CN102686127A - 用于保护软组织抵御牙齿漂白物质的系统 - Google Patents

Abstract

该器具包括具有传导纤维刷毛的刷头，通过传导纤维刷毛施加电位以电化学激活牙齿附近的诸如过氧化物的牙齿漂白物质。阻抗器具系统(62)或光学器具系统(27)提供了关于传导纤维刷毛与牙齿表面还是齿龈区域相邻的信息。阻抗系统使用通过纤维的电信号确定包括牙齿或齿龈表面的电路的阻抗，该阻抗根据牙齿还是齿龈表面位于电路中而有所不同。光学系统生成通过传导纤维被引导至嘴表面的光束，返回的光的颜色指示该表面是牙齿还是齿龈区域。如果确定了牙齿，则在该刷毛处激活牙齿漂白物质，而如果确定了齿龈组织，则在该刷毛处不激活牙齿漂白物质。

Description

用于保护软组织抵御牙齿漂白物质的系统

技术领域

本发明总体上涉及用于漂白牙齿的手持器具，并且更具体地，涉及在漂白过程期间为嘴的软组织提供保护的此类器具。

背景技术

牙齿漂白系统和器具通常是已知的，特别是在专业场所中。漂白系统典型地结合电化学激活或UV蓝光激活使用过氧化物或尿素软膏物质/制剂来产生漂白效果。然而，由于漂白制剂的腐蚀性本质，存在对漂白产品的强度的约束，特别是在消费者市场中，以防止对嘴中的软组织，特别是齿龈区域的伤害。然而，这些约束限制了漂白处理的功效。

在专业场所中，允许并使用许多强力漂白制剂，但是专业人员使用保护设备来遮蔽齿龈。典型地，保护具有装配在齿龈上的物理遮罩的形式，或者具有被直接施加以覆盖齿龈的牙科补土(putty)。专业人员使用的许多强力漂白制剂提高了漂白过程的功效并且减少了处理时间。然而，在专业场所中用于适当使用漂白材料的训练是必需的。

然而，消费者场所中的漂白制剂常常是不便的，如果不是难于使用，就是不是非常有效。此外，如果不高度注意，漂白制剂中使用的过氧化物和其他药剂可能与齿龈区域接触并且引起伤害。与齿龈组织的这种接触也可能在专业场所中发生，但是更典型地在消费者场所中发生。

因此，期望一种能够使用对于牙齿漂白有效的漂白制剂，但是还提供对软组织，即齿龈的可靠保护的器具。

发明内容

因此，用于控制向用户牙齿施加过氧化物或其他牙齿漂白物质或制剂的器具包括：用于测量电路阻抗的系统，该电路包括来自器具刷头的传导纤维和传导纤维接触的牙齿或齿龈区域，并且用于确定测量的阻抗包括牙齿还是齿龈区域；以及控制电路，用于在测量的阻抗包括齿龈区域的情况下防止过氧化物或其他牙齿漂白物质或制剂在所述纤维附近激活/生成，并且在测量的阻抗包括牙齿的情况下激活/生成牙齿漂白物质或制剂。

附图说明

图1是示出针对用户牙齿定位的、用于实现漂白的牙科器具的刷头部分的示意图。

图2是本器具中使用的刷毛的简化示图。

图3是一个实施例的用于保护软组织的刷头和刷器具柄的顶视图。

图4A、4B和4C是示出图3的实施例的纤维构造的变化的简化横截面示图。

图5是示出图3的实施例的结构和操作的示图。

图6是示出用于保护软组织的第二实施例的刷头构造的用于漂白的牙科器具的顶视图。

图7是更详细地示出图6的刷头的一部分的示图。

图8示出了图6的实施例的一个操作的示图。

图9是图6的实施例的电示图。

图10是示出牵涉利用多个刷毛的漂白过程和软组织保护两者的图6的实施例的示图。

图11示出了图6的实施例的电路实现方案。

具体实施方式

一种用于消费者和专业使用两者的有效的牙齿漂白系统包括：用于结合用于保护包括多个齿龈区域的嘴的软组织防止牙齿漂白物质/制剂(以下通常称为制剂)接触的布置、将牙齿漂白制剂递送到牙齿的器具。通常，由用户或者通过器具将具有1％至10％的强度的诸如过氧化物或尿素的牙齿漂白物质以凝胶制剂提供给牙齿区域。向牙齿提供漂白制剂的多种方式是可能的。本保护布置可结合多种漂白制剂递送系统使用。

图1示出了包括刷毛12集合的诸如牙刷的器具的刷头部分10。在图1中，刷毛可操作地针对用户牙齿14定位。在一个示例中，可以电化学地激活/生成在15处示出的诸如过氧化物的凝胶制剂的漂白剂。这可以利用刷头中的金属或碳纤维，利用-2至2伏特范围内的电极对之间的电压来完成。金属或碳阴极和阳极纤维存在于刷头10中。图2中示出单个这样的纤维。金属或碳(传导)纤维20通常通过其大部分长度上的聚合物套22绝缘，形成刷毛，诸如铂或其他金属的金属或者碳(其是优选的)的尖端23暴露约1mm，尽管该距离可以变化。替选地，套部分可以略微延伸超出金属/碳纤维的尖端，可能额外地使用通过套针对金属或碳元件的侧孔接入，以使得阴极和阳极纤维之间的电流可以产生漂白制剂的期望的电化学激活。替选地，可以使用通过透明刷毛纤维的UV光以便提供漂白制剂的初始或增强局部作用。

如上文所讨论的，关于牙齿漂白的一个显著的问题是维持牙齿漂白制剂仅与要漂白的牙齿接触并且防止制剂与齿龈(或其他)组织接触。因此重要的是能够快速地和准确地确定刷头或者其一部分与牙齿表面还是齿龈表面相邻。这里示出和描述了两种布置来实现特别用于家庭(非商业)使用的牙齿漂白器具的该重要目的，尽管这些布置也可以用在商业(专业)器具中。

图3、4A至4C和5示出了用于防止牙齿漂白物质接触软(齿龈)组织的光学布置器具27。图3示出了牙刷的刷头28和牙刷柄部分30，该牙刷连接到手柄31。刷头28包括多个活跃刷毛32-32。每个活跃刷毛32包括光纤34，其具有外套33。活跃刷毛还可以典型地包括用于激活例如过氧化物或其他漂白物质的漂白制剂的电化学活跃区域35，或者电化学激活可以由相邻的纤维实现。刷头外周周围的多个不活跃刷毛33(部分示出)可用于在刷头侧面保护组织防止接触牙齿漂白制剂。不活跃刷毛还可用于洗擦牙齿。用于承载光学信号的纤维38以及用于承载用于激活漂白制剂的电信号的电线40将刷头刷毛纤维与牙刷手柄中的光学检测器和微处理器控制37连接。再次地，光学功能和制剂激活可以在单个纤维中实现。

图4A至4C示出了用于包含光纤的刷毛32的三个替选方案。图4A示出了由聚合物套44包围的单个光纤42。在该布置中，套直径为0.2至1mm的、典型地直径为0.1mm的光纤42接触牙齿或齿龈表面。电化学活跃区域也可以提供在刷毛中或者提供在分离的刷毛中。在器具的操作中，来自光源的光将沿纤维42前进向下并且接触牙齿或齿龈表面，一些光反射回到纤维42中并且随后通过柄回到光检测器，该光检测器将返回的光学信号转换成由控制微处理器37分析的电信号。该布置使用单个纤维(通道)。然而，在一些情况下，可以阻挡光反向散射到单个纤维中。

在图4B中所示的在另一布置中，两个光纤45、45A可以用在单个刷毛套46中，纤维在距套的自由端一定距离处终止。然而，刷毛套可以阻挡返回的光；在暴露的套体积46A内捕获的牙膏也可以阻挡返回的光。

图4C的布置示出了具有双光纤布置47、47A以及套48的刷毛，其可以包括电化学活跃区域。然而，在该布置中，拾取了少量的反向散射光。图4A因此呈现为最理想的光学布置。

图5更详细地示出了图3的器具的光学检测结构37。白色LED光源50设置在牙刷的手柄中。通过准直光的透镜52引导来自光源50的光。准直光随后前进到分束器54，朝向聚焦透镜51引导50％的光，聚焦透镜51将光引导至如图3和4A至4C中所示的各个刷毛中的光纤53。来自分束器54的剩余的光损失。来自牙齿或齿龈表面的反射光通过透镜56并且通过分束器54反向前进，分束器54将50％的光发送到分散光学装置60、透镜61并且随后到达低像素计数CCD元件62。在该布置中，如果在刷头中有8个纤维传送光束，则对于32x32像素CCD，每个纤维具有16个像素。

如果光撞击在牙齿表面上，则返回的光将是白色的，而如果光撞击在齿龈表面上，则返回的光将是红色的。CCD识别颜色的差别。来自CCD的输出信号被提供给微处理器，该微处理器控制由光通过其返回的刷毛或者由分离的刷毛产生的电化学激活。如果返回的光是红色的，则断开针对那些用于实现电化学过程的刷毛的电位，使得活跃刷毛附近的过氧化物或其他牙齿漂白制剂未被激活，防止激活的漂白制剂接触并伤害软组织。如果返回的光是白色的，则接通针对激活的刷毛的电位。

图6至11示出了用于控制过氧化物制剂或其他牙齿漂白制剂在嘴中施加到嘴的特定区域，特别是仅牙齿表面，防止激活的漂白制剂接触齿龈的另一布置。该布置是基于阻抗的技术，用于在与牙齿表面或齿龈表面接触的刷头上的传导纤维之间进行区分。该布置允许对过氧化物或其他牙齿漂白制剂的生成的准确的空间控制。

阻抗实施例利用如下已知事实，牙齿较之周围的齿龈软组织具有高阻抗。在图6中，示出了牙刷器具62，其包括具有阻抗测量刷毛64的刷头63，阻抗测量刷毛64在刷头的区域上隔开，并且通过一组电连接线66电连接到手柄中的测量和控制组件65。阻抗测量刷毛64典型地置于刷头上或者刷头外周附近以提供刷头63的区域上的过氧化物或其他牙齿漂白制剂的激活的良好空间控制。电路阻抗包括接触表面的刷毛中的传导纤维的阻抗。测量和控制电路中的开/关电反馈回路控制在包括传导纤维的刷毛的电化学部分的尖端处施加牙齿漂白制剂激活电位。

替选地，对于开关激活，可以使用脉宽调制(PVM)控制电路来控制过氧化物或其他漂白制剂的激活/生成的速率。具有长“接通”脉冲的工作周期对应于高的制剂激活/生成速率，而短的“接通”脉冲对应于低的激活速率。

典型地，测量电路阻抗时使用的传导纤维包含在包括用于电化学激活过氧化物制剂的元件的同一刷毛中，因此给出了在哪里生成过氧化物以及过氧化物接触什么表面的局部控制。在其中刷毛的传导纤维尖端与齿龈软组织接触的情形下，将测量到低的电阻抗，典型地约为50kΩ，而当接触牙齿表面时，测量到高阻抗，典型地约为50kΩ。当测量到低阻抗时，反馈控制65将减少或断开电纤维的尖端上的电位，防止其附近的过氧化物的激活。替选地，过氧化物或其他漂白制剂的生成可以被逆转，或者系统切换到替选的电化学模式。

阻抗布置中的纤维/刷毛还可以插入到微管中，该微管将充氧的牙齿漂白凝胶以限定的流率递送到牙齿。可以在纤维的较低点处实现电化学作用，并且由从管突出的纤维的尖端实现阻抗感测功能。借助于单个纤维/刷毛通过使纤维的功能在感测和电化学作用之间切换可以实现这一点，或者可以在管内利用分离的纤维实现这两个功能。在可以是银或铂的管内，可能需要分离的参考纤维。在单个管内可以使用两个纤维电极，一个是金属纤维电极而另一个是碳纤维电极，每个纤维沿其长度在同一点部分地绝缘。替选地，管内部可以是碳或者管可以由碳制成，金属刷毛在其内部部分地绝缘。

在该布置下，唾液的传导性典型地非常低，尽管其包含各种电解质，这防止了嘴中的短路。如上文所讨论的并且如图7中所示，阻抗测量纤维可以遍布刷头分布，或者它们可以布置成组以在较大的表面上提供更高效的牙齿漂白。由于当纤维接触牙齿时测量到的阻抗明显大于当光纤接触齿龈软组织时测量到的阻抗，因此不难建立区分用于控制电化学反应的两种情况的可靠的阈值阻抗。图7示出了刷毛/纤维的一些细节。活跃刷毛包括具有套72的传导纤维70。传导纤维70可用于阻抗测量/感测功能以及电化学激活功能，如上文讨论的，在电化学激活功能中使用约-2至2伏特的小电位激活诸如过氧化物的牙齿漂白制剂。这两个功能也可以由分离的纤维实现。如果阻抗测量结果是小的，指示传导纤维正在接触齿龈表面，则控制反馈电路断开用于电化学激活的电位。

在一个实施例中，参照图8至11，测量的阻抗电路包括刷毛76中的传导纤维，在78处指示的牙齿或齿龈表面，用户头部80，用户手臂82以及在器具的手柄上接触参考电极垫86的用户的手84。再次地，如果该阻抗测量结果是大的，约100kΩ或更大，则指示牙齿表面接触，而如果阻抗相对小，典型地约50kΩ或更小，则指示刷毛接触齿龈表面。图9示出了两个接触电路，即牙齿85及其由85A表示的阻抗以及身体89的阻抗，或者齿龈区域87和身体89的阻抗。

图10示出了利用包含传导纤维的刷头中的所有刷毛的复用组件91的简化电路图。阻抗测量控制组件90依次闭合开关91a-n，对于刷头中的每个传导纤维依次使用一个开关。随后接着针对每个纤维依次进行阻抗测量。随后将开关依次切换到电化学电压驱动单元94，其使用反馈线路95将激活电压施加到纤维用于电化学反应，以产生激活的过氧化物或其他牙齿漂白制剂。

图11中示出了简化的电路实现方案。例如，将10KHz，100mV的AC信号98施加到阻抗电路，其包括感测电阻100，传导元件对牙齿或齿龈表面的接触点104，手柄上的参考垫106，身体107的阻抗以及在108处表示的牙齿或齿龈的阻抗。如果阻抗108是高的，则指示牙齿表面并且通过传导尖端施加电压以开始电化学反应，而如果阻抗108是低的，则指示与齿龈软组织的接触，不施加电压。

在另一实施例中，在两个分离的传导刷毛元件之间进行阻抗测量，使得阻抗电路包括第一传导刷毛元件1，牙齿表面或齿龈表面的阻抗以及第二传导刷毛元件。齿龈接触和牙齿接触之间的总阻抗的差异再次足以可靠地接通探针的电化学电位以激活漂白制剂或者断开探针的电化学电位以防止这样的激活。

因此，已公开了一种被构造和布置为保护诸如齿龈的软组织防止被用于漂白牙齿的过氧化物或其他物质接触的器具。这是通过使用刷头刷毛来识别它们正在接触的表面来实现的。这是通过光学技术阻抗或者阻抗技术来实现的。在任一情况下，确定刷毛接触的表面，并且接通或断开用于激活过氧化物或其他牙齿漂白物质的电位，由此保护软组织。

尽管出于说明的目的已公开了优选实施例，但是应理解，在不偏离如所附权利要求限定的本发明的精神的情况下，可以在优选实施例中进行各种改变和修改以及替换。

Claims (20)

1.一种用于控制向用户牙齿施加过氧化物或其他牙齿漂白物质或制剂的器具，包括：

用于测量电路阻抗的系统(65)，所述电路包括来自器具刷头的传导纤维(64)和所述传导纤维接触的牙齿或齿龈区域，并且用于确定测量的阻抗包括牙齿还是齿龈区域；以及

控制电路(65)，用于在测量的阻抗包括齿龈区域的情况下防止过氧化物或其他牙齿漂白物质或制剂在所述纤维附近激活/生成，并且在测量的阻抗包括牙齿的情况下激活/生成所述牙齿漂白物质或制剂。

2.根据权利要求1所述的器具，其中被测量的所述电路包括所述传导纤维、牙齿或齿龈组织(78)、用户头部(80)、用户手臂(82)以及在所述器具的手柄上接触参考电极垫(86)的用户的手(84)。

3.根据权利要求1所述的器具，其中所述电路包括两个相邻的传导纤维刷毛以及它们之间的牙齿或齿龈组织。

4.根据权利要求1所述的器具，其中同一传导纤维刷毛用于测量阻抗并且用于激活/生成所述牙齿漂白物质。

5.根据权利要求4所述的器具，包括复用组件(91)，用于依次地确定所述刷头上的多个传导纤维刷毛的电路阻抗。

6.根据权利要求1所述的器具，其中包括牙齿的所述电路的阻抗大于包括齿龈区域的所述电路的阻抗。

7.根据权利要求1所述的器具，其中所述阻抗确定系统包括使用约10KHz，约100mV的电压的测量信号。

8.根据权利要求4所述的器具，其中所述器具包括刷头，其包含布置在刷头区域上的多个传导纤维刷毛，每个所述刷毛以范围为3至5mm的距离分离。

9.根据权利要求1所述的器具，其中所述牙齿漂白物质通过电化学反应激活。

10.根据权利要求9所述的器具，其中所述电化学反应通过在所述传导纤维处产生电位来产生。

11.根据权利要求1所述的器具，其中所述牙齿漂白物质是过氧化物。

12.根据权利要求1所述的器具，其中所述牙齿漂白物质是尿素。

13.根据权利要求1所述的器具，其中所述牙齿漂白制剂的激活由脉宽调制电路控制，其具有其中高脉冲或接通脉冲的长度对应于所述牙齿漂白物质的激活速率的工作周期。

14.一种用于控制向用户牙齿施加过氧化物或其他牙齿漂白物质的器具，包括：

光源(50)；

用于通过器具刷头(28)上的传导纤维(53)将来自所述光源的光引导至嘴中的牙齿表面或者齿龈区域表面的系统(52，54，51)；

检测系统(37)，用于确定从嘴表面返回的反射光的所选择的特性，其中所述特性的一个方面指示光从牙齿反射，并且所述特性的另一方面指示光从齿龈表面反射；以及

控制电路(37)，如果所述特性是所述一个方面，则激活所述牙齿漂白物质，而如果返回的光是所述另一方面，则不激活所述牙齿漂白物质。

15.根据权利要求13所述的器具，其中所述特性是颜色。

16.根据权利要求14所述的器具，其中一个颜色是白色，而另一颜色是红色。

17.根据权利要求14所述的器具，其中所述器具包括分束器(54)、多个透镜(51，52，60，61)以及检测器，用于引导光并且将其聚焦到所述传导纤维，并且随后将所述返回的光的至少一部分引导至所述检测器以用于将光学信号转换成电信号。

18.根据权利要求14所述的器具，其中所述刷头包括多个传导纤维刷毛以及所述刷头的外周周围的多个不活跃刷毛。

19.根据权利要求14所述的器具，其中所述牙齿漂白物质是过氧化物。

20.根据权利要求14所述的器具，其中所述牙齿漂白物质是尿素。

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