[发明专利]光谱扫描光致交联设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合于激活包括在用于填充、重建、取模、粘合或漂白的材料中的光固化基质的光固化设备或装置，尤其是在牙科领域的应用，该设备或装置具有光源和用于控制、调制、对准、选择和将光能传输至将被照明的区域的光学和电子装置。

背景技术

材料的光固化包括在化学反应中，例如在用于将组成材料的大分子永久地结合到一起的聚合过程中发生。它是由传递能使包括在材料中的光引发剂产生修改材料结构的共价键的光辐射引起的，从而使得可能获得所寻求的物理性质，例如，材料的硬化或在支承件上的材料的粘合。

光固化的效率首先取决于光引发剂以及光引发剂对产生例如聚合物链上的巨自由基的适用性，因此必须有可能利用处于存在于材料中的光引发剂的感光光谱中的波长来辐照该材料。然而，例如在牙科领域中使用的光固化材料如同包括在它们的组分中的光引发剂是不断发展的，从而使得需要考虑更多样化的敏感度光谱。

为了满足从业人员的需要，因而光固化设备需要产生适合于包含例如樟脑醌（CQ）、苯基丙二酮（PPD）（phenylpropanedione）、以及二苯基氧化磷（lucirin）的多种光引发剂的光固化材料的宽光谱，图1中示出了樟脑醌（CQ）、苯基丙二酮（PPD）、以及二苯基氧化磷对应于敏感度光谱的目标波长范围。

此外，在所使用的大部分材料中，这种化学反应为使暴露的区域的温度升高的发热反应，因为它附加于由组织自身所吸收的光能量所引起的温度升高，所以使暴露区域的温度升高甚至更大。

例如那些可用于牙科的现有设备使用两种类型的光源，即：

·发射分布在宽光谱上的光辐射的光源，从而满足宽光谱的问题；

·或产生在非常窄的光谱上的辐射或实际上单色的光源，由此限制被传递的能量的量，从而保持被暴露组织的发热可控。

对于第一类别的光源，所使用的源主要涉及卤素灯泡、弧光灯（例如，氙气灯）、或放电灯。

那种类型的光源产生非常宽光谱上的光辐射。然而，就对与所使用的光固化材料相互作用有用的辐射而言，这种源的效率相当低，虽然它们的购买价格和维护仍然很昂贵。此外，那种类型的光源需要大量的能量以用于与主动冷却设备（强制对流）相关联的操作，主动冷却设备用于耗散所发出的热量。因此，这对于制造由可选的可充电池供电并且使用那些类型的光源的便携式设备是困难的。

此外，那些宽光谱源所发射的不可忽视的辐射部分处于红外线范围并且可在被处理的组织上产生不需要的热效应（例如，坏死），这些效应附加于由光固化引起的放热反应的效应。

最后，需要实现复杂的光滤波器系统以限制所发射的辐射功率，以避免灼伤通过暴露于红外线辐射下来处理的组织。

第二类别的光源包括利用发光二极管（LED）的设备。这种类型的光源呈现了发出高效率的光谱的优点（假设它对应于用于处理的光固化材料），因为所产生的所有能量对将引发的化学反应是有用的。使用这种源的设备还呈现低能耗并因此适合于通过由可选的可充电池构成的自给的电源供电。它们的小体积能够获得紧凑的人体工学设备。最后，由于LED一般被封装在呈现最佳透射的透明材料中，因此使用这种类型的光源的光学设备可以大大简化。这种材料还被模制以具有能够制造适合于采集和引导所产生的光能量的集成光学设备的形状。

由于LED的发射光谱（对于辐射功率≥50%约为20纳米（nm）量级）覆盖的窄波长范围，仅安装有一个二极管的装置不能发出足够宽以引发多种不同材料的光固化的发射光谱。

为了弥补该缺点，现有的解决方案包括增加传递至LED的能量功率以超过传统的标称值。那样增加了二极管所发射的在其发射光谱的边缘的辐射的强度，从而展宽其工作发射光谱。然而，在这种情况下，整体的辐射强度增加，从而引起患者难以接受的组织的温度升高现象。

此外，从业人员不总是知道所使用的材料中包含哪种光引发剂。

因此，即使从业人员具有装配有LED的多个装置，LED具有不同的发射光谱，从业人员仍然不知道使用哪个。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述缺点并提供光固化灯或设备，光固化灯或设备使得能够覆盖适合于覆盖包含在材料中的光引发剂的光谱波长的宽波长范围，并且使用消耗很少能量的设备来实现该目的并且不需要使用主动冷却装置，以及具有限制的发射能量的量，以控制被暴露的组织的发热。