JP6154111B2 - 光照射装置、光照射装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は歯科分野において光重合樹脂の重合のために光を照射する光照射装置、及び該光照射装置の制御方法に関する。

歯科治療等では、歯牙に充填された光重合樹脂を硬化させるために、光照射装置を用いて口腔内の対象部位に光を照射する。光重合樹脂は、青色や紫色の光により硬化するので光照射装置から照射される光も青色や紫色を含んでいる。一方で、歯肉や歯髄は赤いので重合に利用される青色や紫色の光を吸収しやすい。従って、歯肉や歯髄に光照射装置からの光が照射され続けると、比較的短い時間であっても軟組織という性質上、患者は熱さを感じてしまうことがある。

特許文献１には、光源の近傍部温度を検出する温度検出手段が備えられた歯科用光照射器が開示されている。また、特許文献２には、光が照射されている位置を検知可能にセンサが設けられた技術が開示されている。

特開２００６−２２３６８８号公報 特開２０１０−０１２２６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は光源の近傍の温度を測定するのみである。一方、特許文献２に記載の発明は位置を知るために照射部位を見えるようにしたことを趣旨としている。従って、特許文献１、２に記載の技術はいずれについても、光が照射されているときに、当該照射された部位が実際にどのような温度に達しているかを精度よく知ることが困難である。

そこで本発明は、口腔内に配置された光重合樹脂を硬化させる光照射装置において、照射部位の温度を精度よく知ることができ、特に温度に関して患者が感じる不快感を低減することができる光照射装置を提供することを課題とする。また、同様に光照射装置の制御方法を提供する。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、口腔内に配置された光重合樹脂を硬化させる光を出射する光照射装置（１）であって、光を出射する光源（１１）と、光源により照射された部位の温度を測定可能な非接触の温度センサ（１２）と、光源及び非接触の温度センサが接続され、光源の点灯及び消灯を制御する光源制御演算手段（２２）と、を備え、光源制御演算手段は、光重合樹脂を硬化させる光を照射する本点灯よりも低い強度で光源を点灯した予備点灯における対象部位の温度上昇及び時間に基づいて、本点灯により対象部位が達する温度を予測する演算をする、光照射装置である。

請求項２に記載の発明は、口腔内に配置された光重合樹脂を硬化させる光を照射する光源を備えた光照射装置（１）を制御する方法（Ｓ３０）であって、光重合樹脂を硬化させる光を照射する本点灯よりも低い強度で光源を点灯した予備点灯をする過程（Ｓ３１）と、予備点灯による対象部位の温度上昇及び時間に基づいて、本点灯により対象部位が達する温度を予測する演算をする過程（Ｓ３３）と、予測された温度により本点灯が可能であるかを判断する過程（Ｓ３４）と、を含む光照射装置の制御方法である。

本発明によれば、光源により照射された部位の温度を精度よく把握することができ、温度を調整することが容易になる。これにより患者の不快を回避でき、使用者の利便性も向上させることが可能となる。

光照射装置１の外観である。 光源照射手段１０の構成を説明するブロック図である。 光照射装置の制御方法Ｓ１０の流れを説明する図である。 光照射装置の制御方法Ｓ２０の流れを説明する図である。 光照射装置の制御方法Ｓ３０の流れを説明する図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、１つの実施形態にかかる光照射装置１を模式的示した外観図である。光照射装置１は、光照射装置１の外観を形成する筐体２及び、筐体２に保持される光照射手段１０が備えられている。光照射装置１には光照射装置に備えられるべき公知の他の部材も具備されている。

筐体２は光照射装置１の外殻を形成する部材であり、両端に底を有する筒状である。筐体２の形状は公知の光照射装置１と同様の形態を採用することができ、特に限定されることはない。

光照射手段１０は、筐体２内及び必要に応じてその一部が筐体２の表面に露出して配置され、口腔内に充填された光重合樹脂を硬化し得る波長の光を出射する手段である。ただし上記したように、単なる光の出射では患者に不快感を与えることがあるので、光照射手段１０はこれを解消できるように構成されている。図２には光照射手段１０の構成をブロック図で示した。

光照射手段１０は、光源１１、非接触温度センサ１２、操作手段１３、情報処理手段２０、及び表示装置３０を備えている。

光源１１は、光重合樹脂を重合させることが可能な波長を含む光源であり、公知の光源を用いることができる。これには発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプ、キセノンランプ、またはレーザーダイオード等を挙げることができる。ただし、非接触温度センサ１２として赤外線放射温度センサを用いる場合には、誤動作を回避するため赤外線を含まない光源であることが好ましく、かかる観点からＬＥＤが望ましい。

非接触温度センサ１２は、非接触で対象部位の温度を測定し、これを電気信号に変換することができるセンサである。このような温度センサであれば特に限定されることはないが、測定精度や測定速度の観点から、測定対象部位から放射される赤外線を検知することにより温度を測定する赤外線放射センサが好ましい。
非接触温度センサ１２は、光源１１が照射する対象部位をその測定範囲とする。通常、口腔内において光源１１は対象部位から１ｍｍ〜１０ｍｍ程度離隔して照射がおこなわれることから、この範囲で非接触温度センサ１２が対象部位の温度を測定することができるように測定の軸を設定すればよい。従ってこのような測定が可能であれば非接触温度センサ１２が配置される位置は特に限定されることはない。

操作手段１３は、光照射装置１の使用者の操作に供される手段である。使用者は操作手段１３に備えられる各種選択キー等を選択することにより、使用者の意思を光照射装置１に反映させることができる。
このような操作手段１３は、特に限定されるものでなく、公知のものを適用することができ、その形式は特に限定されるものではない。

情報処理手段２０は、非接触温度センサ１２、操作手段１３から情報を取得し温度測定の結果を表示させ、及び／または光源の点灯及び消灯に関する演算をし、それらの結果を各機器に反映させる手段である。

情報処理手段２０は、受信手段２１、中央演算子２２、記憶手段２３、ＲＡＭ２４、及び送信手段２５を有して構成されている。

受信手段２１は、上記した非接触温度センサ１２、及び操作手段１３からの情報を適切に取り入れる機能を有する部材であり、これらの手段が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。

中央演算子２２はいわゆるＣＰＵであり、光源制御演算手段として機能する。従って後述する各種演算はこの中央演算子２２でおこなわれる。また、中央演算子２２は、その他にも情報処理手段２０に含まれる各部材に接続されて、これらを制御することができるように構成されている。すなわち、中央演算子２２は、記憶媒体として機能する記憶手段２３に記憶された各種プログラムを実行し、これに基づいて光源制御演算をおこない、後述するような光照射装置の制御方法を実行させる。具体的な演算内容については後で詳しく説明する。

記憶手段２３は、中央演算子２２が演算する各種プログラムやデータが保存される記憶媒体として機能する部材である。従って光源制御演算のためのプログラムもここに保存されている。また記憶手段２３には、プログラムの実行により得られた中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。

ＲＡＭ２４は、中央演算子２２による演算の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する部材である。ＲＡＭ２４は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のＲＡＭと同様である。

送信手段２５は、中央演算子２２による指令や演算結果を出力すべき機器へ適切に出力する機能を有する部材であり、本実施形態では光源１１及び表示装置３０が接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。

このような情報処理手段２０を形成する具体的な態様の例としては、制御基板を挙げることができる。制御基板に備えられる受信手段及び送信手段を情報処理手段２０の受信手段２１及び送信手段２５として構成し、制御基板に備えられる記憶装置を記憶手段２３として各種のプログラムやデータ等を記憶させておくことができる。そして各種演算や制御、指令は制御基板に備えられる中央演算子（ＣＰＵ）が中央演算子２２として機能し、記憶手段２３に記憶された各種プログラムを実行することによりおこなわれる。

表示装置３０は、測定した温度、その他使用者に伝えるべき事項を表示する装置であり、いわゆるディスプレイや簡易な構造であるインジケータ等により構成することができる。

以上のように構成される光照射装置１によれば、照射される光により生じる熱に起因する患者の不快を抑制することが可能となる。より具体的な詳しい内容は後で説明する。

本実施形態では、非接触温度センサ１２は温度測定範囲の平均値を求めて測定温度とする例を説明したが、温度測定範囲内で温度を分布として表示するように構成してもよい。すなわちサーモグラフィーのような形態である。この際には、表示装置３０は必ずしも筐体２に配置されることはなく、配線により連結されたモニタに表示することができるように構成できる。

図３に、１つの例である光照射装置の制御方法Ｓ１０（「制御方法Ｓ１０」と記載することがある。）の流れを示した。ここでは分かりやすさのため光照射装置１を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の趣旨を含む方法を可能とするものであれば他の構成を備える光照射装置によるものであってもよい。以下に示す他の例についても同様である。

制御方法Ｓ１０は、光源の点灯過程Ｓ１１、温度測定過程Ｓ１２、及び温度表示過程Ｓ１３を含んでいる。
光源の点灯過程Ｓ１１では、使用者が操作手段１３により光源点灯の指令をすると、これを受信した光源制御演算手段として機能する情報処理手段２０から、光源１１に点灯指令がなされ、光源１１が点灯する。
温度測定過程Ｓ１２では、光源の点灯過程Ｓ１１で光源１１が点灯するとともに、非接触温度センサ１２により温度測定が開始される。ここで温度測定がされるのは、上記の通り光源１１により光が照射された部位である。
温度表示過程Ｓ１３では、非接触温度センサ１２の測定結果が情報処理手段２０に送信され、情報処理手段２０が表示装置３０に対して表示をする旨の指令をし、温度が表示される。
そして、使用者の判断による操作手段１３の操作（例えばスイッチ操作によるＯＦＦ）及び／または使用者が設定した時間が経過すると自動的にＯＦＦとなる等の条件により、光源１１が消灯されるまで、温度測定過程Ｓ１２、及び温度表示過程Ｓ１３が繰り返される。

制御方法Ｓ１０によれば、光が照射されている部位を直接に非接触温度センサで測定することが可能である。そして制御方法Ｓ１０によれば温度が表示されるので、使用者がこの温度を参照しつつ光の照射を調整し、患者に不快感が生じることを回避することも可能となる。

図４に、他の１つの例である光照射装置の制御方法Ｓ２０（「制御方法Ｓ２０」と記載することがある。）の流れを示した。制御方法Ｓ２０は、過程Ｓ２１〜過程Ｓ２８を有して構成されている。

過程Ｓ２１及び過程Ｓ２２は上記した光源の点灯過程Ｓ１１及び温度測定過程Ｓ１２にそれぞれ相当する。

過程Ｓ２３は、過程Ｓ２２で得られた温度が許容範囲内であるかを判断する。ここで許容範囲は、光重合樹脂がある程度効率よく硬化すると考えられる光が照射された時の温度で、かつ、十分に患者が不快を感じない温度である範囲が好ましい。従って、許容範囲の下限は光重合材料がある程度効率よく硬化する量の光が照射されたときの温度、上限は患者が不快を感じない十分な温度とすることが好ましい。
過程Ｓ２３で許容範囲内であると判断されたときには「Ｙ」が選択され、そのまま光の照射が維持されて過程Ｓ２２に戻る。
一方、許容範囲から外れていると判断されたときには「Ｎ」が選択され、過程Ｓ２４に進む。

過程Ｓ２４は、過程Ｓ２２で得られた温度が高温側で許容範囲を外れたかを判断する。低温側で許容範囲を外れた場合には、光重合樹脂が重合するために十分な光が照射されていないので、「Ｎ」が選択され、過程Ｓ２５に進み光の照射強度が高められた上で過程Ｓ２２に戻る。
過程Ｓ２４では低温側で許容範囲を外れた場合も想定した過程としたが、照射時間をなるべく短くする観点から、通常は初期設定とし最大出力で光を照射することが多いことから、過程Ｓ２５を要しないこともある。この場合には過程Ｓ２４及び過程Ｓ２５は含まれない流れを設定することもできる。

一方、過程Ｓ２４において高温側で許容範囲を外れたと判断されたときには「Ｙ」が選択され過程Ｓ２６に進む。

過程Ｓ２６では、高温側で許容範囲を外れた程度が所定の範囲であるかを判断する。ここで所定の範囲とは、許容範囲よりは高温であるがその程度がわずかであり、この後すぐに光の照射強度を弱めれば患者に不快感を与えることなく温度を低下させることができる程度の温度を意味する。従って、所定の範囲より温度が高い場合にはただちに患者に不快感を与える虞がある。
そこで、所定の範囲よりも高い温度であった場合には過程Ｓ２６で「Ｎ」が選択され、過程Ｓ２８にてただちに光源が消灯され、その旨が表示装置３０に表示される。
一方、所定の範囲よりも低い温度であった場合には過程Ｓ２６で「Ｙ」が選択され、過程Ｓ２７で光の照射強度を低下させたり、パルス制御（ＯＮとＯＦＦの切り替え）等の温度を低下させるための制御がなされ、過程Ｓ２２に戻る。

制御方法Ｓ２０は例えば次のような条件の１つまたは組み合わせにより終了する。
・使用者の判断による操作手段１３の操作（例えばスイッチ操作によるＯＦＦ）
・使用者の設定した時間が経過すると自動的にＯＦＦ
・設定した光量（Ｊ／ｍ^２）が照射された時点で自動的にＯＦＦ
ここで、光量（Ｊ／ｍ^２）は、単位時間当たりの総照射強度（Ｗ／ｍ^２）、照射時間（ｓ）、及び照射強度等に依存した補正係数の積等により求めることができる。光量を規定した場合には、制御によって照射強度が変更された場合であっても、材料の硬化不足を防ぎ、より確実に材料を硬化させることができる。

光照射装置１を以上のように制御することにより、光重合樹脂を効率よく硬化することができるとともに、患者の不快を最小限に抑えることが可能となる。そしてこれが自動的におこなわれるので使用者の利便性も高い。

図５に、さらに異なる１つの例である光照射装置の制御方法Ｓ３０（「制御方法Ｓ３０」と記載することがある。）の流れを示した。制御方法Ｓ３０は、過程Ｓ３１〜過程Ｓ３６を有して構成されている。

過程Ｓ３１では、光源１１を予備点灯する。予備点灯では、実際の重合の際に照射される光（「本点灯」と記載することがある。）よりかなり低い強度で光を照射する。

過程Ｓ３２では、予備点灯により照射された部位の温度を非接触温度センサ１２で測定する。

過程Ｓ３３では、過程Ｓ３２で得られた温度、及び温度上昇にかかった時間に基づいて、光源１１が本点灯されたときに温度がどの程度まで上昇するかを予測する。温度予測は、予備点灯による温度上昇の時間と到達温度との関係を、本点灯における到達温度に関連づけるデータを予め情報処理手段２０の記憶手段２３に保存しておき、逐次これを呼び出して光源制御演算手段として機能する中央演算子２２で演算して算出する。

過程Ｓ３４は過程Ｓ３３で予測した温度が、許容される温度であったかを判断する過程である。許容される温度は、予測温度が患者が不快に感じる温度にまで達してしまったかで判断する。
許容される温度以内であったときには、本点灯が可であるとして「Ｙ」が選択されて過程Ｓ３５に進み、光源１１を本点灯する。
一方、許容される温度より高かったときには、本点灯が否であるとして「Ｎ」が選択されて過程Ｓ３６に進み、光源１１が消灯してその旨が表示装置３０に表示される。

過程Ｓ３６に進んだ場合には使用者は光源１１の強度設定を変える等して再度制御方法Ｓ３０をおこなう。

制御方法Ｓ３０によれば、予備点灯により予め本点灯における到達温度を把握することができるので、本点灯後の温度調整に比べてさらに患者の不快の可能性を減らすことができる。

本実施形態では、過程Ｓ３４で「Ｙ」と判断された後、自動に本点灯（過程Ｓ３５）する態様で説明した。これによれば使用者は手を動かす必要がなく、位置決めした照射位置がずれずに済む利点を有する。
ただし、より使用者の確認を促して安全性を高める観点から、例えば過程Ｓ３１の予備点灯は操作手段１３に備えられるスイッチの半押しを必要とし、過程Ｓ３５の本点灯の際には当該スイッチの最後までの押し込みを必要とするように構成してもよい。

また上記制御方法Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０を全て併せて適用してもよい。すなわち、測定された温度は全て表示装置３０により表示しつつ、本点灯時には制御方法Ｓ２０を適用し、本点灯に先立って制御方法Ｓ３０による設定をおこなうことができる。これによりさらに確実に患者及び使用者への負担を軽減することができる。

１ 光照射装置
２ 筐体
１０ 光照射手段
１１ 光源
１２ 非接触温度センサ
１３ 操作手段
２０ 情報処理手段
３０ 表示装置

Claims (2)

1. 口腔内に配置された光重合樹脂を硬化させる光を出射する光照射装置であって、
   前記光を出射する光源と、
   前記光源により照射された部位の温度を測定可能な非接触の温度センサと、
   前記光源及び前記非接触の温度センサが接続され、前記光源の点灯及び消灯を制御する光源制御演算手段と、を備え、
   前記光源制御演算手段は、前記光重合樹脂を硬化させる光を照射する本点灯よりも低い強度で前記光源を点灯した予備点灯における対象部位の温度上昇及び時間に基づいて、前記本点灯により前記対象部位が達する温度を予測する演算をする、光照射装置。
2. 口腔内に配置された光重合樹脂を硬化させる光を照射する光源を備えた光照射装置を制御する方法であって、
   前記光重合樹脂を硬化させる光を照射する本点灯よりも低い強度で前記光源を点灯した予備点灯をする過程と、
   前記予備点灯による対象部位の温度上昇及び時間に基づいて、前記本点灯により前記対象部位が達する温度を予測する演算をする過程と、
   予測された前記温度により前記本点灯が可能であるかを判断する過程と、を含む光照射装置の制御方法。

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