JP2000005170A - 歯肉診査用触覚センサー - Google Patents
歯肉診査用触覚センサーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歯肉炎や歯周炎について定量的、客観的な測
定が可能であり、且つ生体に非侵襲的で２次感染の虞れ
が皆無な新規な歯肉診査用触覚センサーを提供する。 【解決手段】 歯肉に押し当てられる接触子と、上記接
触子の固有振動数の変化を検出するセンサー部とを備
え、これらにより歯肉の硬さが測定される。この触覚セ
ンサーの基本的な動作原理は、有限長の棒の固有振動数
が音響負荷の有無によって変化する現象を利用したもの
で、固有振動数の変化を例えば共振周波数の変化に変換
し、これを測定することで測定材料、すなわち歯肉の硬
さに関する情報が把握される。
定が可能であり、且つ生体に非侵襲的で２次感染の虞れ
が皆無な新規な歯肉診査用触覚センサーを提供する。 【解決手段】 歯肉に押し当てられる接触子と、上記接
触子の固有振動数の変化を検出するセンサー部とを備
え、これらにより歯肉の硬さが測定される。この触覚セ
ンサーの基本的な動作原理は、有限長の棒の固有振動数
が音響負荷の有無によって変化する現象を利用したもの
で、固有振動数の変化を例えば共振周波数の変化に変換
し、これを測定することで測定材料、すなわち歯肉の硬
さに関する情報が把握される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯周組織やインプ
ラント周囲組織の診査に用いられる新規な歯肉診査用触
覚センサーに関するものである。
ラント周囲組織の診査に用いられる新規な歯肉診査用触
覚センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】歯周組織は、文字通り歯の周囲組織を指
し、通常、歯肉、歯槽骨、歯根膜、セメント質の４つか
ら成り立っている。そして、歯肉の炎症を歯肉炎、その
炎症が他の３つの歯周組織にまで及んでいるものを歯周
炎と呼んでいる。
し、通常、歯肉、歯槽骨、歯根膜、セメント質の４つか
ら成り立っている。そして、歯肉の炎症を歯肉炎、その
炎症が他の３つの歯周組織にまで及んでいるものを歯周
炎と呼んでいる。
【０００３】これとは別に、近年、歯を喪失した部分に
インプラントと呼ばれる人工歯根を用いた治療が広く施
されるようになってきている。このインプラント周囲組
織は、歯周組織と比較して組織学的な性質が若干異なる
ため、歯肉組織とは区別して別名で呼ばれている。
インプラントと呼ばれる人工歯根を用いた治療が広く施
されるようになってきている。このインプラント周囲組
織は、歯周組織と比較して組織学的な性質が若干異なる
ため、歯肉組織とは区別して別名で呼ばれている。
【０００４】歯肉炎や歯周炎については、これまでも様
々な診査方法が試みられており、病理学的、組織学的、
細菌学的な裏付けのデータも数多くの研究において報告
されている。
々な診査方法が試みられており、病理学的、組織学的、
細菌学的な裏付けのデータも数多くの研究において報告
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現状におい
て、歯肉炎や歯周炎の診査方法としては、プロービング
と呼ばれる手法が主流であり、歯科医療の現場において
広く実施されている。
て、歯肉炎や歯周炎の診査方法としては、プロービング
と呼ばれる手法が主流であり、歯科医療の現場において
広く実施されている。
【０００６】しかしながら、このプロービングと呼ばれ
る方法では、術者の主観的要素を１００％除外すること
ができず、また、同一の術者による診査方法でさえ１０
０％の再現性がないことが明らかになっている。したが
って、複数の異なる診査を行い、それらの結果を総合的
に考慮して診断へと結びつけざるを得ず、診査、診断を
非常に煩雑なものとしている。
る方法では、術者の主観的要素を１００％除外すること
ができず、また、同一の術者による診査方法でさえ１０
０％の再現性がないことが明らかになっている。したが
って、複数の異なる診査を行い、それらの結果を総合的
に考慮して診断へと結びつけざるを得ず、診査、診断を
非常に煩雑なものとしている。
【０００７】また、上記プロービングでは、操作そのも
のが若干ではあるが生体に侵襲的な検査方法であり、こ
の操作による２次感染の危険性も含んでいる。
のが若干ではあるが生体に侵襲的な検査方法であり、こ
の操作による２次感染の危険性も含んでいる。
【０００８】一方、インプラント周囲組織の炎症状態の
診査は、その周囲組織が歯周組織と性質を異にするた
め、上記プロービングのような従来の診査では、正確な
診査ができないことが明らかになりつつある。
診査は、その周囲組織が歯周組織と性質を異にするた
め、上記プロービングのような従来の診査では、正確な
診査ができないことが明らかになりつつある。
【０００９】したがって、上記従来の方法に代わる新し
い診査方法が望まれるところであるが、世界的にも未だ
模索中の状態にある。
い診査方法が望まれるところであるが、世界的にも未だ
模索中の状態にある。
【００１０】本発明は、このような実情に鑑みて提案さ
れたものであり、歯肉炎や歯周炎について定量的、客観
的な測定が可能であり、且つ生体に非侵襲的で２次感染
の虞れが皆無な新規な歯肉診査用触覚センサーを提供す
ることを目的とする。
れたものであり、歯肉炎や歯周炎について定量的、客観
的な測定が可能であり、且つ生体に非侵襲的で２次感染
の虞れが皆無な新規な歯肉診査用触覚センサーを提供す
ることを目的とする。
【００１１】さらに本発明は、従来不可能であったイン
プラント周囲炎の診査にも応用可能な歯肉診査用触覚セ
ンサーを提供することを目的とする。
プラント周囲炎の診査にも応用可能な歯肉診査用触覚セ
ンサーを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の歯肉診査用触覚センサーは、歯肉に押し
当てられる接触子と、上記接触子の固有振動数の変化を
検出するセンサー部とを備え、これらにより歯肉の硬さ
が測定されることを特徴とするものである。
めに、本発明の歯肉診査用触覚センサーは、歯肉に押し
当てられる接触子と、上記接触子の固有振動数の変化を
検出するセンサー部とを備え、これらにより歯肉の硬さ
が測定されることを特徴とするものである。
【００１３】本発明の触覚センサーの基本的な動作原理
は、有限長の棒の固有振動数が音響負荷の有無によって
変化する現象を利用したもので、この固有振動数の変化
を例えば共振周波数の変化に変換し、これを測定するこ
とで測定材料、すなわち歯肉の硬さに関する特性が示さ
れる。
は、有限長の棒の固有振動数が音響負荷の有無によって
変化する現象を利用したもので、この固有振動数の変化
を例えば共振周波数の変化に変換し、これを測定するこ
とで測定材料、すなわち歯肉の硬さに関する特性が示さ
れる。
【００１４】上記測定は、定量的、客観的であり、且つ
生体に非侵襲的である。また、インプラント周囲組織に
ついても、客観的、定量的な評価が可能である。
生体に非侵襲的である。また、インプラント周囲組織に
ついても、客観的、定量的な評価が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の触覚センサーの具
体的な構成について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
体的な構成について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１６】本発明の触覚センサーの基本構成は、図１
に示すようなものであり、先端が歯肉ｈに押し当てられ
る接触子１の基端側に、振動検出素子２及び圧電振動子
３が取り付けられている。
に示すようなものであり、先端が歯肉ｈに押し当てられ
る接触子１の基端側に、振動検出素子２及び圧電振動子
３が取り付けられている。
【００１７】この基本構成において、上記振動検出素子
２は、上記接触子１の音響負荷の有無による固有振動数
の変化を電気信号に変換して出力する。
２は、上記接触子１の音響負荷の有無による固有振動数
の変化を電気信号に変換して出力する。
【００１８】一方、上記圧電振動子３は、ＰＺＴ等の圧
電材料よりなり、上記振動検出素子２からの出力信号が
アンプ４により増幅されて強制帰還され、発振回路が構
成されている。
電材料よりなり、上記振動検出素子２からの出力信号が
アンプ４により増幅されて強制帰還され、発振回路が構
成されている。
【００１９】したがって、図１に示す触覚センサーの等
価回路は、図２に示すようなものとなる。
価回路は、図２に示すようなものとなる。
【００２０】接触子１のフリーな端部（先端）が被験
物、すなわち歯肉ｈの表面と接触すると、ＰＺＴの振動
モードが変わり、発振回路の共振周波数がシフトする。
物、すなわち歯肉ｈの表面と接触すると、ＰＺＴの振動
モードが変わり、発振回路の共振周波数がシフトする。
【００２１】この周波数のシフトは、接触子１の先端に
接触する被験物の音響負荷の大きさに依存する。
接触する被験物の音響負荷の大きさに依存する。
【００２２】したがって、上記発振回路の共振周波数の
シフトを測定することで、被験物である歯肉の硬さに関
する情報を得ることができる。
シフトを測定することで、被験物である歯肉の硬さに関
する情報を得ることができる。
【００２３】以下、この触覚センサーの基本的動作原理
について説明する。
について説明する。
【００２４】この触覚センサーは、有限長の振動棒の固
有振動数が接触した物質の特性によって変化する現象を
利用するものである。
有振動数が接触した物質の特性によって変化する現象を
利用するものである。
【００２５】振動する長さｌの有限長棒が対象物質に接
触すると、振動モードの変化によって、共振周波数及び
共振時の振幅が変化する。
触すると、振動モードの変化によって、共振周波数及び
共振時の振幅が変化する。
【００２６】棒が物質に接触していない無負荷状態での
共振周波数をｆ0 とすると、物質に接触させて負荷を与
えたときの共振周波数がｆx に変化した場合、この変化
量（＝ｆx−ｆ0）（以下、Δｆ）は、接触する物質の物
性に依存するので、接触前後の共振周波数と振幅の大き
さの変化を求めれば、対象物質の物理的な特性、すなわ
ち弾性特性に関する情報を得ることができる。
共振周波数をｆ0 とすると、物質に接触させて負荷を与
えたときの共振周波数がｆx に変化した場合、この変化
量（＝ｆx−ｆ0）（以下、Δｆ）は、接触する物質の物
性に依存するので、接触前後の共振周波数と振幅の大き
さの変化を求めれば、対象物質の物理的な特性、すなわ
ち弾性特性に関する情報を得ることができる。
【００２７】図１の触覚センサーは、この基本原理を利
用したもので、ＰＺＴを用いた振動素子（圧電振動子
３）と検出素子（振動検出素子２）で構成され、振動素
子の振動モードの変化を検出素子で捉え、この出力信号
を増幅して振動素子に強制帰還させて発振回路系として
構成している。
用したもので、ＰＺＴを用いた振動素子（圧電振動子
３）と検出素子（振動検出素子２）で構成され、振動素
子の振動モードの変化を検出素子で捉え、この出力信号
を増幅して振動素子に強制帰還させて発振回路系として
構成している。
【００２８】センサー素子（接触子１）の先端を対象物
質に接触させれば、素子の振動モードが変化して、回路
系全体の周波数がシフトする。
質に接触させれば、素子の振動モードが変化して、回路
系全体の周波数がシフトする。
【００２９】棒の中を伝わる平面波の波動方程式から、
棒が物質に接触していない無負荷状態の共振周波数ｆ0
と物質に接触させて負荷を与えたときの共振周波数ｆx
の変化量Δｆは、下記の数１のように表すことができ
る。
棒が物質に接触していない無負荷状態の共振周波数ｆ0
と物質に接触させて負荷を与えたときの共振周波数ｆx
の変化量Δｆは、下記の数１のように表すことができ
る。
【００３０】
【数１】
【００３１】センサーを均一な物質に接触させたとき、
硬い物質上でのΔｆは、センサー不の接触面の大きさを
半球（半径ｒ）とすると、点接触となってスティフネス
効果が増大するので、物質に接触したときのΔｆは数２
のように表すことができる。
硬い物質上でのΔｆは、センサー不の接触面の大きさを
半球（半径ｒ）とすると、点接触となってスティフネス
効果が増大するので、物質に接触したときのΔｆは数２
のように表すことができる。
【００３２】
【数２】
【００３３】また一方、柔らかい物質に接触したとき
は、先端部の接触面積の増加とともに質量効果による影
響が増大するので、物質に接触したときのΔｆは数３の
ように表すことができる。
は、先端部の接触面積の増加とともに質量効果による影
響が増大するので、物質に接触したときのΔｆは数３の
ように表すことができる。
【００３４】
【数３】
【００３５】したがって、接触前後のΔｆを求めれば、
対象物質の物理的な性質と密接に関係した値となり、対
象物質の弾性特性に関する情報を検出することが可能と
なる。
対象物質の物理的な性質と密接に関係した値となり、対
象物質の弾性特性に関する情報を検出することが可能と
なる。
【００３６】以上の基本動作原理に基づいて試作した計
測システムを図３に示す。
測システムを図３に示す。
【００３７】この計測システムにおいて、センサー部１
１には、長さ７ｍｍ、外径１．２ｍｍ、内径０．６ｍｍ
のＰＺＴ（富士セラミックス株式会社製）を使用し、長
さ４０ｍｍ、直径１ｍｍのステンレス製の針を固定し、
接触子１２とした。
１には、長さ７ｍｍ、外径１．２ｍｍ、内径０．６ｍｍ
のＰＺＴ（富士セラミックス株式会社製）を使用し、長
さ４０ｍｍ、直径１ｍｍのステンレス製の針を固定し、
接触子１２とした。
【００３８】センサー部１１は、硬質ウレタンフォーム
で保護した後に、円筒型のアクリルケース（長さ５０ｍ
ｍ、直径１０ｍｍ）に組み込んだ。
で保護した後に、円筒型のアクリルケース（長さ５０ｍ
ｍ、直径１０ｍｍ）に組み込んだ。
【００３９】また、接触子１２は、先端をケースから外
部に２０ｍｍ出して、先端部を直径０．５ｍｍの球面状
に加工した。
部に２０ｍｍ出して、先端部を直径０．５ｍｍの球面状
に加工した。
【００４０】そして、周囲を先端の外径が０．６５ｍｍ
のプラスチック製の管にてカバーし、その先端を１ｍｍ
だけ露出させた。
のプラスチック製の管にてカバーし、その先端を１ｍｍ
だけ露出させた。
【００４１】移動量の測定には、変位センサー１３を用
いた。この変位センサー１３は、コイルＬとコンデンサ
Ｃによって、ＬＣ発振回路を構成している。
いた。この変位センサー１３は、コイルＬとコンデンサ
Ｃによって、ＬＣ発振回路を構成している。
【００４２】このＬＣ発振回路においては、コイルＬ内
のフェライトが移動すると、コイルＬのインダクタンス
が変化するので、その発振周波数の変化によりセンサー
部１１の移動量を求めることができる。なお、この変位
センサー１３は、１／１０００ｍｍの分解能を有するも
のである。
のフェライトが移動すると、コイルＬのインダクタンス
が変化するので、その発振周波数の変化によりセンサー
部１１の移動量を求めることができる。なお、この変位
センサー１３は、１／１０００ｍｍの分解能を有するも
のである。
【００４３】また、この計測システムにおいて、荷重に
関しては、荷重計１４（ＳＡＲＴＯＲＩＵＳ株式会社
製、ＢＰ３１０Ｓ）を利用し、カウンターバランスをと
ってセンサーの基本特性を調べた。
関しては、荷重計１４（ＳＡＲＴＯＲＩＵＳ株式会社
製、ＢＰ３１０Ｓ）を利用し、カウンターバランスをと
ってセンサーの基本特性を調べた。
【００４４】カウンターバランス１５は、レコードプレ
ーヤのアーム部分の精密なバランス機構を利用した。こ
れにより、対象物質との接触時に生じる誤差の減少が可
能となっている。
ーヤのアーム部分の精密なバランス機構を利用した。こ
れにより、対象物質との接触時に生じる誤差の減少が可
能となっている。
【００４５】物質と接触することによって変化する周波
数データは、周波数カウンター１６（株式会社アドバン
テスト製、ユニバーサルカウンターＴＲ５８２２）で計
測し、ＧＰ−ＩＢインターフェイスを介してパーソナル
コンピュータ１７に取り込んだ。
数データは、周波数カウンター１６（株式会社アドバン
テスト製、ユニバーサルカウンターＴＲ５８２２）で計
測し、ＧＰ−ＩＢインターフェイスを介してパーソナル
コンピュータ１７に取り込んだ。
【００４６】取り込まれたデータは、ディスプレイ上に
リアルタイムに表示され、視覚的に捉えることが可能で
ある。例えば、対象物質が硬い場合にはプラス側に、柔
らかい場合にはマイナス側にグラフ表示するように構成
することで、対象物質の物理的な性質を直感的に把握す
ることが可能である。
リアルタイムに表示され、視覚的に捉えることが可能で
ある。例えば、対象物質が硬い場合にはプラス側に、柔
らかい場合にはマイナス側にグラフ表示するように構成
することで、対象物質の物理的な性質を直感的に把握す
ることが可能である。
【００４７】また、得られたデータは、パーソナルコン
ピュータ１７により演算処理やファイル管理が行われ
る。センサーの接触荷重データについても同様であり、
ＲＳ−２３２インターフェースを通して周波数データと
並行して処理を行うようにしている。
ピュータ１７により演算処理やファイル管理が行われ
る。センサーの接触荷重データについても同様であり、
ＲＳ−２３２インターフェースを通して周波数データと
並行して処理を行うようにしている。
【００４８】これらとフィルターＦを組み込んだ増幅器
Ａを接続して、システムを構成した。
Ａを接続して、システムを構成した。
【００４９】上記計測システムにおいて、センサーの基
本特性について、以下のような測定を行った。
本特性について、以下のような測定を行った。
【００５０】先ず、センサーの周波数−出力電圧特性を
測定した。これによりＰＺＴの自由振動時における共振
周波数の値を決定した。
測定した。これによりＰＺＴの自由振動時における共振
周波数の値を決定した。
【００５１】測定モデルとしては、工業用シリコーン
（信越シリコーン社製、ＫＥ−１１６）を専用シンナ
ー、専用硬化液と共に使用した。これら溶質と溶媒の混
合比を変化させ、重量パーセント濃度で５０％〜１００
％の範囲で６種類の異なった濃度のものを用意した。
（信越シリコーン社製、ＫＥ−１１６）を専用シンナ
ー、専用硬化液と共に使用した。これら溶質と溶媒の混
合比を変化させ、重量パーセント濃度で５０％〜１００
％の範囲で６種類の異なった濃度のものを用意した。
【００５２】そして、測定モデルに対する接触荷重、ス
ティフネス及び周波数変化量のシリコーン濃度の違いに
よる影響について検討した。
ティフネス及び周波数変化量のシリコーン濃度の違いに
よる影響について検討した。
【００５３】上記計測システムにおけるＰＺＴの周波数
−出力電圧特性を測定した結果を図４に示す。
−出力電圧特性を測定した結果を図４に示す。
【００５４】グラフは、接触子先端を対象物に接触させ
ず、ＰＺＴの自由振動時における共振周波数と出力電圧
の関係の推移を示している。出力電圧が高く、安定して
いる共振周波数を２４２．６ｋＨｚと決定し、以後の測
定における基本共振モードとして用いた。
ず、ＰＺＴの自由振動時における共振周波数と出力電圧
の関係の推移を示している。出力電圧が高く、安定して
いる共振周波数を２４２．６ｋＨｚと決定し、以後の測
定における基本共振モードとして用いた。
【００５５】次に、６種類の異なる濃度に調整したシリ
コーンの濃度別にセンサーで測定し、荷重とΔｆとの特
性をデータより解析した結果を図５に示す。
コーンの濃度別にセンサーで測定し、荷重とΔｆとの特
性をデータより解析した結果を図５に示す。
【００５６】どの荷重値においても、シリコーン濃度が
低くなっていくほど、Δｆはマイナス側にシフトする傾
向を示した。また、荷重の増加と共にΔｆはマイナス側
にシフトする傾向を示した。
低くなっていくほど、Δｆはマイナス側にシフトする傾
向を示した。また、荷重の増加と共にΔｆはマイナス側
にシフトする傾向を示した。
【００５７】次に、シリコーン濃度とスティフネスの特
性について、得られたデータより解析した結果を図６に
示す。スティフネスの単位は、ｇ／ｍｍであり、１ｍｍ
の定歪みを与えるのに必要な荷重を示している。スティ
フネスは、材料が変形されうる難易さを示す指標であ
り、与えられた変形を生ずるのに必要な応力によって示
される。例えば、シリコーン濃度１００％はスティフネ
ス値で１５．７ｇ／ｍｍと示され、１ｍｍの定歪みを与
えるのに１５．７ｇの荷重が必要であることを示す。
性について、得られたデータより解析した結果を図６に
示す。スティフネスの単位は、ｇ／ｍｍであり、１ｍｍ
の定歪みを与えるのに必要な荷重を示している。スティ
フネスは、材料が変形されうる難易さを示す指標であ
り、与えられた変形を生ずるのに必要な応力によって示
される。例えば、シリコーン濃度１００％はスティフネ
ス値で１５．７ｇ／ｍｍと示され、１ｍｍの定歪みを与
えるのに１５．７ｇの荷重が必要であることを示す。
【００５８】シリコーン濃度が高くなるほど各濃度に応
じたスティフネスは比例し、増加傾向を示している。ま
た、これらは高い相関関係（ｒ＝０．９８４）を示して
いる。
じたスティフネスは比例し、増加傾向を示している。ま
た、これらは高い相関関係（ｒ＝０．９８４）を示して
いる。
【００５９】さらに、センサーのシリコーンに対する応
力歪み特性から得られるスティフネスとΔｆとの特性を
解析した結果を図７に示す。
力歪み特性から得られるスティフネスとΔｆとの特性を
解析した結果を図７に示す。
【００６０】Δｆはシリコーン濃度が高くなるにしたが
って、またスティフネスの増大とともにプラス側に増大
している。そして、これらも高い相関関係（ｒ＝０．９
８９）を示している。
って、またスティフネスの増大とともにプラス側に増大
している。そして、これらも高い相関関係（ｒ＝０．９
８９）を示している。
【００６１】以上の測定で得られた結果をもとに、シス
テム全体をより小型化し、診療室のチェアサイドへ移動
可能となるように改良を行った。
テム全体をより小型化し、診療室のチェアサイドへ移動
可能となるように改良を行った。
【００６２】図８に、作製した歯科用ハンドピース型触
覚センサーの外観を示す。また、この歯科用ハンドピー
ス型触覚センサーを用いた計測システムを図９に示す。
覚センサーの外観を示す。また、この歯科用ハンドピー
ス型触覚センサーを用いた計測システムを図９に示す。
【００６３】ここでは、センサー部に先の計測システム
と同様のＰＺＴを使用し、長さ２９ｍｍ、直径１．５ｍ
ｍのＳＫ鋼を固定し、接触子２１とした。
と同様のＰＺＴを使用し、長さ２９ｍｍ、直径１．５ｍ
ｍのＳＫ鋼を固定し、接触子２１とした。
【００６４】接触子２１は、ケース２２から外部に２０
ｍｍ出し、徐々にテーパーを付け、先端を直径０．５ｍ
ｍの球面状に加工した。
ｍｍ出し、徐々にテーパーを付け、先端を直径０．５ｍ
ｍの球面状に加工した。
【００６５】これを歯科用ハンドピース型のケース２２
内部に直径１２ｍｍ、厚さ４ｍｍのひずみゲージ式変換
器（ロードセル）と共に組み込んだ。
内部に直径１２ｍｍ、厚さ４ｍｍのひずみゲージ式変換
器（ロードセル）と共に組み込んだ。
【００６６】また、歯科用ハンドピース型のケース２２
の取っ手の部分２２ａには、ロードセルと連動し、コン
ピュータのビープ音と共に接触子２１の対象物質に対す
る荷重の程度を測定者に３段階で知らせるＬＥＤ２３を
組み込んだ。
の取っ手の部分２２ａには、ロードセルと連動し、コン
ピュータのビープ音と共に接触子２１の対象物質に対す
る荷重の程度を測定者に３段階で知らせるＬＥＤ２３を
組み込んだ。
【００６７】これに加えてカウンターボード２４、パー
ソナルコンピュータ２５、アンプユニット及びＩ／Ｏ拡
張ユニットを接続して、計測システムを構成した。
ソナルコンピュータ２５、アンプユニット及びＩ／Ｏ拡
張ユニットを接続して、計測システムを構成した。
【００６８】この計測システムでは、測定者がフットス
イッチ２６にてシステムの作動制御を行うことができ
る。
イッチ２６にてシステムの作動制御を行うことができ
る。
【００６９】ヘッド部２２ｂには、センサー部２７やロ
ードセル２８が組み込まれているが、センサー部２７
は、先の計測システムと同様、ＰＺＴを使用したもので
ある。これらセンサー部２７やロードセル２８には、そ
れぞれアンプ２９，３０が接続され、Ｖ−ｆコンバータ
ー３１やバンドパスフィルター３２を通してカウンター
ボード２４へと出力される。
ードセル２８が組み込まれているが、センサー部２７
は、先の計測システムと同様、ＰＺＴを使用したもので
ある。これらセンサー部２７やロードセル２８には、そ
れぞれアンプ２９，３０が接続され、Ｖ−ｆコンバータ
ー３１やバンドパスフィルター３２を通してカウンター
ボード２４へと出力される。
【００７０】この歯科用ハンドピース型の計測システム
は、歯科医師が違和感なく使えるものとして形状を選択
したものであり、コントラアングルも多くのハンドピー
スと同様、１６５°とした。
は、歯科医師が違和感なく使えるものとして形状を選択
したものであり、コントラアングルも多くのハンドピー
スと同様、１６５°とした。
【００７１】また、ケース２２のヘッド部２２ｂは、左
右に約３０°ずつ水平に動かすことが可能なようにスラ
イド機構を設けたが、これは実際の測定時に有効であっ
た。
右に約３０°ずつ水平に動かすことが可能なようにスラ
イド機構を設けたが、これは実際の測定時に有効であっ
た。
【００７２】上記ＬＥＤ２３は、接触荷重が４ｇ以上で
緑、５ｇ以上で黄色、６ｇ以上で赤が発光すると同時に
ビープ音がなるように設定したが、測定の際に不快感の
訴えを聞くことはなく、同時に、無駄なデータ量の減少
と、解析処理の時間短縮が可能となった。
緑、５ｇ以上で黄色、６ｇ以上で赤が発光すると同時に
ビープ音がなるように設定したが、測定の際に不快感の
訴えを聞くことはなく、同時に、無駄なデータ量の減少
と、解析処理の時間短縮が可能となった。
【００７３】このようにして作製した歯科用ハンドピー
ス型触覚センサーを用い、先ず、予備試験として工業用
シリコンを用いた測定モデルについて、硬さ測定を実施
した。
ス型触覚センサーを用い、先ず、予備試験として工業用
シリコンを用いた測定モデルについて、硬さ測定を実施
した。
【００７４】なお、ここでは、センサー部を自動降下シ
ステム（降下速度：１ｍｍ／０．５秒）にセットし、接
触荷重及びシリコン濃度の違いによる硬さ特性への影響
を検討した。
ステム（降下速度：１ｍｍ／０．５秒）にセットし、接
触荷重及びシリコン濃度の違いによる硬さ特性への影響
を検討した。
【００７５】測定結果を図１０に示す。この図１０にお
いては、縦軸に周波数変化（Δｆ）、横軸に接触荷重
（単位：ｇ）をとっている。
いては、縦軸に周波数変化（Δｆ）、横軸に接触荷重
（単位：ｇ）をとっている。
【００７６】この図１０を見ると明らかなように、シリ
コン濃度が低いほど、周波数変化（Δｆ）はマイナス側
にシフトし、軟らかい状態であることを示している。ま
た、濃度別のラインが全く交差していないことは、計測
装置（触覚センサー）の硬さ特性の判別度の安定性を示
している。
コン濃度が低いほど、周波数変化（Δｆ）はマイナス側
にシフトし、軟らかい状態であることを示している。ま
た、濃度別のラインが全く交差していないことは、計測
装置（触覚センサー）の硬さ特性の判別度の安定性を示
している。
【００７７】この結果より、試作した触覚センサーを用
いた歯肉炎の客観的評価法への可能性が示唆された。
いた歯肉炎の客観的評価法への可能性が示唆された。
【００７８】そこで、上記歯科用ハンドピース型触覚セ
ンサーを用い、臨床測定を行った。被験者は、口腔内診
査において臨床的に正常な歯肉を有し、歯肉退縮、歯列
不整が認められず、被験歯に補綴物や不良修復物の装
着、う歯のない者とした。
ンサーを用い、臨床測定を行った。被験者は、口腔内診
査において臨床的に正常な歯肉を有し、歯肉退縮、歯列
不整が認められず、被験歯に補綴物や不良修復物の装
着、う歯のない者とした。
【００７９】被験者は、歯肉の状態を可能な限り良好に
すべく１週間のプロフェッショナル・トゥース・クリー
ニング（ＰＴＣ）の後、１回目の測定を開始した。実験
的歯肉炎は、１０日間に亘ってプラークコントロールを
中断することによって惹起させた。また、その後、ＰＴ
Ｃを再開し、１週間後に最後の測定を実施して終了し
た。各診査とも、期間中５回（０日目、３日目、７日
目、１０日目、１７日目）実施した。
すべく１週間のプロフェッショナル・トゥース・クリー
ニング（ＰＴＣ）の後、１回目の測定を開始した。実験
的歯肉炎は、１０日間に亘ってプラークコントロールを
中断することによって惹起させた。また、その後、ＰＴ
Ｃを再開し、１週間後に最後の測定を実施して終了し
た。各診査とも、期間中５回（０日目、３日目、７日
目、１０日目、１７日目）実施した。
【００８０】先ず、７人の被験者に対する触覚センサー
による臨床測定（ＴＳ）の測定結果より、歯間乳頭のデ
ータを抽出し、各診査期間毎のΔｆを求めた。結果を図
１１に示す。
による臨床測定（ＴＳ）の測定結果より、歯間乳頭のデ
ータを抽出し、各診査期間毎のΔｆを求めた。結果を図
１１に示す。
【００８１】プラークコントロールの中断期間では、数
カ所で逆転が認められるものの、経時的にΔｆはマイナ
ス側にシフトする傾向を示している。そして、プラーク
コントロール再開後には、Δｆはプラス側に戻っていく
傾向を示した。
カ所で逆転が認められるものの、経時的にΔｆはマイナ
ス側にシフトする傾向を示している。そして、プラーク
コントロール再開後には、Δｆはプラス側に戻っていく
傾向を示した。
【００８２】ただし、１７日目のΔｆ（平均−１１１．
４Ｈｚ）は、０日目のΔｆ（平均−１００．９Ｈｚ）と
同じレベルにまでは戻らなかった。
４Ｈｚ）は、０日目のΔｆ（平均−１００．９Ｈｚ）と
同じレベルにまでは戻らなかった。
【００８３】また、７人のΔｆは、平均２５．８Ｈｚ
（２２〜３３Ｈｚ）のレンジ幅をもって、０日目のΔｆ
（最大値−９４Ｈｚ）から１０日目のΔｆ（最小値−１
５２Ｈｚ）まで、５８Ｈｚの範囲内で変化を示した。
（２２〜３３Ｈｚ）のレンジ幅をもって、０日目のΔｆ
（最大値−９４Ｈｚ）から１０日目のΔｆ（最小値−１
５２Ｈｚ）まで、５８Ｈｚの範囲内で変化を示した。
【００８４】以上の結果に対して二次元配置分散分析の
検定をしたところ、ＴＳのΔｆには患者の個体間に有意
差（ｐ＜０．０１）があり、診査期間の間にも有意差
（ｐ＜０．００１）があることが認められた。
検定をしたところ、ＴＳのΔｆには患者の個体間に有意
差（ｐ＜０．０１）があり、診査期間の間にも有意差
（ｐ＜０．００１）があることが認められた。
【００８５】次に、７人の被験者に対するＴＳの測定値
より、辺縁歯肉のデータを抽出し、各診査期間毎のΔｆ
を調べた。結果を図１２に示す。
より、辺縁歯肉のデータを抽出し、各診査期間毎のΔｆ
を調べた。結果を図１２に示す。
【００８６】Δｆは、スタート値のレベルがプラス側に
シフトしていたが、経時的には歯肉乳頭で観察された状
態とほぼ同様のシフト傾向を示した。
シフトしていたが、経時的には歯肉乳頭で観察された状
態とほぼ同様のシフト傾向を示した。
【００８７】以上、７人の被験者におけるＴＳ測定値
は、歯肉乳頭においても辺縁歯肉においても、経時的な
歯肉炎の変化に対応して有意な変化を示した。
は、歯肉乳頭においても辺縁歯肉においても、経時的な
歯肉炎の変化に対応して有意な変化を示した。
【００８８】特に、７人のデータが、歯間乳頭、辺縁歯
肉とも一定の分散幅を持ちながらも、プラークコントロ
ールの中断により歯肉の炎症状態が進むにつれてΔｆが
マイナス側にシフトしていくことは、歯肉の軟らかさが
増していることを示している。
肉とも一定の分散幅を持ちながらも、プラークコントロ
ールの中断により歯肉の炎症状態が進むにつれてΔｆが
マイナス側にシフトしていくことは、歯肉の軟らかさが
増していることを示している。
【００８９】また、プラークコントロール再開後には、
Δｆはプラス側にシフトし、歯肉の硬さの回復傾向を示
していると考えられる。
Δｆはプラス側にシフトし、歯肉の硬さの回復傾向を示
していると考えられる。
【００９０】また、歯間乳頭の方が辺縁歯肉より約１０
Ｈｚ広い範囲で変化しながら、個体間でより大きな有意
差を示していることは、元々軟らかい歯間乳頭の方が辺
縁歯肉よりもさらに軟らかくなり易い可能性を示してい
る。
Ｈｚ広い範囲で変化しながら、個体間でより大きな有意
差を示していることは、元々軟らかい歯間乳頭の方が辺
縁歯肉よりもさらに軟らかくなり易い可能性を示してい
る。
【００９１】したがって、歯肉炎の状態を示すパラメー
タとしては、歯間乳頭の方がわかりやすく、炎症の有無
の検証に適しているものと考えられる。
タとしては、歯間乳頭の方がわかりやすく、炎症の有無
の検証に適しているものと考えられる。
【００９２】以上の検討により、次のような結果が得ら
れた。
れた。
【００９３】先ず、試作した触覚センサーの基本特性に
安定性が認められた。また、触覚センサーの測定値は、
経時的な歯肉炎の変化に相応して、有意な変化を示し
た。また、隣接面歯肉と辺縁は肉において群間に有意差
が認められた。さらに、プラーク及び歯肉炎に対するイ
ンデックスと、触覚センサーの測定値には、経時的に類
似した傾向と相関関係が認められた。
安定性が認められた。また、触覚センサーの測定値は、
経時的な歯肉炎の変化に相応して、有意な変化を示し
た。また、隣接面歯肉と辺縁は肉において群間に有意差
が認められた。さらに、プラーク及び歯肉炎に対するイ
ンデックスと、触覚センサーの測定値には、経時的に類
似した傾向と相関関係が認められた。
【００９４】これらの結果から、本発明の触覚センサー
は、実験的歯肉炎に対する有用性が認められ、歯肉の炎
症を対象とした定量的評価が可能であることが実証され
た。
は、実験的歯肉炎に対する有用性が認められ、歯肉の炎
症を対象とした定量的評価が可能であることが実証され
た。
【００９５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の触覚センサーによれば、歯肉炎や歯周炎について定
量的、客観的な測定が可能であり、且つ生体に非侵襲的
で２次感染の虞れも皆無である。
明の触覚センサーによれば、歯肉炎や歯周炎について定
量的、客観的な測定が可能であり、且つ生体に非侵襲的
で２次感染の虞れも皆無である。
【００９６】さらに、従来不可能であったインプラント
周囲炎の診査にも応用可能である。歯肉炎、歯周炎と比
較して、インプラント周囲炎の場合、炎症の波及速度が
速いため、術後の定期的な診査は欠かすことができな
い。また、メンテナンス期に行う検査において、仮に炎
症状態が軽度なものであっても、正確に把握できれば早
期に対応することが可能となる。したがって、本発明の
触覚センサーによるインプラント周囲組織における炎症
の早期発見の意義は非常に大きい。
周囲炎の診査にも応用可能である。歯肉炎、歯周炎と比
較して、インプラント周囲炎の場合、炎症の波及速度が
速いため、術後の定期的な診査は欠かすことができな
い。また、メンテナンス期に行う検査において、仮に炎
症状態が軽度なものであっても、正確に把握できれば早
期に対応することが可能となる。したがって、本発明の
触覚センサーによるインプラント周囲組織における炎症
の早期発見の意義は非常に大きい。
【図１】本発明の触覚センサーの基本構成を示す模式図
である。
である。
【図２】図１の触覚センサーの等価回路図である。
【図３】試作した計測システムの概略構成を示す模式図
である。
である。
【図４】ＰＺＴの周波数−出力電圧特性の測定結果を示
す特性図である。
す特性図である。
【図５】シリコーン濃度の違いによる荷重と周波数変化
量（Δｆ）の関係を示す特性図である。
量（Δｆ）の関係を示す特性図である。
【図６】シリコーン濃度とスティフネスの関係を示す特
性図である。
性図である。
【図７】スティフネスと周波数変化量（Δｆ）の関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図８】歯科用ハンドピース型の触覚センサーの一例を
示す概略側面図である。
示す概略側面図である。
【図９】歯科用ハンドピース型の触覚センサーを用いた
計測システムの一例を示す模式図である。
計測システムの一例を示す模式図である。
【図１０】図８に示す歯科用ハンドピース型触覚センサ
ーにおけるシリコーン濃度の違いによる荷重と周波数変
化量（Δｆ）の関係を示す特性図である。
ーにおけるシリコーン濃度の違いによる荷重と周波数変
化量（Δｆ）の関係を示す特性図である。
【図１１】歯間乳頭における各診査期間毎の周波数変化
量（Δｆ）の変化を示す特性図である。
量（Δｆ）の変化を示す特性図である。
【図１２】辺縁歯肉における各診査期間毎の周波数変化
量（Δｆ）の変化を示す特性図である。
量（Δｆ）の変化を示す特性図である。
１，１２，２１ 接触子、２ 振動検出素子、３ 圧電
振動子、１１ センサー部、１３ 変位センサー、２７
センサー部、２８ ロードセル
振動子、１１ センサー部、１３ 変位センサー、２７
センサー部、２８ ロードセル
Claims (6)
- 【請求項１】 歯肉に押し当てられる接触子と、上記接
触子の固有振動数の変化を検出するセンサー部とを備
え、 歯肉の硬さが測定される歯肉診査用触覚センサー。 - 【請求項２】 上記センサー部は圧電振動子と振動検出
素子とを有するとともに、当該振動検出素子からの出力
信号を圧電振動子に帰還することにより発振回路が構成
され、 上記接触子の固有振動数の変化に伴う発振回路の共振周
波数の変化により歯肉の硬さに関する情報が得られるこ
とを特徴とする請求項１記載の歯肉診査用触覚センサ
ー。 - 【請求項３】 上記接触子の形状が針状またはプローブ
状であり、先端が球面状とされていることを特徴とする
請求項１記載の歯肉診査用触覚センサー。 - 【請求項４】 上記接触子及びセンサー部が歯科用ハン
ドピース型のケースに収納されていることを特徴とする
請求項１記載の歯肉診査用触覚センサー。 - 【請求項５】 上記歯科用ハンドピース型のケースに、
測定荷重を段階的に表示するＬＥＤが組み込まれている
ことを特徴とする請求項４記載の歯肉診査用触覚センサ
ー。 - 【請求項６】 上記歯科用ハンドピース型のケースは、
接触子が取り付けられたヘッド部が水平方向に回動自在
とされていることを特徴とする請求項４記載の歯肉診査
用触覚センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17345998A JP4232876B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 歯肉診査用触覚センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17345998A JP4232876B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 歯肉診査用触覚センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000005170A true JP2000005170A (ja) | 2000-01-11 |
| JP4232876B2 JP4232876B2 (ja) | 2009-03-04 |
Family
ID=15960875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17345998A Expired - Fee Related JP4232876B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 歯肉診査用触覚センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4232876B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006110028A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 超音波イメージング装置 |
| JP2006223676A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | J Morita Tokyo Mfg Corp | 計測機能を備えた歯科用超音波スケーラ。 |
| JP2009542292A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-12-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 液滴スプレー口膣清浄化装置とともに使用される表面検出システム |
| WO2019167963A1 (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | ライオン株式会社 | 口腔内指標を判定するための検査方法 |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP17345998A patent/JP4232876B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006110028A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 超音波イメージング装置 |
| JP2006223676A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | J Morita Tokyo Mfg Corp | 計測機能を備えた歯科用超音波スケーラ。 |
| JP4719869B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-07-06 | 株式会社モリタ東京製作所 | 計測機能を備えた歯科用超音波スケーラ |
| JP2009542292A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-12-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 液滴スプレー口膣清浄化装置とともに使用される表面検出システム |
| WO2019167963A1 (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | ライオン株式会社 | 口腔内指標を判定するための検査方法 |
| US11957506B2 (en) | 2018-03-02 | 2024-04-16 | Lion Corporation | Testing method for determining oral indicator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4232876B2 (ja) | 2009-03-04 |
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