JP4095965B2 - 前方光強度を増大するテーパレンズおよび光硬化装置ならびにこれらのレンズを含むキット - Google Patents

Description

本発明は、光硬化装置の分野にあり、より詳細には歯科医療用の光硬化装置と共に使用するために形成されたレンズの分野にある。

歯科医療産業においては、多くの場合、可視光の如き放射エネルギーの照射によって硬化する感光性化合物を歯科窩洞形成部に詰めて密閉している。これらの化合物は、光硬化性化合物と一般に呼称され、歯科窩洞形成内に置かれ、その後歯の表面のこれらに光が照射される。照射光は、化合物中の感光性成分を重合させ、これによって歯科窩洞形成部または他の望ましい場所内の光硬化性化合物を硬化させる。

光は、ハロゲン電球の如きランプまたは光硬化性歯科医療用化合物を硬化させるのに適したスペクトル範囲内で光を発するように形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光硬化装置を用いて光硬化性化合物に一般に向けられる。光硬化装置も同様に、光ファイバワンドの如き光ガイドか、あるいは光が最終的に拡散する患者の口内に光を取り込んだり、コリメートしたり、向きを変えたりすることができる特殊な先端部またはレンズを一般に有する。

しかしながら、既存の光硬化装置が有する１つの問題は、これらの光ガイドが患者の口内の望ましい場所に望ましい方法にて拡散光を適切に向けることがしばしば不可能であるということである。例えば、光ガイドの中には光硬化性化合物が配された収容領域内に光を適切に導くことが不可能なものがある。これは、ＬＥＤから発する光が広い角度で分散するため、とりわけ多くのＬＥＤ光硬化装置が該当する。これは、不適切な拡散光が敏感な口腔組織を刺激し、光硬化性化合物が適切に硬化するのを妨げる可能性があるため、問題である。

深いクラスII充填処理の如きある種の歯科医療処置の間、充分な強度の光を歯科処置部へと深く向けることが、ここに置かれた光硬化性化合物を硬化するために必要である。クラスII処置部、または他のあらゆる深い処置部内への光の拡散を容易にするため、歯科処置部内に差し込むことができる円錐形状の先端部またはレンズを用いることが時として望まれ、これによって照射された光を望ましい処理領域内で拡散させることができる。

図１は、光硬化装置と共に用いることができ、歯科処置部内で光を拡散させるのに寄与する既存の円錐形レンズ１０の一例を示している。しかしながら、この既存のレンズ１０が遭遇する１つの問題は、図示のように光のポケットまたは空間１２がレンズ１０の直前に発生するという具合にレンズ１０から光が拡散することが起こる可能性があるということである。この空間１２は、照射処理中にレンズ１０の直前にある任意の光硬化性化合物の効果的な硬化を妨げる可能性があり、これによって歯科処置部内での光硬化性化合物の一様な硬化が妨げられるので、望ましくない。

レンズ１０の前方に発生する光の空間１２は、光が通過する材料によってこの光が屈折するスネルの法則の観察可能な結果である。スネルの法則は、この分野における通常の熟練者らによって周知である。光がレンズによって屈折する角度は、レンズ１０の材料特性（例えば屈折率）および光がレンズ１０の外側の面を横切る角度（例えば入射角）の両方の働きである。

上述の点を考慮すると、歯科医療処置中に光硬化性化合物を硬化するため、特にクラスII歯科医療措置にて用いるための光硬化装置と共に用いることができる改良された先端部に対する必要性が一般にこの分野において存在する。

簡潔に要約すると、本発明はＬＥＤ光硬化装置のための改良されたレンズに向けられ、望ましい前方強度を持つ光がレンズを通って照射可能である。

一実施形態によると、本発明のレンズは中空の本体を具え、これはほぼ円錐形状を有すると共にこの中空本体内に存在するほぼ円錐状の空間を画成している。このレンズの中空本体は、当該本体の周りに環状に延在するベースも同様に有する。一実施形態において、ベースは、光硬化装置から発せられた光が通常の使用中にレンズを通過できるような方法にて光硬化装置と連結されるように形成される。レンズと光硬化装置、例えば光硬化装置の本体の前端との間の接続の形式は、スナップ止め，摩擦嵌合，ねじ締結および他の同様な結合を有することができる。

レンズの本体は、ベースから外側に延在し、本体の輪郭がほぼ円錐形状となるように先端にて収斂する薄壁を有する。これらの壁および先端はほぼ一様な厚みを有し、光硬化装置から前方に発せられた光がレンズによって望まざる屈折をすることなく壁および先端を通過することができるようになっている。一実施形態において、壁および先端領域のレンズの厚みは、約０.１mmと約２mmとの間の範囲内の厚みである。

レンズは、二酸化アルミニウム，サファイア，石英，ガラスおよびプラスチックを含むグループから選択された透明な材料からなることが好ましい。任意の透明なプラスチックを用いることができ、アクリル，ポリアクリル，ポリプロピレン，ポリカーボネートおよびシリコーンを含むが、これに限定されない。レンズは透明であるが、望まざる光の放射を排除するために色付けすることができる。

要約すると、本発明のレンズは、少なくとも一部がクラスII処置部の如き歯科処置部内に差し込まれるように形成され、同時に光がレンズによって望まざる屈折をすることなくレンズの直前に発せられることができる本体を具えている。

本発明のこれらおよび他の利点、優位性および特徴は、次の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明白となるか、あるいは以下に述べるように本発明の実施によって教示可能である。

上述の方法および本発明の他の利点や優位性および特徴が得られるように、簡単に上に述べられた本発明のより詳細な説明が添付図面に示されたその特定の実施形態に対する参照によってなされよう。これらの図面が単に本発明の典型的な実施形態のみを表しており、従ってその範囲の限定を考慮すべきではなく、本発明は添付図面の使用を通して追加の特異性と共に詳細に記述かつ説明されることを理解されたい。

さて、本発明の光硬化装置に関する詳細な説明が本発明の好ましい実施形態を示す図面に対する特定の参照と共にもたらされよう。同様な構成が同じ参照符号を付して与えられることを認識されよう。本発明の範囲を解釈するための背景を与えるため、この出願全体に亙って用いられる特定な用語がここで定義される。

ここで用いた「クラスII」という用語は、歯の組織内に深く延在するクラスII近心面咬合面の虫歯および処置部に関してなされる。しかしながら、本発明はクラスIIの虫歯を治療する場合にのみ用いることができるレンズに限定されない。クラスIIの処置部は、一般的に少なくとも５mmの深さである。しかしながら、本発明はここで述べられるように、歯科処置部の深さに拘らず、任意の歯科処置部内に少なくとも一部が差し込まれるように形成されたあらゆるレンズに対してより広い適用範囲を持っている。

ここで定義される「レンズ」および「保護レンズ」という用語は、光が通過することができるあらゆる物体を意味し、光を集束またはコリメートするための何らかの特性を本質的に含んでいない。このレンズという用語は、「先端」および「光ガイド」という用語に対してしばしば交換可能に用いられている。

図２は、本発明の保護レンズ２０の一実施形態を示している。図示のように、レンズ２０はほぼ円錐形状を持った中空本体２２を有し、このレンズ２０は上述したように少なくともその一部が歯科処置部内に差し込まれることができる。中空本体２２は、本体２２の周りに環状に延在するベース２４から先端２６まで延在している。薄壁２８がベース２４から張り出して延在すると共に先端２６にて収斂し、これらの間に円錐形の空間３０を画成している。

一実施形態において、壁２８および先端２６はほぼ一様な厚みを有することができ、前方へとレンズ２０を通過する任意の光がレンズ２０によって望まざる屈折をすることなく、先端２６を通り抜けることができるようになっている。しかしながら、壁２８および先端２６の厚みを異ならせ、一方が他方よりも厚いまたは薄いレンズをもたらすことは、もちろん本発明の範囲内にある。

壁２８および先端２６領域におけるレンズ２０の厚みは、約０.１mmから約２mmの範囲にあることが好ましく、より好ましくは約０.２mmから約１mmの範囲、最も好ましくは約０.２５mmから約０.５mmの範囲である。例えば、本発明によるレンズ２０の一実施形態において、壁２８および先端２６領域におけるレンズ２０の厚みは０.０１５"（すなわち０.３８１mm）である。

レンズ２０のベース２４は、光硬化装置４０の一部、例えば図２〜図４に示すような光硬化装置４０の本体の前端部と係合して連結されるように成形することが好ましい。本実施形態においては、レンズ２０のベース２４が光硬化装置４０の本体の前端に対しスナップ止め接続にて取り外し可能に連結するように形成されているが、他の形式の接続も同様に用いることができる。例えば、他の実施形態において、レンズ２０は摩擦嵌合，ねじ結合，バヨネット結合，または他の任意の形式の結合形態にて光硬化装置４０に係合するように形成可能である。このレンズ２０はまた、接着剤または溶着作業で形成される機械的結合を用いて光硬化装置４０に一体的に係合するように形成可能である。

光硬化装置４０に対してレンズ２０を取り外し可能に連結できるように形成する利点の１つは、レンズ２０が簡単に使い捨てにできると共に交換可能であることである。例えば、レンズ２０を患者の口内に入れる歯科医療措置が完了した時点で、レンズ２０を廃棄することが望ましい。レンズ２０を他のレンズと交換し、この他のレンズが示す特性を利用することも望ましい場合がある。例えば、他のレンズが異なった色に着色されていたり、異なった材料から作られたり、異なった厚みで作られたりしてよく、従って異なる状況にて使用するのに適した異なった光学特性を有することができる。

本発明のレンズは、光硬化装置から発せられた光に対して選択性を持たせるために色付けすることができる。例えば、硬化すべき光硬化性化合物の種類に応じて異なったスペクトルの光を選択することが望ましい場合がある。円錐形状のレンズの寸法も同様に、異なる要求および好みを満足させるために異なるレンズの間で変更することができる。

レンズの材料組成も同様に変更することができる。一実施形態によると、アクリル，ポリアクリル，ポリプロピレン，ポリカーボネート，シリコーン，二酸化アルミニウム，サファイア，石英およびガラスに限定されないが、これらを含む任意の透明な材料からレンズを作ることができる。

本発明のレンズを製造し、別々にまたは複数の異なるレンズを含むキットの一部として販売することができる。このキットは、同じ特徴および性質または異なる特徴および性質を持ったレンズを含むことができる。本発明のレンズはまた、光硬化装置に対して一体的に装着したり、光硬化装置の一部として販売することができる。

図２に示したレンズ２０は、２つのＬＥＤ４２を有する光硬化装置４０に連結されている。しかしながら、本発明のレンズは、任意の望ましい数（例えば１つ以上）のＬＥＤまたは他の光源を持った光硬化装置と共に使用できることを理解されよう。従って、図２に一部が示された光硬化装置４０は、本発明のレンズを利用できる光硬化装置の適切な一例としてのみ例示している。（光硬化装置４０は、２００２年２月５日に提出された「複数のＬＥＤを用いた硬化光および光を集束させるために形成された対応するレンズ」という名称の米国特許出願第１０/０６８３９７号により完全に開示され、これを参照することよってこの明細書に組み入れられる。）他の実施形態において、本発明のレンズはまた、光硬化装置に結合される光ファイバ光ガイドおよび光ワンドに接続させてもよい。

本発明のレンズによってもたらされる１つの特別な利点は、光がレンズ２０、特にレンズ２０の先端２６領域における前部を屈折せずに通過でき、光が先端２６の直前に望ましい強度で発せられることができるようになっているということである。これが他の従来の技術レンズに対する利点であることは理解されよう。

本発明のレンズが光硬化装置４０の光源から発せられた光を集束させるために特に設計されていないけれども、光を集束させるために用いられる他の中間レンズが本発明のレンズと組み合わせて用いることができる。このような実施形態の一例を図３に示す。図示のように、この実施形態におけるレンズ２２０は、中間レンズ５０を介して光硬化装置４０と結合されている。中間レンズ５０は、２００２年１月１１日に提出された米国特許出願第１０/０４４３４６号により詳細に記述されているように、ＬＥＤ４２から発せられた光をコリメートするために用いられる。

本実施形態において、レンズ２２０は中間レンズ５０とスナップ止め接続で結合されるように形成され、外側のレンズ２２０および中間レンズ５０が取り外し可能に結合できるようになっている。しかしながら、他の実施形態において、レンズ２２０および中間レンズ５０を一体的に結合できることは理解されよう。また、中間レンズ５０と、光硬化装置４０と、その任意の部分（例えばＬＥＤアセンブリ）とを一体的に結合することも可能である。図示のように、中間レンズ５０は光硬化装置４０とスナップ止め形式の結合にて連結するように形成されているけれども、中間レンズ５０を光硬化装置４０に接続する他の手段も同様に利用可能である。

中間レンズ５０によってコリメートされた光が望まざる屈折をせずに本発明の外側のレンズ２２０を通過できることは理解されよう。これは、特にクラスIIの歯科処置部の如き深部歯科処置部を治療する場合に有用である。

図４は、本発明のレンズ２０が歯７０の深部歯科処置部６０に向けて配された一実施形態を示している。この歯科処置部６０は、クラスIIの歯科処置部または他のあらゆる深部歯科処置部に相当するものであってよい。図示のように、レンズ２０はこのレンズ２０の少なくとも一部が歯科処置部６０の中に差し込まれることができる円錐形状の本体にて形成されている。歯科処置部内にレンズ２０を差し込むことは、発せられた光が患者の口内の他の領域に拡散するのを阻止するために有用である。円錐形状のレンズ２０は、未硬化の充填材９０（例えば複合樹脂）をこねて押圧するためにさらに利用することができる。

図示のように、レンズ２０は、歯科処置部６０を充填する時に所定形状を与えるために用いることができるマトリックスバンド８０に対しても同様に配置される。マトリックスバンドはこの技術の熟練者らにとって周知である。歯科充填措置の間、歯科充填材９０が歯科処置部６０内に置かれて適当な光硬化装置で硬化させられる。歯科処置部６０が非常に深い場合、新しい充填剤を加える前に最初に投入した歯科充填材９０が充分に硬化できるように、この充填処置を段階的に行うことが可能である。

例えば、本実施形態において、追加の歯科充填材を歯科処置部６０に加える前に、歯科充填材９０を光硬化装置４０から発せられる光で硬化させることができる。

ある特定の歯科充填措置の間、歯科充填材９０が充分に硬化できるように、光硬化装置がレンズ２０の先端の直前に光を発する必要があることは理解されよう。例えば、本実施形態において、光硬化装置がレンズ２０の直前に光を発することができる場合を除き、充分に照射されない可能性がある場所９２に歯科充填材９０が配置される。従来技術のレンズが上述のような図１に示された空間１２に関連してレンズの直前に光を発するのを妨げる可能性があることも同様に理解されよう。従って、本発明のレンズは有用であって少なくともレンズの直前に光を発することができるため、従来技術レンズに対する利点をもたらす。

本発明のレンズを歯科処置部６０内で光硬化性化合物を操作するために用いることも可能である。例えば、歯科処置部６０が歯科充填材９０にて充分満たされたならば、レンズ２０は歯科充填材９０をこねて押圧する加圧工具として使用することができ、歯科充填材９０が確実に歯科処置部６０内に適切に配置されるようにする。この機能を促進するため、図示のようにレンズ２０の先端を尖らせずに丸みを付けて形成することができる。

要約すると、本発明のレンズには、光を望まざる状態に屈折させることなく、この光を通過させることができる薄壁を持った円錐状本体が形成されている。特に、充分な強度の光がレンズの先端を前方へと通過可能であり、この光はレンズの直前に配された光硬化性化合物を歯科処置部の内側から望ましく硬化させることを可能とする。これがこの分野における既存レンズに対する改良であることを理解すべきである。

請求した本発明がその精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態に具現化できることも同様に理解されよう。記述された実施形態は、あらゆる点において限定的ではなく、単なる例示として考慮されるべきである。従って、この発明の範囲は、前述の説明によると言うよりも、むしろ添付した特許請求の範囲によって示される。この特許請求の範囲に関して均等な趣旨および領域に含まれるすべての変更は、その範囲内に含まれるべきである。

中実の円錐状本体を有し、光硬化装置と共に用いるために形成された従来技術のレンズを示している。 中空の本体と薄壁とを有し、この本体の周りに環状に延在するベースから先端へと収斂する本発明によるレンズの一実施形態を示している。 中間レンズを介して光硬化装置に連結されるように形成された本発明によるレンズの一実施形態を示している。 本発明によるレンズが歯科処置部内に差し込まれ、マトリックスバンドに対し配置された一実施形態を示している。

Claims (27)

1. 光硬化装置と共に使用するためのレンズであって、使用中に少なくともその一部が歯科処置部内に差し込まれるような寸法に形成され、
   テーパ形状を持つと共に中空内部領域を有する中空本体を具え、この中空本体は、
   当該本体の周りに環状に延在し、前記光硬化装置と連結されるように形成されて使用中に前記光硬化装置から発せられた光がレンズを通過するようになっているベースと、
   このベースから外側に延在すると共に先端にて収斂する壁と
   を具え、前記壁および前記先端が前記中空内部領域を画成し、
   前記壁および前記先端は、前記レンズを光硬化装置に連結した場合、前記光硬化装置により発せられた光が前記先端に達する前に前記中空内部領域を通り、前記中空内部領域を持たないテーパレンズを使用した場合と比較すると、前記光硬化装置により発せられた光が前記先端を通って前方に増量して伝わるように、前記レンズが形成されていることを特徴とするレンズ。
2. 前記中空本体はほぼ円錐形を有し、前記壁および前記先端がほぼ円錐形の空間を前記中空内部領域として画成していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
3. 前記光硬化装置から前方に発せられた光は、使用中に前記先端の前方領域に向けてレンズを通過することを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
4. 前記中空本体がプラスチックか、酸化アルミニウムか、サファイアか、石英か、またはガラスの少なくとも１つを具えていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
5. 前記中空本体がアクリルか、ポリアクリルか、ポリプロピレンか、ポリカーボネートか、あるいはシリコーンの少なくとも１つを具えていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
6. 前記中空本体は選択された波長の光を選別するように色付けされていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
7. 前記先端の少なくとも一部がクラスIIの歯科処置部内に差し込むことができるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
8. 光硬化装置とスナップ止め接続で係合するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
9. 前記ベースは、前記光硬化装置に取り付けられた中間レンズに対して一体的に係合するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
10. 前記中間レンズとスナップ止め接続で係合するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載のレンズ。
11. 前記壁および先端がほぼ一様な厚みを有し、前記壁および前記先端の厚みがほぼ同じであることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
12. 前記壁および先端の厚みが変化していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
13. 前記壁が約０.１mmから約２mmの範囲内の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
14. 前記壁が約０.２mmから約１mmの範囲内の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
15. 前記壁が約０.２５mmから約０.５mmの範囲内の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
16. 光硬化性歯科医療用化合物の硬化において使用するための光硬化装置であって、
    前端を有する本体と、
    この本体の前端に配される少なくとも１つの光源と、
    この光源に隣接して前記本体の前端に配され、使用中に少なくともその一部が歯科処置部内に差し込まれるような寸法に形成されたレンズと
    を具え、このレンズは
    テーパ形状を持つと共にその中に中空内部領域を有する中空本体を具え、この中空本体は、
    当該本体の周りに環状に延在し、前記光硬化装置と連結されるように形成されて使用中に前記光硬化装置から発せられた光がレンズを通過するようになっているベースと、
    このベースから外側に延在すると共に先端にて収斂する壁と
    を具え、前記壁および前記先端が前記中空内部領域を画成し、
    前記中空本体の前記壁および前記先端は、前記レンズを前記光硬化装置に連結した場合、前記光硬化装置により発せられた光が前記先端に達する前に前記中空内部領域を通り、前記中空内部領域を持たないテーパレンズを使用した場合と比較すると、前記光硬化装置により発せられた光が前記先端を通って前方に増量して伝わるように、前記レンズが形成されていることを特徴とする光硬化装置。
17. 前記レンズは、スナップ嵌めか、摩擦嵌めか、ねじ結合か、またはバヨネット結合の少なくとも１つによって前記本体の前端に取り外し可能に連結されていることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
18. 前記レンズは、前記本体の前端とこのレンズとの間に配される中間レンズによって前記本体の前端に対して取り外し可能に連結されると共に当該レンズは前記中間レンズに対して取り外し可能に連結されていることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
19. 前記レンズは、光硬化装置とこのレンズとの間に配される中間レンズにより光硬化装置に対して取り外し可能に連結されると共に当該レンズは前記中間レンズに対して一体的に連結されることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
20. 前記中間レンズは、曲面部と平面部とを有することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光硬化装置。
21. 前記平面部が前記光源を向き、前記曲面部がレンズを向いていることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光硬化装置。
22. 前記光源が少なくとも１つの発光ダイオードを具えていることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
23. 前記レンズは、アクリルか、ポリアクリルか、ポリプロピレンか、ポリカーボネートか、シリコーンか、二酸化アルミニウムか、サファイアか、石英か、またはガラスの少なくとも１つを具えていることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
24. 前記レンズの少なくとも一部が色付けされていることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
25. 前記壁および前記先端がほぼ一様な厚みを有することを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
26. 前記壁および前記先端の厚みが変化していることを特徴とする請求項１６に記載の光硬化装置。
27. 光硬化装置で用いるための請求項１に記載の交換可能な複数のレンズを具えていることを特徴とするキット。

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