JP6955088B2 - 歯科処置用マウスピース - Google Patents

Description

本発明は、歯照明デバイスに関し、歯ホワイトニング(tooth whitening)デバイスのような口腔ケアデバイス又は衛生デバイスに関する。

歯ホワイトニングデバイス又は口腔処置デバイスのような口腔ケアデバイスは、歯を照らすために光を使用する。ホワイトニングゲル若しくはワニスとの組み合わせにおける歯ホワイトニング、殺菌ＵＶ光の使用による歯垢若しくは細菌衛生、又は他の目的を含む、異なる目的のために、光を使用することができる。効果的であるためには、光の強度は十分に高くある必要がある。光が歯に亘って均一な強度分布を有することも重要である。歯の歯髄室内の歯髄の損傷を避けるためには、歯の加熱が臨界温度より下に安全に維持されることも重要である。

従って、これらの要件のうちの１つ又はそれよりも多く (１以上)に対処する口腔ケアデバイスの必要がある。従って、十分に高い強度で、均一な強度分布で歯を照らすことができ、歯の許容可能な加熱のみを引き起こす、口腔ケアデバイスの必要がある。

家庭使用のための口腔ケアデバイスの必要もある。従って、デバイスを家庭使用のために実現可能にするためには、製造コストが重要なことがあり、従って、家庭使用のための製造を可能にする設計が必要とされることがある。

特許文献１は、フレキシブル回路基板と離間したランプのアレイとが埋め込まれたマウスピースを有する口腔内デバイスを使用する歯及び／又は歯肉の口腔処置を達成する方法を開示している。マウスピースは、曲率を有する。ランプは、好ましくは、白色光及び青色光スペクトルならびに赤外光及び紫外光スペクトルの電磁放射を生成する、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。アレイは、マウスピースが収容凹部内の上歯列及び下歯列に嵌まるように位置決めされるときに、処置をもたらすために歯及び／又は歯肉の顔側及び舌側を露出させるように位置決めされる。フレキシブル回路基板は、マウスピースの曲率に従う曲率を示すように屈曲される。処置は、歯をホワイトニングすること、歯を減感させること、及び歯周疾患を予防するための歯肉を処置することを含む。

本発明の発明者は、歯の処置のための改良されたマウスピースが有益であることを理解し、その結果、本発明を考案した。

歯で均一な光強度の生成を提供することができ、代替的又は追加的に、歯の加熱を減少させることができる、口腔デバイスを達成することが有利である。一般的に、本発明は、好ましくは、単独で或いは任意の組み合わせにおいて上述の欠点のうちの１つ又はそれよりも多くを緩和し、軽減し、或いは排除することを探究する。

これらの懸念のうちの１つ又はそれよりも多くによりよく対処するために、本発明の第１の態様において、歯の処置を行うためのマウスピースが提示され、マウスピースは、
− 歯を照らすように配置される１つ又はそれよりも多くの光源と、
− 出力面を備える光学配光ユニットとを含み、光学配光ユニットは、１つ又はそれよりも多くの光源からの光線の少なくとも一部を、光線が出力面を通じて出る前に、歯に方向変更するように、並びに／或いは出力面から光学配光ユニット内に注入される散乱光線を方向変更して出力面に戻すように構成され、
− １つ又はそれよりも多くの光源及び光学配光ユニットは、約２０ｍＷ／ｃｍ２以上の歯の放射照度を提供するように構成される。

約２０ｍＷ／ｃｍ２以上の放射照度を提供することによって、歯ホワイトニングのような効率的な処置を達成することができる。可能な有用な放射照度は、約２０〜１５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内にあることがある。光源からの光線が歯に向かって放射される前に光線の少なくとも一部を方向変更するように光学配光ユニットを構成することによって、歯での放射照度分布の改良された均一性が達成される。１つの実施形態では、光学配光ユニットが透明又は実質的に透明であるように構成することによって、所望の放射照度が達成される。方向変更される「光線の少なくとも一部」によって、光源から放射される光放射照度の少なくとも２０％に対応する光線のような光線の実質的なパーセンテージが方向変更されることが理解されることがある。２０％を超える他のパーセンテージ、例えば、２５〜４０％又は６０〜９０％のようなパーセンテージも、様々な実施形態の実際的な限界内にある。

実施形態によれば、光学配光ユニットは、１つ又はそれよりも多くの光源から出力面への光の少なくとも０．８ｍｍの最小光路長を提供するように構成される。少なくとも０．８ｍｍのような十分な長さの光路長を提供することによって、改良された均質化をもたらす、光源からの光線の特定の程度の光混合が達成されることがある。少なくとも０．８ｍｍの光路長の効果として、歯の前面での光放射照度の変動は、光放射照度の平均値に対して２５パーセント未満であってよい。

実施形態によれば、光学配光ユニットは、１つ又はそれよりも多くの光源から出力面への熱経路に沿って少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの最小熱絶縁性を提供するように構成される。有利には、少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの熱絶縁性は、マウスピースの使用中の温度が４２℃より下に維持されることがあるように、歯の加熱を減少させる。更に、熱絶縁性は、例えば、温度の平均値に対して２５％未満の歯の前面での温度変動を達成し得るように、歯の加熱の均一性を向上させる。

実施形態によれば、光学配光ユニットは、出力面に配置され、出力面から離れる方向に突出する、距離部材を含む。距離部材は、塗布される歯科物質の均一で制御された厚さを達成するために、（例えば、歯が完全に弧形状に位置付けられないときの）歯と配光ユニットの出力面との間の均一な間隙を提供する。

実施形態によれば、光学配光ユニットは、１つ又はそれよりも多くの光源からの光線の少なくとも一部を方向変更するように構成される光方向変更構造を含み、光方向変更構造の少なくとも一部は、１つ又はそれよりも多くの光源と出力面との間に配置される。有利には、光方向変更構造は、光線がより長い距離を移動するようにさせ、従って、光線の光混合を向上させる。

実施形態によれば、マウスピースは、出力面を介して光学的に透明な配光ユニットに透過される散乱光線を方向変更して出力面に戻すように構成される後方反射器を含み、後方反射器は、光学的に透明な配光ユニットの後側の少なくとも一部に亘って延在する。二次的な効果として、後方反射器は、光方向変更構造から反射される光線のような他の光線の方向変更も引き起こす。後方反射器は、光源の効率を向上させる。何故ならば、光は失われず、反射して歯に戻るからである。更に、後方反射器は、光混合を向上させ、それによって、光の均質化を向上させる。

実施形態によれば、光学配光ユニットは、光線が出力面を通じて出る前に、１つ又はそれよりも多くの光源からの光線の少なくとも一部を方向変更するために、１つ又はそれよりも多くの光源から光学的に透明な配光ユニットに注入される光線の少なくとも一部の全反射を引き起こすように構成される。有利なことに、全反射の利用は、光の均質化を向上させる。

実施形態によれば、１つ又はそれよりも多くの光源は、光学配光ユニットの熱絶縁性よりも低い熱絶縁性を有する支持構造に取り付けられる。より低い熱絶縁性は、熱伝導を向上させるので、より多くの熱エネルギが、歯から離れる方向に輸送される。更に、より低い熱絶縁性は、熱の均一化を向上させることがある。

実施形態によれば、１つ又はそれよりも多くの光源は、光源の列内の隣接する光源が少なくとも３ｍｍだけ、最大で８ｍｍだけ分離されるように配置される。３〜８ｍｍの範囲は、光源の数を減らすことと光の均質化を向上させることとの間のトレードオフを提供する。

実施形態によれば、１つ又はそれよりも多くの光源は、少なくとも２つの列に沿って配置される。少なくとも２つの列を備える構成は、マウスピースがマウスピースの上部と下部との間の光透過を妨げる不透明部を含むときに有益なことがある。

実施形態によれば、マウスピースは、シール構造を含み、シール構造は、塗布される歯科物質を、出力面、シール構造、及び歯の前側によって画定される空間内に保持するように構成される。

本発明の第２の態様は、歯の処置のための第１の態様に従ったマウスピースの使用であって、
歯科物質が出力面と接触するようにマウスピースの表面に歯科物質を塗布すること、又は歯の前面に歯科物質を塗布すること、及び
出力面がユーザの歯の前側に面するようにマウスピースを配置することを含む、
使用に関する。

実施形態によれば、歯科物質は、少なくとも２５Ｐａの降伏応力を備えるゲルである。有利には、少なくとも２５Ｐａの降伏応力を備えるゲルを使用することによって、ゲルの大部分は、所定の場所に留まり、ゲルの損失は少なく、例えば、１０％よりも少ない。例えば、ゲルは、処置中、少なくとも３０分に亘って所定の場所に留まることがある。

実施形態によれば、塗布される歯科物質は、光学配光ユニットと共に、１つ又はそれよりも多くの光源から歯の前面まで光線の少なくとも１ｍｍの最小経路長を提供する。

実施形態によれば、塗布される歯科物質は、光学配光ユニットと共に、１つ又はそれよりも多くの光源から歯の前面への熱経路に沿って少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの最小熱放射照度を提供する。

要約すると、本発明は、歯ホワイトニングのような歯の処置を行うためのマウスピースに関する。従って、マウスピースは、美容処置のために構成されることがある。処置は、適切な波長の光で歯を照らすことに基づく。マウスピースは、良好な処置結果を達成するために、歯での光放射照度が十分に均一であるよう、光源、例えば、ＬＥＤからの光が十分に均質化されるように、設計される。更に、マウスピースは、効率的な処置を達成するために、歯での放射照度が十分に高いように、ならびに歯の加熱が許容可能な加熱まで最小限に抑えられるように、設計される。

一般的に、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されてよく、結合されてよい。本発明のこれらの及び他の態様、構成及び／又は利点は、以下に記載する実施形態から明らかであり、それらを参照して解明される。

図面を参照して、ほんの一例として、本発明の実施形態を記載する。

ユーザの歯の処置のためのマウスピースの実施形態を示している。 歯の咬合平面と平行な平面における断面図におけるマウスピースの実施形態を示している。 咬合平面に対して垂直な平面における断面図におけるマウスピースの実施形態を示している。 光源の可能な構成を示している。 光源の可能な構成を示している。 全反射に基づくマウスピースの別の実施形態を示している。 歯に接触するために配置された距離部材を備えるマウスピースの構成を示している。 断熱及び温度差の決定について図を示している。 マウスピースの切欠き側面図構成を示している。

図１は、ユーザの歯を処置するためのマウスピース１００(mouthpiece)の実施形態を示している。処置は、歯の照明によって行われる。ユーザの歯は、歯ホワイトニング、歯垢又は細菌衛生、又は他の口腔衛生若しくはケア用途の目的のために照らされることがある。マウスピースは、家庭使用のための消費者製品であっても、専門家によって使用される専門家製品であってもよく、両方の場合において、ユーザ、即ち、家庭ユーザ又は患者は、デバイスから照明を受ける人である。

マウスピース１００は、歯に面して歯に光を透過させるように配置される光学配光ユニット１０１(optical light distribution unit)を含む。光学配光ユニット１０１は、マウスピース１００によって構成される本体１０５の部分であってよい。従って、光学配光ユニットは、例えば、本体１０５の光学的透明材料のような、周囲材料によって被覆されてよい。

実施形態によれば、マウスピース１００は、光学配光ユニット１０１の少なくとも一部に沿って延びる突出する咬合部１０２(bite part)を含む。咬合部１０２は、外向きに、例えば、光学配光ユニット１０１に対して垂直に延びて、咬合面(bite surfaces)、即ち、咬合部１０２の例示する上方平面及び下方平面を形成する。ユーザは、歯の上方及び下方の咬合側(occlusal sides)が咬合面と接触するように、上方及び下方の咬合面を咬むことができる。このようにして、マウスピースは、歯からの力を咬合部１０２に加えることによって、口内の所定の場所に保持されることができる。

マウスピース１００は、シール構造１０３を有してよい。シール構造１０３は、少なくとも部分的に光学配光ユニット１０１を囲むリム(rim)として形成されてよい。例えば、咬合部１０２は、配光ユニット１０１と共に囲まれてよい。別の例において、シール構造１０３は、リム又はシール構造１０３が配光ユニット１０１を部分的に囲むように、例えば、咬合部１０２の端面付近で、開口を備えるリムとして形成されてよい。シール構造１０３は、上下の歯列弓に沿ってユーザの歯肉と接触するように成形されてよい。シール構造１０３の機能は、配光ユニット１０１、シール構造１０３及び歯２１１の前面（図２を参照）によって規定される空間内に、塗布される歯科物質を保持するための、シール構造として働くことである。従って、シール構造１０３は、歯科物質、例えば、歯ホワイトニングゲル又は他の歯科物質の漏れを防止する。任意的な咬合部１０２は、シール構造１０３の一部として見られてもよい。何故ならば、咬合部１０２は、歯科物質の場所を咬合平面の上方又は下方に拘束するからである。

咬合部１０２の更なる機能は、力がマウスピース１００に加えられるときに、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がユーザには大きすぎるとき、ユーザは、リムが歯肉と接触するように、咬合部１０２を用いてマウスピース１００に圧力を加える。

図２は、歯２１０の咬合平面と平行な平面における断面図におけるマウスピース１００の実施形態を示している。歯２１０は、光学配光ユニット１０１に面する前面２１１と、反対側の後面とを有する。前面２１１は、前歯の唇側面を含む。唇側面は、上顎及び下顎内の正中線２１５に最も近い６本又は８本の歯（即ち、合計で１２本又は１６本の歯）を含むことがある。実施形態によれば、マウスピース１００は、歯の唇側面の処置のために配置される。よって、マウスピース１００は、最も前方の８本の頂部の歯及び８本の底部の歯のような、歯の唇側面を照らすように配置されることがある。

光学配光ユニット１０１は、歯２１０の前面２１１に面する出力面２０１を有する。幾つかの実施形態によれば、光学配光ユニット１０１は、光学配光ユニット１０１を少なくとも部分的に取り囲む周囲物体２０２を含む。周囲物体２０２は、本体１０５の一部であってよい。出力面２０１と歯２１０との間に配置される周囲物体２０２の少なくとも部分は、光学配光ユニット１０１の出力面２０１から歯への光の透過を可能にするよう、十分に透明である。光学配光ユニット１０１及び周囲物体２０２は、出力面２０１に隣接して出力面２０４を有する光学的透過部２０３を構成する。

しかしながら、他の実施形態によれば、光学配光ユニット１０１は、周囲物体２０２によって出力面２０１で覆われておらず、或いは、光学配光ユニット１０１及び周囲物体２０２は、同じ材料又は異なる材料で作られ、光学配光ユニット１０１を構成する。従って、光学的透過性配光ユニット１０１は、周囲物体が出力面２０１と接続された光学的透過性物体である実施形態のために、周囲物体２０２を含む。そのような実施形態において、光学的透過部２０３又は周囲物体２０２の出力面２０４は、出力面２０１と同等である。

光学配光ユニット１０１は、シリコーン又はポリシロキサンポリマのようなフレキシブルな材料から作られてよい。他の例において、光学配光ユニット１０１は、ポリカーボネートから作られる。配光ユニット１０１のための代替的な材料は、ポリメチルメタクリレート、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、環状オレフィンポリマ、環状オレフィンコポリマ、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を含む。

光学配光ユニット１０１は、透明部と呼ばれてよく、即ち、光が光学的に透明な要素内で散乱させられないという意味において、透明である。しかしながら、実際には、透明材料は、不規則性、例えば、粒子を含むことがあり、ある程度の光散乱が起こることを暗示する。他の例において、散乱粒子は、光学配光ユニット１０１に意図的に含められる。従って、光学的に透明な要素は、光学的に半透明な要素又は光学的に透過性の要素と呼ばれてよい。光学配光ユニット１０１は、光源から歯２１０に伝えられる光線が歯表面で所望の均一な光出力レベルを提供するよう十分に光学的に透過な材料で作られなければならない。透明又は実質的に透明であるように光学配光ユニットを構成することによって、所望の放射照度(irradiance)が達成されることがある。光源からの光線が歯に向かって放射される前に光源からの光線の少なくとも一部を方向転換するように光学配光ユニットを構成することによって、歯における放射照度分布の均一性の改良が達成される。

約２０ｍＷ／ｃｍ２以上の照射を提供することによって、歯ホワイトニングのような効率的な処置を達成することができる。可能な有用な放射照度は、約２０〜１５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内であってよい。効果的な処置を達成するためには、放射照度が、特定の照射領域で遙かに高い強度を有し、他の領域で有意に少ない強度を有するよりもむしろ、処置される歯の全体領域に亘って実質的に均一であることも重要である。本発明のマウスピースは、処置面でより均一な光強度を提供するように設計されている。処置効率のためには、処置面の少なくとも約６５％が、所望の強度から２５％以下だけ逸脱する処置面での輻射強度(irradiance intensity)を有さなければならず、最適な処置効率のためには、処置領域の少なくとも約７５％が、所望の強度から１５％以下だけ逸脱する輻射強度を有さなければならないことが見出されている。よって、例えば、処置面（即ち、歯面）での所望の放射照度が２０ｍＷ／ｃｍ２であるならば、処置面の少なくとも６５％は、約１５〜２５ｍＷ／ｃｍ２（所望の２０ｍＷ／ｃｍ２の＋／−２５％）の間にある光強度を受けなければならず、処置面の少なくとも７５％は、約１７ｍＷ／ｃｍ２〜２３ｍＷ／ｃｍ２の間にある光強度を受けなければならない。

図２に示すように、光学配光ユニット１０１、ならびに咬合部１０２、シール構造１０３及び本体１０５の他の部分のような、マウスピース１００の他の部分は、歯２１１の前面と唇２２０との間に配置されるように意図される。１つ又はそれよりも多くの光源が、光学配光ユニット１０１と共に、歯２１１の前面と唇２２０との間に配置されてよい。代替的に、１つ又はそれよりも多くの光源は、唇の外側に配置されてよく、光は光学配光ユニット１０１に向かってユーザの口の内部に方向付けられてよい。従って、マウスピース１００は、口内使用のためにある。光源に電力を供給するバッテリ又は電力供給装置のような電源が、口の外側に、例えば、マウスピース１００の口内部分に直接的に取り付けられるユニット内に、或いはマウスピース１００の口内部分への電気コードを介して、配置されてもよい。

図２は、歯の前面２１１と配光ユニット１０１の出力面２０１又は周囲物体２０２の出力面２０４との間に適用される歯科物質２３０も例示している。

図２は、マウスピース１００によって構成され、歯２１０を照らすように配置された、１つ又はそれよりも多くの光源を例示していない。１つ又はそれよりも多くの光源は、異なる方法で配置されることができる。一般的に、光学配光ユニット１０１及び光源は、１つ又はそれよりも多くの光源からの光線の少なくとも一部が、例えば、配光ユニット１０１によって、配光ユニット１０１で構成される構成要素によって、或いは配光ユニット１０１と接続される構成要素によって方向変更されるように、配置される。このようにして、光源からの光線の少なくとも一部は、光源と出力面２０１との間の光路内で、即ち、光線が出力面２０１を通じて歯２１０に出射する前に方向変更される。代替的又は追加的に、配光ユニット１０１は、歯２１０の前面２１１から反射又は散乱される光線、即ち、最初に光源から出力面２０１を通じて歯２１０に向かって透過され、然る後、反射されて光学配光ユニット１０１に戻される光が、方向変更されて出力面２０１に戻されるように、配置される。最初に光源から透過される光線は、直接光線であってもなくてもよい、即ち、出力面２０１を出る前に方向変更されていてもいなくてもよい。

歯の所望の処置を可能にするのに十分な程に高い歯での光のパワーを提供するために、１つ又はそれよりも多くの光源は、歯２１１の前面で約２０ｍＷ／ｃｍ２よりも大きい放射照度を提供しなければならない。実施形態によれば、放射照度は、約２０ｍＷ／ｃｍ２〜１５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲内にあってよい。代替的なより低い放射照度値は、３０、４０又は５０ｍＷ／ｃｍ２を含む。代替的なより高い放射照度値は、６０、７０、８０又は９０ｍＷ／ｃｍ２を含むが、１１０、１２０又は１３０及び最大１５０ｍＷ／ｃｍ２の値のような、１００ｍＷ／ｃｍ２を超える値も可能である。使用される放射照度は、歯の有効な処置と加熱との間のトレードオフである。歯が過度に加熱されないこと、好ましくは、温度が４２．５℃を超えて上昇しないこと、又は好ましくは、４２℃を超えて上昇しないことが重要である。従って、１００ｍＷ／ｃｍ２より下の放射照度が望ましい。

図３Ａは、咬合部１０２の咬合平面に対して垂直な平面における、即ち、咬合平面３３０に対して垂直な平面、例えば、歯科正中線を含む平面における、断面図におけるマウスピース１００の実施形態の主概略図を示している。この実施形態において、マウスピース１００の本体１０５は、上歯２１０ａと下歯２１０ｂとの間で口の中に延びる咬合部１０２を含む。咬合部１０２は、本体１０５又は配光ユニット１０１の材料とは異なる材料、例えば、不透明材料で作られてよい。代替的に、咬合部１０２は、本体１０５又は配光ユニット１０１と同じ材料で作られてよく、場合によっては不透明な表面コーティングを備えてよい。本体１０５は、光学配光ユニット１０１と、シール構造１０３とを含む。シール構造１０３は、上下の歯列弓で歯肉２８０と接触する。シール構造１０３は、配光ユニット１０１と同じ材料又は異なる材料で作られてよい。例えば、シール構造１０３は、光を、この場合には歯肉２８０のような、処置されていない表面から離れる方向に、方向変更して処置面に戻すよう、反射性であるか或いは反射性表面を有する材料で作られてよい。例えば、シール構造１０３又はその一部を、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を充填したＴＰＥ又はシリコーンのような光学的に反射性の材料で作ることができる。

図３Ａは、１つ又はそれよりも多くの光源３５０を示している。光源３５０は、上歯２１０ａの前面２１１を主に照らすよう配光ユニット１０１に沿って延びる第１の列及び下歯２１０ｂの前面２１１を主に照らすよう配光ユニット１０１に沿って延びる第２の列に示すように配置されてよい。各列は、１つ又はそれよりも多くの光源３５０を含んでよい。例えば、光源３５０は、光源の列内の隣接する光源が少なくとも３ｍｍ及び最大８ｍｍだけ分離されるように配置されてよい。

光源３５０は、支持構造３６０、例えば、光源３５０のための電気的接続をもたらすプリント回路基板上に取り付けられてよい。支持構造３６０は、光学配光ユニット１０１の熱絶縁性(thermal insulance)よりも低い熱絶縁性を有してよい。より低い熱絶縁性は、光源からの熱が歯２１０から離れる方向に伝えられるように熱伝導を向上させる。加えて、より低い熱絶縁性は、熱分布を向上させて、歯での熱ホットスポットの形成を低減させることがある、即ち、より低い熱絶縁性は、歯の加熱の均一性を向上させることがある。

この実施形態によれば、光学配光ユニット１０１は、１つ又はそれよりも多くの光源３５０からの光の伝搬方向を変更するように構成される光方向変更構造３７０によって１つ又はそれよりも多くの光源３５０からの光線の少なくとも一部を方向変更するように構成される。（複数の）光方向変更構造３７０は、様々な方法で構成されてよいが、光方向変更構造３７０の少なくとも一部が１つ又はそれよりも多くの光源３５０と出力面２０１との間に配置されるように構成される。図３Ａに例示するように、光方向変更構造３７０は、不透明であり、鏡面反射又は拡散反射面を有するので、光源のうちの１つの光源からの光は、鏡面反射又は散乱を通じて方向変更される。光方向変更構造３７０は、半透明であることができ、例えば、散乱粒子が充填された透明材料によって具現された、散乱特性を有することもできる。別の例として、光方向変更構造３７０は、透明であることもでき、屈折を通じて光を方向変更するよう構成されることもできる。よって、一般的に、１つ又はそれよりも多くの光源３５０は、光源３５０からの放射光の少なくとも一部が反対に配置される光方向変更構造３７０によって方向変更されるように、延長部を有する光方向変更構造３７０に対して配置される。少なくとも方向変更構造の延長部及び光源３５０からの光の発散に依存して、光源からの全ての光が方向変更されず、好ましくは、光の大部分が方向変更構造３７０に衝突することが可能である。

実際には、光方向変更構造３７０は、光源３５０からの光線が出力面２０１から漏れる前に、光源３５０からの光線がより長い距離を移動するようにさせることがあり、この結果として、歯での強度分布はより均一であり、距離変動に対してより低い感受性を有するので、歯での光強度分布は、大部分維持され、且つ／或いは、歯での強度は、ユーザの口腔形状の自然な変動及びマウスピースの配置における変動に起因する歯と出力面２０１との間の距離変動に対してより低い感受性を有するようになる。１つの方向変更された光線３５１が図３Ａに例示されている。

実施形態によれば、光学配光ユニット１０１は、光線の最小光路長が、光源から（例えば、Ａから）光線が出力面２０１を離れる出力面まで（例えば、Ｂまで）少なくとも０．８ｍｍであるように、構成される。よって、この実施形態によれば、光源３５０からの全ての光線は、少なくとも０．８ｍｍである光線の光路長を受ける(experience)。光路長は、ＡからＢまで進む幾何学的な経路長に光学配光ユニット１０１の材料の屈折率を乗じたものである。

少なくとも０．８ｍｍの光線の最小光路長の故に、歯２１０の前面２１１での光強度の変動は、前面２１１の領域に亘る光強度の平均値に対してプラス／マイナス２５％未満であることがある。

光源３５０は、１つ又はそれよりも多くの光源３５０から出力面２０１への熱経路、例えば、ＡからＢ又はＣからＤへの熱経路に沿って、熱絶縁性まで最大化する目的で配置されてよい。熱絶縁性を最大化することによって、光源３５０と歯２１０との間の熱絶縁性は向上させられる。これは光源３５０からの熱に起因する歯の加熱を減少させ、歯２１０での光及び熱の均一性も向上させる。

光源を後面３６１に配置することは、光学配光ユニット１０１の全厚が熱絶縁性を最大化することに寄与することを保証する。

実施形態によれば、光学配光ユニット１０１は、即ち、光源３５０と出力面２０１との間の光学配光ユニット１０１の厚さ及び光源３５０の配置によって構成されて、１つ又はそれよりも多くの光源３５０から出力面２０１への熱経路に沿って少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの最小限の熱絶縁性（抵抗）を提供する。

少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの最小熱絶縁性の故に、歯２１０での温度は、上述の放射照度レベルを有するマウスピースの使用中に約４２℃より下に維持されることがある。更に、この熱絶縁性の故に、歯での温度変動は、低減されることがあり、場合によっては歯の領域での温度の平均値に対してプラス／マイナス２５％より下に維持されることがある。

支持構造３６０は、光線を反射するように構成された後方反射器３６３として機能することがある。代替的に、光線の反射を提供し、後方反射器を具現するために、他の構成が設けられてよい。例えば、入射光線を反射するために、後面３６１及び／又はエッジ面３６２は、白色塗料又は外部反射部を備えてよい。後方反射器３６３は、エッジ面３６２のような他の表面に拡張されてよい。

後方反射器３６３は、出力面から光学配光ユニット内への歯２１０からの散乱光線を方向変更して、出力面に戻す。従って、後方反射器３６３は、歯２１０の反射面と共に、光路長を増加させるように機能する。よって、光学配光ユニット１０１内に透過される散乱光線を出力面に方向変更する配光ユニット１０１の構成は、後方反射器３６３によって具現されることがある。後方反射器３６３は、光学配光ユニット１０１の後面又は後側３６１の少なくとも一部を覆って延在するように構成される。

マウスピース１００は、方向変更構造３７０、後方反射器３６３、又は方向変更構造３７０及び後方反射器３６３の両方を含んでよい。

１つ又はそれよりも多くの光源３５０は、配光ユニット１０１の他の表面、例えば、エッジ面３６２に配置されることができる。一般的に、１つ又はそれよりも多くの光源３５０は、任意の表面に配置されることができ、或いは光学配光ユニット１０１内に埋め込まれることができる。代替的に、光源３５０は、それらがユーザの口の外側に位置付けられ、光パイプ、光ファイバ又は他の方法のような手段によって、マウスピース１００内に方向付けられるように、光学配光ユニット１０１の外部に配置されてよい。

咬合部１０２は、光学配光ユニット１０１からの光が咬合部１０２に入ることが禁止されるよう、光学配光ユニット１０１から光学的に絶縁されてよい。

歯科物質２３０は、図３Ａに例示されていないが、歯２１０、出力面２０１、及び任意の咬合部１０２の間に配置されることができる。図３Ａは、任意的な周囲物体２０２も示していない。よって、光学配光ユニット１０１の少なくとも一部は、周囲物体２０２によって覆われることができる。

図３Ｂは、後面３６１から見た配光ユニットの１つの構成の概略的な例示において、光源３５０の可能な配置を示している。一列の光源３５０が咬合平面３３０の上方にあり且つ及び一列の光源３５０が咬合平面３３０の下方にある、２列における光源のこの配置は、マウスピース１００が不透明な咬合部１０２を含むときに好ましいことがある。

図３Ｃは、光源３５０の配置の類似の概略的な例示を示している。この配置は、咬合平面の上方にある一列の光源３５０と、咬合平面３３０の下方にある一列の光源３５０とを含み、一列内の光源３５０は、別の列内の光源３５０に対して互い違いにされている。この配置は、光分布の均一性を向上させ、マウスピース１００が不透明な咬合部１０２を含まないときに特に好ましいことがある。

明らかに、光源３５０は、２つよりも多い列又は２つ未満の列に、互い違いに配置されることができ、或いは互い違いでなく配置されることができる。

図４は、咬合部１０２の咬合面に対して垂直な平面における、即ち、咬合平面３３０に対して垂直な平面における、マウスピース１００の別の実施形態の主概略図を示している。

図４は、光学的に透明な光学配光ユニット１０１を示している。この実施形態において、配光ユニット１０１は、周囲物体２０２（図示せず）の一例である、光学的に透明な要素２０３に沿って延在する光ガイドの機能を有する。１つ又はそれよりも多くの光源３５０は、光を配光ユニット１０１に注入するために配置される。光源３５０は、配光ユニット１０１の１つ又はそれよりも多くの側方エッジに沿って、例えば、上方及び下方のエッジ面３６２に沿って配置されてよい。光学的に透明な要素２０３、及び場合によっては本体１０５の他の部分は、配光ユニット１０１の１つ又はそれよりも多くの外面と接触する。

配光ユニット１０１は、光学的に透明な要素２０３、場合によっては配光ユニット１０１の表面と接触する本体１０５の他の部分の屈折率よりも高い、屈折率を有する。従って、配光ユニット１０１は、周囲部品との組み合わせにおいて、反射光線４５１の全反射を可能にする。例えば、配光ユニット１０１は、周囲部品の材料よりも高い屈折率を有するポリカーボネートで作られてよい。光ガイドのための代替的な材料は、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィンポリマ、環状オレフィンコポリマ、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を含む。代替的に、光学的に透明な素子２０３及び場合によっては本体１０５の他の部分は、少なくとも光学的に透明な要素２０３が特定の領域での空隙によって光学配光ユニット１０１から分離されるように構成されてよい。この代替によれば、空気の低い屈折率は、配光ユニット１０１のための他の材料、例えば、シリコーンのような材料の使用を可能にする。

従って、光学配光ユニット１０１は、光線が、全反射を生じさせる能力によって、出力面を通じて出射する前に、１つ又はそれよりも多くの光源３５０からの光線の少なくとも一部を方向変更する、ように構成される。全反射を生成するために必要とされる最小の入射角は、既知の光学法則によって支配される。入射角は、入射光線と入射点での表面に対する垂線との間の角度として定義される。

咬合部１０２は、本明細書に記載する他の実施形態と同様に構成されてよい。

光を光ガイドから歯２１０に向かって取り出すために、マウスピース１００は、光ガイド内で光を方向変更するように構成される取出し構造４０１(out-coupling structure)を更に含む。取出し構造４０１は、例えば、後面３６１に塗布される白色塗料のような塗料の形態において、後面３６１に配置されてよい。代替的に、取出し構造は、第２の表面を粗くすることによって、例えば、後面３６１をエッチング又はサンドブラストすることによって実現されることができる。取出し構造によって方向変更される光線４５１の一部は、屈折を通じて取り出されるのに十分な程に大きい出力面２０１に対する角度を有する一方で、他の方向変更される光線２０１は、内部で反射されるのに十分な程に斜めな角度を有する。

光方向変更構造又は後方反射器と同様に、配光ユニット１０１の内反射は、光源３５０からの光線が出力面２０１から逃げる前に、光源３５０からの光線がより長い距離を移動するようにさせ、従って、光の均一性に関して同じ効果を達成する。更に、エッジでの光源３５０の場所の故に、光源から歯２１０までの距離及び熱絶縁性も、約４２℃を超える歯２１０での温度及び熱ホットスポットを回避するのに十分である。

図３（ａ）における実施形態と同様に、光線の最小光路長は、光源３５０から配光ユニット１０１の出力面２０１又は光学的に透明な部分２０３の出力面２０４まで、即ち、図４に示すように、ＡからＢ又はＢ’まで、少なくとも０．８ｍｍである。よって、歯２１０の前面２１１での光強度の変動は、他の実施形態と同様に、プラス／マイナス２５％未満であることがある。

更に、光源３５０の配置は、０．００１ｍ２Ｋ／Ｗよりも大きい熱絶縁性を提供する、ＣからＤへの熱経路を提供するので、歯２１０での温度は、上述の放射照度レベルで４２℃未満に維持されることがあり、温度変動は、場合によっては平均値に対してプラス／マイナス２５％未満に維持されることができる。

使用中、（図４に示されていない）歯科物質２３０が適用されるならば、歯科物質２３０の厚さは、１つ又はそれよりも多くの光源３５０から歯２１０の前面２１１までの最小光路長が少なくとも１ｍｍであるように、光路長に寄与する。例えば、歯科物質が０．１ｍｍの厚さを有するゲルであるならば、配光ユニット１０１は１．４３の屈折率を有するシリコーンで作られ、光源３５０から出力面２０１までの最小距離は０．６ｍｍであり、１ｍｍの光路長が得られる。

同様に、歯科物質２３０の厚さは、１つ又はそれよりも多くの光源３５０から歯２１０の前面２１１までの熱経路に沿った熱絶縁性に寄与するので、最小熱絶縁性は、少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗであるか、或いは０．００１ｍ２Ｋ／Ｗよりも僅かに大きい。

図５は、光学配光ユニット１０１が距離部材５０１を含む、実施形態を例示しており、距離部材５０１は、出力面２０１に配置され、出力面２０１から突出する。例示は、歯２１０の咬合平面と平行な平面における断面図において示されている。使用中、距離部材５０１は、歯２１０の前面２１１と接触する。上述のように、光学的に透明な部分２０３のような任意的な周囲物体２０２の出力面２０４は、配光ユニット１０１の出力面２０１と同等である。従って、距離部材５０１は、周囲物体２０２（図示せず）から同等に突出し得ることが理解されよう。

距離部材５０１の機能は、歯が配光ユニット１０１の出力面２０１との大きな接触面を作るのを回避し、代わりに、塗布される歯科物質２３０が歯の前面２１１と接触するより均一な空間を残すことである。距離部材５０１の更なる機能は、塗布される歯科物質２３０の均一な厚さを保証することである。

距離部材５０１は、柱(pillars)として、即ち、二次元構造として成形されてよい。二次元構造は、平坦な又は丸められた頂部、即ち、内向きに又は外向きに丸められた頂部を有してよい。代替的に、距離部材５０１は、突出するリッジ(ridges)として、例えば、一次元線形リッジとして形成されてよい。

距離部材５０１の基部の表面積は、歯２１０に対して押し付けられたときに、スペーサが曲がって離れるのを防止するために、頂部の表面積よりも大きくてよい。距離部材５０１の頂部の直径又は横方向寸法は、０．１〜５ｍｍの範囲内にあってよく、より好ましくは０．５〜１．５ｍｍの範囲内にあってよい。距離部材の高さは、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあってよく、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内にあってよい。距離部材は、０．５％〜５０％の、好ましくは１％〜１０％の範囲内の密度を備えて構成されてよい。距離部材５０１は、配光ユニット１０１又は周囲物体２０２とは異なる材料で作られてよい。例えば、距離部材５０１は、光学的に反射性の材料、例えば、ＴｉＯ２粒子が充填されたＴＰＥ又はシリコーンで作られてよい。

使用される歯科物質は、歯ホワイトニングゲル又はワニスのような歯ホワイトニング物質であってよい。ゲルは、好ましくは、ゲルが歯に付着する能力の故に好ましい。好ましくは、ゲルは、少なくとも２５Ｐａの降伏応力を有する。ゲルは、最大６０分の一回の処置時間内に使用されるときに組織の安全性を保証するために、過酸化水素を６〜１０％の範囲内で含んでよい。ゲルは、４〜８のｐＨ酸性度を有してよい。歯科物質２３０は、歯面での光の散乱及び光場の均一性を高めるために、マイカのような反射性粒子を含んでよい。

図６は、マウスピース１００の異なる実施形態の切欠き部分の断面図を概略的に例示している。断面図は、光源３５０から歯２１０までの距離が光源３５０と歯２１０との間の他の幾何学的経路長に亘って最小幾何学的経路長を示すように選択される。よって、図５は、光学配光ユニット１０１の表面に配置されるか或いは光を配光ユニット１０１に放射するように他の方法で配置される光源３５０を例示している。配光ユニット１０１は、周囲物体２０２によって覆われてよい。歯科物質２３０の層が、歯２１０と周囲物体２０２又は配光ユニット１０１の出力面２０１との間に設けられてよい。配光ユニット１０１、周囲物体２０２、及び歯科物質２３０は、それぞれ、長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３を有する。

熱絶縁性Ｒｉ、即ち、材料の単位面積の熱抵抗は、Ｒｉ＝Ｌ１／λ１＋Ｌ２／λ２＋Ｌ３／λ３から決定され、ここで、λ１、λ２、λ３は、厚さと関連付けられた材料の熱伝導率である。材料の１つが幾何学的経路の一部でない場合、合計中の対応する項は簡単に除去される。

周囲物体２０２がない実施形態における約０．８ｍｍの光路長に対応するＬ１＝０．６ｍｍの全厚を仮定すると、熱絶縁性Ｒｉ＝０．６ｍｍ／０．３Ｗ／ｍＫ＝０．００２（ｍ＾２Ｋ）／Ｗとなる。この場合には、配光ユニット１０１について、λ＝０．３Ｗ／ｍＫを備えるシリコーンが用いられる。

他の材料についての熱抵抗の例は以下を含む。
ＰＭＭＡ＝０．１６７−０．２５Ｗ／ｍＫについてのλ、
環状オレフィンコポリマ（ＣＯＰ又はＣＯＣ）＝０．１２〜０．１５Ｗ／ｍＫについてのλ
ポリカーボネート（ＰＣ）＝０．１９〜０．２２Ｗ／ｍＫについてのλ、
ポリエステル＝０．１７Ｗ／ｍＫについてのλ、
ガラス＝０．１７〜０．８Ｗ／ｍＫについてのλ、
シリコーン＝０．３Ｗ／ｍＫについてのλ、
歯科物質２３０のゲルタイプ＝約０．０６Ｗ／ｍＫについてのλ

よって、０．１ｍｍの厚さを備えるホワイトニングゲルの層は、０．００１６（ｍ＾２ Ｋ）／Ｗの追加的な熱絶縁性Ｒｉで寄与する。

これらの数及び計算は、様々な実施形態において、最小熱絶縁性が少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗであることを支持する。

光源３５０は、任意的に、４４０〜５００ｎｍのスペクトル範囲内の、好ましくは４４０〜４７０ｎｍのスペクトル範囲内の、例えば、４５６ｎｍの光を放射してよい。光源は、好ましくは、４０％よりも大きい効率を有する。

２０ｍＷ／ｃｍ２＝２００Ｗ／ｍ２の最小放射照度Ｉｒに基づいて、歯の温度Ｔ２を４２．５℃と仮定して、光源付近の温度Ｔ１を決定することが可能である。これは以下のように決定されることができる。
Ｔ１＝ＩｒＲｉ＋Ｔ２であり、温度の単位はケルビンである。

マウスピース１００が周囲物体２０２のない０．６ｍｍの厚さを備えるシリコーンで作られた配光ユニット１０１を含む例に基づくと、４２．５℃の最大歯温度Ｔ２についての温度Ｔ１は、（上記式及び数に基づいて）約４３℃と決定される。これは、２０ｍＷ／ｃｍ２の照射では、４２．５℃を超える温度を歯で生成しないことを示す。

図７は、斜視切欠図におけるマウスピース１００の実施形態を示している。図７に、光学配光ユニット１０１、咬合部１０２、及びシール構造１０３を示している。例示のように、マウスピース１００の上方部分及び下方部分は、ユーザが下歯２１０ｂに対して上歯２１０ａを前方に押すことが上方部分によって可能にされるように、互いに対して変位させられることができる。ユーザが通常の「被蓋咬合(overbite)」において自分の歯を位置決めできるようにマウスピース１００を成形することによって、ユーザの快適さが向上させられることがある。更に、マウスピースの上方部分及び下方部分の壁は、歯科物質２３０（図示せず）の分布の均一性を向上させるために、歯２１０に向かって内向きに傾斜させられてよい。

本発明を図面及び前述の記述中に詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記述は、例示的又は説明的であると考えられるべきであり、限定的であると考えられてならない。即ち、本発明は、開示の実施形態に限定されない。当業者は、特許請求する発明を実施する際に、図面、本開示、及び添付の請求項の研究から、開示の実施形態に対する他の変形を理解し且つ実現することができる。請求項において、「含む」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形の表現は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に引用される幾つかの項目の機能を充足することがある。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。コンピュータプログラムが、他のハードウェアと共に或いはその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に格納／分配されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムのような他の形態で分配されてもよい。請求項中の如何なる参照符号も範囲を限定するものと解釈されてならない。

米国特許出願公開第２０１１／０１０４６３１Ａ１号明細書

Claims (12)

1. 歯の処置を行うためのマウスピースであって、
   − 歯を照らすように配置される１つ又はそれよりも多くの光源と、
   − 出力面を備える光学配光ユニットとを含み、該光学配光ユニットは、前記１つ又はそれよりも多くの光源からの光線の少なくとも一部を、前記光線が前記出力面を通じて出る前に、前記歯に方向変更するように、並びに／或いは前記出力面から前記光学配光ユニット内に注入される散乱光線を方向変更して前記出力面に戻すように構成され、
   − 前記１つ又はそれよりも多くの光源及び前記光学配光ユニットは、２０ｍＷ／ｃｍ２よりも大きい歯の放射照度を提供するように構成され、
   前記１つ又はそれよりも多くの光源は、前記光学配光ユニットの熱絶縁性よりも低い熱絶縁性を有する支持構造に取り付けられる、
   マウスピース。
2. 前記光学配光ユニットは、前記１つ又はそれよりも多くの光源から前記出力面への前記光線の少なくとも０．８ｍｍの最小光路長を提供するように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
3. 前記光学配光ユニットは、前記１つ又はそれよりも多くの光源から前記出力面への熱経路に沿って少なくとも０．００１ｍ２Ｋ／Ｗの最小熱絶縁性を提供するように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
4. 前記光学配光ユニットは、前記出力面に配置され、前記出力面から離れる方向に突出する、距離部材を含む、請求項１に記載のマウスピース。
5. 前記光学配光ユニットは、前記１つ又はそれよりも多くの光源からの前記光線の少なくとも前記一部を方向変更するように構成される光方向変更構造を含み、該光方向変更構造の少なくとも一部は、前記１つ又はそれよりも多くの光源と前記出力面との間に配置される、請求項１に記載のマウスピース。
6. 前記出力面を介して前記光学配光ユニットに透過される前記散乱光線を方向変更して前記出力面に戻すように構成される後方反射器を含み、該後方反射器は、前記光学配光ユニットの後側の少なくとも一部に亘って延在する、請求項１に記載のマウスピース。
7. 前記光学配光ユニットは、前記光線が前記出力面を通じて出る前に、前記１つ又はそれよりも多くの光源からの前記光線の少なくとも一部を方向変更するために、前記１つ又はそれよりも多くの光源から前記光学配光ユニットに注入される前記光線の少なくとも一部の全反射を引き起こすように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
8. 前記１つ又はそれよりも多くの光源は、隣接する光源が少なくとも３ｍｍだけ、最大で８ｍｍだけ分離されるように配置される、請求項１に記載のマウスピース。
9. 前記出力面での放射照度は、前記照らされる歯の６５％での放射照度が所望の放射照度から２５％以下だけ逸脱し、前記照らされる歯の７５％での放射照度が所望の強度から１５％以下だけ逸脱するように、実質的に均一である、請求項１に記載のマウスピース。
10. 前記光学配光ユニットは透明である、請求項１に記載のマウスピース。
11. シール構造を含み、該シール構造は、塗布される歯科物質を、前記出力面、該シール構造、及び前記歯の前側によって画定される空間内に保持するように構成される、請求項１に記載のマウスピース。
12. 前記シール構造は、光を方向変更して前記歯の前記前側に戻すよう反射的である材料で作られる、請求項１１に記載のマウスピース。

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