JP7479447B2 - 人の歯茎の健康状態のインジケーションの提供 - Google Patents

Description

まず本発明は、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供するよう構成されたシステムに関する。この点で、本発明はまた、前述したようなシステムで使用されるよう構成された、口腔ケア器具のハンドル部分に関する。

第二に、本発明は、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供する方法に関する。この点で、本発明は、コードがプロセッサ上で実行されるとき、プロセッサに前述したような方法を実行させるためのコードを含むコンピュータプログラムにも関する。更に、この点で、本発明は、前述したようなコンピュータプログラムを含む、プロセッサを持つ遠隔装置にも関する。

口腔ケアの分野では、歯及び歯茎の衛生及び健康状態が最も重要である。歯及び歯茎の衛生及び健康状態を最適なレベルに保つためには、口腔のさまざまな状態を定期的に検査することが必要とされる。特に検査を行わないと気づかないことが起こり得る、よくある問題のひとつは歯肉炎である。

歯肉炎は、歯肉の炎症で、歯肉の腫れ、水腫及び赤みにより特徴付けられる。歯肉炎の主な原因は、主に歯肉溝（ポケット）に溜まったプラークである。歯肉炎は、隣接する歯と歯の間である歯間部及び臼歯部周辺など、清掃が行き届きにくい部位に発生することがほとんどである。

歯肉炎は、特に炎症の初期段階であれば、口腔の衛生状態を改善することで回復されることができる。歯肉炎は不可逆的な歯周炎に伝播する可能性があるため、口腔の健康状態を高いレベルで維持し、歯肉炎をできるだけ早く発見することが重要である。

歯肉の発赤及び腫脹を評価することで、歯肉炎を視覚的に診断することが知られている。例えば、非接触歯肉炎指数を用いることが知られている。しかしながら、この方法は感度に限界があり、プロセスで使用される光源のカラーレンダリング指数に大きく依存する。例えば、近年の蛍光体変換ＬＥＤはＣＲＩ（カラーレンダリング指数）が低いため、視覚判断がうまくいかないことがある。一般に歯肉炎の自己診断は難しく、前述のように歯肉炎は口の奥にできることが多いので、なおさらである。

人が歯肉炎に苦しんでいるかを評価する別の既知の方法は、口腔内の組織領域を調べるためのプローブを使用し、ＤＲＳ（拡散反射分光、Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に基づき歯肉炎の検出を可能にすることを含む。ＤＲＳの技術を適用することは、歯肉炎に関連した総ヘモグロビン濃度の上昇及び血液酸素化の低下を決定する可能性を提供する。ＤＲＳは中等度の歯肉炎を高感度に検出できる方法であるが、いくつかの欠点もある。これは、プローブの正確な位置決めが必要とされること、動きに敏感であること、及びプローブと組織とが強い力で直接接触して、血液が調査対象の組織から押し出されるとき、測定値が乱れる可能性があることによる。

本発明の目的は、中等度の歯肉炎を簡便かつ確実に検出するニーズを満たすことにある。より一般的に言えば、本発明の目的は、歯茎の健康状態を簡単かつ確実に評価するニーズを満たすことである。好ましくは、検出は、ブラッシング及びフロスのような通常／日常の口腔衛生ルーチンと容易に組み合わせられることができるような性質であるべきである。

本発明によれば、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供する方法は、人の唾液を含む流体中の血痕の存在の評価に基づかれ、
そこでは、人の唾液を含む流体に光が照射され、該流体から受光される光が解析され、
流体から戻ってきた光の少なくとも１つの測定値が、血液成分による光の吸収が比較的大きい光の単一波長に対して決定される。

従って、本発明は、人の唾液を含む流体中の血痕の存在の評価に基づき、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供するよう構成されたシステムであって、
唾液を含む流体に光を照射するよう構成された発光ユニットと、
流体から戻ってくる光を受け取るよう構成された受光ユニットと、
上記受光ユニットにより受光された光の解析を実行し、上記人の歯茎の健康状態を表す出力を提供し、血液の成分による比較的高い光吸収に関連する光の単一波長に対して、上記受光ユニットにより受光された光の少なくとも一つの測定値を決定するよう構成される少なくとも一つのアルゴリズムを実行する解析ユニットとを有する。

成人の５０～７０％が歯肉炎にかかっていると推定されるが、炎症がひどくなり、ブラッシング時に歯茎から大量に出血するようになるまで、気づかない。歯肉炎の初期では、ブラッシングの際にも歯肉から出血するが、出血量がとても少ないため、唾液又は歯磨き粉と唾液との混合液といった流体唾液混合物では、出血は肉眼ではわからないか、又はほとんどわからない。色のついた歯磨き粉が使われると、特に、歯磨き粉が赤色の場合、出血に気づくのが更に難しくなる。本発明は、唾液又は流体唾液混合物中に血液が存在するか否かを決定することを目的とした測定に基づき、歯肉炎を診断することが可能であるという見識に基づかれる。ここで、唾液又は流体唾液混合物は、歯茎攪拌効果を伴う人の口の中における動作中に得られてもよく、又は斯かる動作が行われた後に得られてもよい。斯かる動作の実際的な例は、ブラッシング又はフロスなどの口腔ケアの動作である。本発明では、唾液又は唾液混合液中のごく微量の血液を追跡することが可能であることを用いて、感度の高い方法が開発された。その結果、歯肉炎が早期診断されることができる。

本発明が実施されるとき、唾液又は流体唾液混合物が血液を含むかどうかを確認するために、唾液又は流体唾液混合物の光学解析が行われる。特に、唾液を含む流体から受ける光が検出及び解析される。この光は、流体に光を照射し、流体から戻ってくる光を受光することで得られる。解析は特定の態様で行われ、前述で規定したようなステップを有する。有利なことに、前述のように、流体の調査は、人の口腔内で口腔ケア動作が行われている間又はその後に行われる。

本発明は、受光ユニットにより受光された光の１つ又は複数の測定値を、その光の単一波長に対して決定することに依存している。本発明によれば、光の単一波長は、血液の成分による光の吸収が比較的高いことに関連する波長である。ここで、前述の血液の成分は、特にヘモグロビンとすることができることに留意されたい。

本発明は、発光ユニットと受光ユニットとの位置関係、及び個別のユニット間の流体により決定される測定構成が、流体を半無限層とみなすことが可能なように選択されることができるという知見に基づかれる。これは、通常、受光ユニットで受ける光の特徴を決定する３つの要素、即ち反射、吸収及び透過のうち、透過はゼロとみなすことができることを意味する。更に、本発明による場合のように、光の波長が血液の成分による比較的高い光吸収に関連する波長であるように選択される場合、流体中の血液の存在は主に光の吸収に影響を与える。血液があると、光の吸収が大きくなり、光の反射が小さくなる。従って、反射光の強度は、流体により光が吸収される程度の尺度として取られることができると予想される。なぜなら、流体による光の吸収は、光の反射を変える唯一の要因となり、これにより、流体に血液が存在する程度の尺度となるからである。

本発明の文脈で行われた試験の結果、実用的な測定構成では、歯磨き粉と唾液との混合物といった流体を、確かに半無限層とみなすことが正当化されることが確認された。従って、それらの試験の結果は、光反射測定を行うことが、人の唾液を含む流体における血液の不在又は存在に関する有用なインジケーションを得ることを可能にすることを示す。これらは、図を参照して実施形態の詳細な説明において更に説明される。

本発明の前述の一般的な説明を参照すると、受光ユニットが、流体から戻ってくる反射光を受け取るよう構成されることが有利であることに留意されたい。その結果、単一波長での測定が適切な態様で実行されることができ、有用な測定結果が期待できる。

本発明の文脈では、少なくとも１つのアルゴリズムが、歯茎攪拌効果を伴う人の口腔内での動作中にリアルタイムで測定値を決定し、測定値の時間的な進展を監視し、測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が進展において生じるかどうかを評価するよう構成されていれば実用的であろう。歯茎からの出血が見られない限り、及び／又は歯磨き粉の希釈のような流体希釈効果のみが起こる限り、測定値の進展の漸進的な経過が予想され、即ち測定値の進展は多かれ少なかれ安定／一定の特性を持つと予想され得る。しかしながら、測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱は、歯茎からの血液の放出が発生したことを示す場合がある。こうして、測定値をリアルタイムに決定し、「飛び」が発生しているかどうかを評価することで、口の中のスポットから血液が放出されることがわかる。測定期間中、この回数が多いほど、歯茎の健康状態が悪くなっているように見える。「歯茎攪拌効果を伴う動作」という用語に関して、これは、歯茎に対する何らかの機械的衝撃をもたらす可能性のある任意の動作を含むように理解されるべきであることに留意されたい。従って、斯かる動作は、歯茎への直接的な接触を含むだけでなく、例えば、歯茎への流体圧力を含むこともできる。

例えば、少なくとも１つのアルゴリズムは、時間において連続する離散的な瞬間において測定値を決定し、測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が進展において発生するかどうかを評価する際に、連続する測定値間の差の決定を含むよう設計されてもよい。斯かる場合、少なくとも１つのアルゴリズムは、特に、測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が進展において発生するかどうかを評価する際に、少なくとも所定の数の連続する差からの各差が、少なくとも所定の数の先行する差からの各差よりも、少なくとも所定の最小パーセンテージだけ大きいかどうかをチェックすることを含むよう設計されてもよい。いずれにしても、少なくとも１つのアルゴリズムは、測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が進展において見出される場合、唾液を含む流体に血液が存在することを示すと決定するよう設計されることができる。

血液中のヘモグロビンは、約４００～４４０ｎｍの範囲の波長値に吸収ピークが明瞭に識別できる光吸収スペクトルを持つことが知られている。約４４０ｎｍ以上の波長値では、ヘモグロビンの吸収が著しく低くなる。これは、酸素が結合したオキシヘモグロビン、及び酸素が結合していない脱酸素化ヘモグロビンのいずれにも当てはまります。従って、流体が血液を含むか否かを決定する目的で、約４００～４４０ｎｍの範囲の波長で光学測定結果を考慮すると有利である。その観点から、光の単一波長の実用例は、上記４００～４４０ｎｍの範囲の波長である。特許請求の範囲を含む本書の明確さ及び正確な解釈のために、単一の波長が言及される場合、又は光源若しくはフィルタなどのデバイスに関連して特定の波長値が言及される場合、これは、実際には許容範囲が適用されることを考慮し、理論的意味ではなく、実際的意味として理解されるべきである点に留意されたい。

一般的な意味では、受光ユニットにより受光された光の少なくとも１つの測定値は、人の歯茎の健康状態に何らかの態様で関連する情報を表すものとみなされ、人の歯茎の健康状態を表す出力を決定する目的で使用するのに適していると見なされることができる。上記で既に提案したことに従い、少なくとも１つの測定値の決定の後に、少なくとも１つの測定値が唾液を含む流体中の血液の存在を示すか否かの決定を含む更なるステップが続くことが可能である。斯かる更なるステップは、任意の適切な態様で実行されることができ、例えば、少なくとも１つの測定値を少なくとも１つの基準値と比較すること、又は前述したように、進展の漸進的な経過における逸脱が見出されることができるかどうかを見るために測定値の進展を時間的に追跡することを含むことができる。ユーザに知らせる目的で、調査中の流体中に血液の存在を示すインジケーションが見い出される場合、警告信号が発せられると有利である場合がある。そのために、本発明によるシステムは、以下で更に説明するように、任意の適切なタイプの警告機構を備えてもよい。

本発明によるシステムの解析ユニットは、少なくとも１つの測定値の決定を実行するよう構成される。従って、解析ユニットの出力は、少なくとも１つの測定値の形態で得られてもよい。解析ユニットが更なるステップを実行するよう構成されることも可能であり、その場合、解析ユニットの出力は、更なる解釈を必要とせず、血液が流体中に存在するかどうか、及び／又は口腔の健康問題が想定されるかどうかに関する直接的なインジケーションである形態で得られてよい。いずれにせよ、人が歯肉炎又は歯肉の健康状態に影響を及ぼす他の状態に罹患している可能性を示す目的では、人の歯肉が何らかの態様で攪拌された後、又はその過程において、人の唾液中に血液が存在するかどうかを検出すれば十分である。

本発明の顕著な利点は、唾液を含む流体の解析を行うために、複雑な動作を行う、又は高度で高価な装置を使用する必要がないことにある。まず、調査に適した流体を得るために必要なことは、通常の口腔ケア動作を行うことであり、斯かる態様で本発明を実施することが可能である。流体は、特に人に唾液を吐かせるための形状にされた領域を口腔ケア器具に設けるなど、さまざまな態様で得られることができる。更に、ＬＥＤなどの一般に市販される光源が、発光ユニットとして用いられることができ、場合によっては光学フィルタと組み合わせて使用される。フォトダイオードなどの一般に市販される光検出器が、受光ユニットとして用いられることができ、高価な分光器を必要としない。解析ユニットは、２つの実用例を挙げると、プリプログラムされたマイクロプロセッサ、又はマイクロプロセッサの動作を制御するための適切なアプリなどと組み合わせた一般的なマイクロプロセッサの形で提供されることができる。

前述したように、本発明の特筆すべき側面は、ある体積の流体が血液（実際には血液のヘモグロビン、又は血液の他の成分）を含むかどうかを決定するのに、単一波長に関する少なくとも１つの測定値を処理すれば十分だと考えられることである。斯かる観点から、本発明によるシステムに関して存在する可能性の２つは、以下の通りである。上記発光ユニットが、単一波長のみで発光するよう構成され、例えば、そのために適切なＬＥＤを有し、かつ上記受光ユニットは、単一波長又は狭い波長帯域の光のみを通過させるよう構成されたバンドパスフィルタを含むバンドパスフィルタ／光検出器の組合せを有する。

前述した可能性は、単一波長に関する少なくとも１つの測定値を解析すればよいのであれば、斯かる少なくとも１つの測定値のみを生成すればよく、それ以上を生成する必要はないという洞察に基づかれる。解析に必要な１つ又は複数の測定値のみを生成することの利点は、安価で一般的に入手可能な要素が適用されることができることにある。

前述で提案したように、実際の実施形態では、本発明によるシステムは、少なくとも１つの測定値が解析され、流体中の血液の存在を示すことが分かる場合に、信号を発するよう構成された警告機構を備えてもよい。信号は例えば、可視信号及び／又は可聴信号であってもよい。一般的な意味で、本発明によるシステムは、解析ユニットにより決定され出力された、人の口内の歯茎の健康状態に関する情報を、出力インターフェースのユーザに伝えるよう構成された出力インターフェースを備えてもよい。ユーザは、その人自身及び／又は歯科医師などの別の人であってよい。情報の出力は例えば、ユーザの電話のアプリを介して行われ、又は適当なディスプレイで行われてもよい。出力インターフェースは、人間が処理可能な形式、即ち、人間の感覚の少なくとも１つにより検出されることができ、出力インターフェースの出力を人間に認識させるように人間の脳で処理されることができる形式で出力を生成するよう構成される。人間が処理できる形の出力の実際的な例は、人間の視覚で感知できる出力、人間の聴覚で感知できる出力、及び触覚で感知できる出力を含む。後者の例に関して、本発明が電動歯ブラシなどの口腔ケア器具の使用を含む場合、その機能ユニット（ヘッド）の動作の周波数及び／又は振幅を変えることにより触覚出力が提供されてもよいことに留意されたい。解析ユニットは、情報信号を無線信号として送信するよう構成されてもよい。この場合、解析ユニット及び出力インターフェースが何らかの態様で物理的に接続される必要はない。インターネットは、解析ユニットにより生成された情報に関心を持つ可能性のある任意の人に情報信号を伝達するために使用されてもよい。連続した解析処理の結果は、保存され、時間の経過に伴う傾向の評価を行うために更なる解析の対象とされることができる。

本発明を実施することができるように、またこれにより人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供することができるように、様々な既知の装置及び対象が調整されることができる。例えば、本発明によるシステムの実施形態は、プロセッサを持つリモートデバイスを含むシステムにおいて実現可能であり、上記解析ユニットが、上記リモートデバイスのプロセッサを有し、上記解析ユニットが実行する少なくとも１つのアルゴリズムは、上記リモートデバイスにインストールされたアプリにより規定される。リモートデバイスは、光モジュール及び画像チップを有し、この場合、発光ユニットはリモートデバイスの光モジュールを含み、受光ユニットはリモートデバイスの画像チップを含む。リモートデバイスの例は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、ノートパソコンなどのモバイル／ポータブルデバイスのほか、非ポータブルコンピュータも含む。他の構成も可能であり、例えば、規定された少なくとも１つのアルゴリズムを用いるアプリが、モバイル／ポータブルデバイス若しくは非ポータブルコンピュータではなく、モバイル／ポータブルデバイス若しくは非ポータブルコンピュータからアクセス可能なリモートサーバにインストールされる構成、又はモバイル／ポータブルデバイス若しくは非ポータブルコンピュータの外部に解析ユニットを配置する構成であって、モバイル／ポータブルデバイス若しくは非ポータブルコンピュータが、解析ユニットに測定データが送信されることを可能にするよう設計されたアプリを具備する構成が可能である。

本発明を実施する別の可能性によれば、システムは、歯肉攪拌効果を伴う口腔ケア動作を実行するよう構成された口腔ケア器具を含んでいてもよい。この場合、少なくとも発光ユニット及び受光ユニットが口腔ケア器具に組み込まれる。口腔ケア器具がハンドル部とヘッド部とを有するようにしてもよく、この場合、発光ユニット及び受光ユニットは、ヘッド部の位置に配置されるようにしてもよい。口腔ケア器具の実用例は、電動歯ブラシ及び電動フロッサーを含む。

本発明は、口腔ケア器具のハンドル部にも関し、この口腔ケア器具が、歯肉攪拌効果を伴う口腔ケア動作を行うよう構成され、ヘッド部を更に有し、上記ハンドル部は、上記ヘッド部と一緒に使用されるよう構成され、前述したシステムで使用されるよう構成され、上記ハンドル部は、上記システムの少なくとも上記解析ユニットを収容する。

前述したように、人の歯茎の健康状態を評価するための入力を収集するプロセスが、その人が慣れている口腔ケア動作中に行われ、その場合、このプロセスが実質的に気づかれないようにできれば、ユーザにとって非常に便利である。口腔ケア器具を有する本発明によるシステムの上述した場合において、歯茎の健康状態が低下又は不良である場合に、歯茎から血液を放出させる可能性のある口腔ケア動作を行うプロセスと、唾液中に血液が存在するか否かを決定するプロセスとの両方で、口腔ケア器具が使用されるよう構成されていてもよい。口腔ケア器具の使用中にリアルタイムで歯茎の健康状態のインジケーションを得ることが可能であり、口腔ケア器具（の部分）の口腔内での位置を追跡する手段を講じれば、口腔内の様々な位置に関する局所的なインジケーションの範囲を得ることも可能である。解析ユニットは、口腔ケア器具の外部に設けられてもよく、その場合、口腔ケア器具は、無線方式及び／又は別の適切な方式で解析ユニットと通信するよう設計される少なくとも１つのユニットを備えていると有利である。

本発明によるシステムで使用するよう設計された口腔ケア器具が、口腔ケア器具の凹部として実現された人の唾液を含む流体を収容する領域を含むことは、有利であり得る。これは、定期的に行われる口腔ケアにおいて、人が歯茎の健康状態の低下又は不良に苦しんでいるか否かのインジケーションを得るために最適な態様で、人の口腔内の唾液を含む流体を採取及び評価することの可能性を提供する。

本発明の枠組みにおいて、少なくとも底部が光、特に単一波長の光に対して透明である容器を適用することも可能であり、この場合、被調査者に容器内に唾を吐かせることにより人の唾液を含む流体が得られることができ、単一波長での光の反射が測定されることができる。

本発明の上述及び他の態様は、本発明の理論的背景の側面の以下の詳細な説明と、本発明を実施するためのいくつかの実際的な態様とを参照することにより、明らかになり、解明されるであろう。

ヘモグロビンの吸収スペクトルを示す図である。 歯磨き粉及び唾液の混合物中の血液の存在を検出するための試験装置の基本的なセットアップを示す図である。 歯磨き粉及び唾液の混合液中の血液の濃度に対して反射光の測定値をプロットしたグラフである。 濃度が異なる３つの歯磨き粉及び唾液の混合物中の血液の濃度に対して、反射光の正規化された測定値をプロットしたグラフである。 本発明が拡散反射型プローブでどのように実現されるかを示す図である。 本発明が飲料用グラスでどのように実現されるかを示す図である。 本発明が口腔ケア器具においてどのように実現されるかを示す図である。 本発明が口腔ケア器具においてどのように実現されるかを示す図である。

以下本発明が図を参照してより詳細に説明される。図では、同等又は類似の部分は同じ参照符号で示される。

本発明は、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供する実用的な方法を提供する。本発明によれば、人の唾液を含む流体中の血液の痕跡の有無が、光学的測定を行い、その測定結果を解析することにより評価される。ここで、プロセスで結果を考慮する１つの波長に関して、適切な選択がなされる。

本発明の目的は特に、唾液が調査対象である人が（初期）歯肉炎又は歯肉の健康状態に影響を及ぼす他の状態に罹患している可能性があるというインジケーションを得る目的で、唾液又は歯磨き粉唾液混合物中の血液痕跡を検出する方法を提供することである。この観点から、本発明は、ヘモグロビンの吸収スペクトルにおける既知の吸収ピークに基づく光検出を用いることにより、低ヘモグロビン濃度を確実に検出する方法を提供する。一般に知られるように、ヘモグロビンは血液の重要な成分である。

図１は、ヘモグロビンの２つの吸収スペクトルを示す。参照数字１１で示されるスペクトルが、オキシヘモグロビン、即ち酸素が結合したヘモグロビンに関連し、参照数字１２で示されるスペクトルは、脱酸素化ヘモグロビン、即ち酸素が結合していないヘモグロビンに関連する。ｎｍで表される光の波長がスペクトルのｘ軸にあり、ｃｍ－１で表される吸収係数がスペクトルのＹ軸にある。この図から、特定の高吸収波長域があることがわかる。特に４１０～４２０ｎｍの青色波長域は、ヘモグロビンの吸収係数が比較的高い値であることがわかる。より広い範囲で高吸収を示すのは４００～４４０ｎｍである。

本発明の文脈においては、唾液を含む流体中に血液が存在するか否かを確認すれば十分である。この場合、流体中の血液の濃度の正確な値を決定する必要がない。本発明は、唾液を含む流体の光学的挙動を評価する方法を含み、この流体は、人の口内で歯肉の撹拌効果を伴う動作の間又は後に得られることができる。斯かる動作の実際的な例は、ブラッシング又はフロッシングなどの口腔ケア動作である。前述の４００～４４０ｎｍの波長域では、水の吸収係数が比較的低いことが知られている。唾液の主成分は水であるため、唾液の要素を考慮する必要はない。歯磨き粉の吸収及び反射の特性は、少なくとも唾液中の血液の存在に関しては、多かれ少なかれ一定であると仮定されことができる。本発明で注目すべきは、流体を半無限層とみなすことが正当化されるような態様で測定が実行されることができる点にある。その結果、光の透過はゼロと仮定されることができる。唾液に血液が含まれると、上記範囲から選ばれた波長の光の吸収率が高くなり、この場合、血液の濃度が高いほど吸収が大きくなることに基づき、これは、斯かる波長での光の反射を考慮することにより、血液がどの程度存在するかのインジケーションが得られることができるという結論をもたらす。

流体が半無限層とみなされることができるという洞察は、試験により確認された。試験では、毛束の間に配置された光源と光検出器とを備えたブラシヘッド、流体を入れる容器、及び鏡が使用された。濃度の異なる歯磨き粉及び唾液の混合物で容器が満たされ、それぞれの歯磨き粉及び唾液の混合物に対して、ブラシヘッドと鏡との距離を変化させて、光検出器で測定される光強度に変化があるかどうかが評価された。光強度は距離に関係なく一定であることがわかった。その結果、透過率がゼロであると結論付けられた。透過率がゼロでなければ、これは必然的に光強度の変動をもたらすはずだからである。唾液のみに関しては、移動するブラシヘッドなどの影響を受けて唾液が運動するような実際的な状況では、唾液中の気泡の形成により、唾液の無限層挙動が適用可能である点に留意されたい。なぜなら、気泡の存在は、唾液と空気との屈折率差による光の散乱効果をもたらすからである。

調査対象の流体中に血液が存在すると仮定できるかどうかを決定する目的で、１つの波長のみでの光学測定結果の解析を行うことの実現可能性を調べるため、試験装置を用いて試験が実行され、その試験装置の基本的なセットアップが図２に示される。図２は、光源２１、コリメータ２２、支持体２４上に存在する調査対象の流体２３、及び解析ユニット２６に結合された光検出器２５を概略的に示す。ここで、光検出器２５は、反射を介して光源２１からの光を受光する位置にあるよう構成される。歯磨き粉及び水が１：５の割合で混合され、少量の羊の血液が混合物に加えられた。歯磨き粉及び唾液の混合液１０ｍｌ中に約１μｌの微量の血液が存在するのに匹敵する、極めて微量な濃度でも血液の存在を確認できるかどうかに関して、血液の１万倍以上の量までの一連の歯磨き粉及び水で試験が行われた。１：１０，０００の比率は最悪のケースを代表していると考えられることができる。なぜなら、１マイクロリットルは極めて微量であり、通常、人は歯肉からの出血でより多くの血液を失うからである。ここで、通常の大きさの液滴は、約５０μｌの体積を持つことに留意されたい。

図３は、前述の歯磨き粉及び唾液を１：５の割合で混合した場合の光反射測定結果を示す。図は、波長４２０ｎｍで測定された反射値を血液濃度値に対してプロットしたものである。ここで、後者は、血液と歯磨き粉及び唾液の混合物との比率１：ｘにおけるｘ値として表される。その結果、ｘ値が増加するほど血液の量が減少していることを示す。反射率の値は、任意の単位で表される。この図から、反射値と血液濃度値の間にはある関係が存在することがわかる。その結果、血液濃度値が低いほど反射値が高くなることがわかり、この関係は、流体中に血液の１万倍の歯磨き粉及び水が存在する場合でも適用可能であることがわかる。

図４は、歯磨き粉及び唾液を様々な比率で混合した場合の光反射測定結果を示す。四角で示された測定結果は１：７、三角で示された測定結果は１：５、丸で示された測定結果は１：３に関係する。波長４２０ｎｍで測定された反射値は、最大反射値である１に正規化されており、この最大反射値は、歯磨き粉及び唾液の混合物に血液が含まれていないことに関連している。図では、血液濃度値に対して正規化された反射率がプロットされる。この図は、反射値と血液濃度値との間には関係があることも示し、その結果、血液濃度値が低いほど反射値が高いことがわかる。

光学測定値が、光の単一波長に関して反射光を検出及び解析したことから得られる場合、唾液及び歯磨き粉の混合液における血液（ヘモグロビン）の存在を検出することができることが、行われた試験から判明した。こうして、歯磨き粉を含む溶液に含まれる微量の血液の検出を可能にするのに、簡単なセットアップで十分であることが試験からわかった。本発明は、歯磨き粉及び唾液の混合液中の、人間の目で行われるよりかなり低い血液濃度を検出する方法を提供し、及び従って、歯肉炎又は歯肉の健康に影響を与える他の状態を早期の可逆的な段階で検出することを可能にする。検出は、通常の口腔ケアルーチンにできるだけ影響を与えないように行われることができる。例えば、後で説明するように、本発明が口腔ケア器具で実現される場合、唾液を含む流体が自動的に採取され、自動的に光学解析の対象とされることも可能である。

以下では、本発明が実施されることができるいくつかの好ましい態様が説明される。第一のオプションは、人の歯肉の健康状態の評価に使用するのに適した測定結果を得るための配置の拡散反射型セットアップに関し、これは前述から導かれるように、唾液を含む流体を受けるための別の容器を必要としないという利点を伴う。これは、第二のオプションの説明から明らかになるように、本発明の枠組みの中で、１つを使用することが可能であるという事実を変えるものではない。

本発明の枠組みの中に存在する第１のオプションによれば、解析されるべき流体２３を照らすために、光源２１に結合された照明スポットを含む、図５に示されるような拡散反射プローブ５０が提供される。好ましくは、光源２１は、環境光を除去するように変調される。拡散反射プローブ５０は、流体２３中に血液が存在するか否かを決定し、人が歯茎の健康状態の低下又は不良に苦しんでいる可能性が高いか否かのインジケーションを提供するよう構成された解析ユニット２６に結合された光検出器２５を更に含む。図において、照射光及び反射光の経路は矢印で示される。前述したように、本発明によれば、測定値が流体２３中の血液の存在を裏付けるかどうかを見るために評価されることができる測定値を得るため、反射光が単一の波長のみについて検出及び解析されることができる。プローブ５０は、血液が検出されたように見える場合に警告信号を発するための適切な警告機構を備えていてもよい。

光検出器２５は、様々な好適な態様で実現されることができる。例えば、光検出器２５は、フォトダイオード又はバンドパスフィルタ／検出器の組み合わせを有することができる。更に、光源２１は、単一波長の光を発することができる白熱ランプ若しくはＬＥＤを有することができ、又は狭帯域バンドパスフィルタを備えることができる。

本発明の枠内に存在する第２のオプションによれば、図６に示されるように、単純な飲料用グラス６０が、グラス６０の透明な底部の近くに光源２１及び光検出器２５を備えている。歯磨き粉唾液混合物２３を解析する目的で、人は歯磨き粉－唾液の泡をグラス６０に吐き出す。光源２１からガラス６０を介して入射した光は、図中に矢印で示すように、泡から光検出器２５に向かって反射される。変形例では、少なくとも底部が光に対して透明である飲料用グラス６０を受け及び支持するための別個のクレードルが使用される。この場合、光源２１及び光検出器２５がクレードルに一体化される。

本発明の枠組みの中に存在する第３のオプションによれば、口腔ケア器具は、唾液を含む流体中の血液痕跡を検出するプロセスにおいて１つ又は複数の機能を実行するよう構成される。このオプションの例が図７及び図８に示される。図７では、電動歯ブラシのブラシヘッド部７０が示される。電動歯ブラシの文脈では、歯磨き粉－唾液の泡は、電動歯ブラシの動作中に毛束７２の間のブラシヘッド７１上に自動的に集まることになる。斯かる観点から、ブラシヘッド７１における毛束７２の位置に光学窓を設け、更にブラシヘッド７１に光源及び光検出器を配置することが有利である。その結果、光の反射測定が行われることができる。歯磨き粉－唾液の泡は、ブラシヘッド７１の裏側に自動的に集まることになる。従って、ブラシヘッド７１の裏側に光学窓を設けることが実用的である場合もある。更に別の可能性によれば、ブラシヘッド部７０のネック部７３は、ブラッシング動作中に歯磨き粉－唾液泡を収集する目的で凹部７４を備えてもよい。斯かる凹部７４は、図８に示すように、光検出器２５が光源２１からの光路の外側に配置され、歯磨き粉－唾液泡２３により反射された光を受光する位置にある場合に、光反射測定を介して血痕の有無を検出するのに使用されることも可能である。前述したように、図示の構成で歯磨き粉－唾液の泡を調査及び解析する場合、光透過現象を考慮する必要はない。

一般に、本発明は、口腔ケア器具が、器具の機能的頭部、首部又は本体部のような器具の適切な位置に光学窓を有し、光学窓に関連する発光ユニット及び受光ユニットを有するという可能性をカバーする。光学窓は、説明したように、口腔ケア器具の使用中に唾液が溜まる領域の位置に配置されることが現実的であり、これは、凹部の位置であってもよい。

口腔ケア器具の場合、口腔ケア器具（の一部）の口腔に対する位置を追跡することが可能である。例えば、歯ブラシが使用される場合、ブラシヘッド７１の実際の位置に関する情報は、適切な制御及び／又は検出手段に基づき継続的に利用可能であり得る。本発明の文脈では、斯かる情報は、局所的なレベルで歯肉の健康状態インジケータを得るために使用され、その結果、口腔内の歯肉の健康状態が低下した／不良の領域が許容可能／良好な領域から区別されることができる。この点で、反射信号の顕著な減少が見られる場合、これは血液の放出に続く（追加の）光吸収により引き起こされると仮定すると、口腔ケア動作中の光反射の時間依存性をモニターすることは有利である点に留意されたい。こうして、口腔ケア器具から得られる信号の時間依存性をモニタリングすることで、血液の放出が行われる瞬間を追跡することができる。位置情報と合わせて、これは、出血しやすく、歯茎の健康状態が悪いと推測される口内の「ホットスポット」を見つけるのに役立つ場合がある。

歯ブラシ及び他の口腔ケア器具の文脈では、装置のクレードルが提供され、解析ユニット２６及び関連する出力インターフェースがクレードルに組み込まれることが可能である。口腔ケア器具は必ずしも、装置の使用中に人の口に入れることが運命づけられる装置の部分に配置される光学窓、関連する光源２１及び光検出器２５を持つ必要はない。口腔ケア器具がそのハンドル部の底部に前述のような要素を備えていることも可能であり、その場合、この装置は、表面に吐き出された唾液の光の反射特性を検出するために使用されるのに適しているという事実がある。

本発明を実施するための口腔ケア器具を設計することは、人の歯茎の健康状態を評価するための血液痕跡の検出が、口腔ケア動作中に自動的に行われることができ、又は追加のツールを必要とせずに最小限の追加作業だけを必要とするという利点を含む。

本発明の範囲は、前述した実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、そのいくつかの修正及び変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は、特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、斯かる修正及び変更をすべて含むものと解釈されることが意図される。本発明が図及び説明において詳細に図示及び説明されてきたが、斯かる図示又は説明は説明的又は例示的なものに過ぎず、限定的なものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面は概略的であり、本発明を理解するために必要でない詳細は省略される場合があり、必ずしも縮尺通りではない。

開示された実施形態への変形は、図、説明、及び添付の請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び実施されることができる。特許請求の範囲において、「有する」という語は、他のステップ又は要素を除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数性を除外するものではない。特許請求の範囲に記載される任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

特定の実施形態のために、又はそれに関連して議論された要素及び側面は、他に明示されていない限り、他の実施形態の要素及び側面と適切に組み合わせられることができる。従って、ある手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

本書で使用される「有する」という用語は、当業者であれば「からなる」という用語をカバーするものとして理解されるだろう。従って、「有する」という用語は、ある実施形態では「からなる」を意味するが、別の実施形態では「少なくとも規定された種と、オプションの１つ又は複数の他の種とを含む／備える」を意味する場合がある。

本書において、光吸収が一方では高い又は相対的に高い、他方では低い又は相対的に低いという表現は、一方の光吸収が他方の光吸収よりも顕著に高いことを意味するものである。吸収スペクトルを参照すると、高い又は比較的高い光吸収はスペクトルのピークに関連し、一方低い又は比較的低い光吸収はそうではなく、むしろスペクトルの谷に関連する。

本発明の概要は、以下のように読み替えることができる。唾液又は流体唾液混合液が血液を含むかどうかを確認するため、唾液又は流体唾液混合液の光学的解析が行われる。これは、歯肉炎又は歯茎の健康状態に影響を与える別の状態に人が苦しんでいるかを決定することを可能にする。特に、唾液を含む流体２３から受けた光が検出及び解析される。この解析は、光の単一波長、特に血液の成分による吸収が高い波長に関して、受光ユニット２５で受光した光の少なくとも１つの測定値を決定することを含む。この点、受光ユニット２５が、流体２３から戻ってくる反射光を受光するよう構成されると実用的である。光学的解析は例えば、歯茎攪拌効果を伴う人の口の中での動作中にリアルタイムで行われてもよいし、斯かる動作が行われた後に行われてもよい。

Claims (13)

1. 人の唾液を含む流体中の血痕の存在の評価に基づき、人の歯茎の健康状態のインジケーションを提供するシステムであって、
   口腔ケア器具を用いるブラッシング又はフロス中に前記口腔ケア器具に溜まる前記人の唾液を含む流体に光を照射する発光ユニットと、
   前記流体から戻ってくる光を受け取る受光ユニットと、
   前記受光ユニットにより受光された光の解析を実行し、前記人の歯肉の健康状態を表す出力を提供し、血液の成分による比較的高い光吸収に関連する光の単一波長に関して、前記受光ユニットにより受光された光の少なくとも一つの測定値を決定する少なくとも一つのアルゴリズムを実行する解析ユニットとを有する、システム。
2. 前記受光ユニットが、前記流体から戻る反射光を受信する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つのアルゴリズムが、
   歯茎攪拌効果を伴う人の口内での動作中にリアルタイムで測定値を決定し、
   前記測定値の時間的な進展を監視し、前記進展において前記測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が生じたかどうかを評価する、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つのアルゴリズムが、
   時間的に連続する離散的な瞬間に前記測定値を決定し、
   前記測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が前記進展において生じるかどうかを評価する際に、連続する測定値間の差を決定する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つのアルゴリズムが、前記測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が前記進展において見られる場合、唾液を含む流体に血液が存在することを前記測定値が示すと決定する、請求項３又は４に記載のシステム。
6. 前記発光ユニットが、前記単一波長でのみ光を放出し、及び／又は、前記受光ユニットは、前記単一波長若しくは狭い波長帯域の光のみを通過させるバンドパスフィルタを含むバンドパスフィルタ／光検出器の組合せを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
7. プロセッサを持つリモートデバイスを有し、前記解析ユニットが、前記リモートデバイスのプロセッサを含み、前記解析ユニットが実行する少なくとも１つのアルゴリズムは、前記リモートデバイスにインストールされたアプリにより規定される、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記ブラッシング又はフロスを実行する前記口腔ケア器具を含み、少なくとも前記発光ユニット及び前記受光ユニットが前記口腔ケア器具に組み込まれる、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
9. 人の唾液を含む流体中の血痕の存在の評価に基づき、人の歯茎の健康状態を示すインジケーションを提供する方法において、
   口腔ケア器具を用いるブラッシング又はフロス中に得られる前記人の唾液を含む流体を受け取るステップであって、前記流体が、前記唾液が前記口腔ケア器具において溜まる領域にある、ステップと、
   前記人の唾液を含む前記流体に光を照射し、前記流体から戻る光を受光して解析するステップと、
   前記流体から戻ってきた光の少なくとも１つの測定値を、血液成分による光の吸収が比較的大きい光の単一波長に関して決定するステップとを有する、方法。
10. 前記測定値の経時的な進展を監視し、前記測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が前記進展において生じたか否かを評価するステップを有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記測定値の進展の漸進的な経過からの逸脱が前記進展において見られる場合、前記唾液を含む流体における血液の存在を前記測定値が示すことを決定するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
12. プロセッサ上で実行されるとき、プロセッサに、請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法を実行させるためのコードを含むコンピュータプログラム。
13. プロセッサを持つリモートデバイスであって、請求項１２に記載のコンピュータプログラムを含む、リモートデバイス。

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