(57)【要約】      （修正有）【課題】光硬化性材料を硬化させるために光源として複数個の発光ダイオードを用いた宝飾業界、歯科業界などで使用される技工用光重合器、歯科技工分野において歯科光硬化性材料に光を照射し、硬化させる重合装置において、玉切れを防止し、寿命を長く保たせ、安定した作動する、発光ダイオードの放熱方法、および複数個の発光ダイオードの制御方法にを提供する。【解決手段】発行ダイオード１を配置する取付板２に厚さ２〜５ｍｍのアルミ材を用い、又直列配線された定電流回路と発光ダイオード１から構成される直列回路を有し、複数の該直列回路を並列に配線する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、該発光ダイオードを配置する取付板に放熱作用のある取付板を用いることを特徴とする技工用光重合器である。
【請求項２】
発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、発光ダイオードを配置する取付板に厚さ２〜５ｍｍのアルミ材を用いることを特徴とする技工用光重合器。
【請求項３】
発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、直列配線された定電流回路と発光ダイオードから構成される直列回路を有し、複数の該直列回路が並列に配線されていることを特徴とする技工用光重合器。
【請求項４】
発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、設定された一定光量に達するまで照射する光量到達機構を有することを特徴とする技工用光重合器。
【請求項５】
発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、開閉装置を有し、照射中に開閉装置の開操作により照射を中断し、閉操作により残量を照射する中断機構を有することを特徴とする技工用光重合器。
【請求項６】
複数個の発光ダイオードの一部が点灯、減光及び／又は点滅、又は全てが減光又は点滅する内部照明機構を有することを特徴とする技工用光重合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光硬化性材料を硬化させるために光源として複数個の発光ダイオードを用いた宝飾業界、歯科業界などで使用される技工用光重合器であり、またその発光ダイオードの放熱方法、および制御方法である。
特に本発明は、歯科技工分野において歯科光硬化性材料に光を照射し、硬化させる重合装置の発光ダイオードの放熱方法、および複数個の発光ダイオードの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来歯科技工分野において、技工士が歯科光硬化性材料による口腔内で使用する光重合型歯冠修復物および歯科補綴物を作製するに当たり、これらの光硬化性材料を硬化させるために必要な波長域を含んだ光線を発生させる何らかの光源を搭載した技工用光重合器が必要不可欠である。
【０００３】
従来の技工用光重合器の光源としては、ハロゲンランプ・メタルハライドランプまたはキセノンランプなどが使用されているが、ランプの交換は容易なものではなく、破損し易い為に取扱を慎重に行う作業であり、さらに複数個ものランプの交換は時間を要し非常に煩雑であるため、できるだけランプ交換を少なくすることが、希望されている。
従来の技工用光重合器は、タイマースイッチを押すことにより、光照射し始める。しかし、開閉機構に連動させて点灯消灯させることにより、タイマースイッチを押す作業を軽減したかった。
【０００４】
従来のハロゲンランプを点灯消灯させると劣化が激しく起こることから、開閉機構に連動させて点灯消灯させることはできなかった。また、メタルハライドランプを点灯し続けシャッタを用いて遮光する方法を用いる場合は開閉機構と連動させてシャッタにて遮光させることができたが、消費電力が多くなりシャッタの故障を招く傾向にあった。
技工用光重合器の硬化スペースを照明する方法として、ハロゲンランプまたはキセノンランプを減光する方法が用いられていたが、ランプ寿命が短く成り、更に消費電力も多大となる。これらの問題を解決する効率的な方法は見出されていなかった。
本発明は技工用光重合器に発光ダイオードを用いることに特徴があることから、関連する特許文献及び公知文献などで知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８６６３２
【特許文献２】
特開平０６−２７７２３３
【特許文献３】
特開平０６−０３０９５４
【０００６】
【本発明の解決する課題】
歯科用光重合材料に対して、効率的な光照射をするための光重合器であって、特に技工用に優れた特性を有する技工用光重合器が求められていた。
通常の光源の重合器は照射光源の取換えを基本的に必要としない技工用重合器である。
従来は、発光ダイオードの寿命を長く保たせることが難しく、発光ダイオードも多量に用いなければならなかった。更に、技工用光重合器として連続的な重合、硬化する場合などは、球切れ等のトラブルが絶えなかった。
従来の重合器は照射効率が悪いために、消費電力が極力少なく電力のロスがないことが望まれていた。
発光ダイオードを用いた技工用光重合器において、技工操作を行う上で煩雑な操作であって、従来実施できなかった操作が簡便にできるものが望まれていた。
発光ダイオードを用いた技工用光重合器において、発光ダイオードは非常に長期使用できるために、発光ダイオードの劣化や断線による一部未点灯等を原因とする硬化不良を解消する方法について解決する方法は検討されていなかった。
【０００７】
【本発明の実施の手段】
本発明は、発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器である。また、該発光ダイオードを配置する取付板に放熱作用のある取付板を用いることを特徴とする技工用光重合器である。
本発明は、発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器において、発光ダイオードを配置する取付板に厚さ２〜５ｍｍのアルミ材を用いることを特徴とする技工用光重合器である。
本発明は、直列配線された定電流回路と発光ダイオードから構成される直列回路を有し、複数の該直列回路が並列に配線されている技工用光重合器である。
【０００８】
本発明は、設定された一定光量に達するまで照射する光量到達機構を有する技工用光重合器である。
本発明は、開閉装置を有し、照射中に開閉装置の開操作により照射を中断し、閉操作により残量を照射する中断機構を有する技工用光重合器である。
本発明は、複数個の発光ダイオードの一部が点灯、減光及び／又は点滅、又は全てが減光又は点滅する内部照明機構を有する技工用光重合器である。
本発明は、一定以上操作の無い場合に内部照明を消灯させる内部照明消灯機構を有する技工用光重合器である。
本発明は、該発光ダイオードが高出力発光ダイオードであり、且つ高出力発光ダイオードを配置する取付板に厚さ２〜５ｍｍのアルミ材を用い、更に直列配線された定電流回路と発光ダイオードから構成される直列回路を有し、複数の該直列回路が並列に配線されている技工用光重合器であることが好ましい。
本発明は、設定された一定光量に達するまで照射する光量到達機構を有し、更に開閉装置を有し、照射中に開閉装置の開操作により照射を中断し、閉操作により残量を照射する中断機構を有する技工用光重合器であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい形態について、下記に示す。ただし、下記内容は好ましい範囲のものであり、下記に限定するものではない。先ずは構成される技工用光重合器について説明する。
照射光源とは、歯科光硬化性材料を硬化させる為に必要な波長域を含む光を発光する光源で好ましくは４００〜５００ｎｍの波長域が強いものがよく、青が好ましい。また、可視光領域の波長域において、波長ピークが１つであることが好ましい。
発光ダイオードは、光重合性樹脂材料を硬化させるのに適した発光波長のものを用いる。
好ましくは発光ダイオードは高出力型である。更に、大型若しくは複数個の発光ダイオードチップが樹脂モールドされ、アルミ材等の金属ステムと一体加工されたものであればより好ましい。
発光ダイオードは高出力発光ダイオードであることが好ましい。
発光ダイオードの光出力は１〜１０Ｗのものであり、好ましくは３〜８Ｗのものである。技工用光重合器への発光ダイオードの使用数は４〜３０個とし好ましくは６〜１５個である。
【００１０】
高出力発光ダイオードとは、多数個の発光ダイオードを集結したものや大型の発光ダイオードチップにより１個当たりの光出力を数十倍に高めたものである。
高出力発光ダイオードの配置とは、作業台上に向けて光を照射させる配置が良く、その照射方法は補綴物に対して直接照射させる様に構成されると更によい。
【００１１】
発光ダイオードの照射位置は、作業台に対して、上方や側方のどちらから照射しても良い。好ましい照射方向は、水平面を０度としたときに、０〜８０度、好ましくは０〜４０度、更に好ましくは１０〜３０度である。
発光ダイオードの配置は一枚の取付板に複数個の発光ダイオードを取り付けているものが好ましい。
発光ダイオードの取付板への取付はネジでもはめ込み式でも良く一番好ましいのはねじ止めである。
発光ダイオードと金属板間に熱伝導性の良い材質を挟むのもよい。絶縁性があれば尚良い。シリコングリス、シリコンシートが好ましい。
【００１２】
放熱作用のある取付板とは、金属性等の熱伝導性の高い材料で作成されていることが好ましい。また、放熱構造として、フィン等を備えていることも更に好ましい。
配置する取付板とは、材質がアルミ材、鉄材やステンレス材、銅材、銅合金材がよく、好ましくはアルミ材、銅材、銅合金材である。また取付板の厚みは０．５〜６．０ｍｍであり、２．０〜５．０ｍｍが好ましく、更に２．５〜３．５ｍｍが好ましい。さらに好ましくは、取付板の背面に放熱用のフィンが設置されたものである。また、冷却ファンを用いることが最も好ましい。
取付板の形状は湾曲したものでも取付板でも良く一枚の平板を作業台に向け数カ所折り角度を付けると尚、好ましい。
直列配線された定電流回路とは、任意の一定電流を発光ダイオードに供給するものである。任意の電流値は外部から変更可能なものが好ましい。
直列回路が並列に配線とは、複数の直列回路を電源の許容出力電流の範囲までの本数を並列に配線することである。
【００１３】
一定光量とは、被重合物を硬化させる為に必要な光量であり好ましくは（光量）＝（照度）×（時間）であり、特に好ましくは照度が大きく時間が短いものがよい。
光量到達機構とは、単位時間あたりの規定光量を保つために照射時間を遅延させる機構や、規定光量に達するまで照射しつづける機構のことである。遅延方法は照射照度の関数により導き出される時間によって遅延する方法や照射照度に合わせて遅延リストにより照射時間を遅延する方法などがある。
遅延リストとは規定光量を保つために、長期使用による減光量に対応して一定時間遅延するためのリストのことである。
また、センサーにて一定光量に到達したことを察知する機構として、照度センサを用い単位時間毎に積算するものがよい。
発光ダイオードを点灯する時間の設定方法はタイマーである。タイマーについては数種の段階から任意に選べることが好ましいが、３０，６０，９０，１２０，１５０秒の設定があることが特に好ましい。
また発光ダイオードの光量が減衰したとき、及び／または一部が不点灯時には設定時間に光量不足分を加算し硬化終了時間を遅延させることが好ましい。
【００１４】
開閉装置とは、筐体中の一部を切り欠き、中の光硬化性材料を出し入れできればよい。好ましいものとして、切り欠いた部分がヒンジで接合されていることが好ましく更に好ましくは扉状になっていることが好ましい。また、上下に開閉する様に切り欠き、ヒンジなどで開閉できるようにすることもできる。
また、開閉方法においても、ヒンジに限定することなく、何を使用しても良いが、スライド式、扉式、片開き式、両開き式、引き出し式などを採用する事ができる。開閉装置にて開操作を行ったとき、開閉装置の切り欠いた部分は、作業台が２０％以上露出する事が好ましく、更に好ましくは４０％以上、また更に好ましくは６０％以上である。さらに、開閉装置には内部を覗ける覗き窓を有することが好ましい。
【００１５】
照射中に開閉装置の開操作とは、重合室内の発光ダイオードが歯科補綴物を硬化させるための点灯中に開閉装置を開けることである。
照射を中断とは、歯科補綴物を硬化させるための点灯中に開閉装置を開け、重合室内の発光ダイオードの点灯を一時中断することである。
開閉装置の閉操作とは、重合室内の発光ダイオードが歯科補綴物を硬化させるための点灯中に開閉装置を開け一定期間後に閉めることである。
残量とは、一定光量に達していない状態で照射を中断した場合、一定光量に達するまでの残り光量であり、開閉装置の閉操作後に新たに照射させる光量である。
中断機構とは、一定光量に達するまでの照射中に照射を一時中断し再度、達するまで照射を再開することである。
【００１６】
一部が点灯、減光及び／又は点滅とは、重合室内に配置されている複数の発光ダイオードの内、一部の発光ダイオードのみを点灯、一部の発光ダイオードのみを減光、または一部の発光ダイオードのみを点滅することで、これらの組合せでも好ましい。
全てが減光又は点滅するとは、重合室内に配置されている複数の発光ダイオードの全てが減光、または全てが点滅することで、これらの組合せでも好ましい。好ましくは複数の発光ダイオードの全てが減光することである。
内部照明機構は、発光ダイオードを照射光源に用いる技工用光重合器に用いることができるが、ハロゲンランプ・メタルハライドランプまたはキセノンランプなどを照射光源に用いる技工用光重合器においても、内部照明用発光ダイオードを用いることにより本発明を解決することができる。
【００１７】
一定以上操作の無いとは、該技工用光重合器をある一定時間、操作していないことをさす。具体的には開閉装置の開閉やボタン操作、制御の変更等の、操作のことを指す。ある時間は特に限定するものではないが、時間、時刻、等で換算することができる。特にタイマーで積算することが好ましい。タイマーで定める一定時間は、１２０分迄の時間を任意に設定できればよく、３０分間隔の時間を任意に設定できることが好ましく、更に好ましくは１５分間隔の時間を任意に設定できることである。
内部照明を消灯させるとは重合室内を照らす発光ダイオードを全て消灯することである。
内部照明消灯機構とは最終操作後、一定間のカウントをして自動的に消灯することである。内部照明消灯後、再度操作を行った場合は内部照明を行うものが好ましい。
【００１８】
【発明の作用】
本発明の技工用光重合器は、９個の高出力発光ダイオードをアルミ材（幅１０センチ、高さ１０センチ、厚さ３ミリ）に接着した取付板を準備し、歯科補綴物を設置する回転テーブルの周りにコの字型に取付板を設置し筐体内に収めた。回転テーブルに補綴物の出し入れができるように開閉装置を設けた。
技工用光照射器を１０時間照射したが、故障は観察されず、回転台上の補綴物は硬化不良等のトラブルが無かった。
【００１９】
直列に配線された定電流回路と発光ダイオードから構成される直列回路数本を並列に配線した配線図を図２に示す。
直列に接続された複数の発光ダイオードに一定の電流を流す定電流回路を用いることにより発光ダイオードは一定の照度で発光することを維持できた。
これらは過電流による発光ダイオードの寿命低下や球切れを起こす危険性を回避することも可能である。また定電流回路の電流値を可変することで照度を変更し硬化時とは別に少ない電流値で重合室内部の照明用として利用できた。
直列回路を複数並列配線することで電源の許容出力電流に達するまでの、より多くの発光ダイオードを同電圧で点灯することが可能であった。これらはバランスの良い電圧と電流の電源を選択することが可能で、特別な高電圧電源または高電流電源を用いる必要が無くなった。
【００２０】
発光ダイオードの照度は経年使用に伴い低下する為、初期の重合時間で硬化させたとしても十分な効果が得られない。この場合、光量不足分を換算し不足量を補う必要がある。
歯科硬化性材料を硬化するのに必要な光量に達したことを認知できる機能があれば未硬化を回避することができる。何らかの原因で発光ダイオードの照度が低下または一部の直列回路で球切れを起こした場合も術者には照度が低下したことが判明不可能だが照射を遅延し未硬化を回避することができる。予め発光ダイオードが新品時の初期時の照度を３０秒間、照射した時の光量をαとして記憶させておき、経年変化後の光量をβとし、その差α−β＝γ分の光量を得るために必要な照射時間に換算し遅延した。仮にハード的な故障が起きことを想定し、複数の直列回路の内、一本を消灯させた場合の硬化では光量が既定値に達するまでタイマの終了を遅延し、その間も照射を持続し硬化することができた。
【００２１】
一般的な単冠１本を製作するためには、仮重合を７回から８回行うが、その度に開閉装置の開操作を行い歯科補綴物の出し入れ作業が生じる。また光源を点灯させる作業も生じる。
開閉装置が大きく開くことで術者にとって歯科補綴物を取り出し易く歯科補綴物の変形を免れることができた。中断機構は開閉装置にリミットスイッチ等の開閉操作を認知できるスイッチを設置しておき、任意に設定された照射時間のカウントダウン時に開操作が行われるとカウントダウンを一時停止し閉操作後に再びカウントダウンを再開させる。
長時間または連続照射を指示することにより開閉装置の開閉操作のみで照射・消灯を繰り返し、仮重合を行う場合、非常に便利で使い勝手がよく、作業時間を短縮することができた。
また照射中に誤って開操作を行った場合も、消灯されるため術者は目の障害を免れ技工作業において色の判別が不能になり作業に支障を与えるようなことが無くなる安全装置でもある。
【００２２】
一般的に技工用光重合器は光源の光量が強いため重合室内から光洩れが無い様に密閉状態に近い構造をしている。その為、重合室外からの光も入らず窓があっても消灯中は内部に重合物があるかは開閉装置の開操作により確認しなければならなかった。また開閉装置を開けた状態で放置すれば重合室内に技工所特有の金属粉を含む粉塵等が入り歯科補綴物に混入する恐れがある為、なるべく重合室内は清潔にしておく必要があった。
内部照明機構は直列回路の定電流回路の設定電流値を小さくする、一部の定電流回路の設定電流値をゼロにする、定電流回路のＯＮ−ＯＦＦのスピードを調整する、またはこれらの組合せにより、重合室内の内部を照明し開閉装置を開けなくても内部に重合物が残っていないか確認することが容易にできた。
また内部照明はわずかな光量でよく、特に長時間、術者による操作が無い場合は内部照明をも消灯することで電流の消費が少なくなる。内部照明が消灯するまでの時間を任意に選べることは術者の作業状況により選べるため非常に使い勝手がよい。
【００２３】
【本発明の効果】
歯科用光重合材料に対して、効率的な光照射をするための光重合器であって、特に技工用に優れた特性を有する。
本発明は、発光ダイオードの発熱を効果的に放熱する事によって、球切れ防止、寿命を長く保たせ、安定して作動するものである。技工用光重合器として補綴材料を連続的に作製する場合などに特に有効である。
照射光源の取換えを基本的に必要としない技工用重合器であり、非常に長期にわたり使用できるところに特徴がある。
技工用光重合器において、発光ダイオードの光源を用いることによって技工操作を行う上で煩雑な操作を簡便にできる。
本発明の技工用光重合器は、消費電力が極力少なく電力のロスがほとんどないものである。
技工操作において、発光ダイオード特有の長期使用による硬化不良を解消する方法について解決する方法は検討されていなかった。
本発明では安定した照度で照射する事ができ、重合斑などを発生しづらくなった。過電流による発光ダイオードの寿命低下や球切れを起こす危険性を回避することも可能である。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】技工用光重合器の筐体中の発光ダイオードを配置した取付板の断面図
【図２】技工用光重合器の筐体中の発光ダイオードを配置した取付板の発光ダイオード配置図
【図３】直列に配線された定電流回路と発光ダイオードから構成される直列回路数本を並列に配線した配線図
【符号の説明】
１    発光ダイオード
２    取付板
【図１】
2004237049.tif 000003
【図２】
2004237049.tif 000004
【図３】
2004237049.tif 000005