分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置

摘要

本公开提出一种分辨牙菌斑和牙结石的方法，适用于装置，上述方法包括：通过蓝光二极管发射蓝光以照射口腔中的牙齿，其中上述蓝光用以产生位于上述牙齿上牙菌斑和牙结石的自体荧光；通过图像传感器图像感测上述牙菌斑和上述牙结石的上述自体荧光；以及通过处理器根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

说明书

技术领域

本公开一般涉及分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置，且更加具体地说系有关于一种利用牙齿上牙菌斑和牙结石的自体荧光分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置。

背景技术

龋齿或牙周病被认为是由牙菌斑及牙结石中存在的细菌所引起的感染性疾病。去除牙菌斑及牙结石对于口腔健康非常重要。

然而，在口腔护理中，牙菌斑及牙结石不容易由肉眼识别。传统上会使用牙菌斑显示剂以区别牙菌斑与牙结石，但过程琐碎且检测后需费时清洗被染色的部分，如何使牙科医师乃至于一般大众进行口腔护理时，能够及时、方便、快速掌握牙菌斑及牙结石部位成为现今欲解决之课题。因此，需要一种分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置，以帮助检测牙菌斑和/或牙结石。

发明内容

以下公开的内容仅为示例性的，且不意指以任何方式加以限制。除所述说明方面、实施方式和特征之外，透过参照附图和下述具体实施方式，其他方面、实施方式和特征也将显而易见。即，以下公开的内容被提供以介绍概念、重点、益处及本文所描述新颖且非显而易见的技术优势。所选择，非所有的，实施例将进一步详细描述如下。因此，以下公开的内容并不意旨在所要求保护主题的必要特征，也不意旨在决定所要求保护主题的范围中使用。

因此，本发明之主要目的即在于提供一种分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置，以帮助检测牙菌斑和/或牙结石。

本公开提出一种分辨牙菌斑和牙结石的方法，适用于装置，上述方法包括：通过蓝光二极管发射蓝光以照射口腔中的牙齿，其中上述蓝光用以产生位于上述牙齿上牙菌斑和牙结石的自体荧光；通过图像传感器图像感测上述牙菌斑和上述牙结石的上述自体荧光；以及通过处理器根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

在一些实施例中，上述蓝光二极管以时间周期发射具有相同波长带的上述蓝光，且上述蓝光二极管在上述时间周期中系以调变波形的光源输出功率发射上述蓝光。

在一些实施例中，根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位的步骤还包括：通过上述处理器根据在上述时间周期内上述牙结石的第一自体荧光发光周期及上述牙菌斑的第二自体荧光发光周期分辨位于上述牙菌斑部位和上述牙结石部位。

在一些实施例中，上述调变波形系三角波形。

在一些实施例中，上述蓝光二极管系发射包括在370纳米(nm)至430纳米范围内波长带的蓝光。

本公开提出一种分辨牙菌斑和牙结石的装置，包括：蓝光二极管，发射蓝光以照射口腔中的牙齿，其中上述蓝光用以产生来自上述牙齿上牙菌斑和牙结石的自体荧光；图像传感器，图像感测上述牙菌斑和上述牙结石的上述自体荧光；以及处理器，耦接至上述图像传感器，用以根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

附图说明

图1是显示根据本公开实施例中以一检测装置检测牙齿的工作示意图。

图2是以一方式表示根据本发明实施例所述的检测装置之简化功能方块图。

图3是显示根据本公开实施例所述的动态调整荧光成像的方法之流程图。

图4是依据本公开之一实施例所述的蓝光二极管的输出功率的瓦数调变之示意图。

图5是依据本公开之一实施例所述的牙菌斑和牙结石自体荧光的强度之示意图。

图6是依据本公开之一实施例所述的牙菌斑和牙结石自体荧光的强度之示意图。

图7A～7B依据本公开之一实施例所述的牙菌斑和牙结石部位之示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图对本公开的各方面进行更充分的描述。然而，本公开可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本公开所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本公开周全且完整，并且本公开将给本领域技术人员充分地传达本公开的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本公开的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本公开的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本公开的多个方面之外，本公开的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可透过申请专利范围的一或多个组件具体化本文所公开的任何方面。

词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本公开的任何方面或本文描述为“示例性”的设计不一定被解释为优选于或优于本公开或设计的其他方面。此外，相同的数字在所有若干图标中指示相同的组件，且除非在描述中另有指定，冠词“一”和“上述”包含复数的参考。

可以理解，当组件被称为被“连接”或“耦接”至另一组件时，该组件可被直接地连接到或耦接至另一组件或者可存在中间组件。相反地，当该组件被称为被“直接连接”或“直接耦接”至到另一组件时，则不存在中间组件。用于描述组件之间的关系的其他词语应以类似方式被解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等方式)。

图1是显示根据本公开一实施例中以检测装置120检测牙齿110的工作示意图。在图1中，检测装置120可至少包括蓝光二极管122、图像传感器124以及可整合至检测装置120内部之一处理器(图未显示)。

在一些实施例中，蓝光二极管122可以在通电时发出包括波长带范围处于370至430纳米(nm)内的蓝光，以照射口腔中的牙齿110。更详细地说明，当使用上述波长带范围的入射蓝光照射牙齿110时，牙齿110上之牙菌斑和牙结石会发出自体荧光(autofluorescence)。

图像传感器124用以图像感测上述牙菌斑和上述牙结石发出的自体荧光。在一实施例中，图像传感器124可为单点式的光侦测器(photodetector)或是数组形式的感光组件(例如，感光耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。单点式的光侦测器可直接对单一像素进行分析，而数组形式的感光组件可通过图像处理方法将各个帧中属同样区域的像素进行分析。

处理器可耦接至图像传感器124，用以接收图像传感器124所感测牙菌斑和牙结石发出的自体荧光结果，根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿110的牙菌斑部位和牙结石部位。

检测装置120可使用网络150连接至电子装置130，以传送处理器所分辨的包括牙菌斑部位和牙结石部位之影像至电子装置130。示例性电子装置可以包括桌面计算机、笔记本电脑、智能型手机、个人数字助理(PDA)、平板计算机或任何其他具有显示屏幕之装置。用户可透过电子装置130观察影像中位于牙齿110上的牙菌斑部位和牙结石部位。网络150可提供有线和/或无线网络。网络150也可包括局域网络(Local Area Network，LAN)(例如，内部网络)、无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)或Wi-Fi网络、第三代(3G)或第四代(4G)移动电信网络、广域网(Wide Area Network，WAN)、因特网(Internet)、蓝牙或其任何适当的组合。

在所示的实施例中，检测装置120系与发光二极管122被整合至单一装置中。被整合至单一装置中检测装置120可与检测装置120分开。须注意的是，检测装置120可为一般的电子设备，像是牙镜等设备。虽然第1图之检测装置120系以牙镜表示，但本领域技术人员应可理解本发明并不局限于此。

图2是以一方式表示根据本发明实施例所述的检测装置200之简化功能方块图。如图2所示，检测装置200可以是第1图中的检测装置120。

在图2中，检测装置200可包括输入装置202、输出装置204、蓝光二极管206、图像传感器208、控制电路212及收发器220。控制电路212可包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)214及内存216。

检测装置200可利用输入装置202，(例如，按钮)接收用户输入讯号；也可由输出装置204输出影像。而蓝光二极管206可在通电时发出包括波长带范围处于370至430纳米(nm)内的光。在另一实施例中，蓝光二极管206可以发出波长为405纳米(nm)的蓝光。其中波长为405纳米(nm)的蓝光可有效地产生来自正常牙齿组织和异常牙齿组织之间可检测到的自体荧光发射。

图像传感器208用于对口腔进行图像感测，并将口腔的感测影像传送至中央处理器214，供中央处理器214根据感测影像中的自体荧光分辨位于口腔中牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

内存216可储存程序代码218。控制电路212在内存216中透过中央处理器214执行程序代码218，并以此控制在检测装置200中所进行之作业。收发器220在此用作接收及发送无线讯号，将接收之讯号送往控制电路212，以及以无线/有线方式输出控制电路212所产生之讯号。

图3是显示根据本公开一实施例所述的动态调整荧光成像的方法300之流程图。此方法可执行于如图1所示之检测装置120的处理器中。

在步骤S305中，检测装置之一蓝光二极管发射蓝光以照射口腔中的牙齿，其中上述蓝光用以产生位于上述牙齿上牙菌斑和牙结石的自体荧光。在一实施例中，蓝光二极管系发射包括在370纳米(nm)至430纳米范围内波长带的蓝光。在另一实施例中，上述蓝光二极管以一时间周期发射具有相同波长带的蓝光，且上述蓝光二极管在上述时间周期中系以调变波形的光源输出功率发射上述蓝光。

接着，在步骤S310中，检测装置之一图像传感器图像感测上述牙菌斑和上述牙结石的上述自体荧光。在步骤S315中，检测装置之一处理器根据上述自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

下方将详细说明在步骤S315中处理器如何根据牙菌斑和牙结石的自体荧光分辨位于上述牙齿的牙菌斑部位和牙结石部位。

在此实施例中，假设蓝光二极管系发射系发出波长为395纳米(nm)的蓝光。而处理器可以对蓝光二极管的输出功率进行调整以决定蓝光二极管所发出蓝光的亮度。图4是依据本公开一实施例所述的蓝光二极管的输出功率的瓦数调变之示意图。如图所示，处理器控制蓝光二极管在一时间周期中以一固定的调变时间间隔增加/减弱蓝光二极管输出功率的瓦数。在一实施例中，调变时间间隔长度的下限必须大于图像传感器的曝光时间，上限并无特别限制，可视需求及实际输出效果做调整，故本公开并不局限于此。在又一实施例中，调变时间间隔近似于图像传感器之曝光时间的整数倍数可达到更佳的效果。

在此实施例中，蓝光二极管的输出功率由41.8毫瓦(mW)作为起始值。处理器将于固定的调变时间间隔增加约15.5mW的输出功率，直到151.1mW为止。接着，处理器于固定时间间隔减少约15.5mW，直到41.8mW为止。蓝光二极管的输出功率于下一时间周期则可依照此方式循环输出。此外，图4是采用100毫秒(ms)的调变时间间隔及33毫秒的图像传感器曝光时间。因此，在一时间周期(例如，1.4秒)中，光源输出功率呈现三角波形。

在一些实施例中，光源输出功率可呈现梯形波形、锯齿波形或正弦波形，因此本发明并不局限于图4所示之实施方式。

接着，处理器可分析图像传感器图像感测到牙菌斑和牙结石自体荧光的强度。由于在牙菌斑进展至牙结石的过程中，发出红色自体荧光的菌类(例如，革兰氏阴性菌)浓度会越来越高，因此牙菌斑和牙结石自体荧光的强度变化将如图5所示。

更进一步说明，处理器可将发光强度35设为零点，以得到图6。值得注意的是，尽管在图6中系以发光强度35设为零点作为例子，但在一些实施例中，处理器可从发光强度25～45中选取任一值作为零点，因此本发明并不局限于图6所示之实施方式。如图6所示，可明显观察到牙菌斑与牙结石有显著不同的发光周期变化。处理器可根据在上述时间周期内牙结石的第一自体荧光发光周期610及牙菌斑的第二自体荧光发光周期620分辨牙菌斑部位和牙结石部位。

举例来说，在时间为0～0.35秒内，由于牙结石的自体荧光能先被侦测到，故处理器可在上述时间内判断出牙结石的部位。如图7A所示，处理器在时间为0～0.35秒内可根据自体荧光的部位判断此部位即为牙结石部位710。而从时间0.35秒开始(即，蓝光的亮度高于一临界值时)，牙菌斑的自体荧光才开始得以侦测到。如图7B所示，处理器根据在时间为0.35～1.05秒内牙齿上所出现的自体荧光的部位判断此部位即为牙菌斑部位720。

值得注意的是，尽管蓝光二极管之波长在图4中系以395纳米(nm)作为例子，但本发明不应被限制于此。类似地，图5及图6的牙菌斑和牙结石自体荧光的强度可能依不同组件(蓝光二极管、图像传感器)的设定而改变，因此本发明并不局限于图5～6所示之实施方式。

如上所述，本公开之分辨牙菌斑和牙结石的方法及装置系根据牙菌斑和牙结石的自体荧光周期分辨出牙菌斑部位和牙结石部位，以达成帮助检测牙菌斑和/或牙结石区域之目的。

此外，在上述示例性装置中，尽管上述方法已在使用一系列步骤或方框之流程图的基础上描述，但本发明不局限于这些步骤的顺序，并且一些步骤可不同于其余步骤的顺序执行或其余步骤可同时进行。

此外，中央处理器214也可执行程序代码218以呈现上述实施例所述的动作和步骤，或其它在说明书中内容之描述。

以上实施例使用多种角度描述。显然这里的教示可以多种方式呈现，而在范例中公开之任何特定架构或功能仅为一代表性之状况。根据本文之教示，任何本领域技术人员应理解在本文呈现之内容可独立利用其他某种型式或综合多种型式作不同呈现。举例说明，可遵照前文中提到任何方式利用某种装置或某种方法实现。装置之实施或一种方式的执行可用任何其他架构、或功能性、又或架构及功能性来实现在前文所讨论的一种或多种型式上。

本领域技术人员将了解讯息及信号可用多种不同科技及技巧展现。举例，在以上描述所有可能引用到之数据、指令、命令、讯息、信号、位、符号、以及芯片(chip)可以伏特、电流、电磁波、磁场或磁粒、光场或光粒、或以上任何组合所呈现。

本领域技术人员更会了解在此描述各种说明性之逻辑区块、模块、处理器、装置、电路、以及演算步骤与以上所公开之各种情况可用的电子硬件(例如用来源编码或其他技术设计之数字实施、模拟实施、或两者之组合)、各种形式之程序或与指示作为链接之设计码(在内文中为方便而称作“软件”或“软件模块”)、或两者之组合。为清楚说明此硬件及软件间之可互换性，多种具描述性之组件、方块、模块、电路及步骤在以上之描述大致上以其功能性为主。不论此功能以硬件或软件型式呈现，将视加注在整体系统上之特定应用及设计限制而定。本领域技术人员可为每一特定应用将描述之功能以各种不同方法作实现，但此实现之决策不应被解读为偏离本文所公开之范围。

此外，多种各种说明性之逻辑区块、模块、及电路以及在此所公开之各种情况可实施在集成电路(Integrated Circuit，IC)、存取终端、存取点；或由集成电路、存取终端、存取点执行。集成电路可由一般用途处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、特定应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程闸列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散闸(discrete gate)或晶体管逻辑(transistor logic)、离散硬件组件、电子组件、光学组件、机械组件、或任何以上之组合之设计以完成在此文内描述之功能；并可能执行存在于集成电路内、集成电路外、或两者皆有之执行码或指令。一般用途处理器可能是微处理器，但也可能是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器可由计算机设备之组合所构成，例如：数字信号处理器(DSP)及一微电脑之组合、多组微电脑、一组至多组微电脑以及一数字信号处理器核心、或任何其他类似之配置。

在此所公开程序之任何具体顺序或分层的步骤纯为一举例之方式。基于设计上之偏好，必须了解到程序上之任何具体顺序或分层的步骤可在此文件所公开的范围内被重新安排。伴随的方法权利要求以一示例顺序呈现出各种步骤之组件，也因此不应被此所展示之特定顺序或阶层所限制。

虽然本公开已以实施范例公开如上，然其并非用以限定本案，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本公开之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本案之保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

【符号说明】

110 牙齿

120 检测装置

122 发光二极管

124 图像传感器

130 电子装置

150 网络

200 检测装置

202 输入装置

204 输出装置

206 蓝光二极管

208 图像传感器

212 控制电路

214 中央处理器

216 内存

218 程序代码

220 收发器

300 方法

S305、S310、S315 步骤

610 第一自体荧光发光周期

620 第二自体荧光发光周期

710 牙结石部位

720 牙菌斑部位