(57)【要約】  【課題】      より簡単に口腔内の各部における物理／化学量の測定をリアルタイムに行うことができる口腔内の物理／化学量測定センサ、口腔内の物理／化学量測定システム、口腔内の物理／化学量測定方法、および、センサチップの製造方法を提供すること。  【解決手段】  歯６の表面に取付けられる薄膜チップ１０に、口腔内の物理／化学量を測定するセンサ部１１と、このセンサ部１１に電気的に接続された信号取出し電極１２と、この信号取出し電極１２を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切換え可能に構成された蓋１３と、この蓋１３の開閉状態を切り換えるためのアクチュエータ１４とを備えてなる。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯の表面に取付けられるセンサチップに、
口腔内の物理／化学量を測定するセンサ部と、
このセンサ部に電気的に接続された信号取出し電極と、
この信号取出し電極を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切換え可能に構成された蓋と、
この蓋の開閉状態を切り換えるためのアクチュエータとを備えてなることを特徴とする口腔内の物理／化学量測定センサ。
【請求項２】
前記アクチュエータが蓋に蒸着またはスパッタリングによって取り付けられ、加熱によって蓋を開状態に切り換える形状記憶合金である請求項１に記載の口腔内の物理／化学量測定センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の口腔内の物理／化学量測定センサと、この物理／化学量測定センサに対して着脱自在に取り付けられる信号ケーブルと、この信号ケーブルを介して物理／化学量測定センサに接続されることにより口腔内の物理／化学量を測定する測定装置本体とを有する口腔内の物理／化学量測定システムであって、
前記信号ケーブルが、前記信号取出し電極に対面して接触するように配置された接触電極を備えてなるコネクタ部を有し、
前記測定装置本体が、前記信号ケーブルを介して口腔内に配置されたセンサ部に電気的に接続された状態で口腔内の物理／化学量を求める測定処理部を有することを特徴とする口腔内の物理／化学量測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載の口腔内の物理／化学量測定システムを用い、物理／化学量測定センサを被検者の歯の表面に取り付け、この物理／化学量測定センサの蓋を開状態に切り換えてその開放部分に信号ケーブルのコネクタ部を挿入し、蓋を閉状態に切り換えて信号取出し電極と接触電極を接触させることにより、口腔内の物理／化学量測定センサを測定装置本体に接続し、口腔内の物理／化学量の測定を行うことを特徴とする口腔内の物理／化学量測定方法。
【請求項５】
前記口腔内の物理／化学量測定センサを被検者の複数の歯に対してそれぞれ個別に取り付け、口腔内の複数の部分における物理／化学量の測定を行う請求項４に記載の口腔内の物理／化学量測定方法。
【請求項６】
前記物理／化学量測定センサを被検者の歯に取り付け、その物理／化学量測定センサの蓋を閉状態にした状態で被検者が通常の生活を行った後に、物理／化学量測定センサに対する前記信号ケーブルの接続を行って、口腔内の物理／化学量の測定を行う請求項４または５に記載の口腔内の物理／化学量測定方法。
【請求項７】
口腔内の物理／化学量を測定するセンサ部に電気的に接続された信号取出し電極を基板に形成し、この信号取出し電極を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切り換えるためのアクチュエータを備えた蓋を取り付けることを特徴とする口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口腔内の物理／化学量測定センサ、口腔内の物理／化学量測定システム、口腔内の物理／化学量測定方法、および、口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法に関するものであり、特に歯の表面に沿うように配置した状態で口腔内の物理量および／または化学量をリアルタイムで測定するものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、口腔内が虫歯にかかりやすい状態であるかどうかを判断するために、被検者の口腔内から採取した唾液や歯垢などのサンプルを用い、このサンプルのｐＨ、ＯＲＰ、リン酸イオン、カルシウムイオンなどの化学量などを測定して、歯のう蝕罹患リスク（一般的に、Caries Activity Testとよばれている）の評価が行われている。また、口腔内の環境を測定するために歯と歯のかみ合わせ部分にかかる圧力などの物理量を測定することも行われる。
【０００３】
特許文献１は化学量の一例としてｐＨを測定する虫歯リスク評価装置の一例を示すものである。すなわち、まず被検者から歯科用鋭匙を用いるなどして、被検者の口腔内の局所から歯垢などのサンプルを採取し、このサンプルのｐＨなどのイオン濃度（化学量）をイオン濃度測定器を用いて測定することが行われている。また、サンプルのう蝕罹患リスクを測定するためにサンプルに酸など薬剤を添加したことによる変化を測定することも行われている。
【０００４】
しかしながら、サンプルを口腔内から取り出したことにより、いわば間接的な測定を行っているので、採取したサンプルの状態が口腔内にある状態と変化する。また、口腔内の一部から採取したサンプルを用いて、このサンプルの物理／化学量が口腔内の平均的なものとされていた。そこで、より現実に則した測定を行うためには、口腔内の物理／化学量を直接的に測定する必要がある。また、口腔内における物理／化学量にも分布が発生するので、正確な値を得るためには口腔内の各部における部分的な物理／化学量を測定することが必要であった。
【０００５】
図１１は、歯に欠損が生じている部分に配置されるｐＨ測定機能を有する義歯９０の一例を示す図である。図１１において、９１は義歯９０に埋設させたｐＨセンサ、９２は義歯９０を歯茎に固定するための基部、９３は隣合う歯を抱くようにして義歯９０を口腔内の所定位置に固定させる固定金具である。また、９４はｐＨセンサ９１のリード線、９５は義歯９０または基部９２に形成されたリード線９４の収容部、９６は収容部９５の水密を保った状態でこれを密閉するための歯科用接着剤などからなる蓋体である。ｐＨセンサ９１の位置は義歯９０の内部であれば任意の位置に配置可能であり、センサ部９１ａを任意の位置に配置可能である。
【０００６】
図１１に示す義歯９０を被検者の口腔内に配置することにより、前記義歯９０内のセンサ部９１ａが配置された口腔内の部分において、義歯９０に蓄積する歯垢などのサンプルを採取することなく、その物理／化学量を測定することができる。つまり、義歯９０を装着した状態で数日間生活し、その後測定時には前記蓋体９６を取り除いて義歯９０内に収容させておいたリード線９４を取り出して、リード線９４に図外のｐＨ測定装置本体に接続することにより、センサ部９１ａに蓄積した歯垢のｐＨをリアルタイムに測定することができる。
【特許文献１】特開２００３−２０２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１のような義歯９０を用いたｐＨの測定は、口腔内に歯の欠損がある被検者にしか実施できないという問題があり、口腔内の測定したい部分に歯の欠損が生じている被検者を選んで測定を行う必要があるので、現実的に口腔内の各部におけるｐＨを測定することはできなかった。また、歯に欠損が生じていない被検者には使用しにくいので、臨床テストには用いにくいという問題があった。
【０００８】
加えて、図１１のような義歯９０を用いるためには、前記義歯９０，基部９２，固定金具９３の大きさや形状を被検者の口腔内の形状に合わせて形成する必要があり、これらの製造に煩雑な手間がかかることは避けられなかった。ゆえに、一回の測定にかかるコストが引き上げられることは避けられなかった。加えて被検者や義歯９０を取付ける位置によっては義歯９０にリード線９４を収容するための収容部９５に十分な容積がない可能性もあった。
【０００９】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、より簡単に口腔内の各部における物理／化学量の測定をリアルタイムに行うことができる口腔内の物理／化学量測定センサ、口腔内の物理／化学量測定システム、口腔内の物理／化学量測定方法、および、センサチップの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の口腔内の物理／化学量測定センサは、歯の表面に取付けられるセンサチップに、口腔内の物理／化学量を測定するセンサ部と、このセンサ部に電気的に接続された信号取出し電極と、この信号取出し電極を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切換え可能に構成された蓋と、この蓋の開閉状態を切り換えるためのアクチュエータとを備えてなることを特徴としている（請求項１）。なお、前記信号取り出し電極の周囲には撥水処理が施されていることが好ましい。
【００１１】
前記アクチュエータが蓋に蒸着またはスパッタリングによって取り付けられ、加熱によって蓋を開状態に切り換える形状記憶合金であってもよい（請求項２）。この形状記憶合金の材料は種々考えられるが、Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金であれば、比較的大きく変形できるので良好であり、最適はＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ形状記憶合金である。
【００１２】
本発明の口腔内の物理／化学量測定システムは、請求項１または２に記載の口腔内の物理／化学量測定センサと、この物理／化学量測定センサに対して着脱自在に取り付けられる信号ケーブルと、この信号ケーブルを介して物理／化学量測定センサに接続されることにより口腔内の物理／化学量を測定する測定装置本体とを有する口腔内の物理／化学量測定システムであって、前記信号ケーブルが、前記信号取出し電極に対面して接触するように配置された接触電極を備えてなるコネクタ部を有し、前記測定装置本体が、前記信号ケーブルを介して口腔内に配置されたセンサ部に電気的に接続された状態で口腔内の物理／化学量を求める測定処理部を有することを特徴としている（請求項３）。
【００１３】
本発明の口腔内の物理／化学量測定方法は、請求項３に記載の口腔内の物理／化学量測定システムを用い、物理／化学量測定センサを被検者の歯の表面に取り付け、この物理／化学量測定センサの蓋を開状態に切り換えてその開放部分に信号ケーブルのコネクタ部を挿入し、蓋を閉状態に切り換えて信号取出し電極と接触電極を接触させることにより、口腔内の物理／化学量測定センサを測定装置本体に接続し、口腔内の物理／化学量の測定を行うことを特徴としている（請求項４）。
【００１４】
前記口腔内の物理／化学量測定センサを被検者の複数の歯に対してそれぞれ個別に取り付け、口腔内の複数の部分における物理／化学量の測定を行ってもよい（請求項５）。なお、複数の物理／化学量測定センサは１台の測定処理装置に接続することが望ましいが、各物理／化学量測定センサに対して１台の測定処理装置を接続してもよいことはいうまでもない。
【００１５】
前記物理／化学量測定センサを被検者の歯に取り付け、その物理／化学量測定センサの蓋を閉状態にした状態で被検者が通常の生活を行った後に、物理／化学量測定センサに対する前記信号ケーブルの接続を行って、口腔内の物理／化学量の測定を行ってもよい（請求項６）。
【００１６】
本発明の口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法は、口腔内の物理／化学量を測定するセンサ部に電気的に接続された信号取出し電極を基板に形成し、この信号取出し電極を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切り換えるためのアクチュエータを備えた蓋を取り付けることを特徴としている（請求項７）。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の本発明の口腔内の物理／化学量測定センサには、従来のようにセンサ部に電気的に接続された長尺のリード線のようなものがないので、このリード線を収容するスペースが不要であり、口腔内の物理／化学量測定センサの大きさを可及的に小型化することができる。したがって、センサチップを歯の表面の任意の位置に取り付けて、これに設けたセンサ部を所望の位置に配置し、このセンサ部における物理／化学量を測定することができる。
【００１８】
また、物理／化学量の測定時に信号ケーブルを接続するために用いられる信号取出し電極は、蓋によって水密状態に保護されるので、この信号取り出し電極が唾液や歯垢などによって汚れることを防止でき、その状態を良好に保つことができる。さらに、測定時には蓋を開いて信号取り出し電極に対して口腔外から配線された信号ケーブル側の接触電極を当接させることにより、正確な測定を行うことができる。なお、前記信号取り出し電極の周囲に撥水処理を施すことにより、たとえ信号取り出し電極の周囲に僅かな隙間が生じることがあったとしても、唾液などの液体の表面張力によってこの隙間に液体が侵入することを阻止できるので信号取り出し電極が唾液などによって汚れることを、より確実に防止できる。
【００１９】
前記アクチュエータが蓋に蒸着またはスパッタリングによって取り付けられ、加熱によって蓋を開状態に切り換える形状記憶合金である場合（請求項２）には、アクチュエータを可及的に小型化し、口腔内の物理／化学量測定センサの小型化に貢献でき、かつ、製造コストを削減できる。この形状記憶合金は、Ｔｉ−Ｎｉの２元系の形状記憶合金であれば、比較的大きく変形できるので良好であり、この２元系の形状記憶合金に銅を組み合わせてなるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕの３元系の形状記憶合金を用いて変形する温度を低く抑えることができ、形状記憶合金を変形するための熱によって被検者が不快を感じることがないようにすることができる。しかしながら、この銅の代わりに鉄、バナジウム、コバルトなどの金属を組み合わせて、柔らかさや弾力を調整したり変形温度を調整してもよいことはいうまでもない。
なお、前記アクチュエータは、別途の圧延加工により得られた形状記憶合金の箔体であってもよい。アクチュエータとして圧延加工箔体を用いる場合、例えば、箔体の全面あるいは外周部を平板状の銅基板の表面に接着剤を用いて固定したり、あるいは枠状の基板に箔体の外周部を接着または機械的にクランプしてダイアフラム状に固定して以降の工程を行えばよい。この場合、最終工程において、有機溶剤を用いて接着剤を剥離除去したり、接着剤を銅基板ごと濃硝酸で溶解除去したりすればよい。なお、箔体を機械的なクランプによって基板に固定した場合にはクランプ開放を行えばよく、箔体の外周部のみを接着剤あるいはクランプによって基板に固定した場合には、箔体の外周部のみを切断してもよい。
【００２０】
請求項３に記載の口腔内の物理／化学量測定システムを用いることにより、可及的に小型化した物理／化学量測定センサを被検者の歯の任意の場所に配置させた状態で、被検者はほとんど違和感なく日常の生活を行うことができる。また、測定を行うときだけ口腔内の物理／化学量測定センサの蓋を開状態に切り換えて信号ケーブルを取り付けた後に、蓋を閉状態に切り換えることにより信号ケーブルのコネクタ部に設けた接触電極を信号取り出し電極に押しつけて、信号ケーブルを電気的に口腔内の物理／化学量測定センサに確実に接続することができる。
【００２１】
つまり、口腔内に配置した物理／化学量測定センサと信号ケーブルとの接続部を着脱自在として、必要なときだけ信号ケーブルを物理／化学量測定センサに接続することを可能とすることにより、口腔内の所望の位置における物理／化学量測定センサのセンサ部における物理／化学量をリアルタイムに測定することができる。また、測定結果は信号ケーブルによって接続された被検者の手元の測定処理部によって求められるので、測定値を容易に確認できる。
【００２２】
請求項４に記載の口腔内の物理／化学量測定方法によれば、被検者の歯に沿う任意の部分に物理／化学量測定センサを取り付けられるので、欠損歯のない口腔内の環境が健康である被検者による臨床検査に適している。また、物理／化学量測定センサを取り付けたままの状態であっても、物理／化学量の測定を行わないときは日常の生活を行うことが可能である。つまり、物理／化学量のリアルタイムの測定を一時に集中して行うことも可能であるが、ある程度の期間を開けて間欠的に測定を行うことも可能である。
【００２３】
前記口腔内の物理／化学量測定センサを被検者の複数の歯に対してそれぞれ個別に取り付け、口腔内の複数の部分における物理／化学量の測定を行う場合（請求項５）には、口腔内の物理／化学量の測定値を口腔内を代表する平均値として求めるのではなく、各部における分布を求めることが可能であるから、より詳細で現実に即した測定結果を得ることができる。なお、複数の物理／化学量測定センサを１台の測定処理装置に接続する場合には、装置構成を簡略化できると共に、各部における物理／化学量の相関関係を分析しやすくなるので望ましい。しかしながら、複数の物理／化学量測定センサをそれぞれ異なる測定処理装置に接続することも考えられる。
【００２４】
前記物理／化学量測定センサを被検者の歯に貼着し、その物理／化学量測定センサの蓋を閉状態にした状態で被検者が通常の生活を行った後に、物理／化学量測定センサに対する前記信号ケーブルの接続を行って、口腔内の物理／化学量の測定を行う場合（請求項６）には、ごく日常の生活状態において歯に付着する歯垢などをそのままセンサ部の表面に付着させることができるので、より現実に即した測定を行うことができる。
【００２５】
請求項７に記載の口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法によれば、信号取出し電極の部分と、蓋を開閉するためのアクチュエータの部分とを別々に形成するので、既存の半導体製造プロセスを用いてアクチュエータの形成が容易となる。つまり、アクチュエータとして形状記憶合金を用いる場合には、ダミー基板上に形状記憶合金を積層成膜し、形状記憶合金を保護するシール層を塗布した後に、ダミー基板をエッチングなどによって除去して、ダミー基板側の面の形状記憶合金を保護するためのシール層を形成して蓋を製造することにより、既存の半導体製造プロセスを用いて形や特性の揃った蓋を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の口腔内の物理／化学量測定システム１の一例の全体構成を示す図である。図１において、２は口腔内の物理／化学量測定システム１の測定装置本体、３ａ，３ｂ，３ｃは測定装置本体２に対して着脱自在に取り付けられる口腔内の物理／化学量測定センサ、４ａ，４ｂ，４ｃは物理／化学量測定センサ３ａ，３ｂ，３ｃを測定装置本体２に接続するための信号ケーブルである。５は臨床検査の被検者、６は被検者５の口腔５ａ内にある歯、７は例えば歯６に付着する歯垢にグルコースなどを供給するためのジュースなどの飲料である。
【００２７】
本実施例に示す口腔内の物理／化学量測定センサ３ａ〜３ｃは、一例として被検者５の口腔５ａ内において歯６と歯６の間に近い部分など、任意の３箇所にそれぞれ貼着されるものであり、各部における化学量の一例としてイオン濃度（ｐＨ）を測定するものである。しかしながら、本発明において物理／化学量測定センサ３ａ…を配置する位置や個数は任意に変更できることはいうまでもない。また、以下の説明において、特に区別する必要がない場合には、前記物理／化学量測定センサ３ａ，３ｂ，３ｃを単に物理／化学量測定センサ３、信号ケーブル４ａ，４ｂ，４ｃを単に信号ケーブル４という。
【００２８】
測定装置本体２は例えば表示部２ａと、少なくとも電源操作や測定操作などを行なう操作ボタン２ｂと、信号ケーブル４を介して物理／化学量測定センサ３に接続されることにより各部におけるｐＨをリアルタイムに測定するための処理を行なう測定処理部２ｃとを有する。
【００２９】
図２，３は第１実施例の物理／化学量測定センサ３の製造プロセスを説明する図、図４は前記物理／化学量測定センサ３および信号ケーブル４の構成を拡大して示す図、図５はこの物理／化学量測定センサ３の分解斜視図、図６は物理／化学量測定センサ３と信号ケーブル４の接続に係る各部の動作および構成を説明する縦断面図である。
【００３０】
本発明の物理／化学量測定センサ３の本体部分は、例えば、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示される一連の製造プロセスによって形成される。すなわち、物理／化学量測定センサ３の本体部分は、図２（Ａ）に示すように、例えば厚さ２００μｍ以下の薄いシリコンからなる基板Ｂ上に形成される。また、この基板Ｂは、後述するように、例えば平面形状が２ｍｍ×３ｍｍ程度の矩形に切断されることにより、センサチップ１０となる。また、第１実施例のセンサチップ１０には、その一端部に、ＩＳＦＥＴなどのセンサ部１１が形成されている。そして、このセンサ部１１は、歯のう蝕罹患リスクと関係があると考えられるｐＨを測定するｐＨ感応部を有する。
【００３１】
１２は一端にセンサ部１１に接続された電極配線のパターン（以下、配線パターンという）であり、この配線パターン１２の他端には金メッキされた信号取出し電極１３が形成されている。前記センサ部１１，配線パターン１２，信号取出し電極１３は通常の半導体製造プロセスによって基板Ｂに形成されるので、その詳細な製造方法の説明を省略する。
【００３２】
次に、図２（Ｂ）に示すように、前記配線パターン１２を保護する厚膜シール層１４を形成する。この厚膜シール層１４は、例えばポリジメチルシロキタン（ＰＤＭＳ）などの液状シリコンゴムなどからなる。この厚膜シール層１４は、まず基板Ｂ上にフォトレジストによって逆パターンのレジスト膜（図外）を形成し、このレジスト膜が形成された部分にシリコーンゴムを塗布して埋め込んだ後に、レジスト膜を除去することによって形成される。また、厚膜シール層１４には配線パターン１２を保護すると共に信号取出し電極１３の部分を開放するように、開口部１４ａが形成されている。
【００３３】
次いで、図２（Ｃ）に示すように、信号取り出し電極１３の周囲に位置する基板Ｂの表面と、前記厚膜シール層１４の表面にフッ素系ポリマをプラズマＣＶＤによって撥水被膜１５を形成する。この撥水被膜１５には、図５に示すように、両電極１３，１３間を遮断するようにした電極分離部１５ａを形成する。
【００３４】
さらに、図２（Ｄ）に示すように、前記厚膜シール層１４の一端部に未硬化シリコンゴムからなる接着層１６を形成する。
なお、前記図２（Ａ）〜（Ｄ）において、１７は絶縁膜、１８は導通孔、１９ａ、１９ｂは不純物拡散層である。
【００３５】
図２（Ｅ）〜（Ｈ）は、前記物理／化学量測定センサ３の蓋体３Ａの製造プロセスの一例を説明する図である。まず、図２（Ｅ）に示すように、ダミー基板Ｂ’の上に例えばＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕの３元系の形状記憶合金（アクチュエータ）２０を成膜し、この形状記憶合金２０のさらに上にチタンなどのバイアスばね膜２１を積層するように成膜する。
【００３６】
次いで、図２（Ｆ）に示すように、前記形状記憶合金２０とバイアスばね膜２１の全面を覆うように前記シリコンゴムなどからなる厚膜シール層２２を形成する。
【００３７】
そして、図２（Ｇ）に示すように、前記ダミー基板Ｂ’をエッチングなどによって除去し、このダミー基板Ｂ’に接触していた形状記憶合金２０の面に前記シリコンゴムなどからなる薄いシール層２３を形成する。このシール層２３は形状記憶合金２０やバイアスばね膜２１が唾液に直接触れないようにするものである。
【００３８】
さらに、図２（Ｈ）に示すように、この厚膜シール層２２の一端部に非撥水部２２ａを残して、その大部分にフッ素系ポリマをプラズマＣＶＤによって蒸着させて撥水被膜２４を形成する。
【００３９】
上述のようにして形成された蓋体３Ａは、図３（Ａ）に示すように、前記接着層１６に非撥水部２２ａを合わせるようにして熱圧着することにより、物理／化学量測定センサ３の本体部分に接着する。
【００４０】
そして、図３（Ｂ）に示すように、例えば２ｍｍ×３ｍｍの大きさの矩形になるように基板Ｂを適所にてダイシングすることにより、物理／化学量測定センサ３のセンサチップ１０を形成する。
【００４１】
図２，３において説明した方法で製造された物理／化学量測定センサ３は、図４〜６に示すように構成される。すなわち、本発明の物理／化学量測定センサ３はセンサチップ１０に、口腔５ａ内の物理／化学量を測定するセンサ部１１と、このセンサ部１１に電気的に接続された信号取出し電極１３と、この信号取出し電極１３を水密状態に保護する閉状態および開放する開状態に切換え可能に構成された蓋３Ａと、この蓋３Ａの開閉状態を切り換えるための形状記憶合金（アクチュエータ）２０とを備えてなる。つまり、第１実施例のセンサチップ１０はセンサ部１１を備えているので、蓋３Ａを取り付けることにより物理／化学量測定センサ３となる。
【００４２】
３０は前記物理／化学量測定センサ３に接続される信号ケーブル４の接続部であり、信号ケーブル４の配線部３１に連設され、裏面に前記厚膜シール層１４の開口部１４ａに嵌合する形および大きさに形成された例えばシリコンゴムなどからなる突条部３２と、この突条部３２の表面（図では下面側）に形成された接触電極３３を形成してなる。また、配線部３１内の配線３４は接続部３０の下面に形成された接触電極３３に電気的に接続されている。そして、３５は接触電極３３の周囲を囲むように形成された撥水被膜である。
【００４３】
前記信号取出し電極１３は配線パターン１２と電気的に接続されると共に例えば接触抵抗が小さく安定する金属として、金からなる電極パッドである。なお配線パターン１２の部分は前記厚膜シール層１４によって絶縁被覆しており、かつ、信号取出し電極１３の周囲に撥水被膜１５が形成されて、とりわけ両電極１３の間を遮断するように電極分離部１５ａが形成されているので、両電極１３間を効果的に絶縁することができる。
【００４４】
前記蓋３Ａに取り付けられた形状記憶合金２０はＴｉ−Ｎｉ系であり、本実施例では、銅を組み合わせてなるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕの３元系の形状記憶合金である。このＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ形状記憶合金は変形が比較的低い温度にて生じるので、口腔内５ａなどの被検者５に接触する部分において加熱変形させるのに適しており、その変形が大きく生じるので、できるだけ小型化した蓋３Ａの開閉用のアクチュエータとして有用である。しかしながら、本発明の形状記憶合金２０はＴｉ−Ｎｉを含む３元系であることに限定されるものではなく、Ｔｉ−Ｎｉの２元系の形状記憶合金であっても、これにＦｅ，Ｖ，Ｃｏなどの金属を混合した３元系の形状記憶合金など、種々の形状記憶合金を用いてもよいことはいうまでもない。
【００４５】
前記形状記憶合金２０は低温時に、図６（Ａ）に示すように、矢印Ｃ方向に幾らか反り返るように形成してある。また、高温時には、図６（Ｂ）に示すように、矢印Ｏ方向に反り返る。そして、蓋３Ａが開いた状態で前記ケーブル４の接続部３０を挿入し、再び形状記憶合金２０を低温に戻すことにより、図６（Ｃ）に示すように、ケーブル４をセンサ部１１に電気的に接続した状態で抜け止め保持することができる。つまり、本実施例のように、アクチュエータ２０として形状記憶合金を用いることにより、物理／化学量測定センサ３を可及的に小型化することが可能である。しかしながら、前記形状記憶合金の代わりとなるアクチュエータを、蓋３Ａに取り付けてあってもよい。
【００４６】
前記厚膜シール層１４，２２はそれ自体にある程度の疎水性があり、さらにその表面に撥水被膜１５，２４が形成されている。そして、前記撥水被膜１５，２４は前記蓋３Ａが閉じた状態では互いに対向した状態で接触または近接するように配置されている。
【００４７】
前記ケーブル４の接続部３０は前記蓋３Ａが開状態になったときに、蓋３Ａとセンサチップ１０本体との間に挿入可能である硬さを有すると共に、蓋３Ａが閉状態になったときに幾らか変形できる程度の柔らかさ有する合成樹脂からなる。つまり、接続部３０を弾力性のある材料によって形成することにより、物理／化学量測定センサ３に信号ケーブル４を接続した状態における各部の隙間を小さくすることができ、それだけ各部を水密に形成することができる。
【００４８】
また、前記蓋３Ａが閉じた状態では厚膜シール層１４の開口部１４ａに前記突条部３２を掛合させることができ、接続部３０を抜け止め保持することができる。第１実施例の場合突条部３２の形状が図示倒立台形形状であり、開口部１４ａは突条部３２より僅かに大きく形成された凹部である。
【００４９】
上述の実施例に示す前記接続部３０は配線部３１とほぼ同じ幅に形成しており、これによって本実施例ではケーブル４の構成を簡素にしているが、この接続部３０の形状を配線部３１よりも広い幅（例えば、センサチップ１０とほぼ同じ幅）を有する平面視矩形状に形成してもよい。この場合、歯科医などの検査者は接続部３０をピンセットなどで容易に掴んで、これを物理／化学量測定センサ３に接続することができる。
【００５０】
前記接触電極３３の周囲に形成された撥水被膜３５は、接触電極３３に対する唾液の接触を防止するものであり、両電極３３の間には、両電極３３間が唾液などによって電気的に接続することを防止する電極分離部３５ａが形成されている。
【００５１】
また、前記第１実施例において、接触電極３３は前記信号取出し電極１３とほゞ同じ形状の金からなる金属パッドである例を示しているが、本発明は電極１３，３３の形状がパッドであることに限定されるものではない。すなわち、電極１３，３３の何れか一方を金などの接触抵抗が安定する金属からなる突起とし、パッドに対する突起の接触部分に押圧力を集中させて接触抵抗を小さくすると共に位置ずれによる短絡などの発生を防止するなど、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００５２】
次に、図６を用いて、本実施例の物理／化学量測定センサ３の蓋３Ａの開閉動作と、信号ケーブル４の着脱方法説明する。
【００５３】
図６（Ａ）は物理／化学量測定センサ３が閉状態であるときの各部の状態を示す図である。図示するように、被検者５の歯６に貼着した状態の物理／化学量測定センサ３は通常状態（すなわち、温度が形状記憶合金２０の動作温度となる６０℃以下の状態）では形状記憶合金２０は、図示上に凸の湾曲形状となる方向（蓋３Ａの先端部が矢印Ｃ方向）に変形しようとして蓋３Ａは閉状態となる。
【００５４】
したがって、蓋３Ａが閉状態であるとき、厚膜シール層２２は形状記憶合金２０によって信号取出し電極１３側に押しつけられて前記信号取出し電極１３に外部の唾液などが接触しないようにすることができる。また、厚膜シール層１４，２２に撥水被膜１５，２４が形成されているので、たとえ厚膜シール層１４，２２の間に僅かな隙間が形成されることがあったとしても、唾液などの侵入をさらに確実に防止することができ、信号取出し電極１３を水密状態に保護することができる。
【００５５】
したがって、本発明の物理／化学量測定センサ３を歯科用接着剤などによって歯６に取り付けた状態で、被検者５が日常の生活を行っても、形状記憶合金２０の温度が前記動作温度以上に上がらない限り、信号取出し電極１３が汚れることはない。そして、形状記憶合金２０に対して意識的に熱を加えないかぎり、その温度が前記動作点以上になることはない。ゆえに、被検者５は物理／化学量測定センサ３を貼着した状態で、数日間日常の生活を行ってセンサ部１１に自然な形で歯垢を蓄積させることができる。
【００５６】
図６（Ｂ）は形状記憶合金２０の温度を前記動作温度以上に加熱した状態を示す図である。歯科医などの検査者は、まず歯６に取り付けられた物理／化学量測定センサ３の周辺の唾液などを拭き取ったりエアーによって乾燥させた後に、前記蓋３Ａに熱源を当接させるなどして、前記形状記憶合金２０の加熱を行なう。このとき形状記憶合金２０は図示するように下に凸の湾曲形状となる方向（矢印Ｏ方向）に変形し、蓋３Ａの遊端部は開いた状態となる。
【００５７】
前記蓋３Ａが開いている間に、矢印Ａに示すように、蓋３Ａとセンサチップ１０本体との間に生じる隙間に前記接続部３０を挿入する。ここで、前記センサチップ１０本体と蓋３Ａとの間には接着層１６の厚み分の隙間が形成されているので、接続部３０を容易に奥の所定位置まで挿入することができる。
【００５８】
図６（Ｃ）は自然冷却や接続部３０の熱伝導などによって冷却した形状記憶合金２０の温度が再び前記動作温度以下に冷却した状態を示す図である。ここで、形状記憶合金２０は再び図示上に凸の湾曲形状となる方向に変形しようとし、蓋３Ａの遊端部は矢印Ｃに示す方向に移動する。
【００５９】
第１実施例においては、前記接続部３０に形成された突条部３２の形状は倒立台形形状であるから、前記蓋３Ａが閉じるときに突条部３２が開口部１４ａ内の所定位置に正しくガイドされて、電極１３，３３が確実に密着するように構成されている。また、突条部３２が開口部１４ａに係合することにより接続部３０は抜け止め保持される。加えて、前記形状記憶合金２０にはバイアスばね膜２１が形成されているので、蓋３Ａにばね性を持たせることができ、この蓋３Ａが閉じた状態を強力に保つことができる。
【００６０】
なお、前記突条部３２のとりわけ配線３４側の端部は垂直または垂直に近い急勾配に立上るように形成されてあってもよい。つまり、突条部３２の周縁に垂直立上り部を形成し、前記開口部１４ａの対応する部分にも垂直立上り部を形成することにより、蓋３Ａを閉じた状態におけるケーブル４の抜け止めを確実に行うことができる。
【００６１】
また、図６（Ｃ）に示すように、ケーブル４を物理／化学量測定センサ３に接続した状態では撥水被膜３５（とりわけ電極分離部３５ａ）が撥水被膜１５（とりわけ電極分離部１５ａ）と対面するので、この間に唾液などが侵入することを確実に防止でき、電気的に安定した接続を行うことができる。
【００６２】
したがって、図６（Ｃ）に示す状態ではセンサ部１１で検知した電気信号は、不純物拡散層１９ａ，１９ｂと、導通孔１８と、配線パターン１２と、信号取出し電極１３と、接触電極３３とを介して配線３４に送られ、物理／化学量測定センサ３は確実に信号ケーブル４に接続される。つまり、図１に示すように物理／化学量測定センサ３が測定装置本体２に電気的に接続される。このとき、不純物拡散層１９ａ，１９ｂは絶縁膜１７で保護されており、センサ部１１のみが口腔内の液体と接するようになっている（図２（Ａ）〜（Ｄ）、図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。
【００６３】
また、物理／化学量測定センサ３に信号ケーブル４を接続した状態では、物理／化学量測定センサ３および信号ケーブル４の両方に形成した撥水被膜１５，３５が互いに対面するように配置されるので、たとえその間に僅かな隙間が形成されることがあったとしても、唾液などの液体の表面張力によって、その侵入が確実に防止される。つまり、物理／化学量測定センサ３と信号ケーブル４の接続状態における両電極１３，３３を唾液などによる汚染から守ることができる。
【００６４】
上述のように構成された口腔内の物理／化学量測定システム１を用いることにより、被検者５の歯６の任意の場所に取り付けられた物理／化学量測定センサ３を用いてｐＨ測定を行なうことができる。特に、本発明の口腔内の物理／化学量測定システム１によれば物理／化学量測定センサ３を可及的に小型化できるので、センサ部１１が歯６の表面の測定したい部分（例えば歯間部など）に位置するように物理／化学量測定センサ３を配置させて、その部分におけるｐＨの変化をリアルタイムに測定することができる。
【００６５】
本実施例のように口腔５ａ内の複数箇所に物理／化学量測定センサを配置した場合には、図１に示すように、口腔５ａ内の各部におけるｐＨの変化をそれぞれ示すグラフＧａ，Ｇｂ…を表示することも可能である。また、測定装置本体２側で各部におけるｐＨの変化をまとめて、その分布を求めることも可能であり、より綿密な検査を行なうことができる。つまり、虫歯を誘発する飲食物を摂取したときにおける各部の状態を測定したり、虫歯になりにくいとされている飲食物の効果を確認するときなどに、詳細な分析を行なうことができる。
【００６６】
図２〜６に図示する第１実施例においては、センサ部１１をセンサチップ１０上に形成することにより製造コストを削減できる例を示しているが、センサ部１１をセンサチップ１０と別体に形成してもよい。
【００６７】
図７は第２実施例の口腔内の物理／化学量測定センサ４０の構成を示す図である。図７において、図２〜６に示す口腔内の物理／化学量測定センサ３と異なる点は、信号取出し電極１３が形成されたセンサチップ１０Ａと、センサ部１１が形成されたセンサチップ１０Ｂが別体に形成されており、両チップ１０Ａ，１０Ｂ間をフラットケーブル４１によって接続してある点である。なお、以下の説明では、センサチップ１０Ａをセンサチップ１０Ｂと区別するために、コネクタチップ１０Ａという。
【００６８】
なお、前記フラットケーブル４１は、センサ部１１を前記信号取出し電極１３に電気的に接続するための配線４２を帯状に並べてなるケーブルであり、図７にはリボン状のフィルム基板４３に前記配線のパターン（配線パターン４２）を形成したものである。また、前記フラットケーブル４１とチップ１０Ａ，１０Ｂとの接続部は、例えばフリップチップボンディングによって接続してある。しかしながら、このフラットケーブル４１は各々被覆された配線４２を並べて配置したものなど、種々の変形が考えられることはいうまでもない。
【００６９】
第２実施例に示すように、センサチップ１０Ｂをコネクタチップ１０Ａと別体に形成することにより、センサチップ１０Ｂを可及的に小型化することができる。また、フラットケーブル４１は湾曲したり捩じったりすることが可能であるから、センサ部１１をコネクタチップ１０Ａから少し離れた位置に配置することができる。つまり、センサ部１１を歯間部に配置し、前記信号ケーブル４を接続しやすい位置にコネクタチップ１０Ａを配置することができる。
【００７０】
図８，９は第３実施例の口腔内の物理／化学量測定センサ５０の構成を示す図である。図８，９に示す第３実施例は図２〜７に示す口腔内の物理／化学量測定センサ３，４０における前記蓋３Ａの変形例である。
【００７１】
３Ｂ，３Ｃはセンサチップ１０の上下に配置された蓋体であって、それぞれ蓋体３Ｂ，３Ｃの開口部３ａに沿うように配置された帯状の形状記憶合金５１と、この形状記憶合金５１に積層させたバイアスばね膜５２と、形状記憶合金５１およびバイアスばね膜５２を被覆する厚膜シール層５３とシール層５４とからなる。また、開口部３ａ近傍の厚膜シール層５３には蓋３Ｂ，３Ｃが閉状態であるときに、開口部３ａを水密とすることができるように肉厚部５３ａを形成してある。
【００７２】
図８は、形状記憶合金５１を加熱して開口部３ａを開いた状態を示しているが、形状記憶合金５１を冷却することにより、図９に示すように開口部３ａを閉じることができる。また、第３実施例の口腔内の物理／化学量測定センサ５０においては、一対の蓋３Ｂ，３Ｃによって形成し、加熱したときに、一方の蓋３Ｂに設けた形状記憶合金（アクチュエータ）５１が他方の蓋３Ｃに設けた形状記憶合金５１と異なる方向に湾曲するように構成してあるので、開口部３ａを両方の形状記憶合金５１の湾曲によって大きく開くようにすることができる。
【００７３】
したがって、形状記憶合金５１を加熱して開口部３ａを形成したときに、この開口部３ａが大きく開くので、前記信号ケーブル４の着脱を容易に行うことができる。なお、図８，９では一つの開口部３ａにケーブル４の接続部３０の全体を挿入する例を示しているが、本発明はこの点に限定されるものではない。
【００７４】
なお、前記配線１２，３４の接続部には、図５，６に示すような電極が形成されており、開口部３ａおよび接続部３０の電極３３を除く部分には撥水被膜が形成されているが、図８，９にはその詳細な構成の図示を省略している。
【００７５】
図１０は、ケーブル４に設けた配線３４の数に合わせて２つの開口部３ｂ，３ｃを形成した第４実施例の口腔内の物理／化学量測定センサ６０の構成を示す図である。図１０において、６１は開口部３ｂ，３ｃのそれぞれに形成した形状記憶合金からなるアクチュエータであり、６２は開口部３ｂ，３ｃにそれぞれ挿入できるように構成された接続部である。開口部３ｂ，３ｃはそれぞれ独立した孔６３，６４の開口部分を構成しており、それぞれに接続部６２が挿入されることにより、配線３４をそれぞれ配線パターン１２に電気的に接続することができるように構成されている。
【００７６】
なお、配線１２，３４の接続部には、図５，６に示すような電極が形成されており、開口部３ｂ，３ｃおよび接続部６２の電極を除く部分には撥水被膜が形成されているが、図１０にはその詳細な構成の図示を省略している。
【００７７】
本実施例のように構成することにより、２本の配線３４はそれぞれ完全に独立した孔６３，６４内で配線パターン１２に接続するので、たとえ唾液など侵入が幾らか生じたとしても、２本の配線１２，１２間または２本の配線３４，３４間に電気的な接続が生じることがない。つまり、それだけ安定した接続を行うことができる。
【００７８】
なお、上述した各実施例ではセンサ部１１がＩＳＦＥＴであって、口腔５ａの物理／化学量の一例としてｐＨを測定する例を示しているが、本発明はセンサ部１１による測定値がｐＨであることに限定されるものではない。すなわち、センサ部１１による測定対称は、リン酸イオン濃度やカルシウムイオン濃度などの他のイオン濃度であっても、ＯＲＰなど化学量であっても、温度や圧力といった物理量であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の口腔内の物理／化学量測定システムおよび口腔内の物理／化学量測定方法の一例を示す図である。
【図２】第１実施例の口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法の一例を示す図である。
【図３】前記口腔内の物理／化学量測定センサの製造方法の一例を示す図である。
【図４】前記口腔内の物理／化学量測定センサを示す斜視図である。
【図５】前記物理／化学量測定センサの分解斜視図である。
【図６】前記物理／化学量測定センサの構成および動作を説明する断面図である。
【図７】第２実施例の口腔内の物理／化学量測定センサを示す斜視図である。
【図８】第３実施例の口腔内の物理／化学量測定センサを示す斜視図である。
【図９】前記口腔内の物理／化学量測定センサの構成を示す断面図である。
【図１０】第４実施例の口腔内の物理／化学量測定センサを示す斜視図である。
【図１１】従来の口腔内のｐＨ測定センサの例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１                    口腔内の物理／化学量測定システム
２                    測定装置本体
３，４０，５０，６０  口腔内の物理／化学量測定センサ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ      蓋
４                    信号ケーブル
５ａ                  口腔
６                    歯
１０                  センサチップ
１１                  センサ部
１３                  信号取出し電極
２０，５１，６１      アクチュエータ（形状記憶合金）
３０，６２            接続部
３３                  接触電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007064796.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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