JP4221579B2 - 歯科光診断装置用プローブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科診療における診断装置に係り、特にOCT(Optical Coherence Tomography)装置による歯科光診断装置用のプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の歯科診療における診断装置及びその方式は、例えば、X線像、ランプ照射による目視、探針、レーザ励起による蛍光計測、根管長測定、レーザドップラ血流計測、三次元X線CT等の手段によっていた。
また、前記OCT装置の生体における診断のための使用例は、例えば眼科においては、眼底網膜下の詳細構造の光断層画像を取得するために用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各項の診断は下記のような問題点があった。
例えばX線像による診断は侵襲の問題があり、他の計測手段も正確性に欠ける点があった。
また、前記眼科におけるOCT装置の使用例は、生体測定の対象が水、血液、脂肪などからなる軟組織であり、かつ患部の上面は空間に開放されているため測定も容易で、装置化も早期に行われている。
一方歯科においては、測定の対象が歯部であり、歯部は象牙質、エナメル質からなる硬組織と、歯肉部の前記軟組織であり、さらに歯の周囲の組織とで構成されている。
そして、歯列が存在する口腔内の使用できる空間は狭小であり、かつ形状も個人差が大である。
したがって、前記歯部の硬軟両組織の所定の深度において反射した反射光を測定する前記OCT装置では、歯部の表面に当接して適合波長が選択された低コヒーレンス光を照射し、かつ反射光を受光するための、装置端部のプローブ(ハンドピース)の形状と、その内部構造及び操作性とが特に重要である。
本発明は、上述の諸課題を解決する無侵襲で高分解能を有する歯科光診断装置用の各種プローブを提供する。
【0004】
【課題を解決しようとするための手段】
上記に鑑み本発明者等は、鋭意実験研究の結果、次の手段により上記課題を解決した。
(1)(1)被検体の歯部に照射するための、可視光線から普通赤外線の範囲の波長の低コヒーレント光の発生手段と、
前記低コヒーレント光を信号光として前記歯部の所定領域を走査し、走査領域内の所定深部からの反射光と、
前記信号光と僅少な周波数の差を有する、あるいは、位相変調を与えた参照光との干渉によって、前記走査領域の光断層画像を取得するOCT手段と
を備えてなる歯科光診断装置に備えられるプローブであって、
(2)(a)該プローブは、前記光断層画像を取得するための信号の取得構成がバルク型(空間伝搬型)であり、
(b)その先端部が歯部に当接される該プローブの構成が、
握持して自在に姿勢制御するための大直径の円筒と、
その前端部から前方に突設された小直径の半円筒と、
該小直径の半円筒の先端部側面又は正面に開設された計測用窓と、
前記大直径の円筒の基部より延設された信号線及びそれを被覆したチューブを備えてなり、
(c)そして、前記大直径の円筒の内部には、下記構成の定盤、すなわち、
低コヒーレント光を発する光源と、
前記光源からの光を伝搬する光ファイバと、
該光ファイバの先端に配設されたレンズと、
該レンズの前方に配設されたビームスプリッタ(75)と、
該ビームスプリッタ(75)の下部に設けられたプリズムとミラーと振動子及び空間伝搬路とからなる参照光発生部と、
また、前記ビームスプリッタ(75)の上部に設けられた結像レンズを介して光断層画像を受像する2次元のイメージセンサと、
で構成される光学系を配設した定盤と、
該定盤を前後に移動させ深さ方向の走査を行うための機構とが内設され、
(d)さらに前記小直径の半円筒内には、前記信号光を前記側面又は正面に開設された計測用窓に送るためのビームスプリッタ(70)が設けられてなり、
低コヒーレント光よりなる信号光を面として歯部に照射し、その反射光を前記結像レンズを介して2次元イメージセンサで受像し光断層画像を取得するものであることを特徴とする歯科光診断装置用プローブ。
【0005】
(2)前項(1)に記載の歯科光診断装置用プローブにおいて、前記歯部の選定される所定領域にポイント光を目視のためのガイド光として射出する手段を設けてなることを特徴とする歯科光診断装置。
(3)前項(1)又は(2)に記載の歯科光診断装置用プローブの、前記大直径の円筒の基部外周に、回動可能なリング状の回動部を配設し、該リング状の回動部の側面に多関節アームの先端部を固設してなり、それらの移動により自在に該プローブの姿勢制御と、所要位置への停止ができるようにしたものであることを特徴とする歯科光診断装置。
【0006】
(4)被検体の歯部を照射するための、所定の低コヒーレント光の発生手段と、
該低コヒーレント光を信号光として前記歯部の所定領域を走査し、走査領域内の所定深部からの反射光と、前記信号光と僅少な周波数の差を有する、あるいは位相変調を与えた参照光との干渉によって、前記走査領域の光断層画像を取得するOCT手段とを備えてなる歯科光診断装置に備えられるプローブであって、
非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなることを特徴とする前項非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。
(5)直線偏光している低コヒーレント光の光源光路に配設され、直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該円偏光を互いに直交する直線偏光に2分割する偏光ビームスプリッタと、参照光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、反射光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該4分の1波長板に近接して配設された直線偏光板とを備え、
非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。
【0007】
(6)歯科光診断装置用プローブにおいて、
計測用窓の配置方向設定及び使用後に消毒されるための、プローブに着脱されるプローブカバーが、
前記大直径の円筒とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部に対して、
各形状に沿って密接し、かつ着脱できる形状を備え、
また、前記カバーの先端部側面又は正面には計測用窓が配設されてなり、
照射方向に対応して交換取着が可能であり、
そして、使用後は、取り外して消毒できることを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。
【0008】
(7)歯科光診断装置用プローブにおいて、装着時にプローブ本体を衝撃より防止し、かつ計測用窓の配置方向設定のため、プローブに着脱され、使用後は消毒を行うためのプローブカバーが、
前記大直径の円筒とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部に対して、各形状に沿って密接する緩衝材と、その上に重ねて設けられた外面カバーの2層よりなり、
また、前記カバーの先端部側面又は正面には計測用窓が配設されてなり、
照射方向に対応して交換取着が可能であり、
そして、使用後は、取り外して消毒できることを特徴とする前項(1)〜(6)のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。
【0009】
(8)歯科光診断装置用プローブにおいて、
歯部に当接するプローブの先端部のぶれを防止する機構が、
前記プローブカバーの計測用窓の前後にバキュームにより吸引される吸盤を有し、
また、カバーは手動により前後に調節設定できる機構を備えてなり、
目的とする歯部の前後の適切な位置に前記吸盤を移動後固定させることを、特徴とする前項(6)又は(7)に記載の歯科光診断装置用プローブ。
(9)歯科光診断装置用プローブにおいて、
歯部に当接するプローブの先端部のぶれを防止する機構が、
前記プローブカバーの計測用窓の前後に弾力性を有する防振盤を有し、
また、カバーは手動により前後に調節設定できる機構を備えてなり、
目的とする歯部の前後の適切な位置に前記防振盤を移動後固定させることを、特徴とする前項(6)又は(7)に記載の歯科光診断装置用プローブ。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の、歯科用チェアユニット内に組み込まれ、多関節アームの先端部に円筒状の診断用プローブを備えた組込型歯科用光診断装置の外観斜視図である。
図において、1は歯科用チェアユニット、2は組込型光診断装置、3は本体収納部、4は操作部、5は表示部、6はメインポール、7は多関節アーム、8はアーム先端の回動部、9は診断用プローブ、10はプローブの回動部、11はプローブの先端部、12は計測用窓、13はプローブ及びライト用ポール、14はライト用アーム、15はトレーテーブル、16はハンドピースホルダー、17はチェア、18はスピットン、19はアシスタント側ハンドピースホルダー、20はトレーテーブル用アーム、122はフットスイッチを示す。
【0011】
以下に、歯科用チェアユニットと、歯科光診断装置及びその診断用プローブの配置を示す。
図1に示す本組込型光診断装置2は、診断用プローブ9以外の回路及び機構は、本体収納部3及びトレーテーブル15の部分に配設されている。
また、チェア17の側面近傍から立設されたポール6と、該ポール6からはトレーテーブル用アーム20とプローブ及びライト用ポール13が配設され、該プローブ及びライト用ポール13からはライト用アーム14と、前記多関節アーム7が配設されており、多関節アーム7のアーム先端の回動部8には、基部にプローブの回動部10を有し、プローブの先端部11には、計測用窓12を備え、内部には光断層画像を取得するOCTの光学系とを有する歯科の診断用プローブ9を備えている。
そして、上記診断用プローブ9の先端部11の計測用窓12は、前記被検体の歯部の患部(後記)の所定位置に、前記多関節アーム7及びプローブの回動部10による姿勢制御によって当接することができる。
また、診断用プローブ9は当接時にぶれがないため、安定した光断層画像を得ることができる。
【0012】
図2は、本発明の歯科用チェアユニット内に組み込まれ、チューブの先端に診断用プローブを備えた組込型歯科用光診断装置の外観斜視図である。
図において、21はチューブ、22は診断用プローブホルダー、23はチューブの先端を示す。
本組込型光診断装置2の診断用プローブ9は、診断用プローブホルダー22より伸長される前記チューブ21の先端23に、プローブの先端部11に計測用窓12と光断層画像を取得するOCTの光学系とを備えてなる。
【0013】
上記診断用プローブ9の先端部11の計測用窓12は、前記被検体の歯部24の患部(後記)に光ファイバー又は信号線とそれを被覆するチューブ21の可撓性により施術者が診断用プローブ9を把持して自在に姿勢制御し、所定位置に当接することができるため、OCTの光断層画像を得ることができる。
また、診断用プローブ9を使用しないときは、診断用プローブホルダー22に収納する。
さらに該診断用プローブホルダー22の内面には緩衝材22’が配設されており、前記収納時の衝撃を吸収して診断用プローブ9内部の機構を保護する。
本装置は、前記多関節アーム7を使用しないため、装置の簡略化を図ることができる。
そして、本装置は、組込型光診断装置2が歯科用チェアユニット1に組み込まれているため、OCTによる歯部の診断機能を有する歯科用チェアユニットとして有用である。
上記タイプの他、OCTによる歯部の診断機能を搭載した独立型のカート又はスタンドタイプ(図示せず)を設けてもよい。
【0014】
図3は、診断用プローブを口腔内の歯部に当接診断中の外観斜視図で、
(イ)図は下顎左側歯列の表側面に、側面に計測窓を有する診断用プローブを多関節アームを介して当接した図、
(ロ)図は下顎左側歯列の裏側面に、側面に計測窓を有する診断用プローブを当接した図、
(ハ)図は下顎正面歯列の表面に、正面に計測窓を有する診断用プローブを当接した図、を示す。
図において、24は歯部、25は歯、26は歯肉、27は口腔、28は手指を示す。
例えば、図3の(ロ)図に示したように、診断用プローブ9先端部11の計測用窓12(側面又は正面向き)を目標の歯部(患部)24に対し、前記手指28の一部を口腔27外の口唇周辺に当てて支点とし、適宜角度を変えて当接することにより、ぶれがなく歯列中のいずれの歯の表面、裏面、上面、及び歯肉の表面、裏面等を死角なく計測することができる。
【0015】
次に、外形並びに診断用信号取得手段別に各種タイプの診断用プローブについて説明する。
図4は大円筒とその前方の小半円筒先端部の側面に計測窓を備えた診断用プローブ図である。
図において、72はカバーを示す。
握持して自在に姿勢制御するためのカバー72とその前端部から前方に突設されたプローブの先端部11には、カバー72の先端部側面に開設された計測用窓12を有している。
なお、カバー72は一体の形状で前記小半円筒及び大円筒を被覆するものとする。
また、前記カバー72の基部外周にリング状のプローブの回動部10を配設し、該プローブの回動部10の側面に多関節アーム7のアーム先端の回動部8を固設して、その移動により自在に姿勢制御しかつ、所要位置に停止させることができる。そして停止時にはぶれがない。
【0016】
図5は大直径の円筒とその前方の小直径の半円筒先端部の正面に計測窓を備えた診断用プローブ図である。
図において、29は大直径の円筒を示す。
図示したように、前記大直径の円筒の基部より、延設された光ファイバと信号線及びそれを被覆したチューブ21とを備えてなり、
施術者がカバー72を握持して移動させ、自在に姿勢制御することができる。
また、計測窓12はプローブの先端部11の正面にあるため、歯列前部の表面計測に適している。
【0017】
図6は、本発明のバルク型歯科用光診断装置の概要説明ブロック図である。
本事例は、概要としては、OCT部は二次元の反射光プロファイルを取得し、さらに光ビームを深さ方向走査(プローブ内)することで3次元の光断層画像を得ており、両者を表示することで診断を容易にするものである。
【0018】
また、光学系の信号の送受信は主としてバルク型(空間伝搬型)を使用する。
図において、123は空間伝搬路を示す。
本ブロック図は、低コヒーレンス干渉系と、照射レンズ間及び検出器間の信号伝搬に空間伝搬機構を用いたものである。
図において、31は光源、32は光ファイバ、33は低コヒーレンス干渉計、35は信号光、37は検出器、38は信号線、39は増幅器、40は復調器、41はA/D変換器、42は信号処理部、43はコンピュータ、44は記憶装置、45はLAN接続、46はプリンタ、47は画像処理・走査制御部、48は信号線、49は表示部、52は光断層画像、53は計測パターン、54は計測データ、56は深さ方向走査を示す。
【0019】
図示したように、まず、光診断用プローブ9における、光断層画像52の取得は、光源31としては、低コヒーレント光の光源として、波長領域の異なる例えば、SLD又はモード同期レーザ:Cr−4+:Mg2SiO4 (forsterite)等を切り替えて、可視光線から普通赤外線の範囲の波長の光を発生している(図示せず)。
上記の低コヒーレント光(信号光)は、光ファイバ32を経て、低コヒーレンス干渉計33を経由し、信号光35のように、前記光診断用プローブ9から前記歯部24に照射され、深部の複数層から反射される。
【0020】
所定深度から反射された光は、上記と逆の経路で低コヒーレンス干渉計33にて参照光と合波された後、検出器37にて検出され、信号処理部42に送出される。
そして、増幅器39で増幅した干渉信号を復調器40で復調し、A/D変換器41でデジタルに変換し画像処理部47のコンピュータ43に送出される。
そして、OCTによる歯部の光断層画像52や、計測パターン53及び計測データ54等の表示を表示部49に表示し、施術者等の診断に供する。
また、前記中深さ方向の走査56は、プローブ内の光学系定盤34を移動(図示せず)させて行っている。
【0021】
図7はバルク型診断用プローブの構造図で、
(イ)図は正面図、(ロ)図は(イ)図のA−A’の断面図、(ハ)図は(ロ)図の先端の下面図である。
図において、36は発光ダイオード、36’は集光レンズ、73は振動子、74はガラスロッド、75はビームスプリッタ、76はイメージセンサ、78はミラーを示す。
ここで、ガラスロッド74は、ガラスが空気より光の屈折率が大きいことを利用し、実際の光路長を短縮し、プローブ全体を短くして軽量化し、かつ、操作性を向上させることを目的とするものであり、プローブを多関節アーム先端に固設する場合など、軽量化等があまり問題でない場合は省略してもよい。
【0022】
前記図7に記載のバルク型診断用プローブにおいて、
大直径の円筒29の内部に、低コヒーレント光を発する光源31と、同光を伝搬する光ファイバ32と、該光ファイバ32の先端に配設されたレンズ60と、
該レンズ60の前方に配設されたビームスプリッタ75と、
該ビームスプリッタ75の下部よりプリズム61を介して光路を直角に曲げられ、ミラー78により反射され、振動子73と空間伝搬路(ガラスロッド74)を有する参照光発生部と、
また、前記ビームスプリッタ75の上部より結像レンズ60’を介して光断層画像を52(図6)を受像する2次元のイメージセンサ76と、
前記光源31と光ファイバ32とビームスプリッタ75とレンズ60とイメージセンサ76と結像レンズ60’と、参照光発生部で構成される光学系を配設したプローブ内の光学系定盤34と、
該プローブ内の光学系定盤34をスライドレール65の上を前後に移動させ深さ方向の走査56を行うための機構と、
前記小直径の半円筒30内の先端部に配設され前記信号光35を下方光路35’に送り、かつガイド光を射出するためのビームスプリッタ70と、前記小直径の半円筒30内の先端側面に開口されている計測用窓12と、
赤色のガイド光を発生するための発光ダイオード36及び集光レンズ36’とを備えてなる。
【0023】
次に、直線偏光手段を備えた空間伝搬型歯科用光診断装置の事例を記載する。図21は、直線偏光手段を備えたバルク型(空間伝搬型)診断用プローブの構造図である。
なお、本直線偏光手段を備えたバルク型診断用プローブの基本構造は、前記図7のバルク型診断用プローブの構造図に記載したものと同様であるから省略する。
図において、98は直線偏光板を示す。また、本図における光ファイバ32は、偏波面保存型を使用するものとする。
上記直線偏光板98は、ビームスプリッタ75と前記歯部24間の多重反射の光路35’に配設され、低コヒーレントな光波が直線偏光している場合でも、前記歯部24から非偏光解消成分のみを抽出検波することができる。
歯部24における微細不定形状面からの2次反射光波は、明確な偏光を示さなくなり偏光解消するが、入射光波の一次反射光波は偏光性を反映する。
したがって、前記ビームスプリッタ75と歯部24間の多重反射の光路35’に直線偏光板98を配置し、入射光波の直線位置より外れた部分からの反射光波を除去することにより、背景雑音を低減し、かつ分解能を高めることができるため、歯部24に対して高分解能で良好な信号対雑音比で、光断層画像を得ることができる。
【0024】
図22は、直線偏光板と4分の1波長板及び偏光ビームスプリッタを備えたバルク型診断用プローブの構造図である。
図において、99は4分の1波長板、75’は偏光ビームスプリッタを示す。前記図21のビームスプリッタ75を偏光ビームスプリッタ75’に代え、
該偏光ビームスプリッタ75’と前記直線偏光板98との間、ガラスロッド74と直角プリズム61との間及び、偏光ビームスプリッタ75’とレンズ60との間にそれぞれ、4分の1波長板99を配設したものである。また、本図における光ファイバ32は、偏波面保存型を使用するものとする。
低コヒーレンス光源31(発光素子のSLD)から出力される直線偏光を、4分の1波長板99を透過させ円偏光として、偏光ビームスプリッタ75’を用いて互いに直交する直線偏光に2分割する。
このうち、一方の直線偏光成分は、直角プリズム61を経由し4分の1波長板99を透過して、参照ミラー(ミラー78及び振動子73)で反射され、
逆の経路で再度、前記4分の1波長板99を透過した偏光は、偏光ビームスプリッタ75’との適宜な角度の組み合わせにより、直線偏光とされ、ビームスプリッタ75’を介して検出器(イメージセンサ76)に導かれる。
その結果、途中の光学的損失も最小にでき、互いに平行な直線偏光として、前記多重反射光波とは極めて効率よく干渉し検波される。
【0025】
図8は他のバルク型診断用プローブの構造図で、
(イ)は正面図、(ロ)は(イ)図のB−B’断面図である。
前記、小直径の半円筒30内の先端部に配設された前記ライン状の信号光を前方に送りかつ、歯部24にガイド光を射出するためのビームスプリッタ70と、
小半円筒30先端正面に計測用窓12を備えてなり、
信号光を面(光路35’)として歯部24に照射し、その反射光より光断層画像52(図6)を取得するものである。
【0026】
図9は先端部が湾曲したバルク型診断プローブの外観斜視図である。
図において、79はカバー、80は湾曲イメージファイバ、81は計測用窓、82は大直径の円筒、83は中空円錐体、を示す。
前記バルク型診断用プローブにおいて、
使用される先端部が口腔内の歯部24に当接する診断用プローブ9が、
握持して自在に姿勢制御するための大直径の円筒82(図11)と、該円筒の前端と一体でその前端部から前方に突設された漏斗状の中空円錐体83と、
その先端部が45°に湾曲された診断用の湾曲イメージファイバ80と、その基部は着脱可能に挿着される挿着部と、該湾曲イメージファイバ80の先端に配設された計測用窓81を備えてなる。
また、前記図9は前記プローブの基部に多関節アーム7,8を配設したものである。
図10は図9のプローブの基部に信号チューブを配設した図である。
前記ケーブル21がプローブ9の基部より直接配設されている。
【0027】
図11は、先端部が湾曲したバルク型診断プローブの構造図である。
前記大直径の円筒82の内部に、低コヒーレント光を発する光源31と、同光を伝搬する光ファイバ32と、光ファイバ32の先端に配設されたレンズ60と、該レンズ60の前方に配設されたビームスプリッタ75と、
該ビームスプリッタ75の下部より直角プリズム61を介して光路を直角に曲げられ、ミラー78により反射され振動子73及び空間伝搬路(ガラスロッド74)を有する参照光発生部と、
また、前記ビームスプリッタ75の上部より結像レンズ60’を介して光断層画像52を受像する2次元のイメージセンサ76と、前記光源31と光ファイバ32とビームスプリッタ75とレンズ60とイメージセンサ76と結像レンズ60’とミラー78と振動子73及び空間伝搬路(ガラスロッド74)の参照光発生部で構成される光学系を配設したプローブ内の光学系定盤34と、
該プローブ内の光学系定盤34をスライドレール65上の前後に移動させ深さ方向56の走査を行うための機構と、前記円錐体83の先端部に配設され、ガイド光を射出するためのビームスプリッタ70と、
赤色のガイド光を発生するための発光ダイオード36及び集光レンズ36’とを備えてなる。
そして、信号光35を面として歯部24に照射し、その反射光より光断層画像52を取得する。
本器は、湾曲したイメージファイバ80により、所定の歯部24への当接が容易である。
【0028】
図12は、大口径の角筒のバルク型診断用プローブの外観斜視図で、
図13は、他の大口径の角筒のバルク型診断用プローブの外観斜視図である。
図において、85は大口径の角筒を示す。
前記図12に示すバルク型に使用される先端部が口腔内の歯部24に当接する診断用プローブ9の外形は、握持して自在に姿勢制御するための大口径の角筒85と、
その前端部から前方に突設された小直径の半円筒30と、
該小直径の半円筒30の先端部側面に開設された計測用窓12と、
前記大口径の角筒85の基部外周に回動可能なプローブの回動部10を配設し、該プローブの回動部10の側面に多関節アーム7の先端部を固設して、その移動により自在に姿勢制御しかつ、所要位置に停止させる機構を備えてなる。
図13は計測用窓12が正面に配設され、かつ角筒85の基部より延設された信号線及びそれを被覆したチューブ21を備えてなるタイプである。
【0029】
図14はピストル状のバルク型診断用プローブ多関節アーム取り付け型の外観斜視図、図15は同信号チューブ延設型の外観斜視図、図16は同独立型の外観斜視図である。
図において89は横設された円筒、90は有底円筒部、91は小半円筒、92はカバーを示す。
前記バルク型診断用プローブにおいて、
図14は、先端部が口腔27内の歯部24に当接する診断用プローブ9の外形が、全体がピストル状をなし、握持して自在に姿勢制御するための垂直の有底円筒部90と、該垂直の有底円筒部90の上端に中央部を接続して横設された円筒89と、上記横設された円筒89の前端部から前方に回動自在に突設され、
ピン96により保持され小直径の半円筒91と、
該回転自在の小直径の半円筒91の先端部側面に取り付けられることにより上下左右いずれの方向にも向けることができる、又は正面に開設された計測用窓12と、前記横設された円筒89の基部外周に回動可能なプローブの回動部10を配設し、該プローブの回動部10の側面に多関節アーム7の先端回動部10を固設して、その移動により自在に姿勢制御し、かつ所要位置に停止させる機構を備えてなる。
また、図15は、前記横設された円筒89の基部より延設された信号線及びそれを被覆したチューブ21を備えてなる。
図16は、前記垂直の有底円筒部90内からの信号の外部への送出は、ワイヤレスとした独立型である。
【0030】
図17は本発明のピストル状バルク型歯科光診断装置の概要説明のブロック図である。
図において、93は送信機、94は無線送路、95は受信器を示す。
本機は、前述した例えば図6のバルク型の概要説明のブロック図おいて、
前記ピストル状のプローブ9の中に、表示部及びコンピュータの周辺機器を除き他の総てを収納して一体化し、コンピュータ43に接続された送信機93より、画像信号並びにデータ信号を無線送路94で送出し、受信器95経由で表示部49で表示診断する。
プローブ9内に信号処理部42及び画像処理・走査制御部47(コンピュータ周辺機器を除く)も含まれるため、扱いが容易でかつ、軽量小型にすることができる。
【0031】
図18は、ピストル状のバルク型診断用プローブの構造図で、
(イ)図は正面図、(ロ)図は(イ)図のA−A’断面図である。
有底円筒部90及び横設円筒89の内部に、低コヒーレント光を発する光源31と、光を伝搬する光ファイバ32と、該光ファイバ32の先端に配設されたレンズ60と、該レンズの前方に配設された光路35を直角に変える直角プリズム61と、該直角プリズム61の前方に配設されたビームスプリッタ75と、
該ビームスプリッタ75により下部に送られ、ミラー78により反射され、
振動子73及び空間伝搬路(ガラスロッド74)を有する参照光発生部と、
また、前記ビームスプリッタ75の上部より結像レンズ60’を介して光断層画像52を受像する2次元のイメージセンサ76と、
前記光源31とレンズ60とプリズム61と参照光発生部とビームスプリッタ75とイメージセンサ76等で構成される光学系を配設したプローブ内の光学系定盤34と、
該プローブ内の光学系定盤34を前後にスライドレール65上を移動させ深さ方向走査56を行うための機構と、
【0032】
前記ビームスプリッタ75からの信号光を、前記回動自在の小直径の半円筒91内の先端部に配設され下方に送りかつ、歯部24からの反射光を取得すると共に、ガイド光を射出するためのビームスプリッタ70と、あるいは前記ビームスプリッタ75からの信号光を、前記回動自在の小直径の半円筒91内の先端部に配設され前方に送りかつ、歯部24からの反射光を取得すると共に、
赤色のガイド光を発生するための発光ダイオード36及び集光レンズ36’とを備えてなる。
そして、前記回動自在の小直径の半円筒91の先端部側面に取り付けられることにより上下左右いずれの方向にも向けることができる。
又は正面に開設された計測用窓12と、前記大口径の横設された円筒89の基部より延設された無線送路(アンテナ)94並びに、前記垂直の有底円筒90の内部には、イメージセンサ(検出器)76からの信号の増幅器39と、参照光との干渉信号を複調する復調器40と、復調信号のA/D変換器41よりなる信号処理部(42)と、画像処理・走査制御部(47)用コンピュータ43と、
上記画像信号を外部に送出する無線送信機93等を有するワイヤレス独立型である。
ここで、ガラスロッド74はガラスが空気より光の屈折率が大きいことを利用し、実際の光路長を短縮し、プローブ全長を短くして軽量化し、かつ操作性を向上せることを目的とするものであり、プローブを多関節アーム先端に固設する場合など、軽量化があまり問題でない場合は省略してもよい
【0033】
図19は、本発明の他のピストル状バルク型歯科光診断装置の概要説明のブロック図である。
本機は前記図18のピストル状のプローブ9の中に、表示部及びコンピュータの周辺機器を除き他の総て収納して一体化し、前記垂直の有底円筒部90の内部のコンピュータ43からの信号は、前記横設された円筒89の基部から信号線(チューブ21)により外部に送出される手段を有し、画像信号並びにデータ信号を送出し、表示部49で表示診断する独立型である。
【0034】
図20は、他のピストル状のバルク型診断用プローブの構造図で、
(イ)図は正面図、(ロ)図は(イ)図のA−A’断面図である。
前述した図18と異なるのは、有底円筒部90の内部に送信機(93)を有せず、コンピュータ43から画像信号並びにデータ信号を信号線(チューブ21)により外部に送出している点である。
また、図18並びに図20に示した有底円筒部90及び横設された円筒89の外周には緩衝材によるカバーが配設(図示せず、後記)され、内部の機構を保護するように配慮されている。
さらに図示したように、回動自在の小半円筒91及び横設された円筒89の前方のカバー92は、正面又は側面の計測用窓12に対応して着脱可能になっている。
【0035】
図23は本発明の光診断装置用プローブのカバーの外観斜視、一部透視図で、
図において、100は一体カバー、101は大円筒部、102は小半円筒部、71’はカバーのOリング溝、104は側面の計測用窓、105は挿入の方向を示す。
この時、一体カバー100の前記Oリング溝71’は、プローブ9のOリング71に嵌合され、停止すると共に密着される。
光診断装置用プローブ9において、計測用窓の配置方向設定及び使用後の消毒のため、プローブ9に着脱されるプローブカバー100が、前記大円筒部又は角筒(図示せず)とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部102に対して、各形状に密接し、かつ着脱できる形状を備え、
また、前記カバーの先端部には側面の計測用窓104又は正面の計測用窓(図示せず)が配設されてなり、
照射方向に対応して交換取着が可能であり、そして、使用後は、取り外して消毒できる。
【0036】
図24は分離型カバーの外観斜視、一部透視図である。
図において、101’は大円筒部のカバー、102’は小円筒部のカバー、104’は正面の計測用窓、106は嵌挿方向、107は照射方向、116、117は嵌合部、71’はカバーのOリング溝、103はOリング溝、71はOリング、を示す。
本方式では、大円筒部カバー101’は挿着したままで、小円筒部カバー102’のみをプローブ9に着脱することができる。
【0037】
図25は緩衝材を有するプローブカバーの外観斜視、一部透視図である。
図において、114は緩衝材、115は計測用窓を示す。
光診断装置用プローブ9において、装着時にプローブ9の本体を衝撃より防止し、かつ計測用窓115の配置方向設定のため、プローブ9に着脱され、使用後は消毒を行うためのプローブカバーにおいて、
前記大円筒部101又は角筒85(図12)とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部102に対して、各形状に沿って密接する緩衝材114と、その上に重ねて設けられた一体のカバー121の2層よりなり、
また、前記一体のカバー121の先端部側面又は正面には計測用窓115が配設されてなり、計測方向に対応して交換取着が可能であり、そして、使用後は、取り外して消毒できる。
図示したようにプローブの本体は緩衝材114にて被覆されるため、万一外部から衝撃があっても、本体内部の特に光学系の精密な光軸アライメントを保持することができる。
【0038】
図26は吸盤によりプローブ先端のぶれを防止する構造図で、
(イ)図は正面図、(ロ)図は(イ)図のA−A’断面図、(ハ)図は(ロ)図の下面図、(ニ)図はバキューム部分の拡大図である。
図27は歯列の側面に吸盤を吸着させた時の外観図である。
図26において、71’はカバーのOリング溝、108は吸盤、108’は吸引孔、109は計測用窓、110はカバーのスライド方向、111はバキュームチューブ、112はバキューム接手、113は吸引通路、119はカバーを示す。 光診断装置用プローブ9において、歯部24に当接するプローブ9の先端部のぶれを防止する機構が、
前記カバー119の計測用窓109の前後に、バキュームにより吸引される吸盤108を備えてなり、
該吸盤108はバキューム部分の拡大図(ニ)に示したように、外部からバキュームチューブ111を導入し、バキューム接手112を吸引通路113の接続端に配設し、吸引通路113を経て吸引孔108’を有する前記吸盤108によって歯部24を吸引する。
また、カバーは手動によりカバーのスライド方向110のように、前後に調節設定でき、図27に示したように目的とする歯部24の前後の適切な位置に前記吸盤108を移動後固定させる。
上記の固定は、図26の拡大図のようにプローブ9後部に配設されているOリング71に、前記前後に調節されたカバーのOリング溝71’を嵌合させて行う。上記のようにして、診断用プローブ9の先端部は吸引固定され、ぶれを防止することができる。
【0039】
図28は吸着防振盤によりプローブ先端のぶれを防止する構造図で、
(イ)図は正面図、(ロ)図は(イ)図のA−A’断面図、(ハ)図は(ロ)図の下面図である。
図29は歯列の側面に防振盤を吸着させた時の外観図である。
図において、118は吸着防振盤、120はカバーを示す。
本装置は、前記図26〜27に示した吸引孔を有する吸盤の代わりに、
弾力性を有しかつ粘着性を有する例えば合成樹脂(エラストマ)等の吸着防振盤118を使用したものである。
したがって、バキューム関係は不要であるが、同様にプローブ9の先端部は粘着固定され、ぶれを防止することができる。
【発明の効果】
【0040】
本発明によれば次のような優れた効果を発揮することができる。
1、本発明の請求項1発明によれば、
大直径の円筒の基部より延設された信号線及びそれを被覆したチューブとを備えているので、施術者がプローブを握持して自在に診断位置を設定することができる。
【0041】
イメージセンサにより2次元画像を容易に得ることができ、かつ、OCT部は二次元の反射光プロファイルを取得し、さらに光ビームを深さ方向走査(プローブ内)することで3次元の光断層画像を得ており、両者を表示することで診断を容易にするものである。
【0042】
バルク型診断用プローブにおいて、大直径の円筒の内部に、低コヒーレント光を発する光源と、前記光源からの光を伝搬する光ファイバと、ファイバの先端に配設されたレンズと、該レンズの前方に配設されたビームスプリッタと、該ビームスプリッタの下部よりプリズムを介して光路を直角に曲げられ、ミラーにより反射され、振動子及び空間伝搬路を有する参照光発生部と、また、前記ビームスプリッタの上部より結像レンズを介して光断層画像を受像する2次元のイメージセンサと、前記光源と光ファイバとビームスプリッタとレンズとイメージセンサと参照光発生部で構成される光学系を配設した定盤と、該定盤を前後に移動させ深さ方向の走査を行うための機構と、
前記小直径の半円筒内の先端部に配設され前記信号光を下方に送るためのビームスプリッタと、あるいは、小直径の半円筒内の先端部に配設された前記面状の信号光を前方に送るビームスプリッタと、小半円筒先端正面に計測用窓を備えてなり、信号光を面として歯部に照射し、その反射光より光断層画像を取得するものであり、プローブの内部に各要素が集約して収納されている。
【0043】
2、請求項2の発明によれば、
請求項1の効果に加えて、
被検体の歯部の送信される所要領域にポイント光を、目視のためのガイド光として射出する手段を備えてなるため、施術者はプローブを被検体の歯部の小領域に容易に当接することができる。
【0044】
3.請求項3の発明によれば、
請求項1及び2の効果に加えて、
前記大直径の円筒の基部外周に回動可能なリング状の回動部を配設し、その側面に多関節アームの先端部を固設して、その移動により自在に姿勢制御し、かつ所要位置に停止でき、かつプローブのぶれなく診断することができる。
【0045】
4、請求項4の発明によれば、
請求項1〜3の効果に加えて、
非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなるため、
入射光波の直線位置より外れた部分からの反射光波を除去することにより、背景雑音を低減し、かつ分解能を高めることができるため、歯部に対して高分解能で良好な信号対雑音比で、光断層画像を得ることができる。
【0046】
5、請求項5の発明によれば、
請求項1〜3の効果に加えて、
直線偏光している低コヒーレント光の光源光路に配設され、直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該円偏光を互いに直交する直線偏光に2分割する偏光ビームスプリッタと、参照光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、反射光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該4分の1波長板に近接して配設された直線偏光板とを備えてなるため、
途中の光学的損失も最小にでき、互いに平行な直線偏光として、前記多重反射光波とは極めて効率よく干渉し検波され、歯部に対して高分解能で良好な信号対雑音比で、より高画質の光断層画像を得ることができる。
【0047】
6、請求項6の発明によれば、
請求項1〜5の効果に加えて、
歯科光診断装置用プローブにおいて、着脱されるプローブカバーが、大直径の円筒又は角筒とその前端部から前方に突設された小直径の円筒部に対して、各形状に密接し、かつ着脱できる形状を備え、また、前記カバーの先端部側面又は正面には計測用窓が配設されてなるため、照射方向に対応して交換取着が可能であり、また使用後は、取り外して消毒できる。
【0048】
7、請求項7の発明によれば、
請求項1〜6の効果に加えて、
歯科光診断装置用プローブにおいて、装着時にプローブ本体を衝撃より防止し、かつ計測用窓の配置方向設定のため、プローブに着脱され、使用後は消毒を行うために設けられたプローブカバーが、大直径の円筒又は角筒とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部に対して、各形状に沿って密接する緩衝材と、その上に重ねて設けられた外面カバーの2層よりなるため、万一外部から衝撃があっても、本体内部の特に光学系の精密な光軸アライメントを保持することができる。
【0049】
8、請求項8及び請求項9の発明によれば、
請求項6及び7の効果に加えて、
歯科光診断装置用プローブにおいて、歯部に当接するプローブの先端部のぶれを防止する機構が、プローブカバーの計測用窓の前後にバキュームにより吸引される吸盤、又は弾力性及び粘着性を有する防振盤を備え、また、カバーは手動により前後に調節設定できる機構を備えてなり、目的とする歯部の前後の適切な位置に前記吸盤又は防振盤を移動後固定させることができるため、診断時におけるプローブのぶれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、歯科用チェアユニット内に組み込まれ、多関節アームの先端部に円筒状の診断用プローブを備えた組込型歯科光診断装置の外観斜視図。
【図2】本発明の歯科用チェアユニット内に組み込まれ、チューブの先端に診断用プローブを備えた組込型歯科光診断装置の外観斜視図。
【図3】診断用プローブを口腔内の歯部に当接診断中の外観斜視図。
【図4】大円筒とその前方の小半円筒先端部の側面に計測窓を備えた診断用プローブ図。
【図5】大円筒とその前方の小半円筒先端部の正面に計測窓を備えた診断用プローブ図。
【図6】本発明のバルク型歯科光診断装置の概要説明ブロック図。
【図7】バルク型診断用プローブの構造図。
【図8】他のバルク型診断用プローブの構造図。
【図9】先端部が湾曲したバルク型診断用プローブの外観斜視図。
【図10】図9のプローブの基部に信号チューブを配設した図。
【図11】先端部が湾曲したバルク型診断用プローブの構造図。
【図12】大口径の角筒のバルク型診断用プローブの外観斜視図。
【図13】他の大口径の角筒のバルク型診断用プローブの外観斜視図。
【図14】ピストル状のバルク型診断用プローブ多関節アーム取り付け型の外観斜視図。
【図15】同信号チューブ延設型の外観斜視図。
【図16】同独立型の外観斜視図。
【図17】本発明のピストル状バルク型歯科光診断装置の概要説明のブロック図。
【図18】ピストル状のバルク型診断用プローブの構造図。
【図19】本発明の他のピストル状バルク型歯科光診断装置の概要説明のブロック図。
【図20】他のピストル状のバルク型診断用プローブの構造図。
【図21】直線偏光手段を備えたバルク型診断用プローブの構造図。
【図22】直線偏光板と4分の1波長板及び偏光ビームスプリッタを備えたバルク型診断用プローブの構造図。
【図23】本発明の光診断装置用プローブカバーの外観斜視、一部透視図。
【図24】分離型カバーの外観斜視、一部透視図。
【図25】緩衝材を有するプローブカバーの外観斜視、一部透視図。
【図26】吸盤によりプローブ先端のぶれを防止する構造図。
【図27】歯列の側面に吸盤を吸着させた時の外観図。
【図28】吸着防振盤によりプローブ先端のぶれを防止する構造図。
【図29】歯列の側面に防振盤を吸着させた時の外観図。
【符号の説明】
1:歯科用チェアユニット
2:組込型光診断装置
3:本体収納部
4:操作部
5:表示部
6:メインポール
7:多関節アーム
8:アーム先端の回動部
9:診断用プローブ
10:プローブの回動部
11:プローブの先端部
12:計測用窓
13:プローブ及びライト用ポール
14:ライト用アーム
15:トレーテーブル
16:ハンドピースホルダー
17:チェア
18:スピットン
19:アシスタント側ハンドピースホルダー
20:トレーテーブル用アーム
21:チューブ
22:診断用プローブホルダー
22’:緩衝材
23:チューブの先端
24:歯部
25:歯
26:歯肉
27:口腔
28:手指
29:大直径の円筒
30:小直径の半円筒
31:光源
32:光ファイバ
33:低コヒーレンス干渉計
34:プローブ内の光学系定盤
35:信号光
35’:光路
36:発光ダイオード
36’集光レンズ
37:検出器
38:信号線
39:増幅器
40:復調器
41:A/D変換器
42:信号処理部
43:コンピュータ
44:記憶装置
45:LAN接続
46:プリンタ
47:画像処理・走査制御部
48:信号線
49:表示部
52:光断層画像
53:計測パターン
54:計測データ
56:深さ方向走査
60:レンズ
60’:結像レンズ
61:直角プリズム
63:マイクロスイッチ
64:ストッパ
65:スライドレール
66:モータ
67:カップリング
68:ナット
69:ボールネジ
70:ビームスプリッタ
71:Oリング
71’:カバーのOリング溝
72:カバー
73:振動子
74:ガラスロッド
75:ビームスプリッタ
75’:偏光ビームスプリッタ
76:イメージセンサ
78:ミラー
79:カバー
80:湾曲イメージファイバ
81:計測用窓
82:大直径の円筒
83:中空円錐体
84:カバー
85:角筒
89:横設された円筒
90:有底円筒部
91:小直径の半円筒
92:カバー
93:送信機
94:無線送路
95:受信機
96:ピン
98:直線偏光板
99:4分の1波長板
100:一体カバー
101:大円筒部
101’:大円筒部のカバー
102:小直径の半円筒部
102’:小円筒部のカバー
103:Oリング溝
104:側面の計測用窓
104’:正面の計測用窓
105:挿入の方向
106:嵌挿方向
107:計測方向
108:吸盤
108’:吸引孔
109:計測用窓
110:カバーのスライド方向
111:バキュームチューブ
112:バキューム接手
113:吸引通路
114:緩衝材
115:計測用窓
116、117:嵌合部
118:吸着防振盤
119:カバー
120:カバー
121:一体のカバー
122:フットスイッチ
123:空間伝搬路
Claims (9)
- (1)被検体の歯部に照射するための、可視光線から普通赤外線の範囲の波長の低コヒーレント光の発生手段と、
前記低コヒーレント光を信号光として前記歯部の所定領域を走査し、走査領域内の所定深部からの反射光と、
前記信号光と僅少な周波数の差を有する、あるいは、位相変調を与えた参照光との干渉によって、前記走査領域の光断層画像を取得するOCT手段と
を備えてなる歯科光診断装置に備えられるプローブであって、
(2)(a)該プローブは、前記光断層画像を取得するための信号の取得構成がバルク型(空間伝搬型)であり、
(b)その先端部が歯部に当接される該プローブの構成が、
握持して自在に姿勢制御するための大直径の円筒と、
その前端部から前方に突設された小直径の半円筒と、
該小直径の半円筒の先端部側面又は正面に開設された計測用窓と、
前記大直径の円筒の基部より延設された信号線及びそれを被覆したチューブを備えてなり、
(c)そして、前記大直径の円筒の内部には、下記構成の定盤、すなわち、
低コヒーレント光を発する光源と、
前記光源からの光を伝搬する光ファイバと、
該光ファイバの先端に配設されたレンズと、
該レンズの前方に配設されたビームスプリッタ(75)と、
該ビームスプリッタ(75)の下部に設けられたプリズムとミラーと振動子及び空間伝搬路とからなる参照光発生部と、
また、前記ビームスプリッタ(75)の上部に設けられた結像レンズを介して光断層画像を受像する2次元のイメージセンサと、
で構成される光学系を配設した定盤と、
該定盤を前後に移動させ深さ方向の走査を行うための機構とが内設され、
(d)さらに前記小直径の半円筒内には、前記信号光を前記側面又は正面に開設された計測用窓に送るためのビームスプリッタ(70)が設けられてなり、
低コヒーレント光よりなる信号光を面として歯部に照射し、その反射光を前記結像レンズを介して2次元イメージセンサで受像し光断層画像を取得するものであることを特徴とする歯科光診断装置用プローブ。 - 請求項1に記載の歯科光診断装置用プローブにおいて、前記歯部の選定される所定領域にポイント光を目視のためのガイド光として射出する手段を設けてなることを特徴とする歯科光診断装置。
- 請求項1又は2に記載の歯科光診断装置用プローブの、前記大直径の円筒の基部外周に、回動可能なリング状の回動部を配設し、該リング状の回動部の側面に多関節アームの先端部を固設してなり、それらの移動により自在に該プローブの姿勢制御と、所要位置への停止ができるようにしたものであることを特徴とする歯科光診断装置。
- 被検体の歯部を照射するための、前記低コヒーレント光の発生手段と、
該低コヒーレント光を信号光として前記歯部の所定領域を走査し、走査領域内の所定深部からの反射光と、前記信号光と僅少な周波数の差を有する、あるいは位相変調を与えた参照光との干渉によって、前記走査領域の光断層画像を取得するOCT手段とを備えてなる歯科光診断装置に備えられるプローブであって、
非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。 - 直線偏光している低コヒーレント光の光源光路に配設され、直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該円偏光を互いに直交する直線偏光に2分割する偏光ビームスプリッタと、参照光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、反射光路に配設され、前記偏光ビームスプリッタからの直線偏光を円偏光とする4分の1波長板と、該4分の1波長板に近接して配設された直線偏光板とを備え、
非偏光解消成分のみを抽出する直線偏光手段を備えてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。 - 歯科光診断装置用プローブにおいて、
計測用窓の配置方向設定及び使用後に消毒されるための、プローブに着脱されるプローブカバーが、
前記大直径の円筒とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部に対して、
各形状に沿って密接し、かつ着脱できる形状を備え、
また、前記カバーの先端部側面又は正面には計測用窓が配設されてなり、
照射方向に対応して交換取着が可能であり、
そして、使用後は、取り外して消毒できることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。 - 歯科光診断装置用プローブにおいて、
装着時にプローブ本体を衝撃より防止し、かつ計測用窓の配置方向設定のため、プローブに着脱され、使用後は消毒を行うためのプローブカバーが、
前記大直径の円筒とその前端部から前方に突設された小直径の半円筒部に対して、各形状に沿って密接する緩衝材と、その上に重ねて設けられた外面カバーの2層よりなり、
また、前記プローブカバーの先端部側面又は正面には計測用窓が配設されてなり、照射方向に対応して交換取着が可能であり、
そして、使用後は、取り外して消毒できることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の歯科光診断装置用プローブ。 - 歯科光診断装置用プローブにおいて、
歯部に当接するプローブの先端部のぶれを防止する機構が、
前記プローブカバーの計測用窓の前後にバキュームにより吸引される吸盤を有し、
また、カバーは手動により前後に調節設定できる機構を備えてなり、
目的とする歯部の前後の適切な位置に前記吸盤を移動後固定させることを、特徴とする請求項6又は7に記載の歯科光診断装置用プローブ。 - 歯科光診断装置用プローブにおいて、
歯部に当接するプローブの先端部のぶれを防止する機構が、
前記プローブカバーの計測用窓の前後に弾力性を有する防振盤を有し、
また、カバーは手動により前後に調節設定できる機構を備えてなり、
目的とする歯部の前後の適切な位置に前記防振盤を移動後固定させることを、特徴とする請求項6又は7に記載の歯科光診断装置用プローブ。
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