(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯に沿って変位するプローブと、
１つ以上の波長の光を発する光源と、
反射光検出器および分析器と、
を備える歯石検出システムであって、
前記１つ以上の波長は、歯石に到達し、該歯石の反射率を検出するために、赤外領域の波長を少なくとも１つ含み、且つ、血液の存在下において、前記歯石の反射特性が該歯石以外のアーティファクトの反射特性と異なるようなスペクトル帯域を有し、
前記プローブは、（ｉ）前記光源からの入射光を歯の表面に向けて伝送し、（ｉｉ）血液の存在下において該歯石から反射される反射光を受光する遠位端部を有し、
前記反射光検出器および前記分析器は、（ｉ）前記プローブからの前記反射光を受光し、（ｉｉ）スペクトル反射検出を利用して、前記歯石から反射される該入射光の前記赤外領域の少なくとも１つの波長を検出／分析し、（ｉｉｉ）前記反射光の分析結果が、歯石の反射特性を示す第１の所定範囲の値であるときに前記プローブのオペレータに対して信号を与えることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の歯石検出システムにおいて、前記第１の所定範囲の値には、歯石のスペクトル反射特性に対応する各波長が含まれることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歯石検出システムにおいて、前記プローブが遠位端部を有し、入射光伝送手段および前記反射光検出器が概ね前記遠位端部近傍で終端していることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項４】
請求項３記載の歯石検出システムにおいて、前記光源および前記反射光検出器が少なくとも１つの光ファイバであり、当該光ファイバの遠位端部が前記プローブの前記遠位端部近傍に位置し、前記光源は前記光ファイバの近位端部に設けられ、前記光源から発せられた前記入射光が前記光ファイバによって当該光ファイバの前記遠位端部と前記歯に伝送されることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、前記分析結果が歯石以外の各アーティファクトの特性を示す第２の所定範囲の値ではないときに前記信号を与えることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、さらに、前記歯の周辺に流体を供給する洗浄システムを含むことを特徴とする歯石検出システム。
【請求項７】
請求項３または４に記載の歯石検出システムにおいて、前記入射光伝送手段と前記反射光検出器および前記分析器との各々が、互いに着脱可能に接続される近位部分および遠位部分を有し、前記遠位部分および前記プローブを選択的に前記近位部分から離脱させて前記遠位部分および前記プローブを破棄して新しいものと交換することが可能であるか、前記遠位部分および前記プローブが消毒された後、前記近位端部に戻されて再使用されることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、前記プローブが、当該プローブを歯石除去装置に着脱可能に取り付けるための取付手段を含み、前記歯石検出システムが前記歯石除去装置と共に使用されることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項９】
請求項３、４または７のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、当該歯石検出システムは歯石除去装置と組み合わせて使用され、前記プローブが前記入射光伝送手段、前記反射光検出器、前記分析器、および、前記歯石除去装置の各遠位端部を含み、前記歯石検出システムが前記歯石除去装置と一体的であることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の歯石検出システムにおいて、当該歯石検出システムは歯石除去装置と組み合わせて使用され、前記歯石除去装置が超音波システムを含むことを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、前記反射光検出器および前記分析器によって駆動されるインジケータ手段が設けられ、当該インジケータ手段は、概ね前記反射光検出器および前記分析器の遠位端部の位置に歯石が存在するという情報をオペレータにもたらすことを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の歯石検出システムにおいて、前記インジケータ手段が、光インジケータ、音インジケータ、振動インジケータの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１３】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、前記歯石除去装置の除去モードと前記反射光検出器および前記分析器の検出モードとを切り換えるために、前記オペレータによって操作されるマニュアルスイッチ手段が設けられることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１４】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、調整可能な周波数にて前記歯石除去装置の除去モードと前記反射光検出器および前記分析器の検出モードとを自動的に切り換えるために、自動スイッチ手段が設けられることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１５】
請求項５記載の歯石検出システムにおいて、第２の所定範囲の値には、前記アーティファクトのスペクトル反射特性に対応する波長が含まれることを特徴とする歯石検出システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の歯石検出システムにおいて、前記分析器が、患者の診察履歴を保存したり更新したりするためのソフトウエアを含むことを特徴とする歯石検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の技術分野
本発明は、歯石の検出に関し、より具体的には、歯肉縁下歯石の検出に関する。
【０００２】
２．従来技術の説明
例えば、スクレイパや音波器具、超音波器具を用いて歯石を除去することは、歯周病の予防や治療に大切である。歯周病は、歯槽骨Ｂ、歯肉（歯茎）Ｇ、歯根膜（歯周靭帯）等の歯周組織の病気である。歯石は、歯面に蓄積した歯垢が石灰化したものである。歯肉縁上歯石および歯肉縁下歯石Ｓ（図２参照）は、除去しなくてはならない。この理由は、歯石が多孔質であるため、歯石内がバクテリアの住処となるとともに、歯石上で病原性のバクテリアが繁殖し易いからである。また、歯石によって直接歯肉が傷められるからである。
【０００３】
図１に示す健康な歯周組織では、歯周ポケットは存在しない。しかしながら、図２に示すように歯周組織が歯周病にかかっている場合には、歯肉Ｇの内側面と歯Ｔの歯根Ｒとの間に歯周ポケットＰが形成される。この歯周ポケットＰが歯根膜（歯周靭帯）Ｌによって閉塞されるので、該歯周ポケットＰには、歯肉縁下歯石Ｓが形成される。
【０００４】
従って、深刻な健康上の問題を及ぼすような歯周病を予防するため、歯の表面に形成された歯石を除去することが大切である。しかしながら、歯石の除去は、手探りのような方法で行われる。一般的に、歯肉縁下歯石は、歯肉によって隠れているため、通常の状態では目視することができない。オペレータは、歯肉の裏側に存在する歯肉縁下歯石を除去する際、プローブを用いた触知によって歯石を探さなければならないが、歯肉縁下歯石を視認することができないため、侵襲的外科処置によらずに歯石を完全に除去することはできない。
【０００５】
米国特許第５，２３０，６２１号公報および米国特許第５，３２８，３６５号公報には、内視鏡を用いて歯肉縁下歯石を除去する方法および装置が開示されている。このシステムでは、内視鏡プローブが歯肉ポケットや歯肉溝に挿入され、他の医療器具によって行われる歯肉縁下歯根のプレーニング、スケーリング、また、その他の歯垢除去処置のプロセスや効果を内視鏡によって視認することができる。また、内視鏡装置を備えた医療器具によって歯肉縁下歯面に付着した物質を除去するようにしてもよい。この場合、オペレータは、歯垢除去器具を使用している際、この器具を視認したり、案内したりすることができる。すなわち、オペレータは、画像をモニタに表示されている内視鏡が捕らえた画像を目視することによって歯肉縁下歯石の存在を確認することができる。このシステムは効率的であるが、モニタを目視するためにオペレータが患者の口内を直接視認することを中断しなければならないという煩雑さがある。さらに、このシステムは、モニタとハードウエア（関連機器）が必要であるため、比較的高価である。
【０００６】
このような観点から、モニタを必要とせずに歯肉縁下歯石の存在を自動的に検出するプローブ等を使用した歯科器具、すなわち、モニタを目視する必要がないため、オペレータが患者の口から目を離すことなく、作業に集中できるような歯科器具が必要とされている。このような器具によって、オペレータの診断を支援するシステムが提供され、オペレータの歯肉縁下歯石を除去する作業が容易になる。
【０００７】
発明の要旨
本発明の目的は、歯肉縁下歯石等の歯石を検出するための新規なシステムを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、歯石のスペクトル反射特性（色が特別な場合）に基づいて歯石を自動的に検出する新規な歯肉縁下歯石検出システムを提供することにある。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、歯肉縁下歯石を検出した際、視覚信号、音信号、またはその他の信号を発するシステムを提供することにある。歯肉縁下領域における測定によって得られた１つ以上の所定範囲にある波長の検出結果によって、歯石の存在を示すスペクトル反射特性を適切に判別することができる。
【００１０】
従って、本発明によれば、
歯に沿って変位するプローブと、
前記歯の一領域に対して入射光を照射する光照射手段と、
前記照射領域で反射した光を収集する検出手段と、
１つ以上の所定範囲にある波長を有する前記反射光の測定値が、歯石の特性を示す第１の所定範囲の値であるか、または、歯石以外の各アーティファクトの特性を示す第２の所定範囲の値ではないときに前記プローブのオペレータに対して信号を発する分析システムと
を備えることを特徴とする歯石検出システムが提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、
（ａ）  入射光を歯の一領域に照射するステップと、
（ｂ）  前記歯の前記領域で反射した光を収集および測定するステップと、
（ｃ）  前記反射光を分析し、前記反射光が歯石の存在を示しているか否かを判定するステップと、
（ｄ）  前記ステップ（ｃ）において歯石の存在が検出されたとき、歯石除去装置のオペレータに対して信号を発するステップと
を含むことを特徴とする歯から歯石を除去する方法が提供される。
【００１２】
本発明の本質を概略的に説明したが、以下、本発明に係る好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
好ましい実施の形態の説明
本発明は、内視鏡のような探知装置を備えて歯肉縁下歯石の存在を自動的に検出するシステム１０に関する。この探知装置は、歯と歯肉の間に挿入されたプローブを使用し、歯石のスペクトル反射特性に基づいた光学的な方法によって、歯に存在する歯石と、歯石以外のアーティファクト、すなわち、歯の健康な部分、歯肉、血液等とを区別することができる。
【００１４】
より具体的には、システム１０は、３つの主要な機構、すなわち、（１）口腔プローブ（buccal probe）と、（２）ケーシングと、（３）ケーブルストランドとを含む。ケーシング内には、光学部品、光源、データ収集および信号処理を行うための電子機器のほか、水源に接続可能な注水口が設けられている。ケーブルストランドは、光ファイバと給水チューブを含み、プローブとケーシングとを接続している。
【００１５】
実際には、システム１０は、光ファイバ、すなわち、歯肉縁下領域に光を照射するための１本以上の光照射ファイバ１４と、当該領域におけるスペクトル反射特性を判定するために、歯Ｔによって反射された光を受け取る１本以上の検出ファイバ１６とを含む歯周プローブ１２を備える。なお、光照射機能および検出機能の双方を有する１本の光ファイバを使用するようにしてもよい。プローブ１２は、湾曲した先端部分６０を有する。照射ファイバ１４および検出ファイバ１６は、先端部分６０内に存在し、照射ファイバ１４および検出ファイバ１６の各遠位端部は、先端部分６０の開放した自由端部、すなわち、遠位端部３６にまで延在する。
【００１６】
プローブ１２は、ハンドル１８を含むが、歯石Ｓを除去するための超音波や他の適切な歯石除去技術を用いた様々な機械Ａに取り付け可能なように、取付機構２０を含んでいてもよい。本明細書中では、光ファイバ技術を利用するスペクトル反射に基づく検出技術が説明されているが、この検出技術を歯石除去器具Ａに適用することによって診断処置と治療処置とを統合し、これらの処置を単一の器具で行うこともできる。プローブ１２は、ハンドル１８の近位端部にコネクタを備える。このコネクタは、検出効率を高めるために、水を歯周ポケットＰに射出して歯肉縁下領域を洗浄する洗浄マイクロシステム２２に接続される。
【００１７】
洗浄マイクロシステム２２は、第１給水チューブ２４および該第１給水チューブ２４に連通する第２給水チューブ２６と、第１給水チューブ２４の側に設けられたバルブ２８と、水源３０とを有する。第２給水チューブ２６は、ハンドル１８を通って延在し、当該ハンドル１８の外側に突出する遠位部分１９を有する。この遠位部分１９は、ステンレス鋼またはプラスチック等、生物学的適合性を有する材料で形成されている。第２給水チューブ２６の遠位部分１９は、ハンドル１８から湾曲した先端部分６０に沿って突出し、この湾曲した先端部分６０の遠位端部３６、すなわち、光照射ファイバ１４および検出ファイバの各遠位端部の手前（上流）で終端し、プローブ１２の遠位端部３６に向かって水を射出することによって血液やその他の堆積物を除去する。
【００１８】
ケーブルストランド３２は、プローブ１２とケーシング３４内に設けられた電子システムとを接続する。ケーシング３４の形状および寸法は、携帯カセットプレイヤ、すなわち、ウォークマン（商標名）と同等である。このため、システム１０は携帯可能である。ケーシング３４は、内部電池による電力供給を受けない場合には外部電源に接続可能になっており、水源３０にも接続可能である。プローブ１２内の光照射ファイバ１４および検出ファイバ１６の各遠位端部を伝播する光は、ケーブルストランド３２の一部を構成する各ファイバ１４、１６の近位部分を介してケーシング３４に伝送され、または、ケーシング３４から伝送される。光照射ファイバ１４、検出ファイバ１６および第１給水チューブ２４は、ケーブルストランド３２によって支持され、保護されている。ケーブルストランド３２は、プローブ１２のハンドル１８の近位端部３３に設けられたコネクタに着脱可能に接続され、プローブ１２をケーブルストランド３２から取り外し、このプローブ１２のみを加圧滅菌器で消毒することができる。プローブ１２は、再使用できないものである場合には、一度使用した後、消毒しないで破棄される。
【００１９】
サイト（すなわち、歯周ポケットＰ）に光を照射する１つ以上の光照射ファイバ１４の各々は、一端部が光源に面しており、他端部がプローブ１２の遠位自由端部３６に位置する。光源は、光波長選択フィルタを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。各ファイバ１４は、ケーブルストランド３２とプローブ１２との間のコネクタで分断（切断）されている。
【００２０】
１つ以上の検出ファイバ１６の各々は、歯周部位から反射した光を受け取るために使用される。この検出ファイバ１６は、歯周ポケットＰを照射する光照射ファイバ１４と同一のものでもよい。各検出ファイバ１６は、一端部がプローブ１２の遠位端部３６に位置し、他端部が光検出器または電子光変換器に面する。光検出器または電子光変換器は、光波長選択フィルタを備えていてもよいし、備えていなくてもよい。各ファイバ１６は、ケーブルストランド３２とプローブ１２との間のコネクタで分断（切断）されている。
【００２１】
この検出器３８は、ケーシング３４内に収容された電子システムに接続されている。
【００２２】
検出器において、または検出器から出力された信号から、電子的または物理的（光学的）にフィルタ処理を行うシステムによって、歯石が存在しない部分で生じた波長が除去される。フィルタ処理を行った後に得られた信号は、電子プロセッサによって分析され、プローブ１２の遠位端部３６に歯石が存在するか否かが判断される。
【００２３】
歯石が検出されると、光、音、または他の手段によるオペレータによって感知可能なインジケータが駆動され、プローブ１２の遠位端部によって検査された領域に歯石が存在するという情報がオペレータにもたらされる。例えば、インジケータがプローブ上に設けられた発光インジケータ４２である場合、ケーシング３４内で発生した光は、１つ以上の光ファイバ４４によってケーシング３４とプローブ１２のハンドル１８との間で伝送される。光は、最終的に、ハンドル１８に設けられたインジケータ４２に伝送される。従って、オペレータは、歯石が検出されると、光ファイバ４４によって伝送された光を見ることができる。また、ハンドル１８上に位置し、ケーシング３４に設けられたスイッチに電気的に接続された警告用ＬＥＤ（発光ダイオード）から、歯石が検出された際、自動的に光信号を発生させるようにしてもよい。
【００２４】
ケーブルストランド３２の端部に設けられたコネクタ４６によって、プローブ１２のハンドル１８とケーブルストランド３２とを着脱可能に接続することができる（図４、図４ａ参照）。ケーブルストランド３２は、可撓性を有し、光照射光ファイバ１４、検出光ファイバ１６、第１給水チューブ２３、さらに、プローブ１２上の発光インジケータ４２のための光ファイバ４４を収容する鞘として機能する。
【００２５】
ケーシング３４は、電気入力としての電源４８と、1つ以上の光源５０と、光検出器３８と、例えば、情報を保存するために使用される電子カード４０等のための入力部を備える電子プロセッサおよびメモリチップと、断続器（スイッチ）５４と、音を発してオペレータに歯石の存在を知らせるための増幅器５８を備えるスピーカ５６とを含む。電源４８は、外部電源でも内部電源でもよく、光源５０としては、ハロゲン電球、レーザ、ダイオード等が含まれ、光波長選択フィルタによってフィルタ処理されるものでもよく、フィルタ処理されないものでもよい。
【００２６】
第１給水チューブ２４には、バルブ２８が設けられる。第１給水チューブ２４は、可撓性を有し、一端部がプローブ１２のハンドル１８に接続され、他端部が水源３０に接続される。バルブ２８によって水流の調節が行われる。
【００２７】
従って、システム１０は、適切なスペクトル成分を有する光を光照射ファイバ１４を介して歯面上に伝送することができ、歯面によって反射された光を検出ファイバ１６を介して取り戻すことができる。検出ファイバ１６は、光照射ファイバ１４と同じものでもよいし、別個のものでもよい。この反射光は、ケーシング３４内に存在する光検出器によって検出されて分析される。歯面での反射による入射光のスペクトル成分の変化に基づいて、光検出器の信号によってプローブ１２で検査されている部位に歯石が存在するか否かがアルゴリズムを用いて判定される。反射光のスペクトル成分が歯石の存在を示す所定範囲内にあれば、アルゴリズムに従って、オペレータに対し、知覚可能な信号が発せられる。例えば、ハンドル１８上の発光インジケータ４２が光ファイバ４４を介して駆動される。光ファイバ４４は、ケーシング３４内で発生した光をインジケータ４２に伝送する。なお、音や振動等の信号を用いてもよい。
【００２８】
図４ｂに示すように、光照射ファイバ１４は、２つのＬＥＤ６２、６４からの光をプローブ１２の遠位端部３６まで伝送するために使用される。ＬＥＤ６２、６４は、発光スペクトル成分が互いに異なり、ケーシング３４内に配置されている。２つのＬＥＤから発せられた光は、光を伝送する際にある波長を透過させ、別の波長を反射させるような波長選択性を有する２色性ミラー（２色性ビーム分配器）を用いて光照射ファイバ内でカップリングされる。２色性ミラー（２色性ビーム分配器）は、ミラーが反射性または透過性となる波長の範囲に応じて、ホットミラー、または、コールドミラーと呼ばれる。ＬＥＤ６２、６４から発せられた光を結合させ、光照射ファイバ内にカップリングするために、２色性ミラー（２色性ビーム分配器）を用いる代わりに、「Ｙ字」構成の一組のレンズ等、適切な手段を用いることができる。図４ｂは、光照射ファイバ１４内でのカップリングを示している。参照符号６６は、レンズを示し、参照符号６８は、４５度の角度をつけられた２色性ビーム分配器を示す。２色性ビーム分配器は、ＬＥＤ６２によって発せられた波長の範囲の光を透過させ、ＬＥＤ６４によって発せられた波長の範囲の光を反射する。
【００２９】
ＬＥＤ６２、６４は、スペクトル帯域に基づいて選定される。つまり、歯石の反射特性と、歯と歯肉との間（歯および歯肉の健康な部分）に挿入されるプローブによって検査される可能性のある歯石以外のアーティファクトの反射特性とが、血液の存在下であっても異なるようになる。実際、これらのスペクトル帯域では、血液によるスペクトルの伝送の影響は最低限になる。スペクトル帯域の選定は、電磁スペクトルの波長範囲が４００ｎｍ〜１，０００ｎｍにおける歯石の反射特性について、スペクトル測定することによって行われた。このスペクトル測定は、血液が存在する場合および血液が存在しない場合のそれぞれについて行われた。ＬＥＤ６２は、赤色領域のスペクトルを発する。スペクトルのピークは、約６２５ｎｍであり、スペクトルの範囲は、６００ｎｍ〜６５０ｎｍである。ＬＥＤ６４の発するスペクトルの範囲は、８００ｎｍ〜９２０ｎｍである。ＬＥＤ６２、６４、または他の適切な光源は、緑色領域のスペクトル等、歯石を判別するのに適切な波長であれば、他の波長でも動作する。
【００３０】
本システム１０の検出方式によれば、以下のような動作が行われる。歯Ｔによって反射した光は、検出ファイバ１６によって受け取られ、ケーシング３４内に設けられたフォトダイオードに伝送され、電気信号に変換される。歯によって反射され、検出ファイバ１６によって伝送される光の電子的検出は、「ロックイン」検出（位相検出）方式に基づいて行われるが、他の信号処理方法を採用することも可能である。通常、この方式は、所定かつ既知の変調周波数で光源の強度を変調することによって行われる。この変調周波数は、光源の光学的周波数に干渉を与えないものである。変調された光は、被検査物に伝送され、被検査物によって反射した光は、光検出器によって検出され、電気信号に変換される。この電気信号は、復調され、光源を変調した周波数の成分のみが抽出される。この方式によって、極めて小さな信号を非常に効率的に検出することができる。
【００３１】
本システム１０においては、２つの光源（ＬＥＤの数を３つにする等、ＬＥＤの数は変更可能であるが、本システム１０の場合はＬＥＤ６２、６４を使用している）を異なる周波数で変調することによって、双方のＬＥＤによって発せられた光を単一のフォトダイオードを用いて検出することができる。各ＬＥＤの２つの変調周波数でフォトダイオードの電気信号を復調することによって、このＬＥＤ６２、６４に対応する２つのスペクトル帯域において、歯によって反射した光の量を測定することができる。歯によって反射した光の量の度合いは、各ＬＥＤ６２、６４の発光チャネルに対応する２つのロックイン回路の出力側において信号Ｖ１、Ｖ２として表れ、処理アルゴリズムにて利用される。本明細書中で説明するロックイン回路は２つの目的で使用される。（１）検出を行う際、単一の検出器に対し、選定されたスペクトル帯域の双方の光が発せられるが、この光を電気的に分離することを可能とする。（２）歯によって反射された光の度合いは非常に小さいため、感度に優れたロックイン方式を検出に用いる。
【００３２】
ロックイン回路の出力側の信号Ｖ１、Ｖ２は、ケーシング３４の電子プロセッサによってリアルタイムに処理される。この電子プロセッサは、他の電子部品とともにケーシング３４に組み付けられている。このプロセッサによって、処理アルゴリズムがプログラムされている。処理アルゴリズムによって２つの信号Ｖ１とＶ２との比、ｙ＝Ｖ１／Ｖ２が求められる（この比を求める順序は、処理アルゴリズム中であれば特に限定されない）。この比が歯石の存在する範囲の値であれば（この範囲は、校正測定によって予め決められる）プローブ１２は歯石上に位置する。この場合、アルゴリズムに従って、警告音を発するための信号が出力される。なお、この警告音を発するための信号は、オペレータによって出力停止するようにしてもよい。また、ケーシング３４内の警告用ＬＥＤが駆動され、警告用ＬＥＤから光が発せられる。警告用ＬＥＤから発せられた光は、光ファイバ４４を介してプローブハンドル１８に設けられたインジケータ４２に伝送され、視認可能である。
【００３３】
歯石の存在する比ｙの範囲の各値は、異なるレベル（量）の血液が存在する各々の場合で、歯における様々な健康な部位と、歯石が存在する部位とで数多くの測定を行うことによって決定される。これらの測定値を知ることによって、健康な部位での測定の場合、歯石が存在する部位での測定の場合の双方におけるデータが得られる。グラフィック上にこれらのデータをヒストグラムとして示すことによって、歯石が存在する場合の数値範囲を求めることができる。
【００３４】
使用の際には、オペレータは、歯石除去装置Ａに本発明のシステム１０のプローブ１２を取り付ける。なお、検出システム１０と歯石除去装置Ａとを使用中に分離したままにしておいてもよい。オペレータは、（１）プローブ１２を用いて歯石の場所を検出し、（２）歯石が検出された領域で、従来の方法で歯石を除去する。（３）その後、オペレータは、プローブ１２を用いて歯肉縁下歯石の除去が完了したことを確認する。（２）および（３）のステップは、歯石が検出されなくなるまで繰り返される。（１）および（３）のステップにおいて、本発明の検出システム１０を用いて歯石を検出するために、オペレータは、プローブ１２の端部分６０を歯肉Ｇの裏側、すなわち、歯周ポケットＰに挿入する。次に、オペレータは、プローブ１２の端部分６０の自由遠端部３６を、歯Ｅの歯根Ｒの表面でスイープさせる。オペレータは、バルブ２８の開度を調節して、歯Ｅの歯根Ｒに対する適切な量の水の供給が保たれるようにしなければならない。バルブ２８の開度の調節は、フットペダルやプローブ１２のハンドル１８に設けられた制御部をマニュアル操作することによって行うようにしてもよい。オペレータが、電子システムから知覚可能な刺激、すなわち、信号（この信号としては、例えば、インジケータ４２を介した光ファイバ４４からの発光のほか、ブザーや信号等、インジケータ４２に代替的、または追加的な手段が含まれる）を受けたとき、オペレータは、プローブ１２の遠位端部３６の部位に何らかの歯肉縁下歯石が存在することを知り、視覚的にプローブ１２の遠位端部３６の位置を確認できる。そこで、オペレータは、（２）のステップを行い、歯石除去装置Ａを用いて該当部位に残っている歯石を除去する。
【００３５】
上述した実施の形態においては、ＬＥＤ６２、６４から発せられる光をカップリングするために、２色性ミラーとレンズを用いた特定の方法を説明したが、「Ｙ字」構成を用いて各ＬＥＤからの光をカップリングしてファイバ内に導くようにする等、他の構成を採用することもできる。基本的に、光をカップリングしてファイバ内に導くことができればよい。
【００３６】
例えば、図６ａは、２つの光ファイバ１０２、１０４を単一の光ファイバ１０６に融合させることによって行ったカップリング１００を示す。２つのＬＥＤ１０８、１１０が用いられ、各ＬＥＤは、一対のレンズ１１２、１１４を介して光を発する。参照符号１１６は、融合した領域を示している。この方法は、ＷＤＭカプラとして商業的に知られている。
【００３７】
図６ｂは、２つの光を結合するために「Ｙ字」構成を採用する別のカップリング２００を示す。より具体的には、２つのＬＥＤ２０２、２０４が一対のレンズ２０６、２０８の後方に配置されている。ＬＥＤ２０２、２０４から発せられた光は、レンズ２０６、２０８を通過する。レンズ２０６、２０８は、光を光ファイバ２１０の端部に集める。参照符号２１２は、ファイバ２１０の光軸を示している。
【００３８】
図６ｃは、「Ｙ字」構成を採用した、また別のカップリング３００を示している。この構成では、一対のレンズ３１０、３１２の後方にそれぞれ配置された４つのＬＥＤ３０２、３０４、３０６、３０８から発せられた光がカップリングされる。ＬＥＤ３０２、３０４、３０６、３０８から発せられた光は、レンズ３１０、３１２を通過する。レンズ３１０、３１２は、光を光ファイバ３１４の端部に集める。参照符号３１６は、ファイバ３１４の光軸を示している。「Ｙ字」構成を採用した別のカップリングでは、図６ｂ、図６ｃにおいて示したカップリング２００、３００のように２つのＬＥＤ、４つのＬＥＤを用いるのではなく、３つのＬＥＤを用いることも可能であることが理解できよう。
【００３９】
また、上述した検出方式、すなわち、ロックイン検出方式ではなく、別の検出方式を採用してもよい。ノイズの影響をあまり受けることなく、歯周ポケットＰに存在する歯石と他のアーティファクトとの判別ができる方式であれば、どのような方式を採用することもできる。さらに、数値システムにおいて、赤や緑等の異なる波長を有するＬＥＤを、ある遅延間隔で繰り返し交互に駆動させることができる。なお、これらのＬＥＤは、同じ周波数を有する場合もある。
【００４０】
上述した処理アルゴリズムの代替的なものとして、上述した比ｙを使わないで信号Ｖ１、Ｖ２を組み合わせることが考えられる。「歯石に該当する」データと「歯石に該当しない」データとの分類は、２次元空間上で行われる。例えば、Ｖ１とＶ２の関係をプロットしたり、Ｖ１とＶ２の関数と、この関数とは別個のＶ１とＶ２の関数との関係をプロットしたりすることによって行われる。２つ以上のＬＥＤを使用したり、レーザ、ハロゲンランプ、スペクトルランプ、フィルタ付ランプ等の他の光源を使用したりする場合には、２つ以上の情報が収集および分析される。
【００４１】
さらに、上述した方式に代替的なものとして、歯によって反射された光のスペクトルを測定するのにスペクトルメータを用いた上、このスペクトルが歯石に対応するスペクトルであるか、他のアーティファクトに対応するスペクトルであるかをアルゴリズムに従って判定するようにしてもよい。受信したスペクトルを分析し、このスペクトルを歯石のスペクトルと比較して歯石の存在を検出するのに適切な方法であれば、どのような方法を用いてもよい。
【００４２】
本システムは、検出スペクトルを変化させることによって、特異なスペクトル特性を有して口腔内に存在する他のもの、例えば、虫歯を検出するために用いてもよい。
【００４３】
さらに、本システム１０が再校正機能を有するようにしてもよい。プローブ１２で検査した領域に多量の血液が存在し、システム１０による適切な読み取りができないため、この領域における歯石の存在を正確に判定できないような場合に警告信号が発せられるようにしてもよい。
【００４４】
プローブ１２、具体的には、光照射ファイバ１４や検出ファイバ１６が損耗して効率的な使用ができなくなった際、交換が必要であることを示す機能を含むようにしてもよい。このような状態は、ケーシング３４内に設けられた電子システムによって受け取られる光が不十分になったときに検知される。
【００４５】
オペレータに対し、図示した光ファイバ４４等のインジケータを用いて歯石の存在を示す光等の信号をオペレータに対して発するだけでなく、オペレータによる診断作業を補助するために、システム１０に、当該システム内で発生した電子信号等の情報を表示するモニタを含むようにしてもよい。
【００４６】
また、例えば、電子カード４０を含むコンピュータやソフトウエアによって構成される電子システムからデータを収集する手段を含むようにしてもよい。このデータは、患者の診察記録として記録媒体に保存される。
【００４７】
本実施の形態のシステム１０においては、４００ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲の反射特性が調査され、反射特性がこの範囲にある光源（ＬＥＤ６２、６４）が使用された。しかしながら、４００ｎｍの光を発する紫外線の範囲にある光源や、１，０００ｎｍを超える光を発する遠赤外線の範囲にある光源を用いることも考えられる。
【００４８】
歯石のほか、エナメル、歯根表面、歯肉、血液、虫歯、歯の詰め物等、様々なアーティファクトのスペクトル応答が知られている。これらのアーティファクトを示すスペクトル特性が検出されなかったとき、システム１０が、オペレータに対し、歯石の存在を示す信号を発するようにすることができる。つまり、システム１０が、これらの歯石以外のアーティファクトのスペクトル特性のみを検出した場合には、検査した領域には歯石は存在しない。
【００４９】
歯石は、紫外線の光に応答しないが、他のアーティファクトは紫外線の光に応答する。紫外線を歯に照射した場合、蛍光がなければ歯石が存在することになる。
【００５０】
また、歯石には付着するが、他のアーティファクトには付着しないトレーシング物質を用いてもよい。歯を光源で照らすと、トレーシング物質が特定の波長の光を発する。この波長が検出されば、歯石が存在する。また、歯石の成分と反応し、特定の波長の光を自然に発する物質を用いてもよい。この自然発光による光は、光学プローブによって受け取られる。特定の波長が検出されれば、歯石が存在する。この方法は、患者の口元で光源を使用することなしに実行することができる。
【００５１】
歯石の検出は、非発光性の波長を用いて行うこともでき、また、他の同様の方法、例えば、赤外線、紫外線、圧電、超音波、磁気共鳴、影などを用いてもよい。
【００５２】
歯を照射し、反射した光を受け取る際、反射光の強度が分析に十分なものであれば、光ファイバ以外の手段を用いてもよい。
【００５３】
光照射ファイバ１４、検出ファイバ１６、および第２給水チューブ２６は、プローブ１２の部分として、ケーブルストランド３２とハンドル１９を接続するコネクタの下流に設けるのではなく、超音波や他の手段を用いた歯石除去装置に組み込むようにして歯石検出処理および歯石除去処理の統合を図るようにしてもよい。この場合、歯石検出および歯石除去の機能を兼ね備えた装置は、歯石検出モードと歯石除去モードとを切り換えるスイッチを有するようにしてもよい。このようなスイッチは、オペレータが作動させるようにしてもよいが、調節可能な頻度、例えば、１／１５〜１／１００秒毎に自動的に作動させることによって２つのモードを切り換えるようにしてもよい。歯石検出および歯石除去の機能を兼ね備えた装置では、この装置を歯に沿って変位させて歯石を除去した上、例えば、光や音を用いたインジケータによって残っている歯石の存在を示すことができる。この作業は、装置の検出システムのインジケータが作動しなくなるまで続けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１ａは、歯と歯周組織を示す概略縦断面図であり、図１は、図１ａの破線で囲繞した部分１−１の拡大図である。
【図２】  歯根と歯肉の間の歯周ポケットを示し、歯周ポケットに歯肉縁下歯石が存在している状態を示す図１と同様の概略図である。
【図３】  本発明に係る歯石検出システムを示す概略図である。
【図４】  図４および図４ａは、図３に示す検出システムの概略拡大部分説明図であり、図４ｂは、図３に示すケーシングの幾つかの構成要素を示す概略説明図である。
【図５】  本発明に係るシステムを用いて検出した、歯周ポケットに存在する歯肉縁下歯石を示す図２と同様の概略図である。
【図６】  図６ａ、図６ｂ、図６ｃは、幾つかの光線を結合させ、１つ以上の光ファイバの中にカップリングさせる３つの方法を説明する概略図である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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