CN101342098A

CN101342098A - 表面处理装置及方法

Info

Publication number: CN101342098A
Application number: CNA2007101280989A
Authority: CN
Inventors: 刘志宏; 林春宏; 苏浚贤; 许文通
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-14

Abstract

一种表面处理装置及方法，用以处理一牙齿表面。首先，充填一工作气体于一管体。其次，提供一电压于工作气体，用以于常压下激发工作气体为一电浆。接着，由管体的一开口射出电浆以接触牙齿表面。

Description

表面处理装置及方法

技术领域

本发明是有关于一种表面处理的装置及方法，且特别是有关于一种用以牙齿表面处理的装置及方法。

背景技术

由于为了于工作上或是人际相处上更有帮助，美容整型的需求越来越为社会大众所需要，其中牙齿的美白则可令人拥有一口洁白的牙齿，加深他人的印象，对工作上常需要以微笑示人的服务业来说，更是带来莫大的帮助。不管是为了工作或是人际相处的需求，牙齿美白都隐藏着相当大的市场，尤其在欧美日先进国家带领下，牙齿美白也渐渐在国内兴起一股风潮。齿色暗化可概分全身性因素(如年龄、体质)及局部性因素(抽烟、茶、红酒及深色食物)，其中，大部份局部性因素的患者主要是因饮食习惯使食物色素于齿面沉积有机色素(C，H，O化合物)，此时若无进行清洁牙齿的动作，久而久之色素便会沉积牙齿深层，牙齿表面则开始变黄，甚至变黑。

牙齿美白的方法一般分为使用美白剂美白、使用美白剂合并光源进行美白、瓷牙贴面治疗及烤瓷牙治疗等方法。瓷牙贴面美白的做法是磨去牙齿表面约二张纸的厚度，再将与磨去部分吻合的人工珐琅质修复物贴于牙齿表面而完成牙齿美白。使用瓷牙贴面美白牙齿的好处是较耐久，但花费较高。其次，烤瓷牙治疗为将牙齿磨成棒状再套上合金帽，于合金帽表面涂上一层与天然牙齿色泽相近的瓷粉。烤瓷牙的好处为适应症广泛，美白效果明显且可维持长达十年以上，但其花费为目前牙齿美白方法上最昂贵的，且需磨除部分牙体或牙髓治疗而造成牙齿的不可逆伤害。

使用美白剂美白常搭配光源催化美白剂，减低治疗时程，常使用的光源种类有卤素光、激光、发光二极管等光源，其中搭配的光源若为卤素光由于产热较高，则不宜持久用于具有活性的牙齿；相对地，一般搭配光源为激光或发光二极管的美白方法则称为冷光美白，牙齿美白上可得较好的效果。美白剂的成份则大都包括具较强氧化能力的化学物质，例如过氧化氢(hydrogen peroxide)或过氧化碳二胺(carbamide peroxide)之类的物质，可与牙齿表面的色素起氧化反应而有助牙齿美白。但大部分的牙齿美白剂仅限外用，若误服则造成人体危害或造成副作用，且对口腔软组织如牙龈等可造成刺激。另外，美白剂的使用可能造成美白剂渗透至牙髓组织中，进而刺激感觉神经造成短暂的敏感化的副作用产生，有些美白剂甚至可直接造成牙齿的硬度下降及侵蚀。不管使用何种方法，相对昂贵的成本，以及使用美白剂的可靠性、可能产生的副作用等，均是目前技术上的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面处理装置及方法，其利用常压下产生电浆的方式处理牙齿表面，可不使用美白药剂下即有效的去除齿面色素沉积，避免美白药剂副作用，并且大幅降低了美白疗程的成本。

为实现上述目的，本发明的表面处理方法，用以处理一牙齿表面。首先，充填一工作气体于一管体。其次，提供一电压于此工作气体，以于常压下激发此工作气体为一电浆。然后，由此管体的一开口射出此电浆以接触牙齿表面。

根据本发明的另一方面，提出一种表面处理装置，此装置包括一管体及一电极组。此管体具有一腔体及一开口，腔体用于容置一工作气体。电极组提供一电压，用以对此工作气体放电以产生一电浆。此电压于常压下激发工作气体为电浆，且电浆自开口离开管体以接触牙齿表面。

根据本发明的又一方面，再提出一种表面处理方法，使用一表面处理装置处理一牙齿表面。此表面处理装置包括一管体及一电极组，且此管体具有一腔体及一开口。牙齿表面具有一有色物质。此方法首先，充填一工作气体于此腔体中。其次，由此电极组提供一电压于常压下激发此工作气体成为一电浆。然后，由此管体的开口射出此电浆以移除牙齿表面的有色物质。

换言之，本发明提供的表面处理方法，用以处理一牙齿表面，该方法包括：

充填一工作气体于一管体；

提供一电压于该工作气体，用以于常压下激发该工作气体为一电浆；以及

由该管体的一开口射出该电浆以接触该牙齿表面。

所述的表面处理方法，其中，该提供该电压的步骤是在常温下进行。

所述的表面处理方法，其中，于提供该电压的步骤中，是由一电极组提供该电压，以对该工作气体放电。

所述的表面处理方法，其中，提供该电压的步骤还包括：

提供一第一电极电性连接于一电源供应器；及

提供一第二电极电性连接于一外部接地面，该第一电极与该第二电极之间具有该电压。

所述的表面处理方法，其中，该第一电极环绕于该管体外侧设置，且该第一电极设置于该管体对应该开口的一端。

所述的表面处理方法，其中，该第一电极呈一线圈型式设置于该管体。

所述的表面处理方法，其中，该第一电极及该第二电极分别为一电极板，且分别平行设置于该管体外相对的两侧。

所述的表面处理方法，其中，该射出电浆步骤中射出该电浆为一喷射电浆(jet plasma)。

所述的表面处理方法，其中，于该射出该电浆步骤前，该方法还包括：

设置该牙齿表面于该开口处。

所述的表面处理方法，其中，该工作气体包括氩气(argon)或氮气(nitrogen)。

所述的表面处理方法，其中，该工作气体还包括氢基(hydrogen-based)及氧基(oxygen-based)气体。

所述的表面处理方法，其中，该工作气体包括空气(Air)。

本发明提供的表面处理装置，用以处理一牙齿表面，该装置包括：

一管体，具有一腔体及一开口，该腔体用以容置一工作气体；以及

一电极组，提供一电压用以对一工作气体放电以产生一电浆；

其中，该电压是于常压下激发(excite)该工作气体为该电浆，该电浆系由该开口离开该管体以接触该牙齿表面。

所述的表面处理装置，其中，该管体垂直于一水平面设置。

所述的表面处理装置，其中，该管体平行于一水平面设置。

所述的表面处理装置，其中，该腔体的材质为介电材料。

所述的表面处理装置，其中，该腔体的材质为石英玻璃或陶瓷。

所述的表面处理装置，其中，该电极组包括：

一第一电极，电性连接于一电源供应器；以及

一第二电极，电性连接于一外部接地面，该第一电极与该第二电极之间具有该电压。

所述的表面处理装置，其中，该电源供应器包括直流电电源供应器及交流电电源供应器。

所述的表面处理装置，其中，该电源供应器包括连续式电源供应器及脉冲式电源供应器。

所述的表面处理装置，其中，该第一电极环绕设置于该管体外侧，且该第一电极设置于该管体对应该开口的一端。

所述的表面处理装置，其中，该第一电极为一线圈型式的电极。

所述的表面处理装置，其中，该第一电极及该第二电极分别为一电极板，且分别平行设置于该管体外相对的两侧。

所述的表面处理装置，其中，该电浆为一喷射电浆(jet plasma)。

所述的表面处理装置，其中，该工作气体包括氩气(argon)或氮气(nitrogen)。

所述的表面处理装置，其中，该工作气体还包括氢基(hydrogen-based)及氧基(oxygen-based)气体。

所述的表面处理装置，其中，该工作气体包括空气(Air)。

本发明提供的表面处理方法，应用一表面处理装置处理一牙齿表面，该表面处理装置包括一管体及一电极组，该管体具有一开口及一腔体，该牙齿表面具有一有色物质，该方法包括：

充填一工作气体于该腔体内；

由该电极组提供一电压于该工作气体，用以于常压下激发该工作气体为一电浆；以及

由该开口射出该电浆以接触该牙齿表面，用以移除该有色物质。

所述的表面处理方法，其中，该提供电压的步骤是在常温下进行。

所述的表面处理方法，其中，该电极组包括一第一电极及一第二电极，于提供该电压的步骤中，该第一电极及该第二电极间具有该电压。

依照本发明，是利用常压下可激发电浆的表面处理装置，产生一喷射型式的电浆以处理牙齿表面的有色物质，可达到不须使用美白药剂即可对牙齿表面进行处理。其优点在于：

1)本发明提供的表面处理装置与方法，设计上减少电弧放电情况，避免电弧熔穿电极情况，因此较无电极损害的问题发生，可提高电极使用寿命，增加设备使用年限。

2)本发明采用的喷射电浆，其所产生的高密度、高均匀性电浆更可用于假牙及美白及清洁处理工艺。

3)本发明采用的喷射电浆系属低温电浆型式，其产生热能较电弧电浆火炬(Arc and Plasma Torch)型式的电浆减少许多，故可用于真牙的表面处理美白及清洁工艺上。

4)本发明采用的电浆是于常压下激发，不需真空系统的使用，减低设备成本及操作上的安全性。且可方便设计成连续式工艺，例如结合超音波洗牙机与本实施例的表面处理装置，可以于超音波洗净假牙后，直接对假牙进行美白处理，更进一步且有效率地除去牙面的有色物质。

5)由本发明提供的表面装置与方法，可不需美白药剂的使用，单一步骤即可完成，且由于产生的氧自由基浓度高达10¹⁶cm^-3，因而可大大缩短治疗流程与时间，且无美白药剂造成的副作用产生，可易于为消费者所接受。

6)工作气体可采用空气及氮气等，降低气体耗费成本且无环保议题。

附图说明

图1显示依照本发明一较佳实施例的表面处理装置的示意图。

图2显示依照本发明一较佳实施例的的表面处理方法的流程图。

附图中的主要组件符号说明：

100：表面处理装置

110：管体

113：开口

115：腔体

130：电极组

131：第一电极

133：第二电极

150：牙齿表面

171：电源供应器

具体实施方式

为能让本发明的技术内容更明显易懂，特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下：

依照本发明较佳实施例的表面处理方法，是利用一电极组对容置于一管体中的一工作气体放电，于常压下激发工作气体为一电浆，并且自管体的开口射出此电浆至牙齿表面进行处理。

请参照图1，其显示依照本发明一较佳实施例的表面处理装置的示意图。表面处理装置100包括一管体110及一电极组130。管体110具有一开口113及一腔体115，腔体115用以容置一工作气体，且其可依需要垂直或平行于一水平面摆置，本实施例中是以垂直摆置该管体110为例做说明。电极组130设置于管体110，用以激发此工作气体形成一电浆。开口113为此电浆的射出口，将欲做表面处理的牙齿表面150置于开口113前端使电浆接触牙齿表面150，以进行表面处理。腔体115主要为提供上述工作气体可激发成电浆的环境，其构成材料为介电材料，可例如是陶瓷或石英玻璃等材料。

在本实施例中，上述工作气体可以例如是空气、氩气或氦气等气体。其中由于氦气的崩溃电压(Breakdown voltage)较氮气或空气低，约在200-300伏特之间，因此采用氦气作为工作气体时崩溃电压低，可降低表面处理装置100的操作电压，操作上可降低危险性。再者，低电压下所产生的电子增殖(multiplication)较小，因此可避免产生电弧放电。此外，氦亚稳态分子(He Metastables)较为稳定，其寿命可达数秒，且氦气具有约20eV的氦亚稳态能阶(stationary state energy levels)，可储存大量的放电能量后再以较长时间慢慢释放，可避免短时间电流过大而产生电弧放电，因此本实施例中较佳地可选择氦气为工作气体。当然，若为降低工作气体的耗费成本，亦可选择使用空气或氮气。另外，亦可于主反应气流(例如是空气、氩气、氮气)中额外添加氢基(hydrogen-based)或氧基(oxygen-based)的反应气流，例如是水蒸气或氧气，以增加电浆产生的自由基浓度，提升所激发电浆的反应能力。

在本实施例中，上述电浆型式较佳地为喷射电浆(jet plasma)型式，喷射电浆型式的电浆可于常温常压下激发，属低温电浆(Low temperatureplasma)型电浆，且相较于使用其它电浆型式下，一般可获得高出2-4个数量级的氧自由基(oxygen radical)浓度。例如当使用电晕放电(CoronaDischarge)或介电屏蔽板放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)方法产生的电浆时，可获得氧自由基浓度约在10¹²cm^-3之间，当使用低压放电(Low-Pressure Discharge)方法时可获致的氧自由基浓度则在10¹⁴cm^-3之间，而使用喷射电浆则可获得氧自由基浓度则约在10¹⁶cm^-3。另外，相较于电晕放电，喷射电浆更能得到较佳的电浆均匀度。再者，相较于低压电浆，设备的成本亦降低许多，喷射电浆不仅适用小面积的表面处理，更可获得电浆密度(Plasma density)高达10¹¹cm^-3至10¹²cm^-3的高密度电浆，故而获致较佳的牙齿表面150的处理效果。

进一步来说，电极组130还包括一第一电极131及一第二电极133。其中第一电极131连接于一电源供应器171，用以供给激发电浆所需的能量，第二电极133则电性连接于一接地面。电源供应器171供电使第一电极131及第二电极133之间具有一电压，此电压可激发上述工作气体形成电浆以处理牙齿表面150。电源供应器171的型式可以是连续式及脉冲式电源供应器，例如是直流电、交流电电源供应器、或是频率较一般交流电高的射频电源供应器(例如频率为13.56MHz，或其整数倍数的频率)等型式的电源供应器。

本实施例的第一电极131及第二电极133的配置依需要可设置于管体110的内部或外部。在本实施例中，如图1所示，第一电极131及第二电极133较佳地设置于管体110之外，以此方式设置可由构成腔体115的介电材料降低电极间的电场，且降低短时间大量涌至正电极的电子数目，并有效防止电弧放电发生。实际应用上，电极的配置亦可有多种型式，例如第一电极131可以环绕方式设置于管体110的外侧，并对应于开口113的一端设置，或是以螺旋线圈型式设计于管体外侧。另外，亦可将第一电极131及第二电极133分别设计成电极板，并且分别配置于管体110外相对的二侧，视实际需要而定。另一方面，适当地设计电极及配合电源供应器171的型式，可进一步对电浆的温度进行控制，以达到处理牙齿表面150的需求，例如提高电浆的温度处理假牙以使除去齿面沉积有色物质的速率获得进一步提升，或是维持电浆的温度接近体温以使患者于美白疗程内减轻不适感或避免遭致电浆烧伤危险。

另外一方面，依照本发明较佳实施例的表面处理方法可应用于上述的表面处理装置。请同时参照图1及图2，图2显示依照本发明的一较佳实施例的表面处理方法的流程图。

本实施例的表面处理方法首先，如步骤210所示，充填一工作气体于管体110。工作气体沿一方向F1充填进入管体110。使用的工作气体若为空气，其来源可以例如由空气压缩机(Air compressor)等供气设备提供，或是直接抽取过滤后的空气做为工作气体。若欲产生较无杂质的电浆，则可选用惰性气体做为工作气体，并可搭配使用干净的气体钢瓶做为供气来源以避免污染。另外，除了充填主反应气体之外，还可配合充填额外的反应气体以提高所激发电浆的反应能力。

其次，进入步骤230，提供一电压于该工作气体，用以于常压下激发该工作气体为一电浆。于步骤230中，是由电极组130提供电压于该工作气体，第一电极131接于电源供应器171提供能量，另第二电极133则电性连接接地面，用于常压下激发管体110内的工作气体成喷射电浆。另外，本步骤230还可于常温下进行激发电浆，危险性低，且由于产生的电浆温度不高(接近室温)，适合处理如真牙等具有活性的牙齿表面150，减低患者于美白疗程中的不适感。

接着，如步骤250所示，由管体110的开口113射出电浆以接触牙齿表面150。于本实施例中，将欲进行表面处理的牙齿表面150设置至管体110的开口113处，使得所激发的喷射电浆由开口113沿F2的方向射出至牙齿表面150进行处理。当然，亦可将本实施例的表面处理装置设计为可携式，使其管体110的开口113可伸入患者口部进行牙齿表面150处理，或是设计成固定式的装置，则可将假牙固定于开口113前端，设定装置自动或手动操作进行美白或清洁动作。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视申请的权利要求范围所界定内容为准。

Claims

1、一种表面处理方法，用以处理一牙齿表面，该方法包括：

充填一工作气体于一管体；

由该管体的一开口射出该电浆以接触该牙齿表面。

2、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，该提供该电压的步骤是在常温下进行。

3、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，于提供该电压的步骤中，是由一电极组提供该电压，以对该工作气体放电。

4、如权利要求3所述的表面处理方法，其中，提供该电压的步骤包括：

提供一第一电极电性连接于一电源供应器；及

5、如权利要求4所述的表面处理方法，其中，该第一电极环绕于该管体外侧设置，且该第一电极设置于该管体对应该开口的一端。

6、如权利要求4所述的表面处理方法，其中，该第一电极呈一线圈型式设置于该管体。

7、如权利要求4所述的表面处理方法，其中，该第一电极及该第二电极分别为一电极板，且分别平行设置于该管体外相对的两侧。

8、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，该射出电浆步骤中射出该电浆为一喷射电浆。

9、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，于该射出该电浆步骤前，该方法包括：

设置该牙齿表面于该开口处。

10、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，该工作气体包括氩气或氮气。

11、如权利要求10所述的表面处理方法，其中，该工作气体还包括氢基及氧基气体。

12、如权利要求1所述的表面处理方法，其中，该工作气体包括空气。

13、如权利要求12所述的表面处理方法，其中，该工作气体还包括氢基及氧基气体。

14、一种表面处理装置，用以处理一牙齿表面，该装置包括：

其中，该电压是于常压下激发该工作气体为该电浆，该电浆由该开口离开该管体以接触该牙齿表面。

15、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该管体垂直于一水平面设置。

16、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该管体平行于一水平面设置。

17、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该腔体的材质为介电材料。

18、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该腔体的材质为石英玻璃或陶瓷。

19、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该电极组包括：

一第一电极，电性连接于一电源供应器；以及

20、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该电源供应器包括直流电电源供应器及交流电电源供应器。

21、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该电源供应器包括连续式电源供应器及脉冲式电源供应器。

22、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该第一电极环绕设置于该管体外侧，且该第一电极设置于该管体对应该开口的一端。

23、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该第一电极为一线圈型式的电极。

24、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该第一电极及该第二电极分别为一电极板，且分别平行设置于该管体外相对的两侧。

25、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该电浆为一喷射电浆。

26、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该工作气体包括氩气或氮气。

27、如权利要求26所述的表面处理装置，其中，该工作气体还包括氢基及氧基气体。

28、如权利要求14所述的表面处理装置，其中，该工作气体包括空气。

29、如权利要求28所述的表面处理装置，其中，该工作气体还包括氢基及氧基气体。

30、一种表面处理方法，应用一表面处理装置处理一牙齿表面，该表面处理装置包括一管体及一电极组，该管体具有一开口及一腔体，该牙齿表面具有一有色物质，该方法包括：

充填一工作气体于该腔体内；

31、如权利要求30所述的表面处理方法，其中，该提供电压的步骤是在常温下进行。

32、如权利要求30所述的表面处理方法，其中，该射出电浆步骤中射出该电浆为一喷射电浆。

33、如权利要求30所述的表面处理方法，其中，该电极组包括一第一电极及一第二电极，于提供该电压的步骤中，该第一电极及该第二电极间具有该电压。