一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管消毒装置

技术领域

本发明涉及口腔医疗技术领域，具体涉及一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管消毒装置。

背景技术

口腔疾病是人体患病率最高的疾病之一，牙髓感染以及慢性根尖周炎又是口腔科的最常见疾病之一，它是由存在于根管系统内的各种生物和非生物性刺激因素引起的根尖周围组织的炎性疾病。其中，细菌感染是最主要的病源刺激因素。细菌在根管系统附着，增殖，并形成生物膜，是根尖周炎症的发生、发展的主要原因。通过机械预备、化学药物冲洗、超声治疗等常规方法往往无法彻底去除根管内的感染生物膜，在这些抗菌措施的作用下细菌培养的阳性率仍然高达40％-60％，剩余微生物及其毒性代谢产物易导致顽固性根尖周炎和根管治疗失败。根管治疗术是目前治疗根尖周炎症的常用手段，通过机械和化学方法彻底清理根管内的炎症牙髓和感染坏死物质，并对根管进行适当消毒，最后严密充填，以清除根管内感染性内容物对根尖周组织的不良刺激，防止发生根尖周病或促进根尖病变愈合。但常规根管治疗术有一定的局限性，即使经过完善的根管治疗，仍然存在4％-15％的失败率，而再治疗的成功率为40％-85％左右。

根管内封药是治疗感染根管的步骤之一，目的是进一步清除机械预备以及化学冲洗后残留的细菌，使根管系统达到无菌状态。国际上最常用的药物是氢氧化钙，主要的杀菌机制是利用其较高的pH值，OH^-的释放可以破坏细胞膜上的酶，改变其化学结构，最后导致细菌的死亡。但是研究表明，细菌生物膜对于氢氧化钙具有高度的耐药性，存活的细菌会在合适的条件下恢复生长繁殖能力，从而引起再感染，最终导致治疗失败。主要的原因在于这些药物无法达到根管系统中的侧支根管以及牙本质深层，也无法有效作用于生物膜的底层，即使能够到达这些区域，药物浓度已经大大低于初始浓度，低浓度的药物更容易诱导细菌产生耐药性，从而导致感染继续存在于根管系统以及牙本质小管中，在合适的时候转移至根管内引起再次感染。因此，彻底清除牙齿根管系统内的生物膜感染成为感染控制的一大难点。其次，根管内封药至少需要7～10天，患者往往需要多次复诊，非常耗费时间。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管高效消毒装置。区别于传统低温等离子体装置，本发明采用的等离子体发生器为空心电极介质阻挡结构的微电弧放电形式，具有超高的电子密度和活性氧自由基浓度，同时臭氧浓度极低。与此同时，本发明的牙齿根管消毒装置还可以通过内嵌的控制模块根据预设参数，对电流和电压进行自动调节，保持等离子体的施加剂量，适用于不同程度的根管感染治疗。除此之外，本发明的牙齿根管消毒装置在导引管侧壁设计有微孔阵列，便于等离子体横向射出，提高消毒效率。

具体的，本发明的技术方案如下：

一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管消毒装置，包括手柄、微电弧等离子体发生器、导引管和高压电源，其中，所述微电弧等离子体发生器固定在手柄上，包括腔体、高压极、地极、进气口和出气口，在高压极与地极之间设置耐高压绝缘介质，且高压极和地极分别通过导线连接高压电源；工作气体经所述进气口进入所述腔体，在高压极和地极的作用下产生的等离子体射流由所述出气口喷射入导引管中；所述导引管的尖端一端深入牙根管的内部进行杀菌消毒，导引管的另一端紧密连接所述微电弧等离子体发生器的出气口。

进一步的，所述导引管深入牙根管的部分在侧壁开设有微孔阵列，孔间距为400～800μm，孔直径为100～300μm，而导引管的尾端封闭，保证等离子体由导引管侧壁射出。

所述微电弧等离子体发生器的高压极和地极的电极材料为金属材料，可以是铜、铝、不锈钢、钼、钨或钛合金等。工作气体可以是空气、氮气、氧气、氦气、氩气、氖气等气体中的一种，或者上述气体中的几种组成的混合气体。所述微电弧等离子体发生器的进气口的直径优选为2～3mm，出气口的直径为0.3～1mm。

所述高压电源采用交流或脉冲电源供电，电压为3～12KV，频率为10～50KHz。所述高压电源内设电压/电流控制模块，根据预设参数对电流和电压进行自动调节，保持等离子体的施加剂量。优选的，所述电压/电流控制模块采用电流反馈控制模式，根据预先设定的工作电流进行自动调节输出电流，激发得到等离子体中的离子温度范围为27～40℃，电子密度范围不小于10¹⁵/cm³。

在本发明的一种具体实施方式中，所述微电弧等离子体发生器的腔体侧壁为金属，作为地极；高压极设在腔体中；进气口开在腔体侧面，出气口设置在腔体底部；手柄中设有孔道，孔道一端与微电弧等离子体发生器的进气口连通，另一端通向外部，工作气体通过该孔道进入微电弧等离子体发生器的腔体中。

本发明的牙齿根管消毒装置在使用时，将导引管深入牙根管，等离子体由高压电源激发后，富含自由基的低温等离子体将通过导引管侧壁的若干微孔横向射出，作用10余分钟，即可有效杀灭牙根管侧壁的细菌及其生物膜，无有害物质残留，具有很好的安全性、高效率以及经济性，能够大大减少临床根管内封药时间及治疗费用。

本发明的牙齿根管消毒装置通过内嵌的控制模块根据预设参数，对电流和电压进行自动调节，保持等离子体的施加剂量；等离子体的离子温度接近室温、无刺激、无异味，有效避免氢氧化钙等药物时间长、耐药性及无法到达根管分支的缺点；导引管侧壁设计有微孔阵列，便于等离子体横向射出，进一步提高消毒效率；同时大气压低温空气等离子体技术装置耗能低，操作简便，安全性好，导引管可更换，能够有效降低治疗周期和成本。

附图说明

图1为实施例1所用牙齿根管消毒装置的示意图，其中：1-微电弧等离子体发生器，2-高压电源，3-电压/电流控制模块，4-导引管，5-高压极，6-地极，7-进气孔道，8-出气口，9-耐高压绝缘介质，10-微孔阵列。

图2显示了实施例1与对比例2对根管消毒处理的实验结果。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

所采用的牙齿根管消毒装置如图1所示，包括手柄11、微电弧等离子体发生器1、导引管4和高压电源2，微电弧等离子体发生器1的进气口与手柄11内部的孔道7相连通，工作气体从孔道7进入微电弧等离子体发生器1的腔体中，孔道7内径为23mm；微电弧等离子体发生器1以金属侧壁作为地极6，通过导线连接高压电源2的GND端口；高压极5设置在腔体中央，通过导线连接高压电源2的+HV端口；高压极5和地极6之间为耐高压绝缘介质9；工作气体通过孔道7进入微电弧等离子体发生器1的腔体中，在高压极5和地极6的作用下产生等离子体射流，由出气口8喷射入导引管4中；出气口的口径为0.3～1mm，导引管4粗端与之密闭相连，尖端深入牙根管内，尖端顶封闭，但在侧壁上开设有多孔阵列10，等离子体从多孔阵列10射出。

高压电源2采用交流或脉冲电源供电，电压为3～12KV，频率为10～50KHz，通过电压/电流控制模块3进行自动调节。

采用上述装置进行牙齿根管消毒的实验过程如下：

1)选取从临床上得到的单根无龋坏前牙，标准根管预备、灭菌，在无菌状态下用粪肠球菌(ATCC29212)培养7天以形成细菌生物膜。

2)选择已培养7天的根管，开启大气压低温等离子体发生器1，导引管4的尖端距离根尖孔的距离0.5mm，气流速度5L/min，以35W的功率对空气进行大气压低温等离子体处理0min、3min、6min、9min、12min。

3)将细菌生物膜从根管内壁刮下来并转移至1mL生理盐水中，涂板并使用CFU计数法计算残余菌量。

实验结果如图2所示，使用上述方法处理3、6、9min以后Log10下降了约2.5、4、6.5，处理时间到12min时生物膜细菌完全被杀死。

对比例1

阴性对照组1(0.9％生理盐水)：培养7天后细菌生物膜菌量达到了约7.5个Log，与实施例1的实验组比较具有显著性差异(p<0.05)。

对比例2

阳性对照组2(氢氧化钙)：培养7天的根管中封入临床用氢氧化钙，暂封后放置7天，采用同样的方法进行CFU计数，结果表明：处理7天后下降了约3.5个Log值(参见图2)，与等离子体处理6min无显著性差异，但是和未处理组以及等离子体组处理9min和12min具有显著性差异(p<0.05)。