JP4310159B2 - Three-dimensional motion measuring apparatus and method - Google Patents

Three-dimensional motion measuring apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
JP4310159B2
JP4310159B2 JP2003326034A JP2003326034A JP4310159B2 JP 4310159 B2 JP4310159 B2 JP 4310159B2 JP 2003326034 A JP2003326034 A JP 2003326034A JP 2003326034 A JP2003326034 A JP 2003326034A JP 4310159 B2 JP4310159 B2 JP 4310159B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
marker
markers
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003326034A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005091203A (en
JP2005091203A5 (en
Inventor
賢一 荒井
信 薮上
弘恭 金高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2003326034A priority Critical patent/JP4310159B2/en
Publication of JP2005091203A publication Critical patent/JP2005091203A/en
Publication of JP2005091203A5 publication Critical patent/JP2005091203A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4310159B2 publication Critical patent/JP4310159B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

発明は、磁気マーカの位置を磁界センサにより検出することで、物体の3次元運動を測定する3次元運動測定装置及びその方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional motion measurement apparatus and method for measuring the three-dimensional motion of an object by detecting the position of a magnetic marker with a magnetic field sensor.

従来から、物体の3次元運動を測定しようとする装置が市場に提供されている。例えば、人体の頭部と一体的に構成されている上顎に対する下顎の相対的な6自由度運動を測定するために、磁気式の3次元運動測定装置が用いられている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, apparatuses for measuring the three-dimensional motion of an object have been provided on the market. For example, a magnetic three-dimensional motion measurement device is used to measure the relative six-degree-of-freedom motion of the lower jaw with respect to the upper jaw configured integrally with the human head (see Patent Document 1). .

この測定装置においては、被測定者の上顎に界磁コイルが取り付けられ、下顎に取着部材を介してセンターコイルが取り付けられている。この場合、前記界磁コイルに交流電流を流して交流磁界を発生させた状態で、被測定者が顎運動を行うと、下顎の動きが前記取着部材を介して前記センターコイルに伝えられる。この下顎の動きによって、前記センターコイルに誘導信号が出力される。この測定装置では、この誘導信号を用いて上顎と下顎との相対位置を検出している。   In this measuring apparatus, a field coil is attached to the upper jaw of the person to be measured, and a center coil is attached to the lower jaw via an attachment member. In this case, when the measurement subject performs jaw movement in the state in which an alternating current is applied to the field coil to generate an alternating magnetic field, the movement of the lower jaw is transmitted to the center coil via the attachment member. Due to the movement of the lower jaw, an induction signal is output to the center coil. In this measuring apparatus, the relative position between the upper jaw and the lower jaw is detected using this guidance signal.

しかしながら、上述した測定装置では、磁気マーカである界磁コイルに対して、リード線を介して交流電流を流すようにしているので、このリード線の存在によって被測定者の不快感が増大し、自然な状態での顎運動の計測を行うことが困難である。   However, in the measuring apparatus described above, since an alternating current is passed through the lead wire to the field coil that is a magnetic marker, the presence of this lead wire increases the discomfort of the subject. It is difficult to measure jaw movement in a natural state.

他の3次元運動測定装置には、図14及び図15に示す3次元運動測定装置100がある(引用文献2参照)。この3次元運動測定装置100は、被測定者14の上顎22と一体であると考えられる額32に磁気マーカ16aを取り付けると共に、下顎24の代表点として下顎歯列のうち、切歯に磁気マーカ16bを取り付ける。磁気マーカ16a、16bは、その着磁方向J(磁気ダイポールモーメントの方向)が、それぞれ顔面の正面を向くように取り付けられている。磁気マーカ16a、16bの磁界を検出する複数の磁界センサ20i(磁気マーカの数×5個以上)を各磁気マーカ16a、16bに対向して配置する。顎運動に伴う磁気マーカ16a、16bの磁界の変化を磁界センサ20iにより検出し、固定座標(絶対座標系X0Y0Z0)からの磁気マーカ16a、16bの位置を検出し、顎形状に基づき、顎運動をディスプレイ214上に表示している。   As another three-dimensional motion measuring device, there is a three-dimensional motion measuring device 100 shown in FIGS. 14 and 15 (see cited document 2). The three-dimensional motion measuring apparatus 100 has a magnetic marker 16a attached to a forehead 32 that is considered to be integral with the upper jaw 22 of the person 14 to be measured, and a magnetic marker on the incisor of the lower jaw dentition as a representative point of the lower jaw 24. Attach 16b. The magnetic markers 16a and 16b are attached such that the magnetization direction J (magnetic dipole moment direction) faces the front of the face. A plurality of magnetic field sensors 20i (the number of magnetic markers × 5 or more) for detecting the magnetic fields of the magnetic markers 16a and 16b are arranged to face the magnetic markers 16a and 16b. Changes in the magnetic field of the magnetic markers 16a and 16b accompanying the jaw movement are detected by the magnetic field sensor 20i, the positions of the magnetic markers 16a and 16b from the fixed coordinates (absolute coordinate system X0Y0Z0) are detected, and the jaw movement is performed based on the jaw shape. It is displayed on the display 214.

特開2000−193409号公報JP 2000-193409 A 特開2002−355264号公報JP 2002-355264 A

従来の3次元運動測定装置100では、絶対座標系X0Y0Z0のy座標Y0と、上顎座標系XuYuZuのy座標Yuと、下顎座標系XbYbZbのy座標Ybとを、Yu//Yb//Y0と仮定し、磁気マーカ16a、16bの着磁方向Jとx座標X0、Xu、Xbとを、J//X0//Xu//Xbとした場合にのみ、6自由度運動を測定することができる。すなわち、この3次元運動測定装置100は、基本的には、5自由度運動(x、y、z、θ、φの5つの座標で表される運動)の運動測定装置である。   In the conventional three-dimensional motion measuring apparatus 100, the y coordinate Y0 of the absolute coordinate system X0Y0Z0, the y coordinate Yu of the upper jaw coordinate system XuYuZu, and the y coordinate Yb of the lower jaw coordinate system XbYbZb are assumed to be Yu // Yb // Y0. However, it is possible to measure a six-degree-of-freedom motion only when the magnetization direction J and the x-coordinates X0, Xu, and Xb of the magnetic markers 16a and 16b are set to J // X0 // Xu // Xb. In other words, the three-dimensional motion measuring apparatus 100 is basically a motion measuring apparatus for a five-degree-of-freedom motion (motion represented by five coordinates of x, y, z, θ, and φ).

ところで、上顎22と下顎24との相対的な運動が行われる際に、下顎24は顎関節部において、x座標X0、Xu、Xb(着磁方向J)を中心軸とするΨ方向に対して、回転運動を含む6自由度運動を行う。   By the way, when the relative movement between the upper jaw 22 and the lower jaw 24 is performed, the lower jaw 24 is in the temporomandibular joint portion with respect to the Ψ direction with the x coordinate X0, Xu, Xb (magnetization direction J) as the central axis. Perform 6-DOF motion including rotational motion.

上述した3次元運動測定装置100は、Yu//Yb//Y0の条件でなければ6自由度運動の測定を行うことができないので、この3次元運動測定装置100は前記Ψ方向の回転運動を測定することはできない。   Since the above-described three-dimensional motion measuring apparatus 100 cannot measure a six-degree-of-freedom motion unless the condition of Yu // Yb // Y0 is satisfied, the three-dimensional motion measuring apparatus 100 performs the rotational motion in the Ψ direction. It cannot be measured.

そこで、例えば、磁気マーカ16a、16bの個数を増やして、測定されるパラメータ(自由度)の数を増加することにより、6自由度以上の運動を測定するということも考えられる。しかしながら、この方法では、パラメータの数が多くなるので、磁界センサ20iで検出した磁界から相対的な運動を信号処理手段で算出する際に、前記信号処理手段における計算時間が増大し、測定精度及び方向精度が低下するおそれがある。   Therefore, for example, it is conceivable to measure a motion with 6 or more degrees of freedom by increasing the number of magnetic markers 16a and 16b and increasing the number of parameters (degrees of freedom) to be measured. However, in this method, since the number of parameters increases, the calculation time in the signal processing unit increases when the relative motion is calculated from the magnetic field detected by the magnetic field sensor 20i. The direction accuracy may be reduced.

このように、3次元運動測定装置100では、上述した下顎24の回転運動を含む6自由度運動(Ψ方向の運動も含む運動)を測定することが困難である。   As described above, it is difficult for the three-dimensional motion measuring apparatus 100 to measure the six-degree-of-freedom motion including the rotational motion of the lower jaw 24 described above (motion including motion in the Ψ direction).

また、従来の3次元運動測定装置100においては、額32に取り付けられた磁気マーカ16a及び下顎切歯に取り付けられた磁気マーカ16bの磁界を、磁界センサアレイ18a、18bで検出している。この場合、磁界センサアレイ18a、18bは被測定者14の正面を取り囲むように配置されているので、個々の磁界センサ20iで検出される磁界は、磁気マーカ16a、16bの各磁界が重なり合った磁界である。そのため、前記磁界には、磁気マーカ16a、16bの各磁界の干渉や磁気マーカ16a、16bと磁界センサ20iとの間の距離の相違が誤差となって含まれ、これにより、3次元運動測定装置100の測定精度が低下する。   Further, in the conventional three-dimensional motion measuring apparatus 100, the magnetic field of the magnetic marker 16a attached to the forehead 32 and the magnetic marker 16b attached to the lower jaw incisor is detected by the magnetic field sensor arrays 18a and 18b. In this case, since the magnetic field sensor arrays 18a and 18b are arranged so as to surround the front of the person to be measured 14, the magnetic field detected by each magnetic field sensor 20i is a magnetic field in which the magnetic fields of the magnetic markers 16a and 16b overlap each other. It is. For this reason, the magnetic field includes interference between the magnetic markers 16a and 16b and a difference in distance between the magnetic markers 16a and 16b and the magnetic field sensor 20i as errors. 100 measurement accuracy is reduced.

発明は、磁気発生器を運動する物体に取り付けることにより、前記物体の6自由度運動を測定することができる3次元運動測定装置及びその方法を提供することを目的とする。 The present invention, by attaching to an object moving a magnetic generator, and to provide a three-dimensional movement measuring apparatus and method capable of measuring six degrees of freedom motion of the object.

本発明に係る磁気発生器は、物体の運動を計測する際に、前記物体に取り付けられる磁気発生器であって、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備えていることを特徴としている。 The magnetic generator according to the present invention is a magnetic generator attached to the object when measuring the motion of the object, and each of the magnetic generators at a position where two magnetic markers are separated by a predetermined distance. the relative magnetic field generation direction of the magnetic marker it is characterized by comprising a fixing member for fixing to a known.

また、本発明に係る3次元運動測定装置は、物体の運動を計測する際に、前記物体に取り付けられ、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備えている磁気発生器と、前記磁気マーカから発生する磁界を前記物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの磁界センサと、前記各磁界センサにより検出した磁界から前記磁気マーカの位置及び方向に関する6自由度情報を求め、求めた6自由度情報と前記物体の形状とに基づき、前記物体の運動を算出する信号処理手段と、を備えていることを特徴としている。 Further, the three-dimensional motion measuring apparatus according to the present invention provides each magnetic marker which is attached to the object and is a magnetic field generation source at a position separated from the two magnetic markers by a predetermined distance when measuring the motion of the object. And a magnetic generator having a fixing member for fixing the relative magnetic field generation direction to be known, and at least detecting a magnetic field generated from the magnetic marker in a non-contact manner for measuring a six-degree-of-freedom motion of the object. Six degrees of freedom information regarding the position and direction of the magnetic marker is obtained from six magnetic field sensors and the magnetic field detected by each of the magnetic field sensors, and the movement of the object is determined based on the obtained six degrees of freedom information and the shape of the object. signal processing means for calculating, it is characterized by comprising a.

上述した磁気発生器では、2つの磁気マーカを接着剤等を用いて固定部材に固定することにより、前記各磁気マーカ間の距離及び相対的方向を固定するようにしている。ここで、2つの磁気マーカの磁界の方向が既知であれば、2つの磁気マーカを固定部材で固定することにより、一方の磁気マーカ自体の磁界発生方向に対する、他方の磁気マーカ自体の磁界発生方向(各磁気マーカの相対的な磁界発生方向)も既知となる。   In the magnetic generator described above, the distance and relative direction between the magnetic markers are fixed by fixing the two magnetic markers to the fixing member using an adhesive or the like. Here, if the magnetic field directions of the two magnetic markers are known, by fixing the two magnetic markers with a fixing member, the magnetic field generation direction of the other magnetic marker itself with respect to the magnetic field generation direction of one magnetic marker itself The relative magnetic field generation direction of each magnetic marker is also known.

2つの磁気マーカの相対的な磁界発生方向とは、磁気発生源である2つの磁気マーカについて、2つの磁気発生源自体の磁界発生方向に関する相対的な方向である。具体的には、磁気マーカが磁性体である場合には、2つの磁性体の磁化の方向(着磁方向)に関する相対的な方向をいう。また、磁気マーカがコイルである場合には、2つのコイルの磁界発生方向に関する相対的な方向をいう。   The relative magnetic field generation direction of the two magnetic markers is a relative direction with respect to the magnetic field generation direction of the two magnetic generation sources themselves with respect to the two magnetic markers that are the magnetic generation sources. Specifically, when the magnetic marker is a magnetic material, it refers to a relative direction with respect to the magnetization directions (magnetization directions) of the two magnetic materials. When the magnetic marker is a coil, it refers to the relative direction with respect to the magnetic field generation direction of the two coils.

このようにして構成された磁気発生器を物体に取り付けた状態で前記物体が6自由度運動を行うと、前記各磁気マーカ間の前記距離は変化しないが、絶対座標(例えば、前記6つの磁界センサの中の1つのセンサを基準とする座標)に対する前記磁気マーカの座標位置は変化するので、周辺の磁界も変化する。   When the object moves with six degrees of freedom with the magnetic generator configured as described above attached to the object, the distance between the magnetic markers does not change, but absolute coordinates (for example, the six magnetic fields) Since the coordinate position of the magnetic marker with respect to the coordinates of one of the sensors as a reference) changes, the surrounding magnetic field also changes.

その際、前記磁気マーカから発生する磁界を少なくとも6つの磁界センサで検出することにより、前記6つの磁界センサで検出される磁界は前記6つの座標で記述されると共に、前記磁気マーカの座標位置も6つの座標(x、y、z、θ、φ、Ψ)で記述される。つまり、前記磁気マーカ間の距離及び相対的方向を前記固定部材を用いて固定するだけで、前記物体の6自由度運動を3次元運動測定装置で測定することができる。   At this time, by detecting the magnetic field generated from the magnetic marker by at least six magnetic field sensors, the magnetic field detected by the six magnetic field sensors is described by the six coordinates, and the coordinate position of the magnetic marker is also determined. It is described by six coordinates (x, y, z, θ, φ, Ψ). That is, the 6-degree-of-freedom motion of the object can be measured with a three-dimensional motion measuring device only by fixing the distance and relative direction between the magnetic markers using the fixing member.

また、前記固定部材を非磁性体から構成すれば、前記磁界センサで検出される磁界は、前記磁気マーカから発生する磁界のみとなる。これにより、前記磁界センサの測定精度を向上させることができる。   If the fixing member is made of a non-magnetic material, the magnetic field detected by the magnetic field sensor is only the magnetic field generated from the magnetic marker. Thereby, the measurement accuracy of the magnetic field sensor can be improved.

また、本発明に係る3次元運動測定装置は、第1及び第2の物体の相対的な運動を計測する際に、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備え、且つ、前記第1及び第2の物体に取り付けられる第1及び第2の磁気発生器と、前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第1の磁界センサと、前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第2の磁界センサと、前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づき、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理手段と、を備えていることを特徴としている。 The three-dimensional motion measurement apparatus according to the present invention is the magnetic field generation source at a position where the two magnetic markers are separated by a predetermined distance when measuring the relative motion of the first and second objects. First and second magnetic generators that include a fixing member that fixes the relative magnetic field generation direction of each magnetic marker to be known, and are attached to the first and second objects, and the first At least six first magnetic field sensors for detecting a magnetic field generated from the magnetic marker of the first magnetic generator in a non-contact manner for measuring the six-degree-of-freedom motion of the first object, and the second magnetic generator From the magnetic field detected by the first magnetic field sensor and at least six second magnetic field sensors that detect the magnetic field generated from the magnetic marker in a non-contact manner for measuring the six-degree-of-freedom motion of the second object, Magnetic marker position and direction First 6 degree-of-freedom information relating to the first and second degrees-of-freedom information relating to the position and direction of the magnetic marker from the magnetic field detected by the second magnetic field sensor. Signal processing means for calculating relative motions of the first and second objects based on the six degrees of freedom information and the shapes of the first and second objects. The

この3次元運動測定装置は、相対的な運動を行う第1及び第2の物体の6自由度運動を測定する装置である。この場合、前記第1の磁気発生器に第1の磁界センサを対向して配置し、前記第2の磁気発生器に前記第2の磁界センサを対向して配置している。   This three-dimensional motion measuring device is a device that measures the six-degree-of-freedom motion of the first and second objects that perform relative motion. In this case, the first magnetic field sensor is disposed opposite to the first magnetic generator, and the second magnetic field sensor is disposed opposite to the second magnetic generator.

すなわち、前記第1の磁気発生器の磁気マーカから発生する磁界は前記第1の磁界センサで検出され、前記第2の磁気発生器の磁気マーカから発生する磁界は前記第2の磁界センサで検出される。これにより、前記第1及び第2の磁気発生器から発生する磁界同士の干渉は抑制され、前記第1及び第2の磁界センサで検出される磁界の測定精度が向上する。このように、前記第1及び第2の磁気発生器についても、発生磁界の小さな磁気マーカを使用することによって、前記測定精度を向上させることができる。すなわち、前記第1及び第2の磁場発生器の小型化を図ることができる。   That is, the magnetic field generated from the magnetic marker of the first magnetic generator is detected by the first magnetic field sensor, and the magnetic field generated from the magnetic marker of the second magnetic generator is detected by the second magnetic field sensor. Is done. Thereby, interference between the magnetic fields generated from the first and second magnetic generators is suppressed, and the measurement accuracy of the magnetic field detected by the first and second magnetic field sensors is improved. Thus, also for the first and second magnetic generators, the measurement accuracy can be improved by using a magnetic marker having a small generated magnetic field. That is, the first and second magnetic field generators can be reduced in size.

また、前記固定部材を非磁性体から構成すれば、前記磁界センサで検出される磁界は、前記磁気マーカから発生する磁界のみとなる。これにより、前記磁界センサの測定精度をさらに向上させることができる。   If the fixing member is made of a non-magnetic material, the magnetic field detected by the magnetic field sensor is only the magnetic field generated from the magnetic marker. Thereby, the measurement accuracy of the magnetic field sensor can be further improved.

また、前記第1及び第2の磁界センサ同士を離して配置しているので、前記磁気マーカに対する前記第1及び第2の磁界センサの配置領域を拡張することができる。   Further, since the first and second magnetic field sensors are arranged apart from each other, the arrangement area of the first and second magnetic field sensors with respect to the magnetic marker can be expanded.

さらに、この3次元運動測定装置では、2つの磁気マーカが固定部材に固定された第1及び第2の磁気発生器を第1及び第2の物体にそれぞれ取り付けた状態で、前記第1及び第2の物体の相対的な運動(6自由度運動)を行わせる。   Further, in the three-dimensional motion measuring apparatus, the first and second magnetic generators are attached to the first and second objects, respectively, with two magnetic markers fixed to a fixing member. Let the relative motion (6 DOF motion) of the two objects be performed.

この場合、前記各磁気マーカ間の距離及び相対的方向は変化しないが、絶対座標に対する前記各磁気マーカの座標位置は変化し、周辺の磁界も変化する。また、少なくとも6つの第1及び第2の磁界センサによって、前記磁気マーカから発生する磁界が検出される。これにより、前記第1及び第2の磁界センサで検出される磁界は6つの位置及び方向から構成される6自由度情報で記述されると共に、前記磁気マーカの座標位置も6つの位置及び方向から構成される6自由度情報で記述される。つまり、前記磁気マーカ間の距離及び相対的方向を前記固定部材を固定するだけで、前記第1及び第2の物体の6自由度運動を3次元運動測定装置で測定することができる。   In this case, the distance and relative direction between the magnetic markers do not change, but the coordinate positions of the magnetic markers with respect to absolute coordinates change, and the surrounding magnetic field also changes. The magnetic field generated from the magnetic marker is detected by at least six first and second magnetic field sensors. Thereby, the magnetic field detected by the first and second magnetic field sensors is described by 6-degree-of-freedom information composed of 6 positions and directions, and the coordinate position of the magnetic marker is also determined from the 6 positions and directions. It is described by configured 6-degree-of-freedom information. That is, the six-degree-of-freedom motion of the first and second objects can be measured with a three-dimensional motion measuring device simply by fixing the fixing member with respect to the distance and relative direction between the magnetic markers.

そして、上述した磁気発生器では、前記固定部材は、前記物体の取付表面に対応する形状とすることが好ましい。これにより、前記磁気マーカと前記物体の表面との距離がより近づくので、前記物体の6自由度運動の測定精度を向上させることができる。この他にも、前記被測定者の違和感が小さいという効果も得られる。 Then, the magnetic generator described above, the fixed member may have preferably a shape corresponding to the mounting surface of the object. Thereby, since the distance of the said magnetic marker and the surface of the said object gets closer, the measurement precision of the 6 degree-of-freedom motion of the said object can be improved. In addition to this, there is an effect that the measurement subject is less uncomfortable.

また、前記磁気マーカ間の距離が短い程、配置の制約は小さいが、位置精度は悪化するおそれがある。また、前記磁気マーカ間の距離が大きい程、位置精度は向上するが、配置の制約は大きくなる。予備実験の結果より、磁界センサと磁気発生器との距離が5〜50[mm]程度である場合、磁気マーカ間の距離は5〜50[mm]程度が望ましいことが確認されている。50[mm]よりも大きいと、測定精度が低下すると共に、前記磁気発生器が大型化して、被測定者の不快感が増大する。   In addition, the shorter the distance between the magnetic markers, the smaller the restrictions on arrangement, but the position accuracy may deteriorate. Also, the greater the distance between the magnetic markers, the better the position accuracy, but the greater the constraints on arrangement. From the result of the preliminary experiment, when the distance between the magnetic field sensor and the magnetic generator is about 5 to 50 [mm], it is confirmed that the distance between the magnetic markers is preferably about 5 to 50 [mm]. When it is larger than 50 [mm], the measurement accuracy is lowered, and the magnetic generator is enlarged, resulting in an increase in discomfort for the measurement subject.

そして、前記磁気マーカは、コイルを用いた磁気発生手段又は永久磁石であることが好ましい。前記磁気マーカが永久磁石であれば、前記永久磁石から磁界を発生することができるので、被測定者の口腔内へのリード線等の挿入が不要となり、特に、小児や高齢者に対する負担が軽減される。この場合、2つの永久磁石における相対的な磁界発生方向とは、一方の永久磁石の着磁方向に対する、他方の永久磁石の着磁方向をいう。 Then, the magnetic marker, it is not preferable is a magnetic generator or a permanent magnet with a coil. If the magnetic marker is a permanent magnet, a magnetic field can be generated from the permanent magnet, which eliminates the need to insert a lead wire or the like into the oral cavity of the person being measured, particularly reducing the burden on children and the elderly. Is done. In this case, the relative magnetic field generation direction in the two permanent magnets refers to the magnetization direction of the other permanent magnet with respect to the magnetization direction of one permanent magnet.

一方、前記磁気マーカをコイルを用いた磁気発生手段とする場合には、前記磁気発生手段を、回路基板に電源(例えば、ボタン型の電池)と電源供給部と前記コイルとを実装した小型の磁気発生回路とすることにより、被測定者への負担をできる限り軽減することが好ましい。この場合、2つのコイルにおける相対的な磁界発生方向とは、一方のコイルの磁界発生方向に対する、他方のコイルの磁界発生方向をいう。   On the other hand, when the magnetic marker is a magnetism generating means using a coil, the magnetism generating means is a small-sized one in which a power source (for example, a button-type battery), a power supply unit, and the coil are mounted on a circuit board. It is preferable to reduce the burden on the measurement subject as much as possible by using a magnetic generation circuit. In this case, the relative magnetic field generation direction in the two coils refers to the magnetic field generation direction of the other coil with respect to the magnetic field generation direction of one coil.

また、前記物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分、又は、前記頭蓋のうち、下顎と一体的に運動する部分である。あるいは、前記第1の磁気発生器が取り付けられる前記第1の物体は、前記被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分であり、前記第2の磁気発生器が取り付けられる前記第2の物体は、前記頭蓋のうち、下顎と一体的に運動する部分である。また、前記上顎と一体的に運動する部分のうち、額に前記第1の磁気発生器が取り付けられ、前記下顎と一体的に運動する部分のうち、下顎歯に前記第2の磁気発生器が取り付けられる。 The object is a portion that moves integrally with the upper jaw of the skull of the measurement subject, or a portion that moves integrally with the lower jaw of the skull. Alternatively, the first object to which the first magnetic generator is attached is a portion of the skull of the measurement subject that moves integrally with the upper jaw, and the second magnetic generator is attached to the first object. the second object, among the cranial, Ru Ah at a portion integrally exercise and lower jaw. The first magnetic generator is attached to the forehead of the portion that moves integrally with the upper jaw, and the second magnetic generator is attached to the lower jaw of the portion that moves integrally with the lower jaw. attached to Ru.

また、前記磁界センサを、個々の磁界センサが一体的にされた磁界センサアレイとして構成してもよい。 Further, the magnetic field sensor, each of the magnetic field sensor is but it may also be configured as a magnetic field sensor arrays integrally.

また、本発明に係る3次元運動測定方法は、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備えた磁気発生器を、運動する物体に対して取り付ける取付過程と、前記磁気マーカの磁界を前記物体の6自由度運動計測用として少なくとも6つの磁界センサにより非接触で検出する検出過程と、前記各磁界センサにより検出した磁界から前記磁気マーカの位置及び方向に関する6自由度情報を求め、求めた6自由度情報と前記物体の形状とに基づき、前記物体の運動を算出する信号処理過程と、を備えることを特徴としている。 In the three-dimensional motion measurement method according to the present invention, the two magnetic markers are fixed at a position separated by a predetermined distance so that the relative magnetic field generation directions of the magnetic markers as magnetic field generation sources are known. A mounting process for attaching a magnetic generator having a fixing member to a moving object, and a detection process for detecting the magnetic field of the magnetic marker in a non-contact manner by using at least six magnetic field sensors for measuring the six-degree-of-freedom movement of the object. And 6-degree-of-freedom information relating to the position and direction of the magnetic marker from the magnetic field detected by each magnetic field sensor, and calculating the motion of the object based on the obtained 6-degree-of-freedom information and the shape of the object and process, that are characterized by comprising a.

この測定方法では、前記2つの磁気マーカ間の距離を前記固定部材で固定することで前記磁気発生器を構成し、この磁気発生器を物体に取り付けた状態で前記物体の6自由度運動を行わせる。この場合、前記磁気マーカ間の距離及び相対的方向は前記固定部材により変化しないが、絶対座標に対する前記各磁気マーカの座標位置は変化する。   In this measurement method, the magnetic generator is configured by fixing the distance between the two magnetic markers with the fixing member, and the object is moved with six degrees of freedom while the magnetic generator is attached to the object. Make it. In this case, the distance and relative direction between the magnetic markers are not changed by the fixing member, but the coordinate positions of the magnetic markers with respect to the absolute coordinates are changed.

その際、少なくとも6つの磁界センサにより、前記磁気マーカから発生する磁界を検出しているので、前記6つの磁界センサで検出される磁界は、それぞれ6つの位置及び方向(6自由度情報)で記述されると共に、前記磁気マーカの座標位置も6つの位置及び方向(6自由度情報)で記述される。従って、前記磁気マーカ間の距離及び相対的方向を前記固定部材で固定するだけで、前記物体の6自由度運動を容易に測定することができる。   At that time, since the magnetic field generated from the magnetic marker is detected by at least six magnetic field sensors, the magnetic fields detected by the six magnetic field sensors are described in six positions and directions (six degrees of freedom information), respectively. At the same time, the coordinate position of the magnetic marker is also described in six positions and directions (information on six degrees of freedom). Therefore, it is possible to easily measure the six-degree-of-freedom motion of the object simply by fixing the distance and relative direction between the magnetic markers with the fixing member.

なお、この測定方向においても、2つの磁気マーカの磁界の方向が既知であれば、2つの磁気マーカを固定部材で固定することにより、一方の磁気マーカの磁界の方向に対する、他方の磁気マーカの磁界の方向(相対的な磁界発生方向)も既知となる。   Also in this measurement direction, if the directions of the magnetic fields of the two magnetic markers are known, the two magnetic markers are fixed by a fixing member, so that The direction of the magnetic field (relative magnetic field generation direction) is also known.

また、前記固定部材を非磁性体から構成すれば、前記磁界センサで検出される磁界は、前記磁気マーカから発生する磁界のみとなる。これにより、前記磁界センサの測定精度をさらに向上させることができる。   If the fixing member is made of a non-magnetic material, the magnetic field detected by the magnetic field sensor is only the magnetic field generated from the magnetic marker. Thereby, the measurement accuracy of the magnetic field sensor can be further improved.

また、本発明に係る3次元運動測定方法は、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備える第1及び第2の磁気発生器を、相対的に運動する第1及び第2の物体に対してそれぞれ取り付ける取付過程と、前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第1の磁界センサにより非接触で検出し、且つ、前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第2の磁界センサにより非接触で検出する検出過程と、前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づき、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理過程と、を有することを特徴としている。 In the three-dimensional motion measurement method according to the present invention, the two magnetic markers are fixed at a position separated by a predetermined distance so that the relative magnetic field generation directions of the magnetic markers as magnetic field generation sources are known. The first and second magnetic generators having the fixing members are attached to the relatively moving first and second objects, respectively, and generated from the magnetic marker of the first magnetic generator. A magnetic field is detected in a non-contact manner by at least six first magnetic field sensors, and a magnetic field generated from the magnetic marker of the second magnetic generator is used for measuring a six-degree-of-freedom motion of the first object. The position of the magnetic marker is determined based on a detection process in which the second object is detected in a non-contact manner using at least six second magnetic field sensors, and a magnetic field detected by the first magnetic field sensor. First 6 degree-of-freedom information related to the direction of the magnetic marker, and second 6-degree-of-freedom information related to the position and direction of the magnetic marker from the magnetic field detected by the second magnetic field sensor. And a signal processing step of calculating relative movements of the first and second objects based on second six-degree-of-freedom information and the shapes of the first and second objects. The

この3次元運動測定方法は、相対的な運動を行う第1及び第2の物体の6自由度運動の測定方法である。この場合、前記第1の磁気発生器に第1の磁界センサを対向して配置し、前記第2の磁気発生器に前記第2の磁界センサを対向して配置した状態で、前記磁気マーカから発生する磁界を測定するようにしている。すなわち、前記第1の磁気発生器の磁気マーカから発生する磁界は前記第1の磁界センサで検出され、前記第2の磁気発生器の磁気マーカから発生する磁界は前記第2の磁界センサで検出される。これにより、前記第1及び第2の磁気発生器から発生する磁界同士の干渉は抑制され、前記第1及び第2の磁界センサで検出される磁界の測定精度が向上する。このように、前記第1及び第2の磁気発生器についても、発生磁界の小さな磁気マーカを使用することによって、前記測定精度を向上させることができる。すなわち、前記第1及び第2の磁場発生器の小型化を図ることができる。   This three-dimensional motion measurement method is a method for measuring the six-degree-of-freedom motion of the first and second objects that perform relative motion. In this case, the first magnetic field sensor is disposed opposite to the first magnetic generator, and the second magnetic field sensor is disposed opposite to the second magnetic generator. The generated magnetic field is measured. That is, the magnetic field generated from the magnetic marker of the first magnetic generator is detected by the first magnetic field sensor, and the magnetic field generated from the magnetic marker of the second magnetic generator is detected by the second magnetic field sensor. Is done. Thereby, interference between the magnetic fields generated from the first and second magnetic generators is suppressed, and the measurement accuracy of the magnetic field detected by the first and second magnetic field sensors is improved. Thus, also for the first and second magnetic generators, the measurement accuracy can be improved by using a magnetic marker having a small generated magnetic field. That is, the first and second magnetic field generators can be reduced in size.

また、前記第1及び第2の磁界センサ同士を離して配置しているので、前記磁気マーカに対する前記第1及び第2の磁界センサの配置領域を拡張することができる。   Further, since the first and second magnetic field sensors are arranged apart from each other, the arrangement area of the first and second magnetic field sensors with respect to the magnetic marker can be expanded.

また、前記固定部材を非磁性体から構成すれば、前記第1及び第2の磁界センサで検出される磁界は、前記磁気マーカから発生する磁界のみとなる。これにより、前記第1及び第2の磁界センサの測定精度をさらに向上させることができる。   If the fixing member is made of a non-magnetic material, the magnetic field detected by the first and second magnetic field sensors is only the magnetic field generated from the magnetic marker. Thereby, the measurement accuracy of the first and second magnetic field sensors can be further improved.

また、この測定方法においても、前記磁気マーカの距離及び相対的方向は前記固定部材により変化しないが、絶対座標に対する前記各磁気マーカの座標位置は変化する。この場合、前記磁気マーカから発生する磁界を少なくとも6つの第1及び第2の磁界センサで検出するようにしているので、前記6つの磁界センサで検出される磁界は6つの位置及び方向(6自由度情報)で記述されると共に、前記磁気マーカの座標位置も6つの位置及び方向(6自由度情報)で記述される。これにより、前記磁気マーカの距離及び相対的方向を前記固定部材で固定するだけで、前記第1及び第2の物体の相対的な運動(6自由度運動)を容易に測定することができる。   Also in this measurement method, the distance and relative direction of the magnetic marker are not changed by the fixing member, but the coordinate position of each magnetic marker with respect to the absolute coordinate is changed. In this case, since the magnetic field generated from the magnetic marker is detected by at least six first and second magnetic field sensors, the magnetic field detected by the six magnetic field sensors has six positions and directions (six free positions). Degree information), and the coordinate position of the magnetic marker is also described in six positions and directions (six degree of freedom information). As a result, the relative movement (6-degree-of-freedom movement) of the first and second objects can be easily measured simply by fixing the distance and relative direction of the magnetic marker with the fixing member.

なお、この測定方向においても、2つの磁気マーカの磁界の方向が既知であれば、2つの磁気マーカを固定部材で固定することにより、一方の磁気マーカの磁界の方向に対する、他方の磁気マーカの磁界の方向(相対的な磁界発生方向)も既知となる。   Also in this measurement direction, if the directions of the magnetic fields of the two magnetic markers are known, the two magnetic markers are fixed by a fixing member, so that The direction of the magnetic field (relative magnetic field generation direction) is also known.

そして、上記の各測定方法において、前記(第1及び第2の)物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分、又は、前記頭蓋のうち、下顎と一体的に運動する部分である。また、前記相対的に運動する少なくとも2つの物体は、前記被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分と、下顎と一体的に運動する部分とである。 In each of the measurement methods described above, the (first and second) objects are a part of the subject's skull that moves integrally with the upper jaw, or a part of the skull that is integrated with the lower jaw. It is the part that moves. Also, at least two objects to the relatively motion, the out of the skull of the subject, the upper and portion which integrally motion, Ru part and der that moves integrally with the lower jaw.

本発明に係る3次元運動測定装置及びその方法では、2つの磁気マーカを固定部材に固定して磁気発生器を構成し、前記磁気発生器を運動する物体に取り付けるので、前記物体の6自由度運動を容易に測定することができる。 The engaging Ru 3-dimensional movement measuring apparatus and method of the present invention, the two magnetic markers is fixed to the fixing member by a magnetic generator, so attached to a moving object of the magnetic generator, 6 free of the object Can be measured easily.

以下、この発明の一実施の形態について図1〜図13の図面を参照しながら説明する。なお、図面が煩雑となるのを回避するため、図面中、被測定者14の外観、顎形状、歯形状等をデフォルメして描いている。また、図14及び図15で示した従来の3次元運動測定装置100の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. In addition, in order to avoid that drawing becomes complicated, the external appearance, jaw shape, tooth shape, etc. of to-be-measured person 14 are drawn deformed in drawing. Further, the same components as those of the conventional three-dimensional motion measuring apparatus 100 shown in FIGS. 14 and 15 will be described with the same reference numerals.

図1は、この発明の一実施の形態が適用された3次元顎運動測定装置及び3次元位置検出装置を含む3次元顎運動測定システム10の全体構成を示している。   FIG. 1 shows an overall configuration of a three-dimensional jaw movement measuring system 10 including a three-dimensional jaw movement measuring apparatus and a three-dimensional position detecting apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.

図2は、図1の3次元顎運動測定システム10の一部が、被測定者14に対して近づけられた状態での拡大構成を模式的に示している。   FIG. 2 schematically shows an enlarged configuration in which a part of the three-dimensional jaw movement measurement system 10 of FIG. 1 is brought close to the person to be measured 14.

図3は、図1の3次元顎運動測定システム10の電気回路ブロック図を示している。   FIG. 3 shows an electric circuit block diagram of the three-dimensional jaw movement measuring system 10 of FIG.

図4は、3次元顎運動測定システム10に用いられる磁気発生器15の拡大構成を示している。   FIG. 4 shows an enlarged configuration of the magnetic generator 15 used in the three-dimensional jaw movement measurement system 10.

図1〜図3に示すように、3次元顎運動測定システム10は、基本的には、永久磁石等の磁気マーカ16a〜16dを固定部材13に固定して、この固定部材13を被測定者14の所定位置に接着剤等で取り付けた磁気発生器15(15a、15b)(図4参照)と、各磁気マーカ16a〜16dの磁界をそれぞれ6自由度運動測定用として非接触で検出する磁界センサである磁界センサアレイ(単に、磁界センサともいう。)18a(a=1〜4)、18b(b=1〜6)と、磁界センサアレイ18(18a、18b)を構成する各磁界センサ20i(図2及び図3に示すように、この実施の形態では、磁界センサ20i(i=1〜62)、磁界センサ201〜2020と磁界センサ2021〜2062との合計62個の磁界センサ)で検出した磁界から、各磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向を求め、求めた各磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向と、剛体である上顎22及び下顎(下顎骨)24の形状に基づき、前記上顎22及び下顎24の6自由度運動をリアルタイムに算出する信号処理手段としてのパーソナルコンピュータ(PC)26とを有する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the three-dimensional jaw movement measuring system 10 basically fixes magnetic markers 16 a to 16 d such as permanent magnets to a fixing member 13, and this fixing member 13 is measured. Magnetic field detector 15 (15a, 15b) (see FIG. 4) attached to a predetermined position of 14 with an adhesive or the like, and the magnetic field of each of magnetic markers 16a-16d for 6-DOF motion measurement without contact, respectively Magnetic field sensor arrays (also simply referred to as magnetic field sensors) 18a (a = 1 to 4) and 18b (b = 1 to 6), and magnetic field sensors 20i constituting the magnetic field sensor array 18 (18a and 18b). (As shown in FIGS. 2 and 3, in this embodiment, a total of 62 magnetic fields including magnetic field sensors 20i (i = 1 to 62 ), magnetic field sensors 20 1 to 20 20 and magnetic field sensors 20 21 to 20 62 are provided. Sensor) From the magnetic field, the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d are obtained, and based on the obtained positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d and the shapes of the upper jaw 22 and the lower jaw (mandible) 24 that are rigid bodies, the upper jaw 22 And a personal computer (PC) 26 as signal processing means for calculating in real time 6-degree-of-freedom movement of the lower jaw 24.

なお、磁界センサアレイ18a、18bは、個々の磁界センサ20iが一体化された磁界センサ組立体として構成されているので、個々の磁界センサ20i間の相対位置は、既知の位置としてパーソナルコンピュータ26に記憶しておくことができる。また、図1及び図2に示すように、4つの磁界センサアレイ18aは、それぞれ5つの磁界センサ20iを収容し、6つの磁界センサアレイ18bは、それぞれ7つの磁界センサ20iを収容している。   Since the magnetic field sensor arrays 18a and 18b are configured as a magnetic field sensor assembly in which the individual magnetic field sensors 20i are integrated, the relative position between the individual magnetic field sensors 20i is a known position in the personal computer 26. You can remember it. As shown in FIGS. 1 and 2, the four magnetic field sensor arrays 18a each contain five magnetic field sensors 20i, and the six magnetic field sensor arrays 18b each contain seven magnetic field sensors 20i.

図1及び図3に示すように、パーソナルコンピュータ26は、図示しないCPU、ROM、RAM、ハードディスク等を有する信号処理手段としての本体部50と、この本体部50に接続されるCRTディスプレイ等のモニタディスプレイ52と、本体部50に接続される入力手段等として機能するキーボード54とマウス56とを有し、キャスター45により固定・移動自由なラック46の上段の棚上に収容されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the personal computer 26 includes a main body 50 as signal processing means having a CPU, ROM, RAM, hard disk, etc. (not shown), and a monitor such as a CRT display connected to the main body 50. It has a display 52, a keyboard 54 that functions as input means connected to the main body 50, and a mouse 56, and is housed on an upper shelf of a rack 46 that can be fixed and moved by a caster 45.

ラック46には、パーソナルコンピュータ26以外にプリンタ60、AD変換器62、及び電源部64が収容されている。   In addition to the personal computer 26, the rack 46 houses a printer 60, an AD converter 62, and a power supply unit 64.

このパーソナルコンピュータ26等が配されているラック46は、被測定者14に取り付けられている磁気発生器15の磁気マーカ16a〜16dと、磁界センサアレイ18及び後述する外部磁界検出センサ44が配されている測定用スタンド38とに対して、磁気的な相互作用を及ぼさない程度に離れた位置となるよう配線66を介して配置されている。配線66は、電磁シールド被覆がなされた多心電線を用いている。   In the rack 46 in which the personal computer 26 and the like are arranged, magnetic markers 16a to 16d of the magnetic generator 15 attached to the measurement subject 14, a magnetic field sensor array 18, and an external magnetic field detection sensor 44 described later are arranged. It is arranged via wiring 66 so as to be away from the measuring stand 38 so as not to exert a magnetic interaction. As the wiring 66, a multi-core electric wire with an electromagnetic shield coating is used.

図3に示すように、電源部64は、電源コード80を介して、図示していないAC100V等の交流電源に接続されており、電源部64により生成された直流電源がAD変換器62に供給されると共に、配線66bを介して磁界センサアレイ18a、18b及び外部磁界検出センサ44に供給される。   As shown in FIG. 3, the power supply unit 64 is connected to an AC power supply such as AC 100 V (not shown) via a power cord 80, and the DC power generated by the power supply unit 64 is supplied to the AD converter 62. At the same time, it is supplied to the magnetic field sensor arrays 18a and 18b and the external magnetic field detection sensor 44 via the wiring 66b.

図1に示すように、ラック46の下側棚板上には、ポインタホルダ74が固定され、このポインタホルダ74には、測定者(不図示)等が手に持って任意に移動させることの自由な、内部に磁気マーカ72を有するポインタ70が、抜き差し自由な状態で挿入されている。   As shown in FIG. 1, a pointer holder 74 is fixed on the lower shelf of the rack 46, and a measurer (not shown) or the like can be arbitrarily moved by the measurer (not shown). A free pointer 70 having a magnetic marker 72 therein is inserted in a freely removable state.

このポインタ70は、図2、図3に示すように、磁石である磁気マーカ72が内蔵されると共に、略円錐状の尖った先端部76を有する鉛筆状の棒体である。ポインタ70に内蔵される磁気マーカ72以外の部分の材質は、樹脂等の非磁性体とされている。この場合、ポインタ70の略円錐状の先端部76の位置と磁気マーカ72(の中心)間の距離は既知であり、本体部50のハードディスク内に記憶され格納されている。また、磁気マーカ72の磁化方向が、ポインタ70の軸心方向に一致するように磁気マーカ72が取り付けられている。測定誤差を最小限とするため、内蔵される磁気マーカ72は、なるべく先端部76に近い位置に配置固定することが好ましい。もちろん先端部76に配置することもできる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the pointer 70 is a pencil-shaped rod having a magnetic marker 72 that is a magnet and having a substantially conical pointed tip 76. The material other than the magnetic marker 72 built in the pointer 70 is a non-magnetic material such as resin. In this case, the distance between the position of the substantially conical tip 76 of the pointer 70 and the magnetic marker 72 (the center thereof) is known, and is stored and stored in the hard disk of the main body 50. Further, the magnetic marker 72 is attached so that the magnetization direction of the magnetic marker 72 coincides with the axial direction of the pointer 70. In order to minimize the measurement error, the built-in magnetic marker 72 is preferably arranged and fixed as close to the tip 76 as possible. Of course, it can also be arranged at the tip 76.

図4Aにおいて、磁気発生器15は、剛体である固定部材13の上面に接着剤等で2つの磁気マーカ16を貼り付けることによって構成される。これにより、2つの磁気マーカ16間の距離dは、固定部材13によって固定された既知の距離となる。   4A, the magnetic generator 15 is configured by attaching two magnetic markers 16 to the upper surface of a fixed member 13 that is a rigid body with an adhesive or the like. Thereby, the distance d between the two magnetic markers 16 becomes a known distance fixed by the fixing member 13.

また、2つの磁気マーカ16の磁界の方向が予め既知であれば、2つの磁気マーカ16を固定部材13で固定することにより、一方の磁気マーカ16の磁界の方向に対する、他方の磁気マーカ16の磁界の方向(以下、相対的な磁界発生方向という)も既知となる。   Further, if the magnetic field directions of the two magnetic markers 16 are known in advance, the two magnetic markers 16 are fixed by the fixing member 13, so that The direction of the magnetic field (hereinafter referred to as a relative magnetic field generation direction) is also known.

なお、2つの磁気マーカ16の相対的な磁界発生方向とは、磁気発生源である2つの磁気マーカ16について、2つの磁気発生源自体の磁界発生方向に関する相対的な方向である。具体的には、磁気マーカ16が磁性体である場合には、2つの磁性体の磁化の方向(着磁方向)Jに関する相対的な方向をいう。また、磁気マーカ16がコイルである場合には、2つのコイルの磁界発生方向に関する相対的な方向をいう。   The relative magnetic field generation direction of the two magnetic markers 16 is a relative direction with respect to the magnetic field generation directions of the two magnetic generation sources themselves with respect to the two magnetic markers 16 that are the magnetic generation sources. Specifically, when the magnetic marker 16 is a magnetic body, it refers to a relative direction with respect to the magnetization directions (magnetization directions) J of the two magnetic bodies. Further, when the magnetic marker 16 is a coil, it refers to a relative direction with respect to the magnetic field generation direction of the two coils.

ここで、固定部材13は、非磁性体、例えばアクリル樹脂から形成されていることが好ましい。また、2つの磁気マーカ16の距離dについては、短い程、配置の制約は小さいが、位置精度は悪化するおそれがある。また、距離dが大きい程、位置精度は向上するが、配置の制約は大きくなる。予備実験の結果より、磁界センサ20iと磁気発生器15a、15bとの距離が5〜50[mm]程度である場合、d=5〜50[mm]程度とすることが望ましいことが確認されている。距離dが5[mm]よりも小さいと磁気マーカ16a〜16d同士で磁界の干渉が発生する。一方、距離dが50[mm]よりも大きいと、磁界センサ20iの測定精度が低下すると共に、磁気発生器15が大型化して、被測定者14の不快感が増大する。   Here, it is preferable that the fixing member 13 is formed of a non-magnetic material such as an acrylic resin. Further, as the distance d between the two magnetic markers 16 is shorter, the arrangement restriction is smaller, but the positional accuracy may be deteriorated. Also, the greater the distance d, the better the position accuracy, but the greater the constraints on the arrangement. From the result of the preliminary experiment, when the distance between the magnetic field sensor 20i and the magnetic generators 15a and 15b is about 5 to 50 [mm], it is confirmed that d is preferably about 5 to 50 [mm]. Yes. When the distance d is smaller than 5 [mm], magnetic field interference occurs between the magnetic markers 16a to 16d. On the other hand, when the distance d is larger than 50 [mm], the measurement accuracy of the magnetic field sensor 20i is lowered, the magnetic generator 15 is enlarged, and the discomfort of the measurement subject 14 is increased.

また、固定部材13を非磁性体から構成すれば、磁界センサ20iで検出される磁界は、磁気マーカ16a〜16dから発生する磁界のみとなる。これにより、磁界センサ20iの測定精度をさらに向上させることができる。   If the fixing member 13 is made of a non-magnetic material, the magnetic field detected by the magnetic field sensor 20i is only the magnetic field generated from the magnetic markers 16a to 16d. Thereby, the measurement accuracy of the magnetic field sensor 20i can be further improved.

また、図1〜図4において、磁気発生器15は、椅子30に腰掛けている被測定者14の額32と下顎歯(下顎歯列)34のうち、下顎切歯の歯冠部に、容易に取り外し可能な接着剤等を介してそれぞれ取り付けられる。   1 to 4, the magnetic generator 15 can be easily applied to the crown portion of the lower incisor among the forehead 32 and the lower teeth (lower dentition) 34 of the measurement subject 14 sitting on the chair 30. Are attached via removable adhesives or the like.

その際、図4Bに示すように、固定部材13の形状を、物体(被測定者14)の取付表面である額32及び前記歯冠部に沿った(対応する)形状としてもよい。これにより、磁気マーカ16a〜16dと額32及び前記歯冠部との距離がより近づくので、上顎22及び下顎24の6自由度運動の測定精度を向上させることができる。この他にも、例えば、被測定者14の前記歯冠部に磁気発生器15bを取り付けると、被測定者14の違和感が小さいという効果も得られる。この場合、距離dは、磁気マーカ16a(16c)の中心部分と磁気マーカ16b(16d)の中心部分とを結ぶ直線距離とすればよい。   At this time, as shown in FIG. 4B, the shape of the fixing member 13 may be a shape along (corresponding to) the forehead 32 that is the mounting surface of the object (the person 14 to be measured) and the crown portion. Thereby, since the distance between the magnetic markers 16a to 16d, the forehead 32, and the crown portion is closer, the measurement accuracy of the six-degree-of-freedom movement of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 can be improved. In addition to this, for example, when the magnetic generator 15b is attached to the crown portion of the person to be measured 14, an effect that the feeling of discomfort of the person to be measured 14 is small can be obtained. In this case, the distance d may be a linear distance connecting the central portion of the magnetic marker 16a (16c) and the central portion of the magnetic marker 16b (16d).

この実施の形態において、磁気マーカ16及び磁気マーカ72は、大きさが、1[mm]×1[mm]×0.5[mm](厚み)程度、飽和磁束密度が1[T(テスラ)]程度の最大エネルギ積の大きいNdFeB(ネオジウム鉄ボロン)材質の焼結磁石の永久磁石を用いている。このような磁気マーカ16、72を用いることで、磁界センサ20iでは、0.1[mG(ミリガウス)]〜100[mG]程度の磁界を検出することができる。また、図3では、磁気マーカ16の磁化の方向(着磁方向)Jは、被測定者14から外向きの方向に向けられ、磁界センサ20iの磁界検出方向が、この磁化方向Jに一致するように設定されている。この場合、2つの磁気マーカ16間の相対的な磁界発生方向は、一方の磁気マーカ16の着磁方向Jに対する、他方の磁気マーカの着磁方向Jである。   In this embodiment, the magnetic marker 16 and the magnetic marker 72 have a size of about 1 [mm] × 1 [mm] × 0.5 [mm] (thickness) and a saturation magnetic flux density of 1 [T (Tesla). A permanent magnet of a sintered magnet made of NdFeB (neodymium iron boron) material having a large maximum energy product is used. By using such magnetic markers 16 and 72, the magnetic field sensor 20i can detect a magnetic field of about 0.1 [mG (milli gauss)] to 100 [mG]. In FIG. 3, the magnetization direction (magnetization direction) J of the magnetic marker 16 is directed outward from the measurement subject 14, and the magnetic field detection direction of the magnetic field sensor 20 i coincides with the magnetization direction J. Is set to In this case, the relative magnetic field generation direction between the two magnetic markers 16 is the magnetization direction J of the other magnetic marker with respect to the magnetization direction J of one magnetic marker 16.

なお、磁気マーカ16及び磁気マーカ72は、コイルを含む磁気発生手段で構成してもよい。この場合には、被測定者14への負担をできる限り軽減するために、電源(例えば、ボタン型の電池)と、前記電源から前記コイルに電力を供給する電源供給部と、前記コイルとを回路基板に実装して構成された小型の磁気発生回路とすることが望ましい。この場合、2つのコイル間の相対的な磁界発生方向は、一方のコイルの磁界発生方向に対する、他方のコイルの磁界発生方向である。   In addition, you may comprise the magnetic marker 16 and the magnetic marker 72 by the magnetic generation means containing a coil. In this case, in order to reduce the burden on the subject 14 as much as possible, a power source (for example, a button-type battery), a power supply unit that supplies power from the power source to the coil, and the coil are provided. It is desirable to make it a small magnetism generating circuit configured to be mounted on a circuit board. In this case, the relative magnetic field generation direction between the two coils is the magnetic field generation direction of the other coil with respect to the magnetic field generation direction of one coil.

また、後述するように、この3次元顎運動測定システム10では、磁気マーカ16の磁化方向Jと磁界センサ20iの磁界検出方向とを一致させなくても、3次元顎運動を測定することができる。また、磁気マーカ16a〜16dの着磁方向Jはお互いに一致していなくてもよい。   Further, as will be described later, in the three-dimensional jaw movement measuring system 10, the three-dimensional jaw movement can be measured without matching the magnetization direction J of the magnetic marker 16 and the magnetic field detection direction of the magnetic field sensor 20i. . Further, the magnetization directions J of the magnetic markers 16a to 16d do not have to coincide with each other.

磁界センサ20i及び外部磁界検出センサ44としては、ホール素子を利用したもの、磁気抵抗効果素子を利用したもの、高周波キャリア型薄膜磁界センサ(Magneto Impedance Sensor)を利用したもの、あるいは高周波励磁コイルを有するフラックスゲートセンサ等の1軸、2軸あるいは3軸の周知の磁界センサを用いることができる。   As the magnetic field sensor 20i and the external magnetic field detection sensor 44, one using a Hall element, one using a magnetoresistive effect element, one using a high frequency carrier type thin film magnetic field sensor (Magneto Impedance Sensor), or having a high frequency excitation coil A well-known magnetic field sensor having one axis, two axes, or three axes such as a fluxgate sensor can be used.

特に、高周波キャリア型薄膜磁界センサを用いた場合には、ヘッドの寸法が、1[mm]以下となり、この1[mm]以下の高周波キャリア薄膜磁界センサの検出感度は、ヘッドの寸法が10[mm]程度のフラックスゲートセンサと略同等以上の感度を有する。   In particular, when a high frequency carrier type thin film magnetic field sensor is used, the size of the head is 1 [mm] or less, and the detection sensitivity of the high frequency carrier thin film magnetic field sensor of 1 [mm] or less is 10 [mm]. mm] about the same or higher sensitivity than the fluxgate sensor.

顎運動の測定に関し、高周波キャリア型薄膜磁界センサを用いる場合には、ヘッド寸法を点として考えることが可能であり、フラックスゲートセンサを用いる場合には、必要に応じて、ヘッド寸法を有限と考えて処理を行う。   Regarding the measurement of jaw movement, when using a high-frequency carrier type thin film magnetic field sensor, it is possible to consider the head size as a point, and when using a fluxgate sensor, the head size is considered to be finite if necessary. Process.

すなわち、磁界センサ20iは、できるだけヘッド寸法の小さいものを採用することが好ましい。ヘッド寸法が小さいほど磁気マーカ16の周辺の磁界を正確に測定でき、複数の磁気マーカ16の検出位置精度が向上するからである。   That is, it is preferable to employ a magnetic field sensor 20i having a head size as small as possible. This is because the magnetic field around the magnetic marker 16 can be measured more accurately as the head size is smaller, and the detection position accuracy of the plurality of magnetic markers 16 is improved.

図1に示すように、被測定者14が腰掛ける椅子30の背もたれ部には、被測定者14の頭部を支えるヘッドレスト29が取り付けられている。ヘッドレスト29は、個々の被測定者14の顎部に磁界センサ20iの位置をできるだけ近づけるためと被測定者14の頭部の位置に対応するように、上下、左右、前後方向に移動させることが可能な構成になっている。   As shown in FIG. 1, a headrest 29 that supports the head of the person to be measured 14 is attached to the backrest portion of the chair 30 on which the person to be measured 14 sits. The headrest 29 can be moved up and down, left and right, and forward and backward so that the position of the magnetic field sensor 20 i is as close as possible to the jaw of each person to be measured 14 and corresponding to the position of the head of the person to be measured 14. It has a possible configuration.

図2に示すように、磁界センサ20iを被測定者14に近接させ対向配置した測定時において、磁界センサ20iは、各磁気マーカ16a〜16dを顔面の正面から取り囲むようにそれぞれ配置され、磁界センサ20iから構成される磁界センサ組立体としての磁界センサアレイ18a、18bは、センサホルダ36に取り付けられている。磁界センサアレイ18aは、額32を取り囲むように上下方向で90°以上の円弧状に形成され、磁界センサアレイ18bは、下顎24を取り囲むように横方向で略円弧状に形成されている。   As shown in FIG. 2, at the time of measurement in which the magnetic field sensor 20i is placed close to the measurement subject 14, the magnetic field sensor 20i is disposed so as to surround each of the magnetic markers 16a to 16d from the front of the face. Magnetic field sensor arrays 18 a and 18 b as magnetic field sensor assemblies composed of 20 i are attached to a sensor holder 36. The magnetic field sensor array 18 a is formed in an arc shape of 90 ° or more in the vertical direction so as to surround the forehead 32, and the magnetic field sensor array 18 b is formed in a substantially arc shape in the lateral direction so as to surround the lower jaw 24.

この磁界センサアレイ18a、18bが取り付けられたセンサホルダ36が、図1に示すように、固定用ねじ41により上下方向(垂直方向)の自由な位置に調節可能な測定用スタンド38の支柱40間に取り付けられている。各支柱40は、被測定者14の脚部を避けるために略U字状のベース42の両端に垂直方向に取り付けられ、このような構成の測定用スタンド38は、ベース42の床側に取り付けられている4個のキャスタ43により被測定者14の方向に対して移動及び固定自由である。   As shown in FIG. 1, the sensor holder 36 to which the magnetic field sensor arrays 18a and 18b are attached can be adjusted between the columns 40 of the measurement stand 38 that can be adjusted to a free position in the vertical direction (vertical direction) by a fixing screw 41. Is attached. Each strut 40 is vertically attached to both ends of a substantially U-shaped base 42 in order to avoid the legs of the person 14 to be measured, and the measurement stand 38 having such a configuration is attached to the floor side of the base 42. The four casters 43 are movable and fixed in the direction of the person to be measured 14.

支柱40間には、さらに、地磁気等の外部磁界(外部不要磁界)を検出する3次元磁界センサである外部磁界検出センサ44が取付孔39(39a、39b、39c、39d)及びコ字状の枠37を介して配置固定されている。外部磁界検出センサ44は、ねじ35により、取付部39a、39b、39c、39dのいずれかの位置に配置固定することが可能である。   Further, between the support columns 40, an external magnetic field detection sensor 44, which is a three-dimensional magnetic field sensor for detecting an external magnetic field (external unnecessary magnetic field) such as geomagnetism, is attached to the mounting holes 39 (39a, 39b, 39c, 39d) and the U-shaped. The arrangement is fixed via a frame 37. The external magnetic field detection sensor 44 can be arranged and fixed at any position of the mounting portions 39a, 39b, 39c, and 39d with a screw 35.

この外部磁界検出センサ44の最適な配置位置は、磁気マーカ16から作用する磁界が無視できるほど小さくなる位置(基本的には、磁気マーカ16から比較的に離れた位置)であって、且つ各磁界センサ20iに作用する磁気マーカ16以外の地磁気を含む外部磁界と同等の磁界を3軸成分で検出できる位置とされる。   The optimum arrangement position of the external magnetic field detection sensor 44 is a position where the magnetic field acting from the magnetic marker 16 is small enough to be ignored (basically, a position relatively distant from the magnetic marker 16), and each It is a position where a magnetic field equivalent to an external magnetic field including geomagnetism other than the magnetic marker 16 acting on the magnetic field sensor 20i can be detected with the three-axis component.

外部磁界検出センサ44は、各磁界センサ20iの同相成分を相殺するために配置される。地磁気を含む外部磁界成分(直流磁界成分+変動磁界成分)中の変動(ふらつき)磁界成分をも相殺するために、磁気マーカ16からの磁界が磁界センサ20iのノイズレベル(この場合は0.1[mG:ミリガウス])以下となる位置が好ましい。   The external magnetic field detection sensor 44 is arranged to cancel out the in-phase component of each magnetic field sensor 20i. In order to cancel out the fluctuation (fluctuation) magnetic field component in the external magnetic field component including the geomagnetism (DC magnetic field component + fluctuating magnetic field component), the magnetic field from the magnetic marker 16 causes the noise level of the magnetic field sensor 20i (in this case, 0.1). [MG: milligauss]) A position that is equal to or less is preferable.

なお、この実施の形態においては、図1に示すように、外部磁界検出センサ44を、枠37を介して磁界センサ20iを有する磁界センサアレイ18と一体的に形成されているセンサホルダ36のパイプ部に一体的に固定するようにしている。このため、磁界センサアレイ18の位置が個々の被測定者14に対応するように支柱40を上下させてセンサホルダ36を上下させても、磁界センサ20iと外部磁界検出センサ44との空間上の位置関係が変化しない。この構成のため、各取付部39a〜39dにおいて、一旦、各磁界センサ20iの出力と、外部磁界検出センサ44の出力との相殺関係を調整して決定し、パーソナルコンピュータ26のハードディスク等に記憶格納しておけば、この相殺関係の再調整が不要となるという利点を有する。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the pipe of the sensor holder 36 in which the external magnetic field detection sensor 44 is formed integrally with the magnetic field sensor array 18 having the magnetic field sensor 20i via the frame 37. It is designed to be fixed integrally to the part. For this reason, even if the support 40 is moved up and down and the sensor holder 36 is moved up and down so that the position of the magnetic field sensor array 18 corresponds to each individual person 14 to be measured, the space between the magnetic field sensor 20 i and the external magnetic field detection sensor 44 The positional relationship does not change. Due to this configuration, in each of the attachment portions 39a to 39d, the offset relationship between the output of each magnetic field sensor 20i and the output of the external magnetic field detection sensor 44 is once adjusted and determined and stored in the hard disk or the like of the personal computer 26. If this is done, there is the advantage that readjustment of this offset relationship becomes unnecessary.

図1に示す測定用スタンド38全体の材質は、磁気マーカ16からの磁界あるいは外部磁界を乱さないように、例えばプラスチック樹脂、木、アルミニウムあるいはステンレス等の非磁性体を用いることが好ましい。センサホルダ36及び枠37、ねじ35の材質も同様に非磁性体を用いることが好ましい。   1 is preferably a non-magnetic material such as plastic resin, wood, aluminum, or stainless steel so as not to disturb the magnetic field from the magnetic marker 16 or the external magnetic field. Similarly, the sensor holder 36, the frame 37, and the screw 35 are preferably made of a nonmagnetic material.

図1及び図3に示すように、各磁界センサ20i及び外部磁界検出センサ44で検出された磁界は、アナログ信号として、配線66を介してAD変換器(アナログデジタル変換器)62に供給され、該AD変換器62によりデジタルデータとしての磁界強度の値に変換され、パーソナルコンピュータ26を構成する本体部50中のRAM及びハードディスクの所定領域に記憶される。   As shown in FIGS. 1 and 3, the magnetic field detected by each magnetic field sensor 20 i and the external magnetic field detection sensor 44 is supplied as an analog signal to an AD converter (analog-digital converter) 62 via a wiring 66. The AD converter 62 converts it into a value of magnetic field strength as digital data, and stores it in a predetermined area of the RAM and hard disk in the main body 50 constituting the personal computer 26.

パーソナルコンピュータ26の本体部50は、上述したように、信号処理手段として機能し、この信号処理手段は、予め記録されているアプリケーションプログラムに基づき、後述するように、最尤度法等の繰り返し計算を利用し、AD変換器62を介して供給された磁界強度のデジタルデータから磁気マーカ16a〜16dの位置をリアルタイムに算出すると共に、外部磁界検出センサ44の出力に基づき外部磁界の大きさと方向を算出し、さらには、必要なときに、内部に磁気マーカ72を有する移動自由なポインタ70の先端の接触部位の位置を算出する。また、信号処理手段は、ポインタ70の先端の接触部位の位置を、磁気マーカ16を基準とする相対位置として記憶し登録し、必要なときに読み出す処理を行う。   As described above, the main body 50 of the personal computer 26 functions as a signal processing unit. This signal processing unit is based on a pre-recorded application program and repeats calculations such as a maximum likelihood method as described later. Is used to calculate the positions of the magnetic markers 16a to 16d in real time from the digital data of the magnetic field strength supplied via the AD converter 62, and to determine the magnitude and direction of the external magnetic field based on the output of the external magnetic field detection sensor 44. In addition, when necessary, the position of the contact part at the tip of the movable pointer 70 having the magnetic marker 72 inside is calculated. The signal processing means stores and registers the position of the contact portion at the tip of the pointer 70 as a relative position with the magnetic marker 16 as a reference, and performs processing of reading out when necessary.

このようにして、磁気マーカ16a〜16d等の3次元位置が測定される。本体部50は、測定した磁気マーカ16a〜16d等の位置をRAM及びハードディスクに記憶すると共に、これらの位置に基づき、モニタディスプレイ52上に、被測定者14に対応する人物の顎運動画像を動画としてリアルタイムに表示する。   In this way, the three-dimensional positions of the magnetic markers 16a to 16d and the like are measured. The main body 50 stores the measured positions of the magnetic markers 16a to 16d and the like in the RAM and the hard disk, and on the monitor display 52, based on these positions, the jaw movement image of the person corresponding to the person 14 to be measured is animated. As real time display.

この実施の形態に係る3次元顎運動測定システム10は、基本的には以上のように構成され、且つ動作するものであり、次に、図5に示す動作フローチャートを参照しながらその動作をさらに詳細に説明する。   The three-dimensional jaw movement measurement system 10 according to this embodiment is basically configured and operates as described above. Next, the operation will be further described with reference to the operation flowchart shown in FIG. This will be described in detail.

まず、ステップS1では、各磁界センサ20iの出力値を、外部磁界検出センサ44の出力値で校正、いわゆるキャリブレーションしておく。この校正は、当該3次元顎運動測定システム10の製造業者(メーカー)の工場内の磁気シールドされた特定設備内等で行われる。   First, in step S1, the output value of each magnetic field sensor 20i is calibrated with the output value of the external magnetic field detection sensor 44, so-called calibration. This calibration is performed in a magnetic shielded specific facility in the factory of the manufacturer (manufacturer) of the three-dimensional jaw movement measurement system 10.

すなわち、平等磁界(地磁気程度の磁界)を外部磁界検出センサ44と各磁界センサ20iに、同時に、例えば、直交3軸であるX軸、Y軸、Z軸の順に順次作用させてゆき、各軸毎に、外部磁界検出センサ44と各磁界センサ20iの出力値との関係(例えば、外部磁界検出センサ44と各磁界センサ20iの出力の差)を、各磁界センサ20iの出力値が、0値あるいは無視できるほど小さい値となるような補正係数を決めておき、ルックアップテーブル(外部不要磁界相殺(校正)用ルックアップテーブル(表)という。)等を作成しておく。このルックアップテーブルは、パーソナルコンピュータ26の本体部50中の記憶媒体であるハードディスクに記憶しておく。なお、ルックアップテーブルに代替して計算式(外部不要磁界相殺(校正)用計算式)として、格納しておくこともできる。   That is, an equal magnetic field (a magnetic field equivalent to geomagnetism) is simultaneously applied to the external magnetic field detection sensor 44 and each magnetic field sensor 20i, for example, sequentially in the order of the three orthogonal axes X, Y, and Z. The relationship between the external magnetic field detection sensor 44 and the output value of each magnetic field sensor 20i (for example, the difference between the output of the external magnetic field detection sensor 44 and each magnetic field sensor 20i), and the output value of each magnetic field sensor 20i is 0 Alternatively, a correction coefficient that is small enough to be ignored is determined, and a lookup table (referred to as a lookup table (table) for external unnecessary magnetic field cancellation (calibration)) is created. This lookup table is stored in a hard disk that is a storage medium in the main body 50 of the personal computer 26. Instead of the lookup table, it can be stored as a calculation formula (calculation formula for canceling external unnecessary magnetic field (calibration)).

すなわち、ルックアップテーブル(校正表あるいはキャリブレーションテーブル)又は計算式(校正用計算式)は、各平等磁界の外部磁界検出センサ44による検出磁界(ベクトル)をBreとし、各平等磁界の各磁界センサ20i(iはi番目の意味)による検出磁界(ベクトル)をBmeiとするとき、次の(1)式の値が0値あるいは最小となる値となるような補正係数kを、検出磁界Breを変数とする関数として決定しておく。
Bmei−kBre …(1)
That is, in the lookup table (calibration table or calibration table) or calculation formula (calibration calculation formula), the detection magnetic field (vector) of each equal magnetic field by the external magnetic field detection sensor 44 is Bre, and each magnetic field sensor of each equal magnetic field. When the detected magnetic field (vector) by 20i (i is the i-th meaning) is Bmei, the correction coefficient k is set so that the value of the following equation (1) is 0 or the minimum value, and the detected magnetic field Bre is It is determined as a function to be a variable.
Bmei-kBre (1)

このメーカ等でのキャリブレーションの後、3次元顎運動測定システム10は、例えば病院や診療所あるいは健康センター等の測定場所に納入される。   After calibration at this manufacturer or the like, the three-dimensional jaw movement measurement system 10 is delivered to a measurement place such as a hospital, a clinic, or a health center.

次に、ステップS2では、図1に示すような測定場所において、3次元顎運動測定システム10に電源が投入されると、該測定場所で磁界センサ20の出力が、外部磁界検出センサ44の出力で自動的に校正される。すなわち、測定場所において、外部磁界検出センサ44で検出される地磁気等外部磁界の減算割合である上記の補正係数kが、その測定場所での外部磁界(ベクトル)Brに基づいて、上記の校正表あるいは校正用計算式から自動的に算出される。   Next, in step S2, when the power is supplied to the three-dimensional jaw movement measurement system 10 at the measurement location as shown in FIG. 1, the output of the magnetic field sensor 20 is output from the external magnetic field detection sensor 44 at the measurement location. Is automatically calibrated. That is, the correction coefficient k, which is the subtraction ratio of the external magnetic field such as the geomagnetism detected by the external magnetic field detection sensor 44 at the measurement location, is based on the external magnetic field (vector) Br at the measurement location, and the calibration table. Alternatively, it is automatically calculated from a calibration formula.

このように、実際の測定場所で磁界センサ20の出力を外部磁界検出センサ44の出力により補正するのは、地磁気等の外部磁界が時間の経過あるいは場所によって一定ではなく変化するからである。   Thus, the reason why the output of the magnetic field sensor 20 is corrected by the output of the external magnetic field detection sensor 44 at the actual measurement location is because the external magnetic field such as geomagnetism changes in a non-constant manner with the passage of time or location.

従って、外部磁界検出センサ44を有する3次元顎運動測定システム10によれば、測定中に、たとえ、地磁気等の外部磁界が変化しても、そのような変動性のノイズ成分が自動的に除去される。   Therefore, according to the three-dimensional jaw movement measurement system 10 having the external magnetic field detection sensor 44, even if an external magnetic field such as geomagnetism changes during measurement, such variable noise components are automatically removed. Is done.

なお、測定場所において、電源が投入された時点では、磁気発生器15a、15bは、被測定者14に取り付けられていない。また、磁気発生器15a、15bは、磁界センサアレイ18及び外部磁界検出センサ44に影響を及ぼさないような十分離れた位置あるいは磁気シールド箱(不図示)内に置いてある。   It should be noted that the magnetic generators 15a and 15b are not attached to the measurement subject 14 when the power is turned on at the measurement location. Further, the magnetic generators 15a and 15b are placed at positions sufficiently away from each other so as not to affect the magnetic field sensor array 18 and the external magnetic field detection sensor 44 or in a magnetic shield box (not shown).

次に、ステップS3では、椅子30に腰掛けている被測定者14に対して測定用スタンド38を対向配置することで磁界センサ20iを配置する。   Next, in step S <b> 3, the magnetic field sensor 20 i is arranged by disposing the measurement stand 38 against the measurement subject 14 sitting on the chair 30.

この場合、測定用スタンド38を、図1の位置から被測定者14に向けて近づけ、磁界センサアレイ18のセンサホルダ36が所定位置、例えば、図6に示すように、横から見て、センサホルダ36の被測定者14側の先端が、被測定者14の顔の前面と略一致する位置として、測定用スタンド38のキャスタ43を固定する。   In this case, the measurement stand 38 is moved closer to the person 14 to be measured from the position shown in FIG. 1, and the sensor holder 36 of the magnetic field sensor array 18 is moved to a predetermined position, for example, as seen from the side as shown in FIG. The caster 43 of the measurement stand 38 is fixed so that the tip of the holder 36 on the measured person 14 side is substantially coincident with the front surface of the measured person 14 face.

このステップS3では、さらに、被測定者14に対して磁界センサアレイ18を所定高さに配置調整する。具体的には、例えば、被測定者14の下顎(下顎骨)24中の下顎歯のうち、2本の中切歯Tiの位置(後に磁気発生器15bを取り付ける位置)と下側の磁界センサアレイ18bの高さが一致するようにセンサホルダ36を上下させ、一致した状態で固定用ねじ41によりセンサホルダ36を支柱40に固定する。   In this step S3, the magnetic field sensor array 18 is further arranged and adjusted to a predetermined height with respect to the person 14 to be measured. Specifically, for example, among the lower teeth of the lower jaw (mandible) 24 of the person 14 to be measured, the position of the two central incisors Ti (the position where the magnetism generator 15b will be attached later) and the lower magnetic field sensor The sensor holder 36 is moved up and down so that the height of the array 18b matches, and the sensor holder 36 is fixed to the support column 40 with the fixing screw 41 in the matched state.

図7は、被測定者14に対して測定用スタンド38、換言すれば磁界センサ20iが配置された状態を示している。測定用スタンド38の幅L2(図1参照)は、被測定者14の最大幅である両上腕間の間隔を超える間隔に設定している椅子30の横幅L3よりも広くしてあるので、磁界センサ20iを有するセンサホルダ36を被測定者14に対し所望の位置に配置することができる。   FIG. 7 shows a state in which the measurement stand 38, in other words, the magnetic field sensor 20 i is arranged for the person to be measured 14. The width L2 (see FIG. 1) of the measurement stand 38 is wider than the lateral width L3 of the chair 30 which is set to a distance exceeding the distance between the upper arms, which is the maximum width of the person 14 to be measured. The sensor holder 36 having the sensor 20 i can be arranged at a desired position with respect to the person to be measured 14.

この場合、外部磁界検出センサ44の高さ方向の位置は、被測定者14の太股に載せた腕の上側となるように設定しているので、被測定者14に接触することがない。   In this case, since the position in the height direction of the external magnetic field detection sensor 44 is set to be above the arm placed on the thigh of the measurement subject 14, the external magnetic field detection sensor 44 does not contact the measurement subject 14.

さらに、被測定者14の後頭部には、ヘッドレスト29を配置しているので、被測定者14は、自己の頭部をこのヘッドレスト29により圧迫なく自然に支えることができると共に、ヘッドレスト29が上下、左右、前後方向に移動できるようになっているので、磁気マーカ16の取付位置をできるだけ磁界センサアレイ18に近づけることができる。   Furthermore, since the headrest 29 is disposed on the back head of the person 14 to be measured, the person 14 to be measured can naturally support his / her head without being compressed by the headrest 29, and the headrest 29 can be moved up and down. Since it can move left and right and back and forth, the mounting position of the magnetic marker 16 can be as close to the magnetic field sensor array 18 as possible.

このように、測定中において、被測定者14は、後述するように、きわめて小さい磁気発生器15だけが取り付けられただけの状態、換言すれば、身体的に直接圧迫のないきわめて自由な状態で、顎運動測定あるいは診査を受けることが可能である。図6及び図7に示すように、この測定中には、被測定者14の視界も測定装置によりほとんど制限されることがない。   Thus, during measurement, the person under measurement 14 is in a state where only a very small magnetic generator 15 is attached, in other words, in a very free state without direct physical compression, as will be described later. It is possible to have jaw movement measurements or examinations. As shown in FIGS. 6 and 7, during this measurement, the field of view of the person to be measured 14 is hardly limited by the measuring device.

従って、この実施の形態による3次元顎運動測定システム10を用いることで、ベルト固定磁界センサ組立体あるいは光源装置等により被測定者の頭部を固定するという不自由さが一掃される。そのため、従来装置では困難であった小児や高齢者に対しても適用が可能になる。   Therefore, by using the three-dimensional jaw movement measuring system 10 according to this embodiment, the inconvenience of fixing the head of the person to be measured by the belt-fixed magnetic field sensor assembly or the light source device is eliminated. Therefore, it can be applied to children and elderly people who have been difficult with conventional devices.

次に、ステップS4においては、図7に示すように被測定者14の顔面に対し、磁界センサアレイ18が対向配置された状態において、ねじ35を取り外して外部磁界検出センサ44が取り付けられた枠37を上下することで、上記(1)式の値が最小値となるように、当該測定位置における外部磁界検出センサ44の最適な高さを決定し、決定した高さ位置に最も近い位置にある取付孔39に、ねじ35により枠37、すなわち外部磁界検出センサ44を取付固定する。   Next, in step S4, a frame in which the external magnetic field detection sensor 44 is attached by removing the screws 35 in a state where the magnetic field sensor array 18 is disposed opposite to the face of the measurement subject 14 as shown in FIG. By moving up and down 37, the optimum height of the external magnetic field detection sensor 44 at the measurement position is determined so that the value of the above equation (1) becomes the minimum value, and the position closest to the determined height position is determined. A frame 37, that is, an external magnetic field detection sensor 44 is attached and fixed to a certain attachment hole 39 with a screw 35.

3次元顎運動測定システム10による測定中に、外部磁界検出センサ44に関連してパーソナルコンピュータ26の本体部50で行われる演算は、各磁界センサ20i(iはi番目の意味)の校正前の出力値(測定磁界:ベクトル)をBmi0、外部磁界検出センサ44による検出磁界(ベクトル)をBrとし、上記補正表あるいは補正式に基づく定数をkとし、補正後の各磁界センサ20iの測定磁界をBmiとすれば、測定磁界(ベクトル)Bmiは、次の(2)式で表すことができる。
Bmi=Bmi0−kBr …(2)
During the measurement by the three-dimensional jaw movement measuring system 10, the calculation performed in the main body 50 of the personal computer 26 in relation to the external magnetic field detection sensor 44 is performed before the calibration of each magnetic field sensor 20 i (i is the i-th meaning). The output value (measurement magnetic field: vector) is Bmi0, the detection magnetic field (vector) by the external magnetic field detection sensor 44 is Br, the constant based on the correction table or the correction equation is k, and the measurement magnetic field of each magnetic field sensor 20i after correction is If Bmi is used, the measured magnetic field (vector) Bmi can be expressed by the following equation (2).
Bmi = Bmi0−kBr (2)

この(2)式により、外部磁界の時間変動性のノイズを除くことができることが分かる。   It can be seen from this equation (2) that the time-varying noise of the external magnetic field can be removed.

この測定中には、被測定者14に取り付けられる磁気発生器15a、15bの1個に対して、少なくとも6個の成分(6軸成分)を有する磁界センサ20iが配置されるようにする。すなわち、磁気発生器15aを構成する磁気マーカ16a、16bに対しては、磁界センサアレイ18a内に磁界センサ201〜206を配置し、磁気発生器15bを構成する磁気マーカ16c、16dに対しては、磁界センサアレイ18bに磁界センサ2021〜2027を配置する。このようにすれば、6自由度(x,y,z,θ,φ,Ψ)の顎運動を観察することができる。 During this measurement, the magnetic field sensor 20i having at least six components (six axis components) is arranged for one of the magnetic generators 15a and 15b attached to the measurement subject 14. That is, for the magnetic markers 16a and 16b constituting the magnetic generator 15a, the magnetic field sensors 20 1 to 20 6 are arranged in the magnetic field sensor array 18a, and the magnetic markers 16c and 16d constituting the magnetic generator 15b are arranged. Thus, the magnetic field sensors 20 21 to 20 27 are arranged in the magnetic field sensor array 18b. In this way, jaw movement with 6 degrees of freedom (x, y, z, θ, φ, Ψ) can be observed.

ただし、角度φと角度θとは、図8に示すように、原点Oからの座標(x,y,z)で定まるベクトルPのz軸からの傾き(方向角)φ、及びベクトルPをxy平面へ射影したときのx軸からの傾き(方向角)θを表す。また、角度Ψとは、図9に示すように、磁気マーカ16a〜16dの着磁方向Jを中心軸とする回転角Ψを示す。   However, as shown in FIG. 8, the angle φ and the angle θ are the inclination (direction angle) φ from the z axis of the vector P determined by the coordinates (x, y, z) from the origin O, and the vector P as xy. It represents the inclination (direction angle) θ from the x-axis when projected onto a plane. Further, as shown in FIG. 9, the angle ψ indicates a rotation angle ψ with the magnetization direction J of the magnetic markers 16 a to 16 d as a central axis.

次に、ステップS5では、磁気発生器15a、15bの配置と上下顎の特徴点のマーキング処理を行う。なお、図1に示す測定場所において、ステップS2〜S4の処理過程では、実際には、磁気発生器15a、15bは、被測定者14に取り付けられていない状態にある。   Next, in step S5, the magnetic generators 15a and 15b are arranged and the upper and lower jaw feature points are marked. In the measurement place shown in FIG. 1, in the process of steps S <b> 2 to S <b> 4, the magnetic generators 15 a and 15 b are actually not attached to the measurement subject 14.

ここで、上下顎の特徴点のマーキング処理とは、上顎22あるいは下顎24の表面上の任意点、例えば下顎24でいえば下顎左右第一大臼歯中心窩の点や左右下顎頭近傍の点等の特徴点を、磁気発生器15bに対する相対座標として設定する処理である。   Here, the marking processing of the feature points of the upper and lower jaws is an arbitrary point on the surface of the upper jaw 22 or the lower jaw 24, for example, the lower right first molar central fovea point in the lower jaw 24, the point near the left and right lower jaw head, etc. Are set as relative coordinates with respect to the magnetic generator 15b.

さらに詳しく説明すると、上下顎の特徴点のマーキング処理とは、被測定者14の顎に取り付けられる磁気発生器15a、15bにおける磁気マーカ16a〜16dの位置に対する、上下顎上の任意点の相対位置(相対的3次元位置)を認識させ、登録(記憶)する処理である。   More specifically, the marking process of the feature points on the upper and lower jaws is a relative position of an arbitrary point on the upper and lower jaws with respect to the positions of the magnetic markers 16a to 16d in the magnetic generators 15a and 15b attached to the jaw of the measurement subject 14. This is a process of recognizing and registering (storing) (relative three-dimensional position).

そのため、まず、ステップS5aでは、下顎24の正面の1箇所、この場合、図6に示すように、被測定者14の下顎(下顎骨)24中の下顎歯のうち、2本の中切歯Tiに跨って、それらの歯冠の中央に、上述した磁気シールド箱等から取り出した磁気発生器15bを取り付ける。歯に取り付けるのは、歯は硬組織であり、下顎骨と略一体であると考えられるので、下唇等の軟組織に付けた場合に比較して、歯に取り付けることで下顎24の運動を正確に再現することができるからである。   Therefore, first, in step S5a, two central incisors among the lower jaw teeth in the lower jaw (mandible) 24 of the measurement subject 14 as shown in FIG. A magnetic generator 15b taken out from the above-described magnetic shield box or the like is attached to the center of the crowns over Ti. The teeth are attached to the teeth because the teeth are hard tissue and are considered to be almost integral with the mandible. Therefore, the movement of the lower jaw 24 can be accurately performed by attaching to the teeth compared to the case where the teeth are attached to the soft tissue such as the lower lip. This is because it can be reproduced.

次に、ステップS5bでは、下顎の任意点(所望点、特徴点、あるいは代表点)を設定するために、測定者等は、ラック46のポインタホルダ74からポインタ70を取り外し、ポインタ70の先端部76を、下顎歯列中の所定位置、例えば第2大臼歯Tm(図6参照)の咬合面中心窩に接触させ、取り付けられた磁気発生器15bの位置を基準とした第2大臼歯Tmの咬合面中心窩に対する3次元座標位置を、磁界センサアレイ18bの磁界センサ20iの出力により後述する最尤度法等により求める。   Next, in step S5b, in order to set an arbitrary point (desired point, feature point, or representative point) of the lower jaw, the measurer or the like removes the pointer 70 from the pointer holder 74 of the rack 46, and the tip of the pointer 70 76 is brought into contact with a predetermined position in the lower dentition, for example, the foveal fovea of the second molar Tm (see FIG. 6), and the second molar Tm with respect to the position of the attached magnetic generator 15b is used as a reference. A three-dimensional coordinate position with respect to the occlusal surface fovea is obtained by a maximum likelihood method, which will be described later, from the output of the magnetic field sensor 20i of the magnetic field sensor array 18b.

実際上、ポインタ70の先端部76を、被測定者14の第2大臼歯Tmの咬合面中心窩に接触させているとき、入力装置であるマウス56により、モニタディスプレイ52上の表示に従い、所定の箇所、例えば、画面中の「磁気マーカ付きポインタの接触中」と表示されている箇所をクリックすることで、そのときの磁界センサ20iの磁界からポインタ内部の磁気マーカ72の位置を求め、ポインタ70の先端部76の位置を求める。先端部76の位置が、第2大臼歯Tmの咬合面中心窩の位置である。   Actually, when the distal end portion 76 of the pointer 70 is in contact with the central fossa of the second molar tooth Tm of the person 14 to be measured, the mouse 56 that is an input device follows the display on the monitor display 52 according to the display on the monitor display 52. The position of the magnetic marker 72 inside the pointer is obtained from the magnetic field of the magnetic field sensor 20i at that time, for example, by clicking on the position of the screen, for example, a position displayed as “touching the pointer with the magnetic marker” on the screen. The position of the front end portion 76 of 70 is obtained. The position of the distal end portion 76 is the position of the central fovea of the occlusal surface of the second molar tooth Tm.

このようにして、中切歯Tiに跨って取り付けられた磁気発生器15bに対する下顎歯列中、左右の両第2大臼歯Tmの咬合面中心窩の相対位置を求め、パーソナルコンピュータ26の本体部50内のハードディスクに記憶して登録しておく。同様な手順で、下顎24のその他の特徴点、例えば下顎左右第一大臼歯中心窩の点や左右下顎頭近傍の点等の数点をマーキングし、磁気発生器15bの位置に対する相対位置を記憶して登録しておくことにより、磁気発生器15bの運動と同時にマーキングした数点の運動も測定することができる。   In this way, the relative position of the occlusal fovea of the left and right second molar teeth Tm in the lower dentition relative to the magnetic generator 15b attached across the central incisor Ti is obtained, and the main body of the personal computer 26 is obtained. 50 is stored in the hard disk and registered. In the same procedure, other characteristic points of the mandible 24, for example, several points such as a mandibular left and right first molar fovea and a point near the left and right mandibular heads are marked, and the relative position with respect to the position of the magnetic generator 15b is stored. As a result of the registration, it is possible to measure the movements of the marked points simultaneously with the movement of the magnetic generator 15b.

なお、被測定者14が、下顎24の任意点(特徴点、例えば下顎左右第一大臼歯中心窩の点や左右下顎頭近傍の点)のマーキング中に、頭部や顎部を動かさなければ、磁気マーカ16c、16dは必要とせずに、ポインタ70のみで下顎24の任意点のマーキングを行うことができるが、磁気発生器15bが取り付けられている場合には、ポインタ70の先端部76を被測定者14に接触させたときに頭部や顎部が動いてしまった場合においても、取り付けられている磁気発生器15bの磁気マーカ16c、16dに対する相対的位置として記憶できるため、下顎24の任意点に対して正確にマーキングを行うことが可能である。   It should be noted that the subject 14 must move the head and jaw while marking an arbitrary point of the lower jaw 24 (feature point, for example, the point of the lower left and right first molar fovea and the point near the left and right lower jaw head). The magnetic markers 16c and 16d are not required, and any point of the lower jaw 24 can be marked only by the pointer 70. However, when the magnetic generator 15b is attached, the tip 76 of the pointer 70 is attached. Even when the head or jaw moves when it is brought into contact with the person 14 to be measured, the relative position of the attached magnetic generator 15b with respect to the magnetic markers 16c and 16d can be stored. It is possible to accurately mark an arbitrary point.

また、ポインタ70による下顎任意点のマーキング(相対位置把握)では、ポインタ70の先端部76を所望点に接触させることによりその任意点を所望点として座標位置を記憶して登録するため、被測定者14の表面に出ている点のみしか座標位置を登録することができない。   In the marking of the lower jaw arbitrary point by the pointer 70 (relative position grasping), the coordinate position is stored and registered as the desired point by bringing the tip 76 of the pointer 70 into contact with the desired point, and therefore, the measurement target is measured. Only the points on the surface of the person 14 can register the coordinate position.

しかし、実際には、被測定者14の内部の点の運動を計測する必要もあり、そのような場合には、その位置をパーソナルコンピュータ26により算出した上で登録することも可能である。例えば、左右下顎頭の近傍の点(耳珠のやや前方)を皮膚の上からポインタ70で指し示し、ポインタ70で指示し記憶した左右の点を結んだ直線に対し、内側へそれぞれ、例えば20[mm]動かした点をパーソナルコンピュータ26により算出することで、その点(左右顆頭点に対応する。)を登録することが可能である。   However, in practice, it is necessary to measure the movement of the point inside the person to be measured 14, and in such a case, the position can be calculated by the personal computer 26 and registered. For example, a point in the vicinity of the left and right mandibular head (slightly forward of the tragus) is pointed from the top of the skin by the pointer 70, and each of the points inward is stored inward, for example, 20 [ mm] By calculating the moved point with the personal computer 26, it is possible to register the point (corresponding to the left and right condylar points).

ステップS5bにおける下顎形状の特徴点の相対位置(磁気発生器15bの位置を基準とする位置)の登録処理が終了したとき、ステップS5cでは、ポインタ70をポインタホルダ74に返却しておく。   When the registration processing of the relative position of the mandibular shape feature point (position based on the position of the magnetic generator 15b) in step S5b is completed, the pointer 70 is returned to the pointer holder 74 in step S5c.

次に、ステップS5dでは、図2、図6等に示しているように、上顎22の側に磁気発生器15aを接着剤で取り付ける。   Next, in step S5d, the magnetic generator 15a is attached to the upper jaw 22 side with an adhesive as shown in FIGS.

磁気発生器15aは、例えば、顔の中心線上で、且つ図6に示すように、額32中、磁界センサアレイ18aに取り囲まれるような高さの水平線上に取り付ける。なお、後述するように、上顎22の側に磁気発生器15aを取り付ける理由は、測定中に上顎22が動いてしまった場合においても、下顎24の運動から上顎22の運動を差し引きすることにより、下顎24のみの純粋な運動を検出して測定することを可能とするためである。   For example, the magnetic generator 15a is attached on the center line of the face and on the horizontal line of the forehead 32 so as to be surrounded by the magnetic field sensor array 18a as shown in FIG. As will be described later, the reason for attaching the magnetic generator 15a to the upper jaw 22 side is that even when the upper jaw 22 moves during the measurement, the movement of the upper jaw 22 is subtracted from the movement of the lower jaw 24. This is because it is possible to detect and measure pure movement of only the lower jaw 24.

このようにして、額32側の磁気発生器15aの正面に磁界センサアレイ18aが対向配置され、下顎24側の磁気発生器15bの正面に磁界センサアレイ18bが対向配置されることになる。   In this way, the magnetic field sensor array 18a is disposed opposite to the front of the magnetic generator 15a on the forehead 32 side, and the magnetic field sensor array 18b is disposed opposite to the front of the magnetic generator 15b on the lower jaw 24 side.

なお、磁気発生器15aの取付箇所として、硬組織である上顎歯等を選定しないで、額32を選定したのは、前記額32が、上顎と一体的に形成されている前頭骨の前頭鱗上の軟組織(皮膚組織)であり厳密には剛体とはいえないが、下顎歯列に取り付けた磁気発生器15bとの距離が、例えば上顎22を構成する上顎歯に取り付けられた場合に比較して、5倍以上の距離となり、磁気マーカ16a〜16d同士の磁界の相互作用が軽減され、磁界センサアレイ18a、18bで磁気マーカ16a〜16d個々の磁界をより正確に検出できるからである。なお、磁気マーカ16a〜16dの磁化の方向(着磁方向J)は、図3、図6に示すように、被測定者14の正面を向くようにしているが、後述するように、正面を向かなくてもよい。また、磁気マーカ16a〜16dのそれぞれの着磁方向Jは、異なる方向に向いていても構わない。ここで、図6中、磁化の方向J及びこの磁界の方向Jを示す矢印を囲む長方形は、模式的なものであり、実際に存在するものではない。   The forehead 32 was selected as the attachment location of the magnetic generator 15a without selecting the maxillary teeth or the like, which is a hard tissue, because the forehead 32 was formed integrally with the upper jaw. Although it is an upper soft tissue (skin tissue) and not strictly a rigid body, it is compared with a case where the distance from the magnetic generator 15b attached to the lower jaw dentition is, for example, attached to the upper teeth constituting the upper jaw 22. This is because the distance between the magnetic markers 16a to 16d is reduced and the magnetic field of the magnetic markers 16a to 18d can be detected more accurately by the magnetic field sensor arrays 18a and 18b. In addition, although the magnetization direction (magnetization direction J) of the magnetic markers 16a to 16d faces the front of the person to be measured 14 as shown in FIG. 3 and FIG. You don't have to go. Further, the magnetization directions J of the magnetic markers 16a to 16d may be in different directions. Here, the rectangle surrounding the arrow J indicating the magnetization direction J and the magnetic field direction J in FIG. 6 is a schematic one and does not actually exist.

次に、ステップS5eでは、上顎22の任意点(所望点、特徴点、あるいは代表点)を設定するために、測定者等は、ラック46のポインタホルダ74からポインタ70を再度取り外し、ポインタ70の先端部76を、上顎歯列中の所定位置、例えば第1大臼歯近心頬側咬頭頂に接触させ、取り付けられた磁気発生器15aの位置を基準とした3次元座標位置を、磁界センサアレイ18aの磁界センサ20iの出力により後述する最尤度法等により求める。   Next, in step S <b> 5 e, in order to set an arbitrary point (desired point, feature point, or representative point) of the upper jaw 22, the measurer or the like again removes the pointer 70 from the pointer holder 74 of the rack 46. The tip 76 is brought into contact with a predetermined position in the maxillary dentition, for example, the first molar mesial buccal cusp, and the three-dimensional coordinate position based on the position of the attached magnetic generator 15a is used as a magnetic field sensor array. The maximum likelihood method, which will be described later, is obtained from the output of the magnetic field sensor 20i.

ここで、ポインタ70の先端部76を、被測定者14の上顎22の任意位置に接触させているとき、入力装置であるマウス56により、モニタディスプレイ52上の表示に従い、所定の箇所、例えば、画面中の「磁気マーカ付きポインタの接触中」と表示されている箇所をクリックすることで、そのときの磁界センサ20iの磁界からポインタ内部の磁気マーカ72の位置を求め、ポインタ70の先端部76の位置を求める。   Here, when the distal end portion 76 of the pointer 70 is in contact with an arbitrary position of the upper jaw 22 of the person 14 to be measured, the mouse 56 as an input device follows a display on the monitor display 52 according to the display on the monitor display 52, for example, By clicking on the screen where “the pointer with the magnetic marker is being touched” is displayed, the position of the magnetic marker 72 inside the pointer is obtained from the magnetic field of the magnetic field sensor 20 i at that time, and the tip 76 of the pointer 70 is obtained. Find the position of.

このようにして、額32に取り付けられた磁気発生器15aに対する上顎左右第1大臼歯近心頬側咬頭頂の相対位置を求め、パーソナルコンピュータ26の本体部50内のハードディスクに記憶して登録しておく。同様な手順で、上顎22のその他の特徴点、例えば上顎左右犬歯尖頭や上顎左右中切歯の中点等の数点をマーキングし、磁気発生器15aの位置に対する相対位置を記憶して登録しておくことにより、磁気発生器15aの運動と同時にマーキングした数点の運動も測定することができる。   In this way, the relative position of the maxillary left and right first molar mesial buccal cusps with respect to the magnetic generator 15a attached to the forehead 32 is obtained, stored in the hard disk in the main body 50 of the personal computer 26, and registered. Keep it. In the same procedure, other characteristic points of the upper jaw 22, for example, several points such as the maxillary left and right canine cusps and the midpoint of the maxillary left and right central incisors are marked, and the relative position with respect to the position of the magnetic generator 15a is stored and registered By doing so, it is possible to measure the movements of the marked points simultaneously with the movement of the magnetic generator 15a.

なお、被測定者14が、上顎22の任意点(特徴点、例えば上顎左右犬歯尖頭や上顎左右中切歯の中点)のマーキング中に、頭部を動かさなければ、磁気マーカ16a、16bは必要とせずに、ポインタ70のみで上顎22の任意点のマーキングを行うことができるが、磁気発生器15aが取り付けられている場合には、ポインタ70の先端部76を被測定者14に接触させたときに頭部が動いてしまった場合においても、取り付けられている磁気発生器15aの磁気マーカ16a、16bに対する相対的位置として記憶できるため、上顎22の任意点に対して正確にマーキングを行うことが可能である。   If the measurement subject 14 does not move the head during marking of an arbitrary point on the upper jaw 22 (feature point, for example, the midpoint of the maxillary left / right canine cusp or maxillary left / right central incisor), the magnetic markers 16a, 16b However, when the magnetic generator 15a is attached, the distal end portion 76 of the pointer 70 is brought into contact with the person 14 to be measured. Even when the head is moved when it is moved, it can be stored as a relative position of the attached magnetic generator 15a with respect to the magnetic markers 16a and 16b. Is possible.

次いで、ステップS5eにおける上顎形状の特徴点の相対位置(磁気発生器15aの位置を基準とする位置)の登録処理が終了したとき、ステップS5fでは、ポインタ70をポインタホルダ74に再び返却しておく。   Next, when the registration processing of the relative position of the upper jaw-shaped feature point (position with respect to the position of the magnetic generator 15a) in step S5e is completed, the pointer 70 is returned to the pointer holder 74 again in step S5f. .

次に、ステップS6では、磁界センサアレイ18a内の磁界センサ20iの出力により、2個の双極子磁場(磁気マーカ16a、16bによるダイポール磁界)の分布から上顎に取り付けられた磁気マーカ16a、16bの位置・方向を求めると共に、磁界センサアレイ18b内の磁界センサ20iの出力により、2個の双極子磁場(磁気マーカ16c、16dによるダイポール磁界)の分布から上顎に取り付けられた磁気マーカ16c、16dの位置・方向を求める。ここでは、磁気マーカ16c、16dの位置・方向を求める方法について説明するが、磁気マーカ16a、16bの位置・方向についても、以下で説明する記号の添字を変更するだけで求めることができる。   Next, in step S6, the output of the magnetic field sensor 20i in the magnetic field sensor array 18a causes the magnetic markers 16a and 16b attached to the upper jaw from the distribution of two dipole magnetic fields (dipole magnetic fields by the magnetic markers 16a and 16b). In addition to determining the position and direction, the output of the magnetic field sensor 20i in the magnetic field sensor array 18b allows the magnetic markers 16c and 16d attached to the upper jaw from the distribution of the two dipole magnetic fields (dipole magnetic fields by the magnetic markers 16c and 16d). Find the position and direction. Here, a method for obtaining the positions and directions of the magnetic markers 16c and 16d will be described. However, the positions and directions of the magnetic markers 16a and 16b can be obtained only by changing the subscripts of symbols described below.

まず、図9に示すように、固定点である絶対座標系X0Y0Z0の原点位置から、磁気マーカ16cの位置を示す下顎座標系XbYbZbの原点位置までの位置ベクトルp1と磁気マーカ16dの位置ベクトルp2を求める。   First, as shown in FIG. 9, the position vector p1 from the origin position of the absolute coordinate system X0Y0Z0, which is a fixed point, to the origin position of the lower jaw coordinate system XbYbZb indicating the position of the magnetic marker 16c and the position vector p2 of the magnetic marker 16d are obtained. Ask.

この場合、下顎座標系XbYbZbの原点は、上顎22あるいは下顎24中のどの位置でもよいが、ここでは、簡単のために、磁気マーカ16cの中心位置に一致しているものとする。また、絶対座標系X0Y0Z0の原点位置は、例えば、磁界センサアレイ18bを構成する左右の磁界センサ2021と2027を結んだ中点とする。 In this case, the origin of the lower jaw coordinate system XbYbZb may be any position in the upper jaw 22 or the lower jaw 24, but here it is assumed to coincide with the center position of the magnetic marker 16c for simplicity. Further, the origin position of the absolute coordinate system X0Y0Z0, for example, and connecting it midpoints of the left and right of the magnetic field sensor 20 21 and 20 27 for constituting a magnetic field sensor array 18b.

この仮定のもとで磁気マーカ16aの原点座標、換言すれば、下顎座標系XbYbZbの原点座標を、位置及び方向角(姿勢角、回転角)のパラメータ(6自由度情報)で表して、P(x,y,z,θ,φ,Ψ)とする。   Under this assumption, the origin coordinates of the magnetic marker 16a, in other words, the origin coordinates of the lower jaw coordinate system XbYbZb are expressed by parameters (6 degree-of-freedom information) of position and direction angle (posture angle, rotation angle), and P (X, y, z, θ, φ, Ψ).

この場合、磁界センサアレイ18bの各磁界センサ20iで検出される測定磁界Bmiと、それぞれ磁気モーメントが既知である各磁気マーカ16c、16dの各双極子磁界(ダイポールフィールド)の各磁界センサ20iの位置での計算値である計算磁界をBciとするとき、測定磁界Bmiと計算磁界Bciとから、次の(3)式により最尤度法等により、前記ベクトルP(x,y,z,θ,φ,Ψ)の各パラメータを求める。図2の磁界センサ20iの配置例の場合、(3)式中、Σの範囲は、i=21〜62である。
Σ(Bmi−Bci)2=0又は極小値 …(3)
In this case, the measurement magnetic field Bmi detected by each magnetic field sensor 20i of the magnetic field sensor array 18b and the position of each magnetic field sensor 20i of each dipole magnetic field (dipole field) of each magnetic marker 16c, 16d whose magnetic moment is known. Where Bci is a calculated magnetic field, which is a calculated value in the above, the vector P (x, y, z, θ,...) From the measured magnetic field Bmi and the calculated magnetic field Bci by the maximum likelihood method or the like by the following equation (3). (φ, Ψ) parameters are obtained. In the case of the arrangement example of the magnetic field sensor 20 i in FIG. 2, the range of Σ in the formula (3) is i = 21 to 62.
Σ (Bmi−Bci) 2 = 0 or local minimum value (3)

この場合、マーカ数及び磁気モーメントが既知であるので、最尤度法のパラメータが減少し、且つ収束性及び精度を向上させることができる。   In this case, since the number of markers and the magnetic moment are known, the parameters of the maximum likelihood method can be reduced, and the convergence and accuracy can be improved.

この(3)式の最小自乗法による最尤度法で、複数のダイポールの位置及び方向を求める計算を詳しく説明する。   The calculation for obtaining the positions and directions of a plurality of dipoles by the maximum likelihood method based on the least square method of equation (3) will be described in detail.

まず、上記(3)式を、以下の(3−1)式の評価関数S(p)と置く。
S(p)=S(p1、p2)=Σ(Bmi−Bci)2=0
又は最小値 …(3−1)
First, the above equation (3) is set as the evaluation function S (p) of the following equation (3-1).
S (p) = S (p1, p2) = Σ (Bmi−Bci) 2 = 0
Or the minimum value (3-1)

ただし、(3−1)式において、各値は以下の通りである。
Bci=(1/4πμ)×
[{(−M1/p1 3)+(3(M1・p1)p1/p1 5)}
+{(−M2/p2 3)+(3(M2・p2)p2/p2 5)}] …(3−2)
(M1・r1)と(M2・r2)における「・」はベクトルの内積
ベクトルp1=(xi−x,yi−y,zi−z)
ベクトルp2=(xi−x,yi−y,zi−z)−d(−sinθcosΨ,cosφcosθcosΨ−sinφsinΨ,sinφcosθcosΨ+cosφsinΨ)
ベクトルp1:磁気マーカ16cの位置ベクトル、方向
ベクトルp2:磁気マーカ16dの位置ベクトル、方向
(xi,yi,zi):i番目の磁界センサ20iの位置ベクトル
n:磁界センサ20iの成分数
ベクトルM1、M2:それぞれ磁気マーカ16c、16dの磁気モーメント(既知)
However, in the equation (3-1), each value is as follows.
Bci = (1 / 4πμ) ×
[{(−M 1 / p 1 3 ) + (3 (M 1 · p 1 ) p 1 / p 1 5 )}
+ {(− M 2 / p 2 3 ) + (3 (M 2 · p 2 ) p 2 / p 2 5 )}] (3-2)
“·” In (M 1 · r 1 ) and (M 2 · r 2 ) is an inner product of vectors vector p 1 = (xi−x, yi−y, zi−z)
Vector p 2 = (xi−x, yi−y, zi−z) −d (−sin θ cos Ψ, cos φ cos θ cos Ψ−sin φ sin Ψ, sin φ cos θ cos Ψ + cos φ sin Ψ)
Vector p 1 : Position vector of magnetic marker 16c, direction Vector p 2 : Position vector of magnetic marker 16d, direction (xi, yi, zi): Position vector of i-th magnetic field sensor 20i n: Number of components of magnetic field sensor 20i M 1 and M 2 : Magnetic moments of magnetic markers 16c and 16d (known), respectively

上記のように定義される(3)式において、評価関数S(p)が、ベクトルp=qにおいて極小値をとれば、mを後述するパラメータの数として下記(3−3)式が成立する。   In the equation (3) defined above, if the evaluation function S (p) takes a minimum value in the vector p = q, the following equation (3-3) is established with m as the number of parameters to be described later. .

(∂S(p)/∂pj)|p=q=0(j=1,2…m) …(3−3)
上記(3−1)式を、この(3−3)式に代入して展開すれば、Σの範囲をk=1〜mとして、次の(3−4)式が得られる。
(∂S (p) / ∂p j ) | p = q = 0 (j = 1, 2... M) (3-3)
Substituting the above equation (3-1) into this equation (3-3) and expanding it, the following equation (3-4) is obtained with the range of Σ set to k = 1 to m.

Σ(∂2S/∂pj∂pk)Δpk=−(∂2S/∂pj),(j=1,2,…m) …(3−4)
この(3−4)式は、m行m列の行列式による連立方程式であり、これを解いてベクトルΔpkを求め、ベクトルp(i+1)=ベクトルpi+ベクトルΔpkから最適解であるベクトルqを求めることができる。
Σ (∂ 2 S / ∂p j ∂p k ) Δp k = − (∂ 2 S / ∂p j ), (j = 1, 2,... M) (3-4)
The (3-4) equation is a simultaneous equation given by a matrix equation of m rows and m columns, which determine the vector Delta] p k by solving the optimal solution from the vector p (i + 1) = vector p i + vector Delta] p k A vector q can be obtained.

なお、磁界Bmi、Bciの距離による一階微分値を求め、この一階微分値と測定磁界Bmiのみに対して最尤度法を適用することで、磁界が距離の3乗に比例することを考慮すると、精度を向上させることができる。   It is to be noted that the magnetic field is proportional to the cube of the distance by obtaining the first differential value according to the distance between the magnetic fields Bmi and Bci and applying the maximum likelihood method only to the first differential value and the measured magnetic field Bmi. Considering it, the accuracy can be improved.

全ての磁界センサ20iの測定磁界Bmiを用いることで、精度を向上させることができる。なお、所定以上の磁界強度の得られる磁界センサ20iの測定磁界Bmiを用いることで、精度の悪化を小さく保持しながら、計測時間を大幅に短縮することができる。   The accuracy can be improved by using the measurement magnetic field Bmi of all the magnetic field sensors 20i. In addition, by using the measurement magnetic field Bmi of the magnetic field sensor 20i that can obtain a magnetic field strength equal to or higher than a predetermined value, it is possible to significantly reduce the measurement time while keeping the accuracy deterioration small.

上記の(3)式のように、磁気モーメントを用いて計算する場合に、磁気マーカ16c、16dの相互作用が小さい場合には、そのまま用いてよいが、相互作用が無視できない場合には、実効的な磁気モーメントを算出する必要がある。   As in the above equation (3), when the calculation is performed using the magnetic moment, if the interaction between the magnetic markers 16c and 16d is small, it can be used as it is. However, if the interaction cannot be ignored, it is effective. It is necessary to calculate the effective magnetic moment.

さらに、磁界を検出するサンプリング間隔を、顎の動きが10〜20[mm]以内となる時間に設定することで、収束性が向上し、顎の動きを円滑に追跡することができる。   Furthermore, by setting the sampling interval for detecting the magnetic field to a time during which the movement of the jaw is within 10 to 20 [mm], the convergence is improved and the movement of the jaw can be tracked smoothly.

このようにしても、(3)式の演算が収束しなかった場合、あるいは収束した場合においても、パラメータの解が前後の軌跡から不自然な場合には、その点における解を除いて、その前の時刻の解を初期値として演算を繰り返せばよい。   Even in this case, when the calculation of the expression (3) does not converge or even when it converges, if the parameter solution is unnatural from the preceding and following trajectories, the solution at that point is excluded, The calculation may be repeated with the solution at the previous time as the initial value.

上述したステップS6において、磁気マーカ16c、16dの着磁方向Jが、図10に示すように、異なる着磁方向Jc(磁気マーカ16cの着磁方向)、Jd(磁気マーカ16dの着磁方向)である場合の収束計算について説明する。この場合、着磁方向Jcに対して、着磁方向Jdが角度φd、角度θdだけ傾いている。すなわち、着磁方向Jcに対する着磁方向Jdの相対的な磁界発生方向は、角度φd、角度θdで示される方向である。   In step S6 described above, the magnetization direction J of the magnetic markers 16c and 16d is different from the magnetization direction Jc (magnetization direction of the magnetic marker 16c) and Jd (magnetization direction of the magnetic marker 16d) as shown in FIG. The convergence calculation in the case of In this case, the magnetization direction Jd is inclined by an angle φd and an angle θd with respect to the magnetization direction Jc. That is, the relative magnetic field generation direction of the magnetization direction Jd with respect to the magnetization direction Jc is a direction indicated by an angle φd and an angle θd.

このような相対的な磁界発生方向が存在する場合には、(3−2)式に示すθを(θ+θd)に置き換え、φを(φ+φd)を置き換えた上で収束計算を行う。これにより、磁気マーカ16c、16dの着磁方向Jc、Jdが被測定者14の正面を向いていなくても、磁気マーカ16c、16dの位置・方向を求めることができる。   When such a relative magnetic field generation direction exists, θ is replaced with (θ + θd) and (φ + φd) is replaced with φ shown in Equation (3-2), and then convergence calculation is performed. Thereby, even if the magnetization directions Jc and Jd of the magnetic markers 16c and 16d do not face the front of the person to be measured 14, the positions and directions of the magnetic markers 16c and 16d can be obtained.

また、上述したステップS6の説明は、磁気マーカ16c、16dの位置・方向を求める方法であったが、磁気マーカ16a、16bの位置・方向を求める場合には、座標系XbYbZbを図11に示す上顎座標系XuYuZuに置き換え、さらに、磁界センサ20i(図2、図3等参照)のiを、i=1〜20に設定することにより、磁気マーカ16a、16bの位置・方向を求めることができる。   In addition, the description of step S6 described above is a method for obtaining the positions and directions of the magnetic markers 16c and 16d. However, when obtaining the positions and directions of the magnetic markers 16a and 16b, the coordinate system XbYbZb is shown in FIG. The position and direction of the magnetic markers 16a and 16b can be obtained by replacing with the upper jaw coordinate system XuYuZu and further setting i of the magnetic field sensor 20i (see FIG. 2, FIG. 3, etc.) to i = 1-20. .

なお、この計算は、顎関節を介する顎運動で説明しているが、顎運動に限らず、磁気マーカ16a〜16dが取り付けられる運動する物体として、人体中、手指、上肢、下肢等、各関節を介して運動する物体に対しても同様に適用することができる。   This calculation is explained by jaw movement through the temporomandibular joint. However, the present invention is not limited to jaw movement, and as a moving object to which the magnetic markers 16a to 16d are attached, each joint such as a human body, fingers, upper limbs, lower limbs, etc. The present invention can be similarly applied to an object that moves through the.

次に、ステップS7では、磁気マーカ16a〜16dの位置・方向から上顎22及び下顎24の物体のパラメータ(6つの位置及び相対的方向から構成される6自由度情報)を求める。具体的には、ステップS5のマーキング処理によってパーソナルコンピュータに記憶された上顎22及び下顎24の特徴点間の相対的な位置関係と、ステップS6から得られた磁気マーカ16a〜16dの位置・方向を用いて、上顎22及び下顎24の相対的運動を算出する。   Next, in step S7, parameters of the objects of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 (6-degree-of-freedom information composed of 6 positions and relative directions) are obtained from the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d. Specifically, the relative positional relationship between the feature points of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 stored in the personal computer by the marking process of step S5 and the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d obtained from step S6 are shown. Used to calculate the relative movement of the upper jaw 22 and lower jaw 24.

この相対的運動を、ステップS8では、下顎24の動きとしてモニタディスプレイ52上の画像に変換して表示させることができる。すなわち、額32の磁気発生器15a及び磁気マーカ16a、16bに移動が発生していても、それが画面上では固定点となるように処理し、且つ顎運動に伴う磁気マーカ16c、16dの位置の移動と共に、ステップS5bで登録してある複数の特徴点の位置を読み出して同時に移動させて表示させることができる。   In step S8, the relative movement can be converted into an image on the monitor display 52 and displayed as the movement of the lower jaw 24. That is, even if the magnetic generator 15a and the magnetic markers 16a and 16b of the forehead 32 are moved, they are processed so that they become fixed points on the screen, and the positions of the magnetic markers 16c and 16d accompanying the jaw movement With the movement, the positions of the plurality of feature points registered in step S5b can be read and simultaneously moved and displayed.

この下顎24の動きは、ハードディスクあるいはデジタルビデオディスク等に記録することが可能であるので、何回でも再生することが可能となり、また、スロー再生、スチル再生、高速再生も可能となることから、さまざまな視点から顎運動を診断することが可能となる。   Since the movement of the lower jaw 24 can be recorded on a hard disk or a digital video disk, it can be reproduced any number of times, and since slow reproduction, still reproduction, and high-speed reproduction are possible, It is possible to diagnose jaw movement from various viewpoints.

また、本実施の形態に係る3次元顎運動測定システム10は、上述した上顎22に対する下顎24の相対的な運動の計測に加え、絶対座標系X0Y0Z0(図9参照)に対する上顎22の運動及び下顎24の運動をそれぞれ算出して、これらの運動をモニタディスプレイ52上の画像に変換し、一括して表示させることも可能である。   In addition to the above-described measurement of the relative movement of the lower jaw 24 with respect to the upper jaw 22, the three-dimensional jaw movement measurement system 10 according to the present embodiment moves the upper jaw 22 with respect to the absolute coordinate system X0Y0Z0 (see FIG. 9) and the lower jaw. It is also possible to calculate 24 movements, convert these movements into images on the monitor display 52, and display them together.

この場合には、ステップS7、S8の代わりに、ステップS6の後のステップ9において、磁気マーカ16a、16bの位置・方向から上顎22の物体のパラメータ(6自由度情報)を求め、磁気マーカ16c、16dの位置・方向から下顎24の物体のパラメータを求める。   In this case, instead of steps S7 and S8, in step 9 after step S6, the parameters (6 degree of freedom information) of the object of the upper jaw 22 are obtained from the positions and directions of the magnetic markers 16a and 16b, and the magnetic marker 16c is obtained. , The parameter of the object of the lower jaw 24 is obtained from the position / direction of 16d.

具体的には、ステップS5のマーキング処理によってパーソナルコンピュータに記憶された上顎22及び下顎24の特徴点間の相対的な位置関係と、ステップS6から得られた磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向とを用いて、上顎22及び下顎24の特徴点(代表点)の位置座標をそれぞれ求める。この場合、ステップS5において、磁気発生器15a、15bの配置と上下顎の特徴点とが、それぞれマーキング処理されているので、前記代表点の位置座標を容易に求めることができる。これにより、上顎22の運動と下顎24の運動とをそれぞれ算出することができる。   Specifically, the relative positional relationship between the feature points of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 stored in the personal computer by the marking process in step S5, and the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d obtained from step S6. Are used to determine the position coordinates of the characteristic points (representative points) of the upper jaw 22 and the lower jaw 24, respectively. In this case, in step S5, the arrangement of the magnetic generators 15a and 15b and the feature points of the upper and lower jaws are each subjected to marking processing, so that the position coordinates of the representative points can be easily obtained. Thereby, the movement of the upper jaw 22 and the movement of the lower jaw 24 can be calculated respectively.

次いで、ステップS10において、算出された上顎22及び下顎24のそれぞれの運動を、絶対座標系X0Y0Z0の原点Oを基準とする上顎22及び下顎24の動きとしてモニタディスプレイ52上の画像に変換して一括して表示させる。この場合も、上顎22の運動及び下顎24の運動に伴う磁気マーカ16a〜16dの位置の移動と共に、ステップS5で登録してある複数の特徴点の位置を読み出して同時に移動させて表示させることができる。   Next, in step S10, the calculated movements of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 are converted into images on the monitor display 52 as movements of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 with respect to the origin O of the absolute coordinate system X0Y0Z0 and collectively. To display. Also in this case, along with the movement of the magnetic markers 16a to 16d accompanying the movement of the upper jaw 22 and the movement of the lower jaw 24, the positions of a plurality of feature points registered in step S5 can be read out and simultaneously moved and displayed. it can.

なお、上述した絶対座標系X0Y0Z0の原点位置は、図9に示すように、例えば、磁界センサアレイ18bを構成する左右の磁界センサ2021と2027を結んだ中点としてもよいし、あるいは、磁界センサアレイ18aを構成する上下の磁界センサ201と205を結んだ中点としてもよい。本実施の形態に係る3次元顎運動測定システム10は、いずれの中点を選択して、上顎22及び下顎24のそれぞれの運動を計測しても、絶対座標系X0Y0Z0に対する上顎22の運動及び下顎24の運動を一括してモニタディスプレイ52上に表示させることができる。 The origin position of the absolute coordinate system X0Y0Z0 described above may be, for example, a midpoint connecting the left and right magnetic field sensors 20 21 and 20 27 constituting the magnetic field sensor array 18b, as shown in FIG. It is good also as the midpoint which connected the upper and lower magnetic field sensors 20 1 and 20 5 which comprise the magnetic field sensor array 18a. In the three-dimensional jaw movement measurement system 10 according to the present embodiment, even if any midpoint is selected and the movements of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 are measured, the movement of the upper jaw 22 relative to the absolute coordinate system X0Y0Z0 and the lower jaw The 24 exercises can be collectively displayed on the monitor display 52.

上顎22及び下顎24のそれぞれの動きは、ハードディスクあるいはデジタルビデオディスク等に記録することが可能であるので、何回でも再生することが可能となり、また、スロー再生、スチル再生、高速再生も可能となることから、さまざまな視点から顎運動を診断することが可能となる。   Since each movement of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 can be recorded on a hard disk or a digital video disk, it can be reproduced any number of times, and can also be played back slowly, still, and at high speed. Therefore, it becomes possible to diagnose jaw movement from various viewpoints.

ここで、1つの実験結果を図12に示す。この実験結果は、3次元顎運動測定システム10を用いて、上顎22に対する下顎24の相対的運動を測定した結果である。なお、図12では、絶対座標xyzの原点Oを、図13に示すように、右下顎頭の近傍の点(耳珠のやや前方)に設定しているが、この絶対座標xyzの原点Oは、前記右下顎頭の近傍の点に限定されることはなく、下顎24の左右中切歯(磁気発生器15bの貼付位置)のような硬組織上に設定することもできる。   Here, one experimental result is shown in FIG. This experimental result is a result of measuring the relative movement of the lower jaw 24 with respect to the upper jaw 22 using the three-dimensional jaw movement measuring system 10. In FIG. 12, the origin O of the absolute coordinate xyz is set to a point (slightly forward of the tragus) as shown in FIG. 13, but the origin O of the absolute coordinate xyz is It is not limited to a point in the vicinity of the right mandibular head, and can be set on a hard tissue such as the left and right central incisors of the lower jaw 24 (applying position of the magnetic generator 15b).

この場合、y=0[mm]においてz=−2[mm]程度であり、yの増加に伴ってzは減少し、y=55[mm](被測定者14の正面の中央部分)においてz=−40[mm]となる。つまり、図12において座標zの変化は、被測定者14の口腔(図13参照)が開いていることを示している。   In this case, z = −2 [mm] at y = 0 [mm], z decreases as y increases, and at y = 55 [mm] (the central portion in front of the person 14 to be measured). z = −40 [mm]. That is, the change of the coordinate z in FIG. 12 indicates that the oral cavity (see FIG. 13) of the person to be measured 14 is open.

図12に示すように、y=0〜55[mm]の変化に対して、座標xはx=10〜15[mm]の範囲で変化する。   As shown in FIG. 12, the coordinate x changes in the range of x = 10-15 [mm] with respect to the change of y = 0-55 [mm].

一方、y=0〜55[mm]の範囲で変化すると、角度θは5°程度変化し、角度φは40°程度変化し、角度Ψは5°程度変化している。これらの結果より、3次元顎運動測定システム10を用いれば、上顎22に対して下顎24が6自由度の相対的運動を行っていることを容易に理解することができる。なお、角度Ψの変化は下顎24の顎関節部での運動によって発生する。   On the other hand, when changing in the range of y = 0 to 55 [mm], the angle θ changes about 5 °, the angle φ changes about 40 °, and the angle ψ changes about 5 °. From these results, if the three-dimensional jaw movement measuring system 10 is used, it can be easily understood that the lower jaw 24 is moving relative to the upper jaw 22 with 6 degrees of freedom. Note that the change in the angle Ψ is caused by the movement of the lower jaw 24 at the temporomandibular joint.

このように上述した実施の形態によれば、運動する2つの物体である上顎22と下顎24に対して、それぞれ少なくとも2つの磁気マーカ16a〜16dを有する磁気発生器15a、15bを取り付けて、各磁気マーカ16a〜16dから発生する磁界を、これらに対向して配置した磁界センサアレイ18a、18bを構成する磁界センサ20iにより非接触で検出している。   As described above, according to the above-described embodiment, the magnetic generators 15a and 15b having at least two magnetic markers 16a to 16d are attached to the upper jaw 22 and the lower jaw 24, which are two moving objects, respectively. Magnetic fields generated from the magnetic markers 16a to 16d are detected in a non-contact manner by the magnetic field sensors 20i constituting the magnetic field sensor arrays 18a and 18b arranged to face them.

そして、磁界センサ20iにより検出した磁界から、各磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向を求め、求めた各磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向と、上顎22及び下顎24の位置情報とに基づき、上顎22に対する下顎24の相対的運動が行われているときの、上顎22及び下顎24の任意の位置及び方向の6自由度情報を算出するようにしている。   And the position and direction of each magnetic marker 16a-16d are calculated | required from the magnetic field detected by the magnetic field sensor 20i, Based on the obtained position and direction of each magnetic marker 16a-16d, and the positional information on the upper jaw 22 and the lower jaw 24, When the relative movement of the lower jaw 24 with respect to the upper jaw 22 is performed, information on six degrees of freedom of arbitrary positions and directions of the upper jaw 22 and the lower jaw 24 is calculated.

この場合、非磁性体からなる固定部材13の上面に2つの磁気マーカ16a〜16dを接着剤等で固定されることにより磁気発生器15a、15bが構成される。そして、磁気発生器15a、15bの側面を接着剤等で上顎22と下顎24とに取り付けるようにしている。これにより、2つの磁気マーカ16a、16b間及び2つの磁気マーカ16c、16d間の相対距離である距離dが固定部材13によって固定されることになる。   In this case, the magnetic generators 15a and 15b are configured by fixing the two magnetic markers 16a to 16d to the upper surface of the fixing member 13 made of a nonmagnetic material with an adhesive or the like. The side surfaces of the magnetic generators 15a and 15b are attached to the upper jaw 22 and the lower jaw 24 with an adhesive or the like. As a result, the distance d, which is the relative distance between the two magnetic markers 16 a and 16 b and between the two magnetic markers 16 c and 16 d, is fixed by the fixing member 13.

下顎24が上顎22に対して相対的な運動を行った場合に、磁気マーカ16a〜16dにより発生した磁界には、磁気マーカ16a〜16dの着磁方向Jを軸とする角度Ψの成分が含まれてくる。そのため、磁界センサ20iで前記磁界を検出し、前記磁界の検出結果から磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向を求めると、前記位置及び方向には前記角度Ψが含まれてくる。すなわち、磁気マーカ16a〜16dの位置及び方向は、角度Ψを含む6つの位置及び方向(6自由度情報)(x、y、z、θ、φ、Ψ)で記述される。従って、上顎22に対する下顎24のような相対的な運動(6自由度運動)の測定を容易に行うことができる。   When the lower jaw 24 moves relative to the upper jaw 22, the magnetic field generated by the magnetic markers 16a to 16d includes a component of an angle Ψ with the magnetization direction J of the magnetic markers 16a to 16d as an axis. Come. Therefore, when the magnetic field sensor 20i detects the magnetic field and obtains the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d from the detection results of the magnetic field, the position and direction include the angle Ψ. That is, the positions and directions of the magnetic markers 16a to 16d are described by six positions and directions (6 degree-of-freedom information) including the angle Ψ (x, y, z, θ, φ, Ψ). Therefore, it is possible to easily measure the relative movement (6-degree-of-freedom movement) of the lower jaw 24 with respect to the upper jaw 22.

また、磁気マーカ16a〜16dの磁界の方向が予め既知であれば、2つの磁気マーカ16a、16bを固定部材13で固定して磁気発生器15aを構成し、2つの磁気マーカ16c、16dを別の固定部材13で固定して磁気発生器15bを構成することにより、一方の磁気マーカ16a、16cの磁界の方向に対する、他方の磁気マーカ16b、16dの磁界の方向(相対的な磁界発生方向)も既知となる。これにより、例えば、磁気マーカ16c、16dが異なる着磁方向Jc、Jdを有し、磁気マーカ16c、16d間に相対的な磁界発生方向が存在する場合であっても、角度φd、角度θdを考慮することにより、被測定者14の上顎22及び下顎24に関する6自由度運動の計測を容易に行うことができる。   If the magnetic field directions of the magnetic markers 16a to 16d are known in advance, the magnetic generator 16a is configured by fixing the two magnetic markers 16a and 16b with the fixing member 13, and the two magnetic markers 16c and 16d are separated. The magnetic generator 15b is configured by being fixed by the fixing member 13 of the other, whereby the direction of the magnetic field of the other magnetic marker 16b, 16d with respect to the direction of the magnetic field of the one magnetic marker 16a, 16c (relative magnetic field generation direction). Is also known. Thereby, for example, even when the magnetic markers 16c and 16d have different magnetization directions Jc and Jd, and there is a relative magnetic field generation direction between the magnetic markers 16c and 16d, the angle φd and the angle θd are set. By taking into consideration, it is possible to easily measure the 6-degree-of-freedom motion related to the upper jaw 22 and the lower jaw 24 of the measurement subject 14.

また、上顎22に取り付けられた磁気発生器15aの磁気マーカ16a、16bで発生する磁界を、磁界センサアレイ18aの磁界センサ20iで検出し、下顎24に取り付けられた磁気発生器15bの磁気マーカ16c、16dで発生する磁界を、磁界センサアレイ18bの磁界センサ20iで検出している。すなわち、磁気マーカ16a、16bの磁界と、磁気マーカ16c、16dの磁界とを、異なる磁界センサ20iで独立して検出することができる。   Further, the magnetic field generated by the magnetic markers 16a and 16b of the magnetic generator 15a attached to the upper jaw 22 is detected by the magnetic field sensor 20i of the magnetic field sensor array 18a, and the magnetic marker 16c of the magnetic generator 15b attached to the lower jaw 24. , 16d is detected by the magnetic field sensor 20i of the magnetic field sensor array 18b. That is, the magnetic fields of the magnetic markers 16a and 16b and the magnetic fields of the magnetic markers 16c and 16d can be detected independently by different magnetic field sensors 20i.

そのため、従来の3次元運動測定装置100のように、発生する磁界が干渉し合って、磁界センサ20iの測定精度が低下するという問題を回避することができる。これにより、磁界センサ20iの測定精度が向上し、小さな磁界しか発生できないような小型の磁気マーカ16a〜16dを磁気発生器15a、15bに用いることができる。従って、磁気発生器15a、15b及び3次元顎運動測定システム10の小型化を図ることができる。   Therefore, the problem that the generated magnetic field interferes and the measurement accuracy of the magnetic field sensor 20i decreases as in the conventional three-dimensional motion measurement apparatus 100 can be avoided. Thereby, the measurement accuracy of the magnetic field sensor 20i is improved, and small magnetic markers 16a to 16d that can generate only a small magnetic field can be used for the magnetic generators 15a and 15b. Therefore, the magnetic generators 15a and 15b and the three-dimensional jaw movement measuring system 10 can be downsized.

また、磁気マーカ16a、16bの磁界と、磁気マーカ16c、16dの磁界とを、異なる磁界センサ20iで独立して検出しているので、上顎22の運動と下顎24の運動とを別々に調べることも可能である。このように、3次元顎運動測定システム10は、上顎22及び下顎24の相対的運動の測定に限定されることはなく、それぞれの物体の運動を測定することも可能である。   Moreover, since the magnetic field of the magnetic markers 16a and 16b and the magnetic field of the magnetic markers 16c and 16d are detected independently by different magnetic field sensors 20i, the movement of the upper jaw 22 and the movement of the lower jaw 24 are separately examined. Is also possible. Thus, the three-dimensional jaw movement measurement system 10 is not limited to the measurement of the relative movement of the upper jaw 22 and the lower jaw 24, and can also measure the movement of each object.

また、固定部材13を上顎22及び下顎24に沿った形状に形成してから、磁気発生器15a、15bを被測定者14に対して取り付ければ、磁界センサ20iで検出される磁界の検出精度がさらに向上して、3次元顎運動測定システム10の測定精度をより一層向上させることができる。また、被測定者14の負担を軽減することも可能である。   Further, if the magnetic generators 15a and 15b are attached to the measurement subject 14 after the fixing member 13 is formed in a shape along the upper jaw 22 and the lower jaw 24, the detection accuracy of the magnetic field detected by the magnetic field sensor 20i is increased. The measurement accuracy of the three-dimensional jaw movement measurement system 10 can be further improved. It is also possible to reduce the burden on the person being measured 14.

また、磁気発生器15a、15b、特に磁気マーカ16a〜16dは、比較的小さく軽く、且つ配線の必要がなく、さらには口腔内など遮蔽された空間でも使用が可能なため、被測定者14、特に小児や高齢者に対しては、ほとんど不自由なく、より自然な状態での運動を測定することが可能である。   In addition, the magnetic generators 15a and 15b, particularly the magnetic markers 16a to 16d, are relatively small and light, do not require wiring, and can be used in a shielded space such as the oral cavity. Especially for children and the elderly, it is possible to measure exercise in a more natural state with little inconvenience.

また、磁界センサ20iは、CCDカメラに比較して廉価であるので、大幅に廉価な3次元運動測定装置を提供することができる。さらに、図2に示すように、被測定者14の視界をできるだけ妨げないように設計されているため、被測定者14に圧迫感を感じさせず、その点においても被測定者14に優しい測定装置であるということができる。   Further, since the magnetic field sensor 20i is less expensive than a CCD camera, it is possible to provide a significantly less expensive three-dimensional motion measurement device. Further, as shown in FIG. 2, the measurement is designed so as not to obstruct the field of view of the measured person 14 as much as possible. It can be said that it is a device.

また、上述した実施の形態によれば、顎運動を測定中において、磁界センサ20iによる測定領域(磁界検出領域)内の磁気マーカ16の数は2個としている。一般に、磁界検出領域内の磁界の数が少ないほど位置検出精度が高まるので、2個のみの磁気マーカ16a、16b(16c、16d)を測定するようにした上述の実施の形態によれば、きわめて高精度に磁気マーカ16a、16b(16c、16d)の位置を検出することができる。なお、額32に取り付けられている磁気発生器15aの磁気マーカ16a、16bは、上顎22に対する下顎24(磁気マーカ16c、16d)の相対的運動を測定するために(下顎24の純粋な運動を抽出するために)用いている。従って、顎運動中に、上顎22が少々移動しても、その移動を除去することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the number of magnetic markers 16 in the measurement region (magnetic field detection region) by the magnetic field sensor 20i is two during measurement of jaw movement. In general, since the position detection accuracy increases as the number of magnetic fields in the magnetic field detection region decreases, according to the above-described embodiment in which only two magnetic markers 16a and 16b (16c and 16d) are measured, The positions of the magnetic markers 16a and 16b (16c and 16d) can be detected with high accuracy. The magnetic markers 16a and 16b of the magnetic generator 15a attached to the forehead 32 are used for measuring the relative movement of the lower jaw 24 (magnetic markers 16c and 16d) with respect to the upper jaw 22 (pure movement of the lower jaw 24). Used to extract). Therefore, even if the upper jaw 22 moves a little during jaw movement, the movement can be removed.

なお、本発明に係る3次元運動測定装置及びその方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Incidentally, 3-dimensional movement measuring apparatus and method Ru engaged to the present invention is not limited to the above embodiments without departing from the gist of the present invention, it is should be understood that various configurations.

この発明の一実施の形態が適用された3次元運動測定システムの模式的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional motion measurement system to which an embodiment of the present invention is applied. 額及び下顎中切歯に配された磁気マーカと磁界センサとの位置関係の斜視説明図である。It is a perspective explanatory drawing of the positional relationship of the magnetic marker and magnetic field sensor which were distribute | arranged to the forehead and the mandibular central incisor. 図1の3次元運動測定システムの電気回路ブロック図である。It is an electric circuit block diagram of the three-dimensional motion measurement system of FIG. 図4A及び図4Bは図1の3次元運動測定システムにおける磁気発生器の斜視図である。4A and 4B are perspective views of a magnetic generator in the three-dimensional motion measurement system of FIG. 図1例の3次元運動測定システムの動作説明に供されるフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for operation | movement description of the three-dimensional motion measurement system of the example of FIG. 額及び下顎中切歯に配された磁気マーカと磁界センサとの位置関係の側面視説明図である。It is side view explanatory drawing of the positional relationship of the magnetic marker and magnetic field sensor which were distribute | arranged to the forehead and the mandibular central incisor. 被測定者に対して測定用スタンドを配置した状態を示す斜視説明図である。It is perspective explanatory drawing which shows the state which has arrange | positioned the measurement stand with respect to a to-be-measured person. 磁気マーカの位置と方向角の関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the position of a magnetic marker, and a direction angle. 磁気発生器の位置と方向角の関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the position of a magnetic generator, and a direction angle. 磁気発生器の各磁気マーカの着磁方向を示す関係説明図である。It is a relationship explanatory drawing which shows the magnetization direction of each magnetic marker of a magnetic generator. 絶対座標と上下顎座標の関係説明図である。It is an explanatory view of the relationship between absolute coordinates and upper and lower jaw coordinates. 6自由度運動の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of 6 degree-of-freedom movement. 図12の絶対座標の説明図である。It is explanatory drawing of the absolute coordinate of FIG. 従来の3次元運動測定システムの模式的な構成図である。It is a typical block diagram of the conventional three-dimensional motion measurement system. 図14の3次元運動測定システムにおける絶対座標と上下顎座標の関係説明図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between absolute coordinates and upper and lower jaw coordinates in the three-dimensional motion measurement system of FIG. 14.

符号の説明Explanation of symbols

10…3次元顎運動測定システム 13…固定部材
14…被測定者 15、15a、15b…磁気発生器
16、16a〜16d…磁気マーカ 18、18a、18b…磁界センサアレイ
20、201〜2062、20i…磁界センサ
22…上顎 24…下顎
26…パーソナルコンピュータ

10 ... three-dimensional jaw movement measuring system 13 ... fixing member 14 ... the measurement subject 15, 15a, 15b ... magnetic generators 16,16A~16d ... magnetic marker 18, 18a, 18b ... magnetic sensor array 20, 20 20 1 to 20 62 20i ... Magnetic field sensor 22 ... Upper jaw 24 ... Lower jaw 26 ... Personal computer

Claims (3)

第1及び第2の物体の相対的な運動を計測するために、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備え、且つ、前記第1及び第2の物体に取り付けられる第1及び第2の磁気発生器と、
前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第1の磁界センサと、
前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第2の磁界センサと、
前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づいて、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理手段と、
を備え、
前記第1の磁気発生器が取り付けられる前記第1の物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分であり、
前記第2の磁気発生器が取り付けられる前記第2の物体は、前記頭蓋のうち、下顎と一体的に運動する部分である
ことを特徴とする3次元運動測定装置。
In order to measure the relative motion of the first and second objects, the relative magnetic field generation direction of each magnetic marker as a magnetic field generation source is known at a position where the two magnetic markers are separated by a predetermined distance. First and second magnetic generators, each of which includes a fixing member that fixes the first and second objects, and is attached to the first and second objects.
At least six first magnetic field sensors for detecting a magnetic field generated from the magnetic marker of the first magnetic generator in a non-contact manner for measuring a six-degree-of-freedom motion of the first object;
At least six second magnetic field sensors for detecting a magnetic field generated from the magnetic marker of the second magnetic generator in a non-contact manner for measuring a six-degree-of-freedom motion of the second object;
First 6-degree-of-freedom information relating to the position and direction of the magnetic marker is obtained from the magnetic field detected by the first magnetic field sensor, and the position and direction of the magnetic marker are determined from the magnetic field detected by the second magnetic field sensor. Second 6-degree-of-freedom information relating to the first and second 6-degree-of-freedom information and the shapes of the first and second objects based on the obtained first and second 6-degree-of-freedom information. Signal processing means for calculating a dynamic movement;
With
The first object to which the first magnetic generator is attached is a part of the skull of the measurement subject that moves integrally with the upper jaw,
The three-dimensional motion measuring apparatus, wherein the second object to which the second magnetic generator is attached is a portion of the cranium that moves integrally with the lower jaw.
請求項記載の3次元運動測定装置において、
前記上顎と一体的に運動する部分のうち、額に前記第1の磁気発生器が取り付けられ、
前記下顎と一体的に運動する部分のうち、下顎歯に前記第2の磁気発生器が取り付けられる
ことを特徴とする3次元運動測定装置。
The three-dimensional motion measuring apparatus according to claim 1 ,
Of the portion that moves integrally with the upper jaw, the first magnetic generator is attached to the forehead,
Of the portion that moves integrally with the lower jaw, the second magnetic generator is attached to the lower jaw teeth.
2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備える第1及び第2の磁気発生器を、相対的に運動する第1及び第2の物体に対してそれぞれ取り付ける取付過程と、
前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第1の磁界センサにより非接触で検出し、且つ、前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第2の磁界センサにより非接触で検出する検出過程と、
前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づいて、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理過程と、
を有し、
前記相対的に運動する第1及び第2の物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分と、下顎と一体的に運動する部分とである
ことを特徴とする3次元運動測定方法。
First and second magnetic generators having a fixing member that fixes two magnetic markers at a predetermined distance so that the relative magnetic field generation direction of each magnetic marker that is a magnetic field generation source is known. Attaching to the relatively moving first and second objects, respectively,
A magnetic field generated from the magnetic marker of the first magnetic generator is detected in a non-contact manner by at least six first magnetic field sensors for measuring a six-degree-of-freedom motion of the first object, and the first A detection process in which a magnetic field generated from the magnetic marker of the second magnetic generator is detected in a non-contact manner by at least six second magnetic field sensors for measuring a six-degree-of-freedom motion of the second object;
First 6-degree-of-freedom information relating to the position and direction of the magnetic marker is obtained from the magnetic field detected by the first magnetic field sensor, and the position and direction of the magnetic marker are determined from the magnetic field detected by the second magnetic field sensor. Second 6-degree-of-freedom information relating to the first and second 6-degree-of-freedom information and the shapes of the first and second objects based on the obtained first and second 6-degree-of-freedom information. Signal processing process to calculate dynamic movement,
Have
The first and second objects that move relative to each other are a portion that moves integrally with the upper jaw and a portion that moves integrally with the lower jaw of the skull of the measurement subject 3 Dimensional motion measurement method.
JP2003326034A 2003-09-18 2003-09-18 Three-dimensional motion measuring apparatus and method Expired - Fee Related JP4310159B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003326034A JP4310159B2 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Three-dimensional motion measuring apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003326034A JP4310159B2 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Three-dimensional motion measuring apparatus and method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2005091203A JP2005091203A (en) 2005-04-07
JP2005091203A5 JP2005091203A5 (en) 2006-11-09
JP4310159B2 true JP4310159B2 (en) 2009-08-05

Family

ID=34456326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003326034A Expired - Fee Related JP4310159B2 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Three-dimensional motion measuring apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4310159B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005094677A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Japan Science And Technology Agency Instrument and method for measuring three-dimensional motion in living body
JP6002708B2 (en) * 2014-03-27 2016-10-05 株式会社東京歯材社 Jaw movement measuring device
WO2021024138A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-11 King Abdullah University Of Science And Technology Controlling devices using facial movements
CN114515208B (en) * 2020-11-19 2023-06-13 北京华航无线电测量研究所 Mandibular point motion track acquisition method based on electromagnetic surface bow navigation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005091203A (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4551395B2 (en) In-vivo three-dimensional motion measuring apparatus and method
JP3002530B2 (en) A device for measuring and analyzing the movement of the human body or a part thereof
JP5191704B2 (en) Location tracking of immunity against distortion using duplicate measurements
US8232798B2 (en) Magnetic tracking system for an imaging system
JP5712640B2 (en) Magnetic measuring device and biomagnetic measuring method
EP2755552B1 (en) Apparatus for influencing and/or detecting magnetic particles having a large field of view
Zafar et al. Wireless optoelectronic recordings of mandibular and associated head–neck movements in man: a methodological study
JP4326721B2 (en) 3D motion measurement device
Mostashiri et al. A novel spatial mandibular motion-capture system based on planar fiducial markers
CN109414310A (en) Device and method for measuring mandibular movement
JP4310159B2 (en) Three-dimensional motion measuring apparatus and method
US20240008820A1 (en) Motion correction and motion reduction during dedicated magnetic resonance imaging
JP3727918B2 (en) Jaw movement measuring apparatus and measuring method thereof
Hu et al. A novel lightweight navigation system for oral and maxillofacial surgery using an external curved self-identifying checkerboard
Yabukami et al. A new tracking system of jaw movement using two magnets
Chen et al. Feasibility of differential quantification of 3D temporomandibular kinematics during various oral activities using a cone-beam computed tomography-based 3D fluoroscopic method
JP7026356B2 (en) Biometric information measuring device
Dromey et al. Measuring tongue movements during speech: Adaptation of a magnetic jaw-tracking system
JP4365764B2 (en) Jaw position measuring device, sensor unit, and jaw position measuring method
JP2022147846A (en) Device and system for measuring magnetism
JPH04109929A (en) Method for measuring living body magnetism
JP2844848B2 (en) Biomagnetic measurement device
Malmivuo The SVEC III vectorcardiographic lead system
JPH0686717U (en) Lower jaw movement coordinate measuring machine
JP6857345B2 (en) Biological information measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090421

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4310159

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140515

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees