(57)【要約】  本発明の歯の構造をモニタリングする方法は、少なくとも３つの電極を備えた電極キャリアを、歯に隣接して配置し、歯の咬合面、隣接面、または開放平滑面のうちの少なくとも１つに電極を接触させ、キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対極電極として、選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、該回路について電気的応答をモニタリングし、各電極ペアについてモニタリングされた応答を処理して、前記歯の各部分に関する構造情報を決定する、ことからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの電極を備えた電極キャリアを、歯に隣接して配置し、歯の咬合面、隣接面、または開放平滑面のうちの少なくとも１つに電極を接触させ、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対極電極として、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、該回路について電気的応答をモニタリングし、
各電極ペアについてモニタリングされた応答を処理して、前記歯の各部分に関する構造情報を決定する、
ことからなる歯の構造をモニタリングする方法。
【請求項２】
前記電極のペアは、すべての選択されたペアにおいて、電極が共有されないように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各電極が他のそれぞれの電極とペアを形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
電極キャリアが少なくとも６つの電極を備え、かつ、該電極が歯の少なくとも２つの面と接触するように、電極キャリアが配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
選択された電極のペアに、２つの電極が歯の異なった面にあるペアが含まれるようにする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
各ペアに対して、電流の印加が複数回繰り返される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
キャリアの電極が、歯の少なくとも１つの面に接触するときに、予め定められた配置をとるようにする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
電極が、使用時に、歯の少なくとも１つの面の予め定められた位置に配置される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
電気的応答が、実数成分および虚数成分を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
電極が、歯の３面、４面ないしは５面と接触する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
印加される交流電流が、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲にある周波数を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記周波数が、２００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲にある、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
交流電流が、各ペアに対して、前記範囲内における異なった周波数で印加される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
交流電流が、５〜１００の範囲にある複数の異なる周波数で印加される、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
各電極ペアに対して、所定の順序に従って、複数の周波数で交流電流が印加されることをさらに含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
交流電流が、複数の周波数で同時に印加される、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記モニタリングされた応答を処理するステップが、
前記応答を、歯の所定のモデルにデータとして入力し、
該モデルに従って、各電極に対するインピーダンスの値を算出することからなる、請求項１１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記歯のモデルが、電極に対応するインピーダンスの星形状モデルであり、電極ペアの間で形成された回路が２個の対応するインピーダンスを直列に構成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記星形状モデルのインピーダンスが、低周波数のインピーダンスおよびキャパシタンスとの並列の組合せに、直列に接続された、高周波数のインピーダンスと仮定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
高周波数および低周波数のインピーダンスが、複数の印加された周波数における各回路の応答を解析することにより、高周波数および低周波数の抵抗値として決定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理ステップが、高周波数抵抗および低周波数抵抗の各々に対する各電極ペアの間の抵抗値を表わす方程式のマトリクスを形成することを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記処理ステップが、高周波数および低周波数のマトリクスを解き、高周波数および低周波数での各電極に対する抵抗値を付与することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マトリックスが、特異値分解を使用して解かれる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記処理ステップが、電極に対して算出された抵抗値を使用して、該電極における、歯のエナメル質の品質パラメータＴの値を算出することにより、前記構造情報を決定することをさらに含む、請求項１７〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記処理ステップが、電極に対して算出された抵抗値を使用して、該電極における、歯のエナメル質の厚さｄの値を算出することにより、前記構造情報を決定することをさらに含む、請求項１７〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
低周波数抵抗値が、Ｔをｄで乗じた値に比例し、高周波数抵抗値が、ｄをＴで除した値に比例する、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
電極が位置していない歯の部分に対する構造情報を決定することをさらに含む、請求項１〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
電極が位置していない歯の部分に対する構造情報が、実際の歯のモデル化および／または実測に基づいた、歯の構造を記述する関数を使用して決定される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
算出された値に対して、１回以上の緩和法を適用することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
決定された構造情報をグラフィックで表示することをさらに含む、請求項１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記Ｔの値が、歯の３次元表示の表面に表示される、請求項２４に従属する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ｄの値が、歯の３次元表示の表面に表示される、請求項２５に従属する請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記３次元表示が部分的に透明である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記決定された構造情報が、歯に存在する虫歯の程度に関連する、請求項１〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも一つの電極ペアが歯の表面に相対的に近接して配置され、該ペアの各電極に関する歯のインピーダンスが等しいと仮定し、各電極に対するインピーダンスが、各回路の電気的応答から直接的に決定され、該決定されたインピーダンスが少なくともさらに１つの電極に対するインピーダンスを算出するために使用される、請求項１〜３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
歯の構造をモニタリングするための装置であって、
少なくとも３つの電極を備え、使用時に、歯に隣接して配置される場合に、電極が咬合面、隣接面、または開放平滑面の中のうちの少なくとも１つと接触するようになっている電極キャリアと、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対局電極とし、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、
各選択されたペアの回路について電気的応答をモニタリングする、
機能を実行するように構成されている制御装置と、
各電極ペアについてモニタリングされた応答をモニタリングして、前記歯の各部分に関する構造情報を決定するように構成された処理装置と、
を備える歯のモニタリング装置。
【請求項３７】
前記制御装置は、内部電源を備え、かつ、電極キャリアに接続するように構成され、他の装置および／または使用時の電源から物理的に分離される、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記制御装置は、携帯装置である、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
モニタリングされた電気的応答を定義する情報が、制御装置と処理装置の間で、電磁波によって送信される、請求項３６〜３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
前記制御装置および処理装置が、共有のハウジング内に配置される、請求項３６〜３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記制御装置が、所定の順序で、または同時に、複数の周波数で電流を印加するように構成されている、請求項３６〜４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
前記制御装置が、信号発生器、マルチプレクサ、および、回路の応答を解析するための装置を備える、請求項３６〜４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記電極キャリアが、リード線により制御装置と取り外し可能に接続できる、請求項３６〜４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
前記電極キャリアが、使い捨てキャリアである、請求項３６〜４３のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記電極キャリアが、ポリマ基板、電極との間で電気信号をやり取りするための導線、および、歯に電気接触を提供するためにカーボンでコーティングされた金属製電極を備える、請求項３６〜４４のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
各電極における歯との接触面積が同一である、請求項３６〜４５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯の構造をモニタリングするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
十分に立証されているように、歯は、長期間にわたって、圧力および摩耗に対して高度に耐えることが必要であるため、動物および人体の中で極度に特殊化された構造となっている。かかる特性は、非常に硬く、その下の象牙質材料を覆う、外側のエナメル質により、主として提供される。歯の中心には、歯髄という柔らかい組織が、血管および神経を収容している。歯の構成要素、特にエナメル質の組成および微細構造は、歯の歴史を示し、使用される間の将来の動きを予測するのに非常に重要な要素であり、また、所定の病状をも示す。
【０００３】
歯に最も頻繁に生ずる問題は、齲歯または齲食病変としても知られる虫歯である。長年にわたり、虫歯は、器具や目視検査で歯を調べることによりモニタリングされてきた。しかし、これらは普及しているもかかわらず、かなり不正確であり、また、目視では、虫歯を比較的後期の段階になるまで検出できないことが多くある。虫歯は、隣接面（歯の間）および咬合面で、最も発生しやすい。例外はあるが、虫歯は残りの開放された平滑な表面（口の外側および内側に面した）での発生は一般的ではない。本発明者も含めて、多数の研究者が、虫歯による構造の変化を含む、歯の構造を決定しうる代替手段について活発に研究している。
【０００４】
このようなアプローチの１つに、プローブまたは接触電極を用いて交流電流を歯に流すことがある。対極電極を身体の遠位位置に接触させるように配置して、接触電極と対極電極との間に交流電流を流す。その回路の電気的応答が形成され、該応答が測定される。歯自体は、電流の流れに対して大きなインピーダンスとなるだけなので、実質的に形成された回路の応答により検証されるのは、歯における電流の動きである。
【０００５】
ＷＯ９７／４２９０９で公開された国際出願特許では、かかる技術が検討され、接触電極を複数のそのような電極で置き換えることが記載されている。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９７／４２９０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、かかる技術をさらに発展させて、より迅速で実用的であって、さらには、研究者や歯科医などの施術者によって使用される際に、より正確で有益な情報が得られるシステムが提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、
少なくとも３つの電極を備えた電極キャリアを、歯に隣接して配置し、歯の咬合面、隣接面、または開放平滑面のうちの少なくとも１つに電極を接触させ、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対極電極として、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、該回路について電気的応答をモニタリングし、
各電極ペアについてモニタリングされた応答を処理して、前記歯の各部分に関する構造情報を決定する、
ことからなる歯の構造をモニタリングする方法が提供される。
【０００８】
複数の電極を有する電極キャリアを使用すること、および、歯の各領域に交流電流を印加するためにこれらの電極のペアを使用することが顕著な効果をもたらすとの知見が得られた。この効果の１つは、追加的な分離した対極電極を完全に不要となることであり、これによりシステムが簡略化され、従ってコストを低減できる。さらに、電極キャリア内の電極のペアを使用することにより、キャリア内の電極がその位置に従って選択可能となるため、増加した量の情報の提供が可能となり、問題となる歯のインピーダンスに関する改善された情報が提供される。
【０００９】
このため、通常、電極のペアは、すべての選択されたペアにおいて、電極が共有されないように選択される。どの特定の電極も１つのペアで接触電極として、他のペアでの対極電極として機能でき、これにより、同じ方法の中で使用される電極の組合せが多くなり、増加した量の情報が得られる。各電極が他のそれぞれの電極とペアを形成することが好ましい。
【００１０】
交流電流は、通常、シヌソイド波形電圧を使用して印加されるが、矩形波形、三角波形なども使用できる。好ましくは、交流電流の周波数は１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの間であるが、さらに好ましくは、２００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの間である。低い周波数では、適用される動物または人間の健康に不利益となる傾向があり、一方、高い周波数では、応答性が低くなる傾向がある。本発明の適用において、単一の周波数の使用でも十分な場合もあるが、大部分の場合には、前記範囲で異なった周波数の交流電流を適用することが好ましい。一般的には、周波数の数は５〜１００の範囲内である。
【００１１】
各電極ペアに対して、複数の周波数の交流電流が、所定の順序に従って、あるいは、同時に印加される。同時に印加することにより、全体としてより迅速に実行できる点で有利である。この場合、複数の周波数を印加するために必要とされる時間は、原則として、その最も低い周波数によってのみ制限される。モニタリングされる測定結果の精度を改善するために、電流の印加は、好ましくは各電極に対して、各印加の間に短いインターバルをおいて、複数回、例えば５回、繰り返される。
【００１２】
この方法を使用するための電極キャリアは複数の異なる構成を採ることができるが、一般的には、キャリアが歯に隣接した位置にある場合に、電極はその歯の少なくとも１つの面にある所定の配置を採る。従って、一般的には、使用中、前記少なくとも１つの歯の面の実質的に所定の位置に配置される。用途に応じて、電極を、歯の３面、４面ないしは全５面と接触させる。歯の構成要素の性質により、一般的には電気的応答には、実数成分と虚数成分が含まれる。
【００１３】
電極キャリアは少なくとも６個の電極を備え、かつ、キャリアはその電極が歯の少なくとも２つの面に接触するように配置されることが、特に好ましい。従って、１つのペアの電極は、単に対向または隣接する異なる面に配置される。このようにして、歯の３次元構造を計算することができる。この情報は、例えば、歯にある虫歯の範囲を測定するために使用される。
【００１４】
モニタリングされた応答を処理するステップは、一般的には、前記応答を、歯の所定のモデルにデータとして入力し、該モデルに従って、各電極に対するインピーダンスの値を算出することにより行われる。計算の回数は、使用されるモデルの複雑さに、そして電極ペアの数および印加される電流の周波数により実質的に決定される。
【００１５】
好ましくは、歯のモデルは、電極に対応するインピーダンスの星形状モデルであり、電極ペアの間で形成された回路が２個の対応するインピーダンスを直列に構成する。このモデルにより、その後の計算に対して簡単な組み合わせが提供され、該モデルは物理的な歯の構造に良く近似する。星型状のインピーダンスモデルは、仮定の等価回路の形を採る。この回路は、該回路が、低周波数のインピーダンスおよびキャパシタンス（または一定の位相要素）との並列の組合せと直列に接続され、高周波数を受けたときに生ずるインピーダンスを含む。
【００１６】
高周波数および低周波数のインピーダンスは、複数の印加された周波数における各回路の応答を解析することにより、高周波数および低周波数の抵抗（インピーダンスの実数成分）として決定される。これはＺ′−Ｚ″プロットを使用して達成される。
【００１７】
このモデルを使用する場合、次の処理ステップは、高周波数抵抗および低周波数抵抗の各々に対する各電極ペアの間の抵抗値を表わす方程式のマトリクスを形成することからなる。次いで、対応する高周波数および低周波数のそれぞれのマトリクスを解き、高周波数および低周波数での各電極に対する抵抗値が付与される。種々の方法、例えば、特異値分解（ＳＶＤ）が、これを達成するために使用できる。
【００１８】
各電極に対する抵抗値が得られれば、歯の構造が電気的応答に影響すると評価されることから、それらの抵抗値は歯の構造パラメータに関連づけられる。構造情報の１つは、存在する虫歯の程度と関連づけられる品質パラメータ「Ｔ」である。パラメータＴは、エナメル質の品質の数値表現である。高品質のエナメル質には、虫歯によるダメージがほとんどないか全くないが、一方、低品質のエナメル質には、大きなダメージがある。この場合、処理ステップは、電極に対する抵抗の計算値を使用して、その電極における、歯のエナメル質の品質パラメータＴの値を算出することにより、構造情報を決定することをさらに含む。
【００１９】
同様に、エナメル質の厚さ「ｄ」が計算される。この場合、処理ステップは、電極に対する抵抗の計算値を使用することにより、電極における歯のエナメル質の厚さｄの値を算出することにより、構造情報を決定することをさらに含む。高周波数および低周波数での抵抗値と関連づけられるため、Ｔおよびｄの各々の値が算出される。低周波数の抵抗値は、Ｔをｄで乗じた値に比例し、高周波数の抵抗値は、ｄをＴで除した値に比例する。このことは、品質および厚さの解析（デコンボリューション）が提供されるため、臨床的に有利である。
【００２０】
ｄおよび／またはＴのような構造情報が、電極が位置する歯に対して決定されると、次いで、その他の位置の歯に対する構造情報が算出されることが好ましい。これは、多くの方法で達成できる。１つの方法は、歯のモデルを仮定し、それに応じて適切な関数、例えば、電流経路を考慮し、当該位置からの電極の距離に基づいた、異なる電極位置からの値の寄与を追加した関数を使用することによって、その値を割り当てることである。しかし、好ましくは、歯のエナメル質の抵抗値、エナメル品質、および歯の幾何形状の間の実験的関係に基づいた関数が使用される。このような関数は、実際の歯の薄く切った部分を測定することによって導かれる。このような関数の複雑さが、かかる計算の精度に影響すると考えられる。
【００２１】
これらの電極が位置していない位置における値が算出されると、緩和法を、この構造値に対して１回以上適用することが好ましい。
【００２２】
次いで、この構造を示す計算値をグラフィックで表示することが好ましい。多くのグラフィック表示が想定される。品質パラメータＴの場合、Ｔの値は、歯の３次元表示の表面に表示される。この３次元表示は、単純な円筒でもよく、またはもっとリアルな表示でもよい。厚さの値が表示される場合は、これらは、厚さが視認できるような空洞構造を有する３次元表示に表示されることが好ましい。また、該３次元表示は、視認効果を高めるために、部分的に透明に提供される。
【００２３】
決定された構造情報が、その歯に存在する虫歯の程度に関連づけられることはもちろん利点である。しかし、虫歯になっていないが、それでも、例えば妊婦であるといった、その他の因子で影響される構造を有している歯の物理的構造を決定することにも利点があると考えられる。完全に健康な歯の構造についての情報も研究に役立ち、本発明では、これらの構造を解析するために歯を抜いたり損壊したりする必要がないので、この場合でも利点を見いだすことができる。
【００２４】
本発明の第二の態様よれば、
歯の構造をモニタリングするための装置であって、
少なくとも３つの電極を備え、使用時に、歯に隣接して配置される場合に、電極が咬合面、隣接面、または開放平滑面の中のうちの少なくとも１つと接触するようになっている電極キャリアと、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対局電極とし、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、
各選択されたペアの回路について電気的応答をモニタリングする、
機能を実行するように構成されている制御装置と、
各電極ペアについてモニタリングされた応答をモニタリングして、前記歯の各部分に関する構造情報を決定するように構成された処理装置と、
を備える歯のモニタリング装置が提供される。
【００２５】
従って、この装置は、本発明の第一の態様に従う方法を実行するために使用される。
【００２６】
好ましくは、制御装置は内部電源を装備し、該制御装置は、電極キャリアと接続され（制御装置と電極の間に電気回路が備えられ）、制御装置は、他の装置および／または他の装置の使用時における電源から物理的に分離される。これは、安全性の理由から重要である。これにより、装置の取り扱いが面倒でなくなり、また、当該方法や装置に慣れていない患者に与える不安を減じさせることができる。
【００２７】
装置は、自立式の小さなユニットであるが、少なくとも制御装置は携帯型のものであることが好ましい。モニタリングした電気的応答を定義する情報は、制御装置とプロセッシング装置の間で、電磁波によって伝達されるのが好ましく、これにより物理的電線数が減少され、さらに制御装置を分離することができる。これは、赤外線またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのシステムに基づいた無線通信を使用して達成できる。一例では、制御およびプロセッシング装置は、一般的なハウジング内に設置される。
【００２８】
制御装置は、単一の周波数の電流印加でも使用できるが、一般的には、各電極に対して、多周波の電流が順番に印加される。電流自体は、所定の順序で、または同時に印加される。従って、制御装置は、一般的に、信号発生器、マルチプレクサ、および、回路の応答をモニタリングするためのアナライザを備える。アナライザとしては、「ロックイン」アンプ、周波数応答アナライザ、または高速フーリエ変換システムを用いることができる。
【００２９】
好ましくは、電極キャリアは、リード線により制御装置と取り外し可能に接続される。生体内測定のために、適切なコネクタにより、対象となる人間や動物の口に隣接した位置での使用が可能となる。衛生的配慮から、電極キャリアは、使い捨てキャリアであることが好ましい。
【００３０】
様々な電極キャリアの構成が考えられる。多くの場合、ポリマ基板を含み、ポリマ基板は、電極と電気信号をやり取りするためのリード線を備える。電極は、一般的には金属製であり、カーボンでコーティングされる。カーボンは、導電性を備えるため、歯との電気接触を可能にすると共に、医療用途の使用において適切な材料である。
【００３１】
この明細書で記述される本発明は、例えば、研究用、獣医用、医療用または歯科用のような業務現場で生体測定に関して主に論じられるが、該測定は、生体外でも実行されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に従った方法および装置の実施例について、添付する図面を参照しながら、説明する。
【００３３】
歯の構造をモニタリングするためのシステムの例を、図１に概略的に示す。該システムは、総括的に１で示される。システムは、可搬性ユニット２を備え、ラップトップ型コンピュータとほぼ同様の大きさである。ユニット２は、内部制御装置３および内部コンピュータ４を備える。ユニット２は、ディスプレイスクリーン５およびキーパッド６などの入力コントロールを内蔵する。ユニット２は、再充電可能な内部バッテリで作動し、電磁誘導レシーバ７と結合しており、対応するクレイドル充電器８の上に置くことで、物理的接続のための電線を全く必要とせずに、ユニット２の電源に充電することが可能となっている。
【００３４】
制御装置は、コンピュータと２方向通信でき、またユニットコネクタ９と接続している。使用時に、リード線１０をコネクタ９に差し込む。このリード線は、離れた電極との間で電流を通ずるのに適切な電線を備える（以下、詳述する）。
【００３５】
リード線１０の他方の遠位末端には、電極キャリアコネクタ１１が備えられ、電極アセンブリ１２がリード線１０に取り外し可能に接続される。電極アセンブリ１２には、プラグ１３が取り付けられた短い配線部１４があり、電極キャリアコネクタ１１と接続可能となっている。プラグ１３から遠位側にある配線部１４の他方端に、電極キャリア１５が備えられる。電極キャリア１５は、構造を測定する予定の歯の隣接または周辺に配置される。電極キャリア１５は、歯に接触するための複数（３つ以上）の電極１６を備え、各電極は個別の電線に結合され、リード線１０および各コネクタを経由して、制御ユニット３と電気的に結合される。
【００３６】
図２は、システムの別の構成を示し、１′で示される。図２に示される構成要素の大部分は、図１のものと同様であり、それらはプライム記号付き参照番号で番号付けされる。両実施例の主な差異は、制御ユニット３が分離したユニット２０の中に内蔵され、ユニット２０が歯の構造を調べる予定の患者の手で保持できるように構成されていることである。この場合、制御装置３とコンピュータ４の間の通信は、発信機／受信機２１の間の短波無線回線経由で行われる。従って、携帯ユニット２０は電源を備える。
【００３７】
他の例として、少なくともコンピュータ４の部分も同様に携帯ユニット２０の中に内蔵させることが想定される。代替的に、フレキシブルなリード線１０および１０′を用いるよりも、構成要素２および１２または２０および１２を、電極接続部を有する多少剛性のある付設コネクタから直接伸長する電極と組み合わせたハウジングに収納してもよい。かかる構成は、ハンドルおよび取り換え可能なヘッド部の間に電気的並びに機械的な接続がある点を除いて、バッテリ駆動の電動ハブラシといくらか類似している。ユニット２、２′は、例えばパーソナルコンピュータ、プリンタおよびディスプレイのような別の装置とさらに接続できる。しかし、安全性への配慮から、少なくとも歯の構造を測定する作業中には、ユニット２、２′または９′のいずれかが主電源と物理的に接続しないようにすることが重要である。さもないと、誤作動の場合に、歯を解析中の対象に危害をもたらす可能性が生ずる。
【００３８】
図２に示したシステムの実施例は、携帯ユニット２０により、使用中の煩雑さがより少ない装置が提供されるので、特に有益である。
【００３９】
以下に、図１の第１の実施例のシステムの構成要素を参照して記述するが、明確な区別が示されない限り、図２の第２の実施例のシステムの類似の構成要素に対しても、同様の参照が適用される。
【００４０】
図３に、電極キャリア１５の一例を示すが、該電極キャリア１５は、概して「Ｔ」形状（図中逆さになっている）の形態からなり、「Ｔ」の横部材には、その片面に電極の配列が配置されている。電極キャリア１５は、例えば商品名「カプトン」で販売されているポリイミドまたは生物学的に不活性な同種の材料からなる適切な基板で形成される。
【００４１】
図３に示すように、電極１６は、４つのライン上に、同様の（水平の）横部材位置にある、隣り合っていないラインをペアとして、「Ｔ」横部材に対して２つの位置をとるように配置される。複数の銅線２５が電極キャリア１５の材料中に埋め込まれ、個々の電極１６のそれぞれに対して電気接続が提供される。銅線は「Ｔ」の底部、配線部１４に通過してコネクタ１３に至る。リード線１０の中にある対応する電線により、制御装置３との電気接続がなされる。
【００４２】
本実施例では、各電極１６は、鉛フリーのスズの微小点２６で形成され、カーボン層で被覆されて、生物学的に不活性な電気接触を提供する。
【００４３】
図４には、図面と平行な平面に咬合面がある小臼歯３０の概略図が示される。図示のように、「Ｔ」のアーム（横部材）は、各電極１６が歯の各面と接触するように、小臼歯３０の開放平滑面および隣接面近くを覆う。
【００４４】
電極アセンブリ１２をこの位置に配し、システム１の他の部分に接続した状態で、コンピュータ４を作動させて、一連の交流信号（シヌソイド形）を電極１６の様々なペアの間に流すように、制御装置３を制御させる。歯３０の電気的応答がこれら各電極について測定され、次いで、その結果がコンピュータ４により処理されて、所望の構造的決定が得られる。
【００４５】
図５に、制御装置３をより詳細に示す。制御装置３は、複数周波数帯の波形発生器４０を備え、該波形発生器４０はマルチプレクサ４１に接続され、その次に電線４２が備えられ、リード線１０を介して、各電極１６との間に電気回路が形成される。マルチプレクサ４１により、電極のペアを選択する手段が与えられ、波形発生器４０の出力を切り替えることによって、異なる電線４２の間で回路が形成される。マルチプレクサ４１に接続されたアナライザ４３が備えられ、電線４２および電極１６と、歯の各部分とで形成された回路の応答が解析される。アナライザ４３としては、ロックインアンプ、周波数応答アナライザ、または高速フーリエ変換装置（ＦＥＴ）を用いることができる。本実施例の場合、多重周波数のモニタリングに最も有効である高速フーリエ変換装置が使用される。
【００４６】
図６を参照して、装置の操作方法を記述する。これにより、歯の構造の測定が得られ、グラフィック表示される。
【００４７】
図６のステップ１００でシステムが初期化され、被験者が適切な位置に配置され、電極アセンブリ１２がユニット２（または２０）に接続され、セットアップされる。電極キャリア１５により、モニタリングされる構造である歯３０の表面の周りを覆い、電極１６が歯３０の各面と接触するように配置される。小臼歯の場合には、それぞれの表面は、２つの隣接面と２つの開放平滑面である。アセンブリは、弾性のバンドを使用して歯と接触して保持される。計算により得られた構造を実際の歯の構造と関連づけるために、電極および所定の歯面との間の概略の接触位置を、予め決定しておくか、（後の計算で入力するために）モニタリングの間に書き留めておく必要がある。
【００４８】
ステップ１００には、１つ以上のテスト信号を電極１６に供給し、システムが全体として正しく構成され、適切な電気接触が電極と歯の表面との間に十分に与えられているかを確認することも含まれる。特定の電極の不具合または電気的な接触確立の失敗がある場合、システムの操作者にそのことが示されるようにすべきである。ただし、（十分な数の電極が正常に作動していることを条件として、）このような場合でも、システムを操作でき、かかる不具合を考慮に入れて、最終的な計算において調整することは可能である。ただし、結果的に、その様な領域における結果の精度は減少する。
【００４９】
ステップ１０１において、システムの操作者（例えば、人間が被験者である場合の歯科医または動物が対象である場合の獣医）は、コンピュータ４をキーボード６によって操作して、モニタリングの進行を開始する。代替的に、コンピュータ４が手の届かない場合の容易な操作性のために、スタートボタンをキャリアアセンブリ自体またはリード線１０の末端に備えることができる。次いで、コンピュータにより制御装置３を操作するソフトウエアが実行される。
【００５０】
ステップ１０１において、ソフトウエアにより、マルチプレクサ４１が電極の第１ペアを選択する。図３において、この電極の第１ペアを、ＡおよびＢとすることができる。これらの電極のうち、例えば、Ａを接触電極とし、Ｂを対極電極とする。
【００５１】
ステップ１０２において、多重周波数電流が、波形発生器４０によってマルチプレクサ４１に供給される。電流は、マルチプレクサ４１を経由して、選択された電線４２、対応するリード線１０、１０′、電極ＡおよびＢ、および、それらの間にある各歯の構成要素により形成された回路に印加される。
【００５２】
電流は、多重周波数信号の形を取り、これらの周波数はモニタリングが全体としてできるだけ迅速に実行できるように、同時に印加される。各々の周波数の波形は、本実施例においてはシヌソイダル形である。合計で１０の異なった周波数が、３００Ｈｚから１００ｋＨｚの間の周波数において、均等な間隔で適用される。
【００５３】
次いで、電極ＡおよびＢの間に形成された回路の電気的応答（電圧、電流およびそれらの個々の位相）は、ステップ１０３で、アナライザ４３によりモニタリングされる。応答の情報は、出力データとしてデジタル的に記憶される。
【００５４】
ステップ１０２および１０３の手順は、実験的な誤差を低減するためにさらに４回繰り返される。結果として、電極の各ペアに対して、総計５回の回路の応答測定が行われる。
【００５５】
ステップ１０５において、例えば電極ＡおよびＣの電極の第２のペアが選択される。次いで、ステップ１０２から１０５までが、この電極ペアに対して実行される。このステップ１０６は、電極のすべての組合せに対する測定が実行されるまで、多数回繰り返される。例えば、測定は電極Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ａ−Ｅ・・・、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ・・・、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ・・・に対して実行される。従って、第１の電極について、他の１５個の電極と回路が形成され、第２の電極については、他の１４個の電極と回路が形成され、第３の電極ついては、他の１３個の電極と回路が形成される。各組合せについて５回測定されるので、例えばＡ−Ｂ測定を行えば、その後に、同じ回路であるＢ−Ａ測定を実行する必要はない。
【００５６】
各電極ペアに対して５回モニタリングを実行した後、データはコンピュータ４に送られる。図２のシステムが使用される場合、データは各ペアに対する各測定が終わるごとに送信してもよく、またはユニット２０の中でローカルに記憶され、その後に一緒に発信機／受信機装置２１を使用して送信するようにしてもよい。
【００５７】
図６のステップ１０７において、コピュータ４により、各電極ペアについての、電圧および電流の応答、さらにはそれぞれの相対位相に関する受信情報が処理される。
【００５８】
回路の応答に関するデータが得られれば、次いで、このデータを電気インピーダンスの値に転換し、次いで歯の構造に関連づけさせることが望まれる。これを実行するために、歯の成分のモデルを仮定する必要がある。本実施例で使用される、このようなモデルの１つについて説明する。
【００５９】
インピーダンスの星形接続がモデルとして仮定され、これは図７に例示される。１６個の電極（Ａ〜Ｐで示される）は、中央のハブに電気的に接続され、各電極は対応するインピーダンスＺAなどを有するとみなす。従って、２つの電極の間にあるいかなる接続においても、直列で２個のインピーダンスが含まれる。電極ＡおよびＤを例にすれば、電極ＡおよびＤを使用して形成された回路は、インピーダンスＺAとインピーダンスＺDを直列で有する。
【００６０】
これは物理的には、図８に示すように、２個の電極ＡおよびＤが歯のエナメル質４５の表面上に設置されていると考えられる。歯のエナメル質の下に象牙質層４６がある。仮定された電極ＡおよびＤの間の電流経路は４７で図示される。象牙質層４６内では、インピーダンスはエナメル質４５のインピーダンスに関して無視できると考えられる。各電極の直下のエナメル質の厚さは、電極ＡおよびＤに対して、それぞれｄAおよびｄDで表される。エナメル質の厚さ、その化学的組成および微細構造が各電極でのインピーダンスに影響を及ぼすことが認識される。電極Ａに関連するインピーダンスが図８に示され、これは電流モデルにおいて電極およびエナメル質４５の直下の象牙質層の間にある。
【００６１】
モデル上のインピーダンスＺA、ＺB・・・の各々は、例えば電極Ａについて、図９に示すような構成要素を使用して表示できると考えられる。ここで、インピーダンスＺAは、高周波数での回路のインピーダンスＺA,highと、低周波数での回路のインピーダンスＺA,lowおよびキャパシタンスＣAの並列結合との、直列結合として示される。これはインピーダンスＺAを決定する目的の仮定モデルであることに留意すべきである。
【００６２】
図１０は、歯の構造の計算においてモデルがどのように使用されるかを示すフローチャートである。
【００６３】
ステップ２００において、電極の各ペアに対する５セットのデータが平均化され、平均化データセットを決定し、計算の精度が高められる。平均化されたデータの値は、後述する処理で使用される。
【００６４】
上記モデルは、一般化されたインピーダンスの観点から記述されている。しかし、本実施例では、大きい範囲の多重周波数が使用されるので、インピーダンスの実数値、すなわち抵抗値は、各電極に対して計算でき、これらは電極Ａに対してＺA,highおよびＺA,lowである。概括的には、これらはＲhighおよびＲlowのセット値である。これは、図１０のステップ２０１で実行される。
【００６５】
ＲhighおよびＲlowの値は、図１１に示される様にＺ′−Ｚ″グラフから決定される。各電極に対して、多重周波数の応答は、Ｚ′−Ｚ″グラフの上にプロットされ、これらは曲線を形成する。この曲線が組み込まれ、実数（Ｚ′）軸との交点が計算される。曲線は、実際には実数軸と二点で交差し、原点に最も近いものが無限大周波数での抵抗値Ｒhighに相当し、原点から最も遠いものが周波数ゼロの抵抗値Ｒlow（直流として考えられる）である。曲線の形状は、インピーダンスの値であると共に、歯の構造、特にエナメル質の厚さおよび構造の関数である。なお、誘電損失が低いことおよび分散がないことが仮定されている。
【００６６】
計算ステップ２０１の結果は、電極の各ペアの間で形成された回路に対応する、一連の無限大周波数に対する抵抗値Ｒhighおよびゼロ周波数に対する抵抗値Ｒlowである。しかし、各値のＲhighまたはＲlowは、図９を参照して先に例示したモデルによる抵抗値成分を含む。従って、
ＲAD,high＝ＲA,high＋ＲD,high
ＲAD,low＝ＲA,low＋ＲD,low
である。
【００６７】
ＲAD,highは、電極ＡおよびＤの間の回路の全抵抗値であり、図９の仮定回路モデルで直列であるから、これは電極ＡおよびＤ個々の抵抗値の合計である。このことは、低周波数抵抗値ＲAD,lowにも適用される。
【００６８】
従って、電極の組合せにより形成される多数の回路により、多数の高周波数の抵抗値および低周波数の抵抗値が決定される。
【００６９】
ステップ２０２において、二つの独立したマトリックスが異なった電極回路に対して、高周波数および低周波数のデータをそれぞれ使用して形成される。一例として、以下の表１に示す。表１は、１６個の電極プローブを使用した交流インピーダンス結果に対するデータマトリックスのフォーマットを示す。各々の値は、電極１から１６に番号付けされた電極間の測定抵抗値を示す。「−１」は値が出なかったことを意味する。
【表１】
2008514327.tif 000003
【００７０】
従って表１のデータは、一連の連立方程式を表わし、これよりＲA,highおよびＲA,lowタイプの値が各電極に対して計算される必要がある。従って、２個のそれぞれのマトリックスについて、各所定の電極に従って、低周波数および高周波数の抵抗値を決定するために、図１０のステップ２０２において、特異値分解（ＳＶＤ）解析が実行される。
【００７１】
歯のエナメル質の品質は総称Ｔにより表わされ、これは組織（エナメル質）のパラメータである。Ｔの高い値はエナメル質の高品質を表わし、一方、低い値は（虫歯のような）損傷エナメル質を表わす。
【００７２】
低周波数の抵抗値は、組織パラメータＴを当該電極でのエナメル質の厚さｄで乗じた値に比例し、一方、高周波数の抵抗値は、エナメル質の厚さｄを組織パラメータＴで除した値に比例する。このことは、電極Ａを例にとると、以下のように表わされる。
【００７３】
ＲA,low∝Ｔ・ｄA
ＲA,high∝ｄA／Ｔ
この式を使用して、ステップ２０３において、高周波数および低周波数のデータは、各所定の電極下でのＴおよび厚さｄに対応する値に変換される。
【００７４】
これらの値を決定した後、次いでエナメル質の構造の表示が提示できる。これは本実施例においてグラフィックで実行される。
【００７５】
図１２に、図１０によって得られたデータを、例えばコンピュータ４に付設しているディスプレイ５を使用して、グラフィックで表示する方法を示す。
【００７６】
この方法のステップ３００において、計算分解能の選択がなされ、これは解析に使用される電極の数に依存する。本実施例では、電極で接触された歯の接続表面を表わすために長方形が使用される。この例における長方形は、長さ方向で２００ポイントに、そして幅方向に１００ポイントに分割される。２００ポイントは、隣接面および開放平滑面（全部で４個）のポイントを表わし、１００ポイントは、各表面における歯の高さを表す。解像度の選択により、長方形中に２０，０００の位置が得られる。
【００７７】
ステップ３０１において、電極の位置は長方形の幾何学形状に関連づけられる。本実施例の電極は、４個の電極の４列で配置されており、長方形の対応する位置に移動される。長方形は結果的に歯の幾何学的形状に関連づけられているので、構造の局部的領域が識別でき、実際の歯に関連づけられるように、長方形のポイントと歯の上のポイントの対応を理解することが重要である。本実施例では、特定の歯の表面に対する電極の相対的方位決定は、使用時にアセンブリを最初に位置決めする方法により明らかとなる。
【００７８】
ステップ３０２において、組織パラメータＴの値が、長方形上の各々の電極位置に割り当てられる。これらの値は、モニタリングの結果として、計算を代表するので固定される。
【００７９】
ステップ３０３において、Ｔの値が長方形上のその他１９９８４（２００００―１６）個のポイントの各々に対して割り当てされる。これらのＴの値は、経験的関数を使用して計算される。経験的関数は、その上でインピーダンス測定が行われた歯を薄切片にスライスし、インピーダンスの値を顕微鏡観察により決定されるエナメル質の品質と関連付けして、オフラインで導き出される。同様の解析を、後述されるエナメル質の厚さに対しても行うことができる。この目的のために、多くの異なる関数を使用できるが、これらは、実験、モデル化、またはそれらの組み合わせによって導き出される。
【００８０】
長方形の各ポイントに対してエナメル質の品質値が指定されると、ステップ３０４において、Ｔの値の間に滑らかな遷移を与えるために「緩和」手順が実行される。これは、１６個のモニタリングした値以外の長方形中のすべてのＴ値に対するものであり、問題となるＴ値が隣接するＴ値の平均値により置き換えられることを意味する。この手順は、ステップ３０４において、その値が所定の平滑性を得るまで、繰り返し実行される。
【００８１】
ステップ３０５において、データは、種々の品質値Ｔに色を割り当てて、ディスプレイにグラフィカルにプロットされる。例えば、最高品質のＴ値には鮮明な緑色が、最低品質のＴ値には鮮明な赤色が、そして中間の値にはこれら２個の両極端の間にあるスペクトルに従った色が、それぞれ割り当てられる。
【００８２】
エナメル質の品質の表示は、例えば電極の位置を示す、平らな２次元長方形の形式でなされる。代替的に、コンピュータ４の使用者によって回転させうる回転可能な円筒表面に表示することもできる。実際の歯の表面上にある電極の位置が認識できるようにして、使用者が長方形上の計算値が実際の歯のエナメル質のどの部分に関連するかを決定できるようにする。
【００８３】
図１３ＡからＣに、グラフィック出力の例が示される。図１３ＡからＣにおいて、上記長方形はＴ値によって赤から緑の着色で図示される。赤い領域は低品質のエナメル質を、一方緑の領域は高品質のエナメル質を示す。典型的な赤い領域はＲでマークされ、そして典型的な緑の領域はＧでマークされ、より暗い影は色が品質スペクトルの赤端に近いことを示している。図１３ＡからＣの各々の長方形の真下に、（水平な）歯の断面図が例示され、これは長方形を通した水平線に沿って取り出し歯の部分を円形のように直して図示したものである。図１３Ａでは、断面は、電極５、８、９および１０（長方形の上部部分にある）に沿って取り出されている。同様に、図１３Ｃでは、断面は、電極４、７、１２および１３に沿ったラインで取り出されている。図１３Ｂでは、そのラインは、図１３Ａおよび１３Ｃの電極から等距離にあるラインで取り出されている。
【００８４】
前述のように、品質因子Ｔに加えて、各電極の下のエナメル質の厚さが計算される。これらの各々は、高周波数および低周波数の抵抗値についてモニタリングした値を含む方程式の中では未知数である。
【００８５】
従って、Ｔの計算に記述されたのと同様な方法が、電極の直下ではないポイントにおけるエナメル質の厚さを計算するのに使用できる。図１２を参照すると、図の右手側に、追加ステップ３０６から３０９が図示される。ステップ３０６において、「ｄ」値は電極の位置における長方形上にプロットされる。ステップ３０７において、「ｄ」値は長方形中のその他のすべてのポイントに対して計算される。実際の歯のエナメル質の薄切片部分からの情報は、それらのｄ値が計算できる経験的関数を導き出すために使用される。厚さパラメータに関しても、理論的モデルまたはこれら技術の組合せを使用できる。
【００８６】
ステップ３０８において、値の緩和がステップ３０４におけるのと同様な方式で実行され、ステップ３０９で代替的な３次元のグラフィック出力が提示される。これにより、厚さに関係する情報とエナメル質品質に関係する情報の組合せが表示される。これは、図１４ＡからＣに示される。エナメル質の品質および厚さに関係するデータがプロットされ、品質データは前述と同様に色として提示されるが、今回の場合、算出された厚さの値ｄに従って、構造の壁に局所的厚さを持たせた３次元構造体（近似的に円筒状）の表面にプロットされる。これを図１４Ａから１４Ｃに示すが、異なった部分のエナメル質が図示され、電極位置はドットでマークして示されている。
【００８７】
厚さデータをもっと明確に図示するために、３次元構造体にある程度の透明性をもたせることもできる。例えば、１５Ａには透明性がないが、図１５Ｂには低レベルの透明性があり、そして図１５Ｃには高レベルの透明性がある。いずれの場合も、外側表面に色がプロットされたまま残してある。同様に、より暗い影は色が品質スペクトルの赤端に近いことを示している。
【００８８】
エナメル質の品質および／または厚さのデータをプロットする方法は多くあり、ここで記載したものは一例である。上記の色は、混同の可能性がほとんどないというメリットを有するが、色の選択は任意である。
【００８９】
円筒により、歯の簡便な近似表示が与えられるが、計算された値に従って制御された構造の相対的厚さを持ったグラフィック表示において、歯の３次元構造を使用することも、本発明の範囲内にあると考えられる。この場合、エナメル質の品質もビットマップ技術によって簡単にプロットできる。
【００９０】
本発明の効果の例証として、図１６に、上記の計算の結果として決定された歯の断面構造が示される。これは、歯の顕微鏡写真への差込である。それぞれの場合で、電極位置がマークされ、そして「Ｄｅ」のラベルをつけた領域は歯の脱ミネラル化を表わし、虫歯を示す。本発明により、現実を正確に表わす構造決定が提供されることがわかる。
【００９１】
さらなる例として、上述のものに対してより単純化した方法を説明する。図１または２を参照して説明したものと同様の装置が使用される。このベーシックな例においては、３つの電極１６がキャリア１５に備えられ、各々が同様に接触領域を有する。必要に応じて、異なる接触領域を有する電極のインピーダンス値に与える影響に関して仮定をなすこともできる。ただし、本実施例において、これは不必要である。
【００９２】
３個の電極の中で、第１の電極「１」は、作動電極または接触電極であり、該第１の電極の下のエナメル質のインピーダンスを得ることが望ましい。第２および第３の電極もまた、システムの３個の電極を構成する。第２および第３の電極は、対象となる歯の表面に互いに近接して配置され、その結果、これらが接触するエナメル質はそれぞれについて同様のインピーダンスを有するという理にかなった仮定が可能である。
【００９３】
次に、システムを作動し、次のように形成される回路の電気的応答を測定する。
【００９４】
ａ）電極１および２または電極１および３、すなわち、例えば  Ｚ12＝Ｚ1＋Ｚ2、および
ｂ）電極２および３、すなわち、Ｚ23＝Ｚ2＋Ｚ3
図７の星形状のインピーダンスモデルが、ここでも仮定される。
【００９５】
電極２および３は同一のインピーダンスを有すると仮定されるので、（上記から）作動電極１に伴うインピーダンス（Ｚ1）は、式  Ｚ1＝Ｚ12−（Ｚ23／２）で決定される。
【００９６】
Ｚ1の値を測定するために、単一周波数の測定が使用される場合、前述の技術の幾つかを組み合わせると、電極１が位置する歯における虫歯の範囲に関する情報が提供される。多重周波数の測定では、虫歯の拡がりおよびエナメル質の厚さが決定できる。
【００９７】
いずれの場合においても、Ｚ1に対する所望の値が提供される。従って、この実施例は、１つ以上の歯の表面にある多数の電極に対する、インピーダンスの測定、さらには構造の決定にも拡張できることが理解される。これには、例えば電極２および３のような、他の電極を作動電極および／または対極電極として使用することが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施例によるシステムを示す図である。
【図２】第２の実施例によるシステムを示す図である。
【図３】電極の配置を示す図である。
【図４】歯の周囲に配置された電極キャリアアセンブリの概略図である。
【図５】制御ユニットをより詳細に示す図である。
【図６】第１の実施例または第２の実施例のシステムを使用する方法のフローチャートである。
【図７】仮定された電極インピーダンスモデルを示す図である。
【図８】電流の流れの仮定されたモデルを示す図である。
【図９】各電極に対して仮定されたインピーダンス等価回路を示す図である。
【図１０】エナメル質の厚さおよび品質のパラメータの算出を示すフローチャートである。
【図１１】Ｚ′−Ｚ″の概略図である。
【図１２】算出データのグラフ表示への変換を示すフローチャートである。
【図１３】Ａは、品質パラメータを、着色長方形および電極の上部ラインに沿った水平断面として、グラフィック出力した図である。  Ｂは、品質パラメータを、着色長方形および２つの電極ラインの間の水平断面として、グラフィック出力した図である。  Ｃは、品質パラメータを、着色長方形および第２の電極ラインに沿った水平断面として、グラフィック出力した図である。
【図１４】Ａは、３次元円筒としてプロットした厚さおよび品質のパラメータを示す図である。  Ｂは、Ａの部分を示す。  Ｃは、１つの電極に関するＡの円筒を通る断面を示す図である。
【図１５】Ａは、透明性のない構造の上にプロットした厚さと品質のパラメータを示す図である。  Ｂは、透明性の低い構造の上にプロットした厚さと品質のパラメータを示す図である。  Ｃは、透明性の高い構造の上にプロットした厚さと品質のパラメータを示す図である。
【図１６】歯の顕微鏡写真および対応する歯の脱ミネラル化の計算領域を示す図である。
【図１】
2008514327.tif 000004
【図２】
2008514327.tif 000005
【図３】
2008514327.tif 000006
【図４】
2008514327.tif 000007
【図５】
2008514327.tif 000008
【図６】
2008514327.tif 000009
【図７】
2008514327.tif 000010
【図８】
2008514327.tif 000011
【図９】
2008514327.tif 000012
【図１０】
2008514327.tif 000013
【図１１】
2008514327.tif 000014
【図１２】
2008514327.tif 000015
【図１３Ａ】
2008514327.tif 000016
【図１３Ｂ】
2008514327.tif 000017
【図１３Ｃ】
2008514327.tif 000018
【図１４Ａ】
2008514327.tif 000019
【図１４Ｂ】
2008514327.tif 000020
【図１４Ｃ】
2008514327.tif 000021
【図１５Ａ】
2008514327.tif 000022
【図１５Ｂ】
2008514327.tif 000023
【図１５Ｃ】
2008514327.tif 000024
【図１６】
2008514327.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月31日(2006.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの電極を備えた電極キャリアを、歯に隣接して配置し、歯の咬合面、隣接面、または開放平滑面のうちの少なくとも１つに電極を接触させ、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対極電極として、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、交流電流を、各ペアに対して、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲にある複数の異なる周波数で印加し、該回路について電気的応答をモニタリングし、
各電極ペアについてモニタリングされた応答を処理して、前記歯の各部分に関する構造情報を決定する、
ことからなる歯の構造をモニタリングする方法。
【請求項２】
前記電極のペアは、すべての選択されたペアにおいて、電極が共有されないように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各電極が他のそれぞれの電極とペアを形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
電極キャリアが少なくとも６つの電極を備え、かつ、該電極が歯の少なくとも２つの面と接触するように、電極キャリアが配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
選択された電極のペアに、２つの電極が歯の異なった面にあるペアが含まれるようにする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
各ペアに対して、電流の印加が複数回繰り返される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
キャリアの電極が、歯の少なくとも１つの面に接触するときに、予め定められた配置をとるようにする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
電極が、使用時に、歯の少なくとも１つの面の予め定められた位置に配置される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
電気的応答が、実数成分および虚数成分を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
電極が、歯の３面、４面ないしは５面と接触する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記周波数が、２００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲にある、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
交流電流が、５〜１００の範囲にある複数の異なる周波数で印加される、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
各電極ペアに対して、所定の順序に従って、複数の周波数で交流電流が印加されることをさらに含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
交流電流が、複数の周波数で同時に印加される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記モニタリングされた応答を処理するステップが、
前記応答を、歯の所定のモデルにデータとして入力し、
該モデルに従って、各電極に対するインピーダンスの値を算出することからなる、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記歯のモデルが、電極に対応するインピーダンスの星形状モデルであり、電極ペアの間で形成された回路が２個の対応するインピーダンスを直列に構成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記星形状モデルのインピーダンスが、低周波数のインピーダンスおよびキャパシタンスとの並列の組合せに、直列に接続された、高周波数のインピーダンスと仮定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
高周波数および低周波数のインピーダンスが、複数の印加された周波数における各回路の応答を解析することにより、高周波数および低周波数の抵抗値として決定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記処理ステップが、高周波数抵抗および低周波数抵抗の各々に対する各電極ペアの間の抵抗値を表わす方程式のマトリクスを形成することを含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記処理ステップが、高周波数および低周波数のマトリクスを解き、高周波数および低周波数での各電極に対する抵抗値を付与することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記マトリックスが、特異値分解を使用して解かれる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記処理ステップが、電極に対して算出された抵抗値を使用して、該電極における、歯のエナメル質の品質パラメータＴの値を算出することにより、前記構造情報を決定することをさらに含む、請求項１５〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記処理ステップが、電極に対して算出された抵抗値を使用して、該電極における、歯のエナメル質の厚さｄの値を算出することにより、前記構造情報を決定することをさらに含む、請求項１５〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
低周波数抵抗値が、Ｔをｄで乗じた値に比例し、高周波数抵抗値が、ｄをＴで除した値に比例する、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
電極が位置していない歯の部分に対する構造情報を決定することをさらに含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
電極が位置していない歯の部分に対する構造情報が、実際の歯のモデル化および／または実測に基づいた、歯の構造を記述する関数を使用して決定される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
算出された値に対して、１回以上の緩和法を適用することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
決定された構造情報をグラフィックで表示することをさらに含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記Ｔの値が、歯の３次元表示の表面に表示される、請求項２２に従属する請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ｄの値が、歯の３次元表示の表面に表示される、請求項２３に従属する請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記３次元表示が部分的に透明である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記決定された構造情報が、歯に存在する虫歯の程度に関連する、請求項１〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも一つの電極ペアが歯の表面に相対的に近接して配置され、該ペアの各電極に関する歯のインピーダンスが等しいと仮定し、各電極に対するインピーダンスが、各回路の電気的応答から直接的に決定され、該決定されたインピーダンスが少なくともさらに１つの電極に対するインピーダンスを算出するために使用される、請求項１〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
歯の構造をモニタリングするための装置であって、
少なくとも３つの電極を備え、使用時に、歯に隣接して配置される場合に、電極が咬合面、隣接面、または開放平滑面の中のうちの少なくとも１つと接触するようになっている電極キャリアと、
キャリアの電極の複数のペアを選択し、選択されたペアのうちの一方を接触電極とし、他方を対局電極とし、
選択された各電極ペアに対して、電極間に交流電流を流し、電極および少なくとも該電極の間にある歯の各部分により回路を形成し、交流電流を、各ペアに対して、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲にある複数の異なる周波数で印加し、
各選択されたペアの回路について電気的応答をモニタリングする、
機能を実行するように構成されている制御装置と、
各電極ペアについてモニタリングされた応答をモニタリングして、前記歯の各部分に関する構造情報を決定するように構成された処理装置と、
を備える歯のモニタリング装置。
【請求項３５】
前記制御装置は、内部電源を備え、かつ、電極キャリアに接続するように構成され、他の装置および／または使用時の電源から物理的に分離される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記制御装置は、携帯装置である、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
モニタリングされた電気的応答を定義する情報が、制御装置と処理装置の間で、電磁波によって送信される、請求項３４〜３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記制御装置および処理装置が、共有のハウジング内に配置される、請求項３４〜３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３９】
前記制御装置が、所定の順序で、または同時に、複数の周波数で電流を印加するように構成されている、請求項３４〜３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
前記制御装置が、信号発生器、マルチプレクサ、および、回路の応答を解析するための装置を備える、請求項３４〜３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
前記電極キャリアが、リード線により制御装置と取り外し可能に接続できる、請求項３４〜４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
前記電極キャリアが、使い捨てキャリアである、請求項３４〜４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記電極キャリアが、ポリマ基板、電極との間で電気信号をやり取りするための導線、および、歯に電気接触を提供するためにカーボンでコーティングされた金属製電極を備える、請求項３４〜４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
各電極における歯との接触面積が同一である、請求項３４〜４３のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
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