CN107320854B - 一种牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的led器件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于利用光动力杀菌领域，具体涉及一种牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件，该器件由刷头和刷柄构成。刷头由导光背板、LED芯片和做成刷毛形状的导光纤维组成。刷柄由LED驱动电路、导线、外部电源接口、外部光信号接口和光纤连接线组成。本发明可选择内部LED光源模式或外部光源模式。在内部LED光源模式下，LED芯片在驱动电路的控制下发光，光信号由导光纤维引入牙龈缝隙中，利用光动力治疗牙周炎。在外部光源模式下，外部光源的光信号由外部光信号接口引入，经过光纤连接线和导光背板传输到导光纤维上，深入牙龈缝隙中治疗牙周炎。本发明通过改进治疗仪外形和治疗模式，实现治疗效果优化和减轻病人痛苦的目的，同时也大大简化治疗过程。
Description
技术领域
本发明属于医疗与照明技术的交叉领域，具体为一种牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的LED器件。
背景技术
光动力疗法指的是采用特定波长的光照，使受照组织发生光化学反应，在有氧环境下，激发态的光敏剂将能量传递给周围的氧分子，生成活性氧，与相邻的生物大分子发生氧化反应，产生很强的细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。近年来，光动力疗法作为一种辅助疗法被广泛用于口腔疾病的治疗中，尤其是对于细菌感染引起的牙周炎症中。
然而，传统的光动力疗法仅限于对牙齿表面及牙龈表面的细菌进行光照杀灭，无法触及隐藏于牙龈深处的细菌，因此治疗效果非常有限。目前已有的对牙龈深处细菌进行治疗的器件，都是先采用硬质材料如金属将牙龈挑开，再采用光线导入的方式对暴露出的牙龈深处进行照射。这种方式较为依赖治疗医师的操作手法，而且患者往往难以承受挑开牙龈的痛苦，治疗过程需要打麻药进行，对患者是一种不小的折磨。由于操作复杂，每次治疗的过程需要在医院进行，对患者也是一种负担。理想的治疗应该是无痛苦的，操作简便的，这样能使患者容易接受治疗的过程，并且有条件可以在日常生活中遵照医师指导自己操作进行治疗，对改善牙周炎病人的生活质量有重要意义。在这种情况下，设计一种使用负担小，操作简便的光动力治疗牙周炎的设备势在必行。
激光光源目前较为广泛地被应用于光动力疗法中。然而，激光装置输出的光波长有限，辐射能量束过于集中，供电设计复杂，散热问题也往往较难妥善解决。这些往往限制了其在生物医学领域的应用。而新一代固态绿色光源LED则由于其本身的优异性能，能很好地作为激光光源的替代用于光动力治疗中。
具体地，从原理而言，LED（即Light-emitting diode）目前所能实现的发光波长覆盖了远紫外到远红外整个区段的光谱，且发光稳定。近年来许多文献与专利均表明，LED运用于光动力疗法治疗牙周疾病，具有一定的治疗效果。如《LED在牙体牙髓和牙周组织疾病治疗中的应用进展》（2014，复旦大学复述华山医院口腔科），《基于LED光源的牙周炎光动力治疗的研究》（2014，复旦大学光源与照明工程系）等。
其次从具体装置结构而言，LED更为高效，节能，结构紧凑简单且电源小巧。因此在家庭便携PDT的推广上，有着较为没明显优势。目前已有许多相关领域的专利布局，如《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》，《一种用于光动力治疗牙周炎的光敏剂配方及其制备方法和应用》，《一种光动力口腔牙周炎治疗仪》等。
发明内容
针对前述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种提升治疗效果，简化治疗过程，使患者感觉良好的牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的LED器件。
本发明提出的一种牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件，由刷头和刷柄构成，所述的刷头由导光背板、LED芯片阵列和导光纤维组成，所述的刷柄由LED驱动电路、导线、外部电源接口、外部光信号接口和光纤组成；其中：
所述的LED芯片阵列通过医用级胶水粘合于所述的导光背板的上表面，其发光面朝下；
所述的导光纤维为牙刷刷毛的形状，通过医用级胶水粘在所述的导光背板的下表面；
所述的LED驱动电路固定于刷柄内部的末端，LED驱动电路通过导线与LED芯片阵列连接，所述的导线植入于刷柄内部正面前端；
所述的外部电源接口固定于刷柄背面开口处，与LED驱动电路相连；
所述的外部光信号接口固定于刷柄背面开口处，通过固定于刷柄内部背面的光纤连接线和所述的导光背板相连，所述的光纤连接线连接光纤。
本发明中，所述的LED芯片阵列能发出波长范围在300nm至500nm之间的特定波长的窄带光谱的光线，具有杀菌消毒的能力。
本发明中，所述的LED驱动电路能够分别输出直流或脉冲信号，并通过控制输出电压、频率和脉冲宽度的方式控制LED芯片的功率，以不同的发光强度工作。
本发明中，所述的外部光信号接口与所述的光纤连接线的连接处装有会聚透镜，确保由外部光信号接口引入的光信号能集中在光纤连接线上，向刷头方向传输。
本发明中，所述的光纤连接线与所述的导光背板的连接处装有发散透镜，确保由所述的光纤连接线引入的外部光信号能均匀的分散到所述的导光背板上。
本发明中，所述的导光背板采用包括亚克力在内的硬性导光材料制成，使照射在导光背板上的光线能够顺利通过导光背板进入导光纤维。
本发明中，所述的导光纤维以包括塑料在内的柔性导光材料制成，直径1mm，与普通牙刷刷毛有相近的直径和硬度，能像牙刷的刷毛一样将牙龈撑开，将牙龈深处的细菌暴露在光照之下，既能达到杀灭牙龈根部细菌的目的，又能保护牙龈不受损伤。
本发明中，所述的刷柄部分由LED驱动电路、导线、外部电源接口、外部光信号接口和光纤连接线组成。
本发明中，所述的LED驱动电路植入在刷柄内部的末端，通过植入在刷柄内部正面前端的导线与LED芯片连接，驱动电路主要采用boost电路模块和buck电路模块实现直流电与交流电信号之间的相互转换和升压降压功能，输出控制LED所需要的驱动信号。
本发明中，所述的导线包括漆包线和裸金属线，能够向LED芯片传输由LED驱动电路提供的电能和驱动信号，利用脉宽调制技术原理，通过向LED芯片输出不同电压、频率和脉冲宽度的脉冲波来控制LED芯片以不同的发光强度工作，获得不同的治疗效果。
本发明中，所述的外接电源主要包括市电交流电源、直流稳压电源、铅酸电池和锂电池。
本发明能够以内部LED光源模式和外部光源模式两种模式运行，既可使用粘合在刷头导光背板上表面的LED芯片作为光源，也可以直接使用其他光源。
本发明所述的内部LED光源模式，其具体工作原理为：
（1）结合包括市电交流电源、直流稳压电源铅酸电池和锂电池在内的各种不同外接电源，选取合适的LED驱动电路；
（2）利用脉宽调制技术原理，通过导线向LED芯片输出不同电压、频率和脉冲宽度的脉冲波来控制粘合在导光背板上LED芯片以不同的发光强度工作；
（3）LED发出的光穿过导光背板，进入导光纤维，再从导光纤维的末梢引入牙龈缝隙深处，杀灭隐藏在牙龈缝隙深处的细菌，从而获得更好的治疗效果。
本发明所述的外部光源模式，其具体的工作原理为：
（1）通过使用外部光信号接口将由外部光源发出的指定波长的光线引入到光纤连接线上；
（2）外部引入的光信号经光纤连接线与外部光信号连接处的会聚透镜，沿光纤连接线向刷头方向传输；
（3）由光纤连接线和导光背板连接处安装的发散透镜，将光信号均匀的分散到所述的导光背板上；最后由导光纤维引入牙龈缝隙深处进行治疗。
采用外部光源模式工作可以使治疗光线的波长不受内置LED发光特性的局限，能在各种不同波长的治疗光线之间，方便地互相切换对比，对治疗医师来说提供了更多选择。
相比于其他利用光动力治疗牙周炎的器件，本发明具有以下优势：
（1）使用牙刷型的器件能更有效杀灭牙龈根部的细菌，更加有效治疗牙周炎；
（2）牙刷型的器件便于携带，使用方式简单，符合一般人群习惯，方便患者自行操作，为治疗过程免去许多麻烦；
（3）器件使用方式如同刷牙一样，患者不会对治疗方式产生排斥，能够有效配合治疗；
（4）器件可采用LED芯片作为光源或直接使用其他外部光源，给医师提供了更多治疗方式的选择。
附图说明
图1是牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件内部结构剖面图。
图中标号：1是导光背板，2是LED芯片阵列，3是导光纤维，4是LED驱动电路，5是导线，6是外部电源接口，7是外部光信号接口，8是光纤，9是汇聚透镜，10是发散透镜。
具体实施方式
在以下给出的详细说明和实施例中，可以对发明更全面了解，这些说明和附图并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。
实施例1：如图1所示，由刷头和刷柄构成，所述的刷头由导光背板1、LED芯片阵列2和导光纤维3组成，所述的刷柄由LED驱动电路4、导线5、外部电源接口6、外部光信号接口7和光纤8组成；其中：
所述的LED芯片阵列2用医用级胶水粘合在所述的导光背板1的上表面，发光面朝下；
所述的导光纤维3做成牙刷刷毛的形状，用医用级胶水粘在所述的导光背板1的下表面；
所述的LED驱动电路4植入在刷柄内部的末端，通过植入在刷柄内部正面前端的导线5与LED芯片阵列2连接；
所述的外部电源接口植入在刷柄背面开口处，与LED驱动电路4相连；
所述的外部光信号接口植入在刷柄背面开口处，通过植入在刷柄内部背面的光纤连接线和所述的导光背板1相连。
所述器件采用内部LED模式：
（1）将外部电源接口连接市电交流电源线；
（2）LED驱动电路启动，以直流或脉冲驱动的形式向LED芯片阵列供电；
（3）粘合在导光背板上的LED芯片阵列根据驱动电路提供的不同功率，以相应的发光强度工作；
（4）LED芯片阵列发出的光穿过导光背板，进入导光纤维，再从导光纤维的末梢引入牙龈缝隙深处，杀灭隐藏在牙龈缝隙深处的细菌，从而获得更好的治疗效果。
实施例2：采用实施例1所述器件，所述器件采用外部光源模式：
（1）使用外部光信号接口将由外部光源发出的指定波长的光线通过会聚透镜引入到光纤连接线上，形成高能量密度的光信号；
（2）高能量密度的光信号经光纤连接线向刷头方向传输；
（3）高能量密度的光信号由光纤连接线和导光背板连接处安装的发散透镜，均匀地分散到所述的导光背板上；
（4）均匀分散后的由外部光源引入的光，经导光纤维引入牙龈缝隙深处进行治疗。
Claims (3)
1.一种牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件，由刷头和刷柄构成，其特征在于所述的刷头由导光背板、LED芯片阵列和导光纤维组成，所述的刷柄由LED驱动电路、导线、外部电源接口、外部光信号接口和光纤组成；其中：
所述的LED芯片阵列通过医用级胶水粘合于所述的导光背板的上表面，其发光面朝下；
所述的导光纤维为牙刷刷毛的形状，通过医用级胶水粘在所述的导光背板的下表面；
所述的LED驱动电路固定于刷柄内部的末端，LED驱动电路通过导线与LED芯片阵列连接，所述的导线植入于刷柄内部正面前端；
所述的外部电源接口固定于刷柄背面开口处，与LED驱动电路相连；
所述的外部光信号接口固定于刷柄背面开口处，通过固定于刷柄内部背面的光纤连接线和所述的导光背板相连，所述的光纤连接线连接光纤；所述的外部光信号接口与所述的光纤连接线的连接处装有会聚透镜，确保由外部光信号接口引入的光信号能集中在光纤连接线上，向刷头方向传输；所述的光纤连接线与所述的导光背板的连接处装有发散透镜，确保由所述的光纤连接线引入的外部光信号能均匀的分散到所述的导光背板上。
2.根据权利要求1所述的牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件，其特征在于所述的LED芯片阵列能发出波长范围在300nm至500nm之间的特定波长的窄带光谱的光线。
3.根据权利要求1所述的牙刷型的采用光动力治疗牙周炎的器件，其特征在于所述的LED驱动电路能够分别输出直流或脉冲信号，并通过控制输出电压、频率和脉冲宽度的方式控制LED芯片的功率，以不同的发光强度工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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