JP2007289647A - 歯列矯正装置、及び歯列矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】治療期間を大幅に短縮することができ、かつ、患者の負担を軽減する。
【解決手段】交流信号生成部３０は、交流信号をコイル２０に流し、コイル２０に交流磁界を発生させる。人物Ｚは、永久磁石１０が取り付けられたマウスピース４０を歯に装着し、コイル２０内に顔を入れる。これにより、永久磁石１０はコイル２０によって発生された交流磁界により振動し、人物Ｚの歯に振動を与える。そのため、矯正器具による矯正効果が高まる結果、歯列矯正の治療時間を大幅に短縮することができる。また、磁界によってコイル２０を振動させているため、マウスピース４０に電力供給線などを接続することが不要となり、治療負担を軽減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、人物等の動物の歯列を矯正する歯列矯正装置、及び歯列矯正方法に関する。

従来、歯列矯正装置としては、ワイヤーを用いたものがあり、ワイヤーの戻り力で歯列に一定力（静荷重）を付与することで、歯並びや咬み合わせを治すようにしたものがある。すなわち、歯列に一定力を付与すると、歯茎の中で歯を支えている歯槽骨が徐々にリモデリングすることで、歯列矯正ができるという原理に基づくものである。

しかし、ワイヤーを用いた歯列矯正では、治療期間が非常に長く（早くて６箇月、通常は数年）、患者にとって大きな負担となっている。また痛みを伴うことから治療を希望しないことも多い。

このような歯列矯正の期間を短縮するために、図１７（ａ）に示すように、歯列に一定力を加えたサンプルＡと、歯列に振動力を加えたサンプルＢとを比較すれば、振動力を加えたサンプルＢの方が期間の短縮に効果があるという研究がなされている（非特許文献１）。

同様に、図１７（ｂ）に示すように、歯列に一定力を加えたサンプルＣと、歯列に一定力＋振動力を加えたサンプルＤとを比較すれば、一定力＋振動力を加えたサンプルＤの方が期間の短縮に効果があるという研究もなされている（非特許文献２）。

これらの研究によれば、歯列矯正の期間が約１／２〜１／３に大幅に短縮されることになる。それのみではなく、振動力を付与するのは、非特許文献１では１日に１．５時間だけで良く、非特許文献２では２週間に１回で２分間だけで良いとなっている。つまり、非特許文献１では１日に１．５時間だけの治療を継続すれば良く、非特許文献２では２週間に１回で２分間だけの治療を継続すれば良いことになる。

これらの研究から、歯列にワイヤー等で一定力を付与するだけよりも、振動力を付与する方が歯列矯正の期間の大幅な短縮に効果があることを理解できる。
清水：日矯歯誌４５：５６−７２，１９８６ 大前他：日本矯正歯科学会雑誌，６０（４）：２０１，２００１

ところで、これらの研究成果を実際の治療に応用する種々の試みがなされているが、患者の負担を軽減させるという点において、更に改良の余地が残されている。

本発明の目的は、治療期間を大幅に短縮することができ、かつ、患者の負担を軽減させることができる歯列矯正装置を提供することである。

本発明による歯列矯正装置は、歯列を矯正する歯列矯正装置であって、磁界を生成する磁界生成手段と、前記磁界生成手段により生成された磁界によって振動し、歯列を矯正するための矯正器具が装着された歯を振動させる磁性体とを備えることを特徴とする。

本発明による歯列矯正方法は、磁界生成手段が、歯列に装着された磁性体を磁界により振動させ、前記歯列に振動を与えて、前記歯列を矯正することを特徴とする。

これらの構成によれば、磁界生成手段により磁界を生成し、磁性体を振動させ、矯正器具が装着された歯を振動させる。そのため、矯正器具による矯正作用を促進させ、歯列矯正の治療期間を短縮化することができる。ここで、磁界生成手段は、磁界により磁性体に振動を与えるため、磁性体と磁界生成手段とを物理的に直接接続しなくとも、磁界を振動させることができる。その結果、給電を行うための配線等が不要となることに加えて、患者は、磁界生成手段を装用する必要がなくなる。従って、磁界生成手段により生成される磁界が及ぶ空間内であれば、患者は自由に移動することが可能となり、配線に煩わされることなく治療の負担を低減させることができる。

また、上記構成において、前記磁界生成手段は、互いの軸心が交差する２個の円形コイルからなる２軸の電気コイルを用いて、磁界を生成することが好ましい。

この構成によれば、ある平面上の任意の方向に磁性体を振動させることができる。

また、上記構成において、前記磁界生成手段は、互いの軸心が交差する３個の円形コイルからなる３軸の電気コイルを用いて、磁界を生成することが好ましい。

この構成によれば、空間上の任意の方向に磁性体を振動させることができる。

また、上記構成において、前記磁界生成手段は、ヘルムホルツコイルを用いて磁界を生成することが好ましい。

この構成によれば、磁界強度が均一である領域が広くなり、不意に頭部が運動しても安定したトルクで磁性体を振動させることができ、患者の治療負担をより低減させることができる。

また、上記構成において、前記磁性体は、前記歯に装着されるマウスピースに取り付けられることが好ましい。

この構成によれば、磁性体がマウスピースに取り付けられているため、患者は磁性体を歯に容易に装着することができる。

また、上記構成において、前記矯正器具は、ワイヤーと前記ワイヤーを歯に固定するブラケットとを備え、前記磁性体は、前記ワイヤーの全部、又は前記ワイヤーの一部を構成することが好ましい。

この構成によれば、矯正器具と磁性体とを兼用させることができる。

また、上記構成において、前記矯正器具は、ワイヤーと前記ワイヤーを歯に固定するブラケットとを備え、前記磁性体は、前記ブラケットの全部、又は前記ブラケットの一部を構成することが好ましい。

この構成によれば、矯正器具と磁性体とを兼用させることができる。

また、上記構成において、前記磁界は、向きが１方向であり、かつ、大きさが周期的に変化する磁界である交番磁界であることが好ましい。

この構成によれば、磁性体を直線的に振動させることができる。

また、上記構成において、前記磁界は、ある面上に向きが回転し、かつ大きさが周期的に変化する磁界であることが好ましい。

この構成によれば、振動方向が経時的に変化するように磁性体を振動させることができる。

また、上記構成において、前記磁界生成手段は、０．１５ｍＴ以上、０．１８ｍＴ以下の磁界を生成することが好ましい。

この構成によれば、０．１５ｍＴ以上、０．１８ｍＴ以下の磁界を歯に与えると、骨化促進効果を与えることが知られているため、かかる範囲の磁界を与えることにより、磁性
体を介して歯を機械的に振動させることとの相乗効果により、骨化促進効果を高め、治療期間をより短縮化することができる。

本発明によれば、磁界生成手段により磁界を生成し、磁性体を振動させ、矯正器具が装着された歯を振動させる。そのため、矯正器具による矯正作用を促進させ、歯列矯正の治療期間を短縮化することができる。ここで、磁界生成手段は、磁界により磁性体に振動を与えるため、磁性体と磁界生成手段とを物理的に直接接続しなくとも、磁界を振動させることができる。その結果、給電を行うための配線等が不要となることに加えて、患者は、磁界生成手段を装用する必要がなくなる。従って、磁界生成手段により生成される磁界が及ぶ空間内であれば、患者は自由に移動することが可能となり、配線に煩わされることなく治療の負担を低減させることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による歯列矯正装置１の全体構成図を示している。歯列矯正装置１は、永久磁石（磁性体）１０、コイル２０、及び交流信号生成部３０を備えている。永久磁石１０は、人物Ｚの歯に装着されるマウスピース４０に取り付けられ、コイル２０により発生した交流磁界によって振動し、歯列３を振動させる。なお、永久磁石１０としては、鉄を含むフェライト磁石や、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ［Ｊ／ｍ^３］の非常に大きなネオジウム−鉄−ボロン系やサマリウム−コバルト系の希土類の磁石などを用いることが好ましい。

コイル２０は、円形コイルから構成され、軸心Ｃ１が水平方向を向くように配設され、交流信号生成部３０により生成された交流信号により交流の磁界を発生させ、永久磁石１０を振動させる。詳細には、コイル２０は、筒状のボビン２２と、ボビン２２に対して所定の巻き数で巻き回された電線２１とを備えている。ボビン２２の直径は、人物Ｚの顔の断面のサイズよりも大きなサイズである。

交流信号生成部３０は、周波数が例えば、５０〜１５０Ｈｚ程度の交流信号をコイル２０に供給することにより、コイル２０に磁界を発生させる。なお、コイル２０の巻き数と、交流信号生成部３０が生成する交流信号の振幅とは、コイル２０の軸心Ｃ１における磁界の実効値又は振幅が、０．１５ｍＴ〜０．１８ｍＴ、より好ましくは、０．１６ｍＴ〜０．１７ｍＴとなるような値が予め設定されている。なお、交流信号生成部３０とコイル２０とは、磁界生成手段の一例に相当する。歯に対して０．１５ｍＴ〜０．１８ｍＴの磁界を与えると、骨化促進効果が高まることに関しては、「T. Takano-Yamamoto, et. al.,“Effect of a Pulsing Electromagnetic Field on Demineralized Bone-matrix-induced Bone Formation”, J. Dent. Res., Vol. 71, No. 12, pp. 1920-1925, 1992」に掲載されている。これにより、０．１５ｍＴ〜０．１８ｍＴの磁界を歯列３に与えることと、永久磁石１０によって機械的刺激を与えることとの相乗効果により、治療期間をより短縮することができる。

以上により構成された歯列矯正装置１において、マウスピース４０を装着した人物Ｚは、コイル２０の軸心Ｃ１上であって、コイル２０の中心に口が位置するように、コイル２０内に顔を入れる。これにより、マウスピース４０に取り付けられた永久磁石１０に交流磁界が作用し、永久磁石１０が振動することで、歯列３が振動する。ここで、人物Ｚは、歯列３に矯正器具（図２参照）を取り付けている。そのため、歯列３には、永久磁石１０による振動と、矯正器具による矯正力とが加わることになる。その結果、矯正器具による歯列矯正作用が促進され、歯列矯正の治療期間を大幅に短縮化することが可能となる。

なお、図１において、人物Ｚを横たわらせるベッドを配設してもよい。この場合、ベッドの高さは、人物Ｚの口がコイル２０の中心軸上に位置するような高さを有することが好ましい。また、図１において、コイル２０の軸心Ｃ１が鉛直方向を向くようにコイル２０を配設してもよい。この場合、人物Ｚは、起立姿勢でコイル２０の内部に顔を入れるようになる。そして、この場合、人物Ｚの身長に合わせて、コイル２０の高さが調節可能な調節機構（図略）をコイル２０に取り付けてもよい。更に、コイル２０の軸心Ｃ１が鉛直方向を向くようにコイル２０を配設する場合、人物Ｚを起立させるのではなく、椅子に座らせても良い。こうすることで、人物Ｚの負担をより軽減させることができる。

図２は、図１に示す人物Ｚの矯正器具が装着された下顎側の歯列３を示した図である。歯列３の各歯３ａ〜３ｎのうち、奥歯３ａ，３ｎを除いた歯３ｂ〜３ｍの外面部には、ブラケット（ワイヤー係止用金具）４がそれぞれ固定され、ワイヤー５は、各ブラケット４によって歯列３に係止されている。そして、ワイヤー５の戻り力で歯列３に一定力（静荷重）を付与することで、歯並びや咬み合わせを治すことができる。なお、ブラケット４とワイヤー５とは、矯正器具に相当する。ブラケット４を固定する歯やワイヤー５を係止するブラケット４は、図１に例示したものに限られるものではない。

図３は、図２に示す歯列３に図１に示すマウスピース４０を装着した状態を示した図である。図３に示すように、マウスピース４０の歯３ｆ，３ｉの位置には、外側に突出した、凸部４１が形成され、永久磁石１０は、この凸部４１の内側に取り付けられている。従って、コイル２０により交流磁界が付与されると、永久磁石１０は凸部４１内において振動し、歯列３が振動される。

図４は、マウスピース４０を表面から見たときの分解斜視図を示している。また、図５は、マウスピース４０を裏面から見たときの分解斜視図を示している。マウスピース４０は、歯列３に直接被せる内側マウスピース４３と、内側マウスピース４３の外側に被せる外側マウスピース４２とを備え、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３とを内外に二重に重ね合わせた構造を有している。

内側マウスピース４３と外側マウスピース４２の材料としては、マウスピース材料として普通に用いられ、衛生面の安全性が保証された材料、例えば高分子材料であるＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル樹脂）、熱可塑性プラスチック、熱可塑性選エラストマー、シリコーンゴム等の材料を用いることが、歯や歯肉へのアレルギー等の影響を抑えることができるので好ましい。

なお、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３との材料としてはＥＶＡシートに限られるものではないが、ＥＶＡシートは電気的絶縁性が確保され、断熱材としも機能するためにより好ましい。特に内側マウスピース４３にＥＶＡシートを用いると、内側マウスピース４３に軟質性を持たせることができ、これによって、永久磁石１０からの振動力によって、歯３ｉ，３ｆの付近の損傷を防止することが可能となる。

図５に示すように、外側マウスピース４２の凸部４１に永久磁石１０を入れ、内側マウスピース４３を外側マウスピース４２に貼り合わせる。これにより、永久磁石１０がマウスピース４０に取り付けられることになる。ここで、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３とは、例えば、超音波用着等を用いて気密に接合して一体化される。ここで、気密とは、実際には、水分が侵入しないように、水密が保たれるレベル以上に接合されていることを示す。これにより、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３との内面に唾液や洗浄水等が侵入することが防止され、凸部４１の内部に唾液や洗浄水等が侵入することが防止される。なお、永久磁石１０に対して、凸部４１及び内側マウスピース４３を密着させると、永久磁石１０の振動が規制される虞があるため、凸部４１のサイズは、永久磁石１０のサイズに対して永久磁石１０が可動できる範囲分大きなサイズにすることが好ましい。

図６は、交流信号発生部３０の詳細な構成を示すブロック図である。交流信号生成部３０は、制御装置３１、Ｄ／Ａコンバータ３２、及びアンプ３３を備えている。制御装置３１は、液晶パネル等の表示装置、マウス及びキーボード等の入力装置、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、並びにハードディスク等を備えるパーソナルコンピュータから構成され、デジタルの交流信号を生成し、Ｄ／Ａコンバータ３２に出力する。

ハードディスクには、入力装置を用いて入力された交流信号の振幅、及び周波数等に従って、交流信号を生成する交流信号生成プログラムが記憶されており、ＣＰＵはこの交流信号生成プログラムを実行することで、ユーザにより振幅等が設定されたデジタルの交流信号をＤ／Ａコンバータ３２に出力する。

Ｄ／Ａコンバータ３２は、制御装置３１と、例えばＵＳＢケーブルを介して接続され、制御装置３１から出力されたデジタルの交流信号を、デジタル／アナログ変換して、アナログの交流信号を生成し、アンプ３３に出力する。アンプ３３は、Ｄ／Ａコンバータ３２から出力されたアナログの交流信号を所定の利得で増幅し、コイル２０に出力する。

図７（ａ）は、コイル２０によって発生された磁界Ｈが、永久磁石１０に及ぼす作用を示した図であり、図７（ｂ）は、コイル２０によって発生された磁界の経時的変化を示すグラフである。なお、図７（ａ）に示す＋Ｘは軸心Ｃ１の手前向きの方向を示し、−Ｘは＋Ｘに対して正反対（１８０度）の方向を示している。コイル２０内には、ボビン２２の周方向に沿って、電流が流れるため、コイル２０の中心付近には、軸心Ｃ１方向に磁界Ｈが発生するが、コイル２０には交流信号が流れるため、コイル２０の内部には、軸心Ｃ１方向上で大きさが周期的に変化する磁界Ｈが発生する。具体的には、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において＋Ｘ方向を向いていた磁界Ｈは、時刻ｔ２に向かうにつれてサインカーブに従って減少していき、時刻ｔ２において０となる。そして、磁界Ｈは、時刻ｔ３に向かうにつれて、サインカーブに従って、−Ｘ方向に増大していき、時刻ｔ３において、ピークに到達した後、再度、サインカーブに従って減少していく。

従って、Ｘ方向に対して、磁気モーメントＭの向きが直交するように、永久磁石１０を配置すれば、永久磁石１０は、磁界Ｈが＋Ｘ方向を向いているときは、鉛直下向きに磁界Ｈと磁気モーメントＭとの積に比例する大きさのトルクＴを受け、磁界Ｈが−Ｘ方向を向いているときは、鉛直方向に磁界Ｈと磁気モーメントＭとの積に比例する大きさのトルクＴを受けることで矢印符号Ｂで示すように振動する。

交流信号の周波数を大きくすると磁界の向きの変化が速くなる結果、永久磁石１０を高速に振動させることができる。これは、永久磁石１０の質量や形状等の条件によりその上限周波数は制約されるものの、交流信号の周波数を調整することで、永久磁石１０が振動する速度を制御することが可能であることを意味する。また、コイル２０により発生される磁界Ｈの強さはコイル２０に通電する交流信号（交流電流）の実効値に比例するため、トルクＴの大きさは、永久磁石１０の磁気モーメントＭが一定であるとすると、交流信号の実効値によって調整することが可能となる。

以上のことから、コイル２０に通電する交流信号の周波数と実効値を調整することにより、永久磁石１０の機械的振動を外部のコイル２０によって制御することが可能となり、永久磁石１０が取り付けられたマウスピース４０の装着者である人物Ｚの歯に機械的刺激（振動）を付与することができる。

このように、実施の形態１による歯列矯正装置１によれば、コイル２０により磁界Ｈを発生させて、永久磁石１０を振動させ、矯正器具が装着された歯を振動させる。そのため、矯正器具による矯正作用を促進させ、歯列矯正の治療期間を短縮化することができる。ここで、永久磁石１０は、磁界Ｈにより振動されているため、永久磁石１０とコイル２０とを物理的に直接接続しなくとも、磁界Ｈを振動させることができる。その結果、給電を行うための配線等が不要となることに加えて、人物Ｚは、磁界生成手段を装用する必要がなくなる。従って、コイル２０により生成される磁界Ｈが及ぶ空間内であれば、患者は自由に移動することが可能となり、配線に煩わされることなく治療の負担を低減させることができる。

更に、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３との間に、永久磁石１０を埋め込む構造を採用しているため、永久磁石１０が直接人物Ｚに触れることを防止することができる。その結果、唾液によって永久磁石１０が溶出し、溶出した成分が人物Ｚに悪影響を与えることを回避することができる。また、永久磁石１０に鉄が含まれると、水分に曝されることによって、永久磁石１０が腐食する虞があるが、永久磁石１０はマウスピース４０内に隔離するように取り付けられているため、マウスピース４０を水で洗浄することも可能となりメンテナンスが容易になる。

なお、本実施の形態では、マウスピース４０として、歯列３全体を覆うマウスピースを例示したが、これに限定されず、矯正対象となる歯が含まれるように、歯列３の一部を覆うサイズのものであってもよいし、矯正対象となる歯のみを覆うサイズであってもよい。

また、マウスピース４０の形状は、矯正対象となる歯列に適合した形状を有してもよいし、マウスピース４０がもつ弾性力を矯正力として利用するために、矯正前の歯列３とはわずかに異なり、かつ、矯正目標となる歯列３の形状を有するものであってもよい。この場合、マウスピース４０が矯正器具となるため、ワイヤー５等は不要となる。

更に、本実施の形態では、永久磁石１０が２箇所に取り付けられたマウスピース４０を例示したが、これは一例にすぎず、永久磁石１０を１箇所に取り付けてもよいし、３箇所以上取り付けても良い。また、永久磁石１０が歯列３の表面側に位置するように、永久磁石１０を取り付けたが、これに限定されず、永久磁石１０を歯列３の裏側（舌側）の側面に取り付けても良い。更に、永久磁石１０が歯の冠部に位置するように、永久磁石１０をマウスピースの頂部に取り付けても良い。

更に、本実施の形態では、外側マウスピース４２と内側マウスピース４３との間に永久磁石１０が取り付けられているが、これに限定されず、一重構造のマウスピースに取り付けてもよい。

（実施の形態２）
図８は実施の形態２による歯列矯正装置１ａのコイル２０ａを示した図である。実施の形態２による歯列矯正装置１ａは、実施の形態１の歯列矯正装置１のコイル２０を、図８に示すような２個の円形コイル２１０，２２０により構成したことを特徴とする。なお、実施の形態２の歯列矯正装置１ａは、コイル２０ａ以外の部分については、実施の形態１の歯列矯正装置１と大きな違いがないため、重複する部分については同一の符号を付し、説明を省略する。

図８に示すようにコイル２１０は、ボビン２１１とボビン２１１に巻き回された電線２１２とを備えている。ボビン２１１の直径は、実施の形態１のボビン２２とほぼ同一の大きさである。コイル２２０は、ボビン２１１とボビン２１１に巻き回された電線２１２とを備えている。ボビン２２１の直径は、ボビン２１１の直径とほぼ同一である。又、ボビン２１１と２２１との幅ｄはほぼ同一である。

図９は、実施の形態２による交流信号生成部３０ａのブロック図を示している。交流信号生成部３０ａは、実施の形態１による交流信号生成部３０に対して、２個のアンプ３３，３４を備えていることを特徴とする。制御装置３１は、コイル２１０に対応するデジタルの交流信号Ａ１とコイル２２０に対応するデジタルの交流信号Ａ２とを生成し、Ｄ／Ａコンバータ３２に出力する。ここで、制御装置３１は、デジタルの交流信号Ａ１，Ａ２を時分割多重して、Ｄ／Ａコンバータ３２に出力する。Ｄ／Ａコンバータ３２は、マルチプレクサ３２１と、チャンネルＣＨ０に対応するＤ／Ａコンバータ３２２と、チャンネルＣＨ１に対応するＤ／Ａコンバータ３２３とを備える。

マルチプレクサ３２１は、制御装置３１の制御の下、デジタルの交流信号Ａ１を、Ｄ／Ａコンバータ３２２に出力し、デジタルの交流信号Ａ２をＤ／Ａコンバータ３２３に出力する。Ｄ／Ａコンバータ３２２は、制御装置３１の制御の下、デジタルの交流信号Ａ１をアナログ／デジタル変換して、アンプ３３に出力する。Ｄ／Ａコンバータ３２３は、制御装置３１の制御の下、デジタルの交流信号Ａ２をデジタル／アナログ変換して、アンプ３４に出力する。アンプ３３，３４は各々、交流信号Ａ１，Ａ２を所定の利得で増幅し、コイル２１０，２２０に出力する。

図８に示すように、コイル２１０の軸心Ｃ２１０は、コイル２１０の中心Ｏにおいて、コイル２１０の軸心Ｃ２２０と直交している。従って、コイル２１０とコイル２２０の各々に流れる交流信号Ａ１，Ａ２の振幅、位相、周波数を適当な値に設定することで、軸心Ｃ２１０と軸心Ｃ２２０と含む水平面Ｓ１上の任意の方向に磁界を発生させることができる。

例えば、コイル２１０とコイル２２０とに通電する交流信号（交流電流）Ａ１，Ａ２の周波数を同一とし、それらの位相差を０とすると、図７（ｂ）に示すように、１方向に変化する磁界Ｈが発生する。このように、向きが１方向であり、周期的に大きさが変化する磁界Ｈを交番磁界という。なお、交番磁界は交流磁界の特殊な場合である。

また、コイル２１０とコイル２２０とに通電する交流信号（交流電流）Ａ１，Ａ２の周波数は同じであるが、それらの位相差が９０度であるとき、磁界Ｈの向きは、図８に示すように水平面Ｓ１上を回転する。この回転方向は、交流信号Ａ１，Ａ２のうちどちらの位相が進んでいるかによって決定される。

更に、コイル２１０とコイル２２０とに通電する交流信号Ａ１，Ａ２の周波数に整数比の関係があるとき、発生する磁界Ｈは、向きが水平面Ｓ１上を回転し、かつ大きさが周期的に変化する。そして、磁気モーメントＭの方向を適当に設定することで、永久磁石１０に与えるトルクＴの向きを制御でき、永久磁石１０の振動方向を調整することができる。なお、磁気モーメントＭの向きは、マウスピース４０への永久磁石１０の埋め込む向きを変えたり、人物の顔の向きを変えたりすることによって調整すればよい。

図１０は、制御装置３１の表示部に表示される交流信号Ａ１，Ａ２を設定するための操作画面を示した図である。図１０に示す操作画面には、２つの波形表示欄Ｇ１，Ｇ２と、３つの設定欄Ｇ３〜Ｇ５とを備えている。

設定欄Ｇ３〜Ｇ５には、それぞれ、位相、電圧、及び周波数を設定する欄が設けられている。交流信号Ａ１の位相、電圧、及び周波数は、設定欄Ｇ３を操作することで設定することができ、交流信号Ａ２の位相、電圧、及び周波数は、設定欄Ｇ４を操作することで設定することができる。

設定欄Ｇ３〜Ｇ５は同一構成であるため、設定欄Ｇ３のみ説明する。設定欄Ｇ３は左端に表示され、交流信号Ａ１に対して設定された位相、電圧（振幅）、及び周波数を数値表示する数値表示欄Ｗ１〜Ｗ３を備えている。数値表示欄Ｗ１〜Ｗ３の右側には、スライドバーＳＬ１〜ＳＬ３が表示されている。このスライドバーＳＬ１〜ＳＬ３はマウスでドラッグ可能となっている。数値表示欄Ｗ１〜Ｗ３には、スライドバーＳＬ１〜ＳＬ３のドラッグ量に応じた数値が表示される。例えば、位相を調整するためのスライドバーＳＬ１は、左端に位置するとき、数値表示欄Ｗ１には０と表示され、右端に位置するとき、数値表示欄Ｗ１には３６０度と表示されというように、ユーザはスライドバーＳＬ１をドラッグすることで、交流信号Ａ１の位相を設定することができる。なお、数値表示欄Ｗ１〜Ｗ３に直接数値を入力しても、位相、振幅、及び周波数を設定することができる。

設定欄Ｇ３〜Ｇ５の右側には、交流信号の振幅スケールを設定するための電圧レンジ欄が表示されている。例えば、電圧レンジが−１０Ｖ〜＋１０Ｖに設定されている場合、数値表示欄Ｗ２には、０〜１０の範囲で数値を表示させることができ、交流信号Ａ１の振幅を設定することが可能となる。

スライドバーＳＬ１〜ＳＬ３の右側には、交流信号Ａ１の波形を定めるための出力波形欄Ｗ４が表示されている。この出力波形欄Ｗ４には、予め定められた波形の中からいずれかの波形を選択できるようなプルダウンメニューが表示されるようになっている。

波形表示欄Ｇ１は、縦軸が電圧を示し、横軸が位相を示し、設定欄Ｇ３〜Ｇ５で設定された、３つの交流信号の波形が表示される。実施の形態２では、２個のコイル２１０，２２０を用いるため、図１０では、設定欄Ｇ３，Ｇ４で設定された交流信号Ａ１，Ａ２の波形が表示されている。なお、後述する実施の形態３のように３個のコイルを使用する場合は、３個目のコイルに対する交流信号Ａ３は、設定欄Ｇ５を操作することで設定される。

制御装置３１は、設定欄Ｇ３〜Ｇ５で設定された交流信号Ａ１〜Ａ３を合成し、波形表示欄Ｇ２に表示する。波形表示欄Ｇ２は、コイル２０ａを真上から見たときの合成波形を示し、縦軸がＣＨ１、すなわち、コイル２２０を示し、横軸がＣＨ０、すなわち、コイル２１０を示している。例えば、図１０に示すように、交流信号Ａ２の位相を交流信号Ａ１の位相に対して９０度ずらした場合、コイル２１０とコイル２２０との合成磁界は、水平面Ｓ１上で反時計回りの方向に回転するため、波形表示欄Ｇ２において、磁界Ｈを示す扇形の領域Ｄ１が反時計回りに回転する。

以上説明したように、実施の形態２による歯列矯正装置１ａによれば、コイル２０ａは２個のコイル２１０，２２０を備えているため、１方向に大きさが周期的に変化する交番磁界、水平面Ｓ１上で方向が回転する磁界、又は水平面Ｓ１上で方向が回転し、かつ、大きさが周期的に変化する磁界を発生させることができるため、永久磁石１０を種々のパターンで振動させることができる。

なお、実施の形態２において、コイル２１０，２２０は、中心Ｏにおいて、軸心Ｃ２１０と軸心Ｃ２２０とが直交するように配置されているが、これに限定されず、中心Ｏにおいて、軸心Ｃ２１０と軸心Ｃ２２０とが９０度以外の方向で交差するように配置しても良い。

また、図１１に示すように、コイル２１０とコイル２２０とを同軸上に配列し、コイル２０ａをヘルムホルツコイルとしてもよい。この場合、コイル２０ａの中心付近の磁界Ｈの強さが一定となる領域が増大し、永久磁石１０の振動を安定させることができる。そのため、人物Ｚの頭部が多少動いても、永久磁石１０に作用する磁界は変化しなくなり、不意の頭部運動に対しての頑健性が得られ、より均一なトルクを永久磁石１０に付与することが可能となる。

更に、図１２に示すように、人物Ｚが頭を置く枕（ヘッドレスト）４００の両側壁４０１，４０２に同軸上に直径が例えば１００ｍｍのコイル２１０，２２０を配置してもよい。この場合、永久磁石１０が取り付けられたマウスピース４０を装着した人物Ｚが枕４００に頭を置いて横たわると、コイル２１０，２２０によって発生された交流の磁界Ｈによって、永久磁石１０が振動し、人物Ｚの歯を振動させることができる。これにより、人物Ｚの負担を軽減させることができる。

（実施の形態３）
図１３は、実施の形態３による歯列矯正装置１ｂのコイル２０ｂを示した図である。実施の形態３によるコイル２０ｂは、３個のコイル２１０，２２０，２３０を備えることを特徴とする。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２と同一のものは、同一の符号を付し説明を省略する。

コイル２１０〜２３０は、軸心Ｃ２１０〜Ｃ２３０が、中心Ｏにおいて互いに直交するように配置されている。なお、コイル２３０は、実施の形態２に示すコイル２１０，２２０と同一構成であるため、説明を省略する。コイル２１０〜２３０の巻き数は同一であり、各々の直径もほぼ同一であり、幅ｄもほぼ同一である。

図１４は、実施の形態３による交流信号生成部３０ｂのブロック図を示している。実施の形態３による交流信号生成部３０ｂは、実施の形態２による交流信号生成部３０ｂに対して、コイル２３０に対応するＤ／Ａコンバータ３２４を備えると共に、コイル２３０に対応するアンプ３５を備えることを特徴とする。

制御装置３１は、３個のコイル２１０〜２３０の各々に供給するデジタルの交流信号Ａ１〜Ａ３を生成し、時分割多重によりマルチプレクサ３２１に出力する。マルチプレクサ３２１は、制御装置３１の制御の下、アナログの交流信号Ａ１〜Ａ３をそれぞれ、Ｄ／Ａコンバータ３２２〜３２４に出力する。Ｄ／Ａコンバータ３２２〜３２４は、それぞれ、デジタルの交流信号Ａ１〜Ａ３をデジタル／アナログ変換して、アンプ３３〜３５に出力する。アンプ３３〜３５は、それぞれ、交流信号Ａ１〜Ａ３を所定の利得で増幅し、コイル２１０〜２３０に出力する。

ユーザは、図１０に示す操作画面において、交流信号Ａ１〜Ａ３の位相、電圧（振幅）、及び周波数を設定することで、３次元空間内の任意の方向に、磁界Ｈを発生させることができる。つまり、実施の形態２では、水平面Ｓ１上でしか磁界Ｈを発生させることができなかったが、このように３個のコイル２１０〜２３０を設けることにより、水平面Ｓ１に対して中心Ｏを通って交差する任意の平面内において、磁界Ｈを１方向に変化させたり、回転させたりすることが可能となる。

以上説明したように、実施の形態３による歯列矯正装置１ｂによれば、３個のコイル２１０〜２３０を備えているため、磁界Ｈが振動するパターンのバリエーションをより増大させることが可能となり、永久磁石１０をより多くのパターンで振動させることができる。

（実施の形態４）
実施の形態４による歯列矯正装置１ｃは、矯正器具と磁性体とを兼用したことを特徴とする。図１５は、実施の形態４による歯列矯正装置１ｃの矯正器具が取り付けられた下顎側の歯列３を示した図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１〜３と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。

実施の形態４による矯正器具は、ワイヤー５が磁性体で構成されている。そのため、ワイヤー５に実施の形態１〜３で示す交流磁界を印加すると、ワイヤー５は振動し、歯列３に機械的振動を付与することになる。すなわち、歯列３は、ワイヤー５からの戻り力とワイヤーからの機械的振動とが付与され、実施の形態１〜３の場合と同様に、歯列矯正作用が促進されることになる。そして、ワイヤー５を磁性体により構成しているため、矯正器具と磁性体とを兼用させることができ、矯正器具に加えて別途、永久磁石を採用する必要がなくなり、部品点数を削減することができる。また、患者の口内に取り付けられる部品が少なくなるため、患者に対する不快感をより軽減させることができる。

なお、ワイヤー５の全体を磁性体で構成することに代えて、ワイヤー５において、矯正対象となる歯に対向する領域のみを磁性体により構成してもよい。例えば図１５に示す３ｆが矯正対象の歯であるとすると、ワイヤー５において、歯３ｆに対向する領域５ａのみを磁性体により構成してもよい。この場合、領域５ａを磁化されたワイヤー切片で構成し、それ以外のワイヤー５の領域を磁化されていないワイヤー切片で構成し、これらのワイヤー切片を溶接する等して接続することで、ワイヤー５を構成すればよい。

更に、磁化されたワイヤー５を用いることなく、全部又は一部が磁化されたブラケットを用いることで、矯正器具と磁性体とを兼用させてもよい。この場合、矯正対象となる歯に取り付けられるブラケットを磁化されたブラケットで構成する、或いは、ブラケットの一部に磁石を取り付けて構成し、他の歯を磁化されていないブラケットにより構成すればよい。図１６は、磁化されたブラケットが採用された矯正器具を下顎の歯列３に装着した場合を示した図である。図１６に示す歯３ｆが矯正対象の歯であるとすると、歯３ｆに取り付けられるブラケット４ａを磁性体で構成する。ブラケット４ａに実施の形態１〜３で示す交流磁界を印加すると、ブラケット４ａは、交流磁界によって振動し、歯列３に機械的振動を付与することになる。すなわち、歯列３は、ワイヤー５からの戻り力とブラケット４ａからの機械的振動とが付与され、実施の形態１〜３の場合と同様に、歯列矯正作用が促進されることになる。そして、ブラケット４ａを磁性体により構成しているため、矯正器具と磁性体とを兼用させることができ、矯正器具に加えて別途、永久磁石を採用する必要がなくなり、部品点数を削減することができる。また、患者の口内に取り付けられる部品が少なくなるため、患者に対する不快感を軽減させることができる。

本発明の実施の形態１による歯列矯正装置１の全体構成図を示している。 図１に示す人物Ｚの下顎側の歯列３を示した図である。 図２に示す歯列３に図１に示すマウスピース４０を装着した状態を示した図である。 マウスピース４０を表面から見たときの分解斜視図を示している。 マウスピース４０を裏面から見たときの分解斜視図を示している。 交流信号発生部３０の詳細な構成を示すブロック図である。 （ａ）は、コイル２０によって発生された磁界Ｈが、永久磁石１０に及ぼす作用を示した図であり、（ｂ）は、コイル２０によって発生された磁界の経時的変化を示すグラフである。 実施の形態２による歯列矯正装置１ａのコイル２０ａを示した図である。 実施の形態２による交流信号生成部３０ａのブロック図を示している。 制御装置３１の表示部に表示される交流信号Ａ１，Ａ２を設定するための操作画面を示した図である。 コイル２０ａをヘルムホルツコイルとしたときの図を示している。 コイル２０ａを人物Ｚが頭を置く枕（ヘッドレスト）４００の両側壁４０１，４０２に配置したときの図を示している。 実施の形態３による歯列矯正装置１ｂのコイル２０ｂを示した図である。 実施の形態３による交流信号生成部３０ｂのブロック図を示している。 実施の形態４による歯列矯正装置１ｃの矯正器具が取り付けられた下顎側の歯列３を示した図である。 実施の形態４による歯列矯正装置１ｃの矯正器具の他の例を示した図である。 従来技術を説明する図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 歯列矯正装置
３ 歯列
４ ブラケット
５ ワイヤー
１０ 永久磁石
２０，２０ａ，２０ｂ コイル
２１ 電線
２２ ボビン
３０，３０ａ，３０ｂ 交流信号生成部
３１ 制御装置
３２，３２２，３２３，３２４ Ｄ／Ａコンバータ
３３，３４，３５アンプ
４０ マウスピース
４１ 凸部
４２ 外側マウスピース
４３ 内側マウスピース
２１０，２２０，２３０ コイル
３２１ マルチプレクサ
４００ 枕
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 交流信号

Claims (11)

1. 歯列を矯正する歯列矯正装置であって、
   磁界を生成する磁界生成手段と、
   前記磁界生成手段により生成された磁界によって振動し、歯列を矯正するための矯正器具が装着された歯を振動させる磁性体とを備えることを特徴とする歯列矯正装置。
2. 前記磁界生成手段は、互いの軸心が交差する２個の円形コイルからなる２軸の電気コイルを用いて、磁界を生成することを特徴とする請求項１記載の歯列矯正装置。
3. 前記磁界生成手段は、互いの軸心が交差する３個の円形コイルからなる３軸の電気コイルを用いて、磁界を生成することを特徴とする請求項１記載の歯列矯正装置。
4. 前記磁界生成手段は、ヘルムホルツコイルを用いて磁界を生成することを特徴とする請求項１記載の歯列矯正装置。
5. 前記磁性体は、歯に装着されるマウスピースに取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歯列矯正装置。
6. 前記矯正器具は、ワイヤーと前記ワイヤーを歯に固定するブラケットとを備え、
   前記磁性体は、前記ワイヤーの全部、又は前記ワイヤーの一部を構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歯列矯正装置。
7. 前記矯正器具は、ワイヤーと前記ワイヤーを歯に固定するブラケットとを備え、
   前記磁性体は、前記ブラケットの全部、又は前記ブラケットの一部を構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歯列矯正装置。
8. 前記磁界は、向きが１方向であり、かつ大きさが周期的に変化する磁界である交番磁界であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の歯列矯正装置。
9. 前記磁界は、ある面上で向きが回転し、かつ大きさが周期的に変化する磁界であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の歯列矯正装置。
10. 前記磁界生成手段は、０．１５ｍＴ以上０．１８ｍＴ以下の磁界を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の歯列矯正装置。
11. 磁界生成手段が、歯列に装着された磁性体を磁界により振動させ、前記歯列に振動を与えて、前記歯列を矯正することを特徴とする歯列矯正方法。

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