JP6839678B2 - アシスト機能を有する歯科診療装置 - Google Patents
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Description
本発明は、アシスト機能を有する歯科診療装置に関し、詳しくは、患者の頭部を保持しながら、歯科処置、歯科診療又は口腔ケアを実行可能であり、特に患者伏臥式で術者のハンド操作によるロボット治療や、サポート者なしでのワンマン治療を実現するアシスト機能を有する歯科診療装置に関するものである。
歯科診療は通常、歯科椅子に仰向けに横たわった患者に対して医師は施術を行ったり、歯科衛生士は口腔ケアを行う。
他方、介護施設や老人ホームなどでは寝台などに横たわった患者に対し介護人により注水しながら口腔内を洗浄し、口腔から溢れる使用済み洗浄水を吸引装置により吸引し排水している。
また、仰向けに横たわって歯科治療を行う場合には、患者が入れ歯や補綴物などを誤って嚥下してしまう危険性がある。
このような背景から近年仰向けではなく、うつ伏せで診療を行う伏臥式の歯科診療装置も提案されている。（特許文献１）
すなわち、特許文献１の伏臥式の歯科診療装置は、伏臥状態の患者又は使用者の頭部を保持する保持手段と、伏臥状態の患者又は使用者の口腔内又は歯牙に対して歯科処置を施す手段と、伏臥状態の患者又は使用者の口腔のほぼ直下に配置され、前記伏臥状態の患者又は使用者の口腔から流下した使用済み液や口腔からの落下物を回収するためのスピットン手段、とを備える構成としている。
このような伏臥式の歯科診療装置の場合、口腔内に唾液や洗浄液が溜まることがなく、入れ歯や補綴物などを誤って嚥下する心配もない。
また近年のロボット化やＡＩ化によって歯科診療装置は、歯科医師の負担や疲労を少しでも緩和できるようにアシスト機能を有したロボット化や、歯科衛生士や歯科アシスタント業務のロボット化も望まれている。
上述した特許文献１の伏臥式の歯科診療装置の場合、患者体位が仰臥式とは大きく異なるので患者の精神的、身体的な負担が大きい。
また、歯科診療で使用するインスツルメントは下方から上方に向かって使用しなければならないので医師等はハンド操作制御可能なマニュピュレータ（ロボットアーム）を使用する必要がある。
さらに、一般的な仰臥式の歯科診療装置であっても、歯科医師の負担や疲労を少しでも緩和できるようなハンド操作制御や自動制御可能なマニュピュレータによる治療が望まれている。
さらに、一般的な仰臥式の歯科診療装置であっても、歯科医師の負担や疲労を少しでも緩和できるようなハンド操作制御や自動制御可能なマニュピュレータによる治療が望まれている。
さらにまた、歯科衛生士や歯科アシスタント業務のロボット化においても、自動制御可能なマニュピュレータ（ロボットアーム）を使用する必要がある。
すなわち、患者の精神的、身体的な負担を少なくするための監視手段を設けた歯科診療装置が必要とされる。
本発明は、上記事情に鑑みて、患者の頭部を保持しながら、歯科処置、歯科診療又は口腔ケアを実行可能であり、特に患者伏臥式で術者のハンド操作によるロボット治療や、サポート者なしでのワンマン治療を実現可能とし、患者の精神的、身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供するものである。
本発明に係るアシスト機能を有する歯科診療装置は、歯科診療装置本体に設けた歯科診療要素を駆動させるための駆動手段と、患者を監視するための監視手段と、前記監視手段からの監視情報を受けて前記患者の負担を軽減するように前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御する演算制御手段と、を有することを最も主要な特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、監視手段からの監視情報に基づく演算制御手段の動作で前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御することができ、患者の精神的、身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
特に前記請求項１記載の発明によれば、前記監視手段は、患者の苦痛、不安または不快を検知する生理学的症状監視手段、及び患者の身体的安全を監視する身体的安全監視手段であって、前記生理学的症状監視手段は、患者の口腔又は顔貌を撮影する外部カメラ、患者の口腔内で使用するインスツルメントに装着または内蔵し作業域近傍を撮影するカメラの少なくともひとつを含み、前記身体的安全監視手段は、前記マニピュレータの先端部に保持された歯科診療要素である前記インスツルメント、前記マニピュレータ、又は、前記マニピュレータのインスツルメント保持部と、患者の口唇、歯牙、歯肉又は舌との接触圧を検知する手段であり、前記演算制御手段は、前記外部カメラ、及び／又は前記インスツルメントに装着または内蔵し作業域近傍を撮影するカメラによる施術時の監視情報を取り込み画像処理する画像処理部と、前記画像処理部による処理画像から特徴点画像を抽出する特徴点画像抽出部と、予め記憶された過去の多数の患者の施術時に応じた特徴点画像と、前記特徴点画像抽出部からの特徴点画像とを比較する画像比較処理部と、前記比較処理部での結果を基に施術中の患者の不安レベルを数値として設定する不安レベル設定部と、を設け前記不安レベルの数値を基に前記駆動量を算出し、さらに前記演算制御手段は、前記身体的安全監視手段による監視情報を基に前記インスツルメントを患者の治療患部に安全に接触させるように演算制御する構成とすることで患者の精神的、身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、前記生理学的症状監視手段を、患者の体動を検知する体動検知センサ、患者の心拍数を検知する心拍検知センサ、患者の呼吸状態を監視する呼吸検知センサ、患者の血圧を監視する血圧監視センサ、患者の血中酸素飽和濃度を検知する血中酸素飽和濃度検知センサ、患者の嚥下動作を検知する嚥下動作検知センサの少なくとも一つを含む構成として、請求項１記載の発明と同様な効果を奏するアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項１記載の発明によれば、前記身体的安全監視手段を、前記マニピュレータの先端部に保持された歯科診療要素である前記インスツルメント、前記マニピュレータ、又は、前記マニピュレータのインスツルメント保持部と、患者の口唇、歯牙、歯肉又は舌との接触圧を検知する手段とし、さらに前記演算制御手段は、前記身体的安全監視手段による監視情報を基に前記インスツルメントを患者の治療患部に安全に接触させるように演算制御する構成として、患者の精神的身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項３記載の発明によれば、前記演算制御手段により、前記接触圧が予め設定された適正圧以内であるか否かを演算する構成として請求項１記載の発明と同様な効果を奏するアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項４記載の発明によれば、前記駆動手段により駆動される歯科診療要素は、医師をサポートし、主に歯科衛生士や歯科アシスタントが口腔内で使用するためのインスツルメントである構成として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏し、かつ、歯科衛生士や歯科アシスタントに対するアシスト機能をも発揮する歯科診療装置を提供することができる。
請求項５記載の発明によれば、前記監視手段を、患者の口腔若しくはその近傍の作業域近傍を撮影するカメラの他に、口腔外に配置した作業エリア用の外部カメラを１乃至複数個を含み口腔位置と施術領域を監視する構成とし、前記演算制御手段により、前記監視手段の監視情報を基に、前記歯科診療要素同士の接触や前記歯科診療要素と予想外の歯牙や口腔との接触を避けるように演算制御を行う構成として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項６記載の発明によれば、前記歯科診療装置を、伏臥式の歯科診療装置である構成として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏し、かつ、患者の負担軽減をも図れるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項７記載の発明によれば、歯科診療装置本体に設けた歯科診療要素を駆動させるための駆動手段と、患者を監視するための監視手段と、前記監視手段からの監視情報を受けて前記患者の負担を軽減するように前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御する演算制御手段と、を有し、前記患者の口腔内で使用するインスツルメントに装着若しくは内蔵され前記患者の口腔若しくはその近傍の作業域近傍を撮影するカメラは、レーザ照射部を備えるとともに、患者の唾液量を推定検知するためのカメラであって、前記演算制御手段は、前記カメラの検知情報を基に患者の口腔内にレーザ照射部により照射したレーザ光の照射パターンの変化を前記カメラで捉え前記唾液量を推定する演算を行うことを構成として、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
請求項８記載の発明によれば、前記演算制御手段は、前記レーザ照射部による照射パターン情報と、予め設定された照射パターン情報とを画像認識し比較することで唾液量を推定演算する手段であり、かつ、インスツルメントに付帯させるバキューム装置若しくは排唾装置を駆動するための駆動出力の演算、又は、バキューム装置や排唾装置のチップを保持したマニピュレータを適正な位置に配置して唾液を排出するような演算を行うことを構成として、請求項７に記載の発明と同様な効果を奏するアシスト機能を有する歯科診療装置を提供することができる。
本発明は、患者の精神的、身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を有する歯科診療装置を提供するという目的を、歯科診療装置本体に設けた歯科診療要素を駆動させるための駆動手段と、患者の苦痛、不安または不快を検知する生理学的症状監視手段、及び／又は患者の身体的安全を監視する身体的安全監視手段を有する監視手段と、前記監視手段からの監視情報を受けて前記患者の負担を軽減するように前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御する演算制御手段と、を有する構成により実現した。
以下に図面を参照して、本発明の実施例に係るアシスト機能を有する歯科診療装置について詳細に説明する。
本発明の実施例１に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１について図１乃至図３を参照して説明する。
本実施例１に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１は、例えば患者伏臥式として構成し、口腔内に唾液や洗浄液が溜まることがなく、入れ歯や補綴物などを誤って嚥下する心配もない構成を採用した歯科診療装置本体２と、前記歯科診療装置本体２から突設され、診療対象である患者の歯牙３の診療（治療）を行う歯科診療要素４を構成する超音波振動子６を内蔵した超音波スケーラ５のような患者の口腔内で使用するとともに医師又は医師をサポートする歯科衛生士若しくは歯科アシスタントが使用するインスツルメント７、及び、このインスツルメント７を先端に保持し多自由度をもって移動させる歯科診療要素４を構成する例えば３モータ、３アーム構造のマニピュレータ８と、前記インスツルメント７に装着又は内蔵され診療時に歯牙３やその周囲の血液、さらには作業域近傍を撮影する患者の生理学的症状監視手段の一種であるカメラ９、患者の口腔や顔貌等を撮影する生理学的症状監視手段の一種である１個（又は複数個）の外部カメラ１５、及び、前記マニピュレータ８のインスツルメント保持部に配置した身体的安全監視手段の一種である接触圧検知センサ１０からなる監視手段と、前記歯科診療装置本体２に設けられた前記歯科診療要素４を駆動させるための駆動手段１１及び前記監視手段からの監視情報を基に前記駆動手段１１による前記歯科診療要素４の駆動の一部又は複数部を前記患者の負担を軽減するような態様となるような演算制御を実行する機械学習演算処理部１２Ａを含む演算制御手段１２と、を有している。
前記歯科診療要素４を構成するインスツルメント７である超音波スケーラ５の他に、患者の口腔内で使用するタービン、マイクロモータ、バキューム（吸引装置）、シリンジ、排唾装置、電動歯ブラシ等を採用することもできる。
また、前記身体的安全監視手段としては、前記接触圧検知センサ１０の他に、光学センサ、近接センサ、圧力センサ、変位センサ、超音波センサ、温度センサ、ｐＨセンサ、湿潤センサ、カメラ等を採用することができる。
前記マニピュレータ８は、ハンド操作制御可能な三個のモータ８ａ、三個のアーム８ｂを有し各関節にポテンショメータ設けたロボットアームである。
前記駆動手段１１は、前記演算制御手段１２からの演算制御信号を基に、前記インスツルメント７を超音波駆動する超音波駆動部１３と、同じく演算制御信号を基に前記マニピュレータ８の各モータ８ａを個別的に回転駆動するモータ駆動部１４と、を具備している。
前記駆動手段１１の超音波駆動部１３は、前記演算制御手段１２からの演算制御信号に応じて、インスツルメント７である超音波スケーラ５における超音波振動子６に対する駆動パワーや駆動周波数を増減した超音波駆動を行うように構成している。
また、前記駆動手段１１のモータ駆動部１４は、図示していないが、前記演算制御手段１２からの演算制御信号（デジタル量：角度指令）をアナログ量に変換するＤ／Ａ（デジタル/アナログ）変換器と、Ｄ／Ａ（デジタル/アナログ）変換器からのアナログ量と、前記マニピュレータ８の各関節に設けたポテンショメータからフィードバックされる実際の関節角度（現在値）に比例したアナログ量とを取り込み、両者の差（偏差）が小さくなるように前記各モータ８ａを駆動制御する例えばＰＩＤ（比例：Proportional、積分：Integral、微分：Derivative）制御等の制御則を採用した三組のモータドライバと、を具備している。
尚、前記モータ駆動部１４は、アナログ量に変換せずに直接ステッピングモータ等をデジタル量で駆動する構成としてもよい。
尚、前記モータ駆動部１４は、アナログ量に変換せずに直接ステッピングモータ等をデジタル量で駆動する構成としてもよい。
前記演算制御手段１２は、図３に示すように，前記カメラ９による患者の歯牙３やその周囲の血液、さらには作業域近傍の各監視情報、前記外部カメラ１５による患者の口腔や顔貌等の監視情報、さらには前記接触圧検知センサ１０による身体的安全監視情報である接触圧情報を取り込み、前記駆動手段１１による前記歯科診療要素４（超音波スケーラ５、マニピュレータ８）の駆動の一部又は複数部を前記患者の負担を軽減するような態様となるように演算して前記駆動手段１１に対して演算制御信号を出力するように構成している。
すなわち、前記演算制御手段１２は、図３に示すように、後述する記憶手段２７から前記カメラ９、及び／又は、前記外部カメラ１５による施術時の監視情報を取り込み、画像処理する画像処理部２１と、画像処理部２１による処理画像から特徴点画像を抽出する特徴点画像抽出部２２と、予め過去の多数の患者の施術時に応じた特徴点画像を比較特徴点画像として記憶した比較特徴点画像記憶部２３と、前記接触圧検知センサ１０による監視情報である接触圧の情報を取り込む接触圧検知信号処理部３１と、予め過去の多数の患者の施術時に応じた比較接触圧の情報を記憶した比較接触圧情報記憶部３２と、前記特徴点画像と、比較特徴点画像とを比較する画像比較処理部２４と、前記画像比較処理部２４の比較結果を基に施術中の患者の不安レベルを数値（不安レベル正常時：１〜不安レベル最大時：１０等）として設定する（不安レベル化）不安レベル設定部２５と、前記不安レベル設定部２５により設定した不安レベルの数値を基に前記超音波スケーラ５の超音波駆動量を算出し演算制御信号として出力する超音波駆動量算出処理部２６と、前記接触圧検知信号処理部３１から抽出した監視情報である接触圧の情報と、前記比較接触圧情報記憶部３２に記憶した比較接触圧の情報とを比較する接触圧比較処理部３３と、前記接触圧比較処理部３３による比較結果に基づき、前記各モータ８ａを回転させるためのモータ駆動量を算出し演算制御信号として出力するモータ駆動量算出処理部３４と、体動検知センサ、血圧監視センサ、呼吸検知センサ等の監視手段からの監視情報を取り込み前記画像比較処理部２４に送る信号処理部３５と、を具備している。
また、前記比較特徴点画像記憶部２３、比較接触圧情報記憶部３２により記憶手段２７を構成している。また、前記画像比較処理部２４、接触圧比較処理部３３、不安レベル設定部２５により機械学習演算処理部１２Ａを構成し、通信回線５１を介してクラウドコンピュータシステム５２に接続しているがこの点については後述する。
また、前記比較特徴点画像記憶部２３、比較接触圧情報記憶部３２により記憶手段２７を構成している。また、前記画像比較処理部２４、接触圧比較処理部３３、不安レベル設定部２５により機械学習演算処理部１２Ａを構成し、通信回線５１を介してクラウドコンピュータシステム５２に接続しているがこの点については後述する。
ここに、機械学習 ( machine learning）とは、人工知能（ＡＩ）における研究課題の一つで、人間が自然に行っている学習能力と同様の機能をコンピュータで実現しようとする技術を言う。
本実施例１及び後述する実施例２では、センサやデータベース等から、ある程度の数のサンプルデータ集合を入力して解析を行い、そのデータから有用な判断基準等を抽出し、アルゴリズムを発展させる技術を採用するものである。
次に、本実施例１に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１による患者の歯牙３等の診療動作について図２を参照して説明する。尚、図２に示す例は、機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行しない場合を示している。
尚、機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行しない場合は、予め設定された比較特徴点画像を利用するものであり、これに対して機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行する場合は過去の患者データや統計学的データ等日々上達する学習したデータから推論して各種駆動量を推定するものである。
尚、機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行しない場合は、予め設定された比較特徴点画像を利用するものであり、これに対して機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行する場合は過去の患者データや統計学的データ等日々上達する学習したデータから推論して各種駆動量を推定するものである。
前記カメラ９、及び／又は、前記外部カメラ１５による施術時の前記歯牙３等の監視情報は、前記演算制御手段１２の画像処理部２１に取り込まれる。
前記特徴点画像抽出部２２は、画像処理部２１に取り込んだ監視情報から患者の特徴点画像を抽出する。
前記画像比較処理部２４は、特徴点画像抽出部２２で抽出した特徴点画像と、前記比較特徴点画像記憶部２３に記憶されている過去の多数の患者の施術時に応じた特徴点画像とを比較し、不安レベル設定部２５は前記画像比較処理部２４の比較結果を参照し、施術中の当該患者の不安レベルを数値（不安レベル正常時：１〜不安レベル最大時：１０等）として設定する（不安レベル化）。
前記超音波駆動量算出処理部２６は、前記不安レベル設定部２５により設定した不安レベルの数値を基に前記超音波スケーラ５の超音波駆動量を算出し演算制御信号として前記超音波駆動部１３に出力する。この場合、体動検知センサの検知情報に基づき体動を検知した時や呼吸検知センサの検知情報に基づき過呼吸を検知した時等には、超音波駆動パワーを低下させたり、停止させたりする超音波駆動量を算出し演算制御信号として前記超音波駆動部１３に出力するようにすることもできる。
一方、前記接触圧検知センサ１０からの監視情報である接触圧の情報は、前記接触圧検知信号処理部３１でデジタル量に変換され（デジタル数値化）、前記接触圧比較処理部３３は、デジタル数値化された接触圧の情報と、前記比較接触圧情報記憶部３２に記憶した比較接触圧の情報とを比較し、モータ駆動量算出処理部３４は、前記接触圧比較部３３による比較結果に基づき、前記各モータ８ａを回転させるための適正なモータ駆動量を算出し演算制御信号として前記モータ駆動部１４に出力する。
前記駆動手段１１の超音波駆動部１３は、前記超音波スケーラ５の超音波駆動量に応じた適正な超音波周波数又は超音波駆動パワーにより前記超音波スケーラ５を駆動し、また、前記モータ駆動部１４はモータ駆動量に応じて各モータ８ａを回転駆動し、前記マニピュレータ８の各アーム８ｂを適正な位置に変位させる。
以上の動作により、前記マニピュレータ８に支持されている超音波スケーラ５の患者に対する位置や患部に対する超音波スケーラ５による施術状態が最適化され、当該患者の精神的、身体的な負担軽減を図ることができるアシスト機能を発揮させつつ施術を遂行することができる。
上述した患者の生理学的症状監視手段は、患者の苦痛、不安、不快等の肉体的、精神的な負担を監視、検知する手段であり、例えば不安により恐怖を感じる場合は、心拍数が上がったり、呼吸が速くなったりして生理学的に身体に変化が現れる。
このような体調の変化を検出するために心拍検知センサや、呼吸検知センサ等の監視手段を採用する。
同時に患者が不安になれば患者の顔貌にも変化が現れる。この顔貌の変化を当該患者の顔貌を撮影する生理学的症状監視手段の一種である外部カメラ１５で撮影し、不安な時に現れる顔貌の特徴的な変化を画像処理して特徴点画像を生成し、その特徴点画像における特徴点の度合いに応じて何段階かのレベル（不安レベル）付けを行う。
平穏な時の特徴点の不安レベルが１０段階中の１であり、不安レベル最大（ＭＡＸ）が１０段階中の１０であると設定すれば、前記特徴点画像に基づいた現在の不安レベルが６であるというように数値化することができる。
すなわち、顔貌の変化の度合いに応じて当該患者の苦痛レベルや、不快レベルも数値化することが可能となる。
そして、数値化した不安レベルに応じて平穏な時の不安レベルに近づくように例えば超音波スケーラ５の駆動出力を下げたりして患者の負担を軽減することが可能となる。
具体的には、例えば図１に示すように、超音波スケーラ５による歯牙３の治療中に血液が出たりするような生理学的な変化が生じた場合には、口腔領域を撮影する外部カメラ１５、又は、超音波スケーラ５に装着したカメラ９で血液の画像を撮影し、既述した場合と同様に、画像処理して特徴点画像を生成し、予め記憶している比較特徴点画像と比較し、その不安レベルを数値化し、不安レベルの値が大きい（出血量が多い等）場合には超音波スケーラ５に対する超音波の駆動パワー（又は駆動周波数）を下げ、超音波スケーラ５の出力を調整して患者の不安を軽減する等の例を挙げることができる。
上述した患者の生理学的症状監視手段としては、さらに患者の体動を検知する体動検知センサ、患者の血圧を監視する血圧監視センサ、患者の血中酸素飽和濃度を検知する血中酸素飽和濃度検知サンサ、患者の嚥下動作を検知する嚥下動作検知センサ等を採用することもできる。
本実施例１に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１についてさらに言及すると、本実施例１において、機械学習演算処理部１２Ａの機械学習を実行する場合、ある患者に対する施術の場合は、前記カメラ９により例えば歯肉縁に沿って頑固に付着している歯石を捉え、この画像情報からＡＩ（人工知能）による機械学習演算処理部１２Ａの機械学習によって、最適な施術条件（駆動量）を推定演算して駆動手段１１により超音波スケーラ５を駆動するものである。
ここに機械学習の態様としては、過去の治癒効果のあった症例に学ぶ場合、過去の異常が発生した症例に学ぶ場合等があるが、以下に場合を分けて概説する。
（過去の治癒効果のあった症例に学ぶ場合）
当該患者の過去の施術前後に超音波スケーラ５に設けられたカメラ９から得られた患部画像は、その時実施された施術条件や監視データと共に逐次前記演算制御手段１２に設けた記憶手段２７に記憶されている。
当該患者の過去の施術前後に超音波スケーラ５に設けられたカメラ９から得られた患部画像は、その時実施された施術条件や監視データと共に逐次前記演算制御手段１２に設けた記憶手段２７に記憶されている。
すなわち、前記演算制御手段１２では、治療経過前後の患部画像情報から治癒効果があった施術条件やカメラ９等の監視手段による監視情報を抽出し治療前の画像情報と関連付けて記憶手段２７に記憶しておく。
この時の治癒効果の判断は、画像処理によって治癒効果の特徴点を予め設定し、自動で治癒効果があったことを判断してもよいし、医師が治癒効果を認めた場合には患部画像と関連付けて記憶手段２７に記憶しておいてもよい。
当該患者の治療を開始する場合には、そのカルテ情報や顔画像情報から当該患者の治療を開始することを認識し、治療が開始される。
当該患者の患部を撮影したカメラ９から画像情報が入力されると、前記機械学習演算処理部１２Ａは、当該患者の過去の治療効果があった治療前の患部画像情報を抽出し、かつ、その時の施術条件、監視データを抽出し、歯科診療要素４に対する駆動条件を自動で設定する。
すなわち、前記機械学習演算処理部１２Ａは、歯科診療要素４が超音波スケーラ５の場合は、この超音波スケーラ５の超音波に関する駆動周波数や駆動パワーを最適な条件で自動で設定し、超音波駆動量として超音波駆動部１３に送出する。
また、機械学習演算処理部１２Ａは、身体的安全検知監視手段である接触圧検知センサ１０からの接触圧情報に基づき実際に施術を行う際の接触圧が最適の接触圧となる態様で前記マニピュレータ８を移動させるように各モータ８ａの駆動量を算出し、モータ駆動量としてモータ駆動部１４に送出するものである。
（過去の異常が発生した症例に学ぶ場合）
当該患者に関する過去の治療中に、監視情報に異常が発生した場合における異常が発生するまでの経過情報も前記記憶手段２７に記憶しておく。
当該患者に関する過去の治療中に、監視情報に異常が発生した場合における異常が発生するまでの経過情報も前記記憶手段２７に記憶しておく。
例えば、過去に監視手段として体動検知センサを使用していて異常が発生した症例が存在する場合や、監視手段として呼吸検知センサを使用していて異常が発生した症例が存在する場合において、監視情報である体動検知センサの検知データに痛みを感じた時の体動変化や、呼吸検知センサの検知データに過呼吸になる兆候症状が現れた場合は、前記機械学習演算処理部１２Ａの記憶手段２７に記憶されている過去の治療中の監視情報に異常が発生した場合における異常が発生するまでの経過情報と照合して、歯科診療要素４を停止したり、歯科診療要素４の駆動出力を下げる等の演算制御信号を設定して駆動手段１１に送出し、これにより歯科診療要素４を停止したり、駆動出力を低下させる。
また、治療の過程で歯肉縁から血液が出た場合は、カメラ９により当該患部を撮影し、当該患部の画像情報が機械学習演算処理部１２Ａに取り込まれ、機械学習演算部１２Ａはその時の血液量に応じて、過去の記憶情報を基に歯科診療要素４を停止したり、駆動出力を下げる等の演算制御信号を設定して駆動手段１１に送出し、これにより歯科診療要素である超音波スケーラを停止したり、駆動出力を低下させる。
ここに、本実施例１においては、前記監視手段による監視情報には、生理学的症状監視手段であるカメラ情報や体動検知センサの検知データ、心拍検知センサの検知データ、呼吸検知センサの検知データ、血圧監視センサの患者の血圧の検知データ、血中酸素飽和濃度検知サンサの患者の血中酸素飽和濃度の検知データ、嚥下動作検知センサの患者の嚥下動作の検知データ等が含まれる。
また、監視情報には、超音波スケーラ５に取り付けられたカメラ９とは別に設けた患者の顔貌や口腔周辺を捉える外部カメラ１５により撮影した画像情報が含まれ、この画像情報から患者の苦痛、不安または不快を軽減するための情報を得ることも可能である。
前記歯科診療要素４が超音波スケーラ５の場合は、この超音波スケーラ５の超音波に関する駆動周波数を下げることも可能である。
例えば、超音波スケーラ５の駆動周波数が、１８,０００Ｈｚ／秒〜５０，０００Ｈｚ／秒で可変可能な場合は、駆動周波数が５０，０００Ｈｚに近いほど歯石除去効率は大きいが、疼痛は大きくなる傾向がみられるため、痛みの度合いに応じて駆動周波数を低下することで患者の痛みを緩和することが可能になる。
尚、駆動周波数は低下させず駆動パワーを低下させることによっても患者の痛みを緩和することができる。
上述した実施例１では、過去の患者情報等を前記機械学習演算処理部１２Ａの記憶手段２７に記憶しておく場合について説明したが、前記演算制御手段１２とは別途に設けた外部の記憶手段に過去の患者情報等を記憶しておき利用するように構成することももちろん可能である。
次に、本発明の実施例２に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１Ａについて図４乃至図６を参照して説明する。
本実施例２に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１Ａは、基本的には実施例１のアシスト機能を有する歯科診療装置１と略同様な構成であるため、実施例１の場合と同様な要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
本実施例２に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１Ａは、前記超音波スケーラ５に替えて設けた中空の合成樹脂製のバキュームチップ５Ａと、このバキュームチップ５Ａに患者の口腔内に予め設定された出力で所定の照射パターンＰでのレーザ光を照射し患者の唾液検知を行うためのレーザ照射部４１を付加したこと、駆動手段１１にバキュームチップ５Ａから唾液を吸引するバキューム装置４３を設けたこと、演算制御手段１２にバキューム駆動量算出処理部２６Ａを設けたこと、このバキューム駆動量算出処理部２６Ａにより前記不安レベル設定部２５により設定した不安レベルの数値を基に前記バキューム装置４３の駆動を行うためのバキューム駆動量の算出を行いこれを演算制御信号として前記バキューム装置４３に出力するようにしたこと、機械学習演算処理部１２Ａを通信回線５１を介して外部のクラウドコンピュータシステム５２に接続し、クラウドコンピュータシステム５２におけるクラウドコンピュータ５３により管理されている情報源（歯科診療情報情報源）５４に蓄積した歯科診療情報を取り込み可能に構成したこと、が特徴であり、残余の構成は既述した実施例１の場合と同様である。
次に、本実施例２に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１Ａによる患者の歯牙３等の診療動作について図５を参照して説明する。
本実施例２に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１Ａの診療動作及び効果は、上述した実施例１に係るアシスト機能を有する歯科診療装置１の場合と略同様であるが、実施例１の場合の診療動作に加えて、バキューム駆動量算出処理部２６Ａによって、前記不安レベル設定部２５により設定した不安レベルの数値を基に、前記バキューム装置４３の駆動を行うためのバキューム駆動量の算出を行いこれを演算制御信号として前記バキューム装置４３に出力し、これによりバキュームチップ５Ａ、マニュピレータ８のアーム８ｂ内の中空とした唾液の通り道を介して患者の口腔内の唾液を吸引するようにしたものである。
この場合、前記レーザ照射部４１は、例えばダイオードレーザで構成され波長５３２ｎｍの緑色のレーザ光の照射パターンＰを口腔内に照射し溜まった唾液の部分に反射して描かれる照射パターンＰの変化を前記カメラ９で捉えるものである。
この場合、前記レーザ照射部４１は、例えばダイオードレーザで構成され波長５３２ｎｍの緑色のレーザ光の照射パターンＰを口腔内に照射し溜まった唾液の部分に反射して描かれる照射パターンＰの変化を前記カメラ９で捉えるものである。
そして、前記照射パターンＰの画像をカメラ９（又は外部カメラ１５）で撮影し、機械学習演算処理部１２Ａにおいて前記照射パターンＰの情報と予め設定された照射パターン情報とを画像認識し比較することで患者の唾液量を推定演算し、バキューム装置４３の駆動量を適正に設定することができる。また、前記マニピュレータ８を適正な位置に配置するような演算を行うことも可能である
さらに、図３、図４、図５、図６に示すように演算制御手段１２だけでなく、歯科治療装置本体２に通信回線５１を介して接続される前記クラウドコンピュータシステム５２のクラウドコンピュータ５３により管理する情報源（データベース）５４に予め記憶されている患者情報や統計学的情報を実際の施術情報と関連付けて利用する機能をも発揮するものである。
この場合、クラウドコンピュータ５３のセキュリティー管理を許可された医師やメーカーの担当者が上記各種情報を共有できるので、前記歯科診療装置１Ａを使用する医師はクラウドコンピュータ５３上で管理された多くの患者の患者情報や統計学的情報等から統計学的に最良条件を分析して、現在診療中の患者から得られる監視情報から、実際の施術に最適な歯科診療要素に対する駆動量を抽出して診療に供することが可能となる。
さらに、前記クラウドコンピュータ５３上で管理された多くの患者情報から統計学的に患者に異常が発生した場合の症例を分析して現在診療中の患者から得られる監視情報と比較して、患者の安全を守り安心した治療をすることも可能になる。
さらにまた、患者の新たな施術情報をクラウドコンピュータシステム５２の情報源５４に送信し保管することも可能となる。
尚、実施例1や実施例２において、患者の口腔若しくはその近傍の作業域近傍を撮影するカメラの他に、口腔外に配置した作業エリア用の外部カメラを１乃至複数個設けて口腔位置と施術領域を監視し、これらの監視情報を基に、前記歯科診療要素同士の接触や前記歯科診療要素と予想外の歯牙や口腔との接触を避けるように演算制御を行うことにより、患者の口腔内外での事故を未然に防止することが可能となる。
本発明のアシスト機能を有する歯科診療装置の構成は、上述した歯科診療分野の他、ロボットアームと、診療器具や施術具とを組み合わせて使用する他の医療分野の診療装置にも応用可能である。
１ アシスト機能を有する歯科診療装置
１Ａ アシスト機能を有する歯科診療装置
２ 歯科診療装置本体
３ 歯牙
４ 歯科診療要素
５ 超音波スケーラ
５Ａ バキュームチップ
６ 超音波振動子
７ インスツルメント
８ マニピュレータ
８ａ モータ
８ｂ アーム
９ カメラ
１０ 接触圧検知センサ
１１ 駆動手段
１２ 演算制御手段
１２Ａ 機械学習演算処理部
１３ 超音波駆動部
１４ モータ駆動部
１５ 外部カメラ
２１ 画像処理部
２２ 特徴点画像抽出部
２３ 比較特徴点画像記憶部
２４ 画像比較処理部
２５ 不安レベル設定部
２６ 超音波駆動量算出処理部
２６Ａ バキューム駆動量算出処理部
２７ 記憶手段
３１ 接触圧検知信号処理部
３２ 比較接触圧情報記憶部
３３ 接触圧比較処理部
３４ モータ駆動量算出処理部
３５ 信号処理部
４１ レーザ照射部
４２ レーザ駆動部
４３ バキューム装置
５１ 通信回線
５２ クラウドコンピュータシステム
５３ クラウドコンピュータ
５４ 情報源
Ｐ 照射パターン
１Ａ アシスト機能を有する歯科診療装置
２ 歯科診療装置本体
３ 歯牙
４ 歯科診療要素
５ 超音波スケーラ
５Ａ バキュームチップ
６ 超音波振動子
７ インスツルメント
８ マニピュレータ
８ａ モータ
８ｂ アーム
９ カメラ
１０ 接触圧検知センサ
１１ 駆動手段
１２ 演算制御手段
１２Ａ 機械学習演算処理部
１３ 超音波駆動部
１４ モータ駆動部
１５ 外部カメラ
２１ 画像処理部
２２ 特徴点画像抽出部
２３ 比較特徴点画像記憶部
２４ 画像比較処理部
２５ 不安レベル設定部
２６ 超音波駆動量算出処理部
２６Ａ バキューム駆動量算出処理部
２７ 記憶手段
３１ 接触圧検知信号処理部
３２ 比較接触圧情報記憶部
３３ 接触圧比較処理部
３４ モータ駆動量算出処理部
３５ 信号処理部
４１ レーザ照射部
４２ レーザ駆動部
４３ バキューム装置
５１ 通信回線
５２ クラウドコンピュータシステム
５３ クラウドコンピュータ
５４ 情報源
Ｐ 照射パターン
Claims (8)
- 歯科診療装置本体に設けた歯科診療要素を駆動させるための駆動手段と、
患者を監視するための監視手段と、
前記監視手段からの監視情報を受けて前記患者の負担を軽減するように前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御する演算制御手段と、を有し、
前記駆動手段により駆動する前記歯科診療要素は、患者の口腔内で使用するインスツルメントを保持し、該インスツルメントを任意の位置に移動操作させるためのマニピュレータであって、
前記演算制御手段は更に機械学習演算処理部を有し、前記機械学習演算処理部は、過去の患者データや統計学的データから得られた施術情報と、前記監視手段からの監視情報とから、患者の施術に適合した前記歯科診療要素に対する駆動量を推定演算し、
前記施術情報または前記監視情報は、過去の治療効果があった症例または過去の異常が発生した症例を含み、
前記監視手段は、患者の苦痛、不安または不快を検知する生理学的症状監視手段、及び患者の身体的安全を監視する身体的安全監視手段であって、
前記生理学的症状監視手段は、患者の口腔又は顔貌を撮影する外部カメラ、患者の口腔内で使用するインスツルメントに装着または内蔵し作業域近傍を撮影するカメラの少なくともひとつを含み、
前記身体的安全監視手段は、前記マニピュレータの先端部に保持された歯科診療要素である前記インスツルメント、前記マニピュレータ、又は、前記マニピュレータのインスツルメント保持部と、患者の口唇、歯牙、歯肉又は舌との接触圧を検知する手段であり、
前記演算制御手段は、前記外部カメラ、及び／又は前記インスツルメントに装着または内蔵し作業域近傍を撮影するカメラによる施術時の監視情報を取り込み画像処理する画像処理部と、前記画像処理部による処理画像から特徴点画像を抽出する特徴点画像抽出部と、予め記憶された過去の多数の患者の施術時に応じた特徴点画像と、前記特徴点画像抽出部からの特徴点画像とを比較する画像比較処理部と、前記比較処理部での結果を基に施術中の患者の不安レベルを数値として設定する不安レベル設定部と、を設け前記不安レベルの数値を基に前記駆動量を算出し、
さらに前記演算制御手段は、前記身体的安全監視手段による監視情報を基に前記インスツルメントを患者の治療患部に安全に接触させるように演算制御することを特徴とするアシスト機能を有する歯科診療装置。 - 前記生理学的症状監視手段は、さらに患者の体動を検知する体動検知センサ、患者の心拍数を検知する心拍検知センサ、患者の呼吸状態を監視する呼吸検知センサ、患者の血圧を監視する血圧監視センサ、患者の血中酸素飽和濃度を検知する血中酸素飽和濃度検知センサ、患者の嚥下動作を検知する嚥下動作検知センサの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
- 前記演算制御手段は、前記インスツルメントを患者の治療幹部に接触させる接触圧が予め設定された適正圧以内であるか否かを演算する手段であることを特徴とする請求項１記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
- 前記駆動手段により駆動される歯科診療要素は、医師をサポートし、主に歯科衛生士や歯科アシスタントが口腔内で使用するためのインスツルメントであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
- 前記監視手段は、患者の口腔若しくはその近傍の作業域近傍を撮影するカメラの他に、口腔外に配置した作業エリア用の外部カメラを１乃至複数個を含み口腔位置と施術領域を監視し、前記演算制御手段は、前記監視手段の監視情報を基に、前記歯科診療要素同士の接触や前記歯科診療要素と予想外の歯牙や口腔との接触を避けるように演算制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
- 前記歯科診療装置は、伏臥式の歯科診療装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
- 歯科診療装置本体に設けた歯科診療要素を駆動させるための駆動手段と、
患者を監視するための監視手段と、
前記監視手段からの監視情報を受けて前記患者の負担を軽減するように前記駆動手段による歯科診療要素の駆動の一部又は複数部を制御する演算制御手段と、を有し、
前記患者の口腔内で使用するインスツルメントに装着若しくは内蔵され前記患者の口腔若しくはその近傍の作業域近傍を撮影するカメラは、レーザ照射部を備えるとともに、患者の唾液量を推定検知するためのカメラであって、前記演算制御手段は、前記カメラの検知情報を基に患者の口腔内にレーザ照射部により照射したレーザ光の照射パターンの変化を前記カメラで捉え前記唾液量を推定する演算を行うことを特徴とするアシスト機能を有する歯科診療装置。 - 前記演算制御手段は、前記レーザ照射部による照射パターン情報と、予め設定された照射パターン情報とを画像認識し比較することで唾液量を推定演算する手段であり、かつ、インスツルメントに付帯させるバキューム装置若しくは排唾装置を駆動するための駆動出力の演算、又は、バキューム装置や排唾装置のチップを保持したマニピュレータを適正な位置に配置して唾液を排出するような演算を行うことを特徴とする請求項７記載のアシスト機能を有する歯科診療装置。
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