УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ЗУБОВ СО СВЕТОВОЙ ВНУТРЕННЕЙ ЧАСТЬЮ
DEVICE FOR DENTAL IRRADIATION WITH LIGHT INNER PART

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройствам для облучения зубов и к устройствам для ухода за полостью рта или гигиены полости рта, например, устройствам для отбеливания зубов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройства для ухода за полостью рта, например, устройства для отбеливания зубов, используют свет для облучения зубов. Свет может использоваться с различными целями, включающими в себя отбеливание зубов в сочетании с отбеливающим гелем или лаком, гигиену в отношении бляшки или бактерий посредством использования, дезинфицирующего УФ-света, или с другими целями. Для обеспечения эффективности требуется достаточно высокая интенсивность света. Также важно, чтобы указанный свет имел равномерное распределение интенсивности по зубам. Чтобы избежать повреждения пульпы в пульповой камере зуба, также важно, чтобы нагревание зубов оставалось значительно ниже критической температуры.
Соответственно, существует необходимость в устройстве для ухода за полостью рта, которое удовлетворяет одному или более из этих требований. Соответственно, существует необходимость в устройстве для ухода за полостью рта, которое может облучать зубы с достаточно высокой интенсивностью, с равномерным распределением интенсивности, и которое вызывает только допустимое нагревание зубов.
Также существует необходимость в устройствах для ухода за полостью рта для домашнего использования. Соответственно, для изготовления устройств, подходящих для домашнего использования, может быть важна стоимость изготовления и, таким образом, может требоваться конструкция, обеспечивающая изготовление для домашнего использования.
Патентный документ US2007/0224570A1 раскрывает устройство, которое прикрепляется к одному или более источникам света для передачи и распределения световой энергии одновременно по дугам верхних и нижних зубов, для отбеливания зубов и фотозапуска светоотверждаемых полимеров при одновременном сохранении преимуществ источников света, подлежащих использованию для индивидуального отбеливания и обработки зубов.
Автор настоящего изобретения принял во внимание, что улучшенное устройство для ухода за полостью рта приносит пользу и вследствие этого задумал настоящее изобретение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы выгодно обеспечить устройство для полости рта, способное к усовершенствованному созданию равномерной интенсивности света на зубах, альтернативно или дополнительно способное к уменьшению нагревания зубов. В целом изобретение предпочтительно пытается уменьшить, ослабить или устранить один или более из вышеупомянутых недостатков, отдельно или в любом сочетании.
Для лучшего достижения одной или более из этих целей в первом аспекте изобретения обеспечивается капа для облучения зубов, содержащая:
- по меньшей мере один сплющенный световод, при этом каждый световод содержит первую поверхность и вторую поверхность, расположенную напротив первой поверхности,
- по меньшей мере один источник света, предназначенный для введения света в каждый световод,
- оптически прозрачный элемент, предназначенный для контакта по меньшей мере с частью первой поверхности в одном или более местах контакта, при этом оптически прозрачный элемент имеет более низкий показатель преломления, чем у указанного по меньшей мере одного сплющенного световода, для обеспечения полного внутреннего отражения введенного света в указанном одном или более местах контакта, и при этом по меньшей мере часть оптически прозрачного элемента обращена, при использовании капы, к щечной стороне зубов, для обеспечения передачи света между зубами и указанным по меньшей мере одним сплющенным световодом,
- выводящую структуру, выполненную с возможностью перенаправления падающего света в каждом световоде на части второй поверхности для обеспечения передачи по меньшей мере части перенаправленного света через первую поверхность в оптически прозрачный элемент.
Преимущественно, световод выполнен с возможностью полного внутреннего отражения введенного света на поверхностях то есть по меньшей мере на частях первой поверхности посредством контакта с оптическим прозрачным элементом, который имеет более низкий показатель преломления. В то же время оптический прозрачный элемент обеспечивает передачу выведенного света из световода в направлении зубов. Соответственно, материал для оптически прозрачного элемента может иметь функцию оболочки для световода и функцию передачи света в направлении зубов.
Световод улучшает равномерность распределения интенсивности света на зубах, поскольку введенные световые лучи подвергаются многократному полному внутреннему отражению.
Выводящая структура располагается на части второй поверхности. Преимущественно, если выведение света генерируется только на части второй поверхности или на части поверхностей световода, свет в световоде может проходить большее расстояние до того, как он выводится посредством выводящей структуры. Более длинное расстояние пробега световых лучей улучшает равномерность распределения интенсивности света на зубах.
Таким образом, при введении света в световод световые лучи претерпевают полное внутреннее отражение по меньшей мере на первой поверхности. Благодаря полностью внутренне отраженным лучам лучи смешиваются по длине световода для достижения улучшения равномерности интенсивности света. Для выведения смешанных световых лучей из световода выводящая структура перенаправляет свет на части второй поверхности. Рассеянные световые лучи передаются через основную часть световода к первой поверхности, где некоторые из рассеянных световых лучей подвергаются полному внутреннему отражению, а другие лучи передаются через первую поверхность на зубы через оптически прозрачный элемент.
Согласно варианту осуществления выводящая структура выполнена с возможностью перенаправления различных долей падающего света в зависимости от месторасположения выводящей структуры на второй поверхности. Преимущественно, благодаря зависимости доли выводимого света от местоположения выводящая структура может быть выполнена с возможностью компенсировать постепенное снижение мощности света в волноводе, вызванное выведением света, например, посредством увеличения выведения в зависимости от местоположения на волноводе.
Согласно варианту осуществления, выводящая структура содержит множество отдельных выводящих структур, расположенных в различных местах на второй поверхности, для перенаправления света. Преимущественно, отдельные выводящие структуры могут быть выполнены с возможностью достижения переменных долей выведения, например, так, что доля выведения для данной области второй поверхности изменяется в зависимости от местоположения на второй поверхности. Промежутки между отдельными выводящими структурами могут обеспечивать полное внутреннее отражение, когда поверхность находится в контакте с материалом, имеющим низкий показатель преломления, например, оптически прозрачным элементом.
Например, отдельные выводящие структуры могут быть выполнены с возможностью перенаправления различных долей падающего света в зависимости от местоположения выводящих структур. Перенаправление различных долей падающего света может достигаться посредством расположения отдельных выводящих структур, имеющих различные размеры, различные промежутки между соседними отдельными структурами или сочетания перечисленного, для обеспечения перенаправления различных долей падающего света. Преимущественно, изменяющиеся размеры или промежутки обеспечивают простой способ изготовления для достижения изменяющегося выведения света.
Согласно варианту осуществления, выводящая структура выполнена с возможностью перенаправления света посредством рассеивания, зеркального отражения света, преломления или сочетания перечисленного. Преимущественно, вторая поверхность световода может быть изготовлена для генерирования рассеивания, отражения или преломления, так что не требуется других компонентов. Альтернативно, отдельный компонент, например, лист материала, который генерирует рассеивание, отражение или преломление, может соединяться со второй поверхностью.
Согласно варианту осуществления, выводящая структура выполнена с возможностью перенаправления света только на второй поверхности. Поскольку другие поверхности не используются для генерирования перенаправления света, эти поверхности могут генерировать полное внутренне отражение для улучшения однородности света.
Согласно варианту осуществления капа, содержит по меньшей мере один отражатель, выполненный с возможностью отражения света, переданного через вторую поверхность каждого световода обратно в соответствующий световод. Преимущественно отражатель увеличивает эффективность электрической мощности в отношении светового облучения зубов и, таким образом, уменьшает выработку тепла от источника света. Например, свет, отраженный на щечную сторону зубов, может передаваться через световод и выводящую структуру. С помощью отражателя этот свет может отражаться обратно в световод.
Согласно варианту осуществления капа, содержит по меньшей мере один отражатель, выполненный с возможностью отражения по меньшей мере части света, переданного через первую поверхность каждого световода обратно в соответствующий световод. Преимущественно, отражатели могут располагаться на первой поверхности для по меньшей мере частичного отражения прямого света от источников света обратно в световод для ограничения образования нагретых участков световой интенсивности на поверхности зубов. Отражатели могут быть частичными отражателями для обеспечения частичной передачи света.
Согласно варианту осуществления указанный по меньшей мере один сплющенный световод представляет собой два сплющенных световода, при этом множество источников света располагается между двумя световодами для введения света в оба световода. Преимущественно для уменьшения высоты капы или уменьшения числа печатных плат для источников света источники света могут располагаться между источниками света, например, на окклюзионной плоскости.
Согласно варианту осуществления световод содержит по меньшей мере один оптический вводящий элемент, конструкционно объединенный со световодом и выполненный с возможностью введения света в световод. Например, оптический вводящий элемент может располагаться на продольных торцах или вдоль продольных краев.
Указанный по меньшей мере один оптический вводящий элемент может быть выполнен с возможностью введения света в световод посредством изменения расхождения пучка введенного света от указанного по меньшей мере одного источника света, и/или посредством отражения введенного света, принятого вдоль основного направления каждого источника света, в другом направлении в плоскости световода. Преимущественно уменьшение расхождения пучка увеличивает эффективность света, поскольку больше световых лучей от источников света подвергаются полному внутреннему отражению. Преимущественно изменение направления света делает возможным расположение источников света различными способами для достижения улучшенной конструкции или процесса производства.
Согласно варианту осуществления капа содержит изолирующую конструкцию, выполненную с возможностью удержания наложенного зубного вещества в пространстве, образованном оптически прозрачным элементом, изолирующей конструкцией и щечной стороной зубов. Изолирующая конструкция может иметь вид ободка, выполненного с возможностью контакта с деснами пользователя, так что создается пространство между поверхностью световода, через которую свет передается в направлении зубов, ободком и щечной стороной зубов. Преимущественно ободок может быть изготовлен из того же материала, что и оптически прозрачный элемент, например, прозрачного силикона. Ободок может быть выполнен с возможностью отражения света, например, посредством белой краски или изготовления ободка из непрозрачного материала, например, белого материала, для улучшения повторного использования света, отраженного от зубов.
Согласно варианту осуществления световод по меньшей мере частично заключен в основную часть капы, при этом основная часть содержит оптически прозрачный элемент. Основная часть, которая может образовывать оптически прозрачный элемент, может иметь более низкий показатель преломления, чем световод, для обеспечения полного внутреннего отражения на контактных поверхностях между световодом и основной частью, например, на местах, отличных от мест введения света или местоположений выводящей структуры.
Второй аспект изобретения относится к применению капы согласно первому аспекту для облучения зубов, содержащему этапы, на которых:
- располагают капу так, что оптически прозрачный элемент обращен к зубной дуге пользователя и проходит вдоль зубной дуги пользователя, и
- облучают зубы светом, переданным последовательно через первую поверхность световода и оптически прозрачный элемент.
В целом изобретение относится к капе для облучения зубов, например, для отбеливания зубов. Капа содержит сплющенный световод, по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью введения света в световод, и оптически прозрачный элемент, выполненный с возможностью контакта со световодом. Оптически прозрачный элемент имеет более низкий показатель преломления, чем световод, для обеспечения полного внутреннего отражения введенного света. Свет выводится из световода выводящей структурой и через часть оптически прозрачной части, расположенную между световодом и щечной стороной зубов, для облучения зубов равномерным светом.
В целом различные аспекты изобретения могут сочетаться и соединяться любым возможным способом в пределах объема изобретения. Эти и другие аспекты, признаки и/или преимущества изобретения станут понятны из и объяснены со ссылкой на описанные в настоящем документе варианты осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения описаны, только посредством примера, со ссылкой на чертежи, на которых
Фиг. 1 иллюстрирует капу для использования в качестве устройства для облучения зубов,
Фиг. 2A - поперечный разрез варианта осуществления капы, имеющей один световод,
Фиг. 2B - поперечный разрез варианта осуществления капы, имеющей два световода,
Фиг. 3A иллюстрирует пример конструкции, содержащей разделенные выводящие структуры,
Фиг. 3B иллюстрирует пример конструкции в варианте осуществления, в котором выводящая структура содержит отражающие конструкции,
Фиг. 4 иллюстрирует вид в поперечном разрезе капы в плоскости, параллельной оккклюзионной плоскости,
Фиг. 5A представляет вариант осуществления световода, имеющего оптические вводящие элементы для введения света в продольные торцы световода, и
Фиг. 5B представляет вариант осуществления световода, имеющего оптические вводящие элементы для введения света в нижний и верхний края световода.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 иллюстрирует вариант осуществления капы 100 для использования в качестве устройства для облучения зубов. Зубы пользователя могут облучаться с целью отбеливания зубов, гигиены против бляшки или бактерий или других гигиенических процедур или использований для ухода. Капа может представлять собой потребительский продукт для домашнего использования или профессиональный продукт для использования профессионалами, в обоих случаях пользователь, то есть бытовой пользователь или пациент, является человеком, получающим облучение от устройства.
Капа 100 содержит оптически прозрачный элемент 101, обращенный к щечной стороне зубов и передающий свет на щечную сторону зубов. Оптически прозрачный элемент 101 окружен основной частью 105, содержащей капу 100.
Согласно варианту осуществления капа 100 содержит выступающую прикусную часть 102, проходящую вдоль по меньшей мере части оптически прозрачного элемента 101. Прикусная часть 102 выступает наружу с образованием прикусных поверхностей, то есть проиллюстрированной плоскости прикусной части 102. Пользователь может накусить на верхнюю и нижнюю прикусную поверхность, так что верхняя и нижняя окклюзионные поверхности зубов контактируют с прикусными поверхностями. Таким образом, капа может удерживаться на месте во рту посредством приложения силы от зубов к прикусной части 101.
Согласно варианту осуществления капа 100 содержит изолирующую конструкцию 103. Изолирующая конструкция 103 может быть образована как замкнутый ободок, как проиллюстрировано, ограничивающий оптически прозрачный элемент 101 и, необязательно, прикусную часть 102. Альтернативно, изолирующая конструкция 103 может быть образована как ободок с проемами, например, вблизи торцевых поверхностей прикусной части 102, так что ободок 103 частично ограничивает оптически прозрачный элемент 101. Изолирующая конструкция 103 может иметь форму, обеспечивающую контакт губ пользователя вдоль верхней и нижней зубных дуг. Функцией изолирующей конструкции 103 является служить в качестве изолирующей конструкции для удержания наложенного зубного вещества в пространстве, образованном оптически прозрачным элементом 101, изолирующей конструкцией 103 и щечной стороной 201a зубов 201 (см. фиг. 2). Соответственно, изолирующая конструкция 103 не допускает вытекания зубного вещества, например, зубного отбеливающего геля или другого зубного вещества. Необязательная прикусная часть 102 может также рассматриваться как часть изолирующей конструкции 103, поскольку прикусная часть 102 ограничивает местоположение зубного вещества выше или ниже окклюзионной плоскости 230.
Дополнительная функция прикусной части 102 состоит в сохранении формы капы 100 при приложении силы к капе 100. Например, когда капа 100 слишком велика для пользователя, пользователь прикладывает давление к капе 100, так что ободок 103 приходит в контакт с деснами.
Основная часть 105 и оптически прозрачный элемент 101 могут быть изготовлены из упругих материалов, подобных силикону или аналогичным материалам. Например, оптически прозрачный элемент 101 может быть изготовлен из прозрачного силикона или других прозрачных полисилоксановых полимеров. Основная часть 105 и оптически прозрачный элемент 101 могут быть изготовлены из одного и того же или из различных материалов. Основная часть 105 и оптически прозрачный элемент 101могут быть выполнены как цельный элемент, например, цельный элемент, сформованный из одного материала.
Оптически прозрачный элемент 101 называется прозрачной частью, то есть прозрачной в том смысле, что свет не рассеивается в оптически прозрачном элементе. Однако, в практике прозрачный материал зубов может содержать включения, например, частицы, наличие которых может привести к некоторому рассеиванию света. Соответственно, оптически прозрачный элемент может называться оптически полупрозрачным элементом.
Фиг. 2A представляет принципиальную схему поперечного сечения капы 100 в плоскости, перпендикулярной прикусной поверхности прикусной части 102 и перпендикулярной окклюзионной плоскости 230.
Фиг. 2A представляет оптически прозрачный элемент 101, обращенный к щечной стороне 201a зубов 201, то есть расположенный так, что наружная поверхность оптически прозрачного элемента 101 обращена к щечной стороне зубов 201. Фиг. 2A дополнительно представляет прикусную часть 102 и ободок 103.
Капа 101 дополнительно содержит световод 203, проходящий вдоль оптически прозрачного элемента 101, и один или более источников 213 света, выполненных с возможностью введения света в световод. Световод содержит первую поверхность 204 и вторую поверхность 205, расположенную напротив первой поверхности. Первая поверхность 204 каждого световода 203 проходит вдоль оптически прозрачного элемента 101 так, что по меньшей мере часть первой поверхности 204 световода 203 контактирует с оптически прозрачным элементом 101. Световод 203 имеет более высокий показатель преломления, чем показатель преломления оптически прозрачного элемента 101, для обеспечения полного внутреннего отражения введенного света в местах, где световод 203 контактирует с оптически прозрачным элементом 101. Например, световод 203 может быть изготовлен из поликарбоната, который имеет более высокий показатель преломления, чем материал по меньшей мере оптически прозрачного элемента 101, который может быть изготовлен из силикона. Альтернативные материалы для световода 203 включают в себя полиметилметакрилат, циклоолефиновые полимеры, циклоолефиновые сополимеры, полиэфиримид, стирол и полиэфиры, подобные OKP-4.
Помимо обеспечения смешивания света посредством множественных внутренних отражений введенного света, световод 203 дополнительно выполнен с возможностью передачи света оптически прозрачному элементу 101 через первую поверхность 204. Оптически прозрачный элемент 101 выполнен с возможностью передачи света от световода в направлении зубов 201, особенно щечной стороны 201a зубов.
Световод 203 имеет в целом сплющенную форму с прямоугольной или эллиптической формой поперечного сечения или аналогичной удлиненной формой поперечного сечения, то есть формой поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной продольной длине световода. Удлиненная форма поперечного сечения может иметь протяженность, проходящую над щечными поверхностями зубов 201 вдоль верхней и/или нижней зубных дуг или их участка. Удлиненная форма поперечного сечения может улучшать однородность света, передаваемого к зубам. В случае прямоугольной формы первая поверхность 204 может относиться к одной из плоских граней световода. В целом, например, для эллиптических форм поперечного сечения первая поверхность 204 может относиться к участку поверхности, обращенной к щечной стороне зубов.
Для удобства ориентации настоящее раскрытие определяет, что световод 203 имеет продольную протяженность вдоль зубных дуг, то есть в направлении к плоскости поперечного сечения на фиг. 2A, и вертикальную протяженность от нижней зубной дуги к верхней зубной дуге, то есть от нижней части световода к верхней части световода 203 на виде в поперечном разрезе.
Сочетание основной части 105 и оптически прозрачного элемента 101 может быть образовано для по меньшей мере частичного окружения световода 203. Соответственно, световод 203 может быть по меньшей мере частично окружен основной частью 105 и оптически прозрачным элементом 101.
Основная часть 105 может состоять из различных частей, например, оптически прозрачного элемента 101, задней стороны 207, прикусной части 102 и других частей. Одна или более основных частей могут быть образованы как отдельные части, возможно, из различных материалов, и впоследствии соединены, например, с помощью адгезива. Альтернативно, одна или более частей основной части 105 могут быть образованы как единый элемент из одного материала.
В дополнение к оптически прозрачному элементу 101 другие части основной части 105 могут быть изготовлены из материала, имеющего больший показатель преломления, чем показатель преломления световода 203. Соответственно, световые лучи 220, которые достигают поверхности световода 203 под достаточно большим углом падения в месте, где поверхность световода 203 соединена с частями основной части 105, имеющими более высокий показатель преломления, и с оптически прозрачным элементом 101, подвергаются полному внутреннему отражению. Минимальный угол падения, необходимый для создания полного внутреннего отражения, определяется известными оптическими законами. Угол падения определяется как угол между падающим лучом света и нормалью к поверхности в точке падения.
В примере оптически прозрачный элемент 101 выполнен с возможностью окружать световод 203, по меньшей мере частично, так что контактные места между световодом 203 и оптически прозрачным элементом 101 существовуют не только на первой поверхности 204, но, например, также на второй поверхности 205 и/или краях световода 203. Согласно примеру оптически прозрачный элемент 101 может образовывать основную часть или часть основной части. Соответственно, световые лучи, попадающие в контактные места и имеющие достаточно высокий угол падения, будут претерпевать внутреннее отражение.
Во избежание передачи света в прикусную часть 102 посредством контакта со световодом 203 или оптически прозрачным элементом 101, участок прикусной части 102, контактирующий со световодом 203 или оптически прозрачным элементом 101, может быть изготовлен диффузно или зеркально отражающим для отражения падающего света обратно в световод. Альтернативно, прикусная часть 102 может быть изготовлена из материала, рассеивающего свет, например, прозрачного силикона, наполненного рассеивающими частицами, подобными TiO2, или другого белого материала.
Для вывода света из световода в направлении зубов 201 капа 100 дополнительно содержит выводящую структуру 210, выполненную с возможностью перенаправления света в световоде на часть второй поверхности 205 для обеспечения передачи по меньшей мере части перенаправленного света через первую поверхность 204 в оптически прозрачный элемент 101. Некоторые из световых лучей 220, перенаправленные выводящей структурой, образуют угол относительно первой поверхности 204, достаточно большой для вывода посредством отражения, при этом другие перенаправленные лучи 220 имеют угол, достаточно острый для внутреннего отражения. Таким образом, по меньшей мере часть света, перенаправленного выводящей структурой 210, распространяется от второй поверхности 205 к первой поверхности 204 через толщу световода между первой и второй поверхностями и распространяется через первую поверхность 204 в направлении щечной стороны 201a зубов 201.
В частности, выводящая структура может быть выполнена с возможностью перенаправлять свет только на вторую поверхность 205, но не на первую поверхность 204. Соответственно, выводящая структура 210 может быть сконструирована так, что первая поверхность 204 представляет собой нерассеивающую поверхность, то есть, что свет передается через первую поверхность 204 посредством преломления.
Контактные места между световодом 203 и оптически прозрачным элементом 101 или основной частью 105 могут образовываться на тех местах на второй поверхности, где отсутствует выводящая структура 205.
Выводящая структура 210 может изготавливаться различными способами. Например, выводящая структура может изготавливаться посредством нанесения краски, адгезива или другого материала на части второй поверхности 205, где желательно перенаправление падающего света, например, в виде рассеивания. В другом примере выводящие структуры могут изготавливаться посредством изготовления второй поверхности 205 неровной - например, посредством травления, пескоструйной обработки поверхности или использования формованной структуры с рассеивающей поверхностью во время формовки световода 203 - на частях второй поверхности 205, где желательно перенаправление или рассеивание падающего света. В другом примере выводящая структура 210 может содержать отражающие структуры, выполненные с возможностью вывода света посредством отражения. Например, отражающие структуры, подобные призмам, имеющим плоские поверхности, выполненные с возможностью вывода света посредством зеркальных отражений или отражающих структур, подобных отражающим сферам, выполненным с возможностью вывода света посредством расходящегося или сходящегося отражения. Выводящая структура 210 может содержать сочетание рассеивающих и отражающих выводящих структур.
В целом выводящая структура 210 может быть образована частью второй поверхности 205 (например, протравленной поверхностью), или выводящая структура 210 может представлять собой отдельную структуру, например, слой краски, нанесенной на вторую поверхность 205. В обоих случаях выводящая структура 210 располагается напротив первой поверхности 204.
Капа 100 может быть выполнена имеющей один или более отражателей 231, 232, выполненных с возможностью отражения света, переданного через первую и/или вторую поверхности 204, 205 световода обратно в световод.
Один или более отражателей 232 могут располагаться перед первой поверхностью 204, то есть между первой поверхностью 204 и оптически прозрачным элементом 101, для отражения световых лучей, излученных непосредственно из источников 213 света под большим углом падения относительно первой поверхности. Такие прямые световые лучи будут передаваться через первую поверхность 204 без предварительного смешивания света и могут, таким образом, создавать горячие очаги, то есть уровни высокой интенсивности, таких как торцы световода 203, через которые вводится свет.
Отражатели 232 могут быть выполнены с возможностью отражать весь падающий свет или долю мощности падающего света. Таким образом, отражатели 232 в целом выполнены с возможностью отражения по меньшей мере части света, переданного через первую поверхность 204 световода 203 обратно в соответствующий световод.
Размеры передних отражателей 232 в вертикальном и продольном измерениях световода 203 могут определяться так, что световые лучи, имеющие угол падения, слишком большой для полного внутреннего отражения, отражается передними отражателями 232. Передние отражатели 232 могут быть выполнены в виде отдельных отражателей, например, по одному для каждого источника 232 света, в виде удлиненных отражателей, расположенных вдоль продольного измерения световода 203 сверху и снизу. Передние отражатели 232 могут образовываться посредством белой краски, нанесенной на требуемые места на передней поверхности 204, посредством отражающих элементов, соединенных с передней поверхностью 204, или посредством других средств.
Дополнительно или альтернативно один или более отражателей 231 могут располагаться за второй поверхностью 205, при рассмотрении от первой поверхности 204, например, между выводящей структурой 210 и задней стороной 207. Задние отражатели 231 отражают свет, например, рассеянный свет от зубов 201, который передается через световод 203 и выводящую структуру 210 через первую поверхность 204 и далее вторую поверхность 205. Кроме того, задние отражатели 231 могут быть выполнены с возможностью отражения прямых световых лучей от источников света, передаваемых через вторую поверхность 205 из-за большого угла падения. Отражатели 232 предпочтительно выполнены с возможностью отражения всего свега или по существу всего света обратно в световод. Один или более задних отражателей 231 могут быть выполнены в виде отражающей поверхности задней стороны 207. Например, задняя сторона 207 может быть образована из непрозрачного материала или прозрачного материала, наполненного рассеивающими частицами. В этом случае поверхность задней стороны 207, обращенная ко второй поверхности 205, может образовывать отражатель 221. В другом примере задняя сторона 207 образована из прозрачного материала. В этом случае один или более задних отражателей 231 могут быть образованы отражающей поверхностью задней стороны 207, например, окрашенной в белый цвет наружной поверхностью, или другим отражающим материалом, соединенным с наружной поверхностью задней стороны 207, или внедренным в заднюю сторону 207.
Фиг. 2B представляет вариант осуществления капы 100, содержащей два сплющенных световода 203 вместо одного световода 203 на фиг. 2A. При использовании капы 100 верхний световод 203 в основном облучает верхнюю зубную дугу, а нижний световод 203 в основном облучает нижнюю зубную дугу. Два световода могут освещаться источниками 213 света, расположенными на верхней и нижней сторонах, как на фиг. 2A. Альтернативно или дополнительно один или более источников 213 света могут располагаться между двумя световодами, например, в окклюзионной плоскости 230 капы, для введения света в оба световода. Например, группа источников света, например, светодиодов, может располагаться так, чтобы вводить свет в верхний световод, а другая группа источников 230 света может располагаться так, чтобы вводить свет в нижний световод. Альтернативно, множество источников света может располагаться поочередно, чтобы обеспечить введение света в верхний и нижний световод.
В примере на фиг. 2B прикусная часть 102 может проходить поперек световода 203 так, что каждый световод 203 проходит от верха или низа капы 100 до прикусной части 102. Часть прикусной части 102, разделяющая два световода 203, может использоваться для удержания источников света, например, в качестве основы печатных плат, с которыми соединены источники 213 света. Поверхность участка прикусной части 102, контактирующая со световодом 203, может быть диффузно или зеркально отражающей для недопущения введения света в прикусную часть 102.
Части и элементы варианта осуществления капы 100, представленного на фиг. 2B, имеют такую же функцию, что и соответствующие части и элементы капы 100, представленной на фиг. 2A.
Фиг. 3A иллюстрирует пример выводящей структуры 210 при рассмотрении в направлении второй поверхности 205. Выводящая структура содержит множество разделенных выводящих структур, например, структур 310, выполненных с возможностью рассеивания или перенаправления света на множество отдельных мест на второй поверхности 205 световода 203. Как проиллюстрировано, по меньшей мере некоторые выводящие структуры могут иметь различную высоту в вертикальном направлении 231 световода 203, то есть вдоль главного направления излучения одного или более источников 213 света. Множество источников 213 света расположено вдоль удлиненного измерения световода 203 для введения света через верхние и нижние удлиненные края 301, 302 световода 203.
Разделенные выводящие структуры 310 могут иметь равные или отличные друг от друга площади поверхности, обращенной ко второй поверхности 205. Например, различные размеры в виде различной высоты или площади поверхности выводящих структур 310 могут увеличиваться или быть различными в зависимости от расстояния выводящей структуры 210 от одного из источников 213 света. Например, размеры разделенных выводящих структур 310 могут увеличиваться в направлении окклюзионной плоскости 230 (если источники 213 света расположены на верхнем и нижнем краях) или в направлении одного из удлиненных краев (если источники 213 света расположены только на противоположном удлиненном крае). Например, размеры разделенных выводящих структур 310 ниже окклюзионной плоскости 230 могут увеличиваться в направлении окклюзионной плоскости с увеличением расстояние до источников 213 света ниже окклюзионной плоскости 230.
Размер выводящих структур 310, обращенных к первой поверхности 205, представляет собой размер, обеспечивающий рассеивающий свет на второй поверхности 205. Например, размер выводящих структур 310 может представлять собой площадь краски на части второй поверхности 205, где требуется рассеивание, площадь шероховатой поверхностной части на поверхности 205 или площадь отражающей поверхности.
Посредством изменения размера выводящих структур в зависимости от расстояния до источников 213 света вероятность того, что световой луч от источников 213 света попадет в место, где находится выводящая структура, увеличивается вдоль основного направления распространения света (здесь - вдоль вертикального направления световода 203), то есть увеличивается как функция от расстояния до источника 213 света, так что свет, достигающий зубов, становится более однородным.
Альтернативно или дополнительно для изменения размера выводящих структур 310 вывод света может быть выполнен в зависимости от расстояния между местом вдоль световода и указанными одним или более источниками 213 света посредством изменения расстояния/промежутка между соседними отдельными структурами, плотности выводящей структуры 210, посредством изменения форм или расположения выводящих структур или сочетания перечисленного, как функция месторасположения на световоде 203. Плотность выводящей структуры может изменяться, например, посредством изменения плотности рассеивающих структур, приложенных ко второй поверхности 205, например, посредством приложения формованной поверхностной структуры, которая изменяется вдоль направления от источников 213 света.
Таким образом, в целом выводящая структура 210 может быть выполнена так, что количество света (например, часть или доля входящего света относительно перенаправленного света), перенаправленного посредством выводящей структуры, зависит от расстояния между месторасположением вдоль вертикального направления второй поверхности 205 и указанным по меньшей мере одним источником 213 света.
В варианте осуществления, в котором указанный по меньшей мере один источник 213 света расположен только вдоль одного из верхнего и нижнего краев световода 203, выводящая структура может быть различной, так что возможность того, что световой луч от источника света достигнет выводящей структуры 210, достигает максимума на удлиненном крае без источников 213 света.
В качестве альтернативы (не представлено) капа 100 может быть выполнена так, что выводящие структуры 210 проходят в виде продольных областей в направлении, перпендикулярном окклюзионной плоскости 230, то есть в вертикальном направлении. В этом случае размер выводящих структур 310 увеличивается в продольном измерении световода 203, поскольку увеличивается расстояние до вертикальной стороны, где расположен указанный по меньшей мере один источник 213 света. Размер выводящих структур 210 может достигать максимума на срединной линии 331 или почти на ней, или на противоположной стороне 402 (в случае отсутствия источника 213 света на этой стороне). В этом примере указанные один или более источников 213 света могут располагаться вдоль левой вертикальной стороны 304, вдоль правой вертикальной стороны 303d или вдоль обеих вертикальных сторон.
Расположение источников 213 света вдоль верхней продольной стороны 301 и/или вдоль нижней продольной стороны 302 может быть предпочтительным по сравнению с расположением источников света вдоль вертикальных направлений 303, 304 для обеспечения распределения источников 213 света по большей площади. Распределение по большей площади может уменьшать интенсивность света и нагретые участки, созданные источниками света. Кроме того, посредством расположения источников 213 света вдоль верхней и/или нижней продольных сторон 301, 302, отходящее тепло от источников света образуется на зубной области, покрытой деснами, где большое количество крови будет функционировать как поглотитель тепла.
Фиг. 3B представляет вид в поперечном сечении световода 203 в варианте осуществления, в котором выводящая структура 210 содержит отражающие структуры 310, подобные призмовидным структурам или другим структурам, подобным сферическим структурам. Доля входящих световых лучей, которые отражаются, зависит от размера отражающих структур 310, в данном случае, от площади наклонных поверхностей. Структуры 310 могут быть диффузно отражающими или зеркально отражающими.
В целом выводящая структура 210 может быть выполнена с возможностью перенаправления различных долей входящего света в зависимости от местоположения выводящей структуры на второй поверхности 205, например, для обеспечения переменного выведения света, так что доля входящего света, который перенаправляется, увеличивается в зависимости от расстояния от источников 213 света, или увеличивается в направлении окклюзионной плоскости 230. Переменное выведение света может достигаться посредством различных размеров, плотности или других свойств выводящей структуры 210, как описано выше.
Фиг. 4 представляет вид в поперечном сечении капы 100 в плоскости, параллельной окклюзионной плоскости. Фиг. 3 представляет множество источников 213 света, расположенных вдоль продольного измерения световода 203 и вдоль зубной дуги зубов 201. Для удобства прикусная часть 102 на этом виде не видна. Выводящая структура 210 в основном представлена пунктирной линией. Оптически прозрачный элемент 101, ободок 103 и задняя сторона 207 представлены как цельный элемент, изготовленный из одного материала, но может также быть составлен из отдельных частей, возможно, из различных материалов.
Фиг. 5A представляет вариант осуществления световода 203, в котором по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью введения света в световод 203 на продольных торцах. Введение света может достигаться посредством одного или более оптических вводных элементов 501, выполненных единым целым со световодом, например, на продольных торцах. Соответственно, световод 203 и вводящие элементы 501 могут образовываться как цельный элемент из прозрачного материала одного и того же типа, например, поликарбоната. Например, оптические вводящие элементы 501 могут быть выполнены как параболоторические фоконы для введения света в световод посредством изменения расхождения пучка введенного света от источника 213 света. Соответственно, вводящий элемент 501 уменьшает объемный угол световых лучей, излучаемых источником 213 света. Таким образом, угол падения световых лучей относительно поверхностей световода уменьшается так, что больше введенных световых лучей будут подвергаться внутреннему отражению.
Фиг. 5B представляет вариант осуществления световода 203, в котором по меньшей мере один источник 213 света выполнен с возможностью введения света в световод 203 на нижнем или верхнем краях, то есть выше или ниже окклюзионной плоскости 230. Световод 203 выполнен имеющим вводящие элементы 502. Вводящие элементы 502 и световод могут быть образованы как единый элемент аналогично вводящим элементам 501 на фиг. 5A. Вводящие элементы 502 выполнены с возможностью приема света через вторую поверхность 205 и отражения принятого света для передачи вертикально в световод. В целом, вводящие элементы 502 могут быть выполнены с возможностью отражения введенного света, принятого вдоль основного направления каждого источника 213 света, в другом направлении в плоскости световода. Преимущественно, источники 213 света, например, световоды, могут устанавливаться и электрически соединяться с общей печатной платой 503.
Хотя изобретение проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в приведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные и неограничивающие; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие видоизменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники в практическом применении заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы. В формуле слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и слово в единственном числе не исключает множественного числа. Простой факт, что некоторые измерения перечислены во взаимоисключающих различных пунктах формулы, не указывает, что невозможно выгодное использование сочетания этих измерений. Любые номера ссылочных позиций в формуле не следует истолковывать как ограничивающие объем изобретения.