CN101683288A - 激光电动牙刷 - Google Patents

Abstract

一种激光电动牙刷，包括相互连接的空心柄部和空心头部；以及位于牙刷头部上的至少一个面；在该面上设置具有一定长度的毛刷和至少一个不被毛刷遮挡的出光口；该牙刷空心柄部和空心头部内设置依次连接的电源、驱动电路、机械传动装置与光学耦合装置；该光学耦合装置包含依次连接的光源、光导与设置在出光口处的透镜组合，并在不被传动装置所遮挡的空间进行光的传输。根据本发明，所述牙刷由机械传动装置驱动，刷毛做平面振动和/或做顺时针－逆时针转动摆动而达到在清刷牙齿表面的同时，将具有一定能量的光波直接照射到涂抹在牙齿和牙龈区域的光敏杀菌剂上，有效地杀灭牙龈病变组织上的细菌，而不会损伤牙周膜细胞；同时，避免人体与光源的发光材料直接接触，并在更换牙刷头部时，无需连同更换光源，降低牙刷头部的成本。

Description

激光电动牙刷

技术领域

本发明涉及用于口腔疾病的保健医疗器械，特别涉及一种应用光动力治疗牙周炎的激光电动牙刷。

背景技术

牙周病是人体口腔中两大最常见的疾病之一，牙周炎如未及时治疗，将导致牙齿周围形成空洞，牙齿松动，甚至牙齿的早期脱落。牙周炎是“老掉牙”的主要原因，是成年人拔牙的首位原因。牙周疾病的患病率明显高于龋病，已成为危害人体口腔健康的首要问题，牙周病对全身健康也有影响。牙周炎光动力治疗是指：利用光敏剂或其代谢产物，其能选择性的聚集在靶组织(病变组织)上，在适当波长光的激发下产生光动力反应，从而破坏牙齿上靶细胞的化学物质；更具体来说：光敏剂分子接受光照，吸收光子的能量，在靶细胞内发生光化学反应，产生的活性氧具有细胞毒作用，能高效地氧化生物分子，最后诱导细菌的坏死，而对其他正常口腔组织无损伤性。

中国专利公告号为CN 1939919A的发明专利提出了一种新型的广谱、低毒性的杀菌剂，即为2-单羧基取代酞菁锌-寡聚赖氨酸耦合物。该杀菌剂能杀死不同种类的细菌，具有一定的广谱性。该杀菌剂在很小的浓度和光剂量下产生单线态氧来杀死细菌，该杀菌剂含有能与细菌表面特异性结合的标记物质，可以达到特异性杀死细菌而不伤及正常细胞，故该杀菌剂具有低毒性。试验表明：在很低能量密度作用下该杀菌剂对牙龈卟啉菌就有很好的杀伤作用。在某一特定的药物浓度和能量密度约为7J/cm²时抑制率可达99％以上；在能量密度约为15J/cm²时，对牙龈卟啉菌的抑制率为97.82％，而对人牙周膜细胞的抑制率仅为16.82％。

目前已有一些关于可发光牙刷的发明创造，这些发光牙刷除了具有牙刷的外部特征要求外，内部还设置有电源、驱动电路、光源等电器元件。但是这些发光牙刷的发光部件大多是发光二极管，用于装饰或计时显示，虽然也有个别是为护理牙齿表面用的。这类牙刷不能用于为涂抹在牙龈附近的光敏杀菌剂提供所需波长和能量的光照，没有光动力学疗法的功效。

已有的发光牙刷的发明，将光源置于牙刷的头部，由于使用时发光元件(例如发光二极管)会与人体口腔直接接触，因此存在以下若干弊端，甚至会对人体造成危害：发光二极管或二极管激光器的发光主体材料大多由砷化镓、氮化镓这类的半导体化合物构成，对人体有一定的毒性，故需要有严密的封装结构才能使用该牙刷，而封装材料和封装工艺的价格较贵，导致牙刷的成本升高；另外，一旦封装因质量检测不当、或因使用时被水浸泡、或因材料老化等原因导致破裂，发光二极管或激光二极管中的有毒化合物难免会有所泄漏，这将会直接影响人体健康。同时，牙刷的毛刷经过一段时期的使用后会老化，牙刷头部需要更新，而每次更换都会不必要的报废设置在牙刷头部中的光源，比如二极管激光器等价格较高的元件，从而造成较高的使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种激光电动牙刷，其将发光二极管或激光二极管等的光源设置在电动牙刷柄部空心处，由光导将光耦合并传输到牙刷头部的出光口；由此可实现在清刷牙齿表面的同时，将具有一定能量的光波直接照射到涂抹在牙齿和牙龈区域的光敏杀菌剂上，使杀菌剂有效地杀灭牙龈病变组织上的细菌，而不会损伤牙周膜细胞；同时，可避免人体与光源的发光材料的直接接触，并在更换牙刷头部时，无需连同更换光源，由此大大降低牙刷的成本。

为达上述目的，本发明提供一种激光电动牙刷，其技术方案是：该牙刷包括相互连接的空心的柄部和空心的头部；特点是：所述牙刷头部上有至少一个面；在所述的面上设置具有一定长度的毛刷以及至少一个不被毛刷遮挡的出光口；

所述的牙刷头部上装有刷毛的面连接着空心的柄部内的机械传动装置，能在垂直于刷毛的平面上产生振动；所述的面上设有光学窗口，从所述出光口处传输的光不会因所述面的振动而被遮挡。

所述的牙刷头部上装有刷毛的面，连接着空心的柄部内的传动装置；并以垂直所述面的轴心做旋转或旋转摆动；所述面上旋转轴心处设有一个窗口，从所述窗口输出的光不会因所述面的旋转振动而被遮挡。

所述的牙刷头部上的面是垂直于刷毛平面振动的面和垂直面上的轴心旋转振动的面的组合；在所述的平面振动面和旋转振动面上分别设有光学窗口；从所述窗口射出的光不会因平面振动或旋转振动而被遮挡。

所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光经自由空间通过半透镜，一半的光转角90度，一半的光传输到反光镜转角90度将光传输到窗口处。

另一种方式中可在光学耦合结构中设置两个光源，分别经过准直镜形成两束平行光，然后分别把两束光耦合到两根光导纤维中，通过光导纤维的传输直接将光经过光学透镜分别从出口处传输出来。

所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光经自由空间通过反光镜转角90度传输到窗口处。

所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光经光导纤维传输到窗口处。

所述的牙刷空心的柄部和空心的头部内设置有电源、与电源相连接的驱动电路、与驱动电路相连接的机械传动装置和光学耦合装置；

所述的光学耦合装置包含与驱动电路直接相连接的光源、与该光源相连接的光导、与该光导相连接的且设置在出光口处的透镜组合；

所述的光学耦合装置设置在不被机械传动装置所遮挡住的空间里。

所述的光源所发出的光，经所述的光导和出光口处的透镜组合从出光口传输出去。

所述的牙刷头部与牙刷柄部处的连接是可分离的；所述的牙刷头部和牙刷柄部的相互连接处形成防水密封。

所述的光源位于牙刷空心的柄部内；该光源是单个或多个发光二极管，或者是单个或多个激光二极管；其发出的光波长处于红外、可见光和紫外区域，功率为1毫瓦到50毫瓦；进一步，该光源发出的光波长为630纳米到700纳米，功率为1毫瓦到50毫瓦。

所述的透镜组合分别与在所述牙刷头部的面上的出光口形成防水密封；该位于出光口处的透镜组合是焦点位于刷毛尖平面附近的透镜或平面窗口。

所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光束通过自由空间经反光镜转角90度将光传输到出口处；所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光束通过光导纤维将光传输到出口处；所述的光导传输为从准直镜耦合出来的光束通过自由空间经半透镜，一半的光转角90度，一半的光传输到反光镜转角90度将光分别从两个出口处传输出来。所述的光导结构和牙刷头部与牙刷柄部处的连接是可分离的：所述的准直镜固定在所述的牙刷柄部处，所述的半反光镜和全反光镜固定在牙刷头部处，所述的光导元件固定在牙刷头部或是牙刷柄部处；所述的牙刷头部和牙刷柄部相互连接处形成防水密封。

所述的电源可以是一次性电池；在所述的牙刷柄部的底部处设有用于更换一次性电池的开口和与所述开口形成防水密封的底盖。

所述的电源可以是可充电电池和相应的充电电路；该可充电电池的充电电路是无接触电极的可分离的电感充电装置。

进一步，本发明在所述的牙刷柄部的外侧还设有用于启动和切断电源与驱动电路连接的电源开关按钮，该电源开关按钮位于不与水有接触的防水密封结构的内部；所述的电路还包括与电源连接的、用于在到达预先设定的时间后发出铃声的计时器和响铃器；所述的计时器预先设定的时间为2～3分钟。

本发明提供的激光电动牙刷，适用于临床或日常保健所使用的牙周炎光动力疗法。牙刷中的光源所发出的光线是准直光或聚交光，在将光敏杀菌剂涂放于牙齿病变组织上之后，光敏杀菌剂可以获得符合光化学反应要求的能量集中供给的光照，以有效地杀伤或杀灭导致牙周炎的细菌，而对其他正常口腔组织无损伤。

同时，本发明提供的电动激光牙刷中，光源设置在牙刷柄部空心处，由光导纤维将光耦合并传输到牙刷头部的出光口；以此可避免人体与光源的发光材料直接接触，并在更换牙刷头部时，无需连同更换光源这类成本较高的元件，由此大大降低牙刷的成本。

附图说明

图1为本发明提供的激光电动牙刷的结构示意图；

图2为本发明提供的激光电动牙刷的实施例1的内部结构示意图；

图3为本发明提供的图2牙刷头部剖视图的内部结构示意图；

图4为本发明提供的激光电动牙刷的实施例1的内部结构示意图；

图5为本发明提供的激光电动牙刷的实施例2的内部结构示意图；

图6为本发明提供的激光电动牙刷的实施例2的内部结构示意图；

图7为本发明提供的激光电动牙刷的实施例2的内部结构示意图；

图8为本发明提供的激光电动牙刷的实施例2的内部结构示意图；

图9为本发明提供的激光电动牙刷的实施例3的内部结构示意图；

图10为本发明提供的激光电动牙刷的实施例3的内部结构示意图；

图11为本发明提供的激光电动牙刷的实施例3的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明所采用的光源的最佳选择是发光二极管或是激光二极管。发光二极管或是激光二极管具有体积小、价格低、电光转换效率高、所需驱动电路也相对简单的特点。激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好(单色性好、相干性好、方向性好)一高(亮度高)。激光的频率高度集中(单色性好)，激光能量在空间分布高度集中，在发射时间上也高度集中。正是由于这些原因，激光才具有普通光源所无法比拟的优点，在医疗上也有强大的功效：(1)热作用：主要是在可见光和红外光范围的激光引起的。弱激光不会直接造成不可逆损伤，可促使血管扩张，血液流动加强，从而改善局部的营养状态，药物分布和反应，促进伤口和溃疡的愈合，还具有镇痛和缓解肌肉痉挛等作用。(2)光化学作用：利用激光能量激活体内某些化学反应。其中包括光致分解(吸收光能而导致化学分解的过程)、光致氧化(光作用下反应物失去电子的过程)、光致聚合(光作用下小分子聚合成大分子的过程)、光致敏化(在光敏剂的参与下，用特定波长的光作用而产生的化学反应)等四种主要类型。光敏化治疗是以血卟啉衍生物为代表的光动力学疗法，用以破坏癌细胞，需要氧分子参加才能起反应。另一类光敏剂如补骨脂素不需氧分子参加。局部涂补骨酯酊后，再用紫外激光局部照射，可以治疗白癜风和银屑病等疾病。(3)刺激作用：主要指功率较低的激光对机体的作用。可促进神经再生，毛发生长，降低的血细胞回升，使骨痂生长迅速而使骨折愈合，还可抑制细菌生长从而消炎止痛。

下面结合附图1～图10，通过若干实施例，详细说明本发明的技术方案：

实施例1

结合参考图1、图2、图3和图4，本发明提供一种激光电动牙刷100的外部结构，包括依次连接的空心的柄部101和空心的头部102；它们之间的相互连接处形成防水密封，以保证使用时水和牙膏(或药膏)无法接触置于空心处的电路部件和光耦合部件；

牙刷头部102上有一个面103，其可以是平面，也可以是弧度较小的曲面，与常见牙刷相似；该面连接着空心的柄部101内的传动装置，使面103能产生振动式运动。在牙刷头部设置具有一定长度的毛刷104，分簇嵌入该面103上，毛刷104相互平行并大致垂直于所固定的面103，毛刷104跟随面103一起产生振动运动；所述的面103上设置有两个不被毛刷和连接到面的传动装置所遮挡的出光口105和106；

本发明还提供另一种激光电动牙刷200的外部结构，包括依次连接的空心的柄部201和空心的头部202；它们之间的相互连接处形成防水密封，以保证使用时水和牙膏(或药膏)无法接触置于空心处的电路部件和光耦合部件；

牙刷头部202上有一个面203，其面203为圆形，该面还连接着空心的柄部201内的传动装置，使之面做旋转运动或旋转摆动式运动，在牙刷头部设置具有一定长度的毛刷204，分簇嵌入该面203上，毛刷204相互平行并大致垂直于所固定的面203；在面203产生运动时使固定在面203上的毛刷204也相继运动。所述的面203的中心上设置有一个不被毛刷遮挡的出光口205；

所述的牙刷头部202上装有刷毛的面203，连接着空心的柄部201内的传动装置210；并以垂直所述面的一个轴心做旋转或旋转摆动；所述面上旋转轴心处设有一个窗口206，从所述窗口输出的光不会因所述面的旋转振动而被遮挡。

如图3所示，牙刷头部202的剖视图300，207为头部202旋转的传动轮，并连接面203带着一起运动。由于面203和连接面的传动轮207都为圆形，并做旋转或旋转摆动，所以在运动时不会遮挡住面203和传动轮207圆心的出光口205。

如图2所示，在所述的牙刷空心的柄部201和空心的头部202内设置有电源217、与电源217相连接的驱动电路213和214，与驱动电路213、214相连接的分别是激光电动牙刷200的传动装置210和发光源212。一般情形下，电源217和与其相连接的驱动电路213、214置于牙刷柄部201的空心处，而光学耦合装置和传动系统位于牙刷头部202和牙刷柄部201的空心处，该光学耦合装置包含与驱动电路213直接相连接的光源212、与该光源212相连接的光导、与该光导相连接的且设置在出光口处的透镜组合；传动系统包含与传动驱动电路214直接相连接的传动装置210、与传动装置210相连接的传动轮207、与传动轮相连接的面203及固定在面203上的刷毛204的组合。

所述的光源212，可以是单个发光二极管，或者是单个激光二极管，其发出的光波长处于红外、可见光和紫外区域，光功率为1毫瓦到20毫瓦；当与新型的广谱、低毒性的杀菌剂牙膏配合使用时，光源的波长为630纳米到700纳米。作为光源212的发光二极管或激光二极管，都具有体积小、强度高、性价比高等优点；且激光二极管又具有准直性、相干性好的特征，可以满足光敏作用所需的光通量；考虑到安全，使用激光二极管作为光源时，从每一出光口射出的强度要不高于5毫瓦。

从光源212发出的光经光学耦合装置传输到出光口205，光学耦合装置一般安置在不被传动系统遮挡和干扰的牙刷头部202和牙刷柄部201的空心处，与在牙刷柄部201空心处的光源212对接。这一实施方案，避免了将发光源放入口腔，不会因发光体元素的泄漏而造成对人体有毒害的事故发生。

如图2所示，显示了本发明牙刷中所应用的一种光导结构，该光导结构是在不被传动系统所遮挡和干扰的空间，所述的光导传输为从准直镜211耦合出来的光经自由空间通过反光镜208转角90度将光传输到窗口206处。光的耦合传输方式为：光源212是单光源激光二极管，即一个激光二极管，其发出的光经过准直镜211聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光沿光路209将光射到反光镜208上，光经过反光镜208的反射后转角90度，然后光束经过传动轮207的圆心、面203的圆心和光学透镜206最后从出光口205传送出来。光学透镜206将光聚交在牙刷毛尖平面的远处，从而在牙齿和牙龈处获得较高的光强。当光强度足够高时，或输出光不必聚交时，光学透镜206也可由一般的光学窗口来替代；此外，也可以根据需要采用其他透镜，增大光斑。考虑到对人体的安全，每个出光口的激光光强不高于5毫瓦。

如图4所示，在另一种实施方式里，光的传输不是自由空间而是光导纤维220；所述的光导传输为从准直镜211耦合出来的光经光导纤维220传输到窗口206处。光导纤维220的优点是具有柔软性，可以很方便地改变光路，甚至可以省略反光镜208直接将光传输到出光口205附近；用光导纤维耦合，可使用于结构比较特殊的牙刷，特别是头部和柄部不在一直线上的牙刷。

利用光导纤维来进行光导传输的方式为：光源212发出的光经过准直镜211聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光进行与光导纤维220的光耦合，将光直接通过光导纤维220传输到牙刷头部202传动轮207的圆心，然后光束经过传动轮207的圆心、面203的圆心和光学透镜206最后从出光口205传送出来。利用光导纤维做为光的传输介质可以减少牙刷柄部201的内部空间，并且在牙刷的头部202不需要用反光镜可以减少牙刷头部202的厚度。

为了避免使用时水或含有药物的牙膏接触和损坏牙刷内部的光学部件或电部件，在牙刷头部202上的面203上的光出口205与光学透镜206或光学窗口形成防水密封。

在如图2和图4所示的牙刷中，电源217是一次性电池(不可充电电池)，其安装在牙刷柄部201的下端，在该牙刷柄部201的底部218上设有底盖218，用于更换一次性电池217，底盖218与牙刷柄部201形成防水密封。

在另外一种实施方式里，牙刷的电源217也可以是可充电电池；可充电电池与充电电路相连接，该充电电路是无接触电极的可分离的电感充电装置。

如图2和图4所示，在牙刷柄部201外侧设有防水的电源开关按钮219；在所述的牙刷柄部201的空心内部设有与电源217连接的计时器215和响铃器216；当按下电源开关按钮219开启电源217后，电源217与计时器215连接，驱动计时器215开始计时，一旦到达预先设定的时间后便由响铃器216发出铃声，同时自动切断电源217与驱动电路213、驱动电路214的连接；所述的计时器215预先设定的时间为2～3分钟。

实施例2

结合参考图5、图6、图7和图8，本实施例中激光电动牙刷100与如图2和图4所示的实施例中的主要区别在于：牙刷头部102的面103不是圆形的形状，而是矩形和椭圆形或圆形和矩形的组合，所述激光电动牙刷100的牙刷头部102的面103及固定在面103上的刷毛104的运动方式为振动式运动，并且牙刷头部102的面103上的出光口大于等于一个。

激光电动牙刷100的外部结构包括依次连接的空心的柄部101和空心的头部102；它们之间的相互连接处形成防水密封，以保证使用时水和牙膏(或药膏)无法接触置于空心处的电路部件和光耦合部件；

牙刷头部102上有一个面103，其面103为矩形或椭圆形，该面103还连接着空心的柄部101内的传动装置，使面103做振动运动，在牙刷头部设置具有一定长度的毛刷104，分簇嵌入该面103上，毛刷104相互平行并大致垂直于所固定的面103；在面103产生运动时使固定在面103上的毛刷104也相继运动。所述的面103的中心上设置至少有一个不被毛刷遮挡的出光口105和106；

如图5所示，在所述的牙刷空心的柄101和空心的头部102内设置有电源119、与电源119相连接的驱动电路115和123，与驱动电路115、123相连接的分别是激光电动牙刷100的传动装置111和发光源114。一般情形下，电源119和与其相连接的驱动电路115、123置于牙刷柄部101的空心处，而光学耦合装置和传动系统位于牙刷头部102和牙刷柄部101的空心处，该光学耦合装置包含与驱动电路123直接相连接的光源114、与该光源114相连接的光导、与该光导相连接的且设置在出光口处的透镜组合；传动系统包含与传动驱动电路115直接相连接的传动装置111、与传动装置111相连接的面103及固定在面103上的刷毛104的组合。

所述的光源114，可以是单个发光二极管，或者是单个激光二极管，其发出的光波长处于红外、可见光和紫外区域，光功率为1毫瓦到20毫瓦；当与新型的广谱、低毒性的杀菌剂牙膏配合使用时，光源的最佳光波长为650纳米到690纳米。作为光源114的发光二极管或激光二极管，都具有体积小、强度高、性价比高等优点；且激光二极管又具有准直性、相干性好的特征，可以满足光敏作用所需的光通量；考虑到安全，使用激光二极管作为光源时，从每一出光口射出的强度不高于5毫瓦。

从光源114发出的光经光学耦合装置传输到出光口105、106，光学耦合装置一般安置在不被传动系统遮挡和干扰的牙刷头部102和牙刷柄部101的空心处，与在牙刷柄部101空心处的光源114对接。这一实施方案，避免了将发光源放入口腔，不会因发光体元素的泄漏而造成对人体有毒害的事故发生。

如图5所示，显示了本发明牙刷中所应用的一种光导结构，牙刷头部102上装有刷毛的面103连接着空心的柄部101内的机械传动装置，能在垂直于刷毛的平面上产生振动；所述的面上设有光学窗口107和108，从所述出光口处105和106传输光不受所述面的振动所遮挡。该光导结构设在不被传动系统所遮挡和干扰的自由空间，光的耦合传输方式为：从准直镜113耦合出来的光经自由空间通过半透镜110，一半的光转角90度，一半的光传输到反光镜109转角90度传输到窗口105、106处。

光源114是单光源激光二极管，即一个激光二极管，其发出的光经过准直镜113聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光沿光路112将光传送到镜面与光路112成45度角的半反光镜110，50％光透过半反光镜110抵达镜面与光路成45度角的全反光镜109；沿光路112输出的光经半反光镜110被均分为两束光，并经半反光镜110和全反光镜109，转角90度，经过分别设置在2个出光口105和106处的光学透镜107和108，最终从出光口105和106将光发射出来。光学透镜107和108将光聚交在牙刷毛尖平面的远处，从而在牙齿和牙龈处获得较高的光强。当光强度足够高时，或输出光不必聚交时，光学透镜107和108也可由一般的光学窗口来替代；此外，也可以根据需要采用其他透镜，增大光斑。考虑到对人体的安全，每个出光口的激光光强不高于5毫瓦。

如图6所示，与图5的实施方式中不同的是牙刷头部102上的面是垂直于刷毛平面振动的面103和垂直面上一轴心旋转振动的面127的组合；在所述的平面振动面和旋转振动面上分别设有光学窗口107、108；从所述窗口107、108射出的光不会因平面振动或旋转振动而被遮挡。光的耦合传输方式为：光源114是单光源激光二极管，即一个激光二极管，其发出的光经过准直镜113聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光沿光路112将光传送到镜面与光路112成45度角的半反光镜110，50％光透过半反光镜110抵达镜面与光路成45度角的全反光镜109；沿光路112输出的光经半反光镜110被均分为两束光，并经半反光镜110和全反光镜109，转角90度，经过分别设置在2个出光口105和106处的光学透镜107和108，最终从出光口105和106将光发射出来。出光口105在面127的圆心上，所以当面127在做旋转运动或左右摆动都不会遮挡光从出光口105发射出来。出光口106在面103上，而面103只做振动式运动，相对出光口106的偏移量小于0.1毫米，所以根本不会遮挡光从出光口106发射出来。面103和面127的组合对牙齿的外部清洁有更好的效果。

如图7所示，与图5的实施方式中不同的是，激光电动牙刷100牙刷头部102的面103只有一个出光口105。这样的好处是光源114发出的光经准直镜113聚集形成的光束沿光路112直接传输到反光镜109上，光束经反光镜109转角90度通过透镜107直接将光从出口处105传输出来，这样传输出来的光不用被半透镜一分为二从两个出光口处传输出来，增加了出光口105的光强度，并且可以减小面103的面积，使年龄较小的儿童也可使用。

如图8所示，在另一种实施方式里，光的传输不是自由空间而是光导纤维124；光导纤维124的优点是具有柔软性，可以很方便地改变光路，甚至可以省略反光镜109直接将光传输到出光口105附近；用光导纤维耦合，可使用于结构比较特殊的牙刷，特别是头部和柄部不在一直线上的牙刷。

利用光导纤维来进行光导传输的方式为：光源114发出的光经过准直镜113聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光进行与光导纤维124的光耦合，将光直接通过光导纤维124传输到牙刷头部102内的面103上的光学透镜107上，然后光束经过光学透镜107最后从出光口105传送出来。利用光导纤维做为光的传输介质可以减少牙刷柄部101的内部空间，并且在牙刷的头部102不需要用反光镜可以减少牙刷头部102的厚度。

为了避免使用时水或含有药物的牙膏接触和损坏牙刷内部的光学部件或电部件，在牙刷头部102上的面103上的光出口105与光学透镜107或光学窗口形成防水密封。

在如图5、图6和图7所示的牙刷中，电源119是一次性电池(不可充电电池)，其安装在的牙刷柄部101的下端，在该牙刷柄部101的底部121上设有开口120和底盖122，用于更换一次性电池119，底盖122与牙刷柄部101形成防水密封。

在另外一种实施方式里，牙刷的电源119也可以是可充电电池；可充电电池与充电电路相连接，该充电电路是无接触电极的可分离的电感充电装置。

如图5、图6和图7所示，在牙刷柄部101外侧设有防水的电源开关按钮118；在所述的牙刷柄部101的空心内部设有与电源119连接的计时器117和响铃器116；当按下电源开关按钮118开启电源119后，电源119与计时器117连接，驱动计时器117开始计时，一旦到达预先设定的时间后便由响铃器116发出铃声，同时自动切断电源119与传动驱动电路115、激光二极管驱动电路123的连接；所述的计时器117预先设定的时间为2～3分钟。

类似于图5所示的实施例，可推广到类似的含有2个光源的实施方式。两光源发出的光，分别经过准直镜形成两束平行光，然后分别把两束光耦合到两根光导纤维中，通过光导纤维的传输直接将光经过光学透镜108、109分别从出口处105、106传输出来。在光的传输介质中还可以不需要光导纤维，直接是自由空间，两束平行光的传输在自由空间中互补干扰，并在牙刷头部102处放置两面反光镜，使分别发射到两面反光镜上的光转角90度通过光学透镜108、109分别从出口处105、106传输出来。

实施例3

与前实施例不同的是所述的牙刷头部102、202和头部空心处的机械和光学耦合部件与牙刷柄部101、201和柄部空心处的机械和光学耦合部件是可分离的，当结合为一体时，头部空心处和柄部空心处的机械和光学耦合部件构成完整的机械传动装置和光学耦合装置。

结合参考图5和图8，如图8所示该含辐射光源的牙刷100与前述图5所示的实施例的主要区别之处是：所述的牙刷头部102与牙刷柄部101处的连接是可分离的。当它们结合装配成一把完整的牙刷时，牙刷头部102与牙刷柄部101的衔接处形成防水密封。光源114发出的光通过准直镜113形成平行光，该光束沿着光路112A进入凸槽125A，该凸槽的另一端可以是开口的也可以是封闭的，当封闭的时候必须是透明的，该透明的材质可以是聚光的透镜也可以是普通透明的材料。当牙刷的柄部101与牙刷的头部102衔接时，凸槽125A正好与凹槽125B紧密配合，而凹槽的另一端是为开口的，光束从凸槽125A经过凹槽125B沿光路112B传送到镜面与光路112B成45度角的半反光镜110，50％光透过半反光镜110抵达镜面与光路成45度角的全反光镜109；沿光路112输出的光经半反光镜110被均分为两束光，并经半反光镜110和全反光镜109，转角90度，经过分别设置在两个出光口105和106处的光学透镜107和108，最终从出光口105和106将光发射出来。当牙刷的柄部101与牙刷的头部102互相衔接时，传动装置111A与传动装置111B中间并无衔接装置和材质，只要传动装置111A与传动装置111B一一对应，它们是通过电磁感应的电磁能量传递将传动装置111A的磁能传到传动装置111B，传动装置111B将磁能转化成动能，使传动装置111B带动面103开始运动起来，使毛刷104也随之运动。

结合参考图2和图9，如图9所示该含辐射光源的牙刷101与前述图2所示的实施例的主要区别之处是；所述的牙刷头部202与牙刷柄部201处的连接是可分离的。当它们结合装配成一把完整的牙刷时，牙刷头部202与牙刷柄部201的衔接形成防水密封。光源212发出的光经过准直镜211聚集形成光束直径约为3平方毫米的平行光，平行光沿光路209A进行传输，当牙刷的柄部201与牙刷的头部202互相衔接时，光束通过光路209A到达光路209B，光束沿光路209B将光射到反光镜208上，光经过反光镜208的反射后转角90度，然后光束经过传动轮207的圆心、面203的圆心和光学透镜206最后从出光口205传送出来。当牙刷的柄部201与牙刷的头部202互相衔接时，牙刷柄部201的传动杆210A与牙刷头部202的传动装置210B互相配合，使传动装置210B运动起来带动传动轮207，使之与连接的面203和固定在面203上的毛刷204产生运动。

结合参考图7和图10，如图10所示该含辐射光源的牙刷100与前述图7所示的实施例的主要区别之处是：所述的牙刷头部102与牙刷柄部101处的连接是可分离的。当它们结合装配成一把完整的牙刷时，牙刷头部102与牙刷柄部101的衔接处形成防水密封。光源114发出的光通过准直镜113形成平行光，该光束沿着光路112A进入凸槽125A，该凸槽的另一端可以是开口的也可以是封闭的，当封闭的时候必须是透明的，该透明的材质可以是聚光的光学透镜也可以是普通透明的材料。当牙刷的柄部101与牙刷的头部102衔接时，凸槽125A正好与凹槽125B紧密配合，而凹槽的另一端是为开口的，与凹槽的另一端相连的是光学透镜126，与光学透镜相连接的是光导纤维124，光束从凸槽125A经过凹槽125B经过光学透镜126耦合到光导纤维124中，光束通过光导纤维124将光传输到牙刷头部102内的面103上的光学透镜107上，然后光束经过光学透镜107最后从出光口105传送出来。光学透镜107也可以是普通的透明材料。

本实施例中，牙刷头部与柄部可分离的优点是牙刷头部是可更换的；当牙刷毛老损需要更换时，光源和部分光导结构中的耦合部件可以保留使用，从而大大降低使用成本。另外，使得可分离牙刷的头部上所使用的部件和材料减少，该牙刷的头部完全空心，使用户更换的牙刷头更便宜，并且衔接方便。

上述发明实施例所描述的激光电动牙刷，适用于临床或日常保健所使用的牙周炎光动力疗法。牙刷中的光源所发出的光，给涂放于牙齿病变组织上的光敏杀菌剂提供了符合光化学反应要求的能量密度的光照，以有效地杀伤或杀灭导致牙周炎的细菌，而对其他正常口腔组织无损伤。

同时，本发明提供的激光电动牙刷中，光源设置在牙刷柄部空心处，由光导将光耦合并传输到牙刷头部的出光口；如此可避免人体与光源的发光材料的直接接触，并在更换牙刷头部时，无需连同更换光源这类成本较高的元件，由此大大降低牙刷的成本。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护笵围。

Claims (17)

1、一种激光电动牙刷(100、200)，所述激光电动牙刷包括依次连接的空心的柄部(101、201)、空心的头部(102、202)；

在所述的牙刷的空心头部(102、202)上至少有一个面(103、127、203)，所述的面(103、127、203)连接着空心柄部(101、201)的机械传动装置(111、210)；

在所述的面(103、127、203)上设置具有一定长度的刷毛(104、204)，以及至少一个不被刷毛(104、204)和连接到所述面的机械传动装置(111、210)遮挡的出光口(105、106、205)；

在所述的牙刷的空心柄部(101、201)和空心头部(102、202)内设置有电源(119、217)、与电源(119、217)相连接的驱动电路(115、123、213、214)、与驱动电路(115、214)相连接的机械传动系统、与驱动电路(123、213)相连接的光学耦合装置；

所述的机械传动系统包含与传动驱动电路(115、214)相连接的传动装置(111、210)、与传动装置(111、210)相连接的面(103、203)及固定在面(103、203)上的刷毛(104、204)的组合；

所述的光学耦合装置包含与驱动电路(123、213)相连接的一个或多个发光源(114、212)、与该光源(114、212)相连接的光导、与该光导相连接的且设置在出光(105、106、205)处的透镜组合(109、110、208)；所述的光源(114、212)发出的光经过光学耦合装置从不被机械传动装置所遮挡的出光口(105、106、205)传输出来。

所述的机械传动装置系统的功能是使刷毛(104、204)在刷毛所固定的平面(103、127、203)上做清洗牙齿的振动，包括旋转式摆动；所述的光学耦合装置可以同时发出具有一定能量和波长的光照。

2、如权利要求1所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的一个或多个光源(114、212)位于牙刷空心的柄部(101、201)内。

3、如权利要求2所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的光源(114、212)发出的光波长为630纳米到700纳米，功率为1毫瓦到50毫瓦。

4、如权利要求3所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的光源(114、212)是单个或多个发光二极管，或者是单个或多个激光二极管。

5、如权利要求4所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，当使用激光二极管作为发光源(114、212)时，从每一出光口(105、106、205)输出的光功率不高于5毫瓦。

6、如权利要求1所述的激光电动牙刷(100)，其特征在于，所述的牙刷头部(102)上装有刷毛的面(103)连接着空心的柄部(101)内的机械传动装置，能在垂直于刷毛的平面上产生振动；所述的面上设有光学窗口(107、108)，从所述出光口处(105、106)传输的光不会因所述面的振动而被遮挡。

7、如权利要求1所述的激光电动牙刷(200)，其特征在于，所述的牙刷头部(202)上装有刷毛的面(203)连接着空心的柄部(201)内的传动装置(210)；并以垂直所述面(203)的轴心做旋转或旋转摆动；所述面(203)上旋转轴心处设有一个窗口(206)，从所述窗口输出的光不会因所述面的旋转振动而被遮挡。

8、如权利要求6和7所述的激光电动牙刷(100)，其特征在于，所述的牙刷头部(102)上的面是垂直于刷毛平面振动的面(103)和垂直面上的轴心旋转振动的面(127)的组合；在所述的平面振动面(103)和旋转振动面(127)上分别设有光学窗口；从所述窗口(107、108)射出的光不会因平面振动或旋转振动而被遮挡。

9、如权利要求6和8中所述的激光电动牙刷(100)，其特征在于，所述的光导传输为从准直镜(113)耦合出来的光经自由空间通过半透镜(110)，一半的光转角90度，一半的光传输到反光镜(109)转角90度将光传输到窗口(105、106)处。

10、如权利要求6和8中所述的激光电动牙刷(100)，其特征在于，可在光学耦合结构中设置两个光源，分别经过准直镜形成两束平行光，然后分别把两束光耦合到两根光导纤维中，通过光导纤维的传输直接将光经过光学透镜(108、109)分别从出口处(105、106)传输出来。

11、如权利要求6和7中所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的光导传输为从准直镜(113、211)耦合出来的光经自由空间通过反光镜(109、208)转角90度将光传输到窗口(105、206)处。

12、如权利要求6和7中所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的光导传输为从准直镜(113、211)耦合出来的光经光导纤维(124、220)传输到窗口(105、206)处。

13、如权利要求9至12所有项所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的牙刷头部(102、202)和头部空心处的机械和光学耦合部件与牙刷柄部(101、201)和柄部空心处的机械和光学耦合部件是可分离的，当结合为一体时，头部空心处和柄部空心处的机械和光学耦合部件构成完整的机械传动装置和光学耦合装置。

14、如权利要求13所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的电源(119、217)是一次性电池；在所述的牙刷柄部(101、201)处设有用于更换一次性电池的底盖(122、218)；所述的底盖(122、218)与牙刷柄部(101、201)形成防水密封。

15、如权利要求13所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，所述的电源(119、217)可以是可充电电池和相应的充电电路；所述的可充电电池的充电电路是无接触电极的可分离的电感充电装置。

16、如权利要求13所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，在牙刷柄部(101、201)的外侧设有用于启动和切断电源(119、217)与驱动电路(115、123、214、213)连接的电源开关按钮(118、219)，该电源开关按钮(118、219)位于不与水有接触的防水密封结构的内部。

17、如权利要求13所述的激光电动牙刷(100、200)，其特征在于，在所述的牙刷柄部(101、201)的空心内部设有与电源(119、217)连接的、用于在到达预先设定的时间后发出铃声的计时器(116、215)和响铃器(117、216)；所述的计时器(116、215)预先设定的时间为2～3分钟。

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