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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 P05P001960
整理番号 RJ006P77
掲載日 2005年4月15日
出願番号 特願2003-326034
公開番号 特開2005-091203
登録番号 特許第4310159号
出願日 平成15年9月18日(2003.9.18)
公開日 平成17年4月7日(2005.4.7)
登録日 平成21年5月15日(2009.5.15)
発明者
  • 荒井 賢一
  • 薮上 信
  • 金高 弘恭
出願人
  • 科学技術振興機構
発明の名称 3次元運動測定装置及びその方法 コモンズ
発明の概要 【課題】物体の6自由度運動を測定可能とする磁気発生器並びに3次元運動測定装置及びその方法を提供する。
【解決手段】永久磁石等の磁気マーカ16a~16dを接着剤等により固定部材13の上面に距離dで固定して、磁気発生器15(15a、15b)を構成する。次いで、固定部材13の側面を被測定者の所定位置に接着剤等で取り付ける。固定部材13により距離dが固定されているので、磁気マーカ16a~16dの磁界を磁界センサで検出することにより、前記被測定者の上顎及び下顎の相対的運動(6自由度運動)を測定することができる。<EMI LX=1100 HE=093 WI=069 ID=000002 LY=1742>
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】 従来から、物体の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、人体の頭部と一体的に構成されている上顎に対する下顎の相対的な6自由度運動を測定するために、磁気式の3次元運動測定装置が用いられている(特許文献1参照)。 この測定装置においては、被測定者の上顎に界磁コイルが取り付けられ、下顎に取着部材を介してセンターコイルが取り付けられている。この場合、前記界磁コイルに交流電流を流して交流磁界を発生させた状態で、被測定者が顎運動を行うと、下顎の動きが前記取着部材を介して前記センターコイルに伝えられる。この下顎の動きによって、前記センターコイルに誘導信号が出力される。この測定装置では、この誘導信号を用いて上顎と下顎との相対位置を検出している。 しかしながら、上述した測定装置では、磁気マーカである界磁コイルに対して、リード線を介して交流電流を流すようにしているので、このリード線の存在によって被測定者の不快感が増大し、自然な状態での顎運動の計測を行うことが困難である。 他の3次元運動測定装置には、図14及び図15に示す3次元運動測定装置100がある(引用文献2参照)。この3次元運動測定装置100は、被測定者14の上顎22と一体であると考えられる額32に磁気マーカ16aを取り付けると共に、下顎24の代表点として下顎歯列のうち、切歯に磁気マーカ16bを取り付ける。磁気マーカ16a、16bは、その着磁方向J(磁気ダイポールモーメントの方向)が、それぞれ顔面の正面を向くように取り付けられている。磁気マーカ16a、16bの磁界を検出する複数の磁界センサ20i(磁気マーカの数×5個以上)を各磁気マーカ16a、16bに対向して配置する。顎運動に伴う磁気マーカ16a、16bの磁界の変化を磁界センサ20iにより検出し、固定座標(絶対座標系X0Y0Z0)からの磁気マーカ16a、16bの位置を検出し、顎形状に基づき、顎運動をディスプレイ214上に表示している。
【特許文献1】特開2000-193409号公報
【特許文献2】特開2002-355264号公報
産業上の利用分野
本発明は、磁気マーカを有し、物体の3次元運動を測定するために前記物体に取り付けられる磁気発生器に関する。
また、本発明は、磁気マーカの位置を磁界センサにより検出することで、物体の3次元運動を測定する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】 第1及び第2の物体の相対的な運動を計測するために、2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備え、且つ、前記第1及び第2の物体に取り付けられる第1及び第2の磁気発生器と、 前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第1の磁界センサと、 前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として非接触で検出する少なくとも6つの第2の磁界センサと、 前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づいて、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理手段と、 を備え、 前記第1の磁気発生器が取り付けられる前記第1の物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分であり、 前記第2の磁気発生器が取り付けられる前記第2の物体は、前記頭蓋のうち、下顎と一体的に運動する部分である ことを特徴とする3次元運動測定装置。
【請求項2】 請求項1記載の3次元運動測定装置において、 前記上顎と一体的に運動する部分のうち、額に前記第1の磁気発生器が取り付けられ、 前記下顎と一体的に運動する部分のうち、下顎歯に前記第2の磁気発生器が取り付けられる ことを特徴とする3次元運動測定装置。
【請求項3】 2つの磁気マーカを所定距離だけ離した位置で、磁界発生源である前記各磁気マーカの相対的な磁界発生方向が既知となるように固定する固定部材を備える第1及び第2の磁気発生器を、相対的に運動する第1及び第2の物体に対してそれぞれ取り付ける取付過程と、 前記第1の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第1の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第1の磁界センサにより非接触で検出し、且つ、前記第2の磁気発生器の前記磁気マーカから発生する磁界を、前記第2の物体の6自由度運動計測用として、少なくとも6つの第2の磁界センサにより非接触で検出する検出過程と、 前記第1の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第1の6自由度情報をそれぞれ求め、前記第2の磁界センサにより検出した磁界から、前記磁気マーカの位置及び方向に関する第2の6自由度情報をそれぞれ求め、求めた第1及び第2の6自由度情報と前記第1及び第2の物体の形状とに基づいて、前記第1及び第2の物体の相対的な運動を算出する信号処理過程と、 を有し、 前記相対的に運動する第1及び第2の物体は、被測定者の頭蓋のうち、上顎と一体的に運動する部分と、下顎と一体的に運動する部分とである ことを特徴とする3次元運動測定方法。
産業区分
  • 測定
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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