JP2016510222A - ストリームプローブを用いた歯肉検出 - Google Patents

Abstract

遠位プローブ先端１１２、１１２’の開口を介する流体３０の通過が、開口を介する流体３０の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、表面３１、３３、例えば歯面上に存在し得る物質１１６の検出を可能にするよう、装置１００、１００’が構成される。装置１００、１００’は、近位ポンプ部１２４と、別の流体１１、例えば水、歯磨剤の泡に浸漬されるよう構成された少なくとも１つの遠位プローブ部１１０とを含む。対応するシステム３０００は、１つ又は２つのかかる装置３１００、３２００を含む。表面上の物質の存在を検出する方法は、遠位先端を介する第２の流体媒体３０のフローの少なくとも部分的な妨害に関して相互作用ゾーン１７を調査することを含む。

Description

［０００２］本開示は、歯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、歯面の状態を検出するために使用されるストリームプローブに関する。

［０００４］本願は、２０１２年１２月２１日に出願された米国仮出願No. 61/740,904、“PLAQUE DETECTION USING A STREAM PROBE”、及び２０１２年１２月２７日に出願された米国仮出願No. 61/746,361、“PLAQUE DETECTION USING A STREAM PROBE”の利益及びこれらに基づく優先権を主張し、これにより、両出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

［０００６］虫歯又は歯周病は、歯垢内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。歯垢の除去は口腔衛生にとって非常に重要である。しかし、歯垢を肉眼で特定することは容易ではない。歯垢及び／又は虫歯の検出を援助するために、様々な歯垢検出装置が製造されてきた。

［０００７］歯垢検出装置のほとんどは、訓練された専門家用に構成され、歯垢（及び／又は齲蝕）と虫歯でない領域からの可視発光スペクトルが大きく異なることを利用する。一部の歯垢検出装置は、消費者が良好な口腔衛生を達成するのを援助するために、（通常、ほとんどが訓練された歯科専門家ではない）消費者による家庭での使用のために構成される。

［０００８］例えば、歯垢装置の１つの既知の種類は、照射光を用いて歯材料及び歯肉を照射し、バイオフィルムに感染している領域及び歯垢領域を特定する。この種の歯垢検出装置は、単色励起光を用いて４４０−４７０ｎｍ（例えば青色光）及び５６０−６４０ｎｍ（例えば赤色光）の２つの帯域の蛍光を検出するよう構成することができ、強度を差し引くことにより歯垢及び／又は虫歯領域が明らかになる。

［０００９］上述の歯垢装置はそれらの使用目的には適しているが、１つ以上の短所を呈する。特に、目の各領域は異なる光の波長を吸収することが知られており、目が余りに多くの光を吸収する場合、目が傷つくおそれがある。理解され得るように、起こり得る目の負傷を防ぐためには、歯垢検出装置が適切に口内に配置されるまで、ユーザーが歯垢検出装置を起動しないことが必要である。しかし、上記装置は、歯垢検出装置が口内に配置されたときを自動的に検出するよう構成されていない。結果として、適切な取扱い上の注意が守られない場合、例えば消費者による誤用の場合、目にさらされるとき、目を傷つけ又は不快なぎらつきを生じる潜在的に有害な放射がもたらされるおそれがある。更に、この技術は特に古い歯垢を検出するのに適しており、歯の蛍光と若い（１日後）歯垢の蛍光とは区別されない。

［００１１］本発明の一課題は、表面（例えば歯面（dental surface））上の物質（例えば歯垢）の改良された検出を提供することである。

［００１２］したがって、本開示の一側面は、表面上の物質の存在を検出するための装置を含む。装置は、近位ポンプ（例えばシリンジ）部を含む近位ボディ部、及び第１の流体に浸漬されるよう構成された少なくとも１つの遠位プローブ部を含む。近位ポンプ部及び遠位プローブ部は、互いに流体連結する。遠位プローブ部は、第２の流体（例えば気体又は液体）の通過を可能にする開口を有する遠位先端を定める。装置は、遠位先端を介する第２の流体の通過が、遠位先端の開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、表面上に存在し得る物質の検出を可能にするよう構成される。

［００１３］一側面では、信号は圧力信号でもよく、検出装置は、圧力信号を検出するよう構成及び配置された圧力センサを更に含む。近位ポンプ部が、圧力センサを含んでもよい。

［００１４］一側面では、装置は、近位ポンプ部と遠位プローブ部との間に配置された圧力センシング部を更に含んでもよく、圧力センサは、圧力信号を検出するよう圧力センシング部と流体連結するよう配置される。近位ポンプ部、圧力センシング部、及び遠位プローブ部は、合わせて検出装置の総体積となる内部体積をそれぞれ定め、検出装置はアコースティックローパスフィルタを形成し得る。

［００１５］他の側面では、近位ポンプ部は可動プランジャーを含んでもよく、可動プランジャーが近位ポンプ部の近位端から近位ポンプ部の遠位端に向かって往復移動できるよう構成及び配置されてもよい。これにより、プランジャーの移動は遠位プローブ部内に体積又は質量フローを引き起こし、又は近位ポンプ部が可動ダイアフラムを含む場合、これによりダイアフラムの移動が遠位プローブ部内に体積又は質量フロー変化を引き起こす。

［００１６］装置は、更にコントローラを含んでもよい。コントローラは圧力センサが感知した圧力値を処理し、圧力値が遠位先端の開口を介する流体の通過を妨害する物質を示すか否かを決定し得る。物質は歯垢でもよい。

［００１７］装置の他の側面では、信号はプローブ部の歪みを表す。検出装置は更に、プローブ部の歪みを表す信号を検出及び測定できるよう構成され且つ遠位プローブ部上に配置された歪みゲージを含み得る。

［００１８］一側面では、開口を有する遠位先端は、遠位先端が表面に触れるとき、第２の流体が遠位先端を通過することが可能であるようになるような角度で面取りされてもよい。開口の面の角度は、遠位先端が表面に触れ、物質が遠位先端の開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害するとき、遠位先端を介する第２の流体の通過が少なくとも部分的に妨害されるようなものでもよい。

［００１９］本開示の他の側面は、互いに流体連結するポンプ部及び近位プローブ部、並びにコネクタを含む近位ボディ部を含み、近位プローブ部と遠位プローブ部との間の流体連結を確立するために、近位プローブ部はコネクタを介して検出装置の遠位プローブ部に接続され得る。検出装置は、第１の流体内に浸漬されるよう構成された遠位プローブ部を含む。遠位プローブ部は、第２の流体の通過を可能にする開口を有する遠位先端を定める。装置は、遠位先端を介する第２の流体の通過が、遠位先端の開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、表面上に存在し得る物質の検出を可能にするよう構成される。

［００２０］本開示の他の側面は、表面上の物質の存在を検出するためのシステムを含む。システムは、上記の第１の検出装置と、上記の第１の検出装置と同様に構成された少なくとも第２の検出装置とを含む。

［００２１］本開示の他の側面は、表面上の物質の存在を検出する方法を含み、方法は、近位端及び流体媒体の通過を可能にする開口を有する遠位プローブ先端を含む内部チャネルを定めるストリームプローブ管状部材又はストリームプローブにより、プローブ先端を表面の近くに且つストリームプローブ管状部材が第１の流体媒体内に浸漬されるよう配置するステップと、第２の流体媒体を内部チャネル及び遠位プローブ先端を通過させるステップと、第１の流体媒体内に生じる相互作用ゾーンにおいて、遠位プローブ先端を表面に触れさせるステップと、内部チャネル若しくは遠位プローブ先端又はこれらの結合を介する第２の流体媒体のフローの少なくとも部分的な妨害の検出により、相互作用ゾーンの特性を調べるステップとを含む。

［００２２］本開示の他の側面は、表面上の物質の存在を検出する方法を含み、方法は、それぞれが近位端及び流体媒体の通過を可能にする開口を有する遠位プローブ先端を含む内部チャネルを定める少なくとも２つのストリームプローブ管状部材又はストリームプローブにより、２つのプローブ先端を表面の近くに且つ２つのストリームプローブ管状部材又はストリームプローブが第１の流体媒体内に浸漬されるよう配置するステップと、第２の流体媒体を内部チャネル及び遠位プローブ先端を通過させるステップと、第１の流体媒体内に生じる相互作用ゾーンにおいて、遠位プローブ先端を表面に触れさせるステップと、内部チャネル若しくは遠位プローブ先端又はこれらの結合を介する第２の流体媒体のフローの少なくとも部分的な妨害の検出により相互作用ゾーンの特性を調べるステップとを含む。

［００２３］一側面では、内部チャネル及び遠位プローブ先端を介する第２の流体媒体のフローの少なくとも部分的な妨害の検出は、２つのストリームプローブ管状部材のうちの一方及び２つのストリームプローブ管状部材のうちの他方で検出された圧力信号間の差の検出を含み得る。

［００２４］他の側面では、内部チャネル及び遠位プローブ先端を介する第２の流体のフローの少なくとも部分的な妨害の検出は、２つのストリームプローブ管状部材のうちの一方及び２つのストリームプローブ管状部材のうちの他方で検出された歪み信号間の差の検出を含み得る。

［００２５］他の側面では、遠位先端は、遠位先端が表面に触れ、第２の流体媒体が面取りされた開口を通過することが可能になるとき、第２の流体媒体を内部チャネル及び遠位プローブ先端を通過させるステップが可能になるような角度で面取りされ得る開口を有する。

［００２６］他の側面では、内部チャネル及び遠位プローブ先端のうちの少なくとも１つを介する第２の流体媒体のフローの少なくとも部分的な妨害を検出するステップは、開口の面の角度が、遠位先端が表面に触れ、物質が遠位先端の開口を介する第２の流体媒体の通過を少なくとも部分的に妨害するとき、遠位先端を介する第２の流体の通過が少なくとも部分的に妨害されるような角度であることにより可能にされる。

［００２７］一側面では、相互作用ゾーンの特性の調査は、相互作用ゾーン内の表面に由来する歯垢の特性の測定を含み得る。

［００２８］他の側面では、第２の流体媒体を内部チャネル及び遠位プローブ先端を通過させるステップは、第２の流体媒体を少なくとも２つのストリームプローブ管状部材の近位端から遠位プローブ先端を介して遠位に流させること、又は、第２の流体媒体を遠位プローブ先端から内部チャネルを介してストリームプローブ管状部材の近位端に向けて近位に流させることによって実行され得る。

［００２９］本開示は、プローブ先端を介する流体媒体の流出特性を記録することにより歯面を調査する方法について述べる。プローブ先端から流出する流体の特性は、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され得る。先端−表面領域からの気泡を含む流体の放出特性は、プローブ先端に存在する歯面又は歯科物質（dental material）の粘弾性特性を特徴付け得る。気泡を含む流体は、歯ブラシの歯垢除去率も高め得る。

［００３０］本開示の例示的な実施形態の新規の特徴は以下の通りである。

［００３１］（ａ）プローブ先端において流体媒体が表面と接触させられ、先端と表面との間に相互作用ゾーンを生成する。

［００３２］（ｂ）相互作用ゾーン内の媒体の形状及び／又は動態は、表面及び／又は表面に由来する物質の特性に依存する。

［００３３］（ｃ）相互作用ゾーン内の媒体の圧力、形状、及び／又は動態が検出される。

［００３４］コントローラにより、特定の歯の歯面において、歯垢の所定の最大容認可能又は許容可能レベルを上回る歯垢レベルが検出されたか否かが決定される。

［００３５］陰性の決定がなされた場合、ブラシを隣の歯又は他の歯に進めるよう、組み込みストリームプローブ歯垢検出システムを有する電気歯ブラシのユーザーに信号が送られる。

［００３６］あるいは、陽性の検出がなされた場合、その特定の歯のブラッシングを続けるよう、組み込みストリームプローブ歯垢検出システムを有する電気歯ブラシのユーザーに信号が送られる。

［００３７］したがって、本開示の実施形態は、遠位先端の開口を介する流体の通過が、開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、表面、例えば歯面上に存在し得る物質の検出を可能にするよう構成された装置に関する。装置は近位ポンプ部と、他の流体内に浸漬されるよう構成された少なくとも１つの遠位プローブ部とを含む。装置は、少なくとも２つの装置を含む対応するシステム内に含まれてもよい。方法は、フローの少なくとも部分的な妨害のための相互作用ゾーンの調査を含む。

［００３８］例示的な一実施形態では、例えば遠位プローブ部内の圧力が周囲圧力以下のとき、第１の流体も遠位プローブ部の遠位先端の開口を通過し得る。

［００３９］本開示の上記及び他の側面は、後述される実施形態を参照して説明され、明らかになるであろう。

［００４１］本開示の側面は、下記の図面を参照してより良く理解され得る。図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、開示の原理を明確に説明することに重点が置かれる。更に、図面において、同様の参照符号は異なる図面を通して対応する部品又は部分を示す。

［００４３］図１は、本開示に係る歯面に作用するストリームプローブの一般的な原理を示す。 ［００４４］図２は、本開示の例示的な一実施形態に係る、歯面に作用するストリームプローブに関する、親水性がより低い表面及び親水性がより高い表面上の表面張力の影響を示す。 ［００４５］図３は、本開示の例示的な一実施形態に係る水中の針からの気泡の左右の図を示し、左では歯垢表面に触れ、右ではエナメル質表面に触れている。 ［００４６］図４Ａは、管内圧の測定中にプローブ先端に管を介して連続的な気体流を供給するポンプ部を有するストリームプローブの本開示の例示的な一実施形態を示す。 ［００４７］図４Ｂは、ポンプ内圧の測定中にプローブ先端に管を介して連続的な気体流を供給するポンプ部の例示的な一実施形態を有する図４Ａのストリームプローブの他の例示的な実施形態を示す。 ［００４８］図４Ｃは、ポンプ内圧の測定中にプローブ先端に管を介して略連続的な気体流を供給するポンプ部の他の例示的な実施形態を有する図４Ａ及び図４Ｂのストリームプローブの他の例示的な実施形態を示す。 ［００４９］図５は、時間の関数として図４Ａのストリームプローブのサンプル圧力測定を示す。 ［００５０］図６は、様々な歯面までの図４Ａのプローブ先端の距離の関数としてサンプル圧力信号振幅を示す。 ［００５１］図７は、本開示の例示的な一実施形態に係る表面上の物質の存在を検出するためのシステムを示し、左は、歯垢等の歯面物質による部分的な妨害を有するストリームプローブの一実施形態を示し、一方、右は、妨害されていないストリームプローブの一実施形態を示す。 ［００５２］図８は、左に、図７の妨害されていないストリームプローブのサンプル圧力測定対時間を示し、右に、図７の部分的に妨害されているストリームプローブのサンプル圧力測定対時間を示す。 ［００５３］図９は、本開示の例示的な一実施形態に係るテフロン（登録商標）先端を有するストリームプローブの圧力信号対時間を示す。 ［００５４］図１０は、本開示の例示的な一実施形態に係る電気歯ブラシ等の歯科用装置に組み込まれたストリームプローブシステムを示す。 ［００５５］図１１は、ブラシの毛の中に配置されたストリームプローブ先端を有する図１０の線２１１−２１１沿いに取られた歯科用装置のブラシの図を示す。 ［００５６］図１２は、ストリームプローブ先端がブラシの毛から遠位に延びる、図１１のブラシの図の他の例示的な実施形態を示す。 ［００５７］図１３は、第１のストリームプローブ先端への入り口における管内圧及び第２のストリームプローブ先端への入り口における内圧を測定する間、２つのプローブ先端に管を介して連続的な気体流を供給するポンプ部を有する図４Ａのストリームプローブの他の例示的な実施形態を示す。 ［００５８］図１４は、図１３に係るストリームプローブの実施形態に係るようなブラシの基部を含むブラシ上に複数のストリームプローブを含む図１０のブラシの他の例示的な実施形態を示す。 ［００５９］図１５は、図１４のブラシの他の図を示す。 ［００６０］図１６は、図１４のブラシの他の図を示す。 ［００６１］図１７は、ブラシの基部を含むブラシ上に複数のストリームプローブを含む図１０のブラシの他の例示的な実施形態を示す。 ［００６２］図１８は、図１７のブラシの他の図を示す。 ［００６３］図１９は、図１７のブラシの他の図を示す。 ［００６４］図２０は、ストリームプローブ作動装置が第１のストリームプローブを含む、表面上の物質の存在を検出するためのシステム本開示の例示的な一実施形態を示す。 ［００６５］図２１は、他のストリームプローブ作動装置が第２のストリームプローブを含む図２０のシステムを示す。 ［００６６］図２２は、モーターが図２０及び図２１のストリームプローブ作動装置を作動する共通のシャフトに動作可能に接続された図２０及び図２１のシステムを示す。

［００６８］本開示は、特に、ユーザーが実際に歯から歯垢を除去しているのか及び歯垢を完全に除去し終えたかをユーザーに知らせ、安心、及び良い習慣への指導の両方を提供することによって、ユーザーが歯を清掃するのを援助することに関するシステム、装置、及び方法の様々な実施形態を説明する。例示的な一実施形態では、さもなければ消費者受容が低い可能性が高いため、情報はブラッシング中にリアルタイムで提供される。例えば、磨いている位置がきれいで、次の歯に移ることができるとき、歯ブラシがユーザーに合図を与えれば有用である。これは歯磨きの時間を短くするだけでなく、より優れた、より意識的なブラッシングルーチンをもたらし得る。

［００６９］本開示の例示的な実施形態の１つの特定の使用目標は、歯磨剤の泡によって包囲された振動歯ブラシシステム、例えばＰｈｉｌｉｐｓ Ｓｏｎｉｃａｒｅ（登録商標）歯ブラシ内で歯垢を検出できるようにすることである。検出システムは、より厚い、除去可能な歯垢層を有する表面と、よりきれいなペリクル／歯石／薄い歯垢／歯面との間のコントラストを提供すべきである。

［００７０］本明細書で定められるように、「に結合される」との用語は、「に結合されるよう構成される」とも解釈され得る。「送信するために」との用語は、「の送信を可能にするために」とも解釈され得る。「受信するために」との用語は、「の受信を可能にするために」とも解釈され得る。

［００７１］図１は、本開示の例示的な一実施形態に係るストリームプローブ１０を使用して、表面上の物質、例えば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方法を示す。円筒状の管部材として例示的に示されるストリームプローブ１０は、近位端１６、内部チャネル１５、及び遠位プローブ先端１２を定める。内部チャネル１５は、例えば気体又は液体等の流体媒体１４を収容する。プローブ先端１２は、表面１３、例えば歯面の近傍に配置される。プローブ１０は、例えば歯科洗浄液などの水溶液等の流体媒体１１内に浸漬される。プローブ流体媒体１４はプローブチャネル１５中を流れ、相互作用ゾーン１７において表面１３に触れる。プローブ媒体１４のアウトフローを介して、相互作用ゾーン１７の特性が調べられる。

［００７２］図１０に関して後により詳細に述べられるように、表面上の物質の存在を検出するための装置又は器具、例えば組み込みストリームプローブ歯垢検出システムを備えた電気歯ブラシを含むデンタルクリーニング器具等は、流体媒体１４がプローブ先端１２において表面１３、例えば歯面と接触し、遠位先端１２と表面１３との間に相互作用ゾーン１７を生成するよう構成される。

［００７３］図１０に関して後により詳細に述べられるように、相互作用ゾーン１７内の媒体１４の形状及び／又は動態は、表面１３の特性及び／又は表面１３に由来する物質に依存し、相互作用ゾーン１７内の媒体１４の圧力、形状、及び／又は動態が検出され、特定の歯面１３において歯垢の所定の最大許容可能レベルが検出されるか否かに関して、コントローラが決定を行う。

［００７４］より具体的には、媒体１４が気体３０の場合（図２参照）、先端１２に気体のメニスカスが現れ、表面１３と接触する。先端における気体の形状及び動態は、先端１２の特性（例えば、先端材料、表面エネルギー、形状、直径、粗度）、溶液１１の特性（例えば材料組成）、媒体１４の特性（例えば圧力、流速）、及び表面１３の特性（例えば粘弾性特性、表面張力）、並びに／又は表面１３に由来する物質（粘弾性特性、表面への付着、テクスチャー等）に依存する。

［００７５］図２は、表面張力の影響を示す。高い表面エネルギーを有する表面又は強く水和している表面の場合、例えば左の図に示される歯垢の表面等の親水性の表面３１の場合、気体３０は、相互作用ゾーン１７付近の表面３１から水系媒体１１を容易には置換しない。

［００７６］低い表面エネルギーを有する表面又はあまり水和していない表面、例えば右の図に示されるエナメル質表面等の親水性がより低い表面３３の場合、気体３０は表面３３から水系媒体１１をより容易に置換する。気泡３２及び３４の特性（形状、圧力、放出レート等）は、歯面３１又は３３の表面張力に依存する。これは気泡法と呼ばれる。つまり、ストリームプローブ又は遠位プローブ部１０は、気体３０等の第２の流体の遠位先端１２を介する通過が、表面３１又は３３の近傍において、気体３０等の第２の流体によって水系媒体１１等の第１の流体内に生成された１つ以上の気泡３２又は３４と相関する信号の測定に基づく、表面３１又は３３上に存在し得る物質の検出を可能にするよう構成される。

［００７７］図３は、例えば水等の水溶液１１下のストリームプローブ１０からのこのような種類の気泡３２及び３４の図を示す。左の図中に示されるように、気泡３２は濡れた歯垢層３１上に付着しないが、右の図中に示されるように、気泡３４はエナメル質表面３３上に付着し、これは、エナメル質表面３３と比較して歯垢層３１がより親水性であることを示す。

［００７８］図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、本開示の例示的な実施形態に係る表面上の物質の存在を検出するための検出装置又は器具をそれぞれ示し、検出装置は、パラメータセンシング及び測定による歯垢検出の原理を説明するために、パラメータセンサを含むストリームプローブによって例示されている。本明細書で定められるように、パラメータセンサは、ストリームプローブ内の流れの妨害を示し、よって歯垢又はストリームプローブ内の流れを妨げる他の物質を示し得る信号によって表される物理的指標を感知する圧力センサ、歪みセンサ、フローセンサ、又はこれらの組み合わせを含む。周囲温度以上に加熱されたワイヤーから差圧又は熱フローを測定するフローセンサはフローセンサであり、又は圧力、歪み、若しくはフロー、又は化学的若しくは生物学的指標を含む他の指標に関して知られている又は考えられる他の手段は、ストリームプローブ内のフローを妨げる歯垢又は他の物質を示し得るストリームプローブ内のフローの妨害を示す信号によって表される物理的指標を感知するパラメータセンサの定義内に含まれる。単純さのため、説明を目的として、１つ以上のパラメータセンサは１つ以上の圧力センサによって例示される。図中に示されるパラメータセンサの位置は、異なる種類のパラメータに一般的に適用されるよう意図されるが、当業者は、必要であれば、採用される１つ以上のパラメータセンサの具体的な種類に応じて、パラメータセンサの位置が図中に示される１つ以上の位置から調整され得ることを認識するであろう。実施形態はこのコンテキストに限定されない。

［００７９］より具体的には、図４Ａでは、ストリームプローブ１００は、図示される管状シリンジ部等の近位ポンプ部１２４、例示的には図示されるような管状の構成を有する中央パラメータセンシング部１２０、及び同様に例示的には図示されるような管状の構成を有し、遠位プローブ先端１１２を定める遠位プローブ部１１０を含む。遠位管状プローブ部１１０は、第１の長さＬ１及び第１の断面積Ａ１を定め、中央パラメータセンシング部１２０は第２の長さＬ２及び第２の断面積Ａ２を定め、一方、近位管状シリンジ部１２４は第３の長さＬ３及び第３の断面積Ａ３を定める。近位管状シリンジ部１２４は、例えば図４Ａの例示的実施形態では、最初は近位端１２４’の近傍に配置される往復運動可能なプランジャー１２６を含む。

［００８０］プランジャー１２６が縦方向に長さＬ３に沿って一定の速度で且つ近位端１２４’から離れるように移動するとき、プランジャー１２６により、空気の連続的な流体ストリーム１３０が中央パラメータセンシング管状部１２０を介してプローブ先端１１２に供給される。流体ストリーム１３０が気体の場合、気体の連続ストリーム１３０がプランジャー１２６を介して（例えばプランジャー１２６内のアパーチャ１２８を介して（図４Ｂのプランジャー１２６’参照））又は中央パラメータセンシング管状部１２０に接続するブランチ接続１２２からプローブ先端１１２に供給される。例示的な一実施形態では、ブランチ接続１２２の上流の位置において、中央パラメータセンシング管状部１２０内に制限オリフィス１４０が配置され得る。

［００８１］近位管状シリンジ部１２４の遠位端１２４”に向かって長さＬ３に沿ってプランジャー１２６が移動するのに伴い、ブランチ接続１２２を介して中央パラメータセンシング部管状部１２０及び遠位管状プローブ部１１０と流体連結する圧力計Ｐを使用して、中央パラメータセンシング部管状部１２０内の圧力が測定される（制限オリフィス１４０が存在する場合、制限オリフィス１４０の下流）。

［００８２］プランジャー１２６の移動時、圧力計Ｐにおける圧力対時間は、プローブ１１０の先端１１２における気体メニスカスの表面（図１の表面１３、並びに図２及び図３の表面３１及び３３参照）との相互作用を特徴付ける。制限オリフィス１４０の下流のストリームプローブ１００の体積のみが関係し、ストリームプローブ１００が圧力源ではなくフロー源としてより近く又は近似的に振る舞うため、制限オリフィス１４０の存在は、圧力計Ｐの応答時間を向上させる。制限オリフィス１４０の上流の体積は、より無関係になる。

［００８３］気泡法に関して、差圧は略一定であり、これは、システム内の体積が変化するため、一定のプランジャー速度で気泡サイズが変化し、よって気泡レートが変化することを意味する。略固定の気泡レートを得るために、往復運動可能なプランジャーが使用され得る。上記したように、例示的な一実施形態では、圧力センサＰは代替的に又は追加でフローセンサとして、例えば差圧センサとして機能し得る。当業者は、遠位プローブ先端１１２を介する流体ストリーム又は第２の流体１３０のフローは、圧力センサＰ等の圧力センサ以外の手段によって、例えば音響的に又は熱的に検出され得ることを認識するであろう。実施形態はこのコンテキストに限定されない。したがって、プランジャー１２６の移動は、遠位プローブ先端１１２を介する圧力、体積又は質量フローの変化を引き起こす。

［００８４］図５は、図４Ａのストリームプローブ１００を用いた、時間の関数として（１区画が１秒に対応する）の圧力信号（ニュートン／平方メートル、Ｎ／ｍ^２で測定）の例を示す。信号の定期的な変化は、プローブ先端１１２における気泡の定期的な放出に起因する。

［００８５］構成要素の寸法を注意して選択することにより、圧力読み取りの感度が向上され得る。プローブ１１０と合わせて、管１２０及びシリンジ１２４の両方からの総体積Ｖ１（＝Ａ１×Ｌ１）＋体積Ｖ２（＝Ａ２×Ｌ２）＋体積Ｖ３（＝Ａ３×Ｌ３）は、アコースティックローパスフィルタを形成する。図４Ａの例示的なストリームプローブ１００では、断面積Ａ３は断面積Ａ２より大きく、断面積Ａ２は断面積Ａ１よりも大きい。システム内の気体流れ抵抗は、良好なシステム応答時間を有するのに十分小さく設計されるべきである。気泡による差圧が記録される場合、気泡の体積と全システムの体積との間の比は、プローブ先端１１２における気泡放出に起因する十分な差圧信号が得られるのに十分大きくあるべきである。また、信号の損失をもたらす可能性があるため、管１２０及びプローブ１１０の壁と相互作用する圧力波の熱−粘性損失も考慮に入れなければならない。

［００８６］図４Ａに示されるストリームプローブ１００では、一例として、３つの体積はそれぞれ異なる。しかし、３つの体積は互いに等しくてもよく、又は、ポンプ体積がプローブ体積より小さくてもよい。

［００８７］図４Ｂは、本開示に係るストリームプローブの他の例示的な実施形態を示す。より具体的には、ストリームプローブ１００’では、図４Ａのストリームプローブ１００の中央パラメータセンシング部１２０が省かれており、ストリームプローブ１００’は、近位ポンプ部１２４及び遠位プローブ部１１０のみを含む。圧力センサＰ１は、今度は、プランジャー１２６’に例示的に配置されており、プランジャー１２６’内のアパーチャ１２８を介して近位ポンプ部１２４内の圧力を感知する。

［００８８］代わりに、圧力センサＰ２が遠位プローブ部１１０内の機械的接続２３０に配置されてもよい。図４Ａ及び制限オリフィス１４０に関して上述した態様と同様に、例示的な一実施形態では、機械的接続２３０の上流に、よって圧力センサＰ２の上流、遠位プローブ部１１０内に制限オリフィス２４０が配置され得る。同様に、制限オリフィス２４０の下流のストリームプローブ１００’の体積のみが関係し、ストリームプローブ１００’が圧力源ではなくフロー源としてより近く又は近似的に振る舞うため、制限オリフィス２４０の存在は、圧力計Ｐ２の応答時間を向上させる。制限オリフィス２４０の上流の体積は、より無関係になる。

［００８９］しかし、圧力センサＰ１の場合、制限オリフィス２４０はオプションであり、遠位プローブ部１１０内の圧力の適切な感知のために必要ではないことに留意されたい。

［００９０］例示的な一実施形態では、圧力センサＰ２は、代替的に又は追加でフローセンサとして、例えば差圧センサとして機能し得る。当業者は、遠位プローブ先端１１２を介する第２の流体のフローは、圧力センサＰ２等の圧力センサ以外の手段によって、例えば音響的に又は熱的に検出され得ることを認識するであろう。実施形態はこのコンテキストに限定されない。したがって、プランジャー１２６の移動は、遠位プローブ先端１１２を介する圧力、体積又は質量フローの変化を引き起こす。

［００９１］図４Ａのストリームプローブ１００に関して説明した態様と同様に、図示されるように、図４Ｂのストリームプローブ１００’において、近位ポンプ部１２４の体積Ｖ３が遠位プローブ部１１０の体積Ｖ１より大きくてもよい。あるいは、２つの体積が互いに等しく、又は体積Ｖ３が体積Ｖ１より小さくてもよい。

［００９２］図４Ａに示されるストリームプローブ１００内に制限オリフィス１４０が存在する場合、制限オリフィス１４０の下流の体積Ｖ２の部分内の体積及び体積Ｖ１と比較して、体積Ｖ３及び制限オリフィス１４０の上流の体積Ｖ２の部分は圧力応答についてより無関係になることに留意されたい。

［００９３］同様に、図４Ｂに示されるストリームプローブ１００’内に制限オリフィス２４０が存在する場合、制限オリフィス２４０の下流の体積Ｖ１と比較して、体積Ｖ３及び制限オリフィス２４０の上流の体積Ｖ１は圧力応答により無関係になる。

［００９４］更に、当業者は、制限オリフィス１４０及び２４０によるフローの制限が、制限オリフィスを取り付ける代わりに、中央パラメータセンシング管状部１２０又は遠位プローブ部１１０を波形に（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）することにより実現され得ることを認識するであろう。本明細書で定められるように、制限オリフィスは管の波形にされた部分を含む。

［００９５］あるいは、歪みゲージ１３２によって表されるパラメータセンサが遠位プローブ１１０の外面上に配置されてもよい。歪みゲージ１３２は近位ポンプ部１２４の外面上に配置されてもよい（図示無し）。遠位端１１２における気泡の放出を求めるための代替的な方法として、歪みゲージ１３２によって感知された歪み値は時間の関数として直接読み取られ又は圧力値に変換されて、図５と同様な読み出しを生成してもよい。

［００９６］図４Ｃは、ストリームプローブ内のフローの妨害を示し、よって歯垢又はストリームプローブ内のフローを妨げる他の物質を示し得るパラメータを感知しつつ、管を介してプローブ先端に略連続的な気体ストリームを供給するポンプ部の他の例示的な実施形態を有するストリームプローブの、より具体的には図４Ａ及び図４Ｂの他の例示的な実施形態を示す。より具体的には、ストリームプローブ１００”は、動作中は一般的に好ましい略連続的なフローを供給するよう設計された流体ポンプを例示する。ストリームプローブ１００”は図４Ａのストリームプローブ１００と概して同様であり、遠位プローブ部１１０、遠位プローブ先端１１２、及び中央パラメータセンシング部１２０’を含み、中央パラメータセンシング部１２０’は、圧力センサによって表されるパラメータセンサＰを更に含み、更に圧力センサＰの上流に制限オリフィス１４０を含み得る。

［００９７］ストリームプローブ１００”は、近位ポンプ部１２４の中心線軸Ｘ１−Ｘ１’沿いに往復運動する往復プランジャー１２６に代わり、近位ポンプ部１２４の長軸Ｘ２−Ｘ２’を横断する方向にダイアフラムポンプ１５０が往復運動する近位ポンプ部１４２によって近位ポンプ部１２４が置き換えられる点で、ストリームプローブ１００と異なる。ダイアフラムポンプ１５０の往復運動の方向は両方向矢印Ｙ１−Ｙ２によって示されている。ダイアフラムポンプ１５０は、（シャフトによって表されている）モーター１５２と、フレキシブル又は圧縮可能ダイアフラム１５８に動作的に接続される接続ロッド又はシャフト１５６に動作的に接続されるエキセントリック機構１５４とを含む。

［００９８］エアインテーク供給経路１６０は近位ポンプ部１４２と流体連結し、周囲から近位ポンプ部１４２に空気を供給する。エアインテーク供給経路１６０は、大気からの吸引口１６２ａと近位ポンプ部１４２への下流接続１６２ｂとを有するインテーク導管部材１６２を含み、これにより、吸引口１６２ａを介する近位ポンプ部１４２と大気との間の流体連結を提供する。吸引フロー遮断デバイス１６４、例えばチェックバルブがインテーク導管部材１６２内の吸引口１６２ａと下流接続１６２ｂとの間に配置される。吸引フィルタ１６６、例えば（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｅｌｋｔｏｎ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡによりＧｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）の商品名で販売されている）拡張ポリテトラフルオロエチレンｅＰＴＦＥ等の多孔質な材料からつくられる薄膜が、エアインテーク供給経路１６０のインテーク導管部材１６２内に、吸引フロー遮断デバイス１６４の上流、且つ定期交換を容易にするために一般的には吸引口１６２ａの近傍に配置されてもよい。

［００９９］中央パラメータセンシング部１２０’は、近位ポンプ部１４２の吐出流路としての役割も果たす。近位ポンプ部吐出流路フロー遮断デバイス１６８、例えばチェックバルブが中央パラメータセンシング部１２０’内のパラメータセンサＰ及び存在する場合は制限オリフィス１４０の上流に配置される。

［００１００］したがって、遠位先端１１２は、遠位プローブ部１１０、中央パラメータセンシング部１２０’、及び近位ポンプ部１４２を介して、エアインテーク供給経路１６０のエアインテーク導管部材１６２の吸引口１６２ａと流体連結する。

［００１０１］モーター１５２の動作中、モーター１５２は矢印Ｚによって示される方向に回転し、エキセントリック機構１５４は、これにより接続ロッド又はシャフト１５６に往復運動を与える。接続ロッド又はシャフト１５６がモーター１５２に向かって矢印Ｙ１の方向に動くとき、フレキシブル又は圧縮可能ダイアフラム１５８もモーター１５２に向かって矢印Ｙ１の方向に動き、これにより近位ポンプ部１４２の内部体積Ｖ’内の圧力を低下させる。圧力低下によりポンプ部吐出流路フロー遮断デバイス１６８は閉じて吸引フロー遮断デバイス１６４が開き、これにより吸引口１６２ａを通じて空気が引き込まれる。

［００１０２］接続ロッド又はシャフト１５６がモーター１５２から離れ且つフレキシブル又は圧縮可能ダイアフラム１５８に向かって矢印Ｙ２の方向に動き、フレキシブル又は圧縮可能ダイアフラム１５８が同様に内部体積Ｖ’に向かって矢印Ｙ２の方向に動き、これにより近位ポンプ部１４２の内部体積Ｖ’内の圧力上昇を引き起こすまで、エキセントリック機構１５４は矢印Ｚの方向に回転し続ける。圧力上昇により吸引フロー遮断デバイス１６４が閉じてポンプ部吐出流路フロー遮断デバイス１６８が開き、これにより、空気が中央パラメータセンシング部１２０’及び遠位プローブ部１１０中を流れ、遠位先端１１２を通過する。

［００１０３］制限オリフィス１４０が配備され、上記したように近位ポンプ部１４２の吐出流路としての役割も果たす中央パラメータセンシング部１２０’内に配置される場合、ポンプ部吐出流路フロー遮断デバイス１６８と制限オリフィス１４０との間の体積Ｖ”によって、ローパスフィルタ機能が果たされる。したがって、制限オリフィス１４０が配備される場合、ポンプ部吐出流路フロー遮断デバイス１６８は制限オリフィス１４０の上流でなければならない。結果として、遠位先端１１２への空気流から高周波数パルセーションが除去される。

［００１０４］図４Ａ及び図４Ｂのポンプ部１２４のピストン又はプランジャー１２６、１２６’及び図４Ｃの液体ダイアフラムポンプ１５０は、遠位先端１１２又は遠位プローブ部１１０における所望の圧力変化を生じさせるために使用され得る容積型ポンプ又はコンプレッサの例である。遠位先端１１２における所望の圧力又はフロー変化を生じさせるために、他の種類の容積型ポンプ若しくはコンプレッサ、又は遠心ポンプ若しくは当該技術分野で知られる他の種類のポンプを使用してもよい。

［００１０５］図６は、異なる表面に関して測定された圧力振幅データを、プローブ先端１１２と図１の表面１３又は図２の表面３１及び３３との間の距離ｄ１又はｄ２の関数として示す。内径０．４２ｍｍのプラスチック針が使用された。０．６ｍｍまでの距離で明確な違いが見られ、最も疎水性の表面（テフロン（登録商標））が最大の圧力信号を与える一方、最も親水性の表面（歯垢）が最も低い信号を与える。

［００１０６］図５及び図６に示されるデータは、制限オリフィスを含まずに取得されたことに留意されたい。

［００１０７］図１乃至図６は、例えばプローブ先端１１２における歯垢の検出方法として、（圧力、圧力変動、気泡サイズ、及び／又は気泡放出レートによる）先端からの気泡放出の測定を含む、表面上の物質の存在を検出する第１の方法を表した。図１、図２、及び図６に関して上記したように、プローブ先端１１２は、図１の表面１３又は図２の表面３１及び３３等の表面から距離ｄ１又はｄ２離れて配置される。

［００１０８］気泡生成及び検出方法を空気等の気体である第２の流体に関して説明してきたが、方法は、第２の流体が液体であり、気泡の代わりに水滴が生成される場合にも有効であり得ることに留意されたい。

［００１０９］更に、方法は定圧及び変化する流体アウトフローの測定によって作用されてもよい。装置は、第２の流体の変化する圧力及び／又は変化するフローを記録し得る。例示的な一実施形態では圧力が記録されて第２の流体のフローが制御され、例えばフローは一定に保たれる。他の例示的な実施形態ではフローが記録されて第２の流体の圧力が制御され、例えば圧力は一定に保たれる。

［００１１０］本開示の例示的な実施形態に係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は、図４Ａ、図４Ｂ、又は図４Ｃのプローブ１１０のプローブ先端１１２の閉塞の影響を示す。図７に示されるプローブ、ストリームプローブ管状部材、又はストリームプローブ１１０’は、近位端１３８及び内部チャネル１３４を含む。ストリームプローブ又はストリームプローブ管状部材１１０’は、ストリームプローブ１１０’が、遠位先端１１２’から出たために第２の流体３０’と示される、遠位先端１１２を介する第２の流体媒体の通過が遠位先端１１２’が表面３１又は３３に触れると可能になり、また、第２の流体媒体３０’も面取りされた開口１３６を通過可能になるような角度αで水平面３１又は３３に対して面取りされた開口１３６を有する面取りされた又は斜めに切られた遠位先端１１２’を含む点で、図４Ａ、図４Ｂ、又は図４Ｃのストリームプローブ１１０と異なる。開口１３６の面の角度αは、遠位先端１１２’が表面３１又は３３に触れ、粘弾性の物質１１６等の物質１１６が遠位先端１１２’の開口１３６を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する場合に、遠位先端１１２’を介する第２の流体媒体３０’の通過が少なくとも部分的に妨害されるような角度である。流体の通過の妨害を検出するためには単一のプローブ１１０’しか要求されないが、例示的な一実施形態では、流体の通過の妨害を検出するために、システム３０００として少なくとも２つのプローブ１１０’が配備されることが望ましい場合がある（図１３乃至図１７及び図１９乃至図２１に関する後の説明を参照されたい）。

［００１１１］代替的に、図１、図２、図４Ａ、又は図４Ｂのプローブ先端１１２は、面取りされた又は斜めに切られた端部を有さず、表面３１又は３３に対してある角度（例えば角度α）で保持される。例示的な一実施形態では、物質は水とゼロでは無い接触角を有する。例示的な一実施形態では、水とゼロでは無い接触角を有する物質はエナメル質である。

［００１１２］図７の左側に示されるように、プローブ先端１１２’が歯面３１からの粘弾性の物質１１６によって塞がれると、図７の右側に示されるように、プローブ先端１１２’が塞がれておらず（第２の流体媒体３０’）、先端１１２’又は歯面３３に歯科物質を有さない場合と比較すると、気体３０等の流体は先端１１２’から流れ出にくくなる。

［００１１３］図８は、左側に示される、歯垢が存在しないエナメル質上、及び、右側に示される、歯垢層が存在するサンプル上を移動するベベルを有する金属針等のプローブ先端の圧力信号を示す。歯垢が存在するか否かを検出するために、歯垢による針開口の閉塞に起因する、右側で見られる圧力上昇を感知することができる。

［００１１４］図９は、水領域１、ＰＭＭＡ（ポリメチルメチルアクリレート）領域２、歯垢が存在するＰＭＭＡ領域３、及び水領域４の上を移動するテフロン（登録商標）先端からのエアフローの圧力信号を示す。先端は（左から右に）水領域１、ＰＭＭＡ領域２、歯垢が存在するＰＭＭＡ領域３、及び再び水領域４の上を移動する。テフロン（登録商標）先端は図示されていない。

［００１１５］本明細書で差圧に言及するとき、次の考察を考慮すべきである。図８において、流体ストリーム３０は、左のパネル上で圧力が上昇する場合、妨害される。したがって、関心パラメータは平均圧力、又は平均若しくは瞬間ピーク圧力である。

［００１１６］対照的に、図９はより小さいプローブ先端に関する同じ信号を示し、この場合、はるかに滑らかな信号が得られる。

［００１１７］図８及び図９に示されるデータは、制限オリフィスを含まずに取得された。

［００１１８］図２に係る予備実験では、以下が認められた。

［００１１９］図３に示されるように、（濡れた状態の）歯垢はきれいなエナメル質よりも親水性である。

［００１２０］先端からの気泡の放出は、圧力変化によって測定することができる。一定の変位速度を有するシリンジは、時間の関数として圧力の鋸歯状信号を与える。これは、図５のオシロスコープ図に示されている。

［００１２１］先端と表面とが近接する場合、鋸歯状信号の振幅は、探査される表面の親水性が低い場合よりも表面の親水性が高い場合の方が小さい。したがって、親水性が高い表面上ではより小さい気泡が放出される。これは、異なる表面に関して先端から表面までの距離ｄ１又はｄ２（図１及び図２参照）の関数として圧力信号振幅が与えられる図６の測定結果によっても示される。

［００１２２］図７に係る予備実験では、以下が認められた。

［００１２３］シリンジが一定の変位速度で使用される場合、塞がれていない先端は、気泡の定期的な放出及び圧力対時間の鋸歯状パターンを与える。図８の左側のパネルを参照されたい。

［００１２４］歯垢材料を通過する金属先端による実験では、歯垢材料による先端の閉塞及び空気による先端の開放のため、圧力上昇及び圧力対時間の不規則な鋸歯状パターンが認められた。図８の右側のパネルを参照されたい。

［００１２５］テフロン（登録商標）先端による実験において、先端開口における異なる材料（左から右に、先端が水中、先端がＰＭＭＡの上、歯垢が存在するＰＭＭＡの上、そして再び先端が水中）に関して、明確な信号の違いが見られた。

［００１２６］これらの予備実験は、（圧力、圧力変化、気泡サイズ、及び／又は気泡放出レートによる）先端からの気泡放出の測定が、先端における歯垢を検出する適切な方法となり得ることを示す。したがって、上記に照らして、少なくとも、本開示の例示的な実施形態の新規な特徴は以下の通りである。

［００１２７］（ａ）流体媒体１４がプローブ先端１２において表面１３と接触させられ、先端１２と表面１３との間に相互作用ゾーン１７を生成し（図１参照）；（ｂ）相互作用ゾーン１７内の媒体１４の形状及び／又は動態が表面１３の特性及び／又は表面１３に由来する材料に依存し；（ｃ）相互作用ゾーン１７内の媒体１４の圧力、形状、及び／又は動態が検出されるという点で特徴付けられる。

［００１２８］表面上の物質の存在を検出する２つの異なる方法の先の記載に関して、図４Ａ及び図４Ｂの近位ポンプ部１２４は実効的にはシリンジとして機能する。プランジャー１２６又は１２６’の遠位への押し込み中、図４Ａ及び図４Ｂの先端１１２又は図７の先端１１２’における気体若しくはエアフロー又は液体フローは、先端から外側に押し出され得る（プランジャーが押されるとき）。

［００１２９］プランジャー１２６又は１２６’の後退又は後進中、気体若しくはエアフロー又は液体フローが先端１１２又は１１２’において内側に且つプローブ管１１０又は１１０’の方向に吸引され得る。例示的な一実施形態では、プランジャー１２６又は１２６’は、電動歯ブラシの毛の振動と共に自動的に作動され、又は、毛が振動していない状態で作動される（例えば、デンタルフロスデバイスと同じ原理を使用して）。

［００１３０］したがって、シリンジ又はポンプ１２４は、気体又は空気のフローが先端１１２から遠く且つエナメル質の方向に注入されて気泡３２又は３４を生成するストリーム方法のために使用することができる。気泡及び位置は光学的に検出され、表面が歯垢のように親水性が高いか又はエナメル質のように親水性が低いかに基づき、気泡の位置は歯垢が存在するか否かを決定する。すなわち、表面は、検出対象の物質の親水性とは異なる親水性を有し、例えばエナメル質は歯垢より低い親水性を有する。歯垢が存在するか否かに関わらず、先端はエナメル質から特定の距離ｄ２（図２参照）離れた位置に配置される。

［００１３１］あるいは、気泡法のために圧力センシングを使用することもできる。同様に図２及び図４Ａを参照して、シリンジとして機能する同じポンプ部１２４は、次のように圧力センシング方法のために使用することができる。エナメル質表面３１又は３３に向けて流体が注入される。プローブ先端１１２は、例えば図２のｄ２のように、始めはエナメル質表面から特定の距離離れて配置される。図５及び図６に示され及び上記に記載されるように、圧力信号が観測される。気泡放出測定は、上記したように圧力及び／又は圧力変化によって実行される。

［００１３２］本開示の例示的な実施形態に係る表面上の物質の存在を検出する第２の方法では、図７に示されるように、遠位先端１１２を介する気体３０等の第２の流体の通過は、遠位先端１１２’の開口からの流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、表面３１上に存在し得る物質１１６の検出を可能にする。上記したように、信号は圧力上昇若しくは減少、又は他の変数における変化を含み得る。

［００１３３］例示的な一実施形態では少なくとも２つのプローブ１１０’が使用されるため、図７は、表面上の物質の存在を検出するためのシステム３００を示す。例示的な一実施形態では、上記のように、プローブ１１０’は表面３１又は３３と接触する。表面３３に歯垢が存在しない場合、すなわちフローが妨害されない場合、圧力信号は図８の左側のパネルに示されるようである。表面に歯垢、例えば粘弾性の材料１１６が存在する場合、圧力信号は図８の右側のパネルに示されるようである。

［００１３４］実践的なアプリケーションに関して、１つ以上のプローブ１１０’は非常に小さい、例えば０．５ｍｍ未満の直径を有し、プローブ先端１１２’がばね機能により歯面３３と接触すると考えられる。したがって、歯垢に到達すると、管はこの歯垢層内に押し込まれる。図８に示される圧力信号は、単一のプローブが接触した状態で得られた。

［００１３５］再び図７を参照して、表面上の物質の存在を検出する第２の方法の代替的な例示的実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂの近位ポンプ部の近位端１２４’に向かう近位方向のプランジャー１２６又は１２６’の後進によってエナメル質表面から離れるように流体が吸引される。流体又は気体インフロー３０は、今度は（単純さのために内部チャネル１３４の外部に示される）点線の矢印によって示される流体又は気体アウトフロー３５になる。歯垢１１６が存在する場合、歯垢はプローブ先端における開口を塞ぐ程度に十分大きいか、又はプローブチャネル内に吸引される程度に十分小さい。圧力信号は図８の反転バージョンになる。低い方の圧力は、歯垢が存在する場合に得られる。

［００１３６］本明細書で定められるように、プローブ先端を介する第２の流体の流れの方向に関わらず、閉塞又は妨害は、先端自体を、完全に塞ぐ場合を含み、少なくとも部分的に塞ぐ物質による直接の妨害を意味し、又は、閉塞又は妨害は、プローブ先端の近傍における物質の存在による第２の流体の流れ場の乱れによる間接的な妨害を意味し得る。

［００１３７］プランジャーの定速を保つことによる第１及び第２の方法の実行に加えて、方法は、近位ポンプ部内の圧力を一定に保ち、プローブ先端からの第２の流体の変化するアウトフローを測定することにより実行することができる。読み出し及び制御は、様々な態様で構成することができる。例えば、装置は第２の流体の変化する圧力及び／又は変化するフローを記録してもよい。例示的な一実施形態では、圧力が記録され、第２の流体のフローが制御され、例えば、フローが一定に保たれる。他の例示的な実施形態では、フローが記録されて第２の流体の圧力が制御され、例えば、圧力が一定に保たれる。

［００１３８］更に、システム３００のために２つ以上のプローブ１１０’が配備される場合、プローブ１１０’のうちの１つは、遠位プローブ先端１１２’を介する第２の流体のフローの圧力センシングを含み、一方、別のプローブ１１０’は歪みセンシング又はフローセンシングを含み得る。

［００１３９］更に、第１の気泡検出の方法又は第２の妨害の方法の両方に関して、第２の流体のフローは一般的に層流であるが、第２の流体の乱流も本開示の範囲に含まれる。

［００１４０］図１０は、本開示の例示的な一実施形態に係る表面上の物質の存在を検出するための検出装置又は器具を示し、検出装置は、ストリームプローブを歯ブラシ等の歯科用器具に組み込むことにより、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ことによって例示される。

［００１４１］慣習的に、例えば上述したＰｈｉｌｉｐｓ Ｓｏｎｉｃａｒｅ（登録商標）歯ブラシ等の電気歯ブラシシステムは、ボディ要素とブラシ要素とを含む。通常、電子部品（モーター、ユーザーインターフェイスＵＩ、ディスプレイ、バッテリー等）はボディ内に収容され、一方、ブラシ要素は電子部品を含まない。このため、ブラシ要素は手頃なコストで容易に交換及び取替可能である。

［００１４２］例示的な一実施形態では、検出装置又は器具２００、例えば電気歯ブラシ等のデンタルクリーニング器具は、近位ボディ部２１０及び遠位口腔挿入部２５０によって構成される。近位ボディ部２１０は、近位端２１２及び遠位端２１４を定める。遠位口腔挿入部２５０は、近位端２６０及び遠位端２６２を定める。遠位端２６２は、ブラシ基部２５６及び毛２５４を含む振動ブラシ２５２と、図４Ａに関して上記した空気ストリームプローブ１００又は図４Ｂに関する１００’等の空気ストリームプローブ又は液体ストリームプローブの遠位部分とを含む。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃと併せて、検出装置２００は、能動部品、例えば機械、電気、又は電子部品が近位ボディ部２１０内に組み込まれ又はその外面上に配置される一方、遠位プローブ部１１０等の受動部品が、限定はされないが遠位口腔挿入部２５０によって例示される遠位部分内に組み込まれ又はその上に配置されるよう構成される。より具体的には、プローブ１１０のプローブ先端１１２は、毛２５４と混ざり合うように毛２５４の近くに又は毛２５４内に組み込まれ、一方、中央パラメータセンシング管状部１２０及び近位管状シリンジ部１２４は、近位ボディ部２１０内に組み込まれ又はその外面上に配置される。したがって、遠位プローブ部１１０は少なくとも部分的に遠位口腔挿入部２５０と接触する。遠位プローブ先端１１０の一部１１１は近位ボディ部２１０上に配置され、よって近位プローブ部である。

［００１４３］例示的な一実施形態では、ブラシ基部２５６及び毛２５４を含むブラシ２５２を含む遠位口腔挿入部２５０は、交換可能又は取替可能である。すなわち、近位ボディ部２１０は遠位口腔挿入部２５０に取り外し可能に取り付け可能である。

［００１４４］能動部品を備える近位ボディ部２１０への遠位口腔挿入部２５０の接触は、近位ボディ部２１０上の機械的接続２３０によって提供され、機械的接続２３０は、近位ボディ部２１０の遠位端２１４と遠位口腔挿入部２５０の近位端２６０とを接続し、よって、空気流が生成され、例えば図４ＢのパラメータセンサＰ２又は図４Ａ若しくは図４ＣのパラメータセンサＰの位置で圧力が感知されるよう、遠位プローブ先端１１０の一部１１１を遠位口腔挿入部２５０上に配置された遠位プローブ先端１１０に接続するよう配置される。圧力センサ信号に基づき、プローブ先端１１２の領域に歯垢が存在するか否かが判断される。したがって、近位ボディ部２１０は、機械的接続２３０を介して、図１０では遠位口腔挿入部２５０として示される遠位プローブ部に取り外し可能に取り付け可能である。図１０では、検出装置又は器具２００は、遠位口腔挿入部２５０と近位ボディ部２１０とが互いに取り外し可能に取り付け可能であり、よってどちらも取替可能なように示されているが、検出装置又は器具２００は、遠位口腔挿入部２５０及び近位ボディ部２１０が互いから容易に分離することができない単一の統合複合装置又は器具として構成又は形成されても良いことを当業者は認識するであろう。

［００１４５］更に、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示されるように、ブラシ２５２、ブラシ基部２５６、又は毛２５４を有さずに独立してストリームプローブ１００、１００’、又は１００”を使用してもよい。検出装置又は器具２００は、表面上の物質の存在を検出するために、ブラシ２５２、ブラシ基部２５６、又は毛２５４を有して又は有さずに、歯科及び非歯科用途のいずれにも適用することができる。

［００１４６］検出装置又は器具２００がデンタルクリーニング器具として設計される場合、プローブ１１０は、ユーザーへの一切の潜在的な不快感を低減するために、毛２５４の回転剛性と略等しい回転剛性をもたらし、動作中、プローブ１１０が毛の動作のスイープ領域及びタイミングと略等しい領域をスイープするよう、寸法設定され及び材料が選択され得る。剛性の設計に寄与する変数は、選択される材料の寸法、質量、及び弾性係数を含む。

［００１４７］例示的な一実施形態では、能動部品は上記したような圧力センサＰを含む。図１に関して、センサＰは相互作用ゾーン１７内の媒体１４の形状及び／又は動態を感知するために使用される。このようなセンサは使用上ロバスト且つ単純であるという利点を有する。センサＰは、それらと電気通信するコントローラ２２５を含む検出電子機器２２０と電気通信する。

［００１４８］他の例示的な一実施形態では、能動部品は、相互作用ゾーン１７内の媒体１４の形状及び／又は動態を感知するために、光学的、電気的、又はアコースティックセンサ、例えばマイクロフォン等を含み得る。

［００１４９］コントローラ２２５はプロセッサ、マイクロコントローラ、ＳＯＣ（ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｃｈｉｐ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）等であり得る。本明細書に記載される様々な機能及び動作を実行するためのプロセッサ、マイクロコントローラ、ＳＯＣ、及び／又はＦＰＧＡを含み得る１つ以上の要素は、まとめて、例えば特許請求の範囲に記載されるようなコントローラの一部である。コントローラ２２５は、単一のプリント基板（ＰＣＢ）上に取り付けられ得る単一の集積回路（ＩＣ）チップとして提供されてもよい。あるいは、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様々な回路部品は、１つ以上の集積回路チップとして提供される。すなわち、様々な回路部品は１つ以上の集積回路チップ上に配置される。

［００１５０］更に、能動部品は、空気又は液体ストリームを生成する方法を可能にする。空気及び液体の複合ストリームも可能である。方法は電気的又は機械的ポンピング方法を含み、機械的方法は機械的に作動されるばね部品を含み、例えば、図４のプランジャー１２６が機械的に作動される。例示的な一実施形態では、空気流の生成方法は電気的ポンピング原理であり、これは上記の圧力センシング要素と良好に結びつく。他の例示的な実施形態では、空気が他のガス、例えば窒素又は二酸化炭素等の他の気体によって置き換かえられ得る。このような例示的な実施形態では、近位ボディ部２１０は流体の一定圧力又は一定フローを生成するために、近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６又は他の種類のポンプを含み得るが、近位ボディ部２１０は、近位ボディ部２１０内に取り付けられ得るようサイズ設計され、弁制御システム（図示無し）によって一定圧力又は一定フローを提供可能な圧縮ガスの容器（図示無し）を含んでもよい。

［００１５１］他の例示的な実施形態では、受動部品は、例えばプローブ１１０及び遠位先端１１２等（図１０参照）、端部に開口を有する管のみを含む。

［００１５２］他の例示的な実施形態では、能動部品と受動部品との接続は、圧力センサの出力への管の機械的カップリング２３０によって実現される。このようなカップリングは、理想的には実質的に圧密である。圧力値は比較的低い（＜＜１ｂａｒ）。

［００１５３］動作中、センシングは歯磨きプロセス中に繰り返し実行される。好ましい例示的な実施形態では、センシングは＞１Ｈｚ、より好ましくは＞５Ｈｚ、一層好ましくは＞１０Ｈｚの周波数で実行される。このような高周波数実施形態は、個別の歯の上で複数回の測定が行われ得るため（所与の歯の上での滞在時間は、通常１〜２秒程度）、歯ブラシが次々に歯を移動するのに伴う、歯垢除去の動的且つリアルタイム測定を容易化する。

［００１５４］図１に関して、上記したように、相互作用ゾーン１７内の媒体１４の形状及び／又は動態は、表面１３の特性及び／又は表面１３に由来する物質に依存し、相互作用ゾーン１７内の媒体１４の圧力、形状、及び／又は動態が検出され、コントローラ２２５により、特定の歯面１３において、歯垢の所定の最大許容可能レベルを上回る歯垢のレベルが検出されるか否かに関して決定がされる。

［００１５５］陽性の検出がされた場合、その特定の歯面１３における継続されたクリーニングにより当該歯面１３において所定の最大許容可能歯垢レベルが達成されるまで、電気歯ブラシのユーザーに進行又は前進信号は送られない。

［００１５６］歯垢のレベルが最大許容可能歯垢レベル以下に下がると、すなわち、陰性の検出がされると、ユーザーに進行信号又は前進信号が送られ、歯科用装置の振動ブラシ及びプローブ先端を移動させることにより隣の歯又は他の歯に進むことの許可がユーザーに通知される。

［００１５７］あるいは、陽性の検出がされた場合、組み込みストリームプローブ歯垢検出システムを備える電気歯ブラシのユーザーに、その特定の歯を磨き続けるよう信号が送られる。

［００１５８］更に、ブラシ内の受動部品の複数の好ましい動作モードが存在する。

［００１５９］第１のモード動作では、管の先端が（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｏｎｉｃａｒｅ（登録商標）歯ブラシでは約２６５Ｈｚで振動する）ブラシの振動から音響的に分離されるよう、管が構成される。これは、管をブラシヘッドに弱くのみ結合することによって達成され得る。

［００１６０］更なる動作モードでは、管は、管の先端が静的であるよう構成される。これは、駆動周波数でプローブの先端が静的な振動ノードにあるよう、管の機械的特性（剛性、質量、長さ）を選択することにより達成され得る。このような状況は、開口に近い管の端部に追加の重りを付加することにより援助され得る。

［００１６１］図１０の遠位口腔挿入部２５０の部分断面図である図１１に示されるように、他の例示的な一実施形態では、センシング機能に対する歯ブラシの毛の動きの影響は、管の周囲に毛が除去された空間２５８を組み込むことにより低減される。より具体的には、図１１のプローブ１１０は、基部２５６及び基部２５６から略垂直に突出する毛２５４を含むブラシヘッド２５２を示す。空間２５８は、プローブ先端１１２１の周囲の除去された毛ワイヤーによって位置決めされる。プローブ先端１１２１は、表面３１又は３３に向けて流体がプローブ１１０を通過することを可能にするために、プローブ先端１１２１が直角エルボ１１２２を含む点で、プローブ先端１１２及び１１２’と異なる。

［００１６２］例示的な一実施形態では、空間２５８は、毛２５４の振動の振幅と同程度であるべきである。実践では、毛は約１〜２ｍｍの振幅で振動する。これはセンシングをよりロバストにする。

［００１６３］更なる例示的な実施形態では、図１２に示されるように、プローブ先端１１２１は毛２５４によって覆われる領域を遠方に越えて配置される。これは、ブラシの現在位置の向こうに存在する歯垢、例えば、不完全なブラッシング動作によって取りそこなった歯垢を検出することを可能にする。

［００１６４］更なる詳細として、理想的には、ブラッシング中のブラシ２５２の歯面３１又は３３に対する角度は４５°である。理想的には、プローブ先端１１２１の歯面３１又は３３に対する角度は約０°である。歯面３１又は３３に対して４５°の先端１１２１を有する少なくとも２つのプローブ１１０、並びに対応する少なくとも２つの圧力センサ及び２つのポンプがあり、常に１つのプローブが表面３１又は３３に最適に面する直線運動である。

［００１６５］他の例示的な実施形態では、ブラシ内に複数のプローブが組み込まれる。これらのプローブは代替的に、少なくとも以下のように配置又は使用され得る。

［００１６６］（ａ）（取りそこなった）歯垢をより効果的に感知するために、ブラシのあちこちの複数の位置に配置される、又は

［００１６７］（ｂ）歯垢除去の程度及び有効性を決定するための差測定のために使用される。

［００１６８］例示的な一実施形態では、単一の能動的センシング要素及び複数の受動要素によって、例えば単一の圧力センサに取り付けられた管等によって複数のプローブが実現され得る。あるいは、複数の能動及び受動センシング要素が使用されてもよい。

［００１６９］上記したように、管の端部は多様な寸法を有し得る。代替的な例示的実施形態では、管の先端は、機械的なスペーサを使用して歯面から離される。一部の例示的な実施形態では、開口は管に対して角度をつけられてもよい。

［００１７０］図１３乃至図２２は、複数のストリームプローブにより表面上の物質の存在を検出するための上記原理を採用する、表面上の物質の存在を検出するための検出システム３０００の例を示す。より具体的には、本開示の例示的な一実施形態では、システム３０００は、図４Ａ及び図１０に関して上記したような近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６を有する空気ストリームプローブのような、表面上の物質の存在を検出するための検出装置１１００を含む。しかし、近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６の代わりに、図４Ｃに関して上記した近位ポンプ部１４２及びダイアフラムポンプ１５０を配備して、近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６に関して後述される態様と同様にして表面上の物質の存在を検出するための略連続的なフロー１１００を供給してもよいことに留意されたい。

［００１７１］近位ポンプ部１２４は、第１の脚１０１１及び第２の脚１０２２を定める遠位Ｔ字接続１０１によって構成される中央パラメータセンシング管状部１２０’を含む。遠位プローブ先端３１１２を有する第１のストリームプローブ３０１は第１の脚１０１１と流体連結し、遠位プローブ先端３１２２を有する第２のストリームプローブ３０２は第２の脚１０１２と流体連結する。

［００１７２］第１のストリームプローブ３０１の近傍のブランチ接続３１２を介して、圧力センサＰ３が第１の脚１０１１に接続され、第２のストリームプローブ３０２の近傍の分岐接続３２２を介して、圧力センサＰ４が第２の脚１０１２に接続される。図４Ａに関して上記したストリームプローブ１００、図４Ｂに関して上記したストリームプローブ１００’、及び図４Ｃに関して上記したストリームプローブ１００”についてと同様に、ストリームプローブ１１００は、第１の脚１０１１内、中央パラメータセンシング管状部１２０’と第１の脚１０１１との間のジャンクション３１４の下流且つ第１のストリームプローブ３０１及び圧力センサＰ３の上流に配置される制限オリフィス３１１４を含んでもよい。同様に、第２の脚１０１２内、中央パラメータセンシング部管状部１２０’と第２の脚１０１２との間のジャンクション３２４の下流且つ第２のストリームプローブ３０２及び圧力センサＰ４の上流に、制限オリフィス３１２４が配置されてもよい。制限オリフィス３１１４及び３１２４の下流のストリームプローブ１１００の体積しか関係しないため、ここでも、制限オリフィス３１１４及び３１２４の存在は圧力計Ｐ３及びＰ４の応答時間を向上させる。圧力降下は主に制限オリフィス３１１４及び３１２４にかけて起こり、ストリームプローブ１１００は圧力源ではなくフロー源としてより近く又は近似的に振る舞うため、各圧力センサＰ３及びＰ４へのエアフローは略独立になる。制限オリフィス２４０の上流の体積はより無関係になる。単一のプランジャー１２６によって駆動される一方、圧力センサＰ３及びＰ４は圧力上昇をそれぞれ概して別々に感知することができる。

［００１７３］更に、当業者は、オリフィス３１１４及び３１２４によるフローの制限が、制限オリフィスを設ける代わりに、ジャンクション３１４及び３２４の近傍で遠位Ｔ字接続１０１を波形にすることにより実現され得ることを認識するであろう。上記と同様に、本明細書で定められるように、制限オリフィスは管の波形にされた部分を含む。

［００１７４］図１０に示される検出装置２００に関して上記したのと同様に、センサＰ３及びＰ４は、それらと電気通信するコントローラ２２５を含む検出電子機器２２０等の検出電子機器及びコントローラと電気通信する（図１０参照）。

［００１７５］検出電子機器２２０による歯垢の検出時、コントローラ２２５は信号又はアクションステップを生成する。図１０を参照して、例示的な一実施形態では、コントローラ２２５は、その特定の位置で自身の歯又は対象の歯を磨き続けるようユーザーに伝えるための、ブザー等の一定の又は間欠的な音、及び／又は、一定の又は間欠的な光等に基づく聴覚又は視覚アラーム２２６と電気通信する。

［００１７６］例示的な一実施形態では、検出電子機器２２０によって検出された信号に基づき、コントローラ２２５は、歯の上に存在する歯垢の量の推定を生成するために、データを記録してもよい。データは、検出電子機器２２０及びコントローラ２２５と電気通信する画面１２５上に表示される数量の形式であってもよい。画面１２５は、図１０に示されるように、近位ボディ部２１０上に配置され、又は近位ボディ部２１０から延びてもよい。当業者は、ユーザーが画面上に表示されたデータをモニタするのに適した他の位置に画面１２５が配置され得ることを認識するであろう。

［００１７７］ユーザーへの伝達は、ベースステーション２２８と無線信号２２８’を送受信するための送受信機として更に構成されたコントローラ２２５を含み、ベースステーション上には、聴覚又は視覚アラーム２２６をトリガーするための、又は、画面１２５上に数量若しくはアニメーション等の他の表示メッセージを記録するための信号を生成する様々なインジケータが備えられる。

［００１７８］あるいは、コントローラ２２５は、歯垢が認識されたことを知らせ、その位置でブラッシングを続けるようユーザーに命令するアニメーションを画面２３１上に生成するアプリケーションソフトウェアを実行するスマートフォン２２９と無線信号２２９’を送受信するための送受信機として更に構成されてもよい。あるいは、アプリケーションソフトウェアは、検出された歯垢の量に関する量的データを示してもよい。

［００１７９］図１４乃至図１６は、毛３５４がブラシ基部３５６上に取り付けられたブラシ３５２を含む他の遠位口腔挿入部分３５０を示し、ブラシ基部３５６及び毛３５４の上端に向かって見ると、図１４に示されるようである。図１５及び図１６で最も良く示されるように、図２及び図７の表面３１及び３３のような関心表面に向けて複数の流体のフローが方向変換されることを可能にする、遠位プローブ先端３１１２及び３１２２がブラシ基部３５６の水平な上面３５６’から略垂直に延びている。遠位プローブ先端３１１２及び３１２２の代替的な又は追加の位置が、図１４のブラシ基部３５６の近位端の近傍の点線によって示されている。

［００１８０］同様に、図１７乃至図１９は、毛３５４がブラシ基部３５６上に取り付けられたブラシ３５２を含む別の遠位口腔挿入部３６０を含むという点でシステム３０００と異なる、表面上の物質の存在を検出するためのシステム３０１０を示し、ブラシ基部３５６及び毛３５４の上端に向かって見ると、図１７に示されるようである。図１９に最も良く示されるように、ブラシ基部３５６の水平な上面３５６’に対して角度βで遠位プローブ先端３２１２及び３２２２がそれぞれ延び、これらは、複数の流体のフローが、図２及び図７の表面３１及び３３のような関心表面に向けて角度βで方向づけられることを可能にする。同様に、遠位プローブ先端３２１２及び３２２２のための代替的な又は追加の位置が、図１７のブラシ基部３５６の近位端の近傍に点線によって示されている。

［００１８１］図１４乃至図１６及び図１７乃至図１９に示される遠位口腔挿入部３５０及び３６０は、（ａ）（圧力、圧力変動、気泡サイズ、及び／又は気泡放出レートによる）先端からの気泡放出の測定を含む、表面上の物質の存在を検出する第１の方法のために、又は（ｂ）遠位先端を介する気体又は液体等の第２の流体の通過を含む、遠位先端の開口を介する流体の通過を妨害する物質と相関する信号の測定に基づき表面上の物質の存在を検出する第２の方法のためのいずれにも使用され得る。

［００１８２］図２０乃至図２２は、複数のストリームプローブと、共通の回転シャフト及びモーターによって作動され得る対応する近位ポンプ部とを含むシステム３０００又はシステム３０１０の例示的な実施形態を示す。より具体的には、図２０は、第１のストリームプローブ３１００’を含む第１のストリームプローブ作動装置３１００を示す。第１のストリームプローブ３１００’は、図４Ｂに関して上記したストリームプローブ１００’と同一であり、近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６、並びに遠位プローブ先端３１１２（図１４乃至図１６参照）又は遠位プローブ先端３２１２（図１７乃至図１９参照）を含み得る。図示されるようなカム機構であり得る回転−直動作動部材３１０２は、往復シャフト３１０６及びシャフト３１０６の近位端に配置されたローラー機構３１０８を介してプランジャー１２６と動作可能に連絡する。

［００１８３］ローラー機構３１０８は、カム機構３１０２の周縁上の経路を定めるチャネル３１１０と噛み合う。チャネル３１１０は経路沿いに延び、カムピーク３１０２ａ及びカムトラフ３１０２ｂを含む。カム機構３１０２はカムシャフト３１０４上に取り付けられ、カムシャフト３１０４により、例えば矢印３１２０が示すような反時計方向に回転させられる。カム機構３１０２の回転に伴い、ローラー機構３１０８が間欠的にピーク３１０２ａによって押され又はトラフ３１０２ｂに引き込まれるため、シャフト３１０６に往復直線運動が付与される。これにより、プランジャー１２６に往復直線運動が付与され、ストリームプローブ３１００’内に圧力が生成され、流体が遠位先端３１１２又は３２１２を通過する。当業者は、チャネル３１１０によって定められる経路がプランジャー１２６に略一定の速度を付与するよう設計され得ることを理解するであろう。あるいは、チャネル３１１０によって定められる経路は、近位ポンプ部１２４内に略一定の圧力を与えるよう設計され得る。ローラー機構３１０８がピーク３１０２ａにあるため、プランジャー１２６は近位プランジャー部１２４の近位端１２４’から離れた位置にある。

［００１８４］図２１は、第２のストリームプローブ３２００’を含む第２のストリームプローブ作動装置３２００を示す。第２のストリームプローブ３２００’も、図４Ｂに関して上記したストリームプローブ１００’と同一であり、近位ポンプ部１２４及びプランジャー１２６、並びに遠位プローブ先端３１２２（図１４乃至図１６参照）又は遠位プローブ先端３２２２（図１７乃至図１９参照）を含み得る。上記と同様に、図示されるようにカム機構であり得る回転−直動作動部材３２０２が、往復シャフト３２０６、及びシャフト３２０６の近位端に配置されたローラー機構３２０８を介してプランジャー１２６と動作可能に連絡する。

［００１８５］同様に、ローラー機構３２０８は、カム機構３２０２の周縁の経路を定めるチャネル３２１０と噛み合う。チャネル３２１０は経路沿いに延び、カムピーク３２０２ａ及びカムトラフ３２０２ｂを含む。カム機構３２０２は共通のシャフト３２０４に取り付けられ、シャフト３２０４によって、例えば矢印３２２０が示す反時計方向に回転させられる。カム機構３２０２の回転に伴い、回転機構３２０８が間欠的にピーク３２０２ａによって押し出され又はトラフ３２０２ｂに引き込まれるため、シャフト３２０６に往復直線運動が付与される。これにより、プランジャー１２６にも往復直線運動が付与され、ストリームプローブ３２００’内に圧力が生成され、遠位先端３１２２又は３２２２を介して流体フローが通過する。上記と同様に、当業者は、チャネル３２１０によって定められる経路が、略一定の速度をプランジャー１２６に付与するよう設計され得ることを理解するであろう。上記と同様に、代替的に、チャネル３１１０によって定められる経路は、近位ポンプ部１２４内に略一定の圧力を与えるよう設計され得る。第１のストリームプローブ作動装置３１００とは異なり、ローラー機構３２０８が今度はトラフ３２０２ｂにあるため、プランジャー１２６は近位プランジャー部１２４の近位端１２４’の位置にある。

［００１８６］図２２は、ストリームプローブ作動装置３１００の第１の回転−直動作動部材３１０２がモーター３３００に対して共通のシャフト３１０４の近位に設置され、一方、ストリームプローブ作動装置３２００の第２の回転−直動作動部材３２０２がモーター３３００に対して共通の３１０４の遠位に設置されるよう、共通のシャフト３１０４に動作可能に接続されたモーター３３００を示す。当業者は、モーター３３００による共通のシャフト３１０４の回転が、図２０及び図２１に関して上記したような複数のストリームプローブの動作を引き起こすことを認識するであろう。バッテリー又はウルトラキャパシタ等の近位ボディ部２１０（図１０参照）上に設けられた電源２７０、あるいは外部電源への接続、又は他の適切な手段（図示無し）により、モーター３３００に電力が供給される。

［００１８７］当業者は、ストリームプローブ作動装置３１００又はストリームプローブ作動装置３２００のいずれもが、図１３に関して上記した複数の遠位プローブ先端３１１２及び３１２２、又は図１７乃至図１９に関して上記した複数の遠位プローブ先端３２１２及び３２２２を備える単一の空気ストリームプローブ１１００を作動し得ることを認識するであろう。

［００１８８］当業者は、図２０乃至図２２に関して述べたストリーム作動装置３１００及び３２００が、所望の動作を実現するために採用され得る装置の例に過ぎないことを認識するであろう。例えば、当業者は、ストリームプローブ１００”及び関連付けられたコンポーネントが、プランジャー１２６及び回転−直動作動部材３１０２若しくは回転−直動作動部材３２０２又は両方を置換し、モーター３３００が、図４Ｃに関して上記したようなフレキシブル又は圧縮可能ダイアフラム１５８を含むダイアフラムポンプ１５０によって置換され得ることを認識するであろう。

［００１８９］モーター３３００は、検出器電子機器２２０によって受け取られる信号に基づきモーター動作を制御するコントローラ２２５と電気通信する。図１０に関して上記したアラーム２２６、画面１２５、ベースステーション２２８、及びスマートフォン２２９に加えて、図１０に関連して、歯垢が検出されたことのユーザーへの伝達は、歯垢が検出された場合にブラッシング強度を周波数、振幅、又は両方において上昇させるようモーター３３００の動作を変化させることにより歯ブラシ駆動モードを変化させるようプログラミングされたコントローラ２２５を含み得る。振幅及び／又は周波数の上昇は、いずれも、その領域内でブラッシングを続けることをユーザーに知らせ、よって歯垢除去の有効性を向上させる。あるいは、コントローラ２２５は、例えば歯垢が確認されたことを知らせるためにドライブトレーンを変更することにより、ユーザーが通常のブラッシングから区別することができる異なる感覚を口内に生成するようプログラミングされてもよい。

［００１９０］歯ブラシへの気泡の供給は、ブラッシングの歯垢除去率も向上させ得る。

［００１９１］１つの可能な機構は、（ｉ）気泡がきれいなエナメル質の箇所に付着し、（ｉｉ）ブラッシングが気泡を動かし、よって気泡の空気／水界面を動かし、（ｉｉｉ）歯垢材料は非常に親水性であり、よって水溶液中に留まることを好むため、気泡の端部が歯垢材料に接触すると、端部が歯垢材料をエナメル質からはがす傾向にあることである。別の可能な機構は、気泡の存在が流体内の局所的な混合及びせん断力を高め、よって歯垢除去率を高め得ることである。本明細書に記載される表面上の物質を検出する方法の他の例示的な実施形態は、信号の一次導関数のモニタリング、ＡＣ（交流）変調、及び歯肉検出のためのセンサの使用を含み得る。

［００１９２］本開示のいくつかの実施形態を図面に示したが、本開示をこれらに限定することは意図されず、本開示は当該技術分野が許容する範囲の広さを有し、明細書も同様に読まれることが意図される。したがって、上記は限定ではなく、あくまで特定の実施形態の例示として解されるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲に含まれる他の変形例を想像する。

［００１９３］請求項において、括弧内の如何なる参照符号も特許請求の範囲を制限すると解されるべきではない。「含む（又は備える若しくは有する）」との用語は、請求項に列挙される以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素は複数を除外しない。本発明は、複数の異なる要素を含むハードウェアによって、及び／又は、適切にプログラミングされたプロセッサによって実現され得る。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段のうちのいくつかは、単一のハードウェアアイテムによって具現化され得る。単に特定の手段が互いに異なる独立請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせを好適に使用することができないとは限らない。

Claims (36)

1. 表面上の物質の存在を検出するための装置であって、
   前記装置は、第１の流体内に浸漬されるよう構成された遠位プローブ部を含み、
   前記遠位プローブ部は、第２の流体の通過を可能にする開口を有する遠位先端を定め、
   前記遠位先端を介する前記第２の流体の通過は、前記遠位先端の前記開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、前記表面上に存在し得る物質の検出を可能にする、検出装置。
2. 近位ボディ部を更に含み、前記近位ボディ部は、
   ポンプ部と、
   近位プローブ部とを含み、
   前記ポンプ部及び前記近位プローブ部は互いに流体連結する、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記信号は圧力信号であり、前記検出装置は、前記圧力信号を検出する圧力センサを更に含む、請求項２に記載の検出装置。
4. 前記近位ポンプ部が前記圧力センサを含む、請求項３に記載の検出装置。
5. 前記遠位プローブ部が圧力センシング部を含み、前記検出装置は、前記圧力センシング部内、前記圧力センサの上流に配置された制限オリフィスを更に含む、請求項３に記載の検出装置。
6. 前記近位ポンプ部と前記遠位プローブ部との間に配置された圧力センシング部を更に含み、前記圧力センサは、前記圧力信号を検出するために前記圧力センシング部と流体連結するよう配置される、請求項３に記載の検出装置。
7. 前記圧力センシング部内、前記圧力センサの上流に配置された制限オリフィスを更に含む、請求項６に記載の検出装置。
8. 前記圧力センサによって検出された前記圧力信号は、前記遠位プローブ先端を介する前記第２の流体のフローを示す、請求項３に記載の検出装置。
9. 前記近位ポンプ部は可動プランジャーを含み、前記可動プランジャーは、前記近位ポンプ部の近位端から前記近位ポンプ部の遠位端に向かって往復移動可能であり、前記プランジャーの移動は前記遠位プローブ部内に圧力変化を引き起こし、又は、
   前記近位ポンプ部は可動ダイアフラムを含み、前記ダイアフラムの移動は前記遠位プローブ部内に体積フローの変化を引き起こす、請求項２に記載の検出装置。
10. 前記検出装置はコントローラを更に含み、前記コントローラは前記圧力センサが感知した圧力値を処理し、前記圧力値が前記遠位先端の前記開口を介する流体の通過を妨害する物質を示すか否かを決定する、請求項３に記載の検出装置。
11. 前記物質は歯垢である、請求項１に記載の検出装置。
12. 前記信号は前記遠位プローブ部の歪みを表し、前記検出装置は更に、前記プローブ部の歪みを表す前記信号を検出及び測定できるよう前記遠位プローブ部上に配置された歪みゲージを含む、請求項１に記載の検出装置。
13. 前記信号は流体フロー信号であり、前記検出装置は、前記第２の流体のフローを検出するフローセンサを更に含む、請求項２に記載の検出装置。
14. 開口を有する前記遠位先端は、前記遠位先端が前記表面に触れるとき、前記第２の流体が前記遠位先端を通過することが可能になるような角度で面取りされる、請求項１に記載の検出装置。
15. 前記開口の面の前記角度は、前記遠位先端が前記表面に触れ、物質が前記遠位先端の前記開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害するとき、前記遠位先端を介する前記第２の流体の通過が少なくとも部分的に妨害されるような角度である、請求項１４に記載の検出装置。
16. 前記検出装置は更にコネクタを含み、
    前記近位プローブ部と前記遠位プローブ部との間の流体連結を確立するために、前記近位プローブ部は前記コネクタを介して前記遠位プローブ部に接続される、請求項２乃至１５のいずれか一項に記載の検出装置。
17. 前記近位ボディ部は前記コネクタを介して前記遠位プローブ部に取り外し可能に取り付け可能である、請求項１６に記載の検出装置。
18. 遠位口腔挿入部を更に含み、前記遠位プローブ部は前記遠位口腔挿入部と少なくとも部分的に接触する、請求項１７に記載の検出装置。
19. 前記遠位口腔挿入部は、ブラシヘッド及び前記ブラシヘッド上に取り付けられた毛を含み、前記遠位プローブ先端は前記毛と混ぜられる、請求項１８に記載の検出装置。
20. 前記コネクタは、前記遠位口腔挿入部を前記コネクタを介して前記近位ボディ部に取り外し可能に取り付け可能にする、請求項１９に記載の検出装置。
21. 前記近位プローブ部は、前記遠位プローブ部のセグメントであり、前記近位ボディ部及び前記遠位プローブ部は互いに一体的に連結する、請求項２乃至１５のいずれか一項に記載の検出装置。
22. 遠位口腔挿入部を更に含み、前記遠位プローブ部は前記遠位口腔挿入部と少なくとも部分的に接触する、請求項２１に記載の検出装置。
23. 前記遠位口腔挿入部は、ブラシヘッド及び前記ブラシヘッド上に取り付けられた毛を含み、前記遠位プローブ先端は前記毛と混ぜられる、請求項２２に記載の検出装置。
24. 表面上の物質の存在を検出するための検出装置の近位ボディ部であって、前記近位ボディ部は、
    ポンプ部と、
    前記ポンプ部と流体連結する近位プローブ部と、
    コネクタであって、前記近位プローブ部と前記検出装置の遠位プローブ部との間の流体連結を確立するために、前記近位プローブ部を前記コネクタを介して前記遠位プローブ部に接続可能にするコネクタとを含み、
    前記検出装置は、
    第１の流体内に浸漬されるよう構成された前記遠位プローブ部を含み、
    前記遠位プローブ部は、第２の流体の通過を可能にする開口を有する遠位先端を定め、
    前記遠位先端を介する前記第２の流体の通過は、前記遠位先端の前記開口を介する流体の通過を少なくとも部分的に妨害する物質と相関する信号の測定に基づく、前記表面上に存在し得る物質の検出を可能にする、近位ボディ部。
25. 前記信号は圧力信号であり、前記検出装置は更に、前記圧力信号を検出する圧力センサを含む、請求項２４に記載の近位ボディ部。
26. 圧力センシング部内、前記圧力センサの上流に配置された制限オリフィスを更に含む、請求項２５に記載の近位ボディ部。
27. 前記近位ポンプ部が前記圧力センサを含む、請求項２５に記載の近位ボディ部。
28. 前記近位ポンプ部と前記遠位プローブ部との間に配置された圧力センシング部を更に含み、前記圧力センサは、前記圧力信号を検出するために前記圧力センシング部と流体連結するよう配置される、請求項２５に記載の近位ボディ部。
29. 前記圧力センシング部内、前記圧力センサの上流に配置された制限オリフィスを更に含む、請求項２８に記載の近位ボディ部。
30. 前記圧力センサが検出する前記圧力信号は、前記遠位プローブ先端を介する前記第２の流体のフローを示す、請求項２５に記載の近位ボディ部。
31. 前記近位ポンプ部は可動プランジャーを含み、前記可動プランジャーは、前記近位ポンプ部の近位端から前記近位ポンプ部の遠位端に向かって往復移動可能であり、前記プランジャーの移動は前記遠位プローブ部内に圧力変化を引き起こし、又は、前記近位ポンプ部は可動ダイアフラムを含み、前記ダイアフラムの移動は前記遠位プローブ部内に体積フローの変化を引き起こす、請求項２４に記載の近位ボディ部。
32. コントローラを更に含み、前記コントローラは前記圧力センサが感知した圧力値を処理し、前記圧力値が前記遠位先端の前記開口を介する流体の通過を妨害する物質を示すか否かを決定する、請求項２５に記載の近位ボディ部。
33. 前記物質は歯垢である、請求項２４に記載の近位ボディ部。
34. 前記信号は前記遠位プローブ部の歪みを表し、前記検出装置は更に、前記遠位プローブ部の歪みを表す前記信号を検出及び測定し、前記信号を前記近位ボディ部に送る、前記遠位プローブ部上に配置された歪みゲージを含む、請求項２４に記載の近位ボディ部。
35. 前記信号は流体フロー信号であり、前記近位ボディ部は、前記第２の流体のフローを検出するフローセンサを更に含む、請求項２４に記載の近位ボディ部。
36. 表面上の物質の存在を検出するためのシステムであって、前記システムは、それぞれが請求項１乃至２３のいずれか一項に記載された検出装置である第１及び第２の検出装置を含む、システム。