CN102488565B - 牙科用刚性异型微结构光纤棒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙科用刚性异型微结构光纤棒，棒体由圆棒区棒体和形变区棒体组成，形变区棒体至少经过一次折弯。形变区的棒体的截面或端面可为月牙形、椭圆形、方形或长方形、直角、圆形等，也可是多种异形的组合体。本发明克服了现有牙科治疗用光纤束的不足，具有适应复杂有效空间装配，方便操作，不易折断，端面致密无孔，且光传输效率高等特点。

Description

牙科用刚性异型微结构光纤棒

技术领域

本发明涉及一种牙科用光纤照明器件，具体说是一种牙科用刚性异型微结构光纤棒。

背景技术

牙科治疗用照明通常为长距离（≥600cm）、宽亮场（16-18cm×6-8cm）的卤素冷光照明，因光源在口腔外部且光线发散不集中，故在对牙齿实施精细治疗时，很难消除因治疗器械投影而造成工作区存有的阴影，从而影响治疗效果和治疗质量。为此，在上世纪90年代，美国MDT公司首先研发光纤牙科治疗仪，将光纤照明系统应用于牙科治疗仪上，可以直接将光送至口腔内部并传至工作区的工作点，使操作视野更加清晰光亮，实现了照明与操作的真正同步，大大提高了治疗效率及质量。该项技术得到大力推广和应用，我国于本世纪初开始引进此项技术，由于设计和加工难度较大，在最初几年未得到推广，但最近几年有开始盛行趋势。

在光纤牙科治疗仪（光纤牙钻手机、光纤洁牙机等）中，根据专利号CN 201510366U、US 6561801B1中所述的光纤照明系统的核心部件为光纤束，其制造方法及结构形式有2种：①用若干根光纤单丝集束，两头采用环氧胶固，再经研磨抛光而成；②用硬性树脂整体胶固光纤，用热缩树脂定型光纤束外形，两端再经研磨抛光而成。以上两种光纤束的应用，虽然达到了照明的主要目的，但由于自身特点，使用时仍有如下缺陷：①由于光纤牙科治疗仪（光纤牙钻手机、光纤洁牙机等）内部有复杂的工作气管道、雾化气管道、冷却水管道及通电线路等，光纤束装配需面对复杂的空间腔体，因光纤单丝直径细（直径≤50um），柔软易折断，故装配难度大。②因光纤束两端采用环氧浸胶，其端面微观上存有空隙，治疗时，由于毛细现象，血水会进入光纤束，长时间使用后，血水中血红素会影响照明效果，使影像失真，另光纤束端面微孔中的血水易造成交叉感染。③光纤束由于光纤间隙和胶缝等原因，光纤敛集率不大，光传输效率不高。④光纤束出光部弯曲角度大（≥110°），“颈伸”短（≤1-2mm），光纤束制作及抛磨难度大。

发明内容

本发明目的在于克服现有牙科治疗用光纤束的不足，提供一种牙科刚性异型微结构光纤棒，具有适应复杂有效空间装配，方便操作，不易折断，端面致密无孔可抵制血水浸入，且光传输效率高等特点。

本发明所述刚性异型微结构光纤棒的棒体由圆棒区棒体和形变区棒体组成，形变区棒体至少经过一次折弯。

上述棒体由光纤皮管以及穿在光纤皮管内的光纤芯棒经高温拉制成棒后再经高温模压融合形成，或由光纤皮管以及穿在光纤皮管内的若干根光纤单丝经高温拉制成棒后再经高温模压融合而成，也可以采用单一的折射率＞1的高透玻璃棒或有机玻璃棒直接构成。

上述形变区棒体的截面呈月牙形、椭圆形、方形、长方形、直角或圆形，也可为其它几何形状，当形变区棒体有一次以上的折弯时，位于不同折弯面的相邻的棒体采用不同的截面形状，从面构成多种异形的组合棒体。

形变区棒体之所以采用上述异形形状以及一次以上的折弯是为了满足牙科治疗仪内部复杂，狭小的空间装配的需要。

为满足光纤牙科治疗仪（光纤牙钻手机、光纤洁牙机等）内部狭小空间的装配需要，本发明的圆棒区棒体的直径一般应≤3mm。

当棒体由光纤皮管及位于其内的若干根（即一根以上的）光纤单丝组成时，单根光纤单丝的直径≤70um。

本发明所述的棒体采用如下现有常规工艺制备：

将光纤芯棒或多根光纤单丝和光纤皮管经高温拉制成棒再经高温模压融合后，整个棒体因单丝与单丝、单丝与皮管或芯棒与皮管间高温融合成一整体，棒体内无孔洞和缝隙，从而形成致密无微孔结构。

在高温拉制成棒过程中，拉棒炉的温度范围控制在600℃～900℃之间，至于送棒速度和牵引速度，本领域技术人员则可根据所选的皮管直径和所拉的光棒直径来进行相应的选择。

高温模压融合过程实质为恒温模压过程，也是一种常规技术，具体是在550-800℃的温度下使棒体在模具的型腔内发生型变。

上述微结构特征在实际应用中的作用有3点：

①    棒体直径细可适合狭小的空间装配；

②光纤单丝直径细，可使微细的棒体所含光纤数量增多，传输能量增大，最关键的

是在形变区中光纤相对变形量减小，不至于破坏光纤单丝的光传导功能；

③致密无微孔的光纤排列一方面可使使光纤的敛集率高，光传输效率高，另一方面可防止血水或消毒液的毛细进入，避免交叉感染。

上述光纤芯棒或光纤单丝的材料质是多组分玻璃光纤、石英光纤或塑料光纤。

本发明的光纤棒皮管可以是磨砂或高光亮，颜色可以是白色、透明、棕色或紫黑色或其他颜色。

由于只要满足光纤芯料折射率＞芯料折射率，即可实现光纤的全反射，因空气折射率为1，故只要芯棒折射率＞1，即可建立光纤模型实现全反射，达到传光的目的，故本发明的光纤棒也可是单一透明的光纤芯棒或其他折射率＞1玻璃材料或有机玻璃材料，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等，所制得的成品同样具有异型微结构特征和光传输效率高的效果。

本发明具有如下优点：

质地致密、结构小巧、光传输率高，可适合光纤牙科治疗仪（光纤牙钻手机、光纤洁牙机等）中微型腔体的安装，不易折断，方便操作，端面致密无孔可抵制血水浸入，且光传输效率高等特点。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2 是本发明实施例1棒体的圆棒区结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是本发明实施例2棒体的圆棒区结构示意图。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是本发明实施例3棒体的圆棒区结构示意图。

图7是本发明形变区棒体为月牙形时的截面或端面示意图。

图8 是本发明形变区棒体为椭圆形时的截面或端面示意图。

图9是本发明形变区棒体为方形（长方形）时的截面或端面示意图。

图10是本发明形变区棒体为直角时的截面或端面示意图。

图11是本发明形变区棒体为圆形时的截面或端面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

实施例1：

参见图1和图2，实施例1的棒体由直径为20mm的玻璃芯棒1外穿透明玻璃皮管2后，经高温拉制成棒、再经高温模压融合而制成，圆棒区棒体4的直径为2.5mm。形变区棒体5有4次折弯，自形变区左端起，第一段形变区棒体A的截面为月牙形（参见图7），第二段形变区棒体B的截面仍为月牙形（参见图7），第三段形变区棒体C的截面为椭圆形（参见图8），第四段形变区棒体D的截面是由椭圆向圆的转变。圆棒区棒体的截面为圆形（参见图2）

在高温拉制成棒过程中，拉棒炉的温度范围控制在700℃～750℃之间，送棒速度为2-4mm/min和牵引速度30mm/min，高温模压融合过程的温度为550-600℃。

本实施例皮管2外表为磨砂。

实施例2：

参见图3和图4，本实施例是用约1700根直径为380-450um的玻璃光纤原丝外穿透明玻璃皮管2后，经高温拉制成棒、再经高温模压融合而制成，圆棒区棒体的直径为2.5mm，光纤单丝3直径为55um的刚性玻璃光纤棒。形变区棒体5有2次折弯，自形变区左端起，第一段形变区棒体E的截面为椭圆形棒体（参见图8），第二段形变区棒体F的截面为长方形（参见图9），第三段形变区棒体G的截面为长方形到圆的转变。圆棒区棒体的截面为圆形（参见图4）。

在高温拉制成棒过程中，拉棒炉的温度范围控制在700℃～750℃之间，送棒速度为2-4mm/min和牵引速度30mm/min，高温模压融合过程的温度为550-600℃。

本实施例皮管外表为磨砂，皮管颜色为透明状，光纤为多组分玻璃光纤。

实施例3

参见图5和图6，是用有机玻璃11在模腔内聚合而成直径为2.5mm的刚性微结构光纤棒，形变区棒体5有4次折弯，自形变开始起，第一段形变区棒体H的截面为直角形棒体（参见图10），第二段形变区棒体I和第三段形变区棒体J的截面仍为直角形（参见图10），第四段形变区棒体K的截面为直角形到圆11的转变。圆棒区棒体的截面为圆形（参见图4）。实施例3外表为光滑透明状，选用有机材料为丙烯酸酯。

Claims (5)

1.一种刚性异型微结构光纤棒，其特征在于棒体由圆棒区棒体和形变区棒体组成，形变区棒体至少经过一次折弯且有一个以上的形变区；圆棒区棒体和形变区棒体不在同一个平面上，两者之间形成夹角；形变区棒体有一次以上的折弯时，位于不同折弯面的相邻的棒体采用不同的截面形状，从面构成多种异形的组合棒体；前述棒体由光纤皮管以及穿在光纤皮管内的光纤芯棒经高温拉制成棒后再经高温模压融合形成，或由光纤皮管以及穿在光纤皮管内的若干根光纤单丝经高温拉制成棒后再经高温模压融合而成，整个棒体因单丝与单丝、单丝与皮管或芯棒与皮管间高温融合成一整体，棒体内无孔洞和缝隙，从而形成致密无微孔结构。

2.如权利要求1述的刚性异型微结构光纤棒，其特征在于形变区棒体的截面呈月牙形、椭圆形、方形、长方形、L形或圆形，或其它几何形状。

3.如权利要求1或2述的刚性异型微结构光纤棒，其特征在于棒体圆棒区的直径≤3mm。

4.如权利要求1或2所述的刚性异型微结构光纤棒，其特征在于单根光纤单丝的直径≤70um。

5.如权利要求1或2所述的刚性异型微结构光纤棒，其特征在于光纤皮管外表磨砂或高光亮，高光亮的颜色可以是白色、透明、棕色、紫黑色或其他颜色。

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