CN107148254A - 用于牙齿治疗的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了牙齿增白装置和方法。牙齿增白装置被配置成可控地将AC激活信号应用到与正在治疗的牙齿接触的普通牙膏上，从而提供相对短且有效的增白过程，同时避免对强氧化剂的需求。

Description

用于牙齿治疗的装置和方法
技术领域
本发明总体属于美学医疗装置和美容装置领域，并且具体涉及牙科治疗和牙齿增白装置和方法。
背景
牙齿变色是存在于几乎每个国家和人群的已知问题。牙齿可能会被染色的原因不同。例如，牙齿可能因饮用咖啡、茶或红酒，或因使用烟草产品，或因食用食物或消耗高矿物质含量的水或使用某些抗生素而被染色。
除了与由上述原因引起的牙齿着色有关的健康问题外，染色或变色的牙齿也可能成为社会问题，因为宜人的外观在每个社会中都很重要。近年来，已经开发了用于牙齿增白或漂白的技术。相信白牙齿可以改善人的美学外观。
在本公开中提到的牙齿漂白或牙齿增白程序是从牙齿去除着色污渍以显现天然白色牙齿颜色的过程。
用于牙齿增白或漂白的已知方法和产品中的一些可以由专业人员使用或应用，并且另外一些技术可以由居住环境中的临时用户使用。用于居住环境中的大多数产品含有强氧化剂，其含有或合成已知为漂白剂的过氧化氢(H2O2)。在居住环境中使用的产品通常不如专业人员或专业牙科漂白服务提供者使用的产品和方法有效。在居住环境中执行并且能够提供与专业牙科漂白服务提供者提供的结果相似或接近的结果的牙科增白治疗通常需要多很多的时间。已知的方法还需要使用为该特定方法设计的专用材料。这些材料承担一定的成本。
Khawaled的美国专利7,775,795公开了用于治疗牙齿的电化学方法和装置。根据该方法，金属盐溶液和可电离物质被应用到牙齿上，并且电流被应用以使可电离物质电离。电化学装置包括：用于将物质应用到牙齿的、具有第一端和第二端的应用器，附接到应用器的第一端的第一电极，附接到应用器的第二端的第二电极，其中，第一电极和第二电极被配置成用于流过应用器的电流和放置在应用器内的可电离物质。可电离物质被配置成在应用电流使其流过物质时电离。电化学牙齿增白程序包括应用金属盐溶液和氧化剂，使得当应用电流时，氧化剂被活化和还原，以实现牙齿的增白。
Tessarotto的欧洲专利1 525 857 B1公开了通过电解作用治疗牙齿和/或口腔粘膜组织的装置。牙科装置具有正电极和负电极，并且电解导电组合物被应用到牙科装置。导电组合物含有水和电解质，并且优选为增稠形式。正电极和负电极间隔开，并且优选分别放置在牙科装置的前部和后部上。导电组合物被放置在正电极和负电极之间的装置中。一旦电力被激活，电流就被发送到电极，并且导电组合物产生一种或多种使用户牙齿变白的氧化剂。此外，氧化剂消除牙齿周围区域中的有害细菌。
已知的常规牙齿增白方法通常利用传统托架或粘合带将增白材料应用到牙齿上。自然地，增白材料的一部分从托架中溢出，或者被挤压在与待增白的牙齿相邻的区域中的牙龈组织上。被挤压在牙龈组织上的增白材料上会引起该组织产生灼烧感。因此，在将增白或漂白应用于牙齿之前，有必要隔离和保护患者的可能暴露于增白材料的牙床。这通常通过在托架构造中包括防止增白材料溢出的橡胶障或用一种类型的保护材料(可以是漆)覆盖敏感牙龈区域来实现。
牙齿增白程序的结果通常不会永久地改变牙齿的颜色，并且必须根据个体的生活方式和消耗的食物而周期性地重复。
概述
本领域需要提供一种有效、安全、易于应用的新颖的牙齿增白技术，使得能够供家庭以及专业使用(包括牙科和美容诊所，如水疗中心)。
为此，本发明提供了用于牙齿增白的新颖方法，该方法可以通过简单而非常有效的装置和方法来实施，其适用于个人和专业牙齿增白治疗。本发明的技术提供专业治疗水平的治疗结果，同时节省时间和金钱。此外，由于个人可以在家中进行治疗，所以可以根据需要重复，同时节省反复访问专业诊所的精力。
本发明利用基于普通牙膏的增白物质以及将定制的交流电场/电流(AC)应用于牙膏和/或牙齿(通常为至少一个牙齿)。
应该注意，为了本申请的目的，术语“普通牙膏”是指不含氧化剂(例如在常规牙齿增白程序中使用的)的牙膏，并且可以是任何已知的合适的市售牙膏，但优选为含有牙齿增白剂和/或透明质酸类型的牙膏。这使得牙齿增白程序更加安全和简单。
合适的牙膏的一些特定但非限制性的例子包括以下项：Aquafresh multi-action+whitening、Oral-B complete mouthwash+whitening、Colgate MaxWhite One、ColgateOptic White、Colgate Sensitive Whitening、Dr.John’s Formula Toothpaste Gel。
此外，应该注意，在下面的描述中，术语“普通牙膏”、“增白牙膏”、“增白物质”和“增白材料”可互换使用，全部涉及没有强氧化剂(如常规使用的过氧化氢)的增白物质，例如普通牙膏。在本发明的一些实施例中，“普通牙膏”被修改成包括嵌入其中的铁磁性颗粒(例如纳米结构)和/或透明质酸。因此，术语“基于普通牙膏的增白物质”是指普通牙膏本身或具有嵌入的磁性颗粒和/或透明质酸的普通牙膏。
应该注意，为了本发明的目的，术语“电场”应该广泛地被解释为还涵盖磁场和电磁场。
发明人已经发现，在治疗阶段期间(即，当增白物质与牙齿接触时)将具有一定时间和频率模式(时间和/或频率的函数)的AC电场应用到普通牙膏会提供对根据常见色调分级的若干色调度的显著改善、同时在相对短的治疗阶段持续时间(与常见的专业实践相比)中发生，并且在增白物质中不需要强氧化剂。优选地，治疗阶段期间的AC场的应用是连续的，但是通常可以使用适当的脉冲模式。
还应该注意，用于本申请目的的交流电流(AC)或交流电场是指以规则或不规则的循环的时间间隔反转其极性的电流/电场，并且其因此交替地具有正值和负值。交流电流/电场的形状/分布曲线可以是正弦曲线形、矩形、三角形、锯齿形或任何其他形状。
因此，根据本发明的第一广义方面，提供了一种用于牙齿增白程序的装置，该装置包括治疗托架和电源。托架包括与电源电连接的电极单元(包括至少一个电极)。托架被配置成应用到牙齿并且在其中容纳与牙齿(通常为至少一个齿，视情况而定)接触的增白物质，同时物质与电极单元接触或位于由电极单元产生的电场区域内。电源单元被配置成产生呈预定激活函数(其是时间频率函数)形式的交流电场，并且维持对预定的持续时间(治疗阶段)应用交流电场。因此，在治疗阶段期间，经由所述电极单元将这种AC场激活函数连续地应用于增白物质，从而引起与增白物质接触的牙齿的白色色调等级的提高。
本发明的装置可以用作医疗或美容装置(用于专业或家庭使用)。
术语“电源单元”是指电压源或电流源以及电磁场源。
优选地，AC电场的频率(或多个频率)处于相对高的频率范围内，至少数百kHz，例如至少300kHz，高达数十MHz，例如40MHz。该范围可以例如是从1.0MHz到10MHz。
在优选的实施例中，增白物质是普通市售的增白牙膏。通常，增白物质可以是任何牙膏，也包括特定配方的专用牙膏。
电源可以包括用于产生AC信号的电信号发生器以及被配置成通过预定的控制函数修改AC信号以产生AC信号的激活函数的控制单元。电源单元可以被配置成产生对应于0.05A至2.0A的电流的AC激活信号。治疗阶段的持续时间可以为0.010秒至60分钟。应该注意，治疗过程可以包括根据预定时间模式在时间上分离的一序列治疗阶段。
AC激活信号可以具有任何合适的形状，包括例如正弦曲线形、矩形、三角形、锯齿形。
该装置可以包括开关，该开关被配置成针对治疗持续时间阶段根据牙齿治疗计划接通和断开AC激活信号的开关。
托架单元可以被配置为一次性单元或可重复使用的单元。
电极单元包括预定数量的电极。这可以是至少一个电极，或至少一对电极。在后一种情况下，该对电极可以位于托架中的凹槽的相同侧或相对侧。例如，电极单元的至少一个电极可以嵌入托架中，使得至少一个电极的表面被托架的材料层覆盖。因此，电极单元可以提供至少一个电极和当位于凹槽中时的牙齿增白膏之间的电容耦合。覆盖电极的托架层的厚度可以在0.05mm至0.2mm的范围内。在一些其他实施例中，该对电极中的每个可以具有裸露的金属表面。这提供了在电极和增白牙膏之间使用电导耦合。
控制单元可包括被配置成供用户选择牙齿增白程序的用户界面。这种程序可包括预定数量的治疗阶段、每个治疗阶段的AC激活函数以及每个治疗阶段的持续时间，以及多个治疗阶段的时间模式。
控制单元可包括与物质测量电路相关联的物质控制器。物质测量电路位于托架单元中并且能够连接到物质控制器，用于监测牙膏的指示治疗过程的一个或多个参数。
通常，牙齿增白装置可包括用于监测和控制治疗过程和牙膏材料的一个或多个情况的一个或多个传感器。
应该注意，(呈激活函数的形式的AC电流的)电源单元可以位于通过直接电连接器与托架的电极单元通信的单独的封装中，或者可以经由无线信号传输连接到电极单元，在这种情况下，电源单元和托架单元都配备相应的通信设施。具有AC电流源的单独封装包括接入托架中的内置式电缆，或用于将电缆连接到AC电流源和托架的合适连接器。AC电流源可以包括可充电电池、常规普通电池或AC适配器(AC电源)和DC至AC转换器。托架处的电极通过电容耦合或电导耦合将AC电流耦合到普通牙膏。
根据本发明的另一个广义方面，提供一种用于牙齿增白治疗的套件，所述套件包括组，所述组包括：至少一个电动牙用托架；至少一个电源单元；以及至少一个牙膏封装；其中，托架被配置成应用到个体的牙齿并且在其中容纳待与牙齿接触的牙膏样品，并且电源单元被配置成用于与电动牙用托架选择性地电连接，以向托架的电极单元应用具有预定的分布曲线的交流(AC)激活信号，并且使所述AC激活信号维持治疗阶段的预定的持续时间，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率，由此引起与牙膏接触的牙齿的白色色调等级的提高。
根据本发明的又另一方面，提供一种供用于牙齿增白治疗的电动牙用托架使用的电源单元，电源单元包括用于产生AC电信号的电场发生器，以及连接到电场发生器的控制单元，控制单元被配置成用于通过预定的激活函数调制所述AC电信号，所述预定的激活函数是时间和频率函数，由此提供待应用到电动牙用托架中的电极单元的、具有预定分布曲线的AC激活信号，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率。
根据本发明的另一方面，提供一种控制单元，该控制单元用于控制由电动牙用托架执行的牙齿增白治疗，控制单元被配置成用于操作托架中的电场发生器，以便通过向电场发生器应用预定的激活函数来调制由电场发生器产生的电信号，由此产生具有预定的分布曲线的交流(AC)激活信号，并使所述AC激活信号维持治疗阶段的预定的持续时间，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率。
在本发明的又另一方面，提供一种用于牙齿增白过程的增白物质，增白物质由载有嵌入其中的磁性颗粒的普通牙膏构成。
本发明还提供了牙齿增白的方法。所述方法包括：将一层普通牙膏应用到至少一个牙齿；根据具有在数百kHz至数十MHz范围内的一个或多个频率的预定激活函数，将交流电场应用到被该层普通牙膏覆盖的至少一个牙齿；并且使所述交流电场的应用维持治疗阶段的预定持续时间，由此增白所述至少一个牙齿。
附图简述
为了更好地理解本文中公开的主题以及举例说明其可以如何在实践中执行，现在将参照附图且仅通过非限制性的例子的方式来描述实施例，其中：
图1是本发明的装置的示意图；
图2是用于本牙齿增白装置的托架的例子；
图3是本牙齿增白方法中使用的托架中嵌入的AC电极的例子；
图4是用于同时增白上牙齿组和下牙齿组的本牙齿增白方法中所使用的托架的例子；
图5是供牙齿增白装置使用的电源和控制单元的例子；以及
图6是在若干个实验中使用的AC电流的例子，其结果在本申请中出现。
实施例的详细描述
本发明提供了一种新颖的牙齿增白装置，其有利地被配置成提高牙齿增白治疗程序的安全性并降低成本，并且减少所花费的时间以实现在居住环境和专业环境中的期望的结果。通常，期望的结果至少是相对于常规专业程序中的牙齿增白(白色色调等级/级别)可实现的结果。
牙齿清洁是每天的程序，其中，借助刷子将牙膏应用到牙齿上，以便以清洁牙齿，去除可能由于积聚在口中的食物残渣产生的不良气味和斑块。牙膏是由悬浮在水相中的不同组分构成的固体相或凝胶相。
几乎所有市售的牙膏类型都包括很多类似的成分。这些成分可以是：与牙膏使用相关的诸如小苏打的研磨剂、产生起泡作用的清洁剂；保留水分并且防止牙膏干燥的保湿剂；维持牙齿耐酸和抗菌的氟化物；防止牙膏中微生物生长的防腐剂；改善牙膏味道的芳香剂和甜味剂；以及可以是过氧化氢、月桂基硫酸钠、水合二氧化硅等的漂白组分。
一些牙膏可以包括为牙膏提供宜人的颜色和消毒剂的一种或多种着色剂，以及漱口剂。牙膏已被使用很多年，并且牙膏用户尚未传达负面效果。
本发明的发明人发现，当将一层普通牙膏应用到牙齿上并且将交流电(AC)应用到被一层普通牙膏覆盖的牙齿上时，AC电流到普通牙膏上的应用使牙齿增白。牙膏可以以许多种方式被应用于牙齿，包括使用牙用托架、刷子或其他膏沉积装置。
参照图1，其示出了根据本发明配置的装置10(医疗或美容)的示意性框图。如图所示，装置10包括托架100和电源装置400。托架100和电源装置被配置成用于它们之间的电连接结构，该电连接结构总体上标示为200，其可以指直接式电连接器200或信号传输装置200。如图中虚线30所示，电源装置400可以与托架100成一体，作为托架的构成部分，并且可以利用电池或与电力网络的连接进行操作。如图所示，作为替代选项，电源装置400可以放置在单独的外壳/封装20中。在又一例子中，电源装置400的元件可以被分配在托架单元100和单独封装20之间。
托架100包括被配置成经由电连接结构200与电源单元400电连通的电极单元110。因此，托架100在下面时长被称为“电动托架”。电极单元110在被操作(被供应以电信号)时，在其附近产生电场区域101。应该理解，如下文将进一步描述的，电极单元可包括至少一个电极，或通常至少一对电极。
托架100限定腔或凹槽102，腔或凹槽102被配置成在其中容纳增白物质(未示出)和旨在接受治疗的至少一个牙齿，使得所述腔限定牙齿-物质接触区域102。在这方面，应注意以下项：实际上，这种牙用托架被配置成安装在下齿弓或上齿弓上。然而，当将要治疗所选择的一个或多个牙齿时，可以相应地配置托架。在后一种情况下，即当将要治疗所选择的一个/多个牙齿时，本发明的技术有利地容许使用可安装在整个齿弓上的典型牙用托架，这是因为根据本发明不需要强氧化剂并且因此对所选择的牙齿的治疗不会损伤邻近的牙齿。
在下面的描述中，本发明和托架结构被示例为用于将治疗技术应用于上部弓和/或下部弓。然而，应该理解，本发明不限于这些示例，并且本文所述的本发明的原理可以被本领域技术人员容易地用于适当地配置用于所选择的至少一种牙齿治疗的托架。
当托架安装在个体的牙齿上时，牙齿和增白物质在牙齿-物质接触区域102中彼此接触，并且该牙齿-物质接触区域102变得位于电场区域101内，从而限定治疗区域，在治疗阶段期间通过AC场进行的治疗被应用于该治疗区域。
电源400包括控制单元444和发电机430，该发电机430通过连接电路452连接到控制单元444并由控制单元444激活，连接电路452可以是有线或无线连接结构。如图所示，发电机430和控制单元444可以在共用的外壳/封装20中联接在一起，或者可以被放置在两个单独的外壳22和24中。在一些实施例中(未具体示出)，发电机430和控制单元444中的一个可以与托架100成一体，而它们中的另一个留在其单独的外壳中。更实用的可能是，发电机与电动托架成一体，而控制单元是单独的单元，其通过预定的激活函数可控地修改由发电机产生的电信号，并且用于特定个体的其设定可能被更新(通过用户界面)450。在一些实施例中，AC发电机与托架成一体，并且由用于个人电子装置(诸如智能电话和平板电脑)的专门设计的应用来控制。为此，控制单元至少部分地嵌入在这样的个人电子装置中。
如所述，托架100被配置成以确保牙齿和增白物质之间的电接触的方式容纳牙齿和增白物质，使得至少增白物质暴露于由电极单元产生的电场，根据本发明该电场是交流电场(交流电(AC))。
如上所指示的，电极单元110包括被配置成将AC电流应用到增白物质的至少一个电极。在一些实施例中，电极单元110可以包括多于一个电极，诸如两个或更多个。例如，电极单元110通过电容耦合模式应用AC电流，在这种情况下，单元110可以包括至少一对间隔开的电极，增白物质(和牙齿)位于两个电极之间的空间中。在一些其他例子中，利用电导耦合模式产生AC电流。下面参照图3进一步详细说明不同耦合模式的更多细节。在一些另外的实施例中，电极单元110可以包括由其中放有增白物质并且可能放有牙齿的区域间隔开的电极阵列。
电源单元400负责产生电/磁信号，所述电/磁信号然后被传送(经由控制单元的操作，该操作提供所述信号的期望的分布曲线)到托架中的电极单元110中，以便产生作用于增白物质(通常是导电的)并引起牙齿漂白的AC电场/电流。AC电流引起增白物质(普通牙膏)内的电化学反应(分解)，该反应离解其组分，并且这些组分中的至少一种引起牙齿增白作用。例如，牙膏的一些漂白成分可以结合到牙齿上的发色团(其通常为牙齿着色)上，并且由于高频AC电流(即，非常快速地改变其方向，例如数百万次每秒)而破坏发色团。如上所述，普通牙膏可包括嵌入其中的磁性颗粒。在这种情况下，应用具有期望的分布曲线的交流磁场导致牙膏中磁性颗粒产生相应的运动模式。该运动具有快速变化的运动矢量，其影响牙膏成分和牙齿之间的相互作用，导致牙齿增白。
如以上简要描述的，电源400包括发电机430，该发电机物理地产生经控制单元444所生成的激活函数修改的电场/电信号/磁场/磁信号。
为此，控制单元444通常是作为基于硬件和/或软件的系统的计算机化系统，并且至少包括诸如作为场分析模块446、用于控制治疗阶段的持续时间的控制模块448以及用户界面模块450的模块。在一些实施例中，控制单元444还包括物质控制器451，物质控制器451被配置成用于测量/监测增白物质的一个或多个参数(材料状态)，该一个或多个参数可指示治疗过程，诸如例如对增白物质的阻抗的测量，如下文将进一步描述的。物质控制器实际上与测量/感测电路(电的、光的、光电的等)相关联，测量/感测电路通常与托架成一体并且可(经由接线或无线地)连接到基板控制器451。
此外，如图所示，控制单元还可以包括过程控制器453，该过程控制器用于控制治疗(增白)过程的各种参数和条件，诸如以下之一：控制牙膏的量和位置、定制托架凹槽或通道内的配方增白物质。如下面将进一步描述的，电源单元可以包括与一个或多个传感器和控制器相关联的一个或多个指示器，以提供指示并且警告用户增白过程是否偏离治疗计划/规程。
场分析模块446产生作为时间和频率函数的控制函数(在201处示出)，并且控制电场/电信号/磁场/磁信号的分布曲线/形状(随时间变化的频率和振幅)，以形成期望的AC电激活函数202。控制函数(在201处示出)可以被应用到发电机430的输出端(或者可以被馈送到发电机中)，以便适当地修改电/磁场激活信号。应该理解，如果发电机被配置成直接连接到电力网络，则发电机或控制单元(视情况而定)包括AC-DC转换器和DC-AC转换器(以及AD转换器)。如果发电机包括电池，则发电机或控制单元包括合适的DC-AC转换器。
通常，控制函数的参数以及相应地激活函数的参数(形状、频率和振幅)可以是任何合适的形状或幅度。例如，激活函数的形状可以是正弦曲线形、矩形、三角形、锯齿形或任何其他合适的形状中的一种或其组合。优选地，电信号的频率相对高，例如，数百kHz以及高达MHz范围。振幅可以在3Vrms至50Vrms的范围内。激活函数还可以是不同的激活子函数的组合(经由多路复用或本领域已知的任何其他组合方法)。换言之，治疗计划可以包括应用在整个激活持续时间内具有单个形状和单个频率的产生的交流电场，或者该交流电场可以具有一序列形状和频率。
控制单元444还经由模块448控制治疗阶段的持续时间，并且可能还控制多个治疗阶段的时间模式，其在模块446产生的持续时间和/或激活中可以相似或不同。
最后，控制单元还包括合适的用户界面450，其使得用户能够通过限定激活函数的每个参数及其持续时间来控制整个治疗阶段。
因此，本发明的装置提供对实行成功且有效的牙齿增白治疗所需的所有参数的全面控制。对治疗过程参数(还包括治疗阶段持续时间、治疗阶段次数、多个治疗阶段的时间模式等)的全面或部分控制可以在将装置或仅控制单元供应给用户之前被设置在控制单元中，和/或可以给予用户更新/调整参数的权限。
上述装置可以被供应在用于牙齿增白治疗(专业使用的或家用的)中的特定套件中。该套件包括由一个或多个电动牙用托架、一个或多个电源单元和一个或多个牙膏封装构成的组。牙膏封装包括普通牙膏，例如含有增白剂的牙膏；或其中含有磁性颗粒的牙膏(含或不含增白剂)；或含有或伴有透明质酸的牙膏(含或不含增白剂，并且有或没有磁性颗粒)。
现在参照图2，其图示了可以包括在本牙齿增白装置中的牙用托架100的特定的而非限制性的例子。牙齿托架100可以被构造成匹配用户口中相应的上部和/或下部牙组或者齿弓。牙齿托架100可以具有常规设计，其包括凹槽或通道104，凹槽或通道104的宽度和深度可以以许多种尺寸产生，以实现与不同用户的解剖学特征相符并且与牙齿相符。凹槽或通道104还被配置成使增白材料保持抵靠待漂白的牙齿。如上所述，增白材料是普通牙膏。托架100还包括电极单元110，其包括一对电极112和116。电极112和116可以附接到托架100的壁，或者在托架100的壁上呈涂层形式，或者嵌入托架100的壁中。电极可以是至少在凹槽104的一部分内遵循托架100的轮廓的整体式电极，或者可以是分段式电极，即由遵循托架壁的至少一部分的轮廓的许多电极段组成。电极112和116从电源单元400接收AC电流激活场(图1中的202)，该电源单元400可以位于托架100外部并且借助连接器124连接到托架100(电极单元)或者可以至少部分地位于连接器124内。在后一种情况下，配置可以是使得连接器124包括控制单元(图1中的444)和发电机(图1中的430)，发电机转而可以经由接线125连接到电力网络；或者连接器可以包括可例如经由有线连接结构125连接到外部控制单元的发电机(例如，配备有电池或可连接到电力网络)。在一些例子中，热敏电阻可以被提供在(附接到)托架中，以监测牙齿增白过程的温度。这种温度通常可以在40摄氏度到48摄氏度之间变化。
图3示出了电极单元110的配置的非限制性例子。电极单元包括可以嵌入托架100中的一对AC电极112和116。电极112和116可以被配置成以电容式或导电/电阻耦合模式耦合到增白牙膏。为了以电容模式耦合到牙膏，电极112和116中的至少一个可以被介电层/涂层覆盖。例如，嵌入到托架中的电极变得被托架材料层覆盖，因此当由电信号操作时，与牙膏产生电容耦合。托架材料层的厚度可以在0.05mm到0.2mm之间。为了以导电或电阻模式耦合到牙膏，电极112和116表面可以是裸露的金属表面。电极112和116由不锈钢、钛、金或其他生物相容的电流导电材料制成，并且不需要被托架材料层覆盖。托架100是可以由硅树脂或泡沫材料形成的整体式托架。托架100可以制成得足够坚硬，以容纳和承托普通牙膏。
如已经指出的，托架的形状通常符合所治疗的人颚中的上下齿的布置。图2提供适合用于增白一组牙齿的托架的例子。它可以是上组或下组牙齿。
图4是被配置成同时增白上牙齿组和下牙齿组的托架装置300的例子。托架300可以被生产成单个整体式托架，其包括一体制成的上部和下部托架304和308，每个托架限定用于牙齿增白物质接触区域的相应凹槽。托架的上部和下部304和308可以通过现有技术中已知的任何方式紧固到彼此。替代性地，两个单独的托架304和308可以形成共用的托架装置300。不管托架304和308是一体结构还是单独的结构，托架304和308中的每一个包括其电极单元，以将AC激活场应用到凹槽中的相应电场区域。在本发明的非限制性示例中，托架304和308载有电极对316、318和320、322。提供连接器312，其可以如上所述地被配置(即，将托架连接到电源单元，或者包括整个电源单元或其一部分)。连接器312还可以被配置成容纳支持便利地操纵托架装置300的手柄324。在一些实施例中，热敏电阻器328可以嵌入/连接到托架，以监测牙齿增白过程的温度(可以在40摄氏度到48摄氏度之间变化)。
参照图5，其例示了本发明的装置10。在该特定的但非限制性的例子中，AC电源400位于可连接到托架单元100(或300)的单独外壳中。电缆404可用于连接在托架单元100的输入端口和输出端口与电源单元400之间，以便向牙齿-物质接触区域104供应AC电流/场，该AC电流/场呈具有预定分布曲线的激活函数(优选具有相当高的频率(多个频率))的形式，如上所述。然而，应该理解，代替电缆404，可以建立无线连接。在这种情况下，托架单元100(其电极单元)和电源单元400都包括合适的通信设施。这种无线通信技术是周知的，并且因此不应该详细描述，除了注意通信可以是RF、IR、微波和/或声通信类型之外。安装在电源单元中的控制单元(软件和/或硬件)可以包括用户界面450，该用户界面包括显示器409以及支持设置牙齿增白治疗过程参数中的一个或多个的一些控制旋钮或开关408-412，所述参数是诸如治疗阶段持续时间以及可能还有许多个治疗阶段及其时间模式，以及可以由控制单元(图1的模块446和450)控制的AC场/电流的分布曲线(幅度、频率和形状)，以及关于治疗过程的一些其他指示符，例如诸如口腔中的温度。还可以有一个或多个指示器416-420(例如颜色指示器)来指示装置的操作情况以及工作温度。例如，可以提供一种颜色以指示该过程正常进行，可以示出第二种颜色以表示口内的温度不足以用于牙齿增白治疗，并且可以使用第三种颜色来指示温度正在接近容许的上限。额外地或替代性地，一个或多个指示器(颜色指示器)可以作为一个或多个窗口被提供，该一个或多个窗口设置在托架单元100或300的外部。应该理解，本发明不限于这些例子中的任何例子，并且指示(如果使用的话)可以经由显示器409(其可以是任何合适的显示器，包括但不限于例如具有触摸面板TFT、LCD、OLED显示器)进行，以及可以包括声音指示器。
优选地，由控制单元444的模块446控制的AC电流频率可以在300.0kHz至40.0MHz的范围内。通常，AC电流频率为1.0MHz至10.0MHz或0.5MHz至8.0MHz。所供应的AC电流通常可以在0.005A至1.0A之间，可选地，AC电流可以在0.05A至0.5A之间。应该理解，治疗阶段持续时间取决于许多因素，包括诸如个体牙齿的初始情况和AC信号。然而，本发明人已经示出，通过本发明的技术进行的治疗阶段的持续时间可以小于1秒(例如10毫秒)，并且通常不会超过半小时。
电源单元400可以被配置成在0.010秒至30分钟(治疗阶段的持续时间)内供应AC电流。AC功率可以在0.005W至5.0W的范围内。通常，RF功率的范围为从0.05W至3.0W，并且可以以脉冲或连续传送模式的AC电流耦合到普通牙膏中。在牙齿增白程序的过程期间，AC电流可将牙膏和用户或患者的口腔加热至40摄氏度至48摄氏度的温度。
应该注意的是，简单地加热牙膏并将加热的牙膏应用到牙齿上不会引起任何牙齿增白作用，但是当通过应用具有预定分布曲线的AC电流/场而被组合/引起时，它提供快速且有效的牙齿增白作用。
为了牙齿增白或漂白，用户可以用普通的市售牙膏填充托架100或300，抓握装置手柄的远端(图4中的324)并将托架插入他的口中。在用作牙齿-物质接触区域时，通道或凹槽104还防止托架在口中意外移动。用户或患者也可以通过闭合他的嘴并且用他的牙齿产生咬合式移动来将托架的侧面挤压在一起。用户还可以打开AC电流/场电源，并设置定时器，以开始牙齿增白治疗阶段。
如上所述，通过应用具有期望的分布曲线的AC场而引发的牙齿增白治疗影响治疗区域中的相应的加热分布曲线，并引起“普通牙膏”的分解的电化学反应，该电化学反应离解“普通牙膏”的组分，引起牙齿增白作用。交流电流也可以影响催化牙齿漂白过程反应的附加牙膏成分。
在下文中，示出了由发明人获得的一些实验数据。使用许多市售的普通牙齿清洁膏对十五个提取的牙齿进行测试：Colgate Max White One、Colgate Total、AquafreshFres、Colgate Max Fresh、Oral B Proexpert、Arm&Hammer Advanced White、AquafreshExtreme Clean Pure、Sensodyne Repair&Protect Toothpaste、Sensodyne PronamelToothpaste、Arm&Hammer Enamel Pro Repair Sensitive、Oral B 123Paste、Oral BProexpert All Around、Oral B Paste Complete Extra Fresh。
牙齿增白的“有效性”可以通过许多参数来表征。例如，(a)在一次治疗中去除的色调或实现的色调的数量，用以实现期望的牙齿色调的单次治疗甚至许多次治疗所需的时间，牙齿增白作用的持续时间。治疗的有效性可以按绝对条件来测量，例如，与标准现有牙齿增白技术相比的色调数量变化，或按相对条件来测量，例如通过与未治疗的控制牙齿相比。
本公开中所使用的牙齿色调表示可根据牙齿的白度和亮度分类的级别。牙齿色调在很亮(light)到很暗之间变化。没有已建立的牙齿色调标准，并且每个牙科修复材料制造商都提供其自己的级别。一些级别可具有16个牙齿色调，其他牙齿级别可具有多于30个牙齿色调。近来，已经开发了牙齿漂白色调，例如VITA Zahnfabrik H.Rauter GmbH&Co.KG D-79713Bad Sackingen Germany的Vita Bleacheguide 3D-MASTER。这些级别容许建立期望的牙齿增白色调或结果。
图6是本申请中出现的测试中所使用的合适的AC电流分布曲线的例子。
使用牙膏或定制的配方材料阻抗来控制除其他之外的目前的牙齿增白过程。如已知的，阻抗(Z)表示电子部件、电路或系统对交流电的抵抗作用(即，类似于直流方案中的电阻)。阻抗的测量结果支持控制和改变治疗时间、治疗过程、温度变化、应用的AC电流以及AC电流应用占空比。
该装置还被配置成控制托架凹槽或通道104内的牙膏和/或定制的配方增白材料的量和位置，并且警告用户(增白)材料是否填充在适当的凹槽或通道104中并且电极112和116之间的电路是否含有足够量的增白材料。此外，该装置支持产生与增白材料识别相关的信息。该设备包括查询表，其中可以记录许多使用的材料的信息。在识别材料后，可设置最佳治疗过程参数。
下面的表1总结了测试结果。
表1：
利用VITAPAN经典色调指南进行牙齿色调评估和牙齿增白结果对比。
该装置能够测量牙膏或/和过氧化物或/和任何增白组合物的电参数，如：阻抗和通过组合物的电流。
已经证明本发明比现有的牙齿增白技术好得多：普通市售牙膏的成本远低于特殊牙齿增白凝胶的成本；单个阶段的治疗时间为5至25分钟，并且远短于伴随有DC电流或LED灯的现有凝胶的治疗时间，其单个阶段的治疗时间通常为20至60分钟。在单个牙齿增白阶段中增白的色调数量在2到7个色调之间变化。需要使用单个牙齿增白阶段来达到类似于通过利用伴随有DC电流和/或LED照明的现有牙齿增白凝胶的6到10个阶段所获得的结果的牙齿增白结果。
发明人不排除通过特殊配制的牙膏可以实现牙齿增白结果的进一步改善。例如，发明人使用定制的膏并获得足够的牙齿增白结果。
本发明的另一个优点是现有牙膏不含有过氧化氢H2O2。世界上大多数国家(美国除外)对消费者产品使用的H2O2限制在0.1％，这不足以实现现有的诊所或家用牙齿增白方法的牙齿增白作用。由于现有的牙膏不会对牙龈组织造成任何损伤，所以不需要在应用普通现有牙膏之前隔离用户或患者的牙齿。

Claims (40)

1.一种牙齿增白装置，包括：
托架单元，其包括至少一个牙用托架，所述牙用托架被配置成具有凹槽，所述凹槽用于在其中容纳齿弓的至少一个牙齿并且承托增白物质，从而在所述凹槽中限定牙齿-物质接触区域，所述牙用托架包括电极单元，所述电极单元沿着所述凹槽的至少一部分延伸，并且被配置成且能够操作以在所述凹槽内产生电场区域；以及
电源单元，其被配置成且能够操作以用于在治疗阶段期间可控地将交流(AC)激活信号应用到所述电极单元，所述AC激活信号具有与频率和时间的预定激活函数相对应的分布曲线，所述预定激活函数被选择成用以引起与所述凹槽中的增白物质接触的所述至少一个牙齿的白色色调等级的提高。
2.根据权利要求1所述的牙齿增白装置，其中，所述电源包括电信号发生器以及控制单元，所述电信号发生器用于产生AC信号，所述控制单元被配置成用于通过预定的控制函数修改所述AC信号，以产生所述AC信号的所述激活函数。
3.根据权利要求1或2所述的牙齿增白装置，其中，所述激活函数具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率。
4.根据权利要求3所述的牙齿增白装置，其中，所述电源单元被配置成产生具有在300kHz至40.0MHz范围内的一个或多个频率的所述AC激活信号。
5.根据权利要求4所述的牙齿增白装置，其中，所述AC激活信号具有在1.0MHz至10MHz范围内的一个或多个频率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电源单元被配置成产生与0.05A至2.0A的电流相对应的所述AC激活信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电源单元被配置成使所述AC激活信号维持0.010秒至60分钟的治疗阶段持续时间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述AC激活信号具有以下形状之一：正弦曲线形、矩形、三角形、锯齿形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，还包括开关，所述开关被配置成针对治疗持续阶段根据牙齿治疗计划来接通和断开所述AC激活信号。
10.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电源的至少一部分位于单独的封装中,所述单独的封装被配置成用于与所述托架上的所述电极单元电连接。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电信号发生器包括电池和用于产生所述AC信号的DC-AC转换器。
12.根据权利要求2至10中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电信号发生器被配置成用于连接到电力网络，并且包括AC/DC转换器和DC/AC转换器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述托架和所述电源单元位于彼此能够连接的单独的封装中，以将所述AC激活信号应用到所述电极单元。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电源单元与所述托架单元成一体。
15.根据权利要求2至13中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述发电机与所述托架单元成一体并且能够连接到位于单独的封装中的所述控制单元。
16.根据权利要求2至13中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述控制单元与所述托架单元成一体，并且能够连接到位于单独的封装中的发电机。
17.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述托架单元被配置成一次性单元或可重复使用单元。
18.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电极单元包括预定数量的电极。
19.根据权利要求18所述的牙齿增白装置，其中，所述电极单元包括间隔开的至少一对电极。
20.根据权利要求19所述的牙齿增白装置，其中，所述一对电极位于所述凹槽的同一侧或相对侧。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述电极单元的至少一个电极嵌入所述托架中，使得所述至少一个电极的表面被所述托架的材料层覆盖。
22.根据权利要求21所述的牙齿增白装置，其中，所述电极单元被配置成，提供所述至少一个电极和位于所述凹槽中时的牙齿增白膏之间的电容耦合。
23.根据权利要求21或22所述的牙齿增白装置，其中所述层的厚度在0.05mm至0.2mm的范围内。
24.根据权利要求19或20所述的牙齿增白装置，其中，所述一对电极中的每个具有裸露的金属表面。
25.根据权利要求24所述的牙齿增白装置，其中，所述电极单元被配置成提供所述电极和增白牙膏之间的电导耦合。
26.根据权利要求2至25中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述控制单元包括被配置成供用户选择牙齿增白程序的用户界面。
27.根据权利要求26所述的牙齿增白装置，其中，所述程序包括预定数量的治疗阶段、每个治疗阶段的AC激活函数以及每个治疗阶段的持续时间。
28.根据权利要求27所述的牙齿增白装置，其中，所述程序包括对于多于一个所述治疗阶段的时间模式。
29.根据权利要求2至28中任一项所述的牙齿增白装置，其中，所述控制单元包括与物质测量电路相关联的物质控制器，所述物质测量电路位于所述托架单元中并且能够连接到所述物质控制器，所述物质控制器用于监测牙膏的指示治疗过程的一个或多个参数。
30.根据前述权利要求中任一项所述的牙齿增白装置，还包括用于监测和控制治疗过程和牙膏材料的一个或多个情况的一个或多个传感器。
31.一种电源单元，其供用于牙齿增白治疗的电动牙用托架使用，所述电源单元包括用于产生AC电信号的电场发生器和连接到所述电场发生器的控制单元，所述控制单元被配置成用于通过预定的激活函数调制所述AC电信号，所述预定的激活函数是时间和频率函数，由此提供待应用到所述电动牙用托架中的电极单元的、具有预定分布曲线的AC激活信号，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率。
32.一种控制单元，其用于控制由电动牙用托架执行的牙齿增白治疗，所述控制单元被配置成用于操作所述托架中的电场发生器，以便通过向所述电场发生器应用预定的激活函数来调制由所述电场发生器产生的电信号，由此产生具有预定的分布曲线的交流(AC)激活信号，并使所述AC激活信号维持治疗阶段的预定的持续时间，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率。
33.一种用于牙齿增白治疗的套件，所述套件包括组，所述组包括：至少一个电动牙用托架；至少一个电源单元；以及至少一个牙膏封装；其中，所述托架被配置成应用到个体的牙齿并且在其中容纳待与牙齿接触的牙膏样品，并且所述电源单元被配置成用于与所述电动牙用托架选择性地电连接，以向所述托架的电极单元应用具有预定的分布曲线的交流(AC)激活信号，并且使所述AC激活信号维持治疗阶段的预定的持续时间，所述AC激活信号具有在数百kHz到数十MHz范围内的一个或多个频率，由此引起与牙膏接触的牙齿的白色色调等级的提高。
34.根据权利要求33所述的套件，其中，所述至少一个牙膏封装包括载有嵌入其中的磁性颗粒的普通牙膏。
35.一种牙齿增白的方法，包括：
将普通牙膏层应用到至少一个牙齿；
根据具有范围在数百kHz至数十MHz内的一个或多个频率的预定激活函数，将交流电场施加到被所述普通牙膏层覆盖的所述至少一个牙齿；并且
使所述交流电场的施加维持治疗阶段的预定持续时间，由此增白所述至少一个牙齿。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述交流电场具有在300kHz至40.0MHz范围内的一个或多个频率。
37.根据权利要求35或36所述的方法，其中，所述交流电场具有在1.0MHz至10MHz范围内的一个或多个频率。
38.根据权利要求35至37中任一项所述的方法，其中，所述交流电场对应于0.05A至2.0A的交流电流。
39.根据权利要求35至38中任一项所述的方法，其中，所述治疗阶段的持续时间在0.010秒至60分钟的范围内。
40.根据权利要求35至39中任一项所述的方法，其中，将所述普通牙膏层应用到至少一个牙齿包括将普通牙膏放置在牙用托架的凹槽中并且将所述牙用托架应用到所述至少一个牙齿，所述牙用托架包括电极单元，所述电极单元位于所述凹槽处并且能够由电源单元操作以应用所述交流电场。
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