JP2979522B2 - 光重合型レジン硬化用光源装置 - Google Patents
光重合型レジン硬化用光源装置Info
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Description
れる光重合型レジンを硬化させるための光源装置に関す
る。
て可視光線で重合する光重合型レジンが急速に普及して
いる。光重合型レジンは、モノマー中に光増感剤が配合
されたもので、光増感剤は光照射されると光を吸収して
分解し、これがモノマーの重合反応を開始させる。この
ような光重合型レジンは、光の照射強度により重合反応
速度および硬化深度を変えることができる等の利点を有
する。歯科材料としては、例えば光増感剤はカンファー
キノン(CQ)等のα−ジケトン類、モノマーはメチル
メタクリレート等の多官能メタクリレート類が用いられ
ている。カンファーキノンは、410〜500nmの波
長の光を吸収するが、特に430〜480nmの波長光
に対して鋭い吸収特性を持っている。
としては、一般にハロゲンランプが用いられている。ハ
ロゲンランプの出力光は、いろいろな波長の光が含まれ
ているため、カンファーキノンがよく吸収する410〜
500nmに近い波長の光を、光学フィルタで選択し
て、光重合型レジンに照射するように構成している。図
4に、従来の光源装置から照射される光の分光スペクト
ルと、カンファーキノンの吸収波長帯とを示す。ハロゲ
ンランプと光学フィルタとの組合せから構成される従来
の光源装置の分光スペクトルA〜Dが、カンファーキノ
ンの吸収波長帯よりも長波長側にずれているため、この
光源はカンファーキノンの硬化に有効に機能していない
ことがわかる。
光源とする従来の光源装置は、以下の欠点があった。
囲の光の割合が低く、光重合型レジンの重合不足および
硬化深度不足を解決するためには、全体としての光の強
度を大きくする必要があり、照射口付近において500
〜1000mW/cm2 という強い光を扱わなければな
らず、安全面に大きな問題があった。
使用しても、光重合型レジンの硬化に必要な光の強度と
しては不充分な場合があり、レジンを充分に硬化するた
めには、照射口を患部のごく近くまで接近させなければ
ならず、どうしても照射口の汚れや破損を伴った。
伴うため、冷却ファンによる冷却を必要とした。また、
光を集光するための光学系手段として、凹面鏡を使用し
た場合、この凹面鏡がくもりやすく、メンテナンスを頻
繁に行う必要があった。
め、常に使用者が光量をモニタして照射時間を調整する
必要があった。
ために、電源が大型化したり冷却装置を設ける必要があ
るなど、装置が大型重量化する欠点があった。
点を解決するために創案されたもので、その目的は、光
重合型レジンの重合効率を高めるとともに、熱による影
響を排除し安全で、光源劣化のない、コンパクトで操作
性に優れた光重合型レジン硬化用光源装置を提供するこ
とである。
長が430〜480nmの範囲にある発光ダイオード
と、当該発光ダイオードの光を集光する光学系手段と、
当該光学系手段で集光された光を出力する光照射手段と
を設けたことを特徴とする。
段によって光照射ヘッドに集光される。この光は、光照
射ヘッドを経て、当該光照射ヘッドの他端である照射口
から出射される。そして、当該出力光が患部に塗布した
光重合型レジンに照射されることにより、光重合型レジ
ンが重合する。
合型レジン硬化用光源装置の概略構成を示すブロック図
で、1は電源、2は抵抗、3はLED(発光ダイオー
ド)、3aはLEDを構成するLEDチップ、4は光フ
ァイバ、5は光ファイバの一端を束ねて構成される光照
射ヘッド、5aは照射口である。
置の動作を説明する。電源1から、抵抗2を介してバイ
アス電圧を印加された各LED3は、LEDチップ3a
から光を発する。LED3は、ピーク発光波長が430
〜480nmの範囲、特に本実施例では455nmのも
ので、光出力が1200μWのものを20個使用した。
この出射光は、LEDチップ3aに直接接続もしくは近
接された光ファイバ4の一端に入射した後、この光ファ
イバ4内を通って、光ファイバ4の他端へ進む。光ファ
イバ4内を進行してきた光は、複数の光ファイバ4の他
端が束ねられ、樹脂で固められた光照射ヘッド5により
集光されて、光照射ヘッド5の照射口5aから、出射光
として取り出される。このようにして取り出された出射
光が、患部に塗布充填した光重合型レジンに照射される
ことによって、このレジンが硬化する。
化について述べる。図4は、本発明の光源装置から照射
される光の分光スペクトルと、カンファーキノンの吸収
波長帯とを示す。図4に示すように、本実施例の光重合
型レジン硬化用光源装置の出力光の分光スペクトルEの
大部分は、カンファーキノンの吸収に有効な波長範囲4
30〜480nmに含まれる。
レジンに照射すると、従来の光源の数十分の1程度の光
出力で、充分に光重合型レジンを重合させることができ
る。
射面をLEDチップの発光素子に当接又はきわめて近接
して配置できるので、集光効率がよくなり、パワーも高
くできる。
例である光重合型レジン硬化用光源装置の概略構成を示
すブロック図で、図中、5’は光照射ヘッド、5’aは
入射口、5’bは照射口、6は集光レンズで、1〜3は
図1と同一部品を示す。
置の動作を説明する。LED3は、図1と同じく、ピー
ク発光波長が430〜480nmの範囲、特に455n
mのもので、光出力が1200μWのものを、同一円周
上に20個を配置した。これらの出射光は、集光レンズ
6によって集光され、集光レンズ6の光軸上に平行に配
された光照射ヘッド5’の入射口5’aの面に投射され
る。この例の光照射ヘッド5’は、略同一の長さの複数
の光ファイバを束ねて樹脂で固めたものとしたが、金属
もしくは樹脂の中空パイプで、内壁をLED光が全反射
するようにアルミコーティングしたものやガラス棒自体
で構成したものであってもよい。
は、この光照射ヘッド5’を通ってその照射口5’bか
ら、出射光として取り出される。このようにして取り出
された出射光は、患部に塗布充填した光重合型レジンに
照射されることによって、このレジンが硬化する。
硬化については、第1実施例と同様であるのでその説明
を省略する。
例である光重合型レジン硬化用光源装置の概略構成を示
すブロック図で、各LEDの出力光集光系として凹面鏡
7を用いた例である。
実施例と同一のものを使用した。各LEDからの出射光
は、凹面鏡7で反射され光照射ヘッド5’の入射口5’
aの面に集光されるが、各LED3は、出射光が凹面鏡
7により、凹面鏡7の光軸上に平行に配された光照射ヘ
ッド5’の入射口5’aの中心に集光されるように配置
される。また、光照射ヘッド5’は、第2実施例と同様
に、略同一の長さの複数の光ファイバを樹脂で固めたも
のとしたが、前記同様に、金属もしくは樹脂製の中空パ
イプでまたはガラス棒などで構成してもよい。
硬化については、第1実施例と同様であり、説明を省略
する。
がカンファーキノンの吸収波長帯の430〜480nm
であるLEDを使用するので、最小限の光の強度でレジ
ンを硬化させることができる。従来、ハロゲン光源でレ
ジンを硬化させるためには、光源全体としての強度を大
きくし、それによってカンファーキノンの吸収波長帯の
光の強度を引き上げていたが、それが同時にレジンの硬
化に不要な波長帯の光の強度をも引き上げることとな
り、そのような不要な光を含む出射光による発熱が凹面
鏡のくもりを引き起こしたが、本発明によりこの問題点
を解消することができる。
下のような実施例も含まれる。
素子の前面に集光レンズを配置して、このLEDから発
光する光を集光してもよい。
光レンズ等を使用する代わりに、照射口に近づくにつれ
て内径が小さくなる中空パイプで、内壁をLED光が全
反射するようなアルミコーディングしたもので、LED
から発光する光を集光してもよい。
いて、出射光をコリメートしてもよい。このとき、照射
口を患部に近接させなくてもよい。
は、その発光源として複数のLEDを採用し且つ出射光
波長を、カンファーキノンの吸収波長帯である430〜
480nmの波長範囲に選定したので、全体としては、
従来より小さな強度の光で光重合型レジンを充分に重合
することができる。これによって、電源を小型化するこ
とができる。また、充分な光の強度が得られるので、照
射口を患部まできわめて接近させなくてもよく、また光
照射ヘッドの照射口にレンズを置いて出射光をコリメー
トすることで、さらに照射口を患部から離すことがで
き、照射口の汚れや破損が低減する。また、熱が発生し
ないので、安全で、冷却ファンが不要となり、さらに第
3実施例の集光光学系手段である凹面鏡のくもりが低減
する。
が極めて少なく、使用毎の調整の必要がなく、かつ長時
間の連続使用が可能となる。
き、冷却ファンも不要となるので、装置全体のコンパク
ト化を図ることができる。
光源装置の概略構成を示すブロック図で集光光学系とし
て光ファイバを用いた例を示す。
用光源装置の概略構成を示すブロック図で集光光学系と
して集光レンズを用いた例を示す。
用光源装置の概略構成を示すブロック図で集光光学系と
して凹面鏡を用いた例を示す。
と、本発明実施例の光源装置で得られる光の分光スペク
トルと、カンファーキノンの吸収波長帯との関係を示す
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ピーク発光波長が430〜480nmの
範囲にある複数の発光ダイオードと、これら発光ダイオ
ードの光を集光する光学系手段と、この光学系手段で集
光された光を出力する光照射手段とによって構成したこ
とを特徴とする光重合型レジン硬化用光源装置。
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1994
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