(57)【要約】【課題】レーザー誘起ブレークダウン分光法によって歯牙の成分分析を行い，その結果をもとに「う蝕」の診断を行うことが可能な歯科診断装置を提供する．【解決手段】レーザー光源１から発生する光パルスは，光照射用ファイバ２によって伝送され，歯牙に照射される．その際に発生するプラズマ光を光検出用ファイバ３によって検出し，分光器４まで伝送する．分光器４ではプラズマ光の分光スペクトルを測定しその結果を分析・制御装置５によって分析し，元素濃度の計算を行うとともに，う蝕診断の結果を表示する．【選択図】図１
2016036430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いた歯科診断装置であって，
レーザー光パルスを発生するレーザー光源と，前記レーザー光パルスを歯牙まで伝送する光照射用ファイバと，
レーザー照射により発生したプラズマ光を検出する光検出用ファイバと，
前記プラズマ光を測定するための分光器を備え，前記分光器により測定されたスペクトルを基準に診断を行う歯科診断装置．
【請求項２】
前記分光器が紫外光を分析可能であることを特徴とする請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項３】
紫外光領域に出現する亜鉛の発光スペクトル強度を基準に診断を行うことを特徴とする請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項４】
紫外光領域に出現する亜鉛の発光スペクトル強度とカルシウムの発光スペクトル強度の比を基準に診断を行うことを特徴とする請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項５】
前記光照射用ファイバが中空光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項６】
前記光検出用ファイバが中空光ファイバであり，前記光照射用ファイバと同一であることを特徴とする請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項７】
歯牙を切削するためのレーザー治療装置をさらに備えた請求項１に記載の歯科診断装置．
【請求項８】
前記レーザー治療装置が前記分光器により測定されたスペクトルを基準にレーザー照射を停止することを特徴とする請求項７に記載の歯科診断装置．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，歯科診断装置に関するものであり，特にレーザー誘起ブレークダウン分光法によって歯牙の成分分析を行い，その結果をもとに「う蝕」の診断を行うことが可能な歯科診断装置に関する．
【背景技術】
【０００２】
レーザー光パルスを物体に照射した際に発生するプラズマ光には，光照射された物体を構成する各元素のスペクトルが含まれるため，分光器によってプラズマ光を分析することにより，物体の含有元素の濃度分析が可能であり，この分析手法をレーザー誘起ブレークダウン分光法と呼ぶ．
【０００３】
歯牙はハイドロキシアパタイトを中心とし，様々な無機物で構成され，それらの含有量はう蝕の状態により変化するため，レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いて，ある特定の元素の濃度分析を行えば，歯牙のう蝕を定量的に検出することが可能である．
【特許文献１】特開２０１３−０３６７７９公報
【特許文献２】特表２００４−５２１７１４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在，う蝕診断はの患者への問診や探針による触診，歯牙の視診を総合し，歯科医師の主観によって行われているが，これは痛みを伴うといった負担や，診断精度が歯科医師の熟練度に依存するといった課題がある．特に初期状態のう蝕はエナメル質の白濁や色素沈着，わずかなう窩といった変化しか起こらずに痛みも少ないため，問診や視診での判断は容易ではなく，見逃しや診断精度のばらつきが表れることが多い
【０００５】
またレーザー誘起ブレークダウン分光法を用いたう蝕検出方法の報告もあるが，これらの報告では可視域に特徴的なピークを持つ炭素，マグネシウム，ストロンチウムなどの元素を基準に歯牙の健康状態の判別が行われていた．しかし，う蝕がかなり進んだ状態においては状態判別が可能なことが示されているものの，初期う蝕の断定においては検出感度や判断精度が不十分であった．
【０００６】
本発明は従来の歯科診断装置がもつ上記の問題点を解決するために考案されたものであり，初期う蝕を正確に検出し，元素の含有量を元にした定量的なう蝕進行度の状態診断が行えるため，初期う蝕の見逃しや健常歯の過切削などを防ぎ，患者にとって負担の少ない治療を可能とする歯科診断装置を実現することを目的としている．
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために，レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いた歯科診断装置であって，レーザー光パルスを発生するレーザー光源と，レーザー光パルスを歯牙まで伝送する光照射用ファイバと，レーザー照射により発生したプラズマ光を検出する光検出用ファイバと，プラズマ光を測定するための分光器を備え，分光器により測定されたスペクトルを基準に診断を行う歯科診断装置を提供する．
【０００８】
また，前記分光器が紫外光を分析可能であることを特徴とする歯科診断装置であってもよい．
【０００９】
また，前記歯科診断装置が，紫外光領域に出現する亜鉛の発光スペクトル強度を基準に診断を行うことを特徴とするものであってもよい．
【００１０】
また，前記歯科診断装置が，紫外光領域に出現する亜鉛の発光スペクトル強度とカルシウムの発光スペクトル強度の強度比を基準に診断を行うことを特徴とするものであってもよい．
【００１１】
また，前記光照射用ファイバが中空光ファイバであることを特徴とする歯科診断装置であってもよい．
【００１２】
また，前記光検出用ファイバが中空光ファイバであり，前記光照射用ファイバと同一であることを特徴とする歯科診断装置であってもよい．
【００１３】
また，前記歯科診断装置が，歯牙を切削するためのレーザー治療装置をさらに備えたものであってもよい．
【００１４】
また，前記レーザー治療装置が前記分光器により測定されたスペクトルを基準にレーザー照射を停止することを特徴とする歯科診断装置であってもよい．
【発明の効果】
【００１５】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する．図１は，本発明の実施の形態の一例を示す歯科診断装置の構成図である．レーザー光源１から発生する光パルスは，光照射用ファイバ２によって伝送され，歯牙に照射される．その際に発生するプラズマ光を光検出用ファイバ３によって検出し，分光器４まで伝送する．分光器４ではプラズマ光の分光スペクトルを測定しその結果を分析・制御装置５によって分析し，元素濃度の計算を行うとともに，う蝕診断の結果を表示する．また分析・制御装置５はレーザー光源１に接続されており，光源の光パルスに同期してスペクトル検出を行う．
【００１６】
レーザー光源１としては，波長1064 nm のＱスイッチネオジウムヤグ（Nd:YAG）レーザーが好適であり，パルス幅は7から8 ns程度であること好ましい．また，光照射用ファイバ２としては，高ピークパワー光伝送に有利な中空光ファイバを利用することが好ましい．レーザー光源１の光はレンズを用いて光照射用ファイバ２の入射端に集光され，レーザー光を歯牙表面まで導く．光照射用ファイバ２の先端部において歯牙表面から発生したプラズマ光は，石英ガラスファイバなどので光検出用ファイバ３によって検出され，ファイバ入射型分光器４でスペクトル測定を行うが，測定する波長範囲は 200nmから800nmであり，特に200-350nmの紫外光領域を含むことが望ましい．そのため，光検出用ファイバ３は紫外領域において充分な低損失性を有する必要がある．また，正確な測定を行うために分光器４は，0.2nm以下の分解能をもつことが好ましい．なお，測定の際には，低濃度元素の検出を目的として，中空ファイバを介してサンプル表面にArガスを噴射するとプラズマの発生効率が向上する．
【００１７】
光照射用ファイバ２は，光検出用ファイバ３を兼ねることも可能であり，その際は光照射用ファイバ２の入射端にビームスプリッタを配置し，検出光の光路を照射用レーザー光の光路から分離して分光器４へと導く．こうすることによって，ファイバの構造が単純化され，より細径かつ柔軟な測定用ファイバプローブを構成することが可能である．
【００１８】
図２は健常歯およびう蝕歯のスペクトルの測定例である．光照射用ファイバ２の出射端における光パルスエネルギーを20 mJ程度とし，積分時間100 msで50回測定し，その平均値をグラフに示している．歯牙の最表層にあるエナメル質は，リン酸カルシウムの結晶であるハイドロキシアパタイトと金属などの微小成分を含む無機質が96％を占め，残りは3％程度の水とタンパク質や脂質等の有機物が1％程度で構成される.図２に示すように，主成分であるリン酸カルシウムのほかに微量成分である亜鉛が検出されており，亜鉛のスペクトルピークは，う蝕の進行に起因して大きく増大している．これは無機元素の中でも亜鉛はエナメル質表層に高い濃度で存在し，歯牙組織のう蝕によって，ハイドロキシアパタイトの結晶が脱灰すると同時に，様々な無機元素も析出するが，特に初期う蝕ではエナメル質のごく表層で発生するため，亜鉛が他の物質に比べてう蝕による結晶構造変化の影響を大きく受けるためである．そのため，亜鉛のスペクトルピーク強度を基準とすることにより初期う蝕を高い精度で検出することが可能である．また亜鉛の他にもマグネシウムやストロンチウムのスペクトルピーク強度を基準とすることも可能である．
【００１９】
また図２ではう蝕歯においてカルシウムのスペクトルピーク強度が低下している．これはハイドロキシアパタイトの結晶が脱灰して濃度が低下するためである．そこで亜鉛のピーク強度とカルシウムのピーク強度の比を基準とすることにより，さらに高い精度の検出が可能となるとともに，レーザー光強度やプラズマ光強度のばらつきによる影響を低減することができる．
【００２０】
図３は，測定値から亜鉛とカルシウムのスペクトルピークの強度比を計算した散布図である．健常歯と初期う蝕歯との差が明確に確認でき，強度比の平均値は，健常歯が0.0044，初期う蝕歯は0.013，象牙質う蝕歯は0.017で，その値に大きな差があることが分かる．また，散布図から，0.008付近に診断の境界線を引くことで，健常歯と初期う蝕を含むう蝕歯をほとんど区別できることも分かる．確度についても境界線を元に計算すると，健常歯は98.2%，初期う蝕は85.2%，象牙質う蝕は96.6%と精度の高い判別が可能である．
【００２１】
また，亜鉛，マグネシウム，ストロンチウムなどのう蝕の診断基準となる成分のスペクトルピーク強度は，う蝕部を切削することにより減少する．そのため，切削を行いながらこれらの成分のピーク強度を測定することにより，う蝕部の完全な除去が終了したことを客観的に判断することが可能である．エルビウムヤグレーザーなどを用いた歯牙治療システムと本発明の歯科診断システムを組み合わせることにより，レーザーによるう蝕の切削中に，診断基準となる成分のスペクトルピーク強度が基準値を下回ることを検出し，自動的に切削用レーザーを停止するようなシステムを構成することも可能である．
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態を示す歯科診断装置の構成図である．
【図２】本発明の歯科診断装置によって測定された健常歯およびう蝕歯の発光スペクトルである．
【図３】本発明の歯科診断装置によって測定された健常歯およびう蝕歯の発光スペクトルから計算した，亜鉛とカルシウムのピーク強度比の散布図である．
【符号の説明】
【００２３】
１    レーザー光源
２    光照射用ファイバ
３    光検出用ファイバ
４    分光器
５    分析・制御装置
【図１】
2016036430.tif 000003
【図２】
2016036430.tif 000004
【図３】
2016036430.tif 000005