(57)【要約】  表面上の物質の存在を検出するための装置が、基端側ポンプ部分と、第１の流体に浸漬するべく構成された少なくとも１つの先端側プローブ部分とを含む。基端側ポンプ部分及び先端側プローブ部分は、互いに流体連通している。先端側プローブ部分によって、開口ポートを有する先端側チップが規定され、第２の流体が開口ポートを通過するのを可能にする。この装置は、先端側チップを通る第２の流体の移動経路によって、第１の流体において、第２の流体によって表面近傍に生成された１つ又は複数の気泡に相関する信号の測定値に基づいて、表面上に存在する物質の検出が可能になるように構成される。これに対応する検出方法は、表面からの第２の流体媒体の流出を介して相互作用領域の特性をプローブ検査するステップを含む。
2016512598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の物質の存在を検出する検出装置であって、当該検出装置は：
少なくとも１つの基端側ポンプ部分と；
第１の流体に浸漬するべく構成された少なくとも１つの先端側プローブ部分と；を備えており
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び前記少なくとも１つの先端側プローブ部分が、互いに流体連通しており、
前記先端側プローブ部分によって、開口ポートを有する先端側チップが規定され、第２の流体が前記開口ポートを通過するのを可能にし、
当該装置は、前記先端側チップを通る第２の流体の移動経路によって、第１の流体において、第２の流体によって前記表面近傍に生成された１つ又は複数の気泡に相関する信号の測定値に基づいて、前記表面上に存在する物質の検出が可能になるように構成される、
検出装置。
【請求項２】
前記信号は、前記１つ又は複数の気泡に相関する光信号である、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記表面は、疎水性であり、前記光信号は、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、前記表面に近接する親水性物質の存在を示す指標として検出する、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記親水性物質は、プラークである、
請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記表面は、疎水性であり、前記光信号は、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、前記疎水性表面の存在を示す指標として検出する、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項６】
前記表面を形成する材料に対応する物質は、エナメル質である、
請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
第２の流体は、ガスであり、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡に相関する信号は、前記１つ又は複数の気泡に相関する圧力信号であり、当該装置は、圧力信号を検出するように構成され且つ配置された少なくとも１つの圧力センサをさらに含む、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項８】
前記圧力信号は、前記表面からの前記１つ又は複数の気泡の距離に相関する、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記距離は、前記表面に近接する親水性物質の存在を示す指標である、
請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記親水性物質は、プラークである、
請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記距離は、前記表面に近接する疎水性物質の存在を示す指標である、
請求項８に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記疎水性物質は、エナメル質である、
請求項９に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分は、前記少なくとも１つの圧力センサを含む、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び前記少なくとも１つの先端側プローブ部分はそれぞれ、前記検出装置が音響ローパスフィルタを形成するような前記検出装置の全体積を合計する内部容積を規定する、
請求項１３に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分と前記少なくとも１つの先端側プローブ部分との間に配置された少なくとも１つの圧力感知部分をさらに含んでおり、前記少なくとも１つの圧力センサは、前記少なくとも１つの圧力感知部分と流体連通するように配置され、圧力信号を検出する、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分、前記少なくとも１つの圧力感知部分、及び前記少なくとも１つの先端側プローブ部分はそれぞれ、前記検出装置が音響ローパスフィルタを形成するような前記検出装置の全体積を合計する内部容積を規定する、
請求項１５に記載の検出装置。
【請求項１７】
前記基端側ポンプ部分は、その内部に配置され可動式プランジャーを含んでおり、前記基端側ポンプ部分は、前記可動式プランジャーが、前記基端側ポンプ部分の基端部から離れて前記基端側ポンプ部分の先端部に向けて往復移動可能であるように構成され且つ配置されており、それによって、プランジャーの移動によって、前記先端側プローブ部分内の圧力変化が誘起される、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項１８】
当該装置は、コントローラをさらに含んでおり、該コントローラは、前記圧力センサによって感知された圧力測定値を処理して、該圧力測定値が、前記表面に存在する物質のレベルが、前記表面について前記物質の所定の最大許容レベルを超えるような指標であるか否かを判定する、
請求項１７に記載の検出装置。
【請求項１９】
前記物質は、歯垢である、
請求項１８に記載の検出装置。
【請求項２０】
前記信号は、前記少なくとも１つのプローブ部分の歪みを表し、前記検出装置は、少なくとも１つの歪みゲージをさらに備えており、該歪ゲージは、前記少なくとも１つの歪みゲージによって、前記少なくとも１つのプローブ部分の歪を表す信号を検出し且つ測定するのを可能にするように前記少なくとも１つの先端側プローブ部分に配置され且つ構成される、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項２１】
表面上の物質の存在を検出する方法であって、当該方法は、流体媒体が通過可能になるような、先端側プローブチップを含む内部チャネルを規定するような流体流プローブ管状部材を介して：
前記プローブチップを表面近傍に配置し、それによって前記流体流プローブが、第１の流体媒体に浸漬されるステップと；
第２の流体媒体を、前記内部チャネル及び前記先端側プローブチップを通じて流して、第２の流体媒体を、第１の流体媒体中に発生する相互作用領域内の前記表面に接触させるステップと；
前記表面からの第２の流体媒体の流出を介して前記相互作用領域の特性をプローブ検査するステップと；を含む、
方法。
【請求項２２】
前記相互作用領域の特性をプローブ検査するステップは、前記相互作用領域における第２の流体媒体の特性を測定するステップを含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第２の流体媒体の特性を測定するステップは、前記相互作用領域における第２の流体媒体の形状又は圧力又は運動状態のいずれかを測定するステップを含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記相互作用領域の特性のプローブ検査するステップは、前記相互作用領域における前記表面の特性を測定するステップを含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記表面の特性を測定するステップは、前記相互作用領域における前記表面の粘弾性特性又は表面張力のうちの１つを測定するステップを含む、
請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、歯質表面の状態を検出するために使用される装置に関する。より具体的には、本開示は、歯質表面の状態を検出するために利用される流体流プローブ(stream  probe)に関する。
【背景技術】
【０００２】
虫歯や歯周病は、歯垢中に存在する細菌によって引き起こされる感染症であると考えられている。歯垢の除去は、口腔の健康を保つために非常に重要である。しかしながら、歯垢は、肉眼で識別することは容易ではない。様々なプラーク検出装置が、歯垢及び／又は虫歯の検出を補助するために製造されてきた。
【０００３】
殆どの歯垢検出装置は、訓練を受けた専門家が使用するように構成されており、歯垢（及び／又は虫歯）と歯の虫歯になっていない領域とからの可視発光スペクトルが、実質的に異なるという事実を利用している。一部の歯垢検出装置は、消費者（殆どの人は、歯科専門家の訓練を受けていない）が、自分の家で良好な口腔衛生を達成するのに役立つように、自分で使用するように構成されている。
【０００４】
例えば、ある公知のタイプの歯垢除去装置は、照射光を利用して歯質材料及び歯茎に照射し、バイオフィルムに感染した領域及び歯垢の領域を特定する。このタイプのプラーク検出装置は、単色の励起光を利用しており、２つのバンド、４４０〜４７０ｎｍ（例えば、青色光）と５６０〜６４０ｎｍ（例えば、赤色光）との蛍光を検出するように構成されている。これら蛍光の強度は、歯垢及び／又は虫歯領域を明らかにするために減じられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した歯垢除去装置は、これらの装置が意図された使用に適しているが、それら装置は、１つ又は複数の短所を示す。具体的には、眼の各領域は、異なる波長の光を吸収し、あまりにも多くの光が眼に吸収された場合に、眼が損傷を受けることが知られている。理解されるように、可能な限り眼の損傷を避けるために、プラーク検出装置が口の中に適切に配置されるまで、ユーザは、プラーク検出装置のスイッチをオンしないことが肝要である。しかしながら、前述した装置は、プラーク検出装置が口の中に配置されたことを自動的に検出するように構成されていない。その結果、目に損傷を与える又は目に曝されると不快なまぶしさを生じさせる可能性がある潜在的に有害な放射線は、適切な取扱い上の注意に従わない場合は、例えば消費者の誤用をもたらす可能性がある。また、この技術は、特に、古いプラークを検出するのに適しており、歯による蛍光と形成して間もない（１日齢）プラークによる蛍光との区別がなされていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、プローブチップを通る流体媒体の流出特性を記録することによって、歯質表面をプローブ検査する方法について説明する。プローブチップから流体する流出の特性は、例えば、時間の関数として流体媒体の圧力を記録することによって測定することができる。チップ表面領域からの気泡の放出特性によって、プローブチップに存在する歯質材料の歯質表面及び／又は粘弾性特性を特徴付けことができる。この泡は、歯ブラシの歯垢除去率を向上させることもできる。
【０００７】
本開示の実施形態の新規な特徴は、少なくとも、
（ａ）流体媒体が、プローブチップにおいて表面に接触され、プローブチップと表面との間に相互作用領域を生成し、
（ｂ）相互作用領域内の流体媒体の形状及び／又は運動状態は、表面の特性及び／又は表面に由来する物質に依存し、そして
（ｃ）相互作用領域内の流体媒体の圧力及び／又は形状及び／又は運動状態が検出される、ことによって特徴付けられる。
【０００８】
判定は、コントローラによって、所定の最大許容又は容認レベルを超えるプラークのプラークレベルが、歯の特定の歯質表面で検出されるか否かについて行われる。
陰性検出がなされた場合に、隣接する歯又は他の歯に歯ブラシを進めるべく、信号が流体流プローブ一体型プラーク検出システムを有する電動歯ブラシのユーザに送信される。
あるいはまた、陽性検出がなされた場合に、特定の歯のブラッシング継続するよう、信号が流体流プローブ一体型プラーク検出システムを有する電動歯ブラシのユーザに送信される。
【０００９】
従って、本開示の一態様は、表面上の物質の存在を検出する装置を含む。この装置は、基端側ポンプ部分（例えば、注入器）と、第１の流体に浸漬するべく構成された少なくとも１つの先端側プローブ部分とを含む。少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び少なくとも１つの先端側プローブ部分は、互いに流体連通する。先端側プローブ部分によって、開口ポートを有する先端側チップが規定され、第２の流体が開口ポートを通過するのを可能にする。この装置は、先端側チップを通る第２の流体の移動経路によって、第１の流体において、第２の流体によって表面の近傍に生成された１つ又は複数の気泡に相関する信号の測定値に基づいて、表面上に存在する物質の検出が可能になるように構成される。
【００１０】
一態様では、信号は、１つ又は複数の気泡に相関する光信号である。表面が疎水性である場合に、光信号は、表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、表面に近接する親水性物質の存在を示す指標として検出することができる。一態様では、親水性物質は、プラークである。別の態様では、表面は、疎水性であり、光信号は、表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、疎水性表面の存在を示す指標として検出することができる。表面を形成する材料に対応する物質は、エナメル質であってもよい。
【００１１】
さらに別の態様では、第２の流体は、ガスであり、表面近傍の１つ又は複数の気泡に相関する信号は、１つ又は複数の気泡に相関する圧力信号であり、この装置は、圧力信号を検出するように構成され且つ配置された少なくとも１つの圧力センサをさらに含む。圧力信号は、表面からの１つ又は複数の気泡の距離に相関し得る。この距離は、表面に近接する親水性物質の存在を示す指標とすることができる。親水性物質は、プラークであってもよい。
【００１２】
更に別の態様では、距離は、表面に近接する疎水性物質の存在を示す指標とすることができる。疎水性物質は、エナメル質であってもよい。
別の態様では、少なくとも１つの基端側ポンプ部分は、少なくとも１つの圧力センサを含む。さらに、少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び少なくとも１つの先端側プローブ部分はそれぞれ、検出装置が音響ローパスフィルタを形成するような検出装置の全体積を合計する内部容積を規定してもよい。
【００１３】
一態様では、装置は、少なくとも１つの基端側ポンプ部分と少なくとも１つの先端側プローブ部分との間に配置された少なくとも１つの圧力感知部分をさらに含んでもよく、少なくとも１つの圧力センサは、少なくとも１つの圧力感知部と流体連通するように配置され、圧力信号を検出する。少なくとも１つの基端側ポンプ部分、少なくとも１つの圧力感知部分、及び少なくとも１つの先端側プローブ部分はそれぞれ、検出装置が音響ローパスフィルタを形成するような検出装置の全体積を合計する内部容積を規定してもよい。
【００１４】
別の態様では、基端側ポンプ部分は、その内部に配置された可動式プランジャーを含んでもよく、この可動式プランジャーは、基端側ポンプ部分の基端部から離れて基端側ポンプ部分の先端部に向けて往復移動可能であるように構成され且つ配置される。こうして、プランジャーの移動によって、先端側プローブ部分中の圧力変化が誘起される。この装置は、コントローラをさらに含んでもよい。コントローラは、圧力センサによって感知された圧力測定値を処理して、この圧力測定値が、表面に存在する物質のレベルが、この表面について物質の所定の最大許容レベルを超えるような指標であるか否かを判定する。物質は、歯垢とすることができる。
【００１５】
この装置のさらに別の態様では、信号は、少なくとも１つのプローブ部分の歪みを表す。検出装置は、少なくとも１つの歪みゲージをさらに含んでもよく、この歪ゲージは、少なくとも１つの歪みゲージによって、少なくとも１つのプローブ部分の歪みを表す信号を検出し且つ測定するのを可能にするように、少なくとも１つの先端側プローブ部分に配置され且つ構成される。
【００１６】
本開示の更に別の態様は、表面上の物質の存在を検出する方法を含む。この方法は、流体媒体が通過可能になるような、先端側プローブチップを含む内部チャネルを規定するような流体流プローブ管状部材を介して、プローブチップを表面近傍に配置し、それによって流体流プローブが第１の流体媒体に浸漬されるステップと；第２の流体媒体を、内部チャネル及び先端側プローブチップを通じて流して、第２の流体媒体を、第１の流体媒体中に発生する相互作用領域内の表面に接触させるステップと；表面からの第２の流体媒体の流出を介して相互作用領域の特性をプローブ検査するステップと；を含む。
【００１７】
別の態様では、相互作用領域の特性のプローブ検査するステップは、相互作用領域における第２の流体媒体の特性を測定するステップを含んでもよい。第２の流体媒体の特性を測定するステップは、相互作用領域における第２の流体媒体の形状又は圧力又は運動状態のいずれかを測定するステップを含んでもよい。
【００１８】
別の態様では、相互作用領域の特性をプローブ検査するステップは、相互作用領域における表面の特性を測定するステップを含んでもよい。表面の特性を測定するステップは、相互作用領域における表面の粘弾性又は表面張力のうちの１つを測定するステップを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】歯質表面に衝撃を与える流体流プローブの一般的な原理を示す図である。
【図２】歯質表面に衝撃を与える流体流プローブについての、疎水性表面上及び親水性表面上の表面張力の作用を示す図である。
【図３】水中の針からの気泡が、左側でプラーク表面に接触し、右側でエナメル質表面に接触するような、左右側の写し絵を示す図である。
【図４Ａ】本開示の一実施形態による、チューブの内圧を測定しながら、ガスの連続流をチューブを介してプローブチップに供給するようなポンプ部分を有する流体流プローブを示す図である。
【図４Ｂ】ポンプの内圧を測定しながら、ガスの連続流をチューブを介してプローブチップに供給するようなポンプ部分を有する図４Ａの流体流プローブとは別の実施形態を示す図である。
【図５】図４の注入器のサンプル圧力測定値を時間の関数として示す図である。
【図６】様々な歯質表面について、サンプルの圧力信号の振幅を図４のプローブチップの距離の関数として示す図である。
【図７】左側に、歯垢等の歯質表面材料によって阻害される障害物を含む流体流プローブの一実施形態を示す一方、右側に、障害物を含まない流体流プローブの一実施形態を示す図である。
【図８】左側に、図７の障害物を含まない流体流プローブについての時間に対するサンプル圧力測定値を示し、右側に、図７の障害物を含む流体流プローブについての時間に対するサンプル圧力測定値を示す図である。
【図９】テフロン（登録商標）チップを有する流体流プローブについての時間に対する圧力信号を示す図である。
【図１０】電動歯ブラシ等の歯科用装置に組み込まれた流体流プローブシステムを示す図である。
【図１１】歯ブラシの毛材内の所定の位置に流体流プローブチップを有する、図１０の線１１−１１に沿って切り取られた歯科用装置の歯ブラシを示す図である。
【図１２】図１１の歯ブラシの別の実施形態の図を示しており、ここで流体流プローブチップが、歯ブラシの毛材から先端側に延びる。
【図１３】歯ブラシの基部上に複数の流体流プローブを含むような図１０の歯ブラシの別の実施形態を示す図である。
【図１４】図１３の歯ブラシの別の視点から視た図である。
【図１５】図１３の歯ブラシの更に別の視点から視た図である。
【図１６】歯ブラシの基部上に複数の流体流プローブを含むような図１０の歯ブラシの別の代替実施形態を示す図である。
【図１７】図１６の歯ブラシの別の視点から視た図である。
【図１８】図１６の歯ブラシの更に別の視点から視た図である。
【図１９】第１の流体流プローブを含む流体流プローブ作動装置を示す図である。
【図２０】第２の流体流プローブを含む別の流体流プローブ作動装置を示す図である。
【図２１】共通のシャフトに作動可能に接続されたモータを示す図であり、この共通のシャフトによって、図１９及び図２０の流体流プローブ作動装置を作動させる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示の態様は、以下の図を参照することによってより良く理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、代わりに本開示の原理を明確に説明するために強調されることがある。また、図面において、同様の参照符号が、いくつかの図を通して対応する部品を指し示す。
【００２１】
本開示は、ユーザが実際に自分の歯からプラークを除去する場合に、ユーザがプラークを完全に除去した場合に、特にユーザに通知することにより、ユーザが自分の歯をきれいにするのに役立つようなシステム、装置及び方法の様々な実施形態について説明しており、これらの実施形態は、ユーザに良い習慣を与え且つ指導することの両方を提供する。一実施形態では、情報が、ブラッシング中にリアルタイムで提供されるが、そうしなければ、消費者に受け入れられる可能性が低くなる。ユーザがブラッシングした位置がきれいになったときに、歯ブラシによってユーザに信号を与えるのは便利であり、それによって、ユーザは、次の歯に移動することができる。これによって、ユーザのブラッシング時間を短縮することができ、より良い、より意識したブラッシングを行う日常の動作につながる。
【００２２】
本開示の実施形態を利用することにより、歯磨き粉の泡で囲まれた振動歯ブラシシステム、例えば（Koninklijke  Philips  Electronics,  N.V.製）フィリップス・ソニッケアー（登録商標）の歯ブラシ内でプラークを検出することができる。この検出システムは、厚く、除去可能なプラーク層を有する面と、よりクリーンな菌膜／歯石／薄いプラーク／歯面との間のコントラストを提供するだろう。
【００２３】
図１には、本開示の一実施形態による、流体流プローブ１０を使用して、表面上の物質、例えば歯のエナメル質等の表面上の歯垢等の物質の存在を検出するような方法が示されている。筒状のチューブ部材として例示的に示される流体流プローブ１０によって、内部チャネル１５と先端側プローブチップ１２とが規定される。内部チャネル１５は、流体媒体１４、例えばガスを含む。プローブチップ１２は、表面１３、例えば歯質表面の近傍に配置される。プローブ１０は、流体媒体１１、例えば歯のクリーニング液等の水溶液中に浸漬される。プローブ中の流体媒体１４は、プローブのチャネル１５を通じて流れ、相互作用領域１７において表面１３に接触する。相互作用領域１７の特性は、プローブの媒体１４の流出流を介してプローブ検査される。
【００２４】
図１０に関して以下でより詳細に説明するように、流体流プローブ一体型プラーク検出システムを有する電動歯ブラシは、流体媒体１４が、プローブチップ１２における表面１３、例えば歯質表面に接触され、先端側チップ１２と表面１３との間に相互作用領域１７を生成するように構成される。
【００２５】
相互作用領域１７における媒体１４の形状及び／又は運動状態は、表面１３の特性及び／又はこの表面１３に由来する物質に依存しており、相互作用領域１７における媒体１４の圧力及び／又は形状及び／又は運動状態が検出され、判定は、コントローラによって、プラークの所定の最大許容レベルが、図１０に関して以下でより詳細に説明するように、特定の歯質表面１３で検出されるか否かについて行われる。
【００２６】
より具体的には、媒体１４が、ガス３０である場合に、次に、ガスメニスカスが、チップ１２に示され、表面１３に接触するようになる。このチップにおけるガスの形状や運動状態は、プローブチップ１２の特性（例えば、チップ材料、表面エネルギー、形状、直径、表面粗さ）、溶液１１の特性（例えば、材料の組成）、媒体１４の特性（例えば、圧力、流速）、表面１３の特性（例えば、粘弾性特性、表面張力）及び／又は表面１３に由来する物質の特性（粘弾性特性、表面への付着特性及びテクスチャ等）に依存する。
【００２７】
図２には、表面張力の影響が示されている。高い表面エネルギーを有する表面、例えば左側の写し絵に示されるようなプラーク表面等の親水性表面３１の場合には、ガス３０は、表面３１から水性媒体１１を容易に置き換えることができない。
【００２８】
低い表面エネルギーを有する表面、例えば右側の写し絵に示されるような歯のエナメル質表面等の疎水性表面３３の場合には、ガス３０は、表面３３から水性媒体１１をさらに容易に置き換える。気泡３２，３４の特性（形状、圧力、放出速度等）は、歯質表面３１又は３３の表面張力に依存する。つまり、流体流プローブ１１０は、先端側チップ１１２を通るガス３０等の第２の流体の移動経路によって、水性媒体１１等の第１の流体において、ガス３０等の第２の流体によって表面３１又は３３の近傍で生成された１つ又は複数の気泡３２又は３４に相関する信号の測定値に基づいて、表面３１又は３３上に存在するような物質の検出が可能になるように構成されている。
【００２９】
図３には、水溶液１１、例えば水の下での流体流プローブ１０から放出される気泡３２及び３４のタイプの写し絵が示されている。左側の写し絵に示されるように、気泡３２は、湿潤したプラーク層３１に付着していないが、一方右側の写し絵に示されるように、気泡３４は、エナメル質表面３３に付着しており、プラーク層３１が、エナメル質表面３３と比較して、より親水性を有することを示している。
【００３０】
図４Ａ、図４Ｂ及び図５には、本開示の一実施形態による、表面上の物質の存在を検出する検出装置が示されている。検出装置は、圧力センサを含む流体流プローブによって例示されており、この検出装置によって、圧力感知及び測定によるプラーク検出の原理が実証される。より具体的には、図４Ａでは、流体流プローブ１００は、図示されるような管状の注入器部分等の基端側ポンプ部分１２４と、図示されるような管状の構成を例示的に有する中央圧力感知部分１２０と、先端側プローブチップ１１２を規定する、図示されるような管状の構成を例示的に有する先端側プローブ部分１１０とを含む。先端側管状プローブ部分１１０によって、第１の長さＬ１及び第１の断面積Ａ１が規定され、中央圧力感知管状部分１２０によって、第２の長さＬ２及び第２の断面積Ａ２が規定され、基端側管状注入器部分１２４によって、第３の長さＬ３及び第３の断面積Ａ３が規定される。基端側管状注入器部分１２４は、最初に基端部１２４’の近くに配置される往復可動式プランジャー１２６を含む。空気の連続流１３０は、プランジャーが、一定の速度で長さＬ３に沿って長手方向に移動し基端部１２４’から離れる場合に、このプランジャー１２６によって、中央圧力感知管状部分１２０を通じてプローブチップ１１２に供給される。流体流１３０がガスである場合に、ガスの連続流１３０は、プランジャー１２６を通じて（プランジャー１２６の開口部１２８等を介して（図４Ｂのプランジャー１２６’を参照）供給され、又は中央圧力感知管状部分１２０に接続される分岐接続部１２２からプローブチップ１１２に供給される。プランジャー１２６が基端側管状注入器部分１２４の先端部１２４’’に向けて長さＬ３に沿って移動する際に、中央圧力感知管状部分１２０の内圧は、分岐接続部１２２を介して中央圧力感知管状部分１２０及び先端側管状プローブ部分１１０と流体連通する圧力計Ｐを用いて測定される。プランジャー１２６が移動する場合に、時間に対する圧力計Ｐの圧力は、プローブ１１０のチップ１１２におけるガスメニスカスと表面（図１の表面１３、及び図２、図３の表面３１，３３参照）との相互作用を特徴付ける。このバブル法では、圧力差は略一定であり、これは、気泡サイズが変化し、その気泡の変化率は、システムの容積が変化するので、一定のプランジャー速度によって変化することを意味する。
【００３１】
図５には、図４の流体流プローブ１００を利用した、（ニュートン／平方メートル、Ｎ／ｍ２で測定された）圧力信号を時間の関数（１つの区分が１秒に対応する）の一例が示されている。信号の一定間隔の変化は、プローブチップ１１２におけるガス気泡の定期的な放出によって引き起こされる。
【００３２】
圧力測定値の感度は、構成部品の寸法を慎重に選択することによって増大させることができる。プローブ１１０が一緒の状態のチューブ１２０及び注入器１２４の両方から、容積Ｖ１（Ａ１×Ｌ１に等しい）プラス容積Ｖ２（Ａ２×Ｌ２に等しい）プラス容積Ｖ３（Ａ３×Ｌ３に等しい）によって、音響ローパスフィルタが形成される。図４Ａの例示的な流体流プローブ１００では、断面積Ａ３は、断面積Ａ２よりも大きく、順に、断面積Ａ２は、断面積Ａ１よりも大きい。システム内のガス流抵抗は、良好なシステム応答時間を有するように十分に小さく設計すべきである。気泡誘起(bubble-induced)圧力差が記録されるときに、気泡体積とシステムの全容積との間の比は、プローブチップ１１２における気泡放出によって十分な圧力差信号を有するように十分大きくしなければならない。チューブ１２０だけでなくプローブ１１０の壁と相互作用する圧力波による熱粘性損失は、信号の損失につながるので、考慮しなければならない。
【００３３】
図４Ａに示される流体流プローブ１００では、３つの容積は、例では互いに異なる。しかしながら、３つの容積は、互いに等しくてもよく、又はポンプ容積は、プローブ容積未満でもよい。
【００３４】
図４Ｂは、本開示による流体流プローブの代替実施形態について説明する。より具体的には、流体流プローブ１００’において、図４Ａの流体流プローブ１００の中央圧力感知部分１２０は、省略されており、流体流プローブ１００’は、基端側ポンプ部分１２４及び先端側プローブ１１０のみを含む。圧力センサＰ１が、ここでは例示的にプランジャー１２６に位置付けされており、プランジャー１２６’の開口部１２８を介して基端側ポンプ部分１２４内の圧力を感知する。あるいはまた、圧力センサＰ２を、先端側プローブ部分１１０の機械的接続部２３０に位置付けしてもよい。
【００３５】
図４Ａの流体流プローブ１００に関連して説明したのと同様に、基端側ポンプ部分１２４の容積Ｖ３は、図示されるように、図４Ｂの流体流プローブ１００’の先端側プローブ部分１１０の容積Ｖ１よりも大きくてもよい。あるいはまた、この２つの容積は、互いに等しくてもよく、又は容積Ｖ３は、容積Ｖ１未満であってもよい。
【００３６】
あるいはまた、歪みゲージ１３２を、先端側プローブ１１０の外面に配置してもよい。この歪みゲージ１３２は、基端側ポンプ部分１２４の外面（図示せず）に配置してもよい。歪みゲージ１３２によって感知された歪み測定値は、直接的に読み取られ又は時間の関数として圧力測定値に変換され、プローブチップ１１２でのガスの気泡の放出を決定するための代替方法として、図５と同様の測定情報を生成することができる。
【００３７】
図６には、様々な表面について測定した、プローブチップ１１２と、図１の表面１３又は図２の表面３１，３３との間の距離ｄ１又はｄ２の関数としての圧力振幅データが示されている。０．４２ｍｍの内径を有するプラスチック針を使用した。０.６ｍｍまでの距離で明らかな差を確認することができ、殆どの疎水性表面（テフロン（登録商標））は、最大の圧力信号を与える一方、殆どの親水性表面（プラーク）は、最低の圧力信号を与える。
【００３８】
図１〜６では、表面上の物質の存在を検出する第１の方法について説明した。この第１の方法は、例えばプローブチップ１１２における歯垢を検出する方法として、チップから放出される気泡の測定値（圧力及び／又は圧力変化及び／又は気泡サイズ及び／又は気泡の放出速度による）を含む。図１及び図２及び図６に関連して上述したように、プローブチップ１１２は、図１の表面１３又は図２の表面３１，３３から離れた、距離ｄ１又はｄ２に位置付けされる。
【００３９】
なお、気泡発生及び検出についての本方法は、空気等のガスである第２の流体に関連して説明してきたが、この方法は、第２の流体が液体である場合にも効果的であり、気泡の代わりに水滴が生成されることに留意されたい。
さらに、この方法は、一定圧力でも有効であり、変動する流出の測定でも有効である。
【００４０】
本開示の実施形態による表面上の物質の存在を検出する第２の方法において、図７には、図４のプローブ１１０のプローブチップ１１２からの流れを阻害する影響について示されている。図７に示されるプローブ１１０’は、このプローブ１１０’が、水平面３１０に対して角度αで面取りされた開口ポートを有する面取り又は傾斜した先端側チップ１１２’を含むという点で図４及び図６のプローブ１１０とは異なり、それによって、先端側チップ１１２’が表面３１０に接触したときに、先端側チップ１１２’を通る第２の流体の通過が可能になる。開口ポートの面取りの角度αは、先端側チップ１１２’が、表面３１又は３３と、粘弾性物質１１６等の物質１１６とに接触したときに、先端側チップ１１２’を通る第２の流体の移動経路が、少なくとも部分的に阻害されるような角度であり、先端側チップ１１２’の開口ポートを通る流体の通過を少なくとも部分的に妨げる。少なくとも２つのプローブ１１０’が、流体の流路の障害物を検出するために一般に必要とされる。
【００４１】
あるいはまた、図１、図２、図４Ａ又は図４Ｂのプローブチップ１１２は、面取り又は傾斜した端部を含むことなく利用され、表面３１又は３３対して所定の角度（例えば、角度α）で単に保持される。
【００４２】
図７の左側に示されるように、プローブチップ１１２’が、歯質表面３１からの粘弾性物質１１６によって阻害される場合に、次に、ガス３０は、プローブチップ１１２’が、図７の右側に示されるように、阻害されておらず且つチップ１１２における又は歯質表面３３における歯質材料を有していない場合と比較して、チップ１１２’の外部に容易に流出することはない。
【００４３】
図８には、プローブチップ、例えば面取り面を含む金属針の圧力信号が示されており、このプローブチップは、左側に示されるように、プラークのないエナメル質上で移動され、及び右側に示されるように、プラーク層を有するサンプル上で移動される。プラークによって針の開口部の閉塞に起因する圧力の増大が右側に確認され、この圧力増大を感知して、プラークが存在するか否かを検出することができる。
【００４４】
図９には、テフロン（登録商標）チップからの気流を、水、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、プラークを含むＰＭＭＡ、及び水の上で移動する際の圧力信号が示されている。このチップは、（左から右に）水、ＰＭＭＡ、プラークを含むＰＭＭＡ、再び水の上を移動する。例えば、チップの動きを説明する図３を参照されたい。
【００４５】
ここで注意を圧力差に向けると、以下の事項を考慮すべきである。図８では、流体の流れ３０は、左側パネルで圧力が上昇する場合に阻害（遮断）される。そのため、関心のあるパラメータは、平均圧力や平均値や瞬間的なピーク部圧力である。
これに対して、図９には、より小さなプローブチップについての同一の信号が示されており、非常にスムーズな信号が得られた。
【００４６】
図２による予備実験では、我々は、以下の知見を得た。
（湿潤状態の）歯垢は、図３に示されるように、きれいなエナメル質よりも親水性である。
チップから気泡の放出は、圧力変動によって測定可能である。一定の移動速度を有する注入器は、時間の関数として鋸歯状の圧力信号を与える。これは、図５中のオシロスコープの写し絵に示されている。
【００４７】
チップと表面との間が近接する場合に、鋸歯状の信号の振幅は、プローブ検出される表面が疎水性というよりも親水性である場合に、より小さくなる。そのため、より小さな気泡が、親水性表面上に放出される。これは、図６中の測定値によっても示されており、チップから表面までの距離ｄ１又はｄ２（図１及び図２を参照）の関数としての圧力信号の振幅が、異なる表面について与えられる。
【００４８】
図７による予備実験では、我々は、以下の知見を得た。
注入器を一定の移動速度で使用した場合に、阻害されていないチップによって、一定間隔の気泡の放出と、一定間隔の時間に対する圧力の鋸歯状パターンとが提供される。図８の左側パネルを参照されたい。
金属チップがプラーク物質中を移動する実験では、プラーク物質によるチップ部の阻害（遮断）及び空気によるチップ部の開き具合によって、圧力の増大及び時間に対する圧力の不規則な鋸歯状のパターンが観測された。図８の右側パネルを参照されたい。
【００４９】
テフロン（登録商標）チップを用いた実験では、明らかな信号差が、チップ開口部（左から右へ：水中のチップ、ＰＭＭＡ上のチップ、プラークを含むＰＭＭＡ上、再び水中のチップ）において異なる材料について確認された。
【００５０】
これらの予備実験は、チップから放出される気泡の測定（圧力及び／又は圧力変化及び／又は気泡サイズ及び／又は気泡の放出速度による）は、チップにおける歯垢を検出するための適切な方法であることを示している。この結果は、依然として完全ではなく且つ最終的な結果ではないので、実験研究は、継続される。
【００５１】
従って、上述した観点から、少なくとも、本開示の実施形態の新規な特徴は、以下のように特徴付けられる：
（ａ）プローブチップ１２の流体媒体１４が、表面１３に接触するようにされ（図１参照）、この接触によって、チップ１２と表面１３との間に相互作用領域１７が生成される。（ｂ）相互作用領域１７内の媒体１４の形状及び／又は運動状態は、表面１３の特性及び／又は表面１３に由来する物質に依存する。（ｃ）相互作用領域１７内の媒体１４の圧力及び／又は形状及び／又は運動状態が検出される。
【００５２】
表面上の物質の存在を検出する２つの異なる方法の上述した説明を考慮すると、図４Ａ及び図４Ｂにおける基端側ポンプ部分１２４は、注入器として効果的に機能する。プランジャー１２６又は１２６’を先端方向に注入する間に、図４Ａ又は図４Ｂのチップ１１２又は図７のチップ１１２’におけるガス又は気流又は液体の流れは、（プランジャーが押されたときに）チップから離れる方向に外向きに押される。
【００５３】
（ｂ）プランジャー１２６又は１２６’の後退又は逆向きの移動の間に、ガス又は気流又は液体の流れは、チップ１１２又は１１２’において内向き吸引され且つプローブ管１１０又は１１０’に向けて吸引される。一実施形態では、プランジャー１２６又は１２６’は、電動歯ブラシの毛材の振動と一緒に自動的に作動される、又は歯ブラシの毛材は、（例えば、デンタルフロス装置の同じ原理を使用して）振動しない。
【００５４】
従って、注入器又はポンプ１２４は、ガス又は空気の流れが、チップ１１２から離れる方向にエナメル質に向けて注入され、気泡３２又は３４を生成するような流動方法を使用することができる。（ａ）気泡及びその位置は、光学的に検出され、且つ表面がプラーク等の親水性であるか又はエナメル質等の疎水性であるかに依存しており、気泡の位置によって、プラークが存在するか否かが判断される。チップ１１２は、プラークが存在するか否かに関係なく、エナメル質から離れる方向の特定の距離ｄ２（図２参照）に配置される。
【００５５】
あるいはまた、この圧力検出は、バブル法のために使用することもできる。図２を参照すると、注入器として機能する同じポンプ部分１２４は、次のような圧力感知方法に使用することができる。（ａ）液体が、エナメル質表面３１又は３３に向けて噴射される。プローブチップ１１２は、図２のｄ２のように、エナメル質表面から離れる方向の特定の寸法に最初に配置される。圧力信号が、図５及び図６に示され且つ上述したように監視される。気泡放出測定は、上述したように圧力及び／又は圧力変化によって行われる。
【００５６】
図７に示されるように、本開示の実施形態による表面上の物質の存在を検出する第２の方法では、先端側チップを通るガス３０等の第２の流体の移動経路によって、信号の測定値に基づいて表面３１上に存在する物質１１６の検出が可能になり、先端側チップ１１２’の開口ポートを通る流体の通路を少なくとも部分的に阻害する物質に相関付けされる。
【００５７】
少なくとも２つのプローブ１１０’が利用されるので、図７には、表面上の物質の存在を検出するためのシステム３００が示されている。一実施形態では、プローブ１１０’は、上述したように、表面３１又は３３に接触している。表面３３に全くプラークが存在しない場合に、すなわち、流れが阻害されない場合に、次に、圧力信号は、図８の左側パネルに示されるようになる。表面にプラーク、例えば粘弾性物質１１６が存在する場合に、次に、圧力信号は、図８の右側パネルに示されるようになる。
【００５８】
実用的な用途の場合、プローブ１１０’は、それらのバネ機能によって、プローブチップ１１２’が歯質表面３３と接触するように非常に小さい直径、例えば０．５ｍｍ未満を有するように企図される。そしてプラークに到達したときに、チューブは、プラークのこの層に圧入される。図８に示される圧力信号は、接触した状態の単一のプローブを用いて得られた。
【００５９】
表面上の物質の存在を検出する第２の方法の別の実施形態では、流体は、プランジャー１２６又は１２６の後進によって、エナメル質表面から離れて、図４Ａ及び図４Ｂの基端側ポンプ部分１２４’の基端部１２４’に向けて基端側方向に吸引される。流体又はガス流入３０は、ここで、点線の矢印で示されるように流体又はガス流出３０’になる。プラーク１１６が存在する場合に、プラークは、プローブチップの開口部を阻害するのに十分に大きく、又はプローブのチャネルの内部に吸引されるのに十分に小さいような大きさのいずれかである。圧力信号は、図８の反転状態となる。より低い圧力は、プラークの存在下で得られるであろう。
【００６０】
本明細書で規定されるように、プローブチップを通る第２の流体の流れの方向に関係なく、閉塞は、チップ自体を少なくとも部分的に（完全も含む）阻害する物質による直接的な閉塞、又はプローブチップの先端開口部付近の物質の存在によって間接的な閉塞のいずれかを意味しており、こうして、第２の流体の流れ場を乱す。
【００６１】
プランジャーの一定速度を維持することによって、第１及び第２の方法を実施することに加えて、本方法は、基端側ポンプ部分の一定圧力を維持するとともにプローブチップからの第２の流体の可変流出を測定することにより実施することができる。
さらに、第１の方法の気泡検出や第２の方法の閉塞のいずれかについて、第２流体の流れは、略層流であるが、第２の流体が乱流であることも本開示の範囲内にある。
【００６２】
図１０には、本開示の一実施形態による表面上の物質の存在を検出するための検出装置が示されており、この検出装置は、歯ブラシ等の歯科用装置内に流体流プローブを一体化させることによって例証され、こうして表面上の物質の存在を検出するための検出装置を形成する。
【００６３】
従来では、上述したフィリップス・ソニッケアー（登録商標）歯ブラシ等の電動歯ブラシシステムは、本体部品とブラシ部品とを有している。一般的には、電子部品（モータ、ユーザインターフェイスＵＩ、ディスプレイ、電池等）は、本体内に収納される一方で、ブラシ部品は、電子部品を含んでいない。このため、ブラシ部品は、容易に交換でき且つ合理的なコストで取替え可能になる。
【００６４】
一実施形態では、検出装置２００、例えば電動歯ブラシは、基端側本体部分２１０と先端側口腔挿入部分２５０とを含むように構成される。先端側口腔挿入部分２５０は、振動歯ブラシ２５２を含んでおり、この振動歯ブラシは、歯ブラシ基部２５６と、毛材２５４と、図４Ａに関して上述した気流プローブ１００又は図４Ｂに関して上述した気流プローブ１００’等の気流プローブとを含む。図４Ａ及び図４Ｂに関連して、検出装置２００は、能動（電子）部品が、基端側本体部分２１０内に組み込まれる又はこの本体部分２１０の外部に配置される一方、プローブ１１０等の受動部品は、先端側口腔挿入部分２５０内に組み込まれる又はこの挿入部分２５０の外部に配置されるように構成される。より具体的には、プローブ１１０のプローブチップ１１２は、毛材２５４に近接して又は毛材２５４内に組み込まれる一方、中央圧力感知管状部分１２０及び基端側管状注入器部分１２４は、基端側本体部分２１０内に組み込まれる又はこの本体部分２１０の外部に配置される。
【００６５】
一実施形態では、歯ブラシ基部２５６及び毛材２５４を有するような歯ブラシ２５２を含む先端側口腔挿入部分２５０は、交換可能又は取替え可能である。能動部品を含む本体部分への接触は、機械的接続部２３０によって提供され、空気流が生成され、且つ圧力が、図４Ｂの圧力Ｐ２の位置等で感知される。圧力センサ信号に基づいて、プラークが、プローブチップ１１２の領域に存在するか否かを判断する。
【００６６】
一実施形態では、能動部品は、上述したような圧力センサＰを含む。図１に関連して、このセンサＰを使用して、相互作用領域１７における媒体１４の形状及び／又は運動状態を感知する。このようなセンサは、堅牢で使用が容易であるという利点を有する。センサＰは、互いに電気通信するコントローラ２２５を含む検出電子部品２２０と電気通信する。
別の実施形態では、能動部品は、相互作用領域１７における媒体１４の形状及び／又は運動状態を感知するために、光学センサ、電気センサ又は例えばマイクロフォン等の音響センサを含んでもよい。
【００６７】
コントローラ２２５は、プロセッサ、マイクロコントローラ、システムオンチップ（ＳＯＣ）、フィールドプログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等とすることができる。集合的に、本明細書で説明した様々な機能及び動作を行うために、プロセッサ、マイクロコントローラ、ＳＯＣ、及び／又はＦＰＧＡを含むような１つ又は複数のコンポーネントは、例えば特許請求の範囲において記載されるコントローラの一部である。コントローラ２２５は、単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に実装されるような単一の集積回路（ＩＣ）チップとして提供される。あるいはまた、例えばプロセッサ、マイクロコントローラ等を含むコントローラの各種回路部品は、１つ又は複数の集積回路チップとして提供される。つまり、様々な回路素子が、１つ又は複数の集積回路チップ上に配置される。
【００６８】
さらに、能動部品によって、空気又は流体の流れを生成する方法が可能になり、ここで空気の流れは、好ましい実施形態である。空気と流体の流れとの組合せも、同様に可能である。この方法は、電気的又は機械的な圧送（ポンピング）方法を含み、それによって、この機械的方法は、機械的に起動され、例えば図４のプランジャー１２６が機械的に起動されるようなバネ部材を含んでもよい。一実施形態では、気流を生成する方法は、電気ポンプの原理であり、これは、上述した圧力検出部品と十分に組み合わされる。
【００６９】
さらに別の実施形態では、受動部品は、プローブ１１０及び先端側チップ１１２（図１０参照）等の、端部に開口部を有するチューブのみを有する。
さらに別の実施形態では、能動部品と受動部品との接続は、圧力センサの出力部にチューブを機械的結合２３０することによって実現される。このような結合は、理想的には、実質的に圧力密封である。圧力値が、比較的低い（＜＜１ｂａｒ）。
【００７０】
動作において、感知は、歯のブラッシングプロセスの間に反復的に行われる。好ましい実施形態では、感知は、＞１Ｈｚの周波数、より好ましくは＞５Ｈｚの周波数、さらにより好ましくは＞１０Ｈｚの周波数で行われる。このような高周波の実施形態によって、歯ブラシが歯から次の歯に移動する際に、歯垢除去の動的且つリアルタイム測定が容易になり、いくつかの測定は、個々の歯の上で行われる（所定の歯の滞留時間は、典型的には、１〜２秒の時間間隔である）。
【００７１】
図１に関連して、上述したように、相互作用領域１７における媒体１４の形状及び／又は運動状態は、表面１３の特性及び／又は表面１３に由来する材料に依存し、相互作用領域１７における媒体１４の圧力及び／又は形状及び／又は運動状態が検出され、判定が、コントローラ２２５によって、プラークの所定の最大許容レベルを超えるプラークレベルが、特定の歯質表面１３で検出されるか否かについて行われる。
【００７２】
陽性の検出がなされた場合に、所定の最大許容プラークレベルが、特定の歯の歯質表面１３においてクリーニングを継続することによって、この特定の歯質表面１３で達成されるまで、前進又は進行信号は、電動歯ブラシのユーザに全く送信されない。
【００７３】
プラークレベルが、最大許容プラークレベルに又はこの最大許容プラークレベル以下に低減されると、つまり、陰性の検出が行われると、前進信号又は進行信号がユーザに送信され、隣接する歯又は他の歯に進むのが許容されたことをユーザに通知し、歯科用装置の振動歯ブラシ及びプローブチップを移動させる。
【００７４】
あるいはまた、陽性の検出がなされた場合に、信号は、流体流プローブ一体型プラーク検出システムを含む電動歯ブラシのユーザに送信され、その特定の歯のブラッシングを継続させる。
【００７５】
さらに、歯ブラシの受動部品の動作にはいくつかの好ましいモードがある。
第１モード動作では、チューブは、チューブの先端が（ソニッケアー（登録商標）歯ブラシで約２６５Ｈｚで振動する）歯ブラシの振動から音響的に切り離されるように構成される。これは、チューブを歯ブラシヘッドに弱く結合することのみによって達成することができる。
【００７６】
さらなるモード動作では、チューブは、このチューブのチップが、静止するように構成される。これは、プローブのチップが、駆動周波数における振動の静止ノードとなるように、チューブの機械的特性（剛性、質量、長さ）を選択することによって達成することができる。このような状況は、開口部に近いチューブの端部に更なる重量を追加することによって行ってもよい。
【００７７】
図１０の先端側口腔挿入部分２５０の部分断面図である図１１に示されるように、さらなる実施形態において、歯ブラシの毛材の動きによる感知機能への影響が、チューブの周りで毛材が除去されるようなスペース２５８を組み込むことによって減少される。より具体的には、図１１のプローブ１０は、基部２５６とこの基部２５６から略直角に突出した毛材２５４を含むブラシヘッド２５２を説明している。スペース２５８が、毛材用ワイヤーがプローブチップ１１２１の周りで除去された箇所に位置付けされる。プローブチップ１１２１は、このプローブチップ１１２１が、プローブ１１０を通る流体の流れを表面３１又は３３に向けて流すのを可能にするような９０°のエルボを含むという点で、プローブチップ１１２及び１１２’とは異なる。
【００７８】
一実施形態では、スペース２５８は、毛材２５４の振動の振幅のオーダーにする必要がある。実際には、毛材は、約１〜２ｍｍの振幅で振動する。これによって、感知がより堅牢になる。
さらなる実施形態では、図１２に示されるように、プローブチップ１１２１は、毛材２５４で覆われた領域を越えて先端側に位置している。これによって、歯ブラシの現在位置を越えて存在するプラーク、例えば不完全なブラッシング動作によって見落とされるプラークを検出することができる。
【００７９】
さらなる詳細について、ブラッシングを行う際のブラシ２５２の理想的な角度は、歯質表面３１又は３３に対して４５°である。理想的には、プローブチップ１１２１の角度は、歯質表面３１又は３３に対して０°近くにする。少なくとも２つのプローブ１１０及び対応する少なくとも２つの圧力センサ及び２つのポンプは、歯質表面３１又は３３に対して４５°のチップ端部１１２１を含み、それによって、１つのプローブは、常に表面３１又は３３に最適にその界面で接する。
【００８０】
さらに別の実施形態では、複数のプローブは、ブラシに組み込まれる。これらのプローブは、少なくとも以下のように代替的に配置され又は利用され得る。
（ａ）プローブは、（見落とした）プラークをより効果的に感知するために、歯ブラシの周りの複数の位置に位置付けされる。
（ｂ）プローブは、プラーク除去の程度及び有効性を判定するために、示差測定のために使用される。
【００８１】
一実施形態では、複数のプローブは、単一の能動感知部品と、単一の圧力センサに取り付けられたチューブ等の多数の受動部品を用いて実現することができる。あるいはまた、複数の能動及び受動感知部品を使用してもよい。
チューブの端部は、上述したように多くの寸法を有してもよい。代替実施形態では、チューブのチップは、機械的なスペーサを用いて、歯質表面から離間される。いくつかの実施形態では、開口部は、チューブに対して所定の角度で形成してもよい。
【００８２】
図１３〜図２１は、前述した例を説明する。より具体的には、図１３〜図１５には、歯ブラシ基部３５６上に取り付けられた毛材３５４を有するような歯ブラシ３５２を含む別の先端側口腔挿入部分３５０が示されており、図１３に示されるように、歯ブラシ基部３５６及び毛材３５４の上部チップを向いて視た図が示されている。図１４及び図１５に最も良く示されるように、先端側プローブチップ３１１２及び３１２２が、歯ブラシ基部３５６の水平な上面３５６’から略直角に延びており、これによって、複数の流体の流れを、図２及び図７の表面３１及び３３等の対象表面に向けることが可能になる。先端側プローブチップ３１１２及び３１２２の代替又は追加の位置は、図１３中の歯ブラシ基部３５６の基端部付近に点線で示されている。
【００８３】
同様に、図１６〜図１８には、歯ブラシ基部３５６に取り付けられた毛材３５４を有するような歯ブラシ３５２を含む別の代替的な先端側口腔挿入部分３６０が示されており、図１６に示されるように、歯ブラシ基部３５６及び毛材３５４の上部チップを向いて視た図が示されている。図１８に最も良く示されるように、先端側プローブチップ３２１２及び３２２２は、歯ブラシ基部３５６の水平な上面３５６’に対して角度βでそれぞれ延びており、それによって、複数の流体の流れを、図２及び図７の表面３１及び３３等の対象表面に向けて角度βで方向付けることが可能になる。同様に、先端側プローブチップ３２１２及び３２２２の代替又は追加の位置は、図１６中の歯ブラシ基部３５６の基端部付近に点線で示されている。
【００８４】
図１３〜図１５及び図１６〜図１８に示される先端側口腔挿入部分３５０及び３６０は、（ａ）チップから放出される気泡の測定（圧力及び／又は圧力変化及び／又は気泡サイズ及び／又は気泡放出速度による）を含む、表面上の物質の存在を検出する第１の方法、又は（ｂ）先端側チップを通るガス等の第２の流体の流路を含む、表面上の物質の存在を検出するための第２の方法であって、この方法は、信号の測定値に基づいて、先端側チップの開口ポートを通る流体の通路を阻害する物質に相関付けする、第２の方法のいずれかで利用することができる。
【００８５】
図１９〜図２１には、共通の回転シャフト及びモータによって作動される複数の流体流プローブと対応する基端側ポンプ部分との例示的な実施形態が示されている。より具体的には、図１９には、第１の流体流プローブ３１００’を含む第１の流体流プローブ作動装置３１００が示されている。第１の流体流プローブ３１００は、図４Ｂに関して上述した流体流プローブ１００’と同一であり、基端側ポンプ部分１２４と、プランジャー１２６と、先端側プローブチップ３１１２（図１３〜図１５を参照）又は先端側プローブチップ３２１２（図１６〜図１８を参照）のいずれかとを含むことができる。示されるようなカム機構である回転及び直線運動作動部材３１０２は、往復動シャフト３１０６とこのシャフト３１０６の基端部に配置されるローラ機構３１０８とを介してプランジャー１２６と作動可能に連結する。
【００８６】
ローラ機構３１０８が、カム機構３１０２の周りに移動経路を規定するようなチャネル３１１０内に係合する。このチャネル３１１０は、カム山部３１０２ａ及びカム谷部３１０２ｂを含むようなこの移動経路に沿って延びている。カム機構３１０２は、共通のシャフト３１０４に取り付けられており、このシャフト３１０４によって、矢印３１２０によって示される反時計方向等の方向に回転する。このようなカム機構３１０２の回転に伴って、ローラ機構３１０８が、山部３１０２ａによって断続的に押し出され又は谷部３１０２ｂに引き込まれる際に、往復直線運動がシャフト３１０６に付与される。これにより、往復直線運動がプランジャー１２６に与えられ、圧力が流体流プローブ３１００’内で生成され、流体の流れが、先端側チップ３１１２又は３２１２を通過する。当業者は、チャネル３１１０によって規定される移動経路が、略一定の速度をプランジャー１２６に与えるように設計されることを理解するであろう。あるいはまた、チャネル３１１０によって規定される移動経路は、略一定の圧力を基端側ポンプ部分１２４に与えるように設計してもよい。プランジャー１２６は、ローラ機構３１０８が山部３１０２ａにあるので、基端側プランジャー部分１２４の基端部１２４’から離れる先端側方向の位置にある。
【００８７】
図２０には、第２の流体流プローブ３２００’を含むような第２の流体流プローブの作動装置３２００が示されている。第２の流体流プローブ３２００’は、図４Ｂに関して上述した流体流プローブ１００’と同一であり、基端側ポンプ部分１２４と、プランジャー１２６と、先端側プローブチップ３１２２（図１３〜図１５を参照）又は先端側チッププローブ３２２２（図１６〜図１８を参照）のいずれかとを含むことができる。ここでも、示されるようなカム機構である回転及び直線運動作動部材３２０２は、往復動シャフト３２０６と、このシャフト３２０６の基端部に配置されたローラ機構３２０８を介してプランジャー１２６と作動可能に連結する。
【００８８】
同様に、ローラ機構３２０８は、カム機構３２０２の周りに移動経路を規定するようなチャネル３２１０内に係合する。このチャネル３２１０は、カム山部３２０２ａ及びカム谷部３２０２ｂとを含むようなこの移動経路に沿って延びている。カム機構３２０２は、共通のシャフト３２０４に取り付けられており、このシャフト３２０４によって、矢印３２２０によって示される反時計方向等の方向に回転する。このようなカム機構３２０２の回転に伴って、ローラ機構３２０８が、山部３２０２ａに断続的に押し出され又は谷部３２０２ｂに引き込まれる際に、往復直線運動がシャフト３２０６に付与される。これにより、往復直線運動がプランジャー１２６に与えられ、圧力が流体流プローブ３２００’内で生成され、流体の流れが、先端側チップ３１２２又は３２２２を通過する。ここで再び、当業者は、チャネル３２１０により規定される移動経路が、略一定の速度をプランジャー１２６に与えるように設計されることを理解するであろう。ここで再び、あるいはまた、チャネル３１１０によって規定される移動経路は、略一定の圧力を基端側ポンプ部分１２４に与えるように設計してもよい。第１の流体流プローブの作動装置３１００とは対照的に、プランジャー１２６は、ローラ機構３２０８が、ここでは谷部３２０２ｂにあるので、基端側プランジャー部分１２４の基端部１２４’の位置にある。
【００８９】
図２１には、共通のシャフト３１０４に作動可能に接続されたモータ３３００が示されており、流体流プローブ作動装置３１００の第１の回転及び直線運動作動部材３１０２は、モータ３３００に対して共通のシャフト３１０４の基端側に取り付けられる一方、流体流プローブ作動装置３２００の第２の回転及び直線運動作動部材３２０２は、モータ３３００に対して共通のシャフト３１０４の先端側に取り付けられる。当業者であれば、モータ３３００による共通のシャフト３１０４の回転によって、図１９及び図２０に関して上述したように複数の流体流プローブ動作が生じることを認識するだろう。
【００９０】
当業者は、図１９〜図２１に関して説明した流れ作動装置３１００及び３２００が、所望の動作を行うために使用される装置の単なる一例であることを認識するだろう。
歯ブラシへの気泡の供給は、ブラッシングのプラーク除去率を向上させることもできる（現時点では、このような実験はまだ行われていない）。
【００９１】
１つの可能なメカニズムは、（ｉ）気泡が、きれいなエナメル質のスポットに付着する、（ｉｉ）ブラッシングによって、気泡に運動をもたらし、それによって気泡の空気／水の界面が生じる、及び（ｉｉｉ）気泡エッジがプラーク材料に接触する場合には、この気泡エッジは、プラーク物質が非常に親水性であり従って水溶液中に留まることを好むので、エナメル質からプラーク物質を剥離する傾向がある。別の可能なメカニズムは、気泡の存在によって、流体中の局所的な混合力及び剪断力を向上させることができ、それによって歯垢除去率を増大させることである。なお、本明細書で説明しているように、表面上の物質を検出する方法の他の実施形態は、信号の一次導関数の監視、ＡＣ（交流）変調、及び歯茎検出用のセンサの利用を含むことに留意されたい。
【００９２】
本開示のいくつかの実施形態が、図面に示されているが、本開示は、これらの実施形態に限定することを意図したものではなく、本開示は、当業者が本開示から読み取れるような広範な範囲を含むことが意図され、且つ同様に明細書は、当業者が明細書から読み取れるような広範な範囲を含むことが意図される。従って、上述した説明は、限定としてではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈すべきある。当業者は、添付の特許請求の範囲及び精神内で他の改変を想定するだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月23日(2015.6.23)
【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】
表面上の物質の存在を検出する流体流プローブ検出装置であって、当該検出装置は：
少なくとも１つの基端側ポンプ部分と；
第１の流体に浸漬するべく構成された少なくとも１つの先端側プローブ部分と；を備えており
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び前記少なくとも１つの先端側プローブ部分が、互いに流体連通しており、
前記先端側プローブ部分によって、開口ポートを有する先端側チップが規定され、第２の流体が前記開口ポートを通過するのを可能にし、
当該装置は、前記先端側チップを通る第２の流体の移動経路によって、第１の流体において、第２の流体によって歯質表面近傍に生成された１つ又は複数の気泡に相関する信号の測定値に基づいて、前記歯質表面上に存在する物質の検出が可能になるように構成される、
検出装置。
【請求項２】
前記歯質表面は、疎水性であり、前記信号は、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、前記表面に近接する親水性物質の存在を示す指標として検出する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記親水性物質は、プラークである、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記歯質表面は、疎水性であり、前記光信号は、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡の位置を、前記疎水性表面の存在を示す指標として検出する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
第２の流体は、ガスであり、前記表面近傍の１つ又は複数の気泡に相関する信号は、前記１つ又は複数の気泡に相関する圧力信号であり、当該装置は、圧力信号を検出するように構成され且つ配置された少なくとも１つの圧力センサ（Ｐｎ）をさらに含む、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記圧力信号は、前記表面からの前記１つ又は複数の気泡の距離に相関する、
請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記距離は、前記表面に近接する親水性物質の存在を示す指標である、
請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記親水性物質は、プラークである、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記距離は、前記表面に近接する疎水性物質の存在を示す指標である、
請求項６に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分は、前記少なくとも１つの圧力センサ（Ｐ１）を含む、
請求項５に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの基端側ポンプ部分及び前記少なくとも１つの先端側プローブ部分はそれぞれ、前記検出装置が音響ローパスフィルタを形成するような前記検出装置の全体積を合計する内部容積を規定する、
請求項１０に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記基端側ポンプ部分は、その内部に配置され可動式プランジャーを含んでおり、前記基端側ポンプ部分は、前記可動式プランジャーが、前記基端側ポンプ部分の基端部から離れて前記基端側ポンプ部分の先端部に向けて往復移動可能であるように構成され且つ配置されており、それによって、プランジャーの移動によって、前記先端側プローブ部分内の圧力変化が誘起される、
請求項５に記載の検出装置。
【請求項１３】
当該装置は、コントローラをさらに含んでおり、該コントローラは、前記圧力センサによって感知された圧力測定値を処理して、該圧力測定値が、前記表面に存在する物質のレベルが、前記表面について前記物質の所定の最大許容レベルを超えるような指標であるか否かを判定する、
請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記物質は、歯垢である、
請求項１３に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記信号は、前記少なくとも１つのプローブ部分の歪みを表し、前記検出装置は、少なくとも１つの歪みゲージをさらに備えており、該歪ゲージは、前記少なくとも１つの歪みゲージによって、前記少なくとも１つのプローブ部分の歪を表す信号を検出し且つ測定するのを可能にするように前記少なくとも１つの先端側プローブ部分に配置され且つ構成される、
請求項１に記載の検出装置。
【国際調査報告】
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