WO2009087782A1 - 歯の噛み合わせ測定装置 - Google Patents

歯の噛み合わせ測定装置 Download PDF

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WO2009087782A1
WO2009087782A1 PCT/JP2008/055788 JP2008055788W WO2009087782A1 WO 2009087782 A1 WO2009087782 A1 WO 2009087782A1 JP 2008055788 W JP2008055788 W JP 2008055788W WO 2009087782 A1 WO2009087782 A1 WO 2009087782A1
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coil
respect
relative
axis
jaw
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PCT/JP2008/055788
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English (en)
French (fr)
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Eiichi Bando
Masanori Nakano
Maki Hosoki
Motoharu Kori
Kazuo Okura
Yoshihiro Kubo
Keisuke Nishigawa
Hisahiro Takeuchi
Yutaka Sato
Original Assignee
The University Of Tokushima
Kabushikikaisha Shofu
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    • A61B5/4547—Evaluating teeth

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for measuring the meshing state of teeth.
  • the inventor has developed a device for measuring the relative movement of the lower jaw with respect to the upper jaw, that is, the jaw movement (see Patent Document 1).
  • this apparatus has an exciting coil 91 rigidly coupled to the teeth of either the upper jaw or the lower jaw, and a rigid body to the teeth of the jaw opposite to the jaw to which the exciting coil 91 is rigidly coupled.
  • a sensor coil 92 to be coupled, an AC power source 93 for passing an alternating current through the exciting coil 91, a signal induced from the exciting coil 91 excited by the alternating current to the sensor coil 92, and a sensor coil 92 for the exciting coil 91 are calculated.
  • an arithmetic circuit 94 for detecting the relative positions of the upper jaw and the lower jaw from the relative positions of the upper jaw and the lower jaw.
  • the exciting coil 91 and the sensor coil 92 are arranged apart from each other. As shown in FIG.
  • the exciting coil 91 and the sensor coil 92 include three sets of coils 91a, 91b, 91c (92a, 92b, 92c) wound in directions orthogonal to each other.
  • an AC power source 93 is connected to each of the coils 91 a, 91 b, 91 c of the excitation coil 91, and the AC induced by each of the coils 92 a, 92 b, 92 c of the sensor coil 92 is calculated by the arithmetic circuit 94.
  • the relative position between the lower jaw and the upper jaw is detected by calculation. 2004-229943
  • the above jaw movement measuring device calculates and displays the movement trajectory relative to the upper jaw while the mouth is closed and the mouth is opened wide and the lower jaw is moved back and forth and left and right.
  • This jaw movement measuring device can accurately determine the movement of the temporomandibular joint.
  • this jaw movement measuring device can detect the state of the temporomandibular joint, but cannot detect the meshing state of the teeth. For this reason, it cannot be used effectively for the production of dentures.
  • An important object of the present invention is to provide a tooth meshing measurement device that can detect and display the posture and locus with respect to the moving distance in the contact state of the upper and lower teeth and accurately detect the tooth meshing. .
  • the tooth meshing measuring device includes a position detection sensor 30 for detecting a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw 11 of the lower jaw 12, and the upper jaw 11 of the lower jaw 12 detected by the position detection sensor 30.
  • a calculation circuit 31 for calculating a relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth from a relative position and a relative posture with respect to, and a display monitor 32 for displaying the relative posture with respect to the movement distance calculated by the calculation circuit 31.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the relative rotation angle with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth, and the display monitor 32 displays the relative rotation angle with respect to the movement distance. Yes.
  • the tooth meshing measuring device includes a position detection sensor 30 for detecting a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw 11 of the lower jaw 12, and a relative to the upper jaw 11 of the lower jaw 12 detected by this measuring device.
  • An arithmetic circuit 31 for calculating a movement locus of the specific point of the lower jaw occlusal plane 34 with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth from the position and relative posture, and a lower jaw occlusion for the movement distance calculated by the calculation circuit 31
  • a display monitor 32 for displaying a movement locus of a specific point on the plane.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the movement locus from the pinching position 33 and the display monitor 32 displays the movement locus from the pinching position 33. it's shown.
  • the tooth meshing measuring device includes a position detection sensor 30 for detecting a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw 11 of the lower jaw 12, and the upper jaw 11 of the lower jaw 12 detected by the position detection sensor 30.
  • the relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth is calculated from the relative position and the relative posture with respect to, and the movement locus of the specific point of the lower jaw occlusal plane 34 with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth is calculated.
  • a display monitor 32 that displays a relative posture with respect to the movement distance calculated by the calculation circuit 31 and a movement locus of a specific point of the lower jaw occlusal plane 34 with respect to the movement distance.
  • the tooth meshing measuring device of the present invention has a feature that it can accurately detect the tooth meshing by detecting and displaying the posture and locus with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth.
  • the tooth meshing measuring device according to claim 1 of the present invention calculates and displays the relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth from the relative position and relative posture with respect to the upper jaw of the lower jaw detected by the position detection sensor. Therefore, it is clear how the lower teeth move relative to the upper teeth by moving the upper and lower teeth in contact.
  • the measuring device according to claim 2 of the present invention calculates and displays the relative rotation angle with respect to the moving distance, so that the upper and lower teeth are moved in contact, and the lower teeth are compared with the upper teeth. It becomes clear whether to move while tilting.
  • the tooth meshing measuring apparatus specifies the lower jaw occlusal plane relative to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth from the relative position and relative posture with respect to the upper jaw detected by the position detection sensor. Since the movement trajectory of the point with respect to the upper jaw is calculated and displayed, it is clear how the specific point of the lower tooth moves by moving the upper and lower teeth in contact.
  • the measuring device since the measuring device according to claim 4 of the present invention calculates and displays the movement locus from the position where the head is fitted, the upper and lower teeth are moved in contact, and the lower teeth are placed in the position where the head is fitted. It becomes clear how to move against.
  • the tooth meshing measurement device is based on the relative position and relative posture with respect to the upper jaw of the lower jaw detected by the position detection sensor, the relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth, The upper and lower teeth move in contact so that the lower teeth move relative to the upper teeth. It becomes clear what kind of posture and how to move.
  • the tooth meshing measurement apparatus shown in FIG. 3 is based on a position detection sensor 30 that detects a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw of the lower jaw, and a relative position and relative posture with respect to the upper jaw of the lower jaw that are detected by the position detection sensor 30.
  • a calculation circuit 31 that calculates a relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth, or a movement locus of the specific point of the lower jaw occlusal plane 34 with respect to the movement distance, and a movement distance calculated by the calculation circuit 31
  • a display monitor 32 for displaying the relative posture.
  • the tooth meshing measurement device is based on the relative position and relative posture of the lower jaw detected by the position detection sensor, relative to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth, or the upper jaw at a specific point on the lower occlusal plane. It is characterized by calculating and displaying a movement trajectory with respect to. Therefore, the present invention does not specify a position detection sensor for detecting a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw of the lower jaw as the following structure. As this position detection sensor, all position detection sensors that are currently used or will be developed in the future and that can measure jaw movement can be used.
  • the position detection sensor 30 detects a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw 11 of the lower jaw 12.
  • the position detection sensor 30 detects a relative position and a relative posture with respect to the upper jaw 11 of the lower jaw 12 with the suggestion fitting position 33 as a reference.
  • the position detection sensor 30 detects the movement distances of the lower jaw 12 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and the rotation angles in the X-axis, Y-axis, and Z-axis, using the suggestion fitting position 33 as a reference point.
  • the position detection sensor 30 can have a structure shown in FIGS.
  • the position detection sensor 30 shown in these figures includes an excitation coil 1 and a sensor coil 2 that are rigidly coupled to the teeth of the upper and lower jaws, an AC power source 3 that supplies an alternating current to the excitation coil 1, and an excitation coil 1 that is excited by an alternating current.
  • a detection circuit 4 that calculates a signal induced in the sensor coil 2 and detects the relative position of the upper jaw 11 and the lower jaw 12 from the relative position of the sensor coil 2 with respect to the excitation coil 1 is provided.
  • the excitation coil 1 is rigidly coupled to the teeth of the upper jaw 11
  • the sensor coil 2 is rigidly coupled to the teeth of the lower jaw 12.
  • the sensor coil can be rigidly coupled to the upper jaw tooth, and the excitation coil can be rigidly coupled to the lower jaw tooth.
  • Excitation coil 1 and sensor coil 2 are rigidly connected to the teeth of the jaw via attachment members 5 and 6.
  • the excitation coil and the sensor coil can also be fixed to the gums via an attachment member.
  • a tooth is used in a broad sense including a denture.
  • FIG. 4 shows a state where the position detection sensor 30 shown in FIG. 3 is attached to the subject.
  • the excitation coil 1 is disposed in front of the upper jaw 11 via the attachment member 5 of the upper jaw 11, and the sensor coil 2 is disposed outside the cheek via the attachment member 6 of the lower jaw 12. It is arranged.
  • the excitation coil can be disposed outside the cheek and the sensor coil can be disposed in front of the upper jaw.
  • the position detection sensor does not necessarily need to arrange the excitation coil and the sensor coil at these positions, and can be arranged at a position slightly deviated from the above positions, or can be arranged at positions facing each other. .
  • the position detection sensor 30 can also arrange
  • the exciting coil 1 and the sensor coil 2 arranged in the oral cavity can be directly fixed to teeth and rigidly coupled to the upper jaw 11 and the lower jaw 12.
  • the exciting coil 1 and the sensor coil 2 in FIG. 5 are directly bonded to the tooth surface and are rigidly coupled.
  • the excitation coil 1 and the sensor coil 2 arranged in the oral cavity are preferably arranged inside or outside the front teeth in order to make it easy to measure the movement of the upper and lower jaws.
  • the exciting coil 1 is rigidly coupled directly to the outside of the front teeth of the upper jaw 11, and the sensor coil 2 is directly rigidly coupled to the inside of the front teeth of the lower jaw 12.
  • the position detection sensor 30 in FIG. 5 has both the excitation coil 1 and the sensor coil 2 disposed in the oral cavity, but the position detection sensor 30 has only one of the excitation coil and the sensor coil disposed in the oral cavity. You can also
  • the exciting coil 1 is disposed outside the subject, and the sensor coil 2 is rigidly coupled to both the upper jaw 11 and the lower jaw 12, or the subject is excited as shown in FIG. Fixing the sensor coil 2 so as not to move relative to the coil 1 and rigidly coupling the sensor coil 2 to the lower jaw 12 to detect the relative positions of the lower jaw 12 and the upper jaw 11 in the X, Y, and Z axes. You can also.
  • the fixing base 20 that fixes the excitation coil 1 to the outside of the subject, and a subject formed by rigidly coupling the sensor coil 2 to the teeth of the upper jaw 11 and the lower jaw 12 It arrange
  • the fixing base 20 includes a head fixing mechanism 21 that fixes the subject's head in a fixed position.
  • the position detection sensor 30 fixes the subject's head to a fixed position of the fixing base 20 to which the excitation coil 1 is fixed via a head fixing mechanism 21 and rigidly couples the sensor coil 2 to the lower jaw 12 of the subject. is doing.
  • the position detection sensor 30 detects the relative position of the teeth of the lower jaw 12 with respect to the fixed base 20 on which the subject's head is fixed.
  • the exciting coil 1 is disposed outside the subject and in a posture orthogonal to each other so that the central axes thereof are located on the X axis, the Y axis, and the Z axis. You can also.
  • the excitation coil 1 shown in these figures includes a circular air-core coil arranged on the rear surface, right surface, and upper surface of the subject, and an X-axis coil 1a, a Y-axis coil 1b, and a Z-axis coil. 1c.
  • the exciting coil 1 of FIG. 9 includes an X-axis coil 1a, a Y-axis coil 1b, and a Z-axis coil 1c, which are a fixed base 20, a rear wall surface 20A, a right wall surface 20B, and an upper top plate 20C.
  • the exciting coil 1 shown in FIG. 9 has a fixed base 20 in which three fixed plates are arranged in a posture orthogonal to each other at the rear, right and upper sides of the subject.
  • the exciting coil 1 can be moved by disassembling and transporting a large fixing base 20 for each fixing plate.
  • the exciting coil can also fix the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil on the surface of the room wall or ceiling to be measured as a fixed base.
  • the position detection sensor 30 shown in FIGS. 8 and 9 has a subject formed by rigidly coupling the sensor coil 2 to the teeth of the upper jaw 11 and the lower jaw 12 at a fixed position inside the fixed base 20, and the upper jaw relative to the fixed base 20.
  • the relative position between the teeth of the lower jaw 12 and the lower jaw 12 is detected by the arithmetic circuit 4 to detect the position of the teeth.
  • the position detection sensor places the subject whose sensor coil is rigidly connected to the lower jaw teeth at a fixed position inside the fixed base, and fixes the subject's head to the fixed base via the head fixing mechanism.
  • the relative position of the lower jaw teeth with respect to the fixed base can also be detected.
  • the X-axis coil 1a, the Y-axis coil 1b, and the Z-axis coil 1c are arranged with the excitation coil 1 so that their center axes are orthogonal to each other.
  • the position detection sensor can measure the jaw movement of the subject even when the central axes of the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil of the exciting coil are slightly deviated from each other. Further, in the position detection sensor 30 shown in FIGS.
  • the excitation coil 1 is arranged so that the central axes of the X-axis coil 1a, the Y-axis coil 1b, and the Z-axis coil 1c intersect at one point.
  • These position detection sensors 30 can measure the jaw movement most ideally by placing the subject inside the fixed base 20 so that the sensor coil 2 is positioned in the vicinity of the intersection of the central axes of the excitation coils 1.
  • the position detection sensor can measure the jaw movement of the subject even if the position of the sensor coil fixed to the subject is slightly deviated from the intersection of the central axes of the excitation coils.
  • the position detection sensor 30 shown in FIGS. 3 to 5 uses the same sensor coil 2 and exciting coil 1. These position detection sensors 30 can be used for the exciting coil 1 and the sensor coil 2 by manufacturing the same coil. For this reason, it can be mass-produced efficiently and inexpensively. Further, the sensor coil and the excitation coil can be optimized by changing the wire diameter and the number of turns. For example, a thick wire can be used for the exciting coil to pass a strong current, and a thin wire can be used for the sensor coil to increase the number of turns and increase the sensitivity. As shown in FIGS.
  • the sensor coil 2 and the excitation coil 1 include an X-axis coil 2a, 1a, a Y-axis coil 2b, 1b, and a Z-axis coil 2c wound in directions orthogonal to each other. 1c.
  • the X-axis coils 2a and 1a, the Y-axis coils 2b and 1b, and the Z-axis coils 2c and 1c are composed of a loop coil 8 wound in a circle by a winding machine, and the loop coil 8 is placed on the surface of the core material 7
  • the sensor coil 2 and the exciting coil 1 are fixed.
  • the sensor coil 2 shown in FIGS. 6 to 9 has the same structure as the sensor coil 2 shown in FIGS.
  • the position detection sensor can measure the jaw movement of the subject even when the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil of the excitation coil or the sensor coil are slightly deviated from each other.
  • the loop coil 8 is manufactured by winding a conductive wire having an insulated surface a plurality of times in a circular shape and fixing it with an adhesive.
  • the loop coil does not necessarily have to be wound in a circular shape.
  • the wire may be wound into a polygon a plurality of times and fixed with an adhesive.
  • the loop coil 8 can be manufactured by winding it around the outer periphery of a core 9 made of a magnetic material.
  • the inductances of the X-axis coils 2a and 1a, the Y-axis coils 2b and 1b, and the Z-axis coils 2c and 1c are specified by the number of turns and the winding diameter of the loop coil 8.
  • the X-axis coils 2a and 1a, the Y-axis coils 2b and 1b, and the Z-axis coils 2c and 1c can increase the number of turns of the loop coil 8 and increase the winding diameter to increase the inductance.
  • the loop coil 8 of the exciting coil 1 determines the strength of the magnetic field generated by the inductance, and the strength of the magnetic field generated from the X-axis coil 1a, the Y-axis coil 1b, and the Z-axis coil 1c increases as the inductance increases.
  • the exciting coil 1 having a large inductance increases the magnetic field strength and increases the AC voltage induced in the sensor coil 2.
  • the loop coil 8 of the sensor coil 2 increases the inductance to increase the voltage level of the AC signal induced in the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c. When the voltage level of the AC signal induced in the sensor coil 2 is increased, the measurement accuracy for detecting the position of the sensor coil 2 can be increased. Therefore, increasing the inductance of the loop coil 8 serving as the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c is effective in increasing the measurement accuracy.
  • the inductance of the loop coil makes the loop coil larger and heavier.
  • the sensor coil and excitation coil should be small and light. This is because it can be easily attached to the patient and the patient can freely move the jaw in the attached state.
  • the loop coil 8 has a winding diameter of 10 mm or less, preferably 5 mm or less, and an inductance of about 200 ⁇ H or more, preferably 500 ⁇ H or more.
  • the core material 7 has three planes orthogonal to each other, the loop coil 8 is fixed to the three planes 7A, and the X axis coils 2a and 1a, the Y axis coils 2b and 1b, and the Z axis coil are orthogonal to each other. 2c and 1c are provided.
  • the core material 7 of FIG. 10 is a rectangular parallelepiped, and the loop coil 8 is fixed to three planes 7A of the rectangular parallelepiped that are orthogonal to each other.
  • the core material 7 is provided with a recess 7B for inserting the loop coil 8 in a plane as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • the recess 7B has the inner shape as the outer shape of the loop coil 8, and the loop coil 8 is fitted and fixed in place. Further, the depth of the recess can be made deeper than the thickness of the loop coil, and the loop coil can be put into the recess so that the loop coil does not protrude from the core material.
  • the core material in which the loop coil is placed in the recess so as not to protrude can be structured to protect the loop coil by coating the surface with the loop coil inserted.
  • the sensor coil 2 and the excitation coil 1 that fix the X-axis coils 2a and 1a, the Y-axis coils 2b and 1b, and the loop coil 8 serving as the Z-axis coils 2c and 1c to the rectangular parallelepiped core material 7 make the core material 7 magnetic.
  • the core material 7 can increase the inductance of the loop coil 8.
  • the core material does not necessarily need to be a magnetic material, and a loop coil can be used as an air-core coil as a non-magnetic material such as plastic.
  • the loop coil 8 wound around the core 9 can fix the loop coil 8 at a fixed position by making the inner shape of the recess 7B provided on the plane into a shape that allows the core 9 to be fitted.
  • planes 7A orthogonal to each other are arranged in the X-axis direction, and the loop coil 8 is fixed to this plane.
  • the core material 7 in this figure connects three plate materials 10 so as to be orthogonal to each other.
  • the core material 7 fixes a loop coil 8 serving as a Z-axis coil 2c, 1c, X-axis coil 2a, 1a, Y-axis coil 2b, 1b to the core material 7 from left to right in the drawing.
  • the core material 7 can also be provided with a recess 7B in a portion where the loop coil 8 is fixed, and the loop coil 8 can be inserted into the recess 7B and fixed in place.
  • the AC power source 3 excites the X-axis coil 1a, the Y-axis coil 1b, and the Z-axis coil 1c of the excitation coil 1 with alternating frequencies of different frequencies.
  • the AC power supply 3 has built-in oscillating means for exciting the X-axis coil 1a at an angular velocity ⁇ 1, the Y-axis coil 1b at ⁇ 2, and the Z-axis coil 1c at a frequency ⁇ 3.
  • the AC power source 3 can generate alternating currents having different frequencies by a plurality of oscillation circuits, but can also generate sine waves having different frequencies by using a microcomputer and a D / A converter. This AC power supply generates a digital amount of a sine wave by a microcomputer and converts it into an analog amount by a D / A converter.
  • the detection circuit 4 detects the relative position and orientation of the excitation coil 1 and the sensor coil 2 from the alternating current induced by the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2, that is, the excitation coil.
  • the relative positions and relative postures of the upper jaw 11 and the lower jaw 12 that rigidly connect the sensor coil 1 and the sensor coil 2 are calculated.
  • the detection circuit 4 calculates the distance and posture of the sensor coil 2 with respect to the excitation coil 1 from the amplitude of the AC signal induced in the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2.
  • the detection circuit 4 determines the amplitude of the AC signal induced in each X-axis coil 2a, Y-axis coil 2b, and Z-axis coil 2c of the sensor coil 2 with respect to the excitation coil 1 of the sensor coil 2.
  • the relative position and relative posture can be calculated.
  • the detection circuit 4 calibrates the relative position and relative attitude of the sensor coil 2 and the excitation coil 1, stores the calibration result in a storage circuit, and stores the sensor coil 2 and the excitation coil 1 from the stored calibration data. The position of is calculated. The detection circuit 4 gradually changes the sensor coil 2 from the excitation coil 1 to change the relative position, and further changes the relative orientation of the sensor coil 2 with respect to the excitation coil 1 at each relative position. In the posture, the amplitude of the alternating current induced in each X-axis coil 2a, Y-axis coil 2b, and Z-axis coil 2c of the sensor coil 2 is stored in the storage circuit as calibration data.
  • the relative positions of the sensor coil 2 and the excitation coil 1 are determined from the amplitudes of the AC signals induced in the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2. And relative posture. Further, when an AC amplitude that is not stored in the calibration data is detected, the detection circuit 4 interpolates the stored calibration data to obtain the relative position and relative posture of the sensor coil 2 with respect to the excitation coil 1. To detect.
  • the detection circuit 4 includes an amplifier that amplifies an AC signal induced in each of the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2 at a constant amplification factor, and an amplifier.
  • An A / D converter that converts an analog signal output from the digital signal into a digital signal, an arithmetic unit that calculates a signal converted into a digital value by the A / D converter, and a storage circuit that stores calibration data .
  • the memory circuit is guided to the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c by changing the relative positions of the exciting coil 1 and the sensor coil 2 and further changing the relative postures at the respective relative positions. AC amplitude is detected, and the detected result is stored as calibration data.
  • the detection circuit 4 amplifies the alternating current induced in the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2 to a predetermined amplitude by an amplifier, and converts the amplified analog signal to A / A
  • the digital value is converted by the D converter, and the digital value converted by the computing unit is compared with the calibration data stored in the storage circuit, and the relative position between the exciting coil 1 and the sensor coil 2 is calculated from the nearest calibration data.
  • the relative position and relative attitude are calculated by specifying the relative attitude or interpolating the calibration data.
  • the position detection sensor 30 that stores the calibration data in the storage circuit and calculates the relative position and the relative orientation of the excitation coil 1 and the sensor coil 2 based on the calibration data can detect an error caused by the excitation coil 1 and the sensor coil 2. While correcting, that is, correcting the dimensional error, shape error, position error, etc. of the exciting coil 1 and sensor coil 2 in the manufacturing process, the relative position and relative posture of the exciting coil 1 and sensor coil 2, that is, the upper jaw 11 The relative position and relative posture of the lower jaw 12 can be detected with extremely high accuracy.
  • the detection circuit 4 uses a mathematical method such as FFT to convert the alternating current induced by the X-axis coil 2a, the Y-axis coil 2b, and the Z-axis coil 2c of the sensor coil 2 regardless of the calibration data.
  • the relative position and the relative attitude of the sensor coil 2 and the exciting coil 1 can be calculated from the Fourier series.
  • the position detection sensor 30 can detect the relative position and relative orientation of the excitation coil 1 and the sensor coil 2 without calibration.
  • the relative position and the relative attitude of the exciting coil 1 and the sensor coil 2 can be calculated by both calibration data and a mathematical method to detect the relative position and the relative attitude with higher accuracy.
  • the calculation circuit 31 calculates the relative posture with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth from the relative position and the relative posture detected by the position detection sensor 30.
  • the upper and lower teeth are brought into contact with respect to the suggestion fitting position 33, the lower teeth are moved forward relative to the upper teeth, and the relative posture with respect to the movement distance is calculated, or the lower teeth are
  • the left and right teeth are moved to the left and right to calculate the relative posture with respect to the moving distance.
  • the movement distance of the lower tooth with respect to the upper tooth is detected with the front-back direction of the tooth as the X-axis direction, the left-right direction as the Y-axis direction, and the vertical direction of the tooth as the Z-axis direction.
  • relative rotation angles with respect to the movement distance, with the X, Y, and Z axes as the rotation axes are detected as rotation angles about the X, Y, and Z axes.
  • the arithmetic circuit 31 moves the lower tooth forward with respect to the upper tooth, that is, in the X-axis direction, and detects a relative rotation angle with the X-axis and the Y-axis as rotation axes with respect to the movement distance in the X-axis direction.
  • FIG. 14 shows a relative rotation angle with the Y axis as the rotation axis with respect to the movement distance in the X axis direction.
  • the arithmetic circuit 31 calculates a relative rotation angle with respect to the moving distance, and the calculation result is displayed on the display monitor 32.
  • FIG. 14 shows an angle at which the lower teeth are moved forward while the lower teeth are in contact with the upper teeth, and the lower teeth tilt forward and backward.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the relative rotation angle with the X axis and the Y axis as the rotation axes with respect to the movement distance in the Y axis direction by moving the lower teeth to the left and right, that is, in the Y axis direction with respect to the upper teeth. can do.
  • Move the lower tooth in the Y-axis direction, that is, the left and right, and calculate the relative rotation angle with the X axis as the rotation axis. can do.
  • the arithmetic circuit 31 can detect a movement distance in an arbitrary direction and a relative rotation angle around an arbitrary axis and calculate a relative rotation angle with respect to the movement distance.
  • FIG. 15 shows a state where the lower jaw 12 is moved obliquely forward indicated by an arrow A with the lower tooth in contact with the upper tooth.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the movement distance in the direction indicated by the arrow A from the movement distance in the X-axis direction and the Y-axis direction, and relative rotation with the X-axis, Y-axis, and Z-axis as the rotation axes with respect to this movement distance.
  • the angle is detected and the relative posture with respect to the moving distance is calculated.
  • the arithmetic circuit 31 can also calculate a relative rotation angle with an arbitrary axis, for example, a direction indicated by an arrow A in the figure as a rotation axis. Thereby, in the contact state of the upper and lower teeth, the relative posture with respect to the movement distance in an arbitrary direction is detected, and it is determined whether or not the preferred teeth mesh.
  • the arithmetic circuit 31 can calculate a movement trajectory of the specific point of the lower jaw 12 with respect to the upper jaw 11 with respect to the movement distance in the contact state of the upper and lower teeth instead of or in addition to the relative attitude with respect to the movement distance. .
  • the arithmetic circuit 31 can also calculate the movement trajectory with respect to the movement distance of the front, rear, left and right central points of the lower jaw occlusal plane 34. This arithmetic circuit 31 moves the lower tooth forward with respect to the upper tooth, that is, in the X-axis direction, and sets the movement locus of the specific point with respect to the movement distance in the X-axis direction as the position in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Calculate.
  • FIG. 16 shows the relative position in the Z-axis direction with respect to the movement distance in the X-axis direction.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the position in the Z-axis direction with respect to the movement distance in the X-axis direction as shown in this figure, and displays the calculation result on the display monitor 32.
  • FIG. 16 shows the distance that the lower tooth moves up and down by moving the lower tooth forward with the upper tooth in contact.
  • the arithmetic circuit 31 moves the lower tooth in the left-right direction, that is, the Y-axis direction with respect to the upper tooth, and calculates the position in the Z-axis direction of the specific point with respect to the movement distance in the Y-axis direction.
  • the movement locus of the specific point can be calculated.
  • the arithmetic circuit 31 calculates the vertical position with respect to the horizontal movement distance, and displays the vertical position with respect to the horizontal movement distance, that is, the movement locus on the display monitor 32.
  • the arithmetic circuit 31 can also calculate a movement trajectory with respect to a movement distance in an arbitrary direction. For example, as shown in FIG. 15 described above, the arithmetic circuit 31 sets the lower teeth in contact with the upper teeth and moves the lower jaw 12 obliquely forward indicated by the arrow A, in the X axis direction and the Y axis direction. The movement distance in the direction indicated by the arrow A can be calculated from the movement distance to, and the position of the specific point in the Z-axis direction with respect to this movement distance can be calculated to calculate the movement locus of the specific point. The calculation circuit 31 calculates the vertical position with respect to the movement distance in an arbitrary direction, and displays the vertical position with respect to the movement distance in this direction, that is, the movement locus on the display monitor 32.
  • the tooth meshing measurement apparatus including the arithmetic circuit 31 that detects both the relative posture and the movement locus with respect to the movement distance outputs both the relative posture with respect to the movement distance and the movement locus with respect to the movement distance to the display monitor 32, and displays the display monitor 32. At 32, both the relative posture and the movement trajectory can be displayed on the display monitor 32.
  • the jaw movement measuring device of the present invention can be effectively used for dental prosthesis because it can accurately detect the movement of the lower jaw and the upper jaw and measure the meshing of teeth.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the measuring apparatus of jaw movement which this inventor developed previously. It is an expansion perspective view of the exciting coil of the measuring apparatus shown in FIG. It is a schematic block diagram of the tooth
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the sensor coil shown in FIG. 10 taken along line AA. It is sectional drawing which shows another example of a sensor coil. It is a perspective view which shows another example of a sensor coil. It is a figure which shows an example of the relative rotation angle with respect to the movement distance calculated by a calculating circuit. It is the schematic which shows the state which moves a lower jaw with respect to an upper jaw in arbitrary directions. It is a figure which shows an example of the movement locus
  • SYMBOLS 1 Excitation coil 1a ... X-axis coil 1b ... Y-axis coil 1c ... Z-axis coil 2 ... Sensor coil 2a ... X-axis coil 2b ... Y-axis coil 2c ... Z-axis coil 3 ... AC power supply 4 ... Detection circuit 5 ... Mounting member 6 ... Mounting member 7 ... Core material 7A ... Flat surface 7B ... Recess 8 ... Loop coil 9 ... Core 10 ... Plate material 11 ... Upper jaw 12 ... Lower jaw 20 ... Fixing base 20A ... Wall surface 20B ... Wall surface 20C ... Top plate 21 ... Head fixing mechanism DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ...
  • Position detection sensor 31 Arithmetic circuit 32 ... Display monitor 33 ... Bite fitting position 34 ... Mandibular occlusal plane 91 ... Excitation coil 91a ... Coil 91b ... Coil 91c ... Coil 92 ... Sensor coil 92a ... Coil 92b Coil 92c ... coil 93 ... AC power supply 94 ... arithmetic circuit

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Abstract

【課題】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する。 【解決手段】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。

Description

歯の噛み合わせ測定装置
　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、真っ直ぐ噛んだ唆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。
　本発明の請求項２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４の歯の噛み合わせ測定装置は、演算回路３１が、唆頭嵌合位３３からの移動軌跡を演算して、表示モニタ３２が唆頭嵌合位３３からの移動軌跡を表示している。
　本発明の請求項５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、本発明の請求項２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４の測定装置は、唆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、下の歯が唆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５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、唆頭嵌合位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、この唆頭嵌合位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、唆頭嵌合位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、真っ直ぐ噛んだ唆頭嵌合位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。
符号の説明
　　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…唆頭嵌合位
　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 (5)

  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)とを備える歯の噛み合わせ測定装置。
  2. 　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)とを備える歯の噛み合わせ測定装置。
  4. 　前記演算回路(31)が、唆頭嵌合位(33)からの移動軌跡を演算して、表示モニタ(32)が唆頭嵌合位(33)からの移動軌跡を表示する請求項３に記載される歯の噛み合わせ測定装置。
  5. 　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)とを備える歯の噛み合わせ測定装置。
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