特開 2022-167575 光う蝕診断計及び光う蝕診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167575

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】光う蝕診断計及び光う蝕診断方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/24 20060101AFI20221027BHJP

   A61C 1/08 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

A61B1/24

A61C1/08 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021073448

(22)【出願日】2021-04-23

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】595148176

【氏名又は名称】学校法人大阪歯科大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002837

【氏名又は名称】特許業務法人アスフィ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】間 久直

(72)【発明者】

【氏名】粟津 邦男

(72)【発明者】

【氏名】吉川 一志

【テーマコード（参考）】

4C052

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C052AA06

4C052AA20

4C052EE01

4C052EE05

4C052NN07

4C161AA08

4C161WW05

4C161WW08

(57)【要約】

【課題】患者ごとに取り替えることが困難な本体部分を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぐことができ、且つ、歯の硬さを定量的に測定することによりう蝕の定量的な診断を行える光う蝕診断計を提供すること。
【解決手段】光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、歯に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配されているレンズと、受光素子及びレンズを収容する筐体と、筐体を内包するカバーと、を有しており、圧子はカバーの外側に配置されている光う蝕診断計。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、歯に当接する圧子と、
前記圧子に光を出射する光源と、
前記圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、
前記圧子の先端部と前記受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、
前記受光素子及び前記レンズを収容する筐体と、
前記筐体を内包するカバーと、を有しており、
前記圧子は前記カバーの外側に配置されている光う蝕診断計。

【請求項2】

前記光源から出射した光は前記カバーを透過して前記圧子に入射し、前記圧子の先端部から反射した光は前記カバーを透過して前記受光素子に受光される請求項１に記載の光う蝕診断計。

【請求項3】

前記筐体は圧子取付部を有しており、前記圧子と前記圧子取付部とが前記カバーを挟み込んで互いに接続又は接続解除されることにより、前記圧子が前記筐体と着脱可能な請求項１又は２に記載の光う蝕診断計。

【請求項4】

前記圧子取付部は透明部材を有しており、前記圧子と前記透明部材とが前記カバーを挟み込んで互いに接続又は接続解除されることにより、前記圧子が前記筐体と着脱可能な請求項３に記載の光う蝕診断計。

【請求項5】

さらに圧子保持部材を有しており、
前記圧子取付部は溝部又は凸部を有しており、
前記圧子保持部材は前記圧子取付部の前記溝部又は凸部と嵌合する嵌合部を有しており、
前記圧子保持部材の前記嵌合部と前記圧子取付部の溝部又は凸部とが前記カバーを挟み込んで互いに嵌合又は嵌合解除されることにより、前記圧子が前記筐体と着脱可能な請求項３又は４に記載の光う蝕診断計。

【請求項6】

前記圧子保持部材の一方端の厚みは、前記圧子保持部材の他方端の厚みよりも薄い請求項５に記載の光う蝕診断計。

【請求項7】

前記受光素子が、二次元に配列している単位セルを含む請求項１～６のいずれか一項に記載の光う蝕診断計。

【請求項8】

前記圧子と前記光源との間の光路上であって前記圧子と前記受光素子との間の光路上に配置されたビームスプリッターをさらに有している請求項１～７のいずれか一項に記載の光う蝕診断計。

【請求項9】

圧力センサを備え、前記圧子が歯に当接する圧力が特定の値に達すると前記受光素子が撮像する請求項１～８のいずれか一項に記載の光う蝕診断計。

【請求項10】

前記圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の前記受光素子の受光強度から、前記圧子の先端部が歯に当接しているときの前記受光素子の受光強度を差し引くことにより、差分強度画像を取得する請求項１～９のいずれか一項に記載の光う蝕診断計。

【請求項11】

所定の値を閾値として前記差分強度画像を二値化する請求項１０に記載の光う蝕診断計。

【請求項12】

前記二値化により得られた差分強度画像の外径の長軸の長さと短軸の長さの比（長軸の長さ）／（短軸の長さ）が所定の値以上であるときに、エラー信号を発する請求項１１に記載の光う蝕診断計。

【請求項13】

前記閾値を超えた領域の面積を取得する請求項１１又は１２に記載の光う蝕診断計。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載の光う蝕診断計を用意するステップと、
前記圧子の先端部の水分及び前記圧子を当接させる歯の表面の水分を除去するステップと、
前記圧子の先端部を歯に当接させるステップと、
前記圧子の先端部が歯に当接している状態で、前記光源から出射し前記圧子の先端部から反射した光を前記受光素子で受光し撮像するステップと、を有している光う蝕診断方法。

【請求項15】

前記圧子の先端部を何にも当接させない状態（非当接）で、前記光源から出射し前記圧子の先端部から反射した光を前記受光素子で受光し撮像するステップをさらに有している請求項１４に記載の光う蝕診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、う蝕を診断できる光う蝕診断計及び光う蝕診断方法、並びにそれらを含むう蝕診断システムに関する。

【背景技術】

【0002】

歯の健康は全身の健康に与える影響が大きく、う蝕の予防や適切な治療は社会的要請である。特に高齢者においては、歯の残存数と認知症発症の関連性が非常に高いことが知られており、歯の健康を維持することが認知症予防に有効であるといわれている。う蝕の予防や適切な治療が行われることにより認知症発症を減らすことができれば、介護費用の大きな削減を見込むことができる。

【0003】

歯の硬組織（エナメル質、象牙質）は、う蝕に罹患すると脱灰されて欠損が生じる。エナメル質に白斑が生じる程度の軽いものは経過観察されるが、進行が進むと罹患部分を削る必要が生じる。従来のう蝕の診断及び治療において、う蝕と健全歯との識別や治療方法の選択は、歯科医療者の感覚に頼っているのが現状である。例えば、う蝕と健全歯との識別は、歯科用探針や染色液等により歯科医療者の感覚に頼って行われており、定量的な指標に基づいて行われていない。また、切除するべきう蝕の選別についても歯科医療者の手指の感覚に頼っている部分が多い。そのため、本来切除する必要のない歯まで切除される事例も多く、歯科医療者の経験に左右されることなくう蝕の進行程度を診断できる技術が求められている。

【0004】

また、う蝕の進行を止めるためにフッ素等の薬剤の塗布が行われているが、う蝕の進行程度を定量的に評価して最適な薬剤の塗布を行うためにも、う蝕の進行程度を正確に知ることが必要である。

【0005】

う蝕を診断する技術として、特許文献１及び２に開示されているようなう蝕診断装置が知られているが、これらの装置ではう蝕の進行程度を定量的に評価することは困難であった。

【0006】

また、特許文献３に開示されている「硬さ測定用圧子とそれを用いた硬さ測定方法」では、定量的な硬さの測定が試みられているが、円錐形圧子の表面に塗料を塗布する工程や測定後の顕微鏡観察が必要であるなど、工程及び装置ともに複数に及び測定値順が煩雑であるという課題があった。

【0007】

特許文献４では、圧子が反射した光源からの光を受光することによりう蝕の定量的な診断を試みたう蝕診断計が開示されている。

【0008】

これらう蝕診断装置は患者の口腔内に挿入されるため滅菌されている必要があるが、特許文献１～４のいずれに開示されているう蝕診断装置においても衛生対策に課題があった。患者の歯に直接当接するプローブ部は取り替え可能なものもあるものの、患者ごとに取り替えにくい診断装置の本体部分全体を滅菌することは困難であった。また、唾液や血液の中には感染症の原因となるウィルスが含まれている場合もあるため、診断装置の本体部分が唾液や血液等の汚染源に曝されないための対策が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００８－２９４１２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２５２９１１号公報

【特許文献3】特開２０１１－１１２６２９号公報

【特許文献4】国際公開第２０２０／０８０２１９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、患者ごとに取り替えることが困難な本体部分を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぐことができ、且つ、歯の硬さを定量的に測定することによりう蝕の定量的な診断を行える光う蝕診断計及び光う蝕診断方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断計は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、歯に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配されているレンズと、受光素子及びレンズを収容する筐体と、筐体を内包するカバーと、を有しており、圧子はカバーの外側に配置されている。

【0012】

光源から出射した光はカバーを透過して圧子に入射し、圧子の先端部から反射した光はカバーを透過して受光素子に受光されることが好ましい。

【0013】

筐体は圧子取付部を有しており、圧子と圧子取付部とがカバーを挟み込んで互いに接続又は接続解除されることにより、圧子が筐体と着脱可能であることが好ましい。この場合、圧子取付部は透明部材を有しており、圧子と透明部材とがカバーを挟み込んで互いに接続又は接続解除されることにより、圧子が筐体と着脱可能であることが好ましい。さらにこの場合、圧子保持部材をさらに有しており、圧子取付部は溝部又は凸部を有しており、圧子保持部材は圧子取付部の前記溝部又は凸部と嵌合する嵌合部を有しており、圧子保持部材の嵌合部と圧子取付部の溝部又は凸部とがカバーを挟み込んで互いに嵌合又は嵌合解除されることにより、圧子が筐体と着脱可能であることが好ましい。この場合、圧子保持部材の一方端の厚みは、圧子保持部材の他方端の厚みよりも薄いことが好ましい。

【0014】

受光素子が、二次元に配列している単位セルを含むことが好ましい。

【0015】

圧子と光源との間の光路上であって圧子と受光素子との間の光路上に配置されたビームスプリッターをさらに有していることが好ましい。

【0016】

圧力センサを備え、圧子が歯に当接する圧力が特定の値に達すると受光素子が撮像することが好ましい。

【0017】

圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の受光素子の受光強度から、圧子の先端部が歯に当接しているときの受光素子の受光強度を差し引くことにより、差分強度画像を取得することが好ましい。この場合、所定の値を閾値として差分強度画像を二値化することが好ましい。さらにこの場合、二値化により得られた差分強度画像の外径の長軸の長さと短軸の長さの比（長軸の長さ）／（短軸の長さ）が所定の値以上であるときに、エラー信号を発することが好ましい。

【0018】

二値化する場合、閾値を超えた領域の面積を取得することが好ましい。

【0019】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断方法は、上記に記載の光う蝕診断計を用意するステップと、圧子の先端部の水分及び圧子を当接させる歯の表面の水分を除去するステップと、圧子の先端部を歯に当接させるステップと、圧子の先端部が歯に当接している状態で、光源から出射し圧子の先端部から反射した光を受光素子で受光し撮像するステップと、を有している。

【0020】

圧子の先端部を何にも当接させない状態（非当接）で、光源から出射し圧子の先端部から反射した光を受光素子で受光し撮像するステップをさらに有していることが好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明の光う蝕診断計及び光う蝕診断方法によれば、患者ごとに取り替えることが困難な本体部分を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぐことができ、且つ、歯の硬さを定量的に測定することによりう蝕の定量的な診断を行うことができる。清潔な光う蝕診断計を用いて歯の硬さを定量的に測定できることで、う蝕と健全歯の識別やう蝕の進行度合いに関する客観的な指標を安全に得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係る光う蝕診断計の断面図を表す。

【図2】本発明の一実施形態に係る圧子が歯に当接したときの模式図を表す。

【図3】本発明の一実施形態に係る圧子の側面図を表す。

【図4】図３に示した圧子の先端部とは反対側から見た平面図を表す。

【図5】本発明の他の実施形態に係る圧子の側面図を表す。

【図6】図１に示した光う蝕診断計の一部拡大断面図を表す。

【図7】本発明の他の実施形態に係る光う蝕診断計の一部拡大断面図を表す。

【図8】本発明のさらに他の実施形態に係る光う蝕診断計の一部拡大断面図を表す。

【図9】本発明のさらに他の実施形態に係る光う蝕診断計の一部拡大断面図を表す。

【図10】本発明の一実施形態に係る圧子、圧子保持部材、及び圧子取付部の斜視図を表す。

【図11】図１０に示した圧子保持部材と圧子取付部がカバーを挟み込んで互いに嵌合することにより圧子が筐体に取り付けられた部分の拡大断面図を表す。

【図12】本発明の他の実施形態に係る圧子、圧子保持部材、及び圧子取付部の斜視図を表す。

【図13】図１２に示した圧子保持部材と圧子取付部がカバーを挟み込んで互いに嵌合することにより圧子が筐体に取り付けられた部分の拡大断面図を表す。

【図14】時間と当接圧力の関係を示すグラフである。

【図15】図１に示した光う蝕診断計の別の断面図を表す。

【図16】圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。

【図17】圧子の先端部が歯に当接しているときの圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。

【図18】図１６に示した撮像画像から図１７に示した撮像画像を差し引いた差分強度画像である。

【図19】図１８に示した差分強度画像を二値化した二値化後差分強度画像である。

【図20】圧子の先端部が歯に垂直に当接したときの模式図を表す。

【図21】圧子の先端部が歯に垂直から逸脱して当接したときの模式図を表す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、実施の形態に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施の形態によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合は明細書や他の図面を参照するものとする。また、図面における各部材の寸法は、実際の寸法とは異なる場合がある。

【0024】

１．光う蝕診断計
本発明の実施形態に係る光う蝕診断計は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、歯に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、受光素子及びレンズを収容する筐体と、筐体を内包するカバーと、を有しており、圧子はカバーの外側に配置されていることに特徴を有する。このような構成により、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計は、患者ごとに取り替えることが困難な本体部分を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぐことができ、且つ、歯の硬さを定量的に測定することができる。清潔な光う蝕診断計を用いて歯の硬さを定量的に測定できることで、う蝕と健全歯の識別やう蝕の進行度合いに関する客観的な指標を安全に得ることが可能となる。

【0025】

図１～図５を参照しながら、本発明の一実施形態に係る光う蝕診断計を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光う蝕診断計の断面図を表す。図２は、本発明の一実施形態に係る圧子が歯に当接したときの模式図を表す。図３は本発明の一実施形態に係る圧子の側面図を表し、図４は図３に示した圧子の先端部とは反対側から見た平面図を表す。図５は、本発明の他の実施形態に係る圧子の側面図を表す。

【0026】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、歯１００に当接する圧子２０と、圧子２０に光を出射する光源１０と、圧子２０の先端部２１から反射した光を受光する受光素子３０と、圧子２０の先端部２１と受光素子３０の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズ４０と、受光素子３０及びレンズ４０を収容する筐体８０と、筐体８０を内包するカバー９０と、を有しており、圧子２０はカバー９０の外側に配置されている。本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、カバー９０を有することにより、患者ごとに取り替えることが困難な受光素子３０及びレンズ４０を収容する筐体８０を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぐことができる。また、上記構成を有することにより、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、歯１００の硬さを定量的に測定することができ、う蝕と健全歯の識別やう蝕の進行度合いに関する客観的な指標を安全に得ることができる。

【0027】

図２に示すように、歯１００に圧子２０が当接すると、歯１００の硬さに応じて圧子２０の先端部２１の一定の面積が歯１００の表面と接する。この面積は歯１００が硬いほど小さく軟らかいほど大きくなる。図２の入射光１１のように圧子２０に光を入射すると、圧子２０の先端部２１の歯１００の表面と接した部分Ｓ₁では全反射が起こらず、圧子２０の先端部２１の何にも当接していない部分Ｓ₂では全反射が起こるため、圧子２０の先端部２１の歯１００に当接した部分Ｓ₁と当接しない部分Ｓ₂との反射光の受光強度のコントラストを検出でき、圧子２０の先端部２１の歯１００と当接した部分Ｓ₁の面積の情報を得ることができる。この面積は歯１００の硬さに応じて決まるため、当該面積より歯１００の硬さを得ることができる。

【0028】

図３に示すように、圧子２０の先端部２１は先細り形状を有するように縮径されている。圧子２０の先端部２１の好ましい形状は、概ね錐状であり、例として図３に示した円錐の他多角錐等が挙げられる。中でも、圧子２０の先端部２１の形状は円錐又は四角錐であることが好ましい。先端部２１は頂部２２を有することが好ましい。先端部２１が円錐や多角錐等の場合は、頂部２２はそれらの頂点である。

【0029】

図４に示すように圧子２０の先端部２１とは反対側にある面（以下、底面と呼ぶことがある。）の形状は円形であってもよいし、図示していないが多角形やその他任意の形状であってもよい。

【0030】

図３に示すように、圧子２０の先端部２１は頂角θを有する。頂角θは、圧子２０の先端部２１が円錐の場合は対向する母線のなす角度であり、圧子２０の先端部２１が四角錐の場合は対向する面同士がなす角度である。先端部２１の頂角θは、６０°～１２０°の範囲で適宜設定することができる。図３及び図４に示すように、圧子２０は底面の図心Ｏ（図３及び図４の場合は円の中心）と頂部２２とを結ぶ中心軸ｃを有していることが好ましい。

【0031】

圧子２０の底面の大きさは、口腔内への挿入に支障がなく歯１００に当接可能であれば特に制限されないが、直径又は長径が３ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以下である。

【0032】

図５に示すように、圧子２０の先端部２１は尖鋭ではなくある程度の丸みを有するＲ部を有していてもよい。Ｒ部を有することにより、圧子２０が破損しにくく、被験者が痛みを感じにくいという利点がある。一方で、Ｒ部の丸みが付きすぎると歯１００への当接がしにくくなったり反射光の検出に悪影響があったりするため、Ｒ部の曲率半径ｒは上記条件を満たすように適宜定めればよいが、例えば、Ｒ部の曲率半径ｒは５μｍ以上が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは３０μｍ以上である。また、Ｒ部の曲率半径ｒは５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。

【0033】

圧子２０は光透過性を有している。圧子２０が光透過性を有していることにより、圧子２０の底面側から入射した光が圧子２０の先端部２１まで達することができ、先端部２１で反射された光が圧子２０を透過して受光素子３０まで達することができる。圧子２０を形成する材料は、光透過性を有する限り特に制限されず、ガラス、鉱石、樹脂材料等から適宜選ぶことができる。具体的には、ガラス、有機ガラス等のガラス；サファイア、ルビー等の天然鉱物；人工鉱物；アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等の樹脂材料等が挙げられる。

【0034】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、圧子２０の先端部２１と受光素子３０の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズ４０を有している。これにより、反射光の弱い領域と強い領域とのコントラストの違いを精度よく観測することが可能となる。さらに、単に反射強度を測定する手法と比べて、測定値の較正の変動が少ないという利点がある。

【0035】

光源１０は特に制限されないが、半導体レーザー、発光ダイオード等が用いられる。これらは、特定の波長の光を得られるため不要な光との分離が用意であり好適である。中でも、半導体レーザーは指向性を有するため好ましい。

【0036】

図１に示す光路Ｐ₁のように、光源１０から出射した光は圧子２０の底面側から圧子２０に入射し、圧子２０の先端部２１に到達することが好ましい。圧子２０の先端部２１に到達した光は、光路Ｐ₂のように先端部２１で反射され、光路Ｐ₃のようにレンズ４０を通って受光素子３０で受光されることが好ましい。図１では、光源１０から圧子２０の先端部２１までの光路と先端部２１から受光素子３０までの光路が平行ではない位置に光源１０と受光素子３０が配されているため、互いに平行ではない光路Ｐ₂及び光路Ｐ₃が示されているが、受光素子３０が圧子２０の先端部２１に対して光源１０と同じ方向に配されている場合は、光路Ｐ₂及び光路Ｐ₃は互いに平行で一直線上に配される構成とすることもできる。

【0037】

受光素子３０及びレンズ４０は、筐体８０に収容されている。受光素子３０及びレンズ４０が筐体８０に収容されることで圧子２０の先端部２１で反射された光が受光素子３０に達する光路Ｐ₃を筐体８０内に配置することができ、反射光の安定した観測が可能となる。光源１０は、筐体８０の外側に取り付けられていてもよく、筐体８０内に収容されていてもよい。

【0038】

図１に示すように、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、筐体８０を内包するカバー９０を有しており、圧子２０はカバー９０の外側に配置されている。このような構成により、患者ごとに取り替えることが困難な受光素子３０及びレンズ４０を収容する筐体８０を清潔な状態で患者の口腔内に挿入することができ、使用中も唾液や血液等の汚染源への曝露を防ぎつつ、圧子２０は直接歯１００に当接することができる。光源１０もカバー９０に内包されていることが好ましい。これにより光源１０の汚染も防ぐことができる。

【0039】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、圧子２０が配されている一方端を口腔内に挿入し、他方端を把持して操作することができるが、図１に示すように、圧子２０が配されている一方端側においてカバー９０は袋状に閉じていることが好ましい。把持する他方端側のカバー９０は、一方端側と同様に袋状に閉じていてもよいし、或いは、開口していてもよい。他方端側のカバー９０が開口している場合は、光う蝕診断計１の一方端から他方端までの長さよりもカバー９０の一方端から他方端までの長さの方が長いことが好ましい。カバー９０の一方端から他方端までの長さは、光う蝕診断計１の一方端から他方端までの長さの１．１倍以上が好ましく、１．２倍以上がより好ましく、１．５倍以上が更に好ましく、２倍以上が特に好ましい。カバー９０の一方端から他方端までの長さが上記範囲であれば、使用中にカバー９０の開口部から汚染源がカバー９０内に侵入することを防止できる。カバー９０の一方端から他方端までの長さの上限は特に制限されないが、取り扱い性の観点から５倍以下が好ましく、３倍以下がより好ましい。

【0040】

カバー９０は、患者ごとに取り替えてもよい。これにより、直接歯１００に当接する圧子２０以外の部分も常に清潔な状態で使用することができる。頻繁な取り替えが容易となる観点から、カバー９０の他方端は開口していることが好ましい。

【0041】

汚染源の侵入を防ぐ観点から、カバー９０は他方端の開口以外には開口を有していないことが好ましい。特に、圧子２０が配置されている部分は、汚染源に近いため切り込みや穴等の開口がない構成とすることが好ましい。

【0042】

光源１０から出射した光はカバー９０を透過して圧子２０に入射し、圧子２０の先端部２１から反射した光はカバー９０を透過して受光素子３０に受光されることが好ましい。光源１０から圧子２０へ入射する光、及び圧子２０の先端部２１から反射して受光素子３０に到達する光がカバー９０を透過できることで、圧子２０をカバー９０の外側に配置する構成とすることができ、直接歯１００に当接して唾液や血液等の汚染源に曝露される圧子２０からカバー９０内を隔離して、カバー９０に内包された部分の清潔を保つことが可能となる。

【0043】

カバー９０は、光透過性を有する合成樹脂で構成されていることが好ましく、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。カバー９０の厚みは、強度の観点から５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましく、５０μｍ以上であってもよい。また、カバー９０の厚みは、光透過性の観点から５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下がさらに好ましく、１００μｍ以下であってもよい。

【0044】

筐体８０は圧子取付部８１を有しており、圧子２０と圧子取付部８１とがカバー９０を挟み込んで互いに接続又は解除されることにより、圧子２０が筐体８０と着脱可能であることが好ましい。このような構成により、圧子２０を容易に交換することができる。圧子２０と圧子取付部８１との接続は、嵌合や螺合、磁石による接続等任意の方法で行うことができる。圧子２０と圧子取付部８１との接続が螺合により行われる場合は、圧子２０の底面側の側面にねじ溝を設け、それと螺合するねじ溝を圧子取付部８１の内側に設けて、圧子２０を圧子取付部８１の内部にねじ込むことで圧子２０を筐体８０に取り付けられてもよい。この場合は、圧子２０と圧子取付部８１に挟み込まれたカバー９０が圧子２０のねじ込みに追随して圧子取付部８１の内側に押し込まれることとなるが、圧子２０の底面やねじ溝が設けられた圧子２０の側面においてもカバー９０は破損しないことが好ましい。これにより、一方端側には開口のないカバー９０とすることができる。或いは、別のねじを用いて圧子２０を圧子取付部８１に接続してもよい。この場合は、圧子２０と圧子取付部８１に挟み込まれるカバー９０にもねじによる穴が開くが、ねじ穴はねじの頭部やナット等で塞がれて実質的にカバー９０の開口とはならないことが好ましい。これにより、一方端側には開口のないカバー９０とすることができる。圧子２０と圧子取付部８１との接続は、圧子２０及び圧子取付部８１のそれぞれにおいて光源１０からの光が圧子２０に入射する光の光路Ｐ₁及び圧子２０の先端部２１から反射する光の光路Ｐ₂の妨げとならない部位において行われる。

【0045】

圧子２０と圧子取付部８１がカバー９０を挟み込んで互いに接続される際に、圧子２０と圧子取付部８１に挟み込まれているカバー９０はたるみ、しわ、折れ等光の透過に影響を与える形状変化がないようにぴんと張られている必要がある。圧子２０と圧子取付部８１に挟み込まれているカバー９０がぴんと張られていることで、この部分を透過する光への影響が抑えられ、圧子２０の先端部２１からの反射光をカバー９０の影響を抑えて受光素子３０で受光でき、受光画像の乱れを防ぐことができる。

【0046】

筐体８０をカバー９０に内包し、カバー９０の外側に圧子２０を配置する構成について、さらに図６～図１３を参照しながら説明する。図６は図１に示した光う蝕診断計の筐体に圧子が配置されている部分の拡大断面図を表す。図７～図９は、それぞれ異なる実施形態に係る光う蝕診断計の筐体に圧子が配置されている部分の拡大断面図を表す。図１０は本発明の一実施形態に係る圧子、圧子保持部材、及び圧子取付部の斜視図を表し、図１１は図１０に示した圧子保持部材と圧子取付部がカバーを挟み込んで互いにスライドして嵌合することにより圧子が筐体に取り付けられた部分の側面から見た拡大断面図を表す。図１２は本発明の他の実施形態に係る圧子、圧子保持部材、及び圧子取付部の斜視図を表し、図１３は図１２に示した圧子保持部材と圧子取付部がカバーを挟み込んで互いにスライドして嵌合することにより圧子が筐体に取り付けられた部分の側面から見た拡大断面図を表す。

【0047】

図６に示すように、光う蝕診断計１は圧子保持部材２５を有しており、圧子保持部材２５が圧子取付部８１を受け入れる凹部を有しており、圧子保持部材２５の凹部にカバー９０を挟み込みながら圧子取付部８１を押し込むことで、圧子２０が筐体８０に取り付けられてもよい。この場合、圧子保持部材２５の凹部に圧子取付部８０が単に押し込まれることで互いに固定されてもよいし、上述したような嵌合や螺合、磁石による接続等任意の接続手段により両者が固定されてもよい。圧子保持部材２５が凹部を有していることにより、カバー９０をぴんと張りながら圧子保持部材２５と圧子取付部８１を接続することが容易となり、圧子２０を筐体８０に容易に取り付けることが可能となる。

【0048】

図７に示すように、光う蝕診断計１は圧子保持部材２５を有しており、圧子保持部材２５が圧子取付部８１の凹部に対応する凸部を有しており、圧子保持部材２５の凸部がカバー９０を挟み込みながら圧子取付部８１の凹部に押し込まれることで、圧子２０が筐体８０に取り付けられてもよい。この場合、圧子保持部材２５の凸部が圧子取付部の凹部に単に押し込まれることで互いに固定されてもよいし、上述したような嵌合や螺合、磁石による接続等任意の接続手段により両者が固定されてもよい。圧子保持部材２５が凸部を有していることにより、カバー９０をぴんと張りながら圧子保持部材２５と圧子取付部８１を接続することが容易となり、圧子２０を筐体８０に容易に取り付けることが可能となる。

【0049】

圧子取付部８１は透明部材８５を有しており、圧子２０と透明部材８５とがカバー９０を挟み込んで互いに接続又は接続解除されることにより、圧子２０が筐体８０と着脱可能であることが好ましい。

【0050】

透明部材８５は、例えば図８及び図９に示すように一方面が圧子２０の底面と対向するように配置することができる。圧子取付部８１が透明部材８５を有していることで、圧子２０と圧子取付部８１に挟み込まれるカバー９０が透明部材８５に押しつけられるため、カバー９０が平面状にぴんと張られることがより容易となる。これにより、この部分を透過する光へのカバー９０の影響が抑えられ、圧子２０の先端部２１からの反射光をカバー９０の影響を抑えて受光素子３０で受光でき、受光画像の乱れを防ぐことができる。また、カバー９０に万が一穴や破損による開口が生じた場合であっても、透明部材８５により筐体８０内への水や汚物の侵入を防ぐことができる。

【0051】

透明部材８５を構成する材料としては、カバー９０と同様の材料を用いることができる。透明部材８５の厚みは０．２ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、透明部材８５の厚みは２ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0052】

図１０及び図１１に示すように、光う蝕診断計１は圧子保持部材２５を有しており、圧子取付部８１は溝部８２又は凸部を有しており、圧子保持部材２５は圧子取付部８１の溝部８２又は凸部と嵌合する嵌合部２６を有しており、圧子保持部材２５の嵌合部２６と圧子取付部８１の溝部８２又は凸部とがカバー９０を挟み込んで互いに嵌合又は嵌合解除されることにより、圧子２０が筐体８０と着脱可能であることが好ましい。このような構成であれば、圧子保持部材２５をスライドさせながら圧子取付部８１に取り付けることができ、スライドする際にカバー９０に張力がかかるためカバー９０をぴんと張りながら圧子保持部材２５と圧子取付部８１を接続することが容易となり、圧子２０を筐体８０に容易に取り付けることが可能となる。これにより、この部分を透過する光へのカバー９０の影響が抑えられ、圧子２０の先端部２１からの反射光をカバー９０の影響を抑えて受光素子３０で受光でき、受光画像の乱れを防ぐことができる。

【0053】

圧子保持部材２５をスライドさせながら圧子取付部８１に取り付ける場合、圧子保持部材２５をスライドさせる方向はいずれの方向でもよいが、光う蝕診断計１の他方端を把持しながら操作し易い観点から、圧子保持部材２５は光う蝕診断計１の他方端側以外からスライドさせることが好ましい。

【0054】

図１２及び図１３に示すように、圧子保持部材２５の一方端の厚みは、圧子保持部材２５の他方端の厚みよりも薄いことが好ましい。すなわち、圧子保持部材２５をスライドさせながら圧子取付部８１に取り付ける際に、圧子保持部材２５のスライドの進行方向の先頭側の厚みが反対側の厚みよりも薄いことが好ましい。これにより、圧子取付部８１の溝部８２又は凸部に圧子保持部材２５の嵌合部２６を挿入することが容易になり、圧子保持部材２５の厚みの違いによりカバー９０を平面状にぴんと張ることがより容易となる。さらに、このような構成とすることにより、圧子取付部８１及び圧子保持部材２５を製造する際の公差が大きくなることを許容でき部品製造上有利となる。

【0055】

図１０及び図１２では圧子取付部８１が溝部８２を有している態様を示したが、圧子取付部８１は溝部８２に替えて凸部を有していてもよく、溝部８２と凸部を両方有していてもよく、或いは、圧子保持部材２５の嵌合部２６と嵌合する任意の形状の嵌合部を有していてもよい。

【0056】

受光素子３０が、二次元に配列している単位セルを含むことが好ましい。該二次元に配列している単位セルは、固体撮像素子（イメージセンサ）であってもよく、ＣＤＣイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等であってもよい。中でも、供給価格が比較的安く消費電力が少なく携帯用に好適であるという理由からＣＭＯＳイメージセンサが好ましい。

【0057】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、圧子２０と光源１０との光路Ｐ₁上であって、圧子２０と受光素子３０との光路上に配置されたビームスプリッター５０をさらに有していることが好ましい。ビームスプリッター５０を配置することで、図１に示したように光源１０から圧子２０までの光路Ｐ₁と平行ではない光路（光路Ｐ₃）を圧子２０から受光素子３０までの光路が有することが可能となり、光う蝕診断計１の自由度が向上する。その結果、光う蝕診断計１の圧子２０側を口腔内に挿入しつつ、他方端を把持して操作することが容易な形状とすることができる。また、受光画像のＳ／Ｎ比を高めるために、ビームスプリッター５０の反射率は、例えば５２％以上が好ましく、５５％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましい。

【0058】

或いは、図示していないが、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、圧子２０と光源１０との光路Ｐ₁上であって、圧子２０と受光素子３０との光路上に配置されたミラーを有していてもよい。受光素子３０が圧子２０に対して光源１０と反対側に配されており、圧子２０から受光素子３０までの光路が光源１０から圧子２０までの光路Ｐ₁と平行な場合は、圧子２０からの反射光をミラーで反射することにより受光素子３０で受光することができる。

【0059】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、さらに圧力センサ７１を備え、圧子２０が歯１００に当接する圧力が所定の値に達すると受光素子３０が撮像することが好ましい。これにより、一定の圧力で圧子２０を歯１００に当接したときの歯１００の硬さを測定でき、操作者の技量にかかわらず定量的な測定が可能となる。

【0060】

図１４に時間と当接圧力の関係を表すグラフを示す。図１４において、所定の当接圧力をＳとすると、Ｔのタイミングで撮像する。圧子２０は操作者により歯１００に当接されるため、時間とともに当接圧力が変動することは避けられないが、所定の当接圧力のタイミングで撮像することで、常に一定の当接圧力における反射光を撮像できる。当接圧力の所定値は、測定する歯１００の条件により適宜決定してよいが、好ましくは３Ｎ以下、より好ましくは２．５Ｎ以下、さらに好ましくは２Ｎ以下、また、好ましくは０．１Ｎ以上、より好ましくは０．５Ｎ以上、さらに好ましくは０．８Ｎ以上である。

【0061】

図示していないが、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、圧力センサ７１とは別にさらにスイッチを有しており、スイッチからの信号で受光素子３０が撮像してもよい。スイッチからの信号で撮像することにより、圧子２０の先端部２１が何にも当接しておらず（非当接）圧力センサ７１からの信号がない場合であっても随時撮像が可能となる。

【0062】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、さらにフィルター６０を有していてもよい。フィルター６０が透過することのできる光の波長を光源１０が出射する光の波長とすることで、光源１０から出射された光以外の光の影響、例えば室内蛍光灯や歯科用照明器等の影響を除くことができ、撮像画像のＳ／Ｎ比を高められる。

【0063】

圧子２０を筐体８０に着脱する際などに、着脱の前後で光路Ｐ₁、光路Ｐ₂、及び光路Ｐ₃の距離が変化するなど、光路Ｐ₁、光路Ｐ₂、及び光路Ｐ₃は測定の度に変化しないことが好ましい。そのために、筐体８０の圧子取付部８１は圧子２０を固定するストッパー等の固定部を備えていてもよい。光路Ｐ₁、光路Ｐ₂、及び光路Ｐ₃の距離が一定であることで、結像関係を変えずに圧子２０を交換でき、安定した撮像が可能となる。

【0064】

筐体８０の一部が、筐体８０を納める空洞を有した持ち手７３に取り付けられていてもよい。図１５に示すように、一実施形態において、筐体８０の外側に設けられた回転軸７２を持ち手７３内に設けられた軸穴に嵌合することで、筐体８０を持ち手７３に取り付けることができる。圧子２０の先端部２１が歯１００に当接すると、筐体８０が回転軸７２を軸として回転し、このとき生じる力を圧力センサ７１が検出することができる。図１５ではカバー９０を省略しているが、持ち手７３もカバー９０に内包されていることが好ましい。持ち手７３もカバー９０に内包されていることで、持ち手７３を把持することにより操作者の手指が汚染されたり手指の汚染が持ち手７３に付着したりすることを防ぐことができる。

【0065】

硬さの測定値を定量的に取得するために、反射光が弱くなる領域の面積は一定の条件下で測定されることが好ましい。このために、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、以下の画像処理過程を有することができる。

【0066】

図１６～図２１を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像処理過程を説明する。図１６は、圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。図１７は、圧子の先端部が歯に当接しているときの圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。図１８は図１６に示した撮像画像から図１７に示した撮像画像を差し引いた差分強度画像である。図１９は図１８に示した差分強度画像を二値化した二値化後差分強度画像である。図２０は圧子の先端部が歯に垂直に当接したときの模式図を表し、図２１は圧子の先端部が歯に垂直から逸脱して当接したときの模式図を表す。

【0067】

［差分強度画像取得過程］
圧子２０の先端部２１が非当接であるときの反射光を受光素子３０が撮像した強度画像（図１６）から、圧子２０の先端部２１が歯１００に当接しているときの反射光を受光素子３０が撮像した強度画像（図１７）を差し引いて、差分強度画像（図１８）を取得する。差し引くことにより、圧子２０の個体差による反射のばらつきや、観測したい反射光以外の寄与分を除外することができる。上記画像処理過程では圧子２０は同一のものを使用し、他の撮像条件も同一にして撮像する。

【0068】

［差分強度画像の二値化過程］
上記で得られた差分強度画像を、所定の値を閾値として二値化する。このとき、本発明の実施形態に係る光う蝕診断計１は、下記の条件でエラー信号を発することができる。歯１００に圧子２０の先端部２１を当接する際は、図２０に示すように圧子２０の中心軸ｃができるだけ歯１００の表面に対して垂直に当接することが好ましいが、歯１００の表面の凹凸や操作者の技量により必ずしも直角とならない場合がある。中心軸ｃと歯１００の表面との当接角度が垂直から外れると、図２１に示すように、反射光が弱くなる領域の外径が円形から逸脱する。そうすると、得られた撮像画像が硬さ以外の情報を含んでしまうことになるため、上記閾値を超えた差分強度画像（二値化差分強度画像）の外形の長軸Ｌ_mの長さと短軸Ｌ_sの長さの比（長軸Ｌ_mの長さ）／（短軸Ｌ_sの長さ）が所定の値以上であるときにエラー信号を発することが好ましい。これにより、硬さ以外の情報を除外できる。

【0069】

［二値化差分強度画像の面積取得過程］
上記過程を経た二値化差分強度画像（図１９）の面積を取得する。当該面積は歯１００の硬さを反映しており、硬ければ面積は小さく、軟らかければ面積は大きい。

【0070】

２．光う蝕診断方法
本発明の実施形態に係る光う蝕診断方法は、上記光う蝕診断計１を用意するステップと、圧子２０の先端部２１の水分及び圧子２０を当接させる歯１００の表面の水分を除去するステップと、圧子２０の先端部２１を歯１００に当接させるステップと、圧子２０の先端部２１が歯１００に当接している状態で、光源１０から出射し圧子２０の先端部２１から反射した光を受光素子３０で受光し撮像するステップと、を有している。口腔内に残存したうがい液や唾液等の水分を除去することで、これら水分の影響を抑制しつつ圧子２０の先端部２１からの反射光を受光し撮像することができる。

【0071】

本発明の実施形態に係る光う蝕診断方法は、圧子２０の先端部２１を何にも当接させない状態（非当接）で、光源１０から出射し圧子２０の先端部２１から反射した光を受光素子３０で受光し撮像するステップをさらに有していることが好ましい。これにより、非当接のときの撮像画像から歯１００に当接したときの撮像画像を差し引いて差分強度画像を得ることができ、圧子２０の個体差による反射のばらつきや観測したい反射光以外の寄与分を除外して、歯１００の硬さを定量的に得ることが可能となる。

【符号の説明】

【0072】

１：光う蝕診断計
１０：光源
１１：入射光
２０：圧子
２１：圧子の先端部
２２：圧子の頂部
２５：圧子保持部材
２６：嵌合部
３０：受光素子
４０：レンズ
５０：ビームスプリッター
６０：フィルター
７１：圧力センサ
７２：回転軸
７３：持ち手
８０：筐体
８１：圧子取付部
８２：圧子取付部の溝部
８５：透明部材
９０：カバー
１００：歯
ｃ：圧子の中心軸
Ｌ_m：長軸
Ｌ_s：短軸
Ｏ：圧子の底面の図心
Ｒ：Ｒ部
ｒ：Ｒ部の曲率半径
Ｓ₁：歯の表面と接した部分
Ｓ₂：何にも接していない部分
θ：圧子の先端部の角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】