JP2023167003A - ポリマーを硬化させるための歯科用手持ち式装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率かつ省エネルギー型に構成された歯科用手持ち式装置を提供する。【解決手段】第１の波長領域の光を放射するためのレーザダイオードを備えた第１の光源１０１－１と、第２の波長領域の光を放射するための第２の光源１０１－２とを有してなる、光を使用してポリマー１０７を硬化させるための歯科用手持ち式装置１００に関する。第１の波長領域の強度の極大が４４０ないし４６０ｎｍに存在し、第２の波長領域の強度の極大が４００ないし４２０ｎｍに存在する。【選択図】図１

Description

この発明は、光を使用してポリマーを硬化させるための歯科用手持ち式装置、ならびに光を使用してポリマーを硬化させる方法に関する。

本発明の目的は、歯科用手持ち式装置を高効率かつ省エネルギー型に構成することである。

前記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。技術的に好適な実施形態が、従属請求項、発明の詳細な説明、および添付図面の対象である。

第１の態様によれば、第１の波長領域の光を放射するためのレーザダイオードを備えた第１の光源と；第２の波長領域の光を放射するための第２の光源とを有してなる、光を使用してポリマーを硬化させるための歯科用手持ち式装置によって上記の技術的な課題が解決される。レーザダイオードの光線は僅かにしか拡散しない。レーザダイオードと発光ダイオードの組み合わせによって発生する熱がより少なくなくなり、歯科用手持ち式装置の効率が向上する。表面上のより良好な硬化と高い表面品質の両方が達成される。歯科用手持ち式装置を、より小型の蓄電池とより少ない材料消費で製造することができる。レーザダイオードによって、より大きな離間距離にある充填物も効率良く硬化させることができ、放出された光の分散も小さくなる。追加的な光源との組み合わせによって、歯科用手持ち式装置が広範囲のスペクトルを生成することができる。

この歯科用手持ち式装置の好適な実施形態によれば、第１の波長領域の強度の極大が４４０ないし４６０ｎｍに存在する。それによって例えば、その波長領域をレーザダイオードによって効率良く生成し得るという技術的な利点が達成される。より少ない熱生成とより少ないエネルギー消費を実現する。加えて、直線的な照射と有効な進入深度が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、第２の波長領域の強度の極大が４００ないし４２０ｎｍに存在する。それによって例えば、表面上のより良好な硬化と高い表面品質が実現されるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、第１の光源が第２の光源よりも高い放射出力を有する。それによって例えば、開始剤システムと無関係に可能な限り多くの材料に歯科用手持ち式装置を適用することができるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、第２の光源がレーザダイオードあるいは発光ダイオードを備える。それによって例えば、極めて好適な光源を使用することができるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、第１および第２の光源を同時に動作させるように歯科用手持ち式装置が構成される。それによって例えば、ポリマーの硬化が加速され、および／または物理的な特性の改善が実現されるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、歯科用手持ち式装置が光ファイバの束を備える。それによって例えば、両方の光源の光が硬化させるべきポリマーに効率的に到達し得るという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、レーザダイオードの光が束の中の光ファイバに入射するような方式でレーザダイオードが配置される。それによって例えば、放出される光の均一性が改善されるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、第１および第２の光源の放射方向が相互に直角に延在する。それによって例えば、両方の光源の光線を簡便な方式で重ね合わせることができるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、歯科用手持ち式装置が両方の光源の光線を重ね合わせるためのビームカプラを備える。それによって例えば、別々の位置に光源を配置可能で、かつ相互に干渉させないという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、ビームカプラがエッジフィルタを備える。それによって例えば、光線のうちの特定の波長領域を吸収し得るという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、歯科用手持ち式装置が第１および／または第２の光源からの光を平行化するためのコリメートレンズを備える。それによって例えば、簡便な方式で伝送することができる平行な光線を生成し得るという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、歯科用手持ち式装置が光を反射するための反射器および／または光をコリメートするためのレンズを備える。それによって例えば、射出瞳が均一に発光し、および／または放射される光の良好なコリメーションが実現されるという技術的な利点が達成される。

この歯科用手持ち式装置の別の好適な実施形態によれば、反射器とレンズが一体型の光学要素によって形成される。それによって例えば、歯科用手持ち式装置の構造が単純化されるという技術的な利点が達成される。

第２の態様によれば、レーザダイオードを備えた第１の光源によって第１の波長領域の光を放射するステップと；第２の光源によって第２の波長領域の光を放射するステップを含んでなる、光を使用してポリマーを硬化させる歯科方法によって技術的な課題が解決される。それによって、前述した第１の態様に係る歯科用手持ち式装置と同様な技術的な利点が達成される。

次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

歯科用手持ち式装置の構成図である。 生成される光のスペクトルを示した説明図である。 方法のブロック線図である。 歯科用手持ち式装置の実施形態を示した概略構成図である。 歯科用手持ち式装置の実施形態を示した別の概略構成図である。

図１には、光によってポリマーを硬化させるための歯科用手持ち式装置１００が示されている。歯科用手持ち式装置１００は、第１の波長領域１０３－１の光を放射するためのレーザダイオードを備えた第１の光源１０１－１を含む。さらに、歯科用手持ち式装置１００は、第２の波長領域１０３－２の光を放射するための第２の光源１０１－２を含む。第１および第２の光源１０１－１と１０１－２は、歯科用手持ち式装置１００の内部に配置される。波長領域１０３－１と１０３－２は相互に異なるが、部分的に重複することもできる。

両方の光源１０１－１および１０１－２の光は、光誘導によって硬化する歯科充填物等のポリマー１０７に光導体１０５を介して伝導される。両方の光源１０１－１および１０１－２にエネルギー供給するために、歯科用手持ち式装置１００が例えば蓄電池を含む。両方の光源１０１－１および１０１－２は、適宜な電子回路によって相互に独立して制御することができる。

光源１０１－２は、レーザダイオードあるいは発光ダイオードを含むことができる。歯科用手持ち式装置１００は、光源１０１－１および１０１－２を同時に動作させるように構成される。その方式によって、各光源１０１－１と１０１－２のスペクトルを重ね合わせて、共に歯科用手持ち式装置１００から放射することができる。

発光ダイオードは、順方向に電流が流された場合に自発発光によって光を放射する半導体素子である。逆方向においては、発光ダイオードは通流を遮断する。放射される光の波長は、ダイオードの半導体材料ならびにドーピングに依存する。発光ダイオードとして、例えば４６０ｎｍあるいは４１０ｎｍの波長を有する光を放射する窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）発光ダイオードを使用することができる。

レーザダイオードは、誘導発光によってコヒレントなレーザ放射線を生成する半導体素子である。レーザダイオード内において、強度のドーピングによって高い電流密度におけるｐ－ｎ接合が推進される。素子の末端面が部分反射性であり、従って光共振器を形成し、その中で光定常波を生成することができる。その場合に半導体材料の選択が放射される波長を決定する。レーザダイオードとして、例えば窒化ガリウムに基づいた青色レーザダイオードを使用することができる。レーザダイオードの光は、例えば０ないし５°の開き角を有する。レーザダイオードの高い指向性の放射線によって、大きな離間距離を介しても強度を維持することができる。加えて、ポリマー内へのより大きな進入深度が達成される。

図２には、歯科用手持ち式装置１００のスペクトル放射出力が波長に相関して示されている。スペクトル放射出力は、２個の頂点（ピーク）を有する。第１のピークが４５０ｎｍの波長に存在し、第１の光源１０１－１によって生成される。第２のピークは４１０ｎｍの波長に存在し、第２の光源１０１－２によって生成される。波長領域１０３－１のピークは、第２の波長領域１０３－２のピークに比べて高い出力を有する。第１の光源１０１－１は、第２の光源１０１－２に比べてより高い出力の光を生成するように構成される。

図３には、光を使用してポリマーを硬化させる歯科方法のブロック線図が示されている。この歯科方法は、レーザダイオードを備えた第１の光源１０１－１によって第１の波長領域１０３－１の光を放射するステップステップＳ１０１を含む。この歯科方法はさらに、第２の光源１０１－２によって第２の波長領域の光を放射するステップＳ１０２を含む。

第１の光源１０１－１としてのレーザダイオードによって、貫通硬化のための主光線が４５０ｎｍ付近の波長領域で生成される。レーザダイオードあるいは発光ダイオードを含む第２の光源１０１－２によって、４１０ｎｍ付近の第２の波長領域の光が生成される。両方の光源１０１－１および１０１－２の光は、光学機構によって光硬化性の歯科材料に伝導される。

レーザダイオードは高い効率を有し、従って歯科用手持ち式装置１００の蓄電池がより長く持続する。加えて、レーザダイオード１０１－２の光放射は指向性が高い。放射される光の拡散が小さいため、より遠距離にある充填物を硬化させることもできる。

図４には、歯科用手持ち式装置１００の実施形態が概略的に示されている。歯科用手持ち式装置１００は、手持ち部１０９を備える。手持ち部１０９内に、４５０ｎｍの波長を有する光を放射するレーザダイオードを備えた第１の光源１０１－１が存在する。手持ち部内にはさらに、４０５ｎｍの波長を有する光を放射する発光ダイオードを有する第２の光源が存在する。

４５０ｎｍの波長を有する光と４０５ｎｍの波長を有する光は、いずれもコリメートレンズ１１３を介して伝導される。コリメートレンズ１１３は、光源１０１－１と１０１－２からの略平行な放射経路を有する光を生成するように機能する。このコリメーションは、特定の方向に光を放射させるように機能する。

その後、両方の光源１０１－１および１０１－２の平行な光が、波長結合を行うためのビームカプラとしてのエッジフィルタ１１１を介して伝導される。エッジフィルタ１１１によって両方の光源１０１－１および１０１－２の光線が重ね合わせられ、同じ方向に誘導される。エッジフィルタ１１１は、多少相互に離間していてエッジフィルタが伝送（通過）あるいは吸収（遮断）する、２つのスペクトル領域を有する。ビームカプラは、例えば両方の光源１０１－１と１０１－２の放射経路内で４５°の角度で配置された円盤によって形成される。レーザダイオードの光線はその円盤を直線的に通過し、他方発光ダイオードの光線はビームカプラの表面によって反射される。その方式によって、レーザダイオードと発光ダイオードの光線を効率的に重ね合わせることができる。エッジフィルタ１１１は、例えば光源１０１－１から放射される波長よりも長いものである波長以上の波長領域を遮断する。

手持ち部１０９から、コリメートされた（平行な）光線１１５が放出される。その光線１１５は、照射ヘッド１１７に誘導される。その照射ヘッドが焦点レンズ１１９を備え、それによって光線１１５が集束される。

照射ヘッド１１７の内部には、光ファイバの束１２１が配置される。焦点化された光線が光ファイバの束１２１に入射される。光ファイバの束１２１は、手持ち部１０９からの光をポリマー１０７が存在する位置に誘導するように機能する。

その場合に歯科用手持ち式装置１００のレーザダイオードは、ファイバの束１２１の内部でのみ発光する。それによって、レーザダイオードの光はファイバの束１２１の内部にのみ入射する。そのため、歯科用手持ち式装置１００が例えばピンホールブラインドを備えることができ、そのピンホールブラインドは、レーザダイオードの光を光ファイバの束１２１の内側の一部のみに入射させ、光ファイバの束１２１の外側の部分は照射させないように機能する。束１２１の外側のファイバは、レーザダイオードによって照射されない。他方、発光ダイオードの光は、光ファイバの束１２１の内側の一部のみに入射することはなく、むしろ光ファイバの束１２１の外側の部分にも入射する。それによって、放出側におけるより高い均一性と、より良好な放射特性を達成することができる。

その後、束１２１から光が放出され、例えばパラボラ形式の反射器１２３に入射する。反射器１２３によって、射出瞳を均一に発光させることができる。反射後に照射ヘッド１１７からの光線がレンズ１２５を介して放射される。レンズ１２５によって、再度コリメーションが実行される。反射器１２３とレンズ１２５は、単一の透明な部材から製造することができ、例えば一体型の透明な光学要素によって形成することができる。

この構成によって、射出瞳内の高い均一性と、小さなフィールド角度、ならびに良好なコリメーションが達成される。手持ち部１０９と照射ヘッド１１７の間のインタフェースに光線のコリメータが形成される。高い出力を有する多色性の光を歯科用装置１００から放射することができる。

図５には、別の歯科用手持ち式装置１００の実施形態が概略的に示されている。この実施形態によれば、焦点レンズ１１９が手持ち部１０９の内部に配置される。それによって、手持ち部１０９からの焦点化された光線が手持ち部１０９と照射ヘッド１１７の間のインタフェースに放出される。

照射ヘッド１１７内には、同様に光ファイバの束１２１が配置される。レーザダイオードがファイバの束１２１に対して発光する。照射ヘッド１１７は、弾力性に形成し、多様な直径を有することができる。それによって、接近困難な箇所においてもポリマー１０７への照射を実行することができる。照射ヘッド１１７は、射出成形部材によって形成することができる。

この歯科用手持ち式装置１００の実施形態においても、射出瞳内の高い均一性と、小さなフィールド角度、ならびに良好なコリメーションが達成される。手持ち部１０９と照射ヘッド１１７の間のインタフェースに焦点化された光線が形成され、それを簡便な方式で光ファイバ１２１に結合することができる。加えて、高い出力を有する多色性の光を歯科用装置１００から放射することができる。

本発明の個々の実施形態に関連して説明および図示した全ての特徴を、多様な組み合わせで本発明の対象とすることができ、それによって同時に有効な利点が達成される。

全ての方法ステップは、各方法ステップを実行するために適した装置を使用して実行することができる。対象である特徴によって実行される全ての機能は、この方法における方法ステップとすることができる。

本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定義され、説明中に記述されたあるいは図示された特徴によって限定されるものではない。

１００ 歯科用手持ち式装置
１０１ 光源
１０３ 波長領域
１０５ 光導体
１０７ ポリマー
１０９ 手持ち部
１１１ エッジフィルタ
１１３ コリメートレンズ
１１５ 光線
１１７ 照射ヘッド
１１９ 焦点レンズ
１２１ 光ファイバの束
１２３ 反射器
１２５ レンズ

Claims (15)

1. 第１の波長領域（１０３－１）の光を放射するためのレーザダイオードを備えた第１の光源（１０１－１）と；
   第２の波長領域（１０３－２）の光を放射するための第２の光源（１０１－２）とを有してなる、
   光を使用してポリマー（１０７）を硬化させるための歯科用手持ち式装置（１００）。
2. 第１の波長領域（１０３－１）の強度の極大（１０１－１）が４４０ないし４６０ｎｍに存在する請求項１に記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
3. 第２の波長領域（１０３－２）の強度の極大（１０１－２）が４００ないし４２０ｎｍに存在する請求項１または２に記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
4. 第１の光源（１０１－１）が第２の光源（１０１－２）よりも高い放射出力を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
5. 第２の光源（１０１－２）がレーザダイオードあるいは発光ダイオードを備えてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
6. 第１および第２の光源（１０１－１，１０１－２）を同時に動作させるように歯科用手持ち式装置（１００）が構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
7. 歯科用手持ち式装置（１００）が光ファイバの束（１２１）を備えてなる請求項１ないし６のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
8. レーザダイオードの光が束（１２１）の中の光ファイバに入射するような方式でレーザダイオードが配置される請求項７に記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
9. 第１および第２の光源（１０１－１，１０１－２）の放射方向が相互に直角に延在する請求項１ないし８のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
10. 歯科用手持ち式装置（１００）が両方の光源（１０１－１，１０１－２）の光線を重ね合わせるためのビームカプラ（１１１）を備えてなる請求項１ないし９のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
11. ビームカプラ（１１１）がエッジフィルタを含んでなる請求項７に記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
12. 歯科用手持ち式装置（１００）が第１および／または第２の光源（１０１－１，１０１－２）からの光を平行化するためのコリメートレンズ（１１３）を備えてなる請求項１ないし１１のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
13. 歯科用手持ち式装置（１００）が光を反射するための反射器（１２３）および／または光をコリメートするためのレンズ（１２５）を備えてなる請求項１ないし１２のいずれかに記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
14. 反射器（１２３）とレンズ（１２５）が一体型の光学要素によって形成される請求項１３に記載の歯科用手持ち式装置（１００）。
15. レーザダイオードを備えた第１の光源（１０１－１）によって第１の波長領域（１０３－１）の光を放射するステップ（Ｓ１０１）と；
    第２の光源（１０１－２）によって第２の波長領域（１０３－２）の光を放射するステップ（Ｓ１０２）を含んでなる、
    光を使用してポリマー（１０７）を硬化させる歯科方法。