(57)【要約】      （修正有）【課題】探針の受ける微小な圧力を定量的に時系列に測定し、タグバックの有無を精度よく検知し得る小型のう蝕診断装置を提供する。【解決手段】電気的接点９と圧力センサ７を同位置に配置して、電気的接点９および圧力センサ７の信号からタグバックの有無をロジック判定し、探針２の受ける微小な圧力を定量的に時系列に測定し、タグバックの有無を判定する。探針２をう蝕歯の表面に押しあてると、先端部に探針２が取り付けられた連動軸３が、その回転支点を軸として正回転する。電気的接点９を介して圧力センサ７にその押圧力が加わる。タグバック判定回路部１１によって、所定の測定荷重に到達したらブザー音がなり探針２をう蝕歯の表面から引き離す。この時タグバックにより探針２がう蝕歯の表面側に引っ張られると、連動軸３に逆回転のモーメントが加わり、電気的接点９が開き（接点がＯＦＦ）、圧力センサ７に加わる押圧力が０（ゼロ）となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
う蝕部に所定の押圧力で探針を押しあて引き上げた時に生じるタグバックの有無を測定することにより、軟化象牙質の存在の有無を判定し得るハンドピース型う蝕診断装置において、
先端部に探針が取り付けられた連動軸と、
前記連動軸がシーソー運動を形成し得るように回転支点を介して支持するハンドピース部と、
前記回転支点の後方部に設けられ、タグバックにより前記連動軸が逆回転する状態を検知し得る電気的接点部と、
前記電気的接点部で生じる押圧力を検知する圧力センサ部と、
前記電気的接点部および前記圧力センサ部から出力された電気信号から、タグバックの有無を判定し得るタグバック判定回路部と、
前記連動軸の回転支点から左右の質量平衡性を保持するためのバランサ部と、
【請求項２】
前記連動軸を正回転させるモーメントを付与するマグネット部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のう蝕診断装置。
【請求項３】
前記タグバック判定回路部において、前記圧力センサ部からの電気信号により所定の押圧力以上の圧力を検知後に圧力が０となり、その後に前記電気的接点部からの電気信号がＯＦＦとなる状態が一定時間経過した場合に、タグバック有と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のう蝕診断装置。
【請求項４】
前記タグバック判定回路部は、音発生手段と表示手段とを備え、タグバック有と判定した場合に、ブザー部からブザー音を出力し、かつ、ＬＥＤ表示部より発光することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のう蝕診断装置。
【請求項５】
前記タグバック判定回路部は、前記圧力センサ部からの電気信号により所定の押圧力以上の圧力を検知した場合、前記ブザー部から警告音を出力することを特徴とする請求項３に記載のう蝕診断装置。
【請求項６】
前記ハンドピース部の側面部の一部分が平面部を呈し、該平面部を底面とした場合に、前記探針の針先が上方を向くようにしたことを特徴とする請求項１に記載のう蝕診断装置。
【請求項７】
前記ハンドピース部に、充電用コイルと充電式電池が内部に設けられ、電源コードレスとしたことを特徴とする請求項１に記載のう蝕診断装置。
【請求項８】
先端部に探針が取り付けられた前記連動軸において、前記探針を備える連動軸前段部と、前記回転支点を備える連動軸後段部とが着脱自在に嵌合し得ることを特徴とする請求項１に記載のう蝕診断装置。
【請求項９】
請求項１から５に記載のう蝕診断装置を用いたう蝕診断システムであって、前記タグバック判定回路部に、有線若しくは無線のネットワーク通信回路が設けられ、ネットワークに接続される情報端末装置とデータ通信を行い得ることを特徴とするう蝕診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端に設けられた探針の受ける微小な粘着性を計測する装置であって、特に、歯科医療において歯の表面のう蝕状態を診断するう蝕診断装置に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
軟化象牙質は軟らかい為、探針が象牙質に突き刺さり、探針を引き上げると探針を引き下げる力を発生する。探針を引き下げる牽引抵抗をタグバック（Tug Back）と呼んでいる。う蝕診断装置は、このタグバックの強さを計測し、軟化象牙質があるかどうかを求め、う蝕状態を診断するのである。う蝕診断装置は、う蝕歯を削ってゆくときに一定の硬さの部分まで正確に削り取るために、被研削歯の硬度の変化を簡便に測定できるようにするものである。
【０００３】
う蝕診断装置として、従来から、円筒状のハンドピースに、彎曲構造を有する測定セクションが設けられ、その測定セクションの先端に探針が設けられ、探針を齲蝕歯象牙質に押しあててから引き上げたときに探針が象牙質によって引っ張られる力を圧力センサによって測定し、その圧力センサで測定したタグバックの大きさをオシログラフ上などに表示させるものである。タグバックの大きさを随時測定することによって軟化象牙質の有無を判定するものである（特許文献１参照）。
【０００４】
また、その他のう蝕診断装置として、手で把持するハンドピースと、ハンドピース先端に取り付けたチャックホルダーと、チャックホルダーの先端に固定された円筒状のチャックと、チャックの内部空間へ挿入されチャック内部上壁に付着できる探針とから構成され、このチャックホルダーがハンドピース前端に軸によって回動自在に支持され、チャックホルダーの内部には、チャックホルダーを探針の向きに弾性的に押さえる弾性体と、チャックホルダーが弾性体の弾性力に抗して回動したときに閉じるスイッチと、発光体と、電池とを含みスイッチが閉じたときに発光体が点灯するものが知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
これは、う蝕歯の象牙質の研削において必要なのは、「続けるか」、「止めるか」の２値の選択であるという観点にたって、特許文献１で開示されているう蝕診断装置のように、タグバックの大きさを定量的に測定するのではなく、タグバックの有無から２値判断をするものである。
【０００６】
このタグバックの有無の２値判断を行うために、一本の金属製の棒で構成されるチャックホルダーは、ハンドピース内部へ挿入されるホルダー後端部に、柔軟なゴムが取り付けてあり、その後ろには接片がメッキされ、該接片に対向するハンドピース壁には金属片が固定されている。金属片には雌螺穴が設けられ、それに接点調整ネジが螺入される。ゴムに対向するハンドピース壁には金属片が設けてあり、その雌螺穴に押圧調整ネジが螺合している。押圧調整ネジの先端とゴムが接触している。ゴムと押圧調整ネジが接触した状態で接片は接点調節ネジから離隔している。
【０００７】
う蝕診断する場合、術者はハンドピースをもって、患者の口腔内にチャックホルダーを差し入れ、探針をう蝕歯に挿入し象牙質に接触させる。ハンドピースに力を加え探針が象牙質を押さえるようにする。探針は反力を受けチャックホルダーが軸を中心にし僅かに右回転する。ホルダー後端部が下がり、ゴムが押圧調整ネジに押されて収縮する。探針がう蝕歯の象牙質を押さえる力がある閾値を越えると接片が接点調整ネジに接触することとなる。接片が接点調整ネジに接触するとＬＥＤ（Light Emitting Diode）が点灯する。
【０００８】
術者はＬＥＤの点灯を見てハンドピースを持ち上げ探針を引き上げる。探針が鞘に収まっているか、鞘から抜けているかという二状態の違いを、探針の側面の色分けによって鞘の収まり具合を目視で確認し、それによりタグバックの有無を判定するものである（特許文献２、段落００８５〜段落００９２の記載を参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−１２１９４４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１で開示されているう蝕診断装置は、圧力センサで測定したタグバックの大きさをオシログラフ上などに表示させ、タグバックの大きさを随時測定することによって軟化象牙質の有無を判定するものであるため、術者がタグバックの大きさの表示結果を見て判断する必要があり、使い勝手が悪く、簡便な測定ではないという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２で開示されているう蝕診断装置は、探針の側面の色分けによって鞘の収まり具合を目視で確認し、それによりタグバックの有無を判定するものであり、連続してタグバックの有無を判定することには適していないという問題があった。
また、タグバックの大きさを定量的に測定するのではなく、タグバックの有無から２値判断をするものであるため、う蝕歯の象牙質により引っかかったのではなく、単に歯の表面の引っかかりのために、あたかもタグバックの有るかのように判定される場合も生じる。
【００１２】
また、探針を歯の表面に押しあてた圧力をゴムで調整することによって、電気的接点の入る圧力を調整するため、調整が困難であるという問題があった。すなわち、ゴムの配設位置と接点位置が異なることから、検知レベル毎に調整が必要であり、調整作業が煩雑となっていた。
さらに、圧力調整を行う部分（ゴムと押圧調整ネジの部分）と、電気的接点の部分（切片と接点調整ネジの部分が分かれていたため、それぞれの機能の部品を個々に設ける必要があり、装置の構成上、小型化することが困難であった。
【００１３】
上述の問題点やニーズに対応すべく、本発明のう蝕診断装置は、電気的接点と圧力センサを同位置に配置して、電気的接点および圧力センサの信号からタグバックの有無をロジック判定し、探針の受ける微小な圧力を定量的に時系列に測定し、タグバックの有無を精度よく検知し得る小型のう蝕診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点のう蝕診断装置は、う蝕部に所定の押圧力で探針を押しあて引き上げた時に生じるタグバックの有無を測定することにより、軟化象牙質の存在の有無を判定し得るハンドピース型う蝕診断装置において、
先端部に探針が取り付けられた連動軸と、
連動軸がシーソー運動を形成し得るように回転支点を介して支持するハンドピース部と、
回転支点の後方部に設けられ、タグバックにより連動軸が逆回転する状態を検知し得る電気的接点部と、
電気的接点部で生じる押圧力を検知する圧力センサ部と、
電気的接点部および圧力センサ部から出力された電気信号から、タグバックの有無を判定し得るタグバック判定回路部と、
連動軸の回転支点から左右の質量平衡性を保持するためのバランサ部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成により、探針がう蝕歯の表面に押しあてて引き離した時のタグバックの有無を精度よく判定することが可能となる。すなわち、探針をう蝕歯の表面に押しあてると、先端部に探針が取り付けられた連動軸が、その回転支点を軸として正回転（右回転）する。そして電気的接点を介して圧力センサにその押圧力が加わる。タグバック判定回路部によって、所定の測定荷重に到達したらブザー音がなり、術者は探針をう蝕歯の表面から引き離す。この時タグバックにより探針がう蝕歯の表面側に引っ張られると、連動軸に逆回転（左回転）のモーメントが加わり、電気的接点が開き（接点がＯＦＦとなり）、圧力センサに加わる押圧力が０（ゼロ）となる。
【００１６】
連動軸の回転支点から左右の質量平衡性を保持するためのバランサ部は、その位置調整により、シーソー運動を行う連動部をゼロバランスさせるものである。
【００１７】
また、本発明の第３の観点のう蝕診断装置は、上記第１の観点のう蝕診断装置において、更に連動軸を正回転させるモーメントを付与するマグネット部を備えたものである。ここで、連動軸を正回転させるモーメントを付与するマグネット部は、ゼロバランスの状態では、先端部に探針が不安定となる（ガタツク）ため、不安定状態の解消と連動軸を正回転させる方向に牽引力を付与するものである。
【００１８】
また、本発明の第３の観点のう蝕診断装置は、上記第１の観点又は第２の観点のう蝕診断装置におけるタグバック判定回路部において、圧力センサ部からの電気信号により所定の押圧力以上の圧力を検知後に圧力が０となり、その後に前記電気的接点部からの電気信号がＯＦＦとなる状態が一定時間経過した場合に、タグバック有と判定することを特徴とする。
【００１９】
タグバックにより探針がう蝕歯の表面側に引っ張られると、連動軸に逆回転（左回転）のモーメントが加わり、電気的接点が開き（接点がＯＦＦとなり）、圧力センサに加わる押圧力が０（ゼロ）となる。上記構成のタグバック判定回路部によって、電気的接点が開く直前に押圧力が加わっていたことを検知し、かつ、電気的接点が開いてから一定時間、圧力センサに加わる押圧力が０（ゼロ）となっていることを検知して、タグバック有と判定するのである。
仮に、タグバックが要因でなく、探針がう蝕歯の表面側に引っかかった場合、電気的接点が開く直前に押圧力が加わっていないか、若しくは、電気的接点が開いてから瞬間に引っ掛かりがとれるか、通常よりも長い時間引っ掛かっているか、という状態であるので、これらのケースを排除できることとなる。
【００２０】
また、本発明の第４の観点のう蝕診断装置は、上記第１から３の観点のいずれかのう蝕診断装置におけるタグバック判定回路部は、音発生手段と表示手段とを備え、タグバック有と判定した場合に、例えば、音発生手段として音声出力やブザー音を出力し、同時に、表示手段として液晶パネルや発光ダイオードで表示することを特徴とする。
【００２１】
上記の構成により、術者に、タグバックの判定結果を視覚と聴覚で告知することができる。ここで、ブザー音は、少なくとも２種類あり、タグバック有りの判定の音色と、異常加圧の判定の音色がある。
【００２２】
また、本発明の第５の観点のう蝕診断装置は、上記第３の観点のう蝕診断装置におけるタグバック判定回路部は、前記圧力センサ部からの電気信号により所定の押圧力以上の圧力を検知した場合、前記ブザー部から警告音を出力することを特徴とする。
【００２３】
異常加圧のブザー音を設けたのは、正常な押圧力の大きさより大幅に超えた押圧力を加えた場合、装置保護ためにブザー音を告知させることとしたものである。例えば、２０％程度の過剰圧力を異常圧力と事前にタグバック判定回路部のロジックパラメータとして設定する。
【００２４】
また、本発明の第６の観点のう蝕診断装置は、上記第１の観点のう蝕診断装置におけるハンドピース部の側面部の一部分が平面部を呈し、該平面部を底面とした場合に、前記探針の針先が上方を向くようにしたことを特徴とする。
【００２５】
これは、従来のう蝕診断装置のハンドピース部は円筒形状をしており、卓上に置いた場合に転がって、それによって探針の汚染や損傷から保護するものである。
【００２６】
また、本発明の第７の観点のう蝕診断装置は、上記第１の観点のう蝕診断装置におけるハンドピース部に、充電用コイルと充電式電池が内部に設けられ、電源コードレスとしたことを特徴とする。
【００２７】
従来のう蝕診断装置の場合、ハンドピース部とコントロール部は分離しており、コントロール部において、ハンドピース部に対してパワー供給とタグバック判定表示を行っていた。本発明のう蝕診断装置は、ハンドピース部内部に、電気的接点と圧力センサを同位置に配置して、電気的接点および圧力センサの信号からタグバックの有無をロジック判定するタグバック判定回路部を設けたことから、装置を小型化することができ、確保できたスペースに充電用コイルと充電式電池をハンドピース部内部に設けたものである。
【００２８】
また、本発明の第８の観点のう蝕診断装置は、上記第１の観点のう蝕診断装置における先端部に探針が取り付けられた連動軸において、探針を備える連動軸前段部と、回転支点を備える連動軸後段部とが着脱自在に嵌合し得ることを特徴とする。
【００２９】
上記構成とすることで、探針を交換する場合に、探針が取り付けられた部分を操作することが不要で、作業者の負担が軽減されることとなる。例えば、探針を備える連動軸前段部には凸部が設けられ、回転支点を備える連動軸後段部には凹部が設けられ、着脱自在に嵌合し得る形状になっているなどである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のう蝕診断装置によれば、同位置に直列に配置された電気的接点および圧力センサの信号からタグバックの有無をロジック判定し、探針の受ける微小な圧力を定量的に時系列に測定し、タグバックの有無を精度よく検知し得るといった効果を有する。
また、電気的接点および圧力センサを同位置に直列に配置し、タグバック判定回路部を設けたことから、装置を小型軽量化し、術者の作業性を向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。ただし、本発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
図１に本発明のう蝕診断装置の一実施例の概略構成図を示す。実施例１のう蝕診断装置１は、先端部に探針２が取り付けられた連動軸３と、連動軸３がシーソー運動を形成し得るように回転支点５を介して支持するハンドピース部４と、回転支点５の後方部に設けられ、タグバックにより連動軸３が逆回転する状態を検知し得る電気的接点部９と、電気的接点部９で生じる押圧力を検知する圧力センサ部７と、電気的接点部９および圧力センサ部７から出力された電気信号から、タグバックの有無を判定し得るタグバック判定回路部１１と、連動軸３の回転支点５から左右の質量平衡性を保持するためのバランサ部１０と、連動軸を正回転させるモーメントを付与するマグネット部６とを備え、う蝕部に所定の押圧力で探針を押しあて引き上げた時に生じるタグバックの有無を測定することにより、軟化象牙質の存在の有無を判定し得る機能を有するものである。
【００３３】
ここで、電気的接点部９は、連動部３に導電性の螺子を取り付け、螺子先が連動部３を貫通しており接点部を構成している。この電気的接点部９と直列的に圧力センサ部７が固定されている。圧力センサ部７では、連動軸が図１において右回りに回転した時（正回転時）、力が加わり圧力値を検出する。
この検出圧力値から、回転支点５を回転中心とするモーメント値がわかり、探針２にかかっている押圧力を算定することができる。
【００３４】
図２−１に本発明のう蝕診断装置のタグバック検出機構の概念図を、図２−２にタグバック検出機構の等価回路図を示す。
電気的接点部９と直列的に圧力センサ部７が繋がっており、図２−２に示されるように、スイッチ（電気的接点部９）と可変抵抗（圧力センサ部７）とが直列につながっているものと等価な回路を構成することとなる。
そして、端子Ａ−Ｂ間の電圧値、端子Ｂ−Ｃ間の電圧値の電圧値を測定することで、スイッチ（電気的接点部９）のＯＮ／ＯＦＦ状態、可変抵抗（圧力センサ部７）の抵抗値（換算すると圧力値）を知ることができるのである。これらの測定値はタグバック判定回路部１１に入力され、タグバック判定を行うのである。
【００３５】
図３を用いて、タグバック判定ロジックを詳細に説明する。（ａ）のグラフは可変抵抗（圧力センサ部７）における端子Ｂ−Ｃ間の変化量を、（ｂ）はスイッチ（電気的接点部９）おける端子Ａ−Ｂ間の変化量を模式的に示したものである。
タグバック判定回路部において、圧力センサ部７における端子Ｂ−Ｃ間の信号（電圧値）により所定の押圧力以上の圧力を検知後に圧力が０となったことを検出できる。また、電気的接点部９おける端子Ａ−Ｂ間の信号により、圧力が０になった後、電気的接点部９からの信号がＯＦＦとなる状態が一定時間経過（グラフ上は「Ｔ」で示す）した場合に、タグバック有と判定する。
【００３６】
実施例１のう蝕診断装置における電気的接点部９からの信号がＯＦＦとなる状態の一定時間が、０．１５〜０．８秒の間にあればタグバックの検出がなされたと判定する。この時間は調整により変更できる。電気的接点部９の端子Ａ−Ｂ間の信号がＯＦＦとなる状態の一定時間が０．１５秒より短いと健全な歯の表面と判断でき、また、電気的接点部９の端子Ａ−Ｂ間の信号がＯＦＦとなる状態の一定時間が０．８秒より長いと、誤診断の可能性が高いため検出異常としている。
そして、タグバックの検出がなされたと判定した場合は、ＬＥＤ表示部１２を点灯させ、ブザー部（図示せず）を鳴らすようにしている。
【００３７】
図４は、う蝕診断装置のハンドピース部の側面部の一部分が平面部とした時の、探針が上方に向く様子を示した模式図である。
従来のう蝕診断装置のハンドピース部は殆ど円筒形状をしており、卓上に置いた場合に転がって、それによって探針の針先を損なうことを回避する。また、卓上を転がることは衛生的にもよろしくない。
そこで、図４に示されるように、先端部に探針２が取り付けられた連動軸３において、探針を備える連動軸３前段部と、回転支点５を備える連動軸３後段部とが着脱自在に嵌合し得ることとしたものである。
【実施例２】
【００３８】
実施例２では、実施例１のう蝕診断装置１を用いたう蝕診断システムについて説明する。実施例２のう蝕診断システムは、う蝕診断装置１の内部のタグバッグ判定データを、ネットワーク通信回路２０およびネットワーク２１を介して、情報端末装置２２がデータ収集できるものである。
これにより、タグバッグ判定結果を情報端末装置２２で管理でき、画面表示や帳票出力が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のう蝕診断装置は、う蝕歯を削ってゆくときに一定の硬さの部分まで正確に削り取るために、被研削歯の硬度の変化を簡便に測定し得る装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のう蝕診断装置の一実施例の概略構成図を示す。
【図２−１】本発明のう蝕診断装置のタグバック検出機構の概念図を示す。
【図２−２】タグバック検出機構の等価回路図を示す。
【図３】タグバック判定ロジックの説明図であり、（ａ）は図２−１，図２−２における端子Ｂ−Ｃ間の変化量を示し、（ｂ）は図２−１，図２−２における端子Ａ−Ｂ間の変化量を示す。
【図４】う蝕診断装置のハンドピース部の側面部の一部分が平面部とした時の、探針が上方に向く様子を示した模式図である。
【図５】本発明のう蝕診断装置システムの概略システム構成図を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１  実施例１のう蝕診断装置
２  探針
３  連動軸
４  ハンドピース部
５  回転支点
６  マグネット部
７  圧力センサ部
８  被磁力部
９  電気的接点部
１０  バランサ部
１１  タグバック判定回路部
１２  ＬＥＤ表示部
１３  バッテリー
１４  コイル部
１５  探針ホルダー
１６  嵌合部
２０  ネットワーク通信回路
２１  通信ネットワーク
２２  情報端末装置
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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