(57)【要約】【課題】高出力化、小型化が可能で且つ発熱を効率的に抑えることができる冷却手段を備えた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透光部材４と、上記発光体２、反射部材３及び透光部材４で囲まれた空域７に給気するための給気管路１１及び該空域７から排気する為の排気管路１３からなる冷却手段１１３とを備えたものとする。【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透過する透光部材と、上記発光体、反射部材及び透光部材で囲まれた空域に給気するための給気管路及び該空域から排気する為の排気管路からなる冷却手段とを備えた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、
上記透光部材が、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透過し、略平行光として出射させるレンズ部材からな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、
上記反射部材には、上記給気管路及び上記空域間を連通させる為の給気用連通孔と、上記空域及び上記排気管路間を連通させる為の排気用連通孔とが形成され、該給気管路からの冷却用気体は給気用連通孔を介して上記空域に導入されると共に、上記排気用連通孔を介して排気管路から排出されるようにした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、
上記反射部材及び透光部材は、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透光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５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記発光体の支持体の背面にはヒートシンクが取付けられ、該支持体の背面及びヒートシンクは、上記排気管路内に位置するようにしたことを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の医療用光照射装置において、
上記支持体が上記発光素子の基板であることを特徴とする医療用光照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至６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８】
請求項７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９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記給気管路の基部は、光照射装置本体内に装備された送気手段に連接されてい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８のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記給気管路の基部は、光照射装置本体外に装備された送気手段に連接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７乃至９のいずれかに記載の医療用光照射装置において、
上記光照射装置本体に、電源部及び制御部が内蔵され、上記発光素子及び送気手段の駆動制御をこの電源部及び制御部により行う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１２】
請求項１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１３】
請求項１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１４】
請求項１２又は１３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１５】
請求項１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１６】
請求項１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１７】
請求項１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。
【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、一般に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る。また、上記発光素子は、単体では発熱がないが、複数個で構成するとその発熱が無視できなくなる。特に、歯肉や頬に接する頻度の高い歯科用光照射器では、このような発熱は好ましくないため、上記特許文献１及び２では、更に発光素子を冷却する為の手段を設けている。
【０００８】
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、高出力且つ小型化が実現され、しかも、発熱を抑えるような措置も講じられているので、その実用価値は高く評価されているが、なお、以下のような問題点も指摘されるようになった。即ち、上記冷却手段は、主に発光素子の基板側から行おうとするものであり、発光素子の前面（発光側面）や上記集光手段或いは導光手段を積極的に冷却するものではない為、その冷却効果にまだ不十分さがあることは否めなかった。特に、発光素子の前側に配置される集光手段或いは導光手段は、歯肉等に接することが多く、この部分の発熱抑制が十分でないと歯科診療に支障を来たす原因ともなる。
【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発熱を効率的に抑えることができる冷却手段を備えた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透過する透光部材と、上記発光体、反射部材及び透光部材で囲まれた空域に給気するための給気管路及び該空域から排気する為の排気管路からなる冷却手段とを備えたことを特徴とする。
【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透光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、発光体、反射部材及び透光部材で囲まれた空域に給気して、発光体の前面、反射部材の反射面及び透光部材の内面を積極的に冷却するようにしたから、出光部の発熱抑制が効果的になされ、口腔内での発熱による障害が特に問題とされる上記歯科用光照射装置の適性が大となる上に、発光素子の熱に対する耐久性も向上する。また、冷却気体の上記空域への導入により、透光部材内面の曇り発生が抑制され、使用中の照度低下を来たす懸念もない。更に、小型であることもさることながら、デンタルライトその他の医療用無影灯のように、高出力が優先される照射装置の場合でも、この冷却手段により効果的に冷却されるから、発光素子を多数配列することも可能となる。
【００１３】
請求項２の発明に係る医療用光照射装置は、上記透光部材が、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透過し、略平行光として出射させるレンズ部材からなることを特徴とする。透光部材をこのようなレンズ部材とすると、該透光部材からの出射光は均質な平行光とされ、単位面積当りの光量が一定に維持された状態で被照射部に照射されることになるから、例えば、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化する場合、補綴樹脂の表面だけでなく、その深部にまで照射光が及び、その重合硬化が極めて効率的且つ均一になされる。
【００１４】
請求項３の発明に係る医療用光照射装置は、上記反射部材には、上記給気管路及び上記空域間を連通させる為の給気用連通孔と、上記空域及び上記排気管路間を連通させる為の排気用連通孔とが形成され、該給気管路からの冷却用気体は給気用連通孔を介して上記空域に導入されると共に、上記排気用連通孔を介して排気管路から排出されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成すると、給気管路からの冷却用気体は、常に、給気用連通孔→空域内滞留→排気用連通孔→排気管路、の一連の還流管路に沿って流動し、上記空域内に滞留する間、環状反射部材を管路として、発光体（発光素子）の前面、反射部材の反射面及び透光部材の内面に直接噴射されることになるから、これら各部位の冷却が極めて効率的になされる。
【００１６】
請求項４の発明に係る医療用光照射装置は、上記反射部材及び透光部材が、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透光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。
【００１７】
このように、反射部材及び透光部材が、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、上記冷却手段の冷却用気体がリークすることがなく、冷却がより効率的になされる。
【００１８】
請求項５の発明に係る医療用光照射装置は、上記発光体の支持体の背面にはヒートシンクが取付けられ、該支持体の背面及びヒートシンクは、上記排気管路内に位置するようにしたことを特徴とする。そして、この支持体は、望ましくは発光素子の基板からなる（請求項６）。ヒートシンクとしては、アルミ板等の比熱の小さな金属板が使用される。また、基板は、セラミック基板、アルミナ基板、或いは絶縁コートされた金属基板等からなる。
【００１９】
このように、発光体の支持体、即ち発光素子の基板にはヒートシンクが取付けられているから、発光体はその背後からも冷却される。しかも、基板及びヒートシンクは、排気管路内に位置し、冷却気体の気流下に晒されるから、基板は冷却気体によって冷却されると共にヒートシンクに蓄積される熱も逐次排出され、常に基板の排熱に好適に供される。
【００２０】
請求項７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。また、上記給気管路及び排気管路が、このハンドピース内に存在することになるから、給気管路及び排気管路内での上記冷却気体の還流により、ハンドピース自体も冷却され、術者の取り扱いにも支障を来たすことがない。
【００２１】
そして、請求項８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気体として、電源が発光体の電源として供せられる。
【００２２】
このようなハンドピースタイプの場合、請求項１０の発明のように上記給気管路の基部は、光照射装置本体外に装備された送気手段（コンプレッサー等）に連接されることになるが、請求項１１の発明のように、本発明装置がコードレスタイプに構成される場合は、上記給気管路の基部が、光照射装置本体内に装備された送気手段（ファン等）に連接されるようにし（請求項９）、上記光照射装置本体に、電源部及び制御部を内蔵し、上記発光素子及び送気手段の駆動制御をこの電源部及び制御部により行うようにすることができる。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。
【００２３】
上記発光体を構成する発光素子としては、請求項１２の発明のように、ベアチップであること、或いは、請求項１３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１４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。
【００２４】
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（請求項１５）たものや、白色光を発光する発光素子から構成された（請求項１６）ものが採用される。前者は、前記のような補綴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１７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。
【００２５】
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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透光部材４とよりなる。発光体２は、基板（支持体）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。
【００３０】
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。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内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。
【００３１】
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。
【００３２】
透光部材４は、ガラス或いは硬質透明樹脂（アクリル樹脂等）によるレンズ部材からなり、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及び透光部材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。
【００３３】
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。
【００３４】
次いで、上記環状反射部材３の前方開口部に透光部材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、透光部材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及び透光部材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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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（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、更に透光部材４を透過して歯牙の目的部位に照射される。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、この反射光も透光部材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。
【００３８】
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及び透光部材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、透光部材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。
【００３９】
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、透光部材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。
【００４０】
透光部材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、透光部材４をレンズ部材で構成することにより、環状反射部材３からの反射光も含み該透光部材４を透過する光を全体として略平行且つ均一な光束とすることができる。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。図において実線は、発光素子２１から直接透光部材４に入光して該透光部材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で反射した後透光部材４に入光し、透過する光の光路を示す。
【００４１】
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）Ｔからの距離が１〜１０ｍｍとなるよう透光部材４の出射端面を位置させ、発光体２のスイッチをオンとする。尚、歯牙表面Ｔにおける照射エリアの径が５〜１２ｍｍとなるよう設定されることが望ましい。このように全体が略平行且つ均一な照射パターンで、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、補綴光重合樹脂が速やか且つ均質に硬化される。
【００４２】
図では、環状反射部材３の反射面３１がその断面形状を直線状としているが、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、反射光線が透光部材４を透過後出来るだけ互いに平行に指向されるようになされる。一方、レンズ部材としての透光部材４は、そ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。
【００４３】
上記環状反射部材３の反射面３１の形状と透光部材４の内外面の形状とが相互に関連し合い、補綴光重合樹脂の硬化に適正な平行照射パターンを得ることができる。また、透光部材４の平面又は平面に近い凸面の外面形状は、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。更に、ガラスレンズからなる透光部材４は、両面に光の透過率を向上させるための反射防止膜（ＡＲコート）処理を施すことにより、光重合に必要な光量を保つことができる。また、外面には撥水及び撥油性を向上させるための撥水及び撥油コート処理を施すことにより、口腔内での使用の際に補綴用光重合樹脂や唾液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の低下を防止する。更には、ＡＲコート処理と撥水及び撥油コート処理を兼ねたコーティングを施すことや、レンズ自体の材料中に撥水及び撥油性部材を混入させても同じ効果が得られる。尚、上記ＡＲコートに使用される材料の主成分としては、フッ化マグネシウム等が挙げられ、また、ＡＲコートに撥水及び撥油性を加えたものの主原料としては、パーフルオロアキシルシランと酸化混合物が挙げられる。
【００４４】
図４（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５はその変形例を示す図４（ｂ）と同様図である。図４（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。
【００４５】
この発光体２は、図４（ｂ）に示すように環状反射部材３及び透光部材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及び透光部材４の作用とも相俟って、透光部材４からの出射光を平行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。
【００４６】
図５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４及び図５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。
【００４７】
図６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。
【００４８】
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。
【００４９】
図７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６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。
【００５０】
図８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、補綴光重合樹脂の硬化を行うことができる。
【００５１】
図８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ことは当然である。そして、図１や図７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６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。
【００５２】
尚、図８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。
【００５３】
図９（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。
【００５４】
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。
【００５５】
図１０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１１（ａ）は図１０のＺ方向の矢視図であり、図１１（ｂ）はその変形例を示す。図１０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。
【００５６】
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１１（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。
【００５７】
図１１（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は言うまでもない。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。
【００５８】
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。
【００５９】
【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、透光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。そして、発光体、反射部材及び透光部材で囲まれた空域に給気して、これらを積極的に冷却するようにしたから、出光部の発熱抑制が効果的になされ、口腔内での発熱による障害が特に問題とされる上記歯科用光照射装置への適性が大となる上に、発光素子の熱に対する耐久性も向上する。また、冷却気体の上記空域への導入により、透光部材内面の曇り発生が抑制され、使用中の照度低下を来たす懸念もない。更に、デンタルライトその他の医療用無影灯のように、高出力が優先される照射装置の場合でも、この冷却手段により効果的に冷却されるから、発光素子を多数配列することも可能となる。
【００６０】
また、請求項２の発明に係る医療用光照射装置のように、透光部材からの出射光を均質な平行光とすると、単位面積当りの光量が一定に維持された状態で被照射部に照射されることになるから、例えば、歯牙に補綴された光重合樹脂を硬化する場合、補綴樹脂の表面だけでなく、その深部にまで照射光が及び、その重合硬化が極めて効率的且つ均一になされる。
【００６１】
請求項３の発明に係る医療用光照射装置のように構成すると、給気管路からの冷却用気体は、常に、給気用連通孔→空域内滞留→排気用連通孔→排気管路、の一連の還流管路に沿って流動し、上記空域内に滞留する間、環状反射部材を管路として、発光体（発光素子）の前面、反射部材の反射面及び透光部材の内面が冷却用気体に直接触れることになるから、これら各部位の冷却が極めて効率的になされる。
【００６２】
請求項４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、上記冷却手段の冷却用気体がリークすることがなく、冷却がより効率的になされる。
【００６３】
請求項５或いは請求項６の発明に係る医療用光照射装置においては、上記発光体の支持体、即ち発光素子の基板にヒートシンクが取付けられているから、発光体はその背後からも冷却される。しかも、基板及びヒートシンクは、排気管路内に位置し、冷却気体の気流下に晒されるから、基板は冷却気体によって冷却されると共にヒートシンクに蓄積される熱も逐次排出され、常に基板の排熱に好適に供される。
【００６４】
請求項７の発明に係る医療用光照射装置は、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明がなされる。また、上記給気管路及び排気管路が、このハンドピース内に存在することになるから、給気管路及び排気管路内での上記冷却気体の還流により、ハンドピース自体も冷却され、術者の取り扱いにも支障を来たすことがない。
【００６５】
そして、請求項８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。
【００６６】
このようなハンドピースタイプの場合、請求項９〜１１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。
【００６７】
上記発光体を構成する発光素子を、請求項１２の発明のようなベアチップとし、或いは、請求項１３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１４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。
【００６８】
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１５）、白色光を発光する発光素子から構成（請求項１６）すれば、前者を、前記のような補綴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１７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）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５】同変形例を示す図４（ｂ）と同様図である。
【図６】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７】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８】ミラータイプの歯科用光重合装置の外観図である。
【図９】（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１０】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１１】（ａ）は図１０のＺ方向の矢視図であり、（ｂ）はその変形例を示す。
【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
１１    給気管路
１３    排気管路
１１３  冷却手段
１４    出光部
１５    電源（電池）
１６    ファン（送気手段）
１７    制御部
２      発光体
２０    基板（支持体）
２１    発光素子
２２    樹脂モールド
３      環状反射部材
３１    反射面
３２    給気用連通孔
３３    排気用連通孔
４      透光部材
５      ねじ式キャップ部材
５３    Ｏリング
６      ヒートシンク
７      空域
【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】
2004329501.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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