CN107205801A - 牙科光固化机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光固化机，所述光固化机具有：光源，所述光源设置在手持式的所述光固化机中并且特别是具有多个彼此相邻且并排设置的芯片，这些芯片形成光源，在所述芯片的前面有光导体延伸；至少一个传感器，所述传感器对于在光源的发射波长范围内的光是敏感的；以及控制装置，用于在聚合期间控制光源，所述传感器连接在所述控制装置上，其中，控制装置在聚合期间持续地或至少反复地监测所述传感器的输出信号并且在输出信号减弱时调整光功率和/或调整聚合时间，并且控制装置将在光射出面(10)上检测到的反射辐射累加，以便计算可能的位置偏差，并且光导体的光射出面(10)特别是大于或等于最大的要固化的牙科修复件(12)，特别是具有大于1cm²的横截面积。

Description

牙科光固化机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的光固化机。

背景技术

用于使牙科材料发生聚合的光固化机长期以来就是已知的。虽然在上世纪90年代，部分地还利用卤素灯和相应地较宽的、已知延伸到IR范围的发射光谱进行工作，在2000年左右已经流行这样的光固化机，这些光固化机以LED芯片为基础并且通常发射在470nm左右具有最大发射峰的光，就是说基本上发射蓝光。

由与最大发射峰相匹配的光敏引发剂、例如樟脑醌来触发聚合反应，由此实现聚合。这可以是静态的，就是说在位置固定的用于固化例如义齿基托的光固化机中进行，但通常也可以通过适当构成的手持设备进行，利用所述手持设备例如可以使牙科修复件聚合连接在患者的天然牙齿上。

这里例如还要考虑到在假牙上进行的修补工作，这种修补工作当然可以体外进行。

这种手持设备得到广泛使用，并且近十年来已经开发出了适用于这种手持设备的控制装置，这种控制装置基于牙科技师或牙医的预先设定、根据要发生聚合的牙科修复件的尺寸、但至少有时也基于设备特有的预先设定来控制聚合时间。

此外还已知各种不同的能检测所发出的辐射的方法。这里例如可以举出根据DE10 2007 052 643 A1的解决方案。

但首先还要参考这样的设备，这种设备检测由光固化机加载的物体的反射。这里首先要举出对于牙科领域非常重要的DE 10 2005 019 386 B4。根据DE 92 04 621 U1的解决方案根据由物体反射的光量工作并检测所述光量，而根据所述DE 10 2005 019 386 B4的解决方案检测在800nm至10000nm之间的波长范围内的辐射并因此已经能够就聚合完成得出确定的结论。

但已经证实的是，对反射的辐射的检测和将检测结果传送给控制装置不足以得到完全可靠的聚合结果。

在这种情况下需要补充指出的是，在聚合不充分时会出现这样的问题，即没有完全结合据称会促使形成癌变的自由基，但另一反面由于较大量材料过于集中的完全固化会促使固化的材料发生收缩，这会导致形成边缘间隙。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种根据权利要求1的前序部分所述的光固化机，特别是对于手持式光固化机，所述光固化机在聚合时在修复结果方面有所改进，而不需要特别复杂的系列试验或其他分析评估措施。

所述目的根据本发明通过权利要求1来实现。有利的改进方案由各从属权利要求得出。

根据本发明特别有利的是，利用根据本发明的装置出人意料地并且类似于自动地检测和分析评估实际到达牙科修复件的光剂量。发生错误的聚合作业的主要原因很明显不是错误地选择了聚合时间，而是对光固化机不恰当的操作。如果例如由于光固化机无意中的运动而使得只有修复件表面的一部分受到光固化机的照射端加载，则如果没有本发明，使用者大多不会注意到这种情况，而是在以例如10秒钟的持续时长完成必需的聚合周期之后，就由手持式光固化机获得“聚合结束”的信号。

现在，根据本发明检测反射的光信号的变化：

通常，牙科修复件的表面在完全固化期间发生变化，特别是所述表面变得不透明。

当所检测到的反射辐射的信号的变化表现出典型的、源自完全固化的变化曲线时，则控制装置识别到，聚合实际上已成功地实施。但如果在固化期间识别到干扰信号，就是说，反射辐射的常规变化曲线在该聚合周期上发生变化，则在根据本发明的认知中，这是由于光固化机相对于牙科修复件发生了位置变化。这种位置变化可以是横向于光导体或光固化机的轴线的平移运动，或者也可以是横向于光射出面的法线的运动，但也可以是倾斜位置，就是说是角度偏差。

如果例如所发射的光能的一部分在侧面到达带有牙科修复件的牙齿的旁边，就是说落入口腔中，则这部分光能通常不会被反射，从而在沿该方向发生位置偏移时，反射辐射明显减弱。

另一方面，如果光射出面朝健康牙齿的方向离开牙科修复件的区域，则通常在唾液润湿时甚至会发生反射辐射的增强，从而传感器对于反射辐射的输出信号甚至会增强。

根据本发明重要的还是，光射出面在其整个横截面延伸范围上确保均匀的光输出，在有利的实施形式中，横向于光射出面的光输出波动较小，并且优选是这样的，如果的确存在偏差，则光射出面的靠外区域具有比内部区域高的光输出。

此外，根据本发明重要的是，在识别到错误情况时、即在传感器的输出信号变化时，采取适当的措施。所述措施包括：向操作人员发出位置修正信号；如果存在调节储备，则提高光功率；和/或延长聚合周期。

优选在各种情况下都输出关于位置修正的报警信号，由此，操作者在聚合周期结束后用适当的牙科技术仪器检查是否以令人满意的方式进行了完全固化，如果由于仍存在过大的位置偏差而没有实现这一点，则向操作者发出指示，在此位置应进行补充固化。

利用根据本发明对反射信号在其关于时间的变化曲线上的变化进行检测，出人意料地能够通过“干扰位置”检测到是否存在位置偏差，并且即使在日常实践中并非不能始终确保操作者的手保持静止，利用本发明也能够可靠地并且防干扰地实施聚合周期。

有利地还可以与所测得的聚合结果相适配地提高光功率。这例如是这样来实现的，即调节所测得的反射辐射使其恒定。这会引起在光输出期间所发出的光功率提高。

这里，特别有利的是，通过这种固化明显可以实现更为均匀的完全固化，因为牙科修复件的表面的固化通常会使得光功率向较深层次的穿透减缓，这在本发明的有利的实施形式中可以得到补偿。

光射出面对于牙科修复件而言的不当位置通常也可以根据本发明被检测到，并且还至少部分地得到补偿。这可以特别有利地通过对发出的光功率的积分的分析评估来进行，这是因为，为了计算可能的位置偏差，根据本发明对光功率进行累加。

当然，这里位置偏差不仅限于单纯平移的范围，而是也应包括修复件表面与光射出面之间可能的角度偏差，例如20°的角度偏差；在出现这种变化时，通常适宜的是，延长聚合周期，这种延长此时能够补偿部分不足的光输出。

在另一个有利的实施形式中设定，绕LED芯片的周边分布地在光固化机上设置多于一个光传感器、例如三个光传感器。在使用光导体时，但也在直接安装在光固化机的顶端上、即与光射出面相邻时，此时也可以对反射辐射进行空间上选择性的检测。当所述检测得出，例如各传感器的一个输出信号明显降低，而其他两个输出信号以不变的大小存在，则由此也可以导出位置修正指示，这种位置修正指示的形式例如是，应使得光固化机以其光射出面沿与具有减弱的信号的传感器的位置相反的方向偏移。

附图说明

其他优点、细节和特征由下面参考附图对本发明的实施例的说明得出。

其中：

图1示出由至少一个传感器检测到的并传输给控制装置的反射辐射的示意性曲线，与根据本发明的光固化机的一个实施形式中的传感器的输出信号相对应；

图2示出根据图1的曲线，但这里在时刻t_S出现干扰；

图3示出根据图1的曲线，但这里相对于图2在时刻t_S出现不同的干扰；

图4示出为了补偿表面固化而提高的光功率的示意图；

图5示出根据图4的光功率曲线，但这里在时刻t_S出现干扰；以及

图6与在咬合面上的牙科修复件相对比地示出光射出面的示意图。

具体实施方式

传感器的输出信号以累加的形式反映在图1中示出的反射的光辐射PR，所述传感器检测由照射表面反射的光辐射。

所属的光固化机优选地为此具有多个并排设置在一个平面中的LED芯片。这些LED芯片由反射器包围，所述反射器可以是整体的并且用于将所发出的光导向光导体的光入射面。

在LED芯片的平面上设置多个传感器，这些传感器通过光导光学器件与光导体的光入射面连接，其中，也可以分别设置单独的光导纤维。

在这个改动的实施形式中，传感器光学器件作为特殊的光导纤维延伸穿过光导体。

在光导体相对置的、远中的端部上设有光射出面，并且在光射出面的边缘上设置多个传感器监测区(Sensorfeld)，这些传感器监测区优选绕光射出面的周边均匀分布，在光入射时到达这里的光被引导返回通过光导体并传输给传感器。为了实现这一点，优选使用专门的光导纤维，这些光导纤维还考虑到了传感器的敏感度谱。

在当前实施形式中，光导体按本身已知的方式在端侧弯曲，例如以45°的角度弯曲，这里备选地也可以毫无问题地使用直的光导体。所述光导体具有10mm或者甚至12mm的直径，并且由于光导体基本上为圆柱形的，对于12mm的光导体，光输出面为1.13cm²减去各传感器累加的传感器面积。

在需要时，光导体可以在入口侧还设有附加的均化体，所述均化体使LED芯片向光导体中的光入射均匀化，从而在光射出面上存在明显小于50％的亮度差。

在所示实施例中，光源带有储备地运行，从而可以对于例如在20秒期间内提高所供应的电功率和由此输出的光功率提供补偿。所述LED芯片在根据图1的图示中首先输出恒定的光功率，例如为额定功率的80％。在固化开始时，在根据图1的图示中，发出全反射辐射，因为在这种状态下，牙科修复件仍具有粘稠的聚集态，并且相应地具有高反射率。

在聚合周期的例如为时20秒的整个持续时长中，所述反射率大致从3秒起逐渐降低，因为此时通常在牙科修复件上形成固化的表面，所述表面的反射特性由于不断增加的微观粗糙度而变小。在所示实施例中，牙科修复件的微观粗糙度以及由此还有反射率一直降低至大约12秒。在这个时刻，聚合周期仍未结束，因为特别是牙科修复件较深的层次或区域仍必须进行完全固化。

完全固化到时刻t＝20秒才完成。

在这段时间期间，牙科医生或牙科技师这样将所述光射出面保持在牙科修复件上方，使得光辐射尽可能垂直地到达牙科修复件。光射出面的法线应尽可能平行于牙科修复件表面的法线。

这也是在构造成手持设备的牙科光固化机中光导体通常发生弯曲的原因，这里，当然也可以采用大于45°的弯曲角。

但光射出面的法线相对于牙科修复件出现略微的倾斜位置也并不是严重的情况；在存在例如20°的倾斜位置角度时，所有反射辐射相对于经折射并进入牙科修复件的辐射的比例仅发生不明显的变化。这当然以相同的方式也适用于牙科修复件的咬合面上的隆起和凹坑，这些隆起和凹坑的法线同样具有相对于光射出面法线的倾斜位置。

因此，虽然倾斜位置角度对于牙科修复件的成功完全固化重要性较小，当牙科医生或牙科技师在聚合过程期间类似于发生滑动或使得光射出面至少部分地侧向偏移时，则会出现很大的问题，此时，就至少部分地在咬合侧延伸的牙科修复件而言，“侧向”是指沿腭方向/舌方向、沿前庭方向以及沿近中方向或远中方向的偏移。

根据本发明，首先加大光射出面，从而确保了，即使在发生略微的错误定向时，光射出面也始终完全覆盖牙科修复件的光接收面。在图2中所示的传感器输出信号中，根据所测得的反射辐射，出现了例如沿近中方向的偏移。传感器在这里检测到高光泽的表面，例如检测到天然牙齿或陶瓷齿冠。这会导致，在干扰时刻t_S，传感器的累加的输出信号增强，这对应于在这里示出的隆起。

由于仅发生非常小的偏移，聚合周期保持进行，但仍发出报警信号，以便向操作者指出，可能进行改进或必要时进行修正是有益的。

与此相对，在根据图3的状况下，在干扰时刻t_S，沿口腔的方向发生偏移。至少一个所述传感器因此不再检测到信号，并且其输出信号相应地减弱，这会导致在时刻t_S发生所示出的反射光功率降低。

由图4可见，在有利的实施方案中可以以怎样的方式提高光功率，以便补偿表面固化。用实线再次示出所述一个或多个传感器的输出信号，该实线表现出已经说明的变化曲线。但为了尽管存在由于聚合物的聚合导致的其透过性的降低而对穿透产生的影响，对辐射的有效性的降低进行补偿，按照带点的线对称地提高光功率，使得所测得的反射功率总体上具有示意性示出的虚线的变化曲线。

根据图5，现在假定在时刻t_S在牙科修复件上出现光射出面的干扰性偏移。如由图4与图5的对比可以得出，将聚合周期延迟一个时间段TZUS。这个时间段的长度取决于反射功率的降低量。

当然，如果通过根据图4的措施还没有用尽调节储备(Regelreserve)，替代于此也可以通过调节储备提高光功率。

由图6可以看到各传感器的敏感性区域在光射出面10上的示例性布置形式。附加地，在图6中叠加地示出牙科修复件12，由此可以得出，光射出面明显大于牙科修复件12在竖直投影中的面积、例如是其两倍大。

在所示的实施例中，三个传感器14、16和18设置在光射出面10的外周上，并且附加地设有三个靠近中心的传感器20、22和24。如在所示的实施例中可以看到的那样，传感器监测区20至24直接对牙科修复件12的区域进行检测，而传感器监测区14至18在这个区域之外起作用。通过累加确保了，牙科修复件还始终至少部分地由其中一个传感器区检测。

当然，也可以附加地分析评估不同传感器区之间和相应传感器之间的差别，从而能够基本上确定光射出面10下面的牙科修复件12的精确位置并且还可以向操作人员给出移置指示。

当然，传感器区的数量和其布置形式不仅限于这里所示的示例，也可以以任意的布置形式使用任意多个传感器，而不会偏离本发明的范围。

Claims (17)

1.光固化机，所述光固化机具有：光源，所述光源设置在手持式的所述光固化机中并且特别是具有多个彼此相邻且并排设置的芯片，这些芯片形成光源，在所述芯片的前面有光导体延伸；至少一个传感器，所述传感器对于在光源的发射波长范围内的光是敏感的；以及控制装置，用于在聚合期间控制光源，所述传感器连接在所述控制装置上，其特征在于，控制装置在聚合期间持续地或至少反复地监测所述传感器的输出信号，并且在输出信号变化、特别是减弱时，调整光功率和/或调整聚合时间，并且控制装置对在光射出面(10)上检测到的反射辐射和/或其变化进行累加，以便计算可能的位置偏差，并且光导体的光射出面(10)特别是大于或等于最大的要固化的牙科修复件(12)，特别是具有大于1cm²的横截面积。

2.根据权利要求1所述的光固化机，其特征在于，所述控制装置通过反射的以及由传感器检测到的辐射检测光固化机相对于不均匀的表面的运动，并且当所述反射的辐射相对于初始值变化时，所述控制装置提高光功率和/或聚合时间。

3.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，光导体的特别是圆形的整个光射出面(10)作为接收面提供给所述反射的辐射并将反射的辐射传输给光导体的另一个端部上的传感器。

4.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，位置偏差是指位置的横向于光固化机的光导体的轴线或横向于光射出面(10)的法线的偏差。

5.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述位置偏差涉及位置的沿正交的光射出面方向的偏差。

6.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述位置偏差涉及正交的光射出面相对于要照射的面的角度的偏差。

7.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述控制装置具有阈值模式，在所述阈值模式中，在接通光源时，在没有反射的情况下、即例如在黑的空间中，检测传感器的输出信号，并将该输出信号定义为零信号。

8.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述控制装置在以额定功率接通光源并且在光导体的光射出面(10)对准牙科修复件(12)或相应的表面时将由传感器检测到的反射的辐射作为额定值处理，并相应地将光功率和/或聚合时间向该额定值调整。

9.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述传感器设置在所述芯片旁边，并且特别是每个传感器与两个芯片隔开相同的距离。

10.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，每个芯片具有至少一个反射器，并且所述一个或多个传感器在反射器之外设置在反射器旁边、特别是尽可能近地靠近所述反射器。

11.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，由光导体的光射出面(10)发出的辐射基本上是均匀的并且当光射出面(10)相对于要发生聚合的物体的反射面存在倾斜位置时，所反射的辐射的至少一部分被引导在光射出面(10)之外在所述光射出面旁边经过并且没有被传感器检测到，则提高光固化机的功率和/或延长聚合周期，或者必要时关闭光固化机。

12.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，控制装置在聚合周期开始后预先规定的时刻、特别是在其开始后50毫秒，检测传感器的输出信号的值，并将这个值与额定值进行比较，并且当以预先规定的程度高于或低于额定值时，关闭光固化机。

13.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，所述控制装置在输出信号增强时改变光功率和/或缩短聚合时间。

14.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，只在聚合周期期间由控制装置检测传感器的输出信号，并且即使在使用具有不同最大发射峰的芯片时，传感器的灵敏度谱的高斯曲线也覆盖光源的最大发射峰。

15.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，在由传感器检测到的有效光功率存在小于预先规定的程度的偏差时，控制装置使聚合周期继续进行，必要时在调整光功率和/或聚合时间之后使聚合周期继续进行。

16.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，在聚合周期开始时和/或在聚合周期开始之前的校正周期中，检测所述至少一个传感器的输出信号，并作为基准值存储该输出信号，并且当输出信号相对于基准值发生变化时，特别是基于滞后量或变化的阈值，对光功率和/或聚合时间进行调整。

17.根据上述权利要求之一所述的光固化机，其特征在于，至少一个传感器在一个光波长下具有光谱的敏感度最大值，而至少一个另外的传感器在另一个光波长下具有光谱的敏感度最大值，并且控制装置由这两个传感器的输出信号的变化检测要照射的牙科材料的颜色变化。