JP2012147908A - 歯牙観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上顎の歯牙あるいは下顎の歯牙のどちらを歯列の方向に沿って順に観察していく場合においても、交換作業を行うことなく観察を行う。
【解決手段】間隔をあけて対向配置された２つの照明光発光部６ａ，６ｂと、該照明光発光部６ａ，６ｂからの照明光を歯牙Ａに照射したときの歯牙Ａからの戻り光を撮影する撮像素子２３と、歯牙Ａからの戻り光を撮像素子２３まで導く２つの導光路と、点灯させる照明光発光部６ａ，６ｂを択一的に設定する発光設定部１６と、２つの導光路上のいずれかに撮像素子２３を配置するように、導光路に対して撮像素子２３を移動可能に取り付ける導光路切替機構１１，１２とを備える歯牙観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯牙観察装置に関するものである。

従来、歯牙を挟んで光源と撮像部とを対向配置し、光源から発せられ歯牙を透過あるいは歯牙において散乱した光を撮像部により撮影することによって歯牙の観察を行う歯牙観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この歯牙観察装置は、光源と撮像部との位置関係を反転させた２つのマウスピースを着脱可能に設け、Ｕ字状に湾曲する歯列のうち、右側の歯列の歯牙を観察する場合と、左側の歯列の歯牙を観察する場合とで、マウスピースを交換して観察することとしている。

米国特許第６２０１８８０号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されている歯牙観察装置では、上顎の歯牙あるいは下顎の歯牙のどちらを歯列の方向に沿って順に観察していく場合においても、マウスピースを口腔外に一旦取り出して交換作業を行わなければならず、観察に手間がかかるという問題がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、上顎の歯牙あるいは下顎の歯牙のどちらを歯列の方向に沿って順に観察していく場合においても、交換作業を行うことなく観察を行うことができる歯牙観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、間隔をあけて対向配置された２つの照明光発光部と、該照明光発光部からの照明光を歯牙に照射したときの前記歯牙からの戻り光を撮影する撮像素子と、前記歯牙からの戻り光を前記撮像素子まで導く２つの導光路と、点灯させる前記照明光発光部を択一的に設定する発光設定部と、２つの前記導光路上のいずれかに前記撮像素子を配置するように、前記導光路に対して前記撮像素子を移動可能に取り付ける導光路切替機構とを備える歯牙観察装置を提供する。

本発明によれば、２つの照明光発光部の間に歯牙を配置して、発光設定部により、いずれか一の照明光発光部から照明光を射出させると、照明光が歯牙に照射され、歯牙からの戻り光が導光路を経由して撮像素子により撮影される。導光路も歯牙を挟んで両側に２つ配置されており、発光設定部により、点灯させる照明光発光部が設定されると、導光路切替機構により導光路に対して撮像素子を移動させ、戻り光を導光する導光路上に撮像素子を配置する。これにより、いずれの照明光発光部を選択しても、いずれかの導光路を経由して同じ観察条件で撮像素子により画像を取得することができる。その結果、上顎あるいは下顎の歯列に沿って歯牙の観察を行う際に、右側の歯列と左側の歯列とで、歯牙の表裏の照明光発光部を入れ替えるように、導光路に対して撮像素子を移動させるだけで、先端部を交換することなく観察し続けることができる。

上記発明においては、前記照明光発光部を支持するヘッド部と、該ヘッド部に、前記照明光発光部の間隔方向に移動可能に取り付けられ、前記撮像素子を支持するハンドル部とを備えていてもよい。
このようにすることで、ハンドル部を把持し、ハンドル部に対してヘッド部を相対的に移動させるだけで、いずれかの導光路上に撮像素子を配置することができる。これにより、発光設定部によって、導光路に対応する照明光発光部を点灯させるだけで、先端部を交換することなく、いずれの歯列に配置される歯牙をも観察することができる。

また、上記発明においては、前記発光設定部は、前記ヘッド部と前記ハンドル部とが相対的に移動させられて、一方の前記導光路上に前記撮像素子が配置されると、その導光路によって導かれる戻り光を発生させる前記照明光発光部が点灯するよう設定してもよい。
このようにすることで、ハンドル部とヘッド部とを相対的に移動させるだけで、いずれかの導光路上に撮像素子が配置されると、自動的に該導光路を介して観察する戻り光を発生させるためのいずれかの照明光発光部が点灯するので、いずれの歯牙の観察においても、点灯させる照明光発光部と導光路との組み合わせを考慮することなく簡易に観察を行うことができる。

また、上記発明においては、前記照明光発光部が、赤外光または近赤外光を含む照明光を射出し、前記導光路切替機構が、前記発光設定部により設定された前記照明光発光部とは対向する側に配置される前記導光路により前記歯牙からの戻り光を導光するように前記導光路および前記撮像素子を相対的に移動させてもよい。

このようにすることで、照明光発光部から透過性の高い赤外光または近赤外光を含む照明光を歯牙に照射すると、歯牙において透過または散乱させられた照明光の透過・散乱光からなる戻り光が、歯牙を挟んで照明光発光部とは反対側に射出される。導光路切替機構が、戻り光を導光する導光部を、歯牙を挟んで照明光発光部とは反対側の導光路に切り替えているので、切り替えられた導光路を介して戻り光が導光され、撮像素子により撮影される。これにより、歯牙の内部構造を示す画像により歯牙の観察を行うことができる。

また、上記発明においては、光を導光する光ファイバと、該光ファイバにより導光された光を、２つの前記照明光発光部の略中央の位置において咬合面に向かう光軸に沿って前記歯牙に照射するよう偏向するミラーとを備え、前記光ファイバが、前記ハンドル部に固定された基端部と、前記ヘッド部に取り付けられた先端部とを備え、前記ミラーおよび前記光ファイバの先端部が、前記光軸回りに揺動可能に支持されていてもよい。

この場合において、歯牙の咬合面に向けて光を照射する場合であっても、光ファイバの先端部は、２つの照明光発光部の略中央に配置されているので、ヘッド部とハンドル部とを相対的に移動させても、常に、歯牙の咬合面に向かう光軸に沿って光を照射することができる。そして、ファイバの基端部がハンドル部に固定され、先端部がヘッド部に取り付けられているので、ハンドル部とヘッド部とを相対的に移動させることにより、光ファイバが湾曲させられるが、ミラーおよび光ファイバの先端がミラーの光軸回りに揺動させられることにより、光ファイバに発生する曲げ応力が緩和され、光ファイバの健全性が維持される。

また、上記発明においては、前記撮像素子の前段に配置され、所定の波長を有する励起光を遮断する励起光カットフィルタとを備えていてもよい。
このようにすることで、例えば歯牙に蛍光物質が投与されている場合、励起光を歯牙に照射すると、う蝕部位等に特異的に集積する蛍光物質から蛍光が発生する。そして、発生した蛍光は、切り替えられた導光路及び、励起光カットフィルタを介して撮像素子に到達する。これにより、励起光を取り除いた鮮明なう蝕部位等の画像を取得することができる。

本発明によれば、上顎の歯牙あるいは下顎の歯牙のどちらを歯列の方向に沿って順に観察していく場合においても、交換作業を行うことなく観察を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る歯牙観察装置を示す全体構成図である。 図１の歯牙観察装置の挿入部先端におけるハンドル部およびヘッド部の一方の導光路に切り替えた状態を示す縦断面図である。 図１の歯牙観察装置の、図２とは逆の導光路に切り替えた状態を示す縦断面図である。 図１の歯牙観察装置により取得された（ａ）取得画像の例および（ｂ）回転処理した後の画像例を示す図である。 図１の歯牙観察装置の挿入部先端を咬合面に向かう方向から見た図である。 図１の歯牙観察装置の変形例であって、光ファイバおよびミラーを回転可能に設けた歯牙観察装置の挿入部先端を咬合面に向かう方向から見た図である。 図１の歯牙観察装置の他の変形例であって、挿入部先端におけるハンドル部およびヘッド部の一方の導光路に切り替えた状態を示す縦断面図である。 図７とは逆の導光路に切り替えた状態を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る歯牙観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る歯牙観察装置１は、図１に示されるように、口腔内に挿入される挿入部２と、該挿入部２の先端に配置されたヘッド部３と、挿入部２の基端側に配置されたハンドル部４とを備えている。

ヘッド部３は、図２に示されるように、歯牙Ａの両側に跨って被せられる略Ｕ字状の筐体５と、該筐体５が歯牙Ａに被せられたときに、歯牙Ａを挟んで両側に間隔をあけて配置され、それぞれ近赤外光あるいは赤外光を含んだ照明光を発生する２つのＬＥＤ（照明光発光部）６ａ，６ｂと、同じく歯牙Ａを挟んで両側に配置される２つのミラー７ａ，７ｂとを備えている。

ＬＥＤ６ａ，６ｂから発せられた近赤外光あるいは赤外光は、歯牙Ａの一側面から歯牙Ａ内に入射する。近赤外光あるいは赤外光は、歯牙Ａに対する透過性が高いので、歯牙Ａにおいて透過あるいは散乱させられた戻り光が、ＬＥＤ６ａ，６ｂとは反対側の側面から射出されるようになっている。

歯牙Ａの側面から射出された戻り光は、歯牙Ａを挟んで、点灯したＬＥＤ６ａ，６ｂとは反対側に配置されているミラー７ａ，７ｂによって偏向され、図２および図３に示されるように、ＬＥＤ６ａ，６ｂの間隔方向に交差する方向に指向させられるようになっている。ＬＥＤ６ａ，６ｂとミラー７ａ，７ｂとの位置関係は、２つのＬＥＤ６ａ，６ｂのいずれに対しても同様に設定されている。

すなわち、図２に示されるように、一方のミラー７ａによって偏向された戻り光の方向と、他方のミラー７ｂによって偏向された戻り光の方向とは、略平行な同一方向に設定されている。そして、筐体５には、２つのミラー７ａ，７ｂによって偏向された戻り光をそれぞれ筐体５外部に射出させる２つの開口部８ａ，８ｂが同一側面に設けられ、各開口部８ａ，８ｂは、ガラス等の透明な材料からなる平行平板９ａ，９ｂによって閉塞されている。
これにより、歯牙Ａの両側面には、歯牙Ａの各側面からミラー７ａ，７ｂを介して平行平板９ａ，９ｂに至るヘッド部３側の導光路１０ａ，１０ｂが形成されている。

また、ヘッド部３の筐体５の前記開口部８ａ，８ｂが設けられている側面には、２つのＬＥＤ６ａ，６ｂの間隔方向に平行に延びるレール１１が設けられている。レール１１には後述するハンドル部４に対してヘッド部３を直線移動可能に支持するスライダ１２が取り付けられている。
また、ヘッド部３には、後述する光ファイバ１３の先端部と、該先端部から射出される励起光を歯牙Ａの咬合面１４に向かう光軸に沿う方向に偏向するミラー１５とが設けられている。

ハンドル部４は、図１に示されるように、スイッチ１６と、該スイッチ１６からの信号に基づいて点灯させるＬＥＤ６ａ，６ｂを切り替える制御部１７とを備えている。ハンドル部４に対するヘッド部３の位置に関わらず、ＬＥＤ６ａ，６ｂと制御部１７とは常時接続されており、ＬＥＤ６ａ，６ｂは制御部１７からの指令によりいずれかが点灯させられるようになっている。

また、ハンドル部４には、ヘッド部３から射出されてきた戻り光を入射させるガラス等の平行平板１８により閉塞された入射口１９、入射された戻り光を偏向するミラー２０、偏向された戻り光を集光する集光レンズ２１、励起光を遮断する励起光カットフィルタ２２、戻り光を撮影する撮像素子２３および撮像素子２３により取得された画像を処理する画像処理部２４が設けられている。この撮像素子２３としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が挙げられる。
画像処理部２４により処理された画像情報は、図示しないメモリに記憶され、あるいは、有線あるいは無線により外部の表示装置に出力されて表示されるようになっている。

このように、ハンドル部４には、ヘッド部３側の導光路１０ａ，１０ｂから射出されてきた戻り光を入射させる入射口１９から撮像素子２３に至るハンドル部４側の導光路２５が形成されている。

さらに、ハンドル部４には、励起光を発生する励起光源２６、励起光を導光する光ファイバ１３、励起光源２６からの励起光を光ファイバ１３の端面に入射させるカップリングレンズ２７が設けられている。図１において、符号２８は、励起光源２６から発せられた光の内、励起光の波長帯域の光のみを通過させる励起フィルタ、符号２９は、ミラー１５により偏向された励起光を透過させるガラス等からなる平行平板である。

光ファイバ１３は、その基端側がハンドル部４に固定され、先端部がヘッド部３に固定されている。その中間に配される部分は、自由状態に配置され、ハンドル部４のヘッド部３に対する相対的な移動に伴って変形させられるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る歯牙観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る歯牙観察装置１を用いて歯牙Ａの観察を行うには、ハンドル部４を把持して挿入部２の先端に配置されたヘッド部３を口腔内に挿入し、上顎あるいは下顎の歯列を跨ぐようにヘッド部３の筐体５を歯牙Ａに被せる。これにより、歯牙Ａの表側と裏側の両側面に２つのＬＥＤ６ａ，６ｂが近接配置される。

この状態で、歯牙Ａに固定されたヘッド部３に対してハンドル部４をスライドさせて、ハンドル部４の入射口１９をヘッド部３のいずれかの開口部８ａ，８ｂに一致させる。これにより、歯牙Ａの一側面から開口部８ａ，８ｂに至るヘッド部３側の導光路１０ａ，１０ｂと、入射口１９から撮像素子２３に至るハンドル部４側の導光路２５とが一致し、導光路１０ａ，１０ｂ，２５上に撮像素子２３が配置される。

そして、操作者がハンドル部４に設けられたスイッチ１６を押すと、制御部１７はいずれかのＬＥＤ６ａ（６ｂ）を点灯させる。撮像素子２３が配置されている導光路１０ａ（１０ｂ）とは逆側のＬＥＤ６ａ（６ｂ）を点灯させることにより、ＬＥＤ６ａ（６ｂ）とは歯牙Ａを挟んで反対側に透過あるいは散乱した戻り光が、導光路１０ａ（１０ｂ）に配されているヘッド部３のミラー７ａ（７ｂ）およびハンドル部４のミラー２０によって合計２回偏向された後、撮像素子２３に導かれ、歯牙Ａの画像が取得される。

赤外光または近赤外光は、歯牙Ａを透過あるいは散乱させられた後に撮像素子２３により撮影されると、歯牙Ａの内部構造、すなわち、図４に示されるように、エナメル層と象牙層との境界Ｂを良好に示す画像が取得されることになる。
また、励起光源２６から励起光が発せられると、発せられた励起光は、カップリングレンズ２７によって光ファイバ１３の端面に集光され、光ファイバ１３によって導光された後、ヘッド部３に固定された光ファイバ１３の先端側の端面から射出され、ミラー１５によって偏向されて歯牙Ａの咬合面１４側から歯牙Ａに照射される。

励起光の照射に先立って、歯牙Ａに、う蝕に特異的に集積する蛍光物質を塗布しておくことにより、励起光の照射によって蛍光物質が励起されて蛍光が発せられるので、う蝕が存在する場合には、高い蛍光強度を有する部分をう蝕の存在する領域として特定することが可能となる。歯牙Ａにおいて発生した蛍光も、透過あるいは散乱光と同じ経路を経て、撮像素子２３により撮影される。これにより、内部構造を明らかに表示した画像中に、う蝕を示す蛍光の画像を重ね合わせた画像を取得することができる。本実施形態においては、励起光として近赤外光を用いて蛍光薬剤の蛍光を発生させている。しかしながら、励起光の波長は限定されるものではなく、目的の蛍光を励起させる光の波長ならどのようなものでも良い。

また、撮像素子２３の前段に配置された励起光カットフィルタ２２により、撮像素子２３の方向に向かう所定の波長を有する励起光が遮断されるので、撮像素子２３には、励起光を取り除かれた蛍光が入射し、鮮明な画像を取得することができる。これにより、エナメル層と象牙層との境界Ｂに対して、う蝕がどの程度進達しているのかを容易かつ鮮明に観察することができる。

光ファイバ１３は、基端側がハンドル部４に固定され、先端側がヘッド部３に取り付けられているので、ハンドル部４に対してヘッド部３が相対的に移動させられると、図５に示されるように、光ファイバ１３を湾曲させることにより、両者の相対的な移動が許容される。これにより、ハンドル部４に対してヘッド部３がいずれの位置に配置されていても、２つのＬＥＤ６ａ，６ｂの中間位置において、歯牙Ａの咬合面１４側から励起光を歯牙Ａに向けて照射することができる。

そして、歯列の右側あるいは左側の歯牙Ａから他側の歯牙Ａに切り替えて観察する際には、操作者は、ヘッド部３を観察していた歯牙Ａから外して、他側の歯牙Ａに配置するとともに、レール１１上でスライダ１２を直線移動させることにより、ハンドル部４に対するヘッド部３の位置を切り替える。これにより、ハンドル部４の入射口１９をヘッド部３の他方の開口部８ａ，８ｂに一致させる。これとともに、スイッチ１６を押して、点灯させるＬＥＤ６ａ，６ｂを切り替える。

このように、本実施形態に係る歯牙観察装置によれば、ハンドル部４に対してヘッド部３を相対的に移動させるとともに、点灯しているＬＥＤ６ａ，６ｂを切り替えるだけで、先端部を交換することなく、歯列の右側の歯牙Ａと左側の歯牙Ａとを継続的に観察し続けることができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、励起光カットフィルタ等を用いて、励起光を取り除いているが、用途によっては、可視光のみを透過するフィルタなどのフィルタに差し替え可能な構成であってもよい。

また、本実施形態においては、光ファイバ１３の先端側をヘッド部３に固定することとしたが、これに代えて、図６に示されるように、ミラー１５と光ファイバ１３の先端とを一体的に、ミラー１５の、歯牙Ａの咬合面１４に向かう方向の光軸３０回りに回転させることにしてもよい。このようにすることで、光ファイバ１３にかかる外力が、回転によって逃がされ、光ファイバ１３にかかる負担を低減することができる。また、光ファイバ１３およびミラー１５の回転角度は、例えば、図示しないストッパを設けることにより規制してもよい。

また、本実施形態においては、制御部１７と２つのＬＥＤ６ａ，６ｂとを常時接続して、制御部１７によりいずれかのＬＥＤ６ａ，６ｂを点灯させることとしたが、これに代えて、図７および図８に示されるように、ヘッド部３の２つの開口部８ａ，８ｂにそれぞれ接点３１ａ，３１ｂを設け、ハンドル部４に設けた電極３２との接触により、各ＬＥＤ６ａ，６ｂに通電することとしてもよい。この場合には、ＬＥＤ６ａ，６ｂと接点３１ａ，３１ｂとをクロスさせて接続し、ハンドル部４の入射口１９が一方の開口部８ａ（８ｂ）に一致したときには、該開口部８ａ（８ｂ）とは歯牙Ａを挟んで反対側に配置されているＬＥＤ６ａ（６ｂ）に通電されて、当該ＬＥＤ６ａ（６ｂ）が点灯させられるようにすればよい。

また、本実施形態に係る歯牙観察装置を用いて、上顎の歯牙を観察する場合においても、下顎の歯牙を観察する場合と同様の下顎の歯牙を観察しているかのような画像が取得されるので、画像を取得しながら観察を行う場合に、観察者が違和感を覚えることが考えられる。そのような場合には、ハンドル部４に操作者により操作可能な図示しない画像回転スイッチを設け、上顎を観察している場合には、画像処理部２４により１８０°回転させた画像を生成して、記憶あるいは表示させることとしてもよい。また、ヘッド部３に図示しない重力センサを設け、ヘッド部３が上顎あるいは下顎のどちらを観察しているのかを自動的に検出して画像処理部２４に画像を回転させる処理を行わせることにしてもよい。

これに加えて、歯列の右側の歯を観察している場合には、画像を右に９０°回転させ、左側の歯を観察している場合には、画像を左に９０°回転させる。このように表示することで、観察している歯に隣接する歯を見たいときに、歯牙観察装置をどちらに動かせば良いかが感覚的に掴みやすくなる。

Ａ 歯牙
１ 歯牙観察装置
３ ヘッド部
４ ハンドル部
６ａ，６ｂ ＬＥＤ（照明光発光部）
１０ａ，１０ｂ，２５ 導光路
１１ レール（導光路切替機構）
１２ スライダ（導光路切替機構）
１３ 光ファイバ
１４ 咬合面
１５ ミラー
１６ スイッチ（発光設定部）
２２ 励起光カットフィルタ
２３ 撮像素子
２６ 励起光源（励起光発光部）
３０ 光軸
３１ａ，３１ｂ 接点（発光設定部）
３２ 電極（発光設定部）

Claims (6)

1. 間隔をあけて対向配置された２つの照明光発光部と、
   該照明光発光部からの照明光を歯牙に照射したときの前記歯牙からの戻り光を撮影する撮像素子と、
   前記歯牙からの戻り光を前記撮像素子まで導く２つの導光路と、
   点灯させる前記照明光発光部を択一的に設定する発光設定部と、
   ２つの前記導光路上のいずれかに前記撮像素子を配置するように、前記導光路に対して前記撮像素子を移動可能に取り付ける導光路切替機構とを備える歯牙観察装置。
2. 前記照明光発光部を支持するヘッド部と、
   該ヘッド部に、前記照明光発光部の間隔方向に移動可能に取り付けられ、前記撮像素子を支持するハンドル部とを備える請求項１に記載の歯牙観察装置。
3. 前記発光設定部は、前記ヘッド部と前記ハンドル部とが相対的に移動させられて、一方の前記導光路上に前記撮像素子が配置されると、その導光路によって導かれる戻り光を発生させる照明光発光部が点灯するよう設定する請求項２に記載の歯牙観察装置。
4. 前記照明光発光部が、赤外光または近赤外光を含む照明光を射出し、
   前記導光路切替機構が、前記歯牙を挟んで、前記発光設定部により設定された前記照明光発光部とは反対側に配置される前記導光路により前記歯牙からの戻り光を導光するように前記導光路および前記撮像素子を相対的に移動させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の歯牙観察装置。
5. 光を導光する光ファイバと、該光ファイバにより導光された光を、２つの前記照明光発光部の略中央の位置において咬合面に向かう光軸に沿って前記歯牙に照射するよう偏向するミラーとを備え、
   前記光ファイバが、前記ハンドル部に固定された基端部と、前記ヘッド部に取り付けられた先端部とを備え、
   前記ミラーおよび前記光ファイバの先端部が、前記光軸回りに揺動可能に支持されている請求項２または請求項３に記載の歯牙観察装置。
6. 前記撮像素子の前段に配置され、所定の波長を有する励起光を遮断する励起光カットフィルタを備える請求項５に記載の歯牙観察装置。

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