CN108780613A

CN108780613A - 牙科仿真机

Info

Publication number: CN108780613A
Application number: CN201780016263.3A
Authority: CN
Inventors: 迪约·博德
Original assignee: Moog Inc
Current assignee: Moog BV; Moog Inc
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-11-09
Also published as: JP2019509117A; US20190096285A1; CA3016863A1; KR20180120252A; AU2017231703A1; WO2017153551A1; EP3427246A1; US11176846B2

Abstract

一种牙科仿真机，包括支撑件，所述支撑件具有支撑面，所述支撑面用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手，所述支撑面可在多个位置之间移动。

Description

牙科仿真机

技术领域

本申请涉及一种牙科仿真机。

背景技术

用于训练目的的模拟牙科技术的机器是已知的，并且包括例如由申请人制造的Simodont机器。这些机器实现虚拟现实技术，允许学生练习各种牙科程序。该仿真机器通常包括显示屏幕，该显示屏幕输出3D图像以供佩戴3D眼镜的使用观看。位于显示屏下方的是至少一个手持件(例如物理仿真牙医工具)，其通过包括一系列连杆和电动机的机构固定到机器上。当使用者在一颗牙齿、一套牙齿或者下巴上进行牙科手术(例如，在牙齿上钻孔)时，测量手持件(当被使用者驱动时)的相对位置以及由使用者施加的力。该手持件模拟牙科诊所的钻头并在学生进行他们的钻孔时提供触觉反馈。

在他们被要求在真实而非虚拟的牙齿上执行同样的技术之前，牙科仿真机为牙医实习生提供了一个仿真环境，患者的安全非常重要。训练环境越真实，学生从牙科仿真机上的练习过渡到真正的病人进行牙科治疗就越顺畅。

通常，3D模型是人工构建的。针对不同的训练要求和情况设计不同的模型，例如，特定模型可以是针对有缺口的牙齿(学生需要在仿真训练场景中修复)。其他模型可根据牙科培训计划的需要展示其他特征或多个特征的组合。

在中国专利公开号CN101719322A中描述了用于训练虚拟/实际牙科操作中的触觉的支撑平台的示例。CN101719322A中描述的支撑平台包括具有环构件的下齿组件，使用者的食指插入该环构件中。具有近节指骨(环将位于食指的该部分)的使用者的食指的一部分保持在环构件内，并且环构件的内表面支撑使用者的食指的环部分。环构件通过活塞和定位销安装在下齿组件上，因此环构件与由齿组件界定的平面间隔开。环构件的内表面明显位于由齿组件界定的平面上方。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种牙科仿真机，其包括支撑件，所述支撑件具有支撑面，该支撑面用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手，所述支撑面可在多个位置之间移动。

支撑面可以是上支撑面。所述支撑面可以形成支撑件的顶面。所述支撑面可以是支撑件的面向外的表面。支撑面可以设置在支撑件的上端。

根据本发明的另一方面，提供了一种牙科仿真机，其包括支撑件，所述支撑件具有用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手的支撑面，所述支撑面具有小于250mm²、优选地小于200mm²、优选地小于150mm²、优选地小于100mm²的支撑面积。

附图说明

本发明将参考下述的附图来描述；

图1是根据本发明的牙科仿真机的透视图；

图2是牙科仿真机的使用者可以通过显示屏看到的内容的示例；

图3是图1的牙科仿真机的一部分的等距视图，其中支撑件处于第一位置；

图4是图3的另一个等距视图；

图5是图3的俯视图；

图6是类似于图3的等距视图，其中支撑件处于替代位置；和

图7是类似于图3的等距视图，其中支撑件处于替代位置。

具体实施方式

牙科仿真机大体上在图1中示出。该机器100被牙科学的学生使用来运用虚拟现实技术练习牙科学。学生坐在朝向观察屏的椅子(未示出)上。通常，扶手102界定了学生操作牙科手持件108的区域，例如牙医的钻孔器。电源按钮105提供机器开/关功能，并且高度调节开关106允许使用者调节机器100的位置的高度，包括扶手102和观察屏101。观察屏101显示运动对应于由学生运动的手持件(通常位于扶手101的区域内)的运动的虚拟3D运动图像。学生佩戴被动型3D眼镜观看观察屏101上的图像。鼠标104允许机器的使用者以三维方式调整观察屏101上的图像的相对位置和方向。脚踏开关107便于控制模拟钻(或其他动力牙科工具)的操作。

机器100还包括训练屏幕103(其可以是触敏屏幕)，其用于被学生访问与他们的训练相关的信息，例如训练计划，个人课程，得分和打分数据，指导者评论和复习以前的培训材料。在进行模拟过程的同时，在观察屏101上显示的图像也被输出到训练屏幕103，以允许旁观者观看学生对机器的使用。

当在对患者进行牙科工作时使用某些牙科工具时，例如牙科镜，牙医只是将镜子固定在适当的位置，镜子的末端可以放在患者口腔的一部分上，例如它可以放在患者脸颊内侧，因此可以通过脸颊内侧稳定。

然而，某些其他工具，例如牙医的钻孔器需要由牙医握住并由牙医操纵。当使用钻孔器时，牙医倾向于在患者口腔内靠近钻头在处理有问题的牙齿的区域找到对他们的手的支撑。特别地，牙医可以将握住牙医的钻孔器的手的手指放在与正在被处理的牙齿上或牙龈上或在牙颌的一部分上相邻的牙齿上。

可以理解的是，使用相邻的牙齿或牙龈或颌的一部分作为支撑物，或仅用于支撑仅在小的局部区域上提供这种支撑。

现有技术的牙科仿真机提供了相对较大的相对平坦的表面，牙科仿真机的操作者可以靠着该表面放置他们的手。然而，这种相对较大的相对平坦的表面不能代表患者口腔的内部。

本发明通过提供相对小的支撑面来为牙科仿真机提供更真实的环境，所述支撑面用于由手指的一部分接合，例如牙科仿真机的使用者的小指或无名指或中指的端部或末端，或端部或末端的边缘。通过支撑使用者的手指的端部或末端，而反过来支持使用者的手。牙科仿真机的这种谨慎的相对小的支撑件在训练时提供更真实的环境。特别地，支撑面的尺寸可以类似于患者牙齿的表面，牙医可以在治疗患者时使用该支撑面进行支撑。该支撑面的尺寸可以类似于牙龈的一部分或牙颌的一部分，牙医可以在治疗患者时使用该尺寸。

因此，支撑面可具有小于250mm²、或小于200mm²、或小于150mm²、或小于100mm²的支撑面积。

参考图3，4和5，同时示出了扶手102和支撑件10。扶手102通常是U形的，具有通过弧形部分32连接到第二臂31的第一臂30。该支撑件10在区域33处连接到第一臂30。该第一臂30包括凹槽34。

另一个支撑件20在区域35处连接到第二臂31。该第二臂31包括凹槽36。

支撑件10包括大致细长的主体11，主体11在其一端具有上支撑面12。换句话说，支撑面12设置在支撑件10的顶面上。该支撑面12在支撑件10的上端处提供面向外的支撑面。另一个支撑件20包括相应的大致细长的主体21，其一端具有另一个上支撑面22。换句话说，该支撑面22设置在支撑件20的顶面上。该支撑面22在支撑件20的上端处提供面向外的支撑面。

支撑件10通过枢轴13枢转地安装在区域33处的扶手102上。

另一个支撑件20通过枢轴23枢转地安装在区域35处的扶手102上。

掣子14可被操作以保持支撑件10，并因此将支撑面12保持在图4，6和7所示的每个展开位置中和存储位置(未示出支撑件10)中。

掣子24可被操作以保持另一个支撑件20，并因此将另一个支撑面22保持在未示出但对应于图4，6和7中所示的支撑件10的多个展开位置，并且还处于如图4所示的存储位置。

掣子24包括在大致细长主体的第二端25上的一个或多个肋(未示出)，其选择性地接合在凹槽37，38或39中，以使得另一个支撑件20能够保持在对应于图4,6和7中所示的支撑件10的展开位置的三个展开位置中的任何一个中。如图4所示，该掣子还将另一个支撑件20保持在存储位置。

枢轴23包括具有轴线A的枢轴销23A，另一个支撑件20可围绕该轴线A旋转。通常细长的主体21在第一方向B上由偏置装置(例如，未示出的弹簧)偏置。该偏置装置确保掣子将另一个支撑件20保持在存储位置或任何展开位置中。通过沿与弹簧相对的方向，即沿箭头C的方向移动另一个支撑件20，可以使掣子脱离，从而使掣子脱离并允许另一个支撑件移动到交替位置。

从图4中可以看出，另一个支撑件20安装在U形件的内侧。从图3中可以最清楚地看出，枢轴销23A可从U形件的外侧接近。特别地，使用者用他或她的手指沿箭头C的方向按压枢轴销23A以脱离掣子，以允许另一个支撑件20移动到期望的位置。

支撑件10还包括具有轴线(在这种情况下，与枢轴销23A的轴线A相同)的枢轴销13A。因此，支撑件10在图4,6和7中所示的三个展开位置与存储位置(未示出)之间的移动类似于另一支撑件20在其相应位置之间移动。

回到图2，其示出了牙科仿真机10的使用者可以通过观察屏101看到的内容的视图。使用者将能够看到具有虚拟仿真牙齿51，52，53和54的虚拟仿真牙龈50。使用者还将能够看到具有虚拟仿真钻头56的虚拟仿真钻孔器55。可以理解，图2中所示的虚拟仿真特征表示实际患者的等效特征以及由真正的牙医使用的等效钻孔器和钻头。

牙科仿真机包括物理仿真牙医工具形式的手持件，例如物理仿真钻孔器(108)，当被牙科仿真机的使用者抓握时，将感觉该使用者像实际钻孔器一样。牙科仿真机的使用者可以像笔一样抓握或握住手持件108，手持件108保持在使用者的拇指和食指(食指)之间。手柄108可以放置在使用者中指的细长边缘上。当学生进行钻孔时，模拟牙医的工具向学生等提供触觉反馈。

在一个示例中，支撑面12是患者的物理仿真部分。它相对较小。特别地，其尺寸使得学生仅可以放置手指的一部分，例如手指的端部或末端，或端部或末端的边缘，例如在支撑面12上的小指，无名指或中指，这更好地表示当牙医治疗患者时可用的支撑类型。例如，支撑面12的尺寸类似于牙医可用于支撑的患者牙齿的尺寸。虽然患者的整个牙龈明显大于支撑面12，但鉴于患者口腔中可用的空间有限，并且鉴于牙医的手的大小，使得牙医不可能支撑他们的手脱离患者的整个牙龈线。相反在实践中发现，牙医只能使用相对较小部分的牙龈线来支撑他们的手。在实践中，牙医可能仅能够放置小指的端部或末端，或端部或末端的边缘，无名指的端部或末端，或端部或末端的边缘或中指的端部或末端，或端部或末端的边缘抵靠牙龈线的相应小部分，因此支撑面12是牙医可能放置的一部分的牙龈线部分的良好物理代表，特别是上部，例如手指的端部或末端，或端部或末端的边缘，例如用于支撑的小指或无名指或中指。

患者下颌上的一排牙齿界定了一个平面。当牙医在该排中的一个牙齿上钻孔时，他或她可以(如上所述)将他或她的小指或无名指或中指的一部分放在该排中患者的另一个牙齿上。在钻孔之前，钻孔器的末端在患者这排牙齿界定的平面处或稍高于该平面。在钻孔期间，钻孔器的末端向下钻到患者牙齿所定义的平面下方。在钻孔期间，钻孔器可钻入患者的牙齿所需的量，通常为0.5至1.0厘米，即钻头可在患者牙齿平面下方延伸约0.5至1.0厘米。

类似地，该牙科仿真机提供物理支撑面12，其模拟作为牙齿的虚拟仿真排中的一排。物理仿真牙齿界定了虚拟仿真牙齿排的虚拟平面。使用者将他或她的小指或无名指的一部分放在支撑面12上。在模拟钻孔之前，使用者握住物理仿真钻孔器(手持件108)，使得可在观察屏101中被使用者观看的虚拟仿真钻孔器55的虚拟仿真钻头56是处于或稍高于由物理仿真牙齿的支撑面界定的虚拟平面。在钻孔期间，仿真钻孔器55的仿真钻头56根据在牙科仿真机上模拟的程序在由物理仿真牙齿界定的虚拟平面下方延伸大约0.5至1.0厘米，从而在牙科仿真机上提供更真实的环境。

注意，虽然在上述示例中，支撑面12表示患者的一部分的物理仿真，但它不需要代表患者的任何部分。因此学习通过将小指，无名指或中指的端部或末端，或端部或末端的边缘放置在相对较小的特征上以将手支撑在相对较小的特征上是有技巧的。通过使用支撑面12可以学习该技能，而不需要支撑面12来代表患者的一部分。一旦通过将手指的端部或末端从小特征上移开来支撑手的技巧已经学会，则支撑通过放置手指的端部或末端脱离在患者口腔中找到的小特征位置的手的进一步的技巧可以通过设置支撑面来代替患者的一部分的物理仿真被学习

无论支撑面12是否代表患者的一部分的物理仿真，支撑面12可以或可以不在学生通过观察屏101看到的视图中表示。

然而，在优选实施例中，支撑面12可以在学生中通过观察屏101看到的视图中表示。

举例来说，相对于扶手102适当地布置如图2中所示的虚拟仿真的牙齿和牙龈的表观位置，然后当如图7所示定位时，该支撑面12表示虚拟牙齿54的物理仿真。

在该示例中，虚拟仿真牙龈和牙齿均如图2所示。学生在他/她的右手中握住物理仿真钻孔器(手持件108)。学生可以像笔一样握住物理仿真钻孔器，物理仿真钻孔器握持在学生右手的拇指和食指(食指)之间。手持件可以放在学生右手中指的细长边缘上。因此，虚拟仿真钻孔器55和钻头56将如图2所示出现。在这些情况下，在牙医治疗患者时可能希望放置其右手的小指或无名指或中指的端部或末端，在实际牙齿上相当于虚拟仿真牙齿54，以便钻入相当于虚拟仿真牙齿53的实际牙齿中。在这些情况下，支撑件10和支撑面12将根据图7定位，以便表示虚拟仿真牙齿54并且因此牙科仿真机的使用者将能够将他或她的小指或无名指或中指的端部或末端支撑在支撑面12上，这将感觉好像它相对于其他被观察的部件正确定位，特别是对于虚拟仿真钻孔器55，虚拟仿真的钻头56和虚拟仿真的牙齿53正在被操作。

在另一示例中，牙科仿真机的使用者可能希望在虚拟仿真牙齿53上工作，但可能希望将物理仿真钻孔器108保持在他/她的左手中。使用者可以像笔一样握住物理仿真钻孔器，物理仿真钻孔器保持在使用者左手的拇指和食指(食指)之间。手持件可以放置在使用者中指的细长边缘上。在这种情况下，牙医可能想要将他或她左手的小指或无名指或中指的端部或末端支撑在相当于虚拟仿真牙齿52的实际牙齿上。一种选择是重新定位如图2所示的虚拟仿真特征使得如图7中所示的支撑面12的位置现在对应于虚拟仿真牙齿52。或者，该支撑件10和该支撑面12可以移动到图6中所示的位置，该位置是支撑面12现在对应于虚拟仿真牙齿52的位置，并因此提供虚拟仿真牙齿52的物理仿真。

如果那时牙科仿真机的使用者希望在虚拟仿真牙齿52上工作并且用他/她的右手握住钻孔器，则支撑面可以保持在相同位置(即，如图6所示)并且模型可以移动使得支撑面与虚拟仿真牙齿53对应，或者可选地，模型可以保持在相同位置，并且支撑件10和支撑面12可以移动到如图4所示的位置，其中支撑面12对应于虚拟仿真牙齿53。

特别地，应当理解，通过提供支撑面12的三个展开位置，其表示三个牙齿允许支撑手指的端部或末端的三个物理仿真和因此在四个虚拟仿真牙齿中的任何一个上工作时的手。这节省了每次要处理不同的虚拟仿真牙齿时必须移动模型。

另一个支撑件20和另一个支撑面22能够以类似的方式模拟患者右手侧的颌。

如将理解的，在如图4所示的支撑件10的朝向，学生的手指可完全放置在顶部圆形表面上。例如，学生的小指或无名指或中指的端部或末端可完全停留在顶部圆形表面上。在如图6所示手指支撑的朝向的情况下，然后学生的手指可以部分地放置在圆形端面的一部分上并且部分地放置在紧邻圆形端面的圆柱形表面的一部分上。例如，学生的小指或无名指或中指的端部或末端的边缘可以部分地放置在圆形端表面的一部分上并且部分地放置在紧邻圆形端表面的圆柱形表面的一部分上。利用如图7所示的支撑件10的位置，然后学生的手指可以部分地放置在支撑件的圆形端部的一部分上，并且部分地放置在紧邻圆形端面的支撑件10的圆柱形表面的相对部分上。例如，学生的小指或无名指或中指的端部或末端的边缘可以部分地放置在支撑件的圆形端部的一部分上，并且部分地放置在紧邻的支撑件10的圆柱形表面的相对部分的圆形端面上。

可以理解的是，将牙科仿真机的手持件像笔一样握持或抓握，手持件保持在使用者的拇指和食指(食指)之间，并且使用者的小指的端部或末端被支撑在无论是支撑面12还是支撑面22，手持件都可以在横向，上下和前后方向上以整个运动范围移动。

然而，支撑是定向的，并且在学生手指的所有情况下，例如学生手指的端部或末端放置在相对小的区域上，这提供了更逼真的牙科仿真机。

如将理解的，无论支撑件如图4或图6或图7中那样定向，支撑面都朝向主体的一端设置。

Claims

1.一种牙科仿真机，包括支撑件，所述支撑件具有面向外的支撑面，所述支撑面用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手，所述支撑面能够在多个位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的牙科仿真机，其中，所述多个位置包括第一位置，所述第一位置用于由使用者的手指接合以将使用者的手支撑在第一位置，并且包括第二位置，所述第二位置用于由使用者的手指接合以将使用者的手支撑在第二位置。

3.根据权利要求2所述的牙科仿真机，其中，所述多个位置包括第三位置，所述第三位置用于由使用者的手指接合以将使用者的手支撑在第三位置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的牙科仿真机，其中，所述多个位置包括存储位置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件通过枢轴可枢转地安装，以使所述支撑面能够在所述多个位置之间移动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件包括大致细长的主体，其中所述支撑面设置在所述主体的一端。

7.当权利要求6从属于权利要求5时根据权利要求6所述的牙科仿真机，其中，所述支撑面设置在所述主体的第一端，并且所述枢轴设置在所述主体的第二端附近。

8.根据前述权利要求中任一项所述的牙科仿真机，其中，掣子可操作以将所述支撑面保持在所述多个位置中的每个位置。

9.当权利要求8从属于权利要求5时根据权利要求8所述的牙科仿真机，其中，所述枢轴包括枢轴轴线，并且支撑面在平行于所述枢轴轴线的第一方向上的运动脱离所述掣子的接合。

10.当权利要求9从属于权利要求6时根据权利要求9所述的牙科仿真机，其中，所述支撑体在与平行于所述枢轴轴线的所述第一方向相反的第二方向上被偏置以接合所述掣子。

11.根据前述权利要求中任一项所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件安装在支架上。

12.当权利要求11从属于权利要求5时根据权利要求11所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件通过所述枢轴可枢转地安装到所述支架上。

13.根据权利要求12所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件位于所述支架的区域的第一侧，并且所述枢轴的枢轴销在所述支架的所述区域的第二侧是可够到的，以脱离所述掣子的接合。

14.当权利要求11从属于权利要求4时根据权利要求11所述的牙科仿真机，其中，当支撑面处于所述存储位置时，所述支撑件被接收在所述支架的凹槽中。

15.根据权利要求11所述的牙科仿真机，其中，所述支架为具有第一臂和第二臂的大体U形件。

16.根据权利要求15所述的牙科仿真机，其中，支所述撑件安装在所述第一臂。

17.根据权利要求16所述的牙科仿真机，还包括第二支撑件，所述第二支撑件具有第二支撑面，所述第二支撑面用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手，所述第二支撑面能够在第二多个位置之间移动；

其中，所述第二支撑件安装在所述第二臂。

18.根据权利要求17所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件和/或所述第二支撑件安装在所述U形件的内侧。

19.一种牙科仿真机，包括具有支撑面的支撑件，所述支撑面用于由使用者的手指的末端接合以支撑使用者的手，所述支撑面具有小于250mm²、优选地小于200mm²、优选地小于150mm²、优选地小于100mm²的支撑面积。

20.根据权利要求19所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件具有仅仅一个支撑面。

21.根据权利要求20所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件包括大致细长的主体，所述支撑面设置在所述主体的一端。

22.根据权利要求21所述的牙科仿真机，其中，所述支撑面是面向外的支撑面。

23.根据权利要求22所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件安装在支架上。

24.根据权利要求23所述的牙科仿真机，其中，所述支架为具有第一臂和第二臂的大体U形件。

25.根据权利要求24所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件安装在所述第一臂。

26.根据权利要求25所述的牙科仿真机，其中，所述支撑件安装在所述U形件的内侧。

27.如前述任一权利要求所述的牙科仿真机，包括用于观察虚拟仿真模型的观察屏。

28.根据权利要求27所述的牙科仿真机，其中，所述虚拟仿真模型包括所述支撑面的呈现。

29.一种牙科仿真机，包括具有支撑面的支撑件，所述支撑面用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手，其中，所述牙科仿真机能够生成待操作的仿真牙齿的图像，待操作的所述仿真牙齿具有仿真顶面，并且其中支撑面定义了仿真牙齿排的顶面的平面，所述仿真顶面在所述图像中看起来位于所述仿真牙齿排的顶面的平面中。

30.一种在牙科仿真机上模拟牙科操作的方法，所述牙科仿真机具有用于模拟牙医工具的手持件和用于由使用者的手指接合以支撑使用者的手的支撑面，所述方法包括在使用者的拇指和第一手指之间握持所述手持件，并且将第二手指的末端放在所述支撑面上。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一手指是所述使用者的食指，所述第二手指是所述使用者小指、无名指和中指中的一个。