用于牙菌斑检测的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于牙菌斑检测的设备。
【背景技术】
[0002] US 2011/314618A1公开了如下牙刷，其适合于检测和移除来自口腔内的表面的斑 块，已经向该表面应用了能够结合到表面上的斑块的荧光试剂。表面基本上同时被清洁并 且用一定波长的光进行辐照，当与所述荧光试剂接触时该光有效提供荧光发射。荧光发射 的一部分被收集并且与预定的阈值比较。根据比较的结果，确定设备是否可以被移动到另 一区段。假设设备被保持在特定区段中，确定设备何时可以被移动到另一区段。
[0003] US 2011/314618A1公开的是，总体上已知两种用于检测牙菌斑的方法。一种方法 使用初级荧光，其中牙菌斑或者其它牙科材料本身的荧光被监测。另一种方法使用次级荧 光，其中口腔中被怀疑携带斑块的表面使用荧光标记材料进行处理，并且检测口腔表面上 的标记材料的荧光发射以指示牙菌斑的存在。
[0004] 涉及基于荧光的斑块检测的文档的其它示例包括US 6,485,300B1和US 2011/ 151409A1。
[0005] 应用荧光以用于斑块检测目的的劣势是所包含的成本相对高。除了别的以外，需 要昂贵的滤光器以便保证可靠的检测结果。因此，用于斑块检测的设备仅适合于被应用在 专业环境中。此外，如上文所解释那样，使用次级荧光的方法包含应用荧光标记材料，这是 麻烦的并且需要特殊的使用技巧。这一问题在使用初级荧光的方法的情况下是不存在的， 然而，这种方法不是非常可靠，因为它们仅产生微弱的信号。
【发明内容】
[0006] 根据上文，需要另一检测斑块的方法。事实上，需要具有适合于家庭使用的并且能 够基于除荧光之外的另一原理可靠地执行其功能的用于检测斑块的设备。
[0007] 这一目的由根据权利要求1的用于牙菌斑检测的设备处理。设备的优选实施例在 从属权利要求中公开。
[0008] 根据本发明，提供了用于牙菌斑检测的设备，其特别地包括以下装置：
[0009] -发光装置，用于在牙齿的方向上发射光并且从而照射牙齿；
[0010] -光接收装置，用于接收从被照射的牙齿散射的光；
[0011]-光检测装置，用于检测由光接收装置接收的光，并且生成表示所检测的光的至少 一个性质的检测信号；以及
[0012] -处理装置，用于基于检测信号确定所检测的光的至少一个散射相关的量，并且通 过评估该至少一个散射相关的量来评定牙齿上是否存在斑块。
[0013] 根据本发明底层的洞悉，斑块存在于牙齿上影响光从牙齿散射的方式。的确，已经 发现实际上可能通过检测从牙齿散射的光并且处理这种光来获得对牙齿上存在斑块的可 靠指示。因此，在根据本发明的设备中，斑块的存在可以基于光的散射、吸收、和/或散斑性 质确定，光的散射、吸收、和/或散斑性质适合于被用于计算光的散射相关的量。在任何情形 下，与本领域已知的相反，不需要依靠荧光找到牙齿的斑块状态。
[0014] "发光装置"可以包括光可以从其被发射到邻近空间中、尤其是发射到用户的嘴中 的任何单元或者部件。发光装置通常可以包括光学部件，诸如用于以期望的方式将所发射 的光导向和成形的透镜或者光纤。
[0015] "光接收装置"在最简单的情形下可以仅包括光可以穿过的光阑。其通常可以包括 光学元件，诸如用于提供光检测步骤的期望行为的透镜。在另一合适的实施例中，光接收装 置包括至少一个光纤。
[0016] "光检测装置"可以包括用于生成检测信号的光谱仪、光电二极管、相机等，该检测 信号将在确定从被照射的牙齿散射的如由光接收装置接收的光的至少一个散射相关的量 的过程中被用作基础。"检测信号"可以是任何种类的信号，优选地是诸如电压之类的电信 号。此外，检测信号可以以任何适当的方式解码其信息，例如解码为模拟或者数字值。
[0017] "处理装置"可以例如由耦合到光检测装置的专用电子硬件、由耦合到光检测装置 的具有关联的软件的数字数据处理硬件、或者由耦合到光检测装置的两者的混合物来实 现。关于牙齿上存在斑块的评定可以是定性的或者定量的。这一评估的结果可以以任何适 当的方式被进一步处理。用户可以例如被提供有对应的反馈信号。为了那个目的，根据本发 明的设备可以装备有用于向用户提供关于牙齿上存在斑块的信息的指示装置。
[0018] 所描述的设备具有如下优势，即其允许对牙菌斑的经改善的处理。这一优势是因 为对从牙齿散射的光的接收和对该光的至少一个量的确定允许实时地自动检测斑块。这一 信息可以被以若干方式利用，例如通过向用户提供关联的反馈使得他/她可以优化牙齿的 清洁步骤的效率。通过实践本发明，不需要应用标记材料来保证获得有用的信号，这与从其 中依靠荧光获得斑块状态信息的领域得知的相反。
[0019] 基本上，所发射的光与牙齿表面的相互作用提供了关于牙齿上存在斑块的有用信 息。具体而言，这一相互作用包括所发射的光的散射。在这一上下文中，术语"散射"应该照 例表示如下过程，其中光(通常随机地）由一些散射材料反射和/或折射。所提及的散射过程 通常将在斑块中和在(清洁的)牙齿中有区别地发生，使得散射过程的出现和强度提供关于 牙齿上存在或者不存在斑块的信息。
[0020] -般地，所接收的光的提供关于存在斑块的期望信息的任何性质都可以被利用。 这种性质的一个重要示例是所接收的光的光谱。另一重要示例是光的散斑性质（即，由被散 射的相干光的干涉造成的牙齿表面的图像的散斑外观）。
[0021] 为了利用来自所检测的光的光谱的信息，光检测装置可以优选地包括光谱仪。附 加地或者备选地，光检测装置可以包括一个或者多个特定光谱滤波器以选择光谱的一个或 者多个相关部分。优选地，在这一情形下提供了具有关联的滤波器的检测器的集。附加地或 者备选地，光检测装置可以包括相机，使用该相机可以生成图像。通常，相机将被设计并且 调节为使得其可以生成牙齿表面的图像。这种图像可以例如被用于确定上述散斑量。
[0022]所发射的光可以可选地具有宽带光谱，例如覆盖从大约350nm到大约2000nm的波 长的光谱。具有宽带光谱的光通常可以被用于上述情形中，其中所接收的光的光谱将会被 检测。附加地或者备选地，多个单色光源可以被用于发射在感兴趣的特定波长处的光。附加 地或者备选地，所发射的光可以具有高相干性，例如来自相干激光源的光。相干光可以特别 地被用于测量光的散斑图案。
[0023] 处理装置可以适于将所检测的光的至少一个散射相关的量的实际值与散射相关 的量的参考值进行比较。参考值可以例如对应于在之前的实验中确定的平均值。
[0024] 根据另一选项，对所检测的光的散射相关的量的确定可以特别地包括对这一量的 时间演化的评估。这一方法利用了如下事实，即牙菌斑在某些环境下(例如当其环境从干燥 到潮湿或者从潮湿到干燥改变时)可以示出其光学性质的特征时间行为。时间演化可以例 如通过确定相应性质在所观察的时间段内的时间相关性来发现。
[0025] 光接收装置可以可选地包括针对光的第一入口和针对光的第二入口，使得所发射 的光可以在两个不同的位置处被收集(在光从牙齿表面散射之后）。对所接收的光的这些部 分的比较可以在一些情况下提供关于存在斑块的信息。如果针对光的第一入口和第二入口 被布置在与发光装置相距不同距离处，则情形可以特别地就是这样。在与发光装置相距短 距离处接收的光的光谱和在与发光装置相距更大距离处接收的光的光谱可以例如由于所 发射的光的这些分量已经穿过斑块行进的不同路径长度而不同。已经在更大距离上行进的 光通常还已经穿过材料行进得更深。
[0026] 从发光装置发射的光通常可以源自任何适当的源，包括设备外部的光源（以及甚 至自然光）。然而，在优选实施例中，设备包括用于生成所发射的光的光源。该光源可以例如 是被并入到设备中的LED或者激光器。假设设备是牙刷，则光源可以可选地被布置在牙刷的 头部中。因为牙刷(特别地电动牙刷）的头部通常是一次性的，然而实际上使用例如光纤传 输光以具有在牙刷的手柄中的光源(并且通常还有光检测装置）。另一方面，可能期望具有 设置在牙刷的头部中的发光装置和/或光接收装置，使得可以获得立即来自当前被处理的 位置的关于斑块的信息。
[0027] 为了完整性，注意，照例"牙刷"将会表示用于手动或者电动地清洁(人类用户或者 动物的)牙齿的设备。牙刷通常包括经由颈部连接到头部的手柄，头部承载用于清洁牙齿的 装置，例如具有刷毛的刷子。电动牙刷可以附加地包括如下元件，诸如电池和用于移动刷子 的马达。
[0028] 通常，根据本发明的设备可以装备有牙齿清洁装置，用于使将要就其斑块状态被 评估的牙齿受到清洁动作。例如，设备可以包括注入器，用于注入流体流，诸如气体(例如空 气）和/或流体(例如水）的流。通