(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬歯科修復中に硬化用エネルギー源から供給される硬化用エネルギーを測定するシステムであって、
前記模擬歯科修復の位置に配置され、前記硬化用エネルギー源によって供給されたエネルギーを検出するように構成された検出器と、
前記検出された硬化用エネルギーの量を略リアルタイムに表示するように構成されたディスプレイと、
を備え、
前記検出器は分光輻射計に接続され、
前記硬化用エネルギーは電磁放射であることを特徴とするシステム。
【請求項２】
人工頬、人工唇、人工舌、少なくとも１つの模擬歯、及び可変の顎開口部を含む歯科用マネキンをさらに備え、前記模擬歯科修復の位置は前記少なくとも１つの模擬歯の中であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記模擬歯科修復及び前記硬化用エネルギー源の動画又は静止画を記録するように構成された口腔内ビデオカメラをさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記動画又は静止画がタイムスタンプを含むことを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの模擬歯が、歯と同様の光学特性を有する材料から製造されていることを特徴とする、請求項２乃至４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記検出器は、歯の窩洞をシミュレートするように、前記少なくとも１つの模擬歯内の予め定められた深さに配置されることを特徴とする、請求項２乃至５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記歯科修復をシミュレートするために硬化性材料を前記硬化用エネルギーにさらすための、前記少なくとも１つの模擬歯内に配置された前記硬化性材料をさらに備えることを特徴とする、請求項２乃至６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記検出器が予め定められたエネルギー量と等しいエネルギーを受け取るまでに前記硬化用エネルギーが与えられるべき残りの継続時間を判定するように構成されたプロセッサをさらに備え、
前記予め定められたエネルギー量は、前記模擬歯科修復の位置にある硬化性材料を硬化させるために供給する必要があるエネルギー量であることを特徴とする、請求項２乃至７の何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
模擬歯科修復中に供給される硬化用エネルギーを測定する方法であって、
前記模擬歯科修復中に、シミュレートされた歯の窩洞中に配置された検出器において供給された硬化用エネルギーの量を測定する工程と、
前記測定された硬化用エネルギーの量を略リアルタイムに表示する工程と、を含み、
前記シミュレートされた歯の窩洞は、歯科用マネキンの口腔内にある少なくとも１つの模擬歯を含み、前記歯科用マネキンは、人工頬、人工唇、人工舌、及び可変の顎開口部を備え、
前記検出器は分光輻射計に接続されたセンサを備え、
前記硬化用エネルギーは電磁放射であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記模擬歯科修復中に、前記シミュレートされた歯の窩洞へと前記硬化用エネルギーが供給される速度を判定する工程と、
前記検出器が、前記模擬歯科修復の位置にある硬化性材料を硬化させるのに必要とされる所定の量のエネルギーと実質的に等しいエネルギーを受け取るまでに、前記硬化用エネルギーが与えられるべき残りの継続時間を判定する工程と、を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記模擬歯科修復中に前記歯の窩洞に隣接する位置における温度変化を測定する工程と、前記温度変化を表示する工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
模擬歯科修復の動画又は静止画を撮影する工程をさらに含み、前記動画又は静止画はタイムスタンプを有することを特徴とする、請求項９乃至１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記タイムスタンプによって表される所定の時刻の前記動画又は静止画を提示し、及び同じ時刻に前記検出器へと供給された前記硬化用エネルギーの量を示す値を提示する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出器へと供給された前記硬化用エネルギーの量を時刻ごとに表すグラフを提示する工程を含み、前記動画又は静止画の前記タイムスタンプは、前記グラフにおいて表される時刻と関連することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
模擬歯科修復中に硬化用エネルギー源から供給される硬化用エネルギーを測定するデバイスであって、
前記模擬歯科修復の位置に配置され、前記硬化用エネルギー源によって供給されたエネルギーを検出するように構成された検出器と、
前記検出された硬化用エネルギーの量を略リアルタイムに表示するように構成されたディスプレイと、
模擬歯科修復中に、前記検出器において供給された硬化用エネルギーの量を測定し、前記測定された硬化用エネルギーの量を略リアルタイムに表示するように構成されたプロセッサと、を備え、
前記位置は、歯科用マネキンの口腔内にある少なくとも１つの模擬歯の中であり、前記歯科用マネキンは、人工頬、人工唇、人工舌、及び可変の顎開口部を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
温度変化を検出するように構成され、前記模擬修復の位置にあるか又は前記模擬修復に隣接している温度センサをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に模擬歯科修復中に供給される硬化用エネルギーの量を定量的に監視することに関する。特に、本発明は、模擬歯科修復物が光硬化されている間に供給されるエネルギーの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界保健機構によれば、歯の衰えは世界中で最も憂慮すべき健康上の問題の１つである。米国民の９０％は少なくとも１つの窩洞を有すると推定されている。最も危険度の高い２つの年齢層は小児と高齢者である。歯科レジン修復法は市場でも著しく大きな割合を占めているが、全修復歯科医学の６０％を超える治療例は修復物の再治療である。レジン修復物の配置の適否は術者の技術によって左右され、従って、患者に最良の医療を施すためには修復物が適正に配置されなければならない。レジン修復に失敗する最も一般的な原因は、修復物の周囲の微小な漏れによる二次齲食（歯食）と、それに続いて起こる修復物の破損及び縁部の欠陥である。それらの障害は、レジン修復物の重合が不適切であるために所期の物理的特性が得られなかったことによるものであると考えられる。
【０００３】
歯科医学生、歯科医及び歯科助手は、歯を製作する能力及び歯の最終的な修復物について評価される。しかし、修復物を適切に硬化させるのに十分な有効硬化用エネルギーを供給する術者（例えば歯科医又は歯科医学生）の能力は容易に測定できず、レジン修復物が適切に硬化したか否かを視覚又は触覚によって検出することは実際には不可能である。
【０００４】
レジンの硬化が不適切であると、修復物の物理的特性が劣化し、接合強度は低下し、修復物の縁部で摩耗及び破壊が進み、生体適合性は低下し且つ浸出液によるＤＮＡの損傷が増加する。浸出液は、ビスフェノールＡメタクリル酸ジグリシジルエーテル（Ｂｉｓ−ＧＭＡ）、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール（ＴＥＧＤＭＡ）、１，６−ビス（メタクリルオキシ−２−エトキシカルボニルアミノ）−２，４，４−トリメチルへキサン（ＵＤＭＡ）、２，２−ビス（４−（２−メタクリルオキシエトキシ）フェニルプロパン（ＢｉｓＥＭＡ）、及びビスフェノールＡ、並びにＢｉｓＧＭＡ及びＴＥＧＤＭＡのトータルモノマーなどであり、８．７５〜２７．９７ｐｐｍの範囲で溶出したと報告されている。インビトロ（ｉｎ  ｖｉｔｒｏ）研究によれば、レジンエレメントは、精製Ｔリンパ球及び脾臓細胞のマイトジェン誘導増殖に対して免疫抑制又は免疫刺激のいずれかを誘発する可能性があることがわかっている。逆に、修復物に供給されるエネルギーが多すぎると、歯の内部及び周辺の口腔組織で不必要且つ許容しえない温度上昇が起こる場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
修復物を硬化させる技術を歯科医が練習し且つその技術を評価するための現在の方法で見られる欠点は、模擬歯科修復物の硬化中に供給される硬化用エネルギーの量を測定し且つ算出する方法及びシステムを提供することにより克服できる。本発明の方法及びシステムは、修復物に十分な硬化用エネルギーを供給しているか否かを術者に対してリアルタイムで表示できる。
【０００６】
いくつかの態様において、硬化用エネルギー源から模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するシステムが提供される。システムは、検出器、プロセッサ、データを解析するためのソフトウェア及びディスプレイを備える。検出器は、硬化用エネルギー源により供給される硬化用エネルギーの量を模擬歯科修復物内の１箇所で測定する。プロセス及びソフトウェアはそのデータを解析し、ディスプレイは測定されたエネルギーの量及び硬化の有効性をリアルタイムで表示する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、システムは、人工頬、人工唇、人工舌及び歯科修復をシミュレートするための模擬歯を少なくとも１本受け入れる可変顎開口部を有する歯科用マネキンを更に備える。模擬歯は、人間の歯とほぼ同様の光学的特性を有する材料から製造可能である。
【０００８】
いくつかの実施形態において、窩洞のコンディションをシミュレートするために、検出器は少なくとも１つの模擬歯内の予め定められた深さに配置される。歯科修復をシミュレートするために、少なくとも１本の模擬歯内に硬化性材料が注入され且つ硬化用エネルギーに暴露されてもよい。硬化性材料に供給される硬化用エネルギーの量を測定するために、検出器は硬化性材料の外側に配置されてもよい。検出器は、焦電型検出器、フォトダイオード、電荷結合素子光検出器（ＣＣＤ光検出器）又は分光輻射計、もしくは２００〜７００ｎｍの範囲の光子を検出可能な何らかの種類のエネルギー検出器であってもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態において、温度センサが設けられる。窩洞のコンディションをシミュレートするように、温度センサは歯に装着されるか又は歯に隣接する歯肉中に配置されてもよい。不適切な技術を使用して修復物を硬化させた場合、硬化用エネルギーは歯髄又は歯肉の温度を許容しえないほど上昇させ、その結果、歯髄又は歯肉を損傷し且つ炎症性反応を引き起こす。温度センサは模擬レジン修復中の温度変化を報知するので、そのデータを使用して、レジンが硬化中である歯の周囲の歯髄、口腔組織及び歯肉組織などの隣接領域を損傷することなく、修復物硬化における術者の技術及び／又は硬化用エネルギー源の有効性を評価できる。
【００１０】
いくつかの実施形態において、歯科用マネキンの内部に口腔内カメラが配置される。光硬化技術の静止画像又はリアルタイム映像を取り込むために、この口腔内カメラを使用できる。カメラの画像又は映像は、リアルタイム硬化用エネルギーデータと相関するために、タイムスタンプによって更に増補されてもよい。
【００１１】
いくつかの実施形態において、システムは、模擬歯科修復物を適切に硬化させるための予め定められた量のエネルギーに基づいて供給される硬化用エネルギーの量を最適化できるプロセッサを更に備える。
【００１２】
システムは、ユーザごとのユーザプロファイルを格納するデータベースを更に含んでもよい。ユーザプロファイルは、種々の光エネルギー源を使用して模擬歯科修復物に予め定められた量のエネルギーを供給するユーザの能力を含んでもよい。ユーザプロファイルは、模擬歯科修復物の少なくとも２つの場所に予め定められた量のエネルギーを供給するユーザの能力を更に含んでもよい。ユーザプロファイルのデータは、ユーザ間の順位付けに使用されてもよい。
【００１３】
データベースは、硬化用エネルギー源ごとの硬化用エネルギー源プロファイルを更に格納してもよい。硬化用エネルギー源プロファイルは、模擬歯科修復物に予め定められた量のエネルギーを供給する各硬化用エネルギー源の能力を含んでもよい。データベースにおいて、硬化用エネルギー源プロファイルに基づいて硬化用エネルギー源間の順位付けが実行されてもよい。
【００１４】
いくつかの態様において、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで報告する方法が提供され、方法は、模擬歯科修復物に硬化用エネルギーを供給することと、模擬歯科修復物中に配置された検出器で供給される硬化用エネルギーの量を測定することと、エネルギーの供給中にリアルタイム動画を使用してその過程を記録することと、歯及び歯肉中に配置された検出器を使用してエネルギー供給中の温度変化を測定することと、測定された供給エネルギーの量をリアルタイムで表示することとを備える。
【００１５】
いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも１本の模擬歯中に硬化性材料を注入することと、歯科修復をシミュレートするために硬化性材料を硬化用エネルギーに暴露することとを更に備える。この硬化性材料は、硬化用エネルギーに暴露された後に模擬歯から取り出され、物理的試験及び化学的試験により評価されてもよい。方法は、それらの試験の結果に基づいて、模擬修復物に供給されなければならない硬化用エネルギーの量を供給するために必要な時間を最適化することを備える。
【００１６】
更に別の実施形態において、方法は、臨床的に関連する反射背景面を有する歯に注入された硬化性材料を適切に硬化させるために必要とされるエネルギーの量の測定に基づいて、必要な量のエネルギーを模擬歯科修復物に供給するために必要な時間を判定することを更に備える。
【００１７】
添付の図面と関連して以下の本発明の特定の実施形態の説明を検討することにより、本発明の他の態様及び特徴は当業者には明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下に添付の図面を参照して本発明の実施形態を例によって説明する。
【００１９】
【図１Ａ】模擬歯科修復物を硬化させるために供給されるエネルギーをリアルタイムで測定する一実施形態に係るシステムを示す概略図である。
【図１Ｂ】本明細書において説明されるシステムを示す概略ブロック図である。
【図２】模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定する一実施形態に係るシステムを示す写真である。
【図３Ａ】別の実施形態に係る模擬歯科修復物に対して使用される歯科用マネキンを示す写真である。
【図３Ｂ】図３Ａの実施形態に係る模擬歯科修復物の模擬歯及びセンサを示す写真である。
【図４Ａ】図３Ａの実施形態に係る模擬歯科修復物に使用される模擬歯の横断面を示す概略図である。
【図４Ｂ】更に別の実施形態に係る模擬歯科修復物に使用される硬化性材料を注入された模擬歯の横断面を示す概略図である。
【図５Ａ】更なる実施形態に係る模擬歯科修復物に使用される硬化性材料を注入された模擬歯の横断面を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａの実施形態に係る模擬歯科修復物に使用される硬化性材料を注入された模擬歯を示す平面図である。
【図５Ｃ】着脱自在のトレイの中で硬化したレジン試料から抽出されたデータを示す図である。
【図６Ａ】、
【図６Ｂ】一実施形態に係るユーザ識別子、模擬歯（図６Ａ）の場所及び硬化用エネルギー源識別子（図６Ｂ）を例示するユーザインタフェースを示す図である。
【図７Ａ】、
【図７Ｂ】いくつかの硬化用エネルギー源により時間の経過に伴って供給された硬化光の放射照度の比較（図７Ａ）及びいくつかの硬化用エネルギー源により供給された硬化用エネルギーと基準値との比較（図７Ｂ）を例示するユーザインタフェースを示す図である。
【図８Ａ】、
【図８Ｂ】場所１（図８Ａ）及び場所２（図８Ｂ）において異なるユーザによっていくつかの硬化用エネルギー源から供給された硬化用エネルギーの比較を例示するユーザインタフェースを示す図である。
【図９Ａ】、
【図９Ｂ】模擬歯の種々の場所で供給された硬化用エネルギー（図９Ａ）及び異なるユーザにより供給された硬化用エネルギー（図９Ｂ）の統計分析を示す図である。
【図１０Ａ】、
【図１０Ｂ】模擬歯の種々の場所におけるいくつかの硬化用エネルギー源の総合性能の順位付け（図１０Ａ）及び硬化用エネルギー源と模擬歯に配置された検出器との種々の離間距離におけるいくつかの硬化用エネルギー源の総合性能の順位付け（図１０Ｂ）を例示するユーザインタフェースを示す図である。
【図１１】いくつかの硬化用エネルギー源により供給された硬化用エネルギーの統計分析を示す。
【図１２】模擬レジン修復中に術者にフィードバックを提供する方法の例示的な実施形態を示す図である。
【図１３】Ｆｉｌｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ａ２Ｂの厚さ２ｍｍの試料の上面及び下面におけるヌープ硬度（Ｋｎｏｏｐ  Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ）に対する影響を試料が受けた硬化用エネルギーの関数として示す特性図である。
【図１４Ａ】光硬化指導を受ける前にＯｐｔｉｌｕｘ ４０１（石英タングステンハロゲンランプ）を使用した２０秒間の光硬化中に術者により供給された放射照度及びエネルギーを示す特性図である。
【図１４Ｂ】光硬化指導を受けた後にＯｐｔｉｌｕｘ ４０１を使用した２０秒間の光硬化中に術者により供給された放射照度及びエネルギーを示す特性図である。
【図１５Ａ】光硬化指導を受ける前に術者により供給されたエネルギーの量を示す特性図である。
【図１５Ｂ】光硬化指導を受けた後に術者により供給されたエネルギーの量を示す特性図である。
【図１６Ａ】光硬化指導を受ける前に４０秒間の光硬化中に術者により供給されたエネルギーの量を示す特性図である。
【図１６Ｂ】光硬化指導を受けた後に４０秒間の光硬化中に術者により供給されたエネルギーの量を示す特性図である。
【図１７Ａ】窩洞のコンディションをシミュレートした歯に隣接して位置決めされた口腔内カメラにより記録された硬化光の画像を示す図である。
【図１７Ｂ】窩洞をシミュレートした歯に硬化用エネルギーを供給する硬化光の口腔内カメラにより記録された画像を示す図である。
【図１８】検出されたエネルギー（放射照度）を時間ごとに示す特性図である。
【図１９Ａ】放射照度と時間との関係の特性図を示すユーザインタフェースの図である。
【図１９Ｂ】放射照度と波長との関係の特性図を示すユーザインタフェースの図である。
【図１９Ｃ】ユーザによる数回の試行で収集されたすべてのデータを示すユーザインタフェースの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
歯科医が歯を修復するために使用する光硬化性レジン（白色充填材）は、歯の中のレジン充填材を適切に重合するのに十分な硬化用エネルギー、例えば光エネルギーを必要とする。Ｄａｌｈｏｕｓｉｅ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＳｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙが近年実施した研究では、５０％の訓練生が、レジン修復物に供給されるべき適切な光の量より少ない光の量を供給した。レジンメーカーは自社の光硬化材料の適正硬化時間を規定しているが、安全且つ耐久性に優れた修復物を用意するように口中の修復物を効果的に硬化させるのに十分な光エネルギーを実際に供給しているか否かに関して術者は容易に知ることができない。これは、１つには歯科医が利用可能な光硬化装置が非常に広範囲にわたる光強度、スペクトル出力を供給し且つそれぞれ異なる形状及び構成を有するためである。更に、レジンに対する光源の角度及び光源とレジンとの離間距離は、レジンが実際に受ける有効光の量に影響を及ぼす。
【００２１】
通常、歯科用硬化光源は、レジン系修復物を硬化させるためのエネルギー源として使用される。硬化光源は、例えばレーザー光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源又はプラズマアーク光源などであるが、それらの光源は種々の形状及び大きさで市販されている。硬化光源からの出力を試験するために歯科医は種々の光測定計器を利用できるが、それらの測定計器はベンチトップ試験装備において光源の出力を試験するだけであり、口中の修復物が実際に受ける実際の光の量を試験又は測定することは不可能である。
【００２２】
現在、主に硬化光源が理想の条件の下で正しく機能しているか否かを検査するために、歯科医は、口の外側に配置された外部センサを使用して硬化光源からの出力を測定できる。実際、この測定方法では、口中の修復物に硬化光源が供給する硬化用エネルギーの量をまったく示さない。更に術者は、術者が口中の修復物にどれほどの量のエネルギーを供給しているかをリアルタイムで監視し且つエネルギー量を最適化することも不可能である。
【００２３】
Ｄａｌｈｏｕｓｉｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの実験的研究において、歯科用マネキンの頭部の１箇所で大臼歯内部のクラスＩ修復物が受けた放射照度のデータを市販の分光輻射計を使用して収集した。後日データを解析し、模擬修復物に供給された実際の量のエネルギーの測定値を得た。臨床的に現実に即した環境をシミュレートするために、マネキン頭部は歯科医院の歯科治療用椅子に装着された。各ボランティアが模擬修復物に供給したエネルギー（Ｊ／ｃｍ２）を算出するために、研究では３種類の異なる硬化光源を使用し且つ光硬化過程全体を通して修復物が受けた放射照度（ｍＷ／ｃｍ２）を記録した。メーカー及び研究者は、修復物に約１０〜２０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを供給することを推奨していたが、ボランティアが供給した光エネルギーの量は２Ｊ／ｃｍ２（不適切）〜１２Ｊ／ｃｍ２（ほぼ適切）の範囲であった。３種類の光源により供給されたエネルギーにも著しく大きな差異があった（ｐ＜０．０１）。典型的な歯科治療設備において、多くの歯科修復物は事前に考えられていたよりもはるかに少ない量のエネルギーしか受けていないだろうという結論に達した。
【００２４】
先に述べたように、硬化用エネルギーが不十分であると、物理的特性が劣化し、接合強度は低下し、修復物の縁部で摩耗及び破壊が進み、生態適合性は低下し且つ浸出液によるＤＮＡの損傷が増加する場合がある。浸出液は、ビスフェノールＡメタクリル酸ジグリシジルエーテル（Ｂｉｓ−ＧＭＡ）、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール（ＴＥＧＤＭＡ）、１，６−ビス（メタクリルオキシ−２−エトキシカルボニルアミノ）−２，４，４−トリメチルへキサン（ＵＤＭＡ）、２，２−ビス（４−（２−メタクリルオキシエトキシ）フェニルプロパン（ｂｉｓＥＭＡ）、及びビスフェノールＡ、並びにＢｉｓＧＭＡ及びＴＥＧＤＭＡのトータルモノマーなどであり、８．７５〜２７．９７ｐｐｍの範囲で溶出したと報告されている。インビトロ研究によれば、レジンエレメントは、精製Ｔリンパ球及び脾臓細胞のマイトジェン誘導増殖に対して免疫抑制又は免疫刺激のいずれかを誘発する可能性があることがわかっている。逆に、修復物に供給されるエネルギーが多すぎると、歯の内部で不必要且つ許容しえない温度上昇が起こる場合がある。
【００２５】
ほぼすべての歯科専門職（歯科医、歯科衛生士、訓練生及び歯科助手）にとって、修復物に硬化用エネルギーを最適に供給する方法を指導されること、例えばレジンに適切な量の光を供給するために硬化光源をどのように位置決めすべきかに関する指導を受けることは有益であることが予備試験により実証されている。
【００２６】
現在市販されているセンサシステムは、修復物に供給されるエネルギーに関するリアルタイム情報を提供しないか、レジンが硬化した時点を判定するためにコストの高い検出方法を使用するか、又は外部検出器に依存してレジンを硬化させるために必要な時間を推定している。従って、口中で修復物が実際に受けた硬化光エネルギーの量を測定し且つこの情報を迅速にユーザにフィードバックする装置に対する要求がある。
【００２７】
一般に、本明細書で説明されるシステムのいくつかの態様において、模擬歯科修復物で供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するシステムが提供される。硬化光源は模擬歯科修復物に硬化用エネルギーを供給する。模擬歯科修復物内の１箇所で供給された硬化用エネルギーの量が検出器により測定され且つディスプレイを使用してリアルタイムで表示される。本明細書において使用される場合の表現「リアルタイム」、「ほぼリアルタイム」、「瞬時」、「瞬時に」及びそれに類似する表現は、ユーザがほぼ認識できないほどの長さの相対時間、又は処理及び表示されるステップに要する時間を表す。
【００２８】
歯科修復物は、人工頬、人工唇、人工舌及び修復のための少なくとも１本の模擬歯を受け入れる人工顎を有する歯科用マネキンにおいてシミュレートされてもよい。マネキンは、歯科修復を必要とする患者を精巧に模倣した構成であってもよい。すなわち、顎は患者の顎の動きを模倣するように運動自在であってもよく、頬、唇及び舌は、歯科医が修復の患者の治療中に実際に体験するような典型的な環境を作り出してもよい。更に、実際の歯に可能な限り近くなるように又は歯の光学的特性とほぼ同様の特性を有するように、模擬歯は歯科用コンポジットレジンなどの材料から製造されてもよい。
【００２９】
いくつかの実施形態において、ユーザが模擬歯科修復物に供給している硬化光エネルギーの量を測定するために、マネキンの口中に配置された１つ以上の光検出器が使用される。種々の形状の窩洞をシミュレートするために、硬化性材料中の種々の深さで測定が実行されてもよい。術者又はユーザは、レジン充填材を適切に重合するのに十分なエネルギーを供給しているか否かをリアルタイムで見ることができ且つ結果を他のユーザと比較することができる。本明細書において硬化光エネルギー、硬化用エネルギー、修復物を硬化させるために使用されるエネルギーなどという場合、歯科修復物を硬化させる際に使用される何らかのエネルギー源から供給される何らかの種類のエネルギーを指す。従って、硬化光エネルギー、硬化用エネルギー、修復物を硬化させるために使用されるエネルギーなどを測定する又は検出するという場合、そのようなエネルギーを検出又は測定するのに適する何らかの検出器を指す。技術のいくつかの実施形態において、エネルギー源は、修復物で使用される材料又は修復物でシミュレートされる材料を硬化させるために電磁放射、例えば光を供給してもよく、電磁放射、例えば光を検出するために、電磁放射を検出し且つ／又は測定するのに適する検出器が使用される。例えば、硬化用エネルギーの測定は、放射照度、放射パワー、スペクトル放射束などを測定することにより電磁放射を測定することを指してもよい。
【００３０】
システムは、口中の模擬レジン修復物に実際に術者が供給するエネルギーの量を記録してもよい。この情報は記録され且つリアルタイムで表示されてもよく、更に、模擬歯科修復物に供給されるべき予め定められた量のエネルギーに基づいて暴露時間を最適化するために使用されてもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態において、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーの量を測定するために使用される検出器は、分光輻射計に接続されたセンサである。あるいは、焦電型検出器、フォトダイオード又はＣＣＤ光検出器などの何らかの適切な光検出器又はパワー検出器がこの目的に使用されてもよい。プロセッサは、検出器により記録されたパワー値をリアルタイムエネルギー供給出力に変換し且つ模擬歯科修復物に予め定められた量のエネルギーを供給するために必要な時間を算出する。
【００３２】
システムは、検出器からのアナログ信号をプロセッサにより更に処理されるデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、特製パワーメータとを更に含んでもよい。プロセッサからの出力は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢポート、システムバスを介して又は直接コンピュータ、ＰＤＡ又は他の何らかの適切なディスプレイ（音声表示装置、視覚表示装置又は機械式表示装置）に供給されてもよい。模擬歯科修復物が受けたエネルギーは、リアルタイムで且つ処置の口腔内映像を介して術者に対して表示されてもよい。
【００３３】
検出器に接続されたプロセッサは、口中の模擬レジン修復物に実際に供給された硬化光エネルギーの量をリアルタイムで測定するように構成されてもよい。プロセッサは、模擬歯科修復物を硬化させるために必要な予め定められた量のエネルギーに基づいて硬化用エネルギーを供給すべき最適の時間を判定するように更に構成されてもよい。プロセッサは、模擬歯に十分な光を供給する術者の能力に関して術者に瞬時にフィードバックするように構成されてもよい。更にプロセッサは、術者の成績を前のユーザの成績と比較して順位付けするように構成されてもよい。プロセッサは、模擬口腔内の複数の場所で異なるメーカーの光源を使用して十分な光を供給する術者の能力を順位付けするように更に構成されてもよい。同様に、プロセッサは硬化用エネルギー源プロファイルを記録してもよく且つ種々の硬化用エネルギー源が比較され、順位付けされてもよい。
【００３４】
いくつかの態様において、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定する方法が提供され、方法は、模擬歯科修復物に硬化用エネルギーを供給することと、模擬歯科修復物の中に配置された検出器で供給された硬化用エネルギーの量を測定することと、測定された硬化用エネルギーの量をリアルタイムで表示することとを備える。
【００３５】
いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも１本の模擬歯内に硬化性材料を注入することと、歯科修復をシミュレートするために硬化性材料を硬化用エネルギーに暴露することとを更に備える。更に方法は、模擬修復物に供給される予め定められたエネルギーの総量に基づいて供給された硬化用エネルギーを最適化することを備える。
【００３６】
いくつかの実施形態において、方法は、臨床的に関連する反射背景面を有する歯の中に注入された硬化性材料を適切に硬化させるために必要なエネルギーの量の測定に基づいて、模擬歯科修復物に供給される予め定められた量のエネルギーと等しい量のエネルギーを供給するために必要な時間の長さを判定することを更に備える。
【００３７】
いくつかの態様において、システムは、マーケティングを目的として継続教育課程、見本市及び会議において硬化光源を実物によって説明するためのデモンストレーション用プラットフォームとして利用されてもよい。更にシステムは、口中の修復物に適切な量のエネルギーを供給する硬化光源を開発するために使用されてもよい。新たに開発された硬化光源をこのシステムで試験し、硬化光の口腔内硬化時間が判定されてもよい。更にシステムは、歯科修復物に十分な光を更に容易に供給できるようにする人間工学に基づく硬化光源の設計及び開発を支援できる。本明細書において説明されるシステムを使用して臨床設備において効果的に光を供給できるように、現在市販されている多様な硬化光源の人間工学に基づく設計が最大限に活用される。
【００３８】
いくつかの実施形態に係る模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するシステム１００の概略図が図１Ａに示される。システムは、歯科修復をシミュレートするための少なくとも１本の歯を有するマネキン頭部１０２を備える。マネキン頭部は、例えば支柱１０８又はストラップを使用することにより歯科治療用椅子に接続される。
【００３９】
図１Ｂは、本明細書において説明されるシステムの概略ブロック図である。硬化光源１０４（図１Ａ）は、硬化光により模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーを測定するための検出器１０６を有する歯に硬化用エネルギーを供給する。検出器により受信され且つシステムの他の構成要素によって使用されるデータを処理するために、検出器１０６は、アナログ／デジタル変換器又はマイクロプロセッサなどのプロセッサ１２０に接続される。例えば、ディスプレイ１２２で術者に対してデータを提示するために、プロセッサは、検出器から受信された電子信号を認識可能なエネルギー値に変換してもよい。プロセッサから受信された信号は、例えば不揮発性メモリ１２６に格納されておりＲＡＭ１２４にロードされたソフトウェア命令の指示に従って処理される。
【００４０】
プロセッサは、アプリケーションモジュール、又は検出器１０６、温度センサ若しくは口腔内カメラ１２８から受信されたデータを、ＲＡＭ１２４に一時的に格納してもよい。模擬修復を実行している術者の映像又は静止画像を記録するために口腔内カメラ１２８を使用可能であり、プロセッサはそれらの映像又は静止画像を処理し、タイムスタンプを追加し且つ画像をディスプレイ１２２へ出力してもよい。本明細書において更に詳細に説明されるように、プロセッサは、ソフトウェアにより提供される命令に基づいて多様な他の特性図、測定値、算出値及び数値をディスプレイ１２２へ出力するように更に構成されてもよい。
【００４１】
特定の実施形態に応じて１つ以上のシステム構成要素は省略されるか又は他の構成要素と置き換えられてもよく、それらはすべて本発明の範囲内に含まれることを理解すべきである。
【００４２】
いくつかの実施形態において、図２に示されるように、システム２００は、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するためのプラスチック頭部又はマスクなどの一体型頭部２０２を含んでもよい。本実施形態において、硬化用エネルギー源２０４は、頭部２０２の模擬歯に配置された検出器２０６に硬化用エネルギーを供給する。検出器２０６の出力端子は、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーの量をリアルタイムで表示するデジタル表示部２２２に結合される。術者が歯科修復物に適切な硬化用エネルギーの量を供給したか否かを示すために、例えば検出器に供給された硬化用エネルギーの量及び硬化光に対する暴露時間を示すカラー表示ランプを使用して、デジタル表示部２２２は術者に瞬時フィードバックを更に提供してもよい。単純さ及び統合された構成のために、本実施形態は、マーケティングを目的として見本市、会議などで実物を示して硬化光源を説明するためのデモンストレーション用プラットフォームとして使用するのに適する理想的な構成である。
【００４３】
模擬歯科修復において供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するための更に複雑な実施形態が図３Ａに示される。システム３００において、人工頬及び少なくとも１本の模擬歯を受け入れる人工顎を有する歯科用マネキンが示される。マネキンは、歯科修復を必要とする患者を極めて精巧にシミュレートするように構成される。すなわち、人工顎は患者の顎の動きを模倣するように運動自在であり、頬、唇及び舌（図示せず）は、患者の治療中に歯科医が体験する典型的な環境条件を作り出す。硬化用エネルギー源は、図３Ｂに示されるように模擬歯に配置された検出器３０４及び／又は３０６に硬化用エネルギーを供給する。
【００４４】
図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態において、口中のあらゆる場所で歯科修復をシミュレートできる。患者のそれぞれの歯の歯科修復をシミュレートするために、検出器を含む模擬歯を顎の種々の場所（前歯側又は奥歯側）に配置できる。本実施形態の構造は可撓性を有し且つ頑丈であるので、メディカル・プロフェッショナル・スクールなどの教習／訓練用ツールとして使用可能である。
【００４５】
本実施形態において、システムは分光輻射計に基づいて動作し且つ図３Ａ及び図３Ｂに示されるように歯の模擬歯科修復物に照射されるエネルギーの量を検出するためにマネキンの歯の中にある光検出器を使用する。光検出器は光ファイバケーブルを介して分光輻射計に接続され、受信されたデータの処理によりエネルギー測定値及び分光出力値がリアルタイムで得られる。リアルタイム読み取り値は、コンピュータのディスプレイ（図３Ａ及び図３Ｂには図示せず）のような適切なディスプレイに表示される。
【００４６】
図４Ａは、例えば図３Ａ及び図３Ｂの実施形態において模擬歯科修復に使用される模擬歯の横断面を示す概略図である。検出器４０６は模擬歯の窩洞の溝穴に配置され且つ硬化光源４０２により供給される硬化用エネルギーを測定する。実際の治療中に見られる種々の窩洞形状をシミュレートするために、検出器４０６は窩洞内部の種々の深さに配置されるように調整されてもよい。
【００４７】
図４Ｂに示される実施形態において、歯科修復に使用されるコンポジットレジンなどの硬化性材料４５０を受け入れるように図３Ａのシステム３００を変形可能である。硬化性材料４５０は検出器４０６の上方の窩洞内に注入されてもよい。硬化性材料は、硬化光を透過する透明条片の間に注入される。透明条片は、空気抑制層がレジン上に形成されるのを防止し且つ処理を容易にする。従って、歯の修復物の上部に供給される硬化光エネルギー及び修復物の底部まで供給される硬化光エネルギーを測定可能である。
【００４８】
図５Ａ及び図５Ｂに示される更に別の実施形態において、コンポジットレジン５５０は、歯に挿入されるトレイに注入される。硬化光源５０２は模擬歯科修復物のコンポジットレジンを硬化させることができる。硬化したコンポジットレジンは歯から取り出され、硬化光源５０２の有効性を判定するために硬化レジン試料に対して種々の化学的特性試験及び物理的特性試験が実施されてもよい（以下の実験を参照）。従って、模擬口腔内の種々の場所における種々のメーカー及び種類の歯科用コンポジットレジンを硬化させる種々の歯科用硬化光源の実際の性能を判定できる。
【００４９】
図５Ｃは、着脱自在のトレイの中で硬化させたレジン試料に由来するデータを示す。２つのコンポジットレジンを異なるエネルギーレベルで硬化させ且つ２つの試料の上部及び底部で試料の硬度を測定した。図示されるように、３Ｍ社（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）のＦＩＬＴＥＫ ＳＵＰＲＥＭＥ歯科用レジンは、約１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを受けた後にレジンの上部で約７０ＫＨＭのヌープ微小硬度を示し且つほぼ同量のエネルギーを受けた後にレジンの底部で約６０ＫＨＭのヌープ微小硬度を示した。しかし、Ｉｖｏｃｌａｒ Ｖｉｖａｄｅｎｔ 社（Ａｍｈｅｒｓｔ、ＮＹ）のＨＥＬＩＯＭＯＬＡＲ歯科用レジンは、同様に約１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを受けた後にレジンの上部で約３０ＫＨＭの微小硬度を示したが、約２０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを受けた後に底部で約２０ＫＨＮの微小硬度しか示さなかった。
【００５０】
先に説明したように、検出器に接続されたプロセッサは、口腔内の模擬レジン修復物に術者が実際に供給した硬化光エネルギーの量をリアルタイムで測定するように構成されてもよい。プロセッサは、ソフトウェアなどの適切なプロセッサ実現命令を使用して構成されてもよい。ソフトウェアは、検出器から受信されたデジタル信号を術者が理解可能なエネルギー値に変換するようにプロセッサに命令してもよい。更にソフトウェアは、それらのエネルギー値をディスプレイに表示するようにプロセッサを構成してもよい。いくつかの態様において、模擬レジン修復物に実際に供給され且つ相応して検出器により検出されたエネルギーの量に対応するリアルタイム値をプロセッサが出力することが特に意図される。そのようなリアルタイム値は、模擬レジン修復物を完全に硬化させるために硬化用エネルギー源からエネルギーを照射すべき残りの継続時間を算出するために更に使用されてもよい。残りの継続時間は、模擬レジン修復物に対する現在のエネルギー供給速度及び既に供給済みのエネルギーの量と、模擬レジンを硬化させるために必要とされるエネルギーの量とを比較することにより算出されてもよい。
【００５１】
ソフトウェアは、模擬歯科修復物に予め定められた量のエネルギーを供給するユーザの能力を含むユーザプロファイルをデータベースに格納するようにプロセッサに更に命令してもよい。ソフトウェアは、種々の形態でリアルタイム測定値をユーザへ搬送するのに適するユーザインタフェースを更に提供してもよい。図６Ａ及び図６Ｂは、ユーザ識別子、模擬歯の場所（例えば前歯又は奥歯）（図６Ａ）及び硬化光源１、硬化光源２、硬化光源３及び硬化光源４などの硬化用エネルギー源識別子（図６Ｂ）を例示するユーザインタフェースを示す。
【００５２】
更にソフトウェアは、図７Ａに示されるようないくつかの硬化用エネルギー源により時間の経過に伴って供給された硬化光の放射照度の比較、及び図７Ｂに示されるようないくつかの硬化用エネルギー源により供給された硬化用エネルギーと基準値との比較を実行するようにプロセッサに更に命令してもよい。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、場所１及び場所２で種々のユーザによりいくつかの硬化用エネルギー源から供給された硬化用エネルギーを比較するインタフェースを示す。図９Ａには、模擬歯の種々の場所で供給された硬化用エネルギーの統計分析が示され、図９Ｂには、種々のユーザにより供給された硬化用エネルギーの統計分析が示される。
【００５３】
ソフトウェアは、種々のユーザの成績の統計分析を実行することをプロセッサに更に命令してもよく且つユーザプロファイルに基づいてデータベース内のユーザを相互に比較し、その順位付けを実行してもよい。更にソフトウェアは、システム内部又はインターネットを介してアクセス可能な遠隔地に配置されたデータベースに、模擬歯科修復物に予め定められた量のエネルギーを供給する硬化用エネルギー源の能力を含む硬化用エネルギー源プロファイルを格納させてもよい。ソフトウェアは、硬化用エネルギー源プロファイルに基づいてデータベースで硬化用エネルギー源を相互に比較し、その順位付けを実行することをプロセッサに更に命令してもよい。図１０Ａ及び図１０Ｂは、模擬歯の種々の場所におけるいくつかの硬化用エネルギー源の総合性能の順位付け（図１０Ａ）及び硬化用エネルギー源と模擬歯に配置された検出器との種々の離間距離における硬化用エネルギー源の総合性能の順位付け（図１０Ｂ）を例示するユーザインタフェースを示す。
【００５４】
図１１は、いくつかの硬化用エネルギー源により供給された硬化用エネルギーの統計分析を示す。
【００５５】
図１２は、模擬修復物を適切に硬化させるために硬化用エネルギーを照射し続ける残りの継続時間を算出する例示的な方法、模擬修復物が受けたエネルギーと時間との関係を表す特性図を作成する例示的な方法、及び術者の技術の画像若しくは映像を最適なエネルギー供給と比較する例示的な方法を示す。１２０２において、術者識別情報及び硬化用エネルギー源識別情報がユーザインタフェースに入力され且つデータベースに記録される。術者又は装置が共通である数回の試行と関連するデータを記録し且つ編成する場合に使用されるプロファイルを作成するために、ユーザ識別子及び装置識別子が使用されてもよい。例えば、共通の術者又は装置による複数回の試行の分析にそのようなプロファイル情報がいかに有用であるかの実例を示す図８及び図１０を参照。
【００５６】
１２０４で、模擬修復物内に埋め込まれたシステムの検出器により硬化用エネルギー、例えば電磁放射が検出され、１２０６で、検出器が受けたエネルギーの量はリアルタイムで表示される。検出器により硬化用エネルギーが検出されるのとほぼ同時に、模擬修復物に硬化用エネルギーが照射されている速度を判定するために、システムタイマが初期設定され且つ使用されてもよい（１２０８）。模擬修復物が受けたエネルギーの量及びエネルギーが照射されている速度を使用して、システムは、修復物が予め定められた量のエネルギーを受けるまでの残りの継続時間を算出できる（１２１０）。予め定められた量のエネルギーは、メーカーの指示に基づいて修復物を硬化させるために必要とされる推奨エネルギー量であってもよい。
【００５７】
１２２０で、検出器により検出されたエネルギーの量と時間との関係が特性図として作成され且つ後の検討に備えてセーブされてもよい。更に、模擬修復物に硬化用エネルギーを供給する術者の技術の静止画像又は映像をカメラにより記録してもよい（１２２２）。映像又は静止画像は、システムにより生成される他の特性図に対応するタイムスタンプと更に関連付けられる。タイムスタンプを利用して、時間ごとの検出エネルギーの特性図が術者の硬化技術の静止画像又は映像と比較されてもよい（１２２４）。
【００５８】
十分な硬化を実現するための計算上の残りの継続時間、受け取られたエネルギーと時間との関係を示す特性図、及び術者の硬化技術の画像と特性図との比較は、適正な硬化技術を習得させるためにユーザに指導を与える際に更に利用されてもよい（１２３０）。
【００５９】
いくつかの実施形態において温度センサが設けられ、温度センサは、硬化技術及び種々のエネルギー源を評価するために使用されてもよい。そのような実施形態において、温度センサは、硬化用エネルギーが供給される歯の中、歯の表面又は歯に隣接する模擬口腔組織に配置されてもよい。温度センサはプロセッサに接続されてもよく、そのような実施形態において、プロセッサは、記録された温度及び／又は温度上昇をリアルタイムで出力すると共に、硬化中の平均温度を出力するように構成される。温度センサからのデータは、更にデータベースに報告されてもよく且つ種々の光源又は種々のユーザにおける記録温度の比較のためにユーザインタフェースに表示されてもよい。例えば、以下の表１を参照。
【表１】
0005564558.tif 000002
【００６０】
表１に示されるように、いくつかの異なる硬化光源は、種々のモードを使用して比較され、種々の硬化時間で照射された。硬化用エネルギーの照射中の温度変化を記録するために、温度センサを有するマネキンの実施形態が使用された。表１に示されるように、Ｂｌｕｅｐｈａｓｅ  ２０ｉ（ターボモード）はターボモードで５秒に１回動作し、その結果、温度センサにより検出された温度変化は最小であった。このため、同様の条件でこの光源を動作させた場合、硬化動作中の歯髄又は歯肉の損傷を引き起こす危険は最小になるだろう。
【００６１】
いくつかの実施形態において、口腔内カメラが設けられてもよく、カメラはマネキンの口中に装着されるか又は着脱自在の構成であってもよい。カメラは、模擬修復中に術者が硬化用エネルギー源を操作している間の硬化用エネルギー源の動画像又は静止画像を記録してもよい。カメラはプロセッサに更に接続されてもよく、プロセッサは動画像又は静止画像を処理し且つ任意にタイムスタンプを挿入してもよい。静止画像又は動画画像は、術者の硬化技術を評価するために使用されてもよい。記録された技術を同一の時点で検出された光供給データと相関するために、タイムスタンプを使用して技術評価を増補してもよい。
【００６２】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、口腔内カメラにより記録された画像を示す。図１７Ａには、操作前の予め定められた位置にある硬化用エネルギー源が示される。図１７Ｂには、模擬修復物に硬化用エネルギーを供給している硬化用エネルギー源が示される。画像の下部にタイムスタンプも印字されている。
【００６３】
図１７Ｂの光源の動作中に検出されたエネルギーの量と時間との関係を表す図が図１８に示される。図１７Ｂのタイムスタンプを図１８の特性図と比較することにより、術者は先に実施した模擬修復を更に評価し且つそこから学習することができる。検出されたエネルギーがより高い値である場合、その時点で、術者は硬化用エネルギーをより効率よく供給できる位置に硬化用エネルギー源を配置していたことになる。術者は、その時点の硬化技術を検出エネルギーがより低い値であったときの硬化技術と比較することにより、技術の適否を判別することができる。
【００６４】
要するに、本明細書において説明される模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定するシステムの態様は、歯科修復物に硬化用エネルギーを適切に供給するユーザの能力に関するフィードバックをリアルタイムでユーザに提供するだけでなく、比較、訓練及び製品開発のためにユーザプロファイル及び硬化用エネルギー源プロファイルをローカル且つリモートに格納する強固なツールを提供する。
【００６５】
次に、模擬歯科修復物に供給される硬化用エネルギーをリアルタイムで測定し且つ最適化する方法を例示するための実験を説明する。
【００６６】
大半の調査研究は、理想的な実験室設備において光ガイドの端部を試料から９０°の角度及び０ｍｍの距離に配置した状態で硬化光源及びレジンの硬化を試験する。この研究に基づき、殆どのメーカーは自社の歯科用レジンの推奨エネルギー量は１２〜２４Ｊ／ｃｍ２であるとしている。更に、厚さ２ｍｍの試料で均質な硬化を実現するためには最低２４Ｊ／ｃｍ２のエネルギーが必要であることも報告されている。しかし、コンポジットレジンの種類によっては、暴露放射量を３６Ｊ／ｃｍ２まで増加することにより表面硬度が更に向上する場合もある。
【００６７】
理想の実験室設備条件の下で光ガイドの先端部を試料に対して９０°の角度及び０ｍｍの距離に配置した状態で修復物が受ける光の量は口腔内環境における光の量とはまったく異なると仮定するのが妥当である。臨床的には、口腔内環境が相対的に狭く且つ暗い状況で臨床医が直面するいくつかの難題がある。すなわち、治療する部分に手が届きにくく且つ見にくいということである。口腔内環境には、上顎大臼歯の遠位面などの手が届きにくい領域がいくつかあるので、光ガイドの角度を適正に設定するのが困難である。このように理想的とはいえない条件であるため、臨床的に、コンポジットレジン修復物が受ける光エネルギーの量には幾分かのばらつきがあると仮定するのが妥当である。
【００６８】
コンポジットレジンが受けるエネルギーの量が不適切である場合、レジンは不適切に重合される。これにより修復物の物理学的特性及び化学的特性は悪影響を受けるので、不適切な重合は望ましくない。不適切な重合は、修復物の物理学的特性及び化学的特性に悪影響を及ぼし且つ修復物の生体適合性を低下させる場合がある。
【００６９】
材料及び方法
Ｄａｌｈｏｕｓｉｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｅｔｈｉｃｓ Ｃｏｍｉｔｔｅｅより適切な認可を受けた後、歯科治療用椅子に装着されたマネキン頭部の模擬クラスＩ修復物を光硬化させることを２０名の歯科医学生及び歯科助手に依頼した。
【００７０】
上顎第一第二大臼歯＃２．７のクラスＩ修復物に供給された放射照度及びエネルギーを判定するために、Ｖｉｔ−１−ｅｓｃｅｎｃｅ（Ｕｌｔｒａｄｅｎｔ社、Ｓｏｕｔｈ  Ｊｏｒｄａｎ、ＵＴ）Ｓｈａｄｅ Ａ２歯科用コンポジットレジンから製造された歯の咬合面から２ｍｍ且つ咬頭先端から４ｍｍの場所に、分光輻射計（ＵＳＢ４０００、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社、Ｄｕｎｅｄｉｎ、ＦＬ）検出器に装着された直径３．９ｍｍのコサインコレクタ検出器（ＣＣ３−ＵＶ、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社）を配置した。ＮＩＳ−ＳＩＭ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｈｅａｄ（Ｋｉｌｇｏｒｅ社、Ｃｏｌｄｗａｔｅｒ、ＭＩ）に配置され且つＤａｌｈｏｕｓｉｅ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙのＤｅｎｔａｌ Ｃｌｉｎｉｃにある歯科治療用椅子に装着された歯型にその歯を差し込んだ。
【００７１】
使用前に、ＮＩＳＴ−追跡可能光源（ＬＳ−１−ＣＡＬ、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社）を使用して硬化光エネルギー源を校正した。
【００７２】
１０ｍｍ標準型光ガイド（Ｏｐｔｉｌｕｘ ４０１、Ｋｅｒｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、Ｏｒａｎｇｅ、ＣＡ）を使用して従来の石英−タングステン−ハロゲン（ＱＴＨ）ランプにより供給された硬化光エネルギーの量をこの模擬臨床設備において判定した。ボランティアは、コンポジットレジンメーカーの推奨に従ってＯｐｔｉｌｕｘ ４０１硬化光源を使用して２０秒間にわたり模擬修復物を硬化させた。クラスＩ修復物が受けた放射照度（ｍＷ／ｃｍ２）のデータを収集し且つ後日解析した。
【００７３】
各ボランティアに与えられた指導は、患者に対して行うように椅子及びマネキン頭部を位置決めすること及び次に患者に対して行うように歯＃２．７のクラス１修復物を硬化させることであった。ボランティアが模擬修復物を硬化させている間に、彼らの技術を観察した。ボランティアが歯に供給するエネルギーの量が少量であると見られる場合の技法をすべて記録した。防護眼鏡を装着せず、修復物位を注視せず、手で硬化光源を安定させず且つ注意を払わないボランティアは一貫して低いエネルギー値を供給することが観察された。
【００７４】
以上の観察の後、各ボランティアは指導を受け且つ歯科修復物の光硬化を最適にする方法を教えられた。詳細には、ボランティアは防護眼鏡を装着すること、修復物位を注視すること、手で光源を安定させること及び注意を払うことを指導された。そこで、適正な硬化光照射指導の前後でデータを収集した。指導前の結果及び指導後の結果について分散分析を行い、続いてスチューデントのペアードｔ検定（α＝０．０５）を実施した。
【００７５】
厚さ２ｍｍのＦｌｉｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ａ２Ｂの試料にＱＴＨ硬化光源から２〜２０Ｊ／ｃｍ２の種々の量のエネルギーを供給することにより、試料を適切に硬化させるために必要とされるエネルギーの量に基づいて、コンポジットレジンを適切に硬化させるために必要とされる硬化用エネルギーの量を計算した。臨床的に関連する反射背景面を形成するために、コンポジットレジン及びＳｈａｄｅ Ａ２（Ｖｉｔ−１−ｅｓｓｅｎｃｅ、Ｕｌｔｒａｄｅｎｔ．Ｉｎｃ．社）の平坦な矩形の板（８．６×５．６ｃｍ）の上にマイラー条片（ｍｙｌａｒ  ｓｔｒｉｐ）（Ｍｙｌａｒ、Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｃｏ．社、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）を置いた上に、金属リング（厚さ２ｍｍ、内径６ｍｍ）を配置した。リングの中にＦｌｉｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ａ２Ｂを注入し且つ別のマイラー条片で覆い、試料にガラススライドを押し当てることにより、滑らかで平坦な面を形成した。ＱＴＨ硬化光源からの２〜２０Ｊ／ｃｍ２の種々の量のエネルギーを使用してコンポジットレジンを硬化させた。後硬化を可能にするために、硬化した試料を暗室内で空気中に室温で２４時間保管した。次に、自動硬度試験装置（Ｍｏｄｅｌ ＃ ＨＭ１２３、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃａｎａｄａ Ｉｎｃ．社、Ｍｉｓｓｉｓｓａｕｇａ、ＯＮ）に試料を載置した。型がレジンの重合に与える可能性がある影響を最小限に抑えるために試料の縁部の周囲に少なくとも１ｍｍの緩衝領域が確実に維持されるように、硬度試験装置は、試料の表面全体にマトリクスパターンで拡散した９つのヌープ硬度値を測定するように事前にプログラムされた。厚さ２ｍｍのコンポジットレジン板の上面及び底面の平均ヌープ硬度（ＫＮＨ）を測定した。底面が、上面で達成される硬度の８０％の硬度に到達するのに必要とされる臨界エネルギー量を算出した。
【００７６】
結果
Ｆｌｉｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ａ２Ｂコンポジットレジンの底面が、上面で達成される硬度の８０％の硬度に到達するのに必要とされる臨界エネルギー量は図１３に示されるように１０Ｊ／ｃｍ２であり、このことは表２で報告される。報告されたヌープ硬度（ＫＨＮ）は、各面で９回の記録を実行することを３回繰り返すことにより得られた数値の平均±Ｓ．Ｄ．である（各面及び各エネルギーレベルについて、ｎ＝２７のＫＨＮ記録値）。底面が上面で達成される最大硬度の８０％に到達するのに必要とされるエネルギーは少なくとも１０Ｊ／ｃｍ２であった。
【００７７】
表２：厚さ２ｍｍのＦｌｉｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ａ２Ｂ試料の上面及び底面におけるヌープ硬度測定値
【表２】
0005564558.tif 000003
【００７８】
適正な硬化光照射指導が出される前、２０名のボランティアにより供給されていたエネルギー量は２〜１２Ｊ／ｃｍ２の範囲であり、その結果、図１４Ａに示されるように、平均±Ｓ．Ｄ．は７．８７±２．６９Ｊ／ｃｍ２であった。指導を受けた後、２０人のボランティアにより供給されたエネルギー量は７．８〜１３．４Ｊ／ｃｍ２であり、その結果、図１４Ｂに示されるように、平均±Ｓ．Ｄ．は１０．０５±１．４２Ｊ／ｃｍ２であった。スチューデントのペアードｔ検定により、指導が著しく大きな改善をもたらしたことがわかった（ｐ＝０．００４）。表３は、得られたデータに基づく統計試験を要約したものである。
表３：統計分析
【表３】
0005564558.tif 000004
【００７９】
得られた結果から、大半のボランティアは臨界エネルギー量を供給しなかったことが明らかである。図１５Ａに示されるように、硬化光照射指導前、７５％のボランティアは１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを供給していなかった。図１５Ｂに示されるように、硬化光照射指導後、５０％のボランティアは依然として２０秒硬化を使用して１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを供給しなかった。
【００８０】
図１６Ａは、硬化光照射指導を受ける前に４０秒間の光硬化を使用して参加者が供給していたエネルギーの総量を示す特性図であり、１５％が４０秒硬化を使用して１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを供給しなかったことがわかるが、図１６Ｂに示されるように、指導後は４０秒硬化を使用してすべてのユーザが１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを供給した。
【００８１】
考察
本模擬臨床調査において、２０名のボランティアはＱＴＨ硬化光源を使用してクラスＩ修復物を２０秒間硬化させ、歯が受けた照射の放射照度（ｍＷ／ｃｍ２）と暴露時間（秒）との積から、修復物が受けたエネルギー（Ｊ／ｃｍ２）を算出した。本調査は、硬化光研究を実験室から実生活に即した臨床設備へと移行させた。調査結果によれば、２０名のボランティアが歯に供給した光の量には大きなばらつきがあった。大半のボランティアは模擬修復物に１０Ｊ／ｃｍ２を供給していなかった。硬化光照射指導前にクラスＩ修復物が受けていた平均エネルギー±標準偏差（Ｊ／ｃｍ２）は７．９±２．７Ｊ／ｃｍ２であり、これは、コンポジットレジンの底部が上面で得られた硬度の８０％に到達するのに必要とされる臨界エネルギー量を下回っている。
【００８２】
本調査は、多くのレジン修復物が適切な量のエネルギーを受けておらず、十分に重合されない可能性があることを示した。先に説明したように、重合が不十分であると、物理的特性が劣化し、接合強度は低下し、修復物の縁部の摩耗及び破損が進み、生体適合性は低下し且つ浸出液によるＤＮＡの損傷が増加する場合もある。インビトロ研究によれば、重合が適切に行われなかったレジンエレメントは、精製Ｔリンパ球及び脾臓細胞のマイトジェン誘導増殖に対して免疫抑制又は免疫刺激のいずれかを誘発する可能性があることがわかっている。
【００８３】
適正な硬化光照射指導によって著しく大きな改善が見られ（Ｐ＝０．００４）、供給された平均エネルギー±標準偏差は１０．０±１．４Ｊ／ｃｍ２になったので、メーカーの推奨最低基準にちょうど適合した。指導後に修復物に供給されたエネルギー（Ｊ／ｃｍ２）はすべてのボランティアについて改善され（指導前＝７．９Ｊ／ｃｍ２、指導後＝１０．０Ｊ／ｃｍ２）且つ指導前よりばらつきが少なくなった（指導前の標準偏差＝２．７Ｊ／ｃｍ２、指導後の標準偏差＝１．４Ｊ／ｃｍ２）。この値は、臨界エネルギー量を実現するために適正な硬化光技術を習得することの重要性を裏付けた。例えば、修復手順の実施が長引いた場合、光硬化は最終工程の１つであり、多くの場合に臨床医はほとんど注意を払わず、硬化に費やす時間を休憩時間とみなすことが一般的になっている。臨床調査中、優れた光硬化技術を示す者も見られたが、光硬化技術が不足する者もいた。その結果、供給されたエネルギーの量に影響が生じ、その範囲は２．０Ｊ／ｃｍ２（指導前で最小）〜１３．４Ｊ／ｃｍ２（光硬化指導後で最大）に及んだ。全般的な観察結果として、ボランティアは共通して硬化光を歯に集束させ、ＯＮボタンを押下し、次に明るい青色光から目をそらした。２０秒の間に、硬化光は照射すべき箇所から徐々に離れていった。最も極端な例では、硬化光の照射が終了した場所はまったく異なる歯であった。支給された防護眼鏡を装着したボランティアはごく少数であった。４つの簡単な指導、すなわち防護眼鏡を装着すること、修復物を注視すること、手で光源を安定させること及び注意を払うことを守った結果、すべてのボランティアの硬化光技術は大幅に改善された。
【００８４】
Ｆｉｌｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ｓｈａｄｅ Ａ２Ｂの硬化指導は２０秒間の光硬化を推奨していた。しかし、供給されたエネルギーの量に基づき、臨界エネルギー量が口中に確実に供給されるように保証するために、Ｏｐｔｉｌｕｘ ４０１（ＱＴＨ）光源によって４０秒間の硬化時間を使用することが推奨される。図１６Ａ及び図１６Ｂに示されるように、硬化サイクルを２倍の４０秒にすれば、すべてのボランティアは臨界エネルギー量を供給できていただろう。硬化時間を延長することにより供給されるエネルギーの量が増加するため、硬化光エネルギーへの暴露時間の延長は、臨床状況の問題に対処するための補正技術として実現されてもよい。尚、この推奨は口中のすべての領域に適用されるわけではなく、手を伸ばすことの容易さに基づいて、適切な量のエネルギーを供給できる各人の能力に依存する。
【００８５】
ヌープ微小硬度はコンポジットレジンの硬度を試験する最良の方法の１つであることがわかっており、変換の度合とヌープ微小硬度との間に十分な相関が存在することは以前から報告されている。本研究は、底面が上面で得られた最大硬度の８０％に到達するためにＱＴＨ硬化光源から少なくとも１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーがＦｉｌｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ｐｌｕｓ ｓｈａｄｅ Ａ２Ｂに照射されなければならないことを明らかにした。考慮すべき重大な点は、必要とされる臨界エネルギー量は臨床医が使用する硬化光源の種類によって決まるということである。ＱＴＨ光源は広スペクトルランプであるが、ＬＥＤ光源は狭いスペクトルの光を供給するので、このことはコンポジットレジンを適切に硬化させるために必要とされる臨界エネルギー量に影響を及ぼす。本明細書において説明されるシステムを使用して、歯科修復で使用される同様の波長又はそれぞれ異なる波長を供給するいくつかの異なる硬化光源から発生される光エネルギーの量の比較を実行でき、特定の歯科修復物に対して、最適の特性を有する硬化光源が選択されてもよい。
【００８６】
このように、模擬歯科修復物の光硬化中に供給される硬化用エネルギー及び電磁放射の波長を測定し、修復物に十分な量の硬化用エネルギーを供給しているか否かを術者にリアルタイムで表示できる方法及びシステムが提供される。
【００８７】
図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、システムと共に使用可能なユーザインタフェースを示す。図１９Ａは、ユーザ識別子（１９０１）、模擬修復物の歯の位置（１９０２）、必要エネルギー（１９０３）、光源識別子（１９０４）、光硬化モード（１９０５）、硬化時間（１９０６）、メモ欄（１９０７）及び試験番号識別子（１９０８）などのユーザ入力を入力できるインタフェースを示す。表示されるインタフェースにおいて、ユーザのクリス（Ｃｈｒｉｓ）は標準モードで動作される光源１を使用して試験番号５で試験を実施し、その結果、右側に放射照度特性図が表示された。ユーザインタフェースは、情報が正しいか否かを確認するための確認ボタン（１９１１）、模擬修復物の監視を開始するための試験実施ボタン（１９１２）、模擬修復物の監視を停止するための試験停止ボタン（１９１３）及び模擬修復の持続時間を示すタイマフィールド（１９１４）などの例示されるいくつかの他の機能を更に有する。特性図は、本試験において、ユーザは約７秒後の付近で目標の歯への照射を明らかにミスしており、その結果、放射照度及び供給エネルギーが大きく減少していることを示す。平均放射照度（１９１６）、最大放射照度（１９１７）及び総供給エネルギー（１９１８）を示す、さらなる分析結果が提供される。インタフェースは、データをデータベースへエクスポートすること（１９２０）、データを消去すること（１９２１）、レポートを作成すること（１９２２）及びインタフェースを閉じること（１９２３）を目的とするボタンを更に含む。
【００８８】
更に、インタフェースで見ることができるビューが複数ある。図１９Ａにおいて、他のタブより浮き上がって見えている放射照度タブ（１９３０）により示されるように、放射照度ビューが表示される。図１９Ｂは、スペクトルタブ（１９３１）が他のタブより浮き上がって見えている状態でスペクトルビューを示し、図１９Ｃは、全データタブ（１９３２）が他のタブより浮き上がって見えている状態で全データタブを示す。更に、同一のユーザ又は複数のユーザの複数回の試験を特性図で表示できる現在のユーザ向けのタブ（１９３３）がある。
【００８９】
図１９Ｂは、標準モードで使用されている光源１の絶対放射照度を示すスペクトルビューを例示する。この場合、光源１は約４６０ｎｍの波長を有する。図示されるように、スペクトルビューは、３８０〜４２０ｎｍの部分波長範囲で供給されたエネルギー（１９４０）、４２０〜５４０ｎｍの部分波長範囲で供給されたエネルギー（１９４１）及び特性図に表示された全波長範囲の総エネルギー（１９４２）を含むデータの詳細を更に示す。
【００９０】
図１９Ｃは、クリスの５回の試行すべての全データを１つの表に示す。
【００９１】
以上の説明中、本発明の実施形態を完全に理解させるために、説明の便宜上、多くの詳細な事項を記載した。しかし、それらの特定の詳細な事項が本発明を実施する上で必要とされないことは当業者には明らかだろう。また、本発明の理解を妨げないために、既知の電気的構造及び電気回路はブロック図の形で示されている。例えば、本明細書において説明される本発明の実施形態がソフトウェアルーチンとして実現されるのか、ハードウェア回路として実現されるのか、ファームウェアとして実現されるのか又はそれらの組み合わせとして実現されるのかに関して特定して詳細には説明されていない。
【００９２】
技術の態様は、機械可読媒体（コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体又はコンピュータ可読プログラムコードが実現されるコンピュータ使用可能媒体とも呼ばれる）に格納されたソフトウェア製品として表現されてもよい。機械可読媒体は、ディスケット、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリ素子（揮発性又は不揮発性）又は類似の記憶機構を含む磁気記憶媒体、光記憶媒体又は電気記憶媒体を含む何らかの適切な有形媒体であってもよい。機械可読媒体は、実行された場合に本発明の一実施形態に係る方法のステップをプロセッサに実行させる命令、コードシーケンス、構成情報又は他のデータの種々の集合を含んでもよい。説明される発明を実現するために必要な他の命令及び動作も機械可読媒体に格納されてもよいことは当業者には理解されるだろう。機械可読媒体から実行されているソフトウェアは、説明されたタスクを実行するための回路とインタフェースしてもよい。
【００９３】
以上説明した本発明の実施形態は実施例を示すことのみを目的とする。添付の請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲から逸脱することなく、それらの特定の実施形態に対して当業者による変更、改変及び変形は実施可能である。
【００９４】
他出願へのクロスリファレンス
本願は、２００９年４月９日に出願された「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＭＥＮＴ  ＯＦ  ＣＵＲＩＮＧ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＬＩＶＥＲＥＤ  ＤＵＲＩＮＧ  ＳＩＭＵＬＡＴＥＤ  ＤＥＮＴＡＬ  ＲＥＳＴＯＲＡＴＩＯＮＳ（模擬歯科修復中に供給される硬化用エネルギーを測定する方法及びシステム）」と題する米国特許仮出願第６１／１６８０３９号の利益を主張し、その全体が本明細書に参照として明示的に組み込まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図１２】
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【図１８】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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