一种牙科激光治疗仪的制作方法

本发明涉及一种牙科激光治疗仪，属于医疗器械领域。

背景技术：

口腔常见疾病包括感染类疾病(如慢性牙周疾病，种植体周围炎和口腔黏膜感染)和非感染性疾病(如牙齿磨耗导致的牙齿敏感类疾病)。流行病学调查显示，这两类疾病发病率分别高达90％和57％，迄今为止仍缺乏有效的治疗手段，治愈率低于两成，严重影响患者生活质量，可能诱发和加重心脑血管疾病风险，危及患者生命。疼痛、愈合缓慢、易复发是这两大疾病的共同临床难题。传统物理化学方法可以取得短期疗效，但长期复发率高。

日常生活中，牙齿经常因为遇冷热酸甜影响而产生酸麻、疼痛现象，这就是我们所说的牙齿敏感。它是指暴露的牙本质在受到温度、化学、机械、渗透压等外界刺激时所引发的短暂而尖锐的牙齿酸痛症状，但不能将其归因于其他任何形式的牙体缺损或病变。造成牙齿敏感(DH)的原因很多，包括各种引起釉质或牙骨质缺失、导致牙本质暴露的病理、生理性因素，例如磨耗、牙龈退缩、不当的刷牙方式、摄取过多的酸性食物等。

牙周炎主要是由局部因素引起的牙周支持组织的慢性炎症。如龈炎未能及时治疗，炎症可由牙龈向深层扩散到牙周膜、牙槽骨和牙骨质而发展为牙周炎。

随着年龄的增长，牙齿敏感和牙周炎的频率愈发突出，严重影响了人们的生活品质，因此研究开发安全有效、标本兼治型激光治疗仪就显得十分必要。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种牙科激光治疗仪，其可将一定能量的光直接照射到牙齿处，起到治疗牙齿敏感和慢性牙周病的作用。

光生物调节作用(Photobiomodulation，PBM)是一种通过不同的特定波长的低能量激光激活机体细胞线粒体、阻断疼痛传导、激光抗菌的共性技术，当机体细胞处于低营养的不良状态下效果更佳，因此该技术特别适合口腔常见疾病的临床治疗。

经过大量实验研究发现，利用波长为540nm左右例如520-560nm的超低能量激光阻断牙本质小管中的神经突触中负责痛觉传导的蛋白TRPV1，提高牙本质的疼痛阈值，阻断疼痛传导，减轻DH患者疼痛，这样可实现短期疗效。

研究还发现，波长为980nm左右例如960-1000nm的激光与波长为540nm左右的激光在治疗牙齿敏感方面原理相同，同样可阻断疼痛传导，减轻DH患者疼痛，实现短期疗效。

研究表明，利用波长为808nm左右例如788-828nm低能量红外激光的组织再生功能及高穿透性，促进近髓处的牙髓细胞产生大量ATP，提高牙髓细胞有丝分裂及成骨向分化(向成牙本质细胞分化)；大大增加血管内皮细胞增殖速度，保证牙髓血供，从而促进第三期牙本质的生成，达到治疗牙本质敏感症的目的，并且可维持长期疗效。

研究还表明，利用波长为808nm左右例如788-828nm不但可激活牙髓干细胞形成第三期牙本质减少牙本质敏感复发率，还可激活牙周膜细胞及上皮细胞促进牙周组织再生。

研究还表明，利用波长为1064nm左右例如1044-1084nm的低能量红外激光产生的热效应照射牙齿，可提高牙齿表面温度，而对牙髓不产生不利刺激，并在牙齿表面熔融再结晶，封闭牙本质小管，隔绝外界刺激同时不损伤牙髓，可保证中期疗效。

发明人通过研究还惊奇地发现，利用三波长(例如520-560nm优选540nm、788-828nm优选808nm和1044-1084nm优选1064nm或者960-1000nm优选980nm、788-828nm优选808nm和1044-1084nm优选1064nm)的激光对患者进行治疗牙齿敏感，也即将上述短、中以及长期的治疗手段结合起来，似乎是产生了某种协同效应，其作用并非简单的叠加，能够实现更好治疗效果。

发明人研究还发现，利用两波长的激光对患者进行治疗也可以产生某种协同作用。利用波长为540nm左右例如520-560nm和1064nm左右例如1044-1084nm可精确控制调控疼痛传导信号通路实现即刻止痛，其中，波长为980nm左右例如960-1000nm可替代波长为540nm左右例如520-560nm的激光发生器；利用波长为808nm左右例如788-828nm和415nm左右例如395-435nm可激活细胞免疫机制的同时有效杀灭致病菌达到治疗牙周炎的目的。

蓝光疗法是一种新的抗感染光学疗法。通常认为菌体内存在内源性的光敏物质，这些光敏物质能被蓝光激发，通过光化学反应产生活性氧，并作用于菌体的蛋白质、核酸等重要的功能大分子。与光动力相比，蓝光疗法无需使用外源性光敏剂，因而其不受光敏剂的吸收、渗透深度的限制；与短波紫外线UVC相比，蓝光并非直接作用于DNA，因此其诱导组织细胞基因突变的风险较小，并且其穿透皮肤及组织的能力比UVC强，作用范围较大。研究发现，波长为415nm的蓝光对口腔内的细菌有杀伤作用。

发明人通过研究还惊奇地发现，利用三波长(例如788-828nm优选808nm、395-435nm优选415nm和520-560nm优选540nm)的激光对患者进行治疗慢性牙周病，似乎是产生了某种协同效应，其作用并非简单的叠加，能够实现更好治疗效果。

基于上述发现，本发明提供一种牙科激光治疗仪，包括：激光发生器，能够发射520-560nm激光，优选为540nm。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述激光发生器还能够发射788-828nm、优选为808nm激光，以及395-435nm、优选为415nm激光的激光发生器。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述激光发生器还能够发射788-828nm、优选为808nm激光，以及1044-1084nm、优选为1064nm激光的激光发生器。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述激光发生器还能够发射960-1000nm激光的激光发生器，优选为980nm，或者包括能够发射960-1000nm、优选为980nm激光的激光发生器以替代所述能够发射520-560nm激光的激光发生器。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述治疗仪还包括：电源模块，包括蓄电池和电源检测单元；显示屏及控制系统，包括：用以建立近距离无线通信的通信单元、用于依据所述执行请求输出波长激光束的执行单元以及触控显示单元；制冷系统，对应所述激光发生器设置；激光笔，用于将所述激光发生器输出的激光束照射至待操作区域。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述治疗仪还包括：脚踏开关，与显示屏及控制系统的通信单元建立无线通信连接，用于触发激光发生器。

在根据本发明所述的一种牙科激光治疗仪中，所述触控显示单元为7英寸的电阻式触摸屏。

本发明的有益效果：

发现的新的激光波段可用于治疗或缓解口腔疾病；所述激光治疗仪将三种波长的激光器同步使用用于治疗牙齿敏感，可显著减轻牙齿敏感带来的疼痛；

操作安全简单，值得临床推广使用。

附图说明

图1是本发明的牙科激光治疗仪的结构框图；

图2是波长为415nm蓝光杀灭口腔病原菌的效果图；

图3是为采用安慰剂、脱敏牙膏、不同波长以及多波长的激光治疗仪后的疼痛程度值变化；

图4是采用单波长以及多波长的激光治疗仪治疗后的牙周探诊深度的变化值。

附图说明标记：

11-电源模块、111-蓄电池、113-电源检测单元、

12-激光发生器、13-制冷系统、17-脚踏开关、18-激光笔、

15-显示屏及控制系统、151-通信单元、153-执行单元、

155-触控显示单元、19-指示灯。

具体实施方式

如图1所示，公开了本发明的激光治疗仪结构框图。所述牙科激光治疗仪1包括：电源模块11、激光发生器12、制冷系统13、显示屏及控制系统15、脚踏开关17以及激光笔18。

电源模块11包括蓄电池111和电源检测单元113。蓄电池111可以根据各个用电单元的状况而提供多种不同的直流供电电压。经过蓄电池111整流、滤波之后输出，这样可得到稳定的直流电流，可应用于激光发生器12、制冷系统13的供电。

另外，为确保工作正常，电源模块11中还包括与蓄电池111相连的电源检测单元113，用于检测蓄电池111的当前电量。电源检测单元113在检测到蓄电池111的当前电量小于预设值的情形下发出警告信息(在一实施例中，所述警告信息可以是采用灯闪烁或以特定颜色灯光显示)，以提醒操作者蓄电池111的当前电量情况，从而使得操作者根据所述告警信息以决定是否对蓄电池111进行充电。

激光发生器12，用于发出激光；与所述激光发生器12相连的传输光纤，用于传导所述激光发生器12产生的激光；位于所述传输光纤末端的激光笔18，与所述传输光纤相连，采用所述激光发生器12发射的激光对所述治疗对象实施治疗；在所述激光发生器12的输出功率设定之后，启动激光发生器12产生激光。所述激光经耦合装置耦合进入传输光纤；由传输光纤传导直到患处，对所述治疗对象实时治疗。在本发明中，激光发生器12可以为激光二极管。激光二极管是在发光二极管的基础上，在其内部加光学谐振腔，发出的光为单波长光，强度大，方向性好。

激光发生器12受执行单元153控制以生成并依次输出波长为540nm、808nm和1064nm的激光束或者980nm、808nm和1064nm的激光束。操作者踩踏所述踏板，所述踏板在受到向下的作用力后，激光发生器发出波长为540nm的激光，激光笔照射人体牙齿后，所述踏板在受到向上的作用力后，执行单元接受指示，激光发生器关闭发射540nm的激光；再次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为1064nm的激光，激光笔照射人体牙齿后，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射1064nm的激光；第三次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为808nm的激光，激光笔照射人体牙齿后，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射808nm的激光。在上述说明中，对各个波长的先后次序不作限制。本领域技术人员知晓执行单元153接受脚踏开关17的指示如何控制激光发生器12依次发出三波长的激光束。

激光二极管的发光机理是受激发光，即利用激光二极管中的谐振腔发生振荡而激发出许许多多的频率相同的光子，从而形成激光。用半导体工艺技术在PN结两侧加工出两个相互平行的反射镜面，这两个反射镜面与原来的两个解理面(晶体的天然晶面)构成了谐振腔结构。当在激光二极管两端加上正偏置电压时，在PN结区域内因电子与空穴的复合而释放光子。而其中的一部分光子沿着和反射镜面相垂直的方向运动时，会受到反射镜面的反射作用在谐振腔内往复运动。只要外加正偏置电流足够大，光子的往复运动会激射出更多的、与之频率相同的光子，即发生振荡现象，从而发出激光。

所述传输光纤在满足传输的情况下，有易耦合、轻便、易弯曲等特点。可以为一根，也可以为多根，考虑到整体装置的体积，本实施例也可以选择两根光导纤维，当其中一根光导纤维发生故障时，本装置仍可以正常使用，提高了本装置的稳定性。

制冷系统13用于对本发明牙科激光治疗仪1中的各个发热单元(例如激光发生器)进行散热，确保正常工作。牙科激光治疗仪1开机进入后，制冷系统13就开始执行制冷程序；无论激光发生器12工作与否，实时检测激光发生器12的反馈输出；检测到的激光发生器12的反馈输出的变化，即，判断激光发生器12的反馈输出的变化量是否超出预设的阈值；若判断得到激光发生器12的反馈输出的变化量没有超出预设的阈值，则继续检测；若判断得到激光发生器12的反馈输出的变化量超出预设的阈值，则根据激光发生器12的反馈输出的变化量自适应地调整制冷系统13的输出功率。所述自适应地调整制冷系统13的输出功率包括：当激光发生器12所反馈的输出变大时，则由显示屏及控制系统15控制制冷系统13增大输出功率；当激光发生器12所反馈的输出值变小时，则由显示屏及控制系统15控制制冷系统13减小输出功率。

显示屏及控制系统15包括通信单元151、执行单元153和触控显示单元155。触控显示单元155作为输出输入界面，用于提供显示相关的系统参数信息，并在接收到相应的设置和/或操控的动作之后发出执行和/或更新请求。在本发明中，通过显示屏及控制系统15可实现设备参数的设置。在本实施例中，显示屏及控制系统15为7英寸的电阻式触摸屏。本发明可利用触控显示单元155自适应地进行设备参数的设置，提供了更大的选择性和更好的针对性。

激光发生器的触发可以通过外置的开关来发出指令而进行，例如可以为脚踏开关的形式。脚踏开关17与显示屏及控制系统15建立无线通信连接，用于触发激光发生器。在本实施例中，显示屏及控制系统15中具有用以建立近距离无线通信的通信单元151，通信单元151与脚踏开关17建立无线通信连接，所述无线通信单元可以是例如WLAN、WiMax或蓝牙技术。脚踏开关17通过开关而发出指令，通信单元151接收信息指令，然后发送给执行单元来执行命令，开关激光发生器12。

脚踏开关17用于触发激光发生器12。脚踏开关17可提供一踏板，操作者可以用脚踩踏所述踏板，利用所述踏板的下，上动作以分别实现激光发生器12的开启、关闭。具体地，所述踏板保持初始静止状态，则激光发生器12关闭；所述踏板在受力后向下动作，则触发激光发生器12输出激光束。另外，脚踏开关17中的踏板进行上、下动作的频率则决定了激光发生器12执行开启或关闭的频率。

激光笔18可通过光纤与激光发生器12相连，用于将激光发生器12输出的激光束照射至口腔中的待操作区域。在本实施例中，激光笔18的末端连接有一光纤，所述光纤的另一端则配置有一转接口，利用所述转接口与激光发生器12相连。在实际操作中，当操作者将光纤的转接口与激光发生器12的端口相接合时，若它们之间连接正常，则会给出配置正确的提示(例如指示灯提示中的指示灯19显绿色)，若它们之间连接不当或连接不正常，则也会给出配置错误需重新再连接的指示(例如指示灯提示中的指示灯19显黄色)。具体地，所述激光笔18的末端光纤为可支持同光孔径为200μm，300μm，400μm，600μm，800μm或1000μm直径的光纤。

研究发现，一定波长的蓝光例如395-435nm对金黄色葡萄球菌、口腔病原菌、幽门螺杆菌及其他重要的病原菌等都有杀伤作用。如图2所示，采用波长为415nm蓝光杀灭口腔病原菌，随着蓝光照射量的增加，牙龈卟啉单胞菌(图2中的曲线1)、变形链球菌(图2中的曲线2)以及伴放线放线杆菌(图2中的曲线3)的存活数一直下降直到10*(-7)。

实验：

本发明征集了40例牙齿敏感患者作为试验的志愿者，于2015年12月-2016年12月间进行了试验，40例患者中，年龄在27-88岁之间，平均年龄57.64岁。随机分为：对比组1为5例，对比组2为5例，治疗组30例。其中治疗组分为6组，各组性别、年龄、病情等资料均无显著性差异，具有可比性。

试验结果如图3所示，坐标轴纵轴的一端为0，表示无痛；另一端为10，表示剧痛；中间部分表示不同程度的疼痛。轻度疼痛平均值为2.57±1.04；中度疼痛平均值为5.18±1.41；重度疼痛平均值为8.41±1.35。疼痛值的分级与测试方法为本领域技术人员所熟知。

各组患者起初均为重度疼痛患者，在经过治疗后，定期跟踪患者，过程如下：

对比组1的方法：患者服用安慰剂，每次1粒药，早晚各1次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线1，患者3个月内疼痛程度值基本保持不变，一直为重度疼痛。

对比组2的方法：采用脱敏牙膏，其余与常规刷牙一样操作，每次刷牙5分钟，早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线2，对比组2的患者在使用脱敏牙膏1天后，疼痛程度由重度疼痛降为中度疼痛，但是在随后的3个月内，疼痛程度值一直升高，达到重度疼痛，因此可证明脱敏牙膏仅可保持短期疗效。

治疗组1的方法：激光治疗仪的激光波长为980nm，终端输出功率不超过300毫瓦，每次照射6min，早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线3，采用波长为980nm的激光治疗仪治疗，1天后疼痛程度值降为中度疼痛，但是在随后的3个月内，疼痛程度值呈直线一直升高，达到重度疼痛，因此可知，980nm的激光治疗仪可实现短期疗效。

治疗组2的方法：激光治疗仪的激光波长为540nm，终端输出功率不超过300毫瓦，每次照射6min，早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线4，采用波长为540nm的激光治疗仪治疗，1天后疼痛程度值降为轻度疼痛，但是在随后的3个月内，疼痛程度值呈直线一直升高，达到重度疼痛，因此可知，540nm的激光治疗仪可实现短期疗效；因此可知，采用波长540nm与波长为980nm的激光牙刷机理类似，可实现短期疗效。

治疗组3的方法：激光治疗仪的激光波长为808nm，终端输出功率不超过300毫瓦，每次照射6min，早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线5，采用波长为808nm的激光治疗仪治疗，1天后疼痛程度值降为中度疼痛，此疼痛值可保持1个月，接下来至3个月内疼痛程度值降低，达到轻度疼痛；因此可知，808nm的激光治疗仪可保证长期疗效。

治疗组4的方法：激光治疗仪的激光波长为1064nm，终端输出功率不超过300毫瓦，每次照射6min，早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线6，采用波长为1064nm的激光治疗仪治疗，1天后疼痛程度值降为轻度疼痛，此疼痛值可保持7天，接下来至3个月内疼痛程度值升高，达到中度疼痛；因此可知，1064nm的激光治疗仪可保证中期疗效。

治疗组5的方法：激光治疗仪的激光波长为540nm、1064nm和808nm，终端输出功率不超过300毫瓦，操作者用脚踩踏所述踏板，所述踏板在受到向下的作用力后，激光发生器发出波长为540nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射540nm的激光；再次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为1064nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射1064nm的激光；第三次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为808nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射808nm的激光。早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线7，患者经采用多波长激光治疗仪治疗后，疼痛程度值降为轻度疼痛，并保持不变，因此可知，激光治疗仪对患者具有长期疗效。

治疗组6的方法：激光治疗仪的激光波长为980nm、1064nm和808nm，终端输出功率不超过300毫瓦，操作者用脚踩踏所述踏板，所述踏板在受到向下的作用力后，激光发生器发出波长为980nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射980nm的激光；再次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为1064nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射1064nm的激光；第三次脚踏所述踏板，激光发生器发出波长为808nm的激光，激光笔照射人体牙齿2min，所述踏板在受到向上的作用力后，激光发生器关闭发射808nm的激光。早晚各一次，观察效果。防治效果：如图3中的曲线8，患者经采用多波长激光治疗仪治疗后，疼痛程度值降为轻度疼痛，并保持不变，因此可知，激光治疗仪对患者具有长期疗效。

经过多位患者的治疗试验，证明本脱敏牙刷对于牙齿敏感者有治疗作用，总有效率为100％，治愈率为100％。

本发明还征集了25例牙周炎患者作为试验的志愿者，于2015年12月-2016年12月间进行了试验，40例患者中，年龄在27-88岁之间，平均年龄60.16岁。随机分为：对比组为5例，治疗组20例。其中治疗组分为4组，各组性别、年龄、病情等资料均无显著性差异，具有可比性。

对照组：未采用激光治疗仪治疗；

治疗组1-3分别采用波长为540nm、415nm、808nm的激光治疗仪治疗，具体方法：每次照射6min，早晚各一次，3个月后观察效果。

治疗组4采用三波长(540nm、415nm和808nm)的激光治疗仪治疗，具体方法：每个波长照射2min，早晚各一次，3个月后观察效果。

PD为牙周探诊深度，指用探针可以无痛性插入牙龈的深度，为临床评价牙周破坏的重要标志。采用△PD表征牙周炎疾病为本领域技术人员所熟知。

如图4所示，纵坐标△PD指的是3个月后牙周探诊深度的变化值。从图中可以看出，在未采用任何波长的激光照射治疗牙周炎，△PD为负值，说明在未干预的情况下牙周炎越发严重；分别采用540nm、415nm和808nm激光照射后，△PD均小于4，可见采用不同波长的激光照射后，牙周炎得到一定的控制；当采用540nm、415nm和808nm三波长的激光治疗仪治疗后，△PD大于4，说明采用三波长的激光治疗仪治疗牙周炎效果最佳。