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DE20013791U1 - Medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung - Google Patents

Medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung

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DE20013791U1
DE20013791U1 DE20013791U DE20013791U DE20013791U1 DE 20013791 U1 DE20013791 U1 DE 20013791U1 DE 20013791 U DE20013791 U DE 20013791U DE 20013791 U DE20013791 U DE 20013791U DE 20013791 U1 DE20013791 U1 DE 20013791U1
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medical
mirrors
layer
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plasma
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    • G02B5/0816Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0858Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising a single metallic layer with one or more dielectric layers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/24Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for the mouth, i.e. stomatoscopes, e.g. with tongue depressors; Instruments for opening or keeping open the mouth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/38Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal at least one coating being a coating of an organic material
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    • G02B1/14Protective coatings, e.g. hard coatings
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Description

Titel der Erfindung
Medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung
5
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung und findet Anwendung auf dem Gebiet der Medizintechnik, insbesondere der Zahnmedizin und Dentaltechnik.
Stand der Technik
Die weitere Miniaturisierung und Verfeinerung der zu behandelnden Strukturen, insbesondere in der Zahnmedizin, verlangt verzerrungsfreie Bilddarstellungen von Spiegelbildern aus extremer Nahdistanz. Häufig im Einsatz sind Spiegel mit Rückverspiegelung. Die vor der Spiegelschicht liegende Glasscheibe hindert den Anwender daran, den Spiegel in unmittelbarer Objektnähe zu positionieren. Das wirkt sich besonders im Dentalbereich aus, bei dem generell mit kleinen Objektabständen in der Mundhöhle und unter ungünstigen Beleuchtungverhältnissen gearbeitet werden muß. Verzerrungsfreie Bilder bei gleichzeitig hohem Reflexionsgrad sind die Voraussetzung für moderne Behandlungsmethodiken, insbesondere in der Dentaltechnik. Aus medizinischer Sicht müssen frontbeschichtete Spiegel deshalb folgende Eigenschaften besitzen:
Optische Eigenschaften: Verzerrungsfreie Bilddarstellung, hoher Reflexionsgrad an der Frontseite
Chemische Eigenschaften: Temperaturbeständigkeit mindestens 220° Celsius, resistent gegenüber medizinischen Reinigungs- und Desinfektionsbädern sowie medizinisch relevanten Körperflüssigkeiten (Blut, Speichel), antikorrossiv, geschmacksneutral, lagerbeständig.
Mechanische Eigenschaften: Kratzfestigkeit beim Umgang mit medizinischen Geräten (Pinzette, Spatel, Zange), gute Haftfestigkeit gegenüber Träger (kein Ablösen der Schicht vom Träger bei Reinigungsprozessen)
· Medizinische Eigenschaften: medizinische Unbedenklichkeit, d.h. ungiftig,
antiallergisch, keimhemmend, antibakteriell, Anti-Fog-Verhalten
Der gegenwärtige Stand bei der Entwicklung dieser besonderen Spiegelarten ist dahingehend unzureichend, daß die Herstellung von Spiegeln, deren Grundkörper aus Metall oder Kunststoff besteht, mit allen vorgenannten Eigenschaften nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand möglich ist. Insbesondere ist es bisher nicht gelungen, optisch hochwertige hochreflektierende Verspiegelungen durch Aluminium oder Silberschichten auf der Vorderseite der Spiegel (Frontspiegel) praktisch zu nutzen. Das liegt vor allem an
der unzureichenden chemischen und mechanischen Beständigkeit solcher Schichten. Die bisherigen Lösungen stellen meist nur eine partielle Realisierung der erforderlichen Eigenschaften mit gleichzeitig nachteiligen Auswirkungen auf die anderen erforderlichen Eigenschaften dar, z.B. Spiegel mit hoher mechanischer Festigkeit zu Lasten geringer Helligkeit (z.B. Rhodiumbeschichtung) bzw. hohe mechanische Festigkeit bei medizinischer Unverträglichkeit.
Bei großflächigen Frontverspiegelungen mit vakuumtechnisch aufgebrachtem Aluminium, z.B. für Scheinwerfer in der Auto- und Beleuchtungsindustrie wird die empfindliche Metalloberfläche durch eine dünne Schutzschicht aus einem Lack oder einer im Vakuum abgeschiedenen Oxidschicht geschützt. Bekannt ist auch, wie in DE-OS 34 13 019 A1 und nachfolgend in PS 196 34 334 C1 beschrieben, der Schutz der Oberfläche durch Plasmapolymerisation von HMDS in einer dünnen Schicht.
Dabei wird die Reflexionsschicht und die HMDS-Schutzschicht in wirtschaftlich vorteilhafter Weise in einem unmittelbar aufeinanderfolgenden Prozeß innerhalb dergleichen Vakuumbeschichtungskammer aufgetragen.
Die nach PS 196 34 334 C1 vorgesehene Lack- oder Polymerstützschicht als Unterstützungsschicht der HDMS-Deckschicht erfordert jedoch zusätzlichen Aufwand an Zeit, Energie und Material bei der Herstellung des Schichtaufbaus des beschriebenen optischen Reflektors und verteuert damit das Produkt.
Diese Lösung ist bisher in der Dentaltechnik durch die in diesem Bereich extreme mechanische und chemische Beanspruchung nicht im Einsatz. Genutzt werden hier scharfkantige Werkzeuge, die einen extremen Kratzschutz der Spiegel erfordern. Die notwendigen Desinfektionsprozeduren, aber auch die naßchemische Umgebung in der Mundhöhle bringen ein sehr hohes Korrosionsrisiko. Um die optischen Eigenschaften des Spiegels (Verzerrungsfreiheit, Interferrenzfreiheit, keine Doppelbilder) zu erhalten, muß eine Schutzbeschichtung über der Reflexionsschicht sehr dünn sein. Die Anforderungen sind hier deutlich höher als in der Beleuchtungsindustrie.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die kostengünstige und effektive Realisierung medizinischer Spiegel mit chemisch und mechanisch stabiler Frontbeschichtung von hohem Reflexionsgrad und verzerrungsfreier Bilddarstellung, bei gleichzeitiger Erfüllung der medizinisch relevanten Anforderungen.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung, mit einem aus einem Grundkörper, einer Reflexionsschicht und einer Schutzschicht bestehenden Schichtaufbau, wobei letztere Schichten mittels einer speziellen Verfahrensführung bei der Beschichtung abgeschieden in einem plasmagestützten Vakuumverfahren in einem unmittelbar aufeinanderfolgenden Prozeß innerhalb dergleichen
Vakuumbeschichtungskammer aufgebracht werden, wobei der Grundkörper ein in Kombination von naßchemischen, mechanischen und plasmaphysikalischen Schritten vorbehandeltes Glassubstrat ist, auf dessen Frontseite durch PVD-Sputterverfahren eine in einem hinsichtlich Druck im Vakuum, Sputterleistung und Plasmaentladung auf der Grundlage eines in einem itterativen Optimierungsverfahren optimierten Prozeßregime abgeschiedene metallische Reflexionsschicht von 30 nm bis 100 nm angeordnet ist, auf welcher zum Schutz der hochempfindlichen Reflexionsschicht in einem plasmagestützten CVD-Prozeß durch Plasmapolymerisation siliziumartiger Verbindungen eine dabei abgeschiedene siliziumorganische Polymerschicht von 50 nm bis 1 pm als Schutzschicht aufgebracht ist.
Dabei kann die Reflexionsschicht aus kostengünstigem Aluminium oder einer hochreflektierenden metallischen Legierung bzw. einem Mehrschichtsystem aus Ag, Au, Al, Mo, Cr oder Cu als Hauptkomponente bestehen.
Es können entsprechend der Ausbildung der Frontfläche des Glassubstrates mit diesem Schichtsystem sowohl plane als auch konkave oder konvexe Spiegeloberflächen hergestellt werden. Ein den jeweiligen Anforderungen entsprechender Reflexionsgrad ist durch die Wahl der Zusammensetzung der metallischen Legierung bzw. des Mehrschichtsystems realisierbar.
Ausführungsbeispiel
Ein Dentalspiegel besteht aus einem mit üblichen Reinigungsverfahren vorbehandelten, d.h. gewaschener und gebürsteter, sowie in der Vakuumkammer zunächst einer Glimmbehandlung durch Plasmaätzen unterzogenem Grundkörper aus Glassubstrat, auf dessen Frontseite eine in einem hinsichtlich Druck im Vakuum, Sputterleistung und Plasmaentladung auf der Grundlage eines in einem itterativen Optimierungsverfahren optimierten Prozeßregimes abgeschiedene metallische Reflexionsschicht aus Aluminium von 100 nm Schichtdicke angeordnet ist, auf welcher zur Passivierung der hochempfindlichen Reflexionsschicht in einem plasmagestützten CVD-Prozeß durch Plasmapolymerisation siliziumartiger Verbindungen eine dabei abgeschiedene Schicht,
bestehend aus HMDS und Zusätzen von Sauerstoff und Edelgasen mit einer Schichtdicke von 50 nm als Schutzschicht aufgebracht ist.
Der Einsatz eines Grundkörpers aus Glassubstrat bewirkt den Wegfall einer bei Grundkörpern aus Metall oder Kunststoff erforderlichen Stützschicht zur Verhinderung des Durchbrechens der HDMS-Schutzschicht bei mechanischer Belastung, da er gegenüber den bisher verwendeten Materialien selbst eine ausreichende Härte aufweist.
Dadurch läßt sich der Dentalspiegel in weniger Arbeitsschritten und mit geringerem Materialeinsatz kostengünstiger und effektiver herstellen und weist dennoch eine, dem aus DE 19634334 C1 bekannten Schichtaufbau äquivalente, chemisch und mechanisch stabile Frontbeschichtung von hohem Reflexionsgrad und verzerrungsfreier Bilddarstellung, bei gleichzeitiger Erfüllung der medizinisch relevanten Anforderungen auf.

Claims (7)

1. Medizinische Spiegel, insbesondere hochreflektierende Dentalspiegel, mit Frontbeschichtung, bestehend aus einem Grundkörper, einer Reflexionsschicht und einer Schutzschicht, wobei letztere im Vakuumverfahren in einem unmittelbar aufeinanderfolgenden Prozess innerhalb der gleichen Vakuumbeschichtungskammer aufgebracht werden, wobei
- der Grundkörper ein in Kombination von naßchemischen, mechanischen und plasmaphysikalischen Schritten vorbehandeltes Glassubstrat ist,
- auf dem auf der Frontseite eine in einem hinsichtlich Druck im Vakuum, Sputterleistung und Plasmaentladung auf der Grundlage eines in einem itterativen Optimierungsverfahren optimierten Prozeßregime durch PVD- Sputterverfahren abgeschiedene metallische Reflexionsschicht von 30 nm bis 100 nm angeordnet ist,
- auf welcher zur Passivierung der hochempfindlichen Reflexionsschicht in einem plasmagestützten CVD-Prozeß durch Plasmapolymerisation siliziumartiger Verbindungen eine dabei abgeschiedene siliziumorganische Polymerschicht von 50 nm bis 1 µm als Schutzschicht aufgebracht ist.
2. Medizinische Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht aus Aluminium besteht.
3. Medizinische Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht aus einer hochreflektierenden metallischen Legierung bzw. einem Mehrschichtsystem aus Ag, Au, Al, Mo, Cr oder Cu als Hauptkomponente besteht.
4. Medizinische Spiegel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche des Glassubstrates plan ist.
5. Medizinische Spiegel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche des Glassubstrates konkav ist.
6. Medizinische Spiegel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche des Glassubstrates konvex ist.
7. Medizinische Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsgrad des medizinischen Spiegels entsprechend der jeweiligen Zusammensetzung der metallischen Legierung bzw. des Mehrschichtsystems der Reflexionsschicht variiert.
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