(57)【要約】      （修正有）【課題】口腔内で光重合性のレジン材料を硬化させるため、あるいは、矯正用又はブラケット用接着材料を硬化させる際に、小型、計量、コンパクトで患者に負担を与えない歯科用光照射器を提供する。【解決手段】ハンドピース１内にピーク発光波長の異なる複数のＬＥＤ１０を内蔵し、光照射するＬＥＤ１０を選択的に切り替え、出光端が複数に分岐したライトガイド５により、同時に複数箇所を照射することができる。内部電源９として充電池を用い、外部電源電力供給回路を併設している。【選択図】図１
2004230122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、照射光源にＬＥＤを用い、少なくとも照射器本体の外部にＬＥＤの放熱器を露出したことを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項２】
ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、照射光源にピーク発光波長の異なる複数のＬＥＤを内蔵し、光照射するＬＥＤを選択的に切り替える機構を有することを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項３】
ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、ライトガイドの出光端が複数に分岐し、分岐したライトガイドが方向調整機構を有し、同時に複数箇所を照射できることを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項４】
ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、内部電源に充電池を用い、且つ、外部電源電力供給回路を併設することを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項５】
ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、内部電源に大容量コンデンサを用いたことを特徴とする歯科用光照射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科治療等の際に用いられる歯科用光照射器に関する。
特に口腔内で光重合性のレジン材料を硬化させるために用いられる歯科用光照射器に関する。また、矯正用又はブラケット用接着材料を硬化させるために用いる歯科用光照射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯科治療分野においては、ハロゲンランプ又はキセノンランプを用いた光重合用歯科用光照射器が一般的に使用されているが、従来ランプに比べて寿命が長く、消費電力が少ないなどの特徴を有するＬＥＤ（発光ダイオード）或いは半導体レーザを用いることも提案されている。
【０００３】
例えば、特許第２９７９５２２号公報や特開２０００−２７１１５５号公報には、複数のＬＥＤの光を集光し、照射する光重合器が開示されている。
しかし、上記発明にはＬＥＤ駆動に関する具体的構成については記載されていない。
特開２００２−２００１００号公報にはＬＥＤの発熱を冷却するための円筒形状の放熱手段が開示されている。また、特開２００１−３２７５１７号公報や特開２００２−３０６５１２号公報には、ペルチェ素子や冷却ファンを配置した光照射器が開示されている。
しかし、上記発明は構造が複雑で部品点数が多く重くなる問題があった。
特開２００２−４５３７５号公報には、多数個のＬＥＤのうち、いくつかを発光波長の異なるＬＥＤを配列したり、モジュール化された発光波長の異なるＬＥＤ光源を交換する方法が開示されている。
しかし、上記発明は、、より広い配置スペースを必要とし大型化する問題があったり、都度交換する煩雑な作業が必要で、モジュールを紛失する問題があった。
【０００４】
また、従来の光照射器はガラスファイバの硬い１本のライトガイドより光を出射させるか、本体の先端部に光源を設置し直接光重合材に照射するものであった。
しかし、従来の構成では照射端が一つのため、片側ずつしか照射することが出来ないので何回も照射を繰り返し、患者に過度の負担を与える問題があった。
【０００５】
さらに、前述特開２００２−４５３７５号公報、特開２００２−２００１００号公報、特開２００２−３０６５１２号公報及び特開２０００−２７１１５５号公報に記載の歯科用光照射器においては、バッテリ（充電電池）を内部電源としコードレスで取扱を容易とした光重合器が開示されている。しかし、バッテリ（充電電池）の具体的構成については記載されておらず、実際の使用状況においては問題点を解決したとはいえなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９７９５２２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７１１５５号公報
【特許文献３】
特開２００２−２００１００号公報
【特許文献４】
特開２００１−３２７５１７号公報
【特許文献５】
特開２００２−３０６５１２号公報
【特許文献６】
特開２００２−４５３７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
歯科用光照射器においては、口腔内で充填された光重合性レジン材料に確実に光を照射するために、小型、軽量、コンパクトであることが要求される。また、患者に過度の負担を与えないため、高出力および照射回数の低減等が要求される。
【０００８】
これらの要求に応えるため、ＬＥＤを光源とした光照射器用いることが提案されている。
ＬＥＤを光源とした光照射器においては、ＬＥＤの安定作動のため、放熱器等の冷却手段を用いてＬＥＤを冷却しなければならない。しかしながら、光源及び放熱器は樹脂製の光照射器本体に内蔵されているため放熱性が悪く、光出力を上げるためＬＥＤを増やしたり過電流を流して発熱量が多くなった場合は、ＬＥＤを損傷する問題があった。
本問題を解消するため、冷却ファンやペルチェ素子等の特別な冷却手段を用いる手法が提供されているが、構造が複雑で部品点数が多く重くなる問題がある。
【０００９】
また、歯科用レジンには広くカンファーキノンの重合開始剤が使われており、４７０ｎｍ付近をピーク波長としたＬＥＤは適している。しかし、カンファーキノン以外の重合開始剤を用いたレジン材料も存在しているため、他の波長域の光が硬化に有効な光重合材料には適さない。
それぞれのレジン材料に適したＬＥＤを適応するためには、複数の歯科用光照射器を用意する必要があった。
本問題を解消するため、多数個のＬＥＤのうち、いくつかを発光波長の異なるＬＥＤを配列する方法が提供されている。しかしながら、該方法においては、実際に硬化させようとするレジン材料に必要なＬＥＤよりも多くのＬＥＤを配列していることになり、より広い配置スペースを必要とし、大型化する問題がある。
また、一般的に配置スペースが広くなると集光効率は低くなる傾向にあり、光量の低下を生じるため、ＬＥＤ数を増やさなければならず、さらに大型化する問題があった。
また、モジュール化された発光波長の異なるＬＥＤ光源を交換する方法も提供されている。しかし、モジュール化された発光波長の異なるＬＥＤ光源を交換する方法においては、都度交換する作業が必要で煩雑であり、紛失してしまう問題もある。
【００１０】
また、従来の光照射器はガラス若しくはプラスチック製ファイバの硬い１本のライトガイドより光を出射させるか、本体の先端部に光源を設置し直接光重合材に照射するものであった。例えば歯科矯正に用いられるブラケット接着のようにブラケットの両サイドを光重合性接着材にて固定している。
しかしながら、従来の構成では照射端が一つのため、片側ずつしか照射することが出来ないので何回も照射を繰り返し、患者に過度の負担を与える問題があった。
【００１１】
さらに、取扱を容易にするため、バッテリを内部電源としコードレスとした光重合器が提供されている。
バッテリは、通常、一次電池と二次電池に分類される。
一次電池には、マンガン電池やアルカリ電池等があるが、充電による繰り返し使用が出来ないため、都度交換を必要とするので作業が繁雑であり、常に交換の電池を準備しておかなければならない問題があった。
二次電池には、ニッカド電池やリチウム電池等の充電電池があるが、これら充電電池は、通常、充電に１〜２時間を要するため、充電電池を使い切ってしまった場合や充電を忘れていた場合などはすぐに使用することが出来ない問題があった。
【００１２】
さらに、充電電池は充電に長い時間がかかる問題から、充電池の容量は少なくとも術者が１日に使用する以上の充電池の容量を想定しておくことが必要であり、過度の充電池容量となるように設計せざるをえない問題もあった。
さらに、該充電電池の寿命は２〜３年と短く、高価な充電電池を頻繁に取り替えなければならない問題もあった。
また、該電池類は非常に重く、内蔵した場合、術者に負担がかかる問題もあった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の歯科用光照射器を提供する。
【００１４】
本発明は、ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、照射光源にＬＥＤを用い、少なくとも照射器本体の外部にＬＥＤの放熱器を露出したことを特徴とする歯科用光照射器を提供する。
【００１５】
本発明は、ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、照射光源にピーク発光波長の異なる複数のＬＥＤを内蔵し、光照射するＬＥＤを選択的に切り替える機構を有することを特徴とする歯科用光照射器を提供する。
【００１６】
本発明は、ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、ライトガイドの出光端が複数に分岐し、分岐したライトガイドが方向調整機構を有し、同時に複数箇所を照射できることを特徴とする歯科用光照射器を提供する。
【００１７】
本発明は、ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、内部電源に充電電池を用い、且つ、外部電源電力供給回路を併設することを特徴とする歯科用光照射器を提供する。
【００１８】
本発明は、ライトガイドからの照射光によって歯科光重合レジンを光重合する歯科用光照射器において、内部電源に大容量コンデンサを用いたことを特徴とする歯科用光照射器を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
放熱器は、熱伝導効果の高い材料が好ましく、銅若しくは高熱伝導性樹脂等の材料でもよいが、さらに好ましくは、アルミ合金材料である。
【００２０】
上記構造において、放熱器の露出とは、放熱器の外表面が光照射器本体のカバー等で外気との熱交換を阻害されない状態である。例えば、放熱器が光照射器本体の内部に設置されていても、充分な開口面積を持つスリットにより外気との熱交換が可能で有れば、上記構成に含まれる。
好ましくは、放熱器はＬＥＤ周りの光照射器本体の一部に構成される。
【００２１】
さらに好ましくは、放熱器の露出部はフィン状の凹凸加工がされてあるものである。
【００２２】
選択的に切り替える機構とは、例えば複数個のＬＥＤを配置したカートリッジをライトガイドの前に設置し、手動若しくは電動にて所望のＬＥＤをライトガイドの入光部に導く手段である。
【００２３】
上記切替機構において、カートリッジの上下若しくは左右のスライド機構でもよいが、好ましくは、カートリッジのリボルバー式回転機構である。
選択的に切り替える機構とは、例えば複数個のＬＥＤを配置したカートリッジをライトガイドの前に設置し、手動若しくは電動にてカートリッジの位置を移動せしめ、所望のＬＥＤ光をライトガイドの入光部に導く手段である。
複数個のＬＥＤは、それぞれ異なるピーク発光波長を有し、選択されたＬＥＤのみ発光する。
好ましいピーク発光波長は、４００〜５００ｎｍ更に好ましくは４２０〜４８０ｎｍまた更に好ましくは４２５〜４３５とｎｍ４６５〜４７５ｎｍのＬＥＤを適宜選択するものである。さらに好ましくは、３７０〜３９０ｎｍを加えるのがよい。
【００２４】
ライトガイドは、光ファイバを束ねた入光部から分岐部において複数の束に分岐され、出光部となっている。分岐する本数は何本でもよいが、本数が多くなるにつれ光出力が落ちるので重合能力は低下していく。好ましい分岐本数は２〜４本である。
光ファィバーは、ガラス若しくはプラスチックでもよいが、好ましくは石英ガラスである。
入光部、分岐部は、ステンレス製ロッドでカバーされ、出光部は、ステンレス製のセミリジッドチューブでカバーされ、出光端はステンレスロッドでカバーされているのが好ましい。この様な、分岐したライトガイドの方向調整機構をもつことにより、歯科矯正に用いられるブラケット装着のように別々の照射位置、角度を持つブラケットの両サイドを同時に光硬化するのに好適である。
ライトガイドの出光端とは、光を放射するライトガイドの端部の事である。
分岐したライトガイドが方向調整機構を有するとは、分岐した出光部はステンレス製のセミリジッドチューブでカバーされ、任意の形状に曲げてその状態を保持でき、照射方向を調整できることである。
複数箇所を照射できるとは、複数の方向から同一の場所の照射する場合と複数の場所を同時に照射する場合とを含む概念である。
【００２５】
上記構造によると、通常は内部電源の充電電池により光照射器に電力を供給するが、充電電池が未充電の状態の時には、外部電源装着部に外部電源を装着することにより、併設された外部電源供給回路が電源供給経路を充電電池から外部電源に切り替え、光照射器に電力を供給する。
外部電源電力供給回路は、充電池と外部電源の電源供給経路の切替機能とともに、外部電源の電圧を光照射に好適な電圧に調整する電圧調整機能を有する。外部電源は一般家庭用電源（日本国内では、交流１００Ｖ）が望ましい。
【００２６】
大容量コンデンサは電気二重層コンデンサであることが好ましい。
大容量コンデンサの容量は２００〜１２００Ｊ（ジュール）好ましく、更に好ましくは５００〜９００Ｊである。
【００２７】
具体的な本発明の内容を図を用いながら説明する。
図１は、本発明に係わる歯科用光照射器のハンドピース１の断面正面図である。ハンドピース１は、ケース２と、放熱ケース３と、チャック４、ライトガイド５より構成される。なお、ケース２と放熱ケース３は別ピースとしたが、ケース２と放熱ケース３を一体としてもよい。
【００２８】
ケース２は樹脂材料から形成され、照射時間の設定及び表示をする設定・表示部６及び照射を実行する照射スイッチ７が設けられており、ケース２内には、照射を制御する制御基板８，光源の電源となる内部電源９が納められている。内部電源９は、大容量コンデンサであるが、乾電池、ニッカド電池、若しくはリチウム電池としてもよい。また、内部電源９をパワー回路とし、外部電源を入力してもよい。
【００２９】
放熱ケース３は、熱伝導効果の高いアルミ合金から作られているが、銅若しくは高熱伝導性樹脂としてもよい。放熱ケース３内には、熱伝導性の優れた流体、例えば伝熱シリコーンを介してＬＥＤ１０が設けられており、集光率を上げるため、ＬＥＤ１０の前に集光レンズを配置してもよい。
【００３０】
図２は、本発明による複数個のＬＥＤ切替手段を用いた光照射器の断面図である。
ハンドピース１は、ケース２と、チャック４、ライトガイド５より構成される。ケース２内には、発光波長の異なる複数個のＬＥＤ１０が円状に設置された円筒状のカートリッジ３ａが設けられている。カートリッジ３ａは中心部がケース２に支持されており、リボルバー式に回転し、所望のＬＥＤ１０がライトガイド５の前に設置出来るようになっている。
カートリッジ３ａは、アルミ合金で作られており、ＬＥＤ１０の放熱機能も兼ね備えている。
【００３１】
図３は、本発明による分岐ライトガイドの外観図である。ライトガイド５は、入光部５ａ、分岐部５ｂ，出光部５ｃよりなる。
ライトガイド５は、入光部５ａのファイバー束径が６〜１２ｍｍとなる素線径１０μｍ〜２０００μｍの光ファイバーを数百〜数千本束ねられている。
光ファイバーは、分岐部５ｂで複数の束に分けられ、出光部５ｃとなっている。
光ファイバーは、石英ガラスで作られているが、ガラス若しくはプラスチックでもよい。
入光部５ａ、分岐部５ｂは、ステンレス製ロッドでカバーされている。出光部５ｃは、ステンレス製のセミリジッドチューブでカバーされ、出射端はステンレスロッドでカバーされている。セミリジッドチューブは、任意の形状に曲げて、その状態を保持することができる。
【００３２】
図４は本発明による内部電源に充電池を用い、且つ、外部電源電力供給回路を併設していることを特徴とする歯科用光照射器の回路構成図である。本体内に光源１１と電源である充電池１３、充電部１６、電源供給切替回路１２、外部電源１５の接続部である外部電源装着部１４を備えている。
照射開始時に電源供給切替回路１２は外部電源装着部１４の電圧値により外部電源１５の有無を判断し、光源１１に電力を供給する経路を、外部電源１５が接続の場合は外部電源１５を選択し、未接続の場合は充電池１３を選択する。
外部電源１５が外部電源装着部１４に接続され、且つ、照射が行われていない場合、電源供給切替回路１２は充電部１６に電力を供給し、充電池１３の充電を行う。
【００３３】
図５は本発明による内部電源に大容量コンデンサを用いたことを特徴とする歯科用光照射器の回路構成図である。本体内に光源１７と電源である大容量コンデンサ１８、接点部１９を備えている。
照射開始前に本体の接点部１９と充電器２０を接続し、本体内の大容量コンデンサ１８に蓄電する。
照射時は本体を充電器２０から外し、大容量コンデンサ１８の電力を光源１７に供給し照射を行う。
なお、本発明の大容量コンデンサは、好ましくは電気二重層コンデンサである。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の歯科用光照射器は、冷却ファン等の特別な冷却機構を用いずにＬＥＤを安定して作動することができる。
上記構成によれば、術者は異なる重合波長域の光重合材料ごとに光照射器等を用意することなく、材料に適した照射光を容易に用いることができる。
上記構成よれば、ライトガイドの出光部を複数に分岐することによって、複数箇所を同時に照射することができる。さらに、該分岐ライトガイドに屈曲性と適度な保持力を有しているので、各々の分岐ライトガイドを自在な角度に設定することができる。
上記構造とすることにより、充電池が未充電の場合でも、充電時間を待たずして光照射ができる。
【００３５】
上記構成によれば、電源に大容量コンデンサを使用することにより、数秒から数十秒の短時間で充電ができるので、充電時間を気にする必要がなく、余分な容量を確保しておく必要もない。また、大容量コンデンサはバッテリ類に比べ非常に軽いので、光照射器を大幅に軽量化でき、且つ、電源部の寿命は半永久的である。
上記構造とすることにより、放熱器は効率よく放熱することが出来、冷却ファン等の特別な冷却機構を用いずにＬＥＤを安定して作動することができる。
また、本発明の歯科用光照射器は、別の光照射器や別ピースを用意することなく、異なる重合波長域の光重合材料にも適した照射光を容易に用いることができる。
【００３６】
また、本発明の歯科用光照射器は、複数箇所を同時に照射することが可能であり、さらに、分岐ライトガイドを自在な角度に設定することができる。
また、本発明の歯科用光照射器は、電源供給切替回路が電源供給経路を充電池から外部電源に切り替え、瞬時に光照射ができる。
また、本発明の歯科用光照射器は、数秒から数十秒の短時間充電ができ、軽量、且つ、電源部の寿命は半永久的である。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歯科用光照射器の断面図
【図２】本発明の複数個のＬＥＤ切替手段を用いた歯科用光照射器の断面図
【図３】本発明の分岐ライトガイドの外観図
【図４】本発明の内部電源に充電池を用い、且つ、外部電源電力供給回路を併設していることを特徴とする歯科用光照射器の回路構成図
【図５】本発明の内部電源に大容量コンデンサを用いたことを特徴とする歯科用光照射器の回路構成図。
【符号の説明】
１  ハンドピース                ２  ケース
３  放熱ケース                  ３ａ  カートリッジ
４  チャック                    ５  ライトガイド
５ａ  入光部                    ５ｂ  分岐部
５ｃ  出光部                    ６  操作・表示部
７  照射スイッチ                ８  制御基板
９  内部電源                    １０  ＬＥＤ
１１光源                        １２電源供給切替回路
１３充電池                      １４外部電源装着部
１５外部電源                    １６充電部
１７光源                        １８大容量コンデンサ
１９接点部                      ２０充電器
【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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