JP6854681B2 - 判定装置 - Google Patents

Description

この発明は、歯垢の有無を判定する判定装置に関する。

従来、たとえば、歯牙からの蛍光強度を測定し、測定した蛍光強度に基づいて歯牙に沈着している沈着物の沈着量を判断するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１を参照。）。また、従来、波長帯域が３６０〜５８０ｎｍの放射線を歯牙に照射し、歯牙から反射された放射線のうち６２０ｎｍ以上のスペクトルレンジの放射線をフィルタを用いて分離して、分離した放射線に基づいて齲蝕歯を検出するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献２を参照。）。また、従来、歯牙に付着した歯垢の蛍光を検出するマウスピース型の検出装置に関する技術があった（たとえば、下記特許文献３を参照。）。

特表２００２−５１５２７６号公報 特開平５−３３７１４２号公報 特開２００３−２１０４９７号公報

しかしながら、上述した従来の技術は、いずれも、歯垢を検出する装置側に歯垢が付着した場合、この歯垢を歯牙に付着している歯垢であると誤検出してしまうという問題があった。歯垢は強固に付着するため、水で流して洗浄する程度では、歯垢を検出する装置側に付着した歯垢を除去することは難しい。一方で、歯垢を検出する装置は精密機器であるため、歯垢が付着してもこの歯垢を擦ったり削ったりして除去することは好ましくなく、検出精度を確保することができないという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、歯牙における歯垢の付着の有無を高精度に判定することができる判定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる判定装置は、所定波長帯域の励起光が照射された検出対象が発する蛍光を受光する受光部によって受光された蛍光に含まれる第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の強度検出手段と、前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の強度検出手段と、前記第１の強度検出手段によって検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と、前記第２の強度検出手段によって検出された第２の波長帯域の蛍光の強度とに基づいて、前記受光部が清浄であるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる判定装置は、上記の発明において、前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記励起光が照射された検出対象が発する、前記第１の波長帯域および前記第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の強度検出手段を備え、前記判定手段が、前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が判定用閾値以下（たとえば、０以下）である場合、前記受光部が清浄であると判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる判定装置は、上記の発明において、前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記励起光が照射された検出対象が発する、前記第１の波長帯域および前記第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の強度検出手段を備え、前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が判定用閾値（たとえば、０）より大きい場合、当該差分を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる判定装置は、上記の発明において、前記判定手段が、前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値より高い場合、前記第１の波長帯域の蛍光の強度から前記第２の波長帯域の蛍光の強度を差し引いた判定対象値に基づいて、前記検出対象が清浄であるか否かを判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる判定装置は、上記の発明において、前記判定手段が、前記判定対象値が前記記憶手段によって記憶された差分以下である場合に検出対象が清浄であると判定し、前記判定対象値が前記記憶手段によって記憶された差分より大きい場合に前記検出対象が清浄ではないと判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる判定装置は、上記の発明において、前記判定手段による判定結果を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。

この発明にかかる判定装置によれば、歯牙における歯垢の付着の有無を高精度に判定することができるという効果を奏する。

歯垢検出歯ブラシの構成を示す説明図である。 歯垢検出機構の構成を示す説明図である。 歯垢検出歯ブラシの機能的構成を示すブロック図である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その１）である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その２）である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その３）である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その４）である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その５）である。 歯垢検出歯ブラシによる歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフ（その６）である。 歯垢検出歯ブラシの処理手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる判定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態においては、この発明にかかる判定装置を備えた歯垢検出歯ブラシについて説明する。

（歯垢検出歯ブラシの構造）
まず、この発明にかかる判定装置を備えた歯垢検出歯ブラシの構成について説明する。図１は、歯垢検出歯ブラシの構成を示す説明図である。図１において、歯垢検出歯ブラシ１００は、本体部（ハンドル）１１０と、歯ブラシ部１２０と、によって構成されている。本体部１１０は、使用者の手によって把持される外装ケース１１１を備えている。

外装ケース１１１には、歯垢検出歯ブラシ１００の使用者による操作を受け付けるスイッチ１１１ａが設けられている。外装ケース１１１は、外装ケース１１１の内側への浸水を防ぐ防水加工が施されている。外装ケース１１１の内部には、電源１１２、励起光光源１１３、同軸光学系１１４、分光器１１５、制御回路１１６、報知装置１１７などが設けられている。電源１１２は、歯垢検出歯ブラシ１００が備える各部に電気を供給する。電源１１２は、一次電池であっても二次電池であってもよい。

励起光光源１１３は、所定波長帯域の励起光を出射する。具体的には、励起光光源１１３は、３９５ｎｍ〜４１５ｎｍの励起光を出射する。励起光光源１１３が出射した励起光は、同軸光学系１１４に入射される。同軸光学系１１４は、励起光光源１１３から入射される励起光を歯ブラシ部１２０側に導くとともに、歯ブラシ部１２０側から入射される歯牙の蛍光を分光器１１５に導く。

分光器１１５は、同軸光学系１１４から導かれた蛍光に含まれる特定波長付近の光の強度を検出し、検出した蛍光の強度に応じた信号を制御回路１１６に出力する。制御回路１１６は、ＣＰＵや各種のメモリおよび信号の入出力端子などを備えて構成されるマイクロコンピュータによって実現することができ、歯垢検出歯ブラシ１００が備える各部を駆動制御する。

制御回路１１６は、たとえば、操作されたスイッチ１１１ａから出力される信号に応じて励起光光源１１３のＯＮ／ＯＦＦを制御したり、分光器１１５から出力された信号に基づいて歯垢量を計算して歯垢量に応じた報知信号（歯垢量を利用者に報知する信号）を報知装置１１７に出力したりする。

報知装置１１７は、たとえば、ＬＥＤなどの発光素子によって実現することができる。この場合、制御回路１１６から出力される報知信号に基づくパターンでＬＥＤを点灯あるいは点滅することにより歯垢量を報知する。あるいは、報知装置１１７は、たとえば、ＬＥＤに代えてあるいは加えて、偏心モータによって実現してもよい。この場合、制御回路１１６から出力される報知信号に基づくパターンで偏心モータを回転させることによって歯垢量を報知することができる。報知装置１１７は、ＬＥＤや偏心モータに代えてあるいは加えて、ブザーなどによって実現してもよい。

歯ブラシ部１２０は、本体部１１０に連結されたネック１２１と、ネック１２１の先端に設けられた歯ブラシヘッド１２２と、を備えている。ネック１２１および歯ブラシヘッド１２２には、一端が同軸光学系１１４に接続し、ネック１２１を介して他端が歯ブラシヘッド１２２の一面側に位置するように設けられた光導波路１２３が設けられている。光導波路１２３は、具体的には、たとえば、光ファイバによって実現することができる。光導波路１２３の他端には、レンズが設けられていてもよい。

歯ブラシヘッド１２２は、複数の繊維（毛束）１２４の一端を支持する。光導波路１２３は、歯ブラシヘッド１２２側に位置する他端（以下「センサヘッド」という）１２３ａが、歯ブラシヘッド１２２が支持する複数の繊維１２４の間に位置するように配置されている。センサヘッド１２３ａは、歯ブラシヘッド１２２が支持する複数の繊維１２４の先端よりも根元側に引っ込んだ位置に配置されている。光導波路１２３は、同軸光学系１１４から出射される励起光を、センサヘッド１２３ａから歯垢検出歯ブラシ１００の外部に出射する。

たとえば、歯ブラシヘッド１２２が支持する複数の繊維１２４を使用者の歯牙に突き当てた状態で使用した場合、センサヘッド１２３ａから歯垢検出歯ブラシ１００の外部に出射された励起光は歯牙に照射される。励起光を歯牙に照射すると、歯牙を形成する物質（エナメル質や象牙質のコラーゲンなど）が励起され、歯牙から蛍光が生じる。

歯牙に歯垢が付着している場合、波長４０５ｎｍ（紫）付近の励起光を照射すると、歯垢から波長帯域６３５ｎｍ付近にピークを有する蛍光が生じる。歯垢から生じる蛍光は、歯垢に含まれる細菌の代謝生成物の１つであるプロトポルフィリンＩＸ（略語はＰＰＩＸ）から生じる。歯垢から生じる蛍光は、波長帯域６００ｎｍ付近において小さくなる。

歯牙や歯垢から生じた蛍光は、センサヘッド１２３ａから光導波路１２３に入射される。光導波路１２３は、センサヘッド１２３ａから入射される蛍光を同軸光学系１１４に導く。光導波路１２３においては、同軸光学系１１４から出射される励起光を歯垢検出歯ブラシ１００の外部に出射する励起光の光路と、歯垢検出歯ブラシ１００の外部からセンサヘッド１２３ａを介して入射されて同軸光学系１１４に導かれる歯牙の蛍光の光路とが重複している。

（歯垢検出機構の構成）
つぎに、歯垢検出機構の構成について説明する。図２は、歯垢検出機構の構成を示す説明図である。図２において、歯垢検出機構２００は、励起光光源１１３と、光学機能反射ミラー２０１と、第１の導波路２０２と、第２の導波路２０３と、バンドパスフィルター２０４と、第１のプラーク蛍光検出器２０５と、第２のプラーク蛍光検出器２０６と、歯牙蛍光検出器２０７と、を備えている。

励起光光源１１３は、上記のように、制御回路１１６によってＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）が制御される。光学機能反射ミラー２０１は、励起光光源１１３が発光する励起光を反射して第１の導波路２０２に導く。励起光光源１１３と光学機能反射ミラー２０１との間には、ショートパスフィルター（ＳＰＦ：Ｓｈｏｒｔ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を設けてもよい。

ショートパスフィルターは、光源から入射された励起光のうち、所定の波長より短い波長の光を透過し、それ以外の光を透過しない。具体的には、たとえば、４１５ｎｍより短い波長の光を透過し、それ以外の光を透過しないショートパスフィルターを設ける。これにより、所望の波長帯域以外の波長帯域の蛍光が生じることを抑制し、歯垢の検出精度を高めることができる。

第１の導波路２０２は、光学機能反射ミラー２０１によって導かれた励起光を、光学機能反射ミラー２０１とは反対側の端部に位置するセンサヘッド１２３ａから第１の導波路２０２の外部に出射する。第１の導波路２０２は、上記の光導波路１２３によって実現され、具体的には、たとえば、光ファイバによって実現することができる。第１の導波路２０２において、センサヘッド１２３ａには、集光用のレンズが設けられていてもよい。

第１の導波路２０２から外部に出射された励起光が照射されることによって歯牙２１０や歯垢から生じる蛍光は、センサヘッド１２３ａから第１の導波路２０２に入射する。第１の導波路２０２は、歯牙２１０から生じる蛍光を、光学機能反射ミラー２０１に出射する。光学機能反射ミラー２０１は、歯牙２１０から生じる蛍光の波長域を含む特定の波長の光を透過して、第２の導波路２０３に導く。光学機能反射ミラー２０１は、たとえば、ダイクロイックミラーによって実現することができる。

第２の光導波路２０３は、光学機能反射ミラー２０１を透過した蛍光、すなわち、歯牙２１０から生じた蛍光を、バンドパスフィルター２０４を介して第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６および歯牙蛍光検出器２０７に導く。第２の光導波路２０３は、たとえば、光ファイバによって実現することができる。

バンドパスフィルター２０４は、第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６および歯牙蛍光検出器２０７のそれぞれに対応して複数設けられている。各バンドパスフィルター２０４は、それぞれ、対応する蛍光検出器に応じた特定範囲の波長の光を透過し、他の波長の光を通さない。

第１のプラーク蛍光検出器２０５に対応して設けられたバンドパスフィルター２０４（以下「第１のバンドパスフィルター２０４」という）は、歯垢の蛍光発光のピークを示す波長帯域の光を透過する。具体的には、第１のバンドパスフィルター２０４は、たとえば、６３５ｎｍ付近の波長帯域の光を透過する。

より具体的には、たとえば、６２５〜６４５ｎｍの波長帯域の光を透過する第１のバンドパスフィルター２０４を用いることができる。第１のバンドパスフィルター２０４は、歯垢の蛍光発光のピークを示す波長帯域の光を透過するものであればよく、第１のバンドパスフィルター２０４が透過する光の波長帯域の下限値および上限値は適宜調整することができる。

第２のプラーク蛍光検出器２０６に対応して設けられたバンドパスフィルター２０４（以下「第２のバンドパスフィルター２０４」という）は、第１の波長帯域においてピークを示す歯垢の蛍光発光のピークが小さくなる波長帯域の光を透過する。具体的には、第２のバンドパスフィルター２０４は、６００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過する。

より具体的には、たとえば、６０５〜６２５ｎｍの波長帯域の光を透過する第２のバンドパスフィルター２０４を用いることができる。第２のバンドパスフィルター２０４は、歯垢の蛍光発光のピークを示す波長帯域より長波長側の光、具体的には６４５〜６６５ｎｍ付近の波長帯域の光を透過するものであってもよい。第２のバンドパスフィルター２０４は、歯垢の蛍光発光が小さくなる波長帯域の光を透過すればよく、第２のバンドパスフィルター２０４が透過する光の波長帯域の下限値および上限値は適宜調整することができる。

歯牙蛍光検出器２０７に対応して設けられたバンドパスフィルター２０４（以下「第３のバンドパスフィルター２０４」という）は、歯牙２１０からの蛍光に相当する波長帯域の光を透過する。具体的には、第３のバンドパスフィルター２０４は、６００ｎｍより短波長側の波長帯域の光を透過する。第３のバンドパスフィルター２０４は、歯牙２１０から発する蛍光に相当する波長帯域の光を透過すればよく、第３のバンドパスフィルター２０４が透過する光の波長帯域の下限値および上限値は適宜調整することができる。

第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６および歯牙蛍光検出器２０７は、それぞれ、対応するバンドパスフィルター２０４を透過した蛍光を検出する。第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６および歯牙蛍光検出器２０７は、たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどのイメージセンサによって実現することができる。

イメージセンサは、受光した光を電荷に変換し、受光量に応じた信号を制御回路１１６に対して出力する。制御回路１１６は、第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６および歯牙蛍光検出器２０７からそれぞれ出力された信号に基づいて、各蛍光検出器が受光した蛍光の強度を計算し、計算結果に基づいて歯牙２１０の検出の有無や歯牙２１０に付着している歯垢（プラーク）２１１の有無、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢（プラーク）２１２の有無を判断する。

（歯垢検出歯ブラシ１００の機能的構成）
つぎに、歯垢検出歯ブラシ１００の機能的構成について説明する。図３は、歯垢検出歯ブラシ１００の機能的構成を示すブロック図である。図３において、歯垢検出歯ブラシ１００の機能は、励起光光源１１３と、受光部３０１と、第１の強度検出部３０２と、第２の強度検出部３０３と、第３の強度検出部３０４と、判定部３０５と、記憶部３０６と、報知部３０７と、によって実現することができる。

受光部３０１は、励起光光源１１３から出射される励起光が照射される検出対象が発する蛍光を受光する。歯垢検出歯ブラシ１００は、人間などの生体の歯牙２１０を検出対象とし、上記のように、励起光光源１１３は、波長帯域が３９５ｎｍ〜４１５ｎｍの励起光を出射する。励起光が照射された歯牙２１０からは、蛍光が生じる。励起光が照射された歯牙２１０に歯垢が付着している場合、歯垢からも蛍光が生じる。このため、受光部３０１は、歯牙２１０から生じる蛍光と、歯牙２１０に付着している歯垢２１１から生じる蛍光と、を受光する。

歯垢検出歯ブラシ１００の使用などによって歯牙２１０から剥離された歯垢がセンサヘッド１２３ａに付着している場合、励起光光源１１３から出射される励起光は、この歯垢にも照射される。そして、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２からも、歯牙２１０に付着している歯垢２１１と同様に、励起光が照射されることにより蛍光が生じる。このため、受光部３０１は、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２から生じる蛍光も受光する。

この実施の形態においては、センサヘッド１２３ａによって、この発明にかかる受光部３０１を実現することができる。センサヘッド１２３ａにレンズが設けられている場合、このレンズによって、この発明にかかる受光部３０１を実現することができる。

第１の強度検出部３０２は、受光部３０１によって受光された蛍光に含まれる第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する。第１の波長帯域は、歯垢の蛍光発光のピークを示す波長帯域であって、具体的には、たとえば６３５ｎｍ付近の波長帯域とすることができる。第１の強度検出部３０２は、この発明にかかる第１の強度検出手段を実現し、具体的には、第１のプラーク蛍光検出器２０５や、第１のプラーク蛍光検出器２０５から出力される信号に基づいて蛍光の強度を算出する制御回路１１６などによって実現することができる。

第２の強度検出部３０３は、受光部３０１によって受光された蛍光に含まれ、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する。第２の波長帯域は、第１の波長帯域においてピークを示す歯垢の蛍光発光のピークが小さくなる波長帯域であって、具体的には、６００ｎｍ付近の波長帯域とすることができる。第２の強度検出部３０３は、この発明にかかる第２の強度検出手段を実現し、具体的には、第２のプラーク蛍光検出器２０６や、第２のプラーク蛍光検出器２０６から出力される信号に基づいて蛍光の強度を算出する制御回路１１６などによって実現することができる。

第３の強度検出部３０４は、前記受光部３０１によって受光された蛍光に含まれ、第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する。第３の波長帯域は、励起光が照射された検出対象である歯牙２１０が発する蛍光の波長帯域であって、第１の波長帯域および第２の波長帯域とは異なる。第３の強度検出部３０４は、この発明にかかる第３の強度検出手段を実現し、具体的には、歯牙蛍光検出器２０７や、歯牙蛍光検出器２０７から出力される信号に基づいて蛍光の強度を算出する制御回路１１６などによって実現することができる。

判定部３０５は、第１の強度検出部３０２によって検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と、第２の強度検出部３０３によって検出された第２の波長帯域の蛍光の強度とに基づいて、受光部３０１が清浄であるか否かを判定する。判定部３０５は、たとえば、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分に基づいて、受光部３０１が清浄であるか否かを判定する。

第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分は、歯垢のピークの頂点と、当該ピークが小さくなる位置との差分を示す。歯垢のピークの頂点が、ピークが小さくなる位置より高い場合は、差分が０より大きくなり、判定用閾値を超えたとして、判定部３０５は、励起光が照射された位置に歯垢が付着していると判定し、歯垢のピークの頂点が、ピークが小さくなる位置より低い場合は、当該差分が判定できない判定用閾値以下となり、受光部３０１が清浄であると判定する。ここで、判定用閾値をゼロとして説明したが、判定用閾値は、強度検出部の検出ノイズによって適宜設定する。

また、判定部３０５は、第３の波長帯域の蛍光の強度に基づいて、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着しているか否かを判断する。判定部３０５は、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が０以下（判定用閾値以下）である場合、受光部３０１が清浄であると判定する。

判定部３０５は、第３の強度検出部３０４によって検出された第３の波長帯域の蛍光の強度に基づいて、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下である場合、センサヘッド１２３ａから出射された励起光が歯牙２１０に照射されていない、すなわち、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当てられていないと判定する。この場合、第３の波長帯域の蛍光の強度が、ゼロあるいは所定の強度判定用閾値未満である場合に、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていないと判定する。

判定部３０５は、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていない状態において、検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分を求める。差分が０以下（判定用閾値以下）である場合、受光部３０１が清浄であると判定する。一方、判定部３０５は、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていない状態において検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が、０より大きい（判定用閾値より大きい）場合には、受光部３０１が清浄ではなく受光部３０１に歯垢が付着していると判定する。このように、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていない状態において、歯垢の有無を判定することにより、受光部３０１が清浄であるか否かを確実に判定することができる。

記憶部３０６は、判定部３０５が、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていない状態であるにもかかわらず、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していると判定した場合、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分を算出して記憶する。記憶部３０６は、この発明にかかる記憶手段を実現し、具体的には、制御回路１１６を実現するマイクロコンピュータが備えるメモリによって実現することができる。

判定部３０５は、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値より高い場合、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当たっていると判定し、第１の波長帯域の蛍光の強度から第２の波長帯域の蛍光の強度を差し引いた判定対象値と記憶部３０６に記憶された差分との比較に基づいて、検出対象が清浄であるか否かを判定する。

具体的には、判定部３０５は、判定対象値が記憶部３０６によって記憶された差分以下である場合に歯牙２１０が清浄であると判定し、判定対象値が記憶部３０６によって記憶された差分より大きい場合に歯牙２１０が清浄ではなく歯垢が付着していると判定する。このように、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着しているために記憶部３０６に差分が記憶されている場合、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２による影響を除外することにより、実際に歯牙２１０に付着している歯垢の有無の判定を正しく行なうことができる。

報知部３０７は、判定部３０５による判定結果を報知する。報知部３０７は、この発明にかかる報知手段を実現し、具体的には、報知装置１１７や、報知装置１１７に対して報知信号を出力する制御回路１１６などによって実現することができる。

（歯垢の判定例）
つぎに、歯垢検出歯ブラシ１００による歯垢の判定例について説明する。図４〜図９は、歯垢検出歯ブラシ１００による歯垢の判定対象となる状態および歯垢の判定例を示すグラフである。図４においては、センサヘッド１２３ａを歯牙２１０に当てていない状態であり、かつ、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していない状態を示している。

この状態では、図４（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光がいずれにも照射されない。このため、歯牙２１０の蛍光、第１の波長帯域（波長λ１付近）の蛍光および第２の波長帯域（波長λ２付近）の蛍光のいずれの蛍光も検出されない。したがって、歯垢の判定にかかる第１のプラーク蛍光検出器２０５および第２のプラーク蛍光検出器２０６の検出結果を示すグラフは、図４（ｂ）に示すように平坦な形状を示す。

図５においては、歯垢が付着していないセンサヘッド１２３ａを、歯垢が付着していない歯牙２１０に当てた状態を示している。この状態では、図５（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光は、歯牙２１０にのみ照射される。このため、歯牙２１０の蛍光のみが検出され、歯垢が発する第１の波長帯域（波長λ１付近）における蛍光強度や第２の波長帯域（波長λ２付近）における蛍光強度は、ピークが検出されない。したがって、図５（ｂ）に示すように、グラフは、歯牙２１０の右肩下がりのなだらかな蛍光強度のみを示す。

図６においては、歯垢が付着していないセンサヘッド１２３ａを、歯垢が付着している歯牙２１０に当てた状態を示している。この状態では、図６（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光は、歯牙２１０および歯牙２１０に付着している歯垢２１１に照射される。このため、図６（ｂ）に示すように、蛍光強度のグラフは、図５（ｂ）で図示した歯牙２１０の蛍光強度に、歯牙２１０に付着している歯垢２１１が発する蛍光の強度が重ね合わされた形状を示す。したがって、第１の波長帯域の波長λ１において、蛍光強度でピークが検出され、第２の波長帯域の波長λ２における蛍光強度では、ピークが検出されない。

図７においては、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着している、すなわち、センサヘッド１２３ａが汚れている状態を示している。この状態では、図７（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光は、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２にのみ照射される。このため、歯牙２１０の蛍光は検出されず、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２のみの蛍光強度が検出される。したがって、図７（ｂ）に示すように、グラフは、第１の波長帯域における波長λ１で蛍光強度Ｐ１の小さいピークが検出され、第２の波長帯域(波長λ２付近)での蛍光強度は、なだらかである。

歯牙２１０の有無を判定する第３の波長帯域での蛍光強度が強度判定用閾値以下であるにもかかわらず、歯垢が発する第１の波長帯域における波長λ１に蛍光強度のピークが検出される場合、検出された蛍光は、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に由来するものと判断できる。歯垢検出歯ブラシ１００は、このセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に由来する蛍光の強度の値を算出し、算出した値を上記の差分としてメモリに記憶する。

図７（ｂ）に示す例において、具体的には、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２が発する第１の波長帯域における波長λ１で検出されたピークの蛍光強度Ｐ１から、歯垢の蛍光発光ピークが小さくなる第２の波長帯域における波長λ２の蛍光強度Ｐ２を差し引くことによって値Ｐ３を求め、歯垢検出歯ブラシ１００は、値Ｐ３をメモリに記憶する。

図８においては、歯垢２１２が付着しているセンサヘッド１２３ａを、歯垢が付着していない歯牙２１０に当てた状態を示している。この状態では、図８（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光は、歯牙２１０とセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に照射される。このため、図８（ｂ）に示すように、蛍光強度のグラフは、図５（ｂ）で図示した歯牙２１０の蛍光強度に、図７（ｂ）で図示したセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２が発する蛍光強度が重ね合わされた形状を示す。したがって、第１の波長帯域における波長λ１で蛍光強度でピークが検出され、第２の波長帯域（λ２付近）における蛍光強度では、ピークは検出されず、なだらかである。

ここで、図８（ｂ）に示されるグラフにおいて、図７（ｂ）に図示したセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に由来する蛍光強度を差し引くことで、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に影響されることなく、歯牙２１０に付着している歯垢２１１の有無を判定することができる。

具体的には、第１の波長帯域における波長λ１の蛍光強度のピーク値から、第２の波長帯域における波長λ２の蛍光強度を差し引いた値を判定対象値Ｐとする。そして、歯垢検出歯ブラシ１００は、この判定対象値Ｐが値Ｐ３以下であるか否かを判定することにより、歯牙２１０が清浄であるか否かを判定する。図８（ｂ）に示す例においては、判定対象値Ｐが図７（ｂ）に示した値Ｐ３以下であるため歯牙２１０が清浄であると判定する。

図９においては、歯垢２１２が付着しているセンサヘッド１２３ａを、歯垢が付着している歯牙２１０に当てた状態を示している。この状態では、図９（ａ）に示すように、センサヘッド１２３ａから出射される励起光は、歯牙２１０と、歯牙２１０に付着している歯垢２１１と、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２と、に照射される。

このため、図９（ｂ）に示すように、蛍光強度のグラフは、図５（ｂ）に図示した歯牙２１０の蛍光強度に、図７（ｂ）で図示したセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２が発する蛍光強度および歯牙２１０に付着している歯垢２１１が発する蛍光強度が重ね合わされた形状を示す。したがって、第１の波長帯域における波長λ１で、ピークが検出され、第２の波長帯域における波長λ２では、ピークは検出されず、なだらかである。

ここで、図９（ｂ）に示されるグラフにおいて、図７（ｂ）に図示したセンサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に由来する蛍光強度を差し引くことで、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２に影響されることなく、歯牙２１０に付着している歯垢２１１の有無を判定することができる。

具体的には、第１の波長帯域における波長λ１の蛍光強度から、第２の波長帯域における波長λ２の蛍光強度を差し引いた値を判定対象値Ｐとして算出する。そして、歯垢検出歯ブラシ１００は、この判定対象値Ｐが値Ｐ３以下であるか否かを判定することにより、歯牙２１０が清浄であるか否かを判定する。図９（ｂ）に示す例においては、判定対象値Ｐが図７（ｂ）に示した値Ｐ３より大きいため、歯牙２１０が清浄ではなく歯垢が付着していると判定する。

（歯垢検出歯ブラシ１００の処理手順）
つぎに、歯垢検出歯ブラシ１００の処理手順について説明する。図１０は、歯垢検出歯ブラシ１００の処理手順を示すフローチャートである。図１０のフローチャートに示す処理は、たとえば、歯垢検出歯ブラシ１００が充電器から取り外された場合、所定のスイッチ１１１ａが操作された場合、前回の歯垢検出処理から所定時間が経過した場合、などに開始する。

図１０のフローチャートにおいて、まず、励起光光源１１３を点灯する（ステップＳ１００１）。最初に、センサヘッド１２３ａを歯牙に当てないで以降の操作を進める。第１のプラーク蛍光検出器２０５、第２のプラーク蛍光検出器２０６、歯牙蛍光検出器２０７から出力される信号を取得する（ステップＳ１００２）。つぎに、歯牙蛍光検出器２０７から出力される信号に基づいて、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当てられているか否かを判断する（ステップＳ１００３）。

ここで、センサヘッド１２３ａを歯牙に当てていないので、ステップＳ１００３において、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当てられていない場合（ステップＳ１００３：Ｎｏ）へと進む。第１のプラーク蛍光検出器２０５および第２のプラーク蛍光検出器２０６から出力される信号に基づいて、歯垢が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１００４）。ステップＳ１００４において、歯垢が検出されない場合（ステップＳ１００４：Ｎｏ）、再びステップＳ１００１に戻り、次はセンサヘッド１２３ａを歯牙に当てて、操作を進める。ステップＳ１００４において歯垢が検出されない場合、報知装置１１７に対して、センサヘッド１２３ａに対する歯垢の付着がないことを示す報知信号を出力してもよい。

ステップＳ１００４において、歯垢が検出された場合（ステップＳ１００４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００５へと移行し、センサヘッド１２３ａに付着している歯垢２１２が発する第１の波長帯域の蛍光の強度Ｐ１から第２の波長帯域の蛍光の強度Ｐ２を差し引くことによって得られる値Ｐ３を算出する（ステップＳ１００５）。

その後、ステップＳ１００６に移行し、値Ｐ３が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１００６）。ここで、値Ｐ３が０以下（判定用閾値以下）である場合（ステップＳ１００６：Ｎｏ）は、再びステップＳ１００１に戻り、その後はセンサヘッド１２３ａを歯牙に当てて、操作を進める。

一方、ステップＳ１００６において、値Ｐ３が０より大きい（判定用閾値より大きい）場合（ステップＳ１００６：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００５において算出された値Ｐ３をメモリに記憶する（ステップＳ１００７）。

その後、報知装置１１７に対して、センサヘッド１２３ａの汚れを示す報知信号を出力して（ステップＳ１００８）、再びステップＳ１００１に戻る。ステップＳ１００８において出力された報知信号を受け付けた報知装置１１７は、受け付けた報知信号に基づき、あらかじめ設定された所定のパターンでＬＥＤを点灯あるいは点滅するなどしてセンサヘッド１２３ａの汚れを報知する。ただし、このステップＳ１００８は、行なわなくても構わない。

次に、センサヘッド１２３ａを歯牙に当てて操作を行なう。ステップＳ１００３において、センサヘッド１２３ａが歯牙２１０に当てているので（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、第１のプラーク蛍光検出器２０５および第２のプラーク蛍光検出器２０６から出力される信号に基づいて、歯垢が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１００９）。ステップＳ１００９において、歯垢が検出された場合（ステップＳ１００９：Ｙｅｓ）、メモリに値Ｐ３が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ１０１０）。

ステップＳ１０１０において、メモリに値Ｐ３が記憶されている場合（ステップＳ１０１０：Ｙｅｓ）、判定対象値Ｐを算出する（ステップＳ１０１１）。そして、算出された判定対象値Ｐと、メモリに記憶されている値Ｐ３とに基づいて、判定対象値Ｐが値Ｐ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０１２）。

ステップＳ１０１２において、判定対象値Ｐが値Ｐ３以下である場合（ステップＳ１０１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１４に移行し、報知装置１１７に対して、歯牙２１０が清浄であることを示す報知信号を出力して一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１０１２において、判定対象値Ｐが値Ｐ３より大きい場合（ステップＳ１０１２：Ｎｏ）、報知装置１１７に対して、歯牙２１０の汚れを示す報知信号を出力して（ステップＳ１０１３）、一連の処理を終了する。ステップＳ１０１３において出力された報知信号を受け付けた報知装置１１７は、受け付けた報知信号に基づき、あらかじめ設定された所定のパターンでＬＥＤを点灯あるいは点滅するなどして歯牙２１０の汚れを報知する。

ステップＳ１００９において、歯垢が検出されない場合（ステップＳ１００９：Ｎｏ）、報知装置１１７に対して、歯牙２１０が清浄であることを示す報知信号を出力して（ステップＳ１０１４）、一連の処理を終了する。ステップＳ１０１４において出力された報知信号を受け付けた報知装置１１７は、受け付けた報知信号に基づき、あらかじめ設定された所定のパターンでＬＥＤを点灯あるいは点滅するなどして歯牙２１０が清浄であることを報知する。

以上説明したように、この発明にかかる実施の形態の判定装置を備える歯垢検出歯ブラシ１００は、センサヘッド１２３ａによって受光された蛍光に含まれる第１の波長帯域の蛍光の強度を検出するとともに第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する。そして、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度とに基づいて、センサヘッド１２３ａが清浄であるか否かを判定するようにしたことを特徴としている。

また、歯垢検出歯ブラシ１００は、センサヘッド１２３ａによって受光された蛍光に含まれる第３の波長帯域の蛍光の強度を検出し、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が０以下（判定用閾値以下）である場合、センサヘッド１２３ａが清浄であると判定することを特徴としている。

また、歯垢検出歯ブラシ１００は、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用の閾値以下であって、第１の波長帯域の蛍光の強度と第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が０より大きい（判定用閾値より大きい）場合、当該差分をメモリに記憶することを特徴としている。

また、歯垢検出歯ブラシ１００は、第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値より高い場合、第１の波長帯域の蛍光の強度から第２の波長帯域の蛍光の強度を差し引いた判定対象値に基づいて、歯牙２１０が清浄であるか否かを判定することを特徴としている。

また、歯垢検出歯ブラシ１００は、判定対象値がメモリに記憶された差分以下である場合に検出対象が清浄であると判定し、判定対象値がメモリに記憶された差分より大きい場合に歯牙２１０が清浄ではなく歯垢が付着していると判定することを特徴としている。

また、歯垢検出歯ブラシ１００は、判定結果を報知する報知装置１１７を備えたことを特徴としている。

この発明にかかる実施の形態の判定装置を備える歯垢検出歯ブラシ１００によれば、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していることを判定することができる。また、歯垢検出歯ブラシ１００によれば、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していると判定した場合は、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していることを加味して、歯牙２１０に歯垢が付着しているか否かを判定することができる。

これにより、センサヘッド１２３ａに付着した歯垢を、誤って、歯牙２１０に付着している歯垢２１１であると判定することをなくし、歯牙２１０における歯垢の付着の有無を高精度に判定することができる。また、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していても、センサヘッド１２３ａに付着した歯垢による蛍光強度を差し引いて歯牙２１０における歯垢の付着の有無を判定することにより、歯牙２１０における歯垢の付着の有無を高精度に判定することができる。

センサヘッド１２３ａは、精密な部品であり、歯垢が付着してもこの歯垢を擦ったり削ったりして除去することは好ましくない。これに対し、歯垢検出歯ブラシ１００によれば、センサヘッド１２３ａに歯垢が付着していても歯牙２１０における歯垢の付着の有無を高精度に判定することができるため、センサヘッド１２３ａを損傷するおそれがなく、利用者に対して検出精度の高い歯垢検出歯ブラシ１００を長期にわたって使用させることができる。

以上のように、この発明にかかる判定装置は、歯垢の有無を判定する判定装置に有用であり、特に、歯垢が付着する可能性のある態様で使用される歯ブラシに組み込まれて用いられる判定装置に適している。

１００ 歯垢検出歯ブラシ
１１０ 本体部（ハンドル）
１１２ 電源
１１３ 励起光光源
１１４ 同軸光学系
１１５ 分光器
１１６ 制御回路
１１７ 報知装置
１２０ 歯ブラシ部
１２２ 歯ブラシヘッド
１２３ａ センサヘッド
２０１ 光学機能反射ミラー
２０２ 第１の導波路
２０３ 第２の導波路
２０４ バンドパスフィルター
２０５ 第１のプラーク蛍光検出器
２０６ 第２のプラーク蛍光検出器
２０７ 歯牙蛍光検出器
３０１ 受光部
３０２ 第１の強度検出部
３０３ 第２の強度検出部
３０４ 第３の強度検出部

Claims (5)

1. 所定波長帯域の励起光が照射された検出対象が発する蛍光を受光する受光部によって受光された蛍光に含まれる第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の強度検出手段と、
   前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の強度検出手段と、
   前記第１の強度検出手段によって検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と、前記第２の強度検出手段によって検出された第２の波長帯域の蛍光の強度とに基づいて、前記受光部が清浄であるか否かを判定する判定手段と、
   前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記励起光が照射された検出対象が発する、前記第１の波長帯域および前記第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の強度検出手段を備え、
   前記判定手段は、
   前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が判定用閾値以下である場合、前記受光部が清浄であると判定することを特徴とする判定装置。
2. 所定波長帯域の励起光が照射された検出対象が発する蛍光を受光する受光部によって受光された蛍光に含まれる第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の強度検出手段と、
   前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の強度検出手段と、
   前記第１の強度検出手段によって検出された第１の波長帯域の蛍光の強度と、前記第２の強度検出手段によって検出された第２の波長帯域の蛍光の強度とに基づいて、前記受光部が清浄であるか否かを判定する判定手段と、
   前記受光部によって受光された蛍光に含まれ、前記励起光が照射された検出対象が発する、前記第１の波長帯域および前記第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の強度検出手段をと、
   前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値以下であって、前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差分が判定用閾値より大きい場合、当該差分を記憶する記憶手段と、
   を備えたことを特徴とする判定装置。
3. 前記判定手段は、
   前記第３の波長帯域の蛍光の強度が強度判定用閾値より高い場合、前記第１の波長帯域の蛍光の強度から前記第２の波長帯域の蛍光の強度を差し引いた判定対象値に基づいて、前記検出対象が清浄であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の判定装置。
4. 前記判定手段は、
   前記判定対象値が前記記憶手段によって記憶された差分以下である場合に検出対象が清浄であると判定し、前記判定対象値が前記記憶手段によって記憶された差分より大きい場合に前記検出対象が清浄ではないと判定することを特徴とする請求項３に記載の判定装置。
5. 前記判定手段による判定結果を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の判定装置。

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