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Die Erfindung betrifft ein Handstück für ein Lasergerät, insbesonders für den medizinischen und speziell den dentalmedizinischen Bereich, mit zumindest einem Medienkanal zum Bereich des Austritts des Laserlichts, sowie ein Kupplungsstück für ein Handstück eines Lasergerätes, insbesonders für den medizinischen und speziell den dentalmedizinischen Bereich, mit einer Lichtund Medienleitung dieses Lasergerätes, mit Mitteln zur lösbaren Verbindung des Handstücks mit der Licht- und Medienleitung und einer optischen Kupplung an eine im Handstück vorhandene optische Faser.
Im Bereich der Medizin und der Zahnmedizin werden in immer grösserem Umfang Lasersysteme angewendet. Dabei wird das Laserlicht in einem Lasergerät erzeugt und über optische Leiter zur Behandlungsstelle geführt. Der behandelnde Arzt führt dabei ein Handstück mit einer Ausstrittsstelle für das Laserlicht, gleich einem Bohrer oder einem ähnlichen medizinischen Instrument. Für unterschiedliche Anwendungen wird Licht unterschiedlicher Wellenlänge verwendet-das durch optische Fasern mit unterschiedlichem Durchmesser geleitet werden muss-und je nach Behandlungsstelle muss die Lichtaustrittsstelle mehr oder weniger weit über das eigentliche Laserwerkzeug hinausreichen.
In der EP-A-0 523 506 ist ein derartiges Handstück beschrieben, bei dem ein fest eingebauter Licht-leiter im Handstück die Übertragung des Laserlichts zur Spitze des Handstücks übernimmt und an der verschiedene zusätzliche Applikationselemente angebracht werden müssen. Zur Kühlung der Behandlungsstelle sind Leitungen für Luft und Wasser durch das Handstück geführt. Zu Sterilisationszwecken kann das Handstück abgenommen werden. Diese Konstruktion hat aber den Nachteil, dass für jede Anwendung und Behandlungsstelle ein eigenes, teures Handstück (mit optischer Kopplung für Lichtleiter unterschiedlicher Durchmesser) und/oder Applikationselement angeschafft werden muss und sich ein vielteiliges System ergibt, das auch beim Sterilisieren einen grossen Aufwand erfordert.
Ein anderes System zeigt die W093/19684, bei deren Dentallaseranordnung
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ein Wegwerf-Handstück zum Führen einer optischen Faser für das Laserlicht verwendet wird. Dabei muss die Länge der aus dem Handstück herausragenden Spitze entweder manuell durch unterschiedlich weites Einführen der vom Lasergerät kommenden optischen Faser eingestellt und durch Klemmung mittels einer Schraubverbindung fixiert werden oder es sind unterschiedliche aufsetzbare Handstück-Spitzen mit fest eingesetztem Lichtleiter vorgesehen. Im ersteren Fall besteht die Gefahr, dass entweder die Klemmung zu stark ist und die optische Faser beschädigt oder bei zu schwacher Klemmung sich die Länge der Spitze verändert und immer wieder nachjustiert werden muss.
Im zweiten Fall bleibt zwar die Länge der herausragenden Spitze konstant, es kann bei zu geringer Klemmwirkung aber die optische Kopplung zwischen dem Lichtleiter in der aufgesetzten Spitze und dem vom Lasergerät kommenden Lichtleiter verlorengehen. Zu starke Klemmung bringt wieder die Gefahr der Beschädigung des Lichtleiters mit sich. Auch ist keinerlei Lösung für die Problematik der für unterschiedliche Behandlungen notwendigen unterschiedlichen Wellenlängen und damit gekoppelten unterschiedlichen Durchmesser der Lichtleiter angegeben.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lasersystem derart zu verbessern, dass es rasch und in einfacher Weise für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar ist. So sollte es möglich sein, ein einzelnes, sterilisierbares Handstück zu schaffen, das sich einfach, rasch und ohne grossen Aufwand für unterschiedliche medizinische Anwendungen und Behandlungsstellen einsetzen lässt. Ein weiteres Ziel der Erfindung war ein Kupplungsstück, vorzugsweise zur Anwendung mit dem zu schaffenden Handstück, das rasch und einfach eine Verwendung optischer Fasern unterschiedlichen Durchmessers und damit die Verwendung des Lasersystems für unterschiedliche medizinische Anwendungen erlaubt.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine rohrförmige Führung zum austauschbaren Einsetzen einer optischen Faser von der Anschlussseite des Handstücks an das Lasergerät bis zum Vorderende des Hand-
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stücks verläuft. Damit ist ein einziges, immer wieder verwendbares Handstück geschaffen, das mit vorgefertigten optischen Fasern bestückt werden kann, welche in vorgegebenen Längen und Durchmessern vorliegen können. Damit ist durch eine einfache und durch geeignete Kennzeichnungsarten rasch machbare Wahl einer bestimmten optischen Faser die über die Spitze des Handstücks hinausragende Länge dieser optischen Faser des Handstücks und deren für die jeweilige Anwendung optimaler Durchmesser bestimmbar.
Um die Kopplung mit der vom Lasergerät kommenden Lichtleiteranordnung zu erleichtern, ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass an der Anschlussseite des Handstücks am Beginn der rohrförmigen Führung für die optische Faser ein axial federnd verschiebbarer Andrückteil zum Anliegen an einer Kupplungsbuchse der optischen Faser vorgesehen ist. Damit ist immer der bestmögliche Kontakt und ein gleichmässiger Abstand zwischen Lichtleiter des Handstücks und Lichtleiteranordnung vom Lasergerät herstellbar.
Vorteilhafterweise ist dabei der Andrückteil in einer fest mit dem Handstück verbundenen Führungshülse axial geführt, welche Führungshülse vorzugsweise über das Ende des Andrückteils hinausragt, so dass eine Kupplungsbuchse der optischen Faser gleichfalls in der Führungshülse axial geführt ist. Damit ist die immer gleichmässige Ausrichtung der zu koppelnden optischen Fasern und der mechanische Schutz der Faser im Handstück gegen Abknicken des vorstehenden Endes gewährleistet.
Wenn das Handstück mit einem lösbar angebrachten Zwischenstück mit einer Durchführung für die Medienleitung und die Führungshülse für die optische Faser versehen ist, kann dadurch in einfacher Weise eine mechanische Stabilisierung und Haltefunktion für die in das Handstück eingesetzte optische Faser sowie die Abdichtung des Handstücks verwirklicht werden.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung wird mit einem Kupplungsstück für ein Handstück erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kupplungsstück eine auf zumindest zwei im Durchmesser unterschiedliche optische
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Fasern umschaltbare Optik enthält. Damit kann mit einem einzigen Lichtleiter vom Lasergerät in das Kupplungsstück ein Handstück gespeist werden, das Fasern unterschiedlichen Durchmessers für unterschiedliche Anwendungen enthalten kann. Besonders vorteilhaft ist dieses Kupplungsstück natürlich mit dem Handstück mit Führungsrohr für vorgefertigte optische Fasern gemäss einem der vorhergehenden Absätze, wobei mit dieser Kombination die optimale optische Leistung bei rascher und einfacher Anpassung des Lasersystems an unterschiedliche Anwendungen und Behandlungsstellen ermöglicht ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die umschaltbare Optik zumindest zwei Linsen oder Linsengruppen enthält, deren Abstand voneinander auf zumindest zwei Einstellungen einstellbar ist. Dies ist eine konstruktiv relativ einfache und in vielen optischen Anwendungen bewährte Methode.
In mechanisch einfacher Art und Weise kann die obige Relativverschiebung gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch bewerkstelligt werden, dass die Umschaltung der Optik mechanisch durchführbar ist, vorzugsweise über eine Axialverschiebung zumindest einer Linse oder Linsengruppe mittels einer von aussen her verdrehbaren Ringkulisse, in deren zumindest einen schrägen Führungsschlitz zumindest ein Stift eingreift, der mit der verschiebbaren Linse oder Linsengruppe verbunden ist.
Vorteilhafterweise ist dabei zumindest eine der axial verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen durch ein elastisches Element zumindest mittelbar in Richtung auf zumindest eine der anderen Linsen oder Linsengruppen hin mit einer Kraft beaufschlagt, wodurch sich eine bessere Fixierung in den Endstellungen der Verschiebung der Linsen und/oder eine genau definierte Ausgangsstellung vor jeder und für jede Einstellung des optischen Systems realisieren lässt.
Zur Verbesserung der Übertragungsqualität für das Laserlicht, d. h. zur Vermeidung von unnötigen Verlusten, ist es vorteilhaft, wenn an dem dem Handstück zugewandten Ende des Kupplungsstücks eine Zentrierhülse zur Aufnah-
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me der Kupplungsbuchse der optischen Faser vorgesehen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für ein Dentallaser-System erläutert.
Dabei zeigt die Fig. 1 ein Dentallaser-System in einer Übersichtsdarstellung, Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Handstücks des Lasersystems, samt Zwischenstück und Endabschnitt des Kupplungsstücks, Fig. 3 ist eine vergrösserte Ansicht des dem Kupplungsstück zugewandten Ende des Handstücks, teilweise im Längsschnitt, Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Kupplungsstück mit seiner umschaltbaren Optik, Fig. 5 ist ein Längsschnitt ähnlich Fig. 4, jedoch in einer Ebene neben der Optik, Fig. 6 stellt die umschaltbare Optik in einer ersten Einstellung im Längsschnitt dar, Fig. 7 ist ein Längsschnitt entsprechend Fig. 6 in einer zweiten Einstellung der Optik des Kupplungsstücks, Fig. 8 ist ein Querschnitt durch das Kupplungsstück in Höhe des Verstellmechanismus der Optik, entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig.
9 stellt einen Querschnitt durch die Verstellkulisse dar, Fig. 10 einen Längsschnitt und Fig. 11 eine ebene Abwicklung der Verstellkulisse dar, Fig. 12 ist eine Seitenansicht des Zwischenstücks in vergrössertem Massstab und Fig. 13 zeigt eine Vorderansicht des Kupplungsstücks aus Richtung des Handstücks.
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terweise einem Fusspedal 2 zur Regelung der Leistung des Lasers in der Lasereinheit 1 und einem Handstück 3, das über einen Verbindungsschlauch 4, welcher die Lichtleitung und Leitungen für Medien wie Wasser und Luft beinhaltet, mit der Lasereinheit 1 verbunden ist. Dabei ist das Fusspedal 2 vorteilhafterweise über einen A/D-Wandler mit dem Steuersystem der Lasereinheit 1 verbunden, der den Laser-Prozessor digital ansteuert.
Damit ist eine kontinuierliche Regelung der Leistung des Lasers zwischen vorzugsweise
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einstellbaren Grenzwerten möglich, beispielsweise von einer unteren Grenze von 0, 6 Watt bis zur oberen Grenze von typischerweise 15 Watt.
Die Lasereinheit 1 selbst beinhaltet den eigentlichen Laser, vorzugsweise einen Dioden-Laser, zur Erzeugung des zur Behandlung verwendeten Laserlichts allenfalls unterschiedlicher Wellenlängen, meist aber nur einer
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Form eines programmgesteuerten Touch-Screen 5 samt Steuersystem, vorzugsweise einen separaten Notausschalt-Taster 6 und die Anschlüsse 7,8 und 9 für den Verbindungsschlauch 4. Dabei wird am Anschluss 7 das Laserlicht in eine optische Faser im Verbindungsschlauch 4 eingeleitet und die Anschlüsse 8 bzw.
9 sind für Wasser bzw. Luft vorgesehen, um an der Behandlungsstelle eine Kühlung zu ermöglichen. Vorteilhafterweise sind in den Wasser- und Luftleitungen Magnetventile vorgesehen, die in Ruhelage gesperrt, vom Programm des Lasersystems gesteuert und mit dem Fusspedal 2 auslösbar sind. Beim Abschalten des Geräts wird das Wasserventil ausgangsseitig entlastet und das Wasserventil gesperrt. Durch den Abfall des Wasserdrucks schliesst ein Ventil im Kupplungsstück des Verbindungsschlauches 4 (weiter unten genauer beschrieben) und verhindert dadurch ein Zurückströmen des Wassers und gleichzeitig wird mit dem Restluftdruck die Wasserleitung freigeblasen. Damit ist sichergestellt, dass keine Fremdpartikel aus dem Arbeitsbereich in das Handstück 3 eindringen können.
Auch ist durch die allfällige Verstellmöglichkeit einer Ventilfeder im Kupplungsstück in Zusammenwirken mit dem im Luftkanal gegebenen Venturi-Effekt eine Feineinstellung des zur Kühlung vorgesehenen Sprühstrahls möglich.
Fig. 2 zeigt vergrössert das ergonomisch geformte Handstück 3 des Dentallasers, das über ein-allerdings nicht zwingend notwendiges - Zwischenstück 10 lösbar mit einem Kupplungsstück 11 des Verbindungsschlauches 4 verbunden ist. An der Spitze 12 der Griffhülse 13 des Handstücks 3 tritt die optische
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Faser mit ihrem Ende 14 eine gewisse Länge aus, welche Länge ebenso wie der Durchmesser der Faser vorteilhafterweise auf die vorgesehene Behandlungsstelle abgestimmt ist.
Für die Endontologie sind herausragende Spitzenlängen von etwa 25 bis 28 mm und Faserdurchmesser von ca. 200 pa vorgesehen, für die Paradontologie und Chirurgie Längen zwischen etwa 4 und 10 mm und Durchmesser von ca. 400 gm. Die optischen Fasern sind vorzugsweise vorgefertigt, bereits auf die erforderliche Länge abgelängt und nur zum einmaligen Gebrauch bei einem Patienten vorgesehen.
In die Griffhülse 13 ist ein Drehkolben 15 eingesetzt und ein Rastring 16 vorzugsweise eingeklebt, wodurch auch der Drehkolben 15 fixiert wird. Der Drehkolben 15 und der Rastring 16 sind noch besser in der Fig. 3 zu erkennen, in der auch der Stift 17 als Verdrehschutz und zur Positionierung sichtbar ist. Im Drehkolben 15 ist weiters eine Führungshülse 18 eingesetzt, vorzugsweise eingepresst oder auch eingeklebt, in der axial verschiebbar der Andrückteil 19 gelagert ist, welcher Andrückteil 19 durch die Feder 20 in Richtung des Anschlags an der Führungshülse 18 gedrückt wird. Aus dem Drehkolben 15 führt weiters ein Rohr 21 durch die Griffhülse 13 zur Spitze 12 des Handstücks 3, wobei die Mittellinie im nicht im Schnitt dargestellten Bereich des Handstücks 3 strichpunktiert gezeichnet und mit R bezeichnet ist.
In dieses Rohr 21 wird eine vorteilhafterweise mit einer vorbestimmen Länge vorgefertigte optische Faser 22 eingeführt, bis eine daran an einem Ende angebrachte Kupplungsbuchse 23 bis zum Andrückteil 19 in die Führungshülse 18 eingeschoben wurde. Auch zumindest eine Leitung (nicht dargestellt) für ein Medium wie Wasser, Luft oder ein Wasser-Luft-Gemisch führt durch das Handstück 3 zu dessen vorderem Ende 12.
Verbunden wird das Handstück 3, allenfalls über das Zwischenstück 10, mit einem Kupplungsstück 11 des Verbindungsschlauches 4, welches Kupplungsstück 11 in den Fig. 4 und 5 im Längsschnitt dargestellt ist. Von der Lasereinheit 1 führt der Verbindungsschlauch 4 mit der Leitung 24 für Wasser und
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der Leitung 25 für Luft zu Schlauchnippeln 26a, 26b, wobei am Übergang zwischen Kupplungsstück 11 und Verbindungsschlauch 4 eine Stützhülse 27 vorgesehen ist, um ein übermässiges Abknicken der Leitungen 24 und 25 zu verhindern. Die Wasserzufuhr erfolgt über ein Ventil 28 (siehe Fig. 5), bei dem vorzugsweise mittels einer Schraube 29 die Vorspannung der Ventilfeder 30 und damit der Druck auf die Dichtung 31 eingestellt werden kann. Das Gewinde des Ventils 28 ist durch einen O-Ring 32 abgedichtet.
Vorzugsweise ist der Schlauchnippel 26a für die Wasserleitung 24 einstückig mit dem Ventilkörper 28 ausgeführt. Der Schlauchnippel 26b für die Leitung 25 der Luft ist vorzugsweise in den Körper des Kupplungsstücks 11 eingeklebt und ab der Eintrittsöffnung dieses Schlauchnippels 26b verengt sich der Querschnitt des Luftkanals 33, so dass sich dur Geschwindigkeit des Luftstroms erhöht und Wasser aus dem vom Ventil 28 kommenden Querkanal 34 mitreisst und über den im weiteren Verlauf wieder weiter werdenden Kanal als Wasser-Luft-Gemisch durch die Griffhülse 13 zu deren Spitze 12 geführt wird, wo dieses Gemisch zur Kühlung der Behandlungsstelle aus dem Handstück 3 austritt.
Zusammengehalten werden der Verbindungsschlauch 4 und das Kupplungsstück 11 durch die Schlauchtülle 35, deren Sitz durch Einschrauben der Konusschraube 36 dadurch fixiert wird, dass die Konusschraube 36 die Kugel 37 radial nach aussen in eine Rille der Schlauchtülle 35 drückt (siehe Fig. 4). Obige Konstruktion ist ein Beispiel für eine mögliche Ausführungsform, die in Verbindung mit dem nachfolgend beschriebenen System zur optischen Anpassung an Fasern verschiedenen Durchmessers verwendet werden kann.
In den Schlaucheinsatz 38 des Kupplungsstücks 11 ist auch eine umschaltbare Optik 39 eingesetzt, die später unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 11 näher beschrieben wird. An diese Optik 39 ist die von der Lasereinheit 1 durch den Verbindungsschlauch geführte optische Faser 40 angekoppelt und leitet das Laserlicht über das System aus zumindest zwei Linsen 41,42 weiter zur Kupplungsbuchse 23 und der darin vorzugsweise eingeklebten optischen
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Faser 22 des Handstücks 3 (in Fig. 4 der Klarheit der Erläuterung wegen in einer Position eingezeichnet, die sich bei angekuppeltem Handstück 3 ergibt).
Um die erforderliche Ausrichtung der optischen Faser 22 mit der Optik 39 zu gewährleisten ist diese mit einer Zentrierhülse 43 versehen, in welche die Kupplungsbuchse 23 eintaucht. Die Verbindung des Handstücks 3 und des Kupplungsstücks 11 wird über die mit dem Zwischenstück 10 zusammenwirkende Überwurfmutter 44 oder direkt über einen zweiten Rastring hergestellt, der mit dem Rastring 16 des Handstücks 3 zusammenwirkt. Über vorzugsweise eine zweite Überwurfmutter 45 kann (wie weiter unten genauer erläutert wird) auf die Optik 39 eingewirkt und diese wahlweise in zumindest zwei Einstellungen gebracht werden, die optimal auf zwei unterschiedliche Faserdurchmesser und damit übertragene Wellenlängen des Laserlichts abgestimmt sind.
Der genaue Aufbau der umschaltbaren Optik 39 wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 11 erklärt, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dafür zeigen. Vor der dem Handstück 3 nächstliegenden Linse 42 ist ein Distanzring 46 in die Zentrierhülse 43 eingebaut und sorgt einerseits für einen ausreichenden Abstand der Kupplungsbuchse 23 zur Linse 42 und fixiert diese auch auf einer Seite. Auf der anderen Seite der Linse 42 wird diese durch die Führungshülse 47 gehalten, die ihrerseits durch die Schraube 48 im Gehäuse der Optik 39 festgehalten ist.
Die zweite Linse 41 ist in einem ringförmigen Linsenhalter 49 gehalten und darin mittels eines Ringes 50 fixiert. Weiters sind in den Linsenhalter 49 radial nach aussen ragende Stifte 51 fest eingesetzt. Die Stifte 51 ragen durch sich in Längsrichtung der Führungshülse 47 parallel zu deren Achse erstreckende Schlitze nach aussen und greifen in eine die Führungshülse 47 aussen umgebende, ringförmige Führungskulisse 52, genauer gesagt in deren schräge Führungen 53 ein (die Führungskulisse 52 ist genauer in den Fig. 9 bis 11 dargestellt).
Um die Führungskulisse 52 gegen eine Absetzung innen im Gehäuse der Optik 39 zu drücken und in dieser Position spielfrei zu halten,
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ist eine Feder 54 über die Führungshülse 47 geschoben und zwischen Führungskulisse 52 und einer ringförmigen Auskragung am hinteren Ende der Führungshülse 47 eingespannt.
In eine Bohrung 55 der ringförmigen Führungskulisse 52 ist ein Nippel 56 eingeschraubt, der durch einen, sich über einen Teil des Umfangs des Gehäuses der Optik 39 erstreckenden Schlitz nach aussen ragt und in eine Bohrung 57 der Überwurfmutter 45 eingreift. Wie im Querschnitt im Bereich der Überwurfmutter 45 in der Fig. 8 ersichtlich ist, wird bei Drehung dieser Überwurfmutter 45 der Nippel 56 im Umfangsrichtung mitbewegt und somit auch die Führungskulisse 52 um ihre und die Längsachse der Optik 39 verdreht. Aufgrund der schrägen Führungsschlitze 53 bewirkt diese Drehung eine Verschiebung der Linse 41 in Längsrichtung der Optik 39 und damit die gewünschte Umschaltung der Optik zum Gebrauch mit optischen Fasern unterschiedlichen Durchmessers.
Anstelle des eingeschraubten Nippels 56 kann natürlich auch eine einstückig an der Führungskulisse 52 vorgesehene Nase oder eine ähnliche radiale Struktur zum Eingreifen in die Bohrung 57 der Überwurfmutter 45 vorgesehen sein. Es wäre auch möglich, die Überwurfmutter 45 ganz wegzulassen und anstelle des Nippels 56 einen nach aussen ragenden und durch den Benutzer direkt verdrehbaren Hebel oder Schieber vorzusehen.
In die Führungshülse 47 taucht weiters eine Büchse 58 ein, die zur Linse 41 hin eine Durchgangsbohrung für das Laserlicht aufweist. In diese Büchse 58 wird die Kupplungsbuchse 59 der von der Lasereinheit 1 kommenden optischen Faser 40 eingesetzt und über ein System von Tellerring 60, Feder 61 und Schraube 62 in die Büchse 58 bis zum Anschlag an deren Boden hineingedrückt.
Dabei gestattet die Feder 61 ein Verschieben der Kupplungsbuchse 59 nach hinten hin (in den Fig. 6 und 7 nach links), sobald die Linse 41 in die in Fig. 7 dargestellte Stellung gebracht wird und im letzten Abschnitt des Umstellweges am Boden der Büchse 58 anliegt (vorzugsweise über ihre Halterung) und diese dadurch mitnimmt.
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Eine vorgegebene Abstandsänderung bei den optischen Fasern zur jeweils nächsten Linse könnte auch durch unterschiedliche Formgebung des vorderen Endes der Kupplungsbuchsen 23 bzw. 59 und/oder von deren Auflageflächen erreicht werden. Beispielsweise ist in Fig. 6 eine Kupplungsbuchse 23a der optischen Faser des Handstücks 3 dargestellt, die ein Endstück mit geringerem Durchmesser aufweist und mit diesem in den Haltering 46 der Linse 42 eintaucht, bis sie an einer Auskragung an diesem Haltering 46 aufliegt. Der Kupplungsbuchse 23b der Fig. 7 fehlt dieses Endstück mit geringerem Durchmesser, es schliesst daher vorne im wesentlichen eben ab und liegt mit dieser ebenen Endfläche am vorderen Ende des Halteringes 46 auf, wodurch ein grösserer Abstand des Endes der optischen Faser 22 von der Linse 42 gegeben ist.
In Fig. 12 ist ein vorteilhafterweise jedoch nicht zwingend vorgesehenes Zwischenstück 10 in grösserem Massstab dargestellt. Es besteht aus einem Drehzylinder 63, der mit einer Rasthülse 64 verbunden ist, welche Rasthülse 64 in den Rastring 16 des Handstücks 3 eingreift. Der Drehzylinder 63 wird mittels der Überwurfmutter 44 am Kupplungsstück 11 fixiert (siehe dazu auch Fig. 2). Am vorderen Ende des Zwischenstücks 10 ist noch eine Dichtung 65 vorgesehen. Eine dem Zwischenstück 10 ähnliche und äquivalent wirkende Struktur kann aber auch direkt einstückig mit dem Handstück 3 verwirklicht und dieses somit direkt mit dem Kupplungsstück 11 verbunden werden.
In Fig. 13 ist schliesslich eine Ansicht des Zwischenstücks 10 aus Richtung des Kupplungsstücks 11 her dargestellt. Dabei sind die Durchführungsöffnung 66 für die Führungshülse 18 des Handstücks 3 mit der Kupplungsbuchse 23 der optischen Faser 22 des Handstücks und die Durchführungsöffnung 67 für die Leitung des Handstückes 3 für das Wasser-Luft-Gemisch zur Kühlung der Behandlungsstelle zu erkennen. Die beiden anderen dargestellten Dichtungsdurchführungen oberhalb der Öffnungen 66 und 67 sind im vorliegenden Fall nicht genutzt, könnten aber beispielsweise für eine elektrischen Leitung für eine Beleuchtungseinrichtung im Handstück 3 zum Beleuchten der Behand-
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lungsstelle oder ähnliche Zwecke genutzt werden.
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The invention relates to a handpiece for a laser device, in particular for the medical and especially the dental medicine area, with at least one media channel for the area of the exit of the laser light, and to a coupling piece for a handpiece of a laser device, in particular for the medical and especially the dental medicine area a light and media line of this laser device, with means for releasably connecting the handpiece to the light and media line and an optical coupling to an optical fiber present in the handpiece.
Laser systems are being used to an increasing extent in the field of medicine and dentistry. The laser light is generated in a laser device and guided to the treatment site via optical conductors. The treating doctor guides a handpiece with an exit point for the laser light, like a drill or a similar medical instrument. For different applications, light of different wavelengths is used - which has to be guided through optical fibers with different diameters - and depending on the treatment site, the light exit point has to extend more or less far beyond the actual laser tool.
Such a handpiece is described in EP-A-0 523 506, in which a permanently installed light guide in the handpiece takes over the transmission of the laser light to the tip of the handpiece and to which various additional application elements have to be attached. Lines for air and water are led through the handpiece to cool the treatment site. The handpiece can be removed for sterilization purposes. However, this construction has the disadvantage that a separate, expensive handpiece (with optical coupling for light guides of different diameters) and / or application element must be purchased for each application and treatment site, and a multi-part system results, which also requires a great deal of effort when sterilizing.
Another system shows the W093 / 19684, with their dental laser arrangement
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a disposable handpiece for guiding an optical fiber for which laser light is used. The length of the tip protruding from the handpiece must either be set manually by inserting the optical fiber coming from the laser device to different lengths and fixed by clamping with a screw connection, or different attachable handpiece tips with a fixed light guide are provided. In the former case there is a risk that either the clamping is too strong and the optical fiber is damaged or if the clamping is too weak the length of the tip changes and has to be readjusted again and again.
In the second case, the length of the protruding tip remains constant, but the optical coupling between the light guide in the attached tip and the light guide coming from the laser device can be lost if the clamping effect is too low. Clamping too much again creates the risk of damage to the light guide. There is also no solution given to the problem of the different wavelengths required for different treatments and the associated different diameters of the light guides.
It was therefore the object of the present invention to improve a laser system in such a way that it can be used quickly and easily for different applications. It should be possible to create a single, sterilizable handpiece that can be used easily, quickly and with little effort for different medical applications and treatment sites. Another object of the invention was a coupling piece, preferably for use with the handpiece to be created, which allows quick and easy use of optical fibers of different diameters and thus the use of the laser system for different medical applications.
The first object is achieved according to the invention in that a tubular guide for replaceable insertion of an optical fiber from the connection side of the handpiece to the laser device to the front end of the handheld device.
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piece runs. This creates a single, reusable handpiece that can be equipped with prefabricated optical fibers, which can be available in predetermined lengths and diameters. The length of this optical fiber of the handpiece, which protrudes beyond the tip of the handpiece, and its diameter, which is optimal for the respective application, can thus be determined by a simple choice of a particular optical fiber which can be made quickly by means of suitable labeling.
In order to facilitate the coupling with the light guide arrangement coming from the laser device, it is provided according to a further feature of the invention that on the connection side of the handpiece at the beginning of the tubular guide for the optical fiber an axially resilient pressing part is provided for engaging a coupling socket of the optical fiber is. In this way, the best possible contact and an even distance between the light guide of the handpiece and the light guide arrangement of the laser device can always be established.
Advantageously, the pressing part is axially guided in a guide sleeve firmly connected to the handpiece, which guide sleeve preferably protrudes beyond the end of the pressing part, so that a coupling bush of the optical fiber is also axially guided in the guide sleeve. This ensures the always uniform alignment of the optical fibers to be coupled and the mechanical protection of the fibers in the handpiece against kinking of the protruding end.
If the handpiece is provided with a detachably attached intermediate piece with a passage for the media line and the guide sleeve for the optical fiber, mechanical stabilization and holding function for the optical fiber used in the handpiece and the sealing of the handpiece can be realized in a simple manner.
The second object of the present invention is achieved with a coupling piece for a handpiece, which is characterized in that the coupling piece has an optical diameter that is different on at least two
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Includes fiber switchable optics. This allows a single light guide to feed a handpiece from the laser device into the coupling piece, which can contain fibers of different diameters for different applications. Of course, this coupling piece with the handpiece with guide tube for prefabricated optical fibers according to one of the preceding paragraphs is particularly advantageous, with this combination the optimum optical performance being possible with rapid and simple adaptation of the laser system to different applications and treatment sites.
It is preferably provided that the switchable optics contains at least two lenses or lens groups, the distance between which can be adjusted to at least two settings. This is a structurally relatively simple method that has been tried and tested in many optical applications.
According to a further feature of the invention, the above relative displacement can be accomplished in a mechanically simple manner in that the switching of the optics can be carried out mechanically, preferably via an axial displacement of at least one lens or lens group by means of an externally rotatable ring backdrop, in the at least one of which oblique guide slot engages at least one pin which is connected to the displaceable lens or lens group.
Advantageously, at least one of the axially displaceable lenses or lens groups is subjected to a force at least indirectly by an elastic element in the direction of at least one of the other lenses or lens groups, as a result of which a better fixation in the end positions of the displacement of the lenses and / or a precise one defined starting position before each and for each setting of the optical system can be realized.
To improve the transmission quality for the laser light, i. H. To avoid unnecessary losses, it is advantageous if a centering sleeve for receiving is located on the end of the coupling piece facing the handpiece.
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me the coupling socket of the optical fiber is provided.
Further features and advantages of the invention are explained with reference to the accompanying drawings in the following description of a preferred exemplary embodiment for a dental laser system.
1 shows an overview of a dental laser system, FIG. 2 is a side view of a handpiece of the laser system, including the intermediate piece and end section of the coupling piece, FIG. 3 is an enlarged view of the end of the handpiece facing the coupling piece, partly in longitudinal section 4 shows a longitudinal section through the coupling piece with its switchable optics, FIG. 5 is a longitudinal section similar to FIG. 4, but in a plane next to the optics, FIG. 6 shows the switchable optics in a first setting in longitudinal section, FIG 7 is a longitudinal section corresponding to FIG. 6 in a second setting of the optics of the coupling piece, FIG. 8 is a cross section through the coupling piece at the level of the adjusting mechanism of the optics, along the line VIII-VIII of FIG. 7, FIG.
9 shows a cross section through the adjusting link, FIG. 10 shows a longitudinal section and FIG. 11 shows a flat development of the adjusting link, FIG. 12 is a side view of the intermediate piece on an enlarged scale and FIG. 13 shows a front view of the coupling piece from the direction of the handpiece.
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a foot pedal 2 for regulating the power of the laser in the laser unit 1 and a handpiece 3, which is connected to the laser unit 1 via a connecting hose 4, which contains the light line and lines for media such as water and air. The foot pedal 2 is advantageously connected to the control system of the laser unit 1 via an A / D converter, which controls the laser processor digitally.
Continuous regulation of the power of the laser is therefore preferably between
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adjustable limit values possible, for example from a lower limit of 0.6 watts to the upper limit of typically 15 watts.
The laser unit 1 itself contains the actual laser, preferably a diode laser, for generating the laser light used for the treatment at most different wavelengths, but usually only one
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Form of a program-controlled touch screen 5 together with the control system, preferably a separate emergency stop button 6 and the connections 7, 8 and 9 for the connecting hose 4. At the connection 7, the laser light is introduced into an optical fiber in the connecting hose 4 and the connections 8 and .
9 are provided for water or air to allow cooling at the treatment site. Solenoid valves are advantageously provided in the water and air lines, which are blocked in the rest position, controlled by the program of the laser system and can be triggered with the foot pedal 2. When the device is switched off, the water valve is relieved on the outlet side and the water valve is blocked. Due to the drop in the water pressure, a valve in the coupling piece of the connecting hose 4 (described in more detail below) closes and thereby prevents the water from flowing back and at the same time the water line is blown free with the residual air pressure. This ensures that no foreign particles can enter the handpiece 3 from the work area.
The possible adjustment of a valve spring in the coupling piece in cooperation with the venturi effect in the air duct also makes it possible to fine-tune the spray jet provided for cooling.
2 shows an enlarged view of the ergonomically shaped handpiece 3 of the dental laser, which is detachably connected to a coupling piece 11 of the connecting tube 4 via an intermediate piece 10, which is not absolutely necessary. At the tip 12 of the grip sleeve 13 of the handpiece 3 occurs the optical
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Fiber with its end 14 a certain length, which length as well as the diameter of the fiber is advantageously matched to the intended treatment site.
Outstanding tip lengths of approximately 25 to 28 mm and fiber diameters of approximately 200 pa are provided for endontology, lengths of between approximately 4 and 10 mm and diameters of approximately 400 gm for periodontology and surgery. The optical fibers are preferably prefabricated, already on The required length has been cut to length and is only intended for single use by one patient.
A rotary piston 15 is inserted into the grip sleeve 13 and a locking ring 16 is preferably glued in, as a result of which the rotary piston 15 is also fixed. The rotary piston 15 and the locking ring 16 can be seen even better in FIG. 3, in which the pin 17 is also visible as protection against rotation and for positioning. In the rotary piston 15, a guide sleeve 18 is also inserted, preferably pressed or glued, in which the pressing part 19 is axially displaceably mounted, which pressing part 19 is pressed by the spring 20 in the direction of the stop on the guide sleeve 18. From the rotary piston 15, a tube 21 also leads through the grip sleeve 13 to the tip 12 of the handpiece 3, the center line in the region of the handpiece 3 (not shown in section) being drawn in dash-dot lines and denoted by R.
An optical fiber 22, which is advantageously prefabricated with a predetermined length, is inserted into this tube 21 until a coupling bush 23 attached to it at one end has been pushed into the guide sleeve 18 up to the pressing part 19. At least one line (not shown) for a medium such as water, air or a water-air mixture also leads through the handpiece 3 to its front end 12.
The handpiece 3 is connected, at most via the intermediate piece 10, to a coupling piece 11 of the connecting hose 4, which coupling piece 11 is shown in longitudinal section in FIGS. 4 and 5. From the laser unit 1, the connecting hose 4 leads to the line 24 for water and
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the line 25 for air to hose nipples 26a, 26b, a support sleeve 27 being provided at the transition between the coupling piece 11 and the connecting hose 4 in order to prevent the lines 24 and 25 from kinking excessively. The water is supplied via a valve 28 (see FIG. 5), in which the preload of the valve spring 30 and thus the pressure on the seal 31 can preferably be set by means of a screw 29. The thread of the valve 28 is sealed by an O-ring 32.
The hose nipple 26a for the water line 24 is preferably made in one piece with the valve body 28. The hose nipple 26b for the line 25 of the air is preferably glued into the body of the coupling piece 11 and from the inlet opening of this hose nipple 26b the cross section of the air duct 33 narrows, so that the speed of the air flow increases and water from the transverse duct coming from the valve 28 34 entrains and is guided over the channel which continues to widen as a water-air mixture through the grip sleeve 13 to the tip 12, where this mixture exits the handpiece 3 for cooling the treatment site.
The connecting hose 4 and the coupling piece 11 are held together by the hose nozzle 35, the seat of which is fixed by screwing in the conical screw 36 in that the conical screw 36 presses the ball 37 radially outward into a groove in the hose nozzle 35 (see FIG. 4). The above construction is an example of a possible embodiment which can be used in connection with the system described below for optical adaptation to fibers of different diameters.
A switchable optical system 39 is also inserted into the hose insert 38 of the coupling piece 11, which will be described in more detail later with reference to FIGS. 6 to 11. The optical fiber 40, which is guided by the laser unit 1 through the connecting tube, is coupled to this optical system 39 and forwards the laser light via the system of at least two lenses 41, 42 to the coupling socket 23 and the optical fiber, preferably glued therein
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Fiber 22 of the handpiece 3 (shown in FIG. 4 for clarity of the explanation in a position which results when the handpiece 3 is coupled).
In order to ensure the required alignment of the optical fiber 22 with the optics 39, this is provided with a centering sleeve 43, into which the coupling bush 23 is immersed. The connection of the handpiece 3 and the coupling piece 11 is established via the union nut 44 which interacts with the intermediate piece 10 or directly via a second locking ring which interacts with the locking ring 16 of the handpiece 3. The optics 39 can be acted on by a second union nut 45 (as will be explained in more detail below) and these can optionally be brought into at least two settings which are optimally matched to two different fiber diameters and thus transmitted wavelengths of the laser light.
The exact structure of the switchable optics 39 will now be explained in connection with FIGS. 6 to 11, which show a preferred embodiment for this. A spacer ring 46 is installed in the centering sleeve 43 in front of the lens 42 closest to the handpiece 3 and on the one hand ensures a sufficient distance between the coupling bush 23 and the lens 42 and also fixes this on one side. On the other side of the lens 42, this is held by the guide sleeve 47, which in turn is held in the housing of the optics 39 by the screw 48.
The second lens 41 is held in an annular lens holder 49 and fixed therein by means of a ring 50. Furthermore, pins 51 projecting radially outwards are firmly inserted into the lens holder 49. The pins 51 protrude outwards through slots extending in the longitudinal direction of the guide sleeve 47 parallel to the axis thereof and engage in an annular guide link 52 surrounding the guide sleeve 47, more precisely in their oblique guides 53 (the guide link 52 is shown in more detail in FIGS 9 to 11).
In order to press the guide link 52 against a deposit on the inside in the housing of the optics 39 and to keep it free of play in this position,
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a spring 54 is pushed over the guide sleeve 47 and clamped between the guide link 52 and an annular projection at the rear end of the guide sleeve 47.
A nipple 56 is screwed into a bore 55 of the annular guide link 52, which protrudes outwards through a slot which extends over part of the circumference of the housing of the optics 39 and engages in a bore 57 of the union nut 45. As can be seen in cross section in the area of the union nut 45 in FIG. 8, when this union nut 45 is rotated, the nipple 56 is also moved in the circumferential direction and thus the guide link 52 is also rotated about its and the longitudinal axis of the optics 39. Due to the oblique guide slots 53, this rotation causes a shift of the lens 41 in the longitudinal direction of the optics 39 and thus the desired switching of the optics for use with optical fibers of different diameters.
Instead of the screwed-in nipple 56, it is of course also possible to provide a nose provided in one piece on the guide link 52 or a similar radial structure for engaging in the bore 57 of the union nut 45. It would also be possible to omit the union nut 45 completely and to provide a lever or slide which projects outwards and can be rotated directly by the user instead of the nipple 56.
A bushing 58, which has a through hole for the laser light towards the lens 41, is also immersed in the guide sleeve 47. In this bushing 58, the coupling bushing 59 of the optical fiber 40 coming from the laser unit 1 is inserted and pressed into the bushing 58 up to the stop on the bottom thereof via a system of ring washer 60, spring 61 and screw 62.
The spring 61 allows the coupling bush 59 to be moved backwards (to the left in FIGS. 6 and 7) as soon as the lens 41 is brought into the position shown in FIG. 7 and in the last section of the changeover path at the bottom of the bush 58 is applied (preferably via its holder) and takes it with it.
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A predetermined change in distance between the optical fibers and the next lens could also be achieved by different shapes of the front end of the coupling bushes 23 and 59 and / or of their contact surfaces. For example, a coupling bush 23a of the optical fiber of the handpiece 3 is shown in FIG. 6, which has an end piece with a smaller diameter and dips with this into the retaining ring 46 of the lens 42 until it rests on a projection on this retaining ring 46. The coupling bush 23b of FIG. 7 lacks this end piece with a smaller diameter, it therefore closes at the front essentially flat and lies with this flat end face on the front end of the retaining ring 46, as a result of which the end of the optical fiber 22 is spaced from the lens 42 given is.
12, an intermediate piece 10, which is advantageously but not necessarily provided, is shown on a larger scale. It consists of a rotary cylinder 63, which is connected to a locking sleeve 64, which locking sleeve 64 engages in the locking ring 16 of the handpiece 3. The rotating cylinder 63 is fixed on the coupling piece 11 by means of the union nut 44 (see also FIG. 2). At the front end of the intermediate piece 10, a seal 65 is also provided. A structure which acts similarly and has an equivalent effect to the intermediate piece 10 can, however, also be realized directly in one piece with the handpiece 3 and this can thus be connected directly to the coupling piece 11.
13 shows a view of the intermediate piece 10 from the direction of the coupling piece 11. The passage opening 66 for the guide sleeve 18 of the handpiece 3 with the coupling socket 23 of the optical fiber 22 of the handpiece and the passage opening 67 for the line of the handpiece 3 for the water-air mixture for cooling the treatment site can be seen. The two other seal bushings shown above the openings 66 and 67 are not used in the present case, but could, for example, for an electrical line for a lighting device in the handpiece 3 for illuminating the treatment
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agency or similar purposes.