Устройство и способ очистки полости рта

Устройство и способ очистки полости рта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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