EP2086461A1 - Dispositif de photopolymerisation automatique - Google Patents
Dispositif de photopolymerisation automatiqueInfo
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- EP2086461A1 EP2086461A1 EP07858740A EP07858740A EP2086461A1 EP 2086461 A1 EP2086461 A1 EP 2086461A1 EP 07858740 A EP07858740 A EP 07858740A EP 07858740 A EP07858740 A EP 07858740A EP 2086461 A1 EP2086461 A1 EP 2086461A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
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- light
- intensity
- light source
- polymerization
- source
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C19/00—Dental auxiliary appliances
- A61C19/003—Apparatus for curing resins by radiation
- A61C19/004—Hand-held apparatus, e.g. guns
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C19/00—Dental auxiliary appliances
- A61C19/003—Apparatus for curing resins by radiation
Definitions
- the invention relates to a photopolymerization device or lamp for sealing materials, reconstitution, impression, gluing, or bleaching, particularly in the dental field, comprising a light source, and means optical and electronic means for orienting, controlling, modulating, selecting and emitting the light energy produced for different photoinitiators by said source towards an area to be illuminated.
- the composite materials used in dentistry are generally based on a photopolymerizable resin or ionomer glasses that can be loaded with solid elements (inclusions) whose molecular structure is transformed under the effect of light radiation having a length given wave according to the characteristic of said radiation and the absorption capacity of the material used and in particular the sensitivity of photoinitiators.
- this radiation activates the photoinitiators of the material during an exposure time calculated as a function of the energy of this radiation, the composition and the color of the composite.
- Preprogrammed menus for automatically controlling the operation of the light source are stored in the control circuit of the light curing device.
- This management generally consists in controlling the light source according to an energy profile and an illumination time which are determined according to theoretical operating conditions, also called polarization parameters, such as, for example, the type of material to be polymerized or the distance separating the light source from the material to be treated. Since these conditions are set once and for all in the factory, the operator has no choice but to use these preprogrammed menus in an empirical way in the hope of obtaining a correct polymerization.
- the power and / or the duration of illumination are programmed in the apparatus in particular according to a fixed value of the distance between the light source and the material to be treated, it is very difficult for the practitioner to maintain his this distance throughout the treatment to ensure optimal polymerization.
- This also applies to most of the other theoretical operating conditions taken into account in the factory when programming the menus in the device. Indeed, when the light source is used in combination with a waveguide to guide and direct the light towards the site to be treated, the operating conditions relating to the waveguide (optical characteristics) are defined for a waveguide specific and do not take into account the variations of these conditions as in the case of a waveguide with defects (at the origin or following a deterioration) or when replacing this guide of wave.
- the photopolymerization device is used by the practitioner without it being possible to check that the previously defined polymerization parameters are well respected, which leads either to an underpolymerization endangering, for example, the fate of the filling. either a disturbing overexposure for the patient but also degrading for the surface by thermal overexposure.
- EP 1 236 444 discloses the use of a pilot light which allows, with an associated sensor, to measure the distance between the end of the light guide of the photopolymerization device and the material to be cured.
- the pilot light and the associated sensor are used to trigger the activation of the polymerization light when the end of the guide is at a predetermined distance from the material to be treated.
- the polymerization light then illuminates the site for a preprogrammed time. At the end of this period, the polymerization light can be activated again as soon as the predetermined distance is reached again.
- EP 0 933 810 discloses a curing lamp which comprises means for measuring the distance between the light source of polymerization and the material to be treated, the control unit of the lamp adjusting the power or the illumination time of the lamp. source according to this distance.
- this polymerization lamp has the advantage of taking into account the variation of a polymerization parameter to control the light source, it does not guarantee the achievement of optimal polymerization. Indeed, the measurement of the distance between the light source and the material to be treated is not sufficient to guarantee precise control of the polymerization and in particular when using photopolymerizable materials.
- a photopolymerizable material contains photoinitiators whose activation depends in particular on the quantity of photons received by the material at a given wavelength.
- the measurement of the distance between the light source and the photopolymerizable material is not sufficiently representative of the light energy received by the material.
- the measurement of the distance does not make it possible to know, for example, the angle and the shape of the "focal plane" applied to the material.
- the light energy received by the material depends on these parameters.
- the photopolymerization device must be programmed to take into account, when measuring the distance, the length of each waveguide capable of to be used. Moreover, the measurement of the distance does not take into account the transmission variations (attenuation, deviation, etc.) that may occur in the waveguide.
- Document US 2006/0240376 discloses a photopolymerization device which is able to measure the degree of polymerization of a material during the activation of the light source of polymerization.
- the device comprises an infrared sensor which measures the infrared radiation emitted by the material itself during its polymerization.
- the polymerization of the composite materials used in dental surgery to obtain their hardening implements an exothermic reaction. Therefore, the amount of heat released by the material during its polymerization is representative of the degree or rate of polymerization of this material.
- the document US 2006/0240376 uses the principle of the well-known differential scanning calorimetry analysis (called DSC analysis for "Differential Scanning Calorimetry”) which makes it possible to determine the heat produced by a material during its transformation.
- DSC analysis differential scanning calorimetry analysis
- the device of document US 2006/0240376 makes it possible to evaluate the quantity of heat produced by the material and to monitor the degree of polymerization thereof in order to stop the light source or reduce its power.
- the solution proposed in this document is unsatisfactory because it is very difficult to obtain a reliable and accurate measurement, in particular because of the multiple factors (type of polymer, respective percentage of concentration ratios, mixing efficiency, etc.) which can vary the enthalpy measurement by a factor of 1 to 10.
- the solution proposed in this document can not be applied to variable volume composites polymerization analysis methods.
- This solution also has the disadvantage of requiring the use, in addition to the waveguide adapted to transmit at the wavelength of the polymerization light (generally between 350 and 550 nm), an additional waveguide capable of permitting transmission in the wavelength of the infrared radiations to be measured (generally between 3000 and 5000 nm).
- the object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks and to propose a device or lamp for photopolymerization which makes it possible to reliably measure the quantity of light received by the material to be polymerized and to carry out a control of the light source of polymerization according to of this measure.
- a light-curing device comprising a light source of polymerization and optical means for guiding and / or directing the light energy produced by said source towards an area of a photopolymerizable material such as a light-sensitive material. shutter, reconstruction, impression, collage, or still another bleaching material, the device comprising means for measuring the intensity of the light reflected by the material to be polymerized, these means being in connection with means for processing and controlling the light source responsive to the measurement of the intensity to automatically control at least the power and / or duration of illumination of the light source according to the measurement of the intensity of the reflected light.
- the photopolymerization device of the invention can deduce the number of photons received by the material in a given wavelength, independently of the conditions of the invention. application of light (size, shape and angle of applied focal plane) or variations in transmission thereof. Since the number of photons is representative of the optical power, the photopolymerization device can thus carry out a control on the light source by adjusting the control parameters such as the power and / or the duration of illumination of the latter as a function of the value. measured light intensity.
- the measurement of the luminous intensity automatically takes into account the factors which can modify the luminous energy received and which are not always detectable during a measurement of distance. For example, the length, defects or any other aspects of a waveguide influencing the amount of transmitted light are automatically integrated into the measurement of light intensity.
- the photopolymerization device of the invention is, therefore, efficient regardless of the waveguide used.
- the device comprises means for measuring the intensity of the light reflected by the photopolymerizable material in the wavelength of the light emitted by the light source of polymerization.
- the device comprises means for controlling the activation of the light source during a predetermined measurement period and means for determining a duration of illumination of the light source as a function of the intensity of the light source. the light reflected by the material to be polymerized for the duration of measurement, the processing and control means then activating the light source during the duration of illumination thus determined.
- the device further comprises means for reducing the intensity of the polymerization light source during the predetermined measurement time.
- means for reducing the intensity of the polymerization light source during the measurement phase carried out before the polymerization step it is possible to measure the intensity of the light reflected by the material without risk of initiating the polymerization. In other words, in this case, the intensity measurement does not disturb the subsequent polymerization process.
- the device further comprises means for transmitting a measurement beam for illuminating the photopolymerizable material with a light of a length different from that of the light emitted by the light source of polymerization. and means for measuring the intensity of the light reflected by the material to be light cured in the wavelength of the measurement beam.
- the intensity measurement can be performed with a transmitter / receiver system separate from the polymerization light source.
- the measuring beam can be emitted in the visible spectrum and then advantageously be used as a sighting spot and allow the practitioner to point precisely to the site to be treated.
- the polymerization device uses a measuring beam of a length different from that of the light emitted by the light source of polymerization
- the latter comprises means for converting the intensity of the light measured in the wavelength of the beam measuring in an intensity value corresponding to the wavelength of the light emitted by the light source of polymerization.
- the device processing means have exploitable values for automatically controlling at least the duration of illumination and / or the power of the light source as a function of the intensity measured.
- the light source polymerization may be a halogen source, plasma, laser or any other type of source suitable for light curing.
- the light source of polymerization may comprise at least one light emitting diode (LED) in coherent light or not. It may also include several light-emitting diodes emitting light in the same wavelength or at different wavelengths.
- the device comprises means for measuring the intensity of the light reflected by the material to be polymerized in each of the emission wavelengths of the light-emitting diodes of the source.
- the photopolymerization device further comprises means for measuring the intensity of the light reflected by a verification element and means for comparing the measured intensity with a reference intensity value so as to to determine whether the optical power delivered by the device is still in accordance with that specified at the factory.
- This verification makes it possible in particular to detect an optical transmission problem that has appeared in the waveguide or a light source failure.
- the important parameters for the polymerization namely the duration of illumination and / or the power of the light source, can be controlled automatically both before and during exposure.
- This control can be carried out indifferently with any type of light sources, waveguides and photopolymerizable materials that can be used.
- FIG. 1 is an exploded view in perspective of a light-curing device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a partial sectional view along the line AA of FIG. 1
- FIG. 3 is a block diagram of an electronic control circuit of a light-curing device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 4 is a graph showing a phase of intensity measurement performed prior to polymerization.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of a photopolymerization device according to another embodiment of the present invention
- FIG. 6 is a partial sectional view according to FIG. the landmark
- FIG. 7 is a block diagram of an electronic control circuit of a light curing device according to another embodiment of the present invention.
- the present invention relates to a photopolymerization device for applying to a photopolymerizable material light radiation in at least one given wavelength or in a defined wavelength spectrum.
- photopolymerizable material is meant any type of material whose molecular structure is transformed under the effect of a light radiation of a given wavelength, in particular by the activation of the photoinitiators (for example camphoroquinone) of the material which trigger the polymerization reaction of the material.
- the photopolymerizable materials can be in particular composite materials to be hardened such as sealing materials, reconstruction, impression, gluing or materials to be activated such as a bleaching product.
- the photopolymerization device comprises means for measuring the intensity of the light reflected by the photopolymerizable material in order to control the light source of the device as a function of this measurement.
- the light intensity being representative for a given wavelength of the optical power, it is possible by measuring the intensity
- the light reflected from the material determines the energy or optical power actually received by the material and act on the light-curing light source accordingly.
- the intensity measurement performed by the photopolymerization device of the present invention uses optical properties and in particular reflection.
- the device of the invention uses measuring means that are able to measure the intensity of the light reflected by the material to be polymerized when it is illuminated with a reference light source. This measurement is different from that for evaluating the degree of polymerization as described in document US 2006/0240376.
- the level of radiation e.g., infrared
- the polymerization implements an exothermic reaction whose progress can be monitored by measuring the amount of heat released by the material.
- the measurement made is not based on the optical properties of the material but on the variation of enthalpy which is impossible to measure precisely due in particular to the caloric variation as a function of the volume (Ca word law).
- FIG. 1 illustrates a light-curing device 100 according to a first embodiment of the invention and intended to allow the photopolymerization of impression and reconstitution materials such as composites, in particular in the dental field.
- the light-curing device 100 comprises an anterior part 110 which comprises, in a known manner, a light source 111 equipped with a light-emitting diode or LED 112 coupled to a waveguide 113 making it possible to guide, orient and emit the light energy produced by the source 111 towards a lighting zone corresponding to the area of the composite material to be light cured.
- the waveguide 113 and the light source 111 are coupled within an element 114, the guide 113 being removably mounted at one end of the element 114 and the light source 111 being mounted at the other end. end of the element 114 on a support element 119.
- the waveguide 113 may be constituted by optical fibers.
- the waveguide may also be formed of one or more lenses or a bar known as "ROD" well known by those skilled in the art familiar with the field of waveguides.
- the waveguide 113 is mounted in the element 112 by means of a tip 115 which, as illustrated in FIG. 2, has in its interior part a reflector 116 making it possible to reduce the divergence of the radiation emitted by the LED 112 and having a central opening
- the anterior portion 110 of the photopolymerization device 100 further comprises a light intensity sensor 117 mounted at the light source 111 near the LED 112.
- the light intensity sensor 117 can be constituted by a photosensitive sensor, that is to say a sensor returning a value proportional to the amount of photons it receives.
- the sensor 117 may especially consist of a photodiode or a phototransistor (variation of the current as a function of the number of photons received), or a photoresistor (variation of the resistance as a function of the number of photons received).
- the senor 117 measures the light intensity (ie the number of photons received) in the wavelength or the wavelength spectrum of the light of polymerization emitted by the light source 111. In other words, the sensor 117 delivers a value that is directly representative of the intensity of the polymerization light reflected by the composite material.
- the deflector 116 has an opening 116b to allow the sensor 117 to receive the light reflected by the composite material and returned by the waveguide 113.
- the sensor 117 may also be optionally provided with a prism 118 for directing re fi F rays of light reflected by it through the waveguide material to the photosensitive surface of the sensor 117.
- the light source is not limited to the use of an LED. It may for example consist of a halogen source, plasma, laser, or any other type of source suitable for photopolymerization.
- the light source can comprise several LEDs each emitting a light-curing light, either in the same identical wavelength, which makes it possible in particular to vary the focusing as a function of the optical system or to increase the power of the source, either in a different wavelength (for example by using an LED emitting at 480 nm and another LED emitting at 420 nm), which makes it possible to ensure the polymerization of certain materials of reconstructions using molecules other than than camphoroquinone such as "Lucirin" (LR) from BASF ®.
- LR camphoroquinone
- the photopolymerization device of the invention comprises either a light intensity sensor capable of measuring a value representative of the light intensity in each of the wavelengths emitted, or several sensors, each being able to measure the luminous intensity in a wavelength of one of the LEDs of the source.
- the light-curing device 100 comprises a second part which corresponds to a control unit 120 situated just below the front part 110.
- This control unit 120 comprises a card 121 equipped on one side with a screen 122 and control buttons 123 and, on the other side, an electronic control circuit (not shown in Figure 1).
- the control unit is connected, via connection means 124, to a source of electrical power supply which may in particular be an autonomous power source constituted by rechargeable batteries, an external power source such as the mains or a local power source available for example on the dental block of the practitioner.
- the light source 111 and the light intensity sensor 117 are electrically connected to the electronic control circuit which, on the one hand, receives the light intensity measurement signal delivered by the light intensity sensor 117, and, on the other hand, controls the light source 111 to adapt the duration and / or the illumination power of the latter as a function of the measurement signal received.
- Figure 3 is a block diagram of an electronic control circuit 300 of an embodiment of the photopolymerization device of the invention.
- the circuit 300 comprises a CPU 301 (for example a programmable microcontroller) which is programmed to control all the polymerization parameters.
- This card comprises a non-volatile memory which contains, in the form of selectable menus and possibly modifiable by a download interface 302, the polymerization parameters specific to each type of material. photopolymerizable and for which the optimum light intensity has been defined.
- the practitioner through an LCD 303 and control keys selects one of the proposed menus then triggers the polymerization cycle by a trigger or control button 304.
- the CPU 301 controls a light-curing light source 305 which can be constituted, as previously described, of one or more LEDs, a halogen, plasma, laser or other source.
- the CPU 301 board Based on the measured reflected light intensity, the CPU 301 board sets and controls a DC / DC 307 switching converter (PWM), which minimizes the thermal rises generated in the handpiece.
- a current regulator 308 permanently locks the energy sent into the light source.
- the polymerization parameters are optimized by the CPU 301 which measures the light intensity of the light reflected by the material to be polymerized and adjusts the duration of illumination and / or the power according to this measurement.
- the circuit 300 is connected to an electrical power source 400 which may be either a source from the dental block 401, an external power source 402 such as the mains, or a battery-operated power source 403, such as for example Li-Ion, Ni-Cd, MnAI, etc. batteries, rechargeable by induction, contact or other.
- an electrical power source 400 which may be either a source from the dental block 401, an external power source 402 such as the mains, or a battery-operated power source 403, such as for example Li-Ion, Ni-Cd, MnAI, etc. batteries, rechargeable by induction, contact or other.
- the circuit 300 is connected to a light intensity sensor 309 which can be, as previously described for the sensor 117, a photodiode, a photoresistor, a phototransistor or the like.
- the sensor 309 receives on its photosensitive surface a part of the light-curing light reflected by the material illuminated by the source 305.
- the sensor 309 generates in response a signal representative of the light intensity that it has received and transmits this information to a control loop 310 which can be implemented in the CPU 301 or in a dedicated component.
- the senor 309 is a phototransistor
- the latter generates an electric current I, also called photocurrent, proportional to the number of photons received on its photosensitive base.
- the photocurrent I is then transmitted to the regulation loop 301 while being simultaneously converted into voltage and amplified by a transimpedance amplifier.
- the light intensity information can be transmitted to the control loop in digital form by analog-to-digital conversion (AfD) of the signal delivered by the sensor.
- AfD analog-to-digital conversion
- the regulation loop 310 makes a comparison between the signal representative of the light intensity received by the sensor with a reference light intensity value and generates a regulation signal which allows the CPU 301 to act on the duration of the light. illumination and / or the power of the light-curing light source in response to this control signal.
- the value of the light intensity measured by the sensor can be compared to a reference intensity value, this reference intensity value having been previously defined in the preprogrammed menu according to a power level. lighting of the light source. If the intensity value measured by the sensor is lower than the reference intensity value, it means that the power level delivered by the light source is lower than that expected in the menu. In this case, the regulation loop 310 delivers a control signal to the CPU board 301 which, in response to this signal, will increase the lighting time or the power of the light source.
- the regulation loop 310 delivers a control signal to the CPU board 301 which, in response to this signal, will decrease the illumination time or the power of the light source.
- the electronic control circuit for the photopolymerization device of the invention.
- the electronic control circuit according to the invention further comprises conventional means of controlling a light-curing device, such as least means for acquiring a signal from a light intensity sensor and means for processing and exploiting this signal (for example by comparison with a reference value) in order to allow the control members of the light-curing light source to adapt at least the duration of illumination and / or the power of this source as a function of the light intensity measured by the sensor.
- the photopolymerization device measures the intensity of the light reflected by the material to be polymerized during a phase prior to the actual polymerization.
- the activation phase of the light source for the polymerization is preceded by an intensity measurement phase carried out over a period of time T1, for example 500 ms.
- the processing means of the device like the previously described CPU 301, controls the light-curing light source to illuminate the material to be cured during the predetermined measurement time T1.
- the processing means calculate the illumination duration T2 of the light source as a function of the intensity of the light reflected by the material to be polymerized.
- the treatment means preferably control the light-curing light source so that it illuminates the material to be polymerized with a lower intensity than that used for the polymerization.
- the power of the light source is reduced by a predetermined ratio r (corresponding to a reduction percentage of the power used to polymerize the material) so as not to initiate the polymerization of the material during the preliminary measurement phase. This reduction of intensity makes it possible to measure preliminary without risk of initiating the polymerization and to determine, therefore, an optimal duration of illumination for the polymerization to be carried out.
- the measurement phase is immediately followed by the actual polymerization phase in which the processing means control the light source so that it illuminates the material with a power P Qm ax corresponding to the maximum amount of light absorbed by the material, during the illumination period T2 defined previously during the measurement phase.
- the measurement of the intensity of the light reflected by the material to be polymerized can be carried out during the polymerization phase even when a preliminary measurement phase has already been performed as previously described. In the latter case, the duration of illumination T2 defined during the preliminary measurement phase can be modified during polymerization as a function of the intensity measurement.
- FIG. 5 illustrates another embodiment of a photopolymerization device of the invention.
- the photopolymerization device 200 of FIG. 5 differs from that described above in that it further comprises a source of emission of a measurement beam 220 which emits light in a wavelength different from that of the photopolymerization light source.
- the photopolymerization device 200 comprises a sensor 217 which measures the light intensity in the wavelength of the emission source of the measuring beam 220.
- the source 220 may be constituted by an infrared laser diode 221 which emits, via a prism 222 housed in an opening 116c of the deflector 116, an infrared beam FIR towards the material to be treated through the waveguide 113, the infrared beam Fi RRef i reflected by the material being received by the sensor 217 via a prism 218.
- the intensity of the infrared light reflected by the material when it is illuminated with an infrared measuring beam and not infrared radiation emitted by the material during its polymerization as described in particular in document US 2006/0240376.
- the use of an emission source of a measurement beam emitting light in a wavelength different from that of the light-curing light source makes it possible to avoid the initiation of the polymerization material during this pre-measurement phase.
- the other structural elements of the photopolymerization device 200 are identical to those of the light-curing device 100 shown in FIG. 1 and will not be described again for the sake of simplification. Since the light intensity measured to carry out the control of the light-curing source is in a wavelength different from the light-curing light, the electronic control circuit of the device 200 must also comprise means for converting the measured intensity values. in the wavelength of the emission source of the measuring beam 220 into intensity values corresponding to the wavelength of the light-curing light.
- the electronic control circuit 500 of the device 200 differs from that of FIG. 3 in that it further comprises a processing means 512 of the signal delivered by the sensor 509 and corresponding to the intensity of the light from the measurement beam emission source 511 reflected by the material to convert it into a signal representative of the light intensity in the wavelength of the light-curing light emitted by the light source of 505.
- the processing means 512 converts the signal delivered by the sensor 512 by applying to the measured values a conversion coefficient if the values of measured light intensity vary linearly with respect to the photopolymerization light or using an abacus if this variation is not linear.
- the processing means 512 carrying out this conversion can be implemented in a dedicated component or in the CPU card 501.
- the other elements 501 to 510 and 601 to 603 are identical to the elements 301 to 310 and 401 to 403 already described in relation to FIG. 3.
- the measuring beam can be produced with radiation coming from a large part of the electromagnetic spectrum and especially the visible part of this spectrum.
- the fact of making a measurement beam in the visible part of the spectrum makes it possible to combine both the light intensity measuring function and the aiming function.
- the photopolymerization device can emit, in addition to the polymerization light, visible radiation producing a sighting spot that allows the practitioner to locate the clinical site to be treated. This radiation can be emitted directly from the emission source of the measurement beam or by appropriate wavelength filtering of the light emitted by the polymerization light source.
- the optical intensity sensor is then chosen to allow the measurement of the light intensity in the wavelength of the light used to make the aiming spot.
- the measurement of the light intensity of the photopolymerization device of the present invention may further be advantageously used to verify that, even after many uses, the light-curing device always delivers an optical power according to that specified at the factory.
- the waveguide and the light source may suffer damage and / or aging that may reduce the optical power delivered by the device.
- the waveguide is sterilized by steam in an autoclave. Repetition of the autoclave cycles can lead to the rupture of the waveguide or to the formation of a deposit on the latter, in particular when non-demineralised water is used with the autoclave.
- the intensity of the light source can be affected.
- the photopolymerization device of the invention With the photopolymerization device of the invention, a verification of its proper functioning can be easily performed on site locally, for example in the dental office, by the use of a check block constituting a reference surface.
- the user places this wedge against the light beam emitted by the light-curing device which measures the intensity of the light reflected by the shim and compares it with a reference intensity value. If the measured intensity value differs significantly from the reference value, the device can warn the user by displaying corresponding information on the LCD screen. of the device. The user thus warned of the problem may, for example, change the waveguide and make a new verification measure.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
L'invention concerne un dispositif de photopolymérisation (100) comprenant une source lumineuse de polymérisation (111) et un guide d'onde (113) pour guider et/ou orienter l'énergie lumineuse produite par la source en direction d'une zone d'un matériau photopolymérisable. Le dispositif de photopolymérisation (100) comprend en outre un capteur d'intensité lumineuse (117) pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser et des moyens de traitement et de commande (120) de la source lumineuse réagissant à la mesure de l'intensité pour contrôler automatiquement durée d'éclairement et/ou la puissance la de la source lumineuse (111) en fonction de la mesure de l'intensité de ladite lumière réfléchie.
Description
DisposrriF DE PHOTOPOLYMERISAΉON AUTOMATIQUE
Domaine de l'invention
L'invention se rapporte à un dispositif ou lampe de photopolymérisation de matériaux d'obturation, de reconstitution, d'empreinte, de collage, ou de blanchiment, d'application notamment dans le domaine dentaire, comportant une source lumineuse, ainsi que des moyens optiques et électroniques pour orienter, contrôler, moduler, sélectionner et émettre l'énergie lumineuse produite pour différents photoinitiateurs par ladite source en direction d'une zone à éclairer.
Art antérieur
Les matériaux composites utilisés dans l'art dentaire sont généralement à base d'une résine photopolymérisable ou de verres ionomères pouvant être chargés d'éléments solides (inclusions) dont la structure moléculaire se transforme sous l'effet d'un rayonnement lumineux ayant une longueur d'onde donnée en fonction de la caractéristique dudit rayonnement et de la capacité d'absorption du matériau utilisé et en particulier la sensibilité des photoinitiateurs. Ainsi, en cours de polymérisation, ce rayonnement active les photoinitiateurs du matériau pendant un temps d'exposition calculé en fonction de l'énergie de ce rayonnement, de la composition et de la teinte du composite.
Des menus préprogrammés destinés à gérer automatiquement le fonctionnement de la source lumineuse sont enregistrés dans le circuit de commande du dispositif de photopolymérisation. Cette gestion consiste en général à commander la source lumineuse suivant un profil énergétique et un temps d'éclairement qui sont déterminés en fonction de conditions opératoires théoriques, encore appelées paramètres de polarisation, comme, par exemple, le type de matériau à polymériser ou la distance séparant la source lumineuse du matériau à traiter. Ces conditions étant définies une fois pour toute en usine, l'opérateur n'a pas d'autre choix que d'utiliser ces menus préprogrammées d'une manière empirique dans l'espoir d'obtenir une polymérisation correcte.
Cependant, lorsque la puissance et/ou la durée d'éclairement sont programmées dans l'appareil en fonction notamment d'une valeur fixe de la distance entre la source lumineuse et le matériau à traiter, il est très difficile au praticien de se maintenir à cette distance pendant tout le traitement pour assurer une polymérisation optimale. Cela vaut également pour la plupart des autres conditions théoriques opératoires prises en compte en usine lors de la programmation des menus dans l'appareil. En effet, lorsque la source lumineuse est utilisée en combinaison avec un guide d'onde pour guider et orienter la lumière vers le site à traiter, les conditions opératoires relatives au guide d'onde (caractéristiques optiques) sont définies pour un guide d'onde spécifique et ne prennent pas en compte les variations de ces conditions comme dans le cas d'un guide d'onde présentant des défauts (à l'origine ou à la suite d'une détérioration) ou encore lors du remplacement de ce guide d'onde. Par conséquent, le dispositif de photopolymérisation est utilisé par le praticien sans qu'il puisse contrôler que les paramètres de polymérisation définis préalablement sont bien respectés, ce qui conduit soit une sous-polymérisation mettant en péril, par exemple, le devenir de l'obturation, soit à une surexposition gênante pour le patient mais aussi dégradante pour la surface par surexposition thermique.
Le document EP 1 236 444 décrit l'utilisation d'une lumière pilote qui permet, avec un capteur associé, de mesurer la distance entre l'extrémité du guide de lumière du dispositif de photopolymérisation et le matériau à photopolymériser. La lumière pilote et le capteur associé sont utilisés pour déclencher l'activation de la lumière de polymérisation lorsque l'extrémité du guide est à une distance prédéterminée du matériau à traiter. La lumière de polymérisation éclaire alors le site pendant une durée préprogrammée. A la fin de cette durée, la lumière de polymérisation peut être activée à nouveau dès que la distance prédéterminée est de nouveau atteinte. Dans le dispositif de photopolymérisation décrit dans le document EP 1 236 444, la mesure de distance n'est utilisée que pour déclencher Pactivation de la source lumineuse de polymérisation pendant une durée fixe prédéterminée et ne participe pas à l'ajustement de paramètres de fonctionnement (puissance, durée d'activation, etc.) de la source lumineuse.
Le document EP O 933 810 décrit une lampe à polymériser qui comprend des moyens pour mesurer la distance entre la source lumineuse de polymérisation et le matériau à traiter, l'unité de commande de la lampe ajustant la puissance ou le temps d'éclairement de la source en fonction de cette distance.
Si cette lampe à polymériser présente l'avantage de prendre en compte la variation d'un paramètre de polymérisation pour commander la source lumineuse, elle ne permet pas de garantir la réalisation d'une polymérisation optimale. En effet, la mesure de la distance entre la source lumineuse et le matériau à traiter n'est pas suffisante pour garantir un contrôle précis de la polymérisation et en particulier lors de l'utilisation de matériaux photopolymérisables. Comme expliqué précédemment, un matériau photopolymérisable contient des photoinitiateurs dont l'activation dépend notamment de la quantité de photons reçue par le matériau à une longueur d'onde donnée.
Or, la mesure de la distance entre la source lumineuse et le matériau photopolymérisable n'est pas suffisamment représentative de l'énergie lumineuse reçue par le matériau. En effet, la mesure de la distance ne permet pas de connaître, par exemple, l'angle et la forme du "plan focal" appliqué sur le matériau. Pourtant, l'énergie lumineuse reçue par le matériau dépend de ces paramètres.
En outre, dans le cas de l'utilisation de guides d'onde de longueurs différentes, le dispositif de photopolymérisation doit être programmé pour tenir compte, lors de ia mesure de la distance, de la longueur de chaque guide d'onde susceptible d'être utilisé. Par ailleurs, la mesure de la distance ne prend pas en compte les variations de transmission (atténuation, déviation, etc.) qui peuvent intervenir dans le guide d'onde.
Le document US 2006/0240376 décrit un dispositif de photopolymérisation qui est apte à mesurer le degré de polymérisation d'un matériau pendant l'activation de la source lumineuse de polymérisation. A cet effet, le dispositif comprend un capteur infrarouge qui mesure les radiations infrarouges émises par le matériau lui-même durant sa polymérisation. La polymérisation des matériaux composites utilisés en chirurgie dentaire permettant d'obtenir leur durcissement met en œuvre une réaction exothermique. Par conséquent, la quantité de chaleur dégagée par le matériau lors de sa polymérisation est
représentative du degré ou du taux de polymérisation de ce matériau. Le document US 2006/0240376 utilise le principe de l'analyse bien connue de calorimétrie différentielle programmée (dite analyse DSC pour "Differential Scanning Calorimetry") qui permet de déterminer la chaleur produite par un matériau lors de sa transformation. En mesurant en continu les radiations infrarouges émises par le matériau au cours de la polymérisation, le dispositif du document US 2006/0240376 permet d'évaluer la quantité de chaleur produite par le matériau et de suivre le degré de polymérisation de celui-ci afin d'arrêter la source lumineuse ou de diminuer sa puissance. Cependant, la solution proposée dans ce document est peu satisfaisante car il est très difficile d'obtenir une mesure fiable et précise notamment en raison des multiples facteurs (type de polymère, pourcentage respectifs des rapports de concentrations, efficacité malaxage, etc.) qui peuvent faire varier la mesure d'enthalpie d'un facteur 1 à 10. En outre, la solution proposée dans ce document ne peut pas s'appliquer aux méthodes d'analyse de polymérisation de composites à volumes variables. Cette solution présente encore l'inconvénient de nécessiter l'utilisation, en outre du guide d'onde adapté pour transmettre à la longueur d'onde de la lumière de polymérisation (en général entre 350 et 550 nm), un guide d'onde supplémentaire apte à permettre une transmission dans la longueur d'onde des radiations infrarouges à mesurer (en général entre 3000 et 5000 nm).
Objet et description succincte de l'invention
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un dispositif ou lampe de photopolymérisation qui permet de mesurer de façon fiable la quantité de lumière reçue par le matériau à polymériser et de réaliser un contrôle de la source lumineuse de polymérisation en fonction de cette mesure.
Ce but est atteint avec un dispositif de photopolymérisation comprenant une source lumineuse de polymérisation et des moyens optiques pour guider et/ou orienter l'énergie lumineuse produite par ladite source en direction d'une zone d'un matériau photopolymérisable tel qu'un matériau d'obturation, de reconstruction, d'empreinte, de collage, ou
encore un matériau de blanchiment, le dispositif comprenant des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser, ces moyens étant en liaison avec des moyens de traitement et de commande de la source lumineuse réagissant à la mesure de l'intensité pour contrôler automatiquement au moins la puissance et/ou la durée d'éclairement de la source lumineuse en fonction de la mesure de l'intensité de la lumière réfléchie.
Ainsi, en mesurant l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser, le dispositif de photopolymérisation de l'invention peut déduire le nombre de photons reçus par le matériau dans une longueur d'onde donnée, et ce indépendamment des conditions d'application de la lumière (dimension, forme et angle du plan focal appliqué) ou des variations dans la transmission de celle-ci. Le nombre de photons étant représentatif de la puissance optique, le dispositif de photopolymérisation peut ainsi réaliser un contrôle sur la source lumineuse en ajustant les paramètres de commande tels que la puissance et/ou la durée d'éclairement de cette dernière en fonction de la valeur d'intensité lumineuse mesurée.
La mesure de l'intensité lumineuse prend automatiquement en compte les facteurs qui peuvent modifier l'énergie lumineuse reçue et qui ne sont pas toujours détectables lors d'une mesure de distance. A titre d'exemple, la longueur, les défauts ou tout autres aspects d'un guide d'onde influençant la quantité de lumière transmise sont intégrés automatiquement dans la mesure de l'intensité lumineuse. Le dispositif de photopolymérisation de l'invention est, par conséquent, performant quel que soit le guide d'onde utilisé.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau photopolymérisable dans la longueur d'onde de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour commander l'activation de la source lumineuse pendant une durée de mesure prédéterminée et des moyens pour déterminer une durée d'éclairement de la source lumineuse en fonction de l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser pendant la durée de
mesure, les moyens de traitement et de commande activant ensuite la source lumineuse pendant la durée d'éclairement ainsi déterminée.
Le dispositif comprend en outre des moyens pour réduire l'intensité de la source lumineuse de polymérisation pendant la durée de mesure prédéterminée. En réduisant la puissance de la source lumineuse de polymérisation durant la phase de mesure réalisée avant l'étape de polymérisation, on peut effectuer la mesure d'intensité de la lumière réfléchie par le matériau sans risque d'initier la polymérisation. En d'autres termes, dans ce cas, la mesure d'intensité ne perturbe pas le processus de polymérisation ultérieur.
Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens d'émission d'un faisceau de mesure pour éclairer le matériau photopolymérisable avec une lumière d'une longueur différente de celle de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation et des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à photopolymériser dans la longueur d'onde du faisceau de mesure.
Dans ce cas, la mesure d'intensité peut être réalisée avec un système émetteur/récepteur distinct de la source de lumière de polymérisation. Dans certains cas, le faisceau de mesure peut être émis dans le spectre visible et être alors avantageusement utilisé en outre comme spot de visée et permettre au praticien de pointer précisément sur le site à traiter.
Lorsque le dispositif de polymérisation utilise un faisceau de mesure d'une longueur différente de celle de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation, ce dernier comprend des moyens pour convertir l'intensité de la lumière mesurée dans la longueur d'onde du faisceau de mesure en une valeur d'intensité correspondant à la longueur d'onde de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation. Ainsi, les moyens de traitement du dispositif disposent de valeurs exploitables pour contrôler automatiquement au moins la durée d'éclairement et/ou la puissance de la source lumineuse en fonction de l'intensité mesurée.
La source lumineuse de polymérisation peut être une source halogène, plasma, laser ou tout autre type de source adaptée pour la photopolymérisation. En particulier, la source lumineuse de polymérisation
peut comprendre au moins une diode électroluminescence (LED) en lumière cohérente ou non. Elle peut également comprendre plusieurs diodes électroluminescentes émettant de la lumière dans une même longueur d'onde ou suivant des longueurs d'onde différentes. Dans ce dernier cas, le dispositif comprend des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser dans chacune des longueurs d'onde d'émission des diodes électroluminescentes de la source.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de photopolymérisation comprend en outre des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par un élément de vérification et des moyens pour comparer l'intensité mesurée avec une valeur d'intensité de référence de manière à déterminer si la puissance optique délivrée par le dispositif est toujours conforme à celle spécifiée en usine. Cette vérification permet notamment de détecter un problème de transmission optique apparu dans le guide d'onde ou une défaillance de la source lumineuse.
Ainsi, avec le dispositif de photopolymérisation de l'invention, les paramètres importants pour la polymérisation, à savoir la durée d'éclairement et/ou la puissance de la source lumineuse, peuvent être contrôlés automatiquement aussi bien avant que pendant l'exposition. Ce contrôle peut être effectué indifféremment avec tout type de sources lumineuses, de guides d'ondes et de matériaux photopolymérisables qui peuvent être utilisés.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un dispositif de photopolymérisation conformément à un mode de réalisation de la présente invention, la figure 2 est une vue partielle en coupe suivant le repère AA de la figure 1,
la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un circuit électronique de commande d'un dispositif de photopolymérisation conformément à un mode de réalisation de la présente invention, la figure 4 est un graphique montrant une phase de mesure d'intensité réalisée préalablement à une polymérisation conformément à un mode particulier de réalisation de la présente invention, la figure 5 est une vue éclatée en perspective d'un dispositif de photopolymérisation conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention, - la figure 6 est une vue partielle en coupe suivant le repère
BB de la figure 5, la figure 7 est un schéma fonctionnel d'un circuit électronique de commande d'un dispositif de photopolymérisation conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention.
Description détaillée des modes de réalisation de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de photopolymérisation destiné à appliquer sur un matériau photopolymérisable un rayonnement de lumière dans au moins une longueur d'onde donnée ou dans un spectre de longueur d'onde défini. On entend par matériau photopolymérisable tout type de matériau dont la structure moléculaire se transforme sous l'effet d'un rayonnement lumineux d'une longueur d'onde donnée, en particulier par l'activation des photoinitiateurs (par exemple camphoroquinone) du matériau qui déclenchent la réaction de polymérisation du matériau. Les matériaux photopolymérisables peuvent être notamment des matériaux composites à durcir tels que des matériaux d'obturation, de reconstruction, d'empreinte, de collage ou des matériaux à activer tel qu'un produit de blanchiment. Comme décrit plus loin en détail, le dispositif de photopolymérisation comprend des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau photopolymérisable afin d'opérer un contrôle sur la source lumineuse du dispositif en fonction de cette mesure. L'intensité lumineuse étant représentative pour une longueur d'onde donnée de la puissance optique, il est possible en mesurant l'intensité
lumineuse réfléchie par le matériau de déterminer l'énergie ou la puissance optique effectivement reçue par le matériau et d'agir sur la source de lumière de photopolymérisation en conséquence.
La mesure d'intensité réalisée par le dispositif de photopolymérisation de la présente invention utilise des propriétés optiques et en particulier la réflexion. Le dispositif de l'invention utilise des moyens de mesure qui sont aptes à mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser lorsque celui-ci est éclairé avec une source lumineuse de référence. Cette mesure est différente de celle permettant d'évaluer le taux de polymérisation telle que décrite dans le document US 2006/0240376. Comme décrit dans ce document, on mesure en général le niveau des radiations (par exemple infrarouges) émises par le matériau lui-même et non l'intensité de la lumière réfléchie comme dans la présente invention. En effet, la polymérisation met en œuvre une réaction exothermique dont l'avancement peut être suivi en mesurant la quantité de chaleur dégagée par le matériau. Dans ce cas, la mesure réalisée n'est pas basée sur les propriétés optiques du matériau mais sur la variation d'enthalpie qui est impossible à mesurer précisément en raison en particulier de la variation calorique en fonction du volume (loi de Ca mot).
La figure 1 illustre un dispositif de photopolymérisation 100 conformément à un premier mode de réalisation de l'invention et destiné à permettre la photopolymérisation de matériaux d'empreinte et de reconstitution comme les composites notamment dans le domaine dentaire. Le dispositif de photopolymérisation 100 comprend une partie antérieure 110 qui comprend de manière connue une source lumineuse 111 équipée d'une diode électroluminescente ou LED 112 couplée à un guide d'onde 113 permettant de guider, orienter et émettre l'énergie lumineuse produite par la source 111 en direction d'une zone d'éclairage correspondant à la zone du matériau composite à photopolymériser. Le guide d'onde 113 et la source lumineuse 111 sont couplés à l'intérieur d'un élément 114, le guide 113 étant monté de façon amovible à une extrémité de l'élément 114 et la source lumineuse 111 étant montée à l'autre extrémité de l'élément 114 sur un élément support 119. Le guide d'onde 113 peut être constitué par des fibres optiques.
Toutefois, le guide d'onde peut être également formé d'une ou plusieurs
lentilles ou d'un barreau dit "ROD" bien connu par l'homme du métier familiarisé dans le domaine des guides d'onde.
Le guide d'onde 113 est monté dans l'élément 112 au moyen d'un embout 115 qui, comme illustré sur la figure 2, comporte dans sa partie intérieure un réflecteur 116 permettant de réduire la divergence du rayonnement émis par la LED 112 et comportant une ouverture centrale
116a pour loger cette dernière.
Conformément à la présente invention, la partie antérieure 110 du dispositif de photopolymérisation 100 comprend en outre un capteur d'intensité lumineuse 117 monté au niveau de la source lumineuse 111 à proximité de la LED 112. Le capteur d'intensité lumineuse 117 peut être constitué par un capteur photosensible, c'est-à-dire un capteur renvoyant une valeur proportionnelle à la quantité de photons qu'il reçoit. Le capteur 117 peut notamment être constitué d'une photodiode ou d'un phototransistor (variation du courant en fonction du nombre de photons reçus), ou encore d'une photorésistance (variation de la résistance en fonction du nombre de photons reçus). Dans ce mode de réalisation, le capteur 117 mesure l'intensité lumineuse (i.e. le nombre de photons reçus) dans la longueur d'onde ou le spectre de longueur d'onde de la lumière de polymérisation émise par la source lumineuse 111. En d'autres termes, le capteur 117 délivre une valeur qui est directement représentative de l'intensité de la lumière de polymérisation réfléchie par le matériau composite.
Sur la figure 2, le déflecteur 116 comporte une ouverture 116b pour permettre au capteur 117 de recevoir la lumière réfléchie par le matériau composite et retournée par le guide d'onde 113. Le capteur 117 peut être en outre muni éventuellement d'un prisme 118 pour diriger les rayons Frefi de la lumière réfléchie par le matériau à travers le guide d'onde vers la surface photosensible du capteur 117. La source lumineuse n'est pas limitée à l'utilisation d'une LED. Elle peut par exemple être constituée d'une source halogène, plasma, laser, ou tout autre type de source adapté à la photopolymérisation.
Par ailleurs, la source lumineuse peut comprendre plusieurs LEDs émettant chacune une lumière de photopolymérisation soit dans la même longueur d'onde identique, ce qui permet notamment de faire varier la focalisation en fonction du système optique ou d'augmenter la puissance
de la source, soit dans une longueur d'onde différente (par exemple en utilisant une LED émettant à 480 nm et une autre LED émettant à 420 nm), ce qui permet d'assurer la polymérisation de certains matériaux de reconstructions utilisant des molécules autres que la camphoroquinone tels que les "Lucirin" (LR) de BASF ®. Dans ce dernier cas, le dispositif de photopolymérisation de l'invention comporte soit un capteur d'intensité lumineuse apte à mesurer une valeur représentative de l'intensité lumineuse dans chacune des longueurs d'onde émises, soit plusieurs capteurs, chacun étant apte à mesurer l'intensité lumineuse dans une longueur d'onde d'une des LEDs de la source.
Le dispositif de photopolymérisation 100 comprend une deuxième partie qui correspond à une unité de commande 120 située juste en dessous de la partie antérieure 110. Cette unité de commande 120 comprend une carte 121 équipée sur une face d'un écran 122 et de boutons de commande 123 et, sur l'autre face, d'un circuit électronique de commande (non représenté sur la figure 1). L'unité de commande est reliée, via des moyens de connexion 124, à une source d'alimentation en énergie électrique qui peut être notamment une source d'alimentation autonome constituée par des batteries rechargeables, une source d'alimentation externe telle que le secteur ou encore une source d'alimentation locale disponible par exemple sur le bloc dentaire du praticien. La source lumineuse 111 et le capteur d'intensité lumineuse 117 sont reliés électriquement au circuit électronique de commande qui, d'une part, reçoit le signal de mesure d'intensité lumineuse délivré par le capteur d'intensité lumineuse 117, et, d'autre part, contrôle la source lumineuse 111 pour adapter la durée et/ou la puissance d'éclairement de cette dernière en fonction du signal de mesure reçu.
La figure 3 est un schéma fonctionnel d'un circuit électronique de commande 300 d'un mode de réalisation du dispositif de photopolymérisation de l'invention.
Le circuit 300 comprend une carte CPU 301 (par exemple un microcontrôleur programmable) qui est programmée pour piloter l'ensemble des paramètres de polymérisation. Cette carte comprend une mémoire non volatile qui contient, sous forme de menus sélectionnables et éventuellement modifiables par une interface de téléchargement 302, les paramètres de polymérisation propres à chaque type de matériau
photopolymérisable et pour lesquels l'intensité lumineuse optimale a été définie. Le praticien, au travers d'un écran LCD 303 et de touches de commande sélectionne un des menus proposés puis déclenche le cycle de polymérisation par une gâchette ou bouton de commande 304. La carte CPU 301 commande une source lumineuse de photopolymérisation 305 qui peut être constituée, comme décrit précédemment, d'une ou plusieurs LEDs, d'une source halogène, plasma, laser ou autre. En fonction de l'intensité lumineuse réfléchie mesurée, la carte CPU 301 paramètre et commande un convertisseur DC/DC 307 à découpage (PWM), ce qui permet de minimiser les élévations thermiques générées dans la pièce à main. Un régulateur de courant 308 asservit en permanence l'énergie envoyée dans la source lumineuse. Les paramètres de polymérisation sont optimisés par la carte CPU 301 qui mesure l'intensité lumineuse de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser et ajuste la durée d'éclairement et/ou la puissance en fonction de cette mesure.
Le circuit 300 est relié à une source d'alimentation en énergie électrique 400 qui peut être indifféremment une source provenant du bloc dentaire 401, une source d'alimentation externe 402 comme le secteur, ou une source d'alimentation autonome par batterie 403, comme par exemple des batteries de type Li-Ion, Ni-Cd, MnAI, etc., rechargeable par induction, contact ou autre.
Conformément à l'invention, le circuit 300 est relié à un capteur d'intensité lumineuse 309 qui peut être, comme décrit précédemment pour le capteur 117, une photodiode, une photorésistance, un phototransistor ou similaire. Comme expliqué précédemment, le capteur 309 reçoit sur sa surface photosensible une partie de la lumière de photopolymérisation réfléchie par le matériau éclairé par la source 305. Le capteur 309 génère en réponse un signal représentatif de l'intensité lumineuse qu'il a reçue et transmet cette information à une boucle de régulation 310 qui peut être mise en œuvre dans la carte CPU 301 ou dans un composant dédié.
Dans le cas, par exemple, où le capteur 309 est un phototransistor, ce dernier génère un courant électrique I, aussi appelé photocourant, proportionnel au nombre de photons reçus sur sa base photosensible. Le photocourant I est alors transmis à la boucle de régulation 301 en étant
simultanément converti en tension et amplifié par un amplificateur transimpédance.
L'information d'intensité lumineuse peut être transmise à la boucle de régulation sous forme numérique par conversion analogique/numérique (AfD) du signal délivré par le capteur.
La boucle de régulation 310 effectue une comparaison entre le signal représentatif de l'intensité lumineuse reçue par le capteur avec une valeur d'intensité lumineuse de référence et génère un signal de régulation qui permet à la carte CPU 301 d'agir sur la durée d'éclairement et/ou la puissance de la source lumineuse de photopolymérisation en réponse à ce signal de régulation.
En fonction de la valeur d'intensité lumineuse mesurée par le capteur, il est possible de déduire la quantité de photons reçue par le matériau et d'adapter la durée d'éclairement et/ou la puissance de la source lumineuse en conséquence. Par exemple, la valeur de l'intensité lumineuse mesurée par le capteur peut être comparée à une valeur d'intensité de référence, cette valeur d'intensité de référence ayant été définie au préalable dans le menu préprogrammé en fonction d'un niveau de puissance d'éclairage de la source lumineuse. Si la valeur d'intensité mesurée par le capteur est inférieure à la valeur d'intensité de référence, cela signifie que le niveau de puissance délivré par la source lumineuse est inférieur à celui attendu dans le menu. Dans ce cas, la boucle de régulation 310 délivre un signal de commande à la carte CPU 301 qui, en réponse à ce signal, augmentera le temps d'éclairage ou la puissance de la source lumineuse. De même, si la valeur d'intensité mesurée par le capteur est supérieure à la valeur d'intensité de référence, cela signifie que le niveau de puissance délivré par la source lumineuse est supérieur à celui attendu dans le menu. Dans ce cas, la boucle de régulation 310 délivre un signal de commande à la carte CPU 301 qui, en réponse à ce signal, diminuera le temps d'éclairage ou la puissance de la source lumineuse.
L'homme du métier envisagera sans difficultés d'autres formes de réalisation du circuit électronique de commande pour le dispositif de photopolymérisation de l'invention. D'une manière générale, le circuit électronique de commande selon l'invention comprend, en outre des moyens habituels de commande d'un dispositif de photopolymérisation, au
moins des moyens pour acquérir un signal issu d'un capteur d'intensité lumineuse et des moyens pour traiter et exploiter ce signal (par exemple par comparaison avec une valeur de référence) afin de permettre aux organes de commande de la source de lumineuse photopolymérisation d'adapter au moins la durée d'éclairement et/ou la puissance de cette source en fonction de l'intensité lumineuse mesurée par le capteur.
Cette adaptation étant basée sur une mesure dynamique de l'intensité lumineuse réfléchie par le matériau, elle permet notamment de modifier en temps réel les paramètres de durée d'éclairement et/ou de puissance de la source lumineuse de photopolymérisation au cours de l'application d'un menu préprogrammé destiné à gérer automatiquement le fonctionnement de la source lumineuse suivant un profil énergétique et un temps d'éclairement déterminés si les conditions opératoires théoriques définies dans le menu ne sont pas respectées. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de photopolymérisation réalise la mesure de l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser lors d'une phase préalable à la polymérisation proprement dite. Comme illustré sur la figure 4, la phase d'activation de la source lumineuse pour la polymérisation est précédée d'une phase de mesure d'intensité réalisée sur une période de temps Tl, par exemple de 500 ms. Lors de cette première phase de mesure, les moyens de traitement du dispositif, comme la carte CPU 301 décrite précédemment, commande la source lumineuse de photopolymérisation pour éclairer le matériau à photopolymériser pendant la durée de mesure prédéterminée Tl.
Lors de la phase de mesure, les moyens de traitement calculent la durée d'éclairement T2 de la source lumineuse en fonction de l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser.
Pendant la phase de mesure, les moyens de traitement contrôlent de préférence la source lumineuse de photopolymérisation pour que celle- ci éclaire le matériau à polymériser avec une intensité plus faible que celle utilisée pour la polymérisation. La puissance de la source lumineuse est réduite d'un ratio r (correspondant à un pourcentage de réduction de la puissance utilisée pour polymériser le matériau) prédéterminé pour ne pas initier la polymérisation du matériau pendant la phase de mesure préalable. Cette réduction d'intensité permet de réaliser une mesure
préalable sans risque d'initier la polymérisation et de déterminer, par conséquent, une durée d'éclairement optimale pour la polymérisation à effectuer.
La phase de mesure est immédiatement suivie de la phase de polymérisation proprement dite dans laquelle les moyens de traitement pilotent la source lumineuse pour que celle-ci éclaire le matériau avec une puissance PQmax correspondant à la quantité maximum de lumière absorbée par le matériau, et ce pendant la durée d'éclairement T2 définie préalablement lors de la phase de mesure. Selon une variante de mise en œuvre, la mesure de l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser peut être réalisée pendant la phase de polymérisation même lorsqu'une phase préalable de mesure a déjà été réalisée comme décrit précédemment. Dans ce dernier cas, la durée d'éclairement T2 définie lors de la phase de mesure préalable peut être modifiée en cours de polymérisation en fonction de la mesure d'intensité.
La figure 5 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif de photopolymérisation de l'invention. Le dispositif de photopolymérisation 200 de la figure 5 diffère de celui décrit précédemment en ce qu'il comprend en outre une source d'émission d'un faisceau de mesure 220 qui émet de la lumière dans une longueur d'onde différente de celle de la source lumineuse de photopolymérisation. Dans ce cas, le dispositif de photopolymérisation 200 comprend un capteur 217 qui mesure l'intensité lumineuse dans la longueur d'onde de la source d'émission du faisceau de mesure 220. A titre d'exemple et comme illustrée en outre sur la figure 6, la source 220 peut être constituée par une diode laser infrarouge 221 qui émet, via un prisme 222 logé dans une ouverture 116c du déflecteur 116, un faisceau infrarouge FIR en direction du matériau à traiter à travers le guide d'onde 113, le faisceau infrarouge FiRRefi réfléchi par le matériau étant reçu par le capteur 217 via un prisme 218. Dans cet exemple et conformément à la présente invention, on mesure l'intensité de la lumière infrarouge réfléchie par le matériau lorsque celui-ci est éclairé avec un faisceau de mesure infrarouge et non les radiations infrarouges émises par le matériau lors de sa polymérisation comme décrites notamment dans le document US 2006/0240376. Comme expliqué précédemment, lorsque l'on réalise la mesure d'intensité préalablement à la phase de
polymérisation proprement dite, l'utilisation d'une source d'émission d'un faisceau de mesure émettant de la lumière dans une longueur d'onde différente de celle de la source lumineuse de photopolymérisation, permet d'éviter l'initiation de la polymérisation du matériau lors de cette phase de mesure préalable.
Les autres éléments structurels du dispositif de photopolymérisation 200 sont identiques à ceux du dispositif de photopolymérisation 100 présenté en figue 1 et ne seront pas décrits une nouvelle fois par souci de simplification. L'intensité lumineuse mesurée pour réaliser le contrôle de la source de photopolymérisation étant dans une longueur d'onde différente de la lumière de photopolymérisation, le circuit électronique de commande du dispositif 200 doit comprendre en outre des moyens pour convertir les valeurs d'intensité mesurées dans la longueur d'onde de la source d'émission du faisceau de mesure 220 en des valeurs d'intensité correspondant à la longueur d'onde de la lumière de photopolymérisation.
A cet effet, comme illustré sur la figure 7, le circuit électronique de commande 500 du dispositif 200 diffère de celui de la figure 3 en ce qu'il comprend en outre un moyen de traitement 512 du signal délivré par le capteur 509 et correspondant à l'intensité de la lumière de la source d'émission de faisceau de mesure 511 réfléchie par le matériau pour le convertir en un signal représentatif de l'intensité lumineuse dans la longueur d'onde de la lumière de photopolymérisation émise par la source lumineuse de photopolymérisation 505. En fonction du type de lumière utilisé par la source d'émission du faisceau de mesure, le moyen de traitement 512 effectue la conversion du signal délivré par le capteur 512 en appliquant aux valeurs mesurées un coefficient de conversion si les valeurs d'intensité de la lumière mesurée varient de façon linéaire par rapport à la lumière de photopolymérisation ou en utilisant une abaque si cette variation n'est pas linéaire. Les moyens de traitement 512 réalisant cette conversion peuvent être mis en œuvre dans un composant dédié ou dans la carte CPU 501.
Les autres éléments 501 à 510 et 601 à 603 sont identiques aux éléments 301 à 310 et 401 à 403 déjà décrits en relation avec la figure 3. Le faisceau de mesure peut être réalisé avec des rayonnements issus d'une grande partie du spectre électromagnétique et en particulier la
partie visible de ce spectre. Le fait de réaliser un faisceau de mesure dans la partie visible du spectre (le rouge par exemple), permet de combiner à la fois la fonction de mesure de l'intensité lumineuse et la fonction de visée. Comme décrit notamment dans le document WO 01/60280, le dispositif de photopolymérisation peut émettre, en outre de la lumière de polymérisation, un rayonnement visible produisant un spot de visée qui permet au praticien de situer le lieu clinique à traiter. Ce rayonnement peut être émis directement par la source d'émission du faisceau de mesure ou par un filtrage en longueur d'onde appropriée de la lumière émise par la source de lumière de polymérisation. Le capteur d'intensité optique est alors choisi pour permettre la mesure de l'intensité lumineuse dans la longueur d'onde de la lumière utilisée pour réaliser le spot de visée.
La mesure de l'intensité lumineuse du dispositif de photopolymérisation de la présente invention peut en outre être avantageusement utilisée pour vérifier que, même après de nombreuses utilisations, le dispositif de photopolymérisation délivre toujours une puissance optique conforme à celle spécifiée au départ en usine. Au fur et à mesure des utilisations, le guide d'onde ainsi que la source lumineuse peuvent subir des détériorations et/ou des vieillissements susceptibles de réduire la puissance optique délivrée par le dispositif. Par exemple, après chaque utilisation, le guide d'onde est stérilisé par vapeur d'eau dans un autoclave. La répétition des cycles d'autoclave peut conduire à la rupture du guide d'onde ou à la formation d'un dépôt sur ce dernier en particulier lorsqu'on utilise une eau non déminéralisée avec l'autoclave. De même, après de nombreuses utilisations ou lors d'un endommagement du dispositif, l'intensité de la source lumineuse peut être affectée. Avec le dispositif de photopolymérisation de l'invention, une vérification de son bon fonctionnement peut être facilement réalisée sur site en local, par exemple au cabinet dentaire, par l'utilisation d'une cale de vérification constituant une surface de référence. L'utilisateur place cette cale face au faisceau lumineux émis par le dispositif de photopolymérisation qui mesure l'intensité de la lumière réfléchie par la cale et la compare avec une valeur d'intensité de référence. Si la valeur d'intensité mesurée diffère significativement de celle de référence, le dispositif pourra en avertir l'utilisateur en affichant une information correspondante sur l'écran LCD
du dispositif. L'utilisateur ainsi averti du problème pourra, par exemple, changer le guide d'onde et faire une nouvelle mesure de vérification.
Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre de l'invention.
Claims
1. Dispositif de photopolymérisation (100) comprenant une source lumineuse de polymérisation (111) et des moyens optiques (113) pour guider et/ou orienter l'énergie lumineuse produite par ladite source en direction d'une zone d'un matériau photopolymérisable, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (117, 118) pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser et en ce que lesdits moyens de mesure d'intensité sont en liaison avec des moyens de traitement et de commande (300) de la source lumineuse réagissant à la mesure de l'intensité pour ajuster automatiquement au moins la durée d'éclairement de la source lumineuse (111) en fonction de la mesure de l'intensité de ladite lumière réfléchie.
2. Dispositif selon la revendication I1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (117, 118) pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau photopolymérisable dans la longueur d'onde de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation (111).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour commander l'activation de la source lumineuse pendant une durée de mesure prédéterminée et des moyens pour déterminer une durée d'éclairement de la source lumineuse en fonction de l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser pendant ladite durée de mesure, les moyens de traitement et de commande (300) activant ensuite la source lumineuse (111) pendant ladite durée d'éclairement déterminée.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour réduire l'intensité de la source lumineuse de polymérisation pendant ladite durée de mesure prédéterminée.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en qu'il comprend en outre des moyens d'émission (220) d'un faisceau de mesure pour éclairer le matériau photopolymérisable avec une lumière d'une longueur différente de celle de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation (111) et des moyens (217, 218) pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à photopolymériser dans la longueur d'onde du faisceau de mesure.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'émission d'un faisceau de mesure dans une longueur d'onde comprise dans le spectre visible.
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (512) pour convertir l'intensité de la lumière mesurée dans la longueur d'onde du faisceau de mesure en une valeur d'intensité correspondant à la longueur d'onde de la lumière émise par la source lumineuse de polymérisation (111).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source lumineuse de polymérisation (111) est une source halogène, plasma ou laser.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source lumineuse de polymérisation (111) comprend au moins une diode électroluminescence (LED) (112) en lumière cohérente ou non.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la source lumineuse de polymérisation (111) comprend plusieurs diodes électroluminescentes émettant de la lumière suivant des longueurs d'onde différentes et en ce que ledit dispositif comprend des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par le matériau à polymériser dans chacune des longueurs d'onde d'émission desdites diodes électroluminescentes.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie par un élément de vérification et des moyens pour comparer l'intensité mesurée avec une valeur d'intensité de référence de manière à vérifier le niveau de puissance optique délivré par le dispositif.
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