JP2021168811A - 口腔内測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】口腔内形状の測定精度を向上させる口腔内測定装置を提供する。【解決手段】口腔内測定装置１は、口腔内の測定対象Ｔの形状を測定する測定光学系４０と、測定対象に向けて空気を射出し、当該測定対象表面の異物を除去する流体射出手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、口腔内測定装置に関する。

近年、歯科で行われる型取りの代替手段として、口腔内を三次元測定する装置の利用が進んできている（例えば、特許文献１参照）。
この種の装置は、光学的な測定手段を用いているため、口腔内の色や反射率の違い等によって測定精度が低下するおそれがある。

特許第４２５５７２０号公報

本発明は、従来に比べ、口腔内形状の測定精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、口腔内測定装置であって、
口腔内の測定対象の形状を測定する測定光学系と、
前記測定対象に向けて流体を射出し、当該測定対象表面の異物を除去する流体射出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べ、口腔内形状の測定精度を向上させることができる。

実施形態に係る口腔内測定装置の装置本体の構成を示す側断面図である。 実施形態に係るチップを示す図であって、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が（ａ）のII−II線での断面図である。 実施形態に係るチップを示す図であって、（ａ）が基端側から見た斜視図であり、（ｂ）が先端側から見た透過斜視図であり、（ｃ）が筐体の部分断面図である。 実施形態に係る口腔内測定装置の概略の機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係るチップの変形例の構成を示す側断面図である。 実施形態に係るチップの他の変形例の構成を示す側断面図である。 実施形態に係る口腔内測定装置の変形例の概略の機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係る口腔内測定装置の他の変形例の概略の機能構成を示すブロック図である。 図８の他の変形例における複数の射出口の配置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る口腔内測定装置１の装置本体１０の構成を示す側断面図であり、図２及び図３は、装置本体１０が備える後述のチップ２０を示す図である。
口腔内測定装置１は、主に人（人体）の口腔内の三次元形状を測定するものであり、図１に示すように、装置本体１０を備える。

装置本体１０は、口腔内に挿入される部分であり、その筐体１１の内部空間Ｓに、口腔内を三次元測定するための測定光学系４０を収容している。
測定光学系４０は、光源４１、ハーフミラー４２、集光レンズ４３、反射ミラー４４、受光センサー４５を含む。光源４１の光軸Ａｘ上には、ハーフミラー４２、集光レンズ４３及び反射ミラー４４が光源４１側からこの順に配列され、ハーフミラー４２の側方には受光センサー４５が配置されている。
測定光学系４０では、光源４１から出射した光がハーフミラー４２と集光レンズ４３を経て反射ミラー４４で側方に反射され、装置本体１０先端の透光窓２１ｂを通じて口腔内の測定対象（例えば歯Ｔ）に照射される。この光の少なくとも一部は、測定対象で反射して透光窓２１ｂから装置本体１０内に入射し、反射ミラー４４と集光レンズ４３を経てハーフミラー４２で反射され、受光センサー４５に受光される。そして、受光された光の光学情報に基づいて、口腔内の測定対象の形状が測定される。
なお、測定光学系４０は、口腔内を光学的に三次元測定できるものであれば、その具体構成は特に限定されない。

装置本体１０は、長尺な略棒状に形成されており、先に口腔内に挿入される側のチップ２０と、その反対側のチップ支持部３０とを備えて構成されている。
なお、以下の説明では、装置本体１０の長手方向（図１の左右方向）のうち、先に口腔内に挿入される側を「先端」側といい、先端側とは反対側を「基端」側という。

チップ２０は筐体２１を有している。筐体２１内には、特に限定はされないが、測定光学系４０のうちの光源４１以外が収容されている。
筐体２１は、先端側が閉塞された円筒状に形成され、内筒２２及び外筒２３からなる二重円筒構造となっている。具体的には、内筒２２が測定光学系４０を内部に収容しており、外筒２３は内筒２２との間に所定幅の空間を介在させつつ当該内筒２２の外径側に同心状に設けられている。このように、筐体２１が二重円筒構造となっているため、内筒２２を外気から断熱できる。ひいては、外気よりも温度が高い口腔内に装置本体１０（チップ２０）を挿入した場合でも、測定光学系４０を保持する内筒２２の熱変形に伴う測定精度の低下を抑制できる。
なお、本明細書において、「径方向」及び「周方向」とは、特に断りのない限り、円筒形状の筐体２１（又は後述の筐体３１）における方向をいう。

筐体２１の内筒２２と外筒２３とは、先端側では固定されず、基端部で固定されるのが好ましい。本実施形態では、内筒２２と外筒２３とが、基端部における周上４箇所（図１では２箇所のみ図示）の接合部２１ａで互いに接合（固定）されている。また、チップ２０の長手方向の長さは、一般的な口腔内の奥行きよりも長い。そのため、チップ２０（装置本体１０）が口腔内に先端部から挿入されたときに、接合部２１ａが設けられたチップ２０の基端部は口腔外に位置する。換言すれば、内筒２２と外筒２３とは、先端から口腔内に挿入されたときに口腔外に位置する基端側の部分で固定されている。これにより、外気よりも温度が高い口腔内に挿入された場合であっても、接合部２１ａを通じて外筒２３から内筒２２に熱が伝わることを抑制でき、筐体２１の断熱効果を担保できる。
なお、内筒２２と外筒２３とは、接合部２１ａが基端部になくともよく、口腔内に挿入される領域で固定されていなければよい（つまり、先端から接合部２１ａまでの距離が、一般的な口腔内の奥行きである所定の長さ以上であればよい）。また、後述の透光窓２１ｂが設けられる先端部において内筒２２と外筒２３を固定せざるを得ない場合には、その固定部に熱伝導率の小さい材料を使用したり、当該固定部での内筒２２と外筒２３の接触面積を小さくしたりするのが望ましい。

筐体２１の先端部には、測定光学系４０から出射した測定光を透過させる透光窓２１ｂが設けられている。透光窓２１ｂは、内筒２２と外筒２３を貫通させた孔部に透光部材を嵌合させて構成される。透光窓２１ｂは、反射ミラー４４の側方の周方向位置に設けられており、光源４１から出射されて反射ミラー４４で反射された測定光を筐体２１外へ透過させるとともに、測定対象で反射された測定光を筐体２１内へ透過させる。

筐体２１の先端部のうち、透光窓２１ｂの周囲には、図１及び図２に示すように、空気を射出する複数の射出口２１ｃが設けられている。本実施形態では、透光窓２１ｂの周方向両側に２つずつ（計４つ）の射出口２１ｃが設けられている。なお、図１では、分かり易さのために、透光窓２１ｂの長手方向の両側に配置させた射出口２１ｃを図示している。各射出口２１ｃは、外筒２３を径方向に貫通する貫通孔であり、測定光学系４０から出射した測定光の集光位置の近傍（当該集光位置を含むその近傍）に向けて空気を射出する。
この空気の射出により、測定対象表面の異物（例えば、唾液や食物カス等）を吹き飛ばして除去し、当該異物に測定光が照射されることによる測定精度の低下を抑制する。
なお、射出口２１ｃの個数は特に限定されないが、複数の射出位置から測定対象に向けて空気を射出することで被射出エリアを広げるのが好ましい。また、射出口２１ｃの配置や形状も特に限定されず、例えば径方向に対して傾斜させるなどしてもよい。

内筒２２と外筒２３の間の空間Ｇ２は、４つの射出口２１ｃに空気を流すための空気の流路を構成している。本実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、チップ２０の長手方向に沿って立設された４つの仕切壁２４によって、空間Ｇ２が周方向に４つに分割され、４つの流路２１ｄが構成されている。より詳しくは、仕切壁２４は、透光窓２１ｂの周方向位置を含む、空間Ｇ２を周上４等配する４箇所の周方向位置に設けられている。４つの流路２１ｄは、個別に空気が流れるようになっており、本実施形態では、このうち、透光窓２１ｂの周方向両側に位置する２つの流路２１ｄの各々が、当該周方向側に位置する２つの射出口２１ｃと連通している。残る２つの流路２１ｄは、先端側で互いに連通しているものの、射出口２１ｃとは連通していない。
また、各仕切壁２４は、図３（ｃ）に示すように、内筒２２から立設され、外筒２３との間に隙間を介在させている。そのため、仕切壁２４を介した内筒２２と外筒２３との伝熱が抑制される。ただし、仕切壁２４は、外筒２３から立設されていてもよいし、外筒２３（又は内筒２２）との間の隙間に熱伝導率の小さい部材を介在させてもよい。また、この仕切壁２４の隙間を通じた２つの流路２１ｄの繋がりは、本明細書における「連通」には該当しない。
なお、流路２１ｄ（すなわち仕切壁２４）の数量や形状は特に限定されず、例えば３つ以下であってもよいし、長手方向に沿ったものでなくともよい。また、流路２１ｄと射出口２１ｃとの個数及び位置の対応関係も特に限定されない。例えば、流路２１ｄと射出口２１ｃとが一対一で対応（連通）していてもよいし、１つの流路２１ｄのみが全ての射出口２１ｃと連通していてもよいし、周方向のどの位置の流路２１ｄがどの射出口２１ｃと連通していてもよい。ただし、周方向での筐体２１の熱変形の偏りを抑制するために、空間Ｇ２の全周に均等に空気が流れるように構成されるのが好ましい。

チップ支持部３０は、図１に示すように、筐体３１を有している。筐体３１内には、特に限定はされないが、測定光学系４０のうちの光源４１が収容されている。
筐体３１は、基端部を除き、先端が開口した円筒状に形成され、内筒３２及び外筒３３からなる二重円筒構造となっている。筐体３１は、基端部を除く円筒部ではチップ２０の筐体２１と同じ大きさに形成されており、その先端開口をチップ２０の筐体２１の基端開口で開閉させるようにして、当該チップ２０の筐体２１と着脱自在に構成されている。チップ支持部３０にチップ２０が装着された状態では、内筒２２、３２同士の当接面と、外筒２２、３３同士の当接面とは、それぞれ空気漏れの無いようシールされる。装置本体１０の筐体１１は、チップ２０の筐体２１とチップ支持部３０の筐体３１とから構成され、装置本体１０の内部空間Ｓは、チップ２０の内筒２２の内部空間とチップ支持部３０の内筒３２の内部空間とから構成される。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、チップ支持部３０にチップ２０が装着された状態であるものとする。
チップ支持部３０の内筒３２と外筒３３の間の空間Ｇ３は、チップ２０の空間Ｇ２と連通しており、当該空間Ｇ２に空気を流す流路を構成している。この空間Ｇ３は、チップ２０の空間Ｇ２と同様に複数の流路に区画されていてもよいし、区画されていなくともよい。

筐体３１の基端部は、先端側に向かって錘状に広がるように形成されている。すなわち、内筒３２と外筒３３の間の空間Ｇ３は、筐体３１の基端部において、先端側に向かって錘状に広がるように形成されている。
筐体３１（外筒２３）の基端には、図示しない空気管や測定光学系４０の電気配線が挿通されたチューブ１２の一端が接続されている。チューブ１２の他端は後述のポンプ５０及び制御装置６０に接続されている（図４参照）。チューブ１２内の電気配線は、内筒３２の基端部を通じて内部空間Ｓ内の測定光学系４０に接続されている。チューブ１２内の空気管から筐体３１の空間Ｇ３に流れてきた空気は、円錐状の基端部を全周に亘って径方向に広がって円筒部へ流れた後に、チップ２０の空間Ｇ２に流れていく。

図４は、口腔内測定装置１の概略の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、口腔内測定装置１は、上述の装置本体１０のほか、ポンプ（エアポンプ）５０と制御装置６０を備える。
ポンプ５０は、チューブ１２内の空気管を介して装置本体１０の筐体１１に接続されており、当該筐体１１内に空気を圧送し、流路２１ｄを通じて射出口２１ｃから空気を射出させる。本発明に係る流体射出手段は、ポンプ５０と、装置本体１０の筐体１１を含んで構成される。
制御装置６０は、ユーザ操作等に基づいて、口腔内測定装置１を中央制御する。具体的に、制御装置６０は、測定光学系４０の動作を制御して口腔内の三次元形状を取得したり、ポンプ５０の動作を制御したりする。

［実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、測定光学系４０の測定対象に向けて空気を射出することで、当該測定対象表面の異物が除去される。
これにより、異物に測定光が照射されることによる測定精度の低下（例えば唾液のテカリに起因する誤差の発生等）を抑制できる。したがって、従来に比べ、口腔内形状の測定精度を向上させることができる。

また、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、測定光学系４０から出射した測定光の集光位置の近傍に向けて空気が射出されるので、集光位置近傍の異物を効果的に除去できる。

また、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、複数の射出口２１ｃから測定対象に向けて空気が射出されるので、測定光学系４０の測定箇所をより確実に含む広いエリアの異物を除去できる。

また、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、装置本体１０の筐体１１が、測定光学系４０を収容する内筒２２、３２と、その外側に設けられた外筒２３、３３とを有する。
これにより、内筒２２、３２を外気から断熱できる。ひいては、外気よりも温度が高い口腔内に装置本体１０（チップ２０）を挿入した場合でも、測定光学系４０を保持する内筒２２、３２の熱変形に伴う測定精度の低下を抑制できる。

また、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、内筒と外筒の間の空間Ｇ２、Ｇ３に空気が流されるので、内筒と外気とをより効果的に断熱できる。
また、空間Ｇ３は、筐体３１の基端部において、先端側に向かって錐状に広がるように形成されているので、筐体３１の基端から空間Ｇ３に流れてきた空気を、全周に亘って均等に滑らかに径方向に広げつつ、先端部の射出口２１ｃに向けて流すことができる。

また、本実施形態の口腔内測定装置１によれば、筐体２１の内筒２２と外筒２３とが、先端から口腔内に挿入されたときに口腔外に位置する基端側の接合部２１ａで固定されている。
すなわち、内筒２２と外筒２３とは口腔内に挿入される領域では固定されていないので、外気よりも温度が高い口腔内に挿入された場合でも、内筒２２と外気とをより確実に断熱できる。

［変形例１］
図５は、チップ２０の変形例の構成を示す側断面図である。
この図に示すように、複数の射出口２１ｃは、測定対象に向けて空気を射出するもののほかに、透光窓２１ｂに向けて空気を射出するものを含んでもよい。この場合、透光窓２１ｂに向けて空気を射出させる射出口２１ｃには、当該射出口２１ｃから射出された空気を透光窓２１ｂに向けるガイド部材２１ｅを設ければよい。
これにより、透光窓２１ｂの曇りや異物の付着を防ぎ、透光窓２１ｂの曇りや汚れによる測定精度の低下を抑制できる。

［変形例２］
図６（ａ）、（ｂ）は、チップ２０の他の変形例の構成を示す側断面図である。
これらの図に示すように、複数の射出口２１ｃの各々には可動弁２１ｆを設けてもよい。各可動弁２１ｆは、対応する射出口２１ｃを閉塞した状態（図６（ａ）の状態）と、透光窓２１ｂ上に位置した状態（図６（ｂ）の状態）とを取り得るように動作可能であり、制御装置６０により動作制御される。そして、測定前の空気射出時には可動弁２１ｆを透光窓２１ｂ上に位置させて当該透光窓２１ｂを覆っておき、測定時には可動弁２１ｆで射出口２１ｃを閉塞させておく。
これにより、空気射出時における透光窓２１ｂへの異物の付着や、測定時（もしくは空気射出時以外）における射出口２１ｃへの異物の侵入を防止できる。
なお、可動弁２１ｆは、複数の射出口２１ｃに対応して設けられていれば、当該複数の射出口２１ｃに個別に設けられていなくともよく、例えば１つの可動弁２１ｆで２つの射出口２１ｃを同時に開閉させてもよい。

［変形例３］
図７は、口腔内測定装置１の変形例の概略の機能構成を示すブロック図である。
口腔内測定装置１では、複数の流路２１ｄを流れる空気の流量を制御してもよい。この場合には、複数の流路２１ｄの温度を均一化するように、複数の流路２１ｄの流量を制御するのがよい。

具体的には、図７に示すように、複数の流路２１ｄに対応付けて設けられ、当該複数の流路２１ｄの温度を計測する複数の温度センサー１３と、複数の流路２１ｄに対応付けて設けられ、ポンプ５０からの空気を当該複数の流路２１ｄに個別に流す複数のバルブ（例えば電磁弁）５１とを設ける。各温度センサー１３は、対応する流路２１ｄの温度を計測可能なように、内筒２２又は外筒２３に取り付ければよい。複数の流路２１ｄと射出口２１ｃとの対応は特に限定されない。
そして、制御装置６０が、複数の温度センサー１３が検出した温度情報に基づいて、複数の流路２１ｄの温度を均一化するように、複数のバルブ５１の開度を制御して各流路２１ｄを流れる空気の流量を調整すればよい。例えば、４つの流路２１ｄのうちの１つが他よりも高い温度だった場合、この流路２１ｄに流れる空気の流量を増やして当該流路２１ｄの温度を他と同程度まで下げればよい。
これにより、周方向での筐体２１の熱変形の偏りを抑制でき、ひいては、当該熱変形の偏りに起因する測定精度の低下を抑制できる。

［変形例４］
図８は、口腔内測定装置１の他の変形例の概略の機能構成を示すブロック図であり、図９は、当該他の変形例における複数の射出口２１ｃの配置を示す図である。
射出口２１ｃから射出するものは、空気に限定されず、人体に影響のない流体であれば、空気以外の気体や液体（例えば水）も利用できる。

また、気体と液体の双方を同時に用いてもよい。
この場合には、例えば図８に示すように、ポンプ（エアポンプ）５０とは別に、液体として水を圧送する水ポンプ５２と、液体を吸引するバキュームポンプ（吸引手段）５３とを設ける。水ポンプ５２とバキュームポンプ５３は、ポンプ５０が接続された流路２１ｄ及び射出口２１ｃとは独立した（連通していない）流路２１ｄ及び射出口２１ｃに個別に接続される。
この場合の射出口２１ｃの配置は、特に限定はされないが、例えば図９に示すように、透光窓２１ｂを周方向に挟んだ２つの射出口２１ｃＢから水を射出し、これらとは異なる射出口２１ｃＡから気体を射出する。また、気体を射出する射出口２１ｃＡとは透光窓２１ｂを挟んで反対側に位置する射出口２１ｃＣが、バキュームポンプ５３と接続され、２つの射出口２１ｃＢから射出された水や唾液を回収する。

［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態及びその変形例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態及びその変形例では、装置本体１０の筐体１１が円筒状であることとしたが、当該筐体１１は筒状であればよく、円筒状でなくともよい。
さらに言えば、装置本体１０は測定対象に向けて流体を射出できればよく、その流路は筐体１１に設けられていなくともよい。

１ 口腔内測定装置
１０ 装置本体
１１ 筐体
１３ 温度センサー
２０ チップ
２１ 筐体
２１ａ 接合部
２１ｂ 透光窓
２１ｃ、２１ｃＡ、２１ｃＢ、２１ｃＣ 射出口
２１ｄ 流路
２１ｅ ガイド部材
２１ｆ 可動弁（可動部）
２２ 内筒
２３ 外筒
２４ 仕切壁
３０ チップ支持部
３１ 筐体
３２ 内筒
３３ 外筒
４０ 測定光学系
５０ ポンプ
５１ バルブ
５２ 水ポンプ
５３ バキュームポンプ（吸引手段）
６０ 制御装置
Ａｘ 光軸
Ｇ２、Ｇ３ 空間
Ｓ 内部空間
Ｔ 歯（測定対象）

Claims (14)

1. 口腔内の測定対象の形状を測定する測定光学系と、
   前記測定対象に向けて流体を射出し、当該測定対象表面の異物を除去する流体射出手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする口腔内測定装置。
2. 前記流体射出手段は、前記測定光学系から出射した光の集光位置の近傍に向けて前記流体を射出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の口腔内測定装置。
3. 前記流体射出手段は、複数の射出位置から前記測定対象に向けて前記流体を射出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の口腔内測定装置。
4. 前記測定光学系を収容する筐体を備え、
   前記筐体は、前記測定光学系を収容する内筒と、当該内筒との間に空間を介在させつつ当該内筒の外側に設けられた外筒とを有する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の口腔内測定装置。
5. 前記空間は前記流体の流路を構成する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の口腔内測定装置。
6. 前記空間は、前記筐体の基端部において、先端側に向かって錐状に広がるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の口腔内測定装置。
7. 前記筐体は、前記内筒と前記外筒とが、先端から口腔内に挿入されたときに口腔外に位置する基端側の部分で固定されている、
   ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の口腔内測定装置。
8. 前記流体射出手段は、前記流体が個別に流れる複数の流路を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の口腔内測定装置。
9. 前記複数の流路に対応付けられた複数の温度センサーと、
   前記複数の温度センサーが検出した温度情報に基づいて、前記複数の流路の温度を均一化するように、前記複数の流路の各々を流れる前記流体の流量を制御する流量制御手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項８に記載の口腔内測定装置。
10. 前記測定光学系を収容する筐体を備え、
    前記筐体は、前記測定光学系から出射した光を透過させる透光部と、当該透光部の周囲に配置されて前記流体を射出する複数の射出口とを有する、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の口腔内測定装置。
11. 前記複数の射出口は、前記測定対象に向けて前記流体を射出するものと、前記透光部に向けて前記流体を射出するものとを含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の口腔内測定装置。
12. 前記複数の射出口の各々には、当該射出口を閉塞した状態と、前記透光部上に位置した状態とを取り得るように動作可能な可動部が設けられている、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の口腔内測定装置。
13. 前記流体は液体と気体の双方を含み、
    前記流体射出手段は、前記複数の射出口のうち、２つの射出口から液体を射出し、前記２つの射出口とは異なる射出口から気体を射出する、
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の口腔内測定装置。
14. 前記複数の射出口のうち、気体を射出する射出口とは前記透光部を挟んで反対側に位置する射出口は、液体を吸引する吸引手段に接続されている、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の口腔内測定装置。

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