JP2015229089A - ホワイトニング用マウスピース型ｌｅｄ照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯および歯肉の発熱を抑えホワイトニングの光促進を向上する安全で快適なホワイトニング装置を提供する。【解決手段】光と熱を伝える水性の柔軟なゲルを充填でき、光を内部で反射できる熱伝導性の高い金属キャビティー３を有し、キャビティー内で歯面にLED照射ができるマウスピース型の照射器、マウスピース型照射器に高熱伝導で接触し、キャビティー内に位置する歯、歯茎、水性ゲル、LED素子１を冷却する冷却機構７、マウスピース型の照射器の温度検出が設定した温度を超えた場合にはLEDが点灯しない、設定した上下限温度を超えた場合には冷却を停止あるいは警報を発する制御システム、金属性のキャビティーを覆う非熱伝導性でクッション性の高い、光を透過、吸収しない開口部を有し、開口部域で光照射を制限することができるキャビティーカバー、マウスピース全体を覆う光透過性のストレッチフィルム製のマウスピースカバーから構成される。【選択図】図１

Description

本発明は歯漂白のためのLED照射器であり、口腔審美あるいは美容に属する歯のホワイトニングの技術に関するものである。

過酸化水素、過酸化尿素などの医療機関のみに使用される漂白剤を含むジェルなどにより歯を白くするホワイトニングは医院、または家庭で広く行われている。最近では化粧品を使用したホワイトニングサービスがサロンなどでもみられるようになってきた。歯の着色には主に飲食、喫煙などによる外部着色と歯の成長に伴い蓄積するポルフィリン色素などによる内部着色があることが知られている。ホワイトニング剤に加えレーザー、ランプ、LEDなどの光照射の併用がよく見られる。光照射には歯を個別に照射する方式と複数の歯全体を同時に照射する方式がある。歯を個別に照射する方式のものには歯面に接触照射するものがあるが、利便性の問題と思われるが複数の歯を同時に照射する方式が主流である。複数の歯の同時照射の場合、照射される人の歯並び、歯列は個体差が大きい理由で歯に対して非接触的に照射している。非接触的に照射するためには開口器が必要であり1時間前後のホワイトニング中、開口が強いられ開口疼痛、口腔内乾燥を伴うことが見られる。非接触的な照射は屈折率の問題で照射光が歯の表面で反射され歯内部への照射効率の低下は必然である。過酸化物の濃度が高いほどホワイトニング効果が高くなることは周知であるが、濃度が高くなるほど知覚過敏、歯肉炎症を頻発することも知られている。医療機関で行われるオフィスホワイトニングでは濃度20%以上の高濃度過酸化水素ジェルの使用がほとんである。照射光の強度が強いほど促進が高められることは知られているが、照射光が強いほど歯、歯肉の温度が高くなり発熱によるリスクを伴うことが報告されている。数１００ｍｗ/cm２の高出力の照射能力を有する照射器も見られる。漂白剤の漂白剤ジェルを歯型のトレーに装着しそのトレー経由で歯牙に照射する照射器も知られている。歯の温度を測定するホワイトニング技術も検討されている。照射機器によっては歯面、歯肉を空冷する機器も見られる。

特許公開２００５−４６４２１、特許公開２００２−２００１０１

Effect of light energy on peroxide tooth bleaching.Luk K1, Tam L, Hubert M.Am Dent Assoc. 2004 Feb;135(2):194-201; quiz 228-9.

複数の歯を同時に照射するホワイトニング用照射器において、人により異なる咬み合せ、歯列の各歯面に対して高い照射効率を実現する。照射される歯および歯肉を冷却し高出力の照射を可能としホワイトニングの光促進を向上し結果的に低濃度の過酸化物、あるいは化粧品分類の漂白剤、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムによるホワイトニングを実現する。結果的に知覚過敏、歯肉炎症などの問題を改善するホワイトニングを実現する。照射中に開口器など使用、口中乾燥を避ける快適照射を実現する。照射器が複数の人に使用された場合の衛生面での問題を避けられる安全性の高いホワイトニングを実現する。

課題解決のための第一の発明は光と熱を伝える水性の柔軟なゲルを充填でき、光を内部で反射できる熱伝導性の高い金属キャビティーを有し、キャビティー内で歯面にLED照射ができるマウスピース型の照射器である。第二の発明はマウスピース型照射器のLEDマウント底部の対抗外側面に高熱伝導で接触し、キャビティー内に位置する歯、歯茎、水性ゲル、LED素子を冷却する冷却機構である。第三の発明はマウスピース型の照射器および冷却機構の温度制御においてキャビティー底部にマウントした温度検出で設定した温度を超えた場合にはLED照射をオフにする、あるいは設定した上下限温度を超えた場合には冷却を停止あるいは警報を発する制御システムである。第四の発明は金属性のキャビティーを覆う非熱伝導性でクッション性の高い、光を透過、吸収しない開口部を有し、開口部域でのみ照射されるキャビティーカバーである。第５の発明はマウスピース全体を覆い、光透過性のストレッチフィルム製の使い捨てのマウスピースカバーである。マウスピースカバーと歯面の間には透光性、熱伝導のより漂白ジェルが介在しマウスピースカバーと密着する。

光と熱を伝える水性の柔軟なジェルにより人により異なる咬み合せ、歯列の各歯面がよく密着し、キャビティー内で乱反射した光がより効果的に各歯面を照射する。人により異なる咬み合せ、歯列に適合する開口部を有するキャビティーカバーにより目的の各歯面に選択的に効率よく照射できる。漂白ジェルの介在で屈折率変化が少なく照射効率、歯および歯茎にたいする冷却効率も高い。マウスピース全体を冷却する冷却機構と制御システムによりマウスキャビティーにある歯、歯茎を効率よく冷却し、温度制御が行われ、熱痛を与える高温あるいは過冷却による冷却疼痛を避けることができ快適な照射を可能とする。高出力照射が可能となりホワイトニングの光促進が向上し、結果的に低濃度の過酸化物、あるいは化粧品分類の漂白剤、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムなどでも十分なホワイトニング効果を実現し、知覚過敏、歯肉炎症などの問題を避けるホワイトニングを実現する。ホワイトニングされる複数の歯はマウスピースキャビティーに位置するため開口は不要となり開口器などの使用、口中乾燥を避ける快適照射を実現する。使い捨てタイプマウスピースカバーによりなっており衛生面での問題を避けられる安全性の高いホワイトニングを実現する。

ホワイトニング用マウスピース型LED照射器が装着された歯列で見た透視図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器の外観図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器の透視図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器のキャビティーに装着されたキャビティーカバーの外観図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器が装着された歯の咬み合せで見た透視図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器が装着された歯列に対しての光照射の状態を表す透視図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器が装着された歯の咬み合せに対しての光照射の状態を表す透視図である。 ホワイトニング用マウスピース型LED照射器が装着された口腔奥に位置する歯列に対しての光照射の状態を表す透視図である。 冷却部が水冷のホワイトニング用マウスピース型LED照射器の透視図である。 冷却部がアイスパックを装着したホワイトニング用マウスピース型LED照射器の透視図である。 マウスピース型照射器を駆動させるシステムの系統図である。 歯の内部着色物質の一つである血液由来のポルフィリン色素染色紙の脱色結果図である。

マウスピース型ホワイトニング用LED照射器は1の複数の電気的絶縁処理されたLED素子のアレーが３の熱伝導性金属製のマウスピースのキャビティー底部にマウントされている。LED素子アレーの近辺のキャビティー底部に２の電気的絶縁処理された温度センサーがマウントされている。マウスピースキャビティーと反対側に４のクーラントリザボアがあり７のペルチェ電子冷却器の発熱を除熱する。電子冷却器は高熱伝導接触によりマウスピース全体を冷却する。LED電源ケーブル、温度センサー信号ケーブル、電子冷却器電源ケーブルは８の電気系統ケーブルにまとめられる。クーラントリザボアは９のクーラント循環入口・出口継手を経由して１０の入口、出口のホースにより循環水冷される。電気系統ケーブルと循環ホースは６の系統シースでまとめられ２１の照射制御装置と接続されマウスピース型ホワイトニング用LED照射装置を形成している。５のマウスピース型ホワイトニング用LED照射器のハンドルは施術者が保持したりアーム型の保持器で把持され被施術者に装着が可能である。２６のポンプ電源と２５のポンプによりクーラントの循環が作動する。３０のラジエータと３１のファンにより冷却されたクーラントが循環される。温度センサーは２２の温度信号ケーブルで接続され、２７のシステム制御ユニットに温度信号を供給する。制御ユニットにより２３のLED電源ケーブルと接続された28のLED電源経由で設定した温度を超えた場合にはLEDがオフする制御が可能である。システム制御ユニットにより２４の冷却ペルチェ電源ケーブルと接続された2９のペルチェ電源経由で設定した上下限温度を超えた場合には冷却しない制御が可能である。１１の過酸化物あるいは亜塩素酸ナトリウムなどの漂白ジェルがあらかじめ照射される歯列に塗布されている。１６の歯茎あるいは１５の歯、歯列がキャビティー内位置するように装着された時１４のマウスピースカバーを経由して13のキャビティーカバーとクッション性をもって接触する。キャビティーにより全周囲的に冷却されている１２の柔軟なゲルにより咬み合せ、歯列の多様性に対応し歯、歯ぐきの冷却が可能である。キャビティー内部壁面は光反射される表面状態であり咬み合せ、歯列の多様性に適応し歯面の照射が可能である。１８は照射される光束でありキャビティー内での乱反射により咬み合せ、歯列の多様性に対応し効率のよい歯面への照射が可能となる。歯列正面に対して照射器をオフセットする装着で奥の歯列への効率のよい照射が可能となる。ペルチェ電子冷却器なしに冷却循環クーラント、または冷蔵庫で冷す１９の柔軟なアイスパックでマウスピースを冷却することも可能である。２０のアイスパック充填のキャップ兼保持ハンドルとなっている。歯の内部着色物質と知られているポルフィリン色素で染めた３２の染色紙に1％亜塩素酸ナトリウムのジェル塗布、無塗布、３％過酸化水素ジェル塗布の部位に照射した後の漂白の結果である。３３は1％亜塩素酸ナトリウムによる漂白領域、３５は３％過酸化水素ジェルによる漂白領域、34は無塗布、光照射がなかった領域である。１％亜塩素酸ナトリウムは３％過酸化水素と同等以上の漂白効果が見られる。

マウスピース型ホワイトニング用LED照射器のLED素子は中心波長４５０nm青色光であり光出力６４W、８０００mw/cm2を照射することができる。マウスピースのキャビティーは銅製でありキャビティー内部全周囲内面は光反射率が高く、錆びにくい金メッキがされている。温度センサーはミニチュアサイズの白金温度センサーである。光出力６４Wの高出力のLED素子の発熱を除熱し、マウスピースを冷却するペルチェ電子冷却器は最大吸熱量１２５Wである。キャビティーカバーは光を反射する酸化チタンを混和したシリコンゴムで成形されている。開口部はホワイトニングが行われる現場で対象者の咬み合せ、歯列、歯の大きさに応じカットされ使用される。キャビティー内部に充填される水性ゲルは分子量１５００のポリビニルアルコールを重合した柔軟なスライム特性をもつ透明ゲルである。マウスピースカバーは厚さ20ミクロンのポリエチレンストレッチフィルム製で袋状にマウスピースの形状に合わせて成形されている。クーラントの循環スピードは1時間あたり３０００Lの能力である。ラジエーター冷却ファンは１７０CFMの風量のものである。漂白剤は３％過酸化水素と１％の亜塩素酸ナトリウムのジェルを使用した。着色試験紙に対してではあるが、医療のホワイトニングに使用されている３％過酸化水素ジェルに十分匹敵する漂白脱色効果が化粧品分類の１％亜塩素酸ナトリウムで得られた。

知覚過敏、歯肉炎症などの問題を改善し、快適で安全なホワイトニング実現するホワイトニング用マウスピース型照射器は多くのホワイトニングを望む人を満足させると思われる。薬剤を使用した歯のホワイトニングは医療行為であるが亜塩素酸ナトリウムなどの非医療漂白剤でも漂白促進ができるので美容産業の成長に寄与できる。歯のホワイトニングは歯の内部、外部の着色色素の脱色が目的である。産業分野における脱色にはパルプ、繊維などがあり漂白の主流は過酸化物、塩素系などである。光による脱色も試みられているが被照射物を冷却しながら高出力の光で漂白促進することで漂白剤の使用量を減らせることが期待できる。

１：LED素子のアレー、２：温度センサー、３：マウスピースキャビティー、４：クーラントリザボア、５：LED照射器のハンドル、６：系統シース、７：ペルチェ電子冷却器、８：電気系統ケーブル、９：クーラント循環入口・出口継手、１０、１１：入口、出口のホース、１２：柔軟なゲル、13：キャビティーカバー、１４：マウスピースカバー、１５：歯、歯列、１６：歯茎、１７、１８：LED光束、１９：柔軟なアイスパック、２０：アイスパック充填のキャップ兼保持ハンドル、２１：照射制御装置、２２：温度信号ケーブル、２３：LED電源ケーブル、２４：冷却ペルチェ電源ケーブル、２５：ポンプ、２６：ポンプ電源、２７：システム制御ユニット、２８：LED電源、２９：ペルチェ電源、３０：ラジエータ、３１：ファン

Claims (5)

1. 光と熱を伝える水性の柔軟なゲルが充填でき、光を内部で反射できる熱伝導性の高い金属キャビティーを有し、キャビティー底部にマウントされたLED素子のアレーからの照射光がキャビティー内の壁面で反射、散乱し歯面に光照射できる、底部にマウントされた温度センサーがキャビティー温度信号を供給できるマウスピース型の照射器
2. 上記請求項1の照射器においてマウスピース型照射器のLEDマウント底部の対抗外側面に高熱伝導で接触し、キャビティー内に位置する歯、歯茎、水性ゲル、LED素子を冷却する冷却機構
3. 上記請求項１の照射器および請求項２の冷却機構の温度制御においてキャビティー底部にマウントした温度検出で設定した温度を超えた場合にはLEDが点灯しないあるいは設定した上下限温度を超えた場合には冷却を停止あるいは警報を発する制御システム
4. 上記請求項1のキャビティーを覆う非熱伝導性でクッション性の高い、光を透過、吸収せず、開口部以外からは光が照射されないキャビティーカバー
5. 請求項１のマウスピース全体を覆い、光透過性ストレッチフィルム製の使い捨ての筒型のマウスピースカバー