BRPI1005662A2 - dispositivo e mÉtodo para detectar placas na cavidade bucal - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO E MÉTODO PARA DETECTAR PLACAS NA CAVIDADE BUCAL. A presente invenção refere-se a métodos e dispositivos para detectar placa em uma superfície da cavidade bucal, para a qual um agente fluorescente capaz de ligar-se à placa tenha sido aplicado, de modo que uma fonte de radiação emita radiação incidente para contatar a superfície, sendo que a luz refletida e a emissão fluorescente resultantes do contato da radiação com a superfície são recebidas por um receptor óptico e transmitidas por uma rota óptica no dispositivo, onde o sinal de luz óptico da luz refletida e da emissão fluorescente é convertido em um sinal elétrico, e onde sinais elétricos da emissão fluorescente e luz refletida são então manipulados matematicamente para fornecer um valor de placa compensado como uma função da distância do receptor óptico e da superfície da cavidade bucal à qual o agente fluorescente tenha sido aplicado.
Description
Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "DISPOSITIVO E METODO PARA DETECTAR PLACAS NA CAVIDADE BUCAL".
CAMPO DA INVENCAO
A presente invengao refere-se a dispositivos e metodos para de- tectar placas em uma superficie da cavidade bucal, por exemplo, denies e gengivas, superficie essa que tenha sido tratada com um agente fluorescen- te que liga-se a placa e para determinar um valor de placa compensado. ANTECEDENTES DA INVENCAO
Depositos biologicos referem-se a depositos de material de ori- gem biologica, como placas, bacterias, tartaro, e calculos que em geral sao considerados como indesejaveis a higiene dental. A placa dental e um com- plexo deposito organ ico gerado em parte pela atividade de bacterias sob re as superficies da cavidade bucal, tais como sob re os dentes, ou na contami- nagao de, por exemplo, depositos de alimentos sobre os dentes, gengivas, lingua ou bochechas. A placa e um precursor indesejavel da deterioragao dos dentes, doenga periodontal e desenvolvimento de caries dentarias.
E desejavel detectar os depositos de placa na cavidade bucal antes de remove-la, por exemplo, pelo uso de escovas de dentes (manuais ou eletricas), fio dental, palitos dentais, ou irrigadores orais, visto que a de- tecgao indica as areas em que a Iimpeza dental deve ser focalizada. Tais depositos podem ser dificeis de detectar in situ/in vivo sobre os dentes, gen- givas, lingua, ou bochechas. E especialmente importante detectar a placa dental. Para a detecgao da placa e conhecido ο uso de uma medida de fluo- rescencia, em que a radiagao incidente e direcionada para as superficies da cavidade bucal, e radiagao de fluorescencia tendo caracteristicas associadas a presenga de depositos, a qual e emitida a partir das superficies, e detecta- da.
No estado da tecnica existem dois metodos gerais para detec- ？ao da placa dental, usando respectivamente fluorescencia primaria em que a fluorescencia da placa dental ou outro material de placa e monitorado, e fluorescencia secundaria, em que as superficies da cavidade bucal suspeitas de terem placa sao tratadas com um material de rotulo fluorescente que Iiga- se, de preferencia, a placa dental, e a emissao de fluorescencia do material de rotulo nas superficies da cavidade bucal as quais esse material ligou-se e detectada para indicar a presenga de placa dental. Tambem sao conhecidas as cabegas de escovas de dentes que tern um feixe de fibras opticas esten- dendo-se atraves das mesmas para direcionar a radiagao incidente a uma superficie dental de teste, e receber a radiagao emitida da superficie dental de teste.
Um requisite» de tais metodos consiste em que a radiagao inci- dente e direcionada as superficies da cavidade bucal sob investigagao’ e a radiagao de emissao de fluorescencia consequerite a partir daquelas super- ficies e recebida. A amplitude daquela radiagao e uma fungao da quantidade de deposito biologico Iocalizada sob re a superficie, bem como da distancia em que a fonte de Iuz e detectores estao a partir da superficie. Consequen- temente, ο valor de placa real detectado flutuara dependendo de tais fatores, resultando assim em um valor de placa que pode nao representar verdadei- ramente ο estado da placa sobre a superficie da cavidade bucal. Nao ha dispositivos conhecidos para compensar as distancias entre a fonte de radi- agao e/ou sensores e a superficie da cavidade bucal quando da determina- Qao da quantidade de depositos biologicos sobre as superficies da cavidade bucal.
Dispositivos e metodos para detectar a placa na cavidade bucal de acordo com a presente invengao, aqui descritos e reivindicados, compen- sam a distancia entre os sensores de fonte e/ou opticos da radiagao inciden- te e a superficie da cavidade bucal sendo examinada, fornecendo portanto um valor de placa compensado. sumArio da invencao
Metodos para a detecgao da placa na cavidade bucal de acordo com a presente invengao incluem ο contato de uma superficie da cavidade bucal com a radiagao incidente, sendo que a superficie que esta sendo con- tatada compreende um agente fluorescente capaz de ligar-se a placa. O contato da superficie com a radiagao incidente fornece uma Iuz refletida que tem um primeiro comprimento de onda de pico e uma emissao fluorescente que tem um segundo comprimento de onda de pico emanando do agente fluorescente. Uma primeira porgao da emissao fluorescente resultante do contato e recebida por um primeiro receptor de fibra optica e transportada * por uma rota optica para um primeiro modo de conversao de um sinal de Iuz optico da primeira emissao fluorescente em um sinal eletrico da primeira porgao da emissao fluorescente, onde ο sinal de Iuz optico da primeira por- ?ao de emissao fluorescente e convertido em sinal eletrico da primeira por- gao de emissao fluorescente. Uma primeira porgao da Iuz refletida e recebi- da por um segundo coletor optico e transmitida para um segundo meio de conversao de um sinal de Iuz optico da primeira porgao da Iuz refletida em um sinal el6trico da primeira por?ao da Iuz refletida, onde ο sinal de Iuz opti- co da primeira porgao da Iuz refletida e convertido em sinal eletrico da pri- meira porgao da Iuz refletida. Os sinais eletricos da primeira porgao da emis- sao fluorescente e a primeira porgao da Iuz refletida sao entao manipulados matematicamente para fornecer um valor de placa compensado, conforme esse termo e definido e descrito abaixo.
A invengao tambem e direcionada a dispositivos para detectar placas sob re a superficie da cavidade bucal a qual ο agente fluorescente foi aplicado, sendo que tais dispositivos incluem uma fonte de radiagao para direcionar a radiagao incidente sob re a superficie da cavidade bucal, um primeiro e um segundo receptores opticos para receber a Iuz refletida e a emissao fluorescente, rotas opticas para transmitir a Iuz refletida e a emissao fluorescente no dispositivo, modo para converter ο sinal de Iuz optico da Iuz refletida e da emissao fluorescente em um sinal eletrico, e modo para manipular matematicamente os sinais eletricos para determi- nar um valor de placa compensado, conforme ο termo e descrito e defini- do abaixo.
BREVE DESCRICAO DOS DESENHOS
A figura 1 e um diagrama esquematico do principio de opera?ao do dispositivo e metodos de detecgao de placa da presente invengao.
A figura 2 mostra uma vista em planta superior da uma modali-
dade da face de cerda de uma modalidade de cabega de escova de dentes da presente invengao.
DESCRICAO DETALHADA DA INVENCAQ
Um dispositivo e metodos para detectar placa sobre a superficie * da cavidade bucal sao fornecidos. O dispositivo compreende uma fonte da radiagao para direcionar a radiagao incidente sobre uma superficie dentro da cavidade bucal. A fonte de radiagao pode fornecer tipicamente uma Iuz que tem comprimento de onda de pico de cerca de 450 a cerca de 500 nanome- tros, embora essa faixa possa variar dependendo do agente fluorescente particular aplicado a superficie da cavidade bucal a ser examinada. O dispo- sitivo pode incluir opcionalmente um filtro para filtrar a radiapao incidente antes do contato com a superficie da cavidade bucal a ser examinada. O dispositivo tambem inclui receptores opticos para receber a Iuz refletida e emissao fluorescente resuItante do contato da radiagao incidente com a su- perficie. Em certas modalidades, os receptores opticos podem compreender fibras ou filamentos opticos. O dispositivo tambem inclui uma rota optica pa- ra transmitir a Iuz refletida recebida e a emissao fluorescente no dispositivo. Em certas modalidades, a rota optica pode compreender fibras opticas. Co- mo tal, as fibras opticas podem servir tanto para receber como para transmi- tir a Iuz refletida e a emissao fluorescente. O dispositivo inclui, ainda, componentes eletricos para detectar ο
sinal de Iuz optico da Iuz reflexiva e da emissao fluorescente. Em uma moda- Iidade1 os sinais de Iuz opticos da Iuz reflexiva e da emissao fluorescente podem ser detectados ou percebidos sequencialmente, mas essencialmente de modo simultaneo. O termo 'essencialmente de modo simultaneo' significa que, embora as medidas nao sejam tomadas exatamente ao mesmo tempo, a diferen^a de tempo entre a detecgao da Iuz reflexiva e a Iuz fluorescente, respectivamente, e tao pequena que a detecgao de cada uma aproxima-se da Ieitura simultanea. O dispositivo compreende adicionalmente um meio para conversao de um sinal de Iuz optico em um sinal eletrico，por exemplo, um transdutor. Os dispositivos podem incluir um modo para amplificar ou condicionar ο sinal eletrico, fornecendo portanto um sinal mais regular ou
ponderado, ou um sinal com ruido reduzido. O dispositivo tambem inclui um processador de dados que pode conter um conversor analogico para digital para converter ο sinal eletrico de um formato analogico para um format。digi- tal. O processador pode, entao, manipular matematicamente ο sinal eletrico ' da Iuz refletida recebida e da emissao fluorescente tomadas sobre os iterati- vos internos, de modo a determinar um valor de placa compensado. O valor da emissao fluorescente recebida e compensado, considerando a distancia entre ο receptor optico e a superficie da cavidade bucal sendo examinada. Como tal, ο valor de placa e determinado como uma fungao da distancia en- tre ο receptor optico e a superficie da cavidade bucal em um dado momen- to/leitura. Visto que ο resuItado da determinagao do valor de placa e dado em fungao da distancia, ο valor de placa compensado determinado assim sera substancialmente ο mesmo, sem considerar a distancia real entre a fon- te de radiagao e a superficie da cavidade bucal. A expressao 'substancial- mente ο mesmo', significa que determinado valor de placa compensado em uma dada distancia e estatisticamente ο mesmo. O dispositivo pode ser u- sado como um componente de, ou em combinagao com, dispositivos de Iim- peza bucal como escovas de dentes (manuais ou eletricas), fio dental, pali- tos dentais, ou irrigadores bucais.
Metodos para a detecgao de placa da presente invengao envol- vem ο uso de um agente fluorescente que e capaz de ligar-se a placa pre- sente na cavidade bucal, por exemplo, nos dentes e gengivas. Alem disso, ο agente fluorescente e capaz de fornecer uma emissao fluorescente quando irradiado com uma radiagao incidente de comprimento de onda particular. Por exemplo a fluoresceina ou sais da mesma, por exemplo, fluoresceina sodica, sao agente fluorescentes conhecidos e podem estar dispersos em um meio adequado, como pasta de dentes, gel dental, ou enxaguatorio con- tendo ο agente fluorescente. O agente fluorescente pode ser aplicado por enxague da cavidade bucal com ο agente fluorescente, ou pela aplicagao de pasta de dentes ou gel dental contendo ο agente fluorescente. A placa sobre as superficies da cavidade bucal retem uma quantidade de agente fluores- cente que e proporcional a quantidade de placa sobre a superficie. Embora a
fluoresceina seja um exemplo de agente fluorescente, outros agentes co- nhecidos poderao ligar-se a placa de modo similar a fluoresceina. O com- primento de onda particular da radiagao incidente usado em metodos e dis- positivos da presente invengao variarao, dependendo do agente fluorescente particular escolhido.
A figura 1 e um diagrama esquematico do principio de opera- pao de metodos e dispositivos para detecgao da placa de acordo com a presente invengao. A modalidade particular representada e uma escova de denies, embora outros dispositivos para uso dentro da cavidade bucal tambem sejam contemplados pela invengao. A figura 2 e uma vista em planta de uma cabega de escova de dentes de acordo com a invengao, tomada do Iado das cerdas da cabega da escova. Na modalidade mostra- da，a porgao de cabega da escova de dentes 14’ representada por uma primeira caixa tracejada na figura 1, inclui, alem dos tufos de cerdas con- vencionais 26 para a Iimpeza dos dentes, uma fonte de radiagao 22 e fi- bras opticas 24a e 24b para transmitir a Iuz refletida 33 e a emissao fluo- rescente 34 resultantes do contato da superficie da cavidade bucal com a radiagao incidente. A cabega 14 tambem pode incluir um primeiro filtro optico 42, dependendo da fonte de radiagao.
O compartimento eletrico 18, representado como uma segunda caixa tracejada na figura. 1，contera outros componentes eletricos de um dispositivo de detecgao de placa Iocalizado no mesmo, conforme descrito acima. Em algumas modalidades, ο compartimento eletrico 18 pode repou- sar em uma porgao de cabo do dispositivo detector de placa, por exemplo, um cabo de escova de dentes. Na modalidade mostrada, fibras opticas 24a e 24b estendem-se da cabega 14 para dentro do compartimento eletrico 18. O compartimento 18 tambem inclui contido no mesmo, um segundo filtro op- tico 44, um primeiro transdutor optico 46, um segundo transdutor optico 48, um primeiro amplificador 52’ um segundo amplificador 54, um processador de dados 56 e uma fonte de energia 50 para operar os componentes eletri- cos.
A figura 1 tambem mostra uma superficie representativa da ca- vidade bucal, por exemplo, ο dente 60，com a superficie de topo 62 e a su- perficie lateral 64. Embora a figura 1 mostre ο dispositivo de detecgao de placa 10 direcionado para a superficie de topo 62 do dente 60’ deve ser en- tendido que a superficie de topo 62 e a superficie lateral 64 do dente 60, po- ‘ dem entrar em contato com a radiagao incidente. Alem disso, esse contato pode ocorrer simultaneamente na superficie de topo 62 e na superficie late- ral 64 dos dentes miiltiplos 60’ dependendo da tecnica de escovagao do u- suario. O dispositivo de detecgao de placa tambem pode ser direcionado para outras superficies na cavidade bucal, como nas gengivas, lingua, ou bochechas.
Em operagSo, antes do uso do dispositivo detector de placa, a
cavidade bucal e tratada com um material de marcagao fluorescente, isto e, um agente fluorescente que liga-se, de preferencia, a placa dental e que produz uma emissao fluorescente quando exposto a radiagao incidente. De- pendendo do agente fluorescente particular escolhido, ο comprimento de onda de pico da radiagao incidente pode variar. Nas modalidades que utili- zam fluoresceina ou sais da mesma, por exemplo fluoresceina sodica, a ra- diagao incidente pode ter um comprimento de onda de pico que varia de cer- ca de 450 a cerca de 500 nanometros. Uma vez colocada dentro da cavida- de bucal, a fonte de radiagao 22 emite uma Iuz de comprimento de onda de pico de cerca de 450 a cerca de 500 nanometros (nm), ou cerca de 470 na- nometros. A Iuz pode ser passada atraves de um filtro de fibra optica 42, que remove substancialmente toda a Iuz que ten ha um comprimento de onda acima de cerca de 510 nm. Conforme mostrado, a radiagao incidente 32 da fonte de radiagao 22 e direcionada para a superficie de topo 62 do dente 60’ embora, conforme discutido acima, a radiagao incidente possa contatar ιηύΙ- tiplas superficies da cavidade bucal, por exemplo, os dentes. No contato com a superficie, a radiagao incidente interage com ο agente fluorescente que ligou-se a placa Iocalizada nas superficies do dente 60. O agente fluo- rescente ρ rod uz entao uma emissao fluorescente 34 que tern um compri- mento de onda de pico de cerca de 520 a cerca de 530 nanometros. Uma primeira porgao de emissao fluorescente 34 fornecida pelo agente fluores-
cente e recebida pelas fibras opticas 24a e transmitida pelo dispositivo atra- ves de fibras opticas 24a para processamento matematico adicional. Conse- quentemente, uma segunda porgao de Iuz refletida 33 e recebida simultane- amente e transmitida com a primeira porgao de emissao fluorescente 34. A ‘ emissao fluorescente 34 e passada atraves de um segundo filtro optico 44, que remove substancialmente toda a Iuz de comprimento de onda abaixo de cerca de 515 nm, assegurando que nenhuma Iuz refletida seja passada ao processador de dados 56. A emissao fluorescente 34 agora filtrada passa atraves do primeiro condutor optico 46 na forma de um fotodiodo, que con- verte ο sinal de Iuz optico em um sinal eletrico. O sinal eletrico e passado atraves de um primeiro amplificador 52 para aumentar ο sinal eletrico que
esta sendo passado ao processador de dados 56. “ Uma primeira porgao da Iuz refletida e recebida por fibras opti-
cas 24b e transmitida pelo dispositivo de fibras opticas 24b para processa- mento matematico adicional. Consequentemente, uma segunda porgao de emissao fluorescente 34 e recebida e transmitida com a primeira porgao de Iuz refletida. A segunda porgao de emissao fluorescente 34 e a primeira por- Qao da Iuz refletida sao transmitidas atraves do segundo transdutor optico 48, na forma de um fotodiodo, que converte ο sinal de Iuz optico em um sinal eletrico. Embora seja uma opgao fornecer um filtro optico para remover substancialmente toda a emissao fluorescente antes de passar atraves do segundo transdutor optico 48, na modalidade mostrada, nem a segunda por- ?ao de emissao fluorescente, nem a segunda porgao de Iuz refletida e filtra- da antes de sua passagem atraves do segundo transdutor optico 48’ con- forme esses sinais sejam usados para medir a distancia da fonte de radiagao 22 a superficie do dente 60. O sinal eletrico nao fiItradο e passado atraves de um segundo amplificador 54 para aumentar ο sinal eletrico que esta sen- do passado ao processador de dados 56.
Partes eletronicas que podem ser usadas no dispositivo de de- tecgao de placa 10 pode incluir fotodiodos Taos TSL12S-LF, amplificadores Opamp Analog AD8544ARZ, filtros de fluorescencia Semrock (FF01-500-LP, FF01-475/64), e microprocessador Atmel ATMEGA8L-8AU.
O processador de dados 56 realiza uma manipulagao matemati- ca das saidas do primeiro transdutor optico 46 e do segundo transdutor opti- co 48. Na manipulagao matematica, ο sinal eletrico resultante da emissao fIuorescente 34 filtrada e modificado para considerar ο sinal eletrico recebido do sinal eletrico nao filtrado que foi usado para determinar a distancia da da ponta da fibra optica 24b, isto e, ο receptor optico, para a superficie do dente 60. A relagao entre os dois sinais e determinada experimentalmente pela medigao de suas respectivas intensidades de sinal a distancias conhecidas a partir da superficie de objetos revestidos com um agente fluorescente. O resultado da manipulagao matematica e um sinal eletrico corrigido que resul- 1-0 ta em um valor de placa compensado, conforme esse termo e descrito e de- finido abaixo.
A figura 2 mostra uma vista em planta de uma primeira modali- dade de um dispositivo de detecgao de placa da presente invengao. Confor- me mostrado, ο dispositivo de detecgao de placa 10 esta na forma de uma escova de dentes com uma porgao de cabo 12 e uma porgao de cabega 14. A figura 2 mostra a face as cerdas 16 do dispositivo de detecgao de placa 10. A face das cerdas 16 da porgao de cabega 14 e mostrada como tendo um formato genericamente oval, mas e importante que a face das cerdas 16 possa ter formatos tais como triangulares quadrangulares, retangulares, tra- pezoidais, e de outros poligonos, ou formatos de circulos, elipses, crescen- tes, deltoides, asteroides, ou outros formatos curvos.
A fonte de radiagao 22, receptores opticos e transmissores opti- cos 24 e tufos de Iimpeza 26 estao Iocalizados na face de cerdas 16. A fonte de radia^ao 22, de preferencia na forma de um emissor de Iuz como um dio- do emissor de Iuz (LED), direciona a radiapao de excitagao incidente para as superficies dos dentes a serem limpos. Receptores e transmissores opticos 24, tipicamente sob a forma de fibras opticas, recebem a radiagao fluores- cente emitida dos dentes. As fibras opticas podem ser produzidas a partir de vidros como silicio, mas podem ser feitas de outros materials, como fluoro- zirconatos, fluoroaluminatos, e vidros de calcogenetos, mas tambem podem estar na forma de fibras opticas plasticas (POFs).
Tufos de Iimpeza 26 sao feitos de aproximadamente 20 a 50 cerdas individuals dispostas na face das cerdas 16 de maneira a otimizar a Iimpeza das superficies dos denies. A figura 1 mostra uma disposigao de tufos 26 na face das cerdas 16. Deve-se ser entendido que a disposigao dos * tufos 26 na face das cerdas 16 nao Iimita ο escopo da presente invengao.
Tufos tipicos tern aproximadamente 1,6 mm (0,063 polegadas) de diametro, com uma area em segao transversal de aproximadamente 2 mm2 (0,079 po- legadas2). Os diametros das cerdas comumente usados sao: 0,15 mm (0,006 polegadas) para cerdas macias, 0,2 mm (0,008 polegadas) para cer- das medias, e 0,25 mm (0,010 polegadas) para cerdas duras.
Um problema geral encontrado no reconhecimento de caries, placas ou infecgoes bacterianas em dentes com ο metodo descrito acima, consiste em que a radiagao fluorescente detectada pode estar sobreposta de modo disruptive» com a Iuz do dia ou da iluminagao ambiente artificial. A Iuz ambiente pode, de modo semelhante, ser refletida a partir do dente 60 e por- tanto recebida pelas fibras opticas 24a e 24b. A regiao espectral da Iuz am- biente existente na regiao de detecgao de acordo com essa invengao resulta em um sinal de fundo, isto e, ruido, ο que restringe a sensibilidade da detec- gao de placa.
Esse problema e resolvido efetivamente de acordo com a inven- gao uma vez que a radiagao incidente 32 gerada pela fonte de radiagao 22 e modulada periodicamente. Nesse caso, devido a curta dura?ao do estado excitado, a emissao fluorescente 34 segue a intensidade da radiagao de ex- citagao praticamente instantaneamente. Em contraste, a Iuz ambiente nao e modulada periodicamente e e sobreposta sobre a emissao detectada 34 so- mente como um componente constante. Para a avaliagao da emissao 34, agora apenas a radiagao modulada com a frequencia corresporidente e em- pregada como um sinal de detecQ§o, θ entao avaliada. Dessa maneira, ο componente constante da Iuz ambiente e quase removido e a placa e detec- tada virtualmente, independentemente da Iuz ambiente. Uma vez que a Iuz ambiente seja, no entanto, modulada Ievemente com a frequencia da volta- gem principal, deve ser escolhida uma frequencia de modulagao para a radi-
a?ao incidente 32 em uma frequencia que difira distintivamente da voltagem principal e de preferencia fique na faixa entre 100 Hz e 200 kHz.
O dispositivo para detecgao de placa na cavidade bucal pode ser usado como parte de, ou em combinapao com, sistemas para tratamento * bucal que controlam a saijde da cavidade bucal. Esses sistemas podem re- gistrar niveis de placa nas superficies dos dentes, gengivas, lingua, ou bo- chechas, antes e apos as operates de limpeza, bem como controlar os ni- veis ao Iongo do tempo, relatando os resultados ao usuario, ou aos profis- sionais de saiide dental.
A presente invengao pode ser melhor entendida com referencia aos seguintes exemplos. Exemplos
" Exemplo 1: Determinaoao do Valor de Placa Compensado
Um prototipo de escova de dentes para detecgao de placa foi criado pela modificagao da cabega de uma escova de dentes manual, por meio da insergao de um LED azul voltado em para fora da cabega, permi- tindo a Iuz do LED iluminar a superficie do dente. O LED foi circundado por um conjunto de filamentos de fibra optica 12’ tambem apontados em diregao a superficie do dente na area iluminada pelo LED azul. As fibras opticas foram passadas atraves do pescogo da escova de dentes a um par de fotossensores (Taos TSL12S-LF) contidos na segao de cabo da escova de dentes. As fibras foram separadas em dois grupos. Um grupo passou atraves de um filtro optico (Semrock FF01-500/LP) que permitiu apenas a passagem de comprimentos de onda acima de 515 nm, enquan- to que ο segundo grupo permitiu a passagem de todos os comprimentos de onda, isto e, nenhum filtro optico foi utilizado. A Iuz filtrada representou ο valor de placa enquanto que a Iuz nao filtrada foi usada para interpretar a distancia entre ο receptor optico, isto e, as pontas das fibras opticas, e a superficie do dente. A said a dos fotossensores foi conectada a amplifica- dores (Analog devices AD8544ARZ) que por sua vez foram conectados um microcontrolador de 8 bits (Atmel ATMEGA8L-8AU). O microcontrola- dor continha dois conversores analogico para digital de 10 bits, os quais
permitiram que a informagao fosse manipulada em formato digital dentro do microcontrolador.
Usando esse aparelho, os experimentos foram realizados com ο uso de modelos de denies Typodent revestidos por um material de ρIaca ‘ simulado contendo um material fluorescente. A placa artificial foi pintada so- bre as superficies do dente de uma maneira que aproximou-se da maneira em que a placa cresce na boca de seres humanos. Os experimentos consis- tiram em posicionamento dos receptores opticos, por exemplo, as pontas dos filamentos de fibra optica, em distancias variadas a partir da superficie do dente, de modo a permitir que fosse criada uma relagao entre a distancia e ο valor de placa.
O prototipo do dispositivo foi operado com ο seguinte conjunto “ de parametros:
• Amostragem a 500 Hz (0,002 segundos), tomando 4 medig5es sequencialmente em sucessao repetida.
· Pondera^ao a cad a 20 pontos de dados por valor de dados de
saida
• Prototipo equipado com microcontrolador de 8-bits e frequen- cia do relogio de @ 7 MHz.
• Saida de dados RS232 para uma planilha, e · Compensagao de Iuz ambiente.
O prototipo do dispositivo foi colocado em distancias entre O e 10 mm a partir da superficie do modelo de superficie de dente. As Ieituras foram tomadas com a Distancia LED ativada, Distancia LED desativada, Placa LED ativada, e Placa LED desativada. O valor dos sinais para Placa Total e Dis- tancia Total foram calculados a cada distancia com ο uso de:
Placa Total = Placa LED ativada - Placa LED desativada (I)
Distancia Total = Distancia LED ativada - Distancia LED desativada. (Il)
A tabela I mostra os valores medidos/calculados para Placa LED ativada, Placa LED desativada, Placa Total, Distancia LED ativada, Distancia LED desativada, Distancia Total.
Tabela I: Leituras de Distancia e Placa a partir do prototipo do dispositivo de
Iimpeza bucal. Distancia (mm) Placa LED Ati- vada Placa LED De- sativada Placa Total Distancia LED Ativa- da Distancia LED Desati- vada Distancia Total A B 0 331,48 125,26 206,22 242,74 80,30 162,44 0,5 356,15 129,00 227,15 268,80 83,15 185,65 1,0 355,63 129,53 226,10 285,68 81,84 203,84 1,5 345,75 126,58 219,17 291,42 80,96 210,46 2,0 337,68 128,27 209,41 295,05 82,95 212,10 2,5 327,62 127,24 200,38 295,38 81,05 214,33 3,0 316,36 127,87 188,49 287,32 81,91 205,41 3,5 300,70 122,00 178,70 278,04 77,11 200,93 4,0 296,38 127,90 168,48 275,14 81,41 193,73 4,5 277,42 120,84 156,58 260,42 76,53 183,89 5,0 273,38 128,21 145,17 257,83 81,04 176,79 5,5 220,13 83,10 137,03 223,33 54,00 169,33 6,0 258,05 128,67 129,38 242,81 82,48 160,33 6,5 249,26 127,68 121,58 233,68 81,00 152,68 7,0 241,89 128,50 113,39 225,61 82,33 143,28 7,5 236,22 129,06 107,16 219,78 81,61 138,17 8,0 230,22 129,44 100,78 212,61 81,56 131,05 8,5 225,94 129,59 96,35 208,47 82,24 126,23 9,0 216,50 128,35 88,15 200,35 81,40 118,95 9,5 214,35 129,00 85,35 195,95 81,80 114,15 10,0 212,87 131,33 81,54 194,47 82,93 111,53
O valor da Coluna A (Placa Total) foi organizado contra ο valor
da Coluna B (DistanciaTotaI). A Iinha resuItante foi uma curva ajustada para
a seguinte equapao de Iinha reta:
Placa Total = 1,304 (Distancia Total) - 66,61 (III)
Visto que ο valor de Placa Total a uma distancia de 1 mm a par- ti r da superficie do modelo de superficie de dente foi 226, um valor de Placa Compensado foi determinado com ο uso de:
Placa Compensada = 226 + (1,304 (Distancia Total) - 66,61) / Placa Total (IV)
A Tabela Il mostra os valores calculados de Placa Compensada versus distancia. A Tabela II: Valores de Placa Compensada como uma funcao da distancia para ο prototipo de dispositivo de Iimpeza bucal. Distancia (mm) Placa Total A 0 226,70 0,5 226,77 1,0 226,88 1,5 226,95 2,0 227,00 2,5 227,06 3,0 227,15 3,5 227,09 4,0 227,10 4,5 227,11 5,0 227,13 5,5 227,12 6,0 227,10 6,5 227,09 7,0 227,06 7,5 227,06 8,0 227,04 8,5 227,02 9,0 227,01 9,5 226,97 10,0 226,97 Media 227,02 Desvio Padrao 0,12
A tabela mostra que ο valor medio calculado de Placa Compen-
sada independente da distancia e 227,02 com um desvio padrao de 0,012 (0,05%). Portanto1 ο valor da Ieitura de placa foi compensado, Ievando em consideragao a distancia a partir do receptor optico ate a superficie do mo- delo de dente.
Claims (23)
1. Metodo para detecgao de placa na cavidade bucal, ο dito me- todo compreendendo: * contatar uma superficie da dita cavidade bucal com radiagao in- cidente, a dita superficie compreendendo, aplicado na mesma, um agente fluorescente capaz de ligar-se a placa, de modo que ο dito contato fornece uma Iuz refletida tendo um primeiro comprimento de onda e uma emissao fluorescente emanando a partir do dito agente fluorescente tendo um segun- do comprimento de onda, 1-0 receber e transmitir uma primeira porgao da dita emissao fluo- rescente resultante do dito contato a um primeiro modo para converter um sinal optico da dita primeira emissao fluorescente em um sinal eletrico da dita primeira porgao de emissao fluorescente e convertendo ο dito sinal opti- co da primeira porgao de emissao fluorescente no dito sinal eletrico da dita primeira porgao da dita emissao fluorescente, receber e transmitir uma primeira porgao da dita Iuz refletida a um segundo modo para converter um sinal optico da dita primeira porgao da dita Iuz refletida em um sinal eletrico da dita primeira porgao da dita Iuz refle- tida e converter ο dito sinal optico da dita primeira porgao da dita Iuz refletida no dito sinal eletrico da dita primeira porgao da dita Iuz refletida; e manipular matematicamente ο dito sinal eletrico da dita primeira porgao da dita emissao fluorescente e a dita primeira porgao da dita Iuz refle- tida para fornecer um valor de placa compensado.
2. Metodo, de acordo com a reivindica^ao 1, no qual ο dito agen- te fluorescente compreende fluoresceina ou um sal da mesma e a dita radia- 9ao de Iuz incidente tern um comprimento de onda de pico de cerca de 450 a cerca de 500 nanometros.
3. Metodo, de acordo com a reivindicagao 2’ no qual a dita radi- a?ao de Iuz incidente e passada atraves de um primeiro filtro optico antes do contato com a dita superficie.
4. Metodo, de acordo com a reivindicagao 3, no qual a dita radi- agao incidente tern um comprimento de onda de cerca de 470 nanometros.
5. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1, no qual uma se- gunda porgao da dita Iuz refletida e recebida e transmitida simultaneamente com a dita primeira porgao da dita emissao fluorescente atraves de um se- * gundo filtro optico antes da conversao do dito sinal optico da dita emissao fluorescente no dito sinal eletrico da dita emissao fluorescente, ο dito segun- do filtro removendo a Iuz que tem um comprimento de onda abaixo de cerca de 515 nanometros.
6. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1, no qual ο dito sinal eletrico da dita emissao fluorescente da dita Iuz refletida e amplificado antes da dita manipulagao matematica.
7. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1, no qual ο dito sinal eletrico da dita emissao fluorescente da dita Iuz refletida e convertido para um formato digital antes da dita manipulagao matematica.
8. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1, no qual uma se- gunda porgao da dita emissao fluorescente e transmitida simultaneamente com uma primeira porgao da dita Iuz refletida.
9. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1，no qual a dita transmissao das ditas primeiras porgdes da dita emissao fluorescente e Iuz refletida e substancialmente simultanea.
10. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1’ no qual a dita e- missao fluorescente compreende um comprimento de onda de pico de cerca de 520 a cerca de 530 nanometros.
11. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1 ’ no qual a dita Iuz refletida e a dita emissao fluorescente sao recebidas e transmitidas por fi- bras opticas.
12. Metodo, de acordo com a reivindicagao 7’ no qual a dita pri- meira porgao da dita Iuz refletida e transmitida simultaneamente com a dita segunda porpao da dita emissao fluorescente atraves de um terceiro filtro optico antes da conversao do dito sinal optico da dita emissao fluorescente no dito sinal eletrico da dita emissao fluorescente, ο dito terceiro filtro remo- vendo a Iuz que tem um comprimento de onda acima de 515 nanometros.
13. Metodo, de acordo com a reivindicagao 1, no qual ο dito va- Ior de placa compensado e determinado como uma fungao da distancia entre ο dito ponto de recepgao da dita emissao fluorescente e a dita superficie da dita cavidade bucal.
14. Dispositivo para detecgao de placa em uma superficie da ca- vidade bucal, no qual ο dito dispositivo compreende fonte de radiagao para direcionar a radiagao incidente sob re a di- ta superficie da dita cavidade bucal, receptores opticos para receber a Iuz refletida e a emissao fluo- rescente, rotas opticas para transmitir a dita Iuz refletida recebida e a dita emissao fluorescente recebida no dito dispositivo, modo para converter um sirial de Iuz optico da dita Iuz refletida e a dita emissao fluorescente em um sinal eletrico;e modo para manipular matematicamente ο dito sinal eletrico da dita Iuz refletida e a dita emissao fluorescente para determinar um valor de placa compensado.
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14’ no qual os di- tos receptores opticos compreendem uma fibra optica.
16. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14，no qual a dita rota optica compreende uma fibra optica.
17. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 15，no qual a dita rota optica compreende a dita fibra optica.
18. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14, no qual ο dito modo para converter ο dito sinal de Iuz optico da dita Iuz refletida e emissao fluorescente no dito sinal eletrico compreende um transdutor optico.
19. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14, que compre- ende adicionalmente um modo para amplificar ou condicionar ο dito sinal eletrico da dita Iuz refletida e da dita emissao fluorescente.
20. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14, que compre- ende adicionalmente um primeiro filtro optico atraves do qual a radiagao in- cidente e passada antes do contato com a dita superficie.
21. Dispositivo, de acordo com a reivindicagao 14, que compre- ende adicionalmente um segundo filtro óptico através do qual uma segunda porção da dita luz refletida e uma primeira porção da dita emissão fluores- cente são transmitidas antes da conversão do dito sinal de luz óptico no dito sinal elétrico.
22. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, que compre- ende adicionalmente um terceiro filtro óptico através do qual uma primeira porção da dita luz refletida e uma segunda porção da dita emissão fluores- cente são transmitidas antes da conversão do dito sinal de luz óptico no dito sinal elétrico.
23. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, no qual o dito modo para manipular matematicamente o dito sinal elétrico da dita luz refle- tida e a dita emissão fluorescente compreende um processador de dados, o dito processador de dados compreendendo adicionalmente um conversor analógico para digital para converter o dito sinal elétrico da dita luz reflexiva e da dita emissão fluorescente de um formato analógico para um formato digital antes da manipulação do dito sinal elétrico.
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