台を含む医療用レーザ光源システム１０の構成を示す図である。
【図１３】ＭＯＦＡ方式の励起レーザ光発振器２１１の構造を示す図である。
【図１４】ＭＯＦＡ方式の励起レーザ光発振器２１１の他の構造を示す図である。
【図１５】ＭＯＦＡ方式の励起レーザ光発振器２１１のまた他の構造を示す図である。
【図１６】ファイバレーザ方式の励起レーザ光発振器２１１のまた他の構造を示す図である。
【図１７】ファイバレーザ方式の励起レーザ光発振器２１１のまた他の構造を示す図である。
【図１８】図１７に示す励起レーザ光発振器２１１の制御波形例を示す図である。
【図１９】図１７に示す励起レーザ光発振器２１１の制御波形例を示す図である。
【図２０】ＯＣミラー４３０の構造を示す図である。
【図２１】ＯＣミラー４３０の構造を示す図である。
【図２２】水の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図２３】励起レーザ光発振器２１１の組み合せを説明する図である。
【図２４】励起レーザ光発振器２１１の組み合せを説明する図である。
【図２５】治療台５０ａを含む医療用レーザ光源システムの構成を示す図である。
【図２６】他のデンタルハンドピース５００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
［実施例１］
図１は、医療用レーザ光源システム１０の構成例を示す図である。医療用レーザ光源システム１０は、励起レーザ光源装置２０と、長尺ファイバ導光装置３０と、デンタルハンドピース５００とを備える。
【００１２】
励起レーザ光源装置２０は、励起レーザ光源ユニット２１０、冷却器ユニット２２０、スプレー制御ユニット２２５、電源ユニット２３０および制御ディスプレイユニット２４０などの要素ユニットを有する。
【００１３】
励起レーザ光源ユニット２１０の出射口には、集光器２１３が取付けられる。集光器２１３は、励起レーザ光発振器２１１から出射された励起レーザ光２１２を、長尺ファイバ導光装置３０の励起光入射口３１１に集光する。長尺ファイバ導光装置３０は、集光器２１３の出射口に脱着自在に装着される。
【００１４】
冷却器ユニット２２０は、励起レーザ光源ユニット２１０の発熱を冷却する。例えば、最大平均出力２０Ｗの励起レーザ光源ユニット２１０の設定に対して発振効率が２０％であることから、１００Ｗ程度の冷却能力を持つ冷却器ユニット２２０を搭載する。
【００１５】
スプレー制御ユニット２２５は、スプレー水Ｗを貯水するための水タンクと、水タンクからスプレー水Ｗを供給するための小型ポンプと、スプレーエアＡを供給するためのコンプレッサとを備え、スプレー水ＷおよびスプレーエアＡの、それぞれの流量を電磁バルブで調整する。スプレー水ＷとスプレーエアＡは、端子３１６から長尺ファイバ導光装置３０を通りカップラ部３５０に導かれる。長尺ファイバ導光装置３０を構成する端子３１６は、スプレー制御ユニット２２５に着脱自在に装着される。
【００１６】
スプレー制御ユニット２２５は、スプレー水ＷとスプレーエアＡとの混合量、およびスプレー水ＷとスプレーエアＡとの流量を制御する。これにより、デンタルハンドピース５００に装着された照射チップ５２０から患部に向けてスプレー水ＷとスプレーエアＡとが噴出される。これにより、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を患部に照射する場合に発生する不要な熱や蒸散物が除去される。
【００１７】
電源ユニット２３０は、各構成ユニットの駆動に必要な電力を供給している。制御ディスプレイユニット２４０は、メイン制御器２４１と、ディスプレイパネル２４２とを有している。
【００１８】
メイン制御器２４１は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、ＣＰＵなどの演算処理部とを搭載する。記憶部には、予め測定された励起レーザ光２１２とデンタルハンドピース５００の先端から出射される２．９μｍ帯レーザ治療光５０１のパフォーマンス関係データや制御プログラムなどが記録される。演算処理部には、記憶部のデータを基に電源ユニット２３０や励起レーザ光源ユニット２１０を制御し、制御コンソール２５０での術者の設定に対して２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を安全に出力させるためのＣＰＵなどを搭載する。
【００１９】
また、記憶部には、スプレー制御ユニット２２５のスプレー水ＷとスプレーエアＡの流量制御データや制御プログラムを記憶する。これにより、演算処理部が、冷却器ユニット２２０、スプレー制御ユニット２２５を制御することで、メイン制御器２４１が機器の冷却や噴霧スプレーを制御する。ディスプレイパネル２４２は、現在のレーザ出力の設定値、デンタルハンドピース５００の使用状態、医療用レーザ光源システム１０を構成する各ユニットの動作状態などを表示する。
【００２０】
長尺ファイバ導光装置３０は、ＯＨイオンの濃度が１０ｐｐｍ以下と低い石英ファイバコード３１２を有する。これにより、レーザ媒質４１０のための励起波長域１．５〜２．２μｍの励起光を低損失に伝送する。石英ファイバコード３１２としては、例えば、株式会社フジクラのコア径４００μｍのＳＢシリーズステップインデックスタイプの石英ファイバコード３１２を使用できる。当該光ファイバコードは、シリコーン樹脂の１次被覆と、ポリアミドの２次被覆とを有し、更に、周囲にアラミド繊維の抗張力体とＰＶＣの外被とを有する。これにより、圧縮力等の外力に強く、屈曲性に優れた長尺ファイバ導光装置３０が形成できる。
【００２１】
なお、類似した構造を有する石英ファイバコード３１２が多くのファイバメーカにより製品化されており、それらを使用することもできる。また、長尺ファイバ導光装置３０には、グレーデッドインデックスタイプの光ファイバを使用することもできる。長尺ファイバ導光装置３０の励起光入射口３１１には、ＦＣファイバコネクタを使用できるが、他のタイプのコネクタを使用することもできる。
【００２２】
長尺ファイバ導光装置３０の前方部分は治療台５０に配置される。長尺ファイバ導光装置３０の前方先端には、カップラ部３５０が配される。カップラ部３５０に、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内包させてもよい。
【００２３】
デンタルハンドピース５００は、治療台５０にて用いられる。デンタルハンドピース５００は、カップラ部３５０に脱着自在に装着され、術者が患部を治療する場合に、手に持って使用する。
【００２４】
図２は、治療台５０を含む医療用レーザ光源システム１０の構成を示す図である。図示のように、治療台５０には、制御コンソール２５０と、フットスイッチ２５１とが設置される。
【００２５】
制御コンソール２５０は、スイッチ類、設定表示のためのディスプレイ等を備える。これにより、ユーザは、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１、スプレー等の出力を設定できる。
【００２６】
また、制御コンソール２５０は、励起レーザ光源装置２０に組込まれた制御ディスプレイユニット２４０と通信用電気コード３１３で接続され、当該通信用電気コード３１３を通じて制御信号を通信する。通信用電気コード３１３は、長尺ファイバ導光装置３０に内包してもよい。通信用電気コード３１３の両端は、励起レーザ光源装置２０の電気端子２４３と制御コンソール２５０の電気端子にそれぞれ接続される。
【００２７】
フットスイッチ２５１は、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を出力させるスイッチとして術者が操作する。フットスイッチ２５１の制御電線は、制御コンソール２５０に接続してもよい。
【００２８】
図３は、カップラ部３５０およびデンタルハンドピース５００の断面図である。カップラ部３５０は、石英ファイバコード３１２、管路３１５Ｗ、３１５Ａ、および小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を収容する。デンタルハンドピース５００は、外筒内管路５１１Ａ、５１１Ｗ、照射チップ５２０、チップ接続端子５２１、および集光素子５２２を有する。
【００２９】
デンタルハンドピース５００の先端に、チップ接続端子５２１が設けられる。チップ接続端子５２１には、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を患部に照射する照射チップ５２０が脱着自在に装着される。
【００３０】
デンタルハンドピース５００の内側には、照射チップ５２０に２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を集光する集光素子５２２と、カップラ部３５０を介して供給されるスプレー水ＷとスプレーエアＡを照射チップ５２０に導く外筒内管路５１１Ａ、５１１Ｗとが配設される。外筒内管路５１１Ａ内にはスプレーエアＡが、外筒内管路５１１Ｗにはスプレー水Ｗが流れる。
【００３１】
スプレー水ＷとスプレーエアＡは、長尺ファイバ導光装置３０に内包された管路３１５Ｗおよび管路３１５Ａを通じて、カップラ部３５０のカップラ内管路３５１Ａ、３５１Ｗに導かれ、更に、デンタルハンドピース５００に内設された外筒内管路５１１Ａおよび５１１Ｗを通じて照射チップ５２０に導かれる。更に、スプレー水ＷとスプレーエアＡは、照射チップ５２０の先端から照射部位に向けてスプレーされる。これらスプレー水ＷとスプレーエアＡとの流量は、制御コンソール２５０を通じて術者によりマニュアルで設定されてもよいし、プリセットにより設定されてもよい。
【００３２】
尚、スプレー水ＷとスプレーエアＡは、スプレー制御ユニット２２５の制御の下に、励起レーザ光源装置２０に設けた水タンクと、スプレー水Ｗを供給する小型ポンプと、スプレーエアＡを供給するコンプレッサとにより供給できる。また、デンタルドリル用の外部高圧水とエアを、水タンク、小型ポンプ、およびコンプレッサが治療施設内に既存の場合は、それを利用してもよい。更に、上記の例においては、カップラ部３５０のスプレー水Ｗの流路であるカップラ内管路３５１Ｗをレーザ媒質４１０の側方に設けることで、レーザ媒質４１０への冷却効果も得られる。
【００３３】
小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０は、カップラ部３５０の中に搭載されており、レーザ媒質４１０、フェルル４１２、ＨＲミラー４２０、ＯＣミラー４３０、および励起集光器４４０を有する。
【００３４】
小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０は、３ｍｍ（奥行き）×３ｍｍ（高さ）×１０ｍｍ（長さ）のサイズのＺｎＳｅ二六族半導体に、波長１．７８μｍで９５％以上の光が吸収されるようにＣｒ２＋イオンをドープしたレーザ媒質４１０を有する。
【００３５】
レーザ媒質４１０の後端面にはＨＲミラー４２０が、前端面にはダブル反射防止膜４１１が形成されている。ＨＲミラー４２０は、励起レーザ光２１２の波長１．７８μｍを高透過（本実施形態では８０％以上）し、且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を高反射（本実施形態では９９％以上）する。ダブル反射防止膜４１１は、１．７８μｍと２．９μｍ帯レーザ治療光５０１をそれぞれ、８０％以上および９９％以上透過する。
【００３６】
２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を取り出すＯＣミラー４３０の後端面にはＯＣ膜４３１を、前端面には反射防止膜４３２が形成されている。ＯＣ膜４３１は、励起レーザ光２１２の励起波長である１．７８μｍを高反射（本実施形態では８０％以上）し、且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の一部を透過（本実施形態では４０％）する。反射防止膜４３２は、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の９９％以上を透過する。ＯＣミラー４３０とＨＲミラー４２０とにより共振器が形成される。
【００３７】
フェルル４１２は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の後端に装着される。フェルル４１２の前端部には、石英ファイバコード３１２が接続され、フェルル４１２の後端部には励起光出射口３１４が形成されている。
【００３８】
２．９μｍ帯レーザデバイス４０において、励起光出射口３１４から出射された励起レーザ光２１２は、励起集光器４４０によりコリメートされてＨＲミラー４２０の後方からレーザ媒質４１０に集光される。レーザ媒質４１０で集光された励起レーザ光２１２は、Ｃｒ２＋イオンを励起させ、ＯＣミラー４３０より２．９μｍ帯レーザ治療光５０１が出射される。
【００３９】
図４は、カップラ部３５０とデンタルハンドピース５００との関係を示す図である。図示のように、医療用レーザ光源システム１０に搭載されているデンタルハンドピース５００と、長尺ファイバ導光装置３０の前方先端に取り付けられているカップラ部３５０とは、デンタルハンドピース５００をワンタッチでカップラ部３５０と脱着できるように構成されている。また、デンタルハンドピース５００は、各種の照射チップ５２０をワンタッチで脱着して交換できる。
【００４０】
上記のような構造により、治療ごとに患部に触れるデンタルハンドピース５００と照射チップ５２０とを、カップラ部３５０から分離できるため、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０が搭載されているカップラ部３５０を含む長尺ファイバ導光装置３０の滅菌を不要にできる。
【００４１】
デンタルハンドピース５００において、２．９μｍ帯レーザデバイス４０から射出された２．９μｍ帯レーザ治療光５０１は、リレー光学素子４５０によりデンタルハンドピース５００の前方に導光され、さらに前端内に装着されている集光素子５２２により集光されて、照射チップ５２０に導光される。斯くして、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１は、照射チップ５２０の先端から出射される。
【００４２】
ここで、本実施形態では、レーザ媒質４１０としては、Ｃｒ２＋：ＺｎＳｅを用いることができる。このレーザ媒質４１０は、石英ファイバによる長尺伝送が可能な波長域１．５〜２．２μｍの励起光で励起して、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を発振できる。他にも、遷移金属イオン（Ｃｒ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋など）をドープした二六族半導体（ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅなど）を、レーザ媒質４１０として使用できる。
【００４３】
また、医療用レーザ光源システム１０には、ゾーンメルト法やブリッジマン法などで製作した二六族半導体インゴットから切り出したロッドなどの側面に、遷移金属を堆積させアニールで拡散させ製造した長い媒質長（＞３ｍｍ）を有する二六族半導体レーザ媒質で構成した励起レーザ光発振器２１１を搭載しており、同構成により、治療に必要とされるレーザエネルギーの出力を可能としている。
【００４４】
また、本実施形態では、カップラ部３５０のスプレー水Ｗの流路であるカップラ内管路３５１Ｗをレーザ媒質４１０の側方に設けている。これにより、スプレー水ＷおよびスプレーエアＡにより、レーザ媒質４１０への冷却効果が得られる。
【００４５】
図２に示した治療台５０において歯科硬組織の治療をする場合、励起レーザ光源ユニット２１０は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０に使われているＣｒ２＋：ＺｎＳｅからなるレーザ媒質４１０に、励起波長域である１．５〜２．２μｍ域の強パルス発振した励起レーザ光を供給する。
【００４６】
そこで、励起レーザ光源ユニット２１０としては、図１３に示す、ＭＯＦＡ（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式の励起レーザ光発振器２１１を搭載して使用できる。図１３に示した励起レーザ光発振器２１１は、Ｃｒ２＋：ＺｎＳｅのピーク励起波長である１．７４μｍで発振する分布帰還型（ＤＦＢ）レーザを第１種光２６０として、Ｔｍアクティブファイバ２９０で増幅させる。これにより、発振パルス幅を１０ｎ秒〜１０００μ秒、発振エネルギー強度を０．０１ｍＪ〜２Ｊ、繰返し周波数を１Ｈｚ〜１ＭＨｚまで可変できる。励起レーザ光源ユニット２１０については、図１３を参照して後述する。
【００４７】
尚、励起レーザ光源ユニット２１０としては、他のレーザ光源を用いることもできる。例えば、１．５〜２．２μｍにおいて強パルス発振できる２．０μｍ帯のＬＤ励起Ｔｍ：ＹＡＧレーザ、ＯＰＯにより同波長域で発振するレーザなどの固体レーザを用いることができる。また、１００Ｈｚ程度までの比較的低い繰返し周波数で充分な医療応用に対しては、２．１μｍ帯で発振するＨｏ：ＹＡＧレーザ、１．７μｍ帯で発振するＥｒ：ＹＡＧレーザなどのフラッシュランプ励起固体レーザも使用できる。更に他のレーザ光源を使用してもよいことはもちろんである。
【００４８】
上記の医療用レーザ光源システム１０を用いることにより、例えば、歯科硬組織エナメル質の治療では、制御コンソール２５０で、２００ｍＪ、パルス幅５０μ秒、繰返し周波数２０Ｈｚでの２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の照射条件（同設定でのピークパワーは４ｋＷ）と、適切な噴霧を形成できるスプレー水ＷおよびスプレーエアＡの量（例えば、スプレー水Ｗを１０ｃｃ／分、スプレーエアＡを２Ｌ／分）を設定してフットスイッチ２５１を踏むことで、照射チップ５２０の先端から２．９μｍ帯レーザ治療光５０１と噴霧とがエナメルに向け出射され、照射部を蒸散できる。
【００４９】
その後、制御コンソール２５０で、３ｍＪ、パルス幅２００ｎ秒、繰り返し周波数１０Ｈｚでの２．９μｍおびレーザ治療光５０１の照射条件（同設定でのピークパワーは１５ｋＷ）と、適切な噴霧を形成できるスプレー水ＷおよびスプレーエアＡの量（例えば、スプレー水Ｗを１０ｃｃ／分、スプレーエアＡを２Ｌ／分）を設定して、フットスイッチ２５１を含むことにより、以後の接着修復のための蒸散面の処理を施すこともできる。
【００５０】
また、口腔内の歯周病菌毒素等の滅菌は、０．４ｍＪ、パルス幅５００μ秒、繰返し周波数２５ｋＨｚ（同設定でのピークパワーは０．８ｋＷ）の照射条件と噴霧条件（例えば、スプレー水Ｗを０．５ｃｃ／分、スプレーエアＡを１Ｌ／分）を設定して照射することで口腔内を滅菌できる。
【００５１】
図５は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の他の構造を示す断面図である。この小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０においては、後端面にＨＲミラー４２０が、前端面にダブル反射防止膜４１１がコーティングされる。また、レーザ媒質４１０をフェルル４１２に半田付けで固定して、フェルル４１２の後端部に励起光出射口３１４を設置し、フェルル４１２の前端部にはＯＣ膜４３１を設置した共振器構造としてもよい。励起光出射口３１４は、ＨＲミラー４２０の直前に配置される。
【００５２】
上記小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０において、ＨＲミラー４２０は、励起レーザ光２１２を高透過し且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を高反射する。ダブル反射防止膜４１１は、励起レーザ光２１２と２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の反射を防止する。レーザ媒質４１０は、側面に銅がコーティングされた０．５ｍｍφ×１５ｍｍのファイバロッド状に形成されている。ＯＣ膜４３１は、励起レーザ光２１２を高反射し且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の一部を透過する。
【００５３】
図６は、デンタルハンドピース５００の他の形態を示す図である。図示のように、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を、従前のデンタルハンドピース５００の導光素子５３３に設置して、照明と滅菌とに利用してもよい。
【００５４】
図７は、デンタルハンドピース５００のまた他の形態を示す図である。図示のように、スケーラー先端部に、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の導光素子５３３を設けてもよい。これにより、スケーラーにおいても、照明と滅菌とにレーザ光を利用できる。
【００５５】
図８は、デンタルハンドピース５００のまた他の形態を示す図である。図示のように、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内視鏡先端に取付けてもよい。これにより、特殊伝送装置が不要になるこので、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１による体内での蒸散治療や滅菌ができる。
【００５６】
［第２実施例］
図９は、他の医療用レーザ光源システム１０の構成例を示す図である。医療用レーザ光源システム１０は、励起レーザ光源装置２０、長尺ファイバ導光装置３０、およびデンタルハンドピース５００を備える。
【００５７】
この医療用レーザ光源システム１０は、次に説明する部分を除くと、実施例１と同じ構造を有する。よって、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００５８】
この医療用レーザ光源システム１０においては、励起レーザ光源装置２０が、光切替スイッチ２１４を備える。光切替スイッチ２１４は、励起レーザ光発振器２１１より出射された励起レーザ光２１２を長尺ファイバ導光装置３０の励起光入射口３１１に集光する集光器２１３の後端に搭載される。更に、光切替スイッチ２１４に複数の長尺ファイバ導光装置３０が取付けられ、複数の長尺ファイバ導光装置３０の各々の先端部にデンタルハンドピース５００が接続される。
【００５９】
図示の医療用レーザ光源システム１０においては、デンタルハンドピース５００側に、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０が配される。この小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０においては、７ｍｍ（奥行き）×７ｍｍ（高さ）×７ｍｍ（長さ）のサイズを有するレーザ媒質４１０が用いられる。また、レーザ媒質４１０は、波長１．９２μｍにおける光の吸収率が６０％以上となるようにＣｒ２＋イオンをドープしたＣｄＳｅの二六族半導体が使われる。
【００６０】
レーザ媒質４１０の後端面にはＨＲミラー４２０が、前端面にはＯＣミラー４３０が形成されている。ＨＲミラー４２０は、励起レーザ光２１２の波長１．９２μｍを高透過（本実施形態では８５％以上）し、且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を高反射（本実施形態では９９．８％以上）する。ＯＣミラー４３０は、１．９２μｍを透過（本実施形態では８５％以上）し、且つ２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の一部を透過（本実施形態では２０％）する。ＯＣミラー４３０とＨＲミラー４２０とで共振器が構成される。
【００６１】
励起光出射口３１４から出射された励起レーザ光２１２は、励起集光器４４０により広いビーム径にコリメートされてＨＲミラー４２０の後方からレーザ媒質４１０に集光される。レーザ媒質４１０で集光された励起レーザ光２１２は、Ｃｒ２＋イオンを励起させ、ＯＣミラー４３０から２．９μｍ帯レーザ治療光５０１が出射される。
【００６２】
更に、吸収されなかった１．９２μｍの励起レーザ光２１２も、デンタルハンドピース５００から同時に出射される。２．９μｍ帯レーザ治療光５０１と１．９２μｍの励起レーザ光２１２の混合されたレーザ光は、リレー光学素子４５０により、デンタルハンドピース５００先端に装着されている照射チップ５２０に導光され、照射チップ５２０の先端から出射されて患部に照射される。これにより、歯牙組織も治療できる。よって、１．９２μｍの励起レーザ光２１２が適度に生体組織に吸収されることによる止血効果と、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１が生体組織に急激に吸収されることによる高い蒸散効果との相乗効果により優れた切開性能を得ることが可能となる。
【００６３】
図１０は、治療台５０を含む医療用レーザ光源システム１０の構成を示す図である。図示のように、医療用レーザ光源システム１０は複数の治療台５０を備え、複数の治療台５０の各々に、制御コンソール２５０と、フットスイッチ２５１とが設置される。これにより、複数の治療台５０の各々において、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を利用した治療が行える。また、この医療用レーザ光源システム１０においては、光切替スイッチ２１４を切り替えることにより、使用していないデンタルハンドピース５００への励起光の供給を遮断することもできる。
【００６４】
なお、図示の医療用レーザ光源システム１０においては、治療台５０の各々に設置された制御コンソール２５０と、励起レーザ光源装置２０に組込まれた制御ディスプレイユニット２４０との間で、ＷｉＦｉ（無線ＬＡＮ）を通じた通信ができる。これにより、長尺ファイバ導光装置３０は、石英ファイバコード３１２と管路３１５Ａ、３１５Ｗとを内包するが、通信用電気コード３１３を内包していない。
【００６５】
これにより、治療台５０の各々と励起レーザ光源装置２０との制御信号の通信を確保しつつ、長尺ファイバ導光装置３０を細径化、軽量化して、デンタルハンドピース５００の取り回しをよくしている。また、部品点数を低減することにより、コストダウンもできる。
【００６６】
［実施例３］
図１１は、他の医療用レーザ光源システム１０の構成例を示す図である。医療用レーザ光源システム１０は、励起レーザ光源装置２０、長尺ファイバ導光装置３０、およびデンタルハンドピース５００を備える。
【００６７】
この医療用レーザ光源システム１０は、次に説明する部分を除くと、実施例１と同じ構造を有する。よって、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００６８】
図示の医療用レーザ光源システム１０において、励起レーザ光源装置２０は、複数の励起レーザ光発振器２１１を有する。また、複数の励起レーザ光発振器２１１の出力は、共通の光混合器２１６を通じて、光混合器２１６の後段に配された光切替スイッチ２１４に結合される。の後段に配された搭載している。更に、光切替スイッチ２１４に複数の長尺ファイバ導光装置３０が取付けられ、複数の長尺ファイバ導光装置３０の各々の先端部にデンタルハンドピース５００が接続される。
【００６９】
図１２は、治療台５０ａ、５０ｂ、５０ｃを含む医療用レーザ光源システム１０の構成を示す図である。図示のように、医療用レーザ光源システム１０は複数の治療台５０ａ、５０ｂ、５０ｃを備える。複数の治療台５０ａ、５０ｂ、５０ｃの各々は、制御コンソール２５０と、フットスイッチ２５１とを有し、複数の治療台５０の各々において、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を利用した治療が行える。
【００７０】
また、この医療用レーザ光源システム１０においては、光切替スイッチ２１４を切り替えることにより、励起レーザ光源装置２０に配された複数の励起レーザ光発振器２１１のいずれかから、異なる励起光の供給を受けることができる。よって、それぞれの治療に最適な全ての励起レーザ光発振器２１１のモジュールを励起レーザ光源ユニット２１０に装着させておくことにより、治療台５０ａ、５０ｂ、５０ｃそれぞれにおいて異なる治療目的の治療ができる。各モジュールは、制御ディスプレイユニット２４０を通し制御してもよい。
【００７１】
ここで、図示の医療用レーザ光源システム１０における励起レーザ光源装置２０として、１．５〜２．２μｍ帯域に発振波長を有するものであって、発振エネルギー強度や発振パルス幅、繰返し周波数、ピークパワーなどのレーザ発振パラメータが異なる、又はパラメータを異ならせることができる種々のレーザ仕様を持つ励起レーザ光発振器２１１をモジュール化して実装できる。
【００７２】
また、モジュール化した励起レーザ光発振器２１１は、予め用意されたラインナップから選択して、１台または複数台を、励起レーザ光源ユニット２１０に実装できる。いわば、パーソナルコンピュータにおけるメモリーボードのように、ユーザが用途に応じて差し込むことにより組込可能な構造としてもよい。
【００７３】
更に、図示の医療用レーザ光源システム１０におけるデンタルハンドピース５００として、互いに種類が異なるものを複数用意してもよい。例えば、２．７〜３．２μｍ内の単一或いは複数の適選した波長の２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を発振でき、しかも、必要に応じ１．５〜２．２μｍで発振する励起レーザ光発振器２１１からの励起レーザ光２１２の一部を治療光に加えられる種々の組合せをラインナップしてもよい。
【００７４】
また更に、図示の医療用レーザ光源システム１０における長尺ファイバ導光装置３０は、長尺ファイバ（長）導光装置３２０と長尺ファイバ（短）導光装置３３０とに分離できる。また、長尺ファイバ（長）側出口端子３２１と長尺ファイバ（短）側入口端子３３１とは脱着可能に接続でき、長尺ファイバ（長）側出口端子３２１は治療台５０に設置されている。
【００７５】
これにより、種々の小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０が搭載され、ラインナップされている長尺ファイバ（短）導光装置３３０から、目的とする治療に適切な長尺ファイバ（短）導光装置３３０を適選し治療台５０の長尺ファイバ（長）側出口端子３２１に接続させ、また、適選した長尺ファイバ（短）導光装置３３０に最適な励起レーザ光発振器２１１のモジュールを励起レーザ光源ユニット２１０に装着させることで、治療台５０での治療目的に最適なレーザ治療光源をセットできる。なお、「長尺ファイバ（長）」および「長尺ファイバ（短）」という記載は、図中での長さを反映した記載であり、現実の光ファイバの寸法を規定する記載ではない。
【００７６】
上記のような励起レーザ光源装置２０を用いることにより、複数の治療台５０ａ、５０ｂ、５０ｃの各々において、各励起レーザ光のパルス光を重ね合わせてピークパワーの高い励起レーザ光とすること、各励起レーザ光のパルス光をずらしてピークパワーを抑えてレーザエネルギーを取出すこと等、制御を個別且つ自在にできる。よって、高効率な蒸散、治癒の早い軟組織切開、殺菌処理など、目的に応じた治療を実現できる。
【００７７】
次に、上記医療用レーザ光源システム１０で使用できる励起レーザ光発振器２１１のラインナップを形成し得るバリエーションについて説明する。励起レーザ光発振器２１１として用い得る１．５〜２．２μｍの発振波長を有する固体レーザ発振器としては、ＭＯＦＡ方式のレーザ発振器を例示できる。
【００７８】
図１３は、実施形態１において使用例を説明したＭＯＦＡ方式による励起レーザ光発振器２１１の概要構成図である。Ｃｒ２＋：ＣｄＳｅの吸収が比較的高く、水の吸収も比較的高い１．９２μｍで発振するＦＢＧレーザを第１種光２６０として、Ｔｍアクティブファイバ２９０で増幅される。
【００７９】
図示のように、１．７８μｍ分布帰還型レーザからの第１種光２６０を、７９４ｎｍ励起用ＬＤ２８０と第１混合器２７０で混合してＴｍアクティブファイバ２９０に通すことで１．７８μｍ励起レーザ光２１２を増幅し出力させている。第１種光２６０の発振パルス幅と繰返し周波数、さらに励起用ＬＤ２８０の出力を変えて励起レーザ光２１２を変調することにより、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０からの２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を、発振パルス幅を１０ｎ秒〜１０００μ秒、発振エネルギー強度を０．０１ｍＪ〜２Ｊ、繰返し周波数を１Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で可変して出力できる。
【００８０】
図１４は、ＭＯＦＡ方式を主とした他の固体励起レーザ方式を示す。図１４に示すレーザは、図１３に示したＭＯＦＡ方式により発生した励起レーザ光２１２を更に増幅して、１Ｊ以上の高エネルギー出力を必要とする用途で用いる。励起レーザ光２１２の増幅は、Ｔｍ、Ｈｏなどの希土類イオンをドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ等のレーザ結晶媒質、または、ＭＯＦＡを増設したＬＤ励起による固体レーザ増幅器２１５、或いは、フラッシュランプ励起による固体レーザ増幅器２１５による。
【００８１】
図１５は、異なる波長を出力する２つの固体レーザからの出力光をＭＯＦＡ方式によって増幅するタイプの励起レーザ方式を示す。図１５に示すレーザは、１．７８μｍで発振する第１種光２６０と１．９２μｍで発振する第２種光２６１とのそれぞれの導光ファイバを第２混合器２７１で接続させる。更に、第１混合器２７０でＴｍアクティブファイバ２９０の励起用ＬＤ２８０の導光ファイバと接続して形成される。第１混合器２７０および第２混合器２７１を組合せることで１．５〜２．２μｍの範囲内で、さらに多波長を発振させることができる。
【００８２】
また、第１実施例および第２実施例で用いた小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０において、ＨＲミラー４２０およびＯＣミラー４３０を用いて形成する共振器を次のように設定してもよい。小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の共振器において、ＨＲミラー４２０の、波長１．７０μｍおよび波長１．９２μｍについての透過率を高く、例えば８５％以上を有する。また、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１に対して、反射率を高く、例えば、９９．５％以上とする。
【００８３】
また、上記共振器において、ＯＣミラー４３０は、波長１．７０μｍについて反射率を高く、例えば９０％以上とし、波長１．９２μｍに対して透過率を高く、例えば８０％以上とする。更に、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１に対して、透過率を高く、例えば７５％以上にする。
【００８４】
上記のような構造を有する小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０からは、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１に加えて、１．９２μｍの励起レーザ光２１２も同時に射出される。１．９２μｍの励起レーザ光２１２は、生体組織に適度に吸収されて止血効果をもたらす。また、波長１．７０μｍの励起光と波長１．９２μｍの励起光とで高効率に発振される２．９μｍ帯レーザ治療光５０１は、高い切開効果を生じる。これら止血効果と切開効果を同時に生じることにより、相乗効果で優れた切開性能が得られる。
【００８５】
図１６は、ファイバレーザ２９１を用いた固体励起レーザ方式のバリエーションを示す図である。図１６には、Ｑスイッチのパルスファイバレーザ２９１と強パルス固体レーザ発振器２８１の励起レーザ光２１２を第３混合器２７２で混合させる構造を有する励起レーザ光発振器２１１が示される。
【００８６】
ここでは、強パルス固体レーザ発振器２８１として２．１μｍで発振するフラッシュランプ励起Ｈｏ：ＹＡＧレーザを用い、１．９５μｍで発振するＴｍファイバレーザ２９１と混合する。さらに、ファイバレーザ２９１は、コンポーネント化された共振器素子２９３（ＨＲ−ＦＢＧ）と共振器素子２９２（ＯＣ−ＦＢＧ）、励起用ＬＤ２８０、Ｑスイッチコンポーネント２９４およびＷＤＭカプラ２９５とを用いて構成することにより、生産性を向上させ、低コスト化できる。
【００８７】
励起レーザ光発振器２１１を搭載した医療用レーザ光源システム１０の小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０は、波長１．９５μｍの励起レーザ光２１２と波長２．１μｍの励起レーザ光２１２とで励起して２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力するよう、ＨＲミラー４２０およびＯＣミラー４３０の特性が設定される。これにより、水分子の吸収ピークである２．９４μｍで発振する医療用レーザ光源システム１０を形成できる。
【００８８】
これにより、例えば、強パルス固体レーザ発振器２８１で励起した場合に得られる２００ｍＪ／パルス（パルス幅２００μ秒）、２０Ｈｚの２．９４μｍのレーザ治療光５０１により硬組織を効率良く蒸散できる。また、１００μＪ／パルスで２００ｋＨｚの高繰返し周波数のファイバレーザ２９１で励起して得られるレーザ治療光５０１により、止血しながら軟組織を切開できる。更に、６０Ｈｚの強パルス固体レーザ発振器２８１の励起による５０ｍＪ、１００ｋＨｚのファイバレーザ２９１の励起による１Ｗの２．９４μｍレーザ治療光５０１により、熱損傷を最小限として、軟組織を効率よく止血切開できる。
【００８９】
なお、強パルス固体レーザ発振器２８１としては、２．１μｍ帯で発振するフラッシュランプ励起Ｈｏ：ＹＡＧレーザの他にも、２．０μｍ帯で発振するＬＤ励起Ｔｍ：ＹＡＧレーザ、１．７μｍ帯で発振するフラッシュランプ励起Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、ＯＰＯにより同波長域で発振するレーザ等を用いてもよい。
【００９０】
図１７は、ファイバレーザ２９１を用いた固体励起レーザ方式の他のバリエーションを示す図である。上述のコンポーネント化した光学素子で構成したパルスファイバレーザ２９１と、各パルスファイバレーザ２９１の制御データが記録されていてパルス幅、繰返し周波数や出力などを制御するサブ制御器２９６とで構成したファイバレーザモジュール２９７を複数搭載して、それら各ファイバレーザ２９１からの励起レーザ光２１２を積算して出力させる構造を有する。
【００９１】
ファイバレーザモジュール２９７には、１．５μｍ〜２．２μｍの領域で発振するＱスイッチＴｍファイバレーザモジュール２９７を適選し、目的とする治療に応じた出力を可能とする台数を励起レーザ光発振器２１１に搭載している。また、各ファイバレーザモジュール２９７は、例えば、各サブ制御器２９６によりパルス幅１０ｎ秒〜１０００μ秒、繰返し周波数１〜１ＭＨｚ、出力エネルギー〜１０ｍＪの範囲で励起レーザ光２１２を出力できるよう構成されている。
【００９２】
各ファイバレーザモジュール２９７に搭載されたサブ制御器２９６は、制御ディスプレイユニット２４０のメイン制御器２４１により制御される。制御コンソール２５０において指示され、設定された２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の発振条件を反映させて、メイン制御器２４１の指示に応じた励起レーザ光２１２が各ファイバレーザモジュール２９７から出力される。
【００９３】
ファイバレーザも２９７の各々から射出された励起レーザ光２１２は、第４混合器２７３で混合集積されて、励起レーザ光源装置２０の励起光入射口３１１から石英ファイバコード３１２に導光される。上記の構造により、単体ではパワーが小さいファイバレーザ２９１のパルスエネルギーを積算することにより、用途に応じた大きなパワーを含むパワーラインナップを容易に実現できる。
【００９４】
さらに、メイン制御器２４１で各ファイバレーザモジュール２９７のサブ制御器２９６を制御させる構造にしたことにより、励起レーザ光２１２で任意の波形を形成することができる。これにより、目的とする治療に最適な効果を与える２．９μｍ帯レーザ治療光５０１の波形を実現できる。
【００９５】
なお、上記のサブ制御器２９６は、図１３、１４、１５に示すＭＯＦＡ方式による励起レーザ光発振器２１１において、第１種光２６０を制御して発振繰返し周波数（１Ｈｚ〜１ＭＨｚ）や発振パルス幅（１０ｎ秒〜１０００μ秒）を制御してもよい。
【００９６】
また、上記のサブ制御器２９６は、図１６に示す励起レーザ光発振器２１１において、Ｑスイッチコンポーネント２９４を制御して発振繰返し周波数（１Ｈｚ〜１ＭＨｚ）や発振パルス幅（１０ｎ秒〜１０００μ秒）を制御してもよい。
【００９７】
更に、図１１に示す励起レーザ光発振器２１１に、図１３、１４、１５に示したＭＯＦＡ方式による励起レーザ光発振器２１１、または、図１６に示した励起レーザ光発振器２１１を適用した場合、それぞれの励起レーザ光発振器２１１、それぞれのファイバレーザ２９１に対応した複数のサブ制御器２９６が備えられる。これにより、励起レーザ光発振器２１１の各々において、サブ制御器２９６がファイバレーザ２９１の、発振エネルギー強度、発振パルス幅、繰り返し周波数、およびピークパワーを個別に制御する。
【００９８】
図１８は、メイン制御器２４１で各ファイバレーザモジュール２９７を制御して出力した励起レーザ光２１２の制御波形を模式的に示す図である。図示の例において、制御コンソール２５０から入力された設定は、パルス幅２００μ秒、繰返し周波数２５Ｈｚ、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１パルスエネルギー２００ｍＪ、ピークパワー"高"であった。
【００９９】
上記の設定に対して、制御ディスプレイユニット２４０のメイン制御器２４１から、１０個の各ファイバレーザモジュール２９７のサブ制御器２９６に、パルス幅３００ｎ秒、繰返し周波数２５０ｋＨｚで７５０μＪの励起レーザ光２１２を同じタイミングで発振させる。更に、パルス幅２００μ秒、繰返し周波数２５ｋＨｚでマクロ発振させる信号を送り、各ファイバレーザモジュール２９７のパルス幅２００μ秒のマクロ発振波形Ｍｉの中に、ピークパワー２．５ｋＷを有す１０個の発振波形ｍｉのマイクロパルス励起レーザ光２１２を同時に発振させる。
【０１００】
これらｍ１〜ｍ１０が積算された発振波形ｍｓのマイクロパルスで構成されるピークパワー２５ｋＷの発振波形ＭＳを有する３７５ｍＪ／マクロパルスの励起レーザ光２１２を発振制御させることができる。よって、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０から硬組織の蒸散に適した約１３ｋＷのピークパワーを有する繰返し周波数２５Ｈｚ、２００ｍＪ／マクロパルスの２．９μｍ帯レーザ治療光５０１をパルス発振できる。
【０１０１】
なお、図１７に示した励起レーザ光源ユニット２１０を搭載した医療用レーザ光源システム１０においては、例えば、ピークパワーを"高"、"中"、"低"で選択できる制御コンソール２５０を搭載してもよい。
【０１０２】
図１９は、メイン制御器２４１で各ファイバレーザモジュール２９７を制御し出力した励起レーザ光２１２の制御波形を示す模式図である。図示の例では、制御コンソール２５０より入力された設定は、パルス幅１ｍ秒、繰返し周波数１００Ｈｚ、２．９μｍ帯レーザ治療光５０１パルスエネルギー５０ｍＪ、ピークパワー"低"である。
【０１０３】
この設定に対して、メイン制御器２４１から、５個の各ファイバレーザモジュール２９７のサブ制御器２９６に、パルス幅４００ｎ秒、繰返し周波数５００ｋＨｚで２０μＪ／マイクロパルスの励起レーザ光２１２をそれぞれ４００ｎ秒ずつタイミングをずらして発振させる。更に、パルス幅１ｍ秒、繰返し周波数１００Ｈｚでマクロ発振させる信号を送り、各ファイバレーザモジュール２９７のパルス幅１ｍ秒のマクロ発振波形Ｎｉの中に、ピークパワー０．０５ｋＷを有す５個の発振波形ｎｉのマイクロパルス励起レーザ光２１２を４００ｎ秒ずつタイミングをずらして発振させる。
【０１０４】
これらｎ１〜ｎ５が積算された発振波形ｎｓのマイクロパルスで構成されるピークパワー０．０５ｋＷの発振波形ＮＳを有する５０ｍＪ／マクロパルスの励起レーザ光２１２を発振制御させることができる。これにより、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０からは、軟組織の止血切開に適した繰返し周波数が高く（１００Ｈｚ）、約３０Ｗの低いピークパワーで３Ｗ（３０ｍＪ／マクロパルス）の２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を発振させることができる。
【０１０５】
上記のように、図１７の構造を有する励起レーザ光発振器２１１を搭載することにより、励起レーザ光発振器２１１を形成するファイバレーザモジュール２９７の各々からの励起レーザ光２１２のパルス光を重ね合わせて、ピークパワーの高い励起レーザ光２１２とすることができる（図１８参照）。また、それらのパルス光をずらしてピークパワーを抑えることにより、取り出すことができるレーザエネルギーを自在に制御できる。
【０１０６】
ところで、医療用レーザ光源システム１０は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内設した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に着脱できる構造にしてもよい。特に、上記の第３実施例においては、長尺ファイバ導光装置３０を、治療台５０に対して脱着できる長尺ファイバ（短）導光装置３３０と分離できる。
【０１０７】
さらに、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０は、２〜３μｍにブロードな発振波長域を有するレーザ媒質４１０で構成してもよい。これにより、対象となる臨床に最適な２〜３μｍ内の波長のレーザ治療光５０１を出射する小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内設した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に装着した治療が可能になる。
【０１０８】
図２０は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０においてレーザ共振器を構成するＯＣミラー４３０のＯＣ膜４３１のレイアウトを例示する図である。図示のＯＣ膜４３１を、波長２．９４μｍのレーザ発振に適した仕様にすることにより、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内設した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に装着して、生体組織の蒸散を優先させる治療ができる。また、ＯＣ膜４３１を２．７０μｍ用に形成したＯＣミラー４３０で構成した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に装着することで同波長の生体深達深さ（１０μｍ）程度までの滅菌できる。
【０１０９】
図２１は、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０のレーザ共振器を構成するＯＣミラー４３０のＯＣ膜４３１を示す。このＯＣミラー４３０は、２．９４±３μｍを４０％透過しそれ以外の発振波長域で高反射（９９％以上）するＯＣ膜４３１ｉを中心部に、２．７０±３μｍを５％透過しそれ以外の発振波長域で高反射（９９％以上）するＯＣ膜４３１ｏを周縁部に形成する。このようなＯＣミラー４３０で構成した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を装着することで、２．７０μｍと２．９４μｍのレーザ治療光５０１を同時に照射できる。
【０１１０】
図２２は、の水分子の吸収スペクトルを示すグラフである。図示のように、水分子は、波長２．９４をピークとする吸収帯域を有する。
【０１１１】
一方、フラッシュランプ励起Ｅｒパルスレーザ治療器には、レーザ媒質の違いで、Ｅｒ：ＹＡＧレーザとＥｒ：ＹＳＧＧの２種類が存在する。これらのレーザ媒質は発振波長域が決まっており、Ｅｒ：ＹＡＧは２．９４μｍに、Ｅｒ：ＹＳＧＧは２．７８μｍに、それぞれ限定される。図２２に示すように、２．９μｍ帯のどちらの波長も水に強く吸収されるが、２．９４μｍの水の吸収率の方が、２．７８μｍより３倍程高い。
【０１１２】
このため、Ｅｒ：ＹＡＧレーザは、硬組織と軟組織をシャープに蒸散できるが、軟組織の止血能力が低い。一方、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザは、止血能力では優っているが蒸散能力が劣る。たのため、いずれかの波長を単独で使用した場合は、いずれかの治療効果を排他的に選択することになる。また、フラッシュランプ励起は、高繰返し周波数が困難など、レーザ発振パラメータの制御範囲も限られ、このことも従来のＥｒパルスレーザ治療器の臨床応用領域を制限している。
【０１１３】
これに対して、上記のような第３実施例による医療用レーザ光源システム１０によれば、図２３に示すように、例えば、図１７で構成した２台の励起レーザ光発振器２１１を搭載した励起レーザ光源ユニット２１０を用い、一方の励起レーザ光発振器２１１で図２３（ａ−１）に示すレーザ治療光５０１を出力し、他方の励起レーザ光発振器２１１で図２３（ａ−２）に示すレーザ治療光５０１を出力することで、図２３（ａ−３）に示すレーザ治療光５０１を得ることができる。
【０１１４】
すなわち、一方の励起レーザ光発振器２１１は、繰返し周波数２０Ｈｚで、パルス幅が３０μ秒と短く、パルス当り２０ｍＪとエネルギーも低いが、ピークパワーが５０ｋＷと高い、２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力する。また、他方の励起レーザ光発振器２１１は、繰返し周波数２０Ｈｚで、ピークパワーは５ｋＷと比較的低いが、パルス幅が２３０μ秒で、パルス当り１００ｍＪのエネルギーによる２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力する。
【０１１５】
そして、一方の励起レーザ光発振器２１１の２．９４μｍレーザ治療光５０１と、他方の励起レーザ光発振器２１１の２．９４μｍレーザ治療光５０１とを混合することで、図２３（ａ−３）に示すような、パルス当り１２０ｍＪの２．９４μｍレーザ治療光５０１を得ることができる。
【０１１６】
このような波形の２．９４μｍレーザ治療光５０１により、歯質硬組織のエナメル質を効率良く蒸散させるため必要とされたパルス当り２００ｍＪのエネルギーを、図２３（ａ−３）に示す発振初期の高いピークパワーのパルスで、エナメル最表部にある最硬層を一気に蒸散することができるため比較エネルギーでも高効率な蒸散が可能となる。このような構造により、石英ファイバで伝送可能なダメージ閾値１ＭＷ／ｍｍ２以下で最適化したピークパワーとエネルギーを持つ発振波形を自在に作りだすことが可能となる。
【０１１７】
ここで、長めのパルス幅を持った２．９４μｍレーザ治療光５０１を得るための励起レーザ光発振器２１１には、図１７で構成した励起レーザ光発振器２１１以外にも、例えば、フラッシュランプ励起Ｈｏ：ＹＡＧレーザを搭載させることも可能である。
【０１１８】
図２４は、前述と同様に図１７で構成した２台の励起レーザ光発振器２１１を搭載した励起レーザ光源ユニット２１０を用いる更に別の形態である。一方の励起レーザ光発振器２１１で図２４（ｂ−１）に示すレーザ治療光５０１を出力し、他方の励起レーザ光発振器２１１で図２４（ｂ−２）に示すレーザ治療光５０１を出力することで、図２４（ｂ−３）に示すレーザ治療光５０１を得ることができる。
【０１１９】
一方の励起レーザ光発振器２１１は、パルス幅５００μ秒で、繰返し周波数１００Ｈｚ、パルス当り１０ｍＪであり、従ってピークパワー８００Ｗで、平均パワー１Ｗの２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力する。また、他方の励起レーザ光発振器２１１は、繰返し周波数１ＭＨｚの連続発振で、ピークパワーが３０Ｗと低い平均パワー１Ｗの２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力する。
【０１２０】
そして、一方の励起レーザ光発振器２１１の２．９４μｍレーザ治療光５０１と、他方の励起レーザ光発振器２１１の２．９４μｍレーザ治療光５０１とを混合することで、図２４（ｂ−３）に示すような、総平均パワー２Ｗの２．９４μｍレーザ治療光５０１を得ることができる。
【０１２１】
このような波形の２．９４μｍレーザ治療光５０１により、軟組織の切開を、軟組織に対しては充分に高いピークパワーである図２４（ｂ−１）の部分で軟組織を鋭く蒸散させるとともに、図２４（ｂ−２）のピークパワーが低い部分で軟組織を適度に加熱させて熱損傷部分を最小限にした止血ができるため治癒の早い軟組織切開が可能である。
【０１２２】
ここで、連続発振の２．９４μｍレーザ治療光５０１を得るための励起レーザ光発振器２１１には、図１７で構成した励起レーザ光発振器２１１以外にも、例えば、ＣＷファイバレーザの搭載も可能である。但し、適切なピークパワーの調整が必要な場合は、図１７の構成による励起レーザ光発振器２１１が適している（例えば、平均パワー１ＷのＣＷファイバレーザではピークパワーも１Ｗであるが、当該構成では平均パワーが１Ｗであってもピークパワーを高く設定可能な事から、熱損傷の調整が可能である）。
【０１２３】
また、前述の図２１に示すＯＣミラー４３０の構成で２．９４μｍと２．７０μｍに、さらに１．９２μｍの励起レーザ光２１２の一部を透過するよう設計された小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を搭載した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に装着して、図２４（ｂ−２）に示すレーザ発振が可能である励起レーザ光発振器２１１を搭載することで、例えば、各０．５Ｗの１．９２μｍのレーザ光で、２．７０μｍおよび２．９４μｍのレーザ治療光５０１を同時に照射できる。この照射により、生体内１００μｍまでの殺菌処置を行うことができる（図２２参考。深達深さ：２．９４μｍ＝約１μｍ、２．７０μｍ＝約１０μｍ、１．９２μｍ＝約１００μｍ）。
【０１２４】
一方、第３実施例による医療用レーザ光源システム１０の構成から明らかなように、ラインナップされた各種治療を可能とする小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を搭載した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に１つでなく、複数装着（図２５参照）することができる。
【０１２５】
例えば、前述のレーザ発振パラメータの異なる３台の励起レーザ光発振器２１１を励起レーザ光源ユニット２１０に搭載し、さらに、治療台５０に２．９４μｍレーザ治療光５０１用長尺ファイバ（短）導光装置３３０と、２．９４μｍ／２．７０μｍ／１．９２μｍレーザ治療光５０１用長尺ファイバ（短）導光装置３３０を装着して、術者が制御コンソール２５０に、それぞれの長尺ファイバ（短）導光装置３３０に対する処理条件（本ケースでは、硬組織切削と滅菌処置）を入力しフットスイッチ２５１を踏むことで、励起レーザ光源装置２０内のメイン制御器２４１が、図２３（ａ−１）および図２３（ａ−２）に示す２．９４μｍレーザ治療光５０１を出力する励起レーザ光発振器２１１を制御し、さらに光混合器２１６および光切替スイッチ２１４を制御させ、図２３（ａ−３）の形状の２．９４μｍレーザ治療光５０１を発振させ、一方、図２４（ｂ−２）に示すレーザ発振が可能である励起レーザ光発振器２１１を制御し、さらに光混合器２１６および光切替スイッチ２１４を制御させ図２４（ｂ−２）の形状の２．９４μｍ／２．７０μｍ／１．９２μｍレーザ治療光５０１を発振させることができる。つまり、それらに搭載されている２種類のデンタルハンドピース５００を使い、歯周組織の滅菌と硬組織の切削処置とを同時に行うことができる。
【０１２６】
さらに、図２６に、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を搭載せず、励起レーザ光源ユニット２１０からの励起レーザ光２１２（励起光とは呼べないが）を直接、照射チップ５２０に集光できるデンタルハンドピース５００を示す。
【０１２７】
２．９４μｍ帯のレーザ治療光５０１での治療以外にも、第３実施形態による医療用レーザ光源システム１０に対し、図２６に示すデンタルハンドピース５００を装着した長尺ファイバ（短）導光装置３３０を治療台５０に取付け、さらに、励起レーザ光源ユニット２１０に青色ＬＥＤ光源を搭載することで、レジン重合を施行することにも使える。
【０１２８】
ここで、本形態では青色ＬＥＤを搭載しているが、その他にも沈痛効果があると言われる赤色ＬＥＤや赤外ＬＥＤを搭載させた治療も可能である。
【０１２９】
以上のように、本実施形態は、医療用レーザ光源システム１０を、励起レーザ光源装置２０と、長尺ファイバ導光装置３０と、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の少なくとも３つの主要要素部品で構成し、長尺ファイバ導光装置３０を柔軟な屈曲性を持ち耐環境性に優れ機械的強度が高く光通信にも広く使われていて１０ｐｐｍ以下とＯＨ濃度が低い石英ファイバで、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を低濃度ＯＨ石英ファイバで長尺伝送が可能な１．５〜２．２μｍ波長域で励起でき、しかも２．７μｍ〜３．２μｍの広波長域に発振帯を有する遷移金属イオン（Ｃｒ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋など）を高エネルギー発振可能な濃度ドープした媒質長３ｍｍ以上の二六族半導体（ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅなど）からなるレーザ媒質４１０で、励起レーザ光源装置２０を１．５〜２．２μｍの波長域で発振する固体レーザ発振器で、構成している。
【０１３０】
また、本実施形態による医療用レーザ光源システム１０は、励起レーザ光源装置２０内の励起レーザ光源ユニット２１０の集光器２１３の前端に光切替スイッチ２１４を搭載させ、治療施設内の治療台５０に接続されている１０ｐｐｍ以下とＯＨ濃度が低い石英ファイバを組込んでいる長尺ファイバ導光装置３０を通して治療に使われる治療台５０に励起レーザ光２１２が導光されるよう、術者が、光切替スイッチ２１４を切替て選択することで、選択された治療台５０に接続されている小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０からレーザ治療光を出力するよう構成している。
【０１３１】
歯科医院の治療施設内の例では、各治療台５０に接続されている複数の長尺ファイバ導光装置３０に、励起レーザ光２１２の導光を選択的に切替え伝送できるよう構成している。同構成により、医療用レーザ光源システム１０を構成する比較的大きな装置である励起レーザ光源装置２０を治療施設内の任意の場所に１台配置することで、ここから治療施設内に設置されている複数の治療台５０まで、乾燥空気の充填も特殊な支持棒も必要とせず安価でシンプルな長尺ファイバ導光装置３０を通し励起レーザ光２１２を導光できる。
【０１３２】
そして、各治療台５０に設置されている制御コンソール２５０を術者が操作することで、光切替スイッチ２１４により術者が選択した治療台５０に励起レーザ光２１２を導光し、術者が持つデンタルハンドピース５００の後端部内側に取付けられている小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を励起することで治療に必要な２．９μｍ帯レーザ治療光５０１が提供される。
【０１３３】
また、本実施形態による医療用レーザ光源システム１０は、遷移金属イオンをドープした二六族半導体レーザ媒質の励起波長域と発振波長域とがブロードなことを利用して、２．９μｍ帯の光の特徴を最大限に活かし、しかも励起光源の波長帯の光も治療光に加え、臨床応用領域を格段に拡張できるよう以下の機構が付加されている。
【０１３４】
つまり、１．５〜２．２μｍ帯域に発振波長を有し、発振エネルギー強度や発振パルス幅、繰返し周波数、ピークパワーなどのレーザ発振パラメータが異なる種々の励起レーザ光発振器２１１をモジュール化し、そのラインナップから適選した１台或いは複数台を励起レーザ光源ユニット２１０に容易に装着でき、それら励起レーザ光発振器２１１からの複数の励起レーザ光を長尺ファイバ導光装置３０に集光させ小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０まで導光できるよう励起レーザ光源ユニット２１０を構成する。
【０１３５】
さらに、２．７〜３．２μｍ内の単一或いは複数の適選した波長でレーザ治療光５０１を発振でき、しかも、必要に応じ励起レーザ光発振器２１１からの１．５〜２．２μｍ帯の励起レーザ光２１２の一部を治療光に加えられる種々の組合せを選択できる小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を準備し、長尺ファイバ導光装置３０を長尺ファイバ（長）導光装置３２０と小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を先端に搭載している長尺ファイバ（短）導光装置３３０とに分離でき長尺ファイバ（長）側出口端子３２１と長尺ファイバ（短）側入口端子３３１で脱着可能に接続できるよう構成する。
【０１３６】
以上の構成により、長尺ファイバ（短）導光装置３３０の（種々の組合せを選択できる各小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０が搭載されている）ラインナップから目的とする治療に適切な長尺ファイバ（短）導光装置３３０を適選し治療台５０の長尺ファイバ（長）側出口端子３２１に接続させ、さらに、最適な励起レーザ光発振器２１１のモジュールを励起レーザ光源ユニット２１０に装着させることで、各臨床治療それぞれに最適な医療用レーザ光源システム１０が提供される。
【０１３７】
一方、本実施形態による医療用レーザ光源システム１０には、ゾーンメルト法やブリッジマン法などで製作した二六族半導体インゴットから切り出したロッドなどの側面に、遷移金属を堆積させアニールで拡散させ製造した長い媒質長（＞３ｍｍ）を有する二六族半導体レーザ媒質で構成した励起レーザ光発振器２１１を搭載しており、同構成により目的とする治療に必要とされるレーザエネルギーの出力を可能としている。
【０１３８】
本実施形態による医療用レーザ光源システム１０により、医療用レーザ光源システム１０を構成する比較的大きな装置部分である励起レーザ光源装置２０を治療施設内の任意の場所に配置することができ、ここから治療施設内の必要とされる生体組織の蒸散治療や滅菌を行う治療台５０、例えば、歯科医院では、治療台５０に設置したデンタルハンドピース５００まで乾燥空気の充填も特殊な支持棒も必要としない安価でシンプルな長尺ファイバ導光装置３０を通して励起レーザ光２１２を導光し、励起レーザ光２１２でデンタルハンドピース５００の後端部内側に取付けられている小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を励起することで治療や滅菌に必要な２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を提供できることから、術者はストレスなく快適な治療を行える。
【０１３９】
また、本実施形態では、光切替スイッチ２１４により、１台の励起レーザ光源装置２０から、複数の治療台５０に２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を提供でき、術者が治療台５０に設置されている制御コンソール２５０を操作することで、任意の治療台５０より２．９μｍ帯レーザ治療光５０１を出射させ治療できる。
【０１４０】
さらに、本実施形態では、１．５〜２．２μｍ帯域に発振波長を有し、発振エネルギー強度や発振パルス幅、繰返し周波数、ピークパワーなどのレーザ発振パラメータが異なる種々の励起レーザ光発振器２１１のモジュールから適選した１台或いは複数台の励起レーザ光発振器２１１を搭載し制御できる。また、それら励起レーザ光発振器２１１からの複数の励起レーザ光２１２を長尺ファイバ導光装置３０に集光させ小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０まで導光できるように励起レーザ光源ユニット２１０を構成している。
【０１４１】
さらに、２．７〜３．２μｍ内の単一或いは複数の適選した波長でレーザ治療光５０１を発振でき、しかも、必要に応じ励起レーザ光発振器２１１からの１．５〜２．２μｍ帯の励起レーザ光２１２の一部を治療光に加えられる種々の組合せを選択できる小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を準備し、長尺ファイバ導光装置３０を長尺ファイバ（長）導光装置３２０と小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を先端に搭載している長尺ファイバ（短）導光装置３３０とに分離でき長尺ファイバ（長）側出口端子３２１と長尺ファイバ（短）側入口端子３３１で脱着可能に接続できるよう構成した。
【０１４２】
これにより、長尺ファイバ（短）導光装置３３０のラインナップから目的とする治療に適切な長尺ファイバ（短）導光装置３３０を適選し治療台５０の長尺ファイバ（長）側出口端子３２１に接続させ、また、最適な励起レーザ光発振器２１１のモジュールを励起レーザ光源ユニット２１０に装着させることで、目的とする治療に最適な医療用レーザ光源システム１０を組むことが可能となり、従来のＥｒレーザ治療器ではＥｒ：ＹＡＧの２．９４μｍ或いはＥｒ：ＹＳＧＧの２．７８μｍの１波長での治療しか行えなかったのに対し、２．７〜３．２μｍ内で適選した最適な単一或いは複数の波長での治療が行える。
【０１４３】
更に、本実施形態では、１．５〜２．２μｍで発振する励起レーザ光発振器２１１からの励起レーザ光２１２の一部を治療光に加えた治療も可能となり、さらに、発振パルス幅、繰返し周波数、ピークパワー、発振波形やレーザエネルギー出力強度などのレーザ発振パラメータを広範囲に制御することも可能となったことから、従来のＥｒパルスレーザ治療器で行われていた歯の蒸散や歯周軟組織の切開だけでなく、外科手術や滅菌など臨床応用領域を格段に拡張でき、しかも、それぞれの治療目的に対し２．９μｍ帯の光の特徴を最大限に活かせる医療用レーザ光源システム１０を準備できる。
【０１４４】
また、本実施形態では、医療用レーザ光源システム１０を、励起レーザ光源装置２０と、前方先端に小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を内包するカップラ部３５０が取り付けられている石英ファイバを導光材料とした長尺ファイバ導光装置３０で構成させ、さらに、小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を、１．５〜２．２μｍにブロードな吸収波長域を有する。
【０１４５】
更に、２．７〜３．２μｍにブロードな発振波長域を有する遷移金属イオンをドープした二六族半導体で構成したことにより、上述したような励起レーザ光発振器２１１と小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０の組合せバリエーションが可能である。そして、これらの組合せバリエーションにより、前述の強パルス発振を必要とする臨床と、ＣＷ発振或いはＣＷに近い高繰返し周波数での発振を必要とする臨床と、の両臨床への応用を可能とでき、さらに、１波長に固定することなく適切な２．９μｍ帯の波長を適選できることから、従来の医療用レーザでは実現できない幅広い臨床への応用を実現できる。
【０１４６】
以上説明したように、医療用レーザ光源システム１０は、１台の励起レーザ光源装置２０を治療施設内の任意の場所に配置して、全ての治療台と低ＯＨ石英の長尺ファイバ導光装置３０で接続することで、治療に必要なレーザ治療光５０１を容易にそれらの治療台に供給することができる。そして、ブロードな１．５〜２．２μｍ帯の吸収波長域と２．７〜３．２μｍ帯の発振波長域を有する遷移金属イオンをドープした媒質長が３ｍｍより長い二六族半導体をレーザ媒質４１０とした小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０を構成したことにより、適選した２．９μｍ帯の発振波長と励起レーザ光の一部とを治療光として出力できる多種の小型２．９μｍ帯レーザデバイス４０をラインナップできる。
【０１４７】
更に、医療用レーザ光源システム１０は、１．５〜２．２μｍ帯内で発振する種々の固体励起レーザ光源を励起レーザ光発振器２１１もラインナップし、それらから１台或いは複数台を適選して搭載し制御できるように励起レーザ光光源装置を構成した。これにより、従来のＥｒレーザ治療器では固定された２．９μｍ帯の波長でのしかも限られた制御（繰返し周波数が１００Ｈｚ以下）の治療しか行えなかったのに対し、上記の医療用レーザ光源システム１０は、２．７〜３．２μｍ内で適選した最適な１波長或いは複数の波長の治療光で、しかも１．５〜２．２μｍで発振する励起レーザ光発振器２１１からの励起レーザ光２１２の一部を治療光に加えた治療ができる。
【０１４８】
また更に、発振パルス幅、繰返し周波数、ピークパワー、発振波形やレーザエネルギー出力強度などのレーザ発振パラメータを広範囲に制御可能なため、従来のＥｒパルスレーザ治療器で行われていた歯の蒸散や歯周軟組織の切開だけでなく、外科手術や滅菌など臨床応用領域を格段に拡張でき、しかも、それぞれの治療目的に対し２．９μｍ帯の光の特徴を最大限に活かせる医療用レーザ光源システム１０を提供できる。
【０１４９】
これにより、歯科治療においては、２．９μｍ帯でパルス発振させたレーザにより歯牙硬組織に含まれる水を蒸散させて切削することにより、デンタルタービンによる歯牙硬組織の機械的な切削に比べ、振動も発熱も少なく、このため無麻酔或いは最小限の麻酔での無痛治療が可能となる。また、出力を変化させることにより、２．９μｍ帯パルス発振によるレーザで、硬組織だけでなく軟組織や歯石除去など歯科治療にも応用できる。更に、非侵襲的な殺菌も行える。
【０１５０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【０１５１】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１５２】
１０  医療用レーザ光源システム、２０  励起レーザ光源装置、２１０  励起レーザ光源ユニット、２１１  励起レーザ光発振器、２１２  励起レーザ光、２１３  集光器、２１４  光切替スイッチ、２１５  固体レーザ増幅器、２１６  光混合器、２２０  冷却器ユニット、２２５  スプレー制御ユニット、２３０  電源ユニット、２４０  制御ディスプレイユニット、２４１  メイン制御器、２４２  ディスプレイパネル、２４３  電気端子、２５０  制御コンソール、２５１  フットスイッチ、２６０  第１種光、２６１  第２種光、２７０  第１混合器、２７１  第２混合器、２７２  第３混合器、２７３  第４混合器、２８０  励起用ＬＤ、２８１  強パルス固体レーザ発振器、２９０  アクティブファイバ、２９１  ファイバレーザ、２９２  共振器素子、２９３  共振器素子、２９４  Ｑスイッチコンポーネント、２９５  ＷＤＭカプラ、２９６  サブ制御器、２９７  ファイバレーザモジュール、３０  長尺ファイバ導光装置、３１１  励起光入射口、３１２  石英ファイバコード、３１３  通信用電気コード、３１４  励起光出射口、３１５Ａ、３１５Ｗ  管路、３１６  端子、３２０  長尺ファイバ（長）導光装置、３２１  長尺ファイバ（長）側出口端子、３３０  長尺ファイバ（短）導光装置、３３１  長尺ファイバ（短）側入口端子、３５０  カップラ部、３５１Ａ、３５１Ｗ  カップラ内管路、４０  小型２．９μｍ帯レーザデバイス、４１０  レーザ媒質、４１１  ダブル反射防止膜、４１２  フェルル、４２０  ＨＲミラー、４３０  ＯＣミラー、４３１  ＯＣ膜、４３２  反射防止膜、４４０  励起集光器、４５０  リレー光学素子、５０  治療台、５００  デンタルハンドピース、５０１  レーザ治療光、５１１Ａ、５１１Ｗ  外筒内管路、５２０  照射チップ、５２１  チップ接続端子、５２２  集光素子、Ｗ  スプレー水、Ａ  スプレーエア
【図９】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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