JP2010012267A - 歯科対象物を光硬化するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線源の位置をより的確に判定することができる、歯科対象物に照射するあるいは歯科対象物を硬化させる装置を提供する。
【解決手段】第１の放射線を放射するための少なくとも１個の放射線源と第２の放射線を測定するための少なくとも１個の放射線センサを備えていて特に前記第１の放射線によって歯科対象物を光硬化させるために対象物への照射を行う装置において、前記第２の放射線は対象物によって反射された第１の放射線とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、請求項１前段に記載の放射線によって対象物、特に歯科対象物に照射を行う装置と、請求項１２前段に記載の対象物に照射を行う治療セットと、請求項１４前段に記載の対象物を硬化する方法に関する。

自然歯あるいは別個に製造された歯科補綴材の修理の目的で使用される歯科用充填物を硬化させるために高い紫外線成分を含んだ放射線が使用される。

一般的な充填材料には材料に依存した（光）波長領域の電磁波によって硬化させることができる樹脂が属している。樹脂の最適な重合のための前提条件は、光出力と照射時間を掛け合わせた所要の光量の入力である。

光を使用する際に操作者は光源を正確に充填材料上に配置する必要がある。照準が充填材料から逸れると、充填材料に照射される光が過少になる。その結果充填材料を硬化させるために必要な光量が入射されなくなる。

従来のシステムは光源の位置決めを支援するために光を減衰させるオレンジ色のフィルタグラスを備えており、それによって例えば口内のどの位置光が入射しているかが見えるようにする。しかしながらそのオレンジ色のフィルタグラスは取り扱いが困難で光源の利用を複雑にする。それに加えて光源の正確な配置の判定が全く不可能な状況もある。

高出力のレーザ光線によって材料を歯から除去する最新の歯科治療機器は、材料除去によって発生するプラズマ放射に基づいて位置判定を実施する能力を有する。その際そのプラズマ放射の強度が歯と歯科治療機器との間の距離に関する全ての情報を含む。その情報に基づいて歯科治療機器が歯から離れ過ぎている場合に機器を自動的にスイッチオフすることができる。

しかしながら、充填材料の硬化に際しては放射源の位置を判定することができるような放射線は放出されない。

従って本発明の目的は、放射線源の位置をより的確に判定することができる、請求項１前段に記載の対象物に照射するあるいは対象物を硬化させる装置、請求項１２前段に記載の対象物に照射するあるいは対象物を硬化させる医療用治療セット、ならびに請求項１４前段に記載の対象物に照射するあるいは対象物を硬化させる方法を提供することである。

前記の課題は本発明に従って独立請求項に記載された特徴によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が定義されている。

本発明は、対象物に対する放射線源の相対位置を判定するために必ずしも対象物によって生成される放射線を必要としないという基本概念に基づくものである。むしろ、放射線源から放射され対象物によって反射された放射線を利用することができる。意外なことに、放射線源からの放射線が対象物による反射に際して特有の方式で変化することが判明した。例えば患者の口内には照射される対象物とは異なっていて放射線源からの放射線をそれぞれ異なった固有の方式で変化させる多様な対象物が存在しているため、前記の特有の変化によって放射線源の水平の位置判定が可能になる。

従って例えば放射線源が硬化させる充填材料の上に位置しているかどうかを簡便な方式で検査することができる。さらに、放射線の持続時間あるいは測定された反射光出力を介して放射線源が対象物からどのくらい離間しているかを判定することができる。

本発明によれば、少なくとも１つの放射線源によって第１の放射線を対象物に照射するための特殊な装置を設け、その際前記放射線源から前記第１の放射線が放射されそれが対象物によって第２の放射線として反射される。その際少なくとも１つの放射線センサが前記第２の放射線を検出する。

対象物によって反射された放射線を検出することによってそれを装置の操作者に対して目視可能に表示することができる。本発明の装置によって放射線源の位置を手動あるいは自動的に判定し得ることが好適である。手動の位置判定に際して操作者は放射線センサによって測定された放射線に従って放射線センサおよび装置がどのように対象物に相対して配置されているかを確認することができる。自動的な位置判定によれば例えば第１の放射線の自動設定等の別の改善が可能になる。

本発明は歯科技術の分野において極めて好適に使用することができる。そのため、放射線源は歯科充填材料を硬化させるために極めて高出力の光を放射するものであり、レーザダイオードあるいは発光ダイオードとすることが好適である。殆どの歯科充填材料は短波長の青色領域において象牙質よりも明るく見える。従って反射された放射線が高明度であるかどうかのみを放射線センサによって検出すれば充分である。そのことによって放射線源が充填材料の上に位置しているかどうかが示される。

本発明によれば、放射線センサが放射線源から放射された第１の放射線に相当する波長領域において特に高感度であることが極めて好適である。この処置によって測定領域を技術的な手段で既に絞り込むことができ、その結果この装置の技術的な実施が極めて簡便になる。

本発明によれば、その本発明に係る装置が人的に感知可能な情報を出力するための出力手段を備えることが極めて好適である。その情報は例えば画像、発信音、あるいは振動とすることができる。前記の情報は放射線センサによって出力された信号に基づいて形成される。

本発明よれば、第２の放射線の強度の測定が極めて好適である。前述したように、多様な対象物がそれぞれ異なった特徴をもった放射線を反射する。それらの特徴は例えば散乱あるいは反射率とすることができる。本発明に係る装置は照射される対象物に対しての相対位置判定を可能にするが、その際に反射された放射線の強度のみを評定することが可能である。それぞれ異なった対象物が放射線源からの第１の放射線をそれぞれ異なった強度をもって反射するため、その強度が直接対象物自体の特徴に関する情報を提供する。また前記の強度は放射線源と対象物の間の距離情報も反映することができる。

本発明によれば、少なくとも１つの基準値との比較に基づいて感知可能な情報を強調提示する出力装置を備えることが極めて好適である。その際の基準値は予め定義された対象物を放射線センサによって計測した測定値とすることが好適である。例えば視覚的に極めて認識し易い出力、高音発信音、振動あるいはその他の任意の強調信号によって強調提示される情報によって、装置の使用者は装置が充填材料等の所望の対象物の上に位置した際に直ちにそれを検知することができる。従って装置の最適な位置を直接的に認識することができる。その結果装置が殆ど自律的に教唆するものであるため未熟な使用者であっても長期間の訓練を省略することができる。

本発明によれば、装置を調節するために測定値を使用することが好適である。その際この装置は好適には第２の放射線に基づいて放射線センサと対象物の間の距離を判定する調節装置を備えている。その距離に基づいて前記調節装置が装置のシステムパラメータを調節することができる。そのパラメータとは放射される光出力および放射線源の点灯持続時間とすることが好適である。対象物によって受容される放射線源からの光量が照射される対象物までの距離に強く依存して変化するため、この解決方式は損失を低減するために極めて効果的である。このことによってエネルギーが節約され装置の不要な加熱が防止されるばかりでなく、重合のために必要な光量が対象物に供給されることが保証される。

本発明によれば、放射線センサの多重構成を設けることが極めて好適である。歯科充填材料の硬化に際して充填材料への照射を測定するために前記の多重構成をフード形状に形成することができる。放射線センサがその種の多重構成内に収容される場合に本発明が極めて効果的なものとなり、その理由はフード形状の光源の多重構成は大抵の場合照射される対象物への自由な視界を妨害するためである。

別の好適な構成形態によれば、放射線源が好適には少なくとも１つのレーザダイオードあるいは発光ダイオードによって形成され、その際各発光ダイオードがそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤチップを備える。

別の好適な構成形態によれば、放射線源および放射線センサがケース部材上に配置されるか、またはケース部材上に取り外し可能に配置されたアタッチメントの一部とされる。

別の好適な構成形態によれば、放射線源が３２０ｎｍないし７５０ｎｍの波長を有する第１の放射線を放射する。

別の好適な構成形態によれば、放射線センサが放射線源から放射される第１の放射線の波長領域において感受性を有する。

別の好適な構成形態によれば、放射線センサのうちの少なくとも１つが少なくとも１枚の対象物の画像を撮影することができる画像センサである。

別の好適な構成形態によれば、第１の放射線センサに対して離間しそれと同一平面内および／またはそれに対して角度を付けて配置された２つあるいはそれ以上の放射線センサが設けられる。

別の好適な構成形態によれば、装置が人的に認識可能な情報を出力するための出力装置を備える。

別の好適な構成形態によれば、認識可能な情報が少なくとも１個の放射線センサの少なくとも１個の測定値に基づき、その測定値が特に第２の放射線の強度を示すものであるか、あるいは少なくとも１つの基準値と比較される。

別の好適な構成形態によれば、出力装置を装置上に配置されたモニタの形式で構成するか、および／または出力装置が情報を視覚的および／または聴覚的および／または触覚的に発信する。

別の好適な構成形態によれば、装置が第２の放射線から反射表面への距離を判定する。

別の好適な構成形態によれば、請求項１ないし１１のいずれかに記載の少なくとも１つの放射線センサの測定放射線を表示するための装置が提供される。

別の好適な構成形態によれば、装置を充電および／または保管するための充電ステーションが設けられる。

別の好適な実施形態によれば：
放射線源によって歯科対象物に照射し；
反射された放射線を計測し；
反射された放射線を検出し；
反射された光に基づいて歯科対象物に対しての放射線源の相対位置を検出する、
各ステップを実施する。

その他の詳細、特徴、ならびに利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する６例の実施例の説明によって明らかにされる。

本発明の第１の実施例を示した概略構成図である。 充電ステーションを備えた本発明の第２の実施例を示した概略構成図である。 本発明のフード形状の第３の実施例を示した概略構成図である。 本発明のＵ字形の第４の実施例を示した概略構成図である。 本発明の円弧形状の第５の実施例を示した概略構成図である。

本発明に係る装置および照射される対象物は全ての好適な実施例において重合ランプと歯科充填材料として形成される。充填用の材料は樹脂製で最初は軟質である。補綴処置のために使用される樹脂は放射線によって硬化され、その放射線は本実施例において比較的高い青色スペクトル成分を有する高出力の放射線とされる。

図１には、放射線源１１０と放射線センサ１２０を備えた重合ランプ１００が示されている。

放射線源１１０は全ての実施例において発光ダイオード、すなわちＬＥＤ１１０である。しかしながら当業者においてはハロゲンランプ、キセノンランプ、あるいはレーザダイオード等のその他の適宜な放射線源も周知であるため、発光ダイオードに限定して理解すべきではない。稼働中においてＬＥＤ１１０が高い青色成分を含んだ光を放出し、それが樹脂に照射されて硬化する。ＬＥＤ１１０による充填材料の硬化の効率は使用者の熟練度に決定的に依存する。使用者が光線を正確に樹脂充填材料に命中させれば、いくらか中心から逸れて充填物に照射した場合に比べて完全な硬化のためにより少ないエネルギーをＬＥＤ１１０が放出すれば充分となる。典型的な問題は、この場合に充填物がどれくらいの放射線エネルギーに曝されたかに関する情報が得られないことである。例えば、充填物の部分領域に充分な光出力が照射され、それ以外の部分は充分に照射されないことが可能である。従来使用者は充填物が既にどの程度硬化したかを検知することが不可能であった。最終的に誤った推定が歯科充填物の不完全な硬化につながる危険性があった。

この問題を回避するために、本発明に従って重合ランプの放射線センサ１２０がＬＥＤ１１０と同じ方向に指向するように構成される。従って充填物によって反射された光を受容しその反射光の特性に基づいて信号を形成する。

この信号は使用者の情報のために使用することができる。放射線センサ１２０の信号を位置判定のために使用することが好適である。

第１の実施形態においては放射線センサ１２０がカメラ１２０として形成される。カメラ１２０が撮影した画像はモニタ１３０上に表示することができる。それによって第１に歯科医師あるいはその他の使用者が必要に応じてモニタを一瞥して補綴結果がどのように視覚的に表示されているか確認し、しかもそれを硬化工程中に行う可能性が確立される。特に熟練した歯科医師は重合を検知して短時間の視覚的な判定によってどの程度重合が進行したかを判定することができる。

その点に関して本発明によればオレンジフィルタの挿入を省略し得ることが好適であり、従って全光出力および全スペクトルを判定のために使用できることが好適である。

放射線センサ１２０はＣＣＤユニットに代えて単に光電性トランジスタとして形成することができる。その場合反射された光線がトランジスタに衝突してトランジスタの抵抗を上昇あるいは低下させる。従って反射された放射線の強度がフォトトランジスタの抵抗に影響を与え、その出力信号が評定される。この解決方式は、補綴される歯自体に比べて充填材料としての樹脂が高い青色成分を含んだ光をより高い強度をもって反射するという事実を利用するものである。ＮＰＮフォトトランジスタにおいて充填材料によって反射された光が歯自体によって反射された光と比べてより低い抵抗を発生させる。フォトトランジスタは例えばブリッジ内に接続することができ、従って適宜な評価回路を通じて硬化させるべき補綴材料に第１の放射線が照射されているかどうかならびにどの程度照射されているかを判断することができる。

カメラ１２０も反射された光線の強度の判定のために容易に使用することができる。第１の放射線が照射された充填材料の部分領域が光線をより強度に反射し、従ってその部分がカメラ１２０によってより明るい画像領域として表示される。このより明るい画像領域はモニタ上に表示可能であるばかりでなく、硬化させるべき補綴材料に第１の放射線が照射されているかどうかならびにどの程度照射されているかを判断するために適宜な評価回路によって評価することもできる。

本発明の別の実施形態によれば、対象物によって反射された光線が評定して第１および第２の基準値と比較する。評定された光線が第１の基準値を超えている場合に光硬化装置の位置が適正に選択されていることを示す信号を発信する。反射された光線が第１の基準値より低いか第２の基準値より高い場合は、誤った状態にあることを歯科医師に知らせるために例えばモニタ１３０上に適宜な警告を表示する。同様な警告信号を聴覚的に提供することも可能である。

その際モニタ上での視覚的な判定によって補綴材料の表面への距離を検出することができる。他方、反射された放射線の強度は照射面からの距離が増加するに従って低下するため、第２の放射線の絶対値から距離を検出することもできる。

代替的あるいは追加的に、重合ランプ１００と放射線センサ１２０の間の距離判定を行うために放射線センサ１２０を使用することもできる。

放射線センサ１２０はＬＥＤ１１０の放射波長領域と大きく重複するスペクトル感受性を有することが好適である。それによってフィルタを使用する必要性が排除される。

別の好適な構成形態において、位置判定および／または距離判定のために設けられたもので互いに角度を付けて配置されている複数の放射線センサ１２０を設置することができる。その詳細については後述する。

図２には、本発明の第２の実施例に係る重合ランプ３１０が示されている。この第２の実施例においても前述の第１の実施例の全ての機能的特徴を重合ランプ３１０内に内蔵することができる。

さらに、重合ランプ３１０が充電装置３３０内に収容されている。充電装置３３０は図示されていない重合ランプ３１０の充電池を充電するために設けることができる。そのため充電装置３３０はプラグの形式の電源接続部３４０を備えており、そのプラグを公衆電源ネットワークのコンセントに差し込むことができる。加えて、充電装置３３０は電源ネットワークの電圧を所定の充電池の充電電圧に変換するための適宜な変圧器を有する必要がある。

さらに、充電装置３３０は検出された位置データおよび距離データを表示するために適したモニタ３２０を備えることもできる。それらのデータは図示されていない充電装置３３０の記憶装置内に記録することもできる。

図３には、本発明の第３の実施例に係る重合ランプのためのセンサ多重構成４００が示されている。

それによれば、治療される自然歯あるいは人工歯の上方に保持することができるフード４００の丸屋根の上部にＬＥＤ１１０およびカメラ１２０が取り付けられる。その種のフードの利点は、ＬＥＤ１１０からの光を歯内の充填材料の硬化のために効率的に利用するためにフードの壁部で反射させ得ることである。

フード４００の使用によって充填材料への視野が硬化に際して遮蔽される。しかしながら、本発明の適用によって適正な配置とＬＥＤ１１０、フードおよび充填材料の間の距離の適正な設定が可能になる。その点においてこのフード４００を備えた実施形態による本発明に係る位置判定は極めて好適であり、正確に定義された高出力の光線が正確に設定された位置で充填材料に照射される。

別の構成形態によれば、フード４００が追加的なカメラ４１０，４２０，４３０をその内壁上に備えている。それらはフード４００の上部のカメラ１２０に対して実質的に直角な姿勢で配置されている。

このカメラ４１０ないし４３０の構成によって、放射線源１１０を点入する前にフード４００の正確な位置を判定することが可能になる。それによって歯科補綴の視覚的な判定が可能になり、相対位置ならびに実際の状況の視覚的な構成を著しく拡大された形式で明確にモニタ上に表示することができる。

図４には、本発明の第４の実施例に係る重合ランプのためのセンサおよび放射線源の別の多重構成が示されている。この実施形態によれば少なくとも１個のＬＥＤ１１０および１個のカメラ１２０がフード５００の上部領域に取り付けられ、その際フード５００の形状は実質的に垂直に指向したＵ字に相当し、従って歯列に沿って任意に配置することができる。フード５００が多数のＬＥＤ１１０およびカメラ１２０を備えていれば好適であり、その際に１対のＬＥＤ１１０とカメラ１２０を１本の歯の上方に配置することができる。

追加的なカメラ１２０に対して実質的に直角にさらに別のカメラ５１０，５２０をフード５００の内壁上に配置することができる。このことは図４の部分断面図上に示されている。

図５に示されている変更された実施形態によれば、特殊に形成されたＬＥＤ１１０とセンサ１２０の多重構成を使用することができる。この構成形態においては、自然歯あるいは人工歯の歯列を完全にかつ極めて精密に覆うように全体形状が形成され、その際フード形状が断面で見て実質的に半円形に該当する歯の上方に延在する。その際光源とセンサの多重構成が任意の適宜な方式で取り付けられ、放射される光出力によって歯列全体の均一かつ高明度な照射が達成される。

１００，３１０ 重合ランプ
１１０ 放射線源
１２０ 放射線センサ
１３０，３２０ モニタ
３３０ 充電装置
３４０ 電源プラグ
４００ センサ多重構成
４１０，４２０，４３０，５１０，５２０ カメラ

Claims (14)

1. 第１の放射線を放射するための少なくとも１個の放射線源と少なくとも１つの第２の放射線を測定するための少なくとも１個の放射線センサとケース部材を備えていて前記第１の放射線によって歯科対象物を硬化させる装置であり、前記第２の放射線を対象物によって反射された第１の放射線とすることを特徴とする装置。
2. 放射線源（１１０）が好適には少なくとも１つのレーザダイオードあるいは発光ダイオードによって形成され、その際各発光ダイオードがそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤチップを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 放射線源（１１０）および放射線センサがケース部材上に配置されるか、またはケース部材上に取り外し可能に配置されたアタッチメントの一部とされることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
4. 放射線源（１１０）が３２０ｎｍないし７５０ｎｍの波長を有する第１の放射線を放射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
5. 放射線センサ（１２０）が放射線源から放射される第１の放射線の波長領域において感受性を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
6. 放射線センサのうちの少なくとも１つが少なくとも１枚の対象物の画像を撮影することができる画像センサであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
7. 第１の放射線センサ（１２０）から離間しそれと同一平面内および／またはそれに対して角度を付けて配置された２つあるいはそれ以上の放射線センサ（４１０，４２０，４３０）を設けることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
8. 装置が人的に認識可能な情報を出力するための出力装置（１３０）を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 認識可能な情報が少なくとも１個の放射線センサ（１２０）の少なくとも１個の測定値に基づき、その測定値が特に第２の放射線の強度を示すものであるか、あるいは少なくとも１つの基準値と比較されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. 出力装置を装置上に配置されたモニタの形式で構成するか、および／または出力装置が情報を視覚的および／または聴覚的および／または触覚的に発信することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
11. 装置が第２の放射線から反射表面への距離を判定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の少なくとも１つの放射線センサの測定放射線を表示するための装置（３１０）を有することを特徴とする対象物に照射を行うための歯科治療セット。
13. 装置（３１０）を充電および／または保管するための充電ステーション（３３０）が設けられることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の歯科治療セット。
14. 放射線源によって歯科対象物に照射し；
    反射された放射線を計測し；
    反射された放射線を検出し；
    反射された光に基づいて歯科対象物に対しての放射線源の相対位置を検出する、
    各ステップからなることを特徴とする対象物を硬化させるための装置。

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