WO2023143839A1 - Vorrichtung und verfahren zur erfassung von biofilm im mundraum - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur erfassung von biofilm im mundraum Download PDF

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WO2023143839A1
WO2023143839A1 PCT/EP2022/087350 EP2022087350W WO2023143839A1 WO 2023143839 A1 WO2023143839 A1 WO 2023143839A1 EP 2022087350 W EP2022087350 W EP 2022087350W WO 2023143839 A1 WO2023143839 A1 WO 2023143839A1
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camera
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Andrei SHMELEV
Bernhard Rieder
Bernhard Moritz PICHLER
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epitome GmbH
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    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30036—Dental; Teeth

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting biofilm in the oral cavity.
  • this also includes electric toothbrushes with oscillating or vibrating bristle heads.
  • oral irrigators are known, in which plaque is intended to be removed via injected liquids. With toothbrushes, the possibility of error by the user is almost unlimited. In the case of the known oral irrigators, the performance had to be significantly reduced compared to old designs, since excessive liquid jet damage was caused to the gums. The oral irrigators, which do not damage, do not really clean either.
  • intraoral camera units it is known to use intraoral camera units to record optically recognizable conditions in the oral cavity.
  • solutions for intraoral camera units that are currently available on the market are too large to be used without further ado and also in the end user area.
  • the very close wavelength spectrum of the exciting and emitted light leads to a signal-to-noise ratio that is too low to ensure reliable detection. Reflections that occur due to focused lighting solutions and blurred images from the camera unit are currently only compensated for by a greater distance from the tooth to the sensor unit in the intraoral cameras on the market.
  • the object of the invention is to detect biofilm efficiently and in a space-saving manner in order to make parallel or subsequent cleaning more effective.
  • Another object is to provide a method for detecting biofilm.
  • biofilm is first made optically recognizable and then recorded according to location and intensity (amount).
  • the corresponding data consisting of the coordinates in the oral cavity and possibly an intensity/amount/layer thickness, can a) be stored and transferred to a cleaning device in order to enable targeted cleaning; b) stored and compared to previous readings or subsequent readings to document cleaning progress; c) stored and made available for therapeutic purposes, in particular anamnesis and analysis.
  • a sensor unit of a biofilm visualization device which after insertion into the oral cavity is passed over the teeth and thereby detects biofilm using a contrast medium and transmits the exact position and layer thickness, if necessary, etc. to the device.
  • the device consists of a handpiece, which can have a display on the side facing away from the user.
  • a mouthpiece On the side facing the user is a mouthpiece that is inserted into the oral cavity and guides the sensor unit over the teeth.
  • the method provides for the teeth to be stained with a fluorescein-based dye before detection.
  • the mouthpiece has at least one camera unit with a camera.
  • the camera unit alone has the dimensions 1x1x2.7 mm and the entire sensor unit, including a protective glass, PCB, filter and camera holder, has a diameter of 8 mm and a height of 3.8 mm. With these dimensions, the unit can be easily guided into an oral cavity.
  • an optical long-pass filter is preferably placed directly in front of the camera, which ideally has a limit wavelength of 480 nm to 530 nm and in particular around 510 nm and cuts off signals below it.
  • a band pass or short pass filter can be placed in front of the LEDs illuminating the area to be detected to limit/focus the wavelength spectrum of the LEDs.
  • a diffuser in particular in the form of a diffuser film, can be present between the PCB and the protective glass.
  • a polarizer and in particular a circular polarizer can be arranged in front of the LEDs and camera in order to minimize reflections.
  • long-pass filter short-pass filter
  • diffuser diffuser
  • polarizer polarizer
  • the device or the device itself can additionally have biometric security functions.
  • biometric security functions For example, it can be provided that a face recognition is carried out via a built-in camera or a fingerprint recognition is carried out via a fingerprint sensor.
  • the odontogram is recorded via corresponding optical or mechanical pressure sensors.
  • Mechanical pressure sensors are, for example, a sensor field which is arranged in a mouthpiece in such a way that it points towards the tooth crowns when in use.
  • the resolution and thus the number of sensors in the sensor field is selected in such a way that the bite situation can be recorded very precisely. Since the shape of the tooth is individual and unique, biometric recording can be carried out reliably by recording the tooth areas acting on the sensor surface.
  • the device can only be released and used by the intended user or by several users Users (possibly with different mouthpieces) the respective data are determined, forwarded and stored only for the recognized user.
  • the invention thus relates in particular to a device for optically detecting biofilm in the oral cavity, with at least one sensor unit being present, with the sensor unit having a camera whose optical detection range points into a recording space of the device, which is used to record surfaces that are detected shall be.
  • an optical long-pass filter is arranged in front of the camera, in particular directly in front of it, which preferably has a limit wavelength of 480 nm to 530 nm and in particular approximately 510 nm and cuts off signals below it.
  • the sensor unit has at least one LED for the purpose of illuminating a surface to be detected.
  • a development provides that a bandpass or shortpass filter is arranged in front of the at least one LED in order to limit/focus the wavelength spectrum of the at least one LED.
  • a development provides that at least one LED has a spectrum of 450-500 nm.
  • a further development provides for a diffuser or a polarizer to be arranged in front of the optics of the camera in order to avoid reflections between a printed circuit board carrying the camera and/or the at least one LED and a protective glass.
  • a further development provides for a basic camera housing to be arranged on the circuit board in the area of the at least one LED, which, for example, reaches through the circuit board in the area of a reach-through opening, the basic camera housing being tubular with a first opening facing a surface to be detected and a diametrically opposite opening second opening, wherein the camera body is designed to rest on the protective pane with an end wall delimiting the first opening.
  • the detection head is constructed in the manner of a bridge, approximately in an inverted U-shape, with a base region and two legs extending therefrom.
  • the detection head is preferably designed in one piece and in particular the base area and the legs are designed in one piece with common walls.
  • a development provides that the base area and the legs are hollow and form one or more chambers for accommodating one or more sensor units and any necessary cabling, holding devices and the like.
  • a further development provides that the base area and the legs between them delimit a receiving space which serves to receive teeth, the receiving space correspondingly having an opening towards a tooth to be detected and one opening each on the side.
  • the receiving space is delimited by essentially flat inner walls of the legs and an inner wall of the base area running essentially orthogonally thereto, with the legs also having outer walls extending from the outer edges of the inner walls delimiting the openings, which extend into the outer wall of the base area go over wherein the outer walls are curved, so that the inner walls and the outer walls form or limit the one or more chambers.
  • the base area pointing away from the legs or pointing away from the receiving space, has on or in its outer wall, in particular, a cylindrical connection area, with the cylindrical connection area having an essentially round opening which is delimited by a peripheral edge, with an the peripheral edge is formed a projection which forms a rotation stop.
  • a development provides that the detection areas of the sensor units in the legs point diametrically opposite one another into the receiving space and the detection area of the sensor unit in the base area points orthogonally to the opening in the receiving space.
  • the receiving area has a cylindrical opening which, in the assembled state, is directed towards a row of teeth to be examined, with a rotary bearing being arranged in the opening in such a way that the cylindrical connection area is hereby rotatably mounted within the cylindrical opening, with the cylindrical connection area protrudes with its opening first into the opening.
  • the sensor units have electrical lines which are routed through the chambers of the legs or the base area and the cylindrical connection area, with the sensor units being connected via the electrical lines to a power source within the handpiece and recorded image data or Coordinates or other data recorded by the cameras are thereby forwarded and either stored in the handpiece, processed or fed to further processing via suitable means for transmission, in particular a radio network or, when the handpiece is plugged into a base station, a conductive connection.
  • a development provides that storage media are present in the device, which can be exchanged if necessary, in particular memory cards.
  • a development provides that the electrical lines are dimensioned in such a way that the detection head can rotate within the device without the lines being overstretched.
  • a further development provides that, in order to set a sufficient distance between the cameras, in particular in the legs, from the surface to be recorded, and also ensure good guidance of the user when detecting the surfaces, spacer and guide elements are arranged, the spacer and guide elements being arranged in particular in the transition area from the inner walls to the outer walls.
  • a development provides that the guide elements extend into the receiving space, so that the guide elements bear against the outside and inside of the teeth.
  • the guide elements are made of a particularly biologically harmless material such as rubber or soft plastic or silicone.
  • a development provides that the guide elements can be designed to be exchangeable.
  • a further development provides that the guide elements are arranged adjacent to the receiving space or to the outer edges of the limbs on the outer walls of the limbs, either extending slightly outwards and then into the area of the receiving space or with free ends directly from the outer walls in extend the recording space.
  • optical long-pass filter is placed in front of the camera, which has a limit wavelength of 480 nm to 530 nm and in particular about 510 nm and cuts off signals below that.
  • a further development provides that a band-pass or short-pass filter is placed in front of the LED in order to limit/focus the wavelength spectrum of the LED.
  • a further development provides that a diffuser or a polarizer is arranged between the printed circuit board and the protective glass.
  • Another aspect of the invention relates to a method for detecting biofilm in the oral cavity using at least one sensor unit, the sensor unit having a camera which is directed with its optical detection range into a recording space of the device, which is arranged around surfaces that are detected should be.
  • a further development provides that an optical long-pass filter is arranged directly in front of the camera, which preferably has a limit wavelength of 480 nm to 530 nm and in particular approximately 510 nm and cuts off signals below this.
  • a development provides that at least one LED is used for the purpose of illuminating a surface to be detected.
  • a further development provides for an image analysis to be carried out comprising at least the following steps: segmentation of the tooth surface area (of an individual tooth or all visible teeth or partial sections of teeth) from other oral units, in particular gums and background, analysis of the area covered with biofilm and others oral features on the tooth surface such as demineralized areas, caries, fillings, calculus.
  • a development provides that trained pattern recognition is used.
  • the self-learning system soft preferably comprises a neural network, is given for learning.
  • a development provides that when the self-learning system has been given enough images with corresponding additional data and markings for learning, the system is able to mark new images of teeth independently in such a way that the tooth areas can be distinguished from non-tooth areas.
  • FIG. 1 a sensor unit according to the invention in a highly schematic section
  • FIG. 2 a detection head according to the invention with sensor units in a highly schematic section;
  • FIG. 4 the device according to FIG. 3 in a perspective view
  • FIG. 5 the device according to FIG. 3 in an enlarged perspective view of the detection head
  • FIG. 6 an embodiment of the detection head with guide elements in a first embodiment in a perspective view
  • FIG. 7 the detection head according to FIG. 6 with guide elements in a further one
  • FIG. 9 the detection head with its housing in a schematic perspective view
  • FIG. 10 a sectioned half of the detection head in a perspective view
  • FIG. 12 the arrangement according to FIG. 11 in an orientation corresponding to a
  • FIG. 13 the arrangement according to FIG. 12 in a partially sectioned view
  • FIG. 1 shows a sensor unit 1 according to the invention.
  • the sensor unit 1 has a printed circuit board 2 on which at least one LED 3 is arranged for the purpose of illuminating a surface to be detected.
  • a basic camera housing 4 is arranged in the area of the LED 3 and, for example, reaches through the printed circuit board 2 in the area of a reach-through opening 5 .
  • the basic camera housing 4 is shown as cylindrical, but it can also have any other shape in cross section.
  • the basic camera housing 4 is tubular with a first opening 6 facing an object to be examined and a second opening 7 diametrically opposite.
  • An optical filter 10 is preferably present between the protective pane 9 and the end wall 8 .
  • the actual camera unit 11 is arranged inside the basic camera housing 4 .
  • the camera unit 11 is, for example, a NanEye Module C or NanEye Module M camera from AMS AG or a comparable miniaturized camera.
  • it is a camera with a digital output, which is particularly suitable for endoscopy, for example.
  • the camera has dimensions of 1 ⁇ 1 ⁇ 2.7 mm, as a result of which the entire sensor unit 1 has a diameter of 8 mm and a height of 3.8 mm, for example, and is therefore very small.
  • the camera is designed in particular as a wide-angle camera and can cover a field of 120°.
  • the camera unit 11 can also be arranged directly on or on the printed circuit board 2 .
  • FIG. 2 shows a detection head 15 which, as will be shown later, is designed to be guided over teeth and adjacent gums in order to detect the biofilm situation.
  • the detection head 15 is constructed in the manner of a bridge, approximately in the form of an inverted egg, with a base region 16 and two legs 17 extending therefrom.
  • the detection head 15 is preferably formed in one piece and in particular the base area 16 and the legs 17 are formed in one piece by common walls.
  • the base area 16 and the legs 17 are hollow and form one or more chambers 18 for accommodating one or more sensor units 1 and any necessary cabling, holding devices and the like.
  • An approximately rectangular or trapezoidal receiving space 19 is delimited between these areas 16, 17 by the base region 16 and the legs 17, which is used to receive teeth, with the receiving space 19 correspondingly having an opening 20 towards a tooth to be detected and an opening 20 on each side Opening 21 has.
  • the receiving space 19 is delimited by essentially flat inner walls 22 of the legs 17 and an inner wall 23 of the base region 16 running essentially orthogonally thereto.
  • the limbs 17 also have outer walls 25 which extend from the outer edges 24 of the inner walls 22 delimiting the openings 20 , 21 and which merge into the outer wall 26 of the base region 16 .
  • the outer walls are arched, so that the inner walls 22, 23 and the outer walls 25, 26 form or delimit one or more chambers 18.
  • the base area 16 has an in particular cylindrical connection area 27 on or in its outer wall 26 pointing away from the legs 22 or the receiving space 19 .
  • the cylindrical connection area 27 accordingly has an essentially round opening 28 which is delimited by a peripheral edge 29 .
  • a projection 30 is formed on the peripheral edge 29, which forms a rotary stop, as will be explained later.
  • a sensor unit 1 Opposite the cylindrical connection area 27 there is an opening 31 towards the receiving space 19, a sensor unit 1 being arranged in the opening 31 in the chamber 18, the sensor unit 1 being arranged in such a way that the protective glass 9 covers the opening 31 and accordingly the detection area of the camera protrudes into the recording space 19 .
  • the legs 17 also have openings 31 which are directed towards the receiving space 19 and accordingly a sensor unit 1 is arranged there, the respective protective glasses 9 also closing off the openings 31 to the receiving space 19 and the sensor units being arranged inside the chamber 18 .
  • the detection areas of the sensor units 1 in the legs 17 protrude diametrically opposite into the receiving space 19 and the detection area of the sensor unit 1 in the base area 16 orthogonally thereto to the opening 20 and pointing into the receiving space 19.
  • FIG 3 the complete device 32 for detecting biofilm is shown in its working condition.
  • the device 32 has a handpiece 33 and a detection attachment 34 with an elongate-cylindrical carrier 35 which has a receiving area 37 for the detection head 15 at a free end 36 .
  • the overall appearance of the device 32 is thus similar to that of a conventional electric toothbrush, so that users are easily able to operate such a device, since the feel is not unfamiliar.
  • the receiving area 37 ( Figure 8) has a cylindrical opening 38 which, in the mounted state, is directed towards a row of teeth to be examined, with a rotary bearing 39 being arranged in the opening 38 in such a way that the cylindrical connecting area 27 can be rotated within the cylindrical opening 38 is mounted, wherein the cylindrical connection area 27 protrudes with its opening 28 in front into the opening 38 .
  • the sensor units 1 have electrical lines 40 which run through the chambers 18 of the legs 22 or the base area 16, the cylindrical connection area
  • the sensor units 1 are connected to a power source within the handpiece 33 via the electrical lines 40 .
  • the recorded image data or coordinates or other data recorded via the camera units 11 are thereby forwarded and either stored in the handpiece 33 or via suitable means of transmission, in particular a radio network or a conductive connection when the handpiece is plugged into a base station. sent for further processing.
  • corresponding storage media can be present in the device 32, which can be exchanged if necessary, for example memory cards on which the corresponding data are stored in order to then be able to process them further.
  • the electrical lines are dimensioned in such a way that the detection head 15 can be rotated within the device 32 without the lines being overstretched, the projection 30 on the peripheral edge 29 of the opening being used for this purpose
  • a possible rotation is thus limited to, for example, 320°, as a result of which it is possible to pick up the branches of the jaw without having to uncomfortably twist or pivot the handpiece 33 .
  • a rotation of about 210° is already sufficient, so that when the detection starts in the incisor area and the teeth are scanned ( Figures 3 - 5) from the incisor area to one molar area and back to the other molar area, the detection head 15 can be guided along the teeth accordingly .
  • rotation beyond 180° is also possible.
  • Distance and guide elements 42 can be arranged (FIGS. 6, 7) to set a sufficient distance between camera units 11, particularly in legs 17, and to ensure good guidance of the user when recording the surfaces.
  • the spacer and guide elements 42 are arranged in particular in the transition area from the inner walls 22,23 to the outer walls 25,26.
  • the guide elements 42 can extend into the receiving space 19 and a little in the direction of the opening 21, so that the guide elements 42 rest on the outside or inside of the teeth.
  • the guide elements 42 can be made from a particularly biologically harmless material, such as rubber or soft plastic or silicone, whereby the guide elements 42 can also be designed to be replaceable, on the one hand, in order to be adapted to individual tooth conditions and tooth geometries, but also to check them after wear or exchanged for hygienic reasons.
  • a particularly biologically harmless material such as rubber or soft plastic or silicone
  • the guide elements 42 are arranged adjacent to the receiving space 19 or to the outer edges 24 of the limbs 17 on outer walls 25 of the limbs 17 and extend from these either a little outwards and then in the area of the receiving space 19 or extend with free ends 43 directly from the outer walls into the receiving space 19.
  • the optical long-pass filter 10 is placed directly in front of the camera unit 11, which ideally has a cut-off wavelength of 480 to 530 nm and in particular around 510 nm and cuts off signals below it. Additionally (not shown) a band pass or short pass filter may be placed in front of the LEDs 3 to limit/focus the wavelength spectrum of the LEDs. It can also be advantageous to also install LEDs with a different spectrum in addition to the LEDs in the range from 450 to 500 nanometers.
  • the device 32 comprising the handpiece 33 and the detection attachment 34 with the detection head 15, is arranged in an oral cavity such that the distance from the sensor unit 1 to the tooth surface varies between 1 and 5 mm. Detection is easily possible within this variation range.
  • the corresponding guide elements 42 help here, which, if necessary, set a minimum distance or maximum distance in interaction with one another.
  • three sensor units are arranged in the detection head 15 in order to be able to detect a half of a set of teeth in one go without interruption or removal.
  • the detection head can also be H-shaped, i.e. doubled, so that two openings 20 are diametrically opposed. In this way, both the lower and the upper half of the jaw can be recorded at the same time.
  • a stationary device instead of a device 32 with a handpiece 33, which is arranged stationary, for example in the professional field, i.e. at dentists and the patient is positioned for the purpose of anamnesis or preparation for professional tooth cleaning in a similar way to an X-ray machine and the stationary facility then carries out the recording.
  • the device 32 can also be designed without a handpiece 33 and accordingly only be held in the mouth.
  • FIGS. A further embodiment of the sensor units 1 according to the invention on a common flexible printed circuit board (PCB) 44 is shown in FIGS.
  • the sensor units 1 are arranged directly on the common printed circuit board 44 .
  • at least one LED 3 each is arranged around the basic camera housing 4 or, in the case of an SMD version, around the camera unit 11 , which are arranged directly on the printed circuit board 44 .
  • the sensor units themselves can be arranged on a support structure 45 of the flexible circuit board 44 in such a way that the circuit board 44 has sufficient rigidity for the support function in this area and can also be easily installed.
  • the camera main body 4 is arranged on the circuit board 44 so that there is no opening. Otherwise, the design of the sensor unit corresponds to the previously mentioned embodiment.
  • a common conductor strip 46 extends, for example, from the central sensor unit 1 and accordingly leads (not shown) through the chamber 18 of the base area 16 , the cylindrical connection area 27 and the receiving area 37 .
  • the method according to the invention provides for the oral sensor unit to be used both before and after tooth cleaning.
  • the oral biofilm is wetted with fluorescein (or a comparable dye) in the entire oral cavity.
  • this can be done entirely manually by first rinsing the teeth with a liquid containing fluorescein or another transport medium for the dye (toothpaste, mouthwash, etc.).
  • a solution for coloring the biofilm can also be introduced into the oral cavity in a last step for a measurement after cleaning and excess liquid drained off.
  • the device according to the invention is then guided over the teeth either manually or fully automatically. At least 3 images (inside, occlusal surface, outside) are preferably recorded for each tooth. The amount and localization of biofilm (and other oral features) per tooth is then determined in the subsequent image analysis.
  • the device or the device itself can additionally have biometric security functions. For example, provision can be made for face recognition via an installed camera or fingerprint recognition via a fingerprint sensor is carried out. In addition, it can be provided that the odontogram is recorded via corresponding optical or mechanical pressure sensors.
  • Mechanical pressure sensors are, for example, a sensor field which is arranged in a mouthpiece in such a way that it points towards the tooth crowns when in use.
  • the resolution and thus the number of sensors in the sensor field is selected in such a way that the bite situation can be recorded very precisely. Since the shape of the tooth is individual and unique, biometric recording can be carried out reliably by recording the tooth areas acting on the sensor surface.
  • the device can only be released and used by the intended user or, in the case of several users (possibly with different mouthpieces), the respective data is only determined, forwarded and stored for the recognized user.
  • a standardized image of the dentition can be generated, which has a schematic image.
  • This information can then be made available to the user in a wide variety of ways.
  • the method according to the invention provides in particular for carrying out an image analysis comprising at least the following steps:
  • biofilm smoldering analysis is used to distinguish areas covered with biofilm from uncovered tooth areas.
  • a trained pattern recognition is preferably used here.
  • recorded images are analyzed manually by manually marking the area of the image that is to be assigned to the tooth.
  • the self-learning system which preferably includes a neural network, for learning, together with other information, such as the camera position and/or tooth position.
  • the system is able to mark new images of teeth independently in such a way that the tooth areas can be distinguished from non-tooth areas.
  • the advantage of the invention is that a method and device are created with which biofilm in the oral cavity can be detected in a simple and comprehensible manner and thus provides data that enables targeted cleaning by appropriate cleaning devices.
  • image files and/or coordinate files are generated, which can be further processed in a cleaning device for the purpose of positioning and/or controlling the intensity and/or controlling the duration of a cleaning.
  • connection cables 42 spacer and guide elements

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Biofilm im Mundraum, wobei zumindest eine Sensoreinheit vorhanden ist, wobei die Sensoreinheit eine Kamera aufweist, welche mit ihrem optischen Erfassungsbereich in einen Aufnahmeraum der Vorrichtung weist, der der Aufnahme von Oberflächen dient, die detektiert werden soll.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Biofilm im Mundraum
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Biofilm im Mundraum.
Biofilm im Mundraum und insbesondere Plaque stellt eine verbreitetes und bekanntes Problem dar. Mittlerweile gibt es unzählige Verfahren und Vorrichtungen mit der Absicht, Plaque zu entfernen.
Hierzu zählen neben manuellen Zahnbürsten mit besonderen Borsten profi len auch elektrische Zahnbürsten mit oszillierenden oder vibrierenden Borstenköpfen. Zudem sind die unterschiedlichsten Mundduschen bekannt, bei denen über eingedüste Flüssigkeiten Plaque entfernt werden soll. Bei den Zahnbürsten ist die Fehlermöglichkeit durch den Anwender nahezu unbegrenzt. Bei den bekannten Mundduschen musste die Leistung gegenüber alten Entwürfen deutlich heruntergefahren werden, da bei einem zu starken Flüssigkeitsstrahl erhebliche Schädigungen des Zahnfleisches verursacht wurden. Die Mundduschen, die nicht schädigen reinigen aber auch nicht wirklich.
Zudem ist es bekannt, über intraorale Kameraeinheiten optisch erkennbare Zustände im Mundraum zu erfassen. Momentane am Markt erhältliche Lösungen intraoraler Kameraeinheiten sind jedoch zu groß, um ohne weiteres und auch im Endanwenderbereich eingesetzt zu werden.
Es ist zudem bekannt Zähne mit UV/blauem (~405 nm) Licht zu beleuchten, um auf frühe Karies, Risse im Zahn und Sekundärkaries zu überprüfen. Das Kontrastmittel Fluorescein hat eine Fluoreszenz mit der stärksten Intensität bei em = 520 bis 530 nm, wenn es mit Licht ex = 465 bis 490 nm angeregt wird. Das sehr eng zusammenliegende Wellenlängenspektrum des anregenden und emittierten Lichts führt bei standardmäßigen intraoral Kameraeinheiten zu einem zu geringen Signal-to-Noise Verhältnis, um ein sicheres Detektieren zu gewährleisten. Auftretende Reflexionen durch fokussierte Beleuchtungslösungen und unscharfe Bilder der Kameraeinheit werden bei am Markt befindlichen interoralen Kameras zurzeit nur durch eine größere Distanz von Zahn zu Sensoreinheit kompensiert. Aufgabe der Erfindung ist es, Biofilm effizient und platzsparend zu erfassen, um eine parallele oder nachfolgende Reinigung effektiver zu gestalten.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist eine weitere Aufgabe ein Verfahren zum Erfassen von Biofilm zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 31 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird zunächst Biofilm (Plaque) optisch erkennbar gemacht und anschließend nach Ort und Intensität (Menge) erfasst. Die entsprechenden Daten, bestehend aus den Koordinaten im Mundraum und ggf. einer Intensität/Menge/Schichtdicke, können a) gespeichert und an eine Reinigungsvorrichtung transferiert werden, um eine gezielte Reinigung zu ermöglichen; b) gespeichert und mit früheren Erfassungen oder nachfolgenden Erfassungen verglichen werden, um einen Reinigungsfortschritt zu dokumentieren; c) zu therapeutischen Zwecken, insbesondere Anamnese und Analyse, gespeichert und zur Verfügung gestellt werden.
Erfindungsgemäß wird eine Sensoreinheit eines Biofilm-Visualisierungs-Gerätes vorgeschlagen, welche nach dem Einführen in die Mundhöhle über die Zähne geführt wird und dabei Biofilm mit Hilfe eines Kontrastmittels detektiert und die genaue Position und ggf. Schichtdicke etc. an das Gerät übermittelt.
Hierzu besteht das Gerät aus einem Handstück, welches an der anwenderabgewandten Seite ein Display aufweisen kann. Auf der anwenderzugewandten Seite befindet sich ein Mundstück, das in die Mundhöhle eingeführt wird und die Sensoreinheit über die Zähne führt.
Das Verfahren sieht vor, dass die Zähne vor dem Detektieren mittels eines auf Fluorescein basierenden Farbstoffes eingefärbt werden.
Das Mundstück weist zumindest eine Kameraeinheit mit einer Kamera auf. Die Kameraeinheit allein hat beispielsweise die Dimensionen 1x1x2, 7 mm und die gesamte Sensoreinheit, inklusive eines Schutzglases, PCB, Filter und Kamerahalter, einen Durchmesser von 8 mm und eine Höhe von 3,8 mm. Mit diesen Abmessungen ist die Einheit in einen Mundraum gut führbar.
Um ein gutes Signal-to-Noise Ratio zu gewährleisten ist vorzugsweise direkt vor der Kamera ein optischer Langpassfilter platziert, der im Idealfall eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm hat und Signale darunter abschneidet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bandpass- oder Kurzpassfilter vor den LEDs, welch den zu erfassenden Bereich beleuchten, platziert werden, um das Wellenlängenspektrum der LEDs zu begrenzen/fokussieren.
Um Reflektionen, welche die Aufnahme und Auswertung des Biofilmes negativ beeinflussen können, zu reduzieren, kann zwischen PCB und dem Schutzglas ein Diffusor, insbesondere in Form einer Diffusor-Folie vorhanden sein.
Weiter kann ein Polarisator und insbesondere Zirkularpolarisator vor den LEDs und Kamera angeordnet sein, um Reflektionen zu minimieren.
Die vorgenannten Maßnahmen Langpassfilter, Kurzpassfilter, Diffusor, Polarisator können einzeln oder in jeder Kombination miteinander verwirklicht sein.
Das Gerät bzw. die Vorrichtung selbst kann zusätzlich über biometrische Sicherungsfunktionen verfügen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass über eine eingebaute Kamera eine Gesichtserkennung oder über einen Fingerabdrucksensor eine Fingerabdruckerkennung durchgeführt wird. Zudem kann es vorgesehen sein, dass Zahnschema über entsprechende optische oder mechanische Drucksensoren zu erfassen.
Bei mechanischen Drucksensoren handelt es sich zum Beispiel um ein Sensorenfeld welches in einem Mundstück so angeordnet ist, dass es in der Verwendung zu den Zahnkronen weist. Zudem ist die Auflösung und damit die Zahl der Sensoren im Sensorenfeld so gewählt, dass die Aufbisssituation sehr fein erfasst werden kann. Da die Zahnform individuell und einzigartig ist, kann über die Erfassung der auf der Sensorfläche einwirkenden Zahnbereiche eine biometrische Erfassung sicher durchgeführt werden.
Über alle genannten Methoden ist es möglich, dass entweder die Vorrichtung nur von dem vorgesehenen Verwender freigegeben und benutzt werden kann oder bei mehreren Verwendern (gegebenenfalls mit unterschiedlichen Mundstücken) die jeweiligen Daten nur für den erkannten Benutzer ermittelt, weitergeleitet und gespeichert werden.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Biofilm im Mundraum, wobei zumindest eine Sensoreinheit vorhanden ist, wobei die Sensoreinheit eine Kamera aufweist, welche mit ihrem optischen Erfassungsbereich in einen Aufnahmeraum der Vorrichtung weist, der der Aufnahme von Oberflächen dient, die detektiert werden soll.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass vor der Kamera, insbesondere direkt davor, ein optischer Langpassfilter angeordnet ist, der vorzugsweise eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm aufweist und Signale darunter abschneidet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Sensoreinheit zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche zumindest eine LED aufweist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Bandpass- oder Kurzpassfilter vor der zumindest einen LED angeordnet ist, um das Wellenlängenspektrum der zumindest einen LED zu begrenzen/fokussieren.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zumindest eine LED ein Spektrum von 450-500 nm hat.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest eine weitere LED mit einem anderen Spektrum vorhanden ist, insbesondere mit einem Weißlichtspektrum.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zur Vermeidung von Reflektionen zwischen einer die Kamera und/oder die zumindest eine LED tragenden Leiterplatte und einem Schutzglas vor der Optik der Kamera ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass im Bereich der zumindest einen LED ein Kameragrundgehäuse an der Leiterplatte angeordnet ist, welches beispielsweise die Leiterplatte im Bereich einer Durchgriffsöffnung durchgreift, wobei das Kameragrundgehäuse rohrartig ausgebildet ist mit einer ersten, einer zu detektierenden Fläche zuweisenden Öffnung und einer diametral gegenüberliegenden zweiten Öffnung, wobei mit einer die erste Öffnung begrenzenden Stirnwandung der Kameragrundkörper auf der Schutzscheibe aufliegend ausgebildet ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Vorrichtung aufeinanderfolgend ein Handstück und einen Erfassungsaufsatz mit einem länglich-zylindrischen Träger besitzt, wobei der an einem freien Ende ein Aufnahmebereich für einen Erfassungskopf angeordnet ist der den Erfassungskopf drehbar lagert.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Erfassungskopf brückenartig in etwa umgekehrt U- förmig ausgebildet ist mit einem Basisbereich und zwei davon abgehenden Schenkeln.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Erfassungskopf bevorzugt einteilig ausgebildet ist und insbesondere der Basisbereich und die Schenkel durch gemeinsame Wandungen einteilig ausgebildet sind.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Basisbereich und die Schenkel hohl ausgebildet sind und eine oder mehrere Kammern zur Aufnahme von einer oder mehreren Sensoreinheiten und ggf. notwendigen Verkabelungen, Halteeinrichtungen und dergleichen ausbilden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch den Basisbereich und die Schenkel zwischen diesen ein Aufnahmeraum begrenzt wird, welcher der Aufnahme von Zähnen dient, wobei der Aufnahmeraum zu einem zu erfassenden Zahn hin dementsprechend eine Öffnung und seitliche je eine Öffnung besitzt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Aufnahmeraum von im wesentlichen ebenen Innenwandungen der Schenkel und einer dazu im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Innenwandung des Basisbereichs begrenzt wird, wobei die Schenkel zudem von den die Öffnungen begrenzenden Außenkanten der Innenwandungen abgehende Außenwandungen auf, welche in die Außenwandung des Basisbereichs übergehen wobei die Außenwandungen dabei gewölbt ausgebildet sind, so dass die Innenwandungen und die Außenwandungen die eine oder mehrere Kammern ausbilden bzw. begrenzen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Basisbereich von den Schenkeln wegweisend bzw. dem Aufnahmeraum wegweisend an bzw. in seiner Außenwandung einen insbesondere zylindrischen Anschlussbereich aufweist, wobei der zylindrische Anschlussbereich eine im Wesentlichen runde Öffnung besitzt, welche von einer umlaufenden Kante begrenzt wird, wobei an der umlaufenden Kante ein Vorsprung ausgebildet ist, welcher einen Drehanschlag bildet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass dem zylindrischen Anschlussbereich gegenüberliegend eine Öffnung zum Aufnahmeraum hin ausgebildet ist, wobei in der Öffnung eine Sensoreinheit in der Kammer angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit derart angeordnet ist, dass das Schutzglas die Öffnung abdeckt und dementsprechend der Erfassungsbereich der Kamera in den Aufnahmeraum ragt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Schenkel über Öffnungen verfügen, welche zum Aufnahmeraum hin gerichtet sind und dementsprechend dort je eine Sensoreinheit angeordnet ist, wobei die jeweiligen Schutzgläser die Öffnungen zum Aufnahmeraum abschließen und die Sensoreinheiten innerhalb der Kammer angeordnet sind.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten in den Schenkeln diametral gegenüberliegend in den Aufnahmeraum und der Erfassungsbereich der Sensoreinheit in dem Basisbereich orthogonal hierzu zur Öffnung weisend in den Aufnahmeraum weisen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Aufnahmebereich eine zylindrische Öffnung besitzt, welche in montiertem Zustand zu einer zu untersuchenden Zahnreihe gerichtet ist, wobei in der Öffnung ein Drehlager derart angeordnet ist, dass der zylindrische Anschlussbereich hiermit innerhalb der zylindrischen Öffnung drehbar gelagert ist, wobei der zylindrische Anschlussbereich mit seiner Öffnung voran in die Öffnung hineinragt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Sensoreinheiten über elektrische Leitungen verfügen, welche durch die Kammern der Schenkel bzw. des Basisbereichs sowie den zylindrischen Anschlussbereich hindurchgeführt sind, wobei über die elektrische Leitungen die Sensoreinheiten einerseits mit einer Stromquelle innerhalb des Handstücks verbunden sind und erfasste Bilddaten bzw. Koordinaten oder andere Daten, die über die Kameras aufgenommen werden, hierdurch weitergeleitet und entweder im Handstück gespeichert, prozessiert oder über geeignete Mittel zur Übertragung insbesondere ein Funknetz oder beim Einstecken des Handteils in eine Basisstation eine leitende Verbindung einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass Speichermedien in der Vorrichtung vorhanden sein, welche gegebenenfalls tauschbar sind, insbesondere Speicherkarten.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die elektrischen Leitungen hierbei so dimensioniert sind, dass eine Drehung des Erfassungskopfes innerhalb der Vorrichtung möglich ist, ohne dass die Leitungen überdehnt werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass, um einen ausreichenden Abstand der Kameras insbesondere in den Schenkeln von der zu erfassenden Oberfläche einzustellen und zudem eine gute Führung des Benutzers bei der Erfassung der Oberflächen sicherzustellen, Abstandsund Führungselemente angeordnet sind, wobei die Abstands- und Führungselemente insbesondere im Übergangsbereich von den Innenwandungen zu den Außenwandungen angeordnet sind.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass sich die Führungselemente sich in den Aufnahmeraum hineinerstrecken, so dass die Führungselemente an den Außen- bzw. Innenseiten der Zähne anliegen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Führungselemente aus einem insbesondere biologisch unbedenklichen Material, wie Gummi oder Weichkunststoff oder Silikon ausgebildet sind.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Führungselemente austauchbar ausgebildet sein können.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass sich die Führungselemente benachbart zum Aufnahmeraum bzw. zu den Außenkanten der Schenkel an Außenwandungen der Schenkel angeordnet sind sich von diesen entweder ein Stück nach außen und dann in den Bereich des Aufnahmeraums oder sich mit freien Enden direkt von den Außenwandungen in den Aufnahmeraum erstrecken.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass vor der Kamera der optische Langpassfilter platziert ist, der eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm besitzt und Signale darunter abschneidet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Bandpass- oder Kurzpassfilter vor der LED platziert ist, um das Wellenlängenspektrum der LED zu begrenzen/fokussieren.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zwischen der Leiterplatte und dem Schutzglas ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Biofilm im Mundraum wobei zumindest eine Sensoreinheit verwendet wird, wobei die Sensoreinheit eine Kamera aufweist, welche mit ihrem optischen Erfassungsbereich in einen Aufnahmeraum der Vorrichtung gerichtet wird, der um Oberflächen herum angeordnet wird, die detektiert werden sollen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass direkt vor der Kamera ein optischer Langpassfilter angeordnet wird, der vorzugsweise eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm aufweist und Signale darunter abschneidet. Eine Weiterbildung sieht vor, dass zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche zumindest eine LED verwendet wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Bildanalyse umfassend zumindest die folgenden Schritte durchzuführen: Segmentierung des Zahnoberflächenbereichs (eines einzelnen Zahns oder aller sichtbaren Zähne bzw. Teilabschnitten von Zähnen) von anderen oralen Einheiten, insbesondere Zahnfleisch und Hintergrund, Analyse des mit Biofilm bedeckten Bereichs und weiterer oraler Merkmale auf der Zahnoberfläche wie demineralisierte Bereiche, Karies, Füllungen, Zahnstein.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine trainierte Mustererkennung verwendet wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die aufgenommenen Bilder manuell analysiert werden, indem die Fläche des Bildes, welche dem Zahn zuzuordnen ist, manuell markiert wird, wobei dies zusammen mit weiteren Informationen, wie der Kamera position und/oder Zahnposition, dem selbstlernenden System, weiches vorzugsweise ein neuronales Netz umfasst, zum Lernen gegeben wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass wenn dem selbstlernenden System genügend Bilder mit entsprechenden Zusatzdaten und Markierungen zum Lernen gegeben wurden, das System in der Lage ist, neue Bilder von Zähnen selbständig derart zu markieren, dass die Zahnbereiche von Nicht-Zahnbereichen zu unterscheiden sind.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
Figur 1: eine erfindungsgemäße Sensoreinheit in einem stark schematisierten Schnitt;
Figur 2: einen erfindungsgemäßen Erfassungskopf mit Sensoreinheiten in einem stark schematisierten Schnitt;
Figur 3: die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Handteil und Erfassungskopf, angeordnet im Bereich von Schneidezähnen in einer stark schematisierten Ansicht;
Figur 4: die Vorrichtung nach Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 5: die Vorrichtung nach Figur 3 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht auf den Erfassungskopf; Figur 6: eine Ausführungsform des Erfassungskopfes mit Führungselementen in einer ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 7: den Erfassungskopf nach Figur 6 mit Führungselementen in einer weiteren
Ausführungsform;
Figur 8: den Erfassungskopf in einem Aufnahmebereich des Erfassungsaufsatzes der
Vorrichtung angeordnetem Zustand;
Figur 9: den Erfassungskopf mit seinem Gehäuse in einer schematisierten perspektivischen Ansicht;
Figur 10: eine geschnittene Hälfte des Erfassungskopfes in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 11: eine weitere Ausführungsform mit drei auf einer flexiblen Leiterplatte (PCB) angeordneten Sensoreinheiten in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 12: die Anordnung nach Figur 11 in einer Orientierung entsprechend einer
Einbausituation;
Figur 13: die Anordnung nach Figur 12 in einer teilgeschnittenen Ansicht;
Figur 14: die Anordnung nach Figur 13 in einer weiteren teilgeschnittenen Ansicht.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 1 gezeigt. Die Sensoreinheit 1 besitzt eine Leiterplatte 2 auf der zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche zumindest eine LED 3 angeordnet ist.
Im Bereich der LED 3 ist ein Kameragrundgehäuse 4 angeordnet, welches beispielsweise die Leiterplatte 2 im Bereich einer Durchgriffsöffnung 5 durchgreift. Das Kameragrundgehäuse 4 ist in diesem Fall zylindrisch dargestellt, kann aber auch jede andere Form im Querschnitt aufweisen.
Das Kameragrundgehäuse 4 ist rohrartig ausgebildet mit einer ersten, einem zu untersuchenden Objekt zuweisenden Öffnung 6 und einer diametral gegenüberliegenden zweiten Öffnung 7. Mit einer die erste Öffnung 6 begrenzenden Stirnwandung 8 ist der Kameragrundkörper 4 auf einer Schutzscheibe 9 aufliegend ausgebildet. Zwischen der Schutzscheibe 9 und der Stirnwandung 8 ist vorzugsweise ein optischer Filter 10 vorhanden. Innerhalb des Kameragrundgehäuses 4 ist die eigentliche Kameraeinheit 11 angeordnet.
Die Kameraeinheit 11 ist beispielsweise eine Kamera NanEye Module C oder NanEye Module M der Firma AMS AG oder eine vergleichbare miniaturisierte Kamera. Insbesondere handelt es sich um eine Kamera mit einem digitalen Output, welche insbesondere zum Beispiel für Endoskopie geeignet ist.
Beispielsweise hat die Kamera die Dimension 1x1x2, 7 mm, wodurch die gesamte Sensoreinheit 1 beispielsweise einen Durchmesser von 8 mm und eine Höhe von 3,8 mm besitzt und hierdurch sehr klein aufgebaut ist.
Die Kamera ist insbesondere als Weitwinkelkamera ausgebildet und kann ein Feld von 120° abdecken.
Im Bereich der Öffnung 7 des Kameragrundgehäuses 4 kann eine umlaufende Dichtung 12 angeordnet sein, welche insbesondere als O-Ring ausgebildet ist und durch eine entsprechende umlaufende Nut 13 gestützt wird.
Anstelle der Anordnung der Kameraeinheit 11 innerhalb des Kameragrundgehäuses 4 kann die Kameraeinheit 11 auch direkt an bzw. auf der Leiterplatte 2 angeordnet sein.
In Figur 2 ist ein Erfassungskopf 15 gezeigt, welcher, wie später noch gezeigt werden wird, dazu ausgebildet ist, über Zähne und angrenzendes Zahnfleisch geführt zu werden, um die Biofilmsituation zu erfassen. Der Erfassungskopf 15 ist brückenartig in etwa umgekehrt Eiförmig ausgebildet mit einem Basisbereich 16 und zwei davon abgehenden Schenkeln 17.
Der Erfassungskopf 15 ist dabei bevorzugt einteilig ausgebildet und insbesondere sind der Basisbereich 16 und die Schenkel 17 durch gemeinsame Wandungen einteilig ausgebildet.
Der Basisbereich 16 und die Schenkel 17 sind hohl ausgebildet und bilden einen oder mehrere Kammern 18 zur Aufnahme von einer oder mehreren Sensoreinheiten 1 und ggf. notwendigen Verkabelungen, Halteeinrichtungen und dergleichen.
Durch den Basisbereich 16 und die Schenkel 17 wird zwischen diesen Bereichen 16, 17 ein in etwa rechteckiger oder trapezförmiger Aufnahmeraum 19 begrenzt, welcher der Aufnahme von Zähnen dient, wobei der Aufnahmeraum 19 zu einem zu erfassenden Zahn hin dementsprechend eine Öffnung 20 und seitliche je eine Öffnung 21 besitzt. Der Aufnahmeraum 19 wird von im wesentlichen ebenen Innenwandungen 22 der Schenkel 17 und einer dazu im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Innenwandung 23 des Basisbereichs 16 begrenzt.
Die Schenkel 17 weisen zudem von den die Öffnungen 20, 21 begrenzenden Außenkanten 24 der Innenwandungen 22 abgehende Außenwandungen 25 auf, welche in die Außenwandung 26 des Basisbereichs 16 übergehen. Die Außenwandungen sind dabei gewölbt ausgebildet, so dass die Innenwandungen 22, 23 und die Außenwandungen 25, 26 die eine oder mehrere Kammern 18 ausbilden bzw. begrenzen.
Der Basisbereich 16 besitzt von den Schenkeln 22 wegweisend bzw. dem Aufnahmeraum 19 wegweisend an bzw. in seiner Außenwandung 26 einen insbesondere zylindrischen Anschlussbereich 27 auf. Der zylindrische Anschlussbereich 27 weist dementsprechend eine im wesentliche runde Öffnung 28 auf, welche von einer umlaufenden Kante 29 begrenzt wird. An der umlaufenden Kante 29 ist ein Vorsprung 30 ausgebildet, welche einen Drehanschlag bildet wie später erläutert wird.
Dem zylindrischen Anschlussbereich 27 gegenüberliegend ist eine Öffnung 31 zum Aufnahmeraum 19 hin vorgesehen, wobei in der Öffnung 31 eine Sensoreinheit 1 in der Kammer 18 angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit 1 derart angeordnet ist, dass das Schutzglas 9 die Öffnung 31 abdeckt und dementsprechend der Erfassungsbereich der Kamera in den Aufnahmeraum 19 ragt.
Die Schenkel 17 verfügen ebenfalls über Öffnungen 31, welche zum Aufnahmeraum 19 hin gerichtet sind und dementsprechend dort je eine Sensoreinheit 1 angeordnet ist, wobei die jeweiligen Schutzgläser 9 auch die Öffnungen 31 zum Aufnahmeraum 19 abschließen und die Sensoreinheiten innerhalb der Kammer 18 angeordnet sind.
Dementsprechend ragen die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten 1 in den Schenkeln 17 diametral gegenüberliegend in den Aufnahmeraum 19 und der Erfassungsbereich der Sensoreinheit 1 in dem Basisbereich 16 orthogonal hierzu zur Öffnung 20 weisend in den Aufnahmeraum 19.
In Figur 3 ist die vollständige Vorrichtung 32 zum Erfassen von Biofilm in ihrem Arbeitszustand gezeigt. Die Vorrichtung 32 besitzt dabei ein Handstück 33 und einen Erfassungsaufsatz 34 mit einem länglich-zylindrischen Träger 35, der an einem freien Ende 36 einen Aufnahmebereich 37 für den Erfassungskopf 15 aufweist. Im gesamten Erscheinungsbild ähnelt die Vorrichtung 32 damit einer herkömmlichen elektrischen Zahnbürste, so dass Verwender ohne Weiteres in die Lage versetzt sind, ein solches Gerät zu bedienen, da die Haptik nicht ungewohnt ist.
Der Aufnahmebereich 37 (Figur 8) besitzt dabei eine zylindrische Öffnung 38, welche in montiertem Zustand zu einer zu untersuchenden Zahnreihe gerichtet ist, wobei in der Öffnung 38 ein Drehlager 39 derart angeordnet ist, dass der zylindrische Anschlussbereich 27 hiermit innerhalb der zylindrische Öffnung 38 drehbar gelagert ist, wobei der zylindrische Anschlussbereich 27 mit seiner Öffnung 28 voran in die Öffnung 38 hineinragt.
Die Sensoreinheiten 1 verfügen über elektrische Leitungen 40, welche entsprechend durch die Kammern 18 der Schenkel 22 bzw. des Basisbereichs 16, den zylindrischen Anschlussbereich
27 und den Aufnahmebereich 37 hindurchgeführt sind.
Über die elektrische Leitungen 40 sind die Sensoreinheiten 1 einerseits mit einer Stromquelle innerhalb des Handstücks 33 verbunden. Zudem werden die erfassten Bilddaten bzw. Koordinaten oder andere Daten, die über die Kameraeinheiten 11 aufgenommen werden, hierdurch weitergeleitet und entweder im Handstück 33 gespeichert oder über geeignete Mittel zur Übertragung, insbesondere ein Funknetz oder beim Einstecken des Handteils in eine Basisstation eine leitende Verbindung, einer Weiterverarbeitung zugeführt.
Zudem können entsprechende Speichermedien in der Vorrichtung 32 vorhanden sein, welche gegebenenfalls tauschbar sind, beispielsweise Speicherkarten, auf denen die entsprechenden Daten gespeichert werden, um sie anschließend weiter verarbeiten zu können.
Die elektrischen Leitungen sind hierbei so dimensioniert, dass eine Drehung des Erfassungskopfes 15 innerhalb der Vorrichtung 32 möglich ist, ohne dass die Leitungen überdehnt werden, wobei hierfür der Vorsprung 30 an der umlaufenden Kante 29 der Öffnung
28 des zylindrischen Anschlussbereiches als Drehanschlag dient. Damit wird eine mögliche Drehung auf beispielsweise 320° begrenzt, wodurch eine Aufnahme der Kieferäste, ohne das Handstück 33 unbequem verdrehen oder verschwenken zu müssen, möglich ist.
Insbesondere ist eine Drehbarkeit um etwa 210° schon ausreichend, so dass bei Beginn der Erfassung im Schneidezahnbereich und dem Überstreichen der Zähne (Figuren 3 - 5) vom Schneidezahnbereich zu einem Backenzahnbereich und zurück zum anderen Backenzahnbereich der Erfassungskopf 15 entsprechend an den Zähnen entlanggeführt werden kann. Um gegebenenfalls Unregelmäßigkeiten auszugleichen ist eine Drehung über 180° hinaus auch möglich. Um einen ausreichenden Abstand der Kameraeinheiten 11 insbesondere in den Schenkeln 17 von der zu erfassenden Oberfläche einzustellen und zudem eine gute Führung des Benutzers bei der Erfassung der Oberflächen sicherzustellen, können Abstands- und Führungselemente 42 angeordnet sein (Fig. 6, 7).
Die Abstands- und Führungselemente 42 sind insbesondere im Übergangsbereich von den Innenwandungen 22,23 zu den Außenwandungen 25,26 angeordnet.
Die Führungselemente 42 können sich dabei in den Aufnahmeraum 19 hineinerstrecken und ein Stück in Richtung zur Öffnung 21, so dass die Führungselemente 42 an den Außen- bzw. Innenseiten der Zähne anliegen.
Die Führungselemente 42 können hierbei aus einem insbesondere biologisch unbedenklichen Material, wie Gummi oder Weichkunststoff oder Silikon ausgebildet sein, wobei die Führungselemente 42 insbesondere auch austauchbar ausgebildet sein können, um einerseits an individuelle Zahnzustände und Zahngeometrien angepasst zu werden, aber auch um diese nach Verschleiß oder aus hygienischen Gründen auszutauschen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Führungselemente 42 (Fig. 7) sind die Führungselemente 42 benachbart zum Aufnahmeraum 19 bzw. zu den Außenkanten 24 der Schenkel 17 an Außenwandungen 25 der Schenkel 17 angeordnet und erstrecken sich von diesen entweder ein Stück nach außen und dann in den Bereich des Aufnahmeraums 19 oder erstrecken sich mit freien Enden 43 direkt von den Außenwandungen in den Aufnahmeraum 19.
Um ein gutes Signal-to-Noise-Ratio zu gewährleisten, ist direkt vor der Kameraeinheit 11 der optische Langpassfilter 10 platziert, der im Idealfall beispielsweise eine Grenzwellenlänge von 480 bis 530 nm und insbesondere um etwa 510 nm hat und Signale darunter abschneidet. Zusätzlich kann (nicht gezeigt) ein Bandpass- oder Kurzpassfilter vor den LEDs 3 platziert sein, um das Wellenlängenspektrum der LEDs zu begrenzen/fokussieren. Es kann zudem auch vorteilhaft sein, zusätzliche zu den LEDs im Bereich von 450 bis 500 Nanometer auch noch LEDs mit einem anderen Spektrum einzubauen.
Um Reflexionen, welche die Aufnahme und Auswertung des Biofilms negativ beeinflussen könnten, zu reduzieren, kann zusätzlich zwischen der Leiterplatte 2 und dem Schutzglas 9 ein Diffusor wie eine Diffusorfolie oder ein Polarisator oder beides angeordnet werden (nicht gezeigt). Ein Polarisator kann auch direkt vor der Kameraeinheit 11 angeordnet sein.
Nachfolgend soll die Arbeitsweise erläutert werden. Die Vorrichtung 32, umfassend das Handstück 33 und den Erfassungsaufsatz 34 mit dem Erfassungskopf 15, wird so in einem Mundraum angeordnet, dass der Abstand von der Sensoreinheit 1 zur Zahnoberfläche zwischen 1 und 5 mm variiert. Innerhalb dieses Variationsbereiches ist ein Detektieren problemlos möglich.
Hierbei helfen die entsprechenden Führungselemente 42, welche gegebenenfalls einen Mindestabstand bzw. Höchstabstand im Zusammenspiel mit einander einstellen. Um eine Gebisshälfte in einem Durchgang ohne Unterbrechung oder Absetzen erfassen zu können, sind, wie bereits ausgeführt, drei Sensoreinheiten in dem Erfassungskopf 15 angeordnet.
Der Erfassungskopf kann auch H-förmig, d.h. doppelt ausgeführt sein, so dass zwei Öffnungen 20 diametral gegenüber liegen. Auf diese Weise können sowohl die untere als auch die obere Kieferhälfte auf einmal aufgenommen werden.
Darüber hinaus ist es denkbar, anstelle einer Vorrichtung 32 mit Handstück 33, eine stationäre Vorrichtung vorzusehen, welche beispielsweise im professionellen Bereich, d.h. bei Zahnärzten stationär angeordnet ist und der Patient zum Zwecke der Anamnese oder Vorbereitung einer professionellen Zahnreinigung ähnlich wie ein an einem Röntgengerät positioniert wird und die stationäre Einrichtung anschließend die Aufnahme durchführt.
Die Vorrichtung 32 kann auch ohne ein Handstück 33 ausgebildet sein und dementsprechend nur im Mund gehalten werden.
In den Figuren 11 bis 14 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoreinheiten 1 auf einer gemeinsamen flexiblen Leiterplatte (PCB) 44 gezeigt. Die Sensoreinheiten 1 sind hierbei direkt auf der gemeinsamen Leiterplatte 44 angeordnet. Zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche sind um das Kameragrundgehäuse 4 oder bei einer SMD-Ausführung um die Kameraeinheit 11 herum, welche direkt auf der Leiterplatte 44 angeordnet sind, je zumindest eine LED 3 angeordnet. Die Sensoreinheiten selbst können dabei auf einer Tragstruktur 45 der flexiblen Leiterplatte 44 derart angeordnet sein, dass die Leiterplatte 44 in diesem Bereich eine ausreichende Steifigkeit für die Tragfunktion besitzt und zudem gut eingebaut werden kann. In diesem Fall ist das Kameragrundgehäuse 4 auf der Leiterplatte 44 angeordnet so dass keine Öffnung vorhanden ist. Im Übrigen entspricht die Ausbildung der Sensoreinheit der zuvor genannten Ausführung.
Ein gemeinsames Leiterband 46 geht beispielsweise von der mittleren Sensoreinheit 1 ab und führt dementsprechend (nicht gezeigt) durch die Kammer 18 des Basisbereichs 16, den zylindrischen Anschlussbereich 27 und den Aufnahmebereich 37 hindurch.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die orale Sensoreinheit sowohl vor einer Zahnreinigung als auch danach zu verwenden.
Unabhängig davon, ob eine Messung vor einer Zahnreinigung, zum Beispiel zur Vorbereitung derselben, oder nach einer Zahnreinigung, zum Beispiel zur Prüfung des Reinigungserfolges derselben stattfindet muss eine Einfärbung stattfinden.
Hierzu wird der orale Biofilm im gesamten Mundraum mit Fluorescein (oder einem vergleichbaren Farbstoff) benetzt.
Dies kann in einer Ausführungsform gänzlich manuell erfolgen, indem die Zähne zuerst mit einer Fluorescein versetzte Flüssigkeit oder einem anderen Transportmedium für den Farbstoff (Zahnpasta, Mundwasser, etc.) gespült werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist eine vollautomatische Applikation mittels geeigneter Sprüh- oder Spül- & Absaugabrichtung möglich.
Bei der Verwendung einer Reinigungsvorrichtung für den Mundraum, welche über die Applikation von Reinigungsflüssigkeiten funktioniert, beispielsweise eine Vorrichtung wie sie von der Anmelderin vorgeschlagen wurde, kann für eine Messung nach der Reinigung in einem letzten Schritt auch eine Lösung zum Einfärben des Biofilms in den Mundraum eingebracht werden und überschüssige Flüssigkeit abgesaugt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird danach entweder manuell oder vollautomatisch über das Gebiss geführt. Für jeden Zahn werden vorzugsweise mindestens jeweils 3 Bilder (Innenseite, Kaufläche, Außenseite) aufgenommen. In der darauffolgenden Bildanalyse wird dann die Menge und Lokalisation von Biofilm (und anderer oraler Merkmale) pro Zahn ermittelt.
Das Gerät bzw. die Vorrichtung selbst kann zusätzlich über biometrische Sicherungsfunktionen verfügen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass über eine eingebaute Kamera eine Gesichtserkennung oder über einen Fingerabdrucksensor eine Fingerabdruckerkennung durchgeführt wird. Zudem kann es vorgesehen sein, dass Zahnschema über entsprechende optische oder mechanische Drucksensoren zu erfassen.
Bei mechanischen Drucksensoren handelt es sich zum Beispiel um ein Sensorenfeld welches in einem Mundstück so angeordnet ist, dass es in der Verwendung zu den Zahnkronen weist. Zudem ist die Auflösung und damit die Zahl der Sensoren im Sensorenfeld so gewählt, dass die Aufbisssituation sehr fein erfasst werden kann. Da die Zahnform individuell und einzigartig ist, kann über die Erfassung der auf der Sensorfläche einwirkenden Zahnbereiche eine biometrische Erfassung sicher durchgeführt werden.
Über alle genannten Methoden ist es möglich, dass entweder die Vorrichtung nur von dem vorgesehenen Verwender freigegeben und benutzt werden kann oder bei mehreren Verwendern (gegebenenfalls mit unterschiedlichen Mundstücken) die jeweiligen Daten nur für den erkannten Benutzer ermittelt, weitergeleitet und gespeichert werden.
Insbesondere kann eine standardisierte Abbildung des Gebisses erzeugt werden, welche ein schematisches Bild aufweist.
Diese Information kann dem Nutzer dann auf unterschiedlichste Art zur Verfügung gestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht insbesondere vor eine Bildanalyse umfassend zumindest die folgenden Schritte durchzuführen:
1. Segmentierung des Zahnoberflächenbereichs (eines einzelnen Zahns oder aller sichtbaren Zähne bzw. Teilabschnitten von Zähnen) von anderen oralen Einheiten, insbesondere Zahnfleisch und Hintergrund.
2. Analyse des mit Biofilm bedeckten Bereichs und weiterer oraler Merkmale auf der Zahnoberfläche (demineralisierte Bereiche, Karies, Füllungen, Zahnstein usw.).
Vor allem für den ersten Schritt werden spezielle Al-Softwarelösungen, insbesondere neuronale Netze, benötigt, um den Bereich der Zahnoberfläche genau von allen anderen oralen Merkmalen zu unterscheiden. Dies ist notwendig, da das hohe Signal-to-Noise Ratio für Biofilm der Sensoreinheit dazu führt, dass anderen oralen Einheiten weniger gut zu unterscheiden sind, und konventionelle Methoden wie Schwellenwertberechnung oder Spektralanalyse nur unzureichend funktionieren. Für den zweiten Schritt können Schwellenwerte oder Spektralanalysen sehr gut zwischen den verschiedenen Merkmalen unterscheiden. Eine verfeinerte Al-Softwarelösung kann jedoch die Genauigkeit deutlich erhöhen und die benötigte Rechenleistung senken.
Im Prinzip wird eine Schwel Iwerta na lyse für Biofilm angewendet um Bereiche, welche mit Biofilm bedeckt sind, von unbedeckten Zahnbereichen zu unterscheiden.
Vorzugsweise wird hier eine trainierte Mustererkennung verwendet.
Hierzu werden aufgenommene Bilder manuell analysiert, indem die Fläche des Bildes, welche dem Zahn zuzuordnen ist, manuell markiert wird. Dies wird zusammen mit weiteren Informationen, wie z.B. der Kamera position und/oder Zahnposition, dem selbstlernenden System, welches vorzugsweise ein neuronales Netz umfasst, zum Lernen gegeben.
Wurden dem selbstlernenden System genügend Bilder mit entsprechenden Zusatzdaten und Markierungen zum Lernen gegeben, ist das System in der Lage, neue Bilder von Zähnen selbständig derart zu markieren, dass die Zahnbereiche von Nicht-Zahnbereichen zu unterscheiden sind.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass ein Verfahren und Vorrichtung geschaffen werden, mit denen Biofilm im Mundraum in einfacher und nachvollziehbarer Weise erfasst werden kann und damit Daten zur Verfügung stellt, die eine gezielte Reinigung durch entsprechende Reinigungseinrichtungen ermöglicht.
Insbesondere werden Bilddateien und/oder Koordinatendateien erzeugt, welche in einer Reinigungseinrichtung zum Zwecke der Positionierung und/oder Steuerung der Stärke und/oder Steuerung der Dauer einer Reinigung weiter verarbeitbar sind.
Bezuaszeichenliste
1 Sensoreinheit
2 Leiterplatte
3 LED
4 Kameragrundgehäuse
5 Durchgriffsöffnung
6 erste Öffnung
7 zweite Öffnung
8 Stirnwandung
9 Schutzscheibe
10 optischer Filter
11 Kameraeinheit
12 umlaufende Dichtung
13 Nut
15 Erfassungskopf
16 Basisbereich
17 Schenkel
18 Kammer(n) 19 Aufnahmeraum
20 Öffnung
21 seitliche Öffnungen
22 Innenwandungen
23 Innenwandung
24 Außenkanten
25 Außenwandungen
26 Außenwandung
27 zylindrischer Anschlussbereich
28 Öffnung
29 umlaufende Kante
30 Vorsprung als Drehanschlag
31 Öffnung
32 Vorrichtung
33 Handstück
34 Erfassungsaufsatz
35 länglich-zylindrischen Träger
36 freies Ende
37 Aufnahmebereich
38 zylindrische Öffnung
39 Drehlager
40 Anschlusskabel 42 Abstands- und Führungselemente
43 freies Enden
44 flexiblen Leiterplatte
45 Tragstruktur 46 gemeinsames Leiterband

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (32) zum optischen Erfassen von Biofilm im Mundraum, wobei zumindest eine Sensoreinheit (1) vorhanden ist, wobei die Sensoreinheit (1) eine Kameraeinheit (11) aufweist, welche mit ihrem optischen Erfassungsbereich in einen Aufnahmeraum (19) der Vorrichtung (32) weist, der der Aufnahme von Oberflächen dient die detektiert werden soll, wobei in der Vorrichtung eine LED (3), eine Leiterplatte (2) und ein Schutzglas (9) vorgesehen sind, wobei vor der Kameraeinheit (11) ein optischer Langpassfilter (10) platziert ist, der eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm besitzt und Signale darunter abschneidet oder zwischen der Leiterplatte (2) und dem Schutzglas (9) ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet ist oder Polarisator und Diffusor beide vorhanden sind oder vor der Kameraeinheit (11) ein optischer Langpassfilter (10) platziert ist und zwischen der Leiterplatte (2) und dem Schutzglas (9) ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet ist oder Polarisator und Diffusor beide vorhanden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass direkt vor der Kameraeinheit (11) ein optischer Langpassfilter (10) angeordnet ist, der vorzugsweise eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm aufweist und Signale darunter abschneidet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche zumindest eine LED (3) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bandpassoder Kurzpassfilter vor der zumindest einen LED (3) angeordnet ist, um das Wellenlängenspektrum der zumindest einen LED (3) zu begrenzen/fokussieren.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine LED (3) ein Spektrum von 450-500 nm hat.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere LED (3) mit einem anderen Spektrum vorhanden ist, insbesondere mit einem Weißlichtspektrum.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Reflektionen zwischen einer die Kameraeinheit (11) und/oder die zumindest eine LED (3) tragenden Leiterplatte (2) und einem Schutzglas (9) vor der Optik der Kameraeinheit (11) ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zumindest einen LED (3) ein Kameragrundgehäuse (4) an der Leiterplatte (2) angeordnet ist, welches beispielsweise die Leiterplatte (2) im Bereich einer Durchgriffsöffnung (5) durchgreift, wobei das Kameragrundgehäuse (4) rohrartig ausgebildet ist mit einer ersten, einer zu detektierenden Fläche zuweisenden Öffnung (6) und einer diametral gegenüberliegenden zweiten Öffnung (7), wobei mit einer die erste Öffnung (6) begrenzenden Stirnwandung (8) der Kameragrundkörper (4) auf der Schutzscheibe (9) aufliegend ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (32) aufeinanderfolgend ein Handstück (33) und einen Erfassungsaufsatz (34) mit einem länglich-zylindrischen Träger (35) besitzt, wobei der an einem freien Ende (36) ein Aufnahmebereich (37) für einen Erfassungskopf (15) angeordnet ist der den Erfassungskopf drehbar lagert.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungskopf (15) brückenartig in etwa umgekehrt U-förmig ausgebildet ist mit einem Basisbereich (16) und zwei davon abgehenden Schenkeln (17).
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungskopf (15) bevorzugt einteilig ausgebildet ist und insbesondere der Basisbereich (16) und die Schenkel (17) durch gemeinsame Wandungen (22,23,25,26) einteilig ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbereich (16) und die Schenkel (17) hohl ausgebildet sind und eine oder mehrere Kammern (18) zur Aufnahme von einer oder mehreren Sensoreinheiten (1) und ggf. notwendigen Verkabelungen, Halteeinrichtungen und dergleichen ausbilden.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Basisbereich (16) und die Schenkel (17) zwischen diesen ein Aufnahmeraum (19) begrenzt wird, welcher der Aufnahme von Zähnen dient, wobei der Aufnahmeraum (19) zu einem zu erfassenden Zahn hin dementsprechend eine Öffnung (20) und seitliche je eine Öffnung (21) besitzt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (19) von im wesentlichen ebenen Innenwandungen (22) der Schenkel (17) und einer dazu gewinkelt verlaufenden Innenwandung (23) des Basisbereichs (16) begrenzt wird, wobei die Schenkel (17) zudem von den die Öffnungen (20, 21) begrenzenden Außenkanten (24) der Innenwandungen (22) abgehende Außenwandungen (25) auf, welche in die Außenwandung (26) des Basisbereichs (16) übergehen wobei die Außenwandungen (26) dabei gewölbt ausgebildet sind, so dass die Innenwandungen (22, 23) und die Außenwandungen (25, 26) die eine oder mehrere Kammern (18) ausbilden bzw. begrenzen.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbereich (16) von den Schenkeln (22) wegweisend bzw. dem Aufnahmeraum (19) wegweisend an bzw. in seiner Außenwandung (26) einen insbesondere zylindrischen Anschlussbereich (27) aufweist, wobei der zylindrische Anschlussbereich (27) eine im wesentliche runde Öffnung (28) besitzt, welche von einer umlaufenden Kante (29) begrenzt wird, wobei an der umlaufenden Kante (29) ein Vorsprung (30) ausgebildet ist, welcher einen Drehanschlag bildet
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zylindrischen Anschlussbereich (27) gegenüberliegend eine Öffnung (31) zum Aufnahmeraum (19) hin ausgebildet ist, wobei in der Öffnung (31) eine Sensoreinheit (1) in der Kammer (18) angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (1) derart angeordnet ist, dass das Schutzglas (9) die Öffnung (31) abdeckt und dementsprechend der Erfassungsbereich der Kamera in den Aufnahmeraum (19) ragt.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (17) über Öffnungen (31) verfügen, welche zum Aufnahmeraum (19) hin gerichtet sind und dementsprechend dort je eine Sensoreinheit (1) angeordnet ist, wobei die jeweiligen Schutzgläser (9) die Öffnungen (31) zum Aufnahmeraum (19) abschließen und die Sensoreinheiten innerhalb der Kammer (18) angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten (1) in den Schenkeln (17) gegenüberliegend in den Aufnahmeraum (19) und der Erfassungsbereich der Sensoreinheit (1) in dem Basisbereich (16) orthogonal hierzu zur Öffnung (20) weisend in den Aufnahmeraum (19) weisen.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (37) eine zylindrische Öffnung (38) besitzt, welche in montiertem Zustand zu einer zu untersuchenden Zahnreihe gerichtet ist, wobei in der Öffnung (38) ein Drehlager (39) derart angeordnet ist, dass der zylindrische Anschlussbereich (27) hiermit innerhalb der zylindrische Öffnung (38) drehbar gelagert ist, wobei der zylindrische Anschlussbereich (27) mit seiner Öffnung (28) voran in die Öffnung (38) hineinragt.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (1) über elektrische Leitungen (40) verfügen, welche durch die Kammern (18) der Schenkel (22) bzw. des Basisbereichs (16) sowie den zylindrischen Anschlussbereich (27) hindurchgeführt sind, wobei über die elektrische Leitungen (40) die Sensoreinheiten (1) einerseits mit einer Stromquelle innerhalb des Handstücks (33) verbunden sind und erfasste Bilddaten bzw. Koordinaten oder andere Daten, die über die Kameras (11) aufgenommen werden, hierdurch weitergeleitet und entweder im Handstück (33) speicherbar oder über geeignete Mittel zur Übertragung insbesondere ein Funknetz oder beim Einstecken des Handteils in eine Basisstation eine leitende Verbindung einer
Weiterverarbeitung zugeführt werden.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Speichermedien in der Vorrichtung (32) vorhanden sein, welche gegebenenfalls tauschbar sind, insbesondere Speicherkarten.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (40) hierbei so dimensioniert sind, dass eine Drehung des Erfassungskopfes 15 innerhalb der Vorrichtung 32 möglich ist, ohne dass die Leitungen überdehnt werden.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um einen ausreichenden Abstand der Kameraeinheiten (11) insbesondere in den Schenkeln (17) von der zu erfassenden Oberfläche einzustellen und zudem eine gute Führung des Benutzers bei der Erfassung der Oberflächen sicherzustellen, Abstands- und Führungselemente (42) angeordnet sind, wobei die Abstands- und Führungselemente (42) insbesondere im Übergangsbereich von den Innenwandungen (22, 23) zu den Außenwandungen (25, 26) angeordnet sind.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungselemente (42) sich in den Aufnahmeraum (19) hineinerstrecken so dass die Führungselemente (42) an den Außen- bzw. Innenseiten der Zähne anliegen.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente 42 aus einem insbesondere biologisch unbedenklichen Material, wie Gummi oder Weichkunststoff oder Silikon ausgebildet sind.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (42) austauchbar ausgebildet sein können.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungselemente (42) benachbart zum Aufnahmeraum (19) bzw. zu den Außenkanten (24) der Schenkel (17) an Außenwandungen (25) der Schenkel (17) angeordnet sind sich von diesen entweder ein Stück nach außen und dann in den Bereich des Aufnahmeraums (19) oder sich mit freien Enden (43) direkt von den Außenwandungen (25) in den Aufnahmeraum (19) erstrecken.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bandpass- oder Kurzpassfilter vor der LED (3) platziert ist, um das Wellenlängenspektrum der LED zu begrenzen/fokussieren.
29. Verfahren zum Erfassen von Biofilm im Mundraum wobei zumindest eine
Sensoreinheit (1) verwendet wird, wobei die Sensoreinheit (1) eine Kameraeinheit (11) aufweist, welche mit ihrem optischen Erfassungsbereich in einen Aufnahmeraum (19) der Vorrichtung (32) gerichtet wird, der um Oberflächen herum angeordnet wird die detektiert werden sollen, wobei mindestens eine LED (3), eine Leiterplatte (2) und ein Schutzglas (9) verwendet werden, wobei vor der Kameraeinheit (11) ein optischer Langpassfilter (10) angeordnet wird, der eine Grenzwellenlänge von 480 nm bis 530 nm und insbesondere etwa 510 nm besitzt und Signale darunter abschneidet und/oder zwischen der Leiterplatte (2) und dem Schutzglas (9) ein Diffusor oder ein Polarisator angeordnet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Ausleuchtung einer zu detektierenden Fläche zumindest eine LED (3) verwendet wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildanalyse umfassend zumindest die folgenden Schritte durchzuführen sind: Segmentierung des Zahnoberflächenbereichs (eines einzelnen Zahns oder aller sichtbaren Zähne bzw. Teilabschnitten von Zähnen) von anderen oralen Einheiten, insbesondere Zahnfleisch und Hintergrund, Analyse des mit Biofilm bedeckten Bereichs und weiterer oraler Merkmale auf der Zahnoberfläche wie de- mineralisierte Bereiche, Karies, Füllungen, Zahnstein.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine trainierte Mustererkennung verwendet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Bilder manuell analysiert werden, indem die Fläche des Bildes, welche dem Zahn zuzuordnen ist, manuell markiert wird, wobei dies zusammen mit weiteren Informationen, wie der Kameraposition und/oder Zahnposition, dem selbstlernenden System, welches vorzugsweise ein neuronales Netz umfasst, zum Lernen gegeben wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenn dem selbstlernenden System genügend Bilder mit entsprechenden Zusatzdaten und Markierungen zum Lernen gegeben wurden, ist das System in der Lage, neue Bilder von Zähnen selbständig derart zu markieren, dass die Zahnbereiche von Nicht- Zahnbereichen zu unterscheiden sind.
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