JP2018046946A - 口腔内加工装置及び口腔内治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】治療中に顎が動いた場合でも、加工ヘッドを変位させる変位機構が顎に対してずれにくく、しかも顎に固定する部材が従来よりもコンパクト化された口腔内加工装置及びこれを備える口腔内治療システムを提供する。
【解決手段】口腔内加工装置８００は、口腔の外部に設置される動力源３００と、歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッド１００を保持した状態で、顎に固定される変位機構２００と、変位機構２００と動力源３００とをつなぐ運動伝達部材４００とを備える。動力源３００は、運動伝達部材４００を運動させる。変位機構２００は、運動伝達部材４００の運動を、加工ヘッド１００の、口腔内における変位を伴う運動に変換する。運動伝達部材４００は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に運動を伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、口腔内の歯牙及び骨を加工することができる口腔内加工装置と、これを備える口腔内治療システムとに関する。

現在、口腔内の治療、例えばウ蝕の治療には、歯牙を切削加工する加工ヘッドを備えた歯科用ハンドピースが用いられている。歯科用ハンドピースは、加工ヘッドが患者の口腔内における除去したい部分、例えばウ蝕が生じた部分に沿って変位するように、術者の手によって操作される。

しかし、歯科用ハンドピースを用いた治療方法では、術者の熟練度によって切削加工の巧拙に差が生じやすい。そこで、術者の熟練度によらず適切な治療を施すために、口腔内の予め指定された道筋に沿って、加工ヘッドを自動的に変位させることのできる装置が提案されている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／０３０９０６号

加工ヘッドを自動的に変位させる場合、その変位の道筋は、加工ヘッドを変位させる変位機構に固定された座標系上で定義される。従って、その座標系上の基準点と、現実の口腔内の加工開始点とを一致させる位置合わせ作業を行った後は、変位機構が患者の顎に対してずれ動かないことが求められる。

この点、特許文献１の装置では、変位機構が患者の口腔の外部に設置され、その変位機構と患者の顎とが、剛体で連結される。このため、治療中に患者が顎を動かした場合に、剛体の動きに変位機構が追随できない場合がある。その場合、剛体が顎から外れ、変位機構と顎とが相対変位する。両者が相対変位すると、その度に、上記位置合わせ作業を行う必要があり、治療が煩雑化する。

また、特許文献１の装置では、変位機構が、これを駆動するモータ等の動力源と一体化されて１つのユニットを構成している。このユニットは変位機構と動力源とを含むため、コンパクトであるとは言いがたく、これを顎に対して固定した場合、患者によっては、圧迫感を感じる場合がある。

本発明の目的は、治療中に顎が動いた場合でも、加工ヘッドを変位させる変位機構が顎に対してずれにくく、しかも顎に固定する部材が従来よりもコンパクト化された口腔内加工装置及びこれを備える口腔内治療システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る口腔内加工装置は、
口腔の外部に設置される動力源と、
歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッドを保持した状態で、顎に固定される変位機構と、
前記変位機構と前記動力源とをつなぐ運動伝達部材と、を備え、
前記動力源が、前記運動伝達部材を運動させ、
前記変位機構が、前記運動伝達部材の前記運動を、前記加工ヘッドの、前記口腔内における変位を伴う運動に変換し、
前記運動伝達部材が、前記変位機構と前記動力源との相対変位を許容しつつ、前記動力源から前記変位機構に前記運動を伝達する。

前記運動伝達部材が、一端が前記動力源につながれ、他端が前記変位機構につながれる少なくとも１本のフレキシブルシャフトで構成され、
前記動力源が、前記フレキシブルシャフトを回転させ、
前記変位機構が、前記フレキシブルシャフトの回転運動を、前記加工ヘッドの前記口腔内における変位を伴う運動に変換してもよい。

前記運動伝達部材が、第１〜第３の３本の前記フレキシブルシャフトを有し、
前記動力源が、前記第１〜第３のフレキシブルシャフトの各々を回転させ、
前記変位機構が、前記第１〜第３のフレキシブルシャフトの回転運動を、それぞれ互いに交差する方向の前記加工ヘッドの運動に変換することにより、前記加工ヘッドを３次元的に変位させるようにしてもよい。

前記変位機構が、
前記第１のフレキシブルシャフトの回転運動を、円柱座標系における円柱の中心軸に平行な高さ方向の直線運動に変換する第１の運動変換部と、
前記第２のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記円柱座標系における円柱の前記中心軸まわりの周方向の旋回運動に変換する第２の運動変換部と、
前記第３のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記円柱座標系における円柱の前記中心軸からの半径方向の直線運動に変換する第３の運動変換部と、
を有していてもよい。

前記第１の運動変換部が、
前記高さ方向に延在する高さ方向案内部材であって、前記加工ヘッドの荷重を受けつつ、前記加工ヘッドの前記高さ方向の直線運動を案内する高さ方向案内部材を有し、
前記第２の運動変換部が、
前記高さ方向に延在する周方向案内部材であって、前記加工ヘッドの前記周方向の前記旋回運動を案内する周方向案内部材を有し、
前記高さ方向案内部材が、前記周方向案内部材に嵌まった状態で前記周方向案内部材と同軸状に配置されていてもよい。

前記運動伝達部材が、一端が前記動力源につながれ、他端が前記変位機構につながれる第４のフレキシブルシャフトをさらに有し、
前記動力源が、前記第４のフレキシブルシャフトを回転させ、
前記変位機構が、前記第４のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記高さ方向と前記半径方向とに平行な平面内での前記加工ヘッドの傾斜運動に変換する第４の運動変換部をさらに有していてもよい。

前記口腔内の除去すべき領域の形状を表す除去領域形状データを外部から取得し、前記除去すべき領域が前記加工ヘッドによって除去されるように、前記除去領域形状データに基づいて、前記動力源を制御する制御装置、
をさらに備えてもよい。

本発明に係る口腔内治療システムは、
上記口腔内加工装置と、
前記口腔内の前記加工ヘッドによって除去された部分を補修する修復物の形状を、前記除去領域形状データと、加工前の前記口腔内の形状を表す口腔内形状データとを用いて設計し、設計した前記形状をもつ前記修復物を製造する修復物設計製造装置と、
を備える。

本発明によれば、変位機構と動力源とが別々の部材として構成されており、これらのうち変位機構のみが顎に固定されるので、両者が一体化されていた従来に比べ、顎に固定する部材のコンパクト化が図られる。また、治療中に顎が動いた場合でも、変位機構と動力源との相対変位が運動伝達部材で許容されるため、変位機構が顎に対してずれにくい。

実施形態１に係る口腔内加工装置の全体構成を示す概念図。 実施形態１に係る加工ヘッド及び変位機構の外観を示す斜視図。 実施形態１に係る変位機構の構成を示す概念図。 実施形態１に係る変位機構の主要部を示す分解斜視図。 実施形態２に係る変位機構の構成を示す概念図。 実施形態２に係る変位機構の往復運動生成部の構成を示す概念図。 実施形態２に係るアームの外観を示す概念図。 実施形態２に係るアームの分解斜視図。 実施形態３に係る口腔内治療システムの概念図。 （Ａ）は変形例１に係る運動伝達部材の概念図、（Ｂ）は変形例２に係る運動伝達部材の概念図、（Ｃ）は変形例３に係る運動伝達部材の概念図。 （Ａ）〜（Ｄ）は変形例３に係る運動伝達部材の適用例を示す平面図。 変形例３に係る運動伝達部材の他の適用例を示す平面図。 変形例３に係る運動伝達部材のさらに他の適用例を示す平面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は変形例３に係る運動伝達部材の部分断面斜視図。 （Ａ）は変形例４に係る運動伝達部材の概念図、（Ｂ）は変形例５に係る運動伝達部材の概念図。

以下、図面を参照し、加工対象が人間の歯牙である場合を例に挙げて、本発明の実施形態に係る口腔内加工装置を説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。

［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係る口腔内加工装置８００は、歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッド１００と、加工ヘッド１００を保持した状態で、患者の顎に固定される変位機構２００と、患者の口腔の外部に設置される動力源３００と、変位機構２００と動力源３００とをつなぐフレキシブル（flexible）な運動伝達部材４００と、患者の口腔の外部に配置され、動力源３００を制御する制御装置５００とを備える。

加工ヘッド１００は、工具ＣＴと、工具ＣＴを回転させる図示せぬ駆動源とを備える。工具ＣＴは、少なくともその先端の外面が歯牙より硬い素材で形成されており、回転駆動されることにより、先端部分において歯牙を切削加工する。ここで、切削とは、本明細書においては、切れ刃で削ることのみならず、砥粒で削る研削の意味も含む概念とする。例えば、工具ＣＴには、ダイヤモンド粒子が先端部分に付着しているダイヤモンドポイント、タングステンカーバイドの切れ刃を先端部分に有するカーバイドバー、又は炭素鋼の切れ刃を先端部分に有するスチールバー等を用いることができる。

また、図示しないが、加工ヘッド１００は、従来の歯科用ハンドピースと同様に、上記工具ＣＴ及び駆動源の他、工具ＣＴの着脱機構と、水及び圧縮エアーによる注水冷却機構とを備える。なお、加工ヘッド１００は、術野を照らす照明装置を備えてもよい。

加工ヘッド１００は、工具ＣＴの先端が、治療対象の歯牙（以下、対象歯牙という）ＴＨに向けられた姿勢で、変位機構２００に保持されている。なお、図１には、対象歯牙ＴＨが１本である場合を例示するが、対象歯牙ＴＨは複数本であってもよい。対象歯牙ＴＨが複数本ある場合、そのうちの最初に加工を施す歯牙に、工具ＣＴの先端が向けられるように加工ヘッド１００が位置決めされる。

変位機構２００は、工具ＣＴの先端が予め指定された道筋に沿って走査されるように、加工ヘッド１００を変位させるものであり、座板ＩＴを介して、顎に固定されている。座板ＩＴは、対象歯牙ＴＨ以外の歯牙群と、歯茎とに嵌められている。座板ＩＴと対象歯牙ＴＨ以外の歯牙群との隙間は、安定材ＩＭによって埋められている。

座板ＩＴは、対象歯牙ＴＨの位置に応じて、上顎と下顎のいずれかに固定される。図１には、対象歯牙ＴＨが下顎右側第一大臼歯である場合を例示し、理解を容易にするために、下顎のモデルに座板ＩＴが固定された様子を示すが、対象歯牙ＴＨが上顎の歯牙である場合には、上顎に座板ＩＴを固定することもできる。

本実施形態では、座板ＩＴに、歯列の型を取る際に用いられる印象用トレーの、対象歯牙ＴＨに面する部分をくり抜いたものを用いており、安定材ＩＭには、歯列の形状を再現するための印象材を用いている。なお、加工中は、安定材ＩＭによる座板ＩＴの位置ずれを防止する効果を補強する等の目的で、必要に応じて術者が座板ＩＴや変位機構２００に手を添えるようにしてもよい。

座板ＩＴは、平坦部ＩＴａを有する。変位機構２００は、平坦部ＩＴａに着脱可能に固定される。具体的には、平坦部ＩＴａへの変位機構２００の固定には、例えば、ねじを用いることができる。なお、本実施形態では、平坦部ＩＴａは、座板ＩＴを構成する印象用トレーの柄の部分によって構成されている。なお、平坦部ＩＴａの座板ＩＴに対する位置や角度は、歯列の中での対象歯牙ＴＨの位置や、対象歯牙ＴＨにおける加工部位の位置に応じて、任意に設定できる。図１には、口腔外に向かって延びた平坦部ＩＴａが例示されている。

変位機構２００が座板ＩＴに対して着脱可能であるため、まず座板ＩＴのみを安定材ＩＭで顎に固定した後に、座板ＩＴに変位機構２００を装着できる。また、必要のないときは、変位機構２００を顎から撤去できるため、患者が口を大きく開け続ける必要がない。

図２を参照し、変位機構２００が加工ヘッド１００をどのように変位させうるかについて説明する。変位機構２００は、円柱座標系における半径方向（以下、ｒ方向とする）、周方向（以下、θ方向とする）、及び高さ方向（以下、ｚ方向とする）の各方向に、加工ヘッド１００を変位させる。

ｚ方向は、工具ＣＴの回転軸ＡＸ１に平行な方向である。θ方向は、回転軸ＡＸ１から離間して回転軸ＡＸ１と平行に延びる旋回軸ＡＸ２のまわりに、回転軸ＡＸ１を旋回させる方向である。ｒ方向は、回転軸ＡＸ１と旋回軸ＡＸ２とが対向する方向である。

回転軸ＡＸ１は、加工ヘッド１００に対して固定されている。旋回軸ＡＸ２は、変位機構２００に対して固定されている。回転軸ＡＸ１が、旋回軸ＡＸ２に対して、θ方向及びｒ方向に変位可能である。また、円柱座標系の基準点Ｏは、変位機構２００に対して固定されている。変位機構２００は、基準点Ｏが現実の口腔内の加工開始点と一致するように位置合わせされた状態で、座板ＩＴに固定される。

変位機構２００には、加工ヘッド１００を変位させるための運動を変位機構２００に伝達する運動伝達部材４００がつながれている。運動伝達部材４００は、３本のフレキシブルシャフト、具体的には、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒ、θ方向用フレキシブルシャフト４００θ、及びｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚから構成されている。

図１に戻って、説明を続ける。動力源３００は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒを回転させるｒ方向用モータ３００ｒ、θ方向用フレキシブルシャフト４００θを回転させるθ方向用モータ３００θ、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚを回転させるｚ方向用モータ３００ｚを含んで構成される。

運動伝達部材４００がフレキシブルシャフトで構成されているため、変位機構２００と動力源３００とが相対変位可能である。即ち、運動伝達部材４００は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に回転運動を伝達する。

制御装置５００は、口腔内の予め指定された道筋に沿って工具ＣＴの先端が変位するように、ｒ方向用モータ３００ｒ、θ方向用モータ３００θ、及びｚ方向用モータ３００ｚの各々を制御する。

次に、図３と図４を参照し、変位機構２００の機能と構成について詳細に説明する。

図３に示すように、変位機構２００は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒの回転運動を加工ヘッド１００のｒ方向の直線運動に変換するｒ方向運動変換部２００ｒ、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚの回転運動を加工ヘッド１００のｚ方向の直線運動に変換するｚ方向運動変換部２００ｚ、及びθ方向用フレキシブルシャフト４００θの回転運動を加工ヘッド１００のθ方向の旋回運動に変換するθ方向運動変換部２００θを有する。

図４を参照して、変位機構２００の構成を具体的に説明する。なお、図４には、図２に示した外殻としてのカバー２３０の内部構成を示す。

変位機構２００は、ｒ方向とθ方向とに平行な平面（以下、ｒθ平面という）に平行なベース板２０１上に、以下に述べる各部材が配置されることで構成される。ベース板２０１が、上記座板ＩＴ（図１参照）に固定される。ベース板２０１には、これを座板ＩＴに取り付けるためのねじ穴２０２が複数形成されている。

ベース板２０１の表面には、ｚ方向に立ち上がった円柱状の案内柱２０３が固定されている。案内柱２０３は、図２にも示した旋回軸ＡＸ２上に延在する。また、ベース板２０１の表面には、ｚ方向に平行な平面視（以下、単に平面視という）で、案内柱２０３の位置を中心する円環状をなす周壁２０４が設けられている。

ベース板２０１の上には、案内柱２０３によって貫かれた状態の、旋回板２０５が載せられる。旋回板２０５は、平面視で、旋回軸ＡＸ２を中心とする円形をなし、その中心部分が、案内柱２０３によって貫かれている。旋回板２０５は、その外周面２０５ａが周壁２０４の内面と対面するように、周壁２０４の内側に嵌め込まれる。旋回板２０５の厚さは、周壁２０４の高さとほぼ等しい。

旋回板２０５の外周面２０５ａには、ギヤの歯が形成されており、旋回板２０５は、ウォームホイールとして機能する。旋回板２０５は、ベース板２０１、案内柱２０３、及び周壁２０４に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転可能である。

周壁２０４には、旋回板２０５の外周面２０５ａの一部を露出させる切り欠き２０４ａが形成されている。そして、その切り欠き２０４ａの部分に、露出した外周面２０５ａの歯と噛み合うウォームギヤ２０６が配置されている。ウォームギヤ２０６は、θ方向用フレキシブルシャフト４００θにつながれており、θ方向用フレキシブルシャフト４００θと共に回転するように、軸受け２０７ａと２０７ｂを介して、ベース板２０１上に固定されている。軸受け２０７ａと２０７ｂは、ウォームギヤ２０６の長さ方向両端を支持している。

旋回板２０５の上には、案内柱２０３に嵌った状態の、回転体２０８が載せられる。回転体２０８は、案内柱２０３と同心をなし、案内柱２０３及び旋回板２０５に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転可能である。回転体２０８は、旋回板２０５に接する円板部２０９と、円板部２０９からｚ方向に立ち上がった雄ねじ部２１０とを有する。

円板部２０９の外周面２０９ａには、ギヤの歯が形成されており、円板部２０９はウォームホイールとして機能する。旋回板２０５には、外周面２０９ａの歯と噛み合うウォームギヤ２１２が配置されている。ウォームギヤ２１２は、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚにつながれており、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚと共に回転するように軸受け２１１ａと２１１ｂを介して、旋回板２０５に固定されている。軸受け２１１ａと２１１ｂは、ウォームギヤ２１２の長さ方向両端を支持している。

回転体２０８の雄ねじ部２１０は、アーム２１３を収容するアーム収容体２１６と螺合する。以下、アーム２１３及びアーム収容体２１６について説明する。

アーム２１３は、平面視で、一方向を長手方向とする形状をなす。以下、アーム２１３の長手方向をｘ方向とし、平面視でｘ方向に直交する方向をｙ方向とする、アーム２１３に固定されたｘｙ直交座標を定義して説明を続ける。

アーム２１３は、そのｘ方向一端（以下、先端という）において、加工ヘッド１００を保持している。アーム２１３のｘ方向他端（以下、後端という）には、アーム２１３をｘ方向に貫通するねじ穴２１４が形成されている。また、平面視において、アーム２１３の先端と後端との間には、ｘ方向に延在する開口２１５が形成されている。

アーム２１３は、中空鞘状のアーム収容体２１６に収められる。アーム２１３は、その後端から、アーム収容体２１６に挿入される。アーム収容体２１６も、アーム２１３と同様、平面視でｘ方向を長手方向とする形状をなす。アーム２１３は、アーム収容体２１６に対してｘ方向に進退可能である。

但し、アーム収容体２１６は、アーム２１３のアーム収容体２１６に対するｙ方向及びｚ方向の変位は規制する。即ち、アーム２１３のアーム収容体２１６に収容される部分のｙ方向の外寸は、アーム収容体２１６のアーム２１３を収容する部分のｙ方向の内寸に略等しい。また、アーム２１３のアーム収容体２１６に収容される部分のｚ方向の外寸は、アーム収容体２１６のアーム２１３を収容する部分のｚ方向の内寸に略等しい。

アーム収容体２１６の、ｚ方向に対面する天板２１７及び底板２１８が、アーム２１３のアーム収容体２１６に対するｚ方向の変位を規制する。天板２１７には、これをｚ方向に貫通するねじ穴２１９が形成されており、底板２１８にも、これをｚ方向に貫通するねじ穴２２０が形成されている。ねじ穴２１９と２２０は、平面視で互いに重なる位置に配置されている。

なお、ねじ穴２１９と２２０はｚ方向に離れているが、両者は共通の雄ねじ、具体的には、雄ねじ部２１０と螺合するように、ねじ穴２１９と２２０とで、ねじ溝の位相が揃えられている。

また、アーム収容体２１６の、アーム２１３の後端と接しうる端板２２１には、これをｘ方向に貫通する貫通孔２２２が形成されている。アーム２１３の後端が端板２２１に接したとき、ねじ穴２１４と貫通孔と２２２とが連通する。

ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒには、これをｘ方向に延長するように、ｘ方向に延在する雄ねじ２２３がつながれる。また、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと雄ねじ２２３との境界には、雄ねじ２２３のアーム収容体２１６に対するｘ方向の変位を規制する固定部２２４が設けられる。雄ねじ２２３と固定部２２４は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと共に回転する。

固定部２２４は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと雄ねじ２２３との間に介在する中間部２２７と、ｘ方向に相対向するように中間部２２７に取り付けられた止め輪２２５及び２２６とで構成される。中間部２２７には、ねじ溝は形成されていない。止め輪２２５と２２６の間隔は、端板２２１の厚さと略等しい。中間部２２７が貫通孔２２２に嵌まり、かつ止め輪２２５と２２６が、端板２２１をｘ方向に両側から挟み込んだ状態で、雄ねじ２２３がアーム２１３のねじ穴２１４と螺合する。

上述した回転体２０８の雄ねじ部２１０は、アーム収容体２１６に収められたアーム２１３の開口２１５を通して、アーム収容体２１６のねじ穴２１９及び２２０と螺合する。

一方、旋回板２０５には、この旋回板２０５に対するアーム収容体２１６のθ方向の変位を規制する規制手段としての規制柱２２８と２２９が固定されている。規制柱２２８と２２９は、各々旋回板２０５からｚ方向に立ち上がっている。

規制柱２２８と２２９のｙ方向の間隔は、アーム収容体２１６のｙ方向の幅と略等しい。アーム収容体２１６と螺合した回転体２０８は、アーム収容体２１６が規制柱２２８と２２９とによってｙ方向に挟み込まれた状態で、旋回板２０５上に載置される。

以上説明した変位機構２００の作用は、次のとおりである。

θ方向用フレキシブルシャフト４００θの回転と共にウォームギヤ２０６が回転すると、ウォームギヤ２０６に噛み合っているウォームホイールとしての旋回板２０５が旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。アーム収容体２１６とアーム２１３は、旋回板２０５に対する旋回軸ＡＸ２まわりの回転が規制柱２２８と２２９とで規制されているため、旋回板２０５と共に旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。この結果、加工ヘッド１００がθ方向に旋回する。

このように、ウォームギヤ２０６と、ウォームホイールとしての旋回板２０５と、旋回板２０５の旋回軸ＡＸ２まわりの回転を案内する案内柱２０３とによって、上述したθ方向運動変換部２００θ（図３参照）が構成されている。

ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚの回転と共にウォームギヤ２１２が回転すると、ウォームホイールとしての円板部２０９においてウォームギヤ２１２に噛み合っている回転体２０８が、旋回板２０５に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。アーム収容体２１６とアーム２１３は、旋回板２０５に対する旋回軸ＡＸ２まわりの回転が規制柱２２８と２２９とで規制されている。このため、回転体２０８の雄ねじ部２１０が、アーム収容体２１６、アーム２１３、及び加工ヘッド１００の荷重を受けつつ、ねじ穴２１９及び２２０に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。この結果、アーム収容体２１６が、回転体２０８に対して、ｚ方向に変位する。このとき、規制柱２２８及び２２９は、アーム収容体２１６をｚ方向に案内する役割も果たす。以上の結果、加工ヘッド１００がｚ方向に変位する。

このように、ウォームギヤ２１２と、ウォームホイールとしての円板部２０９及び雄ねじ部２１０を有する回転体２０８と、雄ねじ部２１０と螺合するねじ穴２１９及び２２０とによって、上述したｚ方向運動変換部２００ｚ（図３参照）が構成されている。

ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒが回転すると、それに伴って、雄ねじ２２３が、ねじ穴２１４に対して回転する。雄ねじ２２３は、固定部２２４によって、アーム収容体２１６に対するｘ方向の変位が規制されているため、雄ねじ２２３の回転によって、アーム２１３が、アーム収容体２１６に対してｘ方向に変位する。このため、加工ヘッド１００もｘ方向に変位する。なお、上述のように、アーム収容体２１６とアーム２１３は、旋回板２０５と共に旋回軸ＡＸ２まわりに回転するため、ｘ方向は、常にｒ方向と一致する。

このように、雄ねじ２２３と、ねじ穴２１４と、雄ねじ２２３のｒ方向の位置を固定する固定部２２４とによって、上述したｒ方向運動変換部２００ｒ（図３参照）が構成されている。なお、以上説明したθ方向運動変換部２００θ、ｚ方向運動変換部２００ｚ、及びｒ方向運動変換部２００ｒの作用は、互いに独立である。

治療に際しては、まず、図２に示した円柱座標系の基準点としての原点Ｏが、現実の患者の口腔内における加工開始点に一致するように、変位機構２００を患者の顎に位置決めする。既述のように、変位機構２００の顎への固定には、図１に示した座板ＩＴと安定材ＩＭとが用いられる。なお、変位機構２００において、工具ＣＴの先端の位置と、原点Ｏの位置とを一致させる原点出し作業は、予め口腔外で行う。

次に、図１に示した制御装置５００が、予め指定された道筋に沿って工具ＣＴの先端が変位するように、動力源３００を通じて、フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚの回転を制御する。例えば、モータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚが、ステッピングモータで構成されている場合、制御装置５００は、それらモータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚの各々に出力する電圧パルスの数によって、フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚの各々の回転角度を制御することができる。

なお、工具ＣＴの先端の変位の道筋は、上記円柱座標系における原点Ｏからの座標値群を表すＮＣ（numerical control）データとして、予め制御装置５００に与えられる。

また、制御装置５００は、工具ＣＴの変位の速度を制御することもできる。例えば、モータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚが、ステッピングモータで構成されている場合、制御装置５００は、それらモータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚの各々に出力する電圧パルスの繰り返し周波数によって、回転速度を制御することができる。

なお、工具ＣＴの変位の速度は、ＮＣデータにおいて指定することができる。また、制御装置５００が、ＮＣデータによらずに、工具ＣＴによる切削中の切削負荷に応じて、工具ＣＴの変位の速度を自動制御するようにしてもよい。また、術者が、工具ＣＴの変位の速度を手動制御するようにしてもよい。

以上説明した実施形態１によれば、次の効果が得られる。

（１）変位機構２００と動力源３００とが、別々の部材として互いに分離して構成されており、これらのうち変位機構２００のみが顎に固定される。このため、両者が一体化されていた従来に比べて、顎に固定する部材のコンパクト化が図られる。

（２）加工ヘッド１００への３自由度の付与を、θ方向運動変換部２００θ、ｚ方向運動変換部２００ｚ、及びｒ方向運動変換部２００ｒで実現し、θ方向の変位を案内する案内柱２０３と、ｚ方向の変位を案内する回転体２０８とを、回転体２０８が案内柱２０３に嵌まった状態で同軸状に配置した。このため、各々加工ヘッドを直線的に案内する３つの直動ステージの組み合わせで３自由度を付与していた従来に比べて、変位機構２００そのものをコンパクト化できる。

（３）変位機構２００と動力源３００とが、フレキシブルな運動伝達部材４００でつながれているので、治療中に患者の頭部が動いた場合でも、その動きが、運動伝達部材４００の撓みによって許容される。このため、変位機構２００と顎とが相対変位しにくい。従って、煩雑な位置合わせ作業を何度も行う必要がなく、加工精度を向上できる。

（４）ウォームギヤ２０６からウォームホイールとしての旋回板２０５への運動の伝達は一方向的である。即ち、旋回板２０５からウォームギヤ２０６に対しては運動の伝達が阻止される。このため、アーム収容体２１６やアーム２１３や加工ヘッド１００に患者の顎や歯牙がぶつかる等して、旋回板２０５に、これを旋回軸ＡＸ２まわりに回転させようとする力が加わっても、加工ヘッド１００の位置のずれが生じにくい。このことも、加工精度の向上に寄与する。

また、回転体２０８の雄ねじ部２１０から、アーム収容体２１６へのｚ方向の運動の伝達も一方向的である。このため、アーム収容体２１６やアーム２１３や加工ヘッド１００に、これらをｚ方向に移動させようとする力が加わっても、加工ヘッド１００の位置のずれが生じにくい。このことも、加工精度の向上に寄与する。

また、ウォームギヤ２１２からウォームホイールとしての円板部２０９への運動の伝達も一方向的である。このため、アーム収容体２１６やアーム２１３や加工ヘッド１００に、これらをｚ方向に移動させようとする力が加わり、その結果として回転体２０８に、これを旋回軸ＡＸ２まわりに回転させようとする力が加わっても、加工ヘッド１００の位置のずれが生じにくい。このことも、加工精度の向上に寄与する。

また、雄ねじ２２３からアーム２１３へのｒ方向の運動の伝達も一方向的である。このため、アーム２１３や加工ヘッド１００に、これらをｒ方向に移動させようとする力が加わっても、加工ヘッド１００の位置のずれが生じにくい。このことも、加工精度の向上に寄与する。

（５）フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚのいずれもが、変位機構２００から口腔外に向かって延出しており、変位機構２００から口腔の内面に向かって延出する部材がない。仮に、変位機構２００から口腔の内面に向かって延出する部材が存在すると、患者はその分、口を大きく開ける必要があるが、フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚは口腔外に向かって延出しているので、そのような問題が生じにくい。また、運動伝達部材４００の取り回しが容易である。

（６）変位機構２００を運動伝達部材４００に対して着脱可能な構成とすることで、口腔内の加工後に、変位機構２００を取り外して滅菌することができる。このため、変位機構２００は、ステンレス鋼、チタン、セラミックス等、耐滅菌処理性を有する素材で作ることが望ましい。但し、変位機構２００の一部又は全体をディスポーザブルな材料で形成してもよい。例えば、カバー２３０（図２参照）については、ディスポーザブルな材料で形成し、使い捨て可能とすることもできる。

また、運動伝達部材４００を、変位機構２００に対してのみでなく、動力源３００に対しても着脱可能な構成とすることで、口腔内の加工後に、運動伝達部材４００を取り外して滅菌することができる。

［実施形態２］
上記実施形態１では、加工ヘッド１００に３自由度を付与したが、加工ヘッド１００に付与する自由度の数は特に限定されない。例えば、加工ヘッド１００に４自由度を付与してもよい。以下、その具体例について説明する。

図５に示すように、本実施形態では、変位機構２００’が、α方向運動変換部２００αをさらに備える。運動伝達部材４００’は、α方向用フレキシブルシャフト４００αをさらに備える。また、図示しないが、本実施形態では、図１の動力源３００が、α方向用フレキシブルシャフト４００αを回転させるα方向用モータをさらに備え、制御装置５００は、α方向用モータを制御する機能を有する。

α方向運動変換部２００αは、α方向用フレキシブルシャフト４００αの回転運動を、ｒｚ平面内での往復運動に変換する往復運動生成部６００ａと、往復運動生成部６００ａで生成された往復運動を、加工ヘッド１００のｒｚ平面内での傾斜運動に変換する傾斜運動生成部６００ｂとで構成される。

往復運動生成部６００ａは、ｒ方向運動変換部２００ｒによるアーム２１３のｒ方向の進退を吸収する機能も有しており、アーム２１３のｒ方向の進退とは独立して、上記往復運動を生成することができる。

図６を参照し、この往復運動生成部６００ａの構成について説明する。往復運動生成部６００ａは、固定部６０１、入力軸６０２、中空筒６０３、出力軸６０４、スライダ６０５、リンク６０６、及び軸受け６０７によって構成されている。

固定部６０１は、α方向用フレキシブルシャフト４００αにつながれ、α方向用フレキシブルシャフト４００αと共に回転する形態で、アーム収容体２１６に固定される。中空筒６０３は、ｒ方向に延在しており、ｒ方向に平行な軸まわりの回転が許容された状態で、アーム２１３と共にｒ方向に変位するよう、アーム２１３に保持されている。中空筒６０３には、ｒ方向に垂直な断面が四角形の中空部が形成されている。

入力軸６０２は、ｒ方向に延在しており、そのｒ方向に垂直な断面は、中空筒６０３の中空部と嵌合可能な形状、即ち四角形をなす。入力軸６０２は、一端が固定部６０１につながれ、他端側が、アーム２１３に形成された貫通孔６０８を通して、中空筒６０３の一端側に挿入されている。

出力軸６０４も、ｒ方向に延在している。出力軸６０４は、その一端側に、ｒ方向に垂直な断面が中空筒６０３の中空部と嵌合可能な形状、即ち四角形をなす角柱状部６０４ａを有する。角柱状部６０４ａは、アーム２１３に形成された貫通孔６０９を通して、中空筒６０３の他端側に挿入されている。

なお、図６には、中空筒６０３の中空部、入力軸６０２、及び角柱状部６０４ａの各々のｒ方向に垂直な断面形状が四角形である場合を例示したが、これらの断面形状は特に四角形に限られない。中空筒６０３の中空部のうち入力軸６０２が嵌まる部分及び入力軸６０２の断面形状は、入力軸６０２から中空筒６０３に回転運動を伝達できるような、円形以外の形状であればよい。同様に、中空筒６０３の中空部のうち角柱状部６０４ａが嵌まる部分及び角柱状部６０４ａの断面形状は、中空筒６０３から出力軸６０４に回転運動を伝達できるような、円形以外の形状であればよい。入力軸６０２と角柱状部６０４ａとで断面形状が異なっていてもよい。

出力軸６０４は、その他端側に、軸受け６０７によって回転自在に支持される被支持部６０４ｂを有する。軸受け６０７は、アーム２１３に固定されている。軸受け６０７に挿通された被支持部６０４ｂの両端には、軸受け６０７に対する出力軸６０４のｒ方向の変位を規制するために、止め輪６０４ｄ及び６０４ｅが取り付けられている。止め輪６０４ｄ及び６０４ｅは、軸受け６０７をｒ方向に関して両側から挟み込んでいる。

また、出力軸６０４は、角柱状部６０４ａと被支持部６０４ｂとの間に、雄ねじ部６０４ｃを有する。雄ねじ部６０４ｃに、上記スライダ６０５のｚ方向一端部が螺合している。即ち、上記スライダ６０５のｚ方向一端部は、雄ねじ部６０４ｃによってｒ方向に貫かれた状態で、雄ねじ部６０４ｃと螺合する雌ねじになっている。

リンク６０６は、ｒ方向に延在しており、一端が、スライダ６０５のｚ方向他端部にｒｚ平面内で回動可能に連結され、他端が、加工ヘッド１００に固定されたブラケット１００ａにｒｚ平面内で回動可能に連結されている。

以上説明した往復運動生成部６００ａの作用は次のとおりである。

ｒ方向運動変換部２００ｒ（図５参照）によって、アーム２１３が、アーム収容体２１６に対してｒ方向に変位された場合、そのアーム収容体２１６に対するアーム２１３の変位は、入力軸６０２に対する中空筒６０３の摺動によって吸収される。

α方向用フレキシブルシャフト４００αが回転すると、その回転運動は、入力軸６０２及び中空筒６０３を介して、出力軸６０４に伝えられる。即ち、雄ねじ部６０４ｃが回転する。雄ねじ部６０４ｃのｒ方向の位置は、軸受け６０７、被支持部６０４ｂ、並びに止め輪６０４ｄ及び６０４ｅによって固定されている。このため、スライダ６０５が、雄ねじ部６０４ｃに対して、ｒ方向に進退する。これに伴い、スライダ６０５に連結されたリンク６０６も往復運動する。

そして、このリンク６０６の往復運動が、図５に示した傾斜運動生成部６００ｂによって、加工ヘッド１００の傾斜運動に変換される。本実施形態では、加工ヘッド１００の傾斜運動は、図６中、想像線で示すように、加工ヘッド１００の、工具ＣＴの先端を中心としたｒｚ面内での回転運動として実現される。

なお、図６中、αは、工具ＣＴの回転軸ＡＸ１の、工具ＣＴの先端を中心とした回転角度を表している。α方向とは、回転軸ＡＸ１が工具ＣＴの先端を中心として回転する方向を指す。図６には、スライダ６０５がｒ方向外方に変位したことで、加工ヘッド１００がｒ方向外方に角度αだけ傾斜した様子を想像線で例示している。

次に、図７及び図８を参照し、上述した加工ヘッド１００の傾斜運動を実現する傾斜運動生成部６００ｂの構成について説明する。

図７に示すように、アーム２１３は、加工ヘッド１００を挟んで、ｙ方向に対面する一対の側板６１０及び６２０を有する。傾斜運動生成部６００ｂは、これら側板６１０及び６２０間に配置される４節リンク機構６３０によって構成されている。

図８に示すように、４節リンク機構６３０は、第１〜第４のリンク６３１〜６３４によって構成されている。以下の説明中、“連結”するとは、ｒｚ面内で回動可能に連結することを意味するものとする。

第１のリンク６３１と第２のリンク６３２は、各々一端が側板６２０に連結され、他端が、加工ヘッド１００の側板６２０と対向する面に連結されている。第１のリンク６３１と第２のリンク６３２は、工具ＣＴの回転軸ＡＸ１（図２参照）がｚ方向を向いている状態（以下、中立状態という）では、ｙ方向からみて、各々が一端から他端に向かって加工ヘッド１００に近づくように傾斜した逆ハの字状に配置されている。

第３のリンク６３３と第４のリンク６３４は、各々一端が側板６１０に連結され、他端が、加工ヘッド１００の側板６１０と対向する面に連結されている。中立状態では、ｙ方向からみて、第３のリンク６３３は第１のリンク６３１と重なる位置に配置され、第４のリンク６３４は第２のリンク６３２と重なる位置に配置されている。

第１〜第４のリンク６３１〜６３４によって、加工ヘッド１００が支持されている。第１〜４のリンク６３１〜６３４の他端の位置は、加工ヘッド１００の、ｚ方向に関して工具ＣＴ側の端部である。

リンク６０６による往復運動が伝えられるブラケット１００ａのｚ方向の位置は、第１〜第４のリンク６３１〜６３４の一端のｚ方向の位置と、中立状態における第１〜第４のリンク６３１〜６３４の他端のｚ方向の位置との間である。但し、ブラケット１００ａの取り付け位置は、加工ヘッド１００を傾斜運動させることができる位置であれば、特に限定されない。

第１〜第４のリンク６３１〜６３４の長さや連結位置、及びブラケット１００ａの位置等は、ブラケット１００ａに往復運動が伝達された場合に、図６に示すように、加工ヘッド１００が、工具ＣＴの先端を中心として、ｒｚ面内で傾斜するように調整されている。αの値が小さいときに、このような４節リンク機構６３０が実現可能なことは、当業者に理解できるであろう。

本実施形態２によれば、工具ＣＴをα方向にも変位させることができるので、より複雑な形状の加工が可能となる。また、雄ねじ部６０４ｃからスライダ６０５へのｒ方向の運動の伝達は一方向的である。このため、加工ヘッド１００に、これらをｒ方向へ移動させようとする力が加わっても、加工ヘッド１００の位置のずれが生じにくい。このことが、加工精度の向上に寄与する。

なお、図８には示さなかったが、本実施形態２では、図４に示したアーム収容体２１６の、図８に示す貫通孔６０８とｒ方向（ｘ方向）に対面する位置に、図６に示す固定部６０１を取り付けるための貫通孔が形成されているものとする。

［実施形態３］
上記実施形態１及び２に係る口腔内加工装置８００は、それ自体単独で用いることもできるが、加工ヘッド１００によって除去した部分を補修する修復物を製造する修復物設計製造装置と組み合わせて用いることもできる。以下、その具体例を説明する。

図９に示すように、本実施形態に係る口腔内治療システム９００は、既述の口腔内加工装置８００の他、形状測定装置７１０、除去領域指定装置７２０、及び修復物設計製造装置７３０を備える。

形状測定装置７１０は、光学印象法等によって口腔内の形状を測定すると共に、その形状を表す口腔内形状データを生成する。形状測定装置７１０で生成された口腔内形状データは、除去領域指定装置７２０と、修復物設計製造装置７３０とに出力される。

除去領域指定装置７２０は、形状測定装置７１０で生成された口腔内形状データが表す形状を表示するディスプレイと、ディスプレイの画面上で、除去すべき領域を医師その他のユーザが指定するためのポインティングデバイスと、ポインティングデバイスで指定された領域の形状を表す除去領域形状データを生成するプロセッサとを有する。

除去領域指定装置７２０で生成された除去領域形状データは、口腔内加工装置８００の制御装置５００と、修復物設計製造装置７３０との双方に出力される。

本実施形態では、口腔内加工装置８００の制御装置５００は、除去領域指定装置７２０から取得した除去領域形状データを用いて、除去すべき領域を除去するための、工具ＣＴの変位の道筋を表すＮＣデータを生成する機能を有する。制御装置５００は、そのＮＣデータを用いて、動力源３００（図１参照）を制御する。

修復物設計製造装置７３０は、口腔内加工装置８００の加工ヘッド１００によって除去された部分を補修する修復物を、口腔内形状データ、及び除去領域形状データ等を用いて製造する。

具体的には、修復物設計製造装置７３０では、まず、除去加工前の口腔内の形状を表す口腔内形状データを用いて、ウ蝕等によって欠損した欠損領域が特定されると共に、治療後の口腔内の形状、即ち上記欠損領域を復元した状態の口腔内の形状が特定される。次に、上記欠損領域と、上記除去領域形状データが表す除去すべき領域とから、それら欠損領域及び除去すべき領域に適合する修復物の形状が定められる。

そして、修復物設計製造装置７３０は、上述のようにして設計した修復物の形状に相当する部分を除去するためのＮＣデータを作成する。次に、修復物設計製造装置７３０は、その作成したＮＣデータを用いて、上記修復物の形状に相当する部分を除去する加工を、鋳型に対して施す。その加工された鋳型に、上記修復物の材料を鋳込むことで、上記修復物が得られる。

また、修復物設計製造装置７３０は、上述のようにして設計した修復物の形状に相当する部分を残すことができるＮＣデータを作成することもできる。この場合、修復物設計製造装置７３０は、その作成したＮＣデータを用いて、セラミックス製やハイブリッドレジン製等のブロックを切削加工し、上記修復物と成す。

また、修復物設計製造装置７３０は、上述のようにして設計した修復物の形状に相当する部分を、付加加工によって形成するためのＮＣデータを作成することもできる。付加加工としては、例えば、樹脂等を積層する積層造形法が挙げられる。

なお、上述した鋳型やブロックの除去加工や、樹脂等の付加加工を行えるものとして、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおける加工装置が知られている。従って、修復物設計製造装置７３０をどのように実現するかは当業者に理解できるであろう。

以上説明した実施形態３によれば、口腔内の除去加工と、修復物の製造とに同じ除去領域形状データを用いるので、得られる修復物と口腔内の除去した部分との間に不要な隙間が生じにくい。即ち、口腔内の除去した部分にぴったりと適合する精度の良い修復物を得ることができる。

なお、従来は、修復物を製作するに際し、除去加工を終えた口腔内の印象を採得する作業が必須であった。これに対し、本実施形態によれば、口腔内形状データ、及び除去領域形状データ等を利用して修復物の設計と製造ができるので、除去加工を終えた口腔内の印象を採得する作業は必須ではなくなる。除去加工後の印象の採得を省略し、上記各形状データを用いて修復物を製造する場合は、修復物設計製造装置７３０による修復物の製造を、口腔内加工装置８００による口腔内の除去加工と同時並行して行えるので、治療の効率を高めることができる。

勿論、口腔内加工装置８００による口腔内の除去加工を終えた後に、修復物設計製造装置７３０による修復物の製造を行ってもよい。例えば、一般的な修復物の製作手順と同様、除去加工後に、形状測定装置７１０で改めて口腔内の印象の採得を行い、修復物設計製造装置７３０で修復物の設計と製造を行ってもよい。

［運動伝達部材４００の変形例］
上記実施形態では、運動伝達部材４００が、フレキシブルシャフト４００ｒ，４００θ，４００ｚ，及び４００αから構成されていたが、運動伝達部材４００の構成はこれに限られない。以下、運動伝達部材４００の変形例について述べる。

図１０（Ａ）に示すように、変形例１に係る運動伝達部材４１０は、フレキシブルシャフト４１１を被覆する被覆部材４１２を備える。フレキシブルシャフト４１１は、例えば、上記フレキシブルシャフト４００ｒ，４００θ，４００ｚ，又は４００αである。被覆部材４１２は、フレキシブルシャフト４１１と共に柔軟に撓むことができるフレキシビリティを有すると共に、自己に対するフレキシブルシャフト４１１の回転を許容する。

被覆部材４１２のフレキシブルシャフト４１１に接する内面と、フレキシブルシャフト４１１の被覆部材４１２に接する外面の少なくともいずれか一方は、両者間の摩擦を低減する構造や材質とすることが好ましい。

被覆部材４１２を備えたので、フレキシブルシャフト４１１と、患者の口角や口唇や他の部分とが直接接触することを防止でき、両者間に摩擦が作用することを防止できる。このため、患者がより快適に治療を受けることができる。また、フレキシブルシャフト４１１の、動力源３００側の端部の回転角と、変位機構２００側の端部の回転角との間に、上記摩擦に起因する角度差が生じにくくなるため、加工精度のさらなる向上が図られる。

なお、被覆部材４１２は、その一端が変位機構２００に、他端が動力源３００に、それぞれフレキシブルシャフト４１１まわりに回転できないように固定される。これにより、被覆部材４１２の、フレキシブルシャフト４１１まわりのねじり剛性によって、変位機構２００と動力源３００とのフレキシブルシャフト４１１まわりの相対的な回転を抑制できる。変位機構２００と動力源３００との相対的な回転は、動力源３００によるフレキシブルシャフト４１１の回転駆動とは独立して、フレキシブルシャフト４１１の回転をもたらしうるので、変位機構２００と動力源３００との相対的な回転を抑制することで、加工精度を向上できる。この効果を高めるために、被覆部材４１２には、ねじり剛性の高いものを用いることが好ましい。

なお、仮に変位機構２００と動力源３００との相対的な回転に起因して、フレキシブルシャフト４１１が回転しても、変位機構２００が、フレキシブルシャフト４１１の回転を減速させて加工ヘッド１００の変位をもたらす減速機構を備えるため、加工精度への悪影響を低減できる。例えば、図４に示した旋回板２０５とウォームギヤ２０６は、旋回板２０５の回転角が、θ方向用フレキシブルシャフト４００θの回転角、即ちウォームギヤ２０６の回転角よりも小さくなる減速機構を構成している。

以上、フレキシブルシャフト４１１を用いて構成された運動伝達部材４１０について説明したが、運動伝達部材４１０を構成する部材はフレキシブルシャフトに限定されない。以下、その具体例について述べる。

図１０（Ｂ）に示すように、変形例２に係る運動伝達部材４２０は、剛体であるシャフト４２１と、シャフト４２１同士をつなぐユニバーサルジョイント４２２とを含んで構成される。シャフト４２１及びユニバーサルジョイント４２２は、上記フレキシブルシャフト４００ｒ，４００θ，４００ｚ，又は４００αの代替として用いられうる。ユニバーサルジョイント４２２も、フレキシブルシャフト４００ｒ，４００θ，４００ｚ，又は４００αと同様、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に自己の回転運動を伝達する。

図１０（Ｃ）は、変形例３に係る運動伝達部材４３０を示す。この運動伝達部材４３０は、一対の回転輪２００ｐ及び３００ｐに掛け渡される無端ベルト４３１を含んで構成される。一方の回転輪２００ｐは、変位機構２００を構成するものであり、他方の回転輪３００ｐは、動力源３００を構成するものである。回転輪２００ｐと３００ｐは、例えば、歯付き又は歯無しのプーリや、スプロケットで構成される。

回転輪２００ｐと３００ｐが例えば歯付きプーリやスプロケットで構成される場合、無端ベルト４３１は歯付きベルトやチェーンで構成される。また、回転輪２００ｐと３００ｐが例えば歯無しプーリで構成される場合、無端ベルト４３１は、糸、ワイヤ、又は歯無しのベルト等で構成される。後者の場合、無端ベルト４３１と回転輪２００ｐ及び３００ｐとのスリップを抑えるために、無端ベルト４３１の一部を回転輪２００ｐ及び３００ｐに固定してもよい。なお、無端ベルト４３１は、回転輪２００ｐ及び３００ｐに複数回巻いてもよい。

また、無端ベルト４３１には、これを被覆する被覆部材４３２及び４３３が取り付けられている。被覆部材４３２及び４３３は、柔軟に撓むことができるフレキシビリティを有すると共に、自己に対する無端ベルト４３１の摺動を許容する。

回転輪３００ｐが動力源３００において回転されると、回転輪３００ｐの回転に伴って、無端ベルト４３１が送られ、無端ベルト４３１の送り運動に伴って、回転輪２００ｐが回転する。この無端ベルト４３１の送り運動中においても、無端ベルト４３１と被覆部材４３２及び４３３は、回転輪２００ｐと３００ｐの相対変位を許容する。

具体的には、被覆部材４３２及び４３３が無端ベルト４３１を案内する役割を果たしうるので、例えば、変位機構２００と動力源３００との間で被覆部材４３２及び４３３の一部分が保持されるように構成すれば、その保持された部分を支点として被覆部材４３２及び４３３が湾曲するような、回転輪２００ｐと３００ｐの相対変位が許容されうる。この場合、被覆部材４３２及び４３３は、任意の方向に湾曲することができる。例えば、被覆部材４３２及び４３３は、図１０の紙面内で湾曲することもできるし、図１０の紙面と交差する方向に湾曲することもできる。また、仮に被覆部材４３２及び４３３を備えなくても、無端ベルト４３１は、回転輪２００ｐ又は３００ｐの回転軸に垂直な仮想平面内での、回転輪２００ｐと３００ｐの相対変位を許容できる。

以上のように、運動伝達部材４３０は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に、無端ベルト４３１の送り運動を伝達できる。また、無端ベルト４３１に、被覆部材４３２及び４３３を取り付けたことで、図１０（Ａ）に示した運動伝達部材４１０の場合と同様、無端ベルト４３１と、患者の口角や口唇や他の部分との間に、摩擦力が作用することを防止できる。

図１１（Ａ）に、運動伝達部材４３０の具体的な適用例を示す。図示のように、回転輪２００ｐは、図４に示した旋回板２０５の代替として用いることができる。この場合、図４に示したウォームギヤ２０６は省略できる。

図１１（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、１つ又は複数の補助回転輪４３４を用いることで、回転輪２００ｐの回転軸に垂直な仮想平面内、即ちｒθ平面内での、無端ベルト４３１の相対向する部分の間隔を、回転輪２００ｐの直径より小さく調整することもできる。また、補助回転輪４３４を用いることで、図１１（Ｂ）に示すように、平面視で無端ベルト４３１がベース板２０１の幅方向中央を通るように構成したり、図１１（Ｃ）と（Ｄ）に示すように、無端ベルト４３１がベース板２０１の幅方向端部を通るように構成したりすることができる。これにより、無端ベルト４３１の取り回しが容易になると共に、対象歯牙ＴＨの位置に応じて、無端ベルト４３１を患者の口角や口唇や他の部分に接触しにくくすることができる。

図１２は、運動伝達部材４３０の他の適用例を示す。本適用例では、回転輪２００ｐの外周面にギヤが形成されているものとする。変位機構２００は、図４に示したウォームホィールとしての旋回板２０５に代えて、回転輪２００ｐの外周面と噛み合うギヤを有する旋回板２０５’を備える。無端ベルト４３１の送り運動に伴って回転輪２００ｐが回転し、回転輪２００ｐの回転に伴って、旋回板２０５’が逆向きに回転する。

図１３は、運動伝達部材４３０のさらに他の適用例を示す。図示のように、回転輪２００ｐの回転軸がｒθ平面と平行になるように、回転輪２００ｐを配置してもよい。本適用例では、回転輪２００ｐが、シャフト２００ｓによってウォームギヤ２０６につながれている。回転輪２００ｐの回転に伴ってウォームギヤ２０６が回転し、ウォームギヤ２０６の回転に伴って、ウォームホィールとしての旋回板２０５が回転する。

図１４は、運動伝達部材４３０の部分断面斜視図である。図１４（Ａ）に示すように、運動伝達部材４３０は、一対の被覆部材４３２及び４３３を連結する連結部４３５を備えてもよい。また、図１４（Ｂ）に示すように、一対の被覆部材４３２及び４３３を直接連結させてもよい。図１４（Ａ）又は（Ｂ）に示すように被覆部材４３２と４３３を一体化することで、両者を平行な状態に維持することができる。

図１５（Ａ）は、変形例４に係る運動伝達部材４４０を示す。この運動伝達部材４４０は、一端が変位機構２００のベース板２０１に固定された引きばね４４１と、一端が引きばね４４１の他端に接続され、他端が動力源３００に接続され、かつ一端と他端の間の途中部分が回転輪２００ｐに掛けられたフレキシブルな線材４４２とを備える。

動力源３００が、線材４４２の他端部を、その長さ方向に往復運動させる。動力源３００が線材４４２を引っ張った際、引きばね４４１が伸びる。線材４４２の、引っ張り方向とは逆方向の送りは、引きばね４４１の復元力によってアシストされる。線材４４２の往復運動に伴って、回転輪２００ｐが回転する。回転輪２００ｐは、例えば、図１１に示した例と同様、旋回板２０５の代替に用いることもできるし、図１２に示した例と同様、旋回板２０５’を回転させるものとして用いることもできるし、図１３に示した例と同様、ウォームギヤ２０６を回転させるものとして用いることもできる。

線材４４２は、回転輪２００ｐの回転軸に垂直な仮想平面内での、回転輪２００ｐと動力源３００との相対変位を許容できる。つまり、線材４４２は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に、自己の往復運動を伝達する。

また、線材４４２に、これを被覆し、かつ自己に対する線材４４２の往復運動を許容する被覆部材４４３を取り付けたことで、線材４４２と、患者の口角や口唇や他の部分との間に、摩擦力が作用することを防止できる。

図１５（Ｂ）は、変形例５に係る運動伝達部材４５０を示す。この運動伝達部材４５０は、一端が変位機構２００のベース板２０１に固定された圧縮ばね４５１と、一端が圧縮ばね４５１の他端に接続されたラックギヤ４５２と、一端がラックギヤ４５２の他端に接続され、他端が動力源３００に接続されたフレキシブルなロッド４５３とを備える。本例では、変位機構２００が、ラックギヤ４５２と噛み合うピニオンギヤ２００ｇを備える。

動力源３００が、ロッド４５３の他端部を、その長さ方向に往復運動させる。動力源３００がロッド４５３を押し込んだ際、圧縮ばね４５１が縮む。ロッド４５３の、押し込み方向とは逆方向の引き戻しは、圧縮ばね４５１の復元力によってアシストされる。

ロッド４５３の往復運動に伴って、ラックギヤ４５２が往復運動し、ラックギヤ４５２の往復運動に伴って、ピニオンギヤ２００ｇが回転する。ピニオンギヤ２００ｇは、例えば、図１１に示す回転輪２００ｐと同様、旋回板２０５の代替に用いることもできるし、図１２に示した例と同様、旋回板２０５’を回転させるものとして用いることもできるし、図１３に示す回転輪２００ｐと同様、ウォームギヤ２０６を回転させるものとして用いることもできる。

ロッド４５３は、座屈しない程度のフレキシビリティを有しており、ピニオンギヤ２００ｇの回転軸に垂直な仮想平面内での、ピニオンギヤ２００ｇと動力源３００との相対変位を許容できる。つまり、ロッド４５３は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に、自己の往復運動を伝達する。

また、ロッド４５３に、これを被覆し、かつ自己に対するロッド４５３の往復運動を許容する被覆部材４５４を取り付けたことで、ロッド４５３と、患者の口角や口唇や他の部分との間に、摩擦力が作用することを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限られない。例えば、以下の変形も可能である。

図１０〜図１５には、運動伝達部材４００の変形例を例示したが、運動伝達部材４００はこれらにも限定されない。運動伝達部材４００は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容できるものであればよく、図１０〜図１３に例示したものの他、例えばフレキシブルカップリングやオルダムジョイント等を用いて構成することもできる。また、以上例示したものの組み合わせによって運動伝達部材４００を構成することもできる。

上記実施形態１では、加工ヘッド１００に３つの自由度を付与したが、加工ヘッド１００に付与する自由度の数は１又は２であってもよい。また、加工ヘッド１００に付与する全自由度のうち一部の自由度に対応する方向の加工ヘッド１００の変位は、動力源３００から運動伝達部材４００を介して伝達する運動によらずに、変位機構２００に装着可能なアクチュエータによって実現してもよい。

上記実施形態１では、座板ＩＴへの変位機構２００の固定にねじを用いたが、ねじに代えて、工具を用いなくても変位機構２００の着脱を行える手段として、磁石や、ガイドピンや、レバー等の操作のみで座板ＩＴへの変位機構２００の着脱を行えるクイックリリース機構や、これらの組み合わせを用いてもよい。さらに、座板ＩＴも必須ではない。即ち、例えば、口腔内に既にインプラント等の固定源が植立されていれば、その固定源に変位機構２００を固定することもできる。また、口腔インプラントの手術で用いられているサージカルガイドに変位機構２００を固定することもできる。

上記実施形態１では、加工ヘッド１００がアーム２１３と一体に形成された例を示したが、加工ヘッド１００はアーム２１３に対して着脱可能であってもよい。また、上記実施形態１では、加工ヘッド１００が、水及び圧縮エアーによる注水冷却機構や、術野を照らす照明装置を備えると説明したが、注水冷却機構や照明装置は、加工ヘッド１００以外の部材、例えば、アーム２１３に取り付けてもよい。また、加工ヘッド１００は、工具ＣＴを回転させるためのマイクロモータ等の駆動源を必ずしも内蔵している必要はない。工具ＣＴを回転させるための動力も、口腔外からフレキシブルシャフトを通じて加工ヘッド１００に伝達してもよい。また、口腔外からフレキシブルなホースで圧縮エアーを加工ヘッド１００に供給し、加工ヘッド１００がエアタービンによって工具ＣＴを回転させる構成としてもよい。

上記実施形態３では、口腔内加工装置８００を、形状測定装置７１０、除去領域指定装置７２０、及び修復物設計製造装置７３０とは別の構成としたが、口腔内加工装置８００が、形状測定装置７１０、除去領域指定装置７２０、及び修復物設計製造装置７３０を備えてもよい。

上記実施形態１〜３では、加工対象が人間の歯牙である場合を述べたが、加工対象は、歯牙に限られず、口腔内の歯槽骨等の骨であってもよい。また、加工対象は、動物の歯牙や骨であってもよい。

本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。上記実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１００…加工ヘッド、
１００ａ…ブラケット、
２００，２００’…変位機構、
２００ｚ…ｚ方向運動変換部（第１の運動変換部）、
２００θ…θ方向運動変換部（第２の運動変換部）、
２００ｒ…ｒ方向運動変換部（第３の運動変換部）、
２００α…α方向運動変換部（第４の運動変換部）、
２００ｇ…ピニオンギヤ、
２００ｐ…回転輪、
２００ｓ…シャフト、
２０１…ベース板、
２０２…ねじ穴、
２０３…案内柱（周方向案内部材）、
２０４…周壁、
２０４ａ…切り欠き、
２０５，２０５’…旋回板、
２０５ａ…外周面、
２０６…ウォームギヤ、
２０７ａ，２０７ｂ…軸受け、
２０８…回転体（高さ方向案内部材）、
２０９…円板部、
２０９ａ…外周面、
２１０…雄ねじ部、
２１１ａ，２１１ｂ…軸受け、
２１２…ウォームギヤ、
２１３…アーム、
２１４…ねじ穴、
２１５…開口、
２１６…アーム収容体、
２１７…天板、
２１８…底板、
２１９，２２０…ねじ穴、
２２１…端板、
２２２…貫通孔、
２２３…雄ねじ、
２２４…固定部、
２２５，２２６…止め輪、
２２７…中間部、
２２８，２２９…規制柱、
２３０…カバー、
３００…動力源、
３００ｒ…ｒ方向用モータ、
３００θ…θ方向用モータ、
３００ｚ…ｚ方向用モータ、
３００ｐ…回転輪、
４００，４００’，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０…運動伝達部材、
４００ｒ…ｒ方向用フレキシブルシャフト（第１のフレキシブルシャフト）、
４００θ…θ方向用フレキシブルシャフト（第２のフレキシブルシャフト）、
４００ｚ…ｚ方向用フレキシブルシャフト（第３のフレキシブルシャフト）、
４００α…α方向用フレキシブルシャフト（第４のフレキシブルシャフト）、
４１１…フレキシブルシャフト、
４１２，４３２，４３３，４４３，４５４…被覆部材、
４２１…シャフト、
４２２…ユニバーサルジョイント、
４３１…無端ベルト、
４３４…補助回転輪、
４３５…連結部、
４４１…引きばね、
４４２…線材、
４５１…圧縮ばね、
４５２…ラックギヤ、
４５３…ロッド、
５００…制御装置、
６００ａ…往復運動生成部、
６００ｂ…傾斜運動生成部、
６０１…固定部、
６０２…入力軸、
６０３…中空筒、
６０４…出力軸、
６０４ａ…角柱状部、
６０４ｂ…被支持部、
６０４ｃ…雄ねじ部、
６０４ｄ，６０４ｅ…止め輪、
６０５…スライダ、
６０６…リンク、
６０７…軸受け、
６０８，６０９…貫通孔、
６１０，６２０…側板、
６３０…４節リンク機構、
６３１〜６３４…第１〜第４のリンク、
７１０…形状測定装置、
７２０…除去領域指定装置、
７３０…修復物設計製造装置、
８００…口腔内加工装置、
９００…口腔内治療システム、
ＣＴ…工具、
ＩＴ…座板、
ＩＴａ…平坦部、
ＩＭ…安定材、
ＴＨ…対象歯牙、
ＡＸ１…回転軸、
ＡＸ２…旋回軸。

Claims (8)

1. 口腔の外部に設置される動力源と、
   歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッドを保持した状態で、顎に固定される変位機構と、
   前記変位機構と前記動力源とをつなぐ運動伝達部材と、を備え、
   前記動力源が、前記運動伝達部材を運動させ、
   前記変位機構が、前記運動伝達部材の前記運動を、前記加工ヘッドの、前記口腔内における変位を伴う運動に変換し、
   前記運動伝達部材が、前記変位機構と前記動力源との相対変位を許容しつつ、前記動力源から前記変位機構に前記運動を伝達する、口腔内加工装置。
2. 前記運動伝達部材が、一端が前記動力源につながれ、他端が前記変位機構につながれる少なくとも１本のフレキシブルシャフトで構成され、
   前記動力源が、前記フレキシブルシャフトを回転させ、
   前記変位機構が、前記フレキシブルシャフトの回転運動を、前記加工ヘッドの前記口腔内における変位を伴う運動に変換する、請求項１に記載の口腔内加工装置。
3. 前記運動伝達部材が、第１〜第３の３本の前記フレキシブルシャフトを有し、
   前記動力源が、前記第１〜第３のフレキシブルシャフトの各々を回転させ、
   前記変位機構が、前記第１〜第３のフレキシブルシャフトの回転運動を、それぞれ互いに交差する方向の前記加工ヘッドの運動に変換することにより、前記加工ヘッドを３次元的に変位させる、請求項２に記載の口腔内加工装置。
4. 前記変位機構が、
   前記第１のフレキシブルシャフトの回転運動を、円柱座標系における円柱の中心軸に平行な高さ方向の直線運動に変換する第１の運動変換部と、
   前記第２のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記円柱座標系における円柱の前記中心軸まわりの周方向の旋回運動に変換する第２の運動変換部と、
   前記第３のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記円柱座標系における円柱の前記中心軸からの半径方向の直線運動に変換する第３の運動変換部と、
   を有する、請求項３に記載の口腔内加工装置。
5. 前記第１の運動変換部が、
   前記高さ方向に延在する高さ方向案内部材であって、前記加工ヘッドの荷重を受けつつ、前記加工ヘッドの前記高さ方向の直線運動を案内する高さ方向案内部材を有し、
   前記第２の運動変換部が、
   前記高さ方向に延在する周方向案内部材であって、前記加工ヘッドの前記周方向の前記旋回運動を案内する周方向案内部材を有し、
   前記高さ方向案内部材が、前記周方向案内部材に嵌まった状態で前記周方向案内部材と同軸状に配置されている、請求項４に記載の口腔内加工装置。
6. 前記運動伝達部材が、一端が前記動力源につながれ、他端が前記変位機構につながれる第４のフレキシブルシャフトをさらに有し、
   前記動力源が、前記第４のフレキシブルシャフトを回転させ、
   前記変位機構が、前記第４のフレキシブルシャフトの回転運動を、前記高さ方向と前記半径方向とに平行な平面内での前記加工ヘッドの傾斜運動に変換する第４の運動変換部をさらに有する、請求項４又は５に記載の口腔内加工装置。
7. 前記口腔内の除去すべき領域の形状を表す除去領域形状データを外部から取得し、前記除去すべき領域が前記加工ヘッドによって除去されるように、前記除去領域形状データに基づいて、前記動力源を制御する制御装置、
   をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の口腔内加工装置。
8. 請求項７に記載の口腔内加工装置と、
   前記口腔内の前記加工ヘッドによって除去された部分を補修する修復物の形状を、前記除去領域形状データと、加工前の前記口腔内の形状を表す口腔内形状データとを用いて設計し、設計した前記形状をもつ前記修復物を製造する修復物設計製造装置と、
   を備える口腔内治療システム。