JP2013531546A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、近位端部と光透過部分とを含む検出装置であって、近位端部が光検出手段を含み、および光透過部分が、対象表面から高検出手段への経路に沿って光を透過させる手段を含む、検出装置において、光透過部分が、周辺光の存在下において蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号の検出に使用されるために最適にされ；および装置が、対象表面に適用された明示物質の有無を検出するように適合されていることを特徴とする装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、低レベルのルミネセンスおよび／または蛍光を検出するのに好適な検出装置に関する。

低レベルのルミネセンスおよび／または蛍光の検出は、いくつもの応用において、特にアッセイにおいて特有の疾患または状態が存在することを示すためにルミネセンス発光または蛍光発光を使用する場合に、有益である。そのようなアッセイを使用して検出された光は、皮膚および／または口腔内の撮影に使用し得る。しかしながら、ルミネセンス信号および蛍光信号は弱い傾向があるため、検出が困難であることがある。これは、信号を埋め込まれ得る周辺光があると特に困難である。

ある種の症状が存在することを示すためにルミネセンス発光を用いるアッセイの一例は、最近開発された。この方法は、歯の表面の脱灰を検出するために発光タンパク質または他の発光物質を使用する。発光タンパク質は、脱灰中に放出される遊離イオンが存在するとルミネセンス信号を発し、およびこの情報を齲蝕（カリエス（虫歯））または酸蝕のバイオマーカとして使用できる。このように疾患の他のバイオマーカに応答性のある他のルミネセンスマーカまたは蛍光マーカはまた、歯垢の存在、関連のバイオマーカのある皮膚や泌尿生殖器の状態を検査するために使用できる。これらのアッセイで生成された光信号は比較的低く、口および皮膚の関連位置には大量の周辺光が存在する。

これらの装置は、口腔内、泌尿生殖器または皮膚の状態を評価するために必要な、囲まれたまたは限定された（しかしそれにも関わらず周辺光に曝される）空間において、光を検出するために設計されている。これらの従来技術の装置は、特に周辺光があるときに、低レベルのルミネセンスに対する感度が比較的低い傾向がある。さらに、検出した光から画像を生成する必要がある場合に別の問題に直面する；従来技術の装置は、ペンのような形状を有する傾向があり、操作者によって腔内で保持される。装置は、携帯式かつハンドヘルドであるため、低レベルの光を検出するために必要な長い露光時間にわたって鮮明な画像を生成するには、安定性が不十分である傾向を有する。

本発明の目的は、低レベルのルミネセンス発光または蛍光発光を検出するための検出装置を提供することである。これは、周辺光に曝される領域や表面を含む。

本発明の第１の態様では、近位端部と光透過部分とを含む検出装置であって、近位端部が光検出手段を含み、および光透過部分が、対象表面から光検出手段への経路に沿って光を透過させる手段を含む、検出装置において、光透過部分が、周辺光の存在下において蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号の検出に使用するために最適にされ；および装置が、対象表面に適用（または塗布）された明示（ｄｉｓｃｌｏｓｉｎｇ）物質の有無を検出するように適合されていることを特徴とする装置が提供される。このように特徴部を組み合わせることによって、低レベルのルミネセンスおよび／または蛍光を検出できるようにする一方、周辺光から検出器を遮蔽する。換言すると、周辺光を低下させる手段は、疾患の状態を示し得る、対象表面からの信号が、周辺光と混合されず、偽陽性の結果を生成せず、かつ生成されたどの信号も、確実に、周辺光によって埋め込まれないようにする。

好ましくは、光透過部分は、対象表面に隣接して位置決めされ、かつその周りにぴったりと合うように適合されている。光透過部分は、そこから発せられた光が検出されている間、適所にしっかりと保持されることが好都合である。これは、操作者が、検出した光から画像を生成したい状況において役に立ち得る。

本発明との関連で、近位端部は、装置を患者に使用するときにその患者に近接する装置の端部とは対照的に、検出装置の使用者に近接する装置の端部を指す。一実施形態では、装置はハンドヘルドとしてもよく、装置の近位端部は、使用中に操作者によって把持される端部に対応するようになっている。好都合には、近位端部は、ハンドルまたは他の把持手段を含んでもよい。

一実施形態では、光透過部分の全体は、対象表面に隣接して位置決めされ、かつその周りにぴったりと合うように適合される。しかしながら、代替的な実施形態では、光透過部分の一部のみが、対象表面に隣接して位置決めされ、かつその周りにぴったりと合うように適合される。周辺光の存在下において蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号の検出に使用するために最適にされる光透過部分の一部のみが、対象表面に隣接して位置決めされ、かつその周りにぴったりと合うように適合されることが好都合である。

好ましくは、対象表面に適用される物質は、光学マーカを含んでもよい。それゆえ操作者は、明示物質を対象表面に適用すると直ちにルミネセンスおよび／または蛍光信号を検出できることが好都合である。一般に、対象表面は歯の表面である。

好ましくは、低光信号は、対象表面への明示物質の適用後にすぐに連続して検出される。それゆえ、操作者は、明示物質の適用と信号の検出との間の時間（適用ステップと検出ステップとに別々の機器を使用する必要があった場合に費やされる時間）内にルミネセンスおよび／または蛍光強度を損失させずに、信号を検出できる。これは、信号が迅速にかつ一時的に生成される場合には重要である。

一般に、装置は細長い部材を含む。好ましくは、細長い部材は、装置を患者の口に挿入しやすくする。

好ましくは、装置の近位端部はレンズをさらに含む。好ましくは、レンズは、対象表面から光検出手段へ光を透過させる経路に沿ったある位置に配置される。この特徴により、操作者は、発せられる全ルミネセンスおよび／または蛍光を検出できるだけでなく、表面の解像画像を生成することもできるようになる。一実施形態では、第１のレンズの下流に第２のレンズが位置決めされ、検出器に達する画像を拡大し得る。

好ましくは、光を透過する手段はプリズムまたは反射面である。一実施形態では、装置はミラーを含む。ミラーは、装置が口腔内撮影に使用される場合には有益である。なぜなら、歯科開業医が、明示物質を適用する前に、口の中で撮像装置を正しい部位に配置しかつ正確に位置決めできるようにするためである。ミラーはまた、明示物質が対象表面に正確に適用されたかをチェックするために使用できる。しかしながら、当業者は、光を透過、反射または屈折させるように設計された任意の他の光学部品を、本発明に従って使用してもよいことを理解するであろう。

好ましくは、プリズムまたは反射面は、帯域通過フィルタ材、偏光フィルタ材、またはダイクロイックフィルタ材で被覆される。これらのフィルタを設けることによって、光の不要な波長および／または極性を除去できるため、信号対雑音比が改善される。好ましくは、プリズムまたは反射面は、特定の波長の光を反射、吸収、透過または屈折させる材料で被覆される。信号の波長が公知であるそれらの実施形態では、その材料は、対象波長を有する信号、またはルミネセンスおよび／または蛍光信号が、バックグラウンドノイズ無しで透過できるようにする。

一般に、プリズムまたは反射面は、光検出手段の上流に位置決めされる。プリズムまたは反射面の位置決めは、光の透過、反射または屈折の手助けをすることが好都合である。「上流」は、プリズムまたは反射面が、光透過手段と光検出手段との間の光の経路に沿ったある位置に位置決めされることを意味する。

好ましくは、光透過材料は光透過部分に接続され、かつ「光パイプ」の機能を果たす。これは、解像画像の焦点調節および生成を助ける、表面と装置との間の気層のサイズを小さくするように働き、かつ、効果的に光を伝達させるゲル、ガラス、光学繊維または他の結晶物質を含む。

好ましくは、光透過部分は、対象表面の特定の部位からの光を受光できるような角度で配置される。例えば、口腔内撮影の関連では、光透過部分は、１本、２本、３本またはそれ以上の歯から、またはさらには下歯列弓または上歯列弓全体から光を透過できるように配置してもよく、それにより、より広い面積において分析が実施できる一方、依然として、口などの小さな空間に合うような小径の装置を使用できる。

好ましくは、装置は、光透過部分の端部を取り囲むスカートをさらに含む。好ましくは、スカートは、対象表面に隣接させて光透過部分を位置決めするのを助けるために設けられる。一般に、スカートは、明示物質を保持する区画内に設けられた薄いシールを含み、対象表面にスカートを押し付けるとシールが壊れ、そこから明示物質が放出される。スカートは、信号の検出中に周辺光からの干渉を減少させるシールドの機能を果たすことが好都合である。

一実施形態では、スカートは、個々の患者の口腔面に「成形」できるような可撓性材料を含んでもよい。あるいは、スカートは、個人的に製造されるため、予備成形されて正しい形状に固められ得る。後者の場合、スカートは、一度成形されたら固定形状のものとなる。

ルミネセンスおよび蛍光光での撮影は、ルミネセンスおよび／または蛍光信号が比較的弱いことがあるため、実施が困難である。これは、口腔内または皮膚の撮影に特に当てはまる。好ましくは、光検出手段は、９．６３×１０^６ｐｈｏｔｏｎｓ（光子） ｓ^−１の割合で発せられる光を検出するのに十分な感度である。好ましくは、光検出手段は、ルミノメータ、蛍光光度計、スペクトロフォトメーター、カメラ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、単一光子検出器、デジタルカメラ、増感（ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ）カメラ、写真用フィルム、光度検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、ヒトの目、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される。一般に、ＡＰＤは、単一光子アバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤＳ）のガイガーモードを含んでもよい。

好ましくは、光透過部分は、ＬＥＤ、レーザ、ランプ、または周辺光が装置内部に入射できるように装置に切り込まれた孔からなる群から選択される少なくとも１つの光源を含み、それにより、表面上への光の透過率を評価できる。さらに、光透過部分は、これらの光源のうちの１つに接続された光ファイバーまたはガラスロッドを含んでもよい。

好ましくは、光源はＬＥＤである。この光源は、ルミネセンスおよび／または蛍光光の検出および分析前に、使用者が照明して部位の画像を撮ることができるようにする。好ましくは、ＬＥＤは、ルミネセンスおよび／または蛍光画像を生成する間、使用者が照明の電源を切れる「オフ」設定を有する。ここで、ルミネセンスおよび／または蛍光像を照明像と比較して、光を発している部位を正確に決定できる。これは、例えば、ルミネセンスおよび／または蛍光が、脱灰のために歯の表面によって放出された遊離イオンと接触した発光タンパク質によって発せられている場合には、特に有益である。これにより、使用者が歯の脱灰の箇所を判断できるようにする。

好ましくは、装置の近位端部は再使用可能であり、光透過部分は使い捨てである。光透過部分は、口腔内表面または皮膚表面などの体の組織と密に接触しがちである。その結果、感染対策の課題が生じる。特に忙しい医療または歯科業務では、使用するたびに装置を頻繁に消毒することが特に厄介となり得る。光透過部分を廃棄して交換する方がはるかに簡単、迅速、かつ好都合である。

好ましくは、装置全体または装置の一部を加圧滅菌可能である。近位端部は体の組織に接触しそうにないが、医療機器は、滅菌、化学薬品またはその他のものに適していることが望ましい。さらに、装置は使い捨てとし得る。装置のこれらの特性によって、汚染の危険性、および装置を使用する患者の交差感染の可能性が減少する。

好ましくは、装置は、コンピュータに動作可能に取り付けられている。一般に、装置は、無線手段を介してコンピュータに接続される。この利点は多数ある。使用者は、コンピュータにインストールされたソフトウェアプログラムを使用して、画像を生成し、データを操作または分析し、かつ装置によって生成されたデータを保存できる。好ましくは、装置は、無線手段を介してコンピュータに接続されている。これにより、使用者が、研究室または診療室に延わせているケーブル（これは不都合とし得るかまたはつまずく危険を有し得る）を心配することがなくなることを確実にする。さらに、特にカメラが動いている場合には、弱いルミネセンスおよび／または蛍光信号の鮮明な画像を生成することは困難であることがある。装置にケーブルが取り付けられていた場合には、これは、ケーブルの重さによって装置が「引きずられる」原因となり、カメラが静止状態を保つことを妨げ得る。

好ましくは、光透過部分は、患者の口腔で装置を安定化させる手段をさらに含む。好ましくは、装置を安定化させる手段は、装置から患者の歯の方へおよびそれを通過して延在するように位置決めされた咬口阻止器を含む。装置を安定化させる手段を使用して検出器を適所に保持してもよく、そのため、安定した画像が生成され得ることが好都合である。装置を安定化させる手段はまた、歯に「ぴったりと合う」ように適合されたクランプとして設けられ得る。

好ましくは、明示物質が、インジェクタ装置またはガンを使用して対象表面に適用され得る。一実施形態では、ガンはスプレーガンである。それゆえ、物質は、撮影される表面上に直接噴射され、ルミネセンスおよび／または蛍光信号が発せられるとすぐに画像が撮られ得るようにすることが好都合である。これは、噴射後にインジェクタ装置を取り出し、続いて信号を「キャッチ」するのに合わせて検出装置を正しく位置決めする必要がないため、明示物質が、適用後に信号を非常に迅速に発する場合には有利である。好ましくは、インジェクタまたはガンはノズルを含み、これは、明示配合物を対象表面上に微細な霧状で噴霧できるようにする。

別の実施形態では、装置はカメラをさらに含む。

第２の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様による検出装置を含み、およびマウスシールドをさらに含むキットを提供する。

一実施形態では、マウスシールドは装置の一部を形成し得る。あるいは、マウスシールドは、第２の態様に従ってキットに供給されてもよい。マウスシールドは、口および装置にまたはそれらの周りに配置されて、撮影される部位への周辺光の入射をさらに防止する。

第３の態様によれば、本発明は、第１の態様による検出装置を使用して、周辺光の存在下において蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号を検出する方法であって、
ａ．装置の光透過部分を対象表面に隣接させて配置するステップと；
ｂ．対象表面に明示物質を適用するステップと；
ｃ．対象表面から発せられる光を検出するステップと
を含む方法を提供する。

好ましくは、明示物質は検出装置から放出され、対象表面に適用される。表面から発せられ得る光を検出するために使用されるのと同じ装置を使用して明示物質を適用することによって、この方法は、別個の塗布装置および検出装置を使用する方法よりも複雑ではない。特に、これは、明示物質が非常に迅速にかつ一時的に作用する場合に有用であり、そのような場合、別の塗布装置による明示物質の適用後に別の検出装置を正しく位置決めする十分な時間がない。適用は、噴射または噴霧によるものであってもよく、および明示物質は、粉体、液体またはゲルとし得る。

好ましくは、明示物質は、薄いシールによってスカートの区画内に保持され、かつスカートが対象表面上に押し付けられてシールが壊れると、表面上に放出される。これは、追加的なインジェクタ装置を全く必要としない、明示物質を適用するのに便利な方法を提供する。これは、複雑さを軽減し、かつ製造コストを削減し、かつ装置の重量および嵩を減少させる。

好ましくは、方法は、装置に設けられたレンズによって、対象表面から発せられた光を集光することによって、対象表面の画像を生成するステップをさらに含む。これは、開業医または歯科開業医がルミネセンスおよび／または蛍光の範囲、および光が発せられる正確な部位を決定するのを支援する。

好ましくは、この方法は、明示物質の適用前に対象表面の画像を生成するステップをさらに含む。これにより、操作者は、ルミネセンスおよび／または蛍光の画像を通常の処理前の周辺光または人工光画像の上に重ね、ルミネセンスおよび／または蛍光が発せられている場所、それゆえ、カリエスが発生している可能性のある部位がどこかを正確に特定できるようにする。

一実施形態では、明示物質は、唾液が存在すると溶解する粉体を含む。これは、撮影される表面が口腔内表面である場合に特に役立つ。この特徴の別の利点は、明示物質は溶液中で活性状態になるため、粉体は、長期間、安定した不活性形で保存できることである。

あるいは、明示物質はゲルであってもよく、歯と光を透過する手段との間の空間の一部または全てを埋めてもよい。これは、解像焦点画像を得ることおよび光伝達の効率を高めることを確実にするのを助け、そのため、装置の感度を高める。一般に、明示物質の粘度は、検出速度および信号の大きさに影響を及ぼし得る。ゲルの粘度の増加は、信号の強度の減少に相関する。それゆえ、ゲルの粘度が高いほど、有用な画像を得るために必要な検出時間が長くなる。しかしながら、口腔の異なる部分には異なる粘度のゲルが好都合とし得る。例えば、より粘度の高いゲルは、ある表面、例えば小臼歯のいくつかの平滑面での使用に好都合とし得る。これらの表面では、ゲルが表面を落ちるように動くのをゆっくりにし、局在的な信号をとらえることができるようにするために、より粘度の高いゲルが必要とされ得る。あまり粘度のないゲルは、永久臼歯の咬合面にとってのよりよい選択肢を提供し得る。なぜなら裂溝がこれを溜めておくのを助けるからであり、かつまた、ゲルの粘度が高すぎる場合、裂溝の底部に達しないで、表面の全体像を提供しない可能性があるためである。異なる粘度のゲルを単独でまたは組み合わせて使用し、表面、歯または口腔全体の全体像をもたらすことができる。

好ましくは、明示物質は、圧力を加えることによって対象表面に適用される。明示物質は、スカート内に設けられた区画内に収容されて、スカートが対象表面上に押し付けられると放出され得る。薄いシールがバリアの機能を果たして、例えばスカートを表面上に押し付けることによって圧力が加えられるまで、明示配合物が対象表面に適用されないようにし得る。

好ましくは、明示物質の適用前に、対象表面に基準点が適用され得る。基準点を使用して、異なる時間に撮られた画像を整列させ得る。異なる機器を使用して撮られた画像を整列させるため、または機器自体を整列させるために使用してもよい。基準点は、画像間の光出力を標準化するために使用できる。基準点は、イオン含有材料のスポット、または他の特有のマークとし得る。装置上に、例えば測定および校正用の光ファイバープレート上に定規がエッチングされてもよい。

装置を、以下、図面を参照して例として説明する。

断面が正方形または直方体状の装置の光検出の近位および撮影部分の実施形態を示す。 断面が円形の装置の光検出の近位および撮影部分の実施形態を示す。 実施位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）での装置の実施形態を示す。 活動性齲蝕病巣のある、抜かれたばかりの歯から発せられる光の強度を示す。 Ｇ２およびＧ３ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）から発せられる光の強度を示す。 抜かれたばかりの歯からのルミネセンス部位の平均的な光の強度と、Ｇ２およびＧ３ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットとを比較したグラフである。 暗闇で得られたＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス画像を示す。 スカートを使用して周辺光で得られたＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス画像を示す。 フィルタの配置を示す。 フィルタを使用して周辺光で得られたＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス画像を示す。 フィルタとスカートとの組み合わせを使用して周辺光で得られたＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス画像を示す。 ルミネセンス検出装置の写真、および咬合しているおよび自由な状態にある歯の平滑面から画像を取り込むのに使用された、同じ装置（プリズム、レンズおよびＣＣＤを含む）の概略図を示す。 図１４ｂに示すような装置のスカートを使用する実施形態を使用して、周辺光で得られたＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス画像を示す。 図１４ｂに示すような装置のスカートを使用する実施形態を用いて取り込まれた２本の抜かれたばかりの歯のルミネセンス画像を示す。 ゲル粘度が、生成される光信号の速度および大きさに与える影響を示す。 より高い信号、それゆえ鮮明な画像を生成するために、短期間に集められた画像の組み合わせの実現可能性を示す。

図１および図２に、本発明による検出装置の一実施形態を示し、この装置は、プリズム、ミラーまたはリフレクタ２、レンズまたはフィルタ３、検出器６、有線または無線式エミッタ８、スカート１０、インジェクタまたはスプレーガン１２、および可動式スカート１４を含む。装置は細長く、かつ形状が矩形またはシリンダー状であり、近位端部またはハンドル１６と遠位または光透過部分１８とを備える。近位端部１６および光透過部分１８は、好ましくは一平面に沿って整列されているので、装置は、患者の口に適合させるのに好適であり、かつ接合された２つの別個の部材、または図１に示すような単一の部材のいずれかを含み得る。装置を口腔内撮影に使用する状況では、図３に示すように、光透過部分１８を患者の口に挿入する一方で、近位端部１６は一般的に患者の口の外側に位置して操作者によって保持される。ルミネセンス信号はプリズム、ミラーまたはリフレクタ２、または光透過部分１８に配置されたダイクロイックフィルタから反射するまたは屈折されるため、検出器６の方へ反射できる。検出器６は近位端部１６に配置されている。光透過部分１８は、患者間での感染の伝播を防止するために使い捨てとしてもよい。本発明の一実施形態に従って、レンズ３のみを含む装置を使用するとき、対象表面から全ての光を検出できる。図１に示すようにレンズ４を追加することによって、検出器６上に光を発する表面上に複数の領域の画像を作成することが可能となる。レンズ３、４は両凸レンズ、平凸レンズまたは正メニスカスレンズとし得る。

対象表面から送られた光は、装置の光透過端部上に設けられた孔を通して入射してもよく、その孔は、好ましくは正方形または矩形である。この光は、プリズム２に入射して屈折され、検出器６の方へ伝わるようにされるか、またはこの光は、ミラー２などの反射面から反射するようにされるかのいずれかである。プリズム、ミラーまたはリフレクタ２は、帯域通過材料、ダイクロイック材料、または別の好適な材料で被覆され、透過される波長を変更し得る。解像度を高めるために、光は、プリズム、ミラーまたはリフレクタ２からコリメータを通って検出器６の方へ伝わり得る。あるいは、１つまたは複数のガラスロッドまたはレンズ、または光ファイバーバンドルが設けられてもよく、それらを通って、光はプリズムまたは反射面２からレンズまたは検出器６（図１）の方へ伝わり得る。

上述のように、本発明による装置は、周辺光を低減させるように設計される特徴部を含む。一実施形態では、光透過部分１８の本体および近位端部１６は不透明材料を含む。スカート１０は、周辺光が光透過部分１８に入射しないようにまたは検出器６に達しないように設けられ得る。スカート１０は、好ましくは少なくとも１種の光吸収材料を含む。一実施形態では、帯域通過フィルタまたはダイクロイックフィルタを使用してもよく、これらは、所望の波長の光のみが検出器６に達するようにできる。最後に、対象表面から発せられた光などの特定の波長の光のみに感度を有する検出器６を使用してもよい。別の実施形態では、光透過部分１８は使い捨てである。好ましくは、光透過部分１８は、消毒剤溶液を添加すると変形可能である一種のプラスチック材料を含む。消毒剤溶液に曝されてプラスチック材料が変形する状況では、光透過部分は再使用できない。その結果、操作者は、患者一人一人の治療または検査のために新しい光透過部分を買う必要がある。それゆえ、製造者にとって装置の利益性が改善される。

一実施形態では、帯域通過フィルタ３を使用して（図１参照）、対象のルミネセンス信号に起因しない任意の波長の光を遮断してもよい。口腔内表面での遊離イオンの検出にエクオリンまたはオベリン（ｏｂｅｌｉｎ）を使用するとき、それぞれ約４６５または４８５ｎｍを中心とした狭帯域の帯域通過フィルタを、ルミネセンス信号の検出に使用し得る。これらのフィルタは、検出装置の上流に光透過経路に沿って位置決めされ得るため、光は、検出装置の近位端部に配置された検出器６に達する前にフィルタリングされる。

検出器６は、強度、スペクトル、信号発生速度に関する情報を提供するために、集められた光の量に関する情報を提供してもよいし、または光が生成される個所を空間的に表す画像を生成してもよい。一実施形態では、ＣＣＤ検出器を使用してもよい。そのような検出器は、特定の波長の光に対する感度を有するという利点を有する。ルミネセンス信号がアクエオリンまたはオベリンのいずれかから検出される実施形態では、一般にそれぞれ約４６５または４８５ｎｍの狭領域にある青色光に感度を有するＣＣＤを使用してルミネセンスアッセイにおいて光を検出し、および赤色または緑色に感度を有するＣＣＤを使用して、歯の表面の可視画像を得てもよい。

この１０年間、歯科医による口腔内カメラの採用率は高かった。これらのカメラは、標準的な鏡検査では見逃される可能性のある詳細を示すはっきりとした画像を生成できるほか、検査中に患者が患者自身の口の内側を見ることができるため、優れた教材およびコミュニケーションツールを提供できる。これらのカメラは、ＣＣＤおよびレンズを組み込んでいることが多いが、（通常ＬＥＤを用いて達成される）明るい動作状態においてのみ撮像できる。それらカメラは、明示材料と一緒に使用して試験されている回数にもかかわらず、ここで使用されたルミネセンスマーカによって生成された低光量を撮像するのには好適ではないことが証明されている。

本発明の装置は、イオン感受性のルミネセンスマーカまたは蛍光マーカの適用後の、活動性齲蝕病巣を含むカリエス病巣の有無の検出；酸投与（ａｃｉｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）およびイオン感受性のルミネセンスマーカまたは蛍光マーカ適用後の歯の酸蝕感受性の判断；特定の食物／液体の投与およびイオン感受性のルミネセンスマーカまたは蛍光マーカの適用後の、歯根−象牙質の過敏症部位の判断；患者の歯への酸投与およびイオン感受性のルミネセンスマーカまたは蛍光マーカの適用後の、再石灰化製品、密封材および溶浸材の位置の決定；または光学マーカでタグ付けされた疾患のバイオマーカの付加後の、口腔粘膜、尿生殖路、または皮膚における前癌または癌性部位の位置の決定または対象領域の調査に使用し得る。

本発明の一部の実施形態では、スカート１０が、装置の周りに位置決めされて設けられている。スカート１０は、装置を適所に固定して画像ぶれを回避し、かつ使用者の快適さを向上させ得ることが好都合である。スカート１０はまた、マーカから生成される信号に干渉し得る唾液や他の流体から装置を保護するのに役立ち得る。スカート１０は、剛性としても、またはスカート１０が表面にぴったりつきかつ周辺光が装置に入らないようにすることができるように可撓性としてもよい。好ましくは、スカート１０は黒いゴム材料を含む。スカート１０は、患者の口内に装置の光透過部分１８を安定化させるのに役立てるために使用し得る。一実施形態では、スカートは、取り外し得る個々の片を含み、それにより、装置を使用して、必要に応じて、頬面、舌側面、歯の口蓋面および唇面、および粘膜面を見ることを可能にする。それゆえ、歯の隣接面を除いた口腔内の全表面が、本発明の装置を使用して撮影され得る。

装置の全ての部分の壁が、好ましくは、可能な限り周辺光を減少させるのを助けるために黒色の剛体材料を含む。装置の壁は、ガラス、プラスチック、紙、厚紙または金属などのいくつもの材料を含み得る。ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリル酸またはポリプロピレンがこのために特に好適である。材料がポリプロピレンである場合、装置を加圧滅菌可能である。あるいは、装置を覆って使い捨ての滅菌シースを配置して、装置および患者を汚染から保護してもよいし、または装置は、使用前にエタノールや化学消毒剤を使用して滅菌してもよい。

周辺光の存在下での低光信号の検出を改善するために、マウスシールドを装置と一緒に使用しても、または装置に追加してもよい。このシールドは、全ての波長の光を遮断するために不透明でも、または特定の波長を有する光を遮断するために着色されていてもよく、バックグラウンドノイズを低減させ、かつ信号の品質を高める。一実施形態では、シールドは、対象表面から発せられると予期される光の波長に対応する波長の光を遮断してもよく、そうすることにより、検出された任意の信号が、背景光ではなく対象の信号に起因したものとすることができる。着色マウスシールドは、歯科開業医または医師が口内の対象物を見ることができるようにするが、干渉する波長の光が口に入らないようにし得る。

プリズムまたは反射面２は、可撓性マウントまたは角度の付けられたマウントに装着されて、必要ならば異なるサイズにされた部位からルミネセンスおよび／または蛍光信号を検出するように調整され得る。例えば、装置が口腔内で使用される場合、透過または反射手段は、広い領域（例えば３つの咬合面）からの光を一度に集めることができるように角度が付けられ、適切な位置決めによってサイズを小さくされ得る。装置の主部材の平面からより大きく角度を付けてプリズムまたはリフレクタ２を位置決めすることは、より小さな領域からの光が検出可能になるという利点がある。プリズムまたはリフレクタ２が、装置の主部材の平面からより小さな角度で位置決めされた場合、より広い領域を検出できるとし得る。

装置を、角度を付けて使用することは、表面積の小さいＣＣＤを使用することが可能となるため、費用便益を有し得る。装置を口腔内撮影に使用する実施形態では、透過または反射手段を特定の角度（この角度は調整してもよい）に位置決めすることによって、歯の評価にかかる時間は、装置を動かす必要なくより多くの表面を同時に評価できるため、短縮できる。これを図２に示し、これは、プリズム、ミラーまたはリフレクタ２、レンズまたはフィルタ３、検出器６、有線または無線式エミッタ８、スカート１０、インジェクタまたはスプレーガン１２、および可動式スカート１４を含む。当業者は、装置は、口腔内で使用するとき、両歯列弓を同時に；上下歯列弓を別々に；歯列弓の四分円を別々に；単一の歯；および軟組織、例えば歯肉、舌、口腔粘膜、および咽頭を調査するのに適合可能であることを理解するであろう。

一部の実施形態では、装置は、光の透過および光の検出の双方を行うことができる。装置は、蛍光アッセイにおいて使用する必要がある場合に励起光源を含み得る。対象領域の画像を生成できるようにするために、装置は光源をさらに含んでもよい。装置が光ファイバーバンドルを含む実施形態では、一部のファイバーが光を透過させ、かつ一部のファイバーが、発せられた信号を受信する。あるいは、ＬＥＤ、レーザまたはランプなどの光源を、撮影される表面に隣接した装置上の位置に配置してもよい。歯の表面が撮影される実施形態では、光が、患者の歯を経て伝達されて、撮影できるようにする。光源は、開口部の周りにリング状のＬＥＤとして設けて、質のよい鮮明な歯の画像を得るために装置を使用してもよい。あるいは、光源を、レンズの周りにリング状のＬＥＤとして設けてもよい。ＬＥＤは、「オフ」設定を有して、望まれるときにルミネセンスおよび／または蛍光信号のみを検出できるようにしてもよい。本発明によれば、装置への光の入射を制御するための方法も提供される。

本発明によれば、装置は、明示物質を適用するための手段を含んでもよい。明示物質を適用するための手段は、装置に組み込まれたインジェクタとしてもよく、ボタンが押されると、例えば歯垢、活動性齲蝕または癌領域を検出するための明示物質が対象表面に適用される。対象表面から発せられる光の検出は、明示物質の適用と同時に発生し得る。一実施形態では、例えば歯垢、活動性齲蝕または癌領域を検出するための明示物質は、圧力を加えること、加熱すること、または唾液と接触させることによって、表面上に放出され得る。明示物質は、ゲル、溶液、または固形物とし得る。

好ましくは、本発明は、入射周辺光がある状況で行われ、装置のフィルタおよびスカート特徴部は、信号の検出、周辺光からの装置の遮蔽を助ける。下記で詳細に説明する実験では、フィルタとスカートとを組み合わせると、取り込み画像からの周辺光の減少を向上させ、かつ周辺光が明るいなかでもルミネセンスおよび／または蛍光源を撮影できることを証明した。以下の実験で使用される光源は、放射波長が４５０ｎｍおよび光出力が約７５×１０^６（Ｇ１）、７．３×１０^６（Ｇ２）および０．６×１０^６（Ｇ３）ｐｈｏｔｏｎｓ ｓ^−１の青色のＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニット（ＧＬＯ−００２ ｓ／ｎ ２０９０６４３ ＬＵＸ Ｉｎｎｏｖａｔｅ）である。

これは、Ｇ２の光出力が、活動性齲蝕病巣のある抜かれた歯に適用される明示溶液から放出される光出力に似ていることを示す。

実験１：Ｇ２ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）からの光は、最近抜かれた歯の活動性齲蝕病巣の光と匹敵することの証明。

図４は、１ｍＭ ＥＤＴＡで作られた１％のＡｋｕｃｅｌｌ Ｇｅｌ中の２５０μＬの１ｍｇ ｃｍ^−３のエクオリンを歯の表面に付加後に、ＣＣＤカメラ（ＳＸＶＦ−Ｈ９ Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｌｔｄ）で露光時間６０秒および２×２ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）で撮影された、抜かれた歯を示す。図５は、ＣＣＤカメラを使用して露光時間６０秒および２×２ビニングで撮影したＧ２およびＧ３ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットを示す。平均的な光強度（グレースケールユニットで）は、抜かれた歯上のルミネセンスの領域、およびＧ２およびＧ３ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットで測定された；これを図６にグラフで示す。図６は、抜かれた歯、およびＧ２およびＧ３ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットのルミネセンス部位の平均的な光出力値を示し、それぞれ３０、３８および１０であった。それゆえ、Ｇ２ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）の光出力は、明示溶液を付加すると、活動性齲蝕のある歯から放出された光出力に匹敵し、Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットが試験のための良好なモデルであることを示す。

実験２：周辺光のある中での撮影におけるスカートの使用。

内視鏡−カメラアダプタ（Ｐｒｏ Ｖｉｓｉｏｎ ＰＶＣＣ３７ Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｕｐｌｅｒ Ｄａｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いてＣＣＤカメラに直接内視鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ）が取り付けられた。内視鏡はプリズムを使用して修正されているため、観察角は０度ではなく９０度であり、そのため、口腔内での使用に好適な形式である。３つのＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットを内視鏡の入口開口の前に直接配置した。これらは、放射波長が４５０ｎｍおよび光出力が約７５×１０^６（Ｇ１）、７．３×１０^６（Ｇ２）および０．６×１０^６（Ｇ３）ｐｈｏｔｏｎｓ ｓ^−１の青色ユニットであった。闇に近い（周辺光のない）中で画像を取り込み、そのため制御装置を提供するために、カメラ、内視鏡、およびＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットを支持するテーブルは、一片の黒色材料で覆われていた。実験は、全ての灯のスイッチが消されてドアの閉じられている暗い部屋で行われた。４×４ビニングに設定されたカメラで２０秒の露光が行われた（図７）。ここでは、スカートは、プリズムが収容されかつカメラ−内視鏡の向きが垂直ではなく水平に変更されている内視鏡の遠位端部に取り付けられていた。周辺光を表示するために光のスイッチを入れた状態で２０秒の露光が行われ、かつ４×４ビニングが使用された（図８）。内視鏡における光のレベルは、露出計（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｇｏｌｄ）を使用して４５０ルクスであると測定され、７名の歯科開業医から、平均周辺光は４００ルクスであると判断された。そこで、スカートを取り外し、４×４ビニングで２０秒の露光が行われた。得られる画像は飽和し、画像を解像できなかった。図７および図８は、スカートが存在することによって、周辺光において、カメラ−内視鏡システムを使用して画像を取り込むことができる一方で、スカートがないとこれは不可能であることを証明している。

実験３：周辺光における撮影のための、ＣＣＤカメラおよび内視鏡でのフィルタの使用。

実験２に関したものと同じカメラ、内視鏡および構成を使用した。５秒の露光時間および２×２ビニングを使用してスカートを用いずに周辺光（４５０ルクス）において画像を取り込んだ。図９および図１０に示すように、カメラ内視鏡アダプタにフィルタ（Ｓｅｍｒｏｃｋ ＢｒｉｇｈｔｌｉｎｅシリーズＦＦ０１−４６５／３０）を挿入した。フィルタは帯域通過フィルタであり、およびその帯域幅は、４６５ｎｍを中心として３０ｎｍである。それゆえ、４５０ｎｍを下回りかつ４８０ｎｍを上回る波長の光は透過させない。フィルタの位置を定めることは、カメラのＣＣＤに達する全ての光がフィルタを通過したことを意味した。適所にあるフィルタを用いた画像は、５秒の露光時間および２×２ビニングで取り込まれた（図１１）。フィルタを全く使用しなかった場合、カメラのＣＣＤは飽和し始め、画像の解像度が失われた。図１１では、ある程度の飽和があったが、画像の解像度は可能であった。これは、フィルタが存在することによって周辺光において取り込まれた画像が向上することを証明する。

実験４：周辺光において撮影するための、ＣＣＤカメラおよび内視鏡でのフィルタおよびスカートの使用。

実験３の後、フィルタは適所に置かれ、かつ内視鏡の遠位端部にスカートを再び取り付けた。周辺光において、ビニングを４×４に設定し、２０秒の露光時間で画像が取り込まれた（図１２）。図１２では、Ｇ１およびＧ２ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）ユニットからの光は可視光である。図７では、スカートの下側から入射する光からの（最も明るいＧｌｏｗｅｌｌ（登録商標）の左側への）干渉が幾分あった；この問題は、スカートとフィルタとを組み合わせて使用した場合には遥かに軽減された（図１２参照）。口腔内での使用では、常に完全に密に適合しているわけではないため、周辺迷光がある程度装置に入り込む可能性があり、フィルタを使用することによって、いかなる干渉も最小限にするのに役立つ。図１１は、画像が飽和されておらず、そのため、解像度が幾分失われるレベルに周辺光を低減するためにはフィルタ単独では十分でなかったことを示す。それゆえ、図１２は、周辺光条件で撮影するときには、フィルタおよびスカートの双方を組み合わせて使用することに利点があることを示す。周辺光を低減するためにはフィルタ単独では十分ではなく、フィルタとスカートとの組み合わせは、スカートを単独で使用するときよりも、周辺光からの干渉を良好に低減する。

実験５：プリズム、レンズ、スカートおよびＣＣＤを含む、中空の金属チューブを含む画像システムの使用。

Ｇ２ Ｇｌｏｗｅｌｌ（登録商標）から発せられたルミネセンスを示す画像（矢印によって光源の位置を示す）が、周辺光において、スカートを使用して取り込まれた（図１４ａおよび図１４ｂ参照）。

図１４ｂに示す撮像装置を使用して、抜いたばかりのヒトの歯での齲蝕活動性のルミネセンス画像（図１５）を取り込んだ。２５０μＬのＧｌｏｗｄｅｎｔ（商標）（カルシウムイオン存在下で発光する配合物）を、歯の表面に置いた。ルミネセンス画像は、２×２ビニングを使用して１０秒後に得た。取り込み後、画像は、プロプライエタリ・ソフトウェアを使用してコントラストを強調された。明確なルミネセンスのパターンが（白色で）観察された。

実験６：生成された光信号の速度および大きさに対するゲル粘度の影響の調査。

１０μｇ／ｍｌのタンパク質を含有しかつかつ０．１〜０．７％の範囲の濃度の１００μＬのＡｋｕｃｅｌｌ（登録商標）ゲルが、１０μＬの１０ｍＭ酢酸カルシウムを乾燥させたマイクロウェルプレートのウェルに注入された。暗箱に置かれたカメラ（ＳＸＶＦ−Ｈ９ Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｌｔｄ）を使用して画像を取り込んだ；１分の取り込みが１０分間にわたって行われた。図１６に結果のグラフ表示を示し、この結果は、ゲルの粘度が高いほど、信号が低く遅いことをはっきりと示している。ビスコースゲルは、歯の表面全体を覆い、それゆえ確実に撮影されるようにすることによって歯の撮影を支援でき、かつゲルが迅速に歯を流れ落ちて画像を歪ませることがないようにできる。しかしながら、粘度の低いゲルを用いるとより大きな信号が達成され、マーカからの画像の取り込みを確実にすることが明白であり、あまりビスコースのないゲルはまた、ゲルが咬合歯の表面の裂溝に確実に達するようにするのに、より好適とし得る。

実験７：連続画像を結合させることによる画像取り込み時間の短縮の実現可能性の調査。
Ｇ１ Ｇｌｏｗｅｌｌ（青色）の画像を、実験５で概説したものと同じ装置を使用して取り込んだ。取り込んだ画像は：照明条件下での３秒画像；単一の１秒画像；１０枚の連続して取り込んだ１秒画像；および単一の１０秒取り込み（図１７Ａ）であった。１０枚の連続画像は、ＰａｉｎｔＳｈｏｐ Ｐｒｏの加算関数を使用することによって結合し、コントラストの変更は行わなかった。

抜かれた歯の咬合面は、４０ｕＬのＧｌｏｗｄｅｎｔ（商標）（カルシウムイオン存在下での冷光を発する配合物）の付加後に撮影した。２×２ビニングを使用して３枚の３秒取り込みを得た。取り込み後、（プロプライエタリ・イメージングソフトウェアを使用して）画像を結合し、コントラストを強調し（全ての画像において同じレベルに）、疑似着色し、および光強度のデータを（グレースケール値として記録される）注記した（図１７Ｂ）。明確なルミネセンスパターンが（白色で）観察され、結合された画像でも良好な解像度が観察された。

図１７の画像は、より短期間にわたって取り込まれた画像の結合は、光信号を改善する一方で、より長い持続時間でのカメラの「ぶれ」から画像の解像度を損失させる可能性を最小限にすることを助けることができることを示した。

Claims (35)

1. 近位端部と光透過部分とを含む検出装置であって、前記近位端部は光検出手段を含み、および前記光透過部分は、対象表面から前記光検出手段への経路に沿って光を透過させる手段を含む、検出装置において、前記光透過部分が、周辺光の存在下で蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号の検出に使用するために最適化され；および前記装置が、対象表面に適合された明示物質の有無を検出するように適合されていることを特徴とする装置。
2. 前記光透過部分が、前記対象表面に隣接して位置決めされ、かつその周りにぴったり合うように適合されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記低光信号が、前記対象表面への前記明示物質の適用後にすぐに連続して検出される、請求項１または２に記載の装置。
4. 細長い部材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記近位端部がレンズをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記レンズが、対象表面から前記光検出手段へ光を透過させる前記経路に沿ったある位置に配置されている、請求項５に記載の装置。
7. 光を透過させる前記手段がプリズムまたは反射面である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. ミラーを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記プリズムまたは反射面が、帯域通過フィルタ材、偏光フィルタ材、またはダイクロイックフィルタ材で被覆されている、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記プリズムまたは反射面が前記光検出手段の上流に位置決めされている、請求項９に記載の装置。
11. 前記光透過部分が、前記対象表面の特定の領域からの光を受光できるような角度で配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記光透過部分の端部を取り囲むスカートをさらに含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記スカートが、前記光透過部分を前記対象表面に隣接させて位置決めするのを支援するために設けられている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記スカートが、前記明示物質を保持する区画内に設けられた薄いシールを含み、および前記対象表面に前記スカートを押し付けることによってシールを破り、そこから前記明示物質を放出する、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記光検出手段が、９．６３×１０^６ｐｈｏｔｏｎｓ ｓ^−１の割合で発せられる光を検出するのに十分な感度を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記光検出手段が、ルミノメータ、蛍光光度計、スペクトロフォトメーター、カメラ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、単一光子検出器、デジタルカメラ、増感カメラ、写真用フィルム、光度検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、ヒトの目、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記光透過部分が、ＬＥＤ、レーザ、ランプ、または周辺光が装置内部に入射できるように前記装置に切り込まれた孔からなる群から選択される少なくとも１つの光源を含み、それにより、前記表面上への光の透過率が評価できるようになる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記近位端部が再使用可能であり、および前記光透過部分が使い捨てである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記装置全体または前記装置の一部を加圧滅菌可能である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記装置が、コンピュータに動作可能に取り付けられている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記装置が、無線手段を介してコンピュータに接続されている、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記光透過部分が、患者の口腔に前記装置を安定化させるための手段をさらに含む、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記装置を安定化させるための前記手段が、前記装置から患者の歯の方へおよびそこを通過して延在するように位置決めされた咬口阻止器を含む、請求項２２に記載の装置。
24. 明示物質が、インジェクタ装置またはガンを使用して前記対象表面に適用され得る、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
25. カメラをさらに含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の検出装置を含み、およびマウスシールドをさらに含むキット。
27. 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の検出装置を使用して、周辺光の存在下において蛍光またはルミネセンスによって生成された低光信号を検出する方法であって、
    ａ．前記装置の前記光透過部分を対象表面に隣接させて配置するステップと；
    ｂ．前記対象表面に明示物質を適用するステップと；
    ｃ．前記対象表面から発せられた光を検出するステップと
    を含む方法。
28. 前記明示物質が前記検出装置から放出されて、前記対象表面に適用される、請求項２７に記載の方法。
29. 前記対象表面から発せられた前記光を、前記装置上に設けられたレンズによって集光することにより、前記対象表面の画像を生成するステップをさらに含む、請求項２７または２８に記載の方法。
30. 前記明示物質の適用前に、前記対象表面の画像を生成するステップをさらに含む、請求項２７、２８または２９に記載の方法。
31. 前記明示物質が、唾液が存在すると溶解する粉体を含む、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記明示物質が、圧力が加えられることによって前記対象表面に適用される、請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の方法。
33. 前記明示物質の適用前に、前記対象表面に基準点が適用される、請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の方法。
34. 本明細書で実質的に説明され、かつ図面を参照するような、装置。
35. 本明細書で実質的に説明され、かつ例を参照するような、方法。