JP7094195B2 - 蛍光検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光検出装置に関する。

試料に対して光を照射し、その照射光に応じて試料から得られる蛍光を受光して検出する蛍光検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、検査すべき歯に指向させその歯において蛍光性放射光を励起させる励起放射光を発生する光源と、歯の蛍光性放射光を検出する検出装置と、検出装置の前部に設置されたスペクトルフィルタとを有する歯の状態の認識装置が記載されている。特許文献２には、歯に特定の波長の励起光を照射し、蛍光物質が発する蛍光を検出することで歯垢の量あるいはう蝕の程度を定量する蛍光測定法が記載されている。

特許文献３には、被測定物質を標識する蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づく局在場光により励起されて放出した蛍光を検出して被測定物質の存在または量を示すシグナル値を測定する方法が記載されている。この測定方法は、樹脂からなるプリズムを有する測定チップに光を照射することでプリズムからの自家蛍光の光量が減衰する影響を低減するために、プリズムに光を照射してその自家蛍光の光量を意図的に減衰させるエージングの工程を含む。

特開平９－１８９６５９号公報 国際公開第２０１６／１４０１９９号 国際公開第２０１６／１５２７０７号

試料の蛍光物質を励起させる励起光とそれにより試料で生じる検出対象の蛍光とが同じ光導波路を伝搬する蛍光検出装置では、光導波路として、例えば樹脂などの蛍光物質を含む材料で構成されたものを使用したい場合がある。この場合、励起光によって試料だけでなく光導波路の蛍光物質も励起されるため、光導波路自体で蛍光（自家蛍光）が発生する。特に、この自家蛍光の波長領域が試料で生じる蛍光の波長領域と重なる場合には、試料からの蛍光に光導波路からの蛍光が重畳したものが検出されるため、光導波路からの蛍光がノイズとなって検出精度を低下させる。また、蛍光物質は、フォトブリーチング（蛍光退色）という反応により、励起光が照射され続けると蛍光強度が徐々に減衰していくため、測定中に自家蛍光の強度が変化し、これも検出精度を低下させる要因となる。

フォトブリーチングの性質を利用し、測定前に光導波路に励起光を照射し続けてその自家蛍光を強制的に低減（消光）させれば、自家蛍光による影響が抑えられ、安定した測定を行うことが可能となる。しかしながら、蛍光物質には、蛍光強度が一旦減衰しても、励起光の照射の停止後、時間が経過すると蛍光強度が回復する蛍光回復という性質もある。このため、例えば蛍光検出装置を不定期に使用する場合には、使用するたびに自家蛍光によるノイズのレベルが変動することになり、これも検出精度を低下させる要因となる。

そこで、本発明は、光導波路の自家蛍光に起因する検出精度の低下を抑えた蛍光検出装置を提供することを目的とする。

試料に含まれる蛍光物質を励起させる励起光を出射する光源と、励起光により励起される蛍光物質を含む材料で構成され、励起光を導波し、かつ励起光が照射された試料で生じた蛍光を導波する光導波路と、光導波路から入射する蛍光の強度を検出する蛍光検出部と、検出された蛍光の強度に基づいて試料の蛍光物質量を測定する制御部と、計時部とを有し、制御部は、蛍光物質量の測定にかかわらず、励起光を光導波路に照射させて光導波路の自家蛍光を低減させる消光処理を所定の時間間隔で繰り返すことを特徴とする蛍光検出装置が提供される。

制御部は、一定の時間間隔を空けて定期的に消光処理を開始するか、蛍光物質量の測定から一定時間経過した後で消光処理を開始することが好ましい。

光源は、蛍光物質量の測定にかかわらず一定時間ごとに励起光を出射し、制御部は、検出された蛍光の強度が予め定められた条件を満たした場合に消光処理を開始することが好ましい。

光導波路は、光源、蛍光検出部、制御部および計時部を収容する本体における突出部に、突出部を長手方向に貫通するように配置され、蛍光検出装置は、突出部に覆い被さるように本体に装着される鞘部をさらに有し、鞘部が本体に装着されたときに光導波路の先端面に面する鞘部の内側表面に、励起光を光導波路内に向けて反射する反射面が形成されていることが好ましい。

蛍光検出装置は、本体に対する鞘部の着脱を検出する着脱検出部をさらに有し、制御部は、鞘部が本体に装着されていないことが検出された場合には消光処理の実行を中止することが好ましい。

蛍光検出装置は、光源、光導波路、蛍光検出部、制御部および計時部を収容する本体に加えられた振動を検出する振動検出部をさらに有し、制御部は、振動検出部の検出がある場合には消光処理の実行を中止することが好ましい。

蛍光検出装置は、環境光の強度を検出する環境光検出部をさらに有し、制御部は、検出された環境光の強度が予め定められた基準値を超える場合には消光処理の実行を中止することが好ましい。

光源は、励起光として互いに異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤ素子で構成され、制御部は、複数のＬＥＤ素子をそれぞれ単独で発光させたときに検出された蛍光の強度に応じて、複数のＬＥＤ素子のうちのいずれを発光させて消光処理を行うかを選択することが好ましい。

上記の蛍光検出装置によれば、光導波路の自家蛍光に起因する検出精度の低下を抑えることができる。

蛍光検出装置１の全体構成図である。 蛍光検出モジュール２０の概略ブロック図である。 蛍光退色および蛍光回復について説明するためのグラフである。 ブリーチング処理部３２の動作例を示すフローチャートである。 ブリーチング処理部３２の別の動作例を示すフローチャートである。 蛍光検出装置１Ａの全体構成図である。 ブリーチング処理部３２のさらに別の動作例を示すフローチャートである。 蛍光検出装置１Ｂの全体構成図である。

以下、図面を参照しつつ、蛍光検出装置について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

図１は、蛍光検出装置１の全体構成図である。蛍光検出装置１は、棒状の樹脂製の本体２内に、蛍光検出モジュール２０、制御部３０（図２を参照）、報知部４０およびタイマ５０を有し、本体２の突出部２Ａ内にプローブファイバ４を有する。蛍光検出装置１は、プローブファイバ４を介して試料である歯に励起光を照射し、それに対する応答光である歯からの蛍光を同じくプローブファイバ４を介して受光して、歯垢に含まれる蛍光物質であるプロトポルフィリンＩＸを検出する歯垢チェッカである。

プローブファイバ４は、光導波路の一例であり、蛍光検出モジュール２０から出射される励起光、およびその励起光が照射された歯で生じた蛍光を導波する光ファイバである。プローブファイバ４は、例えばアクリル樹脂などの樹脂製（プラスチック製）であり、蛍光検出装置１の励起光により励起される蛍光物質を含む材料で構成されている。プローブファイバ４は、本体２の長手方向の先端面において突出する突出部２Ａ内に、突出部２Ａを長手方向に貫通するように配置されている。突出部２Ａは、蛍光検出装置１の使用時に歯に向けられるので、歯に当て易いように本体２のその他の部分よりも細くなっており、プローブファイバ４の先端面４Ａは、突出部２Ａの先端面で開放されている。プローブファイバ４の後端面４Ｂは、本体２内で蛍光検出モジュール２０の光の入出力口に接続されている。図１では、プローブファイバ４を含む突出部２Ａの断面を示している。

図２は、蛍光検出モジュール２０の概略ブロック図である。蛍光検出モジュール２０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子２１Ａ，２１Ｂ、ボールレンズ２２ａ～２２ｃ、光学フィルタ２３ａ，２３ｃ、ＰＤ（フォトダイオード）素子２４およびミラーＭを有し、本体２内の突出部２Ａ側に配置されている。蛍光検出モジュール２０は、歯垢に含まれる蛍光物質を励起する励起光をプローブファイバ４から出射し、プローブファイバ４に入射した蛍光を受光する。

ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂは、蛍光検出モジュール２０の光源である。ＬＥＤ素子２１Ａは、励起光Ｌ１として、歯垢の蛍光物質に対する励起効率が高い第１の波長を含む光を出射する。ＬＥＤ素子２１Ｂは、励起光Ｌ２として、第１の波長よりも長波長で、かつ励起効率が第１の波長よりも低いかあるいはほぼゼロとなる第２の波長を含む光を出射する。例えば、第１の波長は３５０～４３０ｎｍ、第２の波長は４３５～５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、ＬＥＤ素子２１Ａをピーク波長が４０５ｎｍの紫色ＬＥＤ素子、ＬＥＤ素子２１Ｂをピーク波長が４６５ｎｍの青色ＬＥＤ素子とするとよい。なお、光源には、レーザダイオードなどのＬＥＤ素子以外のものを使用してもよい。

光学フィルタ２３ａは、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂからの励起光Ｌ１，Ｌ２を透過させ、少なくとも歯垢由来の蛍光Ｌ３の波長領域（６２０～６９０ｎｍ程度）の光をカットするフィルタであり、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１ＢとミラーＭの間に配置されている。例えば、励起光Ｌ１，Ｌ２のピーク波長を４０５ｎｍおよび４６５ｎｍとする場合には、光学フィルタ２３ａとして５００ｎｍ以上の波長の光をカットするものを使用するとよい。光学フィルタ２３ｃは、蛍光Ｌ３以外の波長領域の光、すなわち、６２０～６９０ｎｍを除く波長領域の光をカットするためのフィルタであり、ミラーＭとＰＤ素子２４の間に配置されている。

ミラーＭは、ダイクロイックミラーまたはハーフミラーなどで構成され、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂからの励起光Ｌ１，Ｌ２の波長領域の光をプローブファイバ４に向けて反射し、プローブファイバ４から入射した蛍光Ｌ３の波長領域の光を透過させる。ＰＤ素子２４は、蛍光検出部（受光素子）の一例であり、光学フィルタ２３ｃを透過した波長領域６２０～６９０ｎｍの蛍光Ｌ３を受光し、その強度に応じた光電流を生成して制御部３０に出力する。

ボールレンズ２２ａは、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂと光学フィルタ２３ａの間に配置され、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂからの励起光Ｌ１，Ｌ２を集光する。ボールレンズ２２ｂは、ミラーＭとプローブファイバ４の間に配置され、ミラーＭで反射してプローブファイバ４に入射する励起光Ｌ１，Ｌ２と、プローブファイバ４から入射した蛍光Ｌ３を集光する。ボールレンズ２２ｃは、光学フィルタ２３ｃとＰＤ素子２４の間に配置され、ミラーＭを透過した蛍光Ｌ３を集光する。なお、励起光Ｌ１，Ｌ２と蛍光Ｌ３を集光するためのレンズの形状は、必ずしもボール状でなくてもよい。

ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂからの励起光Ｌ１，Ｌ２は、ボールレンズ２２ａおよび光学フィルタ２３ａを経て、ミラーＭに入射する。励起光Ｌ１，Ｌ２は、ミラーＭで反射し、ボールレンズ２２ｂを通過して集光された後、プローブファイバ４を通って例えば歯垢付着部１１０を有する歯１００に照射される。これにより、歯垢付着部１１０の歯垢に含まれる蛍光物質が励起されて、６３５ｎｍおよび６７５ｎｍ付近にピーク波長をもつ蛍光Ｌ３が生成される。蛍光Ｌ３の一部は、プローブファイバ４を通ってボールレンズ２２ｂに入射し、ミラーＭを透過し、さらに光学フィルタ２３ｃおよびボールレンズ２２ｃを経てＰＤ素子２４に到達する。ＰＤ素子２４で受光された蛍光は光電流に変換されて制御部３０に出力され、制御部３０の信号処理により蛍光物質の有無や量が求められる。

制御部３０は、本体２内の回路基板に設けられたマイクロコンピュータなどの制御回路として構成され、蛍光検出装置１の動作を制御する。報知部４０は、例えばＬＥＤやブザー、振動モータなどで構成され、光信号処理部３１での歯垢の検出結果を光や音、振動などの形態で使用者に報知する。タイマ５０は、計時部の一例であり、制御部３０が後述の処理を行うために経過時間をカウントする。蛍光検出装置１は、計時部として、タイマ５０に替えて、時刻を取得できる内部時計を有してもよい。

制御部３０は、そのマイクロコンピュータにより実現される機能ブロックとして、光信号処理部３１およびブリーチング処理部３２を有する。以下では、これらの機能を説明する。

光信号処理部３１は、蛍光検出装置１の演算部であり、蛍光検出モジュール２０の光源を駆動するとともに、蛍光検出モジュール２０で検出された蛍光の強度に基づいて、試料である歯垢の蛍光物質量を測定（算出）する。そのために、光信号処理部３１は、蛍光検出モジュール２０のＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂを駆動して励起光Ｌ１，Ｌ２を交互に出射させ、そのときのＰＤ素子２４からの光電流を取得する。そして、光信号処理部３１は、励起光Ｌ１が照射されたときの蛍光Ｌ３の強度と励起光Ｌ２が照射されたときの蛍光Ｌ３の強度とを検出し、それらの比または差に基づき、例えば国際公開第２０１６／１４０１９９号に記載されている蛍光測定法を用いて蛍光物質の有無や量を算出する。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、それぞれ、蛍光退色および蛍光回復について説明するためのグラフである。図３（Ａ）は、蛍光物質に励起光を照射し続けたときの蛍光強度の時間変化を示し、横軸は時間ｔを、縦軸は、時間０での蛍光強度を１とした相対蛍光強度Ｉを表す。蛍光物質に励起光を照射し続けると、図３（Ａ）に示すように、蛍光強度は時間とともに単調に減衰する。図３（Ｂ）は、励起光の照射を停止した後の蛍光回復量を測定した結果の例を示し、横軸は時間ｔ（単位は日）を、縦軸は蛍光強度Ｉ（単位はｎＷ）を表す。図３（Ｂ）に示すように、蛍光強度はおおよそ時間の１次関数で増加（回復）する。蛍光退色および蛍光回復の程度は蛍光物質の種類や励起光の波長によって異なるが、それらの傾向は、物質や波長によらず、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示したものと同様である。

プローブファイバ４として樹脂製の光ファイバを使用し、励起光として波長が４０５ｎｍの青色光や４６５ｎｍの紫色光を使用すると、プローブファイバ４自体からも蛍光が発生する。歯垢由来の蛍光は６３５ｎｍ帯の光であり、プローブファイバ４由来の蛍光にも６３５ｎｍ帯の光が含まれるため、プローブファイバ４の自家蛍光はノイズとなって歯垢由来の蛍光の検出精度を低下させる。

このため、ブリーチング処理部３２は、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂおよびタイマ５０の動作を制御して、光信号処理部３１による歯垢の蛍光物質量の測定にかかわらず、励起光を定期的にプローブファイバ４に照射させ、これにより自家蛍光を強制的に低減（消光）させる。例えば、ブリーチング処理部３２は、タイマ５０のカウントにより一定時間待機した後、自家蛍光の強度が予め定められたしきい値Ｔｈ以下になるまでＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方に励起光を出射させ、その後タイマ５０をリセットして上記の処理を繰り返す。励起光の照射により自家蛍光を強制的に低減させる処理のことを、以下では「ブリーチング（消光処理）」という。しきい値Ｔｈは、プローブファイバ４の材料に応じて決まる値であり、検出対象の歯垢の蛍光強度に対して十分低い値に設定される。

図４は、ブリーチング処理部３２の動作例を示すフローチャートである。図４ならびに後述する図５、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す動作フローは、制御部３０のＲＯＭに予め記録されているプログラムに従って、制御部３０のＣＰＵにより実行される。これらの動作フローは、例えば蛍光検出装置１が充電器に接続されているなど、電力供給が可能な状態で定期的に実行される。

ブリーチング処理部３２は、まず、タイマ５０をオンにして（Ｓ１）、時間ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ２）、その後、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方を点灯させる（Ｓ３）。そして、ブリーチング処理部３２は、時間ｔ２（一般にｔ１＞ｔ２）だけ発光を継続させてから（Ｓ４）、光信号処理部３１により検出される蛍光強度Ｉをしきい値Ｔｈと比較する（Ｓ５）。蛍光強度Ｉがしきい値Ｔｈ以上であれば（Ｓ５でＮｏ）、Ｓ４に戻って、ブリーチング処理部３２はＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの点灯を継続させる。蛍光強度Ｉがしきい値Ｔｈ未満になると（Ｓ５でＹｅｓ）、ブリーチング処理部３２はＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂを消灯させ（Ｓ６）、さらにタイマ５０をオフにする（リセットする）（Ｓ７）。その後、処理はＳ１に戻り、以上の動作が繰り返される。

１回のブリーチングの所要時間を短くするために、ブリーチング処理部３２は、例えば少なくとも１日に１回はブリーチングを行うことが好ましい。定期的にブリーチングを行うことで、プローブファイバ４由来の蛍光の強度がしきい値Ｔｈ未満に保たれるので、使用者は、自家蛍光が測定に影響しないレベルに減衰した状態で蛍光検出装置１を使用することができる。このため、蛍光検出装置１の検出精度が一定のレベル以上に保たれ、誤検出を防止することが可能になる。

図３（Ａ）から分かるように、ブリーチングの実行中における蛍光強度の単位時間当たりの減衰量（グラフの接線の傾き）は、時間とともに単調に減少する。このため、しきい値Ｔｈの設定によっては、蛍光強度Ｉがしきい値Ｔｈ未満に減衰してブリーチングが終了するまでに長い時間がかかることもある。そこで、ブリーチング処理部３２は、図４のＳ５において、蛍光強度Ｉ（ｔ）ではなく、その減衰率（単位時間当たりの減衰量）Ｉ’（ｔ）を予め定められたしきい値Ｔｈ’と比較して、減衰率Ｉ’（ｔ）がしきい値Ｔｈ’未満となったときにＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂを消灯させてもよい。これにより、何らかの理由によりしきい値Ｔｈよりも大きな値で蛍光強度の減衰が止まった（蛍光強度にオフセットがかかった）場合でも、減衰率が十分下がった時点で処理が終了するため、安定してブリーチングを行うことができる。

また、ブリーチング処理部３２は、蛍光強度についてのしきい値との比較を行わず、定期的に、予め定められた長さの期間だけＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方を点灯させることでブリーチングを行ってもよい。すなわち、図４の動作フローにおけるＳ５の判定は省略してもよい。

あるいは、ブリーチング処理部３２は、一定時間ごとにＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方に励起光を出射させ、検出された蛍光強度が予め定められた許容範囲の上限値Ｉｍａｘを上回った場合にのみ、ブリーチングを行ってもよい。すなわち、ブリーチング処理部３２は、前回のブリーチングから時間ｔ１の経過後に自家蛍光が上限値Ｉｍａｘまで回復していない場合には、その回のブリーチングの実行を省略してもよい。あるいは、ブリーチング処理部３２は、一定時間ごとに励起光を出射させ、その前後における自家蛍光の強度の減衰量が予め定められたしきい値Ｔｈ’以上である場合（蛍光退色が起こる場合）にのみ、ブリーチングを行ってもよい。ブリーチングは、図４の動作フローでは時間ｔ１ごとに必ず行われるが、このように、時間ｔ１ごとに検出される蛍光強度が予め定められた条件を満たす場合にのみ行ってもよい。

蛍光検出装置１は２個のＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂを有し、励起光として青色光と紫色光を出射するが、ＬＥＤ素子の個数は１個でも３個以上でもよく、励起光の波長も特に限定されない。発光波長が互いに異なる複数の光源がある場合、励起光の波長によってはプローブファイバ４で蛍光が発生しないこともあり、一般に波長によってブリーチングの効果は異なる。また、図３（Ａ）に示すように、蛍光強度は照射の開始時に最も大きく減衰する。このため、ブリーチング処理部３２は、まず、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ単独で短時間発光させ、その前後で検出される蛍光強度の減衰量に応じて、ＬＥＤ素子ごとに、そのＬＥＤ素子を発光させてブリーチングを行うか否かを選択してもよい。これにより、蛍光退色の効果のないＬＥＤ素子の点灯を避けて、効率的にブリーチングを行うとともに消費電力を抑えることができる。

図５は、ブリーチング処理部３２の別の動作例を示すフローチャートである。図５の動作フローはＬＥＤ素子が２個の場合のものであり、図５では、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１ＢのことをそれぞれＬＥＤ１，ＬＥＤ２と表記している。

ブリーチング処理部３２は、まず、ＬＥＤ１を点灯させ（Ｓ１１）、時間ｔ２だけ発光を継続させてから（Ｓ１２）消灯させる（Ｓ１３）とともに、同様にＬＥＤ２を点灯させ（Ｓ１４）、時間ｔ２だけ発光を継続させてから（Ｓ１５）消灯させる（Ｓ１６）。そして、ＬＥＤ１の励起光によりＳ１１からＳ１３の間に検出された蛍光強度の減衰量ΔＩ１がしきい値Ｔｈ１以下であり（Ｓ１７でＮｏ）、かつＬＥＤ２の励起光によりＳ１４からＳ１６の間に検出された蛍光強度の減衰量ΔＩ２がしきい値Ｔｈ２以下である場合（Ｓ１８でＮｏ）には、ブリーチング処理部３２は、どちらのＬＥＤについても蛍光退色が少ないためブリーチングを行わない（Ｓ１９）。なお、減衰量ΔＩ１，ΔＩ２の符号は正とする。

ΔＩ１がＴｈ１以下でΔＩ２がＴｈ２を上回る場合（Ｓ１７でＮｏかつＳ１８でＹｅｓ）には、ブリーチング処理部３２は、ＬＥＤ２のみを点灯させてブリーチングを行う（Ｓ２０）。ΔＩ１がＴｈ１を上回りΔＩ２がＴｈ２以下の場合（Ｓ１７でＹｅｓかつＳ２１でＮｏ）には、ブリーチング処理部３２は、ＬＥＤ１のみを点灯させてブリーチングを行う（Ｓ２２）。すなわち、一方の波長のみで蛍光退色が起こる場合には、その波長のＬＥＤのみを点灯させる。ΔＩ１がＴｈ１を上回りΔＩ２がＴｈ２を上回る場合（Ｓ１７でＹｅｓかつＳ２１でＹｅｓ）、すなわち、両方の波長で蛍光退色が起こる場合には、ブリーチング処理部３２は、ＬＥＤ１，２を周波数ｆで交互に点灯させるかまたは両方同時に点灯させてブリーチングを行う（Ｓ２３）。Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の後、処理は終了し、ブリーチング処理部３２は、以上の動作フローを一定時間ごとに繰り返す。

図４の動作フローのように一定時間ごとにブリーチングを行うと、ブリーチングの実行と使用者による蛍光検出装置１の使用が重なる可能性がある。この場合、青色光または紫色光（いわゆるブルーライト）である励起光が使用者の目に照射されるおそれがあるため、使用者が蛍光検出装置１を使用しようとしているときには、使用を優先してブリーチングを行わないことが好ましい。そこで、以下では、使用者が使用しようとしているか否かを間接的に判定する機能を付加した蛍光検出装置について説明する。

図６は、蛍光検出装置１Ａの全体構成図である。蛍光検出装置１Ａは、センサ６０をさらに有し、ブリーチング処理部３２がその出力に応じて動作する点が蛍光検出装置１とは異なり、その他の点では蛍光検出装置１と同じ構成を有する。センサ６０（振動検出部および環境光検出部の一例）は、例えば、本体２に加えられた振動を検出する加速度センサもしくは振動センサと、環境光の強度を検出するソーラセルなどの照度センサとの一方または両方である。使用時には、使用者が手で本体２を持つため加速度センサや振動センサの検出があり、普通、室内の照明が点灯しているため照度センサの検出もある。このため、センサ６０の出力レベルが高ければ、使用者が蛍光検出装置１Ａを使用しようとしている可能性が高い。

蛍光検出装置１Ａのブリーチング処理部３２は、ブリーチングを実行するタイミングでセンサ６０の出力レベルを確認する。その出力レベルが予め定められたしきい値以上である場合には、ブリーチング処理部３２は、使用者が蛍光検出装置１Ａを使用しようとしていると判定して、ブリーチングの実行を中止し、タイマ５０をリセットして次の実行タイミングまで一定時間待機する。センサ６０の出力レベルがしきい値未満である場合には、ブリーチング処理部３２は、使用者による使用はないと判定して、予定通りブリーチングを実行する。

図７（Ａ）は、蛍光検出装置１Ａのブリーチング処理部３２の動作例を示すフローチャートである。ブリーチング処理部３２は、まず、タイマ５０をオンにして（Ｓ３１）、時間ｔ１が経過するまで待機し（Ｓ３２）、その後、センサ６０の出力レベルＩ’を測定（取得）する（Ｓ３３）。出力レベルＩ’がそのしきい値Ｔｈ’以上である場合（Ｓ３４でＮｏ）には、ブリーチング処理部３２は、使用者が蛍光検出装置１Ａを使用しようとしていると判定して、ブリーチングを実行せず、タイマ５０をオフにする（Ｓ３７）。

一方、出力レベルＩ’がしきい値Ｔｈ’未満である場合（Ｓ３４でＹｅｓ）には、ブリーチング処理部３２は、使用者による使用はないと判定して、ＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方を点灯させる（Ｓ３５）。そして、ブリーチング処理部３２は、時間ｔ２（一般にｔ１＞ｔ２）だけ発光させてブリーチングを行い、その後でＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂを消灯させる（Ｓ３６）。その際、図４のＳ５，Ｓ６と同様に、ブリーチング処理部３２は、光信号処理部３１により検出される蛍光強度Ｉがしきい値Ｔｈ未満になるまで発光を継続させてもよい。そして、ブリーチング処理部３２は、タイマ５０をオフにする（Ｓ３７）。Ｓ３７の後、処理はＳ３１に戻り、以上の動作が繰り返される。

図７（Ｂ）は、使用者による使用から一定時間経過後にブリーチングを行う場合のブリーチング処理部３２の動作例を示すフローチャートである。ブリーチング処理部３２は、例えば、使用者が電源をオンにして蛍光検出装置１，１Ａを使用し（Ｓ４１）使用を終了して電源をオフにした（Ｓ４２）時点からタイマ５０をオンにし（Ｓ４３）、時間ｔ３が経過するまで待機して（Ｓ４４）、その後でＬＥＤ素子２１Ａ，２１Ｂの一方または両方を点灯させてブリーチングを行ってもよい（Ｓ４５）。本実施例のように歯垢を検出する場合には、普通、使用者は、一度使用した後はしばらく蛍光検出装置１，１Ａを使用しないため、ブリーチング処理部３２は、このように、使用者による使用（光信号処理部３１による歯垢の蛍光物質量の測定）の終了時を基準として、そこから一定時間経過した後でブリーチングを開始してもよい。

この場合、ブリーチング処理部３２は、例えば、内部時計により現在の時刻を取得し、朝と昼の時間帯では使用者による使用後もタイマ５０のカウントを開始させず、１９時以降などの夜間の使用後に限りタイマ５０のカウントを開始させ、それから一定時間経過後にブリーチングを行ってもよい。また、特に深夜には蛍光検出装置１，１Ａが使用される可能性が低く、ブリーチングは１日に１回程度行えば十分なので、ブリーチング処理部３２は、例えば、内部時計が指す時刻が深夜などの予め定められた時間帯になったときだけブリーチングを行ってもよい。この場合、例えば、スマートホンなどの外部機器で、使用者がブリーチングの開始時刻を設定できるようにしてもよい。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、蛍光検出装置１Ｂの全体構成図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線に沿った突出部２Ａの断面図であり、図８（Ａ）でも、突出部２Ａの断面を示している。蛍光検出装置１Ｂは、キャップ５とソーラセル６が設けられ、ブリーチング処理部３２がソーラセル６の出力に応じて動作する点が蛍光検出装置１とは異なり、その他の点では蛍光検出装置１と同じ構成を有する。

キャップ５は、鞘部の一例であり、本体２の突出部２Ａに覆い被さるように本体２に装着される。キャップ５が本体２に装着されたときにプローブファイバ４の先端面４Ａに面するキャップ５の内側表面には、励起光をプローブファイバ４内に向けて反射する反射面５Ａが形成されている。反射面５Ａは、本実施例のように励起光として青色光や紫色光を使用する場合には、例えばアルミニウムや銀などの光反射率が高い金属層で構成される。キャップ５の装着時には、励起光は、プローブファイバ４内を後端面４Ｂから先端面４Ａに向けて伝搬した後、反射面５Ａで反射して、再度プローブファイバ４内を先端面４Ａから後端面４Ｂに向けて伝搬する。これにより、先端面４Ａでの反射がない場合と比べて、励起光がプローブファイバ４内で２倍の距離を進むので、その分、蛍光退色の効果が高くなり、ブリーチングが加速されて所要時間が短くなる。

ソーラセル６は、図８（Ｂ）に示した通り、一定の幅で突出部２Ａの最外周を１周覆うように巻き付けられており、キャップ５の装着時にはキャップ５で覆われる。ソーラセル６の大きさと形状は、突出部２Ａに巻き付けられキャップ５で覆われる範囲内であれば、図示したものとは異なっていてもよい。ソーラセル６は、キャップ５が取り付けられているときには発電せず、キャップ５が取り外されているときには環境光があれば発電するため、蛍光検出装置１Ｂでは、発電の有無により、キャップ５が装着されているか否かを簡易的に判定することができる。すなわち、ソーラセル６は、蛍光検出装置１Ｂが動作するための電力を蓄える機能に加えて、本体２に対するキャップ５の着脱を検出する着脱検出部としても機能する。

蛍光検出装置１Ｂのブリーチング処理部３２は、ブリーチングを実行するタイミングでソーラセル６の起電力を確認する。ソーラセル６の起電力が予め定められたしきい値以上である場合には、ブリーチング処理部３２は、キャップ５が本体２に装着されていないと判定して、ブリーチングの実行を中止し、タイマ５０をリセットして次の実行タイミングまで一定時間待機する。ソーラセル６の起電力がしきい値未満である場合には、ブリーチング処理部３２は、キャップ５が本体２に装着されていると判定して、予定通りブリーチングを実行する。このように、ブリーチング処理部３２は、ソーラセル６で生成される起電力の大小に応じてキャップ５の装着の有無を判定し、キャップ５の装着をブリーチングの実行条件としてもよい。

あるいは、ブリーチング処理部３２は、ソーラセル６の起電力を常時監視し、その変化によりキャップ５が装着されたと判定したときにブリーチングを開始してもよい。また、ブリーチングの実行中にキャップ５が外された場合には、ブリーチング処理部３２は、ブリーチングを中止することが好ましい。なお、キャップ５の着脱検出部としては、ソーラセル６以外に、例えば、バネなどのスイッチを含みキャップ５の装着の有無に応じて出力値が変化する着脱センサを用いてもよい。蛍光検出装置１Ｂでは、キャップ５が装着されているときに限りブリーチングを行うことで、励起光が使用者の目に入ることが確実に防止される。

蛍光検出装置１，１Ａ，１Ｂは歯垢チェッカであるが、上記したブリーチング処理部３２の制御は、検出対象にかかわらず適用可能である。励起光と検出対象の蛍光とが同じ光導波路を伝搬し、かつ光導波路として蛍光物質を含む材料で構成されたものを使用する蛍光検出装置であれば、歯垢以外の蛍光物質を検出する場合でも、上記と同様の制御により、蛍光退色と蛍光回復に起因するノイズレベルの変動を抑える効果が得られる。

１，１Ａ，１Ｂ 蛍光検出装置
２ 本体
４ プローブファイバ
５ キャップ
６ ソーラセル
２０ 蛍光検出モジュール
３０ 制御部
４０ 報知部
５０ タイマ
６０ センサ

Claims (9)

1. 試料に含まれる蛍光物質を励起させる励起光を出射する光源と、
   前記励起光により励起される蛍光物質を含む材料で構成され、前記励起光を導波し、かつ前記励起光が照射された試料で生じた蛍光を導波する光導波路と、
   前記光導波路から入射する蛍光の強度を検出する蛍光検出部と、
   検出された蛍光の強度に基づいて試料の蛍光物質量を測定する制御部と、
   計時部と、を有し、
   前記制御部は、前記蛍光物質量の測定にかかわらず、前記励起光を前記光導波路に照射させて前記光導波路の自家蛍光を低減させる消光処理を所定の時間間隔で繰り返す、
   ことを特徴とする蛍光検出装置。
2. 前記制御部は、一定の時間間隔を空けて定期的に前記消光処理を開始する、請求項１に記載の蛍光検出装置。
3. 前記制御部は、前記蛍光物質量の測定から一定時間経過した後で前記消光処理を開始する、請求項１に記載の蛍光検出装置。
4. 前記光源は、前記蛍光物質量の測定にかかわらず一定時間ごとに前記励起光を出射し、
   前記制御部は、検出された蛍光の強度が予め定められた条件を満たした場合に前記消光処理を開始する、請求項１に記載の蛍光検出装置。
5. 前記光導波路は、前記光源、前記蛍光検出部、前記制御部および前記計時部を収容する本体における突出部に、前記突出部を長手方向に貫通するように配置され、
   前記蛍光検出装置は、前記突出部に覆い被さるように前記本体に装着される鞘部をさらに有し、
   前記鞘部が前記本体に装着されたときに前記光導波路の先端面に面する前記鞘部の内側表面に、前記励起光を前記光導波路内に向けて反射する反射面が形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。
6. 前記本体に対する前記鞘部の着脱を検出する着脱検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記鞘部が前記本体に装着されていないことが検出された場合には前記消光処理の実行を中止する、請求項５に記載の蛍光検出装置。
7. 前記光源、前記光導波路、前記蛍光検出部、前記制御部および前記計時部を収容する本体に加えられた振動を検出する振動検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記振動検出部の検出がある場合には前記消光処理の実行を中止する、請求項１～４のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。
8. 環境光の強度を検出する環境光検出部をさらに有し、
   前記制御部は、検出された環境光の強度が予め定められた基準値を超える場合には前記消光処理の実行を中止する、請求項１～７のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。
9. 前記光源は、前記励起光として互いに異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤ素子で構成され、
   前記制御部は、前記複数のＬＥＤ素子をそれぞれ単独で発光させたときに検出された蛍光の強度に応じて、前記複数のＬＥＤ素子のうちのいずれを発光させて前記消光処理を行うかを選択する、請求項１～８のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。

Images