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Questo lavoro di tesi è stato svolto affiancando l’azienda Hyperion Med s.r.l. nella progettazione e nella realizzazione di un applicatore odontoiatrico per terapia luminosa basata sulla fotobiomodulazione, ovvero un processo non termico con effetti benefici, inclusi alleviamento del dolore e dell’infiammazione, promozione della guarigione delle ferite e rigenerazione dei tessuti. Tra i vantaggi principali si hanno la diminuzione di circa il 90% dell’uso di analgesici e farmaci per il dolore e la riduzione del dolore post-operatorio senza l’uso di medicazioni.
In commercio esistono dispositivi che effettuano tali trattamenti tramite l’utilizzo di laser, ma risultano essere apparecchiature fisse ed ingombranti. Esistono poi applicatori portatili i quali, però, hanno finalità diverse dalla terapia luminosa (per esempio sbiancamento dei denti) e generalmente utilizzano una serie di LED all’interno della bocca, andando ad illuminare tutta la cavità orale.
L’obiettivo di questo lavoro è progettare un dispositivo portatile che sia in grado di trattare zone precise (ad esempio un singolo dente) in maniera sicura ed efficace, evitando riscaldamenti localizzati.
L’applicatore è totalmente personalizzato e progettato a partire da un file STL dell’arcata dentale del paziente. È costituito da un paradenti che segue la geometria dentale e un guscio esterno; fra i due un gap d’aria all’interno del quale sono presenti i guidaluce, progettati appositamente per lo scopo preposto, grazie ai quali la luce viaggia dalla fibra ottica proveniente dal modulo di illuminazione fino alla zona da trattare.
Oltre all’applicatore, è stato progettato e simulato il sistema ottico presente all’interno del modulo di illuminazione necessario per focalizzare la luce emessa da più LED all’interno della fibra ottica. La progettazione CAD, in questo caso, fa riferimento a lenti presenti in commercio; personalizzato invece è il sistema per il montaggio.
Per questo lavoro sono stati utilizzati Rhinoceros e SolidWorks per la progettazione CAD, i file STL sono stati rielaborati con MeshLab e tramite COMSOL 5.3a sono state effettuate le simulazioni di Ray Tracing.



This thesis work has been carried out in collaboration with the company Hyperion Med s.r.l. in the design and implementation of a dental applicator for light therapy based on photobiomodulation, that’s a non-thermal process with beneficial effects, including relief of pain and inflammation, promotion of wound healing and tissue regeneration. The main advantages include decrease of about 90% of analgesics and drugs use for pain and the reduction of post-operative pain without the use of medications.
There are devices on the market that carry out such treatments through the use of lasers, but they are fixed and bulky equipment. There are also portable applicators which, however, have other purposes rather than light therapy (for example teeth whitening) and they generally use a series of LEDs inside the mouth, that illuminate the entire oral cavity.
The aim of this work is to design a portable device that is able to treat precise areas (such as a single tooth) safely and effectively, avoiding localized heating.
The applicator is fully customized and designed from an STL file of the patient’s dental arch. It consists of a mouthguard that follows the dental geometry and an outer shell; between these two parts there’s an air gap inside which there are lightpipes, designed specifically for the purpose intended, thanks to which the light travels from the optical fiber coming from the lighting module up to the area to be treated.
In addition to the applicator, the optical system inside the lighting module needed to focus the light emitted by multiple LEDs inside the optical fiber was designed and simulated. The CAD design, in this case, refers to lenses on the market; instead, the mounting system is customized.
Rhinoceros and SolidWorks were used in this work for CAD design, STL files were reworked with MeshLab and Ray Tracing simulations were carried out via COMSOL 5.3a.