(57)【要約】【課題】能率よくセンサコイルを多量生産しながら、Ｘ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルを互いに直角な姿勢に配置して上顎と下顎の相対位置を正確に検出する。【解決手段】顎運動の測定装置は、交流電源３に接続される励磁コイル１から誘導される交流をセンサコイル２で検出して歯の相対位置を検出する。励磁コイル１とセンサコイル２は、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル１ａ、２ａとＹ軸コイル１ｂ、２ｂとＺ軸コイル１ｃ、２ｃとを備える。測定装置は、励磁コイル１を交流電源３で励磁し、センサコイル２に誘導される交流信号を演算回路４が演算して、センサコイル２を固定する歯の位置を立体的に演算する。さらに、Ｘ軸コイル２ａとＹ軸コイル２ｂとＺ軸コイル２ｃからなるセンサコイル２は、コイル状に巻かれたループコイル８を、互いに直交する３つの平面を有するコアー材７の直交する平面７Ａに固定している。【選択図】図１１
2010187708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源(3)に接続される励磁コイル(1)と、歯に剛体結合されて励磁コイル(1)から誘導される交流を検出するセンサコイル(2)と、このセンサコイル(2)に誘導される交流信号から、センサコイル(2)の励磁コイル(1)に対する相対位置を演算して、センサコイル(2)を剛体結合している歯の相対位置を検出する演算回路(4)とを備え、
前記励磁コイル(1)が、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル(1a)と、Ｙ軸コイル(1b)と、Ｚ軸コイル(1c)とを備え、前記センサコイル(2)も、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル(2a)と、Ｙ軸コイル(2b)と、Ｚ軸コイル(2c)とを備え、
Ｘ軸コイル(1a)と、Ｙ軸コイル(1b)と、Ｚ軸コイル(1c)からなる前記励磁コイル(1)を交流電源(3)で励磁し、前記演算回路(4)が、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を演算して、センサコイル(2)を固定する歯のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における位置を立体的に演算するようにしてなる顎運動の測定装置において、
Ｘ軸コイル(2a) と、Ｙ軸コイル(2b)と、Ｚ軸コイル(2c)からなる前記センサコイル(2)が、あらかじめコイル状に巻かれたループコイル(8)を、互いに直交する３つの平面を有するコアー材(7)の直交する平面(7A)に固定してなることを特徴とする顎運動の測定装置。
【請求項２】
Ｘ軸コイル(1a)と、Ｙ軸コイル(1b)と、Ｚ軸コイル(1c)からなる前記励磁コイル(1)が、あらかじめコイル状に巻かれたループコイル(8)を、互いに直交する３つの平面を有するコアー材(7)の直交する平面(7A)に固定してなることを特徴とする請求項１に記載される顎運動の測定装置。
【請求項３】
前記ループコイル(8)が、平面状に巻かれた平面コイルである請求項１または２に記載される顎運動の測定装置。
【請求項４】
前記コアー材(7)が直方体である請求項１または２に記載される顎運動の測定装置。
【請求項５】
前記ループコイル(8)が円形である請求項１または２に記載される顎運動の測定装置。
【請求項６】
前記励磁コイル(1)が上顎(11)に剛体結合されて、センサコイル(2)が下顎(12)に剛体結合されて、上顎(11)と下顎(12)の相対位置を検出するようにしている請求項１に記載される顎運動の測定装置。
【請求項７】
前記センサコイルが上顎に剛体結合されて、励磁コイルが下顎に剛体結合されて、上顎と下顎の相対位置を検出するようにしている請求項１に記載される顎運動の測定装置。
【請求項８】
前記励磁コイル(1)を固定する固定台(20)を有し、この固定台(20)の定位置に、センサコイル(2)を歯に剛体結合してなる被験者を配置して、固定台(20)に対する歯の相対位置を検出して歯の位置を検出する請求項１に記載される顎運動の測定装置。
【請求項９】
前記固定台(20)が、被験者の頭部を固定する頭部固定機構(21)を有し、センサコイル(2)が被験者の下顎(12)に剛体結合される請求項８に記載される顎運動の測定装置。
【請求項１０】
前記センサコイル(2)が直接に歯に固定される請求項１に記載される顎運動の測定装置。
【請求項１１】
前記励磁コイル(1)が直接に歯に固定される請求項１又は１０に記載される顎運動の測定装置。
【請求項１２】
交流電源(3)に接続される励磁コイル(1)と、歯に剛体結合されて励磁コイル(1)から誘導される交流を検出するセンサコイル(2)と、このセンサコイル(2)に誘導される交流信号から、センサコイル(2)の励磁コイル(1)に対する相対位置を演算して、センサコイル(2)を剛体結合している歯の相対位置を検出する演算回路(4)とを備え、前記励磁コイル(1)が、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル(1a)と、Ｙ軸コイル(1b）と、Ｚ軸コイル(1c)からなり、前記センサコイル(2)も、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル(2a)と、Ｙ軸コイル(2b）と、Ｚ軸コイル(2c)からなり、Ｘ軸コイル(1a)と、Ｙ軸コイル(1b)と、Ｚ軸コイル(1c)からなる前記励磁コイル(1)を交流電源(3)で励磁し、前記演算回路(4)が、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を演算して、センサコイル(2)を固定する歯のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における位置を立体的に演算するようにしてなる顎運動の測定装置に使用されるセンサコイルの製造方法であって、
導電性の線材をコイル状に巻いて３組のループコイル(8)とし、３組のループコイル(8)を、互いに直交する３つの直交面を有するコアー材(7)の直交面の表面に固定して、コアー材(7)でもって、３組のループコイル(8)を互いに直交する姿勢に固定することを特徴とする顎運動の測定装置に使用されるセンサコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顎の動きを測定する装置と、この装置に使用されるセンサコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、励磁コイルからセンサコイルに交流を誘導して顎運動を測定する装置を開発した（特許文献１参照）。
【０００３】
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。
【特許文献１】２００４−２２９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者が先に開発した特許文献１の顎運動の測定装置は、励磁コイルやセンサコイル、とくにセンサコイルの製造が極めて難しい。それは、図２に示すように、球体である特定立体の表面に、互いに直角となるように３組のコイルを巻くのに手間がかかるからである。また、この構造のセンサコイル９２は、３組のコイル９２ａ、９２ｂ、９２ｃをその中心軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に位置するように、互いに直交する姿勢で巻くのが極めて難しい欠点もある。３組のコイルの直交する姿勢からのずれは、検出誤差の原因となる。それは、互いに直交する姿勢に巻いている３組のコイルでもって、下顎と上顎のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における相対的な位置を立体的に検出するからである。さらに、図３の励磁コイル９１は、直方体の１つの頂点に集まる３面の外周縁に沿って、３面の外側を囲むように３組のコイル９１ａ、９１ｂ、９１ｃを巻いているが、この構造のコイルも製造に極めて手間がかかる。とくに、３面の外側を囲むようにコイルを巻くのに極めて手間がかかる欠点があった。
【０００５】
さらに、励磁コイルやセンサコイル等のコイルは、小さく軽くすることで直接に歯に固定でき、この構造によって測定精度を高くできる。ただ、コイルを小さくするとインダクタンスが小さくなる。巻き径が小さくなるとインダクタンスが小さくなるからである。コイルのインダクタンスが小さくなると、高い測定精度を実現することを難しくする。それは、コイルのインダクタンスが小さくなると、センサコイルに誘導される交流信号のレベルがインダクタンスに比例して小さくなるからである。また、コイルを小さくすることは、３組のコイルを正確にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に直交する姿勢で配置するのも難しくする。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、簡単かつ容易に、しかも能率よく安価にセンサコイルを多量生産しながら、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルを互いに直角な姿勢に配置して、上顎と下顎の相対位置を正確に検出できる顎運動の測定装置とこの装置に使用するセンサコイルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の顎運動の測定装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
顎運動の測定装置は、交流電源３に接続される励磁コイル１と、歯に剛体結合されて励磁コイル１から誘導される交流を検出するセンサコイル２と、このセンサコイル２に誘導される交流信号から、センサコイル２の励磁コイル１に対する相対位置を演算して、センサコイル２を剛体結合している歯の相対位置を検出する演算回路４とを備える。励磁コイル１は、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃとを備え、センサコイル２も、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃとを備える。測定装置は、Ｘ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃからなる励磁コイル１を交流電源３で励磁し、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を演算回路４が演算して、センサコイル２を固定する歯のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における位置を立体的に演算する。さらに、測定装置は、Ｘ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃからなるセンサコイル２が、あらかじめコイル状に巻かれたループコイル８を、互いに直交する３つの平面を有するコアー材７の直交する平面７Ａに固定している。
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。
【０００８】
本発明の請求項２の顎運動の測定装置は、Ｘ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃからなる励磁コイル１が、あらかじめコイル状に巻かれたループコイル８を、互いに直交する３つの平面を有するコアー材７の直交する平面７Ａに固定している。
【０００９】
本発明の請求項３の顎運動の測定装置は、ループコイル８を、平面状に巻かれた平面コイルとしている。さらに、本発明の請求項４の顎運動の測定装置は、コアー材７を直方体としている。さらにまた、本発明の請求項５の顎運動の測定装置は、ループコイル８を円形としている。
【００１０】
本発明の請求項６の顎運動の測定装置は、励磁コイル１を上顎１１に剛体結合し、センサコイル２を下顎１２に剛体結合して、上顎１１と下顎１２の相対位置を検出している。さらに、本発明の請求項７の顎運動の測定装置は、センサコイルを上顎に剛体結合し、励磁コイルを下顎に剛体結合して、上顎と下顎の相対位置を検出している。
【００１１】
本発明の請求項８の顎運動の測定装置は、励磁コイル１を固定する固定台２０を有し、この固定台２０の定位置に、センサコイル２を歯に剛体結合してなる被験者を配置して、固定台２０に対する歯の相対位置を検出して歯の位置を検出する。さらに、本発明の請求項９の顎運動の測定装置は、固定台２０が、被験者の頭部を固定する頭部固定機構２１を有し、センサコイル２を被験者の下顎１２に剛体結合している。
【００１２】
本発明の請求項１０の顎運動の測定装置は、センサコイル２を直接に歯に固定している。また、本発明の請求項１１の顎運動の測定装置は、励磁コイル１を直接に歯に固定している。
【００１３】
本発明の請求項１２のセンサコイルの製造方法は、交流電源３に接続される励磁コイル１と、歯に剛体結合されて励磁コイル１から誘導される交流を検出するセンサコイル２と、このセンサコイル２に誘導される交流信号から、センサコイル２の励磁コイル１に対する相対位置を演算して、センサコイル２を剛体結合している歯の相対位置を検出する演算回路４とを備える顎運動の測定装置に使用されるセンサコイルの製造方法である。この測定装置は、励磁コイル１が、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃからなり、センサコイル２も、互いに直交する方向に巻かれているＸ軸コイル２ａと、Ｙ軸コイル２ｂと、Ｚ軸コイル２ｃからなる。さらに、測定装置は、Ｘ軸コイル１ａと、Ｙ軸コイル１ｂと、Ｚ軸コイル１ｃからなる励磁コイル１を交流電源３で励磁し、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を演算回路４が演算して、センサコイル２を固定する歯のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における位置を立体的に演算する。さらに、センサコイルの製造方法は、導電性の線材をコイル状に巻いて３組のループコイル８とし、３組のループコイル８を、互いに直交する３つの直交面を有するコアー材７の直交面の表面に固定して、コアー材７でもって、３組のループコイル８を互いに直交する姿勢に固定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、簡単かつ容易に、しかも能率よく安価にセンサコイルを多量生産しながら、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルの中心軸を、互いに直角な姿勢に配置して、上顎と下顎の相対位置を正確に検出できる特徴がある。とくに、本発明は、センサコイルを極めて小さくしながら、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルを互いに正確に直交する姿勢に配置して、安価に多量生産できる特徴がある。それは、本発明が、あらかじめコイル状に巻かれたループコイルを、互いに直交する３つの平面を有するコアー材の直交する平面に固定して、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルからなるセンサコイルとしているからである。この構造のセンサコイルは、巻線機で多量生産される３組のループコイルを、成形などの方法で別に製作してなるコアー材の平面に固定して、安価に多量生産できる。とくに、この構造のセンサコイルは、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルとをコアー材の互いに直交する平面に固定して、互いに直交する姿勢とするので、コイルを巻く工程で、各々のコイルを互いに直交する姿勢に巻く必要がない。互いに直交する平面を有するコアー材の平面にコイルを固定して、コイルの中心線をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置できるからである。従来は、コイルを巻く工程で各々のコイルの中心線をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置するので、各々のコイルを互いに正確に直交する姿勢に配置するのが難しかった。これに対して、本発明は、コアー材の平面でコイルの直角姿勢が特定されることから、コアー材の平面を正確に直交する姿勢として、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルの中心線を正確に直交する姿勢にできる。コアー材は、成形や切削加工でもって、平面を正確に直交する姿勢にできる。また、ループコイルは、コアー材とは別に巻線機で安価に多量生産できるので、これを成形などの方法で安価に多量生産できるコアー材の表面に固定することで、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルとを正確に直交する姿勢に配置するセンサコイルを安価に多量生産できる特徴がある。
【００１５】
また、巻線機でループコイルを製作し、これをコアー材の平面に固定してセンサコイルを製造できることから、センサコイルを極めて小さくできる特徴がある。また、巻いたループコイルをコアー材の表面に固定することから、必要ならば、Ｘ軸コイルと、Ｙ軸コイルと、Ｚ軸コイルのインダクタンスを均等に揃えることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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顎運動の測定装置とこれに使用されるセンサコイルの製造方法を例示するものであって、本発明は顎運動の測定装置とセンサコイルの製造方法を以下のものに特定しない。
【００１７】
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。
【００１８】
図４に示す顎運動の測定装置は、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演算回路４とを備えている。図の測定装置は、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、顎運動の測定装置は、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。
【００１９】
図５は、図４に示す測定装置を被験者に装着する状態を示している。この図に示す測定装置は、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、測定装置は、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、本発明の測定装置は、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、本発明の測定装置は、図６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６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６に示す測定装置は、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６の測定装置は、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、測定装置は、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。
【００２０】
さらに、図７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８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７の測定装置は、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の歯の相対位置を演算回路４で検出して、歯の位置を検出している。さらに、図８の測定装置は、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。この測定装置は、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。この測定装置は、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。
【００２１】
さらに、励磁コイル１は、図９と図１０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１０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１０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。
【００２２】
図９と図１０に示す測定装置は、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、測定装置は、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。
【００２３】
図７ないし図１０に示す測定装置は、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、測定装置は、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７ないし図１０に示す測定装置は、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。これらの測定装置は、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、測定装置は、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。
【００２４】
図４ないし図６に示す顎運動の測定装置は、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。これらの測定装置は、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１１と図１２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７ないし図１０に示すセンサコイル２も、図１１と図１２に示すセンサコイル２と同じ構造としている。ただ、測定装置は、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１３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。
【００２５】
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。
【００２６】
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６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。
【００２７】
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１１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１２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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、図１３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。
【００３０】
さらに、図１４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。
【００３１】
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。
【００３２】
演算回路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。演算回路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、演算回路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。
【００３３】
演算回路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。この演算回路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、演算回路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。
【００３４】
この演算回路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。
【００３５】
この演算回路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測定装置は、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。
【００３６】
ただし、演算回路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。この顎運動の測定装置は、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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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２】図１に示す測定装置の励磁コイルの拡大斜視図である。
【図３】励磁コイルの他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図５】図４に示す測定装置を被験者に装着する状態を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図７】本発明の他の実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図９】本発明の他の実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例にかかる顎運動の測定装置の概略構成図である。
【図１１】センサコイルの一例を示す拡大斜視図である。
【図１２】図１１に示すセンサコイルのＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】センサコイルの他の一例を示す断面図である。
【図１４】センサコイルの他の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
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…演算回路
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
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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