JP4707063B2 - 歯周病用光治療器 - Google Patents

Description

本発明は、歯周病用光治療器に関し、特に、可視域の光を放射する光源を用いた歯周病用光治療器に関する。

歯周病は、歯周病原性を示す数種の嫌気性細菌が、歯と歯肉の間の歯周ポケットに入り込み、これに感染し歯肉が炎症を起こすことがその主因とされている。
そして、最近、この歯周病の治療法として、光を用いた治療が提案されている。

歯周病用の光治療器としては、例えば、図９に示すように、薬液を歯周ポケットに注入して治療を行い、その後にレーザ光をその歯周ポケット内の薬液あるいは別途歯周ポケットに注入した色素液に照射して菌の殺菌を行うための歯周病用プローブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図９において、３１はハンドピース、３３はテーパ状の中空管よりなるプローブ、３４は光ファイバである。

しかしながら、上記のような歯周病用の光治療器においては、以下のような問題がある。
まず、この光治療器は、薬液を注入するためのプローブと光照射のためのプローブの２種を切換え可能な構造（以下、「切換えプローブ」ともいう。）、あるいは、薬液を注入するためのプローブと光照射のためのプローブが一体化した構造（以下、「一体化プローブ」ともいう。）であるところ、このような複雑な構造の光治療器はレーザ光を導光するプローブの交換が困難であり、また、製造コストが高価となる、という問題があり、また、一体化プローブのものを使用する場合には、患者が変わるたびにプローブ全体の殺菌をする必要があり、さらに、切換えプローブのものを使用する場合には、薬液を注入後に光照射のためのプローブに切換えて取り替える必要があり、使用上の利便性が低い、という問題もある。

また、この光治療器は薬液に過敏な患者に対しては使用できないという問題もある。

そして、薬液と共に照射されるレーザ光について、特許文献１に具体的な記載はないが、止血の記載から考えるに炭酸ガスレーザの中赤外線レーザまたは近赤外のＹＡＧレーザまたは可視域の６００ｎｍ近辺の波長の可視レーザと考えられるところ、このような長波長のレーザ光によっては歯周病菌の繁殖を確実に抑制させることができないおそれがある。
一方、一般に殺菌作用が得られる光としては紫外線が挙げられるが、紫外線レーザは人体皮膚の炎症を引き起こすなど人体皮膚にとって有害な光であって、歯周病治療に用いることはできない。
実開平５−７８２０９号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、歯周病治療に適する構造のプローブを備えると共に特定波長域の光による歯周病の治療を行うことができる歯周病用光治療器を提供することにある。

本発明者らは、歯周病菌に光照射して、歯周病菌の増殖についての光の波長依存性に関する調査実験を行うことにより、特定波長域の光による歯周病菌の増殖の抑制についての知見を得た。

本発明の歯周病用光治療器は、波長４００〜４２０ｎｍの範囲に発光中心波長を有する光源と、この光源からの光を導光して光を照射すべき患部に放射するプローブとを備え、 前記プローブは、内部が流水路として機能する、水より屈折率が低い樹脂からなる樹脂製中空管を備え、
当該樹脂製中空管の内部の流水路に満たされた水によるコア部と、当該樹脂製中空管自体によるクラッド部とにより、導光路が形成されていることを特徴とする。

本発明の歯周病用光治療器においては、前記プローブは、その内部に前記光源が配設されたハンドピースに対して、着脱自在に設けられていることが好ましい。

本発明の歯周病用光治療器においては、前記樹脂製中空管が、フッ素樹脂よりなるものであることが好ましい。

本発明の歯周病用光治療器においては、前記光源が半導体レーザまたは発光ダイオードであることが好ましく、この半導体レーザまたは発光ダイオードの発光中心波長は４０５ｎｍであることが好ましい。

本発明の歯周病用光治療器によれば、波長４００〜４２０ｎｍの範囲に発光中心波長を有する光源を備え、この光源より放射される波長４００〜４２０ｎｍの範囲の青色光（以下、「特定波長域の光」ともいう。）は紫外線と異なって人体に対して安全でありながら歯周病菌の増殖の抑制に有効であるために、薬液の使用を伴わずに歯周病の治療をすることができる。

また、プローブに流水路が形成された構成の歯周病用光治療器によれば、光照射箇所を水で冷却することができ、火傷などを防止することができる。
また、プローブの流水路を導光路のコア部として使用する構成の歯周病用光治療器によれば、１つのプローブによって特定波長域の光の照射処理（以下、「光照射処理」ともいう。）と光照射箇所の冷却処理との両方の処理を行うことができるため、治療中にプローブの取換えなどの煩雑な作業を行う必要がなく、高い利便性が得られる。
また、プローブがハンドピースに着脱自在に設けられた構成の歯周病用光治療器によれば、プローブの殺菌などの作業を簡単に行うことができ、さらに、プローブを使い捨てとすることにより、感染に対して高い安全性を得ることができる。

以下、本発明の歯周病用光治療器について説明する。

図１は、本発明の歯周病用光治療器の一例における構成の概略を示す説明用図である。この歯周病用光治療器は、波長４００〜４２０ｎｍ、好ましくは波長４００〜４１０ｎｍの範囲に発光中心波長を有する光源１３（図２（ａ）参照。）と、この光源１３からの光Ｌを導光して光を照射すべき患部に放射するプローブ１１とを備えるものであり、具体的には、光源１３を内蔵するハンドピース１２に対して、プローブ１１が、その基端部分を構成する金属製中空管１５を介して、着脱自在に連結されている。

このプローブ１１は、図３にも示すように、金属製中空管１５と、その内部が流水路Ｆとして機能する樹脂製中空管１４とよりなり、この樹脂製中空管１４は、水Ｗより屈折率（ｎ）が低く、かつ人体に無害な樹脂、例えばフッ素樹脂など特にテフロンＡＦ（登録商標）よりなり、流水路Ｆに水Ｗが満たされた状態とされることにより、当該流水路Ｆに満たされた水Ｗによるコア部と、樹脂製中空管１４自体によるクラッド部とにより導光路が形成され、光源１３からの光Ｌを光照射箇所（患部）までファイバー方式で導光することができる。
樹脂製中空管１４は、例えば長さが１０〜５０ｍｍであり、外径φが０．２〜１．５ｍｍ、内径φが０．０５〜１．０ｍｍである。

流水路Ｆに満たされる水Ｗは、導光路を構成するコア部として機能すると共に、流通状態とされてプローブ１１の先端開口部１１Ａから放水されることにより、光照射箇所（患部）を冷却する冷却水としても機能する。このような水Ｗとしては、飲料用水、精製水、滅菌精製水などが挙げられる。これらの水Ｗは、４００ｎｍ、４２０ｎｍの光についての屈折率（ｎ）がそれぞれ１．３４３、１．３４１であり、また、これらの水Ｗは、４００〜４２０ｎｍの波長に対して吸収がなく、光源１３から放射される光Ｌの伝播を阻害することがない。
なお、上記の樹脂製中空管１４を形成するためのテフロンＡＦ（登録商標）の４００ｎｍの光の屈折率（ｎ）は、１．３２である。

流水路Ｆ内における水Ｗの流量は、例えば０．０１〜５ｃｃ／ｓｅｃとされる。水Ｗの流量が０．０１ｃｃ／ｓｅｃ以上であることにより、光照射箇所（患部）において照射された特定波長域の光の照射エネルギーによる熱を十分に冷却することができる。

金属製中空管１５は、人体に対して金属アレルギーなどを引き起こすことのない安全な金属である必要があり、さらに、特定波長域の光に対して反射率のよい金属であることが好ましい。金属製中空管１５がこのような特定波長域の光に対して反射率のよい金属よりなることにより、樹脂製中空管１４が意図せず損傷した場合にも、光漏れすることなく内面反射により導光することができる。
このような金属としては、例えばステンレス、ニッケル、銅、アルミニウム、金、銀、パラジウム、クロム、チタンなどを挙げることができる。

この金属製中空管１５は、樹脂製中空管１４の基端部分１４Ａの外径に適合する内径の小径先端部分１５Ａおよびハンドピース１２の本体光出射部分１２Ａの外径に適合する内径の大径嵌合部分１５Ｂを有し、樹脂製中空管１４の基端部分１４Ａが金属製中空管１５の小径先端部分１５Ａ内に挿入された状態でプローブ１１が構成されている。そして、金属製中空管１５の大径嵌合部分１５Ｂにハンドピース１２の本体光出射部分１２Ａが挿入されて嵌合されることによって、プローブ１１がハンドピース１２に装着されている。
なお、この金属製中空管１５の小径先端部分１５Ａは、曲げガイドとして構成されている。

ハンドピース１２は、光源１３、この光源１３の光出射方向に設けられた集光レンズ１７、この集光レンズ１７を水密に保持するｏ−リング１８、および電源２５からの電力を光源１３に供給するためのコネクタ２３を備える光源装置１９と、この光源装置１９が配置されたハンドピース外枠１６内に設けられた導水路２６Ａとよりなる。
この例の歯周病用光治療器においては、導水路２６Ａは、図２（ｂ）に示されるように、４本設けられており、それぞれの導水路２６Ａがハンドピース１２の基端部から先端部に向かって伸びている。

この歯周病用光治療器に備えられる光源１３としては、例えば半導体レーザおよび発光ダイオードを挙げることができ、この光源１３を構成する半導体レーザまたは発光ダイオードとしては、例えばその発光中心波長が４０５ｎｍであるものが好ましい。
このような半導体レーザまたは発光ダイオードとしては、例えばＧａＮ系半導体よりなるものを挙げることができる。

図１において、２７は導電線、２８は貯水部２９を内蔵する制御装置であり、２６は、貯水部２９からハンドピース１２の導水路２６Ａを介して当該貯水部２９に貯水された水Ｗを樹脂製中空管１４内に供給するための導水管である。

このような歯周病用光治療器は、以下のように動作される。
まず、図４に示されるように、プローブ１１の先端開口部１１Ａを患者の歯２１と歯肉２２との間に形成される歯周ポケット２０に挿入し、次いで、貯水部２９から押圧ポンプ（図示せず）により導水管２６および導水路２６Ａを介して流水路Ｆに水Ｗが供給されると共に、電源２５が投入されて光源１３から特定波長域の光Ｌが放射された状態とされる。
プローブ１１においては、光源１３からの光Ｌが、集光レンズ１７によって集光され、樹脂製中空管１４内に入射されて樹脂製中空管１４内壁によって全内部反射によって伝播されることにより導光されて先端開口部１１Ａから出射され、同時に、流水路Ｆを流通した水Ｗが先端開口部１１Ａから放水され、これにより患部が冷却されながら光照射処理が行われて歯周ポケット２０内の歯周病菌が殺菌される。

ここに、光照射処理においては、歯周病菌の種類などによっても異なるが、例えば３〜３０Ｊ／ｃｍ² 、好ましくは１５〜１８Ｊ／ｃｍ² のエネルギー密度で特定波長域の光Ｌを照射することにより、歯周病菌の増殖抑制の効果が確実に得られる。
上記の条件において光照射処理を行うことにより、通常、２〜３日間、歯周病菌の増殖抑制の効果が持続する。このため、２〜３日間隔で光照射処理を行うことにより、長期間にわたって歯周病菌の増殖が抑制された状態を維持することができる。

以上の歯周病用光治療器によれば、波長４００〜４２０ｎｍの範囲に発光中心波長を有する光源１３を備え、この光源１３より放射される特定波長域の光Ｌは紫外線と異なって人体に対して安全でありながら歯周病菌の増殖の抑制に有効であるために、薬液の使用を伴わずに歯周病の治療をすることができる。

また、プローブ１１に流水路Ｆが形成されているために、光照射箇所（患部）を水Ｗで冷却することができ、火傷などを防止することができる。
また、プローブ１１の流水路Ｆを導光路のコア部として使用する構成であるために、１つのプローブ１１によって特定波長域の光Ｌの照射と光照射箇所の冷却との両方の処理を行うことができるため、治療中にプローブの取換えなどの煩雑な作業を行う必要がなく、高い利便性が得られる。
また、プローブ１１がハンドピース１２に着脱自在に設けられているために、プローブ１１の殺菌などの作業を簡単に行うことができ、さらに、プローブ１１を使い捨てとすることにより、感染に対して高い安全性を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の実施の形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、光源は半導体レーザやレーザダイオードよりなることに限定されず、ランプよりなる構成であってもよい。
このようなランプは、波長４００〜４２０ｎｍの範囲の光を放射するランプであって、このようなランプとしては、例えば金属として水銀（Ｈｇ）が封入されたガス放電灯に波長透過フィルターを設けることにより、４０４．７７ｎｍ、４０７．９ｎｍ、４１０．８ｎｍ、４１０．９２ｎｍのＨｇの輝線のみを透過させて利用される状態のものを挙げることができる。

さらに例えば、プローブのハンドピースに対する着脱自在を達成させるための機械的構成は、金属製中空管の基端部分を介して連結される構成に限定されるものではなく、その目的が達成される機械的構成であればよい。

以下に、本発明の効果を確認するために行った実施例および実験例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜３および比較例１〜２８〕
歯周病菌株として、一般に広く認識されているポルフィロモナス・ジンジバリス（Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓ ｇｉｎｇｉｖａｌｉｓ ＡＴＣＣ ３３２７７）を用い、血液寒天培地にて継代培養したポルフィロモナス・ジンジバリスを、０．５％ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ、０．０５％Ｌ−ｃｙｓｔｅｉｎｅ、０．００１％ｖｉｔａｍｉｎ Ｋ、０．０００５％ｈｅｍｉｎ、０．０２５％ｒｅｓａｚｕｒｉｎを添加したＢＨＩ（Ｂｒａｉｎ Ｈｅａｒｔ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ）液体培地（以下、「ＢＨＩブロス」ともいう。）１０ｍＬにおいて３７℃で２４時間嫌気培養して菌液（以下、「ＢＨＩブロス培養菌液（Ａ）」ともいう。）を得た。
そして、このＢＨＩブロス培養菌液（Ａ）を、一定量（１μＬ）血液寒天培地上に播種し、３７℃で３０時間嫌気培養して形成されたコロニーに、それぞれ１０ｎｍ間隔で波長の異なる、波長４００ｎｍ、４１０ｎｍ、４２０ｎｍ、４３０ｎｍ…７００ｎｍの光を照射した。各々の光は、各波長による光強度を測定した上で照射時間を調整してエネルギー密度を一定（１８Ｊ／ｃｍ² ）とした。光照射処理後、３７℃で嫌気培養を行い、経時的にコロニーのサイズを測定した。
波長４００ｎｍの光を照射するものを実施例１、波長４１０ｎｍ、４２０ｎｍ、４３０ｎｍ、…７００ｎｍの光を照射するものをそれぞれ実施例２、実施例３、比較例１、…比較例２８とした。図５に、実施例１に係るものを（ａ）、実施例２、実施例３および比較例１に係るものをそれぞれ（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）としてその結果を示した。

図５より、実施例１〜３に係る波長４００ｎｍ、４１０ｎｍおよび４２０ｎｍの光を照射したコロニーにおいては、比較例１に係る波長４３０ｎｍの光を照射したコロニーに比してコロニーサイズが小さく、これにより波長４００〜４２０ｎｍの光を照射することにより、ポルフィロモナス・ジンジバリスの増殖が抑制されることが確認された。なお、比較例２〜比較例２８に係る波長４４０〜７００ｎｍの光を照射したコロニーにおいては、比較例１の波長４３０ｎｍの光を照射したコロニーとほぼ同様のコロニーサイズとなった。

＜実験例１＞
特定波長域の光の照射による増殖抑制効果に対する影響因子を調べるため、発光中心波長４０５ｎｍの光を放射するレーザ照射器を使用して下記の実験を行った。
ＢＨＩブロス培養菌液（Ａ）を、ＢＨＩブロスにて１００倍に希釈した後、９６穴マイクロタイタープレートに１ウエル当たり１００μＬずつ分注し、エネルギー密度一定（１５Ｊ／ｃｍ² ）となるよう、それぞれ、強度密度および照射時間が５０ｍＷ／ｃｍ²で５分間、２００ｍＷ／ｃｍ² で７５秒間、４００ｍＷ／ｃｍ² で３８秒間の状態で光照射処理を行い、その後、３７℃にて嫌気培養を行い、経時的にＯＤ６５５ｎｍ値を測定し、ポルフィロモナス・ジンジバリスの増殖をモニターした。結果を図６に示す。ただし、図６においては、５０ｍＷ／ｃｍ²で５分間の光照射処理に係るものを（ｇ）、２００ｍＷ／ｃｍ² で７５秒間の光照射処理に係るものを（ｆ）、４００ｍＷ／ｃｍ²で３８秒間の光照射処理に係るものを（ｅ）として示し、さらに、光照射処理を行わなかった場合のものを（ｈ）として示した。

図６より、いずれの条件においてもポルフィロモナス・ジンジバリスの増殖が抑制されていること、具体的には光照射処理後、４８時間の経過時点で、ＯＤ６５５ｎｍ値の比較において約６５〜８０％の増殖の抑制が確認された。

＜実験例２＞
エネルギー密度一定ではなく、強度密度一定（５０ｍＷ／ｃｍ² ）の状態で、照射時間をそれぞれ１分間、２分間、３分間、４分間、５分間として光照射処理を行うことの他は実験例１と同様にして経時的にＯＤ６５５ｎｍ値を測定し、ポルフィロモナス・ジンジバリスの増殖をモニターした。結果を図７に示す。ただし、図７においては、１分間、２分間、３分間、４分間および５分間の光照射処理に係るものをそれぞれ（ｍ）、（ｌ）、（ｋ）、（ｊ）および（ｉ）として示し、さらに、光照射処理を行わなかった場合のものを（ｎ）として示した。

図７より、照射時間が１分間（エネルギー密度３Ｊ／ｃｍ² ）であっても有意なポルフィロモナス・ ジンジバリスの増殖の抑制、具体的には、光照射処理後４８時間の経過時点でＯＤ６５５ｎｍ値の比較において約３０％の増殖の抑制が認められた。また、照射時間が２分間（エネルギー密度６Ｊ／ｃｍ²）以上である場合は、より強い増殖抑制効果、具体的には、光照射処理後３６時間の経過時点でＯＤ６５５ｎｍ値の比較において約７０％以上の増殖抑制が確認された。

＜実験例３＞
エネルギー密度一定ではなく、照射時間一定（５分間）の条件で、強度密度をそれぞれ３０ｍＷ／ｃｍ² 、５０ｍＷ／ｃｍ² 、１００ｍＷ／ｃｍ²として光照射処理を行うことの他は実験例１と同様にして経時的にＯＤ６５５ｎｍ値を測定し、ポルフィロモナス・ジンジバリスの増殖をモニターした。結果を図８に示す。ただし、図８においては、３０ｍＷ／ｃｍ²、５０ｍＷ／ｃｍ² および１００ｍＷ／ｃｍ² の光照射処理に係るものをそれぞれ（ｑ）、（ｐ）および（ｏ）として示し、さらに、光照射処理を行わなかった場合のものを（ｒ）として示した。

図８より、強度密度が３０ｍＷ／ｃｍ² （エネルギー密度９Ｊ／ｃｍ² ）であっても有意なポルフィロモナス・ ジンジバリスの増殖の抑制、具体的には光照射処理後３６時間の経過時点でＯＤ６５５ｎｍ値の比較において約７０％の増殖抑制が認められた。また、強度密度が５０ｍＷ／ｃｍ²（エネルギー密度１５Ｊ／ｃｍ² ）および１００ｍＷ／ｃｍ² （エネルギー密度３０Ｊ／ｃｍ² ）である場合は、より強い増殖抑制効果、具体的には、光照射処理後３６時間の経過時点でＯＤ６５５ｎｍ値の比較において約９０％の増側抑制が認められた。

本発明の歯周病用光治療器の一例における構成の概略を示す説明用図である。 図１の歯周病用光治療器におけるプローブを模式的に示す断面図である。 図２の歯周病治療器のプローブの要部を拡大して示す部分断面図である。 本発明の歯周病用光治療器の使用状態を示す概略図である。 実施例１〜３および比較例１の結果を示す歯周病菌の増殖抑制に関するグラフである。 実験例１の結果を示すグラフである。 実験例２の結果を示すグラフである。 実験例３の結果を示すグラフである。 従来の歯周病用光治療器のプローブの断面図である。

符号の説明

１１ プローブ
１１Ａ 先端開口部
１２ ハンドピース
１２Ａ 本体光出射部分
１３ 光源
１４ 樹脂製中空管
１４Ａ 基端部分
１５ 金属製中空管
１５Ａ 小径先端部分
１５Ｂ 大径嵌合部分
１６ ハンドピース外枠
１７ 集光レンズ
１８ ｏ−リング
１９ 光源装置
２０ 歯周ポケット
２１ 歯
２２ 歯肉
２３ コネクタ
２５ 電源
２６ 導水管
２６Ａ 導水路
２７ 導電線
２８ 制御装置
２９ 貯水部
３１ ハンドピース
３３ プローブ
３４ 光ファイバ
Ｆ 流水路
Ｌ 光
Ｗ 水

Claims (5)

1. 波長４００〜４２０ｎｍの範囲に発光中心波長を有する光源と、この光源からの光を導光して光を照射すべき患部に放射するプローブとを備え、
   前記プローブは、内部が流水路として機能する、水より屈折率が低い樹脂からなる樹脂製中空管を備え、
   当該樹脂製中空管の内部の流水路に満たされた水によるコア部と、当該樹脂製中空管自体によるクラッド部とにより、導光路が形成されていることを特徴とする歯周病用光治療器。
2. 前記プローブは、その内部に前記光源が配設されたハンドピースに対して、着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯周病用光治療器。
3. 前記樹脂製中空管は、フッ素樹脂よりなるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯周病用光治療器。
4. 前記光源が半導体レーザまたは発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の歯周病用光治療器。
5. 光源を構成する半導体レーザまたは発光ダイオードの発光中心波長が４０５ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の歯周病用光治療器。