在口腔中具有很多细菌和其它微生物。尽管微生物的存在不表示不 健康状态，但是如果不注意这些微生物的话，那么将会带来多种不希望 的影响，包括口腔疾病和美容受损。牙齿变色、龋齿形成、牙周炎和牙 齿掉落都是可能的后果。
口腔细菌在牙齿和其它组织的表面上形成蚀斑、无色粘膜，并且这 些蚀斑形成细菌产生毒素。随着时间的推移，蚀斑开始与其它材料结合 并且硬化成粗糙的疏松沉积结石。最后的结果是表现为牙龈肿胀、出血 和牙龈纤维膨大的牙龈发炎(牙龈炎)。另外，蚀斑和结石的生长可导 致牙龈移离牙齿，在牙齿和牙龈之间形成细菌可滋生的空穴。细菌毒素 还可牙龈组织甚至导致骨质疏松。
这样，牙周牙龈疾病和早期龋齿的防止和治疗需要在口腔的所有区 域内有效杀灭细菌或者抑制生长。特别是，在牙龈组织和齿根表面的接 合部内以及在牙釉质表面下杀灭细菌是重要的，并且利用常规装置来实 现是困难的。
在市场上可获得到的、用于防止牙周疾病的牙刷、牙膏、漱口液和 /或包含化学抗菌剂的口腔冲洗器的应用仅是部分成功的。另外，在组 织损伤开始后，常规的治疗对于改变结果是无效的。
另外，口腔可存在多种其它病症，可是或者可不是细菌生长的直接 结果，包括舌病、唾腺和小舌下腺管发炎、受损神经、口腔疼痛、喉咙 痛/扁桃腺炎、牙齿超敏和牙齿脱色。这些和其它病症可受益于一种新 的口腔治疗方式。
这样，在本领域中需要一种改进的口腔治疗，其能够有效地杀灭和 /或抑制微生物、有助于改变细菌破坏性影响和/或提供在口腔中或者口 腔周围或者与口腔相关的病症的治疗。

本发明提供了在口腔中、通过口腔或者口腔周围治疗组织的方法和 设备。本发明还包括用于在口腔中进行光照治疗的发光的口腔应用器。
在一个方面，本发明提供一种口腔光照治疗应用器，该口腔光照治 疗应用器具有尺寸和形状适于至少部分地安装在使用者口腔内的主 体，所述主体包括至少一个能够用光线治疗辐射照射口腔一部分的辐射 发射元件。该应用器可在口腔内以多个不同的频带发射辐射，和/或照 射多个区域。
在本发明的另一个方面，口腔应用器可与口腔的至少一部分的形状 相符。例如，口腔应用器主体可是顺从的以有助于与口腔的至少一部分 形状相符和/或适于在使用者的牙齿和牙龈之间定位。
该口腔应用器可包括多个基本上使在至少一个波长范围内的光线 治疗辐射透过的硬毛。在一个实施例中，硬毛可用作与辐射发射器光耦 合的波导以接收和传播来自于辐射发射器的辐射。硬毛也可用于根据硬 毛增大的形状和/或设置在硬毛中的用于散射辐射的分散剂来散射光 线。另外，硬毛可具有能够在硬毛不与口腔表面接触的情况下阻止光传 送到口腔的光折射性能。
在本发明的另一个方面，口腔应用器可包括用于主要将辐射输送到 除牙齿以外的组织的光学元件。例如，在口腔应用器包括硬毛的情况 下，辐射可在不与硬毛平行的方向上被发射。
在其它方面，本发明提供通过利用具有至少一个所选择的波长部分 的辐射照射受者口腔的至少一部分以产生生物刺激效果的生物刺激方 法。例如，生物刺激效果可在被照射部分中提高血液和淋巴微循环、刺 激牙髓中的血液循环、提高局部巨噬细胞活性、提高纤维原细胞、造骨 细胞和成牙质细胞增殖、杀死在口腔中的至少一种细菌、真菌和病毒、 使得口腔pH值正常化、在受者的血液微循环系统内杀死病毒、导致所选 择的新陈代谢血液部分的光诱发破坏、减少牙龈出血、减小牙齿超敏、 减小牙齿和喉咙疼痛、导致牙周和骨再生、植入连接、保留牙釉质、防 止龋齿、齿根管杀菌、防止发炎和防止牙周疾病和治愈。在另一个实施 例中，辐射的多个疗程被管理以达到所选择的总辐射剂量，从而提供生 物刺激。
在一个相关的方面中，通过在多个疗程中利用1mW/cm2至10mW/cm2 的范围中的辐射功率照射口腔以在被照射的组织中沉积在1焦耳/平方 厘米至1000焦耳/平方厘米的范围内的辐射剂量，最好在10焦耳/平方厘 米至100焦耳/平方厘米的范围内的辐射剂量来达到生物刺激效果。每一 个可持续10秒至1000秒或者如果需要的话可更长的疗程可被重复直至 总治疗辐射剂量，例如在X焦耳/平方厘米至X焦耳/平方厘米的范围内的 总辐射剂量，最好在X焦耳/平方厘米至X焦耳/平方厘米的范围内的总辐 射剂量被沉积在口腔组织中。
在另一个方面，生物刺激辐射主要针对口腔中的软组织，例如面部 组织。在一些实施例中，口腔被照射以将辐射剂量沉积在具有皮肤病或 者美容病症的面部皮肤下，诸如痤疮。
在另一个方面，本发明提供一种牙齿治疗方法，该牙齿冶疗方法包 括将无毒生色团施加到口腔并且在一个疗程中将低辐射剂量输送到生 色团。辐射可具有在无毒生色团的吸收带中的波长并且剂量可低于生色 团正常响应的功率密度。在随后的疗程中，重复施加辐射的步骤直至生 色团被刺激。生色团最好是牙齿增白剂和增亮剂和/或杀菌剂，在一个 实施例中，牙齿增白剂和增亮剂和/或杀菌剂以生色团位于其上的膜的 形式被施加。作为一个附加步骤，热和/或附加生色团可被施加到口腔。
在本发明的另一个方面中，利用在被内生光敏剂吸收的频谱中的光 辐射直接使得口腔光褪色。最好，内生生色团是存在于牙质中的牙斑。
根据下面参照附图的详细描述可以进一步理解本发明，下面对附图 进行简要说明。

根据下面参照附图的详细描述可以进一步理解本发明，在附图中：
图1示出了本发明的发光牙刷；
图2A示出了本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图2B是图2A中所示的实施例的另一个图；
图3示出了本发明的发光口含件；
图4示出了本发明的发光口含件的另一个实施例；
图5示出了本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图6示出了具有传热元件的发光牙刷的另一个实施例；
图7示出了具有加热器的发光牙刷的另一个实施例；
图8示出了具有传热头框的发光牙刷的另一个实施例；
图9示出了在一个方向上引导辐射的发光牙刷的另一个实施例；
图10示出了在不同方向上引导辐射的图9的发光牙刷；
图11示出了在不同方向上引导辐射的图9的发光牙刷；
图11A示出了本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图12示出了能够在多于一个方向上引导辐射的本发明的发光牙 刷；
图13示出了能够在多个方向上引导辐射的本发明的发光牙刷；
图14示出了图13的发光牙刷的另一个实施例；
图15示出了图13的发光牙刷的另一个实施例；
图16示出了图13的发光牙刷的另一个实施例；
图17示出了图13的发光牙刷的另一个实施例；
图18示出了能够在舌部引导辐射的本发明的发光口含件的另一个 实施例；
图19示出了能够定位在牙齿和脸颊之间的本发明的发光口含件的 另一个实施例；
图20示出了能够将辐射输送到口腔底面的本发明的发光口含件的 另一个实施例；
图20A示出了具有光学元件的本发明的发光口含件；
图21示出了具有有源光学硬毛的本发明的发光牙刷；
图22示出了本发明的有源光学硬毛；
图23示出了本发明的有源光学硬毛的另一个实施例；
图24示出了本发明的有源光学硬毛的另一个实施例；
图25示出了本发明的有源光学硬毛的另一个实施例；
图26示出了本发明的有源光学硬毛的另一个实施例；
图27A示出了具有传感器和控制器的本发明的发光牙刷的另一个实 施例；
图27B是图27A的发光牙刷的另一个图；
图28示出了具有振动机构的本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图29示出了本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图30示出了具有发电装置的本发明的发光牙刷的另一个实施例；
图31示出了反射率对波长的图表；
图32是光耦合剂的图表；
图33是光进入牙齿结构的示意图；
图34示出了辐射进入牙釉质、牙质和牙髓；
图35是在照射前和后的反射率对波长的图表；
图36是不同外观光学密度对波长的图表；
图37示出了与本发明的发光的口腔用具结合使用的牙齿增白带；以 及
图38示出了本发明的发光的口腔用具的另一个实施例。

本发明涉及用于照射使用者口腔以在口腔中、通过口腔或者口腔周 围治疗病症的发光的口腔用具。本发明的口腔用具例如可包括发光牙 刷、发光口含件或者其它各种类型的适于插入口腔中的发光探头。
参见图1、2A和2B，本发明所涉及的发光牙刷(LETB)10的一个实 施例包括具有硬毛14的头部分(刷头)12，或光能的其它输送系统，以 及握持部分16。头部分最好包括至少一个光辐射源18并且还可随意地包 括其它零件，诸如高反射表面20和传感器22。光辐射源也可被安装在握 持部分中。
虽然在某些实施例中，头部分12和握持部分16可随意地被形成为一 个单元，但是在其它实施例中，握持部分和主体部分是以可移除和可更 换的方式彼此接合的以便于清洁和/或更换。握持部分16可包括电源 32，(诸如电池)，以及控制开关34和随意的控制电子。图2B示出了包 含可保护内部部件的框架38的头部分12的更详细图，并且所述框架38可 随意地由热传导材料构成，诸如金属、陶瓷、蓝宝石、高导热性复合材 料(诸如具有碳纤维的塑料)，以便于提供从光源18与外部环境之间的 热传输。头部分12还可包含硬毛14和用于从电源32向光辐射源18供电的 引线39。
如下面更详细地描述的，辐射源18可为以单频带宽度产生辐射的独 立源或者以多个截然不同的频带宽度产生辐射的独立源。或者，辐射源 18可包括多个光源，例如，发光二极管(LED)的矩阵或阵列，以相似 或不同的频带宽度产生辐射。辐射源可为多波段光源，诸如多色LED。 在一些实施例中，辐射源可为宽频带源(诸如灯)，并且可随意地与用 于在一个或多个期望频带宽度中选择辐射的一个或多个滤光器相连 接。
图3示出了发光口含件(LEMP)24，所述发光口含件24包括具有光 辐射源18的主体部分26。如所示的，主体部分26的尺寸被制定并构成得 可至少部分地适放在使用者的口腔中。另外，主体包括被构成得与使用 者口腔的至少一部分一致的表面。在一个实施例中，发光口含件可包括 构成得用于布置得与牙齿(包括门牙、前磨齿和/或磨牙)28相对的表 面。所述表面也可被构成得与牙齿和口腔壁之间的口腔部分相吻合。表 面可与之适配的其它主体部分包括使用者的舌、使用者的嘴顶部(硬腭 和/或软腭)，和/或口腔底部(例如，使用者的舌下部)。
口含件24最好可包括允许使用者抓住所述口含件的柄30，并且可包 括电源(诸如电池)，以及控制开关。在一个实施例中，柄还包括用于 输送或从口腔中去除物质的路径31。例如，路径31可提供空气的入口和 /或出口、处理剂和/或药物的输送，以及水的排出。
图4示出了包含两个限定了通常为“U”形主体部分的基本平行的耙 27的发光口含件24的另一个实施例。每个耙27最好都具有至少一个光辐 射源18，最好具有多个光辐射源18，当主体被放置在使用者口腔中时所 述光辐射源用于照射脸颊和面部组织。各种其它形状也是可用的，所述 形状包括例如，以与运动形嘴部防护装置相似的方式围绕使用者牙齿两 侧的口含件。光辐射源可被设置在所述口含件的内侧上以便于对牙齿和 牙龈提供光照治疗辐射或者光辐射源可朝向外部设置以便于对脸颊和 面部组织进行光照治疗。
设置在本发明的发光的口腔装置中的光辐射源可最好包括能够在 大约280nm-100000nm的范围内以大约1-50000mW/cm2范围内的功率密度 和1mW-10W的总功率下进行电磁辐射的多种辐射源。一种优选辐射源是 LED或在1-20个不同波长下发射的LED-矩阵辐照器。用于口腔装置的辐 射源最好是小型、高效、低成本的并且可提供所需波长和功率。在一个 优选实施例中，所述辐射源的输出频谱最好应在大约280nm-12000nm的 范围内并且具有大约10mW-1W范围内的功率。在整个申请中术语“光” 和“辐射”可互通使用，从而涵盖光线疗法中可使用的光辐射的整个光 谱范围，例如，大约280nm-100000nm的范围，并且不局限于可见光谱。 所述辐射源的尺寸最好应足够小以便于封装于口腔装置中并且可充分 地由电池充电至少1到15分钟。
在一个实施例中，光辐射源是包含发光二极管(LED)和LED变体(诸 如边缘发射LED(EELED)、表面发射LED(SELED)或高亮度LED(HBLED)) 的固态发光装置(SSL)。LED可基于不同材料的，诸如AlInGaN/AlN(从 285nm发射)、SiC、AlInGaN、GaAs、AlGaAs、GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、 BaN、InBaN、AlGaInP(在NIR和IR中发射)，等。LED还包括有机LED， 所述有机LED由作为活性材料的聚合物构成并且具有广发射光谱。辐射 源可为LED，诸如LED压模成型、具有透明限制区域的LED、光子学晶体 结构、或谐振腔发光二极管(RCLED)。
其它可行性包括超发光二极管(SLD)或最好可提供广发射光谱源 的LED。另外，也可使用激光器二极管(LD)、波导管激光器二极管 (WGLD)、以及垂直腔表面发射激光(VCSEL)。用于LED的相同材料可 用于二极管激光器。其它可行性包括具有激光器二极管泵浦的纤维激光 器(FL)。具有来自于LD、LED或电流/电压源的电或光泵的荧光固态光 源(FLS)也可作为辐射源。FLS可为具有电泵的有机纤维。
诸如白炽灯、荧光灯、微卤化物灯或其它适合的灯等的灯也可用于 本发明。灯可提供用于白色、红色、NIR和IR辐射的辐射源。对于5-100 微米的范围来说，可使用量子串级激光器(QCL)或远红外发光二极管。 本领域中普通技术人员应理解的是，取决于尺寸、功率要求、要求的处 理状况以及其组合，各种辐射源可为光学装置提供所需的光辐射。
LED、激光器二极管、或显微镜用灯可产生高达高于所产生的光能 20倍的热能。为了调节不合需要的废热，发光的口腔装置可包括热传输 和/或冷却机构。例如，示例性发光牙刷的头部分12可至少部分地由用 于消散辐射源所产生的热量的热传导材料制成。例如，参照图2B，头部 分12可包括头框架38，所述头框架38是用具有高导热性和/或良好热容 量的材料构成的，并且于辐射源18热连接以便于从中吸取热量。该框架 可延伸到头的外表面，在牙刷的使用期间可接触唾液或组织。本领域中 普通技术人员应理解的是，多种材料可提供所需的热传输，诸如包含 铝、铜或其合金的金属、陶瓷和复合材料，诸如具有高导热性成分的塑 料(诸如碳纤维)。在一个实施例中，通过从框架到与发光牙刷或发光 口含件相接触的相邻组织和/或唾液热传输使得热量被去除。该热量可 用于口腔组织和/或涂覆于一部分口腔组织上的膏体的温和加热，以提 供辅助或增强的治疗作用。
在本发明的另一个方面中，热量可沿发光牙刷的头部分被传输到柄 部分并且消散到周围环境中(例如，操作者的手中)。图5示意性地示 出了本发明一个实施例的发光牙刷，所述发光牙刷具有头部分12、柄部 分16、以及包含在头部分中的至少一个辐射源18。例如由具有高导热性 的材料构成的细长元件形状的热传输元件19(例如，热管)在一端处与 辐射源热连接而在另一端处与一部分柄热连接以便于向所述柄传输所 述源产生的热量。热传输元件与之相连接柄的部分可随意地具有波纹表 面，以促进向周围环境中(例如，使用者的手中)的热传输。
参照图6，在另一个实施例中，本发明技术所涉及的光照治疗口腔 装置可包括热传输元件70，热传输元件70向其中可储存相转移材料的容 器72传输辐射源产生的热量。所述相转移材料，例如冰、蜡、或其它适 合材料吸收热量，从而改变其状态，例如从液相改变为气相或者从固相 改变为液相，从而消散热量。所述相转移材料最好具有大约30到50℃范 围内的熔化或蒸发温度。
尽管上述热传输元件的示例是参考发光牙刷作出的，但是本领域中 普通技术人员应理解的是，所述热传输元件可用在本发明的任何口腔装 置中。具体地，这些热传输元件可用于储存热量或将来自于发光口含件 中的辐射源中的热量传输到相邻组织、柄和/或周围环境中。
在一些实施例中，发光的口腔装置可包括用于在例如对于目标部分 进行光照治疗辐射时加热口腔中所述目标部分的加热器。温热疗法在一 些治疗方式中是有用的并且当与光照治疗相组合时提供附加效应或共 生效应。图7示出了布置在本发明一个实施例所涉及的发光牙刷的头部 分12中的电加热器40，为了促进从加热器向相邻组织中的热传输，头框 架38可具有图8中所示的波纹形状。
在一些实施例中，由辐射源提供热量。在本发明的一个方面中，加 热器40是不同于产生光照治疗辐射的辐射源(例如辐射源18)的辐射 源。在另一个方面中，可用与用于提供光照治疗辐射的相同辐射源提供 热量。例如，在这样的实施例中，辐射源可产生广频带辐射，或在两个 或多个频带宽度下辐射，以使得至少一个频带宽度适用于加热口腔组 织。或者，可使用多个辐射源，其中至少一个辐射源提供适合波长范围 内的辐射以便于深度加热组织。示例性深度加热辐射包括具有约0.38到 0.6微米范围内或约0.8到100微米范围内的辐射。本领域中普通技术人 员应理解的是，多种电加热器或非电加热器可与本发明的口腔装置结合 使用。
取决于期望的治疗方式，从本发明的口腔装置中输送的光辐射可被 选择性地指引到口腔的不同区域。图9到16示意性地示出了用于选择性 地治疗不同组织区域的本发明技术所涉及的发光牙刷的各种实施例。图 9示出了单向性实施例，其中由辐射源产生的光辐射通过硬毛本身基本 被引导到作为正与组织相接触的大量硬毛的相同区域中。在使用中，辐 射将主要朝向硬组织(例如，使用者的牙齿)被引导。另外，图10示出 了这样一个实施例，其中光辐射被引导到远离硬毛的方向，以便于主要 照射软组织，诸如脸部组织，例如，脸颊内部的组织。图11示出了本发 明所涉及的发光牙刷的另一个实施例，所述发光牙刷具有用于将来自于 装置前面(例如，沿基本垂直于硬毛的方向)的光能辐射引导到使用者 光腔的选择部分中的光源。该实施例尤其适用于选择性地照射使用者咽 喉区域的软组织。
在本发明的一个方面中，至少一部分辐射沿不同于朝向牙齿的硬组 织的方向被发射。这可由本发明的发光牙刷通过沿除围绕硬毛或其延伸 部分的周围部分限定的横截面区域表示的方向以外的方向发射辐射而 实现。图11A示出了具有硬毛14的发光牙刷的头部分12。如所示的，硬 毛的周围部分限定了可从硬毛处向外延伸以形成柱84的区域82。最好， 由发光牙刷发射的用于主要治疗软组织的光辐射不会横穿柱84。
在另一个实施例中，光辐射可从同一个口腔装置中沿多个方向被引 导(如各个图中由方向箭头5所示的)。例如，本发明的发光牙刷可包 括两组LED，如图12中所示的，以使得一组可沿基本平行于硬毛的方向 照射，而另一组可沿相反方向照射。图13示出了离开图12装置的辐射的 方向。
图14示出了具有从装置的任意一侧离开的辐射的另一个多方向性 发光牙刷(硬毛沿纸面方向)。图15示出了朝向前端引导并且沿硬毛方 向的辐射。最后，图16示出了三个方向上的实施例，而图17示出了五个 方向上的发光牙刷(前侧、两侧、顶部和底部)。
多方向性发光的口腔装置的示意性示例同样适用于本发明的发光 口含件。如图3和图4中所示的，光辐射可从发光口含件24的主体部分26 中朝向口腔中或口腔周围的各种结构或组织类型被引导。图18示出了被 设计得用于将辐射引导到舌周围的发光口含件。该实施例适用于治疗舌 的疾病，诸如过度细菌生长。在另一个实施例中，发光口含件可被设计 得用于治疗牙齿、牙龈、和/或脸颊组织。在该实施例中，朝向脸颊(口 腔壁)、牙龈、和/或牙齿组织选择性地引导光能。在另一个实施例中， 如图20中所示的，来自于发光口含件的光辐射可朝向舌下面的软组织或 口腔的其它部分被引导，以便于支撑例如口腔药物或维他命输送。药物 或维他命23可以液体形式例如通过开口31被输送到粘膜中，同时光源18 将辐射引导到药物和粘膜上。该辐射可被选择得用于增加粘膜的渗透性 以便于增强药物的摄取和渗透于口腔组织中。或者，另外，所述辐射可 激活所述药物以获得更好的治疗效果。可在医师的诊室或在家中使用这 样一种药物输送方法。
可以多种方式控制发射光辐射所沿的方向。在一个实施例中，可如 此设置光辐射源18，即，使得辐射产生朝向目标组织的传播。这可通过 将光辐射源布置在口腔装置的表面处或附近并且将所述表面布置得连 接于目标组织而实现。在另一个实施例中，光学元件，例如反射或折射 元件可于辐射源相连接以便于选择性地引导由所述源发射出的辐射。所 述光学元件可包括，例如，可转动的镜子、棱镜、和/或扩散器，所述 光学元件朝向目标组织引导光辐射。例如，参照图20A，本发明一个实 施例所涉及的发光牙刷10可包括随意地于可转动的镜子11相连接的辐 射源18，所述可转动的镜子11沿多个硬毛14引导源18所发射出的辐射， 如箭头5a所指示的，或者沿基本于硬毛相反的方向引导源18所发射出的 辐射，如箭头5b所指示的。
除提供单个或多方向光辐射以外，本发明的口腔装置还可提供单个 或多波段的光辐射。例如，一些治疗方式可要求单波长波段，诸如单蓝 颜色(400-430nm的中央波长)、单绿颜色(540-560nm的中央波长)、 单红颜色(620-635nm，660的中央波长)、或NIR单色(800-810nm的中 央波长)。或者，可使用这些或其它不同波长波段的组合，包括两个、 三个、或多个不同的光辐射波段。例如，两个独立的波长波段可用于更 有效地治疗相同的症状或治疗两种不同的症状。
可以多种方式获得多种不同的波长波段。在本发明的一个方面中， 广波段辐射源于光学元件结合使用以过滤出不合需要的波长。例如，滤 光器可从广谱中去除除频谱的蓝色和红色部分以外的所有波长。在本发 明的另一个方面中，使用多个辐射源可获得多个不同的波段，每个辐射 源都提供期望波段中的光辐射。在另一个方面中，可使用产生多个不同 波段的一个辐射源。作为示例，单个LED可用于产生两个或多个不同的 波长波段。辐射能量的荧光转换可用于产生辅助波长。作为另一个示 例，二极管泵送纤维激光器可用于产生两个波长，一个对应于泵送纤维 的二极管激光器，而另一个对应于纤维激光器波长。
在该口腔用具的一些实施例中，最好可改变波长波段。这可由本发 明的发光牙刷通过使用可移除的头部分而实现。每个头部分都可包括产 生不同波长的光线的辐射源。因此使用者可通过在可移除的头部分中进 行选择而选择期望的波长波段。或者，所述头部分可包括广波段光源并 且可移除的头部分可包括用于隔离期望的波长波段的滤光器。
如上所述的，本发明的发光牙刷的各个实施例都包括用于执行以下 功能的硬毛，所述功能包括(但不局限于)硬组织和软组织的机械清洁、 按摩、血液循环活化作用、软组织的挤压以提供光穿透作用、以及改进 的光传输。例如，作为本发明发光牙刷的头部分12的部分切除侧视图的 图21示出了与头部分12相连接的多个硬毛14，所述头部分12最好由基本 透明的材料构成以便于在由辐射源18所产生的至少一个频带宽度内辐 射。另外，硬毛14最好可有助于引导光能和/或有助于光辐射传输到组 织中，最好具有最小化损失。在将辐射源所产生的能量耦合于口腔组织 中时提供最小化损失增强了辐射源的使用效率并且使得与操作本发明 的发光牙刷和口含件相关的成本最小化。
图22示出了硬毛，在下文中称之为“活性硬毛”，所述硬毛具有 由透明材料形成的细长主体48，所述细长主体48在近端49处与辐射源18 (诸如LED或二极管激光器)相啮合、衬底50、光反射元件52。硬毛与 辐射源18通过光胶水或其它适合机构的直接光耦合有利地增强了辐射 与硬毛的耦合，这可用作用于将辐射传输到其远端62以便于输送到使用 者口腔中的波导。光反射元件52(例如，镜子)将沿与硬毛不同的方向 发射的光线引导到硬毛中，从而增强硬毛与光源的光耦合。例如，反射 元件52可用于将来自于LED的边缘发射辐射耦合于硬毛中。在一个实施 例中，衬底50和光学元件52借助于其高反射表面引导光能。这种设计有 利地使得从LED中的光线萃取以及其输送到口腔组织最大化。
在一个实施例中，每个硬毛都可随意地连接于辐射源18，而在另一 个实施例中，每个硬毛都可连接于独立LED。例如，每个硬毛都可基本 与独立辐射源18互相对准(图22)。为了有助于所述啮合，硬毛14可早 期近端49处被形成得用于接收辐射源18的发射表面。
在一些实施例中，硬毛14用作用于将辐射从辐射源引导到使用者口 腔中的一部分的波导。例如，图23示意性地示出了具有高折射性芯部54 和低折射性覆层56的硬毛。光辐射通过芯部54被引导并且被覆层56吸 收。当光能到达敞开的硬毛尖端58时，解除辐射。本实施例允许辐射被 引导到与硬毛尖端58相接触的组织。为了进一步帮助光辐射向组织的传 输，可使得硬毛尖端的折射系数与目标组织的折射系数相配。例如，由 于空气折射系数与硬毛折射系数之间的差异，硬毛14可通过内反射主要 吸收光辐射。只有当硬毛接触组织时，才解除光辐射量方面的增加。
在本发明的一些实施例中，硬毛的形状被构成得可控制选择点处辐 射的泄漏。例如，图24示出了光学环形式的硬毛14的另一个实施例。环 的两端都与光辐射源18相连接。除完全扰乱或几乎完全内反射效应允许 光线泄漏的弯曲处的光线以外，光线通常被吸收在所述环中。所述弯曲 可被布置在目标组织区域中以输送光辐射。所述硬毛还增强了装置的视 力保护特征，这是由于硬毛可确保光线仅在选定部分处发射，例如，仅 在与口腔组织相接触的部分处发射。当关注视力保护时，允许通过完全 内反射于与之接触的组织中进行光线萃取的这样一种活化硬毛尤其可 用于高功率发光牙刷。因此本发明的发光牙刷可包括由上述硬毛形成的 一束硬毛。
所述硬毛可具有有助于控制光辐射泄漏的其它形状。图25示出了允 许在具有最大曲率的点处的光线泄漏60的螺旋硬毛。图26示出了从基底 向具有受控顶锥角的较小尖部62延伸的圆锥类型硬毛。当辐射射线从基 底朝向尖部横贯硬毛时，在硬毛与周围环境的分界面处的其入射角增 加，因此在诸如点60a、60b、60c、和60d的某些点处，辐射从硬毛中泄 漏。
在另一个实施例中，最好以分散的方式释放光能并且通过掺杂硬毛 或提高辐射源的发射光谱而减少热点的形成。例如，硬毛可包括分散于 其中的荧光材料，当受到光辐射时所述荧光材料将发荧光。或者，可使 用产生激光的材料(诸如染料)掺杂硬毛。
基于针对硬毛所述的构思，本发明的发光口含件的主体也可被设计 得允许辐射的可控泄漏或分散。例如，光线可被包含在除选择点外的口 含件主体内和/或可包括光线分散材料。
本发明的口腔用具还可包括用于监控口腔内的治疗和/或诊断条件 的传感器。图27A和图27B分别示出了包含一个或多个荧光检测组件42的 诊断发光牙刷的牙刷头的切开侧视图和底视图。每个组件最好都包含可 连接于电子检测系统的滤光器和感光微芯片。所述检测组件检测到的荧 光信号可提供有关于牙周中细菌浓度、硬组织(龋损伤)、唾液或霉菌 病的信息以及有关于增白和增亮的信息。可使用另一种荧光信号进行包 含癌症的不同粘膜病的早期诊断。在一个实施例中，口腔用具可包括用 于根据荧光信号为使用者指示何时治疗已完成或条件已检测的信号机 构。在另一个实施例中，在本发明的LETB或LEMP中可包含反射计。例如， 通过LED的光学感应电流可用于反射光检测。在另一个实施例中，可使 用分离的LED和光电探测器测量不同波长下的反射。可使用反射进行龋 齿、硬组织的增白和增亮和/或黏膜疾病的诊断。在其它实施例中来自 于LETB或LEMP的光线可用于前齿的龋齿诊断。约450到约800nm范围内的 波长可用于此目的。
传感器也可为使用者提供各种其它信息，诸如，感测并告知使用者 治疗期何时完成、口腔用具何时被适当地布置、口腔用具何时与组织相 接触、和/或处理区域中的温度是否升高到预定水平以上。传感器也可 与控制器结合使用以提供治疗期的自动反馈控制。在一个例证性实施例 中，控制器与诊断传感器相连接以便于根据来自于传感器的信号控制辐 射源。在另一个任意实施例中，控制器可与传感器相组合以便于仅当口 腔用具与组织相接触时发出辐射。
图27A和图27B示出了设置在本发明发光牙刷中的控制器43。本领域 中普通技术人员应该理解的是，可使用诸如微型开关、微控制器和其它 模拟或数字装置等各种控制器以调节发光的口腔用具的各种零件和治 疗参数。
在另一个实施例中，本发明的口腔用具可包括用于辅助治疗的各种 零件。例如，发光牙刷或发光口含件可包括振动机构，诸如机械或超声 振动器，用于辅助机械清洗。图28示出了具有机械振动器44的发光牙 刷。振动器所产生的振动不仅可用于更好的牙齿清洗而且还可用于增强 光线疗法。例如，所述振动可增加光线透入到软组织中和/或增加在细 胞和/或细菌上的光线治疗效果。所述增强的一种机构是对于光线治疗 的更好的氧输送。图29示出了具有用于形成电场、磁场、化学体现、和 /或低水平非失速同位素辐射的辅助组件46的发光牙刷。组件46可为带 电元件、磁体、化学容器、同位素容器等。
在另一个实施例中，本发明可包括用于更有效地将辐射输送到组织 的反射表面。当辐射被输送到目标区域时，一些辐射可由组织表面反 射，导致流失辐射。为了节约该反射的能量，本发明的口腔用具可包括 高反射表面，所述高反射表面将至少一部分反射的辐射返回给组织。例 如，图1中所示的发光牙刷包括用于增强辐射输送效率的反射表面20。 发光口含件的组织面对表面也可相似地为反射性的。
本发明的口腔用具可包括用于驱动光源和/或其它组件的电源32 (图28)，所述电源32可包括一次性电池、可充电电池和/或与电容器 相结合的太阳能电池。或者，动力可部分地或完全来自于口腔用具的移 动。例如，图30示出了具有以可移动的方式设置在绕组35中的磁棒33的 发光牙刷。在刷牙期间发光牙刷的前后移动可产生用于供应电源、其它 组件和/或可充电电池的电需求的电能。
本发明技术所涉及的口腔用具可用于单式或复式治疗程序，例如， 持续数周或一个月的每天两次。本发明的口腔用具可与多种处理剂(诸 如生色团和光耦合器)结合使用，以提高效率。这些试剂可为包括用于 涂覆到口腔和口腔用具(诸如发光牙刷或发光口含件)上的处理剂的口 腔用具系统一部分。在一个实施例中，处理剂以膏体、膜、液体漱口水、 喷雾或其组合的形式被涂覆于口腔。
生色团(或光敏剂)用作用于增强微生物的光力杀灭和光热力杀灭 以及牙齿增白增亮的处理剂。生色团包括固有光受体，所述固有光受体 诱发和/或增强链式光化反应，导致组织中氧化氮、纯态氧和其它根的 产生。优选的生色团包括无毒的那些(即，可在不用特殊光线的情况在 细菌或组织上没有反应的浓度下被提供的那些生色团)。用在本发明中 的示例性外生生色团包括染料：亚甲蓝、靛青绿、ALA-增育细胞的卟啉 感应器-、矿物光催化剂和光敏剂：TiO2、毫微粒、球壳状碳分子、管状 结构的烯(tubulene)、碳黑以及其它相似的处理剂。
在口腔和周围组织中还存在内生生色团。当受到它们吸收波段中光 辐射时这些生色团自然产生与上述外生种类相似的根产品的物质。示例 性内生生色团包括紫菜碱类原卟啉、粪卟啉、以及锌原卟啉。用于卟啉 的吸收波段包括蓝光，对于更小的程度来说，包括绿光和红光。其它内 在生色团包括细胞色素，诸如细胞促生剂(cytogem)、细胞卟啉 (cytoporphyrin)、胆红素和分子氧。
本发明可使用的另一种处理剂是光耦合剂。这些成分通过减少组织 表面处的光线散射量提供了增加的光进入底层组织的能力。示例性光耦 合剂包括甘油；葡萄糖；丙二醇；聚乙二醇；聚乙二醇；x-射线对比剂 (trazograph-60、trazograph-76、Verografin-60、Verografin-76、 以及Hypaque-60)；蛋白质(血色素、白蛋白)；以及其组合。光耦合 剂也可与诸如乙醇和水等添加剂结合使用(例如，乙醇、甘油和水)。 图31示出了在通过点滴针对兔眼在进行活体内葡萄糖分配时所测量的 巩膜组织的反向散射的明显减少(透光度的增加)。由于齿龈组织的相 似结构，在牙齿清洁的程序中使用包含光耦合剂的牙膏可在几分钟(2-3 分钟)内相同的光耦合。在图32中示出了一些耦合剂、它们的折射率以 及pH值。从图32中可看出的是，一些光耦合剂的使用，除散射的有效减 小之外，还可将规格化口腔中的pH(6.5-6.9)因此使得齿龈和牙床的 肿胀最小化。
其它处理剂还可包括减感剂(例如，柠檬酸钠和硝酸钾)；胶凝剂 (例如，氯化钠和甘油)，胶粘粘结材料(例如，CARBOPPOL 974NF)； 以及传统牙膏。还可将用于稳定或调节口腔内pH水平的材料增加为处理 剂。
本发明的口腔用具可用于在口腔中和周围的多种光中发荧光治疗 和光照治疗。这些治疗基于输送具有功率密度在1至10000mW/cm2的范围 中的280至3000纳米之间的光能而产生的并且被统称为生物刺激的几种 生理现象。在一个优选实施例中，利用1焦耳/平方厘米至1000焦耳/平 方厘米的范围内的能量流实施生物刺激，在更优选的实施例中，能量流 的范围为10焦耳/平方厘米至100焦耳/平方厘米。
生物刺激例如可包括由于内生卟啉、生色团和组织分子氧吸收光导 致增大牙龈、舌部、唾腺和唾腺管、扁桃腺、声带、嘴唇、脸颊、口周 面部皮肤和其它组织的血液和淋巴微循环。光吸收可产生光刺激一氧化 氮(NO)，一氧化氮(NO)使得血管和/或淋巴管扩张并且还可导致Ca2+ 存储在细胞线粒体中以及在脉管平滑肌细胞中刺激依赖Ca2+的ATP酶，导 致光衰减交感血管收缩神经活性。这些过程刺激组织排泄功能；内皮细 胞和内皮白细胞增殖潜能；以及有助于口腔上皮细胞、牙龈组织、神经 组织、皮肤胶原质和其它组织的再生的新毛细网的形成。另外，光治疗 和加热结合作用还可刺激上述组织和腺的血液和淋巴微循环。
其它效果包括由于通过牙釉质和牙质的波导光传播导致光集中在 牙髓中而刺激牙髓中的血液微循环以及导致钙离子从牙髓通过蛋白质 流到牙釉质的流量相应增大，这有助于钙离子充填氢氧磷灰石结构中的 空隙。
生物刺激还可包括增大局部(口腔和周围组织)巨噬细胞活性以及 促进纤维原细胞、造骨细胞和成牙质细胞增殖。这可导致上皮细胞、胶 原质、神经组织和硬牙齿组织再生。另一个重要的优点可是杀死细菌、 真菌和病毒。该效果是由于光作用在内生卟啉、分子氧、合并的外生染 料、矿物光敏剂和/或矿物光催化剂上造成的。
另一个希望的效果是由于细菌活度减小和口腔损伤(口腔炎)治愈 而导致口腔pH正常，这导致口腔组织肿胀和渗透压力减小。
所述的系统化有益(生物刺激)效果也可通过血液和淋巴照射改善 免疫活性。特别是，生物刺激可提高血液和淋巴巨噬细胞的免疫活性， 产生过氧化物和一氧化氮；红细胞膜弹性以及淋巴细胞增殖活性。其它 整体效果可包括人类生理周期规律的光诱发控制。
本发明的口腔用具可用于多种其它光照治疗，包括利用光辐射直接 照射口腔区域。发光牙刷和发光口含件可用于照射口腔中的硬和/或软 组织，带有或者没有附加处理步骤，诸如加热、振动和施加治疗剂，诸 如生色团和光耦合剂。
在一个实施例中，发光牙刷和/或发光口含件可通过照射硬和/或软 口腔组织处理牙质问题，诸如牙龈出血、牙齿超敏性、牙齿疼痛、骨问 题、牙釉质劣化、龋齿、根管发炎和牙周问题。治疗可包括直接照射问 题区域，在一些情况下利用加热或者生色团进行辅助治疗。
作为本发明的另一个特征，口腔用具可使用多个不同的波段作为治 疗的部分，这是由于在一些情况下多个波段可提供较大的整体效果。例 如，尽管蓝光对卟啉刺激很有效时，但由于血液吸收和生理组织对光的 散射而导致蓝光渗透深度不高。通过将蓝光和其它的波段结合(诸如绿 光和红光)，绿光和红光可更容易渗透组织但刺激卟啉的效果差，可使 得整体治疗更有效。多个波段也可用于刺激不同的物质和从几个源产生 生物刺激。在一个实施例中，蓝光和绿光可用于刺激卟啉(400-430纳 米)而红光(例如630纳米)和/或NIR(例如1060纳米或者1268纳米) 可用于光刺激分子氧。在一些情况下，依赖提供协同效应的几种治疗可 带来更有效的整体治疗。
本发明的口腔用具还具有一个优点，这是由于它们可以低剂量重复 使用。不同于很少次数执行的高功率治疗，本发明可用作日常个人护理 方式的一部分。结果是有效提供治疗的总剂量，但不需要看医生或者牙 医的时间和金钱。
因此，本发明的口腔用具所提供的光照治疗可为多种异常症状和疾 病提供恢复和/或预防。特别是，这里所用的术语“光照治疗”包括对 异常症状的治疗和使用者生理的改善。这样有益的改善还可包括健康和 美容改善，如下面描述的：
牙科
减少牙龈出血。牙龈出血通常是由上皮细胞和其它相关组织的增殖 不足导致的。本发明口腔用具可提供光照射和缓慢加热以增加纤维原细 胞增殖，导致有助于阻止牙龈出血的上皮细胞、胶原质和其它相关组织 再生。光接受体包括内生卟啉、生色团和分子氧，因此以1-1000mW/cm2 的功率密度和以对应于卟啉、生色团和分子氧的波长的0.06-30焦耳/ 平方厘米的日剂量照射口腔黏液和下面组织是优选的。蓝光(400-430 纳米)对于卟啉刺激是很有效的；绿光(540-580纳米)和红光(600 -650纳米)也能够刺激卟啉。特别是，可以下列波长刺激粪卟啉：402±20 (在最大≈480消失)、4950±20、540±30(在最大≈17消失)、580±30 (在最大≈6消失)、623±20纳米；对于生色团：在414±20(在最大≈70 消失)下的细胞促生剂(cytogem)(cytochromoxidase的弥补性基团)、 439±20(在最大≈117消失)、446±20(在最大≈10消失)、534±20(在 最大≈11消失)、598±20(在最大≈16消失)、635±20纳米(在最大≈9 消失)，以及在415±20(在最大≈160消失)的细胞卟啉(cytoporphyrin)、 520±20(在最大≈9消失)、560±20(消失≈21)、580±20(在最大≈11 消失)、617±20、646±20纳米(在最大≈1消失)。在细菌中发现的细胞 卟啉(cytoporphyrin)是对光是很敏感的。包含在细菌和真菌中的原 卟啉(Protoporphyrin)IX可在下列波长下被刺激：410±20(在最大 ≈270消失)、540±20(在最大≈15消失)、556±20(在最大≈15消失)、 600±20(在最大≈6消失)、631±20(在最大≈5消失)。
分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和 1268±20nm下被光刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中由 加热器提供达到43℃的适当高温也是希望的以在血液和淋巴微循环中 产生协同效应。
牙齿超敏性的减小。牙齿敏感通常是由饮料和/或唾液成分导致的 渗透压力造成流体通过牙质管朝向牙齿中的神经末梢移动加快引起 的。牙齿超敏取决于由口腔液体pH值低导致暂时或者永久牙釉质矿化降 低造成的牙釉质疏松。对于酸性的口腔液体pH(4.0-5.0)，牙釉质渗 透率增大3-4倍。因此，牙釉质光诱发再次矿化的方法有助于牙齿超敏 的减小。杀死细菌由于pH正常化和低齿龈肿胀以及施加在超敏牙齿成分 上的低的渗透压力也能够导致牙齿超敏的减小。因此，以1-1000mW/cm2 的功率密度和以对应于卟啉、生色团和分子氧的波长的0.06-30焦耳/ 平方厘米的日剂量照射牙齿表面是优选的。蓝光(400-430纳米)对于 细菌卟啉刺激是很有效的；绿光(530-580纳米)和红光(600-700纳 米)也能够刺激细菌中的卟啉并且通过根产生杀死它们。绿光(540- 580纳米)和红光(600-650纳米)能够刺激牙髓卟啉以及增加牙髓中 的血液和淋巴微循环，从牙髓通过蛋白质流到牙釉质的钙离子流相应增 大，有助于钙离子充填羟磷灰石结构中的空隙。溶解在组织和牙髓中的 分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm 下被光刺激。由加热器提供的适当高温也能够在血液和淋巴微循环中产 生协同效应。可通过提供外生生色团和在对应于生色团的波长下照射来 更有效地杀菌；特别是，对于浓度为0.01-1.0％的亚甲蓝(MB)染料， 在660±10纳米和5-1000mW/cm2的功率密度照射；或者对于浓度为0.01 -1.0％的靛青绿(ICG)染料，在805±5纳米和5-1000mW/cm2的功率密 度下照射。
牙齿疼痛的减少大部分是由于管壁的内皮细胞上的光受激NO作用 和通过光减毒交感神经血管收缩神经活性诱发的血管和/或淋巴管的扩 张导致的改进的牙髓血和淋巴微循环而实现的。神经活性的直接光感应 抑制也是可行的。因此，要求以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟 啉、细胞色素和分子氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射 牙齿表面。绿光(530-580纳米)和红光(600-650纳米)能够刺激牙 髓卟啉以及增加牙髓中的血液和淋巴微循环。溶解在组织和牙髓中的分 子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm 下被光刺激。由电加热器(或LED辐射加热)提供的高达43℃的适当高温 也能够在周期为0.5到3分钟的牙齿清洁程序中在血液和淋巴微循环中 产生协同效应。
牙周和骨再生以及植入物连接大部分是由于光线和/或组合的光线 和热作用诱发的巨噬细胞活性的增加、纤维原细胞的增加、造骨细胞和 成牙质细胞增殖导致的。增加的血液和淋巴微循环也提高了组织生长和 再生。因此以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟啉、细胞色素和分 子氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射牙齿和牙周组织将 产生巨噬细胞活性的增加、纤维原细胞的增加、造骨细胞和成牙质细胞 增殖，以及增加的血液和淋巴微循环的根本责任。蓝光(400-430纳米) 对于卟啉刺激是很有效的；绿光(530-580纳米)和红光(600-650纳 米)也能够刺激卟啉。分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、 1060±20nm和1268±20nm下被光刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清 洁过程中由专用加热器(或LED电流加热)提供达到43℃的适当高温也是 希望的以在巨噬细胞活性、纤维原细胞、造骨细胞和成牙质细胞增殖， 以及增加的血液和淋巴微循环中产生协同效应。
釉质的重新矿质化。釉质的脱矿质主要是由于口腔液体的低PH值引 起的。光和软加热刺激了齿龈的血液和淋巴微循环，因此增加了钙离子 从牙髓通过蛋白质流到牙釉质的流量；钙离子充填氢氧磷灰石结构中的 空隙。杀死细菌导致PH值正常化因此防止釉质的脱矿质。因此，需要以 1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟啉、细胞色素和分子氧的波长的 0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射牙齿。蓝光(400-430纳米)对 于细菌的卟啉刺激是很有效的；绿光(530-580纳米)和红光(600- 650纳米)也能够刺激细菌中的卟啉并且通过根产生杀死它们。绿光(530 -580纳米)和红光(600-650纳米)也能够刺激牙髓卟啉并且增加牙 髓中的血液和淋巴微循环和相应增加钙离子从牙髓通过蛋白质流到牙 釉质的流量，这有助于钙离子充填氢氧磷灰石结构中的空隙。溶解在组 织和牙髓中的分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、 1060±20nm和1268±20nm下被光刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清 洁过程中由专用加热器(或LED电流加热)提供达到43℃的适当高温也是 希望的以在血液和淋巴微循环中产生协同效应。声学电泳 (Sonophoresis)和/或电泳将有助于增加血液和淋巴流动，并有助于 Ga和P元素在硬牙齿组织中的稳定分配。通过外生生色团的施加和在与 生色团相对应的波长下照射可实现更有效的细菌杀灭(如果需要的 话)；特别是，对于浓度为0.01-1.0％的亚甲蓝(MB)染料，在660±10 纳米和5-100mW/cm2的功率密度照射；或者对于浓度为0.01-1.0％的靛 青绿(ICG)染料，在805±5纳米和5-100mW/cm2的功率密度下照射。
龋齿的防止主要是由于链球菌突变体细菌而导致的。因此，通过光 和内生卟啉、和/或细胞色素、和/或分子氧、和/或外生染料、和/或矿 质光敏剂、和/或包含在口腔中的矿质光催化剂引起的光动力学效应进 行细菌杀灭是用于龋齿防止和复原的技术。光和热引起牙髓和齿龈中血 液和淋巴微循环以及增加从唾液流到牙釉质的钙流量也防止龋齿。因 此，需要以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟啉、细胞色素和分子 氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射牙齿。蓝光(400-430 纳米)对于细菌的卟啉刺激是很有效的；绿光(530-580纳米)和红光 (600-650纳米)也能够刺激细菌中的卟啉并且通过根产生杀死它们。 绿光(540-580纳米)和红光(600-650纳米)也能够刺激牙髓卟啉并 且增加牙髓中的血液和淋巴微循环和相应增加钙离子从牙髓通过蛋白 质流到牙釉质的流量，这有助于钙离子充填氢氧磷灰石结构中的空隙。 溶解在组织和牙髓中的分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、 760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被光刺激。在持续时间为0.5-3 分钟的牙齿清洁过程中由专用加热器(或LED电流加热)提供达到43℃的 适当高温也是希望的以在血液和淋巴微循环中产生协同效应。声学电泳 (Sonophoresis)和/或电泳将有助于增加血液和淋巴流动，并有助于 Ga和P元素在硬牙齿组织中的稳定分配。通过外生生色团的施加和在与 生色团相对应的波长下照射可实现更有效的细菌杀灭(如果需要的 话)；特别是，对于浓度为0.01-1.0％的亚甲蓝(MB)染料，在660±10 纳米和5-100mW/cm2的功率密度照射；或者对于浓度为0.01-1.0％的靛 青绿(ICG)染料，在805±5纳米和5-100mW/cm2的功率密度下照射。可 在碳毫微粒或毫微管，例如碳黑、球壳状碳分子等宽波段(300-900纳 米)刺激下和/或通过提供与MB和/或ICG染料相混合的光催化剂(例如 TiO2毫微粒)而提供非常有效和非特定和其它根产品。
也可通过光和内生卟啉，尤其是原卟啉(Protoporphyrin)IX，和 /或分子氧、和/或包含在牙髓中的外生染料通过局部血液和淋巴微循环 引起的光动力学效应实现牙根管杀菌和防止发炎。由于波导传播，导致 光集中在牙髓中，因此增强光动力学效应并且刺激牙髓中的血液和淋巴 微循环。光还提高巨生物体的免疫活性，这产生对于微生物的主要防范 的SO和NO责任。因此，需要以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟 啉、细胞色素和分子氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射 牙齿。绿光(540-580纳米)和红光(600-650纳米)也能够刺激牙髓 卟啉以产生用于杀灭细菌的根，提高巨生物体的免疫活性，并且增加牙 髓中的血液和淋巴微循环。溶解在组织和牙髓中的分子氧可在波长 580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被光刺激。 在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中由专用加热器(或LED电流 加热)提供达到43℃的适当高温也是希望的以在血液和淋巴微循环中产 生协同效应。声学电泳(Sonophoresis)和/或电泳将有助于增加血液 和淋巴流动，渗透到牙根管和尖部的光可防止或减少与细菌生长有关的 炎症。
牙周炎问题防止和复原也是由于通过内生卟啉、和/或分子氧、和/ 或外生染料、和/或矿质光敏剂、和/或包含在牙周损害中的矿质光催化 剂通过产生活性(纯态)氧和其它根导致的光在细菌上的致命效应而实 现的。光还提高巨生物体的免疫活性，这产生对于微生物的主要防范的 SO和NO责任。光和软加热刺激了血液和淋巴微循环，因此刺激了内皮细 胞增殖潜能和有助于保持齿龈附于牙齿的新毛细管网的形成。因此，光 功率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同(见，龋齿的防止)。
软组织治疗：
本发明的口腔用具的另一个优点是它们允许定向辐射。在以下描述 的一些情况中，最好主要对于软组织进行光辐射，诸如舌组织、神经组 织、咽喉组织、脉管组织、毛囊、皮脂囊、皮脂腺、面部皮下脂肪、面 部肌肉组织、淋巴系统、胶原质、色素斑、和/或包括其它面部组织和 其它口腔组织的其它组织。本发明的口腔用具可通过选择发射光辐射的 方向而将辐射朝向这些组织区域定向。例如，为了辐射面部组织，可将 光辐射源布置在发光牙刷或发光口含件的外圆周上。与只沿硬毛方向 (朝向牙齿的硬组织)辐射的传统牙刷不同，这些用具提供的辐射可如 此定向，即，使得发出的辐射穿透口腔的粘膜内层从而将光线疗法输送 到使用者的软面部组织中。
另外，本发明的口腔用具允许使用光辐射源从口腔内部治疗过去从 口腔外部治疗的某些病症。例如，取代通过辐射作用皮肤而治疗痤疮的 方法，本发明的口腔用具可从口腔内部向外部直接朝向目标组织辐射。 因此，光能更易于穿透组织从而在低能量级下进行治疗并减少组织损伤 的危险。这种类型治疗的优选范围在280纳米到1400nm的范围内，更好 的是，在590纳米到1300nm的范围内。
由于通过内生卟啉、和/或分子氧、和/或外生染料、和/或矿质光 敏剂、和/或包含在牙周损害中的矿质光催化剂通过产生活性(纯态) 氧和其它根导致的光在病毒和细菌上的致命效应而在治疗口腔粘液炎 症(口腔炎-嘴角处的表面腐蚀和开裂、由于单纯疱疹病毒引起的口腔 粘膜的急性感染和起泡、脸颊、舌和唇上伴有浅度溃疡的口腔炎)方面 的提高。光还提高巨生物体的免疫活性，这产生对于微生物的主要防范 的SO和NO责任。光和软加热刺激了血液和淋巴微循环，因此刺激了内皮 细胞增殖潜能。光功率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同 (见，龋齿的防止)。
由于通过内生卟啉、和/或分子氧、和/或外生染料、和/或矿质光 敏剂、和/或包含在牙周损害中的矿质光催化剂通过产生活性(纯态) 氧和其它根导致的光在微生物上的致命效应而在治疗舌病(黑舌病-舌 面上褐色毛皮状斑的存在，由具有微生物和一些色素的肥大丝状乳头构 成；有苔舌-由脱屑上皮、碎屑、细菌、真菌等构成的发白或发黄的层 覆盖的舌)方面的提高。光还提高巨生物体的免疫活性，这产生对于微 生物的主要防范的SO和NO责任。光和软加热刺激了血液和淋巴微循环， 因此刺激了内皮细胞增殖潜能。光功率密度、日剂量和波长与防止龋齿 所使用的相同(见，龋齿的防止)。
唾液腺和小舌下腺管的恢复，所述小舌下腺管在舌下襞上向口中打 开(ducts of Rivinus)。使用与口腔炎和舌病相同的恢复机构。光功 率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同(见，龋齿的防止)。
口腔中的疼痛减少大部分是由于管壁的内皮细胞上的光受激NO作 用和通过光减毒交感神经血管收缩神经活性诱发的血管和/或淋巴管的 扩张导致的改进的牙髓血和淋巴微循环而实现的。神经活性的直接光感 应抑制也是可行的。
主要由链球菌突变体细菌的生长(扁桃腺的扁桃体发炎，尤其是腭 扁桃体；滤胞性扁桃体炎，尤其影响小囊的扁桃腺炎；薄壁组织扁桃腺 炎；尤其影响扁桃腺的整个实体的急性扁桃体炎；脓疱性扁桃体炎，体 现为脓疱的形成)引起的喉咙痛、咽痛、急性或慢性扁桃体炎等的改进。 所述改进是由于通过内生卟啉、和/或分子氧、和/或外生染料、和/或 矿质光敏剂、和/或包含在牙周损害中的矿质光催化剂通过产生活性(纯 态)氧和其它根导致的光在微生物上的致命效应而实现的。光还提高巨 生物体的免疫活性，这产生对于微生物的主要防范的SO和NO责任。光和 软加热刺激了血液和淋巴微循环，因此刺激了内皮细胞增殖潜能。光功 率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同(见，牙齿，6)。使 用在620-640纳米下刺激的低浓度ALA增育细胞的卟啉感应器进行的ALA 相关治疗可用于抑制增殖症或粘液上皮细胞、腺毛生长、口腔组织(齿 龈、腺毛、舌、咽喉)中的微生物菌落。具体地，可提供咽真菌病的治 疗。
主要由肺炎链球菌引起的窦炎。使用与咽痛和扁桃腺炎相同的恢复 机构。光功率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同(见，龋齿 的防止)。
喉炎和其它声带炎症的恢复。使用与咽痛、扁桃腺炎和窦炎相同的 恢复机构。光功率密度、日剂量和波长与防止龋齿所使用的相同(见， 龋齿的防止)。
通过增加的巨噬细胞和纤维原细胞增殖活动和光和/或组合的光和 热作用诱发的新胶原质产生使得嘴唇和脸颊周围的皮肤结构、弹性改善 以及皱纹减少(即，皮肤恢复)。增加的血液和淋巴微循环也提高了组 织生长和再生。光功率密度、日剂量和波长与用于牙周和骨再生以及植 入物连接所使用的相同(见，牙周和骨再生以及植入物连接)。
痤疮的改善治疗。由于红光的高渗入深度，可提供脸颊组织向皮脂 腺提供所需的辐射剂量，从而在引起皮脂腺中细菌集中的痤疮上产生致 命光效果。细菌卟啉的光线刺激将产生选择性地杀灭这些细菌的活性 (单态)氧和其它根。因此，最好以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应 于细菌卟啉的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射口腔内部的 脸颊。绿光(530-580纳米)和红光(600-650纳米)也可穿透脸颊组 织并且刺激细菌卟啉以产生杀灭细菌的根。与利用红光和/或NIR辐射相 组合，通过向痤疮处提供适当的光敏剂(例如，亚甲蓝、靛青绿、ALA 等)可增强痤疮的治疗效果。
通过光和/或组合光和热作用而使得毛囊中血液和淋巴微循环的正 常化可提供毛发生长控制。以1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟 啉、细胞色素和分子氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射 口腔组织将产生用于脉管扩张的根并相应地增加血液和淋巴微循环。绿 光(530-580纳米)和红光(600-650纳米)穿透脸颊组织并刺激卟啉 和细胞色素。分子氧可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm 和1268±20nm下被光刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中 由专用加热器(或LED电流加热)提供达到43℃的适当高温也是希望的以 在增加的血液和淋巴微循环中产生协同效应。毛发生长控制例如可包括 通过使用一次或随时间变化的辐射次数选择性地破坏多个毛囊而使得 毛发去除或减少。
脉管的改善治疗可与增加的巨噬细胞和纤维原细胞增殖活动和光 和/或组合的光和热作用诱发的新胶原质和上皮细胞的产生有关。以1- 1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟啉、细胞色素和分子氧的波长的 0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射口腔组织将产生用于巨噬细胞活 动的增加、纤维原细胞增殖和胶原质生长的根。绿光(530-580纳米) 和红光(600-650纳米)穿透脸颊组织并刺激卟啉和细胞色素。分子氧 可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被 光刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中由专用加热器(或 LED电流加热)提供达到43℃的适当高温也是希望的以在巨噬细胞活 动、纤维原细胞增殖和胶原质生长中产生协同效应。
口周皮炎治疗是由于巨噬细胞的光改进免疫活性和光刺激血液和 淋巴微循环导致的上皮细胞增殖潜能实现的。绿光(530-580纳米)和 红光(600-650纳米)穿透脸颊组织并刺激卟啉和细胞色素。分子氧可 在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被光 刺激。在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中由专用加热器(或LED 电流加热)提供达到43℃的适当高温也是希望的以在巨噬细胞活动和增 加的血液和淋巴微循环中产生协同效应。
在包括齿龈、牙齿、嘴唇和舌的口腔组织以及控制口腔组织功能的 其它神经中可通过神经细胞线粒体中的Ca2+储存和随后这些细胞中的 Ca2+-依附ATPase的活动实现受损三叉神经面神经外围受体的修复。通过 光和/或组合光和热作用而诱发的血液和淋巴微循环的增加对于神经组 织再生来说也应是重要的。光功率密度、日剂量和波长与用于口周皮炎 治疗所使用的相同(见，口周面部皮肤)。
口腔组织的疼痛减少大部分是由于管壁的内皮细胞上的光受激NO作用和通过光减毒交感神经血管收缩神经活性诱发的血管和/或淋巴管 的扩张导致的改进的牙髓血和淋巴微循环而实现的。神经活性的直接光 感应抑制也是可行的。在该处理中可涉及以下神经：使嘴角处的口腔粘 膜和颊皮肤受神经支配的颊神经；使牙齿、骨膜和齿龈受神经支配的次 级和超级牙槽神经；使咽喉、舌和下颚-舌肌肉，以及口腔底部黏膜受 神经支配的舌咽神经、舌下神经、和舌神经；使咽喉肌肉和黏膜受神经 支配的次级、循环和超级喉部神经；使咀嚼肌受神经支配的咬肌神经。 光功率密度、日剂量和波长与用于牙齿疼痛减少所使用的相同(见，牙 齿疼痛减少)。
在人体组织免疫活性上的有益作用，尤其是通过血液和淋巴巨噬细 胞的光改进免疫活性而实现的，所述改进产生过氧化物和一氧化氮；红 血球膜弹性和淋巴球增殖活动。光受体为内生卟啉、细胞色素和分子 氧。因此，应在1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于卟啉、生色团和分 子氧的波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射通过血管适当供应 的口腔黏液和下面组织。蓝光(400-430纳米)对于卟啉刺激是很有效 的；绿光(530-580纳米)和红光(600-650纳米)也能够刺激卟啉。 特别是，可以下列波长刺激粪卟啉：402±20(在最大≈480消失)、495±20、 540±30(在最大≈17消失)、580±30(在最大≈6消失)、623±20纳米； 对于生色团：在414±20(在最大≈70消失)下的细胞促生剂(cytogem)、 439±20(在最大≈117消失)、430±20(在最大≈117消失)、446±20(在 最大≈10消失)、534±20(在最大≈11消失)、598±20(在最大≈16消失)、 635±20纳米(在最大≈9消失)，以及在415±20(在最大≈160消失)的细 胞卟啉(cytoporphyrin)、520±20(在最大≈9消失)、560±20(消失 ≈21)、580±20(在最大≈11消失)、617±20、646±20纳米(在最大≈1 消失)。原卟啉(Protoporphyrin)IX可在下列波长下被刺激：410±20 (在最大≈270消失)、504±20(在最大≈15消失)、556±20(在最大≈15 消失)、600±20(在最大≈6消失)、631±20(在最大≈5消失)；分子氧 可在波长580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被 光刺激。。
昼夜节律的控制。470nm下的蓝光可影响人类的昼夜节律并且可适 用于具有生物学紊乱节律的任何人。可能的光受体是血液胆红素和/或 粪卟啉。应在1-1000mW/cm2的功率密度和以对应于胆红素吸收 (455±20nm)和/或粪卟啉I和III吸收(402±20nm、470±20nm、540±20nm、 580±20nm、632±20nm)波长的0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量照射通 过血管适当供应的口腔黏液和下面组织。在本发明的一些实施例中，提 供了可用于在早晨通过具有选定波长例如蓝光(或其它生物刺激性光) 照射使用者口腔并且在晚上通过具有另一个波长例如红光(或具有镇静 效用的光)照射使用者口腔的发光牙刷，从而帮助调节使用者的生理节 奏周期。
血液的代谢成分的可控破坏，尤其是由于红血球的正常或病理衰变 导致的appearingin血流的胆红素，允许避免诸如胆红素血症等病症。 在1-1000mW/cm2的功率密度和0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量和450- 460纳米的波长下照射通过血管适当供应的口腔黏液和下面组织是优选 的。
通过光力学效应通过例如ALA、血卟啉等适当的光力学剂的表面敷 用(例如，针对口腔黏膜)或静脉注射杀灭血液微循环系统中的病毒。 用于这种治疗对于通过血管适当供应的口腔黏液和下面组织的照射最 好在1-1000mW/cm2的功率密度和0.06-30焦耳/平方厘米的日剂量和与 所使用的光力学剂的吸收波谱相对应的波长下进行。对于ALA应用，这 些波长对应于粪卟啉IX的吸收波段(409±20nm、503±20nm、538±20nm、 555±20nm、576±20nm、600±20nm、632±20nm)；而对于血卟啉衍生物(HPD) 来说，波长为620±20nm。
唇疾病也可通过光和/或组合光和热作用治疗。以1-1000mW/cm2的 功率密度和以对应于卟啉、细胞色素和分子氧的波长的0.06-30焦耳/ 平方厘米的日剂量照射口腔组织将产生用于巨噬细胞活动的增加、纤维 原细胞增殖和胶原质生长的根。绿光(530-580纳米)和红光(600- 650纳米)穿透脸颊组织并刺激卟啉和细胞色素。分子氧可在波长 580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm和1268±20nm下被光刺激。 在持续时间为0.5-3分钟的牙齿清洁过程中由专用加热器(或LED电流 加热)提供达到43℃的适当高温也是希望的以在巨噬细胞活动、纤维原 细胞增殖和胶原质生长中产生协同效应。
药物输送。照射口腔中的软组织，特别是舌下区域可提高药物输送 到血流中的效率。光辐射形成NO核素，所述NO核素导致血管扩张因此可 增加布置在组织表面上的药剂的吸收率和效率。在一个实施例中，药物 被放置在舌下并且光辐射被指向相邻的软组织。另一种更复杂的药物输 送包含化学治疗成分的原地活化作用，所述化学治疗成分在非激活状态 下可通过辐射容易地扩散到口腔组织中。例如，非激活形式下的所述药 剂可在通过选定波长的辐射活化之后被分配到或者的口腔组织中。
本发明口腔用具的另一种使用是牙齿增白和亮白。当今所有的牙齿 增白技术都是以过氧化物的漂白效应为基础的。牙齿颜色是由其结构和 获得薄膜、牙釉质、牙质的光学性质限定的。所有这些成分通常都对显 示出斑驳外观而负有责任。图33示出了牙齿中的示范性光分布。应该注 意的是，超过30％的光到达了牙质而超过30％的光到达了牙髓。牙齿的 装饰性外观取决于来自于牙釉质和牙质的反射。外源性和/或内源性染 色导致牙齿的颜色。通常，聚集并牢固地粘在牙齿表面上的蛋白质层上 的诸如鞣酸类、其它食用色素、以及烟的聚酚等化合物形成获得薄膜的 外源性染色，通常可使用牙刷将其机械地去除。牙齿的本色由光散射和 牙质及牙釉质-牙质接合处的光学性质确定。随着年龄的增长，包含在 牙质中的许多蛋白质(包括胶原质)由于分子结构中的改变变得更加发 黄。这种随年龄而改变的呈色是内源性呈色的示例。对于烟瘾大的抽烟 者来说，爱喝咖啡的人和爱喝红酒的人来说，食物色素可渗透到牙齿深 度，深至牙釉质甚至深至牙质，因此可能通过机械清洁去除，并且应被 认为是内源性的。饮用水中氟过剩或四环素的长时期使用导致的一些系 统损害是内源性呈色的其它示例。为了漂白内源性牙斑，通常使用基于 氧化或酶类应用的化学方法。
使用来自本发明的口腔设备的光学辐射可提供有效的牙齿增白和 亮白。使用发光牙刷的另一优点在于可在使用者的家中同时预防和治疗 牙周疾病、龋齿、和其它口腔疾病，这主要是基于细菌的有效杀灭和病 变治疗。
该口腔设备可提供：基于以下的釉质和牙质中的色心漂白的示例性 机构；1)短波长(300-500nm)直接光漂白；2)在960±20nm，和/或 1200-12000nm，更优选为1450±150nm，和/或1890±250nm和/或2400- 3200nm；9000-12000nm可用于光热漂白；以及3)在釉质和牙质中单态 氧的直接光和光化学产生，这是按以下方式实现的，即，使用由组织中 的氧在580±20nm、630±20nm、760±20nm、1060±20nm、1268±20nm 处的光吸收，和/或在300-900nm内的对应于感光剂的吸收频带的选择性 波长处的光吸收，这是由于对于内原性的和/或外界施加的感光剂和/或 光催化剂的光动态效应，(FDA((美国)食品及药物管理局)批准的染 料、和/或碳黑(接枝共聚物)、球壳状碳分子(碳纳米颗粒)、和/或 管状碳分子(碳纳米管)、和/或TiO2纳米颗粒)。
图34示出了基于釉质棱柱和牙质小管的波长效应的牙齿结构和在 釉质和牙质之间的光路。在一个方面中，本发明利用该效应以便直接将 辐射引入到牙齿深处，从而治疗牙质结构和压髓中的固有斑点。在一些 实施例中，本发明的口腔设备对牙质中的斑点进行光辐射。本发明的一 个主要优点在于，可以不仅在牙齿表面，而且在硬的组织(釉质和牙质) 内的一定深度中产生例如单态氧的活性根，并且由此有效地漂白了固有 的颜料。牙质的波导结构(光子晶体)使得可将光会聚到狭窄的牙质小 管(直径为1-5微米)内，牙质小管由水和成牙质细胞填充，成牙质细 胞周围是有机材料(胶原)。本发明对于漂白大块光吸收剂的特别特征 由于减小了大块光吸收部分并增加了反向散射因此提供了不仅牙齿的 增白，而且还提供了牙齿亮白。还可使用光生物刺激以便借助对于牙料 和压髓的定目标辐射从而使得牙质进行新的生长，由此增强了牙深部结 构的美观。另外，每天使用低剂量的辐射可使得牙齿恢复原先状态。
在另一实施例中，本发明的光学设备用于照射牙齿以便减小在釉质 和牙质中的斑点；该牙齿由此可增白和亮白。在一个实施例中，利用波 长频带大约在300-1350nm中的辐射对牙齿进行光学照射。该口腔设备还 可包括更佳清洁的机械振动器和/或用于感光剂的电泳的电极。此外， 可使用用于检测来自釉质的反射光和/或荧光的光检测器和微型芯片， 以便监控牙齿颜色。
利用电加热器或大于大约800nm到大约100000nm(100微米)的辐射 可进行加热，使用该加热可有助于增白和亮白。使用光学辐射是特别有 利的，这是因为可进行深部的选择性的加热。通过选择适当的波长，可 将牙齿加热到预定的深度，并且利用热诱导的漂白和扩散，可破坏色心 并从釉质上除去色心。斑点可从牙齿上发散除去并且溶解在唾液或盐水 中(如果存在的话)。优选的波长范围包括960±20nm，和/或1200- 12000nm；更优选为1450±150nm，和/或1890±250nm和/或2400- 3200nm。
本发明的口腔设备还可仅使用固有的光吸收剂来直接对牙齿进行 光漂白。或者，可使用上述的内源性的载色体以便提供牙齿增白和亮白 的有效性。载色体(和其它治疗试剂)可应用于牙齿并随后照射牙齿。
对于MB的效率和红光照射以便漂白由茶、咖啡、或红酒作用引起的 外界色素，已经建立了直接的实验模型。作为适当的模型，选择了用于 假牙修复的丙烯酸塑料材料。使用了厚度为3毫米的片材。借助茶、咖 啡、或红酒的滴落形成片材斑点，并且随后该样品自然干燥1-2小时。 对于光漂白重要的是，该样品不应完全干燥，而且应保持一定的湿度。
提供快速制备时间段的更简单的模型基于使用高质量的白纸。对于 这种模型，在几分钟内施加几滴的茶、咖啡、或红酒溶液已经足够。在 制备所述的带斑点的牙齿的实验模型之后，进行光漂白使用。首先，带 斑点的样品浸渗在1％MB染料水溶液内几分钟。使用光纤CCD光栅分光计 LESA-7，在400-800nm范围内测量这种样品的背反射光谱。这些光谱作 为对于经光漂白的样品的基线。经光漂白的样品在10分钟内接受功率密 度为20mW/cm2的He-Ne(633nm)的照射。
在图35和36中示出了对于咖啡斑点的结果。在照射之前所接收的光 谱示出了咖啡吸收频带的极大值在450nm处并且MB在650nm附近具有两 个极大值。在10分钟的激光照射之后，光谱明显变化。由于两个载色体 的光漂白，并且由此使得咖啡引起的和MB引起的光吸收明显下降，因此 光谱变得平滑，在可见光范围内具有大约大于两倍的反射性(散射)。 因此，使得该样品增白和亮白。
图36所示的差动表观光密度光谱使得可评估光漂白的效率，对于咖 啡和MB的吸收频带而言该效率明显更大。该负数值暗示了模型的反射率 在照射的作用下增加。
应当注意到，对于所有进行实验的食物色素(茶、咖啡、或红酒)， 可获得相似的结果。白纸模型同样非常适用，并且对于用于漂白不同原 因形成的目标斑点感光剂活性的快速实验，可推荐使用白纸模型。
在另一实施例中，牙质斑点可借助在该斑点的吸收范围内的直接光 照射来进行选择性地光漂白。与常规的牙齿增白不同，本发明可使得使 用者选择波长范围，该范围的中心在该斑点的吸收光谱附近，范围在 280-800nm。该结果为在非常特定的波长频带内实现了增白和亮白。
另一方面，参照图37，本发明提供了由柔性薄膜78形成的牙齿增白 条76，其设置有至少一个载色体80，该载色体可由适当波长的辐射激 活。薄膜78具有足够的柔性，以便其设置在受检者的牙齿上，并且该薄 膜优选为包括本领域已知的粘接剂以便有助于其在治疗过程中与牙齿 接触。薄膜78可由本领域已知的材料制成并且具有大约20-1500微米的 厚度，并且该厚度更优选为在大约50-1000微米的范围内。在一些实施 例中，该薄膜是聚合物基体，例如环氧乙烷基体，其可任选地包括增塑 剂，例如丙二醇和聚乙二醇。载色体80优选为是非过氧化物的载色体， 并且可以是例如用于牙齿增白的上述任何的载色体。载色体80可按各种 不同的方式结合到薄膜78中。例如，其可分散到薄膜的聚合物基体中， 或作为薄膜分散在薄膜表面上。
在本发明的另一方面中，所披露的生物刺激和/或牙齿光治疗是用 于对已知功率密度的光治疗辐射(1-10次治疗，治疗间隔1-30天)有正 常反应的情况。然而，本发明向患者提供了一系列的短暂间隔的治疗过 程，其中每一过程提供这样的一种治疗辐射，其功率密度低于治疗依据 常规规程所需的一般功率密度。该方法可包括以下步骤，选择对应用于 口腔的已知功率密度的光治疗辐射有正常反应的情况，并且对患者使用 一系列的短暂间隔的治疗过程。每一过程提供的功率密度低于治疗该患 者情况所需的一般功率密度。所述的一系列的短暂间隔的治疗过程可继 续进行，直到借助该系列的治疗过程的累积效应使得患者的情况有所改 善。向患者的皮肤表面施加的功率密度在大约1-100mW/cm2之间，并且其 至少取决于被治疗的情况和辐射的波长。优选的是，在牙齿或粘膜表面 上的能量在10mW/cm2和10W/cm2之间。在一秒到一小时的时间段内可应用 该辐射。能通量在大约1-1000J/cm2的范围内，并且优选的是范围为大约 10-100J/cm2。在许多实施例中，LETM或LEMP(激光电磁脉冲)的发射面 积在大约0.1-100cm2的范围内，并且所发送的能量在1mW-10W的范围内， 优选为在10mW-1W的范围内。该功率可使用高效光源来发送，例如如上 所述的情况，电源较小，例如电池或墙壁上的插座电源。
可使用多种制造技术以便形成依据本发明教示的口腔发光设备。例 如，参照图38，多个发光光源18以本领域已知的方式外延地形成在基片 74上，例如GaAS基片。例如，每一光源可作为具有重复单元的半导体异 质结构来形成，其成分可按本领域已知的方式来选择，以便在一个或多 个所需波长频带内产生辐射。沿大致平行刷毛方向发出辐射的附加光源 还可按相似的方式形成在薄片的相反侧面上。刷毛14可与基片表面直接 连接或借助中间元件来连接。该基片随后可至少部分地容纳在牙刷头12 的一部分内，该牙刷头优选为由对于该光源所产生的辐射大致可透射的 材料制成。形成牙刷头的材料还可展示出高导热性，以便有助于辐射源 的冷却。LED(发光二极管)结构可由作为二维单独LED基体的薄片或与 二极管激光棒相似的一维LED棒分开而形成。在另一实施例中，刷毛束 可由单独的活性刷毛形成。
虽然已示出并描述了本发明的基本特征，但是应该理解的是， 在不脱离本发明精神或保护范围的前提下，本领域中普通技术人员 可作出各种替代、修正、和改变。因此，所有这些修正或改变都包 含在以下权利要求中所限定的本发明的保护范围内。
优先权
本申请要求于2003年2月10日提出的、名称为“Light Emitting Toothbrush and Method of Its Application for Oral Reduction and Disease and Caries Lesion Treatment and Prevention”的美国临时 申请No.60/446,300的优先权；本申请要求于2003年2月10日提出的、 名称为“Light Emitting Toothbrush and Method of Its Application for Tooth Whitening and Brightening”的美国临时申请No.60/446, 342的优先权；本申请要求于2003年2月21日提出的、名称为“Method and Apparatus for Rejuvenation of Hard and Soft Tissue and Perioral Facial Skin and for Prevention and Healing of Diseases Thereof” 的美国临时申请No.60/449,188的优先权，并且作为后续申请，要求 于2003年10月7日提出的、名称为“Methods and Apparatus for Performing Photobiostimulation”的美国实用新型申请No.10/680, 705以及于2003年11月4日提出的、名称为“Methods and Apparatus for Delivering Low Power Optical Treatments”的美国实用新型申请No. 10/702,104的优先权，美国实用新型申请No.10/702,104是于2001年 11月29日提出的、名称为“Methods and Apparatus for Controlling the Temperature of a Surface”的美国实用新型申请No.09/996,662的 后续申请。