本發(fā)明屬于牙齒清潔技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)清洗牙齒的方法有手工器械洗牙、超聲波洗牙以及噴砂洗牙。手動(dòng)器械洗牙就是醫(yī)務(wù)人員用潔牙工具將你牙齒中的軟垢結(jié)石等一點(diǎn)點(diǎn)刮掉。超聲波洗牙主要是通過(guò)超聲波振動(dòng)來(lái)清除頑固牙石。而噴砂洗牙是利用快速噴出的細(xì)鹽微粒來(lái)清洗牙齒。手工器械洗牙操作時(shí)間長(zhǎng)，患者創(chuàng)傷較大，醫(yī)生操作技巧性強(qiáng)，總而言之，手工器械洗牙費(fèi)時(shí)費(fèi)力；超聲波洗牙操作時(shí)間相比于手工洗牙較短，但并不是對(duì)所有人都適用，使用后牙齒表面會(huì)變得略顯粗糙，雖然這種粗糙肉眼看不見，但頻繁使用對(duì)牙齒還是會(huì)造成傷害，除此之外超聲波洗牙對(duì)醫(yī)生的操作技巧也要求比較高，而且洗牙過(guò)程中還有巨大的噪音。而噴砂洗牙只清除看得見的牙垢，而留下了致病作用最強(qiáng)的深層的牙垢，達(dá)不到洗牙的目的。

自20世紀(jì)60年代初期，世界上第一臺(tái)紅寶石激光器面世以來(lái)，激光技術(shù)在近40多年來(lái)取得了巨大成就，相繼出現(xiàn)的激光器已達(dá)數(shù)百種。這些激光器的出現(xiàn)為生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。激光以其特有的優(yōu)越性解決了許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的難題。醫(yī)用激光器作為手術(shù)治療的器械，已充分顯示了它的優(yōu)越性。

目前，激光清洗技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、生活醫(yī)療、工業(yè)清洗等領(lǐng)域，激光清洗具有無(wú)研磨、非接觸、低熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn)，被認(rèn)為是最可靠、最有效的解決辦法。在清洗過(guò)程中尤其對(duì)表面粘有亞微米級(jí)的污染顆粒時(shí)，這些顆粒往往粘得很緊，常規(guī)的清洗辦法不能夠?qū)⑺コ?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)在清洗牙齒的過(guò)程中對(duì)表面粘有亞微米級(jí)的污染顆粒時(shí)無(wú)法清除的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)，包括：激光器、牙齒清洗頭、計(jì)算機(jī)控制模塊和光譜分析儀；所述激光器的控制端連接至所述計(jì)算機(jī)控制模塊的第一控制輸出端，所述牙齒清洗頭的第一輸入端連接至所述激光器的輸出端，所述牙齒清洗頭的第二輸入端連接至所述計(jì)算機(jī)控制模塊的第二控制輸出端，所述牙齒清洗頭的輸入輸出控制端連接至所述計(jì)算機(jī)控制模塊的第一輸入輸出控制端，所述光譜分析儀的輸入輸出控制端連接至所述計(jì)算機(jī)控制模塊的第二輸入輸出控制端；工作時(shí)，將牙齒清洗頭放置在待清洗的口腔內(nèi)，操作者用手控制牙齒清洗頭，打開激光對(duì)患者口腔里的牙齒進(jìn)行多角度清洗。通過(guò)顏色傳感器來(lái)檢測(cè)識(shí)別牙齒，并將檢測(cè)到的牙齒顏色反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，當(dāng)與待清洗牙齒照片顏色吻合度達(dá)到90％以上時(shí)即可出光，清洗過(guò)程中，通過(guò)微型警報(bào)器使牙齒清洗頭距離牙齒在一個(gè)合適的距離，并通過(guò)光譜分析儀和圖像傳感器反饋給計(jì)算機(jī)控制模塊的信息綜合判斷清洗效果。

更進(jìn)一步地，所述牙齒清洗頭包括：光束掃描模塊、傳感模塊和微型警報(bào)器；所述光束掃描模塊的輸入端作為所述牙齒清洗頭的第一輸入端，所述微型警報(bào)器的輸入端作為所述牙齒清洗頭的第二輸入端，所述傳感模塊的輸入輸出控制端作為所述牙齒清洗頭的輸入輸出控制端；所述光束掃描模塊用于排列激光光斑，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)光斑的面掃描；所述傳感模塊用于采集牙齒到牙齒清潔頭的距離、牙齒清洗時(shí)的照片和牙齒的顏色信息；所述微型警報(bào)器用于當(dāng)牙齒清洗頭與牙齒表面的距離在235mm～250mm時(shí)，呈現(xiàn)綠光；當(dāng)牙齒清洗頭與牙齒表面的距離大于250mm時(shí)，呈現(xiàn)紅光；當(dāng)牙齒清洗頭與牙齒表面的距離小于235mm時(shí)，呈現(xiàn)黃光。

更進(jìn)一步地，所述光束掃描模塊包括：第一振鏡、第二振鏡、第一電機(jī)、第二電機(jī)和場(chǎng)鏡；所述第一電機(jī)與第一振鏡連接在一起并設(shè)置在X軸上，第一振鏡的入射面用于接收激光器發(fā)射的激光；第二電機(jī)與第二振鏡連接在一起并設(shè)置在Y軸上，第二振鏡的入射面用于接收第一振鏡的反射光；場(chǎng)鏡設(shè)置在第二振鏡的反射光路上；其中X軸為連接第一電機(jī)和第一振鏡的支架；Y軸為連接第二電機(jī)和第二振鏡的支架；激光器發(fā)出的激光傳送至第一振鏡，由第一振鏡反射至第二振鏡，再由第二振鏡反射至場(chǎng)鏡，并通過(guò)場(chǎng)鏡形成激光光束。

更進(jìn)一步地，所述傳感模塊包括：距離傳感器、顏色傳感器和圖像傳感器；所述距離傳感器、所述圖像傳感器和所述顏色傳感器分別與所述計(jì)算機(jī)控制模塊連接；所述距離傳感器用于采集牙齒到牙齒清潔頭的距離并將其反饋給所述計(jì)算機(jī)控制模塊；所述圖像傳感器用于采集牙齒清洗時(shí)的照片并將其反饋給所述計(jì)算機(jī)控制模塊；所述顏色傳感器用于采集牙齒的顏色并將其反饋給所述計(jì)算機(jī)控制模塊。

更進(jìn)一步地，所述激光器的波長(zhǎng)為800nm～1100nm，輸出功率小于60w，重復(fù)頻率為650KHZ內(nèi)可調(diào)，脈寬在10ns-200ns之間可調(diào)。

本發(fā)明還提供了一種基于上述的系統(tǒng)進(jìn)行牙齒清洗的方法，包括下述步驟：

(1)打開激光器電源以及傳感模塊、光譜分析儀和計(jì)算機(jī)控制模塊的電源，使其處于待工作狀態(tài)；

(2)在清洗之前通過(guò)傳感模塊采集待清洗牙齒的照片，并將其輸入計(jì)算機(jī)控制模塊中，以便于清洗時(shí)計(jì)算機(jī)控制模塊識(shí)別牙齒；

(3)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制模塊控制牙齒清洗頭，并打開激光對(duì)患者口腔里的牙齒進(jìn)行多角度清洗；通過(guò)顏色傳感器來(lái)檢測(cè)識(shí)別牙齒，并將檢測(cè)到的牙齒顏色反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊；

(4)通過(guò)距離傳感器將牙齒清洗頭到牙齒表面的距離反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊；

(5)通過(guò)圖像傳感器采集清洗牙齒表面的圖片，并把采集的牙齒表面的情況反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，計(jì)算機(jī)控制模塊將采集到的圖片進(jìn)行灰度處理，再與牙齒灰度值圖片進(jìn)行對(duì)比以便判斷清洗效果；

(6)通過(guò)光譜分析儀采集牙齒表面化學(xué)元素的譜線圖，將采集到的譜線圖峰值變化反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，通過(guò)譜線對(duì)比，觀察是否出現(xiàn)Ca元素特征峰，以便判斷清洗效果；

(7)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制模塊對(duì)接收的清洗信息進(jìn)行處理，得到其清洗的結(jié)果。

更進(jìn)一步地，在步驟(3)中，當(dāng)通過(guò)顏色傳感器采集的牙齒照片與待清洗牙齒照片顏色吻合度達(dá)到90％以上時(shí)激光器才可出光，保證了操作人員在清洗過(guò)程中只有光照射清洗牙齒時(shí)才出光，在皮膚及其他部位不出光，保證清洗的安全性。

更進(jìn)一步地，在步驟(4)中，當(dāng)距離在235mm～250mm時(shí)，計(jì)算機(jī)控制模塊控制警報(bào)器呈現(xiàn)綠光；當(dāng)距離大于250mm時(shí)，計(jì)算機(jī)控制模塊控制警報(bào)器呈現(xiàn)紅光；當(dāng)距離小于235mm時(shí)，計(jì)算機(jī)控制模塊控制警報(bào)器呈現(xiàn)黃光。

更進(jìn)一步地，當(dāng)牙齒清洗頭與牙齒的距離在235mm～250mm時(shí)，開始進(jìn)行清洗。

更進(jìn)一步地，在步驟(7)中，當(dāng)圖像采集到的圖片與牙齒灰度值圖片吻合度達(dá)到95％且光譜分析儀采集到的譜線出現(xiàn)Ca元素特征峰時(shí)，牙齒清洗干凈，否則繼續(xù)清洗，直至牙齒清洗干凈為止。

本發(fā)明采用激光能夠有效清潔表面粘有亞微米級(jí)的污染顆粒；且激光是無(wú)接觸清洗，也不易對(duì)口腔進(jìn)行細(xì)菌污染，避免疾病交叉感染，十分安全，而且清洗精度高，已被廣泛接受。

通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過(guò)光譜分析儀和圖像傳感器反饋給計(jì)算機(jī)控制模塊的信息來(lái)判斷牙齒的清洗效果，并且清洗過(guò)程中操作只用控制好牙齒清洗頭與牙齒的距離，相比傳統(tǒng)洗牙方式降低了醫(yī)生的操作難度；

(2)清洗過(guò)程中只有激光來(lái)清洗牙齒，避免了現(xiàn)有技術(shù)的手術(shù)器械可能導(dǎo)致其他疾病的交叉?zhèn)魅荆?/p>

(3)整個(gè)清洗過(guò)程激光只有感應(yīng)到牙齒時(shí)才出光，在皮膚或者其他地方并不出光，清洗過(guò)程十分安全，清洗精度高；

(4)清洗整個(gè)過(guò)程大約十分鐘左右，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要半小時(shí)甚至更久的時(shí)間，操作過(guò)程快速簡(jiǎn)便，減輕病人的痛苦。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明提供的采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)的光束掃描模塊的光路圖；

圖3是本發(fā)明提供的采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)進(jìn)行清洗牙齒時(shí)的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的采用激光清潔牙齒的設(shè)備不僅能夠解決傳統(tǒng)洗牙對(duì)醫(yī)生的操作要求很高，并有效地減少了超聲波洗牙和噴砂洗牙對(duì)牙齒的傷害，減少口腔疾病的交差傳染且減少患者的痛苦。

本發(fā)明提供的采用激光清潔牙齒的系統(tǒng)包括：激光器、牙齒清洗頭、光束掃描模塊、傳感模塊、計(jì)算機(jī)控制模塊、光譜分析儀和微型警報(bào)器；激光器與計(jì)算機(jī)控制模塊連接，由計(jì)算機(jī)控制模塊控制其工作；光束掃描模塊通過(guò)光纖與激光器連接，由激光器發(fā)出的激光通過(guò)光纖傳送至光束掃描模塊以對(duì)光束進(jìn)行調(diào)整；傳感模塊、光譜分析儀以及微型警報(bào)器均與計(jì)算機(jī)控制模塊連接，光束掃描模塊、傳感模塊以及微型警報(bào)器固定在牙齒清洗頭內(nèi)。

本發(fā)明的激光清潔牙齒系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，利用光譜分析儀以及傳感系統(tǒng)對(duì)激光進(jìn)行分析以及定位，人工操作牙齒清洗頭快速有效的清潔牙齒，清潔效果好。

在本發(fā)明實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)控制模塊中計(jì)算機(jī)為一般通用的計(jì)算機(jī)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，激光器可以為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器中的任意一種，其激光器的波長(zhǎng)為1064nm，輸出功率最高為60w，重復(fù)頻率為650KHZ內(nèi)可調(diào)，脈寬在10ns-200ns之間可調(diào)；

如圖2所示，光束掃描模塊包括：第一振鏡、第二振鏡、第一電機(jī)、第二電機(jī)和場(chǎng)鏡；第一電機(jī)與第一振鏡連接在一起并設(shè)置在X軸上，第一振鏡的入射面用于接收激光器發(fā)射的激光；第二電機(jī)與第二振鏡連接在一起并設(shè)置在Y軸上，第二振鏡的入射面用于接收第一振鏡的反射光；場(chǎng)鏡設(shè)置在第二振鏡的反射光路上。其中X軸為連接第一電機(jī)和第一振鏡的支架；Y軸為連接第二電機(jī)和第二振鏡的支架；激光器發(fā)出的激光通過(guò)光纖傳送至第一振鏡，由第一振鏡反射至第二振鏡，再由第二振鏡反射至場(chǎng)鏡，最終通過(guò)場(chǎng)鏡形成激光光束，通過(guò)第一振鏡和第二振鏡偏轉(zhuǎn)的配合，將光反射至待清洗的物體上。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的采用激光清洗牙齒的系統(tǒng)中，傳感模塊包括：距離傳感器、顏色傳感器和圖像傳感器，距離傳感器、圖像傳感器以及顏色傳感器分別與計(jì)算機(jī)控制模塊連接；通過(guò)距離傳感器將牙齒到牙齒清潔頭的距離反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，以便于計(jì)算機(jī)控制模塊對(duì)該距離進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；通過(guò)圖像傳感器采集牙齒清洗時(shí)的照片反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，并將牙齒的清洗情況反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，通過(guò)灰度處理，對(duì)比灰度處理后的圖片是否與牙齒本色匹配進(jìn)行判斷清洗效果；通過(guò)顏色傳感器采集到的牙齒顏色并將其反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，保證操作人員在清洗過(guò)程中只有光照射到牙齒時(shí)才出光，在皮膚及其他部位照射時(shí)不出光。

在本發(fā)明實(shí)施例中，微型警報(bào)器可以為普通的距離警報(bào)器，與計(jì)算機(jī)控制模塊連接，距離傳感器將牙齒清洗頭與牙齒表面的距離反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，計(jì)算機(jī)控制模塊處理后反饋給微型警報(bào)器，使其距離在235mm至250mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)綠光；當(dāng)距離大于250mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)紅光；當(dāng)距離小于235mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)黃光。

光譜分析儀與計(jì)算機(jī)控制模塊連接，通過(guò)探頭采集牙齒表面化學(xué)元素譜線圖，將采集到的譜線圖峰值變化反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，通過(guò)譜線對(duì)比來(lái)判斷清洗效果。

本發(fā)明利用上述用激光清潔牙齒設(shè)備進(jìn)行激光清洗牙齒的方法，步驟如下：

(1)打開激光器電源、傳感器、光譜分析儀、計(jì)算機(jī)控制模塊的電源，使其處于待工作狀態(tài)。

(2)在清洗之前通過(guò)拍照大量待清洗牙齒的照片，將此輸入計(jì)算機(jī)中，以便于清洗時(shí)計(jì)算機(jī)控制模塊識(shí)別牙齒。

(3)操作者用手控制牙齒清洗頭，打開激光對(duì)患者口腔里的牙齒進(jìn)行多角度清洗。通過(guò)顏色傳感器來(lái)檢測(cè)識(shí)別牙齒，并將檢測(cè)到的牙齒顏色反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，當(dāng)與待清洗牙齒照片顏色吻合度達(dá)到90％以上時(shí)即可出光，保證了操作人員在清洗過(guò)程中只有光照射清洗牙齒時(shí)才出光，在皮膚及其他部位不出光，保證清洗的安全性。

(4)通過(guò)距離傳感器將牙齒清洗頭到牙齒表面的距離反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制模塊控制為：當(dāng)距離在235mm至250mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)綠光；當(dāng)距離大于250mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)紅光；當(dāng)距離小于235mm時(shí)，警報(bào)器呈現(xiàn)黃光。操作者可通過(guò)警報(bào)器將牙齒清洗頭與牙齒的距離調(diào)整在235mm至250mm，然后開始進(jìn)行清洗。

(5)通過(guò)圖像傳感器采集清洗牙齒表面的圖片，并把采集的牙齒表面的情況反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，計(jì)算機(jī)將采集到的圖片進(jìn)行灰度處理，再與牙齒灰度值圖片進(jìn)行對(duì)比以便判斷清洗效果。

(6)通過(guò)光譜分析儀采集牙齒表面化學(xué)元素的譜線圖，將采集到的譜線圖峰值變化反饋到計(jì)算機(jī)控制模塊，通過(guò)譜線對(duì)比，觀察是否出現(xiàn)Ca元素特征峰,以便判斷清洗效果。

(7)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制模塊對(duì)接收的清洗信息進(jìn)行處理，得到其清洗的結(jié)果，當(dāng)圖像采集到的圖片與牙齒灰度值圖片吻合度達(dá)到95％且光譜分析儀采集到的譜線出現(xiàn)Ca元素特征峰即為牙齒清洗干凈，否則若繼續(xù)清洗，直至牙齒清洗干凈即可。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益的技術(shù)效果：

(1)通過(guò)光譜分析儀和圖像傳感器反饋給計(jì)算機(jī)控制模塊的信息來(lái)判斷牙齒的清洗效果，并且清洗過(guò)程中操作只用控制好牙齒清洗頭與牙齒的距離，相比傳統(tǒng)洗牙方式降低了醫(yī)生的操作難度；

(2)清洗過(guò)程中只有激光來(lái)清洗牙齒，避免了現(xiàn)有技術(shù)的手術(shù)器械可能導(dǎo)致其他疾病的交叉?zhèn)魅荆?/p>

(3)整個(gè)清洗過(guò)程激光只有感應(yīng)到牙齒時(shí)才出光，在皮膚或者其他地方并不出光，清洗過(guò)程十分安全，清洗精度高；

(4)清洗整個(gè)過(guò)程大約十分鐘左右，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要半小時(shí)甚至更久的時(shí)間，操作過(guò)程快速簡(jiǎn)便，減輕病人的痛苦。

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所述的一種用激光清潔牙齒的系統(tǒng)及其方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其具體實(shí)施方式如下：

(1)按照?qǐng)D1所述一種用激光清潔牙齒的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖連接好各部?jī)x器，打開激光器電源使激光器預(yù)熱，再打開光束掃描模塊、計(jì)算機(jī)控制模塊、光譜分析儀等，使它們處于待工作狀態(tài)，設(shè)置好激光器的參數(shù)。

(2)操作人員將牙齒清洗頭調(diào)整在一個(gè)合適的位置(警報(bào)器呈現(xiàn)綠色)。

(3)按下激光清洗頭按鈕，開始激光清洗牙齒，清洗時(shí)操作人員可對(duì)牙齒多角度進(jìn)行清洗(激光清洗頭在感應(yīng)到牙齒時(shí)出光，在皮膚及其他部位不出光)。

當(dāng)清洗基本完成，進(jìn)行圖像采集和光譜采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制模塊進(jìn)行灰度處理和光譜元素分析，當(dāng)灰度處理后與牙齒本色匹配，并且譜線分析，出現(xiàn)牙齒特征峰時(shí)即為清洗干凈，如若灰度處理沒(méi)有與牙齒本色相匹配或譜線分析沒(méi)有現(xiàn)牙齒元素特征峰，都要繼續(xù)清洗，直至兩者都符合要求才清洗結(jié)束。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。