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制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于口腔醫(yī)療和照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法及其裝置。本發(fā)明使用660nm波長(zhǎng)的LED配合亞甲基藍(lán)光敏劑產(chǎn)生活性氧，殺滅牙周炎患處的致病菌，從而達(dá)到治療牙周炎的目的。本發(fā)明所述裝置利用自由曲面透鏡準(zhǔn)直光束，菲涅爾透鏡聚焦光束以及使用光纖來(lái)進(jìn)行光能量傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)將LED發(fā)出的光照射于口腔患處的微小區(qū)域。本發(fā)明使用LED光源替代激光光源牙周炎進(jìn)行，在同樣能滿足療效的前提下，免除了激光器昂貴的制造成本、節(jié)省能耗損失，提高了使用壽命。另外，由于LED具有體積小重量輕的特點(diǎn)，本發(fā)明能廣泛地應(yīng)用于便攜式的口腔光動(dòng)力治療之中。
【專利說(shuō)明】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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于口腔醫(yī)療和照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法，和一種將LED發(fā)出的光從光纖中導(dǎo)出以實(shí)現(xiàn)對(duì)牙周炎患處進(jìn)行照射的光學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]全身或局部應(yīng)用抗生素合并機(jī)械刮治是牙周治療的傳統(tǒng)和經(jīng)典手段，同時(shí)也被認(rèn)為是治療牙周疾病的可靠手段。但另一方面，在菌斑生物膜中的細(xì)菌被菌斑基質(zhì)保護(hù)免于受到抗生素的侵襲，同時(shí)也降低了藥物敏感度。更有甚者，頻繁的使用抗生素會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的增加。近年來(lái)，口腔醫(yī)學(xué)界開(kāi)始尋求其他的抗微生物方法。光動(dòng)力療法指的是，通過(guò)特定波長(zhǎng)光的照射，使組織吸收的光敏劑發(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，而生成活性氧例如單態(tài)氧或者羥基自由基，這些活性氧能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。在牙周炎治療方面，光動(dòng)力療法對(duì)于抗菌素耐藥和抗菌素敏感的菌群有相同的效用，而且重復(fù)的光敏劑使用也不會(huì)導(dǎo)致選擇性的耐藥產(chǎn)生，甚至有學(xué)者發(fā)現(xiàn)耐藥菌對(duì)光動(dòng)力療法更敏感，這對(duì)于治療本身具有多重藥物耐性的牙周細(xì)菌的病人是十分有利的。同時(shí)，抗生素作用面積大，使用過(guò)程中將影響到未受感染區(qū)域的微生物群落，而光動(dòng)力療法具有組織選擇性，不會(huì)造成較大面積的不良影響。另外，由于在光動(dòng)力療法治療過(guò)程中不產(chǎn)生口腔創(chuàng)傷，使用傳統(tǒng)療法無(wú)效的白血病人或許也將受益于此。
[0003]近年來(lái)，激光光源被廣泛地應(yīng)用于光動(dòng)力療法治療中。然而，目前開(kāi)發(fā)的所有激光器，包括第一代典型的如C02激光器、He-Ne激光器和YAG激光器，以及新一代的半導(dǎo)體激光器，由于制作原理和實(shí)用價(jià)值的原因，局限了其在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。從原理上看，激光裝置輸出光的波長(zhǎng)有限、光譜半寬峰很窄(只有l(wèi)_2nm)以及光束較細(xì)導(dǎo)致輻射面積太小，有時(shí)反而不利于治療；從實(shí)際使用看，激光裝置的電源設(shè)計(jì)復(fù)雜、能量消耗大且轉(zhuǎn)化效率很低。第一代激光器均需要復(fù)雜的循環(huán)散熱系統(tǒng)才能工作，而半導(dǎo)體激光器由于技術(shù)含量高、開(kāi)發(fā)成本高、價(jià)格昂貴、使用壽命較短、極容易由于靜電原因等原因也限制了它的廣泛應(yīng)用。
[0004]LED是有半導(dǎo)體材料制成的光電器件，可將電能轉(zhuǎn)換為光能，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)等顯著特點(diǎn)。雖然LED在口腔領(lǐng)域已被廣泛用于照明和光固化光源，然而在光動(dòng)力療法應(yīng)用方面的研究實(shí)例卻較少。與激光器相比較，作為光動(dòng)力療法的光源，已開(kāi)發(fā)的LED在波長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度等方面也毫不遜色。目前的LED所能實(shí)現(xiàn)的發(fā)光波長(zhǎng)幾乎涵蓋了遠(yuǎn)紫外到遠(yuǎn)紅外整個(gè)區(qū)段的光譜，峰值波長(zhǎng)越來(lái)越穩(wěn)定，可以穩(wěn)定在±2nm，半波帶寬達(dá)到±10nm。單顆LED的光效已經(jīng)超過(guò)1001m/W，橙紅色LED所產(chǎn)生的光通量相當(dāng)于4mW左右的氦氖激光器。同時(shí)，LED結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電源小巧、價(jià)格低廉，在家庭便攜TOT的推廣上，有著傳統(tǒng)激光器所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。有文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果表明，使用特殊波長(zhǎng)LED配合光敏劑對(duì)牙周炎致病菌進(jìn)行光照，可有效殺滅病菌。本方法采用660nmLED配合亞甲基藍(lán)LED對(duì)口腔患處進(jìn)行10-40mW/cm2的照射，從而達(dá)到治療牙周炎的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種使用特殊波長(zhǎng)LED配合相應(yīng)光敏劑對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行治療的方法，并提供了將LED發(fā)射光從光纖中引出以照射患處的光學(xué)裝置。
[0006]本發(fā)明提出的一種使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法，具體步驟如下:
(1)將亞甲基藍(lán)光敏劑滴注于口腔患處；
(2)利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)為660nm，光譜半寬度為20nm的LED光源的光輸出，LED光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)自由曲面透鏡、菲涅爾透鏡及光纖，照射于口腔患處上；
(3)根據(jù)不同的照射功率密度，照射一定時(shí)間后關(guān)閉LED光源，洗去口腔中的殘余光敏
劑。`
[0007]本發(fā)明中，LED光源照射時(shí)的功率密度為10-40mW/cm2。
[0008]本發(fā)明針對(duì)新型光敏劑的強(qiáng)烈吸收帶一般在650_850nm之間，吸收帶寬度通常為10-20nm，選用了峰值波長(zhǎng)為660nm，光譜半寬度為20nm的LED作為光動(dòng)力治療的光源。
[0009]本發(fā)明中，選用的光敏劑為亞甲基藍(lán)，該光敏劑的強(qiáng)烈吸收帶位于660nm附近，具有高的光能量吸收與轉(zhuǎn)移到底態(tài)氧分子的能力。
[0010]本發(fā)明中，LED光源由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)口腔患處進(jìn)行10-40mW/cm2功率密度的照射治療。
[0011]本發(fā)明提出的一種實(shí)施使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法的裝置，包括LED光源1、自由曲面透鏡2、菲涅爾透鏡3、光纖4、殼體5和細(xì)鋼管6，其中:自由曲面透鏡2和菲涅爾透鏡3均位于殼體5內(nèi)，LED光源I固定于殼體5 —側(cè)，自由曲面透鏡2、菲涅爾透鏡3和LED光源I的光軸處于同一直線上；光纖4 一端位于殼體5內(nèi)，另一端伸出殼體5外，且套于細(xì)鋼管6內(nèi)，另一端；LED光源I發(fā)出的光經(jīng)過(guò)自由曲面透鏡2準(zhǔn)直，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直的光線再被菲涅爾透鏡3聚焦在光纖4的前端面；光能量經(jīng)過(guò)光纖4的傳輸，從后端面中射出，照射于口腔患處。
[0012]本發(fā)明中，所述LED光源連接單片機(jī)。
[0013]本發(fā)明中，所述包覆著光纖4的細(xì)鋼管6彎曲角度為55-65 °，彎曲半徑為18-22mm，在方便于口腔中使用的前提下，盡量減少光纖中的光能損失。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:LED具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)等特點(diǎn)。使用LED光源替代激光光源牙周炎進(jìn)行，在同樣能滿足療效的前提下，免除了激光器昂貴的制造成本、節(jié)省能耗損失，提高了使用壽命。另外，LED具有體積小重量輕的特點(diǎn)，能廣泛地應(yīng)用于便攜式的口腔光動(dòng)力治療之中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明使用LED進(jìn)行口腔牙周炎治療方法的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明所述治療裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖3是本發(fā)明所述治療裝置的光路部分結(jié)構(gòu)的整體示意圖。
[0018]圖4是圖3中A-A的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號(hào):1為L(zhǎng)ED光源,2為自由曲面透鏡,3為菲涅爾透鏡,4為光纖,5為殼體，6為細(xì)鋼管,7為電池,8為單片機(jī),9為光學(xué)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】 [0020]下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例1:圖1是本發(fā)明使用LED進(jìn)行口腔牙周炎治療方法的示意圖。首先將亞甲基藍(lán)光敏劑滴注于病人的牙周炎患處。使用單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)為660nm的LED的光輸出功率密度為10-40mW/cm2。LED發(fā)出的光經(jīng)過(guò)前述的光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直、聚焦入射到光纖前端面，再?gòu)暮蠖嗣娉錾?。將由?xì)鋼管包覆的光纖伸入患者口腔中，使光照射于牙周炎患處上，并與光敏劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生活性氧物質(zhì)，殺死患處的牙周炎致病菌。根據(jù)不同的照射功率密度，照射一定時(shí)間后關(guān)閉LED光源，并洗去口腔中的殘余光敏劑。
[0022]使用的光敏劑為亞甲基藍(lán)，其光譜的強(qiáng)烈吸收帶位于660nm附近。使用單片機(jī)C0851F330產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，使LED工作于脈沖驅(qū)動(dòng)下，并通過(guò)調(diào)整信號(hào)占空比，來(lái)調(diào)節(jié)LED的輸出功率。
[0023]如圖2-圖4所示，所述裝置包括LED光源1、自由曲面透鏡2以及菲涅爾透鏡3，被固定在殼體5內(nèi)，所述光學(xué)系統(tǒng)9由自由曲面透鏡2以及菲涅爾透鏡3、光纖4和外殼5組成，LED光源1、自由曲面透鏡2以及菲涅爾透鏡3光軸處于同一直線上；細(xì)鋼管6包覆著光纖4。LED光源4發(fā)出的光經(jīng)過(guò)自由曲面透鏡2準(zhǔn)直。經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直的光線再被焦距為20mm的菲涅爾透鏡3聚焦在光纖4的前端面。包覆著光纖4的細(xì)鋼管6彎曲角度為60°，彎曲半徑為20mm，在方便于口腔中使用的前提下，盡量減少光纖中的光能損失。
【權(quán)利要求】
1.一種使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)將亞甲基藍(lán)光敏劑滴注于口腔患處； (2)利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)為660nm，光譜半寬度為20nm的LED光源的光輸出，LED光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)自由曲面透鏡、菲涅爾透鏡及光纖，照射于口腔患處上； (3)根據(jù)不同的照射功率密度，照射一定時(shí)間后關(guān)閉LED光源，洗去口腔中的殘余光敏 劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于LED光源由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)口腔患處進(jìn)行10-40mW/cm2功率密度的照射治療。
3.一種實(shí)施如權(quán)利要求1所述的使用LED對(duì)口腔牙周炎進(jìn)行光動(dòng)力治療的方法的裝置，其特征在于包括LED光源(I)、自由曲面透鏡(2)、菲涅爾透鏡(3)、光纖(4)、殼體(5)和細(xì)鋼管(6)，其中:自由曲面透鏡⑵和菲涅爾透鏡(3)均位于殼體(5)內(nèi)，LED光源(I)固定于殼體(5) —偵彳，自由曲面透鏡(2)、菲涅爾透鏡(3)和LED光源⑴的光軸處于同一直線上；光纖(4) 一端位于殼體(5)內(nèi)，另一端伸出殼體(5)外，且套于細(xì)鋼管(6)內(nèi)；LED光源(I)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)自由曲面透鏡(2)準(zhǔn)直，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直的光線再被菲涅爾透鏡(3)聚焦在光纖⑷的前端面；光能量經(jīng)過(guò)光纖⑷的傳輸，從后端面中射出，照射于口腔患處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述LED光源(I)連接單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述包覆著光纖(4)的細(xì)鋼管(6)彎曲角度為55-65°，彎曲半徑為18-22mm。
【文檔編號(hào)】A61B5/06GK103610464SQ201310625790
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】林澤文, 周小麗, 劉木清, 俞立英, 吳興文, 徐蒙 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)