JP2022098415A - 歯質の掘削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液噴射を使用した掘削作業中の意図しない歯質の削除を防止する。【解決手段】固体伝搬音センサ１０９を歯に設置し、高圧液噴射１１１を使用して歯質１０７を掘削し、固体伝搬音センサによって掘削中の固体伝搬音信号を検出し、固体伝搬音信号に基づいて液噴射発生装置１０１を調節あるいは制御する。【選択図】図１

Description

この発明は、歯質の掘削方法ならびに歯質を掘削するためのシステムに関する。

高圧液噴射を使用して歯から齲歯を含む歯質を掘削、すなわち除去する際に、不要に多くの歯質が削除されることが起こり得る。それどころか、その場合に歯神経が不可逆的に損傷される歯髄穿孔が発生する危険性もある。

従って本発明の目的は、液噴射を使用した掘削作業中の意図しない歯質の削除を防止することである。

前記の技術的な課題は、独立請求項の対象によって解決される。技術的に好適な実施形態が、従属請求項、発明の詳細な説明、および添付図面の対象である。

第１の態様によれば、固体伝搬音センサを歯に設置し；高圧液噴射を使用して歯質を掘削し；固体伝搬音センサによって掘削中の固体伝搬音信号を検出し；固体伝搬音信号に基づいて液噴射発生装置を調節あるいは制御するステップを有する歯質の掘削方法によって前記の技術的な課題が解決される。固体伝搬音信号を介したフィードバックによって歯の硬質組織中の変化が検出可能になる。この方式によって、例えば液噴射の性質をその時点で液噴射によって加工している領域に合わせて調節することができる。加えて、液噴射が特定の材質に衝突した場合に自動的に液噴射を停止することができる。それによって歯髄穿孔を防止することができる。

この方法の技術的に好適な実施形態によれば、固体伝搬音信号に応答して液噴射が停止される。それによって例えば、意図しないならびに過剰な歯質の削除が防止されるという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、固体伝搬音信号に応答して連続的あるいはパルス式の液噴射が生成される。それによって例えば、歯質の種類に従って液噴射の処理特性を設定し得るという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、固体伝搬音信号に応答して液噴射生成の圧力が調節または制御される。それによって例えば、歯質の種類に従って液噴射の圧力を設定し得るという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、バーストの累積エネルギーの勾配に基づいて歯質の種類が検知される。それによって例えば、勾配数値に基づいて歯質の種類が正確に検知され得るという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、単位時間当たりのバースト数に基づいて歯質の種類が検知される。それによっても例えば、歯質の種類が迅速かつ正確に検知され得るという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、バーストの周波数に基づいて齲蝕した歯質が検知される。それによっても例えば、削除すべき歯質が高い精度で認識され得るという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、齲蝕した歯質が検知されなくなった場合に液噴射が停止される。それによっても例えば、齲蝕した歯質のみが削除されるという技術的な利点が達成される。

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、１ＭＨｚまでのサンプリングレートで固体伝搬音信号が検出される。それによっても例えば、液噴射を制御する固体伝搬音信号を検出するための広範囲なデータ基盤が得られるという技術的な利点が達成される。

第２の態様によれば、掘削中に固体伝搬音信号を検出する固体伝搬音センサと；歯質を掘削するための液噴射を生成する液噴射発生装置と；固体伝搬音信号に基づいて液噴射発生装置を調節あるいは制御する装置を有してなる、歯質を掘削するシステムによって前述した技術的な課題が解決される。評価ユニットによって、固体伝搬音中の個々のバーストを特定して評価することが可能である。評価ユニットによって、バーストの周波数およびエネルギーを判定することが可能である。このシステムによれば、第１の態様に係る方法と同じ技術的な利点が達成される。

このシステムの技術的に好適な別の実施形態によれば、固体伝搬音信号に応答して液噴射が停止されるか、固体伝搬音信号に応答して連続的あるいはパルス式の液噴射が生成されるか、および／または固体伝搬音信号に応答して液噴射生成の圧力が調節または制御されるような方式で、液噴射発生装置が調節あるいは制御されるように装置が構成される。それによっても例えば、歯質の種類に従って液噴射の処理特性を設定し得るという技術的な利点が達成される。

このシステムの技術的に好適な別の実施形態によれば、バーストの累積エネルギーの勾配に基づいて歯質の種類が検知されるように装置が構成される。それによっても例えば、歯質の種類が正確に検知され得るという技術的な利点が達成される。

このシステムの技術的に好適な別の実施形態によれば、単位時間当たりのバースト数に基づいて歯質の種類が検知されるように装置が構成される。それによっても例えば、歯質の種類が正確に検知され得るという技術的な利点が達成される。

このシステムの技術的に好適な別の実施形態によれば、バーストの周波数に基づいて齲蝕した歯質が検知されるように装置が構成される。それによって例えば、齲蝕した歯質の削除のみに液噴射が使用され得るという技術的な利点が達成される。

このシステムの技術的に好適な実施形態によれば、固体伝搬音センサの評価ユニットが１ＭＨｚまでのサンプリングレートを有する。それによっても例えば、液噴射を調節あるいは制御する固体伝搬音信号を検出するための広範囲なデータ基盤が得られるという技術的な利点が達成される。

本発明の種々の実施例が添付図面に示されており、後述する説明中においてより詳細に記述される。

歯質を掘削するシステムを示した概略構成図である。 固体伝搬音信号を例示的に示した説明図である。 固体伝搬音信号の評価を示した説明図である。 固体伝搬音信号の評価を示した別の説明図である。 固体伝搬音信号の評価を示したさらに別の説明図である。 固体伝搬音信号の評価を示したさらに別の説明図である。 齲蝕した歯質の固体伝搬音信号の評価を示した別の説明図である。 歯質の掘削方法を示したブロック線図である。

図１には、歯質１０７を掘削するシステム１００が概略的に示されている。システム１００は、歯１０３の歯質１０７を掘削するための液噴射１１１を生成する液噴射発生装置１０１を含む。液噴射は、例えば水噴射、または塩化ナトリウム溶液あるいはリンゲル液の噴射である。固体伝搬音センサ１０９は、掘削プロセス中の固体伝搬音信号を測定するように機能する。そのため固体伝搬音センサ１０９は、液噴射１１１によって生成される歯１０３の固体伝搬音波を検出し得るような方式で歯１０３と結合される。そのようにして収集された固体伝搬音信号が、評価ユニット１２７を使用して増幅および評価され、マイクロプロセッサを備えた電子調節あるいは制御装置１０５に電子的に伝送される。この装置１０５は、評価装置１２７の情報を評価し、得られたパラメータに基づいて液噴射発生装置１０１を制御する。それによって液噴射１１１に対する閉式の制御系が構成される。

固体伝搬音信号の評価によって歯１０３の硬質組織内の違いを検出することが可能である。例えば、固体伝搬音信号に基づいて、歯１０３のエナメル質領域、象牙質領域、あるいは齲蝕領域のいずれが液噴射１１１によって処理されているかを検知することができる。

液噴射発生装置１０１のノズル内で１ないし５００バールの圧力で生成される液噴射１１１は、例えば０．０８ないし０．３ｍｍの噴射直径を有する。その場合に、液噴射１１１が連続噴射として放射されるか、またはパルス式の噴射として放射されることが可能である。パルス式の液噴射１１１は、周波数に応じて、パルス発生中に１秒当たり２０個ないし４００００個の分離した液滴あるいは液の塊から形成することができる。それは、２０Ｈｚないし４０ｋＨｚの液滴周波数に相当する。

液噴射発生装置１０１は、例えば液噴射１１１の圧力を変更するかまたは液噴射１１１を目的に合わせて開始あるいは停止するために、電子的に調節あるいは制御することができる。加えて、液噴射発生装置に連続的あるいはパルス式の液噴射１１１を生成するかまたは液噴射を生成するための圧力を変更させるような方式で、液噴射発生装置１０１を調節あるいは制御することができる。そのため、液噴射発生装置１０１が装置１０５と結合される。

固体伝搬音センサ１０９は能動あるいは受動センサであり、歯質１０７の掘削を実施する歯に固定される。顎を介して他の歯にあるいは顎自体に固体伝搬音が伝搬され、そこで測定されることも可能である。固体伝搬音センサ１０９は、伝搬された歯１０３の音波信号を液噴射１１１による掘削の間に固体伝搬音領域で測定することが可能である。評価ユニット１２７は例えば１ＭＨｚのサンプリングレートで動作し、従って歯１０３の固体伝搬音信号を５００ｋＨｚまでの周波数で測定することができる。しかしながら一般的に、他の周波数領域の信号を測定するように、固体伝搬音センサ１０９を付属する評価ユニット１２７と共に構成することもできる。

固体伝搬音センサ１０９の電気固体伝搬音信号は電子増幅器によって増幅することができ、それによって評価ユニット１２７によってより良好に評価して、装置１０５内で後処理することができる。増幅器および／または評価ユニット１２７は、追加的にアナログ／デジタルコンバータを備えることができ、従って得られた測定値を直接デジタル装置１０５に伝送してそこで処理させることができる。そのため、評価ユニット１２７および／または装置１０５によってコンピュータプログラムを実行するか、または制御ユニット１０５自体が適宜な評価ユニットを備えることができる。

図２には、歯の見本を異なった歯の領域で処理する際に固体伝搬音センサ１０９によって得られる、例示的な固体伝搬音信号１２１のグラフが示されている。このグラフは、測定された固体伝搬音信号１２１の振幅を時間に関して示し、または得られたサンプルを３つの異なった時間帯１１３－１，．．．，１１３－３に関して示す。

第１の時間帯１１３－１において、２５０バールの圧力で生成された液噴射１１１が埋め込まれた歯のサンプルの樹脂領域に衝突する。時間帯１１３－２において同じ液噴射１１１が歯１０３のエナメル質領域に衝突し、時間帯１１３－３においては同じ液噴射１１１が歯１０３の象牙質領域に衝突する。

固体伝搬音信号１２１は、どの材質に液噴射１１１が衝突するかによって異なる。従って、各時間帯１１３－１，．．．，１１３－３によってそれぞれ異なった振幅頂点（いわゆるバースト）が発生し、そのことから処理されている歯質１０７の種類および硬度の結果を得ることができる。バースト１１５は、液噴射１１１によって歯質１０７を削除する際に生じ、固体伝搬音領域のガチャ音あるいはパチパチ音を発生させる。バースト１１５は、信号‐時間グラフにおいてピーク（頂点）を示す。固体伝搬音計測と発生した短時間のバースト１１５のデジタル評価によって、異なった歯の硬質材料の間、例えば異なった歯質あるいは充填材料の間の識別を行うことができる。このことも、液噴射１１１の調節あるいは制御に使用することができる。

図３には、固体伝搬音信号１２１の評価が示されている。このグラフにおいて、液噴射１１１を使用したサンプルの処理に際して異なった時間帯１１３－１，．．．，１３１－３内で得られた全てのバースト１５１の重み付けされた周波数が時間に対して示されている。発生したバースト１１５の重み付けされた周波数は、例えば時間に対する固体伝搬音信号１２１からフーリエ分析によって得ることができる。重み付けは、周波数スペクトルの重心に基づいて実行することができる。

各時間帯１１３－１，．．．，１３１－３内で、その時点で液噴射１１１が衝突する歯質１０７の種類に応じて、それぞれ違うバースト１１５の重み付けされた周波数の分布が生じる。

図４は、象牙質１１３－３とエナメル質１１３－２が処理される際の、固体伝搬音信号の評価およびクラスタリングを示した別のグラフである。歯の象牙質内においては、エナメル質領域に比べて信号振幅が大きくなる。例えば部分出力、重み付けされたピーク周波数、周波数中心エネルギーおよびピーク信号等の選択されたパラメータに基づいたバーストのクラスタリング後に、象牙質１１３－３（サークル）とエナメル質１１３－２（サークル）の間で明確に識別することができる。

図５は、固体伝搬音信号１２１の評価を示す別のグラフである。このグラフにおいて、累積されたバースト１１５のエネルギーが時間に対して示されている。液噴射１１１が埋め込まれた歯のサンプルの樹脂領域に衝突する領域１１３－１内において、累積されたバースト１１５のエネルギーが、液噴射１１１が歯１０３のエナメル質領域に衝突する領域１１３－２内、あるいは液噴射１１１が歯１０３の象牙質領域に衝突する領域１１３－３内と比べて異なった時間単位当たりの勾配を有する。従って、累積されたバースト１１５のエネルギーの曲線１１９－１，．．．，１１９－３中の勾配に応じて、歯１０３のどの種類の歯質が液噴射１１１によってその時点で処理されているかを判定することができる。水平の領域１１７－１，．．．，１１７－３内においては、液噴射１１１による処理が実施されない。従ってその領域において累積されたバースト１１５のエネルギーは上昇しない。

図６は、固体伝搬音信号１２１の評価を示す別のグラフである。このグラフにおいて、累積されたバースト１１５の数が時間に対して示されている。時間帯１１３－１中の樹脂の処理に際して８０００回のバーストがカウントされる。時間帯１１３－２中のエナメル質領域の処理に際して１６０００回のバーストがカウントされ、時間帯１１３－３中の処理に際しては２３５００回のバーストがカウントされる。従って、時間単位当たりのバースト１１５の数に基づいて、どの種類の歯質に関するものであるかを判定することができる。時間単位当たりのバースト数に基づいて、どの種類の歯質１０７に液噴射１１１が衝突しているかを判定することができる。

図７は、齲蝕した歯質１０７の固体伝搬音信号１２１の評価を示す別のグラフである。このグラフにおいても、液噴射１１１による歯１０３の処理中に得られる全てのバースト１５１の重み付けされた周波数が時間に対して示されている。領域１１３－４において液噴射１１１が齲蝕した歯質１０７に衝突すると、領域１２３内でより高い重み付けされた周波数を有するバーストがより多く発生する。それに対して健康な歯質に関する領域１２５内では、より高い重み付けされた周波数を有するバーストの発生がより少なくなる。

従って固体伝搬音信号１２１の評価によって、齲蝕した歯質１０７の処理を検知することもできる。この場合、上方の周波数領域でより多くのバースト生成が発生する。そのことを利用して、齲蝕した歯質１０７が除去されるまでに限って液噴射１１１による処理を実行することが可能になる。液噴射１１１が健康な歯質１０７に衝突すると同時にバースト１１５の周波数がより下方の周波数領域に移動する。この場合、液噴射１１１を自動的に停止することができる。それによって、健康な歯質１０７の除去を有効に防止することができる。

図８には、歯質１０７を掘削する方法のブロック線図が示されている。最初にステップＳ１０１において、固体伝搬音センサ１０９が歯１０３に固定される。ステップＳ１０２において、液噴射１１１を使用して歯質１０７が削除（掘削）される。同時に、ステップＳ１０３において掘削中の固体伝搬音信号１２１が固体伝搬音センサ１０９によって検出される。追加的に固体伝搬音信号１２１を、増幅して評価することができる。その後ステップＳ１０４において、固体伝搬音信号１２１に基づいて液噴射発生装置１０１を調節あるいは制御することができる。

液噴射発生装置１０１を調節あるいは制御するために、固体伝搬音信号１２１の時間信号に加えて、時間変化するバースト生成（カウント）ならびにバーストの時間エネルギー上昇（累積）および周波数状況が考慮される。評価ユニット１２７が、自動的にバースト１１５の周波数、エネルギーおよび／または数を判定することが可能である。

この方法によって、どの材質がその時点で液噴射１１１によって処理されているかを検知することができる。従って材質に応じて、液噴射発生装置１０１が液噴射１１１の特性を変化させるか、あるいは完全に停止することができる。この方法によって、意図しない歯質１０７の削除あるいは歯髄穿孔を防止することができる。

本発明の個々の実施形態に関連して説明および図示した全ての特徴を、多様な組み合わせで本発明の対象とすることができ、それによって同時に有効な利点が達成される。

全ての方法ステップは、各方法ステップを実行するために適した装置を使用して実行することができる。対象である特徴によって実行される全ての機能は、この方法における方法ステップとすることができる。

本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定義され、説明中に記述されたあるいは図示された特徴によって限定されるものではない。

１００ 歯質を掘削するシステム
１０１ 液噴射発生装置
１０３ 歯
１０５ 調節および制御装置
１０７ 歯質
１０９ 固体伝搬音センサ
１１１ 液噴射
１１３ 時間帯
１１５ バースト
１１７ 領域
１１９ 領域
１２１ 固体伝搬音信号
１２３ 齲蝕した歯質の領域
１２５ 健康な歯質の領域
１２７ 評価ユニット

Claims (15)

1. 固体伝搬音センサ（１０９）を歯（１０３）に設置し（Ｓ１０１）；
   高圧液噴射（１１１）を使用して歯質（１０７）を掘削し（Ｓ１０２）；
   固体伝搬音センサ（１０９）によって掘削中の固体伝搬音信号（１２１）を検出し（Ｓ１０３）；
   固体伝搬音信号（１２１）に基づいて液噴射発生装置（１０１）を調節あるいは制御する（Ｓ１０４）、
   ステップを有する歯質（１０７）の掘削方法。
2. 固体伝搬音信号（１２１）に応答して液噴射（１１１）が停止される、請求項１に記載の方法。
3. 固体伝搬音信号（１２１）に応答して連続的あるいはパルス式の液噴射（１１１）が生成される、請求項１または２に記載の方法。
4. 固体伝搬音信号（１２１）に応答して液噴射生成の圧力が調節または制御される、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. バースト（１１５）の累積エネルギーの勾配に基づいて歯質（１０７）の種類が検知される、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 単位時間当たりのバースト（１１５）の数に基づいて歯質（１０７）の種類が検知される、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. バースト（１１５）の周波数に基づいて齲蝕した歯質（１０７）が検知される、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 齲蝕した歯質（１０７）が検知されなくなった場合に液噴射（１１１）が停止される、請求項７に記載の方法。
9. １ＭＨｚまでのサンプリングレートで固体伝搬音信号（１２１）が検出される、請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 掘削中に固体伝搬音信号（１２１）を検出する固体伝搬音センサ（１０９）と；
    歯質（１０７）を掘削するための液噴射（１１１）を生成する液噴射発生装置（１０１）と；
    固体伝搬音信号（１２１）に基づいて液噴射発生装置（１０１）を調節あるいは制御する装置（１０５）を有してなる、
    歯質（１０７）を掘削するシステム（１００）。
11. 固体伝搬音信号（１２１）に応答して液噴射（１１１）が停止されるか、固体伝搬音信号（１２１）に応答して連続的あるいはパルス式の液噴射（１１１）が生成されるか、および／または固体伝搬音信号（１２１）に応答して液噴射生成の圧力が調節または制御されるような方式で、液噴射発生装置（１０１）を調節あるいは制御するように装置（１０５）が構成される、請求項１０に記載のシステム（１００）。
12. バースト（１１５）の累積エネルギーの勾配に基づいて歯質（１０７）の種類が検知されるように装置（１０５）が構成される、請求項１０または１１に記載のシステム（１００）。
13. 単位時間当たりのバースト（１１５）の数に基づいて歯質（１０７）の種類が検知されるように装置（１０５）が構成される、請求項１０ないし１２のいずれかに記載のシステム（１００）。
14. バースト（１１５）の周波数に基づいて齲蝕した歯質（１０７）を検知するように装置（１０５）が構成される、請求項１０ないし１３のいずれかに記載のシステム（１００）。
15. システム（１００）の評価ユニット（１２７）が１ＭＨｚまでのサンプリングレートを有する、請求項１０ないし１４のいずれかに記載のシステム（１００）。

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