(57)【要約】  歯のための複合材修復材を含む硬化性材料へのデリバリーされるエネルギーの量を管理するように構成されている閉ループ硬化機器を形成するための機器用光学センサー。閉ループ硬化機器は硬化性材料から反射している光のシグナル指標を分析し、そして該分析に基づいて光アウトプットを調節するように構成されている。【選択図】図２
2017533058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的を硬化するための歯科硬化機器であって、該標的は光エネルギーの適用に応答して硬化することができる修復材料を含み、該歯科硬化機器は、
修復材料を硬化する光エネルギーをアウトプットすることができる光源、ここで、該光源はアウトプットされる光エネルギーを変化させるように制御可能である、
光エネルギー特性を検知するための光センサー、
光センサーにカップリングされて操作可能な光学センサーフィードバックパス、ここで、該光学フィードバックパスは標的から反射されて戻る光を光センサーに送るように配置されている、ここで、前記光センサーは標的から反射して戻される光に関する光エネルギー特性を検知するように構成されている、
光センサー及び光源に操作的にカップリングされたコントローラ、ここで、該コントローラは、光センサーにより検知された光エネルギー特性に基づいて、光源からアウトプットされる光エネルギーに影響を及ぼす光源の操作特性を変動させるように構成されている、
を含む、歯科硬化機器。
【請求項２】
光学フィードバックパスは、光学フィードバックが照射ビームの範囲内になるように、歯科硬化機器からアウトプットされる光源の光の照射ビームと位置合わせされている、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項３】
前記光学フィードバックパスは照射ビームと同軸的に位置合わせされている、請求項２記載の歯科硬化機器。
【請求項４】
前記光センサーは照射ビームをシャドー化することを実質的に回避するように配置されている、請求項３記載の歯科硬化機器。
【請求項５】
前記光学パス及び光センサーはコントローラへの分離された光学フィードバックを形成し、ここで、前記コントローラは標的の表面にデリバリーされる実光強度（ｍＷ／ｃｍ２）をリアルタイムで評価するように構成されており、該評価は標的に対する歯科硬化機器の位置の距離又は角度のうちの少なくとも１つにより生じる操作者誘発変動から独立している、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項６】
前記光学センサーはリアルタイム強度光学センサーフィードバックシグナルを提供し、前記コントローラは、該光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、光源の光源強度を制御することにより補正調節を生じさせ、それで、コントローラは標的の表面にデリバリーされる実光強度を安定化させる、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項７】
前記コントローラは標的上の光強度の時間積分を決定するための基準として、光学センサーフィードバックシグナルをさらに使用するようにプログラムされており、前記コントローラは標的の表面にデリバリーされる実合計エネルギーをリアルタイムで計算するようにプログラムされている、請求項６記載の歯科硬化機器。
【請求項８】
前記実合計エネルギーはｗ／ｃｍ２  ＊  ｔｓｅｃ．での強度に等しいジュール／ｃｍ２でのエネルギーで表現される、請求項７記載の歯科硬化機器。
【請求項９】
前記コントローラは活性露光の時間をさらに管理することによりデリバリーされるエネルギー量を制御するために光源を制御するための基準としてジュール／ｃｍ２のリアルタイム計算を使用する、請求項７記載の歯科硬化機器。
【請求項１０】
前記光学センサーフィードバックパスは光源が標的にエネルギーをアウトプットする光デリバリーパスとともに共有されており、
ここで、前記コントローラは光源からの光エネルギーアウトプット及び標的からの反射光を差異として又は比率として評価するようにプログラムされており、ここで、光エネルギーアウトプット及び反射光の指標であるシグナルは共有された光デリバリーパス内から得られる、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１１】
光エネルギー特性に基づいた組み込み診断（ＢＩＤ）をさらに含む、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１２】
ＢＩＴは光源の問題、バッテリーの問題及び先端汚染のうちの少なくとも１つを検知する能力を含む、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１３】
前記コントローラは硬化操作がボタンにより作動されるときに光源からの光エネルギーアウトプットのパスに標的が存在していることを確認し、そして標的が存在していないとの決定に応答して、光源を脱作動するように構成されている、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１４】
前記コントローラはマイクロ秒のオーダーでの時間枠で存在を決定しそして光源を脱作動するようにプログラムされている、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１５】
前記ターゲットは歯科対象物又は不透明対象物である、請求項１記載の歯科硬化機器。
【請求項１６】
光硬化性材料の硬化操作を行うための硬化機器の操作方法であって、該方法は、
光源から光エネルギーを発生させること、
前記光エネルギーを前記光硬化性材料が結合された標的表面に向けること、
前記標的表面から反射された検知光に基づいて光学センサーフィードバックシグナルを発生させること、及び、
前記光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、前記光源からの光エネルギーのアウトプットを調節すること、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記標的表面から反射された光を、光センサーを介して検知することをさらに含み、ここで、表面から反射された光は前記光源から前記標的表面に実際にデリバリーされる光エネルギーの量の指標である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
光エネルギーを発生させるために光源に出力シグナルを供給することをさらに含み、ここで、前記光源からの光エネルギーのアウトプットの前記調節は前記光源に供給される出力シグナルの特性を変化させることを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記出力シグナルの特性は電流の大きさ、電圧の大きさ、出力供給シグナルの負荷サイクルの少なくとも１つを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記硬化機器は光エネルギーを放出する光適用部材を含み、そして前記方法は光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、前記光硬化性材料が前記光適用部材の近傍に存在するかどうかを決定することをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
前記光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、前記標的表面にデリバリーされた光エネルギーの合計量を反復的に計算すること、及び、前記光エネルギーの計算量が前記光硬化性材料のための所定の光エネルギーの量以上であるか決定することをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
硬化性プロファイルに係る標的表面に光エネルギーをデリバリーすること、
前記光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、ある時間でデリバリーされる光エネルギーの量を計算すること、
前記光エネルギーの計算量が前記時間での硬化プロファイルに係る光エネルギーの期待量に実質的に等しいかどうかを決定すること、
光エネルギーの計算量が光エネルギーの期待量と異なるとの決定に基づいて、前記光源からの光エネルギーのアウトプットを調節すること、
をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
前記硬化機器のガスチャンネルを通して正圧又は負圧を発生させることにより、前記標的表面上にガスを指向させることをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
光硬化性材料を硬化するための硬化機器であって、前記硬化機器は、
光硬化性材料を硬化するための光エネルギーを発生させるように構成された光源、ここで、前記光源は光硬化性材料に光エネルギーの照射ビームを提供するように構成されている、
前記光源に操作的にカップリングされた光学ドライブ回路、ここで、前記光学ドライブ回路は前記光エネルギーを発生させるための前記光源に出力シグナルを提供するように構成されており、ここで、前記光学ドライブ回路は前記光源からの光エネルギーのアウトプットを変化させるために前記出力シグナルの１つ以上の操作特性を変化させるように構成されている、
前記光学ドライブ回路に操作的にカップリングされたコントローラ、ここで、前記コントローラは前記光源からの前記光エネルギーの発生を制御するために前記光学ドライブ回路の操作を制御するように構成されている、
前記光硬化性材料から反射された光を回収するように配置された光学フィードバックセンサー、ここで、前記光学フィードバックセンサーは前記光硬化性材料に向けられた光学センスパスを含む光インプットを有する、ここで、前記光インプットの前記光学センスパスは前記光源から発生される前記照明ビームにより包囲されている、及び、
前記光学フィードバックセンサーの前記光インプットに光学的にカップリングされた光センサー、前記光センサーは前記光インプットにより回収された前記光に基づいて、光学センサーフィードバックシグナルを発生するように構成され、ここで、前記コントローラは前記光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、前記光源からの光エネルギーのアウトプットを変化させるために、前記１つ以上の操作特性の少なくとも１つを変化させるように前記光学ドライブ回路に指令する、硬化機器。
【請求項２５】
前記光学センサーパスは光エネルギーの前記照明ビームと同軸的に位置合わせされており、前記光学センサーは前記照明ビームの有意なシャドー化を実質的に回避するように前記光源に対して配置されている、請求項２４記載の硬化機器。
【請求項２６】
前記光硬化性材料の温度に影響を及ぼすように光硬化性材料の上にガスを指向させるガスノズルにカップリングされたガスチャンネルさらに含み、ここで、前記ガスチャンネルは冷却システムの少なくとも一部を形成している、請求項２４記載の硬化機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本開示は歯科硬化光に関し、より詳細には歯科硬化光からの光の制御されたデリバリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
クラス２修復歯科のために使用される光硬化複合材コンパウンドの導入及び続く市場への浸透に伴い、修復歯科加工の構造品質、自然外観及び寿命に有意な利得がなされた。しかしながら、同時に、新たな歪みが歯科医に投げかけられた。より古い伝統的なアマルガムフィリングとは異なり、複合材フィリングがうまく配置されそして造形されても、歯科医はなおも終わりではない。コンパウンドを完全に重合させ、そして問題のない配置を確保しようと試みる努力において、歯科医は処方波長の強い光でコンパウンドを硬化させる。この機能を達成するために使用された多くの初期の硬化光は光源としてハロゲンをベースとする白熱ランプを使用した。この技術は単純かつ比較的に安価であるが、少々「パワーハングリー」であり、そしてランプ及び処置されている歯の両方で、高度の排熱を生じる。歯に実際に送られるエネルギー波長を光学的にフィルターする設計改善は歯の不必要な加熱を有意に低減した。このことはほとんどの修復材コンパウンドの相互重合を誘導するために使用される従来の光活性剤が青色光スペクトルの部分のみを使用するときに有用な改善であった。歯にデリバリーされる光のグリーン、レッド及び赤外レッド部分のほとんどをフィルタアウトすることにより、歯での「排熱」にしかならない不必要な波長の多くを排除する方向に進歩がなされた。光硬化複合材を用いた歯科修復のための典型的な硬化時間は２０〜６０秒の間であった。
【０００３】
その後、１９９０年代の中盤から後期において、青色高輝度ＬＥＤが注目され、その後まもなく、青色ＬＥＤ硬化ワンドが出てきた。４５０〜４８５ナノメートルの波長範囲の光を放出する青色ＬＥＤは歯科複合材を硬化するために、少なくともスペクトル的に好適であった。新しい青色ＬＥＤの出力能力及び価格は数年間、限定要因であったが、新たな黄金時代に入った。しかしながら、信頼できる２００〜３００  ｍＷ／ｃｍ２  （ミリワット／平方センチメートル）を提供するＬＥＤ硬化ワンドが技術的に実現可能で市販されるまでは長くなかった。これにより、旧式のコード式ハロゲン先行物と同様の２０〜６０秒の複合材硬化時間を発揮することができる小型ハンドヘルドバッテリー操作型硬化光が導入された。
【０００４】
慣用のＬＥＤ硬化ワンドは初期の青色ＬＥＤ硬化ワンドの能力を有意に超えて進歩した。いまや、先行物の１０倍を超える出力を生じることができるハンドヘルドバッテリー操作型硬化光は存在し、多くは３，２００  ｍＷ／ｃｍ２以上であり、幾つかは今や８，０００  ｍＷ／ｃｍ２の高さである。これにより、１／１０未満の時間で、目標量の合計光学エネルギー（通常、ジュールで測定）をデリバリーすることで１〜３秒のみで複合材配置物を硬化させることが理論的にできる硬化光となる。これらの進歩は、しかしながら、否定的な側面がないわけではない。
【０００５】
幾つかの慣用の歯科光ワンドは充電スタンドのベースなどにおいて光学出力を試験するための手段を伴って操作する。しかしながら、このような歯科光ワンド自体に取り込まれたフィードバック機構は存在しない。
【０００６】
慣用のＬＥＤをベースとする硬化光はコードレス操作、ユーザーエルゴノミクス、デジタル制御された露光時間及びはるかに高い光学パワーの利用可能性に関して過去長年にわたって幾つかの問題を解決するために進歩してきた。しかしながら、これらの改良は安全で再現性のある信頼性の高いコンパウンド硬化をしばしば妨げる、ユーザ差異などの多くの原因又は問題を排除することはほとんどしてこなかった。幾つかの点において、最近の有意に高くなっている硬化光の出力レベルにより、過露光がより頻繁に起こり、それが向上した安全性及び繰り返しの信頼性のあるコンパウンドの硬化を達成する能力に影響を及ぼすことがある。
【発明の概要】
【０００７】
発明の要旨
光硬化性ターゲットに光エネルギーを適用するための機器。この機器はターゲットに対して光エネルギーをアウトプットすることができる光源を含むことができ、ここで、光源はアウトプットされる光エネルギーを変更するように制御可能である。機器は光エネルギー特性を検知するための光センサー及び該光センサーに操作可能にカップリングされた光学フィードバックパスを含むことができる。光学フィードバックパスはターゲットから反射して戻された光を光センサーに向けるように配置されることができ、ここで、光センサーはターゲットから反射して戻った光に関する光エネルギー特性を検知するように構成されている。機器は光センサー及び光源に制御可能にカップリングされたコントローラをさらに含むことができる。コントローラは光センサーにより検知された光エネルギー特性をベースとして、光源の操作特性を変更して、光源からアウトプットされる光エネルギーを調節するように構成されうる。
【０００８】
１つの実施形態において、光センサー及び関連要素は閉ループＬＥＤ硬化ワンドを形成し、該硬化ワンドは従来の硬化機器よりもずっと高度な正確さをもって、歯での複合材修復材へのデリバリーエネルギーの量を管理する。本開示の１つの実施形態に係る機器はＬＥＤをベースとするワンドにおいて形成される光エネルギーの量を測定することによりデリバリーされるエネルギーの量を管理するのではなく、むしろ、リアルタイムで任意の所与の瞬間に歯科修復材の標的表面に実際に当たる光の部分を測定し、その後、機器内でＬＥＤ源に課される電力を管理し、標的された歯の表面での照度を所望のレベルに持っていく。そうすることで、光硬化露光の向上した品質及び向上した安全性の両方は達成されうる。
【０００９】
１つの実施形態において、光硬化性材料を硬化するための硬化機器は少なくとも１つの光源、光学ドライブ回路、コントローラ、光学フィードバックセンサー及び光センサーを含むことができる。光源は光硬化性材料を硬化するための光エネルギーを発生し、そして光硬化性材料に光エネルギーを送るための照明ビームを提供するように構成されうる。光学ドライブ回路は光エネルギーを発生するために電力シグナルを光源に提供するように構成されることができ、ここで、光学ドライブ回路は光源からの光エネルギーのアウトプットを変更するために電力シグナルの１つ以上の操作特性を変更するように構成されている。コントローラは光源からの光エネルギーの発生を制御するための光学ドライブ回路の操作を制御するように構成されていることができ、そして光学フィードバックセンサーは光硬化性材料から反射された光を回収するように構成されていることができる。光学フィードバックセンサーは光硬化性材料に向けられた光学センスパスとともに光インプットを含むことができ、ここで、光インプットの光学センスパスは光源から発生された照明ビームにより包囲される。場合により、光インプットは光学センスパスが光ファイバー要素の中央軸に対して実質的に９０°となるようにサイドファイヤー（ｓｉｄｅ−ｆｉｒｅ）構成により構成されている光ファイバー要素の遠位端に対応することができる。遠位端は照明ビームの実質的なシャドー化が回避されるような照明ビームに対する位置であることができる。
【００１０】
光センサーは光学フィードバックセンサーの光インプットに光学的にカップリングされることができ、そして光インプットにより回収される光をベースとした光学センサーフィードバックシグナルを発生するように構成されうる。光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、硬化機器のコントローラは光源からの光エネルギーのアウトプットを変更するように光学ドライブ回路を指向させることができる。
【００１１】
１つの実施形態に係る製造方法は光学フィードバックセンサーの光インプットから光を放出すること及び光源から光を放出することを含むことができる。本方法は光インプットからのアウトプットビームを光源の照明ビームと比較することにより、アウトプットビームを照明ビームと位置合わせするのを促進すること（例えば、アウトプットビーム及び照明ビームを位置合わせするのに同軸的である）を含むことができる。光インプットがサイドファイヤー構造である実施形態において、光学フィードバックセンサーは回転されそして側方に移動されることができ、それにより、アウトプットビームが照明ビームに同軸的に位置合わせされる。同軸位置合わせを達成した後に、光学フィードバックセンサーの少なくとも一部分は硬化機器の静止部分、例えば、光源にカップリングされたレンズに固定されて、光源に対する光インプットの移動を実質的に防止することができる。
【００１２】
１つの実施形態において、光硬化性材料を硬化するために硬化光を操作する方法は下記の少なくとも１つの工程：光源から光エネルギーを発生すること、光硬化性材料の標的表面に対して光エネルギーを向けること、標的表面から反射された検知光に基づいて光学センサーフィードバックシグナルを発生すること、及び、光学センサーフィードバックシグナルに基づいて光源からの光エネルギーのアウトプットを調節することを含むことができる。
【００１３】
操作方法は標的表面に加えられる光エネルギーの量を１回以上反復的に計算すること、光エネルギーの量が硬化操作プロファイルと一致しているかどうかを決定すること、及び、標的表面に向けられた光エネルギーの合計量が光硬化性材料を硬化するための所定量の光エネルギーと一致しているかどうかを決定することをさらに含む。
【００１４】
本明細書中に記載される１つ以上の実施形態は、熱による組織損傷を生じさせることがある、潜在的に危険でかつ潜在的に苦痛である光エネルギーへの過露光の機会を回避することができる実際的かつ有効な構造物を得ることができる。このようにして、より強力な硬化機器を、二倍又は三倍露光の従来のアプローチを避けながら使用することができる。閉止ループのＬＥＤ硬化光アプローチは無駄時間を無くすことができ、同時に、高出力硬化光に関係する悪影響を無くすことができる可能性がある。
【００１５】
本開示のこれら及び他の目的、利点及び特徴は本実施形態の記載及び図面を参照して、より完全に理解されそして評価される。
【００１６】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は以下の記載に示される又は図面中に例示される操作の詳細及び構成要素の構造及び配置の詳細に限定されないことは理解されるべきである。本発明は様々な他の実施形態において実施されることができ、本明細書中に明示していない代わりの方法で実行又は実施することができる。また、本明細書中に使用される語句及び用語は説明の目的であると理解され、そして限定するものと考えるべきでないことは理解されるべきである。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）ならびにその変形はその後に示される項目及びその等価物ならびに追加の項目及びその等価物を包含することが意味される。さらに、様々な実施形態の説明において列挙を使用することができる。特段の明示がないかぎり、列挙の使用は任意の特定の順序又は数の構成要素に本発明を限定するものとして解釈されるべきでない。列挙の使用は列挙された工程又は構成要素と組み合わされることができる任意の追加の工程又は構成要素を本発明の範囲から除外するものとして解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図面の簡単な説明
【図１】図１は１つの実施形態に係る硬化機器を描いている。
【００１８】
【図２】図２は図１の歯科硬化機器の代表的な図を示す。
【００１９】
【図３】図３は図１の歯科硬化機器の光適用部材の部分断面及び露出図を示す。
【００２０】
【図４】図４は１つの実施形態に係る硬化機器の操作方法である。
【００２１】
【図５】図５は１つの実施形態に係る硬化機器の操作方法である。
【００２２】
【図６】図６は１つの実施形態に係る硬化機器の操作方法である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
詳細な説明
硬化の間に複合材料に光を提供するための硬化機器を図１〜２に示し、そして一般に１００で指定する。硬化機器１００はモノマーを耐久性ポリマーに重合することなどにより光活性化複合材を硬化するために使用することができる。硬化機器１００はバッテリー出力源を有するポータブルハンドヘルドワンドなどのスタンドアロンデバイスであることができ、又は、硬化機器１００が連結されそしてベースユニットから出力を受ける、ベースユニットを有する硬化システムの構成要素であることができる。様々な分野は硬化機器１００から利益を受けることができ、例えば、歯科及び医療分野を含む。開示の目的では、硬化機器１００は光開始剤を有する複合材料の硬化に関係して使用される歯科硬化機器として記載されており、ここで、光開始剤は特定の波長の光を吸収し、そして複合材料中に含まれるモノマーをポリマーへと重合させる。しかしながら、本開示は歯科硬化機器である硬化機器に限定されず、又は、歯科複合材料による使用に限定されず、あらゆる硬化用途は硬化機器から利益を受け、そして透明、半透明及び不透明硬化性材料を含むあらゆるタイプの光硬化性材料は該硬化機器との組み合わせで使用されうることは理解されるべきである。
【００２４】
図１〜２に例示の実施形態において、硬化機器１００は光適用部材２０、オペレータインターフェース１２及びオペレータフィードバック要素１４を含むことができる。使用において、オペレータはオペレータインターフェース１２（例えば、スタートボタン）を介して硬化機器１００を作動して、複合材料（図示せず）の硬化操作を開始することができる。作動後に、硬化機器１００は適用部材２０の光経路により光を発生しそして放出することができる。オペレータは光経路を複合材料に向けて、その硬化を行うように光適用部材２０を位置決めすることができる。
【００２５】
オペレータインターフェース１２は本明細書中に記載されるとおりの硬化機器１００の１つ以上の設定又はモードのオペレータ選択を可能にし、例えば、インプット（例えば、モードボタン「Ｍ」）を選択することによる。例えば、オペレータインターフェース１２は所望の硬化もしくは露光時間、所望のパワーアウトプット、操作もしくはデリバリーモード、及び、ＯＮ／ＯＦＦトリガーの１つ以上のオペレータ選択を可能にする。オペレータによる１つ以上の設定又はモードセレクタはオペレータフィードバック要素１４を通して特定されることができ、該オペレータフィードバック要素１４は１つ以上のＬＥＤ又はディスプレイ、又は、それらの組み合わせを含むことができる。オペレータフィードバック要素１４では、硬化機器１００の操作設定又はモードをオペレータに知らせ又は気づかせることができる。１つの実施形態において、オペレータフィードバック要素１４はＬＣＤ又はＬＥＤディスプレイの形態のディスプレイを含むことができる。
【００２６】
硬化機器１００は光センサーからのフィードバックに基づいて、光源からの光を制御放出するように構成されることができる。幾つかの場合に、光源からのアウトプットは、光源からの光又はパワーアウトプットの一貫した発生を達成しようとして、バッテリー充電、ＬＥＤ寿命の変動及び他の関連システム構成要素の変動又はそれらの組み合わせを勘案するように厳格に管理されることができる。しかしながら、このような管理でも、目的の標的（例えば、複合材料）での所望の光レベル又はパワーアウトプットのデリバリーにおいて乖離が生じることがある。硬化機器１００に対する「外部」の多くの要因は光デリバリーに影響を及ぼすことがあり、該要因としては硬化機器１００の先端又は光アウトプットの汚染、又は、硬化の間の硬化機器１００の光アウトプットと標的表面（例えば、歯の表面）との間の距離的又は角度的変動などの様々なオペレータエラーが挙げられる。これら及び他の外部要因はどれ位多くの光学エネルギーが実際に目的又は標的表面に到達するかに有意に影響を及ぼすことができる。硬化機器１００は外部誤差源の効果を実質的に低減し又は排除する目的で、光アウトプットを調節するために光学フィードバックを利用するように構成されることができ、外部誤差源は、しばしば、どれ位多くの光学エネルギーが標的表面に到達するかの主要な要因であることができる。
【００２７】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は標的表面に実際に到達させる光の量の１つ以上の特性指示を検知することができ、ここで、上記標的表面は硬化するために標的とされるコンパウンド修復材などの複合材料を含む。１つ以上のパラメータに基づいて、硬化機器１００は標的表面に対してデリバリーされる目標照射出力（ｍＷ／ｃｍ２）及び合計エネルギー（ジュール／ｃｍ２）を達成するために、上下に光源アウトプットを「スロットル」することができる。
【００２８】
別の言い方をすると、硬化機器１００は目的の標的に課される合計光学エネルギー（ジュール）の量を制御するように構成されることができ、そしてそうすることで、露光時間の間に標的に課される出力量（ｍＷ／ｃｍ２）は光学エネルギーの目標レベルを超えることを回避するように制御されうる。光学フィードバックに基づく光学エネルギーアウトプットに対する制御は様々なやり方で達成されうる。開示の目的で、本開示は硬化性材料へのこのような光の制御ベースのデリバリーを実施する幾つかの実施形態を含む。しかしながら、本開示は本開示中に記載の特定の構造及び実施形態に限定されず、そして本質的にあらゆる制御硬化機器が想定されることは理解されるべきである。
【００２９】
図２の例示の実施形態において、硬化機器１００はコントローラ１０（例えば、下部末端埋め込みコントローラ）、光学ドライブ回路２２、光源２４、光学フィードバック回路２６及び光学フィードバックセンサー２８を含むことができる。光学ドライブ回路２２は光適用部材２０を介して標的表面に送られることができる光を発生する光源２４への出力の供給を制御することができる。例えば、光学ドライブ回路２２は出力源（例えば、硬化機器１００のバッテリー）からの出力を受ける制御ドライブ回路を含むことができ、そして電圧の大きさ又は電流の大きさあるいはその両方などの１つ以上の操作特性に係る光源２４への出力シグナルとしてその出力を提供する。出力の受領に応答して、光源２４は硬化操作のために標的表面に向けられることができる光を発生することができる。例示の実施形態における光源２４は、主としてＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）などの紫外線光源（ＵＶ）であるが、異なる構成とすることもでき、例えば、赤外線を主としてアウトプットする構成とされる。例示の実施形態の光源２４は主に１つのタイプの光源（例えば、ＵＶ）であるが、主要光タイプのものとは異なる波長の光をも放出することができることもさらに理解されるべきである。例えば、ＵＶ  ＬＥＤからの主要光アウトプットはＵＶ光であるが、ＵＶ  ＬＥＤは可視スペクトル又は赤外スペクトル又はその両方の光をＵＶ光とともに放出することができる。
【００３０】
１つの実施形態における硬化機器１００のコントローラ１０はアルゴリズム的計算ソリューション要素又はコントローラモジュールを含むことができ、それは、例えば、コントローラ１０に取り込まれたシェアード計算モジュールであり、光アウトプットを制御し、そして潜在的に追加の機器機能を制御する埋め込み型コントロールシステムを形成する。場合により、このモジュールは、コントローラ１０から分離して、別のハードウエアモジュール中に取り込まれることができ、それはコントローラ１０とともに、硬化機器１００のための制御システムの少なくとも一部を形成する。
【００３１】
光源２４からの光の発生に対する制御は、本明細書中に記載されるとおり、ＬＥＤ出力コントロール要素とも呼ばれる光学ドライブ回路２２を通して行われることができるが、それに限定されない。例示の実施形態において、コントローラ１０は光学ドライブ回路２２に接続され、そしてその操作を制御することができる。光学ドライブ回路２２の操作特性（単数又は複数）の制御レベルはコントローラ１０によって少なくとも部分的に支配されることができ、該コントローラ１０は光源に提供する出力シグナルに影響を及ぼし、そしてその光アウトプットに影響を及ぼす。例えば、コントローラ１０は目標操作特性により出力を光源２４に提供するために光学ドライブ回路２２に制御シグナル又は制御情報を提供することができる。コントローラ１０により提供される制御シグナル又は制御情報は、硬化操作の間に、制御シグナル又は制御情報が目標操作特性の変化を起こすように変動することができるように動的であることができる。光学ドライブ回路２２は、１つの実施形態において、目標操作特性を達成するためにフィードバック回路を利用することができる。例えば、光学ドライブ回路２２は光源２４に供給された電流を検知する電流センサーを含むことができ、そして、検知された電流に基づいて、光学ドライブ回路２２はより密に目標供給電流に同調するように供給電流を変化させるように操作を調節することができる。追加的に又は代わりに、コントローラ１０は、光源２４に出力を供給する際に、光学ドライブ回路２２の操作に関連する検知情報に基づいて、光学ドライブ回路２２の操作を指示することができ、例えば、目標電流と検知操作電流との間の乖離に基づいて、デューティーサイクルなどの１つ以上の目標操作特性を調節することを含む。
【００３２】
光学ドライブ回路２２は光源２４をオン／オフし、そして使用の間の出力アウトプットを管理する回路を含むことができる。光学ドライブ回路２２は光源２４のアウトプットを制御するためのコントローラ１０からインプットを受けることができる。光学ドライブ回路２２はより高い解像度で光源２４のアウトプット出力を管理する能力を含み、単にオン又はオフし、又は、２つ又は３つの事前設定出力レベルのうちの１つを選択する。例えば、光学ドライブ回路２２は１つ以上の操作特性を制御することができ、例えば、アウトプット出力の量を制御するために光源２４に課される出力の負荷サイクルを制御することを含む。別の例として、光学ドライブ回路２２は光源２４に課される出力の大きさもしくはレール電圧又はその両方を制御して、アウトプット出力に影響を及ぼしそして制御することができる。幾つかの環境において、光学デバイス回路２２は「傾斜」露光プロファイル、又は、標的表面に実質的に一定の量の光エネルギーを供給するように構成されたプロファイルでなく、硬化操作のコースにわたって変化する露光もしくは操作プロファイルを達成するためにコントローラ１０により制御されることができる。例えば、硬化機器１００は光源２４のアウトプットレベルを変化させて、適合露光プロファイルにより標的表面に光エネルギーの制御供給を達成することができ、光源２４の目標アウトプットレベルを硬化操作のコースにわたってシフト又は変動させることができ、一方、コントローラ１０は硬化操作において硬化プロファイルの所与の時間に目標アウトプットレベルにより光源２４への出力の供給を制御する。例として、硬化機器１００は硬化操作の初期では、より多量の光エネルギーを標的表面に供給し、そして硬化操作の後期の間には、より少量の光エネルギーを供給することができる。
【００３３】
硬化機器１００のコントローラ１０は光学フィードバックセンサー２８から得られたフィードバックに基づいて光学ドライブ回路２２を制御することができる。このような光学フィードバックをベースとする制御は本明細書中に記載の制御方法のいずれかと組み合わせて行うことができ、該制御方法としては、光学フィードバックセンサー２８からのフィードバックに基づいて１つ以上の操作特性を制御して、目標光アウトプットを達成することが挙げられる。図２の例示の実施形態において、硬化機器１００は光源２４からの光が向けられる標的表面から反射している光を検知するように構成された光学フィードバックセンサー２８を含むことができ、そして光又は光の特性を光学フィードバック回路２６に流すように構成されている光学フィードバックパスを含む。光学フィードバックセンサー２８からの光学フィードバックに基づいて、光学フィードバック回路２６は検知された光の光学センサーフィードバックシグナル指示を発生し、そして光学センサーフィードバックシグナルをコントローラ１０に提供することができる。光学センサーフィードバックシグナルを分析することにより、コントローラ１０は、光学フィードバック回路２２に供給される制御シグナル又は制御指示を動的に変化させることができ、それにより、標的表面から反射された検知光に基づいて、光学ドライブ回路２２の１つ以上の操作特性及び光源２４からのアウトプットを動的に調節することができる。さらに又は代わりに、コントローラ１０は光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、光のデリバリーに関連する１つ以上のタイミング面を決定し、そして標的表面に光を課すための時間を動的に計算することができる。例えば、光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、コントローラ１０は、標的表面にデリバリーされる光エネルギーの量又は所与の時間量を決定することができ、そしてしきい値に到達し又は超えるデリバリーされた光エネルギーの量に応答して、光エネルギーのデリバリーを停止するように光学ドライブ回路２２に指示又は命令することができる。
【００３４】
例示の実施形態に係る硬化機器１００は光学フィードバックセンサー２８の光学フィードバックパスを介して光又はその特性を受け取る光センサー要素を光学フィードバック回路に含むことができる。硬化機器１００の光センサー要素は光源２４からの光のアウトプットが検知された光に基づいて制御されうるようにコントローラ１０に対称的に接続されるように配置されうる。光学ドライブ回路２６の光センサー要素はフォトダイオードであることができ、該フォトダイオードは光の１つ以上の波長に対して、例えば、ＵＶ線に対応する光のスペクトルに対して増感されている。任意のタイプの光センサー要素が光学フィードバック回路２６に取り込まれ、そして光センサー要素が１つを超える光のスペクトルに対して増感されうることが理解されるべきである。コントローラ１０により受け取られる光学センサーフィードバックシグナルは光学フィードバック回路２６からのアナログシグナルであることができる。コントローラ１０は本明細書中に記載のとおりにさらに処理するためにアナログシグナルをデジタル情報に変換するように構成されうる。追加的に又は代わりに、光学フィードバック回路２６により提供される光学センサーフィードバックシグナルは光学フィードバック回路２６の光センサー要素により検知される反射光に関連する情報又はデータのデジタルシグナル見本であることができる。
【００３５】
光センサー要素の代わりに又はそれに追加して、硬化機器１００は歯の標的表面で又は実質的にその近傍で光及び／又は熱センサーを利用することができる。この構成は歯へのエネルギーの制御デリバリーの正確性を向上させることができる。この構成はまた、より低い検量で使用することができる。
【００３６】
硬化機器１００の１つの実施形態において、光学フィードバックセンサー２８は処置される領域の目的標的領域（例えば、複合材料）の表面から反射された光の一部を優先的に回収するように機能することができ、また、この光を、定量化のために光学フィードバック回路２６の光センサー要素に対してデリバリーするように機能することができる。光学フィードバックセンサー２８は光学フィードバックセンサー２８の光インプット５８が標的表面から反射された光を回収する配置となるように光適用部材２０に対して配置されうる。１つの実施形態に係る光学フィードバックセンサー２８は光学繊維であることができ、ここで、光インプット５８は光学繊維の遠位末端で形成される。光インプット５８は研磨などにより表面処理されることができ、それにより、光インプット５８は本明細書中に記載されるとおりの反射光を回収するように構成される。１つの実施形態において、光学繊維は、光インプット５８に対応する遠位末端がサイドファイヤリング先端部として形成されるように構成されうる。この構造物では、光学繊維は光学繊維の中央軸とは異なる角度の光を回収することができ、例えば、光学繊維の中央軸に対して実質的に垂直に向けられた光を回収することを含む。サイドファイヤー構成の光学繊維の遠位末端は遠位末端の表面が光学繊維の中央軸に対して角度を有する（例えば、約４２°）ように処理されうる。光学フィードバック回路２８が光学繊維の中央軸に対して異なる、例えば、２０〜１６０°異なる角度で光を回収するように配置されることができることが理解されるべきである。
【００３７】
例示の実施形態において、光センサー２８は光源２４からのＬＥＤアウトプットを検知することを目的として構成されず、標的表面から反射して戻される光を検知するように構成されることができる。この光センサー配置は光学パス要素又は光センサー２８を介して光学フィードバック回路２６と「標的」表面との間の光学接続を達成することができる。このような光学パスは分離された、専用の光学繊維により得ることができ、又は、他のブレンド光学配置により得ることができ、それにより、概して、又は、少なくとも部分的に、光学フィードバック回路の光センサーにより受け入れられる光学シグナルが標的表面から反射された光を含むことができる。光学フィードバック回路２６により発生される光学センサーフィードバックシグナルで、光センサー２８の光学パスにより提供される光に基づくものは、その後、コントローラ１０により処理され、既知の得られるセンサー誤差源を排除し又は大きく低減することができ、また、光学センサーフィードバックシグナルに影響を及ぼす光学因子に関して補償し、そして実際の標的表面での「デリバリーされた」エネルギーレベル（ｍＷ／ｃｍ２）をリアルタイムで計算することができる。本明細書中に説明されるとおり、標的表面での実際の照射レベルの計算は１つ以上の操作の方法又はモードによる操作の基礎を形成することができる。
【００３８】
１つの実施形態において、コントローラ１０は第一の操作モードによる光学センサーフィードバックシグナルに基づいて光源２４からの光のアウトプットを制御するように構成されることができ、ここで、リアルタイムの「デリバリーされた」エネルギー値は、その時点までに標的表面にデリバリーされたエネルギーの合計ジュールを計算するために露光時間の間にデジタル的に積分されうる。デリバリーされたエネルギーは所望のレベル（例えば、ダークシェードの修復材では４８ジュール）まで到達するときに、硬化機器１００のコントローラ１０は自動的に光源２４をスイッチオフし、そしてオペレータに露光が完了したことを知らせることができる。第二の操作モードでは、硬化機器１００は標的表面（例えば、歯又は複合材料の表面）での計算照射量を使用し、それにより、初期的に設定された又は硬化機器１００のオペレータにより予測された目標照射レベルに対する、その時点の標的表面での過剰露光又は不足露光を表現するリアルタイムでの「誤差値」を形成することができる。この誤差シグナルは標的表面が硬化プロセス又は操作の任意の所与の時点で所望量のｍＷ／ｃｍ２  照射量を受けることを実質的に確保するために光源２４を上下にスロットルするための基準として使用されうる。この第二のモードはまた、合計の露光時間を単に短縮する代わりに、過度に強い照射レベルを回避するのを確保することを補助する。
【００３９】
硬化光１００の１つの実施形態に係る光適用部材２０の部分露出／部分断面図を図３の例示の実施形態において示す。光適用部材２０は光学ドライブ回路２２、光源２４、光学フィードバック回路２６及び光学フィードバックセンサー２８を含むことができる。光適用部材２０は光源２６に取り付けられた半球レンズ５０、光源２４からの光エネルギーを標的表面に向けるように構成された平凸レンズ５２、及び、光を平凸レンズ５２に対して向けるように構成されたリフレクターリング５６をも含むことができる。光適用部材２０はまた、平凸レンズ５２の位置を維持するように構築されたベゼル又は外側リテイナーリング５４、光源２４及びリフレクターリング５６をも含むことができる。光適用部材２０の１つ以上のレンズタイプ及びレンズ構造ならびにベゼル５４及びリフレクターリング５６を含む１つ以上の構成要素の物理的配置又は使用は用途ごとに異なり、変化しうることは理解されるべきである。
【００４０】
例示の実施形態において、光源２４及び光学フィードバックセンサー２８の光インプット５８は、光インプット５８の光学パス６２が光源２４の光学パス６４の範囲内にあるように配置されることができる。例えば、光インプット５８の光学パス６２は光源２４の光学パスに対して同軸であることができ、又は、より狭いことができる。操作において、光インプット５８の光学パス６２は硬化機器１００の操作を制御するための基礎として検知する光を回収するように配置されることができ、一方、光源２４の光学パス６４は光源２４から標的表面に向けるように配置されうる。光学パス６２は光学フィードバック回路２６の光センサーに光を送るために光学フィードバックセンサー２８により提供される光学フィードバックパスの一部であると考えることができる。
【００４１】
製造時に、本明細書中に議論されるとおり、光学フィードバックセンサー２８は光源からエネルギーを受けて、光インプット５８から光を放出し、それにより、光源２４の光学パス６４に対して光インプット５８の光学パス６２の位置合わせを容易にすることができる。例えば、光インプット５８から１つのタイプの光を放出することにより、光源２４から放出される別のタイプの光に対して比較を行い、それにより、光源２４の光学パス６４に対する光インプット６２の光学パス６２を位置合わせすることができる。位置合わせを行った後に、光学フィードバックセンサー２８は位置が固定されることができ、例えば、光学接着剤を用いて光学フィードセンサー２８の部分を光適用部材２０の部分に固定し、それにより、光学フィードバックセンサー２８の光インプット５８の線状及び回転移動を実質的に防止することができる。
【００４２】
光源２４の光学パス６４に対して光インプット５８の光学パス６２を位置合わせすることにより、硬化光１００は、硬化光１００の閉ループ制御を提供するための、コントローラ１０により使用される光学センサーフィードバックシグナルにおいて向上した正確さを達成することができる。
【００４３】
図３の例示の実施形態において、光学フィードバックセンサー２８の光インプット５８は標的表面から反射された光を捕獲するように、そして光学パス６２が光源２４の照明ビームの光学パス６４の中央軸に対して位置合わせされて、同軸となるように配置されうる。このように、光インプット５８の光学パス６２は検知用光学パスであると考えることができ、そして光源２４の光学パス６４は照明用光学パスと考えることができる。照明用及び検知用光学パスの位置合わせ、例えば、これらの光学パスの同軸位置合わせは、標的表面の検知ゾーンが光源からの距離の関数として標的表面の被照明ゾーン内で実質的に移行することがないことを確保することができる。別の言い方をすれば、照明されそして検知される光学パス（又は「ビーム」）６４，６２の対が異なる軌道を有するならば、検知用光学パス６２の検知ゾーンは光適用部材２０と標的表面との間の距離が増加するときに、標的表面の被照明ゾーンの実質的に外側に移動しうる。照明用ビームと検知用ビーム又は標的表面の「視野領域」を位置合わせすることにより、照明用ビームは、検知用ビームから発生されるフィードバックシグナルに有意に悪影響を及ぼすことなく、収束し、発散し、又は、さらには高度にコリメートし、又は、それらの組み合わせであることができる。
【００４４】
標的表面に対する同軸位置合わせを含む、照明光学パス６４及び検知光学パス６４の位置合わせは光学センサーフィードバックシグナルが様々な距離にわたって安定していることを確保するのを補助することができる。距離はハンドヘルドオペレータの使用の間に硬化操作に導入される主要な変数の１つである。様々な距離にわたる光学センサーフィードバックシグナルの安定化は硬化光１００がオペレータにより導入される距離の変数を補償することを可能にし、硬化操作の間の光のより正確なデリバリーを可能にする。
【００４５】
光インプット５８の光学パス６２及び光源２４の光学パス６４の位置合わせは本明細書中で議論されるような様々な方法で達成することができる。１つの実施形態において、この位置合わせは、ビームスプリッタ技術を使用することにより行うことができ、例えば、４５°ビームスプリッタを通した光源からの光を、この光の一部が第一の側に向けられ、そしてこの光の他方の部分が標的表面に向けられるように指向させることを含む。標的表面から反射された光はビームスプリッタと界面を形成することができ、それにより、反射された光の一部は光源に向けて通過し、反射された光の他方の部分は第一の側とは反対側の第二の側に向けられる。センサーは第二の側に光学的にカップリングされて、反射された光の特性を検知することができ、それは光源の閉ループフィードバック制御の基礎として使用されうる。
【００４６】
例示の実施形態において、光インプット５８の光学パス６２は光インプット５８及び光学フィードバックセンサー２８の物理的サイズの管理により光源２４の光学パスと位置合わせされることができ、光学パス６２を介した光の回収を可能にし、ここで、光インプット５８は光学パス６４又は照明ビームの交差表面積に対して実質気に小さい。別の言い方をすると、光インプット５８を含む光学フィードバックセンサー２８は、光学フィードバックセンサー２８によりカバーされている光学パス６４の面積の量がカバーされた領域と同一の平面における光学パス６４の合計面積に対して小さいように作られそして配置されることができる。このようにして、光学フィードバックセンサー２８のシャドー化効果は低減でき、又は、言い換えるならば、光学フィードバックセンサー２８は標的表面上の照明ビームの均一性又は強度に対して測定可能な又は有意な影響を与えないように作られそして配置されることができる。例として、本明細書中に記載されるとおりの光学フィードバックセンサー２８は、「サイドファイヤー」型光学繊維であることができ、ここで、光インプット５８は遠位末端に対応し、該遠位末端はほぼ直角分布コーン又はレセプションコーン、又は、その両方を光インプット５８で得るように停止されそして研磨されている。小光学繊維は使用されてよく、例えば、直径０．００５”  〜０．０２０”  の範囲内にあり、例えば、直径０．０１０”であり、サイドファイヤー光学停止し（例えば、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ  Ｆｉｂｅｒｓにより提供）、そして有意なシャドー化を回避するために同軸位置合わせしながら光源２４の近傍で照明パスに配置されることができる。この構造は光源２４を用いた標的表面の硬化に実質的に悪影響を及ぼすことなく、コスト効率的に光学パス６２及び光学パス６４の有用な位置合わせを達成することができる。
【００４７】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は高出力（＞２０００ｍＷ／ｃｍ２）  ＬＥＤ系歯科硬化ワンドであることができる。より詳細には、硬化機器１００は高出力ＬＥＤなどの光源２４の光アウトプットレベルを変更し、それにより、材料に関する製造者仕様に従って歯科複合材料を硬化することができる。硬化機器１００は、１つの実施形態によると、光適用部材２０の先端から標的距離２ｃｍ〜５ｃｍで少なくとも２０００ｍＷ／ｃｍ２を維持することができる光デリバリーシステムの一部を形成することができ、そして、先端により発生されるビームを横切る照射のプロファイルが先端を横切る平均出力の２０％以内で実質的に均一であるように構成されうる。本開示はこれらの特徴に限定されず、そして別の機器又はワンド形態が考えられることは理解されるべきである。
【００４８】
上記の特徴のすべて又は一部を有する１つの実施形態に係る硬化機器１００は標的表面への光アウトプットの閉ループ制御を達成することができる。代わりに又は追加的に、別の操作モードとして、硬化機器１００は標的表面への光アウトプットの開ループ制御を達成することができる。フィードバックとして光アウトプットを検知する能力、及び、フィードバックを用いて、歯の表面に到達される実際の光エネルギーを計算し、追跡し、そして補償する能力を有して、硬化機器１００は有意に臨床性能を向上し、そして歯科修復コンパウンドにおいて安全性を向上させることができる。そうすることで、硬化機器１００は標的表面への露光レベルに影響を及ぼす多くの変数を実質的に無くし、そして露光不足（例えば、コンパウンドの不十分な硬化）又は過熱により生体組織に潜在的に損傷を生じさせることがある過硬化で時折起こる次の処置後問題を無くすことを補助することができる。
【００４９】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は、光源２４がその「寿命」にわたって若干であるが、連続して、アウトプットレベルの衰退を示す傾向があるとしても、使用毎に一貫している機器の先端を横切る光の実質的に均一なフィールドを示す機器を製造する制御製造方法を実施することにより高品質光学設計でもって構成されうる。ＬＥＤは、しばしば、その白熱対応物と同様に破壊的な様式で「バーンアウト」せず、その寿命にわたって強度をゆっくりと減少する傾向があることに注意されたい。ＬＥＤ寿命は、使用されるＬＥＤ「寿命」標準によって、初期強度の５０％又は７０％のいずれかに到達する前の時間数として表現することができる。硬化機器１００のコントローラ１０はその寿命にわたって、光源２４の劣化を打ち消すための光学センサーフィードバックシグナルに基づいて光源２４のアウトプット強度を調節することができる。コントローラ１０はまた、光学センサーフィードバックシグナルに基づいて診断分析を行うことができ、例えば、光源２４が硬化操作を行うために十分な１つ以上の操作パラメータに従って操作しているかどうかを決定する。このようにして、硬化機器１００のコントローラ１０は組み込み診断（ＢＩＴ）を行うことができる。追加的に又は代わりに、コントローラ１０により行われるＢＩＴとしては、バッテリーもしくは出力源の安定性もしくは十分性又はその両方の分析、光適用部材２０から光が放出されるレンズ又は先端に汚染物が存在するかどうかの決定が挙げられる。
【００５０】
光源２４からの光が機器の先端に到達した後に、多くの追加の変数は目的表面への光子の有効なデリバリーに影響を及ぼす可能性がありそして時々影響を及ぼす。オペレータによるハンドヘルド使用の場合には、これらの変数のうちでおそらく最も有意なものは露光又は硬化操作の時間の際の硬化機器１００の配置に関するオペレータの正確さ（又は変動）である。光適用部材２０の先端の光学設計、その有効数値アパチャー及び先端直径ｖｓ．目的ワーキング距離の幾何形状などの様々な要因により、ハンドヘルド硬化操作の間の光減衰で５：１より良好な変動を経験することができる。例として、臨床関連照射率は、幾つかの場合には２ｍｍ〜８ｍｍの標的距離の変化のために、有意に低下することを示した。さらに、２：１までの追加の変化は尖端表面の軸と処理される標的表面の法線との間の角度的な変動から生じうる。１つの実施形態に係る硬化機器１００は標的表面から反射された検知光に基づく閉ループフィードバックを利用することによりこの変動を実質的に考慮するように構成されることができ、それにより照射率に対する制御を可能にする。
【００５１】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は、標的での光エネルギー又は標的に到達しようとしている光エネルギーの指標となりうる、標的表面から反射された光の検知パラメータ又は特性に基づいて光アウトプットの閉ループ制御を行うことができることが理解されるべきである。標的で検知された光に対する制御に基づくことに加えて、機器は硬化機器１００の光源２４からの内部光アウトプットを内部的に検知することができる。標的に外部的に課される光の量を決定しないだけでなく、光アウトプットを内部的に検知することで、硬化機器１００が光源又はランプの老化又は変動を補償することができるが、一般に、硬化機器１００の源発生と光の目的最終標的目的地との間に存在しうる変動を考慮していない。使用毎のオペレータの変動は標的に実際に到達している光のパラメータ指標を検知することにより補償されうる。
【００５２】
歯科修復材のための複合材の許容性及び利用性はこの２０年ほどにわたって極端に増加し、それには前歯上での複合材の使用が挙げられる。前歯複合材の使用は複合材が適用される天然歯の色と同一色に合致させる異なるシェードの複合材を生じさせる。異なるシェードの付与は、多くの場合に、硬化を完了するために異なる量の目標光エネルギーを要求する。より濃いシェードはしばしば、複合材料の周りで散乱されそしてそれを通して通過するときに、より多量の光の内部減衰を生じさせる。このことは、しばしば、より濃いシェードを硬化するための目標エネルギーを増加させることになる。例として、Ｄｅｎｔｓｐｌｙにより提供される大衆向け修復コンパウンドはより薄いシェードで約６  ジュール／ｃｍ２  のエネルギーで硬化するが、より濃いシェードでは４８  ジュール／ｃｍ２  のエネルギーで硬化する。これは所定のエネルギーデリバリーにおける８／１変動であり、それ自体は様々な複合材料の目標硬化を達成するために現在処方されうる適切なエネルギーレベルの合計範囲でさらに８倍の増加を示す。
【００５３】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は使用される硬化性材料又は修復コンパウンドに特異的であることができる目標アウトプットを達成するように硬化サイクルの間に光アウトプットを制御することにより修復コンパウンドを硬化するように構成されうる。例えば、オペレータは使用される硬化性材料の製造者により処方されている硬化操作のための目標硬化設定を選択するためにオペレータインターフェース１２を使用することができる。このようにして、硬化操作の間に適用される光エネルギーの量は、２倍又は３倍硬化性材料を「過硬化」することなく、使用される材料に基づいて選択的に選ばれ、距離、角度又は他の外部変数因子による潜在的な硬化不足を排除する。もし硬化強度レベルが低い（例えば、２００〜３００  ｍＷ／ｃｍ２）と考えられるならば、２又は３倍だけ硬化性材料を意図的に過硬化させ、それにより、距離、角度又は他の外部変数因子による潜在的な硬化不足を排除することはしばしば問題と考えられていない。しかしながら、より高い硬化エネルギーを処方する硬化性材料の使用、それゆえ、より高エネルギーの硬化機器（例えば、少なくとも１２００  ｍＷ／ｃｍ２を生じ、可能には３０００  ｍＷ／ｃｍ２以上を生じる機器）の使用により、意図的な過硬化は直接的な太陽光（例えば、１００  ｍＷ／ｃｍ２）よりも大きい大きさであるエネルギーを適用させることになりうる。図２の例示の実施形態における硬化機器は標的表面から反射された光に基づく光学フィードバックを使用して光エネルギーのデリバリーを制御し、それにより、所定量の２〜３倍の光エネルギーを生じさせる有意な過硬化及び意図的な過硬化手順を実質的に回避することができる。
【００５４】
１つの実施形態に係る硬化機器又は硬化システムの操作方法は図４の例示の実施形態において描かれており、そして一般に２００として指定されている。方法２００は標的表面からの反射光などの１つ以上のパラメータ又は特性及び硬化機器１００自体の１つ以上の検知特性に基づくフィードバックを使用して、コントローラ１０において制御モジュールとして実行されうる。例示の実施形態において、方法２００は硬化操作を開始すること、及び、標的表面にデリバリーされる光エネルギーの量を追跡するアキュムレータ又は積分回路を再設定することを含むことができる。工程２１０及び２１２。  コントローラ１０は、その後、予備設定源出力レベルなどの初期の設定により光源２４を出力するように光学ドライブ回路２２に指示し、それにより標的表面への光の適用を開始することができる。工程２１４。リアルタイム「デリバリー」エネルギー値は所与の時点までに標的表面にデリバリーされたエネルギーの合計ジュールを計算して表示するように露光時間の間にデジタル的に積分されうる。工程２１６，  ２１８。デリバリーされたエネルギーが所望のレベルに達するときに（例えば、濃いシェードでは４８ジュール）、コントローラ１０は光源２４を自動でオフにし、そして露光が完了したことを使用者に知らせることができる。工程２２０，  ２２２，  ２２４．このようにして、硬化機器１００は各々の使用の間に存在する距離又は角度変動など、標的表面への光エネルギーのデリバリーに影響を及ぼす要因を補償するために露光時間を変更することができる。
【００５５】
１つの実施形態に係る硬化機器の操作の別の方法は図５の例示の実施形態において描かれており、一般に３００で指定されている。方法３００は方法２００と同様のコントローラ１０により実施されうる。例示の実施形態において、方法３００は硬化操作を開始すること、及び、標的表面にデリバリーされる光エネルギーの量を追跡するアキュムレータ又は積分回路を開始又は再設定することを含むことができる。工程３１０及び３１２。硬化操作の開始はオペレータインプット１２のユーザインプット（例えば、ボタン）の作動に応答して開始することができる。コントローラ１０は、その後、事前選択された源出力レベルなどの初期設定により光源２４を出力するように光学ドライブ回路２２に指示し、それにより標的表面への光の適用を開始することができる。工程３１４。方法３００はオペレータにより初期設定又は期待された目標照射レベルに対する、その瞬間での標的表面での過露光又は露光不足を表すリアルタイムでの誤差値を生成するために標的表面での照射率を計算することをさらに含むことができる。工程３１８，３２０。
【００５６】
この誤差シグナルは、その後、光学ドライブ回路２２を調節するための基準として使用し、それにより、計算値により光源２４からのアウトプットを増加し又は低減することができ、それで、光源２４と標的表面との間のエネルギー損失が補償され、そして標的表面が硬化プロセスの任意の所与の瞬間での照射率の目標数値のｍＷ／ｃｍ２を受けることを確保する。工程３２２，  ３２４，  ３２６。例として、工程３２２で、方法３００はデリバリーされた照射量（Ｉｄｅｌｉｖｅｒｅｄ）が期待照射率の計算量より大きいか又は小さいかを決定することができ、それは所与の時間での所望又は期待量の照射率（Ｉｄｅｓｉｒｅｄ）に対応することができる。別の例として、方法３００はデリバリーされたエネルギーの量（Ｊｄｅｌｉｖｅｒｅｄ）が期待エネルギーの計算量よりも高いか又は低いかを決定することができ、その計算量は所与の時間での所望又は期待される量（Ｊｄｅｓｉｒｅｄ）に対応することができ、又は、硬化操作が開始されて以来の時間での硬化操作のための合計所定エネルギー量の分率に対応することができる。方法３００は、合計露光時間を短縮する代わりに過度の強力な照射レベルの実質的な回避を促進することができる。
【００５７】
例示の実施形態の方法３００は、予め決められた時間の後、例えば、０．０１秒後に、光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、標的表面にデリバリーされたエネルギーの合計量が硬化操作のための光エネルギーの所定量に対応するしきい値を満たす又は超えるかどうかを決定することができる。工程３２８，  ３３０，  ３３２。合計エネルギーの計算量がこの条件を満たすならば、硬化操作を停止することができる。工程３３２，  ３３４。もし条件が満たされなければ、合計エネルギー計算量が条件を満たすまで、エネルギーの計算量が反復して決定されるように硬化操作を継続しうる。工程３３２，  ３１６。
【００５８】
１つの実施形態に係る硬化機器１００は、計算露光時間を単に二倍又は三倍する従来のずっと正確さが低いアプローチに頼ることなく、複合材歯科材料などの硬化性材料を適切に硬化するために十分なエネルギーを硬化性材料に受けさせることを実質的に確保する構造を提供することができる。このようにして、標的表面への実質的に有効なエネルギー送達は達成されうる。本明細書中に記載される技術及び実施形態は、接着剤又は同様の複合材フィラーの正確な光硬化を利用する産業製造などの非歯科用途に拡張されうることは理解されるべきである。
【００５９】
場合により、硬化機器１００は不適切な位置合わせ、又は、エネルギーを輸送するのに不十分な能力、例えば、硬化操作が、光学センサーフィードバックシグナルに基づいて、硬化性材料を適切に硬化するために不十分であると考えられる場合などに関係する問題の操作を防止し又はオペレータに警告することの、少なくとも１つを行うように構成されうる。例として、もし硬化機器１００が不適切に角度付けられていたら、可能には不適切に訓練されたオペレータを部分的に理由として、コントローラ１０は硬化操作が標的材料を硬化するのに不十分であることを検知することができ、したがってオペレータに警告し、又は、操作を中止し、あるいはその両方を行うことができる。
【００６０】
１つの実施形態に係る硬化機器又は硬化システムの方法は図６の例示の実施形態において描かれ、そして、一般に４００で指定される。例示の実施形態において、方法４００は方法２００、３００などの本明細書中に記載される方法の１つ以上により硬化操作を行う前に行われることができる。この方法４００はオペレータインプット１２（例えば、ボタン）のユーザインプットの作動に応答して、標的表面にデリバリーされた検知エネルギーのアキュムレータ又は積分回路を再設定し又は開始することを含むことができる。工程４１０及び４１２。コントローラ１０は、その後、予備選択された源出力レベルなどの初期設定により光源２４を出力し、それにより、光の適用を開始するように光学ドライブ回路２２に指示することができる。工程４１４。コントローラ１０は光学フィードバック回路２６により提供された光学センサーフィードバックシグナルを分析し、検知された反射光が、硬化性材料が光適用部材２０により実際に標的とされていることの指示であるかどうかを決定することができる。工程４１６，  ４１８。例として、コントローラ１０は検知された光を、標的とされた硬化性材料のタイプに関係したしきい値、パラメータ又はパラメータ範囲と比較して、硬化性材料が光源２４から実際に光を受けているかどうかを決定することができる。もし検知された光がしきい値よりも低く、又は、パラメータ範囲から逸脱しているならば、コントローラ１０は硬化操作が有効でない傾向があるように光適用部材２０に対して不適切に配置されていることを決定することができる。この決定に基づいて、コントローラ１０は光源２４の操作を停止し、又は、オペレータフィードバック回路１４により問題をオペレータに警告し、又は、それらの組み合わせであることができる。工程４２０，  ４２２。もし検知された光が、しきい値より高いこと、硬化性材料を適切に標的としていることの指示などの１つ以上の基準を満たすならば、コントローラ１０は硬化操作におけるさらなる工程に進むことができ、該工程としては、方法２００、３００との関係で本明細書中に記載された１つ以上の工程が挙げられる。方法４００は、既知又は所望のタイプの標的の表面以外の表面に光エネルギーを適用するのを実質的に回避するために数マイクロ秒だけ行うことができる。
【００６１】
本明細書中に記載の１つ以上の実施形態に加えて又はその代わりとして、硬化光１００は空気又は別のガスを標的表面に向けて又は標的表面から離れさせるための空気パスを含むことができ、それにより、標的表面又は周囲領域、あるいはその両方を冷却することができる。例として、図２において破線として示されるように、硬化光１００はクーラントシステム１５０を含むことができ、該システムは、例えば、加圧空気又は真空源を含み、標的表面から又はそれに対して空気を通すための空気パスを含む。このようにして、空気又は別のガスは、それぞれ圧力又は真空により押して又は引いて、硬化される標的表面を通過し、増加された空気流により、標的表面で加速表面冷却を誘発する。クーラントシステム１５０はまた、ガス流以外に他の冷却機構を利用することもでき、該機構としては、例えば、水蒸気又は水ミストを標的表面に向けることが挙げられる。
【００６２】
１つの実施形態において、クーラントシステム１５０は、硬化機器１００のベース又はその付近に配置されることができるカップラーを含むことができ、カップラーは加圧ガス又は真空の源に急速かつ信頼性をもって接続することを可能にする。クーラントシステムは加圧もしくは真空誘導ガス流を指向させそして閉じ込める硬化機器のボディー中にある空気チャンネルを含むことができ、硬化機器１００の光適用部材２０に向けて又はそこからガス流をガイドする。光適用部材２０は光適用部材２０の先端にある指向ノズルを含むことができ、該ノズルは硬化される標的表面に向けて（加圧ガス）又はそこから離れて（真空）ガス流を指向させるように照明ビーム６４の方向に向ける。標的表面に実際にデリバリーされる合計エネルギーを管理するための、光学センサーフィードバックシグナルに基づく光源２４からのアウトプットの閉ループ制御は、従来の硬化操作と比較して標的表面にデリバリーされる熱エネルギーの量を減じることができ、ここで、デバイスからデリバリーされる光エネルギーの合計量は実際にデリバリーされる光の量のオペレータ誘発変動を補償するために必要とされる量よりも２倍又は３倍大きいように事前選択される。結果として、クーラントシステム１５０の使用は実質的に回避されうる。場合により、しかしながら、冷却システム１５０は硬化機器１００中に取り込まれ、それにより、より高い光強度レベルでも操作する機会を提供し、それにより、標的表面で得られる温度上昇を実質的に決定されたしきい値を超えて上昇させることなく急速な硬化を達成することができる。
【００６３】
１つの実施形態において、硬化機器１００の製造方法は光学フィードバックセンサー２８の光学パス６２を光源２４の光学パス６４と位置合わせすることにより光適用部材２０を組み立てることを含むことができる。該方法は光が光インプット５８から放出されるように光学フィードバックセンサー２８にエネルギー供給することを含むことができる。光インプット５８はａ）光源２４に取り付けられたレンズ５０の近傍で、そしてｂ）レンズ５０と別のレンズ５２との間に画定されたボイド又は領域内で配置されうる。光源２４は光が光インプット５８から放出されるのと同時に光を放出するようにエネルギー供給されることができる。光学フィードバックセンサー２８は光インプット５８に対応するサイドファイヤー停止が光源２４の光学パス６４の範囲内で光学パス６２に沿って光を指向させるように回転及び移動されうる。一旦、光学パス６２の光学パス６４における位置合わせが達成されたら、光学フィードバックセンサー２８は光インプット５８がレンズ５０に対して実質的に安定したままであるように固定されうる。１つの実施形態において、検量センサーシステムは光インプット５８の光学パス６２及び光源２４の光学パス６４の相対位置を検知することができ、それにより、その位置合わせを容易にすることができる。検量又は位置合わせの間に光インプット５８から放出された光は光源２４から放出された光とは異なるタイプであることができ、それにより、光学パス６２及び光学パス６４の間で差別化するのを容易にすることができる。
【００６４】
「垂直」、「水平」、「上（トップ）」、「下（ボトム）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」。「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「内側（ｉｎｎｅｒ）」、「内側方向に（ｉｎｗａｒｄｌｙ）」、「外側（ｏｕｔｅｒ）」、「外側方向に（ｏｕｔｗａｒｄｌｙ）」などの方向用語は図面に示した実施形態の向きに基づいて本開示を記載するのを補助するために使用される。方向用語の使用は任意の特定の向きに本開示を限定するように解釈されるべきでない。
【００６５】
上記の記載は本発明の現在の実施形態の記載である。様々な改変及び変更は添付の特許請求の範囲において規定されるとおりの本発明の主旨及びより広い態様から逸脱することなくなされることができ、それは均等論を含む特許法の原則に従って解釈されるべきである。本開示は例示の目的のみで示され、そして本発明のすべての実施形態の網羅的な記載と解釈されるべきでなく、又は、これらの実施形態の関係で例示され又は記載された特定の要素に特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきでない。例えば、限定することなく、記載の発明の任意の個々の要素は実質的に同様の機能性を提供し、又は、別のやりかたで適切な操作を提供する代替の要素により置き換えられてよい。これには、例えば、現在知られている代替要素、例えば、当業者に現在知られている可能性のあるもの、及び、将来開発されうる代替要素、例えば、当業者が開発時に代替物として認識するものが含まれる。さらに、開示の実施形態は協調して記載された複数の特徴、及び、利益の集合体を協働的に提供する複数の特徴を含む。本発明はそれらの実施形態のみに限定されず、該実施形態は付与された特許請求の範囲に表現として示されていない範囲を超えてこれらの特徴のすべてを含み又は記載の利益のすべてを提供する。例えば、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」又は「前記（ｓａｉｄ）」を用いた特許請求の範囲の要素のすべての言及は要素を単数に限定するものと解釈されるべきでない。
【図１】
2017533058.tif 000003
【図２】
2017533058.tif 000004
【図３】
2017533058.tif 000005
【図４】
2017533058.tif 000006
【図５】
2017533058.tif 000007
【図６】
2017533058.tif 000008
【国際調査報告】
2017533058.tif 000009
2017533058.tif 000010