CN105050488A - 牙科装置及使用牙科装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种牙科装置。该牙科装置包括手柄。控制器可操作地耦合至外壳。子***与控制器可操作地连通并被配置成产生使所发出的荧光反射回子***和控制器的激发信号，用于分析所发出的荧光的一个或多个特性。一个或多个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减。对控制器进行编程以分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。

Description

牙科装置及使用牙科装置的方法
相关申请的交叉引用
本公开要求于2012年12月19日提交的美国临时专利申请序列号61/739415和于2012年12月21日提交的美国临时专利申请序列号61/740797的优先权，每个专利的全部内容通过引用并入本文。
背景
技术领域
本公开涉及一种牙科装置及使用牙科装置的方法。更具体地，本公开涉及一种牙科装置和使用该牙科装置的方法，该方法利用频率调制的激发信号产生所发出的荧光，对所发出的荧光进行分析以检测牙斑。
相关技术的描述
因为检测会指示应将牙齿清洁工作集中在哪些区域，所以期望的是在口腔中检测斑块沉积物，以引导动作用于去除，例如通过使用牙刷(手动或电动)、牙线、牙签或口腔冲洗器。难以对牙齿、牙龈、舌头或面颊上的这些沉积物进行原位/体内检测。尤其重要的是检测牙斑。对于检测牙斑，已知使用荧光测量，其中将入射辐射引导在口腔的表面处，且从该表面发出具有与生物沉积物的存在相关联的特征的荧光辐射并对其检测。
在现有技术状态，存在用于检测牙斑的两种一般方法。一种方法是使用固有荧光，其中对牙斑或其他牙科材料本身的荧光进行监测。另一方法使用继发荧光，其中用优先结合牙斑的荧光标记材料对口腔中疑似有牙斑的表面进行处理，并且检测结合到口腔表面上的标记材料的荧光发出以指示牙斑的存在。
根据前述，被配置为用于检测牙斑的装置有时利用单色光来照射潜在的牙斑位置。在某些情况下，可通过具有预定波长或范围的光来照射该位置。其它方法和/或装置可利用快速激发脉冲(例如，纳秒或更快)和快速、灵敏的检测装置，该检测装置在激发脉冲后非常短的时间间隔内启动(例如门控)。通常这种方法和/或装置利用光电倍增管、雪崩光电二极管和/或Kerr-门。
虽然上述方法和装置适于检测牙斑，但这类方法和装置普遍昂贵，并且包括通常庞大的部件且要求高电压。
发明内容
如可以理解的那样，证明利用频率调制的激发信号产生被分析以检测牙斑的所发出的荧光的牙科装置和使用该牙科装置的方法在牙科方面是有用的。
本公开的一方面提供了一种牙科装置。该牙科装置包括手柄。控制器可操作地耦合至外壳。子***与控制器可操作地连通并被配置成生成使所发出的荧光反射回子***和控制器的激发信号，用于分析所发出的荧光的一个或多个特性。该一个或多个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减。对所述控制器进行编程以分析检测的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
激发信号可以是频率调制的，并提供在单频和/或多频上。该子***可以包括发光二极管、激光二极管、滤光器、光检测器、成像传感器、放大器、振荡器、混频器和模数转换器。滤光器可以是光激发清除滤光器，振荡器可以是单频或多频调制振荡器，而分束器可以是二向色分束器。该子***可被配置成在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。校准模块与控制器可操作地连通，用于校准出与患者的牙齿相关联的相位延迟和频率依赖性增益。
电池可容纳在手柄内，并被配置成为提供功率到牙科装置，该牙科装置包括容纳在手柄内的电机和子***，该子***容纳在从手柄远端延伸的轴中。牙刷组件可被配置为可释放地耦合至所述轴，用于刷牙和去除牙斑。窗口可被定位在牙刷组件上且与其上设置的多个刷毛邻近。而且该窗口可与设置在轴上的子***对齐，使得激发信号和所发出的荧光可经由窗口通过。
所发出的荧光的一个或多个特性可以是与所发出的荧光有关的相移和所发出的荧光的振幅。控制器包括一个或多个控制算法，其被配置为分析所发出的荧光的相移和/或所发出的荧光的振幅和/或所发出的荧光的衰减时间。可通过控制算法利用频域分析法和时域分析法来确定所发出的荧光的相移和振幅。
本公开的一方面提供了一种牙科装置。该牙科装置包括手柄，该手柄包括从其远端延伸的轴和容纳于其中的电池(8)、电机(10)和控制器。牙刷组件被配置为可释放地耦合至轴。
子***与控制器可操作地连通，并且被配置为生成频率和时间调制的激发信号，该激发信号使所发出的荧光反射回子***和控制器，用于分析所发出的荧光的一个或多个特性。该一个或多个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减。对所述控制器进行编程以分析检测的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
频率调制的激发信号可以单频和多频之一提供。子***可包括发光二极管、激光二极管、滤光器、光检测器、成像传感器、放大器、振荡器、混频器、分束器和模数转换器。滤光器可以是光学荧光激发清除滤光器，振荡器可以是单频或多频调制振荡器且分束器可以是二向色分束器。子***被配置成以约10Hz至约10GHz范围的频率检测所发出的荧光。校准模块可与控制器(20)可操作地连通，用于校准出与患者的牙齿相关的相位延迟和频率相关增益。
在牙刷组件上邻近其上提供的多个刷毛定位窗口。而且该窗口可与设置在轴上的子***对齐，使得激发信号和所发出的荧光可穿过窗口。
所发出的荧光的一个或多个特性可以是与所发出的荧光相关联的相移和所发出的荧光的振幅。控制器可以包括一个或多个控制算法，其被配置为分析所发出的荧光的相移和/或所发出的荧光的振幅和/或该荧光的时间衰减特性。可通过控制算法利用时域分析法和频域分析法来确定所发出的荧光的相移和振幅。
本公开的一方面提供了一种牙科装置。该牙科装置包括：手柄，其包括从其远端延伸的轴和容纳于其中的电池、电机和控制器。牙刷组件被配置为可移除地耦合至该轴。子***与该控制器可操作地连通，并且被配置为生成频率调制的激发信号和时间调制的激发信号中的一个，使得所发出的荧光反射回子***和控制器用于分析所发出的荧光的一个或多个特性。该一个或多个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减。该控制器被编程以分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
频率调制的激发信号在单频和多频之一上被提供。子***可以包括以下各项中的至少一项：发光二极管、激光二极管、VCSEL、滤光器、光检测器、成像传感器、放大器、振荡器、混频器、分束器和模数转换器。滤光器是激发清除滤光器，振荡器是单频或多频调制振荡器以及分束器是二向色分束器。子***被配置成在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。校准模块与控制器可操作地连通，用于校准出与患者的牙齿相关的相位延迟和频率依赖性增益。
在牙刷组件上邻近其上提供的多个刷毛定位窗口，而且，该窗口与设置在轴上的子***对齐，使得激发信号和所发出的荧光能够穿过窗口。
所发出的荧光的一个或多个特性可以是与所发出的荧光相关联的相移以及与所发出的荧光相关联的振幅。控制器包括至少一个控制算法，其被配置为分析所发出的荧光的相移和所发出的荧光的振幅。可以通过该控制算法利用频域分析法和时域分析法来确定所发出的荧光的相移和所发出的荧光的振幅。
本公开的一方面提供了一种用于检测牙齿上某位置的牙斑和牙齿脱矿之一的方法。首先，在患者的口腔内发出频率调制的激发信号。之后检测所发出的荧光。分析所发出的荧光的一个或多个特性以检测牙斑的存在，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减。而且，分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
激发信号可以是在单频和/或多频上调制的频率。可以在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。可分析所发出的荧光的相移和振幅特性。可利用时域分析法和频域分析法来分析所发出的荧光的相移和振幅。
可提供用于发出、检测和分析的牙科装置。可提供有手柄的牙科装置，该手柄包括被配置成向该牙科装置提供功率的电池，该牙科装置包括容纳在该手柄内的电机、控制器和子***，该子***容纳在从手柄远端延伸的轴中。
子***可包括发光二极管、激光二极管、滤光器、光检测器、成像传感器、放大器、振荡器、混频器、分束器和模数转换器。可利用光学荧光激发清除滤光器、单频或多频调制振荡器和二向色分束器。经由与控制器可操作地连通的校准模块可校准出与牙齿相关联的相位延迟和频率依赖性增益。
可提供被配置为可释放地耦合至轴的牙刷组件，其用于刷牙和/或去除牙斑。可在牙刷组件上提供窗口，在与多个刷毛邻近的牙刷组件上定位窗口。该窗口可与设置在轴上的子***对齐，从而使得激发信号和所发出的荧光可穿过该窗口。
附图简要说明
参照以下附图可以更好地理解本公开的方面。附图中的部件不必按比例绘制，而是重点放在清楚地图示本公开的原理。此外，在附图中，贯穿若干视图相同的附图标记指示对应的部件。
在附图中：
图1A和图1B分别是根据本公开的实施例的牙科装置的前视图和侧视图；
图2是图示在图1A和图1B中所示的牙科装置的控制器和子***的框图；
图3是图示根据本公开的另一实施例的牙科装置的控制器和子***的框图；
图4是图示检测牙斑的方法的流程图；
图5是从不同牙样品获得的测量的图形，其图示与不同样品和脱矿的人牙釉质相关联的牙釉质的变化性；
图6是示出在45MHz的调制频率处健康釉质和脱矿釉质两者之间的差矢量的健康釉质和脱矿釉质的图形；
图7是健康釉质和脱矿釉质之间的差矢量的图形；和
图8是示出根据本公开的实施例检测脱矿和/或龋齿的方法的流程图。
具体实施方式
本公开描述了利用激发光的一个或多个功率水平的装置和方法的各种实施例，用于检测一个或多个牙齿异常从而使得牙齿异常可被除去。具体地说，牙科装置例如电动牙刷被配置为提供频率调制的激发光，该激发光被配置为使所发出的荧光反射回牙科装置，用于分析所发出的荧光的一个或多个参数，该一个或多个参数对应于所发出的荧光的衰减时间。随后，使用一个或多个参数检测牙齿异常的存在，例如牙斑、牙釉质脱矿、龋齿等。当检测到牙斑时，然后可使用该牙科装置除去牙斑。
图1A示出了***2，其被配置为检测牙斑。***2可配置为与各种手持的牙科器具一起使用。在所示的实施例中，***2是多用途的牙科装置4(例如，电动牙刷和牙斑检测器的组合)的形式。牙科装置4包括适当配置的手柄6，其被配置为容纳电池8和电机10。电源按钮或开关12(图1B)提供在手柄6上并可操作地耦合至电池8，用于当按下时为牙科装置4和与其可操作地相关联的组件提供功率，例如电机10、控制器20等。适当配置的多个刷毛14提供在牙刷组件16上，其被配置为经由一种或多种耦合方法例如夹住(未明确示出)可拆卸地耦合至轴18，该轴18从手柄6远端延伸。
图2是显示牙科装置4可提供有控制器20和子***22的一个实施例的框图。子***22可包括任何适合的电的和/或非电的部件，其能够产生、发出和/或检测各种功率强度和波长的调频的激发光，例如蓝色光、红色光等。子***22可以包括但不限于例如：一个或多个光源30，光检测器34，锁相放大器36，振荡器38，分束器40，以及光学部件28。
光源30可以是任何适合的光源。在图2所示的实施例中，光源30是一个或多个发光二极管30的形式，例如多个发光二极管30(LED30)。LED30可被配置成产生或发出一个或多个合适波长的光。根据本公开，例如，已发现具有波长为405nm、440nm、470nm和/或480nm的光(所有可见光，例如蓝光)适合于本文描述的目的。具体地，选择可见光光谱内的光是由于在口腔中使用其它波长的光(例如紫外线、红外线等)的安全性考虑，且成本通常归因于使用这种波长的光。也可使用其它光源(例如二极管激光器)和不同的波长。
光电探测器34被配置成检测牙釉质上的牙斑的存在。具体地，配置并使用光检测器34来检测与牙齿材料和/或带有牙斑相关联的所发出的荧光，并将检测到的所发出的荧光光子转换成电信号，该电信号被发送到控制器20用于处理，这在下文会更详细地描述。
根据本公开，光检测器34可被配置为在范围从约10Hz到约10GHz的频率中检测与牙齿材料和/或带有牙斑相关联的所发出的荧光。在一个具体的实施例中，例如，该频率范围可以从约1MHz至约10GHz。在另一个实施例中，该频率范围可以从约10Hz到约100MHz；该具体实施例可用于优化与牙齿材料的发出的荧光衰减特征有关的信噪比。可替换地，在实施例中，可使用成像传感器(未明确示出)来代替光检测器34。在该具体实施例中，可使用图像处理将像素强度转换成可用于确定何时已经检测到牙斑的形式。虽然光检测器34和成像传感器都适合用于检测上述与牙齿材料和/或牙斑相关联的发出的荧光，但是光检测器34的简单性使得它们对于本文所描述的目的是理想的。如可以理解的，牙科装置4可以包括光检测器34和成像传感器的组合。
为了保护光检测器34免于各种波长的激发光和/或不希望的背景辐射，滤光器(未明确示出)可被安装到光检测器34上。附加地，光检测器34可以包括一个或多个聚集和聚焦光学器件，例如透镜、复合抛物面聚光器或两者的组合。
可使用分束器40引导调频的激发光朝向牙齿并将所发出的荧光反射向光检测器34，该所发出的荧光具有更长的波长。相应地，具有短通特征的二向色分束器被用于此目的。可替换地，代替使用分束器40，我们可以使用两个光路，一个用于激发而另一个用于检测；在某些实施例中这可能有利于例如适应牙科装置4的设计变型。
可以提供可选的滤光器32，并使用其来阻止任何不希望的波长的光(例如紫外光)到达牙齿或光检测器34。在图示的实施例中，例如，滤光器32是窄带通滤光器。滤光器32可以布置成其它构造，以适应不同波长和/或功率强度的光和/或实现不同的滤波效果。
振荡器38可以是任何合适的振荡器。在所示的实施例中，振荡器38可操作地耦合至LED30并被配置为驱动LED30，从而使得LED30产生或发出频率调制的激发光或信号。可以同时以单频或多频发出频率调制的激发信号；后者可以作为多个离散频率(或混在一起)来实施，并用来潜在地排除用户口腔中的干扰物质，例如复合填料。
锁相放大器36被配置成接收来自振荡器38和光检测器34的输入信号，并向控制器20输出与检测到的所发出的荧光相对应的对应信号。具体地，振荡器38为锁相放大器36提供参考频率(例如，调频的激发信号的频率)。锁相放大器36利用该参考频率过滤掉接收自光检测器34的信号的不希望的部分(例如噪声)并将处理所需的信号的剩余部分传达给控制器20。本质上，锁相放大器36用作相敏检测器。如可以理解的，其它放大器和/或信号处理设备可用于本文所描述的目的。
子***22被配置为从通过邻近布置有多个刷毛14的位置的牙刷组件16发出的频率调制的激发信号照射牙齿材料(且在某些情况下为树胶)。考虑到此目的，在牙刷组件16上邻近多个刷毛14处提供适当配置的光学窗口24(图1A和1B)，并且光学窗口24被配置为允许光从其通过，用于通过子***22对其检测。具体地，当牙刷组件16耦合至轴18时，窗口24与子***22对准，子***22包括LED30、光检测器34、放大器36、振荡器38、分束器40以及光学部件28，从而使得从LED30产生的频率调制的激发信号通过窗口24被发出并且反射光(例如，牙齿材料和/或牙斑发出的荧光)通过窗口24被传送回并由光检测器34检测。
再次参考图1A，牙科装置4包括控制器20(例如微处理器)，其与子***22连通(最好参见图2)，控制器20被配置为产生、发出和检测光，例如频率调制的激发信号和与牙齿材料和牙斑相关联的发出的荧光。控制器20可以是处理器、微控制器、芯片上***(SOC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。共同地用于执行本文所述的各种功能和操作的一个或多个部件，其可以包括处理器、微控制器、SOC和/或FPGA，是控制器20的部分，例如，如权利要求中所记载的。控制器20可以被提供为单个集成电路(IC)芯片，其可安装在单个印刷电路板(PCB)上。可替换地，控制器20的各种电路部件包括例如处理器、微控制器等，被提供为一个或多个集成电路芯片。即，各种电路部件可位于一个或多个集成电路芯片上。
控制器20与子***22连通，并被配置为分析所发出的荧光的一个或多个特性。在所图示的实施例中，所发出的荧光的一个或多个特性可以是与所发出的荧光相关联的相移和/或所发出的荧光的振幅。
根据本公开，相移(和/或振幅)与所发出的荧光的衰减时间相互关联，并且其用于检测牙斑的存在。具体地，通过实证检验，已发现，检测到的所发出的荧光的相移(和/或振幅)与荧光衰减时间直接相关。更具体地，已知当与从有牙斑的牙齿所发出的荧光比较时，从其表面上无牙斑的牙齿所发出的荧光衰减更慢，即有牙斑的牙齿衰减更快。相应地，当与检测到的无牙斑的牙齿的荧光的相移比较时，在特定频率范围检测到的有牙斑的牙齿的所发出的荧光会具有更低的相移。在低频率，例如，这两种情况(例如，牙齿有/无牙斑的情况)下相移为零。在非常高的频率下，这两种情况都会显示90度的相移。在这两个极端之间的频率，干净的釉质/牙质的相移会大于覆盖有斑块的釉质/牙质。换句话说：更快的衰减时间(时域)含义是在频域中的低相移。可以关于检测到的所发出的荧光的振幅进行类似的关联。在特定的调制频率处干净的釉质/牙质位置的荧光的解调相比覆盖有牙斑的同一位置的荧光的解调更大。根据以上所述，控制器20包括一个或多个控制算法，其被配置成利用时域分析方法和/或频域分析方法来分析所发出的荧光的相移(和/或振幅)。控制算法可以利用一个或多个变换来计算相移(和/或振幅)。例如，可利用离散傅立叶变换(DFT)，快速傅立叶变换(FFT)和/或拉普拉斯变换来计算检测到的所发出的荧光的相移和/或振幅。
按照用于在频域中检测牙斑的方法100来描述***2的操作。首先可将牙科装置4放置在用户口腔内。当牙科装置4通电时，多个刷毛14以常规方式转动，并且从LED30发出频率调制的激发信号(参照图4，在步骤102)，其会使所发出的荧光反射回光检测器34(参照图4，在步骤104)。
此后，控制器20接收来自锁相放大器36的输出信号。控制算法利用一个或多个前述的变换来计算检测到的所发出的荧光的相移(和/或振幅)。控制器20利用闭环反馈回路连续监控检测到的所发出的荧光的相移的存在，以确保从牙齿位置除去所有的牙斑。在实施例中，牙科装置4可以配备有一个或多个指示装置，例如音频、视觉等(未明确示出)，其被配置为当牙齿的特定位置干净时给用户指示。这样的指示后，用户然后可以移动至牙齿上的不同的位置或下一牙齿。如可以理解的，这可以减少用户的整体刷牙时间和/或也可能导致更好更自觉的刷牙程序。
重复上述过程以连续测量当前被刷牙齿上的牙斑水平。牙科装置4可以以各种方式例如通过照射手柄8上的又一个LED(未明确示出)将牙斑的存在传达给用户。
牙科装置4帮助用户清洁牙齿同时通知用户他们是否正在从其牙齿去除牙斑以及他们是否已经完全去除牙斑。此外，牙科装置4在刷牙期间提供了实时的关于牙斑的信息。牙科装置4实现了前述目的，而无需使用上述庞大且昂贵的部件，这些部件利用高电压且通常与常规牙斑装置相关联。
从前述并参照各附图，本领域的技术人员会理解，在不背离相同范围的情况下还可对本公开进行某些修改。例如，在一些实施例中，子***22可以内置到手柄8中以允许更换轴18。在这种情况下，频率调制的激发信号可被递送到牙刷组件16并且所发出的荧光经由光纤(未明确示出)反射回光检测器34和控制器20。另外，在本实施例中，一个或多个光导(未明确示出)可提供在牙科装置4上并且其被配置为将光引导到窗口24和从窗口24引导光。
在图2所示的实施例中，控制器20和子***22被配置成在模拟域运行。但是，在实施例中(例如参见图3)，振荡器38和/或锁相放大器36可以在数字域中实施。在该特定实施例中，可将数字实现方式包括到控制器20中，例如模拟外差阶段，以将信号向下转换为更适于模拟-数字转换的中频带。具体地，对于每个频率调制的激发信号，振荡器38(例如数字振荡器)产生频率调制的激发信号，其具有用于混频器42的小的偏移，混频器42输出在模拟-数字转换器46的频率范围中的下降。之后，数字化实现所有剩余的信号处理并且按照上述进行。
此外，在其中需要大量荧光测量的情况下，振荡器38和LED30可被配置成产生并发出最大长度的序列，这将允许在大量频率下同时检测荧光。在这种情况下，控制器20可以包括一个或多个模拟-数字转换器46和适合的数字处理单元(未明确示出)，其被配置成提取分离的频率响应和/或将分离的频率响应变换成脉冲响应。
此外，虽然已经描述了牙科装置4利用频域运算以实现上述提及的效果，但利用时域运算以实现上述提及的效果也在本公开的范围内。如在此情况下可以理解的，可以对牙科装置4和/或与其可操作地耦合的组件进行一个或多个修改。例如，在该特定实施例中，光源30可以是脉冲的。
如已知的，人类牙釉质一生的衰减数据中有一定的变化。虽然上述牙科装置4并不依赖于确定实际的衰减时间，但是实际衰减时间的变化可能会限制有用的信号范围。因此，对于每个用户个人，可证明在一块干净的牙齿材料上校准牙科装置4是有用的。为此，校准模块44(图1A)可以与控制器20可操作地连通并且其被配置为校准牙科装置4。如可以理解的，这可以使信号范围最大。具体地，通过在干净的牙齿上校准出所有相位延迟和频率依赖性增益，上述分析将为所检测到的牙斑量提供更精确的测量。
如上所述，也可使用牙科装置4来检测其它牙齿异常。例如，具体参照图5，图示了在45.43MHz下来自不同样本的牙釉质的极坐标图中的测量结果，例如牛牙釉质、人牙釉质和受脱矿影响的人牙釉质样本。具体地，检测到的荧光特性被绘制为Msin(Φ)相对于Mcos(Φ)(例如，90°相移分量相对于响应的同相部分)。根据本公开，相位角(其是x轴与给定频率下的位置和从原点的距离之间的角)提供了响应的大小。
根据本公开，将与对应于健康牙齿的信号(例如，第一参考信号)和对应于受脱矿影响的牙齿的信号(例如，第二参考信号)有关的数据绘制为极坐标图，来图示在特定频率下这些信号的区别(图6)。根据本公开，利用极坐标图以从频域荧光数据提取脱矿釉质的存在。具体地，Msin(Φ)相对于Mcos(Φ)(例如，90°相移分量相对于响应的同相部分)的坐标图，其中M是归一化的发出调制，且Φ是荧光发出相对于激发信号的相位延迟。如从该图形明显可知，在单个(或有限数量的调制频率)下的测量足以检测白斑病变例如脱矿的存在。
图6示出了脱矿影响的牙齿和无脱矿牙齿即有良好表面的牙齿，并可允许预测具有部分脱矿的牙齿可能位于沿线A-A`哪处上；低脱矿覆盖位于健康牙齿位置附近。因此，可以测量脱矿程度，假设线A-A`的端点是已知的。
根据本公开，分析全频域数据以确定最佳调制频率。具体地，并参考图7，最佳调制频率被确定为在范围为约25MHz至100MHz。由该数据以及从图5和6获得的数据，显而易见的是，白斑病变的存在可基于从单个调制频率结果(例如，在25MHz至100MHz范围内，但不限于此)至健康牙釉质中的对应频率点的距离。
如可以理解的，从图5-图7收集的数据也可以与覆有牙斑的牙齿相关。
按照用于检测龋齿和/或脱矿的方法200来描述***2的操作。首先可将牙科装置4放置在用户口腔内。
此后，使多个刷毛14活动并使其以常规方式转动，且从LED30发出频率调制的激发信号，其使得所发出的荧光反射回光检测器34(参照图8，在步骤202)；这可以在覆盖有牙膏泡沫或无牙膏泡沫的牙齿上完成。
此后，控制器20接收来自锁相放大器36到的输出信号。控制算法利用一种或多种上述变换来计算检测到的所发出的荧光的相移(和/或振幅)(参见图8，在步骤204和206)。控制器20利用闭环反馈回路以连续监控检测到的所发出的荧光的相移的存在，以检测与牙齿部位脱矿相关联的白斑病变。
在实施例中，牙科装置4可配备有一个或多个指示装置，例如音频、可视的等(未明确示出)，其被配置为给用户指示龋齿和/或开始脱矿。
重复上述过程以连续测量当前被刷牙齿上龋齿和/或脱矿的程度。牙科装置4可以以各种方式例如通过照射可提供在手柄8上的又一个LED来将龋齿和/或脱矿的存在传达给用户。
牙科装置4在刷牙期间实时提供了龋齿和/或脱矿的信息。附加地，在检测到脱矿的情况下，用户可以开始氟化物治疗方案(或其他适合的治疗方案)以开始牙齿的重新矿化，这进而会使牙齿恢复健康的牙釉质。牙科装置4实现前述目的，而无需使用庞大且昂贵的部件，这些部件利用高电压且通常与常规龋齿和/或脱矿装置有关。
虽然附图中已示出本公开的几个实施例，但并不旨在本公开限制于此，因为本公开旨在如本领域所允许的尽量宽的范围，说明书同样如此。因此，上面的描述不应当被解释为限制，而仅作为具体实施例的范例。本领域技术人员会预想到所附权利要求的范围和精神内的其它修改。

Claims (31)

1.一种牙科装置(4)，包括：
手柄(6)；
控制器(20)，可操作地耦合至所述手柄(6)；和
子***(22)，与所述控制器(20)可操作地连通并被配置成生成激发信号，使得所发出的荧光反射回所述子***(22)和所述控制器(20)以用于分析所发出的荧光的至少一个特性，所述至少一个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减，
其中所述控制器(20)被编程以分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
2.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，其中所述激发信号是频率调制的，并在单频和多频之一上被提供。
3.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，其中所述子***(22)包括以下各项中的至少一项：发光二极管(30)、激光二极管、滤光器(32)、光检测器(34)、成像传感器、放大器(36)、振荡器(38)、混频器(42)、分束器(40)和模数转换器(46)。
4.根据权利要求3所述的牙科装置(4)，其中滤光器(32)是激发清除滤光器，所述振荡器(38)是单频或多频调制振荡器以及所述分束器(40)是二向色分束器。
5.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，其中所述子***(22)被配置成在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。
6.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，还包括校准模块(44)，其与所述控制器(20)可操作地连通，用于校准出与患者的牙齿相关的相位延迟和频率依赖性增益。
7.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，其中电池(8)容纳在所述手柄(6)内，并被配置为提供功率到所述牙科装置(4)，所述牙科装置(4)包括容纳在所述手柄(6)内的电机(10)和所述子***(22)，所述子***(22)容纳在从所述手柄(6)远端延伸的轴(18)中。
8.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，还包括牙刷组件(16)，其被配置为可释放地耦合至所述轴(18)，至少用于刷牙和去除所述牙斑。
9.根据权利要求8所述的牙科装置(4)，其中在牙刷组件(16)上邻近其上提供的多个刷毛(14)定位窗口(24)，并且所述窗口与设置在所述轴(18)上的所述子***(22)对齐，使得所述激发信号和所发出的荧光能够穿过所述窗口(24)。
10.根据权利要求1所述的牙科装置(4)，其中所发出的荧光的至少一个特性对应于与所发出的荧光相关联的更快的衰减时间和更低的相移以及所发出的荧光的振幅。
11.根据权利要求10的牙科装置(4)，其中所述控制器(20)包括至少一个控制算法，所述至少一个控制算法被配置为利用频域分析法和时域分析法之一分析所发出的荧光的相移和所发出的荧光的振幅。
12.一种牙科装置(4)，包括：
手柄(6)，包括从其远端延伸的轴(18)和容纳于其中的电池(8)、电机(10)和控制器(20)；
牙刷组件(16)，被配置为可移除地耦合至所述轴(18)；和
子***(22)，与所述控制器(20)可操作地连通，并且被配置为生成频率调制的激发信号和时间调制的激发信号中的一个，使得所发出的荧光反射回所述子***和所述控制器用于分析所发出的荧光的至少一个特性，所述至少一个特性与所发出的荧光的衰减时间对应，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减，
其中所述控制器(20)被编程以分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
13.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，其中所述频率调制的激发信号在单频和多频之一上被提供。
14.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，其中所述子***(22)包括以下各项中的至少一项：发光二极管(30)、激光二极管、滤光器(32)、光检测器(34)、成像传感器、放大器(36)、振荡器(38)、混频器(42)、分束器(40)和模数转换器(46)。
15.根据权利要求14所述的牙科装置(4)，其中滤光器(32)是激发清除滤光器，所述振荡器(38)是单频或多频调制振荡器以及所述分束器(40)是二向色分束器。
16.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，其中所述子***(22)被配置成在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。
17.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，还包括校准模块(44)，其与所述控制器(20)可操作地连通，用于校准出与患者的牙齿相关的相位延迟和频率依赖性增益。
18.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，其中在牙刷组件(16)上邻近其上提供的多个刷毛(14)定位窗口(24)，并且所述窗口与设置在所述轴(18)上的所述子***(22)对齐，使得所述激发信号和所发出的荧光能够穿过所述窗口(24)。
19.根据权利要求12所述的牙科装置(4)，其中所发出的荧光的至少一个特性对应于与所发出的荧光相关联的更快的衰减时间和更低的相移以及与所发出的荧光相关联的振幅。
20.根据权利要求19所述的牙科装置(4)，其中所述控制器(20)包括至少一个控制算法，所述至少一个控制算法被配置为利用频域分析法和时域分析法之一分析所发出的荧光的相移和所发出的荧光的振幅。
21.一种用于检测牙齿上某位置处牙斑和牙齿脱矿之一的方法(100)，包括：
在患者的口腔内发出频率调制的激发信号；
检测所发出的荧光；以及
分析所发出的荧光的至少一个特性，其中斑块发出的荧光比牙齿发出的荧光更快衰减；以及
分析检测到的所发出的荧光，来确定所发出的荧光是否指示斑块发出的荧光衰减时间或牙齿发出的荧光衰减时间，以检测牙斑和牙齿脱矿之一的存在。
22.根据权利要求21所述的方法(100)，包括在单频和多频之一上频率调制所述激发信号。
23.根据权利要求21所述的方法(100)，包括在范围从约10Hz至约10GHz的频率中检测所发出的荧光。
24.根据权利要求21所述的方法(100)，其中分析进一步包括分析所发出的荧光的相移和振幅之一。
25.根据权利要求24所述的方法(100)，包括利用频域分析法分析所发出的荧光的相移和振幅。
26.根据权利要求21所述的方法(100)，包括：提供用于发出、检测和分析的牙科装置(4)，并且为所述牙科装置(4)提供手柄(6)，所述手柄(6)包括被配置成为所述牙科装置(4)提供功率的电池(8)，所述牙科装置(4)包括容纳在所述手柄(6)内的电机(10)、控制器(20)和子***(22)，所述子***(22)容纳在从手柄(6)远端延伸的轴(18)中。
27.根据权利要求26所述的方法(100)，包括提供带有以下各项中的至少一项的所述子***(22)：发光二极管(30)、激光二极管、滤光器(32)、光检测器(34)、成像传感器、放大器(36)、振荡器(38)、混频器(42)、分束器(40)和模数转换器(46)。
28.根据权利要求27所述的方法(100)，包括利用光激发清除滤光器、单频或多频调制振荡器和二向色分束器。
29.根据权利要求21所述的方法(100)，包括经由与所述控制器(20)可操作地连通的校准模块(44)校准出与所述牙齿相关的相位延迟和频率依赖性增益。
30.根据权利要求21所述的方法(100)，包括提供被配置为可释放地耦合至所述轴(18)的牙刷组件(16)，至少用于刷牙和去除所述牙斑。
31.根据权利要求30所述的方法(100)，包括为所述牙科装置(4)提供窗口(24)，在所述牙刷组件(16)上邻近其上提供的多个刷毛(14)定位所述窗口(24)，并且所述窗口与设置在所述轴(18)上的所述子***(22)对齐，使得所述激发信号和所发出的荧光能够穿过所述窗口(24)。
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