專利名稱：治療器械的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于治療牙齒的器械。
背景技術：
牙科醫生們現已認識到牙齒的有效齒間清潔對于實現高水平的口腔衛生和抵御口腔疾病例如牙齦炎和牙周炎來說至關重要。牙科醫生因此向其病人推薦定期用牙線清潔他們的牙齒。但是，很多病人都發現有效地用牙線清潔有困難或令人不適。牙線的主要替代方式是使用齒間牙刷。齒間牙刷是能夠插入用戶口中任何一對相鄰牙齒之間的空間內的一種牙刷。已知有各種結構的牙刷刷頭和刷毛，從而有助于用牙刷進行齒間清潔。但是，齒間牙刷通常都不是特別有效并且被認為不如使用牙線。因此對用于牙齒齒間清潔的改進器械存在需求。
發明內容
根據本發明，提供了一種齒間治療器械或工具，包括用于在適合供口腔治療使用的溫度下生成低溫氣態等離子體的發生器，以及低溫氣態等離子體的涂藥器，其中涂藥器包括(i)用于在齒間引導低溫等離子體射流的中空探針元件，探針元件具有至少一個入口和至少一個出口，或者(ii)具有中空刷頭用于容納低溫氣態等離子體的齒間刷，刷頭具有用于排出低溫氣態等離子體的至少一個側向開口。探針元件優選地可與手柄可分離地接合，手柄具有供低溫氣態等離子體流動的內部通道。術語“低溫氣態等離子體”在其范圍內包括已部分或完全衰變或崩潰但是仍然包含形式為自由基或者受激原子或分子的活性粒子的低溫氣態等離子體。受激原子能夠與周圍空氣反應以形成單氧原子和羥基自由基。術語“探針元件”在本文中被用于表示縱橫比可以與探針相匹敵的元件。有兩種用于在根據本發明的器械中使用的涂藥器。在第一種中涂藥器采用的是探針元件的形式。探針元件不是為了用于插入牙齒之間，而是為了保持離開牙齒的短距離并且適合用于噴射低溫氣態等離子體的高速流。探針元件能夠依次指向要治療的每一個齒間空間，以使得在激活器械時將低溫氣態等離子體的射流噴入這些空間。部分低溫氣態等離子體穿過齒間空間并具有清潔效果。在根據本發明的組裝的器械中，探針器械具有以與接納探針元件的手柄的縱向軸線成90°到160°的角度引導氣體的出口。探針元件優選地是彎曲的并且具有彎管。它例如可以是鉤形或爪形。 所述入口優選地是位于探針元件近端的單個軸向開口。所述出口優選地是位于探針元件遠端的單個軸向部分。該出口優選地具有小于2_的直徑，更優選地是小于1_。通過采用這樣的小直徑出口，有助于形成有效穿過齒間空間的排出氣體速度。通常，排出速度在20-100!!^1的范圍內。可選地，探針元件的遠端可以封閉，并且一個或多個出口可以被成形為相對于探針軸線成一定角度地穿過探針。探針元件可以由任意的常規材料構成，例如塑性材料、彈性材料或者合金譬如不銹鋼。涂藥器可以可選地采用齒間刷的形式。刷的刷頭可以包括中空刷絲，帶有從刷絲向外伸出的刷毛簇。至少部分刷毛可以是中空的并且在其末端開口從而允許在齒間噴射低溫氣態等離子體。可選地或附加地，刷絲自身可以在其頭部穿孔或者具有成形在其中的氣體出口孔。如果要在牙科使用根據本發明的器械，那么用于形成等離子體的加壓氣體供應源、電功率源、用于將電功率轉換成適合用于生成等離子體的一系列電壓“脈沖”的電信號發生器以及等離子體發生器自身全都可以在手柄外部。但是，可選地，手柄可以容納等離子體發生器并且優選地容納氣囊，氣囊用于存儲加壓氣體并在從氣囊放氣時向等離子體發生器提供氣流；電能量源；電連接至電能量源用 于激勵等離子體發生器內的氣體以形成所述低溫氣態等離子體的激勵裝置，其中器械具有的尺寸和重量使得器械能夠由用戶手持并手動操作。在一個可選實施例中，氣囊可以從手柄外側與手柄接合。在進一步的實施例中，等離子體發生器、電能量源和激勵裝置全都位于從外側接合氣囊的單獨殼體內，氣囊自身通常就構成了手柄。低溫等離子體可以在低于40°C的溫度下生成。控制器可以被設置用于從氣囊中選擇性地釋放氣體以供形成所述氣流。所述控制器可以另外被有效連接至所述激勵裝置以用于控制電極的激勵。傳感器可以被設置用于測量從氣囊釋放的氣體流量，并且其中所述控制器只在所述氣體流量高于預定的質量或體積流速或者已經確立達到預定時段的情況下才允許激活激勵裝置。控制器可以包括用戶輸入裝置例如可手動操作的按鈕或開關，可以由用戶操作以用于促使氣體流向所述反應發生器和激活激勵裝置。手柄可以容納用于將所述氣囊定位在所述手柄內或所述手柄上的裝置，以使氣囊可操作用于釋放氣體以供形成所述氣流，并且其中所述定位裝置被調節為使得能夠從所述手柄中取出所述氣囊，以使得能夠通過所述定位裝置將更換的所述氣囊定位在所述手柄內。氣體釋放機構可操作用于在所述定位裝置將所述氣囊定位在所述手柄內時從氣囊中釋放氣體。氣囊可以包括泄壓閥例如Schrader閥，被偏置用于阻止從氣囊中釋放氣體并且所述氣體釋放機構包括用于在所述泄壓閥上克服所述偏置操作以用來從氣囊中釋放氣體的
>J-U裝直。手柄可以包括延伸在氣囊和等離子體發生器之間用于將從所述氣囊中釋放的氣流引導至氣囊的管路。流量閥在打開時可以允許所述氣流從氣囊經管路流至等離子體發生器，并且在關閉時可以阻止所述流動。可選地或附加地，流量調節器可以被設置用于調節氣囊和等離子體發生器之間的氣體流量和/或從等離子體發生器到涂藥器的粒子流量。用這種方式就能夠控制進入等離子體反應室的氣體流量以允許出現等離子體并且能夠控制從器械噴出的粒子流量以允許進行治療。膨脹室可以緊鄰氣囊和等離子體發生器設置，其中氣體可以從氣囊釋放以用于通過孔板可控地釋放。膨脹室降低了來自氣囊的流速。氣囊在使用之前包含足量的氣體以用于在足夠長的時間內生成等離子體粒子以實現有利的齒間清理效果。在這方面，氣囊優選地包含足量的氣體以用于在至少兩分鐘內生成等離子體。生成足以提供有利齒間清理效果的區域(例如口腔內的牙齒)的粒子在大氣壓下可能基本上需要每分鐘半升的氣體。因此，氣囊可以包含用至少60bar的壓力存儲的等價于大氣壓下多達四升的氣體。氣囊的內部容積(水容量)可以在IOml到IOOml的范圍內。氣囊可以基本為圓柱形并且長度小于約IOOmm且直徑小于約35mm。激勵裝置可以包括用于在所述等離子體發生器內生成電場的至少一個電極以及用于生成電信號以供驅動所述至少一個電極的信號發生器。激勵裝置可以被設置用于在優選處于用戶可忍受的10°c到40°C范圍內的溫度下生成低溫等離子體。至少一個所述電極可以通過電介質與等離子體發生器中的氣體絕緣以減少電弧并由此限制加熱粒子。在使用兩個或多個電極時，它們可以彼此間隔開，目的是為了在基本上所有的等離子體發生器內生成電場。其中一個電極可以圍繞等離子體發生器的周邊成形。其中一個電極可以由伸入等離子體發生器內的探頭構成。電極可以在其端部減縮以形成尖端用于增加所述等離子體 發生器內生成的等離子體。所述信號發生器可以被設置用于生成AC信號、脈沖DC信號或RF信號以供驅動所述電極使用，這些信號可以是低占空比信號，其中在小于25%的周期內向指定電極或每一個電極提供能量。通常是在10%到20%的周期內提供能量。所述激勵裝置可以包括用于放大信號以供驅動電極使用的放大器以及用于匹配負載和電源阻抗的匹配電路。電能量源可以是一塊或多塊一次性電池或可充電電池。電池優選是可充電的，并且所述殼體包括用于接納連接至主電源的插頭的插座和用于給電池充電的充電電路。可選地，器械可以包括用于將電池電感耦合至充電單元以供充電的裝置。殼體可以包括用于將電池定位在殼體內的封蓋以及在將電池定位在所述封蓋內時連接至電池用于為所述激勵裝置提供能量的電氣端子。可選地，電能量源可以包括變壓器并且所述殼體包括用于連接至供電電源的裝置，而且其中所述變壓器適合用于為所述激勵裝置提供能量。顯示屏可以被設置用于顯示表達所述器械狀態的數值，所述狀態可以是以下的一種或多種氣囊中的氣體含量，電能量源中的剩余電量，或者是從器械射出的等離子體溫度。可以提供用于警告用戶的裝置例如在所述器械的狀態下降到低于預定量時用戶能夠聽到的聲音或報警燈。氣囊可以在所述反應室內包含對于形成等離子體具有低能量需求的氣體。用這種方式，注入反應室內的能量總量即可被減少，由此避免過度加熱氣體或粒子。氣體可以是惰性氣體例如氦氣或氬氣。盡管這樣的惰性氣體通常都是不反應的，但是我們確信它們在等離子體形式下能夠還原為等離子體的集合并且與人口腔內的氧分子和水蒸氣分子反應以分別形成可對空間有效殺菌并因此有助于牙齒齒間清潔的氧和羥基自由基。為了允許手動使用器械，優選的是其長度小于300mm且寬度小于50mm且質量小于Ikg0本發明還提供了一種裝置，包括所述器械和充填單元，充填單元包括包含氣體以用于向器械中的氣囊提供氣體的充氣氣壓容器；和/或用于給所述器械中的所述電能量源充電的充電裝置。
充填單元和器械中的氣囊可以包括各自的充填閥，充填閥可以在連通器械和單元以允許向氣囊提供氣體時打開并且在未連通時關閉。 充填單元可以包括用于安置器械的底座，并且其中當器械被安置在充填單元內時，氣囊和充氣壓力容器即被連通以允許向氣囊提供氣體。管路可以被設置為具有適合用于接合并打開氣囊的充填閥的第一端部以及用于接合并打開器械壓力容器中充填閥的第二端部。可選地，充填裝置可以包括在已將氣囊從所述器械取出時用于安置氣囊的底座，并且其中當氣囊被安置在充填單元內時，壓力容器即被連通以允許向氣囊提供氣體。在這種設置方式中，可以提供至少兩個氣囊，以使得在任意時刻都能有一個氣囊被安置在充填單元內用于充填并且能有一個氣囊被裝在所述器械的殼體內以供生成低溫粒子使用。充電裝置可以包括在將所述能量源連接至所述充電裝置時用于從電源接收電能并且提供所述電能以供給所述器械內的所述電能量源充電的充電電路。充填單元可以包括用于安置器械的底座，并且其中當器械被安置在充填單元內時，所述能量源即被連接至所述充電裝置以用于給所述電能量源充電。可選地，充填單元可以包括在已將所述電源從所述器械取出時用于安置所述電能量源的底座，并且其中當所述電源被安置在充填單元內時，所述能量源即被連接至所述充電裝置以用于給所述電能量源充電。優選地，探針元件可以用至少一個另外的涂藥器更換，其具有適合用于除齒間清潔以外的口腔護理應用的結構。優選地，在手柄中有激活裝置以用于只在探針元件或其他涂藥器接合手柄時才允許激活等離子體發生器。涂藥器和手柄中的一個可以包括鎖定凸起并且涂藥器和手柄中的另一個可以包括用于凹入鎖定位置并且用于將涂藥器鎖定至手柄的鎖定凹口。在供器械使用的涂藥器集合中，每一個涂藥器都可以具有不同的鎖定凹口或鎖定凸起的結構。在根據本發明的器械的另一個實施例中，設有第一探針元件，可以將第一探針元件更換為與結構不同第一探針元件的第二探針元件。例如，第一探針元件可以被設置用于前齒的齒間治療，而第二探針元件可以被設置用于后齒的齒間治療。根據本發明的齒間治療器械可以作為配有一個或多個附加涂藥器的工具箱來銷售。器械不必在工具箱內就完全組裝完畢。涂藥器和手柄中的一個可以包括鎖定凸起并且用于將供器械使用的涂藥器集合中的涂藥器鎖定至手柄，每一個涂藥器都可以具有不同的鎖定凹口或鎖定凸起的結構。在根據本發明的器械的另一個實施例中，設有第一探針元件，可以將第一探針元件更換為與結構不同于第一探針元件的第二探針元件。例如，第一探針元件可以被設置用于前齒的齒間治療，而第二探針元件可以被設置用于后齒的齒間治療。根據本發明的齒間治療器械可以作為配有一個或多個附加涂藥器的工具箱來銷售。器械不必在工具箱內就完全組裝完畢。
為了能夠很好地理解本發明，現參照附圖介紹本發明僅作為示例給出的實施例，在附圖中
圖I示意性地示出了包括用于生成低溫等離子體的器械和充填單元的裝置；圖Ia示出了經過修改的器械；
圖2示出了器械的透視剖視 圖3示出了器械中壓力容器的剖視 圖4示意性地示出了等離子體發生器以及用于激勵發生器中氣體的裝置；
圖5和圖6示出了用于操作器械的簡化的機械連接；
圖7示出了器械中的第一涂藥器；
圖8示出了圖7中所示的涂藥器到器械手柄的校準；
圖9示出了器械中的第二涂藥器；
圖10示意性地示出了圖7中所示涂藥器到手柄的連接；
圖11從另一側示出了安置在充填單元內的器械；
圖12從一側示出了安置在充填單元內的器械；以及 圖13示出了器械中的第三涂藥器。
具體實施例方式參照圖I和圖2，示出了用于生成低溫等離子體24的器械10，低溫等離子體24可以是從器械射出的氣體等離子體羽流或射流形式的等離子體氣流。等離子體氣流通常是在大氣壓下生成并從器械中射出。器械包括氣囊或壓力容器12用于容納一種或多種加壓氣體14并且在從氣囊釋放時形成經過等離子體發生器16去往涂藥器18的氣流。從氣囊釋放的氣體在等離子體發生器中被激勵以形成氣態等離子體。在圖Ia所示經過修改的器械中，高壓氣體可以從氣囊經過孔板13流入膨脹室15內，膨脹室15減緩流動并且能夠隨后以可控的方式向反應發生器16釋放。器械進一步包括電能量源20和電連接至電能量源用于激勵等離子體發生器16中的氣體14以形成氣態等離子體24的氣態等離子體激勵裝置22。涂藥器18引導等離子體從等離子體16流出以用于從涂藥器內的開口 26生成氣態等離子體羽流。手柄28容納氣囊12、等離子體發生器16、電能量源20和等離子體激勵裝置22。器械的尺寸和重量使其能夠由用戶手持和手動操作，并且等離子體24可由用戶輕易地引導以治療目標或人體或動物身體的治療區域。在這方面，無需通過氣體管線將器械連接至氣體供應源即可操作器械。現有技術中的這種設置方式很繁瑣而且不允許使器械便攜。器械10的自我包含式設置允許在家庭環境例如在浴室中輕易地使用。器械10可以從電能量源接收電力而無需將器械電纜連接至主電源。但是，通常電纜在家庭環境中都不會比氣體管線更難使用，原因在于電纜通常都是可彎曲和輕質的，不過在使用器械時器械10內不需要有電纜。為了使器械適合用于手持和手動操作，它不應該超過上限尺寸或上限重量。還應該意識到使用器械對治療區域進行治療可能需要復雜和精細的動作，如果器械是手持式的，那么只有它相對較輕才可以完成這些動作。在一個實例中，器械的尺寸和質量都接近于典型的電動牙刷。在本文中被提供用于幫助理解器械10的尺寸和質量的在其他領域中已知的其他手持和手動操作器械例如有無線電鉆或螺絲刀。因此，手柄28或器械整體的上限尺寸約為長度30cm和寬度5cm。上限寬度由手握持器械的能力確定。任何明顯大于50mm直徑的殼體尺寸都會使器械不便于握持和使用。上限長度由用戶使用器械而不會使其變得難以操縱的能力確定，并且還應該意識到因為器械是用于治療牙齒，所以器械通常都短于手臂的長度并且優選地約為20cm左右。優選地，手柄28被成形為使其能夠被舒適地握持在手掌內。殼體或器械整體的質量優選地小于一千克。現在根據相關的修改和備選方案來更加詳細地介紹器械10中的部件。通常以30表示的控制器可以被設置用于從氣囊中選擇性地釋放氣體以供形成氣流。如該示例中所示，控制器包括閥32，閥32在打開時允許氣體從氣囊經過管路流向等離子體反應室并且在關閉時阻止流動。控制器30包括可以由用戶操作以用于控制閥32的機械按鈕開關34。可選地，其他的用戶激活裝置也可以被設置用于操作閥，例如機械滑動開關或者譬如能夠閉合以打開電磁閥的電子開關。更進一步地，用戶激活裝置可以調節為使得能夠響應于第一用戶輸入激活來自氣囊的氣流并且能夠響應于第二用戶輸入停止激活。可選地，單個用戶輸入可以激活計時電路(未示出)以允許氣流持續足以對治療區域完成治 療的預定時段。例如，如果器械10被用于牙齒美白，那么預定時段可以是每顆牙齒5秒鐘。閥32可以是用于打開和關閉氣囊和等離子體發生器之間流動的任意合適的裝置。而且，閥可以可變地用于在全開和全關之間調節流量，例如蝶閥。手柄28包括用于將氣囊12定位在殼體內以使得可操作氣囊以釋放氣體形成氣流的裝置36。定位裝置36可以被調節為使得例如在氣囊中包含的氣體已耗盡或較少時能夠從殼體中取出氣囊12，從而能夠將更換的滿載氣囊定位在殼體中。在這方面，定位裝置可以包括成形用于接納氣囊的腔室以及用于在將氣囊定位在腔室內之后封閉腔室的封蓋元件(未示出)。在另一個示例中，氣囊可以被壓裝或擰裝到腔室內。手柄可以包括可操作用于在定位裝置將氣囊定位在腔室內之后從氣囊中釋放氣體的構造或其他的氣體釋放機構。氣囊可以包括泄壓閥，被偏置用于阻止從壓力容器中釋放氣體。氣體釋放機構在泄壓閥上克服所述偏置操作以用于從氣囊中釋放氣體。圖3中示出了氣體釋放機構和泄壓閥的一個示例。殼體包括延伸在氣囊12和等離子體發生器16之間用于引導氣流從氣囊中釋放的管路38。氣囊12在氣囊的頭部42包括閥40。在該示例中，定位裝置包括頭部42加工有螺紋的外表面以用于與殼體的互補螺紋面相嚙合從而將壓力容器設置就位。閥40包括容納的滑動元件44，用于在壓力容器的頸部內滑動并且由偏置裝置偏置到關閉位置，偏置裝置在本示例中是彈簧46。當壓力容器位于殼體內時，構造或凸起48接合滑動元件44將其推入容器內(如圖3中的箭頭所示)并且打開閥以允許氣體從容器中流出。閥40具有足夠的密封強度以將壓力容器內的氣體保持在最大容器壓力下例如80bar。該閥可以是Schrader閥。盡管圖I中除了泄壓閥40以外還示出了用于選擇性允許氣體流向等離子體發生器16的獨立的閥32，但是在可選的設置方式中，閥32也可以省略以使氣流的控制僅由泄壓閥控制，可選地流入膨脹室11以及通過孔板以可控的方式釋放。可以調節進入等離子體發生器16的氣體質量或體積流速以控制等離子體的生成。例如，流速就控制了氣體在等離子體反應室內的駐留時間。因此，器械10可以包括流量調節器50以用于調節氣囊和等離子體發生器之間的氣體流量。附加地或可選地，流量調節器可以被設置用于調節來自等離子體發生器的氣體和等離子體的流量。流量調節器可以是設置在具有流量傳感器72的反饋回路內的可變流量控制閥(參見圖4)。作為流量調節器的備選，壓力調節器可以被設置用于調節等離子體發生器內的氣體壓力。優選地，流量調節器可操作用于在氣囊的整個壓力范圍內也就是從氣囊滿載時的相對高壓到氣囊變空時的相對低壓都實現送往等離子體發生器的恒定氣體流量。齒間治療區域對等離子體(或由等離子體生成的其他氣體粒子)的期望暴露量根據用戶牙齒之間間隙的尺寸而改變。氣囊優選地在使用之前包含用于生成等離子體的足量氣體。氣囊可以包含足量的氣體以用于在至少兩分鐘內生成等離子體羽流或射流。壓力容器或氣囊內能夠包含的氣體量受到壓力容器設計方案和器械整體重量和尺寸的限制。在這后一種情況下，相對較重的壓力容器可能可以存儲大量的氣體，但是，這樣的重容器不適合用于器械10，原因在于它會使器械無法手持和手動操作。已經發現合適的氣囊應被調節為包含用至少SObar的壓力存儲的等價于大氣壓下約四升的氣體。氣囊可以具有足以包含IOml到IOOml水的內部容積。氣囊可以基本為圓柱形并且長度小于IOOmm且直徑小于約35mm。在圖2示出的示例中，氣囊的長度約為IOOmm且直徑約為35mm。容器可以由鋁或不銹鋼或低碳鋼或任意其他合適的堅固材料制成。正如圖I所示和以下更詳細介紹的那樣，器械10包括用于允許從氣體供應源向氣囊12重新充注或充填氣體的充注閥52。充注閥52在正常使用時關閉以阻止從氣囊中排出氣體并且可以在需要給容器充氣時打開。閥52可以類似于圖3中所示的設置方式，以使充填單元與閥52相接合以打開閥并允許充氣。另外，氣囊可以被整體成形和構成殼體28的 一部分并在排空時充注。可選地，氣囊12可以由用戶從器械10取出并插入充填單元134內。等離子體激勵裝置22包括用于在等離子體發生器16內生成電場的兩個電極54，56。在某些結構中，可以設置單個電極，也可以設置多于兩個電極，例如用兩個電極接收驅動信號以及用一個電極接地。信號發生器58生成用于驅動或激勵電極的電信號。至少一個并且優選為兩個或全部的電極是通過電介質與等離子體反應室內的氣體絕緣的電介質隔離放電電極以避免由連續或長時間的電弧造成等離子體過熱。合適的電介質材料有陶瓷、塑料或玻璃。絕緣指定電極或每一個電極在電流從一個電極經過等離子體或氣體流向另一個電極或每一個其他電極時縮短了等離子體反應室內電弧的持續時間。參照圖4，電極54，56彼此間隔開，目的是為了在基本上所有的等離子體反應室16內生成由場線60示出的電場。用這種方式就可以由于等離子體反應室各個部分內的氣體都與電場相互作用而增加生成的等離子體。其中一個電極56被圍繞等離子體發生器的周邊成形。如果等離子體發生器是由電介質構成，那么電極可以被嵌入在等離子體發生器壁部構件內或者壁部的外表面上。如果等離子體發生器是由電導體構成，那么等離子體發生器自身的壁部即可用作電極。已經發現如果其中一個電極54是由伸入等離子體發生器內的探頭構成，那么就可以促進等離子體的生成。探針在其端部減縮以形成尖端用于增加所述等離子體發生器內生成的等離子體。在這方面，電場強度特別是在探頭尖端附近的等離子體發生器區域內有所增強。探頭可以沿其長度用電介質進行電絕緣處理。等離子體激勵裝置可以操作用于提供高電壓脈沖。計時電路62可以按期望占空比切斷和打開信號輸出以分離脈沖。
在一種設置方式中，信號發生器58被設置用于生成IkV和30到80kHz的AC信號輸出用于驅動電極54，56。該范圍大于20kHz以使信號發生器在使用期間通常不會被人聽至IJ。以低于20kHz使用就會產生可以聽到的雜音。在圖示的AC示例中，等離子體激勵裝置22包括放大器64用于放大來自信號發生器的用于驅動電極的輸出。合適的匹配電路66可以被設置用于匹配負載和電源的阻抗。在一種可選的設置方式中，從12V電池生成脈沖DC信號。信號發生器可以通過多個部件和電路(并未逐一示出)將來自12V電池的電流以2-lOkHz的頻率轉換成范圍在4至6kV的適合用于生成低溫等離子體的脈沖輸出電壓。這樣的電路和部件是電子電氣工程領域中公知的，并且不需要在本文中進行完整的介紹。基本上氙閃光燈所使用的電路類型即可被用于使電池能夠將電容充電至高達例如320V。變壓器可以被用于設定電壓并使得能夠生成處于4至6kV的期望范圍內的電壓脈沖。為了生成清晰精確的脈沖，需要將變壓器繞組的轉數和阻抗保持在低水平并且具有合適的升壓比。這種方法有助于將不必要的寄生元件漏電感和雜散繞組電容保持在最小值，這兩者都是脈沖失真的因素。 因為脈沖變壓器具有低的初級繞組阻抗，所以在芯內生成有效磁通量的磁化電流就相當大，導致在脈沖生成期間在變壓器內大量存儲磁能。對于高效的設計方案，該磁能可以在脈沖結束時回收并且暫時保持為另一種形式(例如電容上的電荷)以備生成下一個脈沖。在任何情況下，芯內的磁通量都必須在生成下一個脈沖之前恢復為零，否則磁通就會隨著后續脈沖而累積直到內芯飽和為止，在飽和時變壓器就會停止工作并且充當驅動電子設備的短路。可以在此情況下使用的在開關模式的電源變壓器中回收磁能的一種常用方法是通過使用所謂的“反激(flyback)”繞組。這種繞組通常與初級繞組相同，并且兩者都同時纏繞在內芯上(雙極繞組)，目的是為了確保兩者之間高水平的磁耦合。反激繞組通過阻塞二極管連接在接地和DC電源的存儲電容器之前。在生成脈沖期間，向初級繞組施加固定電壓，并且電流斜坡上升以在芯內累積磁通量-這就在反激繞組兩端感生出相等且相反的電壓(但是由于阻塞二極管而沒有電流流過)。初級電流在脈沖結束時中斷迫使磁場開始崩潰，這就使反激繞組兩端的感生電壓反向并且促使電流回流到供電電容器內。磁通和電流平滑地斜坡下降為零，以為下一個脈沖做好準備。另一種合適的變壓器結構是推挽式設計，其中兩個相同的雙線繞制初級繞組被交替連接至DC電源。繞組的相位使得被交替驅動的每一個芯內的磁通以相反方向生成。推挽式設計也允許用類似于反激方法的方式將存儲的磁能回收并且返回給供電電容，其中阻塞二極管現在變為主動式晶體管開關。同樣的變壓器設計在兩種方法中均可使用。盡管推挽式設計需要附加開關晶體管和控制器，但是它通過使用正向和負向的磁通偏移而允許可以將內芯限幅內的磁通改變量翻倍。上述的反激設計方案則只允許單極的磁通偏移。對于指定的磁通斜坡變化速率，推拉式設計與使用相同變壓器的反激方案相比具有生成兩倍時長的連續脈沖的能力。現參照圖4，控制器68被有效連接至等離子體激勵裝置22用于控制電極的激勵。在該示例中，控制器68包括電子開關70，其在閉合時允許激勵電極54，56。開關70可由用戶使用先前提及的按鈕開關34(它也激活閥32)手動操作。可選地，單獨的用戶輸入設備可以被用于操作開關70。希望可以使用相同的用戶輸入設備以用于控制氣體流入等離子體反應室和激勵電極54，56，原因在于優選地氣體流動和激勵電極在同時進行，或者在氣體流動和激勵之間可以有預定的延時。而且，優選的是除非氣體流量超過預定的最小需求流量，否則電極的激勵就不會出現。因此，控制器68和控制器30可以被集成在一起并且包括用于允許氣體14流動的流量閥32和用于允許激勵電極的開關70。如圖4所示，傳感器72被設置用于測量從壓力容器12中釋放的氣體14的流量。控制器68只有在氣體流量高于預定的質量或體積流速時或者已經確立達到選定時段的情況下才允許激勵電極。在圖5和圖6示出的一種設置方式中，集成的控制器30，68可以包括機械連接以使得操作用戶輸入設備34促使閥32內的閥板移動并且連接開關70內的電觸點。更詳細的 說，輸入設備或滑動開關34由樞轉臂連接至閥板74和電觸點76。在圖5所示的機械連接的情況下，閥板74靠向閥座78密封以關閉氣流。電觸點76與第二電觸點80間隔開。在圖6所示的情況下，閥板74與閥座78間隔開以打開氣流，并且觸點76和觸點80之間的電接觸被閉合以允許電能量源20激勵等離子體發生裝置22。電能量源20可以是一塊或多塊電池，并且優選地電池是可充電的。在此情況下，殼體28可以包括用于接納連接至主電源的插頭的插座以及用于給電池充電的充電電路82。可選地，器械包括例如充電單元內的初級繞組和器械內連接至電池的次級繞組等裝置以用于將電池電感耦合至充電單元進行充電。 手柄28包括用于將電池定位在殼體內的封蓋84和在電池位于封蓋內時連接至電池以用于向等離子體激勵裝置22提供能量的電氣端子(未示出)。為了允許用戶對器械有自由的移動范圍，優選的是在使用期間不將電能量源連接至主電源或其他電源。還應該意識到由于設備可能要在潮濕的環境例如浴室中使用，因此有利的是避免使用電纜。而且，某些浴室中也沒有電插座。但是，器械10可以在使用器件通過電纜連接至插座。在此情況下，電能量源20可以包括變壓器并且殼體包括插座以用于接納連接至供電電源的插頭。變壓器被調節用于提供適合于等離子體激勵裝置22使用的能量形式。插頭和變壓器可以適合用于連接至汽車的能量供應源，例如通過將插頭插入汽車點煙器的插座內即可向等離子體激勵裝置輸送合適的電力。涂藥器18采用探針元件的形式以用于將氣體和等離子體從等離子體發生器16引導至用戶口中的齒間(牙齒之間的)區域。如圖I示意性示出的那樣，涂藥器18包括用于形成等離子體羽流或射流24的出口 26以及用于將氣體或等離子體從等離子體發生器18向出口 26引導的管路88。管路優選地直徑小于1mm，該直徑足夠小以促使等離子體快速流過到達治療區域。在20m/s到100m/S范圍內的速度通常適用于齒間應用。管路可以如圖所示是直的，但是優選是彎曲的以允許操作用戶口中更多的治療區域。涂藥器具有的長度通常小于約10cm。出口 26與等離子體發生器的間距足以保護用戶避開用于生成等離子體的高壓并降低污染等離子體反應室的風險。
現參照圖7至9介紹齒間涂藥器的兩個示例。首先參照圖7，涂藥器90包括彎曲的中空探針元件92，該元件在其近端和其遠端都開口以提供入口 94和出口 96。探針元件92的近端通常被接合至或者鎖定至適配器98，以下將介紹適配器的功能和結構。探針元件92中的孔構成了彎曲的通道100。探針元件92的曲率使得如果器械被豎直放置，那么出口就將等離子體射流引向10點鐘方向。這種設置方式有助于用戶前齒的齒間清潔。探針元件92的長度可以是從5cm到10cm。通道100優選地從其近端向其遠端減縮。入口 94的直徑可以通常處于2-4mm的范圍內，并且出口 96的直徑可以通常處于
0.5-lmm的范圍內。通道100的減縮以及入口 94和出口 96之間的直徑差異有助于建立適用于齒間牙齒清潔的高速(20m/s-100m/s)的等離子體射流。高速射流能夠比低速射流更 好地穿過用戶牙齒之間的空間。用戶可以簡單地握持根據本發明的裝有涂藥器90的器械靠近他或她自己的牙齒并且將等離子體依次引導至每一個間隙。探針元件92的彎曲使得用戶能夠將涂藥器90插入他或她自己的口中并且將等離子體射流引入牙齒后部。用于形成低溫等離子體的氣體通常是氦氣。氦氣具有兩種特別的優點。首先，它的電離能量使得能夠用比絕大多數其他氣體都更低的能量消耗在其中形成低溫等離子體。因此，有助于形成對于用戶來說感覺既不太熱也不太涼的低溫等離子體。其次，氦氣具有小原子尺寸并且能夠因此輕易穿透非常緊密的齒間空間。等離子體中的氦離子很容易與存在于齒間空間內的氧和水蒸氣分子反應以形成單氧原子和羥基自由基，它們都是有效的殺菌齊U。低溫氦等離子體因此能夠殺滅齒間空間中存在的細菌。探針元件92可以基本為剛性并且可以由允許它有一定撓性的材料構成。探針元件92例如可以由塑性材料或金屬合金構成。另一種可選形式是將探針元件成形為具有外護套或套管(未示出)。例如探針元件92可以由不銹鋼構成并且設有緊密配合的聚氨酯或聚乙烯護套，配裝使得護套不能輕易脫離不銹鋼元件。圖8中更加詳細地示出了適配器98。適配器98被設置用于在手柄28的一端與互補的連接部分102接合以用于將涂藥器90固定至手柄28。適配器98包括容納在連接部分102內的相應多個凹口或者鍵孔112內的多個構造或鍵齒110。一旦被接納在凹口內，就相對旋轉涂藥器和手柄以將涂藥器鎖定就位。適配器98和連接部分102被設置用于在連通時允許激活器械10的一種或多種功能并且在未連通時避免激活各種功能。類似地，將一個涂藥器連接至殼體即可允許激活一組功能，而將另一個涂藥器連接至手柄即可激活另一組功能。再次參照圖1，連接至手柄28的涂藥器90被設置用于允許在操作用戶輸入設備34時激活等離子體激勵裝置22和送往等離子體反應室16的氣流。如果沒有這樣的連接，操作用戶輸入設備就不能激活這些功倉泛。正如圖10示意性示出的那樣，適配器98和連接部分102可以包括互補的電觸點，將它們閉合以允許激活某些選定功能。適配器98可以在連接部分102內旋轉以將涂藥器鎖定至手柄。在鎖定時，適配器98上的電觸點114接觸連接部分102上的電觸點116，由此閉合相應的電氣開關，允許通過閥32激活氣流并且通過開關70激活等離子體激勵裝置。在將不同的涂藥器連接至殼體時，就允許器械有不同的功能。不同的涂藥器可以適合用于或者被設置用于執行特定的口腔護理功能。例如，圖9中示出的涂藥器120盡管基本上類似于圖7中所示的涂藥器，但卻是被設置為適合用于由用戶插入他或她的口中以提供后齒的齒間治療(此時涂藥器120被連接至手柄28)。圖9中示出的涂藥器的探針元件92因此具有比圖7中所示涂藥器90的對應探針元件92更大的曲率。其他的主要差別在于涂藥器120是在其遠端閉合，但是在接近于其遠端或尖端的位置具有穿過探針元件92側面的三個側面端口 124。這種設置方式是為了有助于對后齒的齒間清潔。用戶可以因此獲得包括單個手柄28和一系列可更換涂藥器的工具箱，每一個涂藥器都適合用于或者被設置用于執行不同的口腔護理功能。再次參照圖1，器械10可以包括顯示屏130用于顯示表達器械狀態的數值，例如氣囊12中一種或多種氣體的含量，電能量源20中的剩余電量，或者是從涂藥器射出的等離子體羽流的溫度。顯示屏可以是圖形IXD。附加地或可選地，裝置132可以被設置用于在器械狀態例如壓力容器中的氣體含量、電能量源中的電量或者是等離子體羽流的溫度下降或上 升到超過預定量時向用戶報警。報警裝置132可以包括用于發出用戶能聽到的聲音的裝置或者報警燈例如LED，提醒用戶充注氣囊或電源或者進行更換或者從治療區域取出器械以避免損壞。參照圖11和12，示出的裝置包括器械10和充填單元134。充填單元包括充氣壓力容器136，包含氣體用于向器械10中的氣囊12供氣；還包括充電裝置138用于給器械中的電能量源20充電。在一種可選的設置方式中，充填單兀可以只包括充氣壓力容器136和充電裝置138中的一種。可以在先前的容器由于在器械中使用而耗盡氣體時使用更換的壓力容器12，或者使用新電池來替換已經放電完畢的電源20。充填單元和器械用氣囊12均包括各自的充填閥140，142，充填閥可以在如圖所示連通氣囊以允許向器械中的氣囊12提供氣體時打開并且在未連通壓力容器時關閉。閥的設置方式可以類似于圖3中所示的設置方式。充填單元134包括具有豎直部分144用于存儲充氣壓力容器136的機架。充氣壓力容器相對較大并且可以具有較大的加壓容量，而且能夠包含足夠的氣體以給器械多次充氣，或者可以多達20次。充填單元還包括用于安置器械的底座146。當器械10被安置在充填單元內時，壓力容器12，136即被連通以允許將氣體提供給器械用氣囊12。在這方面，可選地包括閥150的管路148被設置為具有適用于接合并打開器械用氣囊12中放氣閥140的第一端部以及連接至充氣壓力容器136的第二端部。因此，當器械10被安置在充填單元134內時，即可給器械10中的壓力容器12自動充氣。在一種可選的設置方式中，不再是將整個器械10都安置在充填單元上進行充氣，而是在底座146上安置已經從器械中取出的器械用氣囊12。因此，當器械用氣囊12被安置在充填單元內時，壓力容器12，136就連通以允許向器械用氣囊供氣。在此情況下，裝置可以包括至少兩個器械用氣囊12。在任意時刻都有一個或多個器械用氣囊12可以被安置在充填單元134內用于充氣，并且有一個器械用氣囊12可以被容納在器械殼體28內以用于生成氣流。如圖12所示，充電裝置138包括用于例如通過插頭154從主電源接收電能并在電能量源20被連接至充電裝置38時提供電能以給器械10中的電能量源20充電的控制電路152。當器械被安置在底座146內的充填單元中時，只要充填單元被連接至主電源，那么能量源20即被自動連接至充電裝置。底座146和器械10中的一個可以包括構造或凸起154,并且另一個包括凹口 156以進行配裝從而例如用于允許電感耦合的充電裝置中緊鄰的初級和次級線圈給電源20充電。在一種可選的設置方式中，可以通過將電源20從器械10中取出放置在底座146上以使其連接至充電單元而給電源充電，并且充電是利用充電裝置138進行。現參照圖13，示出了用于在根據本發明的器械中使用的第三涂藥器。在圖13中用附圖標記200表示的涂藥器包括中空的刷柄202。刷柄202在其近端具有適配器204以使得能夠將刷柄202連接至手柄(在圖13中未示出)。適配器204類似于參照圖10介紹的適配器98。刷柄202的遠端可釋放地接合在齒間刷206上。刷206包括中空的、可變形的有一定長度的中空刷絲208，在其頭部或遠端210處設有徑向或橫向伸出的成排支臂212， 每一根支臂都固定有刷毛簇214。刷206的尺寸使得它能夠由人插入他或她的牙齒之間。刷絲208是可變形的，以使得如果刷206被卡在用戶牙齒之間，那么刷絲208即可吸收任何施加的作用力以釋放刷206并且不會損傷用戶的牙齒。只要將刷206在齒間空間內前后移動，它就具有常規的清潔效果。根據本發明，這種清潔效果可以通過從手柄(未示出)經刷柄202向刷206自身提供低溫氣態等離子體而得到增強。刷206的頭部被成形有多個孔220用于排放等離子體。孔220可以被成形在刷絲208內。低溫氣態等離子體如前所述通常可以由氦構成。氦的等離子體調整生成的活性殺菌粒子例如氧和羥基自由基。這些自由基能夠殺滅或破壞牙齒之間的齒間空間內存在的任何有害的口腔細菌。刷206通常都與刷柄202形成推入式配合。刷206可能由于重復的齒間插入可以使其嚴重變形而具有較短的工作壽命。因此，根據本發明的器械可以備有一系列的刷206。
權利要求
1.一種齒間治療器械，包括用于在適合供口腔治療使用的溫度下生成低溫氣態等離子體的發生器，以及低溫氣態等離子體的涂藥器，其中涂藥器包括(i)用于在齒間引導低溫等離子體射流的中空探針元件，探針元件具有至少一個入口和至少一個出口，或者Qi)具有中空刷頭用于容納低溫氣態等離子體的齒間刷，刷頭具有用于排放低溫等離子體的至少一個側向開口。
2.如權利要求I所述的齒間治療器械，包括可與涂藥器接合的手柄。
3.如權利要求2所述的齒間治療器械，其中手柄容納等離子體發生器。
4.如權利要求3所述的齒間治療器械，其中手柄容納用于存儲加壓氣體并且用于向等離子體發生器提供氣流的氣囊。
5.如權利要求2或權利要求3所述的齒間治療器械，其中用于生成等離子體的手柄或殼體可以與用于存儲加壓氣體的外部氣囊接合，這種設置方式允許根據需求向等離子體發生器提供氣體。
6.如權利要求4或權利要求5所述的齒間治療器械，其中氣囊具有氣體釋放機構，可操作用于在氣囊與手柄接合或者位于定位裝置內而并無手柄時從氣囊中釋放氣體。
7.如權利要求4至6中的任意一項所述的齒間治療器械，其中設有延伸在氣囊和等離子體發生器之間的管路，管路在其中設有流量閥或流量調節器。
8.如權利要求4至7中的任意一項所述的齒間治療器械，包括介于氣囊和等離子體發生器之間的膨脹室。
9.如權利要求2至8中的任意一項所述的齒間治療器械，其中手柄另外裝有電能量源和電連接至電能量源的激勵裝置，用于激勵等離子體發生器中的氣體以形成所述低溫氣態等離子體。
10.如權利要求9所述的齒間治療器械，其中激勵裝置包括用于在所述等離子體發生器內生成電場的至少一個電極以及用于生成電信號以供驅動所述電極的信號發生器。
11.如權利要求10所述的齒間治療器械，其中所述電極通過電介質與等離子體發生器中的氣體絕緣。
12.如權利要求9至11中的任意一項所述的齒間治療器械，其中電能量源是一塊或多塊一次性電池或可充電電池。
13.如權利要求2至12中的任意一項所述的齒間治療器械，其中在手柄內設有激活裝置，用于只在涂藥器接合手柄時才允許激活等離子體發生器。
14.如權利要求13所述的齒間治療器械，其中涂藥器和手柄中的一個包括鎖定凸起并且涂藥器和手柄中的另一個包括用于接納鎖定凸起以使得能夠將涂藥器鎖定至手柄的鎖定凹口。
15.如權利要求2至4中的任意一項所述的齒間治療器械，其中涂藥器與手柄可分離地接合。
16.如以上權利要求中的任意一項所述的齒間治療器械，其中所述器械的長度小于300mm且寬度小于50mm且具有的質量小于1kg。
17.如以上權利要求中的任意一項所述的齒間治療器械，其中探針元件是彎曲的。
18.如權利要求17所述的齒間治療器械，其中探針元件是鉤形或爪形。
19.如以上權利要求中的任意一項所述的齒間治療器械，其中所述入口是位于探針元件近端的單個軸向開口。
20.如以上權利要求中的任意一項所述的齒間治療器械，其中所述出口是位于探針元件遠端的單個軸向開口。
21.如權利要求I至16中的任意一項所述的齒間治療器械，其中刷的刷頭包括中空刷絲，帶有從刷絲向外伸出的刷毛簇。
22.如權利要求21所述的齒間治療器械，其中刷的刷頭自身具有成形在其中的氣態等離子體排放孔。
23.—種齒間治療工具箱，包括如以上權利要求中的任意一項所述的齒間治療器械和附加的涂藥器。
24.如權利要求23所述的齒間治療工具箱，其中附加的涂藥器具有適合用于除齒間清潔以外的口腔護理應用的結構。
25.如權利要求23所述的齒間治療工具箱，其中附加的涂藥器具有適合用于齒間清潔的結構。
26.如權利要求24至26中的任意一項所述的齒間治療工具箱，其中齒間治療器械如權利要求14所述或者如權利要求15至22中的任意一項在從屬于權利要求14時所述，其中每一個涂藥器都具有不同的鎖定凹口或鎖定凸起的組合。
27.如權利要求23至26中的任意一項所述的齒間治療工具箱，其中齒間治療器械并未完全組裝完畢。
全文摘要
一種齒間治療器械，包括用于在適合供口腔治療使用的溫度下生成低溫氣態等離子體的發生器(16)，以及低溫氣態等離子體的涂藥器(18)。涂藥器(18)可以包括用于在齒間引導低溫等離子體射流的中空探針元件。可選地，涂藥器(18)可以包括具有中空刷頭用于容納低溫氣態等離子體的齒間刷，刷頭具有用于排放低溫等離子體的至少一個側向開口。發生器(16)和涂藥器(18)均可構成手持式器械(10)的一部分，手持式器械擁有其自身的包含加壓氣體的氣囊(12)形式的氣體供應源以及其自身的電池(20)形式的電源。
文檔編號A46B11/00GK102771193SQ201080061666
公開日2012年11月7日 申請日期2010年11月11日 優先權日2009年11月17日
發明者C.J.德韋里, G.M.勞埃德, T.B.霍爾貝切 申請人:蘭德股份公司