(57)【要約】【課題】高出力化、小型化が可能で且つ照射光が所望目的に有効に活用され得る新規な医療用光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置本体１と、該本体１の出光部１４内に設けられた発光素子２１からなる発光体２と、該発光体２の周囲に配設され該発光体２からの光を内面の反射面３１により前方に反射させる為の環状反射部材３と、該反射部材３の前方開口部を覆うように配設され、上記発光体２からの直接光及び上記反射部材３からの反射光を透過するレンズ部材４を備え、該レンズ部材４からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されるものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射装置本体と、該本体の出光部内に設けられた発光素子からなる発光体と、該発光体の周囲に配設され該発光体からの光を内面の反射面により前方に反射させる為の環状反射部材と、該反射部材の前方開口部を覆うように配設され、上記発光体からの直接光及び上記反射部材からの反射光を屈折透過させるレンズ部材とを備え、該レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用光照射装置において、
上記所定の照射域が、出射光の光軸を中心とする略円筒形の領域であって、この照射域にあっては、光軸に直交する各照射野の面域内での照度分布が略均一であり、且ついずれの照射野における照度も略同じであることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の医療用光照射装置において、
上記環状反射部材がその中心線の周りに回転対称に形成され、その反射面の内径が、先行拡径状に形成されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記反射面の環状反射部材の中心線に沿った断面形状が、直線状であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記環状反射部材の中心線に沿った反射面の断面形状が、凹曲線状であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項６】
請求項５記載の医療用光照射装置において、
上記凹曲線が、楕円弧からなることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項７】
請求項５に記載の医療用光照射装置において、
上記凹曲線が、複数の直線による屈曲線からなることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記環状反射部材の中心線に沿った反射面の断面形状が、凸曲線状であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の医療用光照射装置において、
上記凸曲線が放物線の一部からなり、上記環状反射部材とレンズ部材とが合体する位置でのこの放物線の接線が、発光体から直接レンズ部材に指向される照射光の内の最外部に位置する照射光の光路線に合致することを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記レンズ部材はその中心線の周りに回転対称のガラスレンズからなり、その入光側面が凸曲面に、出光側面が平面又はそれに近い凸曲面に形成されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の医療用光照射装置において、
上記レンズ部材の入光側面が、中央の曲面部と、これに連なる周辺の傾斜面とからなる双曲面とされ、上記中央の曲面部が曲率半径の小さな球状面であり、一方上記傾斜面は、レンズ部材の中心線に沿った断面形状が略直状の面であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記反射部材及びレンズ部材は、上記出光部に対してねじ式キャップ部材により着脱自在とされ、該ねじ式キャップ部材による反射部材及びレンズ部材の上記出光部に対する装着は、Ｏリングを介して気密一体的になされることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記光照射装置本体が、手指で把持操作されるハンドピースを構成し、上記出光部がこの光照射装置本体の先端部に形成されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の医療用光照射装置において、
上記光照射装置本体が、上記ハンドピースの基部に対して着脱自在とされていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記光照射装置本体に、電源部及び制御部が内蔵されたコードレスタイプに構成されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体を構成する発光素子が、ベアチップであることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体を構成する発光素子が、基板上に複数のベアチップを配置した集積ウエハーからなることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の医療用光照射装置において、
上記ベアチップは、その光を出射する側が透明な樹脂でモールドされていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体が、光重合樹脂を硬化させるのに適した波長の光を発光する発光素子から構成されたことを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体が、白色光を発光する発光素子から構成されたことを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２１】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体が、光重合樹脂を硬化させるのに適した波長の光を発光する発光素子と、白色光を発光する発光素子とよりなることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記所定の照射域が、上記出光部の出光端面からの距離が１〜１２ｍｍで、且つその照射野の径が５〜１２ｍｍの空域であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記レンズ部材の入光側面及び／又は出光側面に、反射防止膜のコーティングが施されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記レンズ部材の入光側面及び／又は出光側面に、撥水及び撥油性のコーティングが施されていることを特徴とする医療用光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用光照射装置に関し、詳しくは、歯科治療における補綴用光重合樹脂の硬化装置、更には口腔内照明装置、その他の医療用照明装置等の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科診療においては、歯牙に補綴した光重合樹脂を速やかに硬化させるための光重合器、各種ハンドピースに付設され或いは個別に口腔内の治療対象歯牙を照射する照射器、或いは診療台の側部に立設され口腔内を照射するデンタルライト（無影灯）等が使用される。このような照明では、口腔内の狭い範囲に光を集中する必要があり、この点では広範囲を明るく照らすことが要求される他の分野の照明とは異なる。
【０００３】
上記のような光照射器の光源としては、ハロゲンランプやキセノンランプが用いられていたが、最近では、ＬＥＤ（発光ダイオード）や半導体レーザ等、上記ランプに比べ寿命が長く、消費電力が少ない等の特性を有する発光素子の使用も試みられるようになった。このようなＬＥＤや半導体レーザなどの発光素子は、ウエハーから切り出した裸の状態のチップをケース内に封入した実装用デバイスの形態や、ベアチップの形態で提供される。
【０００４】
ところで、上記歯科用の照射器、特に光重合器の場合、その特性上狭い範囲に光を集中することが要求されると共に、照射時間の短縮などの為に高出力であることが必要である。また、口腔内の狭い空間で使用される為に、小型、軽量、コンパクトであることが望まれる。
【０００５】
而して、上記ＬＥＤや半導体レーザなどの発光素子は、広範囲に配光されるよう設計されており、その為、上記のように広範囲を明るく照らすことが要求される他の分野の照明には広く採用されているが、照射野における単位面積当りの照度は小さく、結果として１個当たりの出力が小さい為、所望の光量を得るには発光素子の個数を増やすことが考えられるが、小型化の要求には反することになる。本出願人は、特許文献１及び特許文献２において、高出力化と小型化の相矛盾する問題点を解決し得る医療用光照射器を提案した。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３０６５１２号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６０６０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１及び特許文献２に開示された医療用光照射器は、複数の発光素子を用い、これら各発光素子から出射される光をできるだけ有効に使用すべく、集光手段を採用し或いは導光手段の形状等を改良することにより、その単位面積当たりの光量が大きい照射を可能とするものであり、その実用価値は高く評価されている。
【０００８】
しかし、上記特許文献１及び特許文献２に開示された医療用光照射器は、例えば、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる為の光重合器であっても、補綴樹脂の表面から深部にまで均質に光を照射するような光束パターンを形成させると言う考えはなく、従って、効率的且つ均質に樹脂硬化を行うと言う観点ではまだ十分ではなく、その抜本的な改良が望まれるところであった。
【０００９】
本発明は上記のような実情に鑑みなされたものであり、高出力化、小型化が可能で且つ照射光が所望目的に有効に活用され得る新規な医療用光照射装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る医療用光照射装置は、光照射装置本体と、該本体の出光部内に設けられた発光素子からなる発光体と、該発光体の周囲に配設され該発光体からの光を内面の反射面により前方に反射させる為の環状反射部材と、該反射部材の前方開口部を覆うように配設され、上記発光体からの直接光及び上記反射部材からの反射光を屈折透過させるレンズ部材とを備え、該レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、発光体を構成する発光素子から側方に放射する光は、環状反射部材により前方に反射されるから、この反射光も被照射部に照射するよう指向され、発光素子の持つ発光能力が有効に活用される。従って、発光素子を多く配列しなくとも高出力が得られ、小型化が図られる。また、発光体の周囲には環状反射部材が配設され、この反射部材の前方開口部を覆うようにレンズ部材が配設されるから、発光体が保護されその汚染や毀損が防止される。
【００１２】
そして、レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されるよう、環状反射部材及びレンズ部材の形状が設定されるから、この所定の照射域が、治療対象域であれば、出射光が治療対象域で有効に活用され、目的の治療が効率的且つ精度良く実行される。
【００１３】
特に、上記所定の領域が、請求項２の発明のように、出射光の光軸を中心とする略円筒形の領域であって、この照射域にあっては、光軸に直交する各照射野の面域内での照度分布が略均一であり、且ついずれの照射野における照度も略同じであれば、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる場合にあっては、この所定の領域内に歯牙表面を位置付けることにより、均質且つ速やかな硬化を実行することができる。このように、所定の領域内における各照射野での照度分布を略均一化したりいずれの照射野における照度を略同じとするには、請求項３乃至９の発明に係る環状反射部材の形状及び請求項１０乃至１１の発明に係るレンズ部材の形状の適宜組合わせによって可能とされる。
【００１４】
上記環状反射部材の形状は、請求項３乃至９の発明に係る形状が望ましく採用される。即ち、請求項３の発明に係る医療用光照射装置では、上記環状反射部材がその中心線の周りに回転対称に形成され、その反射面の内径が、先行拡径状に形成されていることを特徴とする。更に具体的には、上記反射面の環状反射部材の中心線に沿った断面形状が、直線状であること（請求項４）、凹曲線状であること（請求項５）或いは凸曲線状であること（請求項８）が望ましい。
【００１５】
そして、上記反射面の断面形状が凹曲線状である場合、この凹曲線が、楕円弧からなるもの（請求項６）或いは複数の直線による屈曲線からなるもの（請求項７）が望ましく採用される。このような反射面を備えた環状反射部材においては、特に発光体の側方に放射する光も、レンズ部材側に反射されるから、発光体の発する光が無駄なく活用され、高出力が得られる。また、反射光を狭い範囲に集光させ易く、照射野における照射密度を大きくすることができる。
【００１６】
また、上記反射面の断面形状が凸曲線状である場合、この凸曲線が放物線の一部からなり、上記環状反射部材とレンズ部材とが合体する位置でのこの放物線の接線が、発光体から直接レンズ部材に指向される照射光の内の最外部に位置する照射光の光路線に合致すること（請求項９）が望ましい。このように構成することにより、発光体から発せられる光の略全てがレンズ部材に入光されることになる。
【００１７】
一方、レンズ部材の形状は、請求項１０或いは１１の発明に係る形状のものが望ましく採用される。即ち、請求項１０の発明に係る医療用光照射装置では、上記レンズ部材がその中心線の周りに回転対称のガラスレンズからなり、その入光側面が凸曲面に、出光側面が平面又はそれに近い凸曲面に形成されていることを特徴とし、更に、請求項１１の発明に係る医療用光照射装置では、上記レンズ部材の入光側面が、中央の曲面部と、これに連なる周辺の傾斜面とからなる双曲面とされ、上記中央の曲面部が曲率半径の小さな球状面であり、一方上記傾斜面は、レンズ部材の中心線に沿った断面形状が略直状の面であることを特徴とする。
【００１８】
このように、レンズ部材をガラスレンズで構成すれば、口腔内に挿入され使用される歯科用の光照射装置においては極めて衛生的である。また、中央の曲面部が曲率半径の小さな球状面とすれば、発光体から直接この中央の曲面部に入光し出光する光束は、被照射部の照射すべき領域において均一な光量を以って集光されたものとなる。更に、周辺の傾斜面における発光体からの直接光および反射部材からの反射光は均一に屈折され出光され、これらも上記照射すべき領域に均一な光量を以って集光される。
【００１９】
また、レンズ部材には、その入光側面及び／若しくは出光側面に、請求項２３の発明のように、反射防止膜のコーティング（ＡＲコート）を施し、或いは請求項２４発明のように撥水及び撥油性のコーティングを施すことが望ましい。このようなコーティングを施すことにより、レンズ部材に入射する光或いは出射する光がその入光側面や出光側面で反射することなく、所定の領域に無駄なく指向される。しかも、補綴用光重合樹脂や唾液或いは油分等の付着による汚染を防ぐことができるから光重合に必要な均一な光量を保つことができる。
【００２０】
上記のように、環状反射部材やレンズ部材の形状を適宜設定することにより、レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されるようになされる。特に、反射面の断面形状が楕円弧の凹曲線状である環状反射部材と、中央の曲面部が曲率半径の小さな球状面で周辺の傾斜面の断面形状が略直状であるレンズ部材と、を組み合わせたものが望ましく採用される。
【００２１】
この組み合わせたものを、例えば、請求項２２の発明のように、歯牙の補綴用光重合樹脂の硬化に供した場合、上記所定の照射域を、上記出光部の出光端面からの距離が１〜１２ｍｍで、且つその照射野の径が５〜１２ｍｍの空域とすれば、この空域が光重合樹脂の補綴域に相当することになる。従って、この補綴域では単位面積当りの照度（照射密度）が大きくなり且つ均一に照射されるから、補綴用光重合樹脂はその表面から深部に至り速やか且つ均質に硬化が促進される。
【００２２】
因みに、出光端面からの距離が１ｍｍ未満の場合、補綴用光重合樹脂や唾液が出光端面に付き易く、汚染の原因となる。また、出光端面からの距離が１２ｍｍを超えたり、照射野の径が１２ｍｍを超えた場合は、光重合に必要な単位面積当りの照度が得られなくなる傾向となり、照射野における照度の均一性も低下する傾向となるので、補綴用光重合樹脂の硬化が遅くなったり、均質な硬化がなされなくなる。更に、照射野の径が５ｍｍ未満の場合では、照射野よりも広い範囲に補綴用光重合樹脂があると、光照射装置を動かさなければならないので、補綴用光重合樹脂の均質な硬化が望めなくなる。
【００２３】
請求項１２の発明に係る医療用光照射装置は、上記反射部材及びレンズ部材が、上記出光部に対してねじ式キャップ部材により着脱自在とされ、該ねじ式キャップ部材による反射部材及びレンズ部材の上記出光部に対する装着は、Ｏリングを介して気密一体的になされることを特徴とする。
【００２４】
このように、反射部材及びレンズ部材が、着脱自在とされていると、これら部品を取外し、個別にオートクレイブ等による滅菌消毒が可能となり、また、使用目的に応じて集光特性等の異なる別部品に交換することも任意になされ、多様な治療が可能となる。更に、これら部品の装着が、Ｏリングを介して気密一体的になされるから、発光体、反射部材及びレンズ部材で囲まれる空域を冷却エア等で冷却する場合、冷却エアがリークすることがなく、冷却がより効率的になされる。
【００２５】
請求項１３の発明に係る医療用光照射装置は、上記光照射装置本体が、手指で把持操作されるハンドピースを構成し、上記出光部がこの光照射装置本体の先端部に形成されていることを特徴とする。従って、本装置は口腔内に挿入される歯科用のハンドピースに適用される。術者は上記光照射装置本体を把持し、その先端部を口腔内に挿入し、出光部を治療対象部に接近させ、発光体を発光させることにより歯牙に補綴された光重合樹脂の硬化や治療歯牙の照射がなされる。よって、従来の光重合装置では難しかった奥歯に補綴された光重合樹脂の硬化処置もし易くなる。
【００２６】
そして、請求項１４の発明のように、上記光照射装置本体が、上記ハンドピースの基部に対して着脱自在とされていると、光照射装置本体をハンドピースの基部から取外し、オートクレイブ等で消毒滅菌させたり、被治療部位の状態に応じて他の光照射装置本体に取り替えたりすることもできる。また、上記基部をエアタービンハンドピースのカップリング部とし、このカップリング部にタービン駆動用圧縮空気供給・排気接続コネクター及び電源接続端子を設けておけば、エアタービンハンドピースの本体部及び光照射装置本体を取替え接続することにより両者を兼用することができる。即ち、光照射装置本体の基端部には、上記冷却のための給気管路及び排気管路に通じる接続口、電源接続端子を設け、上記カップリング部との接続の際、これらを上記タービン駆動用圧縮空気供給・排気接続コネクター及び電源接続端子と接合し得るようにしておけば、タービン駆動用圧縮空気が上記冷却用エアとして、電源が発光体の電源として供せられる。
【００２７】
請求項１５の発明に係る医療用光照射装置は、上記光照射装置本体に、電源部及び制御部が内蔵されたコードレスタイプに構成されていることを特徴とする。このように、コードレスタイプにすれば、場所を選ばず使用することができ、家庭内でのホームブリーチングにも使用し易くなる。
【００２８】
上記発光体を構成する発光素子としては、請求項１６の発明のように、ベアチップであること、或いは、請求項１７の発明のように、基板上に複数のベアチップを配置した集積ウエハーであることが望ましい。そして、これらベアチップは、請求項１８の発明のように、その光を出射する側が透明な樹脂でモールドされていることが望ましい。ここでのベアチップは、ＬＥＤチップ或いは半導体レーザーチップである。ウエハーから切り出されたベアチップは、それ自体が小さい。従って、複数のベアチップを集積すれば、容易に小型、高出力の発光体を形成することができる。
【００２９】
上記発光体は、光重合樹脂を硬化させるのに適した波長（ピーク発光波長が４３０〜４８０ｎｍ）の光を発光する発光素子（例えば、青色ＬＥＤ）から構成された（請求項１９）ものや、白色光を発光する発光素子から構成された（請求項２０）ものが採用される。前者は、前記のような補綴用光重合樹脂の硬化に使用され、後者は被治療部位の照明等に使用される。これら２種の発光体を各々備えた出光部を光照射装置本体に対し着脱自在とし、これら出光部を取替え使用することが可能なようにすることができる。また、請求項２１の発明のようにこれら２種の発光体を１つの光照射装置本体に設け、スイッチの切替え操作により照射光を選択するようになすことも可能である。このような２種の発光体の選択使用は、歯科治療等の効率化に大きく寄与する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の医療用光照射装置をハンドピースタイプの歯科用光重合装置Ａに適用した例を示す一部破断外観図であり、図２は図１のＸ部の拡大図である。１はハンドピース本体（光照射装置本体）であり、基部１０に対して着脱自在とされている。該基部１０には、圧縮空気の供給管路１１０、電源コード１２０及び排気管路１３０を内装するホース１０ａが接続されている。但し、この排気管路１３０はホース１０ａ内の供給管路１１０及び電源コード１２０を除く空間部分で構成される。圧縮空気の供給管路１１０は歯科診療室内に設置された不図示の送気手段としてのコンプレッサーに接続され、また電源コード１２０は同電源部等に接続されている。
【００３１】
上記ハンドピース基部１０は、上記ハンドピース本体１とのカップリング部を構成し、該基部１０をハンドピース本体１の基端部に接続したときには、上記圧縮空気の供給管路１１０、電源コード１２０及び排気管路１３０が、ハンドピース本体１内の後記する給気管路１１、発光体用電源コード１２及び排気管路１３に夫々接合される。
【００３２】
ここでのハンドピース基部１０は、本光重合装置Ａの専用のカップリング部とすることも可能であるが、例えばエアタービンハンドピース用として兼用することもできる。即ち、エアタービン及び作用媒体の管路等を内蔵する不図示のエアタービンハンドピースの本体を、このハンドピース基部１０に対し着脱可能な構成とすれば、これらを適宜取替え使用することができ、治療の効率化と省スペース化を図ることができる。
【００３３】
ハンドピース本体１は、術者等が手指で把持操作し易いよう筒状に形成され、その筒内に上記給気管路１１、発光体用電源コード１２及び排気管路１３が内装されている。排気管路１３は、ハンドピース本体１内の上記給気管路１１及び発光体用電源コード１２等を除く空間部分により形成され、先端部から基端部にかけて連通している。この給気管路１１及び排気管路１３により冷却手段１１３が構成される。また、発光体用電源コード１２の途中には制御部１２ａが設けられており、この制御部１２ａを介し、不図示の手元スイッチ或いはフートスイッチの操作により、後記する発光体（発光素子）２のオン・オフ制御がなされる。
【００３４】
ハンドピース本体１の先端部には、その長手方向に直交する方向に開口部が向く円筒状の出光部１４が形成され、この出光部１４内に発光ユニットＬが装備されている。該発光ユニットＬは、モジュール化された発光体２と、該発光体２の周囲に配設された環状反射部材３と、この環状反射部材３の前方開口部を覆うように配設されたレンズ部材４とよりなる。発光体２は、基板２０上に搭載された青色ＬＥＤチップ（ベアチップ）等の複数の発光素子２１…と、これら発光素子２１…をドーム状に覆って一体化された透明樹脂のモールド２２からなる。前記発光体用電源コード１２は、この基板２０に形設された回路（不図示）に電気的に結線されている。
【００３５】
環状反射部材３は、その内面の反射面３１が先行拡径するラッパ状に成形された金属或いは樹脂部材からなり、反射面３１は、反射性を高める為に鏡面仕上げ或いは銀等による蒸着加工が施されている。この環状反射部材３を金属製（例えば、アルミニウム、ステンレス）とすれば、放熱機能も奏し、発光体２による発熱を抑制する効果も得られる。
【００３６】
該環状反射部材３は、上記出光部１４内に取付けられた発光体２におけるドーム状の樹脂モールド２２を取囲むように装着される。該環状反射部材３には、この装着状態で、ハンドピース本体１に内装された給気管路１１の前端部に合致して、反射部材３の内部を給気管路１１に連通させる給気用連通孔３２が貫設されている。
【００３７】
また、その対向位置には反射部材３の内部と上記排気管路１３とを連通させる為の排気用連通孔（溝）３３が形成されている。尚、反射部材３の装着の際、給気用連通孔３２と給気管路１１の前端部との合致が確実になされるよう、径方向に出没可能とされた小球３５（出光部１４の空所内面にはこれを受容する凹部が必要）や適宜印等の位置決め手段を反射部材３に設けることが望ましい。
【００３８】
レンズ部材４は、ガラス或いは硬質透明樹脂（アクリル樹脂等）からなるが、本実施形態のように、口腔内で使用される歯科用の光重合装置Ａの場合、衛生上の観点からガラスレンズであることが望ましい。このレンズ部材４は、環状反射部材３の前方開口部を覆うよう取付けられる。該環状反射部材３及びレンズ部材４の出光部１４への装着一体化は、リング状ねじ式キャップ部材５によりなされる。以下その装着の要領について述べる。
【００３９】
先ず、環状反射部材３を、上記のように給気用連通孔３２と給気管路１１の前端部とが合致するよう位置決めして、出光部１４の開口部側からその円筒状空所内に挿入する。環状反射部材３の周体には、第１のＯリング３４が環装されており、このＯリング３４の、環状反射部材３の外面及び出光部１４の空所内面間での弾装により、環状反射部材３の脱落が阻止され、またそのスラスト方向のがた付きが防止される。
【００４０】
次いで、上記環状反射部材３の前方開口部にレンズ部材４をあてがい、リング状ねじ式キャップ部材５を、その周体に刻設された雄ねじ部５１及び出光部１４の空所内面に刻設された雌ねじ部１４ａを介し、出光部１４にその開口部より螺装一体化させる。キャップ部材５の先端開口部に内向鍔部５２が形成されており、この内向鍔部５２が、レンズ部材４の外面周縁部分に係止されることになるから、キャップ部材５を出光部１４に螺装一体とした時には、環状反射部材３及びレンズ部材４が合体され、互いにがた付くことなく一体固定化される。
【００４１】
５３は第２のＯリングであり、上記のようにキャップ部材５が螺装一体とされた状態では、キャップ部材５の外面及び出光部１４の空所内面間にこの第２のＯリング５３が弾装されることになり、これにより、キャップ部材５の緩み止めと出光部１４内のシール機能が発揮される。尚、５４は、キャップ部材５を着脱させる際に工具を作用させる為の切欠である。
【００４２】
上記発光体２の基板２０の背面には、アルミニウム等の比熱の小さな金属板から成るヒートシンク６がビス（不図示）等により固着一体とされている。該ヒートシンク６は、ハンドピース本体１の基端部方向に延び、該ヒートシンク６と基板２０の背面は、排気管路１３内に位置されている。
【００４３】
斯くして、上記のように発光ユニットＬが組付けられた歯科用光重合装置Ａを用いて歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる場合、出光部１４の先端部を歯牙の目的部位に近付け（２〜５ｍｍ位）、発光体２のスイッチをオンとする。発光素子２１から出射する光は、樹脂モールド２２を透過し、更にレンズ部材４を透過して歯牙の目的部位に照射される。
【００４４】
また、発光体２から側方に放射する光は、環状反射部材３の反射面３１で反射され、この反射光もレンズ部材４を透過して歯牙の目的部位に照射される。従って、発光素子２１から放射される光が、無駄なく補綴用光重合樹脂の硬化に供せられるから、発光素子２１を数多くモジュール化しなくとも高出力の照射能力を得ることができる。
【００４５】
この場合、発光素子２１をパルス駆動することが好ましい。このようにパルス駆動することにより、光重合樹脂の硬化速度を、パルスの大きさや周期により容易に制御することができる。例えば、瞬間的に高出力光を光重合樹脂に照射し、深い重合深度を得ることが可能である。また、光重合樹脂に瞬間的に大光量を照射すると収縮するような場合、パルス駆動により徐々に光量を増加させて、急激な光量変化による収縮を防ぐことができる。発光素子を用いる場合は、このようなパルス駆動は実用的である。
【００４６】
上記照射と並行して、給気管路１１から冷却気体としての圧縮空気が、上記給気用連通孔３２を介して、発光体２、環状反射部材３及びレンズ部材４により形成される空域７内に、矢印に示すように導入される。導入された圧縮空気は、空域７内で滞留した後、排気用連通孔３３から排気管路１３、１３０を経て、装置外に排出される。このように、圧縮空気の、給気管路１１→給気用連通孔３２→空域７→排気用連通孔３３→排気管路１３の一連の還流により、発光体２の樹脂モールド２２、環状反射部材３、レンズ部材４、基板２０及びヒートシンク６が常時冷却され、出光部１４及びハンドピース本体１の発熱が抑制される。
【００４７】
ヒートシンク６は、基板２０と一体とされているから、基板２０の熱を吸熱するが、上記圧縮空気の還流下に絶えず晒されることになるから、吸収した熱はこの冷却空気により逐次放熱され、その冷却機能が常に維持される。また、レンズ部材４は、その内面が圧縮空気の還流下に晒されることにより、絶えず冷却されると共に曇り発生が抑えられ、使用中における発光体２からの照度低下も来たさない。
【００４８】
図例では、ねじ式キャップ部材５により、レンズ部材４及び環状反射部材３を出光部１４に対して着脱自在としているが、これらを一体化してヘッド部としてハンドピース本体１に対し、着脱自在とすることも可能である。また、冷却エアを空域７に導入するようにしているが、基板２０の背面やヒートシンク６のみを冷却エアに晒すようになすことも可能である。これらの場合、上記空域７に透明樹脂を充填してこれら部材の固定化を図ることが望ましい。
【００４９】
レンズ部材４は、環状反射部材３の開口部を覆うように配設されているから、前記のように、発光体２がこれにより保護されその汚染や毀損が防止される。そして、レンズ部材４には、発光体（発光素子２１）２からの直接光及び環状反射部材３からの反射光を含み入光され、これらの光は、該レンズ部材４を透過し屈折して出光する際、所定の照射域（補綴用光重合樹脂の硬化の場合、補綴樹脂の表面から深部に至る領域）に向け指向され、該照射域における照射野においては、全体として多くの平行光を含み且つ均一で単位面積当りの照度（照射密度）の大きな光束とすることができる。
【００５０】
図３は、そのような放射光の概略的挙動を示す説明図である。図における環状反射部材３の反射面３１は、先行拡径状でその断面形状が直線状である例を示している。また、レンズ部材４は、発光体２側の内面が曲率半径の大きな球面からなる凸曲面とされ、出光側の面が平面とされている。図において、実線は発光素子２１から直接レンズ部材４に入光して該レンズ部材４を透過する光の光路を示し、２点鎖線は環状反射部材３の反射面３１で反射した後レンズ部材４に入光し、透過する光の光路を示す。
【００５１】
図３のような照射パターンを備えた光重合装置で、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる場合、被硬化部位（歯牙表面）からの距離が約５ｍｍとなるよう出光部１４の出光端面を位置させ、発光体２のスイッチをオンとする。図のように、出光端からの距離がＴ１及びＴの位置間の長さＤ１における径が略Ｄの略円筒形の領域には略全ての出射光が指向されることになり、この領域内での各照射野では、略均一且つ略等しい照度を得ることができる。尚、歯牙表面における照射エリア（照射野）の径が略８ｍｍとなるよう設定されることが望ましい。このように多くの平行光を含み且つ光軸を中心とする略円筒形の光束で各照射野Ｄにおいて均一で単位面積当りの照度の大きな照射パターンで、歯牙に補綴された光重合樹脂に照射すると、補綴用光重合樹脂の表面だけでなくその深部にまで照射光が侵透し、補綴用光重合樹脂が全体に亘り速やか且つ均質に硬化されると共に被硬化部位Ｔからの距離が多少変化しても歯牙表面の光量が変化しないから均質な硬化が保証される。
【００５２】
図３では、環状反射部材３の反射面３１が、環状反射部材３の中心線Ｆの周りに回転対称に形成され、その断面形状を直線状とした例を示しているが、反射面３１を凸曲面或いは凹曲面とし、その断面形状を、円弧状、楕円弧状、放物線状、双曲線状、折曲線状等にすることにより、反射光線がレンズ部材４を透過後出来るだけ所定の照射域（同上）に指向されるようになされる。また、反射光線がレンズ部材４を透過後できるだけ所定の照射域に指向されるようにしておけば、必ずしも反射面３１が、環状反射部材３の中心線Ｆの周りに回転対称である必要がないことは明らかである。この回転対称でない環状反射部材の例としては、多数の小平面ミラーを組合わせたものや、上記中心線Ｆに直交する断面形状が楕円形や多角形のもの等が考えられる。
【００５３】
一方、レンズ部材４は、その発光体２側の内面が凸面であり、断面形状は全体が円弧状（曲率の異なる円弧の組合わせも含む）或いは中央部が円弧状でその周辺部が直線的に傾斜する形状のものが望ましく、またその外面（出射面）は平面又は平面に近い凸面形状が採用される。そして、上記環状反射部材３の形状及びこのレンズ部材４の形状の適宜組合わせ（円弧部の曲率半径の相異等も含む）により、上記所定の領域（目的用途により異なる）を図３に示すように光軸を中心とする略円筒形とし、この照射域にあっては、光軸に直交する各照射野の面域内での照度分布が略均一であり、且ついずれの照射野における照度も略同じであるよう設計することができる。
【００５４】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、形状が異なる３種の環状反射部材３と、発光体２側の内面４１の中央部４１ａが曲率半径の小さな円弧状（球状）でその周辺部４１ｂが直線的に傾斜する双曲面（非球面形状）のレンズ部材４とを組合わせた例を示す。尚、出光側の外面４２は平面若しくはこれに近い凸面とされている。図４（ａ）の例は、環状反射部材３の反射面３１の断面形状が凹曲線状であり、且つこの凹曲線が楕円弧からなるものである。また、図４（ｂ）の例は、環状反射部材３の反射面３１の断面形状が凸曲線状であり、且つこの凸曲線が放物線の一部からなるものである。更に、図４（ｃ）の例は、環状反射部材３の反射面３１の断面形状が凹曲線状であり、且つこの凹曲線が２本の直線による屈曲線からなるものである。
【００５５】
これらの形状は、上記所定の照射域の状態（照射野の大きさや深さ等）に応じて適宜選定されるが、図４（ａ）（ｃ）の例では、発光体２から側方、特に真横に近い方向に放射する光もその反射面３１で反射されて、レンズ部材４に指向されるから、発光体２により発光される光の大半が有効に活用され、効率的且つ高出力の照射が実現される。
【００５６】
また、図４（ｂ）の例の場合、上記環状反射部材３とレンズ部材４とが合体する位置での上記放物線の接線Ｓが、発光体２から直接レンズ部材４に指向される照射光の内の最外部に位置する照射光の光路線に合致するようになされており、これにより、発光体２から発せられる光の略全てがレンズ部材４に入光されることになり、ここでも同様に効率的且つ高出力の照射が実現される。
【００５７】
一方、これら各例において、出光端面からの距離が１０ｍｍ以上の位置での照射パターンの状態を比較すると、図４（ｂ）（ｃ）や図３に示す例では、光量が半減するが、図４（ａ）の例では、約３０％程度しか落ちないことが実証されている。更に、図４（ａ）の例の場合、照射野の周囲に暗帯ができることもなく、照射野の全体に亘り均一な光量が得られることも実証されており、加えて、狭い照射野に対し、多くの平行光を含んで集光させ易く、照射密度の大きな光束を得るに好適であり、最も望ましく採用される。尚、ここでの暗帯とは、照射野において、光量の不均等、又は光量の低い部分により暗く見える部分のことを言う。
【００５８】
しかし、図４（ａ）以外の例においては、出光端面からの距離が３〜５ｍｍの位置での光量或いは照射密度等は、図４（ａ）と変わらないことが実証されており、また、この距離では暗帯が生じないことも実証されている。従って、所望の照射パターンに応じて、環状反射部材３及びレンズ部材４の形状は適宜組み合わせ採択され、適材適所の使用が可能となる。
【００５９】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図４（ａ）に示した例における光照射パターンを分解して説明する図であり、（ａ）は発光体（発光素子２１）２から直接レンズ部材４に入光し、透過・屈折して出光する場合のパターンを示し、（ｂ）は環状反射部材３の反射面３１で反射して、レンズ部材４に入光し且つ透過・屈折して出光する場合のパターンを示し、更に、（ｃ）はこれら両パターンが重なった状態（実際の照射パターン）を示す。
【００６０】
図５（ａ）に示すように、発光体２から直接レンズ部材４に入光する光の内、曲率半径の小さな球状に形成された中央部４１ａに入光し出光する光束は、被照射部の照射すべき領域（例えば、歯牙表面Ｔ）において均一な光量を以って集光されたものとなる。更に、周辺部４１ｂの傾斜面に入光する光は均一に屈折されて出光され、これらも上記歯牙表面Ｔに均一な光量を以って集光される。
【００６１】
また、発光体２から環状反射部材３の反射面３１で反射して、レンズ部材４に入光し且つ透過・屈折して出光する光束は、図５（ｂ）に示すように、上記歯牙表面Ｔに均一な光量を以って集光される。そして、図５（ｃ）に示すように、これらが重なった実際の照射パターンでは、上記歯牙表面Ｔにおいて、単位面積当りの照度が大で且つ均一な照射パターンとなる。また、上記歯牙表面Ｔよりレンズ部材４に近い位置Ｔ１においても、また少し離れた位置でも、このような照射パターンによる照射エネルギーに大きな変化がなく、従って、歯牙に補綴された光重合樹脂の硬化に際しては、その表面から深部に至るまで、照射光が均一に及び、その硬化が速やか且つ均質になされる。
【００６２】
図６は、図４（ａ）の例を用いた場合の、出光端面から５ｍｍの位置における相対照度（％）の測定データを示すものである。横軸は照射野における光軸（位置を０ｍｍとしている）からの距離を示し、縦軸は使用した発光素子（ＬＥＤチップ）の標準照度に対する相対照度を示している。図において、径が８ｍｍの照射野内においては、その周辺部に比べて極めて高い相対照度で、しかも照射野全体に亘り均一な照度が得られることが理解される。このように、発光体からの照射光が、無駄なく照射野に集光され、しかも均一な高照射エネルギーが得られるから、補綴用光重合樹脂の硬化においては、極めて速やか且つ高品質の樹脂硬化が実現される。
【００６３】
図７（ａ）（ｂ）は、夫々図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例を用いた場合の出光端面からの距離を変えた場合の照射野における相対照度（％）の測定データを示す図６と同様図である。尚、図におけるｄは出光端面からの距離を示す。図から理解されるように、ｄが３ｍｍ及び５ｍｍの場合、照射野の径が８ｍｍの範囲では両者共照度がハイレベル且つ均一である。また、ｄが１０ｍｍの場合、図７（ａ）の例（図４（ａ）の例…環状反射部材３の反射面３１の断面形状が凹曲線状）では、照度が約３０％低下するが、図７（ｂ）の例（図４（ｂ）の例…環状反射部材３の反射面３１の断面形状が凸曲線状）では、照度が半減している。このように、図４（ａ）の例の場合は、出光端面からの距離の変化による照度の変化が少ないことが理解される。
【００６４】
上記のように、環状反射部材３の反射面３１の形状とレンズ部材４の入光側面及び出光側面の形状とが相互に関連し合い、補綴用光重合樹脂の硬化に適正な照射パターンを得ることができる。また、レンズ部材４の平面又は平面に近い凸面の出光側面の形状は、口腔内で支障を起こさない形状でもあり、望ましく採用される。
【００６５】
更に、ガラスレンズからなるレンズ部材４の入光側面及び／又は出光側面を、フッ化マグネシウム等を主成分とする反射防止膜でコーティングすると、無駄な反射がなくなるので光の透過率が向上し、光重合に必要な光量が得易くなる。加えて、レンズ部材４の入光側面及び／又は出光側面に、撥水・撥油性のコーティング処理を施したり、レンズ自体の材料中に撥水・撥油性材料を混入させるようにしたりすれば、口腔内での使用の際に補綴用光重合樹脂や唾液或いは油の付着による汚染が生じにくくなる。このような撥水・撥油性コーティング処理剤としては、例えば、主原料がパーフルオロアキシルシランとシリカ、アルミナ等の酸化混合物からなるものが挙げられる。これらの処理によって、上記汚染の防止が図られる他、レンズ部材の屈折率或いは光の透過率を高め、更には傷つき難く極めて有効である。
【００６６】
図８（ａ）（ｂ）は、発光体２の他の実施例を示し、（ａ）はその平面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図を夫々示す。また、図９はその変形例を示す図８（ｂ）と同様図である。図８（ａ）（ｂ）において、基板２０に５個のすり鉢状凹部２０ａ…が形成され、各凹部２０ａ…の底部に発光素子（ＬＥＤチップ等）２１…が設置されている。また、各凹部２０ａ…には、発光素子２１…を埋め込むように透明樹脂が充填され、夫々に樹脂モールド２２が形成されている。
【００６７】
この発光体２は、図８（ｂ）に示すように環状反射部材３及びレンズ部材４と組合わさって、上記同様の発光ユニットＬが構成される。上記凹部２０ａの内面は鏡面仕上げ或いは銀蒸着仕上げがなされていることが望ましく、これにより発光素子２１からの側方への放射光をできるだけ無駄なく反射・集光させ、環状反射部材３及びレンズ部材４の作用とも相俟って、レンズ部材４からの出射光を単位面積当りの照度が大で且つ均一なものとすることができる。これら複数の発光素子２１…の内、一部を白色光ＬＥＤ（例えば中央の発光素子２１）とし、その他を青色ＬＥＤとすれば、白色光ＬＥＤを歯牙の照明用とし、青色ＬＥＤを光重合樹脂の硬化用とすることができ、その切替え操作により、１台の光照射装置で２つの機能を併用することができ便利である。
【００６８】
また、出力波長の異なる発光素子２１を複数配するようにすれば、硬化する波長が異なる複数種の樹脂を混合した光重合樹脂材料に対して、夫々の樹脂を硬化させることができる波長の発光素子が混在されていることにより、この光重合樹脂材料を完全に硬化させることができる。
【００６９】
図９は、基板２０の表面に小カップ部材２３…を配設し、この各カップ部材２３…の底部に発光素子２１…を設置し、コリメータ状に構成したものである。各カップ部材２３…には、上記同様発光素子２１…を埋め込むように透明樹脂が充填され、夫々に樹脂モールド２２が形成されていると共に、その内面は鏡面仕上げ或いは銀蒸着仕上げがなされている。その他の構成は図４（ｂ）と同様であり、その奏する機能も同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。また、図８及び図９に示す発光体２は、その例の一部を示したに過ぎず、他の構成のものも除外するものではない。
【００７０】
尚、これらの例におけるＬＥＤチップのような発光素子の場合、所望の波長（例えば、青色ＬＥＤの場合上記波長）以外の波長の光（例えば、赤外光）を若干含む場合があるが、このように赤外光を含むと発熱の一要因ともなるので、適当なフィルターを設けてこれを除去することも望ましく採用される。また、発光体からの照射光の拡散を抑える為に適当なアパーチャー（絞り）を設けることも可能である。
【００７１】
図１０は、上記ハンドピースタイプの歯科用光重合装置Ａを、更にコードレスタイプの歯科用光重合装置Ａ１とした例を示す一部破断外観図である。ハンドピース本体１には、電源（電池）１５、ファン１６及び制御部１７が内蔵され、ファン１６の送気口には給気管路１１の基端部が接続されている。また、制御部１７は、発光体用電源コード１２及びファン１６に接続され、この制御部１７に電源部１５が接続されている。
【００７２】
ハンドピース本体１の周体には手元スッチ１８が設けられており、この手元スイッチ１８の操作をすれば、電源部１５を駆動源とし、制御部１７の制御により発光体２及びファン１６のオン・オフがなされる。排気管路１３は、上記同様ハンドピース本体１内の空間部分により形成され、この排気管路１３を還流する冷却気体はハンドピース本体１の基端部より装置外に排出されるよう構成されている。その他の構成は、図１に示す歯科用光重合装置Ａと同様であるので、共通部分には同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。
【００７３】
図１１に示す歯科用光重合装置Ａ２は、図１に示すハンドピース本体１の先側部分を柔軟部１９で構成したものである。この柔軟部１９は、２点鎖線で示すように、手で曲げることができ、且つ曲げられた状態を維持できる程度の柔軟性を有するものである。従って、術者は、被照射対象部位の位置或いは角度に応じて、柔軟部１９を適宜角度に曲げることにより、出光部１４より所望方向に光を照射させることができ、治療精度の向上が図られる。このような柔軟部１９は、図９に示すコードレスタイプの例にも適用可能であることは言うまでもない。その他の構成は、図１に示す例と同様であるので、ここでも共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００７４】
図１２の例は、ミラータイプの歯科用光重合装置Ａ３を示す。即ち、ハンドピース本体１の先端部には適宜角度に向けられたデンタルミラー８が取付けられ、このデンタルミラー８の支持体８０の基部に、上記同様に構成された出光部１４が形成されている。図例では該出光部１４からの出光方向は、デンタルミラー８のミラー面８１に指向されており、出射光は矢印に示すように、ミラー面８１で反射して被照射部位に照射される。術者は、通常のデンタルミラーと同様に、ミラー面８１による被照射部位（歯牙）の反射像を見ながら、出光部１４より光を被照射部位に照射させて、補綴用光重合樹脂の硬化を行うことができる。
【００７５】
図１２の例における出光部１４には、上記実施例と同様の発光ユニットＬが組込まれ、また、ハンドピース本体１には、上記実施例と同様の給気管路１１、電源コード１２、排気管路１３等が内装されている。そして、図１や図１１の例の場合と同様、ハンドピース本体１の基端部にはカップリング部としてのハンドピース基部１０が着脱自在に接続され、該ハンドピース基部１０には、給気管路１１０、電源コード１２０及び排気管路１３０を内装するホース１０ａが接続されることも同様であるが、本実施例の歯科用光重合装置Ａ３を、図１０のようにコードレスタイプとすることも可能であることは言うまでもない。
【００７６】
尚、図１２の例では、出光部１４からの出光方向をミラー面８１に指向させているが、出光部１４から直接被照射部位を照射するようにしても良い。更に、デンタルミラー８のミラー面８１を取囲むように複数の発光ユニットを配列し、これにより出光部１４を構成するようにしても良い。また、デンタルミラー８をハンドピース本体１に対して着脱自在とすることも可能である。
【００７７】
図１３（ａ）（ｂ）は、歯科用エアタービン或いはマイクロモータハンドピースに照明機能を持たせ、或いはその照射光により励起された蛍光または反射光により患部の内部状態を観察する機能を持った歯科用光照射装置Ｂを示す。即ち、歯牙の切削工具９１が装着されるヘッド部９のネック部に出光部１４が設けられ、この出光部１４からの出光方向は、切削工具９１の先端部近傍に指向されている。出光部１４は上記各実施例と同様に構成され、またハンドピース本体１には、通常のエアタービン或いはマイクロモータハンドピースと同様の切削工具駆動手段や作用媒体供給管路の他に、上記と同様、給気管路、排気管路、ヒートシンク等からなる冷却手段が内装されている。
【００７８】
本実施例における出光部１４からは、白色光が照射され、被治療部位の照明に供される。従って、術者は出光部１４から歯牙に照射しながら、切削工具９１を作動させて歯牙の切削等を行うことができる。尚、１０はカップリング部としてのハンドピース基部であり、該基部１０には、上記作用媒体の供給管路や切削工具作動用電源コードの他に、上記と同様の発光体冷却用管路や電源コードを内装するホース（不図示）が接続されており、該基部１０をハンドピース本体１の基端部に接続した時には、これらがハンドピース本体１内の対応する管路等に夫々接合されることは言うまでもない。
【００７９】
図１４は、歯科の診療装置に付設されるデンタルライト（無影灯）に本発明の医療用光照射装置を適用する例を示し、図１５（ａ）は図１４のＺ方向の矢視図であり、図１５（ｂ）はその変形例を示す。図１４において、１００は歯科診療台であり、基台１０１上に上下昇降可能に座板１０２が支持され、該座板１０２の一端に背板１０３が起伏自在に連接されている。１０４は、うがい用スピットンであり、歯科診療台１００の側部に設置されている。１０５は、本発明の医療用光照射装置としてのデンタルライトＣを上下及び水平旋回可能に支持するハンガーアームである。１０６は、歯科診療台１００の昇降／傾動あるいは各種ハンドピースの駆動等をオン・オフする為のフートスイッチである。
【００８０】
本歯科診療台１００では、その上に仰臥した患者の口腔内が上記デンタルライトＣによって照射される。図１５（ａ）では出光部１４に６個の発光ユニットＬ…を組込んだ例が示され、図における上段は発光素子が青色ＬＥＤチップからなり、下段は白色ＬＥＤチップからなることを示す。この例では、口腔内を通常の無影灯のように照明する時は、下段の発光ユニットＬ…を点灯させ、一方、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる場合は上段の発光ユニットＬ…を点灯させるよう切替え制御がなされる。
【００８１】
図１５（ｂ）の例は、各発光ユニットＬ…毎に青色ＬＥＤチップと白色ＬＥＤチップを備えるもので、上記のような口腔内照明及び補綴用光重合樹脂の硬化の使い分けは、各発光ユニットＬ…毎の青色ＬＥＤチップ及び白色ＬＥＤチップの適宜切替えオン・オフ制御によってなされる。尚、図には示さないが、出光部１４内には上記と同様の冷却手段が備えられていることが望ましい。そして、各冷却用管路や発光体用電源コード等を、ハンガーアーム１０５内を経て、歯科診療台１００近傍に設置された圧縮空気発生源や電源等に接続し、或いはデンタルライトＣ内に圧縮空気発生源や電源等を組込むことなど適宜採択される。
【００８２】
尚、上記実施形態では、歯科用の光照射装置に適用した例を述べたが、その他の医療用にも適用可能である。また、出光部１４の形状を更に扁平なものとして、口腔内での操作性を高めるようになすことも、用途に応じて適宜採択されるものである。更に、上記実施形態では冷却エアやヒートシンクによる冷却手段を採用しているが、これらに代えペルチェ素子により行うことも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る医療用光照射装置によれば、発光体を構成する発光素子から側方に放射する光は、環状反射部材により前方に反射されるから、この反射光も被照射部に照射するよう指向され、発光素子の持つ発光能力が有効に活用される。従って、発光素子を多く配列しなくとも高出力が得られ、小型化が図られる。また、レンズ部材により発光体が保護され、その汚染や毀損が防止される。
【００８４】
そして、レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されるよう、環状反射部材及びレンズ部材の形状が設定されるから、この所定の照射域が、治療対象域であれば、出射光が治療対象域で有効に活用され、目的の治療が効率的且つ精度良く実行される。特に、請求項２の発明の場合のように、上記所定の照射域が、出射光の光軸を中心とする略円筒形の領域であって、この照射域にあっては、光軸に直交する各照射野の面域内での照度分布が略均一であり、且ついずれの照射野における照度も略同じであれば、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化させる場合にあっては、この所定の領域内に歯牙表面を位置付けることにより、均質且つ速やかな硬化を実行することができる。
【００８５】
また、請求項３乃至９の発明に係る医療用光照射装置によれば、照射目的や要求される照射エネルギーに応じ、適宜形状の環状反射部材を採用することができる。特に、上記環状反射部材の反射面の断面形状が、凹曲線状であり（請求項５）、且つこの凹曲線が、楕円弧からなるもの（請求項６）或いは複数の直線による屈曲線からなるもの（請求項７）の場合は、発光体の側方に放射する光も、レンズ部材側に反射されるから、発光体の発する光が無駄なく活用され、高出力が得られる。また、反射光を狭い範囲に集光させ易く、照射野における照射密度を大きくすることができる。
【００８６】
環状反射部材の反射面の断面形状が、凸曲線状である（請求項８）場合、この凸曲線が放物線の一部からなり、上記環状反射部材とレンズ部材とが合体する位置でのこの放物線の接線が、発光体から直接レンズ部材に指向される照射光の内の最外部に位置する照射光の光路線に合致する（請求項９）ようにすれば、発光体から発せられる光の略全てがレンズ部材に入光されることになる。
【００８７】
また、レンズ部材を、請求項１０或いは１１の発明のように構成すると、口腔内に挿入され使用される歯科用の光照射装置においては極めて衛生的である。また、中央の曲面部を曲率半径の小さな球状面とすれば、発光体から直接この中央の曲面部に入光し出光する光束は、被照射部の照射すべき領域において均一な光量を以って集光されたものとなる。更に、周辺の傾斜面における発光体からの直接光および反射部材からの反射光は均一に屈折されて出光され、これらも上記照射すべき領域に均一な光量を以って集光される。
【００８８】
このように、環状反射部材やレンズ部材の形状を適宜設定することにより、レンズ部材からの略全ての出射光が所定の照射域に指向されるようになされる。特に、請求項２２の発明のように、歯牙の補綴光重合樹脂の硬化に供せられる場合、光重合樹脂の補綴域では単位面積当りの照度が大きくなり且つ均一に照射されるから、補綴用光重合樹脂はその表面から深部に至り速やか且つ均質に硬化が促進される。
【００８９】
また、請求項２３或いは請求項２４の発明のように、レンズ部材の入光側面及び／又は出光側面に、反射防止膜のコーティングを施したり、撥水及び撥油性のコーティングを施せば、光の反射による無駄な散乱をなくして透過性を高め、且つ、口腔内で使用する際に補綴用光重合樹脂や唾液或いは油分の付着による汚染が生じにくくなり、光重合に必要な光量を得るのに大きく寄与する。
【００９０】
請求項１２の発明に係る医療用光照射装置においては、出光部を構成する各部品を取外し、個別にオートクレイブ等による滅菌消毒が可能となり、また、使用目的に応じて集光特性等の異なる別部品に交換することも任意になされ、多様な治療が可能となる。更に、これら部品の装着が、Ｏリングを介して気密一体的になされるから、部品のがたつきもなく、発光体、環状反射部材及びレンズ部材で囲まれる空域に冷却エアを導入し、これらを冷却せんとする場合、冷却エアがリークすることがなく、冷却がより効率的になされる。
【００９１】
請求項１３の発明によれば、本装置は口腔内に挿入される歯科用のハンドピースに適用され、術者は上記光照射装置本体を把持し、その先端部を口腔内に挿入し、出光部を治療対象部に接近させ、発光体を発光させることにより歯牙に補綴された光重合樹脂の硬化や治療歯牙の照射がなされる。従って、従来の光重合装置では難しかった奥歯に補綴された光重合樹脂の硬化処置もし易くなる。
【００９２】
そして、請求項１４の発明のように、上記光照射装置本体が、上記ハンドピースの基部に対して着脱自在とされていると、光照射装置本体をハンドピースの基部から取外し、オートクレイブ等で消毒滅菌させたり、被治療部位の状態に応じて他の光照射装置本体に取り替えたりすることもできる。また、上記基部をエアタービンハンドピースのカップリング部とすれば、エアタービンハンドピースの本体部及び光照射装置本体を取替え接続することにより両者を兼用することができる。
【００９３】
このようなハンドピースタイプの場合、請求項１３〜１５の発明のように様々な態様への適用が可能であり、目的用途や取扱性等を勘案し適宜採択され、例えば家庭内でのホームブリーチング用としての適性も増大する。
【００９４】
上記発光体を構成する発光素子を、請求項１６の発明のようなベアチップとし、或いは、請求項１７の発明のように、基板上に複数のベアチップを配置した集積ウエハーとし、更には、これらベアチップを、請求項１８の発明のように、その光を出射する側が透明な樹脂でモールドするようにすれば、チップ自体が小さいから、複数のベアチップを集積し、容易に小型、高出力の発光体を形成することができる。
【００９５】
上記発光体を、光重合樹脂を硬化させるのに適した波長の光を発光する発光素子により構成し（請求項１９）、白色光を発光する発光素子から構成（請求項２０）すれば、前者を、前記のような補綴用光重合樹脂の硬化に、後者を被治療部位の照明等に好適に使用することができる。これら２種の発光体を各々備えた出光部を光照射装置本体に対し着脱自在とし、これら出光部を取替え使用することが可能なようにすることができる。また、請求項２１の発明のようにこれら２種の発光体を１つの光照射装置本体に設け、スイッチの切替え操作により照射光を選択するようになすことも可能である。このような２種の発光体の選択使用は、歯科治療等の効率化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医療用光照射装置をハンドピースタイプの歯科用光重合装置に適用した例を示す一部破断外観図である。
【図２】図１におけるＸ部の拡大図である。
【図３】発光素子からの放射光の概略的挙動を示す説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は形状が異なる３種の環状反射部材と、レンズ部材とを組合わせた出光部の例を示し、（ａ）は、環状反射部材の反射面の断面形状が凹曲線状であり、且つこの凹曲線が楕円弧からなるものを、（ｂ）は、同凸曲線状であり、且つこの凸曲線が放物線の一部からなるものを、（ｃ）は、同凹曲線状であり、且つこの凹曲線が２本の直線による屈曲線からなるものを夫々示す要部の断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図４（ａ）に示した例における光照射パターンを分解して説明する図であり、（ａ）は直接レンズ部材に入光する場合を、（ｂ）は環状反射部材による反射光がレンズ部材に入光する場合を、（ｃ）はこれら両パターンが重なった状態（実際の照射パターン）を示す。
【図６】図４（ａ）の例を用いた場合の、出光端面から５ｍｍの位置における相対照度（％）の測定データをグラフ化したものである。
【図７】（ａ）（ｂ）は、図４（ａ）（ｂ）の例を用いた場合の、出光端面からの位置の変化に基づく相対照度（％）の測定データの変化をグラフ化したものである。
【図８】（ａ）（ｂ）は、発光体の他の実施例を示し、（ａ）はその平面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図を夫々示す。
【図９】同変形例を示す図８（ｂ）と同様図である。
【図１０】コードレスタイプの歯科用光重合装置の例を示す一部破断外観図である。
【図１１】図１の歯科用光重合装置の変形例を示す一部破断外観図である。
【図１２】ミラータイプの歯科用光重合装置の外観図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は、歯科用エアタービン或いはマイクロモータハンドピースに照明機能を持たせた歯科用光照射装置を示し、（ａ）は全体外観図、（ｂ）はその要部の拡大図である。
【図１４】歯科の診療装置に付設されるデンタルライトに本発明の医療用光照射装置を適用した例を示す外観図である。
【図１５】（ａ）は図１４のＺ方向の矢視図であり、（ｂ）はその変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２、Ａ３    歯科用光重合装置（医療用光照射装置）
Ｂ      エアタービン或いはマイクロモータハンドピース（医療用光照射装置）
Ｃ      デンタルライト（医療用光照射装置）
１      ハンドピース本体（光照射装置本体）
１０    ハンドピース基部
１４    出光部
１５    電源（電池）
１７    制御部
２      発光体
２０    基板
２１    発光素子
２２    樹脂モールド
３      環状反射部材
３１    反射面
４      レンズ部材
４１    入光側面
４１ａ  入光側面の中央部
４１ｂ  入光側面の周辺部
５      ねじ式キャップ部材
５３    Ｏリング
Ｓ      接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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