JP6869268B2 - 歯の移動および位置の測定、モニタリング、ならびに制御を伴う歯列矯正システム - Google Patents

歯の移動および位置の測定、モニタリング、ならびに制御を伴う歯列矯正システム Download PDF

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Description

本開示は、歯列矯正に関する。より詳細には、本開示は、歯列矯正治療中に歯の移動および位置の測定、モニタリング、ならびに制御を伴う歯列矯正システムであって、1つまたは2つの歯列矯正装置およびプログラミング可能制御コンソールを備える歯列矯正システムに関する。
不正咬合とは、歯列の異常であり、典型的には曲がった歯、叢生歯、突出歯、ならびに適切に噛み合わない上下の歯を特徴とする。歯列矯正治療は、これらの歯を適切に整列させることにより不正咬合を治療する試みである。1つの一般的な歯列矯正治療は、歯を適切に整列させるために歯列矯正装置を使用する。
歯を整列させるための多数の既知の歯列矯正装置が存在する。もっとも一般的に知られている歯列矯正装置は、ブレースであり、これらは治療が完了するまで歯に対して永久的に固定される。典型的には、ブレースは、適切な接着剤を使用して各歯に結合されるブラケットと、各ブラケットの一部分に挿通されるまたは周囲に巻かれるワイヤと、を備える。ワイヤはブラケットを介して歯に力を印加し、これらのブラケットにより歯が徐々に整列状態へと移動される。
過去数十年で、日中または夜間に一時的にまたは殆どの時間にわたって着用される、取外し可能な歯列矯正装置が展開されてきた。これらの装置は、歯を徐々に整列状態に移動させる力を歯に対して印加することを可能にし、患者により口腔から容易に取り外され、口腔内に容易に再度取り付けられることを可能にするように、口腔内に取り付けられる。1つのかかる取外し可能な歯列矯正装置が、特許文献１に記載されており、その全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
歯列矯正装置により歯に対して印加される力の量および期間は、歯列矯正装置に関連する歯根吸収および/または疼痛および不快感などの望ましくない影響を回避するために、歯列矯正治療期間にわたって制御されなければならない。
米国特許第7819661号
したがって、歯列矯正治療中に歯の移動および位置の測定、モニタリング、ならびに制御を伴う歯列矯正システムが必要である。
本明細書では、患者の上顎および下顎の少なくとも一方の歯のセットの中の少なくとも1つの歯を移動および整列させるための歯列矯正装置と、電子制御コンソールと、いくつかの実施形態において歯列矯正装置および電子制御コンソールを備え得る歯列矯正システムと、が開示される。歯列矯正装置は、少なくとも1つの歯に対して力を印加し少なくとも1つの歯を移動させるための力印加部材と、歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つを取得するための歯移動センサ部材と、歯移動センサ構成体を用いて取得した歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算するための歯移動モニタと、を備え得る。電子制御コンソールは、歯移動モニタから受信した歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つに基づき力印加部材の動作を制御するために力印加部材に動作的に接続され歯移動モニタとデータ通信状態にあり得る。
いくつかの実施形態では、装置はマウスピースをさらに備え得る。
いくつかの実施形態では、力印加部材は、少なくとも1つの力印加部材と少なくとも1つの歯との間における物理的係合を可能にするようにマウスピースに関連付けられ得る。
いくつかの実施形態では、歯移動センサは、少なくとも1つの歯との物理的係合、または少なくとも1つの歯および歯のセットの少なくとも一方との光通信を可能にするように、マウスピースに関連付けられ得る。
いくつかの実施形態では、力印加部材は、少なくとも1つの膨張可能要素を備え得る。
いくつかの実施形態では、歯移動センサは、少なくとも1つの力センサ、少なくとも1つの光学画像センサ、およびそれらの任意の組合せを備え得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの力センサは、少なくとも1つの接触力センサ、少なくとも1つの可撓力センサ、およびそれらの任意の組合せを備え、少なくとも1つの光センサは、少なくとも1つのマイクロビデオカメラ、少なくとも1つのマイクロスチルカメラ、およびそれらの任意の組合せを備え得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの力センサは、少なくとも1つの歯により印加される力および印加される力の位置の少なくとも一方を測定し、少なくとも1つの光学画像センサは、少なくとも1つの歯および歯のセットの少なくとも一方の少なくとも1つの光学画像を取得し得る。
いくつかの実施形態では、歯移動モニタは、歯移動センサ部材に問い合わせ、それに応じて、歯移動センサ部材により取得された歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つを受信するためのコントローラを備え、コントローラは、歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算し得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールは、力印加部材によって少なくとも1つの歯に対して力を印加させる流体ポンプを備え得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールは、流体ポンプの動作を選択的に制御するためのコントローラをさらに備え得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールは、ポンプの動作を選択的に制御することにおいてコントローラを支援するための少なくとも1つの流体センサおよび弁をさらに備え得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールは、プログラミング可能であり得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールおよび歯移動モニタはそれぞれ、通信インターフェースを備えてもよく、通信インターフェースにより、電子制御コンソールと歯移動モニタとの間におけるデータ通信が可能となる。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールの通信インターフェースは、患者により操作される通信デバイスとのデータ通信を可能にし、それにより歯移動量および歯位置の少なくとも一方が、リアルタイムであるか格納されたものであるかに関わらず、患者の通信デバイスにより遠隔地の歯科医または他のユーザの遠隔地に位置する通信デバイスへと通信されることが可能となり得る。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールの通信インターフェースは、患者により操作される通信デバイスを介して歯科医または他のユーザにより操作される遠隔地に位置する通信デバイスからプログラム命令を受信することを可能にし得るものであり、プログラム命令は、制御コンソールのコントローラをプログラミングするものである。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールの通信インターフェースは、歯科医または他のユーザにより操作される遠隔地に位置する通信デバイスからのプログラム命令の受信を可能にし得るものであり、プログラム命令は、制御コンソールのコントローラをプログラミングするものである。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールおよび歯移動モニタの通信インターフェースにより、歯科医または他のユーザは、歯科医により操作される通信デバイスおよび患者により操作される通信デバイスを介して制御コンソールおよび歯移動モニタに遠隔的にアクセスし、それにより歯移動量および歯位置の少なくとも一方のリアルタイム測定を開始するか、または制御コンソールに格納された歯移動量および歯位置の少なくとも一方を取得することが可能となり得る。
いくつかの実施形態では、歯列矯正装置は、第1の歯列矯正装置および第2の歯列矯正装置を備え、第1の歯列矯正装置および第2の歯列矯正装置の一方が、患者の上顎の歯のセットの中の少なくとも1つの歯を移動および整列させるためのものであり、第1の歯列矯正装置および第2の歯列矯正装置の他方が、患者の下顎の歯のセットの中の少なくとも1つの歯を移動および整列させるためのものであり得る。
本明細書では、患者の上顎および下顎の少なくとも一方の歯のセットの中の少なくとも1つの歯を移動および整列させるための方法がさらに開示される。この方法は、力印加部材を用いて少なくとも1つの歯に対して力を印加し少なくとも1つの歯を移動させるステップと、歯移動センサ部材を用いて歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つを取得するステップと、歯移動センサ構成体を用いて取得した歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算するステップと、歯移動モニタから受信した歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つに基づき電子制御コンソールを用いて力印加部材の動作を制御するステップと、を含む。
いくつかの実施形態では、取得するステップは、コントローラを用いて歯移動センサ部材に問い合わせ、それに応じて、歯移動センサ部材により取得された歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つを受信するステップを含んでもよく、コントローラは、歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも1つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算する。
いくつかの実施形態では、電子制御コンソールの通信インターフェースを用いて患者の通信デバイスに歯移動量および歯位置の少なくとも一方を送信するステップをさらに含み得る。
いくつかの実施形態では、患者の通信インターフェースを用いて遠隔地の歯科医または他のユーザの遠隔地に位置する通信デバイスに受信した歯移動量および歯位置の少なくとも一方を送信するステップをさらに含み得る。
いくつかの実施形態では、送信するステップは、リアルタイムで実施される。
いくつかの実施形態では、本方法は、通信インターフェースを用いて歯科医または他のユーザにより操作される遠隔地に位置する通信デバイスからプログラム命令を受信するステップをさらに含みんでもよく、プログラム命令は、制御コンソールのコントローラをプログラミングするものである。
いくつかの実施形態では、本方法は、通信インターフェースを介して歯科医または他のユーザにより操作される遠隔地に位置する通信デバイスから歯移動量および歯位置の少なくとも一方の測定を開始するステップか、またはコントローラに格納された歯移動量および歯位置の少なくとも一方を取得するステップをさらに含み得る。
本開示の一実施形態による歯列矯正システムの概略図である。 システムのアライナの歯移動センサ構成体の一実施形態の概略図である。 システムのアライナの歯移動センサ構成体の別の実施形態の概略図である。 システムのアライナの歯移動センサ構成体のさらなる実施形態の概略図である。 システムのアライナの歯移動センサ構成体のさらに別の実施形態の概略図である。 システムのアライナの歯移動モニタの一実施形態のブロック図である。
図1は、本開示の一実施形態による歯列矯正治療中に歯の移動および位置の測定、モニタリング、ならびに制御を伴う歯列矯正システム10を概略的に示す。システム10は、患者の上顎または下顎の歯40、42を受ける1つの歯列矯正装置または歯列矯正アライナ20と、可搬式プログラミング可能電子制御コンソール50と、を備える。図2Cに示すように、システムの他の実施形態は、患者の上顎の歯40、42を受ける第1のアライナ201と、患者の下顎の歯40、42を受ける第2のアライナ202と、を備えることが可能である。システム10のアライナ20、201、202は、患者の上顎および/または下顎の1つの歯40または複数の歯40(2つ以上の歯)を移動させそれにより整列させるように構成される。
再び図1を参照すると、1つの歯40が整列されることとなる場合には、アライナ20は、所定の三次元径路に沿って歯を移動させ整列させる。複数の歯40が整列されることとなる場合には、アライナ20は、複数の歯40を同時に移動させ整列させ、各歯は、所定の三次元径路に沿って整列される。整列されることとなる複数の歯40は、相互に隣接するものであっても、相互に離間されたものであっても、複数群として構成されたものであっても、または口腔の同一歯列弓内の全ての歯を含んでもよい。したがって、様々な実施形態において、歯の中の1つまたは複数が、アライナ20により整列され得ることになり、これらの歯40の中の1つまたは複数が舌側に移動され、これらの歯40の中の1つまたは複数が頬側/唇側方向に移動され得る。
図1および図2A〜図2Dを参照すると、アライナ20、201、202は、ほぼU字形状のマウスピース22と、整列されることとなる1つまたは複数の歯40に力を印加し移動させる力印加部材または力印加構成体32と、歯移動および/または位置データを取得する歯移動センサ部材または歯移動センサ構成体80、84、861、862、88(図2A〜図2Dを参照)と、歯移動センサ構成体80、84、861、862、88により取得される歯移動および/または位置データを使用して歯移動および/または歯位置を計算する歯移動モニタ82と、を備え得る。
マウスピース22は、湾曲状唇側/頬側(顔側)壁部24と、湾曲状舌側壁部26と、顔側壁部24および舌側壁部26を連結する切縁側/咬合側(ベース)壁部28と、顔側壁部24および舌側壁部26の後方端部同士を連結する後方壁部30と、によって形成されたチャネル30を備え得る。チャネル30は、患者の上顎または下顎の歯40、42を受けるように構成され得る。マウスピース22が口内に挿入された場合に、顔側壁部24および舌側壁部26は、顎の歯列弓の歯40、42の顔側表面および唇側表面に沿って共に延在し、ベース壁部28は、歯40、42の切開エッジに沿って延在する。顔側壁部24および舌側壁部26がベース壁部28に連結されるいくつかの実施形態では、後方壁部30は、チャネル30の端部が開口した状態になるように省かれ得る。かかる実施形態は、顔側壁部24および舌側壁部26が、整列予定外である顎の歯列弓の第二大臼歯および/または第三大臼歯あるいは他の歯42を含むがこれらに限定されない整列予定外の特定の歯42を越えて延在しないように、顔側壁部24および舌側壁部26の長さを短縮させることが望ましい場合に有用となり得る。マウスピース22は、透明、半透明、または不透明の歯科適合性材料から作製することが可能であり、この材料は、剛性であっても、または少なくともマウスピース22が歯整列力下において変形しないことを確保するために十分な剛性であってもよい。マウスピース22に適した材料としては、熱可塑性ポリカーボネート、アクリル樹脂、および同様の材料が含まれるがそれらに限定されない。
力印加構成体32は、マウスピース22内に配設された1つまたは複数の膨張可能要素34(以降では単数複数に関わらず膨張可能要素34と呼ばれる)を備え得る。膨張可能要素34は、各歯40がその個々の歯40にとって適したものとなるように予め定められた三次元径路に沿って移動されるように、整列されることになる各歯40に力を印加する。図1および図2A〜図2Dに示す実施形態では、膨張可能要素34は、歯40の舌側表面401に対して力を印加するために、整列されることになる各歯40とマウスピース22の舌側壁部26との間に配置され得る。他の実施形態(図示略)では、膨張可能要素は、歯の顔側表面に対して力を印加するために、整列されることになる各歯とマウスピースの顔側壁部との間に配置され得る。さらなる実施形態(図示略)では、少なくとも第1の膨張可能要素が、整列されることになる1つまたは複数の歯の顔側表面に対して力を印加するために、これらの歯とマウスピースの顔側表面との間に配置され、少なくとも第2の膨張可能要素が、整列されることになる他の歯の中の1つまたは複数の舌側表面に対して力を印加するためにこれらの歯と舌側壁部との間に配置され得る。マウスピース内における膨張可能要素の位置は、各歯の所定の三次元整列径路により決まる。膨張可能要素34は、マウスピース22の顔側壁部24および/または舌側壁部26および/またはベース壁部28の内方表面に装着されるか、またはその内方表面内に部分的に埋設され得る。
各膨張可能要素34は、限定するものではないが、膨張可能スリーブまたは膨張可能バルーンを備えることが可能であり、流体圧力を利用して膨張可能要素34を選択的に膨張および収縮させるプログラミング可能電子制御コンソール50(図1)への流体連結を与えるために膨張可能要素34から延在する流体導管または流体チューブ36を介して、膨張および収縮させられ得る。典型的には、膨張可能要素34は、収縮されると歯40に対して力を印加せず、歯40と接触し得るか、または接触しなくてもよい。膨張されると、膨張可能要素34は拡張し、整列されることになる1つまたは複数の歯40に接触し、それにより所望の方向(所定の三次元径路)へと1つまたは複数の歯40を付勢する力を印加する。
図1を参照すると、システム10のプログラミング可能電子制御コンソール50は、流体マイクロポンプ57と、流体センサ構成体58と、ソレノイド弁54と、マイクロポンプ57およびソレノイド弁54の動作を制御するためのコントローラ52と、通信インターフェース56と、を備え得る。コンソール50のマイクロポンプ57は、流体チューブ36を介してアライナ20の膨張可能要素34に連結され得るものであり、流体チューブ36は、アライナ20から延在し、膨張可能要素34と流体連通する。マイクロポンプ57は、流体チューブ36を介して膨張可能要素34を膨張させ拡張させる流体をポンプ送給する。コネクタ38が、制御コンソール50の外部上に配置されたマイクロポンプ57の出口66に取外し可能に連結され得るように、流体チューブ36の自由端部に設けられ得る。制御コンソール50のソレノイド弁54は、制御コンソール50から流体チューブ36を連結解除する前に、患者、医師、および/または他のエンドユーザがマイクロポンプ57の流体圧力を調節し、流体圧力を解放して1つまたは複数の膨張可能要素34を収縮させることが可能になるように構成され得る。
マイクロポンプ57は、圧電マイクロポンプ、静電マイクロポンプ、空気圧マイクロポンプ、または膨張可能要素34を膨張させ可搬式制御コンソール50の内部に取り付けることが可能である任意の他の適切なポンプを備え得る。膨張可能要素34は、空気、別の適切なガス、水、または任意の他の適切な流体を含むがそれらに限定されない任意の適切な流体を使用して膨張され得るものであり、コンソール50のマイクロポンプ57は、これらの流体のいずれかをポンプ送給するように構成され得る。
制御コンソール50のコントローラ52は、マイクロポンプ57により膨張された場合に膨張可能要素34によって1つまたは複数の歯40に対して印加される力が、一定となり得る、変動され得る、またはそれらの組合せとなり得るように、マイクロポンプ57の動作を選択的に制御する。コントローラ52は、歯科医、歯科技工士、および/または患者により現場でまたは遠隔的にプログラミングされるように構成される。膨張可能要素34は、整列されることになる1つまたは複数の歯40がそれらの所定の三次元径路に沿って移動するのに従い、膨張可能要素34を拡張させ所望の力を印加および維持する圧力にまで膨張可能要素34が膨張するように、マイクロポンプ57に対して通電するようにコントローラ52をプログラミングすることによって整列されることになる1つまたは複数の歯40に対して所望の大きさの一定の力および/または脈動的な力を印加するように作製され得る。
また、コンソール50のコントローラ52は、整列されることになる1つまたは複数の歯40に対して脈動的な力を与える例えば周期パルスなどの形態で、整列されることになる1つまたは複数の歯40に対して変動される力を印加させるように、マイクロポンプ57が膨張可能要素34を膨張させ拡張し、ソレノイド弁54が膨張可能要素34を収縮させ縮小するように、マイクロポンプ57およびソレノイド弁54を選択的に動作させるようにプログラミングされ得る。そのようにプログラミングされると、コントローラ52は、適時にてマイクロポンプ57およびソレノイド弁54に周期的に(歯科医または歯科技工士により選択される所望周期にて)通電および通電解除を行い、それによりマイクロポンプ57は、膨張可能要素34を膨張させ拡張し、整列されることになる1つまたは複数の歯40に対してある期間にわたり所望の力を印加し、次いでマイクロポンプ57に通電解除し、ある特定の期間にわたりソレノイド弁54を開いて、流体圧力を解放し膨張可能要素34を収縮させ縮小する。
コンソール50のコントローラ52は、整列されることになる1つまたは複数の歯40がそれらの最終位置に到達すると、マイクロポンプ57の動作を停止させソレノイド弁54を開くことにより、整列されることになる1つまたは複数の歯40に対して膨張可能要素34により印加される力を終焉させるように、歯科医または歯科技工士によってプログラミングされ得る。制御コンソール50のコントローラ52は、システム10の各アライナ20の歯移動モニタ82により取得される歯移動および/または位置データを格納することが可能である。制御コンソールコントローラ52は、マイクロコントローラ、外部メモリを有するマイクロプロセッサ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備えてもよく、しかしそれらに限定されない。
さらに図1を参照すると、制御コンソール50の流体センサ構成体58は、マイクロポンプ57の動作を選択的に制御するためにコントローラ52が使用し得るマイクロポンプ性能データをコントローラ52に提供する。流体センサ構成体58は、流体圧力センサ60、流体流センサ62、および流量センサ64を備え得る。流体圧力センサ60は、マイクロポンプ57の流体圧力を検出し、流体流センサ62は、マイクロポンプ57の流体流速を測定し、流量センサ64は、マイクロポンプ57の流量を測定する。流体圧力、流体流速、および流量の測定値は、マイクロポンプ57が所望の膨張圧力および対応する歯移動力を維持するように、ポンプの通電および速度を制御するためにコンソール50のコントローラ52によって利用され得る。
制御コンソール50のコンソール通信インターフェース56は、さらに説明されるように歯移動モニタ82を用いて取得された歯移動および/または位置データを受信するように構成され得る。
図2Aは、アライナ20の歯移動センサ構成体が、アライナのマウスピース22内に配置された1つまたは複数の接触力センサ80を備え、それにより各力センサ80が、アライナ20により整列されることになる歯に隣接して位置する一実施形態を概略的に示す。力センサ80が、膨張可能要素34により移動される歯40によって係合されると、センサ80は、移動しつつある歯40により印加される力の量を測定し、この測定された力の量を示す信号(有線信号、無線信号、または光信号)を発生する。この信号は、リアルタイムで歯40の移動を、および前回の力測定/歯移動計算以降の移動量を計算するために歯移動モニタ82によって利用され得る。1つまたは複数の力センサ80のそれぞれが、限定するものではないがピエゾ抵抗力センサ、ひずみ計、ロードセル、または任意の他の適切な圧力センサなどの圧力センサを備え得る。1つまたは複数の接触力センサ80は、各センサ80が膨張可能要素34の対向側に位置する歯40の側面に接触するように、マウスピース22の顔側壁部24および/または舌側壁部26および/またはベース壁部28の内部表面に装着され得るか、またはその内部表面内に部分的に埋設され得る。
図2Bは、アライナ20の歯移動センサ構成体が、アライナ20により整列されることになる1つまたは複数の歯40に隣接してアライナ20のマウスピース22内に配置された1つまたは複数の可撓力センサ84を備える一実施形態を概略的に示す。可撓力センサ84が、膨張可能要素34により移動された歯40の中の1つまたは複数によって係合されると、可撓力センサ84は、可撓力センサ84に対して歯により印加される力および位置の測定量を示す入力を測定する。この入力は、リアルタイムで歯40の移動を、および/または力が印加されているエリアを計算するために歯移動モニタ82によって利用され得る。1つまたは複数の可撓力センサ84のそれぞれが、Tekscan(登録商標)により市販されるFlexiForce(登録商標)力センサ、またはInterlink Electronics(登録商標)により市販されるForce Sensing Resistor(登録商標)を備えてもよい。1つまたは複数の可撓力センサ84は、各センサ84が膨張可能要素34の対向側に位置する歯40の側面に接触するように、マウスピース22の顔側壁部24および/または舌側壁部26および/またはベース壁部28の内部表面に装着され得るか、またはこの内部表面内に埋設され得る。
図2Cは、上顎の1つまたは複数の歯40を整列させる第1のアライナ201(本実施形態では透明)と、下顎の1つまたは複数の歯40を整列させる第2のアライナ202(本実施形態では透明)と、を備える一実施形態を概略的に示す。第1のアライナ201の歯移動センサ構成体は、少なくとも第1の光学画像センサ861を備えることが可能であり、この第1の光学画像センサ861は、第1のアライナのマウスピース22のベース壁部28の外部表面に装着され得るか、またはこの外部表面内に部分的に埋設され得る(またはベース壁部28内に完全に埋設され得る)。第1の光学画像センサ861は、透明な第2のアライナ202を通して、対向側の下顎の、整列されることになる少なくとも1つまたは複数の歯40の位置の光学画像をキャプチャすることが可能である。第2のアライナ202の歯移動センサ構成体は、第2の光学画像センサ862を備えることが可能であり、この第2の光学画像センサ862は、第2のアライナのマウスピース22のベース壁部28の外部表面に装着され得るか、またはこの外部表面内に部分的に埋設され得る(またはベース壁部28内に完全に埋設され得る)。第2の光学画像センサ862は、透明な第1のアライナ201を通して、対向側の上顎の、整列されることになる少なくとも1つまたは複数の歯40の位置の光学画像をキャプチャすることが可能である。光学画像センサ861、862は、キャプチャされた光学画像(動画または静止画)を示す信号(有線信号、無線信号、または光信号)を発生する。この信号は、リアルタイムで各歯40の移動および位置を、または前回計算された歯位置以降の歯の移動量を計算するために歯移動モニタ821、822によって利用され得る。光学画像センサ861、862のそれぞれが、限定するものではないが、アライナ201、202のマウスピース22内に目立たぬように組み込まれ、信号(有線信号、無線信号、または光信号)へと光学画像を変換することが可能な、マイクロビデオカメラ、マイクロスチルカメラ、または任意の他の適切な画像センサを備えてもよい。
図2Dは、アライナ20の歯移動センサ構成体が、マウスピース22内に配置された1つまたは複数の光学画像センサ88を備え、これらの光学画像センサ88はそれぞれ、アライナ20により整列されることになる少なくとも1つまたは複数の歯40の位置の光学画像をキャプチャする一実施形態を概略的に示す。各光学画像センサ88は、キャプチャされた光学画像(動画または静止画)を示す信号(有線信号、無線信号、または光信号)を発生する。この信号は、リアルタイムで各歯40の移動および位置を、または前回計算された歯位置以降の歯の移動量を計算するために利用され得る。画像センサ88はそれぞれ、限定するものではないが、アライナ20のマウスピース22内に目立たぬように組み込まれ、信号(有線信号、無線信号、または光信号)へと光学画像を変換することが可能な、マイクロビデオカメラ、マイクロスチルカメラ、または任意の他の適切な画像センサを備えてもよい。1つまたは複数の光学画像センサは、各センサがアライナ20により整列されることになる少なくとも1つまたは複数の歯の光学画像を取得し得るように、マウスピース22の顔側壁部24および/または舌側壁部26および/またはベース壁部28の内方表面に装着され得るか、またはこの内方表面内に埋設され得る。
他の実施形態では、アライナ20の歯移動センサ構成体は、既述の接触力センサ80、可撓力センサ84、および光学画像センサ861、862、88の任意の組合せを備えることが可能である。
上述し図2A〜図2Dに示すものなどの歯移動センサ構成体80、84、861、862、88は、歯移動モニタ82に対してまたは歯移動モニタ82との間で通信接続(例えば有線、無線、または光学的に)され得る。無線接続は、ブルートゥース(登録商標)、ワイヤレスフィディリティ(Wi-Fi)(登録商標)、および/または無線認証(RFID)を含むがそれらに限定されない任意の適切な高周波(RF)方法を利用して実現され得る。光接続は、限定するものではないが赤外線(IR)などの任意の適切な光通信方法を利用して実現され得る。
図3を参照すると、歯移動モニタ82は、コントローラ90と、コントローラ90に接続された電源92と、コントローラ90に接続されたメモリ94と、を備え得る。コントローラ90は、歯移動センサ構成体80、84、861、862、88から入力を受信する。歯移動モニタ82は、コントローラ90に接続された通信インターフェース96をさらに備えることが可能であり、この通信インターフェース96により、歯移動モニタ82はプログラミング可能電子制御コンソール50との通信が可能となる。
歯移動モニタ82は、コントローラ90を介して、歯移動センサ構成体に問い合わせ、それに応じて、コントローラ90による問い合わせに応答して歯移動センサ構成体80、84、861、862、88(図2A〜図2D)により取得された力測定値および/または光学歯画像をそれぞれ示す、力測定信号および/または光学歯画像信号の形態において歯移動および/または位置データを受信するように構成され得る。次いで、歯移動モニタ82のコントローラ90は、このデータを利用して、整列されることになる各歯40が移動された量およびその現在位置、ならびに/または整列されることになる各歯40がモニタ82によりメモリに格納された、前回計算された歯位置に対して移動された量、をリアルタイムで計算することが可能となる。いくつかの実施形態では、歯の治療前位置およびセットアップ(歯の最終位置)を示す3Dファイルが、患者用のマウスピース22の製作において使用するために取得される。次いで、治療前位置とセットアップとの間における任意のサブステップが、歯移動モニタ82に関して上述したように導出され得る。モニタ82のコントローラ90により実施される計算は、各力センサにより測定される力の量、および/または膨張可能要素の体積変化、ならびにこれらの力の間における差異に基づき得る。
歯移動モニタ82のコントローラ90は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備えてもよいが、それらに限定されない。
歯移動モニタ82の通信インターフェース96(図3)およびプログラミング可能電子制御コンソール50の通信インターフェース56(図1)は、有線接続、無線接続、または光接続を介して相互に通信するように構成され得る。これにより、歯移動モニタ82は、制御コンソール50に歯移動および位置データを送信することが可能となる。さらに、歯移動モニタ82と制御コンソール50との間における双方向通信により、歯科医または他の歯科技工士は、制御コンソール50を使用して歯移動モニタ82を介したリアルタイム歯移動および/または位置測定値の取得が可能となる。無線通信は、ブルートゥース(登録商標)、ワイヤレスフィディリティ(Wi-Fi)(登録商標)、および/または無線認証(RFID)を含むがそれらに限定されない任意の適切な高周波(RF)方法を利用して実現され得る。光通信は、限定するものではないが赤外線(IR)などの任意の適切な光通信方法を利用して実現され得る。
いくつかの実施形態では、制御コンソール通信インターフェース56は、患者により使用される通信デバイス70と通信するようにさらに構成されてもよい。この通信デバイス70は、前述の有線方法、RF方法、および/または光学的方法により、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および/またはパーソナルコンピュータなどのハンドヘルドモバイルデバイスを備えてもよいが、それらに限定されない。通信デバイス70は、モバイルフォンネットワークなどのセルラーネットワーク、および/またはインターネットなどのコンピュータネットワークに通信接続され得る。そのように構成されることにより、コンソール通信インターフェース56によって、制御コンソール50は、患者の通信デバイス70を介して遠隔地の歯科医または歯科技工士が使用する通信デバイス72にリアルタイムの、または格納された歯移動および/または位置データ(制御コンソール50のコントローラ52および/または歯移動モニタ82のコントローラ90に格納された)を送信することが可能となる。歯科医または歯科技工士が使用する通信デバイス72は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および/またはパーソナルコンピュータなどのハンドヘルドモバイルデバイスを備えてもよいが、それらに限定されない。この場合に、歯科医または歯科技工士は、通信デバイス72を使用して、制御コンソール50から受信した歯移動データに応答して遠隔位置から患者の通信デバイスを介して制御コンソール50のコントローラ52に新たなプログラムを送信し得る。さらに、歯科医または歯科技工士は、通信デバイス70および72を介して制御コンソール50に遠隔的にアクセスする、歯位置モニタ82および制御コンソールを介して歯移動および位置のリアルタイム測定を開始する、または制御コンソール50内に格納された歯移動および位置データを取得することが可能となる。
歯列矯正システム、その個々の構成要素、ならびにそれらの対応する動作および使用方法が、例示の実施形態に関連して説明されたが、これらは限定的なものではない。むしろ、添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲から逸脱することなく当業者により想起され得る、歯列矯正システム、その個々の構成要素、ならびにそれらの対応する動作および使用方法の他の変形例ならびに実施形態を含むように広く解釈されるべきである。
10 歯列矯正システム
20 歯列矯正アライナ
201 第1のアライナ
202 第2のアライナ
22 マウスピース
24 湾曲状唇側/頬側顔側壁部
26 湾曲状舌側壁部
28 切縁側/咬合側ベース壁部
30 チャネル、後方壁部
32 力印加構成体
34 膨張可能要素
36 流体チューブ
38 コネクタ
40 歯
401 舌側表面
42 歯
50 プログラミング可能電子制御コンソール、可搬式プログラミング可能電子制御コンソール、位置データ制御コンソール
52 制御コンソールコントローラ
54 ソレノイド弁
56 制御コンソール通信インターフェース
57 流体マイクロポンプ
58 流体センサ構成体
60 流体圧力センサ
62 流体流センサ
64 流量センサ
66 出口
70 通信デバイス
72 通信デバイス
80 接触力センサ
82 歯移動モニタ、歯位置モニタ
821 歯移動モニタ
822 歯移動モニタ
84 可撓力センサ
861 第1の光学画像センサ
862 第2の光学画像センサ
88 光学画像センサ
90 コントローラ
92 電源
94 メモリ
96 通信インターフェース

Claims (20)

  1. 歯列矯正システムであって、
    患者の上顎および下顎の少なくとも一方の歯のセットの中の少なくとも１つの歯を移動および整列させるための歯列矯正装置であって、
    前記少なくとも１つの歯を受けるためのチャネルを備えたマウスピースであって、前記チャネルが少なくとも１つの壁部を備えた、マウスピース、
    前記少なくとも１つの歯に対して力を印加し且つ前記少なくとも１つの歯を移動させるための力印加部材であって、前記マウスピースの前記チャネルの少なくとも１つの壁部内に取り付けられ、または部分的に埋設された力印加部材、
    前記マウスピースの前記チャネルの少なくとも１つの壁部内に取り付けられ、または部分的に埋設された歯移動センサ部材であって、歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも１つを取得するための歯移動センサ部材、および
    前記歯移動センサ部材を用いて取得した前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算するための歯移動モニタ、
    を備える、歯列矯正装置と、
    前記力印加部材に動作的に接続され且つ前記歯移動モニタとデータ通信状態にある電子制御コンソールであって、前記歯移動モニタから受信した前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の少なくとも１つに基づいて前記力印加部材の動作を制御する、電子制御コンソールと、
    を備える、歯列矯正システム。
  2. 前記力印加部材は、少なくとも１つの膨張可能要素を備える、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  3. 前記歯移動センサ部材は、少なくとも１つの力センサ、少なくとも１つの光学画像センサ、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  4. 前記少なくとも１つの力センサは、少なくとも１つの接触力センサ、少なくとも１つの可撓力センサ、またはそれらの任意の組合せを備え、前記少なくとも１つの光学画像センサは、少なくとも１つのマイクロビデオカメラ、少なくとも１つのマイクロスチルカメラ、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項３に記載の歯列矯正システム。
  5. 前記歯移動モニタは、前記歯移動センサ部材に問い合わせ、それに応じて、前記歯移動センサ部材により取得された前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つを受信するためのコントローラを備え、前記コントローラは、前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算する、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  6. 前記電子制御コンソールは、前記力印加部材によって前記少なくとも１つの歯に対して前記力を印加させる流体ポンプを備える、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  7. 前記電子制御コンソールは、前記流体ポンプの前記動作を選択的に制御するためのコントローラをさらに備える、請求項６に記載の歯列矯正システム。
  8. 前記電子制御コンソールは、前記流体ポンプの前記動作を選択的に制御することにおいて、前記コントローラを支援するための少なくとも１つの流体センサおよび弁をさらに備える、請求項７に記載の歯列矯正システム。
  9. 前記電子制御コンソールは、プログラミング可能である、請求項８に記載の歯列矯正システム。
  10. 前記電子制御コンソールおよび前記歯移動モニタは、それぞれ通信インターフェースを備え、前記通信インターフェースは、前記電子制御コンソールと前記歯移動モニタとの間における前記データ通信を可能にしている、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  11. 前記電子制御コンソールの前記通信インターフェースは、前記患者により操作される通信デバイスとのデータ通信を可能にし、それにより前記歯移動量および前記歯位置の前記少なくとも一方が、リアルタイムであるか格納されたものであるかに関わらず、前記患者の前記通信デバイスにより遠隔地の歯科医または他のユーザの遠隔地に位置する通信デバイスへと通信されることが可能となる、請求項１０に記載の歯列矯正システム。
  12. 前記電子制御コンソールの前記通信インターフェースは、前記患者により操作される前記通信デバイスを介して、前記歯科医または他のユーザにより操作される前記遠隔地に位置する通信デバイスからのプログラム命令を受信することを可能にし、前記プログラム命令は、前記制御コンソールの前記コントローラをプログラミングするものである、請求項１１に記載の歯列矯正システム。
  13. 前記電子制御コンソールの前記通信インターフェースは、歯科医または他のユーザにより操作される遠隔地に位置する通信デバイスからのプログラム命令の受信を可能にし、前記プログラム命令は、前記制御コンソールの前記コントローラをプログラミングするものである、請求項１０に記載の歯列矯正システム。
  14. 前記電子制御コンソールおよび前記歯移動モニタの前記通信インターフェースは、歯科医または他のユーザが、前記歯科医により操作される通信デバイスおよび前記患者により操作される通信デバイスを介して前記制御コンソールおよび前記歯移動モニタに遠隔的にアクセスし、それにより前記歯移動量および前記歯位置の前記少なくとも一方のリアルタイム測定を開始するか、または前記制御コンソールに格納された前記歯移動量および前記歯位置の前記少なくとも一方を取得することが可能である、請求項１０に記載の歯列矯正システム。
  15. 前記歯列矯正装置は、第１の歯列矯正装置および第２の歯列矯正装置を備え、前記第１の歯列矯正装置および前記第２の歯列矯正装置の一方が、前記患者の前記上顎の前記歯のセットの中の少なくとも１つの歯を移動および整列させるためのものであり、前記第１の歯列矯正装置および前記第２の歯列矯正装置の他方が、前記患者の前記下顎の前記歯のセットの中の少なくとも１つの歯を移動および整列させるためのものである、請求項１に記載の歯列矯正システム。
  16. 患者の上顎および下顎の少なくとも一方の歯のセットの中の少なくとも１つの歯を移動および整列させるための歯列矯正装置であって、
    前記少なくとも１つの歯を受けるためのチャネルを備えたマウスピースであって、前記チャネルが少なくとも１つの壁部を備えた、マウスピースと、
    前記少なくとも１つの歯に対して力を印加し且つ前記少なくとも１つの歯を移動させるための力印加部材であって、前記マウスピースの前記チャネルの少なくとも１つの壁部内に取り付けられ、または部分的に埋設された力印加部材と、
    前記マウスピースの前記チャネルの少なくとも１つの壁部内に取り付けられ、または部分的に埋設された歯移動センサ部材であって、歯移動データ、歯位置データ、および歯識別データの中の少なくとも１つを取得するための歯移動センサ部材と、
    前記歯移動センサ部材を用いて取得した前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つから歯移動量および歯位置の少なくとも一方を計算するための歯移動モニタと、
    を備える、歯列矯正装置。
  17. 前記力印加部材は、少なくとも１つの膨張可能要素を備える、請求項１６に記載の歯列矯正装置。
  18. 前記歯移動センサは、少なくとも１つの力センサ、少なくとも１つの光学画像センサ、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項１６に記載の歯列矯正装置。
  19. 前記少なくとも１つの力センサは、少なくとも１つの接触力センサ、少なくとも１つの可撓力センサ、またはそれらの任意の組合せを備え、前記少なくとも１つの光学画像センサは、少なくとも１つのマイクロビデオカメラ、少なくとも１つのマイクロスチルカメラ、またはそれらの任意の組合せを備える、請求項１８に記載の歯列矯正装置。
  20. 前記歯移動モニタは、前記歯移動センサ部材に問い合わせ、それに応じて、前記歯移動センサ部材により取得された前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つを受信するためのコントローラを備え、前記コントローラは、前記歯移動データ、前記歯位置データ、および前記歯識別データの中の前記少なくとも１つから歯移動量および歯位置の前記少なくとも一方を計算する、請求項１６に記載の歯列矯正装置。
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