JP2011167308A

JP2011167308A - う蝕測定装置、及び、う蝕測定方法

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Publication number: JP2011167308A
Application number: JP2010032861A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nemoto; 哲也根本; Yasunori Sumi; 保徳角
Original assignee: Japan Health Sciences Foundation
Current assignee: Japan Health Sciences Foundation
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】歯牙のう蝕を測定するのに好適なう蝕測定装置等を提供する。
【解決手段】本発明に係る歯牙のう蝕を測定するう蝕測定装置１００は、赤外光を発生する発生部１１０と、赤外光を臨界角以上の入射角で歯牙に照射し、当該歯牙からの反射光を測定する測定部１２０と、反射光を検出し、当該反射光に基づいて、歯牙の吸光度を測定する検出部１３０と、吸光度に基づいて、歯牙にう蝕があるかを判定する判定部と、を備える。判定部は、波数が、（１）７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、（２）９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、（３）１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、もしくは、（４）３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１における吸光度が、所定の吸光度より高い場合、歯牙にう蝕があると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯牙のう蝕を測定するのに好適なう蝕測定装置、及び、う蝕測定方法に関する。

赤外域の光を用いて物質の定量、定性分析を行う赤外吸収スペクトル測定法は、様々な分野で利用されはじめており、最近では生体計測分野において非侵襲、無害の測定手法として注目されている。

歯科分野においては、歯科医師が視診により歯牙のう蝕診断を行うのが一般的である。しかし、視診では、歯科医師ごとに診断結果が異なる場合があり、診断が困難となる場合が多い。そこで、特許文献１は、赤外吸収スペクトル測定法等を用いて、歯牙のう蝕を測定する技術を開示している。

特開２００４−０４９５７７号公報

しかしながら、特に、初期段階の歯牙のう蝕の場合、う蝕を測定することが困難な場合がある。従って、歯牙のう蝕を測定するのに好適な新たな手法が求められている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、歯牙のう蝕を測定するのに好適なう蝕測定装置、及び、う蝕測定方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るう蝕測定装置は、
歯牙のう蝕を測定するう蝕測定装置であって、
赤外光を発生する発生部と、
前記発生された赤外光を臨界角以上の入射角で前記歯牙に照射し、当該歯牙からの反射光を測定する測定部と、
前記測定された反射光を検出し、当該反射光に基づいて、前記歯牙の吸光度を測定する検出部と、
前記測定された吸光度に基づいて、前記歯牙にう蝕があるかを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、波数が、（１）７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、（２）９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、（３）１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、もしくは、（４）３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１における吸光度が、所定の吸光度より高い場合、前記歯牙にう蝕があると判定する、
ことを特徴とする。

前記所定の吸光度は、前記測定された歯牙のうち、正常な部位の吸光度、もしくは、あらかじめ測定された正常な部位の吸光度である、ことも可能である。

前記判定部は、前記波数における吸光度から示される、波形、ピーク値、面積値、もしくは、それらの平均値に基づいて、前記歯牙のう蝕を判定する、ことも可能である。

前記判定部は、波数が７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、１０４０ｃｍ^−１〜１０９０ｃｍ^−１、もしくは、１０６８ｃｍ^−１における、波形、ピーク値、面積値、もしくは、それらの平均値に基づいて、う蝕の進行度が、「ＣO」か「Ｃ１」かを判定する、ことも可能である。

上記の目的を達成するため、本発明のその他の観点に係るう蝕測定方法は、
発生部と、測定部と、検出部と、判定部と、を有する歯牙のう蝕を測定するう蝕測定装置にて実行されるう蝕測定方法であって、
前記発生部が、赤外光を発生する発生工程と、
前記測定部が、前記発生された赤外光を臨界角以上の入射角で前記歯牙に照射し、当該歯牙からの反射光を測定する測定工程と、
前記検出部が、前記測定された反射光を検出し、当該反射光に基づいて、前記歯牙の吸光度を測定する検出工程と、
前記判定部が、前記測定された吸光度に基づいて、前記歯牙にう蝕があるかを判定する判定工程と、を備え、
前記判定工程では、前記検出部が、波数が、（１）７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、（２）９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、（３）１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、もしくは、（４）３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１における吸光度が、所定の吸光度より高い場合、前記歯牙にう蝕があると判定する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、歯牙のう蝕を好適に測定することができる。

う蝕測定装置の概略構成図である。歯牙のう蝕を測定する方法を説明するための図である。う蝕測定処理を説明するためのフローチャートである。歯牙の吸光度を示す測定結果の一例を示す図である。分子結合と赤外スペクトルの吸収位置を示す波数との関係を示す図である。ＣOを有する大臼歯の隣接面を拡大した拡大図である。図６のＡ−Ａ’線の断層画像を示す図である。赤外吸収スペクトルの測定結果を示す図である。Ｃ１を有する犬歯の隣接面を拡大した拡大図である。図９のＢ−Ｂ’線の断層画像を示す図である。赤外吸収スペクトルの測定結果を示す図である。

以下では、本発明のう蝕測定装置の実施形態の一つについて説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

う蝕測定装置は、減衰全反射法（ＡＴＲ法；Attenuated Total Reflection）により、測定試料の測定を行う。ＡＴＲ法では、測定試料を屈折率の大きい媒質結晶（プリズム）に密着させ、入射角を臨界角より大きくとることにより、測定試料とプリズムと間で全反射が起きるように設定される。全反射が生じる場合、測定試料の界面において、光は測定試料側に少しだけもぐり込んで反射される。また、測定試料に吸収される場合、吸収の強さに応じて反射光のエネルギーが減少する。この反射光を測定することによりスペクトルが得られる。そして、当該スペクトルから、分子結合や赤外吸収が判定され、歯牙のう蝕測定を行うことができる。

（う蝕測定装置の構成）
本実施形態に係るう蝕測定装置の各部の構成について、図面を参照して説明する。図１は、う蝕測定装置１００の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態に係るう蝕測定装置１００は、発生部１１０、測定部１２０、検出部１３０、制御部１４０、記憶部１５０、表示部１６０等を備える。発生部１１０、測定部１２０、及び、検出部１３０等は、例えば、光ファイバーによりそれぞれ接続され、当該光ファイバーを介して、光が伝達される。また、検出部１３０、制御部１４０、記憶部１５０、及び、表示部１６０等は、所定のケーブルにより接続され、当該ケーブルを介して、データの転送が行われる。

発生部１１０は、赤外光源１１１、干渉計１１２、及び、ミラー１１３から構成され、赤外光を発生させて、当該赤外光を測定部１２０に入射する。

赤外光源１１１は、波長が、例えば約０．７μｍ〜１ｍｍの波長の赤外光を発生させて、当該赤外光を干渉計１１２に入射する。なお、赤外光源１１１を置き換える、または、切り替えることにより、任意の波長の光を発生させることもできる。

干渉計１１２は、例えば、プリズム分光器、回折格子分光器、フーリエ変換分光器等を備え、入射された赤外光を干渉光として、ミラー１１３に入射する。

ミラー１１３は、光を反射する任意の物質から構成され、干渉計１１２から後述するＡＴＲプリズム１２２へ至る光路上に設置される。また、ミラー１１３は、制御部１４０により角度が制御され、干渉計１１２から入射される入射光を反射することにより、ＡＴＲプリズム１２２及び測定試料に照射される光の入射角を制御する。

測定部１２０、対物鏡１２１、及び、ＡＴＲプリズム１２２から構成され、測定試料に光を照射し、当該測定試料から反射された光を測定する。

対物鏡１２１は、例えば、カセグレン鏡やシュバルツシルト鏡等から構成され、ＡＴＲプリズム１２２と測定試料との接触面に光を集光させ、また、当該接触面からの反射光を集光する。

ＡＴＲプリズム１２２は、透明な高屈折率媒質から構成され、測定試料とＡＴＲプリズム１２２の界面において全反射するように光を透過させて、測定試料面上に透過光を入射させる。ＡＴＲプリズム１２２の形状は、測定試料との接触面と反対側の面（光の入射面又は出射面）とが半球状となるのが典型的であるが、これらの形状に限定されない。また、ＡＴＲプリズム１２２の材質は、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ダイヤモンドなどが典型的であるが、これらの材質に限定されない。

検出部１３０は、ミラー１３１、アパーチャー１３２、及び、検出器１３３から構成され、測定部１２０が測定した光を検出する。

ミラー１３１は、光を反射する任意の物質から構成され、ＡＴＲプリズム１２２からアパーチャー１３２へと至る光路上に設置される。また、ミラー１３１は、制御部１４０により角度が制御され、測定部１２０からの入射光を反射することにより、アパーチャー１３２への入射角を制御する。

アパーチャー１３２は、検出器１３３へ向う光を接触面内の特定部位からの光に制限する。アパーチャー１３２は、例えば、測定部位の範囲を調節できるように開口の大きさや形が変更可能に構成されており、測定部位以外からの反射光、全反射光を遮断し、測定部位からの光のみを選択的に通過させる。

検出器１３３は、例えば、単素子や一次元多素子、及び、集光鏡を備え、測定試料から反射された光を検出する。

制御部１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、ミラー１１３及びミラー１３１の角度、赤外光源１１１の波長、アパーチャー１３２の開口度等を制御することにより、う蝕測定装置１００全体の動作を制御する。また、制御部１４０は、検出部１３０により検出された光を処理し、当該処理データを記憶部１５０に記憶させ、また、表示部１６０に表示させる。

記憶部１５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等から構成され、制御部１４０により処理されたデータ等を記憶する。

表示部１６０は、例えば、液晶ディスプレイ等から構成され、制御部１４０により処理されたデータや、記憶部１５０に記憶されるデータを表示する。

（う蝕測定方法）
次に、本実施形態に係るう蝕測定装置１００による歯牙のう蝕測定方法について、図面を用いて説明する。図２は、歯牙のう蝕を測定する方法を説明するための図である。また、図３は、う蝕測定装置１００が実行するう蝕測定処理を説明するためのフローチャートである。

まず、図２に示すように、う蝕が疑われる歯牙の部位に測定部１２０を接触させることにより、う蝕の測定を行う。測定を高感度に行うためには、歯牙表面に対して、測定部１２０を垂直に密着させることが好ましい。
なお、測定部１２０を接触させる部位、接触角度、及び、接触圧力等は任意である。また、測定する前に、歯牙を洗浄して、歯牙の汚れを除去し、歯牙表面の水分量を一定にしておくことが好ましい。

制御部１４０は、発生部１１０を動作させて、赤外光を射出させ、当該赤外光を測定部１２０に入射させる（ステップＳ１０１）。発生部１１０が備える赤外光源１１１は、赤外光を射出し、当該赤外光を干渉計１１２に入射する。干渉計１１２では、入射された赤外光が、例えば、フーリエ変換可能な純粋な光に変換され、当該光がミラー１１３に射出される。ミラー１１３に射出された光は、ミラー１１３によって反射され、測定部１２０が備える対物鏡１２１へと送られる。

なお、干渉計１１２では、フーリエ変換による分光だけでなく、プリズムや回折格子によっても分光することができ、任意の手法により分光することができる。
また、検出部１３０が干渉計１１２を備えることもできる。

次に、制御部１４０は、測定部１２０を動作させて、測定部１２０に入射された光を、ＡＴＲプリズム１２２を通して、ＡＴＲプリズム１２２と測定試料との接触面内の特定微小部位に、臨界角以上の入射角で照射させる（ステップＳ１０２）。対物鏡１２１に入射された光は、対物鏡１２１によって集光され、当該集光された光が、ＡＴＲプリズム１２２を通して、測定試料に照射される。このとき、制御部１４０によりミラー１１３の反射面の向きが制御され、測定部１２０により照射される光は、測定試料の特定位置に来るようになる。

次に、制御部１４０は、測定部１２０及び検出部１３０を動作させて、測定試料からの全反射光を受光して、当該光を検出部１３０に検出させる（ステップＳ１０３）。測定試料からの全反射光は、ＡＴＲプリズム１２２を通り、再び対物鏡１２１によって集光され、検出部１３０が備えるミラー１３１へと送られる。ミラー１３１では、測定試料からの全反射光が反射されて、アパーチャー１３２へと送られる。このとき、制御部１４０によりミラー１３１の反射面の向きが制御されて、測定試料の特定の測定部位からの光のみがアパーチャー１３２の開口に向かうように調整される。アパーチャー１３２では、測定部位以外からの反射光を遮断し、測定部位からの光のみが通過する。アパーチャー１３２を通過した光は、集光鏡を備える検出器１３３で集光されて検出される。

ＡＴＲ法では、測定部１２０が備えるＡＴＲプリズム１２２に測定試料を密着させ、ＡＴＲプリズム１２２から測定試料内部にわずかにもぐり込んで反射する全反射光を測定することにより、測定試料の表層部の吸収スペクトルを得ることができる。このとき、赤外光は、測定試料の表面から数μｍ程度の領域までもぐり込むが、このもぐり込み深さは、赤外光の波長、入射角、高屈折率媒質及び測定試料の屈折率に依存している。
全反射が生じる場合、測定試料の界面において、光は測定試料側に少しだけもぐり込んで反射される。また、測定試料に吸収される場合、吸収の強さに応じて反射光のエネルギーが減少する。この反射光を測定することによりスペクトルが得られる。

次に、制御部１４０は、検出部１３０で検出された光を、公知の手法により処理して、測定試料の吸光度（スペクトル）を算出する（ステップＳ１０４）。制御部１４０は、ミラー１１３及びミラー１３１の反射面の向きを変更して測定を繰り返すことにより、ＡＴＲプリズム１２２と測定試料面との接触面領域のマッピング測定を行うことができる。測定試料の吸光度から、当該測定試料の分子結合や赤外吸収が判定され、歯牙のう蝕測定を行うことができる。制御部１４０は、測定結果を、記憶部１５０に適宜記憶させ、また、表示部１６０に表示させる。

図４は、歯牙の吸光度を示す測定結果の一例を示す図である。同図に示すように、制御部１４０は、例えば、波数＝７００ｃｍ^−１（波長：１４．２９μｍ）〜４６００ｃｍ^−１（波長：２１７４ｎｍ）の範囲において、吸光度を測定する。そして，当該吸光度から、測定試料である歯牙の分子結合や赤外吸収が判定される。

次に、制御部１４０は、所定の波数において、測定結果である歯牙の吸光度と、歯牙のう蝕を判定するための所定の吸光度と、を比較することにより、歯牙にう蝕があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。また、制御部１４０は、吸光度を比較することにより、う蝕の進行度についても判定することができる。

ここで、歯牙のう蝕の進行度は、ＣO〜Ｃ４の五段階で示される。
ＣOは、歯牙のエナメル質の表面が一時的に溶けている状態、いわゆる脱灰状態であり、う蝕による穴がないため、治療が行われなくても、再石灰化という自己修復（自然治癒）により、う蝕が治る可能のある状態をいう。また、エナメル質の軟化や実質欠損が確認できない状態をいう。
Ｃ１は、脱灰がエナメル質に留まっている状態をいう。
Ｃ２は、脱灰が象牙質にまで進行している状態をいう。
Ｃ３は、脱灰が歯髄にまで進行している状態をいう。
Ｃ４は、歯牙の頭部分（歯冠部）が崩壊して、根部分（歯根部）だけが残った状態をいう。
なお、ＣO〜Ｃ４の進行度に対応する部分を、う蝕部といい、う蝕部に該当しない部分は、正常部という。

図５は、分子結合と赤外スペクトルの吸収位置を示す波数との関係を示す図である。同図に示すように、波数＝１０４０ｃｍ^−１は、Ｐ＝Ｏ伸縮に対応し、波数＝１５７７ｃｍ^−１は、ＯＨ変角及びＣ＝Ｏ伸縮に対応し、波数＝３３００ｃｍ^−１は、ＯＨ伸縮に対応している。う蝕部は、正常部より含水率が低く、リン酸カルシウム由来のＰＯ_２が分解され、また、Ｃ−Ｃ結合の存在比が増大しているため、これらの分子結合に対応する波数において吸光度が変化すると考えられる。このため、制御部１４０は、波数＝１０４０ｃｍ^−１、１５７７ｃｍ^−１、及び、３３００ｃｍ^−１における吸光度や波形を比較することにより、歯牙にう蝕があるか否か、また、う蝕の進行度を判定する。
なお、図５に示される分子結合と赤外スペクトルの吸収位置を示す波数との関係については、「粟津邦男：”赤外レーザー医工学”、大阪大学出版会(2008), 35ページ」、及び、「尾崎幸洋、岩崎秀夫：”生体分子分光学入門”、共立出版(1992), 67ページ」に記載される内容を含み、当該内容が参酌される。

制御部１４０は、例えば、正常部を測定した測定結果と、任意の部分を測定した測定結果と、を比較することにより、当該任意の部分にう蝕があるか否かを判定する。また、制御部１４０は、吸光度の値が、所定の範囲内にある場合、う蝕があると判定することもできる。

比較を行う波数は、７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１であり、好ましくは、９９０ｃｍ^−１〜１０９０ｃｍ^−１、１５２７ｃｍ^−１〜１６２７ｃｍ^−１、３２５０ｃｍ^−１〜３３５０ｃｍ^−１であり、より好ましくは、１０４０ｃｍ^−１、１０６８ｃｍ^−１、１５７７ｃｍ^−１、３３００ｃｍ^−１である。これらの波数のうち、１つの波数について比較することもでき、また、複数の波数について比較することもできる。

また、上述する波数における吸光度の値から、う蝕を測定することもできる。例えば、波数＝１０４０ｃｍ^−１における吸光度が、（１）０．０２０以下の場合、歯牙は正常と測定し、（２）０．０３６〜０．０４５の範囲内である場合、う蝕の進行度をＣOと判定し、（３）０．０２６〜０．０３５の範囲内である場合、Ｃ１と判定することもできる。また、波数＝３３００ｃｍ^−１における吸光度が、（１）０．０１５以下の場合、正常もしくはＣOと判定し、（２）０．０２９〜０．０４１の範囲内である場合、Ｃ１と判定することもできる。

また、上述する波数の範囲で示される面積を比較することにより、う蝕を測定することもできる。例えば、波数＝９９０ｃｍ^−１〜１０９０ｃｍ^−１の範囲で示される面積が、一定値以上の場合、ＣO以上のう蝕があると判定することもできる。

上述する波数において、正常部とう蝕部とを比較する方法は任意であり、例えば、所定の範囲内の波数や波長における吸光度、吸光度のピーク値、波形、面積、及び、それらの平均値等を比較することもできる。

また、制御部１４０は、う蝕の進行度がＣOかＣ１かを判定することもできる。う蝕の進行度がＣOかＣ１かを判定する場合、比較する波数は、７００ｃｍ^−１〜１１５０ｃｍ^−１であり、好ましくは７００ｃｍ^−１〜１１００ｃｍ^−１、より好ましくは、７５０ｃｍ^−１〜１０００ｃｍ^−１である。

例えば、波数＝７５０ｃｍ^−１から１０００ｃｍ^−１にかけて、吸光度が上昇し、傾きのある波形の場合、ＣOと判定され、吸光度の変化幅が小さく、傾きのない波形の場合、Ｃ１と判定される。また、吸光度比（例えば、１０００ｃｍ^−１の吸光度／７５０ｃｍ^−１の吸光度）に基づいて、ＣOとＣ１とを判定することもできる。吸光度比が、例えば、２以上の場合、ＣOと判定し、２未満の場合、Ｃ１と判定することもできる。また、上述する波数において、波形、ピーク値、及び、面積比等を比較することにより、ＣOとＣ１とを判定することもできる。

そして、制御部１４０は、上述する波数において、測定結果である吸光度が上述の条件を満たすか否かを判定することにより（ステップＳ１０６）、測定が行われた歯牙にう蝕があるか否かを判定する。

上述の条件を満たす場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、制御部１４０は、う蝕部位を特定し、当該特定されたう蝕部位をモニタ等に表示する（ステップＳ１０７）。

一方、上述の条件を満たさない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に遷移する。制御部１４０は、測定が行われた範囲ではう蝕部位がないものとして、測定を続ける。

以上の処理を繰り返すことにより、歯牙のう蝕を測定することができる。また、う蝕の進行度を測定することにより、う蝕部の治療方法を決定することもできる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

光ファイバーには、波数や吸光度の特性があるため、測定を行う波数や吸光度によって、任意の光ファイバーを使用することができる。また、任意のケーブルや光ファイバーにより、各構成要素を接続することもできる。

測定部１２０の形状やサイズ等は、任意である。例えば、対物鏡１２１から測定試料まで、光ファイバーにより引き延ばすこともできる。また、複数の光ファイバーを束ね、当該光ファイバーの束を、測定試料に接触させることにより、吸光度を測定することもできる。

反射回数は任意であり、１回の単反射型や複数回の多重反射型のどちらを選択することもできる。単反射型の場合、半筒型プリズムによる入射角を変えた測定も可能だが、多重反射型の場合は固定入射角の台形（または平行四辺形）プリズムが用いられるのが典型的である。全反射条件を守るため、プリズムの屈折率と測定試料の屈折率があらかじめ調べられ、臨界角より十分大きな入射角が設定される。

ＡＴＲ法により、上述する波数を測定できる任意の装置を、う蝕測定装置１００として用いることもできる。

ＡＴＲ法、ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform - InfraRed spectroscopy）法、及び、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）による断層画像の撮影法を組み合わせることにより、う蝕部を画像化及び数値化することもできる。

測定試料である歯牙は、ヒトに限定されず、例えば、イヌ、ウシ等の哺乳動物等、任意の動物の歯牙を測定試料とすることもできる。また、動物から生えている歯牙だけでなく、抜去歯牙を測定試料とすることもできる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。

まず、う蝕の進行度がＣOとして診断されたヒトの抜去歯牙について、赤外吸収スペクトル測定を行った。また、当該抜去歯牙について、ＯＣＴによる断層画像を撮影した。

なお、当該抜去歯牙は、生理食塩水中に保存され、測定前に当該生理食塩水を拭き取ることにより、測定を行った。このため、当該抜去歯牙は、ヒトから生えている歯牙と同様の状態であるといえる。

図６は、ＣOを有する大臼歯の隣接面を拡大した拡大図である。また、図７は、図６のＡ−Ａ’線の断層画像を示す図である。図６及び図７に示されるＡ領域の位置とＢ領域の位置とは、それぞれ対応している。図６及び図７に示されるＡ領域は、視診により、蝕の進行度がＣOと診断されており、また、Ｂ領域は、正常と診断されている。そこで、Ａ領域及びＢ領域のそれぞれの領域について、本発明に係るう蝕測定方法により、赤外吸収スペクトルを測定した。う蝕を測定するために、ＦＴ−ＩＲ装置（島津製作所製；IR Affinity-1）、及び、ＡＴＲ測定装置（島津製作所製；DuraSamp 1 IR II (SMITH)）を用いて、測定波数＝７００ｃｍ^−１〜４６００ｃｍ^−１、重畳回数＝２０、分解能＝８ｃｍ^−１、プリズムのエレメント＝ＺｎＳｅ、として測定した。図８は、赤外吸収スペクトルの測定結果を示す図である。

図８に示すように、正常部であるＢ領域を測定した吸光度と比較して、う蝕部であるＡ領域を測定した吸光度は、波数＝１０４０ｃｍ^−１、１５７７ｃｍ^−１、３３００ｃｍ^−１（波長＝９６１５ｎｍ、６３４１ｎｍ、３０３０ｎｍ）において、高くなっていた。図５に示すように、波数＝１０４０ｃｍ^−１は、Ｐ＝Ｏ伸縮に対応し、波数＝１５５７ｃｍ^−１は、ＯＨ変角及びＣ＝Ｏ伸縮に対応し、波数＝３３００ｃｍ^−１は、ＯＨ伸縮に対応している。う蝕部であるＡ領域では、正常部であるＢ領域より含水率が低く、リン酸カルシウム由来のＰＯ_２が分解され、また、Ｃ−Ｃ結合の存在比が増大しているため、これらの分子結合に対応する波数において吸光度が変化したと考えられる。従って、波数＝１０４０ｃｍ^−１、１５７７ｃｍ^−１、及び、３３００ｃｍ^−１における吸光度や波形を比較することにより、ＣOを示す歯牙のう蝕を測定することができた。

次に、う蝕の進行度がＣ１として診断されたヒトの抜去歯牙について、赤外吸収スペクトル測定を行った。また、当該抜去歯牙について、ＯＣＴによる断層画像を撮影した。

図９は、Ｃ１を有する犬歯の隣接面を拡大した拡大図である。また、図１０は、図９のＢ−Ｂ’線の断層画像を示す図である。図９及び図１０に示されるＣ領域の位置とＤ領域の位置とは、それぞれ対応している。図９及び図１０に示されるＣ領域は、視診により、う蝕の進行度がＣ１と診断されており、また、Ｄ領域は、正常と診断されている。そこで、Ｃ領域及びＤ領域のそれぞれの領域について、本発明に係るう蝕測定方法により、赤外吸収スペクトルを測定した。図１１は、赤外吸収スペクトルの測定結果を示す図である。

図１１に示すように、正常部であるＤ領域を測定した吸光度と比較して、う蝕部であるＣ領域を測定した吸光度は、波数＝１０４０ｃｍ^−１、１５７７ｃｍ^−１、３３００ｃｍ^−１（波長＝９６１５ｎｍ、６３４１ｎｍ、３０３０ｎｍ）において、図８と同様に、高くなっていた。従って、波数＝１０４０ｃｍ^−１、１５５７ｃｍ^−１、及び、３３００ｃｍ^−１における吸光度や波形を比較することにより、Ｃ１を示す歯牙のう蝕を測定することができた。

次に、う蝕の進行度が、ＣOであるＡ領域とＣ１であるＣ領域との赤外吸収スペクトルの測定結果を比較した。

まず、波数＝７５０ｃｍ^−１〜１０００ｃｍ^−１における波形を比較した。図８に示すようにＡ領域の波形は、波数＝７５０ｃｍ^−１から１０００ｃｍ^−１にかけて、吸光度が上昇しているため、傾きのある波形となった。一方、図１１に示すようにＣ領域の波形は、波数＝７５０ｃｍ^−１〜１０００ｃｍ^−１では、吸光度の変化幅が小さいため、傾きのない波形となった。従って、波形が７５０ｃｍ^−１〜１０００ｃｍ^−１の範囲の波形を比較することにより、う蝕の進行度を示すＣOとＣ１との測定することができた。

また、吸光度比（＝１０００ｃｍ^−１の吸光度／７５０ｃｍ^−１の吸光度）を比較した。ＣOであるＡ領域では、吸光度比≒２．９、Ｃ１であるＣ領域では、吸光度比≒０．９、であった。従って、波数＝７５０ｃｍ^−１〜１０００ｃｍ^−１で示される範囲の波形、ピーク値、吸光度比、面積比、及び、それらの平均値等を比較することにより、う蝕の進行度を示すＣOとＣ１とを測定することができた。

次に、２５本のう蝕抜去歯牙について、スペクトルデータの特徴的な波数を測定した。その結果、リン酸基由来の赤外吸収ピークは、波数＝１０４０ｃｍ^−１〜１０９０ｃｍ^−１の範囲で検出された。これは、波数＝１０６８ｃｍ^−１において、リン酸化部位がトレオニンの場合だと推定される。また、波数＝１５７７ｃｍ^−１、３３００ｃｍ^−１付近においても、水分由来の赤外吸収ピークが検出された。
なお、波数＝７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１付近にも、リン酸基由来の赤外吸収ピークと思われるものが検出された。

１００う蝕測定装置
１１０発生部
１１１赤外光源
１１２干渉計
１１３ミラー
１２０測定部
１２１対物鏡
１２２ＡＴＲプリズム
１３０検出部
１３１ミラー
１３２アパーチャー
１３３検出器
１４０制御部
１５０記憶部
１６０表示部

Claims

歯牙のう蝕を測定するう蝕測定装置であって、
赤外光を発生する発生部と、
前記発生された赤外光を臨界角以上の入射角で前記歯牙に照射し、当該歯牙からの反射光を測定する測定部と、
前記測定された反射光を検出し、当該反射光に基づいて、前記歯牙の吸光度を測定する検出部と、
前記測定された吸光度に基づいて、前記歯牙にう蝕があるかを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、波数が、（１）７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、（２）９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、（３）１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、もしくは、（４）３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１における吸光度が、所定の吸光度より高い場合、前記歯牙にう蝕があると判定する、
ことを特徴とするう蝕測定装置。
前記所定の吸光度は、前記測定された歯牙のうち、正常な部位の吸光度、もしくは、あらかじめ測定された正常な部位の吸光度である、
ことを特徴とする請求項１に記載のう蝕測定装置。
前記判定部は、前記波数における吸光度から示される、波形、ピーク値、面積値、もしくは、それらの平均値に基づいて、前記歯牙のう蝕を判定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のう蝕測定装置。
前記判定部は、波数が７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、１０４０ｃｍ^−１〜１０９０ｃｍ^−１、もしくは、１０６８ｃｍ^−１における、波形、ピーク値、面積値、もしくは、それらの平均値に基づいて、う蝕の進行度が、「ＣO」か「Ｃ１」かを判定する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のう蝕測定装置。
発生部と、測定部と、検出部と、判定部と、を有する歯牙のう蝕を測定するう蝕測定装置にて実行されるう蝕測定方法であって、
前記発生部が、赤外光を発生する発生工程と、
前記測定部が、前記発生された赤外光を臨界角以上の入射角で前記歯牙に照射し、当該歯牙からの反射光を測定する測定工程と、
前記検出部が、前記測定された反射光を検出し、当該反射光に基づいて、前記歯牙の吸光度を測定する検出工程と、
前記判定部が、前記測定された吸光度に基づいて、前記歯牙にう蝕があるかを判定する判定工程と、を備え、
前記判定工程では、前記検出部が、波数が、（１）７００ｃｍ^−１〜７５０ｃｍ^−１、（２）９４０ｃｍ^−１〜１１４０ｃｍ^−１、（３）１４７０ｃｍ^−１〜１６８０ｃｍ^−１、もしくは、（４）３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１における吸光度が、所定の吸光度より高い場合、前記歯牙にう蝕があると判定する、
ことを特徴とするう蝕測定方法。