具有臭氧化水系统的超声波洁牙机的制作方法

1.本技术一般而言涉及一种用于水性臭氧输送的方法、装置、计算机系统和计算机可读存储介质，更特别地，涉及一种用于为具有封闭系统的超声波洁牙机提供水性臭氧输送的方法、装置、计算机系统和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.臭氧是一种由三个氧原子(o3)组成的高反应性气体。它充当紫外线的过滤器。臭氧是高效的抗菌剂，并且已经用于医疗应用，包括消毒和灭菌产品。气态臭氧在细菌的细胞质膜和细胞壁上产生氧化反应。由此产生的对细菌细胞壁的损害会增加臭氧在细胞内的积累，从而产生破坏细菌的自由基。
3.臭氧的典型半衰期为20分钟，在运输、填充和使用过程中影响水性臭氧的浓度。由于臭氧的功效随时间而下降，因此临床医生必须对臭氧化进行计时并用于每个洁牙规程。
4.臭氧可以通过电解槽产生。在常规电解槽中，目标是产生纯氢气和高压，因此需要非常坚固的结构。这个设计目标意味着它们不适合低成本和便携式设备。此外，由于需要避免释放过多的气态臭氧，常规电解槽在溶液中溶解的臭氧含量通常非常低。目前，没有商用小洁牙电解槽能够以较高水平产生受控水平的溶解臭氧。此外，众所周知，时间管理是牙科临床医生一天中压力最大的部分。等待装备启动并充电是不可接受的。使用电晕放电从压缩氧气或室内空气中产生臭氧气体的常规臭氧化过程必须将臭氧泡入水中。这可以通过将气体直接注入到水管线中的分布器或文丘里管(venturi)来实现，在压力下执行这种气体溶解的替代系统体系架构可以接近本公开中描述的电解臭氧发生体系架构的充电速率，但是它们在其以控制和通量产生和溶解臭氧，同时维持小形状因子的能力方面有限。目前用于生产一批水性臭氧的方法是在1atm或接近1atm下进行的，需要20到30分钟才能在一升水中将臭氧充满，以达到临床上有用的浓度(例如，4ppm)。
5.此外，牙周治疗和维持成功的关键是消除或减少牙周袋中的病原菌，并建立与牙周健康相适应的微生物群。目前用于牙周清创的方法包括电动洁牙机和手动器械。用于清创的现代技术主要依赖于对硬质和软质沉积物的破坏。软质沉积物主要由附着在表面上并形成由微生物细胞和生物聚合物(即，eps，细胞外聚合物)组成的复杂结构的微生物形成。当健康的体内平衡发生变化，并且已产生病原菌失衡时，就会发生生态失调。牙周清创的目标是通过完全去除引起牙龈炎症的因素(即，牙菌斑、牙结石、内毒素)来恢复牙龈健康。适当的牙周治疗会破坏和去除牙龈下生物膜、内毒素、牙菌斑滞留因子，诸如牙石。现代牙周治疗的附加目标是提高患者的舒适度、保护牙齿结构、创建生物学上可接受的牙根表面以及消炎。
6.超声波洁牙机组合了声能，其激发洁牙机尖端周围的流体产生微流和空化，同时还提供机械清创和灌洗液对被清创表面的持续冲洗。洁牙规程依靠灌洗液来维持洁牙机手持件和尖端的安全操作温度、冲走沉积物和碎屑，并提供将超声声能耦合到被清洁的周围表面上的介质。
7.大多数超声波洁牙规程使用饮用水或经过处理的水来维持洁牙装备和其它水管的清洁度。此外，药物可以用于牙周清创，合适的药物包括氯己定、普罗沃定碘、过氧化氢以及其它漱口水和抗菌剂。取决于它们的浓度，这些药物各自具有有限的潜力和毒性。


技术实现要素：

8.说明性实施例提供了一种设备、方法、系统和计算机可读介质。在本文的一个方面，提供了一种能够按需生成水性臭氧的超声波洁牙设备。它可以利用水性臭氧冲洗来增强牙齿生物膜的去除以进行清创。水性臭氧通过超声波洁牙机手持件和插入件被输送到口腔，这些手持件和插入件由本文所述的系统控制。目标是提供有效和安全水平的水性臭氧，以改善临床结果(例如，探诊出血、临床附着丧失、牙周组织炎症)。
9.说明性实施例认识到臭氧在减少口腔微生物组中的细菌负担方面是有效的。这对口腔健康和更广泛的全身健康具有显著益处，包括降低患龋齿、牙龈炎和牙周炎、口臭、心血管疾病、中风、高血糖和其它疾病的风险。
10.说明性实施例还认识到，具有产生和控制水性臭氧输送能力的超声波洁牙机解决了关键的市场障碍。除了超声波洁牙单元外，实践不需要购买单独的臭氧发生器。实践不需要对水进行臭氧化、运输和填充超声波洁牙机储存器。
11.在本文的一个方面，公开了一种向超声波洁牙机手持件提供臭氧化水的方法。该方法包括：将水从水源输送到水性臭氧超声波洁牙机系统的电解池；向电解池输送电流以在水中生成臭氧气体；在流体通路中提供一个或多个再循环回路以使水和臭氧气体移动通过电解池以及与一个或多个再循环回路对应的一个或多个气体分离器；通过输送到电解池的电流量来控制水中的臭氧气体浓度水平，以生成具有限定溶解臭氧浓度的臭氧水；以及使用一个或多个气体分离器将气态臭氧从将被输送到手持件的臭氧化水流中分离出来。
12.在本文公开的另一方面，该方法包括以下各项的任意组合：(i)还包括提供一个或多个泵以维持水性臭氧超声波洁牙机系统的限定流体水平和压力，以增加臭氧气体在水中的溶解度，(ii)还包括：响应于提供两个或更多个再循环回路，在限定的操作时间段之后并且在验证水中的臭氧气体已经衰减之后，切换电解池的电极性，使得水性臭氧超声波洁牙机系统的前次操作中为阴极侧的一侧成为当前操作中的阳极侧，并且水性臭氧超声波洁牙机系统的前次操作中为阳极侧的另一侧成为当前操作中的阴极侧，以在电解池的两侧上分布由于臭氧气体和来自电解池的其它氧化物质的相互作用而发生的膜降解，以延长电解池的膜的保质期(可以使用一个或多个膜。每个膜与电极机械互锁，因此使用两个膜将电极解耦以防止膜受到高机械剪切应力。在说明性实施例中，可以堆叠三个或四个或更多个膜)，(iii)其中切换消除或基本上消除滞水和微生物污染，(iv)其中从水源输送的水是去离子水或从反渗透获得的水(低电导率水在三相边界处集中电流密度，改善臭氧生成并防止电极上的矿物质沉积物结垢)，(v)还包括：使用入口挡板减慢进入一个或多个气体分离器的臭氧化水的流动，使得基本上减少一个或多个气体分离器的腔室中的倾覆流并防止气泡被携带到一个或多个气体分离器的出口端口。这还防止气泡进入再循环回路，消除气泡对光学紫外光吸收臭氧传感器的干扰。
13.在本文的另一方面中，公开了一种用于向超声波洁牙机手持件提供臭氧化水的装置。该装置包括：水源，用于将水输送到水性臭氧超声波洁牙机的电解池，该电解池通过流
体通路与水源连接，并且适于接收电流以在水中生成臭氧气体以形成臭氧化水；一个或多个气体分离器，每个气体分离器部署在还包含电解池的流体通路的对应再循环回路中，所述每个气体分离器被配置为将气态臭氧从将被输送到手持件的臭氧化水流中分离出来；以及一个或多个紫外线传感器，部署在流体通路的所述再循环回路中，该一个或多个紫外线传感器适于通过由水的一部分吸收的通过水的紫外光的量来测量水中溶解的臭氧浓度。
14.在又一方面，公开了装置的以下特征的一个或多个组合：(i)还包括：一个或多个泵，部署在流体通路中以控制装置在流体通路的至少一部分中的压力，(ii)还包括：一个或多个阀，部署在流体通路中以释放气体，以控制装置在流体通路的至少一部分中的另一个压力，(iii)还包括：一个或多个水平传感器，连接到一个或多个气体分离器以测量气体分离器中的臭氧化水的水平，(iv)还包括：臭氧破坏器，部署在一个或多个气体分离器的气体释放通路中并适于将分离的气态臭氧气体转化为氧气，(v)其中水源是具有鸭嘴连接组件以沿着单个方向输送水的喷口袋或水瓶，(vi)其中水源保持在装置底座中的装载托盘中，(vii)其中电解臭氧池的极性是可切换的，以反转装置产生臭氧气体的一侧。
15.在另一方面，公开了一种用于向超声波洁牙机手持件提供臭氧化水的计算机系统。该计算机系统包括被配置为执行以下步骤的处理器：将水从水源输送到水性臭氧超声波洁牙机系统的电解池；向电解池输送电流以在水中生成臭氧气体；在流体通路中提供一个或多个再循环回路以使水和臭氧气体移动通过电解池以及与一个或多个再循环回路对应的一个或多个气体分离器；通过输送到电解池的电流量来控制水中的臭氧气体浓度水平，以生成具有限定浓度溶解臭氧的臭氧水；以及使用一个或多个气体分离器将气态臭氧从将被输送到手持件的臭氧化水流中分离出来。
16.在又一方面，公开了一种存储程序的非暂态计算机可读存储介质，该程序在由计算机系统执行时使计算机系统执行规程，该规程包括：从水源向水性臭氧超声波洁牙机系统的电解池输送水；向电解池输送电流以在水中产生臭氧气体；在流体通路中提供一个或多个再循环回路以使水和臭氧气体移动通过电解池以及与一个或多个再循环回路对应的一个或多个气体分离器；通过输送到电解池的电流量控制水中臭氧气体浓度的水平，以产生具有限定浓度溶解臭氧并经由紫外光的臭氧吸收特性进行测量的臭氧水；以及使用一个或多个气体分离器将气态臭氧从将被输送到手持件的臭氧化水流中分离出来。
17.具有在线水性臭氧生成的完全集成系统使得能够在规程需要时在手术室生成和使用水性臭氧。在水性臭氧发生器和洁牙机的流体通路/流体路径中使用的材料被控制和工程化，以限制清除并确保材料与溶解的臭氧的相容性、控制离开洁牙机械的灌洗液浓度并确保装备的可靠性和功效。开发和集成臭氧发生器和超声波洁牙机防止水性臭氧在与臭氧不相容的现有洁牙机中被滥用。
18.在本文的一个方面，牙科专业人员能够在产生或不产生水性臭氧的情况下使用超声波洁牙单元。能够关闭或降低臭氧以使其仅维持水线的清洁度为临床医生提供了在他们将水性臭氧输送给患者时进行管理的能力。
19.为了产生水性臭氧并获得相关联的临床益处，可能需要与市政用水不同的特殊配制水。与所述特殊配制水不同的不同水平菌群和其它形式的水可能含有化学物质和/或添加剂。例如，特殊配置水可以装在例如对应于2至4个患者的1/2升瓶中。水在带有专有配件的容器中输送，该配件旨在与洁牙机水界面配合并防止重新填充。通过控制输入水，可以控
制系统可靠性以及灌洗质量和功效。
20.在说明性实施例中，通过将超声波洁牙的功效与水性臭氧的抗菌和抗生物膜属性相结合，与常规清创方法相比，该系统显著改善了牙周临床参数(例如，探诊出血(bop)、临床附着丧失等)。当病原菌群被更彻底地清除时，更可能重新定殖具有更良性菌群的清洁袋。持续牙周治疗的目标是在这些区域实现从致病(非生物)菌群转变为对局部组织危害较小并且可以与宿主组织和生理保持合理平衡的更良性群体的持久微生物。结果是牙周组织炎症减少，从而比任何其它清创方法有助于改善接受牙龈炎和牙周病治疗的患者的临床参数。水性臭氧与超声波洁牙机的作用模式(即，机械、空化、微流和灌洗液的冲洗作用)相结合可根除病原菌，从而比任何其它清创方法更好地减缓非生物病原性龈下生物膜和菌斑的形成。后果可以包括口腔清新度的显著改善、牙龈炎症的减少和牙齿的长期保留。通过用水性臭氧洁牙，臭氧减少了在超声波洁牙过程中源自口腔中存在的患者细菌的传染性气溶胶。由于系统不会暴露在自来水中，并且系统中的所有流体都将被臭氧化，从而抑制系统管道和水路中生物膜的形成，并使超声波洁牙系统的水线能够保持接近无菌，即小于100个菌落形成单位(cfu)，并且在执行临床规程(例如，洁牙、srp)时可能低至5个cfu。虽然目前存在抗菌剂(例如，氯己定、过氧化氢、次氯酸钠、普罗维丁碘)，并且系统可用于将它们输送到超声波洁牙机灌洗中，但该系统产生的消灭病原菌的注入臭氧和氧气的水是天然的并且不含添加剂或化学物质。水性臭氧分解如此迅速，分解成水和氧气，它不会在牙周袋中保持活性，并且比其它抗菌剂具有更低的细胞毒性。它对味道没有影响，不会引起染色。通过将超声波洁牙机的主要动作模式(例如，机械、声学微流、空化和冲洗灌洗)与水性臭氧组合，可以在不增加任何额外步骤或辅助治疗的情况下清除硬质和软质沉积物。组合技术根除病原菌并破坏龈下生物膜，而无需额外治疗(例如，辅助药物、手动器械、龈下空气抛光等)。
21.因此，说明性实施例认识到水性臭氧(ao)是在灌洗中输送抗微生物功能的有利选项，取代了对常规抗微生物添加剂的需要。溶液中的臭氧是广谱抗菌剂、能够灭活细菌、真菌和病毒，并且不会产生抗药性。此外，水性臭氧加速了生物膜的去除、缩短了洁牙规程或提高了生物膜去除的完整性。水性臭氧对生物膜的化学作用扩大了洁牙的有效作用半径，并且还攻击了物理上无法接近的生物膜。水性臭氧在降解生物膜和杀死微生物细胞方面非常有效，但对患者组织的毒性较低，如在karin c.huth等人的标题为“effect of ozone on oral cells compared with established antimicrobials”，eur j oral sci.2006：第114卷:，pp435-440的出版物中所述，其全部内容以引用的方式并入本文，如同在本文中充分阐述一样。
22.使用水性臭氧灌洗可以允许降低超声波功率，但具有相同的清洁功效，从而减少了患者的不适。优化水性臭氧洁牙方法的结果需要联合控制参数，因此具有臭氧生成和输送手段的集成洁牙机是非常优选的。该系统提供了所有必要的手段来提供优化的安全有效的臭氧增强洁牙处理。
附图说明
23.为了便于识别对任何特定元素或行为的讨论，参考编号中的最高有效数字是指首次引入该元素的图号。某些被认为是本发明特性的新颖特征在所附权利要求中阐述。但是，本发明本身及其优选使用模式、进一步的目标及其优点将通过参考以下结合附图阅读的说
明性实施例的详细描述得到最好的理解，附图中：
24.图1描绘了根据一个实施例的系统的框图。
25.图2描绘了根据一个实施例的电解池的示意图。
26.图3a描绘了根据一个实施例的电解池的透视图
27.图3b描绘了根据一个实施例的电解池的透视图。
28.图4描绘了根据一个实施例的系统的框图。
29.图5描绘了根据一个实施例的图表。
30.图6a描绘了根据一个实施例的紫外线(uv)传感器的透视图。
31.图6b图示了根据另一个实施例的紫外(uv)传感器的横截面图。
32.图6c图示了根据另一个实施例的紫外线(uv)传感器的透视图。
33.图7描绘了根据一个实施例的连接的示意图。
34.图8描绘了根据一个实施例的袋和连接的示意图。
35.图9描绘了根据一个实施例的交互。
36.图10描绘了根据一个实施例的连接的示意图。
37.图11描绘了根据一个实施例的连接的示意图。
38.图12描绘了根据一个实施例的连接的示意图。
39.图13a描绘了根据一个实施例的流动模式。
40.图13b描绘了根据一个实施例的流动模式。
41.图13c描绘了根据一个实施例的流动模式。
42.图14描绘了根据一个实施例的系统。
43.图15描绘了根据一个实施例的系统。
44.图16描绘了根据一个实施例的系统。
45.图17a描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
46.图17b描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
47.图17c描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
48.图17d描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
49.图18a描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
50.图18b描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
51.图18c描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
52.图19a描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
53.图20b描述了根据一个实施例的系统的替代配置。
54.图20a描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
55.图20b描绘了根据一个实施例的系统的替代配置。
56.图21是示出根据一个实施例的方法的流程图。
57.图22图示了根据一个实施例的计算机系统。
具体实施方式
58.本文描述的说明性实施例涉及具有水性臭氧的超声波洁牙机。超声波洁牙机包括水源、电解池、气体分离器、臭氧破坏器、泵和手持件，下文将对它们进行描述。
59.系统与装置
60.图1描绘了根据一个实施例的水性臭氧超声波洁牙机系统100的框图。该系统包括适于使系统能够安全、长期操作的水源104。在说明性实施例中，水源是纯化水，诸如去离子水或从反渗透获得的水，特别是具有可忽略水平的多价金属离子。包含选定浓度的溶解二氧化碳或氧气或惰性气体的可选水组合物可以用于所提出的系统中。水源104可以在包装/水瓶/喷口袋704中输送，诸如200至1000ml的包装，带有配件以保护系统免受可能污染池或在臭氧化时产生不想要的成分(例如，溴到溴化物或氯酸盐)的水的供给。水性臭氧超声波洁牙机系统100具有附接的一个、两个或更多个水源104。该系统在规程过程中水源104(喷口袋704)变空的情况下具有自动从一个水源104切换到另一个水源104的能力，从而防止临床医生在治疗患者时被中断。在开始第二规程之前，系统会提醒临床医生包装是空的，并且需要更换。水源104具有防止再填充的配件。在说明性实施例中，系统通过寻找连接力或读取防止重复使用和使用替代水源的rfid标签来识别包装是否已被重新填充。
61.水性臭氧超声波洁牙机系统100还包括电解臭氧池106，其将水氧化以在溶液中形成臭氧。常规池还产生一些氧气作为副产品，这进一步增加了产出水用于针对厌氧生物的处理的效用，但在任何情况下，不会降低水性臭氧(ao)溶液用于洁牙主要目的的价值。池也可能产生一些过氧化氢，并且溶液的这种成分也有利于清洁、漂白和抗菌效果。在一些情况下，臭氧和过氧化氢的协同作用是已知的并且可以被系统有利地使用。
62.该系统能够在启动时通过以比在运行时间和空闲时间期间维持适当水平所需的电流更大的电流驱动电解臭氧池106来更快速地改变系统中的臭氧水平。在启动期间，系统通过两种手段—用水填充和加压系统的主水泵118c以及在系统的气体侧辅助主水泵118c以产生将流体驱动到洁牙机手持件所需的足够系统操作压力的气泵118a(或气泵118b)—达到限定的压力。
63.在说明性实施例中，监测和控制设备使得能够在用户的控制下产生稳定且已知浓度的活性物质。臭氧是强氧化剂，并且系统应能够自动监测和控制产生的浓度，以确保安全性和功效。
64.气体分离器116a、气体分离器116b将气态臭氧与输送到超声波手持件108的水流分离。气态臭氧是刺激性的并且不会有用地增加洁牙的功效，因此水性臭氧超声洁牙机系统100适于以溶液的形式向器械提供所有臭氧，并且具有最少的气泡。该系统还包括确保系统内的流动路径充分没有气泡以使诸如臭氧传感器或泵之类的部件能够操作的手段。类似地，该系统包括分离出气态氢以从阴极去除的手段，这避免了需要来自去极化阴极的过氧化氢废物流。该系统适于将电解臭氧池106中的流动条件与临床医生的流动需求分开优化。例如，气体分离器中的缓冲体积用于将池中的瞬时流动与输送的流速解耦。缓冲体积134和再循环回路132的使用允许内部流速高于从入口到出口的净流量，从而允许根据要求独立改变流速。在实践中，这在提供混合良好的系统体积以用于准确的浓度测量和向超声波手持件108的受控输送方面具有附加的优势，并且它还使得能够集成气体分离器116a、气体分离器116b和具有比在停滞存储体积中的响应时间更快的响应时间的在线传感器102。
65.此外，该系统包括响应于用户控制和设置偏好来控制流向手持件的水的流动和臭氧含量的手段，结合满足其它要求，诸如冷却或将超声波耦合到目标表面。本公开考虑了响应于使用和器械参数(诸如，功率水平)的动态控制的水流和臭氧水平。(例如，如从超声波
参数推断的，如果尖端不与目标表面接触，那么激发功率可以暂时降低，并且水流也会减少。当“主动”洁牙发生时，控制系统可以立即增加功率和水流。自适应行为可以为系统提供显著的可用性优势，并且可以减少对手动控制进行操作的需要。此外，系统考虑控制系统操作压力以在升高的压力下操作系统使臭氧在生成回路中更多地溶解，并提供足以操作标准洁牙机械的压力的水，从而允许使用现有装备。此外，可以控制压力以提供例如在填充系统时可以用作流控制方法的一部分，并且用于控制电解产生的气体的排放的压力信号。在另外的实施例中，系统可以被调整为在多种不同压力设置之一下操作，并且电解池操作点可以被调整以补偿在不同压力下溶解的气体量。
66.臭氧破坏器114还用于中和任何不想要的臭氧，否则这些臭氧会被系统例如作为气体分离功能的一部分释放。此外，一种管理从电解池阴极释放的任何相关联氢的手段。氢气可以在池本身中或者在针对该功能优化的单独部件中，或者与过量臭氧的减少结合，被氧化回水。超声波手持件108适于在富含臭氧的灌洗的情况下以增加的功效起作用。例如，调整可以包括增加手持件与臭氧溶液相容性的涂层、具有低热量输出的超声波激励器、连接到驱动单元的感测设备、再循环水流选项，或使用普通水流用于冷却和基本灌洗和按需使用仅直接输送到尖端的臭氧化灌洗的双流设计。
67.此外，该系统包括用户接口402、与水源(未显示)和手持件的物理界面，以及使系统最佳地适于牙科医生的需要以及相关规程的安全性和功效的合适台柜。在最初的实施例中，该系统的功能与常规的非臭氧化超声波洁牙机非常相似，使得熟练的用户可以立即在已建立的规程中使用新系统。集成超声波和臭氧产生功能的控制是所提出实施例的有价值的特征。
68.该系统本质上是安全的，并且通过设计具有提供安全性和功效的几个属性。该系统因此输送水性臭氧，没有气态形式的臭氧被输送给患者。水性臭氧的流速受到系统低压、流量控制和超声波洁牙机插件中的孔口的限制。臭氧生产本质上是安全的，受法拉第电解定律控制，气体生产与电流成正比。因此，产生的电解臭氧(eo)直接受到发送到eo发生器的dc电流的限制。系统中存在水是电解发生器产生水性臭氧所必需的，臭氧发生器122可以被配置为在没有水的情况下不操作或产生臭氧气体。uv传感器110直接监测水中的臭氧水平。法拉第控制建立了安全的操作区域，使得池驱动参数可以提供对池状况的控制和监测，因为电流和结果池电压是驱动电化学反应的因素。该系统对在具有专有连接的定制容器中输送的高纯度水进行臭氧化，从而对臭氧化灌洗中的输入水质和发现的成分提供控制。与其它试图经由电晕放电臭氧化自来水或溶解室内空气产生的气体的系统不同。灌洗的安全性由输入水、用于构建系统的臭氧相容材料以及防止气体和夹带气体输送到超声波洁牙机手持件的气体分离器来控制。过量的臭氧气体经由臭氧破坏器转化为氧气(o2)被中和，从而防止臭氧通过气体释放通路146故意释放到当地环境中。坚固的管道、接头和部件(即，泵和阀门)可防止系统中不想要的臭氧排放(即泄漏)。如果系统状态未准备好提供灌洗(即，空淡水源、未达到目标臭氧水平、未达到系统压力或检测到故障)，那么系统控制会阻止超声波操作。
69.已经简要描述了水性臭氧超声波洁牙机系统100的部件，现在将更详细地描述所述部件。
70.在说明性实施例中，水源104被预先配制在单独的包装中，如图17-19中所示。包装
是无菌的，与系统有合适的无菌连接(未示出)。为了确保在规程期间供应的连续性，该系统适于允许多个容器，例如两个容器，并且如果第一个容器在治疗期间排空，那么可以在它们之间进行转换。在说明性实施例中，该系统确定已插入正确的水包装，以确保系统的安全和最佳操作。
71.在如图15中所示的另一个说明性实施例中，并入了来自饮用水源的实时净化水。在本文中，使用单独的净化器供应或集成的净化器来净化自来水1504。净化器供给系统包括水质传感器，以确保电解池安全供应的正确操作。在使用外部净化器的情况下，可以包括小的二级净化阶段，其特定功能是去除已知对膜具有高亲和力的任何残留离子痕迹，诸如fe、cu、zn或al，并且也促进膜降解过程。特别地，集成的水净化机制可以使用常规的反渗透/去离子技术，或者优选地，使用自再生去离子技术，诸如电去离子，其能够采用标准饮用水供给/非臭氧化水并针对系统的平均使用率产生足够通量的净化水。可以使用中间水储存器来实现峰需求和平均需求之间的缓冲，代价是使系统占用更多空间。自来水1504通常在限定的压力下可用，并且该压力可以用于驱动净化过程中的初始过滤步骤，从而减少仅针对该目的在系统中包括单独泵的需要。除了瓶供给配置外，该系统还适于允许使用管道式(plumbed-in)水源进行操作，以允许操作员随时选择非臭氧化操作，并避免纯水供应在实际上不需要的情况下耗尽。除非管道供应经过过滤和去离子，否则优选不在电解臭氧发生器中使用它。管道式水源将不通过系统的臭氧发生器122部分，而是通过旁路水管输送，其自身控制水压和单独的水螺线管以启用和禁用向手持件的水输出。该系统也可以设计为没有用于管道式水的外部连接；但是，它仍可能配备有从瓶供给配置中抽取水并在没有臭氧的情况下直接将其输送到手持件的旁路管线。非臭氧化操作也可以通过系统的臭氧发生器122部分通过关闭电解臭氧池106的电流来进行，池电流也可以在显著较低的水平下操作或以产生臭氧所需的电流不频繁地脉冲，以便提供不可检测的臭氧水平，以维持系统中水管的清洁度。
72.图2描绘了根据一个实施例的电解池的示意图。通过水的直接氧化的电化学臭氧生成代替从气相中的o2形成o3是复杂的电化学过程，其中催化电极表面是经由几种不同的吸附中间体进行反应的网络的位点。反应网络产生氧气和臭氧的混合物。催化剂表面的化学性质影响臭氧产生的比例，但氧气形成通路在能量上更有利，并且通常至少一半的电极电流即使在最促进臭氧的表面上也会形成氧气。
73.目标是在可实现的最低池电压下，实现尽可能高的析氧(从而氢气产生)率，因为这直接影响过程的能源成本。大部分电解是直接进行的，导电电解质在电极之间传输电流，但膜202(质子导电膜)可以用于传输质子电流，但不允许其它物质以可观的速率通过。这允许实现纯水的电解，在化学简单性和不存在不想要的副产物方面具有显著优势。膜202可以是teflon的磺化衍生物，诸如nafion、aquivion和类似产品。这些池通常称为质子交换膜水电解槽(pemwe)。例如，用于氧气/氢气生产的所谓“membrel”过程中的pemwe工业池可以具有长工作寿命。但是，当池电压增加并使用臭氧选择性催化剂时，由于膜和电极在极端氧化环境中的降解，特别是由于一些有效攻击膜聚合物的自由基介导反应，因此可实现的工作寿命显著降低。
74.臭氧而不是氧气的选择性形成有氢气作为废物。由于水性臭氧超声波洁牙机系统100的目标是实现高溶解臭氧浓度和池长工作寿命的组合，可以使用掺硼金刚石(bdd)的电
极，以利用这种材料的优先性臭氧与氧气形成的比率。但是，bdd作为材料存在一些实际挑战，因为它在机械性能方面基本上等同于金刚石，并且必须通过在合适的基材上直接合成掺杂金刚石层来形成可控导电层。因此，bdd电极是相对昂贵且易碎的部件。在说明性实施例中，电解臭氧池106包括一对带有薄硼掺杂金刚石涂层的穿孔硅板，在它们之间有一层质子传导膜202，以及用于水和释放的气体通过穿孔表面的流动通道204。这种配置在板中每个孔的边缘提供了必要的三相边界区域。当然，根据本说明书，也可以得到其它类似的布置。本公开中的示例仅用于描述的清楚性并且不限制说明性实施例。附加的操作、动作、任务、活动和操纵将可以从本公开中想到，并且它们被考虑在说明性实施例的范围内。
75.图3a描绘了根据一个实施例的电解臭氧池106的第一配置的透视图。在这种配置中，流动通道204平行于膜202布置。
76.图3b描绘了根据一个实施例的电解臭氧池106的另一种配置的透视图，其中流动通道204垂直于膜202布置。
77.图4描绘了根据一个实施例的水性臭氧超声波洁牙机系统100的部件之间的交互400的框图。交互400包括电解臭氧池106、超声波手持件108、uv传感器110、螺线管128、脚踏板130、用户接口402、超声波控制板404、臭氧系统主控制板406、电源408、传感器410和泵412之间的通信。图1的所有水性臭氧超声波洁牙机系统100的一部分的部件。超声波控制板404和臭氧系统主控制板406包括在或形成一个或多个控制单元，用于控制水性臭氧超声波洁牙机系统100中的交互400。
78.图6a描绘了根据一个实施例的uv传感器110的透视图。
79.uv传感器110包括具有温度传感器602的led；允许添加透镜的支架604；保持光学和电子部件的安装点以允许容易的移除和维护的盖606；所述盖提供散热，允许补偿随时间变化的led输出/强度的监测光电二极管(离轴)608，所述监测光电二极管具有温度传感器；以及由蓝宝石制成以允许透光、耐化学品和具有最小流动空隙的机械韧性的阶梯式窗口610。uv传感器110还具有温度传感器孔612用于在必要时实现热膨胀；阳极化铝管614，例如，外部螺纹化并拧入以在窗口保持光学部件和印刷电路板(pcb)上提供压力；测量光电二极管(在轴上)616(检测器)，带有温度传感器，以允许补偿光电二极管(pd)灵敏度随温度的变化；路由索环618；kynar聚偏二氟乙烯(pvdf)块歧管620，用于确保光路的准确性和易于集成；以及输入kynar倒钩接头622，用于接收要测量其臭氧水平，通过输出kynar倒钩接头624输出的水。
80.为了维持安全性和功效，水性臭氧超声波洁牙机系统100被配置为通过测量紫外光的吸光度直接测量水中的臭氧。uv传感器110以光吸收原理操作并利用紫外发光二极管(uv led)。如图5中所示，臭氧在约280nm的紫外区强烈吸收光。可以选择280nm led，因为它比260nm led便宜(260nm是吸收峰所在的位置)并且仍然被吸收到足以被检测到。当然，选择不限于280nm led。
81.臭氧吸收光谱在图5中示出。用于测量溶解臭氧的传感器利用了这种现象。原理是臭氧对光的吸收。例如，产生的臭氧越多，检测到的uv信号就越低。到达测量光电二极管(轴上)616的光由比尔-朗伯定律在数学上描述，该定律使光的衰减与光传播通过的材料的特性相关。
82.v＝vo[t
led
].loss.e-σ[λ].x[t].concentration
[0083]
投射通过水柱的光被表达为检测器放大器(测量光电二极管(轴上)616)输出端处的电压v。vo是当没有任何东西吸收或散射光时来自检测器的电压。这取决于随着led温度t
led
变化的led亮度。系统将持续监测两个参数，即led的输出和led的温度。σ[λ]是吸收横截面(以面积为单位)。v是表示检测到的光的信号电压。检测器电压取决于其温度，因此uv传感器110能够测量和补偿温度影响。它的值取决于led波长λ，而led波长λ又会因温度变化而改变。这种变化是可预测的，并且可以使用附加的电路系统和软件进行补偿。x[λ]是光传播通过含有溶解臭氧的水的距离。这是路径长度。路径长度/吸收横截面有可能因材料膨胀引起的温度变化而改变。这种变化通过材料选择最小化，并且任何漂移都得到补偿或仅仅被接受。这些值可能因单元而异，因此可以通过使用校准方法作为制造中最终测试规程的一部分来纠正，校准可以使用溶解臭氧的已知“浓度”提供组合常数的值(-σ.x)来完成。这个值被称为“校准常数”。该系统能够通过了解该常数如何随温度变化并在操作期间根据环境温度对其进行调整来针对由温度引起的变化校正该常数。损失是由窗口污染或任何阻碍光的东西造成的。当流动路径x中有纯水时，这可以被评估为更频繁的零测试。假设在该波长处没有明显的吸收体，并且实验表明，例如，过氧化物在该波长处具有微不足道的影响。在系统启动期间，例如，对于每一天，来自前一天的阴极电解质通过uv传感器循环，阴极电解质将不含臭氧，并提供参考流体以消除与光路相关的任何误差(即，残留物、反射和吸收抵消臭氧测量的光子的表面堆积物)。为了减少led发热并消除“暗电流”，用脉冲调制led，在“开”和“关”两个状态下进行测量。例如，脉冲持续大约3ms“开”和3ms“关”，它们可以短至例如200微秒和长达10秒。定时由软件控制，但附加电路元件可以提供具有皮秒可重复性和准确性的基于硬件的脉动。每个闪光灯的“开”值具有从其减去的对应“关”值(从而允许消除瞬态照明变化)，以及在100次闪烁，或少至10次或超过100,000次闪烁上平均的所得值。
[0084]
使用光是非接触式测量溶解臭氧的方法，并避免了在水管中引入会与必须接触水的电解臭氧传感器相关联的污染物。
[0085]
图6b示出了根据另一个说明性实施例的uv传感器110。所述uv传感器110可以配置有外壳，该外壳允许其与水性臭氧超声波洁牙机系统100的歧管(未示出)兼容。多个歧管安装点642允许传感器附接到歧管。uv传感器110包括监测光电二极管(离轴)608以监测由uv led 626投射的光的强度。位于投影轴上的测量光电二极管(轴上)616被配置为测量返回的uv光的量，其指示从流体端口636穿过水柱634的水中的臭氧浓度。准直透镜628将uv光朝测量光电二极管(轴上)616准直。测量光电二极管(轴上)616耦合到外壳640并连接到柔性电路630，使得柔性电路630在例如制造期间的移动不会使测量光电二极管(轴上)616从轴上移位。柔性电路理想地具有板载电连接638，其允许将电力、模拟信号、温度和数字通信线路从外部/主控制电路带到uv传感器110，以允许本地测量和计算，从而防止或基本上消除在不具备本地测量和本地计算能力的传感器中否则会产生的噪声。
[0086]
在另一个说明性实施例中，如图6c中所示，多个uv传感器110以多种配置组合，每个传感器被配置为在电解臭氧池106的对应开关配置期间使用，例如，一个uv传感器110可以在阳极/阴极配置期间使用，并且当配置通过电解臭氧池106的极性反转切换到阴极/阳极配置时可以使用不同的uv传感器110。刚性pcb 644可以是柔性电路630的子部分。
[0087]
将配备臭氧浓度闭环控制的水性臭氧发生器集成到超声波洁牙机中需要减少关键部件并集成到流体歧管中。用于监测臭氧浓度的uv传感器110是系统两侧(阴极液和阳极
液)所需的关键部件，以支持日常极性切换。需要两个小传感器或具有两个通道的单个传感器。替代方法包括使用4个三通阀将再循环水回路转移通过传感器，这些阀将取决于系统的哪一侧产生臭氧而切换。
[0088]
由于臭氧是在电解池中产生的，因此可以基于流入池中的dc电流的水平来增加或减少其产量。uv传感器提供的信息为控制回路提供系统中再循环水中臭氧浓度的测量值。水性臭氧从池进入到气体分离器中，然后从气体分离器进入到uv传感器中。气体分离器确保流过uv传感器的水没有气泡，气泡会阻挡uv传感器中的光，从而在测量中产生噪声。必须将系统关闭时在流体路径内形成的静态气泡从uv传感器中冲掉。为了获得清澈的水柱，通过系统的流体通道被设计为避免埃迪(eddie)流和空隙，这些空隙会降低流速并防止气泡在流动流中被带走。
[0089]
歧管兼容的uv传感器具有两个流体端口，其在将uv传感器组装到歧管期间连接到歧管。uv传感器主体和歧管之间的界面密封形成流体连接。水从歧管流出，进入到uv传感器中，然后从uv传感器流出，进入到歧管中。流体路径被定向成避免气泡滞留，因此优选地将uv传感器定位在歧管的底部上，使得重力可以有助于气泡的冲洗。水柱的每个端处的蓝宝石窗口必须暴露在流体流动，使得通过传感器的水流容易去除气泡和碎屑。将传感器安装到歧管底部通过将传感器设计为低轮廓更容易支持集成到超声波洁牙机中，这种低轮廓支持将洁牙机高度最小化的需要，这是安装在牙科操作室的要求。
[0090]
歧管兼容的uv传感器110可以被设计为易于组装。传感器提供了密封的流体路径，其能够通过水柱634传输紫外光。在水柱634的两端处是排列成优化信噪比的电光部件。将uv led 626和测量光电二极管(轴上)616安装在柔性电路630上将这些电光部件与任何刚性pcb机械分离，这些刚性pcb集成了用于控制led、为光电二极管供电和放大、数字化和分析模拟光电二极管信号的所有电子器件。传感器电路包括用于处理算法的微处理器，该算法使用来自检测器光电二极管和监测光电二极管的模拟电压以及校准和损耗值来计算臭氧浓度。通过维护本地微处理器，臭氧浓度可以通过例如i2c总线以数字方式传输到负责控制整个水性臭氧系统、超声波洁牙机和用户接口的中央微处理器。在光电二极管附近处理模拟信号可降低电噪声耦合的可能性，因为模拟信号线可以保持较短并屏蔽外部噪声源(例如，泵电机、螺线管、电源、dc稳压器、触摸屏电子器件)。被设计完全集成了模拟信号处理、模数转换、计算和臭氧浓度的数字化的uv传感器110也简化了工厂校准例行程序。uv传感器110可以作为完整的模块进行校准和清点。超声波洁牙机提供dc电源和i2c总线连接以访问传感器信息。传感器可以提供序列化信息、臭氧浓度、与损耗信息相关的传感器健康诊断信息、uv led 626和光电二极管的温度值，以及固件版本和校准细节。这种模块方法直接支持产品服务，因为传感器一旦被安装到水性臭氧超声波洁牙机706中，就可以被更换而无需校准。
[0091]
回到图1，现在将进一步描述气体分离器116a和气体分离器116b。在水性臭氧超声波洁牙机系统100中，存在与含有臭氧的水平衡的气体顶部空间。由于那里产生的局部高气体浓度，在阳极侧124产生气泡。气泡在流动中聚结以形成顶部空间136，并且通常在充分混合的系统中该顶部空间136将与水大致平衡。控制顶部空间136的体积和任何出口中的夹带气体是重要的。常规的臭氧化系统使用文丘里管将臭氧气体溶解到流过管道的水中，但是这种方法不能阻止未溶解的气体流向牙科手持件，并且不支持使用低于40ml/min，并且通
常小于20ml/min的低流速的系统，因为这些流动缺乏能量(流体速度和体积)来通过将气体拉入到流动路径中产生足够的臭氧浓度。
[0092]
作为优化的流动系统的一部分，流动的无气泡部分响应于用户需求而被引导到流动系统的输出端进入到超声波手持件108中。还可以对臭氧浓度和系统压力波动提供一些缓冲或平均。此外，泵在没有气泡的情况下操作效率最高。当臭氧发生单元操作时，流动系统中存在气泡，因此持续将气泡与流动分离产生无气泡的超声波洁牙灌洗液，从而防止从灌洗液中逸出的气体进入到患者的口腔中。至少，该气体分离器还提供用于臭氧化水的缓冲储存器、气体顶部空间136缓冲体积、用于水位传感的区域，以及用于多个气体和水连接的连接点。在说明性实施例中，以下功能组合在单个水性臭氧超声波洁牙机系统100中，包括：(i)采用多个再循环回路132和对应的气体分离器，诸如两个再循环回路132，各自具有分离水体积的气体分离器，使得系统极性可以交替以提供水性臭氧水的快速生产并延长电解臭氧池106的保质期(而在电解臭氧池106的阳极侧124处的气体分离器116a可以在使用中，在阴极侧126的另一个气体分离器116b可以不在使用中，并且极性的切换可以确保在阴极侧126的气体分离器116b现在在阳极侧124并且因此准备好操作)。例如，极性切换可以每天发生，并且会保持池健康，从而维持良好的性能，即它能够在短时间内(例如，在30秒内)达到目标浓度并在洁牙期间维持该浓度。在洁牙期间，系统中的水不断稀释，因为水性臭氧从手持件中流出，并且淡水被泵入到系统中。为了维持分离器中的水平，臭氧浓度被稀释，从而需要eo池打开并维持浓度。极性切换的另一个重要原因是消除了日常系统冲洗的需要，日常系统冲洗需要时间并浪费水。如果不每天冲洗(例如)阴极电解质水，它就不会被清空或更换。那里的极性切换确保阴极电解质侧切换到阳极电解液侧，然后在洁牙期间对水进行臭氧化和替换，(ii)从气体分离器的输出端中去除夹带气体，以提供无气泡超声波洁牙灌洗并防止气体从灌洗液中逃逸到患者的口腔中，(iii)为uv传感器110提供清水样本(气泡反射和衍射uv光以产生错误的信号测量。虽然气泡产生的光衰减信号可以被平均出，但电解臭氧池106的性能通过清水样品得到增强)，(iv)在电路中提供压力平滑，(v)通过控制电解臭氧池106减少输出端处的浓度波动，(vi)延长控制电路的时间尺度(减少带宽)，(vii)使电解臭氧池106的池流动参数独立于臭氧化水通过使用气体分离器的受控输出进入到超声波手持件108中的输出流动，(viii)提供顶部空间136，用于从系统中分离和收集多余的气体，(ix)平滑系统压力波动，(x)将水储存器与例如到臭氧破坏器114的顶部空间连接隔离。
[0093]
系统拓扑结构将通流与内部再循环回路132组合，以协调最佳电解臭氧池106和臭氧化水输送所需的不同流动条件。由于热和气泡传输的原因，池在接近稳定状态下操作最佳，电极板上的水速高。输出流动必须响应用户控制并且可以是高度间歇性的。
[0094]
气泡在水中具有自然上升速率，并且为了让浮选高效地从流动中去除气泡，流动的一部分必须具有自由表面，其中停留时间大于气泡到表面的最大上升时间。最大上升时间是气泡大小以及气泡必须上升以到达表面的高度的函数。在说明性实施例中，分离器的设计特征可以是入口流动被引导至储存器的自由表面，但从下方引导，使得它不会导致附加气体从顶部空间进入到液体中的湍流气泡夹带。系统通过使用诸如传感器102之类的水位传感器来管理流体水平，以在正常操作期间维持无夹带状态。
[0095]
在另一个说明性实施例中，从电解臭氧池106到分离器的流动路径使气泡聚结最
大化并且使气泡破碎最小化，以确保平均气泡尺寸尽可能大。较大的气泡上升得更快，因此可以使用更好的分离器性能或较小的分离器工作体积。
[0096]
在另一个说明性实施例中，进入到分离器中的水的传入流动被挡板阻碍并调节以最小化喷射并减少传入流动区域中湍流涡流的洁牙，如下文所述。
[0097]
在另一个说明性实施例中，分离器的液体体积设有隔开的挡板，以抑制腔室中的大量倾覆流动，因此通过相对低能量的循环流动减少了气泡向下带向出口端口的可能性。入口和挡板的设计是为了尽可能地在整个腔室区域内产生均匀缓慢移动的向下流动。流动中的涡流必须小于挡板的间距，并且该间距可以适于适合腔室形状以及入口和出口端口的放置。
[0098]
分离器腔室的特征在于横截面积满足以下关系：(i)气泡上升时间《水在储存器中的停留时间；(ii)气泡上升速度(对于目标直径截止)》腔室中向下的平均流动速度；(iii)分离器中的气泡行为和流动条件由几个相互作用的设计参数确定；(iv)气泡尽可能少地渗入到腔室中的水中(存在气泡去除和新鲜臭氧化水与被新鲜输入水稀释的分离器体积混合的平衡。如果从再循环回路输入端出来的气泡被允许穿透分离器中的全部液体体积，它们很有可能被拉入再循环回路出口端口或流体排放端口中。因此气泡被导向气液界面以便它们可以被释放到气体侧而不进入到排放管线或重新进入再循环回路)。传入流动直接指向自由表面，并且将气泡带入水中的倾覆循环被抑制；(v)腔室中涡流流动的直径由流动体积的横向维度设定。体积的细分应使得限制涡流大小，从而限制气泡的穿透深度；(vi)腔室中的平均流动速度小于需要去除的最小气泡的上升速度；(vii)整个腔室的速度变化尽可能低，即它近似于层流塞流轮廓；(viii)腔室的出口点，特别是输送流动路径的出口点，被放置在向下流动速度过快的可能性最小的地方。这最大限度地减少了任何气泡到达出口点的机会；(ix)出口流动端口被挡板阻碍，使得它从整个腔室区域中相对均匀地吸入流动。
[0099]
满足上述概念设计规则的腔室的截面可以是圆柱形或矩形。它的纵横比(高度/宽度)可以》1，优选地》2。腔室的细分可以是不同的形式，例如正方形或圆形或六边形，而不影响功能，并且分离元件可以从腔室的底座跨越到自由表面或稍微远离这些表面，但没有限制。自由水面上方的气体顶部空间136的高度由其它因素确定并且可以在不影响水体积的气泡分离功能的情况下广泛变化。为了与臭氧化溶液一起使用，优选地，湿表面全部由臭氧惰性材料组成，诸如含氟聚合物，或涂有与臭氧不显著反应的保护层的基材。与腔室相关联的可以是水平感测手段，诸如传感器102。腔室的结构可以适于允许通过例如电容传感器或通过集成到腔室中的其它深度传感器进行水平感测，而不影响功能。
[0100]
流体连接中的可压缩气体体积与储存器体积138的组合导致连接到该体积的电路中的压力脉冲平滑。在该系统中，这种平滑效应适用于来自空气泵118a(或空气泵118b)的传入流动、适用于通过储存器体积138的再循环流动，并且适用于流出到出口140。如果在这些流动中的任何一个中存在可允许压力脉冲的适用标准，并且已知压力脉冲源(例如，泵或阀)，那么可以调整适应腔室中的流体和气体的体积以提供必要的压力变化与时间的过滤。所需的具体体积值也取决于相关联管道流动的惯性和管道的弹性。在说明性实施例中，管道的弹性可忽略不计，并且压力平滑优化是通过计算流动惯性和腔室体积得出的。
[0101]
气体分离器提供水性臭氧的储存器体积138以在洁牙规程期间从中抽取，而不是直接从电解臭氧池106抽取流。该系统可以使用腔室中臭氧水平的控制设定值，其通过独立
于输出流动的再循环通过池进行高效循环和混合。因此，臭氧传感器控制回路可以被实施，而不会因通过感测元件的不均匀流动模式或在通过传感器的低流动或无流动时段期间产生可变臭氧分解而产生错误风险。具有水性臭氧的储存器使流出到超声波手持件的臭氧水平的变化最小化并且将输出流速与瞬时电解臭氧池106操作参数或驱动泵的瞬时操作解耦。当作为水性-臭氧-超声-灌洗液分配的流体经由超声波手持件108离开系统时，必须对其进行补充。淡水进入系统以弥补输出流动，以维持分离器中的水位。淡水与分离器和再循环回路中的流体混合，从而导致一些稀释，这在臭氧传感器的控制下通过电解池恢复。优选地，控制回路的时间常数与系统的使用定时相比较短，但不需要补偿操作条件中的每一个瞬间波动，因为这些通过腔室和流动回路中的混合过程自然地平滑。
[0102]
由于存在分离器体积，因此系统将需要在启动时充入该体积的水，然后才能达到期望的臭氧浓度。目标浓度水平可以通过在一段时间内驱动特定电流来实现，例如500ma持续2分钟，或者使用监测uv传感器的闭环控制器来确定分离器和再循环路径中溶解臭氧的水平。
[0103]
为了提高电解臭氧池106的效率，在电解池三相边界处形成的气泡与电极表面分离，以防止它们减少有效工作面积。为了实现这一点，再循环流动和电解池流动通道被调整为在该表面处为高流动速度。如果输出流动直接通过池到达输出端，那么即使中间有缓冲体积，那么池速度也将取决于输出流动需求而变化，从而无法完全确定池中的瞬时操作条件，并且还需要对阴极侧流速的流速调制进行匹配，以维持电极和膜组件上的期望压力平衡。以这种方式动态调制两个流动路径会给整个系统带来严重的控制负担。此外，低于阈值流动速度，池加热或气泡去除失败将成为风险，进一步需要调制池电流以响应瞬时输出臭氧水平，以及响应电极组件在低流动下的热限制。系统包括同时解决许多这些问题的交叉流动路径，使用气体分离器部件作为允许实现组合流动路径并满足所有系统要求的元件。储存器体积138和电解臭氧池106之间的再循环流速可以独立设置以提供高流动速度的优化池操作条件和稳定条件，同时还允许电解池流动通道以适当的速率和压力特性提供再填充和输出流动。
[0104]
当以高流动速度和窄流动路径操作时，电解臭氧池106中存在显著的压降。系统设计使该压降位于再循环回路内部，同时不影响通流通路中的明显压降。因此，与单独的压力要求都应用于共同的流动路径相比，可以进一步优化系统。在说明性实施例中，由气体分离器表示的系统的平均工作压力被设置为诸如超声波手持件108之类的附接器械的工作压力。驱动流过电解臭氧池106所需的附加压力与该压力不串联，而仅出现在再循环泵和电解臭氧池106之间的连接处。
[0105]
(一个或多个)气体分离器的入口142极大地减少了射流湍流并允许气体分离器的主要体积由于使用入口挡板1304而以平静的流动模式操作，该入口挡板1304如图13a中所示立即扩散流动。入口挡板1304和管阵列1314的组合减慢并控制流入到分离器中。挑战是在短距离内降低从入口管中的射流速度。由于流动分离和不均匀的速度分布，简单地增加直径行不通。即使是缓慢逐渐变细的膨胀也不能阻止这种混合。基本概念组合了障碍物，用于将射流转向径向流动，从而防止分离，然后是“分层”部分，里面装满窄管，从而以低平均速度强制活塞流动。测试表明，1cm直径轻松达到1000ml/min。如图13b中所见，大多数气泡在表面1302处逸出并且腔室挡板1308抑制总体倾覆循环，其中气泡上升快于水流下1306。
如图13c中所示，集成管1310的实心中间部分1312防止影响传感器102的表面扰动。集成管1310在顶部和底部周围都具有开口，用于与中心区域的水和气体水平平衡。
[0106]
对于所有关注的气泡，平均向下的水速小于向上的气泡速度，使得它们可以逃逸到顶部空间。小气泡比大气泡上升得慢得多，因此可以通过使用已建立的关系将水速和上升速度相等来找到临界直径。
[0107]
在非限制性实施例中，对于非常小的气泡，气泡的速度可以通过hadamard/rybcynski关系式表示为速度v＝ρ.g.d^2/12.μ，对于0.2到2mm气泡，替代方案是v(m/sec)＝120*d(m)，其中ρ是流体的密度，g是重力加速度，d是气泡的直径，并且μ是液体动态粘度。
[0108]
此外，对于非常小的气泡，大小和速度之间存在规律的关系，以及温度和离子强度对速度的影响。但是，温度和离子强度的影响可能很小。
[0109]
分析给出了相当于3cm直径分离器的面积的示例值(实际内径为3.3cm，减去入口管面积得出该流动净面积)。
[0110]
流动＝500ml/min＝8.33ml/sec。面积＝7.1cm2下流速度～1.2cm/sec。vrise＝1.2cm/sec的气泡大小约为100-140um。在分离器流动均匀的情况下，所有大于～100um的气泡都将逸出。快速的射流入口流动比平均流动快得多地驱动循环涡流，因此这会影响分离性能。湍流没有足够的体积来耗散能量。使用平静的入口，并在主腔室中使用一些进一步的塞流强制挡板，可以在相同的腔室体积中力争接近理论的分离性能。
[0111]
提高性能的其它说明性实施例包括入口上的较大直径流动扩散器，例如约15mm，以及在入口处添加“射流挡板”。此外，入口中的较大层流管用于减少气泡破碎，并且主腔室体积中的较小直径(例如，约5毫米)管填充用于进一步抑制涡流。设想防止入口流动“短路”循环填充并到达再循环出口。
[0112]
为了将水性臭氧输送到超声波手持件108，系统压力(其范围可以从15到40psi，但更典型地为22psi)要求由产生高达约65ml/min或更少，但更典型的是25ml/min输出流量所需的压力来确定。一些超声波插件被设计有通过插件尖端的小流体路径。这些流体路径可以小于0.020英寸，并且通常小于0.015英寸。系统压力还影响臭氧的气体溶解率，这是在启动时将系统快速充电至期望浓度所考虑的重要因素。系统中的压力由泵(空气泵、主水泵)和电解臭氧池106产生的气体产生。空气泵主要在启动时使用，用于可能需要附加输入以维持系统压力来输送连续流量的高流动输出时段，并且还可以用于净化水性臭氧超声波洁牙机系统100以进行长期储存和在气体分离器中不储存水的情况下装运。主水泵118c填充系统和气体分离器，并且当系统在大约22psi的系统压力下操作时，它还向系统添加流体，但可以在例如15到40psi的范围内，甚至可以在低于15psi和超过40psi下操作。随着电解臭氧池106向系统添加气体，系统压力将继续增加，可以通过压力调节来控制系统压力。通过基于来自压力换能器的输入由软件打开和关闭的阀120进行电子控制。在说明性实施例中，缓冲体积134中的气体可以由两个串联的阀120释放，第一个将打开并排放小体积，然后关闭并且第二个阀120将打开以通过将臭氧气体转化为氧气的臭氧破坏器114排放小体积。这种阀门切换可防止系统压力迅速下降。一种限制和控制系统压力的机械方法是经由减压阀释放分离器顶部空间中的气体。泄压阀利用密封和弹簧压力，仅当系统压力超过弹簧力产生的密封压力时才打开和排气。具有快速动作和极低机械滞后的泄压阀将提供稳定的上位系统压力。压力换能器可以与系统泵一起使用，以提高系统压力，以支持期望的输出流量和气
体溶解度。除了这些压力控制手段之外，还有水平传感器102，其维持分离器中的流体水平。维持适当的流体水平控制气体顶部空间的体积，并防止会影响系统压力的顶部空间体积的快速变化。与常规的水臭氧化系统相比，水性臭氧超声波洁牙机系统100架构的重要优点是它能够在例如不到3分钟的时间内从没有溶解的臭氧变为完全充入，并有可能在30秒内实现完全充入。
[0113]
在使用水性臭氧超声波洁牙机系统100时，可以进行以下步骤。气体侧的气泵118a被打开以充入系统压力。来自封闭系统容器的水被泵入系统中直到水平传感器102达到它们的预设体积。在说明性实施例中，这些步骤在不到10秒内发生，并有可能在不到2秒内达到预设值，从而使系统流体和操作压力达到其期望水平。(系统中的流体水平将需要填充流体路径并向气体分离器添加足够的体积以产生水储存器和气体顶部空间。在说明性实施例中，气体分离器可以填充例如20-80％的水，或者甚至通常40-60％，或刚好在气体分离器中的挡板上方。系统中的压力从接近零psi增加。通过泵入水减少气体体积，向系统增加一些压力，但是排气电磁阀通常有助于打开更多快速用水填充系统。一旦达到期望的水位，就会激活空气泵以将系统压力快速充入至15至40psi，通常为22psi)。此时系统再循环泵打开并驱动电流被输送到电解臭氧池106。在说明性实施例中，电解臭氧池106可以在水性臭氧超声波洁牙机系统100的初始充电期间以其正常操作电流的1.1至7倍供电，以实现快速系统充电。再循环泵也可以在更高的占空比或电压下操作，从而增加再循环率，以帮助快速将气体从电解池中抽出，从而使小气泡从池膜电极界面的三相边界快速扫除。与由较小气泡结合或由池三相边界表面的延迟释放形成的较大气泡相比，这些小气泡提供了更大的表面积。由于较高的系统操作压力，来自电解臭氧池106的气体更快速地溶解到再循环水中。臭氧在水中的溶解度取决于水的温度、溶解的臭氧气体的浓度以及包含再循环水和臭氧气体的系统中的压力。更高的压力等同于更高的溶解臭氧水平。在说明性实施例中，通过在高于一个大气压20至24psi的压力下操作，超过两倍的臭氧量可以溶解到系统水中。夹带的气体从再循环回路中分离，然后发送通过uv传感器110。uv传感器110监测启动例程并且使闭环控制器能够实现将电解臭氧池106和再循环泵两者返回到正常功率水平的稳态条件。将流向池和电机的更高电流限制在仅启动序列提高了可靠性和池膜寿命。在启动期间，牙科临床医生可以立即开始用水填充超声波手持件108以准备系统，他们还可以开始使用超声插件进行洁牙或冲洗。但是，由于淡水进入系统的附加稀释，这可能会减慢总充电时间或需要更多的到池的功率来实现快速充电。
[0114]
在另一个说明性实施例中，水性臭氧超声波洁牙机系统100被设计为使得阴极侧126和阳极侧124两者都是对称的或基本对称的。这样做时，用于阴极和阳极的气体分离器在尺寸、构造、体积以及它们从流体中分离气泡的能力上是相同或基本相同的。在说明性实施例中，两侧具有溶解臭氧传感器，例如，每一侧具有uv传感器110(图14)，一个uv传感器110可以测量两个单独的流体路径，每条路径属于一侧，或者单个uv传感器110具有一系列隔离阀，这些阀可以重定向通过传感器的系统的任一流体路径，以使系统能够监测任一再循环回路132中的臭氧气体。同时或以交替方式测量两个再循环回路132中的臭氧气体的能力可以提供附加的自诊断。通过监测两侧，可以决定将阳极维持为阳极，或者如果臭氧水平低到可接受(例如，小于约0.2ppm或检测不到)，那么系统可以反转极性。水性臭氧超声波洁牙机系统100的软件通过例如h桥改变电解臭氧池106的极性，并提供来自系统任一侧产生
臭氧的出口140的输出流。监测阳极和阴极中臭氧水平的另一个好处是监测气体交叉。阴极再循环回路中的臭氧可能指示池膜穿孔或流体和/或气体密封损失的早期迹象。这种类型的自诊断可以帮助减轻安全问题，并在功能或性能丧失之前提醒最终用户。
[0115]
切换系统极性的需要来自维持阴极液中的流体水平和与可靠性相关的重要系统特性的需要。在操作期间，水分子经由电渗透被拉过膜202。随着时间的推移，气体分离器116b将增加其流体水平(随着水经由电渗从阳极迁移到阴极或从eo池内部的流体泄漏，阴极电解质体积增加)。没有排放或从系统的阴极侧排放的理由，气体分离器116b将被填满并且最终需要被排放。例如，通过每天切换整个系统极性，可以容易地管理一天使用后流体水平的小幅增加。与极性切换相关的可靠性要求源于电解池的长期性能目标以及维持阴极电解质中水的清洁度而不需要特殊的启动或关闭过程步骤的需要。额外的维护步骤将是非期望的，因为涉及额外的时间或需要安装或方便地定位排水管。超声波洁牙机通常位于台面、橱柜或为操作装备设计的特殊抽屉中。但是，这些位置不提供通往排水管的通道，因此系统需要垃圾箱来在一天结束时收集阴极电解质水。或者临床医生必须通过运行特殊的清洗循环将系统中的任何流体清洗到操作槽中。清洗循环将运行维护泵，即小型隔膜空气泵，它将通过开放式水螺线管将水从系统中推出到手持件中。在此清洗循环期间，水将被分配到附近的槽或小储存器中。在此清除期间，存在存储在顶部空间中的臭氧气体也会从手持件中排出的风险。这将是不希望的暴露于臭氧气体。为了避免这种暴露以及运行不方便且需要附加设置时间的特殊清洗循环的需要，能够每天改变极性的系统自动刷新并臭氧化系统前一天的阴极电解质侧。
[0116]
由于系统阴极侧的水在洁牙期间未使用，因此需要经由附加的设置或关闭步骤定期更换。这种水可以经由需要小型气泵的清洗过程来替换，该气泵可以将水从系统的阴极侧转移到废物容器、排水管中或通过连接到超声波手持件108的阀门。这些选项可能需要在超声波洁牙机启动或关闭期间进行特殊的阴极清洗步骤。在洁牙规程期间，水将通过泵从既防篡改又设计有定制配件的纯水源(诸如从定制的封闭水包装系统(例如，吸嘴袋704))中转移。水流过系统的阳极侧124，臭氧溶解在其中，然后它被输送到超声波手持件108，作为换能器和超声波洁牙机尖端的冷却灌洗液。在启动期间，阴极分离器(气体分离器116b)充满适当体积的水，以通过电解臭氧池106的阴极侧再循环以进行还原反应。
[0117]
替代地，可以例如每天切换阴极和阳极。在非工作期间，例如系统不使用的12到16小时期间，臭氧会自然衰减，水性臭氧的半衰期通常约为20分钟，从而避免了交叉气体影响的任何担忧。一旦臭氧衰减至低于约0.5ppm或更低，在电解臭氧池106的三相边界处发生反向化学反应的风险将被最小化。系统可以通过切换池的电极性来安全地改变池的极性。软件驱动极性的这种变化，使得通过打开适当的电磁阀来输送水性臭氧。通过改变极性，来自前一天的剩余阴极水将在其正极或氧化阳极侧124上再循环通过电解臭氧池106。前一天剩余的阳极水将自然衰减，因此对应分离器中的臭氧将返回到氧气，这些水将通过池的还原侧—阴极再循环。两种分离器都需要流体管线和电磁阀，它们将水输送到超声波手持件108。通过每天切换极性并且只有在验证臭氧水平已经衰减后，池才能交替其阳极和阴极，从而有助于限制通常沉积在阴极电极上的沉积物造成的任何污垢。由臭氧和其它氧化物质(ho、h2o2、h3o
…
)相互作用引起的膜降解可以分布在池的两侧，从而延长每个膜的寿命。此外，阴极电解质将每天更换，并且系统的每一侧都将进行臭氧化，从而防止滞水并消除或基
本上消除微生物污染的可能性。当然，根据本说明书可以获得防止滞水、减少臭氧暴露和增加膜202寿命的其它布置。本公开中的示例仅用于描述的清楚性并且不限制说明性实施例。附加的操作、动作、任务、活动和操纵将可从本公开中想到，并且它们被设想在说明性实施例的范围内。
[0118]
此外，利用臭氧的紫外光吸收来检测水中溶解臭氧水平的光学方法可能需要偏移校正以考虑力学和光路的变化(即，碎屑、uv源的老化)。通过对系统实现每日极性变化，前几天的阴极电解质水，即溶解有氢的水，可以用于将任何传感器偏移归零，从而进行校正，而无需改变水中吸收成分的浓度。
[0119]
已知臭氧气体会引起呼吸系统的刺激，因此，为了防止患者吸入臭氧气体，说明性实施例已经建立了对臭氧浓度的控制和对臭氧产生的限制。系统释放的臭氧完全来自输送的水流。来自气体分离器的所有气态顶部空间臭氧在排放到当地环境中之前都会被催化破坏。
[0120]
使用臭氧化灌洗液洁牙的一个问题是必须保持口腔内的口腔排气(溶解的臭氧从灌洗液中自然扩散，从而形成局部环境)。如果输送到患者口腔的臭氧化水在被临床医生从口腔中排出之前积聚并放气，那么在洁牙规程期间可能发生暴露风险。
[0121]
通过将臭氧生成和控制完全集成到超声波洁牙机电子器件中，可以通过在单个规程期间监测系统的使用来减轻臭氧气体的暴露，从而为臭氧控制系统提供限制臭氧气体暴露的特定机制。可能影响释放到口腔中的臭氧气体量的超声波洁牙机参数包括但不限于灌洗液的流速、超声波功率水平、洁牙规程的占空比以及使用的抽吸类型，即高体积排空和/或唾液喷射器。
[0122]
臭氧浓度直接决定了灌洗液中可用臭氧的量。对于牙龈健康的患者，临床医生可以选择使用较低浓度的臭氧，该水平仅对用于抑制系统水管线中的生物膜生长必要，例如0.020ppm至1.0ppm，更典型的是0.5ppm。对于患有牙龈炎或牙周病的患者，用户可以选择更高的浓度，分别为1.2至3.0ppm和3.0-6.0ppm。
[0123]
控制系统可以使用实时时钟进行操作，从而使洁牙机能够跟踪使用情况。可以显示每位患者的总洁牙时间，并在一段时间不使用后自动重置，通常为30分钟到一小时。该使用数据还可以用于监测一段时间内产生和分配的臭氧总量。如果已经达到高浓度的长时间洁牙，该系统可以自动降低臭氧浓度。例如，会发现在3.0到6.0ppm下超过45分钟的洁牙时间达到患者的安全暴露极限。
[0124]
为确保使用吸力，系统可以配备超声波麦克风。超声波麦克风能够检测因使用吸力而产生的声发射。如果系统无法检测到吸力的使用，那么可能会阻止临床医生输送更高浓度的臭氧。通过将超声波麦克风定位在手持件电缆中，可以将其放置在手持件附近。系统外壳可以配备有几个超声波麦克风，以提供全方位的检测能力。超声波麦克风可以根据特定的操作唾液喷射器抽吸和高体积排空的声音进行训练。或者系统可以预编程以识别低吸力和足够的吸力，从而在临床医生选择时实现更高的浓度。高体积排空可以以200至250lpm(升/分钟)的典型速率去除液体和气体，这种抽吸水平消除了从超声波灌洗中逸出的任何臭氧在从口腔中吸出之前被患者吸入的风险。
[0125]
超声波洁牙机电子器件和臭氧控制电路系统的完全集成能够创建考虑到整流扩散和快速分解的控制回路。整流扩散是声能将溶解气体从溶液中剪切出来的结果，因为振
荡声波会导致气泡形成。这些气泡随着穿过溶液的声波膨胀和压缩，气体可以扩散到这些气泡中并防止它们破裂，从而基本上释放溶解的气体。这些小气泡可能会流过手持件并在超声波手持件108的尖端处离开。由于整流扩散可以增加口腔中臭氧气体的释放，因此用于各种水平的超声波激发的臭氧浓度可以通过两个电子控制电路的集成直接控制。快速分解是臭氧通过机械激发加速衰减为氧气，在这种情况下，系统可以增加臭氧浓度以帮助维持灌洗液中足够的臭氧水平，使其到达牙周袋。
[0126]
超声波洁牙机使用灌洗液来冷却换能器和超声波洁牙机尖端。临床医生可以调节超声波洁牙机的流速，虽然典型的流速在15到25ml/min之间，但系统可以在流动的低端在低至例如2-5ml/min和在流动的高端在高达例如30-45ml/min的情况下操作。
[0127]
在示例性实施例中，气体分离器116a或气体分离器116b提供可以使用非接触式流体水平感测(例如，电容或光学方法)监测的流体水平。通过监测阳极分离器中的流体水平，可以计算流出系统的流体流速。系统在通常为22psi的压力下操作。当输出螺线管打开时，存储在系统中的压力迫使水通过打开的输出螺线管并通过流控件进入超声波手持件108的电缆并进入手持件，最终在超声波手持件108的插件上的灌洗端口流出。流控件是机械设备，其可能无法与系统电子器件直接通信。替代的流控件可以经由比例阀、伺服控制阀、伺服控制机械调节器或简单地调整系统内部操作压力来处理。当临床医生调整位于手持件和手持件电缆接口处的机械流控件时，可以检测到阳极分离器体积下降的速率。在主泵填充阳极分离器时段期间，系统软件可以知道不计算用水率。在填充时间期间，水平传感器还可以用于确定主泵是否正常操作以及水容器是否已清空。如果水容器是空的，那么主泵将无法填充阳极分离器。将设置定时器来提供足够的时间，例如50毫秒到10秒，以便泵提高阳极分离器中的水平。如果由于系统的气体或流体侧的故障而导致泄漏，臭氧气体可能释放到操作室中。系统能够识别系统压力的快速下降，从而导致臭氧的产生和超声波洁牙功率的输送被禁用。此外，水性臭氧超声波洁牙机系统100可以具有内部气态臭氧气体监测器112，如果内部(系统外壳内部)气态臭氧水平超过100ppb，该监测器将自动停止水性臭氧的产生。此外，在说明性实施例中，除了臭氧化水离开插件尖端以输送到患者口腔的位置之外，设备的流体通路全部封闭。
[0128]
在又一替代实施例中，两个水包/水源104(例如，喷口袋704)提供了附加的便利，即如果一个包清空，那么不会中断牙科规程，如图15中所示。系统将能够感测包何时为空，并通过使用臭氧系统主控制板406自动切换，例如，传感器可能缺乏流体流动、无法提高分离器中的水平，或只是液体流失。还可以监测电机电流以识别泵中是否存在流体。使用图16的两个泄压阀(泄压阀b 1602和泄压阀a1604)确保氢气和氧气不会在气体侧混合，从而保护膜免受可能限制其使用寿命的交叉气体反应。
[0129]
图7描绘了根据一个实施例的连接组件702的示意图。连接组件702集成在水源104中，诸如用于连接到水性臭氧超声波洁牙机706的喷口袋704(也在图8中示出)。
[0130]
图9描绘了根据一个实施例的相互作用。该相互作用包括：阶段902，其中外盖从水性臭氧超声波洁牙机706移除；阶段904，其中喷口袋704插入外盖中；以及阶段906，其中外盖重新插入到水性臭氧超声波洁牙机706中。
[0131]
图10描绘了根据一个实施例的具有前连接1002和后连接1004的连接组件702时间线的示意图。在说明性实施例中，连接组件702包括：提供不可再填充端口的鸭嘴1006、用于
连接到水性臭氧超声波洁牙机706的牙科器械连接器1008、提供防止溢出的密封的o形环1010，以及在插入期间被刺穿的箔密封件1012，如后连接1004中所示。
[0132]
图11描绘了根据一个实施例的连接组件702的另一个视图，该实施例还包括包含鸭嘴1006的鸭嘴阀1102。该组件通过超声波焊接/卡扣/粘合剂1104连接。
[0133]
图12更详细地描绘了连接组件702的分解图。连接组件702包括牙科器械连接器1008、箔密封件1012、鸭嘴阀1102、喷口主体1202和喷口盖1204。
[0134]
图17a描绘了根据一个实施例的水性臭氧超声波洁牙机706的替代配置(水性臭氧超声波洁牙机配置a 1702)。水性臭氧超声波洁牙机配置a 1702包括两个串联配置的水源104，其使得水性臭氧超声波洁牙机706具有窄轮廓。它还包括指示水源104中流体水的水平的水平状态1708。
[0135]
图17b描绘了根据一个实施例的水性臭氧超声波洁牙机706的替代配置(水性臭氧超声波洁牙机配置b 1704)，该实施例具有两个平行配置的水源104，其使得水性臭氧超声波洁牙机706具有宽轮廓。
[0136]
图17c描绘了根据一个实施例的水性臭氧超声波洁牙机706的替代配置(水性臭氧超声波洁牙机配置c 1706)。在这个实施例中，喷口袋704存储在用户接口1710下方的隔间1712中。
[0137]
图17d描绘了包括塑料喷口袋1714、纸箱1716和瓶1718的水源104的其它说明性形状。
[0138]
图18a(臭氧水超声波洁牙机配置d 1802)和图18b(臭氧水超声波洁牙机配置e 1804)描绘了系统的另一种替代配置，其中塑料喷口袋1714和纸箱以平行配置用于生产具有宽轮廓的洁牙机，而不是图18c的窄轮廓洁牙机(臭氧水超声波洁牙机配置f 1806)。在本文讨论的任何配置中，超声波手持件108可以是磁性耦合手持件(双面)1808，其通过磁性手段附接到洁牙机的底座。
[0139]
图19a-图19b还描绘了具有隔间1712的水性臭氧超声波洁牙机配置c 1706的替代配置，该隔间1712接收作为纸箱1716或瓶1718的水源。
[0140]
在又一个说明性实施例中，图20a描绘了具有底座2002和可移除接口2004的配置，并且图20b描绘了手持件保持端口2006和在隔间1712区域中具有照明2008的装载托盘。
[0141]
方法
[0142]
现在转到图21，现在将描述根据说明性实施例的过程2100 2100。过程2100通过从水源104输送去离子水，如步骤2102中所示。在步骤2104中，经由诸如主水泵118c之类的泵泵送水以维持流体水平并获得足够的压力以增加气体溶解度并最终将水驱动至手持件。在步骤2106中，使用再循环回路的对应泵(诸如，空气泵118a和空气泵118b)使水移动通过再循环回路中的电解池(诸如，电解臭氧池106)。在步骤2108中通过电解在阳极侧生成氧气和臭氧气体，并且在阴极侧生成氢气。在下一步骤，步骤2110中，被夹带的气体溶解在水中并且过量气体从被再循环的水中分离。使用阀门120，诸如压力释放阀，过量气体通过臭氧破坏器114排出。在步骤2112中，通过控制提供给电解臭氧池106的电流量来维持限定的臭氧水平，诸如(～0.5ppm)以维持水线或(4-6ppm)以输送临床功效。步骤2114包括使用uv传感器110监测流体通路144中的臭氧浓度并通过调制电解产生来控制臭氧的产生。可以使用多个uv传感器110，例如，每个极性配置(极性开关)一个。在步骤2116中，当(一个或多个)泵维
持限定的流体水平和系统压力时，使用水电磁阀控制从加压系统到超声波手持件108的水性臭氧的流动。此外，水性臭氧超声波洁牙机系统100被配置为报告例如水位的状态，或响应用户对水性臭氧的请求，并在步骤2118中控制系统的安全性和功效。过程2100此后结束(步骤2120)。
[0143]
计算机系统
[0144]
已经描述了装置，现在将参考图22，该图示出了可以根据本文中的至少一些说明性实施例使用的计算机系统2200的框图。虽然本文可以根据该示例性计算机系统2200来描述各种实施例，但是在阅读了该描述之后，(一个或多个)相关领域的技术人员可以清楚如何使用其它计算机系统和/或体系架构来实现本公开。
[0145]
在本文的一个示例实施例中，水性臭氧超声波洁牙机系统100的至少一些部件，诸如超声波控制板404和臭氧系统主控制板406，可以形成或包括在图22的计算机系统2200中。计算机系统2200包括至少一个计算机处理器2206。计算机处理器2206可以包括例如中央处理单元(cpu)、多处理单元、专用集成电路(“asic”)、现场可编程门阵列(“fpga”)等。计算机处理器2206可以连接到通信基础设施2202(例如，通信总线、交叉总线设备、网络)。在本文的说明性实施例中，计算机处理器2206包括控制电解臭氧池106和臭氧形成过程的定时的cpu。
[0146]
显示接口2208(或其它接口，诸如用户接口402)转发来自通信基础设施2202(或来自帧缓冲器(未示出))的文本、视频图形和其它数据，以在显示单元2214上显示。例如，显示接口2208可以包括具有图形处理单元的视频卡，或者可以为操作员提供用于控制装置的接口。
[0147]
计算机系统2200还可以包括输入单元2210，计算机系统2200的操作员可以将其与显示单元2214一起用于向计算机处理器2206发送信息。输入单元2210可以包括例如触摸屏监视器。在一个示例中，显示单元2214、输入单元2210和计算机处理器2206可以共同形成用户接口。
[0148]
向超声波洁牙机手持件提供臭氧化水的一个或多个步骤可以以计算机可读程序指令的形式存储在非暂态存储设备上。为了执行规程，计算机处理器2206将存储在存储设备上的适当指令加载到存储器中，然后执行加载的指令。
[0149]
计算机系统2200还可以包括主存储器2204，其可以是随机存取存储器(“ram”)，并且还可以包括辅助存储器2218。辅助存储器2218可以包括例如硬盘驱动器2220和/或可移除存储驱动器2222(例如，软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、闪存驱动器等)。可移除存储驱动器2222以众所周知的方式从可移除存储单元2226读取和/或写入到可移除存储单元2226。可移除存储单元2226可以是例如软盘、磁带、光盘、闪存设备等，它们可以被可移除存储驱动器2222写入和读取。可移除存储单元2226可以包括存储计算机可执行软件指令和/或数据的非暂态计算机可读存储介质。
[0150]
在其它说明性实施例中，辅助存储器2218可以包括存储计算机可执行程序或要加载到计算机系统2200中的其它指令的其它计算机可读介质。这样的设备可以包括可移除存储单元2228和接口2224(例如，程序盒和盒接口)；可移除存储器芯片(例如，可擦除可编程只读存储器(“eprom”)或可编程只读存储器(“prom”))和相关联的存储器插槽；以及允许软件和数据从可移除存储单元2228传送到计算机系统2200的其它部分的其它可移除存储单
元2228和接口2224。
[0151]
计算机系统2200还可以包括使软件和数据能够在计算机系统2200和外部设备之间传送的通信接口2212。这种接口可以包括调制解调器、网络接口(例如，以太网卡或ieee 802.11无线lan接口)、通信端口(例如，通用串行总线(“usb”)端口或端口)、个人计算机存储器卡国际协会(“pcmcia”)接口、等。经由通信接口2212传送的软件和数据可以是信号的形式，其可以是电子的、电磁的、光学的或其它可以由通信接口2212传输和/或接收的信号类型。可以经由通信路径2216(例如，信道)将信号提供给通信接口2212。通信路径2216承载信号并且可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝链路、射频(“rf”)链路等来实现。通信接口2212可以用于传送软件或数据或计算机系统2200与远程服务器或基于云的存储装置(未示出)之间的其它信息。
[0152]
一个或多个计算机程序或计算机控制逻辑可以存储在主存储器2204和/或辅助存储器2218中。计算机程序也可以经由通信接口2212接收。计算机程序包括计算机可执行指令，这些指令在由计算机处理器2206执行时使计算机系统2200执行下文所述的方法。因此，计算机程序可以控制计算机系统2200和水性臭氧超声波洁牙机系统100的其它部件。
[0153]
在另一个实施例中，软件可以存储在非暂态计算机可读存储介质中，并使用可移除存储驱动器2222、硬盘驱动器2220和/或通信接口2212加载到主存储器2204和/或辅助存储器2218中。当控制逻辑(软件)由计算机处理器2206执行时，使计算机系统2200，更一般地，该装置，执行本文描述的一些或所有方法。
[0154]
最后，在另一个示例实施例中，诸如asic、fpga等的硬件部件可以用于执行本文描述的功能。根据本描述，(一个或多个)相关领域的技术人员将清楚实现这样的硬件布置以执行本文描述的功能。