CN107185115A - 一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置 - Google Patents

Abstract

一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，涉及医疗仪器。解决了光动力治疗中靶组织细胞缺氧而影响灭菌效果的问题，通过声动力与光动力的复合设计，催化光化学反应过程，促进牙周组织修复再生。它包括人机交互单元、主机、定位机构和治疗机构；人机交互单元设置在主机的显示面板上，定位机构的一端固定在主机上，另一端固定治疗机构，定位机构，用于调整治疗机构的位置和角度；治疗机构，用于对牙周进行光照、喷射氧气、声动力输出及图像信息采集；主机，用于生成光和氧气，根据治疗机构采集的图像信息生成治疗方案，还用于对治疗机构进行控制；人机交互单元，用于显示治疗机构采集的图像及主机生成的治疗方案。本发明主要用于治疗牙周炎。

Description

一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置

技术领域

本发明涉及医疗仪器。

背景技术

牙周炎是一种细菌在牙周形成菌斑造成牙周破坏的慢性口腔疾病，由于早期无明显自觉性症状而易被忽视，导致牙周炎在人群中的发病率逐渐升高。目前，牙周炎常用的治疗方法是机械性清创刮治并配合抗生素治疗，但这种传统治疗手段的主要缺点是：机械刮治易导致牙周的机械性损伤；抗生素的作用面积不好控制，易影响未感染区域；长期使用抗生素容易导致牙周组织菌群失调，使致病菌产生耐药性。

光动力疗法在牙周炎治疗的领域中是一项创新的治疗概念，对病灶注射光敏染剂溶液，生物膜与细菌选择性地受到光感物质染色，使用适当波长能量密度的光进行照射，产生单重态氧和自由基，破坏细菌的组织结构从而杀灭细菌，该疗法不具侵入性、可重复操作、安全性高，能够从根本上解决细菌耐药性问题，因此是牙周病的一个良好的治疗手段。

目前的光动力牙周炎治疗仪仅停留在光敏剂与光源的应用，而忽略了在光动力疗法中组织氧浓度对光动力作用的生物效应的重要作用和影响。如专利号CN201310625790.8公开了一种使用LED对口腔牙周炎进行光动力治疗的方法及其装置，使用660nm波长的LED配合亚甲基蓝光敏剂产生活性氧，杀灭牙周炎患处的致病菌，从而达到治疗牙周炎的目的，但这种治疗方法没有考虑组织氧浓度对治疗效果的影响。在光动力治疗过程中，因靶组织血供中所含氧分子数量有限，被辐照区域的氧浓度会有明显的降低，这将导致氧分子生成单态氧的反应过程受到限制，在靶组织中细胞氧浓度可能低到不能产生大量单线态氧来破坏病变细胞的程度，此时，即使增加光敏剂和光照剂量也无法杀死致病菌，严重抑制光动力的治疗效果。由于光动力治疗牙周炎仪器参数设置精准，治疗过程中对医疗人员的操作水平要求也非常高，光源的可靠性与稳定性直接关影响治疗的有效性和安全性。传统的治疗仪器多为手持式，治疗精度有限，对医疗人员的操作水平要求也很高，长时间治疗容易产生疲劳，而且大多数患者不能一次性治愈，需要记录每名患者整个治疗过程的各项指标、治疗参数、治疗效果。

因此，研制一种能够智能化控制和记录的光动力牙周炎治疗仪是非常有必要的。有研究证明，低强度脉冲超声波非侵入性的通过机械效应催化光源与光敏剂的光化学反应，能够实现更好的治疗效果，同时，低强度脉冲超声波的温热效应能够增强酶活性，刺激胶原成熟和骨组织改建，促进牙周软硬组织的再生修复及牙周膜细胞增殖分化，在牙周病治疗和牙周组织的修复再生研究领域有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明是为了解决现有在光动力治疗过程中，被辐照区域的靶组织细胞中氧浓度会有明显的降低，从而降低灭菌效果的问题。本发明提供了一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置。

一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，它包括人机交互单元、主机、定位机构和治疗机构；

人机交互单元设置在主机的显示面板上，定位机构的一端固定在主机上，另一端固定治疗机构，

定位机构，用于调整治疗机构的位置和角度；

治疗机构，用于对牙周进行光照、喷射氧气、声动力输出及图像信息采集；

主机，用于生成光和氧气，根据治疗机构采集的图像信息生成治疗方案，还用于对治疗机构进行控制；

人机交互单元，用于显示治疗机构采集的图像及主机生成的治疗方案。

优选的是，所述的定位机构为多段式定位机构，且相邻的两段间通过阻尼转动定位器转动连接。

优选的是，所述的治疗机构包括探头驱动机构、扩口器、治疗探头、超声波辐射单元和两个支撑臂；

超声波辐射单元包括左、右两个咬合部；

探头驱动机构设置在定位机构内，

两个支撑臂的首端对称固定在探头驱动机构的伸缩部固定套筒两侧，两个支撑臂的尾端分别固定扩口器的左、右扩口，超声波辐射单元的左、右两个咬合部对称固定在两个支撑臂的尾端，且左、右两个咬合部位于两个支撑臂和扩口器的内部，

治疗探头通过弯曲部固定在探头驱动机构的伸缩部移动套筒上，且治疗探头位于扩口器的中心处，

探头驱动机构通过伸缩部移动套筒和弯曲部控制治疗探头伸缩和转动角。

优选的是，所述治疗探头包括光照单元、氧气喷嘴和三维立体摄像头；

光照单元、氧气喷嘴和三维立体摄像头为一体件，且三维立体摄像头位于光照单元、氧气喷嘴的上方；

氧气喷嘴的一端与主机的氧气输出端连通，

光照单元的光信号输入端通过光纤与主机光源输出端连接，

三维立体摄像头的成像电信号输出端与主机的成像电信号输入端连接。

优选的是，所述的超声波辐射单元的左、右两个咬合部的结构相同，且咬合部包括超声波换能器、变幅杆、超声波辐射板和超声波反馈单元，

超声波换能器的控制信号输出端与主机的控制信号输入端连接，超声波换能器的动力输出端与变幅杆的一端固定连接，变幅杆的另一端与超声波辐射板的一个端面固定连接；

超声波辐射板设置在咬合的牙齿之间；

超声波反馈单元设置在变幅杆上，用于将采集的变幅杆输出的超声波功率和声强发送至主机。

优选的是，所述的超声波辐射板为S形结构，且变幅杆的另一端与超声波辐射板的一个端面通过可拆卸接头固定连接。

优选的是，所述主机包括主控制单元、声动力控制单元、氧气发生单元、光动力发生单元、探头控制单元、三维立体成像单元和机箱；

所述主控制单元、声动力控制单元、氧气发生单元、光动力发生单元、探头控制单元和三维立体成像单元设置在机箱内；

机箱的显示面板上固定有人机交互单元；

主控制单元，用于通过控制声动力控制单元控制超声波辐射单元输出超声波，还用于通过控制声动力控制单元采集超声波辐射单元的功率和声强；

主控制单元，用于控制氧气发生单元生成氧气，还用于采集生成氧气的浓度和压力；

主控制单元，用于控制光动力发生单元输出光，还用于采集输出光的光剂量和波长；

主控制单元，用于通过探头控制单元对探头驱动机构进行控制；

主控制单元，用于通过三维立体成像单元采集三维立体摄像头输出的成像电信号。

优选的是，当三维立体摄像头进行口腔图像扫描时，光动力发生单元输出的光为白光，当进行光动力治疗时，光动力发生单元输出的光为红光。

优选的是，所述的光动力发生单元内包含光源阵列生成单元、准直透镜和光源聚焦装置；

光源阵列生成单元，用于生成光源矩阵，且光源矩阵发出的光依次经准直透镜进行准直、经过光源聚焦装置进行聚焦和整形后，通过传导光纤输出。

优选的是，所述的三维立体摄像头包括左视透镜单元、左视光学反射单元、左视图像传感器、右视透镜单元、右视光学反射单元和右视图像传感器；

左视透镜单元和右视透镜单元均用于接收携带有口腔信息的光信号，

左视透镜单元接收的携带有口腔信息的光信号，经左视光学反射单元反射后入射至左视图像传感器；

右视透镜单元接收的携带有口腔信息的光信号，经右视光学反射单元反射后入射至右视图像传感器；

携带有口腔信息的光信号的光路同时与左视图像传感器和右视图像传感器平行。

本发明带来的有益效果是，提供一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，将声动力、光动力与氧进行了有机融合并同步作用于被辐照区域，有效提升治疗效果。在主机中设置氧气发生单元并在治疗探头上设置氧气喷嘴，在治疗过程中能有效增加靶组织中细胞氧浓度，从而使得灭菌能力提升了20％以上，解决光动力治疗过程中靶组织细胞缺氧而影响灭菌效果的问题。通过声动力与光动力的复合设计改善治疗效果，催化光化学反应过程，促进牙周组织修复再生。

附图说明

图1为本发明所述一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的结构示意图。

图2为治疗机构4的结构示意图；

图3为治疗探头4-3的结构示意图，图3a为治疗探头4-3的外部轮廓示意图；图3b为治疗探头4-3的内部结构示意图；

图4为超声波辐射单元4-4的咬合部的结构示意图；

图5为主机2的结构示意图；

图6为本发明所述一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的电气连接关系图；

图7为超声波辐射单元4-4的原理示意图；

图8为氧气发生单元2-3的原理示意图；

图9为光动力发生单元2-4的原理示意图；

图10为探头驱动机构4-1的原理示意图；

图11为三维立体摄像头4-3-3的原理示意图；

图12为本发明所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的工作流程图；

图13为探头驱动单元4-1的一种具体结构示意图；

图14为光动力发生单元2-4的结构示意图；

图15为传统的三维立体摄像头所接收的光线的传播方向示意图；

图16为三维立体摄像头4-3-3所接收的光线的传播方向示意图；

图17为制氧装置的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，它包括人机交互单元1、主机2、定位机构3和治疗机构4；

人机交互单元1设置在主机2的显示面板上，定位机构3的一端固定在主机2上，另一端固定治疗机构4，

定位机构3，用于调整治疗机构4的位置和角度；

治疗机构4，用于对牙周进行光照、喷射氧气、声动力输出及图像信息采集；

主机2，用于生成光和氧气，根据治疗机构4采集的图像信息生成治疗方案，还用于对治疗机构4进行控制；

人机交互单元1，用于显示治疗机构4采集的图像及主机2生成的治疗方案。

本实施方式中，声动力、光动力与氧进行了有机融合并同步作用于被辐照区域，有效提升治疗效果。主机2用于生成氧气，在治疗过程中能有效增加靶组织中细胞氧浓度，通过声动力与光动力的复合设计改善治疗效果，催化光化学反应过程，促进牙周组织的修复再生。

具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的定位机构3为多段式定位机构，且相邻的两段间通过阻尼转动定位器转动连接。

本实施方式，定位机构多段式的设置方式，使得定位机构3的操作更灵活，对调整治疗机构4的位置和角度精度更高。

具体实施方式三：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的治疗机构4包括探头驱动机构4-1、扩口器4-2、治疗探头4-3、超声波辐射单元4-4和两个支撑臂4-5；

超声波辐射单元4-4包括左、右两个咬合部；

探头驱动机构4-1设置在定位机构3内，

两个支撑臂4-5的首端对称固定在探头驱动机构4-1的伸缩部固定套筒4-1-4两侧，两个支撑臂4-5的尾端分别固定扩口器4-2的左、右扩口，超声波辐射单元4-4的左、右两个咬合部对称固定在两个支撑臂4-5的尾端，且左、右两个咬合部位于两个支撑臂4-5和扩口器4-2的内部，

治疗探头4-3通过弯曲部5固定在探头驱动机构4-1的伸缩部移动套筒4-1-3上，且治疗探头4-3位于扩口器4-2的中心处，

探头驱动机构4-1通过伸缩部移动套筒4-1-3和弯曲部5控制治疗探头4-3伸缩和转动角。

本实施方式中，探头驱动机构4-1可采用现有技术实现，具体参见图13和图10，

探头驱动机构4-1可包括弯曲驱动单元4-1-1和伸缩驱动单元4-1-2和伸缩部移动套筒4-1-3；

弯曲驱动单元4-1-1包括上下弯曲驱动电机4-1-1-1、左右弯曲驱动电机4-1-1-2、上下弯曲驱动力传递机构4-1-1-3、左右弯曲驱动力传递机构4-1-1-4，各部分的驱动电机设置在伸缩部移动套筒4-1-3后段内部，上下弯曲驱动力传递机构4-1-1-3由传动铰链8和牵引钢丝组成，上下弯曲驱动电机4-1-1-1通过上下驱动力传递机构4-1-1-3与弯曲部20前端上下两端相连接，其产生的上下方向弯曲驱动力通过上下驱动力传递机构4-1-1-3控制弯曲部5带动治疗探头4-3上下转动，左右弯曲驱动电机4-1-1-2通过左右驱动力传递机构4-1-1-4与弯曲部5前端左右两端相连接，其产生的左右方向弯曲驱动力通过左右驱动力传递机构4-1-1-4控制弯曲部5带动治疗探头4-3左右转动，

上下弯曲驱动电机4-1-1-1与左右弯曲驱动电机4-1-1-2的旋转中心轴在空间内相互垂直，伸缩驱动单元4-1-2的伸缩控制驱动电机通过驱动电机齿轮与伸缩部移动套筒4-1-3上的齿条相互啮合，驱动电机齿轮转动带动伸缩部移动套筒4-1-3上的齿条前后移动，从而使探头4-3能够在口腔中完成前后移动动作。

具体实施方式四：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述治疗探头4-3包括光照单元4-3-1、氧气喷嘴4-3-2和三维立体摄像头4-3-3；

光照单元4-3-1、氧气喷嘴4-3-2和三维立体摄像头4-3-3为一体件，且三维立体摄像头4-3-3位于光照单元4-3-1、氧气喷嘴4-3-2的上方；

氧气喷嘴4-3-2的一端与主机2的氧气输出端连通，

光照单元4-3-1的光信号输入端通过光纤与主机2光源输出端连接，

三维立体摄像头4-3-3的成像电信号输出端与主机2的成像电信号输入端连接。

本实施方式，治疗探头上设置三维立体摄像头，三维立体摄像头4-3-3可以扫描口腔并生成三维立体图像，将三维立体图像与主机2数据库内图片及网络共享图像进行智能比对分析，主机2自动生成治疗方案，给出最优的治疗时间、声动力强度、光照功率和治疗路径，从而提高治疗的精确度、稳定性和可靠性。通过互联网实现多台光动力治疗装置的数据共享、技术交流和远程视频会诊，利用内建的数据库进行资料收集与汇总，为多台治疗装置进行实时管理与控制提供数据支撑。

具体实施方式五：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的超声波辐射单元4-4的左、右两个咬合部的结构相同，且咬合部包括超声波换能器4-4-1、变幅杆4-4-2、超声波辐射板4-4-3和超声波反馈单元4-4-4，

超声波换能器4-4-1的控制信号输出端与主机2的控制信号输入端连接，超声波换能器4-4-1的动力输出端与变幅杆4-4-2的一端固定连接，变幅杆4-4-2的另一端与超声波辐射板4-4-3的一个端面固定连接；

超声波辐射板4-4-3设置在咬合的牙齿之间；

超声波反馈单元4-4-4设置在变幅杆4-4-2上，用于将采集的变幅杆4-4-2输出的超声波功率和声强发送至主机2。

在具体应用过程中治疗机构4上设置超声波辐射板4-4-3，牙齿根部咬合超声波辐射板4-4-3接收低强度脉冲超声波辐射能量，通过机械效应催化光源与光敏剂的光化学反应，提升灭菌效率和质量，同时利用超声波辐射板4-4-3的低强度脉冲超声波的温热效应能够增强酶活性，刺激胶原成熟和骨组织改建，促进牙周软硬组织的再生修复及牙周膜细胞增殖分化。

具体治疗过程中，超声波换能器4-4-1工作后，通过变幅杆4-4-2将振幅放大，通过超声波辐射板4-4-3将超声波能量传输至牙周，超声波反馈单元4-4-4将作用于牙周的超声波功率和超声波声强反馈至主机2，并通过人机交互单元1显示数据信息。

具体实施方式六：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的超声波辐射板4-4-3为S形结构，且变幅杆4-4-2的另一端与超声波辐射板4-4-3的一个端面通过可拆卸接头固定连接。

本实施方式，超声波辐射板4-4-3为S形结构，变幅杆的纵向振动使超声波辐射板的内侧曲面6和外侧曲面7均成为辐射面，从而形成了共振，使超声波辐射板4-4-3的内侧曲面6和外侧曲面7均产生强烈振动，从而将变幅杆4-4-2的纵向振动激发出超声波辐射板4-4-3的弯曲振动模式，在弯曲振动过程中，内侧曲面6向内部辐射超声波，外侧曲面7向外侧辐射超声波，能够有效增加超声波辐射面积，超声波辐射板4-4-3的弯曲振动方式，能够改变振动的传递方向，使辐射声强更加均匀，同时，内侧曲面6和外侧曲面7的共振能够有效增加超声波辐射板4-4-3的振动强度，通过对超声波辐射板的S形结构设计，能够更好的催化光源与光敏剂的光化学反应过程，并有效促进牙周组织的再生修复。

具体实施方式七：参见图1、图2、图6至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的所述主机2包括主控制单元2-1、声动力控制单元2-2、氧气发生单元2-3、光动力发生单元2-4、探头控制单元2-5、三维立体成像单元2-6和机箱2-7；

所述主控制单元2-1、声动力控制单元2-2、氧气发生单元2-3、光动力发生单元2-4、探头控制单元2-5和三维立体成像单元2-6设置在机箱2-7内；

机箱2-7的显示面板上固定有人机交互单元1；

主控制单元2-1，用于通过控制声动力控制单元2-2控制超声波辐射单元4-4输出超声波，还用于通过控制声动力控制单元2-2采集超声波辐射单元4-4的功率和声强；

主控制单元2-1，用于控制氧气发生单元2-3生成氧气，还用于采集生成氧气的浓度和压力；

主控制单元2-1，用于控制光动力发生单元2-4输出光，还用于采集输出光的光剂量和波长；

主控制单元2-1，用于通过探头控制单元2-5对探头驱动机构4-1进行控制；

主控制单元2-1，用于通过三维立体成像单元2-6采集三维立体摄像头4-3-3输出的成像电信号。

本实施方式中，声动力控制单元2-2、氧气发生单元2-3、光动力发生单元2-4、探头控制单元2-5和三维立体成像单元2-6均可采用现有技术实现，具体为：

氧气发生单元7可包括氧气控制单元、制氧装置、储氧瓶、氧气浓度传感器、氧气压力传感器和气路电磁开关。具体参见图8治疗探头4-3上的氧气喷嘴4-3-2与储氧瓶的出气口通过管道相连接，且该管道上设有气路电磁开关；

储氧瓶进气口与制氧装置的出气口相连通，氧气瓶内侧设置氧气浓度传感器，氧气瓶的出口设置氧气压力传感器，氧气浓度传感器、氧气压力传感器和气路电磁开关分别与氧气控制单元电性连接，氧气控制单元通过控制气路电磁开关控制氧气喷嘴中氧气的输出，氧气压力传感器和氧气浓度传感器将测量数值反馈至主控制单元通过人机交互单元1显示氧气的相关参数。

制氧装置采用现有技术均可实现，如图17所示，所述制氧装置可包括空气过滤器、空气压缩机、冷凝器、气体分配装置、吸附分离装置。空气过滤器通过连接管与空气压缩机进气口相连接，空气压缩机的出气口与冷凝器进气口气路连接，冷凝器的出气口与气体分配装置进气口气路连接，气体分配装置设置气体输入口和气体输出口，吸附分离装置设置吸附输入口和吸附输出口，气体输出口与吸附输入口相连接，气体输入口与吸附输出口相连接，吸附分离装置的出气口与储氧瓶气路连接。

制氧过程是空气依次通过空气过滤器、空气压缩机、冷凝器、气体分配装置、吸附分离装置，最后将分离出的氧气输出至储氧瓶，分离出的氮气通过气体分配装置的排气口排出，氧气浓度能够达到95％以上，氧气瓶内的氧气在气路电磁开关的控制下通过治疗探头上的氧气喷嘴与光源同步输出至辐照区域，增加靶组织中细胞氧浓度，在光动力与低强度脉冲超声波的共同作用下产生大量的单重态氧和自由基，破坏细菌的组织结构从而杀灭细菌，达到治疗牙周炎的目的。

主机2中的三维立体成像单元2-6包括信号放大器、图像处理器、图像存储器，信号放大器数据信号输入端与三维立体摄像头4-3-3中的数据信号输出端连接，信号放大器接收来自三维立体摄像头4-3-3的电信号，并转成电位，取样并数字化后，进行图像处理后，传输至图像存储器中存储，图像存储器通过数据线将存储的图像传输至主控制单元2-1。

主控制单元2-1可通过建模软件对图像进行采集与识别，通过识别模型提取特征点信息，将特征点信息与通用口腔模型相匹配，最后将图像纹理添加至口腔模型中，生成三维立体口腔图像。将三维立体图像与数据库和网络共享图像进行智能比对分析，自动生成治疗方案，给出最优的治疗时间、声动力强度、光照功率和治疗路径，从而提高治疗的精确度、稳定性和可靠性。

图9中，采用铝基或铜基材质制成的专用散热板，集成在光源阵列电路板上。光剂量与光波长反馈单元安装在光源聚焦装置后端，用于反馈光照剂量与光波长，去除传导光纤的传导损耗可以反馈出治疗探头实际辐照的光功率。聚焦后的红光在直径为4mm的区域内光功率密度能够达到90mW/cm²以上，输出的有效光功率在2W以上。

具体实施方式八：参见图1、图2、图6至图11，本实施方式与具体实施方式七所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，当三维立体摄像头4-3-3进行口腔图像扫描时，光动力发生单元2-4输出的光为白光，当进行光动力治疗时，光动力发生单元2-4输出的光为红光。

本实施方式中，主机2中的光动力发生单元2-4可包括光动力控制单元、光源阵列驱动电源、光源阵列电路板、光剂量与光波长反馈单元、LED光源、光源散热单元、光源聚焦装置、传导光纤。

光源选用两种LED光源，在光源阵列电路板上按矩阵形式平均排列，一种光源是波长在630-660nm附近的红光，另一种是波长在390-780nm附近的白光，由光动力控制单元控制光照种类，当三维立体摄像头进行口腔图像扫描时白光光源工作，当开始光动力治疗时红光光源工作。

具体实施方式九：参见图1、图2、图6至图11、图14，本实施方式与具体实施方式七所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的光动力发生单元2-4内包含光源阵列生成单元2-4-1、准直透镜2-4-2和光源聚焦装置2-4-3；

光源阵列生成单元2-4-1，用于生成光源矩阵，且光源矩阵发出的光依次经准直透镜2-4-2进行准直、经过光源聚焦装置2-4-3进行聚焦和整形后，通过传导光纤输出。

本发明对光动力发生单元2-4进行了技术改进，传统的光源仅仅是对光源进行准直后直接传输至传导光纤，而本发明将每个光源前端设置单独的准直透镜，使光源的发光角度一致且功率密度均匀，光源阵列前端安装光源聚焦装置，经过光源聚焦装置的整形和聚焦，使光源阵列输出的光功率达到瓦级以上，满足光动力治疗对光功率的需求，最后通过传导光纤传输至治疗探头上的光照单元4-3-1上，解决LED光源功率密度低而影响治疗效果的问题。对光源的聚焦过程具体参见图14。

具体实施方式十：参见图1至图3、图16，本实施方式与具体实施方式四所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的区别在于，所述的三维立体摄像头4-3-3包括左视透镜单元4-3-3-1、左视光学反射单元4-3-3-2、左视图像传感器4-3-3-3、右视透镜单元4-3-3-4、右视光学反射单元4-3-3-5和右视图像传感器4-3-3-6；

左视透镜单元4-3-3-1和右视透镜单元4-3-3-4均用于接收携带有口腔信息的光信号，

左视透镜单元4-3-3-1接收的携带有口腔信息的光信号，经左视光学反射单元4-3-3-2反射后入射至左视图像传感器4-3-3-3；

右视透镜单元4-3-3-4接收的携带有口腔信息的光信号，经右视光学反射单元4-3-3-5反射后入射至右视图像传感器4-3-3-6；

携带有口腔信息的光信号的光路同时与左视图像传感器4-3-3-3和右视图像传感器4-3-3-6平行。

本发明的对三维立体摄像头进行了技术改进，传统的摄像头是物镜沿光路轴线布置，具体参见图15，图像传感器垂直于物镜光路设置，这就限制了图像传感器的面积，而图像传感器的面积直接决定摄像头的分辨率和清晰度，因此，本发明将图像传感器与透镜的光路平行设计，具体参见图16，通过光学反射单元将光信号传输至图像传感器上，这种设计在有限的空间内能够最大限度的增加图像传感器的面积，从而增加摄像头的分辨率和清晰度。

本发明的工作流程如图12所示，首先，操作人员通过人机交互单元1开机自检测，主控制单元2-1对各个子控制单元进行数据初始化，通过反馈的数据判断是否存在故障，若有故障显示故障信息，人机交互单元1会同步显示故障位置和排除法方法，故障被处理解决后重新自检测，同时管理患者治疗档案和相关数据，如果是初次治疗则记录患者的基本信息，如果是第N次治疗则调取治疗数据，初步分析患者的病情和治疗效果。

自检测通过后，操作人员发出扫描口腔的控制指令，探头控制单元2-5根据主控制单元2-1发出的控制指令，控制探头扫描患者口腔图像，通过三维立体成像单2-6生成口腔三维立体图像，将三维立体图像与网络大数据和内建数据库进行对比分析，通过主控制单元2-1的控制程序生成治疗方案，给出光动力功率密度、每点光照时间、声动力强度、声动力频率、声动力处理时间，光动力的波长为660nm，光动力功率密度范围40～60mW/cm²，每点光照时间范围50～90s，声动力强度范围30～90mW/cm²，声动力频率范围1～1.8MHz，声动力处理时间15～30min，自动生成治疗路径，操作医生根据治疗方案进行治疗规划，确定治疗路径和参数的合理性，同时为患者注射光敏剂，光敏剂选择亚甲基蓝。

治疗方案生成后，主控制单元控制氧气发生单元2-3制氧，使氧气浓度达到治疗要求，对光源进行初始准备，使光功率和剂量达到治疗要求，控制声动力单元2-2进行初始准备，使声动力强度、频率达到治疗要求，治疗探头控制单元2-5控制治疗探头4-3的位置和角度到达治疗规划点的初始位置，具体参见图6；

医生确定患者准备好后开始治疗，同时声动力控制单元2-2、光动力发生单元2-4和氧气发生单元2-3保持低强度脉冲超声波输出、光输出和氧输出，共同作用于被辐照区域，主控制单元2-1按照治疗路径，通过探头控制单元2-5控制治疗探头4-3的辐照位置和每点停留时间。

其中，声动力治疗分为两部分，第一部分是声动力强度为50～90mW/cm²、频率为1～1.2MHz，对光源和氧的光化学反应起到催化作用，提升光动力灭菌效果；第二部分是光动力治疗结束后，声动力强度改为30～60mW/cm²、频率为1.5～1.8MHz，此时的氧气发生单元2-3和光动力发生单元2-4停止输出，超声波辐射单元4-4单独工作，利用低强度脉冲超声波的温热效应增强酶活性，刺激胶原成熟和骨组织改建，促进牙周软硬组织的再生修复及牙周膜细胞增殖分化。治疗结束后治疗装置自动停止运行，主控制单元记录治疗数据并关机。

本发明所述一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置的结构不局限于上述各实施方式所记载的具体结构，还可以是上述各实施方式所记载的技术特征的合理组合。

Claims (10)

1.一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，它包括人机交互单元(1)、主机(2)、定位机构(3)和治疗机构(4)；

人机交互单元(1)设置在主机(2)的显示面板上，定位机构(3)的一端固定在主机(2)上，另一端固定治疗机构(4)，

定位机构(3)，用于调整治疗机构(4)的位置和角度；

治疗机构(4)，用于对牙周进行光照、喷射氧气、声动力输出及图像信息采集；

主机(2)，用于生成光和氧气，根据治疗机构(4)采集的图像信息生成治疗方案，还用于对治疗机构(4)进行控制；

人机交互单元(1)，用于显示治疗机构(4)采集的图像及主机(2)生成的治疗方案。

2.根据权利要求1所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的定位机构(3)为多段式定位机构，且相邻的两段间通过阻尼转动定位器转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的治疗机构(4)包括探头驱动机构(4-1)、扩口器(4-2)、治疗探头(4-3)、超声波辐射单元(4-4)和两个支撑臂(4-5)；

超声波辐射单元(4-4)包括左、右两个咬合部；

探头驱动机构(4-1)设置在定位机构(3)内，

两个支撑臂(4-5)的首端对称固定在探头驱动机构(4-1)的伸缩部固定套筒(4-1-4)两侧，两个支撑臂(4-5)的尾端分别固定扩口器(4-2)的左、右扩口，超声波辐射单元(4-4)的左、右两个咬合部对称固定在两个支撑臂(4-5)的尾端，且左、右两个咬合部位于两个支撑臂(4-5)和扩口器(4-2)的内部，

治疗探头(4-3)通过弯曲部(5)固定在探头驱动机构(4-1)的伸缩部移动套筒(4-1-3)上，且治疗探头(4-3)位于扩口器(4-2)的中心处，

探头驱动机构(4-1)通过伸缩部移动套筒(4-1-3)和弯曲部(5)控制治疗探头(4-3)伸缩和转动角。

4.根据权利要求3所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述治疗探头(4-3)包括光照单元(4-3-1)、氧气喷嘴(4-3-2)和三维立体摄像头(4-3-3)；

光照单元(4-3-1)、氧气喷嘴(4-3-2)和三维立体摄像头(4-3-3)为一体件，且三维立体摄像头(4-3-3)位于光照单元(4-3-1)、氧气喷嘴(4-3-2)的上方；

氧气喷嘴(4-3-2)的一端与主机(2)的氧气输出端连通，

光照单元(4-3-1)的光信号输入端通过光纤与主机(2)光源输出端连接，

三维立体摄像头(4-3-3)的成像电信号输出端与主机(2)的成像电信号输入端连接。

5.根据权利要求3所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的超声波辐射单元(4-4)的左、右两个咬合部的结构相同，且咬合部包括超声波换能器(4-4-1)、变幅杆(4-4-2)、超声波辐射板(4-4-3)和超声波反馈单元(4-4-4)，

超声波换能器(4-4-1)的控制信号输出端与主机(2)的控制信号输入端连接，超声波换能器(4-4-1)的动力输出端与变幅杆(4-4-2)的一端固定连接，变幅杆(4-4-2)的另一端与超声波辐射板(4-4-3)的一个端面固定连接；

超声波辐射板(4-4-3)设置在咬合的牙齿之间；

超声波反馈单元(4-4-4)设置在变幅杆(4-4-2)上，用于将采集的变幅杆(4-4-2)输出的超声波功率和声强发送至主机(2)。

6.根据权利要求5所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的超声波辐射板(4-4-3)为S形结构，且变幅杆(4-4-2)的另一端与超声波辐射板(4-4-3)的一个端面通过可拆卸接头固定连接。

7.根据权利要求3所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述主机(2)包括主控制单元(2-1)、声动力控制单元(2-2)、氧气发生单元(2-3)、光动力发生单元(2-4)、探头控制单元(2-5)、三维立体成像单元(2-6)和机箱(2-7)；

所述主控制单元(2-1)、声动力控制单元(2-2)、氧气发生单元(2-3)、光动力发生单元(2-4)、探头控制单元(2-5)和三维立体成像单元(2-6)设置在机箱(2-7)内；

机箱(2-7)的显示面板上固定有人机交互单元(1)；

主控制单元(2-1)，用于通过控制声动力控制单元(2-2)控制超声波辐射单元(4-4)输出超声波，还用于通过控制声动力控制单元(2-2)采集超声波辐射单元(4-4)的功率和声强；

主控制单元(2-1)，用于控制氧气发生单元(2-3)生成氧气，还用于采集生成氧气的浓度和压力；

主控制单元(2-1)，用于控制光动力发生单元(2-4)输出光，还用于采集输出光的光剂量和波长；

主控制单元(2-1)，用于通过探头控制单元(2-5)对探头驱动机构(4-1)进行控制；

主控制单元(2-1)，用于通过三维立体成像单元(2-6)采集三维立体摄像头(4-3-3)输出的成像电信号。

8.根据权利要求7所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，当三维立体摄像头(4-3-3)进行口腔图像扫描时，光动力发生单元(2-4)输出的光为白光，当进行光动力治疗时，光动力发生单元(2-4)输出的光为红光。

9.根据权利要求7所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的光动力发生单元(2-4)内包含光源阵列生成单元(2-4-1)、准直透镜(2-4-2)和光源聚焦装置(2-4-3)；

光源阵列生成单元(2-4-1)，用于生成光源矩阵，且光源矩阵发出的光依次经准直透镜(2-4-2)进行准直、经过光源聚焦装置(2-4-3)进行聚焦和整形后，通过传导光纤输出。

10.根据权利要求4所述的一种复合声动力与光动力的牙周炎治疗装置，其特征在于，所述的三维立体摄像头(4-3-3)包括左视透镜单元(4-3-3-1)、左视光学反射单元(4-3-3-2)、左视图像传感器(4-3-3-3)、右视透镜单元(4-3-3-4)、右视光学反射单元(4-3-3-5)和右视图像传感器(4-3-3-6)；

左视透镜单元(4-3-3-1)和右视透镜单元(4-3-3-4)均用于接收携带有口腔信息的光信号，

左视透镜单元(4-3-3-1)接收的携带有口腔信息的光信号，经左视光学反射单元(4-3-3-2)反射后入射至左视图像传感器(4-3-3-3)；

右视透镜单元(4-3-3-4)接收的携带有口腔信息的光信号，经右视光学反射单元(4-3-3-5)反射后入射至右视图像传感器(4-3-3-6)；

携带有口腔信息的光信号的光路同时与左视图像传感器(4-3-3-3)和右视图像传感器(4-3-3-6)平行。