KR20040095172A - 의료용 광조사장치 - Google Patents

Abstract

고출력화, 소형화가 가능하고 또한 조사광이 원하는 목적으로 유효하게 활용되고, 더욱이 발열을 효율적으로 억제하는 것이 가능한 신규 의료용 광조사장치를 제공한다.

광조사장치 본체(1)와, 이 본체(1)의 출광부(14)내에 설치된 발광소자(21)로 이루어지는 발광체(2)와, 이 발광체(2)의 주위에 배설되고 이 발광체(2)로부터의 광을 내면의 반사면(31)에서 전방으로 반사시키기 위한 환형상 반사부재(3)와, 이 반사부재(3)의 전방개구부를 덮도록 배설(配設)되고, 상기 발광체(2)로부터의 직접광 및 상기 반사부재(3)로부터의 반사광을 투과하는 렌즈부재(4)를 구비하여, 이 렌즈부재(4)로부터 대략 전체의 출사광이 소정의 조사역(照射域)으로 지향되는 것으로 한다.

Description

의료용 광조사장치{MEDICAL IRRADIATION APPARATUS}

본 발명은, 의료용 광조사장치에 관한 것이고, 상세하게는, 치과치료에 있어서의 보철용 광중합수지의 경화장치, 또한 구강내 조명장치, 그외의 의료용 조명장치 등의 개량에 관한 것이다.

치과진료에 있어서는, 치아에 보철된 광중합수지를 신속하게 경화시키기 위한 광중합기, 각종 핸드피스에 부착되거나 혹은 개별로 구강내의 치료대상 치아를 조사하는 조사기, 혹은 진료대의 측부에 입설(立設)되어 구강내를 조사하는 덴탈라이트(무경등) 등이 사용된다. 이와 같은 조명에서는, 구강내의 좁은 범위에 광을 집중할 필요가 있어서, 이점에서는 광범위를 밝게 비추는 것이 요구되는 다른 분야의 조명과는 다르다.

상기와 같은 광조사기의 광원으로서는, 할로겐램프와 제논램프(Xenon Lamp)가 사용되고 있지만, 최근에는, LED(발광다이오드)나 반도체레이져 등, 상기 램프에 비하여 수명이 길고, 소비전력이 적은 등의 특성을 가지는 발광소자의 사용도 시험되도록 되었다. 이와 같은 LED와 반도체레이져 등의 발광소자는, 웨이퍼로부터 절출(切出)한 원판 상태의 칩을 케이스내에 봉입한 실장용 디바이스의 형태나, 베어칩의 형태로 제공된다.

그런데, 상기 치과용의 조사기, 특히 광중합기의 경우 그 특성상 좁은 범위에 광을 집중하는 것이 요구됨과 동시에, 조사시간의 단축 등을 위한 고출력인 것이 필요하다. 또한, 구강내의 좁은 공간에 사용되기 때문에, 소형, 경량, 콤팩트한 것이 바람직하다.

그런데, 상기 LED나 반도체레이져 등의 발광소자는, 광범위에 배광되도록 설계되어 있고, 그로 인하여, 상기와 같이 광범위를 밝게 비추는 것이 요구되는 다른 분야의 조명에는 넓게 채용되고 있지만, 조사야(照射野)에 있어서의 단위면적당 조도는 작다. 1개당의 출력이 작기 때문에, 원하는 광량을 구하기에는 발광소자의 개수를 증가하는 것이 고안되어지지만, 소형화의 요구에는 어긋나게 된다. 본 출원인은, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 있어서, 고출력화와 소형화의 상호 모순하는 문제점을 해결할 수 있는 의료용 광조사기를 제안하였다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2002-306512호공보

[특허문헌 2]

일본국 특개2002-360605호공보

상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 의료용 광조사기는, 복수의 발광소자를 이용하고, 이들의 각 발광소자로부터 출사되는 빛을 가능한 한 유효하게 사용하도록 하여서, 집중수단을 채용하거나 혹은 도광수단의 형상 등을 개량하는 것에 의해, 그 단위면적당의 광량이 큰 조사를 가능하게 하는 것으로, 그 실용가치는 높게 평가되고 있다. 또한, 상기 발광소자는, 단체(單體)에서는 발열이 없지만, 복수개로 구성하면 그 발열이 무시할 수 없게 된다. 특히, 치육(齒肉)과 볼에 접하는 빈도가 높은 치과용 광조사기에서는, 이와 같은 발열은 바람직하지 않기 때문에, 상기 특허문헌 1 및 2에서는 더욱 발광소자를 냉각하기 위한 수단을 설치하고 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 의료용 광조사기는, 예를들면, 치아에 보철된 광중합수지를 경화시키기 위한 광중합기라도, 보철수지의 표면에서 심부까지 균질(均質)하게 빛을 조사하도록 광속패턴을 형성시킨다는 고안은 없어서, 따라서, 효율적이고 또한 균질하게 수지경화를 행한다는 관점에서는 아직 충분하지는 않고, 그 발본적(拔本的)인 개량이 요구되는 바였다. 더욱이, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 의료용 광조사기는, 고출력 또한 소형화가 실현되고, 게다가 발열을 억제하도록 조치도 강구되어 있으므로, 그 실용가치는 높게 평가되고 있지만, 또한, 이하와 같은 문제점도 지적되게 되었다. 즉, 상기 냉각수단은, 주로 발광소자의 기판측으로부터 실행하도록 하는 것이고, 발광소자의 전면(발광측 면)이나 상기 집광수단 혹은 도광수단을 적극적으로 냉각하는 것은 아니기 때문에, 그 냉각효과로는 아직 불충분함이 있는 것은 부정할 수 없었다. 특히, 발광소자의 전측(前側)에 배치되는 집광수단 혹은 도광수단은, 치육(齒肉) 등에 접하는 경우가 많고, 이 부분의 발광억제가 충분하지 않으면 치과진료에 지장을 초래하는 원인도 된다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것이고, 고출력화, 소형화가 가능하며 또한 조사광이 원하는 목적에 유효하게 활용되고, 또한 발열을 효율적으로 억제하는 것이 가능한 신규 의료용 광조사장치를 제공하는 것이다.

도 1은, 본 발명의 의료용 광조사장치를 핸드피스타입의 치과용 광중합장치에 적용한 예를 나타내는 일부 파단 외관도이다.

도 2는, 도 1에 있어서의 X부의 확대도이다.

도 3은, 발광소자로부터의 방사광의 개략적 동작을 나타내는 설명도이다.

도 4(a),(b),(c)는 형상이 다른 3종의 환형상 반사부재와, 렌즈부재를 조합시킨 출광부의 예를 나타내고, (a)는, 환형상 반사부재의 반사면의 단면형상이 오목곡선형상이고, 또한 이 오목곡선이 타원호로 이루어지는 것을, (b)는, 동일 볼록곡선형상이고, 또한 이 볼록곡선이 방물선의 일부로 이루어지는 것을, (c)는, 동일 오목곡선형상이고, 또한 이 오목곡선이 2개의 직선에 의한 굴곡선으로 이루어지는 것을 각각 나타내는 요부의 단면도이다.

도 5(a),(b),(c)는 도 4(a)에 나타낸 예에 있어서의 광조사패턴을 분해하여 설명하는 도면이고, (a)는, 직접 렌즈부재에 입광하는 경우를, (b)는 환형상 반사부재에 의한 반사광이 렌즈부재에 입광하는 경우를, (c)는 이들 양 패턴이 중복된 상태(실제의 조사패턴)를 나타낸다.

도 6은, 도 4(a)의 예를 이용한 경우의, 출광단면으로부터 5mm의 위치에 있어서의 상대조도(%)의 측정데이터를 그래프화 한 것이다.

도 7(a),(b)은, 도 4(a),(b)의 예를 이용한 경우의, 출광단면으로부터의 위치의 변화에 의거하여 상대조도(%)의 측정데이터의 변화를 그래프화 한 것이다.

도 8(a),(b)은, 발광체의 다른 실시예를 나타내고, (a)는 그 평면도를, (b)는(a)에 있어서의 Y-Y선 단면도를 각각 나타낸다.

도 9는, 동 변형예를 나타내는 도 8(b)와 동양도(同樣圖)이다.

도 10은, 무선타입의 치과용 광중합장치의 예를 나타내는 일부 파단 외관도이다.

도 11은, 도 1의 치과용 광중합장치의 변형예를 나타내는 일부 파단 외관도이다.

도 12는, 미러타입의 치과용 광중합장치의 외관도이다.

도 13(a),(b)은, 치과용 에어터빈 혹은 마이크로모터 핸드피스에 조명기능을 가진 치과용 광조사장치를 나타내고, (a)는 전체 외관도, (b)는 그 요부의 확대도이다.

도 14는, 치과 진료장치에 부착되는 덴탈라이트에 본 발명의 의료용 광조사장치를 적용한 예를 나타내는 외관도이다.

도 15(a)는 도 14의 Z방향의 시시도(矢視圖)이고, (b)는 그 변형예를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 의료용 광조사장치를 핸드피스타입의 치과용 광중합장치(A)에 적용한 예를 나타내는 것이다. 1은 핸드피스 본체(광조사장치 본체)이고, 기부(10)에 대해서 탈착자유롭게 되어 있다. 이 기부(10)에는, 압축공기의 공급관로(110), 전원코드(120) 및 배기관로(130)를 내장하는 호스(10a)가 접속되어 있다. 단, 이 배기관로(130)는 호스(10a)내의 공급관로(110) 및 전원코드(120)를 제외한 공간부분으로 구성된다. 압축공기의 공급관로(110)는 치과진료실내에 설치된 미도시의 송기수단으로서의 콤프레서에 접속되고, 또한 전원코드(120)는 동전원부 등에 접속되어 있다.

상기 핸드피스 기부(10)는, 상기 핸드피스 본체(1)와의 커플링부를 구성하고, 이 기부(10)를 핸드피스 본체(1)의 기단부(基端部)에 접속할 때에는, 상기 압축공기의 공급관로(110), 전원코드(120) 및 배기관로(130)가, 핸드피스 본체(1) 안의 후술하는 급기관로(11), 발광체용 전원코드(12) 및 배기관로(13)에 각각 접합된다.

여기에서의 핸드피스 기부(10)는, 본 광중합장치(A)의 전용 커플링부로 하는 것도 가능하지만, 예를 들면 에어터빈 핸드피스용으로서 겸용하는 것도 가능하다. 즉, 에어터빈 및 작용매체의 관로 등을 내장하는 미도시의 에어터빈 핸드피스의 본체를, 이 핸드피스 기부(10)에 대해서 탈착가능한 구성으로 하면, 이들을 적당하게 교환사용하는 것이 가능하고, 치료의 효율화와 공간의 절약화를 도모할 수 있다.

핸드피스 본체(1)는, 시술자 등이 손으로 파지조작 하기 쉽도록 통형상으로 형성되고, 그 통내에 상기 급기관로(11), 발광체용 전원코드(12) 및 배기관로(13)가 내장되어 있다. 배기관로(13)는, 핸드피스 본체(1)내의 상기 급기관로(11) 및 발광체용 전원코드(12) 등을 제외한 공간부분에 의해 형성되고, 선단부로부터 기단부에 걸쳐서 연통(連通)하고 있다. 이 급기관로(11) 및 배기관로(13)에 의해 냉각수단(113)이 구성된다. 또한, 발광체용 전원코드(12)의 도중에는 제어부(12a)가 설치되어 있고, 이 제어부(12a)를 개재하여, 미도시의 근거리 스위치 혹은 풋 스위치 조작에 의해, 후술하는 발광체(발광소자, 2)의 온·오프제어가 이루어진다.

핸드피스 본체(1)의 선단부에는, 그 길이방향으로 직교하는 방향으로 개구부가 향하는 원통형상의 출광부(14)가 형성되고, 이 출광부(14) 안에 발광유니트(L)가 장비되어 있다. 이 발광유니트(L)는, 모듈화된 발광체(2)와, 이 발광체(2)의 주위에 배설(配設)된 환형상 반사부재(3)와, 이 환형상 반사부재(3)의 전방개구부를 덮도록 배설된 렌즈부재(4)에 의해 이루어진다. 발광체(2)는, 기판(지지체, 20) 위에 탑재된 청색LED 칩(베어칩) 등의 복수의 발광소자(21)와, 이들 발광소자(21)를 돔형상으로 덮어서 일체화된 투명수지의 몰드(22)로 이루어진다. 상기 발광체용 전원코드(12)는, 이 기판(20)에 형설(形設)된 회로(미도시)에 전기적으로 결선되어 있다. 이와 같이, 발광체(2)를 베어칩으로 하고, 혹은, 기판상에 복수의 베어칩을 배치한 집적웨이퍼로 하고, 또한, 이들 베어칩을, 그 빛을 출사하는 측을 투명한 수지로 몰드하도록 하면, 칩 자체가 작기 때문에, 복수의 베어칩을 집적하여, 손쉽게 소형, 고출력의 발광체를 형성하는 것이 가능하다.

환형상 반사부재(3)는, 그 내면의 반사면(31)이 선행확경 하는 나팔형상(bugle)으로 성형된 금속 혹은 수지부재로 이루어지고, 반사면(31)은, 반사성을 높이기 위하여 경면마감 혹은 은 등에 의한 증착가공이 실시되어 있다. 이 환형상 반사부재(3)를 금속제(예를 들면, 알루미늄, 스텐레스)로 하면, 방열기능도 가지고, 발광체(2)에 의한 발열을 억제하는 효과도 구해진다.

이 환형상 반사부재(3)는, 상기 출광부(14)내에 취부(取付)된 발광체(2)에 있어서 돔형상의 수지몰드(22)를 포위하도록 장착된다. 이 환형상 반사부재(3)에는, 이 장착상태로, 핸드피스 본체(1)에 내장된 급기관로(11)의 전단부에 합치하여, 반사부재(3)의 내부를 급기관로(11)에 연통시키는 급기용 연통구멍(32)이 관설(貫設)되어 있다.

또한, 그 대향위치에는 반사부재(3)의 내부와 상기 배기관로(13)를 연통시키기 위한 배기용 연통구멍(홈, 33)이 형성되어 있다. 또한, 반사부재(3)의 장착 시, 급기용 연통구멍(32)과 급기관로(11)의 전단부의 합치가 확실하게 이루어지도록, 지름방향으로 출몰가능하게 된 소구(小球, 35)(출광부(14)의 공소(空所)내면에는 이것을 수용하는 오목부가 필요)나 적당한 인장 등의 위치결정 수단을 반사부재(3)에 설치하는 것이 바람직하다.

렌즈부재(4)는, 유리 혹은 경질투명수지(아크릴수지 등)로 이루어지지만, 본 실시형태와 같이, 구강내에서 사용되는 치과용의 광중합장치(A)의 경우, 위생상의 관점에서 유리렌즈인 것이 바람직하다. 이 렌즈부재(4)는, 환형상 반사부재(3)의 전방개구부를 덮도록 취부되어진다. 이 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)의 출광부(14)에의 장착일체화는, 링형상 나사식 캡부재(5)에 의해 이루어진다. 이하 그 장착의 요령에 대해서 기술한다.

우선, 환형상 반사부재(3)를, 상기와 같이 급기용 연통구멍(32)과 급기관로(11)의 전단부가 합치하도록 위치결정하여, 출광부(14)의 개구부측으로부터 그 원통형상 공소(空所)내에 삽입한다. 환형상 반사부재(3)의 주체(周體)에는, 제1의 0링(34)이 환형장착(環裝)되어 있고, 이 O링(34)의, 환형상 반사부재(3)의 외면 및 출광부(14)의 공소내면 사이로의 탄력장착(彈裝)에 의해, 환형상 반사부재(3)의 탈락이 저지되고, 또한 그 스러스트방향의 흔들거림이 방지된다.

다음으로, 상기 환형상 반사부재(3)의 전방개구부에 렌즈부재(4)를 할당하고, 링형상 나사식 캡부재(5)를, 그 주체에 각인설치(刻設)된 숫나사부(51) 및 출광부(14)의 공소 내면에 각인설치된 암나사부(14a)를 개재하여, 출광부(14)에 그 개구부에 따른 나선장착(螺裝) 일체화를 시킨다. 캡부재(5)의 선단개구부에 내향차양부(52)가 형성되어 있고, 이 내향차양부(52)가, 렌즈부재(4)의 외면주변부분에 계지(係止) 되어지기 때문에, 캡부재(5)를 출광부(14)에 나선장착 일체화할 때에는, 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)가 합체되고, 서로 흔들거림 없이 일체고정화 된다.

53은, 제2의 O링이고, 상기와 같이 캡부재(5)가 나선장착 일체화된 상태에서는, 캡부재(5)의 외면 및 출광부(14)의 공소 내면 사이에 이 제2의 O링(53)이 탄력장착되어지고, 이것에 의해, 캡부재(5)의 풀어짐정지(緩止)와 출광부(14)내의 씰 기능이 발휘된다. 또한, 54는 캡부재(5)를 탈착시킬때에 공구를 작용시키기 위한 절차이다.

상기 발광체(2)의 기판(20)의 배면에는, 알루미늄 등의 비열이 작은 금속판으로 이루어지는 히트싱크(6)가 스크류(미도시) 등에 의해 고착일체가 되어 있다. 이 히트싱크(6)는, 핸드피스 본체(1)의 기단부 방향으로 연장하고, 이 히트싱크(6)와 기판(20)의 배면은, 배기관로(13)내에 위치되어 있다.

그리하여, 상기와 같이 발광유니트(L)가 조립부착(組付)된 치과용 광중합장치(A)를 이용하여 치아에 보철된 광중합수지를 경화시키는 경우, 출광부(14)의 선단부를 치아의 목적부위에 가깝게(2~5mm 정도) 하여서, 발광체(2)의 스위치를 온으로 한다. 발광소자(21)로부터 출사하는 빛은, 수지몰드(22)를 투과하고, 또한 렌즈부재(4)를 투과하여 치아의 목적부위에 조사된다.

또한, 발광체(2)로부터 측방으로 방사하는 빛은, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)에서 반사되고, 이 반사광도 렌즈부재(4)를 투과하여 치아의 목적부위에 조사된다. 따라서, 발광소자(21)로부터 방사되는 빛이, 효과있게 보철용 광중합수지의 경화에 공급되기 때문에, 발광소자(21)를 많이 모듈화하지 않아도 고출력의 조사능력을 구할 수 있다.

이 경우, 발광소자(21)를 펄스구동하는 것이 바람직하다. 이와 같이 펄스구동하는 것에 의해, 광중합수지의 경화속도를, 펄스의 크기와 주기에 의해 용이하게 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 순간적으로 고출력광을 광중합수지에 조사하고, 뚜렷한 중합심도를 구하는 것이 가능하다. 또한, 광중합수지에 순간적으로 대광량을 조사하면 수축될 것 같은 경우, 펄스구동에 의해 서서히 광량을 증가시켜서, 급격한 광량변화에 따른 수축을 방지하는 것이 가능하다. 발광소자를 이용하는 경우는, 이와 같은 펄스구동은 실용적이다.

상기 조사와 병행하여, 급기관로(11)로부터 냉각기체로서의 압축공기가, 상기 급기용 연통구멍(32)을 개재하여, 발광체(2), 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)에 의해 형성되는 공역(7)내에, 화살표로 나타나는 바와 같이 도입된다. 도입된 압축공기는, 공역(7)내에서 체류한 후, 배기용 연통구멍(33)으로부터 배기관로(13, 130)를 경유하여, 장치 밖으로 배출된다. 이와 같이, 압축공기의, 급기관로(11)→급기용 연통구멍(32)→공역(7)→배기용 연통구멍(33)→배기관로(13)의 일련의 환류에 의해, 발광체(2)의 수지몰드(22), 환형상 반사부재(3), 렌즈부재(4), 기판(20) 및 히트싱크(6)가 항상 냉각되고, 출광부(14) 및 핸드피스 본체(1)의 발열이 억제된다.

히트싱크(6)는, 기판(20)과 일체로 되어 있기 때문에, 기판(20)의 열을 흡열하지만, 상기 압축공기의 환류 하에 계속하여 노출되어지기 때문에, 흡수한 열은 이 냉각공기에 의해 축차(逐次)방열 되고, 그 냉각기능이 항상 유지된다. 또한, 렌즈부재(4)는, 그 내면이 압축공기의 환류 하에 노출되는 것에 의해, 계속하여 냉각됨과 동시에 흐림발생이 억제되고, 사용중에 있어서 발광체(2)로부터의 조도저하도 초래되지 않는다.

도면의 예에서는, 나사식 캡부재(5)에 의해, 렌즈부재(4) 및 환형상 반사부재(3)를 출광부(14)에 대해서 탈착자유롭게 하고 있지만, 이들을 일체화 하여 헤드부로서 핸드피스 본체(1)에 대해서, 탈착자유롭게 하는 것도 가능하다. 또한, 냉각에어를 공역(7)에 도입하도록 하고 있지만, 기판(20)의 배면과 히트싱크(6)만을 냉각에어에 노출하도록 이루는 것도 가능하다. 이들의 경우, 상기 공역(7)에 투명수지를 충진하여 이들 부재의 고정화를 도모하는 것이 바람직하다.

렌즈부재(4)는, 환형상 반사부재(3)의 개구부를 덮도록 배치되어 있기 때문에, 상기와 같이 발광체(2)가 이것에 의해 보호되고 그 오염과 훼손이 방지된다. 그리고, 렌즈부재(4)에는 발광체(발광소자(21), 2)로부터의 직접광 및 환형상 반사부재(3)로부터의 반사광을 포함하여 입광되어서, 이들의 빛은, 이 렌즈부재(4)를 투과하고 굴절하여 출광할 때, 소정의 조사역(照射域)(보철용 광중합수지의 경화의 경우, 보철수지의 표면으로부터 심부에 이르는 영역)을 향하여 지향되고, 이 조사역에서의 조사야(照射野)에 있어서는, 전체에 있어서 많은 평행광을 포함하고 또한 균일하게 단위면적당의 조도(조사밀도)가 큰 광속으로 되는 것이 가능하다.

도 3은, 그와 같은 방사광의 개략적 거동을 나타내는 설명도이다. 도면에 있어서 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)은, 선행확경형상(先行擴徑狀)으로 그 단면형상이 직선형상인 예를 나타내고 있다. 또한, 렌즈부재(4)는, 발광체(2)측의 내면이 곡률반경이 큰 구면으로 이루어지는 볼록곡면으로 되고, 출광측의 면이 평면으로 되어 있다. 도면에 있어서, 실선은 발광소자(21)로부터 직접 렌즈부재(4)에 입광하여 이 렌즈부재(4)를 투과하는 빛의 광로를 나타내고, 2점쇄선은 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)에서 반사한 후 렌즈부재(4)에 입광하여, 투과하는 빛의 광로를 나타낸다.

도 3과 같은 조사패턴을 구비한 광중합장치로, 치아에 보철된 광중합수지를 경화시키는 경우, 피경화부위(치아표면)로부터의 거리가 약 5mm가 되도록 출광부(14)의 출광단면을 위치시키고, 발광체(2)의 스위치를 온으로 한다. 도면과 같이, 출광단으로부터의 거리가 T1 및 T의 위치 사이의 길이(D1)에서의, 지름이 대략 D의 대략 원통형의 영역에는 대략 전체의 출사광이 지향되게 이루어지고, 이 영역내에서의 각 조사야에서는, 대략 균일 또는 대략 비등한 조도를 구할 수 있다. 또한, 치아표면에 있어서 조사에리어(조사야)의 지름이 약 8mm가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 많은 평행광을 포함하고 또한 광축을 중심으로 하는 대략 원통형의 광속으로 각 조사야(D)에 있어서 균일하게 단위면적당의 조도가 큰 조사패턴으로, 치아에 보철된 광중합수지에 조사하면, 보철용 광중합수지의 표면뿐아니라 그 심부까지 조사광이 침투하고, 보철용 광중합수지가 전체에 걸쳐서 신속하고 또한 균질하게 경화됨과 동시에 피경화부위(T)로부터의 거리가 다소 변화하여도 치아표면의 광량이 변화하지 않기 때문에 균질한 경화가 보증된다.

도 3에서는, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)이, 환형상 반사부재(3)의 중심선(F)의 주위에 회전대칭으로 형성되고, 그 단면형상을 직선형상으로 한 예를 나타내고 있지만, 반사면(31)을 볼록곡면 혹은 오목곡면으로 하고, 그 단면형상을, 원호형상, 타원호형상, 방물선형상(放物線狀), 쌍곡선형상, 절곡선형상(折曲線狀) 등으로 하는 것에 의해, 반사광선이 렌즈부재(4)를 투과 후 가능한 한 소정의 조사역(위와 같음)에 지향되도록 이루어진다. 또한, 반사광선이 렌즈부재(4)를 투과 후 가능한 소정의 조사역에 지향되도록 해두면, 반드시 반사면(31)이, 환형상 반사부재(3)의 중심선(F)의 주위에 회전대칭일 필요가 없는 것은 명확하다. 이 회전대칭이 아닌 환형상 반사부재의 예로서는, 다수의 소평면 미러를 조합시킨 것과, 상기 중심선(F)에 직교하는 단면형상이 타원형과 다각형의 것 등이 고안된다.

한편, 렌즈부재(4)는, 그 발광체(2)측의 내면이 볼록면이고, 단면형상은 전체가 원호형상(곡률이 다른 원호의 조합시킴도 포함) 혹은 중앙부가 원호형상으로그 주변부가 직선적으로 경사지는 형상의 것이 바람직하고, 또한 그 외면(출사면)은 평면 또는 평면에 가까운 볼록면 형상이 채용된다. 그리고, 상기 환형상 반사부재(3)의 형상 및 이 렌즈부재(4) 형상의 적당한 조합시킴(원호부의 곡률반경의 상이 등도 포함한다)에 의해, 상기 소정의 영역(목적용도에 따라 다르다)을 도 3에 나타나는 바와 같이 광축을 중심으로 하는 대략 원통형으로 하고, 이 조사역에 있어서는, 광축에 직교하는 각 조사야의 면역내에서의 조도분포가 대략 균일하고, 또한 어느 한쪽의 조사야에 있어서의 조도도 대략 동일하도록 설계할 수 있다.

도 4(a),(b),(c)는, 형상이 다른 3종의 환형상 반사부재(3)와, 발광체(2)측의 내면(41)의 중앙부(41a)가 곡률반경이 작은 원호형상(구형상)으로 그 주변부(41b)가 직선적으로 경사지는 쌍곡면(비구면형상)의 렌즈부재(4)를 조합시킨 예를 나타낸다. 또한, 출광측의 외면(42)은 평면 혹은 여기에 가까운 볼록면으로 되어 있다. 도 4(a)의 예는, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 단면형상이 오목곡선형상이고, 또한 이 오목곡선이 타원호로 이루어지는 것이다. 또한, 도 4(b)의 예는, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 단면형상이 볼록곡선형상이고, 또한 이 볼록곡선이 방물선의 일부로 이루어지는 것이다. 또한, 도 4(c)의 예는, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 단면형상이 오목곡선형상이고, 또한 이 오목곡선이 2개의 직선에 의한 굴곡선으로 이루어지는 것이다.

이들의 형상은, 상기 소정의 조사역의 상태(조사야의 크기와 깊이 등)에 따라서 적당히 선정되지만, 도 4(a),(c)의 예에서는, 발광체(2)로부터 측방, 특히 바로옆 가까운 방향으로 방사하는 광도 그 반사면(31)에서 반사되어, 렌즈부재(4)에지향되기 때문에, 발광체(2)에 의해 발광되는 광의 대부분이 유효하게 활용되어, 효율적이고 또한 고출력의 조사가 실현된다.

또한, 도 4(b) 예의 경우, 상기 환형상 반사부재(3)와 렌즈부재(4)가 합체하는 위치에서 상기 방물선의 접선(S)이, 발광체(2)로부터 직접 렌즈부재(4)에 지향되는 조사광 안의 최외부에 위치하는 조사광의 광로선에 합치하도록 이루어져 있고, 이것에 의해, 발광체(2)로부터 발해지는 빛의 대략 전체가 렌즈부재(4)에 입광되도록 이루어지고, 여기에서도 동일하게 효율적이고 또한 고출력의 조사가 실현된다.

한편, 이들 각 예에 있어서, 출광단면으로부터의 거리가 10mm 이상의 위치에서의 조사패턴 상태를 비교하면, 도 4(b),(c)와 도 3에 나타나는 예에서는, 광량이 반감하지만, 도 4(a)의 예에서는, 약 30% 정도 밖에 떨어지지 않는 것이 실증(實證)되어 있다. 또한, 도 4(a) 예의 경우, 조사야의 주위에 암대(暗帶)가 생기지도 않고 조사야의 전체에 걸쳐서 균일한 광량이 구해지는 것도 실증되어 있고, 부가하여, 좁은 조사야에 대해서, 많은 평행광을 포함하여 집광시키기 쉽고, 조사밀도가 큰 광속을 구하기에 적합하여서, 가장 바람직하게 채용된다. 또한, 여기에서의 암대라는 것은, 조사야에 있어서, 광량의 불균등, 또는 광량이 낮은 부분에 의해 어두워 보이는 부분을 말한다.

그러나, 도 4(a) 이외의 예에 있어서는, 출광단면으로부터의 거리가 3~5mm의 위치에서의 광량 혹은 조사밀도 등은, 도 4(a)와 변함없는 것이 실증되어 있고, 또한, 이 거리에서는 암대가 발생하지 않는 것도 실증되어 있다. 따라서, 원하는 조사 패턴에 따라서, 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)의 형상은 적당히 조합시켜 채택되어, 적재적소의 사용이 가능해진다.

도 5(a),(b),(c)는, 도 4(a)에 나타난 예에 있어서 광조사패턴을 분해하여 설명하는 도면이고, (a)는 발광체(발광소자(21), 2)로부터 직접 렌즈부재(4)에 입광하고, 투과·굴절하여 출광하는 경우의 패턴을 나타내고, (b)는 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)에서 반사하여, 렌즈부재(4)에 입광하고 또한 투과·굴절하여 출광하는 경우의 패턴을 나타내고, 또한, (c)는 이들 양패턴이 겹져진 상태(실제의 조사패턴)를 나타낸다.

도 5(a)에 나타나는 바와 같이, 발광체(2)로부터 직접 렌즈부재(4)에 입광하는 빛의 안, 곡률반경이 작은 구형상으로 형성된 중앙부(41a)에 입광하고 출광하는 광속은, 피조사부가 조사해야 할 영역(예를 들면, 치아표면(T))에 있어서 균일한 광량으로써 집광된 것으로 이루어진다. 또한, 주변부(41b)의 경사면에 입광하는 빛은 균일하게 굴절되어 출광되어서, 이것들도 상기 치아표면(T)에 균일한 광량으로써 집광된다.

또한, 발광체(2)로부터 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)에서 반사하여, 렌즈부재(4)에 입광하고 또한 투과·굴절하여 출광하는 광속은, 도 5(b)에 나타나는 바와 같이, 상기 치아표면(T)에 균일한 광량으로써 집광된다. 그리고 도 5(c)에 나타나는 바와 같이, 이들이 겹쳐진 실제의 조사패턴에서는, 상기 치아표면(T)에 있어서, 단위면적당의 조도가 크고 또한 균일한 조사패턴이 이루어진다. 또한, 상기 치아표면(T)보다 렌즈부재(4)에 가까운 위치(T1)에 있어서도, 또한 조금 떨어진위치에서도, 이와 같은 조사패턴에 의한 조사에너지에 커다란 변화가 없어서, 따라서, 치아에 보철된 광중합수지의 경화에 있어서는, 그 표면으로부터 심부에 이르기까지, 조사광이 균일하게 그리고, 그 경화가 신속하고 또한 균질하게 이루어진다.

도 6은, 도 4(a)의 예를 이용한 경우의, 출광단면으로부터 5mm의 위치에 있어서의 상대조도(%)의 측정데이터를 나타내는 것이다. 횡축은 조사야에 있어서 광축(위치를 0mm로 하고 있다)으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 사용한 발광소자(LED 칩)의 표준조도에 대한 상대조도를 나타내고 있다. 도면에 있어서, 지름이 8mm의 조사야내에 있어서는, 그 주변부에 비하여 매우 높은 상대조도로, 게다가 조사야 전체에 걸쳐서 균일한 조도가 구해지는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 발광체로부터의 조사광이, 효과있게 조사야에 집광되고, 게다가 균일한 고조사 에너지가 구해지기 때문에, 보철용 광중합수지의 경화에 있어서는, 매우 신속하고 또한 고품질의 수지경화가 실현된다.

도 7(a),(b)은, 각각 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타나는 예를 이용한 경우의 출광단면으로부터의 거리를 변경한 경우의 조사야에 있어서의 상대조도(%)의 측정데이터를 나타내는 도 6과 동일모양의 도면이다. 또한, 도면에 있어서 d는 출광단면으로부터의 거리를 나타낸다. 도면에서 이해되는 바와 같이, d가 3mm 및 5mm의 경우, 조사야의 지름이 8mm의 범위에서는 양자 공조도가 하이레벨이고 또한 균일하다. 또한, d가 10mm의 경우, 도 7(a)의 예(도 4(a)의 예…환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 단면형상이 오목곡선형상)에서는, 조도가 약 30% 저하하지만, 도 7(b)의 예(도 4(b)의 예…환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 단면형상이 볼록곡선형상)에서는 조도가 반감하고 있다. 이와 같이, 도 4(a)의 예의 경우는, 출광단면으로부터의 거리의 변화에 의한 조도의 변화가 적은 것을 이해할 수 있다.

상기와 같이, 환형상 반사부재(3)의 반사면(31)의 형상과 렌즈부재(4)의 입광측 면 및 출광측 면의 형상이 상호 관련하여, 보철용 광중합수지의 경화에 적정한 조사패턴을 구할 수 있다. 또한, 렌즈부재(4)의 평면 또는 평면에 가까운 볼록면의 출광측 면의 형상은, 구강내에서 지장을 일으키지 않는 형상에도 있어서, 바람직하게 채용된다.

또한, 유리렌즈로 이루어지는 렌즈부재(4)의 입광측 면 및/또는 출광측 면을 불화마그네슘(magnesium fluoride) 등을 주성분으로 하는 반사방지막으로 코팅하면, 불필요한 반사가 없어지므로 빛의 투과율이 향상하고, 광중합에 필요한 광량이 구하기 쉬워진다. 부가하여, 렌즈부재(4)의 입광측 면 및/또는 출광측 면에, 발수·발유성(撥水·撥油性)의 코팅처리를 실시하거나, 렌즈자체의 재료안에 발수·발유성재료를 혼입시키도록 하거나 하면, 구강내에서의 사용시에 보철용 광중합수지와 타액 혹은 기름 부착에 의한 오염이 발생하기 어려워진다. 이와 같은 발수·발유성 코팅처리제로서는, 예를 들면, 주원료가 퍼플르오르 알킬 실란(perfluoro alkyl silane) 등의 퍼플르오르 알킬기를 이용한 코팅재료와 실리카(silka), 알루미나(alumina) 등의 산화혼합물로 이루어지는 것을 들 수 있다. 이들의 처리에 의해, 상기 오염방지가 도모되는 외에, 렌즈부재의 굴절률 혹은 빛의 투과율을 높이며, 또한 손상되기 어려워서 매우 유효하다.

도 8(a),(b)는, 발광체(2)의 다른 실시예를 나타내고, (a)는 그 평면도를,(b)는 (a)에 있어서 Y-Y선 단면도를 각각 나타낸다. 또한, 도 9는 그 변형예를 나타내는 도 8(b)와 동일도이다. 도 8(a),(b)에 있어서, 기판(20)에 5개의 절구형상 오목부(20a)가 형성되고, 각 오목부(20a)의 저부에 발광소자(LED 칩 등, 21)가 설치되어 있다. 또한, 각 오목부(20a)에는, 발광소자(21)를 매립하도록 투명수지가 충진되고, 각각에 수지몰드(22)가 형성되어 있다.

이 발광체(2)는, 도 8(b)에 나타나는 바와 같이 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)와 조합되어, 상기 동일한 발광유니트(L)가 구성된다. 상기 오목부(20a)의 내면은 경면(鏡面)마감 혹은 은증착(銀蒸着)마감이 이루어져 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해 발광소자(21)로부터의 측방으로의 방사광을 가능한 한 효과있게 반사·집광시켜서, 환형상 반사부재(3) 및 렌즈부재(4)의 작용 모두 서로 함께, 렌즈부재(4)로부터의 출사광을 단위면적당 조도가 크고 또한 균일한 것으로 하는 것이 가능하다. 이들 복수의 발광소자(21)의 안, 일부를 백색광LED(예를 들면, 중앙의 발광소자(21))로 하고, 그 외를 청색LED로 하면, 백색광LED를 치아의 조명용으로 하고, 청색LED를 광중합수지의 경화용으로 하는 것이 가능하고, 그 절환 조작에 의해, 1대의 광조사장치로 2개의 기능을 병용하는 것이 가능하여 편리하다. 또한, 이들 복수의 발광소자(21)의 전체를 광중합수지의 경화용 청색LED로 하고, 혹은 전체를 백색광LED로 하는 것도 가능하여서, 전자를 광중합수지의 경화전용, 후자를 광조사전용으로 하여 적당히 그 구별을 이루도록 하는 것도 가능하다.

또한, 출력파장이 다른 발광소자(21)를 복수 배치하도록 하면, 경화하는 파장이 다른 복수종류의 수지를 혼합한 광중합수지 재료에 대해서, 각각의 수지를 경화시키는 것이 가능한 파장의 발광소자가 혼재되어 있는 것에 의해, 이 광중합수지 재료를 완전하게 경화시키는 것이 가능하다.

도 9는, 기판(20)의 표면에 작은 컵부재(23)를 배설(配設)하고, 이 각 컵부재(23)의 저부에 발광소자(21)를 설치하고, 콜리메이터(collimater)형상으로 구성한 것이다. 각 컵부재(23)에는 상기 동일 발광소자(21)를 매립하도록 투명수지가 충진되고, 각각에 수지몰드(22)가 형성되어 있음과 동시에, 그 내면은 경면마감 혹은 은증착 마감이 이루어져 있다. 그 외의 구성은 도 8(b)와 동일하고, 그와 같은 기능도 동일하므로, 공통부분에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 할애(割愛)한다. 또한, 도 8 및 도 9에 나타나는 발광체(2)는, 그 예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 다른 구성의 것도 제외하는 것은 아니다.

또한, 이들의 예에 있어서 LED칩과 같은 발광소자의 경우, 원하는 파장(예를 들면, 청색LED의 경우 상기 파장)이외의 파장의 빛(예를 들면, 적외광)을 약간 포함하는 경우가 있지만, 이와 같이 적외광을 포함하면 발열의 하나의 요인이 되므로, 적당한 필터를 설치하여 이것을 제거하는 것도 바람직하게 채용된다. 또한, 발광체로부터의 조사광의 확산을 억제하기 위하여 적당한 조리개(aperture)를 설치하는 것도 가능하다.

도 10은, 상기 핸드피스타입의 치과용 광중합장치(A)를, 또 무선(코드리스)타입의 치과용 광중합장치(A1)로 한 예를 나타내는 일부 파단 외관도이다. 핸드피스 본체(1)에는, 전원(전지, 15), 팬(16) 및 제어부(17)가 내장되고, 팬(16)의 송기구에는 급기관로(11)의 기단부가 접속되어 있다. 또한, 제어부(17)는 발광체용전원코드(12) 및 팬(16)에 접속되고, 이 제어부(17)에 전원부(15)가 접속되어 있다.

핸드피스 본체(1)의 주체에는 근거리 스위치(18)가 설치되어 있고, 이 근거리 스위치(18)의 조작을 하면, 전원부(15)를 구동원으로 하고, 제어부(17)의 제어에 의해 발광체(2) 및 팬(16)의 온·오프가 이루어진다. 배기관로(13)는, 상기 동일한 핸드피스 본체(1)내의 공간부분에 의해 형성되고, 이 배기관로(13)를 환류하는 냉각기체는 핸드피스 본체(1)의 기단부에서 장치 밖으로 배출되도록 구성되어 있다. 그외의 구성은, 도 1에 나타나는 치과용 광중합장치(A)와 동일하므로, 공통부분에는 동일부호를 부여하고, 여기에서도 그 설명을 할애한다.

도 11에 나타나는 치과용 광중합체(A2)는, 도 1에 나타나는 핸드피스 본체(1)의 선측(先側)부분을 유연부(19)로 구성한 것이다. 이 유연부(19)는, 2점쇄선으로 나타나는 바와 같이, 손으로 구부릴 수 있고, 또한 구부러진 상태를 유지할 수 있는 정도의 유연성을 가진 것이다. 따라서, 시술자는, 피조사 대상부위의 위치 혹은 각도에 응하여, 유연부(19)를 적당한 각도로 구부리는 것에 의해, 출광부(14)에서 원하는 방향으로 빛을 조사시킬 수 있고, 치료정밀도의 향상이 도모된다. 이와 같은 유연부(19)는, 도 9에 나타나는 무선타입의 예에도 적용가능한 것은 물론이다. 그외의 구성은, 도 1에 나타나는 예와 동일하므로, 여기에서도 공통부분에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 할애한다.

도 12의 예는, 미러타입의 치과용 광중합장치(A3)를 나타낸다. 즉, 핸드피스 본체(1)의 선단부에는 적당한 각도를 향한 덴탈미러(8)가 장착되고, 이 덴탈미러(8)의 지지체(80)의 기부에, 상기 동일하게 구성된 출광부(14)가 형성되어 있다. 도면의 예에서는 이 출광부(14)로부터의 출광방향은, 덴탈미러(8)의 미러면(81)으로 지향되어 있고, 출사광은 화살표로 나타나는 바와 같이, 미러면(81)에서 반사되어 피조사부위에 조사된다. 시술자는, 통상의 덴탈미러와 동일하게, 미러면(81)에 따른 피조사부위(치아)의 반사상을 보면서, 출광부(14)에서 빛을 피조사부위에 조사시켜서, 보철용 광중합수지의 경화를 실행하는 것이 가능하다.

도 12의 예에 있어서의 출광부(14)에는, 상기 실시예와 동일한 발광유니트(L)가 조립되어지고, 또한, 핸드피스 본체(1)에는, 상기 실시예와 동일한 급기관로(11), 전원코드(12), 배기관로(13) 등이 내장되어 있다. 그리고, 도 1 이나 도 11의 예의 경우와 동일하게, 핸드피스 본체(1)의 기단부에는 커플링부로서 핸드피스 기부(10)가 탈착자유롭게 접속되어서, 이 핸드피스 기부(10)에는 급기관로(110), 전원코드(120) 및 배기관로(130)를 내장하는 호스(10a)가 접속되는 것도 동일하지만, 본 실시예의 치과용 광중합장치(A3)를 도 10과 같이 무선타입으로 하는 것도 가능한 것은 물론이다.

또한, 도 12의 예에서는, 출광부(14)로부터의 출광방향을 미러면(81)으로 지향시키고 있지만, 출광부(14)로부터 직접 피조사부위를 조사하도록 하여도 좋다. 또한, 덴탈미러(8)의 미러면(81)을 포위하도록 복수의 발광유니트를 배열하고, 이것에 의해 출광부(14)를 구성하도록 하여도 좋다. 또한, 덴탈미러(8)를 핸드피스 본체(1)에 대해서 탈착자유롭게 하는 것도 가능하다.

도 13(a),(b)은 치과용 에어터빈(air turbine) 혹은 마이크로모터 핸드피스에 조명기능을 갖게 하고, 혹은 그 조사광에 의해 여기(勵起)된 형광 또는 반사광에 의해 환부(患部)의 내부상태를 관찰하는 기능을 가진 치과용 광조사장치(B)를 나타낸다. 즉, 치아의 절삭공구(91)가 장착되는 헤드부(9)의 네크부에 출광부(14)가 설치되고, 이 출광부(14)로부터의 출광방향은, 절삭공구(91)의 선단부 근방으로 지향되어 있다. 출광부(14)는 상기 각 실시예와 동일하게 구성되고, 또한 핸드피스 본체(1)에는 통상의 에어터빈 혹은 마이크로모터 핸드피스와 동일한 절삭공구 구동수단이나 작용매체 공급관로 외에, 상기와 동일하게, 급기관로, 배기관로, 히트싱크(heat sink) 등으로 이루어지는 냉각수단이 내장되어 있다.

본 실시예에 있어서 출광부(14)로부터는, 백색광이 조사되어, 피치료부위의 조명에 공급된다. 따라서, 시술자는 출광부(14)로부터 치아에 조사하면서, 절삭공구(91)를 작동시켜서 치아의 절삭 등을 행하는 것이 가능하다. 또한, 10은 커플링부로서의 핸드피스 기부이고, 이 기부(10)에는, 상기 작용매체의 공급관로나 절삭공구 작동용 전원코드 외에, 상기와 동일한 발광체 냉각용 관로나 전원코드를 내장하는 호스(미도시)가 접속되어 있고, 이 기부(10)를 핸드피스 본체(1)의 기단부에 접속할 때에는, 이들이 핸드피스 본체(1) 안의 대응하는 관로 등에 각각 접합되는 것은 물론이다.

도 14는, 치과의 진료장치에 부설(付設)되는 덴탈라이트(무경등)에 본 발명의 의료용 광조사장치를 적용하는 예를 나타내고, 도 15(a)는 도 14의 Z방향의 시시도이고, 도 15(b)는 그 변형예를 나타낸다. 도 14에 있어서, 100은 치과진료대이고, 기대(101)상에 상하승강이 가능하게 좌판(102)이 지지되고, 이 좌판(102)의일단에 등판(背板, 103)이 기복(起伏) 자유롭게 연접(連接)되어 있다. 104는 양치질용 스피툰(spittoon)이고, 치과진료대(100)의 측부에 설치되어 있다. 105는, 본 발명의 의료용 광조사장치로서의 덴탈라이트(C)를 상하 및 수평선회 가능하게 지지하는 행거암이다. 106은, 치과진료대(100)의 승강/경동 혹은 각종 핸드피스의 구동 등을 온·오프하기 위한 풋 스위치이다.

본 치과진료대(100)에서는, 그 위에 반듯이 누운 환자의 구강내가 상기 덴탈라이트(C)에 의해 조사된다. 도 15(a)에서는 출광부(14)에 6개의 발광유니트(L)를 조립한 예가 표시되고, 도면에 있어서의 상단은 발광소자가 청색LED 칩으로 이루어지고, 하단은 백색LED 칩으로 이루어지는 것을 나타낸다. 이 예에서는, 구강내를 통상의 무경등과 같이 조명할 때는, 하단의 발광유니트(L)를 점등시키고, 한편, 치아에 보철된 광중합수지를 경화시키는 경우는 상단의 발광유니트(L)를 점등시키도록 절환하는 제어가 이루어진다.

도 15(b)의 예는, 각 발광유니트(L)마다 청색LED 칩과 백색LED 칩을 구비한 것으로, 상기와 같은 구강내 조명 및 보철용 광중합수지의 경화의 구별은, 각 발광유니트(L)마다 청색LED 칩 및 백색LED 칩이 적당히 절환되는 온·오프제어에 의해 이루어진다. 또한, 도면에는 나타나지 않지만, 출광부(14)내에는 상기와 동일한 냉각수단이 구비되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 각 냉각용 관로나 발광체용 전원코드 등을, 행거암(105) 안을 경유하여, 치과진료대(100) 근방에 설치된 압축공기발생원이나 전원 등에 접속하고, 혹은 덴탈라이트(C)내에 압축공기발생원이나 전원 등을 조립하는 등 적당하게 채택된다.

또한, 상기 실시형태에는 치과용의 광조사장치에 적용한 예를 기술하였지만, 그 외의 의료용에도 적용가능하다. 또한, 출광부(14)의 형상을 또 편평한 것으로 하여, 구강내에서의 조작성을 높이도록 이루는 것도, 용도에 따라서 적당하게 채택되는 것이다. 또한, 상기 실시형태에서는 냉각에어나 히트싱크에 의한 냉각수단을 채용하고 있지만, 이것들을 대신하여 펠체소자에 의해 행하는 것도 가능하다.

본 발명의 제1목적은, 렌즈부재로부터의 대략 전체의 출사광이 소정의 조사역(照射域)에 지향되도록, 환형상 반사부재 및 렌즈부재의 형상을 설정하는 것에 의해, 출사광을 치료대상역(治療對像域)에서 유효하게 활용하고, 목적하는 치료를 효율적으로 또한 정밀도 좋게 실행할 수 있도록 이루어지는 것이다. 그리고, 발광체를 구성하는 발광소자로부터 측방으로 방사하는 빛은, 환형상 반사부재에 의해 전방으로 반사되기 때문에, 이 반사광도 피조사부재에 조사하도록 지향되고, 발광소자가 갖는 발광능력이 유효하게 활용된다. 따라서, 발광소자를 다수 배열하지 않아도 고출력이 얻어지고, 소형화가 도모된다. 또한, 렌즈부재에 의해 발광체가 보호되고, 그 오염과 훼손이 방지된다.

특히, 상기 소정의 영역을 출사광의 광축을 중심으로 하는 대략 원통형의 영역으로 하고, 이 조사역에 있어서는, 광축에 직교하는 각 조사야의 면역내에서의 조도분포가 대략 균일하고, 또한 어느 한쪽의 조사야에 있어서의 조도도 대략 동일하게 하는 것에 의해, 치아에 보철된 광중합수지를 경화시키는 경우에 있어서는, 이 소정의 영역내에 치아표면을 위치부착하는 것에 의해, 균질 또한 신속한 경화를실행하는 것이 가능하다. 이와 같이, 소정의 영역내에 있어서의 각 조사야에서의 조도분포를 대략 균일하게 하거나, 어느 한쪽의 조사야에 있어서의 조도를 대략 동일하게 하기에는, 환형상 반사부재의 형상 및 렌즈부재의 형상의 적당한 조합에 의해 가능해진다.

본 발명의 제2목적은, 상기에 부가하여, 발광체, 반사부재 및 렌즈부재로 포위된 공역에 급기하여, 이들을 적극적으로 냉각하도록 하고, 출광부의 발열억제를 효과적으로 이루는 것이다. 따라서, 구강내에서의 발열에 의한 장해가 특히 문제가 되는 상기 치과용 광조사장치에서의 적성(適性)이 커지는 위에, 발광소자의 열에 대한 내구성도 향상한다. 또한, 냉각기체의 상기 공역으로의 도입에 의해, 렌즈부재 내면의 흐림 발생이 억제되고, 사용중의 조도저하를 초래하는 염려도 없다. 또한, 덴탈라이트 그외의 의료용 무경등과 같이, 고출력이 우선되는 조사장치의 경우에서도, 이 냉각수단에 의해 효율적으로 냉각되기 때문에, 발광소자를 다수배열하는 것도 가능해진다.

상기 환형상 반사부재의 형상은, 그 중심선의 주위에 회전대칭으로 형성되어, 그 반사면의 내경이 선행확경형상(先行擴徑狀)으로 형성되어 있는 것, 또 구체적으로는, 상기 반사면의 환형상 반사부재의 중심선에 따른 단면형상이, 직선형상인것, 오목곡선형상인 것 혹은 볼록곡선형상인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 반사면의 단면형상이 오목곡선형상인 경우, 이 오목곡선이, 타원호로 이루어지는 것 혹은 복수의 직선에 의한 굴곡선으로 이루어지는 것이 바람직하게 채용된다. 이와 같은 반사면을 구비한 환형상 반사부재에 있어서는, 특히 발광체의 측방에 방사하는 빛도, 렌즈부재측에 반사되기 때문에, 발광체가 발하는 빛이 효과있게 활용되어, 고출력이 구해진다. 또한, 반사광을 좁은 범위에 집광시키기 쉽고 조사야에 있어서의 조사밀도를 크게 하는 것이 가능하다.

또한, 상기 반사면의 단면형상이 볼록곡선형상인 경우, 이 볼록곡선이 방물선의 일부로 이루어지고, 상기 환형상 반사부재와 렌즈부재가 합체하는 위치에서의 이 방물선의 접선이, 발광체로부터 직접 렌즈부재에 지향되는 조사광 안의 최외부에 위치하는 조사광의 광로선에 합치(合致)하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 발광체로부터 발해지는 빛의 대략 전체가 렌즈부재에 입광되게 된다.

한편, 렌즈부재의 형상은, 그 중심선의 주위에 회전대칭의 유리렌즈로 이루어지고 그 입광측 면이 볼록곡면에, 출광측 면이 평면 또는 거기에 가까운 볼록곡면으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 또한, 상기 렌즈부재의 입광측 면이, 중앙의 곡면부와, 여기에 나란히 주변의 경사면으로 이루어지는 쌍곡면으로 되어서, 상기 중앙의 곡면부가 곡률반경이 적은 구형상면이고, 한편 상기 경사면은, 렌즈부재의 중심선에 따른 단면형상이 대략 직상(直狀)의 면인 것이 바람직하다. 이와 같이 렌즈부재를 유리렌즈로 구성하면, 구강내에 삽입되어 사용되는 치과용의 광조사장치에 있어서 매우 위생적이다. 또한, 중앙의 곡면부가 곡률반경이 적은 구형상면으로 하면 발광체로부터 직접 이 중앙의 곡면부에 입광하여 출광하는 광속은, 피조사부가 조사해야 할 영역에 있어서 균일한 광량으로서 집광되게 이루어진다. 또한, 주변의 경사면에 있어서 발광체로부터의 직접광 및 반사부재로부터의 반사광은균일하게 굴절되어 출광되고, 이들도 상기 조사해야 하는 영역에 균일한 광량으로서 집광된다.

또한, 렌즈부재에는 그 입광측 면 및/혹은 출광측 면에, 반사방지막의 코팅(AR코트,Anti-Reflection coat)을 실시하고, 혹은 발수(撥水) 및 발유성의 코팅을 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 코팅을 실시하는 것에 의해, 렌즈부재에 입사하는 빛 혹은 출사하는 빛이 그 입광측 면이나 출광측 면에서 반사하는 경우 없이, 소정의 영역으로 효과있게 지향된다. 게다가, 보철용 광중합수지나 타액 혹은 유분 등의 부착에 의한 오염을 방지하는 것이 가능하기 때문에 광중합에 필요한 균일한 광량을 유지하는 것이 가능하다.

상기와 같이, 환형상 반사부재나 렌즈부재의 형상을 적당히 설정하는 것에 의해 렌즈부재로부터 대략 전체의 출사광이 소정의 조사역에 지향되도록 이루어진다. 특히, 반사면의 단면형상이 타원호의 오목곡선형상인 환형상 반사부재와, 중앙의 곡면부가 곡률반경이 적은 구형상면(球狀面)으로, 주변의 경사면의 단면형상이 대략 직상(直狀)인 렌즈부재를 조합시킨 것이 바람직하게 채용된다.

이 조합시킨 것을, 예를 들면, 치아의 보철용 광중합수지의 경화에 공급한 경우, 상기 소정의 조사역을 상기 출광부의 출광단면으로부터의 거리가 1~12mm로, 또한, 그 조사야의 지름이 5~12mm의 공역(空域)으로 하면, 이 공역이 광중합수지의 보철역에 상당하게 된다. 따라서, 이 보철역(補綴域)에서는 단위면적당의 조도(조사밀도)가 커지고 또한 균일하게 조사되기 때문에, 보철용 광중합수지는 그 표면으로부터 심부에 도달이 신속하고 또한 균질하게 경화가 촉진된다.

이와 관련하여, 출광면으로부터의 거리가 1mm 미만의 경우, 보철용 광중합수지나 타액이 출광단면에 부착하기 쉽고, 오염의 원인이 된다. 또한, 출광측 면으로부터의 거리가 12mm를 넘거나, 조사야의 지름이 12mm를 넘은 경우는, 광중합에 필요한 단위면적당의 조도가 구해지기 어려운 경향이 되고, 조사야에 있어서의 조도의 균일성도 저하되는 경향이 되므로, 보철용 광중합수지의 경화가 늦어지거나, 균질한 경화가 이루어지지 않게 된다. 또한, 조사야의 지름이 5mm 미만의 경우에서는, 조사야보다도 넓은 범위에 보철용 광중합수지가 있으면, 광조사장치를 움직이지 않으면 안되므로, 보철용 광중합수지의 균질한 경화가 요구되게 된다.

상기 반사부재 및 렌즈부재가, 상기 출광부에 대해서 나사식 캡부재에 의해 탈착이 자유롭게 되고, 이 나사식 캡부재에 의한 반사부재 및 렌즈부재의 상기 출광부에 대한 장착은, O링을 개재하여 기밀하고 일체적으로 이루어지도록 이루는 것이 바람직하다. 이와 같이, 반사부재 및 렌즈부재가, 탈착이 자유롭게 되어 있으면, 이들 부품을 떼어내서, 개별로 오토크레이브 등에 의한 멸균소독이 가능해지고, 또한, 사용목적에 응하여 집광특성 등이 다른 별개부품으로 교환하는 것도 임의로 이루어지고, 다양한 치료가 가능해진다. 또한, 이들 부품의 장착이, O링을 개재하여 기밀하고 일체적으로 이루어지기 때문에, 발광체, 반사부재 및 렌즈부재로 포위되는 공역을 냉각에어 등으로 냉각하는 경우, 냉각에어가 리크(leak) 하는 경우 없이, 냉각이 보다 효율적으로 이루어진다.

상기 광조사장치 본체가, 손으로 파지조작 되는 핸드피스를 구성하고, 상기 출광부가 이 광조사장치 본체의 선단부에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 장치는 구강내에 삽입되는 치과용의 핸드피스에 적용된다. 시술자는 상기 광조사장치 본체를 파지하고, 그 선단부를 구강내에 삽입하고, 출광부를 치료대상부에 접근시켜서 발광체를 발광시키는 것에 의해 치아에 보철된 광중합수지의 경화나 치료치아의 조사가 이루어진다. 따라서, 종래의 광중합장치에서는 어려웠던 어금니에 보철된 광중합수지의 경화처리도 쉬워진다.

그리고, 상기 광조사장치 본체가, 상기 핸드피스의 기부에 대해서 탈착자유롭게 되어 있으면, 광조사장치 본체를 핸드피스의 기부로부터 떼어내어, 오토크레이브 등으로 소독 멸균시키거나, 피치료부위의 상태에 따라서 다른 광조사장치 본체에 교환하거나 하는 것도 가능하다. 또한, 상기 기부를 에어터빈 핸드피스의 커플링부로 하고, 이 커플링부에 터빈구동용 압축공기공급·배기접속 커넥터 및 전원접속단자를 설치해두면, 에어터빈 핸드피스의 본체부 및 광조사장치 본체를 교환접속하는 것에 의해 양자를 겸용하는 것이 가능하다. 즉, 광조사장치 본체의 기단부에는, 상기 냉각을 위한 급기관로 및 배기관로에 통하는 접속구, 전원접속단자를 설치하고, 상기 커플링부와의 접속시, 이들을 상기 터빈구동용 압축공기공급·배기접속커넥터 및 전원접속단자와 접합할 수 있도록 해두면, 터빈구동용 압축공기가 상기 냉각용 에어로서, 전원이 발광체의 전원으로서 공급된다. 또한, 상기 급기관로 및 배기관로가, 이 핸드피스내에 존재하도록 하면, 급기관로 및 배기관로내에서의 상기 냉각기체의 환류에 의해, 핸드피스자체도 냉각되고, 시술자의 취급에도 지장을 초래하는 경우가 없다.

상기 광조사장치 본체에, 전원부 및 제어부가 내장되고, 무선타입(코드리스타입)으로 구성되면, 장소를 선택하지 않고 사용할 수 있고, 가정내에서의 홈브릿징에도 사용하기 쉬워진다. 또한, 냉각수단을 구비하는 경우, 상기 급기관로의 기부가, 광조사장치본체내에 장비된 송기수단(팬 등)에 연접되도록 하여, 상기 광조사장치 본체에, 전원부 및 제어부를 내장하고, 상기 발광소자 및 송기수단의 구동제어를 이 전원부 및 제어부에 의해 행하도록 하는 것이 가능하다.

상기 발광체를 구성하는 발광소자로서는, 베어칩인 것, 혹은 기판상에 복수의 베어칩을 배치한 집적웨이퍼인 것이 바람직하다. 그리고, 이들 베어칩은, 그 빛을 출사하는 측이 투명한 수지로 몰드되어 있는 것이 바람직하다. 여기에서의 베어칩은 LED 칩 혹은 반도체레이져 칩이다. 웨이퍼로부터 절출된 베어칩은, 그 자체가 작다. 따라서, 복수의 베어칩을 집적하면, 쉽게 소형, 고출력의 발광체를 형성하는 것이 가능하다.

상기 발광체는, 광중합수지를 경화시키기에 적합한 파장(피크 발광파장이 430~480nm)의 빛을 발광하는 발광소자(예를 들면, 청색LED)로 구성된 것과, 백색광을 발광하는 발광소자로 구성된 것이 채용된다. 전자는, 상기와 같은 보철용 광중합수지의 경화에 사용되고, 후자는 피치료부위의 조명 등에 사용된다. 이들 2종의 발광체를 각각 구비한 출광부를 광조사장치 본체에 대해서 탈착자유롭게 하고, 이들 출광부를 교환사용하는 것이 가능하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 이들 2종의 발광체를 1개의 광조사장치 본체에 설치하고, 스위치의 절환 조작에 의해 조사광을 선택하도록 이루는 것도 가능하다. 이와 같은 2종의 발광체의 선택사용은, 치과치료 등의 효율화에 크게 기여한다.

상기 반사부재에는, 상기 급기관로 및 상기 공역간을 연통시키기 위한 급기용 연통구멍과, 상기 공역 및 상기 배기관로간을 연통시키기 위한 배기용 연통구멍을 형성하고, 이 급기관로로부터 냉각용 기체는 급기용 연통구멍을 개재하여 상기 공역에 도입됨과 동시에, 상기 배기용 연통구멍을 개재하여 배기관로로부터 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 급기관로로부터의 냉각용기체는, 항상, 급기용 연통구멍→공역내 체류→배기용 연통구멍→배기관로의, 일련의 환류관로를 따라서 유동하고, 상기 공역내에 체류하는 동안, 환형상 반사부재를 관로로 하여, 발광체(발광소자)의 전면, 반사부재의 반사면 및 투광부재(透光部材)의 내면에 직접 분사되는 것이 되기 때문에, 이들 각 부위의 냉각이 매우 효율적으로 이루어진다.

상기 발광체의 지지체의 배면에는 히트싱크(heat sink)를 장착하고, 이 지지체의 배면 및 히트싱크를, 상기 배기관로내에 위치하도록 하고, 이 지지체를, 발광소자의 기판으로 이루어지게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 히트싱크로서는, 알루미나판 등의 비열이 작은 금속판이 사용된다. 또한, 기판은 세라믹기판, 알루미나기판, 혹은 절연코트된 금속기판 등으로 이루어진다. 이와 같이, 발광체의 지지체, 즉 발광소자의 기판에는 히트싱크가 장착되도록 하면, 발광체는 그 배후로부터도 냉각된다. 더구나, 기판 및 히트싱크는, 배기관로내에 위치하고, 냉각기체의 기류하에 노출되기 때문에, 기판은 냉각기체에 의해 냉각됨과 동시에 히트싱크에 축적되는 열도 축차배출되고, 항상 기판의 배열(排熱)에 적합하게 공급된다.

Claims (32)

1. 광조사장치 본체와, 이 본체의 출광부내에 설치된 발광소자로 이루어지는 발광체와, 이 발광체의 주위에 설치되고, 이 발광체로부터의 빛을 내면의 반사면에 의해 전방으로 반사시키기 위한 환형상 반사부재와, 이 반사부재의 전방개구부를 덮도록 설치되고, 상기 발광체로부터의 직접광 및 상기 반사부재로부터의 반사광을 굴절투과시키는 렌즈부재를 구비하고, 이 렌즈부재로부터의 대략 전체의 출사광이 소정의 조사역(照射域)에 지향되는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발광체, 반사부재 및 렌즈부재로 포위된 공역(空域)에 급기하기 위한 급기관로 및 이 공역으로부터 배기하기 위한 배기관로로 이루어지는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 소정의 조사역이, 출사광의 광축을 중심으로 하는 대략 원통형의 영역으로서, 이 조사역에 있어서는, 광축으로 직교하는 각 조사야(照射野)의 면역내에서의 조도분포가 대략 균일하고, 또한 어느 한쪽의 조사야에 있어서의 조도도 대략 동일한 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 환형상 반사부재가 그 중심선의 주위로 회전대칭으로 형성되고, 그 반사면의 내경이, 선행확경형상(先行擴徑狀)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 반사면의 환형상 반사부재의 중심선에 따른 단면형상이, 직선형상인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 환형상 반사부재의 중심선에 따른 반사면의 단면형상이, 오목곡선형상인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 오목곡선이, 타원호(楕圓弧)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 오목곡선이, 복수의 직선에 의한 굴곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 환형상 반사부재의 중심선에 따른 반사면의 단면형상이, 볼록곡선형상인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 볼록곡선이 방물선(放物線)의 일부로 이루어지고, 상기 환형상 반사부재와 렌즈부재가 합체하는 위치에서의 이 방물선의 접선이, 발광체로부터 직접 렌즈부재에 지향되는 조사광 안의 최외부에 위치하는 조사광의 광로선에 합치하는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 렌즈부재는 그 중심선의 주위에 회전대칭의 유리렌즈로 이루어지고, 그 입광측 면이 볼록곡면으로, 출광측 면이 평면 또는 거기에 가까운 볼록곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 렌즈부재의 입광측 면이, 중앙의 곡면부와, 이것에 나란한 주변의 경사면으로 이루어지는 쌍곡면으로 되어서, 상기 중앙의 곡면부가 곡률반경이 작은 구형상면이고, 한편 상기 경사면은, 렌즈부재의 중심선에 따른 단면형상이 대략 직상(直狀)의 면인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 반사부재 및 렌즈부재는, 상기 출광부에 대해서 나사식 캡부재에 의해 탈착자유롭게 되고, 이 나사식 캡부재에 의한 반사부재 및 렌즈부재의 상기 출광부에 대한 장착은, O링을 개재하여 기밀하고 일체적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 광조사장치 본체가, 손으로 파지조작되는 핸드피스를 구성하고, 상기 출광부가 이 광조사장치 본체의 선단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 광조사장치 본체가, 상기 핸드피스의 기부(基部)에 대해서 탈착자유롭게 되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
16. 제1항에 있어서,

    상기 광조사장치 본체에, 전원부 및 제어부가 내장된 무선타입으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 발광체를 구성하는 발광소자가, 베어칩인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 베어칩은, 그 빛을 출사하는 측이 투명한 수지로 몰드되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 발광체를 구성하는 발광소자가, 기판상에 복수의 베어칩을 배치한 집적웨이퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 베어칩은, 그 빛을 출사하는 측이 투명한 수지로 몰드되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
21. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 발광체가, 광중합수지를 경화시키기에 적합한 파장의 빛을 발광하는 발광소자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
22. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 발광체가, 백색광을 발광하는 발광소자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
23. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 발광체가, 광중합수지를 경화시키기에 적합한 파장의 빛을 발광하는 발광소자와, 백색광을 발광하는 발광소자에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
24. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 소정의 조사역이, 상기 출광부의 출광단면으로부터의 거리가 1~12mm이고 또한, 그 조사야의 지름이 5~12mm의 공역인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
25. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 렌즈부재의 입광측 면 및/또는 출광측 면에, 반사방지막의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
26. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 렌즈부재의 입광측 면 및/또는 출광측 면에, 발수(撥水) 및 발유성(撥油性)의 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
27. 제2항에 있어서,

    상기 반사부재에는, 상기 급기관로 및 상기 공역간을 연통시키기 위한 급기용 연통구멍과, 상기 공역 및 상기 배기관로간을 연통시키기 위한 배기용 연통구멍이 형성되고, 이 급기관로로부터의 냉각용 기체는 급기용 연통구멍을 통하여 상기 공역으로 도입됨과 동시에, 상기 배기용 연통구멍을 통하여 배기관로로부터 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
28. 제2항에 있어서,

    상기 발광체의 지지체의 배면에는 히트싱크가 장착되고, 이 지지체의 배면 및 히트싱크는, 상기 배기관로내에 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
29. 제28항에 있어서,

    상기 지지체가 상기 발광소자의 기판인 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
30. 제2항에 있어서,

    상기 급기관로의 기부는, 광조사장치 본체내에 장비된 송기수단에 연접(連接)되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
31. 제2항에 있어서,

    상기 급기관로의 기부는, 광조사장치 본체 밖으로 장비된 송기수단에 연접되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.
32. 제2항에 있어서,

    상기 광조사장치 본체에, 전원부 및 제어부가 내장되고, 상기 발광소자 및 송기수단의 구동제어를 이 전원부 및 제어부에 의해 실행하는 무선타입으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 광조사장치.