牙科用剛性異型微結構光纖棒的製作方法

2023-04-23 06:59:46 1

專利名稱：牙科用剛性異型微結構光纖棒的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種牙科用光纖照明器件，具體說是一種牙科用剛性異型微結構光纖棒。
背景技術：
牙科治療用照明通常為長距離(彡600cm)、寬亮場(16-18cmX6-8cm)的滷素冷光照明，因光源在口腔外部且光線發散不集中，故在對牙齒實施精細治療時，很難消除因治療器械投影而造成工作區存有的陰影，從而影響治療效果和治療質量。為此，在上世紀90年代，美國MDT公司首先研發光纖牙科治療儀，將光纖照明系統應用於牙科治療儀上，可以直接將光送至口腔內部並傳至工作區的工作點，使操作視野更加清晰光亮，實現了照明與操作的真正同步，大大提高了治療效率及質量。該項技術得到大力推廣和應用，我國於本世紀初開始引進此項技術，由於設計和加工難度較大，在最初幾年未得到推廣，但最近幾年有開始盛行趨勢。
在光纖牙科治療儀(光纖牙鑽手機、光纖潔牙機等)中，根據專利號CN 201510366U、US 6561801B1中所述的光纖照明系統的核心部件為光纖束，其製造方法及結構形式有2種①用若干根光纖單絲集束，兩頭採用環氧膠固，再經研磨拋光而成；②用硬性樹脂整體膠固光纖，用熱縮樹脂定型光纖束外形，兩端再經研磨拋光而成。以上兩種光纖束的應用，雖然達到了照明的主要目的，但由於自身特點，使用時仍有如下缺陷①由於光纖牙科治療儀(光纖牙鑽手機、光纖潔牙機等)內部有複雜的工作氣管道、霧化氣管道、 冷卻水管道及通電線路等，光纖束裝配需面對複雜的空間腔體，因光纖單絲直徑細(直徑 < 50um)，柔軟易折斷，故裝配難度大。②因光纖束兩端採用環氧浸膠，其端面微觀上存有空隙，治療時，由於毛細現象，血水會進入光纖束，長時間使用後，血水中血紅素會影響照明效果，使影像失真，另光纖束端面微孔中的血水易造成交叉感染。③光纖束由於光纖間隙和膠縫等原因，光纖斂集率不大，光傳輸效率不高。④光纖束出光部彎曲角度大110° )，「頸伸」短l_2mm)，光纖束製作及拋磨難度大。發明內容
本發明目的在於克服現有牙科治療用光纖束的不足，提供一種牙科剛性異型微結構光纖棒，具有適應複雜有效空間裝配，方便操作，不易折斷，端面緻密無孔可抵制血水浸入，且光傳輸效率高等特點。
本發明所述剛性異型微結構光纖棒的棒體由圓棒區棒體和形變區棒體組成，形變區棒體至少經過一次折彎。
上述棒體由光纖皮管以及穿在光纖皮管內的光纖芯棒經高溫拉製成棒後再經高溫模壓融合形成，或由光纖皮管以及穿在光纖皮管內的若干根光纖單絲經高溫拉製成棒後再經高溫模壓融合而成，也可以採用單一的折射率> 1的高透玻璃棒或有機玻璃棒直接構成。
上述形變區棒體的截面呈月牙形、橢圓形、方形、長方形、直角或圓形，也可為其它幾何形狀，當形變區棒體有一次以上的折彎時，位於不同折彎面的相鄰的棒體採用不同的截面形狀，從面構成多種異形的組合棒體。
形變區棒體之所以採用上述異形形狀以及一次以上的折彎是為了滿足牙科治療儀內部複雜，狹小的空間裝配的需要。
為滿足光纖牙科治療儀(光纖牙鑽手機、光纖潔牙機等)內部狹小空間的裝配需要，本發明的圓棒區棒體的直徑一般應< 3mm。
當棒體由光纖皮管及位於其內的若干根(即一根以上的)光纖單絲組成時，單根光纖單絲的直徑彡70um。
本發明所述的棒體採用如下現有常規工藝製備將光纖芯棒或多根光纖單絲和光纖皮管經高溫拉製成棒再經高溫模壓融合後，整個棒體因單絲與單絲、單絲與皮管或芯棒與皮管間高溫融合成一整體，棒體內無孔洞和縫隙，從而形成緻密無微孔結構。
在高溫拉製成棒過程中，拉棒爐的溫度範圍控制在600°C 900°C之間，至於送棒速度和牽引速度，本領域技術人員則可根據所選的皮管直徑和所拉的光棒直徑來進行相應的選擇。
高溫模壓融合過程實質為恆溫模壓過程，也是一種常規技術，具體是在550-800°C 的溫度下使棒體在模具的型腔內發生型變。
上述微結構特徵在實際應用中的作用有3點①棒體直徑細可適合狹小的空間裝配；②光纖單絲直徑細，可使微細的棒體所含光纖數量增多，傳輸能量增大，最關鍵的是在形變區中光纖相對變形量減小，不至於破壞光纖單絲的光傳導功能；③緻密無微孔的光纖排列一方面可使使光纖的斂集率高，光傳輸效率高，另一方面可防止血水或消毒液的毛細進入，避免交叉感染。
上述光纖芯棒或光纖單絲的材料質是多組分玻璃光纖、石英光纖或塑料光纖。
本發明的光纖棒皮管可以是磨砂或高光亮，顏色可以是白色、透明、棕色或紫黑色或其他顏色。
由於只要滿足光纖芯料折射率>芯料折射率，即可實現光纖的全反射，因空氣折射率為1，故只要芯棒折射率> 1，即可建立光纖模型實現全反射，達到傳光的目的，故本發明的光纖棒也可是單一透明的光纖芯棒或其他折射率>1玻璃材料或有機玻璃材料，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等，所製得的成品同樣具有異型微結構特徵和光傳輸效率高的效果。
本發明具有如下優點質地緻密、結構小巧、光傳輸率高，可適合光纖牙科治療儀(光纖牙鑽手機、光纖潔牙機等)中微型腔體的安裝，不易折斷，方便操作，端面緻密無孔可抵制血水浸入，且光傳輸效率高等特點。


圖1是本發明實施例1的結構示意圖。
圖2是本發明實施例1棒體的圓棒區結構示意圖。
圖3是本發明實施例2的結構示意圖。
圖4是本發明實施例2棒體的圓棒區結構示意圖。
圖5是本發明實施例3的結構示意圖。
圖6是本發明實施例3棒體的圓棒區結構示意圖。
圖7是本發明形變區棒體為月牙形時的截面或端面示意圖。
圖8是本發明形變區棒體為橢圓形時的截面或端面示意圖。
圖9是本發明形變區棒體為方形(長方形)時的截面或端面示意圖。
圖10是本發明形變區棒體為直角時的截面或端面示意圖。
圖11是本發明形變區棒體為圓形時的截面或端面示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
實施例1 參見圖1和圖2，實施例1的棒體由直徑為20mm的玻璃芯棒1外穿透明玻璃皮管2後， 經高溫拉製成棒、再經高溫模壓融合而製成，圓棒區棒體4的直徑為2. 5mm。形變區棒體5 有4次折彎，自形變區左端起，第一段形變區棒體A的截面為月牙形(參見圖7)，第二段形變區棒體B的截面仍為月牙形(參見圖7)，第三段形變區棒體C的截面為橢圓形(參見圖8)， 第四段形變區棒體D的截面是由橢圓向圓的轉變。圓棒區棒體的截面為圓形(參見圖2)在高溫拉製成棒過程中，拉棒爐的溫度範圍控制在700°C 750°C之間，送棒速度為 2-4mm/min和牽引速度30mm/min，高溫模壓融合過程的溫度為550_600°C。
本實施例皮管2外表為磨砂。
實施例2 參見圖3和圖4，本實施例是用約1700根直徑為380-450um的玻璃光纖原絲外穿透明玻璃皮管2後，經高溫拉製成棒、再經高溫模壓融合而製成，圓棒區棒體的直徑為2. 5mm，光纖單絲3直徑為55um的剛性玻璃光纖棒。形變區棒體5有2次折彎，自形變區左端起，第一段形變區棒體E的截面為橢圓形棒體(參見圖8)，第二段形變區棒體F的截面為長方形(參見圖9)，第三段形變區棒體G的截面為長方形到圓的轉變。圓棒區棒體的截面為圓形(參見圖4)。
在高溫拉製成棒過程中，拉棒爐的溫度範圍控制在700°C 750°C之間，送棒速度為2-4mm/min和牽引速度30mm/min，高溫模壓融合過程的溫度為550_600°C。
本實施例皮管外表為磨砂，皮管顏色為透明狀，光纖為多組分玻璃光纖。
實施例3參見圖5和圖6，是用有機玻璃11在模腔內聚合而成直徑為2. 5mm的剛性微結構光纖棒，形變區棒體5有4次折彎，自形變開始起，第一段形變區棒體H的截面為直角形棒體(參見圖10)，第二段形變區棒體I和第三段形變區棒體J的截面仍為直角形(參見圖10)，第四段形變區棒體K的截面為直角形到圓11的轉變。圓棒區棒體的截面為圓形(參見圖4)。實施例3外表為光滑透明狀，選用有機材料為丙烯酸酯。
權利要求
1.一種剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於棒體由圓棒區棒體和形變區棒體組成，形變區棒體至少經過一次折彎。
2.如權利要求1所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於棒體由光纖皮管以及穿在光纖皮管內的光纖芯棒經高溫拉製成棒後再經高溫模壓融合形成。
3.如權利要求1所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於棒體由光纖皮管以及穿在光纖皮管內的若干根光纖單絲經高溫拉製成棒後再經高溫模壓融合而成。
4.如權利要求1所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於棒體為單一的折射率>1 的高透玻璃棒或有機玻璃棒。
5.如權利要求1或2或3或4所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於圓棒區棒體和形變區棒體不在同一個平面上，兩者之間形成夾角。
6.如權利要求1或2或3或4所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於形變區棒體的截面呈月牙形、橢圓形、方形、長方形、直角或圓形，或其它幾何形狀。
7.如權利要求6所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於形變區棒體有一次以上的折彎時，位於不同折彎面的相鄰的棒體採用不同的截面形狀，從面構成多種異形的組合棒體。
8.如權利要求1或2或3或4所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於棒體圓棒區的直徑彡3mm。
9.如權利要求3所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於單根光纖單絲的直徑 ^ 70umo
10.如權利要求2或3所述的剛性異型微結構光纖棒，其特徵在於光纖皮管外表磨砂或高光亮，高光亮的顏色可白色、透明、棕色、紫黑色或其他顏色。
全文摘要
本發明公開了一種牙科用剛性異型微結構光纖棒，棒體由圓棒區棒體和形變區棒體組成，形變區棒體至少經過一次折彎。形變區的棒體的截面或端面可為月牙形、橢圓形、方形或長方形、直角、圓形等，也可是多種異形的組合體。本發明克服了現有牙科治療用光纖束的不足，具有適應複雜有效空間裝配，方便操作，不易折斷，端面緻密無孔，且光傳輸效率高等特點。
文檔編號A61C19/06GK102488565SQ201110368830
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者張振遠, 朱雲青, 潘維超, 趙錦琳, 黃曉雲, 龔峰雲 申請人:南京春輝科技實業有限公司