JP6858588B2 - 歯垢検出装置および歯ブラシ - Google Patents

Description

この発明は歯垢検出装置に関し、より詳しくは、歯の表面に対して光を照射し、その歯表面または歯垢からの蛍光に基づいて、歯垢の有無を判定する歯垢検出装置に関する。

また、この発明は、そのような歯垢検出装置が組み込まれた歯ブラシに関する。

従来、この種の歯垢検出装置としては、例えば特許文献１（特表２００２−５１５２７６号公報）に開示されているように、実質的に生物的沈着物（歯垢、バクテリア、歯石、結石など）のない歯表面からの蛍光の強度と、試験歯表面からの蛍光の強度とを比較して、試験歯表面における生物的沈着物の存在の有無を判定するものが知られている。

特表２００２−５１５２７６号公報

上記特許文献１に記載の装置を使用する場合、比較の基準となる「生物的沈着物のない歯表面」をユーザが見つけ、その歯表面からの蛍光の強度を対照標準として保存する必要がある。しかしながら、一般的なユーザにとって、「生物的沈着物のない歯表面」を見つけることは難しい（通常は確信が持てない）し、また、対照標準を保存するという校正的な操作が必要となり、手間がかかって煩わしい、という問題がある。

そこで、この発明の課題は、ユーザが簡単な操作で歯垢の有無を判定することができる歯垢検出装置を提供することにある。

また、この発明の課題は、そのような歯垢検出装置が組み込まれた歯ブラシを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の歯垢検出装置は、
歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出装置であって、
上記歯表面へ向けて紫外または青色の励起光を照射する発光部と、
上記励起光による上記歯表面からの放射光を受ける第１および第２の受光部とを備え、
上記第１の受光部は、上記放射光のうち、予め定められた下限波長をもち、歯垢固有の蛍光の波長範囲を含む第１の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第１の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第１の出力値を得、
上記第２の受光部は、上記放射光のうち、上記第１の波長域の下限波長を下回るように予め定められた下限波長をもち、エナメル質固有の蛍光の波長範囲を含む第２の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第２の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第２の出力値を得、
上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の比と、予め定められた第１閾値との間の大小の判定を行う第１の判定部と、
上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の差と、予め定められた第２閾値との間の大小の判定を行う第２の判定部と、
を備えたことを特徴とする。

知られているように、歯表面からの放射光のうち、「歯垢固有の蛍光」は、ピーク波長が約６３０ｎｍであり、そのピークのスペクトル成分はそのピーク波長に対して約±１０ｎｍの範囲に分布する。また、「エナメル質固有の蛍光」は、ピーク波長が約４８０ｎｍにある。そのピークよりも長波長側のスペクトル成分は、そのピーク波長から７５０ｎｍ程度にまでわたってブロードに分布する。

第１の波長域の上限波長については、定められなくても良いし、例えば７５０ｎｍ以下というように定められてもよい。第２の波長域の上限波長については、定められなくても良いし、例えば６００ｎｍ以下というように定められてもよい。

第１の波長域、第２の波長域のスペクトル成分の「強度」とは、取りだした波長域のスペクトル成分をその波長域にわたって積分（または積算）して得られた量に対応する。

上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の「比」は、第１の出力値と第２の出力値とのいずれを分子（または分母）にしても良い。同様に、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の「差」は、いずれを差し引かれる側（または差し引く側）にしても良い。

この発明の歯垢検出装置では、発光部が歯表面へ向けて紫外または青色の励起光を照射する。第１の受光部、第２の受光部は、それぞれ、上記励起光による上記歯表面からの放射光を受ける。上記第１の受光部は、上記放射光のうち、予め定められた下限波長をもち、歯垢固有の蛍光の波長範囲を含む第１の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第１の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第１の出力値を得る。一方、上記第２の受光部は、上記放射光のうち、上記第１の波長域の下限波長を下回るように予め定められた下限波長をもち、エナメル質固有の蛍光の波長範囲を含む第２の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第２の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第２の出力値を得る。第１の判定部は、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の比と、予め定められた第１閾値との間の大小の判定を行う。この第１の判定部による判定結果に応じて、歯表面に存在しうる物質（すなわち、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢）のうち、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、金属歯、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる（その根拠については後述する。）。第２の判定部は、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の差と、予め定められた第２閾値との間の大小の判定を行う。この第２の判定部による判定結果に応じて、歯表面に存在しうる物質のうち、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。または、金属歯からなるグループと、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる（その根拠については後述する。）。したがって、第１の判定部による判定結果と第２の判定部による判定結果との組み合わせによって、歯表面に存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かが識別され得る。

例えば、歯表面に存在している物質が歯垢（または歯石）である場合は、例えば、まず、第１の判定部による判定によって、歯表面に存在している物質が、金属歯、歯石、歯垢からなるグループに属する物質であることが識別される。次に、第２の判定部による判定によって、その物質が、金属歯ではなく、歯垢（または歯石）であることが識別される。

このように、この歯垢検出装置によれば、第１の判定部による判定結果と第２の判定部による判定結果との組み合わせによって、歯表面に存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かが識別され得る。

ここで、この歯垢検出装置では、特許文献１に記載の装置とは異なり、ユーザは、比較の基準となる「生物的沈着物のない歯表面」を見つける必要が無いし、対照標準を保存するという校正的な操作も必要が無い。したがって、ユーザが簡単な操作で、例えば歯表面に向けて発光部と受光部を配置してこの歯垢検出装置の動作開始を指示（スイッチオン）するだけで、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を得ることができる。なお、歯石は、歯垢が次第に変化して歯表面に沈着したものであるから、物質として両者を完全に区別することは難しい。

一実施形態の歯垢検出装置では、
上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記歯表面の周りの環境光による成分を差し引く補正を行う第１のゼロ点補正部を備え、
上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第１のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いることを特徴とする。

この一実施形態の歯垢検出装置では、第１のゼロ点補正部が、上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記歯表面の周りの環境光による成分を差し引く補正を行う。上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第１のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いる。したがって、判定の精度を高めることができる。

一実施形態の歯垢検出装置では、上記第１のゼロ点補正部は、動作開始時または動作中に、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ得て、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ上記環境光による成分として差し引くことを特徴とする。

この一実施形態の歯垢検出装置では、上記環境光による成分を適切に解消でき、判定の精度を高めることができる。

なお、「動作開始時または動作中」とは、この歯垢検出装置が歯ブラシに組み込まれる場合は、歯磨き開始時または歯磨き中に相当する。

一実施形態の歯垢検出装置では、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上で上記差を算出する信号処理部を備えたことを特徴とする。

本明細書で、「歯表面に存在しうる物質」とは、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢が想定されている。「予め定められた互いに種類が異なる物質」とは、例えば、金属歯、人工歯に対して、歯石、歯垢は、種類が異なる物質であると言える。

この一実施形態の歯垢検出装置では、信号処理部は、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上で上記差を算出する。これにより、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違する状態になる。したがって、この歯垢検出装置によれば、第１の判定部による判定結果と第２の判定部による判定結果との組み合わせによって、歯表面に存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かが容易に識別され得る。

一実施形態の歯垢検出装置では、上記信号処理部は、上記第１の出力値、上記第２の出力値をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率、第２の増幅率で増幅することによって、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ上記第１の係数、上記第２の係数を乗算することを特徴とする。

この一実施形態の歯垢検出装置では、上記信号処理部による処理が簡素化される。

一実施形態の歯垢検出装置では、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の受光部の受光面積と上記第２の受光部の受光面積とが互いに相違して設定されていることを特徴とする。

この一実施形態の歯垢検出装置では、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の受光部の受光面積と上記第２の受光部の受光面積とが互いに相違して設定されている。これにより、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算する処理を省略して、単に上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の差をとれば済む。したがって、上記信号処理部による処理が簡素化される。この結果、上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違する状態になる。

一実施形態の歯垢検出装置では、上記歯表面における歯垢の有無の判定結果を報知する報知部を備えたことを特徴とする。

ここで、報知部による「報知」は、ブザー音の鳴動、ランプの点灯または点滅、表示画面による表示などを広く含む。

この一実施形態の歯垢検出装置では、報知部が、上記歯表面における歯垢の有無の判定結果を報知する。したがって、ユーザは、歯表面における歯垢の有無を容易に知ることができる。

別の局面では、この発明の歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部と、手で握られるべきグリップ部と、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部とを含む本体を備え、
上記本体に、上述の歯垢検出装置が組み込まれたことを特徴とする。

この発明の歯ブラシは、上記本体に、上述の歯垢検出装置が組み込まれている。したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この歯ブラシから外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この歯ブラシによって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。

一実施形態の歯ブラシは、
上記発光部、上記第１および第２の受光部は、上記ヘッド部の上記起毛面のうち特定領域に対応する内部に配置され、
上記発光部は、上記特定領域を通して上記歯表面へ向けて紫外または青色の励起光を照射する発光ダイオードを含み、
上記第１の受光部は、上記歯表面からの上記放射光を上記特定領域を通して受けて、上記放射光のうち上記第１の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第１の光学フィルタ部材と、この第１の光学フィルタ部材を透過した上記第１の波長域のみのスペクトル成分を受ける第１のフォトダイオードまたはフォトトランジスタとを含み、
上記第２の受光部は、上記歯表面からの上記放射光を上記特定領域を通して受けて、上記放射光のうち上記第２の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第２の光学フィルタ部材と、この第２の光学フィルタ部材を透過した上記第２の波長域のみのスペクトル成分を受ける第２のフォトダイオードまたはフォトトランジスタとを含むことを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記第１の受光部、上記第２の受光部が、それぞれ簡素に構成され得る。したがって、この歯ブラシは、小型、低コストに製造され得る。

なお、上記起毛面のうちの「特定領域」では、毛が省略されているのが望ましい。

一実施形態の歯ブラシは、
上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記ヘッド部における内部反射光による成分を差し引く補正を行う第２のゼロ点補正部を備え、
上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第２のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いることを特徴とする。

本明細書で、ヘッド部における「内部反射光」とは、上記発光部からの上記励起光のうち上記ヘッド部の構成要素によって反射されて、上記歯表面に到達することなく上記第１、第２の受光部に入射する光を指す。具体的には、上記内部反射光は、上記起毛面のうちの上記特定領域の界面によって反射された光、上記ヘッド部の内部（上記発光部、上記第１および第２の受光部を収容する）の壁面によって反射された光、上記ヘッド部の上記特定領域の界面から外へ出たけれども上記毛によって反射されて戻った光などを含む。さらに、上記内部反射光は、上記発光部から直ちに上記第１、第２の光学フィルタ部材に入って上記第１、第２の受光部に入射する光を含んでいてもよい。

この一実施形態の歯ブラシでは、第２のゼロ点補正部が、上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記ヘッド部における内部反射光による成分を差し引く補正を行う。上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第２のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いる。したがって、判定の精度を高めることができる。

一実施形態の歯ブラシは、
上記毛とともに上記ヘッド部を覆って上記ヘッド部の周りの環境光を遮断するための遮光部材を備え、
上記第２のゼロ点補正部は、上記遮光部材によって上記環境光が遮断された遮光状態で、操作部を通して指示が入力されたタイミングまたは予めタイマ設定されたタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記第２のゼロ点補正部は、上記遮光部材によって上記環境光が遮断された遮光状態で、操作部を通して指示が入力されたタイミングまたは予めタイマ設定されたタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得る。その後、上記第２のゼロ点補正部は、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得る。したがって、上記ヘッド部の周りの環境光が略ゼロの状態で、上記内部反射光による成分を適切に得ることができる。

一実施形態の歯ブラシは、
上記本体の周りの環境光による照度を測定する照度測定部を備え、
上記第２のゼロ点補正部は、上記照度が予め定められた照度閾値を下回ったことを開始条件として、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記第２のゼロ点補正部は、上記照度が予め定められた照度閾値を下回ったことを開始条件として、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得る。その後、上記第２のゼロ点補正部は、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得る。したがって、上記ヘッド部の周りの環境光が少ない状態で、上記内部反射光による成分を適切に得ることができる。さらに、上記ヘッド部に上記遮光部材を装着する必要が生じない。これにより、校正データ取得のためにユーザが操作を行う必要を無くすことができる。

一実施形態の歯ブラシでは、上記照度測定部は、上記第１、第２の受光部のいずれか一方または両方からなることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記照度測定部は、上記第１、第２の受光部のいずれか一方または両方からなる。したがって、この歯ブラシの構成部品を増やすことなく、上記環境光による照度を測定することができる。

一実施形態の歯ブラシでは、
上記第２のゼロ点補正部は、予めタイマ設定された夜間に相当するタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記第２のゼロ点補正部は、予めタイマ設定された夜間に相当するタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得る。その後、上記第２のゼロ点補正部は、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得る。したがって、上記ヘッド部の周りの環境光が少ない状態で、上記内部反射光による成分を適切に得ることができる。これにより、校正データ取得のためにユーザが操作を行う必要を無くすことができる。

以上より明らかなように、この発明の歯垢検出装置によれば、ユーザが簡単な操作で歯垢の有無を判定することができる。

また、この発明の歯ブラシによれば、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢の有無の判定結果を知ることができる。

図１（Ａ）は、この発明の一実施形態の歯垢検出装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（Ｂ）は、その歯垢検出装置の制御系のブロック構成を示す図である。 上記歯垢検出装置による処理フローを示す図である。 歯石固有の蛍光のスペクトルを示す図である。 歯垢固有の蛍光のスペクトルを示す図である。 エナメル質固有の蛍光のスペクトルを示す図である。 レジン、金属歯、人工歯（セラミック）による放射光のスペクトルを示す図である。 歯垢代替試料に対して、室内灯下で発光部を点灯したときの分光器出力を示す図である。 歯垢代替試料に対して、暗室中で発光部を点灯したときの分光器出力を示す図である。 第１のゼロ点補正処理によって得られるデータを例示する図である。 図１０（Ａ）は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢についての、バンドパスタイプでの第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａを示す図である。図１０（Ｂ）は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢についての、バンドパスタイプでの第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂを示す図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、比Ａと差Ｂとに基づく、歯垢または歯石の有無についての判定の過程を示す図である。 図１２（Ａ）は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢についての、ハイパスタイプでの第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ′を示す図である。図１２（Ｂ）は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢についての、ハイパスタイプでの第２の出力値ΔＯＵＴ２と第１の出力値ΔＯＵＴ１との差Ｂ′を示す図である。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、比Ａ′と差Ｂ′とに基づく、歯垢または歯石の有無についての判定の過程を示す図である。 図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシの外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示す図である。 図１５（Ａ）は、上記電動歯ブラシを長手方向に沿って切断したときの縦断面を示す図である。図１５（Ｂ）は、歯磨き中のヘッド部を拡大して示す図である。 上記電動歯ブラシの制御系のブロック構成を示す図である。 上記電動歯ブラシのフォトダイオード出力を評価するための実験系の構成を示す図である。 図１７の実験系で得られたフォトダイオード出力を示す図である。 上記電動歯ブラシにおける第１の受光部、第２の受光部の分光感度を示す図である。 歯表面に存在している物質が歯石（および歯垢）である場合の、上記第１の受光部（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質が歯垢である場合の、上記第１の受光部（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質がエナメル質である場合の、上記第１の受光部（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質がレジン、金属歯、人工歯（セラミック）である場合の、上記第１の受光部（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質が歯石（および歯垢）である場合の、上記第２の受光部（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質が歯垢である場合の、上記第２の受光部（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質がエナメル質である場合の、上記第２の受光部（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 歯表面に存在している物質がレジン、金属歯、人工歯（セラミック）である場合の、上記第２の受光部（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光出力を示す図である。 図２８（Ａ）は、上記ヘッド部の内部反射光について未対策での、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ′を示す図である。図２８（Ｂ）は、上記ヘッド部の内部反射光について未対策での、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第２の出力値ΔＯＵＴ２と第１の出力値ΔＯＵＴ１との差Ｂ′を示す図である。 ヘッド部における内部反射光を説明する図である。 図３０（Ａ）は遮光部材を示す図である。図３０（Ｂ）、図３０（Ｃ）は、上記ヘッド部を上記遮光部材で覆う手順を示す図である。 図３１（Ａ）は、上記ヘッド部の内部反射光について対策済みでの、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ′を示す図である。図３１（Ｂ）は、上記ヘッド部の内部反射光について対策済みでの、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第２の出力値ΔＯＵＴ２と第１の出力値ΔＯＵＴ１との差Ｂ′を示す図である。 図３２（Ａ）は、上記ヘッド部の内部反射光について対策済みで、かつ、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上での、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ″を示す図である。図３２（Ｂ）は、上記ヘッド部の内部反射光について対策済みで、かつ、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上での、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢についての、第２の出力値ΔＯＵＴ２と第１の出力値ΔＯＵＴ１との差Ｂ″を示す図である。 第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対して制御部による増幅率がいずれも３５倍であるときに、ポルフィリン溶液の濃度を１〜１０［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲で可変したときの、第１の出力値ΔＯＵＴ１×３５、第２の出力値ΔＯＵＴ２×３５をμＡ単位で示す図である。 第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対して制御部による増幅率がそれぞれ５１倍、２９倍であるときに、ポルフィリン溶液の濃度を１〜１０［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲で可変したときの、第１の出力値ΔＯＵＴ１×５１、第２の出力値ΔＯＵＴ２×２９をμＡ単位で示す図である。 上記電動歯ブラシによる処理フローの前半部分（主に、校正データ取得処理）を示す図である。 上記電動歯ブラシによる処理フローの後半部分を示す図である。 図３７（Ａ）は、図３２（Ａ）に第１閾値α″を示す線が追記された図である。図３７（Ｂ）は、図３２（Ｂ）に第２閾値β″を示す線が追記された図である。 図３８（Ａ）、図３８（Ｂ）は、比Ａ″と差Ｂ″とに基づく、歯垢または歯石の有無についての判定の過程を示す図である。 図３９（Ａ）は、上記電動歯ブラシを変形した変形例１の外観を示す図である。図３９（Ｂ）は、上記変形例１のさらなる変形例を示す図である。 上記変形例１の制御系のブロック構成を示す図である。 上記変形例１による校正データ取得処理のフローを示す図である。 図４２（Ａ）は、上記電動歯ブラシを変形した変形例２の外観を示す図である。図４２（Ｂ）は、上記変形例２のさらなる変形例を示す図である。 上記変形例２の制御系のブロック構成を示す図である。 上記変形例２による校正データ取得処理のフローを示す図である。 図４５（Ａ）は、上記電動歯ブラシを変形した変形例３の外観を示す図である。図４５（Ｂ）は、上記変形例３のさらなる変形例を示す図である。 上記変形例３の制御系のブロック構成を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
（構成）
図１（Ａ）は、この発明の一実施形態の歯垢検出装置（全体を符号４００で示す。）の概略構成を模式的に示している。また、図１（Ｂ）は、歯垢検出装置４００の制御系のブロック構成を示している。

図１（Ａ）に示すように、この歯垢検出装置４００は、安定化電源４８０と、発光部としてのＬＥＤ（発光ダイオード；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４５０と、往路導波路４６１と、歯ブラシ５０１と、復路導波路４６２と、分光器４０２と、データ解析用コンピュータ４０１とを含んでいる。

安定化電源４８０は、ＬＥＤ４５０を発光させるために、配線４８１を通してＬＥＤ４５０へ、この例では電圧４．８Ｖ〜５．０Ｖ、１０ｍＡ〜１５ｍＡ程度の直流電流を供給する。

ＬＥＤ４５０は、安定化電源４８０から直流電流の供給を受けて、紫外または青色に相当するピーク波長をもつ光（図１（Ｂ）中に示す励起光Ｌとなる）を発生する。この例では、ＬＥＤ４５０は、バイバー（Ｂｉｖａｒ）社製の砲弾型紫外線ＬＥＤ（型番ＵＶ３ＴＺ−４０５−１５）であり、４０５ｎｍのピーク波長をもつ光Ｌを発生する。

往路導波路４６１は、ファイバケーブル４６１Ａと、プラスチック光ファイバ４６１Ｃと、それらのファイバケーブル４６１Ａとプラスチック光ファイバ４６１Ｃとを光学的に連結する貫通コネクタ４６１Ｂとを含んでいる。ファイバケーブル４６１Ａの入口側の端部４６１ｅは、ＬＥＤ４５０の光放出面に対向して配置されている。ファイバケーブル４６１Ａの端部４６１ｅから取り込まれた光は、ファイバケーブル４６１Ａ、貫通コネクタ４６１Ｂ、プラスチック光ファイバ４６１Ｃを通して、プラスチック光ファイバ４６１Ｃの出口側の端部４６１ｆに達する。プラスチック光ファイバ４６１Ｃの端部４６１ｆは、歯ブラシ５０１のヘッド部５０４を貫通して、被験者の歯９９の表面９９ａに対向するように配置されている。したがって、図１（Ｂ）中に示すように、ＬＥＤ４５０が発生した光が励起光Ｌとして歯表面９９ａに照射される。

図１（Ａ）中に示す復路導波路４６２は、ファイバケーブル４６２Ａと、プラスチック光ファイバ４６２Ｃと、それらのファイバケーブル４６２Ａとプラスチック光ファイバ４６２Ｃとを光学的に連結する貫通コネクタ４６２Ｂとを含んでいる。プラスチック光ファイバ４６２Ｃの入口側の端部４６２ｅは、プラスチック光ファイバ４６１Ｃの端部４６１ｆと並んで歯ブラシ５０１のヘッド部５０４を貫通して、歯９９の表面に対向するように配置されている。プラスチック光ファイバ４６２Ｃの端部４６２ｅから取り込まれた光（図１（Ｂ）中に示す励起光Ｌにより、歯表面９９ａが発生した放射光Ｌ′）は、プラスチック光ファイバ４６２Ｃ、貫通コネクタ４６２Ｂ、ファイバケーブル４６２Ａを通して、ファイバケーブル４６２Ａの出口側の端部４６２ｆに達し、分光器４０２に入力される。

この例では、ファイバケーブル４６１Ａ，４６２Ａとして、ソーラボジャパン株式会社製のファイバーパッチケーブル（ステップインデックスマルチモード、コア径１０００μｍ、開口数ＮＡ０．４８、コネクタＳＭＡ−ＳＭＡ、長さ１ｍ）を採用した。また、プラスチック光ファイバ４６１Ｃ，４６２Ｃとして、エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社製のプラスティック光ファイバーケーブル１０００ＵＭ（外径２．２ｍｍ）を採用した。このように往路導波路４６１、復路導波路４６２のうち歯ブラシ５０１側の部分を、比較的軽量なプラスチック光ファイバ４６１Ｃ，４６２Ｃとすることによって、歯ブラシ５０１が重く感じられるのを避けることができる。

分光器４０２は、この例ではＡＬＳ社製のＳＥＣ２０００スペクトロメータからなり、入力された光（放射光Ｌ′）の波長毎の強度を示す信号を出力する。波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ付近での分解能は約０．４ｎｍである。

データ解析用コンピュータ４０１は、図１（Ｂ）中に示すように、制御部４１０と、記憶部４１５と、データ入力部４２０と、操作部４３０と、表示部４４０と、電源部４７０とを備えている。

制御部４１０は、ソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、後述の各種処理を実行する。

データ入力部４２０は、公知の入力インタフェースからなり、分光器４０２の出力、すなわち、分光器４０２に入力された光（放射光Ｌ′）の波長毎の強度を示す信号を入力して、制御部４１０に渡す。

操作部４３０は、公知のキーボードおよびマウスを含み、ユーザからのコマンド、各種情報を入力するために働く。コマンドとしては、処理の開始を指示するコマンド、演算結果の記録を指示するコマンドなどが含まれる。入力される情報としては、被験者を識別するための情報（識別番号）などが含まれる。

記憶部４１５は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るハードディスクドライブまたはＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ）を含んでいる。記憶部４１５には、制御部４１０を制御するための制御プログラムが格納されている。また、記憶部４１５は、分光器４０２からデータ入力部４２０を介して入力された放射光Ｌ′の波長毎の強度を示す信号を記憶する。

表示部４４０は、この例ではＬＣＤ（液晶表示素子）からなり、制御部４１０による演算結果などの各種情報を表示する。

電源部４７０は、コンピュータ４０１内の各部へ電力を供給する。

（動作）
この歯垢検出装置４００は、ユーザ（この装置４００を操作する者を指す。）による操作によって、全体として図２に示す処理フローに従って動作する。なお、ユーザは、被験者と同一人であってもよいし、別人であってもよい。

（１） まず、ユーザが往路導波路４６１の端部４６１ｆ，復路導波路４６２の端部４６２ｅを被験者の歯９９の表面９９ａに対向するように配置した状態で、図２中のステップＳ１に示すように、安定化電源４８０から直流電流を供給して、発光部としてのＬＥＤ４５０を点灯する。すると、図１（Ｂ）中に示すように、ＬＥＤ４５０が発生した光（ピーク波長４０５ｎｍ）が励起光Ｌとして歯表面９９ａに照射され、それに応じて、歯表面９９ａから放射光Ｌ′が放射される。この放射光Ｌ′は、後述の歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂとともに、分光器４０２に入力される。

この放射光Ｌ′は、励起光Ｌが照射された物質に応じた波長スペクトルを有する。一般的に言って、歯表面には、歯のエナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢が存在しうる。励起光Ｌが照射された物質が例えば歯石であれば、図３に示すように、放射光Ｌ′には、励起光Ｌが散乱されて生じたピークＰ０に加えて、歯石固有の蛍光のピーク波長Ｐ１（≒６３０ｎｍ、赤色）が含まれる。同様に、励起光Ｌが照射された物質が例えば歯垢であれば、図４に示すように、放射光Ｌ′には、励起光Ｌが散乱されて生じたピークＰ０に加えて、歯垢固有の蛍光のピーク波長Ｐ２（≒６３０ｎｍ、赤色）が含まれる。そのピークのスペクトル成分はそのピーク波長に対して約±１０ｎｍの範囲に分布している。なお、歯石は、歯垢が次第に変化して歯表面に沈着したものであるから、物質として両者を完全に区別することは難しい。図３中に「歯石（および歯垢）」と表記しているのは、この理由による（後述の図１１〜図１４においても同様。）。

励起光Ｌが照射された物質が歯のエナメル質であれば、図５に示すように、放射光Ｌ′には、励起光Ｌが散乱されて生じたピークＰ０に加えて、エナメル質固有の蛍光のスペクトル成分Ｐ３（緑色）が含まれる。詳しくは、図５では、励起光Ｌが散乱されて生じたピークＰ０に隠れているが、エナメル質固有の蛍光のピーク波長は約４８０ｎｍにある。そのピークよりも長波長側のスペクトル成分は、そのピーク波長から７５０ｎｍ程度にまでわたってブロードに分布する。

また、励起光Ｌが照射された物質がレジン、人工歯（セラミック）であれば、図６中に示すように、放射光Ｌ′には、励起光Ｌが散乱されて生じたピークＰ０に加えて、それぞれ固有の蛍光のスペクトル成分Ｐ４，Ｐ６が含まれる。一方、励起光Ｌが照射された物質が金属歯であれば、放射光Ｌ′には、励起光Ｌが反射または散乱されて生じたピークＰ０とそのテイルＰ５のみが含まれる。

図１（Ｂ）中の分光器４０２は、放射光Ｌ′の波長毎の強度を示す信号を出力する。この信号は、データ入力部４２０を介して、制御部４１０に入力される。この例では、分光器４０２とともに制御部４１０が第１の受光部として働いて、図２中のステップＳ２に示すように、放射光Ｌ′のうち予め定められた第１の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第１の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第１の出力値ＯＵＴ１を取得する。また、分光器４０２とともに制御部４１０が第２の受光部として働いて、図２中のステップＳ３に示すように、放射光Ｌ′のうち予め定められた第２の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第２の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第２の出力値ＯＵＴ２を取得する。なお、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２は、それぞれその波長域のスペクトル成分をその波長域にわたって積分（または積算）して得られた量に対応する（後述の第１の出力値ＯＵＴ１ｂ、第２の出力値ＯＵＴ２ｂも同様。）。

ここで、第１の波長域は、この例では、下限波長６２０ｎｍから上限波長７５０ｎｍまでの波長域として設定されている。図３、図４から分かるように、第１の波長域の下限波長６２０ｎｍは、歯垢（および歯石）固有のピーク波長約６３０ｎｍを丁度下回る波長として設定されている。第１の波長域の上限波長７５０ｎｍは、歯垢（および歯石）固有のピークの長波長側のテイルが略ゼロになる波長として設定されている。この結果、第１の波長域は、歯垢固有の蛍光の波長範囲の略全域を含んでいる。

また、第２の波長域は、この例では、下限波長５５０ｎｍから上限波長６００ｎｍまでの波長域として設定されている。図５から分かるように、第２の波長域の下限波長５５０ｎｍは、エナメル質固有の蛍光のピーク波長約４８０ｎｍを上回り、かつ、第１の波長域の下限波長６２０ｎｍを下回る波長として設定されている。第２の波長域の上限波長６００ｎｍは、この例では、第２の波長域が第１の波長域とに重ならないように設定されている。この結果、第２の波長域は、歯垢（および歯石）固有の蛍光の波長範囲を含まず、エナメル質固有の蛍光の波長範囲（ピーク波長よりも長波長側の一部）を含んでいる。さらに、図６から分かるように、この第２の波長域は、レジン、人工歯（セラミック）固有の蛍光の波長範囲（ピーク波長よりも長波長側の一部）、金属歯からの散乱光のテイルをも含んでいる。

（２） 次に、ユーザは、制御部４１０に図２中に示す第１のゼロ点補正処理ＳＰ１を行わせる。

ここで、第１のゼロ点補正処理ＳＰ１とは、例えば歯垢代替試料（ポルフィリン溶液）に対して、室内灯下で発光部（ＬＥＤ４５０）を点灯したときの分光器出力（図７に示すスペクトル成分）と、暗室中で発光部（ＬＥＤ４５０）を点灯したときの分光器出力（図８に示すスペクトル成分）とを比較したとき、室内灯下（図７）では歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂによる成分Ｂ１〜Ｂ４が外乱として乗っていることに鑑み、本発明者が導入したものである。すなわち、上記歯垢代替試料（ポルフィリン溶液）に対して、同じ室内灯下であっても、発光部（ＬＥＤ４５０）を点灯したときの分光器出力（図９（Ａ）に示すスペクトル成分）から、発光部（ＬＥＤ４５０）を消灯したときの分光器出力（図９（Ｂ）に示すスペクトル成分）を波長毎に差し引けば、図９（Ｃ）に示すように、歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂによる成分を取り除くことができる。

具体的には、ユーザは、図２中のステップＳ４に示すように、安定化電源４８０からの直流電流を停止して、発光部としてのＬＥＤ４５０を消灯する。すると、図１（Ｂ）中に示す歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂのみが、分光器４０２に入力される。

このとき、図１（Ｂ）中の分光器４０２は、環境光Ｌｂの波長毎の強度を示す信号を出力する。この信号は、データ入力部４２０を介して、制御部４１０に入力される。この例では、分光器４０２とともに制御部４１０が第１の受光部として働いて、図２中のステップＳ５に示すように、環境光Ｌｂのうち上記第１の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第１の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第１の出力値ＯＵＴ１ｂを取得する。また、分光器４０２とともに制御部４１０が第２の受光部として働いて、図２中のステップＳ６に示すように、環境光Ｌｂのうち上記第２の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第２の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第２の出力値ＯＵＴ２ｂを取得する。なお、環境光Ｌｂによる成分（すなわち、第１の出力値ＯＵＴ１ｂ、第２の出力値ＯＵＴ２ｂ）の取得は、動作開始時または動作中に行われればよい。

続いて、制御部４１０は第１のゼロ点補正部として働いて、図２中のステップＳ７に示すように、上記第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２から、それぞれ歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂによる成分（すなわち、ＯＵＴ１ｂ，ＯＵＴ２ｂ）を差し引く補正を行う。具体的には、補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２として、それぞれ差分
ΔＯＵＴ１＝ＯＵＴ１−ＯＵＴ１ｂ
ΔＯＵＴ２＝ＯＵＴ２−ＯＵＴ２ｂ
を算出する。なお、図２中のステップＳ４〜Ｓ７の処理をまとめて第１のゼロ点補正処理ＳＰ１と呼ぶ。この第１のゼロ点補正処理ＳＰ１を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分の影響を適切に解消でき、後述の歯垢の有無の判定精度を高めることができる。

（３） 次に、制御部４１０は、図２中のステップＳ８に示すように、上述の補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａを算出する。具体的には、この例では
Ａ＝ΔＯＵＴ１／ΔＯＵＴ２ …（式１）
を算出する。さらに、制御部４１０は第１の判定部として働いて、図２中のステップＳ９に示すように、この比Ａと予め定められた第１閾値αとの間の大小の判定を行う。この判定結果に応じて、歯表面に存在しうる物質（すなわち、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢）のうち、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、金属歯、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。なお、既述のように、歯石と歯垢とを物質として完全に区別することは難しいため、単に「歯石」と言うときは、厳密には「歯石（および歯垢）」を指す。

詳しくは、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢について、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａは、図１０（Ａ）に示す棒グラフのようになっている。図１０（Ａ）において、横方向に並ぶ各棒は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢の各試料に対応している。この例では、全試料数は９８であった。図１０（Ａ）の縦軸は、比Ａを無次元で示している。図１０（Ａ）から分かるように、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループは、比Ａが概ね０．５よりも小さい。一方、金属歯、歯石、歯垢からなるグループは、比Ａが概ね０．５よりも大きい。したがって、予め第１閾値α＝０．５に設定しておくことによって、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、金属歯、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

（４） 一方、制御部４１０は、図２中のステップＳ１０に示すように、上述の補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂを算出する。具体的には、この例では、
Ｂ＝ΔＯＵＴ１−ΔＯＵＴ２ …（式２）
を算出する。さらに、制御部４１０は第２の判定部として働いて、図２中のステップＳ１１に示すように、この差Ｂと予め定められた第２閾値βとの間の大小の判定を行う。この判定結果に応じて、歯表面に存在しうる物質（すなわち、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢）のうち、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

詳しくは、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢について、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂは、図１０（Ｂ）に示す棒グラフのようになっている。図１０（Ｂ）において、横方向に並ぶ各棒は、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢の各試料に対応している。図１０（Ｂ）の縦軸は、差Ｂを任意単位（ａ．ｕ．）で示している。図１０（Ｂ）から分かるように、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループは、差Ｂが概ね１０，０００（ａ．ｕ．）よりも小さい。一方、歯石、歯垢からなるグループは、差Ｂが概ね１０，０００（ａ．ｕ．）よりも大きい。したがって、予め第２閾値β＝１０，０００（ａ．ｕ．）に設定しておくことによって、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

なお、上記（３）における比Ａと第１閾値αとの間の大小の判定と、上記（４）における差Ｂと第２閾値βとの間の大小の判定とは、いずれを先に実行しても良いし、並行して実行しても良い。

（５） 次に、制御部４１０は、図２中のステップＳ１２に示すように、上記（３）における比Ａと第１閾値αとの間の大小の判定結果と、上記（４）における差Ｂと第２閾値βとの間の大小の判定結果との組み合わせによって、歯表面９９ａに存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かを判定する。

具体的には、歯表面９９ａに存在している物質が歯垢（または歯石）である場合は、例えば、まず、上記（３）による判定によって、図１１（Ａ）に示すように、歯表面９９ａに存在している物質が、金属歯、歯石、歯垢からなるグループに属する物質であることを識別する。次に、上記（４）による判定によって、図１１（Ｂ）に示すように、その物質が、金属歯ではなく、歯垢（または歯石）であることを識別する。この例では、歯垢・歯石判定率（歯垢または歯石である５０試料のうち、歯垢または歯石であると正しく判定された試料数の割合）は、
（歯垢・歯石判定率） ＝ ３９試料／５０試料 ＝ ７９（％）
であった。また、偽判定率（エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）である４８試料のうち、歯垢または歯石であると間違って判定された試料数の割合）は、
（偽判定率） ＝ ０試料／４８試料 ＝ ０（％）
であった。このように、精度の良い判定を行うことができた。

逆に、歯表面９９ａに存在している物質が歯垢（または歯石）である場合において、上記（３）による判定よりも上記（４）による判定が先に行われるときは、まず、上記（４）による判定によって、歯表面に存在している物質が、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループではなく、歯石、歯垢からなるグループに属する物質であることが直ちに識別される。このとき、上記（３）による判定は、不要となる。

ここで、この歯垢検出装置４００では、特許文献１に記載の装置とは異なり、ユーザは、比較の基準となる「生物的沈着物のない歯表面」を見つける必要が無いし、対照標準を保存するという校正的な操作も必要が無い。したがって、ユーザが簡単な操作で、例えば歯表面９９ａに向けて発光部と受光部（往路導波路４６１、復路導波路４６２を含む。）を配置してこの歯垢検出装置４００の動作開始を指示（スイッチオン）するだけで、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を得ることができる。

（６） この後、制御部４１０は報知部として働いて、この例ではＬＣＤからなる表示部４４０の表示画面に、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を表示させる。したがって、ユーザは、歯表面における歯垢（または歯石）の有無を容易に知ることができる。

なお、表示画面による表示に代えて、またはそれに加えて、ブザー音の鳴動、ランプの点灯または点滅によって、歯垢（または歯石）の有無を報知しても良い。

（変形例）
上の例では、第１の波長域を下限波長６２０ｎｍから上限波長７５０ｎｍまで、第２の波長域を下限波長５５０ｎｍから上限波長６００ｎｍまでというように、それぞれバンドパス（帯域通過）タイプとして設定したが、これに限られるものではない。第１の波長域、第２の波長域について、それぞれ下限波長のみを設定し、上限波長を非設定（上限無し）、すなわち、ハイパス（高帯域通過）タイプとしても良い。

図１２（Ａ）は、第１の波長域、第２の波長域について、それぞれ下限波長のみを６２０ｎｍ、５５０ｎｍに設定し、上限波長を非設定（上限無し）にした場合に、図２中のステップＳ８で得られる第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ′を、図１０（Ａ）に対応して示している。なお、この例では、比Ａ′について、
Ａ′＝ΔＯＵＴ１／ΔＯＵＴ２ …（式３）
というように、先の例と同様に定義されている。図１２（Ａ）から分かるように、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループは、比Ａ′が概ね０．３５よりも小さい。一方、金属歯、歯石、歯垢からなるグループは、比Ａ′が概ね０．３５よりも大きい。したがって、予め第１閾値α′＝０．３５に設定しておくことによって、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）からなるグループと、金属歯、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

同様に、図１２（Ｂ）は、第１の波長域、第２の波長域について、それぞれ下限波長のみを６２０ｎｍ、５５０ｎｍに設定し、上限波長を非設定（上限無し）にした場合に、図２中のステップＳ１０で得られる第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂ′を、図１０（Ｂ）に対応して示している。なお、この例では、差Ｂ′について、
Ｂ′＝ΔＯＵＴ２−ΔＯＵＴ１ …（式４）
というように、先の例に対して、差し引かれる側と差し引く側とが入れ替えられている。図１２（Ｂ）から分かるように、金属歯からなるグループは、差Ｂ′が概ね１００，０００（ａ．ｕ．）よりも小さい。一方、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢からなるグループは、差Ｂ′が概ね１００，０００（ａ．ｕ．）よりも大きい。したがって、予め第２閾値β′＝１００，０００（ａ．ｕ．）に設定しておくことによって、金属歯からなるグループと、エナメル質、レジン、人工歯（セラミックまたはプラスチック）、歯石、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

したがって、図２中のステップＳ１２において、図１２（Ａ）における比Ａ′と第１閾値α′との間の大小の判定結果と、図１２（Ｂ）における差Ｂ′と第２閾値β′との間の大小の判定結果との組み合わせによって、歯表面９９ａに存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かを判定することができる。

具体的には、歯表面９９ａに存在している物質が歯垢（または歯石）である場合は、例えば、まず、図１２（Ａ）による判定によって、図１３（Ａ）に示すように、歯表面９９ａに存在している物質が、金属歯、歯石、歯垢からなるグループに属する物質であることを識別する。次に、図１２（Ｂ）による判定によって、図１３（Ｂ）に示すように、その物質が、金属歯ではなく、歯垢（または歯石）であることを識別する。この例では、歯垢・歯石判定率（歯垢または歯石である５０試料のうち、歯垢または歯石であると正しく判定された試料数の割合）は、
（歯垢・歯石判定率） ＝ ４４試料／５０試料 ＝ ８８（％）
であった。また、偽判定率（エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミックまたはプラスチック）である４８試料のうち、歯垢または歯石であると間違って判定された試料数の割合）は、
（偽判定率） ＝ ３試料／４８試料 ＝ ６（％）
であった。このように、第１の波長域、第２の波長域がハイパスタイプである場合も、バンドパスタイプの場合と同様に、精度の良い判定を行うことができた。

（第２実施形態）
（構成）
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシ（全体を符号９０で示す。）の外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示している。この電動歯ブラシ９０は、毛２１０が立設されたヘッド部４と、手で握られるべきグリップ部５と、ヘッド部４とグリップ部５とを連結するネック部３とを備えている。ヘッド部４とネック部３とは、グリップ部５に対して着脱可能なブラシ部材２として一体に構成されている。ヘッド部４、ネック部３、グリップ部５を併せて、本体１と呼ぶ。本体１は、歯磨きの便宜のために、一方向に細長い形状を有している。なお、図１４（Ａ）中には充電器１００が図示されている。

図１５（Ａ）は、電動歯ブラシ９０を長手方向に沿って切断したときの縦断面を示している。グリップ部５は、このグリップ部５の外筐体からネック部３側へ突き出るように設けられたステム６を有している。ステム６は、先端が閉じた筒状の形状を有している。この例では、上記ブラシ部材２のネック部３が、このステム６を覆うように嵌合して装着されている。ブラシ部材２は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、グリップ部５に対して着脱自在な構成となっている。ブラシ部材２のヘッド部４の片側の面（起毛面）４ａには、毛（ブラシ）２１０が、この例では植毛により、起毛面４ａから１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度突出するように立設されている。なお、毛２１０は、植毛ではなく、溶着または接着されていても良い。

本体１のグリップ部５の外面には、電源のオン／オフを行うためのスライド式スイッチＳＷ１と、後述の校正データ取得を行うためのプッシュ式スイッチＳＷ２と、ＬＥＤランプ１４０Ａ，１４０Ｂとが設けられている。また、グリップ部５の内部には、駆動源であるモータ１０、駆動回路１２、電源部としての充電池１３、充電用のコイル１４などが設けられている。充電池１３を充電する際には、図１４（Ａ）中に示した充電器１００に本体１を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電可能である。

図１５（Ａ）中に示すように、ステム６の内部には、軸受２０３が設けられている。モータ１０の回転軸１１に連結された偏心軸３０の先端が、この軸受２０３に挿入されている。偏心軸３０は、軸受２０３の近傍に重り３００を有しており、偏心軸３０の重心はその回転中心からずれている。駆動回路１２が動作モードに応じた駆動信号（たとえばパルス幅変調信号）をモータ１０に供給し、モータ１０の回転軸１１を回転させると、回転軸１１の回転に伴って偏心軸３０も回転する。偏心軸３０は、その回転中心から重心がずれているために、回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸３０の先端が軸受２０３の内壁に対して衝突を繰り返し、毛２１０を高速に振動（運動）させることとなる。

ヘッド部４の起毛面４ａのうち、略中央の特定領域４ｃでは、毛が省略されている。ヘッド部４の特定領域４ｃに対応する内部には、発光部５０と、第１の受光部５１と、第２の受光部５２とが、並べて配置されている。ヘッド部４の起毛面４ａのうち少なくとも特定領域４ｃを含む部分（外筐体）は、厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の透明の樹脂材料（例えば、アクリル樹脂）からなっている。

図１５（Ｂ）中に示すように、発光部５０は、特定領域４ｃを通して歯表面９９ａへ向けて紫外または青色に相当するピーク波長をもつ励起光Ｌを照射する発光ダイオードを含んでいる。この発光ダイオードは、この例ではバイバー（Ｂｉｖａｒ）社製のＬＥＤ（型番ＳＭ０６０３ＵＶ−４０５）であり、４０５ｎｍのピーク波長をもつ光Ｌを発生する。

第１の受光部５１は、歯表面９９ａからの放射光Ｌ′を特定領域４ｃを通して受けて、放射光Ｌ′のうち第１の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第１の光学フィルタ部材５１Ｆと、この第１の光学フィルタ部材５１Ｆを透過した上記第１の波長域のみのスペクトル成分を受ける第１のフォトダイオード５１Ｄとを含んでいる。第１の光学フィルタ部材５１Ｆは、この例では朝日分光株式会社製のロングパスフィルタ（型番ＬＶ０６１０）であり、上記第１の波長域として６１０ｎｍ以上の波長の光を通過させる一方、６１０ｎｍ未満の波長の光を遮断する（ハイパスタイプ）。第１のフォトダイオード５１Ｄは、この例では新日本無線株式会社製のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）（型番ＮＪＬ６４０１Ｒ−３）からなる。なお、第１の光学フィルタ部材５１Ｆを、上記第１の波長域として６２０ｎｍ以上の波長の光を通過させる一方、６２０ｎｍ未満の波長の光を遮断するようにカスタマイズしてもよい。以下の説明では、第１の光学フィルタ部材５１Ｆとして、適宜、このカスタマイズされたものを用いるものとする。

第２の受光部５２は、歯表面９９ａからの放射光Ｌ′を特定領域４ｃを通して受けて、放射光Ｌ′のうち第２の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第２の光学フィルタ部材５２Ｆと、この第２の光学フィルタ部材５２Ｆを透過した上記第２の波長域のみのスペクトル成分を受ける第２のフォトダイオード５２Ｄとを含んでいる。第２の光学フィルタ部材５２Ｆは、この例では朝日分光株式会社製のロングパスフィルタ（型番ＬＶ０５５０）であり、上記第２の波長域として５５０ｎｍ以上の波長の光を通過させる一方、５５０ｎｍ未満の波長の光を遮断する（ハイパスタイプ）。第２のフォトダイオード５２Ｄは、第１のフォトダイオード５１Ｄと同様に、この例では新日本無線株式会社製のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）（型番ＮＪＬ６４０１Ｒ−３）からなる。

なお、これらの発光部５０、第１の受光部５１、第２の受光部５２は、それぞれ、図１５（Ａ）中に示すリード線３１、接点端子３２、および、バネ状端子３３を介して、駆動回路１２に電気的に接続されている。

第１の受光部５１、第２の受光部５２は、フォトダイオードではなく、それぞれフォトトランジスタからなっていても良い。

また、ヘッド部４の特定領域４ｃの外面には、毛２１０に沿って、発光部５０、第１，第２の受光部５１，５２に対応する部分に、それぞれ導光のためのプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を立設してもよい。その場合、歯磨きの邪魔にならないように、ＰＯＦの先端を毛２１０の先端よりも例えば１．５ｍｍ程度後退させておくのが望ましい。

図１６は、電動歯ブラシ９０の制御系のブロック構成を示している。この電動歯ブラシ９０は、グリップ部５の内部に、上述の駆動回路１２をなす制御部１１０と、記憶部１１５と、操作部１３０と、報知部１４０と、電源部１７０とを備えている。なお、駆動部１０１は、既述のモータ１０、回転軸１１、偏心軸３０、軸受２０３、および、重り３００を表している。

制御部１１０は、ソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、モータ１０の駆動に加えて、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無の判定のための処理、その他の各種処理を実行する。

操作部１３０は、既述のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を含み、ユーザがこの電動歯ブラシ９０の電源のオン／オフを行うために働く。

記憶部１１５は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ）を含んでいる。記憶部１１５には、制御部１１０を制御するための制御プログラムが格納されている。

報知部１４０は、この例ではブザーを含み、ブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。なお、ブザーに代えて、またはそれに加えて、ＬＥＤランプ１４０Ａ，１４０Ｂの点灯または点滅によって、歯垢（または歯石）の有無を報知しても良い。

電源部１７０は、既述の充電池１３を含み、この電動歯ブラシ９０内の各部へ電力（この例では、ＤＣ２．４Ｖ）を供給する。

（分光感度）
図１９は、この電動歯ブラシ９０のヘッド部４における第１の受光部５１（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光感度を破線で示し、また、第２の受光部５２（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光感度を実線で示している。図１９において、横軸は波長（単位ｎｍ）を示し、縦軸は最大感度を１００％としたときの相対的な光感度（単位％）を示している。これらの分光感度は、第１実施形態における分光器４０２の場合とは異なり、低波長側はそれぞれ第１の光学フィルタ部材５１Ｆ、第２の光学フィルタ部材５２Ｆによってカットされ、また、高波長側は第１のフォトダイオード５１Ｄ、第２のフォトダイオード５２Ｄの特性によって次第に感度が低下している。この結果、第１の受光部５１、第２の受光部５２は、それぞれ波長７３０ｎｍ近傍で最大感度を示している。

また、図２０〜図２３は、歯表面９９ａに存在している物質が、それぞれ歯石（および歯垢）、歯垢、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミック）である場合の、第１の受光部５１（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）の分光出力を示している。同様に、図２４〜図２７は、歯表面９９ａに存在している物質が、それぞれ歯石（および歯垢）、歯垢、エナメル質、レジン、金属歯、人工歯（セラミック）である場合の、第２の受光部５２（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の分光出力を示している。図２０〜図２７において、横軸は波長（単位ｎｍ）を示し、縦軸は出力の強度を任意単位（ａ．ｕ．）で示している。この電動歯ブラシ９０では、このような出力に基づいて、歯表面９９ａにおける歯垢の有無を判定する。

（第１の受光部、第２の受光部の出力レベルの評価）
本発明者は、上述の電動歯ブラシ９０における第１の受光部５１、第２の受光部５２の出力レベルを、図１７に示す実験系を用いて評価した。

この図１７に示す実験系は、発光ダイオード１５０と、歯垢代替試料（ポルフィリン溶液）９１と、光学フィルタ部材１５５と、フォトダイオード１５１とを含んでいる。

ここで、発光ダイオード１５０は、ＬＥＤ（バイバー社製ＳＭ０６０３ＵＶ−４０５）からなる。発光ダイオード１５０は、歯垢代替試料９１へ向けて励起光Ｌを照射する。

歯垢代替試料（ポルフィリン溶液）９１の濃度は、１〜１０［ｍｇ／Ｌ］に可変して設定された。この濃度範囲は、蛍光発生の観点から、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）に相当する２〜４［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲をカバーしている。

光学フィルタ部材１５５としては、それぞれ第１の受光部５１、第２の受光部５２を構成するのと同じ朝日分光株式会社製のロングパスフィルタＬＶ０６１０、ロングパスフィルタＬＶ０５５０が切り替えて用いられた。

フォトダイオード１５１は、新日本無線株式会社製のＰＤ（型番ＮＪＬ６４０１Ｒ−３）からなる。フォトダイオード１５１は、光学フィルタ部材１５５を通して、歯垢代替試料９１からの放射光Ｌ″（蛍光を含む。）を受光する。

また、この図１７に示す実験系では、発光ダイオード１５０と歯垢代替試料９１との間の距離は１５ｍｍに設定された。歯垢代替試料９１と光学フィルタ部材１５５とは接して配置された。光学フィルタ部材１５５とフォトダイオード１５１との間の距離も１５ｍｍに設定された。これらの距離設定は、図１５（Ｂ）中に示すヘッド部４の構成（毛２１０が起毛面４ａから１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度突出し、また、特定領域４ｃにおける外筐体の厚さが０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度である構成）に対応させたものである。

図１７に示す実験系で、発光ダイオード１５０に通電電流２０ｍＡを流したところ、図１８中に示すようなフォトダイオード１５１の出力が得られた。図１８において、横軸は歯垢代替試料（ポルフィリン溶液）９１の濃度を表し、縦軸はフォトダイオード１５１の出力を表している。また、□印は、光学フィルタ部材１５５がロングパスフィルタＬＶ０６１０からなり、第１の波長域が６１０ｎｍ以上であるときのデータを示している。◇印は、光学フィルタ部材１５５がロングパスフィルタＬＶ０５５０からなり、第２の波長域が５５０ｎｍ以上であるときのデータを示している。また、Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ□印のデータ、◇印のデータにフィッティングされた直線を示している。この図１８から、歯垢（または歯石）に相当する２〜４［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲で、約０．５９μＡ〜０．６３μＡ程度のフォトダイオード出力が得られることが判った。このフォトダイオード出力を例えば１００ｋΩの抵抗を通せば、５９ｍＶ〜６３ｍＶの降下電圧が得られる。これは、一般的なＣＰＵで評価可能な出力レベルである。

（内部反射光の存在および対策）
本発明者は、上述の電動歯ブラシ９０における第１の受光部５１（第１の波長域が６２０ｎｍ以上である）、第２の受光部５２（第２の波長域が５５０ｎｍ以上である）の出力に基づいて、既述の（式３）によって比Ａ′＝ΔＯＵＴ１／ΔＯＵＴ２を求めるとともに、（式４）によって差Ｂ′＝ΔＯＵＴ２−ΔＯＵＴ１を求めた。すると、図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）に示すような結果が得られた。図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）において、横方向に並ぶ各棒は、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢の各試料に対応している。図２８（Ａ）の縦軸は比Ａ′を無次元で示し、また、図２８（Ｂ）の縦軸は、差Ｂ′をμＡ単位で示している（後述の図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）でも同様。）。図２８（Ａ）から分かるように、この例では、いずれの試料についても比Ａ′が１近傍になっている。すなわち、第１の受光部５１の出力ΔＯＵＴ１と第２の受光部５２の出力ΔＯＵＴ２とが殆ど同じになっている。また、図２８（Ｂ）から分かるように、それぞれ金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループ同士の間でも、差Ｂ′が略同程度に重なって分布している。このような結果では、歯表面９９ａに存在している物質を区分して識別することが難しい。

このような結果となった原因としては、ヘッド部４における内部反射光の存在が考えられる。ヘッド部４における「内部反射光」とは、図２９に示すように、発光部５０からの励起光Ｌのうちヘッド部４の構成要素によって反射されて、歯表面に到達することなく第１の受光部５１、第２の受光部５２に入射する光を指す。具体的には、内部反射光は、起毛面４ａのうちの特定領域４ｃの界面によって反射された光Ｌｉ２、ヘッド部４の内部（発光部５０、第１の受光部５１および第２の受光部５２を収容する）の壁面によって反射された光Ｌｉ３、ヘッド部４の特定領域４ｃの界面から外へ出たけれども毛２１０によって反射されて戻った光Ｌｉ４などを含む。さらに、内部反射光は、発光部５０から直ちに第１の光学フィルタ部材５１Ｆ、第２の光学フィルタ部材５２Ｆに入って第１の受光部５１、第２の受光部５２に入射する光Ｌｉ１を含んでいてもよい。以下では、これらの光Ｌｉ１〜Ｌｉ４を総称して、内部反射光Ｌｉと呼ぶ。

そこで、本発明者は、判定の精度を高めるために、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２から、それぞれヘッド部４における内部反射光Ｌｉによる成分（符号ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚで表すものとする。）を差し引く補正を行うことを考案した。

具体的には、例えば図３０（Ａ）に示すように、ヘッド部４の周りの環境光Ｌｂを遮断するための遮光部材８０を用意する。この例では、遮光部材８０は、黒色のプラスチック材料からなる開閉可能な箱状のヘッドカバーとして構成されている。詳しくは、遮光部材８０は、図において左側の半箱部分８１と、右側の半箱部分８２とを、一辺８３を介して一体成形して構成されている。左側の半箱部分８１は、主壁８１ｂと、その主壁８１ｂの縁に対して垂直に連なる環状の周壁８１ｓとを含んでいる。同様に、右側の半箱部分８２は、主壁８２ｂと、その主壁８２ｂの縁に対して垂直に連なる環状の周壁８２ｓとを含んでいる。左側の半箱部分８１と、右側の半箱部分８２とが一辺８３の周りに相対的に回動し、これにより、この遮光部材８０は開閉可能になっている。また、図３０（Ｂ）に示すように、遮光部材８０の周壁８１ｓ，８２ｓのうち互いに対応する部分（この例では、底部の中央）には、それぞれ、この遮光部材８０が閉じられたとき電動歯ブラシ９０のネック部３を丁度通すための半円状の切り欠き８１ｃ，８２ｃが設けられている。したがって、図３０（Ｃ）に示すように、遮光部材８０が毛２１０とともにヘッド部４を覆って閉じられると、実質的にヘッド部４の周りの環境光Ｌｂが遮断された遮光状態になる。

このように遮光部材８０によって環境光Ｌｂが遮断された遮光状態で、発光部５０を点灯させて第１の出力値、第２の出力値（それぞれ符号ＯＵＴ１ｘ、ＯＵＴ２ｘで表すものとする。）を得るとともに、発光部５０を消灯させて第１の出力値、第２の出力値（それぞれ符号ＯＵＴ１ｙ、ＯＵＴ２ｙで表すものとする。）を得る。その後、発光部５０の点灯中における第１の出力値ＯＵＴ１ｘ、第２の出力値ＯＵＴ２ｘから、発光部５０の消灯中における第１の出力値ＯＵＴ１ｙ、第２の出力値ＯＵＴ２ｙをそれぞれ差し引いて、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを求める。

詳しくは、下の表１に示すように、「遮光状態、発光部消灯」の状態Ａ１では、第１の出力値ＯＵＴ１ｙ、第２の出力値ＯＵＴ２ｙは、信号光成分無しで、環境光Ｌｂのうち遮光部材８０を漏れてヘッド部４に達した光（これを符号Ｌｂ０で表す。）によるノイズ光成分のみを含む。「遮光状態、発光部点灯」の状態Ａ２では、第１の出力値ＯＵＴ１ｘ、第２の出力値ＯＵＴ２ｘは、信号光成分無しで、環境光Ｌｂのうち遮光部材８０を漏れてヘッド部４に達した光Ｌｂ０と、内部反射光Ｌｉとを、ノイズ光成分として含む。したがって、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを、
ΔＯＵＴ１ｚ＝ＯＵＴ１ｘ−ＯＵＴ１ｙ
ΔＯＵＴ２ｚ＝ＯＵＴ２ｘ−ＯＵＴ２ｙ
…（式５）
によって求めることができる。
（表１）

ここで、環境光Ｌｂのうち遮光部材８０を漏れてヘッド部４に達した光Ｌｂ０の量は、遮光無しの状態、例えば「歯磨き中、発光部消灯」の状態Ａ３または「歯磨き中、発光部点灯」の状態Ａ４における環境光Ｌｂの量よりも遥かに少なく、略ゼロである。したがって、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを適切に得ることができる。この結果、後述の動作フローのように、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２から、それぞれヘッド部４における内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを差し引く補正を行うことによって、判定の精度を高めることができる。

なお、遮光部材８０は、本体１および充電器１００から離間して別体として設けられていてもよいし、紛失防止のために、例えば紐（図示せず）などを介して充電器１００と連結されていてもよい。また、遮光部材８０は、電動歯ブラシ９０のヘッド部４だけでなく、例えば本体１の全体、または、本体１と充電器１００との全体を覆うように構成されていてもよい。

（第１の出力値と第２の出力値との間の比、差をとるときの係数）
本発明者は、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２から、それぞれ内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを差し引いた上で、既述の（式３）によって比Ａ′＝ΔＯＵＴ１／ΔＯＵＴ２を求めるとともに、（式４）によって差Ｂ′＝ΔＯＵＴ２−ΔＯＵＴ１を求めた。すると、図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）に示すような結果が得られた。図３１（Ａ）から分かるように、この例では、それぞれエナメル質からなるグループについて比Ａ′が０．３〜０．５であるのに対して、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループについて比Ａ′が概ね０．５よりも大きい。したがって、エナメル質からなるグループと、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループとを、区分して識別できる。一方、図３１（Ｂ）から分かるように、それぞれ金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループ同士の間では、差Ｂ′が略同程度に重なって分布している。このような結果では、歯表面９９ａに存在している物質を区分して識別することが難しい。

このような結果となった原因としては、（式４）によって差Ｂ′＝ΔＯＵＴ２−ΔＯＵＴ１を求める際に、ΔＯＵＴ１の係数とΔＯＵＴ２の係数とが互いに同じであったことが考えられる。実際のところ、上の例では、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対して制御部１１０による増幅率がいずれも３５倍であった。制御部１１０は、それぞれ３５倍された第１の出力値ΔＯＵＴ１と３５倍された第２の出力値ΔＯＵＴ２との間の差分を求めていた。

ここで、例えば、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との間の上記差Ｂ′が、歯表面９９ａに存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上で上記差Ｂ′を算出するのが望ましい。具体的には、図３１（Ｂ）の例では、金属歯、人工歯からなるグループに対して、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループを区分して識別できるのが望ましい。

そこで、制御部１１０は信号処理部として働いて、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算する処理として、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率、第２の増幅率で増幅するものとする。これにより、互いに異なる係数を乗算する信号処理を簡素化する。この例では、それぞれ第１の出力値ΔＯＵＴ１に対する第１の増幅率を５１倍とし、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対する第２の増幅率を２９倍にする。これにより、既述の（式３）による比Ａ′、（式４）による差Ｂ′に代えて、それぞれ次の（式６）による比Ａ″、（式７）による差Ｂ″を算出する。
Ａ″＝（ΔＯＵＴ１×５１）／（ΔＯＵＴ２×２９） …（式６）
Ｂ″＝（ΔＯＵＴ２×２９）−（ΔＯＵＴ１×５１） …（式７）

図３２（Ａ）、図３２（Ｂ）は、それぞれ図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）におけるのと同じ試料について、（式６）によって得られた比Ａ″、（式７）によって得られた差Ｂ″を示している。図３２（Ａ）の縦軸は比Ａ″を無次元で示し、また、図３２（Ｂ）の縦軸は、差Ｂ″をμＡ単位で示している（後述の図３７（Ａ）、図３７（Ｂ）と、図３８（Ａ）、図３８（Ｂ）とでも同様。）。図３２（Ａ）から分かるように、エナメル質からなるグループについて比Ａ″が０．５〜０．７であるのに対して、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループについて比Ａ″が概ね０．９よりも大きい。したがって、例えば図３７（Ａ）中に示すように、予め第１閾値α″＝０．９に設定しておくことによって、エナメル質からなるグループと、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループとを、区分して識別できる。また、図３２（Ｂ）から分かるように、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）からなるグループについて差Ｂ″が−０．０７［μＡ］よりも大きいのに対して、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループについて差Ｂ″が概ね−０．０７［μＡ］よりも小さい。したがって、例えば図３７（Ｂ）中に示すように、予め第２閾値β″＝−０．０７［μＡ］に設定しておくことによって、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）からなるグループと、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

なお、図３３は、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対して制御部１１０による増幅率がいずれも３５倍であるときに、ポルフィリン溶液の濃度を１〜１０［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲で可変したときの、第１の出力値ΔＯＵＴ１×３５、第２の出力値ΔＯＵＴ２×３５をμＡ単位で示している。この図３３において、第１の出力値ΔＯＵＴ１×３５は□印で表され、第２の出力値ΔＯＵＴ２×３５は◇印で表されている。また、Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ□印のデータ、◇印のデータにフィッティングされた直線を示している。直線Ｃ３の傾きは０．２７μＡ／ｄｅｃであり、直線Ｃ４の傾きは０．３６μＡ／ｄｅｃであった（なお、ｄｅｃは濃度が１０倍異なることを示す。）。また、図３４は、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２に対して制御部１１０による増幅率がそれぞれ５１倍、２９倍であるときに、ポルフィリン溶液の濃度を１〜１０［ｍｇ／Ｌ］の濃度範囲で可変したときの、第１の出力値ΔＯＵＴ１×５１、第２の出力値ΔＯＵＴ２×２９をμＡ単位で示している。この図３４において、第１の出力値ΔＯＵＴ１×５１は□印で表され、第２の出力値ΔＯＵＴ２×２９は◇印で表されている。また、Ｃ５，Ｃ６は、それぞれ□印のデータ、◇印のデータにフィッティングされた直線を示している。直線Ｃ５の傾きは０．４７μＡ／ｄｅｃであり、直線Ｃ６の傾きは０．３４μＡ／ｄｅｃであった。これらの図３３、図３４から分かるように、増幅率を５１倍、２９倍に相違させた効果は、ポルフィリン溶液の濃度の１０倍にわたる変化に対して、維持されている。

（動作）
この電動歯ブラシ９０は、ユーザによる操作によって、全体として図３５〜図３６に示す処理フローに従って動作する。

（１） まず、図３５のステップＳ５１に示すように、ユーザは、図３０（Ｃ）に示したように電動歯ブラシ９０のヘッド部４に遮光部材８０を装着して遮光状態にする。この遮光状態で、ユーザが校正データ取得用のスイッチＳＷ２をオンすると（図３５のステップＳ５２）、そのスイッチＳＷ２による指示が入力されたタイミングで、制御部１１０は第２のゼロ点補正部として働いて、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２に含まれた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを取得する（図３５のステップＳ５３〜Ｓ５９）。

具体的には、まず、制御部１１０は発光部５０を点灯させて（図３５のステップＳ５３）、第１の受光部５１、第２の受光部５２から第１の出力値ＯＵＴ１ｘ、第２の出力値ＯＵＴ２ｘを得る（図３５のステップＳ５４，Ｓ５５）。続いて、制御部１１０は発光部５０を消灯させて（図３５のステップＳ５６）、第１の受光部５１、第２の受光部５２から第１の出力値ＯＵＴ１ｙ、第２の出力値ＯＵＴ２ｙを得る（図３５のステップＳ５７，Ｓ５８）。そして、既述の（式５）に示したように、発光部５０の点灯中における第１の出力値ＯＵＴ１ｘ、第２の出力値ＯＵＴ２ｘから、発光部５０の消灯中における第１の出力値ＯＵＴ１ｙ、第２の出力値ＯＵＴ２ｙをそれぞれ差し引いて、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを求める（図３５のステップＳ５９）。すなわち、
ΔＯＵＴ１ｚ＝ＯＵＴ１ｘ−ＯＵＴ１ｙ
ΔＯＵＴ２ｚ＝ＯＵＴ２ｘ−ＯＵＴ２ｙ
を求める。これにより、ヘッド部４の周りの環境光Ｌｂが略ゼロの状態で、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを適切に得ることができる。制御部１１０は、求めた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを記憶部１１５に記憶させる。なお、図３５のステップＳ５１〜Ｓ５９は、全体として、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを求めるための校正データ取得処理ＳＰ２を表している。

この後、制御部１１０は待機し（図３５のステップＳ６０）、ユーザが動作開始用のスイッチＳＷ１をオンするのを待つ。

（２） ここで、図１５（Ｂ）中に示したようにユーザが電動歯ブラシ９０のヘッド部４の毛２１０を歯表面９９ａに当接して、動作開始用のスイッチＳＷ１をオンすると（図３５のステップＳ６１）、制御部１１０がモータ１０を回転させて、毛２１０を高速に振動（運動）させる（歯磨き開始）。さらに、制御部１１０は、次に述べるように、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無の判定のための処理を実行する。

（３） 具体的には、制御部１１０は、発光部５０を点灯して（図３６のステップＳ１０１）、図１５（Ｂ）中に示したように発光部５０から特定領域４ｃを通して歯表面９９ａへ向けて励起光Ｌを照射させる。それに応じて、歯表面９９ａから放射光Ｌ′が放射される。この放射光Ｌ′は、特定領域４ｃを通して、第１の受光部５１、第２の受光部５２によって受光される。これにより、制御部１１０は、図３６中のステップＳ１０２、Ｓ１０３に示すように、第１の受光部５１、第２の受光部５２から、それぞれ第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２を取得する。これらの第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２は、既述の表１の「歯磨き中、発光部消灯」の状態Ａ４に示したように、放射光Ｌ′による信号光成分に加えて、環境光Ｌｂによる成分と内部反射光Ｌｉによる成分とをノイズ光成分として含んでいる。

（４） 続いて、制御部１１０は、発光部５０を消灯する（図３６中のステップＳ１０４）。すると、表１の「歯磨き中、発光部消灯」の状態Ａ３に示したように、歯表面９９ａ（またはヘッド部４）の周りの環境光Ｌｂのみが第１の受光部５１、第２の受光部５２によって受光される。これにより、制御部１１０は、図３６中のステップＳ１０５、Ｓ１０６に示すように、第１の受光部５１、第２の受光部５２から、それぞれ環境光Ｌｂによる成分を表す第１の出力値ＯＵＴ１ｂ、第２の出力値ＯＵＴ２ｂを取得する。なお、これらの環境光Ｌｂによる成分の取得は、歯磨き開始時または歯磨き中に行われれば良い。

（５） 次に、制御部１１０は第１および第２のゼロ点補正部として働いて、図３６中のステップＳ１０７に示すように、上記第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２から、それぞれ歯表面９９ａの周りの環境光Ｌｂによる成分（すなわち、ＯＵＴ１ｂ，ＯＵＴ２ｂ）と、内部反射光Ｌｉによる成分（すなわち、ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚ）とを差し引く補正を行う。具体的には、補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２として、それぞれ差分
ΔＯＵＴ１＝ＯＵＴ１−ＯＵＴ１ｂ−ΔＯＵＴ１ｚ …（式８）
ΔＯＵＴ２＝ＯＵＴ２−ＯＵＴ２ｂ−ΔＯＵＴ２ｚ …（式９）
を算出する。なお、図３６中のステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理をまとめてゼロ点補正処理ＳＰ３と呼ぶ。このゼロ点補正処理ＳＰ３を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分および内部反射光Ｌｉによる成分の影響を適切に解消でき、後述の歯垢の有無の判定精度を高めることができる。

（６） 次に、制御部１１０は、図３６中のステップＳ１０８に示すように、上述の補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２とにそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上で（すなわち、この例では、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率（５１倍）、第２の増幅率（２９倍）で増幅した上で）、それらの間の比Ａ″を算出する。具体的には、既述の（式６）に従って比Ａ″を次の通りに算出する。
Ａ″＝（ΔＯＵＴ１×５１）／（ΔＯＵＴ２×２９）

さらに、制御部１１０は第１の判定部として働いて、図３６中のステップＳ１０９に示すように、この比Ａ″と予め定められた第１閾値α″との間の大小の判定を行う。

詳しくは、この例では、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との比Ａ″は、図３７（Ａ）に示す棒グラフのようになっているものとする。既述のように、図３７（Ａ）の例では、エナメル質からなるグループについて比Ａ″が０．５〜０．７であるのに対して、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループについて比Ａ″が概ね０．９よりも大きい。したがって、予め第１閾値α″＝０．９に設定しておくことによって、エナメル質からなるグループと、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループとを、区分して識別できる。

（７） 次に、制御部１１０は、図３６中のステップＳ１１０に示すように、上述の補正された第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２とに互いに異なる係数を乗算した上で（すなわち、この例では、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率（５１倍）、第２の増幅率（２９倍）で増幅した上で）、それらの間の差Ｂ″を算出する。具体的には、既述の（式７）に従って差Ｂ″を次の通りに算出する。
Ｂ″＝（ΔＯＵＴ２×２９）−（ΔＯＵＴ１×５１）

さらに、制御部１１０は第２の判定部として働いて、図３６中のステップＳ１１１に示すように、この差Ｂ″と予め定められた第２閾値β″との間の大小の判定を行う。

詳しくは、この例では、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂ″は、図３７（Ｂ）に示す棒グラフのようになっているものとする。既述のように、図３７（Ｂ）の例では、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）からなるグループについて差Ｂ″が−０．０７［μＡ］よりも大きいのに対して、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループについて差Ｂ″が概ね−０．０７［μＡ］よりも小さい。したがって、予め第２閾値β″＝−０．０７［μＡ］に設定しておくことによって、エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）からなるグループと、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループとを区分して識別できる。

なお、上記（６）における比Ａ″と第１閾値α″との間の大小の判定と、上記（７）における差Ｂ″と第２閾値β″との間の大小の判定とは、いずれを先に実行しても良いし、並行して実行しても良い。

（８） 次に、制御部１１０は組合せ判定部として働いて、図３６中のステップＳ１１２に示すように、上記（６）における比Ａ″と第１閾値α″との間の大小の判定結果と、上記（７）における差Ｂ″と第２閾値β″との間の大小の判定結果との組み合わせによって、歯表面９９ａに存在している物質が、歯垢（または歯石）であるか否かを判定する。

具体的には、歯表面９９ａに存在している物質が歯垢（または歯石）である場合は、例えば、まず、上記（６）による判定によって、図３８（Ａ）に示すように、歯表面９９ａに存在している物質が、金属歯、人工歯（セラミック）、歯石（および歯垢）、歯垢からなるグループに属する物質であることを識別する。次に、上記（７）による判定によって、図３８（Ｂ）に示すように、その物質が、金属歯、人工歯（セラミック）ではなく、歯石（および歯垢）、歯垢であることを識別する。この例では、歯垢・歯石判定率（歯垢または歯石である１６試料のうち、歯垢または歯石であると正しく判定された試料数の割合）は、
（歯垢・歯石判定率） ＝ １１試料／１６試料 ＝ ６９（％）
であった。また、偽判定率（エナメル質、金属歯、人工歯（セラミック）である３１試料のうち、歯垢または歯石であると間違って判定された試料数の割合）は、
（偽判定率） ＝ ０試料／３１試料 ＝ ０（％）
であった。このように、図３６中のゼロ点補正処理ＳＰ３（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７）を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分および内部反射光Ｌｉによる成分の影響を適切に解消でき、歯垢の有無の判定精度を高めることができた。

（９） この後、図３６のステップＳ１１３に示すように、制御部１１０は、この例では報知部１４０によるブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。なお、ブザー音の鳴動に代えて、またはそれに加えて、ＬＥＤランプ１４０Ａ，１４０Ｂの点灯または点滅によって、歯垢（または歯石）の有無を報知しても良い。

したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この電動歯ブラシ９０から外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この電動歯ブラシ９０によって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。

また、この電動歯ブラシ９０では、第１の受光部５１、第２の受光部５２が、分光器などを用いることなく、それぞれ簡素に構成され得る。したがって、この電動歯ブラシ９０は、小型、低コストに製造され得る。

上の例では、制御部１１０は、（式６）、（式７）において第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算する処理として、第１の出力値ΔＯＵＴ１、第２の出力値ΔＯＵＴ２をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率、第２の増幅率で増幅するものとした。しかしながら、これに限られるものではない。第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂ″が、歯表面９９ａに存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、第１の受光部５１の受光面積と第２の受光部５２の受光面積とを互いに相違させて設定してもよい。これにより、制御部１１０は、（式６）の比Ａ″、（式７）の差Ｂ″に代えて、単に（式３）の比Ａ′、（式４）の差Ｂ′を求めるだけで済み、信号処理を簡素化することができる。この結果、上の例と同様に、第１の出力値ΔＯＵＴ１と第２の出力値ΔＯＵＴ２との差Ｂ″が、歯表面９９ａに存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違する状態になる。

（変形例１）
図３９（Ａ）は、上述の電動歯ブラシ９０を変形した電動歯ブラシ９０Ａの外観を示している。また、図４０は、この電動歯ブラシ９０Ａの制御系のブロック構成を示している。

この電動歯ブラシ９０Ａは、図３９（Ａ）中に示すように、グリップ部５の表面に、現在時刻を表示するための時計表示部（この例では、ＬＣＤからなる）１４１を備えている（図４０中にも示されている。）。図４０中に示すように、制御部１１０は、現在時刻を計数する時計１１１を含んでいる。時計表示部１４１には、時計１１１が計数した現在時刻が表示されるようになっている。この電動歯ブラシ９０Ａでは、操作部１３０を介して、校正データ取得処理を行うべきタイミング（時刻）ｔをユーザがタイマ設定可能になっている。

この電動歯ブラシ９０Ａでは、図４１に示す処理フローに従って、校正データ取得処理（符号ＳＰ２′で表す。）が行われる。なお、図４１において、図３５中のステップと同じステップには同じステップ番号を付している。

詳しくは、まず、図４１のステップＳ５１に示すように、ユーザは、図３９（Ａ）に示したように電動歯ブラシ９０Ａのヘッド部４に遮光部材８０を装着して遮光状態にする。次に、ユーザが校正データ取得を行うべきタイミング（時刻）ｔを設定する（図４１のステップＳ５２Ａ）。この後、制御部１１０は、時計１１１の出力に基づいて、現在時刻が時刻ｔに到達するまで待つ（図４１のステップＳ５２Ｂ）。

現在時刻が時刻ｔに到達すると（図４１のステップＳ５２ＢでＹＥＳ）、制御部１１０は第２のゼロ点補正部として働いて、図４１のステップＳ５３〜Ｓ５９の処理を行って、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２に含まれた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを取得する。すなわち、
ΔＯＵＴ１ｚ＝ＯＵＴ１ｘ−ＯＵＴ１ｙ
ΔＯＵＴ２ｚ＝ＯＵＴ２ｘ−ＯＵＴ２ｙ
を求める。これにより、ヘッド部４の周りの環境光Ｌｂが略ゼロの状態で、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを適切に得ることができる。制御部１１０は、求めた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを記憶部１１５に記憶させる。

この後、制御部１１０は待機し（図４１のステップＳ６０）、ユーザが動作開始用のスイッチＳＷ１をオンするのを待つ。

そして、図１５（Ｂ）中に示したようにユーザが電動歯ブラシ９０Ａのヘッド部４の毛２１０を歯表面９９ａに当接して、動作開始用のスイッチＳＷ１をオンすると（図４１のステップＳ６１）、制御部１１０は、図３６のステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理を行って、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無を判定する。この後、図３６のステップＳ１１３に示すように、制御部１１０は、この例では報知部１４０によるブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。

この電動歯ブラシ９０Ａでは、既述の電動歯ブラシ９０と同様に、図３６中のゼロ点補正処理ＳＰ３（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７）を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分および内部反射光Ｌｉによる成分の影響を適切に解消でき、歯垢の有無の判定精度を高めることができる。

なお、校正データ取得処理を行うべくタイマ設定された時刻ｔが夜間（例えば、４ａｍ）であれば、この電動歯ブラシ９０Ａおよび充電器１００が設置された室内が暗くて、環境光Ｌｂが少ないことが期待される。その場合、ユーザは、ヘッド部４の周りに遮光部材８０を装着して遮光状態にする処理（図４１のステップＳ５１）を省略することができる。

また、校正データ取得処理を行うべき時刻は、ユーザがタイマ設定するのではなく、デフォルトで予め夜間（例えば、４ａｍ）に設定されていてもよい。これにより、校正データ取得のためにユーザが操作を行う必要を無くすことができる。

また、時計表示部１４１は、グリップ部５の表面に設けられる必要が無い。例えば図３９（Ｂ）に示す電動歯ブラシ９０Ａ′のように、充電器１００の表面に時計表示部１４１′が設けられていてもよい。

（変形例２）
図４２（Ａ）は、上述の電動歯ブラシ９０を変形した電動歯ブラシ９０Ｂの外観を示している。また、図４３は、この電動歯ブラシ９０Ｂの制御系のブロック構成を示している。

この電動歯ブラシ９０Ｂは、図４２（Ａ）中に示すように、グリップ部５の表面に、照度測定部（この例では、フォトダイオードからなる）１４２を備えている（図４３中にも示されている。）。照度測定部１４２は、本体１の周りの環境光Ｌｂによる照度を測定して出力する（この照度を表す出力を符号ＯＵＴ０で表す。）。制御部１１０は、照度測定部１４２の出力ＯＵＴ０が予め定められた照度閾値Ｌαを下回ったか否かを判定するようになっている。この例では、照度閾値Ｌαは、この電動歯ブラシ９０Ｂおよび充電器１００が設置された室内が暗くて、環境光Ｌｂが少ないレベル（例えば、Ｌα＝１２５ルクス）に設定されているものとする。

この電動歯ブラシ９０Ｂでは、図４４に示す処理フローに従って、本体１の周りの環境光Ｌｂによる照度が予め定められた照度閾値Ｌαを下回ったことを開始条件として、校正データ取得処理（符号ＳＰ２″で表す。）が行われる。なお、図４４において、図３５中のステップと同じステップには同じステップ番号を付している。

詳しくは、まず、図４４のステップＳ５１′に示すように、制御部１１０は、照度測定部１４２の出力ＯＵＴ０を取得する。次に、制御部１１０は、照度測定部１４２の出力ＯＵＴ０が予め定められた照度閾値Ｌαを下回ったか否かを判断する（図４４のステップＳ５２″）。ここで、照度を表す出力ＯＵＴ０が照度閾値Ｌα以上であれば（図４４のステップＳ５２″でＮＯ）、出力ＯＵＴ０が照度閾値Ｌαを下回るまで待つ。

照度測定部１４２の出力ＯＵＴ０が照度閾値Ｌαを下回ると（図４４のステップＳ５２″でＹＥＳ）、制御部１１０は第２のゼロ点補正部として働いて、図４４のステップＳ５３〜Ｓ５９の処理を行って、第１の出力値ＯＵＴ１、第２の出力値ＯＵＴ２に含まれた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを取得する。すなわち、
ΔＯＵＴ１ｚ＝ＯＵＴ１ｘ−ＯＵＴ１ｙ
ΔＯＵＴ２ｚ＝ＯＵＴ２ｘ−ＯＵＴ２ｙ
を求める。これにより、ヘッド部４の周りの環境光Ｌｂが少ない状態で、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを適切に得ることができる。制御部１１０は、求めた内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを記憶部１１５に記憶させる。

この後、制御部１１０は待機し（図４４のステップＳ６０）、ユーザが動作開始用のスイッチＳＷ１をオンするのを待つ。

そして、図１５（Ｂ）中に示したようにユーザが電動歯ブラシ９０Ｂのヘッド部４の毛２１０を歯表面９９ａに当接して、動作開始用のスイッチＳＷ１をオンすると（図４４のステップＳ６１）、制御部１１０は、図３６のステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理を行って、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無を判定する。この後、図３６のステップＳ１１３に示すように、制御部１１０は、この例では報知部１４０によるブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。

この電動歯ブラシ９０Ｂでは、既述の電動歯ブラシ９０と同様に、図３６中のゼロ点補正処理ＳＰ３（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７）を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分および内部反射光Ｌｉによる成分の影響を適切に解消でき、歯垢の有無の判定精度を高めることができる。さらに、上述の電動歯ブラシ９０Ａとは異なり、ヘッド部４に遮光部材８０を装着する必要を無くすことができる。

なお、照度測定部１４２は、グリップ部５の表面に設けられる必要が無い。例えば図４２（Ｂ）に示す電動歯ブラシ９０Ｂ′のように、充電器１００の表面に照度測定部１４２′が設けられていてもよい。

また、照度測定部１４２は、第１の受光部５１、第２の受光部５２とは別に設けられるのでは無く、第１の受光部５１、第２の受光部５２のいずれか一方または両方からなっていてもよい。そのようにした場合、電動歯ブラシの構成部品を増やすことなく、環境光Ｌｂによる照度を測定することができる。

（変形例３）
図４５（Ａ）は、上述の電動歯ブラシ９０を変形した電動歯ブラシ９０Ｃの外観を示している。また、図４６は、この電動歯ブラシ９０Ｃの制御系のブロック構成を示している。

この電動歯ブラシ９０Ｃは、図４５（Ａ）中に示すように、グリップ部５の表面に、図３９（Ａ）中に示した時計表示部１４１と、図４２（Ａ）中に示した照度測定部１４２とを備えている（図４６中にも示されている。）。また、図４６中に示すように、制御部１１０は、図４０中に示した時計１１１を含んでいる。

この電動歯ブラシ９０Ｃでは、制御部１１０は、時計１１１の出力に基づいて、現在時刻が校正データ取得処理を行うべき時刻ｔに到達したか否かを判断する。それとともに、制御部１１０は、照度測定部１４２の出力ＯＵＴ０が予め定められた照度閾値Ｌαを下回ったか否かを判断する。そして、制御部１１０は、現在時刻が時刻ｔに到達し、かつ、本体１の周りの環境光Ｌｂによる照度が予め定められた照度閾値Ｌαを下回ったことを開始条件として、校正データ取得処理を行う。すなわち、ヘッド部４における内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを取得する。

これにより、ヘッド部４の周りの環境光Ｌｂが確実に少ない状態で、内部反射光Ｌｉによる成分ΔＯＵＴ１ｚ，ΔＯＵＴ２ｚを適切に得ることができる。

この電動歯ブラシ９０Ｃでは、既述の電動歯ブラシ９０と同様に、図３６中のゼロ点補正処理ＳＰ３（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７）を行うことによって、環境光Ｌｂによる成分および内部反射光Ｌｉによる成分の影響を適切に解消でき、歯垢の有無の判定精度を高めることができる。さらに、上述の電動歯ブラシ９０Ｂと同様に、ヘッド部４に遮光部材８０を装着する必要を無くすことができる。これにより、校正データ取得のためにユーザが操作を行う必要を無くすことができる。

なお、時計表示部１４１、照度測定部１４２は、グリップ部５の表面に設けられる必要が無い。例えば図４５（Ｂ）に示す電動歯ブラシ９０Ｃ′のように、充電器１００の表面に時計表示部１４１′、照度測定部１４２′が設けられていてもよい。

上述の電動歯ブラシは、歯垢の有無の検出結果を本体１に搭載された報知部１４０によってユーザに報知したが、これに限られるものではない。本体１に、例えば無線または有線で通信可能な通信部を備えて、歯垢の有無の検出結果を表すデータを、その通信部を介して外部のスマートフォンなどの実質的なコンピュータ装置へ出力するようにしても良い。その場合、そのコンピュータ装置の表示画面に歯垢の有無の検出結果を表示することができる。

また、上の実施形態では、電動歯ブラシについて述べたが、これに限られるものではない。この発明の歯垢検出装置は、手磨き式の歯ブラシに組み込むこともできる。

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

５０ 発光部
５１ 第１の受光部
５２ 第２の受光部
８０ 遮光部材
９０，９０Ａ，９０Ａ′，９０Ｂ，９０Ｂ′，９０Ｃ，９０Ｃ′ 電動歯ブラシ
１１０，４１０ 制御部
１４１，１４１′ 時計表示部
１４２，１４２″ 照度測定部
１７０，４７０ 電源部
４００ 歯垢検出装置
４０２ 分光器
４８０ 安定化電源

Claims (14)

1. 歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出装置であって、
   上記歯表面へ向けて紫外または青色の励起光を照射する発光部と、
   上記励起光による上記歯表面からの放射光を受ける第１および第２の受光部とを備え、
   上記第１の受光部は、上記放射光のうち、予め定められた下限波長をもち、歯垢固有の蛍光の波長範囲を含む第１の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第１の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第１の出力値を得、
   上記第２の受光部は、上記放射光のうち、上記第１の波長域の下限波長を下回るように予め定められた下限波長をもち、エナメル質固有の蛍光の波長範囲を含む第２の波長域のスペクトル成分を取り出し、この第２の波長域のスペクトル成分の強度に応じた第２の出力値を得、
   上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の比と、予め定められた第１閾値との間の大小の判定を行う第１の判定部と、
   上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の差と、予め定められた第２閾値との間の大小の判定を行う第２の判定部と、
   を備えたことを特徴とする歯垢検出装置。
2. 請求項１に記載の歯垢検出装置において、
   上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記歯表面の周りの環境光による成分を差し引く補正を行う第１のゼロ点補正部を備え、
   上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第１のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いることを特徴とする歯垢検出装置。
3. 請求項２に記載の歯垢検出装置において、
   上記第１のゼロ点補正部は、動作開始時または動作中に、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ得て、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ上記環境光による成分として差し引くことを特徴とする歯垢検出装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の歯垢検出装置において、
   上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ互いに異なる第１の係数、第２の係数を乗算した上で上記差を算出する信号処理部を備えたことを特徴とする歯垢検出装置。
5. 請求項４に記載の歯垢検出装置において、
   上記信号処理部は、上記第１の出力値、上記第２の出力値をそれぞれ互いに異なる第１の増幅率、第２の増幅率で増幅することによって、上記第１の出力値、上記第２の出力値にそれぞれ上記第１の係数、上記第２の係数を乗算することを特徴とする歯垢検出装置。
6. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の歯垢検出装置において、
   上記第１の出力値と上記第２の出力値との間の上記差が、上記歯表面に存在しうる物質のうち予め定められた互いに種類が異なる物質の間で相違するように、上記第１の受光部の受光面積と上記第２の受光部の受光面積とが互いに相違して設定されていることを特徴とする歯垢検出装置。
7. 請求項１に記載の歯垢検出装置において、
   上記歯表面における歯垢の有無の判定結果を報知する報知部を備えたことを特徴とする歯垢検出装置。
8. 毛が立設された起毛面を有するヘッド部と、手で握られるべきグリップ部と、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部とを含む本体を備え、
   上記本体に、請求項１から７までのいずれか一つに記載の歯垢検出装置が組み込まれたことを特徴とする歯ブラシ。
9. 請求項８に記載の歯ブラシにおいて、
   上記発光部、上記第１および第２の受光部は、上記ヘッド部の上記起毛面のうち特定領域に対応する内部に配置され、
   上記発光部は、上記特定領域を通して上記歯表面へ向けて紫外または青色の励起光を照射する発光ダイオードを含み、
   上記第１の受光部は、上記歯表面からの上記放射光を上記特定領域を通して受けて、上記放射光のうち上記第１の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第１の光学フィルタ部材と、この第１の光学フィルタ部材を透過した上記第１の波長域のみのスペクトル成分を受ける第１のフォトダイオードまたはフォトトランジスタとを含み、
   上記第２の受光部は、上記歯表面からの上記放射光を上記特定領域を通して受けて、上記放射光のうち上記第２の波長域のみのスペクトル成分を透過させる第２の光学フィルタ部材と、この第２の光学フィルタ部材を透過した上記第２の波長域のみのスペクトル成分を受ける第２のフォトダイオードまたはフォトトランジスタとを含むことを特徴とする歯ブラシ。
10. 請求項８または９に記載の歯ブラシにおいて、
    上記第１、第２の出力値から、それぞれ上記ヘッド部における内部反射光による成分を差し引く補正を行う第２のゼロ点補正部を備え、
    上記第１、第２の判定部は、それぞれ上記第２のゼロ点補正部によって補正された上記第１、第２の出力値を上記判定に用いることを特徴とする歯ブラシ。
11. 請求項１０に記載の歯ブラシにおいて、
    上記毛とともに上記ヘッド部を覆って上記ヘッド部の周りの環境光を遮断するための遮光部材を備え、
    上記第２のゼロ点補正部は、上記遮光部材によって上記環境光が遮断された遮光状態で、操作部を通して指示が入力されたタイミングまたは予めタイマ設定されたタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする歯ブラシ。
12. 請求項１０に記載の歯ブラシにおいて、
    上記本体の周りの環境光による照度を測定する照度測定部を備え、
    上記第２のゼロ点補正部は、上記照度が予め定められた照度閾値を下回ったことを開始条件として、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする歯ブラシ。
13. 請求項１２に記載の歯ブラシにおいて、
    上記照度測定部は、上記第１、第２の受光部のいずれか一方または両方からなることを特徴とする歯ブラシ。
14. 請求項１０に記載の歯ブラシにおいて、
    上記第２のゼロ点補正部は、予めタイマ設定された夜間に相当するタイミングで、上記発光部を点灯させて上記第１、第２の出力値を得るとともに、上記発光部を消灯させて上記第１、第２の出力値を得た後、上記発光部の点灯中における上記第１、第２の出力値から、上記発光部の消灯中における上記第１、第２の出力値をそれぞれ差し引いて、上記内部反射光による成分を得ることを特徴とする歯ブラシ。

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