JP2002515276A

JP2002515276A - 歯垢を位置決定するための蛍光手段を備えた歯ブラシ

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Publication number: JP2002515276A
Application number: JP2000549131A
Authority: JP
Inventors: ヴェルナー・ミューラー; ミヒャエル・シェップライン
Original assignee: ヘルムート・フント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2002-05-28
Also published as: AR015788A1; AU4260699A; CN1309545A; KR20010071278A; WO1999059462A1; HUP0102865A3; PE20000622A1; PL344439A1; GB9810471D0; DE69918549T2; EP1079731A1; CZ20004296A3; US6485300B1; DE69918549D1; CA2333226A1; AU750410B2; HUP0102865A2; EA200001075A1; EP1079731B1; TW412405B

Abstract

(57)【要約】歯の表面上の生物的沈着物を検出する装置。該装置は試験歯表面上に励起輻射線を向ける照明手段および清浄な歯の表面からの自己蛍光発光と関連づけられる波長での試験歯表面からの蛍光発光を検出するための検出手段を有する。試験歯表面からの前記蛍光発光の強度を清浄な歯の表面からの自己蛍光発光の強度と比較し、比較結果は試験歯表面上の沈着物の存在と関連づけられる。該装置は好ましくは沈着物が存在することや、除去されたことを使用者に表示する歯ブラシである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、歯の表面上の生物的沈着物、特に歯垢の沈着を検出するための新規
装置に関する。特に、本発明はこのような沈着物を検出するために蛍光測定法を
使用する装置に関する。特に、本発明は手動または電動歯ブラシに組み込まれた
この目的のための装置に関する。

【０００２】（背景技術）本発明において用いられる「生物的沈着物」なる用語は、一般に、歯科衛生上
望ましくないと一般に考えられる生物起源の物質の沈着物、例えば歯垢、バクテ
リア、歯石、結石などを意味する。歯垢は、ひとつには歯上のバクテリアの活性
により生じる複雑な有機沈着物または歯上の食物の沈着物などの汚れであり、齲
歯および虫歯発生の望ましくない前兆である。

【０００３】歯表面のこのような沈着物を、例えば歯のブラッシングにより取り除く前に検
出することは、検出により歯磨きを集中して行うべき領域がわかるので望ましい
。このような沈着物はインビボの歯上でその場で検出することが困難である。歯
垢を検出することが特に重要である。歯垢の検出に関しては蛍光測定法の使用が
公知である。現状では、蛍光、すなわち、二次蛍光および自己蛍光を用いて歯垢
を検出するための２つの一般法がある。二次蛍光においては、歯垢があると思わ
れる歯を歯垢と優先的に結合する蛍光標識物質で処理し、過剰の未結合物質を歯
から洗い流した後に、励起輻射線の照明に反応した歯垢と結合した歯の部分の標
識物質の蛍光発光を検出して歯垢の存在を表示する。ＷＯ９２／０６６７１およ
びＷＯ９７／０１２９８は二次蛍光に基づく典型的な方法およびこのような方法
を利用した装置を開示する。

【０００４】自己蛍光法は蛍光標識を使用しないが、そのかわりに励起輻射線による照明に
応答した歯垢それ自体からの蛍光発光を検出する。米国特許第５３８２１６３号
、ＤＥ２９７０４１８５、ＤＥ２９７０５９４３、ＥＰ０７７４２３５、および
ＷＯ９７／０１２９８はこの型の方法およびこれらの方法を実施するための装置
を開示する。典型的には、これらの開示において、約６００ｎｍ以上の発光波長
で歯垢からの自己蛍光発光が検出され、歯垢の存在と関連づけられる。

【０００５】齲歯、歯垢は、除去されないと歯の疾患などの原因になる可能性があるが、こ
れを検出するための光学的方法も公知である。この型の典型的な方法は、例えば
米国特許第４２９０４３３号、ＥＰ０８６２８９７およびＷＯ９７／４２８６９
に開示されているが、これらの方法は歯垢沈着物それ自体を検出しない。

【０００６】現状の歯垢の検出について開示されるこれらの方法および装置は、特に比較的
少量しか歯垢が存在しない場合、すなわち、歯垢沈着物が蓄積しうる前にその初
期の沈着物を除去するために歯の清浄が最もよく行われている状況では、最適で
ないことが明らかにされている。歯垢沈着物は各個人により性質が異なり、個人
化できるシステムを提供することが望ましい。蛍光標識物質を歯に適用すること
が必要な方法は一見したところ非常に不便である。

【０００７】従って、本発明の目的は、技術文献の問題を少なくとも一部解決するインビボ
の歯上の生物的沈着物を検出するための装置および方法を提供することである。本発明の第一の態様によると、歯の表面上の生物的沈着物を検出するための装
置は；試験歯表面に励起輻射線を向ける照明手段と、実質的に生物的沈着物がない歯の表面からの自己蛍光発光と関連した波長で試
験歯表面からの蛍光発光を検出する検出手段と、実質的に生物的沈着物がない歯表面から、試験歯表面よりも生物的沈着物が少
ないことがわかっている歯表面からの自己蛍光発光と関連する波長で、自己蛍光
発光の強度と試験歯表面からの前記蛍光発光の強度を比較するための手段と、このようにして得られた比較結果を試験歯表面にある生物的沈着物の存在と関
連づけるための手段と、このような生物的沈着物を装置の使用者に表示するための表示手段とからなる
。

【０００８】便宜上、試験歯表面よりも生物的沈着物が少ないことがわかっている歯の表面
を、以下「清浄な」歯表面と記載する。清浄な歯の表面には生物的沈着物がある
が、試験歯表面よりも量が少ないか、または生物的沈着物がないかまたは実質的
にないのが好ましい。

【０００９】本発明のこの態様の装置は、励起輻射線で照らされた場合に生物的沈着物がな
い歯の表面は一般に約４５０ｎｍに強度のピークを有するが、さらに高い波長で
相当な強度を有する強力で容易に検出可能な自己蛍光発光を放ち、この自己蛍光
発光は少量でも歯表面上の歯垢などの生物的沈着物の存在によりこの自己蛍光は
強力に弱められるという知見に基づき、したがって、この自己蛍光の強度は歯の
表面上に生物的沈着物が存在する場合に減少する。この特徴的な自己蛍光は歯の
表面の他の特性、例えば先天的な種類、年齢、性別、喫煙による沈着物などの要
因に関わらず歯の色または生来の反射率により比較的影響を受けないので、装置
およびこれを用いる方法は該装置を用いる各個人の歯の種類により影響を受けな
い。さらに、市販の練り歯磨きのほとんどは、歯の表面または歯の表面上の生物
的沈着物から蛍光を放射させる照射による放射線に反応して蛍光を放射しないと
考えられ、自然のエナメル質とスペクトルが異なると考えられ、したがって本発
明の装置の操作を妨げないと考えられる。

【００１０】励起蛍光の目的について励起輻射線の好ましい波長は４２０ｎｍ未満であるが
、この短い波長の放射線は場合によっては歯の組織に有害である。安全性の理由
から、励起輻射線は好ましくは４７０±４０ｎｍの波長である。適当で好ましい
照明手段を以下にさらに詳細に議論する。生物的沈着物のない歯表面は４２０ｎｍより上の波長領域で、典型的には図１
に示すような約４５０ｎｍより上に強度のピークを有する蛍光を放つ。従って、
検出手段はこのような４２０ｎｍより上の波長で蛍光発光を検出することができ
る。

【００１１】とりわけ蛍光発光からの励起輻射線を区別するために、検出手段は５２０ｎｍ
より上の波長で蛍光発光輻射線を検出するのが適切である。これらの波長で、生
物的沈着物がないかまたは実質的にない歯の表面からの自己蛍光波長は依然とし
て強力である。約５３０ｎｍより上、例えば５３０−６３０ｎｍの領域の波長で
蛍光発光を測定するのが好ましい。試験歯表面からの自己蛍光発光の相対的強度を清浄な歯表面からのものと比較
する手段は、電子シグナル／自己蛍光発光に対応する電子シグナルを処理するデ
ータ処理システムを含む。好ましくは、該システムは強度／波長グラフ下の面積
を測定する。これができる適当なシグナル／データ処理システムは当業界で周知
である。

【００１２】清浄な歯表面からの自己蛍光の強度は多くの方法において測定できる。本発明の装置の一構造において、生物的沈着物がないまたは実質的に生物的沈
着物がない歯表面からの自己蛍光発光を前記のような各個人間の励起輻射線の特
定の強度についての定数として処理することができる。このような強度は実験的
に決定することができ、たとえば電子および／またはソフトウェアにおいて、製
造し、使用者に供給する際に装置内に対照標準として保存することができる。

【００１３】別の構造において、装置はまず清浄であると考えられる使用者の歯表面、たと
えば一般的に歯垢などの生物的沈着物の蓄積が全くないかまたは比較的少ない切
歯などの歯の歯冠、または前面に適用される。多くの場合において、このような
「清浄な」表面は実質的に生物的沈着物のない歯表面とみなされる。清浄な表面
からの自己蛍光発光の強度を測定し、試験歯表面からの発光強度と比較するため
の基準として用いる。装置をまず使用者の清浄な歯の表面に適用した後、次に試
験歯表面に適用し、清浄な歯の表面と試験歯表面で測定される自己蛍光を比較す
る。

【００１４】さらなる構造において、検出手段は使用者の歯上の地点の間、たとえば使用者
の歯の表面、例えば使用者の歯数本または全部に渡って移動可能であり、この移
動の間に励起輻射線が同一または異なる歯の表面上に向けられる。これらの表面
はその上に付着した生物的沈着物の量が異なることが多く、すなわち、試験歯表
面と比べて「清浄な」表面である程度にまで比較的生物的沈着物が少ない表面も
ある。例えば、検出手段は歯の根元部分と前記のように実質的に生物的沈着物が
ないことが多い例えば歯冠部分または歯の前面上で移動可能である。これを「力
学的」測定と称し、すなわち、装置が使用者の歯上を移動することにより作動す
る。

【００１５】この構造において本発明の装置は使用者の口の歯表面上を移動するので、生物
的沈着物が存在する試験歯表面の領域、および歯の清浄な領域に遭遇する。その
結果、装置が使用者の口の周りを歯の表面上で移動する際に検出装置により検出
される蛍光発光の強度は、生物的沈着物がある試験歯表面であることを表す最少
値、および清浄な歯表面である最大値の間で変化する。従って、該装置が使用者
の口の周りを移動する際に検出される蛍光発光の変動は時間により一連の強度の
ピークおよび／または平坦域（以下包括的に「ピーク」と称する）を示す傾向に
有り、これらのピークは生物的沈着物がある試験歯表面と清浄な歯表面の領域間
の変動を示し、前者においては比較的低いピークが見られ、後者においては比較
的高いピークが見られる。これらの比較的低いピークと比較的高いピーク間の高
さの違いは、試験歯表面の生物的沈着物の量の違いを表す。この構造の装置を用
いて、１本の歯の試験歯表面上の生物的沈着物の存在を検出することができる。

【００１６】別法として、装置が数本の歯または使用者の全部の歯上を移動する間の蛍光発
光ピークを検出することにより、１またはそれ以上の歯の表面上の生物的沈着物
の存在を検出することができる。これにより、沈着物の存在の「口全体」の表示
が可能である。すなわち、使用者の口の中のどこかに沈着物があることを示すこ
とができるが、具体的な歯上の正確な位置を示すことができない。加えてまたは別法として、該装置は、たとえばパルス高分析（最高ピークと最
低ピーク間の差を測定するための公知技術）を用いる内部電子および／またはソ
フトウェアにより適応させることができる。この差は、歯の洗浄プロセス、例え
ばブラッシング中に変化、すなわち減少するが、これは沈着物が存在し、歯表面
がますます清浄になるにつれ除去されることを示す。

【００１７】加えてまたは別法として、該装置は、たとえば最高ピークと最低ピーク間の平
均を測定するためにパルス高分析を再度用いて適応させることができる。この平
均値は歯のブラッシングプロセス中に歯の表面がますます清浄になるにつれて増
加するが、これは沈着物が存在し、除去されていることを示す。

【００１８】さらに、照明手段が歯表面に励起輻射線を向けない場合、および／または検出
手段が歯の表面からの蛍光発光を検出する位置にない場合、蛍光の「疑似」最少
値が存在することもある。例えば、照明手段および／または検出手段が歯の隙間
またはそれに隣接した箇所、または歯以外の口の部分、あるいは歯科充填物など
を標的とする場合に起こる。本発明の装置はこのような疑似最少値、すなわち歯
表面からの蛍光発光が実際に起こると予想される範囲に対応する特定の範囲内の
強度ピークだけに応答する特定の値より低い任意の蛍光強度ピークを無視するよ
うな構造にすることができる。

【００１９】従って、本発明の装置の最後に記載した態様によると、検出手段は：検出装置が１つの歯の領域から１またはそれ以上の他の歯の領域へ移動する期
間中の蛍光発光を検出し；経時的に発光強度におけるピークを検出し；このようなピークの高さを測定し、比較する構造にすることができる。特に、この態様において、装置はこのようなピークの最低高さと最高高さ間の
差を測定し、この差を生物的沈着物の存在と関連づけ、次にこれを使用者に表示
する構造にすることができる。たとえば、５〜９０％、例えば５〜５０％の違い
が生じる。別法としてまたは加えて、この態様において、装置はこのようなピー
クの最低高さと最高高さ間の差を測定し、次に平均値を計算し、この平均の増加
を生物的沈着物の存在と関連づけ、これを次に使用者に表示する構造にすること
ができる。典型的には、５〜９０％、例えば５〜５０％の平均値の増加が起こる
。

【００２０】このような蛍光発光強度のピークの検出、およびピーク高さの測定および比較
は現代の検出、電子およびデータ処理システムにより容易に行える。さらなる構造において、本発明の装置は歯の表面の２つの離れた領域からの蛍
光発光を検出し、これらの２つのはなれた表面からの蛍光発光の相対的強度を比
較し、このような違いを歯表面上の生物的沈着物の存在と関連づけ、このような
沈着物の存在を使用者に表示する検出手段を備えることができる。

【００２１】２つの領域が離れている距離が適当である場合、該領域の一方に生物的沈着物
が付着しているならば、もう一方は清浄な領域である。２つの領域の適当な最大
距離は高さ、すなわち歯肉との境界（すなわち、歯肉縁）から歯冠までの距離ま
でである。典型的には、これらの２つの領域の間隔は、したがって約２．０ｍｍ
から歯の高さまでで、例えば２〜１０ｍｍまでである。この構造の装置は、装置を口中に挿入した場合に、２つの検出手段のうちの一
方が歯肉線またはその付近で歯に接するような位置に、他方が歯冠またはその付
近にあるように、相互に関連して位置づけられる２つの検出手段を有することが
できる。例えば、本発明の装置が歯ブラシヘッドを有する場合、２つの検出手段
は歯ブラシヘッドの幅を横切る位置（すなわち、ヘッド−ハンドル方向に垂直な
方向）にあり、したがって、ヘッドを歯のブラッシングに用いるときに２つの検
出手段が前記のような位置になりやすい。

【００２２】この態様の装置は少なくとも２つの検出手段を有し、このうちの少なくとも２
つは前記のような距離で離れている。適当には、２つの離れた部分の蛍光発光の
検出は同時に行われる。２つの離れた領域で検出される蛍光の強度の差を生物的
沈着物の存在と関連づけることができる。もちろん、離れた領域の一方を使用す
る場合において、例えば２またはそれ以上の検出手段が歯表面からの蛍光を検出
する位置にない場合、たとえば歯の隙間、口組織、充填物などに隣接する場合に
もこのような状況が起こる。このような場合に、離れた領域で検出される蛍光の
強度の差は、生物的沈着物が付着している試験歯表面と清浄な表面間で起こると
予想される最大差をこえることが多く、装置は特定の値するよりも大きな差をす
べて無視するような、たとえば特定の範囲の差のみに対応するような構造にする
ことができる。

【００２３】実施において、歯全体の表面が「清浄」である場合であっても、歯の異なる領
域からの蛍光には違いがある可能性がある。特に、歯の縦軸に添って蛍光強度の
勾配が生じ、歯の切断面または歯冠ではなく、歯頚部、または歯肉縁、歯の根本
またはその付近の領域で高い強度が観察される。歯の根本付近により多くの沈着
物が蓄積することが予想されるので、この勾配は歯垢などの生物的沈着物の存在
により影響を受ける。したがって、勾配は清浄な歯の状況よりも生物的沈着物が
ある歯上でより急である。したがって、本発明の装置は、装置が歯の一領域から
他の領域へ移動する際にこのような勾配の存在の観察および／または測定をする
構造にすることができる。生物的沈着物が例えば歯の根元から除去される場合に
根元と歯冠間の蛍光強度の勾配は減少するので、例えば、装置は歯の清浄プロセ
ス中のこのような勾配における変化、たとえばこの勾配における角度の変化を検
出および／または測定する構造にすることができる。装置は、試験歯表面上の生
物的沈着物の存在を表示するために用いられる構造にすることができる。

【００２４】最後に記載した態様の装置は、１本の歯上の生物的沈着物を検出するのに特に
適しており、使用者の歯の数本または全部のうちのどこかにある歯垢を検出する
のにも適していて、例えば使用者の口全体のどこかに生物的沈着物があることは
「口全体」の表示を使用者に示す。本発明の装置の設定および検定、例えば検出され、測定され、試験歯表面上の
生物的沈着物の存在と関連づけられる蛍光強度の範囲の設定、装置が反応する強
度の範囲の設定は本発明の装置の任意の構造についての設計の問題である。現代
の電子および内蔵されたソフトウェアを用いて、当業者の能力範囲内の手段によ
り容易に達成することができる。例えば、本発明の装置は清浄な歯表面と生物的
沈着物が付着している試験歯表面からの蛍光強度間の特定の割合の差に応答する
ように設定される。例えば、装置は清浄な歯表面と生物的沈着物が付着している
試験歯表面の蛍光強度の１〜９０％、例えば１〜５％、または１〜１０％、また
は１〜２０％、または３０％またはそれ以上の範囲の差に応答するように設定さ
れる。

【００２５】このようにして得られた比較を試験歯表面上の歯垢などの生物的沈着物の存在
と関連づける手段はさらに試験歯表面から生じる自己蛍光の強度と実質的に生物
的沈着物がない歯表面からの自己蛍光と関連づけられる蛍光強度との差を歯垢な
どの生物的沈着物の存在と関連づけるようにプログラムされたシグナル／データ
処理システムを含む。このシグナル／データ処理システムは装置に組み込まれた
用途特異的集積回路（「ＡＳＩＣ」）を含む。例えば、データ処理システムは歯
垢などの沈着物の存在とこのような差を関連づけることができる。別法として、
データ処理システムは、歯垢などの沈着物の存在を例えば前記範囲内などの所定
量より大きな差のみと関連づけるようにプログラムすることができる。

【００２６】本発明のさらなる態様は、自己発光が放射される波長、例えば、約６００ｎｍ
より上の波長を開示する、上記した先行文献、例えば、米国特許第５３８２１６
３号、ＤＥ２９７０４１８５、ＤＥ２９７０５９３４、ＥＰ０７７４２３５、な
らびにＷＯ９７／０１２９８に記載されているように、歯表面にある歯垢が、固
有の自己発光を有するという事実に基づく。歯表面上の生物的沈着物が歯垢であると考えられる場合の自己蛍光発光は、約
５００ｎｍより下、好ましくは４５０ｎｍより下の波長の輻射線により照明され
た場合に、発光最大値は約５３０ｎｍと約６３０ｎｍの間で、特に２つの発光最
大値を有し、一方は約５４０〜５５０ｎｍであり、他方は約６１０〜６２０ｎｍ
であることが見いだされた。これらの２つの最大値の発見は新規であると考えら
れる。

【００２７】歯上に極わずかな量の生物的沈着物が存在する場合、生物的沈着物がないかま
たは実質的にない歯表面と関連づけられる自己蛍光発光は非常に強いので、沈着
物自身または歯垢などの成分からの自己蛍光発光は観察されず、すなわち、歯表
面物質それ自身と関連づけられる自己蛍光により打ち消される。しかしながら、
歯上の歯垢などの生物的沈着物の量が増加するにつれ、および／または沈着物の
時間経過が増加するにつれ、沈着物それ自身または歯垢などの成分から発せられ
る自己蛍光は、一般に生物的沈着物がないかまたは実質的にない歯表面と関連づ
けられる自己蛍光に関わらず検出されるような強度になるまで増加する。沈着物
が非常に厚いかまたは時間が経過している場合、沈着物それ自身またはその成分
からの自己蛍光発光が支配的になり、歯表面物質それ自身と関連づけられる自己
蛍光に関わらず容易に測定することができる。

【００２８】したがって、少量の沈着物または薄層の生物的沈着物しか存在しない場合、前
記のような本発明の第一の態様の装置および方法を用いて生物的沈着物を検出す
ることができ、さらに多くの生物的沈着物が存在する場合には、該生物的沈着物
または歯垢などのその成分からの自己蛍光発光の測定を用いることができる。したがって、本発明の好ましい態様において、本発明の装置はさらに；試験歯表面上の生物的沈着物からの自己蛍光発光と関連づけられる波長の試験
歯表面からの自己蛍光発光を検出する手段、およびこの自己蛍光発光を試験歯表面上の生物的沈着物の存在と関連づける手段、お
よび生物的沈着物の存在を装置の使用者に表示する表示手段を含む。

【００２９】好ましくは、検出手段は、歯表面上の歯垢からの自己蛍光発光と関連づけられ
る波長の試験歯表面からの自己蛍光発光を検出することができる。これらの検出手段は、前記の技術文献において開示されている歯垢からの自己
蛍光と関連づけられる波長を有する生物的沈着物からの自己蛍光発光を検出でき
る。好ましくは、該手段は前記の約５３０ｎｍと約６３０ｎｍの間の発光最大値
のいずれかまたはいずれも検出する。

【００３０】歯表面上の歯垢沈着物などの生物的沈着物からの前記のような自己蛍光発光の
使用はそれ自身新規であると考えられる。したがって、本発明のさらなる態様に
おいて、歯の試験表面上の生物的沈着物、特に歯垢を検出するための装置は、約５３０ｎｍと約６３０ｎｍの間の試験歯表面上の生物的沈着物からの自己蛍
光発光を検出するための検出手段；この生物的沈着物からの自己蛍光発光を試験歯表面上の生物的沈着物の存在と
関連づけるための手段；装置の使用者に生物的沈着物の存在を表示するための表示手段を含む。

【００３１】好ましくは、自己蛍光の検出は、前記の２つの発光最大値、すなわち、約５４
０〜５５０ｎｍと約６１０〜６２０ｎｍの一方または両方で行われる。適当には、生物的沈着物からの自己蛍光発光は試験歯表面上へ励起輻射線を向
ける手段により生じる。この励起輻射線は本発明の第一の態様の装置において用
いられる波長の励起輻射線である。適当には、本発明の前記態様および好ましい具体例の照明手段は、好ましくは
４３０と５００ｎｍの間の発光を含む可視の青色光領域を発することができる発
光ダイオード（ＬＥＤ）などのエミッターを含むことができる。このような４８
０±５０ｎｍで発光するＬＥＤは商業的に入手可能である。ＬＥＤは好ましくは
電力消費を少なくするために低電力でなければならず、５〜２０ｍＡで作動する
ＬＥＤが適している。

【００３２】ＬＥＤなどの励起輻射線はライトガイド、例えば１またはそれ以上の光ファイ
バーの束により歯表面に向けられる。公知の商業的に入手可能な光ファイバーを
用いることができ、好ましくは使用者の口中に挿入するために、破損または使用
者の歯肉または使用者の口組織の他の部分に掻き傷を付ける危険性を最少にする
ために、ガラスファイバーでなくプラスチック材料を用いる。光ファイバーの適
当な材料は、励起輻射線で照明された場合に蛍光を発しないものでなければなら
ない。約０．２５〜２．０ｍｍ（すなわち、２５０ミクロン〜２．０ｍｍ）の光
ファイバーがこの目的について適していることが判明し、歯垢などの生物的沈着
物について試験される歯表面の領域によっては、これらの約４ｍｍまでの束が適
していることが判明している。蛍光発光を起こす波長の励起輻射線が優先的に試
験歯表面に向けられることを保証するために光エミッターと試験歯表面の間の光
路中に光フィルターを組み込むことが適当である。集束光学素子、例えば１また
はそれ以上のレンズを光エミッターと試験歯表面の間の光路中に組み込んで、励
起輻射線を集束させ、試験歯表面上に集中させることも適当である。

【００３３】照明手段が約４２０ｎｍより下の波長で発光する場合、安全性の理由から、こ
のような発光が使用者の組織に到達することを防ぐためにカットオフフィルター
を含むことが好ましい。このタイプの適当なフィルターは公知である。適当なタ
イプのフィルターは二色フィルター、例えば励起輻射線の波長で反射し、発せら
れた蛍光の波長で透過させるダイクロイックミラーであり、これはこのような低
い波長光をカットオフする安価で便利な方法として好ましい。検出手段は公知の検出器、例えば半導体フォトダイオードを含むことができる
。光学フィルターを検出器と試験歯表面間の光路中に組み込んで蛍光発光が検出
器に優先的に導かれることを保証することが適当である。集束光学素子、例えば
１またはそれ以上のレンズを検出器と試験歯表面の間の光路に組み込んで、蛍光
発光が集束され、検出器上に集中されることを保証することも適当である。検出
手段はさらに歯表面からの蛍光発光を蛍光発光輻射線の検出器に導くためのライ
トガイド、例えば１またはそれ以上の光ファイバー（例えば前記のような束）を
含むことができる。

【００３４】励起輻射線および蛍光発光に対して別のライトガイドを用いることができるが
、別法として、１つのライトガイドをライトガイドの長さの一部分で両方に対し
て用いることができ、公知の型のビームスプリッター／コンバイナーを用いて励
起輻射線と発光を分離し、これらを適切に導くことができる。例えば、励起蛍光
および発せられた蛍光の両方を導くために同一の光ファイバーを用いることがで
き、励起蛍光および発光蛍光は二色フィルターを用いて濾光することができる。励起輻射線およびたとえば２０〜５００Ｈｚ、例えば１００〜３００Ｈｚ、適
当には２００Ｈｚ付近の蛍光の検出はたとえば使用者の口の外側の光源からの調
節されていないバックグラウンド光と容易に区別することができるように同期し
て変調および／またはフェーズロックすることが好ましい。好ましくは、主電気
周波数付近（一般に５０〜６０Ｈｚ付近）およびその倍数に調節することは使用
者の周囲の電気光からの干渉を回避するために避けなければならない。

【００３５】本発明の好ましい態様において、照明手段と検出手段のライトガイドを含む光
ファイバーは適当な導管内に束ねることができ、共通の光学プローブ、たとえば
透明なカバーまたは集束透過／収集プローブが末端になるようにすることができ
る。このようなプローブは照明手段からの励起輻射線を試験歯表面上に集束させ
、試験歯表面からの蛍光をライトガイド中に集束させることができる１またはそ
れ以上のレンズを組み込むことができる。光ファイバーをランダムに束ねること
ができる。別法として、照明手段のライトガイドを含むファイバーまたは別法と
して検出手段のライトガイドを含むファイバーがそれぞれ検出手段のライトガイ
ドまたは照明手段のライトガイドを含むファイバーが環状または多角形のファイ
バーにより囲まれている中心核を含むように束ねることができる。励起および発
光のライトガイドとして別の光ファイバーを用いる場合、蛍光発光の強度が低い
ので好ましくはより多くのファイバーを励起輻射線でなく発光のライトガイドと
して用いる。

【００３６】歯垢などの生物的沈着物の存在を装置の使用者に表示する手段は、可視（例え
ば光）シグナルまたは可聴（例えば音）シグナルを使用者に示してこのような生
物的沈着物の存在を表示する電子手段を含むことができる。例えば、該手段は相
当量の生物的沈着物が存在する場合にのみこのようなシグナルを示し、沈着物が
除去されるとシグナルを示すのをやめ、あるいは別法として、該手段は生物的沈
着物が存在する場合にはシグナルを示さないが、沈着物がない場合にこのような
シグナルを示しても良い。さらなる表示器様式は当業者には明らかである。この
ような手段の構造はエレクトロニクス業界者には容易に明らかになる。

【００３７】本発明の好ましい態様において、装置は、例えば１またはそれ以上の前記のよ
うな光ファイバーを組込み、歯ブラシヘッド中の光学プローブを末端とする歯ブ
ラシヘッド中に組み込まれ、光学プローブが使用者の試験歯表面に接近するよう
な、たとえば１ｃｍまたはそれ以下で、歯ブラシの植毛の通常の長さにほぼ等し
い試験歯表面に励起輻射線を向ける手段および試験歯表面からの蛍光発光を検出
手段を有する歯ブラシを含む。このような歯ブラシはさらにそのヘッド中に通常
の清浄植毛を組み込むことができ、一の態様において、洗浄植毛はそれ自身１ま
たはそれ以上のこのような光ファイバーを含むかまたは組み込むことができ、そ
れによりプローブを含むことができる。歯ブラシは手動で用いられる歯ブラシで
あってもよいが、より好都合には植毛を組み込んだブラシヘッドが電気モーター
により駆動される電動歯ブラシであってもよい。

【００３８】プローブを組み込んだヘッドは歯ブラシの恒久部品であっても良いし、あるい
は、好ましくは取り換え可能であっても良い。好都合には、照明手段、検出手段
および種々の電子シグナル／データ処理手段など、ならびに適当な電源、例えば
電池または電気幹線結線を歯ブラシのハンドル中に設けることができる。このよ
うな歯ブラシが電動式洗浄ブラシを有する場合、このような構造において電気部
品、たとえば駆動モーターなどはすべて歯ブラシハンドル中に組み込むことがで
きる。

【００３９】本発明の装置が歯ブラシ中に組み込まれる場合、これは使用者の歯の表面上の
生物的沈着物がはじめに存在することを表示し、歯を適当な期間ブラッシングし
た後に生物的沈着物の量が減少またはなくなったことを表示するような構造にす
ることができる。このような歯ブラシは使用者の歯のどこかに生物的沈着物が存
在し、したがって沈着物を除去するためには歯のブラッシングを続ける必要があ
ることを使用者に表示するような構造にすることができる。したがって、本発明はさらに前記のような装置を組み込んだ歯ブラシを提供す
る。好ましくは、このような歯ブラシは、歯上にはじめに存在する沈着物が歯の
ブラッシングのプロセスにより除去されたことを使用者に表示する手段、および
／または沈着物がブラッシングの後でも依然として存在し、ブラッシングを続け
る必要があることを使用者に表示する手段を備えた構造にする。

【００４０】別法として、装置は歯科用工具、例えば患者の歯のインビボ検査を行う歯科医
が使用するのに適した歯科用工具を含むことができる。使用において、試験歯表面をまず、例えば事前にリンスすることにより洗浄し
て汚れおよび他のゆるく付着した沈着物および試験歯表面を汚染し、試験歯表面
を汚染し、試験歯表面を被う汚染物質を除去してから装置を試験歯表面に適用す
る。装置が歯垢などの生物的沈着物が試験歯表面上に存在することを使用者に表
示すると、表面を例えば歯ブラシの植毛および所望により練り歯磨きなどの歯磨
き組成物を用いて洗浄し、装置を試験歯表面に再度適用して沈着物が依然として
存在するかどうかを確認する。別法として、特に、装置が歯ブラシを含む場合、
これは単純にブラッシングプロセスにおいて歯に適用してもよく、満足できる程
度まで沈着物が除去されたことを装置が表示するまでブラッシングを続ける。ブ
ラッシングプロセスにおいて歯磨きを用いる場合、検出手段により検出される蛍
光の波長の蛍光を示す成分を含まない歯磨きが好ましい。

【００４１】（発明を実施するための最良の形態）以下の図を参照して本発明を例示のために記載する。図１に関して、自己蛍光発光の波長（ｎｍ）を横軸に示し、強度（任意単位）
を縦軸に示す。生物的沈着物を除去するための公知方法により洗浄された生物的
沈着物がない清浄な試験歯表面に４２０ｎｍより下の波長の励起輻射線を照明し
、沈着物がない表面からの自己蛍光の強度を公知のエピフルオレッセンス検出顕
微鏡を用いて測定した。この発光の強度／波長グラフを図１の線１１として示す
。約４５０ｎｍで強い発光最大値が観察される。歯表面を次に新しい歯垢の層で
被い、４２０ｎｍより下の波長の励起輻射線で照明することにより歯表面から得
られる自己蛍光の強度を再び前記のようにして測定した。この発光の強度／波長
グラフを図１の線１２として示す。約４１０ｎｍでの発光強度ピークの強さが実
質的に弱められることがわかる。

【００４２】図２に関して、自己蛍光発光の波長（ｎｍ）を横軸に示し、強度（任意単位）
を縦軸に示す。図２において、図１のグラフの５３０ｎｍより上の波長の自己蛍
光の強度を示す領域を拡大して示す。図２の線２１は実質的に生物的沈着物のな
い歯表面についての自己蛍光強度を示し、図２の線２２および２３は漸次増加す
る存在する生物的沈着物の量についての自己蛍光強度を示す。５３０ｎｍより下
の励起輻射線を用いて生じるこれらの高い波長で、蛍光発光の減衰は容易に検出
できることがわかる。図２は、徐々に厚くなっていく歯垢などの生物的沈着物２５が付着している清
浄なエナメル質表面２４を有する歯の断面の概略図である。歯の領域からの蛍光
発光の強度を清浄領域および歯垢が厚くなった領域に対応してそれぞれＩ²¹、
Ｉ²²およびＩ²³と表す。

【００４３】図３に関して、自己蛍光発光の波長（ｎｍ）を横軸に示し、強度（任意単位）
を縦軸に示す。新しい歯垢であると考えられる生物的沈着物の厚い層がある試験
歯表面を４２０ｎｍより下の波長の励起輻射線で照明し、沈着物で被われた表面
からの自己蛍光の強度を公知のエピフルオレッセンス検出顕微鏡を用いて測定し
た。強力な発光最大値が約５３０ｎｍと約６３０ｎｍの間で観察され、特に２つ
の発光最大値［約５４０−５５０ｎｍ（図３のピーク３１）と約６１０−６２０
ｎｍ（図３のピーク３２）］が観察される。図４に関して、ライトガイド４１の一部の断面図である。ライトガイド４１は
導管４２を含み、その中には、励起輻射線のライトガイド４３および発光のライ
トガイド４４を含む光ファイバー４３、４４の束がある。これらのファイバー４
３、４４はランダムな束で配置され、発光の強度が低いので、励起輻射線のファ
イバー４３よりも発光のファイバー４４が多い。

【００４４】図５に関して、ライトガイドを組み込んだプローブを縦断面図において示す。
図４に対応する部分は対応して番号を付ける。ファイバー４３、４４の末端は共
通のプローブ表面５５であり、透明なプローブカバー５６の後方に、エンドキャ
ップ５７内に保持され、プローブを形成する。使用において、表面５５の前面を
試験歯表面近くに設置する。図６は本発明の装置の光学システムの配置図である。波長４８０±５０ｎｍの
励起輻射線（青色光）はＬＥＤ６１により生じる。一連の３つのダイクロイック
ミラー、６４は４８０ｎｍより上の波長の光を焦点レンズ６５に向け、該レンズ
はこの光をライトガイド６６に集める。これらのダイクロイックミラーは４８０
ｎｍより下の波長の光が歯表面に向けられるのを防ぎ、使用者がこのような光で
傷つけられる危険性を最少にする。ライトガイド６６は光ファイバーの束であり
、これに沿って光が歯の表面６７上に導かれ、これに沿って蛍光発光が戻る。レ
ンズ６５は蛍光発光を集束させ、ダイクロイックミラー６４は５３０ｎｍより上
の光のみをレンズ６８に伝送し、該レンズはこの光を検出器６９に集束させる。

【００４５】図７は本発明の装置の配置図である。該装置は照明手段を含み、これはそれ自
身、ＬＥＤの形態であるエミッター７１および励起輻射線、すなわちＬＥＤによ
り発せられた光を光ファイバーの束を含むライトガイド７２にそって導き、プロ
ーブ７３（図４および５に示すプローブ）からの励起輻射線を歯垢などの沈着物
７５がある試験歯表面７４上に向ける集束システムを含む。歯表面７４および／
または沈着物７５からの蛍光発光はプローブ７３により集められ、光ファイバー
の束を含むライトガイド７６により検出手段７７に導かれる。これは試験歯表面
７４からの蛍光発光を検出する。この発光は実質的に沈着物がない歯表面からの
自己蛍光発光および／または沈着物７５からの自己蛍光発光と関連する波長であ
る。

【００４６】検出手段７７からの電子シグナルはシグナル／データ処理手段７８に送られる
。この手段７８は試験歯表面からの自己蛍光発光の強度を実質的に生物的沈着物
がない歯表面からの自己蛍光発光と関連する自己蛍光発光の強度と比較する手段
およびこのようにして得た比較を試験歯表面上の沈着物の存在と関連づける手段
、および／または沈着物からの自己蛍光発光を試験歯表面上の沈着物の存在と関
連づける手段を含む。シグナル／データ処理手段７８は適当にはマイクロプロセ
ッサ装置を含み、たとえば実質的に生物的沈着物がない歯表面からの蛍光発光の
強度に関連する標準参照強度データおよび／または歯垢からの自己蛍光発光に関
連する対照強度データをプレロードすることができる。

【００４７】シグナル／データ処理手段７８からの電子出力は生物的沈着物、例えば歯垢の
存在、例えば沈着物がないことまたは沈着物が存在することあるいは沈着物が除
去されたことを適当なシグナルにより装置の使用者に表示するための表示手段７
９に送られる。照明手段７１、シグナル／データ処理手段７８および表示手段７９はすべて電
源７１０により電力供給される。電源７１０は調節された電源、たとえばシグナ
ル／データ処理手段７８の制御下であっても良い。全装置は単純なオン／オフス
イッチおよび／または例えば表示手段７９により示されるシグナルの性質、およ
び／または装置の操作モード、すなわち実質的に生物的沈着物のない歯表面と関
連づけられる蛍光発光の波長、または生物的沈着物からの蛍光発光、あるいは両
者を検出するかどうかを決定するためのモードセレクタースイッチを含む調節器
７１１により使用者が調節できる。

【００４８】使用に際して、プローブ７３を試験歯表面７４に隣接して設置する。エミッタ
ー７１から発せられる励起輻射線をライトガイド７２を介して表面７４に向け、
実質的に生物的沈着物がない歯表面からの光に対応する波長の蛍光発光である蛍
光発光または生物的沈着物からの自己蛍光発光をプローブ７３により集め、ライ
トガイド７６を介して検出手段７７に向ける。エミッター７１および検出器７７
の操作を同期化において変調する。検出器７７からの電気シグナルをシグナル／
データ処理手段７８に入力し、シグナル／データ処理手段７８に応答した出力シ
グナルを表示手段７９に入力して、使用者に適切なシグナルを提供する。

【００４９】使用の一の様式において、プローブ７３を使用者の前歯などの生物的沈着物が
ないことがわかっている対照歯表面７４Ａに隣接して設置し、実質的に生物的沈
着物がない歯表面からの光に対応する波長の蛍光である蛍光発光、または歯垢な
どの生物的沈着物からの自己蛍光発光をプローブ７３により集め、ライトガイド
７６を介して前記のような調節された方法で検出手段７７に向ける。検出器７７
からの電子シグナルをシグナル／データ処理手段７８に入力し、続いて装置を試
験歯表面７５における歯垢などの歯科生物的沈着物を検出するために、すなわち
シグナル／データ処理手段７８を試験歯表面７４からの蛍光発光試験データと比
較するための強度対照データを得るためにこのシグナルを用いることができる。

【００５０】図８は歯ブラシ８１全体の概略図である。歯ブラシ８１はハンドル８２、洗浄
植毛８４のタフトを有するヘッド８３、およびその間の連結ネック領域８５を含
む。ヘッド８３は結合部８６でネック８５から着脱できることにより交換可能で
ある。プローブ７３はヘッド８３から突き出し、植毛８４に平行で、一般に図５
に示すような構造を有し、すなわち、ほぼ同じ長さ、直径および材質の植毛８４
のタフトである、柔軟で、可撓性の光ファイバーの束である。１つのプローブ７
３を図示するが、ヘッド８３は２またはそれ以上を含むことができる。プローブ
７３は、ＬＥＤ光エミッター７１、検出手段７７、シグナル／データ処理手段７
８および電源を含み、その外表面に検出手段７９と調節器７１１を有するライト
ガイド７２、７６によりハンドル８２に連結される。結合部８６はプローブ７３
とハンドル８２間に良好な光学的結合ができるような構造である。

【００５１】使用に際して、調節器７１１により歯ブラシのスイッチを入れ、歯のブラッシ
ングに用いる。プローブ７３は前記のようなプロセスを用いて生物的沈着物の存
在を検出し、表示手段７９により使用者に沈着物の存在を表示する。表示手段７
９はさらに装置のスイッチが入ったこと、バッテリー電圧が低いこと、８６での
連結が悪いことまたは例えば植毛８４上のプローブが擦り切れているなどのため
にヘッド８３を交換する必要があることなどを使用者に表示することもできる。
歯垢が存在することを歯ブラシ８１が使用者に表示する場合は、使用者は沈着物
が除去されるまでブラッシングを続ける。ハンドル８２はさらに任意のモーター
８７および電動歯ブラシヘッド８３を駆動する駆動手段８８を含むことができる
。

【００５２】図８は、２つのプローブ７３を有する２つの歯ブラシヘッド８９、８１０を示
す。ヘッド８９においてはこれらの２つのプローブ７３は歯ブラシ８１の長手方
向ヘッド−ハンドル軸に添って離れていて、ヘッド８１０においてはこれらの２
つのプローブは横軸（すなわち、長手方向のヘッド−ハンドル軸に垂直な方向）
を横切って離れている。ヘッド８９、８１０は図８において示すハンドル８２で
の使用に適した交換可能なヘッド７３であってもよい。図８に示すような複数対
のプローブ７３の使用によりより多くの歯の領域で同時に試験することが可能に
なり、あるいは装置の内部エレクトロニクスおよびソフトウェアにより生物的沈
着物のより正確な検出が可能になる。別法として、ヘッド８９、８１０において
存在する２つのプローブ７３を図１０に関して以下に記載するような２つのプロ
ーブとして用いることができる。

【００５３】図９に関して、本発明の装置の一使用法を示す。図９Ａは使用者の歯肉線９５
から伸びる一組の歯９１、９２、９３、９４の概略図を示し、一組の歯９１、９
２、９３、９４の横幅を示す。生物的沈着物が付着している領域を９１Ａ、９２
Ａ、９３Ａで表し、歯の間には隙間９６、９７、９８があり、歯９４にはアマル
ガム充填物がある。図８に示すような歯ブラシヘッド中に組み込まれた型のプローブ４１、７３を
例えば歯のブラッシング中に歯９１−９４にわたって不規則な経路Ａ−Ａで移動
させる。この経路中、プローブ４１、７３は生物的沈着物のある領域９１Ａ、９
２Ａ、９３Ａ、隙間９６、９７、９８および充填物９９ならびに生物的沈着物が
ない清浄な領域、すなわち歯９１−９４上に示す清浄な領域に遭遇する。

【００５４】図９Ｂはプローブ４１、７３が歯９１−９４を横切って経路Ａ−Ａ上を移動す
る際に、すなわち「力学的」測定において検出される歯９１−９４の表面からの
蛍光発光Ｉの時間についてのグラフを示す。蛍光強度の時間に対するグラフは歯
９１−９４の清浄な領域については高いピークと平坦域９１０を示し、生物的沈
着物がある歯９１−９４の領域については低いピークと平坦域９１１を示し、隙
間９６、９７、９８および充填物９９に対しては最低値９１２を示す。高いピーク９１０のうち最高のものは蛍光強度Ｉ¹を有し、低いピーク９１２
のうち最低のものは蛍光強度はＩ²を有する。下限Ｉ⁰を強度の最少値９１２より
上で、Ｉ²以下に設定し、Ｉ⁰以下の使用中装置を任意の蛍光発光強度を無視する
ように設定する。生物的沈着物の存在はＩ¹−１²が０より大きいことにより表示
される。一定のレベルより大きなＩ¹− １²を生物的沈着物の存在と関連づけ、
これに基づいて、沈着物９１Ａ、９２Ａおよび９３Ａが存在することを使用者に
表示するように装置を設定することができる。装置はさらに平均蛍光発光強度１ ^m を計算するような構造にすることができる。

【００５５】図９Ｃは表面から生物的沈着物が除去された一組の歯９１−９４を示す。タイ
プ４１、７３のプローブを歯９１−９４の表面を横切って移動させ、図９Ｄに示
すような対応する蛍光強度／時間のグラフを得る。図９Ｄからわかるように、差
Ｉ¹− Ｉ²は０よりも大きいが、図９Ｂの（Ｉ¹−Ｉ²）よりも著しく少ない。こ
の図９Ｄの減少した（Ｉ¹−Ｉ²）値は、装置のソフトウェアおよび／またはエレ
クトロニクスにおいて設定された一定のレベルよりも低く、歯９１−９４の表面
から適切に生物的沈着物が除去されたことを使用者に表示する。図９Ｄはさらに
沈着物９１Ａ、９２Ａおよび９３Ａが除去されると平均蛍光発光Ｉ^mも増加する
ことを示す。

【００５６】図９において用いる装置が例えば図８に示すような歯ブラシである場合、Ｉ¹
−Ｉ²が一定の設定レベルを上回る場合、歯のブラッシングが必要であることを
使用者に表示するように設定できる。図１０について、４本の代表的な歯１０１、１０２、１０３、１０４を図示し
、その内の３本１０２、１０３、１０４は生物的沈着物の領域１０２Ａ、１０３
Ａ、１０４Ａを有し、歯１０１は全体的に清浄であり、歯１０４はアマルガム充
填物１０５を有する。歯の間には隙間１０７がある。タイプ４１、７３の２つの
プローブ１０８、１０９を歯１０１、１０２、１０３、１０４の表面に適用する
。プローブ１０８、１０９の間隔「ｄ」は歯肉線１１０から歯冠１１１までの歯
の高さのおよそ８０％である。プローブ１０８、１０９のそれぞれにより検出さ
れる蛍光の強度およびその相対的強度を装置のエレクトロニクスおよびソフトウ
ェアにより測定し、比較する。

【００５７】歯１０１上で、２つのプローブ１０８、１０９により検出される蛍光発光の強
度は実質的に同一であるかまたは装置のソフトウェアおよびエレクトロニクスに
より設定される範囲により設定されるレベルより低い点だけが異なる。このわず
かな差を用いて歯１０１から歯垢がなくなったことを使用者に表示する。歯１０２上で、プローブ１０８は歯表面の清浄な部分からの蛍光発光を検出し
、プローブ１０９は生物的沈着物がある歯表面の領域１０２Ａからの蛍光発光を
検出する。２つのプローブ１０８、１０９により検出される蛍光発光の強度はプ
ローブ１０９により検出される発光がプローブ１０８により検出されるものより
も少ない点だけが異なる。しかしながら、この差は装置の内部エレクトロニクス
およびソフトウェアにより設定される範囲内であり、歯１０２上の生物的沈着物
の存在を使用者に表示するために用いられる。

【００５８】歯１０３上で、プローブ１０８は生物的沈着物がある歯１０３の領域１０３Ａ
からの蛍光発光を検出し、プローブ１０９は歯の間の隙間に設置される。歯１０
４上で、プローブ１０８は歯１０４の清浄な領域からの蛍光発光を検出し、プロ
ーブ１０９は蛍光発光のないアマルガム充填物１１０に隣接する。歯１０３およ
び１０４の両方について、プローブ１０８と１０９により検出される蛍光発光間
の差は装置のエレクトロニクスとソフトウェアにおいてあらかじめ設定された範
囲よりも大きく、装置により無視され、したがって誤った読みは示されない。図８に示す歯ブラシヘッド８９および８１０は図１に関して記載したプロセス
において使用するのに適した２つのプローブを含む。

【００５９】本発明を説明する実験データを以下に示す。１．装置構造実験において、照明源は４７０±４０ｎｍの輻射線を発するＬＥＤであり、励
起フィルターは歯表面上に波長３５５−４９０ｎｍの輻射線を透過させる。バリ
ヤーフィルターは５２０ｎｍより上の輻射線を透過させ、ダイクロイックミラー
は５１０ｎｍより上の輻射線を透過させて蛍光発光を検出する。

【００６０】２．基礎データ１６人のボランティアのサンプルを選び、完全なプロの歯洗浄を受けた。すべ
ての歯の頬側面（赤道のちょうど中心点で）の蛍光発光データを第一と第四の四
分の一区において（上顎の歯１１ないし１７、下顎の歯４１ないし４７）記録し
た。ほとんどの場合、健全なエナメル質を評価したが、数例においては充填物が
存在し、これらの場合においては充填物からの蛍光シグナルを記録した。清浄な歯の蛍光強度は歯の番号（すなわち、それぞれの位置または歯のタイプ
）が増加するにつれ、最終臼歯（１７および４７）を除いては清浄な歯の蛍光強
度も増加することが判明した。清浄な歯表面から発せられるこのような蛍光が存
在するが、その個人差はほとんどないことが判明した。歯科修復物質からの蛍光
発光の強度は以下に示すように非常に低い（一般に１．０以上）ことも判明した
：物質測定数範囲アマルガム２０．０５−０．０６金４０．１２−０．１５セラミック１３０．０１−０．１４複合体４０．０８−０．１２（１．０４）エナメル１９５１．００−＞３．４これはこのような修復物質からの蛍光発光からはほとんど問題は生じないこと
を示す。

【００６１】３．歯垢検出機械的および化学的口腔衛生を控えた４人のボランティアを３６時間測定し、
歯垢を蓄積させた。蛍光発光測定値を６本の上顎前歯のそれぞれについて１２時
間および３６時間後に４回、各自が行う歯磨きの前後両方で測定した。結果を以下の表に表す。歯垢時間歯の型歯垢なし歯垢あり絶対差相対差％平均平均平均平均 12時間切歯 5.89-7.82 5.48-6.63 0.25--1.19 4.1--15.2 6.52 6.12 -0.41 -5.6 12時間犬歯 6.92-7.96 6.84-8.27 0.42--0.82 6.0--10.3 7.56 7.42 -0.14 -1.8 36時間切歯 5.66-7.41 4.46-6.13 -1.06--1.66 -1.2--16.7 6.23 4.95 -1.28 -11.5 これらのデータは歯垢が蓄積する際の清浄な歯のエナメル質と関連づけられる
蛍光発光の強度における測定可能な差を示す。歯垢で被われた歯の領域と清浄な
歯の領域との相対的差は１２時間後に形成される薄い歯垢沈着物よりも成熟した
厚い歯垢は蛍光強度をより減少させることが多いことを示す。

【００６２】４．歯垢の「力学的」測定沈着物を除去した自然の歯のサンプルを用いて、ワックス型中にその自然の順
序においてこれらの歯を挿入することにより人工の下顎を組み立てた。この一組
の歯をゆっくりした歯ブラシの動きのようにプローブ７３を用いて「スキャン」
した。このようにして、すなわち図９に関しての前記のような方法で、歯および
歯の間の歯間領域における蛍光ギャップ（低シグナル）に接触した場合に高いシ
グナルを示す時間／一組の歯の距離に対する蛍光強度が得られ、これらのギャッ
プは無視される。

【００６３】この実験において再現可能な曲線を得ることができ、同様の歯（例えば、小臼
歯、臼歯など）の蛍光ピークは同様のレベルであり、歯のエナメル質と歯間領域
とは区別できることが判明した。歯の側面をスキャンした場合に蛍光シグナルは
歯肉縁に隣接した部分をスキャンすることにより得られるシグナルよりも低く、
清浄な歯の表面の自然な勾配を表す。

【００６４】このようにインビボで成功したので、インビボテストを２日間あらゆる口腔衛
生を行っていない３人のボランティアについて行った。すでに概要を述べた試験
を、切歯領域、例えば歯肉縁に平行な部分、および上顎（上あご）ならびに下顎
（下あご）の歯を細心の注意を払って自分で洗浄する前後で行った。結果を図１１および１２に示す。図は歯垢で被われた歯と同じ歯の洗浄後の蛍
光発光強度を示し、図１１は歯垢沈着物が形成されている歯の根本付近で得た測
定値を示し、図１２は歯垢沈着物が非常に形成されにくい歯冠での測定値を示す
。

【００６５】これらの結果から、清浄な歯のインビボでの蛍光強度は、歯肉に隣接する部分
で高く（図１１参照）、切歯領域で低いことがわかった（図１２参照）。歯垢が
ほとんどないと予想される部分、すなわち切歯においては、歯垢で被われた歯と
清浄な歯からの強度の平均値はほとんど同じであった（図１１参照）。歯垢沈積
があると予想される場所、すなわち歯肉縁では、シグナルは清浄な歯に比べて減
少した（図１２参照）。

【００６６】移動するプローブによりスキャンされるそれぞれの歯について、蛍光発光の強
度は歯から沈着物が除去されるにつれて増加し、この増加は図１１に示すように
歯肉に隣接する歯の領域でより大きい。図１１に関して、歯の洗浄前、すなわち
沈着物が存在する場合、最高ピークと最低ピークの蛍光強度の差（Ｉ¹−Ｉ²）_未 _洗浄は（歯の間の「疑似」最少値を無視する）は約１７．５強度単位である。歯
の洗浄後、沈着物が除去された後、最高ピークと最低ピークの蛍光強度の差（Ｉ ¹ −Ｉ²）_洗浄後は（歯の間の「疑似」最少値を再度無視する）は約８．０強度単
位減少し、すなわち約５０％減少する。ピーク高さの平均は図１１からわかるよ
うに、歯を洗浄した結果約２０〜３０％上昇した。同様な結果が図１２に示すよ
うに切歯領域について得られたが、（Ｉ¹−Ｉ²）_未洗浄と（Ｉ¹−Ｉ²）_洗浄後の
差および平均における増加は歯肉領域よりも少ない。このデータは力学的測定に
より沈着物の存在を表示できること示す。

【００６７】５．１本の歯の蛍光測定「清浄な」歯のエナメル質の縦軸に添って表面上の異なる部位の自己蛍光が場
所によって、すなわち歯が歯肉線（または歯肉縁部）と接触する歯頚部から歯の
切歯面（または歯冠）で異なることを確認するために行った。これらの実験は歯
垢で被われた表面ならびに清浄な歯の表面上で行った。３人のボランティアは２
日間機械的または化学的口腔衛生を控えた。これらの３人のボランティアはそれ
ぞれ歯垢の形成が少ない、平均的、および多いことがわかっていた。その後、異
なる歯のタイプのエナメル蛍光を縦軸に添って最大４箇所、すなわち、歯頚部、
歯冠、および中間の２箇所（一方は低く、もう一方は高い）でプロによる歯の洗
浄の前後で記録した。歯垢形成が多い典型的なボランティアの結果を以下の表に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】３人のボランティアについての結果を以下の表に要約し、歯垢沈着物の除去に
よる蛍光発光強度の変化を示す。蛍光強度における変化ボラン歯垢歯頚部中間切歯中間ティア１軽度 4.8〜-61.0 -1.8 9.6〜-8.6 ±０２平均 7.2〜-26.3 -8.7 5.6〜-9.4 ±1.0 ３重度 2.7〜-59.3 -11.3 16.1〜-13.0 -9.7

【００７０】結果から自己蛍光強度の歯の垂直軸に沿った距離についての勾配は歯肉縁部（
歯頚部）での高い蛍光強度から始まり、切歯面（歯冠）でより低く、均一に分散
した強度になった。いわゆる象牙質−エナメル質結合部にプローブが届く場合に
特に高い値が得られた。蛍光発光強度は歯垢沈着物により歯垢の厚さおよび位置に関連して異なる程度
で減少した。切歯面では歯垢がないと予想されたが、すべてのボランティアにつ
いて、蛍光発光強度において違いが見られたが、歯垢除去による強度における変
化の中央値は軽度および平均的歯垢形成については１〜０であり、重度の歯垢形
成については約１０％であった。対照的に、ほとんどの歯垢があると予想される
歯頚部では蛍光強度の減少は最大であり、たとえば重度の歯垢形成について約１
１％が記録された。これらの結果は図１３におけるグラフとして表すことができ
るが、これは歯の垂直方向についての清浄な歯の表面からの発光に対応する波長
での蛍光発光の強度における変化を、清浄な表面と歯垢沈着物が存在する場合の
両方について示す。このグラフにより、歯肉縁部から切歯部分への歯の垂直軸に
添って離れた２点について、その表面上に歯垢沈着物が付着した歯の表面からの
蛍光発光の強度においては清浄な歯よりも急な勾配が見られる。この勾配の測定
を、歯表面上の歯垢の検出の基準として用いることができ、歯の洗浄中によりな
だらかな勾配に変化することは、はじめ歯垢が存在し、続いて歯垢が除去された
ことに関連する。

【図面の簡単な説明】

【図１】生物的沈着物のない試験歯表面からの自己蛍光発光および４２０
〜７５０ｎｍの範囲の発光波長の歯垢の沈着がある試験歯表面からの自己蛍光発
光の強度／波長グラフである。

【図２】生物的沈着物のない試験歯表面からの自己蛍光発光および５３０
ｎｍより上の波長の生物的沈着物がある試験歯表面からの自己蛍光発光の強度／
波長のより詳細なグラフである。

【図３】歯垢からの自己蛍光発光の強度／波長のグラフである。

【図４】照明および検出手段の光ファイバーを含むライトガイドの断面図
である。

【図５】本発明の装置のプローブの縦断面図である。

【図６】本発明の装置の光学システムの配置図である。

【図７】使用中の本発明の装置の配置図である。

【図８】本発明の歯ブラシの概略図である。

【図９】本発明の装置の使用様式図である。

【図１０】本発明の装置のさらなる使用様式図である。

【図１１】一連の歯からの蛍光発光強度のグラフである。

【図１２】一連の歯からの蛍光発光強度のグラフである。

【図１３】歯の垂直軸に沿った距離についての蛍光強度のグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ミヒャエル・シェップラインドイツ連邦共和国デー−35580ヴェッツラー−ナウボルン、ヴィルヘルム−ヴィル・シュトラーセ７番、ヘルムート・フント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＦターム(参考） 2G043 BA17 CA05 DA01 DA09 EA01 HA05 JA02 KA02 KA05 LA01 3B202 AA06 AB07 AB08 CA06 CB05 GA02 GA04 GA07 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯の表面にある生物的沈着物を検出するための装置であって
；励起輻射線を試験歯表面上に向ける照明手段と、実質的に生物的沈着物のない歯表面からの自己蛍光発光の蛍光発光と関連のあ
る波長で試験歯表面からの蛍光発光を検出するための検出手段と、実質的に生物的沈着物のない歯表面からの、試験歯表面に存在するよりもその
上にある生物的沈着物が少ないことがわかっている歯表面からの自己蛍光発光の
蛍光発光と関連のある波長で、試験歯表面からの蛍光発光の強度を自己蛍光発光
強度と比較する手段と、このようにして得られた比較を試験歯表面の生物的沈着物の存在と関連づける
ための手段と、このような生物的沈着物の存在を該装置の使用者に表示するための表示手段と
からなる装置。
【請求項２】検出手段が約５２０ｎｍより大きな波長で蛍光発光を検出す
ることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項３】生物的沈着物がないかまたは実質的に生物的沈着物がない歯
の表面からの自己蛍光発光の強度が装置中に対照標準として保存されることを特
徴とする前記した請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項４】まず清浄な歯表面であると考えられる使用者の歯表面に適用
され、清浄であると考えられる歯表面からの自己蛍光発光の強度を測定し、当該
強度を試験歯表面からの発光の強度と比較するための基準として用いるように組
み立てられていることを特徴とする前記した請求項のいずれか１つに記載の装置
。
【請求項５】検出手段が使用者の歯上の地点間で移動可能であり、この移
動中に励起輻射線が同一または異なる歯上の複数の歯表面上に向けられ、使用者
の口の周りを装置が移動する際に検出される種々の蛍光発光を測定し、このよう
にして得られた測定値を試験歯表面上の生物的沈着物の存在と関連づけることを
特徴とする前記した請求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項６】蛍光発光強度の最高ピークと最低ピーク間の差を測定し、歯
の洗浄中のこの差の変化を試験歯表面の生物的沈着物の存在と関連づけるために
装置を使用することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】最高ピークと最低ピーク間の平均を測定し、歯の洗浄中のこ
の差の増加を試験歯表面の生物的沈着物の存在と関連づけるために装置を使用す
ることを特徴とする請求項５または６記載の装置。
【請求項８】特定の最低値未満の任意の蛍光強度ピークを無視するような
構造であることを特徴とする請求項５、６または７記載の装置。
【請求項９】検出装置が１つの歯の領域から１またはそれ以上の他の歯の領域へ移動する期
間中の蛍光発光を検出し、経時的に発光強度におけるピークを検出し、このピークの高さを測定し、比較するような構造であることを特徴とする前記
した請求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】蛍光発光の最低ピークと最高ピークの高さの間の差を測定
し、この差を生物的沈着物の存在と関連させ、これを使用者に表示するような構
造であることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１１】歯の表面の２つの離れた領域からの蛍光発光を検出し、こ
れらの２つの離れた領域表面からの蛍光発光の相対的強度を比較し、相対的強度
の差を歯表面の生物的沈着物の存在と関連づけ、使用者にこのような沈着物の存
在を表示する検出手段を備えていることを特徴とする前記した請求項のいずれか
１つに記載の装置。
【請求項１２】２つの離れた領域の最大間隔が歯肉との境界から歯冠まで
の高さであることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】装置を口中に挿入した場合に、２つの検出装置のうちの一
方が歯肉線またはその付近で歯に接触するような位置に、もう一方が歯冠または
その付近にある、相互に関連して位置づけられる２つの検出手段を特徴とする請
求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】歯ブラシの幅を横切って位置づけられる２つの検出手段を
有する歯ブラシヘッドを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】装置が歯の表面の一部分から別の部分へ移動する際の歯の
表面を横切る距離についての蛍光発光強度における任意の勾配の存在を観察し、
および／または測定するように組み立てられていることを特徴とする前記した請
求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】歯の洗浄プロセス中の勾配の変化を検出および／または測
定するために組み立てられることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】装置が、さらに、歯表面の生物的沈着物からの自己蛍光発光と関連した波長で、試験歯表面から
の自己蛍光発光を検出するための検出手段と、この自己蛍光発光を試験歯表面上の生物的沈着物の存在と関連づけるための手
段と、該装置の使用者に生物的沈着物の存在を表示するための表示手段とからなることを特徴とする前記した請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】検出手段が歯表面の歯垢からの自己蛍光発光と関連した波
長で試験歯表面からの自己蛍光発光を検出できることを特徴とする請求項１７記
載の装置。
【請求項１９】歯の試験表面にある生物的沈着物、特に歯垢を検出するた
めの装置であって、約５３０ｎｍと約６３０ｎｍの間の試験歯表面の生物的沈着物からの自己蛍光
発光を検出するための検出手段；この生物的沈着物からの自己蛍光発光を試験歯表面にある生物的沈着物の存在
と関連させるための手段；および該装置の使用者に生物的沈着物の存在を表示するための表示手段を特徴とする検出装置。
【請求項２０】検出手段がそれぞれ約５４０〜５５０ｎｍと約６１０〜６
２０ｎｍの２つの発光最大値の一方または両方で自己蛍光発光を検出することを
特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】励起輻射線が波長４７０±４０ｎｍであることを特徴とす
る前記した請求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項２２】１またはそれ以上の光ファイバーを含むライトガイドによ
り励起輻射線が歯表面に向けられ、検出手段が歯表面からの蛍光発光を蛍光発光
輻射用の検出器に導く１またはそれ以上の光ファイバーを含むライトガイドから
なることを特徴とする前記した請求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項２３】照明手段と検出手段のライトガイドを含む光ファイバーが
適当な導管内で束ねられ、末端が共通の光学プローブであることを特徴とする請
求項２２記載の装置。
【請求項２４】蛍光発光輻射線の強度が低いために励起輻射線よりも多く
のファイバーを発光輻射線のライトガイドに用いることを特徴とする請求項２２
または２３記載の装置。
【請求項２５】約４２０ｎｍより低い波長を有する輻射線が使用者の組織
に到達することを防止するためのカットオフフィルターを特徴とする前記した請
求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項２６】二色光ミラーフィルターを特徴とする請求項２５記載の装
置。
【請求項２７】励起輻射線および蛍光発光の検出が変調および／またはフ
ェーズロックされることを特徴とする前記した請求項いずれか１つに記載の装置
。
【請求項２８】歯ブラシヘッドに組み入れられた、試験歯表面での励起輻
射線を検出する手段および歯の表面からの蛍光発光を検出するための手段を含む
ことを特徴とする前記した請求項いずれか１つに記載の装置。
【請求項２９】使用者の歯の表面にある生物的沈着物が最初に存在するか
どうかを表示し、歯を適当な期間ブラッシングした後の生物的沈着物の量が減少
したことまたはなくなったことを表示するような構造であることを特徴とする請
求項２８記載の装置。
【請求項３０】使用者に生物的沈着物が使用者の歯の領域のどこかに存在
することを表示し、沈着物を除去するために歯のブラッシングを続けることが必
要であることを表示するような構造であることを特徴とする請求項２８または２
９記載の装置。