用于光熱輻射測(cè)量和釋光測(cè)量的帶有集成光學(xué)系統(tǒng)的手持件技術(shù)方案

在此提供了一種用于在物體上執(zhí)行光熱測(cè)量的設(shè)備。可以作為一個(gè)手持件提供的該設(shè)備容納了若干光學(xué)部件，包括一個(gè)激光器、一個(gè)紅外檢測(cè)器、一個(gè)二向色分光鏡、以及用于激光束傳送到所測(cè)量樣本上，并從該所測(cè)量樣本收集光熱輻射的聚焦和光束引導(dǎo)光學(xué)器件。其中一些光學(xué)部件可以在直接附裝到用于內(nèi)部光學(xué)部件的被動(dòng)散熱的導(dǎo)熱頂端部分的光具座上提供。該手持件可以進(jìn)一步包括一個(gè)采樣光學(xué)元件和用于檢測(cè)釋光的一個(gè)光檢測(cè)器，以及用于在一次診斷程序期間獲得該物體的圖像的一個(gè)照相機(jī)。該設(shè)備可以用來(lái)掃描牙齒以便確定該牙齒的口腔衛(wèi)生狀態(tài)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】用于光熱輻射測(cè)量和釋光測(cè)量的帶有集成光學(xué)系統(tǒng)的手持件相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2010年5月13日提交的標(biāo)題為“用于光熱輻射測(cè)量和釋光測(cè)量的帶有集成光學(xué)系統(tǒng)的手持件(Handpiece with IntegratedOptical System forPhotothermal Radiometry and LuminescenceMeasurements)，，美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 61/334，436的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
技術(shù)介紹
本披露涉及在口腔衛(wèi)生保健中的檢測(cè)方法。由于氟化物的廣泛使用，齲齒的發(fā)病率已可觀地減少。然而，可以檢測(cè)并監(jiān)控在牙·釉質(zhì)、牙本質(zhì)、根面上或下面，或在牙齒修復(fù)的邊緣周?chē)脑缙诿摰V質(zhì)或小齲齒病變的非創(chuàng)傷性、非接觸的技術(shù)的發(fā)展對(duì)于該問(wèn)題的臨床處理是基本的。在牙科中，近期的科研目標(biāo)已是使用激光熒光檢測(cè)牙齒脫礦質(zhì)和齲齒(例如牙釉質(zhì)和/或牙根)、牙科沉積物、以及牙垢與病變深度和大小的定量分析、以及牙釉質(zhì)的礦物成分[M. L.辛亞娃、Ad. A.馬梅多夫、S. Yu.瓦希爾奇科、A. I.沃爾科娃和V. B.羅切諾夫，2003，“在牙科中的熒光診斷法”，激光物理學(xué)，14，No.8，2004，pp. 1132 - 1140]。這些原理已用來(lái)發(fā)展數(shù)種基于熒光的技術(shù)，例如QLFTM和DIAGNOdentTM診斷裝置。UV輻射(488nm)已用來(lái)檢查牙釉質(zhì)[蘇珊· M.海厄姆、尼爾·彭德、埃爾伯特 德·若斯蘭·德·容和菲利普·史密斯，2009。應(yīng)用物理學(xué)雜志105，102048，R.希伯斯特和R.保盧斯，Proc. SPIE 3593，141 (1999)]。該研究表明健康牙釉質(zhì)的自發(fā)體熒光峰值在533nm的波長(zhǎng)，而齲齒組織的自發(fā)體熒光紅移40nm。還表明雖然實(shí)際上齲齒區(qū)的吸收度在激勵(lì)波長(zhǎng)顯著更高，但齲齒區(qū)的自發(fā)體熒光亮度是低于健康牙釉質(zhì)的自發(fā)體熒光亮度的數(shù)量級(jí)。在牙釉質(zhì)脫礦質(zhì)或齲齒病變已發(fā)展時(shí)熒光的減少已有助于在與聲牙釉質(zhì)比較時(shí)提高齲齒病變的孔隙度。具有水的相關(guān)聯(lián)上升和病變的折射系數(shù)的降低，導(dǎo)致增加的散射與光路長(zhǎng)度、吸收和自發(fā)熒光體的減少[H.伯杰克哈根、F.松德斯特倫、B.安格瑪-曼森和H.萊德，瑞士鄧特.J. 6，1982]。在長(zhǎng)激勵(lì)波長(zhǎng)，齲洞的自發(fā)熒光體亮度可以比健康組織的自發(fā)熒光體亮度更高[R.希伯斯特等人]。對(duì)于640或655nm的激勵(lì)波長(zhǎng)，齲齒病變的完整(在大于680nm的波長(zhǎng))自發(fā)熒光體亮度可以近似地是大于健康牙釉質(zhì)的對(duì)應(yīng)完整自發(fā)熒光體亮度的一個(gè)數(shù)量級(jí)。具有帶有這些波長(zhǎng)的感應(yīng)熒光從來(lái)自細(xì)菌代謝物的熒光團(tuán)的激勵(lì)導(dǎo)致的某種指示。認(rèn)為這些熒光團(tuán)源于在一些細(xì)菌種類(lèi)中發(fā)現(xiàn)的卟啉[S.M.黑海姆等人]。更近來(lái)地，基于激光感應(yīng)熒光和光熱輻射的組合測(cè)量發(fā)展了新系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為在2006年7月18日提交的標(biāo)題為“使用紅外光熱輻射測(cè)量(PTR)和受調(diào)制激光釋光(LUM)診斷牙齒中的缺損的方法和設(shè)備(Method and Apparatus Using Infrared PhotothermalRadiometry(PTR)andModulated Laser Luminescence (LUM) for Diagnostics of Defectsin Teeth)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2007/0021670中所描述，在牙齒上檢查激光的釋光和光熱效應(yīng)(PTR-LUM)的The Canary Dental Caries Detection SystemTM商業(yè)上可得。該激光是非創(chuàng)傷性的，并可以檢測(cè)在齒面下的大小幾分之一毫米并直到五毫米的牙齒腐爛。當(dāng)激光脈沖在牙齒上聚焦時(shí)，牙齒產(chǎn)生并釋放熱。通過(guò)分析發(fā)射光和來(lái)自牙齒的熱特征，可以獲得包括牙釉質(zhì)的早期脫礦質(zhì)(病變)的信號(hào)的非常準(zhǔn)確的信息[尼克萊德斯，L，曼德里斯，A.，艾布拉姆斯，S. H.，“使用同時(shí)頻域紅外光熱輻射測(cè)量和激光釋光的新穎牙齒動(dòng)態(tài)深度輪廓測(cè)定法成像(Novel Dental Dynamic Depth ProfilometricImaging using SimultaneousFrequency Domain Infrared PhotothermalRadiometry and Laser Luminescence)，，，生物醫(yī)學(xué)光學(xué)雜志，2000年I月，第5卷，#1，31-39頁(yè)，瓊，R. J.，韓，C.，曼德里斯，A.，桑切斯，V.，艾布拉姆斯，S. H.，“在人的牙齒中的齲齒和人工表面病變中的非侵入的、非接觸的頻域光熱福射測(cè)量和釋光深度輪廓測(cè)定法(Non-intrusive, Non-contactingFrequency-Domain Photothermal Radiometry an (!Luminescence Depth Profilometry ofCarious and Artificial Sub-surfaceLesions in Human Teeth)，，,生物醫(yī)學(xué)光學(xué)雜志，2004年7-8月，9，#4，809-81，瓊，R. J.，海倫· A.，馬特維尼克· A.，曼德里斯，A.，艾布拉姆斯· S. H.，阿曼奇· B. T.，使用紅外光熱輻射測(cè)量和受調(diào)制釋光的牙釉質(zhì)和牙根齲齒的體外 檢測(cè)和量化(In vitro Detection and Quantification of Enameland Root Caries UsingInfrared Photothermal Radiometry and ModulatedLuminescence),生物醫(yī)學(xué)光學(xué)雜志 13(3),048803,2008] 0隨著病變生長(zhǎng)，具有信號(hào)的對(duì)應(yīng)變化。隨著補(bǔ)充礦質(zhì)進(jìn)展，信號(hào)反轉(zhuǎn)表明牙齒狀況的改善。通過(guò)改變信號(hào)的頻率，可以探測(cè)直到齒面下面5_。低頻信號(hào)可以穿透齒面下面的缺陷和病變。上述系統(tǒng)的一個(gè)顯著缺陷是典型地需要復(fù)雜且昂貴的光學(xué)傳送系統(tǒng)。此外，一些系統(tǒng)包括經(jīng)昂貴的纖維束裝置光學(xué)地連接到遠(yuǎn)程檢測(cè)器和激光源單元的手持件。這導(dǎo)致眾多缺陷，包括成本、復(fù)雜性和由于包覆纖維束的線纜重量的不方便性。專(zhuān)利技術(shù)概述在此提供了一種用于在樣本例如齒面上執(zhí)行光熱測(cè)量的設(shè)備。可以用一個(gè)手持件的形式提供的該設(shè)備容納了若干光學(xué)部件，包括一個(gè)激光器、一個(gè)紅外檢測(cè)器、一個(gè)二向色分光鏡、以及用于將激光束傳送到所測(cè)量樣本上并從該所測(cè)量樣本收集光熱輻射的聚焦和光束引導(dǎo)器件。這些光學(xué)部件中的一些可以在直接附裝到用于內(nèi)部光學(xué)部件的被動(dòng)散熱的導(dǎo)熱頂端部分的一個(gè)光具座上提供。該手持件可以包括一個(gè)光束采樣光學(xué)元件和用于檢測(cè)釋光的一個(gè)光檢測(cè)器，以及用于在一次測(cè)量期間獲得樣本的圖像的一個(gè)照相機(jī)。因此，在一個(gè)方面中，提供了一種用于從物體檢測(cè)光熱輻射的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)狹長(zhǎng)外殼；一個(gè)激光器，該激光器用于在該外殼內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)激光束；一個(gè)聚焦元件，該聚焦元件被定位以便將該激光束聚焦通過(guò)在該外殼的遠(yuǎn)端部分的一個(gè)孔徑并聚焦到該物體的一個(gè)表面上，并收集響應(yīng)于該激光束在該物體內(nèi)生成的光熱輻射；以及一個(gè)二向色分光鏡，該二向色分光鏡定位在該外殼內(nèi)，以便將該光熱福射從該激光束空間地分離；以及一個(gè)紅外檢測(cè)器，該紅外檢測(cè)器在該外殼內(nèi)提供以便檢測(cè)該光熱輻射。可以參考以下詳細(xì)說(shuō)明本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2010.05.13 US 61/334,4361.一種用于檢測(cè)來(lái)自物體的光熱輻射的設(shè)備，所述設(shè)備包括 一個(gè)狹長(zhǎng)外殼； 一個(gè)激光器，所述激光器用于在所述外殼內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)激光束； 一個(gè)聚焦元件，所述聚焦元件被定位以便將所述激光束聚焦通過(guò)在所述外殼的遠(yuǎn)端部分的一個(gè)孔徑并聚焦到所述物體的一個(gè)表面上，并收集響應(yīng)于所述激光束在所述物體內(nèi)生成的光熱輻射；以及 一個(gè)二向色分光鏡，所述二向色分光鏡定位在所述外殼內(nèi)，以便將所述光熱福射從所述激光束空間地分離；以及 一個(gè)紅外檢測(cè)器，所述紅外檢測(cè)器在所述外殼內(nèi)提供以便檢測(cè)所述光熱輻射。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中在所述外殼內(nèi)所述激光束的傳播軸與在所述外殼內(nèi)經(jīng)由所述激光束的光束路徑的一部分的所述光熱輻射的傳播軸基本上共線。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其中所述激光束包括適合于在所述物體內(nèi)生成釋光輻射的一個(gè)波長(zhǎng)，并且其中所述聚焦元件被配置成除所述光熱輻射之外還收集所述釋光輻射，所述設(shè)備進(jìn)一步包括 一個(gè)光學(xué)采樣元件，所述光學(xué)采樣元件在所述外殼內(nèi)提供，其中所述光學(xué)采樣元件被定位以便將已采樣釋光福射重定向； 一個(gè)濾光器，所述濾光器被定位以便傳輸所述已米樣釋光福射并排斥已散射激光功率；以及 一個(gè)光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器被定位以便檢測(cè)所述已采樣釋光輻射。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)采樣元件是拾取棱鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述二向色分光鏡被配置成反射所述激光束并傳輸所述光熱輻射。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述二向色分光鏡被進(jìn)一步配置成反射在所述物體內(nèi)生成并由所述聚焦元件收集的釋光輻射。7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述二向色分光鏡被配置成傳輸所述激光束并反射所述光熱輻射。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述二向色分光鏡被進(jìn)一步配置成傳輸在所述物體內(nèi)生成并由所述聚焦元件收集的釋光輻射。9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)光吸收元件，從而使得所述光熱輻射在遇到所述紅外檢測(cè)器之前遇到所述光吸收元件，并且其中所述光吸收元件被配置成傳輸所述光熱輻射并吸收剩余激光功率。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述光吸收元件被進(jìn)一步配置成吸收在所述物體內(nèi)生成并由所述聚焦元件收集的釋光輻射。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述光吸收元件包括一個(gè)長(zhǎng)通濾波器。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述長(zhǎng)通濾波器包括一個(gè)鍺窗口。13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述光吸收元件與所述二向色分光鏡集成在一起。14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述外殼的所述遠(yuǎn)端部分進(jìn)一步包括一個(gè)反射元件，所述反射元件用于在所述外殼內(nèi)沿基本上正交于所述激光束的傳播軸的方向?qū)⑺黾す馐獠康刂囟ㄏ颉?5.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述外殼的所述遠(yuǎn)端部分進(jìn)一步包括用于將所述物體成像的一個(gè)照相機(jī)。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述孔徑是一個(gè)第一孔徑，并且其中所述照相機(jī)被配置成通過(guò)鄰接所述第一孔徑的一個(gè)第二孔徑將所述物體成像。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述照相...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金索科·喬恩，安德里斯·曼德里斯，史蒂芬·阿布拉姆斯，安娜·馬特維延科，科恩斯瓦蘭·西瓦古魯納坦，喬希·錫爾弗敦，亞當(dāng)·海倫，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：昆特姆丹塔爾技術(shù)公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：