KR20170058977A

KR20170058977A - 치과용 경화 광

Info

Publication number: KR20170058977A
Application number: KR1020177010338A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 에이치. 피터슨
Original assignee: 개리슨 덴탈 솔루션즈, 엘엘씨
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-05-29
Also published as: JP2021098026A; EP3193776B1; JP2017533058A; US11116616B2; US20160074144A1; JP2023060856A; EP3193776A4; US20190142560A1; JP7305687B2; BR112017005431A2; US10159548B2; CN107106270A; ES2905363T3; EP3193776A1; WO2016044549A1; US20210401559A1

Abstract

기구의 광 센서가 폐루프 경화 기구를 형성하며, 이는 치아용 합성 수복물을 포함한 경화 가능 물질로 전달되는 에너지의 양을 관리하도록 구성되어 있다. 폐루프 경화 기구는 경화 가능 물질로부터 반사되어 오는 광을 나타내는 신호를 분석하고, 이 분석에 기초해서 광 출력을 조정하도록 구성된다.

Description

치과용 경화 광{DENTAL CURING LIGHT}

클래스 2 수복 치의학(Class 2 restorative dentistry)에서 사용되는 광 경화형의 복합 화합물을 도입해서 시장에 배포함으로써, 구조적인 품질, 자연스러운 외형 및 치과의 수복 작업의 지속성의 측면에서 상당한 이득을 얻었다. 그러나 동시에 치과 의사에게는 새로운 문제가 발생했다. 과거 사용하던 아말감 충진재와는 달리, 합성 충진재가 성공적으로 배치되고 성형되었다고 해도 치과 치료가 종료된 것은 아니다. 합성물을 완전히 중합시켜서 문제없이 확실히 배치하기 위해서는, 치과 의사는 소정 파장의 강한 광으로 이 합성물을 경화시켜야 한다. 이러한 기능을 수행하는데 사용되던 초기의 경화 광의 대부분은 광원으로서 할로겐 기반 백열 램프를 사용했다. 이 기술은 간단하고, 비교적 저렴하지만, 약간 '전력 소비형(power hungry)'으로, 램프와 치료받는 치아 모두에서 과도한 열 낭비가 발생했다. 치아로 실제로 전달되는 열의 파장을 광학적으로 필터링하도록 정밀하게 설계함으로써, 치아에서의 불필요한 발열을 감소시켰다. 종래 많은 수복용 화합물에서 교차 중합을 발생시키는데 사용되던 포토 액티베이터가 청색 광 스펙트럼 부분만을 사용한다는 점에서, 이와 같이 정밀하게 하는 것은 유용했다. 치아로 전달되는 광 중의 녹색, 적색 및 적외선 부분의 대부분을 필터링함으로써, '치아'에서의 불필요한 발열을 유발하는 것에 지나지 않던 불필요한 파장의 대부분을 제거하는데 도움을 주었다. 광 경화형 합성물을 사용한 치아 수복물에 필요한 전형적인 경화 시간은 20초 내지 60초 정도의 범위이다.

그런데, 1990년대 중반 이후 청색 고휘도 LED가 등장하였으며 이후 오래 지나지 않아서 청색 LED 경화 봉이 나왔다. 450 내지 485 나노미터 파장 범위의 광을 발광하는 청색 LED는 적어도 스펙트럼 측면에서 치과용 혼합물의 경화에 매우 적합했다. 2000년대까지 수년간, 이 새로운 청색 LED의 파워 성능 및 가격 경쟁력은 그 한계 요인으로 작용했다. 그러나, 얼마 지나지 않아서, 신뢰할 수 있을 정도의 200~300mW/㎠(제곱센티미터당 밀리와트)를 제공하는 LED 경화 봉이 기술적으로 완성되었고, 시판되기 시작했다. 이로써, 종래의 유선 급전식 할로겐 모델과 유사한, 20~60초의 합성물 경화 시간을 달성할 수 있는, 소형의 휴대 가능한 배터리 동작식 경화 광의 도입이 가능해졌다.

종래의 LED 경화 봉은 초기의 청색 경화복의 성능을 뛰어넘어서 크게 개선되었다. 현재는 이전 모델의 10배가 넘는 파워를 생성할 수 있는 - 대부분이 3,200mW/㎠ 이상이고, 일부는 8,000mW/㎠ 정도로 높음 - 휴대 가능한 배터리 동작식 경화 광이 등장했다. 이로써, 이론적으로는, 경화 광을 전체 광 에너지 (일반적으로 주울 단위로 측정됨)의 목표량의 1/10 미만을 1 내지 3초만 인가함으로써, 합성 배치물을 경화시킬 수 있다. 그러나, 이러한 개선에는 문제점이 있다.

일부 종래의 치과용 광 봉은, 예컨대 충전대 받침 내 등엔, 광 출력을 테스트하기 위한 수단을 갖고 동작한다. 그러나, 이러한 치과용 광 봉 자체에 피드백 메커니즘은 포함되어 있지 않다.

종래의 LED 기반 경화 광은, 지난 수년간, 무선 급전식 동작, 사용자 인체 공학, 디지털 방식으로 제어되는 노출 시간 및 더 높은 광 파워 성능의 측면에서 몇가지 문제를 해결할 정도로 발전해 왔다. 그러나, 안전하고, 반복 가능하며, 신뢰 가능한 합성물 경화에 방해가 되는, 사용자에 의한 변동과 같은, 많은 원인 혹은 문제를 해결할 정도까지 개선되지는 않았다. 그리고, 일부 측면에서, 최근 경화광의 전력 레벨이 상당히 높기 때문에 노출 과다가 빈번하게 발생할 수 있으며, 이는 안전성이 개선된, 반복 가능하고 신뢰 가능한 화합물 경화를 달성하는 성능에 영향을 미칠 수 있다.

광-경화 가능 타깃에 광 에너지를 인가하는 기구가 개시된다. 이 기구는 타깃으로 광 에너지를 출력할 수 있는 광원을 포함할 수 있고, 여기서 광원은, 출력되는 광 에너지를 변경하도록 제어될 수 있는 것이다. 이 기구는 광 에너지 특성을 검지하기 위한 광 센서 및 이 광 센서에 동작 가능하게 연결된 광 피드백 경로를 포함할 수 있다. 광 피드백 경로는 타깃으로부터 반사되어 오는 광을 광 센서로 보내도록 배치될 수 있고, 여기서 광 센서는 타깃으로부터 반사되어 오는 광에 대한 광 에너지 특성을 검지하도록 구성된다. 이 기구는 광 센서 및 광원에 동작 가능하게 연결된 제어기를 더 포함할 수 있다. 이 제어기는 광센서에 의해 검지되는 광 에너지 특성에 기초해서, 광원의 동작 특성을 변경해서 광원으로부터 출력되는 광 에너지를 조정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 광 센서 및 관련 소자는 폐루프 LED 경화 봉을 형성하며, 이는 종래의 경과 기구에 비해서 더욱 정밀도 높게, 치아의 합성 수복물에 전달되는 에너지의 양을 관리한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 기구는, LED 기반 봉에서 생성되는 광 에너지의 양을 측정해서 전달되는 에너지의 양을 제어하는 것이 아니라, 광 중에서, 임의의 주어진 시점에 치아 수복물의 타깃 표면에 실제로 도달하는 부분을 측정하며, 따라서 타깃인 치아 표면에서의 소망의 조사(irradiance) 레벨까지 유도하도록, 이 기구 내 LED 광원에 공급되는 전력을 관리한다. 이로써, 광 경화 노출의 품질 및 안정성 모두의 개선을 달성할 수 있다.

일 실시예에서, 광 경화 가능 물질을 경화시키는 경화 기구는 광원, 광학식 구동 회로, 제어기, 광 피드백 센서, 광 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광원은 광 경화 가능 물질을 경화시키는 광 에너지를 생성하고, 광 경화 가능 물질에 전달될 광 에너지의 조명 빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 광학식 구동 회로는 전력 신호를 광원에 제공해서 광 에너지를 생성하도록 구성될 수 있고, 여기서 광학식 구동 회로는 전력 신호의 하나 이상의 동작 특성을 변경해서 광원으로부터의 광 에너지의 출력을 변경하도록 구성된다. 제어기는 광학식 구동 회로의 동작을 제어해서 광원으로부터의 광 에너지의 생성을 제어하도록 구성될 수 있고, 광 피드백 센서는 광 경화 가능 물질로부터 반사되는 광을 집광하도록 배치될 수 있다. 광 피드백 센서는, 광 검지 경로가 광 경화 가능 물질로 향하고 있는 광 입력단을 포함할 수 있고, 광 입력단의 검지 광 경로는 광원으로부터 생성된 조명 빔으로 둘러싸인다. 옵션으로서, 광 입력단은, 광 검지 경로가 광 섬유의 중심축에 대해서 실질적으로 90°가 되도록 사이드 파이어(side fire) 구성에 따라 구성되어 있는 광 섬유 소자의 말단부(distal end(말단부))에 대응할 수 있다. 이 말단부의 위치는, 조명 빔의 실질적인 셰도잉이 방지되도록, 조명 빔에 대한 위치가 결정될 수 있다.

광 센서는 광 피드백 센서의 광 입력단에 광학적으로 연결될 수 있고, 이는 광 입력단이 집광한 광에 기초해서 광 센서 피드백 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 경화 기구의 제어기가 광학식 구동 회로에 지시해서 광원으로부터의 광 에너지의 출력을 변경하게 한다.

일 실시예에 따른 제조 방법은, 광 피드백 센서의 광 입력단으로부터 광을 발광하는 단계와, 광원으로부터 광을 발광하는 단계를 포함한다. 이 방법은 광 입력단으로부터의 출력 빔을 광원의 조명 빔과 비교해서, 조명 빔과 출력 빔의 정렬(예컨대, 출력 빔과 조명 빔의 동축 정렬)을 용이하게 한다. 광 입력이 사이드 파이어 구성인 실시예에서, 출력 빔이 조명 빔과 동축 정렬되도록 광 피드백 센서는 회전될 수 있고 측방향으로 이동될 수 있다. 동축 정렬이 수행된 이후에, 광 피드백 센서의 적어도 일부가, 광원에 연결된 렌즈와 같은, 경화 기구의 고정 부분에 부착되어서, 광 입력단이 광원에 대해서 이동하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 광 경화 가능 물질을 경화시키도록 경화 광을 동작시키는 방법은, 광원으로부터 광 에너지를 생성하는 단계와, 이 광 에너지를 광 경화 가능 물질의 타깃 표면을 향하게 하는 단계와, 타깃 표면으로부터 반사되는 검지 광에 기초해서 광 센서 피드백 신호를 생성하는 단계와, 광 센서 피드백 신호에 기초해서 광원으로부터의 광 에너지의 출력을 조정하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 동작 방법은, 타깃 표면에 인가되는 광 에너지의 양을 반복해서 계산하는 단계와, 광 에너지의 양이 경화 동작 프로파일과 일치하는지 여부를 판정하는 단계와, 타깃 표면을 향하는 광 에너지의 총량이 광 경화 가능 물질을 경화시키기 위한 광 에너지의 설정량과 일치하는지 여부를 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예를 통해서, 열에 의한 조직 손상을 유발할 수 있으며 잠재적으로 위험하고 또한 고통스러운, 광 에너지의 과다 노출 가능성을 방지할 수 있는, 실질적이며 효율적인 구성을 달성할 수 있다. 이 경우에, 노출을 2배 혹은 3배로 늘리는 종래의 방식은 피하면서도, 더 강력한 경화 기구가 사용될 수 있다. 폐루프 LED 경화 광 방식은 시간 낭비를 저감시킬 수 있고, 동시에 잠재적으로는 관련 고파워의 경화 광에 대한 악영향을 방지할 수 있다.

본 개시의 상술한 그리고 그외의 목적, 이점 및 특성은 실시예 및 도면의 개시를 참조하면서 더 완전히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기에 앞서서, 이하의 설명에서 설명되거나 도면에 도시된 구성 요소의 동작의 세부 사항 및 구성과 배치의 세부 사항으로 본 발명이 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 명백하게 개시되지 않은 다른 방식으로 실시 혹은 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 어법 및 전문 용어는 설명을 위한 것으로, 한정의 의미가 아니라는 것을 이해할 것이다. 용어 '포함한다'와 '구비한다' 및 그 파생어는 그 앞에 나열된 항목과 그 등가물, 및 추가적인 항목과 그 등가물을 포함하는 것을 의미한다. 또한, 다양한 실시예를 설명할 때 열거가 사용될 수 있다. 별도로 언급되지 않는 한, 열거를 사용했다고 해서, 특정한 구성 요소의 순서 혹은 수로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 열거를 사용했다고 해서, 열거된 단계 혹은 구성 요소와 결합될 추가적인 단계 혹은 구성 요소가 본 발명의 범주로부터 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 일 실시예에 따른 경화 기구를 나타내는 도면,
도 2는, 도 1의 치과용 경화 기구의 대표적인 도면,
도 3은, 도 1의 치과용 경화 기구의 광 인가 부재의 부분 단면도,
도 4는 일 실시예에 따른 경화 기구 동작 방법을 나타내는 도면,
도 5는 일 실시예에 따른 경화 기구 동작 방법을 나타내는 도면,
도 6은 일 실시예에 따른 경화 기구 동작 방법을 나타내는 도면이다.

도 1 및 2에는, 경화 중에 합성물에 광을 제공하는 경화 기구가 도시되어 있고, 전체적으로 100으로 표시되어 있다. 경화 기구(100)는 예컨대, 단량체를 내구성 중합체로 중합시킴으로써, 광 활성형 합성 물질을 경화시키는데 사용될 수 있다. 경화 기구(100)는 배터리 전원을 구비한 운반 가능한 휴대형 봉과 같은 독립형 장치가 될 수도 있고, 혹은 경화 기구(100)가 부착되어서 전력을 공급받는 받침부를 구비한 경화 시스템의 구성 요소가 될 수도 있다. 예컨대 치과 분야 및 의료 분야를 포함한 다양한 분야가 이 경화 기구(100)로부터 이득을 얻을 수 있다. 설명의 목적으로, 경화 기구(100)는, 광 개시제를 구비하고 있는 합성 물질을 경화시킬 때 사용하는 것으로, 특정 파장의 광을 흡수해서 합성 물질에 포함된 단량체를 중합체로 중합시키는 치과용 경화 기구인 것으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 경화 기구로 치과용 경화 기구인 것으로 한정하는 것도 아니고, 치과용 합성 물질과 함께 사용되는 것으로 한정되는 것도 아니라는 것을 이해할 것이다 - 임의의 경화 응용 분야가 이 경과 기구로부터 이점을 취할 수 있고, 경화 기구와 관련해서 투명, 반투명 및 불투명 경화 가능 물질을 포함한 임의의 광 경화 가능 물질이 사용될 수 있다 -.

도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 경화 기구(100)는 광 인가 부재(20), 운영자 인터페이스(12) 및 운영자 피드백 소자(14)를 포함할 수 있다. 사용시에 운영자는 운영자 인터페이스(12)(예컨대, 시작 버튼 "S")를 이용해서 경화 기구(100)를 가동시켜서, 합성 물질(도시 생략)에 대한 경화 동작을 개시할 수 있다. 가동 이후에, 경화 기구(100)는 광을 생성하고 광 인가 부재(20)의 광 통로를 통해서 발광시킬 수 있다. 운영자는, 광 통로로부터의 광이 합성 물질을 향해서 경화 효과를 유발하는 상태가 되도록, 광 인가 부재(20)를 위치시킬 수 있다.

운영자는, 운영자 인터페이스(12)를 통해서, 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같이 예컨대, 입력(예컨대, 모드 버튼 'M')을 선택함으로써, 경화 기구(100)의 하나 이상의 세팅 혹은 모드를 선택할 수 있다. 예컨대, 운영자는, 운영자 인터페이스(12)를 통해서 소망의 경화 시간 즉 노출 시간, 소망의 파워 출력, 동작 혹은 전달 모드, 및 ON/OFF 트리거 중 하나 이상을 선택할 수 있다. 운영자에 의한 하나 이상의 세팅 혹은 모드 선택은, 하나 이상의 LED나 디스플레이, 혹은 이들의 조합을 포함할 수 있는 운영자 피드백 소자(14)를 통해서 식별될 수 있다. 운영자는 운영자 피드백 소자(14)를 이용해서, 경화 기구(100)의 동작 설정 혹은 모드를 통지받아서 인식할 수 있다. 일 실시예에서, 운영자 피드백 소자(14)는 LCD 혹은 LED 디스플레이 형태의 디스플레이를 포함할 수 있다.

경화 기구(100)는 광 센서로부터의 피드백에 기초해서 광원으로부터의 광의 발광을 제어하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서, 광원으로부터 출력되는 광 혹은 파워를 일정하게 생성하기 위한 노력으로서, 광원으로부터의 출력은, 배터리 충전량 변화, LED 수명 및 다른 관련 시스템 구성 요소 변화 혹은 이들의 조합을 고려해서 엄격하게 관리될 수 있다. 그러나, 이러한 관리에도 불구하고, 의도했던 타깃(예컨대 합성 물질)에서의 소망의 광 레벨 혹은 파워 출력의 전달에 편차가 발생할 수 있다. 경화 기구(100)의 단부나 광 출력단의 오염이나, 혹은 경화시에 경화 기구(100)의 광 출력단과 타깃 표면(예컨대, 치아 표면) 사이의 거리 및 각도의 변동을 포함한, 경화 기구(100) 많은 '외부' 요인이 광 전달에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 외부 요인 및 그 외의 다른 외부 요인은, 의도한 표면 즉 타깃 표면에 광 에너지가 실제로 얼마나 도달하는지에 큰 영향을 미칠 수 있다. 광 에너지가 타깃 표면에 얼마나 도달하는지에 대한 이론적인 요인이 될 수 있는 외부 에러원의 영향을 실질적으로 감소시키거나 혹은 제거하기 위해서, 경화 기구(100)는 광 피드백을 이용해서 광 출력을 조정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 경화 타깃인 화합 수복물(compound restoration)과 같은 합성 물질을 포함하고 있는 타깃 표면에 실제로 도달하는 광의 양을 나타내는 하나 이상의 특성을 검지할 수 있다. 하나 이상의 파라미터에 기초해서, 경화 기구(100)는, 타깃 조사량 파워(mW/㎠) 및 타깃 표면에 전달되는 전체 에너지(Joules/㎠)를 달성하기 위해서, 광원 출력을 상향 혹은 하향 '조절'할 수 있다.

환언하면, 경화 기구(100)는 의도한 타깃에 인가되는 전체 광 에너지의 양(주울)을 제어하도록 구성될 수 있고, 이로써 노출 시간 동안 타깃에 인가되는 파워의 정도(mW/㎠)가 광 에너지의 목표 레벨을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 광 피드백에 기초해서 광 에너지 출력을 제어하는 것은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 설명의 목적으로, 본 개시는, 경화 가능 물질에 대해서 광을 제어-기반 전달하는 다양한 실시예를 포함하고 있다. 그러나, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정한 구조 및 실시예로 한정되는 것은 아니며, 기본적으로 임의의 제어되는 경화 기구가 상정된다는 것을 이해할 것이다.

도 2의 예시적인 실시예에서, 경화 기구(100)는 제어기(10)(예컨대, 저사양의 내장형 제어기), 광학식 구동 회로(22), 광원(24), 광 피드백 회로(26) 및 광 피드백 센서(28)를 포함할 수 있다. 광학식 구동 회로(22)는, 광 인가 부재(20)를 통해서 타깃 표면으로 전달될 광을 생성하는 광원(24)으로의 전력 공급을 제어할 수 있다. 예컨대, 광학식 구동 회로(22)는, 전원(예컨대, 경화 기구(100)의 배터리)으로부터 전력을 공급받고, 이 전력을, 전압 크기와 전류 크기 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 동작 특성에 따라서 광원(24)으로의 파워 신호로서 제공하는 피제어형 구동 회로를 포함할 수 있다. 전력을 공급받은 것에 응답해서, 광원(24)은 광을 생성할 수 있고, 이는 경화 동작을 위해서 타깃 표면에 전달될 수 있다. 예시적인 실시예에서 광원(24)은 주로 자외선(UV) LED와 같은 UV 광원이지만, 적외선 광을 주로 출력하도록 구성되는 것을 포함해서 다른 방식으로 구성될 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예의 광원(24)이 비록 기본적으로 한가지 타입의 광원(예컨대, UV)으로 되어 있지만, 주요 광 타입의 파장과는 다른 파장의 광을 발광할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, UV LED로부터 출력되는 주요 광은 UV 광이지만, UV LED는 가시 스펙트럼과 적외선 스펙트럼 중 하나 이상의 광을 UV광과 함께 발광할 수도 있다.

일 실시예에서, 경화 기구(100)의 제어기(10)는, 제어기(10)에 포함되어 있는 공유 계산 모듈과 같은, 알고리즘 계산 솔루션 소자 혹은 제어기 모듈을 포함할 수 있는데, 이는 광 출력 및 잠재적인 추가 기구의 기능을 제어하는 내장형 제어 시스템을 형성한다. 옵션으로서, 이 모듈은 제어기(10)와는 별개로, 제어기(10)와 함께 경화 기구(100)의 제어 시스템의 적어도 일부를 이루는 다른 하드웨어 모듈에 포함될 수 있다.

상술한 바와 같이, 광원(24)으로부터의 광의 생성을 제어하는 것은, LED 파워 제어 소자라고도 하는 광학식 구동 회로(22)를 통해서 수행될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도시된 실시예에서, 제어기(10)는 광학식 구동 회로(22)에 연결되어서 그 동작을 제어할 수 있다. 광학식 구동 회로(22)의 동작 특성이 제어되는 레벨은, 광원에 제공되는 파워 신호에 작용하고 광원의 광 출력에 작용하도록, 제어기(10)에 의해서 적어도 부분적으로 관리될 수 있다. 예컨대, 제어기(10)는, 목표 동작 특성에 따라서 광원(24)에 전력을 공급하도록, 광학식 구동 회로(22)에 제어 신호 혹은 제어 정보를 제공할 수 있다. 제어기(10)로부터 제공되는 제어 신호 혹은 제어 정보는, 경화 동작 동안에 목표 동작 특성을 변화시키기 위해서 변경되도록, 유동적으로 될 수 있다. 광학식 구동 회로(22)는 일 실시예에서, 피드백 회로를 이용해서 목표 동작 특성을 달성할 수 있다. 예컨대, 광학식 구동 회로(22)는 광원(24)에 공급되는 전류를 검지하는 전류 센서를 포함할 수 있고, 또한 이 광학식 구동 회로(22)는 검지된 전류에 기초해서, 동작을 조정해서 공급 전류가 목적으로 하는 공급 전류와 더 가깝게 되도록 변경할 수 있다. 이에 더해서 혹은 다른 방안으로, 제어기(10)는 광학식 구동 회로(22)의 동작과 관련해서 검지되는 정보에 기초해서, 광원(24)에 전력을 공급할 때, 목적 전류와 검지되는 동작 전류 사이의 편차에 기초해서 예컨대, 듀티비와 같은, 하나 이상의 목표 동작 특성을 조정하는 것을 포함한, 광학식 구동 회로(22)의 동작을 지시할 수 있다.

광학식 구동 회로(22)는 광원(24)을 턴온/턴오프해서 사용중에 파워 출력을 관리하는 회로를 포함할 수 있다. 광학식 구동 회로(22)는 제어기(10)로부터 입력을 수신해서 광원(24)의 출력을 제어할 수 있다. 광학식 구동 회로(22)는, 단순히 턴온/턴오프하거나, 혹은 2개 혹은 3개의 사전 선택된 전원 레벨 중 1개 내지 3개를 선택하는 더 높은 레졸루션으로 광원(24)의 출력 파워를 관리하는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대, 광학식 구동 회로(22)는 예컨대, 광원(24)에 인가되는 파워의 듀티 사이클을 제어하해서 출력 파워의 양을 제어하는 것을 포함한, 하나 이상의 동작 특성을 제어할 수 있다. 또 다른 예로서, 광학식 구동 회로(22)는 광원(24)에 인가되는 파워의 진폭과 레일 전압 중 하나 이상을 제어해서, 출력 파워에 작용해서 이를 제어할 수 있다. 일부 환경에서, 광학식 구동 회로(22)는, '램핑형(ramping)' 노출 프로파일을 달성하도록, 혹은 타깃 표면에 실질적으로 일정한 양의 광 에너지를 공급하도록 구성된 프로파일이 아닌, 경화 동작이 경과함에 따라서 변경되는 노출 프로파일이나 동작 프로파일을 달성하도록, 제어기(10)에 의해서 제어될 수 있다. 예컨대, 경화 기구(100)는 광원(24)의 출력 레벨을 변경해서 타깃 표면으로의 광 에너지의 공급을 제어할 수 있는데, 제어기(10)가 경화 동작 동안에 경화 프로파일에서 주어진 시간 동안 목표 출력 레벨에 따라서 광원(24)으로의 파워 공급을 제어하면서, 적절한 노출 프로파일을 이용해서, 경화 동작이 경과함에 따라서 광원(24)의 목표 출력 레벨이 시프트 혹은 변경될 수 있다. 예컨대, 경화 기구(100)는 경화 동작의 초기 기간에는 타깃 표면에 더 많은 양의 광 에너지를 공급하고, 이후의 경화 동작 동안에는 더 적은 양의 광 에너지를 공급할 수 있다.

경화 기구(100)의 제어기(10)는 광 피드백 센서(28)로부터 획득한 피드백에 기초해서 광학식 구동 회로(22)를 제어할 수 있다. 예컨대, 이러한 피드백-기반 제어는 본 명세서에 개시된 임의의 제어 방법과 함께 구현될 수 있으며, 이 방법은 예컨대, 광 피드백 센서(28)로부터의 피드백에 기초해서 목적 광 출력을 달성하도록 하나 이상의 동작 특성을 제어하는 단계를 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 경화 기구(100)는 광원(24)로부터의 광이 향하는 타깃 표면으로부터 반사된 광을 검지하도록 구성된 광 피드백 센서(28) 및 광 피드백 회로(26)로 광 혹은 광의 특성을 보내도록 구성된 광 피드백 경로를 포함할 수 있다. 광 피드백 센서(28)로부터의 광 피드백에 기초해서, 광 피드백 회로(26)는 검지된 광을 나타내는 광 센서 피드백 신호를 생성하고, 이 광 센서 피드백 신호를 제어기(10)에 제공할 수 있다. 제어기(10)는 광 센서 피드백 신호를 분석함으로써, 광학식 구동 회로(22)로 제공될 제어 신호 혹은 제어 명령어를 유동적으로 변경하고, 이로써 타깃 표면으로부터 반사되는 광을 검지한 것에 기초해서, 광학식 구동 회로(22)의 하나 이상의 동작 특성 및 광원(24)으로부터의 출력을 유동적으로 조정할 수 있다. 이에 더해서 혹은 이와는 다른 방안으로, 제어기(10)는 광 센서 피드백 신호에 기초해서 광 전달에 관한 하나 이상의 타이밍의 측면을 결정하고, 타깃 표면에 광을 인가하는 시간을 유동적으로 계산할 수 있다. 예컨대, 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 제어기(10)는 타깃 표면에 전달될 광 에너지의 양 혹은 시간량을 결정하고, 전달되는 광 에너지의 양이 임계값에 도달하거나 혹은 초과하는 것에 응답해서, 광 에너지의 전달을 중지하도록 광학식 구동 회로(22)에 지시 혹은 명령한다.

도시된 실시예에 따른 경화 기구(100)는 광 피드백 회로(26) 내의 광 센서 소자를 포함할 수 있으며, 이는 광 피드백 센서(28)의 광 피드백 경로를 통해서 광 혹은 광의 특성을 수신한다. 경화 기구(100)의 이 광 센서 소자는, 광원(24)으로부터의 광의 출력이 검지된 광에 기초해서 제어되는 상태가 되도록, 제어기(10)에 시스템적으로 접속되게 위치될 수 있다. 광 피드백 회로(26)의 광 센서 소자는, UV 방사에 대응하는 광의 스펙트럼과 같은, 광의 하나 이상의 파장에 반응하는 포토다이오드가 될 수 있다. 광 피드백 회로(26)에는 임의의 타입의 광 센서 소자가 포함될 수 있으며, 광 센서 소자는 광의 하나 이상의 스펙트럼에 반응할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 제어기(10)가 수신하는 광 센서 피드백 신호는, 광 피드백 회로(26)로부터의 아날로그 신호가 될 수 있다. 제어기(10)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 처리를 행하기 위해서, 아날로그 신호를 디지털 정보로 변환하도록 구성될 수 있다. 이에 더해서 혹은 이와 달리, 광 피드백 회로(26)가 제공하는 광 센서 피드백 신호는, 광 피드백 회로(26)의 광 센서 소자에 의해 검지되는 반사 광과 관련된 정보 혹은 데이터를 나타내는 디지털 신호가 될 수 있다.

광 센서 소자와는 달리 혹은 광 센서 소자에 더해서, 경화 기구(100)는, 치아의 타깃 표면이나 혹은 그 부근에 위치되는 광 센서 및/또는 열 센서를 이용할 수 있다. 이러한 구성을 통해서, 치아로의 에너지 전달 제어의 정확성을 더 개선할 수 있다. 이러한 구성은 거의 교정없이 사용할 수 있다.

경화 기구(100)의 일 실시예에서, 광 피드백 센서(28)는 처리되는 영역(예컨대, 합성 물질) 중 의도한 타깃 영역의 표면으로부터 반사되어 오는 광의 일부 부분을 우선적으로 집광하는 역할을 할 수 있고, 또한 이 광을 정량화하기 위해서 광 피드백 회로(26)의 광 센서 소자로 전달하는 역할을 할 수 있다. 광 피드백 센서(28)는, 그 광 입력단(58)이 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광을 집광하게 배치되도록, 광 인가 부재(20)에 대해 위치 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 광 피드백 센서(28)는, 광 입력단(58)이 그 말단부에 형성되어 있는 광 섬유가 될 수 있다. 광 입력단(58)은 예컨대 폴리싱에 의해서 처리된 표면을 가질 수 있으며, 이로써 광 입력단(58)은 본 명세서에 개시된 바와 같이 반사 광을 집광하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 광 섬유는, 광 입력단(58)에 대응하는 말단부가 사이드 파이어형 팁 형상이 되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서 광 섬유는, 예컨대 광 섬유의 중심 축에 대해서 실질적으로 수직인 방향의 광을 포함한, 그 중심축과는 다른 각도에서 광을 집광할 수 있다. 사이드 파이어 구성인 광 섬유의 말단부는, 그 말단부의 표면이 광 섬유의 중심축에 대해서 각도를 갖도록(예컨대, 약 43도) 처리될 수 있다. 광 피드백 센서(28)는, 예컨대, 광 섬유의 중심축에 대한 20도와 160도 사이의 각도를 포함한 다양한 각도에서 광을 집광하도록 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예시적인 실시예에서, 광 피드백 센서(28)는 광원(24)으로부터의 LED 출력을 검지하기 위한 목적이 아니라, 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광을 검지하기 위해서 구성된다. 이와 같이 광 센서를 배치함으로써, 광학 경로 소자 혹은 광 피드백 센서(28)를 통해서 광 피드백 회로(26)와 타깃 표면 사이에 광학 접속을 달성할 수 있다. 이러한 광학 경로는, 광 피드백 회로의 광 센서가 수신하는 광학 신호가 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광을 대부분 혹은 적어도 부분적으로 포함하도록, 별도의 전용 광 섬유에 의해 구현될 수도 있고, 혹은 다른 혼합된 광학 배치에 의해 구현될 수 있다. 광 피드백 센서(28)의 광학 경로를 통해서 제공되는 광에 기초해서 광 피드백 회로(26)에 의해 생성되는 광 센서 피드백 신호는, 기지의 유도된 센서 에러 소스를 제거 혹은 상당히 감소시키고, 아울러 광 센서 피드백 신호에 영향을 미치는 광학 요인을 보상해서, 실제 타깃 표면에 '전달되는' 에너지 레벨(mW/㎠)을 실시간으로 계산하도록, 제어기(10)에 의해 처리될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 타깃 표면에서의 실제 조사량 레벨을 계산함으로써 동작의 하나 이상의 방법이나 모드에 따른 동작의 기초를 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 노출 시간 동안 '전달되는' 실시간 에너지 값을 디지털 방식으로 통합해서 현재까지 타깃 표면에 전달되는 에너지의 전체 주울을 계산하는 제 1 동작 모드에 따라서, 제어기(10)는 광 센서 피드백 신호에 기초해서 광원(24)으로부터의 광 출력을 제어하도록 구성될 수 있다. 전달되는 에너지가 소망의 레벨(예컨대, 어두운 색 수복물의 경우 48 주울)에 도달하면, 경화 기구(100)의 제어기(10)는 광원(24)을 자동으로 턴오프하고, 노출이 완료되었음을 운영자에게 통지할 수 있다. 제 2 동작 모드에서, 경화 기구(100)는 타깃 표면(예컨대, 치아 혹은 합성 물질 표면)에서 계산된 조사량을 사용해서, 그 시점에, 경화 기구(100)의 운영자가 초기에 설정하거나 혹은 예상한 목표 조사량에 비한 타깃 표면에서의 노출 과다 혹은 노출 부족을 나타내는 '에러 값'을 실시간으로 작성한다. 이 에러 신호는, 타깃 표면이 경화 처리 혹은 동작 중 어떤 한 시점에 소망의 조사량 mW/㎠을 확실히 받게 하기 위해, 광원(24)을 크게 혹은 작게 조정하는 기초로서 사용될 수 있다. 이 제 2 모드는 단순히 전체 노출 시간을 줄이는 대신에 과도한 강도의 조사 레벨이 확실히 방지되게 하는데 도움을 줄 수 있다.

경화 기구의 일 실시예에 따른 광 인가 부재(20)의 부분 단면도가 도 3의 예시적인 실시예에 도시되어 있다. 광 인가 부재(20)는 광학식 구동 회로(22), 광원(24), 광 피드백 회로(26) 및 광 피드백 센서(28)를 포함할 수 있다. 광 인가 부재(20)는 또한 광원(26)에 장착된 반구형 렌즈(50), 광원(24)으로부터의 광 에너지가 타깃 표면을 향하게 하도록 구성된 평면 볼록 렌즈(52) 및 광이 평면 볼록 렌즈(52)를 향하도록 구성된 반사면 링(56)을 포함할 수 있다. 광 인가 부재(20)는 또한 평면 볼록 렌즈(52), 광원(24) 및 반사면 링(56)의 위치를 유지하도록 구성된 베젤 즉 외부 리테이너 링(54)를 포함할 수 있다. 광 인가 부재(20)의 렌즈 타입 및 렌즈 구성 중 하나 이상은 물론, 베젤(54) 및 반사면 링(56)을 포함하는 하나 이상의 구성 요소의 물리적인 배치 및 사용은, 응용예마다 다를 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예시적인 실시예에서, 광 입력단(58)의 광 경로(62)가 광원(24)의 광 경로(64) 내에 있도록, 광 피드백 센서(28)의 광 입력단(58)과 광원(24)은 배치될 수 있다. 예컨대, 광 입력단(58)의 광 경로(62)는 광원(24)의 광 경로와 동축이면서 더 좁을 수 있다. 동작시에, 광 입력단(58)의 광 경로(62)는 경화 기구(100)의 동작을 제어하기 위한 기초로서 검지된 광을 집광하도록 배치될 수 있고, 반면 광원(24)의 광 경로(64)는 광원(24)으로부터의 광이 타깃 표면을 향하게 하도록 배치될 수 있다. 광 경로(62)는, 광 피드백 센서(28)가 광을 광 피드백 회로(26)의 광 센서로 보내기 위해서 제공되는 광 피드백 경로의 일부로 생각될 수 있다.

제조시에, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 광 피드백 센서(28)는 광원으로부터 에너자이즈되어서 광 입력단(58)으로부터의 광을 발광할 수 있고, 이로써 광 입력단(58)의 광 경로의 정렬을 용이하게 한다. 예컨대, 광원(24)의 광 경로(64)에 대해서 광 입력단(58)의 광 경로(62)를 정렬시키기 위해서, 광 입력단(58)으로부터 한 타입의 광을 발광함으로써, 광원(24)으로부터 발광되는 다른 타입의 광에 대한 비교가 행해질 수 있다. 이러한 정렬이 행해진 이후에, 광 피드백 센서(28)는, 예컨대 광학 접착제를 이용해서 광 피드백 센서(28)의 일부를 광 인가 부재(20)의 일부에 부착함으로써, 그 자리에 고정될 수 있고, 이로써 광 피드백 센서(28)의 광 입력단(58)의 선형 이동이나 회전 이동을 실질적으로 방지할 수 있다.

경화 기구(100)는 광 입력단(58)의 광 경로(62)를 광원(24)의 광 경로(64)에 대해서 정렬시킴으로써, 제어기(10)가 경화 기구(100)의 폐루프 제어를 제공하는데 사용하는 광 센서 피드백에서의 정확성을 개선시킬 수 있다.

도 3의 예시적인 실시예에서, 광 피드백 센서(28)의 광 입력단(58)은 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광을 캡쳐하도록 배치될 수 있고, 광 경로(62)는 광원(24)의 조명 빔의 광 경로(64)의 중심축과 동축으로 정렬될 수 있다. 이로써, 광 입력단(58)의 광 경로(62)는 검지 광 경로로 간주될 수 있고, 광원(24)의 광 경로(64)는 조명 광 경로로 간주될 수 있다. 조명 광 경로와 검지 광 경로를 예컨대 동축 정렬시키는 등의 정렬을 행함으로써, 타깃 표면에서 검지되는 영역이 광원으로부터의 거리에 따라서 타깃 표면에서 조명되는 지역 내에서 실질적으로 이동하지 않는 것을 보장할 수 있다. 환언하면, 조명 광 경로와 검지 광 경로(혹은 빔)(62, 64)의 쌍이 다른 궤도를 갖고 있는 경우에, 광 인가 부재(20)와 타깃 표면 사이의 거리가 증가함에 따라서, 검지 광 경로(62)의 검지되는 영역은 타깃 표면의 조명되는 영역의 실질적으로 외부로 이동할 수 있다. 타깃 표면의 조사되는 빔 즉 '보고 있는 영역'을 조명 빔과 정렬시킴으로써, 조명 빔은, 검지 빔으로부터 생성되는 피드백 신호에 큰 영향을 미치는 일 없이, 수렴되거나, 발산되거나 혹은 심지어 완전히 같은 평행하게 되거나 혹은 이들의 조합이 이루어질 수 있다.

조명 광 경로(64)와 검지 광 경로(62)를 타깃 표면에 대해서 정렬시킴으로써(동축 정렬을 포함함), 광 센서 피드백 신호가 거리가 변동되어도 확실히 안정되게 할 수 있다. 거리는, 운영자가 손에 쥐고 사용하는 동안에, 경화 동작에 도입될 수 있는 이론적인 변수 중 하나이다. 거리 변동에 대해 광 센서 피드백 신호를 안정화시킴으로써, 운영자가 도입하는 거리의 변화를 경화 기구(100)가 보상할 수 있게 되며, 이로써 경화 동작 동안에 광의 전달 정확성을 더 높일 수 있다.

광 입력단(58)의 광 경로(62)와 광원(24)의 광 경로(64)의 정렬은 본 명세서에 설명되는 바와 같은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 정렬은 빔 스플리터 기술을 이용해서 이루어질 수 있으며, 예컨대, 광원으로부터의 광이 45도 빔 스플리터를 지나게 해서, 이 광의 일부는 제 1 면을 향하고 이 광의 다른 부분은 타깃 표면을 향하게 할 수 있다. 타깃 표면으로부터 반사되는 광은 빔 스플리터와 인터페이스되어서, 타깃 표면으로부터 반사되는 광의 일부는 광원을 향해가고 반사되는 광의 다른 부분은 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 향하게 할 수 있다. 제 2 면에 센서가 광학적으로 연결되어서 반사되는 광의 특성을 검출할 수 있으며, 이 특성은 광원의 폐루프 피드백 제어에 기초로서 사용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 광 입력단(58)의 광 경로(62)는 광 입력단(58) 및 광 피드백 센서(28)의 물리적인 크기를 관리함으로써 광원(24)의 광 경로와 정렬될 수 있고, 이로써 광 입력단(58)이 광 경로(64)의 단면적이나 조명 빔에 비해서 실질적으로 작은 광 경로(62)를 통한 광의 집광을 가능하게 할 수 있다. 환언하면, 광 입력단(58)을 포함한 광 피드백 센서(28)는, 광 피드백 센서(28)에 의해 커버되는 광 경로(64)의 면적이 커버되는 영역과 동일 평면의 광 경로(64)의 전체 면적에 비해서 작도록, 구성 및 위치될 수 있다. 이로써, 광 피드백 센서(28)의 셰도잉 효과가 감소될 수도 있고 혹은, 이와 달리 광 피드백 센서(28)는, 타깃 표면 상에서의 조명 빔의 균일성 혹은 강도에 측정될 정도의 큰 영향을 미치지 않도록 구성 및 위치될 수 있다. 예컨대, 광 피드백 센서(28)는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 '사이드-파이어' 타입의 광 섬유가 될 수 있는데, 이는 광 입력단(58)이, 거의 직각의 디스트리뷰션 원뿔이나 리셉션 원뿔, 혹은 이들 모두를 이루도록 종단이 형성되고 연마된 말단부에 대응하는 것이다. 사이드-파이어 광 종단부(예컨대, 폴리마이크로 섬유로서 제공됨)를 갖고 있으며, 직경이 0.005" 내지 0.020"의 범위인 예컨대 직경이 0.010"인 소형의 광 섬유가 이용될 수 있으며, 이는 큰 셰도잉을 회피하도록 동축 정렬되어서 광원(24)에 가깝게 조명 경로에 위치될 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 광원(24)으로 타깃 표면을 경화시키는 것에 실질적으로 악영향을 미치는 일 없이, 광 경로(62)와 광 경로(64)를 비용 효율적인 방식으로 유용하게 정렬시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는 고파워(>2000mW/㎠) LED 기반 치과용 경화 봉이 될 수 있다. 상세하게, 경화 기구(100)는, 치과용 합성 물질을 그 제조 사양에 따라서 경화시킬 수 있도록, 고파워 LED와 같은 광원(24)의 광 출력 레벨을 변화시킬 수 있는 것이다. 경화 기구(100)는 광 인가 부재(20)의 단부로부터 타깃까지의 거리가 2㎝ 내지 5㎝일 때, 적어도 2000 mW/㎠를 유지할 수 있는 광 전달 시스템의 일부를 형성할 수 있고, 단부에 의해 생성되는 빔 단면의 조사량의 프로파일이 단부의 단면의 평균 파워의 20% 내에서 실질적으로 균일하게 되도록 구성될 수 있다. 본 개시가 이러한 특징점으로 한정되는 것이 아니며, 다른 기구 혹은 봉 구성이 상정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

상술한 특징 중 일부 혹은 전부를 가진 일 실시예에 따른 경화 기구(100)를 통해서, 타깃 표면으로의 광 출력에 대한 폐루프 제어를 달성할 수 있다. 이와 달리, 혹은 이에 더해서 다른 동작 모드로서, 경화 기구(100)는 타깃 표면으로의 광 출력에 대한 개방 루프 제어를 달성할 수 있다. 피드백으로서 광 출력을 검지할 수 있고, 이 피드백을 이용해서 치아의 표면으로 전달되는 실제 광 에너지를 계산, 추적 및 보상할 수 있으므로, 경화 기구(100)는 클리닉 성능을 크게 향상시키면서, 치과용 수복 화합물을 경화시키는 데 있어서의 안전성을 개선할 수 있다. 이로써, 경화 기구(100)는 타깃 표면에서의 노출 레벨에 영향을 미치는 많은 변수를 상당히 제거할 수 있고, 아울러 노출 부족(예컨대, 화합물의 불충분한 경화) 혹은 노출 과다로 인해 종종 발생해서 잠재적으로 과열로 인해서 생체 조직에 손상을 가할 수 있는, 후속 절차 상의 문제를 상당히 제거할 수 있다.

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 광원(24) 자체가 경사져서 그 '수명' 동안 출력 레벨이 약간씩 지속적으로 저하되는 경우에도, 계속해서 사용하는 동안의 기구의 단부의 단면에서의 광의 분포(field)가 실질적으로 균일한 기구를 제조하도록, 제조 과정을 제어함으로써, 고품질의 광학 설계를 통해서 구성될 수 있다. LED는 백열등에서 나타난 것과 같은 극단적인 방식으로 '번 아웃(burn out)'되는 일이 없고, 그 수명 동안 천천히 강도가 감소되어 간다는 점에 주의한다. LED의 수명은 원래 강도의 50% 혹은 70%에 도달하기까지 걸리는 시간으로 표현될 수 있으며, 이는 사용되는 LED '수명' 표준에 따라 달라진다. 경화 기구(100)의 제어기(10)는, 광원(24)이 그 수명 동안 저하되는 것에 대응하도록, 광 센서 피드백 신호에 기초해서 광원(24)의 출력 강도를 조정할 수 있다. 제어기(10)는, 예컨대, 광원(24)이 경화 동작을 수행하기에 충분한 하나 이상의 동작 파라미터에 따라서 동작하고 있는지 여부를 판정하는 등의, 광 센서 피드백 신호에 기초한 진단 분석을 행할 수도 있다. 이로써, 경화 기구(100)의 제어기(10)는 BIT(built in diagnostics:빌트 인 진단)을 수행할 수 있다. 이에 더해서 혹은 이와 달리, 제어기(10)에 의해 수행되는 BIT는 배터리 혹은 전원의 안정성과 충분한 정도 중 하나 이상에 대한 분석, 및 광이 광 인가 부재(20)로부터 발광될 때 지나는 렌즈나 단부에 오염이 존재하는지에 대한 판정을 포함할 수 있다.

광원(24)으로부터의 광이 기구의 단부에 도달한 이후에, 많은 추가적인 변수가 종종 의도한 표면으로의 광자의 효율적인 전달에 영향을 미칠 수 있다. 운영자가 손에 쥐고 사용하는 경우에, 이들 변수 중 가장 큰 것은, 노출 즉 경화 동작 시간 동안에 경화 기구(100)의 위치와 관련된 운영자의 정확성(즉 변동성)이다. 광 인가 부재(20)의 단부의 광학적인 설계, 그 자체의 효율적인 개구수, 및 의도한 작업 거리에 대한 단부 직경의 치수와 같은 다양한 요인에 따라서, 손에 쥐고 경화 동작을 행하는 동안, 5 대 1 이상의 광 감쇄 변화를 겪을 수 있다. 예컨대, 거리가 2 mm에서 8 mm로 변경됨에 따라서, 경우에 따라서 임상적으로 연관된 조사량이 상당히 저하되는 것으로 나타났다. 또한, 단부 표면의 축과 처리되는 타깃 표면의 법선 사이의 각도가 변화되는 것에 의해서 2 대 1 정도로 큰 추가적인 변경이 발생할 수 있다. 일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 타깃 표면으로부터 반사되는 검지 광에 기초해서, 폐루프 피드백을 사용해서 이러한 변화 가능성을 상당히 고려해서, 조사량에 대한 제어를 행하는 것이 가능하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 타깃에서의 광 에너지 즉 타깃 표면에 도달하는 광 에너지를 나타낼 수 있는, 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광의 검지 파라미터 혹은 특성에 기초해서 광 출력에 대한 폐루프 제어를 구현할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 타깃에서 검지되는 광을 바이어싱 제어하는 것에 더해서, 이 기구는 경화 기구(100)의 광원(24)으로부터의 내부 광 출력을 내부적으로 검지하는 것도 가능하다. 타깃에 외부적으로 인가되는 광의 양만을 측정하는 것이 아니라 광 출력을 내부적으로 검지함으로써, 경화 기구(100)는 광원 즉 램프의 노화나 변이에 대한 보상을 행할 수는 있지만, 경화 기구(100)의 소스 생성과 광의 의도한 최종 타깃 목적지 사이에 있을 수 있는 변수는 고려하지 않고 있다. 타깃에 실제로 도달하는 광을 나타내는 파라미터를 검지함으로써 사용하는 동안의 운영자의 변수가 보상될 수 있다.

전치(anterior tooth)에서 혼합물을 사용하는 것을 포함한, 치과용 수복물용 혼합물의 승인 및 사용은 지난 수십년 동안 급격하게 증가했다. 전치에서 혼합물을 사용하게 됨으로써, 혼합물이 적용되는 자연 치아의 색과 일치되도록 다양한 셰이드의 혼합물이 등장하게 되었다. 많은 경우에, 다양한 셰이드를 제공하게 되면, 경화를 완료하기 위한 목표 광 에너지도 다양해져야 한다. 어두운 셰이드의 경우에는, 광이 혼합물에 대해서 산란되고 이를 지나감에 따라서 발생하는 광의 내부 감쇄는 더 커진다. 이 때문에 종종 셰이드가 어두울수록 목표 에너지를 증가시켜야 한다. 예컨대, 덴츠플라이사(Dentsply)가 제공하는 널리 사용되는 수복용 화합물은, 밝은 셰이드의 경우에 약 6 Joules/㎠의 에너지에서 경화되었고, 어두운 셰이드의 경우에 약 48 Joules/㎠에서 경화되었다. 이는 소정의 에너지 전달이 8 대 1로 변화된다는 것이고, 또한 다양한 혼합물에서 목표 경화를 달성하기 위해서 정해질 수 있는 적절한 에너지 레벨의 전체 범위가, 추가적으로 8배 증가한다는 것을 나타낸다.

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 광 출력을 제어해서, 사용되는 경화형 물질 즉 수복용 화합물마다 특유한 목표 출력을 경화 사이클 동안 달성함으로써, 수복용 화합물을 경화시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 운영자는 운영자 인터페이스(12)를 이용해서, 사용되는 경화 가능 물질의 제조자가 설정한 경화 동작에 맞게 목표 경화 설정을 선택할 수 있다. 이로써, 거리, 각도 혹은 다른 외부 변이 요인으로 인해서 발생할 수 있는 잠재적인 경화 부족 현상을 방지하기 위해서, 경화 가능 물질을 2 혹은 3배 '과도하게 경화'하는 일없이, 경화 동작 동안 인가되는 광 에너지의 양이, 사용되는 물질에 기초해서 선택될 수 있다. 경화 강도 레벨이 낮다고 생각되면(예컨대, 200 내지 300 mW/㎠), 거리, 각도 혹은 다른 외부 변이 요인으로 인해서 발생할 수 있는 잠재적인 경화 부족 현상을 방지하기 위해서, 경화 가능 물질을 의도적으로 2 혹은 3배 과도하게 경화시키는 것은 문제로 생각되지 않았다. 그러나, 경화 에너지가 더 높게 설정된 경화 가능 물질을 사용하고, 따라서 더 에너지가 높은 경화 기구(예컨대, 적어도 1200 mW/㎠, 그리고 3000 mW/㎠ 이상까지도 생성할 수 있는 경화 기구)를 사용하게 되면, 의도적인 과도 경화로 인해, 태양 직사광(예컨대, 100 mW/㎠)보다 큰 에너지가 인가될 수도 있다. 도 2의 예시적인 실시예의 경화 기구는 타깃 표면으로부터 반사되는 광에 기초한 광 피드백을 사용해서 광 에너지의 전달을 제어하므로, 설정된 양의 2 내지 3배의 광 에너지를 생성하는 심각한 과도 경화 및 의도적인 과도 경화 처리를 실질적으로 방지할 수 있다.

도 4의 예시적인 실시예에는, 일 실시예에 따른 경화 기구 동작 방법 혹은 경화 시스템이 도시되어 있으며, 전체적으로 200으로 표시되어 있다. 방법(200)은 제어기(10)의 제어 모듈로서 구현될 수 있으며, 타깃 표면으로부터 반사되어 온 광 및 경화 기구(100) 자체의 하나 이상의 검지 특성과 같은 하나 이상의 파라미터 혹은 특성에 기초한 피드백 제어를 이용한다. 예시적인 실시예에서, 방법(200)은 경화 동작을 개시하는 단계(210)와, 타깃 표면으로 전달되는 광 에너지의 양을 추적하는 누산기 혹은 적분기를 재설정하는 단계(212)를 포함한다. 이후에 제어기(10)는 광학식 구동 회로(22)에 명령해서, 사전 선택된 광원 파워 레벨과 같은 초기 설정에 따라서 광원(24)에 전원을 공급해서, 타깃 표면으로의 광의 인가를 개시하게 한다(214). 노출 시간 동안 실시간으로 '전달되는' 에너지 값은 디지털적으로 적분되어서, 어느 시점까지 타깃 표면에 전달된 총 주울 에너지를 계산해서 나타낼 수 있다(216, 218). 전달되는 에너지가 소망의 레벨에 도달하면(예컨대, 어두운 셰이드의 경우에 48 주울), 제어기(10)는 자동으로 광원(24)을 턴오프하고, 노출이 완료되었음을 사용자에게 통지할 수 있다(220, 222, 224). 여기서, 경화 기구(100)는, 각각의 사용 동안에 존재하는 거리 혹은 각도 변이와 같이, 타깃 표면으로의 광 에너지 전달에 영향을 미치는 요인을 보상하도록 노출 시간을 변경할 수 있다.

도 5의 예시적인 실시예에는, 일 실시예에 따른 다른 경화 기구 동작 방법이 도시되어 있으며, 이는 전체적으로 300으로 표시되어 있다. 방법(300)은 방법(200)과 유사하게 제어기(10)에 의해 구현될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방법(300)은 경화 동작을 개시하는 단계(310)와, 타깃 표면으로 전달되는 광 에너지의 양을 추적하는 누산기 혹은 적분기를 재설정하는 단계(312)를 포함한다. 경화 동작은, 운영자 입력부(12)의 사용자 입력부(예컨대, 버튼)이 가동되는 것에 응답해서, 시작될 수 있다. 이후에 제어기(10)는 광학식 구동 회로(22)에 명령해서, 사전 선택된 광원 파워 레벨과 같은 초기 설정에 따라서 광원(24)에 전원을 공급해서, 타깃 표면으로의 광의 인가를 개시하게 한다(314). 방법(300)은, 타깃 표면에서의 조사량을 계산해서, 운영자가 초기에 설정 혹은 예상한 목표 조상량 레벨과 비교해서, 그 시점의 타깃 표면에서의 노출 과다 혹은 노출 부족을 나타내는 에러 값을 실시간으로 생성하는 단계(318, 320)를 더 포함할 수 있다.

이 에러 신호는, 광원(24)으로부터의 출력을 계산된 값에 따라 증가 혹은 감소시켜서, 광원(24)과 타깃 표면 사이의 에너지 손실이 확실히 보상되고 타깃 표면이 경화 처리의 주어진 시점에 목표 수치 mW/㎠의 조사량을 확실히 받게 하도록, 광학식 구동 회로(22)를 조정하기 위한 기초로서, 사용될 수 있다(322, 324, 326). 일례로, 방법(300)은 단계 322에서 전달되는 조사량(I_delivered)이, 주어진 시점의 소망의 혹은 예상되는 조사량(I_desired)에 대응하는 계산된 예상 조사량보다 큰지 작은지 여부를 판정할 수 있다. 다른 예로, 방법(300)은 전달되는 에너지량(J_delivered)이, 주어진 기간 동안 소망의 혹은 예상되는 에너지량(J_desired)에 대응하거나 혹은 경화 동작을 위해 설정된 전체 에너지량 중 경화 동작이 개시되고 나서 일정 시간 동안 부분에 대응하는, 계산된 예상 조사량보다 큰지 작은지 판정할 수 있다. 방법(300)은 전체 노출 시간을 줄이는 대신에 조사 레벨이 과도한 강도로 되는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.

예시적인 실시예의 방법(300)은 0.01s와 같은 소정 시간 이후에, 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 타깃 표면에 전달되는 에너지의 총량이 경화 동작을 위해서 설정된 광 에너지의 양에 대응하는 임계값 이상인지 여부를 판정할 수 있다(328, 330, 332). 계산된 에너지의 총량이 이 조건을 만족하면, 경화 동작은 종료될 수 있다(332, 334). 이 조건을 만족하지 못하면, 계산된 에너지 총량이 이 조건을 만족할 때까지 계산된 에너지량이 반복해서 측정되도록, 경화 동작이 계속될 수 있다(332, 316).

일 실시예에 따른 경화 기구(100)는, 단순히 계산된 노출 시간을 2배 혹은 3배로 하는 종래의 정확성이 낮은 방식에 의존하지 않고, 치과용 혼합물과 같은 경화 가능 물질이 적절하게 경화되기에 충분한 에너지를 실질적으로 확실히 받을 수 있게 하는 구조를 제공할 수 있다. 이로써, 타깃 표면으로의 실질적으로 효율적인 에너지 전달이 달성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술 및 실시예는, 접착제 혹은 유사한 혼합 충진재의 정확한 광 경화가 사용되는 제조업과 같은, 치과용 이외의 응용 분야까지 확대될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

옵션으로, 경화 기구(100)는, 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 경화 동작이 경화 가능 물질을 적절하게 경화시키기에는 불충분하게 보이는 경우 등에, 동작을 정지시키거나 혹은 에너지를 전달하기에는 부적절한 정렬 혹은 불충분한 성능과 관련된 문제를 운영자에게 알리는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성될 수 있다. 일례로, 부분적으로는 운영자가 충분히 훈련되지 않은 것에 기인해서 경화 기구(100)의 각도가 부적절하다면, 제어기(10)는 경화 동작이 타깃 물질을 경화시키기에 충분하지 못하다는 것을 검출하고, 이에 따라서 운영자에게 경고를 보내는 것과 동작을 중지하는 것 중 적어도 하나를 행할 수 있다.

도 6의 예시적인 실시예에는, 일 실시예에 따라서 경화 기구 혹은 경화 시스템의 방법이 도시되어 있고, 전체적으로 400으로 표시되어 있다. 예시적인 실시예에서, 이 방법(400)은, 방법(200, 300)과 같이 본 명세서에 개시된 방법 중 하나 이상에 따른 경화 동작을 행하기 전에 수행될 수 있다. 방법(400)은 운영자 입력부(12)(예컨대, 버튼)에 대한 사용자의 입력 가동에 응답해서, 타깃 표면으로 전달되는 검지된 에너지를 추적하는 누산기 혹은 적분기를 재설정 혹은 개시하는 것을 포함할 수 있다(410, 412). 제어기(10)는 광학식 구동 회로(22)에 지시해서, 사전 선택된 광원 파워 레벨과 같은 초기 설정에 따라 광원(24)에 전력을 공급하게 해서, 광 인가를 개시시킬 수 있다(414). 예컨대, 제어기(10)는 광 피드백 회로(26)로부터 제공되는 광 센서 피드백 신호를 분석해서, 경화 가능 물질이 광 인가 부재(20)에 의해서 실제로 타깃으로 되어 있다는 것을 검지된 반사광이 나타내고 있는지 여부를 판정할 수 있다(416, 418). 예컨대, 제어기(10)는, 검지된 광을, 타깃으로 되어 있는 경화 가능 물질의 타입과 관련된 임계값, 파라미터 혹은 파라미터 범위와 비교해서, 경화 가능 물질이 실제로 광원(24)으로부터 광을 받고 있는 것인지 판정할 수 있다. 검지된 광이 임계값보다 낮거나 혹은 파라미터 범위를 벗어나 있으면, 제어기(10)는 경화 가능 물질이 광 인가 부재(20)에 대해서 적절하게 위치지 되어 있지 않아서 경화 동작이 유효하지 않다고 판정할 수 있다. 이러한 판정에 기초해서, 제어기(10)는 광원(24)의 동작을 정지하는 것과 문제가 있다는 것을 운영자 피드백 소자(14)를 통해서 운영자에게 알리는 것 중 적어도 하나를 행할 수 있다(420, 422). 검지된 임계값보다 큰 것과 같이 광이 하나 이상의 기준을 만족해서 경화 가능 물질이 적절하게 타깃팅되어 있다는 것을 나타내고 있으면, 본 명세서에서 방법(200, 300)과 관련해서 설명한 하나 이상의 단계를 포함한, 제어기는 경화 동작에서의 단계로 넘어갈 수 있다. 방법은, 알고 있는 타깃이나 소망의 타깃 이외의 표면에 광 에너지가 인가되는 것을 실질적으로 방지하기 위해서, 수 마이크로초 동안 행해질 수 있다.

본 명세서에 개시된 하나 이상의 실시예에 더해서 혹은 그 대안으로서, 경화 기구(100)는 타깃 표면에 대해서 근접하거나 멀어지는 방향으로 공기 혹은 다른 가스를 지나는 공중 경로를 포함할 수도 있으며, 이로써 타깃 표면과 그 주변 영역 중 하나 이상을 냉각시킬 수 있다. 예컨대, 도 2에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이, 경화 기구(100)는 냉각 시스템(150)을 포함할 수 있으며, 이는 예컨대, 공기를 지나서 타깃 표면으로 가거나 혹은 타깃 표면으로부터 나오는 가압 공기나 감압 소스 및 공중 경로를 포함한다. 이로써, 공기 혹은 다른 가스는 가압 혹은 감압을 통해서 각각 밀거나 당겨지면서 경화되는 타깃 표면을 지나서, 증가한 공기 흐름에 의해서 타깃 표면에서의 표면 냉각을 가속화시킨다. 냉각 시스템(150)은, 수증기나 물 미스트를 타깃 표면에 보내는 것과 같은, 가스 흐름 이외에 다른 냉각 메커니즘을 이용할 수 있다.

일 실시예에서, 냉각 시스템(150)은 가압 가스 혹은 진공의 소스로의 신속하고 신뢰가능한 접속을 가능하게 하는 결합기를 포함할 수 있으며, 이는 경화 기구(100)에 배치되거나 그 받침 주위에 배치될 수 있다. 냉각 시스템은 경화 기구의 본체 내에 위치된 공기 채널을 포함할 수 있는데, 이 공기 채널은 가압 혹은 진공을 통해서 유도된 가스 흐름을 포함하고 있으며, 경화 기구(100)의 광 인가 부재(20)에 대해서 이를 가이드한다. 광 인가 부재(20)의 단부에는, 조명 빔(64)의 방향을 향하고 있어서 경화되는 타깃 표면 쪽으로(가압 가스) 혹은 타깃 표면으로부터 멀어지는 쪽으로(진공) 가스 흐름이 향하게 하는, 지향성 노즐이 위치될 수 있다. 광 센서 피드백 신호에 기초해서 타깃 표면으로 실제로 전달되는 총 에너지를 관리하도록 광원(24)으로부터의 출력을 폐루프 제어함으로써, 사용자에 기인해서 발생되는 실제로 전달되는 광의 양의 변화를 보상하기 위해서, 장치로부터 전달되는 광 에너지의 총량이 필요한 것보다 2배 내지 3배 크도록 사전 선택되는 종래의 경화 동작에 비해서, 타깃 표면으로 전달되는 열 에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 냉각 시스템(150)의 사용은 실질적으로 방지될 수 있다. 그러나, 옵션으로, 광 강도의 레벨이 더 높은 경우에도 동작시키는 기회를 가질 수 있도록 냉각 시스템(150)이 경화 기구(100)에 포함될 수도 있고, 이로써 타깃 표면에서의 최종의 온도가 소정의 임계값 이상의 레벨까지 오르는 것을 실질적으로 차단하면서 경화를 가속화시킬 수 있다.

일 실시예에서, 경화 기구(100)를 제공하는 방법은, 광 피드백 센서(28)의 광 경로(62)와 광원(24)의 광 경로(64)를 정렬시켜서 광 인가 부재(20)을 조립하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 광 입력단(58)으로부터 광이 발광되도록 광 피드백 센서(28)에 에너자이즈하는 단계를 포함할 수 있다. 광 입력단(58)은 a) 광원(24)에 장착된 렌즈(50) 부근 및 b) 렌즈(50)와 다른 렌즈(52) 사이에 규정된 공간 혹은 영역 내에 배치될 수 있다. 광원(24)은 광 입력단(58)으로부터 광이 발광되는 것과 동시에 광을 발광하도록 에너자이즈될 수 있다. 광 피드백 센서(28)는, 광 입력단(58)에 대응하는 사이드 파이어 단부가 광이 광원(24)의 광 경로(64) 내에서 경로(62)를 지나게 하도록, 회전 및 이동될 수 있다. 광 경로(62)와 광 경로(64)가 일단 정렬되면, 렌즈(50)에 대해서 광 입력단(58)이 실질적으로 안정되게 유지되는 위치에 광 피드백 센서(28)가 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 광 입력단(58)의 광 경로(62)와 광원(24)의 광 경로(64)의 정렬을 용이하게 하기 위해서, 교정 센서 시스템이 이들의 상대적인 위치를 검출할 수 있다. 광 경로(62)와 광 경로(64)를 용이하게 구별할 수 있도록, 교정 혹은 정렬 동안, 광 입력단(58)로부터 발광된 광은 광원(24)으로부터 발광되는 것과는 다른 타입이 될 수 있다.

'수직', '수평', '상부', '바닥부', '높은', '낮은', '내부', '내부', '안쪽으로', '외부' 및 '바깥쪽으로'와 같은 방향 용어는, 도면에 도시된 실시예의 방향에 기초해서 본 개시를 설명하는 것을 돕기 위해서 사용된 것이다. 이러한 방향 용어를 사용하는 것이 본 개시를 특정 방향으로 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

상술한 개시는 본 명세서의 현재의 실시예이다. 청구항에 정의된 본 발명의 사상 및 더 넓은 측면으로부터 벗어남없이 다양한 변경 및 변화가 행해질 수 있으며, 이는 등가의 원칙을 포함한 특허법의 원리에 따라서 해석되어야 한다. 본 개시는 예시의 목적으로 제공되는 것으로, 본 발명의 모든 실시예의 배타적인 설명으로서, 혹은 청구항의 범주를 이들 실시예와 관련해서 도시 혹은 설명된 특정 소자로 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예컨대, 개시된 본 발명의 개개의 소자는, 실질적으로 유사한 기능을 제공하거나 혹은 적절한 동작을 제공하는 대안의 소자로 대체될 수 있다. 예컨대, 이는 현재 당업자에게 공지되어 있는 것을 포함한 현재 공지된 대안의 소자, 및 당업자가 개발시에 대안으로써 인식하게 되는 소자와 같은, 향후에 개발될 수 있는 대안의 소자를 포함한다. 또한, 개시된 실시예는, 함께 설명되어 있으며 협력해서 여러가지 이득을 제공할 수 있는 복수의 특성을 포함할 수 있다. 본 발명은 해당 청구항에서 특별히 언급하고 있지 않는 한, 이들 특성을 모두 포함하거나 상술한 이점을 모두 제공하는 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다. 청구항에서 '한' 혹은 '하나의'라는 표현을 사용해서 구성 요소를 가리켰다고 해서 이 구성 요소를 단수로 한정하는 것은 아니다.

Claims

광 에너지가 인가되는 것에 응답해서 경화될 수 있는 수복 물질(restorative material)을 포함하는 타깃을 경화시키기 위한 치과용 경화 기구로서,
상기 수복 물질을 경화시키기 위한 상기 광 에너지를 출력할 수 있으며, 출력되는 상기 광 에너지를 변경하도록 제어될 수 있는 광원과,
광 에너지 특성을 검지하기 위한 광 센서와,
상기 광 센서에 연결되어서 동작할 수 있으며, 상기 타깃으로부터 반사되어 오는 광을 상기 광 센서로 보내도록 배치된 광 피드백 경로 - 상기 광 센서는 상기 타깃으로부터 반사되어 오는 광에 대한 광 에너지 특성을 검지하도록 구성됨 - 와,
상기 광 센서 및 상기 광원에 동작 가능하게 연결되며, 상기 광 센서에 의해 검지되는 상기 광 에너지 특성에 기초해서 상기 광원으로부터 출력되는 상기 광 에너지에 영향을 미치는 상기 광원의 동작 특성을 변경하도록 구성된 제어기
를 포함하는 치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 광 피드백 경로는, 광 피드백이 상기 치과용 경화 기구로부터 출력되는 상기 광원의 광의 조명 빔에 들어가는 형태로, 상기 조명 빔과 정렬되는
치과용 경화 기구.
제 2 항에 있어서,
상기 광 피드백 경로는 상기 조명 빔과 동축 정렬되는
치과용 경화 기구.
제 3 항에 있어서,
상기 광 센서는 상기 조명 빔을 셰도잉하는 것을 실질적으로 피하도록 위치되는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 광 피드백 경로 및 상기 광 센서는 상기 제어기로의 별도의 광 피드백을 형성하고,
상기 제어기는 상기 타깃의 표면으로 전달되는 실제 광 강도(mW/㎠)를 실시간으로 평가하도록 구성되며,
상기 평가의 결과는, 운영자에 의해 유발되는, 상기 타깃에 대한 상기 치과용 경화 기구의 프레젠테이션 거리와 각도 중 적어도 하나에 있어서의 변동과는 무관한
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 광 센서는 실시간 강도 광 센서 피드백 신호를 제공하고,
상기 제어기는 상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서 상기 광원의 강도를 제어해서 정정 조정값을 생성하며, 이로써 상기 타깃의 상기 표면으로 전달되는 실제 광 강도를 안정화시키는
치과용 경화 기구.
제 6 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 광 센서 피드백 신호를, 상기 타깃에서의 상기 광 강도의 시간적인 적분값을 판정하기 위한 기초로서 사용하도록 프로그래밍되고,
상기 제어기는 또한 상기 타깃의 상기 표면으로 전달되는 실제 총 에너지를 실시간으로 계산하도록 프로그래밍되는
치과용 경화 기구.
제 7 항에 있어서,
상기 실제 총 에너지는 w/㎠*tsec 단위의 강도와 같은, Joules/㎠ 단위의 에너지의 항으로 표현되는
치과용 경화 기구.
제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 실시간 계산 결과를 상기 광원을 제어하기 위한 기초로서 사용해서, 실제 노출 시간을 더 관리함으로써 전달되는 에너지의 양을 제어하는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 광 피드백 경로는, 상기 광원이 상기 타깃으로 출력한 에너지가 지나는 광 전달 경로와 공유되고,
상기 제어기는, 상기 광원으로부터 출력되는 상기 광 에너지와 상기 타깃으로부터 반사되는 광을 구별해서 래티오메트릭하게(ratiometrically) 평가하도록 프로그래밍되며,
상기 출력되는 광 에너지와 상기 반사되는 광을 나타내는 신호가 상기 공유 광 전달 경로 내로부터 획득되는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 광 에너지 특성에 기초한 BIT(Built In Diagnostics)
을 더 포함하는 치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 BIT는 광원 문제, 배터리 문제 및 단부 오염 중 적어도 하나를 검출하는 기능을 포함하는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는, 버튼에 의해서 경화 동작이 가동되었을 때, 상기 타깃이 상기 광원으로부터 출력되는 광 에너지의 경로 내에 있는지 확인하도록 구성되고,
상기 타깃이 상기 경로 내에 있지 않다고 판정되는 것에 응답해서, 상기 광원의 가동을 중지시키는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는, 있다고 판정되면 상기 광원을 마이크로초 단위의 시간 프레임 동안 가동 중지시키도록 프로그래밍되어 있는
치과용 경화 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 타깃은 치아 혹은 불투명 물체인
치과용 경화 기구.
경화 기구를 동작시켜서 광 경화 가능 물질의 경화 동작을 수행하는 방법으로서,
광원으로부터 광 에너지를 생성하는 단계와,
상기 광 에너지를 상기 광 경화 가능 물질과 관련된 타깃 표면으로 향하게 하는 단계와,
상기 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 검지 광에 기초해서 광 센서 피드백 신호를 생성하는 단계와,
상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 상기 광원으로부터의 상기 광 에너지의 출력을 조정하는 단계
를 포함하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광을 광 센서를 통해서 검지하는 단계를 더 포함하고,
상기 타깃 표면으로부터 반사되어 오는 광은, 상기 광원으로부터 상기 타깃 표면으로 실제로 전달되는 광 에너지의 양을 나타내는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 광원에 전력 신호를 공급해서 상기 광 에너지를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 광원으로부터의 상기 광 에너지의 출력을 조정하는 단계는 상기 광원에 공급되는 상기 전력 신호의 특성을 변경하는 단계를 포함하는
방법.
제 18 항에 있어서,
상기 전력 신호의 상기 특성은, 전류의 크기, 전압의 크기, 상기 전력 신호의 듀티 사이클 중 적어도 하나를 포함하는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 경화 기구는 상기 광 에너지가 발산되는 광 인가 부재를 포함하고,
상기 방법은,
상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서 상기 광 경화 가능 물질이 상기 광 인가 부재에 근접해서 존재하는지 여부를 판정하는 단계
를 더 포함하는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 상기 타깃 표면에 전달되는 광 에너지의 총량을 반복해서 계산하는 단계와,
상기 계산된 광 에너지의 양이 상기 광 경화 가능 물질에 대해 설정된 광 에너지 이상인지 여부를 판정하는 단계
를 더 포함하는
방법.
제 16 항에 있어서,
광 에너지를 경화 프로파일에 따라서 상기 타깃 표면에 전달하는 단계와,
상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서, 일정 시간 동안 전달되는 광 에너지의 양을 계산하는 단계와,
상기 계산된 광 에너지의 양이 상기 일정 시간 동안 상기 경화 프로파일에 따른 예상되는 광 에너지의 양과 실질적으로 유사한지 판정하는 단계와,
상기 계산된 광 에너지의 양이 상기 예상되는 광 에너지의 양과 다르다고 판정되는 것에 기초해서, 상기 광원으로부터의 상기 광 에너지의 출력을 조정하는 단계
를 더 포함하는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 경화 기구의 가스 채널을 통해서 양압 혹은 음압을 생성함으로써, 상기 타깃 표면으로 가스를 보내는 단계
를 더 포함하는
방법.
광 경화 가능 물질을 경화시키는 경화 기구로서,
상기 광 경화 가능 물질을 경화시키기 위한 광 에너지를 생성하고, 상기 광 에너지의 조명 빔을 상기 광 경화 가능 물질에 제공하도록 구성된 광원과,
상기 광원에 동작 가능하게 연결되고, 상기 광원에 전력 신호를 제공해서 상기 광 에너지를 생성하도록 구성된 광학식 구동 회로 - 상기 광학식 구동 회로는 상기 전력 신호의 하나 이상의 동작 특성을 변경해서 상기 광원으로부터의 상기 광 에너지의 출력을 변경하도록 더 구성됨 - 와,
상기 광학식 구동 회로에 동작 가능하게 연결되고, 상기 광학식 구동 회로의 동작을 제어해서 상기 광원으로부터의 상기 광 에너지의 생성을 제어하도록 구성되는 제어기와,
상기 광 경화 가능 물질로부터 반사되는 광을 집광하도록 배치되고, 상기 광 경화 가능 물질을 향하는 광 검지 경로를 가진 광 입력단을 구비하는 광 피드백 센서 - 상기 광 입력단의 상기 광 검지 경로는 상기 광원으로부터 생성되는 상기 조명 빔으로 둘러싸임 - 와,
상기 광 피드백 센서의 상기 광 입력단에 광학적으로 연결되고, 상기 광 입력단에 의해 집광되는 상기 광에 기초해서 광 센서 피드백 신호를 생성하도록 구성되는 광 센서
를 포함하고,
상기 제어기는 상기 광학식 구동 회로에 지시해서, 상기 광 센서 피드백 신호에 기초해서 상기 하나 이상의 동작 특성 중 적어도 하나를 변경해서 상기 광원으로부터 광 에너지 출력을 변경하게 하는
경화 기구.
제 24 항에 있어서,
상기 광 검지 경로는 상기 광 에너지의 조명 빔과 동축 정렬되고,
상기 광 센서는, 상기 조명 빔의 유의미한(significant) 셰도잉을 실질적으로 방지하도록, 상기 광원에 대해서 배치되는
경화 기구.
제 24 항에 있어서,
상기 광 경화 가능 물질의 온도에 작용하도록 상기 광 경화 가능 물질로 가스를 보내는 가스 노즐에 연결된 가스 채널
을 더 포함하고,
상기 가스 채널은 냉각 시스템의 적어도 일부를 이루는
경화 기구.