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生体内3次元運動測定装置及びその方法 コモンズ

国内特許コード P110003876
整理番号 RJ106P78
掲載日 2011年7月1日
出願番号 特願2006-511794
登録番号 特許第4551395号
出願日 平成17年3月31日(2005.3.31)
登録日 平成22年7月16日(2010.7.16)
国際出願番号 JP2005006275
国際公開番号 WO2005094677
国際出願日 平成17年3月31日(2005.3.31)
国際公開日 平成17年10月13日(2005.10.13)
優先権データ
  • 特願2004-106789 (2004.3.31) JP
発明者
  • 荒井 賢一
  • 藪上 信
  • 金高 弘恭
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 生体内3次元運動測定装置及びその方法 コモンズ
発明の概要 生体内3次元運動測定装置(10)は、相対的に運動する生体内の少なくとも2つの物体(44、46)のうち、一方の物体に取り付けられる複数の磁気発生器(12i)と、前記各磁気発生器(12i)の磁界をそれぞれ非接触で検出するために他方の物体に取り付けられる複数の磁界センサ(14j)と、前記各磁界センサ(14j)により検出した磁界から前記各磁気発生器(12i)と前記各磁界センサ(14j)との間の相対的な位置及び方向を算出する信号処理手段(26)とを備え、前記各磁気発生器(12i)及び前記各磁界センサ(14j)の個数は、少なくとも5つである。
従来技術、競合技術の概要


従来から、生体内の3次元運動を測定しようとする装置が市場に提供されている。例えば、人体の頭部と一体に構成されている上顎に対する下顎の相対的な運動を測定するために、光学式の顎運動測定装置が用いられている。この光学式の顎運動測定装置では、被測定者の上顎の運動を測定するために、被測定者の頭部もしくは上顎歯列を固定源として一方の光源装置が取り付けられると共に、下顎の運動を測定するために、下顎歯列を固定源として他方の光源装置が取り付けられる。



しかしながら、この光学式の顎運動測定装置においては、被測定者の頭部もしくは上顎歯列及び下顎歯列にそれぞれ光源装置が取り付けられるので、顎運動測定の際に、被測定者の不自由度が大きいという問題があり、さらに、光学式のため、口腔内などの遮蔽された空間内での測定が不可能であるという欠点がある。



また、他の顎運動測定装置としては、磁気式の顎運動測定装置がある。この装置は、磁気発生器から発生した直流磁界を磁界センサで検出することにより、3次元顎運動を計測する直流磁界方式の測定装置と、磁気発生器から発生した交流磁界を磁界センサで検出することにより、3次元顎運動を計測する交流磁界方式の測定装置とに分類される。このうち、直流磁界方式の測定装置では、外部から地磁気の時間変動分や磁性体の移動等の低周波ノイズにより測定装置の測定精度及び位置精度が低下するおそれがある。



一方、交流磁界方式の測定装置は、3軸コイルからなる磁界センサを口腔内に挿入し、前記磁界センサで検出した磁界をケーブルを介して信号処理装置等に導いている。この場合、前記3軸コイルと前記ケーブルとを口腔内で確実に取り付けることが困難であるので、被測定者が顎運動を行うと、磁界センサが動揺して測定誤差が大きくなり、磁界センサの位置精度が低下する。これにより、正確な顎運動を再現することができないという問題がある。さらに、口腔内に装着される装置が大きいことから、顎運動測定の際に、被測定者の不自由度が大きいという問題もある。



そこで、上述した問題に鑑み、図17に示す磁気式の顎運動測定装置200が提案されている(特許文献1参照)。この顎運動測定装置200は、球面シェル202と、球面シェル202の内側で円形に巻かれた6つの界磁コイル204と、球面シェル202内の被測定者206の下顎208に剛体結合された取付部材210と、取付部材210に連結された3つのチョークコイルから構成されるセンサコイル212とを有している。



この場合、6つの界磁コイル204は、2つの界磁コイル204で1軸のコイルが構成されている。そのため、界磁コイル204に交流電流を流して、磁界を発生させた状態で、被測定者206が上顎214に対する下顎208の顎運動を行うと、取付部材210を介してセンサコイル212が傾斜して、センサコイル212に誘導される交流信号の振幅が変化する。この振幅を検出することにより、下顎208の3次元の顎運動が測定される。
【特許文献1】
特開2000-193409号公報

産業上の利用分野


本発明は、相対的な運動を行う生体内の少なくとも2つの物体(上顎と一体的に運動する部分、下顎と一体的に運動する部分、舌及び口腔内に装着された義歯のうち少なくとも2つの組み合わせ)に磁気発生器と磁界センサとを取り付けて、一方の物体を基準とした他方の物体の相対的な3次元運動を計測する生体内3次元運動測定装置及びその方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
相対的に運動する生体内の少なくとも2つの物体(44、46)のうち、一方の物体に取り付けられる複数の磁気発生器(12)と、
前記各磁気発生器(12)の磁界をそれぞれ非接触で検出するために他方の物体に取り付けられる複数の磁界センサ(14)と、
前記各磁界センサ(14)により検出した磁界から前記各磁気発生器(12)と前記各磁界センサ(14)との間の相対的な位置及び方向を算出する信号処理手段(26)と、
非接触の複数の校正用コイル(50)と、
を備え、
前記各磁気発生器(12及び前記各磁界センサ(14と、前記各校正用コイル(50)との組み合わせは少なくとも5通りであり、
前記各磁気発生器(12前記各磁界センサ(14)が取り付けられる相対的に運動する前記2つの物体(44、46)は、上顎(22)と一体的に運動する部分(46)、下顎(24)と一体的に運動する部分(44)、舌及び口腔内に装着された義歯のうち少なくとも2つの組み合わせであり、
前記各校正用コイル(50)から発生する校正用磁界を、前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)で検出することにより、前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)の初期位置及び初期方向を計測する
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項2】
請求項1記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)は平面型であり、
前記各磁気発生器(12)は1軸成分の磁界を発生し、前記各磁界センサ(14)は前記1軸成分の磁界を検出する
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項3】
請求項2記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)は、前記1軸成分の磁界の発生と検出とを行う平面状コイル(30)である
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項4】
請求項3記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各磁気発生器(12)から発生する計測用磁界は、交流磁界である
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項5】
請求項4記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各磁気発生器(12)は、前記平面状コイル(30)と、前記平面状コイル(30)に並列又は直列に接続されるコンデンサ(37)とを有し、
前記各磁気発生器(12)から発生する前記計測用磁界は、前記平面状コイル(30)と前記コンデンサ(37)との共振周波数を有する交流磁界である
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項6】
請求項1記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各校正用コイル(50)は、1軸、2軸又は3軸のコイル(58)である
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項7】
請求項1又は6記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記生体内3次元運動測定装置(10)は、
前記各磁気発生器(12)と前記各磁界センサ(14)との間の電磁結合の組み合わせを切り換えると共に、前記各校正用コイル(50)と前記各磁気発生器(12)又は前記各磁界センサ(14)との間の電磁結合の組み合わせを切り換える電磁結合切換手段(18)と、
前記電磁結合切換手段(18)に対して、前記各磁気発生器(12)と前記各磁界センサ(14)と前記各校正用コイル(50)とを電気的に接続する同軸ケーブル(38)と、
をさらに有する
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項8】
請求項1記載の生体内3次元運動測定装置において、
前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)は、共に被測定者(16)の口腔内に配置されている
ことを特徴とする生体内3次元運動測定装置。

【請求項9】
生体内の少なくとも2つの物体(44、46)の相対的な運動を計測する生体内3次元運動測定方法において、
前記2つの物体(44、46)のうち、一方の物体に複数の磁気発生器(12)を取り付け、他方の物体に複数の磁界センサ(14)を取り付けて、前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)の一対の組み合わせの個数の合計を少なくとも5つとする取付過程と、
前記各磁気発生器(12及び前記各磁界センサ(14)に対して非接触状態で複数の校正用コイル(50)を前記各磁気発生器(12)と前記各磁界センサ(14)との近傍に配置し、前記各校正用コイル(50)から発生する校正用磁界を、前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)で検出して、前記2つの物体(44、46)が相対的な運動を行っていないときの前記各磁気発生器(12)及び前記各磁界センサ(14)の初期位置及び初期方向を計測する校正過程と、
前記各校正用コイル(50)を取り除いた後に、電磁結合切換手段(18)を用いて、前記各磁気発生器(12)と前記各磁界センサ(14)との間の電磁結合の組み合わせを切り換えながら、前記各磁気発生器(12)の1つの磁気発生器から発生する計測用磁界を、前記各磁界センサ(14)の1つの磁界センサで検出する検出過程と、
前記各磁界センサ(14)により検出した磁界から、前記各磁界センサ(14)に対する前記各磁気発生器(12)の相対的な位置及び方向を求め、前記2つの物体(44、46)の相対的な運動を算出する信号処理過程と、
を有し、
前記2つの物体(44、46)は、上顎(22)と一体的に運動する部分(46)、下顎(24)と一体的に運動する部分(44)、舌及び口腔内に装着された義歯のうち少なくとも2つの組み合わせである
ことを特徴とする生体内3次元運動測定方法。
国際特許分類(IPC)
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