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Die
Erfindung betrifft ein Gerät
zum Polymerisieren von polymerisierbarem Dentalmaterial, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 6.
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Aus
der
DE 43 30 061 C1 ist
ein Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunkts für das Einbringen einer polymerisierbaren
Masse in einer Form bekannt, bei dem das von der Oberfläche der
Masse reflektierte Licht erfasst und das Messergebnis als Basis
für die
Bestimmung des Fortschritts der Polymerisation herangezogen wird.
Nachteilig hierbei ist, dass die Eigenstrahlung nicht erfasst werden
kann, sondern lediglich ein Teil der Strahlung, mit der die Oberfläche beaufschlagt
wird.
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Aus
der
DE 42 00 741 C2 ist
eine Einrichtung zum Erkennen von Karies an den Zähnen bekannt, bei
der Strahlung in einem speziellen Wellenlängenbereich ausgesendet und
die durchgelassene Strahlung zur Karieserkennung ausgewertet wird.
Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass kariotische Bereiche
Floureszensstrahlung erzeugen.
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Ferner
ist aus der
EP 0 511
554 A1 ein dentales Härteerfahren
bekannt, bei dem spezielle hochgefüllte Dentalmaterialien verwendet
werden, wobei für
die Härtung
eine Leistung von mehr als 200 Watt erforderlich ist. Der dort verwendete
Sensor dient insofern auch dem Schutz des Polymerisationsmaterials
vor zu intensiver Energiebeaufschlagung.
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Ferner
ist seit längerem
bekannt, Materialien mit geeigneter Strahlung, beispielsweise Wärmestrahlung,
zu beaufschlagen und über
einen Sensor die von dem betreffenden Material reflektierte Lichtmenge,
zu erfassen. Ein Beispiel hierfür
ist die aus der
DE
92 04 621 U1 bekannte Lösung.
Nachteilig bei dieser Lösung
ist es, dass die Lichterfassung stark von der Oberflächenbeschaffenheit
des Materials abhängt.
Eine derartige Lösung
ist für
die Beaufschlagung von Dentalmaterialien nicht geeignet, denn allein
schon der gerade vorliegende Feuchtigkeitsgrad des Dentalmaterials
würde den
Reflektionsgrad stark beeinflussen und insofern zu Meßwertverfälschungen
führen.
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Um
bei Dentalmaterialien jedenfalls eine zuverlässige Erfassung der Energiebeaufschlagung, also
der Beaufschlagung mittels Licht- und/oder Wärmequelle vorzunehmen, ist
aus der
DE 196 18
542 A1 die Verwendung eines Sensors als Lichtsensor bekannt.
Der Sensor ist außerhalb
des eigentlichen Bestrahlungsbereichs angeordnet und misst praktisch
die Helligkeit und/oder Wärme
im Umfeld des Dentalmaterials, so dass die Nachteile der vorstehend
genannten Lösung
vermeidbar sind.
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Andererseits
hängt die
Polymerisation des verwendeten Dentalmaterials stark von zahlreichen Faktoren
ab. Beispielsweise polymerisieren typischerweise Oberflächenschichten
schneller als tiefliegende Schichten des Dentalmaterials, das beispielsweise
für Dentalrestaurationen
eingesetzt wird.
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Für die Erfassung,
welche Polymerisationszeit günstig
ist, ist es bereits vorgeschlagen worden, die Masse des Polymerisationsmaterials
zu erfassen und in Abhängigkeit
hiervon die Polymerisationszeit einzustellen. Auch sind zahlreiche
weitere Maßnahmen
vorgeschlagen worden, um zu verhindern, dass es durch unvollständige Polymerisation
zur Freisetzung von Monomeren mit freien Radikalen kommt, aber auch
andererseits, dass durch eine allzu lange Polymerisationszeit die
gefürchtete
Randspaltenbildung der Dentalrestauration auftritt.
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Nicht
nur unterschiedliche Dentalmaterialien, sondern auch beispielsweise
im Einzelfall liegende Parameter, wie beispielsweise die Lagerzeit
des Dentalmaterials vor der Applikation beeinflussen offenbar den
Polymerisationsvorgang. Um ein optimales Polymerisationsergebnis
zu erzielen müsste
man praktisch mit genau der gleichen Form aus der gleichen Charge
des Polymerisationsmaterials eine Probepolymerisation realisieren,
diese dann aufschneiden und versuchen festzustellen, wie die Polymerisationszeit
eingestellt werden sollte. Dieses Verfahren ist natürlich nicht
praxistauglich.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Polymerisieren
von polymerisierbarem Dentalmaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
6 bereitzustellen, das ein optimiertes Polymerisationsergebnis bietet,
ohne dass ein besonderer Zusatzaufwand erforderlich wäre.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch
1 bzw. 6 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist es
besonders günstig, dass
die vom Dentalmaterial selbst abgegebene Strahlung erfasst wird.
Damit sind Fehler durch Reflektionen und dergleichen von vorneherein
ausgeschlossen, wobei es sich versteht, dass durch geeignete Wahl
der optischen Achsen der Erfassungsstrahlung und der Beaufschlagungsstrahlung
dafür Sorge
getragen werden kann, dass nicht durch andere Strahlungseffekte,
wie beispielsweise Interferenzen oder dergleichen, Verfälschungen
des Messergebnisses auftreten.
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Erfindungsgemäß ist es
besonders günstig, dass
die Wahl der Wellenlängen
und Wellenlängenbereiche
der Erfassungsstrahlung und der Beaufschlagungsstrahlung in weiten
Bereichen an die Erfordernisse anpassbar ist. Beispielsweise kann
die Beaufschlagungsstrahlung den Bereich des ultravioletten Lichts
abdecken, während
der Wellenlängenbereich
der vom Sensor erfassten Strahlung beispielsweise über 3000
nm liegen kann, so dass ein deutlicher Abstand zwischen den Wellenlängen bzw. Frequenzen
vorliegt.
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Erfindungsgemäß ist es
besonders günstig, dass
sich durch die photothermische Erfassung des Polymerisationsmaterials
der Polymerisationsgrad exakt bestimmen lässt, und zwar je musterspezifisch, also
in Abhängigkeit
von der aktuell beaufschlagten Dentalmasse. Damit ist es trotz des
Verzichts auf eine Probepolymerisation möglich, den Polymerisationsgrad
festzustellen und damit den Abschaltzeitpunkt und/oder den Polymerisationszyklus,
also den zeitlichen Ablauf der Energiebeaufschlagung für die Polymerisation
exakt festzulegen.
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Die
Energiebeaufschlagung mit der Polymerisationsstrahlung kann in weiten
Bereichen an die Erfordnisse oder die erwünschten Polymerisationsergebnisse
angepasst werden. Beispielsweise kann die Licht- oder Wärmequelle
im zeitlichen Verlauf mit einem Rechteckpulssignal moduliert angesteuert werden,
wie es mit LED- oder
Laserdioden ohne weiteres darstellbar ist.
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Erfindungsgemäß besonders
günstig
ist es, dass Störungseffekte,
die unterschiedliche Polymerisationsergebnisse erzeugen können, erfindungsgemäß kompensiert
werden können:
Wenn beispielsweise in einer feuchten Oberfläche die Oberfläche des
Dentalmaterials stärker
für die
Beaufschlagungsstrahlung reflektierend ist, so dass die im Dentalmaterial
ankommende Polymerisationsstrahlung eine geringere Intensität aufweist,
ist die von dem Dentalmaterial abgegebene Erfassungsstrahlung in
entsprechender Weise ebenfalls geringer, so dass insofern erstmals
unmittelbar der tatsächliche
Polymerisationsgrad in situ bestimmbar ist.
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Die
Erfassungsstrahlung kann in beliebiger geeigneter Weise dem Sensor
zugeleitet werden. Bei Verwendung eines Handgeräts bietet sich an, sowohl die
Beaufschlagungsstrahlung als auch die Erfassungsstrahlung durch
einen Lichtleitstab durchzuleiten und dann mit einer geeigneten
Trennvorrichtung wie einem besonderem Spiegel, der im Winkel von etwa
45° geneigt
ist und für
die Beaufschlagungsstrahlung durchlässig, für die Erfassungsstrahlung hingegen
reflektierend ist, eine Strahlaufspaltung vorzunehmen. Bei dem Aufbau
stationärer
Geräte
ist es günstig,
die Licht- und/oder Wärmequelle
oder die -quellen an einem gegenüber
dem Sensor oder den Sensoren räumlich
versetzten Ort anzuordnen. Beispielsweise kann ein Sensor senkrecht
zur Oberfläche
ausgerichtet sein, während
zwei Strahlungsquellen die Oberfläche des Dentalmaterials im
Winkel von beispielsweise 30° beaufschlagen.
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Es
versteht sich, dass es günstig
ist, wenn der Sensor von Störeinflüssen abgeschirmt
ist, oder diese kompensiert sind. Bei druckempfindlichen Sensoren
kann beispielsweise ein nicht von der Erfassungsstrahlung beaufschlagter
Referenzsensor vorgesehen sein, der beispielsweise in einer Messbrücke zusammen
mit dem aktiven Sensor angeordnet ist, um so Fehlmessungen zu verhindern.
Auch versteht es sich, dass der Sensor in geeigneter Weise kalibriert
werden kann, wenn exakte Ergebnisse erwünscht sind.
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Erfindungsgemäß besonders
günstig
ist es, dass die Polymerisation als exotherme Reaktion exakt erfassbar
ist und dass sich dieser Effekt in erfindungsgemäß überraschend einfacher Weise
zur Bestimmung des Polymerisationsgrades ausnutzen lässt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
mit dem Sensor Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 nm
und 10.000 nm, insbesondere zwischen 800 und 6.000 nm, bevorzugt
zwischen 3.000 und 5.000 nm, oder in einem Unterbereich dieses Wellenlängenbereichs
erfassbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
die Wellenlängenbereiche der
Polymerisationsstrahlung und der von dem Dentalmaterial abgegebenen
Erfassungsstrahlung mindestens teilweise voneinander verschieden
sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
die von der Licht- und/oder Wärmequelle
auf das Dentalmaterial abgegebene Polymerisationsstrahlung mindestens
teilweise in einem Wellenlängenbereich
zwischen 350 nm und 550 nm liegt und dass die Sensorstrahlung während eines
Polymerisationszyklusses erfassbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
mit dem Sensor die Temperatur der Erfassungsstrahlung erfassbar
ist und von der Steuervorrichtung ihr zeitlicher Verlauf, insbesondere
die Temperaturzunahme und/oder die Temperaturzunahme, auswertbar
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
die optischen Achsen der Quelle und des Sensors sich in einem von
Null verschiedenen Winkel zueinander, bezogen auf das Dentalmaterial,
erstrecken und insbesondere im intraoralen Bereich empfindlich und
auf das Dentalmaterial ausgerichtet ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
der Sensor und/oder die Steuervorrichtung in das Gerät integriert
ist und dass das Gerät
mehrere Polymerisationsbereiche aufweist, in denen Dentalmaterial
polymerisiert werden kann und dass ein Sensor, insbesondere mehrere Sensoren,
auf jeden Polymerisationsbereich ausgerichtet ist bzw. sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
Polymerisationsbereiche räumlich
voneinander getrennt sind und dass in jedem Polymerisationsbereich
wenigstens eine Licht- und/oder
Wärmequelle
angeordnet ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
zwischen wenigstens einem Sensor und dem Dentalmaterial wenigstens
ein Lichtleitelement angeordnet ist, mit dem Erfassungsstrahlung
aus dem Dentalmaterialbereich zum Sensor und/oder mit dem Beaufschlagungsstrahlung
von der Licht- und/oder
Wärmequelle
zum Dentalmaterial leitbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
sich wenigstens eine Lichtleitfaser über einen Teil der Gesamtlänge des
Lichtleitelementes erstreckt und insbesondere einen zur Seite weisenden
Lichtauslass aufweist, der dem Sensor zugewandt ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
das zwischen dem Dentalmaterial und dessen Polymerisationsbereich
einerseits und dem Sensor und/oder der Licht- und/oder Wärmequelle
andererseits angeordnete Lichtleitelement wenigstens eine Lichtleitfaser
aufweist, die sich über die
Gesamtlänge
des Lichtleitelements erstreckt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
das Lichtleitelement wenigstens eine Lichtleitfaser aufweist, mit
der die Erfassungsstrahlung leitbar ist, und dass die Erfassungs-Lichtleitfaser
insbesondere im zentralen Bereich oder im peripheren Bereich des
Lichtleitelements angeordnet ist und dass das Lichtleitelement mehrere
Lichtleitfasern aufweist, und dass mit mindestens einer Lichtleitfaser
die Erfassungsstrahlung leitbar ist, und dass die Erfassungs-Lichtleitfaser
insbesondere im peripheren Bereich des Lichtleitelements angeordnet
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
das Lichtleitelement wenigstens eine Lichtleitfaser aufweist, die
im Wellenlängenbereich
der Beaufschlagungsstrahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich
von 350 bis 550 nm, durchlässig
sind und dass das Lichtleitelement wenigstens eine Lichtleitfaser
aufweist, die im Wellenlängenbereich
der Erfassungsstrahlung von 800 nm bis 10000 nm insbesondere von
3000 nm bis 5000 nm durchlässig
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
das Lichtleitelement in Form eines Lichtleitstabes ausgebildet ist,
der sich zwischen der Lichtquelle und dem Dentalmaterial erstreckt
und dass das Gerät
als Handgerät
ausgebildet ist und mit einer externen Stromversorgungsquelle verbindbar
ist, und/oder dass das Gerät
eine austauschbare Stromversorgungsquelle aufweist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
die Licht- und/oder Wärmequelle
von wenigstens einer Halbleiter-Energiequelle gebildet ist.
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Die
Erfassung einer Steilheit einer Erwärmungskurve kann durch den
Sensor erkannt werden. Ist diese steil, so könnte das Signal den Sensor
auch dazu verwendet werden die Lichtleistung noch während des
Polymerisationszyklus zu reduzieren. Ist diese flach, so könnte man
bei einem entsprechenden Signal des Sensors die Lichtleistung anheben.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
der Sensor ein Signal an die Steuerorrichtung abgibt, wenn der Gradient
des Zustandsparameters des Dentalmaterials sich ändert, insbesondere die Erwärmung abnimmt
und dass die Steuervorrichtung das Ausgangssignal des Sensors verarbeitet
und zur Steuerung des Geräts,
insbesondere zur Steuerung der Licht- und/oder Wärmequelle, aufbereitet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
ein von der Steuervorrichtung abgegebenes Steuersignal ein Abschaltsignal ist,
mit welchem das Gerät
ausgeschaltet und der Polymerisationsvorgang beendet wird und dass
der Sensor eine vom Dentalmaterial abgegebene Strahlung mit einer
Wellenlänge
von 800 nm bis 10000 nm, inbesondere von 3000 nm bis 5000 nm erfasst.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass
zur Erfassung der vom Dentalmaterial abgegebenen Strahlung die Licht- und/oder
Wärmequelle
während
eines Polymerisationszykluses von der Steuervorrichtung mindestens einmal
kurzfristig abgeschaltet wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zum Polymerisieren
von polymerisierbarem Dentalmaterial;
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2 eine
weitere Ausführungsform
des Geräts
gemäß 1;
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3 eine
Darstellung der Emissionsmaxima der Beaufschlagungsstrahlung und
der Empfindlichkeitskurve des Sensors;
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4 ein
Diagramm des zeitlichen Verlaufs der erfindungsgemäßen Steuerung;
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5 ein
Diagramm zur Darstellung einer modifizierten erfindungsgemäßen Steuerung;
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6 eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Geräts;
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7 eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Geräts;
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8 eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Geräts;
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9 eine
Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements;
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10 die
Anordnung der Beaufschlagungs-Lichtleitfasern in einem erfindungsgemäßen Lichtleitstab;
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11 die
Anordnung der Erfassungs-Lichtleitfasern in einem erfindungsgemäßen Lichtleitstab; und
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12 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geräts als Handgerät.
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Das
in 1 dargestellte Gerät 10 weist ein Gehäuse 12 auf,
das für
die Aufnahme von Dentalmaterial 14 bestimmt ist, die auf
einem Lagersockel 16 erfolgt.
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Für die Polymerisation
des Dentalmaterials 14 in einem Polymerisationsbereich,
der sich frei und mit Strahlung beaufschlagbar darbietet, sind eine Mehrzahl
von Lichtquellen 18 und/oder Wärmequellen 20 vorgesehen,
die in der dargestellten Ausführungsform
den Polymerisationsbereich mit elektromagnetischen Wellen der entsprechenden
Frequenzbereiche bestrahlen. Sowohl die Lichtquellen 18 als
auch die Wärmequellen 20 sind
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
an der Seitenwand des Gehäuses 12 innen
angebracht. Damit trifft die von diesen Quellen emittierte Strahlung
nicht senkrecht auf die Oberfläche
des Dentalmaterials 14 auf, sondern schräg seitlich
von oben. Durch die schräge Beaufschlagung
wird zugleich vermieden, dass der Poly merisationswirkungsgrad der
abgegebenen Strahlung durch Reflektionen stark reduziert wird.
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In
vielen Fällen
ist die Oberfläche
des Polymerisationsbereichs des Dentalmaterials nicht eben, also
horizontal, sondern beispielsweise gewölbt oder hat eine beliebige
andere Form. Durch die Anordnung mehrerer Quellen kann verhindert
werden, dass durch Reflektionen das Polymerisationsergebnis stark
negativ beeinflusst wird.
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Auch
wenn in
1 im dargestellten Prinzipschnitt
lediglich an zwei Seiten des Gehäuses, nämlich recht
und links, Wärmequellen
20 und
Lichtquellen
18 dargestellt sind, versteht es sich, dass
tatsächlich
eine Mehrzahl von Quellen ringsum verteilt vorgesehen sein kann,
und zwar in beliebiger geeigneter Verteilung. Eine Darstellung einer
derartigen Verteilung ist aus der
DE 196 18 542 A1 , auf die vollinhaltlich
Bezug genommen wird, ersichtlich.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Sensor 24 oberhalb des Dentalmaterials 14 aufgehängt. Der
Sensor 24 ist mit einer Steuervorrichtung 26 verbunden,
die dazu bestimmt ist, das Gerät 10 zu
steuern und insbesondere festzulegen, wann die Quellen 18 und 20 abgeschaltet
werden bzw. wann ihre Leistung reduziert werden soll.
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Hierzu
erfasst der Sensor 24 die von dem Dentalmaterial 14 abgegebene
Erfassungsstrahlung 28. Um eine Beeinflussung durch die
Quellen 18 und 20 zu verhindern, ist den Sensor
umgebend eine Abschirmung 30 nach der Art einer Schürze vorgesehen,
wobei es sich versteht, dass die Abschirmung 30 den Zutritt
der Beaufschlagungsstrahlung zu dem Polymerisationsbereich nicht
behindern sollte.
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Das
Gerät 10 ist über einen
an sich bekannten Stromversorgungsanschluß 32 angeschlossen, und
die dargestellte Ausführungsform
bildet ein stationäres
Gerät 12.
Alternativ ist es auch möglich,
einen Energiespeicher in dem Gerät 12,
beispielsweise einen Akkumulator, vorzusehen, der dann über den Stromversorgungsanschluß 32 wiederaufladbar
ist.
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2 zeigt
eine modifizierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Geräts 10.
Hier wie auch in den weiteren Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen
gleiche oder entsprechende Teile und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Bei der Lösung
gemäß 2 sind
eine Vielzahl von Lagersockeln 16 mit entsprechenden Dentalmaterialien
und Polymerisationsbereichen 14 nebeneinander vorgesehen,
oberhalb derer je wenigstens ein Sensor 24 angeordnet ist.
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Je
seitlich oberhalb jedes Sensors 24 ist je eine Lichtquelle 18 angeordnet.
Bei dieser Anordnung geht keine Abschirmung oder Schürze entsprechend
der Abschirmung 30 gemäß 1 erforderlich,
jedoch sind die einzelnen Polymerisationsbereiche 24 über Zwischenwände 40 voneinander
abgeschirmt.
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Es
versteht sich, dass anstelle der linearen Anordnung mit drei Zwischenwänden in
der Praxis auch eine zweidimensionale Anordnung möglich ist, so
dass beispielsweise insgesamt 16, also vier mal vier, Dentalrestaurationen
zugleich polymerisiert werden können.
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Für die Lichtquellen 18 und
die Sensoren 24 kann über
eine einzige zentrale Steuervorrichtung 26 die Abschaltung
in Abhängigkeit
von dem je vorliegenden Polymerisationsgrad realisiert werden.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, den Polymerisationsgrad des zu polymerisierenden Dentalmaterials
während
der Polymerisation kontinuierlich zu überwachen. Die Abschaltung
oder die Reduktion der Strahlung, die dem Polymerisationsbereich
zugeführt
wird, wird in Abhängigkeit
davon gesteuert, wie weit die Polymerisation fortgeschritten ist.
Für die
Messung des Polymerisationsgrads lässt sich überraschend in besonders einfacher
Weise die Eigenstrahlung des Dentalmaterials während der Polymerisation ausnutzen.
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Wenn
beispielsweise Polymethylmetacrylat (PMMA) als Hauptbestandteil
des zu polymerisierenden Dentalmaterials eingesetzt wird, handelt
es sich bei der Polymerisation um eine stark exotherme Reaktion,
die insofern leicht überwacht
werden kann. Bei einem derartigen Dentalmaterial entsteht eine Erwärmung also,
eine Abgabe von Wärmestrahlung
im Infrarotbereich, die mit dem erfindungsgemäßen Sensor erfassbar ist.
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In 3 ist
ein Diagramm zur beispielhaften Darstellung der verwendeten Wellenlängen dargestellt.
Das aus den Lichtquellen 18 austretende Licht hat in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Emissionsmaximum 36 bei etwa 400 nm, liegt also im UV-Bereich. Demgegenüber hat
die von den Wärmequellen 20 abgegebene
Wärmestrahlung
ein Emissionsmaximum 38 von beispielsweise 800 nm, liegt also
insofern im Infrarotbereich. Die maximale spektrale Empfindlichkeit
des verwendeten Sensors liegt hingegen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei
etwa 3000 nm, also noch im erheblich langwelligeren Infrarotbereich.
Bei dieser Wahl der verwendeten Wellenlängen entsteht eine Frequenzentzerrung, so
dass nur ein sehr geringer Überlappungsbereich zwischen
der Emissionskurve der Wärmequellen 20 und
der Empfindlichkeitskurve des Sensors 24 besteht.
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Aus 4 ist
ersichtlich, wie das Ausgangssignal 40 des Sensors für die Steuerung
der Steuervorrichtung 26 verwendet werden kann. Über die
Zeit ist die Lichtbeaufschlagung durch die Lichtquelle 18 eingetragen,
ebenso wie die von dem Sensor erfasste Strahlung, die das Ausgangssignal 40 erzeugt.
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Mit
dem Einschalten der Lichtquelle 18 steigt das Sensorsignal
bis zum Zeitpunkt t1 an. Bis zu diesem Zeitpunkt
wird die Polymerisation bei gleichmäßigem Polymerisationsfortschritt
durchgeführt,
so dass die Eigenstrahlung gleichmäßig zunimmt. In Abhängigkeit
von der verwendeten Masse des Dentalmaterials erfolgt jedoch früher oder
später
eine geringere Zunahme bis zum Maximum der Eigenstrahlung und dem
maximalen Ausgangssignal 40 des Sensors 24, zum
Zeitpunkt t2. Anschließend hieran nimmt das Sensorsignal 40 wieder
ab, und sobald dies beim Zeitpunkt t3 festgestellt
wird, erfolgt ein Abschalten der Lichtquelle 18.
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Eine
modifizierte Steuerung durch die Steuervorrichtung 26 ist
aus 5 ersichtlich. Bei dieser Lösung erfolgt die Abschaltung
bereits beim Maximum des Sensorsignals 40, also zum Zeitpunkt
t2, und damit kurz nachdem der Gradient
des Sensorssignals 40 abnimmt.
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Aus 6 ist
eine weiter modifizierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Geräts 10 ersichtlich.
Bei dieser Lösung
ist eine Lichtquelle 18 zentral oberhalb des Dentalmaterials 14 angeordnet, während Sensoren 24 seitlich
und schräg
im Winkel hierzu oberhalb des Dentalmaterials 14 angeordnet sind.
Ein Winkel 42 zwischen den optischen Achsen von Sensor
und Lichtquelle lässt
sich in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpassen.
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Aus 7 und 8 sind
modifizierte Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Geräte ersichtlich,
die zusätzlich
Lichtleitelemente aufweisen. Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist
ein Lichtleitelement 44 vorgesehen, das wenigstens eine
Lichtleitfaser aufweist. Zum Lichtleitelement gehört auch eine
aus 7 nicht dargestellte Sammellinse, die die von
der Lichtquelle 18 abgegebene Strahlung sammelt und dem
Lichtleitstab 46 zuleitet. Hier kann auch in an sich bekannter
Weise zusätzlich
ein Kantenfilter zur Abschirmung langwelliger Strahlung vorgesehen
sein.
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Der
Lichtleitstab 46 besteht aus einer Vielzahl nebeneinander
angeordneter Lichtleitfasern (vgl. 10 und 11).
Während
die Beaufschlagungs-Lichtleitfasern 50 sich axial durch
den Lichtleitstab 46 hindurch erstrecken und das Dentalmaterial 14 mit
Lichtstrahlung beaufschlagen, sind Erfassungs-Lichtleitfasern 52 seitlich
abgebogen, und zwar etwa in der Mitte des Lichtleit stabs 46.
Dort bilden sie einen Lichtauslass 54, über den die Erfassungsstrahlung
dem Sensor 24 zugeleitet wird.
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Im
Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 7 sind
die Erfassungs-Lichtleitfasern 52 bei der Ausführungsform
gemäß 8 vollständig durch den
Lichtleitstab hindurch gezogen. Die Erfassungsstrahlung 56 gelangt
bei dieser Ausführungsform dementsprechend
vom Polymerisationsbereich 14 durch den Lichtleitstab 46 hindurch
und trifft auf die Sensoren 24, die dem Aussenumfang des
Lichtleitstabs 46 benachbart, jedoch oberhalb der Lichtquelle 18 angeordnet
sind.
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In 9 ist
dargestellt, in welcher Weise die Beaufschlagungs-Lichtleitfasern 50 und
die Erfassungs-Lichtleitfasern 52 in dem Lichtleitstab
parallel zueinander verlaufen können.
Es ist je eine Vielzahl von entsprechenden Lichtleitfasern in geeigneter Verteilung
vorgesehen, wobei die 10 und 11 die
Anordnung der Beaufschlagungs-Lichtleitfasern 50 und der
Erfassungs-Lichtleitfasern 52 schematisch darstellen. Es
versteht sich, dass die Anordnung dieser Lichtleitfasern in einem
gemeinsamen Lichtleitstab bevorzugt ist, obwohl grundsätzlich auch
die Ausbildung von zwei Lichtleitstäben möglich ist.
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Aus 12 ist
ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Lösung auch bei Realisierung
des Geräts 10 als
Handgerät
möglich
ist. Auch bei dieser Lösung
ist ein Sensor 24 oberhalb einer Lichtquelle 18 angeordnet,
wobei der Lichtleitstab 46 in an sich bekannter Weise Erfassungs-
und Beaufschlagungslichtleitfasern aufweist. Über das abgekröpfte Ende des
Lichtleitstabs lässt
sich Dentalmaterial 14 beaufschlagen, sobald das Handgerät 10 über den
Einschalttaster 60 eingeschaltet wird. Im Handgriff 62 des
Handgeräts 10 aufgenommene
Akkumulatoren 64 versorgen die Lichtquelle 18 in
an sich bekannter Weise mit Energie, und die Abschaltung erfolgt,
sobald in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Sensors 24 festgestellt wird, das
die Polymerisation vollständig
vorgenommen ist.