Система для защиты мягких тканей от вещества для отбеливания зубов

Устройство включает чистящую головку с проводящими волоконными щетинками, посредством которых подается потенциал для электрохимического активирования вещества для отбеливания зубов, например перекиси, вблизи зубов. Система (62) устройства на основе полного сопротивления или система (27) на основе оптического устройства обеспечивает информацию о том, находятся ли щетинки с проводящими волокнами вблизи поверхности зуба или вблизи десневой области. Первая из названных систем на основе полного сопротивления использует электрический сигнал через волокно для определения полного сопротивления цепи, включающей в себя зуб или поверхность десны, причем полное сопротивление будет различным в зависимости от участия в цепи зуба или десневой поверхности. Оптическая система генерирует пучок света, который направляется к поверхности полости рта через проводящее волокно, при этом цвет обратного света показывает, является ли поверхность зубной или десневой областью. Если определяется зуб, на этой щетинке активируется вещество для отбеливания зубов, а если определяется десневая ткань, вещество для отбеливания зубов находится на этой щетинке в неактивном состоянии. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Настоящее изобретение относится в целом к портативным устройствам для отбеливания зубов и, более конкретно, относится к такому устройству, которое обеспечивает защиту мягких тканей полости рта во время процесса отбеливания.

Системы и устройства для отбеливания зубов в целом известны, в частности, в области профессиональной стоматологии. В системах для отбеливания обычно используются перекисные или карбамидные пастообразные вещества/композиции в сочетании с электрохимической активацией или активацией УФ-синим светом для получения отбеливающего эффекта. Однако из-за разъедающей природы отбеливающих композиций существуют ограничения в отношении концентрации отбеливающих препаратов, в частности, на потребительском рынке для недопущения повреждения мягких тканей в полости рта, особенно в области десен. Эти ограничения, однако, ограничивают эффективность отбеливающих курсов лечения.

Для профессионального использования разрешены и применяются более мощные отбеливающие композиции, но профессионал использует для защиты десен защитные устройства. Обычно защита существует в виде физического защитного устройства, которое устанавливается поверх десен, или стоматологической повязки, которая наносится непосредственно для покрытия десен. Более мощные отбеливающие композиции, используемые профессионалами, увеличивают эффективность процесса отбеливания, а также уменьшают время лечения. Однако при профессиональном применении необходимо обучение для надлежащего использования отбеливающего материала.

Однако на потребительском рынке отбеливающие композиции часто неудобны или даже трудны в применении, а также не очень эффективны. Кроме того, при невнимательности перекись и другие вещества, используемые в отбеливающих композициях, могут приходить в контакт с участками десен и вызывать повреждение. Этот контакт с тканью десны может также иметь место и при профессиональном отбеливании, но является более типичным при использовании обычным потребителем.

Следовательно, существует потребность в устройстве, выполненном с возможностью использования отбеливающей композиции, которая эффективна для отбеливания зубов, а также, при необходимости, обеспечивающем надежную защиту для мягких тканей, а именно десен.

Соответственно, устройство для управления нанесением перекиси или другого вещества или композиции для отбеливания зубов на зубы пользователя содержит: систему для измерения полного сопротивления цепи, которая включает в себя проводящее волокно от чистящей головки устройства и зубную или десневую область, с которой контактирует проводящее волокно, и для определения, включает ли в себя измеренное полное сопротивление зубную или десневую область; и управляющую цепь для недопущения активации/образования перекиси или другого вещества или композиции для отбеливания зубов вблизи указанного волокна, если измеренное полное сопротивление включает в себя десневую область, и для активирования/образования вещества или композиции для отбеливания зубов, если измеренное полное сопротивление включает в себя зуб.

Фиг.1 - схема, представляющая участок чистящей головки зубного устройства, расположенный напротив зубов пользователя для выполнения отбеливания.

Фиг.2 - упрощенная схема щетинки, используемой в настоящем устройстве.

Фиг.3 - вид сверху чистящей головки и стержня чистящего устройства для защиты мягких тканей одного варианта осуществления.

Фиг.4A, 4B и 4C - упрощенные схемы в разрезе, представляющие варианты волоконной конструкции для варианта осуществления, изображенного на фиг.3.

Фиг.5 - схема, представляющая структуру и функционирование варианта осуществления, изображенного на фиг.3.

Фиг.6 - вид сверху зубного устройства для отбеливания, представляющий конструкцию чистящей головки второго варианта осуществления, для защиты мягких тканей.

Фиг.7 - схема, представляющая подробно участок чистящей головки, изображенной на фиг.6.

Фиг.8 - схема одной операции варианта осуществления, изображенного на фиг.6.

Фиг.9 - электросхема для варианта осуществления, изображенного на фиг.6.

Фиг.10 - схема, представляющая вариант осуществления, изображенный на фиг.6, который включает в себя и процесс отбеливания, и защиту мягких тканей посредством множества щетинок.

Фиг.11 - реализация цепи для варианта осуществления, изображенного на фиг.6.

Эффективная система для отбеливания зубов для использования и обычным потребителем, и профессионалом включает в себя устройство для подачи композиции для отбеливания зубов к зубам в сочетании с конструкцией для защиты мягких тканей полости рта, охватывающей, в частности, десневые области, от контакта с веществом/композицией для отбеливания зубов, в целом именуемой здесь и далее композицией. В целом вещество для отбеливания зубов, например перекись или карбамид, с концентрацией от 1% до 10% подается к области зубов в гелевой композиции или пользователем, или при помощи устройства. Возможны различные способы подачи отбеливающей композиции к зубам. Защитная конструкция по настоящему изобретению используется с различными системами подачи отбеливающей композиции.

На фиг.1 представлен участок 10 чистящей головки устройства, такой как зубная щетка, который включает в себя набор щетинок 12. На фиг.1 щетинки расположены функционально напротив зубов 14 пользователя. В одном примере отбеливающее вещество, показанное ссылочной позицией 15, в гелевой композиции, например перекиси, может активироваться/образовываться электрохимическим образом. Это может происходить посредством металлических или углеродных волокон в чистящей головке при напряжении между парой электродов в диапазоне от -2 до 2 Вольт. В чистящей головке 10 имеются металлические или углеродные катодные и анодные волокна. Такое одиночное волокно представлено на фиг.2. Металлические или углеродные (проводящие) волокна 20 обычно изолируются посредством полимерной оболочки 22 поверх большей части их длины, образуя щетинку, имеющую кончики 23 из металла, например платины или другого металла, или углерода, что может быть предпочтительнее, оголенные приблизительно на 1 мм, хотя это расстояние может быть различным. Альтернативно, участки оболочки могут выходить немного за пределы кончика металлических/углеродных волокон, при этом возможно дополнительно использовать доступ к металлическому или углеродному элементу через боковое отверстие в оболочке таким образом, чтобы электрический ток между катодными и анодными волокнами мог вызывать требуемую электрохимическую активацию отбеливающей композиции. Альтернативно, для обеспечения первоначального или усиленного ограниченного действия отбеливающей композиции может использоваться УФ-свет через прозрачные волокна щетинок.

Как было рассмотрено выше, одна из существенных проблем с отбеливанием зубов состоит в поддержании контакта композиции для отбеливания зубов только с зубами, подлежащими отбеливанию, и недопущении контакта композиции с тканью десны (или другими тканями). Таким образом, важным является возможность быстро и точно определить, располагается ли головка зубной щетки или ее часть вблизи поверхности зуба или поверхности десны. В настоящем документе представлены и описаны две конструкции для достижения этой важной задачи в устройстве для отбеливания зубов, особенно в конструкции для домашнего (не коммерческого) использования, хотя эти конструкции могут использоваться также в коммерческих (профессиональных) устройствах.

На фиг.3, 4A-4C и 5 представлено устройство 27 с оптической конструкцией для недопущения контакта вещества для отбеливания зубов с мягкой (десневой) тканью. На фиг.3 представлена чистящая головка 28 и участок 30 стержня зубной щетки, соединенный с ручкой 31. Чистящая головка 28 включает в себя множество активных щетинок 32-32. Каждая из активных щетинок 32 включает в себя оптическое волокно 34, имеющее наружную оболочку 33. Активные щетинки могут также обычно включать в себя электрохимически активную область 35 для активирования отбеливающей композиции, например перекиси или других отбеливающих веществ, или электрохимическая активация может достигаться с помощью расположенного вблизи волокна. Множество неактивных щетинок 33 (частично показаны) по периферии чистящей головки может быть использовано для защиты ткани, находящейся вблизи стороны чистящей головки, от контакта с композицией для отбеливания зубов. Неактивные щетинки могут также использоваться для жесткой чистки зубов. Волокна 38 для передачи оптического сигнала и электрические провода 40 для передачи электрического сигнала для активирования отбеливающей композиции соединяют волокна щетинок чистящей головки с оптическим датчиком и органом 37 управления микропроцессором в ручке зубной щетки. Опять же оптическая функция и активация композиции может выполняться в одном волокне.

На фиг.4A-4C представлены три варианта щетинок 32, содержащих оптическое волокно. На фиг.4A представлено отдельное оптическое волокно 42, заключенное в полимерную оболочку 44. В этой конструкции оптическое волокно 42, которое обычно имеет диаметр 0,1 мм, с диаметром оболочки, равным 0,2-1 мм, приходит в контакт с зубной или десневой поверхностью. Электрохимически активные области могут также обеспечиваться в щетинке или в отдельных щетинках. При работе устройства свет от источника проходит по волокну 42 и контактирует с зубной или десневой поверхностью, при этом некоторое количество света отражается обратно в волокно 42 и затем по стержню проходит на оптический датчик, который преобразует обратный оптический сигнал в электрический сигнал, который анализируется управляющим микропроцессором 37. Такая конструкция использует одно волокно (канал). Однако в некоторых случаях предотвращается обратное рассеяние света в одно волокно.

В другой конструкции, представленной на фиг.4B, в одной оболочке 46 щетинки может использоваться два оптических волокна 45, 45A, при этом волокна оканчиваются на расстоянии от свободного конца оболочки. Однако оболочка щетинки может блокировать обратный свет; зубная паста, собранная внутри объема 46А подвергающейся воздействию оболочки, может также блокировать обратный свет.

В конструкции, изображенной на фиг.4C, представлена щетинка с удвоенной конструкцией 47, 47A оптического волокна и оболочкой 48, которая может включать в себя электрохимически активные области. В такой конструкции, однако, собирается слишком мало обратнорассеянного света. Таким образом, фиг.4A представляется наиболее подходящей оптической конструкцией.

На фиг.5 более подробно представлена конструкция 37 оптического обнаружения устройства, изображенного на фиг.3. В ручке зубной щетки обеспечивается источник 50 в виде белого светодиода. Свет от источника 50 направляется через линзу 52, которая коллимирует свет. Коллимированный свет затем направляется к делителю 54 пучка, при этом 50% света направляется к фокусирующей линзе 51, которая направляет свет к оптическим волокнам 53, расположенным в отдельных щетинках, как представлено на фиг.3 и 4A-4C. Остаточный свет от делителя 54 пучка теряется. Отраженный от зубной или десневой поверхности свет направляется обратно через линзу 56 и через делитель 54 пучка, который посылает 50% света к рассеивающей оптике 60, линзе 61 и затем к низкопиксельному ПЗС-элементу 62. В такой конструкции, если в чистящей головке имеется 8 волокон, передающих оптический луч, тогда для ПЗС размером 32x32 пиксела каждое волокно имеет 16 пикселов.

Если свет падает на зубную поверхность, обратный свет будет белым, а если свет падает на десневую поверхность, обратный свет будет красным. ПЗС распознает различие в цвете. Выходной сигнал от ПЗС поступает на микропроцессор, который управляет электрохимической активацией, создаваемой щетинками, через которые свет возвращается, или отдельными щетинками. Если обратный свет является красным, потенциал на тех щетинках, реализующих электрохимический процесс, снимается так, чтобы перекись или другая композиция для отбеливания зубов вблизи активных щетинок не активировалась, не допуская контакта активированной отбеливающей композиции и повреждения мягких тканей. Если обратный свет является белым, потенциал подается на активирующие щетинки.

На фиг.6-11 представлена другая конструкция для управления нанесением перекисной композиции или другой композиции для отбеливания зубов в полости рта на определенные области полости рта, в частности только на зубные поверхности, не допуская контакта активированной отбеливающей композиции с деснами. Эта конструкция представляет собой основанный на полном сопротивлении способ различения проводящих волокон, имеющихся на чистящей головке, создающих контакт с зубной или десневой поверхностью. Эта конструкция обеспечивает точный пространственный контроль над образованием перекиси или другой композиции для отбеливания зубов.

В основанном на полном сопротивлении варианте осуществления используется тот известный факт, что зуб имеет более высокое полное сопротивление по сравнению с окружающей мягкой тканью десны. На фиг.6 представлено устройство 62 в виде зубной щетки, включающее в себя чистящую головку 63 с измеряющими полное сопротивление щетинками 64, расположенными на расстоянии друг от друга по области чистящей головки и электрически соединенными с измерительным и управляющим блоком 65 в ручке при помощи набора электрических соединительных проводов 66. Измеряющие полное сопротивление щетинки 64 обычно расположены на или вблизи периферии чистящей головки для обеспечения хорошего пространственного контроля за активацией перекиси или другой композиции для отбеливания зубов по области чистящей головки 63. Полное сопротивление электрической цепи включает в себя полное сопротивление проводящего волокна в щетинке, контактирующей с поверхностью. Включение/выключение электрического контура обратной связи в измерительной и управляющей цепи управляет подачей потенциала, активирующего композицию для отбеливания зубов, к кончику электрохимического участка щетинки, включающей в себя проводящее волокно.

Альтернативно, для активации включения-выключения, для управления скоростью активации/образования перекиси или другой отбеливающей композиции может использоваться управляющая цепь широтно-импульсной модуляции (PVM). Коэффициент заполнения при длинном импульсе включения соответствует высокой скорости активации/образования композиции, а короткий импульс включения соответствует низкой скорости активации.

Обычно проводящее волокно, используемое при измерении полного сопротивления цепи, содержится в той же щетинке, которая включает в себя элемент для электрохимического активирования перекисной композиции, таким образом обеспечивая управление в том месте, где образуется перекись, и на той поверхности, с которой контактирует перекись. В случаях когда кончик проводящего волокна щетинки находится в контакте с мягкой тканью десны, измеренное полное электрическое сопротивление будет низким, обычно порядка 50 кОм, при этом, когда в контакте находится поверхность зуба, обычно измеренное полное сопротивление будет высоким, порядка 50 кОм. Если измеренное полное сопротивление является низким, регулятор 65 обратной связи будет уменьшать или снимать потенциал на кончике электрического волокна, не допуская активации перекиси в этой области. Альтернативно, образование перекиси или другой отбеливающей композиции может быть обратимым или система переключается в переменный электрохимический режим.

Волокна/щетинки в конструкции, основанной на полном сопротивлении, могут также вставляться в микротрубку, которая подает на зуб насыщенный кислородом гель для отбеливания зубов с определенной скоростью расхода. Электрохимическое действие может совершаться в нижней точке на волокне, а функция определения полного сопротивления обеспечивается кончиком волокна, который выступает из трубки. Это может выполняться одним волокном/щетинкой посредством переключения функции волокна между действием определения и электрохимическим действием, или обе функции могут выполняться разными волокнами в трубке. Внутри трубки может иметься необходимое отдельное стандартное волокно, которое может быть серебряным или платиновым. Внутри одной трубки могут использоваться два волоконных электрода, один металлический, а другой - углеродный, при этом каждое волокно частично изолировано в некоторой точке его длины. Альтернативно, внутренняя поверхность трубки может быть углеродной или трубка может быть выполнена из углерода, при этом внутри имеются частично изолированные металлические щетинки.

В этой конструкции слюна обычно не является очень проводящей, хотя и содержит различные электролиты, которые препятствуют короткому замыканию в полости рта. Измеряющие полное сопротивление волокна могут быть распределены по всей чистящей головке, как рассмотрено выше и как представлено на фиг.7, или они могут располагаться группами для обеспечения более эффективного отбеливания зубов на большей поверхности. Поскольку полное сопротивление, измеренное, когда волокно находится в контакте с зубом, значительно больше, чем когда волокна находятся в контакте с мягкой тканью десны, не составляет труда установить пороговое полное сопротивление, которое является надежным в разграничении этих двух ситуаций для управления электрохимической реакцией. На фиг.7 более подробно представлена щетинка/волокно. Активные щетинки включают в себя проводящие волокна 70 с оболочкой 72. Проводящие волокна 70 могут использоваться для функции измерения/определения полного сопротивления, а также для функции электрохимической активации, при которой для активации композиции для отбеливания зубов, например перекиси, используется небольшой потенциал, приблизительно от -2 до 2 Вольт, как рассмотрено выше. Эти две функции могут также выполняться разными волокнами. Если значение полного сопротивления невелико, указывая на то, что проводящие волокна контактируют с поверхностью десны, то электрический потенциал для электрохимической активации отключается посредством управляющей цепи обратной связи.

В одном варианте осуществления, представленном на фиг.8-11, цепь измерения полного сопротивления включает в себя проводящее волокно в щетинке 76, зубную или десневую поверхность, обозначенную ссылочной позицией 78, голову пользователя 80, руку пользователя 82 и кисть пользователя 84, которая контактирует с площадкой 86 контрольного электрода на ручке устройства. И вновь, если измеренное полное сопротивление является большим, порядка 100 кОм или больше, это указывает на контакт с поверхностью зуба, а если сопротивление относительно невелико, обычно порядка 50 кОм или меньше, это указывает на контакт щетинки с поверхностью десны. На фиг.9 представлены две контактные цепи, зуб 85 и его полное сопротивление, обозначенное ссылочной позицией 85A, и полное сопротивление тела 89 или десневая область 87 и полное сопротивление тела 89.

На фиг.10 представлена упрощенная схема цепи мультиплексного блока 91, которая использует все щетинки в чистящей головке, содержащие проводящие волокна. Блок 90 управления измерением полного сопротивления последовательно замыкает переключатели 92a-n, по одному на каждое проводящее волокно в чистящей головке, один за другим. Затем выполняется измерение полного сопротивления поочередно для каждого волокна. Затем переключатели переключаются на блок 94 управления напряжением электрохимической реакции, используя линию 95 обратной связи, которая подает активирующее напряжение на волокна для электрохимической реакции, для образования активированной перекиси или другой композиции для отбеливания зубов.

На фиг.11 представлена упрощенная реализация схемы. Например, сигнал 98 переменного тока, 10 кГц, 100 мВ, подается в цепь полного сопротивления, включающую в себя сопротивление 100 определения, точку контакта 104 зубной или десневой поверхности с проводящим элементом, контрольную площадку 106 на ручке, полное сопротивление тела 107 и полное сопротивление зуба или десны, представленное ссылочной позицией 108. Если сопротивление 108 является высоким, это указывает на поверхность зубаи для начала электрохимической реакции через проводящий кончик подается напряжение, а если сопротивление 108 является низким, указывая на контакт с мягкой тканью десны, напряжение не подается.

В другом варианте осуществления измерение полного сопротивления выполняется между двумя отдельными проводящими щетинковыми элементами таким образом, что цепь полного сопротивления содержит первый проводящий щетинковый элемент 1, полное сопротивление зубной поверхности или десневой поверхности и второй проводящий щетинковый элемент. Различие между полным сопротивлением контакта с десной и контакта с зубом вновь достаточно существенно для того, чтобы электрохимический потенциал для зонда мог быть или надежно включен для активации отбеливающей композиции, или отключен для недопущения такой активации.

Таким образом раскрыто устройство, сконструированное и смонтированное для защиты мягких тканей, например десен, от контакта с перекисью или другим веществом, используемым для отбеливания зубов. Это выполняется посредством использования щетинок чистящей головки для определения поверхности, с которой она контактирует. Это обеспечивается с помощью оптического способа или способа, основанного на полном сопротивлении. В любом случае определение выполняется в отношении поверхности, с которой щетинки находятся в контакте, и потенциал для активирования перекиси или другого вещества для отбеливания зубов или включается, или отключается, таким образом защищая мягкие ткани.

Хотя предпочтительный вариант осуществления раскрыт с целью иллюстрации, следует понимать, что в предпочтительном варианте осуществления могут быть выполнены различные изменения, модификации и замены без отступления от смысла изобретения, ограниченного нижеследующей формулой.

1. Устройство для управления нанесением вещества или композиции для отбеливания зубов на зубы пользователя, содержащее:
систему (65) для измерения полного сопротивления цепи, включающей в себя проводящее волокно (64) от чистящей головки устройства, и зубную или десневую область, с которой контактирует проводящее волокно, и для определения того, включает ли в себя измеренное полное сопротивление зубную или десневую область; и
управляющую цепь (65) для недопущения активации/образования вещества или композиции для отбеливания зубов вблизи указанного волокна, если измеренное полное сопротивление включает в себя десневую область, и для активирования/образования вещества или композиции для отбеливания зубов, если измеренное полное сопротивление включает в себя зуб.

2. Устройство по п.1, в котором измеряемая цепь включает в себя проводящее волокно, зуб или десневую ткань (78), голову пользователя (80), руку пользователя (82) и кисть пользователя (84), контактирующую с площадкой (86) контрольного электрода на ручке устройства.

3. Устройство по п.1, в котором цепь включает в себя две соседние щетинки с проводящим волокном и зуб или десневую ткань между ними.

4. Устройство по п.1, в котором одна и та же щетинка с проводящим волокном используется и для измерения полного сопротивления, и для активирования/образования вещества или композиции для отбеливания зубов.

5. Устройство по п.4, включающее в себя мультиплексный блок (91) для последовательного определения полного сопротивления цепи для множества щетинок с проводящими волокнами на чистящей головке.

6. Устройство по п.1, в котором полное сопротивление цепи, включающей в себя зуб, больше полного сопротивления цепи, включающей в себя десневую область.

7. Устройство по п.1, в котором система определения полного сопротивления включает в себя использование измерительного сигнала частотой приблизительно 10 кГц и напряжением приблизительно 100 мВ.

8. Устройство по п.4, при этом устройство включает в себя чистящую головку, содержащую множество щетинок с проводящими волокнами, распределенными по области чистящей головки, при этом каждая из указанных щетинок отделена расстоянием, находящимся в диапазоне 3-5 мм.

9. Устройство по п.1, в котором вещество или композиция для отбеливания зубов активируется посредством электрохимической реакции.

10. Устройство по п.9, в котором электрохимическая реакция происходит за счет создания электрического потенциала на проводящем волокне.

11. Устройство по п.1, в котором вещество или композиция для отбеливания зубов представляет собой перекись.

12. Устройство по п.1, в котором вещество или композиция для отбеливания зубов представляет собой карбамид.

13. Устройство по п.1, в котором активация вещества или композиции для отбеливания зубов регулируется с помощью цепи широтно-импульсной модуляции с коэффициентом заполнения, в котором длина высокого импульса или импульса включения соответствует скорости активации вещества или композиции для отбеливания зубов.

14. Устройство для управления нанесением вещества или композиции для отбеливания зубов на зубы пользователя, содержащее:
источник (50) света;
систему (52, 54, 51) для направления света от источника света через проводящее волокно (53) на чистящей головке (28) устройства к поверхности в полости рта, которая представляет собой зубную или десневую область;
систему (37) обнаружения для определения выбранной характеристики обратного отраженного света от поверхности полости рта, причем одна составляющая характеристики указывает на то, что свет отражается от зуба, а другая составляющая характеристики указывает на то, что свет отражается от десневой поверхности; и
управляющую цепь (37) для активирования вещества или композиции для отбеливания зубов, если обратный свет представляет собой первую составляющую характеристики, и неактивирования вещества или композиции для отбеливания зубов, если обратный свет представляет собой другую составляющую характеристики.

15. Устройство по п.13, в котором характеристикой является цвет.

16. Устройство по п.14, в котором одним цветом является белый, а другим цветом является красный.

17. Устройство по п.14, в котором устройство включает в себя делитель (54) пучка, множество линз (51, 52, 60, 61) и датчик для направления и фокусирования света на проводящее волокно и дальнейшего направления по меньшей мере части обратного света на датчик для преобразования оптического сигнала в электрический сигнал.

18. Устройство по п.14, в котором чистящая головка включает в себя множество щетинок с проводящими волокнами и множество неактивных щетинок по периферии чистящей головки.

19. Устройство по п.14, в котором вещество или композиция для отбеливания зубов представляет собой перекись.

20. Устройство по п.14, в котором вещество или композиция для отбеливания зубов представляет собой карбамид.