(57)【要約】歯科治療等の際に光重合材料の硬化のために用いる光照射装置である。この光照射装置は、携帯型のハンドピースとハンドピースを使用しないときに置くベース部とからなる。ハンドピースは、３４０ｎｍから４３０ｎｍの光を発生する光源と、この光源からの光を集光する集光手段と、集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段と、光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラと、光源及びコントローラに電力を供給するバッテリーとを備える。ベース部は、ハンドピースを保持する保持部と、ハンドピースのバッテリーに電力を供給するための電力供給手段と、光源の照射時間及び照射強度をプログラムすることができ、そのプログラムをハンドピースのコントローラに送るためのコントロールユニット手段とを備える。光源からライトガイド手段までの任意の位置に蛍光物質を有する発光手段を設けることもできる。
2002065937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生する光源と、該光源からの光を集光する集光手段と、該集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段とを備える光照射装置。
【請求項２】
請求項１の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ又はレーザー素子からなる光照射装置。
【請求項３】
請求項１の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ及びレーザー素子の組合せからなる光照射装置。
【請求項４】
請求項１の光照射装置において、さらに、前記光源に電力を供給する電源手段を備える光照射装置。
【請求項５】
請求項１の光照射装置において、前記光源からの光を集光する集光手段はフレネルレンズを含む光照射装置。
【請求項６】
請求項１の光照射装置において、前記集光手段は、光の反射効率を高める加工が施されている円錐形部と前記ライトガイド手段を保持して該ライトガイド手段に光を導くチャック部とを含むチャック手段を含む光照射装置。
【請求項７】
請求項１の光照射装置において、さらに、放熱手段を前記光源の近くに備え、それにより、前記光源が発生する熱を発散させる光照射装置。
【請求項８】
請求項７の光照射装置において、前記放熱手段は円筒形状で、前記光源を囲むとともに該光源の取付基板と密接するように配置されて、該光源から発生する熱を効率良く伝導させて発散させる光照射装置。
【請求項９】
請求項６光照射装置において、前記チャック部の内側にはスプリングで付勢するボールベアリングが設けられ、該チャック部に保持される前記ライトガイド手段の端部の外周面上には該ボールベアリングと係合する溝が形成されていて、前記ライトガイド手段が前記チャック部に保持されると、前記ボールベアリングが前記ライトガイド手段の溝と係合し、それにより、前記ライトガイド手段の前記チャック手段への着脱が容易に行え、また、前記ライトガイド手段が該軸線の周りを自在に回転することができる光照射装置。
【請求項１０】
請求項６の光照射装置において、前記チャック部及び該チャック部に取り付けられる前記ライトガイド手段の部分の両方または一方は磁化されていて、ライトガイド手段の前記チャック手段への着脱が容易に行えるとともに前記ライトガイド手段が該軸線の周りを自由に回転することができる光照射装置。
【請求項１１】
３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生する光源と、該光源からの光を集光する集光手段と、該集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段と、前記光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラとを備える光照射装置。
【請求項１２】
請求項１１の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ又はレーザー素子からなる光照射装置。
【請求項１３】
請求項１１の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ及びレーザー素子の組合せからなる光照射装置。
【請求項１４】
請求項１１の光照射装置において、さらに、前記光源及び前記コントローラに電力を供給する電源手段を備える光照射装置。
【請求項１５】
携帯型のハンドピースと該ハンドピースを使用しないときに置くベース部とからなる光照射装置であって、
前記ハンドピースが、３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生する光源と、該光源からの光を集光する集光手段と、該集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段と、前記光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラと、前記光源及び前記コントローラに電力を供給するバッテリーとを備え、
前記ベース部が、前記ハンドピースを保持する保持部と、前記ハンドピースのバッテリーに電力を供給するための電力供給手段と、前記光源の照射時間及び照射強度をプログラムすることができ、該プログラムを前記ハンドピースのコントローラに送るためのコントロールユニット手段とを備える光照射装置。
【請求項１６】
請求項１５の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ又はレーザー素子からなる光照射装置。
【請求項１７】
請求項１５の光照射装置において、さらに、前記光源はＬＥＤ及びレーザー素子の組合せからなる光照射装置。
【請求項１８】
請求項１５の光照射装置において、前記ハンドピースのコントローラは前記光源の照射時間及び照射強度の状態を表すＬＥＤと前記バッテリーの電圧状態を表すＬＥＤとを備える光照射装置。
【請求項１９】
請求項１５の光照射装置において、前記ベース部のコントロールユニットは、前記光源の照射時間及び照射強度をプログラムするためのスイッチを備え、さらに、前記ハンドピースのコントローラはメモリを備えていて、前記コントロールユニットによって設定されたプログラムが前記ハンドピースのコントローラのメモリにアップロードされる光照射装置。
【請求項２０】
請求項１５の光照射装置において、さらに、前記ベース部のコントロールユニット手段は表示パネルを備え、該表示パネルに、前記光源の照射時間及び照射強度のプログラムの内容を表示させることができる光照射装置。
【請求項２１】
請求項１５の光照射装置において、前記ベース部のコントロールユニット手段は、前記ハンドピースによる光照射が完了して該ハンドピースが前記ベース部に戻されたときに、前記表示パネルに、前記ハンドピースの状態を表示することができる光照射装置。
【請求項２２】
光源と該光源から光が照射されると発光する発光手段とを備え、該発光手段から発光された光を光硬化性物質に向けて出力する光照射装置。
【請求項２３】
請求項２２の光照射装置において、前記発光手段は蛍光物質を含む光照射装置。
【請求項２４】
請求項２２の光照射装置において、さらに、前記光源からの光を集光する集光手段と、該集光手段からの光を照射すべき個所に導くライトガイド手段とを備える光照射装置。
【請求項２５】
請求項２２の光照射装置において、前記発光手段は前記集光手段に蛍光物質を塗布することによって集光手段の一部から構成される光照射装置。
【請求項２６】
請求項２２の光照射装置において、前記発光手段は前記ライトガイド手段に蛍光物質を塗布することによってライトガイドの一部から構成される光照射装置。
【請求項２７】
携帯型のハンドピースと該ハンドピースを使用しないときに置くベース部とからなる光照射装置であって、
前記ハンドピースが、光源と該光源から光が照射されると発光する発光手段とを備え、該発光手段から発光された光を光硬化性物質に向けて出力するように構成され、さらに、前記光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラと、前記光源及び前記コントローラに電力を供給するバッテリーとを備え、
前記ベース部が、前記ハンドピースを保持する保持部と、前記ハンドピースのバッテリーに電力を供給するための電力供給手段と、前記光源の照射時間及び照射強度をプログラムすることができ、該プログラムを前記ハンドピースのコントローラに送るためのコントロールユニット手段とを備える光照射装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本願発明は、歯科治療等の際に用いられる光照射装置に関する。
背景技術
歯科治療では、例えば、う触治療等によって形成された窩洞に光重合材料を充填し、それに光を照射して重合硬化させてその窩洞を埋めることや、歯牙の破損個所に光重合材料を付着させて光を照射して重合硬化させ、その後切削、研磨等を行って審美性を持たせながらその破損個所を修復することが行われている。
光重合材料を硬化させる光源として、従来から複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える光照射装置が知られている。そのような装置の例として、特許第２９７９５２２号に、複数のＬＥＤの各々からの光を個別の光ファイバーによって集光して照射ヘッドから照射する構成、又は、複数のＬＥＤの光を１つの凸レンズ又は凹面鏡によって集光して照射ヘッドから照射する構成を備える光重合型レジン硬化用光源装置が開示されている。その装置は、照射ヘッドから４３０ｎｍから４８０ｎｍのピーク発光波長の光を照射するので、その波長域の光によって硬化する光重合レジンの硬化に適している。
光重合材料にはいくつかの種類があり、それぞれの種類に応じて硬化に有効な波長域は異なる場合がある。上で言及した特許に開示された装置は、４３０ｎｍから４８０ｎｍのピーク発光波長を持つため、それ以外の波長域の光が硬化に有効な光重合材料の硬化には適さない。
その装置が用いる４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長域の光は青色光であるため、その光を歯の窩洞に充填された光重合材料に照射すると、口腔内全域が一色の青色になり、光重合材料の硬化の程度を色で判断したり、口腔内の各部を色で判断・識別して、他の歯、歯茎、粘膜、舌等の口腔内を診断したりすることが困難となっている。
ＬＥＤから出力される光は冷光であるが、ＬＥＤを固定する基板等はＬＥＤ駆動電流により熱を持つため、この熱の影響で、ＬＥＤの動作が不安定になったり、耐久性が低下したりすることがある。
上で言及した特許には開示されていないが、従来の光重合型レジン硬化用の装置の中には、発光ダイオードの光を所定の個所に導くためのライトガイドを有するものがある。しかし、そのライトガイドは固定されており、向きを変えることも交換もできないため、照射すべき歯の位置によっては、照射装置自体の向きを変えたり傾けたりする必要がある。このため光照射装置を持つ歯科医師が不自然な姿勢をとらなければならないことがあった。
従来の携帯型の光照射装置には電源コードが接続されていたため、光を照射する際にその照射装置が照射のための適切な位置に配置される際にその電源コードが邪魔になることがあり、また、その装置を持ち運ぶ範囲がコードの長さによって制限されていた。
従来の携帯型の光照射装置の本体には、多数のスイッチ、ボリューム、表示窓等が、照射時間及び照射強度の設定、確認及び操作を行うために設けられていた。１つのスイッチに複数の機能を持たせている装置もあり、その場合には、設定等をスイッチの組合わせによって行わなければならず煩雑で誤操作することもあった。また、それらのスイッチ、ボリューム、表示窓等が把持部に設けられていることもあり、そのような装置では、設定の際には、光照射装置を一方の手で保持しながら他方の手でスイッチ等を操作しなければならず煩雑で、また、光照射の際にその把持部を持つ手や指によってスイッチを誤作動させることがあった。
また、光照射装置から出力される光は、その光によって硬化される光重合物質の硬化に有効な波長帯域に依存する波長域を持たなければならないので、利用できる光源はその光重合物質に応じて特定されることになる。このため、その光照射装置の光源から出力される光に、その光照射装置から出力される光の波長帯域と異なる波長帯域を持つ光を利用することができると、光照射装置にために多種多様な光源を利用することができるようになり、光照射装置の製造上都合がよい。
発明の開示
本願発明は、上記の様々な従来の問題点を解消するとともに従来からの要望を達成するために、３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生するＬＥＤ又はレーザー等の光源と、この光源からの光を集光する集光手段と、この集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段とを備える光照射装置を提供する。
また、本願発明は、光源とこの光源から光が照射されると発光する発光手段とを備え、この発光手段から発光された光を光硬化性物質に向けて出力する光照射装置を提供する。その発光手段は蛍光物質が塗布された手段を備える。また、光照射装置は、集光手段とライトガイド手段とを備えることができ、その際には、その発光手段は、光源とライトガイド手段の出力側の端部との間の任意の位置に設けることができる。また、その集光手段の光が通過する部分に蛍光物質を塗布することによってその集光手段の一部を発光手段として機能させてもよい。同様に、ライトガイド手段の光が通過する部分に蛍光物質を塗布することによってそのライトガイドの一部に発光手段の機能を持たせるようにすることもできる。
光照射装置は光源に電力を供給する電源手段を含み、集光手段はフレネルレンズを含み、また、集光手段には、光の反射効率を高める加工が施されている円錐形部とライトガイド手段を保持してライトガイド手段に光を導くチャック部とを含むチャック手段を含ませることができる。そのフレネルレンズの一方の面に蛍光物質を塗布することによってその面を発光手段として構成して、その面を通過するように光源から光が照射されるとその面が発光してライトガイド手段に光を供給できるようにしてもよい。また、チャック手段の内面の一部に蛍光物質を塗布してその面を発光手段として構成して、その面に光源から光が照射されるとその面が発光してライトガイド手段に光を供給するようにしてもよい。さらに、ライトガイドの光入力側の端部に蛍光物質を塗布することによってその端部を発光手段として構成して、そこに光が照射されると、その端部が発光してそのライトガイドの光出力端部から光を出力するようにしてもよい。
また、光照射装置は、放熱手段を光源の近くに備え、それにより、光源が発生する熱を発散させることができ、その放熱手段は円筒形状で、光源を囲むとともにその光源の取付基板と密接するように配置されて、光源から発生する熱を効率良く伝導させて発散させる。チャック部の内側にはスプリングで付勢するボールベアリングが設けられ、そのチャック部に保持されるライトガイド手段の端部の外周面上にはボールベアリングと係合する溝が形成されていて、ライトガイド手段がチャック部に保持されると、ボールベアリングがライトガイド手段の溝と係合し、それにより、ライトガイド手段のチャック手段への着脱が容易に行え、また、ライトガイド手段がその軸線の周りを自在に回転することができる。チャック部及びそのチャック部に取り付けられるライトガイド手段の部分の両方または一方は磁化されていて、ライトガイド手段のチャック手段への着脱が容易に行えるとともにライトガイド手段が軸線の周りを自由に回転することができる。
また、本願発明は、３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生するＬＥＤ又はレーザー等の光源と、この光源からの光を集光する集光手段と、集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段と、光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラとを備える光照射装置を提供する。この装置は、光源及びコントローラに電力を供給する電源手段を備える。
さらに、本願発明は、携帯型のハンドピースとこのハンドピースを使用しないときに置くベース部とからなる光照射装置を提供する。この光照射装置のハンドピースは、３４０ｎｍから４３０ｎｍのピーク発光波長域を持つ光を発生するＬＥＤ又はレーザー等の光源と、この光源からの光を集光する集光手段と、集光手段によって集光された光を照射すべき個所に導くライトガイド手段と、光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラと、光源及びコントローラに電力を供給するバッテリーとを備え、ベース部は、ハンドピースを保持する保持部と、ハンドピースのバッテリーに電力を供給するための電力供給手段と、光源の照射時間及び照射強度をプログラムすることができ、プログラムをハンドピースのコントローラに送るためのコントロールユニット手段とを備える。
また、この光照射装置のハンドピースは、光源とこの光源から光が照射されると発光する発光手段とを備える。その発光手段は蛍光物質が塗布された手段を備える。また、そのハンドピースは、集光手段とライトガイド手段とを備えることができ、その際には、その発光手段は、光源とライトガイド手段の出力側の端部との間の任意の位置に設けることができる。また、その集光手段の光が通過する部分に蛍光物質を塗布することによってその集光手段の一部に発光手段を設けてもよい。同様に、ライトガイド手段の光が通過する部分に蛍光物質を塗布することによってそのライトガイド手段の一部に発光手段を設けてもよい。
ハンドピースのコントローラは光源の照射時間及び照射強度の状態を表すＬＥＤとバッテリーの電圧状態を表すＬＥＤとを備える。ベース部のコントロールユニットは、光源の照射時間及び照射強度をプログラムするためのスイッチを備え、さらに、ハンドピースのコントローラはメモリを備えていて、コントロールユニットによって設定されたプログラムがハンドピースのコントローラのメモリにアップロードされる。ベース部のコントロールユニットは表示パネルを備え、表示パネルに、光源の照射時間及び照射強度のプログラムの内容を表示させることができる。ベース部のコントロールユニットは、ハンドピースによる光照射が完了してハンドピースがベース部に戻されたときに、表示パネルに、ハンドピースの状態を表示することができる。
発明を実施するための最良の形態
図１は、本願発明に係る光照射装置のハンドピース１の一部断面正面図である。そのハンドピース１の外側は、半透明のプラスチック素材から形成されたケース１０に覆われている。そのハンドピース１の内には、光照射時間及び光強度をコントロールするためのインテリジェントカード１１が設けられており、そのカードはユニットメイン上部１１ａ及びユニットメイン下部１１ｂからなる。
また、ハンドピース１内には光源１２が設けてあり、その光源は、例えば、図９に示すように、１９個のＬＥＤ１２ａを備えるＬＥＤモジュール１２から構成することができる。各ＬＥＤは３４０ｎｍから４３０ｎｍの波長帯域を持つ光を出力する。または、ＬＥＤモジュールに代えて、図９に示す形状の１９個のレーザー素子１２ａからなるレーザーモジュール１２を用いてもよい。この場合には、各レーザー素子として３４０ｎｍから４３０ｎｍの波長帯域を持つ光を出力するレーザー素子を用いる。また、ＬＥＤ及びレーザー素子を組み合わせて光源のモジュールを構成してもよい。各ＬＥＤ及び各レーザー素子は３４０ｎｍから４３０ｎｍの波長帯域を持つ光を出力するので、この光照射装置は、その波長域で有効に硬化するレジンやボンディング剤の硬化に利用することができる。
また、ハンドピース１には、放熱リング１３と、光源１２から放射された光を集束するフレネルレンズＬと、チャック１４と、ライトガイド１５と、光源１２を起動させて光を放射させる照射スイッチ１６と、バッテリー１７と、後述するベース部のベースコンタクトと接触することによって外部から電源をバッテリーに供給するとともにベース部のコントロールユニットで設定した光照射制御データをインテリジェントカード１１のメモリに伝送するためのユニットコンタクト１８と、このユニットコンタクト１８からの電源及びプログラムを伝送するための制御回路であるパワー回路１９とが設けられている。
フレネルレンズＬは放熱リング１３内に収められていて光が外に漏れないように構成されている。
インテリジェントカード１１は、図５に示す回路のように、光照射時間及び光照射強度を制御するためのマイクロコントローラ（Ｕ１）と、モード状態を表示するための６個の緑色ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ６）と、バッテリーの電圧が所定電圧より低下した場合に点灯する赤色ＬＥＤ（Ｄ１９）と、所定の照射時間を経過したことを知らせるブザー（ＳＰＫ１）とを備える。ケース１０は半透明プラスチックから形成されているので、６個の緑色ＬＥＤ（Ｄ１〜Ｄ６）及び赤色ＬＥＤ（Ｄ１９）の光がそのケースを透過することができ、それにより、それらの点灯を外側から確認することができる。
光源のモジュール１２は、図５に示す回路図では、１９個のＬＥＤ１２ａ（Ｄ７−Ｄ１８、Ｄ２５−Ｄ３１）を備えており、それらのＬＥＤはレギュレータ（Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５）を介してインテリジェントカード１１のマイクロコントローラに接続されている。レギュレータはそれらのＬＥＤの発光の強度のムラをなくして発光強度の一定化を図るためのものである。１９個のＬＥＤは図９ａ及び図９ｂに示すように密接して配置されている。光源１２としては、ＬＥＤの代わりにレーザー素子又は他の同等な発光素子を用いることができる。
ＬＥＤ、レーザー素子等として、３４０ｎｍから４３０ｎｍの波長域の光を出力するものを用いる。従来から用いられている青色ＬＥＤの出力光の波長帯域は４４０ｎｍから４９５ｎｍである。このＬＥＤ及びレーザー素子の出力光は３４０ｎｍから４３０ｎｍの間にピーク発光波長を持つので、それらの光は、青色ＬＥＤの発光波長域とは異なる波長域で有効に硬化する光重合レジンを硬化させることができる。
放熱リング１３は、熱伝導効果の高いアルミ合金から作られていて、図７に示すように円筒形状に形成されている。また、放熱リング１３は２つのねじ孔１３ａを備えており、それらのねじ孔１３ａは、ＬＥＤ又はレーザー素子のモジュール１２のベース板の２つの孔１２ｂ（図９）を貫通するねじによって放熱リング１３をそのベース板にねじ止めることができる。それにより、放熱リング１３をＬＥＤ又はレーザー素子１２ａの周囲に配置するとともにベース板に密着させて、ベース板に発生した熱を効率良く放熱リングに伝導させることができる。これにより、ＬＥＤ又はレーザー素子１２ａの動作が安定し、その耐久性が向上する。また、放熱リングは強度の高いアルミ合金から作られているので、モジュール１２の周辺の強度を高めることができてそのモジュールの保護を図ることができる。
また、放熱リング１３の内面はコーティングが施されていて光の反射効率が高められている。これにより、ＬＥＤ又はレーザー素子１２ａから放射された光の損失を防いで光を効率良くライトガイドまで伝達することができる。
チャック１４は、ライトガイド１５をハンドピース１の先端部に接続するためのもので、アルミ合金の削り出しによって、図８に示すように、円錐形状の集光部１４ａとライトガイド１５の端部を保持するチャック部１４ｂとを一体的に成形したものである。集光部１４ａの円錐形部の内面は、光反射効率を高めるために特殊加工されている。集光部１４ａは、その大口径の開口部側がフレネルレンズＬに接するように配置されている。これにより、モジュール１２から出力されてフレネルレンズＬによって集光された光を、円錐形部の内側の反射面によってさらに効率よくチャック部１４ｂに向けて集光することができる。
また、チャック部１４ｂにはスプリング付きボールベアリングが設けられている（図示せず）。そのボールベアリングは、ライトガイド１５がチャック部１４ｂの孔に挿入された際に、ライトガイドの端部の外周面上に形成された溝（図示せず）と係合する。このため、ライトガイド１５をチャック部１４ｂの孔に挿入したり、ライトガイドを引っ張ったりすることによって、チャック１４にまたはチャックから容易にライトガイドを着脱することができ、異なる種類のライトガイドの交換が容易に行える。さらに、チャック部１４ｂのボールベアリングはライトガイド１５の外周面上に形成された溝と係合してその溝内に沿って移動することができるため、ライトガイドをその軸線の周りに自由に回転させることができる。
別の例として、チャック部にボールベアリングを設けず、また、ライトガイドに溝を形成せずに、チャック部及びライトガイドのチャック部に挿入される部分の両方又は一方を磁化することによって、磁力の吸引力によってそれらを接合するようにしてもよい。これにより、接合部分の摩耗や干渉による精度の低下にともないライトガイドが外れてしまうことを防止することができ、また、それを防ぐための調整が不要になる。
ライトガイド１５は透過性に優れた光ファイバーを束にしたもので、図１に示すように、そのライトガイド１５の一方の端部は光入力端部で、それはチャック部に取り付けられ、他方の開放された端部は光出力端部で、そこからは光が放出される。チャック部１４ｂに取り付けられる側のライトガイド１５の光入力端部の外周面上には、そのチャック部１４ｂのベアリングが係合する溝が形成されている。ただし、上で別の例に示したように、接合に磁力を用いる場合にはその溝は不要である。一方、光の照射が行い易いように、光出力端部側が４５度の角度に曲げられている。ただし、６０度等他の角度に曲げたライトガイドを用いることもできる。異なる角度のライトガイドをいくつか予め用意しておくと、必要に応じて交換することもできる。また、その光出力端部は先端が先細りになるようにテーパー加工されており、このテーパー加工の程度により光の集積効率を変えることができる。そのテーパー加工の程度の異なるライトガイドをあらかじめ数種類用意しておくと、ライトガイドを差し替えることによって必要な光の集積効率を容易に達成することができる。チャック１４によって集光された光がライトガイドの光入力端部から入射されると、光ファイバがその光を他方の開放された光出力端部まで導き、その光出力端部から光が放出されて所定個所を照射することができる。
バッテリー１７は後述するベース部から供給される電力によって充電されて繰り返し使用できるものである。その電圧が所定電圧より低くなった場合には、赤色ＬＥＤ（Ｄ１９）が点灯して警告を行う。このバッテリーが寿命の場合には、新たなバッテリーと交換することができる。
ユニットコンタクト１８は、後述するベース部のベースコンタクトと接触して、外部からの電力を受け取ってパワー回路１９を経由してバッテリー１７に電力を供給する。また、後述するように、ベース部のコントロールユニットで設定された光照射時間及び光照射強度のプログラムをベース部のベースコンタクトを経由して受取ってインテリジェントカード１１に伝送することにも利用される。
パワー回路１９は、ユニットコンタクト１８から受取った電力及びプログラムデータを伝送するための制御回路として機能する。
照射スイッチ１６は、図５に示す回路のスイッチＳ１で、それを押すと、ＬＥＤ又はレーザー素子１２ａが起動されてあらかじめ設定されたプログラムに沿って光照射が実行される。
図２は、本願発明に係る光照射装置のベース部２の一部断面側面図である。そのベース部２は、ベーストップ２０と、コントロールユニット２１が収納されたコントロールパネル部２１と、ハンドピース１のユニットコンタクトと接触して電力及びプログラムを供給するためのベースコンタクト２３と、ＡＣアダプタ２４と、そのＡＣアダプタとベースコンタクト２３とを接続する電源ジャック２５とを備える。
ベーストップ２０は、ハンドピース１を収容する凹部を有し、その凹部はハンドピースを収納した際のその形状に適合するとともにその凹部からハンドピースを取り出し易い形状に成形されている。
ベースコンタクトは、電源のための接点とプログラム伝達のための接点とを持つ。
ＡＣアダプタ２４は交流１００Ｖを直流１２Ｖに変換する。その変換された直流は電源ジャック２５を介して、コントロールユニット２１とベースコンタクト２３の電源供給用接点とに供給される。
コントロールユニット２１は、図４ａに示すように、スイッチＳ１−Ｓ５と表示パネル２１ａ及び２１ｂとを備える。スイッチＳ１−Ｓ５は、図６に示す回路のＳ１からＳ５で示されているスイッチに対応する。スイッチＳ１は、モード選択のためのもので、強い光を例えば１０秒、２０秒、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒連続して照射するモード、最大６０秒まで１秒ごとに自由に設定できるモード、及び、照射プログラムの設定を自由に行えるカスタムモードの中から１つのモードを選択するために用いる。スイッチＳ４は、光照射のプログラム設定をデフォルト（初期設定）に戻すためのスイッチで、例えば、初期設定で、弱い光を６秒間照射し、次の１５秒間強い光を照射するというようにプログラムされている場合には、現在の設定をその設定に戻す。なお、ここでは、弱い光を、例えば、モジュール１２の１９個のＬＥＤ又はレーザー素子１２ａの中の７個のみを点灯した際に出力される光とし、強い光を、全部のＬＥＤ又はレーザー素子を点灯させた場合の出力光とする。スイッチＳ３及びＳ２は、スイッチＳ１によってカスタムモードを選択した場合に使用できて、それぞれ、弱い光及び強い光の照射時間を設定するために用いる。強い光を設定すべきか、弱い光を設定すべきか、照射時間をどの程度の長さにすべきかは、光重合レジンの種類によって定まる。ただし、光重合レジンの硬化には、光照射角度、照射距離、室温等さまざまな要因が影響するため、経験に応じて設定を変更することも可能である。スイッチＳ５は、それぞれのスイッチを操作して設定したプログラムをハンドピース１のインテリジェントカード１１のメモリに転送（アップロード）するためのものである。
表示パネル２１ａ及び２１ｂは、それぞれ、弱い光の照射時間及び強い光の照射時間を２桁の数字によって表示するもので、図６に示すように、表示パネル２１ａが液晶パネルＬ１及びＬ２から構成され、表示パネル２１ｂが液晶パネルＨ１及びＨ２から構成される。
図３は、ハンドピース１をベース部２の凹部に収容した状態を示す。その場合には、ハンドピース１のユニットコンタクト１８がベース部２のベースコンタクト２３の電力供給用接点に接触するようにハンドピースが置かれる。この状態では、ＡＣアダプタ２４によって変換された直流が、電源ジャック２５、ベースコンタクト２３、ユニットコンタクト１８及びパワー回路１９を経由してバッテリー１７に供給される。
また、この収納状態で、コントロールユニット２１の各スイッチＳ１からＳ５を利用して所望の光照射プログラムを組むことができる。例えば、スイッチＳ１を押して、カスタムモードを選択する。次に、スイッチＳ３を押して弱い光の照射時間を８秒に設定すると、表示パネル２１ａに「０８」が表示される。さらに、スイッチＳ２を押して強い光の照射時間を３０秒に設定すると、表示パネル２１ｂに「３０」が表示される。この状態で、スイッチＳ５を押すと、その設定されたプログラムが、コントロールユニット２１から、ベースコンタクト２３のデータ用接点、ユニットコンタクト１８及びパワー回路１９を経由してインテリジェントカード１１のメモリにアップロードされ、そこに記憶される。そのような設定及びアップロードを複数回行うと、複数の異なるプログラムをメモリに記憶させることもできる。
上記のように光照射時間及び光照射強度を設定した後に光照射を行う場合には、まずベース部２からハンドピースを取り出す。この場合電源コードが接続されていないので取り扱いが容易で自由に持ち運ぶことができる。ここで、必要に応じて、ライトガイドを別の光の集積効率を持つライトガイドや先端部の曲がる角度の異なる別のライトガイドに付け替えることができる。その付け替えは、現在取り付けられているライトガイド１５をチャック１４から引き抜き、続いて所望の別のライトガイドの端部をチャック１４のチャック部１４ａに挿入することによって行う。次に、ライトガイド１５の先端部の光出力端部を光照射を行う個所に向ける。例えば、う触治療等によって形成された窩洞に光重合レジンを充填した場合には、その歯の窩洞の光重合レジンにライトガイド１５の光出力端部を向ける。その際にライトガイドはその軸線の周りを回転することができるので、容易にその先端をその所定の個所に向けることができる。
次に、ハンドピース１の照射スイッチ１６を押す。この時点で光照射の時間等の設定をする必要はない。スイッチを押すと、インテリジェントカード１１のマイクロコントローラＵ１は、メモリに記憶されているプログラムに沿って光照射を実行する。例えば、上記のように、ベース部２にハンドピース１を収納したときに、カスタムモードを選択して弱い光を８秒照射し、次に、強い光を３０秒照射するように設定した場合には、自動的にその手順に従って光の照射が行われる。ハンドピース１にはスイッチ類が設けられていないので、その照射の間にスイッチの誤操作をすることはない。
所定の光照射が完了すると、使用者はハンドピース１をベース部２に戻す。その際にハンドピース１のユニットコンタクト１８がベース部１のベースコンタクト２３と接触するようにする。この時、ハンドピース１のインテリジェントカード１１のメモリに記憶されているプログラムデータをコントロールユニット２１にダウンロードして、表示パネルによってその内容を確認することができる。また、ハンドピースのインテリジェントカードのマイクロコントローラＵ１とコントロールユニット２１との間の双方向通信機能によって、ハンドピース１内のＬＥＤ又はレーザー素子、インテリジェントカード１１、バッテリ１７の状態を確認することができる。その結果、いずれかの部品に異常な状態が発見された場合には、表示パネルにそれが表示される。また、ハンドピース１をベース部２に置いている間、ハンドピース１のバッテリー１７の充電が行われ、次の光照射を直ちに行うことができる。
次に、本願発明の光照射装置のハンドピースの別の実施例を説明する。この別の実施例は蛍光物質からなる発光手段を備える。その発光手段は、光源からの光が照射されるとその蛍光物質からその物質に応じた波長の発光が行われる。
発光手段は、図１において、例えば、フレネルレンズＬの一方の面に蛍光物質を塗布することによってフレネルレンズＬの一部に構成することができる。その場合には、光源のモジュール１２から光がフレネルレンズＬを通過するように照射されると、そのフレネルレンズＬに塗布された蛍光物質が発光して光をチャック１４及びライトガイド１５に向けて供給することになる。例えば、ＬＥＤ又はレーザー素子の光源が３４０ｎｍから４３０ｎｍの範囲の波長域の光を出力し、蛍光物質が４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光を発生する場合には、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光はその蛍光物質によって定まる波長の光となる。このため、例えば、光源が３４０ｎｍから４３０ｎｍの範囲の波長域の光を出力したとしても、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光は４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光となる。これにより、光源の光の波長域とは無関係に、その波長域で硬化するレジンやボンディング剤を硬化させることができるようになる。
また、発光手段は、図１において、例えば、チャック１４の内面に蛍光物質を塗布することによってそのチャックの一部に構成することもできる。この場合には、光源のモジュール１２から光がフレネルレンズＬを通過してチャック１４の内面に衝突すると、そこに塗布された蛍光物質が発光して光をライトガイド１５の光入力端部に向けて供給する。この場合も、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光はその蛍光物質によって定まる波長の光となるので、例えば、ＬＥＤ又はレーザー素子の光源が３４０ｎｍから４３０ｎｍの範囲の波長域の光を出力し、蛍光物質が４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光を発生する場合には、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光は４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光となる。これにより、この場合も光源の光の波長域とは無関係に、その波長域で硬化するレジンやボンディング剤を硬化させることができるようになる。
また、発光手段は、図１において、例えば、ライトガイド１５の光入力側の端部の面に蛍光物質を塗布することによってその面に構成することもできる。この場合には、光源のモジュール１２から光がフレネルレンズＬを通過して集光され、さらにチャック１４の内面によって反射されてライトガイドの光入力側の端部に集光されると、その端面に塗布された蛍光物質が発光して光をライトガイド１５を経由してその光出力端部に向けて供給することになる。この結果、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光はその蛍光物質によって定まる波長の光となる。このため、例えば、ＬＥＤ又はレーザー素子の光源が３４０ｎｍから４３０ｎｍの範囲の波長域の光を出力し、蛍光物質が４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光を発生する場合には、ライトガイド１５の光出力端部から出力される光は４３０ｎｍから５３０ｎｍの範囲の波長域の光となる。これにより、光源の光の波長域とは無関係に、その波長域で硬化するレジンやボンディング剤を硬化させることができるようになる。
さらに、発光手段を光透過部材とそれに塗布された蛍光物質から構成することができる。図１において、例えば、それは、光源のモジュール１２とフレネルレンズＬとの間、又は、フレネルレンズＬとライトガイド１５との間に配置することができる。
光透過部材を光源のモジュール１２とフレネルレンズＬとの間に配置した場合には、光源のモジュール１２から出力された光はそれを透過するように放射されることになる。その際に、その光によって蛍光物質が発光し、その光はフレネルレンズＬの通過及びチャック１４の内面の反射によってライトガイド１５の光入力端部に集光され、ライトガイド１５の光出力端部から出力される。その出力された光はその蛍光物質によって定まる波長の光である。
また、光透過部材をフレネルレンズＬとライトガイドＬの光入力端部との間に配置した場合には、光源のモジュール１２から出力された光はフレネルレンズＬの通過及びチャック１４の内面の反射を経由してライトガイド１５の光入力端部に集光され、その光入力端部において蛍光物質の発光が行われる。その光はライトガイド１５を伝わってその光出力端部から出力される。その出力された光はその蛍光物質によって定まる波長の光である。
他の例としては、発光手段を光反射部材に蛍光物質を塗布したものから構成して、それを例えばチャック１４の集光部１４ａの内面の近くに配置するようにしてもよい。その場合には、モジュール１２から出力された光はフレネルレンズＬを通過した後にその光反射部材に衝突する。その際に光が蛍光物質に衝突すると蛍光物質が発光し、その光がライトガイド１５の光入力端部に供給される。それからその光はライトガイドを伝わってその光出力端部から出力される。この場合もその出力された光はその蛍光物質によって定まる波長の光となる。
以上の説明から明らかなように、本願発明に係る光照射装置によると、３４０ｎｍから４３０ｎｍの波長域の光を出力するＬＥＤ、レーザー素子等を光源として用いるので、青色ＬＥＤとは異なる波長域で硬化するレジンやボンディング剤の硬化に利用することができる。また、発光のために蛍光物質を用いるので、光源の光の波長域に依存することなく、その蛍光物質に応じてさまざまな波長域の光を出力させることができる。
また、本願発明に係る光照射装置によると、ハンドピースはバッテリー及び光源の照射時間及び照射強度を制御するコントローラを有するので携帯することができる。また、本願発明に係る光照射装置は、ハンドピース及びベース部からなり、ベース部に光源の照射時間及び照射強度の設定をプログラムでき、そのプログラムをハンドピースのコントローラに送ることができるコントロールユニットを有するので、光照射の際に設定等のスイッチを誤操作することを防ぐことができる。また、ハンドピース及びベース部をコンタクトを経由して接続しているので、両者の相互通信機能により、ハンドピースに記憶されているプログラムの内容をベース部によって確認でき、また、ハンドピースの各部品の状態を調べることができる。
さらに、本願発明に係る光照射装置によると、放熱リングを光源の放熱のために用いるので、光源の動作を安定化し、耐久性を向上することができる。また、チャックをライトガイドとＬＥＤとの間に設けて、そのチャックの内面を光反射効率を高めるように加工しているので、光源からライトガイドまでの光の集光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本願発明に係る光照射装置のハンドピースの一部断面正面図である。
図２は、本願発明に係る光照射装置のベース部の一部断面正面図である。
図３は、本願発明に係るベース部に本願発明に係るハンドピースを乗せた状態を示す一部断面正面図である。
図４ａは、本願発明に係る光照射装置のベース部のコントロールユニットの正面図である。
図４ｂは、本願発明に係る光照射装置のベース部のコントロールユニットの右側面図である。
図５は、本願発明に係る光照射装置のハンドピース内の装置の回路図である。
図６は、本願発明に係る光照射装置のベース部のコントロールユニットの回路図である。
図７ａは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースの放熱リングの側面図である。
図７ｂは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースの放熱リングの背面図である。
図８ａは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースのチャックの断面側面図である。
図８ｂは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースのチャックの背面図である。
図９ａは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースのモジュールの正面図である。
図９ｂは、本願発明に係る光照射装置のハンドピースのモジュールの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図５−１】
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【図６】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【国際調査報告】
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