Пристрій для діагностики каріозних уражень зубів за допомогою оптичного випромінення

Реферат: Пристрій для діагностики каріозних уражень зубів за допомогою оптичного випромінення містить оптоволоконний зонд з освітлювальним і приймальним каналами і електронну систему з дисплеєм. Як випромінювачів використовують "синій" і " червоний " світлодіоди, котрі підключені зустрічно-паралельно через калібратор до генератора двополярних меандрів, завдяки чому світлодіоди випромінюють у протифазі, фотоприймальний канал містить тільки один оптоволоконний "рукав" і один фотоприймач без світлофільтрів. Для отримання вихідного сигналу S використовується виділення із електричного сигналу перемінної та постійної складової, за допомогою яких утворюється калібрувальний та відносний інформаційний вихідний сигнал, котрий не залежить від впливу зовнішніх факторів і, в той же час, свідчить про наявність карієсу. UA 74188 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ КАРІОЗНИХ УРАЖЕНЬ ЗУБІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЕННЯ UA 74188 U UA 74188 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі зуболікарських вимірювальних приладів і може бути використана у діагностуванні карієсу. В патенті [1] запропоновано два методи детектування карієсу за допомогою оптичного випромінювання: люмінесценції та розсіювання. Обидва методи використовують порівняння вихідного електричного сигналу, утвореного монохроматичними компонентами оптичного випромінення з різними довжинами хвиль. Як найближчий аналог вибраний прилад з патенту [1], який заснований на використанні розсіюваного в зубі випромінення. Він складається з: оптоволокна з ввідними і вивідними "рукавами", двох джерел випромінення, світофільтрів, механічного модулятора випромінення, двох фотоприймачів, електронної системи, дисплея. Недоліками цього приладу є ускладнена система механічної модуляції, використання багатьох світлофільтрів, недосконала система обробки фотоелектричного сигналу, котрий залежить від нестабільності джерела випромінення, чутливості приймачів, положення оптичного зонда відносно зуба і оптичних параметрів зуба. В основу корисної моделі поставлена задача мінімізувати або позбавитися вищевказаних недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що: 1) застосовується електронна модуляція світла, замість механічної; 2) замість двох фотоприймачів з різними характеристиками використовується один, що зменшує залежність вихідного сигналу від нестабільності фотоприймального каскаду електронної системи; 3) запропонована така методика обробки сигналу і функціювання приладу, яка утворює вихідний сигнал у відносних одиницях: - автоматично компенсуючи часову нестабільність джерел випромінення і фотоприймача; - враховуючи індивідуальні оптичні особливості зубів пацієнта і відносну орієнтацію зонда. Запропонована корисна модель відрізняється від найближчого аналога тим, що як випромінювачі використовуються "синій" і " червоний " світлодіоди, котрі підключені зустрічнопаралельно через калібратор до генератора двополярних меандрів, завдяки чому світлодіоди випромінюють у протифазі, фотоприймальний канал містить тільки один оптоволоконний "рукав" і один фотоприймач без світлофільтрів, а для отримання вихідного сигналу S використовується виділення із електричного сигналу перемінної та постійної складової, за допомогою яких утворюється калібрувальний та відносний інформаційний вихідний сигнал, котрий не залежить від впливу зовнішніх факторів і, в той же час, свідчить про наявність карієсу. На фіг. 1 представлена структурно - функціональна схема приладу, а на фіг. 2 - епюри електричних сигналів. Генератор двополярних меандрів 4 (рис. 1) через схему початкової калібровки (12) подає по черзі прямокутні імпульси різної полярності на "синій" 1 і "червоний" 2 світлодіоди, які включені паралельно і назустріч один одному. В результаті кожний світлодіод спалахує через такт, утворюючи в загальному випадку модульоване з частотою f випромінення, яке містить "синю" і "червону" спектральні складові потоків Φ1 та Ф2 відповідно. Змішане синьо-червоне випромінення через вхідну апертуру потрапляє до освітлювального каналу оптоволокна 3 і після виходу з нього локально освітлює зуб 5. Після розсіювання в зубі інтенсивність спектрів випромінення на виході з нього змінюється. Причому, якщо інтенсивність червоного випромінення залишається незалежною від присутності чи відсутності карієсу, то інтенсивність синього випромінення при наявності карієсу, як це було доведено в [2], зменшується. Розсіяне зубом випромінення, яке вже містить в собі інформацію про стан зуба, за допомогою приймальної частини оптоволокна направляється до фотоприймача 6, де перетворюється в електричний сигнал. Після підсилення попереднім підсилювачем 7 і розділенням сигналу на перемінну і постійну складові за допомогою налаштованого на частоту f вузькосмугового 8 і низькочастотного 9 фільтрів у блоці 10 виконується ділення перемінної складової на постійну складову. В результаті на виході блока 10 формується відносне значення перемінного інформаційного сигналу. Надалі цей сигнал входить в пороговий пристрій, де за певним критерієм приймається рішення про стан зуба з виводом висновку на інформаційне табло. Як це випливає з формул для розрахунку амплітудних значень фотоелектричних сигналів від синього S1 і червоного S2 потоків на вході підсилювача 7, S1   OC    3    SПР     O1d, S 2   OC    3    SПР     O2d, де 1 UA 74188 U OC   - спектральний коефіцієнт пропускання оптичної системи, 3   - спектральний коефіцієнт розсіювання зуба, SПР   - спектральна чутливість приймача,  O1,  O2 - спектри випромінення синього і червоного світлодіодів, через різне значення 5 10 функцій під інтегралом сигнали S1 і S2 в загальному випадку неоднакові. Тому спочатку перед діагностикою треба вирівняти сигнали за допомогою калібратора 12, котрий це робить при наведенні оптоволоконного зонда на здорову ділянку досліджуваного зуба перерозподілом струмів живлення світлодіодів 1 і 2. Ознакою успіху калібровки є зникнення перемінного сигналу на виході 8 і відповідного сигналу на дисплеї 11. Закінчивши калібровку, можна починати сканувати зуб переміщенням оптоволоконного зонда по поверхні зуба. Поява перемінного сигналу, який перевищує визначену заздалегідь величину, свідчить про наявність карієсу і ступінь його розвитку. Важливо підкреслити, що завдяки застосуванню методики отримання вихідного сигналу за елементарним алгоритмом в блоці 10, якому відповідає математична операція S 15 20 25 S S , де SП - постійна складова сигналу, SМ - перемінна модуляційна складова сигналу, можливо суттєво знизити і навіть виключити шкідливий вплив різноманітних факторів на результати діагностики карієсу. Фіг. 2 надає уявлення про функції, які виконують окремі ланки функціонально - структурної схеми приладу. Літерами позначені епюри сигналів в точках схеми на фіг. 1 з аналогічними літерними позначеннями. 1. US 4,479,499 "METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING THE PRESENCE OF CARIES IN TEETH USING VISIBLE LIGHT", дата публікації 30.10.1984 2. Nature of light scattering in dental enamel and dentin at visible and near-infrared wavelengths." Applied optics 34, No. 7 1995, pp. 1278-85. Fried D., Glena R. E., Featherstone J. D., Seka W. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Пристрій для діагностики каріозних уражень зубів за допомогою оптичного випромінення, що містить оптоволоконний зонд з освітлювальним і приймальним каналами і електронну систему з дисплеєм, який відрізняється тим, що як випромінювачі використовуються "синій" і " червоний " світлодіоди, котрі підключені зустрічно-паралельно через калібратор до генератора двополярних меандрів, завдяки чому світлодіоди випромінюють у протифазі, фотоприймальний канал містить тільки один оптоволоконний "рукав" і один фотоприймач без світлофільтрів, а для отримання вихідного сигналу S використовується виділення із електричного сигналу перемінної та постійної складової, за допомогою яких утворюється калібрувальний та відносний інформаційний вихідний сигнал, котрий не залежить від впливу зовнішніх факторів і, в той же час, свідчить про наявність карієсу. 2 UA 74188 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3