CN1182575A - 牙科用光可聚合组合物的聚合法及该法所用牙科光固化仪 - Google Patents

Abstract

一种利用光固化仪器聚合光可聚合牙科组合物的方法,该仪器包括发射激光光束的光源(1)及与光源(1)光学上偶合并在光源(1)对面具有光发射元件(5)的光导纤维(2)。在牙洞(H)内充填光可聚合牙科用组合物(M),并随后在已充填的光可聚合牙科用组合物(M)内引入光导纤维(2)的光发射元件(5)到接近牙洞(H)底部的位置。此后在10至100mW下用波长为350至500nm的激光光束照射已充填光可聚合牙科组合物(M),以便使已充填的光可聚合牙科组合物(M)逐渐从其接近牙洞(H)底部的位置向其表面部分引发聚合反应。

Description

牙科用光可聚合组合物的聚合法及该法所用牙科光固化仪

本发明涉及一种聚合的牙科用光可聚合的组合物的方法，它可用于牙龋充填治疗，本发明也涉及一种用于用光可聚合组合物充填治疗牙龋的光束发光器。

近年来，包含可聚合单体、聚合引发剂和无机填料的可聚合牙科组合物(复合树脂)已在物理强度、耐磨损性、颜色复制和牙齿形态再现方面有所改进，因而不仅广泛用于牙龋的牙充填治疗和作为牙冠用材料，而且也用于许多其它方向的应用。其中用可见光照射引发聚合反应的其它光可聚合复合树脂已扩展了它的市场，因为它易于使用和处理并且现在是最流行产品之一。

然而，已发现可聚合复合树脂有它自己的问题，即聚合收缩。特别地，当光可聚合复合树脂经历聚合反应时，相当大的收缩应力发生，导致在最终聚合的复合树脂和空洞壁之间缝隙的形成。收缩应力与患者在牙齿治疗期间可能感觉到疼痛有关，并且在聚合的复合树脂和空洞壁之间的缝隙经常构成牙齿充填损失的原因而且产生第二个龋。因此，已力图避免缝隙的形成，但还不成功。

至于光固化仪器，目前使用的流行光固化仪器包括装有卤素—钨灯的光源、包括用于控制光源的开关和用于设置照射期间的计时器的控制装置、装有冷却扇的冷却装置及包含光导纤维束成直径6至16mm的光导装置，如此设计光固化仪器以致于用宽的高强度光向下照射充填牙洞的光可聚合复合树脂。已发现用上述光固化仪器聚合光可聚合复合树脂使其难以消除由于光可聚合复合树脂的聚合反应收缩产生的缝隙和破裂问题。

作为例子，当用从光固化仪器中发射出的可见光线从上方照射在圆柱形牙洞中充填的光可聚合复合树脂时，光可聚合复合树脂的上部由于聚合反应将被固化以便在最初几秒钟内封闭牙洞表面。随着照射的继续进行，光可聚合复合树脂的聚合反应继续深入到牙洞内。然而，发现不可避免的因聚合反应收缩形成缝隙和破裂。要照射的光强度越高，光聚合反应越快。因而，光聚合反应越快，光可聚合复合树脂的收缩越快，因此，缝隙的形成和破裂就越容易。

也用从牙洞上方照射在牙洞内充填的光可聚合复合树脂的方法，对牙医来说不可能确定在牙洞内的光可聚合复合树脂是否已被完全聚合而固化，也经常发生在牙洞内的光可聚合复合树脂底部仍未聚合。一旦这发生，就有未聚合复合树脂中的单体成份将以高浓度渗透到牙髓内的危险。

鉴于上述问题，于1989年公开的日本公开专利公报昭64-15037公开了一种补偿收缩的局部光聚合方法。根据此公报，制备两种对不同光波敏感的光可聚合复合树脂。将第一种光可聚合复合树脂施于牙洞的壁上，接着用第二种光可聚合复合树脂进行充填。此后，照射聚合第二种光可聚合复合树脂，紧接着光聚合第一种光可聚合复合树脂。描述在该专利公报中公开的方法能有效减少在牙洞内由于聚合反应而产生的收缩对牙齿带来的任何可能不利的效果。

显然在上述提及的专利公报中公开的方法具有下列两种特点：在第一步，如果相应于保护洞壁的材料和以相对小的数量使用的第一光可聚合复合树脂的固化前，首先使作为主要充填材料的第二光可聚合复合树脂聚合的话，可以使第一光可聚合复合树脂的流动和变形来补偿在第二光可聚合复合树脂中发生的聚合反应收缩，以致能完成第二光可聚合复合树脂的收缩而没不利地影向牙齿。

在第二步，既使随后聚合以相对小量使用第一光可聚合复合树，但只要少量使用它，由于第一光可聚合复合树脂的收缩带来的对牙齿的不利影响会减到最小程度。

然而，上面提及的专利公报不仅不能确定用于本目的的特殊材料和组合物，而且在其中公开的方法确定实复杂，因而在其中公开方法的技术效果是有争议的。特别地，考虑到可聚合牙科复合树脂呈浆料状或糊状，并且即使洞壁由于第一光可聚合复合树脂而受到保护，但试图用第二光可聚合复合树脂充填像龋洞这样小的洞是非常难以完成而不仅第一光可聚合复合树脂流动或变形，并且洞的部分边缘会或多或少地被第二光可聚合复合树脂所覆盖。换言之，当首先由聚合反应固化第二光可聚合复合树脂的时候，所述复合树脂将在牙洞开口处的上面形成一个覆盖物，使其难以在牙洞内避免发展聚合物收缩应力。

另外，第一和第二光可聚合复合树脂被称作用不同波长的相应光照射引发进行聚合反应。然而，光聚合引发剂一般对选择某一个单一波长的光不敏感，但对比较宽的波长敏感。进一步在用使用卤素灯的光固化仪器中，从中发射出的光具有宽带的波长。因而，在光聚合第二光聚合复合树脂时，难以保证防止第一光聚合复合树脂引发其聚合反应，因此不可避免第二光可聚合复合树脂最终在牙洞开口上方形成覆盖物。

由于上面讨论的原因，在上面提及的专利公报公开的建议显然具有许多尚未解决的问题。

另一方面，本发明的发明者们已进行一系列实验，其中利用分散棒(LUCIWEDGE，可从Howe Neos Dental Inc.购得)使激光光束穿过它的光源末端引入到光分散棒内，同时把在光源末端对面的光分散棒的自由端插入到一块复合树脂内。结果，发明者们发现了当如此引入的基本量激光光束已从整个棒的周边表面向外被照射时，被照射的激光光束强度在靠近光源末端处的地方高于远离光源末端任何其它地方。至于由激光光束聚合复合树脂的程度，发明者们也已确信复合树脂的头部被充分固化，而在邻近该棒自由端的一部分复合树脂几乎不被固化。

甚至在由本发明者们进行的代替光分散棒中将由透明塑料制成的棒或管插在一块复合树脂中的实验中，得到类似于上述结果，即邻近该棒光源末端的一部分复合树脂大部分被聚合，但邻近该棒自由端的一部分复合树脂很少被固化。在从所得结果的事实看来，在先前描述的光导装置中，从邻近光源末端部分棒散射基本量的激光光束并且从棒的自由端散射的激光光束数量小。

因此，采用把激光光束引入到复合树脂内的惯用技术，有一个趋势仅仅在邻近牙洞开口及因而，邻近光源的一部分复合树脂首先被固化，并且邻近牙洞底部复合树脂的剩余部分不能充分被固化，并因此，仍未解决在聚合期间在洞壁内收缩应力的发展有关的问题。

因此本发明意在提供一种方法，即从充填复合树脂底部引发在牙齿洞内或在牙科模具内充填的复合树脂进行聚合反应，由此基本上消除牙洞内复合树脂聚合收缩应力发展有关的问题，及提供一种实施上述方法的光固化仪器。

本发明的另一重要目的就是提供一种方法和一种光固化仪器，其中牙科光固化仪器末端是如此可任意处理，以便防止牙医受到患者体液如血液和唾液的影响并也防止患者在重新使用该仪器时受到体液的影响。

当由本发明的发明者们进行广泛研究基本上消除至今遇到的各种问题，已发现当激光光束进入到光可聚合牙科用组合物(复合树脂)的时，光趋于被包括在光可聚合复合树脂内的充填剂相当大程度地被散射并在光可聚合复合树脂内以球形形式散开，即不仅以入射方向延伸而且以与入射方向相反方向延伸。也已发现牙质具有散射与光可聚合复合树脂一样多的入射光的特征，在洞底上的大量的入射光朝光可聚合复合树脂反射。本发明是基于这些发现。

本发明提供一种用包括发射激光光束光源和与光源光学偶合的伸长了的光导装置并具有与光源相对光发射元件的光固化仪器聚合光可聚合牙科组合物的方法。至少光发射元件。由光导纤维制备按照本方法，在牙模中或在洞内充填光可聚合牙科组合物，随后在光可聚合牙科组合物中将由光导纤维的光发射元件引入到接近洞底部的部位。而后，从光发射元件末端部位以10至100mW发射波长为350至500nm激光光束照射光可聚合牙科组合物，使光可聚合牙科组合物逐渐从洞底部向其表面部分引发聚合反应。

由光导纤维制备的光发射元件可在接近已固化的光可聚合牙科组合物表面的部位处切割以便在洞内的已固化的光可聚合牙科组合物中留下光导纤维的远端。用另一种使用具有对光可聚合牙科组合物没有亲合力表面的光导纤维的方法，在光可聚合牙科组合物被聚合固化以后可从已固化的光可聚合牙科组合物中除去光导纤维，随后可用然后从上面照射固化的光可聚合牙科组合物充填由除去光导纤维留在已固化光可聚合牙科组合物中的空洞。

本发明也提供一种牙科光固化仪器，它包括在10至100mW(毫瓦特)时产生350至500nm波长激光光束的光源，及具有用光源光学上偶合的最接近的末端和在某远末端处也具有光发射元件的伸长了的光导装置。至少所述光发射元件是光导纤维并被配装引入充填在牙科模具内或牙齿内的洞中的光可聚合牙科组合物以便在接近洞底部位置处照射光可聚合牙科组合物。

光发射元件可以是光导装置的完整部件，即，光导装置的远端，或者可以是从中的分离成员。在光发射元件是从光导装置中分离的成员的情况下，牙科用光固化仪器可进一步包含插入在光发射元件和光导装置远端之间的可拆卸的光偶合机构以便允许光发射元件选择偶合到光导装置上及与光导装置脱偶。

在光发射元件是形成光导装置的光导纤维远端的情况下，光固化仪器还可包含在用于切割的远端近处内安装有切割机构以便从光导纤维的剩余部分分离出远端。

所述光发射元件具有可具有对光可聚合牙科组合物亲合力或不具有亲合力的表面。

光固化仪器还可包含防止光导装置由体液污染的防污染外罩。

在实施本发明方法中，牙医在由于除去牙齿的龋感染区域所留下在牙齿内形成的洞以后，必需把粘接剂(可商购作为辅助剂)施加于光可聚合牙科组合物上，紧接着在光可聚合牙科复合树脂的洞内进行充填，其容积稍小于洞内容积。此后，用在洞内引深到已充填复合树脂中的光导装置远末端处的光发射元件把本发明的光固化仪器引入到患者嘴中。在此时，把形成光发射元件的光导纤维插入到可以接触洞的底部或者可以接近洞的底部位置。然后在完成复合树脂的聚合反应所需预定时间范围由从光导纤维末端部分发射的光照射被充填复合树脂。

在聚合反应以后，从洞中取出光导纤维，或者由切割光导纤维的方法使光导纤维保留在洞内以分开光导纤维的远末端。然后从患者口中取出光导装置。

本发明的光固化仪器包括光源、光源用控制装置、光导装置和光发射元件，光发射元件既可作为光导装置中分离出来的整体部件或分开一部件。

当插入到洞内，把光导纤维留在什么地方是严格的，在已在洞内充填复合树脂的接近表面位置处切割光导纤维。之后，使附加量的所需使受损伤的牙恢复到类似于原始形状的光可聚合复合树脂沉积在已固化的复合树脂上面以形成树脂表层，接着用光从上方照射该树脂表层以引起附加的光可聚合复合树脂聚合。在完成固化以后，对已固化的复合树脂进行精心调整和研磨以完成牙齿的修复。

要注意到以类似于上述方法能够完成利用牙科模具制备假牙。在上述情况时，在模具凹槽内充填光可聚合组合物，接着用本发明的光固化仪器使其进行聚合反应以便固化。

当用本发明的牙科光固化仪器实施时，本发明的方法带来下列优点。

1、因为充填在牙齿洞内或牙科模具洞内的光可聚合复合树脂逐步从洞的底部向洞的表面进行聚合，所以不可能在洞的底部遗留未固化的一部分光可聚合复合树脂，并且光可聚合复合树脂以其一个整体能被完全固化。

2、能够有利地减小随着聚合收缩应力的发生而出现的在光可聚合复合树脂和牙齿之间的粘结接触面处粘结层被损坏的危险，以在复合树脂和牙齿之间实行坚固的粘结而具有从洞内的已固化复合树脂的最小损失。

3、在光可聚合复合树脂和牙齿之间没有出现缝隙的形成，因此，没有引起牙龋细菌繁殖的地方由此避免了牙龋再现的可能。

4、虽然被损伤部位位于牙龋深处，没有可能使接近于洞内底部的一部分光可聚合复合对脂留下不被聚合。因此，几乎可以完全减小光可聚合复合树脂的某些成份渗透到牙髓内的危险。

5、因为从引入到洞内的光导纤维发生辐射，所以不可能从嘴向外辐射光并且没有牙医的眼睛可能受高强度光辐射损伤的危险情况。

6、因为光发射元件可容易处理并且手柄是可消毒的以供每一个患者重新使用，所以能避免患者之间牙科病的交叉感染。用于光发射元件可容易处理的覆盖物对相同目的是更优选的。

可由丙烯酸塑料或在石英制备在本发明实施中应用的光导纤维。然而，丙烯酸树脂优选作为光导纤维用材料，因为可以低价格购得它并且它能显示与光可聚合复合树脂良好的亲合性，原因是后者由丙烯酸化合物制备。

在使部分光导纤维留在已固化复合树脂的地方，优选光导纤维对光可固化复合树脂具有亲合表面用来增强在最终固化复合树脂和光导纤维之间的粘结。除非在光导纤维和已固化复合树脂之间达到令人满意的粘结，在粘结接触表面处会形成微小的缝隙，因而第二牙龋染感可能会发生。

在由丙烯酸塑料制备光导纤维的地方，具有亲合力的表面可能是光导纤维本身。然而，在石英被用作光导纤维材料的场合，光导纤维的表面对具有硅烷偶联剂的光可聚合复合树脂能够具有亲合力以形成涂层。

在由已固化复合树脂中除去光导纤维的场合，光导纤维优选具有对光可聚合复合树脂没有亲合力的表面，以便于从已固化的复合树脂中平滑除去光导纤维。由用非极性的任何聚烯烃、合成橡胶或含氟聚合物涂覆光导纤维的表面可以形成不具有亲合力的表面。

即使形成空洞作为除去光导纤维的结果，用光可聚合复合树脂充分充填所需空洞。

用于本发明的光固化仪器的光源可以是能够发射波长为350至500nm的激光光束类型的激光。优选地，上面提及的激光可以是包含用Nd：YAG(Nd：Y₃Al₅O₁₂)作为激光介质并能振荡发射波长为946nm的光束的半导体，而且是包含使用非线性光学结晶体的KN(KNbO₃)谐振器以谐振第二谐和的波(473nm)的固态激光。将上述结构的固态激光称为安装在内部类型谐振器的第二谐和光源。

用另一种方法，光源可以是能发射波长为350至500nm激光光束的半导体激光，或者是例如卤一钨灯或金属检卤灯之类的灯。在使用灯的场合，必须小心以免给受损伤部位施加热量，为此，可以对灯使用红外线切割过滤器。

也可使用光发射二极管阵列代替激光，在这种情况时，必须使从LED阵列发射出的光聚焦。

根据下列原因选择波长在350至500nm内的光：如果光波短于350nm的话，患者会不利地受到紫外线的影响，但如果光波长于500nm的话，就不会引发光聚合反应。至于光强度，在使用激光作为光源场合需10至100mW，但在使用灯作为光源场合，需要10至200mW。因为激光束是相干光束并能在固化光可聚合复合树脂方面显示优良特性，所以激光光束强度可以低于从灯发出光的强度以完成光聚合复合树脂的目的。在两当中任何一种情况下，如果强度低于最低限度的话，将不能引发复合树脂的光聚合反应，但如果强度高于最高限度的话，患者将受到由光发出的热量的不利影响。

用于本发明的光固化仪器的控制装置可包括计时器和/或控制光源“开”或“关”的开关，选择性地关闭或打开从光源到光导纤维的光学线路，及设置实行照射的时间期限。

用于本发明光固化仪器中的充导装置可以是，例如，以光导纤维的形式用来传导从光源中出来的光穿过光收集光学系统到达光导纤维，以致光能有效地到达得插入洞内的光发射元件。形成光导装置的光导纤维可以是单股细丝或多股细丝，并可以包含许多在光学上连接在一起的纤维段。

在本发明的实施中，重要的是由光导纤维形成待插入到光可聚合复合树脂内的光发射元件。当已经试图把光分散棒，例如在先前讨论的日本专利公报昭64-15037中公开的，或者把不具有光分散性能的透明光导棒插入到用光可聚合复合树脂充填的洞的时候，光分散棒已经在各个方向散射入射光，不能仅从洞底部引发聚合反应，另一方面，透明棒也不能给出令人满意的结果，因为大量的入射光已在洞开口处漏泄。

此外相反，光导纤维不从其侧表面发射入射光，但仅从在光源对面其末端部分向外发射，所以，能够逐步从牙齿或牙科模具的洞底部令人满意地实现用光进行照射。也因为光导纤维具有极小的直径，与用光分散棒比较，能够容易地完成相对于光可聚合复合树脂光导纤维的插入、存在和除去。

以插入到洞内的光导纤维形式的光发射元件是可从光导装置中分离或者是容易切掉的以致能容易地实现在洞内光可聚合复合树脂固化的后处理。可处理此光发射元件而不再利用。

本发明光固化仪器的一个实施方案包括光源和以单个连续光导纤维形式的光导装置，对此优选增加纤维切割机构。要把纤维切割机构放置在接近光导装置远端的位置，为了从其保留部分切割光导纤维的远端，以致光导纤维的远端被患者的血液和/或唾液弄脏，这是由于插入到牙科洞内的结果。最优选对一个患者使用新鲜光导纤维进行牙科治疗。

用剪子或刀可以进行以上讨论的光导纤维的切割。然而，从处理方便的观点出发，优选由牙医把切割机构安放在安装在通道的光导纤维上的手柄处。作为实例，手柄可以有一个压的按钮推进刀片以切割光导纤维，或者把推力传递到合适的棒以便在所需位置处由该棒端部处按装的刀片切割光导纤维。

可以在光导装置和光发射元件之间放入可释放偶合机构。然而，可释放偶合机构很可能可以导致从光导装置向光发射元件传播的入射光的散射。因此，对于光的最大限度的利用，单一连续光导纤维是相当有效的。

可释放偶合机构可以具有调节器和/或适配器互相有效匹配光导纤维的轴。

用于本发明实施的光导纤维必须具有这样的直径以致当把光导纤维插入到在洞内充填的光可聚合复合树脂内时，将不清洗该复合树脂。因此，光导纤维的直径优选不大于1.5mm，更优选不大于1mm，最优选不大于0.8mm。用于本发明实施的光导纤维可以是单股细丝或是多股细丝，只要它能满足上述讨论的直径的需要。但优选使用单股光导纤维细丝，因为它损失光低。

光导纤维远端的长度不能固定，因为它与光导装置的设计有关。但当光导纤维装置具有能把光导装置带到靠近受损伤部位的位置的手柄的场合，优选光导纤维伸出手柄远端5mm或更多。当由持手柄或由镊子或任何其它适合的挟器挟位纤维把连续光纤维的远端插入到受损伤部位处的洞内场合，光导纤维可以具有数米的总长度。当光导纤维具有有很长长度时，优选使用线轴把过长的光导纤维卷起来。

光导纤维的形状与先前讨论的光导纤维的长度有关。如果光导纤维从手柄远端处伸出约5mm的话，伸出部分可以是直的。但当它的基本长度超过约5mm并且它被用镊子挟位处理的时候，它可以具有直径在10至50mm范围内的弧度。

本发明光固化仪器优选设计具有有效避免由患者血液和/或唾液污染。因为光导装置的远部分易受到上述污染，所以应将其它包覆并为此目的，手柄可以同时起到覆盖作用。用另一种方法，为了另外的覆盖，可在接近光源的手柄一侧上安装保护管，穿过该保护管使光导装置免受污染。

又用另一种方法，辅助覆盖物可以，单独或者与上述覆盖物结合用来包覆牙医的手和除了光导装置远端外的剩余部分。用此包覆物，光导装置和牙医能够防止遭受患者体液的污染。此包覆物可以是由树脂片材制成的袋形式，使光导纤维通过，同时牙医把手柄插入到包覆物内以抓牢光导装置。另外的或辅助的包覆物在每个患者使用后即可丢弃。

在本发明实施中能够有利地使用光可聚合复合树脂包括可聚合单体，聚合引发剂，填充材料和适宜的添加剂。能在光可聚合复合树脂中使用的可聚合单体包括包含(甲基)丙烯酸烷基酯(烷基中碳原子数目为1至10个)的单官能和/或多官能(甲基)丙烯酸酯，多亚烷基1，2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(碳原子数目为2至20个)，乙二醇低聚物二(甲基)丙烯酸酯(2至10个量子)双酚A二(甲基)丙烯酸酯，2，2-双[对(r-甲基丙烯酰氧基-β-羟基-丙氧基)苯基]丙烷，2，2-二(4-甲基丙烯酰氧基多乙氧基苯基)丙烷(在1个分子内有2至10个环氧乙烷(etoxy)基，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，和季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯：2摩尔具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与1摩尔二异氰酸酯之间的反应产物的尿烷(甲基)丙烯酸酯，特别地，例如公开于日本专利公报昭55-33687或公开了日本公开专利公报昭56-152408中的单体。这些单体可以单独或者二种或多种这些单体混合物形式使用。在组合物中单体的优选使用量为10至50wt％。

可用于光聚合复合树脂中的聚合引发剂或催化剂可以是任何已知聚合引发剂，例如，公开于日本公开专利公报昭48-49875和昭60-26002中的α-二酮和叔胺，或者如公开在日本公开专利公报昭57-203077和昭60-149603中的α一二酮和过氧化物。催化剂用量基于可聚合单体重量为0.1至5wt％。

可用于光可聚合复合树脂中的填充材料包括各种无机、有机或无机和有机复合填充材料。它的典型例子包括二氧化硅(石英、石英玻璃或硅胶)或氧化铝。另外，对于无机填充材料，也可以含硅氧烷的玻璃作为主要成份与各种重金属，硼和/或铝，各种陶土，粘土材料的如硅藻土，高岭土(Karione)或蒙脱土(monmolinite)，活性白土，合成沸石，云母，氟化的钙，磷酸钙，硫酸钡，二氧化锆，二氧化钛。

对于填充剂的表面处理，可以使用任何已知硅烷偶联剂，它包括有机硅氧烷化合物，例如，ω-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基硅烷(在甲基丙烯酰氧基和硅氧烷原子之间的碳原子数为3至12)，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙酰氧基硅烷。

用于本发明实施中的光可聚合复合树脂可以，如果需要的话，包含各种已知添加剂，包括，例如，稳定剂和/或一种或更多种颜料。

当与附图结合时，将从下列优选实施方案的说明中更清楚地了解本发明。然而，给出实施方案和附图仅为了说明和解释目的，并不限制本发明的范围。在附图中，相同参考数字被用来表示整个视图中的相同部件，及

图1A是表示根据本发明第一优选实施方案的牙科用光固化仪器示意图；

图1B是放大规格的示意侧图在图1A中所示固化仪器远部分的，表示插入在用光可聚合复合树脂充填的洞内的形成光固化仪器的光导纤维远端；

图2是表示根据本发明的第二优选实施方案的光固化仪器示意图。

图3是表示根据本发明的第三优选实施方案的光固化仪器示意图。

图4是示于图1A中光固化仪器的改进形式的示意侧图，在实施例中使用此图用来说明本发明；及

图5A至5C是表明用本发明光固化仪器实行示范性牙科治疗的序列的示意截面代表图。

图1A说明按本发明第一优选实施方案的光固化仪器。在此所示的光固化仪器包括激光光源1和伸长了的光导装置2例如具有与光源1光学上偶合的末端和远端的光导纤维或装配插入在如图1B中所示在牙科治疗期间的洞H中充填光可聚合复合树脂底部的光发射元件5。光固化仪器也包含装配使牙医抓牢并安装在相邻其远端5光导装置2部分上安装的手柄3。在所列的实施方案中的手柄3也对光导装置2部分起覆盖作用。安装由聚乙烯制成的手盖物或辅助覆盖物10以便密封手柄3除了光导装置2的远端5用以保护手柄3和牙医的手避免正在治疗的患者嘴内的污染。

在使用时，牙医必须把它的手伸到手盖物10内然后抓住手柄3。如图1B所示，光导装置2的远端5，在已将手柄3对准患者嘴中已有龋的牙以后，伸入进牙洞H内到接近牙洞H的底部位置，以致当将来自光源的光引入穿过光导装置2的时候能使充填洞H的光可聚合复合树脂M逐渐从接近洞H底部所充填复合树脂的部分H₁朝接近牙齿表面充填复合树脂M的表面部分H₂聚合。

图2说明根据本发明第二优选实施方案的光固化仪器。在此实施方案中，与第一实施方案相反，光发射元件5A与光导装置2分开，及用于图2的此实施方案中的光导装置2一般在具有手柄3远端面的隆起处具有它的远端终止。借助于带着光收集装置6的安装框架8把可以是聚光透镜元件的光收集装置6安装到手柄3的远端面处。

根据第二优选实施方案的光固化仪器也包括一般帽状适配器或借助于，例如，螺旋或接合器螺钉联接方法安装可拆卸性地从外部覆盖到安装框架8的旋转连接器9。适配器9形成一个可拆卸的光导偶合机构并包括光发射元件5A例如穿过光收集装置6与光导装置2光学偶合的光导纤维。在此情况下，光导装置2可以是由透明塑料制成的棒或管。

图3表示根据本发明第三优选实施方案的光固化仪器。此光固化仪器包括激光光源1，以单一连续光导纤维形式的伸长了的光导装置2，安装在接近光导装置2的远端2a的光导装置2的部分的手柄3，安装在手柄3远端部分上并起纤维切割器作用的光导纤维切割按钮12，为光导装置2远端2a导向的以金属管形式的导向护套13，用来使光导装置2防止在与患者嘴接触时受到污染的另外覆盖物14，和为了卷取光导装置2在激光光源顶上安装的光导纤维线轴15。

使从光导纤维线轴15朝外抽出光导装置2(在此情况中的光导纤维)穿过并在已穿过覆盖物14和手柄3以后在导向护套13的槽内的位置内保留，带有从导向护套13朝外暴露的形成光发射元件5的远端2a。当牙医推下纤维切割按钮12的时候，使切割刀片(未表示出来)在手柄3内前进以切割光导装置2，使远端2a从光导装置2中分离。当解除施于纤维切割按钮12的推力时，由于偏置弹簧(没有表示出来)的作用，切割刀片自动缩回到不工作位置。

在牙科治疗被污染并因此可能被废弃以后，光导装置2的远端2a如此从光导装置2的保留部分切割。在废弃远端2a以后，牙医可以从线轴15中抽出光导装置2使新鲜的远端2a从导向护套13朝外暴露。

现将由一些不打算限制本发明范围的说明性实施例说明来本发明。

                        实施例1

在此实施例中，利用光固化仪器的结构，包括，如在图4中所示，由能振荡波长为473nm光的半导体制成的固态激光作为第二谐波并且其中从固态激光1如此产生的激光光束导向到穿过光导装置2形成的光发射元件的短光纤维5B。在如图4中所示的此光固化仪器中，以分别由石英和丙烯酸塑料制成的光导纤维的形式使用光导装置2和短光导纤维5B。为了与两个光导纤维轴匹配的光导装置2的远端光学偶合，移动地将短光导纤维5B插入手柄3的远端内。

在直径为10mm，深为10mm作为牙洞替代物的透明玻璃管中填充商业上可购得的光可聚合牙科复合树脂，“CLEARFILL AP-X(A2颜色)”，并随后将直径0.5mm的光导纤维(ESCA，由并可从Mitsubishi Rayon Co.，Ltd，日本制造和购得)。由36mV光照射玻璃管内的牙科复合树脂如在下表1中所示的各种时间。其后，从玻璃管中除去已固化的及粘附到ESCA纤维上的牙科复合树脂，用浸泡过酒精的薄纸除去粘附在已固化复合树脂外表面的未聚合复合树脂部分。已固化复合树脂已显示一般球形，用测微计测量其直径。测量结果示于表1中。

                              表1

照射时间(秒)	2	3	5	7	10	20
							已固化树脂的直径(mm)	4.0	4.4	5.4	6.0	6.4	7.8

作为实验结果，已显示出光可聚合牙科复合树脂逐渐从其接近入射光部分被固化，也已显示出如此充分散射发射到光可聚合复合树脂的光以致损失光的取向和定向性。

                        实施例2

在拔掉的新人磨牙咬合部分内形成直径为5mm，深为4mm的一类洞，然后在洞内用在实施例1中相同的粘合剂与在实施例1中相同的稍少量光可聚合复合树脂一起充填。在充填以后，把形成一部分在实施例1中描述的光发射元件的ESCA纤维5B深地插入到洞H内以便到达如图5A所示接近其底部位置，并照射已充填复合树脂M20秒钟。此后，如图5B所示，在与已填充复合树脂M的顶表面基本水平的位置处切割ESCA纤维5B，并如图5C所示，把另外用量的相同光可聚合复合树脂M加到已充填复合树脂M的顶表面以形成呈冠状的树脂叠加物MA为了再现拔掉人磨牙齿。

此后，用从光固化仪器发射的激光光束从上方照照树脂叠加物MA由此完成牙科修复。此后，使已修复的人体磨牙齿受到热测试1000次，每次测试是把样品放在4℃下1分钟，然后放在60℃下1分钟。作为热循环试验结果，没有发现已固化的复合树脂从人体磨牙中分离。

在热循环试验以后，在37℃下把已修复的人体磨牙浸泡在0.1％碱性品红的水溶液中一天，然后将其切成一半。观察每一半已修复人体磨牙齿切割面已表明无染料渗透也没有发现缝隙。

                        比较例

在拔掉的人体磨牙内形成与实施例2相同尺寸的洞，随后通过利用与实施例2中相同的粘合剂用在实施例2中相同的光可聚合复合树脂充填该洞。使用可商购的光固化仪器，“SPECTRUM”(可从Dentsply购得，光强度：700mW/cm²)，从在充填复合树脂上方3mm位置发射光20秒钟以引发充填复合树脂的聚合反应。作为辐照结果，在沿洞的边缘表面上发现白色同圆心的环形线。当把具有在其中充填复合树脂的人体磨牙浸泡在0.1％碱性品红水溶液1中天时，观察到沿白色环形线贯穿红色染料。

                            实施例3

如图3所示，使用与实施例1相同的激光光源，直接把激光光束导向用聚氨酯包覆的丙烯酸光导纤维2(ESCA，可从Mitsubishi Rayon Co.，Ltd，日本购得)。光固化仪器具有类似于在图3中所示的结构并在其中光导纤维2的远端2a从手柄3的远端朝外突出6mm。把长的光导纤维紧密缠绕在安装在光固化仪器顶部的光导纤维线轴15周围并在其使用期间只从光导纤维线轴15抽出需要长度的光导纤维。

在患者磨牙的咬合部分形成直径为4mm和深为3mm的一级洞，在洞内充填如实施例2中使用的相同粘合剂和复合树脂。随后把光固化仪器的光导纤维2的远端2a插入到接近洞底的位置并照激光光束20秒钟以固化复合树脂。在固化复合树脂以后，从患者磨牙中取出光导纤维2的远端2a，在固化复合树脂内留下空柱形洞。随后把另外用量的相同复合树脂施在圆柱形洞内和已固化复合树脂的顶表面上面以形成树脂叠加物为了再现患者的磨牙，代表类似于原始形状的冠形状。

其后，使用相同的光固化仪器，在患者磨牙内的洞上方3mm处安置光导纤维，辐照激光光束20秒钟以固化已另外充填的复合树脂。

在牙科修复治疗以后，把看来好象已被患者体液污染的光导纤维2的远端2a切掉废弃不要，把手柄3、导向护套13和另外的覆盖物14消毒以备以后使用。

尽管结合优选其实施方案参考仅用于解释说明目的的附图已充分描述了本发明，但本领域熟练技术人员将容易地想到在根据阅读本发明在此文中提出的说明所观察的框架内的许多变化和改进。因此，这些变化和改进，除非它们离开附加的权利要求背离本发明的范围，都被认为包括在内。

Claims (9)

1、一种用光固化仪器聚合光可聚合牙科组合物的方法，该光固化仪器包括发射激光光束的光源和在光学上与光源偶合的伸长了的光导装置，所述光导装置在光源对面具有光发射元件，至少所述光发射元件是光导纤维，所述方法包括下列步骤：

在牙科模具的模腔内或在牙齿内的洞中充填光可聚合牙科组合物；

把光导纤维的光发射元件引入到光可聚合牙科组合物内到接近洞底部的位置；及

用来自光发射元件末端部分在10至100mW时波长为350至500nm的激光光束照射光可聚合牙科组合物，以使光可聚合牙科组合物逐渐从接近洞底部部分向其表面部分引发聚合反应。

2、按权利要求1所要求的方法，还包括在接近已固化光可聚合牙科组合物表面位置处切割所述光导纤维光发射元件，以便在洞内留下在已固化光可聚合牙科组合物中的光导纤维的步骤。

3、按权利要求1所要求的方法，其中由具有对光可聚合牙科组合物没有亲和力表面的光导纤维形成所述光发射元件，并还包括在聚合反应以后从已固化的光可聚合牙科组合物中除去光导纤维的步骤，用另外的光可聚合牙科组合物充填由于除去光导纤维留在已固化光可聚合牙科组合物中的柱形空洞的步骤，及聚合另外光可聚合组合物的步骤。

4、一种牙科用光固化仪器，包括：

为在10至100mW时产生波长为350至500nm激光光束的光源；和

具有与光源光学偶合的近侧末端和也具有在其远端处的光发射元件的伸长了的光导装置；至少所述光发射元件是光导纤维并被配装插入到在牙科模具的模腔内或在牙齿洞内充填的光可聚合牙科组合物，以便在接近牙洞底部位置处照射光可聚合牙科组合物。

5、按在权利要求4所要求的牙科用光固化仪器，还包括放入在光发射元件和光导装置远端之间的可拆卸的光偶合机构以便允许光发射元件被选择偶合到光导装置上及从光导装置处脱偶合。

6、按在权利要求4所要求的牙科光固化仪器，还包括用来切割光导装置以便从光导装置中分开光发射元件的切割机构。

7、按权利要求4至6中任一项所要求的牙科用光固化仪器，其中至少所述光发射元件有具有对光可聚合牙科组合物亲合力的表面。

8、按权利要求4至6中任一项所要求的牙科用光固化仪器，其中至少所述光发射元件有具有对光可聚合牙科组合物亲合力的表面。

9、按权利要求4至8中任一项所要求的牙科用光固化仪器，还包括防止污染覆盖物以便防止光导装置受到污染。

Images