JP2016064086A - ブラキシズム位置検出装置、ブラキシズム位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】ブラキシズム発生の位置を特定することができるブラキシズム位置検出装置を提供する。
【解決手段】口腔内に挿入し、ブラキシズムによる音を取得して音源となる部位を特定するブラキシズム位置検出装置（１０）であって、複数のマイク（１１）と、複数のマイクが所定の距離を保持して取り付けられ、口腔の内面の一部に沿った形状を有するマイク保持手段（１２）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラキシズム（歯牙の噛みしめ、すり合わせ、例えば歯ぎしり）が発生する位置を検出する装置、及びこれを含むシステムに関する。

ブラキシズムは、歯牙を噛みしめたり、すり合わせたりすることを言い、歯周疾患や歯牙の過度な咬耗などを引き起こす。しかしながら、睡眠中のブラキシズムは本人が無意識の状態で起こっているため、自覚していない患者も多い。
インプラントなどの歯科補綴物を用いた治療は、欠損した歯牙を人工的に再現してその機能を回復させることにある。一方で、歯科補綴物を適用した後にブラキシズムが発生すると、歯科補綴物へ負担がかかり不具合を生じる虞がある。かかる観点からブラキシズムが発生したときには、この状況を的確に把握し、ブラキシズムの発生を抑える必要がある。

例えば特許文献１、２に記載のように従来のブラキシズムの検出装置は、筋電計を用いた咀嚼筋活動の測定や、睡眠時に患者から発せられる音を集音し分析している。しかしながら、これらのブラキシズム検出装置はブラキシズム発生位置を精度よく特定することが難しい。

特許第５４１８６６６号公報 特許第４８０９２１２号公報

そこで本発明は、ブラキシズム発生の位置を精度よく特定することができるブラキシズム位置検出装置を提供することを課題とする。また、このブラキシズム位置検出装置を含むブラキシズム検出システムを提供する。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、口腔内に挿入し、ブラキシズムによる音を取得して音源となる部位を特定するブラキシズム位置検出装置（１０）であって、複数のマイク（１１）と、複数のマイクが所定の距離を保持して取り付けられ、口腔の内面の一部に沿った形状を有するマイク保持手段（１２）と、を備える、ブラキシズム位置検出装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラキシズム位置検出装置（１０）と、マイクからの信号を演算して音源位置を特定する演算手段（２０）と、を備え、演算手段では、マイク（１１）の位置情報、及び、複数のマイクが音を検知した時間に基づいて音源となる部位を特定する演算を行う、ブラキシズム位置検出システム（１）である。

本発明によれば、ブラキシズム発生の位置を精度よく特定することができる。

ブラキシズム検出システム１を説明する概念図である。 ブラキシズム検出装置１０を説明する断面図である。 ブラキシズム検出システム１において位置特定の演算を説明する図である。 ブラキシズム検出システム１０１を説明する概念図である。 ブラキシズム検出システム１０１において位置特定の演算を説明する図である。

以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。

図１は１つの形態を説明する図であり、口腔内のうち上顎Ａ（すなわち口蓋）に配置されたブラキシズム検出装置１０を含むブラキシズム検出システム１を概念的に示した図である。図１ではブラキシズム検出装置１０が口腔内の上顎Ａに配置された場面を表している。また図２は図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った断面図である。
図１からわかるようにブラキシズム検出システム１はブラキシズム検出装置１０及び演算手段２０を有して構成されている。

ブラキシズム検出装置１０は、図１、図２からわかるようにマイク１１、マイク保持手段１２、及び送信手段１３を有している。

マイク１１は、検出した音を電気信号に変換する機器であり、本発明では少なくとも２つ具備されている。本形態では２つのマイク１１を備えているが３つ以上のマイクが配置されてもよい。３つのマイクを備える例を後で他の形態として説明する。
マイク１１の大きさは限定されることはないが、ブラキシズム検出装置１０が口腔内に配置されることを鑑みるとできるだけ薄くて小さいことが好ましい。かかる観点から平面視（図１の視点）で直径１ｍｍ以上７ｍｍ以下の円形で厚さが３ｍｍ以下の円板状のマイクを用いることができる。ただし平面視で必ずしも円形であることに限定されることはなく、他の形態であってもよい。
マイクの種類は特に限定されることはないが全方向の音を均等に検知することが好ましい。これにより位置検出精度を高めることができる。また口腔内に配置される観点から防水手段により防水されていることを要する。そのため例えばマイクを防水シートで覆うことができる。

マイク保持手段１２はマイク１１を所定の位置に保持するとともに、ブラキシズム検出装置１０を口腔内に適切に配置する手段である。本形態のマイク保持手段１２は図１、図２に示したように口腔内の上顎内面に沿った形状を有する板状の部材である。そして当該板状のマイク保持手段１２は上顎の左右歯列間を渡すように形成される。そしてマイク保持手段１２の端部が歯牙に接触するように構成される。これによりブラキシズム検出装置１０の口腔内への配置の安定性を高めることができる。この際には図１からわかるように、口唇−喉方向（図１の紙面上下方向）には、少なくとも臼歯の部分全体に亘る大きさであることが好ましい。これによりさらに配置の安定性を高めることができる。
マイク保持手段１２は厚すぎると自然な咬合状態が乱れる虞があり、ブラキシズム測定の精度の低下が懸念されることから、マイク保持手段１２の厚さは２ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。
このようなマイク保持手段１２は義歯床を作製するための歯科用レジンで形成することができる。これによれば義歯床を作製する手順に倣って正確に口腔内の内面形状に沿った形態を得ることができる。

送信手段１３はマイク１１で検知した音に基づく電気信号を演算手段２０に送信する手段である。従って、マイク１１からの電気信号を受信する受信部、受信した電気信号を送信する送信機（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））及びアンテナ、並びに電源となる電池を有し、これを作動させるための電子回路が組まれている。そして当該回路が筐体に内包されてパッケージングされている。電子回路自体の構成は公知の通りである。
筐体の大きさは限定されることはないが、ブラキシズム検出装置１０が口腔の内面に配置されることを鑑みるとできるだけ小さくて薄いことが好ましい。かかる観点から平面視で縦横それぞれが５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の四角形で、厚さが３ｍｍ以下であることが好ましい。ただし平面視で必ずしも四角形であることに限定されることはなく、他の形態であってもよい。

本形態では送信手段１３は無線により演算手段２０に電気信号を送信するように構成されている。これにより配線を減らすことができ利便性が高まるとともに、配線により自然咬合状態が乱されることを防止できる。ただし、無線に限定されることはなく、有線（配線）で電気信号を演算手段２０に送信するように構成してもよい。

以上説明した各構成部材が次のように組み合わされてブラキシズム検出装置１０とされている。すなわち、図１、図２からわかるように、口腔内面の一部（本形態では口腔内の上顎内面の一部、すなわち口蓋の一部）に沿った形状を有する板状のマイク保持手段１２の一方の面に複数（本形態では２つ）のマイク１１が固定されている。この固定は例えば即時重合レジンやシリコンを用いることができる。複数のマイク１１は所定の間隔を有して配置されていることが好ましい。複数のマイク１１を近くに配置しすぎるとブラキシズムの位置測定精度が低下する虞がある。具体的には平面視（図１に示した視点）で３０ｍｍ×４０ｍｍの四角の内側の範囲内でできるだけ離隔させた位置関係であることが好ましい。その中でも左右歯列間の中央線（図１にＩ−Ｉで示した。）を挟んで線対称位置に配置されることがさらに好ましい。

送信手段１３も図１、図２からわかるように、板状のマイク保持手段１２の面のうちマイク１１が配置された側の面に固定されている。この固定は例えば即時重合レジンやシリコンを用いることができる。送信手段１３が配置される位置は特に限定されることはないが、自然な咬合状態に対して比較的影響が少なくてすむように、口蓋の湾曲した底部である最も深い部位を含んで配置されることが好ましい。

そしてマイク１１と送信手段１３とは図１、図２に表れているように導線１４により電気的に接続されている。本形態では導線１４は露出しているが即時重合レジンやシリコンに埋められていてもよい。

図１に戻って演算手段２０について説明する。演算手段２０はブラキシズム検出装置１０で得られた音に基づく電気信号を送信手段１３から受信し、実際にブラキシズムによる音（電気信号）を抽出してその発生位置を特定する演算をする。従って、演算手段２０には、送信手段１３からの電気信号を受信する受信手段、プログラムに基づいて演算を実行する演算子（ＣＰＵ）、演算の根拠となるプログラムを保存する記憶手段、演算子の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能するＲＡＭ、入力手段、及び出力（表示）手段等を有して構成されている。より具体的には演算手段としてコンピュータを用いることができる。実際にどのような演算を行うかの例については後で説明する。

次に、ブラキシズム検出システム１を用いて、ブラキシズムの発生位置を検出する流れについて説明する。なお、この中で演算手段２０により行われる演算の例を合わせて説明する。

初めにブラキシズム検出装置１０を患者の口腔内に挿入して所定の位置に配置する。このときブラキシズム検出装置１０のマイク保持手段１２は上記したように配置すべき部位の内面形状に沿った形状を有しているので、ブラキシズム検出装置１０を配置しても口腔内における自然な咬合状態の乱れは低く抑えられている。

ブラキシズム検出装置１０を上記のように口腔内に配置した状態で測定（検出）を始める。すると複数のマイク１１は口腔内で発生した音を検知してこれを電気信号に変換する。これが導線１４を通じて送信手段１３に送られ、送信手段１３は図１にＩａで示したように演算手段２０にこの電気信号を送信する。

送信手段１３から当該電気信号を受けた演算手段２０は、記憶手段に保存されているプログラムに基づき演算子で次のような演算を行う。

初めに各マイク１１で検知した音に基づく電気信号をＦＦＴ変換（高速フーリエ変換）することで音のピーク値における周波数を特定し、ブラキシズムによる音とそれ以外の音を分離しブラキシズムによる音のみを抽出する。より具体的にはブラキシズムは１４００Ｈｚ付近と２０００Ｈｚ以上４５００Ｈｚ以下の範囲との２つのピークが見られ、他の音（例えば単純ないびきの場合には１０００Ｈｚ以下）から分離することができる。さらにこの周波数の中でもブラキシズムの種類によってさらに周波数が異なるので、ブラキシズムの種類も特定することができる。

次に上記のようにブラキシズムとして特定した音がどこから発生したかを演算することによりブラキシズムが発生した位置の検出をする。図３に説明のための図を示した。図３は図１と同じ視点による図である。
図３に示した視点でここに表したようにＸＹ座標系を考える。そしてこのＸＹ座標系で一方のマイク１１の中心位置の座標をＰ（−ｄ，０）、他方のマイク１１の中心位置の座標をＱ（ｄ，０）とする。
一方、ブラキシズムの発生場所をＵ（ｘ，ｙ）とし、音の速度をＶ（ｍ／ｓ）、座標Ｐのマイク１１によりブラキシズムを検知した時間をＴ_Ｐ、座標Ｑのマイク１１によりブラキシズムを検知した時間をＴ_Ｑ、ＵからＰまでにブラキシズムによる音が伝わる時間をｔ（ｓ）とする。これにより次の式（１）、式（２）が成り立つ。
（ｄ＋ｘ）^２＋ｙ^２＝（Ｖｔ）^２ （１）
（ｄ−ｘ）^２＋ｙ^２＝｛Ｖ（ｔ＋Ｔ_Ｑ−Ｔ_Ｐ）｝^２ （２）
この式（１）、式（２）をｘ、ｙについてそれぞれ解くことによりブラキシズムの発生場所であるＵの位置を特定することができる。すなわち、マイクの位置及び当該マイクが検知した音の時間に基づいてブラキシズムが発生した位置を精度よく特定することができる。

以上のように、ブラキシズム検出装置１０、及びこれを備えるブラキシズム検出システム１によれば、口腔内に検出装置を直接挿入してブラキシズムを検出するので、ブラキシズムが発生したことに加えてその発生位置も精度よく特定することが可能である。そしてその結果を用いることにより患者ごとにブラキシズムの発生原因を明確にすることができ、歯科補綴物を作製する際に具体的にブラキシズムを発生させない構造で設計や補正をすることが可能となる。上記したようにブラキシズムの発生は歯科補綴物にも大きな負担を与えるのでこれを回避することができれば、歯科補綴物及び患者に発生する不具合を防止することが可能である。

図４には、マイク１１が３つ配置された他の形態であるブラキシズム検出装置１１０が備えられたブラキシズム検出システム１０１を説明する図を示した。図４は図１と同じ視点による図である。ブラキシズム検出システム１０１ではブラキシズム検出システム１に対してマイク１１が１つ増えた以外は同じ構成なので、図４では同じ符号を付して説明を省略する。

本形態ではマイク１１が３つ配置されている。すなわち、図４からわかるように、口腔内面の一部（本形態では口腔内の上顎内面の一部、すなわち口蓋の一部）に沿った形状を有する板状のマイク保持手段１２の一方の面に３つのマイク１１が固定されている。この固定は例えば即時重合レジンやシリコンを用いることができる。３つのマイク１１は所定の間隔を有して配置されていることが好ましい。複数のマイク１１を近くに配置しすぎるとブラキシズムの位置測定精度が低下する虞がある。具体的には平面視（図４に示した視点）で３０ｍｍ×４０ｍｍの四角の内側の範囲内でできるだけ離隔させた位置関係であることが好ましい。３つのマイク１１が三角形の頂点位置となるような配置が好ましく、この三角形が二等辺三角形（正三角形を含む）となる配置にすることができる。また、左右歯列間の中央線（図４にＩＶ−ＩＶで示した。）を挟んで線対称位置に３つのマイク１１が配置されることがさらに好ましい。

また、本形態で演算手段２０によりブラキシズムの位置を特定する際には例えば次のように行うことができる。図５に説明のための図を示した。図５は図４と同じ視点による図である。
図５に示した視点でここに表したようにＸＹ座標系を考える。そしてこのＸＹ座標系で１つ目のマイク１１の中心位置の座標をＰ（−ｄ，０）、２つ目のマイク１１の中心位置の座標をＱ（ｄ，０）、３つ目のマイク１１の座標をＲ（０，ｄ）とする。
一方、ブラキシズムの発生場所をＵ（ｘ，ｙ）とし、音の速度をＶ（ｍ／ｓ）、座標Ｐのマイク１１によりブラキシズムを検知した時間をＴ_Ｐ、座標Ｑのマイク１１によりブラキシズムを検知した時間をＴ_Ｑ、座標Ｒのマイク１１によりブラキシズムを検知した時間をＴ_Ｒ、ＵからＰまでにブラキシズムによる音が伝わる時間をｔ（ｓ）とする。これにより次の式（１）〜式（３）が成り立つ。
（ｄ＋ｘ）^２＋ｙ^２＝（Ｖｔ）^２ （１）
（ｄ−ｘ）^２＋ｙ^２＝｛Ｖ（ｔ＋Ｔ_Ｑ−Ｔ_Ｐ）｝^２ （２）
ｘ^２＋（ｙ−ｄ）^２＝｛Ｖ（ｔ＋Ｔ_Ｒ−Ｔ_Ｐ）｝^２ （３）
この式（１）〜式（３）を用いてｘ、ｙについてそれぞれ解くことによりブラキシズムの発生場所であるＵの位置を特定することができる。なお、マイクの数を増やすことにより位置の特定精度を向上させることができるが、多すぎると自然の咬合状態から変わってしまう虞があり、マイクの数は２つ以上４つ以下であることが好ましい。

以上説明した形態に加え、ブラキシズム検出装置に対してさらに小型のカメラ及び照明を具備してもよい。これによりブラキシズムの部位を直接観察できる可能性があり、ブラキシズムの原因をより正確に解明できる。

また上記形態では、ブラキシズム検出装置を口腔の上顎内面、すなわち口蓋に配置する例を説明した。ただし、口腔内であり適切にブラキシズム検出装置を配置することができればその位置は特に限定されない。

１、１０１ ブラキシズム検出システム
１０、１１０ ブラキシズム検出装置
１１ マイク
１２ マイク保持手段
１３ 送信手段
２０ 演算手段

Claims (2)

1. 口腔内に挿入し、ブラキシズムによる音を取得して音源となる部位を特定するブラキシズム位置検出装置であって、
   複数のマイクと、
   複数の前記マイクが所定の距離を保持して取り付けられ、口腔の内面の一部に沿った形状を有するマイク保持手段と、を備える、ブラキシズム位置検出装置。
2. 請求項１に記載のブラキシズム位置検出装置と、
   前記マイクからの信号を演算して音源位置を特定する演算手段と、を備え、
   前記演算手段では、前記マイクの位置情報、及び、複数の前記マイクが音を検知した時間に基づいて音源となる部位を特定する演算を行う、ブラキシズム位置検出システム。

Images