JP2020524796A

JP2020524796A - 早期う蝕検出のための方法及び装置

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Publication number: JP2020524796A
Application number: JP2019570855A
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Inventors: ヘンドリキュスマリアスプライト，ヨーハネス; ニコラエプレスラ，クリスティアン; チャールズディーン，スティーヴン
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Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-08-20
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Abstract

イメージングデバイス（１０）を使用して１つ以上のう蝕を検出するための方法（３００）であって、当該方法は：（ｉ）第１光源（１２）からの光を歯（４０）に向けるステップ（３２０）と；（ｉｉ）光センサ（１６）を用いて、第１光源からの光の歯への透過率を測定するステップ（３４０）と；（ｉｉｉ）第２光源（１４）からの光を歯に向けるステップ（３３０）であって、第２光源は、第１光源に対して異なる角度で光を歯に向けるステップと；（ｉｖ）光センサを用いて、第２光源からの光の歯からの反射率を測定するステップ（３５０）と；（ｖ）測定された透過率を測定された反射率と比較するステップ（３６０）と；（ｖｉ）比較に少なくとも部分的に基づいて、歯にう蝕が存在するかどうかを決定するステップ（３７０）とを含む。

Description

本開示は、一般に、イメージングデバイスによって検出される、歯への光の透過率及び歯からの光の反射率を使用して、う蝕を検出するためのシステム及び方法に関する。

ブラシやフロスの長さや被覆率を含む、適切な歯ブラシ及びフロス技術は、長期的な歯の健康を確保するのに役立つ。歯の問題の多くは、定期的に歯磨きやフロスをしない人、あるいは歯磨きやフロスが不十分な人に起こる。う蝕（caries）と呼ばれる歯の表面の崩壊は、細菌が歯の硬い組織を破壊すると起こる可能性がある。治療を行わずにう蝕を進行させてしまうと、う蝕は歯を更に侵食し、結果として痛み、感染症、歯の喪失の可能性が生じることになる。

したがって、う蝕を予防することは望ましいが、う蝕をできるだけ早期に検出し、歯への実質的な損傷が生じる前に治療することが有利である。早期のう蝕は小さく、歯への損傷が少なく、１回の診察で歯科専門家によって容易に治療されることが多い。多くの人が歯科専門家への恐怖感を抱いているか、あるいは訪問の間にかなりの時間をおいて歯科専門家への訪問をスケジュールすることはめったにないので、歯科専門家の診療所の外で早期にう蝕を検出する方法を有することは有利であろう。しかしながら、歯科専門家の診療所の外でのう蝕の早期検出のための現在の方法は満足のいくものではなく、しばしばう蝕の特定に失敗する。

Ｘ線イメージングは、う蝕検出の１つの技術であるが、家庭での応用には適していない。う蝕の早期検出のためのもう１つの技術は、可視光を用いた照明によって歯を検査する光ファイバー透視法（ＦＯＴＩ：fiber optic trans-illumination）である。他の光学技術は、う蝕の検出に赤外線を使用するが、これはう蝕がこの位置で赤外線が散乱するために、う蝕の透明性が著しく低下するためである。他の制限の中でも、ＦＯＴＩ技術は、コントラストを悪くする、歯による光の散乱に悩まされる。ステインのある歯もまた、低信頼性のう蝕検出につながる。したがって、う蝕を検出するための既存の方法は、費用がかかり、潜在的に危険であり、かつ／又は光散乱及びステインのある歯又は歯科作業によって生じるアーチファクトに悩まされる。

したがって、当技術分野では、う蝕の効果的かつ手頃な早期検出のための方法及びシステムが引き続き必要とされている。

本開示は、イメージングデバイスを使用して１つ以上のう蝕を検出するための発明的システム及び方法に関する。本明細書における様々な実施形態及び実装は、アーチファクトを低減しつつ早期う蝕の検出を改善するために、歯への光の透過率（transmission）及び歯からの反射率（reflectance）を使用するイメージングデバイスを対象とする。イメージングデバイスは、互いに対して異なる角度で２つの光源を使用して歯に光を放射する。イメージングデバイスは、第１光源からの光の歯への透過率を測定し、第２光源からの光の歯からの反射率を測定する。測定された透過率と測定された反射率を比較することによって、システムは歯にう蝕が存在するかどうかを決定する。

一般に、一態様では、イメージングデバイスを使用して１つ以上のう蝕を検出するための方法が提供される。当該方法は：（ｉ）第１光源からの光を歯に向けるステップと；（ｉｉ）光センサを用いて、第１光源からの光の歯への透過率を測定するステップと；（ｉｉｉ）第２光源からの光を歯に向けるステップであって、第２光源は、第１光源に対して異なる角度で光を歯に向けるステップと；（ｉｖ）光センサを用いて、第２光源からの光の歯からの反射率を測定するステップと；（ｖ）測定された透過率を測定された反射率と比較するステップと；（ｖｉ）比較に少なくとも部分的に基づいて、歯にう蝕が存在するかどうかを決定するステップとを含む。

一実施形態によると、本方法は、光センサを用いて、第１光源及び第２光源からの光なしにセンサデータを取得するステップを更に含み、上記の比較するステップは、測定された透過率及び／又は測定された反射率から、光なしに取得されたセンサデータを減算するステップを更に含む。

一実施形態によると、光センサはイメージセンサであり、該イメージセンサの各画素について透過値及び反射値が更に決定され、上記の決定するステップは、１つ以上の画素についての透過値と反射値の局所的な変化に基づく。

一実施形態によると、本方法は、歯にう蝕が存在するかどうかの決定をユーザに提供するステップを更に含む。

一実施形態によると、本方法は、歯にう蝕が存在するかどうかの決定をリモートデバイスに伝達するステップを更に含む。

一実施形態によると、第１又は第２光源は光学要素を更に備える。

一実施形態によると、第１又は第２光源のうちの少なくとも一方が蛍光光源である。

一実施形態によると、第１及び第２光源は、９００〜１１００ｎｍの波長を有する光を放射する。

一態様によると、イメージングデバイスは、１つ以上のう蝕を検出するように構成される。当該デバイスは：光センサと；第１光源であって、光センサが、該第１光源からの光の歯への透過率を測定するように、光を歯に向けるように構成される第１光源と；第２光源であって、光センサが該第２光源からの光の歯からの反射率を測定するように、光を歯に向けるように構成される第２光源と；（ｉ）測定された透過率を測定された反射率と比較し、（ｉｉ）その比較に少なくとも部分的に基づいて、歯にう蝕が存在するかどうかを決定するように構成されるコントローラと；を含む。

一実施形態によると、第２光源は、第１光源に対して異なる角度で歯に光を向ける。

一実施形態によると、デバイスは、歯にう蝕が存在するかどうかの決定をユーザに提供するよう構成されるユーザインタフェースを更に含む。

一態様によると、イメージングシステムは、１つ以上のう蝕に関する情報をユーザに提供するように構成される。当該システムは、（ｉ）光センサと、（ｉｉ）第１光源であって、光センサが、該第１光源からの光の歯への透過率を測定するように、光を歯に向けるように構成される第１光源と、（ｉｉｉ）第２光源であって、光センサが該第２光源からの光の歯からの反射率を測定するように、光を歯に向けるように構成される第２光源と、（ｉｖ）測定された透過率を測定された反射率と比較し、該比較に少なくとも部分的に基づいて、歯にう蝕が存在するかどうかを決定するように構成される、コントローラと、（ｖ）上記の決定を伝達するように構成される通信モジュールとを備える、イメージングデバイスを含み；当該デバイスは更に：（ｉ）伝達された決定を受け取るように構成される通信モジュールと、（ｉｉ）歯にう蝕が存在するかどうかの決定をユーザに提供するように構成されるユーザインタフェースとを備える、ユーザインタフェースデバイス；を含む。

本開示の目的のために本明細書で使用されるとき、「コントローラ」という用語は、一般に、ストリームプローブ装置、システム又は方法の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で議論される様々な機能を実行するよう多数の方法で（例えば専用ハードウェアを用いるなど）実装され得る。「プロセッサ」は、本明細書で議論される様々な機能を実行するためにソフトウェア（例えばマイクロコード）を使用してプログラムされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いて又は用いずに実装されてよく、また、いくつかの機能を実行する専用ハードウェアと、他の機能を実行するプロセッサ（例えば１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組合せとして実装されてもよい。本開示の様々な実施形態において用いられる可能性があるコントローラコンポーネントの例には、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）があるが、これらに限定されない。

様々な実装において、プロセッサ又はコントローラは、１つ以上の記憶媒体（本明細書では、一般に「メモリ」と呼ばれる、例えば揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ）に関連付けられてよい。いくつかの実装では、記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されるときに、本明細書で議論される機能の少なくともいくつかを実行する１つ以上のプログラムで符号化され得る。様々な記憶媒体は、本明細書で議論される本開示の様々な態様を実施するために、その上に記憶されている１つ以上のプログラムをプロセッサ又はコントローラ内にロードすることができるように、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよく、あるいは搬送可能であってもよい。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」という用語は、本明細書において、一般的な意味で使用され、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用することができる任意のタイプのコンピュータコード（例えばソフトウェア又はマイクロコード）を指す。

前述の概念及び以下で更に詳細に議論される追加の概念のすべての組合せ（そのような概念が相互に矛盾しない限り）は、本明細書に開示される本発明に係る主題の一部であると考えられることが理解されるべきである。特に、本開示の末尾にある特許請求に係る主題は、本明細書で開示される本発明に係る主題の一部であるように意図される。

本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明される実施形態から明らかになり、これらを参照して解明される。

図面では、同様の参照符号は、一般に異なる図面を通じて同一の部分を指す。また、図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理を例示することに概ね重点を置いている。

一実施形態によるイメージングデバイスの概略図である。

一実施形態によるイメージングデバイスシステムの概略図である。

一実施形態による、イメージングデバイスを使用してう蝕を検出する方法のフローチャートである。

一実施形態による、歯の周囲に配置されたイメージングデバイスの概略図である。

本開示は、う蝕を検出するように構成されるイメージングデバイスの様々な実施形態を説明する。より一般的には、出願人は、アーチファクトを低減しつつ、早期う蝕の検出を改善するために、歯への光の透過率及び歯からの反射を測定するデバイスを提供することが有益であることを理解し認識している。したがって、本明細書で説明されるか、あるいは想定される方法及びシステムは、互いに対して異なる角度で２つの光源を使用して歯に光を放射するシステム又はデバイスを提供する。デバイスは、測定された透過率を測定された反射率と比較し、反射率に対する透過率の関係に基づいて、う蝕が歯に存在するかどうかを判断する。

本明細書に開示又は他の方法で想定される実施形態及び実装を、イメージングデバイスとともに利用することができる。イメージングデバイスは、例えば口腔ケアデバイスであってもよい。適切な口腔ケアデバイスの例には、歯ブラシ、口腔洗浄器、歯間洗浄デバイス又は他の口腔ケアデバイスがある。しかしながら、本開示は、これらの列挙されたデバイスに限定されず、したがって、本明細書で開示される開示及び実施形態は、任意のイメージングデバイスを包含することができる。

図１を参照すると、図１は、一実施形態におけるイメージングデバイス１０の概略図である。一実施形態によると、イメージングデバイスはハンドヘルドデバイスであり、その少なくとも一部が、ユーザの口腔内に適合してそのユーザの１つ以上の歯に関するセンサ情報を取得するように構成される。イメージングデバイスは、例えばユーザの口腔内に適合するようにサイズ調整される延長部を有するハンドル又は本体部分を含んでもよく、延長部は、そのユーザの１つ以上の歯に関するセンサ情報を取得するように構成された１つ以上の要素を含む。一実施形態によると、イメージングデバイス１０は、歯ブラシ、フロッサー又は他の口腔ケアデバイスのような口腔ケアデバイスであってよく、よって、ユーザの口からセンサ情報を取得するように構成される１つ以上の要素を含んでもよい。したがって、口腔ケアデバイスは、潜在的にユーザの歯及び／又は口腔組織を洗浄するためにも利用される一方で、ユーザの口腔内の早期う蝕に関する情報を得ることができる。

イメージングデバイス１０は、第１光源１２及び第２光源１４を備えるが、追加の光源も可能である。本明細書で説明されるか、あるいは想定されるように、第１光源及び第２光源は、異なる角度から歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成される。光源１２及び１４の一方又は双方が、２つ以上の光源であってもよい。一実施形態によると、第１及び第２光源のうちの一方が、歯への光の透過に関する情報を取得するために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成され、第１及び第２光源のうちの他方が、歯からの光の反射に関する情報を取得するために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成される。

本発明の一構成において、第１及び第２光源は、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長範囲を有する赤外光を放射するように構成されることができ、１０００ｎｍが最適波長であってもよい。これにより、う蝕について最適なコントラストが得られるが、依然として手頃なフォトセンサで検出可能である。しかしながら、赤外線以外の範囲を含む多くの他の光波長を利用して、う蝕検出のためにユーザの歯を照明してもよい。

本明細書で説明されるように、第１及び第２光源は、光を同時に又は逐次的に放射するように構成されることができる。例えば第１及び第２光源は、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを歯に向けて同時に放射することができる。別の例として、第１及び第２光源は各々、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを逐次的に又は交互に又は他のパターンで放射することができる。例えば第１光源は、第２光源と比較して複数回ビームを放射してもよく、その逆も可能である。これらの変化は、イメージングデバイス又はシステムのコントローラ又は他のコンポーネントによって調整され得る、光源間の協調を必要とする。

更に別の態様によると、イメージングデバイス１０は、少なくとも２つの異なる角度から歯を照明するように構成された単一の光源１２を備える。一実施形態によれば、光源１２は、歯への光の透過に関する情報を取得するために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成され、歯からの光の反射に関する情報を取得するために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成される。例えば光源１２は、第１角度から歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成されることができ、デバイスは、第２角度から歯を照明するために、光ガイド、ミラー又は他の機構のような光路を含むことができる。一実施形態によると、光源からの光は、歯の２つの位置への異なるパラメータを光に提供するように修正されてもよい。例えば光は、キャプチャされた画像をイメージセンサが区別することができるように、光スイッチ又は変調器で修正されてもよい。

イメージングデバイス１０は、歯への光の透過及び歯からの光の反射を含め、歯から光情報を取得するように構成される光センサ１６を更に含む。光センサは、第１光源及び第２光源によって放射される光の波長又はそれと同様の波長を有する光を検出するように構成されなければならない。赤外線の場合、光センサは赤外線を検出するように構成されなければならない。一実施形態によると、光センサは、シリコン電荷結合素子（ＳｉＣＣＤ）イメージングセンサである。しかしながら、カメラ又は他の光センサを含む多くの他の構成が可能である。

イメージングデバイス１０は、コントローラ２０を更に含む。コントローラ２０は、１つ以上のモジュールから形成されてよく、作動ボタン又は他のユーザ活性化又はユーザに依存しない活性化を介して取得される入力のような入力に応答して、イメージングデバイス１０を作動させるように構成される。コントローラ２０は、例えばプロセッサ２２及びメモリ２４を含むことができる。プロセッサ２２は、これらに限定されないがマイクロコントローラ、複数のマイクロコントローラ、回路、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサを含む、任意の適切な形態をとってよい。メモリ２４は、不揮発性メモリ及び／又はＲＡＭを含む任意の適切な形態をとることができる。不揮発性メモリは、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を含んでもよい。メモリは、他の中でも特に、オペレーティングシステムを記憶することができる。ＲＡＭは、データの一時記憶のためにプロセッサによって使用される。一実施形態によると、オペレーティングシステムは、コントローラ２０によって実行されると、イメージングデバイス１０のハードウェアコンポーネントの動作を制御するコードを含んでもよい。

イメージングデバイス１０は、ユーザに情報を提供するために利用することができるユーザインタフェース１８を含んでもよい。ユーザインタフェース１８は、ユーザとデバイスとの間の通信を可能にする、イメージングデバイス又は他のデバイスと、人間のユーザ又はオペレータとの間のインタフェースを指す。本開示の様々な実装において使用され得るユーザインタフェースの例は、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイヤル、スライダ、トラック・ボール、ディスプレイ・スクリーン、様々なタイプのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）、タッチ・スクリーン、マイクロホン及び人間が生成した何らかの形態の刺激を受け取り、それに応答して信号を発生し得る他のタイプのセンサを含むが、これらに限定されない。

一実施形態によれば、ユーザインタフェース１８は、イメージングデバイスによって検出された１つ以上のう蝕に関する情報をユーザに提供することができる。この情報は、この情報を伝送する多くの他の方法の中でも、う蝕が識別されたユーザの口腔のマップとして、あるいは歯の数によるう蝕のリストとして提供することができる。一実施形態によれば、例えばフィードバック機構は、う蝕が検出されると、ビープ又は振動等の可聴及び／又は触覚フィードバックをリアルタイムで提供することができる。

イメージングデバイス１０は、１つ以上の追加のセンサ２６を含んでもよい。センサ２６は、例えばハンドル内又は使用中にユーザの口腔内に適合するように構成される延長部内を含む、デバイス内の任意の場所に配置されてよい。一実施形態によると、センサ２６は、コントローラ２０に一体化することができる。センサ２６は、例えば加速度計、ジャイロスコープ又は磁気センサのような慣性運動センサを含むことができる。一実施形態によると、センサ２６は、例えば３軸ジャイロスコープ及び３軸加速度計を使用して、相対運動の６つの軸（３軸並進及び３軸回転）の読取値を提供するように構成される。別の例として、センサ２６は、例えば３軸ジャイロスコープ、３軸加速度計及び３軸磁力計を用いて、相対運動の９軸の読取値を提供するように構成される。他のセンサを単独で又はこれらのセンサとともに利用してもよい。そのような他のセンサは、圧力センサや、容量センサ、クロック、タイマ及び他のタイプのセンサといった他のタイプのセンサを含むが、これらには限定されない。本明細書で説明されるか、あるいは想定されるように、多くの異なるタイプのセンサを利用することができる。一実施形態によれば、センサ２６は、イメージングデバイス１０の加速度及び角度方向を示す情報を生成するように構成される。センサは、６軸又は９軸の空間センサシステムとして一緒に機能する２つ以上のセンサ２６を含んでもよい。センサ２６を使用して、例えばイメージングデバイス１０は、ユーザの口腔内のどこにデバイスが位置するかを決定するために利用される情報を取得することができる。この情報は、多くの他の用途の中でも、検出されたう蝕の位置に関するフィードバックをユーザに提供するために利用することができる。

イメージングデバイス１０はまた、無線トランシーバ（図示せず）との間でデータを受信及び／又は送信するように構成及び／又はプログラムされる接続モジュール２８も含んでもよい。例えば接続モジュール２８は、検出されたう蝕に関するセンサデータ又は情報を、インターネット又はイントラネットを介してＷｉ−Ｆｉ接続を介して、別個のデバイス、スマートフォンアプリケーションのようなコンピュータアプリケーション、歯科専門家、データベース又は他の場所等に送信してよい。あるいは、接続モジュール２８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は他の無線接続を介して、ローカルデバイス（例えば別個のコンピューティングデバイス）、データベース又は他のトランシーバとの間でセンサデータ又はフィードバックデータを受信及び／又は送信することができる。例えば接続モジュール２８は、他の用途の中でも、ユーザが、センサデータを、長期記憶のために保存される別のデータベースに送信したり、更なる分析のためにセンサデータを送信したり、別個のユーザインタフェースにユーザフィードバックを送信したり、あるいは歯科専門家とデータを共有したりすることを可能にする。また、接続モジュール２８は、センサ情報を取得するための命令のようなユーザ入力情報を受信することができるトランシーバであってもよい。本明細書で説明される他の通信及び制御信号を、ハードワイヤ（非無線）接続によって、あるいは無線及び非無線接続の組合せによって実施することができる。

図２を参照すると、イメージングデバイスシステム１００は、う蝕の検出を改善するために、歯への光の透過及び歯からの反射を使用し、う蝕に関する情報をユーザ又は歯科専門家等の他の個人に伝達するように構成される。システム１００は、他の可能性のあるイメージングデバイスの中でも、図１に関して説明したイメージングデバイスのようなイメージングデバイス１０を備える。したがって、イメージングデバイスは、第１光源１２及び第２光源１４、光センサ１６、プロセッサ２２及びメモリ２４を有するコントローラ２０、並びに接続モジュール２８を含んでもよい。

また、システム１００は、ユーザの口腔内で検出されたう蝕に関する情報をユーザに提供するように設計又は構成されるユーザインタフェースデバイス３０を含む。一実施形態によれば、ユーザインタフェースデバイス３０は、デスクトップ、ラップトップ、ウェアラブルデバイス、スマートフォン又は他のコンピューティングデバイス等のコンピュータである。ユーザインタフェースデバイス３０は、充電ステーション、スマートミラー又はユーザに情報を通信するように構成された他のデバイスであってもよい。デバイスは、イメージングデバイスからの情報を利用して、ユーザの口腔内で検出されたう蝕に関する情報を識別し、マップし、あるいは他の方法でユーザに提供するソフトウェアアプリケーションを含んでよい。

ユーザインタフェースデバイス３０は、イメージングデバイス１０との間でデータを受信及び／又は送信するように構成及び／又はプログラムされる接続モジュール２９を更に備える。したがって、システム１００は、イメージングデバイスの接続モジュール２８とイメージングデバイスの接続モジュール２９との間で情報を通信するように構成されるネットワーク３２を備えるか又はこれと通信することができる。ネットワークは、例えばインターネット、イントラネット、ＬＡＮ又は任意の他のネットワークであってもよい。そのネットワークを介した通信は、有線及び／又は無線であってもよく、Ｗｉ−Ｆｉ接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、あるいは他の有線又は無線接続を含んでもよい。

図３を参照すると、一実施形態において、図３は、本発明によるイメージングデバイスを使用してう蝕を検出するための方法３００のフローチャートである。

方法のステップ３１０において、う蝕を検出するように構成されたイメージングデバイス又はシステムが提供される。イメージングデバイス１０又はシステム１００は、本明細書で説明されるか、あるいは想定されるデバイス又は実施形態のいずれかとすることができる。一実施形態によると、イメージングデバイス１０は、第１光源１２及び第２光源１４、光センサ１６、プロセッサ２２及びメモリ２４を備えるコントローラ２０、並びに接続モジュール２８を備える。イメージングデバイス１０の多くの他の構成及び実施形態が可能である。

方法の任意のステップ３１５において、デバイスは、光センサを用いて、アクティブな光源なしに歯からセンサデータを取得する。これは、以下で説明されるように、バックグラウンド光、鏡面反射又は後続の処理ステップで使用することができる光学検出器に影響を与える任意の他のアーチファクトを検出する。

一実施形態によると、ユーザは、イメージングデバイスを口腔内に配置し、そのデバイスを歯の方に配向する。一実施形態によると、デバイスは、適切な配向を容易にするように構成され、したがって、ガイダンスチップ又は他の配向要素を含んでもよい。デバイスは、光を連続的に放射してセンサ情報を取得するように構成されてもよく、あるいはデバイスがユーザの口腔内で適切に配置又は配向されたときにのみ、光を放射し、かつ／又はセンサ情報を取得するように構成されてもよい。

方法のステップ３２０において、第１光源１２は、第１光ビームを第１角度でユーザの口腔内の歯に向ける。第１光ビームは、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲を有する赤外光を放射するように構成されることができ、１０００ｎｍが最適波長であってよいが、赤外線以外の範囲を含む、多くの他の光波長を利用して、う蝕検出のためにユーザの歯を照明することができる。

方法のステップ３３０において、第２光源１４は、第２光ビームを第２角度でユーザの口腔内の歯に向ける。ここで、第２角度は第１角度と異なる。第２光ビームは、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲を有する赤外光を放射するように構成されることができ、１０００ｎｍが最適波長であってよいが、赤外線以外の範囲を含む、多くの他の光波長を利用して、う蝕検出のためにユーザの歯を照明することができる。

一実施形態によると、第１光源と第２光源のうちの一方は、歯への光の透過に関する情報を得るために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成され、第１光源と第２光源のうちの他方は、歯からの光の反射に関する情報を得るために利用されることになる光で歯を照明するように配置されるか又は他の方法で構成される。

イメージングデバイス１０は、必要に応じてステップ３２０及びステップ３３０を調整する。一実施形態によると、方法のステップ３２０及びステップ３３０を同時に又は逐次的に実行することができる。例えばステップ３３０はステップ３２０に続くことができ、ステップ３２０はステップ３３０に続くことができる。第１及び第２光源は、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを歯に向けて同時に放射することができる。別の例として、第１及び第２光源は各々、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを逐次的に又は交互又は他のパターンで放射することができる。例えば第１光源は、第２光源と比較して複数回ビームを放射することができ、その逆も可能である。

方法のステップ３４０において、イメージングデバイス１０の光センサ１６は、第１光源と第２光源のうちの一方からの歯への光の透過率を測定し、方法のステップ３５０において、イメージングデバイス１０の光センサ１６は、第１光源と第２光源のうちの他方からの光の歯からの反射率を測定する。一実施形態によると、方法のステップ３４０及びステップ３５０は同時に又は逐次的に実行することができる。例えばステップ３４０はステップ３５０に続くことができ、ステップ３５０はステップ３４０に続くことができる。第１及び第２光源は、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを歯に向けて同時に放射することができる。別の例として、第１及び第２光源は各々、持続光ビーム、フラッシュ光ビーム又はパルス光ビームを逐次的に又は交互又は他のパターンで放射することができる。例えば第１光源は、第２光源と比較して複数回ビームを放射することができ、その逆も可能である。

一実施形態によると、光源の光学的焦点は歯の表面である。あるいは、光源の焦点は、歯の表面のすぐ下とすることができ、したがって、光センサは、歯の表面と比較して焦点オフセットを適用する手段を備えてもよい。

イメージングデバイスは、取得された画像の分析に直ちに進んでもよく、画像をメモリに記憶してもよく、かつ／又は取得された画像を別のデバイス又はシステムに通信してもよい。例えばイメージングデバイスのコントローラは、ユーザにリアルタイムのフィードバックを提供するために、画像を受け取って、画像を直ちに分析してよい。別の例として、デバイスは、走査セッションが完了して、撮像すべきすべての表面が撮像された後にのみ、取得された画像を分析してもよい。更に別の例として、デバイスは、連続的又は周期的に、リモートコンピュータ又はサーバに画像を送信してもよい。加えて、システムは、取得された画像を、過去の比較又は他の長期分析のために保存してもよい。

方法のステップ３６０において、イメージングデバイスは、測定された透過率を測定された反射率と比較する。例えばイメージングデバイスのコントローラ２０のプロセッサ２２は、取得された画像を直接又はメモリ２４から受け取り、該画像を分析してう蝕を識別する。一実施形態によれば、プロセッサは、歯のある位置で測定された透過率を、その位置で測定された反射率と比較する。プロセッサは、１つ以上のアルゴリズムを利用して、歯のある位置で測定された透過率を、その位置で測定された反射率と比較することができる。例えば「Ｒ」は、第１位置において反射光についての測定された画素値を表すことができ、「Ｔ」は、その第１位置において透過光についての測定された画素値を表すことができる。各画素について、プロセッサは、次の方程式を使用して、その画素及び位置についての値を計算することができる。
（Ｒ−Ｔ）／（Ｒ＋Ｔ）（式１）

一実施形態によると、式１を使用する信号処理は、う蝕のない歯の領域からの反射よりも、う蝕スポットでの反射は高く、う蝕スポットでの透過は低い、という洞察に基づいている。したがって、この信号処理を通して、う蝕検出のための改善された方法が提供され、ステイン等の影響による吸収アーチファクトが抑制される。

一実施形態によると、プロセッサは、バックグラウンド光及び他のアーチファクトを補正することによってう蝕検出を改善するように構成される。式１を使用する信号処理の前に、プロセッサは、いずれの光源からの照明も存在しないときに取得されたセンサデータを使用して、Ｒ及び／又はＴの各画素値を補正することができる。バックグラウンド光又は光学検出器に影響を及ぼす他のアーチファクトが存在する場合、いずれの光源からの照明も存在しないときに取得されるセンサデータは、この影響を検出することになる。

本方法の任意のステップ３１５において、デバイスは、バックグラウンド光、鏡面反射又は光学検出器に影響を与える他のアーチファクトを検出するために、アクティブな光源を用いずに、歯からセンサデータを取得してもよい。方法のステップ３１５及び／又はステップ３６０において、プロセッサは、センサデータを使用して、１つ以上の画素値についてオフセット補正を実行する。例えばプロセッサは、取得されたバックグラウンドデータを減算することによって、あるいは他の方法でオフセット値を利用することによって、各画素に対するＲ及びＴを補正することができる。

本方法のステップ３７０において、イメージングデバイスは、ステップ３６０からの比較に基づいて、う蝕が歯に存在するか否かを判断する。一実施形態によれば、式１又は別の評価からの値のような、ある比較値は、う蝕の増加した確率又は可能性を示し得る。例えばプロセッサは、ステップ３６０における比較からの値を、所定の閾値又は予めプログラムされた閾値と比較して、比較値が閾値を超える場合又は閾値範囲内に入る場合に、う蝕が存在する又は存在する可能性が高いと判断してもよい。あるいは、プロセッサは、現在の画素値を過去の画素値と比較することによって、各画素位置における履歴データを利用することができ、経時的な位置の変化に基づいてう蝕が存在することを決定することができる。別の実施形態によると、プロセッサは、歯に沿った複数の位置からの比較データを利用してもよく、その歯の上の位置間の比較データの差に基づいてう蝕が存在することを決定することができる。ステップ３６０からの比較データに基づいて、う蝕が存在することを決定するための多くの他の方法が可能である。

方法の任意のステップ３８０において、イメージングデバイス又はシステムは、１つ以上のう蝕又はそれらの欠如に関するフィードバック又は他の情報をユーザに提供することができる。例えばイメージングデバイス又はシステムは、ユーザインタフェースを介してフィードバック又は他の情報をユーザに提供することができる。フィードバック又は他の情報を、リアルタイムで、走査セッションの後に、あるいは他の任意の時間にユーザに提供することができる。一実施形態によれば、フィードバックは、スマートフォン、コンピュータプログラム、基地局、リモートソフトウェアサービスへの有線又は無線ネットワーク接続を介して、あるいは他の手段を介してユーザに提供される。この情報は、この情報を伝送する他の多くの方法の中でも、う蝕が識別されたユーザの口腔のマップとして、あるいは歯の数によるう蝕のリストとして提供されることができる。一実施形態によれば、例えばフィードバック機構は、う蝕が検出されるとリアルタイムで、ビープ又は振動等の可聴フィードバック及び／又は触覚フィードバックを提供してよい。別の実施形態によると、フィードバックは、診断のために歯科専門家に情報を提示するために利用されることもでき、これは、その後リアルタイム又は遅延させてユーザに伝達される。

方法の任意のステップ３９０において、１つ以上のう蝕に関するフィードバック又は他の情報が、リモートの個人、デバイス及び／又は位置に伝達される。例えば情報は、歯科医又は歯科衛生士のような医療専門家に直接提供されることができる。例えば１つ以上の走査セッションに関する情報を記憶し、自動的に又は要求に応じて医療専門家に送信することができる。一実施形態によれば、情報をユーザのスマートフォン上に記憶し、その後、訪問中に歯科専門家のオフィスに持ち込むことができ、ここで、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続を介して情報が自動的にアップロードされる。その後、歯科専門家は、フィードバックをレビューして、ケア中にその情報を利用することができる。

図４を参照すると、一実施形態において、図４は、イメージングデバイス１０の構成要素が歯４０の周囲に配置されている。イメージングデバイスは、第１光源１２、第２光源１４及び光センサ１６を含む。この構成では、第１及び第２光源の少なくとも一方は、歯の表面を照らす光を放射するように構成され、光センサは、その表面からの光の反射率を検出することができる。加えて、第１及び第２光源のうちの少なくとも一方は、歯を少なくとも部分的に貫通して歯を出る光を放射するように構成され、光センサは、歯への光の透過率を検出することができる。本明細書で説明されるか、あるいは想定されるように、イメージングデバイス１０の多くの他の構成が可能である。一実施形態によれば、光源１２は、光センサ１６の一方の側に配置され、光源からの光が光センサによって検出されることを可能にする。加えて、光源１２及び１４の一方又は双方が、例えば図５に図示されるように、２つ以上の光源であってよく、図５では、光源１２が光源１２ａ及び１２ｂを含む。

図６を参照すると、一実施形態において、図６は、イメージングデバイス１０の構成要素が歯４０の周囲に配置されており、第１光源１２、第２光源１４及び光センサ１６を有する。この構成では、第１及び第２光源の一方又は双方が、レンズ、偏光子又は他の光学素子等の光学素子３８ａ、３８ｂを含む。例えばレンズは、歯の特定の部分又は領域に光の焦点を合わせてもよく、かつ／又は歯の表面からの鏡面反射を除去するよう偏光子が使用されてもよい。

図７を参照すると、一実施形態において、イメージングデバイス１０は歯４０の周囲に配置されており、ここでは、光源１４は歯４０に向けて光を放射している。光は少なくとも部分的に歯４０を通って透過され、光センサ１６がこの透過率を検出する。同様に、図８を参照すると、一実施形態において、イメージングデバイス１０は歯４０の周囲に配置されており、ここでは光源１２が歯４０に向けて光を放射している。光は、歯４０の表面から少なくとも部分的に反射され、光センサ１６がこの反射率を検出する。

一実施形態によると、反射の測定のために、歯は、ＬＥＤのような１つ又は２つの光源を使用して上部（top）から照明され、光センサが歯の上部のピクチャを記憶する。その後、歯は別のＬＥＤによって透過照明（trans-illuminated）され、歯の上に小さな垂直照明領域と大きな水平照明領域を与える。これは、レンズによって提供又は強化され得る。この光は象牙質によって散乱されており、部分的にカメラシステムに向けられ、第２画像が記憶される。あるいは、側方照明のために第２のＬＥＤが歯の反対側にも同様に配置されてよく、より均一な照明を達成することができる。迷光と検出器のオフセット補正のために、光源を非アクティブにして歯の画像を取得することができる。

図９を参照すると、一実施形態において、イメージングデバイス１０の構成要素は歯４０の周囲に配置されている。イメージングデバイスは、第１光源１２、第２光源１４及び光センサ１６を含む。この構成では、光源１２は、歯４０を透過照明して、光センサ１６によって検出される光を放射するように構成される。光源１４は、歯の表面を照明するように構成され、光センサは、その表面からの光の反射を検出する。この構成では、イメージングデバイスは、光源１２からの光の誘導を容易にするミラー４２を更に備える。光源１２は、ミラーに向けて光を放射し、ミラーは、その光を歯４０に向け直し（リダイレクト）、そこで、光は歯を透過照明することができ、光センサ１６によって検出され得る。このミラー構成は、イメージングデバイスがよりコンパクトでユーザフレンドリーであることを可能にすることができ、あるいは歯の改善された視覚化を可能にすることができる。

同様に、図１０において、ミラー４２は、歯への光と歯からの光の双方を反射するように構成及び／又は配置される。光源１２は、ミラーに向けて光を放射し、ミラーは光を歯４０の方に向け直し、そこで、光は、歯の表面からミラー及び光センサに向かって反射することができる。光源１４は、歯４０に向けて光を放射し、そこで、光は歯を透過照明することができ、その光の少なくとも一部は、ミラー４２の方へ、続いて光センサ１６の方へ向けられることになる。

図１１を参照すると、一実施形態において、イメージングデバイス１０の構成要素が歯４０の周囲に配置されている。イメージングデバイスは、第１光源１２、第２光源１４ａ及び１４ｂ、並びに光センサ１６ａ及び１６ｂを含む。この構成では、光源１２は、歯４０を透過照明して一方又は双方の光センサ１６ａ及び１６ｂによって検出される、光を放射するように構成される。光源１４ａ及び１４ｂは、歯４０の表面から反射して光センサ１６ａ及び１６ｂによって検出されることになる光を放射するように構成される。光源１２及び１４、並びに１４ａ及び１４ｂは、同時に又は逐次的に光を放射してよい。一実施形態によると、図１１のイメージングデバイスは、歯ブラシハンドルと同様の構造に取り付けられてよく、光を放射してセンサ情報を取得しながら、歯に沿って手動で動かすことができる。

イメージングデバイス１０の１つ以上の実施形態において、デバイスは、デバイスによって必要とされる上歯と下歯の間の空間を最小限にするように構造又は構成されることができ、それによって、デバイスの快適性及び使用を増大させることができる。例えばイメージングデバイスは、歯の複数の側面を一度に撮像する複数の光センサを含んでもよく、それによって時間を節約し、デバイスの使用を促進することができる。

図９〜図１１の各々では、すべての光源が同時に光を放射するように示されているが、これらの光源は、同時に、逐次パターンで又は任意の他の順序又はパターンで光を放射していることもあることを理解されたい。例えばある光源が、光センサによって検出されることになる光を放射してよく、次いで、第２光源は、第１光源がもはや光ビームを放射しなくなった後にのみ、光センサによって検出されることになる光を放射してよい。

更に別の実施形態によれば、イメージングシステムは、他のシステム又は機構とともに利用されて、ユーザのフィードバック及び情報を更に強化してもよい。例えばイメージングデバイス又はシステムは、４０５ｎｍ励起及び６３０ｎｍ検出のような蛍光イメージング、並びに赤色励起及びＮＩＲ検出を含んでもよく、これらのうちの１つ以上を、虫歯及び歯間位置で見られるような成熟バイオフィルム（mature biofilm）の増強された検出のために使用することができる。

本明細書で定義されて使用されるすべての定義は、辞書的定義、参照によって組み込まれた文書内の定義及び／又は定義された用語の通常の意味に対して支配するものと理解されるべきである。

不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本文書で明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、反対であることが明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されるべきである。

フレーズ「及び／又は」、本文書で明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、そのように連結される要素の「いずれか又は双方」、すなわち、いくつかの場合には同時に存在し及び他の場合には分離的に存在する要素を意味するものと理解されるべきである。「及び／又は」で列挙される複数の要素は同じように、すなわち、そのように連結された要素の「１つ又は複数」であると解釈されるべきである。「及び／又は」という節によって具体的に特定される要素以外の他の要素は、具体的に識別されたこれらの要素に関連するか関連しないかに関わらず、任意選択で存在してもよい。

本文書で明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、「又は」は、上記で定義した「及び／又は」と同じ意味を有するものと理解されるべきである。例えばリスト中でアイテムを分けているとき、「又は」あるいは「及び／又は」は、包括的であるように、すなわち、複数の要素又は要素のリストのうちの少なくとも１つだけでなく、１つより多くのものを含み、任意選択で、リストされていない追加のアイテムを含むように解釈されるべきである。「のうちの１つのみ」又は「のうちの正確に１つ」のように反対であることが明確に示される用語のみ、あるいは特許請求の範囲で使用されるときに「からなる」という用語は、複数の要素又は要素のリストのうち正確に１つの要素を含むことを指す。一般に、用語「又は」は、本明細書で使用されるとき、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」又は「のうちの正確に１つ」のような排他性の用語が先行するときにのみ、排他的代替物（すなわち、「一方又は他方であるが、双方ではない」）を示すように解釈されるものとする。

本文書で明細書及び特許請求の範囲において用いられるとき、１以上の要素のリストへの参照における「少なくとも１つ（少なくとも一方）」というフレーズは、その要素のリスト内の要素のうちのいずれかの１つ又は複数から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト内に具体的に列挙される各々すべての要素の少なくとも１つを必ずしも含まず、要素のリスト内の要素のいずれかの組合せを排除しないことを理解されたい。この定義は、「少なくとも１つ」というフレーズが言及する要素のリスト内で具体的に特定された要素以外の要素が、具体的に特定されたそれらの要素に関連するか関連しないかに関わらず、任意選択で存在し得ることも許容する。

また、明確に反対のことが示されていない限り、２つ以上のステップ又は動作を含む本明細書内の特許請求に係る任意の方法において、そのような方法のステップ又は動作の順序は、その方法のステップ又は動作が記載される順序に必ずしも限定されないことも理解されるべきである。

特許請求の範囲並びに上記の明細書において「備える（comprising）」、「含む（including）」、「担持する（carrying）」、「有する（having）」、「包含する（containing）」、「伴う（involving）」、「保持する（holding）」、「で構成される（composed of）」等のようなすべての移行フレーズは、オープンエンドである、すなわち、それらを含むが限定されないことを意味することが理解されよう。「から成る（consisting of）」及び「本質的に〜からなる（consisting essentially of）」という移行フレーズのみが、それぞれクローズ又はセミクローズフレーズであるものとする。

いくつかの発明的実施形態を本明細書で説明して例示してきたが、当業者であれば、機能を実施するため、かつ／又はその結果及び／又は本明細書で説明される利点の１以上を取得するため、様々な他の手段及び／又は構造を容易に考え付き、そのような変形及び／又は修正の各々は、本明細書で説明される発明的実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、当業者であれば、本明細書内で説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料及び構成は、例示的であるように意図され、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は、本発明の教示が使用される具体的な１つ又は複数の用途に依存することになることを容易に認識するであろう。当業者であれば、わずかなルーチン的実験しか用いずに、本明細書で説明された具体的な発明的実施形態に対する多くの均等物を認識し、あるいはそれを確認することができよう。したがって、上記の実施形態は単なる例として提示され、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、発明的実施形態は、具体的に説明されて特許請求されるものとは異なるように実施されてもよいことが理解されよう。本開示の発明的実施形態は、本明細書で説明される各個々の特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法に向けられる。加えて、２つ以上のそのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法の任意の組合せも、そのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しない場合、本開示の発明的範囲内に含まれる。

Claims

イメージングデバイスを使用して１つ以上のう蝕を検出するための方法であって、当該方法は：
第１光源からの光を歯に向けるステップと；
光センサを用いて、前記第１光源からの光の前記歯への透過率を測定するステップと；
第２光源からの光を前記歯に向けるステップであって、前記第２光源は、前記第１光源に対して異なる角度で光を前記歯に向けるステップと；
前記光センサを用いて、前記第２光源からの光の前記歯からの反射率を測定するステップと；
前記測定された透過率を前記測定された反射率と比較するステップと；
前記の比較に少なくとも部分的に基づいて、前記歯にう蝕が存在するかどうかを決定するステップと；
を含む、方法。
前記光センサを用いて、前記第１光源及び前記第２光源からの光なしにセンサデータを取得するステップを更に含み、
前記比較するステップは、前記測定された透過率及び／又は前記測定された反射率から、光なしに取得された前記センサデータを減算するステップを更に含む、
請求項１に記載の方法。
前記光センサはイメージセンサであり、該イメージセンサの各画素について透過値及び反射値が更に決定され、前記決定するステップは、１つ以上の画素についての前記透過値と前記反射値の局所的な変化に基づく、
請求項１に記載の方法。
前記歯にう蝕が存在するかどうかの前記の決定をユーザに提供するステップを更に含む、
請求項１に記載の方法。
前記歯にう蝕が存在するかどうかの前記の決定をリモートのユーザ又はデバイスに伝達するステップを更に含む、
請求項１に記載の方法。
前記第１又は第２光源のうちの少なくとも一方が蛍光光源である、
請求項１に記載の方法。
前記第１及び第２光源は、９００〜１１００ｎｍの波長を有する光を放射する、
請求項１に記載の方法。
１つ以上のう蝕を検出するように構成されるイメージングデバイスであって：
光センサと；
第１光源であって、前記光センサが、該第１光源からの光の歯への透過率を測定するように、光を前記歯に向けるように構成される前記第１光源と；
第２光源であって、前記光センサが、該第２光源からの光の前記歯からの反射率を測定するように、光を前記歯に向けるように構成される第２光源と；
（ｉ）前記測定された透過率を前記測定された反射率と比較し、（ｉｉ）前記の比較に少なくとも部分的に基づいて、前記歯にう蝕が存在するかどうかを決定するように構成される、コントローラと；
を備える、イメージングデバイス。
前記第２光源は、前記第１光源に対して異なる角度で光を前記歯に向ける、
請求項８に記載のイメージングデバイス。
前記歯にう蝕が存在するかどうかの前記の決定をユーザに提供するよう構成されるユーザインタフェースを更に備える、
請求項８に記載のイメージングデバイス。
前記光センサは、前記第１光源及び前記第２光源からの光なしにセンサデータを取得するように更に構成され、
プロセッサは、前記測定された透過率及び／又は前記測定された反射率から、前記第１光源及び前記第２光源からの光なしに取得された前記センサデータを減算するように構成される、
請求項８に記載のイメージングデバイス。
前記第１及び第２光源は、９００〜１１００ｎｍの波長を有する光を放射する、
請求項８に記載のイメージングデバイス。
１つ以上のう蝕に関する情報をユーザに提供するように構成されるイメージングシステムであって：
（ｉ）光センサと、（ｉｉ）第１光源であって、前記光センサが、該第１光源からの光の歯への透過率を測定するように、光を前記歯に向けるように構成される前記第１光源と、（ｉｉｉ）第２光源であって、前記光センサが該第２光源からの光の前記歯からの反射率を測定するように、光を前記歯に向けるように構成される第２光源と、（ｉｖ）前記測定された透過率を前記測定された反射率と比較し、該比較に少なくとも部分的に基づいて、前記歯にう蝕が存在するかどうかを決定するように構成される、コントローラと、（ｖ）前記の決定を伝達するように構成される接続モジュールと、を備える、イメージングデバイスと；
（ｉ）前記伝達された決定を受け取るように構成される接続モジュールと、（ｉｉ）前記歯にう蝕が存在するかどうかの前記の決定をユーザに提供するように構成されるユーザインタフェースとを備える、ユーザインタフェースデバイスと；
を備える、イメージングシステム。
前記光センサは、前記第１光源及び前記第２光源からの光なしにセンサデータを取得するように更に構成され、
プロセッサは、前記測定された透過率及び／又は前記測定された反射率から、光なしに取得された前記センサデータを減算するように構成される、
請求項１３に記載のイメージングシステム。
前記第１及び第２光源は、９００〜１１００ｎｍの波長を有する光を放射する、
請求項１３に記載のイメージングシステム。