JP7296254B2 - マーカー取付け器具、及びマーカー取付け器具の取付け方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、医療分野における診療実習を支援する複合現実を用いた装置において、診療器具の三次元位置情報を検出するためのマーカーを、診療器具に取付けるようなマーカー取付け器具、及びマーカー取付け器具の取付け方法に関する。

昨今、歯科医療などの医療分野において、施術シミュレーションや診療実習を、仮想現実、拡張現実、あるいは複合現実を用いて支援する様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、歯科診療におけるインプラント治療のシミュレーションを支援する施術支援システムとして、仮想現実を用いた技術が提案されている。

具体的には、特許文献１の施術支援システムは、患者の治療箇所のＣＴ画像に基づいて生成された治療箇所の三次元モデルと、施術者が把持して扱うハンドピースの三次元モデルと、人工歯根の三次元モデルとをディスプレイ上に重ね合せて表示し、実際に施術者が扱うハンドピースの動きに応じて、ハンドピースの三次元モデルを動作させるとともに、人工歯根の三次元モデルを治療箇所の三次元モデルに埋め込むことで、施術のシミュレーションを支援している。

また、特許文献２には、歯科診療における診療実習を支援する歯科診療実習装置として、複合現実を用いた技術が提案されている。
具体的には、特許文献２の歯科診療実習装置は、実習者が装着したヘッドマウントディスプレイのカメラをとおして撮像した映像に、例えば、実習者から目視できない不可視部分の三次元画像を、実際に実習者が扱うハンドピースの動きに応じて重ね合せて、ヘッドマウントディスプレイに表示することで、診療実習を支援している。

ところで、仮想現実、拡張現実、あるいは複合現実を用いた施術者の施術を支援する装置では、特許文献１、及び特許文献２のように、ハンドピースに取付けたマーカーを、赤外線カメラなどで撮像することで、ハンドピースの三次元位置を示す三次元位置情報を取得している。
これにより、仮想現実、拡張現実、あるいは複合現実を用いた施術者の施術を支援する装置は、診療器具の三次元モデルや診療器具の動きに応じた各種情報のディスプレイへの表示を容易にしている。

しかしながら、例えば、ハンドピースなどの診療器具に対するマーカーの位置が、望ましい相対位置関係から位置ズレしている場合、診療器具の三次元モデルや診療器具の動きに応じた各種情報が、実際の診療器具の動きとは異なるタイミングでディスプレイに表示されるおそれがある。このため、三次元位置情報を検出するためのマーカーは、診療器具に対する位置ズレを抑えて取付ける必要があった。

国際公開第２０１８／０８８１４６号公報 特開２０１８－１５５８１５号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、診療器具に対するマーカーの位置ズレを抑えられるマーカー取付け器具、及びマーカー取付け器具の取付け方法を提供することを目的とする。

この発明は、診療器具の三次元位置情報を検出するためのマーカーを、前記診療器具に取付けるマーカー取付け器具であって、前記マーカーを支持するとともに、前記診療器具に対して着脱自在に固定される器具本体部と、前記診療器具の所望位置に前記器具本体部を位置させる位置決め部とで構成され、施術者が把持する前記診療器具の部分を把持部とし、該把持部の一端から延びて施術箇所に近接する部分を前記診療器具の先端部として、前記位置決め部が、前記診療器具の前記先端部に装着される先端装着部と、前記所望位置において、前記器具本体部の移動を規制する規制部とで一体形成されたことを特徴とする。

上記診療器具とは、施術者が把持して扱う診療器具であって、例えば、歯科診療におけるハンドピース、エアタービンハンドピース、レーザハンドピース、スケーラハンドピース、バキューム、口腔内カメラ、あるいは三次元口腔内スキャナなどのことをいう。

この発明により、診療器具の所望位置に器具本体部を確実に固定できるため、診療器具に対するマーカーの位置ズレを抑えることができる。
さらに、器具本体部が診療器具に対して着脱自在に構成されているため、マーカー取付け器具は、実際の診療で施術者が把持して扱う診療器具へのマーカーの取付けを容易にすることができる。

さらにこの発明は、施術者が把持する前記診療器具の部分を把持部とし、該把持部の一端から延びて施術箇所に近接する部分を前記診療器具の先端部として、前記位置決め部が、前記診療器具の前記先端部に装着される先端装着部と、前記所望位置において、前記器具本体部の移動を規制する規制部とで一体形成されたことを特徴とする。

この発明により、マーカー取付け器具は、診療器具への組付け性を向上できるとともに、診療器具に対するマーカーの位置ズレをより抑えることができる。
具体的には、診療器具の先端部と所望位置との相対位置が既知であるため、マーカー取付け器具は、先端装着部を有する位置決め部によって、診療器具の先端部とマーカーとの位置ズレを抑えることができる。

このため、例えば、複合現実を用いた診療実習において、マーカー取付け器具は、マーカーから離間した位置にある診療器具の先端部における三次元位置を、器具本体部に装着されたマーカーに基づいて精度良く検出可能にすることができる。

さらに、マーカー取付け器具は、先端装着部を診療器具の先端部に装着することで、器具本体部の移動を規制する規制部を適切に配設することができる。このため、マーカー取付け器具は、診療器具の所望位置に器具本体部を容易に位置させることができる。

従って、マーカー取付け器具は、診療器具の先端部に装着される先端装着部、及び器具本体部の移動を規制する規制部を有する位置決め部によって、診療器具への組付け性を向上できるとともに、診療器具に対するマーカーの位置ズレをより抑えることができる。

また、この発明の態様として、前記位置決め部が、前記器具本体部に対して着脱自在に構成されてもよい。
この発明により、マーカー取付け器具は、施術者が診療器具を把持して扱う際には、診療器具に固定された器具本体部から、位置決め部を取外すことができる。

このため、マーカー取付け器具は、診療器具を患者に近接させた際、位置決め部が患者に接触するなどして、施術者の動きが阻害されることを防止できる。
さらに、位置決め部による診療器具の重量増加を抑制できるため、マーカー取付け器具は、例えば、複合現実を用いた診療実習において、施術者が診療器具を取り扱う感覚を、実際の診療において、施術者が診療器具を取り扱う感覚により近づけることができる。

これにより、マーカー取付け器具は、診療器具への組付け性と、マーカーが取付けられた状態における診療器具の操作性とを両立して向上することができる。
加えて、例えば、複数の診療器具における把持部が同一形状であれば、マーカー取付け器具は、位置決め部を診療器具に応じて変更することで、器具本体部を複数の診療器具で共用することができる。

また、この発明の態様として、前記器具本体部が、前記診療器具に固定される固定部と、該固定部に対して着脱可能に取付けられるとともに、前記マーカーを支持するマーカー支持部とで構成されてもよい。

この発明により、マーカー取付け器具は、器具本体部のマーカー支持部を取外した状態で、器具本体部の固定部を診療器具に取付けることができるため、固定部にマーカー支持部が一体形成された器具本体部に比べて、診療器具への組付け性を向上することができる。

さらに、例えば、位置決め部が器具本体部に対して着脱自在の場合、マーカー取付け器具は、器具本体部の固定部に設けた取付け箇所に、マーカー支持部または位置決め部を択一的に取付け可能にすることで、診療器具に対するマーカーの位置ズレをより確実に抑えることができる。

また、この発明は、診療器具の三次元位置情報を検出するためのマーカーを、前記診療器具に取付けるマーカー取付け器具の取付け方法であって、施術者が把持する前記診療器具の部分を把持部とし、該把持部の一端から延びて施術箇所に近接する部分を前記診療器具の先端部として、前記診療器具の前記先端部に位置決め部の先端装着部を装着する工程と、前記マーカーを支持する器具本体部を、前記位置決め部の規制部によって移動規制して前記診療器具の所望位置に位置させる工程と、前記診療器具に対して前記器具本体部を固定する工程とを備えたことを特徴とする。
この発明により、診療器具の所望位置に器具本体部を確実に固定できるため、診療器具に対するマーカーの位置ズレを抑えることができる。

本発明により、診療器具に対するマーカーの位置ズレを抑えられるマーカー取付け器具、及びマーカー取付け器具の取付け方法を提供することができる。

歯科診療における実習システムの概略を示す概略図。 取付け状態におけるＨＭＤ用マーカー取付け器具の外観を示す外観斜視図。 ＨＭＤ用マーカー取付け器具の外観を示す外観斜視図。 取付け状態におけるマーカー取付け器具を説明する説明図。 マーカー取付け器具の外観を示す外観斜視図。 位置決め部が取付けられた状態のマーカー取付け器具を説明する説明図。 マーカー取付け器具の取付け工程を側面視で説明する説明図。 参考例におけるマーカー取付け器具を説明する説明図。 参考例におけるマーカー取付け器具の外観を示す外観斜視図。 別の実施形態におけるマーカー取付け器具の外観を示す外観斜視図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

本実施形態のマーカー取付け器具は、一例として、複合現実を用いた歯科診療の実習システムにおいて、ハンドピースの三次元位置を検出するためのマーカーを、実習者が把持して扱うハンドピースに取付ける器具である。このようなハンドピース用マーカー取付け器具について、図１から図７を用いて説明する。

なお、図１は歯科診療における実習システム１の概略図を示し、図２は取付け状態におけるＨＭＤ用マーカー取付け器具４０の外観斜視図を示し、図３はＨＭＤ用マーカー取付け器具４０の外観斜視図を示し、図４は取付け状態におけるマーカー取付け器具３０を説明する説明図を示し、図５はマーカー取付け器具３０の外観斜視図を示し、図６は位置決め部３４が取付けられた状態のマーカー取付け器具３０を説明する説明図を示している。

また、図４及び図６中において、図４（ａ）及び図６（ａ）はマーカー取付け器具３０の側面図を示し、図４（ｂ）及び図６（ｂ）はマーカー取付け器具３０の平面図を示している。
また、図中の矢印Ｘは診療器具１７の長手方向（以下、「長手方向Ｘ」とする）を示し、長手方向Ｘにおける診療器具１７の先端部１７４側を前方、その逆方向を後方とする。さらに、図中の上側を上方とし、図中の下側を下方とする。

まず、複合現実を用いた歯科診療の実習システム１について、図１を用いて、簡単に説明する。歯科診療の実習システム１は、図１に示すように、歯科診療実習装置１０と、模擬患者体２０とで構成されている。
歯科診療実習装置１０は、図１に示すように、チェアユニット１１と、施術者である実習者２が装着するヘッドマウントディスプレイ１２と、後述するマーカーを撮像する複数のカメラ１３と、これらの動作を制御する制御ユニット（図示省略）とで構成されている。

チェアユニット１１は、図１に示すように、背もたれの傾動、及び座面の昇降が可能な診療椅子１４と、うがい鉢や給水装置、及び吸引装置が装備されたベースンユニット１５と、患者の口腔内を照らすオペレーティングライト１６と、複数の診療器具１７と、実習者２による各種操作を受付けるフットコントローラーなどの操作受付部１８とを備えている。

診療器具１７は、実際の歯科診療において用いられるハンドピースやバキュームなど器具である。このような診療器具１７には、実習者２の動きに応じた三次元位置を検出するための複数のマーカー３１が、マーカー取付け器具３０（図４参照）を介して取付けられている。なお、マーカー取付け器具３０については、後ほど詳述する。

また、ヘッドマウントディスプレイ１２は、図１及び図２に示すように、実習者２の頭部に装着されるディスプレイ装置であって、有線または無線で制御ユニットに接続されている。このヘッドマウントディスプレイ１２は、各種情報を表示するディスプレイ部（図示省略）と、前方空間を撮像するステレオカメラ１２ａなどを備えている。

さらに、ヘッドマウントディスプレイ１２は、ステレオカメラ１２ａで撮像した動画像を制御ユニットに出力する機能と、制御ユニットから取得した各種情報を表示する機能とを有している。
そして、このヘッドマウントディスプレイ１２には、実習者２の動きに応じた三次元位置を検出するための複数のマーカー４１が、ＨＭＤ用マーカー取付け器具４０を介して取付けられている。なお、ＨＭＤ用マーカー取付け器具４０については、後ほど詳述する。

カメラ１３は、図１に示すように、チェアユニット１１よりも上方の位置に配設され、上方から実習者２及び模擬患者体２０を撮像する機能と、撮像した動画像を制御ユニットに出力する機能とを有している。
制御ユニットは、ＣＰＵやメモリなどのハードウェアと、システムプログラムなどのソフトウェアとで構成され、各種情報を記憶する機能、実習者２による操作に対する各種処理機能、及び上述した各部の動作を制御する機能などを有している。

具体的には、制御ユニットは、診療器具１７に関する各種情報、患者に関する各種情報、施術方法に関する各種情報、ＣＴ画像に基づいて生成された三次元モデル情報などを記憶する機能と、操作受付部１８からの信号に基づいて、チェアユニット１１、オペレーティングライト１６、及び診療器具１７の動作を制御する機能とを有している。

さらに、制御ユニットは、ヘッドマウントディスプレイ１２（実習者２の頭部）の三次元位置を示す三次元位置情報と、実習者２が把持して扱う診療器具１７の三次元位置を示す三次元位置情報と、後述する模擬患者体２０の歯牙模型の三次元位置を示す三次元位置情報とを、カメラ１３から取得した動画像に基づいて取得する機能とを有している。

加えて、制御ユニットは、ヘッドマウントディスプレイ１２から取得した動画像に、施術方法に関する情報や三次元モデル情報などの各種情報を重ね合せた合成動画像を生成する機能と、生成した合成動画像をヘッドマウントディスプレイ１２に出力する機能とを有している。

例えば、制御ユニットは、ヘッドマウントディスプレイ１２のステレオカメラ１２ａで撮像した動画像に、実習者２から目視できない不可視部分の三次元モデル情報を重ね合せた合成動画像を、ヘッドマウントディスプレイ１２に出力する。この際、制御ユニットは、ヘッドマウントディスプレイ１２の位置、実際に実習者２が扱う診療器具１７の位置、及び後述する模擬患者体２０の歯牙模型の位置に応じた三次元モデル情報を、ステレオカメラ１２ａで撮像した動画像に重ね合せて出力する。

一方、模擬患者体２０は、詳細な図示を省略するが、チェアユニット１１の診療椅子１４に配設された頭部模型で構成されている。この頭部模型である模擬患者体２０には、口腔内に配設された顎模型に、歯牙模型が歯列弓に沿って着脱可能に固定されている。さらに、模擬患者体２０には、歯牙模型の三次元位置を検出するためのマーカーが取付けられている。

次に、このような歯科診療の実習システム１において、ヘッドマウントディスプレイ１２にマーカー４１を装着するためのＨＭＤ用マーカー取付け器具４０、及び診療器具１７にマーカー３１を装着するためのマーカー取付け器具３０について、説明する。

ＨＭＤ用マーカー取付け器具４０は、図２及び図３に示すように、実習者２の動きに応じたヘッドマウントディスプレイ１２の三次元位置を検出するための複数のマーカー４１と、ヘッドマウントディスプレイ１２に装着される器具本体４２と、マーカー４１を支持する一対のマーカー支持部材４３とで構成されている。

器具本体４２は、図２及び図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１２の上面に載置されるとともに、平面視略円弧状に延びる円弧部４２１と、円弧部４２１の両端からヘッドマウントディスプレイ１２の側面に沿って延設されるとともに、ヘッドマウントディスプレイ１２の下面に係止される係止脚部４２２とで一体形成されている。

さらに、器具本体４２の円弧部４２１における両端の上面には、図３に示すように、マーカー支持部材４３が嵌合する平面視略Ｌ字状の嵌合突部４２１ａが突設されている。
一方、マーカー支持部材４３は、図２及び図３に示すように、器具本体４２の嵌合突部４２１ａに嵌合する嵌合孔（図示省略）が底面に凹設された略円柱状の基部４３１と、基部４３１から延びる４つの支持腕部４３２とで一体形成されている。

この４つの支持腕部４３２は、略円柱状の棒材を屈曲させた形状に形成され、その先端にマーカー４１が螺合するネジ山が形成されている。なお、４つの支持腕部４３２は、例えば、実習者２の頭部の向きに関わらず、常に、少なくとも３つのマーカー４１がカメラ１３に撮像されるように、基部４３１からそれぞれ異なる方向へ向けて延設されている。

より詳しくは、４つの支持腕部４３２は、図２及び図３に示すように、基部４３１から上方へ向けて延びる第１支持腕部４３２ａと、他方のマーカー支持部材４３へ向けて延びる第２支持腕部４３２ｂと、第２支持腕部４３２ｂとは略逆方向へ向けて延びる第３支持腕部４３２ｃと、前方へ向けて延びる第４支持腕部４３２ｄとで構成されている。

また、診療器具１７に取付けられるマーカー取付け器具３０は、図４に示すように、診療器具１７の一端側に装着固定されている。
ここで、本実施形態における診療器具１７について簡単に説明する。なお、本実施形態では、診療器具１７の一例として、先端に切削工具が装着されたハンドピースを用いて説明する。

診療器具１７は、図４に示すように、制御ユニットに接続されたコード１７１ａを有する後端部１７１と、後端部１７１から所定方向に延びる略円柱状で、実習者２が把持する部分である把持部１７２と、把持部１７２から延びる首部１７３と、首部１７３の先端に設けられるとともに、患者の患部（本実施形態では模擬患者体２０の歯牙模型）に近接する部分である先端部１７４とで構成されている。

なお、本実施例では、把持部１７２の延設方向である所定方向を、診療器具１７の長手方向Ｘとして、長手方向Ｘの先端部１７４側を前方とし、その逆方向である後端部１７１側を後方側として説明する。

診療器具１７の後端部１７１は、把持部１７２に対して着脱自在に設けられている。
また、診療器具１７の首部１７３は、図４（ａ）に示すように、長手方向Ｘに対して側面視略交差する方向へ向けて、把持部１７２の前端から延設されている。

さらに、首部１７３は、把持部１７２から先端部１７４へ向かうほど、その外径が漸次小径になるように形成されている。
また、診療器具１７の先端部１７４は、図４（ａ）に示すように、首部１７３の延設方向に対して側面視略直交する方向に延びる略柱状体であって、その下面に切削工具１７４ａが装着されている。

このような診療器具１７に取付けられるマーカー取付け器具３０は、図４及び図５に示すように、実習者２の動きに応じた診療器具１７の三次元位置を検出するための複数のマーカー３１と、診療器具１７の把持部１７２に対して着脱自在に取付けられた固定部３２と、固定部３２に取付けられるとともに、４つのマーカー３１を支持する一対のマーカー支持部３３と、診療器具１７の所望位置に固定部３２を位置させる位置決め部３４とで構成されている。

このマーカー取付け器具３０の固定部３２、一対のマーカー支持部３３、及び位置決め部３４は、それぞれ別体の部材として構成されている。すなわち、マーカー取付け器具３０は、固定部３２が固定部材として構成され、一対のマーカー支持部３３が一対のマーカー支持部材として構成され、位置決め部３４が位置決め部材として構成されている。
なお、マーカー取付け器具３０のうち、位置決め部３４は、実際に実習者２が診療器具１７を把持して扱う際には、診療器具１７、及び固定部３２から取外されるものとする。

より詳しくは、固定部３２は、後述する位置決め部３４によって、診療器具１７の把持部１７２における所望位置に着脱自在に固定されている。この固定部３２は、図４及び図５に示すように、診療器具１７の長手方向Ｘを軸方向とする略円筒状の円筒部３２１と、円筒部３２１の外周面から径方向外側へ突出するとともに、マーカー支持部３３が嵌合する２つの被嵌合部３２２とで一体形成されている。

円筒部３２１は、診療器具１７の把持部１７２における直径よりも僅かに小径で、把持部１７２に対して嵌合固定可能な内径を有する略円筒状に形成されている。さらに、円筒部３２１には、図４から図６に示すように、平面視において、前端縁を後方へ向けて平面視略矩形に切り欠くとともに、位置決め部３４の後端（後述する第２規制部３４４）が嵌合する切欠き部分３２１ａが形成されている。

被嵌合部３２２は、図４及び図５に示すように、切欠き部分３２１ａを挟んで、円筒部３２１の周方向に離間した位置において、円筒部３２１の径方向外側へ向けて突設されている。この被嵌合部３２２の端面には、図５に示すように、マーカー支持部３３の先端が嵌合する略台形状の嵌合孔３２２ａが凹設されている。

また、一対のマーカー支持部３３は、例えば、診療器具１７の位置、及び向きに関わらず、常に、少なくとも３つのマーカー３１がカメラ１３に撮像されるように、４つのマーカー３１を支持している。
具体的には、一対のマーカー支持部３３は、図４及び図５に示すように、それぞれ２つのマーカー３１が装着されている。

このマーカー支持部３３は、固定部３２の嵌合孔３２２ａに径方向外側から嵌合する嵌合突部３３１と、嵌合突部３３１から長手方向Ｘに延設された略角柱状の支持本体部３３２と、支持本体部３３２の後端から延びるとともに、先端にマーカー３１が装着される２つの支持腕部３３３とで一体形成されている。

一対のマーカー支持部３３のうち、一方のマーカー支持部３３における２つの支持腕部３３３は、図４（ａ）に示すように、側面視において、支持本体部３３２の後端から前方上方へ向けて延びる略円柱状の第１支持腕部３３３ａと、支持本体部３３２の後端から後方上方へ向けて延びる略円柱状の第２支持腕部３３３ｂとで構成されている。

この第１支持腕部３３３ａ、及び第２支持腕部３３３ｂは、図４（ｂ）に示すように、平面視において、支持本体部３３２の後端から、固定部３２の径方向外側へ向けて延設されている。
なお、第１支持腕部３３３ａ、及び第２支持腕部３３３ｂには、図４及び図５に示すように、その先端にマーカー３１が螺合するネジ山が形成されている。

一方、一対のマーカー支持部３３のうち、他方のマーカー支持部３３における２つの支持腕部３３３は、図４（ａ）に示すように、支持本体部３３２の後端から前方上方へ向けて延びる略円柱状の第３支持腕部３３３ｃと、支持本体部３３２の後端から後方上方へ向けて延びる略円柱状の第４支持腕部３３３ｄとで構成されている。

この第３支持腕部３３３ｃ、及び第４支持腕部３３３ｄは、図４（ｂ）に示すように、平面視において、第１支持腕部３３３ａ、及び第２支持腕部３３３ｂとは逆向きの径方向外側へ向けて、支持本体部３３２の後端から延設されている。
なお、第３支持腕部３３３ｃ、及び第４支持腕部３３３ｄには、図４及び図５に示すように、その先端にマーカー３１が螺合するネジ山が形成されている。

また、位置決め部３４は、図５及び図６に示すように、診療器具１７の先端部１７４に覆い被さるように装着される先端装着部３４１と、診療器具１７の首部１７３を保持する保持部３４２と、固定部３２の移動を規制する第１規制部３４３、及び第２規制部３４４と、先端装着部３４１から延設されるとともに、保持部３４２、第１規制部３４３、及び第２規制部３４４を前方からこの順番で連結する延設部３４５とで一体形成されている。

先端装着部３４１は、図５及び図６に示すように、上面を有する略円筒形状における周面の後部を切欠いた形状に形成されている。
保持部３４２は、図５及び図６に示すように、位置決め部３４が診療器具１７に取付けられた状態において、診療器具１７の首部１７３における長手方向Ｘの略中央近傍を保持するように形成されている。

この保持部３４２は、診療器具１７の首部１７３に対して着脱自在な形状に形成されている。より詳しくは、保持部３４２は、診療器具１７の首部１７３に嵌合可能な内径を有するとともに、下方が開口した正面視略Ｃ字状に形成されている。

第１規制部３４３は、図５及び図６に示すように、診療器具１７の所望位置に位置した固定部３２が、長手方向Ｘの前方へ向けて移動することを規制している。
具体的には、第１規制部３４３は、所望位置に位置する固定部３２の前端面に略同じ長手方向Ｘの位置に、後端面が位置するように形成されている。この第１規制部３４３は、診療器具１７の把持部１７２に嵌合可能内径を有するとともに、下方が開口した正面視略半円状に形成されている。

第２規制部３４４は、図５及び図６に示すように、固定部３２の切欠き部分３２１ａとの協働によって、長手方向Ｘを回転中心とする固定部３２の回動を規制している。
具体的には、第２規制部３４４は、図５及び図６に示すように、固定部３２の切欠き部分３２１ａに嵌合する大きさで、延設部３４５に連続するように第１規制部３４３の上部から後方へ突設されている。

延設部３４５は、図５及び図６に示すように、側面視において、診療器具１７の上端縁に沿って延びるとともに、保持部３４２の上部、及び第１規制部３４３の上部を連結する略柱状体に形成されている。

具体的には、延設部３４５は、図５及び図６（ａ）に示すように、側面視において、診療器具１７における首部１７３の上端縁に沿って、先端装着部３４１から後方へ向けて延設された前方延設部分３４５ａと、診療器具１７における把持部１７２の上端縁に沿って、前方延設部分３４５ａから後方へ向けて延設された後方延設部分３４５ｂとで構成されている。

この延設部３４５は、上述したように、位置決め部３４、及び第１規制部３４３を前方からのこの順番で連結するとともに、第１規制部３４３よりもさらに後方へ、後方延設部分３４５ｂを延設した部分で、上述した第２規制部３４４を構成している。

次に、上述した構成のマーカー取付け器具３０を、実際の診療に用いる器具である診療器具１７に取付ける取付け方法について、図７を用いて説明する。
なお、図７はマーカー取付け器具３０の取付け工程を側面視で説明する説明図を示している。

まず、実際の診療に用いる診療器具１７に対して、図７（ａ）に示すように、マーカー取付け器具３０の位置決め部３４を取付ける。この際、マーカー取付け器具３０の先端装着部３４１を、上方から覆い被せるように診療器具１７の先端部１７４に取付けるとともに、マーカー取付け器具３０の保持部３４２を、診療器具１７の首部１７３に嵌合させる。

その後、後端部１７１を取外した診療器具１７の把持部１７２に対して、図７（ｂ）に示すように、後方からマーカー取付け器具３０の固定部３２を挿通させる。この際、固定部３２の切欠き部分３２１ａが、位置決め部３４の第２規制部３４４に嵌合するように、周方向の位置を合わせて挿通させる。

そして、固定部３２の前端面が、図７（ｃ）に示すように、位置決め部３４における第１規制部３４３の後端面に当接する位置まで挿通させて、診療器具１７の把持部１７２にマーカー取付け器具３０の固定部３２を嵌合固定する。

さらに、マーカー取付け器具３０の固定部３２が、診療器具１７の所望位置に位置した状態において、図４に示すように、マーカー３１が螺着された一対のマーカー支持部３３を、固定部３２の被嵌合部３２２に嵌合する。

マーカー３１、固定部３２、及び一対のマーカー支持部３３が、診療器具１７に装着された状態において、位置決め部３４を、診療器具１７、及び固定部３２から取外して、診療器具１７を使用可能な状態にする。

このようにして、マーカー３１、固定部３２、及びマーカー支持部３３が装着された診療器具１７を、実習者２は、例えば、複合現実を用いた歯科診療実習において、把持して取り扱いながら歯科診療実習を行なう。

以上のように、診療器具１７の三次元位置情報を検出するためのマーカー３１を、診療器具１７に取付けるマーカー取付け器具３０は、マーカー３１を支持するとともに、診療器具１７に対して着脱自在に固定される器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）と、診療器具１７の所望位置に器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を位置させる位置決め部３４とで構成されたことにより、診療器具１７の所望位置に器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を確実に固定できるため、診療器具１７に対するマーカー３１の位置ズレを抑えることができる。

さらに、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）が診療器具１７に対して着脱自在に構成されているため、マーカー取付け器具３０は、実際の診療で実習者２が把持して扱う診療器具１７へのマーカー３１の取付けを容易にすることができる。

また、位置決め部３４が、診療器具１７の先端部１７４に装着される先端装着部３４１と、所望位置において、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）の移動を規制する規制部（第１規制部３４３、第２規制部３４４）とで一体形成されたことにより、マーカー取付け器具３０は、診療器具１７への組付け性を向上できるとともに、診療器具１７に対するマーカー３１の位置ズレをより抑えることができる。

具体的には、診療器具１７の先端部１７４と所望位置との相対位置が既知であるため、マーカー取付け器具３０は、先端装着部３４１を有する位置決め部３４によって、診療器具１７の先端部１７４とマーカー３１との位置ズレを抑えることができる。

このため、例えば、複合現実を用いた診療実習において、マーカー取付け器具３０は、マーカー３１から離間した位置にある診療器具１７の先端部１７４における三次元位置を、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）に装着されたマーカー３１に基づいて精度良く検出可能にすることができる。

さらに、マーカー取付け器具３０は、先端装着部３４１を診療器具１７の先端部１７４に装着することで、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）の移動を規制する規制部（第１規制部３４３、第２規制部３４４）を適切に配設することができる。このため、マーカー取付け器具３０は、診療器具１７の所望位置に器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を容易に位置させることができる。

従って、マーカー取付け器具３０は、診療器具１７の先端部１７４に装着される先端装着部３４１、及び器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）の移動を規制する規制部（第１規制部３４３、第２規制部３４４）を有する位置決め部３４によって、診療器具１７への組付け性を向上できるとともに、診療器具１７に対するマーカー３１の位置ズレをより抑えることができる。

また、位置決め部３４が、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）に対して着脱自在に構成されたことにより、マーカー取付け器具３０は、実習者２が診療器具１７を把持して扱う際には、診療器具１７に固定された器具本体部から、位置決め部３４を取外すことができる。

このため、マーカー取付け器具３０は、診療器具１７を患者に近接させた際、位置決め部３４が患者に接触するなどして、実習者２の動きが阻害されることを防止できる。
さらに、位置決め部３４による診療器具１７の重量増加を抑制できるため、マーカー取付け器具３０は、例えば、複合現実を用いた診療実習において、実習者２が診療器具１７を取り扱う感覚を、実際の診療において、実習者２が診療器具１７を取り扱う感覚により近づけることができる。

これにより、マーカー取付け器具３０は、診療器具１７への組付け性と、マーカー３１が取付けられた状態における診療器具１７の操作性とを両立して向上することができる。
加えて、例えば、複数の診療器具１７における把持部１７２が同一形状であれば、マーカー取付け器具３０は、位置決め部３４を診療器具１７に応じて変更することで、器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を複数の診療器具１７で共用することができる。

また、器具本体部が、診療器具１７に固定される固定部３２と、固定部３２に対して着脱可能に取付けられるとともに、マーカー３１を支持するマーカー支持部３３とで構成されたことにより、マーカー取付け器具３０は、器具本体部のマーカー支持部３３を取外した状態で、器具本体部の固定部３２を診療器具１７に取付けることができるため、固定部３２にマーカー支持部３３が一体形成された器具本体部に比べて、診療器具１７への組付け性を向上することができる。

また、診療器具１７の三次元位置情報を検出するためのマーカー３１を、診療器具１７に取付けるマーカー取付け器具３０の取付け方法は、マーカー３１を支持する器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を、位置決め部３４によって診療器具１７の所望位置に位置させる工程と、診療器具１７に対して器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を固定する工程とを備えたことにより、診療器具１７の所望位置に器具本体部（固定部３２、マーカー支持部３３）を確実に固定できるため、診療器具１７に対するマーカー３１の位置ズレを抑えることができる。

＜参考例＞
上述した実施例１のマーカー取付け器具３０に対して、診療器具１７に対する位置決め部の構成が異なるマーカー取付け器具５０について、図８及び図９を用いて説明する。
なお、上述した実施例１と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、図８は参考例におけるマーカー取付け器具５０を説明する説明図を示し、図９は参考例におけるマーカー取付け器具５０の外観斜視図を示している。

参考例のマーカー取付け器具５０は、図８に示すように、診療器具１７における把持部１７２の後部に設けた開口孔１７２ａに対して係止することで、診療器具１７の所望位置に位置決めされている。

なお、診療器具１７の開口孔１７２ａは、例えば、マーカー取付け器具５０を係止させるための開口孔、あるいは排気口として開口された開口孔であって、把持部１７２の径方向で対向する位置に形成されているものとする。

より詳しくは、マーカー取付け器具５０は、図８（ａ）及び図９に示すように、実習者２の動きに応じた診療器具１７の三次元位置を検出するための複数のマーカー５１と、診療器具１７の把持部１７２に対して着脱自在に取付けられた固定部５２と、固定部５２に取付けられるとともに、４つのマーカー（図示省略）を支持する一対のマーカー支持部５３とで構成されている。

固定部５２は、図８及び図９に示すように、診療器具１７の把持部１７２における所望位置に着脱自在に固定されている。この固定部５２は、図８及び図９に示すように、診療器具１７の長手方向Ｘを軸方向とする略円筒状の円筒部５２１と、円筒部５２１の外周面から突出するとともに、マーカー支持部５３が嵌合する２つの被嵌合部５２２とで一体形成されている。

円筒部５２１は、診療器具１７の把持部１７２における直径よりも僅かに大径の内径を有する略円筒状に形成されている。
さらに、円筒部５２１は、図９に示すように、径方向に弾性変形可能な一対の弾性片部分５２１ａが、円筒部５２１の径方向で対向する位置に形成されている。

弾性片部分５２１ａは、図９に示すように、周方向に所定間隔を隔てて位置で、円筒部５２１の周面を、前端から後方へスリット状に切り欠いて形成されている。この弾性片部分５２１ａには、図９に示すように、固定部５２が所望位置に位置する状態において、診療器具１７の開口孔１７２ａに係止される一対の係止爪５２１ｂが、径方向内側へ向けて突設されている。

このため、係止爪５２１ｂを有する弾性片部分５２１ａは、診療器具１７の開口孔１７２ａに係止爪５２１ｂが係止された状態において、固定部３２の長手方向Ｘへの移動と、長手方向Ｘを回転軸とした周方向への回動とを規制している。つまり、係止爪５２１ｂを有する弾性片部分５２１ａは、診療器具１７の把持部１７２に対して固定部５２を着脱自在にするとともに、診療器具１７の所望位置に固定部５２を位置させる位置決め部として機能している。

なお、参考例における固定部５２の被嵌合部５２２、及びマーカー支持部５３は、上述した実施例１における固定部３２の被嵌合部３２２、及びマーカー支持部３３と略同じ構成のため、その詳細な説明を省略する。

以上のような構成により、マーカー取付け器具５０は、診療器具１７の所望位置に器具本体部（固定部５２、マーカー支持部５３）を確実に固定できるため、診療器具１７に対するマーカー５１の位置ズレを抑えることができる。

また、固定部５２が、診療器具１７に設けた開口孔１７２ａに係止される係止爪５２１ｂを備え、位置決め部が、固定部５２の係止爪５２１ｂで構成されたことにより、マーカー取付け器具５０は、部品点数の増加を抑えて、診療器具１７の所望位置に固定部５２を精度よく固定することができる。

さらに、固定部５２の係止爪５２１ｂが、診療器具１７の開口孔１７２ａに係止されるため、マーカー取付け器具５０は、例えば、診療器具１７に対して巻着され固定部に比べて、診療器具１７の長手方向Ｘ、及び長手方向に略交差する周方向への固定部５２の位置ズレをより確実に防止することができる。
このため、マーカー取付け器具５０は、診療器具１７への組付け性を損なうことなく、診療器具１７に対するマーカー５１の位置ズレをより確実に抑えることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の器具本体部は、実施形態の固定部３２，５２、及びマーカー支持部３３，５３に対応し、
以下同様に、
施術者は、実習者２に対応し、
規制部は、第１規制部３４３、及び第２規制部３４４に対応し、
被係止部分は、開口孔１７２ａに対応し、
係止部分は、係止爪５２１ｂに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述した実施形態において、複合現実を用いた歯科診療の実習システム１におけるマーカー取付け器具３０としたが、これに限定せず、仮想現実、または拡張現実を用いた診療装置におけるマーカー取付け器具であってもよい。
また、歯科診療に用いられる診療器具１７を用いて説明したが、施術者が把持して扱う診療器具であれば、歯科診療以外の診療に用いられる診療器具であってもよい。

また、歯科診療における診療器具１７として、切削工具１７４ａが先端に装着されたハンドピースを用いて説明したが、これに限定せず、実習者２が把持して扱う診療器具１７であれば、エアタービンハンドピース、レーザー光を照射するレーザハンドピース、スケーラハンドピース、バキューム、口腔内カメラ、あるいは三次元口腔内スキャナなどであってもよい。

また、マーカー取付け器具３０，５０のマーカー支持部３３，５３を、固定部３２，５２とは別体で構成したが、これに限定せず、マーカー支持部３３，５３が固定部３２，５２に一体形成されたマーカー取付け器具であってもよい。
また、実施例１において、マーカー取付け器具３０の固定部３２が、嵌合によって診療器具１７の把持部１７２に固定される構成としたが、これに限定せず、診療器具１７の所望位置に固定可能であれば、例えば、締付けによって診療器具１７に固定されるなど、適宜の構成で固定される固定部３２であってもよい。

また、実施例１において、マーカー取付け器具３０の固定部３２と位置決め部３４とを別体で構成したが、これに限定せず、固定部３２と位置決め部３４とが一体形成されたマーカー取付け器具であってもよい。

この場合、固定部３２を所望位置に位置させる長さで、先端装着部３４１から延設されるとともに、固定部３２に接続された延設部を、第１規制部３４３、及び第２規制部３４４にかえて備えたマーカー取付け器具とする。これにより、マーカー取付け器具は、固定部３２の長手方向Ｘへの移動と、長手方向Ｘを回転軸とした固定部３２の回動とを規制する規制部として、延設部を機能させることができる。

また、実施例１のマーカー取付け器具３０において、固定部３２の前方への移動と、固定部３２の周方向への回動とを、別々の規制部で規制したが、これに限定せず、１つの規制部で、固定部３２の前方への移動と、固定部３２の周方向への回動とを規制してもよい。

例えば、第１規制部３４３の後端面に、固定部３２の切欠き部分３２１ａにおける後端面を当接させることで、所望位置に位置した固定部３２の前方への移動と、周方向への回動とを規制してもよい。

また、実施例１のマーカー取付け器具３０において、固定部３２の被嵌合部３２２にマーカー支持部３３が嵌合し、固定部３２の切欠き部分３２１ａに位置決め部３４が嵌合する構成としたが、これに限定せず、例えば、別の実施形態におけるマーカー取付け器具６０の外観斜視図を示す図１０のように、固定部６１において、位置決め部６３が嵌合する部分に、マーカー支持部６２が嵌合する構成であってもよい。

具体的には、マーカー取付け器具６０の固定部６１は、図１０に示すように、円筒部６１１と、円筒部６１１の外周面から径方向外側へ向けて突設した１つの被嵌合部６１２とで一体形成されている。この被嵌合部６１２には、図１０に示すように、マーカー支持部６２の前端に設けた平面視略Ｔ字状の嵌合突部６２１、または位置決め部６３の後端に設けた平面視略矩形の第２規制部６３１が、択一的に嵌合可能な平面視略Ｔ字状の嵌合孔６１２ａが凹設されている。

このように、マーカー取付け器具６０は、固定部６１に設けた嵌合孔６１２ａに、マーカー支持部６２または位置決め部６３を択一的に取付け可能にしている。これにより、マーカー取付け器具６０は、診療器具１７に対するマーカーの位置ズレをより確実に抑えることができる。

２…実習者
１７…診療器具
３０，５０，６０…マーカー取付け器具
３１…マーカー
３２，５２，６１…固定部
３３，５３，６２…マーカー支持部
３４，６３…位置決め部
１７２…把持部
１７２ａ…開口孔
１７４…先端部
３４１…先端装着部
３４３…第１規制部
３４４…第２規制部
５２１ｂ…係止爪

Claims (4)

1. 診療器具の三次元位置情報を検出するためのマーカーを、前記診療器具に取付けるマーカー取付け器具であって、
   前記マーカーを支持するとともに、前記診療器具に対して着脱自在に固定される器具本体部と、
   前記診療器具の所望位置に前記器具本体部を位置させる位置決め部とで構成され、
   施術者が把持する前記診療器具の部分を把持部とし、該把持部の一端から延びて施術箇所に近接する部分を前記診療器具の先端部として、
   前記位置決め部が、
   前記診療器具の前記先端部に装着される先端装着部と、
   前記所望位置において、前記器具本体部の移動を規制する規制部とで一体形成された
   マーカー取付け器具。
2. 前記位置決め部が、
   前記器具本体部に対して着脱自在に構成された
   請求項１に記載のマーカー取付け器具。
3. 前記器具本体部が、
   前記診療器具に固定される固定部と、
   該固定部に対して着脱可能に取付けられるとともに、前記マーカーを支持するマーカー支持部とで構成された
   請求項１または請求項２に記載のマーカー取付け器具。
4. 診療器具の三次元位置情報を検出するためのマーカーを、前記診療器具に取付けるマーカー取付け器具の取付け方法であって、
   施術者が把持する前記診療器具の部分を把持部とし、該把持部の一端から延びて施術箇所に近接する部分を前記診療器具の先端部として、
   前記診療器具の前記先端部に位置決め部の先端装着部を装着する工程と、
   前記マーカーを支持する器具本体部を、前記位置決め部の規制部によって移動規制して前記診療器具の所望位置に位置させる工程と、
   前記診療器具に対して前記器具本体部を固定する工程とを備えた
   マーカー取付け器具の取付け方法。

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