本申請要求2014年9月29日提交的美國臨時申請?zhí)?2/056797的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
本實施例大體涉及口腔保健設(shè)備和方法,并且特別地涉及菌斑檢測設(shè)備和用于菌斑檢測的方法。
背景技術(shù):
口腔保健對于支持良好的牙齒衛(wèi)生和健康是重要的。特別地,良好的口腔保健包括牙菌斑的去除。牙菌斑在臨床上被限定為牢固地粘附到包括可移除和固定的修復(fù)物在內(nèi)的口內(nèi)硬質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)化的、彈性的、黃灰色物質(zhì)。另外,牙菌斑包括以由多個細(xì)菌和流體填充通道構(gòu)成的組織化結(jié)構(gòu)為特征的口腔生物膜。菌斑主要由唾液乙二醇-蛋白和細(xì)胞外多糖的基質(zhì)中的細(xì)菌組成。此外,一克菌斑含有近似1011個細(xì)菌。在牙菌斑中發(fā)現(xiàn)了超過500完全不同的微生物物種。此外,基于其在牙齒表面上的位置,牙菌斑被分類為齦上菌斑或齦下菌斑。
口腔菌斑包括數(shù)百物種的細(xì)菌的復(fù)雜性??谇痪叩某墒焓欠浅?勺兊?,取決于在口中的定位、年齡、時間、口腔環(huán)境和其他因素。盡管這種可變性,口腔菌斑的分析已表明它根據(jù)可再現(xiàn)的模式發(fā)展。牙菌斑中的大多數(shù)可培養(yǎng)細(xì)菌是變形鏈球菌、血鏈球菌和輕型鏈球菌(Streptococcus miteor)。
關(guān)于齦上菌斑,牙菌斑遵循典型的生長模式,其中初始生長沿著牙齦緣和齒間空間,其進一步在牙冠方向上延伸。粗糙的表面,像在牙齒、義齒基部和牙冠中的槽,保留更多菌斑。關(guān)于齒系內(nèi)的變化,當(dāng)與上頜相比時,在下頜中和在臼齒區(qū)域中菌斑形成發(fā)生得更快。另外,個體變量(像刷牙習(xí)慣、吸煙、飲食、唾液和薄膜的化學(xué)成分)也影響菌斑形成。
因此,期望在用戶清潔他們的牙齒時通過告知他們是否確實正在從他們的牙齒上去除菌斑和他們是否完全去除了菌斑來幫助他們。以這種方式,除了將用戶教導(dǎo)成良好的口腔衛(wèi)生習(xí)慣之外,還向用戶提供了保證。優(yōu)選地,信息應(yīng)在刷牙期間實時提供,否則消費者接受度很可能會低。例如,如果牙刷向用戶提供用戶當(dāng)前正在刷牙的位置沒有菌斑的信號時,用戶可以移動至待清潔的牙齒的下一個刷牙位置,則將是有用的。這可以減少用戶的刷牙時間,以及還導(dǎo)致更好的、更有意識的刷牙例程。
具有在存在干擾物種的情況下(例如在用牙膏泡沫包圍的振動刷系統(tǒng)中)檢測菌斑的能力的電動牙刷或其他口腔保健用具將是期望的。檢測系統(tǒng)應(yīng)提供具有可移除的菌斑層的表面與清潔薄膜/結(jié)石/牙填充物/牙齒表面之間的對比。然而,已知現(xiàn)有的電動牙刷不能檢測菌斑的存在或不存在。
于是,期望一種用于克服本領(lǐng)域中的問題的改進的方法和設(shè)備。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
根據(jù)本公開的實施例,設(shè)備和方法有利地提供了在刷牙例程期間實時檢測菌斑的方式。設(shè)備和方法是基于菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的形狀實施菌斑檢測。特別地,菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的非線性允許通過周期性地改變探測光源的波長生成吸收和發(fā)射諧波。這些諧波的同步測量允許抑制大量背景信號的菌斑檢測。
根據(jù)其他實施例,用于檢測牙菌斑的光學(xué)探針和方法可以集成在牙刷中。菌斑檢測方法是基于歸因于菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的非線性形狀生成的諧波和這些諧波中的一個的隨后的檢測。檢測在吸收光譜(反射光)和/或發(fā)射光譜(熒光發(fā)射)中進行。
根據(jù)一個方面,菌斑檢測設(shè)備包括激發(fā)源、光檢測器和控制器。激發(fā)源被配置用于將波長調(diào)制光(λex)輸出至評價部位,波長調(diào)制光在波長調(diào)制頻率處被調(diào)制成:具有周期性改變波長,所述周期性改變波長以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心。選取的菌斑展現(xiàn)出與(i)未選取的菌斑和(ii)除選取的菌斑之外的干擾物種中的一個或多個的光譜特性不同的光譜特性。光檢測器被配置用于檢測從評價部位接收的光(λsite),其中檢測到的光(λsite)包括(i)部位反射光(λrefl)和(ii)部位發(fā)射光(λem)中的一個或多個。控制器可操作地耦合至激發(fā)源和光檢測器,用于(i)控制激發(fā)源輸出波長調(diào)制光,并且(ii)根據(jù)檢測到的光(λsite)和波長調(diào)制頻率的高于基波的至少一個高次諧波檢測菌斑。
根據(jù)另一方面,控制器包括:激發(fā)控制模塊,用于經(jīng)由至少一個激發(fā)控制信號來控制激發(fā)源輸出波長調(diào)制光,和諧波分量檢測模塊,用于檢測在(i)包括部位反射光(λrefl)的吸收光譜和(ii)包括在部位發(fā)射光(λem)中的熒光發(fā)射的激發(fā)光譜中的至少一個內(nèi)所包含的波長調(diào)制頻率的高于基波分量的至少一個諧波分量。在進一步的方面中,諧波分量檢測模塊包括至少一個鎖定放大器,被配置成檢測波長調(diào)制頻率的至少一個高次諧波分量并拒絕以其他頻率調(diào)制的信號。
根據(jù)又另一方面,控制器輸出作為檢測到的菌斑的函數(shù)并指示出在評價部位處的特性的至少一個信號,特性包括從由(i)存在菌斑、(ii)未成熟菌斑、(iii)成熟菌斑和(iv)不存在菌斑構(gòu)成的組中選出的至少一個。在另一方面中,周期性改變波長包括使用如下波長:包括(i)與對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性對準(zhǔn)的中心波長、(ii)比中心波長短的波長、和(iii)比中心波長長的波長。
根據(jù)進一步的方面,菌斑檢測設(shè)備進一步包括:光學(xué)器件模塊,其包括光學(xué)濾波器、光纖、收集光學(xué)元件和聚焦光學(xué)元件中的至少一個,光學(xué)地耦合在(i)從激發(fā)源到評價部位的波長調(diào)制光(λex)和(ii)從評價部位到光檢測器的檢測到的光(λsite)中的至少一個的路徑上。
在一個實施例中,激發(fā)源包括用于在輸出三個不同波長的光的三個LED,其中光檢測器包括至少一個光電檢測器,且激發(fā)控制模塊包括序列發(fā)生器,用于輸出被配置用于對三個LED的激發(fā)進行排序的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。
在另一實施例中,三個LED包括各輸出窄光譜光的藍(lán)色LED,并且三個不同的窄光譜光包括438nm、444nm和450nm。在又另一實施例中,三個LED具有足以覆蓋三個不同的窄光譜光的要求范圍的發(fā)射光譜,其中激發(fā)源進一步包括分別布置在三個LED的輸出處的三個凈化濾波器(clean up filter),每個LED一個凈化濾波器,其中三個凈化濾波器中的每一個具有用于三個不同的窄光譜光中的相應(yīng)的一個的通帶。
根據(jù)另一實施例,激光源包括激光二極管,其中光檢測器包括至少一個光電檢測器,并且其中激發(fā)控制模塊輸出被配置用于激發(fā)激光二極管的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。
根據(jù)又另一實施例中,光檢測器包括用于在檢測部位反射光時使用的光電檢測器,和一個帶通濾波器,其中帶通濾波器具有用于分出以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收光譜中的非線性的波長為中心的部位反射光的期望光帶、同時拒絕部位反射光的其他光帶的通帶。
根據(jù)進一步的實施例,激發(fā)源包括寬發(fā)射光譜固定波長光源和布置在寬發(fā)射光譜固定波長源的輸出處的可調(diào)諧濾波器,其中可調(diào)諧濾波器可操作用于在不同的波長之中調(diào)制可調(diào)諧濾波器的通帶,其中光檢測器包括至少一個光電檢測器,并且其中激發(fā)控制模塊輸出被配置用于調(diào)諧可調(diào)諧濾波器的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。
在再進一步的實施例中,激發(fā)源包括波長可調(diào)諧光源,其中波長可調(diào)諧光源可操作用于在不同波長之間進行調(diào)制,其中光檢測器包括至少一個光電檢測器,并且其中激發(fā)控制模塊輸出被配置用于調(diào)諧波長可調(diào)諧光源的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。
根據(jù)另一方面,一種口腔保健用具包括根據(jù)本文中的實施例的菌斑檢測設(shè)備??谇槐=∮镁哌M一步包括:手柄部分,用于容納菌斑檢測設(shè)備的至少第一部分;和遠(yuǎn)端部分,從手柄部分延伸并且經(jīng)由光學(xué)器件模塊與菌斑檢測設(shè)備光學(xué)地耦合,菌斑檢測設(shè)備用于經(jīng)由遠(yuǎn)端部分評價部位是否存在菌斑,遠(yuǎn)端部分包括(i)牙刷刷毛和(iii)不存在牙刷刷毛的探針中的至少一個,并且其中光學(xué)器件模塊包括光學(xué)濾波器、光纖、收集光學(xué)元件和聚焦光學(xué)元件中的至少一個,它們光學(xué)地耦合在(i)從激發(fā)源到評價部位的波長調(diào)制光(λex)和(ii)從評價部位到光檢測器的檢測到的光(λsite)中的至少一個的路徑上。
根據(jù)進一步的方面,一種菌斑檢測方法,包括:向評價部位提供波長調(diào)制光(λex),波長調(diào)制光在波長調(diào)制頻率處被調(diào)制成:具有周期性改變波長,所述周期性改變波長以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心,其中選取的菌斑展現(xiàn)出與(i)其他菌斑和(ii)除選取的菌斑之外的干擾物種中的一個或多個的光譜特性不同的光譜特性;檢測從評價部位接收的光(λsite),其中檢測到的光(λsite)包括(i)部位反射光(λrefl)和(ii)部位發(fā)射光(λem)中的一個或多個;和根據(jù)檢測到的光(λsite)和波長調(diào)制頻率的高于基波的至少一個高次諧波檢測菌斑。
再進一步的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將在閱讀并理解以下詳細(xì)描述時變得顯而易見。
附圖說明
本公開的實施例可以采取各種組成部件和組成部件的布置及各種步驟和步驟的布置的形式。于是,附圖是出于圖示出各種實施例的目的并且不應(yīng)被解釋為限制實施例。在附圖中,同樣的參考數(shù)字是指同樣的元件。另外,應(yīng)注意的是,附圖可以未按比例繪制。
圖1是對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的歸一化激發(fā)光譜的圖形視圖;
圖2是對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的、作為模擬熒光發(fā)射的樣本數(shù)的函數(shù)繪制的鋸齒調(diào)制波長響應(yīng)的圖示性視圖;
圖3是對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的、作為模擬熒光發(fā)射的樣本數(shù)的函數(shù)繪制的正弦波調(diào)制波長響應(yīng)的圖示性視圖;
圖4是根據(jù)本公開的實施例的圖3的信號的快速傅里葉變換(FFT)頻率分析的單側(cè)振幅譜的圖示性視圖,其中用數(shù)字1標(biāo)識的一次諧波包括基本諧波;
圖5是根據(jù)本公開的實施例的對圖4的單側(cè)振幅譜的一次諧波放大的特寫的圖示性視圖;
圖6是根據(jù)本公開的實施例的對圖4的單側(cè)振幅譜的二次諧波放大的特寫的圖示性視圖;
圖7是根據(jù)本公開的實施例的菌斑檢測設(shè)備的圖示性框圖視圖;
圖8是根據(jù)本公開的一個實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有三個LED的激發(fā)源的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖;
圖9是根據(jù)本公開的一個實施例的用于圖8的激發(fā)源的三個LED的激發(fā)序列的圖示性時序圖視圖;
圖10是根據(jù)本公開的一個實施例的包括菌斑檢測設(shè)備的口腔保健用具的圖示性框圖視圖;
圖11是根據(jù)本公開的另一實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有三個LED的激發(fā)源的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖;
圖12是根據(jù)本公開的一個實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括激光二極管激發(fā)源的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖;
圖13是根據(jù)本公開的一個實施例的用于獨自使用評價部位反射光來檢測菌斑的包括控制器和光檢測器的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖;
圖14是根據(jù)本公開的實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有寬發(fā)射光譜源和可調(diào)諧濾波器的激發(fā)源的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖;和
圖15是根據(jù)本公開的實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有波長可調(diào)諧源的激發(fā)源的菌斑檢測設(shè)備的框圖視圖。
具體實施方式
參照在附圖中描述和/或圖示出的并在以下描述中詳述的非限制性示例更充分地說明本公開的實施例和各種特征及其有利細(xì)節(jié)。應(yīng)注意的是,附圖中圖示出的特征并不一定按比例繪制,并且一個實施例的特征如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的可以與其他實施例一起實施,即使本文中沒有明確地指出。公知的裝置、組成部件和/或處理技術(shù)的描述可以省略,以便不會不必要地使本公開的實施例模糊不清。本文所使用的示例僅僅旨在便于理解可以實踐本公開的實施例的方式并進一步使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它。于是,本文中的示例不應(yīng)被解釋為限制本公開的實施例的范圍,其唯一地由隨附權(quán)利要求和適用法律來限定。
應(yīng)理解的是,本公開的實施例不限于本文所描述的特定方法學(xué)、協(xié)議、裝置、設(shè)備、材料、應(yīng)用等等,因為這些可以是變化的。還需理解的是,本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的,并且不旨在限制所要求保護的實施例的范圍。必須注意的是,如本文所使用的并且在隨附權(quán)利要求中,單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)引用,除非上下文另有明確指示。
除非另有限定,本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本公開的實施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。描述了優(yōu)選的方法、裝置和材料,但是在實施例的實踐或測試中可以使用與本文所描述的那些類似或等同的任何方法和材料。
根據(jù)本公開的實施例,設(shè)備和方法有利地提供了在刷牙例程期間實時檢測菌斑的方式。設(shè)備和方法基于菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的形狀來實現(xiàn)菌斑檢測。特別地,菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的非線性允許通過周期性地改變探測光源的波長來生成吸收和發(fā)射諧波。這些諧波的同步測量允許抑制大量背景信號的菌斑檢測。如本文所討論的,菌斑檢測方法是基于歸因于菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個的非線性形狀而生成諧波,及隨后的這些諧波中的一個的檢測。檢測在吸收光譜(反射光)和/或發(fā)射光譜(熒光發(fā)射)中進行。
菌斑的自發(fā)熒光性質(zhì)一般是已知的并且可以取決于菌斑的類型二分成兩個“顏色”:未成熟菌斑或成熟菌斑。在兩者中,后者容易檢測,因為當(dāng)用藍(lán)色光激發(fā)時其顯示紅色熒光。而,當(dāng)實踐良好的口腔衛(wèi)生時,該類型的菌斑很少會遇到。因此,未成熟菌斑的檢測更加重要。不幸的是,未成熟菌斑在藍(lán)色激發(fā)上顯示與牙硬組織相同的熒光性質(zhì)、即綠色熒光(峰值在500nm至510nm)。這使得在釉質(zhì)上進行未成熟菌斑的熒光檢測不可行。更糟糕的是,復(fù)合牙填充物顯示與未成熟菌斑類似的熒光性質(zhì)。然而,在一方面菌斑和另一方面牙硬組織與填充物的激發(fā)光譜上存在有很大差異。
現(xiàn)在參照圖1,示出了對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的歸一化激發(fā)光譜的圖形視圖10。在圖1中,將歸一化的相對熒光強度作為激發(fā)波長(nm)的函數(shù)繪制。歸一化激發(fā)光譜對于牙齒用參考數(shù)字12標(biāo)識、對于成熟菌斑樣本用參考數(shù)字14標(biāo)識并且對于未成熟菌斑用參考數(shù)字16標(biāo)識。所有的光譜都是在愛丁堡儀器(Edinburgh Instruments)FLSP920時間分辨熒光光譜儀上記錄的。對于激發(fā)和發(fā)射測量,應(yīng)用了使用Xe900連續(xù)氙燈的穩(wěn)態(tài)配置。另外,使用了如下設(shè)置。用激發(fā)和發(fā)射單色器的1.1mm狹縫開口記錄了光譜,給出1nm激發(fā)分辨率、1nm發(fā)射分辨率和0.5×4mm激發(fā)光斑尺寸。所使用的檢測器是具有從200nm至近似870nm的光譜覆蓋度的FLSP920標(biāo)準(zhǔn)光電倍增管(Hamamatsu,R928P)。將檢測器操作溫度主動控制在-20℃。在對于暗電流、激發(fā)強度和檢測器靈敏度的校正的狀態(tài)下記錄光譜。
在圖1中,在未成熟菌斑的歸一化光譜16的相對熒光強度中,在450nm附近(即,更接近444nm)可以清楚地觀察到在相對熒光強度上的峰值(用參考數(shù)字18指示)。在450nm附近(例如,440nm至460nm)的相同波長處,在成熟菌斑的歸一化光譜14的相對熒光強度上存在有一定的非線性,而人類牙齒的激發(fā)光譜12在那里是局部線性的。
有利地,本公開的實施例利用在450nm附近的激發(fā)光譜中的非線性來檢測菌斑。特別地,通過在檢測到的光中進行的諧波的同步檢測,將背景信號(像牙硬組織、牙膏、牙齦(齒齦)和填充物)的信號有利地拒絕,而同時可以可靠地檢測菌斑。本公開的實施例還有利地允許在成熟和未成熟菌斑之間進行區(qū)分。雖然本文所討論的圖示性示例的實施例考慮了在450nm附近的波長范圍內(nèi)發(fā)生的非線性,但是在可以利用的光譜中存在有附加的非線性范圍。由于適用的光源、例如二極管激光器或LED的可用性,本文所討論的示例集中在450nm區(qū)域(例如,Cree生產(chǎn)了在范圍從445nm到465nm的2.5nm寬的箱中的450nm LED)。還有,450nm是用于菌斑熒光的良好的激發(fā)波長。然而,隨著具有其他波長范圍的光源在將來變得可用,也可以使用光譜中的其他非線性范圍的利用。
使用了模擬來確定如果用來自探測牙齒部位的光源的光來激發(fā)各物體(即,牙硬組織、未成熟和成熟菌斑)的話將會發(fā)生什么,也就是在從440nm到470nm的波長上線性地掃描四個周期(即鋸齒調(diào)制波長)。響應(yīng)是圖2的模擬熒光發(fā)射。
現(xiàn)在參照圖2,示出了對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的作為模擬熒光發(fā)射的樣本數(shù)的函數(shù)的鋸齒調(diào)制波長響應(yīng)(用任意單位(a.u.)表達(dá))的用參考數(shù)字20標(biāo)識的圖。對于拔出的人類牙齒、成熟菌斑和未成熟菌斑的鋸齒調(diào)制波長響應(yīng)分別通過參考數(shù)字22、24和26來標(biāo)識。需注意的是,單獨的響應(yīng)22、24和26各被給予了偏移僅用于顯示的目的,使得跡線不重疊。另外,掃描范圍被放大,既用于顯示的目的,又在未成熟和成熟菌斑中顯示相反的效果。例如,在跨越樣本數(shù)0至2000延伸的用參考數(shù)字28標(biāo)識的間隔中,對于成熟菌斑的調(diào)制波長響應(yīng)24顯示面向上的曲線特性,而對于未成熟菌斑的調(diào)制波長響應(yīng)26顯示面向下的曲線特性。該相反的效果轉(zhuǎn)換成兩種類型的菌斑之間在光譜上的相位差。
仍然參照圖2,清楚的是,牙齒響應(yīng)22剛好跟隨波長改變,即,沒有變形可見。然而,成熟和未成熟菌斑兩者的響應(yīng)24和26分別清楚地顯示非線性。該非線性引入了可以使用同步檢測來檢測的諧波。另一方面,未成熟菌斑的直接頻率倍增能力從鋸齒調(diào)制波長響應(yīng)尚不清楚。這在涉及正弦波調(diào)制波長響應(yīng)的下一圖中將變得清楚。
現(xiàn)在參照圖3,示出了對于拔出的人類牙齒和離體的未成熟和成熟菌斑樣本中的每一個的作為模擬熒光發(fā)射的樣本數(shù)的函數(shù)繪制的正弦波調(diào)制波長響應(yīng)(用任意單位(a.u.)表達(dá))的用參考數(shù)字30標(biāo)識的圖。對于拔出的人類牙齒、成熟菌斑和未成熟菌斑的正弦波調(diào)制波長響應(yīng)分別通過參考數(shù)字32、34和36來標(biāo)識。需注意的是,單獨的響應(yīng)32、34和36各被給予了偏移用于顯示的目的,使得跡線不重疊。另外,掃描范圍被放大,既用于顯示的目的,又在未成熟和成熟菌斑中顯示相反的效果。如圖示出的,在跨越樣本數(shù)0至200延伸的用參考數(shù)字38標(biāo)識的間隔中,對于成熟菌斑的調(diào)制波長響應(yīng)34顯示正弦特征,并且對于未成熟菌斑的調(diào)制波長響應(yīng)36顯示頻率倍增的正弦特征。仍然參照圖3,激發(fā)源光輸出的波長調(diào)制以對應(yīng)于對于未成熟菌斑的熒光激發(fā)或發(fā)射光譜的非線性(例如,發(fā)射峰值)的波長為中心。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4,示出有圖3的信號的快速傅里葉變換(FFT)頻率分析的單側(cè)振幅譜的圖示性視圖40。更特別地,圖4圖示出圖3的信號的FFT,其中縱軸│S(f)│代表作為頻率的函數(shù)的光譜的量級,并且橫軸代表諧波。一次諧波用數(shù)字1標(biāo)識并且包括基本諧波。二次諧波用數(shù)字2標(biāo)識,三次諧波用數(shù)字3標(biāo)識,以此類推。FFT產(chǎn)生正和負(fù)頻率兩者;然而,單側(cè)振幅譜基本上丟棄負(fù)頻率同時校正振幅(即,將正頻率振幅倍增以補償負(fù)頻率中的能量)。在圖4中,對于人類牙齒、成熟菌斑和未成熟菌斑的單側(cè)振幅譜分別通過參考數(shù)字42、44和46來標(biāo)識。
在圖4的單側(cè)振幅譜40中,在一次諧波處,在一次諧波處的由人類牙齒產(chǎn)生的光譜貢獻的量級標(biāo)識在421處,并且在一次諧波處的由成熟菌斑產(chǎn)生的光譜貢獻的量級標(biāo)識在441處,其稍大于人類牙齒在一次諧波處的光譜貢獻。然而,如將參照圖5進一步討論的,在一次諧波處的由未成熟菌斑產(chǎn)生的光譜貢獻顯著地小于成熟菌斑和牙齒的光譜貢獻兩者。仍然參照圖4,進一步注意到,在二次諧波處,存在有在462處標(biāo)識的由未成熟菌斑產(chǎn)生的光譜貢獻的量級,而光譜貢獻的量級較少來自成熟菌斑,而極少來自牙齒。類似地,三次諧波顯示了在443處標(biāo)識的來自成熟菌斑的貢獻,并且雖然未標(biāo)識,但三次諧波還包括來自未成熟菌斑的貢獻,其小于成熟菌斑的貢獻。以類似的方式,四次諧波顯示了在464處標(biāo)識的由未成熟菌斑產(chǎn)生的主要貢獻。在五次和六次諧波處的貢獻顯著地更小,并且在該視圖中不可辨別。
現(xiàn)在參照圖5,示出有對圖4的單側(cè)振幅譜的一次諧波放大的特寫圖示性視圖50。在該視圖中,如圖4中那樣,對于人類牙齒、成熟菌斑和未成熟菌斑的單側(cè)振幅譜分別通過參考數(shù)字42、44和46來標(biāo)識。如所預(yù)期的,從圖中的基波或一次諧波1沒有獲得有用的信息。在圖5中,跡線在一定程度上重疊,然而,對于牙齒的基波分量421和成熟菌斑的基波分量441近似相等地大,而對于未成熟菌斑的基波分量461幾乎沒有。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6,示出有根據(jù)本公開的實施例對圖4的單側(cè)振幅譜二次諧波2放大的特寫的圖示性視圖60。在該視圖中,二次諧波顯示了來自未成熟菌斑的最大貢獻462(對于在圖4中通過參考數(shù)字464和466圖示出的四次和六次諧波也是如此),而在二次諧波(和高次諧波)處的來自牙齒的貢獻422低至少一個數(shù)量級(例如,很可能由FFT泄漏引起)。二次諧波2處的來自成熟菌斑的貢獻的估計被指示在442處,其小于未成熟菌斑的貢獻462。
因此二次諧波的同步測量使得菌斑檢測與牙齒背景信號無關(guān)。另外,成熟和未成熟菌斑的分離可能來自(i)三次諧波或(ii)來自二次諧波處的相位。在一個實施例中,成熟和未成熟菌斑的來自二次諧波處的相位的分離與三次諧波處相比可能是優(yōu)選的,以節(jié)省附加鎖定放大器。換言之,檢測二次諧波處的相位將消除對用以檢測三次諧波處的信號的附加鎖定放大器的需要。不過,應(yīng)進一步注意的是,利用數(shù)字鎖定放大器實現(xiàn)的實施例將僅要求用以檢測三次諧波附加固件。
根據(jù)本公開的實施例,菌斑檢測信號可以包括反射信號(即,吸收光譜)和/或發(fā)射光譜(即,熒光)的使用。使用熒光,憑借波長過濾,成熟和未成熟菌斑之間的分離也是可能的。
本公開的實施例進一步利用基于通過周期性地改變探測光源的波長而在接收的光中生成諧波的效果。在一些實施例中,包括具有兩個或更多波長生成部件的光源、用以檢測反射光的一個或多個光電檢測器部件、和一個或多個同步檢測部件(例如,鎖定放大器)。
現(xiàn)在參照圖7,示出了根據(jù)本公開的實施例的菌斑檢測設(shè)備或裝置70的圖示性框圖視圖。菌斑檢測裝置70至少包括激發(fā)源72、光檢測器74和控制器76。激發(fā)源72被配置用于將用參考數(shù)字78標(biāo)識的波長調(diào)制光(λex)輸出至評價部位80(例如在牙齒82)上。本文將在下面參照圖8和圖11至圖15來提供有關(guān)激發(fā)源72的附加細(xì)節(jié)。
在一個實施例中,激發(fā)源72的輸出波長調(diào)制光78在波長調(diào)制頻率處被調(diào)制成:具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑在吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長。選取的菌斑展示出與(i)未選取的菌斑和(ii)除選取的菌斑之外的干擾物種中的一個或多個的光譜特性不同的光譜特征。例如,選取的菌斑可以包括未成熟菌斑、成熟菌斑和/或未成熟菌斑和成熟菌斑兩者。如果選取的菌斑被選擇為未成熟菌斑,那么未選取的菌斑包括成熟菌斑。類似地,如果選取的菌斑被選擇為成熟菌斑,那么未選取的菌斑包括未成熟菌斑。此外,如果選取的菌斑包括未成熟和成熟菌斑兩者,那么未選取的菌斑是不適用的。此外,除選取的菌斑之外的干擾物種可以包括牙硬組織、牙填充物、牙膏及其任何組合。其他干擾物種也是可能的。
光檢測器74被配置用于檢測從評價部位80接收的用參考數(shù)字84標(biāo)識的光(λsite),其中檢測到的光(λsite)84包括(i)部位反射光(λref1)和(ii)部位發(fā)射光(λem)中的一個或多個。本文將在下面參照圖8和圖11至圖15來提供有關(guān)光檢測器74的附加細(xì)節(jié)。
控制器76經(jīng)由通過參考數(shù)字86指示出的合適的信號線可操作地耦合至激發(fā)源72和光檢測器74??刂破?6被配置用于(i)控制激發(fā)源72以輸出波長調(diào)制光,和(ii)根據(jù)檢測到的光(λsite)84和波長調(diào)制頻率的高于基波的至少一個高次諧波檢測菌斑。在一個實施例中,控制器76包括微處理器、微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、集成電路、離散模擬或數(shù)字電路組成部件、硬件、軟件、固件或其任何組合中的一個或多個,用于執(zhí)行如本文所討論各種功能、進一步根據(jù)給定的菌斑檢測實現(xiàn)和/或菌斑檢測應(yīng)用的要求來執(zhí)行??刂破?6可以進一步包括各種模塊、例如激發(fā)控制模塊、諧波分量檢測模塊及其他中的一個或多個,如本文所討論的。本文將在下面參照圖8和圖11至圖15來提供有關(guān)控制器76的附加細(xì)節(jié)。
仍然參照圖7,菌斑檢測裝置70可以進一步包括激發(fā)控制模塊88、諧波分量檢測模塊90,例如經(jīng)由信號線86可操作地耦合至至少控制器76。菌斑檢測裝置70可以又進一步包括光學(xué)器件模塊92。在一個實施例中,光學(xué)器件模塊92包括光學(xué)濾波器、光纖、收集光學(xué)元件和聚焦光學(xué)元件中的至少一個,它們光學(xué)地耦合在(i)從激發(fā)源72到評價部位80的波長調(diào)制光(λex)78和(ii)從評價部位80到光檢測器74的檢測到的光(λsite)84中的至少一個的路徑上。本文將在下面參照圖8和圖11至圖15來提供有關(guān)激發(fā)控制模塊88、諧波分量檢測模塊90和光學(xué)器件模塊92的附加細(xì)節(jié)。
菌斑檢測裝置70可以又進一步包括存儲器94、用戶接口96、功率源或電源98和通信模塊100,所有這些部件都經(jīng)由信號線86可操作地耦合至至少控制器76。在一個在實施例中,存儲器94可以包括可操作地耦合至至少控制器76的任何合適的存儲器裝置,用于至少將基于至少一個或多個檢測信號的信息存儲于其上,并且進一步用于至少隨后從其上檢索信息。用戶接口96可以包括可操作地耦合至至少控制器76的任何合適的用戶接口,其中響應(yīng)于檢測到的菌斑檢測信號,用戶接口96至少輸出至少指示出在評價部位處檢測到存在菌斑的狀態(tài)的用戶可感知信號。例如,用戶接口96可以包括從由輸入/輸出裝置、觸覺輸出裝置、觸摸屏、顯示裝置、照明輸出裝置、聽覺輸出裝置及其任何組合構(gòu)成的組中選出的至少一個。
控制器76輸出作為檢測到的菌斑的函數(shù)并指示出評價部位處的特性的至少一個信號,特性包括從由(i)存在菌斑、(ii)未成熟菌斑、(iii)成熟菌斑和(iv)不存在菌斑構(gòu)成的組中選出的至少一個。于是,用戶可感知信號可以包括根據(jù)給定的菌斑檢測實現(xiàn)和/或菌斑檢測應(yīng)用的要求選擇的任何合適的用戶可感知信號,其中用戶可感知信號指示出評價部位處的特性,其包括從由(i)存在菌斑、(ii)未成熟菌斑、(iii)成熟菌斑和(iv)不存在菌斑構(gòu)成的組中選出的至少一個。
功率源98可以包括對于給定的菌斑檢測實現(xiàn)和/或應(yīng)用的任何合適的功率源或電源。例如,對于包括電動牙刷的口腔保健用具,功率源98可以包括可再充電的功率源。功率源98還可以包括經(jīng)由菌斑檢測裝置70外部的源或者來自不可再充電的功率源的電源。
通信模塊100可操作地耦合至至少控制器76,其中響應(yīng)于檢測信號,通信模塊100至少將檢測狀態(tài)信號輸出至遠(yuǎn)程裝置(102,104),其中檢測狀態(tài)信號至少指示出評價部位處存在菌斑的檢測狀態(tài)。檢測狀態(tài)信號可以進一步指示出評價部位處的特性,其包括從由(i)存在菌斑、(ii)未成熟菌斑、(iii)成熟菌斑和(iv)不存在菌斑構(gòu)成的組中選出的至少一個。在一個實施例中,遠(yuǎn)程裝置(102,104)包括從由移動電話(未示出)、智能電話102、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)104通信的有線網(wǎng)絡(luò)使能裝置(未示出)、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)104通信的無線網(wǎng)絡(luò)使能裝置(未示出)及其任何組合構(gòu)成的組中選出的至少一個。
現(xiàn)在參考圖8,示出了根據(jù)本公開的一個實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有三個LED 106的激發(fā)源72的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。三個LED106被以圖9所示的作為時間的函數(shù)的序列108來激活。例如,現(xiàn)在參照圖9,在第一周期110期間,激活序列如下:LED1 OFF、LED2 ON、LED3 OFF(如參考數(shù)字112處指示出的)、LED1 ON、LED2 OFF、LED3 OFF(如參考數(shù)字114處指示出的)、LED1 OFF、LED2 ON、LED3 OFF(如參考數(shù)字116處指示出的)和LED1 OFF、LED2 OFF、LED3 ON(如參考數(shù)字118處指示出的)。第一周期110的序列具有T=1/1f的持續(xù)時間,其中1f是基頻。
在一個實施例中,激發(fā)源72的輸出具有周期性改變波長,其中波長跨越以中心波長為中心的一定范圍而改變。中心波長與光譜中的非線性對準(zhǔn),如本文上面所討論的。波長周期性改變所處的頻率、即波長調(diào)制頻率具有1f的值。于是,1f是圖9的序列108被重復(fù)所處的頻率。
例如,周期性改變波長的光輸出包括這樣的波長,其包括(i)與對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜的一個或多個中的非線性對準(zhǔn)的中心波長(例如,在來自LED2的光輸出的波長處)、(ii)比中心波長短的波長(例如,在來自LED1的光輸出的波長處)和(iii)比中心波長長的波長(例如,在來自LED3的光輸出的波長處)。在一個示例中,讓我們假設(shè)非線性位于444nm處。444nm的波長是藍(lán)色光的波長,并且藍(lán)色光的頻率是6.67×1014Hz,其中藍(lán)色光的頻率在本公開的實施例的上下文中不相關(guān)。在該示例中,被調(diào)制的是444nm的波長(即,顏色)—首先使顏色更加紫色、然后再次藍(lán)色、更多青色并且最后再次藍(lán)色。讓我們假設(shè)顏色(即,波長)循環(huán)每秒重復(fù)1000次(即,1kHz)。因此波長調(diào)制頻率為1kHz。那么二次諧波(例如,指示未成熟菌斑的信號)將會是2kHz。
返回參考圖8,在一個實施例中,光檢測器74包括兩個光電二極管120和放大器,并且還可以包括收集和聚焦光學(xué)器件,像透鏡、CPC(復(fù)合拋物面聚光器)或兩者。光檢測器74進一步包括兩個帶通濾波器122,其中兩個帶通濾波器將兩種類型的菌斑(即,未成熟和成熟菌斑)的兩個熒光帶(紅色和綠色)分離,并且拒絕從評價部位80反射的激發(fā)光78。
進一步關(guān)于圖8的實施例,控制器76可以進一步包括激發(fā)控制模塊88和諧波分量檢測模塊90。激發(fā)控制模塊被配置用于經(jīng)由至少一個激發(fā)控制信號來控制激發(fā)源72以輸出波長調(diào)制光78。諧波分量檢測模塊90被配置用于檢測在(i)包括部位反射光(λref1)的吸收光譜和(ii)包括在部位發(fā)射光(λem)中的熒光發(fā)射的激發(fā)光譜中的至少一個內(nèi)所包含的波長調(diào)制頻率的高于基波分量的至少一個諧波分量。在一個實施例中,諧波分量檢測模塊90包括至少一個鎖定放大器,其被配置為檢測波長調(diào)制頻率的至少一個高次諧波分量并且拒絕以其他頻率調(diào)制的信號。
在一個實施例中,諧波分量檢測模塊90包括至少一個鎖定放大器,鎖定放大器被配置為檢測二次諧波(2f)并且拒絕在基波(1f)處調(diào)制的牙齒熒光。在另一實施例中,諧波分量檢測模塊包括被低通濾波器跟隨的同步整流器。在又另一實施例中,諧波分量檢測模塊包括高Q帶通濾波器。
仍然參見圖8,評價部位80經(jīng)由自由空間與菌斑檢測裝置70分離。在進一步的實施例中,代替如菌斑檢測裝置70與評價部位80之間示出的自由空間,光學(xué)地耦合在檢測裝置70與評價部位80之間的纖維光學(xué)器件或光纖的使用也是可能的。
如圖8所示,激發(fā)源72包括用于在輸出三個不同波長的光的三個LED 106,光檢測器74包括至少一個光電檢測器(例如,可以使用兩個光電檢測器,每一個用于在檢測兩個波長帶中的一個時使用),并且激發(fā)控制模塊88包括序列發(fā)生器,用于輸出被配置用于對三個LED 106的激發(fā)進行排序的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出78。在另一實施例中,三個LED包括各輸出窄光譜光的藍(lán)色LED,并且三個不同的窄光譜光包括438nm、444nm和450nm。
現(xiàn)在參見圖10,示出了根據(jù)本公開的一個實施例的包括菌斑檢測設(shè)備70的口腔保健用具124的圖示性框圖視圖。口腔保健用具124包括用于容納菌斑檢測設(shè)備70的至少第一部分的手柄部分126。遠(yuǎn)端部分128從手柄部分126延伸并且經(jīng)由光學(xué)器件模塊92與菌斑檢測設(shè)備70光學(xué)地耦合,菌斑檢測設(shè)備70用于經(jīng)由遠(yuǎn)端部分對于菌斑的存在來評價部位80。遠(yuǎn)端部分128包括(i)牙刷刷毛130和(iii)不存在牙刷刷毛的探針132中的至少一個。在一個實施例中,光學(xué)器件模塊92包括光學(xué)濾波器、光纖、收集光學(xué)元件和聚焦光學(xué)元件中的至少一個,它們光學(xué)地耦合在(i)從激發(fā)源72到評價部位80的波長調(diào)制光(λex)和(ii)從評價部位80到光檢測器74的檢測到的光(λsite)中的至少一個的路徑上。遠(yuǎn)端部分128還可以包括合適的光纖134,其中光纖從菌斑檢測裝置70延伸至遠(yuǎn)端部分128的探針132。在一個實施例中,口腔保健用具124包括電動牙刷,其中手柄部分126容納合適的傳動系136,用于向遠(yuǎn)端部分128提供用于執(zhí)行刷牙事件的期望的驅(qū)動能量,并且包括根據(jù)本公開的實施例中的一個或多個經(jīng)由菌斑檢測裝置70進行的菌斑的檢測。
現(xiàn)在參照圖11,示出了根據(jù)本本公開的另一實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有三個LED 106的激發(fā)源72的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。圖11的實施例類似于圖8的那個,具有以下差異。在該實施例中,三個LED 106具有足以覆蓋三個不同的窄光譜光的要求范圍的發(fā)射光譜。激發(fā)源72進一步包括分別布置在三個LED的輸出處的三個凈化(clean up)濾波器138,每個LED一個凈化濾波器。三個凈化濾波器138中的每一個具有用于三個不同的窄光譜光中的相應(yīng)一個的通帶。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖12,圖示出根據(jù)本公開的一個實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括激光二極管激發(fā)源72的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。圖12的實施例類似于圖8的那個,具有以下差異。在該實施例中,激發(fā)源72包括激光二極管140。另外,激發(fā)控制模塊88輸出被配置用于激發(fā)激光二極管140的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。例如,激發(fā)控制模塊88可以包括合適的驅(qū)動電流發(fā)生器。
如圖示出的,圖12的實施例使用單個光源:眾所周知,二極管激光器的發(fā)射隨驅(qū)動電流而移位。該行為可以被利用以生成跨越未成熟菌斑的發(fā)射峰值的波長掃描。另外,檢測路徑應(yīng)該被配置為補償激光二極管輸出的強度變化。這樣的強度變化補償可以通過鎖定放大器或光電二極管放大器的時間相關(guān)增益補償來完成。換言之,增益補償被鎖定到激光二極管的驅(qū)動電流。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖13,示出了根據(jù)本公開的一個實施例的用于獨自使用評價部位反射光來檢測菌斑的包括控制器76和光檢測器74的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。圖13的實施例類似于圖8、圖11、圖12、圖14和圖15的其他實施例,具有以下差異。在該實施例中,光檢測器74包括用于在檢測部位反射光時使用的光電檢測器142,和一個帶通濾波器144,其中帶通濾波器具有用于分出以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收光譜中的非線性的波長為中心的部位反射光的期望光帶、同時拒絕部位反射光的其他光帶的通帶。
有關(guān)圖13的實施例的一個觀察結(jié)果是該實施例不是基于熒光,而是基于評價部位反射光的檢測。檢測分支包括一個帶通濾波器(即,以吸收峰值為中心)和一個檢測器。使用二次諧波2f檢測未成熟菌斑,并且使用三次諧波3f檢測成熟或舊的菌斑。
現(xiàn)在參照圖14,示出了根據(jù)本公開的實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有寬發(fā)射光譜源146和可調(diào)諧濾波器148的激發(fā)源72的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。圖14的實施例類似于圖8、圖11、圖12、圖13和圖15的其他實施例,具有以下差異。在該實施例中,激發(fā)源72包括寬發(fā)射光譜固定波長光源146和布置在寬發(fā)射光譜固定波長源的輸出處的可調(diào)諧濾波器148,其中可調(diào)諧濾波器可操作用于在不同的波長之中調(diào)制可調(diào)諧濾波器的通帶。固定波長源146提供適當(dāng)?shù)膶挵l(fā)射光譜??烧{(diào)諧濾波器(或調(diào)制濾波器)148可以包括例如可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器(Fabry-Perot filter)或液晶可調(diào)諧濾波器。激發(fā)控制模塊88輸出被配置用于調(diào)諧可調(diào)諧濾波器148的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。例如,激發(fā)控制模塊88可以包括合適的濾波器調(diào)諧電路和/或模塊。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖15,示出了根據(jù)本公開的實施例的用于使用評價部位發(fā)射和/或反射光來檢測菌斑的包括具有波長可調(diào)諧源150的激發(fā)源72的菌斑檢測設(shè)備70的框圖視圖。圖15的實施例類似于圖8、圖11、圖12、圖13和圖14的其他實施例,具有以下差異。在該實施例中,激發(fā)源72包括波長可調(diào)諧光源150,其中波長可調(diào)諧光源可操作用于在不同的波長之中進行調(diào)制。波長可調(diào)諧源可以包括例如具有來自ZnO納米棒的可調(diào)諧顏色的發(fā)光器件或類似物。另外,激發(fā)控制模塊88輸出被配置用于調(diào)諧波長可調(diào)諧光源150的至少一個激發(fā)控制信號,以產(chǎn)生具有以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心的周期性改變波長的合成光輸出。例如,激發(fā)控制模塊88可以包括合適的波長調(diào)諧電路和/或模塊。
在又另一實施例中,菌斑檢測方法包括向評價部位提供波長調(diào)制光(λex)。將波長調(diào)制光在波長調(diào)制頻率處被調(diào)制成:具有周期性改變波長,所述周期性改變波長以對應(yīng)于對于選取的菌斑的吸收和熒光激發(fā)光譜中的一個或多個中的非線性的波長為中心,其中選取的菌斑展示出與(i)其他菌斑和(ii)除選取的菌斑之外的干擾物種中的一個或多個的光譜特性不同的光譜特性。檢測從評價部位接收的光(λsite),其中檢測到的光(λsite)包括(i)部位反射光(λref1)和(ii)部位發(fā)射光(λem)中的一個或多個。方法進一步包括根據(jù)檢測到的光(λsite)和波長調(diào)制頻率的高于基波的至少一個高次諧波分量檢測菌斑。
雖然已大部分參照二次諧波描述了本公開的實施例,但是可以設(shè)想到其他諧波的使用。在一些情況下,二次諧波的獨自使用是足夠的。然而,做出了非線性具有偶次形狀的假設(shè)。光譜的偶次形狀將造成包括二次的偶次諧波。如本文所討論的,二次諧波將具有最高振幅,并因此是最佳檢測。然而,請注意,對于未成熟菌斑的444nm非線性不是純偶次的,并因此,也將會引入其他諧波。另外,中心頻率可能不是確切地位于非線性的頂部,這也將影響諧波的分布。在任何情況下,一個諧波足以用于菌斑檢測,并且附加諧波可以進一步提供更穩(wěn)健的菌斑檢測。通過控制器實現(xiàn)的數(shù)字信號處理的使用允許同時地檢測更多的頻率,并因此能夠在菌斑檢測中獲得更大的特異性。
盡管上面僅詳細(xì)描述了幾個示例性實施例,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易領(lǐng)會的是,在實質(zhì)上不脫離本公開的實施例的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下,可以在示例性實施例中進行許多修改。例如,實施例可以有利地用在包括專業(yè)和/或?qū)iT設(shè)置的電動牙刷和/或其他口腔保健應(yīng)用中。于是,所有這樣的修改旨在被包括在如以下權(quán)利要求所限定的本公開的實施例的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中,部件加功能條款旨在覆蓋本文在執(zhí)行記載的功能時所描述的結(jié)構(gòu),并且不僅是結(jié)構(gòu)性等同物,而且還包括等同結(jié)構(gòu)。
另外,放置在一個或多個權(quán)利要求中的括號中的任何參考符號不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。詞語“包括了”和“包括”和類似物不排除除任何權(quán)利要求或作為整體的說明書中列出的那些之外的元件或步驟的存在。元件的單數(shù)引用不排除這樣的元件的復(fù)數(shù)引用,反之亦然。實施例中的一個或多個可以借助于硬件來實現(xiàn)、包括具有若干完全不同的元件的模擬和/或數(shù)字實現(xiàn),和/或借助于合適編程的計算機來。在列舉了若干部件的裝置權(quán)利要求中,這些部件中的若干可以通過硬件的一個且相同的項來實施。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了某些措施的純粹事實不表明這些措施的組合不能有利地使用。