JP2011527462A - 歯科治療練習方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、顎と歯のモデルにおける痛みと麻酔のシミュレートのための方法、システム（５０）、装置及び人口歯に関し、その歯はセンサー（５６，５７）を備え、データ処理ユニット（５８）、メモリーユニット（５９）及びオーディオビジュアルディスプレイユニット（６０）に接続されている。当該システム（５０）は、歯科分野における教育及び練習を目的とするものであって、どの人口歯（４９）あるいは人口骨（４３，４４）の材料を歯科ドリル（３１）で除去するかによって、異なる激しさの擬似的な痛みの信号を生成する。信号はデータ処理ユニット（５８）に供給され、それは、シミュレートされた痛みの知覚をシミュレートし、それにしたがって、上記オーディオビジュアルディスプレイユニットは、上記メモリーユニットに格納された異なる音（６４）を演出することによって、生成された擬似的な痛み信号の異なる激しさの反応をシミュレートする。さらに、本システムは、本システムに接続された歯科シリンジ（３３）によって異なる麻酔技術を適用する結果としてのブロックシグナル（６８）を生成することによって麻酔をシミュレートすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、歯科治療モデルにおいて痛み及び麻酔をシミュレートできる歯科治療の練習方法及び装置に関する。
歯科の生徒の訓練及びシミュレーションを目的とした教育及び訓練用の教材は、従来から知られている。「歯科患者シミュレーション」と題したＧＢ １４６６９０７号公報は、擬似頭、顎及び人口の歯からなる歯科患者シミュレータを記述している。「歯科教育及び訓練装置」と題したベーリング・オフ他のＵＳ５１０２３４０号公報は、ヒンジでつながれた擬似頭を有するキャビネットからなる教育及び訓練装置を記述している。「モデル歯及び歯科教育」と題したヤマグチのＪＰ５２０４３００公報は、人口歯を有する下顎のモデルを記述している。これらの歯は、自然な歯に類似した表面組織及び物性を示す材料からなり、「歯科訓練用複層モデル歯」と題したフナキシ他のＥＰ １９１２１９４公報は、自然な歯の異なる層をシミュレートするための複層の人口歯を記述している。
基本的に、上述の訓練装置は、基礎的な歯科治療のシミュレーティングに適する。これらは、商業的に比較的安く、多くの製造者が、歯科分野における異なるコースや治療シミュレーションに使用されるために異なるタイプのこれらの製品を生産しているが、感触のシミュレーションは提供されない。
歯科の生徒の訓練用にさらに実際的なシミュレータが従来から知られている。「歯科用のイメージ音及び感触」と題したハイカ他のＥＰ０８２２７８６号公報は、いくつかのセンサー、データ処理ユニット、ハンドピース及びいくつからさらなる装置からなるシミュレーションシステムを記述しており、システム全体は、異なる堅さの歯の層をドリルが進行するときの音及びそれに伴う手の感触を真似ている。
従来のモデルと比較して、この発明はさらに実際的である。それは、音を直接聞き、関連する手の感触を感じ、及び、エリスプレイユニットに画像をシミュレートすることによって、必要以上に健康な象牙質を取り除かない歯腔処理を設計することを生徒達がより効果的に学ぶのに役立つ。
歯医者の手の感触に関する限り、本シミュレータは、実際に歯をドリルするときの手の感触の模倣について合理的なシミュレーションを提供する。
異なる層において歯をドリルするときの音に関する限り、このシミュレータは、実際の治療における歯のドリルの音を模倣する実際的な音の創造を提供する。
上記システムによりシミュレートされるイメージのディスプレイに関する限り、上記システムは効果的なシミュレーションを提供する。
しかし、上記のシミュレータは、以下の制限を有する。第１に、３つの異なる３Ｄセンサーは、センサーから入力される信号を処理するための強力なデータ処理ユニットを必要とし、結果として、より複雑なシステムとなり、保守及びメンテナンスにおけるより多くの問題となる。
第２に、コンピュータのプロセッサを使用することはセンサーから入力される信号を処理するための簡易な方法であるが、それは常に、高価な費用とコンピュータへの依存を要し、それらは多くのサポートを要する。電力消費も長期的に顕著となる。
第３に、要求される３Ｄセンサーそのものも、システム全体に対して高い費用負担となる。
第４に、このシミュレータは、従来のシミュレータに比べて、不可的機能が高価だとしても、商業的に合理的な範囲で高価であるものの、事情によっては、小さな歯科学校においては、１ユニットの購入さえ費用対効果がよくない。
第５に、実際の歯科治療における手及び耳の感触と似ているとしても、訓練生は、実際の歯科患者において治療している感触を得ることはできない。
第６に、３Ｄセンサーは容易に較正から外れ、扱いの誤りの原因となる。
ＪＰ２００７−３２８０８３号公報は、歯のモデル、圧力センサー及びデータ処理ユニットからなるシミュレーションシステムを記述している。このシステム全体は、圧力センサを使用して、治療中の歯のドリル中における患者の擬似的な身体的な感触を生成する。
この発明は、従来のモデルに比べてむしろさらに実際的である。これは、生徒達が、治療の予備的行為を練習する間に、治療により近い感触を感じさせる。
痛みのシミュレータとして患者の歯に対する圧力の知覚に関する限り、上記システムは訓練に効果的である。
しかし、上記のシミュレータは、以下の制限がある。第１に、前の発明と同様に、コンピュータのプロセッサーを使用することはセンサーから入力される信号を処理するために容易な方法であるが、それは、常に、高価な費用負担となり、当然に大きなサポートを要するンピュータに依存する。電力消費も、長期的には大きなものである。
第２に、少なくとも、コンピュータ装置と圧電フィルムセンサーを使用するために、従来型のシミュレータに比べて、商業的に安くはならない。
第３に、このシミュレータは、ドリルの圧力によって生成される信号を微分するさいの歪みに悩まされる。
データ処理ユニットに入力される信号の認識における明らかな歪みがあるから、最後のものが主な制限である。
ＪＰ２１４４０５３号公報は、ドリルと歯の間において閉じた回路を形成するシステムを開示している。その歯は、２つの電気的伝導層を有しており、実際の歯の象牙質と歯髄をそれぞれシミュレートする。どの層にドリル先端が位置するかを検出することができるような方法で、その２つの層はシステムに接続されている。しかし、ＪＰ２１４４０５３によるモデルは、麻酔技術のシミュレーションは可能にしない。また、ドリル先端はダイアモンドで形成されており、電導性がない。さらに、その人口歯は、電気伝導性に関して安定していない。すなわち、上記に説明した技術は、各層におけるすべての部分の電導性を保証できる安定的な伝導物質を製造するためには不十分である。
ＷＯ ２００８０９１４３号公報は、検知手段を含む上下の顎の人工的なモデルからなる麻酔モデルを記述している。検知手段は、上下の顎の間に位置し、柔軟なスイッチ膜かポジションセンサーで構成されている。そして、処理手段は、射出が適切な領域に行われたかを検知する。またＷＯ ２００８０９１４３４号公報によるシステムは、触れない場合の圧力に敏感であり、実際の状態を模倣していない。
またＷＯ ２００８０９１４３４号公報によるシステムは、ネットワークに接続されたコンピュータを使用しており、費用が高い。
ＪＰ５０２７６７５号公報は、シミュレーションシステムを記述している。このシステムは、閉回路を用いることなく、ドリルが人口歯の２つの異なる層に接触するときの電位の変化を検出することができる。それは、神経遮断訓練において、注射器の先端の位置、角度及び深さの検出結果を示す。人口歯は、２つの反応する層からなる。麻酔技術のシミュレーションもまた提供される。しかし、ＪＰ５０２７６７５号公報のシステムは、信号の生成のために静電エネルギーを使用しており、これは、信号を予測不可能で一時的なものにするから、大きなデメリットである。一度センサーが触れられると、それは放電され、再度、帯電される必要がある。この問題をどのように解決するかについての記述はない、麻酔技術は極めて非現実的な方法でシミュレートされている。
例えば、もしも、擬似的な痛みを局部麻酔技術をそのモデルに適用することによって遮断できるとすれば、痛みのシミュレーションが他の必要な機能と組み合わされる場合には、機能のシミュレーションはさらに複雑になる。この目的のため、さらに実際的なシミュレータが必要になる。
すべての臨床的に述べた情報に加えて、コンピュータ装置の使用から効率的な単一の内臓式のシステムへ移行する大きなトレンドがある。
機能と表面と内部の双方の組織が有する前臨床と臨床分野との間のギャップをできるだけ埋め、その結果として、不安なくより高い技術レベルの前臨床の生徒達を訓練するという観点から、上記の記述から理解されるように、歯、顎及び神経システムをできるだけ模倣した実際的なシミュレータを提供することは非常に重要である。
これは以下に記述するシステムによって達成され、以下のシステムは、擬似的な痛み、擬似的な痛みの遮断の信号を生成し、また、擬似的な痛みとそれに伴う反応の異なる信号の認識を提供する。
上記のすべての問題を解消するために、顎と歯の新たなデザインが開発され、それは、組織表面と必要な内部組織にしたがって、異なる強度の痛みの信号と自然の歯の層にしたがってシミュレートされた痛みの信号に対する認識と反応の生成を模倣する。それは、歯科分野における、４つの通常の麻酔方法を使用して、これらの痛みの信号を遮断することができる。しかし、類似の形態において、さらに一派天気な形態や、いかなる麻酔技術がシミュレートされてもよい。注射のシミュレーションは、訓練性にミスを犯すチャンスを付与する。これは、注射は局部的に正確であるべきで、常に注射が成功するとは限らないからであり、これは、実際の臨床実務における注射と同様の失敗と成功を意味する。
さらに、それは、実際の条件に類似した麻痺に関してタイミングスキーマをシミュレートすることができる。タイミングスキーマは、注射してから所望の麻酔を得るまでに必要な時間である２〜５分間及び１時間以上の麻酔の継続時間を意味する。
しかし、より一般的な実施形態においては、タイミングスキーマは、既定範囲に調整されてもよい。
１つの実施形態において、規定範囲の値は調整可能であり、任意に選択されてもよい。
１つの実施形態において、注射から擬似的な麻痺までの時間、あるいは、擬似的な麻痺の持続時間は、適切な既定範囲において不規則に変化してもよい。
この設計において、パーソナルコンピュータにシステムが組み込まれることによって、システム及びメンテナンスと消費電力の費用を安くする。組み込まれたシステムはデータの処理を可能にし、これは例えば、デスクトップコンピュータのような外部のコンピュータシステムを使用する場合に比べて上記の利点があるから、この機能は組み込まれたシステムを単純な検知器よりも効率的にする。組み込まれたシステムは、痛みと遮断機能のシミュレーションを費用効率がよく、効率的で機能的な方法において行なうことを可能にする。
１つの実施形態において、組み込まれたシステムは、プログラム可能なプロセッサと、データメモリと、あるいは、オーディオヴィジュアルディスプレイからなる。本発明の１つの利点は、顎のモデルにおける痛みと麻酔のシミュレーションの組合せである。１つの実施形態において、擬似的な麻痺は麻酔シミュレーションによって生成され、擬似的な痛みの遮断はドリルによって生成される。
もう１つの利点は、タイミングスキーマの使用により、麻酔のシミュレーションがより実際的なことである。本システムは、麻酔の開始タイミングを変化させることができ、同様に、麻酔の有効時間も変化させることができる。
本シスムのさらにもう１つの利点は、異なるレベルの麻痺をシミュレートすることができることである。
また、本システムのもう１つの利点は、痛みをシミュレートするより実際的な方法を提供することである。本システムにより、擬似的な痛みの存在は、象牙質や歯髄との接触が停止した後においても、表示することができる。接触の停止から、擬似的な痛みの停止までの時間は、どの層が接触していたかによって異なってもよい。
さらに、このシステムは、痛みと麻酔に関して顎上の異なる歯科治療をシミュレートしてもよい。１つの実施形態において、そのモデルが歯科インプラントに使用できるように、骨がセンサーとして機能してもよい。
本発明は、以下の図面を参照して説明されるが、一例に過ぎない。
顎及び歯の長手方向と、及びそれらの接続を神経システムと共に示す図である。 実際の歯の異なる層の穴あけを示す図である。 口腔内における４つの異なるルーチンのン麻酔技術と歯科シリンジの位置を示す図である。 歯科分野における痛みと麻酔のシミュレートシステムの長手方向の部分を示す概略図である。 本システムを使用して、擬似的な痛み信号を生成せずに（ＮＰＰＳ）、人口エナメル質が穴あけされる例を示す図である。 本システムを使用して、人工象牙質が穴あけされ、低い激しさの擬似的な痛み（６２）が生成される例を示す図である。 本システムを使用して、人工歯髄が穴あけされ、高い激しさの擬似的な痛み（６３）が生成される例を示す図である。 歯科分野における痛みと麻酔のシミュレータシステムにおいて、４つの異なるルーチンのン麻酔技術と歯科シリンジの位置の適用を示す図である。 本システムを使用して、注射中において低い激しさの擬似的な痛み信号をシリンジが生成す例を示す図である。 本システムを使用して、シミュレートされた注射が同一領域の擬似的な痛み信号をブロックできることの例を示す図である。 本システムを使用して、シミュレートされた注射が正確ではなく、高い激しさの擬似的な痛みをブロックできないことの例を示す図である。 本システムを使用して、シミュレートされた注射が正確であり、高い激しさの擬似的な痛みをブロックできることの例を示す図である。 第２の実施形態を示す概略図であり、組込型システム（４６）が開回路におけるセンサー（５６，５７）の容量を計測することを示す図である。 第２実施形態において、ツールがセンサーに接触している間、象牙質及び歯髄のセンサーからの放電時間が変化し、容量が変化することを示す図である。 第３の実施形態の概略図であり、組込型システム（４６）が開回路における信号ジェネレータに向かうセンサー（５６，５７）の電磁共鳴を計測することを示す図である。 第３実施形態において、ツールがセンサーに接触している間、電磁共鳴が変化することを示す図であり、Ｆは周波数であり、Ｒは相対振幅である。 第２及び第２の実施形態における痛みと麻酔のシミュレートシステムの長手方向の部分を示す概略図である。 複数の層からなるセンサーを示す図である。
実際の顎の構造が図１に示されている。顎は、口の入り口を形成する２つの対向する構造で形成されている。上顎（１）はマクシーラと呼ばれ、この顎に位置する歯はマクシラリティース（５）と呼ばれる。下顎（２）はマンディブルと呼ばれ、この顎に位置する歯はマンディブラーティース（６）と呼ばれる。
人間は異形歯であり、これは、異なる大きさと形状の歯を有することを意味する。歯は、歯冠（１０）（１１）と歯根（１２）（１３）の２つの部分に分けられる。独立した通常の歯は、歯肉線（７）上に臨床的に視認可能な露出した歯冠（１）を有する。歯根（１２）は、臨床的に、柔組織（８）及び骨に埋もれている。もう１つの分類において、解剖学的に、歯は、また、歯冠（１０）（１１）と歯根（１２）（１３）の２つの部分に分けられ、歯冠と歯根の境界線を既定するランドマークは、歯肉線よりもむしろセメントエナメル接点（２０）である。
セメントエナメル接点（２０）は、歯における解剖学的なランドマークであり、歯冠（１１）を覆い、エナメル質（１４）とセメント質（１３）が接合する場所である。
通常の歯は、４つの独特な種類の組織からなり、エナメル質（１４）、象牙質（１５）、歯髄（１６）及びセメント質（１８）である。
エナメル質（１４）は、歯の外側の層であって、解剖学的歯冠を覆っている。成熟したエナメル質は、いかなる生きた細胞も含まない。
象牙質（１５）は、解剖学的歯冠における中間層であり、エナメル質（１４）の直下に位置し、歯髄（１６）を取り囲んでいる。解剖歯根（１３）の象牙質は、セメント質（１８）の直下に位置し、歯根管（１７）を取り囲んでいる。それはその構造全体にわたって細管を含んでおり、歯髄（１６）からエナメル質（１４）またはセメント質（１８）に向かって広がっている。
エナメル質象牙質境界（２１）は、歯冠内部に位置する表面で、エナメルとその下に位置する象牙質との境界であり、そこで、歯冠のエナメル質と象牙質とが接合する。オドントブラスト（象牙芽細胞、図示せず）というよく知られた特別な細胞があり、エナメル質象牙質境界に存在している。これらの細胞は、一方で歯髄内部の神経末端に接続し、他方で、それらは象牙質の細管を通る小さな突起を有する。これらの突起は、オドントブラストに通じ、痛み信号を生成する神経に伝達される接触というような、ある刺激に敏感である。
セメント質（１８）は、象牙質を取り巻く解剖歯根の外側の薄い層である。
歯髄（１６）は、生きた組織であり、異なる刺激に対して非常に敏感である。それは、歯の中心部に位置する。歯髄（１６）は歯髄キャビティ内に位置し、痛み信号を中枢神経系（３０）へ伝える神経を含む。歯根内の歯髄キャビティの延長部分は歯根管（１７）と呼ばれる。神経は、セメント質の開口（１９）を通る歯根管（１７）を通って、歯髄キャビティに達する。
上顎の歯から中枢神経系へ痛み信号を伝達する神経は、上顎神経（２３）の枝葉であり、脳神経の一部であって、三叉神経（２２）と呼ばれる。
下顎の歯から中枢神経系へ痛み信号を伝達する神経は、下顎神経（２４）の枝であり、三叉神経（２２）のもう１つの部分である。下顎の骨の管に入る下顎神経の枝は、下歯槽神経（２５）と呼ばれ、下顎孔（２８）に入り、管の中を走り、下顎の歯に供給している。オトガイ孔（２９）において、神経は２つの末端枝に別れる。すなわち、切歯神経（２６）と顎神経（２７）である。切歯神経は、下顎の骨を走り、前歯に供給している。顎神経はオトガイ孔（２９）において、下顎の骨から出ている。
痛みは、多くの場合は怪我の結果としてもののであり、不愉快な感じである。痛み信号は、神経末端から中枢神経系への通路を通る。歯の内部において、痛みは上顎神経（２３）及び下顎神経（２４）を通って中枢神経系に達する。
歯がドリルで穴あけされるときには異なる場合がある。最も通常の場合には、歯の腐食部分を除去するが、その腐食部分は細菌によって生産されるある種の酸によって引き起こされ、破壊の進行という結果になり、エナメル質の層から始まり徐々に象牙質の層及び最後には歯髄に向かって進行する。伝統的に歯の腐食はドリルによって除去され、その穴は適切な歯科材料によって埋められる。
歯の腐食の除去だけではなく、歯冠をかぶせること、ブリッジ、化粧及び歯根治療といった多くの歯科治療において、ドリルは不可欠である。
ここで図２を参照する。エナメル質（１４）は痛みの刺激に敏感ではないが、象牙質（１５）と歯髄（１６）の双方は’生きた’ものであり、敏感な組織であり、痛み信号の受領及び伝達に重要な役割を果たす。セメント質（１８）は、痛みの刺激自体には敏感な組織ではないが、ある部分においては透過性を有し、ある場合において、下に位置する象牙質を刺激する。痛みの激しさは、異なる層の刺激によって異なる。
高速ハンドピース（３２）にインストールされた歯科ドリル（３１）は、歯の組織を除去するために歯科において使用される小さなドリルである。通常の象牙質（１５）あるいは歯髄（１６）の穴あけは、ドリルされる層によって、異なる激しさ（ＮＰＳ：痛み信号ない、ＬＩＰＳ：低度の痛み信号、ＨＩＰＳ：高度の痛み信号）の痛み信号を生成する。これらの痛み信号は通常は不愉快で許容できない。
ここで図３を参照する。ある歯科治療の工程において、象牙質あるいは歯髄がロシュすると思われ、歯医者は、やわらかい組織に麻酔剤を注射することによって顎の部分を鈍感にする。この工程は、局部麻酔を呼ばれ、注射の近辺を鈍感にする。
歯医者がシリンジを挿入する位置によって、２種類の局部麻酔が可能である。侵入注射（図３Ａ）は、小さな領域、多くはいくつかの歯を鈍感にする。ブロック注射（図３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）は、下顎の１つの側（図３Ｄ）のように、口の全体領域を鈍感にする。双方とも、麻痺は短時間であり、１時間以上継続する。
口腔内において、これら２種類の局部麻酔技術を達成するために異なる技術がある。実施者によって通常使用される最も一般的ないくつかの方法は以下のとおりである。（i）侵入（図３Ａ）は、最も基本的な鹿麻酔技術であって、最も容易に習得できる技術の１つである。それは、どの前歯にも適用できる。局部侵入注射は、２または３以上の近傍の歯を麻酔するための最善の技術ではない。この注射は、下顎の歯を覆う骨の密度のため、下顎の歯によっては、よくない選択である。（ii）鼻口蓋神経ブロック（図３Ｂ）は、犬歯から犬歯にかけての前歯を鈍感にする麻酔技術である。（iii）オトガイ神経ブロック（図３Ｃ）は、下顎小臼歯、犬歯、切り歯を、サイドブロックによって鈍感にする麻酔技術である。（iv）下歯槽神経ブロック（図３Ｄ）は、おそらく、歯科において最も広くしようされている麻酔技術である。これは、注射がなされた正中線上の側のすべての下顎の歯を鈍感にする。
これらの技術は、単なる例である。いかなる種類の麻酔技術もシミュレートすることができ、例えば、大口蓋神経ブロック、舌神経ブロック、眼窩下神経ブロック、ゴウゲイト（ｇｏｗ−ｇａｔｅｓ）技術である。
麻酔技術は、口の異なる部分を鈍感にさせ、歯を鈍感にするために使用されるだけではない。
患者は注射の後２〜５分内に麻痺を感じ、それは１時間以上継続する。もしも、最初の注射の試みが、適切な痛みの緩和に失敗した場合には、その工程は先ゲインされた回数内において安全に繰り返されることができる。
図２を参照して上述したように、エナメル質、象牙質及び歯髄の層は、痛みシミュレータへの敏感さにおいて異なる。歯科用ハンドピースを歯冠の穴あけのために使用すると、３つの異なるもの（その痛みへの敏感さによって区分される）に出会う。１つの種類はエナメル質であり、穴あけに敏感ではなく、２番目の種類は敏感なものとして特徴付けられる象牙質であり、３番目の種類は高度に敏感である歯髄キャビティである。２つの敏感な層から中枢神経システムへの痛み信号をブロックするために、局部麻酔が注射される。麻痺は、その技術がどのくらい正確に適用されるかに依存し、このため、痛みのない歯の穴あけや顎への他の施術にとって、正しい位置への正しい技術の使用が重要である。おそらく、低度の激しさ（例えば、象牙質の層の穴あけ）の痛み信号はそのような不成功の注射によってブロックされるものの、不成功の局部麻酔はＣＮＳへ向かう高度の激しさ（例えば、歯髄の露出）の痛み信号の伝達をブロックすることはできない。激しさに関して異なる痛み信号があり、ある異なる痛みの激しさをブロックするが必ずしもすべての激しさをブロックするのではない異なるレベルの麻痺がある。
上述の技術は、歯科の学生は、関連する解剖学、生理学及び正しい技術を学ぶべきことを示唆する。このアプローチを採用する歯科の学生は、患者にひどい痛みを起こすことなく施術を行なうことができ、最終的に歯の問題を治療することができる。
歯医者は、他の医療専門家と同様に、幅広い理論と実地トレーニングに基づき、理論は、本、雑誌、スライド、他の出版物及び講義やセミナーから得ることができる。実地部分は、理論部分ほど習得するのは容易ではなく、臨床前と臨床の２つのステージに分けられる。
前臨床の生徒は、人口歯、擬似顎、擬似頭及びシミュレータというような多種類の教材を使用して、基礎的なマニュアル技術を学ぶ。これらの教材は、実際の治療ステップをシミュレートしようとするものであり、訓練性に臨床段階において使用されるのと類似した方法及び材料を適用させる。
対照的に、臨床期間においては、学生は実際の歯と口において練習する。
前臨床と臨床との間には常に大きなギャップがあり、それは望ましくなく、上記の教材を使用してできるだけ埋めようとされており、結果として、学生達が前臨床を差って臨床へ行く前に、高いスキルの学生達となる。
前臨床において最も普通に使用される装置は、伝統的な人口の顎及び歯のモデルである。それらは、顎及び歯の外観の解剖学や、歯がどのように骨に埋まっているかを教えるためには効果的であるが、学生にそれらの機能や大機の場合には実物の内部の解剖学を学ばせるための助けにはならない。
本発明は、痛みと麻酔の双方をシミュレートするシミュレーションシステムに関する。痛みのシミュレーションは擬似的な痛みを生成する。麻酔のシミュレーションは擬似的な麻痺を生成し、それは擬似的な痛みをブロックすることができる。このシステムは、歯科分野において教育及び練習することを目的とする。
具体的には、本発明は、穴あけ中の歯の痛みの実際的なシミュレーションと、シミュレートした痛みをブロックするための歯科麻酔を適用した結果としての麻痺のシミュレーションを提供する。新たな顎及び歯のモデルを取り入れることにより、それらは、以下のシミュレートを行なう。（i）図６及び７に示すように歯科の患者の歯の穴あけ中と、図９に示すように注射におけるのと双方の痛み信号を生成する。（ii）図５、６及び７に示すように、異なる歯の層を穴あけする間における異なる歯の痛みの激しさの生成をシミュレートする。（iii）図４Ａに示すように痛みの知覚をシミュレートする。（iv）図４Ａに示すように、人間の知覚の出力を例えば、音を出すことにより出力することによって、痛みへの反応をシミュレートする。（v）図５、６及び７に示すように、生成された歯痛信号の異なる激しさに対する知覚または反応を、異なる音を出すことによってシミュレートする。（vi）図１０及び１２に示すように、モデルにおいて歯科麻酔技術を適用することの結果としての１または複数の歯の麻痺をシミュレートする。（vii）図１０、１１及び１２に示すように、異なる麻酔技術及び精度の注射を適用することの結果としての麻痺の異なるレベルをシミュレートする。（viii）注射後の麻痺の時間スキーマをシミュレートする（図示せず）。人間の知覚の出力は、視認できるインディケーターの形にすることもでき、例えば、間純なオーディオービジュアルディスプレイユニット、あるいは、異なる強度の光または異なる色の光を生成する簡単な形態の発光手段（図示せず）である。
１つの実施形態において、このシミュレータは、また、痛みのある、あるいは、痛みのない抜歯をシミュレートすることができる。擬似的な麻痺のない人口歯の抜歯は擬似的な痛みを生成し、オーディオービジュアルの出力となる。もしも、人口歯に対するシミュレートされた注射の相対的位置が成功であれば、抜歯中における擬似的な痛みの生成はブロックされ、擬似的な痛みの存在を示すシステムからのオーディオービジュアルの出力はない。一方、もしも、人口歯に対するシミュレートされた注射の不成功であれば、抜歯中における擬似的な痛みが生成され、そのシステムから、例えば、叫び声の音がオーディオービジュアルとして出力される。
さらに、１つの実施形態において、シミュレータは、鹿インプラントの練習用のモデルとして使用されてもよい。この治療においては、歯ではなくて骨が穴あけされる。そこで、痛みを防止するためにしか麻酔が適用されるべきである。同時に、骨にはいくつかの重要な解剖学的な位置があり、学生は穴あけ中にそれらの位置に侵入しあにように学ぶべきである。これらの位置の例として、下顎管とオトガイ孔がある。１つの実施形態において、顎の人口の骨はセンサーとして機能し、そのため、骨の穴あけは擬似的な痛みを生成できる。以下に記述するように、適切な麻酔技術を正確な位置において使用することにより、擬似的な麻痺がこの擬似的な痛みをブロックすることができる。完全な擬似的な麻痺を得たとしても、訓練生が重要な位置にドリルで侵入すると、本も得る歯オーディオービジュアル出力を生成する。このため、訓練生は、こららの重要な目印の通常の位置を学ぶことになる。
具体的には、本発明は歯科の訓練者及び訓練生によって使用されることができ、歯科プログラムにおける訓練生の学習工程を単純化及び最適化し、さらに、彼らの治療技術を向上するのに役立つ。
本発明によるシミュレーションシステムの原理は、図面及びそれにともなる記述を参照することにより、より良く理解され得る。
本明細書及び、特にクレームにおいて使用されるタッチセンサーという用語は、スチールドリル（３１）やシリンジ（３３）ニードルのようなしか道具によって感知あるいは接触されることに関する情報を提供できるセンサーを参照するものである。
図を参照すると、図４には、本明細書においてシステム（５０）として参照される本発明のシミュレーションシステムが記載されている。システム（５０）は４つのユニットからなり、（i）痛みシミュレータユニット、（ii）痛みブロックシミュレータユニット、（iii）知覚シミュレータユニット、（iv）反応シミュレータユニットである。
上記の各ユニットは、異なるコンポーネントから構成されており、それらのコンポーネントは互いにコネクターによって接続されている。
図４を参照すると、痛みシミュレータユニットは、（i）人口歯（４９）内のタッチセンダー（５７）と、（ii）人口顎（４１，４２）内のタッチセンサー（５６）と、（iii）データ処理ユニット（５８）とからなる。
痛みブロックシミュレータユニットは、（i）人口顎（４１，４２）内のタッチセンサー（５６）と、（iii）データ処理ユニット（５８）とからなる。
知覚シミュレータユニットは、（i）データ処理ユニット（５８）と、（ii）データメモリ（５９）とからなる。
反応シミュレータユニットは、（i）データ処理ユニット（５８）と、（ii）データメモリ（５９）と、（iii）オーディオービジュアルディスプレイユニット（６０）とからなる。
上顎（４１）のモデルは、人口ガム材料（４８）に包まれた人口上顎骨（４３）を含み、人間の上顎を真似た取り外し可能な人口歯（４９）を備える。一般的に、各部分は交換可能であり、人国は（４９）だけが交換可能というわけではない。また、人口ガム材料（４８）もまた、交換可能な状態で人口骨に配置される。これは、本明細書におけるすべての実施形態に適用される。
下顎（４２）のモデルは、人口ガム材料（４８）に包まれた人口下顎骨（４４）を含み、人間の上顎を真似た取り外し可能な人口歯（４９）を備える。
上記人口骨（４３，４４）、人口ガム材料（４８）及び人口歯（４９）は、自然の対応する部分に形態学的及び硬度において共通する。
上記の歯及び顎のモデルは、必要な歯の機能、顎の内部の神経システムの必要な機能をシミュレートすることになっており、穴あけ及び麻酔の最中における歯の痛みの注射のシミュレーションにおける痛みの双方の現実的なしみレーションを可能にするようになっている。
上記各人口歯（４９）は、１つの歯冠部（５１）を有し、それはシミュレートされたガムの上に現れ、歯根部（５２）を有し、それは、着脱可能であり、人口顎（４１，４２）の人口骨（４３，４４）に埋め込まれている。
上記各人口歯（４９）は、内部にタッチセンサー５７を備えている。タッチセンサーは痛みシミュレータユニットの一部であり、これらは、（i）シミュレートされた象牙質層（５４）、（ii）シミュレートされた歯髄層（５５）に埋め込まれており、双方の層は人口の象牙質層及び歯髄層と類似の形態学的及び硬度を有する。
１つの実施形態において、センサーは閉回路の一部である。スティール製のドリル（３１）を備えた導電性のハンドピース（３２）というようなシステムに接続された導電材料がセンサーに接すると、電気回路が閉鎖され、信号が送信される。どのセンサーが接触されるかによって、異なる信号が送信されるようになっていてもよい。
図１３を参照すると、第２の実施形態において、センサーはキャパシタの一部である。キャパシタは、組込型システム（４６）のセンサー（５６，５７）及びグランド（６６）プレーンからなる。キャパシタが充電及び放電される期間における、時間及び電位は継続的に計測される。スティール製のドリル（３１）を備えた導電性のハンドピース（３２）あるいはシリンジ（３３）がセンサーに接すると、キャパシティが変化する。順デン及び放電時間が、それに影響される。この変化は、どのセンサーが接触されたかに関して、検知及び計測可能である。どのセンサーが触れられたかによって、異なる信号が送信され得る。
第２の実施形態の利点は、閉回路には他に必要がないということである。さらに、測定がより正確で信頼性がある。また、シミュレーションの費用対効果がよい。さらなる利点として、訓練生が穴あけ中に歯に水をスプレーすることができる点である。
図１４を参照すると、人口歯の異なる層に導電材料が接触したり、あるいは、穴あけするときに、象牙質及び歯髄のセンサーにおける充電時間が変化する。第２の実施形態においては、道具がセンサーに接触している間、キャパシティが変化する。象牙質が接触されているとき（６９）、象牙質が穴あけされているとき（７０）、象牙質が穴あけされて歯髄が接触されているとき（７１）、歯髄が穴あけされているとき（７２）の変化が本図に示されており、Ｔは時間でありＤは放電時間である。
図１５を参照すると、第３の実施形態において、センサーは電磁共振回路の一部である。高周波のスウィープ信号（７３）がセンサー（５６，５７）材料内の電磁共振器に影響される。これは組込型システム（４６）によって検知可能である。スティール製のドリル（３１）を備えた導電性のハンドピース（３２）あるいはシリンジ（３３）がセンサーに接すると、電磁共振器が影響される。この変化は、検知及び計測可能である。この計測は、どのセンサーが接触されたかに関して、反応シミュレータユニットによって、ユーザへのリアルタイムのフィードバックを生成することができる。どのセンサーが接触されたかによって、異なる信号が送信され得る。
第３の実施形態の利点は、閉回路のほかに必要がないことである。さらに、計測がより性格で信頼性がある。
第１のタッチセンサー（５７）は、シミュレートされた象牙質エナメル質接点（６１）及びシミュレートされた象牙質の層（５４）を形成し、タッチセンサー（５７）は、１つの実施形態において、導電層からなる。第２のタッセンサー（５７）は、シミュレートされた歯髄層（５５）を形成し、１つの実施形態において、導電層からなる。シミュレートされた象牙質（５４）とシミュレートされた歯髄（５５）層の間にインシュレイティング層（４７）がある。第３のタッチセンサー（５６）は、シミュレートされた神経を形成し、１つの実施形態において、導電層からなる。１つの実施形態において、第３のタッチセンサー（５６）は、図１８に示すように複数の層からなるセンサーである。１つの実施形態において、導電材料で生成された歯科ツールがタッチセンサーを形成する導電層に接触すると、電気回路は閉鎖される。データ処理ユニット５８は、電気回路の閉鎖に反応し、
結果として関連する信号を出力する。
各人口顎は、その内部が痛みブロックシミュレータ及び痛みシミュレータユニットの一部であるタッチセンサー（５６）を備える。これらは、注射中における痛みブロック及び痛み信号の生成を模倣するために自然の対応部分から採用された特別な解剖学的な目標物内に埋め込まれている。
上記痛みシミュレータユニットは、人口歯（４９）の敏感な層にドリルの先端が露出し除去される間に、擬似痛み（６２，６３）の信号を生成する。その敏感な層は、シミュレートされた象牙質（５４）と歯髄（５５）の層である。
各人口顎は、それ自体センサーとして機能でき、顎を穴あけする間の痛み信号の生成を模倣することができる（図示せず）。
本実施形態における人口歯は、ここで、図４Ｂによって例示される。この人口歯は、第１に歯髄（５５）を成型することで製造される。歯髄（５５）の材料は、以下のポリマー群から適切に選択され、以下の導電材料からなる。好ましくは、導電シリコンラバー、すなわち、カーボンあるいは鉄を基礎とする材料と混合されたシリコンラバーが、金型に射出される。次に、絶縁層が歯髄（５５）上に適用される。この絶縁層は、シリコンであってよく、あるいは、非導電物質に関して以下に示される他の材料であってもよい。絶縁材料がサーモプラスチックウレタン（ＴＰＵ）である場合には、好適な絶縁が達成され、同時に、実際の歯の模倣も良好である。歯髄（５５）は、今、絶縁材料の外側の層が配置され、次に、別の型が配置される。この型は象牙質（５４）の部分に対応する。そして、象牙質（５４）の部分は絶縁層の上に象牙質の部分を成形することによって形成される。象牙質（５４）の部分の材料は、以下のポリマー群から適切に選択され、以下の導電材料からなる。歯髄（５５）と象牙質（５４）の部分とは互いに絶縁されている。歯髄（５５）と象牙質（５４）の部分にリード線が接続される。これらのリード線は、データ処理ユニット（５８）に接続されていてもよく、あるいは、顎の端子に接続可能な電気端子に行きついてもよく、それらは回りまわってデータ処理ユニット（５８）に接続される。そして、歯を顎の関連するソケットに挿入することにより、歯は、データ処理ユニットに接続される。このようにして、歯が摺れ切れた場合や、他の理由によってうまく働くなった場合に、顎において歯は交換可能である。そして、歯髄（５５）、絶縁層及び象牙質（５４）は、対応するエナメル質の層及び歯の構造に対応して、もう１つの型に配置される。ここにおいて、絶縁材料が象牙質（５４）の部分の上に配置され、象牙質（５４）の部分を覆う（少なくとも、完成した歯が人国顎から突出すると思われる部分において）。象牙質（５４）部分上の絶縁材料は、実際の歯と類似の物性を有する材料の中から好適に選択される。これに関して、その材料は歯科の合成物でよく、例えば、ビスフェノールＡ・グリシージールメタクリス酸（ＢＩＳ−ＧＭＡ）やアクリル材料でもよい。
１つの実施形態において、シミュレートされた象牙質（５４）や歯髄（５５）層の導電材料は、カーボン、鉄あるいはニッケルを基礎とする材料である。代替的に、カーボンや鉄を基礎とする材料が、ニッケルコーティングと一体となっていてもよい。
カーボンや鉄を基礎とする材料は、導電材料とポリマーからなる合成物である。
１つの実施形態において、導電材料は、カーボンパウダー、カーボンファイバー、ステンレススティールグレードあるいはカーボンナノチューブからなる群から選択され、ポリマーは、ポリアミド（ＰＡ ６ ， ＰＡ ６６， ＰＡ ６６／Ｔ５ ＰＡ ４６， ＰＡ １２）； ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）； ポリカーボネート（ＰＣ）； ポリエチレン（ＰＥ （ＬＤ， ＭＤ， ＨＤ））； ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）； ポリエーテルイミド（ＰＥｌ）； ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）；ポリエチエンテレフタレート（ＰＥＴ）； 液晶ポリマー（ＬＣＰ）； ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）；ポリプロピレン（ＰＰ）；ポリフタルアミド（ＰＰＡ）；ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；ポリサルフォン（ＰＳＵ）；ポリスチレン （ＰＳ）；熱可塑性エラストマー（エステル及びアミドベース） （ＴＰＥ）；熱可塑性ポリウレタン （ＴＰＵ）； 熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）； エポキシ樹脂 （ＥＰｌ）；シリコンラバー（Ｑ）あるいはシリコンプラスチック（ＳＩ）からなる群から選択される。
シミュレートされた顎あるいや歯肉は、上記のリストされた材料から作られてもよく、導電物質の成分はあってもなくてもよい。１つの好適な実施形態においては、シミュレートされた歯肉はエポキシ樹脂（ＥＰＩ）から作られる。１つの好適な実施形態においては、シミュレートされた骨はポリアミド（ＰＡ）から作られる。
１つの好適な実施形態において、組成物は、ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＣ １４３１， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ 〜 ＰＢＴ １４５５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９４， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７８， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８７， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＳ １３２６， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ １７−０３１−ＨＩ， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０１０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０２０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０７０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０８０， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＡＳ− １００３， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＰＳ００３Ｅ， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＤＳ００３６ＩＰ， ｏｒ Ｌｏｃｔｉｔｅ ５４２ＩＴＭからなる群から選択される。
上記痛みシミュレータユニットは、生成された信号の周波数及び位置に応じて異なる激しさ（６２，６３）の擬似的な痛みの信号を生成することができる。
上記痛みシミュレータユニットは、歯科シリンジ（３３）の針がシミュレートされた神経（５６）の辺りに侵入すると、擬似的な痛み（６２，６３）の信号を生成することができる。
上述の人口歯における上述の異なる激しさ（６２，６３）の痛みは、エナメル質（５３）、象牙質（５４）、歯髄（５５）という３つのシミュレートされた層のいずれが穴開けされるかに関連して、生成される。
高い激しさ（６３）の擬似的な痛みの信号は、低い激しさ（６２）の擬似的な痛みの信号を一時的に隠すことができ、例えば、歯髄からの信号は象牙質からの信号を隠すことができる。一度」擬似的な痛みが生成されると、どのセンサーが接触されたかによって、一定時間継続する。
これは、より実際的なモデルを提供できる点で利点である。
上記人口顎における異なる激しさの擬似的な痛みは、シミュレートされた解剖学的なランドマーク、例えば、シミュレートされた下顎神経に代表されるランドマークへの針の距離に応じて生成される。
上記の歯は、実際の歯に使用される道具（例えば、歯科のスティールドリル（３１））と同じ手段によって、擬似的な痛みの信号を生成することができる。
上記顎は、顎に実施しているのと同じ道具（例えば、歯科シリンジ（３３））によって、擬似的な痛みの信号を生成することができる。基本的な実施形態において、歯科シリンジ（３３）は、導電材料で作られ、データ処理ユニット（５８）と電気的に接続され、また、導電層のセンサーからなりデータ処理ユニット（５８）に接続された対応するシミュレートされた神経（５６）に接続されている。
実施のために、注射の位置の機能として擬似的な麻痺を生成することは有益である。本発明によれば、遅れた擬似的な麻痺としては正確な注射は表示されない。
そして、注射の質は、実際の顎に非常に似た態様において擬似的な麻痺に影響する。注射の質、複数層のセンサーに記録されるものとして、タイミングスキーマによって擬似的な痛みのタイミングに影響する。
ここで、図１８を参照すると、複数層のセンサーは導電性のコアからなり、そのコアは少なくとも１つの電気的な絶縁層と少なくとも２つの電気的な導電層に囲まれている。１つの実施形態において、少なくとも２つの導電層（５６）は、導電シリコンからなる。１つの実施形態において、少なくとも１つの電気的な絶縁層（４７）は電気的な絶縁体であるシリコンラバーからなる。１つの実施形態において、少なくとも２つの導電層（５６）は導電シリコンからなり、少なくとも１つの電気的な絶縁層（４７）は電気的な絶縁体であるシリコンラバーからなる。１つの実施消え知あにおいて、導電性のコアは、導電性のシリコンからなる。
導電性のコアと少なくとも２つの導電背負うは、データ処理ユニットに接続され、シリンジが正しく位置すると、電気回路が閉鎖され、データ処理ユニット（５８）によって対応する信号が生成されて、出力手段に送信される。導電性のコアはシリンジの理想的な位置に対応し、少なくとも２つの導電層はより理想的ではない位置に対応し、しかし、それでもシリンジの位置は許容可能である。少なくとも２つの導電層は導電性のコアの反対側に位置する。実施したときに、データ処理ユニット（５８）に送信される信号は、このため、導電性のコアのために最適な擬似的な麻痺を生成、少なくとも２つの導電層のためには少し理想的な度合いが劣る擬似的な麻痺を生成する。そこで、実施中において、ユーザが第１の少なくとも２つの導電層にシリンジ（３３）で侵入してそこで停止すると、より最適ではない擬似的な麻痺が結果となる（図１８Ｂ）。ユーザが第１の少なくとも２つの導電層と導電性のコアに侵入してそこで停止すると、最適な擬似的な麻痺が結果となる（図１８Ｃ）。しかし、ユーザが第１の少なくとも２つの導電層と導電性のコア、そして、ユーザが第１の少なくとも２つの導電層の反対側の第２の少なくとも２つの導電層に侵入してそこで停止すると、より最適ではない擬似的な麻痺が結果となる（図１８Ｄ）。
電導性の層の数は、疑似的な麻痺の選択肢をますために、増加してもよい。すなわち、擬似的な麻痺の望まれる選択肢の多さによって、少なくとも２つの電導層及び少なくとも１つの伝っ気的な絶縁層は、２，３，４，５あるいは６であってもよい。
図１８による１つの実施形態において、２つの電導差凹と１つの電気的な絶縁層を有する複数層のセンサーが示されており、さらに、導電的なコアが追加される。そこで、センサーポイントは合計で３つとなる。注射の質は、実際の顎と非常に似た態様において、擬似的な麻痺に影響する。これは、本モデルが擬似的な麻痺を達成するための正確な角度に制限されない点において利点である。そのかわり、擬似的な麻痺の持続はユーザの技術に影響される。もしも、誤った角度や位置が使用された場合には、あるレベルの擬似的な麻痺は達成されるが、実際の状況と同様に、より低度のブロッキング能力と短い持続時間である。この現象は実際の状況と非常に似ている。
１つの実施形態において、歯科シリンジはデータ処理ユニットに接続されていない。シリンジを正しい位置に使用することにより、グランドへのセンサーの容量は変化し、それは計測することができる。
さらに１つの実施形態において、歯科シリンジはデータ処理ユニットに接続されていない。シリンジを正しい位置に使用することにより、センサーの電磁共鳴は変化し、それは計測することができる。
これは、シリンジを本システムに取り付けることなく使用できる点で利点であり、柔軟性を増し、費用対効果を増す（図１７）。
上述の痛みシミュレータユニットは、麻酔技術が正しく適用されたか否かによって、痛みのある穴あけあるいは痛みのない穴あけをシミュレートすることができる。正しくというのは、ここでは、正しい位置における注射を意味する。
上記痛みブロックシミュレータユニットは、上述の人口顎（４１，４２）における正しい空間における歯科シリンジ（３３）を使用する麻酔をシミュレートすることができる。本システムは、シミュレートされた注射に抽出されるべき実際の麻酔剤を要求せず、人口顎の柔らかい組織に張りが入ることによって、麻痺のシミュレーションが生成される。
上記シミュレートされた麻酔は、使用された麻酔技術及びシミュレータの実施者によってどのくらい正確に麻酔がなされたかによって、異なるレベルを有する。正確さは、ここでは、針の先端が、理想的な麻痺を提供するために、シミュレートされた解剖学的なランドマークに対してどのくらい近いかを意味する。
上記顎は、実際の無知に使用されるのと同一の道具（歯科シリンジ（３３））によって、麻酔工程をシミュレートすることができる。
上記の知覚シミュレータユニットは、センサーからの異なる激しさ（６２，６３）の擬似的な痛みの信号を受信することに関して、中枢神経系の非常に限定された機能を模倣することができ、それらを区別して、それに従って、オーディオビジュアルディスプレイユニット（６０）に適切な信号を送信することができる。
反応シミュレータユニットは、技術的にオーディオビジュアルディスプレイ装置であり、シミュレートされた痛み信号の周波数を激しさによって、可聴音及びいくつかの可視光をディスプレイすることによって各シミュレートされた痛み信号への反応をシミュレートすることができる。
オーディオビジュアルディスプレイユニット（６０）は、異なる大きさ及び長さの異なる可聴音及び異なる色の光あるいは異なる激しさの光のような異なる可視信号をディスプレイすることによって、異なる痛みの激しさへの反応をシミュレートする。
上記モデルは、一時に１つの歯を穴あけする間における痛みをシミュレートすることができ、それは、ルーチンとして、歯科治療セッション中に適用される。
上記の出るは、同時に異なる領域の麻酔をシミュレートすることができ、それは、歯科治療セッション中に適用される。
タイミングに関する擬似的な痛みの信号の生成、送信、知覚及び反応は、実際の患者の反応に極めて類似している。
麻痺の持続及びシミュレートされた注射後の麻痺の開始は、実際の患者の反応に極めて似ている。タイミングスキーマは、２つの期間に分けられる。第１の期間は、シミュレートされた麻酔注射から、擬似的な痛みのブロック、いわゆる擬似的な麻痺の開始までである。第２の期間は、擬似的な痛みの開始から擬似的な痛みの消滅までである。
１つの実施形態において、タイミングスキーマは、所定範囲において、任意である。第１及び第２の期間の持続は、所定の時間範囲において不規則である。各期間の持続は、実験ごとに異なってよく、ユーザごとに調整されてもよい。
人口の歯に組込型タッチセンサーは、穴あけされることによって敏感さを失わない。これは、人口の歯は、穴あけによって、関連するセンサーが完全に除去されるのでない限り、言い換えると、歯とシステムとの接続が失われていない場合には、再使用可能であることを意味する。
顎は、インストールされるべき従来の擬似的な頭と交換可能なように製造されことができる。
本システム（５０）を使用する工程の一例をここに示す。
１．システムをオンにした後、第１のことは、スチールドリル（３１）と歯科シリンジ（３３）を備える導電性の歯科ハンドピース（３２）を持つことであり、それは、特別なコネクターによって本システムに接続される。
２．ハンドピースを使用し、臨床歯冠において人口歯の視認できる部分の穴あけを開始する。
３．図５を参照すると、人口歯のエナメル層（５３）を穴あけする間は、本モデルからは反応がない（ＮＰＰＳ：Ｎｏ Ｐｓｅｕｄｏ Ｐａｉｎ Ｓｉｇｎａｌ）。
４．図６を参照すると、シミュレートされたエナメル層を通過した後、象牙質エナメル層境界（６１）の露出すると、シミュレートされた痛み信号へお反応を反映した泣き音が聞かれる。もしも、シミュレートされた象牙質（５４）の穴あけが継続すると、その音は繰り返し聞かれ、穴あけを継続的に繰り返すことにより、シミュレータから穴あけを停止するようにリクエスト音が出される。穴あけが停止すると、擬似的な痛みは短期間持続する。これは、コンプレイン音によって示される。
５．図７を参照すると、もしも、ドリルが象牙質を通過して及びシミュレートされた歯髄層（５５）に露出すると、シミュレータから叫び音が出される。それは、歯髄の露出を意味し、後に穴あけを停止するためのリクエスト音が出される。もしも、穴あけが停止すると、擬似的な痛みは短期間持続する。これは、コンプレイング音によって示される。
６．穴あけが停止している冠であっても、不注意にキャビティの壁に触れた場合には、人口歯内の敏感な層に触れていることを示す叫び音あるいは泣き音が聞かれる。
７．図１０、１１及び１２を参照すると、痛みのない状態をシミュレートするために、注射が適用される。特定の場所における正確なシミュレートされた注射は、人口歯の異なる層からの信号をブロックすることができる。
８．図８を参照すると、どの歯（複数の歯を含む）が鈍感化されるかによって、侵入、鼻口蓋神経ブロック、オトガイ神経ブロック及び下歯槽神経ブロックというようなルーチンの麻酔技術が適用できる。注射中は、泣き音がディスプレイされる。
９．注射後、シミュレートされた麻酔は２〜５分後に開始し、１時間以上持続する。擬似的な痛みは、音あるいは光によってディスプレイされる。
１０．麻酔の深さは、注射の正確さによって異なる。正確さは、ここでは、本も出るにおける針の先端の位置を意味し、図１８に示すシミュレートされた解剖額的なランドマークにどのくらい近いかを意味する。
１１．象牙質層及び歯髄層において、異なるレベルの麻痺がシミュレートできる。
ａ．レベル０：「歯髄及び象牙質における許容できない痛み」が、象牙質あるいは歯髄層の除去によって、泣き音及び叫び音がそれぞれ演出されることによってシミュレートされ、穴あけを停止するよう求めるリクエスト音が出される。
ｂ．レベル１：「歯髄の痛み及び象牙質における少しの痛み」が、歯髄層の除去の場合には停止リクエストに加えて叫び音が演出されることによってシミュレートされ、象牙質の除去の場合には泣き音が演出されるが象牙質層を穴あけするときには停止リクエストはない。
ｃ．レベル２：「歯髄の痛みはあるが、象牙質には痛みがない」が、歯髄層が接触された場合に、叫び音が演出されることによってシミュレートされる。
ｄ．レベル３：「痛みがない」が、オーディオディスプレイデバイスから、音が出ないことによって、シミュレートされる。
１２．シミュレートされた麻痺は１時間以上持続する。その後、いくつかの叫び音がオーディオディスプレイデバイスから聞かれ、注射の場所におけるある擬似的な痛みを示す。この期間はプログラムで制御可能である。

Claims (23)

  1. 歯科治療の練習方法であって、
    ａ．自動的に人口歯（４９）の第１の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第１の領域はシミュレートされた象牙質層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第１の領域に存在するときに人間が知覚できる第１の出力を生成し、
    ｂ．自動的に人口歯（４９）の第２の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第２の領域はシミュレートされた歯髄層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第２の領域に存在するときに人間が知覚できる第２の出力を生成し、
    ｃ．自動的に人口歯（４９）をサポートしている人口顎の中のシミュレートされた神経ポジションにおける第２の先鋭な歯科ツールの存在を検知するステップを含み、
    人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力の生成は、前記第２の先鋭な歯科ツールが前記シミュレートされた神経ポジションに存在していた後、所定期間、ブロックされることを特徴とする方法。
  2. 様々な異なるシミュレートされた神経ポジションが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記神経ポジションは、侵入、鼻口蓋神経ブロック、オトガイ神経ブロック、下歯槽神経ブロック、大口蓋神経ブロック、舌神経ブロック、頬神経ブロック、眼窩下神経ブロック、ゴウゲイト（ｇｏｗ−ｇａｔｅｓ）技術からなる群から選択された麻酔技術のシミュレーションに適することを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記所定期間は、任意に調整できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記所定期間は、シミュレートされた麻酔注射から人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力のブロッキングの開始までの第１の期間と、人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力のブロッキングの開始から人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力のブロッキングの消滅までの第２の期間に区分されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記第１の期間は２〜５分間であり、前記第２の期間は１〜８時間であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力の信号レベルは可変であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. ａ．人間の歯の象牙質組織に対応する第１の領域と、前記第１の領域に備えられる第１のタッチセンサーと、
    ｂ．人間の歯の歯髄組織に対応する第２の領域と、前記第２の領域に備えら得る第２のタッチセンサーと、
    ｃ．前記歯をオペレーティブデータ処理ユニットに電気的に接続する電機端子であって、前記電気端子は前記第１の領域及び前記第２の領域に伝導的に接続されており、
    前記第１の領域及び前記第２の領域は、導電材料とポリマーとの合成物であることを特徴とする歯科治療の練習用の人口歯が使用されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
  9. ａ．人間の歯の象牙質組織に対応する第１の領域と、前記第１の領域に備えられる第１のタッチセンサーと、
    ｂ．人間の歯の歯髄組織に対応する第２の領域と、前記第２の領域に備えら得る第２のタッチセンサーと、
    ｃ．前記歯をオペレーティブデータ処理ユニットに電気的に接続する電機端子であって、前記電気端子は前記第１の領域及び前記第２の領域に伝導的に接続されており、
    前記第１の領域及び前記第２の領域は、導電材料とポリマーとの合成物であることを特徴とする人口歯、または、
    前記導電材料は、カーボンパウダー、カーボンファイバー、ステンレススティールグレード、カーボンナノテューブ、ニッケルグラファイトからなる群から選択されることを特徴とする前記人口歯、または、
    前記ポリマーは、ポリアミド（ＰＡ ６ ， ＰＡ ６６， ＰＡ ６６／Ｔ５ ＰＡ ４６， ＰＡ １２）； ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）； ポリカーボネート（ＰＣ）； ポリエチレン（ＰＥ （ＬＤ， ＭＤ， ＨＤ））； ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）； ポリエーテルイミド（ＰＥｌ）； ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）；ポリエチエンテレフタレート（ＰＥＴ）； 液晶ポリマー（ＬＣＰ）； ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）；ポリプロピレン（ＰＰ）；ポリフタルアミド（ＰＰＡ）；ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；ポリサルフォン（ＰＳＵ）；ポリスチレン （ＰＳ）；熱可塑性エラストマー（エステル及びアミドベース） （ＴＰＥ）；熱可塑性ポリウレタン （ＴＰＵ）； 熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）； エポキシ樹脂 （ＥＰｌ）；シリコンラバー（Ｑ）あるいはシリコンプラスチック（ＳＩ）からなる群から選択されることを特徴とする上記いずれかの前記人口歯、または、
    前記合成物は、ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＣ １４３１， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ 〜 ＰＢＴ １４５５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９４， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７８， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８７， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＳ １３２６， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ １７−０３１−ＨＩ， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０１０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０２０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０７０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０８０， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＡＳ− １００３， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＰＳ００３Ｅ， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＤＳ００３６ＩＰ， ｏｒ Ｌｏｃｔｉｔｅ ５４２ＩＴＭからなる群から選択されることを特徴とする上記いずれかの前記人口歯、または、
    前記合成物内の前記導電材料の体積抵抗率は、０．００１乃至１００００Ωｃｍである前記人口歯いずれかに記載の人口歯（４９）を少なくとも１つと、少なくとも第１の先鋭な歯科ツール（３１；３３）と第２の先鋭な歯科ツール（３３）を含み、
    ａ）前記第１のタッチセンサーは動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続され、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第１のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な第１の信号を生成して出力する出力装置に動作可能なように接続され、
    ｂ）前記第２のタッチセンサーは動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続され、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第２のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な第２の信号を生成して出力する前記出力装置に動作可能なように接続され、前記人口歯（４９）は人口顎（４１；４２）に支持されており、
    前記人口顎は、
    ｃ）シミュレートされた神経ポジションに位置し、動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続される第３のタッチセンサー（５６）を有し、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第３のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な信号を生成して出力する前記出力装置に動作可能なように接続されており、
    前記第２の先鋭な歯科ツール（３３）が前記第３のタッチセンサー（５６）に検知された後、所定期間、人間が知覚可能な前記第１の出力信号または前記第２出力信号を無効にするように設定されていることを特徴とする装置が使用されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
  10. 請求項１乃至請求項１０に記載のいずれかの方法を実施するように構成されており
    ａ．自動的に人口歯（４９）の第１の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第１の領域はシミュレートされた象牙質層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第１の領域に存在するときに第１の人間が知覚できる出力を生成する第１ユニット、
    ｂ．自動的に人口歯（４９）の第２の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第２の領域はシミュレートされた歯髄層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第２の領域に存在するときに第２の人間が知覚できる出力を生成する第２ユニット、
    ｃ．自動的に人口歯（４９）をサポートしている人口顎の中のシミュレートされた神経ポジションにおける第２の先鋭な歯科ツールの存在を検知する第３ユニットを含む組込型システムが使用されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
  11. 歯科治療の練習用の人口歯であって、
    ａ．人間の歯の象牙質組織に対応する第１の領域と、前記第１の領域に備えられる第１のタッチセンサーと、
    ｂ．人間の歯の歯髄組織に対応する第２の領域と、前記第２の領域に備えら得る第２のタッチセンサーと、
    ｃ．前記歯をオペレーティブデータ処理ユニットに電気的に接続する電機端子であって、前記電気端子は前記第１の領域及び前記第２の領域に伝導的に接続されており、
    前記第１の領域及び前記第２の領域は、導電材料とポリマーとの合成物であることを特徴とする人口歯。
  12. 前記導電材料は、カーボンパウダー、カーボンファイバー、ステンレススティールグレード、カーボンナノテューブ、ニッケルグラファイトからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の人口歯。
  13. 前記ポリマーは、ポリアミド（ＰＡ ６ ， ＰＡ ６６， ＰＡ ６６／Ｔ５ ＰＡ ４６， ＰＡ １２）； ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）； ポリカーボネート（ＰＣ）； ポリエチレン（ＰＥ （ＬＤ， ＭＤ， ＨＤ））； ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）； ポリエーテルイミド（ＰＥｌ）； ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）；ポリエチエンテレフタレート（ＰＥＴ）； 液晶ポリマー（ＬＣＰ）； ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）；ポリプロピレン（ＰＰ）；ポリフタルアミド（ＰＰＡ）；ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；ポリサルフォン（ＰＳＵ）；ポリスチレン （ＰＳ）；熱可塑性エラストマー（エステル及びアミドベース） （ＴＰＥ）；熱可塑性ポリウレタン （ＴＰＵ）； 熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）； エポキシ樹脂 （ＥＰｌ）；シリコンラバー（Ｑ）あるいはシリコンプラスチック（ＳＩ）からなる群から選択されることを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の人口歯。
  14. 前記合成物は、ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＣ １４３１， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ 〜 ＰＢＴ １４５５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＥ １２９４， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３７８， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８０， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８２， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８３， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８５， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＰ １３８７， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ ＰＳ １３２６， ＰＲＥ−ＥＬＥＣ １７−０３１−ＨＩ， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０１０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ５０２０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０７０， ＰＲＥＳＥＡＬ ＴＰＥ ６０８０， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＡＳ− １００３， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＰＳ００３Ｅ， ＬＮＰ ＦＡＲＡＤＥＸ ＤＳ００３６ＩＰ， ｏｒ Ｌｏｃｔｉｔｅ ５４２ＩＴＭからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の人口歯。
  15. 前記合成物内の前記導電材料の体積抵抗率は、０．００１乃至１００００Ωｃｍである請求項１１乃至１４のいずれかに記載の人口歯。
  16. 請求項１１乃至１５のいずれかに記載の人口歯（４９）を少なくとも１つと、少なくとも第１の先鋭な歯科ツール（３１；３３）と第２の先鋭な歯科ツール（３３）を含み、
    ａ）前記第１のタッチセンサーは動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続され、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第１のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な第１の信号を生成して出力する出力装置に動作可能なように接続され、
    ｂ）前記第２のタッチセンサーは動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続され、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第２のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な第２の信号を生成して出力する前記出力装置に動作可能なように接続され、前記人口歯（４９）は人口顎（４１；４２）に支持されており、
    前記人口顎は、
    ｃ）シミュレートされた神経ポジションに位置し、動作可能なようにデータ処理ユニット（５８）に接続される第３のタッチセンサー（５６）を有し、前記データ処理ユニットは、前記先鋭なツールが前記第３のタッチセンサーに検知されたときに人間が知覚可能な信号を生成して出力する前記出力装置に動作可能なように接続されており、
    前記第２の先鋭な歯科ツール（３３）が前記第３のタッチセンサー（５６）に検知された後、所定期間、人間が知覚可能な前記第１の出力信号または前記第２の出力信号を無効にするように設定されていることを特徴とする装置。
  17. 前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）は導電層を含み、前記第１の先鋭な歯科ツール（３１）または前記第２の先鋭な歯科ツール（３３）が前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）に接触したときに閉回路が形成されるように動作可能なように前記データ処理ユニット（５８）に接続されている請求項１６に記載の装置。
  18. 前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）は導電層を含み、前記第１の先鋭な歯科ツール（３１）または前記第２の先鋭な歯科ツール（３３）が前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）に接触したときに閉回路が形成されないように、開回路において前記データ処理ユニット（５８）に接続されている請求項１６に記載の装置。
  19. 前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）は異なる電気容量を有する請求項１８に記載の装置。
  20. 前記第１のタッチセンサー、前記第２のタッチセンサー及び前記第３のタッチセンサー（５６）は異なる電磁共鳴を有する請求項１８に記載の装置。
  21. 歯科治療の練習用の組込型システムであって、前記組込型システムは請求項１乃至請求項１０に記載のいずれかの方法を実施するように構成されており、前記組込型システムは、
    ａ．自動的に人口歯（４９）の第１の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第１の領域はシミュレートされた象牙質層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第１の領域に存在するときに第１の人間が知覚できる出力を生成する第１ユニット、
    ｂ．自動的に人口歯（４９）の第２の領域中の第１の先鋭な歯科ツールの存在を検知し、前記第２の領域はシミュレートされた歯髄層に対応し、前記先鋭な歯科ツールが前記第２の領域に存在するときに第２の人間が知覚できる出力を生成する第２ユニット、
    ｃ．自動的に人口歯（４９）をサポートしている人口顎の中のシミュレートされた神経ポジションにおける第２の先鋭な歯科ツールの存在を検知する第３ユニットを含むシステム。
  22. 人間が知覚できる前記第１の出力または前記第２の出力の生成は、前記第２の先鋭な歯科ツールが前記シミュレートされた神経ポジションに存在していた後、所定期間、ブロックされる請求項２１に記載の組込型システム。
  23. 前記組込型システムは、プログラム制御可能なプロセッサ、データメモリ、データーメモリ、または、オーディオビジュアルディスプレイを含む請求項２１に記載の組込型システム。
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