JP2003153921A

JP2003153921A - 光重合器

Info

Publication number: JP2003153921A
Application number: JP2001353586A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sadohara; 俊幸佐土原
Original assignee: Osada Research Institute Ltd
Current assignee: Osada Research Institute Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】多数のＬＥＤと、該ＬＥＤとは発光光量及び
発光波長の異なる単一の高出力光源を効果的に組み合せ
て用いる。【解決手段】光源を内蔵し、該光源からの光を光導体
４に導入し、該光導体４の先端から放射された光によっ
てレジン等の光重合を行う。前記光源は、中央部の高出
力単一光源２と、周辺部の多数のＬＥＤ光源１とからな
り、多数のＬＥＤと、該ＬＥＤとは発光光量及び発光波
長の異なる単一の高出力光源を効果的に組み合せて用い
ることにより、硬化波長の異なる多種の光重合レジンに
適用でき、しかも、必要に応じて、高出力の光を照射し
て、光重合を効果的に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光重合器、より詳
細には、歯科治療において、例えば、歯牙形成後の修復
材として使用する光硬化性レジンを硬化させるための照
射器として使用して好適な光重合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科治療の１つに、歯牙の修復材として
光重合レジンを用い、該光重合レジンを歯牙の破損箇所
へ接着した後、光を照射して硬化させ、硬化後、切削、
研磨等を行って元の歯牙と一体化させて破損前の歯牙の
審美性をもたせるようにする歯科保存修復治療がある。

【０００３】図７は、従来の光重合器の一例を説明する
ための図で、図中、１００は光重合器（光重合用ハンド
ピース又は光照射器）、１０１は光源、１０２は楕円反
射ミラー、１０３はフィルタ、１０４はライトガイド
（光ファイバー、石英、プラスチック等の光導体）、１
０５はリード線で、周知のように、光源１０１は楕円反
射ミラー１０２の焦点位置にあり、該光源１０１からの
光を楕円反射ミラー１０２で反射する。この反射光は、
前記楕円反射ミラーの焦点と対をなす他方の焦点位置近
傍にその受光端が配設されたライトガイド１０４内に導
入され、該ライトガイド１０４を通して伝送されて、光
重合レジンに照射される。なお、フィルタ１０３は、光
源１０１からの光のうち、光重合に必要な光波長成分の
光のみを通過させるもので、例えば、４７８ｎｍの波長
成分の光のみを透過させる。

【０００４】図８は、光重合器の一使用例を説明するた
めの要部概略構成図で、図中、１００は図７に示したご
とき、従来より周知の光重合器、１０４はライトガイド
（光導体）、１０４ａは該ライトガイド１０４の先端面
で、該ライトガイド１０４の先端面１０４ａからは、前
述のようにして、光重合用の光が、例えば、歯牙１１０
に詰められた光硬化レジン１１１に向けて照射され、該
レジン１１１を硬化させる。

【０００５】図９は、光重合器に使用される光源装置の
一例（特許第２９７９５２２号）を説明するための図
で、図９（Ａ）において、１２０は電源、１２１はＬＥ
Ｄ、１２２は集光レンズ、１２３は光照射ヘッドで、光
源として、その出力光の大部分がカンファーキノン（Ｃ
Ｑ）の吸収に有効な波長範囲（４３０−４８０ｎｍ）に
含まれる光を発光するＬＥＤを、図９（Ｂ）に示すよう
に、同一円周上に多数個配設し、これらＬＥＤ１２１か
らの光を集光レンズ１２２によって集光し、該集光レン
ズ１２２の光軸上に平行に配設された光照射ヘッド１２
３の一方の端部より導入し、他方の端部より出射光とし
て放出し、この出射光を光重合レジンに照射して該レジ
ンを硬化させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近では、光重合器の
光源として、ＬＥＤを用いるが、個々のＬＥＤはパワー
が小さいため、上述のように、多数個のＬＥＤを用い、
これら多数個のＬＥＤからの光を集光して光照射ヘッド
（光導体）に導入するようにしている。ＬＥＤ光重合器
は、照射に対する発熱が小さく、また、消費電力が少な
いため、従来のハロゲンランプを用いた光重合器よりも
改善された光重合器と言える。しかし、ＬＥＤは発光す
る波長幅が狭く、現在、歯科で使用されている全ての光
重合レジン材料に適用することはできない。また、ＬＥ
Ｄは発光光量が少ないため、多数のＬＥＤを用いて全体
の光量アップを図っているが、ＬＥＤの数を多くする
と、それに伴って、構造が大型化し、光重合器の適切な
大きさ、重さ等を考慮すれば、その数には自ずと制限が
ある。

【０００７】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、多数のＬＥＤと、該ＬＥＤとは発光光量及
び発光波長の異なる単一の高出力光源を効果的に組み合
せて用いることにより、硬化波長の異なる多種の光重合
レジンに適用でき、しかも、必要に応じて、高出力の光
を照射して、光重合を効果的に行うことのできる光重合
器を提供することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光源
を内蔵し、該光源からの光を光導体に導入し、該光導体
の先端から放射された光によってレジン等の光重合を行
う光重合器において、前記光源は、高出力単一光源と、
多数のＬＥＤ光源とからなることを特徴としたものであ
る。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記多数のＬＥＤからの光が集光されて前記光導体
内に導入されるとともに、前記高出力単一光源からの光
が集光されて前記光導体内に導入されることを特徴とし
たものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記光源は、中央部に配設された多数のＬＥＤ光源
と、該ＬＥＤ光源の後方に配設された高出力単一光源と
からなり、前記高出力単一光源からの光が前記ＬＥＤ光
源からの光の外側から前記光導体内に導入されることを
特徴としたものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記光源は、中央部に配設された高出力単一光源
と、周辺部に配設された多数のＬＥＤ光源からなり、前
記ＬＥＤ光源からの光が前記高出力単一光源からの光の
外側から前記光導体内に導入されるようにしたことを特
徴としたものである。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかの発明において、前記高出力単一光源は、ハロゲン
ランプ、半導体レーザ、又は、キセノンランプであるこ
とを特徴としたものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかの発明において、前記多数のＬＥＤ光源は、球状凹
面の基板に取り付けられ、各ＬＥＤからの光が前記光導
体の受口端に向けて放射されるよう前記基板に取り付け
られていることを特徴としたものである。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１乃至６のいず
れかの発明において、前記ＬＥＤの電極ピンは該電球ピ
ンを固定するプリント基板にヒートシンクに連結されて
いることを特徴としたものである。

【００１５】請求項８の発明は、請求項６の発明におい
て、前記球状凹面の基板は環状基板であることを特徴と
したものである。

【００１６】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、前記高出力単一光源からの光は、前記環状基板の中
央部開口を通して前記光導体に導入されることを特徴と
したものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による光重合器の
一実施例を説明するための要部概略構成図で、図中、１
はＬＥＤ光源、２はハロゲンランプ，半導体レーザ，キ
セノンランプ等の単一の高出力光源、３は図７に示した
フィルタ１０３と同様の作用をするフィルタ、４は光導
体で、本発明においては、光源として、周辺部に配設さ
れた多数のＬＥＤ１と中央部に配設された単一の高出力
の光源２とから成り、これらの光源からの光が光導体４
内に導入され、該光導体４の先端から放射され、該放射
された光によって、前述のように、光硬化レジンを重合
するようにしたものである。

【００１８】図２は、ＬＥＤ光源の発光波長（ＬＥＤは
青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）の３種類の光源から成る
ものとする）とハロゲンランプの発光波長の関係を示す
図で、ＬＥＤのみで光量アップをはかろうとすると、加
電流方式しか方法はないが、ＬＥＤと他の高出力光源、
例えば、ハロゲンランプとのコンビネーションにより光
量アップをはかれることができる。また、照射方法とし
ては、ＬＥＤと他の高出力光源とを同時に照射すること
もでき、別々に、または、タイミングをずらしての照射
もできる。発光方法としては、連続照射、パルス照射、
又は、これらのコンビネーション照射もできる。なお、
ハロゲンランプは長時間照射すると照射部が発熱するの
で、短時間照射で光量アップできるものを作成し、更に
は、現在販売されている材料にも対応する波長帯をカバ
ーできるものを作成することにより、レジン材料に応じ
ての照射ができ、また、照射の仕方によって重合のスピ
ードアップを図ることのできる光重合器を提供すること
ができる。

【００１９】図３は、本発明による光重合器の一実施例
を説明するための概略側断面図で、図中、１はＬＥＤ、
１ａ，１ｂは各ＬＥＤの電極ピン（＋，−電極）、２は
ハロゲン光源（高出力単一光源）、３はフィルタ、４は
光導体で、ＬＥＤ１は球状凹面の環状基板１０に取り付
けられ、各ＬＥＤ１の電極ピン１ａ，１ｂはプリント基
板２０に半田付け等により一体的に取り付けられてい
る。図３において、フィルタ３は、プリント基板２０に
設けられているが、図示例に限定されるものではない。

【００２０】ＬＥＤ取付け基板１０の表面は、球状凹面
に形成され、該球状凹面に略同心円状に多数のＬＥＤが
配設され、該球状凹面は、各ＬＥＤからの光が、一点に
集光するように形成され、この集光点付近に光導体４の
受口端が配設され、これによって、各ＬＥＤ１からの光
が光導体４内に導入されるようになっている。ＬＥＤ取
付け基板１０の凹状表面にはＬＥＤ１のベース部が挿入
固定される窪み部１１と、該窪み部１１に続いてＬＥＤ
１の電極ピン１ａ，１ｂ（ただし、２色発光ＬＥＤの場
合は、３本、３色発光ＬＥＤの場合は４本）が挿通され
る貫通孔１２が設けられている。このＬＥＤ取付け基板
１０の背面側は、平面に形成され、平板状のプリント基
板２０上に安定して配設されるようになっている。

【００２１】図４は、プリント基板２０の一実施例を説
明するための図で、図４（Ａ）は表面（ＬＥＤ取付け基
板１０に対向していない側の面）の構成例を示す図で、
図４（Ｂ）はＬＥＤ１個（代表して示す）の取付け部拡
大断面図で、図中、２１は電気絶縁性の基板を示し、該
基板２１にはＬＥＤの電極ピン数に応じたスルーホール
が設けられ、該スルーホールには導電性のカラー部材２
２ａ，２２ｂが挿入貫通され、例えば、ＬＥＤの＋電極
ピン１ａが挿通されるカラー部材２２ａは裏面側（ＬＥ
Ｄ取付け基板１０に接している側）の導電膜（層）のヒ
ートシンク２４に、ＬＥＤの−電極ピン１ｂが挿通され
るカラー部材２２ｂは表面側の導電膜（層）のヒートシ
ンク２５に、半田等により一体的に接合されるようにな
っている。なお、以上には、ヒートシンクとして導電性
の伝熱膜を用いた例について説明したが、ヒートシンク
として、基板２１に高伝熱性の絶縁材料を用いたり、高
伝熱性の基板とヒートチャンジャー（ヒートパイプ、ペ
ルチェ等）とを組み合わせて冷却する等、任意所望のヒ
ートシンクを用いることができる。

【００２２】図５は、ＬＥＤの電気接続を示す図で、以
上に説明した実施例では、ＬＥＤ１を３０個有するの
で、ＬＥＤはＮｏ.１〜Ｎｏ.３０まであり、これらＬＥ
Ｄの＋電極ピン１ａは、前述のように、ヒートシンク２
４に半田付け等され、このヒートシンク２４が＋取り出
し電極３１となり、ＬＥＤの−電極ピン１ｂがヒートシ
ンク２５に接続され、このヒートシンク２５が−取出し
電極３２となっている。

【００２３】図示例のＬＥＤ１は、単色光の発光素子で
あり、全てが同一の発光色のものでも良いが、好ましく
は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色の異なるも
のを適当な比率で具備し、点灯するＬＥＤを選択的に切
り換えることにより、前記３元色以外の種々の色の光を
照射することができ、使用目的に応じて、所望の色の光
を照射することができる。例えば、歯牙の修復治療等に
おける光重合用光源（現状では、４７８ｎｍ近傍の波長
の光が好適）として用いたり、口腔内照明用の光源（白
色光）として用いたり、歯牙表面の汚れ、傷等を観視す
るための光源（赤，緑等の特定の色）として用いたり、
種々の用途に用いることができる。

【００２４】ＬＥＤは、前述のごとき単色光のものに限
定されるものではなく、例えば、２色発光（その場合、
電極ピン数は３本）のものでも、３色発光（その場合、
電極ピン数は４本）のものでもよく、その場合にも、前
記と同様、各ＬＥＤの発光色を切り換えることによっ
て、照射先の色を所望の色に変えて、治療、観察等を行
うことができる。

【００２５】ＬＥＤ取り付け基板１０及びプリント基板
２０は、中央部が開口した円環形状をしており、この中
央部の開口を通して、ハロゲンランプ等の高出力光源２
からの光が従来技術と同様、背面側に配設された放物反
射面によって、或いは、前面側に配設された集光レンズ
等によってＬＥＤの集光点と同じ集光点に集光され、該
集光点近傍に端面が配設された光導体４に導入されるよ
うになっている。

【００２６】なお、以上には、多数のＬＥＤ１を球面凹
状の環状基板に取り付け、該環状基板の中央部に設けら
れた開口部を通して高出力単一光源２からの光を光導体
４内に導入するようにした例について説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、例え
ば、図６（Ａ）に示すように、多数のＬＥＤ１を有する
ＬＥＤ光源４１と、高出力単一光源４２とを別々に設
け、それぞれの光源からの光を、必要により、集光し
て、光導体４内に導入するようにしてもよく、或いは、
図６（Ｂ）に示すように、図３に示したＬＥＤ１を配設
した球状凹面の環状基板の１／３或いは１／２或いは３
／４等、任意所望の部分を用いた光源５１等を用いても
良く、或いは、図６（Ｃ）に示すように、中央部に多数
個のＬＥＤ１を有する光源６１を用い、該ＬＥＤ光源６
１の後方に、高出力単一光源６２を配設し、該高出力単
一光源６２によって集光された光を、ＬＥＤ光源６１の
外側から光導体４内に導入する等、多数のＬＥＤからな
る光源と、単一の高出力光源からの光を任意に組み合せ
て用いることができる。

【００２７】

【発明の効果】ＬＥＤと他の高出力光源、例えば、ハロ
ゲンランプとのコンビネーションにより光量アップをは
かれることができる。また、ＬＥＤと他の高出力光源と
を同時に、または、別々に、または、タイミングをずら
しての照射ができ、更には、連続照射、パルス照射、ま
たは、これらのコンビネーション照射もできる。また、
ＬＥＤと発光波長の異なる短時間照射光源を組み合せて
使用するため、現在販売されている多くのレジン材料に
対応する波長帯をカバーでき、更には、これら材料に応
じての照射ができ、また、照射の仕方によって重合のス
ピードアップを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光重合器の概略構成を説明する
ための図である。

【図２】本発明による光重合器の照射光の波長分布及
び照射光量の概念構成を示す図である。

【図３】本発明による光重合器の一実施例及び本発明
の実施に用いるＬＥＤ取り付け基板の一例を説明するた
めの断面概略構成図である。

【図４】本発明の実施に用いるプリント基板の一例を
説明するための図である。

【図５】ＬＥＤの配線状態の一例を説明するための図
である。

【図６】本発明の他の実施例を説明するための要部概
略構成図である。

【図７】従来の光重合器の一例を説明するための図で
ある。

【図８】従来の光源装置の一例を説明するための図で
ある。

【図９】光重合器に使用される光源装置の一例を説明
するための図である。

【符号の説明】

１…ＬＥＤ（半導体レーザ、レーザダイオードを含
む）、１ａ，１ｂ…電極ピン、２…単一高出力光源、３
…フィルタ、４…光導体、１０…ＬＥＤ取付け基板、１
１…ＬＥＤ取付け用の窪み、１２…電極ピン挿通孔、２
０…プリント基板、２１…プリント基板本体、２２ａ，
２２ｂ…導電性のカラー部材、２４，２５…ヒートシン
ク、３１，３２…接続端子、４１，５１，６１…ＬＥＤ
光源、４２，５２，６２…高出力単一光源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源を内蔵し、該光源からの光を光導体
に導入し、該光導体の先端から放射された光によってレ
ジン等の光重合を行う光重合器において、前記光源は、
高出力単一光源と、多数のＬＥＤ光源とからなることを
特徴とする光重合器。
【請求項２】前記多数のＬＥＤからの光が集光されて
前記光導体内に導入されるとともに、前記高出力単一光
源からの光が集光されて前記光導体内に導入されること
を特徴とする請求項１に記載の光重合器。
【請求項３】前記光源は、中央部に配設された多数の
ＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源の後方に配設された高出力
単一光源とからなり、前記高出力単一光源からの光が前
記ＬＥＤ光源からの光の外側から前記光導体内に導入さ
れることを特徴とする請求項１に記載の光重合器。
【請求項４】前記光源は、中央部に配設された高出力
単一光源と、周辺部に配設された多数のＬＥＤ光源から
なり、前記ＬＥＤ光源からの光が前記高出力単一光源か
らの光の外側から前記光導体内に導入されるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の光重合器。
【請求項５】前記高出力単一光源は、ハロゲンラン
プ、半導体レーザ、又は、キセノンランプであることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光重合
器。
【請求項６】前記多数のＬＥＤ光源は、球状凹面の基
板に取り付けられ、各ＬＥＤからの光が前記光導体の受
口端に向けて放射されるよう前記基板に取り付けられて
いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の光重合器。
【請求項７】前記ＬＥＤの電極ピンは該電球ピンを固
定するプリント基板にヒートシンクに連結されているこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光重
合器。
【請求項８】前記球状凹面の基板は環状基板であるこ
とを特徴とする請求項６に記載の光重合器。
【請求項９】前記高出力単一光源からの光は、前記環
状基板の中央部開口を通して前記光導体に導入されるこ
とを特徴とする請求項８に記載の光重合器。