JP2022152770A - 光象牙質診断装置及び光象牙質診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】象牙質の硬さを定量的に測定でき、さらにはう蝕象牙質の軟化が進んで水分が染み出してくる象牙質であっても硬さを定量的に測定でき、その結果う蝕象牙質と健全歯との識別や象牙質う蝕の進行程度を定量的に診断できる光象牙質診断装置を提供すること。【解決手段】光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、象牙質に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、を有しており、圧子の先端部の頂角が５７°以下である光象牙質診断装置。【選択図】図３

Description

本発明は、歯の象牙質を診断できる光象牙質診断装置及び光象牙質診断方法、並びにそれらを含む象牙質診断システムに関する。

歯の健康は全身の健康に与える影響が大きく、う蝕の予防や適切な治療は社会的要請である。特に高齢者においては、歯の残存数と認知症発症の関連性が非常に高いことが知られており、歯の健康を維持することが認知症予防に有効であるといわれている。う蝕の予防や適切な治療が行われることにより認知症発症を減らすことができれば、介護費用の大きな削減を見込むことができる。

高齢者のう蝕として問題となっているのが根面う蝕である。加齢に伴って歯茎が下がると歯根が表面に露出する。歯根はエナメル質に覆われていないため象牙質が剥き出しとなるが、象牙質はエナメル質に比べて柔らかくう蝕になりやすい。また、根面う蝕は進行も早いため、できるだけ早期に診断し適切な治療を行うことが求められる。しかし、う蝕と健全象牙質との識別、及びう蝕の治療として一般的に行われるう蝕除去の範囲についての客観的な基準は確立されておらず、歯科医療者の経験や感覚に頼っているのが現状である。そのため、初期のう蝕が見逃されたり本来切除する必要のない部分まで切除されたりする事例も多く、歯科医療者の経験に左右されない客観的なう蝕の診断技術が求められている。

う蝕を診断する技術として、特許文献１～４に開示されているようなう蝕診断装置が知られている。特許文献１のう蝕診断装置は、う蝕部に探針を押し当て引き上げた時に生じる抵抗（タグバック）の有無を測定することにより、軟化した歯の存在の有無を判定している。しかし、これにより軟化の有無は判別できるものの、軟化の度合いまで測定してう蝕の進行程度を定量化することはできない。

特許文献２のう蝕診断装置は、歯の隣接面に光を照射することで発生する蛍光の強度を測定することによりう蝕を診断している。しかし、この方法でも、軟化の度合いを定量化してう蝕の進行程度を定量的に評価するのは困難である。さらに、歯の隣接面以外への適用も想定されていないため利用目的が制限される上、歯とプローブとの間を充填剤で満たす必要があり、測定手順が煩雑である。

特許文献３に開示されている硬さ測定用圧子とそれを用いた硬さ測定方法では、定量的な硬さの測定が試みられているが、円錐形圧子の表面に塗料を塗布する工程や測定後の顕微鏡観察が必要であるなど、工程及び装置ともに複数に及び測定値順が煩雑であるという課題があった。

特許文献４では、圧子が反射した光源からの光を受光することによりう蝕の定量的な診断を試みたう蝕診断計が開示されているが、う蝕が進んでスポンジ状となり水分が染み出してくる象牙質を診断するには不十分であった。

特開２００８－２９４１２号公報 特開２０１０－２５２９１１号公報 特開２０１１－１１２６２９号公報 国際公開第２０２０／０８０２１９号パンフレット

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、う蝕象牙質では脱灰による軟化が見られるところ、象牙質の硬さを定量的に測定でき、さらにはう蝕象牙質の軟化が進んで水分が染み出してくる象牙質であっても硬さを定量的に測定でき、その結果う蝕象牙質と健全歯との識別や象牙質う蝕の進行程度を定量的に診断できる光象牙質診断装置及び光象牙質診断方法、並びにそれらを含む象牙質診断システムを提供することにある。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、象牙質に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、を有しており、圧子の先端部の頂角が５７°以下である。このような構成により、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置は、象牙質の硬さを定量的に測定でき、さらにはう蝕が進んでスポンジ状となり水分が染み出してくる象牙質であっても硬さを定量的に測定でき、その結果根面う蝕等の象牙質う蝕の有無や進行程度を定量的に診断できる。

圧子の頂部から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さは５０ｎｍ以上であることが好ましい。

受光素子が、二次元に配列している単位セルを含むことが好ましい。

圧子と光源との間の光路上であって、圧子と受光素子との間の光路上に配置されたビームスプリッターを有していることが好ましい。

さらに圧力センサを備え、圧子が象牙質に当接する圧力が所定の値に達すると前記受光素子が撮像することが好ましい。

圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の受光素子の受光強度から、圧子の先端部が象牙質に当接しているときの受光素子の受光強度を差し引くことにより、差分強度画像を取得することが好ましい。この場合、所定の値を閾値として差分強度画像を二値化することが好ましい。さらにこの場合、二値化により得られた差分強度画像の外径の長軸の長さと単軸の長さの比（（長軸の長さ）／（単軸の長さ））が所定の値以上であるときに、エラー信号を発することが好ましい。

二値化する場合、閾値を超えた領域の面積を取得することが好ましい。

さらに筐体を有しており、圧子が筐体に着脱可能であることが好ましい。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置は、上記に記載の光象牙質診断装置を用意するステップと、圧子の先端部の水分及び圧子を当接させる象牙質の表面の水分を除去するステップと、圧子の先端部を象牙質に当接させるステップと、圧子の先端部が象牙質に当接している状態で、光源から出射し圧子の先端部から反射した光を受光素子で受光し撮像するステップと、を有している。このような方法により、象牙質の硬さを定量的に測定でき、さらにはう蝕が進んでスポンジ状となり水分が染み出してくる象牙質であっても硬さを定量的に測定でき、その結果根面う蝕等の象牙質う蝕の有無や進行程度を定量的に診断できる。

圧子の先端部を何にも当接させない状態（非当接）で、光源から出射し圧子の先端部から反射した光を受光素子で受光し撮像するステップをさらに有していることが好ましい。

本発明の実施形態に係る象牙質診断システムは、上記に記載の光象牙質診断装置を含む象牙質診断システムであって、有線又は無線で接続されている情報端末装置と、情報端末装置に蓄積されている光象牙質診断情報（上記に記載の光象牙質診断装置により測定されたもの）を有している。

情報端末装置は、さらに、上記に記載されている光象牙質診断装置以外の装置により測定された象牙質診断情報を有していることが好ましい。

本発明の光象牙質診断装置及び光象牙質診断方法、並びにそれらを含む象牙質診断システムによれば、象牙質の硬さを定量的に測定でき、さらにはう蝕が進んでスポンジ状となり水分が染み出してくる象牙質であっても硬さを定量的に測定でき、その結果根面う蝕等の象牙質う蝕の進行程度を定量的に診断できる。本発明の光象牙質診断装置を用いれば、歯の根面の象牙質が露出した部分であっても、硬さの測定を定量的に行うことができ、根面う蝕等の象牙質う蝕の有無や進行程度を診断できる。

歯の断面図を表す。 根面う蝕に罹患した歯の断面図を表す。 本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置の断面図を表す。 本発明の一実施形態に係る圧子が象牙質に当接したときの模式図を表す。 本発明の一実施形態に係る圧子の側面図を表す。 図５に示した圧子の先端部とは反対側から見た平面図を表す。 本発明の他の実施形態に係る圧子の側面図を表す。 時間と当接圧力の関係を示すグラフである。 図３に示した光象牙質診断装置の別の断面図を表す。 圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。 圧子の先端部が象牙質に当接しているときの圧子の先端部からの反射光の撮像画像である。 図１０に示した撮像画像から図１１に示した撮像画像を差し引いた差分強度画像である。 図１２に示した差分強度画像を二値化した二値化後差分強度画像である。 圧子の先端部が象牙質に垂直に当接したときの模式図を表す。 圧子の先端部が象牙質に垂直から逸脱して当接したときの模式図を表す。

以下、実施の形態に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施の形態によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合は明細書や他の図面を参照するものとする。また、図面における各部材の寸法は、実際の寸法とは異なる場合がある。

１．光象牙質診断装置
本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、象牙質に当接する圧子と、圧子に光を出射する光源と、圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、圧子の先端部と受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、を有しており、圧子の先端部の頂角が５７°以下であることに特徴を有する。

図１に示すように、加齢に伴って歯茎３００が下がると歯根が表面に露出するが、歯根はエナメル質２００に覆われていないため象牙質１００が剥き出しとなる。このような象牙質１００はエナメル質２００に比べて柔らかくう蝕に罹患しやすい。また、図２に示すように、象牙質１００がう蝕に罹患すると、う蝕象牙質１１０は軟化し、う蝕が進行するとう蝕象牙質１１０はスポンジ状となって圧子等の治療機器を当接させると水分１２０が染み出してくる。本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置は、上記構成を有することにより、そのような水分１２０が染み出してくるう蝕象牙質１１０であっても硬さを定量的に測定することができる。

図３～図９を参照しながら、本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置を説明する。図３は本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置の断面図を表す。図４は本発明の一実施形態に係る圧子が象牙質に当接したときの模式図を表す。図５は本発明の一実施形態に係る圧子の側面図を表し、図６は図５に示した圧子の先端部とは反対側から見た平面図を表す。図７は本発明の他の実施形態に係る圧子の側面図を表す。図８は本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置を象牙質に当接させたときの時間と当接圧力との関係を示すグラフである。図９は図３に示した光象牙質診断装置の別の断面図を表す。

図３に示すように、本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置１は、光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、象牙質１００に当接する圧子２０と、圧子２０に光を出射する光源１０と、圧子２０の先端部２１から反射した光を受光する受光素子３０と、圧子２０の先端部２１と受光素子３０の受光面が違いに結像関係となる位置に配置されているレンズ４０と、を有しており、圧子２０の先端部２１の頂角θが５７°以下であることに特徴を有する。このような構成により、光象牙質診断装置１は、水分が染み出してくるう蝕象牙質であっても健全象牙質と同じように硬さを定量的に測定することができ、う蝕に罹患した象牙質と健全象牙質との識別や、象牙質う蝕の進行程度の診断が可能となる。

図４に示すように、象牙質１００に圧子２０が当接すると、象牙質１００の硬さに応じて圧子２０の先端部２１の一定の面積が象牙質１００の表面と接する。この面積は象牙質１００の硬さに比例し、象牙質１００が軟らかいほど当接面積は大きくなる。図４の入射光１１のように圧子２０に光を入射すると、圧子２０の先端部２１の象牙質１００の表面と接した部分Ｓ₁では全反射が起こらず、圧子２０の先端部２１の何にも当接していない部分Ｓ₂では全反射が起こるため、圧子２０の先端部２１の象牙質１００に当接した部分と当接しない部分との反射光の受光強度のコントラストを検出でき、圧子２０の先端部２１の象牙質１００と当接した部分Ｓ₁の面積の情報を得ることができる。これにより、この面積に比例する象牙質１００の硬さを得ることができる。

図５に示すように、圧子２０の先端部２１は先細り形状を有するように縮径されている。圧子２０の先端部２１の好ましい形状は、概ね錐状であり、例として図５に示した円錐のほか多角錐等が挙げられる。中でも、圧子２０の先端部２１の形状は円錐又は四角錐であることが好ましい。先端部２１は頂部２２を有する。先端部２１が円錐や多角錐等の場合は、頂部２２はそれらの頂点である。

図６に示すように、圧子２０の頂部２２とは反対側にある面（以下、底面と呼ぶことがある。）の形状は円形であってもよいし、図示していないが多角形やその他任意の形状であってよい。

図５及び図６に示すように、圧子２０は底面の図心Ｏ（図５及び図６の場合は円の中心）と頂部２２とを結ぶ中心軸ｃを有しており、先端部２１は頂角θを有する。頂角θは、圧子２０の先端部２１が円錐の場合は対向する母線のなす角度であり、圧子２０の先端部２１が四角錐の場合は対向する面同士がなす角度である。

象牙質う蝕が進行して水分が染み出してくると、圧子２０の先端部２１は水分を介して象牙質１００に当接することとなるが、先端部２１の頂角θが５７°以下であることで、先端部２１が水分を介さずに象牙質１００に当接している場合と同様に、先端部２１が水分を介して象牙質１００に当接している場合であっても先端部２１からの反射光の受光強度を測定することができ、先端部２１の何にも当接しない部分との反射光の受光強度のコントラストを検出して先端部２１の象牙質１００と当接した分Ｓ₁の面積の情報を得ることができる。これにより、象牙質１００の硬さを定量的に得ることができ、う蝕に罹患した象牙質と健全象牙質との識別や、象牙質う蝕の進行程度の診断が可能となる。

先端部２１の頂角θは、５５°以下が好ましく、５２°以下がより好ましく、５０°以下がさらに好ましく、４５°以下であってもよい。また、先端部２１の頂角θは、１０°以上が好ましく、１５°以上がより好ましく、２０°以上がさらに好ましい。先端部２１の頂角θが上記範囲であれば、象牙質がどのような状態であっても、すなわち、健全象牙質、進行程度の浅いう蝕象牙質、及び進行したう蝕象牙質であっても、象牙質の硬さを定量的に得ることができる。

圧子２０の底面の大きさは、口腔内への挿入に支障がなく象牙質１００に当接可能であれば特に制限されないが、直径又は長径が３ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以下である。

図７に示すように、圧子２０の先端部２１は尖鋭ではなくある程度の丸みを有するＲ部を有していてもよい。Ｒ部を有することにより、圧子２０が破損しにくく、被験者が痛みを感じにくいという利点がある。一方で、Ｒ部の丸みが付きすぎると象牙質１００への当接がしにくくなったり反射光の検出に悪影響があったりするため、Ｒ部の曲率半径ｒは上記条件を満たすように適宜定めればよい。具体的には、Ｒ部の曲率半径ｒは５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは３０μｍ以上である。また、Ｒ部の曲率半径ｒは５００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。

圧子２０は光透過性を有している。圧子２０が光透過性を有していることにより、圧子２０の底面側から入射した光が圧子２０の先端部２１まで達することができ、先端部２１で反射された光が圧子２０を透過して受光素子３０まで達することができる。圧子２０を形成する材料は、光透過性を有する限り特に制限されず、ガラス、鉱石、樹脂材料等から適宜選ぶことができる。具体的には、ガラス、有機ガラス等のガラス；サファイア、ルビー等の天然鉱物；人工鉱物；アクリル樹脂、ポリカボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等の樹脂材料等が挙げられる。これらの中から、屈折率や硬さが診断する象牙質の条件に最適となるような材料を用いて圧子２０とすればよい。

図３に示すように、本発明の一実施形態に係る光象牙質診断装置１は、圧子２０の先端部２１と受光素子３０の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズ４０を有している。これにより、反射光の弱い領域と強い領域とのコントラストの違いを精度よく観測することが可能となる。さらに、単に反射光強度を測定する手法と比べて、測定値の較正の変動が少ないという利点がある。

光源１０は特に制限されないが、半導体レーザー、発光ダイオード等が用いられる。これらは、特定の波長の光を得られるため不要な光との分離が容易であり好適である。中でも、半導体レーザーは指向性を有するため好ましい。

図３に示す光路Ｐ₁のように、光源１０から出射した光は圧子２０の底面側から圧子２０に入射し、圧子２０の先端部２１に到達することが好ましい。圧子２０の先端部２１に到達した光は、光路Ｐ₂のように先端部２１で反射され、光路Ｐ₃のようにレンズ４０を通って受光素子３０で受光されることが好ましい。図３では、光源１０から圧子２０の先端部２１までの光路と先端部２１から受光素子３０までの光路が平行ではない位置に光源１０と受光素子３０が配されているため、互いに平行ではない光路Ｐ₂及び光路Ｐ₃が示されているが、受光素子３０が圧子２０の先端部２１に対して光源１０と同じ方向に配されている場合は、光路Ｐ₂及び光路Ｐ₃は互いに平行で一直線上に配される構成とすることもできる。

圧子２０の頂部２２から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さが５０ｎｍ以上であることが好ましい。圧子２０の頂部２２から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さは、７５ｎｍ以上がより好ましく、９０ｎｍ以上がさらに好ましく、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、５５０ｎｍ以上、６００ｎｍ以上であってもよい。また、圧子２０の頂部２２から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さは、２５００ｎｍ以下が好ましく、２０００ｎｍ以下がより好ましく、１５００ｎｍ以下がさらに好ましく、１０００ｎｍ以下であってもよい。算術平均粗さは、例えば、走査型共焦点レーザー顕微鏡を用いて測定することができる。圧子２０の頂部２２から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さが上記範囲であれば、圧子２０の先端部２１の頂角θが５７°以下であっても反射光の受光強度を安定して測定することができる。

受光素子３０は、二次元に配列している単位セルを含むことが好ましい。該二次元に配列している単位セルは、固体撮像素子（イメージセンサ）であってもよく、ＣＤＣイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等であってもよい。中でも、供給価格が比較的安く消費電力が少なく携帯用に好適であるという理由からＣＭＯＳイメージセンサが好ましい。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、圧子２０と光源１０との光路Ｐ₁上であって、圧子２０と受光素子３０との光路上に配置されたビームスプリッター５０をさらに有していることが好ましい。ビームスプリッター５０を配置することで、図３に示したように光源１０から圧子２０までの光路Ｐ₁と平行ではない光路（光路Ｐ₃）を圧子２０から受光素子３０までの光路が有することが可能となり、光象牙質診断装置１の自由度が向上する。その結果、光象牙質診断装置１の圧子２０側を口腔内に挿入しつつ、他端を把持して操作することが容易な形状とすることができる。また、受光画像のＳ／Ｎ比を高めるために、ビームスプリッター５０の反射率は、例えば５２％以上が好ましく、５５％がより好ましく、６０％以上がさらに好ましい。

或いは、図示していないが、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、圧子２０と光源１０との光路Ｐ₁上であって、圧子２０と受光素子３０との光路上に配置されたミラーを有していてもよい。受光素子３０が圧子２０に対して光源１０と反対側に配されており、圧子２０から受光素子３０までの光路が光源１０から圧子２０までの光路Ｐ₁と平行な場合は、圧子２０からの反射光をミラーで反射することにより受光素子３０で受光することができる。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、さらに圧力センサ７１を備え、圧子２０が象牙質１００に当接する圧力が所定の値に達すると受光素子３０が撮像することが好ましい。これにより、一定の圧力で圧子２０を象牙質１００に当接したときの象牙質１００の硬さを測定でき、操作者の技量にかかわらず定量的な測定が可能となる。

図８に時間と当接圧力の関係を表すグラフを示す。図８において、所定の当接圧力をＳとすると、Ｔのタイミングで撮像する。圧子２０は操作者により象牙質１００に当接されるため、時間とともに当接圧力が変化するのは避けられないが、所定の当接圧力のタイミングで撮像することで、常に一定の当接圧力における反射光を撮像できる。当接圧力の所定値は、象牙質１００の条件により適宜定められるが、好ましくは３Ｎ以下、より好ましくは２．５Ｎ以下、さらに好ましくは２Ｎ以下、また、好ましくは０．１Ｎ以上、より好ましくは０．５Ｎ以上、さらに好ましくは０．８Ｎ以上である。

図示していないが、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、圧力センサ７１とは別にさらにスイッチを有しており、スイッチからの信号で受光素子３０が撮像してもよい。スイッチからの信号で撮像することにより、圧子２０の先端部２１が何にも当接しておらず（非当接）圧力センサ７１からの信号がない場合であっても随時撮像が可能となる。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、さらにフィルター６０を有していてもよい。フィルター６０が透過することのできる光の波長を光源１０が出射する光の波長とすることで、光源１０から出射された光以外の光の影響、例えば室内蛍光灯や歯科用照明器等の影響を除くことができ、撮像画像のＳ／Ｎ比を高められる。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、さらに筐体８０に納められていてもよい。例えば図７に示すように、光源１０から圧子２０の先端部２１までの光路Ｐ₁、圧子２０の先端部２１からビームスプリッター５０までの光路Ｐ₂、及びビームスプリッター５０から受光素子３０までの光路Ｐ₃が筐体８０内に配置され、圧子２０は筐体８０に設けられた開口部に取り付けることができる。

圧子２０は、筐体８０の開口部に着脱可能であることが好ましい。測定前に圧子２０の消毒や滅菌を行ったり、患者によって圧子２０を取り替えたり、象牙質１００の状態によって最適な圧子２０を用いたりすることができる。また、圧子２０を消耗部品として定期的に交換することもでき、使用の都度使い捨てとしてもよい。このとき、光路Ｐ₁、光路Ｐ₂、及び光路Ｐ₃の距離が測定の度に変化しないことが好ましい。従って、筐体８０は、圧子２０が着脱される開口部内に圧子２０を固定するストッパー等の固定部を備えていることが好ましい。光路Ｐ₁、光路Ｐ₂、及び光路Ｐ₃の距離が一定であることで、結像関係を変えずに圧子２０を交換でき、安定した撮像が可能となる。

筐体８０の一部が、筐体８０を納める空洞を有した持ち手９０に取り付けられていてもよい。図９に示すように、一実施形態において、筐体８０の外側に設けられた回転軸７２を持ち手９０内に設けられた軸穴に嵌合することで、筐体８０を持ち手９０に取り付けることができる。圧子２０の先端部２１が象牙質１００に当接すると、筐体８０が回転軸７２を軸として回転し、このとき生じる力を圧力センサ７１が検出することができる。

硬さの測定値を定量的に取得するために、反射光が弱くなる領域の面積は一定の条件下で測定されることが好ましい。このために、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、以下の画像処理過程を有することができる。

図１０～図１５を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像処理過程を説明する。図１０は圧子２０の先端部２１が何にも当接していないとき（非当接）の圧子２０の先端部２１からの反射光の撮像画像である。図１１は圧子２０の先端部２１が象牙質１００に当接しているときの圧子２０の先端部２１からの反射光の撮像画像である。図１２は図１０に示した撮像画像から図１１に示した撮像画像を差し引いた差分強度画像である。図１３は図１２に示した差分強度画像を二値化した二値化後差分強度画像である。図１４は圧子２０の先端部２１が象牙質１００に垂直に当接したときの模式図を表し、図１５は圧子２０の先端部２１が象牙質１００に垂直から逸脱して当接したときの模式図を表す。

［差分強度画像取得過程］
圧子２０の先端部２１が非当接であるときの反射光を受光素子３０が撮像した強度画像（図１０）から、圧子２０の先端部２１が象牙質１００に当接しているときの反射光を受光素子３０が撮像した強度画像（図１１）を差し引いて、差分強度画像（図１２）を取得する。差し引くことにより、圧子２０の個体差による反射のばらつきや、観測したい反射光以外の寄与分を除外することができる。上記画像処理過程では圧子２０は同一のものを使用し、他の撮像条件も同一にして撮像する。

［差分強度画像の二値化過程］
上記で得られた差分強度画像を、所定の値を閾値として二値化する。このとき、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１は、下記の条件でエラー信号を発することができる。象牙質１００に圧子２０の先端部２１を当接する際は、図１４に示すように圧子２０の中心軸ｃができるだけ象牙質１００の表面に対して垂直に当接することが好ましいが、象牙質１００の表面の凹凸や操作者の技量により必ずしも直角とならない場合がある。中心軸ｃと象牙質１００の表面との当接角度が垂直から外れると、図１５に示すように、反射光が弱くなる領域の外径が円形から逸脱する。そうすると、得られた撮像画像が硬さ以外の情報を含んでしまうことになるため、上記閾値を超えた差分強度画像（二値化差分強度画像）の外形の長軸Ｌ_mの長さと短軸Ｌ_sの長さの比（（長軸Ｌ_mの長さ／短軸Ｌ_sの長さ））が所定の値以上であるときにエラー信号を発することが好ましい。これにより、硬さ以外の情報を除外できる。

［二値化差分強度画像の面積取得過程］
上記過程を経た二値化差分強度画像の面積を取得する。当該面積は象牙質１００の硬さを反映しており、硬ければ面積は小さく、軟らかければ面積は大きい。

２．光象牙質診断方法
本発明の実施形態に係る光象牙質診断方法は、上記光象牙質診断装置１を用意するステップと、圧子２０の先端部２１の水分及び圧子２０を当接させる象牙質１００の表面の水分を除去するステップと、圧子２０の３反歩２１を象牙質１００に当接させるステップと、圧子２０の先端部２１が象牙質１００に当接している状態で、光源１０から出射し圧子２０の先端部２１から反射した光を受光素子３０で受光し撮像するステップと、を有している。健全象牙質又は進行の浅いう蝕象牙質の場合は、表面の水分を除去すれば水分の影響を受けることなく光象牙質診断装置１により象牙質１００の硬さを測定することができる。う蝕が進んで水分が染み出してくるう蝕象牙質１１０であっても、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置１を用いれば水分の影響を受けることなくう蝕象牙質１１０の硬さを測定することができる。これにより、根面う蝕等の象牙質う蝕の有無や進行程度を定量的に診断できる。

本発明の実施形態に係る光象牙質診断方法は、圧子２０の先端部２１を何にも当接させない状態（非当接）で、光源１０から出射し圧子２０の先端部２１から反射した光を受光素子３０で受光し撮像するステップをさらに有していることが好ましい。これにより、非当接のときの撮像画像から象牙質１００に当接したときの撮像画像を差し引いて差分強度画像を得ることができ、圧子２０の個体差による反射のばらつきや、観測したい反射光以外の寄与分を除外することができる。

３．象牙質診断システム
本発明の実施形態に係る象牙質診断システムは、本発明の実施形態に係る光象牙質診断装置を含むシステムであって、有線又は無線で接続されている情報端末装置と、該情報端末装置に蓄積されている光象牙質診断情報（本発明の光象牙質診断装置により測定されたもの）を有している。情報端末装置に光象牙質診断情報を蓄積することにより、情報をデータベース化して診断する歯の硬さをより精度よく測定することができる。

本発明の実施形態に係る象牙質診断システムは、さらに、本発明の光象牙質診断装置以外の装置により測定された象牙質診断情報、例えば探針やカリオテスター、パノラマレントゲン等の従来の象牙質診断方法により診断された情報を有していることが好ましい。これら従来の診断方法により診断された情報を併せて蓄積することで、従来の診断方法で診断した象牙質診断結果を、本発明の光象牙質診断装置で得た硬さの情報と対応させることができる。

１：光象牙質診断装置
１０：光源
１１：入射光
２０：圧子
２１：圧子の先端部
２２：圧子の頂部
３０：受光素子
４０：レンズ
５０：ビームスプリッター
６０：フィルター
７１：圧力センサ
７２：回転軸
８０：筐体
９０：持ち手
１００：象牙質
１１０：う蝕象牙質
１２０：水分
２００：エナメル質
３００：歯茎
ｃ：圧子の中心軸
Ｌ_m：長軸
Ｌ_s：短軸
Ｏ：圧子の底面の図心
Ｒ：Ｒ部
ｒ：Ｒ部の曲率半径
Ｓ₁：象牙質の表面と接した部分
Ｓ₂：何にも接していない部分
θ：頂角

Claims (14)

1. 光透過性を有し且つ先細り形状を有しており、象牙質に当接する圧子と、
   前記圧子に光を出射する光源と、
   前記圧子の先端部から反射した光を受光する受光素子と、
   前記圧子の先端部と前記受光素子の受光面が互いに結像関係となる位置に配置されているレンズと、を有しており、
   前記圧子の先端部の頂角が５７°以下である光象牙質診断装置。
2. 前記圧子の頂部から軸方向に０．５ｍｍまでの表面の算術平均粗さが５０ｎｍ以上である請求項１に記載の光象牙質診断装置。
3. 前記受光素子が、二次元に配列している単位セルを含む請求項１又は２に記載の光象牙質診断装置。
4. 前記圧子と前記光源との間の光路上であって、前記圧子と前記受光素子との間の光路上に配置されたビームスプリッターを有している請求項１～３のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置。
5. さらに圧力センサを備え、前記圧子が象牙質に当接する圧力が所定の値に達すると前記受光素子が撮像する請求項１～４のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置。
6. 前記圧子の先端部が何にも当接していないとき（非当接）の前記受光素子の受光強度から、前記圧子の先端部が象牙質に当接しているときの前記受光素子の受光強度を差し引くことにより、差分強度画像を取得する請求項１～５のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置。
7. 所定の値を閾値として前記差分強度画像を二値化する請求項６に記載の光象牙質診断装置。
8. 前記二値化により得られた差分強度画像の外径の長軸の長さと単軸の長さの比（（長軸の長さ）／（単軸の長さ））が所定の値以上であるときに、エラー信号を発する請求項７に記載の光象牙質診断装置。
9. 前記閾値を超えた領域の面積を取得する請求項７又は８に記載の光象牙質診断装置。
10. さらに筐体を有しており、前記圧子が前記筐体に着脱可能である請求項１～９のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置を用意するステップと、
    前記圧子の先端部の水分及び前記圧子を当接させる象牙質の表面の水分を除去するステップと、
    前記圧子の先端部を前記象牙質に当接させるステップと、
    前記圧子の先端部が前記象牙質に当接している状態で、前記光源から出射し前記圧子の先端部から反射した光を前記受光素子で受光し撮像するステップと、を有している光象牙質診断方法。
12. 前記圧子の先端部を何にも当接させない状態（非当接）で、前記光源から出射し前記圧子の先端部から反射した光を前記受光素子で受光し撮像するステップをさらに有している請求項１１に記載の光象牙質診断方法。
13. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置を含む象牙質診断システムであって、有線又は無線で接続されている情報端末装置と、前記情報端末装置に蓄積されている光象牙質診断情報（請求項１～１０のいずれか一項に記載の光象牙質診断装置により測定されたもの）を有している象牙質診断システム。
14. 前記情報端末装置は、さらに、請求項１～１０のいずれか一項に記載されている光象牙質診断装置以外の装置により測定された象牙質診断情報を有している請求項１３に記載の象牙質診断システム。

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