JP4612915B2 - 歯の噛み合わせ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯の噛み合わせ状態を測定する装置に関する。

本発明者は、上顎に対する下顎の相対的な運動、すなわち顎運動を測定する装置を開発した（特許文献１参照）。

この装置は、図１に示すように、上顎又は下顎のいずれかの顎の歯に剛体結合される励磁コイル９１と、励磁コイル９１を剛体結合している顎と反対側の顎の歯に剛体結合されるセンサコイル９２と、励磁コイル９１に交流電流を流す交流電源９３と、交流で励起される励磁コイル９１からセンサコイル９２に誘導される信号を演算して、励磁コイル９１に対するセンサコイル９２の相対的な位置から上顎と下顎の相対位置を検出する演算回路９４とを備える。励磁コイル９１とセンサコイル９２は、互いに離して配設している。励磁コイル９１とセンサコイル９２は、図２に示すように、互いに直交する方向に巻かれている３組のコイル９１ａ、９１ｂ、９１ｃ（９２ａ、９２ｂ、９２ｃ）を備える。この顎運動の測定装置は、励磁コイル９１の各々のコイル９１ａ、９１ｂ、９１ｃに交流電源９３を接続し、センサコイル９２の各々のコイル９２ａ、９２ｂ、９２ｃに誘導される交流を演算回路９４で演算して、下顎と上顎の相対位置を検出する。
２００４−２２９９４３号公報

以上の顎運動の測定装置は、口を閉じた状態から、口を大きく開いて下顎を前後左右に移動する状態で、下顎の上顎に対する相対的に移動軌跡を演算して表示する。この顎運動の測定装置は、顎関節の動きを正確に判定できる。ただ、この顎運動の測定装置は、顎関節の状態を検出することはできるが、歯の噛み合わせ状態を検出することができない。このため、義歯の製作に有効に利用できない。

義歯の製作においては、真っ直ぐ噛んだ咬頭嵌合位の噛み合わせのみでなく、上下の歯を接触させながら前後左右に移動させる噛み合わせの測定も大切である。それは、現実に歯で食物をかみ砕くときは、歯を上下にのみ移動させるのではなくて、接触状態で摺り合わすように移動させるからである。また、下顎を前方に移動する状態では、下顎が上顎に対して閉口方向へ回転することは望ましくないとされていることから、理想的な義歯の製作には、上下の歯を接触させる状態で前後左右に移動させて、歯が移動する状態を正確に検出することが大切である。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、上下の歯の接触状態における移動距離に対する姿勢や軌跡を検出して表示して、歯の噛み合わせを正確に検出できる歯の噛み合わせ測定装置を提供することにある。

本発明の請求項１の歯の噛み合わせ測定装置は、下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ３０と、この位置検出センサ３０で検出される下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算する演算回路３１と、この演算回路３１で演算される移動距離に対する相対姿勢を表示する表示モニタ３２とを備える。

本発明の歯の噛み合わせ測定装置は、演算回路３１が上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対回転角を演算し、表示モニタ３２が移動距離に対する相対回転角を表示している。

本発明の歯の噛み合わせ測定装置は、下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ３０と、この測定装置で検出される下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面３４の特定点の上顎１１に対する移動軌跡を演算する演算回路３１と、この演算回路３１で演算される移動距離に対する下顎咬合平面３４の特定点の移動軌跡を表示する表示モニタ３２とを備える。

本発明の請求項２の歯の噛み合わせ測定装置は、演算回路３１が、咬頭嵌合位３３からの移動軌跡を演算して、表示モニタ３２が咬頭嵌合位３３からの移動軌跡を表示している。

本発明の請求項３の歯の噛み合わせ測定装置は、下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ３０と、この位置検出センサ３０で検出される下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算すると共に、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面３４の特定点の上顎１１に対する移動軌跡を演算する演算回路３１と、この演算回路３１で演算される移動距離に対する相対姿勢と、移動距離に対する下顎咬合平面３４の特定点の移動軌跡を表示する表示モニタ３２とを備える。

本発明の歯の噛み合わせ測定装置は、上下の歯の接触状態における移動距離に対する姿勢や軌跡を検出して表示して、歯の噛み合わせを正確に検出できる特徴がある。
本発明の請求項１の歯の噛み合わせ測定装置は、位置検出センサで検出される下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算して表示するので、上下の歯を接触状態で移動して、下の歯が上の歯に対してどのような姿勢で移動するかが明確になる。とくに、本発明の測定装置は、移動距離に対する相対回転角を演算して表示するので、上下の歯を接触状態で移動して、下の歯が上の歯に対してどのように傾斜しながら移動するかが明確になる。

さらに、本発明の歯の噛み合わせ測定装置は、位置検出センサで検出される下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面の特定点の上顎に対する移動軌跡を演算して表示するので、上下の歯を接触状態で移動して、下の歯の特定点がどのように移動するかが明確になる。とくに、本発明の請求項２の測定装置は、咬頭嵌合位からの移動軌跡を演算して表示するので、上下の歯を接触状態で移動して、下の歯が咬頭嵌合位に対してどのように移動するかが明確になる。

さらにまた、本発明の請求項３の歯の噛み合わせ測定装置は、位置検出センサで検出される下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢と、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面の特定点の上顎に対する移動軌跡とを演算して表示するので、上下の歯を接触状態で移動して、下の歯が上の歯に対してどのような姿勢で、どのように移動するかが明確になる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための歯の噛み合わせ測定装置を例示するものであって、本発明は、歯の噛み合わせ測定装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図３に示す歯の噛み合わせ測定装置は、下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ３０と、この位置検出センサ３０で検出される下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢、または移動距離に対する下顎咬合平面３４の特定点の上顎１１に対する移動軌跡を演算する演算回路３１と、この演算回路３１で演算される移動距離に対する相対姿勢を表示する表示モニタ３２とを備える。
本発明の歯の噛み合わせ測定装置は、位置検出センサで検出される下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢または下顎咬合平面の特定点の上顎に対する移動軌跡を演算して表示することを特徴としている。したがって、本発明は、下顎の上顎に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサを以下の構造に特定するものではない。この位置検出センサには、現在使用され、あるいは今後開発される位置検出センサであって、顎運動を測定できる全ての位置検出センサが使用できる。

位置検出センサ３０は、下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する。位置検出センサ３０は、咬頭嵌合位３３を基準として、下顎１２の上顎１１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する。位置検出センサ３０は、この咬頭嵌合位３３を基準点として、下顎１２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動距離と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における回転角とを検出する。この位置検出センサ３０は、図３ないし図９に示す構造とすることができる。これらの図に示す位置検出センサ３０は、上下顎の歯に剛体結合される励磁コイル１及びセンサコイル２と、励磁コイル１に交流を流す交流電源３と、交流で励起される励磁コイル１からセンサコイル２に誘導される信号を演算して、励磁コイル１に対するセンサコイル２の相対的な位置から上顎１１と下顎１２の相対位置を検出する検出回路４とを備えている。図３の位置検出センサ３０は、上顎１１の歯に励磁コイル１を剛体結合し、下顎１２の歯にセンサコイル２を剛体結合している。ただし、位置検出センサは、上顎の歯にセンサコイルを剛体結合して、下顎の歯に励磁コイルを剛体結合することもできる。励磁コイル１とセンサコイル２は、取付部材５、６を介して顎の歯に剛体結合している。ただ、励磁コイルとセンサコイルは、取付部材を介して歯茎に固定することもできる。なお、本明細書において、歯とは、義歯を含む広い意味で使用する。

図４は、図３に示す位置検出センサ３０を被験者に装着する状態を示している。この図に示す位置検出センサ３０は、励磁コイル１を、上顎１１の取付部材５を介して上顎１１の前方に配設し、センサコイル２を、下顎１２の取付部材６を介して頬の外側に配設している。ただし、位置検出センサは、励磁コイルを頬の外側に配設し、センサコイルを上顎の前方に配設することもできる。さらに、位置検出センサは、必ずしも励磁コイルとセンサコイルをこれらの位置に配置する必要はなく、上記の位置から多少ずれた位置に配置することも、あるいは、互いに対向する位置に配置することもできる。たとえば、位置検出センサ３０は、図５に示すように、励磁コイル１とセンサコイル２の両方を口腔内に配置することもできる。口腔内に配置される励磁コイル１とセンサコイル２は、直接に歯に固定して上顎１１や下顎１２に剛体結合することができる。図５の励磁コイル１とセンサコイル２は、歯の表面に直接に接着して剛体結合している。とくに、口腔内に配置される励磁コイル１とセンサコイル２は、好ましくは、上下の顎の運動を測定しやすくするために、前歯の内側もしくは外側に配置される。図５に示す位置検出センサ３０は、励磁コイル１を上顎１１の前歯の外側に直接に剛体結合し、センサコイル２を下顎１２の前歯の内側に直接に剛体結合している。図５の位置検出センサ３０は、励磁コイル１とセンサコイル２の両方を口腔内に配置しているが、位置検出センサ３０は、励磁コイルとセンサコイルのいずれか一方のみを口腔内に配置することもできる。

さらに、図６に示すように、励磁コイル１を被験者の外側に配設して、センサコイル２を上顎１１と下顎１２の両方に剛体結合し、あるいは、図７に示すように、被験者を励磁コイル１に対して相対的に移動しないように固定して、下顎１２にセンサコイル２を剛体結合して下顎１２と上顎１１との、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における相対位置を検出することもできる。図６の位置検出センサ３０は、被験者の外側に励磁コイル１を固定する固定台２０を備えており、センサコイル２を上顎１１と下顎１２の歯に剛体結合してなる被験者を固定台２０の内部の定位置に配置して、固定台２０に対する上顎１１と下顎１２の歯の相対位置を検出回路４で検出して、歯の位置を検出している。さらに、図７の位置検出センサ３０は、固定台２０が、被験者の頭部を定位置に固定する頭部固定機構２１を備えている。この位置検出センサ３０は、励磁コイル１を固定している固定台２０の定位置に、頭部固定機構２１を介して被験者の頭部を固定し、被験者の下顎１２にセンサコイル２を剛体結合している。この位置検出センサ３０は、被験者の頭部が固定される固定台２０に対する下顎１２の歯の相対位置を検出している。

さらに、励磁コイル１は、図８と図９に示すように、被験者の外側であって、その中心軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に位置するように、互いに直交する姿勢で配置することもできる。これらの図の励磁コイル１は、円形の空芯コイルを、被験者の後方の面と、右側の面と、上方の面とに配置して、Ｘ軸コイル１ａとＹ軸コイル１ｂとＺ軸コイル１ｃとしている。図８の励磁コイル１は、Ｘ軸コイル１ａとＹ軸コイル１ｂとＺ軸コイル１ｃとを、固定台２０である直方体のボックスの背面と側面と天井面とに固定して、その中心軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に位置するようにしている。また、図９の励磁コイル１は、Ｘ軸コイル１ａとＹ軸コイル１ｂとＺ軸コイル１ｃとを、固定台２０である被験者の後方の壁面２０Ａと右側の壁面２０Ｂと上方の天板２０Ｃの表面に固定して、その中心軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に位置するようにしている。この構造は、励磁コイル１の巻き径を大きくして、インダクタンスを大きくし、励磁コイル１から発生する磁界の強度を強くできる特徴がある。図９の励磁コイル１は、被験者の後方と右側と上方とに３枚の固定プレートを互いに直交する姿勢で配置して固定台２０としている。この励磁コイル１は、大きな固定台２０を、固定プレートごとに分解、運搬して移動できる。ただ、励磁コイルは、測定する室内の壁面や天井を固定台として、その表面にＸ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルとを固定することもできる。

図８と図９に示す位置検出センサ３０は、センサコイル２を上顎１１と下顎１２の歯に剛体結合してなる被験者を固定台２０の内部の定位置に配置して、固定台２０に対する上顎１１と下顎１２の歯の相対位置を演算回路４で検出して歯の位置を検出している。ただ、位置検出センサは、下顎の歯にセンサコイルを剛体結合している被験者を固定台の内部の定位置に配置すると共に、頭部固定機構を介して被験者の頭部を固定台に固定して、固定台に対する下顎の歯の相対位置を検出することもできる。

図６ないし図９に示す位置検出センサ３０は、Ｘ軸コイル１ａとＹ軸コイル１ｂとＺ軸コイル１ｃとを、その中心軸が互いに直交する姿勢となるように励磁コイル１を配置している。ただ、位置検出センサは、励磁コイルのＸ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルの中心軸が、互いに直交する姿勢から多少ずれる姿勢であっても、被験者の顎運動を測定できる。また、図６ないし図９に示す位置検出センサ３０は、Ｘ軸コイル１ａとＹ軸コイル１ｂとＺ軸コイル１ｃの中心軸が、１点で交差するように励磁コイル１を配置している。これらの位置検出センサ３０は、励磁コイル１の中心軸の交差点の近傍にセンサコイル２が位置するように、固定台２０の内部に被験者を配置して、最も理想的に顎運動を測定できる。ただ、位置検出センサは、被験者に固定されたセンサコイルの位置が、励磁コイルの中心軸の交差点から多少ずれる位置であっても、被験者の顎運動を測定できる。

図３ないし図５に示す位置検出センサ３０は、センサコイル２と励磁コイル１に同じものを使用している。これらの位置検出センサ３０は、同じコイルを製作して励磁コイル１とセンサコイル２に使用できる。このため、能率よく安価に多量生産できる。また、センサコイルと励磁コイルは、線径や巻き数を変えることで最適化することもできる。たとえば、励磁コイルには、強い電流を流すために太い線材を使用し、センサコイルには、細い線材を使用して、巻き数を多くして感度を上げることもできる。これらのセンサコイル２と励磁コイル１は、図１０と図１１に示すように、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃを備える。Ｘ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃは、巻線機で円形に巻かれたループコイル８からなり、このループコイル８をコアー材７の表面に固定して、センサコイル２と励磁コイル１としている。図６ないし図９に示すセンサコイル２も、図１０と図１１に示すセンサコイル２と同じ構造としている。ただ、位置検出センサは、励磁コイルやセンサコイルのＸ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルが、互いに直交する姿勢から多少ずれる姿勢であっても、被験者の顎運動を測定できる。ループコイル８は、表面を絶縁している導電線を円形に複数回巻いて接着剤で固定して製作される。ただし、ループコイルは、必ずしも円形に巻く必要はなく、たとえば、線材を多角形に複数回巻いて接着剤で固定することもできる。さらに、ループコイル８は、図１２に示すように、磁性材からなるコア９の外周に巻いて製作することもできる。

Ｘ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃは、ループコイル８の巻き数と巻き径でインダクタンスが特定される。Ｘ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃは、ループコイル８の巻き数を多く、また巻き径を大きくしてインダクタンスを大きくできる。励磁コイル１のループコイル８は、インダクタンスで発生させる磁界の強度を決定し、インダクタンスが大きくなるほど、Ｘ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃから発生する磁界強度は強くなる。インダクタンスの大きい励磁コイル１は、磁界強度を強くして、センサコイル２に誘導される交流電圧を大きくする。センサコイル２のループコイル８は、インダクタンスを大きくしてＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流信号の電圧レベルを大きくする。センサコイル２に誘導される交流信号の電圧レベルが高くなると、センサコイル２の位置を検出する測定精度を高くできる。したがって、Ｘ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃとなるループコイル８のインダクタンスを大きくすることは、測定精度を高くすることに有効である。

ただ、ループコイルのインダクタンスを大きくすることは、ループコイルを大きく、重くする。センサコイルと励磁コイルは、小さくして軽いのが良い。患者に簡単に装着できると共に、装着した状態で、患者が自由に顎を運動できるからである。とくに、図５に示すように、被験者の口腔内で歯の表面に直接に接着して、上顎１１や下顎１２に剛体結合されるセンサコイル２や励磁コイル１は、とくに小さくすることが大切である。したがって、ループコイルのインダクタンス、すなわち巻き数と巻き径は、センサコイルと励磁コイルを剛体結合する位置、測定精度等を考慮して最適値に設定される。たとえば、ループコイル８は、口腔内に固定するセンサコイル２や励磁コイル１にあっては、たとえば巻き径を１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下として、インダクタンスを約２００μＨ以上、好ましくは５００μＨ以上とする。

コアー材７は、互いに直交する３つの平面を有し、３つの平面７Ａにループコイル８を固定して、互いに直交するＸ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃを設けている。図１０のコアー材７は直方体で、直方体の互いに直交する３つの平面７Ａにループコイル８を固定している。ループコイル８を定位置に固定するために、コアー材７は、図１１の断面図に示すように、平面にループコイル８を入れる凹部７Ｂを設けている。凹部７Ｂは、その内形をループコイル８の外形として、ループコイル８を嵌着して定位置に固定する。また、凹部の深さをループコイルの厚さよりも深くして、ループコイルを凹部に入れてループコイルがコアー材から突出しない構造とすることもできる。突出しないようにループコイルを凹部に入れているコアー材は、ループコイルを入れる状態で表面をコーティングしてループコイルを保護できる構造にできる。

直方体のコアー材７にＸ軸コイル２ａ、１ａと、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂと、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃとなるループコイル８を固定するセンサコイル２と励磁コイル１は、コアー材７を磁性材として、コアー材７でもってループコイル８のインダクタンスを大きくできる。ただし、コアー材は、必ずしも磁性材とする必要はなく、プラスチック等の非磁性材として、ループコイルを空芯コイルとして使用することもできる。

また、図１２に示すように、コア９に巻いているループコイル８は、平面に設ける凹部７Ｂの内形をコア９を嵌着できる形状として、ループコイル８を定位置に固定できる。

さらに、図１３に示すコアー材７は、互いに直交する平面７ＡをＸ軸方向に並べて、この平面にループコイル８を固定している。この図のコアー材７は、３枚の板材１０を互いに直交するように連結している。このコアー材７は、図において左から右に向かって、Ｚ軸コイル２ｃ、１ｃ、Ｘ軸コイル２ａ、１ａ、Ｙ軸コイル２ｂ、１ｂとなるループコイル８をコアー材７に固定している。このコアー材７も、ループコイル８を固定する部分に凹部７Ｂを設け、この凹部７Ｂにループコイル８を入れて定位置に固定できる。

交流電源３は、励磁コイル１のＸ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃを異なる周波数の交流で励磁する。交流電源３は、Ｘ軸コイル１ａを角速度ω1、Ｙ軸コイル１ｂをω2、Ｚ軸コイル１ｃをω3の周波数で励起する発振手段を内蔵している。交流電源３は、複数の発振回路で周波数の異なる交流を発生させることもできるが、マイクロコンピュータとＤ／Ａコンバータとを使用して、周波数が異なるサイン波を作ることもできる。この交流電源は、マイクロコンピュータでデジタル量のサイン波を作り、これをＤ／Ａコンバータでアナログ量に変換する。

検出回路４は、センサコイル２のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流から、励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢、すなわち、励磁コイル１とセンサコイル２を剛体結合している上顎１１と下顎１２の相対位置と相対姿勢とを演算する。検出回路４は、センサコイル２のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流信号の振幅から、センサコイル２の励磁コイル１に対する距離と姿勢を演算する。センサコイル２が励磁コイル１から離れる程、センサコイル２のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流の振幅が小さくなり、センサコイル２の励磁コイル１に対する姿勢により、各々のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流の振幅の比率が変化するからである。したがって、検出回路４は、センサコイル２の各々のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流信号の振幅の大きさから、センサコイル２の励磁コイル１に対する相対位置と相対姿勢とを演算できる。

検出回路４は、センサコイル２と励磁コイル１の相対位置と相対姿勢をキャリブレーションし、キャリブレーションした結果を記憶回路に記憶して、記憶されるキャリブレーションデーターから、センサコイル２と励磁コイル１の位置を演算する。この検出回路４は、センサコイル２を励磁コイル１から次第に離して相対位置を変更し、さらに各々の相対位置においてセンサコイル２の励磁コイル１に対する相対姿勢を変更して、各々の相対位置と相対姿勢において、センサコイル２の各々のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流の振幅を記憶回路にキャリブレーションデータとして記憶させる。このキャリブレーションデータに基づいて、センサコイル２の各々のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流信号の振幅から、センサコイル２と励磁コイル１の相対位置と相対姿勢とを演算する。さらに、検出回路４は、キャリブレーションデータに記憶されない交流の振幅が検出されるときは、記憶しているキャリブレーションデータを補間して、センサコイル２の励磁コイル１に対する相対位置と相対姿勢とを検出する。

この検出回路４は、図示しないが、センサコイル２の各々のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流信号を一定の増幅率で増幅するアンプと、アンプから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータでデジタル値に変換された信号を演算する演算器と、キャリブレーションデーターを記憶している記憶回路とを備える。記憶回路は、励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置を変更し、さらに各々の相対位置における相対姿勢を変更して、Ｘ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流の振幅を検出して、検出した結果をキャリブレーションデータとして記憶している。

この検出回路４は、センサコイル２のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流を、アンプで所定の振幅に増幅し、増幅されたアナログ信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換し、演算器が変換されたデジタル値を記憶回路に記憶しているキャリブレーションデータに比較して、最も近いキャリブレーションデータから励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢を特定し、あるいはキャリブレーションデータを補間して、相対位置と相対姿勢を演算する。キャリブレーションデータを記憶回路に記憶して、キャリブレーションデータに基づいて励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢とを演算する位置検出センサ３０は、励磁コイル１とセンサコイル２による誤差を補正しながら、すなわち製造工程における励磁コイル１とセンサコイル２の寸法誤差、形状の誤差、位置の誤差等を補正して、励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢、すなわち上顎１１と下顎１２の相対位置と相対姿勢を極めて高い精度で検出できる。

ただし、検出回路４は、キャリブレーションデータによらず、センサコイル２のＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃに誘導される交流を、ＦＦＴ等の数学的な手法を用いてフーリエ級数に展開し、フーリエ級数からセンサコイル２と励磁コイル１の相対位置と相対姿勢とを演算することもできる。この位置検出センサ３０は、キャリブレーションしないで、励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢を検出できる。さらに、キャリブレーションデータと数学的な手法の両方で励磁コイル１とセンサコイル２の相対位置と相対姿勢を演算してより高い精度で相対位置と相対姿勢を検出することもできる。

演算回路３１は、位置検出センサ３０で検出される相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算する。たとえば、咬頭嵌合位３３を基準として、上下の歯を接触状態として、下の歯を上の歯に対して前方に移動して移動距離に対する相対姿勢を演算し、あるいは下の歯を上の歯に対して左右に移動して移動距離に対する相対姿勢を演算する。たとえば、歯の前後方向をＸ軸方向とし、左右方向をＹ軸方向とし、歯の上下方向をＺ軸方向として、下の歯の上の歯に対する移動距離を検出する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転角として、移動距離に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を回転軸とする相対回転角を検出する。

演算回路３１は、下の歯を上の歯に対して前方、すなわちＸ軸方向に移動して、Ｘ軸方向の移動距離に対するＸ軸とＹ軸を回転軸とする相対回転角を検出する。図１４は、Ｘ軸方向の移動距離に対するＹ軸を回転軸とする相対回転角を示している。演算回路３１は、この図に示すように、移動距離に対する相対回転角を演算し、演算結果が表示モニタ３２に表示される。図１４は、下の歯を上の歯に接触状態として前方に移動して、下の歯が前後に傾斜する角度を示している。ところで、歯の噛み合わせにおいて、真っ直ぐ噛んだ咬頭嵌合位３３から上下の歯を接触させながら前方や側方へ下顎１２を動かしたとき、下顎１２が閉口方向へ回転することは望ましくないとされているので、図１４から好ましい噛み合わせかどうかが判定される。

さらに、演算回路３１は、下の歯を上の歯に対して左右、すなわちＹ軸方向に移動して、Ｙ軸方向の移動距離に対するＸ軸とＹ軸を回転軸とする相対回転角も演算することができる。下の歯をＹ軸方向、すなわち左右に移動して、Ｘ軸を回転軸とする相対回転角を演算すると、下の歯を左右に移動して、下の歯が左右に傾斜する角度を演算することができる。

さらに、演算回路３１は、任意の方向への移動距離や任意の軸周りの相対回転角を検出して、移動距離に対する相対回転角を演算することもできる。たとえば、図１５は、下の歯を上の歯に接触状態として、矢印Ａで示す斜め前方に下顎１２を移動させる状態を示している。演算回路３１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向への移動距離から矢印Ａで示す方向への移動距離を演算すると共に、この移動距離に対するＸ軸とＹ軸とＺ軸を回転軸とする相対回転角を検出して、移動距離に対する相対姿勢を演算する。また、演算回路３１は、任意の軸、例えば、図の矢印Ａで示す方向を回転軸とする相対回転角を演算することもできる。これにより、上下の歯の接触状態における、任意の方向へ移動距離に対する相対姿勢を検出し、好ましい歯の噛み合わせかどうかを判定する。

さらに、演算回路３１は、移動距離に対する相対姿勢に代わって、あるいは相対姿勢に加えて、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎１２の特定点の上顎１１に対する移動軌跡を演算することもできる。たとえば、演算回路３１は、下顎咬合平面３４の前後左右の中央の点の移動距離に対する移動軌跡を演算することもできる。この演算回路３１は、下の歯を上の歯に対して前方、すなわちＸ軸方向に移動して、Ｘ軸方向の移動距離に対する特定点の移動軌跡をＹ軸方向とＺ軸方向の位置として演算する。Ｚ軸方向の位置は、下の歯が上下に移動しながら前方に移動することを示している。図１６は、Ｘ軸方向の移動距離に対するＺ軸方向の相対位置を示している。演算回路３１は、この図に示すようにＸ軸方向の移動距離に対するＺ軸方向の位置を演算し、演算結果を表示モニタ３２で表示する。図１６は、下の歯を上の歯に接触状態として前方に移動して、下の歯が上下に移動する距離を示している。

同じようにして、演算回路３１は、下の歯を上の歯に対して左右方向、すなわちＹ軸方向に移動して、Ｙ軸方向の移動距離に対する特定点のＺ軸方向の位置を演算して、特定点の移動軌跡を演算することができる。この演算回路３１は、左右方向の移動距離に対する上下の位置を演算して、左右の移動距離に対する上下の位置、すなわち移動軌跡を表示モニタ３２で表示する。

さらに、演算回路３１は、任意の方向への移動距離に対する移動軌跡を演算することもできる。演算回路３１は、たとえば、前述の図１５に示すように、下の歯を上の歯に接触状態として、矢印Ａで示す斜め前方に下顎１２を移動させる状態で、Ｘ軸方向とＹ軸方向への移動距離から矢印Ａで示す方向への移動距離を演算すると共に、この移動距離に対する特定点のＺ軸方向の位置を演算して、特定点の移動軌跡を演算することができる。この演算回路３１は、任意の方向への移動距離に対する上下の位置を演算して、この方向への移動距離に対する上下の位置、すなわち移動軌跡を表示モニタ３２で表示する。

移動距離に対する相対姿勢と移動軌跡の両方を検出する演算回路３１を備える歯の噛み合わせ測定装置は、移動距離に対する相対姿勢と、移動距離に対する移動軌跡の両方を表示モニタ３２に出力し、表示モニタ３２で相対姿勢と移動軌跡の両方を表示モニタ３２に表示することができる。

本発明の顎運動の測定装置は、下顎と上顎の動きを正確に検出して、歯の噛み合わせなどを測定できることから、歯科補綴に有効に利用できる。

本発明者が先に開発した顎運動の測定装置の概略構成図である。 図１に示す測定装置の励磁コイルの拡大斜視図である。 本発明の一実施例にかかる歯の噛み合わせ測定装置の概略構成図である。 図３に示す測定装置の位置検出センサを被験者に装着する状態を示す概略斜視図である。 位置検出センサの他の一例を示す概略構成図である。 位置検出センサの他の一例を示す概略構成図である。 位置検出センサの他の一例を示す概略構成図である。 位置検出センサの他の一例を示す概略構成図である。 位置検出センサの他の一例を示す概略構成図である。 センサコイルの一例を示す拡大斜視図である。 図１０に示すセンサコイルのＡ−Ａ線断面図である。 センサコイルの他の一例を示す断面図である。 センサコイルの他の一例を示す斜視図である。 演算回路で演算される移動距離に対する相対回転角の一例を示す図である。 下顎を上顎に対して任意の方向に移動させる状態を示す概略図である。 演算回路で演算される移動距離に対する移動軌跡の一例を示す図である。

１…励磁コイル １ａ…Ｘ軸コイル
１ｂ…Ｙ軸コイル
１ｃ…Ｚ軸コイル
２…センサコイル ２ａ…Ｘ軸コイル
２ｂ…Ｙ軸コイル
２ｃ…Ｚ軸コイル
３…交流電源
４…検出回路
５…取付部材
６…取付部材
７…コアー材 ７Ａ…平面
７Ｂ…凹部
８…ループコイル
９…コア
１０…板材
１１…上顎
１２…下顎
２０…固定台 ２０Ａ…壁面
２０Ｂ…壁面
２０Ｃ…天板
２１…頭部固定機構
３０…位置検出センサ
３１…演算回路
３２…表示モニタ
３３…咬頭嵌合位
３４…下顎咬合平面
９１…励磁コイル ９１ａ…コイル
９１ｂ…コイル
９１ｃ…コイル
９２…センサコイル ９２ａ…コイル
９２ｂ…コイル
９２ｃ…コイル
９３…交流電源
９４…演算回路

Claims (3)

1. 下顎(12)の上顎(11)に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ(30)と、この位置検出センサ(30)で検出される下顎(12)の上顎(11)に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算する演算回路(31)と、この演算回路(31)で演算される移動距離に対する相対姿勢を表示する表示モニタ(32)とを備え、
   前記演算回路(31)が上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対回転角を演算し、前記表示モニタ(32)が移動距離に対する相対回転角を表示し、
   または、前記演算回路(31)が、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面(34)の特定点の上顎(11)に対する移動軌跡を演算し、この演算回路(31)で演算される移動距離に対する下顎咬合平面(34)の特定点の移動軌跡を表示モニタ(32)で表示するようにしてなる歯の噛み合わせ測定装置。
2. 前記演算回路(31)が、咬頭嵌合位(33)からの移動軌跡を演算して、表示モニタ(32)が咬頭嵌合位(33)からの移動軌跡を表示する請求項１に記載される歯の噛み合わせ測定装置。
3. 下顎(12)の上顎(11)に対する相対位置と相対姿勢とを検出する位置検出センサ(30)と、この位置検出センサ(30)で検出される下顎(12)の上顎(11)に対する相対位置と相対姿勢から、上下の歯の接触状態における移動距離に対する相対姿勢を演算すると共に、上下の歯の接触状態における移動距離に対する下顎咬合平面(34)の特定点の上顎(11)に対する移動軌跡を演算する演算回路(31)と、この演算回路(31)で演算される移動距離に対する相対姿勢と、移動距離に対する下顎咬合平面(34)の特定点の移動軌跡を表示する表示モニタ(32)とを備える請求項１に記載される歯の噛み合わせ測定装置。

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