本發(fā)明屬于醫(yī)療與照明技術(shù)的交叉領(lǐng)域，具體為一種牙刷型的采用光動(dòng)力治療牙周炎的led器件。
背景技術(shù)：
光動(dòng)力療法指的是采用特定波長(zhǎng)的光照，使受照組織發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，在有氧環(huán)境下，激發(fā)態(tài)的光敏劑將能量傳遞給周圍的氧分子，生成活性氧，與相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生很強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞受損乃至死亡。近年來(lái)，光動(dòng)力療法作為一種輔助療法被廣泛用于口腔疾病的治療中，尤其是對(duì)于細(xì)菌感染引起的牙周炎癥中。
然而，傳統(tǒng)的光動(dòng)力療法僅限于對(duì)牙齒表面及牙齦表面的細(xì)菌進(jìn)行光照殺滅，無(wú)法觸及隱藏于牙齦深處的細(xì)菌，因此治療效果非常有限。目前已有的對(duì)牙齦深處細(xì)菌進(jìn)行治療的器件，都是先采用硬質(zhì)材料如金屬將牙齦挑開，再采用光線導(dǎo)入的方式對(duì)暴露出的牙齦深處進(jìn)行照射。這種方式較為依賴治療醫(yī)師的操作手法，而且患者往往難以承受挑開牙齦的痛苦，治療過(guò)程需要打麻藥進(jìn)行，對(duì)患者是一種不小的折磨。由于操作復(fù)雜，每次治療的過(guò)程需要在醫(yī)院進(jìn)行，對(duì)患者也是一種負(fù)擔(dān)。理想的治療應(yīng)該是無(wú)痛苦的，操作簡(jiǎn)便的，這樣能使患者容易接受治療的過(guò)程，并且有條件可以在日常生活中遵照醫(yī)師指導(dǎo)自己操作進(jìn)行治療，對(duì)改善牙周炎病人的生活質(zhì)量有重要意義。在這種情況下，設(shè)計(jì)一種使用負(fù)擔(dān)小，操作簡(jiǎn)便的光動(dòng)力治療牙周炎的設(shè)備勢(shì)在必行。
激光光源目前較為廣泛地被應(yīng)用于光動(dòng)力療法中。然而，激光裝置輸出的光波長(zhǎng)有限，輻射能量束過(guò)于集中，供電設(shè)計(jì)復(fù)雜，散熱問題也往往較難妥善解決。這些往往限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。而新一代固態(tài)綠色光源led則由于其本身的優(yōu)異性能，能很好地作為激光光源的替代用于光動(dòng)力治療中。
具體地，從原理而言，led（即light-emittingdiode）目前所能實(shí)現(xiàn)的發(fā)光波長(zhǎng)覆蓋了遠(yuǎn)紫外到遠(yuǎn)紅外整個(gè)區(qū)段的光譜，且發(fā)光穩(wěn)定。近年來(lái)許多文獻(xiàn)與專利均表明，led運(yùn)用于光動(dòng)力療法治療牙周疾病，具有一定的治療效果。如《led在牙體牙髓和牙周組織疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展》（2014，復(fù)旦大學(xué)復(fù)述華山醫(yī)院口腔科），《基于led光源的牙周炎光動(dòng)力治療的研究》（2014，復(fù)旦大學(xué)光源與照明工程系）等。
其次從具體裝置結(jié)構(gòu)而言，led更為高效，節(jié)能，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單且電源小巧。因此在家庭便攜pdt的推廣上，有著較為沒明顯優(yōu)勢(shì)。目前已有許多相關(guān)領(lǐng)域的專利布局，如《一種使用led對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法及其裝置》，《一種用于光動(dòng)力治療牙周炎的光敏劑配方及其制備方法和應(yīng)用》，《一種光動(dòng)力口腔牙周炎治療儀》等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)前述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種提升治療效果，簡(jiǎn)化治療過(guò)程，使患者感覺良好的牙刷型的采用光動(dòng)力治療牙周炎的led器件。
本發(fā)明提出的一種牙刷型的采用光動(dòng)力治療牙周炎的器件，由刷頭和刷柄構(gòu)成，所述的刷頭由導(dǎo)光背板、led芯片陣列和導(dǎo)光纖維組成，所述的刷柄由led驅(qū)動(dòng)電路、導(dǎo)線、外部電源接口、外部光信號(hào)接口和光纖組成；其中：
所述的led芯片陣列通過(guò)醫(yī)用級(jí)膠水粘合于所述的導(dǎo)光背板的上表面，其發(fā)光面朝下；
所述的導(dǎo)光纖維為牙刷刷毛的形狀，通過(guò)醫(yī)用級(jí)膠水粘在所述的導(dǎo)光背板的下表面；
所述的led驅(qū)動(dòng)電路固定于刷柄內(nèi)部的末端，led驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線與led芯片陣列連接，所述的導(dǎo)線植入于刷柄內(nèi)部正面前端；
所述的外部電源接口固定于刷柄背面開口處，與led驅(qū)動(dòng)電路相連；
所述的外部光信號(hào)接口固定于刷柄背面開口處，通過(guò)固定于刷柄內(nèi)部背面的光纖連接線和所述的導(dǎo)光背板相連，所述的光纖連接線連接光纖。
本發(fā)明中，所述的led芯片陣列能發(fā)出波長(zhǎng)范圍在300nm至500nm之間的特定波長(zhǎng)的窄帶光譜的光線，具有殺菌消毒的能力。
本發(fā)明中，所述的led驅(qū)動(dòng)電路能夠分別輸出直流或脈沖信號(hào)，并通過(guò)控制輸出電壓、頻率和脈沖寬度的方式控制led芯片的功率，以不同的發(fā)光強(qiáng)度工作。
本發(fā)明中，所述的外部光信號(hào)接口與所述的光纖連接線的連接處裝有會(huì)聚透鏡，確保由外部光信號(hào)接口引入的光信號(hào)能集中在光纖連接線上，向刷頭方向傳輸。
本發(fā)明中，所述的光纖連接線與所述的導(dǎo)光背板的連接處裝有發(fā)散透鏡，確保由所述的光纖連接線引入的外部光信號(hào)能均勻的分散到所述的導(dǎo)光背板上。
本發(fā)明中，所述的導(dǎo)光背板采用包括亞克力在內(nèi)的硬性導(dǎo)光材料制成，使照射在導(dǎo)光背板上的光線能夠順利通過(guò)導(dǎo)光背板進(jìn)入導(dǎo)光纖維。
本發(fā)明中，所述的導(dǎo)光纖維以包括塑料在內(nèi)的柔性導(dǎo)光材料制成，直徑1mm，與普通牙刷刷毛有相近的直徑和硬度，能像牙刷的刷毛一樣將牙齦撐開，將牙齦深處的細(xì)菌暴露在光照之下，既能達(dá)到殺滅牙齦根部細(xì)菌的目的，又能保護(hù)牙齦不受損傷。
本發(fā)明中，所述的刷柄部分由led驅(qū)動(dòng)電路、導(dǎo)線、外部電源接口、外部光信號(hào)接口和光纖連接線組成。
本發(fā)明中，所述的led驅(qū)動(dòng)電路植入在刷柄內(nèi)部的末端，通過(guò)植入在刷柄內(nèi)部正面前端的導(dǎo)線與led芯片連接，驅(qū)動(dòng)電路主要采用boost電路模塊和buck電路模塊實(shí)現(xiàn)直流電與交流電信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換和升壓降壓功能，輸出控制led所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
本發(fā)明中，所述的導(dǎo)線包括漆包線和裸金屬線，能夠向led芯片傳輸由led驅(qū)動(dòng)電路提供的電能和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，利用脈寬調(diào)制技術(shù)原理，通過(guò)向led芯片輸出不同電壓、頻率和脈沖寬度的脈沖波來(lái)控制led芯片以不同的發(fā)光強(qiáng)度工作，獲得不同的治療效果。
本發(fā)明中，所述的外接電源主要包括市電交流電源、直流穩(wěn)壓電源、鉛酸電池和鋰電池。
本發(fā)明能夠以內(nèi)部led光源模式和外部光源模式兩種模式運(yùn)行，既可使用粘合在刷頭導(dǎo)光背板上表面的led芯片作為光源，也可以直接使用其他光源。
本發(fā)明所述的內(nèi)部led光源模式，其具體工作原理為：
（1）結(jié)合包括市電交流電源、直流穩(wěn)壓電源鉛酸電池和鋰電池在內(nèi)的各種不同外接電源，選取合適的led驅(qū)動(dòng)電路；
（2）利用脈寬調(diào)制技術(shù)原理，通過(guò)導(dǎo)線向led芯片輸出不同電壓、頻率和脈沖寬度的脈沖波來(lái)控制粘合在導(dǎo)光背板上led芯片以不同的發(fā)光強(qiáng)度工作；
（3）led發(fā)出的光穿過(guò)導(dǎo)光背板，進(jìn)入導(dǎo)光纖維，再?gòu)膶?dǎo)光纖維的末梢引入牙齦縫隙深處，殺滅隱藏在牙齦縫隙深處的細(xì)菌，從而獲得更好的治療效果。
本發(fā)明所述的外部光源模式，其具體的工作原理為：
（1）通過(guò)使用外部光信號(hào)接口將由外部光源發(fā)出的指定波長(zhǎng)的光線引入到光纖連接線上；
（2）外部引入的光信號(hào)經(jīng)光纖連接線與外部光信號(hào)連接處的會(huì)聚透鏡，沿光纖連接線向刷頭方向傳輸；
（3）由光纖連接線和導(dǎo)光背板連接處安裝的發(fā)散透鏡，將光信號(hào)均勻的分散到所述的導(dǎo)光背板上；最后由導(dǎo)光纖維引入牙齦縫隙深處進(jìn)行治療。
采用外部光源模式工作可以使治療光線的波長(zhǎng)不受內(nèi)置led發(fā)光特性的局限，能在各種不同波長(zhǎng)的治療光線之間，方便地互相切換對(duì)比，對(duì)治療醫(yī)師來(lái)說(shuō)提供了更多選擇。
相比于其他利用光動(dòng)力治療牙周炎的器件，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）使用牙刷型的器件能更有效殺滅牙齦根部的細(xì)菌，更加有效治療牙周炎；
（2）牙刷型的器件便于攜帶，使用方式簡(jiǎn)單，符合一般人群習(xí)慣，方便患者自行操作，為治療過(guò)程免去許多麻煩；
（3）器件使用方式如同刷牙一樣，患者不會(huì)對(duì)治療方式產(chǎn)生排斥，能夠有效配合治療；
（4）器件可采用led芯片作為光源或直接使用其他外部光源，給醫(yī)師提供了更多治療方式的選擇。
附圖說(shuō)明
圖1是牙刷型的采用光動(dòng)力治療牙周炎的器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖中標(biāo)號(hào)：1是導(dǎo)光背板，2是led芯片陣列，3是導(dǎo)光纖維，4是led驅(qū)動(dòng)電路，5是導(dǎo)線，6是外部電源接口，7是外部光信號(hào)接口，8是光纖，9是匯聚透鏡，10是發(fā)散透鏡。
具體實(shí)施方式
在以下給出的詳細(xì)說(shuō)明和實(shí)施例中，可以對(duì)發(fā)明更全面了解，這些說(shuō)明和附圖并不僅限于特定實(shí)施例，而只是起到解釋和理解的作用。
實(shí)施例1：如圖1所示，由刷頭和刷柄構(gòu)成，所述的刷頭由導(dǎo)光背板1、led芯片陣列2和導(dǎo)光纖維3組成，所述的刷柄由led驅(qū)動(dòng)電路4、導(dǎo)線5、外部電源接口6、外部光信號(hào)接口7和光纖8組成；其中：
所述的led芯片陣列2用醫(yī)用級(jí)膠水粘合在所述的導(dǎo)光背板1的上表面，發(fā)光面朝下；
所述的導(dǎo)光纖維3做成牙刷刷毛的形狀，用醫(yī)用級(jí)膠水粘在所述的導(dǎo)光背板1的下表面；
所述的led驅(qū)動(dòng)電路4植入在刷柄內(nèi)部的末端，通過(guò)植入在刷柄內(nèi)部正面前端的導(dǎo)線5與led芯片陣列2連接；
所述的外部電源接口植入在刷柄背面開口處，與led驅(qū)動(dòng)電路4相連；
所述的外部光信號(hào)接口植入在刷柄背面開口處，通過(guò)植入在刷柄內(nèi)部背面的光纖連接線和所述的導(dǎo)光背板1相連。
所述器件采用內(nèi)部led模式：
（1）將外部電源接口連接市電交流電源線；
（2）led驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)，以直流或脈沖驅(qū)動(dòng)的形式向led芯片陣列供電；
（3）粘合在導(dǎo)光背板上的led芯片陣列根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路提供的不同功率，以相應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度工作；
（4）led芯片陣列發(fā)出的光穿過(guò)導(dǎo)光背板，進(jìn)入導(dǎo)光纖維，再?gòu)膶?dǎo)光纖維的末梢引入牙齦縫隙深處，殺滅隱藏在牙齦縫隙深處的細(xì)菌，從而獲得更好的治療效果。
實(shí)施例2：采用實(shí)施例1所述器件，所述器件采用外部光源模式：
（1）使用外部光信號(hào)接口將由外部光源發(fā)出的指定波長(zhǎng)的光線通過(guò)會(huì)聚透鏡引入到光纖連接線上，形成高能量密度的光信號(hào)；
（2）高能量密度的光信號(hào)經(jīng)光纖連接線向刷頭方向傳輸；
（3）高能量密度的光信號(hào)由光纖連接線和導(dǎo)光背板連接處安裝的發(fā)散透鏡，均勻地分散到所述的導(dǎo)光背板上；
（4）均勻分散后的由外部光源引入的光，經(jīng)導(dǎo)光纖維引入牙齦縫隙深處進(jìn)行治療。