Brevet FR2525470A1 — publié le 19831028

Appareil d'irradiation pour prothèses dentaires La présente invention a pour objet un appareil destiné à la polymérisation par irradiation de matières plastiques entrant dans la composition de prothèses dentaires. On connait, avec le brevet américain 3 627 590 un appareil d'irradiation comportant deux réflecteurs concaves situés en vis-à-vis Un des réflecteurs contient une lampe électrique servant de source de rayons, tandis que d'autre sert à recevoir la pièce à irradier et contient une fixation pour celle-ci. On connait, de par la demande de brevet allemand pu- bliée 2 607 249, un appareil d'irradiation pour le spectre ultra-violet comportant une lampe à halogène et tungstène ser- vant de source de rayons, un câble en fibre optique et un fil- tre en couche mince diélectrique lequel réfléchit les ondes courtes du rayonnement, de la lampe dans le câble en fibre optique, et laisse passer les rayons de grande longueur d'onde indésirables. D'une manière générale, les prothèses dentaires sont aujourd'hui fabriquées dans des matières plastiques qui peuvent être polymérisées par exposition aux radiations d'ondes courtes du spectre visible et aux radiations de l'ultraviolet proche. Pour la polymérisation de ces prothèses dentaires, on a besoin d'appareils permettant une irradiation intensive, uniforme et enveloppante des pièces en matière plastique La présente inven- tion se propose d'indiquer un appareil de ce type assurant une irradiation uniforme, intensive et enveloppante de pièces de prothèses dentaires, qui est à la fois robuste, économique et fiable et, qui le cas échéant, peut être entretenu sans diffi- cultés. Il est nécessaire aussi, avant tout, d'obtenir des temps de polymérisation courts pour les prothèses importantes, telles que les ponts à plusieurs éléments et les prothèses totales. Un appareil d'irradiation suivant l'invention, conçu notamment pour les ondes courtes du spectre visible et le cas échéant, pour l'ultraviolet proche, comporte pour partie essen- tielle, une lampe-éclair entourant au moins en partie, une zone d'irradiation (c'est-à-dire par exemple en forme de U ou circulaire), ou allongée (vue à partir de la zone d'irradia- tion), notamment une lampe-éclair au xénon comportant une ampoule tubulaire, recourbée, s'étendant dans deux dimensions d'une surface et occupant par conséquent une certaine surface, présentant de préférence une longueur d'au moins 80 mm. L'ampoule de la lampe-éclair a de préférence la forme d'une spirale présentant une spire complète et des extrémités parallèles, faisant saillie par rapport à celle-ci et allant dans la même direction, de sorte que la partie enroulée de l'ampoule s'étend sur environ 540 degrés L'ampoule de la lampe-éclair peut aussi présenter une forme circulaire, en U, en W, en S ou en Z. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, la lampe-éclair est pourvue d'un réflecteur en forme de boite, notamment en forme essentiellement de pyramide tronquée, qui est de préférence composée d'une matière diélectrique Le réflecteur est de préférence constitué par l'assemblage de plaques planes, filtrantes, d'interférence, en couche mince. Le filtre en couche mince d'interférence est de préférence conçu de sorte qu'il réfléchit les rayons compris entre 300 et 520 nanomètres, mais laisse passer les rayons de plus grande longueur d'onde Le réflecteur peut cependant aussi être cons- titué totalement ou tout au moins en surface, de polytétrafluo- roéthylène (PTFE) microcristallin, ou de céramique. Le dispositif de réception de la prothèse dentaire à irradier qui délimite la zone d'irradiation, est de préférence une cuvette à paroi épaisse en PTFE ou en céramique L'épais- seur de la paroi est généralement comprise entre environ 2 et 5 mm, et se situe tout particulièrement autour de 4 mm La cuvette présente de préférence une section approximativement carrée, aux angles arrondis et de préférence des trous, par exemple sur le fond, permettant le passage de l'air frais. Une cuvette à paroi épaisse en PTFE présente pour prin- cipal avantage que la matière plastique à polymériser (par exemple un revêtement de la prothèse dentaire) reste relative- ment froide lors de la polymérisation, par suite de la perméa- bilité du PTFE aux rayons de grande longueur d'onde, et présente par conséquent un retrait moindre Malgré la transpa- rence relativement élevée du PTFE, cet avantage s'obtient sans qu'il soit nécessaire de prolonger de beaucoup la durée de polymérisation par rapport à un réflecteur métallique, puisque les rayons d'ondes courtes sont réfléchis dans la zone de rayon- nement par le PTFE microcristallin On a par ailleurs constaté que l'exposition aux radiations de la matière plastique à poly- mériser, est très uniforme Le PTFE conserve ses propriétés avantageuses, tandis que les miroirs métalliques deviennent rapidement minces et ternes La cuvette entoure la prothèse dentaire à une grande distance, et ne touche donc pas la ma- tière plastique à polymériser, ou dans tous les cas uniquement en des zones de surface réduite, ce qui garantit une irradia- tion uniforme. Le bruit produit par la lampe-éclair fonctionnant par impulsions peut être maintenu à un faible niveau par une série de mesures qui peuvent être appliquées séparément, mais de préférence par combinaison de plusieurs d'entre elles ou de toutes ces mesures La pression du xénon doit se situer, dans la lampe-éclair au xénon, entre 20 k Pa et 55 k Pa (environ 150 et 400 mm Hg) et peut notamment atteindre 36,5 k Pa (environ 275 mm Hg). L'ampoule de la lampe-éclair présente de préférence une longueur comprise entre 150 et 400 mm environ, le plus favorablement environ 250 mm, et un diamètre intérieur compris entre 4 et 10 mm, de préférence 7 mm environ. La durée des impulsions est comprise entre 0,1 et 2 ms et atteint de préférence 0,4 ou 0,5 ms. La fréquence de répétition des impulsions doit se situer entre 10 et 60 hertz et atteindre de préférence une fraction entière de la fréquence du réseau, notamment la demi- fréquence ( 25 ou 30 Hz). La tension de service de la lampe peut se situer entre 600 et 2000 volts, suivant le diamètre de l'ampoule, sa lon- gueur et la pression du gaz de remplissage, notamment à envi- ron 1500 volts La puissance électrique moyenne de la lampe- éclair peut atteindre 350 W environ pour les valeur mentionnées ci-dessus, le plus fréquemment adoptées. Il est par ailleurs avantageux d'allumer la lampe- éclair en sorte que l'allumage se produise immédiatement après la valeur de crête de la demi-onde de la tension de secteur rechargeant le condensateur, c'est-à-dire pendant la retombée vers O de la tension de charge. Ces mesures avantageuses trouvent une application de préférence dans tous les modes de réalisation. Aux dessins annexés: La Fig 1 est une vue du dessus, en coupe horizontale, d'une partie d'un appareil d'irradiation, suivant un mode de réalisation de l'invention; - La Fig 2 est une coupe verticale suivant le plan II-II de la Fig 1; La Fig 3 est une coupe suivant le plan III-III de la Fig 1 La Fig 4 est une vue du dessus, en coupe horizontale, d'une partie d'un appareil d'irradiation, suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention; La Fig 5 est une coupe verticale suivant le plan V-V de la Fig 4, et La Fig 6 est un schéma électrique de l'appareil d'ir- radiation suivant les Fig 1 à 3 ou suivant les Fig 4 et 5. Les Fig 1 à 3 représentent le mode de réalisation actuellement préféré de l'appareil d'irradiation suivant l'in- vention Cet appareil comporte un châssis 10, monté dans un boitier extérieur 12 Le châssis 10 comporte une plaque avant 14 avec une ouverture 16 pouvant être fermée par une porte 18. La porte est fixée sur la plaque avant 14 par une charnière 20. Sur la face intérieure de la porte 18 est fixée une plaque de fixation 19 horizontale pour un dispositif de réception d'une prothèse à traiter, non représentée Le dispositif de réception est constitué, dans le mode de réalisation préféré de l'inven- tion représenté, d'une cuvette 22, de section approximativement carrée, de paroi épaisse, en PTFE microcristallin, blanc. L'épaisseur de la paroi de la cuvette est de 3 à 4 mm environ. Les angles de la cuvette sont arrondis (Fig 1) Le fond de la cuvette présente à sa partie inférieure une saillie 22 a, rectangulaire, s'adaptant dans un évidement correspondant de de la plaque de fixation 19, de sorte que la cuvette 22 est bien maintenue dans la plaque de fixation 19, mais peut être facilement enlevée Le fond de la cuvette 22 est pourvu de trous d'air frais 23 A l'endroit o la partie inférieure de la cuvette 22 repose sur la plaque de fixation 19, cette der- nière est pourvue de trous 25 correspondants alignés avec les trous 23. L'intérieur de la cuvette 22 forme une zone d'irra- diation 27 Au-dessus de la zone d'irradiation 27 est montée une lampeéclair au xénon 26 La lampe-éclair 26 comporte une ampoule tubulaire, recourbée, qui forme une spire complète et une demi-spire et qui présente des extrémités de raccordement parallèles dans lesquelles se trouvent des électrodes frittées en tungstène 26 a La lampe-éclair comporte par ailleurs une électrode d'allumage 26 b en forme de fil mince s'enroulant en spires autour de l'ampoule et muni d'un raccord 26 c La lon- gueur de l'espace de décharge dans l'ampoule, est de 250 mm entre les électrodes 26 a Le diamètre extérieur de la spire est d'environ 55 mm Le diamètre intérieur de l'ampoule atteint approximativement 7 mm et la pression du gaz de rem- plissage est comprise entre 34,6 et 37,2 k Pa ( 260 à 280 mm de Hg) La lampe fonctionne sous une tension d'environ 1500 V. La lampe-éclair au xénon ayant un espace de décharge relati- vement long et une pression de remplissage relativement éle- vée, le rayonnement comporte un pourcentage important de radiations d'ondes courtes efficaces (bleues) Les paramètres cités ont encore pour effet que les courtes décharges par impulsion, provoquant le fonctionnement de la lampe-éclair, s'accompagnent d'un bruit relativement modéré Les électrodes frittées en tungstène 26 a assurent une longue durée de ser- vice. Les raccords de la lampe sont reliés par une plaque à fiches 28, fixée par deux vis 28 a sur un bord replié vers l'intérieur d'un bottier de lampe 34 amovible La plaque à fiches 28 présente trois prises 29 enfichables dans un socle fixé sur le châssis 10 lequel socle est relié à un circuit électronique 30 alimentant la lampe-éclair, circuit sur lequel nous reviendrons plus en détail par référence à la Fig 6 A l'autre extrémité, le boîtier de lampe repose sur au moins un support l Oa fixé au châssis 10. Comme le montrent les Fia 2 et 3, la lampe-éclair 26 est montée dans un réflecteur 32 concave, en forme de boite présentant notamment à peu près la forme d'une pyramide tron- quée, constitué de miroirs d'interférence plans, diélectriques, en couche mince, et ouvert du côté o la lampe est raccordée (à droite sur la Fig 3) Les miroirs contiennent une struc- ture en couche diélectrique qui réfléchit dans la zone de traitement 27, les radiations utiles, de courte longueur d'onde, comprise entre 300 et 520 mm environ, tandis que le rayonne- ment thermique indésirable de plus grande longueur d'onde peut passer et être absorbé par le boîtier de lampe 34 qui entoure et maintient le réflecteur 32 A la partie inférieure, ouverte, du réflecteur 32, est monté un filtre d'interférence blanc, en couche mince, 36 qui laisse passer les rayons utiles de courte longueur d'onde à l'intérieur de la zone de traite- ment 27, tandis qu'il réfléchit les rayons indésirables de plus grande largeur d'onde. A la partie inférieure du boîtier est monté un venti- lateur axial 38, représenté de façon schématique, qui aspire l'air frais à travers les ouvertures du fond du boîtier exté- rieur 12 et le refoule vers le haut, à travers les ouvertures de la plaque de fixation 19 et du fond de la cuvette 22 Le boîtier de la lampe 24 est également pourvu, sur ses petites faces latérales et sur sa face supérieure, de perforations (non représentées), ce qui permet à l'air frais de circuler. Pour atténuer le bruit, le boîtier extérieur 12 peut être revêtu à l'intérieur d'une couche d'isolation phonique 3-0 33. Les Fig 4 et 5 représentent l'espace d'irradiation et le montage de la source lumineuse d'un autre mode de réali- sation du présent appareil d'irradiation Cet appareil con- tient une lampe-éclair au xénon 426 circulaire comportant des électrodes frittées en tungstène 426 a, un boîtier cylindrique 412 et un filtre de protection thermique 436 cylindrique, correspondant au filtre 36 de la Fig 1 Le boîtier est cons- titué de préférence d'un tube de verre, revêtu sur sa face interne d'un miroir, de préférence en couche mince comme celui du réflecteur 32 de la Fig 1 Ces éléments entourent coaxialement, une zone de traitement 427 cylindrique dans laquelle est placée une prothèse dentaire 440 à polymériser. La prothèse dentaire à irradier repose sur un fond 422 en forme de disque, réglable en hauteur, qui peut être consti- tué par exemple d'une plaque relativement épaisse en PTFE ou en céramique. La lampe-,clair au xénon 426, annulaire, peut présen- ter un rayon moyen de 50 à 60 mm et contenir du xénon sous une pression de remplissage de 17,5 k Pa par exemple (environ mm de Hg) La zone de traitement 427 peut être accessi- ble par un couvercle 416 rabattable. Le bottier 412 et le couvercle 416 peuvent être cons- titués sur leur face interne d'un métal réfléchissant ou d'une matière plastique, par exemple du PTFE, et dans ce der- nier cas ils doivent présenter une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm environ, notamment approximativement 3 mm Le cou- vercle 416 peut aussi être fait d'une matière transparente comme le verre, et être métallisé en sorte qu'il soit possi- ble d'observer la zone d'irradiation sans éblouissement ni risques pour les yeux. Le schéma électrique 30, constituant un mode de réa- lisation préféré représenté sur la Fig 6, destiné à l'ali- mentation de la lampe-éclair 26, comporte un autotransforma- teur 600 dont l'enroulement primaire 600 a est raccordé au réseau alternatif par des contacts de relais RL 3 a et RL 3 b, un filtre antiparasite 602 ainsi que par un commutateur 604. Le transformateur 600 fournit une tension secondairement élevée de 360 V par exemple, à un circuit multiplicateur par 4 de tension 606 fournissant à son tour une tension moyenne de service d'environ 1500 V à ses bornes de sortie auxquelles est raccordé le circuit de décharge de la lampe- éclair 26 Le circuit multiplicateur de tension comporte des condensateurs Cl à C 4 et des diodes Dl à D 4 montés de la façon représentée. Le point commun des condensateurs Cl et C 2 permet de prélever une tension unipolaire constituée des impulsions de demi- ondes de la tension du réseau, et de l'acheminer vers un cir- cuit d'amorçage 608 qui comporte un circuit à constante de temps avec un condensateur C 8, un diac 610 ainsi qu'un thy- ristor d'amorçage 612, raccordé à l'enroulement primaire d'un transformateur d'amorçage 614 par un condensateur 616. Le diac 610 réagit à une impulsion de demi-onde sur deux,de sorte que le thyristor 612 s'amorce avec la demi-fréquence du réseau L'enroulement secondaire du transformateur d'amor- çage 614 fournit alors une impulsion de tension d'amorçage d'environ 20 k V, à l'électrode d'amorçage 26 b de la lampe- éclair. Pour la commande de la durée d'irradiation, on dis- pose d'un circuit de minuterie 618 comportant un ensemble 620 et deux circuits intégrés 622 et 624 servant de minuterie pour deux durées différentes d'irradiation, par exemple 30 et secondes et pouvant être commandés chacun par une touche, respectivement Tl et T 2, montée sur la plaque avant 14 Les minuteries commandent un relais RL 1 ou RL 2 A l'excitation, les relais ferment les contacts Rla ou R 2 a, ce qui provoque l'allumage des lampes témoins Ll ou L 2, placées dans les touches de commande; les relais RL 1 ou RL 2 ferment aussi les contacts Rlb ou R 2 b excitant ainsi un relais RL 3 qui entraîne les contacts de fermeture RL 3 a et RL 3 b, montés dans la partie du circuit comprise entre le secteur et le transformateur 600. Le relais RL 3 dispose en outre de contacts de repos RL 3 c qui s'ouvrent lorsque le relais est excité, et qui sont montés en série avec des résistances de décharge Rll, R 12, entre les bornes de sortie du circuit 606; les condensateurs du circuit 606 sont ainsi automatiquement déchargés lorsque le transfor- mateur 600 n'est plus alimenté par la tension de secteur. Il est en outre prévu des disjoncteurs Ml et M 2 qui s'ouvrent à l'ouverture de la porte 18 ou lorsque l'on retire le bottier extérieur 12, et coupent l'alimentation de l'ensem- ble 620 Les relais RL 1, RL 2 et par conséquent aussi le relais RL 3, ne peuvent alors être enclenchés, ou retombent, de sorte que le transformateur 600 ne peut être enclenché ni coupé, et que la sortie du circuit 606 est fermée par des résistances de décharge R 11, R 12. * Les exemples de réalisation décrits ci-dessus peuvent être transformés de différentes manières et ne sont pas limita- tifs. REVENDICATIONS 1 Appareil destiné à la polymérisation par irradia- tion de matières plastiques entrant dans la composition de prothèses dentaires, comportant une lampe électrique ( 26) servant de source de rayons situés dans le spectre des ondes courtes visibles et ultraviolettes proches, d'un dispositif ( 22) de réception d'une prothèse dentaire à irradier, délimi- tant une zone d'irradiation ( 27), ainsi que d'un réflecteur concave ( 32) , affecté à la lampe, servant à réfléchir le rayonnement émis par la lampe dans la zone d'irradiation, caractérisé en ce que la lampe électrique ( 26) est constituée d'une lampe-éclair munie d'une ampoule recourbée, s'étendant dans deux dimensions d'une surface. 2 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ampoule de la lampe-éclair présente l'une des formes suivantes: en spirale, circulaire, en U, en S, en Z, en W. 3 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lampe-éclair a un réflecteur ( 32) dont la face tournée vers la lampe est soit en polytétrafluo- roéthylène (PTFE), soit en céramique. 4 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur ( 32) affecté à la lampe est constitué d'un élément massif en PTFE d'une épaisseur de paroi d'au moins 1 mm. Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur ( 32) est en forme de boite, notamment en forme de pyramide tronquée. 6 Appareil d'irradiation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le réflecteur ( 32) est composé de dis- ques-filtres plans d'interférence, en couche mince, en ce qu'il réfléchit les rayons de longueur d'onde comprise entre environ 300 et 520 nanomètres, tout en laissant passer les rayons de longueur d'onde supérieure. 7 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réception ( 22) est constitué d'une cuvette en forme de pot, dont la face inté- rieure au moins est soit en PTFE, soit en céramique. 2525470 8 Appareil d'irradiation suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de réception ( 22) délimi- tant la zone d'irradiation ( 27), est constitué d'une cuvette en PTFE d'une épaisseur de paroi d'au moins 2 mm. 9 Appareil d'irradiation suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif de réception ( 22) en forme de cuvette est fixé de manière amovible dans un sup- port ( 19) qui, à son tour, peut être décroché de la porte ( 18) d'un boîtier. 10 Appareil d'irradiation suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif de réception ( 22) en forme de cuvette présente des trous ( 23) pour le passage de l'air frais. 11 Appareil d'irradiation suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la cuvette présente des coins arrondis. 12 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérise en ce que la lampe-éclair entoure la zone d'irra- diation par les côtés. 13 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que a) l'ampoule de la lampe-éclair ( 26) présente la forme d'une spirale comportant environ 1 spire 1/2 et présen- tant des extrémités droites, parallèles, faisant saillie tan- ge-ntiellement, b) le réflecteur ( 32) est en forme de boite dont le petit côté est ouvert et à travers lequel passent les extrémités de raccordement de l'ampoule de la lampe-éclair c) le dispositif de réception ( 22) est une cuvet- te en PTFE, de section carrée, entourant la prothèse dentaire à une certaine distance. 14 Appareil d'irradiation suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le réflecteur ( 32) présente la forme d'une boîte plate, en tronc de pyramide, constituée de disques- filtres plans, d'interférence en couche mince. Appareil d'irradiation suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le réflecteur est en PTFE. 16 Appareil d'irradiation suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la cuvette présente un fond pourvu de trous ( 23). 17 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1 ou 13, caractérisé en ce que l'ampoule de la lampe-éclair ( 26), en forme de tube, comportant des électrodes ( 26 a) à ses extrémités, présente une longueur -mesurée le long de l'am- poule entre les électrodes comprise entre 200 et 300 mm, et un diamètre intérieur compris entre 5 et 9 mm; en ce que l'ampoule contient du xénon sous une pression comprise entre 250 et 300 mm Hg, et en ce que les électrodes contiennent des particules frittées de tungstène. 18 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1 ou 13, caractérisé en ce que la lampe-éclair est maintenue dans un bottier de lampe, par une plaque à fiches ( 28) qui présente les prises de raccordement des électrodes de la lampe-éclair; en ce que le réflecteur est monté dans le bottier de lampe et en ce que l'ensemble bottier de lampe- réflecteur-lampe-éclair et plaque à fiches est maintenu dans l'appareil, par les prises de la plaque à fiches, au moyen d'une fixation, le tout étant facilement démontable. 19 Appareil d'irradiation suivant la revendication 1 ou 13, caractérisé par une commande électronique d'alimen- tation de la lampe-éclair, par une succession de courtes im- pulsions de tension, la puissance électrique moyenne variant entre 200 et 450 W et atteignant notamment environ 350 W.