JP2015100710A - 歯科分野用途向けのモジュール式照明デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本願の課題は、歯科用照明デバイスを改良するための解決策を提案することである。
【解決手段】電子制御ユニット（７）を備えるハンドピース（１）と、ハンドピースとの機械的かつ電気的インターフェース（１２）を有する近位端、および遠位端に配置された少なくとも１つの光源（４）を備える着脱可能なプローブ（２）とを備え、ハンドピースが、複数の様々な適合性のあるプローブを受けるように構成され、プローブが、光源の近傍に配置された温度感知素子（５）と、識別素子（６）とを備え、制御ユニットが、識別および温度に応じて光源を制御するように構成される、歯科分野用途向けの照明デバイス（１０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、歯科分野用途向けの照明デバイスに関する。

より詳細には、本発明は、ハンドピースと、ハンドピースと適合性のあるいくつかの光プローブとを備える照明デバイスであって、各光プローブが、特定の処置、たとえば感光性再建材料の活性化、歯のホワイトニング剤の活性化、感光性接着剤の活性化などに特に適している、照明デバイスに関する。

歯科用照明デバイスの分野では、光源として、プローブの遠位端に配置された１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤとも呼ばれる）を使用することが知られており、また、光源によって生じた熱をプローブの後方部分、さらにはハンドピース自体に逃すためのヒートシンクを設けることが知られている。しかし、この構成では、光源自体のレベルでの異常加熱を検出することが可能でない。

さらに、たとえば特許文献１から、どのプローブが結合されているのかをハンドピースが認識することができるように、抵抗器およびコンデンサの形の識別素子をプローブに配置することが知られている。しかし、この場合、ハンドピースとプローブとの間の電気経路の数を増やす必要がある。

米国特許出願公開第２００６／０８４０２８号

したがって、上述の歯科用照明デバイスを改良するための解決策を提案することが明白に求められていた。

この目的で、本発明は、
− 電子制御ユニットを備えるハンドピースと、
− ハンドピースに取外し可能に結合され、かつ使用時には回転可能に結合される第１のプローブであって、ハンドピースとの機械的かつ電気的インターフェースを有する近位端、および遠位端に配置された少なくとも１つの光源を備える、第１のプローブと
を備え、
ハンドピースが、適合性のある機械的かつ電気的インターフェースを有する複数の様々なプローブを受けるように構成され、
第１のプローブが、光源の近傍に配置された温度感知素子と、プローブ識別素子とを備え、制御ユニットが、プローブの識別に従って光源を制御するように構成される、特に歯科分野用途向けの照明デバイスを提案する。

これらの構成のため、光源のすぐ近傍の温度を知ることが可能となり、また、識別素子のため得られる、使用されているプローブの種類に関する知識に基づいて、光プローブを過熱から保護することが可能となり、この保護は、当該プローブの種類に依存して行われる。過熱の防止によって、患者の組織の局所火傷の危険、および／または光プローブ遠位部分の損傷を回避することが可能となる。

本発明によるデバイスの実施形態では、次の構成の１つおよび／または別のものを任意選択でさらに使用することができる。

温度感知素子は、抵抗値が温度に伴って変化する可変抵抗器でよく、そのような素子は非常に小型寸法のものでよく、したがって光源の近傍に組み込むことができ、それによって光源レベルの温度を非常に忠実に測定することができる。

光源は、ＬＥＤを基板に取り付けることによって形成することができ、可変抵抗器も同じ基板に取り付けることができ、したがって温度感知はＬＥＤのすぐ近傍で行われ、それによってＬＥＤのレベルでの温度を極めて信頼性高く測定することができる。

識別素子は、非接触電子識別子、たとえば応答器、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ、無線周波数識別子）タグ、または任意の種類の電子タグによって形成することができる。その結果、識別はデジタルの形態で得られ、したがって極めて多数の様々な種類のプローブを管理することが可能となる。

識別素子は、可変抵抗器と直列に配置された所定の抵抗器でよい。この配置によって、温度検出機能と識別機能とを組み合わせることが可能となり、全体として、ダイオードへの電源に加えて単一の電気導体を補足するだけですむことになる。さらに、この解決策は、経済的観点からも魅力的である。

第１のプローブの種類に対応する第１のプローブでは、固定された所定の抵抗値と、正の係数を有する可変抵抗器とを、それら２つの抵抗器の合計が２０℃〜１００℃の間からなる温度範囲で第１の抵抗値領域内に収まるように選択することができ、この第１の領域は、ハンドピースと適合性のある他のプローブの種類に対応する他の抵抗値領域とは別であり、それによって抵抗値の合計の範囲がプローブの種類ごとに異なることになるので、プローブの種類の認識は明白となり、また、温度値は、認識されたプローブの種類の所定の固定抵抗値を減算すると求めることができる。

電気的インターフェースは、３つの電気接点によって形成することができ、これはダイオードに電気供給し、かつ遠位部分で温度を測定する機能に十分である。さらに、所定の固定抵抗器が直列となっているため、この抵抗器による識別機能には、第４の導体が必要でない。

ハンドピースは、長手軸Ｘに沿って延びているので、電気的インターフェースの接点の少なくとも２つを、軸方向に順次配置された２つの環状トラックに配置することができる。この配置によって、プローブが連続して回転するのを可能とし、また、装置の外径の観点から非常にコンパクトな解決策を形づくる電気的インターフェースを提案することが可能となる。

このデバイスは、光センサを備える別個のテスタモジュールをさらに備えることができ、このテスタモジュールとハンドピースとは、無線リンクを介して、光センサが受け取った光出力試験に関する情報を交換するように構成され、したがってハンドピースの制御ユニットによって、光源の出力制御を調節／補正することができる。さらに、この制御によって、光源の経年変化、または光部品の汚れに起因する影響が補償される。

このデバイスは、ハンドピースの後方部分を受けるように構成され、かつハンドピース内に配置された電気バッテリを再充電するように構成された基部をさらに備えることができ、その場合テスタモジュールは前記基部に組み込まれる。したがって、テスタモジュールを収容した再充電基部は最適化される。

本発明はまた、上述のデバイスと、ハンドピースと適合性のある機械的かつ電気的インターフェースを有する少なくとも１つ（または複数）の第２のプローブとを備える照明セットに関する。このように、施術者は、自由に使える複数の種類の光プローブを有し、各プローブは特定の使用または指示または処置に特に適したものでよい。

本発明はまた、上述のデバイスと、インターネットを介してハンドピースとデータを交換するように、特に１種またはいくつかの種類の光プローブの特性をハンドピースに供給するように構成された遠隔サーバとを備えるシステムに関し、したがってシステム全体の更新が特に容易となり、また、ハンドピースが、ハードウェアおよびソフトウェアの両面で新種のプローブを容易に受け入れることができるようになる。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら非限定的な例として示す本発明の一実施形態の以下の説明から明白となろう。

本発明による照明デバイスの全体斜視図である。 図１のデバイスの一部を成す光プローブを示す図である。 一実施形態によるプローブ、およびプローブのハンドピースとのインターフェースの電気回路図である。 検出回路の温度の関数としての抵抗を示すグラフである。 発光ダイオードおよび可変抵抗器を装備した遠位部分の詳細図である。 照明デバイス、および照明デバイスが属するシステムの全体機能図である。 光プローブの出力試験段階を示す図である。 図１と同様の照明デバイスの変形形態を示す図である。

様々な図において、同じ参照符号は、同一または類似の要素を示す。

図１は、歯科分野で感光材料の活性化を意図した用途向けの照明デバイス１０を示す。このデバイスは、参照符号Ｘで示す長手軸に沿って延びる細長い形状のハンドピース１を備える。典型的には、このハンドピースは、概ね円柱状でよいが、他の形状もやはり考えられ得る。ハンドピース１は、図示の例では、ハンドピースを、再充電受け台３に置くと再充電することができる充電式バッテリ１６を備え、この受け台３は単に基部とも呼ばれる。例示のデバイスは、後述するインターフェース１２によって、ハンドピースに着脱可能に取り付けることができる光プローブ２を備え、この光プローブ２は、処置すべき帯域、特に患者の口に向けて光線を発するように構成された少なくとも１つの光源４を備える。

以下では、ハンドピースは、適合性のある機械的かつ電気的インターフェース１２を有する複数の様々な種類の光プローブを受けるように構成され、したがってこの照明デバイスにはモジュール性および融通性が付与されていることに留意されたい。各種プローブは、特定の光照明特性、特に波長スペクトルに関して、特に目標とする処置に適した光照明特性を有することができる。さらに、有利には、これらの光プローブは、オートクレーブ（ａｕｔｏｃｌａｖｅ）内で殺菌することができ、この方法は歯科分野で２人の患者に使用する合間に通常使用されているものである。

図示の例では、図１〜図６を参照すると、３つの発光ダイオード４１、４２、４３（「ＬＥＤ」）が使用され、これらがともに光源４を形成している。これらのＬＥＤは、基板４０に取り付けられたＣＭＳ構成要素、たとえばＰＣＢ型の小型カードに取り付けられたＣＭＳ構成要素であり、この基板４０には可変抵抗器５もやはり取り付けられ、可変抵抗器５については後で論じるものとする。

主光部品（ｐｒｉｍａｒｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）２６が、ＬＥＤをカバーして、ＬＥＤが外部と直接接触することから保護している。ＬＥＤを備えるＰＣＢは、主光部品２６によって気密封止されたボックス内に収容されている。この光部品は、ＬＥＤをカバーして、ＬＥＤにいかなる空気および蒸気も侵入しないように保護しており、したがってその気密性によって、光プローブをオートクレーブによって１３４℃の温度まで殺菌することが可能となる。

保護先端部７７が、光プローブの遠位端２ｂにある主光部品２６に着脱可能に固定されており、この保護先端部７７の形状は、意図する用途に依存することができ、また光機能をやはり有することができる。

光源を担持しているプローブの部分は、（遠位端２ｂの方へ）湾曲しており、すなわちその軸は、プローブの主軸Ｘから逸脱しており、それによってハンドピースを施術者の手に対して規定された位置で保持したまま、プローブの向きを変えることができるので、患者の口内へのアクセスのしやすさを増大させることが可能となる点に留意されたい。

ハンドピース１は、始動／停止ボタン１４、および装置のオペレータに視覚指示を与える小型表示画面（「表示部」）１５を備える。視覚指示に加えて、ブザーまたは小型拡声器４４によって聴覚指示もやはり与えることができる。

ハンドピース１は、照明デバイスの機能の管理、特に表示部の制御、ダイオード４に流れる電流の持続時間および強度の制御、使用可能な様々な種類の光プローブに応じたパラメータ化を担う制御ユニット７をさらに備える。制御ユニット７は、それ自体は既知であるが、プロセッサ、不揮発性メモリ帯域、タイムベースクロック、および通信インターフェースを備え、通信インターフェースについては後で論じるものとする。

ハンドピース１は、電気バッテリ１６の再充電、およびその充電レベルの測定を担うエネルギー管理ユニット１７をさらに備えることができる。さらに、このハンドピースは、電源への接続および／またはデータをダウンロードするためのインターフェースとして使用される多機能コネクタ１８を備えることができる（その場合、少なくとも２本のワイヤによって、ソケットが制御ユニットのポートに接続されている）。

光プローブ２は、所定の電気抵抗器、またはデジタルコード電子チップのいくつかの形態でよい識別素子６を備え、これらについては後で論じるものとする。図１〜図５に示す例では、識別素子６は、所定の電気抵抗器Ｒ６であり、その値は、特定の種類の光プローブに対応している。

図示の例では、電気的インターフェースは、３本の経路からなり、共通カソード、または単に「共通」とも呼ばれる基準経路２１が、ダイオードの電流帰路として、また、抵抗器Ｒ５およびＲ６のための基準として働く。第２の経路２２が、ダイオードの正電源を形成し、この電源はトランジスタ１１によって制御され、そのベースまたは「ゲート」は、振幅変調（「ＰＷＭ」）信号によって制御される。

第３の経路２３が、温度感知可変抵抗器５の信号を搬送し、任意選択で、図３に示すように、所定の識別抵抗器６が、その同じ回路に直列に取り付けられる。これらの抵抗器の回路は、従来のプルアップ抵抗によって、または電源型の回路を用いて有極化され（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）、その場合、直列になった抵抗器の端子における電圧を用いて、これら２つの直列になった抵抗器Ｒ５＋Ｒ６の値を演繹する。

接点の空間配置の観点から、第１の電気経路２１は、軸Ｘを中心とする円筒環状トラックによって形成され、第２の電気経路２２もやはり、軸Ｘを中心とするが、プローブの近位端２ａにより近接し、かつ第１の経路２１から絶縁環状輪２５によって隔絶された円筒環状トラックによって形成される。

第３の電気経路２３に関しては、プローブの近位端２ａに、より小径の軸方向後方突起部として配置されている。電気トラックのこの配置によって、光プローブを、実際の使用中にもハンドピースに対して連続して回転させることが可能となり、したがって施術者がアクセスしやすくなる可能性が高められ、施術者はプローブの湾曲した端部を所望のままに任意の角度で向けることができる。

第１の電気経路はまた、発光ダイオードを担持している基板と、その部分との間のヒートシンクとしても働き、したがって操作中にダイオードによって生じた熱は、照明デバイスの後方に迅速に運ばれることになり、したがってこのデバイス全体が除熱に関与することになることに留意されたい。

しかし、ダイオードで制御される出力の変調に応じて、基板のレベルで、前述の可変抵抗器５によってダイオード自体の温度を基板のレベルで測定することが可能であることは有利であり、事実、ヒートシンクは、ダイオードで生じる出力変動のプロファイルよりも高い時定数を有する。実際に、ダイオードのレベルで、温度の高速な過渡現象が局所的に生じることがあり、その局所温度は１００℃まで、さらにはそれよりも高く上昇する可能性がある。したがって、光プローブのこの遠位部分のピーク温度を制限する、または上限を課すことができると賢明であり、この目的でダイオードに最も近いところでの温度検出を用いる。図示の例では、可変抵抗器５は、サーミスタまたは正の係数を有する可変抵抗器、たとえばプラチナ薄膜型の可変抵抗器である。

図４に例示するように、様々な種類の光プローブが、別個の抵抗値領域に分離されている。参照符号６１で示す第１の領域は、Ｒ１Ｌ〜Ｒ１Ｈの抵抗を含み、これらの値は、第１の種類の光プローブの特性であり、Ｒ１Ｌは２０℃でのＲ５＋Ｒ６の値であり、Ｒ１Ｈは１００℃でのＲ５＋Ｒ６の値である。曲線７１の勾配は、温度の関数としてのサーミスタＲ５の変動係数に対応し、一方抵抗器Ｒ６の値は、考慮しているこの温度範囲内では大幅には変動しない。参照符号６２で示す第２の領域は、Ｒ２Ｌ〜Ｒ２Ｈの抵抗を含み、これらの値は第２の種類の光プローブの特性である。曲線７２は、曲線７１と同様である。参照符号６３で示す第３の領域は、Ｒ３Ｌ〜Ｒ３Ｈの抵抗を含み、これらの値は第３の種類の光プローブの特性である。曲線７３は、曲線７１および７２と同様である。したがって、図示の例では、３つの別個の領域が画定され、したがって３つの異なる種類の光プローブの明白な管理が可能となっている。

図６は、既に述べたハンドピース１、および光プローブ２に加えて、ハンドピースとは別個のテスタモジュール８、およびサーバ９０への接続を示し、サーバ９０については後で論じるものとする。

テスタモジュール８は、光プローブをテスタモジュールに面して配置し、オペレータが動作スイッチをオンにしたときに光プローブが発する光出力を検出するタスクを有する光センサ８０を備える。さらに、このテスタモジュールとハンドピースとは、無線リンク１８によって、光センサが受け取ったこの光出力試験に関する情報を交換するように構成されている。この目的で、このテスタモジュールは、等価なインターフェース７４と通信するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ型の無線インターフェース８２を備え、インターフェース７４は、制御ユニット７との直接的なインターフェースである。

したがって、ハンドピースの制御ユニット７は、光源の出力制御を補正または調節するために、受け取った光出力に関する情報を使用することができ、したがってプローブ端部の経年変化および／または汚れの状態にかかわらず所望の光出力を得ることができる。

再充電受け台３は、形状の相補性によって、ハンドピースの後方部分を受けるのに適した凹形ハウジング８３と、コンセントプラグを有する変圧器ユニット８４とを備える。

さらに、図６は、識別素子６に関する変形形態を示し、この図示のケースでは、デジタル識別子型の電子チップ６０であり、このチップはハンドピース１に組み込まれた非接触インターフェース６６によって読み取られる。読取り範囲は、数センチメートルに達することができ、したがって電子チップ６０と読取りアンテナとは、必ずしも直接向き合わせて配置する必要はなく、そのためこれらの構成要素の空間配置にある程度の自由度が残される。

始動／停止ボタン１４によって、ユーザは照明シーケンスを開始、中断することができ、さらにはある種の表示装置パラメータを改変することも可能となる。

図示の任意選択による有利な態様によれば、この照明デバイスは、より広範囲にわたるシステムに組み込まれている。当該システムは、インターネットを介してハンドピースとデータを交換するように構成された遠隔サーバ９０を備える。このシステムはまた、照明デバイスの設計者が、利用可能な新種の光プローブに関するデータおよび特性の情報を供給することができる１つまたは複数のコンピュータ９１を備えることができる。

ハンドピースは、インターネット９８に接続３９することができ、かつ遠隔サーバ９０に問い合わせることができる接続インターフェース３８を装備することができ、その接続方式自体は既知である。

上記は、たとえば新種のプローブがハンドピースに結合され、ハンドピースがその新種のプローブの特性をまだ知らない場合に行われることになり、そこで、ハンドピースは、その存在している新種のプローブの特性を得るためにサーバに要求を送信し、それによってこの種のプローブで想定される最適条件下で光源を制御することができるようになる。さらに、この新種のプローブの特性に従った温度保護が可能となる。

インターネットリンク３９によってこれらの特性を受け取るのではなく、ＵＳＢキー型の記憶デバイスを多機能コネクタ１８に接続することによって、これらの特性を直接ロードすることもできることに留意されたい。

図８の変形形態では、ハンドピースは、電気バッテリではなく、変圧器ユニット８４に接続されたコード８５を備え、このユニットをコンセントに接続することができる。この場合、ハンドピースは、ケーブル８５が存在するものの、より軽量とすることができ、施術者にとってより操作しやすくすることができる。この場合、テスタモジュール８は、図示のように独立したモジュールでよい。

様々な保護先端部７７、７８を光源の遠位端に着脱可能に取り付けることができ、これらの先端部は、上述のように機械的機能および光学的機能を有することに留意されたい。

特に図２に例示した任意選択による態様によれば、本発明の例で使用するプローブは、たとえば再建材料を活性化させるためのプローブ、ホワイトニングのためのプローブ、消毒のためのプローブなど、各プローブの種類を識別することを可能とする色付きリング２９を装備することができる。近位端２ａ付近に取り付けられるこの色付きリング２９は、全側面が常に目に見え、したがって施術者は実施しようとしている処置に適した正しい種類のプローブをハンドピース１に取り付けていたかを確認することが可能となる。

１ ハンドピース
２ 光プローブ
２ａ 近位端
２ｂ 遠位端
３ 基部（再充電受け台）
４ 光源
５ 温度感知素子（可変抵抗器）
６ プローブ識別素子（所定の抵抗器）
７ 電子制御ユニット
８ テスタモジュール
１０ 照明デバイス
１１ トランジスタ
１２ インターフェース
１４ 始動／停止ボタン
１５ 小型表示画面
１６ 充電式バッテリ
１７ エネルギー管理ユニット
１８ 多機能コネクタ、無線リンク
２１ 第１の経路（基準経路）
２２ 第２の経路
２３ 第３の経路
２５ 絶縁環状輪
２６ 主光部品
２９ 色付きリング
３８ 接続インターフェース
３９ インターネットリンク（接続）
４０ 基板
４１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
４２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
４３ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
４４ 小型拡声器
６０ プローブ識別素子（所定の抵抗器）
６６ 非接触インターフェース
７４ インターフェース
７７ 保護先端部
７８ 保護先端部
８０ 光センサ
８２ 無線インターフェース
８３ 凹形ハウジング
８４ 変圧器ユニット
８５ コード
９０ 遠隔サーバ
９１ コンピュータ
９８ インターネット

Claims (12)

1. 歯科分野用途向けの照明デバイス（１０）であって、
   − 電子制御ユニット（７）を備えるハンドピース（１）と、
   − 前記ハンドピースに取外し可能に結合され、かつ使用時には前記ハンドピースに回転可能に結合される第１のプローブ（２）であって、機械的かつ電気的インターフェース（１２）を有する近位端（２ａ）、および、遠位端（２ｂ）に配置された少なくとも１つの光源（４）を備える、第１のプローブ（２）と、
   を備え、
   前記ハンドピースが、適合性のある機械的かつ電気的インターフェースを有する複数の様々なプローブを受けるように構成され、
   前記第１のプローブが、前記光源の近傍に配置された温度感知素子（５）と、プローブ識別素子（６；６０）とを備え、前記制御ユニットが、前記プローブの識別に従って前記光源を制御するように構成される、照明デバイス（１０）。
2. 前記温度感知素子が、抵抗値が温度に伴って変化する可変抵抗器である、請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記プローブ識別素子が、非接触電子識別子、特に応答器、またはＲＦＩＤ型電子タグによって形成される、請求項１または２に記載の照明デバイス。
4. 前記プローブ識別素子が、前記可変抵抗器と直列に配置された所定の抵抗器である、請求項２に記載の照明デバイス。
5. 第１のプローブの種類に対応する前記第１のプローブでは、所定の抵抗器（６）の値と、正の係数を有する可変抵抗器（５）とが、前記２つの抵抗器の合計が２０℃〜１００℃の間からなる温度範囲で第１の抵抗値領域（６１）内に収まるように選択され、前記第１の領域が、前記ハンドピースと適合性のある他のプローブの種類に対応する他の抵抗値領域とは別である、請求項４に記載の照明デバイス。
6. 前記電気的インターフェース（１２）が、３つの電気接点によって形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
7. 前記ハンドピース（１）が、長手軸（Ｘ）に沿って延び、前記電気的インターフェースの少なくとも２つの接点（２１，２２）が、軸方向に順次配置された２つの環状トラックに配置される、請求項６に記載の照明デバイス。
8. 光センサを備える別個のテスタモジュール（８）をさらに備え、前記テスタモジュールと前記ハンドピースとが、無線リンク（１８）を介して、前記光センサが受け取った光出力試験に関する情報を交換するように構成され、したがって前記ハンドピースの制御ユニットによって、前記光源の出力制御を調節／補正することができる、請求項１から７のいずれか一項に記載の照明デバイス。
9. 前記ハンドピースの後方部分を受けるように構成され、かつ前記ハンドピース内に配置された電気バッテリ（１６）を再充電するように構成された基部（３）をさらに備え、前記テスタモジュールが前記基部に組み込まれる、請求項８に記載の照明デバイス。
10. 前記第１のプローブが、前記第１のプローブの、プローブの種類を示す色付き外側リングを備え、様々な種類のプローブのそれぞれについていくつかの色が利用可能である、請求項１から９のいずれか一項に記載の照明デバイス。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイスと、前記ハンドピースと適合性のある機械的かつ電気的インターフェースを有する少なくとも１つの第２のプローブとを備える照明セット。
12. 請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイスと、インターネットを介して前記ハンドピースとデータを交換するように、特に１種またはいくつかの新種の光プローブの特性をハンドピースに供給するように構成された遠隔サーバとを備える、システム。

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