УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЛОСТИ РТА Российский патент 2015 года по МПК A61C17/22 A61C19/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к устройствам и способам очистки поверхности полости рта, например, зубов и десен.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Термин «биологические отложения», как правило, относится к отложениям веществ биологического происхождения, таким как зубной налет, бактерии, зубной камень и конкремент, по существу нежелательным с точки зрения гигиены полости рта. Зубной налет представляет собой сложные органические отложения, частично образованные в результате активности бактерий на поверхностях в полости рта, например на зубах, или в результате разложения остатков пищи на зубах, деснах, языке или щеках. Зубной налет является нежелательным предшественником разрушения зуба и развития кариеса.

Желательно выявить отложения налета в полости рта перед их удалением, например при помощи зубных щеток (ручных или электрических), зубной нити, зубочисток или оросителей для полости рта, так как это позволит определить области, которым следует уделить особое внимание при стоматологической чистке полости рта. Подобные отложения бывает сложно выявить in situ/in vivo на зубах, деснах, языке или щеках. Особенно важно выявить зубной налет. Известно, что для выявления налета применяется флуоресцентная диагностика, в которой падающее излучение направлено на поверхности в полости рта, и флуоресцентное излучение, возбуждаемое наличием биологических отложений, выявляется при отражении от поверхностей.

Существующий уровень техники предлагает два основных способа обнаружения зубного налета. В рамках первого способа используется первичное флуоресцентное свечение, при котором отслеживают флуоресцентное свечение самого зубного налета или зубного материала. В рамках другого способа используется вторичное флуоресцентное свечение, при котором полость рта, в которой предположительно скапливается зубной налет, обрабатывают флуоресцентным маркировочным материалом, который предпочтительно связывается с зубным налетом, и регистрируют флуоресцентное излучение маркировочного материала на поверхностях полости рта, с которыми он связан, устанавливая, таким образом, наличие зубного налета. Известны также головки зубных щеток с пучком оптических волокон, направляющим падающее излучение на контрольную поверхность зуба и собирающим испускаемое излучение с контрольной поверхности зуба.

Необходимым условием этих способов является направление падающего излучения на исследуемые поверхности в полости рта и сбор результирующего флуоресцентного излучения с этих поверхностей. Амплитуда этого излучения зависит от количества биологических отложений, локализованных на поверхности, а также от удаленности источника света и датчиков от исследуемой поверхности. Таким образом, регистрируемое фактическое количество налета будет изменяться в зависимости от этих факторов, следовательно, полученное количество налета не может достоверно отражать состояние налета на поверхности в полости рта. Нет данных о том, что известные устройства учитывают поправку на расстояние между источником излучения и (или) датчиками и поверхностью полости рта при определении количества биологических отложений на поверхностях полости рта.

Устройства и способы обнаружения и удаления налета в полости рта в соответствии с настоящим изобретением, описанные в настоящем документе и включенные в формулу изобретения, представляют собой усовершенствованные способы чистки зубов, в частности, в местах обнаружения и удаления налета.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает в себя устройства и способы очистки поверхностей полости рта. Способы включают в себя следующие стадии: a) установка в полости рта соответствующего устройства для обнаружения и удаления налета с поверхности по меньшей мере одного зуба в полости рта, b) по существу одновременное очищение и облучение поверхности по меньшей мере одного зуба в полости рта, причем по меньшей мере один зуб имеет нанесенный на него флуоресцентный агент, способный связываться с налетом на поверхности по меньшей мере одного зуба, при этом длина волны падающего излучения достаточна для обеспечения флуоресцентного излучения при контакте с флуоресцентным агентом на поверхности по меньшей мере одного зуба, c) сбор по меньшей мере части флуоресцентного излучения в течение первого периода времени, d) определение первого среднего значения флуоресцентного излучения (APV1) на основе флуоресцентного излучения, собранного в течение первого периода времени, e) сравнение APV1 с предварительно заданным пороговым значением количества налета (PPTV), причем если указанное APV1 больше или равно PPTV, то затем f) сбор по меньшей мере части флуоресцентного излучения в течение второго периода времени, g) определение второго среднего количества налета (APV2) на основании флуоресцентного излучения, собранного в течение второго периода времени, h) определение процентного сокращения APV1 до указанного APV2, i) сравнение процентного сокращения APV1 с предварительно заданным пороговым значением процентного сокращения (PPRT), j) продолжение по существу одновременного очищения и облучения по меньшей мере одного зуба в секции до тех пор, пока процентное сокращение APV1 не будет равно или меньше PPRT, или в течение предварительно заданного максимального периода времени (PMTP).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На Фиг.1 схематически показан принцип действия устройств и способов, составляющих предмет настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлен вид сверху варианта осуществления щетинистой поверхности головки зубной щетки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг.3 представлен первый вариант осуществления способа, составляющего предмет настоящего изобретения.

На Фиг.4 представлен второй вариант осуществления способа использования устройства для очистки полости рта, включая устройство обнаружения налета, составляющее предмет настоящего изобретения.

На Фиг.5 показан пример графика на основе данных, полученных in vivo с устройства для очистки полости рта, составляющего предмет настоящего изобретения.

На Фиг.6 представлен вид в разрезе варианта осуществления устройства, предназначенного для очистки поверхностей полости рта в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующие термины используются как в техническом описании, так и в формуле изобретения, и являются взаимозаменяемыми. APV - среднее количество налета. ACPV - среднее компенсированное значение количества налета. PPRT - среднее предварительно заданное пороговое значение процентного сокращения. PMTP - средний предварительно заданный максимальный период времени. PPTV - среднее предварительно заданное пороговое значение количества налета.

Предлагаются устройство и способы очистки поверхности полости рта, включая обнаружение и удаление налета на поверхности полости рта, например, на зубах и деснах. Устройство содержит источник излучения для направления падающего излучения на поверхность в полости рта, обработанную флуоресцентным агентом. Устройство дополнительно содержит средство для очистки поверхности полости рта. Исходя из предложенного описания, специалисту в данной области техники будет понятно, что существует множество вариантов осуществления, допустимых для очистки поверхности полости рта, например, зубов. Например, в настоящем изобретении используются зубные щетки (электрические или ручные). Кроме этого, в рамках настоящего изобретения можно использовать такие устройства, которые эффективно используют воду под давлением для очистки зубных и межзубных поверхностей. Помимо этого, в рамках настоящего изобретения можно использовать средство, обеспечивающее очистку ультразвуком и с применением водной струи, направляемой на поверхность полости рта. Кроме того, допускается использование комбинации любых механизмов для очистки поверхности.

Термин «флуоресцентный агент», используемый в настоящем документе, обозначает композицию или соединение, наносимое на поверхность полости рта, например, на зубы или десны, которое способно связываться с налетом, присутствующим на поверхности в полости рта, и обеспечивать флуоресцентную эмиссию под действием падающего излучения с определенной длиной волны. Термин «связывание» или «связь» с налетом означает, что флуоресцентный агент, взаимодействующий с налетом, откладывается на поверхности полости рта так, что его нельзя отделить от отложений налета при описанных в настоящем документе условиях очистки. Например, очищение обработанной поверхности при помощи щетки, ручной или электрической, не приведет к удалению флуоресцентного агента с поверхности. Это возможно только после удаления с поверхности налета, с которым он соединен.

Источник излучения, как правило, способен излучать свет, пиковая длина волны которого находится в диапазоне значений от приблизительно 450 до приблизительно 500 нанометров, хотя диапазон может варьироваться в зависимости от конкретного флуоресцентного агента, нанесенного на очищаемую поверхность полости рта. Устройство может необязательно включать в себя фильтр для фильтрации падающего излучения, предшествующей контакту с исследуемой поверхностью полости рта. Устройство также включает в себя оптические коллекторы для сбора флуоресцентного излучения и необязательно отраженного света, возникающих в результате контакта падающего излучения с обрабатываемой поверхностью. В некоторых вариантах осуществления оптические коллекторы могут содержать оптические волокна или нити. Устройство также включает в себя оптический канал для передачи собранного отраженного света и флуоресцентного излучения в устройство. В некоторых вариантах осуществления оптический канал может содержать оптические волокна. Таким образом, оптические волокна могут служить как для сбора, так и для передачи отраженного света и флуоресцентного излучения.

Устройство дополнительно включает в себя электрические элементы для распознавания или обнаружения оптического света флуоресцентного излучения, средства для преобразования оптического светового сигнала в электрический сигнал и процессор для обработки электрического сигнала, согласующегося с собранным флуоресцентным излучением, регистрируемым через повторяющиеся интервалы времени, чтобы установить среднее количество налета. По этой причине количество налета толкуется и определяется в настоящем документе как величина, основанная и согласующаяся с флуоресцентным излучением, генерируемым при контакте падающего излучения с флуоресцентным агентом и собираемым при помощи устройства.

В вариантах осуществления, где собирают как отраженный свет, так и флуоресцентное излучение, устройство дополнительно включает в себя электрические элементы для распознавания оптического светового сигнала отраженного света и флуоресцентного излучения. В одном варианте осуществления измерение или регистрация оптических световых сигналов отраженного света и флуоресцентного излучения осуществляются последовательно, но по существу одновременно. Выражение «по существу одновременно» в данном контексте означает, что хотя выполнение измерений происходит не в один и тот же момент, разница во времени между регистрацией отраженного света и флуоресцентного излучения, соответственно, настолько мала, что регистрация каждой величины происходит почти одновременно. Устройство дополнительно включает в себя средство для преобразования оптического светового сигнала в электрический сигнал, например преобразователь. Устройства могут включать в себя средство для усиления или регулирования электрического сигнала для формирования сглаженного или усредненного сигнала или сигнала с пониженным шумом. Устройство также включает в себя процессор для обработки данных, который может иметь в своем составе аналого-цифровой преобразователь для преобразования электрического сигнала из аналогового формата в цифровой. Затем процессор математически обрабатывает электрический сигнал собранного отраженного света и флуоресцентного излучения, регистрируемого через повторяющиеся интервалы времени, чтобы определить среднее компенсированное значение количества налета (ACPV) в течение определенного периода времени. Термин «компенсированное значение количества налета» в данном контексте означает, что при определении количества налета учитывают расстояние между оптическим коллектором и исследуемой поверхностью полости рта. Таким образом, компенсированное значение количества налета определяют в зависимости от расстояния между оптическим коллектором и поверхностью полости рта в каждый конкретный момент (при каждом конкретном показании прибора). В результате определения количества налета в зависимости от расстояния, компенсированное значение количества налета, определенное таким образом, будет по существу неизменно для конкретной поверхности в любой конкретный момент времени/при каждом конкретном показании прибора, независимо от фактического расстояния между источником излучения и очищаемой поверхностью полости рта. Выражение «по существу неизменно» в данном контексте означает, что, согласно статистике, определенное компенсированное значение количества налета на любом конкретном расстоянии не изменяется. Устройство можно использовать в качестве компонента устройств для чистки полости рта, таких как зубные щетки (ручные или электрические), или в комбинации с ними.

Способы и устройства, составляющие предмет настоящего изобретения, для очистки поверхностей полости рта, например зубов и десен, включают в себя использование флуоресцентного агента, наносимого на поверхность в полости рта перед очисткой. Так, флуоресцеин или его соли, например флуоресцеин натрия, являются известными флуоресцентными агентами и могут быть диспергированы в соответствующей среде, такой как, зубная паста, стоматологический гель или ополаскиватель, содержащий флуоресцентный агент. Флуоресцентный агент может быть нанесен либо путем предварительного полоскания полости рта флуоресцентным агентом, либо путем нанесения зубной пасты или стоматологического геля, содержащих флуоресцентный агент. Налет на поверхностях полости рта удерживает часть флуоресцентного агента, пропорциональную количеству налета на поверхности. Тогда как флуоресцеин является одним из примеров флуоресцентных агентов, также известны и другие агенты, которые связываются с налетом подобно флуоресцеину. Конкретная длина волны падающего излучения, используемая в способах и устройствах, составляющих предмет настоящего изобретения, будет варьироваться в зависимости от конкретного выбранного флуоресцентного агента.

После нанесения флуоресцентного агента на очищаемую поверхность в полости рта пользователь размещает в полости рта соответствующее устройство для обнаружения и удаления налета с поверхности полости рта и выполняет очистку поверхности. Полость рта можно разделить на множество секций, например, от 4 до 12 секций, это позволит выполнять очистку полости рта поэтапно, постепенно переходя от одной секции к другой до тех пор, пока не будет очищена вся поверхность в полости рта, например, зубы и (или) десны. Количество секций, на которые может быть поделена полость рта, может быть предварительно выбрано и программно задано в устройстве, как описано далее в настоящем документе. В альтернативном варианте осуществления количество секций может быть определено непосредственно во время чистки на основе считываемых данных о среднем флуоресцентном излучении, непрерывно регистрируемом в ходе процесса очистки. В любом случае, само устройство подает пользователю сигналы, например, помимо прочего, звуковые, визуальные или тактильные (вибрация), напоминающие ему о необходимости переместить устройство к следующей из множества секций в полости рта.

На практике устройство размещают в одной из множества секций очищаемой полости рта. Устройство по существу одновременно чистит или вычищает, в случае использования зубной щетки со щетинками, и облучает поверхность по меньшей мере одного зуба в очищаемой секции полости рта при помощи падающего излучения. На поверхность зуба в очищаемой и облучаемой секции нанесен флуоресцентный агент, способный связываться с налетом на поверхности по меньшей мере одного зуба. Поверхность облучают падающим излучением с длиной волны, обеспечивающей эффективное флуоресцентное излучение при контакте с флуоресцентным агентом, связанным с налетом на поверхности по меньшей мере одного зуба.

Способ, составляющий предмет настоящего изобретения, включает в себя сбор по меньшей мере части флуоресцентного излучения, исходящего от поверхности, очищаемой в течение первого периода времени, и затем определение первого среднего количества налета (APV1). APV1 - среднее количество налета на основании множества данных о флуоресцентном излучении, собранных в течение первого периода времени. Затем APV1 сравнивают с предварительно заданным пороговым значением количества налета (PPTV). Если APV1 меньше PPTV, устройство перемещают и устанавливают в другую из множества секций, и в следующей секции повторно выполняют этапы очистки, облучения, сбора флуоресцентного излучения, определения APV1 и сравнения APV1 и PPTV.

Если APV1 больше и равно PPTV, то флуоресцентное излучение собирают в течение второго периода времени и определяют второе среднее количество налета (APV2), которое представляет собой среднее значение, вычисленное на основании множества данных о флуоресцентном излучении, собранных в течение второго периода времени. Определяют процентное сокращение APV1 до APV2 и сравнивают полученное значение с предварительно заданным пороговым значением процентного сокращения (PPRT). После этого пользователь продолжает по существу одновременно чистить и облучать по меньшей мере один зуб в секции до тех пор, пока процентное сокращение указанного значения APV1 не будет равно или превышать PPRT, или не истечет предварительно заданный максимальный период времени (PMTP), в зависимости от того, что произойдет раньше. В тот момент, когда процентное сокращение APV1 будет равно или превысит PPRT, или по истечении PMTP, в зависимости от того, что произойдет раньше, устройство перемещают и устанавливают в другую из множества секций полости рта, и процесс повторяют в каждой секции полости рта до тех пор, пока не будет очищено все множество секций полости рта.

В одном варианте осуществления, в котором APV1 больше или равно PPTV, а процентное сокращение APV1 до APV2 меньше, чем PPRT, пользователь продолжает чистить и облучать поверхность до истечения PMTP. По истечении PMTP устройство перемещают и устанавливают в другую из множества секций, и процесс повторяют до тех пор, пока не будет очищено все множество секций.

В другом варианте осуществления, в котором APV1 больше или равно PPTV, а процентное сокращение APV1 до APV2 меньше, чем PPRT, определяют дополнительные повторяющиеся значения APV в непрерывном режиме в течение дополнительных периодов времени. Затем процентное сокращение APV1 до соответствующего повторяющегося значения APV сравнивают с PPRT. Если в какой-либо из периодов времени до истечения PMTP процентное сокращение APV1 до соответствующего повторяющегося значения APV равно или больше PPRT, устройство перемещают и устанавливают в другую из множества секций. Затем процесс повторяют до тех пор, пока не будет очищено все множество секций. В этом варианте осуществления в отличие от описанного первого варианта осуществления время, потраченное на очистку конкретной секции, может быть меньше, чем PMTP, тогда как достижение требуемого процентного сокращения APV1, хотя бы процентное сокращение APV1 до APV2, может быть меньше, чем PPRT.

В отдельных вариантах осуществления отраженный свет, возникающий при контакте падающего излучения с обработанной поверхностью, собирают по существу одновременно с флуоресцентным излучением. В этих вариантах осуществления значения флуоресцентного излучения представляют собой компенсированные значения флуоресцентного излучения, в соответствии с определением, предложенным ранее в настоящем документе.

На Фиг.1 схематически показан принцип действия устройств и способов очистки поверхностей полости рта в соответствии с настоящим изобретением. Представленный конкретный вариант осуществления - зубная щетка, хотя настоящее изобретение предусматривает и другие устройства, используемые в полости рта. На Фиг.2 представлен вид сверху щетинистой поверхности головки зубной щетки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. В представленном варианте осуществления часть головки зубной щетки 14, показанная на Фиг.1 в виде первого прямоугольника, выполненного пунктирной линией, включает в себя, помимо традиционных пучков щетинок 26 для чистки зубов, источник излучения 22 и оптические волокна 24a и 24b для передачи отраженного света 33 и флуоресцентного излучения 34, возникающих при контакте поверхности полости рта с падающим излучением. Головка 14 также может включать в себя первый оптический фильтр 42, в зависимости от источника излучения.

Корпус электрической части 18, показанный на Фиг.1 в виде второго прямоугольника, выполненного пунктирной линией, содержит другие электрические компоненты устройства обнаружения налета, размещенные в нем, как упоминалось выше в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления корпус электрической части 18 может находиться в ручке устройства для очистки, например в ручке зубной щетки. В представленном варианте осуществления оптические волокна 24a и 24b отходят от головки 14 к корпусу электрической части 18. Корпус 18 также включает в себя второй оптический фильтр 44, первый оптический преобразователь 46, второй оптический преобразователь 48, первый усилитель 52, второй усилитель 54, процессор для обработки данных 56 и источник питания 50 для работы электрических компонентов.

На Фиг.1 также представлена типичная поверхность полости рта, например зуб 60, с верхней поверхностью 62 и боковой поверхностью 64. Хотя на Фиг.1 показано, что устройство 10 направлено на верхнюю поверхность 62 зуба 60, следует понимать, что как верхняя поверхность 62, так и боковая поверхность 64 зуба 60 могут контактировать с падающим излучением. Кроме того, подвергаться воздействию излучения могут одновременно верхняя поверхность 62 и боковая поверхность 64 множества зубов 60, в зависимости от техники чистки зубов пользователя. Устройство очистки также может быть направлено на другие поверхности в полости рта, такие как поверхности десен, языка или щек.

В процессе работы перед использованием устройства очистки полость рта обрабатывают флуоресцентным маркировочным материалом, то есть флуоресцентным агентом, который предпочтительно связывается с зубным налетом и испускает флуоресцентное излучение при взаимодействии с падающим излучением. В зависимости от конкретного выбранного флуоресцентного агента может варьироваться пиковая длина волны падающего излучения. В вариантах осуществления, в которых используется флуоресцеин или его соли, например флуоресцеин натрия, пиковая длина волны падающего излучения может варьироваться в диапазоне от приблизительно 450 до приблизительно 500 нанометров. После размещения в полости рта источник излучения 22 испускает свет, пиковая длина волны которого варьируется от приблизительно 450 до приблизительно 500 нанометров (нм) или составляет приблизительно 470 нанометров. Свет может проходить через первый оптический фильтр 42, который удаляет по существу весь свет, длина волны которого превышает приблизительно 510 нм. Как показано на рисунке, падающее излучение 32, исходящее от источника излучения 22, направлено на верхнюю поверхность 62 зуба 60, хотя, как упоминалось выше, падающее излучение может воздействовать на множество поверхностей в полости рта, например зубы. При контакте с поверхностью падающее излучение взаимодействует с флуоресцентным агентом, связанным с налетом, расположенным на поверхностях зуба 60. Затем флуоресцентный агент испускает флуоресцентное излучение 34, пиковая длина волны которого составляет от приблизительно 520 до приблизительно 530 нанометров. Первую часть флуоресцентного излучения 34, испускаемого флуоресцентным агентом, собирают оптическими волокнами 24a и передают в устройство посредством оптических волокон 24a для последующей математической обработки. В частности, одновременно с первой частью флуоресцентного излучения 34 собирают и по существу передают вторую часть отраженного света 33. Флуоресцентное излучение 34 проходит через второй оптический фильтр 44, который удаляет по существу весь свет, длина волны которого составляет менее приблизительно 515 нм, при этом отраженный свет по существу не должен попасть в процессор для обработки данных 56. Уже отфильтрованное флуоресцентное излучение 34 проходит через первый оптический преобразователь 46 в форме фотодиода, который преобразует оптический световой сигнал в электрический сигнал. Электрический сигнал проходит через первый усилитель 52, усиливающий электрический сигнал, передаваемый в процессор для обработки данных 56.

Первую часть отраженного света собирают оптическими волокнами 24b и передают в устройство посредством оптических волокон 24b для последующей математической обработки. Одновременно с первой частью отраженного света собирают и передают вторую часть флуоресцентного излучения 34. Вторую часть флуоресцентного излучения 34 и первую часть отраженного света передают через второй оптический преобразователь 48, в форме фотодиода, который преобразует оптический световой сигнал в электрический сигнал. Тогда как в альтернативном варианте в состав устройства входит оптический фильтр для удаления по существу всего флуоресцентного излучения перед прохождением через второй оптический преобразователь 48, в представленном варианте осуществления ни вторая часть флуоресцентного излучения, ни первая часть отраженного света не подвергаются фильтрации перед прохождением через второй оптический преобразователь 48, так как эти сигналы используются для измерения расстояния от источника излучения 22 до поверхности зуба 60. Неотфильтрованный электрический сигнал проходит через второй усилитель 54, усиливающий электрический сигнал, передаваемый в процессор для обработки данных 56.

К числу электронных компонентов, которые можно использовать в устройстве обнаружения налета 10, относятся фотодиоды Taos TSL12S-LF, усилители Opamp Analog AD8544ARZ, флуоресцентные фильтры Semrock (FF01-500-LP, FF01-475/64) и микропроцессоры Atmel ATMEGA8L-8AU.

Процессор для обработки данных 56 выполняет математическую обработку на входах из первого оптического преобразователя 46 и второго оптического преобразователя 48. В процессе математической обработки электрический сигнал, полученный из отфильтрованного флуоресцентного излучения 34, преобразуется для учета электрического сигнала, полученного из неотфильтрованного электрического сигнала, который использовали для определения расстояния от кончика оптического волокна 24b, то есть оптического коллектора, до поверхности зуба 60. Соотношение двух сигналов определяется экспериментальным путем посредством измерения их силы на известных расстояниях от поверхности объектов, покрытых флуоресцентным агентом. Результатом математической обработки является скорректированный электрический сигнал, в результате дающий компенсированную величину налета, определяемую и рассматриваемую в рамках настоящего документа.

На Фиг.2 представлен вид сверху первого варианта осуществления устройства, представляющего предмет настоящего изобретения. Как показано на фигуре, устройство 10 выполнено в форме зубной щетки с ручкой 12 и головкой 14. На Фиг.2 показана щетинистая поверхность 16 устройства 10. Щетинистая поверхность 16 головки 14, как показано на фигуре, имеет по существу овальную форму, однако важно отметить, что щетинистая поверхность 16 также может иметь форму треугольника, квадрата, прямоугольника, трапеции и других многоугольников или форму круга, эллипса, полукруга, дельтоида, звезды или другие изогнутые формы.

На щетинистой поверхности 16 размещены источник излучения 22, оптические коллекторы и передатчики 24, а также чистящие пучки 26. Источник излучения 22, предпочтительно в виде излучателя света, такого как светоизлучающий диод (СИД), направляет падающее возбуждающее излучение на очищаемые поверхности зубов. Оптические коллекторы и передатчики 24, как правило, в виде оптических волокон, собирают флуоресцентное излучение, исходящее от зубов. Оптические волокна могут быть выполнены из стекла, например силикатного, а также из других материалов, например фторцирконатного, фторалюминатного и халькогенидного стекла, но также могут представлять собой пластиковые оптические волокна (ПОВ).

Чистящие пучки 26 состоят из приблизительно 20-50 отдельных щетинок, размещенных на щетинистой поверхности 16 таким образом, чтобы оптимизировать очищение поверхностей зубов. На Фиг.1 показан один вариант размещения пучков 26 на щетинистой поверхности 16. Следует понимать, что сущность изобретения не ограничивает количество вариантов размещения пучков 26 на щетинистой поверхности 16. Обычно диаметр пучков составляет приблизительно 1,6 мм (0,063 дюйма), а площадь поперечного сечения - приблизительно 2 мм² (0,079 дюйма²). Диаметр обычных щетинок: 0,15 мм (0,006 дюйма) у мягких щетинок, 0,2 мм (0,008 дюйма) у щетинок средней жесткости и 0,25 мм (0,010 дюйма) у жестких щетинок.

Основная проблема при выявлении кариеса, налета или бактериальной инфекции на зубах при помощи описанного выше способа состоит в том, что регистрируемое флуоресцентное излучение может подвергаться разрушающему воздействию дневного света или искусственного освещения помещения. Свет окружающей среды аналогично флуоресценции может отражаться от поверхности зуба 60 и собираться оптическими волокнами 24a и 24b. Область спектра света окружающей среды, расположенная в области регистрации в соответствии с настоящим изобретением, обуславливает фоновый сигнал, т.е. шум, ограничивающий чувствительность при выявлении налета.

Настоящее изобретение предлагает эффективное решение данной проблемы, состоящее в периодическом модулировании падающего излучения 32, генерируемого источником излучения 22. В этом случае вследствие малой продолжительности состояния возбуждения флуоресцентное излучение 34 практически мгновенно заменяет интенсивность возбуждающего излучения. В отличие от этого, свет окружающей среды не подвергается периодической модуляции и накладывается на регистрируемое излучение 34 в качестве постоянной составляющей. Поэтому для оценки излучения 34 в качестве детектирующего сигнала применяют и оценивают только излучение, смодулированное с соответствующей частотой. Таким образом, постоянная составляющая света окружающей среды якобы отфильтровывается, и налет выявляют фактически независимо от света окружающей среды. Поскольку свет окружающей среды при этом подвергается незначительной модуляции частотой сетевого напряжения, в качестве модулирующей частоты для падающего излучения 32 необходимо выбирать частоту, явно отличающуюся от частоты сетевого напряжения и предпочтительно находящуюся в диапазоне от 100 Гц до 200 кГц.

Устройство и способы для обнаружения и удаления налета в полости рта также можно использовать в качестве составляющей или в сочетании с системами гигиены полости рта, отслеживающими здоровье полости рта. Такие системы могут регистрировать уровень налета на поверхности зубов, десен, языка или щек до и после очищения, а также отслеживать уровень налета с течением времени, сообщая результаты пользователю или стоматологу.

Существует ряд различных способов, или режимов, использования устройства для очистки полости рта, составляющего предмет настоящего изобретения, для обнаружения и удаления налета в полости рта. На Фиг.3 представлен первый вариант осуществления способа использования устройства для очистки полости рта 10. В данном варианте осуществления, используемом для чистки зубов, пользователю рекомендовано выполнять операцию по очистке зубов по секциям, перемещая устройство для очистки полости рта 10 от секции к секции, после получения ВЫХОДНОГО СИГНАЛА от указанного устройства. Фиг.1 служит исключительно для иллюстрации процесса и не предполагает ограничения объема изобретения, а в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.3, имеет 12 (двенадцать) секций для очистки: 3 (три) с передней стороны верхних зубов, 3 (три) с задней стороны верхних зубов, 3 (три) с передней стороны нижних зубов и 3 (три) с задней стороны нижних зубов. Порядок, в котором секции подвергаются чистке, не имеет значения для работы устройства для очистки полости рта 10.

На первой стадии включают устройство для очистки полости рта 10 и устанавливают внутренний СЧЕТЧИК, используемый для отслеживания количества очищенных секций, ГЛОБАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР и ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР на нулевую отметку. Переходя ко второй стадии, падающее излучение из источника излучения 22 направляют на верхнюю поверхность 62 или боковую поверхность 64 зуба 60 (или зубов) в очищаемой секции. Процессор 56 ожидает, пока мощность нефильтрованного электрического сигнала, используемого для определения расстояния от источника излучения 22 до поверхности зуба 60, не превысит предварительно заданный СИГНАЛ ПОРОГОВОГО РАССТОЯНИЯ. Это позволяет убедиться в том, что источник излучения 22 установлен в непосредственной близости от верхней поверхности 62 или боковой поверхности 64 зуба 60. Когда мощность нефильтрованного электрического сигнала превышает предварительно заданный СИГНАЛ ПОРОГОВОГО РАССТОЯНИЯ, программа переходит к следующим стадиям и запускает ГЛОБАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР и ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР. ГЛОБАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР имеет предварительно заданную величину и установлен на максимальный период очистки (MCTP), в течение которого производится очистка всей полости рта.

Переходя к следующей стадии, процессор 56 запускает алгоритм входных сигналов от первого оптического преобразователя 46 и второго оптического преобразователя 48, что позволяет получить скорректированный электрический сигнал. APV рассчитывают за период от 0 на ЛОКАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ до предварительно заданного первого периода времени и регистрируют как APV1. Предварительно заданный первый период времени может составлять 5 секунд (как показано на Фиг.3) или может иметь другое значение, например, помимо прочего, 10, 5, 4, 2, 1, 0,5 или 0,25 секунд. В некоторых вариантах осуществления APV можно рассчитать, используя данные за интервалы, например, 1, 0,5, 0,25, 0,125, 0,1, 0,05 0,025, 0,0125, 0,01 или 0,005 секунд в течение промежутка времени от времени 0 до предварительно заданного первого периода времени и вычислив средние значения скорректированного электрического сигнала, измеренные в различных точках отсчета. Временные интервалы для регистрации данных могут быть регулярными или произвольно выбранными в течение предварительно заданного первого периода времени.

На следующей стадии программы значение СЧЕТЧИКА увеличивают на 1, и операционная программа процессора 56 достигает первого блока принятия решения. В этом блоке значение APV1 сравнивают с предварительно заданным пороговым значением количества налета (PPTV). PPTV может быть определено экспериментальным путем как среднее значение для выбранной группы пользователей устройства для очистки полости рта 10 или может быть определено для конкретного пользователя устройства 10. Если APV1 меньше или равно PPTV, операционная программа процессора 56 переходит ко второму блоку принятия решения.

Если значение APV1 больше, чем PPTV, то второе среднее значение количества налета рассчитывают от конца предварительно заданного первого периода времени до предварительно заданного второго периода времени на ЛОКАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ и регистрируют как APV2. Предварительно заданный второй период времени может составлять 10 секунд (как показано на Фиг.3) или может иметь другое значение, например, помимо прочего, 15, 12, 10, 9, 8, 7, 6, 5,5 или 5,00 секунд. В некоторых вариантах осуществления APV2 можно рассчитать, используя данные за интервалы, например, 1, 0,5, 0,25, 0,125, 0,1, 0,05 0,025, 0,0125, 0,01 или 0,005 секунды от конца предварительно заданного первого периода времени до предварительно заданного второго периода времени и вычислив средние значения скорректированного электрического сигнала, измеренные в различных точках отсчета. Временные интервалы для регистрации данных могут быть регулярными или произвольно выбранными в течение второго предварительно заданного периода времени.

APV2 сравнивают с APV1. Если APV2 меньше APV1 на предварительно заданное пороговое значение процентного сокращения (PPRT), операционная программа процессора 56 переходит ко второму блоку принятия решения. Если процентное сокращение APV1 до APV2 больше или равно PPRT, программа ожидает предварительно заданного третьего периода времени на ЛОКАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ. В течение предварительно заданного третьего периода времени пользователь продолжает чистить зубы в очищаемой секции, чтобы обеспечить адекватное время чистки и удаление налета в очищаемой секции. Предварительно заданный третий период времени может составлять 10, 7,5, 5 (как показано на Фиг.3), 4, 3, 2, 1 или 0,5 секунды и может быть определен экспериментальным путем в процессе использования устройства для очистки полости рта 10. В варианте осуществления, показанном на Фиг.3, обеспеченное адекватное время очищения для каждой секции составляет 10 секунд, а максимальное время очистки для каждой секции составляет 15 секунд. По истечении предварительно заданного третьего периода времени операционная программа процессора 56 переходит ко второму блоку принятия решения. Предварительно заданное процентное сокращение между значениями APV1 и APV2 может быть равно 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 (Фиг.3), 80, 90, 95, и его определяют экспериментальным путем в процессе использования устройства для очистки полости рта 10.

В момент, когда APV1 равно или меньше, чем PPTV, или сокращение APV1 до APV2 меньше или равно PPRT, или по истечении предварительно заданного третьего периода времени, в зависимости от того, что произойдет раньше, значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ сравнивают с четвертым предварительно заданным периодом времени. Если значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ больше, чем четвертое предварительно заданное время, операционная программа процессора 56 посылает пользователю сигнал ОКОНЧАНИЯ, информирующий пользователя о завершении процесса очищения. Важно отметить, что четвертый предварительно заданный период времени должен быть больше, чем произведение количества предварительно заданных секций и максимального времени для каждой секции. В случае варианта осуществления, показанного на Фиг.3, количество предварительно заданных секций равно двенадцати (12), а максимальное время для каждой секции равно пятнадцати (15) секундам. Таким образом, четвертый предварительно заданный период времени в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.3, составляет 180 секунд (3 минуты).

Если значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ меньше, чем четвертое предварительно заданное время, операционная программа процессора 56 переходит к четвертому блоку принятия решения. В этом блоке принятия решения выполняется сравнение значения СЧЕТЧИКА с предварительно заданным количеством секций, подлежащих очистке. Если СЧЕТЧИК равен предварительно заданному количеству секций, операционная программа процессора 56 посылает пользователю сигнал ОКОНЧАНИЯ, информирующий пользователя о завершении процесса очищения. Как упоминалось ранее, вариант осуществления, показанный на Фиг.3, имеет двенадцать (12) секций, подлежащих очистке.

Если СЧЕТЧИК меньше предварительно заданного количества секций, операционная программа процессора 56 переходит к следующей стадии. Здесь ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР повторно устанавливают на нулевую отметку, и операционная программа процессора 56 посылает пользователю ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ, информирующий пользователя о необходимости переместить устройство для очистки полости рта 10 в следующую секцию для очистки. Как показано на Фиг.3, операционная программа процессора 56 переходит к следующей стадии, где запускается ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР, и программа начинает второй цикл.

Процесс продолжается до тех пор, пока процедура очистки не будет завершена во всех секциях. Сигнал ОКОНЧАНИЯ, посылаемый пользователю и информирующий пользователя о завершении процесса чистки, также как и ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ, посылаемый пользователю и информирующий пользователя о необходимости переместить устройство для очистки полости рта 10 в следующую секцию для очистки, могут быть представлены в различных формах. Такие сигналы могут быть представлены в различных формах, направленных на любое из пяти чувств: зрение, слух, осязание, обоняние или вкус. Например, рукоятка 12 устройства для очистки полости рта 10 может иметь световой индикатор, или ряд индикаторов, размещенных на поверхности или встроенных в поверхность. Световые индикаторы могут быть выключены в то время, когда пользователь очищает каждую секцию при помощи устройства 10. ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ может служить для включения светового индикатора (индикаторов), информирующего пользователя о том, что пришло время перейти к следующей секции. Сигнал ОКОНЧАНИЯ, посылаемый пользователю и информирующий пользователя о завершении процесса чистки, может приводить к миганию светового индикатора (световых индикаторов).

В другом варианте осуществления можно использовать световые индикаторы двух цветов. В этом случае загорающийся световой индикатор первого цвета информирует пользователя о необходимости остаться в очищаемой в данный момент секции. При необходимости переместиться в следующую секцию ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ уменьшает накал индикатора первого цвета и включает световой индикатор второго цвета. Сигнал ОКОНЧАНИЯ может служить для включения всех световых индикаторов или заставляет все световые индикаторы мигать.

Устройство для очистки полости рта 10 может аналогичным образом использовать звуковой сигнал или серию звуковых сигналов. Изменение звука, высоты, тональности или частоты - возможные варианты ВЫХОДНОГО СИГНАЛА и сигнала ОКОНЧАНИЯ. В других вариантах осуществления для информирования пользователя о необходимости переместить устройство из одной секции в другую или о завершении процесса очистки можно использовать колебательные движения.

На Фиг.4 показан второй вариант осуществления способа использования устройства для очистки полости рта 10, составляющего предмет настоящего изобретения. В этом варианте осуществления пользователю рекомендуется перемещать устройство 10 во рту в течение всей процедуры очистки зубов, задерживаясь в одной области после получения ВЫХОДНОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО сигнала от устройства для очистки полости рта 10, информирующего пользователя о достижении области с повышенным содержанием налета.

На первой стадии включают устройство для очистки полости рта 10 и устанавливают внутренний ГЛОБАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР и ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР на нулевую отметку. Переходя ко второй стадии, падающее излучение из источника излучения 22 направляют на верхнюю поверхность 62 или боковую поверхность 64 зуба 60 (или зубов) в очищаемой области. Процессор 56 ожидает, пока мощность нефильтрованного электрического сигнала, используемого для определения расстояния от источника излучения 22 до поверхности зуба 60, не превысит предварительно заданный СИГНАЛ ПОРОГОВОГО РАССТОЯНИЯ. Это позволяет убедиться в том, что источник излучения 22 установлен в непосредственной близости от верхней поверхности 62 или боковой поверхности 64 зуба 60. Когда мощность нефильтрованного электрического сигнала превышает предварительно заданный СИГНАЛ ПОРОГОВОГО РАССТОЯНИЯ, программа переходит к следующей стадии и запускает ГЛОБАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР.

Переходя к следующей стадии, процессор 56 запускает алгоритм входных сигналов от первого оптического преобразователя 46 и второго оптического преобразователя 48, что позволяет получить скорректированный электрический сигнал. Среднее значение количества налета рассчитывают за период времени от 0 на ЛОКАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ до предварительно заданного первого периода времени и регистрируют как СКОЛЬЗЯЩЕЕ СРЕДНЕЕ1. Предварительно заданный первый период времени может составлять 2 секунды (как показано на Фиг.4) или может иметь другое значение, например, помимо прочего, 10, 5, 4, 2, 1, 0,5 или 0,25 секунд. В некоторых вариантах осуществления среднее значение можно рассчитать, используя данные за интервалы, например, 1, 0,5, 0,25, 0,125, 0,1, 0,05 0,025, 0,0125, 0,01 или 0,005 секунды в течение промежутка времени от времени 0 до предварительно заданного первого периода времени и вычислив средние значения скорректированного электрического сигнала, измеренные в различных точках отсчета. Временные интервалы для регистрации данных могут быть регулярными или произвольно выбранными в течение предварительно заданного первого периода времени.

На следующей стадии программы операционная программа процессора 56 достигает первого блока принятия решения. В этом блоке значение СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1 сравнивают с предварительно заданным пороговым значением количества налета (PPTV). PPTV может быть определено экспериментальным путем как среднее значение для выбранной группы пользователей устройства для очистки полости рта 10 или может быть определено для конкретного пользователя устройства 10.

Если значение СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1 больше PPTV, операционная программа процессора 56 переходит к следующей стадии. Здесь устройство для очистки полости рта 10 посылает пользователю ВЫХОДНОЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ сигнал, информирующий пользователя о том, что он достиг области с большим содержанием налета. Одновременно запускается ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР, и операционная программа процессора 56 переходит к следующей стадии.

Если значение СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1 меньше или равно значению PPTV, операционная программа процессора 56 переходит к четвертому блоку принятия решения, показанному на Фиг.4, как описано далее.

На стадии после запуска ЛОКАЛЬНОГО ТАЙМЕРА процессор 56 запускает алгоритм выходных сигналов от первого оптического преобразователя 46 и второго оптического преобразователя 48, что позволяет получить скорректированный электрический сигнал. Средне значение количества налета рассчитывают за предварительно заданный второй период времени и регистрируют как СКОЛЬЗЯЩЕЕ СРЕДНЕЕ2. Предварительно заданный второй период времени может составлять 0,5 секунды (как показано на Фиг.4) или может иметь другое значение, например, помимо прочего, 1, 0,5, 0,25, 0,125, 0,1, 0,05 или 0,01 секунды. В некоторых вариантах осуществления среднее значение можно рассчитать, используя данные за интервалы, например, 1, 0,5, 0,25, 0,125, 0,1, 0,05 0,025, 0,0125, 0,01 или 0,005 секунды в течение предварительно заданного периода времени, и вычислив средние значения скорректированного электрического сигнала, измеренные в различных точках отсчета. Временные интервалы для регистрации данных могут быть регулярными или произвольно выбранными в течение предварительно заданного второго периода времени.

Затем операционная программа процессора 56 переходит ко второму блоку принятия решения. Во втором блоке принятия решения значение СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО2 сравнивают со значением СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1. Если СКОЛЬЗЯЩЕЕ СРЕДНЕЕ2 меньше, чем СКОЛЬЗЯЩЕЕ СРЕДНЕЕ1 на предварительно заданное пороговое значение процентного сокращения (PPRT), программа переходит к следующей стадии. Здесь ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ВЫХОДНОЙ сигнал отключается, информируя пользователя о возможности переместить устройство для очистки полости рта 10 из области с высоким содержанием налета. PPRT может быть равно 5, 10, 20 (Фиг.4), 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, и его определяют экспериментальным путем в процессе использования устройства для очистки полости рта 10.

Если процентное сокращение значения СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО2 до СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1 больше или равно PPRT, программа переходит к третьему блоку принятия решения. В третьем блоке принятия решения значение ЛОКАЛЬНОГО ТАЙМЕРА сравнивают с предварительно заданным вторым периодом времени, т.е. временем очистки конкретной секции, и пользователь продолжает очистку зубов в очищаемой области. Если значение ЛОКАЛЬНОГО ТАЙМЕРА меньше, чем предварительно заданное второе время, операционная программа процессора 56 возвращается к стадии определения СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО2. Это позволяет обеспечить адекватное время очистки для определенной области. Предварительно заданный второй период времени может составлять 15 (Фиг.4), 10, 7,5, 5, 4, 3, 2, 1 или 0,5 секунд и может быть определен экспериментальным путем в процессе использования устройства для очистки полости рта 10.

Цикл между стадией определения СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО2, вторым блоком принятия решения и третьим блоком принятия решения продолжается до тех пор, пока процентное сокращение СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1 до СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО2 не будет меньше PPRT, или значение ЛОКАЛЬНОГО ТАЙМЕРА не превысит предварительно заданное второе время. В этой точке программа переходит к следующей стадии, и ВЫХОДНОЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ сигнал отключается, информируя пользователя о возможности переместить устройство для очистки полости рта 10 из области с высоким содержанием налета.

Затем операционная программа процессора 56 переходит к следующей стадии, показанной на Фиг.4. Здесь ЛОКАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР повторно устанавливают на нулевую отметку, и программа переходит к четвертому блоку принятия решения, показанному на Фиг.4. В этом блоке значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ сравнивают с третьим предварительно заданным временем. Если значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ больше, чем третье предварительно заданное время, операционная программа процессора 56 посылает пользователю сигнал ОКОНЧАНИЯ, информирующий пользователя о завершении процесса очищения. Третье предварительно заданное время представляет собой минимальное время, в течение которого устройство для очистки полости рта 10 будет использоваться в полости рта пользователя. Третье предварительно заданное время в варианте осуществления, показанном на Фиг.4, составляет 120 секунд (2 минуты), но оно может быть равно 180, 150, 120, 90, 60, 45 или 30 секундам и определено экспериментальным путем в процессе использования устройства для очистки полости рта 10.

Если в четвертом блоке принятия решения (показан на Фиг.4) значение текущего времени в ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ меньше, чем третье предварительно заданное время, операционная программа процессора 56 возвращается к стадии расчета СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО1, среднего значения количества налета от 0 на ЛОКАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ до предварительно заданного первого периода времени.

Процесс продолжается до тех пор, пока значение текущего времени на ГЛОБАЛЬНОМ ТАЙМЕРЕ не превысит третье предварительно заданное время, и процедура чистки не будет завершена. Как упоминалось ранее, сигнал ОКОНЧАНИЯ, посылаемый пользователю и информирующий пользователя о завершении процесса очистки, также как и ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ, посылаемый пользователю и информирующий пользователя о необходимости переместить устройство для очистки полости рта 10 в другую часть полости рта для очищения, могут быть представлены в различных формах. Такие сигналы могут быть представлены в различных формах, направленных на любое из пяти чувств: зрение, слух, осязание, обоняние или вкус.

Сигнал может исходить от устройства для очистки полости рта или может быть передан на внешнее отображающее устройство, информирующее пользователя о завершении процесса очистки или о необходимости переместить устройство для очистки полости рта 10 в другую секцию полости рта, подлежащую очистке.

На Фиг.6 представлен вид в поперечном разрезе варианта осуществления устройства 100 для очистки поверхностей полости рта в соответствии с настоящим изобретением. Представленный конкретный варианта осуществления - зубная щетка, хотя настоящее изобретение предусматривает и другие устройства, используемые в полости рта. Как показано на Фиг.6, устройство 100 имеет рукоятку 102, шейку 104 и головку зубной щетки 114. Головка зубной щетки 114 включает в себя пучки щетинок 126 для чистки зубов и источник излучения 122. Рукоятка 102 является полой и содержит оптические преобразователи 146 и 148, усилители 152 и 154, процессор для обработки данных 156 и источник питания 150.

Следующие примеры служат для лучшего понимания настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Определение компенсированного значения количества налета

Зубную щетку для выявления налета создали посредством модификации головки ручной зубной щетки путем установки голубого светоизлучающего диода (СИД), обращенного от головки, что позволяло свету, излучаемому СИДом, освещать поверхность зуба. СИД был окружен рядом из 12 оптоволоконных нитей, также направленных на поверхность зуба в области, освещаемой голубым СИДом. Оптические волокна проходили через шейку зубной щетки к паре фотодатчиков (Taos TSL12S-LF), находившихся в ручке зубной щетки. Волокна были разделены на две группы. Одна группа волокон проходила через оптический фильтр (Semrock FF01-500/LP), пропускающий волны длиной более 515 нм, тогда как вторая группа волокон пропускала волны любой длины, т.е. оптический фильтр не использовался. Отфильтрованный свет представлял собой значение количества налета, тогда как неотфильтрованный свет использовали для интерпретации расстояния между оптическим коллектором, т.е. кончиками оптических волокон, и поверхностью зуба. Выходы фотодатчиков были подключены к усилителям (аналоговые устройства AD8544ARZ), которые в свою очередь были подключены к 8-битному микроконтроллеру (Atmel ATMEGA8L-8AU). Микроконтроллер содержал два 10-битных аналого-цифровых преобразователя, позволяющих обрабатывать информацию в микроконтроллере в цифровом формате.

При помощи этого устройства были проведены эксперименты с использованием моделей зубов Typodent, покрытых материалом, имитирующим налет и содержащим флуоресцентный материал. Способ нанесения искусственного налета на поверхности зуба приближен к естественному отложению налета в полости рта человека. Состав экспериментов: позиционирование оптических коллекторов, т.е. кончиков оптоволоконных нитей, на различных расстояниях от поверхности зуба для выведения соотношения между расстоянием и значением количества налета.

Опытное устройство эксплуатировали со следующим набором параметров:

∙ Отбор образцов при 500 Гц (0,002 секунды), с последовательным выполнением 4 измерений.

∙ Выведение среднего значения на основе каждых 20 точек данных в значении выходных данных.

∙ Устройство поддерживается 8-битным микроконтроллером при тактовой частоте 7 МГц.

∙ Отображение данных в форме динамической таблицы с использованием протокола RS232.

∙ Компенсация окружающего освещения.

Устройство было помещено на расстоянии от 0 до 10 мм от поверхности модели зуба. Показания снимали в следующих положениях: расстояние СИД вкл., расстояние СИД выкл., налет СИД вкл. и налет СИД выкл. Значения сигналов «общий налет» и «общее расстояние» вычисляли на каждом расстоянии согласно следующим формулам:

Общий налет = налет СИД вкл. - налет СИД выкл. (I) Общее расстояние = расстояние СИД вкл. - расстояние СИД выкл. (II)

В таблице I представлены измеренные (вычисленные) значения параметров налет СИД вкл., налет СИД выкл., общий налет, расстояние СИД вкл., расстояние СИД выкл., общее расстояние.

Таблица I
Значения расстояния и количества налета, полученные посредством опытного устройства для чистки полости рта Расстояние (мм) Налет СИД вкл. Налет СИД выкл. Общий налет Расстояние СИД вкл. Расстояние СИД выкл. Общее расстояние       A     B 0 331,48 125,26 206,22 242,74 80,30 162,44 0,5 356,15 129,00 227,15 268,80 83,15 185,65 1,0 355,63 129,53 226,10 285,68 81,84 203,84 1,5 345,75 126,58 219,17 291,42 80,96 210,46 2,0 337,68 128,27 209,41 295,05 82,95 212,10 2,5 327,62 127,24 200,38 295,38 81,05 214,33 3,0 316,36 127,87 188,49 287,32 81,91 205,41 3,5 300,70 122,00 178,70 278,04 77,11 200,93 4,0 296,38 127,90 168,48 275,14 81,41 193,73 4,5 277,42 120,84 156,58 260,42 76,53 183,89 5,0 273,38 128,21 145,17 257,83 81,04 176,79 5,5 220,13 83,10 137,03 223,33 54,00 169,33 6,0 258,05 128,67 129,38 242,81 82,48 160,33 6,5 249,26 127,68 121,58 233,68 81,00 152,68 7,0 241,89 128,50 113,39 225,61 82,33 143,28 7,5 236,22 129,06 107,16 219,78 81,61 138,17 8,0 230,22 129,44 100,78 212,61 81,56 131,05 8,5 225,94 129,59 96,35 208,47 82,24 126,23 9,0 216,50 128,35 88,15 200,35 81,40 118,95 9,5 214,35 129,00 85,35 195,95 81,80 114,15 10,0 212,87 131,33 81,54 194,47 82,93 111,53              

Составили график зависимости значения в столбце A (общий налет) от значения в столбце B (общее расстояние). Получившуюся в результате кривую привели к следующему уравнению прямой:

Общий налет = 1,304 (общее расстояние) - 66,61 (III)

Так как значение общего налета на расстоянии 1 мм от поверхности модели зуба составляет 226, компенсированное значение количества налета (CPV) определяли согласно следующей формуле:

CPV = 226+(1,304 (общее расстояние)-66,61)/общий налет (IV)

Таблица II
Зависимость CPV от расстояния для устройства для очистки полости рта Расстояние (мм) Общий налет   A 0 226,70 0,5 226,77 1,0 226,88 1,5 226,95 2,0 227,00 2,5 227,06 3,0 227,15 3,5 227,09 4,0 227,10 4,5 227,11 5,0 227,13

5,5 227,12 6,0 227,10 6,5 227,09 7,0 227,06 7,5 227,06 8,0 227,04 8,5 227,02 9,0 227,01 9,5 226,97 10,0 226,97     СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ 227,02 Станд. откл. 0,12

В таблице приведено среднее значение CPV, выведенное независимо от расстояния и равное 227,02 при стандартном отклонении 0,012 (0,05%). Таким образом, значение количества налета скорректировано с учетом расстояния от оптического коллектора до поверхности модели зуба.

Пример 2. Применение устройства для очистки полости рта

Устройство, описанное в примере 1, использовали в исследовании процесса очистки зубов человека. Участники исследования не выполняли обработку полости рта в течение 18-24 часов перед началом исследования. Исследование проводили с применением суррогатной чистки, выполняемой гигиенистом, низкочастотным способом, утвержденным Американской стоматологической ассоциацией. Ротовую полость разделили на 12 одинаковых секций, таким образом, каждую секцию можно было проанализировать в индивидуальном порядке. Предварительно задали максимальный общий период времени для очистки каждой секции 10 секунд, таким образом, время очистки всей полости рта составило две минуты. В процессе очистки данные, получаемые устройством, передавались посредством последовательной связи на ПК, регистрирующий полученные данные.

На Фиг.6 показана пробная площадка данных, полученных от устройства в течение 10-секундного периода очищения конкретной секции ротовой полости. Колебание данных обусловлено тем, что детекторная часть щетки многократно проходит области в пределах секции, содержащей различные уровни налета. Линейный тренд данных демонстрирует снижение количества налета в течение 10-секундного периода времени.

Хотя предшествующее описание и приведенные рисунки представляют собой примеры осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что в описываемую конструкцию могут быть внесены различные дополнения, модификации и замены, не выходящие за пределы сущности и объема настоящего изобретения. Специалисту в данной области будет понятно, что настоящее изобретение можно использовать с многочисленными модификациями структуры, геометрии, пропорций, материалов, компонентов и т.д. для создания примеров реализации настоящего изобретения, специально адаптированных для использования в конкретных условиях эксплуатации и в соответствии с эксплуатационными требованиями без отхода от принципов настоящего изобретения. Например, элементы, показанные на фигурах как единое целое, могут быть выполнены из нескольких частей, а элементы, показанные на фигурах как составные, могут быть выполнены как единое целое, функциональное предназначение элементов может быть полностью изменено или реализовано иначе, размер или геометрические параметры элементов могут быть изменены. Таким образом, приводимые в настоящем документе варианты осуществления должны во всех отношениях рассматриваться только как иллюстрирующие и ни в коей мере не ограничивающие объем настоящего изобретения, при этом объем настоящего изобретения определен приводимыми ниже пунктами формулы изобретения и не ограничивается предшествующим описанием.

Изобретения относятся к медицине, в частности к стоматологии, и касаются способа и устройства для очистки полости рта. Для этого размещают устройство, предназначенное для обнаружения и удаления налета с поверхности, по крайней мере, одного зуба. На поверхность наносят флуоресцентный агент, способный связываться с налетом. Поверхность зуба одновременно очищают и облучают светом с эффективной длиной волны для обеспечения флуоресцентного излучения при контакте с указанным флуоресцентным агентом. Часть флуоресцентного излучения (APV1) регистрируют и сравнивают с предварительно заданным пороговым значением количества налета(PPTV). При этом излучение перед контактом с поверхностью и после этого проводят через оптические фильтры. Если APV1 меньше PPTV, устройство перемещают в другую секцию. Если APV1 больше или равно PPTV, то собирают другую часть флуоресцентного излучения (APV2). Процентное сокращение APV1 до APV2 определяют при перемещении устройства в другую секцию. Предложенное устройство содержит источник излучения, оптические фильтры, оптические коллекторы для сбора отраженного света и флуоресцентного излучения, оптические каналы для передачи света и излучения, средство для преобразования оптического светового сигнала в электрический сигнал, средство для математической обработки последнего для определения количества налета и средство для очищения поверхности зуба. Изобретения обеспечивают повышение эффективности очистки полости рта, в т.ч. за счет более точного определения количества налета на зубах в процессе очищения. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл., 6 ил.

1. Способ очистки полости рта, включающий:
a. установку в указанной полости рта соответствующего устройства для обнаружения и удаления налета с поверхности по меньшей мере одного зуба указанной полости рта,
b. по существу одновременное очищение и облучение указанной поверхности указанного по меньшей мере одного зуба в указанной полости рта, причем указанный по меньшей мере один зуб имеет нанесенный на него флуоресцентный агент, способный связываться с налетом на указанной поверхности по меньшей мере одного зуба, при этом падающее излучение имеет достаточную длину волны для обеспечения флуоресцентного излучения при контакте с указанным флуоресцентным агентом на указанной поверхности по меньшей мере одного зуба, и указанное падающее излучение перед контактом с указанной поверхностью по меньшей мере одного зуба проходит через первый оптический фильтр,
c. сбор по меньшей мере части указанного флуоресцентного излучения в течение первого периода времени, причем часть указанного собранного флуоресцентного излучение проходит через второй оптический фильтр,
d. определение первого среднего значения количества налета (APV1) на основе указанного флуоресцентного излучения, собранного в течение указанного первого периода времени,
e. сравнение указанного APV1 с предварительно заданным пороговым значением количества налета (PPTV), причем, если указанное APV1 больше или равно указанному PPTV, то затем
f. сбор по меньшей мере части указанного флуоресцентного излучения в течение второго периода времени,
g. определение второго среднего значения количества налета (APV2) на основе указанного флуоресцентного излучения, собранного в течение указанного второго периода времени,
h. определение процентного сокращения указанного APV1 до указанного APV2,
i. сравнение указанного процентного сокращения указанного APV1 с предварительно заданным пороговым значением процентного сокращения (PPRT),
j. продолжение по существу одновременного очищения и облучения указанного по меньшей мере одного зуба до тех пор, пока указанное процентное сокращение указанного APV1 не будет равно или больше указанного PPRT, или в течение предварительно заданного максимального периода времени (РМТР), в зависимости от того, что произойдет раньше.

2. Способ по п. 1, в котором отраженный свет, возникающий при контакте указанного падающего излучения с указанной поверхностью, собирают по существу одновременно с указанным флуоресцентным излучением, и указанные APV1 и APV2 являются компенсированными значениями APV.

3. Способ по п. 1, в котором, если указанное APV1 больше или равно указанному PPTV и указанное процентное сокращение указанного APV1 до указанного APV2 больше указанного PPRT, указанную поверхность непрерывно по существу одновременно очищают и облучают до истечения указанного РМТР.

4. Способ по п. 1, в котором, если указанное APV1 больше или равно указанному PPTV, и указанное процентное сокращение указанного APV1 до указанного APV2 больше указанного PPRT, определяют дополнительные повторяющиеся значения APV в течение дополнительных периодов времени, процентное сокращение "указанного APV1 до указанного соответствующего повторяющегося APV сравнивают с указанным PPRT, и указанную поверхность непрерывно по существу одновременно очищают и облучают до того момента, пока указанное процентное сокращение указанного APV1 до указанного соответствующего повторяющегося APV не будет равно или меньше указанного PPRT.

5. Способ по п. 1, в котором указанный флуоресцентный агент содержит флуоресцеин или его соль.

6. Способ по п. 5, в котором указанное падающее излучение имеет пиковую длину волны от приблизительно 450 до приблизительно 500 нанометров.

7. Способ по п. 5, в котором указанная часть указанного флуоресцентного излучения имеет пиковую длину волны от приблизительно 520 до приблизительно 530 нанометров.

8. Способ по п. 1, в котором указанный первый период времени составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 секунд.

9. Способ по п. 1, в котором указанный второй период времени составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 15 секунд.

10. Способ по п. 1, в котором указанное PPRT составляет от приблизительно 5 до приблизительно 95 процентов.

11. Способ по п. 1, в котором указанный РМТР составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 15 секунд.

12. Способ по п. 2, в котором указанный отраженный свет передается одновременно с указанным флуоресцентным излучением через дополнительный оптический фильтр перед преобразованием оптического сигнала указанного флуоресцентного излучения в электрический сигнал указанного флуоресцентного излучения, причем указанный фильтр отклоняет свет с длиной волны выше приблизительно 515 нанометров.

13. Способ по п. 2, в котором указанное компенсированное значение количества налета определяют в зависимости от расстояния между указанной точкой сбора указанного флуоресцентного излучения и указанной поверхностью указанной полости рта.

14. Способ по п. 1, в котором в тот момент, когда указанное процентное сокращение указанного APV1 равно или меньше указанного PPRT, или по истечении указанного РМТР, в зависимости от того, что произойдет раньше, указанное устройство перемещают и устанавливают в другую из множества секций указанной полости рта.

15. Способ по п. 14, в котором стадии b-j повторяют до тех пор, пока не будут очищены все из указанного множества секций указанной полости рта.

16. Способ по п. 1, в котором указанное очищение осуществляют посредством ультразвука, подачи воды под давлением, очищения щеткой или их комбинации.

17. Способ по п. 16, в котором указанное очищение щеткой выполняют при помощи электрической зубной щетки или ручной зубной щетки.

18. Способ по п. 15, в котором указанное очищение осуществляют посредством ультразвука, подачи воды под давлением, очищения щеткой или их комбинации.

19. Способ по п. 18, в котором указанное очищение щеткой выполняют при помощи электрической зубной щетки или ручной зубной щетки.

20. Способ по п. 1, в котором, если указанное APV1 меньше, чем указанное PPTV, выполняют перемещение и установку указанного устройства в другую из множества секций и повторение стадий b-е.

21. Устройство для обнаружения налета на поверхности полости рта, содержащее:
источник излучения для направления падающего излучения на указанную поверхность указанной полости рта,
первый оптический фильтр, через который проходит указанное падающее излучение перед контактом с указанной поверхностью указанной полости рта,
оптические коллекторы для сбора отраженного света и флуоресцентного излучения,
оптические каналы для передачи указанного собранного отраженного света и указанного собранного флуоресцентного излучения в указанное устройство,
второй оптический фильтр, через который проходит часть указанного собранного флуоресцентного излучения,
средство для преобразования оптического светового сигнала указанного отраженного света и указанного флуоресцентного излучения в электрический сигнал,
средство для математической обработки указанного электрического сигнала указанного отраженного света и указанного флуоресцентного излучения для определения компенсированного значения количества налета; и
средство для очищения указанной поверхности указанной полости рта.

22. Устройство по п. 21, в котором указанные оптические коллекторы содержат оптическое волокно.

23. Устройство по п. 21, в котором указанный оптический канал содержит оптическое волокно.

24. Устройство по п. 23, в котором указанный оптический канал содержит указанное оптическое волокно.

25. Устройство по п. 21, в котором указанное средство для преобразования указанного оптического светового сигнала указанного отраженного света и флуоресцентного излучения в указанный электрический сигнал содержит оптический преобразователь.

26. Устройство по п. 21, дополнительно содержащее средство для усиления или улучшения указанного электрического сигнала указанного отраженного света и указанного флуоресцентного излучения.

27. Устройство по п. 21, содержащее дополнительный оптический фильтр, через который проходит часть указанного отраженного света и часть указанного флуоресцентного излучения перед преобразованием указанного оптического светового сигнала в указанный электрический сигнал.

28. Устройство по п. 21, в котором указанное средство для математической обработки указанного электрического сигнала указанного отраженного света и указанного флуоресцентного излучения содержит процессор для обработки данных, дополнительно содержащий аналого-цифровой преобразователь для преобразования указанного электрического сигнала указанного отраженного света и указанного флуоресцентного излучения из аналогового формата в цифровой формат перед обработкой указанного электрического сигнала.

29. Устройство по п. 21, в котором указанное средство для очистки включает зубную щетку, причем указанная зубная щетка содержит головку, и указанная головка имеет лицевую поверхность с прикрепленными к ней щетинками.

30. Устройство по п. 29, в котором указанная зубная щетка представляет собой ручную зубную щетку или электрическую зубную щетку.

31. Устройство по п. 21, в котором указанное средство для очистки выполнено с возможностью эффективно очищать зубы посредством ультразвука, подачи воды под давлением, очищения щеткой или их комбинации.