CN112566586A - 用于口腔内处理的咬口器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于口腔内表面抗菌处理的咬口器及方法。该咬口器包括由导光材料制成的本体，该本体面部外表面和舌外表面，以及面部内表面和舌内表面，分别适配于朝向牙齿的面部面和牙齿的舌面。光源附接于所述本体并适配于传递光至牙齿的表面,将所述光源位于至少一个所述外表面，并适配于传递所述光经由所述内表面至牙齿的面部面和牙齿和舌面，其中部分光适配于从面部侧传送穿过所述本体至舌侧,或反之亦然。

Description

用于口腔内处理的咬口器及方法
技术领域
本发明涉及口腔卫生保健。具体地，本发明涉及一种用于对口腔内表面(例如牙齿)进行抗菌处理的咬口器(mouthpiece)。本发明还涉及一种在口腔内光动力处理咬口器中传递光的方法和一种口腔内组织的处理方法。
背景技术
口腔健康可以通过影响口腔内的细菌来促进。然而，目前还没有有效的方法来控制口腔细菌的数量或组成。更特别的是，目前还没有有效的方法来预防或处理变形链球菌(streptococcus mutans)，即龋齿的细菌感染。据专业牙医，每两个月需要进行口腔内细菌清洗，在检查中以保持细菌生物膜。由于需要特殊的设备和特别的专业知识，这对大多数人来说目前是不可能的。
在光动力处理(photodynamic treatment PDT)中，利用光影响口腔细菌，尤其是在780-810nm波长范围内的近红外(near-infrared NIR)光。PDT需要大量的近红外光能，近红外光能产生热量积聚问题，且所需的强度也可能对眼睛有害。尤其需要高能量水平的光敏剂增强的口腔内的PDT，如吲哚菁绿(indocyanine green ICG)PDT。
US 7144249 B2和US 6616447 B1公开了一种口腔内处理设备。该设备可以包括LED条，该LED条包括被透明面板覆盖的LED光，该透明面板朝向牙齿的面部面(facialsurface)。还可以在LED光的后面提供反射面板，用于把朝向牙齿的目标光能最大化。该设备适用于牙齿面部面的美白。US 8371853 B2公开了另一种适用于相同目的的设备。这些设备类型和其他现有的口腔内处理设备和方法的改进已被公开，例如在US 8241035 B2，US7354448 B2和US 9572645 B2。
US 8215954 B2公开了一种咬口器，该咬口器包括位于牙弓内外的LED，所述咬口器以允许用于处理牙齿的面部面和牙齿的舌面。该设备还可以包括潜望镜(periscopic)特征，该潜望镜特征是将光垂直均匀地从LED传递至各侧面上的齿面。
许多现有的解决方案都是基于只将部分光传递至牙齿表面的光强度较低的方案，这种情况下，处理效率会受到折损。此外，在现有的设备中，对LED组件的广泛需求，以覆盖所有的牙齿表面。这增加了设备的制造成本，也会导致热量积聚。通常，价格低廉的LED具有较低的热效率，因此很难在成本和热量积聚之间找到平衡。
现有技术中许多拟议的设备也存在不适合大规模生产和不安全的问题。例如，在一些设计中，将LED组件放置在牙齿的咬合面上，因此，当使用者在意外中咬合时存在损坏LED的风险。此外，近红外光对眼睛的危害问题也没有得到妥善解决。
例如，由于上述缺点，在市场上很少有面向消费者可行的PDT产品。然而，高效和安全的PDT设备可以帮助普通消费者进行频繁的抗菌处理。
因此，需要改进口腔内的处理设备。
发明内容
本发明的目的是解决上述至少部分缺点，并提供一种用于口腔内抗菌处理的新型咬口器。具体目标包括部分地或全部地解决与处理效率和热量积聚有关的问题。
进一步的目标包括提高使用者安全性和可制造性。
根据第一个方面，提供了一种用于对口腔内表面进行抗菌处理的咬口器。所述咬口器包括：本体，该本体由导光材料制成，且当所述咬口器被放置于口内时，展示出面部外表面和舌外表面以及至少部分透光的面部内表面和舌内表面，所述面部内表面和舌内表面分别放置于朝向牙齿的面部面和舌面。此外，提供至少一个光源，所述光源连接至所述本体，并且适配于传递光至牙齿表面。根据本发明，将光源置于该设备的至少一个表面上或耦合至该设备的至少一个表面上，并且所述光源适配于传递光经由所述内表面至所述牙齿的面部面和牙齿的舌面。
所述本体被塑形以使部分光从面部侧穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。因此，位于远离咬合线(line of occlusion)的单一光源能够照亮牙齿的相对表面。
根据另一个方面，提供一种在口腔内光动力处理咬口器中传递光的方法，所述咬口器包括：本体，该本体由导光材料制成，且包括面部外表面和舌外表面，且面部内表面和舌内表面分别适配于朝向牙齿的面部面和牙齿的舌面，以将光通过所述内表面导引至所述牙齿的面部面和牙齿的舌面。
所述方法包括提供穿过所述本体的至少一个表面进入所述本体的光，并且传导部分所述光至所述面部内表面，以及传导部分所述光至舌面，以使至少部分所述光在离开所述本体朝向牙齿面之前从所述面部侧传送穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。
仍在另一方面，提供一种口腔内光动力处理方法，包括在牙齿表面上提供至少一种光活性剂，并且利用所述咬口器以及上述分布光于咬口器内并照射牙齿的舌面和牙齿的面部面的方法。
更具体地，本发明的特征在于独立权利要求中所述的内容。
本发明提供显著有益效果。首先，通过使用导光材料，基本上只需要一个光源，并且所述光源可以被放置于所述咬口器的一侧，例如在面部外表面或舌外表面上。此外，牙齿的三个表面中的每一个都可以被相对均匀地照射。这大大降低了制造成本，并减少了在使用该设备期间产生的热量。
第二，在优选实施例中，其中所述光源被放置于所述本体的所述舌外表面或面部面外表面，允许热量从咬口器向口腔内组织有效地释放，尤其是粘膜、颊部和/或舌部。因此，咬口器内的热量积聚减少，且LED作为首选光源类型的效能可以被保持在最佳范围内。
第三，当光源被放置于外表面，即远离咬合线时，达到了提高使用者安全性的目的。
第四，在咬合区域，即牙弓内的咬口器可以被制造的比较薄，因为除了上下牙齿之间水平引导光的中心部分外，不需要光学或电子元件。这增加了使用者的舒适度。
第五，在优选实施例中，可以使用模块来制造咬口器，从而降低制造成本，并可针对不同尺寸的牙弓进行个性化定制。
第六，在优选实施例中，咬口器包括由导光材料制成的本体，所述本体由一个或多个按照U-形牙弓排列的H-形原件组成，所述H-形顺应牙弓的U-形，所述本体全部或部分覆盖有生物兼容的盖。此外，多个光源，附接于所述本体，所述本体适配于传递光至牙齿表面的本体上，其中所述光源放置在导光件的面部外表面与颊部的内表面之间，并与H-行导光元件光学耦合。光产生元件的散热至少有部分被传导到口腔。优选地，在面部内表面和舌内表面上耦合H-形元件的LED的最大辐照度变化为±90％，优选地为±60％，例如±30％或更少。
第七，如上所述，当优选地将LED组件置于口腔中时，仍优选将LED置于牙外弓处，这将有助于保持LED组件不在咬合范围内，如此设置是有利的特征。该实施例允许使用相同的光源照射舌部，通过让部分光穿过所述本体的舌外表面并进一步照射到舌部。将LED组件置于口腔内的外牙弓侧是对外来物体最不敏感的放置位置，相较于将LED器件置于臼齿内表面要好得多。
第八，在优选实施例中，将光源位置或耦合至至少一个表面并适配于传递所述光经由所述内表面至牙齿的面部面和牙齿的舌面，其中部分光适配于从面部侧传送穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。
该设备适用于光动力非治疗和治疗用途。通过将PDT应用于全部牙齿的表面，它将影响使用者的整体口腔健康，同时它也可以有特殊的方法向舌部提供光强度。高功率LED的热管理是处理的限制因素，因此为了获得最佳的客户体验，应使用超过35％的热效率LED。
将LED组件置于牙弓外侧将有利于安全和使用者舒适的特点。通过这种方式，电击的风险是最小的，因为它实际上不可能咬到LED表面。
接下来，参照附图更详细地讨论本发明的实施例及其优点。
附图说明
图1A和图1B分别示出与牙齿表面和牙周组织有关的解剖学术语。
图2A示出根据本发明可用于咬口器的LED光条的透视图。
图2B示出根据一实施例的咬口器的透视图。
图3示出根据一实施例的咬口器的截面图。
图4A、4B、4C分别为LED侧垂直内表面、水平内表面和相对于LED侧垂直内表面的光强分布图。
图5示出根据一实施例的咬口器的另一透视图。
具体实施方式
定义
参照图1A，以下解剖学术语用于描述咬口器(mouthpiece)的几何形状:
面部面(facial surface)指牙齿面向颊部或嘴唇的表面，即外牙弓(outerdental arch)。此处用于唇(表面面向嘴唇)和颊(表面面向颊部)的是一个涵盖性术语(umbrella term)。它是前庭面的同义词。
舌面(lingual surface)指牙齿与面部面相对的表面，即，面向舌头的表面，内牙弓(inner dental arch)。
面部面和舌面都是“垂直面”。
“水平面(horizontal surface)”是指牙齿的切缘/咬合面，即，分别是前牙/后牙的咬合面/咀嚼边/面。
关于目前咬口器结构元件的术语“光扩散”，用于表示以许多角度扩散或散射基本平行入射光的作用。因此，入射的LED光将优选地均匀地扩散在面向牙齿的设备表面上。术语“光扩散”也包括“光衍射”。
在本发明中，在与安装光源结合使用时，术语“耦合”代表一个光学和/或机械加入光源的咬口器，以允许光的传导或转移至咬口器的结构中。
所述“导光材料”通常是透光的，且包括例如透明聚合物材料或制品。以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚碳酸酯和聚丙烯酸酯材料为代表的合适的聚合物。该材料还可以包括从环氧树脂和聚氨酯材料中选择的高分子材料以及作为均聚物或共聚物的聚烯烃，如聚乙烯和聚丙烯。
导光材料可以是薄片或板的形式，该薄片或板被塑造入咬口器。咬口器的壁厚一般在0.1～10毫米的范围内变化。
例如，导光材料的折射率可以大于等于约1.4。在一实施例中，导光层的折射率在约1.4到约1.7之间。
一般而言，本发明的用于口腔内表面抗菌处理的咬口器包括由导光材料制成的本体，该本体包括分别与牙齿的面部面和舌面适配的面部外表面和舌外表面以及面部内表面和舌内表面。光源附接于本体且适配于传递光至牙齿表面，该光源耦合至或位于该设备的至少一个表面上，优选地于外表面上，并且当咬口器被置于使用者的牙齿上时，适配于传递光经由所述内表面至牙齿的面部面和舌面。至少部分光适配于从面部侧传送穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。
在一些实施例中，本体还包括一个透光的水平面，即切缘/咬合内表面，面对牙齿的水平面。光源适配于传递部分光经由水平内表面至牙齿的水平面。在实践中，部分光从牙弓的一侧传递至另一侧，从本体扩散至水平面，而另一部分光继续传递至离光源较远的垂直面。在一些实施例中，本体包括所述面部内表面和舌内表面，以及可选地水平内表面，分别对应于上下牙齿的表面。所述光源可以被适配于同时传递光至所述上下牙齿的至少四个表面，优选地至所述上下牙齿的全部六个表面。该方式可以用一个设备在一个位置同时处理上下牙齿。
在一些实施例中，咬口器包括本体，该本体由导光材料构成，所述本体包含一个或多个按照U-形牙弓排列的H-形原件，所述本体全部或部分覆盖有生物兼容的盖。多个光源，附接于所述本体上，该本体适配于将光传递至牙齿表面，其中光源位于导光件的面部外表面与颊部的内表面之间，并在光学上耦合至H-形导光元件。
在一些实施例中，内表面至少是部分扩散表面。这意味着它们允许光通过，但不完全清晰，以使光更均匀地扩散在牙齿上。
在一些实施例中，所述表面中的至少一个，如一个或多个内表面，是部分反射面。例如，与光源相邻或最接近的垂直或本质上垂直的一个或多个表面至少可以部分反射，以便更有效地将光引导至本体的其他部分，并在处理表面上实现更均匀的光分布。
在一实施例中，接近光源的垂直的一个或多个表面区域，如一个或多个内表面，是部分反射的，以引导光指向咬口器本体的其他部分，从而有助于光扩散至处理表面。
在一些实施例中，对于来自于本体内部的光，该本体的至少部分外表面是完全可反射的。因此，它们将光场保持在本体内部，直到光经由面向牙齿的内表面泄露出来。
在一些实施例中，所述本体设置带有反射部分，所述反射部分具有倾斜轮廓，且所述反射部分位于所述本体与所述光源相对的一侧。该倾斜轮廓在牙弓对于光源的相对侧用于引导光横向地通过本体的中心部分朝向牙齿的内表面。在一些实施例中，本体具有与牙弓相对应的一般形状。
这样就可以同时处理所有的牙齿。通常，对于将一个或多个LED光源如此排布的光源，例如LED阵列或LED条，所述LED阵列或所述LED条按照本体的至少一个外表面排列，即在面部面和/或舌侧牙弓，远离咬合线。
在一些实施例中，本体由多个导光模块组成，这些导光模块以牙弓或其部分的形状依次放置。正如将在关于附图的实施例的更详细的讨论中所描述，优选地模块在相邻表面上连接在一起，例如形成连续的光波导，在各个模块之间的结合部上继续。特别地，模块可以通过结合部连接在一起，例如具有形为母接头和相应的公接头部分，这种接头允许模块以卡扣方式组装。通过从模块装配咬口器，可以允许装配适合个体化颌骨的咬口器。此外，在优选实施例中，设计了咬合和切缘牙面之间区域的模块之间的结合部，例如允许一些横向灵活性，以适应个体化颌骨的差异。
在该模块中，至少部分，优选地全部位通常设置带有有至少一个光源，特别是一个或多个LED光。
在一些实施例中，本体具有U-形或H-形截面。当一颗牙齿或相对的另一颗牙齿置于U-形或H-形的一个或多个凹处时，本体被覆盖并分别照亮牙齿的水平面和牙齿的两垂面。
在一些实施例中，光源适配于传递光穿过所述本体的舌外表面至所述舌部。这使得处理舌部细菌膜的同时处理牙齿和牙周组织。
在一些实施例中，光源，特别是LED光源，位于或耦合至至少一个所述表面，并适配于传递光经由内表面至牙齿的面部面和牙齿的舌面。部分或至少部分光适配于从面部侧穿过本体至舌侧，或反之亦然。
在一些实施例中，本体和光源至少部分地由具有牙弓形状的壳体封装。壳体通常至少机械地保护光源和设备的电气组件，同时允许处理光逸出至所需的组织。
在一些实施例中，所述光源适于发射至少一个不可见波段的光，例如在一个波段等于覆盖或选自780-815nm波段。
在一些实施例中，光产生元件的至少部散热被传导至口腔。优选地，耦合于H-形元件的LED在面部内表面和舌内表面的最大辐照度变化为±90％，优选地为±60％或更少，例如±30％或更少。
在一些实施例中，该设备包括至少一个传感器，如光学传感器，用于测量口腔内组织或口腔内剂对发射至其上的光的响应，例如对处理区域中的活性成分或活性成分的数量进行光漂白。还可能包括其他传感器，如温度传感器，稍后将详细描述。
在一些实施例中，提供了一种传感器和装置(means)，该装置用于基于传感器的输出，在至少一个波段上，特别是至少一个不可见波段上调节光源的输出功率。例如，用于调节光源输出功率的装置可适配于响应传感器对特定波段的检测而增加光源的功率输出。
在一些实施例中，将设备配置为同时伴随处理光发射可见光，该处理光通常位于近红外区域。例如，除处理光源外，还可提供作为分离的可见光源，该可见光源配置为与所述光源同时操作。可见光作为安全特征提供，因为使用者可以看到设备何时运行。在一些实施例中，可见光的强度高到足以产生眼睛自然且主动的厌恶反应。这会导致虹膜收缩反射，把头远离光源，从而保护眼睛。
在一些实施例中，该设备包括振动器，用于当设备置于口腔内时机械地振动本体。
本发明技术方案还提供了一种在口腔内光动力处理咬口器中传递光的方法，该咬口器包括由导光材料制成的本体，且该本体包括面部外表面和舌外表面。面部内表面和舌内表面分别适配于牙齿的面部面和舌表面，以通过所述内表面对准光。
进一步说，目前的技术还提供了一种口腔内光动力处理方法包括提供至少一种光活性成分于牙齿的表面，将上文所描述的咬口器置于口腔内，以使所述面部内表面和舌内表面分别朝向牙齿的面部面和舌面，且如前所公开的，在咬口器中传递光并传递至牙齿的面部面和牙齿的舌面上。
在一实施例中，该咬口器包括导光材料，该导光材料由透明高分子材料或主要由透明高分子材料组成，优选是从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和丙烯酸聚合物组中选择的高分子材料组成。
在一实施例中，咬口器包括折射率等于或大于约1.4的导光材料，优选地导光材料的折射率为约1.4至约1.7。
接下来根据附图，根据本发明描述一些适用于影响口腔区域的细菌生物膜和细菌组成的实施例。
本说明书的重点是使用全尺寸的咬口器来同时处理所有上下牙齿，但也可以使用更小的咬口器利用上述原则来实现处理牙弓和/或上下牙齿的一部分。
图2A和图2B示出咬口器的本体10和可用作光源的LED光条20。本体10具有面部外表面11，以及舌外表面12，在本实施例中，光条20安装在面部外表面上。
光条20包括支架(support)21和排列在其中的多个LED单元22。支架21可以是柔性电路板，该电路板包含用于LED单元22的电触点以及用于使用单个电源输入点为LED单元22供电的LED单元22之间的电连接(electrical interconnections)。
本体被示出，例如本体是由几个本体模块13、14组成。对于门齿，提供一个弓形的前部模块13，对于臼齿，提供多个单元模块14，一次排列，并以牙弓形状从前部模块13连续。
模块13、14中的每个模块包括两个端部16A、16B和连接部15，该连接部设置在端部16A、16B之间，并与之光学连接。连接部15基本上是垂直延伸至端部16A、16B。当咬口器被放置在口中时，端部16A、16B的形状使它们彼此面对的内表面分别覆盖牙齿垂直表面的至少一部分。因此连接部15覆盖水平表面。本体模块13、14中的每个模块都可以由单一的导光聚合物制成。在适配于同时处理上下牙齿的双面配置中，如本文所示，该模块具有H-形的横截面轮廓。在单面配制中，可以使用U-形材，其端部16A、16B基本上只从连接部15延伸至一个方向。本体模块13、14可以使用任何合适的连接方法相互连接，例如粘合，成型，基于形状的锁定和/或使用附加的骨架或本体模块13、14安装在其中的壳体。
应当注意的是，本体的模块化结构仅作为优选实施例给出。该本体还可以由具有本文所描述的一般形状和光学特性的单片导光材料制成。
也有可能，咬口器的本体由一个、两个或多个所讨论的类型的本体模块组成，而不采取牙弓的形式。这样的本体和咬口器包括这样的本体可以用于牙齿的局部处理。
图3在截面图中更详细地示出本体的示例结构。端部16A、16B包括朝向彼此的内表面34A、34B，和朝向牙弓内侧和外侧的外表面32A、32B。外表面32A、32B(和33A、33B、36A、36B)优选为完全可反射的，以防止光从本体泄露至牙齿。
内表面34A、34B是至少部分透明的，以允许光从本体射向牙齿。内表面34A、34B优选地至少部分散射以均匀地将光分布在牙齿的表面上。
如图所示，外表面32A、32B可以以相对于内表面以一个倾斜(非零)的角度排列，例如以3-20度的角度排列。所提供的角度是为了增加内表面34A、34B上的光分布的均匀性。
中心部15在端部16A、16B的中点之间基本上对称地延伸。也可以设想非对称的配置。中心部的厚度允许在端部16A、16B之间有效地引导光，并且仍然便于咬合。
光源20位于本体的一侧，在此面向第一端部16A，与中心部15对齐。在端部16A中可以设置凹槽31，以安全地容纳光源的LED单元22。在一些实施例中，该凹槽的形状可以为凹透镜表面，以促进光在本体内均匀分布。
当光源被激活时，光放射进入本体，到达更接近光源的第一端部16A和中心部15的区域，并通过中心部15到达第二端部16B。第二端16B具有双倾斜反射面36A，以将来自中心端15的光传播至端部16B的两个分支中。
为了在端部16A、16B之间实现光的最大均匀分布，它们的内表面可能具有不同的光学特性。在一些实施例中，更接近光源的第一端部16A的内表面34A比第二端部16B的内表面具有更高的反射率，而第二端部16B的内表面基本上可以具有零反射率。因此，进入第一端16A分支的大量光在表面34A和32B之间反射，最终从第一端部16A引导至中心部15，并进一步引导至第二端部16B。第二端部16B的光学透明的且可选扩散的内表面34B使全部或至少较高百分比的光穿过。
中心部15的表面35可以是部分透明的和可选扩散的，以及部分可反射的。
本体的表面所需的光学特性可以通过多种方式实现。例如包括利用反射和/或扩散涂层和/或利用表面上的全部内部反射，这是由导光材料的折射率和任何可选涂层所决定的。涂层可设置在该本体的外表面或作为聚合物块体与其上的可选外壳层之间的中间层。光学特性，特别是扩散率，也可以通过对表面微结构进行调整。反射涂层可以是一种含金属的涂层。
U-形前模块14和单元模块13可以以相同的方式进行光学操作。它们的横截面可以是相同的，或者分别被塑造成适合门齿和臼齿的形状。
臼齿单元模块14可以是直的，也可以是稍微弯曲的，以符合臼齿区域的牙弓。根据它们的初始形状和所需的咬口器形状，它们可以附接在一起，使它们相对的端面相对于彼此呈一个角度或直接相邻。
在一些实施例中，前模块13也由与臼齿单元模块14相同或不同种类的几个单元模块组成。在一些实施例中，前模块13的制造方法是首先制造一个直线拉长模块，例如通过直接注射成型或将几个单元模块连接在一起然后弯曲模块，或首先制造几个弯曲模块并将它们连接在一起。例如，前模块可以是3到7个，如5个，不同的模块件的组合，这些模块件弯曲并模压在一起，以对应于口腔的曲率。
在一些实施例中，前模块13可在至少一个位置上弯曲，例如在中间，即，以牙弓的对称轴为准线，以便调整其形状。这就允许使用一个单独的前模块与具有不同额曲率(frontal curvatures)的牙弓一起使用。
模块13、14可以连接在一起，这样光也可以在元件之间传导。这允许增加处理表面上的光分布的均匀性。上述光传导模块可用于有效地将光从LED组件扩散到牙齿周围。为了同样的目的，从一个入点将光分布至几个表面的不同几何形状也可以实现。
例如，所提出的光传导模块很容易通过注射成型来制造。它们可以制造不同的尺寸和/或形状，甚至在一个尺寸连接形成不同尺寸和/或形状的咬口器。因此，所提出的配置使咬口器及其装配过程具有可适应性和可扩展性。
图4A、4B和4C分别示出单个单元模块14的第一端部16A的内表面34A、35和34B，中心部15和第二端部34B的模拟光强剖面图。可以看出，在每一个单独的表面上，以及在表面之间，都可以达到相对较高的光曝光均匀度。由于表面的扩散，牙齿表面的均匀性甚至可以更高。亮度均匀传播保证了在所有牙齿表面和牙周组织的良好处理效果。
从图4A-C可以看出，在最接近LED输出的高强度区域，最大强度在300mW/cm2以上但模块内表面区域(图形中间的光矩形区域)的平均强度接近100mW/cm2。
光源和光学本体可以配置为朝向牙齿发射例如30至1000mW/cm2的平均功率密度。在优选的实施例中，均匀穿过本体的每一个相对垂直且水平连接的内表面，实现以平均强度为50mW/cm2或更高平均强度的光传递的分布。特别是，从内表面发射的强度可以达到50mW/cm2或在内表面的每一个点上更多的强度。
现参照图5，在一些实施例中，将导光本体52，特别是上述所讨论的那种模块化本体，以及一个或多个光源和任何必要的驱动电子器件一起置于聚合体壳体50内。电源、控制信号和/或处理所需的任何活性成分，可以通过一个或更多的电或流体入口51传递至咬口器。外壳可以至少是部分透明或开放的，以便允许处理光射出至所需的口腔内表面。
举例来说，壳体和其中的光模块一样，可以通过注射成型或3D打印来制造。
在一些实施例中，当光被活性成分或化合物吸收时，产生光动力或光催化作用，从而产生处理效果。可通过维生素E等抗氧化分子或色素增强处理效果，选择性屏蔽“好”菌群。可以用单一有效波段的有效成分进行处理，也可以用多种成分配合特定的光谱进行处理。
一种潜在的成分组合是吲哚菁绿(810nm)和二氧化钛(405nm)。这种结合可以通过添加抗氧化剂(维生素E或其类似物)和/或色素进一步增强。
活性成分可以以膏剂的形式扩散到口腔，或可以刷到牙齿上，也可以添加到咬口器表面。活性成分也可以以口腔清洁剂的形式扩散到口腔。可选地，该成分可以通过咬口器内的一个或多个通道被提供，特别是咬口器中的壳体。
光动力处理(PDT)通常每个区域需要大量的光能(通常为20–100J/cm2)，例如最小为100mW/cm2。与使用时间窗口短结合，导致需要高强度的辐射，这对设备使用者来说是危险的，特别是导致视网膜烧伤的风险。这个问题在具有内在视觉刺激的近红外光或具有高视网膜蓝色危害的蓝光应用中具有特别重要的意义。有两种方法可以缓解这个问题。首先，通过利用光扩散元件，例如前文所述，即使是高功率的LED元件，在器件的内表面均匀地强度分布。第二，可以对其进行排布，使一定数量的可见光总是与处理光一起被提供，例如近红外光。可见光通过与近红外光从咬口器中泄露穿过相同的表面。这形成了一个内置的安全功能，当设备通电并准备使用时，它也会通知使用者。可见光可能来自与实际处理辐射相同或不同的LED组件。
该咬口器可以包括内置的蓄电池，如为光源以及该咬口器所包含的任何其他电子功能供电的电池或超级电容器。在一些实施例中，蓄电池可以被无线充电。
当使用者咬到咬口器，咬口器与充电器断开连接时，由合适的传感器检测到后，电源可以自动连通或者手动接通。在一实施例中，电源存储使用一个或多个超级电容器来实现，该超级电容器可以至少驱动该设备15分钟，例如15-30分钟。例如，每一个或一组LED可能有一个超级电容器。现在有一种超级电容，可以至少为一个LED至少供电15分钟，比如15-30分钟。
该设备还可以有一个或多个传感器。这允许为处理过程提供测量和/或反馈功能。在一些实施例中，提供至少一个传感器，用于测量LED组件从LED电流中吸收的光。在可选或补充实施例中，可以提供至少一个光敏元件，例如二极管，能够测量光吸收。光吸收信息可能与牙齿表面生物膜的数量和龋病的早期发生有关。
在一些实施例中，咬口器设置带有传感器，用于测量发射波段的吸收光的变化，或与传感器输出相关的组件发射第一波段的光，传感器输入检测与第一波段不同的第二波段的光。
在一些实施例中，咬口器设置带有一个或多个温度传感器，用于测量光源或其周围环境的温度。如果温度上升到预先设定的水平，还可以采用连续监测温度和限制LED电源的方法。这将保持使用者的安全，并允许LED保持在最佳区域的最佳热效率。
在一些实施例中，该咬口器表面至少部分地涂有一小层二氧化钛，当结构发出405nm光时，该二氧化钛将产生活性氧。二氧化钛既可作为咬口器中的衍射材料，又具有处理性杀菌作用。
在一些实施例中，还可以通过仅使用一个或两个带有限定电子元件的模块化元件，使轻量PDT器件用于低影响的局部使用。咬口器通过超级电容无线充电。从充电器上拿起时，设备就会亮起来。
在一些实施例中，所述咬口器具有自抗菌功能，其上具有抗菌层并对所述抗菌层进行照射，例如在待机模式(例如在充电器中)时进行周期性照射。例如，咬口器可向咬口器中所含的二氧化钛颗粒提供405nm的光。
在一示例性实施例中，处理是通过将活性成分产品涂抹到口腔，然后将咬口器放入口腔，并通过一根线或无线连接咬口器与外部控制单元。控制单元可以是在处理过程中便于携带的移动设备。例如，在完成处理后，他们可以以口香糖、片剂、膏状或液体等形式服用益生菌产品。
为了进一步具体化和总结所描述的实施例，当LED光源位于牙齿的面部面或舌面时，咬口器能够将光相对均匀地分布到牙齿和牙周部位。LED的面部面或舌面位置，即唇或颊与牙齿之间的区域，或牙齿与舌头之间的位置，会在光照射时使热损失进入周围组织。此外，LED的位置远离牙齿的咬合面，减少了导致咬断LED的风险。在咬口器的模块化元素的光学属性使光均匀分布在牙齿的所有表面。LED元件的热效率可达35％以上。
因此，同时仍优选将LED组件放置在口腔中时，优选将LED放置在牙齿的外弓处，因为这将有助于保持LED组件不在咬合范围内。本实施例允许使用相同的光源照射舌部，通过让部分光穿过本体的舌外表面并进一步照射到舌部。将LED器件置于口腔内的外牙弓侧是对外来物体最不敏感的放置位置，比将LED器件置于臼齿内表面要好得多。
在一些实施例中，目前的光动力治疗咬口器具有一个或多个安全特性，可防止使用者用高强度的不可见光而伤害自己。在一个实现中，安全特性是基于调节光源的亮度390-700nm波长以外的光组件的基于传感器的输入设备，或包括其他光源的发光光谱中的可见光390-700nm生成自然和活跃的使眼睛产生厌恶反应的明亮的光。该设备还可以配置为一旦从目标分子固有的处理区域检测到目标波段，就从低功率状态转向高功率状态。一些实施例利用780–815nm光作为主要的激活光，明亮的白光作为护眼光。
在一些实施例中，设备被配置为从低功率切换到高功率只有通过传感器检测到目标区域的荧光辐射，才能对辐射进行处理，从而保护眼睛和其他组织免受不必要的辐射。
缩写注释
LED 发光二极管
PDT 光动力处理
NIR 近红外光谱近红外(光)
ICG 吲哚菁绿
应用列表
专利文献
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US6616447 B1
US8371853 B2
US8241035 B2
US7354448 B2
US9572645 B2
US8215954 B2

Claims (28)

1.一种用于对口腔内表面进行抗菌处理的咬口器，所述咬口器包括:
-本体，该本体由导光材料制成，所述本体包括：
o面部外表面和舌外表面，和
o面部内表面和舌内表面，分别适配于朝向牙齿的面部面和牙齿的舌面，
-光源，附接于所述本体，并适配于传递光至牙齿的表面，
其中
-将所述光源位于或耦合至至少一个所述表面，并适配于传递所述光经由所述内表面至所述牙齿的面部面和牙齿的舌面，其中部分光适配于从面部侧传送穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。
2.根据权利要求1所述的咬口器，其中，
-所述本体还包括水平内表面，朝向牙齿的切缘和/或咬合水平面，以及
-所述光源适配于传递部分所述光经由所述水平内表面至所述牙齿的水平面。
3.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体包括所述面部内表面和舌内表面，以及可选地所述水平内表面，分别对应于上下牙齿的表面，并且所述光源适配于同时传递光至所述上下牙齿的至少四个表面，优选地至所述上下牙齿的全部六个表面。
4.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述内表面中的至少一个为至少部分扩散表面，且所述外表面中的至少一个为部分反射表面。
5.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，最接近所述光源的一个表面或多个表面是部分反射的，以引导光朝向所述咬口器的所述本体的其他部分，并实现光在处理表面上的分布。
6.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，更接近所述光源的所述本体的面部内表面或舌内表面为部分反射表面，以在牙齿的面部内表面和牙齿的舌内表面之间均匀地传播光。
7.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，从所述本体的内部观察，所述本体的外表面的至少部分是反射的。
8.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体包括反射部分，所述反射部分具有倾斜轮廓，且所述反射部分位于所述本体与所述光源相对的一侧，用于将光指向牙齿与所述光源相对一侧的所述牙齿的内表面。
9.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体具有与所述牙弓相对应的外形。
10.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体由多个导光模块组成，将所述导光模块以所述牙弓的形状依次放置。
11.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述光源包括一个或多个LED光源，例如LED阵列或LED条，所述LED阵列或所述LED条置于并以所述本体的面部和/或舌外表面的形状排列。
12.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述光源置于所述本体的所述面部外表面。
13.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中所述光源置于所述本体的所述舌外表面。
14.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体具有U-形横截面或H-形横截面，其能够在一条或两条牙齿现上分别覆盖所述牙齿的水平面和所述牙齿的两垂直面。
15.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述光源和所述本体配置为向所述牙齿发射30至1000mW/cm2的平均功率密度。
16.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述光源适配于传递光穿过所述本体的所述舌外表面至所述舌部。
17.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述本体和所述光源至少部分地由具有所述牙弓形状的壳体封装。
18.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，包括至少一个传感器，如光学传感器，用于测量口腔内组织对所述光学传感器发出的光的响应或口腔内剂对所述光学传感器发出的光的响应，例如在处理区域中活性成分的光漂白或活性成分的数量。
19.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，包括在口腔内定位时，用于机械振动所述本体的装置(means)。
20.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述光源适配于发射至少一个不可见波段的光，例如780-815nm波段。
21.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，包括：
口腔内传感器；和
用于基于所述口腔内传感器的输入，调节所述光源在至少一个波段上的输出功率的装置，特别地在至少一个不可见波段上的输出功率的装置。
22.根据权利要求21所述的咬口器，其中，所述用于调节光源输出功率的装置适配于响应所述口腔内传感器对特定波段的检测，增加光源的功率输出。
23.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，配置为同时发射不可见处理光和可见安全光，所述可见安全光优选具有高的强度，足以引起眼睛的主动厌恶反应。
24.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，其中，所述导光材料包括透明聚合物材料，特别地选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和丙烯酸聚合物的聚合物材料。
25.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，所述导光材料的折射率等于或大于约1.4，特别地所述导光材料的折射率为约1.4至约1.7。
26.根据前述任一项权利要求所述的咬口器，包括：
-本体，该本体由导光材料制成，所述本体包括一个或多个按照U-形牙弓排列的H-形元件，所述本体全部或部分覆盖有生物兼容的盖；
-多个光源，附接于所述本体上，所述本体适配于传递光至牙齿表面，其中所述光源放置在导光件的面部外表面与颊部内表面之间，并与H-形导光元件光学耦合；和
-所述光源包括LED，在面部内表面和舌内表面处，所述LED耦合H-形元件的最大辐照度变化为最大±90％或更小，优选为±60％或更小，例如±30％或更小。
27.一种在口腔内光动力处理咬口器中传递光的方法，所述咬口器包括本体，该本体由导光材料制成，且所述咬口器包括面部外表面和舌外表面，以及面部内表面和舌内表面，所述面部内表面和舌内表面分别适配于朝向牙齿的面部面和牙齿的舌面，以将目标光指向穿过所述内表面，其中所述方法包括：
-提供穿过所述本体的至少一个外表面进入所述本体的光，
-传导部分所述光至所述面部内表面，并且传导部分所述光至所述舌面，以使至少部分所述光在离开所述本体之前从面部侧传送穿过所述本体至舌侧，或反之亦然。
28.一种口腔内光动力处理方法，包括:
-在牙齿表面上提供至少一种光活性剂；
-将根据权利要求1-26中的任一项所述的咬口器置于口腔中，以使所述面部内表面和舌内表面分别朝向牙齿的面部面和牙齿的舌面；和
-在所述咬口器内传递光，并传递至所述牙齿的面部面和舌面，特别是根据权利要求27所述的方法。
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