JP2021505303A - 調光を用いた限局性口腔炎症の改良された測定のための方法及びシステム - Google Patents

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Abstract

口腔ケアデバイスを用いて歯肉炎症を位置特定する方法が、（ｉ）口腔ケアデバイスの複数の光源（４８）によって光を同時に放射すること（５２０）であって、複数の光源の少なくとも一部は、異なる波長の光を放射して、複数の放射光波長をもたらし、異なる波長の各々は、別個の符号で復調される、放射すること、（ｉｉ）口腔ケアデバイスの光検出器（４０）によって、ユーザの口内のある場所からの反射率測定値を得て（５３０）、その場所についての反射率データを生成すること、（ｉｉｉ）口腔ケアデバイスのコントローラ（３０）によって、得られる反射率データを復調すること（５４０）、及び（ｉｖ）復調される反射率データを用いて、コントローラによって、その場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定すること（５６０）を含む。

Description

本開示は、口腔ケアデバイス(oral care device)を用いた限局性歯肉炎症(localized gingival inflammation)の改良された検出のための方法及びシステムに概ね向けられている。
歯磨きの長さと適用範囲とを含む適切な歯磨きは、長期的な歯科衛生を促進するのに役立つ。定期的に歯磨きを行わない個人又は特に口腔の特定の区域又は領域において十分に歯磨きを行わない個人が多くの歯の問題を経験する。定期的に歯磨きを行う個人の中でも、不適切な歯磨き習慣は、１日２回の２分間の歯磨きのような標準的な歯磨き摂生(regimen)に従うとしても、不十分な適用範囲の歯磨き、よって、洗浄セッション中に十分に洗浄されない表面をもたらし得る。
実際には、米国内の成人人口の５０％が歯周疾患を罹患していると推定されており、歯周疾患の重症度は歯肉炎から歯周炎まで及ぶ。しかしながら、消費者は、しばしば、歯周疾患の初期徴候を検出し得ない。従って、そのような疾患は、疾患が既に進行しており、治療が有意により困難であるときに、歯科検診中に検出されることがあるだけである。
口内組織の炎症は、歯周疾患の鍵となる徴候の１つである。炎症を検出することは、疾患状態の存在を示し、問題に取り組むための治療の必要性を個人に警告する。例えば、歯肉の炎症は、それが発見されるならば、適切な在宅ケアによって可逆的である一方で、歯周炎からの骨の喪失は、専門的な治療を必要とする。しかしながら、既存の方法及びデバイスは、組織の炎症、特に限局性炎症を十分に特定又は定量化し得ない。例えば、手持ち式デバイスは、歯肉炎症の不十分な検出を可能にする。何故ならば、これらのデバイスは、口の大きな領域を分析して、検出を妨げる大きな信号対雑音比を引き起こすか、或いはそれらが多くの測定を必要とするので、ユーザフレンドリでないかのいずれかであるからである。加えて、ユーザの手の動きは、手持ち式デバイスによるアーチファクト及び不十分な読取りを引き起こし得る。その結果、歯周疾患は、しばしば検出されない。
従って、限局性歯肉炎症の検出中のユーザの手の動きを説明する口腔ケア方法及びデバイスについての当技術分野における継続的な必要性が存在する。
本開示は、口腔ケアデバイスを用いて組織炎症を検出する発明的な方法及びシステムに向けられている。本明細書における様々な実施形態及び実装は、限局性(localized)歯肉炎症を識別するために歯肉組織の測定値を得るように構成された口腔ケアデバイスに向けられている。口腔ケアデバイスは、１つ又はそれよりも多くの発光体及び１つ又はそれよりも多くのサンプリング場所で歯肉組織に関する情報を得る１つ又はそれよりも多くの光検出器又はイメージャの構成を備える、センサを含む。１つ又はそれよりも多くの発光体は、複数の異なる波長が同時に放射されるように、光を放射する、ように構成される。異なる波長の各々は、光検出器が異なる波長を同時に検出し且つ同定することができるように、別個の符号(コード)で変調される。１つ又はそれよりも多くの光検出器は、ユーザの口内のある場所から反射率測定値を得て、その場所についての反射率データを生成し、プロセッサは、得られる反射率データを復調する。次に、口腔ケアデバイスは、その場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定する。
一般的には、１つの態様において、口腔ケアデバイスを用いてユーザの口内の歯肉炎症を位置特定する方法が提供される。当該方法は、（ｉ）口腔ケアデバイスの複数の光源によって光を同時に放射することであって、複数の光源の少なくとも一部は、異なる波長の光を放射して、複数の放射光波長をもたらし、異なる波長の各々は、別個の符号で復調される、放射すること、（ｉｉ）口腔ケアデバイスの光検出器によって、ユーザの口内のある場所からの反射率測定値を得て、その場所についての反射率データを生成すること、（ｉｉｉ）口腔ケアデバイスのコントローラによって、得られる反射率データを復調すること、及び（ｉｖ）復調される反射率データを用いて、コントローラによって、その場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定することを含む。
ある実施形態によれば、当該方法は、復調される反射率データを用いて、コントローラによって、前記場所が歯肉を含むかどうかを決定するステップを更に含む。
ある実施形態によれば、当該方法は、ある場所にある歯肉が炎症を含むかどうかに関する情報を提供するステップを更に含む。
ある実施形態によれば、ある場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定するステップは、残余の複数の場所の各々の場所での歯肉のおおよその組織酸素化レベルを決定することを含み、低い組織酸素化レベルは、歯肉炎症を示す。
ある実施形態によれば、口腔ケアデバイスは、複数の光検出器を含み、各光検出器は、ユーザの口内の異なる場所から反射率測定値を得て、そのそれぞれの場所についての反射率データを生成するように構成される。ある実施形態によれば、複数の光検出器の各々は、反射率測定値を同時に得る。ある実施形態によれば、複数の光検出器は、反射率測定値を順次式に得る。
ある実施形態によれば、複数の光源及び光検出器は、前記場所にある表面が複数の光源によって直接照らされないように配置される。
ある態様によれば、口腔ケアデバイスを用いて歯肉炎症を位置特定する方法がある。当該方法は、（ｉ）口腔ケアデバイスの複数の光源によって光を放射することであって、複数の光源の少なくとも一部は、それぞれ、別個の符号で変調された光を放射するように構成される、放射すること、（ｉｉ）口腔ケアデバイスの光検出器によって、ユーザの口内のある場所からの反射率測定値を得て、その場所についての反射率データを生成すること、（ｉｉｉ）口腔ケアデバイスのコントローラによって、得られる反射率データを復調すること、及び（ｉｖ）復調される反射率データを用いて、コントローラによって、場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定することを含む。
ある態様によれば、ユーザの口内の歯肉炎症を位置特定するように構成されるデバイスがある。当該デバイスは、光を放射するように構成される複数の光源と、ユーザの口内のある場所から反射率測定値を得て、その場所についての反射率データを生成するように構成される、光検出器と、コントローラとを含み、複数の光源の少なくとも一部は、異なる波長の光を放射して、複数の放射光波長をもたらし、異なる波長の各々は、別個の符号で復調され、コントローラは、（ｉ）得られる反射率データを復調し、且つ（ｉｉ）復調される反射率データを用いて、前記場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定する、ように構成される。
ある実施形態によれば、コントローラは、復調される反射率データから、前記場所が歯肉を含むかどうかを決定するように更に構成される
ある実施形態によれば、デバイスは、ある場所にある歯肉が炎症を含むかどうかに関する情報を提供するように構成されるユーザインタフェースを更に含む。
本開示の目的のために本明細書で使用するとき、「コントローラ」という用語は、口腔ケア装置、システム、又は方法の操作に関連して様々な装置を記述するために一般的に使用される。コントローラは、本明細書で議論する様々な機能を実行するために、（例えば、専用ハードウェアを用いて）様々な方法で実施されることができる。「プロセッサ」は、本明細書で議論す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）を用いてプログラムされることがある１つ又はそれよりも多くのマイクロプロセッサを利用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを利用して或いは利用しないで実施されてよく、幾つかの機能を実行するための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つ又はそれよりも多く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構成）との組み合わせとして実装されてよい。本開示の様々な実施形態において利用されてよいコントローラコンポーネントの例は、従来的な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を含むが、これらに限定されない。
本明細書で使用するとき、「ユーザインタフェース」という用語は、ユーザと（複数の）デバイスとの間の通信を可能にする人間のユーザ又はオペレータと１つ又はそれよりも多くのデバイス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利用されてよい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、何らかの形態の人間が生成する刺激を受け、それに応答して信号を生成することがある、他のタイプのセンサを含むが、これらに限定されない。
前述の着想及び以下により詳細に議論する追加的な着想の全ての組み合わせは、（そのような着想が相互に矛盾しない限り）本明細書に開示する発明的な主題の一部であると想定されることが理解されるべきである。特に、この開示の末尾に現れる特許請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示する発明的な主題の一部であると想定される。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載する（複数の）実施形態から明らかであり、それらを参照して解明される。
図面において、同等の参照符号は、異なる図を通じて同じ部分を概ね指している。また、図面は、必ずしも縮尺通りでなく、代わりに、本発明の原理を例示することに重点が概ね置かれている。
ある実施形態に従った口腔ケアデバイスの概略図である。
ある実施形態に従った口腔ケアデバイスのヘッドの概略図である。
ある実施形態に従った口腔ケアデバイスのヘッドの概略図である。
ある実施形態に従った炎症限局システムの概略図である。
ある実施形態に従った歯肉炎症を限局化する方法のフローチャートである。
複数のＬＥＤによって光を放射する従来技術の方法のフローチャートである。
本開示は、口腔ケアデバイス(oral care device)を用いて歯肉炎症(gingival inflammation)を検出する方法及びデバイスの様々な実施形態を記載する。より一般的には、出願人は、限局性組織炎症(localized tissue inflammation)を検出するシステムを提供することが有益であることを認識し且つ理解している。従って、本明細書に記載されるか或いはさもなければ想定される方法は、歯肉組織の測定値を得るように構成された口腔ケアデバイスのようなデバイスを提供する。口腔ケアデバイスは、少なくとも１つの発光体と、１つ又はそれよりも多くのサンプリングされた場所で歯肉組織に関する情報を得るための少なくとも１つの光検出器とを有する、様々なセンサアレイのうちの１つ又はそれよりも多くを含む。１つ又はそれよりも多くの発光体の光源は、複数の異なる波長が複数の光源によって同時に放射されるように、光を放射するように構成される。異なる波長の各々は、光検出器が異なる波長を同時に検出し且つ特定するように、別個の明確な符号(コード)(code)で変調される。１つ又はそれよりも多くの光検出器は、ユーザの口内の場所から反射率測定値を得て、その場所についての反射率データを生成し、プロセッサは、得られた反射率データを復調する。デバイスは、復調されたデータを用いて、その場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定する。次に、口腔ケアデバイスは、その情報をユーザ又は第三者に報告することができる。
本明細書に開示されるか或いはさもなければ想定される実施形態及び実装を、非限定的に、歯ブラシ、フロスデバイス、口腔洗浄器、又は他の口腔デバイスを含む、任意の口腔デバイスと共に利用することができる。例えば、本明細書中の実施形態及び実装の１つの用途は、特殊化された手持ち式口腔炎症検出デバイスを用いて歯肉組織の炎症を評価することである。別の用途は、口腔ケアを用いて歯肉組織の炎症を評価することである。しかしながら、本開示は、本明細書に記載されるようなデバイスに限定されず、よって、本明細書に開示される開示及び実施形態は、任意の口腔デバイスを包含することができる。
図１を参照すると、１つの実施形態では、本体部分１２と、本体部分に取り付けられたノズル部材１４とを備える、口腔ケアデバイス１０がある。ある実施形態によれば、ノズル部材１４は、加圧された液体及び／又は空気が本体１２（図示せず）内のリザーバ(貯槽)からノズルヘッドに通過することを可能にするように構成されてよく、加圧された液体及び／又は空気は、ノズルヘッドでユーザの歯間領域に適用される。デバイスの構成要素が摩耗するときに或いはさもなければ交換を必要とするときにノズルを定期的に新しいものと交換し得るように、ノズル部材１４を本体部分１２に取り外し可能に取り付けることができる。
本体部分１２は、ユーザ入力部２６を更に備える。ユーザ入力部２６は、ユーザが口腔ケアデバイスを操作する、例えば、口腔ケアデバイスをオン／オフすることを可能にする。ユーザ入力部２６は、例えば、ボタン、タッチスクリーン、又はスイッチであってよい。
口腔ケアデバイス１０は、任意的に、１つ又はそれよりも多くのセンサ２８を含む。センサ２８は、図１では本体部分１２内に示されているが、デバイス内のどこに配置されてもよい。センサ２８は、デバイスの向き及び変位を特徴付けるために使用されてよい。ある実施形態によれば、これらのセンサは、ユーザの身体部分、固定点、及び／又は１つ又はそれよりも多くの他の位置に対するデバイスの位置に関する情報を提供する。ある実施形態によれば、センサ２８は、口腔ケアデバイス１０内の所定の位置及び向きに配置され、ノズルは、センサ２８に対して固定された空間的相対配置にある。従って、センサ２８の既知の向き及び位置に基づいてノズルの向き及び位置を容易に決定することができる。
第１のセンサ２８によって生成される情報は、コントローラ３０に提供される。コントローラ３０は、１つ又は複数のモジュールから形成されてよく、ユーザ入力部２６を介して得られる入力のような入力に応答して口腔ケアデバイス１０を作動させるように構成される。ある実施形態によれば、センサ２８は、コントローラ３０に一体化される。コントローラ３０は、例えば、少なくともプロセッサ３２、メモリ３４、及び接続性モジュール３８を含むことができる。プロセッサ３２は、マイクロコントローラ、複数のマイクロコントローラ、回路構成、単一のプロセッサ、又は複数のプロセッサを含むが、これらに限定されない、任意の適切な形態を取ってよい。メモリ３４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取ることができる。不揮発性メモリは、読取り専用記憶装置（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）を含んでよい。メモリは、とりわけ、オペレーティングシステムを格納することができる。ＲＡＭは、データの一時的な格納のためにプロセッサによって使用される。ある実施形態によれば、オペレーティングシステムは、コントローラ３０によって実行されるときに、口腔ケアデバイス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(code)を含んでよい。ある実施形態によれば、接続性モジュール３８は、収集されるセンサデータを送信するものであり、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離場通信、及び／又はセル方式モジュールを含むが、これらに限定されない、有線又は無線信号を送信することができる、任意のモジュール、デバイス、又は手段であることができる。
ある実施形態によれば、口腔ケアデバイス１０は、ケアセッション前、中、及び／又は後にユーザに情報を提供するように構成されたユーザインタフェース４６を含む。ユーザインタフェース４６は、多くの異なる形態を取ることができるが、ユーザに情報を提供するように構成される。例えば、口内の１つ又はそれよりも多くの組織の炎症に関して、情報を読む、見る、聞く、感じる、及び／又は他の方法で解釈することができる。ある実施形態によれば、ユーザインタフェース４６は、組織が炎症を起こしている場所、及び／又は炎症がどれぐらい存在するかに関する情報を含む、ユーザへのフィードバックを提供する。従って、ユーザインタフェースは、ユーザに情報を提供するディスプレイ、ユーザに触覚フィードバックを提供する触覚メカニズム、ユーザに音又は単語を提供するスピーカ、又は任意の様々な他のユーザインタフェース機構であってよい。例えば、システムは、スマートフォンアプリ、ウェブサイト、又はユーザと情報を共有するように構成された任意の他のインタフェースを介して、フィードバックを提供してよい。
図２を参照すると、１つの実施形態では、口腔ケアデバイスのノズル１４がある。ノズル１４は、中央に配置されたガイダンス先端１８(guidance tip)を備えるノズルヘッド部分を含む。１つの実施形態によれば、ノズルヘッドは、少なくとも１つの発光体４２(light emitter)と、少なくとも１つの受光体４０(light receiver)とを含む。図２に描写する実施形態によれば、発光体４２は、発光ファイバ又は発光光ガイドのリング形状の束であるが、それは多くの他の形状及びサイズであることができる。１つ又はそれよりも多くの発光体は、歯肉炎症の検出を容易にすることができる光を放射する、ＬＥＤ光源のような任意の光源であることができ、或いはそのような任意の光源を含むことができる。ある実施形態によれば、１つ又はそれよりも多くの発光体は、ＬＥＤのような１つ又はそれよりも多く光源４８からの光を含み、ＬＥＤから口腔ケアデバイスの表面にある発光体に光ファイバ又は光ガイドによって接続される。ある実施形態によれば、光源は、４８０ｎｍ及び６８０ｎｍのような少なくとも２つの波長の光を生成し、それは人間組織における酸素飽和度の特徴付け、故に、限局性炎症の検出を可能にする。一般的に、低い組織酸素化を示す組織は、歯肉炎症を示す。
同様に、１つ又はそれよりも多くの受光体４０は、歯肉炎症の検出を容易にすることができる任意の受光体である。例えば、ある実施形態によれば、受光体は、光検出器もしくはフォトダイオード、又は発光体４２によって発光される光を検出することができる任意の他のセンサである。ある実施形態によれば、受光体は、光ファイバ又は光ガイドに接続されたフォトダイオードである。各受光体は、２つ又はそれよりも多くの波長を検出するように構成されてよく、或いは代替的に、各受光体は、単一の波長のみを検出するように構成されてよい。別の実施形態によれば、受光体４０は、発光体４２から発光される光によって照らされる組織の１つ又はそれよりも多くの画像を得るように構成されたピクセルアレイである。受光体は、同時に使用される複数の検出ファイバを含んでよく、或いは時間多重化されて(time-multiplexed)よい。
図２における口腔ケアデバイスの設計の１つの利点は、センサが空間情報並びに歯肉炎症情報を取り込み得ることである。各発光体−受信体対(emitter-receiver couple)と関連付けられる情報は特異な組織場所から得られるので、炎症の局在(localization)は知られる。
この実施形態において、ガイダンス先端１８は、ユーザに触覚フィードバックを提供し、それは歯肉付近の適切な歯間位置決めを容易にする。ある実施形態によれば、口内に適切に位置付けられるとき、各受光体４０は、発光体と受光体との間のおおよその場所である組織表面の異なる部分を測定する。例えば、２本の歯と歯肉との間の接合部に配置されるとき、発光体は、全領域を照明し、幾つかの受光体４０は、炎症を検出するために歯肉の上にある一方で、他の受光体は、測定されるスペクトル応答から容易に区別することができる歯の上に同時に配置される。
ある実施形態によれば、発光体４２及び光検出器４０の多くの異なる構成が可能である。図３を参照すると、例えば、歯肉炎症を主に測定するように構成された口腔ケアデバイスの実施形態がある。口腔ケアデバイスは、単一の中心化された発光体４２と、複数の光検出器４２とを有する、ヘッド部分を含む。類似の実施形態によれば、デバイスは、単一の中心化された光検出器４０と、複数の発光体４２とを含む。
１つ又はそれよりも多くの発光体４２及び光検出器４０は、データがそこから得られる歯肉組織の表面が、発光体によって直接照らされないように、デバイス１０上に位置付けられる。例えば、図２を参照すると、発光体４２は、その前にある組織内に光を放射し、光検出器４０は、デバイス上に示された「Ｘ」にある或いはその極近くにある組織から反射率データを得るが、光検出器は、同様にその前に位置する組織から反射率データを得ることもできる。従って、ある実施形態によれば、発光体及びデータがそこから得られる表面は、重なり合っていない。これは、撮像表面が直接照らされるカメラシステムとは対照的である。表面が直接照らされるとき、例えば、検出又は画像は、表面近傍散乱によって支配され、それは本明細書に記載するような歯肉組織の分析を妨げる。
図４を参照すると、１つの実施形態では、炎症位置特定システム４００(inflammation localization system)がある。ある実施形態によれば、炎症位置特定システム４００は、プロセッサ３２と、メモリ３４とを含む、コントローラ３０を含む。炎症位置特定システムは、各発光体が１つ又はそれよりも多くの光源４８を備える、１つ又はそれよりも多くの発光体４２も含む。炎症位置特定システム４００は、コントローラ３０にセンサデータを提供する１つ又はそれよりも多くの光検出器４０を含む。炎症位置特定システム４００のコントローラ３０は、光変調モジュール４１０を含む。光変調モジュール４１０は、本明細書に記載され或いはさもなければ想定されるように、１つ又はそれよりも多くの発光体４２によって放射される光を変調する。光変調モジュール４１０は、１つ又はそれよりも多くの光検出器４２によって検出される光も復調する。
炎症位置特定システム４００のコントローラ３０は、炎症検出及び位置特定モジュール４２０を含む。炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、光変調モジュール４１０から受信される１つ又はそれよりも多くの光検出器４０からの復調されたセンサデータを分析し、分析された組織が炎症を起こしているどうか及びその組織がどこに位置しているかを決定する。炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、任意的に、センサ２８からのデバイス位置特定情報も含んでよい。
ある実施形態によれば、炎症位置特定システム４００は、組織の状態及び／又は場所に関する情報をユーザに提供するユーザインタフェース４６を含む。ユーザインタフェース４６は、触覚信号、音声信号、視覚信号、及び／又は任意の他のタイプの信号を介してユーザに直接フィードバックを提供する、フィードバックモジュールであることができ、或いはそのようなフィードバック又はそのようなフィードバックを含むことができる。
ある実施形態によれば、炎症位置特定システム４００は、定量化することができる組織に近接するように構成された任意のデバイスで実施されることができる。例えば、炎症位置特定システム４００は、歯ブラシ、口腔洗浄器、舌洗浄器、又は任意の他の口腔ケアデバイスのような、別の口腔ケアデバイスとして実装されることができる。
図５を参照すると、１つの実施形態では、ユーザの口内の歯肉組織の炎症を位置特定する方法５００のフローチャートがある。ステップ５１０では、炎症位置特定システムを提供する。炎症位置特定システムは、本明細書に記載されるか或いはさもなければ想定されるデバイス又はシステムのいずれかであってよい。一般的に、炎症位置特定システムは、１つ又はそれよりも多くの光源４８を備える１つ又はそれよりも多くの発光体４２と、１つ又はそれよりも多くの光検出器４０と、１つ又はそれよりも多くの発光体によって放射される光を変調し且つ１つ又はそれよりも多くの光検出器によって検出される光を復調するように構成される光変調モジュール４１０と、復調されるデータを分析して炎症を起こしている歯肉を特定するように構成される炎症検出及び位置特定モジュール４２０とを含む。多くの他のコンポーネント及び構成が可能である。方法５００を口腔ケアデバイス１０の枠組み内で記載しているが、任意の他の炎症局在分析システム(inflammation localization analysis system)を用いて本方法を実施することができる。
本方法のステップ５２０で、１つ又はそれよりも多くの発光体４２は光を放射し、それらの光の各光のビームは、歯肉組織に衝突する。ある実施形態によれば、放射された光は、光検出器４０によって分析される歯肉組織に間接的にのみ衝突する。発光体が１つ又はそれよりも多くの光源４８を含んでよく、システムはトリガ(trigger)に応答して１つ又はそれよりも多くの発光体をアクティブ化(起動)させてよい。発光体は、デバイスの設計に依存して、離間させられてよく、或いは同じ場所に配置されてよい
１つ又はそれよりも多くの発光体の少なくとも一部は、異なる波長の光が放射されるように構成される。例えば、デバイスは、異なる波長が異なる発光体によって放射されるように構成されてよく、且つ／或いは、デバイスは、異なる波長が発光体４２の異なる光源４８によって放射されるように構成されてよい。その結果、デバイスは、複数の放射光の波長を含む。ある実施形態によれば、効果的な歯肉炎検出のために、幾つかの波長を各場所でサンプリングして、組織酸素化を測定することができ且つ歯肉状態を評価することができる測定スペクトルを与えなければならない。例えば、高い酸素化は、歯肉の健康を示す一方で、低い酸素化は、歯肉炎を示した。波長の数は、２つ程度に少なくあることができ、或いは、数百のチャネルを有する詳細なスペクトルであることができるが、殆どの目的のために、波長の数は、４つ〜８つの間である。
１つ又はそれよりも多くの発光体が、各周波数が特異な符号(unique code)を有する異なる周波数で同時に光を放射することができ、光検出器が、反射率測定値を得て、データを復調してデータから放射光の特定の周波数を同定することができるように、１つ又はそれよりも多くの発光体によって放射される光は、直交符号(orthogonal code)のような別個の符号(distinct code)で変調される。ある実施形態によれば、光変調モジュール４１０は、１つ又はそれよりも多くの発光体によって放射される光を変調するように構成される。
先行技術のデバイスは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）使用して、複数の波長のための光検出器によってセンサデータを得る。例えば、この従来技術の方法によれば、１つ又はそれよりも多くの光源は、順次的に異なる波長の光を放射する。図６を参照すると、複数の波長のためのデータを得るための従来技術のＴＤＭＡ方法の概略図がある。システムは、各ＬＥＤが異なる波長を含む光を放射する、複数のＬＥＤを含んでよく、光検出器を更に含む。各ＬＥＤは、順々に光を放射し、光検出器によって検出される。バックグラウンド照度目的のために、放射される光のない暗い期間が利用されてよい。サンプリング事象間の運動は、データを歪め、結果として得られる読取値にノイズを生じさせる。
対照的に、変調された光は、異なる波長の放射光の光検出器による同時の測定を可能にする。ある実施形態によれば、口腔ケアデバイス１０は、各波長が異なる符号を有する、全ての波長を同時に変調し、それによって、全ての測定値を全ての時点に亘って広げる。デバイスは、任意の光変調方法を用いて放射光を変調してよい。例えば、光は、多くの他の可能な変調の中でも、光の振幅、光の位相、及び／又は光のオン／オフ状態を調節することによって、変調されてよい。
ある実施形態によれば、放射光を変調するために利用される符号は、任意の可能な符号であってよい。異なる符号間の低−ゼロ相関特性を備える一群の符号を作り出すことができる、バーカー符号、ウォルシュ符号等のような、多くの可能な符号及び符号生成方法がある。ウォルシュ符号は、例えば、相互相関結果においてＤＣ成分のない直交符号であり、それは以下の方程式によって２のべき乗(power of two)によって与えられる多数の符号に関して容易に構成されることができる。
Figure 2021505303
Figure 2021505303
これは、２つ、４つ、又は８つの符号がある実施形態について、以下の符号のセットをもたらす。
Figure 2021505303
Figure 2021505303
Figure 2021505303
各チャネルは、ＬＥＤのような狭帯域光源であることができ、これらのマトリクスの１行によって提供される符号によって変調されることができる。全ての波長は、広帯域光検出器によって同時に検出され、マイクロコントローラにおけるデジタルフィルタリングは、既知の符号との相互相関によって分離チャネルを回復することができる。全ての符号が使用されることは必要ないので、検出されるべき波長の数よりも大きい、ウォルシュ符号のような、符号のセットがある。
別の実施形態によれば、口腔ケアデバイスは、複数の物理的場所を一度にサンプリングすることができ、各場所でスペクトルを測定しなければならない。これは、例えば、ユーザがデバイスを位置決めすることができる様々な方法及び場所間の様々な口腔幾何学的形状に対処するために必要なことがある。この実施形態によれば、デバイスは、スペクトル測定中の動きを最小限に抑えるために、各場所についての全スペクトルを順次的にサンプリングしてよい。各々の全スペクトル場所測定の間の動きは、１つの場所で複数のチャネルを順次的に測定するのとは対照的に、組織酸素化を測定する際に誤差をもたらさない。従って、各光検出器は、本明細書に記載するように、順番に迅速にサンプリングされることができ、場所毎の各々のカラーチャネルは、マイクロコントローラ内の相関処理によって回復される。
別の実施形態によれば、各光検出器場所での全てのカラーチャネルが同時に測定されるように、発光体及び光検出器の両方は、符号の適切な分割を用いて変調されることができる。例えば、発光体及び光検出器のための符号は、ウォルシュ符号の閉鎖性定義(reclusive definition)から分かるように、異なる速度で動作するウォルシュ符号であることができる。実際には、１つの符号化方式(coding scheme)が他の符号化方式内に入れ子式にされるが、異なるカラーチャネルと物理的場所との間の完全な直交性を維持することができる。
ある実施形態によれば、信号変調は、有意に改良された動作ロバスト性を提供し、ノイズレベルを低減させる。何故ならば、選択されるコードと相関するノイズのみが受信器内で検出されるからである。これは信号対雑音比を符号長の平方根だけ改良することができ、有意な改良をもたらす。このために、幾つかの実施形態では、厳密に必要とされるよりも長い符号が利用されることがある。
本方法のステップ５３０で、少なくとも１つの光検出器４０が、１つ又はそれよりも多くの発光体４２によって放射される光を反射する表面からの反射率のような反射率データを得る。光検出器は、連続的にデータを得てよく、或いはトリガに応答してのみデータを得てよい。例えば、光検出器は、発光体のアクティブ化(起動)に応答してセンサデータを得るために始動されてよい。
本明細書で議論するように、光検出器４０は、検出される組織が発光体からの光によって間接的にのみ照らされるように、発光体４２に対して重なり合わない位置に位置付けられてよい。（複数の）光検出器及び（複数の）発光体のこの構成は、デバイス及び炎症検出の両方において有意な向上をもたらす。例えば、本明細書で記載される或いはさもなければ想定される重なり合わない構成は、表面付近散乱及び他の抑制因子を減少させることによって、他の利益の中でも特に、信号対雑音比を最大化し、限局性歯肉炎症の検出を強化する。口腔ケアデバイスの１つ又はそれよりも多くの光検出器４０は、口腔ケアデバイス内又は上の任意の位置に位置付けられることができ、分析される口又は他の表面の様々な場所に関する情報を得るために位置付けられてよい。
ある実施形態によれば、１つ又はそれよりも多くの光検出器４０は、広帯域スペクトルデータを得るように構成された広帯域検出器である。光検出器は、最低でも、歯肉組織と非歯肉組織とを区別するために歯肉の酸素化を評価するのに必要とされる波長についてのデータ、及び／又はデバイスを使用してケアを行うために必要な他のパラメータを得るように構成される。従って、１つ又はそれよりも多くの発光体４２は、白色ＬＥＤのような単一の光源４８を用いて符号化された光を放射するように構成されることができ、受光検出器４０(receiving light detector)及び／又はコントローラは、受け取った光(received light)を検出のために幾つかの波帯に分割する。
１つ又はそれよりも多くの光検出器４０が反射率データをひとたび取得すると、そのデータは連続的に又は定期的にコントローラに通信されることができる。任意的に、得られた反射率データは、後の分析のために一時的又は長期メモリに格納されることができる。
方法のステップ５４０で、口腔ケアデバイス１０のコントローラ３０は、１つ又はそれよりも多くの光検出器４０によって得られた反射率データを受信し、変調されたデータを復調する。例えば、データは、システム４００の光変調モジュール４１０を使用して復調されてよい。データは、信号復調のための任意の方法を使用して復調されてよい。
方法の任意的なステップ５５０で、口腔ケアデバイス１０のコントローラ３０は、復調された反射率データを分析して、複数の分析された場所のうちのどれが歯肉であるか及び／又は歯肉でないかを決定する。１つの実施形態によれば、アルゴリズムとして実装されることができる炎症検出位置特定モジュール４２０は、復調された反射率データを１つ又はそれよりも多くのステップで分析する。例えば、初期ステップとして、モジュールは、データ内の潜在的なアウトライア(外れ値)を拒絶する。アウトライアは、スプリアス測定値(偽測定値)、並びに食物残骸、歯、及び他の物体のような、歯肉組織でない可能性が高い物体からの反射率データを含むことがある。歯及び食物残骸のような物体の吸収スペクトルは歯肉組織の吸収スペクトルと相当に異なるので、２つを区別することができる。ある実施形態によれば、歯肉組織に対応しない吸収スペクトルを有する点でアウトライアが検出され、ヘモグロビン吸収の鋭いスペクトル特性を本質的に示さない。
ある実施形態によれば、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、２つ又はそれよりも多くの異なる波長の反射率比を決定する。例えば、５５０ｎｍ及び６６０ｎｍで得られたスペクトルのサンプルデータを用いるとき、反射率の比が、歯肉組織についての２．３８の値及び歯についての１．２１の値をもたらす。同様に、青色波長（４００ｎｍ〜４８０ｎｍ）と緑色波長（４８０ｎｍ〜５５０ｎｍ）との間の反射率の比が、歯肉組織についての５．９６の値及び歯についての１．４４の値をもたらす。従って、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、歯肉組織を同定するよう所定の閾値で構成又はプログラムされることができる。ある実施形態によれば、システムは、反射率比を所定の閾値と比較し、決定される反射率比が所定の閾値を超えているか或いは超えていないかに基づいて、その場所を歯肉又は非歯肉として特徴付ける。ほんの１つの例として、上記の例の両方における２の閾値は、歯肉と非歯肉との間で解読され、２を超える反射率比は、歯肉として特徴付けられ、２を下回る反射率比は、非歯肉として特徴付けられる。次に、システムは、非歯肉からのデータを廃棄し、歯肉から得られたデータのみを分析し続ける。
別の態様によれば、本方法のステップ５５０で、システムは、得られた反射率データを分析して、反射率データを重み付けすることによって、複数の分析された場所のうちのどれが歯肉であるか及び／又は歯肉でないかを決定する。例えば、システムは、歯肉を示す反射率データに高い重みを加えてよく、且つ／或いは歯肉以外のいずれかを示す反射率データに低い重みを加えてよい。反射率データを重み付けするように構成されるシステムは、歯肉を示す反射率データにのみ重みを加えてよく、非歯肉を示す反射率データにのみ重みを加えてよく、或いは分析中に両方の状態に重みを加えてよい。重み付けプロセスは、プログラムされた又は所定の重み付けプロセスであってよく、或いは機械学習された重み付けプロセスであってよい。重み付けプロセスを使用するならば、システムは、１つ又はそれよりも多くの重み付け係数を利用して、可能性がある炎症の分析を含む更なる分析のために歯肉を示す反射率データに焦点を合わせてよい。非歯肉反射率データを除去すること並びに歯肉及び／又は非歯肉反射率データに重み付けすることに加えて、複数の分析された場所のうちのどれが歯肉であるかを決定する他の方法が可能である。
方法のステップ５６０で、口腔ケアデバイス１０のコントローラ３０は、復調された反射率データを分析して、複数の分析された場所のうちのどれが炎症した歯肉を含むかを決定する。例えば、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、全ての場所について、又は歯肉を含むと決定された場所のみで、復調された反射率データを分析する。この分析は、デバイスがデータを取得している間に行われることができ、或いは口腔ケアデバイスがセッションを終えた後に完了されてよく、或いはユーザからの要求に応じて実施されてよい。
ある実施形態によれば、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、反射率データを使用して歯肉組織のおおよその組織酸素化レベルを決定又は特徴付ける。組織酸素飽和度は、健常な場所と比較して歯肉炎及び歯周炎場所において有意に減少させられるので、モジュールは、最も低い組織酸素化を示す信号を選択してよく、それは最も高いレベルの歯肉炎症を特定することがある。これは、例えば、他の中でもとりわけ、所与のセットのデータから最大値を選択することによって、或いは所与のセットのデータから上位Ｘ百分位数(パーセンタイル)の平均を取ることによって、実行されてよい。モジュールは、例えば、データが得られた各ロケールで、この情報を得てよい。よって、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、歯肉炎症が起こる可能性が高い口内の場所に関する情報を生成する。
方法のステップ５７０で、システム又はデバイスは、任意的に、炎症位置特定情報に関してユーザ及び／又は第三者にフィードバックを提供する。例えば、口腔ケアデバイス１０のユーザインタフェース４６は、口腔ケアデバイスが使用されている間に或いは洗浄又は走査セッションの後に、直接的及び／又は間接的なフィードバックをユーザに提供することができる。一例として、デバイスは、炎症が検出されるときにはいつでも、音声、視覚、触覚、及び／又はデジタルフィードバックを使用して、各測定後にユーザに直接フィードバックを提供することができる。
別の実施形態によれば、システム又はデバイスは、走査セッションが完了した後にユーザにフィードバックを提供することができる。一例として、システム又はデバイスは、走査セッションがひとたび完了すると、炎症レベルが表示される視覚的表現を用いてフィードバックを提供してよい。このフィードバックは、例えば、炎症レベルを示すそれらの絶対的な形態において或いは１つ又はそれよりも多くの特定部位を強調する相対的な形態において−測定中に場所感知技術を用いる−口マップ(mouth map)を含んでよい。ある実施形態によれば、デバイスは、様々な色又は他の物理的表現を用いて炎症レベルをスケーリングするか或いはその他の方法でランク付けすることができる。例えば、ユーザは、有意な炎症の領域又は特定レベルより上の炎症の領域にのみ焦点を当ててよい。
ある実施形態によれば、炎症データは、局所的に又は遠隔的に、格納されるか或いは第三者と通信される。例えば、ある実施形態によれば、患者は、炎症を評価するために、歯科医療専門家との予約の間に、口腔ケアデバイスを使用するように指示されることがある。次に、炎症情報は、報告書又は他のメカニズムを使用して歯科医療専門家に伝えられる。別の例として、ユーザは、遠隔ヘルスケア専門家又は他の意図された若しくは認可された事業体に自動的に又は周期的に伝達される炎症データを収集してよく、炎症データはそこでユーザとの予約の間に又は連続的に分析されることができる。
本明細書中で定義され且つ用いられるとき、全ての定義は、辞書的定義、参照として援用される文献中の定義、及び／又は定義される用語の通常の意味を支配すると理解されるべきである。
本明細書及び特許請求の範囲において用いられるとき、単数形の表現は、明瞭に反対のことが示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
本明細書及び特許請求の範囲において使用するとき、「及び／又は」という語句は、そのように結合された要素、即ち、ある場合には結合して存在し且つ他の場合には非結合的に存在する要素の「一方又は両方」を意味すると理解されるべきである。「及び／又は」と共に列挙される複数の要素は、同じ様に、即ち、そのように結合された要素の「１つ又はそれよりも多く」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が、具体的に特定される要素に関連しようが関連しまいが、任意に存在してよい。
本明細書及び特許請求の範囲において使用するとき、「又は」は、上記で定義されるようなの「及び／又は」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト中の品目を分離するとき、「又は」又は「及び／又は」は、包括的である、即ち、多数の要素又は要素のリストのうちの少なくとも１つを含むが、１つよりも多くの要素も含み、任意的に、追加的な列挙されていない品目を含むと解釈されなければならない。「〜のうちの１つのみ」又は「〜のうちの正確に１つ」のような明らかに逆のことを示す用語、又は特許請求の範囲において使用されるときの「〜なる」のような用語のみが、多数の要素又は要素のリスト中の正確に１つを含むことを指す。一般的に、本明細書において使用されるとき、「又は」という用語は、「いずれか」、「〜のうちの１つ」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、排他的選択肢（即ち、一方又は他方であるが両方ではない）を示すものとしてのみ解釈されるべきである。
本明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、１つ又はそれよりも多く要素のリストを参照する際の「少なくとも１つ」という語句は、要素のリスト中の要素の任意の１つ又はそれよりも多くから選択される少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、要素のリスト中に具体的に列挙されるありとあらゆる要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含まず、要素のリスト中の要素の任意の組み合わせを排除しない。この定義は、具体的に特定される要素に関連するにしても関連しないにしても、「少なくとも１つ」が言及する要素のリスト内で具体的に特定される要素以外の要素が任意的に存在してよいことも可能にする。
明瞭に反対のことが示されていない限り、１つよりも多くのステップ又は行為を含む本明細書中において特許請求されるいずれかの方法において、方法のステップ又は行為の順番は、方法のステップ又は行為が引用される順番に必ずしも限定されないことも理解されるべきである。
特許請求の範囲において並びに本明細書において、「含む(comprising)」、「含む(including)」、「保持する(carrying)」、「有する(having)」、「収容する(containing)」、「含む()involving」、「保持する(holding)」、「〜なる(composed of)」、及び同等表現のような、全ての移行句は、開放端(オープンエンド)である、即ち、非限定的に含むことを意味すると理解されるべきである。「〜なる」及び「本質的に〜なる」という移行句のみが、それぞれ、閉鎖された或いは半閉鎖された移行句でなければならない。
幾つかの発明的な実施形態を本明細書に記載し且つ例示したが、当業者は、本明細書に記載する機能を遂行し且つ／或いは結果及び／又は利点の１つ又はそれよりも多くを得るための様々な他の手段及び／又は構造を容易に心に思い描き、そのような変形及び／又は修飾の各々は、本明細書に記載する発明的な実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、当業者は、本明細書に記載する全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成が、例示的であることを意図すること、並びに実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成が発明的な教示を用いる具体的な適用又は複数の適用に依存することを容易に認識するであろう。当業者は、日常的であるに過ぎない実験を用いて、本明細書に記載する具体的な発明的な実施形態に対する多くの同等物を認識し或いは確認することができるであろう。従って、前述の実施形態は、ほんの一例として提示されていること、並びに発明的な実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内で、具体的に記載され且つ特許請求されるものとは異なるように実施される場合があることが理解されるべきである。本開示の発明的な実施形態は、本明細書に記載する各々の個々の構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法に向けられる。加えて、２つ又はそれよりも多くのそのような構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法のあらゆる組み合わせも、そのような構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾しないならば、本開示の発明的な範囲内に含まれる。

Claims (15)

  1. 口腔ケアデバイスを用いてユーザの口内の歯肉炎症を位置特定する方法であって、
    前記口腔ケアデバイスの複数の光源によって同時に光を放射するステップであって、前記複数の光源の少なくとも一部は、異なる波長の光を放射して、複数の放射光波長をもたらし、該異なる波長の各々は、別個の符号で復調される、放射するステップと、
    前記口腔ケアデバイスの光検出器によって、前記ユーザの口内のある場所からの反射率測定値を得て、前記場所についての反射率データを生成するステップと、
    前記口腔ケアデバイスのコントローラによって、前記得られる反射率データを復調するステップと、
    該復調される反射率データを用いて、前記コントローラによって、前記場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定するステップとを含む、
    方法。
  2. 復調される反射率データを用いて、前記コントローラによって、前記場所が歯肉を含むかどうかを決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. ある場所にある歯肉が炎症を含むかどうかに関する情報を提供するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
  4. ある場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定するステップは、前記歯肉のおおよその組織酸素化レベルを決定することを含み、低い組織酸素化レベルは、歯肉炎症を示す、請求項１に記載の方法。
  5. 前記口腔ケアデバイスは、複数の光検出器を含み、各光検出器は、前記ユーザの口内の異なる場所から反射率測定値を得て、そのそれぞれの場所についての反射率データを生成するように構成される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記複数の光検出器の各々は、反射率測定値を同時に得る、請求項５に記載の方法。
  7. 前記複数の光検出器は、反射率測定値を順次式に得る、請求項５に記載の方法。
  8. 前記口腔ケアデバイスは、複数の発光体を含み、各発光体は、１つ又はそれよりも多くの光源を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 口腔ケアデバイスを用いてユーザの口内の歯肉炎症を位置特定する方法であって、
    前記口腔ケアデバイスの複数の光源によって光を放射するステップであって、前記複数の光源の少なくとも一部は、それぞれ、別個の符号で変調された光を放射するように構成される、放射するステップと、
    前記口腔ケアデバイスの光検出器によって、前記ユーザの口内のある場所からの反射率測定値を得て、前記場所についての反射率データを生成するステップと、
    前記口腔ケアデバイスのコントローラによって、前記得られる反射率データを復調するステップと、
    該復調される反射率データを用いて、前記コントローラによって、前記場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定するステップとを含む、
    方法。
  10. 前記復調される反射率データを用いて、前記コントローラによって、前記場所が歯肉を含むかどうかを決定するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
  11. ユーザの口内の歯肉炎症を位置特定するように構成されるデバイスであって、
    光を放射するように構成される複数の光源と、
    前記ユーザの口内のある場所から反射率測定値を得て、前記場所についての反射率データを生成するように構成される、光検出器と、
    コントローラとを含み、
    前記複数の光源の少なくとも一部は、異なる波長の光を放射して、複数の放射光波長をもたらし、該異なる波長の各々は、別個の符号で復調され、
    前記コントローラは、（ｉ）前記得られる反射率データを復調し、且つ（ｉｉ）該復調される反射率データを用いて、前記場所にある歯肉が炎症を起こしているかどうかを決定する、ように構成される、
    デバイス。
  12. 前記コントローラは、前記復調される反射率データから、前記場所が歯肉を含むかどうかを決定するように更に構成される、請求項１１に記載のデバイス。
  13. 前記口腔ケアデバイスは、複数の光源を含み、各光源は、前記ユーザの口内の異なる場所から反射率測定値を得て、そのそれぞれの場所についての反射率データを生成するように構成される、請求項１１に記載のデバイス。
  14. 前記複数の光検出器の各々は、反射率測定値を同時に得る、請求項１３に記載のデバイス。
  15. 前記複数の光検出器は、反射率測定値を順次式に得る、請求項１３に記載のデバイス。
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