Основные принципы конструкции лампы со светоизлучающим L.E.D - диодом

Менее чем за 20 лет композиты практически вытеснили амальгамные и силикатные цементы, оксифосфаты и другие полимеры из многих областей стоматологии.

Основные принципы конструкции лампы со светоизлучающим L.E.D - диодом

После открытия, сделанного профессором Боуеном в США, они стали практически незаменимым, начиная с 1975 года, когда были впервые использованы светочувствительные композиты. В начале композиты были светочувствительными к воздействию ультрафиолетовых лучей (Будселл и др. (Budsell et al.) при использовании прапарата нувафила (Дентсплай), а затем (с 1978 г.) стали светочувствительными к видимому свету (Буссиони и др. (Bussiony et al.)) при использовании Фотофил Света из ICI.

Для того чтобы выбрать лампу, которая соответствует всем требованиям, необходимым для осуществления реакции полимеризации, часто необходимо расшифровать информацию, понятную исключительно для специалистов.

В нашей статье мы не станем говорить, что наша лампа лучшая, а начнем с реакции полимеризации как точки отсчета и объясним значение каждого индивидуального фактора в конструкции лампы "Mini L.E.D." Например, что самое важное - лампа рассчитана на 500 мВт или 800 мВт на см2, размер наконечника составляет 5 мм или 8 мм, она работает в скоростном или импульсном режиме и т.д. Мы проанализировали все эти критерии и попытались использовать их в основе наших новых исследований и разработок.

Реакция полимеризации представляет химическую операцию, которая состоит в превращении n числа малых молекул (мономеры) в макромолекулы. В стоматологии, главным образом, применяются две молекулы - это молекула, содержащая аминовую группу (А), или молекула сцепления и другая эпоксидная молекула (В), из которых самая известная - бисфенол глицидилметакрилат (Bis-GMA). Полученная в результате макромолекула относится к сополимерам. Итак, реакция включает соединение этих мономерных молекул, присутствующего в наших пробирках с композитным материалом.

Реакцию полимеризации для зубных композитов можно суммировать следующим образом. Свет возбуждает молекулу фотосинтеза (CQ), которая, в свою очередь, передает это возбуждение в малую аминосодержащую молекулу (А), и последняя использует ее, чтобы превратиться в мост между крупными молекулами (В) Bis-GMA, создавая соединения. И, наконец, после того, как возбужден фотоинициатор, встает вопрос простого переноса энергии, а это не что иное, как свет от лампы.

Как показали многие авторы, для того чтобы активировать камфороквинон (CQ), свет должен быть на синем конце спектра, а конкретно между 420 и 480 нм. Фактически, кривая показывает, что максимальная чувствительность (или поглощательность CQ) обнаруживается между длиной волны (l) 450 и 470 нм. CQ менее чувствителен к свету, который он получает, так как расстояние вне данной зоны возрастает и, следовательно, требуется дополнительная энергия для компенсации отсутствия реакционной способности.

Световая лечебная лампа должна функционировать в области синего света в диапазоне между 440 нм и 480 нм. Вот почему зона эмиссии при 450+/-30 нм была выбрана для "Mini L.E.D.". Это зона требует минимальной энергии и времени, и обеспечивает максимальную эффективность. Ей не требуется никакое иное излучение.

Мощность лампы в отношении полимеризации обычно выражается в милливаттах (мВт) и соответствует лучистому потоку, измеряемому в световом луче в четко определенной точке. Подобно другим источникам света СИД следует рассматривать как точечный источник, способный излучать конус света (разделяемый на множество малых элементарных конусов), насыщенный правильной энергией для полимеризации. СИД излучает довольно широкий конус и это означает, что мы должны поместить рефлектор вокруг его основания (он должен оставаться чистым, так как концентрирует 20% - 30% мощности лампы). Применяя первоначально направленный свет и также свет, отсылаемый обратно рефлектором, луч концентрированного света, лучистый поток которого составляет около 15% общей мощности СИД, вводится в наконечник. В результате мы получаем мощность величиной около 750 мВт на входе наконечника "Mini L.E.D." В качестве примера скажем, что это мощность, измеряемая на конце световодов ламп Плазма Аполло 95E

Возьмем следующий пример: лампа с мощностью 350 мВт и световодом 6 мм в диаметре представляет плотность рассеянной мощности 1250 мВт/см2 (350/площадь наконечника (который равен 0,29 см2).

Вторая лампа имеет 900 мВт/см2 и наконечником 10 мм в диаметре. Если не обращать внимания на эти единицы, может показаться, что первая лампа обладает большей мощностью, что абсолютно неверно. На самом деле, вторая лампа в два раза более мощная (700 мВт) по сравнению с первой, и при использовании наконечника 6 мм, ее плотность составит 2400 мВт/см2 . Многочисленные эксперименты показали, что минимальная величина мощности, которую следовало достичь, была равна 400 мВт, если мы хотели быть более или менее уверены в том, что происходит правильная полимеризация композита толщиной 2мм в течение 10 или 15 секунд. Это объясняет, почему "Mini L.E.D." была запрограммирована при 500 мВт с экспозицией от 10 до 20 сек в зависимости от режима.

Имеется ряд методов для измерения эффективности ламп, которые остаются предметом острых дискуссий среди исследователей. Вся наша работа показала, что 400 мВт представляет минимальную и приемлемую мощность, если цель состоит в правильной полимеризации 2 или 3 мм прозрачных композитов в течение минимум 10 секунд, независимо от того, что могут заявлять некоторые производители. Проведя множество экспериментов, особенно с е-светом, мы поняли, в чем заключается проблема данного метода.

1. Согласно Дж. А. Йорн, полимеризуемый композит должен достичь, по крайней мере, 75% своей поверхностной твердости. При такой высокой степени отвердения зубная щетка бесполезна.

2. Свет (являясь волной) всегда проникает в композит до одинаковой глубины (до ближайших нескольких сот микрон) при лампах с низкой или очень высокой мощностью, так как фотоны в свете (являясь телами) и слабой, и мощной лампы обладают одинаковой энергией проникновения при 460 нм для любого типа композита.

3. Большинство наших фотонов постепенно останавливаются между 2 и 2,5 мм. Некоторые идут дальше и могут даже достичь 5 или 6 мм, но это в исключительных и редких случаях. К сожалению, достаточно бывает таких фотонов-путешественников, которые могут убедить неопытного наблюдателя в том, что полимеризация произошла. Это не означает, что полимеризация была правильной при таких глубинах, хотя в некоторых публикациях это именно так и описывается! Такая полимеризация редко превышает 25% вместо приемлемых 75% как минимум на 3 мм!

4. Со многими фотонами в своем потоке мощная лампа имеет статистически правильное число фотонов, которые достигнут глубины 2,5 мм, гарантируя, таким образом, создание надлежащих связей на данной глубине и, следовательно, хорошей полимеризации (потенциально около 75% или даже выше), а недостаточно мощная лампа будет иметь меньшее число фотонов, но достаточное, чтобы прочность показалась бы надлежащей, хотя степень полимеризации часто не превышает 25%. С помощью зубной щетки нельзя провести различие между 25 и 75% прочности по Vickers, Barcоl или Knoop. Иначе мы бы узнали об этом, и нам не пришлось бы закупать сложное оборудование и применять изощренные методы измерения.

5. На определенной глубине не зависимо от применяемой лампы происходит скопление фотонов. И, наконец, мощность лампы СИД не должны быть меньше 450 мВт, то есть 1000 мВт на см2 для световода (наконечника) диаметром 8 мм, что и объясняет наш выбор "Mini L.E.D." Еще одной причиной является сходство "Mini L.E.D." или даже ее некоторое превосходство по сравнению с галогеновой лампой - отличной и широко применяемой лампой с мощностью от 650 до 700 мВт.

Имеется два вида световодов: из мультифибры и монофибры:

  • Мультифибровый световод намного чаще применяется и всегда имеет черную, коричневую или непрозрачную поверхность. Эти световоды имеют существенное преимущество в том, что свет появляется только на наконечнике и, следовательно, нет потерь по мере его прохождения. Это имеет огромное значение в отношении галогеновых ламп, которые всегда рассеивают немного ульрафиолетового света, но менее важно в отношении ламп СИД. Выбор в данном случае основан на удобстве применения. Недостатком является снижение активной поверхности, поскольку каждая микрофибра имеет темную, непроводящую поверхность. Поскольку снижение площади активной поверхности может снижать мощность лампы на 20%, мы выбрали ту мощность, которая возможна с "Mini L.E.D." и отдали предпочтение монофибровому световоду.
  • У монофибровых световодов поверхность редко бывает черной (они похожи на стеклянную палочку). Их преимущество заключается в снижении потерь энергии в пути, но недостатком является неудобство для оператора. Наш опыт показал, что к этому типу наконечника легко привыкаешь, и его преимуществом является освещение внутренней поверхности полости рта, чем самым снижается световой контраст между зубом и почти темной полостью рта. Есть чрезвычайно простое решение в отношении полимеризации композита - обеспечить доставку максимальной энергии в кратчайший период времени. Имеется три основные категории режимов:
    • А) Режим быстрого отвердения продуцирует максимальный свет в минимальное время. Данный режим применим в случае полимеризации, включающей минимальный риск и стресс (Фактор "С" Davidson). Одним удачным примером применения данного режима является пайка зубных скоб, где единственным эффектом стресса является расплющивание зубной скобы на зубе. Этот режим можно применять и при многоуровневом напылении композита. Во всех случаях объем полимеризованного композита должен быть снижен при применении данного режима.
    • Б) Режим мягкого отвердения - наиболее медленный. Он дает наибольшее снижение внутренних стрессов в массе композита, ограничивая напряжение, стресс и давление, которые вызывают хиатусы или даже переломы зубов (давайте не будем забывать о том, что объем композита уменьшается от 1,5 до 3,5% при отвердении). В целях не допущения стресса интенсивность света медленно увеличивается, пока не достигнет плато, что даст молекулам время занять позицию и оптимизировать свое соединение. Это приводит к более высокому процентному показателю полимеризации.
    • С) Другой режим промежуточный - это импульсный режим. Он основан на изучении полимеризации с применением системы импульсного лазера. Фаза с отсутствием света (между двумя импульсами) обеспечивает репозицию молекулы, как и при мягком режиме, но менее эффективно. В смысле соотношения времени и качества режим представляет хороший компромисс. Как можно видеть, все три режима играют конкретную роль и поэтому мы считаем, что клиницисты должны иметь возможность ими воспользоваться. Вы найдете все три режима - скоростной, мягкий и импульсный - в "Mini L.E.D." Именно вам предстоим сделать выбор режима в соответствии с вашими потребностями.

Мы считаем, что хорошая лампа полимеризации СИД второго поколения должна удовлетворять следующим критериям:

  • Длина волны эмиссии 460+/-10нм
  • Мощность лучистого потока 450 мВт
  • Минимальная плотность рассеиваемой мощности 1000 мВт на см2 при диаметре 7 мм
  • Предполагаемое время 3 режимов - скоростного, импульсного и мягкого от 10 до 20 сек.

Галогеновая лампа теряет до 50% эффективности после ее использования в течение 8-12 месяцев, что означает обязательную замену колбы через каждые полгода и отсутствие уверенности в правильности выбора. Желательно применять батареи Li-MH или Li-Ion, эффект памяти в которых отсутствует. Мы предпочитаем батарею Li-Ion, несмотря на то, что она в три раза дороже предыдущей, однако ее емкость в два раза больше. В случае применения лампы СИД радиометр определяет, в хорошем ли состоянии находится наконечник.

Логично определить следующие вторичные критерии для ""Mini L.E.D.":

  • батарея без эффекта памяти: Li-MH или Li-Ion
  • корректировка энергоснабжения в соответствии со спецификациями производителя СИДов
  • строгий контроль температуры и пассивное охлаждение
  • присутствие радиометра, контролирующего все или ничего.

Самое важное - полимеризация композитов.

Реакция полимеризации ставит ряд проблем, которые будут решены при использовании нашей лампы.

  • А) приготовление самой отличной сшитой полимерной молекулы (композита) при правильно выбранной мощности и длине волны,
  • Б) кинетика реакции соответствует физическим стрессам, для данной пломбы (низкий стресс), выбор режима,
  • В) время, основанное на обычной клинической практике, то есть не выше 30 секунд, обеспечивающее максимальный эргономический комфорт,
  • Г) хорошая окончательная конверсия, которая ведет к удовлетворительной полимеризации и возникновению максимального числа связей при отсутствии токсичности частей молекул (свободные радикалы), которые не смогли вступить в реакцию,
  • Д) высокая производительность с течением времени без необходимости постоянного контролирования лампы. Контроль внутренней температуры и высокая стабильная мощность, а также контроль длины волны со временем,
  • Е) Приятный эргономичный дизайн, который годится для применения на столе, в приборе или ином оборудовании, таком как ультразвуковой прибор и т.д.
Режим плавного старта

Режим плавного старта

излучение полной мощности втечение 10 секунд(после 5 секунд работы подается звуковой сигнал)

Импульсный режим

Импульсный режим

излучает 10 последовательных односекундных вспышек полной мо(после 5 вспышек подается звуковой сигнал)

Режим возрастания мощности

Режим возрастания мощности

излучает втечение 20 секунд постепенно увеличиваясь до максимальной мощности(каждые 5 секунд подается звуковой сигнал)

Насколько полезна была эта статья?
4.0
Средняя оценка
1 голосов

Мнения специалистов + ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ
ПОДЕЛИТЬСЯ СВОИМ МНЕНИЕМ

Комментарии 0