歯科用治療装置
【課題】 医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる歯科用治療装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の歯科用治療装置１は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ１を出力する第１の光源１０と、第１の光源１０から出力された光Ｐ１を入射端に入力して導波し、導波された光Ｐ１を出射端１６ｗから出力し、出力された光Ｐ１を被治療領域２０に照射する光ファイバ１６と、光ファイバ１６による光Ｐ１の照射により被治療領域２０から発生した光Ｐ３を受光するフォトダイオード４０及び４２と、フォトダイオード４０及び４２により受光された光ｑ２及び光ｑ３を解析する解析部５０と、解析部５０により解析された解析結果を表示するモニタ６０と、を備える。
【解決手段】 本発明の歯科用治療装置１は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ１を出力する第１の光源１０と、第１の光源１０から出力された光Ｐ１を入射端に入力して導波し、導波された光Ｐ１を出射端１６ｗから出力し、出力された光Ｐ１を被治療領域２０に照射する光ファイバ１６と、光ファイバ１６による光Ｐ１の照射により被治療領域２０から発生した光Ｐ３を受光するフォトダイオード４０及び４２と、フォトダイオード４０及び４２により受光された光ｑ２及び光ｑ３を解析する解析部５０と、解析部５０により解析された解析結果を表示するモニタ６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化社会の進展により歯周病患者が増加している。歯周病は、歯を失う最大の原因であり老後の生活の質を低下させる他、全身疾患との関わりをもつことについても近年報告されている。そのため、歯周病を効果的に治療する治療法の確立は重要である。
【０００３】
一方、光、特にレーザ光を用いた治療は色々な分野において適用されており（例えば、非特許文献１）、歯科分野における治療においてもレーザ光等の光が用いられている。
【非特許文献１】J.STEPHEN GUFFEY and JAY WILBORN,”In Vitro Bactericidal Effects of405-nm and 470-nm Blue Light”,Photomedicine and Laser Surgery（2006）, Vol.24,Num. 6,2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ光等の光を利用した治療においては、同一の治療であっても、医師間の治療技術の差により同一の治療効果が得られなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる歯科用治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の歯科用治療装置は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、第１の光源から出力された第1の光を入射端に入力して導波し、導波された第1の光を出射端から出力し、出力された第1の光を被治療領域に照射する光導波体と、光導波体による第1の光の照射により被治療領域から発生した光を受光する受光部と、受光部により受光された光を解析する解析手段と、解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、を備える。
【０００７】
本発明の歯科用治療装置では、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を光導波体により被治療領域に照射して歯科治療を行う。この第１の光は歯周病の病原菌による吸収が大きいため、効率よく殺菌効果を得ることができる。その結果、有効に歯科治療を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の歯科用治療装置では、受光部により受光された被治療領域から発生した光を解析する解析手段と、解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、を備える。これにより、歯科用治療装置を利用する医師がその解析結果を参照しながら、治療を行うことができる。従って、本発明に係る歯科用治療装置によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる。
【０００９】
このとき、第１の光源が半導体レーザ光源であることが好適である。これにより、第1の光のパワー密度を高め、殺菌効果を向上させることができる。また、歯科用治療装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１０】
また、光導波体の出射端付近が、第１の光が照射されると活性酸素を発生する材料でコーティングされていることが好適である。これにより、被治療領域の殺菌効果を向上させ、治療効果の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の歯科用治療装置は第1の光のパワーを変調する変調手段を更に備え、解析手段が、変調手段による第１の光のパワー変調に同期して受光部により受光された光を解析することが好適である。これにより、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の歯科用治療装置は、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光を出力する第２の光源を更に備え、第１の光に加えて第２の光をも被治療領域に照射することが好適である。これにより、熱的な痛みを抑制することができ、患者の不快感を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、被治療領域に照射される第１の光のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下であることが好適である。ことにより、殺菌効果を高めることができる。また、生体組織に光熱作用による損傷を与える危険性を抑えることができる。
【００１４】
また、光導波体が光ファイバであることが好適である。自由に曲げられる光ファイバを光導波体として用いることにより、優れた利便性を確保することができる。更に、歯科用治療装置と被治療領域とがある程度離れている場合でも、有効に治療を行うことができる。
【００１５】
また、光ファイバのコアが純石英からなることが好適である。純石英は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光の吸収が少ない。従って、純石英からなるコアを有する光ファイバを用いることでパワー損失を効果的に抑制させることがきる。
【００１６】
また、光ファイバの外径が８００μｍ以下であることが好適である。これにより、治療において、光ファイバを歯周ポケット、歯幹に挿入しやすくなり、不快感及び痛みを少なくすることができる。
【００１７】
また、光ファイバのコーティング被覆がシリコーンを含むことが好適である。シリコーン材料は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光の吸収が小さいため、光ファイバからの発熱及びそれによる損傷を抑制することができる。
【００１８】
また、光ファイバの開口数は０．２以上であることが好適である。これにより、光の広がり角を大きくすることができ、広範囲の被治療領域に一括して光を照射することができる。その結果、効率的に治療を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の歯科用治療装置は、光ファイバの出射端側に着脱自在に設けられる光散乱部を更に備えることが好適である。これにより、光を出射端で散乱させて、出射端の側方からも光を照射することができる。その結果、本発明に係る歯科用治療装置は、歯周ポケット内の殺菌等において、実用的に利用され得る。
【００２０】
また、本発明の歯科用治療装置は、解析手段により解析された解析結果に基づいて第１の光源の第１の光のパワーを制御する制御手段を更に備えることが好適である。これにより、医師間の治療技術の差を更に狭めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる歯科用治療装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る歯科用治療装置１を模式的に示した図である。歯科用治療装置１は、口腔内に繁殖する歯周病の病原菌（例えば、Porphinomas gingivalis (P.gingivalis)）にレーザ光を照射して殺菌する歯周病予防及び治療のための歯科用治療装置である。図１に示すように、歯科用治療装置１は、第１の光源１０、第２の光源１４、光ファイバ１６,１７ａ,１７ｂ,１７ｃ,１７ｄ、スターカプラ１８、光フィルタ３０,３２、フォトダイオード４０,４２、解析部５０及びモニタ６０を備える。
【００２４】
第１の光源１０は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光Ｐ１を出力するものであり、例えば半導体レーザである。第１の光源１０は、駆動部（変調手段）１２を有しており、駆動部１２により駆動電流を変調することで第１の光源１０の出力光Ｐ１のパワーを変調する。
【００２５】
第２の光源１４は、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光Ｐ２を出力するものであり、例えば半導体レーザである。
【００２６】
光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄは、光導波体であってそれぞれコア、クラッド及び被覆層（コーティング被覆層）を有する。光ファイバ１６と光ファイバ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄとはスターカプラ１８を介してそれぞれ光学的に結合されている。
【００２７】
光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６は、P.gingivalis等の歯周病の病原菌を殺菌する波長を含む光を外部から入力して歯周ポケット又は歯根等の被治療領域２０近傍まで伝搬させ、伝搬された光を被治療領域２０に照射し、被治療領域２０の中のP.gingivalis等を殺菌することによって治療する歯科治療に好適に利用されるものである。
【００２８】
また、光ファイバ１６、１７ｃ及び１７ｄは、上述の被治療領域２０への光照射により被治療領域２０から発生する光を入力及び導波し、導波された光を受信部であるフォトダイオード４０，４２側に出力するために用いられるものである。
【００２９】
より具体的に、光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄについて、以下説明する。光ファイバ１７ａは、第1の光源１０からの光Ｐ１を入射端に入力して導波する。また、光ファイバ１７ｂは、第２の光源１４からの光Ｐ２を入射端に入力して導波する。光ファイバ１７ａ，１７ｂは、純石英からなるコアを有することが好ましい。
【００３０】
スターカプラ１８は、光Ｐ１及び光Ｐ２を合波して光Ｐ３とし、その合波された光Ｐ３を光ファイバ１６に出力する。光ファイバ１６は、スターカプラ１８により出力された光Ｐ３を入力して導波し、導波された光Ｐ３をその出射端から出力し、出力された光Ｐ３を被治療領域２０に照射する。被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ１のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である。被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ２成分のパワーは５００ｍＷ以下である。
【００３１】
図２は、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近（図１の点線領域）を表す図である。図２を参照すると、光ファイバ１６は、コア部１６ｐと、クラッド部１６ｑと、被覆層１６ｓとを備える。クラッド部１６ｑは、コア部１６ｐの屈折率より低い屈折率を有する。コア部１６ｐは純石英からなり、被複層１６ｓはアクリレート樹脂又はシリコーンを含む。
【００３２】
光ファイバ１６の被覆層１６ｓの外径ｄ１、すなわち、光ファイバ１６の直径は８００μｍ以下であり、光ファイバ１６の開口数は０．２以上である。また、光ファイバ１６は、その出射端を含み出射端付近を覆うコーティング層１６ｂを有する。コーティング層１６ｂは、光Ｐ１が照射されると活性酸素を発生する材料（例えば、ポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタン）を含む。
【００３３】
光ファイバ１６は、光Ｐ３の被治療領域２０への照射により、被治療領域２０から発生する光Ｑ１をその出射端から入力して、導波する。スターカプラ１８は、光ファイバ１６により導波された光Ｑ１を４分岐して、そのうち一つの光Ｑ２を光ファイバ１７ｃに出力し、別の光Ｑ３を光ファイバ１７ｄに出力する。
【００３４】
光ファイバ１７ｃは、スターカプラ１８により出力された光Ｑ２を入力して導波し、導波された光Ｑ２をその出射端から出力する。光フィルタ３０は、被治療領域２０に照射される光Ｐ１の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させない性質を有する光学フィルタである。従って、光フィルタ３０は、光ファイバ１７ｃから出力された光Ｑ２を入力して、光Ｑ２のうち被治療領域２０により反射又は散乱された光Ｐ１の波長成分を透過させる一方で、蛍光の波長成分を除去して得られた光ｑ２を出力する。
【００３５】
光ファイバ１７ｄは、スターカプラ１８により出力された光Ｑ３を入力して導波し、導波された光Ｑ３をその出射端から出力する。光フィルタ３２は、被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０に照射される光Ｐ１の波長成分を透過させない性質を有する光学フィルタである。従って、光フィルタ３２は、光ファイバ１７ｄから出力された光Ｑ３を入力して、光Ｑ３のうち被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０により反射・散乱された光Ｐ１の波長成分を除去して得られた光ｑ３を出力する。
【００３６】
フォトダイオード（受光部）４０は、光フィルタ３０から出力された光ｑ２を入力して光ｑ２の強度に応じた量の電荷を発生させる光電変換素子であり、その発生させた電荷量を出力信号Ｓ１として解析部５０へ出力する。フォトダイオード（受光部）４２は、光フィルタ３２から出力された光ｑ３を入力して、その入射光の強度に応じた量の電荷を発生させる光電変換素子であり、その発生させた電荷量を出力信号Ｓ２として解析部５０へ出力する。
【００３７】
解析部５０は、データベース５２及び制御部５４，５６を有する。解析部５０は、第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流の変調による第１の光Ｐ１のパワー変調の周波数でフォトダイオード４０，４２からの出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２を受け、出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２に基づいてフォトダイオード４０及び４２が受光した光を同期検出する。出力信号Ｓ１は蛍光の波長成分が除外されており、被治療領域２０から反射又は散乱される光Ｐ１に基づく出力信号である。また、炎症度を反映するヘモグロビンは光Ｐ１を吸収するため、ヘモグロビンの量が多いと反射又は散乱される光量は少なくなる。そのため、解析部５０は、予めデータベース５２に格納されている出力信号と炎症度との関係に基づいて出力信号Ｓ１から炎症度を推測する。このとき、解析部５０は、患者の個人差があるため患者の正常な組織からの反射及び散乱光を測定して、その値を基準として炎症度を推測することが好ましい。
【００３８】
また、解析部５０は、予めデータベース５２に格納されている出力信号と生菌率との関係に基づいて出力信号Ｓ２から生菌率を推測する。データベース５２には、解析部５０により推測された炎症度に対応付けられた最適な光Ｐ１のパワーが予め組み込まれている。
【００３９】
制御部（制御手段）５４は、光Ｐ１のパワーが、入力される出力信号Ｓ１から推測された炎症度に基づいて予め対応付けられた最適なパワーになるように第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流を調整する。具体的には、炎症度の推定値が高い場合には、被治療領域２０に照射される光Ｐ１のパワーが３００ｍＷ〜６００ｍＷになるように制御し、炎症度の推定値が更に高い場合には被治療領域２０に照射される光Ｐ１のパワーが６００ｍＷ以上となるように駆動部１２を制御する。このように、歯科用治療装置１が光Ｐ１のパワーを自動的に制御することにより、医者間の治療技術の差を更に狭めることが期待される。
【００４０】
制御部５６は、演算処理等の際にデータベース５２に格納されたデータを読み書きするために用いられるものであり、例えば、ＣＰＵと接続された入出力ポート（図示せず）を有する。
【００４１】
この入出力ポートには、モニタ６０に接続されている。従って、モニタ（表示手段）６０は、入出力ポートを介して制御部５６のＣＰＵが行う演算処理によって生成された炎症度及び生菌率等の各種信号等を受け、その各種信号を表示する。
【００４２】
歯科用治療装置１では、第１の光源１０から出力された光Ｐ１は、光ファイバ１７ａの入射端に入力され導波される。また第２の光源１４から出力された光Ｐ２は、光ファイバ１７ｂの入射端に入力され導波される。この光Ｐ１及び光Ｐ２はスターカプラ１８により合波されて光Ｐ３となり、光Ｐ３は光ファイバ１６に入力されて光ファイバ１６により導波される。光ファイバ１６により導波された光Ｐ３は、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力され被治療領域２０に照射される。被治療領域２０に照射された光Ｐ３は、被治療領域２０により反射又は散乱され、或いは蛍光に変換される。これにより、被治療領域２０から光Ｐ１の波長成分と蛍光の波長成分を含む光Ｑ１が発生して、光Ｑ１は光ファイバ１６の出射端１６ｗに入力されて導波される。光ファイバ１６により導波された光Ｑ１は、スターカプラ１８により４分岐されて、その４分岐された光のうち光Ｑ２及び光Ｑ３がそれぞれ光ファイバ１７ｃ及び１７ｄに入力される。
【００４３】
光ファイバ１７ｃに入力された光Ｑ２は、光ファイバ１７ｃにより導波され、光ファイバ１７ｃの出射端から出力される。光ファイバ１７ｃから出力された光Ｑ２は、光フィルタ３０に入力され、光Ｑ２のうち蛍光の波長成分が除去され光ｑ２となり、その光ｑ２が光フィルタ３０から出力される。一方、光ファイバ１７ｄに入力された光Ｑ３は、光ファイバ１７ｄにより導波され、光ファイバ１７ｄの出射端から出力される。光ファイバ１７ｄから出力された光Q３は、光フィルタ３２に入力され、光Q３のうち光Ｐ１の波長成分が除去され光ｑ３となり、その光ｑ３が光フィルタ３２から出力される。
【００４４】
光フィルタ３０から出力された光ｑ２は、フォトダイオード４０に入力され、フォトダイオード４０により光ｑ２の強度に応じた量の電荷に変換される。この光ｑ２の強度に応じて変換された電荷量は、出力信号Ｓ１として解析部５０に出力される。光フィルタ３２から出力された光ｑ３は、フォトダイオード４２に入力され、フォトダイオード４２により光ｑ３の強度に応じた量の電荷に変換される。この光ｑ３の強度に応じて変換された電荷量は、出力信号Ｓ２として解析部５０に出力される。
【００４５】
解析部５０により、予めデータベース５２に格納されている出力信号と炎症度との関係に基づいて、出力信号Ｓ１から炎症度が推測される。また、解析部５０により、予めデータベース５２に格納されている出力信号と生菌率との関係に基づいて、出力信号Ｓ２から歯周病の病原菌の生菌率が推測される。制御部５４により、光Ｐ１のパワーが、出力信号Ｓ１から推測された炎症度に基づいて予め対応付けられた最適なパワーになるように第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流が調整される。また、炎症度及び生菌率等の各種信号は、制御部５６の入出力ポートを介して表示手段であるモニタ６０により表示される。
【００４６】
図３は、本実施形態に係る歯科用治療装置１の適用例を示す図である。P.gingivalisは嫌気性細菌であり、空気が届きにくい歯周ポケット又は歯根部に繁殖する。しかし、本実施形態に係る歯科用治療装置１を用いて、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示されるように、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近を歯周ポケット又は歯根部に挿入し光Ｐ３を照射することにより、歯周ポケット又は歯根部に繁殖するP.gingivalisを効率的に殺菌することができる。かかる場合、図３（ｃ）のように、歯の表面にバイオフィルムが形成されてそれにより歯周病の病原菌が覆われていても、照射される光Ｐ３がそのバイオフィルムを透過できるレーザ光であるため、有効に殺菌することができる。
【００４７】
本実施形態に係る歯科用治療装置１では、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ１を光ファイバ１６により被治療領域２０に照射して歯科治療を行う。光Ｐ１はP.gingivalisによる吸収が大きいため、効率よく殺菌効果を得ることができる。その結果、有効に歯科治療を行うことができる。
【００４８】
また、フォトダイオード４０及び４２により受光された被治療領域２０から発生した光Ｐ３を解析する解析部５０と、解析部５０により解析された解析結果を表示するモニタ６０と、を備える。これにより、歯科用治療装置１を利用する医師がその解析結果を参照しながら、治療を行うことができる。従って、歯科用治療装置１によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる。
【００４９】
また、第１の光源１０が半導体レーザ光源である。これにより、光Ｐ３の中の光Ｐ１のパワー密度を高め、殺菌効果を向上させることができる。これに加えて歯科用治療装置１の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００５０】
また、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近が、コーティング層１６ｂを有しており、そのコーティング層１６ｂがポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタンを含む。ポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタンは、光Ｐ１を照射されると活性酸素を発生する材料である。そのため、歯科用治療装置１によれば、被治療領域２０の殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００５１】
また、歯科用治療装置１が、光Ｐ１のパワーを変調する駆動部１２を備えており、解析部５０が駆動部１２による光Ｐ１のパワー変調の周波数でフォトダイオード４０及び４２により受光された光を同期検出する。これにより、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができる。
【００５２】
また、歯科用治療装置１では、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ２を出力する第２の光源１４を更に備え、光Ｐ１に加えて光Ｐ２をも被治療領域２０に照射する。これにより、熱的な痛みを抑制することができ、患者の不快感を抑制することができる。また、光Ｐ２は水による吸収が少なく組織深達性が高ため、治療効果を向上させることができる。
【００５３】
また、被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ１のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である。これにより、殺菌効果を高めることができ、また、生体組織に光熱作用により損傷を与える危険性を抑えることができる。また、被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ２の成分のパワーは５００ｍＷ以下である。これにより、組織深達性が高い光Ｐ３の高パワー照射による被害を抑制することができる。
【００５４】
また、歯科用治療装置１では、光導波体として光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄが用いられている。自由に曲げられる光ファイバを光導波体として用いることにより、優れた利便性を確保することができる。更に、歯科用治療装置１と被治療領域２０とがある程度離れている場合でも、有効に治療を行うことができる。
【００５５】
また、光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６のコアは純石英からなる。純石英は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光Ｐ１の吸収が少ない。従って、純石英からなるコアを有する光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６を用いることでパワー損失を効果的に抑制させることがきる。また、光ファイバ１６の外径が８００μｍ以下であるため、治療において、光ファイバ１６を歯周ポケット、歯幹に挿入しやすくなり、不快感及び痛みを少なくすることができる。
【００５６】
また、被複層１６ｓがアクリレート樹脂又はシリコーンシリコーンを含む。シリコーンは、光Ｐ１の吸収が小さいため、光ファイバ１６の発熱及びそれによる損傷を抑制することができる。また、アクリレート樹脂又はシリコーン樹脂は透明な樹脂であるため、光ファイバ１６の先端からの光Ｐ１の散乱光を被覆層１６ｓの表面まで到達させることができる。また、被覆層１６ｓの表面まで到達した光Ｐ１は、コーティング層１６ｂから活性酸素を発生されるため、殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００５７】
また、光ファイバ１６の開口数は０．２以上であるため、光Ｐ３の広がり角を大きくすることができ、広範囲の被治療領域２０に一括して光Ｐ３を照射することができる。そのため、効率的に治療を行うことができる。
【００５８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る歯科用治療装置２は、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側に着脱自在に設けられる光散乱部８０を更に備える点、及び歯科用治療装置１において光ファイバ１６を覆うように設けられているコーティング層１６ｂが後述のチューブ８１を覆うように設けられている点において歯科用治療装置１と相違する。図４は、第２実施形態に係る歯科用治療装置２の光ファイバ１６の出射端１６ｗ側の付近を示す図である。同図を参照すると、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側には、固定部１６aが設けられている。また、固定部１６aに対して嵌合されており、光ファイバ１６の出射端１６ｗを覆うように光ファイバの軸方向（長手方向）に延びた光散乱部８０が設けられている。光散乱部８０は、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力される光Ｐ３を散乱させて、光散乱部８０の側方に出力するためのものであり、光ファイバ１６の光軸方向に延在した管状のチューブ８１を有する。
【００５９】
チューブ８１は、シリコーンを含んでおり、出射端から出力される光Ｐ３に対して透過性を有する。また、チューブ８１は、光ファイバ１６の外径ｄ１とほぼ同じ又は光ファイバ１６の外径ｄ１より大きい内径を有する。チューブ８１の外径ｄ２は、８００μｍ以下であることが好ましい。固定部１６aに対して光散乱部８０が着脱自在に嵌合されている。
【００６０】
また、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側をチューブ８１に挿入すると、光ファイバ１６の出射端１６ｗとチューブ８１とにより空間８２が形成される。空間８２には、シリコーンゲル８４ｂが媒体として存在しており、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側からの出射光を散乱させるための散乱体としてのシリカ微粒子８４ａがシリコーンゲル８４ｂ中に分散されている。また、チューブ８１には、それを覆うコーティング層１６ｂが設けられている。
【００６１】
歯科用治療装置２では、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力される光Ｐ３は、空間８２に入射して、シリカ微粒子８４ａにより散乱される。散乱された光Ｐ３は、チューブ８１の側方からも出力されて、被治療領域２０に照射される。
【００６２】
本実施形態に係る歯科用治療装置２では、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側に着脱自在に設けられる光散乱部８０が設けられている。これにより、光Ｐ３を出射端で散乱させて、出射端の側方からも光Ｐ３を照射することができる。そのため、歯科用治療装置２は、歯周ポケット内の殺菌等において実用的に利用することができる。
【００６３】
また、チューブ８１はシリコーンを含んでいる。シリコーンは光Ｐ１の吸収が少ないため、発熱及び発熱による損傷を抑制することができる。また、チューブ８１には、それを覆うコーティング層１６ｂが設けられているため、被治療領域２０の殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００６４】
続いて、上記実施形態に係る第１の光Ｐ１を用いた場合のP.gingivalisの殺菌効果を示す実施例について説明する。
【実施例】
【００６５】
（血液寒天培地上でのP.gingivalis培養）
まず、P.gingivalis３３２７７株を嫌気ボックスに入れ、血液寒天培地上で所定の条件の下（例えば、３７℃で３日間）で、培養を行った。
【００６６】
（PY培養液での培養）
次に、その血液寒天培地上からコロニーを１つ取り出し、液体PY培地（Peptone-Yeast Extract Medium）に入れて希釈して３日間嫌気培養を行った。このとき、培養時の細菌濃度（濁度）がOD６６０＝０．４になるように調節した。
【００６７】
（新しい血液寒天培地でのP.gingivalis培養）
次に、液体PY培養液をコントロール群は１０５倍に、レーザ照射群A~Hは１０４倍に生理食塩水で希釈して、その希釈されたPY培養液を血液寒天培地に１μＬだけ滴下して、新しいP.gingvalisを培養した。
【００６８】
（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ波長のレーザ光照射）
次に、レーザ光Ｐ１を照射した。光Ｐ１のビーム径は５ｍｍΦで、スキャン速度は１ｍｍ／ｓであった。レーザ光Ｐ１の照射は、それぞれの培地に異なる条件で行った。図５は、その条件をまとめたものである。図５の条件の下でのレーザ光Ｐ１の照射後、１００μＬのPBS溶液を寒天培地上に滴下しコンラージ棒で均一に伸ばして７日間嫌気培養を行った。
【００６９】
（コロニー数カウント）
次に、培養したP.gingivalisの量をコロニーカウント法で測定した。このような実験を１０回反復して行った。図６は、図５に示す各照射条件で１０回（実験１〜実験１０）反復して、それぞれの実験におけるコロニー数をグラフにしたものである。同図を参照すると、照射エネルギーが大きいほどコロニー数が少なくなる傾向が見られる。図７は、レーザ光Ｐ１の照射による殺菌効果を定量的に測るため下記の式（１）で生菌率を計算してまとめたものであり、実験１〜実験１０の結果を示している。
【００７０】
生菌率［％］＝（各レーザ照射群のコロニー数平均値）
÷（コントロール群のコロニー数平均値）×１００・・・（１）
【００７１】
図７に示した結果から明らかなように、最も照射エネルギーの少ないA群での生菌率は２８．５％、照射エネルギーが最も大きなH群での生菌率は１．４％であった。このように、本実験結果からレーザ光Ｐ１の照射によるP.gingivalisの殺菌結果を確認することができ、また照射条件と生菌率との関係を定量的に把握することができた。すなわち、実施形態１〜２に係る歯科用治療装置１及び２を用いて、P.gingivalisを殺菌することができることが確認された。特に、本実験結果から、P.gingivalisを効率的に殺菌するための照射パワーは、３００〜４００ｍＷであることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態に係る歯科用治療装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る歯科用治療装置の光ファイバの出射端付近を示す断面図である。
【図３】図１の歯科用治療装置の適用例を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る歯科用治療装置の光ファイバの出射端付近を示す模式図である。
【図５】実施例のレーザ光照射の条件をまとめた図表である。
【図６】実施例の実験結果を表す図である。
【図７】実施例の実験結果を表す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，２…歯科用治療装置、１０…第1の光源、１２…駆動部、１４…第２の光源、１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…光ファイバ、１８…スターカプラ、１６ａ…固定部、１６ｂ…コーティング層、１６ｐ…コア、１６ｑ…クラッド、１６ｓ…被覆層、１６ｗ…出射端、３０，３２…光フィルタ、４０，４２…フォトダイオード、５０…解析部、５２…データベース、５４，５６…制御部、６０…モニタ、８０…光散乱部、８１…チューブ、８２…空間、８４ａ…シリカ微粒子、８４ｂ…シリコーンゲル、ｄ１，ｄ２…外径。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化社会の進展により歯周病患者が増加している。歯周病は、歯を失う最大の原因であり老後の生活の質を低下させる他、全身疾患との関わりをもつことについても近年報告されている。そのため、歯周病を効果的に治療する治療法の確立は重要である。
【０００３】
一方、光、特にレーザ光を用いた治療は色々な分野において適用されており（例えば、非特許文献１）、歯科分野における治療においてもレーザ光等の光が用いられている。
【非特許文献１】J.STEPHEN GUFFEY and JAY WILBORN,”In Vitro Bactericidal Effects of405-nm and 470-nm Blue Light”,Photomedicine and Laser Surgery（2006）, Vol.24,Num. 6,2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ光等の光を利用した治療においては、同一の治療であっても、医師間の治療技術の差により同一の治療効果が得られなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる歯科用治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の歯科用治療装置は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を出力する第１の光源と、第１の光源から出力された第1の光を入射端に入力して導波し、導波された第1の光を出射端から出力し、出力された第1の光を被治療領域に照射する光導波体と、光導波体による第1の光の照射により被治療領域から発生した光を受光する受光部と、受光部により受光された光を解析する解析手段と、解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、を備える。
【０００７】
本発明の歯科用治療装置では、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を光導波体により被治療領域に照射して歯科治療を行う。この第１の光は歯周病の病原菌による吸収が大きいため、効率よく殺菌効果を得ることができる。その結果、有効に歯科治療を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の歯科用治療装置では、受光部により受光された被治療領域から発生した光を解析する解析手段と、解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、を備える。これにより、歯科用治療装置を利用する医師がその解析結果を参照しながら、治療を行うことができる。従って、本発明に係る歯科用治療装置によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる。
【０００９】
このとき、第１の光源が半導体レーザ光源であることが好適である。これにより、第1の光のパワー密度を高め、殺菌効果を向上させることができる。また、歯科用治療装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１０】
また、光導波体の出射端付近が、第１の光が照射されると活性酸素を発生する材料でコーティングされていることが好適である。これにより、被治療領域の殺菌効果を向上させ、治療効果の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の歯科用治療装置は第1の光のパワーを変調する変調手段を更に備え、解析手段が、変調手段による第１の光のパワー変調に同期して受光部により受光された光を解析することが好適である。これにより、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の歯科用治療装置は、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光を出力する第２の光源を更に備え、第１の光に加えて第２の光をも被治療領域に照射することが好適である。これにより、熱的な痛みを抑制することができ、患者の不快感を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、被治療領域に照射される第１の光のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下であることが好適である。ことにより、殺菌効果を高めることができる。また、生体組織に光熱作用による損傷を与える危険性を抑えることができる。
【００１４】
また、光導波体が光ファイバであることが好適である。自由に曲げられる光ファイバを光導波体として用いることにより、優れた利便性を確保することができる。更に、歯科用治療装置と被治療領域とがある程度離れている場合でも、有効に治療を行うことができる。
【００１５】
また、光ファイバのコアが純石英からなることが好適である。純石英は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光の吸収が少ない。従って、純石英からなるコアを有する光ファイバを用いることでパワー損失を効果的に抑制させることがきる。
【００１６】
また、光ファイバの外径が８００μｍ以下であることが好適である。これにより、治療において、光ファイバを歯周ポケット、歯幹に挿入しやすくなり、不快感及び痛みを少なくすることができる。
【００１７】
また、光ファイバのコーティング被覆がシリコーンを含むことが好適である。シリコーン材料は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光の吸収が小さいため、光ファイバからの発熱及びそれによる損傷を抑制することができる。
【００１８】
また、光ファイバの開口数は０．２以上であることが好適である。これにより、光の広がり角を大きくすることができ、広範囲の被治療領域に一括して光を照射することができる。その結果、効率的に治療を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の歯科用治療装置は、光ファイバの出射端側に着脱自在に設けられる光散乱部を更に備えることが好適である。これにより、光を出射端で散乱させて、出射端の側方からも光を照射することができる。その結果、本発明に係る歯科用治療装置は、歯周ポケット内の殺菌等において、実用的に利用され得る。
【００２０】
また、本発明の歯科用治療装置は、解析手段により解析された解析結果に基づいて第１の光源の第１の光のパワーを制御する制御手段を更に備えることが好適である。これにより、医師間の治療技術の差を更に狭めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる歯科用治療装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る歯科用治療装置１を模式的に示した図である。歯科用治療装置１は、口腔内に繁殖する歯周病の病原菌（例えば、Porphinomas gingivalis (P.gingivalis)）にレーザ光を照射して殺菌する歯周病予防及び治療のための歯科用治療装置である。図１に示すように、歯科用治療装置１は、第１の光源１０、第２の光源１４、光ファイバ１６,１７ａ,１７ｂ,１７ｃ,１７ｄ、スターカプラ１８、光フィルタ３０,３２、フォトダイオード４０,４２、解析部５０及びモニタ６０を備える。
【００２４】
第１の光源１０は、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光Ｐ１を出力するものであり、例えば半導体レーザである。第１の光源１０は、駆動部（変調手段）１２を有しており、駆動部１２により駆動電流を変調することで第１の光源１０の出力光Ｐ１のパワーを変調する。
【００２５】
第２の光源１４は、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光Ｐ２を出力するものであり、例えば半導体レーザである。
【００２６】
光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄは、光導波体であってそれぞれコア、クラッド及び被覆層（コーティング被覆層）を有する。光ファイバ１６と光ファイバ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄとはスターカプラ１８を介してそれぞれ光学的に結合されている。
【００２７】
光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６は、P.gingivalis等の歯周病の病原菌を殺菌する波長を含む光を外部から入力して歯周ポケット又は歯根等の被治療領域２０近傍まで伝搬させ、伝搬された光を被治療領域２０に照射し、被治療領域２０の中のP.gingivalis等を殺菌することによって治療する歯科治療に好適に利用されるものである。
【００２８】
また、光ファイバ１６、１７ｃ及び１７ｄは、上述の被治療領域２０への光照射により被治療領域２０から発生する光を入力及び導波し、導波された光を受信部であるフォトダイオード４０，４２側に出力するために用いられるものである。
【００２９】
より具体的に、光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄについて、以下説明する。光ファイバ１７ａは、第1の光源１０からの光Ｐ１を入射端に入力して導波する。また、光ファイバ１７ｂは、第２の光源１４からの光Ｐ２を入射端に入力して導波する。光ファイバ１７ａ，１７ｂは、純石英からなるコアを有することが好ましい。
【００３０】
スターカプラ１８は、光Ｐ１及び光Ｐ２を合波して光Ｐ３とし、その合波された光Ｐ３を光ファイバ１６に出力する。光ファイバ１６は、スターカプラ１８により出力された光Ｐ３を入力して導波し、導波された光Ｐ３をその出射端から出力し、出力された光Ｐ３を被治療領域２０に照射する。被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ１のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である。被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ２成分のパワーは５００ｍＷ以下である。
【００３１】
図２は、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近（図１の点線領域）を表す図である。図２を参照すると、光ファイバ１６は、コア部１６ｐと、クラッド部１６ｑと、被覆層１６ｓとを備える。クラッド部１６ｑは、コア部１６ｐの屈折率より低い屈折率を有する。コア部１６ｐは純石英からなり、被複層１６ｓはアクリレート樹脂又はシリコーンを含む。
【００３２】
光ファイバ１６の被覆層１６ｓの外径ｄ１、すなわち、光ファイバ１６の直径は８００μｍ以下であり、光ファイバ１６の開口数は０．２以上である。また、光ファイバ１６は、その出射端を含み出射端付近を覆うコーティング層１６ｂを有する。コーティング層１６ｂは、光Ｐ１が照射されると活性酸素を発生する材料（例えば、ポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタン）を含む。
【００３３】
光ファイバ１６は、光Ｐ３の被治療領域２０への照射により、被治療領域２０から発生する光Ｑ１をその出射端から入力して、導波する。スターカプラ１８は、光ファイバ１６により導波された光Ｑ１を４分岐して、そのうち一つの光Ｑ２を光ファイバ１７ｃに出力し、別の光Ｑ３を光ファイバ１７ｄに出力する。
【００３４】
光ファイバ１７ｃは、スターカプラ１８により出力された光Ｑ２を入力して導波し、導波された光Ｑ２をその出射端から出力する。光フィルタ３０は、被治療領域２０に照射される光Ｐ１の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させない性質を有する光学フィルタである。従って、光フィルタ３０は、光ファイバ１７ｃから出力された光Ｑ２を入力して、光Ｑ２のうち被治療領域２０により反射又は散乱された光Ｐ１の波長成分を透過させる一方で、蛍光の波長成分を除去して得られた光ｑ２を出力する。
【００３５】
光ファイバ１７ｄは、スターカプラ１８により出力された光Ｑ３を入力して導波し、導波された光Ｑ３をその出射端から出力する。光フィルタ３２は、被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０に照射される光Ｐ１の波長成分を透過させない性質を有する光学フィルタである。従って、光フィルタ３２は、光ファイバ１７ｄから出力された光Ｑ３を入力して、光Ｑ３のうち被治療領域２０から発生する蛍光の波長成分を透過させる一方で、被治療領域２０により反射・散乱された光Ｐ１の波長成分を除去して得られた光ｑ３を出力する。
【００３６】
フォトダイオード（受光部）４０は、光フィルタ３０から出力された光ｑ２を入力して光ｑ２の強度に応じた量の電荷を発生させる光電変換素子であり、その発生させた電荷量を出力信号Ｓ１として解析部５０へ出力する。フォトダイオード（受光部）４２は、光フィルタ３２から出力された光ｑ３を入力して、その入射光の強度に応じた量の電荷を発生させる光電変換素子であり、その発生させた電荷量を出力信号Ｓ２として解析部５０へ出力する。
【００３７】
解析部５０は、データベース５２及び制御部５４，５６を有する。解析部５０は、第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流の変調による第１の光Ｐ１のパワー変調の周波数でフォトダイオード４０，４２からの出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２を受け、出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２に基づいてフォトダイオード４０及び４２が受光した光を同期検出する。出力信号Ｓ１は蛍光の波長成分が除外されており、被治療領域２０から反射又は散乱される光Ｐ１に基づく出力信号である。また、炎症度を反映するヘモグロビンは光Ｐ１を吸収するため、ヘモグロビンの量が多いと反射又は散乱される光量は少なくなる。そのため、解析部５０は、予めデータベース５２に格納されている出力信号と炎症度との関係に基づいて出力信号Ｓ１から炎症度を推測する。このとき、解析部５０は、患者の個人差があるため患者の正常な組織からの反射及び散乱光を測定して、その値を基準として炎症度を推測することが好ましい。
【００３８】
また、解析部５０は、予めデータベース５２に格納されている出力信号と生菌率との関係に基づいて出力信号Ｓ２から生菌率を推測する。データベース５２には、解析部５０により推測された炎症度に対応付けられた最適な光Ｐ１のパワーが予め組み込まれている。
【００３９】
制御部（制御手段）５４は、光Ｐ１のパワーが、入力される出力信号Ｓ１から推測された炎症度に基づいて予め対応付けられた最適なパワーになるように第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流を調整する。具体的には、炎症度の推定値が高い場合には、被治療領域２０に照射される光Ｐ１のパワーが３００ｍＷ〜６００ｍＷになるように制御し、炎症度の推定値が更に高い場合には被治療領域２０に照射される光Ｐ１のパワーが６００ｍＷ以上となるように駆動部１２を制御する。このように、歯科用治療装置１が光Ｐ１のパワーを自動的に制御することにより、医者間の治療技術の差を更に狭めることが期待される。
【００４０】
制御部５６は、演算処理等の際にデータベース５２に格納されたデータを読み書きするために用いられるものであり、例えば、ＣＰＵと接続された入出力ポート（図示せず）を有する。
【００４１】
この入出力ポートには、モニタ６０に接続されている。従って、モニタ（表示手段）６０は、入出力ポートを介して制御部５６のＣＰＵが行う演算処理によって生成された炎症度及び生菌率等の各種信号等を受け、その各種信号を表示する。
【００４２】
歯科用治療装置１では、第１の光源１０から出力された光Ｐ１は、光ファイバ１７ａの入射端に入力され導波される。また第２の光源１４から出力された光Ｐ２は、光ファイバ１７ｂの入射端に入力され導波される。この光Ｐ１及び光Ｐ２はスターカプラ１８により合波されて光Ｐ３となり、光Ｐ３は光ファイバ１６に入力されて光ファイバ１６により導波される。光ファイバ１６により導波された光Ｐ３は、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力され被治療領域２０に照射される。被治療領域２０に照射された光Ｐ３は、被治療領域２０により反射又は散乱され、或いは蛍光に変換される。これにより、被治療領域２０から光Ｐ１の波長成分と蛍光の波長成分を含む光Ｑ１が発生して、光Ｑ１は光ファイバ１６の出射端１６ｗに入力されて導波される。光ファイバ１６により導波された光Ｑ１は、スターカプラ１８により４分岐されて、その４分岐された光のうち光Ｑ２及び光Ｑ３がそれぞれ光ファイバ１７ｃ及び１７ｄに入力される。
【００４３】
光ファイバ１７ｃに入力された光Ｑ２は、光ファイバ１７ｃにより導波され、光ファイバ１７ｃの出射端から出力される。光ファイバ１７ｃから出力された光Ｑ２は、光フィルタ３０に入力され、光Ｑ２のうち蛍光の波長成分が除去され光ｑ２となり、その光ｑ２が光フィルタ３０から出力される。一方、光ファイバ１７ｄに入力された光Ｑ３は、光ファイバ１７ｄにより導波され、光ファイバ１７ｄの出射端から出力される。光ファイバ１７ｄから出力された光Q３は、光フィルタ３２に入力され、光Q３のうち光Ｐ１の波長成分が除去され光ｑ３となり、その光ｑ３が光フィルタ３２から出力される。
【００４４】
光フィルタ３０から出力された光ｑ２は、フォトダイオード４０に入力され、フォトダイオード４０により光ｑ２の強度に応じた量の電荷に変換される。この光ｑ２の強度に応じて変換された電荷量は、出力信号Ｓ１として解析部５０に出力される。光フィルタ３２から出力された光ｑ３は、フォトダイオード４２に入力され、フォトダイオード４２により光ｑ３の強度に応じた量の電荷に変換される。この光ｑ３の強度に応じて変換された電荷量は、出力信号Ｓ２として解析部５０に出力される。
【００４５】
解析部５０により、予めデータベース５２に格納されている出力信号と炎症度との関係に基づいて、出力信号Ｓ１から炎症度が推測される。また、解析部５０により、予めデータベース５２に格納されている出力信号と生菌率との関係に基づいて、出力信号Ｓ２から歯周病の病原菌の生菌率が推測される。制御部５４により、光Ｐ１のパワーが、出力信号Ｓ１から推測された炎症度に基づいて予め対応付けられた最適なパワーになるように第１の光源１０の駆動部１２の駆動電流が調整される。また、炎症度及び生菌率等の各種信号は、制御部５６の入出力ポートを介して表示手段であるモニタ６０により表示される。
【００４６】
図３は、本実施形態に係る歯科用治療装置１の適用例を示す図である。P.gingivalisは嫌気性細菌であり、空気が届きにくい歯周ポケット又は歯根部に繁殖する。しかし、本実施形態に係る歯科用治療装置１を用いて、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示されるように、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近を歯周ポケット又は歯根部に挿入し光Ｐ３を照射することにより、歯周ポケット又は歯根部に繁殖するP.gingivalisを効率的に殺菌することができる。かかる場合、図３（ｃ）のように、歯の表面にバイオフィルムが形成されてそれにより歯周病の病原菌が覆われていても、照射される光Ｐ３がそのバイオフィルムを透過できるレーザ光であるため、有効に殺菌することができる。
【００４７】
本実施形態に係る歯科用治療装置１では、波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ１を光ファイバ１６により被治療領域２０に照射して歯科治療を行う。光Ｐ１はP.gingivalisによる吸収が大きいため、効率よく殺菌効果を得ることができる。その結果、有効に歯科治療を行うことができる。
【００４８】
また、フォトダイオード４０及び４２により受光された被治療領域２０から発生した光Ｐ３を解析する解析部５０と、解析部５０により解析された解析結果を表示するモニタ６０と、を備える。これにより、歯科用治療装置１を利用する医師がその解析結果を参照しながら、治療を行うことができる。従って、歯科用治療装置１によれば、医師による治療技術の差があっても、安定した治療を行うことができる。
【００４９】
また、第１の光源１０が半導体レーザ光源である。これにより、光Ｐ３の中の光Ｐ１のパワー密度を高め、殺菌効果を向上させることができる。これに加えて歯科用治療装置１の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００５０】
また、光ファイバ１６の出射端１６ｗ付近が、コーティング層１６ｂを有しており、そのコーティング層１６ｂがポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタンを含む。ポリフィンを含む光感受性物質又は二酸化チタンは、光Ｐ１を照射されると活性酸素を発生する材料である。そのため、歯科用治療装置１によれば、被治療領域２０の殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００５１】
また、歯科用治療装置１が、光Ｐ１のパワーを変調する駆動部１２を備えており、解析部５０が駆動部１２による光Ｐ１のパワー変調の周波数でフォトダイオード４０及び４２により受光された光を同期検出する。これにより、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができる。
【００５２】
また、歯科用治療装置１では、波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する光Ｐ２を出力する第２の光源１４を更に備え、光Ｐ１に加えて光Ｐ２をも被治療領域２０に照射する。これにより、熱的な痛みを抑制することができ、患者の不快感を抑制することができる。また、光Ｐ２は水による吸収が少なく組織深達性が高ため、治療効果を向上させることができる。
【００５３】
また、被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ１のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である。これにより、殺菌効果を高めることができ、また、生体組織に光熱作用により損傷を与える危険性を抑えることができる。また、被治療領域２０に照射される光Ｐ３の中、光Ｐ２の成分のパワーは５００ｍＷ以下である。これにより、組織深達性が高い光Ｐ３の高パワー照射による被害を抑制することができる。
【００５４】
また、歯科用治療装置１では、光導波体として光ファイバ１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄが用いられている。自由に曲げられる光ファイバを光導波体として用いることにより、優れた利便性を確保することができる。更に、歯科用治療装置１と被治療領域２０とがある程度離れている場合でも、有効に治療を行うことができる。
【００５５】
また、光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６のコアは純石英からなる。純石英は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲に中心波長を有する光Ｐ１の吸収が少ない。従って、純石英からなるコアを有する光ファイバ１７ａ，１７ｂ及び１６を用いることでパワー損失を効果的に抑制させることがきる。また、光ファイバ１６の外径が８００μｍ以下であるため、治療において、光ファイバ１６を歯周ポケット、歯幹に挿入しやすくなり、不快感及び痛みを少なくすることができる。
【００５６】
また、被複層１６ｓがアクリレート樹脂又はシリコーンシリコーンを含む。シリコーンは、光Ｐ１の吸収が小さいため、光ファイバ１６の発熱及びそれによる損傷を抑制することができる。また、アクリレート樹脂又はシリコーン樹脂は透明な樹脂であるため、光ファイバ１６の先端からの光Ｐ１の散乱光を被覆層１６ｓの表面まで到達させることができる。また、被覆層１６ｓの表面まで到達した光Ｐ１は、コーティング層１６ｂから活性酸素を発生されるため、殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００５７】
また、光ファイバ１６の開口数は０．２以上であるため、光Ｐ３の広がり角を大きくすることができ、広範囲の被治療領域２０に一括して光Ｐ３を照射することができる。そのため、効率的に治療を行うことができる。
【００５８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る歯科用治療装置２は、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側に着脱自在に設けられる光散乱部８０を更に備える点、及び歯科用治療装置１において光ファイバ１６を覆うように設けられているコーティング層１６ｂが後述のチューブ８１を覆うように設けられている点において歯科用治療装置１と相違する。図４は、第２実施形態に係る歯科用治療装置２の光ファイバ１６の出射端１６ｗ側の付近を示す図である。同図を参照すると、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側には、固定部１６aが設けられている。また、固定部１６aに対して嵌合されており、光ファイバ１６の出射端１６ｗを覆うように光ファイバの軸方向（長手方向）に延びた光散乱部８０が設けられている。光散乱部８０は、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力される光Ｐ３を散乱させて、光散乱部８０の側方に出力するためのものであり、光ファイバ１６の光軸方向に延在した管状のチューブ８１を有する。
【００５９】
チューブ８１は、シリコーンを含んでおり、出射端から出力される光Ｐ３に対して透過性を有する。また、チューブ８１は、光ファイバ１６の外径ｄ１とほぼ同じ又は光ファイバ１６の外径ｄ１より大きい内径を有する。チューブ８１の外径ｄ２は、８００μｍ以下であることが好ましい。固定部１６aに対して光散乱部８０が着脱自在に嵌合されている。
【００６０】
また、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側をチューブ８１に挿入すると、光ファイバ１６の出射端１６ｗとチューブ８１とにより空間８２が形成される。空間８２には、シリコーンゲル８４ｂが媒体として存在しており、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側からの出射光を散乱させるための散乱体としてのシリカ微粒子８４ａがシリコーンゲル８４ｂ中に分散されている。また、チューブ８１には、それを覆うコーティング層１６ｂが設けられている。
【００６１】
歯科用治療装置２では、光ファイバ１６の出射端１６ｗから出力される光Ｐ３は、空間８２に入射して、シリカ微粒子８４ａにより散乱される。散乱された光Ｐ３は、チューブ８１の側方からも出力されて、被治療領域２０に照射される。
【００６２】
本実施形態に係る歯科用治療装置２では、光ファイバ１６の出射端１６ｗ側に着脱自在に設けられる光散乱部８０が設けられている。これにより、光Ｐ３を出射端で散乱させて、出射端の側方からも光Ｐ３を照射することができる。そのため、歯科用治療装置２は、歯周ポケット内の殺菌等において実用的に利用することができる。
【００６３】
また、チューブ８１はシリコーンを含んでいる。シリコーンは光Ｐ１の吸収が少ないため、発熱及び発熱による損傷を抑制することができる。また、チューブ８１には、それを覆うコーティング層１６ｂが設けられているため、被治療領域２０の殺菌効果が向上され、治療効果の向上を図ることができる。
【００６４】
続いて、上記実施形態に係る第１の光Ｐ１を用いた場合のP.gingivalisの殺菌効果を示す実施例について説明する。
【実施例】
【００６５】
（血液寒天培地上でのP.gingivalis培養）
まず、P.gingivalis３３２７７株を嫌気ボックスに入れ、血液寒天培地上で所定の条件の下（例えば、３７℃で３日間）で、培養を行った。
【００６６】
（PY培養液での培養）
次に、その血液寒天培地上からコロニーを１つ取り出し、液体PY培地（Peptone-Yeast Extract Medium）に入れて希釈して３日間嫌気培養を行った。このとき、培養時の細菌濃度（濁度）がOD６６０＝０．４になるように調節した。
【００６７】
（新しい血液寒天培地でのP.gingivalis培養）
次に、液体PY培養液をコントロール群は１０５倍に、レーザ照射群A~Hは１０４倍に生理食塩水で希釈して、その希釈されたPY培養液を血液寒天培地に１μＬだけ滴下して、新しいP.gingvalisを培養した。
【００６８】
（４００ｎｍ〜４１０ｎｍ波長のレーザ光照射）
次に、レーザ光Ｐ１を照射した。光Ｐ１のビーム径は５ｍｍΦで、スキャン速度は１ｍｍ／ｓであった。レーザ光Ｐ１の照射は、それぞれの培地に異なる条件で行った。図５は、その条件をまとめたものである。図５の条件の下でのレーザ光Ｐ１の照射後、１００μＬのPBS溶液を寒天培地上に滴下しコンラージ棒で均一に伸ばして７日間嫌気培養を行った。
【００６９】
（コロニー数カウント）
次に、培養したP.gingivalisの量をコロニーカウント法で測定した。このような実験を１０回反復して行った。図６は、図５に示す各照射条件で１０回（実験１〜実験１０）反復して、それぞれの実験におけるコロニー数をグラフにしたものである。同図を参照すると、照射エネルギーが大きいほどコロニー数が少なくなる傾向が見られる。図７は、レーザ光Ｐ１の照射による殺菌効果を定量的に測るため下記の式（１）で生菌率を計算してまとめたものであり、実験１〜実験１０の結果を示している。
【００７０】
生菌率［％］＝（各レーザ照射群のコロニー数平均値）
÷（コントロール群のコロニー数平均値）×１００・・・（１）
【００７１】
図７に示した結果から明らかなように、最も照射エネルギーの少ないA群での生菌率は２８．５％、照射エネルギーが最も大きなH群での生菌率は１．４％であった。このように、本実験結果からレーザ光Ｐ１の照射によるP.gingivalisの殺菌結果を確認することができ、また照射条件と生菌率との関係を定量的に把握することができた。すなわち、実施形態１〜２に係る歯科用治療装置１及び２を用いて、P.gingivalisを殺菌することができることが確認された。特に、本実験結果から、P.gingivalisを効率的に殺菌するための照射パワーは、３００〜４００ｍＷであることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態に係る歯科用治療装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る歯科用治療装置の光ファイバの出射端付近を示す断面図である。
【図３】図１の歯科用治療装置の適用例を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る歯科用治療装置の光ファイバの出射端付近を示す模式図である。
【図５】実施例のレーザ光照射の条件をまとめた図表である。
【図６】実施例の実験結果を表す図である。
【図７】実施例の実験結果を表す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，２…歯科用治療装置、１０…第1の光源、１２…駆動部、１４…第２の光源、１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…光ファイバ、１８…スターカプラ、１６ａ…固定部、１６ｂ…コーティング層、１６ｐ…コア、１６ｑ…クラッド、１６ｓ…被覆層、１６ｗ…出射端、３０，３２…光フィルタ、４０，４２…フォトダイオード、５０…解析部、５２…データベース、５４，５６…制御部、６０…モニタ、８０…光散乱部、８１…チューブ、８２…空間、８４ａ…シリカ微粒子、８４ｂ…シリコーンゲル、ｄ１，ｄ２…外径。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を出力する第1の光源と、
前記第1の光源から出力された前記第1の光を入射端に入力して導波し、導波された前記第1の光を出射端から出力し、出力された前記第1の光を被治療領域に照射する光導波体と、
前記光導波体による前記第1の光の照射により前記被治療領域から発生した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光を解析する解析手段と、
前記解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、
を備える歯科用治療装置。
【請求項２】
前記第１の光源が半導体レーザ光源である請求項１に記載の歯科用治療装置。
【請求項３】
前記光導波体の出射端付近が、第１の光が照射されると活性酸素を発生する材料でコーティングされている請求項１又は請求項２に記載の歯科用治療装置。
【請求項４】
前記第1の光のパワーを変調する変調手段を更に備え、
前記解析手段が、前記変調手段による前記第１の光のパワー変調に同期して前記受光部により受光された光を解析する請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項５】
波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光を出力する第２の光源を更に備え、
前記第１の光に加えて前記第２の光をも前記被治療領域に照射する請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項６】
前記被治療領域に照射される前記第１の光のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項７】
前記光導波体が光ファイバである請求項１〜６のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項８】
前記光ファイバのコアが純石英からなる請求項７に記載の歯科用治療装置。
【請求項９】
前記光ファイバの外径が８００μｍ以下である請求項７又は請求項８に記載の歯科用治療装置。
【請求項１０】
前記光ファイバのコーティング被覆がシリコーンを含む請求項７〜９のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１１】
前記光ファイバの開口数は０．２以上である請求項７〜１０のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１２】
前記光ファイバの前記出射端側に着脱自在に設けられる光散乱部を更に備える請求項７〜１１のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１３】
前記解析手段により解析された前記解析結果に基づいて前記第１の光源の第１の光のパワーを制御する制御手段を更に備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１】
波長範囲４００ｎｍ〜４１０ｎｍに含まれる中心波長を有する第１の光を出力する第1の光源と、
前記第1の光源から出力された前記第1の光を入射端に入力して導波し、導波された前記第1の光を出射端から出力し、出力された前記第1の光を被治療領域に照射する光導波体と、
前記光導波体による前記第1の光の照射により前記被治療領域から発生した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光を解析する解析手段と、
前記解析手段により解析された解析結果を表示する表示手段と、
を備える歯科用治療装置。
【請求項２】
前記第１の光源が半導体レーザ光源である請求項１に記載の歯科用治療装置。
【請求項３】
前記光導波体の出射端付近が、第１の光が照射されると活性酸素を発生する材料でコーティングされている請求項１又は請求項２に記載の歯科用治療装置。
【請求項４】
前記第1の光のパワーを変調する変調手段を更に備え、
前記解析手段が、前記変調手段による前記第１の光のパワー変調に同期して前記受光部により受光された光を解析する請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項５】
波長範囲８００ｎｍ〜９７０ｎｍに含まれる中心波長を有する第２の光を出力する第２の光源を更に備え、
前記第１の光に加えて前記第２の光をも前記被治療領域に照射する請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項６】
前記被治療領域に照射される前記第１の光のパワーが１００ｍＷ以上４００ｍＷ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項７】
前記光導波体が光ファイバである請求項１〜６のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項８】
前記光ファイバのコアが純石英からなる請求項７に記載の歯科用治療装置。
【請求項９】
前記光ファイバの外径が８００μｍ以下である請求項７又は請求項８に記載の歯科用治療装置。
【請求項１０】
前記光ファイバのコーティング被覆がシリコーンを含む請求項７〜９のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１１】
前記光ファイバの開口数は０．２以上である請求項７〜１０のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１２】
前記光ファイバの前記出射端側に着脱自在に設けられる光散乱部を更に備える請求項７〜１１のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【請求項１３】
前記解析手段により解析された前記解析結果に基づいて前記第１の光源の第１の光のパワーを制御する制御手段を更に備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の歯科用治療装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１７２０５１（Ｐ２００９−１７２０５１Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１７３６（Ｐ２００８−１１７３６）
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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