JP7399456B2 - システム、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、システム、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラムに関する。
近年、コンピュータの処理能力の向上に伴い、大量かつ様々な形式のデータを高速に扱うことが可能になり、ヒトから取得した検体を分析して得た大量のデータをもとに機械学習等の手法により、ヒトの健康状態等を予測するための技術開発が進められている。
例えば、特許文献１には、「予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得手段と、前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得手段と、前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出手段と、前記陽性サンプルを、前記基準期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築手段と、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前記疾病を前記基準期間内に発症するか否かを予測する発症予測手段と、を備え、前記サンプル抽出手段は、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする、疾病発症予測装置。」が記載されている。
特許文献１に記載された疾病発症予測装置は、いわゆるバイタルサイン等の生体データをもとに疾病の発生を事前に予測することができるものであるが、生体データの取得は一般に煩雑であり、更に、う蝕、及び、歯周病の進行状態の予測に適用することはできなかった。
そこで、本発明は、医療機関に通いにくい地域、又は、環境にある被験者にも、より簡便な手法で取得したデータをもとに、う蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測結果を提供できるシステムを提供することを課題とする。
また、本発明は、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラムを提供することも課題とする。
また、本発明は、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラムを提供することも課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
［１］ サーバ装置、クライアント装置、及び、データ取得装置を有し、
上記クライアント装置、及び、上記データ取得装置は、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して上記サーバ装置とそれぞれ通信可能に構成され、上記データ取得装置は、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データと、を取得し、上記訓練データを上記サーバ装置に送信し、上記サーバ装置は、上記訓練データに含まれる電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成し、上記クライアント装置は、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定し、テストデータを取得し、上記テストデータを上記サーバ装置に送信し、上記サーバ装置は、更に、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測して、予測の結果を上記クライアント装置に送信し、上記クライアント装置に表示させるよう促す、システム。
［２］ 電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データをデータ取得装置から受信する訓練データ受信部と、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成する分類器生成部と、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをクライアント装置から受信するテストデータ受信部と、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する予測部と、上記予測の結果をクライアント装置に返送し、クライアント装置に表示するよう促す結果送信部と、を有するサーバ装置。
［３］ 電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定する検体測定部と、上記電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信するテストデータ送信部と、上記サーバ装置において上記テストデータを分類器に適用することで得られた上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、上記サーバ装置から受信する結果受信部と、上記結果を表示する出力部と、を有するクライアント装置であって、上記分類器は、データ取得装置によって取得された、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記サーバ装置により生成された、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器である、クライアント装置。
［４］ 上記検体測定部は、上記検体と接触するよう配置された少なくとも２つの電極を有するバイオセンサの上記電極と接続され、上記電極から得られる上記検体の電気化学特性を測定する、［３］に記載のクライアント装置。
［５］ 上記バイオセンサは、更に、上記検体を捕捉するための検体捕捉部を有し、上記検体捕捉部には、予め上記電子源が配置され、上記だ液と接触すると上記電子源と上記だ液とによって検体が生成される、［４］に記載のクライアント装置。
［６］ 上記検体捕捉部が上記電子源を含む固体電解質からなる、［５］に記載のクライアント装置。
［７］ 電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定するために使用されるバイオセンサであって、上記検体と接触するように配置された少なくとも２つの電極と、予め上記電子源が配置され、上記だ液と接触して上記電子源と上記だ液とによって検体が生成される検体捕捉部と、を有するバイオセンサ。
［８］ 複数の上記電子源が予めそれぞれ配置された［７］に記載のバイオセンサを有するバイオセンサセット。
［９］ 電子源と患者のだ液とを含む試験液が収容される二次元アレイ状に配置された複数の試験液収容部ごとに、上記試験液と接触するように上記試験液収容部中に配置された少なくとも２つの電極からなる電極部のそれぞれと電気的に接続され、上記電極部から得られる上記試験液の電気化学特性を測定する、訓練データ測定部と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の入力を受け付ける操作部と、上記電気化学特性と、上記進行状態とを含む訓練データをサーバ装置に送信する訓練データ送信部と、を有するデータ取得装置。
［１０］ 複数の上記試験液収容部と上記電極部とが、電極付きマルチウェルプレートを構成する［９］に記載のデータ取得装置。
［１１］ コンピュータに、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データをデータ取得装置から受信する段階と、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成する段階と、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをクライアント装置から受信する段階と、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する段階と、上記予測の結果をクライアント装置に送信し、クライアント装置に表示するよう促す段階と、を実行させるプログラム。
［１２］
コンピュータに、電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信する段階と、上記サーバ装置によって上記テストデータが分類器に適用されて得られた上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、上記サーバ装置から受信する段階と、上記予測の結果を表示する段階と、を実行させるプログラムであって、上記分類器は、データ取得装置によって取得された、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記サーバ装置により生成された、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器である、プログラム。
上記クライアント装置、及び、上記データ取得装置は、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して上記サーバ装置とそれぞれ通信可能に構成され、上記データ取得装置は、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データと、を取得し、上記訓練データを上記サーバ装置に送信し、上記サーバ装置は、上記訓練データに含まれる電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成し、上記クライアント装置は、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定し、テストデータを取得し、上記テストデータを上記サーバ装置に送信し、上記サーバ装置は、更に、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測して、予測の結果を上記クライアント装置に送信し、上記クライアント装置に表示させるよう促す、システム。
［２］ 電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データをデータ取得装置から受信する訓練データ受信部と、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成する分類器生成部と、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをクライアント装置から受信するテストデータ受信部と、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する予測部と、上記予測の結果をクライアント装置に返送し、クライアント装置に表示するよう促す結果送信部と、を有するサーバ装置。
［３］ 電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定する検体測定部と、上記電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信するテストデータ送信部と、上記サーバ装置において上記テストデータを分類器に適用することで得られた上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、上記サーバ装置から受信する結果受信部と、上記結果を表示する出力部と、を有するクライアント装置であって、上記分類器は、データ取得装置によって取得された、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記サーバ装置により生成された、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器である、クライアント装置。
［４］ 上記検体測定部は、上記検体と接触するよう配置された少なくとも２つの電極を有するバイオセンサの上記電極と接続され、上記電極から得られる上記検体の電気化学特性を測定する、［３］に記載のクライアント装置。
［５］ 上記バイオセンサは、更に、上記検体を捕捉するための検体捕捉部を有し、上記検体捕捉部には、予め上記電子源が配置され、上記だ液と接触すると上記電子源と上記だ液とによって検体が生成される、［４］に記載のクライアント装置。
［６］ 上記検体捕捉部が上記電子源を含む固体電解質からなる、［５］に記載のクライアント装置。
［７］ 電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定するために使用されるバイオセンサであって、上記検体と接触するように配置された少なくとも２つの電極と、予め上記電子源が配置され、上記だ液と接触して上記電子源と上記だ液とによって検体が生成される検体捕捉部と、を有するバイオセンサ。
［８］ 複数の上記電子源が予めそれぞれ配置された［７］に記載のバイオセンサを有するバイオセンサセット。
［９］ 電子源と患者のだ液とを含む試験液が収容される二次元アレイ状に配置された複数の試験液収容部ごとに、上記試験液と接触するように上記試験液収容部中に配置された少なくとも２つの電極からなる電極部のそれぞれと電気的に接続され、上記電極部から得られる上記試験液の電気化学特性を測定する、訓練データ測定部と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の入力を受け付ける操作部と、上記電気化学特性と、上記進行状態とを含む訓練データをサーバ装置に送信する訓練データ送信部と、を有するデータ取得装置。
［１０］ 複数の上記試験液収容部と上記電極部とが、電極付きマルチウェルプレートを構成する［９］に記載のデータ取得装置。
［１１］ コンピュータに、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データをデータ取得装置から受信する段階と、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器を生成する段階と、上記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをクライアント装置から受信する段階と、上記テストデータを上記分類器に適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する段階と、上記予測の結果をクライアント装置に送信し、クライアント装置に表示するよう促す段階と、を実行させるプログラム。
［１２］
コンピュータに、電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信する段階と、上記サーバ装置によって上記テストデータが分類器に適用されて得られた上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、上記サーバ装置から受信する段階と、上記予測の結果を表示する段階と、を実行させるプログラムであって、上記分類器は、データ取得装置によって取得された、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記サーバ装置により生成された、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器である、プログラム。
本発明によれば、医療機関に通いにくい地域、又は、環境にある被験者にも、より簡便な手法で取得したデータをもとに、う蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測結果を提供できるシステムを提供できる。
また、本発明によれば、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラムも提供できる。
また、本発明によれば、サーバ装置、クライアント装置、バイオセンサ、バイオセンサセット、データ取得装置、及び、プログラムも提供できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
[システム]
図１は、本発明の実施形態に係るシステムの構成例である。システム１００は、データ取得装置１０１、サーバ装置１０２、及び、クライアント装置１０３とを有し、データ取得装置１０１とサーバ装置１０２、及び、サーバ装置１０２とクライアント装置１０３とは、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して相互に通信可能に構成されている。
図１は、本発明の実施形態に係るシステムの構成例である。システム１００は、データ取得装置１０１、サーバ装置１０２、及び、クライアント装置１０３とを有し、データ取得装置１０１とサーバ装置１０２、及び、サーバ装置１０２とクライアント装置１０３とは、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して相互に通信可能に構成されている。
〔データ取得装置〕
図２は、本発明の実施形態に係るデータ取得装置１０１のハードウェア構成図である。データ取得装置１０１は、プロセッサ２０１と、記憶デバイス２０２と、測定モジュール２０３と、入力デバイス２０４と、出力デバイス２０５と、通信モジュール２０６と、を有する。プロセッサ２０１、記憶デバイス２０２、測定モジュール２０３、入力デバイス２０４、出力デバイス２０５、及び、通信モジュール２０６は、バス２０７により接続される。プロセッサ２０１は、データ取得装置１０１を制御する。記憶デバイス２０２は、プロセッサ２０１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス２０２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的な、又は、一時的な記録媒体である。
図２は、本発明の実施形態に係るデータ取得装置１０１のハードウェア構成図である。データ取得装置１０１は、プロセッサ２０１と、記憶デバイス２０２と、測定モジュール２０３と、入力デバイス２０４と、出力デバイス２０５と、通信モジュール２０６と、を有する。プロセッサ２０１、記憶デバイス２０２、測定モジュール２０３、入力デバイス２０４、出力デバイス２０５、及び、通信モジュール２０６は、バス２０７により接続される。プロセッサ２０１は、データ取得装置１０１を制御する。記憶デバイス２０２は、プロセッサ２０１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス２０２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的な、又は、一時的な記録媒体である。
記憶デバイス２０２としては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等がある。入力デバイス２０４は、データを入力する。入力デバイス２０４としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、及び、スキャナ等がある。出力デバイス２０５は、データを出力する。出力デバイス２０５としては、例えば、ディスプレイ、及び、プリンタがある。通信モジュール２０６は、インターネットを含むコンピュータネットワークと接続し、データを送受信する。
測定モジュール２０３は、電子源と患者のだ液とを含む試験液が収容される二次元アレイ状に配置された複数のウェルと、上記ウェル毎に、上記試験液と接触するように上記ウェル内に配置された少なくとも２つの電極とを有する電極付きマルチウェルプレート２０８と着脱可能であり、かつ、測定時には、上記電極と電気的に接続するための接続端子；測定時の試験液の温度を制御するための温調ブロック；上記２つの電極間の電位等を調整可能なポテンシオ／ガルバノスタット；等を含むユニットである。
図３は、電極付きマルチウェルプレート２０８の分解斜視図であり、図４は、電極付マルチウェルプレートの平面図である。電極付きマルチウェルプレート２０８は、プレート上部３０１と、プレート底部３０８とから構成されている。
プレート上部３０１は、上部基材３０２、外壁３０３、上部表面３０４(図４参照）、内面３０５を有する壁３０６によって構成されている。電極付きマルチウェルプレート２０８のプレート上部３０１は円筒状の貫通孔Ｈを有し、貫通孔Ｈの側面は壁３０６の内面３０５で画定される。プレート上部３０１は、プレート上部３０１とともにウェル３０７を画定するプレート底部３０８と組み合わされている。
プレート上部３０１は、上部基材３０２、外壁３０３、上部表面３０４(図４参照）、内面３０５を有する壁３０６によって構成されている。電極付きマルチウェルプレート２０８のプレート上部３０１は円筒状の貫通孔Ｈを有し、貫通孔Ｈの側面は壁３０６の内面３０５で画定される。プレート上部３０１は、プレート上部３０１とともにウェル３０７を画定するプレート底部３０８と組み合わされている。
プレート底部３０８は、下部基板３０９と、下部基板３０９上に配置された作用電極４００、対電極４０１、及び、参照電極４０２とを有しており、プレート上部３０１と組み合わされることで、貫通孔Ｈの一方の開口が塞がれ、その結果、上部に開口を有する円筒状のウェル３０７が画定される。
電極付きマルチウェルプレート２０８は、９６個のウェルを有するマルチウェルプレートとして構成されているが、本装置に用いられるマルチウェルプレートが有するウェルの個数は上記に制限されず、例えば、６個、２４個、９６個、３８４個、１５３６個、６１４４個、及び、９６００個等であってもよい。また、各ウェルの体積は、１０ｎＬ～１０ｍＬの範囲であることが好ましい。
図４に示したとおり、ウェル３０７は、内面３０５を有する壁３０６、作用電極４００、対電極４０１、及び、参照電極４０２を有する。図４に示すように、壁３０６の内面３０５によって円筒形の体積が画定される。この円筒形の部分に試料溶液が収容される。対電極４０１は、この円筒形体積の底部で、内面３０５と円形の作用電極４００との間の環状の領域内に延びている。ウェルの形状は円筒形であるが、上記に制限されず、例えば四角柱、及び、ハニカム状の多角柱であってもよい。
図５は、ウェルの拡大平面図と、その裏面を示す図である。作用電極４００、対電極４０１、及び、参照電極４０２は、ウェル内のプレート底部に設けられたビアホールによって、作用電極４００、対電極４０１、及び、参照電極４０２のそれぞれに対応する裏面の配線５０１、５０２、５０３とそれぞれ接続されており、裏面の各配線は、接続端子５０４、５０５、５０６を有しており、上記電極端子を介して測定モジュール２０３と接続される。
図６は、データ取得装置１０１の機能ブロック図である。データ取得装置１０１は、制御部６０１と、操作部６０２と、出力部６０３と、訓練データ測定部６０４と、訓練データ送信部６０５と、を有する。
制御部６０１は、プロセッサ２０１を含んで構成され、データ取得装置１０１の動作を制御する。訓練データ送信部６０５は記憶デバイス２０２に記憶されたプログラムをプロセッサ２０１に実行させ、制御された通信モジュール２０６によって実現される機能である。
また、訓練データ送信部６０５は訓練データ測定部６０４によって測定された試験液の電気化学特性と、上記試験液に対応する患者の口腔内のう蝕、及び、歯周病の進行状態のデータとを含む訓練データをサーバ装置１０２に送信する機能である。
制御部６０１は、プロセッサ２０１を含んで構成され、データ取得装置１０１の動作を制御する。訓練データ送信部６０５は記憶デバイス２０２に記憶されたプログラムをプロセッサ２０１に実行させ、制御された通信モジュール２０６によって実現される機能である。
また、訓練データ送信部６０５は訓練データ測定部６０４によって測定された試験液の電気化学特性と、上記試験液に対応する患者の口腔内のう蝕、及び、歯周病の進行状態のデータとを含む訓練データをサーバ装置１０２に送信する機能である。
訓練データ測定部６０４は、測定モジュール２０３を含んで構成され、電子源と患者のだ液とを含む試験液を収容する試験液収容部６０６と、試験液の電気化学特性を測定するための電極部６０７とを複数有する電極付きマルチウェルプレート２０８に接続され、試験液の温度、及び、電極間の電位等を制御しながら試験液の電気化学特性を測定する機能である。なお、試験液収容部６０６は、上記電極付きマルチウェルプレート２０８のウェル３０７を含んで構成され、電極部６０７は、電極付きマルチウェルプレート２０８の作用電極４００、対電極４０１、参照電極４０２、配線５０１～５０３、及び、接続端子５０４～５０６を含んで構成される。
なお、電子源は細菌等の電子伝達機能を補助又は促進可能な化合物であり、特に制限されないが、電子源となる物質としては、有機化合物が好ましく、例えば、グルコース、酢酸、及び、乳酸等が挙げられる。
本発明は、細菌の種類によって種々の電子源に対する電気化学的応答が異なることを知見しており、訓練データが、１つのだ液に対して、複数の電子源を添加した複数の試験液の電気化学特性を含む場合、より精度よく予測が可能である。
本発明は、細菌の種類によって種々の電子源に対する電気化学的応答が異なることを知見しており、訓練データが、１つのだ液に対して、複数の電子源を添加した複数の試験液の電気化学特性を含む場合、より精度よく予測が可能である。
電気化学特性は、アンペロメトリー法、及び、ボルタンメトリー法等により測定される試験液の特性である。
本発明者は、う蝕、及び／又は、歯周病の原因となる細菌の口腔内における活動を電気化学的に検知するための研究を鋭意続けてきた。その結果、上記細菌は、う蝕、及び／又は、歯周病を発生させ得る状態では、細胞外（典型的には細胞外固体）に対して電子移動を行い、これによりエネルギーを得ていることを知見している。
具体的には、本発明者らは、酸性条件（ｐＨ４）で培養したＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｍｕｔａｎｓ菌と中性条件で培養した同菌とについて、酸化還元反応特異的に染色した切片を透過型電子顕微鏡観察したところ、酸性条件で培養した場合に特異的に細胞壁の表面、及び、内側の細胞膜が染色されていることを見出している。
また、歯周病の原因菌としても知られるＣａｐｎｏｃｙｔｏｐｈａｇａ ｏｃｈｒａｃｅａ菌が、嫌気環境下において特異的に電子伝達酵素を発現することも確かめている。
上記はバイオフィルムの形成、バイオフィルム内での代謝、及び、バイオフィルムの酸性化と電流の発生（細胞外固体への電子移動）とが密接な関係を有することを示している。
上記はバイオフィルムの形成、バイオフィルム内での代謝、及び、バイオフィルムの酸性化と電流の発生（細胞外固体への電子移動）とが密接な関係を有することを示している。
う蝕、及び／又は、歯周病が発生し、又は、進行している場合、上記の細菌は細胞外固体に余剰の電子を移動させてエネルギーを得ているものと推測される。電子源とだ液とを含む試験液の電気化学特性には、上記の電子の移動が反映される。言い換えれば、試験液の電気化学特性と、う蝕、及び、歯周病の進行状態には密接な関係がある。
なお、本明細書において、う蝕、及び、歯周病の進行状態とは、う蝕、及び／又は、歯周病（「う蝕等」ともいう。）の発生の有無、並びに、う蝕等が発生している場合、その進行具合を含むものとする。これはだ液を提供した患者（及び、健常者）の口腔内を歯科医師が診療した結果として提供されるデータである。
ここで、電子源は細菌等の電子伝達機能を補助又は促進可能な化合物であり、特に制限されないが、電子源となる物質としては、有機化合物が好ましく、例えば、グルコース、酢酸、及び、乳酸等が挙げられる。
本発明は、細菌の種類によって種々の電子源に対する電気化学的応答が異なることを知見しており、訓練データが、１つのだ液に対して、複数の電子源を添加した複数の試験液の電気化学特性を含む場合、より精度よく予測が可能である。
本発明は、細菌の種類によって種々の電子源に対する電気化学的応答が異なることを知見しており、訓練データが、１つのだ液に対して、複数の電子源を添加した複数の試験液の電気化学特性を含む場合、より精度よく予測が可能である。
また、操作部６０２は、入力デバイス２０４を含んで構成され、ユーザ操作を受け付ける。また、出力部６０３は出力デバイス２０５を含んで構成され、各種の情報、及び、データを表示等する。
データ取得装置１０１は、電極付きマルチウェルプレート２０８に収容された多数の試験液の電気化学特性を順次自動で測定できるため、多くの訓練データをより迅速に取得することができる。また、電極付きマルチウェルプレートが９６ウェルプレートである場合、縦８個×横１２個の配置で２次元アレイ状に並んだウェルのうち、縦の列（１列×８行）に同一の電子源を予め所定量添加しておき、これを最大１２種類配置すると、横の行（１２列×１行）に同一のだ液を分注するだけで最大１２種類の電子源と組み合わせた試験液が調製できる。この場合、最大で８種類のだ液×１２種類の電子源のデータをより迅速に測定できる。
う蝕、及び、歯周病の原因となる細菌等は、電子源が異なる（例えば、グルコースとラクテート）とその電気化学的応答も異なることを本発明者は知見しており、１種類のだ液に対して、種々の電子源を添加した際の応答を訓練データとすれば、より正確な予測が可能な点で好ましい。
なお、訓練データには患者（う蝕、及び／又は、歯周病の発生している者）のデータが含まれていればよいが、健常者（う蝕、及び、歯周病を発生していない者）のデータも含まれることが好ましい。健常者のデータが訓練データに含まれることにより、得られる分類器を用いて、う蝕、及び、歯周病の発生の有無をより高精度に予測できる。
[サーバ装置]
図７は、本発明の実施形態に係るサーバ装置１０２のハードウェア構成図である。
サーバ装置１０２は、プロセッサ７０１と、記憶デバイス７０２と、入力デバイス７０３と、出力デバイス７０４と、通信モジュール７０５と、を有する。プロセッサ７０１、記憶デバイス７０２、入力デバイス７０３、出力デバイス７０４、及び、通信モジュール７０５は、バス７０６により接続される。プロセッサ７０１は、サーバ装置１０２を制御する。記憶デバイス７０２は、プロセッサ７０１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス７０２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的な、又は、一時的な記録媒体である。記憶デバイス７０２としては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等がある。入力デバイス７０３は、データを入力する。入力デバイス７０３としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、及び、スキャナ等がある。出力デバイス７０４は、データを出力する。出力デバイス７０４としては、例えば、ディスプレイ、及び、プリンタがある。通信モジュール７０５は、インターネットを含むコンピュータネットワークと接続し、データを送受信する。
図７は、本発明の実施形態に係るサーバ装置１０２のハードウェア構成図である。
サーバ装置１０２は、プロセッサ７０１と、記憶デバイス７０２と、入力デバイス７０３と、出力デバイス７０４と、通信モジュール７０５と、を有する。プロセッサ７０１、記憶デバイス７０２、入力デバイス７０３、出力デバイス７０４、及び、通信モジュール７０５は、バス７０６により接続される。プロセッサ７０１は、サーバ装置１０２を制御する。記憶デバイス７０２は、プロセッサ７０１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス７０２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的な、又は、一時的な記録媒体である。記憶デバイス７０２としては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等がある。入力デバイス７０３は、データを入力する。入力デバイス７０３としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、及び、スキャナ等がある。出力デバイス７０４は、データを出力する。出力デバイス７０４としては、例えば、ディスプレイ、及び、プリンタがある。通信モジュール７０５は、インターネットを含むコンピュータネットワークと接続し、データを送受信する。
図８は、サーバ装置１０２の機能ブロック図である。サーバ装置１０２は、制御部８０１と、操作部８０２と、出力部８０３と、訓練データ受信部８０４と、分類器生成部８０５と、テストデータ受信部８０６と、予測部８０７と、結果送信部８０８とを有する。
制御部８０１は、プロセッサ７０１を含んで構成され、サーバ装置１０２の動作を制御する。訓練データ受信部８０４と、テストデータ受信部８０６、及び、結果送信部８０８は、記憶デバイス７０２に記憶されたプログラムをプロセッサ７０１に実行させ、制御された通信モジュール７０５によって実現される機能である。また、分類器生成部８０５、及び、予測部８０７は、記憶デバイス７０２に記憶されたプログラムをプロセッサ７０１に実行させることにより実現される機能である。
また、操作部８０２は、入力デバイス７０３を含んで構成され、ユーザ操作を受け付ける。また、出力部８０３は出力デバイス７０４を含んで構成され、各種の情報、及び、データを表示等する。
制御部８０１は、プロセッサ７０１を含んで構成され、サーバ装置１０２の動作を制御する。訓練データ受信部８０４と、テストデータ受信部８０６、及び、結果送信部８０８は、記憶デバイス７０２に記憶されたプログラムをプロセッサ７０１に実行させ、制御された通信モジュール７０５によって実現される機能である。また、分類器生成部８０５、及び、予測部８０７は、記憶デバイス７０２に記憶されたプログラムをプロセッサ７０１に実行させることにより実現される機能である。
また、操作部８０２は、入力デバイス７０３を含んで構成され、ユーザ操作を受け付ける。また、出力部８０３は出力デバイス７０４を含んで構成され、各種の情報、及び、データを表示等する。
訓練データ受信部８０４は、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、前記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データをデータ取得装置から受信し、記憶デバイス７０２に格納する。
訓練データは、患者から取得されただ液ごとに、そのだ液が取得された際のその患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態、並びに、そのだ液と電子源とを含む試験液の電気化学特性とが組み合わされた構造を有するデータの複数からなっている。
訓練データは、患者から取得されただ液ごとに、そのだ液が取得された際のその患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態、並びに、そのだ液と電子源とを含む試験液の電気化学特性とが組み合わされた構造を有するデータの複数からなっている。
分類器生成部８０５は、上記訓練データを用いて、電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、進行状態を目的変数とする分類器を生成する。分類器を生成する方法としては特に制限されないが、ロジスティック回帰、ランダムフォレスト、デシジョンジャングル、ｋ近傍法、及び、ニューラルネットワーク等の公知の機械学習アルゴリズムが使用できる。
なお、電気化学特性から特徴量を得る方法としては、電気化学特性の実測値（例えば、アンペロメトリー法により求められる時間と電流応答との関係）における所定の量を特徴量とすることを予め定め、訓練データに含まれる上記量を抽出する方法であってもよい。そのような量としては、例えば、アンペロメトリー法により測定される電流値、ボルタンメトリー法により測定される電流量の変化、及び、これらの数値から計算される値（例えば、電流値の微分値、二階微分値、及び、平均値等）等が挙げられる。
また、上記特徴量、又は、電気化学特性の実測値自体を入力層として、多層ニューラルネットワーク等によって生成される特徴量を用いてもよい。
また、上記特徴量、又は、電気化学特性の実測値自体を入力層として、多層ニューラルネットワーク等によって生成される特徴量を用いてもよい。
テストデータ受信部８０６は、電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータをインターネットを含むコンピュータネットワークを介してクライアント装置から受信する。テストデータは、被験者のだ液と電子源とを含む検体の電気化学特性を含んでいる。
予測部８０７は、上記テストデータを上記分類器に適用して、被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を生成する。結果送信部８０８は、上記予測の結果をクライアント装置に返送し、クライアント装置に表示するよう促す。
（サーバ装置の動作）
サーバ装置の制御部８０１は、プログラムに従って、以下のとおり動作する。
図９は、上記プログラムに沿って動作する制御部８０１の動作フローである。
サーバ装置の制御部８０１は、プログラムに従って、以下のとおり動作する。
図９は、上記プログラムに沿って動作する制御部８０１の動作フローである。
制御部８０１は、訓練データ受信部８０４を制御して、データ取得装置１０１から訓練データを受信する（ステップＳ９０１）。この訓練データには、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、上記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とが含まれている。
次に、制御部８０１は、分類器生成部８０５を制御して、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状況とに基づいて特徴量を説明変数とし、進行状態を目的変数とする分類器を生成する（ステップＳ９０２）。
次に、制御部８０１は、分類器生成部８０５を制御して、上記電気化学特性から得られた特徴量と上記進行状況とに基づいて特徴量を説明変数とし、進行状態を目的変数とする分類器を生成する（ステップＳ９０２）。
次に、制御部８０１は、テストデータ受信部８０６を制御して、クライアント装置１０３からテストデータを受信する（ステップＳ９０３）。このテストデータには、訓練データで使用された試験液に含まれるのと同一の電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性が含まれる。
次に、制御部８０１は、予測部８０７を制御して、分類器にテストデータを適用して、上記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測し、予測の結果を生成する（ステップＳ９０４）。
次に、制御部８０１は、結果送信部８０８を制御して、クライアント装置１０３に上記予測の結果を送信し、クライアント装置に上記結果を表示するよう促す（ステップＳ９０５）。
上記が、プロセッサ７０１を含んで構成される制御部８０１により実行される。
上記が、プロセッサ７０１を含んで構成される制御部８０１により実行される。
本サーバ装置によれば、クライアント装置が遠隔地、例えば、クライアント装置を使用する被験者が、医療機関への受診が困難な地域に住んでいたり、高齢等であるため被験者が医療機関へ受診するのが困難である場合であっても、被験者のだ液に係るテストデータを受信し、被験者の口腔内の健康状態を簡易的に診断するための情報を提供することができる。
[クライアント装置]
図１０は、本発明の実施形態に係るクライアント装置１０３のハードウェア構成図である。クライアント装置１０３は、プロセッサ１００１と、記憶デバイス１００２と、測定モジュール１００３と、入力デバイス１００４と、出力デバイス１００５と、通信モジュール１００６と、を有する。プロセッサ１００１、記憶デバイス１００２、測定モジュール１００３、入力デバイス１００４、出力デバイス１００５、及び、通信モジュール１００６は、バス１００７により接続される。プロセッサ１００１は、クライアント装置１０３を制御する。
図１０は、本発明の実施形態に係るクライアント装置１０３のハードウェア構成図である。クライアント装置１０３は、プロセッサ１００１と、記憶デバイス１００２と、測定モジュール１００３と、入力デバイス１００４と、出力デバイス１００５と、通信モジュール１００６と、を有する。プロセッサ１００１、記憶デバイス１００２、測定モジュール１００３、入力デバイス１００４、出力デバイス１００５、及び、通信モジュール１００６は、バス１００７により接続される。プロセッサ１００１は、クライアント装置１０３を制御する。
記憶デバイス１００２は、プロセッサ１００１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス１００２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的な、又は、一時的な記録媒体である。記憶デバイス１００２としては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等がある。入力デバイス１００４は、データを入力する。入力デバイス１００４としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、及び、スキャナ等がある。出力デバイス１００５は、データを出力する。出力デバイス１００５としては、例えば、ディスプレイ、及び、プリンタがある。通信モジュール１００６は、インターネットを含むコンピュータネットワークと接続し、データを送受信する。
クライアント装置１０３は、測定モジュール１００３を有する。測定モジュール１００３は、電子源と被験者のだ液とを含む検体が収容され、上記検体に接するように配置された少なくとも２つの電極を有するバイオセンサ１００８と接続可能に構成されている。測定モジュール１００３は、バイオセンサ１００８が有する電極をクライアント装置１０３に着脱可能に、かつ、電気的に接続するための接続端子；測定時の検体の温度を制御するための温調ブロック；上記２つの電極間の電位等を調整可能なポテンシオ／ガルバノスタットと；を含むユニットである。
図１１はバイオセンサ１００８の分解斜視図である。バイオセンサ１００８は、上部基板１１０１と、下部基板１１０２と、下部基板１１０２上に配置された第１電極１１０３と、第１電極１１０３の一方端に配置され、上部基板１１０１と下部基板１１０２とが積層された状態で、外部に露出する（下部基板１１０２と比較して、上部基板１１０１が短く構成されているため）第１接続端子１１０４と、下部基板１１０２上に配置された第２電極１１０５と、第２電極１１０５の一方端に配置された第２接続端子１１０６と、を有している。これらの接続端子が測定モジュール１００３の接続端子と接続されることで、電気化学測定が実施される。
バイオセンサ１００８は、上部基板１１０１は、主面の一部に貫通孔を有しており、その貫通孔と下部基板１１０２との表面によって領域ＣＥＬＬが区画される。領域ＣＥＬＬの下部基板１１０２側（領域ＣＥＬＬの底面）には、第１電極１１０３と第２電極１１０５とが露出しており、領域ＣＥＬＬに検体を塗布、及び、滴下等することによって、バイオセンサ１００８に検体が捕捉され、検体の電気化学特性を測定することができる。
なお、領域ＣＥＬＬに予め所定の電子源を含む固体電解質を配置すれば、電子源を含む上記固体電解質に、被験者のだ液を塗布することにより検体が調製できる点で好ましい。
なお、上記電子源は、訓練データに含まれる試験液において使用された電子源と同一である。検体に含有される電子源を試験液に含有される電子源と同一であるため、精度の高い予測の結果が得られやすい。
なお、訓練データが、だ液１種類につき、複数種類の電子源をそれぞれ添加して調製された複数の試験液の電気化学特性を含む場合、テストデータも１種類のだ液に対して、複数種類の電子源をそれぞれ添加して調製された複数の検体の電気化学特性を含むことが好ましい。このようにすることで、更に制度の高い予測の結果が得られやすい。
なお、訓練データが、だ液１種類につき、複数種類の電子源をそれぞれ添加して調製された複数の試験液の電気化学特性を含む場合、テストデータも１種類のだ液に対して、複数種類の電子源をそれぞれ添加して調製された複数の検体の電気化学特性を含むことが好ましい。このようにすることで、更に制度の高い予測の結果が得られやすい。
同一の被験者から取得された１種類のだ液に対して複数種類の電子源と組み合わせた複数の検体を準備する場合、上記領域ＣＥＬＬにそれぞれ異なる電子源を含む固体電解質を備えるバイオセンサを、電子源の種類に対応して複数準備すればよい（バイオセンサセット）。これらの複数のバイオセンサに同一の被験者から同一時期に採取しただ液をそれぞれ塗布すればよい。
バイオセンサ１００８における第１電極１１０３及び第２電極１１０５は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術、及び、公知の印刷技術等を用いて形成することができる。
なお、バイオセンサ１００８は２つの電極を有しているが、上記に制限されず、３つ以上の電極を有していてもよい。
なお、バイオセンサ１００８は２つの電極を有しているが、上記に制限されず、３つ以上の電極を有していてもよい。
図１２は、クライアント装置１０３の機能ブロック図である。クライアント装置１０３は、制御部１２０１と、操作部１２０２と、出力部１２０３と、検体測定部１２０４と、テストデータ送信部１２０５と、結果受信部１２０６とを有する。
制御部１２０１は、プロセッサ１００１を含んで構成され、クライアント装置１０３の動作を制御する。テストデータ送信部１２０５と、結果受信部１２０６とは記憶デバイス１００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１００１に実行させ、制御された通信モジュール１００６によって実現される機能である。テストデータ送信部１２０５は検体測定部１２０４によって測定された検体の電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信する機能を有する。また、結果受信部１２０６は、サーバ装置１０２から送信された被験者の口腔内におけるう蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測の結果を受信し、これを出力部１２０３を介して出力する機能を有する。
制御部１２０１は、プロセッサ１００１を含んで構成され、クライアント装置１０３の動作を制御する。テストデータ送信部１２０５と、結果受信部１２０６とは記憶デバイス１００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１００１に実行させ、制御された通信モジュール１００６によって実現される機能である。テストデータ送信部１２０５は検体測定部１２０４によって測定された検体の電気化学特性を含むテストデータをサーバ装置に送信する機能を有する。また、結果受信部１２０６は、サーバ装置１０２から送信された被験者の口腔内におけるう蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測の結果を受信し、これを出力部１２０３を介して出力する機能を有する。
検体測定部１２０４は、測定モジュール１００３を含んで構成され、被験者のだ液を捕捉し、検体を保持するための検体捕捉部１２０７、及び、検体と接するように配置された２つの電極を有する電極部１２０８とを有するバイオセンサ１００８に接続され、検体の温度、及び、電極間の電位等を制御しながら検体の電気化学特性を測定する機能を有する。
検体捕捉部１２０７は、バイオセンサ１００８の上部基板１１０１の有する貫通孔と下部基板１１０２の表面とによって区画される領域ＣＥＬＬを含んで構成され、電子源と被験者のだ液とを含む検体を捕捉する機能である。また、電極部１２０８はバイオセンサ１００８の第１電極１１０３と、第１接続端子１１０４と、第２電極１１０５と、第２接続端子１１０６と、を含んで構成され、測定モジュール１００３の接続端子と接続されることで、検体の電気化学測定を実施できる機能である。
また、操作部１２０２は、入力デバイス１００４を含んで構成され、ユーザ操作を受け付ける。また、出力部１２０３は出力デバイス１００５を含んで構成され、各種の情報、及び、データを表示等する。
（クライアント装置の動作）
クライアント装置の制御部１２０１は、プログラムに従って、以下のとおり動作する。図１３は、上記プログラムに沿って動作する制御部１２０１の動作フローである。
クライアント装置の制御部１２０１は、プログラムに従って、以下のとおり動作する。図１３は、上記プログラムに沿って動作する制御部１２０１の動作フローである。
制御部１２０１は、検体測定部１２０４を制御して得られた、電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を含むテストデータを、テストデータ送信部１２０５を制御して、サーバ装置１０２に送信する（ステップＳ１３０１）。
次に、制御部１２０１は、サーバ装置１０２によってテストデータが分類器に適用されて得られた被験者の口腔内におけるう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、結果受信部１２０６を制御して、サーバ装置１０２から受信する（ステップＳ１３０２）。
なお、この分類器は、データ取得装置１０１によって取得された、上記検体に含まれる電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける電気化学特性から得られた特徴量と進行状態とに基づいて学習を行い、サーバ装置１０２により生成された、特徴量を説明変数とし、進行状態を目的変数とする分類器である。
なお、この分類器は、データ取得装置１０１によって取得された、上記検体に含まれる電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データにおける電気化学特性から得られた特徴量と進行状態とに基づいて学習を行い、サーバ装置１０２により生成された、特徴量を説明変数とし、進行状態を目的変数とする分類器である。
次に、制御部１２０１は、サーバ装置１０２から受信した上記予測の結果を、出力部１２０３を制御して表示させる（ステップＳ１３０３）。
上記が、プロセッサ１００１を含んで構成される制御部１２０１により実行される。
上記が、プロセッサ１００１を含んで構成される制御部１２０１により実行される。
（システム全体の動作フロー）
次に、システム１００の全体の動作フローを図１と図１４を用いて説明する。
図１４は、システム１００の動作フローの一例である。
まず、データ取得装置１０１の訓練データ測定部６０４によって、電子源と患者のだ液とを含む試験液（１０４）の電気化学特性が測定される。また、ユーザ操作、及び、データベースへのアクセス等によって、だ液を提供した患者の、上記だ液を提供した際の口腔内における、う蝕、及び、歯周病（以下「う蝕等」ともいう。）の進行状態の歯科医師による診断結果（１０５）の入力をデータ取得装置１０１の操作部８０２を介して受け付ける。なお、試験液には、健常者から提供されただ液を含んでもよい。すなわち、訓練データ（１０６）には、健常者のだ液を含む試験液の電気化学特性、及び、う蝕等の進行状態（う蝕等がない）のデータが含まれていてもよい。
次に、システム１００の全体の動作フローを図１と図１４を用いて説明する。
図１４は、システム１００の動作フローの一例である。
まず、データ取得装置１０１の訓練データ測定部６０４によって、電子源と患者のだ液とを含む試験液（１０４）の電気化学特性が測定される。また、ユーザ操作、及び、データベースへのアクセス等によって、だ液を提供した患者の、上記だ液を提供した際の口腔内における、う蝕、及び、歯周病（以下「う蝕等」ともいう。）の進行状態の歯科医師による診断結果（１０５）の入力をデータ取得装置１０１の操作部８０２を介して受け付ける。なお、試験液には、健常者から提供されただ液を含んでもよい。すなわち、訓練データ（１０６）には、健常者のだ液を含む試験液の電気化学特性、及び、う蝕等の進行状態（う蝕等がない）のデータが含まれていてもよい。
次に、データ取得装置１０１は、測定して得られた上記電気化学特性と、受け付けられた診断結果とから、後述する分類器の生成に用いられる訓練データ（１０６）を生成する（ステップＳ１４０１）。
訓練データ（１０６）は、電気化学特性と診断結果とが組み合わされた検体ごとのベクトルデータを複数含む。
訓練データ（１０６）は、電気化学特性と診断結果とが組み合わされた検体ごとのベクトルデータを複数含む。
次に、データ取得装置１０１は、サーバ装置１０２に向けて訓練データ（１０６）を送信し、サーバ装置１０２はデータ取得装置１０１から、訓練データ（１０６）を受信する（ステップＳ１４０２）。サーバ装置１０２は、受信した訓練データ（１０６）に含まれる電気化学特性から得られた特徴量と、上記進行状態とに基づいて学習を行い、上記特徴量を説明変数とし、上記進行状態を目的変数とする分類器（１０７）を生成する（ステップＳ１４０３）。
次に、クライアント装置１０３は、テストデータ（１０８）を取得するため、データ取得装置１０１で用いられたのと同一の電子源と、被験者のだ液とを含む検体（１０９）の電気化学特性を測定する。クライアント装置１０３は、測定して得られた上記電気化学特性から、テストデータ（１０８）を生成する（ステップＳ１４０４）。テストデータ（１０８）は、検体ごとにまとめられた電気化学特性を含むベクトルデータである。
次に、クライアント装置１０３は、サーバ装置１０２に向けてテストデータ（１０８）を送信し、サーバ装置１０２はクライアント装置１０３からテストデータ（１０８）を受信する（ステップＳ１４０５）。サーバ装置１０２は、テストデータ（１０８）を分類器（１０７）に適用し（ステップＳ１４０６）、分類器（１０７）の出力として被験者の口腔内におけるう蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測の結果（１１０）を生成する。
次に、サーバ装置１０２は、クライアント装置１０３に向けて予測の結果（１１０）を送信し、クライアント装置１０３はサーバ装置１０２から予測の結果（１１０）を受信する（ステップＳ１４０７）。サーバ装置１０２は、予測の果（１１０）をクライアント装置１０３に表示するよう促し、クライアント装置１０３は予測の結果を出力部１２０３を制御して表示する。
本発明の実施形態に係るシステムによれば、被験者はだ液を提供する、という非侵襲、かつ、簡易な手順だけで、う蝕等の進行状態に係る予測の結果を得ることができる。また、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して予測の結果が提供されるため、医療機関に通いにくい地域、又は、環境にある被験者にも、う蝕、及び、歯周病の進行状態に係る予測結果を提供できる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１００ ：システム
１０１ ：データ取得装置
１０２ ：サーバ装置
１０３ ：クライアント装置
２０１ ：プロセッサ
２０２ ：記憶デバイス
２０３ ：測定モジュール
２０４ ：入力デバイス
２０５ ：出力デバイス
２０６ ：通信モジュール
２０７ ：バス
２０８ ：電極付きマルチウェルプレート
３０１ ：プレート上部
３０２ ：上部基材
３０３ ：外壁
３０４ ：上部表面
３０５ ：内面
３０６ ：壁
３０７ ：ウェル
３０８ ：プレート底部
３０９ ：下部基板
４００ ：作用電極
４０１ ：対電極
４０２ ：参照電極
５０１ ：配線
５０２ ：配線
５０３ ：配線
５０４ ：接続端子
５０５ ：接続端子
５０６ ：接続端子
６０１ ：制御部
６０２ ：操作部
６０３ ：出力部
６０４ ：訓練データ測定部
６０５ ：訓練データ送信部
６０６ ：試験液収容部
６０７ ：電極部
７０１ ：プロセッサ
７０２ ：記憶デバイス
７０３ ：入力デバイス
７０４ ：出力デバイス
７０５ ：通信モジュール
７０６ ：バス
８０１ ：制御部
８０２ ：操作部
８０３ ：出力部
８０４ ：訓練データ受信部
８０５ ：分類器生成部
８０６ ：テストデータ受信部
８０７ ：予測部
８０８ ：結果送信部
１００１ ：プロセッサ
１００２ ：記憶デバイス
１００３ ：測定モジュール
１００４ ：入力デバイス
１００５ ：出力デバイス
１００６ ：通信モジュール
１００７ ：バス
１００８ ：バイオセンサ
１１０１ ：上部基板
１１０２ ：下部基板
１１０３ ：第１電極
１１０４ ：第１接続端子
１１０５ ：第２電極
１１０６ ：第２接続端子
１２０１ ：制御部
１２０２ ：操作部
１２０３ ：出力部
１２０４ ：検体測定部
１２０５ ：テストデータ送信部
１２０６ ：結果受信部
１２０７ ：検体捕捉部
１２０８ ：電極部
１０１ ：データ取得装置
１０２ ：サーバ装置
１０３ ：クライアント装置
２０１ ：プロセッサ
２０２ ：記憶デバイス
２０３ ：測定モジュール
２０４ ：入力デバイス
２０５ ：出力デバイス
２０６ ：通信モジュール
２０７ ：バス
２０８ ：電極付きマルチウェルプレート
３０１ ：プレート上部
３０２ ：上部基材
３０３ ：外壁
３０４ ：上部表面
３０５ ：内面
３０６ ：壁
３０７ ：ウェル
３０８ ：プレート底部
３０９ ：下部基板
４００ ：作用電極
４０１ ：対電極
４０２ ：参照電極
５０１ ：配線
５０２ ：配線
５０３ ：配線
５０４ ：接続端子
５０５ ：接続端子
５０６ ：接続端子
６０１ ：制御部
６０２ ：操作部
６０３ ：出力部
６０４ ：訓練データ測定部
６０５ ：訓練データ送信部
６０６ ：試験液収容部
６０７ ：電極部
７０１ ：プロセッサ
７０２ ：記憶デバイス
７０３ ：入力デバイス
７０４ ：出力デバイス
７０５ ：通信モジュール
７０６ ：バス
８０１ ：制御部
８０２ ：操作部
８０３ ：出力部
８０４ ：訓練データ受信部
８０５ ：分類器生成部
８０６ ：テストデータ受信部
８０７ ：予測部
８０８ ：結果送信部
１００１ ：プロセッサ
１００２ ：記憶デバイス
１００３ ：測定モジュール
１００４ ：入力デバイス
１００５ ：出力デバイス
１００６ ：通信モジュール
１００７ ：バス
１００８ ：バイオセンサ
１１０１ ：上部基板
１１０２ ：下部基板
１１０３ ：第１電極
１１０４ ：第１接続端子
１１０５ ：第２電極
１１０６ ：第２接続端子
１２０１ ：制御部
１２０２ ：操作部
１２０３ ：出力部
１２０４ ：検体測定部
１２０５ ：テストデータ送信部
１２０６ ：結果受信部
１２０７ ：検体捕捉部
１２０８ ：電極部
Claims (14)
- システムであって、
サーバ装置、クライアント装置、及び、データ取得装置を有し、
前記クライアント装置、及び、前記データ取得装置は、インターネットを含むコンピュータネットワークを介して前記サーバ装置とそれぞれ通信可能に構成され、
前記データ取得装置は、電子源と患者のだ液とを含む試験液の電気化学特性と、前記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態とを含む訓練データと、を取得し、前記訓練データを前記サーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、前記訓練データに含まれる電気化学特性から得られた特徴量と前記進行状態とに基づいて学習を行い、前記特徴量を説明変数とし、前記進行状態を目的変数とする分類器を生成し、
前記クライアント装置は、前記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定し、テストデータを取得し、前記テストデータを前記サーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、更に、前記テストデータを前記分類器に適用して、前記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測して、予測の結果を前記クライアント装置に送信し、前記クライアント装置に表示させるよう促し、
前記電気化学特性は、う蝕、及び／又は、歯周病の原因となる細菌の電子伝達機能による、該細菌の細胞外固体への電子移動を反映したものである、システム。 - 前記電気化学特性が、アンペロメトリー法、又は、ボルタンメトリー法により測定される試験液、又は、検体の特性である、請求項１に記載のシステム。
- 前記電気化学特性が、アンペロメトリー法により求められる時間と電流応答との関係である、請求項２に記載のシステム。
- 前記細菌が、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｍｕｔａｎｓ菌、又は、Ｃａｐｎｏｃｙｔｏｐｈａｇａ ｏｃｈｒａｃｅａ菌である、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記サーバ装置が、
前記訓練データを前記データ取得装置から受信する訓練データ受信部と、
前記分類器を生成する分類器生成部と、
前記テストデータを前記クライアント装置から受信するテストデータ受信部と、
前記テストデータを前記分類器に適用して、前記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する予測部と、
前記予測の結果を前記クライアント装置に返送し、前記クライアント装置に表示するよう促す結果送信部と、を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記クライアント装置が、
前記電子源と被験者のだ液とを含む検体の電気化学特性を測定する検体測定部と、
前記電気化学特性を含むテストデータを前記サーバ装置に送信するテストデータ送信部と、
前記サーバ装置において前記テストデータを前記分類器に適用することで得られた前記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、前記サーバ装置から受信する結果受信部と、
前記結果を表示する出力部と、を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記システムは、更に、
前記検体の電気化学特性を測定するために使用される、前記検体と接触するよう配置された少なくとも２つの電極を有するバイオセンサを有し、
前記クライアント装置が備える前記検体測定部は、前記バイオセンサの前記電極と接続され、前記電極から得られる前記検体の電気化学特性を測定する、請求項６に記載のシステム。 - 前記バイオセンサは、更に、前記検体を捕捉するための検体捕捉部を有し、
前記検体捕捉部には、予め前記電子源が配置され、前記だ液と接触すると前記電子源と前記だ液とによって検体が生成される、請求項７に記載のシステム。 - 前記検体捕捉部が前記電子源を含む固体電解質からなる、請求項８に記載のシステム。
- 前記バイオセンサに、複数の前記電子源が予めそれぞれ配置された、請求項７～９のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記データ取得装置は、
前記試験液が収容される二次元アレイ状に配置された複数の試験液収容部ごとに、前記試験液と接触するように前記試験液収容部中に配置された少なくとも２つの電極からなる電極部のそれぞれと電気的に接続され、前記電極部から得られる前記試験液の電気化学特性を測定する、訓練データ測定部と、
前記患者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の入力を受け付ける操作部と、
前記電気化学特性と、前記進行状態とを含む訓練データをサーバ装置に送信する訓練データ送信部と、を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム。 - 複数の前記試験液収容部と前記電極部とが、電極付きマルチウェルプレートを構成する、請求項１１に記載のシステム。
- 請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステムを制御するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記訓練データを前記データ取得装置から受信する段階と、
前記分類器を生成する段階と、
前記テストデータを前記クライアント装置から受信する段階と、
前記テストデータを前記分類器に適用して、前記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態を予測する段階と、
前記予測の結果を前記クライアント装置に送信し、前記クライアント装置に表示するよう促す段階と、を実行させるプログラム。 - 請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステムを制御するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記テストデータを前記サーバ装置に送信する段階と、
前記サーバ装置によって前記テストデータが前記分類器に適用されて得られた前記被験者のう蝕、及び、歯周病の進行状態の予測の結果を、前記サーバ装置から受信する段階と、
前記予測の結果を表示する段階と、を実行させるプログラム。
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|---|---|---|---|---|
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-
2019
- 2019-11-07 JP JP2019202181A patent/JP7399456B2/ja active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Naradasu Diviya et al，Cariogenicity of Streptococcus mutans UA159 in dental cavity is promoted by biofilm acidification via extracellular electron transfer，第58回歯科基礎医学会学術大会，2016年 |
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