JP2021505304A - 局在的な口腔炎症を測定しながら、自動的に輝度／利得を制御する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

口腔ケア装置（１０）を使用して歯肉炎症の位置を特定する方法（５００）が開示されており、当該方法は：（ｉ）発光体（４２）によって第１の強度で光を発するステップ（５２０）；（ｉｉ）ユーザの口内の位置から、光検出器（４０）によって第１の反射率測定値を得て、第１の反射率データを生成するステップ（５３０）；（ｉｉｉ）第１の反射率データからコントローラ（３０）によって、その位置が歯肉を含むかどうかを決定するステップ（５４０）；（ｉｖ）第１の反射率データに少なくとも部分的に基づき、発光体の強度を、第１の強度とは異なる第２の強度に自動的に調整するステップ（５５０）、及び／又は、光検出器の利得を自動的に調整するステップ（５５０）；（ｖ）複数の位置のうち少なくとも一部に対して、口腔ケア装置の光検出器によって第２の複数の反射率測定値を得るステップ（５６０）；及び、（ｖｉ）第２の複数の反射率測定値を使用して、その位置における歯肉が炎症性であるかどうかを決定するステップ（５７０）；を含む。

Description

本開示は、一般に、口腔ケア装置を使用した、自動的な輝度及び／又は利得の制御を介した、局在的な歯肉炎症の改善された検出のための方法及びシステムを対象にしている。

歯磨きの長さ及び適用範囲を含む適切な歯磨きは、長期の歯の健康を促進するのに寄与する。多くの歯の問題は、定期的に歯磨きを行わない人、又は、特に口腔の特定の範囲若しくは領域において不十分に歯磨きを行う人が経験する。定期的に歯磨きを行う人の中には、不適切な歯磨きの習慣によって歯磨きの適用範囲が不十分になり得るため、１日２回２分間の歯磨き等、標準的な歯磨きレジメンに従ったとしても、洗浄セッションの間に適切に洗浄されない表面が生じることがある。

実際、米国における成人人口の５０％が歯周疾患に冒されていると推定されており、疾患の重症度は、歯肉炎から歯周炎に及ぶ。しかし、消費者は、歯周疾患の初期徴候を検出することができない場合が多くある。従って、そのような疾患は、歯科検診時にのみ検出することができ、その時には、疾患は既に進行しており、治療はかなり困難である。

口内の組織の炎症は、歯周疾患の重要な徴候の１つである。炎症の検出は、疾患状態の存在の合図であり、問題に取り組むために治療の必要性を個人に警告することになる。例えば、歯ぐきの炎症は、検出された場合、適切な在宅ケアで元に戻せるが、歯周炎由来の骨の喪失には、専門的な治療が必要とされる。しかし、既存の方法及び装置は、組織の炎症、特に局在的な炎症を適切に同定又は定量化することができない。例えば、多数の検出プローブを有するハンドヘルドの装置は、歯肉から戻ってくる低いレベルの光に対して、歯からの非常に高いレベルの戻ってくる光を検出する。加えて、歯肉上のプローブの高さに応じて、戻ってくる光のレベルは有意に変わり得る。これらの極端な状態を測定するために必要とされるダイナミックレンジは、検出器回路設計を複雑にし、経済的に入手可能なマイクロコントローラには通常存在しない高解像度のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を要求し得る。さらに、戻ってくる光のレベルは、感知される発色団の吸収に起因して、スペクトルの部分によって異なる。見かけの組織酸素飽和度が、スペクトルから計算される場合、計算の誤差は、ノイズレベルが最も高いスペクトル成分によって支配される。

従って、各領域に対する戻ってくる光の信号を最適なダイナミックレンジ内に維持しながらノイズを最小限に抑える口腔ケア方法及び装置が当技術分野において継続して必要とされる。

本開示は、口腔ケア装置を使用して組織炎症を検出するための本発明の方法及びシステムを対象にしている。本明細書における様々な実施形態及び実装形態は、局在的な歯肉炎症を同定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装置を対象にしている。口腔ケア装置は、複数のサンプリングされる位置にて歯肉組織に関する情報を得るために、１つ又は複数の発光体及び光検出機構又はイメージャーの構成を有するセンサを含む。１つ又は複数の発光体は、第１の強度で光を発するように構成され、光検出機構は、ユーザの口内の複数の位置に対する反射率測定値を得る。当該装置は、どの位置が歯肉を含むかを決定し、次に、装置は、歯肉を照射する１つ又は複数の発光体の強度を自動的に調整する、及び／又は、歯肉に対応する光検出機構の利得を自動的に調整する。１つ又は複数の発光体は、再び光を発し、光検出機構は、歯肉位置に対する新たな反射率測定値を得る。次に、装置は、新たな反射率測定値を使用して、これらの位置のいずれかにおける歯肉が炎症性であるかどうかを決定する。

一般的に、一態様では、口腔ケア装置を使用してユーザの口内の歯肉炎症の位置を特定する方法が提供される。当該方法は：（ｉ）口腔ケア装置の発光体によって第１の強度で光を発するステップ；（ｉｉ）ユーザの口内の複数の位置のそれぞれにおける表面から、口腔ケア装置の光検出器によって第１の複数の反射率測定値を得て、複数の位置のそれぞれに対する第１の反射率データを生成するステップ；（ｉｉｉ）複数の位置のそれぞれに対して、第１の反射率データから口腔ケア装置のコントローラによって、表面が歯肉を含むかどうかを決定するステップ；（ｉｖ）第１の反射率データに少なくとも部分的に基づき、複数の表面のうちの１つに対応する発光体の強度を、第１の強度とは異なる第２の強度に自動的に調整するステップ、及び／又は、複数の表面のうちの１つに対応する光検出器の利得を自動的に調整するステップ；（ｖ）複数の位置のうち少なくとも一部に対して、口腔ケア装置の光検出器によって第２の複数の反射率測定値を得るステップ；及び、（ｖｉ）第２の複数の反射率測定値を使用してコントローラによって、歯肉を含むと決定された複数の表面のそれぞれにおける歯肉が炎症性であるかどうかを決定するステップ；を含む。

一実施形態によると、発光体の強度は、反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで反射率測定値が制約されるように調整される。

一実施形態によると、光検出器の利得は、反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで反射率測定値が制約されるように調整される。

一実施形態によると、自動的に調整するステップは、歯肉を含むと決定された表面に対応する光検出器の利得を調整するステップを含む。一実施形態によると、自動的に調整するステップは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する光検出器の利得を調整するステップを含む。

一実施形態によると、自動的に調整するステップは、歯肉を含むと決定された表面に対応する発光体の強度を調整するステップを含む。一実施形態によると、自動的に調整するステップは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する発光体の強度を調整するステップを含む。

一実施形態によると、当該方法は、ある位置におけ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さらに含む。

一態様によると、歯肉炎症の位置を特定するように構成された装置が提供される。当該装置は：第１の強度で光を発するように構成された発光体；第１の強度で発せられた光に応答して、ユーザの口内の複数の位置のそれぞれにおける表面から第１の反射率測定値を得て、複数の位置のそれぞれに対する第１の反射率データを生成するように構成された光検出器であって、光検出器は、表面のうち１つ又は複数から第２の反射率測定値を得て、第２の反射率データを生成するようにさらに構成されている、光検出器；及び、（ｉ）複数の位置のそれぞれに対して、第１の反射率データから、表面が歯肉を含むかどうかを決定し；（ｉｉ）第１の反射率データに少なくとも部分的に基づき、複数の表面のうちの１つに対応する発光体の強度を、第１の強度とは異なる第２の強度に自動的に調整し、及び／又は、複数の表面のうちの１つに対応する光検出器の利得を自動的に調整し；（ｉｉｉ）上記の自動的に調整するステップの後に得られた第２の反射率データから、歯肉を含むと決定された複数の表面のそれぞれにおける歯肉が炎症性であるかどうかを決定する；ように構成されたコントローラ；を含む。

一実施形態によると、コントローラは、反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで第２の反射率測定値が制約されるように、発光体の強度を調整するように構成されている。

一実施形態によると、コントローラは、反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで第２の反射率測定値が制約されるように、光検出器の利得を調整するように構成されている。

一実施形態によると、コントローラは、歯肉を含むと決定された表面に対応する光検出器の利得を自動的に調整するように構成されている。一実施形態によると、コントローラは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する光検出器の利得を自動的に調整するように構成されている。

一実施形態によると、コントローラは、歯肉を含むと決定された表面に対応する発光体の強度を自動的に調整するように構成されている。一実施形態によると、コントローラは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する発光体の強度を自動的に調整するように構成されている。

本開示のために本明細書において使用される場合、「コントローラ」という用語は、一般的に、口腔ケアの装置、システム、又は方法の動作に関する様々な装置を記載するために使用される。コントローラは、本明細書において議論される様々な機能を行うために、多数の方法で（例えば、専用のハードウェアを用いて）実施することができる。「プロセッサ」は、本明細書において議論される様々な機能を行うために、ソフトウェア（例えば、マイクロコード等）を使用してプログラムすることができる１つ又は複数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又は利用することなく実施することができ、さらに、一部の機能を行うための専用のハードウェアと、他の機能を行うためのプロセッサ（例えば、１つ又は複数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等）との組み合わせとして実施することもできる。本開示の様々な実施形態において利用され得るコントローラ構成要素の例として、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）が挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される場合「ユーザインターフェース」という用語は、ヒトのユーザ又はオペレータと１つ又は複数の装置との間のインターフェースであって、ユーザと１つ又は複数の装置との間の通信を可能にするインターフェースを指す。本開示の様々な実施において利用され得るユーザインターフェースの例として、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ーフェース（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み出す刺激を受け、それに応答して信号を発生し得る他のタイプのセンサが挙げられるが、これらに限定されない。

上述の概念と、以下においてより詳細に議論されるさらなる概念の全ての組み合わせが（そのような概念が相互に矛盾しないという条件で）、本明細書において開示される発明特定事項の一部であるとして熟考されるということが正しく理解されるべきである。特に、本開示に付随の特許請求の範囲における特定事項の全ての組み合わせが、本明細書において開示される発明特定事項の一部であるとして熟考される。

本発明の上記及び他の態様が、以下に記載される１つ又は複数の実施形態から明らかになり、以下に記載される１つ又は複数の実施形態を参照して解明される。

図面において、同様の参照符号は概して、異なる図を通じて同じ部分を指す。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して重点を置いている。
一実施形態による、口腔ケア装置の概略図である。 一実施形態による、口腔ケア装置のヘッドの概略図である。 一実施形態による、口腔ケア装置のヘッドの概略図である。 一実施形態による、炎症位置特定システムの概略図である。 一実施形態による、歯肉炎症の位置を特定する方法の流れ図である。 一実施形態による、ユーザの歯及び歯肉組織の概略図である。

本開示は、口腔ケア装置を使用して歯肉炎症を検出するための方法及び装置の様々な実施形態を記載している。より一般的には、出願人は、局在的な組織炎症を検出するシステムを提供することが有益であるということを認識し且つ正しく理解している。従って、本明細書において記載されるか又さもなければ構想される方法は、歯肉組織の測定値を得るように構成された口腔ケア装置等の装置を提供する。口腔ケア装置は、複数のサンプリング位置で歯肉組織に関する情報を得るために、１つ又は複数の発光体及び光検出器を有する種々のセンサアレイのうち１つ以上を含む。１つ又は複数の発光体は、第１の強度で光を発するように構成され、光検出機構は、ユーザの口内の位置から反射率測定値を得るように構成される。装置は、どの位置が歯肉を含むかを決定し、次に、装置は、歯肉を照射する１つ又は複数の発光体の強度を自動的に調整し、及び／又は、歯肉の位置に対応する１つ又は複数の光検出機構の利得を自動的に調整する。１つ又は複数の発光体は、再び光を発し、光検出機構は、歯肉を含むと決定された位置に対する新たな反射率測定値を得る。この装置は、新たな反射率測定値を使用して、これらの位置のうちいずれかの歯肉が炎症性であるかどうかを決定する。口腔ケア装置は、その情報をユーザ又は第三者に報告することができる。

本明細書において開示されるか又さもなければ構想される実施形態及び実装形態は、歯ブラシ、フロス装置、口腔洗浄器、又は任意の他の口腔装置を含むが、これらに限定されない任意の口腔装置と共に利用することができる。例えば、本明細書における実施形態及び実装形態の１つの用途は、特殊化されたハンドヘルドの口腔炎症検出装置を使用して歯肉組織の炎症を評価することである。別の用途は、歯ブラシ又はフロス装置等の口腔ケア装置を使用して歯肉組織の炎症を評価することである。しかし、本開示は、これらの特定の用途に限定されず、従って、本開示及び本明細書において開示される実施形態は、いかなる口腔装置も包含し得る。

図１を参照すると、一実施形態において、本体部分１２と、本体部分の上に取り付けられたノズル部材１４とを有する口腔ケア装置１０がある。一実施形態によると、ノズル部材１４は、加圧された液体及び／又は空気の、本体１２のリザーバ（図示せず）から、それがユーザの歯間領域に適用されるノズルまでの通過を可能にするように構成される。ノズル部材１４は、本体部分１２上に着脱可能に取り付けることができるため、装置の構成要素が使い古されたか又さもなければ交換を要求する場合に、ノズルを定期的に新しいものと交換することができる。

本体部分１２には、ユーザ入力２６がさらに提供される。ユーザ入力２６は、ユーザが、例えば、口腔ケア装置をオン及びオフするため等、口腔ケア装置１０を操作するのを可能にする。ユーザ入力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もよい。

口腔ケア装置１０は、任意的に、１つ又は複数のセンサ２８を含む。センサ２８は、図１において、本体部分１２内に示されているが、装置内のどこに位置してもよい。センサ２８は、装置の向き及び変位を特徴付けるために使用することができる。一実施形態によると、これらのセンサは、ユーザの体の部位、固定点、及び／又は１つ又は複数の他の位置に対する装置の位置についての情報を提供する。一実施形態によると、センサ２８は、口腔洗浄装置１０内の予め定められた位置及び向きで配置され、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、ノズルの向き及び位置は、センサ２８の既知の向き及び位置に基づき容易に決定することができる。

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もよく、ユーザ入力２６を介して得られる入力等、入力に応答して、口腔洗浄装置１０を動作させるように構成される。一実施形態によると、センサ２８は、コントローラ３０の一部分をなしている。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、及び接続モジュール３８を含み得る。プロセッサ３２は、１つの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が、これらに限定されない任意の適した形態をとってもよい。メモリ３４は、不揮発性メモリ及び／又はＲＡＭを含む任意の適した形態をとることができる。不揮発性メモリは、リードオンリーメモリ（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、数ある中でも、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３０によって実行されると、口腔洗浄装置１０のハードウェア構成要素の動作を制御するコードを有してもよい。一実施形態によると、接続モジュール３８は、収集されたセンサデータを送信するモジュールであって、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信、及び／又はセルラー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の信号を送信する能力を有する任意のモジュール、装置、又は手段であってもよい。

一実施形態によると、口腔ケア装置１０は、ケアセッションの前、間、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ーフェース４６を含む。ユーザインターフェース４６は、多くの異なる形態をとることができるが、ユーザに情報を提供するように構成される。例えば、情報は、口内の１つ又は複数の組織の炎症に関して、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。一実施形態によると、ユーザインターフェース４６は、どこで組織が炎症を起こしているか、及び／又は、どのくらい炎症が存在するかに関する情報を含むフィードバックをユーザに提供する。従って、ユーザインターフェースは、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機構、ユーザに音又は単語を提供するスピーカー、又は種々の他のユーザインターフェース機構のいずれかであってもよい。例えば、システムは、スマートフォンアプリ、ウェブサイトを介して、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ーフェースを介してフィードバックを提供することができる。

図２を参照すると、一実施形態において、口腔ケア装置のノズル１４がある。ノズルは、中央に位置するガイダンスチップ１８を有するノズルヘッド部分を含む。一実施形態によると、ノズルヘッドは、少なくとも１つの発光体４２及び少なくとも１つの光受信器４０を含む。図２において描かれている実施形態によると、発光体４２は、多くの他の形状及びサイズであり得るけれども、リング状の発光ファイバの束又は発光ライトガイドである。１つ又は複数の発光体は、歯肉炎症の検出を促進する能力を有する光を発する、ＬＥＤ光源等、任意の光源であってもよく又はそれを含んでもよい。一実施形態によると、１つ又は複数の発光体は、ＬＥＤ等、１つ又は複数の光源４８からの光を含み、ＬＥＤから口腔ケア装置の表面上の発光体まで光ファイバ又はライトガイドによって接続されている。一実施形態によると、光源は、４８０ｎｍ及び６８０ｎｍ等、少なくとも２つの波長の光を生成し、ヒト組織における酸素飽和度の特徴付けを可能にし、従って、局在的な炎症の検出を可能にしている。一般的に、低い組織酸素化を示す組織は、歯肉炎症を示している。

同様に、光受信器４０は、歯肉炎症の検出を促進する能力を有する任意の光受信器である。例えば、一実施形態によると、光受信器は、光検出機構若しくはフォトダイオード、又は発光体４２によって発せられた光を検出する能力を有する任意の他のセンサである。一実施形態によると、光受信器は、光ファイバ又はライトガイドに接続されたフォトダイオードである。各光受信器は、２つ以上の波長を検出するように構成されてもよく、又或いは、各光受信器は、単一波長のみを検出するように構成されてもよい。別の実施形態によると、光受信器４０は、発光体４２から発せられた光によって照射された組織の１つ又は複数の画像を得るように構成されたピクセルアレイである。光受信器は、同時に使用されるか又は時間多重化され得る複数の検出ファイバを含んでもよい。

図２における口腔ケア装置の設計の１つの利点は、センサが歯肉炎症情報だけでなく空間情報も捕捉することができるということである。各エミッタ−レシーバの対に関連する情報は、独特の組織位置から生じるため、炎症の局在は既知である。

この実施形態では、ガイダンスチップ１８は、ユーザに触覚フィードバックを提供し、これによって、歯ぐき近くの適切な歯間位置決めが促進される。一実施形態によると、口内に適切に置かれた場合、各光受信器４０は、ほぼ発光体と光受信器との間の位置である組織表面の異なる部分を測定する。例えば、２本の歯と歯肉との接合部上に配置されると、発光体は、その領域全体を照射し、いくつかの光受信器４０は、炎症を検出するために歯肉上にあり、他の光受信器は、測定されたスペクトル応答とは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ことになる。

一実施形態によると、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、主として歯肉炎症を測定するように構成された口腔ケア装置１０の一実施形態がある。口腔ケア装置は、単一の中央に位置する発光体４２と複数の光検出器４０とを有するヘッド部分を含む。同様の実施形態によると、装置は、単一の中央に位置する光検出器４０と、１つ又は複数の発光体４２とを含んでもよい。

１つ又は複数の発光体４２及び光検出器４０は、データが得られる歯肉組織の表面が発光体によって直接照射されないように、装置１０上に置かれる。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発し、光検出器４０は、装置上に示された「Ｘ」に位置する又はその非常に近い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、一実施形態によると、発光体及びデータが得られる表面は重なっていない。これは、画像化される表面が直接照射されるカメラシステムとは対照的である。表面が直接照射される場合、例えば、検出又は画像は、本明細書において記載される歯肉組織の分析を妨げる表面近傍の散乱によって支配される。

図４を参照すると、一実施形態において、炎症位置特定システム４００がある。一実施形態によると、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、各々が１つ又は複数の光源４８を有する１つ又は複数の発光体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、１つ又は複数の発光体４２の強度を自動的に調整し、及び／又は光検出器４０の利得を自動的に調整する調整モジュール４１０を含む。調整モジュール４１０は、強度のみを調整してもよく若しくは利得のみを調整してもよく、又は両方を行ってもよい。

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は、光検出器４０からの反射率データを分析し、歯肉組織が炎症性であるかどうか、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はまた、任意的に、センサ２８からの装置位置特定情報を含んでもよい。

一実施形態によると、炎症位置特定システム４００は、組織の状態及び／又は位置に関する情報をユーザに提供するユーザインターフェース４６を含む。ユーザインターフェース４６は、触覚信号、オーディオ信号、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り得るか又はそのようなフィードバックモジュールを含み得る。

一実施形態によると、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のすぐ近くに来るように構成されたいかなる装置においても実施することができる。例えば、炎症位置特定システム４００は、歯ブラシ、口腔洗浄器、舌クリーナー、又は任意の他の口腔ケア装置等の口腔ケア装置として実施することができる。

図５を参照すると、一実施形態において、ユーザの口内の歯肉組織の炎症の位置を特定する方法５００の流れ図がある。ステップ５１０では、炎症位置特定システム４００が提供される。炎症位置特定システムは、本明細書において記載されるか又さもなければ構想される装置又はシステムのいずれであってもよい。一般的に、炎症位置特定システムは、１つ又は複数の光源４８を有する１つ又は複数の発光体４２と、光検出器４０と、１つ又は複数の発光体４２のうち１つ又は複数の発光体の強度を自動的に調整する、及び／又は１つ又は複数の光検出器４０の利得を自動的に調整するように構成された調整モジュール４１０と、反射率データを分析して炎症性の歯肉を同定するように構成された炎症検出及び位置特定モジュール４２０とを含むことになる。多くの他の構成要素及び構成が可能である。方法５００は、口腔ケア装置１０のフレームワーク内で記載されているけれども、当該方法は、任意の他の炎症位置特定分析システムを使用して実施することができる。

当該方法のステップ５２０では、１つ又は複数の発光体４２は、第１の強度を有する光を発し、光のそれぞれのビームが、歯肉組織に衝撃を与える。一実施形態によると、発せられた光は、光検出器４０によって分析される歯肉組織に間接的にしか衝撃を与えない。発光体は、１つ又は複数の光源４８を含んでもよく、システムは、トリガに応答して１つ又は複数の発光体を有効化するように構成されてもよい。発光体は、装置の設計に応じて、離間又は共同設置されてもよい。

１つ又は複数の発光体の少なくとも一部は、異なる波長の光が発せられるように構成することができる、及び／又は、１つの発光体が異なる時間に異なる波長を発することができる。例えば、装置は、異なる波長が異なる発光体によって発せられるように構成されてもよく、及び／又は、装置は、異なる波長が発光体４２の異なる光源４８によって発せられるように構成されてもよい。その結果、装置は、複数の発せられる光の波長を含み得る。一実施形態によると、効果的な歯肉炎検出のために、いくつかの波長が各位置においてサンプリングされて、測定されるスペクトルを与え、測定されるスペクトルから、組織酸素化を測定することができ、さらに、歯肉状態を評価することができる。例えば、高い酸素化は歯ぐきの健康を示し、低い酸素化は歯肉炎を示す。波長の数は、ほとんどの目的達成には、４から８の間であるけれども、波長の数は、２つと低くあってもよく、又は、数百のチャネルを有する詳細なスペクトルであってもよい。

当該方法のステップ５３０では、少なくとも１つの光検出器４０が、ステップ５２０での光の放射中に、１つ又は複数の発光体４２によって発せられた光を反射する表面からの反射率等、反射率データを得る。光検出器は、連続的にデータを得ることができるか、又はトリガに応答してのみデータを得ることができる。例えば、光検出器は、発光体の有効化に応答してセンサデータを得るためにトリガされてもよい。

本明細書において議論されるように、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射されるように、発光体４２に対して重ならない位置に置かれてもよい。１つ又は複数の光検出器及び１つ又は複数の発光体のこの構成は、装置においても、炎症の検出においても著しい改善をもたらす。例えば、本明細書において記載されるか又さもなければ構想される重ならない構成は、数ある利益の中でも、表面近傍の散乱及び他の阻止因子を減らすことによって、信号対雑音比を最大化し、局在的な歯肉炎症の検出を強化する。口腔ケア装置の光検出器４０は、口腔ケア装置内又は口腔ケア装置上の任意の位置に置くことができ、分析されている口又は他の表面の種々の位置に関する情報を得るように置かれてもよい。

一実施形態によると、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、歯肉の酸素化を評価するために、歯肉組織と歯肉ではない組織とを区別するために必要な波長のデータ、及び／又は装置を使用してケアを行うために必要な他のパラメータを最低でも得るように構成されることになる。別の実施形態によると、光検出器４０は、狭帯域スペクトルデータを得るように構成された狭帯域検出器である。

光検出器４０が反射率データを得ると、そのデータを連続的又は定期的にコントローラに通信することができる。任意的に、得られた反射率データは、後に分析するために一時的又は長期のメモリに記憶することができる。

当該方法のステップ５４０では、口腔ケア装置１０のコントローラ３０は、反射率データを分析して、複数の分析された位置のうちどの位置が歯肉であるか及び／又は歯肉でないかを決定する。一実施形態によると、アルゴリズムとして実装することができる炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、１つ又は複数のステップにおいて反射率データを分析する。例えば、最初のステップとして、このモジュールは、データ内のあり得る外れ値を拒絶する。外れ値には、スプリアス測定値、並びに、食物残渣、歯、及び他の物体等、歯肉組織ではないと思われる物体からの反射率データが含まれてもよい。歯及び食物残渣等の物体の吸収スペクトルは、歯肉組織の吸収スペクトルとはかなり異なっているため、両者を区別することができる。一実施形態によると、歯肉組織に対応しない吸収スペクトルを有するポイントにおいて外れ値が検出され、本質的に、ヘモグロビン吸収の鋭いスペクトル特性を示していない。

一実施形態によると、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、２つ以上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使用して、反射率の比は、歯肉組織に対して２．３８及び歯に対して１．２１の値を提供するであろう。同様に、青色波長（４００ｎｍから４８０ｎｍ）と緑色波長（４８０ｎｍから５５０ｎｍ）の間の反射率の比は、歯肉組織に対して５．９６及び歯に対して１．４４の値を提供するであろう。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ために所定の閾値を用いるように構成又はプログラムすることができる。一実施形態によると、システムは、反射率比を所定の閾値と比較し、決定された反射率比が所定の閾値を超えているか又は超えていないかに基づき、歯肉又は歯肉ではないとして位置を特徴付ける。単なる一例として、上記の例のいずれにおいても２という閾値は、歯肉と歯肉ではないとを解読し；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歯肉ではないとして特徴付けられる。次に、このシステムは、歯肉ではない位置からのデータを捨て、歯肉から得られたデータのみを分析し続けるであろう。

別の実施形態によると、当該方法のステップ５５０では、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、複数の分析された位置のうちどの位置が歯肉であるか及び／又は歯肉ではないかを決定する。例えば、システムは、歯肉を示す反射率データに高い重み付けを適用することができ、及び／又は、歯肉以外のものを示す反射率データに低い重み付けを適用することができる。反射率データを重み付けするように構成されたシステムは、歯肉を示す反射率データにのみ重み付けを適用することができるか、歯肉ではないものを示す反射率データにのみ重み付けを適用することができるか、又は分析中にどちらの条件にも重み付けを適用することができる。重み付けプロセスは、プログラムされたか若しくは所定の重み付けプロセスであってもよく、又は、機械学習の重み付けプロセスであってもよい。重み付けプロセスを使用することによって、システムは、あり得る炎症の分析を含むさらなる分析のため、歯肉を示す反射率データに焦点を合わせるために１つ又は複数の重み付け係数を利用することができる。歯肉ではない反射率データを除去する、及び、歯肉及び／又は歯肉ではない反射率データに重み付けをすることに加えて、複数の分析された位置のうちどの位置が歯肉であるかを決定する他の方法が可能である。

当該方法のステップ５５０では、システムは、歯肉組織を含むと決定された１つ又は複数の位置に対応するか又はその近くの１つ又は複数の発光体の強度を自動的に調整する。追加的又は代替的に、システムは、歯肉組織を含むと決定された１つ又は複数の位置に対応するか又はその近くの光検出器の利得を自動的に調整する。一実施形態によると、アルゴリズムとして実装することができる調整モジュール４１０は、反射率データ及び／又は決定された歯肉の位置を分析して、強度及び／又は利得を調整する。

一実施形態によると、調整モジュール４１０は、強度及び／又は利得を調整して、ノイズを最小化しながら、サンプルをデジタル化するために使用されるＡＤＣの最適なダイナミックレンジ内に各位置に対する反射率信号を維持するように構成される。例えば、反射率信号の強度は、感知されている発色団の吸収によって、スペクトルの異なる部分に対してより高くても低くてもよい。組織酸素飽和度が反射率信号から計算される場合、計算における誤差は、最も高いノイズレベルを有するスペクトル成分によって支配され得る。一実施形態によると、システムは、マイクロコントローラ内で実行される制御ループ等のフィードバックループを実装することができるか、又は、システム内でフィードバック回路として電子的に実施することができる。

図６を参照すると、一実施形態において、ユーザの歯６０及び歯肉組織６２の概略図である。歯肉及び歯の組織上で整列しているのが、複数の光検出器４０ａ〜ｆ及び発光体４２を有する口腔ケア装置（図示せず）である。図６は、発光体が組織内に光を発することになり且つ光検出器が発せられた光を検出することになるおおよその位置の例を示している。当該方法のステップ５３０では、各光検出器４０ａ〜ｆは、その光検出器に対応する位置に対する反射率測定値を得る。図６を参照すると、例えば、光検出器４０ａ及び４０ｆは歯肉の上に位置し、残りの光検出器は歯の上に位置する。従って、歯肉の上に位置する光検出器４０ａ及び４０ｆは、反射率の増加のためにはるかに高い光レベルを受ける歯の上に位置する残りの光検出器よりもはるかに低い光レベルを戻すことになる。

従って、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、反射率測定値を分析して、光検出器４０ａ及び４０ｆが歯肉の上に位置し、残りの光検出器が歯の上に位置するということを決定することができる。次に、調整モジュール４１０が、反射率データ及び／又は決定された歯肉の位置を分析して、発光体４２の強度及び／又は光検出器４０ａ及び４０ｆの利得を自動的に調整し、各位置に対する反射率信号を、サンプルをデジタル化するために使用されるＡＤＣの最適なダイナミックレンジ内で制約し、及び／又は、ノイズを最小化することができる。

一実施形態によると、例えば、広帯域検出器のリングで囲まれた中央照射スポット内の狭帯域光源等、発光源にて波長分離が行われるシステムでは、歯肉を含むと決定された各領域に対する利得は、システムによってフォトダイオード増幅器にて自動的に調整される。この例では、ＡＤＣを飽和させることを回避するために、歯の上に位置すると決定された（又は歯肉の上に位置しないと決定された）光検出器を低い利得に設定することができる。一実施形態によると、多くの他の方法が可能であるけれども、ＡＤＣの読み取り値を、既知の利得設定によって補正して、内部処理のための正確な全体的な読み取り値を与えることができる。例えば、システムは、追加的に又は代替的に、歯肉の上に位置すると決定された光検出器の利得を調整することもできる。

一実施形態によると、例えば、中央検出スポットを取り囲むリングでの広帯域光源等、光検出器にて波長分離が行われるシステムでは、歯肉を含むと決定された各領域に対する利得は、例えば、検出器回路において同様の信号振幅を生成するように、発光体の照射強度を変調することによって自動的に調整される。任意的に、マイクロコントローラは、必要に応じて、既知の照射の輝度差の読み取り値を補正することができる。

一実施形態によると、システムによって利用される１つ又は複数の利得は、歯肉を含むとして同定された位置に関してのみ、調整モジュール４１０によって選択される。この決定は、以前の読み取り値、及び、歯肉であるか又は歯肉ではないとしての各位置からのスペクトルの分類に基づいている。

当該方法の５６０では、口腔ケア装置１０の１つ又は複数の発光体４２は光を発し、光の各々のビームが歯肉組織に衝撃を与える。１つ又は複数の発光体４２は、異なる強度を有する光を発するように調整することができる。例えば、発光体は、歯肉であると決定された位置からの事前の反射率データを得たと決定された場合、異なる強度、より強い又はより弱い強度を有する光を発することができる。別の例として、歯肉以外の位置に対応する全ての発光体は、異なる強度、より強い又はより弱い強度を有する光を発するように、調整モジュール４１０によって自動的に調整することができる。

同様に、１つ又は複数の光検出器４０の利得は、サンプルをデジタル化するために使用されるＡＤＣの最適なダイナミックレンジ内で各位置に対する反射率信号を制約するために、及び／又は、ノイズを最小化するために、自動的に調整することができる。例えば、光検出器の利得は、その光検出器が歯肉であると決定された位置から事前の反射率データを得たと決定された場合に調整され得る。別の例として、歯肉以外の位置に対応する全ての光検出器の利得が、調整モジュール４１０によって自動的に調整されてもよい。

当該方法のステップ５７０では、口腔ケア装置１０のコントローラ３０は、ステップ５６０において得られた新たな反射率データを分析し、分析された位置のうちどの位置が炎症性の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、全ての位置又は歯肉を含むと決定された位置のみに対して、新たな反射率データを分析する。この分析は、装置がデータを得ている間に行うことができるか、若しくは口腔ケア装置がセッションを終えた後に完了することができ、又は、ユーザからの要求に応じて行うことができる。

一実施形態によると、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するか又は特徴付ける。組織酸素飽和度は、健康な位置と比較して歯肉炎及び歯周炎の位置において有意に低下するため、モジュールは、最も低い組織酸素化を示す信号を選択することができ、これによって、最も高いレベルの歯肉炎症が同定される。これは、数ある方法の中でも、例えば、所与のデータのセットから最大値を選択することによって、又は、所与のデータのセットからＸ−トップパーセンタイルの平均をとることによって行うことができる。モジュールは、例えば、データが得られた各ロケールにおいて、この情報を得ることができる。従って、炎症検出及び位置特定モジュール４２０は、歯肉炎症である可能性が高い口内の位置に関する情報を生成することになる。

当該方法のステップ５８０では、システム又は装置は、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、口腔ケア装置１０のユーザインターフェース４６は、口腔ケア装置が使用されている間、又は、洗浄若しくは走査セッションの後に、直接及び／又は間接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、当該装置は、炎症が検出されるときはいつでも、オーディオ、視覚、触覚、及び／又はデジタルの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。

別の実施形態によると、システム又は装置は、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、システム又は装置は、走査セッションが完了すると、炎症レベルが表示される視覚表現によって、フィードバックを提供することができる。このフィードバックには、例えば、（測定中に位置感知技術を使用した）炎症レベルを示すために絶対形の、又は、１つ以上の特定部位を強調するために相対形のマウスマップが含まれ得る。一実施形態によると、装置は、種々の色又は他の物理的表現を使用して炎症レベルを測定するか又さもなければランク付けすることができる。例えば、ユーザは、重大な炎症の領域又は特定レベルを超える炎症の領域にのみ焦点を当てることができる。

一実施形態によると、炎症データは、局所的に又は遠隔的に、記憶される及び／又は第三者に通信される。例えば、一実施形態によると、炎症を評価するために、歯科医療専門家との予約の間に、患者に口腔ケア装置を使用するように指示することができる。次に、炎症情報は、レポート又は他の機構を使用して、歯科医療専門家に通信される。別の例として、ユーザは炎症データを収集し、データは、遠隔の医療専門家又は他の意図された若しくは認可された法人に自動的に又は周期的に伝達され、そこで、連続的に又はユーザとの予約の間に分析され得る。

全ての定義は、本明細書において定義され且つ使用される場合、辞書的定義、参照により援用した文献における定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を支配すると理解されるべきである。

不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、反対のことが明確に示されていない限り、「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される場合「及び／又は」という語句は、そのように結合された要素、すなわち、ある場合には接続的に存在し、他の場合には離接的に存在する要素の「いずれか又は両方」を意味すると理解されるべきである。「及び／又は」と共に列挙された複数の要素は、同じ様式で、すなわち、そのように結合された要素のうち「１又は複数」で解釈されるべきである。任意的に、「及び／又は」の句により具体的に同定された要素以外の他の要素が、具体的に同定されたそれらの要素に関連していようとなかろうと、存在してもよい。

本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「又は」は、上記の「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、リスト中の項目を分ける場合、「又は」又は「及び／又は」は、包括的である、すなわち、多くの要素又は要素のリストのうち少なくとも１つを含むが、２つ以上も含み、任意的に、さらなる列挙されていない項目を含むと解釈されるはずである。「のうち１つのみ」若しくは「のうちたった１つ」、特許請求の範囲において使用される場合に「から成る」等、反対のことが明確に示されている用語のみが、多くの要素又は要素のリストのうちたった１つの要素を含むことを指すことになる。一般に、「又は」という用語は、本明細書において使用される場合、「いずれか」、「のうち１つ」、「のうち１つのみ」、又は「のうちたった１つ」等、排他性の用語が続く場合、排他的な代替案（すなわち、１つ又は他のものであるが両方ではない）を示すとしてのみ解釈されるはずである。

本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「少なくとも１つ」という語句は、１つ又は複数の要素のリストを参照して、要素のリスト中の任意の１つ以上の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、必ずしも要素のリスト内に具体的に列挙された各要素及び全ての要素の少なくとも１つを含むというわけではなく、要素のリスト中の任意の要素の組み合わせを排除しない。この定義は、「少なくとも１つ」という語句が指す要素のリスト内で具体的に同定された要素以外の要素が、具体的に同定されたそれらの要素に関連していようとなかろうと、任意的に存在し得るということも可能にする。

反対のことが明確に示されていない限り、２つ以上のステップ又は行為を含む本明細書において請求されるいずれの方法においても、当該方法のステップ又は行為の順番は、当該方法のステップ又は行為が記載される順番に必ずしも限定されないということも理解されるべきである。

本明細書だけでなく、特許請求の範囲においても、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「持つ（ｈｏｌｄｉｎｇ）」、及び「構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ）」等の全ての移行句が、オープンエンドである、すなわち、要素を含むが限定されないことを意味すると理解されることになる。「から成る」及び「から本質的になる」という移行句のみが、それぞれクローズ又は半クローズの移行句であるはずである。

いくつかの発明の実施形態が、本明細書において記載され且つ例示されてきたけれども、当業者は、機能を行う、及び／又は、結果及び／又は本明細書において記載される利点の１以上を得るための種々の他の手段及び／又は構造を容易に構想し、そのような変形及び／又は修正の各々が、本明細書において記載される発明の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、本明細書において記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成が例証的であると意味するということ、及び、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成が、特定の用途又は発明の教示が使用される用途に依存することになるということを容易に正しく理解することになる。当業者は、たった日常の実験を使用して、本明細書において記載される特定の発明の実施形態に対する多くの同等物を認識するか又はそれを確かめることができるようになる。従って、上述の実施形態は単なる例として提示されているということ、及び、付随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請求されるもの以外の発明の実施形態を実施することができるということが理解されることになる。本開示の発明の実施形態は、本明細書において記載されるそれぞれ個々の特徴、システム、製品、材料、キット、及び／又は方法を対象としている。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／又は方法のいずれの組合せも、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ならば、本開示の発明の範囲内に含まれる。

Claims (15)

1. 口腔ケア装置を使用して歯肉炎症の位置を特定する方法であって、
   前記口腔ケア装置の発光体によって第１の強度で光を発するステップと、
   ユーザの口内の複数の位置のそれぞれにおける表面から、前記口腔ケア装置の光検出器によって第１の複数の反射率測定値を得て、前記複数の位置のそれぞれに対する第１の反射率データを生成するステップと、
   前記複数の位置のそれぞれに対して、前記第１の反射率データから前記口腔ケア装置のコントローラによって、前記表面が歯肉を含むかどうかを決定するステップと、
   前記第１の反射率データに少なくとも部分的に基づき、複数の表面のうちの１つに対応する発光体の強度を、前記第１の強度とは異なる第２の強度に自動的に調整するステップ、及び／又は、複数の表面のうちの１つに対応する光検出器の利得を自動的に調整するステップと、
   前記複数の位置のうち少なくとも一部に対して、前記口腔ケア装置の光検出器によって第２の複数の反射率測定値を得るステップと、
   前記第２の複数の反射率測定値を使用して前記コントローラによって、歯肉を含むと決定された複数の表面のそれぞれにおける歯肉が炎症性であるかどうかを決定するステップと、
   を含む方法。
2. 前記発光体の強度は、前記反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで前記反射率測定値が制約されるように調整される、請求項１に記載の方法。
3. 前記光検出器の利得は、前記反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで前記反射率測定値が制約されるように調整される、請求項１に記載の方法。
4. 前記自動的に調整するステップは、歯肉を含むと決定された表面に対応する光検出器の利得を調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記自動的に調整するステップは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する光検出器の利得を調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記自動的に調整するステップは、歯肉を含むと決定された表面に対応する発光体の強度を調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記自動的に調整するステップは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する発光体の強度を調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
8. ある位置におけ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さらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 歯肉炎症の位置を特定するように構成された装置であって、
   第１の強度で光を発するように構成された発光体と、
   前記第１の強度で発せられた光に応答して、ユーザの口内の複数の位置のそれぞれにおける表面から第１の反射率測定値を得て、前記複数の位置のそれぞれに対する第１の反射率データを生成するように構成された光検出器であり、前記光検出器は、前記表面のうち１つ又は複数から第２の反射率測定値を得て、第２の反射率データを生成するようにさらに構成されている、光検出器と、
   （ｉ）前記複数の位置のそれぞれに対して、前記第１の反射率データから、表面が歯肉を含むかどうかを決定し、（ｉｉ）前記第１の反射率データに少なくとも部分的に基づき、複数の表面のうちの１つに対応する発光体の強度を、前記第１の強度とは異なる第２の強度に自動的に調整し、及び／又は、複数の表面のうちの１つに対応する光検出器の利得を自動的に調整し、（ｉｉｉ）前記自動的に調整するステップの後に得られた前記第２の反射率データから、歯肉を含むと決定された複数の表面のそれぞれにおける歯肉が炎症性であるかどうかを決定するように構成されたコントローラと、
   を含む装置。
10. 前記コントローラは、前記反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで前記第２の反射率測定値が制約されるように、前記発光体の強度を調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
11. 前記コントローラは、前記反射率測定値をデジタル化するために使用されるアナログ−デジタル変換器の最適なダイナミックレンジで前記第２の反射率測定値が制約されるように、前記光検出器の利得を調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
12. 前記コントローラは、歯肉を含むと決定された表面に対応する光検出器の利得を自動的に調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
13. 前記コントローラは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する光検出器の利得を自動的に調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
14. 前記コントローラは、歯肉を含むと決定された表面に対応する発光体の強度を自動的に調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
15. 前記コントローラは、歯肉を含まないと決定された表面に対応する発光体の強度を自動的に調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。

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