JP2020512100A - 光コアを含む歯の照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、歯を照らすための、例えば歯のホワイトニングのためのマウスピース（１００）に関する。マウスピースは、スラブ形状の光ガイド（２０３）と、光を光ガイド内に入射させるように構成された少なくとも１つの光源と、光ガイドに接触するように配置された光学的透明素子（１０１）とを含む。光学的透明素子は、光ガイドよりも低い屈折率を有しており、入射された光の内部全反射を可能にする。光は、アウトカップリング構造（２１０）によって光ガイドから取り出され、光ガイドと歯の頬側との間に位置している光学的透明部分の一部を通って、歯を均一な光で照らす。

Description

本発明は、歯の照明装置、及び歯のホワイトニング装置等の口腔ケア又は衛生装置に関する。

歯のホワイトニング装置等の口腔ケア装置は、歯を照らすために光を使用する。この光は、ホワイトニングジェル又はワニスと組み合わせた歯のホワイトニング、消毒用ＵＶ光の使用による歯垢又は細菌に対する衛生、又は他の目的を含む様々な目的に使用することができる。効果的であるためには、光の強度を十分に高くする必要がある。また、光が歯全体に均一な強度分布を有していることも重要である。歯の歯髄腔内の歯髄の損傷を避けるために、歯の加熱を臨界温度よりも低く安全に保つことも重要である。

従って、これらの要件の１つ又は複数に対処する口腔ケア装置が必要である。従って、歯を十分に高い強度で、均一な強度分布で照らすことができ、且つ許容可能な歯の加熱のみを生じさせる口腔ケア装置が必要である。

また、家庭用の口腔ケア装置のニーズがある。従って、家庭用の装置を実現可能にするためには、製造コストが重要である可能性があり、従って、家庭用の製造を可能にする設計が必要になる場合がある。

特許文献１は、１つ又は複数の光源に取り付ける装置を開示しており、この装置は、歯科用ホワイトニング及び光硬化樹脂の光硬化開始のために上下の歯の歯列弓に亘って光エネルギーを同時に伝導及び分配する一方、同時に、個々の歯のホワイトニング及び硬化に使用される光源の利益を保持する。

本発明の発明者は、改善された口腔ケア装置が有益であることを認識し、結果として本発明を考案した。

米国特許出願公開第２００７／０２２４５７０号明細書

歯において均一な光強度の生成を改善することができ、代替的に又は追加的に、歯の加熱を減らすことができる口腔装置を達成することが有利であろう。一般に、本発明は、好ましくは、上述した不利点の１つ又は複数を単独で又は任意の組合せで軽減、緩和、又は排除しようとするものである。

これらの懸念の１つ又は複数により良く対処するために、本発明の第１の態様では、歯を照らすためのマウスピースが提示され、このマウスピースは、
スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドであって、各光ガイドは、第１面と、第１面の反対側に位置する第２面とを含む、光ガイドと、
各光ガイドに光を入射させるように構成された少なくとも１つの光源と、
１つ又は複数の接触位置で第１面の少なくとも一部に接触するように配置された光学的透明素子であって、光学的透明素子は、スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドよりも低い屈折率を有しており、１つ又は複数の接触位置で入射された入射光の内部全反射を可能にし、光学的透明素子の少なくとも一部が、歯の頬側に面するように配置されており、マウスピースが使用されている場合に、歯とスラブ形状の少なくとも１つの光ガイドとの間の光の透過を可能にする、光学的透明素子と、
第２面の一部において各光ガイド内の入射光の方向を変えて、方向が変えられた光の少なくとも一部が第１面を介して光学的透明素子内に透過するのを可能にするように構成されたアウトカップリング構造と、を含む。

有利には、光ガイドは、より低い屈折率を有する光学的透明素子との接触により、表面、すなわち第１面の少なくとも一部に入射された入射光の内部全反射を可能にする。同時に、光学的透明素子は、光ガイドから取り出された光を歯に向けて透過させる。従って、光学的透明素子用の材料は、光ガイドのための被覆（cladding）と歯に向かう光の透過との両方の機能を有し得る。

光ガイドは、入射光線が複数回内部全反射されるため、歯における光の強度分布の均一性を向上させる。

アウトカップリング構造は、第２面の一部に配置される。有利には、光の取出しが第２面の一部、又は光ガイドの表面の一部でのみ生じる場合に、光ガイド内の光は、アウトカップリング構造を介して取り出される前に、より長い距離を進むことがある。光線の長い移動距離は、歯における光の強度分布の均一性を向上させる。

こうして、光が光ガイド内に入射すると、光線は少なくとも第１面で内部全反射する。内部全反射された光線により、この光線は、光ガイド全体で混合され、光強度の均一性を向上させる。光ガイドから混合された光線を取り出すために、アウトカップリング構造は第２面の一部で光の方向を変える。散乱された光線は、光ガイドの本体部分を通して第１面に伝導され、その第１面で散乱された光線の一部は内部全反射を受けるが、他の光線は、第１面を通して、光学的透明素子を介して歯に伝導される。

一実施形態によれば、アウトカップリング構造は、第２面におけるアウトカップリング構造の位置に応じて、異なる割合の入射光の方向を変えるように構成される。有利には、位置を光取出しの割合に依存させることにより、アウトカップリング構造は、例えば導波路の位置の関数として光取出しを増大させることにより、光の取出しによって生じる導波管内の光出力の漸進的な減少を補償するように構成することができる。

一実施形態によれば、アウトカップリング構造は、光の方向を変えるために第２面の異なる位置に配置された複数の個々のアウトカップリング構造を含む。有利には、個々のアウトカップリング構造は、第２面の所与の領域の光取出しの割合が第２面の位置の関数として変化するように、可変の光取出しの割合、例えば、１０％を達成するように構成され得る。表面が光学的透明素子等の低屈折率材料と接触している場合に、個々のアウトカップリング構造同士の間の間隔は、内部全反射を与え得る。

例えば、個々のアウトカップリング構造は、アウトカップリング構造の位置に応じて異なる割合の入射光の方向を変えるように構成され得る。異なる割合の入射光の再方向付けは、個々のアウトカップリング構造を異なるサイズ、隣接する個々の構造同士の間の異なる間隔、又はそれらの組合せで配置して、異なる割合の入射光の方向を変えることにより達成され得る。有利には、可変サイズ又は可変間隔によって、可変する光の取出しを達成するための簡素な製造方法が提供される。

一実施形態によれば、アウトカップリング構造は、散乱、鏡面反射、屈折、又はそれらの組合せによって光の方向を変えるように構成される。有利には、光ガイドの第２面は、他の構成要素を必要とせずに、散乱、反射、又は屈折を生じさせるように製造され得る。あるいはまた、別個の構成要素、例えば散乱、反射、又は屈折を生じさせる材料のシートを第２面に接続してもよい。

一実施形態によれば、アウトカップリング構造は、第２面でのみ光の方向を変えるように構成される。他の表面が光の再方向付けを生じさせるために使用されないため、これらの表面は内部全反射を生じさせ、光の均一性を向上させることができる。

一実施形態によれば、マウスピースは、各光ガイドの第２面を透過した光を反射してそれぞれの光ガイドに戻すように構成された少なくとも１つの反射器を含む。有利には、反射器は、歯における光照射に対する電力の効率を改善し、それにより光源からの発熱を低減する。例えば、歯の頬側で反射した光は、光ガイド及びアウトカップリング構造を透過する。反射器を使用すると、この光を反射して光ガイドに戻すことができる。

一実施形態によれば、マウスピースは、各光ガイドの第１面を透過した光の少なくとも一部を反射してそれぞれの光ガイドに戻すように構成された少なくとも１つの反射器を含む。有利には、反射器は、光源からの直接的な光を少なくとも部分的に反射して光ガイドに戻すように第１面に配置され、歯の表面での光強度によるホットスポットの形成を制限することができる。反射器は、光の部分的な透過を可能にする部分反射器であってもよい。

一実施形態によれば、スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドは、スラブ形状の２つの光ガイドを構成し、複数の光源が、両方の光ガイドに光を入射させるために２つの光ガイドの間に配置される。有利には、光源は、例えば咬合面において光源同士の間に配置され、マウスピースの高さを減らすか、又は光源のためのプリント回路基板の数を減らすことができる。

一実施形態によれば、光ガイドは、光ガイドと一体的に形成され、且つ光を光ガイド内に取り入れる（結合する）ように構成された少なくとも１つの光インカップリング素子を含む。例えば、光インカップリング素子は、長手方向の端部に、又は長手方向のエッジ部に沿って配置してもよい。

少なくとも１つの光インカップリング素子は、少なくとも１つの光源からの入射光のビーム広がりを変更することにより、及び／又は各光源の各主方向に沿って受け取った入射光を光ガイドの平面において異なる方向に反射することにより、光を光ガイド内に取り入れる（結合する）ように構成され得る。有利には、ビーム広がりの減少によって、光源からのより多くの光線が内部全反射されるため、光効率が改善する。有利には、光の方向を変えることによって、光源を様々な方法で配置して、設計又は製造プロセスを改善することができる。

一実施形態によれば、マウスピースは、光学的透明素子、シール構造、及び歯の頬側によって規定される空間内に塗布された歯科物質を保持するように構成されたシール構造を含む。シール構造は、ユーザの歯茎に接触するように配置されたリムの形態であり得、光が歯に向けて伝導される光ガイドの表面、リム、及び歯の頬側の間に空間が形成される。有利には、リムは、光学的透明素子と同じ材料、透明なシリコーンで作製してもよい。リムは、例えば白い塗料によって、又は白い材料等の不透明な材料からリムを作製することによって光を反射し、歯から反射した光の再利用を改善するように構成され得る。

一実施形態によれば、光ガイドは、マウスピースの本体部分に少なくとも部分的に囲まれ、本体部分は光学的透明素子を含む。光学的透明素子を形成し得る本体部分は、光ガイドより低い屈折率を有し、光ガイドと（例えば光が取り入れられる位置又はアウトカップリング構造の位置以外の位置の）本体部分との間の接触界面での内部全反射を可能にし得る。

本発明の第２の態様は、歯を照らすための第１の態様によるマウスピースの使用に関し、この使用は、
光学的透明素子がユーザの歯列弓に面しており、且つその歯列弓に沿って延びるようにマウスピースを配置することと、
光ガイドの第１面及び光学的透明素子を連続的に透過する光により歯を照らすことと、を含む。

要約すると、本発明は、歯を照らすための、例えば歯のホワイトニングのためのマウスピースに関する。マウスピースは、スラブ形状の光ガイドと、光を光ガイド内に入射させるように構成された少なくとも１つの光源と、光ガイドに接触するように配置された光学的透明素子とを含む。光学的透明素子は、光ガイドよりも低い屈折率を有しており、入射光の内部全反射を可能にする。光は、アウトカップリング構造によって光ガイドから取り出され、光ガイドと歯の頬側との間に位置する光学的透明部分の一部を通って、均一な光で歯を照らす。

一般に、本発明の様々な態様は、本発明の範囲内で可能な任意の方法で組み合わせて結合することができる。本発明のこれら及び他の態様、特徴及び／又は利点は、以下に記載される実施形態を参照して説明され、明らかになるだろう。

本発明の実施形態について、単なる例として、図面を参照して説明する。
歯の照明装置として使用するためのマウスピースを示す図である。 １つの光ガイドを含むマウスピースの実施形態の断面図である。 ２つの光ガイドを含むマウスピースの実施形態の断面図である。 別個のアウトカップリング構造を含む構造の例を示す図である。 アウトカップリング構造が反射構造を含む実施形態の構造の例を示す図である。 咬合面に平行な平面におけるマウスピースの断面図である。 光ガイドの長手方向端部に光を入射させるための光インカップリング素子と共に構成された光ガイドの実施形態を示す図である。 光ガイドの下エッジ部及び上エッジ部に光を入射させるための光インカップリング素子と共に構成された光ガイドの実施形態を示す図である。

図１は、歯の照明装置として使用するためのマウスピース１００の実施形態を示している。ユーザの歯は、歯のホワイトニング、歯垢又は細菌に対する衛生、又は他の口腔衛生又はケアの用途のために光で照らされ得る。マウスピースは、家庭用の消費者用製品であっても、プロが使用する専門家用製品であってもよく、いずれの場合も、ユーザ、すなわち家庭のユーザ又は患者は、装置から照明を受ける人である。

マウスピース１００は、歯の頬側に面して光をその頬側の歯に伝導するように構成された光学的透明素子１０１を含む。光学的透明素子１０１は、マウスピース１００を含む本体部分１０５によって取り囲まれている。

一実施形態によれば、マウスピース１００は、光学的透明素子１０１の少なくとも一部に沿って延びる突出する噛み合い部分（bite part）１０２を含む。噛み合い部分１０２は、噛み合い面、すなわち図示された噛み合い部分１０２の面を形成するように外側に延びる。ユーザは、上下の噛み合い面を噛むことができ、それにより歯の上下の咬合側（occlusal sides）が噛み合い面に接触する。このようにして、歯から噛み合い部分１０２に力を加えることにより、マウスピースを口内の所定の位置に保持することができる。

一実施形態によれば、マウスピース１００は、シール構造１０３を含む。シール構造１０３は、図示されるように、光学的透明素子１０１及びオプションで噛み合い部分１０２を囲む閉じたリムとして形成され得る。あるいはまた、シール構造１０３は、例えば噛み合い部分１０２の端面の近くにある開口部を含むリムとして形成してもよく、それによってリム１０３が光学的透明素子１０１を部分的に取り囲む。シール構造１０３は、上下の歯列弓に沿ってユーザの歯肉に接触する形状とすることができる。シール構造１０３の機能は、光学的透明素子１０１、シール構造１０３、及び歯２０１の頬側２０１ａ（図２参照）によって規定される空間内に塗布された歯科物質を保持するシール構造として機能することである。従って、シール構造１０３は、歯科用物質、例えば歯のホワイトニングジェル又は他の歯科物質の漏出を防ぐ。噛み合い部分１０２が咬合面２３０より上又は下に歯科用物質の位置を保持するため、オプションの噛み合い部分１０２は、シール構造１０３の一部として見ることもできる。

噛み合い部分１０２の更なる機能は、マウスピース１００に力を加えたときにマウスピース１００の形状を保持することである。例えばマウスピース１００がユーザにとって大き過ぎる場合に、ユーザは、リム１０３が歯茎と接触するように、マウスピース１００に圧力を加える。

本体部分１０５及び光学的透明素子１０１は、シリコーン又は同様の材料のような弾性材料から作製され得る。例えば、光学的透明素子１０１は、透明なシリコーン又は他の透明なポリシロキサンポリマーから作製してもよい。本体部分１０５及び光学的透明素子１０１は、同じ材料又は異なる材料から作製してもよい。本体部分１０５及び光学的透明素子１０１は、例えば、ワンピースの本体、例えば単一の物質から成形されたワンピースの本体として形成してもよい。

光学的透明素子１０１は、透明部分と呼ばれ、すなわち、光学的透明素子内で光を散乱しないという意味で透明である。しかしながら、実際には、歯の透明な材料は、不規則性、例えば粒子を含み、ある程度の光散乱が起こる可能性があることを意味する。従って、光学的透明素子は、光学的に半透明な素子と呼ばれ得る。

図２Ａは、噛み合い部分１０２の噛み合い面に対して直交し且つ咬合面２３０に対して直交する平面におけるマウスピース１００の断面の主要なスケッチを示している。

図２Ａは、歯２０１の頬側２０１ａに面するように配置された、すなわち、光学的透明素子（光透過素子）１０１の外面が頬側の歯２０１に面するように配置された光学的透明素子１０１を示す。図２Ａは、噛み合い部分１０２及びリム１０３をさらに示す。

マウスピース１０１は、光学的透明素子１０１に沿って延びる光ガイド２０３と、光を光ガイド内に入射させるように構成された１つ又は複数の光源２１３とをさらに含む。光ガイドは、第１面２０４と、第１面の反対側に位置する第２面２０５とを含む。各光ガイド２０３の第１面２０４は、光ガイド２０３の第１面２０４の少なくとも一部が光学的透明素子１０１に接触するように、光学的透明素子１０１に沿って延びる。光ガイド２０３は、光学的透明素子１０１の屈折率よりも高い屈折率を有しており、光ガイド２０３が光学的透明素子１０１に接触する位置における入射光の内部全反射を可能にする。例えば、光ガイド２０３は、（シリコーンから作製され得る）少なくとも光学的透明素子１０１の材料よりも高い屈折率を有するポリカーボネートから作製してもよい。光ガイド２０３の代替材料には、ポリメチルメタクリラート、環状オレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリエーテルイミド、スチレン、及びＯＫＰ−４のようなポリエステルが含まれる。

入射光の複数の内部反射によって光混合を与えることに加えて、光ガイド２０３は、第１面２０４を介して光学的透明素子１０１に光を透過させるようにさらに構成される。光学的透明素子１０１は、光を光ガイドから歯２０１、特に頬側２０１ａの歯に向けて透過させるように構成される。

光ガイド２０３は、一般に、長方形又は楕円形の断面形状或いは同様の細長い断面形状、すなわち、光ガイドの長手方向の長さに直交する平面の断面形状を有するスラブ（slab）形状である。細長い断面形状は、上及び／又は下の歯列弓、又はその一部に沿って歯２０１の頬面の上に延びる延長部を有してもよい。細長い断面形状は、歯に向けて透過される光の均一性を向上させ得る。長方形の場合に、第１面２０４は、光ガイドの平面のうちの１つを指し得る。一般的に、例えば楕円形の断面形状の場合に、第１面２０４は、歯の頬側に面するように配置された表面の一部を指し得る。

参考のために、本説明は、光ガイド２０３が、歯列弓に沿って、すなわち図２Ａの断面平面への方向に縦方向の延長部と、下歯列弓から上歯列弓への、すなわち断面図における光ガイド２０３の下部から上部への垂直延長部とを有すると規定する。

本体部分１０５と光学的透明素子１０１とを組み合わせて、光ガイド２０３を少なくとも部分的に取り囲んでもよい。従って、光ガイド２０３は、本体部分１０５及び光学的透明素子１０１によって少なくとも部分的に囲まれ得る。

本体部分１０５は、光学的透明素子１０１、背面２０７、噛み合い部分１０２、及び他の部分等の異なる部分から構成され得る。本体部分の１つ又は複数は、おそらく異なる材料の別個の部品として形成され、その後例えば接着剤によって接続される。あるいはまた、本体部分１０５の１つ又は複数の部分は、単一の材料からワンピースの本体として形成してもよい。

光学的透明素子１０１に加えて、本体部分１０５の他の部分は、光ガイド２０３の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料から作製してもよい。従って、（光ガイド２０３の表面が本体部分１０５及び光学的透明素子１０１の部分のより高い屈折率と接続される）場所で十分に高い入射角で光ガイド２０３の表面に当たる光線２２０は、内部全反射を受けることになる。内部全反射を生じさせるために必要な最小入射角は、既知の光学法則によって決定される。入射角は、入射光線と入射点における表面の法線との間の角度として規定される。

一例では、光学的透明素子１０１は、光ガイド２０３と光学的透明素子１０１との間の接触位置が第１面２０４だけでなく、例えば第２面２０５及び／又は光ガイド２０３のエッジ部でも確立されるように、光ガイド２０３を少なくとも部分的に囲むように構成される。この例によれば、光学的透明素子１０１は、本体部分又は本体部分の一部を構成してもよい。従って、接触位置に当たり、且つ十分に高い入射角を有する光線は、内部で反射される。

光が光ガイド２０３又は光学的透明素子１０１との接触部を介して噛み合い部分１０２に透過するのを回避するために、光ガイド２０３又は光学的透明素子１０１と接触する噛み合い部分１０２の延長部は、入射光を反射して光ガイドに戻すために拡散反射又は鏡面反射を行い得る。あるいはまた、噛み合い部分１０２は、光を散乱させる材料、例えば、ＴｉＯ２又は他の白い材料のような散乱粒子で満たされた透明なシリコーンから作製してもよい。

光ガイドからの光を歯２０１に向けて結合するために、マウスピース１００は、第２面２０５の一部で光ガイド内の光の方向を変えて、方向が変えられた光の少なくとも一部を第１面２０４を介して光学的透明素子１０１内に透過させるのを可能にするように構成されたアウトカップリング（out-coupling）構造２１０をさらに含む。アウトカップリング構造によって方向が変えられた光線２２０の一部は、第１面２０４に対して、屈折によって取り出される（coupled out）のに十分大きい角度を有する一方、他の方向が変えられた光線２２０は、内部反射されるのに十分に傾斜した角度を有する。こうして、アウトカップリング構造２１０によって方向を変えられた光の少なくとも一部は、第１面と第２面との間の光ガイドの厚さを介して第２面２０５から第１面２０４に伝播し、第１面２０４を通って歯２０１の頬側２０１ａに向けて伝播する。

特に、アウトカップリング構造は、第１面２０４ではなく、第２面２０５のみで光の方向を変えるように構成され得る。従って、アウトカップリング構造２１０は、第１面２０４が非散乱表面である、すなわち光が屈折によって第１面２０４を透過するように構成され得る。

光ガイド２０３と光学的透明素子１０１又は本体部分１０５との間の接触位置は、アウトカップリング構造２０５が存在していない第２面の位置で確立され得る。

アウトカップリング構造２１０は、異なる方法で作製してもよい。例えば、アウトカップリング構造は、入射光の例えば散乱の形態での再方向付け望まれる第２面２０５の部分に塗料、接着剤、又は他の材料を塗布することにより作製してもよい。別の例では、アウトカップリング構造は、入射光の再方向付け又は散乱が望まれる第２面２０５の部分において、第２面２０５を粗くすることにより、例えば表面をエッチング、サンドブラストするか、又は光ガイド２０３の型成形中に散乱表面が型成形された構造を適用することにより作製してもよい。別の例では、アウトカップリング構造２１０は、反射により光を取り出すように構成された反射構造を含んでもよい。例えば、平面が配置されたプリズムのような反射構造は、発散又は収束反射によって光を取り出すように構成された反射球のような鏡面反射又は反射構造によって光を取り出す。アウトカップリング構造２１０は、散乱及び反射によるアウトカップリング構造の組合せを含み得る。

一般に、アウトカップリング構造２１０は、第２面２０５の一部（例えば、エッチングされた表面）によって構成してもよく、又はアウトカップリング構造２１０は、別個の構造、例えば第２面２０５にプリントされた塗料の層であってもよい。いずれの場合も、アウトカップリング構造２１０は、第１面２０４の反対側に配置される。

マウスピース１００は、光ガイドの第１及び／又は第２面２０４、２０５を透過した光を反射して光ガイドに戻るように構成された１つ又は複数の反射器２３１、２３２と共に構成され得る。

１つ又は複数の反射器２３２は、第１面２０４の前、すなわち第１面２０４と光学的透明素子１０１との間に配置され、光源２１３から直接的に放射される光線を第１面に対して大きな入射角で反射することができる。そのような直接的な光線は、事前の光混合なしに第１面２０４を透過し、従って、光が結合される光ガイド２０３の端部にホットスポット、すなわち高強度レベルを形成する可能性がある。

反射器２３２は、全ての入射光又は入射光のある割合の出力を反射するように構成され得る。こうして、反射器２３２は、一般に、光ガイド２０３の第１面２０４を透過した光の少なくとも一部を反射して、それぞれの光ガイドに戻すように構成される。

光ガイド２０３の垂直方向及び長手方向の延長部の前方反射器２３２の寸法は、内部全反射するには大き過ぎる入射角を有する光線が前方反射器２３２によって反射されるように決定することができる。前方反射器２３２は、個々の反射器として、例えば光源２３２毎に１つ、上部及び下部で光ガイド２０３の長手方向延長部に沿って延びる細長い反射器として配置することができる。前方反射器２３２は、前面２０４の所望の位置にプリントされた白色塗料、前面２０４に接続された反射素子、又は他の手段によって形成してもよい。

追加的又は代替的に、１つ又は複数の反射器２３１は、例えば第１面２０４から見たときに、例えばアウトカップリング構造２１０と背面２０７との間の第２面２０５の後ろに配置してもよい。後方反射器２３１は、光、（例えば第１面２０４、続いて第２面２０５を介して光ガイド２０３及びアウトカップリング構造２１０を透過した）歯２０１からの散乱光を反射する。さらに、後方反射器２３１は、入射角が大きいため、第２面２０５を透過した光源からの直接的な光線を反射するように構成され得る。反射器２３２は、好ましくは、全て又は実質的に全ての光を反射して光ガイドに戻すように構成される。１つ又は複数の後方反射器２３１は、背面２０７の反射面として形成してもよい。例えば、背面２０７は、不透明材料、又は散乱粒子で満たされた透明材料から形成してもよい。この場合に、第２面２０５に面する背面２０７の表面は、反射器２３１を構成してもよい。別の例では、背面２０７は透明な材料から形成される。この場合に、１つ又は複数の後方反射器２３１は、背面２０７の反射面、例えば白色塗装外面、又は背面２０７の外面に接続されるか、又は背面２０７に埋め込まれる他の反射性材料によって形成してもよい。

図２Ｂは、図２Ａの単一の光ガイド２０３の代わりに、スラブ形状の２つの光ガイド２０３を含むマウスピース１００の実施形態を示す。マウスピース１００が使用される場合に、上部光ガイド２０３は主に上歯列弓を照らし、下部光ガイド２０３は主に下歯列弓を照らす。２つの光ガイドは、図２Ａのように上下に配置された光源２１３によって照明され得る。代替的又は追加的に、１つ又は複数の光源２１３は、例えば両方の光ガイドに光を入射させるためのマウスピースの咬合面２３０において２つの光ガイドの間に配置され得る。例えば、ＬＥＤ等の光源の列は、上部光ガイドに光を入射させるように配置され、光源２３０の別の列は、下部光ガイドに光を入射させるように配置され得る。あるいはまた、複数の光源を交互に配置して、上部及び下部光ガイドに光を入射させてもよい。

図２Ｂの例では、噛み合い部分１０２は、各光ガイド２０３がマウスピース１００の上部又は下部から噛み合い部分１０２まで延びるように、光ガイド２０３の幅を貫いて延びることができる。２つの光ガイド２０３を分離する噛み合い部分１０２の一部を使用して、光源を保持する、例えば光源２１３が接続されるプリント回路基板を支持することができる。光ガイド２０３と接触する噛み合い部分１０２の延長部の表面は、噛み合い部分１０２への光の入射を防ぐために拡散又は鏡面反射性であってもよい。

図２Ｂのマウスピース１００の実施形態の部品及び要素は、図２Ａのマウスピース１００の対応する部品及び要素と同じ機能を有する。

図３Ａは、第２面２０５に向かって見たときのアウトカップリング構造２１０の例を示している。アウトカップリング構造は、複数の分離したアウトカップリング構造、例えば、光ガイド２０３の第２面２０５の複数の別個の位置に光を散乱させる又は光の方向を変えるように構成された構造３１０を含む。図示のように、少なくともいくつかのアウトカップリング構造は、光ガイド２０３の垂直方向２３１に沿って、すなわち１つ又は複数の光源２１３の主照明方向に沿って異なる高さを有することができる。複数の光源２１３は、光ガイド２０３の細長い延長部に沿って配置され、光ガイド２０３の上側及び下側の細長いエッジ部３０１、３０２を介して光を入射させる。

分離されたアウトカップリング構造３１０は、第２面２０５に面する等しい又は異なる表面積を有し得る。例えば、アウトカップリング構造３１０の異なる高さ又は表面積の形態の異なるサイズは、光源２１３のうちの１つからのアウトカップリング構造２１０の距離に依存して増大又は変化し得る。例えば、分離されたアウトカップリング構造３１０のサイズは、咬合面２３０（光源２１３が上エッジ部及び下エッジ部に配置される場合）に向けて又は細長いエッジ部のうちの１つ（光源２１３が反対の細長いエッジ部にのみ配置される場合）に向けて増大し得る。例えば、咬合面２３０の下の分離されたアウトカップリング構造３１０のサイズは、咬合面２３０の下の光源２１３までの距離が増大するにつれて、咬合面に向けて増大し得る。

第１面２０５に面するアウトカップリング構造３１０のサイズは、第２面２０５での光の散乱に関与するサイズである。例えば、アウトカップリング構造３１０のサイズは、散乱が望まれる第２面２０５の一部の塗料の面積、第２面２０５の粗い表面部分の面積、又は反射表面の面積であり得る。

光源２１３までの距離に応じてアウトカップリング構造のサイズを変更することにより、光源２１３からの光線がアウトカップリング構造のある場所に当たる確率は、光伝播の主方向（ここでは、光ガイド２０３の垂直方向）に沿って増大する、すなわち歯に到達する光がより均一になるように光源２１３までの距離の関数として増大する。

代替的に又は追加的に、アウトカップリング構造３１０のサイズを変更するために、光の取出し（out-coupling）は、光ガイド２０３の位置の関数として、隣接する個々の構造同士の間の距離／間隔を変更することにより、光ガイドに沿った位置と１つ又は複数の光源２１３との間の距離に依存して、アウトカップリング構造の形状又はパターンを変更することにより、アウトカップリング構造２１０の密度に依存して、又はそれらの組合せに依存して行うことができる。アウトカップリング構造の密度は、例えば第２面２０５に適用される散乱構造の密度を変更することによって、例えば光源２１３から離れる方向に沿って変化する表面が型成形された構造を適用することによって、変化し得る。

こうして、一般に、アウトカップリング構造２１０は、アウトカップリング構造によって方向が変えられる光の量（例えば、入射光対方向が変えられた光の割合又は分数）が、第２面の垂直方向に沿った位置と少なくとも１つの光源２０３との間の距離に依存するように構成され得る。

少なくとも１つの光源２１３が光ガイド２０３の上側及び下側の細長いエッジ部のうちの１つに沿ってのみ配置される実施形態では、アウトカップリング構造は、光源からの光線がアウトカップリング構造２１０に当たる確率が、光源２１３のない細長いエッジ部で最大になるように変化してもよい。

代替形態（図示せず）として、マウスピース１００は、アウトカップリング構造２１０が咬合面２３０に直交する方向に、すなわち垂直方向に沿って長手方向領域として延びるように構成され得る。この場合に、少なくとも１つの光源２１３が配置される垂直側部への距離が増大するにつれて、アウトカップリング構造３１０のサイズは、光ガイド２０３の長手方向の延長部に沿って増大する。アウトカップリング構造２１０のサイズは、歯の正中線３３１で又はその近くで或いは反対側４０２で（光源２１３がその反対側に配置されていない場合）最大になることができる。この例では、１つ又は複数の光源２１３は、左の垂直辺３０４に沿って、右の垂直辺３０３に沿って、又は両方の垂直辺に沿って配置され得る。

光源２１３をより広い面積に亘って分布させるために、光源２１３を垂直方向３０３、３０４に沿って配置するのに比べて、光源２１３を上側の長手方向側面３０１及び／又は下側の長手方向側面３０２に沿って配置することが好ましい。より広い面積に亘って分布させることにより、光源によって生成される光の強度及び熱のホットスポットを減少させることができる。さらに、上側及び／又は下側の長手方向側面３０１、３０２に沿って光源２１３を配置することにより、光源からの廃熱は、血液潅流（profusion）がヒートシンクとして機能する歯茎で覆われた歯の領域で生成される。

図３Ｂは、アウトカップリング構造２１０がプリズム状構造又は球状構造のような他の構造等の反射構造３１０を含む実施形態における光ガイド２０３の断面図を示す。反射される入射光線の割合は、反射構造３１０のサイズ、ここでは角度付き表面の面積に依存する。構造３１０は、拡散反射性又は鏡面反射性であってもよい。

一般に、アウトカップリング構造２１０は、第２面２０５におけるアウトカップリング構造の位置に応じて、異なる割合の入射光の方向を変えるように構成され、方向が変えられる入射光の割合が、例えば光源２１３からの距離の関数として増大する、又は咬合面２３０に向けて増加するように、可変する光の取出しを提供することができる。可変する光の取出しは、上述したように、アウトカップリング構造２１０のサイズ、密度、又は他の特性を変化させることにより達成され得る。

図４は、咬合面に平行な平面におけるマウスピース１００の断面図を示している。図３は、光ガイド２０３の長手方向の延長部に沿って、且つ歯２０１の歯列弓に沿って配置された複数の光源２１３を示している。便宜上、噛み合い部分１０２はこの図では見えない。アウトカップリング構造２１０は、主に点線として示されている。光学的透明素子１０１、リム１０３、及び背面２０７は、単一の材料から作製されたワンピースの本体として示されているが、可能な異なる材料の別個の部分を構成することもできる。

図５Ａは、光ガイド２０３の実施形態を示しており、ここで少なくとも１つの光源が、光ガイド２０３の長手方向の端部に光を入射させるように配置されている。光の取入れ（in coupling）は、例えば長手方向端部で光ガイドと一体に形成された１つ又は複数の光学的インカップリング素子５０１によって達成され得る。従って、光ガイド２０３及びインカップリング素子５０１は、同じタイプの透明材料、例えばポリカーボネートからワンピースの本体として形成してもよい。例えば、光学的インカップリング素子５０１は、複合放物面集光器として構成され、光源２１３からの入射光のビーム広がりを変えることにより光を光ガイド内に結合することができる。従って、インカップリング素子５０１は、光源２１３によって放射される光線の立体角（solid angle）を減少させる。このようにして、より多くの入射光線が内部反射されるように、光ガイドの表面に対する光線の入射角が減少する。

図５Ｂは、光ガイド２０３の実施形態を示しており、ここで少なくとも１つの光源２１３が、下エッジ部及び上エッジ部、すなわち咬合面２３０の上下で光ガイド２０３内に光を入射させるように配置される。光ガイド２０３は、インカップリング素子５０２と共に構成される。インカップリング素子５０２及び光ガイドは、図５Ａのインカップリング素子５０１と同様に、ワンピースの本体として形成してもよい。インカップリング素子５０２は、第２面２０５を通して光を受け取り、受け取った光を反射して、光ガイドにおいて垂直方向に伝播するように構成される。一般に、インカップリング素子５０２は、各光源２１３の主方向に沿って受け取られた入射光を、光ガイドの平面内の異なる方向に反射するように構成され得る。有利には、光源２１３、例えばＬＥＤは、共通のプリント回路基板５０３に取り付けられ、電気的に接続され得る。

本発明について、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明してきたが、そのような図示及び説明は、限定的ではなく、例又は例示的であると見なすべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、明細書の開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。請求項において、「備える、有する、含む（comprising）」という語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a, an）」は複数を除外するものではない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。請求項中の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈すべきではない。

Claims (15)

1. 歯を照らすためのマウスピースであって、当該マウスピースは、
   スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドであって、各光ガイドは、第１面と、該第１面の反対側に位置する第２面とを含む、光ガイドと、
   各光ガイド内に光を入射させるように構成された少なくとも１つの光源と、
   １つ又は複数の接触位置で前記第１面の少なくとも一部に接触するように配置された光学的透明素子であって、該光学的透明素子は、前記スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドよりも低い屈折率を有しており、前記１つ又は複数の接触位置で入射された入射光の内部全反射を可能にし、前記光学的透明素子の少なくとも一部が、前記歯の頬側に面するように配置されており、当該マウスピースが使用されている場合に、前記歯と前記スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドとの間の光の透過を可能にする、光学的透明素子と、
   前記第２面の一部において各光ガイド内の入射光の方向を変えて、該方向が変えられた光の少なくとも一部が前記第１面を介して前記光学的透明素子内に透過するのを可能にするように構成されたアウトカップリング構造と、を有する、
   マウスピース。
2. 前記アウトカップリング構造は、前記第２面における前記アウトカップリング構造の位置に応じて、異なる割合の前記入射光の方向を変えるように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
3. 前記アウトカップリング構造は、光の方向を変えるために前記第２面の異なる位置に配置された複数の個々のアウトカップリング構造を含む、請求項１に記載のマウスピース。
4. 前記個々のアウトカップリング構造は、前記アウトカップリング構造の前記位置に応じて、異なる割合の前記入射光の方向を変えるように構成される、請求項３に記載のマウスピース。
5. 前記個々のアウトカップリング構造は、異なる割合の入射光の方向を変えるために、異なるサイズ、隣接する個々の構造同士の間の異なる間隔、又はそれらの組合せで配置される、請求項４に記載のマウスピース。
6. 前記アウトカップリング構造は、散乱、鏡面反射、屈折、又はそれらの組合せによって光の方向を変えるように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマウスピース。
7. 前記アウトカップリング構造は、前記第２面のみで光の方向を変えるように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
8. 当該マウスピースは、各光ガイドの前記第２面を透過した光を反射して、それぞれの前記光ガイドに戻すように構成された少なくとも１つの反射器を含む、請求項１に記載のマウスピース。
9. 当該マウスピースは、各光ガイドの前記第１面を透過した前記光の少なくとも一部を反射して、それぞれの前記光ガイドに戻すように構成された少なくとも１つの反射器を含む、請求項１に記載のマウスピース。
10. 前記スラブ形状の少なくとも１つの光ガイドはスラブ形状の２つの光ガイドを構成し、複数の前記光源は、光を前記２つの光ガイド内に入射させるために両方の光ガイドの間に配置される、請求項１に記載のマウスピース。
11. 前記光ガイドは、前記光ガイドと一体に形成され、且つ光を前記光ガイド内に結合するように構成された少なくとも１つの光インカップリング素子を含む、請求項１に記載のマウスピース。
12. 前記少なくとも１つの光インカップリング素子は、
    前記少なくとも１つの光源からの前記入射光のビーム広がりの変化、及び／又は
    各光源の主方向に沿って受け取った前記入射光を、前記光ガイドの平面において異なる方向に反射すること、
    によって光を前記光ガイド内に結合するように構成される、請求項１１に記載のマウスピース。
13. シール構造であって、前記光学的透明素子、前記シール構造、及び前記歯の前記頬側によって規定される空間内に塗布された歯科物質を保持するように構成されたシール構造を含む、請求項１に記載のマウスピース。
14. 前記光ガイドは、当該マウスピースの本体部分に少なくとも部分的に囲まれており、前記本体部分は、前記光学的透明素子を含む、請求項１に記載のマウスピース。
15. 歯を照らすための請求項１に記載のマウスピースの使用であって、当該使用は、
    前記光学的透明素子がユーザの前記歯の前記頬側に面するように前記マウスピースを配置することと、
    前記光ガイドの前記第１面及び前記光学的透明素子を連続的に透過する光により前記歯を照らすことと、を含む、
    使用。

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