JPS5977849A - 歯列弓形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被験者の歯列弓の形状を口腔外から超音波を
用いて測定する歯列弓形状測定装置に関するものである
。

歯科の診断のために歯顎部のＸ線像を展開された状部で
撮影することはいわゆるＸ線断層撮影法として知られて
おシ、撮影はＸ線発生器とＸ線フィルム装置とを結ぶ線
が常に歯列弓に対して−・定の角度（例えば直角）で交
わるように保ちなからＸｌｓ発生器とＸｉフイμム装置
を歯列弓の形状に応じて移動させて行なわれる。このた
め、一般には歯列弓の形状を３＠の円弧の複合曲線で近
似させ、この近似曲線に沿ってＸｆＡ発生器とＸ線フィ
ルム装置を移動させるオルソパントモグラフィ法が知ら
れておシ、その他、歯列弓を楕円形で近似する方式も公
知である（例えば特公昭４７−３６９５３号公報参照）
。しかしながら、歯列弓の形状や大きさにはかなシの個
体差があるので、これらのすべてを円弧の複合曲線や楕
円曲線で近似するには無３１があシ、撮影されたＸ線像
に焦点ぼけなどを生じて画質が低下するという問題点が
ある。

このために、被験者の歯列弓を直接測定し、この測定結
果に応じてＸ線撮影装置を制御することも試みられてお
シ、例えば被験者の口腔内に咬合プレートを挿入し、咬
合プレートの圧力接点のスイッチング状類によシ個々の
被験者の歯列弓の形状を測定することが提案されている
（特開昭５６−１３６５００号公報参照）。しかしなが
ら、との咬合プレート方式では咬合圧センサを使用して
いるため、得られる測定結果は歯牙の咬合面の歯列弓の
形状であシ、臨床上必要な歯けい部の歯列弓とは異なる
ものしか得ることができない。また！気接点を有するプ
レートを口腔内に挿入することは感電の危険性があって
安全面から好ましくないものであシ、更にＸ線撮影装置
と組合わせて使用する場合には、グレートの影が写らな
いように歯列弓の測定終了後プレートを取出す必要があ
シ、この時にせっかく位置付けされた被験者の口腔位置
がずれてしまうという問題点もある。

本発明はこのような点に着目し、歯けい部の歯列弓の測
定を正確、簡単且つ安全に行ない、また測定した状態の
ままで支障なくＸ線撮影を行なうことが容易な歯列弓形
状測定装置を提供することを目的としてなされたもので
あシ、超音波距離測定センサとこの超音波距離測定セン
サの変位量を検出するセンナ位置検出器とからなシ、測
定の基準位置となる支持部材にはは弧状の配列となるよ
うに取付けられた複数個の距離測定部と、各超音波距離
測定センサを被験者の顎部外面にそれぞれ当接させて測
定した時の該センサから被測定歯牙までの距離を示すデ
ータと測定時の支持部材に対する該センサの位置を示す
データとから各測定点における支持部材に対する被測定
歯牙の位置を計算して歯列弓の形状を算出する演算部と
を備えたことを特徴としている。

今、上顎及び下顎の歯列に接する２次のＸ−Ｙ平面を考
え、左右の中切歯の中間を（ｘ、ｙ）＝（。

、０）座標となるように位置付けし、Ｙ軸を左右方向、
Ｙ軸を前後方向にとると、歯列弓に合致した断層軌道は
下記の４次式で近似可能であシ、曲囃上の４点の（Ｘ　
、　Ｙ）座標が定まれば係数ａ４〜ａ！を算出すること
ができる。

７　＝　Ｂ−ａＸ’　＋　ａｓＸ”　＋　１３−宜Ｘ”
　＋　ａ、ｘＸ　　　−・・・・・・・・・（１）本発
明はこのような原理に基づいて、形状の既知な支持部材
に複数個の距離測定部を設け、この支持部材を基準とし
て支持部材に対する超音波距離測定センサの位置と、超
音波距離測定センサから歯列弓までの距離を測定し、こ
れらのデータを演算部で処理して各測定個所の座標を求
め、前記（１）式の各係数を計算することによシ、被験
者の歯列弓の形状を算出するものである。従って、本発
明によれば、漏電等の危険があシ、またＸｓ１撮影の障
害ともなる咬合グレートのようなものを口腔内に挿入せ
ず、被験者の顎部外面すなわち頬面に距離測定部を触れ
るだけで測定が可能であるから、測定を簡単且つ安全に
行なうことができ、測定個所を適正に選定することによ
シ歯けい部の歯列弓形状を測定するととができ、演算部
で制御されるＸ線撮影装置と組合わせることによ多、測
定結果をそのまま利用して口腔位置を動かすことなくＸ
線断層写真の撮影などを実施することができるのである
。

また本発明においては、演算部の記憶装置に複数の異な
る歯列弓モデμを記憶させておき、測定結果から算出さ
れた歯列弓形状を記憶されている各モデルと比較し、最
も近い形状の歯列弓モデμを選択するような構成とする
ことも可能であシ、例えば本出願人の出願に係る特願昭
５７−３１４２７号のＸ線撮影装置と組合わせれば、電
気バμス数を変化させることによシ測定した歯列弓形状
に応じた任意の断層のＸ線撮影を行なうことができる。

本発明装置と組合わされるＸ線撮影装置は、回転可能な
アームの両側にＸ線発生器とＸ線フイμム装置とが互い
に対向して設けられ、アームが前述し九Ｘ−Ｙ平面に沿
って移動するように構成されたもの、例えば本出願人の
出願に係る特公昭５５−１０５３号公報に記載されてい
るものが用いられる。

次に、上述のようなＸ線撮影装置と組合わせた場合の実
施例について図面を参照しながら説明する。

第１図は、距離測定部を被験者の顎部に当接させた状頗
の歯列弓を含む面に沿う平面図である。

図において（１）は被験者の歯列弓、（２）は頬面、（
３）は円弧状に湾曲した支持部材、（７）は支持部材（
３）に取付けられた複数個（図示の例では４個）の距離
測定部であシ、距離測定部（７）はセンサ位置検出器で
ある直Ｍ摺動型ボテンシ式メータ（４）と超音波距離測
定セン？′（５）とからなっている。

第２図は距離測定部（７）の具体的た構成の一例を示す
ものでアシ、ポテンショメータ（４）の本体＠υが支持
部材（３）に固定され、本体（４）を貫通した摺動棒θ
砕の先端にねじを切って超音波距離測定センサ（５）を
取付けてあシ、θ■はポテンショメータ（４）の出力リ
ード線、（６）は超音波距離測定センサ（５）を頬面（
２）に押付けるだめのスプリングである。６υはセンサ
ハウジング、　ＩＩはセンサ出力リード線、（ホ）はＰ
ＺＴ等の超音波発生用圧電素子であシ、圧電素子（ロ）
の前部は薄板からなる金属ケース（至）の内面にエポキ
シ系接着剤等を用いて接着され、後部には同様の接着剤
によシミ極（至）が接着され、前記リード線■はこの金
属ケース６つと電極（へ）から引出されておシ、金属ケ
ースに）はシリコンゴム接着剤等の振動吸収性の接着剤
層−を介してセンサハウジングに）に接金されている。

６カは金属ケース（至）の前面に設けられたインピーダ
ンス整合層であシ、圧電素子（財）の振動によって発生
した超音波を頬面あるいは口唇面へ能率よく伝播させる
と同時に、歯牙よシ反射してきた超音波を効率よく受信
するために、圧電素子−の特性インピーダンスと人体頬
部の特性インピーダンスとの相乗平均値の特性インピー
ダンスを持ち、超音波伝播方向の長さは使用周波数にお
ける整合層（ロ）内の波長の１　／　４の大きさになる
ように構成されている。具体的な材料としては、例えば
エポキシ樹脂等のプフスチツク材料にゴム微粒子をある
量だけ混入したものなどが用いられる。

第３図は超音波距離測定センサ（５）によって該センサ
（５）と歯列弓（１）との距離を測定する電気回路のグ
ロック図、第４図は同回路のバｆｉ／７タイミングチヤ
ートである。

第３図において、（３１１）は発振器であシ、第４図（
川に示すような一定周波数の信号を測定中連続発振する
。（３１０）はゲート回路で、発振器（３１１）の出力
を第４図（ｂ）に示すようなめる一定周期のバースト波
に変換し、次段のパワーアンプ（３０９）に供給してパ
ワーアンプ（３０９）の出力によって圧電素子０は駆動
され、第４図（（３）に示すような超音波信号を送波す
る。送波された超音波は頬内内部を伝播して歯牙表面で
反射し、１ｇ４図に）に示すようなエフーシグナμとな
って圧電素子ｒ４に受信される。

圧電素子争φに受信された超音波エコーシグナμは、コ
ンデンサ（３０１）を通過して第１ＲＦアンプ（３０２
）で増幅され、半固定抵抗（３０３）によル適当なレベ
μに調整された上次段の第２ＲＦアンプ（３０４）で増
幅され、第４図（θ）に示すよりなイ＾号がスレショル
ド検波器（３０のに入力される。ここで、信号は第４図
（０のように全波検波されて破線で示す包路線のような
検波電圧を発生し、第４図「）に示すスレン（ルド電圧
ＥＴＨよシ検波電圧が高くなった時のみ、第４図（２）
に示すような出力信号が得られる。

（３０６）は第４図ｍのバースト波の送信開始と同時に
定電圧または定電流で積分動作を開始し、第４図（２）
の出力信号の立上シで積分動作を停止する積分回路であ
シ、第４図（ハ）に示す波形が得られると同時にこの波
形のピーク値をサンプルホールド回路（３０υが保持し
、第４図（１）で示すようなホールド電圧が出力される
。このホールド電圧の値はバースト波の送信開始からエ
コーシグナルの受信開始までの時間、すなわち伝播媒質
である人体頬部の肉質が音響的に見て一定であると仮定
した場合の圧電素子−と歯牙との距Ｊｌ（正確には往復
距離）に比例した大きさとなっているので、これをＡ／
Ｄコンバータ（３０８）で後述の演算部（４０１）に入
力できるデジタル信号に変換するのである。

表お、第４図（ロ）のバースト波の発信時には、ゲート
回路（３１０）から第４図（至）に破線で示した制御信
号を第２ＲＦアンプ（３０４）に送って第２ＲＦアンプ
（３０４）の利得を低下させ、第４図に）に破線で示し
た期間に送信バースト波によって上記の受信回路が誤動
作しないようにしである。また第３図のａ〜１社各社格
回路ける信号波形を第４図（ａ）〜（１）に対応させて
同一符号で示し丸ものである。

次に第５図及び第６図について説明する。第５図におい
て（４０１）　ｉｊ：演算部、（４０２）　Ｆ！、演算
部（４０１）を操作する制御バネμ、（４０３）は演算
部（４０１）を動作させる基準となるりＰツク発振器、
（４０４）は第１図〜第４図で説明した超音波センサ部
であシ、Ａ／Ｄコンバータ（３０８）の出力信号が入力
される。また（４０５）は第１図及び第２図に示したポ
テンショメータ（４）の抵抗値に比例した出力を演算部
（４０１）に入力できるデジタル信号に変換するＲ／Ｄ
変換器であシ、演算部（４０１）には４個の距離測定部
（７）の超音波距離測定セン・す゛（５）とポテンショ
メータ（４）によって得られた各データがそれぞれ入力
される。

（４０７）はフィルムカセットのリミットスイッチ、（
４（Ｊ８）　ｉｔ：アームのリミットスイッチであシ、
それぞれ規定範囲を超えて動作した場合に強制的にその
動作を停止するためのものである。（４１１）はアーム
回転軸をＸ方向へ移動するステッピングモータ、（４１
４）はアーム回転軸をＹ方向へ移動するステッピングモ
ータ、　（４１７）はアームを回転駆動するステッピン
グモータ、（４２０）はＸ線フィルムカセットを駆動す
るステッピングモータであシ、これらのステッピングモ
ータ（４１１）　（４１４）　（４１７）　（４２０）
はそれぞれ駆動回路（４１０）　（４１３）　（４１６
）　（４１９）からなる駆動回路により駆動され、各駆
動回路（４１０）　（４１３）　（４１６）　（４１９
）は演算部（４０１）の指令に基づいて制御回路（４０
９）　（４１２）　（４１５）（４１８）によって制御
される。（４２１）は高圧発生器、（４２２）はフィラ
メント駆動部、（４２３）はＸ線管であシ、クロック発
振器（４０３）はこれらの高圧発生器（４２１）及びフ
ィラメント駆動部（４２２）を構成するインノ（−タの
バμス発生器を兼ねている。

上記の構成において、制御バネ／ｌ／　（４０２）によ
り撮影準備指令が出されると、各距離測定部（７）から
測定結果のデータが演算部（４０１）　Ｋ入力され、こ
れらのデータが処理されて歯列弓の形状が算出される。

これに基づいて最適断層軌道、管電圧、管電流が決定さ
れ、管電圧については高圧発生器（４２１）が、管電流
についてはフイフメンし駆動部（４２２）がそれぞれ適
正値にセットされ、次いで制御バネ＝　（４０２）の撮
影スタートボタンが押されると、各ステッピングモータ
（４１１）　（４１４）　（４１７）　（４２０）が作
動し、アームはその回転中心が計算された軌道に沿って
Ｘ−Ｙ平面上を移動しながら回動し、常に被験者の歯列
弓（１）に最も近い断層軌道を描いてＸ線撮影が行なわ
れるのである。

上述の演算部（４０１）にはマイクロコンピュータの使
用が可能であシ、例えば第６図のような構成となってい
る。すなわち、（５０１）はＣ！ＰＵ　、　（５０６）
はアドレスバスフィン、（５０υ紘データバスフイン、
（５０８）はコントロールパスフィンでアシ、これらの
パスフィンにメモリとしてＲＯＭ　（５０２）、ＲＡＭ
　（５０３）が接続され、またプレヒート時間やＸ線照
射時間等の時間制御を行なうカウンタクイマ回路（５０
４）が接続されている。（５０５）はパラレル１１０回
路であり、制御バネ／ｌ／　（４０２）からの指令や距
離測定部（７）からのデータ、リミットスイッチ（４０
７）　（４０８）からの入力、ＲＯＩ〜４　（５０２）
や１植Ｍ　（５０３）からの出プハｃ、ｐｒＪ（５ｏｇ
での演算結果による制御信号等の出力はこのパフレルＩ
１０回路（５０５）を経由して入出力される。

第７図及び第８図は距離測定部の他の実施例を示すもの
である。図において（至）は両端を固定ポー１ｖｏｅに
よって支持部材（３）に固定された圧電フィルムであシ
、第７図は、直線摺動型ポテンショメータ（４）の摺動
棒（ロ）の先端に設けた押圧部（財）によって圧電フィ
ルム（至）を被験者の頬面（２）に押付けている状態を
示している。

圧［フィルムに）はＰＶＤＦやＰＶＴＦのような圧力に
比例した電圧（電荷）を発生するフィルム状の圧電素子
であシ、第８図にその構造を展開状態で示す。

図において（ＳＯＯ）はフィルム状の圧電素子本体、（
８０１）は頬面に押付けられる部分を中心として抑圧部
■側に設けられた電極であり、この′に極（８０１）は
例えばアルミニウムの蒸着によって形成される。

（８０２）はリード線、（８０３）は頬に当る側に設け
られた塩化ビニール等の高分子膜からなる薄い電気絶縁
層、（８０４）は類例の電極、（８０５）は？［極（ｓ
ｏｌ）側の高分子膜からなる保護層である。電気絶縁層
（８０３）はその音響インピーダンスが圧電素子本体（
ＳＯＯ）の音響インピーダンスと頬面の音響インピーダ
ンスとの間の値となるように材料が選定されており、ま
た圧電フィルムに）の頬へ押付けられる部分（この実施
例では４個所）は厚みに対して横幅がはるかに大きく、
フィルム状で連続してはいるが押圧点間の音響的分離は
十分に行にわれる。との実施例の距離測定部（７）の動
作は基本的には第１図及び第２図のものと同様であシ、
第３図以下に示す回路と組合わせて使用することが可能
である。

以上の実施例の説明から明らかなように、本発明は超音
波距離測定センナとこの超音波距離測定センサの変位量
を検出するセンサ位置検出器とで構成された複数個の距
離測定部を支持部材に設け、支持部材に対する歯列弓の
位置を測定して被験者の歯列弓の形状を演算部によって
算出するものであり、測定は簡単且つ安全であシ、口腔
位置を動かすことなく測定結果をそのｉま利用してＸ線
断層写真の撮影を行なうととも可能であシ、また臨床上
必要な歯けい部の歯列弓形状を正確に測定することがで
きる等の利点があるものである。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明の実施例を示すもので、第１図は距
離測定部の使用状蝮の平面図、第２図は距離測定部の一
部破断側面図、第３図祉距離測定μスタイミングチャー
ト、第５図は装置全体の電気回路のブロック図、第６図
は演算部のブロック図、第７図は距離測定部の他の実施
例の平面図、第８図（へ）及び第８図（ト）は同実施例
の圧電フィμムの正面図及び平面図である。 （符号の説明） （１）・・・歯列弓、（２）−・・頬面、（３）・・・
支持部材、（４）・・・ポテンショメータ（センサ位置
検出器）　、（５）・・・超音波距離測定センサ、（７
）・・・距離測定部、Φ慢・・・圧電素子、輪・・・圧
電フィルム、（４０１）・・・演算部。 代理人弁理士（（ｊ２：、Ｓ５　）シ分野英彦第７図 第８図（ａ） ら８ 第８図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超音波距離測定センサとこの超音波距離測定センサ
   の変位量を検出するセンサ位置検出器とからなり、測定
   の基準位置となる支持部材にはは弧状の配列となるよう
   に取付けられた複数個の距離測定部と、各超音波距離測
   定センサを被験者の顎部外面にそれぞれ当接させて測定
   した時の該センサかも被測定１４１牙までの距離を示す
   データと測定時の支持部材に対する該センサの位置を示
   すデータとから各測定点における支持部材に対する被測
   定歯牙の位置を計算して歯列弓の形状を算出する演算部
   とを備えたことを特徴とする歯列弓形状測定装置。