用于光热辐射测量和释光测量的带有集成光学系统的手持件技术方案

在此提供了一种用于在物体上执行光热测量的设备。可以作为一个手持件提供的该设备容纳了若干光学部件，包括一个激光器、一个红外检测器、一个二向色分光镜、以及用于激光束传送到所测量样本上，并从该所测量样本收集光热辐射的聚焦和光束引导光学器件。其中一些光学部件可以在直接附装到用于内部光学部件的被动散热的导热顶端部分的光具座上提供。该手持件可以进一步包括一个采样光学元件和用于检测释光的一个光检测器，以及用于在一次诊断程序期间获得该物体的图像的一个照相机。该设备可以用来扫描牙齿以便确定该牙齿的口腔卫生状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光热辐射测量和释光测量的带有集成光学系统的手持件相关申请的交叉引用本申请要求于2010年5月13日提交的标题为“用于光热辐射测量和释光测量的带有集成光学系统的手持件(Handpiece with IntegratedOptical System forPhotothermal Radiometry and LuminescenceMeasurements)，，美国临时申请 61/334，436的优先权，该申请的内容通过引用结合在此。
技术介绍
本披露涉及在口腔卫生保健中的检测方法。由于氟化物的广泛使用，龋齿的发病率已可观地减少。然而，可以检测并监控在牙·釉质、牙本质、根面上或下面，或在牙齿修复的边缘周围的早期脱矿质或小龋齿病变的非创伤性、非接触的技术的发展对于该问题的临床处理是基本的。在牙科中，近期的科研目标已是使用激光荧光检测牙齿脱矿质和龋齿(例如牙釉质和/或牙根)、牙科沉积物、以及牙垢与病变深度和大小的定量分析、以及牙釉质的矿物成分[M. L.辛亚娃、Ad. A.马梅多夫、S. Yu.瓦希尔奇科、A. I.沃尔科娃和V. B.罗切诺夫，2003，“在牙科中的荧光诊断法”，激光物理学，14，No.8，2004，pp. 1132 - 1140]。这些原理已用来发展数种基于荧光的技术，例如QLFTM和DIAGNOdentTM诊断装置。UV辐射(488nm)已用来检查牙釉质[苏珊· M.海厄姆、尼尔·彭德、埃尔伯特 德·若斯兰·德·容和菲利普·史密斯，2009。应用物理学杂志105，102048，R.希伯斯特和R.保卢斯，Proc. SPIE 3593，141 (1999)]。该研究表明健康牙釉质的自发体荧光峰值在533nm的波长，而龋齿组织的自发体荧光红移40nm。还表明虽然实际上龋齿区的吸收度在激励波长显著更高，但龋齿区的自发体荧光亮度是低于健康牙釉质的自发体荧光亮度的数量级。在牙釉质脱矿质或龋齿病变已发展时荧光的减少已有助于在与声牙釉质比较时提高龋齿病变的孔隙度。具有水的相关联上升和病变的折射系数的降低，导致增加的散射与光路长度、吸收和自发荧光体的减少[H.伯杰克哈根、F.松德斯特伦、B.安格玛-曼森和H.莱德，瑞士邓特.J. 6，1982]。在长激励波长，龋洞的自发荧光体亮度可以比健康组织的自发荧光体亮度更高[R.希伯斯特等人]。对于640或655nm的激励波长，龋齿病变的完整(在大于680nm的波长)自发荧光体亮度可以近似地是大于健康牙釉质的对应完整自发荧光体亮度的一个数量级。具有带有这些波长的感应荧光从来自细菌代谢物的荧光团的激励导致的某种指示。认为这些荧光团源于在一些细菌种类中发现的卟啉[S.M.黑海姆等人]。更近来地，基于激光感应荧光和光热辐射的组合测量发展了新系统。该系统作为在2006年7月18日提交的标题为“使用红外光热辐射测量(PTR)和受调制激光释光(LUM)诊断牙齿中的缺损的方法和设备(Method and Apparatus Using Infrared PhotothermalRadiometry(PTR)andModulated Laser Luminescence (LUM) for Diagnostics of Defectsin Teeth)”的美国专利申请No. 2007/0021670中所描述，在牙齿上检查激光的释光和光热效应(PTR-LUM)的The Canary Dental Caries Detection SystemTM商业上可得。该激光是非创伤性的，并可以检测在齿面下的大小几分之一毫米并直到五毫米的牙齿腐烂。当激光脉冲在牙齿上聚焦时，牙齿产生并释放热。通过分析发射光和来自牙齿的热特征，可以获得包括牙釉质的早期脱矿质(病变)的信号的非常准确的信息[尼克莱德斯，L，曼德里斯，A.，艾布拉姆斯，S. H.，“使用同时频域红外光热辐射测量和激光释光的新颖牙齿动态深度轮廓测定法成像(Novel Dental Dynamic Depth ProfilometricImaging using SimultaneousFrequency Domain Infrared PhotothermalRadiometry and Laser Luminescence)，，，生物医学光学杂志，2000年I月，第5卷，#1，31-39页，琼，R. J.，韩，C.，曼德里斯，A.，桑切斯，V.，艾布拉姆斯，S. H.，“在人的牙齿中的龋齿和人工表面病变中的非侵入的、非接触的频域光热福射测量和释光深度轮廓测定法(Non-intrusive, Non-contactingFrequency-Domain Photothermal Radiometry an (!Luminescence Depth Profilometry ofCarious and Artificial Sub-surfaceLesions in Human Teeth)，，,生物医学光学杂志，2004年7-8月，9，#4，809-81，琼，R. J.，海伦· A.，马特维尼克· A.，曼德里斯，A.，艾布拉姆斯· S. H.，阿曼奇· B. T.，使用红外光热辐射测量和受调制释光的牙釉质和牙根龋齿的体外 检测和量化(In vitro Detection and Quantification of Enameland Root Caries UsingInfrared Photothermal Radiometry and ModulatedLuminescence),生物医学光学杂志 13(3),048803,2008] 0随着病变生长，具有信号的对应变化。随着补充矿质进展，信号反转表明牙齿状况的改善。通过改变信号的频率，可以探测直到齿面下面5_。低频信号可以穿透齿面下面的缺陷和病变。上述系统的一个显著缺陷是典型地需要复杂且昂贵的光学传送系统。此外，一些系统包括经昂贵的纤维束装置光学地连接到远程检测器和激光源单元的手持件。这导致众多缺陷，包括成本、复杂性和由于包覆纤维束的线缆重量的不方便性。专利技术概述在此提供了一种用于在样本例如齿面上执行光热测量的设备。可以用一个手持件的形式提供的该设备容纳了若干光学部件，包括一个激光器、一个红外检测器、一个二向色分光镜、以及用于将激光束传送到所测量样本上并从该所测量样本收集光热辐射的聚焦和光束引导器件。这些光学部件中的一些可以在直接附装到用于内部光学部件的被动散热的导热顶端部分的一个光具座上提供。该手持件可以包括一个光束采样光学元件和用于检测释光的一个光检测器，以及用于在一次测量期间获得样本的图像的一个照相机。因此，在一个方面中，提供了一种用于从物体检测光热辐射的设备，该设备包括一个狭长外壳；一个激光器，该激光器用于在该外壳内产生一个激光束；一个聚焦元件，该聚焦元件被定位以便将该激光束聚焦通过在该外壳的远端部分的一个孔径并聚焦到该物体的一个表面上，并收集响应于该激光束在该物体内生成的光热辐射；以及一个二向色分光镜，该二向色分光镜定位在该外壳内，以便将该光热福射从该激光束空间地分离；以及一个红外检测器，该红外检测器在该外壳内提供以便检测该光热辐射。可以参考以下详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.13 US 61/334,4361.一种用于检测来自物体的光热辐射的设备，所述设备包括 一个狭长外壳； 一个激光器，所述激光器用于在所述外壳内产生一个激光束； 一个聚焦元件，所述聚焦元件被定位以便将所述激光束聚焦通过在所述外壳的远端部分的一个孔径并聚焦到所述物体的一个表面上，并收集响应于所述激光束在所述物体内生成的光热辐射；以及 一个二向色分光镜，所述二向色分光镜定位在所述外壳内，以便将所述光热福射从所述激光束空间地分离；以及 一个红外检测器，所述红外检测器在所述外壳内提供以便检测所述光热辐射。2.根据权利要求I所述的设备，其中在所述外壳内所述激光束的传播轴与在所述外壳内经由所述激光束的光束路径的一部分的所述光热辐射的传播轴基本上共线。3.根据权利要求I或2所述的设备，其中所述激光束包括适合于在所述物体内生成释光辐射的一个波长，并且其中所述聚焦元件被配置成除所述光热辐射之外还收集所述释光辐射，所述设备进一步包括 一个光学采样元件，所述光学采样元件在所述外壳内提供，其中所述光学采样元件被定位以便将已采样释光福射重定向； 一个滤光器，所述滤光器被定位以便传输所述已米样释光福射并排斥已散射激光功率；以及 一个光检测器，所述光检测器被定位以便检测所述已采样释光辐射。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述光学采样元件是拾取棱镜。5.根据权利要求I至4中任意一项所述的设备，其中所述二向色分光镜被配置成反射所述激光束并传输所述光热辐射。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述二向色分光镜被进一步配置成反射在所述物体内生成并由所述聚焦元件收集的释光辐射。7.根据权利要求I至4中任意一项所述的设备，其中所述二向色分光镜被配置成传输所述激光束并反射所述光热辐射。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述二向色分光镜被进一步配置成传输在所述物体内生成并由所述聚焦元件收集的释光辐射。9.根据权利要求I至8中任意一项所述的设备，进一步包括一个光吸收元件，从而使得所述光热辐射在遇到所述红外检测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传输所述光热辐射并吸收剩余激光功率。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述光吸收元件被进一步配置成吸收在所述物体内生成并由所述聚焦元件收集的释光辐射。11.根据权利要求9所述的设备，其中所述光吸收元件包括一个长通滤波器。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述长通滤波器包括一个锗窗口。13.根据权利要求9至12中任意一项所述的设备，其中所述光吸收元件与所述二向色分光镜集成在一起。14.根据权利要求I至13中任意一项所述的设备，其中所述外壳的所述远端部分进一步包括一个反射元件，所述反射元件用于在所述外壳内沿基本上正交于所述激光束的传播轴的方向将所述激光束外部地重定向。15.根据权利要求I至14中任意一项所述的设备，其中所述外壳的所述远端部分进一步包括用于将所述物体成像的一个照相机。16.根据权利要求15所述的设备，其中所述孔径是一个第一孔径，并且其中所述照相机被配置成通过邻接所述第一孔径的一个第二孔径将所述物体成像。17.根据权利要求15所述的设备，其中所述照相...

【专利技术属性】
技术研发人员：金索科·乔恩，安德里斯·曼德里斯，史蒂芬·阿布拉姆斯，安娜·马特维延科，科恩斯瓦兰·西瓦古鲁纳坦，乔希·锡尔弗敦，亚当·海伦，
申请(专利权)人：昆特姆丹塔尔技术公司，
类型：
国别省市：