JP2020529873A - 倍音特徴を利用した歯科材料の加熱、染料の吸収、および材料特性 - Google Patents

倍音特徴を利用した歯科材料の加熱、染料の吸収、および材料特性 Download PDF

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Abstract

本発明は、他の属性の中でもとりわけ、物理的取り扱い特性、効力、送達能力、反応性、重合、および/または硬化後の機械的特性を高めるために歯科材料にエネルギーを与える光子エネルギーの適用に関する。【選択図】図28

Description

本発明は、他の属性の中でも特に、物理的取り扱い特性、有効性、送達能力、反応性、重合、および/または硬化後の機械的特性を高めるために歯科材料にエネルギーを与える光子エネルギーの適用に関する。
根管や歯の修復など、多くの歯科処置では、外部環境から空間を効果的に修復および密閉するために、歯の内部の空間を洗浄および充填する必要がある。歯内治療中、開業医は化学機械的方法を使用して根管腔を拡大および洗浄する。具体的には、開業医は歯内治療薬を使用して、充填する前に破片、残存歯髄組織、および細菌を除去する。歯内治療器具の進歩にもかかわらず、歯内治療の失敗率は約30%である。これらの失敗は、不適切な洗浄または修復の失敗による細菌の再コロニー化/根管の感染に起因している。多くの場合、修復処置は、歯の構造への材料の接着不良および/または細菌の再コロニー化/感染を促進する修復物周辺の微小漏れである歯内処置と同じ多くの理由で失敗する。したがって、歯科処置中に使用される材料は、適用される空間の複雑な形状に適合し、歯または空洞構造と効果的に結合して、材料が配置される領域を密封できる必要がある。歯科用溶液(例えば、歯内洗浄剤)および歯科材料(例えば、ガッタパーチャ、歯科用複合樹脂、すなわち、複合材料、歯科用シーラントなど)の有効性を向上させることで、これらの空隙のより良い洗浄と充填を促進し、成功率を高めることができる。
(歯科用複合材料)
歯科用複合樹脂は、歯科専門家に、患者の自然な歯の色と一致すると定義される審美的に美しい方法で患者の歯列を修復する最も費用効果の高い方法の1つを提供する。化粧的な理由と消費者の需要を満たすために、複合樹脂は、金属修復物、最も具体的にはアマルガムの好ましい代替材料である。複合樹脂は最初、疑いと懐疑に直面したが、これには以下のような無数の欠点があった:耐摩耗性の低下、微小漏れ、身体の破壊、周辺破壊、再発性の崩壊、術後の感度、不適切な歯間接触と輪郭、色の劣化、つや出しまたはつや出しの維持不能。歯科用複合樹脂の物理的および機械的制限に加えて、歯科用複合樹脂の配置はテクニックに敏感である。複合樹脂の配置は、手順に細心の注意を払う必要があり、さもなければ、時期尚早に失敗する可能性がある。さらに、樹脂の配置中は歯を乾燥した状態に保つ必要があり、そうしないと、歯への接着力が低下して修復が失敗する場合がある。複合材料は、柔らかい生地のような状態のまま配置されるが、特定の青色の波長の光にさらされると、重合して硬化し、固体充填物になる。
複合樹脂は一般に、アクリレートモノマー(トリエチレングリコールジメタクリレート、TEGDMA、ウレタンジメタクリレート、UDMA、ビスフェノールAグリシジルジメタクリレート、ビスGMAなど)、無機充填剤(ガラスまたはセラミック)、光重合システム、そして、歯の色と色合いに合う着色剤および顔料で構成される。カンファーキノン(CQ)は、光重合性歯科材料に使用される最も一般的な光開始剤である。CQのピーク励起は約470nmで、タイプIIの光開始剤であり、重合を開始するためのフリーラジカルを生成するために共開始剤を追加する必要がある。その他の光重合性歯科材料には、重合に共開始剤を必要としないジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(TPO)または1−フェニル1,2−プロパンジオン(PPD)などのタイプI光開始剤が含まれる。市販の製品で使用されている光開始剤および/または共開始剤に関係なく、歯科材料の光吸収特性および散乱特性のために複合材料に数ミリメートル以上浸透できないため、すべての遊離モノマーを複合材料内のオリゴマーおよびポリマーに完全に変換することは臨床的に実用的ではない。歯の中に厚すぎる複合材を入れると、より深い複合材は部分的に柔らかいままになり、そして、この柔らかい非重合複合体は、最終的に修復の失敗、潜在的に有毒な遊離/未反応モノマーの浸出、および/または結合した関節の漏れを引き起こし、再発性の歯の病理をもたらす。この問題を克服するために、歯科医は、複合材を多数の増分で配置し、次の増分を追加する前に各2〜3mmの部分を完全に硬化させて、各複合材の増分と完全な修復を通して重合を最大化するように訓練されている。さらに、臨床医は、患者の自然な咬合に一致するように複合充填材を慎重に構築する必要がある。充填量が高すぎると、患者の咬傷が不自然になる可能性があり、咀嚼過敏症や回復障害につながる可能性がある。前述の問題により、臨床医を助け、修復の成功を改善するために、歯科用複合材の改善された複合材組成物、硬化光、送達システム、配置方法および改善された硬化後特性が望ましい。
従来の歯科用複合材料の主な欠点(文献に記載されている)は、樹脂が重合収縮を示すという事実である。樹脂の重合は、モノマー分子のポリマーマトリックスへの変換を開始し、収縮につながる。このバルク収縮(重合収縮)は、硬化/重合プロセス中の体積減少とみなされる。材料は、粘性のあるものから、粘性弾性のあるもの、弾性のあるものまで段階的に変形する。粘性段階では、応力は存在しない。ただし、粘性弾性段階では、材料および材料と歯の界面に応力が発生する。複合材料の体積変化により、収縮応力が歯の空洞壁に伝達される。これらの応力、および結果として生じる重合収縮は、材料の選択、充填剤の含有量、照射される重合光源の放射照度と持続時間、樹脂の硬化特性、吸水、および空洞準備構成によって影響を受ける可能性がある。ライナーとベースの使用、重合光の変更、放射照度波形、インクリメンタルレイヤリング、充填剤含有量の増加、および結合技術の変更を含む多くのオプションが、歯の内部応力を制限するために提案されている。残念ながら、これらのいずれもこの現象の影響を完全に補償することはできない。
粘度を下げて複合材の適応を改善し、配置の容易さを改善する効果が重要であることが示されている。これは、流動性樹脂複合材料および流動性ライナーの開発の主な基本である。これらの流動性複合材料は、主に強化充填剤の含有量を減らし、マトリックスの化学的性質を変えることにより、より低い粘度を実現する。さまざまな研究により、低粘度の複合材料は適応性を改善し、微小漏れを低減できることが示されている。流動性複合材の使用は、象牙質接着剤とプレップ(prep)の内部表面の両方とのより密接な接触を確保し、複合材によって得られたシールを強化する方法として宣伝されている。修復物の種類によっては、歯の構造と複合材の間の完全な界面シールを達成するのが難しい場合がある。
シーリングを改善する1つの潜在的な方法は、低粘度の流動性複合材料を使用することであるが、ただし、これらの流動性複合材料は、存在する強化充填剤粒子のレベルが低いため、一般に高粘度材料ほど耐久性があるとは見なされていない。2番目のアプローチは、流動性ライナーを通常の複合材料と組み合わせて使用することである。3番目の選択肢は、粘度を下げるために加熱された従来の/高充填複合材を使用することです。この最後のアプローチでは、耐久性の高い従来の複合材料を使用でき、粘度を下げて歯組織とより完全な界面を形成し、流動性ライナーの必要性を排除する。また、流動性樹脂は従来の複合材料よりも充填量が少ないため、この3番目の選択肢は有利であると考えられており、充填剤含有量の減少により収縮率が高くなる。これは、複合材のシールと限界適合を改善するために大量の流動性複合材が使用される場合、修復技術において問題になる可能性がある。
前述のように、多くのポリマー樹脂は、加熱されるとより低い粘度を示す。この振る舞いの理論的根拠は、熱振動により複合モノマーまたはオリゴマーがさらに離れるように強制され、それらが互いにより容易にスライドできるようになることある。研究により、一般的なポリマーおよび樹脂複合材を加熱すると粘度が低下し、それにより適応性が向上することが示されている。Debら(Dent Mater.2011 Apr; 27(4):e51−9.)は、フィルムの厚さが減少することで示されるように、歯科用複合材の温度を上げると粘度が下がることを示している。同様の結果がブルームによって発見された(Dent Adv.2006 Jan; 4.)。このように、予備加熱は樹脂の物理的および機械的特性を改善するため、予備加熱複合材料は近年の研究の焦点となっている。歯科用複合材の予備加熱は、粘度を低下させ、複合樹脂の硬化後の微小硬度を潜在的に高めることが示されている。臨床医が複合材を予備加熱するのを支援するために使用される現在利用可能な装置は、主に伝導性熱伝達に依存しており、他の課題と制限の中でも、長い加熱時間、手順を適用する時間に応じて複合材を冷却して潜在的に室温に到達させる送達ポイントでの加熱ではないこと、複数の複合材を迅速に加熱できないこと、および修復物内に配置された複合材を加熱できないことを含む、多くの欠点がある。
(硬化後の複合材料特性に及ぼす高温の影響)
予備加熱が光重合性歯科材料の特性に及ぼす影響について懸念がある。いくつかの研究では、二重結合の変換(重合反応がどの程度完全に進行するかの尺度)および予備加熱処理後の複合材料の硬度を調査している。これらの研究は、複合材料がどれだけ速く完全に重合するかを決定する上で重要である。予備加熱により、変換率と硬度が改善され、マイナスの変化は生じない。一般に、変換率の増加は、高分子材料および複合材料の機械的特性の向上に相当する。したがって、予備加熱により、より耐久性のある複合材修復物が得られる場合がある。さらに、予備加熱された複合材の温度が高くなると、硬化中および硬化後に複合材の収縮が大きくなるという懸念があった。Elhejazi(J Contemp Dent Pract.2006 Jul 1; 7(3):12−21.)は、樹脂複合材の温度を上げると収縮が大きくなることを示した。この懸念に応えて、配置後、硬化前に約15秒間、予備加熱された複合材料を冷却できることが提案された。文献に示された別の懸念は、複合材を予備加熱サイクルにさらすと、未使用の複合材の貯蔵寿命が短くなることであった。しかし、Daronchら (J Esthet Restor Dent.2006; 18(6):340−51)は、予備加熱サイクルも24時間の予備加熱延長も、モノマー転化率に大きな変化を引き起こさないことを示した。予備加熱が歯科材料に悪影響を及ぼさないことを示すいくつかの研究が存在するが、研究は矛盾しており、すべての歯科材料について包括的なものではない。
(閉塞)
根管治療の成功は多くの要因に依存している。管(canal)からすべての有機基質を除去することから始まる。これには、冠状歯髄組織と歯根髄組織の除去が含まれる。完全なアクセスを実行し、歯根髄組織への直線アクセスを識別することにより、冠状歯髄組織が除去される。これにより、開業医は歯内治療用ファイルと洗浄(irrigation)で歯根髄組織を除去できる。化学機械的機器だけで根管の約30%が手付かずになるため、歯内療法の最も重要な部分は間違いなく洗浄である。したがって、根管の準備における効果的な洗浄の重要性は強調しすぎることはなく、歯内洗浄剤の活性/有効性を高めることが望まれる。
最後に、最終の目的は、管を3次元的に閉塞することで再感染を防ぐことである。歯内治療の成功を高めるために、管系は冠状および先端で効果的に密封されなければならない。先端シールは、漏れに対する主要な障壁である。多くの異なる閉塞技術があり、明確に優れていると特定された技術はない。閉塞部に熱を加えると成功率が上がり、従来の技術では密閉できない可能性のある管の不規則性と解剖学的構造の閉塞が可能になることが示されている。成功した閉塞の特徴は、セメント質と象牙質の接合部にできるだけ近い根管システム全体の3次元充填として定義および分類される。すなわち、特許管(patent canal)の存在下での過度の延長または充填不足なしで。適切なシールを確立するために、最小限の量の根管シーラーがコア充填材と併用される。
長年にわたって論争が根管閉塞を取り囲んでいる。臨床医も学者も同様に多くの温かい閉塞技術を研究、研究、応用、比較してきたが、他のどの技術よりも優れていると証明された単一の技術はなく、臨床医は試験を通して実験と好みを形成することができる。
歯内閉鎖後、歯の形状と咬合面を修復するために、冠状修復が完了する。不適切に配置された修復物からの冠状動脈漏出が歯内療法の失敗の重要な要因であることを示唆する合理的な証拠がある。したがって、歯科材料の適用および歯科材料の硬化を改善し、前述の歯科処置を実行するための新しい方法、組成物、および装置に対する満たされていない要求が残っている。
本明細書に記載される本発明の実施形態の利点は、歯科用複合材料または歯科用複合材料の容器への光子エネルギーの印加により、材料が周囲温度を超えて椅子側(chairside)で迅速かつ効率的に加熱されることである。この発明の概念は、すべての歯科材料にも適用される。市販の複合加温器と比較して、開示された発明は、特に光子エネルギーから熱への高い変換効率がある場合、非常に効率的である。歯科用複合樹脂などの歯科用材料の温度を上げると、材料の物理的取り扱い特性と送達能力が向上し、歯科用複合材は流動性複合材と同様の粘度を示すことができるが、悪影響(高収縮、低摩耗保持、低硬度など)を受けないため、流動性複合材の必要性がなくなる。さらに、本発明は、歯科材料が配置されると、光子エネルギーの歯科材料への適用を可能にするため、ツールまたはワンド(wand)から材料を分配した後でも、改善された取り扱い特性を達成できる。さらに、流動性と適応性の改善により、歯の小さな空隙を埋めることができ、低侵襲性の修復を行うことができる。さらに、複合材料を加熱することにより、製造業者は、より高い充填量の複合材料を開発し、商業化することができる。これは、高度に充填された材料の押し出しおよび操作の制約により、これまで不可能であった。通常、充填剤の含有量を増やすと、複合材料が厚くなりすぎて扱いにくくなるが、光子エネルギーを使用して加熱することにより、流動性は充填率の低い複合材料の流動性に戻るが、高充填複合材料の利点は維持される(すなわち、収縮応力の低減、耐久性の向上)。したがって、開示された発明は、冠状動脈修復をさらに改善し、それにより臨床結果を改善する。
本明細書に記載されるように、加熱して材料の流動性を高め、材料の適用および材料が適用される歯の表面への材料の適合を容易にする歯科材料が提供される。さらに、材料の加熱の結果として、複合材は、硬化すると、本明細書に記載の方法を使用せずに配置された歯科材料と比較して、硬化歯科材料の劣化なしに硬度および耐久性が増加する。
さらに、開示された発明は、光子エネルギーを利用して、歯内治療用洗浄剤を周囲温度よりも速く加熱し、光化学効果を促進し、それにより使用中に洗浄剤をより効果的にする。さらに、開示された発明の主な利点は、光子エネルギーの使用が歯科材料または歯科用複合樹脂に特に有害な影響を及ぼさないことである。さらに、本明細書に記載の発明により、ガッタパーチャまたは同様の閉塞材料を根管腔内に送達および適用することができ、取り扱いが改善され、以前に達成されたよりも低い粘度が得られる。粘度を下げて送達を改善することにより、本発明は、臨床医が複雑な根管解剖学の3次元充填をより確実に獲得し、歯内治療の失敗を大幅に減らすことを可能にする。
一般的な有機結合と官能基の近赤外吸収バンドのグラフであって、有機および官能基構造のピーク吸収バンドと、それぞれの第1、第2、および第3倍音吸収バンドの詳細を示す。 面積交差図であって、A1=正規化された添加物スペクトルの曲線下面積(AUC)、A2=正規化された光子エネルギー源スペクトルのAUC、A3=添加物のスペクトルと光子エネルギー源の発光スペクトルの面積交差であり、ある態様では、A3はA1またはA2の少なくとも10%であり、ある態様では、A3はA1またはA2の少なくとも25%であり、ある態様では、A3はA1またはA2の少なくとも50%である。 3つの市販の歯科用複合樹脂材料(別名、歯科用複合材料)の吸収と、ポリ(メチルメタクリレート)(すなわちアクリル)との比較のグラフである。この図は、複合樹脂の組成内にアクリレートベースのモノマーが存在するため、歯科用複合材の近赤外線吸収特性とアクリルの類似性を示している。これらの吸収特性は、光子エネルギーを使用した効率的な加熱に活用できる。たとえば、光子エネルギーでより高い吸収帯をターゲットにすると、歯科材料の加熱が速くなる。 ガッタパーチャおよび高度に充填された歯科用複合材料の吸光度のグラフである。これらの吸収特性は、光子エネルギーを使用した加熱に活用でき、この場合、より高い吸収率は、光子エネルギー変換効率の向上と加熱速度の向上につながる。 異なる顔料が熱可塑性樹脂に添加されたポリカーボネートプラスチックの吸収曲線のグラフである。この図は、材料自体だけでなく、材料の色に依存する近赤外吸収の依存性を示す。したがって、熱可塑性着色剤/顔料添加剤を使用して、材料容器の吸光度特性を変更できる。これらの吸収特性は、光子エネルギーを使用した加熱に活用でき、この場合、より高い吸収率は、光子エネルギー変換効率の向上と加熱速度の向上につながる。 市販の複合加温器を使用した複合コンパル(compule)内の内部温度のグラフである。この図は、現在の複合加温器が、本発明と比較して理想的な温度に到達するのに長いウォームアップ時間をどのように必要とするかを示している。 様々な光子エネルギー源および空間配置を使用して3つの異なる市販の歯科用複合材料を加熱する時間のグラフである。この図は、熱拡散も複合材料および複合コンパル自体内の熱の分布と伝達に重要な役割を果たしているため、必ずしも光出力のみが熱速度に変換されるわけではないことを示している。したがって、本発明を実施するには、最適な性能および入力電力(すなわち効率)を維持するために、歯科材料および/または歯科材料容器に向けられた光子エネルギー源の適切な光出力および空間配向を利用する必要がある。 異なる温度での様々な複合材料の粘度対せん断速度のグラフである。この図は、すべてのせん断速度で、市販の歯科用複合材料の粘度が温度の上昇とともに低下し、低下した粘度が取り扱い特性と歯および/または空洞への送達を改善することを示している。 室温での流動性複合材と比較した、温度に対する高充填複合材の流動性のグラフである。この図は、高度に充填された複合材を加熱すると、高度に充填された複合材の流動性が流動性複合材と同等以上になることを示しており、これにより、臨床医が熱を使用して、流動性複合材を歯腔修復のライナーとして使用する必要性をなくすことができることを実証した。 様々な市販の歯科用複合材料が様々な温度で維持および硬化されたときの硬化後の微小硬度のグラフである。この図は、周囲温度よりも高い温度では、硬化中に歯科用複合材料の重合が増加し、2mmのパックの上部と下部の微小硬度が高くなることを示している。 様々な市販の歯科用複合材料が様々な温度で維持および硬化されたときの硬化後のモノマーおよびオリゴマーの変換のグラフである。この図は、周囲温度よりも高い温度では、硬化中に歯科用複合材料内のモノマーからオリゴマーおよびポリマーへの変換の程度が増加し、2mmパックの上部および下部の微小硬度が高くなることを示している。 適用された光子エネルギー(850nm)および硬化光(同時に405nmおよび470nm)の様々なマルチスペクトルパターンにさらされた高充填複合材の硬化後の微小硬度値のグラフである。G3トップとG1トップ、およびG4トップとG1トップの間で統計的に有意な差(p<0.05)が観察された。この図は、開示された波長範囲内の光子エネルギーの追加が、重合後の硬化および微小硬度値の増加への変換度を強化することを示している。 室温と比較して光子エネルギーまたはオーブンからの延長された高温を適用した後の様々な市販の歯科用複合材料の硬化後微小硬度値のグラフである。データは、フォトンエネルギーまたはオーブンから生じる高温(80℃)の1時間の適用は、硬化後の室温(未処理)複合体と比較して微小硬度値が統計的に有意に変わらなかったため、複合体に悪影響を与えなかったことを示している。 本発明の例示的な一実施形態による送達装置の等角図である。 図14の装置の分配先端部および複合体の部分破断底面図であって、光重合性歯科材料を含む歯科用容器に向けられた光子エネルギー源の化合物および空間的配向の保持を示す。 本発明の別の例示的な実施形態による送達装置の等角図である。 マルチスペクトル装置で使用するための少なくとも3つの光子エネルギーエミッタ(すなわちLED)からなるパッケージの例示的な実施形態であり、少なくとも2つの個別の放射スペクトルを放射して歯科用複合材料を硬化させ、加熱のために光子エネルギーを適用する。左の画像は、クローバー型PCB上の3つの光子エネルギーエミッタ(つまりLED)の向きを示すパッケージの上面図である。右の画像は、クローバーPCBに平行な平面上にある中央に配置された光子エネルギーエミッタ32c(つまりLED)を示すパッケージの断面であり、ここでは、クローバーPCBにある3つのLEDのうち2つが示されている。 歯科用複合材料の硬化および加熱のための光子エネルギーの適用のために少なくとも2つの別個の発光スペクトルを放出するマルチスペクトル装置で使用する光子エミッタのパッケージの例示的実施形態である。 歯科用複合材料の硬化および加熱のための光子エネルギーの適用のための少なくとも2つの別個の発光スペクトルを放出するマルチスペクトル装置で使用する光子エミッタのパッケージの例示的な実施形態である。 様々な着色された市販の歯科用容器から得られたVishayVCNL4010センサ(赤外線エミッタ、ICインターフェイス、および割り込み機能を備えた完全統合型の近接および周囲光センサ)からの特定の光子エネルギー帯域内の15秒の光子エネルギーにさらされた歯科材料の内部温度と比較したNIR反射値を示すグラフである。この図は、センサから一定の距離で、測定されたNIR反射率とNIR LEDに15秒間さらされた後の物体の温度変化(波長、電力、時間、および時間の間に強い相関(R=0.97)があることを示しており、オブジェクト間の距離はすべて一定に保たれた)。したがって、センサを使用して、所定の歯科材料または材料の容器を所望の温度に加熱し、必要に応じて一定の期間にわたって所望の温度を維持するために必要な光子エネルギーの量を決定できる。さらに、センサの測定値は、「プラットフォーム」システムを実装するために挿入されたオブジェクトを識別するための「指紋」になる可能性がある(つまり、装置は特定の材料または材料容器でのみ動作する)。 開示された波長帯域内の光子エネルギーおよび硬化のための470nmの光を同時に適用することによりマルチスペクトル光にさらされたときのフィルテック最高複合物(filtek supreme composite)の硬化後微小硬度値を示すグラフである。アスタリスクは、「470nm」グループと比較して統計的に有意に異なる値を示す。この図は、開示された波長範囲内の光子エネルギーの追加が、重合後の硬化度および微小硬度値の増加への変換の変換度を強化することを示している。 様々な波長での生体組織の吸収係数を示すグラフであり、歯にとって特に重要なのは、オキシヘモグロビン、タンパク質、水、およびヒドロキシアパタイトである。ヒドロキシアパタイトと水は、市販の硬化光スペクトルに対して低い吸収係数、つまり470nmでのピーク発光を示すが、オキシヘモグロビンの吸収係数は、開示されている光子エネルギースペクトルの1000〜10000倍の吸光度であり、市販の硬化ライトが歯髄内の温度上昇と安全性に懸念を抱く理由である。したがって、開示された発明は、複合微小硬度(図21)を増加させ、オキシヘモグロビンおよび歯髄吸収を減少させ、臨床効果および安全性を改善するために520nmから2500nmの光子エネルギーを利用できる。 光子エネルギー吸収剤/色素を様々な濃度で添加した場合の歯科用複合材料(Grandio SO、VOCO)温度の上昇を示すグラフである。LUNIR1色素の濃度が0.1%以上の場合、統計的に有意に改善された加熱が観察された。この図は、光子エネルギー吸収色素を複合材料に追加すると、約15秒間の光子エネルギーへの曝露後に温度が大幅に上昇することから明らかなように、光子エネルギーの熱へのエネルギー変換効率が大幅に向上することを示している。 光子エネルギー吸収剤/色素(ICG)を様々な濃度で添加した場合の歯科用複合材料(フィルテック・スプリームFiltek Supreme)の吸収の増加を示すグラフである。濃度が1ppmを超えるICG色素では、統計的に有意に高い吸光度が観察された。図は、複合材料に光子エネルギー吸収染料を追加すると、歯科材料の吸収特性が大幅に向上することを示している。この増加した吸光度は、光子エネルギーを使用して材料の加熱速度を上げるためのターゲットにできる。 ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂から得られた加熱プロファイルを示すグラフであり、異なる吸収染料が組み込まれている場合と組み込まれていない場合に、940nmの一定光子エネルギー源に約30秒間さらされた。温度測定値は合計約60秒間記録された。グラフは、適用された光子エネルギー源に見合ったより高い吸光度値を持つ色素を組み込むことにより、色素のない樹脂または染料/顔料の吸収が少ない樹脂と比較して、加熱速度と温度の全体的なゲインを大幅に増加できることを示している。さらに、光子エネルギーが停止すると、30秒から60秒の間にPMMAのNIR色素の温度測定が急速に低下することから明らかなように、材料の温度は容易に低下する。これは、光子エネルギーが停止すると材料がより速く冷却できるため、本発明の追加の利点である。したがって、開示された本発明の装置において熱い材料が温められた場合、装置の電源を切ることができ、触れる前に材料は急速に冷却される。逆に、市販の加温ユニットは、通常、金属ブロックを加熱するため、熱を大幅に長時間維持する。金属ブロックは、主に伝導により材料に熱を伝達する。 同等の総光パワーの硬化放出にさらされた場合の、様々な濃度での追加の光開始剤(660HNu)および共開始剤(ホウ酸塩V(BorateV))の有無による、市販の複合材(Ivoclar Evo−Ceram A2シェード)の硬化後の微小硬度値を示すグラフ。同時に470nmと660nmにさらされた0.005%660HNuと0.05%ホウ酸塩Vを追加で組み込むIvoclar Evo−Ceramの微小硬度値の改善が見られた。この図は、重合および微小硬度値の改善が、追加で組み込まれた光開始剤および共開始剤の濃度に依存することを示している。さらに、図27に示すように、様々な組成物の光重合後、緑/青から標準のA2色調への目に見える色の変化が視覚化された。特に、緑/青の色は、0.05%以下の660HNu濃度では硬化後に目立たなかった。したがって、これらの濃度を使用して、臨床医に完全/成功した治療の可視的な指標を提供できる。逆に、硬化後の0.1%660HNuのサンプルでは緑色/青色の残りの色が観察されるため、審美的な歯科用途には推奨されない。 組み込まれた添加剤によって導入された色が硬化時に失われ、臨床医に成功した/完全な硬化を示していることを実証している図である。 本発明の別の例示的実施形態による送達装置の等角図である。 本発明の別の例示的実施形態による送達装置の等角図である。差し込み画像は、コンパル/材料容器を受け取るための装置のレセプタクルにあるコンパル/材料容器を示している。 装置の一部の断面図である。差し込み画像は、コンパル/材料容器を受け取るための装置のレセプタクルにあるコンパル/材料容器と、装置のプランジャが歯科材料容器と接触して歯科材料を押し出す様子を示している。 図25内の等尺性側面プロファイル画像の断面図である。 装置のさまざまなコンポーネントを示す図24に示された装置の分解図である。 本発明の例示的な一実施形態によるマルチスペクトル硬化光装置の等角断面図である。 本発明の例示的な一実施形態によるマルチスペクトル硬化光装置の底面図である。 歯科用複合材料の硬化および加熱のための光子エネルギーの適用のために少なくとも2つの別個の発光スペクトルを放出するマルチスペクトル装置で使用するための少なくとも3つの光子エミッタ(すなわちLED)からなるパッケージの例示的な実施形態である。 歯科材料容器の本発明の一例示的実施形態の吸光度対波長特性を示すグラフであって、熱可塑性樹脂(ポリカーボネート)には、約800nmから約1100nmおよび550nm未満の高い吸光度をもつ光子エネルギー吸収色素(Epolite 7657)が組み込まれている(サンプルの厚さは2mm)。この色素/添加剤は同時に光子エネルギー範囲内で高い吸光度をもたらすため、光子エネルギーエミッタを使用した容器および/または材料の加熱速度の増加、および青色光範囲(400〜500nm)でのターゲット設定が可能であり、容器内の歯科材料を光重合することから重合光をうまくブロックする。 歯科材料および/または歯科材料容器を加熱、制御および識別するために使用される1つの例示的な装置の一般化された機能構成要素を示すブロック図である。歯科材料および/または歯科材料容器の温度は、センサフィードバックループを使用して制御および維持できる。さらに、センサを使用して、材料または容器が存在する場合にのみ光子エネルギー源が光子エネルギーを放出するようにできる。最後に、センサを使用して、フィードバックに基づいてさまざまな材料および/または容器を具体的に識別することができる。
以下の段落は、本明細書に記載される本発明の実施形態をより詳細に定義する。以下の実施形態は、本発明のここに記載されている特定の態様、実施形態、または範囲から逸脱することなく適切な修正および適合がなされ得ることが当業者に容易に明らかであるように、本発明を限定するかまたはその範囲を狭めることを意味しない。本明細書で引用したすべての特許および刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
本明細書を解釈するために、次の用語と定義が適用され、適切な場合は、単数形で使用される用語にも複数形が含まれ、逆も同様である。以下に示す定義が参照により本明細書に組み込まれる文書と矛盾する場合、以下に示す定義が優先するものとする。
本明細書で使用される「室温」または周囲温度という用語は、約20℃〜約27℃の範囲の一般的な周囲温度を指す。
「治療する」という用語は、障害に関連する状態、症状、またはパラメーターを改善するのに有効な量、方法、または方法で治療を施すことを指す。一部の態様では、治療とは、虫歯などの歯の病気の治療を指す。
「予防」という用語は、統計的に有意な程度または当業者が検出可能な程度まで、障害の進行を予防または低減することを指す。
本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大部分またはかなりの程度を意味するが、完全ではない。
本明細書で使用する場合、「a」または「an」は、特に明記しない限り、1つまたは複数を意味する。
「備える」、「からなる」、「有する」、「持っている」などの用語は、「含む」を意味する。「患者」または「被験者」という用語は、哺乳類およびヒトを指す。したがって、一態様では、対象は哺乳動物、またはそれを必要とする哺乳動物である。一態様では、対象はヒト、またはそれを必要とするヒトである。一態様では、ヒトまたはそれを必要とするヒトは医学的患者である。被験者は、0歳〜99歳以上までである。
本明細書には、歯科材料および歯科材料のハウジングまたは容器を加熱するために光子エネルギーを適用する方法が記載されている。本明細書には、加熱添加剤および光重合促進剤系の含有に基づいて強化された加熱特性および光重合特性を有する歯科材料組成物および歯科材料容器またはハウジングも記載される。本明細書にさらに記載されるのは、歯科用組成物(例えば、本明細書に開示される歯科用組成物)を加熱、送達、および硬化するために光子エネルギーの特定の波長を適用できる装置である。本明細書には、本明細書に開示される方法および装置を用いて患者を治療する方法も記載される。一例または実施形態は、本発明の特定の用途または態様を議論する、または具体的に関連し得るが、例または実施形態は、本発明の他の詳細な態様にさらに関連し、想定し得ることが理解される。例えば、特定の装置または方法は、歯科用複合材料に関連して議論され得るが、同じ装置または方法は、一般に他の歯科材料に適用可能であり得る。
発明者は、0.49eV〜2.38eV(すなわち2500nm〜520nm)、0.49eV〜1.90eV(すなわち2500nm〜650nm)、または1.23eV〜2.06eV(すなわち1000nm〜600nm)の光子エネルギーを使用して高い変換効率を備えた歯科材料の取り扱い特性、機械的特性、性能特性を強化できると報告している。歯科材料には、複合材料、樹脂、グラスアイオノマー樹脂、セメント、空洞ライナー、歯内洗浄剤、歯内閉鎖材料、ガッタパーチャ、麻酔薬、およびシーラントが含まれるが、これらに限定されない。したがって、本明細書に記載の発明は、歯科材料を加熱する方法、光重合性歯科材料の重合を改善する方法、歯科材料加熱および送達装置、歯科材料加熱および硬化装置、および歯科材料組成物を含む。
0.49eV〜2.38eV(つまり2500nm〜520nm)の指定範囲外の光子エネルギーは、高い変換効率で歯科材料の取り扱い特性、機械的特性、および性能特性を強化するために、本発明によって依然として想定されている。特に、紫外線の波長は高い光子エネルギー(具体的には、紫外線A波長:315nm〜400nm、3.93eV〜3.09eV)であり、多くの材料は400nm未満で本質的に高い吸光度を示すため、紫外線の使用が利用できる。400nm未満の波長は歯科材料、特に光重合性歯科材料に有害な影響を与える可能性があり、イオン化による潜在的な安全性の懸念があるので、これらの他の波長も可能だが、ここでさらに説明するいくつかの特定の実施形態は、0.49eV〜2.38eV(つまり2500nm〜520nm)の指定範囲内の光子エネルギーを利用する。特に懸念されるのは、歯科材料の光重合であって、材料自体に紫外線を直接使用すると発生する可能性があるが、しかし、いくつかの実施形態では、歯科材料の容器が400nm未満の波長に対して少なくとも2の光学密度値を有する場合、歯科材料の容器を加熱するために紫外線を利用できる。すなわち、歯科材料の容器は400nm以下の光の1%未満を透過する。逆に、他のいくつかの実施形態では、他の非光重合性歯科材料、特に歯内洗浄剤に紫外線を使用して、光化学効果により性能特性を向上させることができる。
(歯科材料を加熱するために光子エネルギーを適用する方法)
本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、歯科材料に悪影響を及ぼすことなく光子エネルギーを使用して周囲温度より高い温度で歯科材料を加熱する方法である。一実施形態は、0.49eV〜2.38eV(すなわち、2500nm〜520nm)の光子エネルギーで歯科材料を加熱して、歯科材料を周囲温度よりも高い温度まで迅速に加熱する方法である。いくつかの態様では、歯科材料は約50℃〜約250℃の温度に加熱される。いくつかの態様では、歯科材料は約50℃〜約100℃の温度に加熱される。いくつかの他の態様では、歯科材料は60℃〜約80℃の温度に加熱される。いくつかの態様では、適用される光子エネルギーは1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)である。いくつかの実施形態において、歯科材料を加熱するための光子エネルギーは、歯科材料の塗布の前に適用される。歯科材料または歯科材料の容器の基本吸収周波数/波長および/または倍音振動帯に適用される光子エネルギーを調整することにより、他の光子エネルギー波長を利用することができる。特に、基本周波数を超える共振周波数は、倍音と呼ばれる。電磁スペクトルでは、倍音帯域は基本吸収周波数の倍数である。エネルギーは吸収される周波数に比例し、その周波数は波数に比例するため、スペクトルに現れる最初の倍音は基本波の波数の約2倍になる。つまり、最初の倍音v= 1→2は基本波のエネルギーの約2倍、v=0→1です。たとえば、3465nmに基本吸収を持つ塩酸(HCl)などの振動する二原子分子は、最初の倍音吸収帯が1733nm(実際に1764nmに観測)、2番目の倍音吸収帯が1155nm(実際に1198nmに観測)、3番目の倍音吸収帯が866nm(実際に915nmで観測)、および4番目の倍音吸収帯が693nm(実際に746nmで観測)になる。したがって、同等の振動運動を得るには、基本吸収周波数/波長で必要なエネルギーと比較して、最初の倍音で非常に多くのエネルギーが必要になる。分子振動が増加すると熱が発生するため、基本的な吸収および/または倍音帯を対象にして物体や材料を加熱することができる。
歯科材料に関しては、基本的な吸収帯は通常、指定された光子エネルギー範囲(0.49eV〜2.38eV、つまり2500nm〜520nm)の外側にある。したがって、歯科材料の倍音帯は、本明細書に記載されるいくつかの実施形態によって標的にされる。具体的には、光重合性歯科材料(すなわち、複合材料、樹脂、セメント、シーラントなど)に対し、使用前または使用中(すなわち、in vivo)に光子エネルギーを適用すると、材料が周囲温度よりも速く加熱されるが、硬化前または硬化後の光重合性材料に早期に硬化したり、悪影響を与えたりすることはなく、適用された光子エネルギーが材料に組み込まれた光開始剤を活性化した場合に発生する可能性がある。
臨床的には、加熱された光重合性材料は、流動性が向上して歯の表面への光重合性材料の塗布と適合を容易にするために、有利である。この同じ概念は、一般にすべての歯科材料に当てはまる。さらに、硬化中または硬化の直前に光子エネルギーを加えて温度を上げることにより、光重合性材料の機械的特性を向上させることができ、標準的な硬化と比較して、硬化後の特性(変換度と微小硬度)が向上することが示されている。したがって、本明細書で説明するいくつかの態様では、適用される光子エネルギーは、光重合性材料の光開始剤を活性化するために使用される吸収ピークとは別の波長にある。
所望の加熱のために歯科材料に適用される光子エネルギーの種類と量は、さまざまな成分(分子や結合など)の吸収倍音領域に基づいて決定できる。たとえば、さまざまなコンポーネントとそれぞれの倍音領域を図1に示す。ほとんどの成分は複数の倍音領域に吸収があるため、いくつかの実施形態は、0.49eV〜2.38eV(つまり、2500nm〜520nm)に含まれる倍音領域の組み合わせ帯域領域、一次吸収帯域の波長を利用して、これらの複合材料に光子エネルギーを適用することに関する。いくつかの実施形態において、利用される光子エネルギーは、1.23eV〜2.06eV(すなわち、1000nm〜650nm)である。
いくつかの実施形態では、適用される光子エネルギーは、第3の倍音領域、またはより大きな倍音、または特定の光子エネルギー範囲/波長内の他の成分吸収特性にあり、過度に高いエネルギー要件なしに達成できる加熱の程度および速度に関して特定の利点を提供する。開示された実施形態は、歯科材料および/または歯科材料容器用に調整された光子エネルギーを使用して、電源からのエネルギーを熱に変換するのに非常に効率的である。
現在の既存のLED技術を使用すると、第3の倍音帯域内の光子放出を実現できるが、一方、第1または第2倍音帯の光子の放出には、ダイオードレーザーと、はるかに低い光エネルギー出力のはるかに高い費用が必要である。基本的に、短波長の光は周波数が高く、光子エネルギーが高くなる。波長と周波数の関係を考えると、周波数が高くなるほど波長が短くなる。したがって、短波長は長波長よりもエネルギーが高くなる。このように、特定の例では吸光度は低くなるが、第3の倍音は高エネルギーを持ち、より効果的かつ効率的な加熱特性を示すことができる波長を利用する。さらに、複合材料で使用されるコンポーネントに関する情報を使用して、選択した領域の特定の波長を特に複合材に当てて、分子と結合の吸収が最も高い波長で複合材料の加熱に効率的に影響を与えることができる。
いくつかの実施形態において、光子エネルギーは、麻酔薬(注射時の痛みを軽減する)、ガッタパーチャ(歯内根管閉塞用)、歯科用複合材料、シーラント、セメント、キャビティライナー、およびグラスアイオノマー樹脂を含む歯科材料(例、粘度の低下、取り扱い特性の改善、空隙の減少、および硬化後の機械的特性の改善)および歯内洗浄剤(効力および反応性の増加)に適用されるが、これらに限定されない。
したがって、いくつかの実施形態では、本明細書の光子エネルギーは、歯科材料サンプルの効率的な加熱のために特に構成された装置を利用して適用される。
(光子エネルギーを適用して材料の性能または反応性を高める方法)
一実施形態は、光子エネルギーを歯科材料に適用して、光化学効果により材料の性能または反応性を高める方法である。この方法は、光線力学療法や光増感剤の使用とは明確に異なる。1つの態様は、特定範囲内の光子エネルギーを光重合性歯科材料に使用することであり、これにより歯科材料の機械的特性がさらに向上する。理論に束縛されることなく、適切な波長または電子ボルトが光開始剤に適合している場合、これは2光子効果を使用して実行できる。たとえば、2光子効果を介してカンフォロキノンを含む材料を重合するには、880nm〜960nmの帯域で光子エネルギーを適用する。
別の実施形態は、歯科材料の光分解(すなわち、酸化およびフリーラジカル生成を含むことができる光による材料の変化)、光退色(すなわち、色素の光化学的変化により色素の可視色または蛍光特性を低減または除去する)または光触媒作用(すなわち、光による化学反応の加速)を含む光化学効果を刺激するための光子エネルギーの使用である。臨床的には、これは消毒特性、審美特性、および安全性を促進するのに役立つ場合がある。歯内洗浄剤に関しては、光子エネルギーの適用は、次亜塩素酸ナトリウムやクロルヘキシジンなどの一般的に使用される灌漑の消毒特性を強化するために使用でき、特定の波長の光子エネルギーによって反応性またはフリーラジカル生成が増加する。上記の方法は、本明細書でさらに説明する歯科材料に添加剤を組み込むことによりさらに強化することができる。
(エネルギー変換効率と熱伝達の向上による加熱改善のための添加剤)
別の実施形態は、歯科材料または歯科材料容器に1つ以上の加熱添加剤を添加することにより歯科材料の加熱を改善する方法を含む。いくつかの態様では、加熱添加剤は光子エネルギー吸収促進剤または熱伝導率促進剤である。本明細書で説明するように、光子エネルギーの吸収、光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、および/または材料の加熱速度を高めるため,特定の光子エネルギー吸収促進剤(吸収色素など)および熱伝導率促進剤を含む加熱添加剤を歯科材料および/または歯科材料の容器に追加する。いくつかの態様では、本明細書に記載の方法は、1つ以上の加熱光子エネルギー吸収促進剤、1つ以上の熱伝導率促進剤またはそれらの任意の組み合わせを歯科材料または歯科材料容器に追加することを含む。
適切な光子エネルギー吸収促進剤は、次の特性の1つ以上を示す。(例:0.49eV〜2.38eV(即ち:2500nm〜520nm))の間の高い吸光度、3.93eV〜3.09eV(315nm〜400nm)の高紫外線A吸収、生体適合性、材料に不自然な歯の色を与えないこと、材料および/または容器との互換性、安定性、熱安定性を示すこと(例:射出成形に使用する場合)、材料および/または容器内で可溶性および分散性、素材の性能に悪影響を及ぼさないこと、および、光子エネルギーから熱への高変換効率、またはそれらの特性の組み合わせ。紫外線を吸収する添加剤は、多くの紫外線吸収染料が無色であるため、使用すると有利であるが、ただし、0.49eV〜2.38eVを吸収する他の染料も無色であるか、歯科材料に許容できる色を与える場合がある。例えば、わずかに黄色または黄褐色の色を与える添加剤は、わずかに黄色または黄褐色の歯科材料のさまざまな色合いに含めることが許容される場合がある。上記の特性のいくつかを満たす例示的かつ非限定的な光子エネルギー吸収促進剤には、以下の色素分類が含まれる。シアニン、ポリシアニン、フルオロン、アンミニウム、トリサミニウム、金属ジチオレン錯体、アントロキノン、ペリアリーレン(すなわち、セステリレンおよびセテリレンテトラカルボン酸ビスイミド)、スクアライン、フタロシアニン、フタロシアニン金属錯体、ポリメチンシアニン、ポロフィリン、塩素、ベンゾクロリン、チアジン、量子ドット、および単層カーボンナノチューブ。前述の基準の1つまたは複数を満たす適切な市販の染料には、以下が含まれるが、これらに限定されない。Cy3、Cy5、フルオレセイン、インドシアニングリーン、メチレンブルー、トルイジンブルー、Luminochemの吸収染料(例:LUNIR8/1;ブダペスト、ハンガリー)、エポリンからの吸収染料(すなわち、エポライト4113、4831、4019、7809、4105、3130、3169、3036、4019、4129、4113、5262、5839、6661、6158、5636、6084;ニューアーク、ニュージャージー州)、QCR Solutionsの吸収色素(NIR806F、NIR856A、NIR886A、NIR848A、NIR949A、NIR728A、NIR700A、NIR739B、フロリダ州ポートセントルーシーが望ましい)。以下はCy3とCy5の構造であり、より高い波長のシアニン色素が同様の構造を共有しており、シアニン色素は生体適合性があることが示されているため有利である。
吸収シアニン色素(Cy3およびCy5)
別の態様では、光子エネルギー吸収促進剤は、1以上の吸光度/光学密度値をもたらす濃度で、開示された光子エネルギー範囲内の光子エネルギーで、歯科材料または歯科材料の容器に加えられる。
選択された光子エネルギー吸収促進剤、光子エネルギー吸収促進剤のスペクトル、および光子エネルギー源のスペクトルは、望ましい全体的な加熱性能を達成するための重要な態様を表している。図2を参照して、光子エネルギー吸収促進剤の正規化吸光度(A1)スペクトルと光子エネルギー源の正規化発光スペクトル(A2)の面積交差(A3)には、光子エネルギー吸収の改善とその後の加熱を実現するために、少なくともある程度のオーバーラップが必要である。一態様では、光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸光度スペクトルと光子エネルギー源の正規化された放射スペクトルの面積交差は、添加剤または光子エネルギー源の曲線下面積の少なくとも10%でなければならない。別の態様では、この面積交差は少なくとも25%である。別の態様では、この面積交差(A3)は少なくとも50%である。
別の態様では、歯科材料の光子エネルギー吸収を高めるために、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が約0.001%〜10%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.005%〜7%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.01%〜3%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.01%〜1%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.001%、約0.005%、約0.01%、約0.05%、約0.1%、約0.2%、約0.4%、約0.8%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、または約10%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。
別の態様では、歯科材料容器の光子エネルギー吸収を高めるために、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が約0.1%〜25%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%〜20%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%〜15%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%〜10%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%〜5%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%〜1%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の光子エネルギー吸収促進剤が、約0.1%、約0.5%、約1%、約2%、約4%、約5%、約7%、約9%、約11%、約13%、約15%、約17%、約20%、または約25%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。
別の態様では、1つ以上の熱伝導率促進剤が歯科材料に追加される。適切な熱伝導率促進剤は、材料および/または材料容器の熱伝導率を向上させる。これにより、材料および/または材料容器全体に熱がより迅速に分散するか、材料とその容器の間の熱伝導性が向上する。熱伝導率を改善する例示的かつ非限定的な添加剤には、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子(金属窒化物、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素など)、金属酸化物粒子(酸化アルミニウムなど)、金属粒子、炭素、およびカーボンナノチューブが含まれる。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜80%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜50%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜30%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜10%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜1%(重量%)の濃度で歯科材料に添加される。
別の態様では、1つ以上の熱伝導率促進剤が歯科材料容器に追加される。適切な熱伝導率促進剤は、材料および/または材料の容器の熱伝導率を向上させる。これにより、材料および/または材料容器全体に熱がより迅速に分散するか、材料とその容器の間の熱伝導性が向上する。熱伝導率を改善する例示的かつ非限定的な添加剤には、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子(金属窒化物、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素など)、金属酸化物粒子(酸化アルミニウムなど)、金属粒子、炭素、およびカーボンナノチューブが含まれる。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜80%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜50%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜30%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜10%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。別の態様では、1つ以上の熱加熱添加剤が約0.01%〜1%(重量%)の濃度で歯科材料容器に添加される。
(材料の重合を改善するための添加剤(光開始剤および共開始剤))
別の実施形態では、光重合促進剤システムは、光重合性歯科材料組成物に組み込まれる。このようなシステムを含めると、光子エネルギーを使用して重合、硬化深度、および変換度を向上させることができる。タイプI光開始剤と、共開始剤を含むタイプII光開始剤、または共開始剤を含む2つのタイプII光開始剤が含まれているため、本明細書に記載の光重合エンハンサーシステムは、他の既知の光重合システムとは明らかに異なり、少なくとも1つのタイプIまたはタイプIIの光開始剤は、適切な範囲の光子エネルギーで活性化される。一部の態様では、光開始剤の少なくとも1つが活性化される光子エネルギーの範囲は約0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)であり、本明細書では「特定の光開始剤」と呼ばれる。
一態様では、光重合促進剤システムは、少なくとも1つの共開始剤を含むタイプI光開始剤およびタイプII光開始剤を含み、光開始剤の少なくとも1つまたはすべてが特定の光開始剤である。別の態様では、光重合性促進剤システムは、少なくとも1つの共開始剤を有する2つのタイプII光開始剤を含み、光開始剤の1つまたはすべてが特定の光開始剤である。別の態様では、共開始剤は、特定の光開始剤の濃度以上の濃度で存在する。別の態様では、共開始剤および他の特定されていない光開始剤は、特定された光開始剤の濃度以上の濃度で存在する。別の態様では、共開始剤と他の特定されていない光開始剤の組み合わせは、特定された光開始剤の濃度以上の濃度で存在する。別の態様では、共開始剤の少なくとも1つはホウ酸塩Vである。別の態様では、特定の光開始剤は、光重合性歯科材料全体の約0.0001重量%〜2重量%の濃度で組み込まれる。別の態様では、特定の光開始剤は、光重合性歯科材料全体の約0.0001重量%〜1重量%の濃度で組み込まれる。別の態様では、特定の光開始剤は、光重合性歯科材料全体の約0.0001重量%〜0.5重量%の濃度で組み込まれる。
別の態様において、光重合促進剤システムは、少なくとも1つの共開始剤を含むタイプI光開始剤およびタイプII光開始剤、または少なくとも1つの共開始剤を含む2つのタイプII光開始剤を含み、ここで、特定の光開始剤は、光重合性歯科材料全体の0.0001重量%〜0.5重量%の濃度で組み込まれ、共開始剤および他の光開始剤は、特定の光開始剤の濃度以上の濃度で存在し、共開始剤の少なくとも1つはホウ酸塩Vである。別の態様では、光重合性促進剤システムは、少なくとも1つの共開始剤を含むタイプI光開始剤およびタイプII光開始剤、または少なくとも1つの共開始剤を含む2つのタイプII光開始剤を含み、ここで、特定の光開始剤は、光重合性歯科材料全体の0.001重量%〜0.1重量%の濃度で組み込まれ、共開始剤の少なくとも1つには、特定の光開始剤の少なくとも10倍の濃度のホウ酸塩Vが含まれ、他の光開始剤は特定の光開始剤の濃度以上の濃度である。
別の態様では、光重合性歯科材料に追加された特定の光開始剤または共開始剤は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)または1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)の光子エネルギーの適用の結果、その可視色を失う可能性があり、(つまり、漂白または無色になる)および/または0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)または1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)の光子エネルギーの適用後に発生する光重合プロセス中に消費される。臨床応用中に、光重合性歯科材料(例えば、歯科用複合材料)は、明確な色として始まり、硬化すると所望の歯の色合いに変化する。この特性により、臨床医は完全に硬化したことを視覚的に確認することができる。
別の態様では、特定の光開始剤は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の光子エネルギーを吸収し、光漂白されるか、無色になる。別の態様では、特定の光開始剤は、ラジカル形成の増加により材料の硬化を促進し、同時に、形成されたラジカルが枯渇するにつれて漂白される。したがって、いくつかの態様では、特定の光開始剤は硬化プロセスに関与し、完全な硬化を示す目に見える変化を提供する。これらの態様では、特定の光開始剤は、本明細書に開示されている濃度の別の光開始剤および/または共開始剤と組み合わせて使用される。
特定の光開始剤と組み合わせて使用できる例示的かつ非限定的なタイプIの光開始剤には、TPO(ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド)、2−ベンジル−2−(N、N−ジメチルアミノ)−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン(BDMB)、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(DMPA)、ビスアシルホスフィンオキシド(BAPO)、アシルゲルマン誘導体、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α−ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキシド、およびフルオロン染料を含む。特定の光開始剤と組み合わせて使用できる例示的かつ非限定的なタイプII光開始剤には、1−フェニル1,2−プロパンジオン(PPD)、カンフォロキノン(CQ)、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート(EDB)、ベンジル(BZ)およびシアニン色素を含む。特定の光開始剤と併用できる追加の適切な光開始剤には、アセトフェノン、チタノセン、ゲルマン系化合物、ベンゾフェノン誘導体、ジベンゾイルフェロセン、イリジウム錯体、ピレン誘導体、チオバルビツール酸誘導体、ベンジルおよびベンゾイン化合物、ベンゾフェノン、チオキサントン、スルホニウム、ヨードニウム、ペリアリーレン(特にセクステリレン、特にセクテリレンテトラカルボン酸ビスイミド)、スクアライン、フタロシアニンおよびフタロシアニン金属錯体、ポリメチンシアニン、ポロフィリン、塩素、ベンゾクロリン、チアジン、および構造S1として示されるシアニンベースの光開始剤を含む。市販の光重合開始剤には、Spectra Group Limited、Inc.の光重合開始剤(H−Nu 660、H−Nu 780、H−Nu 815)が含まれるが、これらに限定されない。
タイプIおよび特定の光開始剤、またはタイプIIおよび特定の光開始剤とともに使用できる共開始剤の例示的かつ非限定的なクラスには、アミンベースの共開始剤(例えばエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート(DMABE)、4−ジメチルアミノベンゾニトリル(DMABN)、2−N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)またはその他のピリジニウムベースの化合物)、ホウ酸塩ベースの共開始剤(例えば、ホウ酸塩Vと呼ばれるブチルトリフェニルホウ酸塩、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム)、およびヨードニウム塩が含まれる。市販の共開始剤には、Spectra Group Limited、Inc.の共開始剤(例:ホウ酸塩V、ヨードニウム塩であるH−Nu 254)が含まれるが、これらに限定されない。
(材料の反応性を改善するための添加物(光触媒))
別の実施形態は、1つ以上の光触媒を含むことにより歯科材料の反応性を改善する方法を含む。光触媒の組み込みは、適用された光子エネルギーを吸収すると考えられており、他の歯科材料特性を向上させる光触媒として機能する。例示的かつ非限定的な光触媒には、金属酸化物などが含まれる。この光触媒の潜在的な用途は、金属酸化物を歯内洗浄剤または口腔リンス内に配置し、消毒を改善するために光子エネルギーにさらすことである。
(歯科材料で患者を治療する方法)
本明細書に記載される別の実施形態は、歯科材料で患者を治療する方法であって、光子エネルギー放出源からの光子エネルギーを使用する装置を使用して、歯科材料を周囲温度以上に加熱するステップと、材料の硬化前に(もし塗布する場合、すなわち歯科用光重合性材料の硬化前)、加熱された歯科材料を歯の表面または歯腔に塗布するステップと、を備える。
本書で説明するように、光子エネルギーは、約0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)または約1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)のエネルギーを含む。一態様では、歯科材料は歯科用光重合性材料である。別の態様では、歯科材料を加熱する放出光子エネルギーは、材料を早期に硬化または重合させず、本明細書に記載の歯科材料、歯科材料容器、または加熱添加剤の適切な吸収波長にある。
歯科用光重合性材料には、複合樹脂、高充填複合樹脂、グラスアイオノマー樹脂、シーラント、セメント、空洞ライナー、またはそれらの組み合わせが含まれる。加熱された歯科材料を塗布するステップに続いて、患者を治療する方法は、歯科材料を硬化させるステップをさらに含む。一態様において、硬化するステップは、重合を開始するために歯科材料に存在する光重合性材料の吸収スペクトルを有する第2の光子エネルギー源を適用するステップをさらに含む。したがって、この態様では、患者の治療中、歯科用光重合性材料を加熱するために適用される光子エネルギーは、歯科用光重合性材料に存在する光開始剤の吸収と重ならない。
(歯科材料を加熱および分配する装置)
本明細書に記載される本発明の装置は、より高い充填剤含有量を有する歯科用複合材料の作成を可能にする。充填剤の含有量が多いほど、硬化時の収縮が少なくなり、硬く、耐摩耗性が高く、修復物が長持ちする。ただし、高度に充填された複合材料は、流動性が低く、分注のための押出力が高く、成形能力が低く、限界適合性が低いため、使用が制限される。光重合性材料を予備加熱すると、粘度が低下し、充填剤とモノマーの分子構造が再配列され、内部応力と不均一性が減少するため、高充填複合材の臨床使用が改善される。さらに、光重合性材料を予備加熱し、高温で硬化させると、複合材料の体積膨張(すなわち熱膨張)が増加し、重合による体積減少を相殺できる。これにより、複合材の収縮、漏れ、ストレス、術後の痛みが大幅に軽減される。
したがって、別の実施形態は、0.49eV〜2.38eV(すなわち、2500nm〜520nm)の光子エネルギーを放出することができる装置であり、歯科材料を加熱および/または分配するために使用することができる。一態様では、利用される光子エネルギーは、歯科材料を加熱および分配するために、1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)または1.23eV〜1.77eV(すなわち、1000nm〜700nm)の間であり、適用された光子エネルギーは人間の目には見えず、より安全である。光子エネルギー源は、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオードなどのエレクトロルミネッセンス源に限定され、0.5W〜20Wまたは1W〜8Wの光パワーを提供する。
本明細書で説明する適切な装置はコードレスであり、さらに、リチウムイオン電池、スーパーコンデンサ、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、またはニッケル水素電池などの充電式エネルギー源を組み込んでもよい。別の態様では、装置は、歯科材料を内部に有するコンピュータまたは容器を含む。歯科材料の適用後に装置からコンパルを取り外し、同じ手順または後続の手順での後続の適用のために別のコンパルまたは容器と交換することができる。
別の態様では、光子エネルギー源は、効率的なエネルギー伝達を確実にするために、コンパルまたは容器に近接して配置される。別の態様では、光子エネルギー源とコンパルまたは容器との間の距離は1cm未満である。あるいは、別の態様では、光子エネルギー源は、レンズまたは光ファイバーを介してコリメートされて、より高いエネルギーのコンパルまたは容器への移動を保証し、および/または光子エネルギー源をコンパルまたは容器からより大きな距離に配置できるようにする。
別の態様では、歯科材料を劣化させたり、装置の操作者または装置で治療されている患者にとって危険な高温から装置を避けたりするために、ツールまたはワンドは光子エネルギー源を効果的に熱管理する。これは、光子エネルギー源をプリント回路基板または金属被覆プリント回路基板などの一次ヒートシンクに配置することで実現でき、一次ヒートシンクは、装置ハウジング内に含まれるか、装置ハウジングを構成する二次または三次ヒートシンクにさらに結合することができる。さらに、ヒートパイプを使用すると、熱管理が容易になる。適切な熱管理により、装置本体と接触可能な表面は、医療機器の場合、一般に約50℃を超える温度として定義される危険な高温に達することがない。
別の態様では、歯科材料に生じる過剰な温度または望ましくない温度の悪影響を最小限に抑えるために、装置は、適用される光子エネルギーを制御するセンサを含む。図37に示されているブロック図で詳しく説明されているように、温度センサを使用して、光子エネルギーの適用中にツール/ワンド内の歯科材料の温度を監視し、オブジェクトが望ましい温度になったときを判断し、この情報を適用された光子エネルギー源にフィードバックして、エミッタの出力を低減または切り離す。例示的かつ非限定的な温度センサには、サーミスタ、IR温度センサ、サーモパイル、熱電対、または抵抗温度検出器(RTD)が含まれる。温度センサは、装置の一部である代わりに、加熱される対象の一部でもある。これは、サーミスタをオブジェクトに埋め込むか、温度の変化に関連して電気特性(抵抗、静電容量、またはインダクタンス)を変化させる材料でオブジェクトを作成し、次に、装置と電気的に接続することで実行できる。適切な温度センサは、Vishay Dale(TFPT)、Panasonic(AMG88)、Texas Instruments(TMP007)、Digilent、Inc.(240−080)、およびTE Connectivity(Ni1000SOT)から入手できる。
さらに、物体が所望の温度に達すると、装置はパルス幅変調(PWM)、比例積分微分コントローラー(PID)、または別の制御ループフィードバックシステムアプローチを使用して、歯科材料に悪影響を与える可能性のある望ましくない温度に到達することなく所望の温度を維持できることが想定される。さらに、歯科材料の吸光度と必要な電力の差、および所望の温度に達するまでの時間を考慮するために、温度センサの代わりに、または温度センサに加えて、別のセンサを使用して、オブジェクトの吸収度を判断し、それに応じて光子エネルギー源への電力を調整することができる。これは、サーモパイル、RGBセンサ、近接センサ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、周囲光センサ、CMOSセンサ、またはCCDセンサを使用して、反射率または透過率を測定することで、特定の波長の光子エネルギーに対する物体の吸収または色を直接または間接的に決定することによって実現できる。適切なセンサは、Vishay Semiconductor(VCNL4020X01、VEML6040)、Rohm Semiconductor(BH1680FVC)、Texas Instruments(TMP007)、Everlight Electronics Co Ltd(PD15−22C / TR8)、Kingbright(APA3010P3BT)、OmniVision Technologies Inc.(OV09740−A46A)、東芝(TCD1103GFG)から入手できる。
さらに、センサの測定値は、「指紋」として機能し、クローズドプラットフォームシステムを実装するための挿入されたオブジェクト、容器、または材料を識別することができるので、吸収の測定に使用される同じセンサ、または前述のセンサの1つの個別の実装を、センサの測定値がメーカーの特定のオブジェクトまたは容器または材料でのみ動作するように実装できる。これにより、製造業者はこの装置を使用して自身の製品のみを加熱することができる。さらに、安全機能として、装置は上記のセンサのいずれかを使用して、開始前または加熱中にオブジェクトが存在するかどうかを判断し、オブジェクトが存在する場合にのみ光子エネルギーが放出されるように組み込むことができる。
別の態様によると、加熱および分配に使用される装置には、365nm〜500nmの硬化用光源と、塗布された複合材を加熱および/または硬化させるために、複合材の塗布後に複合材に向けて活性化および誘導できる、0.49eV〜2.38eV(つまり2500nm〜520nm)、1.23eV〜2.06eV(つまり1000nm〜600nm)、または1.24eV〜1.77eV(つまり1000nm〜700nm)の追加の光子エネルギー源と、を備える。硬化用光源と光子エネルギー源の両方は、それぞれ500mW〜3Wまたは700mW〜1.5 Wの光パワーを放射する。別の態様において、光子エネルギーは、硬化用光源と比較して約数秒の短い遅延の前、同時、または後に適用され、結果として得られる歯科用複合材料の特性を調節することができる。光子エネルギーは、複合材料(すなわち、モノマーや充填剤などの複合材料内の成分、または組み込まれた添加剤)、または複合材料への添加剤によって直接吸収され、硬化前の加熱にも使用できる前述の添加剤のいずれかで、硬化中に歯科材料を加熱する。
別の態様では、硬化用光および光子エネルギー源は、口腔内でのアクセスを容易にするために装置の遠位に配置される。あるいは、別の態様では、硬化用光および/または光子エネルギー源をレンズまたは光ファイバーを介してコリメートして、配置された材料へのより高いエネルギー伝達を確保し、および/または硬化用光および光子エネルギー源を装置の非遠位位置に配置できるようにする。装置は、歯科用複合材料を劣化させ、装置の操作者または装置で治療されている患者にとって危険な、高温にならないように、硬化光と光子エネルギー源を効果的に熱管理する。これは、光子エネルギー源を一次ヒートシンク(プリント回路基板または金属被覆プリント回路基板)に配置することで実現でき、このヒートシンクは、装置ハウジングに含まれるか又は装置ハウジング/本体を備える二次または三次ヒートシンクにさらに結合できる。さらに、ヒートパイプを使用すると、熱管理が容易になる。臨床的に、開示された光子エネルギー装置の使用および使用方法は、表面硬度、変換の程度、硬化の深さを改善し、収縮および漏れを低減し、修復材料の段階的な階層化と硬化を改善し、手順の効率を改善することができる。別の態様では、これは、歯科材料を分配せず、光重合性材料の硬化、すなわちマルチスペクトル硬化光に限定される別個の装置で達成することもできる。
本明細書で説明される一実施形態は、図14〜16または28〜32のいずれか1つによる装置である。一態様では、装置は、図17〜19または35のいずれか1つによる光子エミッタのパッケージを有する。
(光重合性歯科材料の硬化を促進する装置)
本発明の別の実施形態によれば、ツールまたはワンドは、光子エネルギーを使用して、光重合性歯科材料を周囲温度以上に加熱し、光重合性歯科材料を硬化させることができる。これは、その場(in situ)および/または生体内(in vivo)での高温での光重合性歯科材料の硬化をもたらし、これは、光重合性歯科材料の機械的特性に大きな利益をもたらす。一態様では、この装置は熱伝導性本体を有し、別の態様では、この装置は口内での容易なアクセスを容易にするために細長い。加えて、装置は、少なくとも2つの個別の放射スペクトルを生成する少なくとも4つの個別の遠位に取り付けられた光子エネルギー放射源を含む。一態様では、これらの光子エネルギー放出源は、発光ダイオード(LED)で構成されている。少なくとも1つのLED発光スペクトルを使用して光重合性歯科材料を硬化し、少なくとも1つのLED発光スペクトルを使用して、硬化前または硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度よりも高くする。一態様では、光重合性歯科材料を硬化させるための放出源は、365nm〜500nmの光を500mW〜3Wの光パワーで放出する。別の態様では、光重合性歯科材料を硬化するための放出源は、420nm〜490nmの光を700mW〜1.5Wの光パワーで放出する。別の態様では、硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度よりも高くするための放出源は、520nm〜2500nmの光を500mW〜3Wの光パワーで放出する。別の態様では、硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度よりも高くするための放出源は、600nm〜1000nmの光を700mW〜2Wの光パワーで放出する。
これらの少なくとも4つのLEDの空間的方向により、ほぼ均一なビームプロファイルが確保され、照明フィールド全体で光パワーが大きく変化しないことが発見された。一態様において、1つのLEDは、装置の遠位ヘッド内の中央に配置され、少なくとも3つのLEDは、中央に配置されたLEDの周りに放射状に配置される。これらの少なくとも4つのLEDは、同じPCBまたは別々の平行PCBに配置でき(図17〜19および35を参照)、同じ平面または別々の平行平面に配置できる。しかし、別の態様では、少なくとも4つのLEDはビームプロファイルをほぼ同じ方向に放射するため、ビームプロファイルをコリメートして均一な照明フィールドを提供できる。さらに、半径方向に3つ以上のLEDを組み込む場合、均一なビームプロファイルを得るには、LED間の間隔(つまり、角度分離)を等しくする必要がある。たとえば、3つのLEDは約120°の角度で分離する必要があり(図17および35を参照)、4つのLEDは約90°の角度で分離し、5つのLEDは約72°の角度で分離する必要がある。別の態様では、中央に配置された1つのLEDが別のPCBに含まれる3つのLEDに囲まれた独自のPCBに含まれ、3つのLEDは同じ平面に120°離れて配置される。
臨床手順に応じて、さまざまなLEDは、それ自体または相互に異なる発光出力と持続時間を持っている場合がある。例えば、中央に配置されたLEDの出力は、少なくとも3つの放射状に配置されたLEDの出力に先行、遅延、または同時に使用される。臨床医がその場および/または生体内で光重合性歯科材料を軟化および/または操作したい場合、装置には、材料の温度を上げるために光重合性歯科材料のみを照らす設定を組み込むことができ、これにより、材料の粘度が低下する。この時点で、硬化前に材料を操作して所望の形状/構造にすることができる。あるいは、光重合性歯科材料の温度を物理的操作なしにその場および/または生体内で上昇させることも可能であり、その粘度を下げ、歯の表面への適合を改善するのに有利である。次いで、加熱された光重合性歯科材料は、歯の表面に最も適合しながら、高温でその場および/または生体内で硬化させることができる。この状況を達成するためのセットアップ例では、365nm〜500nmのスペクトルで光重合性歯科材料を照射して約3〜約30秒間硬化させる直前に、520nm〜2500nmのスペクトルで光重合性歯科材料を照射し、その温度を約5から約30秒間上昇させる。一態様では、装置には、さまざまな臨床手順/優先度のために2〜5種類の事前にプログラムされた設定があり、各モードでは、少なくとも2つの発光スペクトルのパワー、持続時間、およびオーバーラップ特性が異なり、少なくとも1つの発光スペクトルは指定された光子エネルギー範囲内にある。
別の態様では、光子エネルギー放出源(例えばLED)の適切な熱管理を確実にするために、光子エネルギー放出源は装置内に配置された一次ヒートシンクに結合される。別の態様では、これらの一次ヒートシンクは熱伝導体に結合されている。あるいは、別の態様では、少なくとも3つの半径方向に配置されたLED用の一次ヒートシンクは、中央に配置されたLEDの一次ヒートシンクに結合され、次いで熱伝導体に結合される。最後に、別の態様では、これらの光子エネルギー放出源は、直流電源と電気的に連絡している。別の態様では、この直流電源は、リチウムイオン電池などの取り外し可能な再充電可能な電源である。
オプションで、このマルチスペクトル硬化装置内に他の歯科装置を組み込むことができ。これには、トランスイルミネーターが含まれるが、これに限定されない。
別の実施形態は、図33〜34のいずれか1つに記載の装置である。一態様では、装置は、図17〜19および35のいずれか1つによる光子エミッタのパッケージを有する。
(歯科材料および容器の組成)
別の実施形態は、歯科材料組成物である。いくつかの態様では、歯科材料は光重合性歯科材料組成物である。本明細書に記載の歯科材料組成物は、エネルギー変換効率、熱伝達、および/または重合特性が向上している。
いくつかの態様では、本明細書に記載の光重合性歯科材料組成物には以下が含まれる。アクリレートモノマー(例えば、トリエチレングリコールジメタクリレート、TEGDMA、ウレタンジメタクリレート、UDMA、およびビスフェノール−A−グリシジルジメタクリレート、ビス−GMAなど)、無機充填剤(例:ガラスまたはセラミック、すなわち二酸化ケイ素、結晶性シリカ、ホウケイ酸ガラス、酸化ジルコニウム、ジルコニア−シリカなど)、光重合系(例、アミン系共開始剤を含むカンフォロキノン)、オプションで歯の色に合わせて1つ以上の顔料または着色剤、オプションで1つ以上の加熱添加剤、オプションで重合促進剤系、そして、オプションで1つ以上の熱伝導率促進剤。本明細書で説明するように、加熱添加剤、重合促進剤系、および熱伝導性促進剤は、材料のエネルギー変換効率、熱伝達特性、および/または重合度を改善する。
一態様では、歯科材料組成物は、約1重量%〜約40重量%のアクリレートモノマーを含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約5重量%〜約30重量%のアクリレートモノマーを含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約5重量%〜約20重量%のアクリレートモノマーを含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約5重量%〜約15重量%のアクリレートモノマーを含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、または40重量%のアクリレートモノマーを含む。
別の態様では、歯科材料組成物は、約30重量%〜約95重量%の無機充填剤を含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約60重量%〜約95重量%の無機充填剤を含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約5重量%〜約20重量%の無機充填剤を含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約5重量%〜約15重量%の無機充填剤を含む。別の態様では、歯科材料組成物は、約1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、または40重量%の無機充填剤モノマーを含む。
いくつかの態様において、加熱添加剤、重合促進剤系および熱伝導性促進剤は、上記の具体化された方法によって記載された濃度で、本明細書に記載の歯科材料組成物に提供される。
光重合性歯科材料の例示的な実施形態を、表1〜2に示す。この例示的な歯科材料組成物は、材料の加熱を著しく増加させるための光子エネルギー吸収促進剤として吸収染料(例えば、LUNIR1)を含む。本明細書に記載されるように、追加の加熱添加剤および/または重合促進剤を開示された組成物に添加して、材料のエネルギー変換効率、熱伝達特性、および/または重合特性をさらに高めることができる。あるいは、開示された光子エネルギー範囲内の任意の光子エネルギーに合わせて材料の吸収特性を調整するために、他の添加剤を組み込むことができる。
さらなる例示的な実施形態を表3に示す。この例示的な歯科材料組成物は、2つのタイプII光開始剤(カンフォロキノンおよびH−Nu 660; H−Nu 660は本明細書に記載の特定の光開始剤である)および重合を著しく増加させる別の共開始剤(ホウ酸塩V)を有する光重合促進剤系を含む。また、この組成物は、「青/緑」から「歯の色合い」に色を変える配合物をもたらし、これにより、臨床医は複合材が十分に硬化したことを確認できる(図27参照)。本明細書に記載されるように、追加の加熱添加剤および/または重合促進剤を開示された組成物に添加して、材料のエネルギー変換効率、熱伝達特性、および/または重合特性をさらに高めることができる。あるいは、開示された光子エネルギー範囲内の任意の光子エネルギーに合わせて材料の吸収特性を調整するために、他の添加剤を組み込むことができる。
別の例示的な構成を表4に示す。この例示的な歯科材料組成物は、2つのタイプII光開始剤(カンフォロキノンおよびH−Nu 660; H−Nu 660は本明細書に記載の特定の光開始剤である)および共重合開始剤(ホウ酸塩V)を有する歯科用複合材料を含む。この組成物はまた、「青」から「歯の色合い」に色を変える配合物をもたらし、それにより、複合体が十分に硬化したことを臨床医が確認できる。本明細書で説明するように、材料のエネルギー変換効率、熱伝達特性、および/または重合特性をさらに高めるために、追加の加熱添加剤および/または重合促進剤を追加してもよい。あるいは、開示された光子エネルギー範囲内の任意の光子エネルギーに合わせて材料の吸収特性を調整するために、他の添加剤を組み込むことができる。
本明細書に記載の光開始剤系を利用する光重合性組成物のさらなる例は、歯科用シーラント用の配合物である表5〜6に示す。
(歯内充填材)
別の実施形態は、エネルギー変換効率および/または熱伝達特性の向上を示す、歯科材料、特にガッタパーチャなどの歯内充填材料用の組成物である。
一態様において、ガッタパーチャ歯内充填のための開示された組成物は、以下の構成要素を含む。ガッタパーチャまたは他のポリイソプレン誘導体、無機充填剤(ガラスまたはセラミック、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、二酸化ケイ素、結晶性シリカ、ホウケイ酸ガラス、酸化ジルコニウム、ジルコニア−シリカなど)、放射線不透過剤(例えば、硫酸バリウム、硫酸ビスマス、タングステン)、安定剤(抗酸化剤、ブチル化ヒドロキシトルエンなど)、ワックスまたは樹脂(例えば、金属ステアリン酸錯体、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレングリコール、パラフィンワックス、パルミテート、カルナウバワックスなど)、および、材料のエネルギー変換効率および/または熱伝達特性を改善するための少なくとも1つの加熱添加剤。これらの加熱添加剤は、本明細書に記載の濃度で歯科材料(例えば、ガッタパーチャ)に組み込まれる。
別の例示的な構成を表7〜8に示す。この例示的なガッタパーチャ歯内充填材歯科材料組成物は、材料の加熱を著しく増加させる光子エネルギー吸収促進剤として吸収色素(すなわち、インドシアニングリーン)を含む。材料のエネルギー変換効率および/または熱伝達特性をさらに高めるために、開示された組成物に追加の添加剤を追加してもよい。あるいは、開示された光子エネルギー範囲内の任意の光子エネルギーに合わせて材料の吸収特性を調整するために、他の添加剤を組み込むことができる。
(歯科材料容器)
別の実施形態は、開示された光子エネルギーで照射されたとき、エネルギー変換効率および/または熱伝達の向上を示す歯科材料容器である。
歯科材料容器用の開示された組成物は、以下の成分を含む。熱可塑性樹脂(例:ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなど)、および、材料のエネルギー変換効率および/または熱伝達特性を改善するための少なくとも1つの添加剤。組成物はまた、着色剤または他の顔料、可塑剤、または他の充填剤(例えば、ガラス繊維、カーボンブラックなど)を含んでもよい。歯科用複合材料などの光重合性歯科材料に関しては、添加剤、着色剤、顔料、またはその他の充填剤は、容器内の光重合性材料を硬化させる重合光が容器を通過して複合材料に達するのを十分にブロックする必要がある。
歯科材料の容器の組成例は、表9〜14に記載されている。以下の表は、加熱添加剤を組み込んだ容器の処方を詳細に示しており、内部にある材料の加熱速度と全体的な温度変化を大幅に増加させる。
材料容器のエネルギー変換効率および/または熱伝達特性をさらに高めるために、上記の組成物に追加の添加剤を加えることができる。これらの添加剤は、以下に開示される濃度で組み込まれる。例えば、窒化ホウ素を組成物に添加して、容器の熱伝達特性を高めることができる。
または、他の添加剤を使用して、開示されている光子エネルギー範囲内の任意の光子エネルギーに合わせて容器の吸収特性を調整することができる。さらに、材料容器の特性を強化するために、他の充填剤を追加できる。たとえば、グラスファイバーを追加して容器の強度を高めることができる。
別の実施形態は、熱可塑性樹脂および加熱添加剤を含む本明細書に記載の歯科用容器の製造方法である。一態様では、この方法は、熱可塑性樹脂を少なくともその軟化点まで加熱するプロセスを含む。別の態様では、この方法は、樹脂温度を少なくともその軟化点に維持および制御するステップをさらに含む。別の態様では、この方法は、添加剤を約0.1〜5%添加するステップをさらに含む。適切な添加物には、520nm〜2500nmの高い光子エネルギー吸収を有するものが含まれる。別の態様において、この方法は、添加剤および任意に分散剤を添加する間、樹脂の温度がその軟化点に維持されるステップを含む。別の態様では、この方法は、少なくとも樹脂の軟化点まで温度を維持しながら、樹脂、添加剤、および任意の分散剤を含む混合物を混合および均質化するステップを含む。別の態様では、この方法は、樹脂、添加剤、および任意の分散剤を含む均質化混合物を、歯科材料容器形状を含む金型キャビティに押し出し、キャビティから取り出す前に冷却するステップを含む。あるいは、別の態様では、歯科材料容器の射出成形に後で使用できるように、樹脂、添加剤、および任意の分散剤を含む均質化され加熱された混合物がペレットに形成される。
別の実施例は、上記のプロセスによって作製された歯科材料容器である。形成された歯科材料容器は、歯科材料で満たされるのに適している。さらに、上記のプロセスによって作製され、歯科材料を含む成形歯科材料容器は、本明細書に記載の歯科材料を迅速に加熱するために光子エネルギーで加熱されるのに適している。
(実施例)
(例1:光子エネルギーの麻酔薬、ガッタパーチャ、歯科用複合材料および歯科/歯内洗浄剤への適用−吸収性と性能)
開示された実施例の利点は、以下を含むがこれらに限定されない歯科材料の光子エネルギーの適用から導き出すことができる。麻酔薬(注射中の痛みを軽減する)、ガッタパーチャ(歯内根管閉塞用)、歯科用複合材、シーラント、セメント、空洞ライナー、グラスアイオノマー樹脂(例:粘度の低下、取り扱い特性の改善、ボイドの減少、硬化後の機械的特性の改善)および歯内洗浄剤(有効性と反応性の増加)。たとえば図3において、3つの複合材料、つまりFiltek Supreme Ultra、Spectrum TPH3、Eshet.X HAの吸光度がアクリルの吸光度と比較され、3つの主要な複合材料がアクリル素材と同様の吸収を示すことを示している。これは、歯科用複合材料の主な組成がアクリルモノマーであり、これが吸収に起因する主な構造であることを示し、これは、これが吸収に起因する主要構造であり、複合体内のアクリルモノマーとオリゴマーを加熱するために、倍音バンドに対応する特定の波長バンドを選択できることを示している。
さらに、ガッタパーチャを含む歯科材料の場合、次の構造を持つ。
ガッタパーチャの近赤外IR光子を使用した吸収と加熱のターゲット結合は、テルペン分子であり、CC単結合とCC二重結合を持っている。これは図4にも明確に示されており、ガッタパーチャおよび近赤外線の適用および加熱を対象とすることができる高度に充填された複合材料、例えばEshet.X HAの様々な結合および分子のピークを示している。さらに、複合材を形成する材料とは別に、複合材/歯科材料の容器、またはコンパルは、特定の材料、添加剤、および/または、すべての光子エネルギーを複合材料またはその中の歯科材料に渡す低吸収、またはコンパル/材料容器自体を加熱する高吸収のいずれかを示す色で設計することができる。図5に示すように、異なる色/不透明度の同一のプラスチック材料(ポリカーボネート)に対して異なる吸収特性が得られる。これらの提供された吸収/倍音バンドのいずれも、光子エネルギーを使用した歯科材料および/または歯科材料容器の加熱の対象にできる。
次に 図6および図7を参照すると、光子エネルギーで複合体および/またはコンパルを標的とする能力は、複合体を所望の温度に加熱するのに必要な時間の大幅な短縮も提供する。言い換えれば、光子エネルギーを使用すると、有害な影響なしに加熱速度が大幅に増加する。比較のために、図6に示すように、市販の複合加温器で複合体を加熱するのは遅く、10分で約60℃に達する。対照的に、図7に示すように、光子エネルギーを使用して、同じ複合材料を20秒未満で同じ温度(60℃)に加熱でき、これは、手順時間を大幅に短縮し、オフィスの効率を高めるため、臨床医にとって非常に有利である。異なる複合材料(および他の歯科材料)は、複合材料自体の組成、材料容器の組成、および/または複合材料または容器の熱伝達特性に基づいて、より速く加熱される。これらの同じ概念は、すべての歯科材料に当てはまる。加熱時間と加熱率は、光子エネルギー源の量と空間的方向にも関連している。すなわち、4Wの出力を持つ単一のエミッタは効果的であるが、1Wの出力を持つ4つのエミッタがそれぞれ複合容器の周囲に向けられている場合ほど効率的ではない。本発明の好ましい実施形態では、1〜約6個の発光ダイオードを利用して、約10秒〜60秒で約60℃〜80℃の歯科材料を加熱する装置が作成される。
(例2:高温での歯科材料の粘度の決定)
1つの追加の検討事項は、複合材料および/または歯科材料を加熱するための望ましい目標温度である。これにより、望ましい取り扱いおよび/または性能特性を達成するために必要な光子エネルギーのタイプと量が決まる。さらに、光重合性歯科材料の場合、光子エネルギーが過剰であってはならず、これは、適用前に光重合性歯科材料を早期に硬化させる場合がある。例示的な一実施形態では、複合体は、約50℃〜約100℃、より好ましくは約60℃〜約80℃の温度に加熱することができる。
これをより具体的に決定するために、以下の評価(図8)が実施された。
(方法)
4つの予備加熱された樹脂ベースのナノ複合材[Herculite Ultra(Kerr, Orange, CA)、Tetric EvoCeram(Ivoclar Vivadent、Schaan、Liechtenstein)、Filtek Supreme Ultra(3M、St.Paul、MN)およびGrandio(Voco、Cuxhaven 、Germany)]のレオロジー特性は、ステンレス鋼の平行平板形状のセットアップ(直径20mm)を使用して、環境制御付き剪断レオメーター(Kinexus、Malvern、UK)を使用して実施された。複合サンプル(0.2g)をレオメーターの下部プレートに置き、上部プレートを、0.5mmのギャップ距離でサンプルの表面に静かに触れるまで下げた。レオメーターはさまざまな温度(25℃、37℃、および60℃)に設定され、複合材料が指定温度にあることを確実にするために、測定前に5分の遅延が採用された。せん断速度は、ランプモードで0.1から10s−1に直線的に増加した。
(結果)
結果は、せん断速度を上げると粘度が低下することを示している。また、テストしたすべてのせん断速度について、粘度は加熱温度の関数として次の順で変化する:60℃<37℃<25℃。
(結論)
使用する樹脂複合材料に関係なく、歯科用ナノ複合材料を予備加熱すると流動性が大幅に向上し、機械的結合とシール強度が向上することがわかった。したがって、せん断速度と温度を上げると、せん断粘度が大幅に低下した。
加えて、図8に示すように、2つの追加の複合体に対して同様の評価が実施された。これらの評価の結果、高度に充填された複合材を加熱する利点は、特定の温度で流動性複合材のように振る舞うことであることがわかる。この温度は、特定の複合材ブランドによって異なるが、高度に充填された複合材は、望ましい流動性を実現するために約60℃以上に加熱する必要がある。さらに高充填された複合材の場合、この目標温度はさらに高くなると予想され、おそらく約70℃または約80℃である。製品に関係なく、光子エネルギーを使用して、流動性などの性能と操作特性を強化できる。流動性は歯への配置を助け、高充填複合材は流動性複合材よりも耐久性がある。
(例3:歯科材料に対する温度の影響)
いくつかの態様では、複合材料を硬化または固くさせる温度まで複合材料を加熱することは望ましくない。たとえば、温度が140℃を超えると、一部の歯科用複合材料が(自己硬化/重合または成分の蒸発により)硬化し始め、臨床的に使用できなくなる。この温度は歯科用複合材料の組成によって異なり、一部の複合材料は200℃で完全性を維持している。この実験の概要を以下に示す。
(方法)
3つの製造業者の歯科用複合材料と1つの製造業者のガッタパーチャ(それぞれ3つのサンプル)をホットプレート上に置き、60℃に昇温した。複合材料に熱電対を配置して温度を監視した。温度は3分ごとに5℃ずつ150℃まで上昇した。150℃の後、温度は3分ごとに10℃ずつ上昇した。金属製のへら(spatula)を使用してサンプルを調べ、観察結果を記録しました。
(結果)
60℃では、3つのブランドすべてで複合材料の粘度が大幅に低下し、以前のデータをサポートしている。ガッタパーチャは非常に柔らかかったが、まだ粘性があった。115℃まで、ガッタパーチャは60℃での複合材料に似たものになり、へらで簡単に操作できるようになったが、ねばねばした(stringy)振る舞いがあった。130℃では、ガッタパーチャの糸引き(stringiness)がなくなり、粘度が大幅に低下し、容易に可鍛性になった。140℃までに、3つの複合材料ブランドのうち2つが硬化し始めた。ホットプレートから取り外すと、2つの硬化した複合材料は、わずかな圧力で操作すると簡単に砕けた。複合材料の3番目のブランドは、200℃まで硬化または崩壊しなかった。それは影響を受けていないようで、この温度でまだ硬化することができた。ガッタパーチャは200℃まで影響を受けていないようであった。200℃〜250℃の間で、目に見える臭気のある煙が発生し始めたが、変色したり、材料特性が著しく変化したりしなかった。
(結論)
複合材料は、性能の低下を防ぐために140℃未満の温度に維持する必要があり、100℃未満の温度で望ましい流動性に既に達しているため、100℃を超える温度は臨床的には必要が無い。ガッタパーチャは200℃を超えて加熱すべきでなく、約115℃〜約200℃のこの温度以下で、望ましい流動性にも達する。これらの温度境界は、本発明において考慮される。いくつかの態様では、光子エネルギーの使用は、歯科材料の温度を約200℃以上に上昇させない。いくつかの態様では、光子エネルギーの使用は、歯科材料の温度を約140℃以上に上昇させない。
別のベンチトップテスト(データは提供しない)では、ヒートブロックとオーブンを120℃と150℃の高温にし、非常に高温の要素からの主な伝導加熱が歯科用複合材料とコンパルのウォームアップ時間を短縮できるかどうかを決定した。複合材料は30秒以上かけて80℃に達したが、急速に温度が100℃を超えて硬化し、材料が使用できなくなった。このデータは、市販の複合加温ユニットと同様に、伝導加熱が、複合体に有害な影響を与えることなく安全かつ制御された方法で複合体を迅速に加温できないことを裏付けている。
次亜塩素酸ナトリウムを含む歯科用洗浄剤は、高温(60℃まで)で性能が向上しますが、より高温では急速に劣化するため、沸点(100℃)以上に加熱するべきでない。したがって、一実施形態では、光子エネルギーを使用して、歯科用液体/洗浄剤を約30℃〜約100℃で加熱する。
要約すると、特定の歯科材料を、悪影響を与えることなく強化するために加熱すべき特定の温度は、歯科材料の組成に大きく依存する。
図13は、歯科用複合材料の硬化特性に対する長時間の高温および近赤外(NIR)光子エネルギー曝露の悪影響をテストするために収集されたデータの概要を示している。
(方法)
3つの異なる市販の複合材料ブランドが、3つの条件のそれぞれでテストされた:室温20℃(コントロール)、オーブンで80℃、光子エネルギーによる80℃。高温グループでは、オーブンを80℃にし、複合材料を1時間、中に置いた。NIR露光では、NIR用LED(940nm)が熱電対とマイクロコントローラーとともに使用された。フィードバックのために熱電対を複合材料に挿入し、LEDを100%オンにして、複合材料の温度を80℃に上げた。これには1分も要しなかった。この時点で、マイクロコントローラーは変調を伴うパルスに切り替わり、1時間一定温度を維持した。2mmのパック型(Paradigm Curing Discs、3M Company SKU:76965)を使用して複合材料を分配してパックに成形し、市販の硬化ライトを使用して20秒間硬化した。高温グループでは、オーブンまたはNIR用LED器具から取り出した直後にディスペンスが行われた。
(結果)
データから明らかなように、対流式オーブンからの高温への長時間の暴露または近赤外光子エネルギーの吸収は、室温で保存された歯科用コンポジットと比較して、硬化後の微小硬度値に統計的に影響しなかった。さらに、試験した歯科用複合材料の観察された審美性に変化はなかった。
(結論)
光子エネルギーを使用して複合材料を80℃に維持しても、材料に悪影響はなかった。
(例4:近接センサを使用した吸光度測定実験)
890nmの赤外線(IR)LEDと反射IR光子エネルギーを測定するIRフォトトランジスタの両方を組み込んだ近接センサ(Vishay VCNL4010センサ−赤外線エミッタ、ICインターフェイス、および割り込み機能を備えた完全統合型近接および周囲光センサ)を使用してテストを実行した。通常、このセンサはオブジェクトの距離を測定するために使用されるが、図20に示すテスト結果は、センサから一定の距離で、測定されたIR反射率とIR用LEDへの15秒間の露出後のオブジェクトの温度変化の間に強い相関(R=0.97)があることを示している(波長、電力、時間、距離はすべて物体間で一定に保たれた)。テストしたオブジェクトはすべて、市販のさまざまな色の歯科用複合材料コンパルであった。したがって、センサを使用して、特定の歯科材料または材料容器を所望の温度に加熱し、必要に応じて一定の期間にわたって所望の温度を維持するために必要な光子エネルギーの量を決定できる。さらに、センサの測定値は、「指紋」として機能して、挿入されたオブジェクトを識別し、クローズドプラットフォームシステムを実装できる(つまり、装置は特定の材料または材料容器でのみ動作する)。
(例5:歯科用複合材料の微小硬度と温度)
複合材料の流動性の向上に加えて、複合材料の加熱によって、塗布後に硬化したときの複合材料の硬度または耐久性に関して向上することが確認されている。これを説明するために、以下の評価を実施し、結果を図10にグラフで示した。
(方法)
カスタム加熱セットアップを使用して、2mm×3mmの複合材料パック(高さ×直径)を指定された温度(25、40、60、および80℃)に加熱した。複合材料パックをさまざまな温度で硬化させ(Paradigm Curing Light、3M、セントポール、ミネソタ州)、37℃で暗い容器に24時間保管した。微小硬度は、以下の実験条件下でHMV−G微小硬度計(島津製作所、京都)を使用して、サンプルの上面と底面で測定された。力の設定−HV0.2(1.961N)、 ホールド時間−10秒。微小硬度測定の前に、180、500、1500グリットのサンドペーパーを使用して複合サンプルを滑らかにし、サンプルを水平にし、分析のためにサンプルの表面を研磨した。4つの樹脂ベースのナノ複合材料をテストした(それぞれn=9):Herculite Ultra(Kerr)、Tetric EvoCeram(Ivoclar Vivadent)、Filtek Supreme Ultra(3M)、Grandio(Voco)。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、温度結果間の統計的有意性を比較した。
(結果)
微小硬度の結果を次の図10にまとめる。GrandioおよびFiltek複合材料を60℃以上で予備加熱すると、サンプルの上面と底面の両方で統計的に有意に微小硬度が増加した(p<0.02)。Tetric複合材料を60℃に予備加熱すると、サンプルの上面で統計的に有意に微小硬度が増加した(p=0.047)。Herculite複合材料を80℃に予備加熱すると、サンプルの上面の微小硬度が統計的に有意に増加した(p<0.05)。
(結論)
歯科用複合材料の微小硬度を高めるには、複合材料を高温で硬化させることが望ましい。特に、60℃〜80℃は、テストされた複合材料の微小硬度を高めるための目標範囲である。したがって、温度を上げると重合が増加し、微小硬度がより高くなるため、硬化前または硬化中に光重合性歯科材料の温度を上げる添加剤は、それ自体が重合促進剤として機能する。したがって、いくつかの態様では、光子エネルギーを使用して、歯科材料、特に歯科用光重合性材料を約60℃〜約80℃の温度に加熱する。
(例6:歯科用複合材の変換度と温度)
歯科用複合材料の塗布および硬化前の複合材料の加熱または予備加熱の結果としての耐久性の向上の別の尺度として、高温での複合材料の変換の程度も以下の評価手順に従って評価したので 、その結果を図11に示す。
(測定)
2mm×3mmの複合パック(高さ×直径)を指定の温度(25℃、40℃、60℃、および80℃)に加熱するために、カスタム加熱セットアップが使用された。複合材料パックをさまざまな温度で硬化させ、37℃で暗い容器に24時間保管した。DoCを、iD5ATRアクセサリを装備したNicolet iS5分光計(マサチューセッツ州ウォルサムのThermoFisher Scientific)を使用して、マイクロ減衰全反射フーリエ変換赤外分光法(micro−ATR FTIR)でサンプルの上面で、以下の仕様で測定した:波数範囲=4000〜650cm−1、32スキャン/秒、および2cm−1の解像度。4つの樹脂ベースのナノ複合材料(それぞれn=5)をテストした:Herculite Ultra(Kerr)、Tetric EvoCeram(Ivoclar Vivadent)、Filtek Supreme Ultra(3M)およびGrandio(Voco)。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、温度結果間の統計的有意性を比較した。
(結果)
変換度の結果を図11に示す。4つの複合ブランドすべてが、25℃と比較して60℃に加熱された複合材料の統計的に有意に増加した変換度(DoC)を示した(p<0.05)。Herculiteを除くすべての複合材料ブランド(p=0.11)は、25℃と比較して80℃に加熱された複合材料の統計的に有意なDoCの増加を示した(p<0.03)。Grandioのみが、25℃と比較して40℃に加熱した場合にDoCの統計的に有意な増加を示した(p=0.02)。
(結論)
高温での歯科用複合材料の硬化は、より高いDoCをもたらす。特に、DoCを最大化するための目標範囲は60℃〜80℃である。したがって、いくつかの態様では、光子エネルギーを使用して、歯科材料、特に歯科用光重合性材料を約60℃〜約80℃の温度に加熱する。
(例7:ポリウェーブ/マルチスペクトル硬化)
光重合性歯科材料の予備加熱は、硬化時に光重合性歯科材料を強化するため、440〜500nmの青色光および520nmを超える第2波長の組み合わせの利点が評価された。複合微小硬度に対する光子エネルギーと硬化用光放射の組み合わせの影響を次の実験に従って調査したので、その結果を図12にグラフで示す。
(方法)
カスタムセットアップを使用して、Filtek Supreme複合材料の近赤外光子エネルギーと硬化を同時に調査した。簡単に言えば、セットアップは、2mmのパック型(Paradigm Curing Discs、3M Company SKU:76965)を固定近赤外LEDダイパッケージ(5mm離れた4つのダイ850nmLED、LEDEngin、カリフォルニア州サンノゼ、1Aで動作)の上で、固定された歯科用硬化ライト(2mm離した; Valiant Curing Light、Vista Dental Products、Racine、WI)の下に配置した。5つの異なるグループをテストし、各グループはn=3とした:G1)Valiantの標準的な20秒の治療モード(NIRなし)、G2)Valiantのブースト3秒治療モード(NIRなし)、G3)Valiantの標準的な20秒間の治療+20秒間のNIR(0秒間の遅延、つまり同時)、G4)NIR(0〜25秒)+Valiantの標準的な20秒治療(5〜25秒から)、すなわち5秒NIRが先行、およびG5)NIR(0〜13秒)+Valiantのブースト3秒治療(10〜13秒)、つまり10秒NIRが先行。複合材料サンプルは、実施例5で説明した微小硬度評価を受けた。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、実験グループ間の統計的有意性を比較した。
(結果)
複合硬度の結果は、次の図12に示されている。G3とG4は、G1と比較して、複合サンプルの上面で統計的に有意に増加した微小硬度を示した(それぞれp=0.03と0.02)。G2とG5の結果を比較すると、統計的有意性は観察されなかった(p=0.11)。 ただし、グループ間比較では、G5の結果はサンプルの両側で平均結果が高いことが明らかになった。したがって、より大きなサンプルセットが、これらのグループ間の真の傾向を解明するのに役立つかもしれない。
(結論)
この方法は硬化プロセスに悪影響を及ぼさないため、520nm以上の波長と硬化光を同時にまたは連続して使用すると、硬化した複合材料の微小硬度が向上するようである。さらに、指定された波長範囲(520nm〜2500nm)内の他の波長が複合材料の微小硬度に及ぼす影響を、以下の実験に従って評価したので、その結果を図21にグラフで示す。
(方法)
カスタムセットアップを使用して、さまざまな波長の光子エネルギーの同時適用とGrandio SO複合材料の硬化を調査した。セットアップは、サンプルから5mm離れた3つの青色LED(475nm Cree XLamp XP−E2)のリングで構成され、中央に4番目の交換可能なLEDがある。青色LEDの出力は、市販の硬化ライト(Valiant Curing Light、Vista Dental Products、Racine、WI)で使用されるのと同じ光エネルギーレベルに複合材料サンプルがさらされるように調整された。交換可能なLEDは、すべて同じ光出力を発するように調整され、3つの青色LEDからの光出力は一定に保たれた。光パワー測定は、光パワーメーター(S310Cセンサ、PM100Dコンソール、Thor Labs、ニュートン、ニュージャージー州)を使用して実行された。交換可能なLEDでテストされた波長は、523nm、590nm、623nm、660nm、740nm、850nm、および940nm(LedEngin LZ1)であった。交換可能LEDの10秒間の露出は、交換可能LEDと青色LEDの組み合わせ出力の20秒の露出に先行した。つまり、交換可能なLEDは30秒間発光する間に、最後の20秒間に3つの青色LEDが発光し、すなわち、指定された波長内の光子エネルギーが重合光を10秒先導する。前述の「複合材料の微小硬度と温度」のセクションで説明したように、複合材料サンプルの微小硬度評価を行った。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、実験グループ間の統計的有意性を比較した。
(結果)
テストした波長の微小硬度データを図21に示す。523nm、590nm、623nm、660nm、850nm、および940nmを使用した場合、上部硬度は著しく高くなった。523nm、623nm、660nm、850nm、および940nmを使用すると、底部の微小硬度は大幅に向上した。
(結論)
複数の波長は、470nmの標準的な青色重合光と組み合わせると、パックの上部と下部で硬化後の微小硬度が改善されたことを示した。これらの波長は、より硬い複合材料が長寿命で摩耗の減少を示すため、臨床的に使用するのに有利である。さらに、ヒドロキシアパタイトと水は、市販の硬化光スペクトル、すなわち470nmでのピーク発光に対して低い吸収係数を示すが、オキシヘモグロビン吸収係数は、開示された光子エネルギースペクトルよりも1000〜10000倍高い吸光度である(図22参照)。これが、市販の硬化ライトが歯髄内の温度上昇と安全性に懸念を抱く理由である。したがって、開示された発明は、520nmと2500nmの間の光子エネルギーを利用して、複合微小硬度を増加させ(図21)、オキシヘモグロビンおよび歯髄吸収を減少させ、臨床効果および安全性を改善できる。
さらに、光放出を硬化する前の光子エネルギー放出の記載された「先行(lead)」は、本発明の成功した例示的な実施形態を実証する。テスト中に2つの個別の発光スペクトルを使用しても、有害な影響は観察されなかった。1つの発光スペクトルは、開示された光子エネルギー範囲(520nm〜2500nm)内である。
(例8:歯科用複合材料またはガッタパーチャに加熱添加剤を組み込むことによる加熱の改善)
近赤外波長での歯科材料の吸収を強化し、したがって、適用された光子エネルギーの歯科材料の温度上昇への変換を改善するために、近赤外色素(すなわち、光子エネルギー吸収促進剤)が追加された。最初の評価では、2つの異なるNIR色素をガッタパーチャと複合材料の添加剤として使用し、次の実験に従って加熱を評価した。
(方法)
2つの近赤外色素が調査された(ニッケル(II)5,9,14,18,23,27,32,36−オクタブトキシ−2,3−ナフタロシアニン、Sigma Aldrich、ウィスコンシン州ミルウォーキー;とQCR#NIR848A(QCR Solutions、フロリダ州ポートセントルーシー))。色素を〜0.3mLクロロホルム(Sigma Aldrich、Milwaukee、WI)にさまざまな濃度で溶解して、ガッタパーチャまたは1w/w%または2.5w/w%で2w/w%または5w/w%歯科用複合材料(Filtek Supreme)の染料を生成した。染料が溶解したら、粉末化したガッタパーチャまたは歯科用複合材料を混合物に加え、滑らかになるまで追加の約0.5mLのクロロホルムと手でブレンドした。新たに形成されたガッタパーチャ/複合材料は、クロロホルムを蒸発させるために、ドラフト内に約30分間放置された。ガッタパーチャサンプルを120℃のホットプレート上の時計皿に5分間置いて柔らかくした。ガッタパーチャパックは、カスタムの高さ2mm×直径3.4mmの金型を使用して作成された。サーミスタをガッタパーチャパックに入れ、850mmの4ダイLEDパッケージを使用してサンプルを3mmの距離で加熱しました。複合材料サンプルは、パックの作成に熱が必要なかったことを除いて、同様の方法で形成された。
(結果)
加熱結果は、以下の表15〜16に記載されている。表15は、ガッタパーチャ(GP)に近赤外色素#1を追加した後の結果を示している。近赤外色素#1は、ニッケル(II)5,9,14,18,23,27,32,36−オクタブトキシ−2,3−ナフタロシアニンで、845〜851nmの吸光度と111L/g*cmの吸光係数を有する。試験組成物は、粉末ガッタパーチャに2%または5%の色素#1を含んでいた。
表16に、ガッタパーチャに近赤外色素#2を追加した後の結果を示す。表17は、さまざまな濃度の近赤外色素#2を市販の歯科用複合材料Filtekに添加した後の結果を示している。近赤外色素#2は、330L/g*cmの吸光係数を持つQCR#NIR848A(ロット#0519−16A−8484)であった。試験組成物は、粉末ガッタパーチャに2%または5%のNi IR色素を含んでいた。
(結論)
近赤外色素を追加すると、堆積したNIR光子エネルギーの効率が歯科材料の温度上昇に対して大幅に向上し、複合材料やガッタパーチャなどの歯科材料の加熱が速くなる。一実施形態では、歯科材料の急速加熱を促進するために520nm〜2500nmの光子エネルギーを吸収する少なくとも10ppm(0.001%)の濃度の添加剤が歯科材料組成物に添加される。さらに、この添加剤は歯科材料容器に添加できる。
別のテストでは、NIR色素を複合材料に添加することを検討した。次の実験に従って加熱速度/特性を評価した。その結果を図23にグラフで示す。
(方法)
1つの近赤外色素が調査された(LUNIR1)。この色素を計量し、キュベットに入れた。歯科用複合材料(Grandio SO、VOCO GmBH)を正確な量で添加して、色素の濃度0.10重量%、0.50重量%、1.0重量%、および2.0重量%の複合材料0.1mgを作成した。これらは、歯科材料の制御に対してのみテストされた。次に、この複合材料を近赤外LED(940nm LedEngin LZ1)に15秒間暴露した。複合材料の開始温度と終了温度は、複合材料内に配置された熱電対を使用して測定された。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、実験グループ間の統計的有意性を比較した。
(結果)
試験した色素濃度の複合材料の温度変化データを図23に示す。規準と4つの色素濃度のそれぞれの間で統計的に有意な差が見られた。異なる色素濃度パーセンテージ間で温度を比較した場合、統計的有意性は見つからなかった。LUNIR1の濃度に関係なく、複合材料の色は元の歯の樹脂の色合いから目立った変化はなかった。
(結論)
光子エネルギー吸収色素を複合材料に追加すると、堆積された光子エネルギーが熱に変換され、歯科材料の温度が上昇する効率が大幅に向上する。統計的差異はないが、色素濃度が高くなると温度上昇が増加するという、正の傾向が観察されている。したがって、一実施形態では、歯科材料の急速加熱を促進するために520nm〜2500nmの光子エネルギーを吸収する少なくとも0.1%の濃度の添加剤が歯科複合材料に添加される。さらに、添加剤は、歯科材料に不自然な歯の色の変化をもたらしてはならない。
別のテストでは、異なる色素を複合材料に追加することを検討した。複合材料ブレンドの吸光度特性を以下の実験に従って評価した。その結果を図24にグラフで示す。
(方法)
インドシアニングリーン(ICG)は、生体内での使用がFDAに承認され、800nmにピーク吸光度を持つ、よく知られた生体適合性色素である。ICGを〜0.3mlのクロロホルム(ウィスコンシン州ミルウォーキーのシグマアルドリッチ)に溶解し、さまざまな量で添加して、歯科用複合材料(Filtek Supreme、shade A2)に1ppm、10ppm、100ppm、および1000ppmの濃度の色素を生成した。次に、混合物を滑らかになるまで手で混合し、光が保護されたドラフト内で〜10分間放置してクロロホルムを蒸発させた(室内光で複合材が硬化しないように、光保護が必要だった)。次に、サンプルをフーリエ変換分光法にかけ、800nmの吸光度を測定した。
(結果)
図24が示すように、10ppmのICGは800nmでの歯科用複合材料の吸光度の有意な増加をもたらした。ICG濃度がさらに増加すると、吸光度が増加した。1ppmICGの吸光度は、0ppmICGとほぼ同じだった。1ppmおよび10ppmのICG濃度は、元の複合材料歯の色合いから複合材料の色を顕著に変更しなかった。しかし、100ppmおよび1000ppmのICGは緑色の複合材料ブレンド/混合物をもたらし、これが不自然な歯の色を構成する。
(結論)
1ppmを超える濃度の光子エネルギー吸収色素ICGを追加すると、800nmでの材料吸収が大幅に増加した。10ppmのICGを追加しても元の歯科用複合材料の色合いから複合材料の色が著しく変化することはなかったため、10ppmICGは歯科用複合材料に適用できる。審美的な懸念のため、100ppmおよび1000ppmは歯科用複合材料に使用することはできない。ただし、100ppmおよび1000ppmは、非審美的手順または審美性に関係のない歯科材料(たとえば、歯の内部に充填され、美容的に視覚化されないガッタパーチャ)で使用できる。
(例9:硬化を改善するための光開始剤としての遠赤色または近赤外色素添加剤+複合材料)
歯科用複合材料に対する光開始剤と共開始剤の組み合わせである遠赤色色素と硬化の特性を以下に従って評価し、その結果を図26に示す。
(方法)
歯科用複合材料(Ivoclar Evo−Ceram)を、0.005重量%から0.1重量%のさまざまな濃度の遠赤色光開始剤(H−Nu 660、Spectra Group Limited)と、10x倍の濃度で使用する共開始剤(ホウ酸塩V)とともに使用した。 また、比較のために、未加工複合材料と、開始剤なしで1重量%の共開始剤を含む複合材料もテストした。複合材料のパックは、深さ2.35mm、幅3.45mmで作成された。遠赤(660nm LedEngin LZ1)と青(475nm Cree XLamp XP−E2)のLEDを組み合わせて、すべてのバリエーションに対して硬化を行った。赤色のLEDが最初に10秒間アクティブになり、続いて赤色と青色のLEDが同時に20秒間アクティブになった。また、未加工複合材料および共開始剤のみの複合材料に赤色の代わりに追加の青色LEDが規準としてテストされた。硬化後、複合パックの上部と下部の表面微小硬度を測定した。独立スチューデントt検定(a=0.05)を使用して、実験グループ間の統計的有意性を比較した。
(結果)
テスト条件に対する微小硬度データを図26に示す。0.005%660nm開始剤+0.05%ホウ酸塩Vの上部で大幅な増加が見られた。0.1%660nm開始剤+1.0%ホウ酸塩V、0.05%660nm開始剤+0.5%ホウ酸塩V、および0%660nm開始剤+1.0%ホウ酸塩Vの硬度が著しく低いことがわかった。さらに、図27に示すように、様々な複合材料の光重合後、緑/青から標準のA2色調への目に見える色の変化が視覚化された。特に、緑/青の色は、0.05%以下の660HNu濃度では硬化後に目立たなかった。したがって、これらの濃度を使用して、臨床医に完全/成功した治療の可視的な指標を提供することができる。逆に、硬化後の0.1%660HNuサンプルでは、緑色/青色が残った。
(結論)
追加の開始剤と共開始剤を遠赤色波長とともに使用すると、硬化した複合材料の微小硬度に影響がある。濃度が高すぎると、実際には底面の硬度に悪影響を与える可能性があり、これは潜在的に、この深さに達する前にエネルギーが開始剤によって吸収されるためである。ただし、青色光のみを使用する場合と比較して、微小硬度を改善する濃度を選択できる。特に、0.005%660H−Nuおよび0.05%ホウ酸塩Vを市販の歯科用複合材料に添加し、660nmおよび青色(470nmなど)の光を使用して硬化させると、硬化後の複合材料がより硬くなる。
(例10:遠赤色または近赤外色素添加剤+容器材料)
遠赤色または近赤外波長での歯科材料ハウジングの吸収を強化し、したがって、適用された光子エネルギーの歯科材料の温度上昇への変換を改善するために、NIR色素を含むプラスチックを以下に従って評価した。 その結果を図25にグラフで示す。
(方法)
NIR LED(1Aで動作する940nm LZ1 LedEngin)を使用して、同様の厚さのさまざまなプラスチック材料を加熱した。熱電対は、LED放射の中心で、LED放射への露出の反対側のプラスチックに接着された。LEDが30秒間アクティブになり、LEDがオフになった後、さらに30秒間の温度データが記録された。テストした材料は、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)(透明、オレンジ、黒と白)、NIR吸収色素を埋め込んだポリカーボネート(PC)(外観は透明なオレンジ)、および2つの市販の複合材料コンパル(黒と青) である。
(結果)
材料の加熱曲線を図25に示す。NIR色素を使用したPCでは、変化率とピーク温度変化の両方が大きくなります。他の材料の中で、加熱に最適なのは黒色の複合材料コンパルだったが、ピーク温度はNIR色素を使用したPCのピーク温度よりも60%低くなった。
(結論)
プラスチック材料にNIR色素を追加すると、堆積されたNIR光子エネルギーの温度上昇に変換される効率が向上する。
(例11:歯科複合材料の加熱および歯科複合材料の塗布のための装置、および、歯科複合材料の加熱および歯科用光重合性複合材料の硬化のための装置)
本明細書に記載されるのは、歯科材料、例えば歯科用複合材料の塗布を実施するための例示的な具体化された装置である。分配または送達装置の例示的な一実施形態を、図14〜15に示す。装置は、ハンドルと、装置から複合材料を分配するように動作するアクチュエータまたはトリガーと、を含む本体を備えている。アクチュエータは、図16に示すように、バネ付勢グリップとして追加で形成できる。図15に示すように、本体は近赤外光/光子エネルギーを放出するエミッタも含むことができ、さらに、エミッタからの光がコンパルおよび/またはその中に含まれる歯科材料に当たるように、コンパルがエミッタに隣接する本体に解放可能に取り付けられる。エミッタからの光/光子は、コンパルおよび/または歯科材料に当たり、材料を所望の温度に加熱することにより歯科材料に影響を与え、引き続いてトリガーが作動して、歯科材料をコンパルから分配する。使い果たされると、コンパルは本体から外され、新しいコンパルがそれに取り付けられて、装置を使用して追加の歯科材料を加熱および分配することができる。本体は、装置がコードレスであるように、電池などの内部電源(図示せず)をさらに含むことができる。あるいは、装置は、装置に動作可能に接続され、電源と解放可能に係合可能なプラグ(図示せず)などを介して適切な外部電源(図示せず)に接続することができる。
装置は、近赤外線エミッタと連続してまたは同時に動作させることができる硬化光源(図示せず)をさらに含むか、または形成することができ、赤外線エミッタは硬化装置の一部とすることができる。装置はまた、エミッタおよび/または光源の作動のための適切なアクチュエータまたはボタンを含む。加えて、装置は、近赤外線エミッタと連続してまたは同時に動作させることができる硬化光源(図示せず)を含むか、または形成することができ、赤外線エミッタは硬化装置の一部とすることができる。
図28を参照すると、分配または送達装置の例示的な一実施形態が示される。装置1は、外側ハウジング2、装置を保持するためのハンドヘルドグリップ3、ベース4、アクチュエータ5、上部ハウジング6、および本明細書に記載の歯科材料を含むことができる取り外し可能なコンパル8を覆う取り外し可能なオートクレーブ可能な(autoclavable)スリーブ7を含む主要な外側本体を有する。グリップ3は、保持クリップ11を有する取り外し可能な充電式エネルギー源ドア9をさらに含む。上部ハウジング6は、1つ以上のLEDインジケータ12をさらに覆い、装置は、オン/オフボタンまたはスイッチ13をさらに含む。
図29を参照すると、これは、上記の装置1の別の側面斜視図および装置の遠位先端部分14を示す。示されているように、遠位先端部14は、オートクレーブ可能なスリーブ7によって覆われているコンパル8を含む。コンパル8はプランジャ16の遠位に取り付けられ、プランジャ16はコンパル内に伸びて、アクチュエータ5を押し下げると歯科材料がオリフィス15から放出される。
ここで図30および31を参照すると、外側ハウジング2およびオートクレーブ可能なスリーブ7が取り外された装置1の側面矢状(sagittal)斜視図が示されている。示されるように、装置は、再充電可能なエネルギー源25に接続されたメインプリント回路基板(PCB)24を含む。PCB24は、1つ以上の制御センサ20および1つ以上の光子エネルギーエミッタ21が取り付けられた二次PCB18に接続されたワイヤまたはワイヤリボン23にさらに接続される。光子エネルギーエミッタ21は、レンズ17で覆われており、光子エネルギーエミッタ21は、コンパル8に非常に近接している(例えば、1cm未満)。本明細書に記載されるように、1つ以上の光子エネルギーエミッタ21は、コンパル8に含まれる歯科材料の1つ以上の成分によって吸収されて加熱する光子エネルギーを放出する。さらに、本明細書で説明するように、1つまたは複数の光子エネルギーエミッタ21は、コンパル8などの歯科材料容器の1つまたは複数の成分によって吸収される光子エネルギーを放出し、歯科材料容器を加熱し、それによってそこに含まれている歯科材料を加熱する。二次PCB18はまた、それに取り付けられた1つ以上の光子エネルギーエミッタ21の一次ヒートシンクとして機能することができる。さらに、二次PCB18を覆うのは二次ヒートシンク19であり、これは、上にある装置の上部ハウジング6またはノーズコーン底部18の一部を含むことができる。図30の下部の画像は、上記のような装置の遠位先端部14の側面矢状斜視を示している。
ここで図32を参照すると、装置の展開図が示されている。示されているのは、外側ハウジング2L(左側ハウジング)と2R(右側ハウジング)、上部ハウジング6、ノーズコーン底部22、装置を保持するためのハンドヘルドグリップ3、ベース4、左右に保持クリップ11を有する充電式エネルギー源ドア9、アクチュエータ5、取り外し可能なオートクレーブ可能なスリーブ7、LEDインジケータ12である。また、アクチュエータ5に蝶番式に接続されたプランジャ16も示されており、コンパル8まで遠位に延びている。さらに、接続されたワイヤまたはワイヤリボン23を介して再充電可能なエネルギー源25に接続された少なくとも1つの光子エネルギー放出エミッタ21を有するメインPCB24が示されている。複数の光子エネルギーエミッタ21が取り付けられ、ワイヤまたはワイヤリボン23から切り離された二次PCB18が示されている。1つ以上の光子エミッタ21を覆うレンズ17は、コンパル8に近接して(例えば、1cm未満)示されている。
図17〜19および35は、歯科用複合材料の硬化および加熱のための光子エネルギーの適用のために少なくとも2つの別個の放出スペクトルを放出する、本明細書に記載の開示マルチスペクトル装置に組み込むことができる光子エミッタ(すなわちLED)のパッケージの実施形態である。 一態様では、LEDは2つの別個のPCB上に存在し、同じ平面上または異なる平面上にある。これらの図には示されていないが、2つの異なる放射源を同じPCBに配置して同じ平面に配置するか、または、異なるスペクトルの放射用に複数のダイを組み込んだ単一のLEDパッケージを作成できる。一態様において、様々な光子エネルギー源(すなわち、LED)は、図17〜19および35に示されるように、別個の平面上の別個のPCB上にあり、この構成は、同じLEDパッケージ上の複数のダイと比較して、コリメーションと光/光子エネルギーの照明が改善される。具体的には、一態様では、1つのLEDを含む別のPCBに対して高い位置にあるPCB上でクローバー構成に配置された3つのLED(すなわち、120度離れている)を必要とする(図17および35を参照)。この構成により、LEDの間隔を狭くすることができ、より小さなサイズの光学部品(リフレクター、コリメーターなど)と均一な照明フィールドを使用して、LEDのスペクトル放射パターンを簡単にコリメートできる。
具現化されたLED構成をさらに詳述し、図17〜19を参照すると、マルチスペクトル装置38の光または光子放出部分は、同じプリント回路基板(PCB)に配置され、同じ平面上に存在できるそこにある光子エミッタ21aの異なるセットを含むことができ、または、それらは2つの別々のPCB上に存在し、同じ平面または異なる平面のいずれかに存在することができ、又は、最後に、異なる波長の光または異なるエネルギーの光子を放出するために複数のダイを組み込んだ単一のLEDパッケージを作成できる。
図17では、マルチスペクトル装置38は、LED32a、32b、および32cを囲むエミッタ21a用のコリメータ本体または装置ハウジング30をさらに含み、そこでは、LED32a、32b、および32cは、異なる平面に配置することができる同じまたは異なるPCB27aおよび27bに取り付けられている。LED 32a、32b、および32cは、少なくとも2つの異なる発光スペクトルを放出する必要があり、少なくとも1つの発光スペクトルは指定された光子エネルギー範囲内にある。LED32a、32b、および32cは、コリメータ本体または装置ハウジング30内に配置され、コリメータ表面29aと整列して、レンズ29bを通してコリメータ本体または装置ハウジング30から光および/または光子を導き出す。図17および図18では、LED32cはコリメータ本体またはデバイスハウジング30の外側の周りに配置されるとともに、LED32aは、図17の実施形態に示すように、コリメータ本体またはデバイスハウジング30内に配置される。
別の具体化された装置が図33および図34に示されており、これは歯科材料を硬化および/または加熱するためのマルチスペクトル装置38である。装置38は、3つの放射状に配置された光子エネルギーエミッタ(すなわちLED)34を備えた中央光子エネルギーエミッタ(すなわちLED)35を含む。中央光子エネルギーエミッタ35は、熱伝導性本体41に結合された一次ヒートシンク上に配置されている。3つの放射状に配置された光子エネルギーエミッタ34は、中央光子エネルギーエミッタ35の一次ヒートシンクに平行であり、熱伝導性本体41にも結合された別個の一次ヒートシンクに配置される。装置38は、オプションとして、光学トランスイルミネーター39を含むことができる。装置38は、PCB43、ボタン42、取り外し可能および再充電可能なバッテリーパック44、および動作モードを選択するための回転ノブ40を含む。
ここで図35を参照すると、マルチスペクトル装置38内に含めるためのセットアップ33が示されている。セットアップ33は、ヒートシンク/PCB36上の放射状に配置された3つの光子エネルギーエミッタ(すなわちLED)34を、ヒートシンク/PCB36に平行な別のヒートシンク/PCB37に取り付けられた中央LED35の周りに含む。両方のヒートシンクは、熱伝導性本体41に結合されている。この例では、4つのLED34および35は、少なくとも2つの明らかに異なるスペクトルを放射する。少なくとも1つのスペクトルを使用して光重合性材料を周囲温度よりも高くし、少なくとも1つのスペクトルを使用して光重合性材料を硬化する。
以下の記述は例示であり、本明細書に記載される本発明の実施形態の範囲内である:
記述1.
必要とする対象の歯を治療する方法であって、
光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を備えた装置を使用して、歯科用光重合性材料を周囲温度以上に加熱するステップと、
加熱された前記歯科用光重合性材料を歯の表面の空洞に適用するステップと、を備え、
光子エネルギーは、材料を光重合させず、前記歯科用光重合性材料、歯科用光重合性材料容器、または加熱添加剤に吸収され、光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または前記歯科用光重合性材料の加熱速度を含む1つ以上の特性を増加させることを特徴とする方法;
記述2.
光子エネルギーは、光子エネルギーなしで前記歯科用光重合性材料を加熱するのに比べて、前記歯科用光重合性材料の加熱速度を増加させることを特徴とする記述1に記載の方法;
記述3.
前記装置は約0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする記述1〜2のいずれか1つに記載の方法;
記述4.
前記装置は、約1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする記述1〜3のいずれか1つに記載の方法;
記述5.
前記歯科用光重合性材料は、約50℃〜約250℃の温度に加熱されることを特徴とする記述1〜4のいずれか1つに記載の方法;
記述6.
前記歯科用光重合性材料は、約60℃〜約80℃の温度に加熱されることを特徴とする記述1〜5のいずれか1つに記載の方法;
記述7.
前記歯科用光重合性材料を硬化させるステップをさらに備えることを特徴とする記述1〜6のいずれか1つに記載の方法;
記述8.
前記歯科用光重合性材料は、複合樹脂、高充填複合樹脂、グラスアイオノマー樹脂、シーラント、セメント、空洞ライナー、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする記述1〜7のいずれか1つに記載の方法;
記述9.
重合を開始するための前記光重合性材料による吸収に適した波長を放出する光子エネルギーの第2の供給源を適用することにより前記歯科用光重合性材料を硬化させるステップをさらに備えることを特徴とする記述1〜8のいずれか1つに記載の方法;
記述10.
前記歯科用光重合性材料を加熱するために適用される光子エネルギーは、前記歯科用光重合性材料に存在する光開始剤の吸収と重ならないことを特徴とする記述1〜9のいずれか1つに記載の方法;
記述11.
前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器は、加熱添加剤、熱伝導性促進剤、または重合促進剤、またはそれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする記述1〜10のいずれか1つに記載の方法;
記述12.
前記加熱添加剤は、光子エネルギー源から放出される光子エネルギーの放出スペクトルと重複する吸収スペクトルを有する染料であることを特徴とする記述1〜11のいずれか1つに記載の方法;
記述13.
前記熱伝導性促進剤は、前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の熱伝導性を向上させる添加剤であることを特徴とする記述11〜12のいずれか1つに記載の方法;
記述14.
前記熱伝導率促進剤は、グラファイト繊維、グラフェンフレーク、セラミック粒子、金属酸化物、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする記述11〜13のいずれか1つに記載の方法;
記述15.
前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーは、前記歯科用光重合性材料の硬化ステップ中または硬化ステップの直前に放出されることを特徴とする記述1〜14に記載の方法;
記述16.
前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーの適用により、前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーで加熱されていない前記歯科用光重合性材料と比較した変換度および硬度から選択される前記歯科用光重合性材料の1つ以上の硬化後特性が増加することを特徴とする記述1〜15のいずれか1つに記載の方法;
記述17.
前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーの適用は、前記歯科用光重合性材料の光分解、光退色、または光触媒から選択される1つ以上の光化学効果を刺激することを特徴とする記述1〜16のいずれか1つに記載の方法;
記述18.
光重合性歯科用組成物であって、
未反応モノマーと、
充填剤と、
少なくとも1つの光開始剤と、
光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または歯科用光重合性材料の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させる加熱添加剤と、を備え、
前記加熱添加剤は、光重合後に前記光重合性歯科用組成物に不自然な歯の色を与えないことを特徴とする組成物;
記述19.
前記加熱添加剤と少なくとも1つの前記光開始剤は、明確に異なる光子エネルギースペクトルによって活性化されることを特徴とする記述18に記載の組成物;
記述20.
前記加熱添加剤は、
0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の間の高い吸光度、
前記歯科用光重合性材料との適合性、
室温より高い温度での安定性、
前記歯科用光重合性材料内での可溶性および分散性、
前記歯科用光重合性材料の性能に悪影響を及ぼさないこと、
光子エネルギーから熱への高い変換効率、または、
それらの特性の組み合わせ、
の各特性の1つ以上を備えていることを特徴とする記述18〜19のいずれか1つに記載の組成物;
記述21.
前記加熱添加物は、光子エネルギー吸収促進剤または熱伝導促進剤またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする記述18〜20のいずれか1つに記載の組成物;
記述22.
前記光子エネルギー吸収促進剤は、歯科用光重合性材料の約10重量%までの濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする記述21に記載の組成物;
記述23.
前記光子エネルギー吸収促進剤は、前記歯科用光重合性材料中に約0.001%〜約0.5%の濃度で存在することを特徴とする記述21〜22のいずれか1つに記載の組成物;
記述24.
前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも10%であることを特徴とする記述21〜23のいずれか1つに記載の組成物;
記述25.
前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも25%であることを特徴とする記述24に記載の組成物;
記述26.
前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも50%であることを特徴とする記述24〜25のいずれか1つに記載の組成物;
記述27.
前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の熱伝導率を向上させる添加剤であることを特徴とする記述21〜26のいずれか1つに記載の組成物;
記述28.
前記熱伝導促進剤は、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする記述21〜27のいずれか1つに記載の組成物;
記述29.
前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の約0.01重量%〜約90重量%の濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする記述21〜28のいずれか1つに記載の組成物;
記述30.
前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の約1重量%〜約10重量%の濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする記述21〜29のいずれか1つに記載の組成物;
記述31.
前記組成物は、光開始剤または共開始剤またはそれらの組み合わせからなる重合促進剤をさらに含むことを特徴とする記述18〜30のいずれか1つに記載の組成物;
記述32.
前記重合促進剤は、前記歯科用光重合性材料に存在する光重合性モノマーの光重合を増加させることを特徴とする記述31に記載の組成物;
記述33.
前記重合促進剤は、重合の改善、硬化深度の改善、光子エネルギーを使用した変換度の改善、およびそれらの特性の組み合わせからなる1つ以上の特性を増加させることを特徴とする記述31〜32のいずれか1つに記載の組成物;
記述34.
加熱添加剤は、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料を含んでいることを特徴とする記述18〜33のいずれか1つに記載の組成物;
記述35.
前記染料は、組成物の約0.001重量%〜約10重量%含まれることを特徴とする記述18〜34のいずれか1つに記載の組成物;
記述36.
前記組成物は、
a.約5〜30重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
b.約60〜95重量%を含む無機充填剤と、
c.約0.001〜0.5重量%を含む光開始剤と、
d.約0.001〜1重量%を含む共開始剤と、
e.約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料と、
を備えたことを特徴とする記述18〜35のいずれか1つに記載の組成物。
記述37.
前記組成物は、
a.約40〜90重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
b.約1〜20重量%を含む無機充填剤と、
c.約0.001〜0.5重量%を含む光開始剤と、
d.約0.001〜0.5重量%を含む共開始剤と、
e.約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料と、
を備えたことを特徴とする記述18〜36のいずれか1つに記載の組成物;
記述38.
必要とする対象の歯を治療する方法であって、
組成物または組成物中に存在する加熱添加剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で記述18〜37のいずれか1つに記載の組成物を加熱するステップと、
加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
を備えたことを特徴とする方法;
記述39.
歯科用組成物であって、
ポリイソプレン、
無機充填剤、
放射線不透過剤、
ワックスまたは樹脂、および
光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または歯科用組成物の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させる加熱添加剤、
を備えたことを特徴とする組成物;
記述40.
前記ポリイソプレンは、天然または合成のガッタパーチャを含んでいることを特徴とする記述39に記載の組成物;
記述41.
前記ポリイソプレンは、前記組成物の約10〜30重量%含まれることを特徴とする記述39〜40のいずれか1つに記載の組成物;
記述42.
前記充填剤は、前記組成物の約50〜85重量%含まれることを特徴とする記述39〜41のいずれか1つに記載の組成物;
記述43.
前記放射線不透過剤は、前記組成物の約1〜35重量%含まれることを特徴とする記述39〜42のいずれか1つに記載の組成物;
記述44.
前記ワックスまたは樹脂は、前記組成物の約1〜10重量%含まれることを特徴とする記述39〜43のいずれか1つに記載の組成物;
記述45.
前記加熱添加剤は、前記組成物の約0.001〜10重量%含まれることを特徴とする記述39〜44のいずれか1つに記載の組成物;
記述46.
前記組成物は、
a.前記組成物の約10〜30重量%を含む天然ガッタパーチャまたは合成ガッタパーチャと、
b.前記組成物の約50〜85重量%を含む無機充填剤と、
c.前記組成物の約1〜35重量%を含む放射線不透過剤と、
d.前記組成物の約0〜10重量%を含むワックスまたは樹脂と、
e.前記組成物の約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す加熱添加剤と、
を備えたことを特徴とする記述39〜45のいずれか1つに記載の組成物;
記述47.
必要とする対象の歯を治療する方法であって、
組成物または組成物中に存在する加熱添加剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で記述39〜46のいずれか1つの組成物を加熱するステップと、
加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
を備えたことを特徴とする方法;
記述48.
光重合性歯科用組成物であって、
未反応モノマーと、
充填剤と、
少なくとも1つの光開始剤は0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化され、他の少なくとも1つの光開始剤は外部の光子エネルギーによって活性化される少なくとも2つの光開始剤と、
ホウ酸塩誘導体からなる少なくとも1つの共開始剤と、を備え、
前記光開始剤は、光重合後に前記光重合性歯科用組成物に不自然な歯の色を与えないことを特徴とする組成物;
記述49.
前記2つの光開始剤は、タイプIまたはタイプIIの光開始剤またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする記述48に記載の組成物;
記述50.
前記光重合性材料は2つのタイプII光開始剤を含むことを特徴とする記述48〜49のいずれか1つに記載の組成物;
記述51.
0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、光重合を促進することを特徴とする記述48〜50のいずれか1つに記載の組成物;
記述52.
0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、組成物の約0.0001〜0.5重量%の濃度で存在することを特徴とする記述48〜51のいずれか1つに記載の組成物;
記述53.
0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、組成物の約0.001〜0.1重量%の濃度で存在することを特徴とする記述48〜52のいずれか1つに記載の組成物;
記述54.
前記ホウ酸塩誘導体はホウ酸塩Vであることを特徴とする記述48〜53のいずれか1つに記載の組成物;
記述55.
前記ホウ酸塩誘導体は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される少なくとも1つの前記光開始剤よりも少なくとも10倍濃縮されていることを特徴とする記述48〜54のいずれか1つに記載の組成物;
記述56.
0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)で発生する光重合プロセス中に光退色および/または消費され、可視色を低減することを特徴とする記述48〜55のいずれか1つに記載の組成物;
記述57.
0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、ラジカル形成を増加させると同時に材料の硬化を促進し、形成されたラジカルが枯渇すると同時に漂白し、完全な硬化を示す目に見える変化を提供することを特徴とする記述48〜56のいずれか1つに記載の組成物;
記述58.
前記組成物は、
a.約5〜30重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
b.約60〜95重量%を含む無機充填剤と、
c.約0.001〜0.5重量%を含む第1の光開始剤と、
d.約0.001〜0.5重量%を含み0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の吸光度を示す第2の光開始剤と、
e.約0.01〜5重量%を含むホウ酸塩誘導体共開始剤と、
を備えたことを特徴とする記述48〜57のいずれか1つに記載の組成物;
記述59.
前記組成物は、
a.約40〜90重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
b.約1〜20重量%を含む無機充填剤と、
c.約0.001〜0.5重量%を含む第1の光開始剤と、
d.約0.001〜0.5重量%を含み0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の吸光度を示す第2の光開始剤と、
e.約0.01〜5重量%を含むホウ酸塩誘導体共開始剤と、
を備えたことを特徴とする記述48〜58のいずれか1つに記載の組成物;
記述60.
必要とする対象の歯を治療する方法であって、
組成物または組成物中に存在する光開始剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で記述48〜59のいずれか1つの組成物を加熱するステップと、
加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
を備えたことを特徴とする方法;
記述61.
材料容器であって、
熱可塑性樹脂と、前記容器を形成する少なくとも1つの光子エネルギー吸収促進剤添加剤と、
を備え、
前記添加剤が、光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率の向上、または内部に含まれる材料の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させ、
前記添加剤は、熱可塑性プラスチック射出成形後に、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーに対して1より大きい光学密度値を持つことを特徴とする容器;
記述62.
前記容器は、顔料、着色剤、可塑剤、または充填剤、またはそれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする記述61に記載の容器;
記述63.
前記容器は、追加の光子エネルギー吸収促進剤添加剤、または少なくとも1つの熱伝導促進剤、またはそれらの組み合わせを前記容器の一体部分として含むことを特徴とする記述61〜62のいずれか1つに記載の容器;
記述64.
前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、歯科用光重合性材料容器の約0.01〜20重量%の濃度で前記容器に存在することを特徴とする記述63に記載の容器;
記述65.
前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、歯科用光重合性材料容器の約0.1〜5重量%の濃度で容器に存在することを特徴とする記述63〜64のいずれか1つに記載の容器;
記述66.
前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも10%であることを特徴とする記述61〜65のいずれか1つに記載の容器;
記述67.
前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも25%であることを特徴とする記述66に記載の容器;
記述68.
前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも50%であることを特徴とする記述66〜67のいずれか1つに記載の容器;
記述69.
前記熱伝導促進剤は、歯科材料容器の熱伝導率を向上させる添加剤であることを特徴とする記述63〜68のいずれか1つに記載の容器;
記述70.
前記熱伝導促進剤は、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする記述63〜69のいずれか1つに記載の容器;
記述71.
前記熱伝導促進剤は、約0.1〜50重量%の濃度でハウジングに存在することを特徴とする記述63〜70のいずれか1つに記載の容器;
記述72.
前記熱伝導促進剤は、歯科用光重合性材料容器の約1〜10重量%の濃度で歯科用光重合性材料容器に存在することを特徴とする記述63〜71のいずれか1つに記載の容器;
記述73.
前記ハウジングは、光が容器を通ってその中に収容された歯科用光重合性材料に伝達するのを十分にブロックし、それにより歯科用光重合性材料が容器内で硬化するのを防ぐことを特徴とする記述61〜72のいずれか1つに記載の容器;
記述74.
前記熱可塑性樹脂は、前記容器の約50〜95重量%を構成することを特徴とする記述61〜73のいずれか1つに記載の容器;
記述75.
光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、組成物の約0.1〜50重量%を構成することを特徴とする記述61〜74のいずれか1つに記載の容器;
記述76.
前記容器は、前記容器の約95重量%を構成する熱可塑性樹脂と、前記容器の約5重量%を構成する加熱添加物とを含むことを特徴とする記述61〜75のいずれか1つに記載の容器;
記述77.
対必要とする対象の歯を治療する方法であって、
記述61〜76のいずれか1つに記載の容器を加熱するステップであって、
前記容器は、前記容器の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源、または前記容器内に存在する加熱添加物、または前記容器に収容された歯科材料を有する装置で加熱されるステップと、
加熱された前記歯科材料を歯の表面に塗布するステップと、
を備えたことを特徴とする方法;
記述78.
歯科材料を保持するための容器であって、
a)熱可塑性樹脂を少なくともその軟化点まで加熱するステップと、
b)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御するステップと、
c)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御しながら、520nm〜2500nmの高い光子エネルギー吸収を有する添加剤を約0.1〜5%加え、必要に応じて分散剤を加えるステップと、
d)温度を少なくとも樹脂の軟化点まで維持しながら、a〜cの混合物を混合して、前記混合物を均質化するステップと、
e)a〜dの加熱された前記混合物を歯科材料容器の形状を含む金型キャビティに押し出し、キャビティから取り出す前に冷却できるようにするステップと、
を備えたプロセスによって作られたことを特徴とする記述61〜77のいずれか1つに記載の容器;
記述79.
歯科材料を保持するための容器であって、
a)熱可塑性樹脂を少なくともその軟化点まで加熱するステップと、
b)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御するステップと、
c)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御しながら、520nm〜2500nmの高い光子エネルギー吸収を有する添加剤を約0.1〜5%加え、必要に応じて分散剤を加えるステップと、
d)温度を少なくとも樹脂の軟化点まで維持しながら、a〜cの混合物を混合して、前記混合物を均質化するステップと、
e)後で歯科材料容器の射出成形に使用できるようにa〜dの混合物からペレットを作成するステップと、
を備えたプロセスによって作られたことを特徴とする記述61〜77のいずれか1つに記載の容器;
記述80.
作られた前記容器は歯科材料で満たされていることを特徴とする記述61〜79のいずれか1つに記載の容器;
記述81.
歯科材料を加熱し、加熱された前記歯科材料を歯の表面または空洞に塗布するための装置であって、
a.本体と、
b.歯科材料容器と係合するために本体内に移動可能に取り付けられたプランジャと、
c.前記プランジャに接続され、前記歯科材料容器から歯科材料を制御可能に分配する作動手段と、
d.0.5ワット〜20ワットの光パワーを生成するエレクトロルミネセンス源で構成されている、遠位に取り付けられた光子エネルギー放出源と、
e.エレクトロルミネッセンス源と電気的に連通している充電式電源と、
f.エレクトロルミネッセンス源が結合される、装置本体内に配置された、または装置本体の一部を構成する一次ヒートシンクと、
g.前記歯科材料容器が前記エレクトロルミネッセンス源に近接して保持されるように、前記歯科材料容器を安全に受け入れるための装置本体上のレセプタクルと、
を備えたことを特徴とする装置;
記述82.
前記光子エネルギー放出源は、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーを放出できることを特徴とする記述81に記載の装置;
記述83.
前記光子エネルギー放出源は、1.24eV〜1.77eV(1000nm〜700nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする記述81〜82のいずれか1つに記載の装置;
記述84.
前記エレクトロルミネッセンス源は、発光ダイオード(LED)またはレーザーダイオードまたはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする記述81〜83のいずれか1つに記載の装置;
記述85.
前記エレクトロルミネセンス源は、その中に歯科材料を有する歯科材料容器から約1cm未満であることを特徴とする記述81〜84のいずれか1つに記載の装置;
記述86.
前記装置は、歯科材料を有する容器への光子エネルギー放射照度を増加させるためのレンズまたは光ファイバーを含むコリメータをさらに備えることを特徴とする記述81〜85のいずれか1つに記載の装置;
記述87.
前記一次ヒートシンクは、前記装置内に含まれる二次ヒートシンクに結合されるか、前記装置のハウジングの一部を構成し、
前記二次ヒートシンクは、装置が50℃を超える安全でない高温に達するのを防ぐことを特徴とする記述81〜86のいずれか1つに記載の装置;
記述88.
前記一次ヒートシンクまたは二次ヒートシンクはヒートパイプに結合され、ヒートパイプは装置が高温に達するのを防ぐことを特徴とする記述81〜87のいずれか1つに記載の装置;
記述89.
前記装置はさらにヒートセンサを備え、
前記ヒートセンサは、歯科材料が劣化したり治療中のオペレーターや患者に危険を及ぼしたりする可能性がある高温に前記装置が達するのを防ぎ、
前記ヒートセンサは、前記歯科材料の温度を間接的に監視し、光子エネルギー源の出力を低減または除去することができることを特徴とする記述81〜88のいずれか1つに記載の装置;
記述90.
歯科材料が劣化したり治療中のオペレーターや患者に危険を及ぼしたりする可能性がある望ましくない温度に達することなく、所望の温度を維持するためのループ制御フィードバックシステムをさらに備えることを特徴とする記述81〜89のいずれか1つに記載の装置;
記述91.
前記歯科材料または前記歯科材料容器の吸収特性を決定するための吸収センサをさらに備え、
前記吸収センサは、前記歯科材料の所望の温度を達成するために、光子エネルギー源の出力および/または持続時間を調整するための出力を提供することを特徴とする記述81〜90のいずれか1つに記載の装置;
記述92.
歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源をさらに備えることを特徴とする記述81〜91のいずれか1つに記載の装置;
記述93.
追加の光源は、約365nm〜500nmの波長の光を放射することを特徴とする記述81〜92のいずれか1つに記載の装置;
記述94.
歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源は、500mW〜3Wの光パワーを放出することを特徴とする記述81〜93のいずれか1つに記載の装置;
記述95.
歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源は、700mW〜1.5Wの光パワーを放出することを特徴とする記述81〜94のいずれか1つに記載の装置;
記述96.
光子エネルギー放出出力は、歯科用光重合性材料を硬化させるために、追加の光源の光子エネルギー放出出力とともに、遅延させて、または同時に使用されることを特徴とする記述81〜95のいずれか1つに記載の装置;
記述97.
硬化光および光子エネルギー源は、患者の口腔にアクセスするために装置の遠位に配置されることを特徴とする記述81〜96のいずれか1つに記載の装置;
記述98.
光重合性歯科材料の硬化を促進するためのハンドヘルドマルチスペクトル装置であって、
a.熱伝導体と、
b.少なくとも2つの個別の放射スペクトルを生成する、少なくとも4つの個別の遠位に取り付けられた光子エネルギー源と、を備え、
a.1つの光子エネルギー源が中央に配置され、少なくとも3つの光子エネルギー源が中央に配置された光子エネルギー源の周囲に放射状に位置され、
b.中央に位置する光子エネルギー源の出力は、少なくとも3つの放射状に位置する光子エネルギー放出源の出力につながるか、遅れるか、同時に使用され、
c.少なくとも1つの発光スペクトルを使用して光重合性歯科材料を硬化させ、少なくとも1つの発光スペクトルを使用して硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度よりも高くし、
d.少なくとも4つの前記光子エネルギー源は、発光ダイオードで構成され、
c.少なくとも4つの個別の光子エネルギー源は、装置本体内にある少なくとも1つの一次ヒートシンクに結合され、
d.少なくとも1つの前記一次ヒートシンクが前記熱伝導体に結合され、
e.前記発光ダイオードは、直流電源に電気的に接続されていることを特徴とする装置;
記述99.
前記直流電源は、取り外し可能な充電式電源からなることを特徴とする記述98に記載の装置;
記述100.
少なくとも3つの放射状に取り付けられた前記発光ダイオードは、中央に位置する前記一次ヒートシンク上の発光ダイオードの周りの別の一次ヒートシンクに配置され、ほぼ均一なビームプロファイルと照明フィールドを提供することを特徴とする記述98〜99のいずれか1つに記載の装置;
記述101.
少なくとも4つの前記発光ダイオードがコリメートされて、1〜10mmの距離で約1cmのスポットサイズを生成することを特徴とする記述98〜100のいずれか1つに記載の装置;
記述102.
光重合性歯科材料を硬化させるための少なくとも1つの前記光子エネルギー源は、500mW〜3Wの光出力で365nm〜500nmの光を放射することを特徴とする記述98〜101のいずれか1つに記載の装置;
記述103.
硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度より高くするための少なくとも1つの前記光子エネルギー源は、500mW〜3Wの光パワーで520nm〜2500nmの光を放出することを特徴とする記述98〜102のいずれか1つに記載の装置;
記述104.
記述81〜103のいずれか1つに記載の装置を用いて、歯科用複合材料または歯科用複合材料を含む容器を加熱するステップを備えることを特徴とする、必要とする対象の歯を治療する方法。
本明細書の本発明は、その記載された実施形態に関連して記載されているが、特に記載されていない追加、修正、置換、および削除が、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われ得ることを当業者は理解するであろう。したがって、前述の詳細な説明は限定ではなく例示と見なされること、および本発明の精神および範囲を定義することを意図しているのは、すべての同等物を含む以下の特許請求の範囲であることを理解されたい。

Claims (104)

  1. 必要とする対象の歯を治療する方法であって、
    光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を備えた装置を使用して、歯科用光重合性材料を周囲温度以上に加熱するステップと、
    加熱された前記歯科用光重合性材料を歯の表面の空洞に適用するステップと、を備え、
    光子エネルギーは、材料を光重合させず、前記歯科用光重合性材料、歯科用光重合性材料容器、または加熱添加剤に吸収され、光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または前記歯科用光重合性材料の加熱速度を含む1つ以上の特性を増加させることを特徴とする方法。
  2. 光子エネルギーは、光子エネルギーなしで前記歯科用光重合性材料を加熱するのに比べて、前記歯科用光重合性材料の加熱速度を増加させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記装置は約0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記装置は、約1.23eV〜2.06eV(1000nm〜600nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記歯科用光重合性材料は、約50℃〜約250℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記歯科用光重合性材料は、約60℃〜約80℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記歯科用光重合性材料を硬化させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記歯科用光重合性材料は、複合樹脂、高充填複合樹脂、グラスアイオノマー樹脂、シーラント、セメント、空洞ライナー、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 重合を開始するための前記光重合性材料による吸収に適した波長を放出する光子エネルギーの第2の供給源を適用することにより前記歯科用光重合性材料を硬化させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記歯科用光重合性材料を加熱するために適用される光子エネルギーは、前記歯科用光重合性材料に存在する光開始剤の吸収と重ならないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器は、加熱添加剤、熱伝導性促進剤、または重合促進剤、またはそれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記加熱添加剤は、光子エネルギー源から放出される光子エネルギーの放出スペクトルと重複する吸収スペクトルを有する染料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  13. 前記熱伝導性促進剤は、前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の熱伝導性を向上させる添加剤であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  14. 前記熱伝導率促進剤は、グラファイト繊維、グラフェンフレーク、セラミック粒子、金属酸化物、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  15. 前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーは、前記歯科用光重合性材料の硬化ステップ中または硬化ステップの直前に放出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  16. 前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーの適用により、前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーで加熱されていない前記歯科用光重合性材料と比較した変換度および硬度から選択される前記歯科用光重合性材料の1つ以上の硬化後特性が増加することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  17. 前記歯科用光重合性材料または前記歯科用光重合性材料容器の吸収波長にある光子エネルギーの適用は、前記歯科用光重合性材料の光分解、光退色、または光触媒から選択される1つ以上の光化学効果を刺激することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  18. 光重合性歯科用組成物であって、
    未反応モノマーと、
    充填剤と、
    少なくとも1つの光開始剤と、
    光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または歯科用光重合性材料の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させる加熱添加剤と、を備え、
    前記加熱添加剤は、光重合後に前記光重合性歯科用組成物に不自然な歯の色を与えないことを特徴とする組成物。
  19. 前記加熱添加剤と少なくとも1つの前記光開始剤は、明確に異なる光子エネルギースペクトルによって活性化されることを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  20. 前記加熱添加剤は、
    0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の間の高い吸光度、
    前記歯科用光重合性材料との適合性、
    室温より高い温度での安定性、
    前記歯科用光重合性材料内での可溶性および分散性、
    前記歯科用光重合性材料の性能に悪影響を及ぼさないこと、
    光子エネルギーから熱への高い変換効率、または、
    それらの特性の組み合わせ、
    の各特性の1つ以上を備えていることを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  21. 前記加熱添加物は、光子エネルギー吸収促進剤または熱伝導促進剤またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  22. 前記光子エネルギー吸収促進剤は、歯科用光重合性材料の約10重量%までの濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  23. 前記光子エネルギー吸収促進剤は、前記歯科用光重合性材料中に約0.001%〜約0.5%の濃度で存在することを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  24. 前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも10%であることを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  25. 前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも25%であることを特徴とする請求項24に記載の組成物。
  26. 前記光子エネルギー吸収促進剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも50%であることを特徴とする請求項24に記載の組成物。
  27. 前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の熱伝導率を向上させる添加剤であることを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  28. 前記熱伝導促進剤は、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  29. 前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の約0.01重量%〜約90重量%の濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  30. 前記熱伝導促進剤は、前記歯科用光重合性材料の約1重量%〜約10重量%の濃度で前記歯科用光重合性材料に存在することを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  31. 前記組成物は、光開始剤または共開始剤またはそれらの組み合わせからなる重合促進剤をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  32. 前記重合促進剤は、前記歯科用光重合性材料に存在する光重合性モノマーの光重合を増加させることを特徴とする請求項31に記載の組成物。
  33. 前記重合促進剤は、重合の改善、硬化深度の改善、光子エネルギーを使用した変換度の改善、およびそれらの特性の組み合わせからなる1つ以上の特性を増加させることを特徴とする請求項31に記載の組成物。
  34. 加熱添加剤は、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料を含んでいることを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  35. 前記染料は、組成物の約0.001重量%〜約10重量%含まれることを特徴とする請求項34に記載の組成物。
  36. 前記組成物は、
    a.約5〜30重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
    b.約60〜95重量%を含む無機充填剤と、
    c.約0.001〜0.5重量%を含む光開始剤と、
    d.約0.001〜1重量%を含む共開始剤と、
    e.約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料と、
    を備えたことを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  37. 前記組成物は、
    a.約40〜90重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
    b.約1〜20重量%を含む無機充填剤と、
    c.約0.001〜0.5重量%を含む光開始剤と、
    d.約0.001〜0.5重量%を含む共開始剤と、
    e.約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す染料と、
    を備えたことを特徴とする請求項18に記載の組成物。
  38. 必要とする対象の歯を治療する方法であって、
    組成物または組成物中に存在する加熱添加剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で請求項18に記載の組成物を加熱するステップと、
    加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
  39. 歯科用組成物であって、
    ポリイソプレン、
    無機充填剤、
    放射線不透過剤、
    ワックスまたは樹脂、および
    光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率、または歯科用組成物の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させる加熱添加剤、
    を備えたことを特徴とする組成物。
  40. 前記ポリイソプレンは、天然または合成のガッタパーチャを含んでいることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  41. 前記ポリイソプレンは、前記組成物の約10〜30重量%含まれることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  42. 前記充填剤は、前記組成物の約50〜85重量%含まれることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  43. 前記放射線不透過剤は、前記組成物の約1〜35重量%含まれることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  44. 前記ワックスまたは樹脂は、前記組成物の約1〜10重量%含まれることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  45. 前記加熱添加剤は、前記組成物の約0.001〜10重量%含まれることを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  46. 前記組成物は、
    a.前記組成物の約10〜30重量%を含む天然ガッタパーチャまたは合成ガッタパーチャと、
    b.前記組成物の約50〜85重量%を含む無機充填剤と、
    c.前記組成物の約1〜35重量%を含む放射線不透過剤と、
    d.前記組成物の約0〜10重量%を含むワックスまたは樹脂と、
    e.前記組成物の約0.001〜10重量%を含み0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の吸光度を示す加熱添加剤と、
    を備えたことを特徴とする請求項39に記載の組成物。
  47. 必要とする対象の歯を治療する方法であって、
    組成物または組成物中に存在する加熱添加剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で請求項39の組成物を加熱するステップと、
    加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
  48. 光重合性歯科用組成物であって、
    未反応モノマーと、
    充填剤と、
    少なくとも1つの光開始剤は0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化され、他の少なくとも1つの光開始剤は外部の光子エネルギーによって活性化される少なくとも2つの光開始剤と、
    ホウ酸塩誘導体からなる少なくとも1つの共開始剤と、を備え、
    前記光開始剤は、光重合後に前記光重合性歯科用組成物に不自然な歯の色を与えないことを特徴とする組成物。
  49. 前記2つの光開始剤は、タイプIまたはタイプIIの光開始剤またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  50. 前記光重合性材料は2つのタイプII光開始剤を含むことを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  51. 0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、光重合を促進することを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  52. 0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、組成物の約0.0001〜0.5重量%の濃度で存在することを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  53. 0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、組成物の約0.001〜0.1重量%の濃度で存在することを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  54. 前記ホウ酸塩誘導体はホウ酸塩Vであることを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  55. 前記ホウ酸塩誘導体は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される少なくとも1つの前記光開始剤よりも少なくとも10倍濃縮されていることを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  56. 0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)で発生する光重合プロセス中に光退色および/または消費され、可視色を低減することを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  57. 0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の範囲内の光子エネルギーによって活性化される前記光開始剤は、ラジカル形成を増加させると同時に材料の硬化を促進し、形成されたラジカルが枯渇すると同時に漂白し、完全な硬化を示す目に見える変化を提供することを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  58. 前記組成物は、
    a.約5〜30重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
    b.約60〜95重量%を含む無機充填剤と、
    c.約0.001〜0.5重量%を含む第1の光開始剤と、
    d.約0.001〜0.5重量%を含み0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の吸光度を示す第2の光開始剤と、
    e.約0.01〜5重量%を含むホウ酸塩誘導体共開始剤と、
    を備えたことを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  59. 前記組成物は、
    a.約40〜90重量%を含む未反応アクリレートモノマーと、
    b.約1〜20重量%を含む無機充填剤と、
    c.約0.001〜0.5重量%を含む第1の光開始剤と、
    d.約0.001〜0.5重量%を含み0.49eV〜1.90eV(2500nm〜650nm)の吸光度を示す第2の光開始剤と、
    e.約0.01〜5重量%を含むホウ酸塩誘導体共開始剤と、
    を備えたことを特徴とする請求項48に記載の組成物。
  60. 必要とする対象の歯を治療する方法であって、
    組成物または組成物中に存在する光開始剤の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源を有する装置で請求項48の組成物を加熱するステップと、
    加熱された前記組成物を歯の表面に塗布するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
  61. 材料容器であって、
    熱可塑性樹脂と、前記容器を形成する少なくとも1つの光子エネルギー吸収促進剤添加剤と、
    を備え、
    前記添加剤が、光子エネルギーから熱へのエネルギー変換効率の向上、または内部に含まれる材料の加熱速度の増加を含む1つ以上の特性を増加させ、
    前記添加剤は、熱可塑性プラスチック射出成形後に、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーに対して1より大きい光学密度値を持つことを特徴とする容器。
  62. 前記容器は、顔料、着色剤、可塑剤、または充填剤、またはそれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  63. 前記容器は、追加の光子エネルギー吸収促進剤添加剤、または少なくとも1つの熱伝導促進剤、またはそれらの組み合わせを前記容器の一体部分として含むことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  64. 前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、歯科用光重合性材料容器の約0.01〜20重量%の濃度で前記容器に存在することを特徴とする請求項63に記載の容器。
  65. 前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、歯科用光重合性材料容器の約0.1〜5重量%の濃度で容器に存在することを特徴とする請求項63に記載の容器。
  66. 前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも10%であることを特徴とする請求項61に記載の容器。
  67. 前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも25%であることを特徴とする請求項66に記載の容器。
  68. 前記光子エネルギー吸収促進剤添加剤の正規化された吸収スペクトルと光子エネルギー源の正規化された発光スペクトルの面積交差は、いずれかのスペクトルの曲線下面積の少なくとも50%であることを特徴とする請求項66に記載の容器。
  69. 前記熱伝導促進剤は、歯科材料容器の熱伝導率を向上させる添加剤であることを特徴とする請求項63に記載の容器。
  70. 前記熱伝導促進剤は、グラファイト粒子、グラフェン粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、金属粒子、カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項63に記載の容器。
  71. 前記熱伝導促進剤は、約0.1〜50重量%の濃度でハウジングに存在することを特徴とする請求項63に記載の容器。
  72. 前記熱伝導促進剤は、歯科用光重合性材料容器の約1〜10重量%の濃度で歯科用光重合性材料容器に存在することを特徴とする請求項63に記載の容器。
  73. 前記ハウジングは、光が容器を通ってその中に収容された歯科用光重合性材料に伝達するのを十分にブロックし、それにより歯科用光重合性材料が容器内で硬化するのを防ぐことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  74. 前記熱可塑性樹脂は、前記容器の約50〜95重量%を構成することを特徴とする請求項61に記載の容器。
  75. 光子エネルギー吸収促進剤添加剤は、組成物の約0.1〜50重量%を構成することを特徴とする請求項61に記載の容器。
  76. 前記容器は、前記容器の約95重量%を構成する熱可塑性樹脂と、前記容器の約5重量%を構成する加熱添加物とを含むことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  77. 対必要とする対象の歯を治療する方法であって、
    請求項61に記載の容器を加熱するステップであって、
    前記容器は、前記容器の吸収波長にある光子エネルギーを放出する光子エネルギー放出源、または前記容器内に存在する加熱添加物、または前記容器に収容された歯科材料を有する装置で加熱されるステップと、
    加熱された前記歯科材料を歯の表面に塗布するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
  78. 歯科材料を保持するための容器であって、
    a)熱可塑性樹脂を少なくともその軟化点まで加熱するステップと、
    b)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御するステップと、
    c)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御しながら、520nm〜2500nmの高い光子エネルギー吸収を有する添加剤を約0.1〜5%加え、必要に応じて分散剤を加えるステップと、
    d)温度を少なくとも樹脂の軟化点まで維持しながら、a〜cの混合物を混合して、前記混合物を均質化するステップと、
    e)a〜dの加熱された前記混合物を歯科材料容器の形状を含む金型キャビティに押し出し、キャビティから取り出す前に冷却できるようにするステップと、
    を備えたプロセスによって作られたことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  79. 歯科材料を保持するための容器であって、
    a)熱可塑性樹脂を少なくともその軟化点まで加熱するステップと、
    b)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御するステップと、
    c)前記樹脂の温度を少なくともその軟化点に維持および制御しながら、520nm〜2500nmの高い光子エネルギー吸収を有する添加剤を約0.1〜5%加え、必要に応じて分散剤を加えるステップと、
    d)温度を少なくとも樹脂の軟化点まで維持しながら、a〜cの混合物を混合して、前記混合物を均質化するステップと、
    e)後で歯科材料容器の射出成形に使用できるようにa〜dの混合物からペレットを作成するステップと、
    を備えたプロセスによって作られたことを特徴とする請求項61に記載の容器。
  80. 作られた前記容器は歯科材料で満たされていることを特徴とする請求項61に記載の容器。
  81. 歯科材料を加熱し、加熱された前記歯科材料を歯の表面または空洞に塗布するための装置であって、
    h.本体と、
    i.歯科材料容器と係合するために本体内に移動可能に取り付けられたプランジャと、
    j.前記プランジャに接続され、前記歯科材料容器から歯科材料を制御可能に分配する作動手段と、
    k.0.5ワット〜20ワットの光パワーを生成するエレクトロルミネセンス源で構成されている、遠位に取り付けられた光子エネルギー放出源と、
    l.エレクトロルミネッセンス源と電気的に連通している充電式電源と、
    m.エレクトロルミネッセンス源が結合される、装置本体内に配置された、または装置本体の一部を構成する一次ヒートシンクと、
    n.前記歯科材料容器が前記エレクトロルミネッセンス源に近接して保持されるように、前記歯科材料容器を安全に受け入れるための装置本体上のレセプタクルと、
    を備えたことを特徴とする装置。
  82. 前記光子エネルギー放出源は、0.49eV〜2.38eV(2500nm〜520nm)の光子エネルギーを放出できることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  83. 前記光子エネルギー放出源は、1.24eV〜1.77eV(1000nm〜700nm)の光子エネルギーを放出することを特徴とする請求項81に記載の装置。
  84. 前記エレクトロルミネッセンス源は、発光ダイオード(LED)またはレーザーダイオードまたはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項81に記載の装置。
  85. 前記エレクトロルミネセンス源は、その中に歯科材料を有する歯科材料容器から約1cm未満であることを特徴とする請求項79に記載の装置。
  86. 前記装置は、歯科材料を有する容器への光子エネルギー放射照度を増加させるためのレンズまたは光ファイバーを含むコリメータをさらに備えることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  87. 前記一次ヒートシンクは、前記装置内に含まれる二次ヒートシンクに結合されるか、前記装置のハウジングの一部を構成し、
    前記二次ヒートシンクは、装置が50℃を超える安全でない高温に達するのを防ぐことを特徴とする請求項81に記載の装置。
  88. 前記一次ヒートシンクまたは二次ヒートシンクはヒートパイプに結合され、ヒートパイプは装置が高温に達するのを防ぐことを特徴とする請求項81に記載の装置。
  89. 前記装置はさらにヒートセンサを備え、
    前記ヒートセンサは、歯科材料が劣化したり治療中のオペレーターや患者に危険を及ぼしたりする可能性がある高温に前記装置が達するのを防ぎ、
    前記ヒートセンサは、前記歯科材料の温度を間接的に監視し、光子エネルギー源の出力を低減または除去することができることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  90. 歯科材料が劣化したり治療中のオペレーターや患者に危険を及ぼしたりする可能性がある望ましくない温度に達することなく、所望の温度を維持するためのループ制御フィードバックシステムをさらに備えることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  91. 前記歯科材料または前記歯科材料容器の吸収特性を決定するための吸収センサをさらに備え、
    前記吸収センサは、前記歯科材料の所望の温度を達成するために、光子エネルギー源の出力および/または持続時間を調整するための出力を提供することを特徴とする請求項81に記載の装置。
  92. 歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源をさらに備えることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  93. 追加の光源は、約365nm〜500nmの波長の光を放射することを特徴とする請求項81に記載の装置。
  94. 歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源は、500mW〜3Wの光パワーを放出することを特徴とする請求項81に記載の装置。
  95. 歯科用光重合性材料を硬化させるための追加の光源は、700mW〜1.5Wの光パワーを放出することを特徴とする請求項81に記載の装置。
  96. 光子エネルギー放出出力は、歯科用光重合性材料を硬化させるために、追加の光源の光子エネルギー放出出力とともに、遅延させて、または同時に使用されることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  97. 硬化光および光子エネルギー源は、患者の口腔にアクセスするために装置の遠位に配置されることを特徴とする請求項81に記載の装置。
  98. 光重合性歯科材料の硬化を促進するためのハンドヘルドマルチスペクトル装置であって、
    f.熱伝導体と、
    g.少なくとも2つの個別の放射スペクトルを生成する、少なくとも4つの個別の遠位に取り付けられた光子エネルギー源と、を備え、
    a.1つの光子エネルギー源が中央に配置され、少なくとも3つの光子エネルギー源が中央に配置された光子エネルギー源の周囲に放射状に位置され、
    b.中央に位置する光子エネルギー源の出力は、少なくとも3つの放射状に位置する光子エネルギー放出源の出力につながるか、遅れるか、同時に使用され、
    c.少なくとも1つの発光スペクトルを使用して光重合性歯科材料を硬化させ、少なくとも1つの発光スペクトルを使用して硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度よりも高くし、
    d.少なくとも4つの前記光子エネルギー源は、発光ダイオードで構成され、
    h.少なくとも4つの個別の光子エネルギー源は、装置本体内にある少なくとも1つの一次ヒートシンクに結合され、
    i.少なくとも1つの前記一次ヒートシンクが前記熱伝導体に結合され、
    j.前記発光ダイオードは、直流電源に電気的に接続されていることを特徴とする装置。
  99. 前記直流電源は、取り外し可能な充電式電源からなることを特徴とする請求項98に記載の装置。
  100. 少なくとも3つの放射状に取り付けられた前記発光ダイオードは、中央に位置する前記一次ヒートシンク上の発光ダイオードの周りの別の一次ヒートシンクに配置され、ほぼ均一なビームプロファイルと照明フィールドを提供することを特徴とする請求項98に記載の装置。
  101. 少なくとも4つの前記発光ダイオードがコリメートされて、1〜10mmの距離で約1cmのスポットサイズを生成することを特徴とする請求項98に記載の装置。
  102. 光重合性歯科材料を硬化させるための少なくとも1つの前記光子エネルギー源は、500mW〜3Wの光出力で365nm〜500nmの光を放射することを特徴とする請求項98に記載の装置。
  103. 硬化中に光重合性歯科材料の温度を周囲温度より高くするための少なくとも1つの前記光子エネルギー源は、500mW〜3Wの光パワーで520nm〜2500nmの光を放出することを特徴とする請求項98に記載の装置。
  104. 請求項81または98に記載の装置を用いて、歯科用複合材料または歯科用複合材料を含む容器を加熱するステップを備えることを特徴とする、必要とする対象の歯を治療する方法。
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