DE4212391A1 - Laserhandstück für Laseranwendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laserhandstück für Laser­ anwendungen, mit einem Griffteil, in dem das Auskoppel­ ende eines Lichtleiters gelagert ist, und einer Ein­ richtung zum Umlenken und zum Fokussieren des ausge­ koppelten Lichtstrahles.

Solche Laserhandstücke sind in verschiedenen Ausführungs­ formen bekannt. Insbesondere finden sie Anwendung auf dem Gebiet der Laser-Medizin, und dort speziell im Dentalbereich.

Die vorliegende Erfindung soll speziell in Verbindung mit einem Laserhandstück für Therapiemaßnahmen im Bereich des Wurzelkanals erläutert werden, jedoch sind auch andere Anwendungsmöglichkeiten im medizinischen und nicht­ medizinischen Bereich möglich.

Im Bereich der Laser-Medizin findet das Laserhandstück Anwendung bei chirurgischen Operationen (HNO-Operationen, Augen-Operationen, Herzchirurgie, Magen-Darm-Operationen, Orthopädie und dergleichen). Im nicht-medizinischen Be­ reich lassen sich mit dem hier in Rede stehenden Laser­ handstück Hohlkörper im Innenbereich bearbeiten.

Zur Bündelung der Laserstrahlenergie besitzt ein Laser­ handstück der oben genannten Art eine Fokussierein­ richtung, beispielsweise in Form von zwei Kugellinsen. Eine Umlenkeinrichtung, z. B. in Form eines Umlenkspiegels zwischen den Linsen, hat die Aufgabe, den Lichtstrahl um 90° umzulenken, damit die zu behandelnde Stelle leichter zugänglich ist.

Bei therapeutischen Maßnahmen im Bereich der Mundhöhle, insbesondere bei Wurzelbehandlungen, muß das Werkzeug wegen des geringen verfügbaren Platz es sehr klein ausge­ bildet sein. Verzichtet man z. B. auf den Umlenkspiegel und die Linse, so daß der aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Laserstrahl geradeaus das Handstück verläßt, so kann man zwar eine geringe Baugröße erreichen, jedoch ist die Zu­ gänglichkeit bestimmter Stellen erschwert. Mit einem um 90° umgelenkten Laserstrahl erreicht man in der Regel eine bessere Zugänglichkeit der zu behandelnden Stellen, man muß aber Platz zur Unterbringung der Fokussier- und Umlenkelemente vorsehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laserhandstück der oben genannten Art anzugeben, das bei sehr geringer baulicher Größe ein Umlenken des Laserstrahles und ein Fokussieren des Laserstrahles ge­ stattet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Einrichtung zum Umlenken und zum Fokussieren des ausge­ koppelten Lichtstrahles als Einzel-Bauelement mit Linsen­ funktion und einer schräg zur Lichtstrahl-Hauptrichtung angeordneten, totalreflektierenden rückseitigen Fläche ausgebildet ist.

Speziell sieht die Erfindung vor, daß das Bauelement als halbkugelförmige Linse ausgebildet ist. Die gekrümmte oder plane rückseitige Fläche der halbkugelförmigen Linse wird etwa unter einem Winkel von 45° zur Hauptrichtung des ausgekoppelten Laserstrahles angeordnet. An der Rück­ seite der Linse ergibt sich Totalreflexion, mithin eine gegenüber der Verwendung eines Umlenkspiegels höhere Leistungsbeständigkeit.

Der aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Laserstrahl wird bei Eintritt in die Linse parallelisiert, dann an der rückseitigen Fläche der Linse reflektiert und wird dann als austretender Lichtstrahl fokussiert.

Das Einzel-Bauelement besitzt Linsenfunktion und die Funktion eines Umlenkspiegels in einem. Vorzugsweise besteht die Linse aus einem Material mit hohem Brechungsindex. Hierdurch wird auch bei einer von 45° in Grenzen abweichenden Stellung der rückwärtigen Linsen­ fläche Totalreflexion erreicht.

Obschon eine halbkugelförmige Linse eine bevorzugte Aus­ führungsform darstellt, ist es jedoch ebenfalls möglich, das Einzel-Bauelement als Umlenkprisma mit als Linsen­ flächen geformten Eintritts- und Austrittsflächen aus zu­ bilden. Die rückwärtige Fläche kann in jedem Fall plan oder auch konvex oder gar konkav gekrümmt sein.

Der aus der Linse austretende Laserstrahl kann direkt auf die zu behandelnde Stelle fallen. Bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei Behandlungen im Be­ reich des Wurzelkanals kann es sich empfehlen, gegen­ über der Austrittsfläche der Linse eine Lichtleiter­ faser anzuordnen, wobei diese vorzugsweise von einem ge­ eigneten Halter aufgenommen wird.

Anstelle einer Umlenkung um 90° kann auch eine Ablenkung in einem spitzen oder stumpfen Winkel erfolgen. Dazu ist es zweckmäßig, das Bauelement lösbar mit dem Handgriff zu koppeln. Damit kann der Handgriff für den jeweils an­ stehenden Behandlungsfall rasch umgerüstet werden.

Dabei empfiehlt es sich, nicht nur das Bauelement lösbar mit dem Handgriff zu koppeln, sondern auch eine lösbare Verbindung zwischen dem Bauelement und der diesem nachge­ ordneten Lichtleiterfaser vorzusehen. Dazu wird die Licht­ leiterfaser mittels eines Halters lösbar mit dem Bau­ element gekoppelt.

In einer speziellen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß das Bauelement in einer Fassung aufgenommen ist, die Schnellverschlußelemente besitzt, um den durch das Bau­ element und die Fassung gebildeten Fokussier- und Umlenk­ kopf mit dem Handgriff und mit dem Halter der Lichtleiter­ faser koppeln zu können, wobei der Halter und der Handgriff ebenfalls Schnellverschlußelemente tragen. Damit setzt sich das erfindungsgemäße Laserhandstück im wesentlichen aus drei Komponenten zusammen, nämlich dem Handgriff mit Schnellverschlußelementen, der Fassung für den Fokussier- und Umlenkkopf mit zwei Schnellverschlußteilen und dem Halter mit der Lichtleiterfaser, wobei an dem Halter eben­ falls ein Schnellverschlußteil vorgesehen ist.

In dem hier betrachteten Anwendungsfall im Dentalbereich ist es zweckmäßig, in dem Handgriff auch noch andere Elemente unterzubringen, beispielsweise einen Kanal für die Spülwasserzufuhr. Um die einzelnen Elemente des Hand­ stücks zu schützen, sieht die Erfindung vor, daß die mit­ einander koppelbaren Teile jeweils hermetisch verschlossen sind. Hierzu werden Glasscheiben vorgesehen, die für die jeweilige Laserlicht-Wellenlänge durchlässig sind und aus wasserunlöslichem Material bestehen. Dadurch wird eine stets einwandfreie Funktionsweise des Laserhandstücks er­ reicht. Das gesamte Gerät läßt sich bequem reinigen und sterilisieren.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Laser­ handstücks für Behandlungen im Dentalbereich,

Fig. 2 eine schematische Skizze, die verschiedene Zusammenbau-Varianten des Handstücks veran­ schaulichen,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer halbkugelförmigen Linse mit totalreflektierender rückseitiger Fläche,

Fig. 4 ein Umlenkprisma mit als Linsenflächen geformten Eintritts- und Austrittsflächen für den Lichtstrahl.

Fig. 5 Ein Umlenkprisma, ähnlich wie Fig. 4, jedoch mit konvex gekrümmter rückwärtiger Fläche.

Das in Fig. 1 dargestellte Handstück für Laseranwendungen dient hier speziell für Behandlungen im Dentalbereich, z. B. Behandlungen im Bereich des Wurzelkanals.

Das Laserhandstück 1 besteht im wesentlichen aus drei Komponenten, die sich mittels nicht speziell dargestellter Schnellverschlüsse miteinander koppeln lassen.

Eine erste Komponente I besteht im wesentlichen aus einem Handgriff, eine Komponente II ist ein Fokussier- und Um­ lenkkopf, und eine optional vorgesehene Komponente III be­ steht aus einem Halter mit darin gelagerter kurzer Licht­ leitfaser.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, enthält ein Handgriff 4 eine hier nicht näher dargestellte Lagerung für den End­ bereich eines Lichtleiters 2. Von dem stirnseitigen Aus­ koppelende des Lichtleiters 2 gelangt Laserlicht durch eine das Innere des Handgriffs 4 hermetisch abdichtende Glasplatte 8 zu dem Fokussier- und Umlenkkopf II.

Im Inneren des Handgriffs 4 ist noch ein Kanal 6 für die Spülwasserzufuhr zu einer Sprühdüse 7 angeordnet. Der Handgriff 4 kann weitere Elemente beinhalten, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, so z. B. einen Beleuchtungs­ lichtleiter.

Der Fokussier- und Umlenkkopf 2 besteht aus einer Fassung 10 für eine halbkugelförmige Linse 12, die eine hier totalreflektierende rückseitige Fläche 14 besitzt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die rückwärtige Fläche 14 der halbkugelförmigen Linse 12 unter einem Winkel von et­ wa 45° bezüglich der Hauptrichtung des aus dem Lichtleiter 2 austretenden Laserstrahls angeordnet.

Das in den Fokussier- und Umlenkkopf II durch eine Öffnung 11 der Fassung 10 eintretende Licht wird durch die Linse 12 gebrochen, so daß die Strahlen innerhalb der Linse etwa parallel zueinander auf die totalreflektierende rückseitige Fläche 14 fallen, dort umgelenkt werden und die Linse 12 durch eine untere Öffnung 13 der Fassung 10 verlassen. Durch die Wirkung der Linse 12 wird der austretende Laser­ strahl auf die Einkoppelfläche einer kurzen Lichtleit­ faser 18 fokussiert. Die Lichtleitfaser 18 wird von einem Halter 16 gehalten. Der Halter 16 und die kurze Lichtleit­ faser 18 bilden eine getrennte Komponente III, die über nicht dargestellte Schnellverschlußelemente an die Unter­ seite des Fokussier- und Umlenkkopfes II ankoppelbar ist.

Fig. 2 zeigt links schematisch ein Laserhandstück, welches aus den beiden Komponenten I und II besteht. Der aus dem Fokussier- und Umlenkkopf II nach unten austretende Laserstrahl gelangt direkt auf die zu behandelnde Stelle.

Rechts in Fig. 2 ist schematisch angedeutet, daß an den Fokussier- und Umlenkkopf II noch die Komponente III an­ gekoppelt ist. Damit wird der Laserstrahl über die kurze Lichtleitfaser 18 zu dem Behandlungsort geleitet.

Die halbkugelförmige Linse 12 besteht aus einem an sich bekannten Material mit hohem Brechungsindex.

Fig. 3 zeigt nochmal im einzelnen, wie die halbkugel­ förmige Linse 12 mit der zu der Hauptrichtung des ein­ fallenden Laserstrahls in einem Winkel von 45° stehenden rückseitigen Fläche 14 wirkt.

Eine ähnliche Wirkung läßt sich durch das in Fig. 4 schematisch dargestellte Umlenkprisma 12′ erreichen. Auch hier ist die rückseitige Fläche 14′ als Plan­ fläche ausgebildet. Die Eintrittsfläche D und die Aus­ trittsfläche A sind als Linsenflächen geformt, beispiels­ weise geschliffen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des in dem Fokussier- und Umlenkkopf anzuordnenden optischen Bau­ elementes. Das Umlenkprisma 12′ besitzt eine etwas konvex gekrümmte rückseitige Fläche 14′′.

Andere Ausführungsformen sind möglich. Beispielsweise kann bei einer halbkugelförmigen Linse die totalreflektierende, rückseitige Fläche ebenfalls konvex oder auch konkav ge­ krümmt sein.

Die in Fig. 1 dargestellten Komponenten sind jeweils für sich als hermetisch verschlossene Komponenten ausgebildet. Wie angedeutet ist, ist der Handgriff 4 durch die Glas­ platte 8 hermetisch verschlossen. Damit läßt sich der Handgriff bequem reinigen und sterilisieren, ohne daß die Funktion des Handgriffes beeinträchtigt wird.

Auch die Komponente II kann speziell im Bereich der Ein­ trittsöffnung 11 und der Austrittsöffnung 13 hier nicht näher dargestellte Glasplatten zum hermetischen Ver­ schließen des Fokussier- und Umlenkkopfes aufweisen. Die zum hermetisch dichten Abschließen verwendeten Materialien sind wasserunlöslich.

Claims (11)

1. Laserhandstück (1) für Laseranwendungen, mit einem Griffteil (4), in dem das Auskoppelende eines Licht­ leiters (2) gelagert ist, und einer Einrichtung zum Um­ lenken und zum Fokussieren des ausgekoppelten Licht­ strahles, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Einzel-Bauelement (12) mit Linsen­ funktion und einer schräg zu der Lichtstrahl-Hauptrichtung angeordneten, totalreflektierenden rückseitigen Fläche (14, 14′, 14′′) ausgebildet ist.

2. Laserhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement als halbkugelförmige Linse (12) ausgebildet ist.

3. Laserhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement als Umlenkprisma (12, 12′′) mit als Linsenflächen geformten Eintritts- und Austritts­ flächen (E, A) ausgebildet ist.

4. Laserhandstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Fläche (14, 14′) plan ist.

5. Laserhandstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Fläche (14, 14 ′′) konvex oder konkav gekrümmt ist.

6. Laserhandstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine gegenüber der Austrittsfläche des Bauelementes an­ geordnete Lichtleitfaser (18).

7. Laserhandstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (12) lösbar mit dem Handgriff (4) gekoppelt ist.

8. Laserhandstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) mittels eines Halters (16) lösbar mit dem Bauelement (12) gekoppelt ist.

9. Laserhandstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement in einer Fassung (10) aufgenommen ist, die Schnellverschlußelemente besitzt, um den durch das Bauelement und die Fassung gebildeten Fokussier- und Umlenkkopf (2) mit dem Handgriff (4) und mit dem Halter (16) der Lichtleitfaser (18) koppeln zu können, wobei der Handgriff und der Halter jeweils entsprechende Schnellverschlußelemente auf­ weisen.

10. Laserhandstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander koppelbaren Teile jeweils hermetisch verschlossen sind.

11. Laserhandstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum hermetischen Verschließen Glasscheiben (8) vorgesehen sind, die aus für die Laserlicht-Wellen­ länge transparentem, wasserunlöslichem Material be­ stehen.