(57)【要約】   【課題】  超音波を用いて歯列の表面の３次元画像または歯列内部の３次元画像を得る超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠１０を用いる。歯列装着型枠１０を歯列に装着する。超音波データ取得手段４０の制御のもと超音波振動子１１により歯列の外表面に超音波を発信して超音波振動子１１により外表面において反射する反射波を受信して超音波データを得る。歯列３次元データ取得手段５０によって、超音波データ取得手段４０で得た超音波データと、発信と受信にかかるそれぞれの超音波振動子１１間の既知の位置関係データに基づいて歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する。【選択図】  図１
2006320369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、
前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面に超音波を発信して前記超音波振動子により前記外表面において反射する反射波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、
前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えた超音波診断装置。
【請求項２】
読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、
前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで前記超音波振動子により前記歯列の内部から反射する反射波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、
前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えた超音波診断装置。
【請求項３】
読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、
前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで前記超音波振動子により前記歯列の内部を通過した通過波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、
前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えた超音波診断装置。
【請求項４】
前記歯列３次元データ取得手段は、前記超音波データ取得手段から得た超音波データを基に、前記超音波データの前記発信と前記受信にかかる超音波振動子を特定する情報と、前記超音波データの前記発信と前記受信の遅延時間情報を抽出し、それらと前記超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する請求項１から３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波データ取得手段において、前記超音波振動子アレイのそれぞれの前記超音波振動子が相互に異なる周波数の超音波を発信し、
前記歯列３次元データ取得手段が周波数分解手段を備え、それぞれの前記超音波振動子で受信した超音波データを周波数分解して周波数別の超音波データに分解し、前記歯列３次元データ取得手段において、前記周波数分解されたそれぞれの超音波データの発信にかかる超音波振動子の特定を前記周波数に基づいて行うことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波データ取得手段において、
前記超音波振動子アレイの超音波発信をそれぞれの前記超音波振動子ごとに一つずつシーケンシャルに行い、
前記超音波振動子アレイの超音波受信を前記発信にかかる超音波振動子およびその近隣の超音波振動子から選ばれた２つ以上の超音波振動子によりパラレルに行う請求項１から３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波振動子アレイの超音波振動子を、前記歯列前面に対応する群と前記歯列裏面に対応する群と前記歯列噛みあわせ面に対応する群に分け、前記超音波データ取得手段において、各群ごと独立に、前記超音波振動子アレイの前記超音波発信のシーケンシャル処理と前記超音波受信のパラレル処理を行う請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波反射率の違いから前記虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を備えた請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波吸収率の違いから前記虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を備えた請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
歯の詰め物（差し歯、歯の被せ物、歯のブリッジ物など）を製作する材料を用いた自動３次元立体物造形装置を備え、請求項１から９のいずれかに記載の歯列超音波診断装置により採取した歯列の外表面形状の３次元データを入力し、前記歯列の外表面形状の３次元データを基に、前記自動３次元立体物造形装置により歯の詰め物を自動的に製作する歯の詰め物造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は超音波診断装置および歯の詰め物造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科では虫歯を治療する手順は概ね以下のように行なわれていた。
歯科では、虫歯の診断にあたり、小型のレントゲン装置によりあごを中心とするＸ線写真を撮影し、歯の健常部分と虫歯部分のＸ線吸収率の違いから、Ｘ線写真画像において黒くなっている部分を虫歯部分として診断することが広く行なわれている。患者に対して当該Ｘ線写真画像を見せて虫歯の存在などを告知すること（インフォームドコンセント）も広く行われている。
歯科では、虫歯を削った後に詰め物を入れる場合や、抜歯して両横の歯からブリッジを設ける場合など、歯型を造ることが広く行なわれている。この歯型は通常、マウスピース型の歯型枠に硬化性を持つプラスチック製などの練り物剤を流し込んでおき、マウスピース型の歯型枠を歯列に装着して歯列を押し込み、暫くプラスチック製の練り物が硬化するのを待ち、所定時間（３分〜５分の間）の経過後、マウスピース型の歯型枠ごと外して歯型を取る。つまり、石膏を流し込んで像を造るのと同じ原理で歯型を製作していた。
当該歯型の採取後、患者には詰め物ができるまでの一週間程度の間は歯の詰め物がないので、簡単な仮の詰め物を施していた。
歯科医院（病院、医院、診療所など歯科治療を行なう場所）から当該歯型を専門の技工士に渡し、一週間程度の間に技工士が歯の詰め物を完成して歯科医院に渡し、再び歯科医院を訪れた患者に対してようやく歯の詰め物を埋設して歯科治療が終わる。
【０００３】
一方、人体の消化管の診療の場では内視鏡やカテーテルが良く用いられている。人体の胃、食道、大腸、小腸などの消化管の内壁を観察し、内壁面に対する治療や薬の注入などを行なう内視鏡が知られている。概ね、先端部、挿入管部、操作部を備えている。先端部にはレンズが仕込まれ、挿入管部にはレンズから取り込んだ像を送る光学系を備えている。これら光学系を介して得た画像はモニタなどに映し出される。
ここで、内視鏡で得られる画像は、レンズが設けられている先端部を視点として見た画像となる。つまり、先端部が進入するにつれ、その先端部を視点して進行方向の様子を目視するような画像が得られる。挿入管部を由に変形させつつ先端部の進入方向を制御し、その進入中の内壁の様子を目視するには適したものとなっている。
【特許文献１】特開２００３−１４４４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術における歯科診療では、歯科医がＸ線写真画像を見て虫歯の存在を発見することができる。さらに、硬化性のあるプラスチック製などの練り物剤を流し込んで型を取ることにより歯型をとる事ができる。
しかし、上記従来技術における歯科診療には以下の問題点がある。
【０００５】
第１には、Ｘ線被曝の問題である。歯科診療におけるＸ線写真時に患者が浴びるＸ線は少量ではあるが、Ｘ線被曝の問題はある。さらに、Ｘ線写真を撮る歯科医、歯科衛生士には線被曝量が蓄積してゆくのでＸ線被曝の問題がある。
第２には、レントゲン装置が高価で装置筐体が大きいという問題がある。レントゲン装置は高精度で高価な機器であり、歯科医院の負担は大きい。さらに、装置筐体は大きく設置場所をとるので歯科医院の負担は大きい。
第３には、歯型を取るときの患者の負担が大きいという問題がある。マウスピース型の歯型枠を嵌めた後、プラスチック製の練り物が硬化するまでの間、その姿勢で待つ必要があり、患者の負担が大きい。
第４には、歯型を採った後、詰め物が実際に入って治療が終了するまで、一定期間が必要となり、患者の負担が大きいという問題がある。歯型を取った後、専門の技工士の元に届け、技工士が詰め物を成型・調整し、さらに歯科医院に届けるには一定の期間、例えば一週間程度かかり、その間患者は仮の詰め物で過ごさざるを得ず、患者の負担が大きい。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、超音波を用いて歯列の表面の３次元画像または歯列内部の３次元画像を得ることにより、虫歯の診断、歯型データの採取を行い、歯科医、歯科衛生士、患者の負担を小さくする超音波診断装置を提供することを目的とする。
また、上記問題点に鑑み、本発明は、上記超音波診断装置を用いて得た歯列外表面形状の３次元画像データを基に、歯の詰め物（差し歯、歯の被せ物、歯のブリッジ物など）を製作する材料を用いた自動３次元立体物造形装置を用いて歯の詰め物を自動的に製作する歯の詰め物造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の超音波診断装置は、読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面に超音波を発信して前記超音波振動子により前記外表面において反射する反射波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えたものである。
上記構成により、超音波エコーを用いて歯列の外形表面を３次元データとして短時間に得ることができ、従来のようにプラスチック練り物の硬化を待つ必要はなく短時間に歯型の３次元データを得ることができる。さらに、３次元データをネットワークを介して送信すれば、従来のように採取した歯型を持ち運ぶ必要はなくなる。
【０００８】
本発明の第２の超音波診断装置は、読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで前記超音波振動子により前記歯列の内部から反射する反射波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えたものである。
上記構成により、超音波エコーを用いて歯列の内部の様子を示す画像を短時間に得ることができる。従来のようにＸ線を用いたＸ線写真を撮ることなく歯の内部画像を得ることができ、Ｘ線被曝量を減らし、高価なレントゲン装置を用いなくても歯の内部画像を得ることができる。超音波の反射率は歯の健常部分と歯の虫歯部分では異なるので、採取した超音波画像において両者の判別を行なうことが可能であり歯科医の虫歯診断に資することができる。
【０００９】
本発明の第３の超音波診断装置は、読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで前記超音波振動子により前記歯列の内部を通過した通過波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えたものである。
上記構成により、超音波エコーを用いて歯列の内部の様子を示す画像を短時間に得ることができる。従来のようにＸ線を用いたＸ線写真を撮ることなく歯の内部画像を得ることができ、Ｘ線被曝量を減らし、高価なレントゲン装置を用いなくても歯の内部画像を得ることができる。超音波の吸収率は歯の健常部分と歯の虫歯部分では異なるので、採取した超音波画像において両者の判別を行なうことが可能であり歯科医の虫歯診断に資することができる。
【００１０】
なお、前記歯列３次元データ取得手段は、前記超音波データ取得手段から得た超音波データを基に、前記超音波データの前記発信と前記受信にかかる超音波振動子を特定する情報と、前記超音波データの前記発信と前記受信の遅延時間情報を抽出し、それらと前記超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得することができる。
【００１１】
次に、発信にかかる超音波振動子を特定するために以下の工夫を行うことができる。
第１の工夫は、前記超音波データ取得手段において、前記超音波振動子アレイのそれぞれの前記超音波振動子が相互に異なる周波数の超音波を発信し、
前記歯列３次元データ取得手段が周波数分解手段を備え、それぞれの前記超音波振動子で受信した超音波データを周波数分解して周波数別の超音波データに分解し、前記歯列３次元データ取得手段において、前記周波数分解されたそれぞれの超音波データの発信にかかる超音波振動子の特定を前記周波数に基づいて行うことを特徴とするものである。
上記構成により、各超音波振動子が相互に異なる周波数の超音波を発信するので周波数別に分解することで簡単にデータの分離・整理を行うことができる。
【００１２】
第２の工夫は、前記超音波データ取得手段において、前記超音波振動子アレイの超音波発信をそれぞれの前記超音波振動子ごとに一つずつシーケンシャルに行い、前記超音波振動子アレイの超音波受信を前記発信にかかる超音波振動子およびその近隣の超音波振動子から選ばれた２つ以上の超音波振動子によりパラレルに行うものである。
上記構成によれば各超音波振動子がシーケンシャルに超音波を発信するのでデータの混在はなくなる。
なお、すべて超音波振動子からシーケンシャルに発信しなくても、データの混在がない条件ならば複数個の超音波振動子を用いてパラレルに発信しても良い。例えば、また、第２の工夫の応用形として、前記超音波振動子アレイの超音波振動子を、前記歯列前面に対応する群と前記歯列裏面に対応する群と前記歯列噛みあわせ面に対応する群に分け、前記超音波データ取得手段において、各群ごと独立に、前記超音波振動子アレイの前記超音波発信のシーケンシャル処理と前記超音波受信のパラレル処理を行うものとすることができる。
【００１３】
上記本発明の第１から第３の超音波診断装置を用いれば、虫歯の検知・診断を行うことも可能となる。
例えば、前記歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波反射率の違いから前記虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を備えたものとする。健常部分と虫歯部分は超音波の反射率が異なるので超音波データを解析すれば反射率の違いを目安に虫歯の検知を行うことができる。
また例えば、前記歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波吸収率の違いから前記虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を備えたものとする。健常部分と虫歯部分は超音波の吸収率が異なるので超音波データを解析すれば吸収率の違いを目安に虫歯の検知を行うことができる。
【００１４】
次に、本発明の詰め物造形装置は、歯の詰め物（差し歯、歯の被せ物、歯のブリッジ物など）を製作する材料を用いた自動３次元立体物造形装置を備え、上記本発明の歯列超音波診断装置により採取した歯列の外表面形状の３次元データを入力し、前記歯列の外表面形状の３次元データを基に、前記自動３次元立体物造形装置により歯の詰め物を自動的に製作するものである。
上記構成により、本発明の歯列超音波診断装置により読み取った歯列の外表面形状の３次元データを基にシリコン素材やプラスチック素材などを用いた３次元立体物生成装置を用いて自動的に差し歯、歯の被せ物、歯のブリッジ物などの歯の詰め物を製作することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の超音波診断装置によれば、歯列の外形表面を３次元データとして短時間に得ることができる。３次元立体物生成装置を用いて３次元画像データから歯型を自動的に成型することも可能となる。超音波エコーを用いて歯列の内部の様子を示す画像を短時間に得ることができる。採取した超音波画像において超音波の反射率や吸収率の違いから歯の健常部分と歯の虫歯部分の判別を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の歯列超音波診断装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な形状、個数、角度などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００１７】
実施例１にかかる本発明の第１の歯列超音波診断装置の例を示す。
実施例１にかかる歯列超音波診断装置は、読み取り対象となる歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対向するように超音波振動子アレイを並べた歯列装着型枠と、前記歯列装着型枠を歯列に装着し、前記超音波振動子により前記歯列の外表面に超音波を発信して前記超音波振動子により前記外表面において反射する反射波を受信して超音波データを得る超音波データ取得手段と、前記超音波データ取得手段で得た超音波データと、前記発信と前記受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データに基づいて前記歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する歯列３次元データ取得手段とを備えたものである。
【００１８】
図１は、本発明の実施例１の歯列超音波診断装置１００の基本構成を模式的に示した図である。歯列に取り付ける歯列装着型枠１０と制御部２０（コンピュータ装置など）と歯列装着型枠１０と制御部２０をつなぐインタフェース３０を備えている。なお、図１の歯列装着型枠１０は上あごの歯列に取り付けるものを上面から見た状態の図が示されている。下あごの歯列に取り付ける場合はその天地を反転させた状態となる。
【００１９】
歯列装着型枠１０は、概ね図２に示す形状を備えている。図２は歯列装着型枠１０の６面図と、Ａ−Ａ線に沿った歯列装着型枠１０の断面図である。実施例１の歯列超音波診断装置１００の歯列装着型枠１０の外形は概ね、いわゆるマウスピースなど歯列に装着する馬蹄型で縦断面がコの字断面の内壁面を持つ型枠形状となっている。この図では簡単に縦断面がいわゆる「コの字型」形状としているが、歯の断面形状に合わせてカーブを持たせても良い。つまり、前歯（門歯）の断面形状は前面側には少し膨らみを持ち裏面側にはスコップ状に反っており、噛み合わせ面は鋭く尖っている。一方、奥歯（臼歯）の断面形状は前面側も裏面側も少し膨らみを持ち、噛み合わせ面は略平らとなっている。このように、コの字型の縦断面形状を歯の縦断面形状に合わせたものに調整することができる。
なお、図２の歯列装着型枠１０の状態は上あご歯列に嵌める天地方向で示しているが、天地を逆にすれば下あご歯列に嵌めることができる。
【００２０】
歯列装着型枠１０の凹部の内壁面には超音波振動子アレイ１１が設けられている。図３は歯列装着型枠１０の凹部の内壁面に超音波振動子が設けられている様子をＡ１−Ａ１断面において模式的に示している。超音波振動子１１は歯列装着型枠１０の歯列の並び方向（湾曲している横並びの方向）に多数並べられたアレイとなっている。便宜上、凹部の各面として、歯列装着時に歯列の表面側に対向する面を前面、歯列装着時に歯列の裏面に対向する面を後面、歯列装着時に歯列の噛み合わせ面に対向する面を底面とする。このように、超音波振動子アレイが凹部の内壁面の各面（３面）に設けられ、歯列装着型枠１０を読み取り対象となる歯列に装着した状態において歯列前面と歯列裏面と噛み合わせ面（３面）に対向するように超音波振動子が並べられたものとなっている。
なお、超音波振動子アレイにおける超音波振動子の個数や配置間隔は限定されないが、例えば、前面、後面、底面のそれぞれに、歯の個数（１６個）の超音波振動子を各歯に概ね正対する位置に並べて設けておくことができる。また、例えば、各歯の境および親不知の両端に概ね正対するように、前面、後面、底面のそれぞれに１７個（歯の境１５個＋両端２個）の超音波振動子を設けておくことができる。
【００２１】
次に、制御部２０は超音波データ取得手段４０と歯列３次元データ取得手段５０を備えている。
【００２２】
超音波データ取得手段４０は、歯列装着型枠１０の超音波振動子１１を操作し、超音波振動子１１により歯列の外表面に超音波を発信して外表面において反射する反射波を受信した超音波振動子１１により超音波データを得るものである。
超音波振動子１１は、超音波データ取得手段４０からインタフェース３０を介して与えられた電気信号に基づいて振動子を振動させ、その振動により超音波を発生させて発射する。また、超音波振動子１１は、歯列外表面で反射して返って来る反射波としての超音波の振動を受信してその振動を電気信号に変換する。この各電気信号が超音波データである。ここでは各電気信号はＡＤ変換器（図示せず）によりＡＤ変換され、デジタル信号として出力されるものとする。超音波データ取得手段４０は超音波振動子アレイ１１で受信して得た各電気信号をインタフェース３０を介して取得する。
【００２３】
次に、歯列３次元データ取得手段５０は、超音波データ取得手段４０が取得した超音波データと、発信と受信にかかるそれぞれの超音波振動子間の既知の位置関係データとに基づいて歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得するものである。
歯列３次元データ取得手段５０が歯列の外表面形状の３次元データを計算・取得する基本原理は、超音波を用いたステレオ計測である。一般に超音波を用いたステレオ計測は、超音波を発信する１つの超音波振動子と反射波である超音波を受信する２つの超音波振動子で行うのが基本形であり、２種類の情報が必要である。第１の情報は発信にかかる超音波振動子１１と受信にかかる超音波振動子１１の相互の位置関係の情報である。第２の情報は実際に超音波の発信された時刻から、各々の超音波振動子１１で受信された時刻の差分、つまり、超音波が発信されてから各々の超音波振動子で受信されるまでの時間の情報である。
発信にかかる超音波振動子が１つで、受信にかかる超音波振動子が２つというシンプルな構成では上記の２種類の情報が得られればステレオ計測を行うことができる。
【００２４】
しかし、本発明の超音波診断装置では、発信にかかる超音波振動子が１つで受信にかかる超音波振動子が２つというシンプルな構成ではなく、ステレオ計測の原理を適用するためには工夫が必要となる。
まず、本発明の超音波診断装置は上記のようなシンプルな構成ではないという理由は以下の理由による。本発明は読み取り対象となる歯列は全体が概ね馬蹄形状に湾曲しており、一箇所（１個）の超音波振動子で発信した超音波が届かない部分（影になる部分）が生じてしまう上、さらに、歯列装着型枠１０を歯列に装着する関係上、超音波振動子と歯列との間の距離が比較的近いため、一箇所（１個）の超音波振動子がカバーできる範囲が狭いため、適当な複数個所（複数個）の超音波振動子を用いて超音波を発信しなければならない。つまり、発信にかかる超音波振動子は１つではないのである。
また、読み取り対象の歯は一つ一つが複雑な曲面をなしており、多様な方向に反射することが想定される。そのため、受信にかかる超音波振動子には多様な方向からの反射波が受信されることとなる。そのため、発信される超音波が複数個あり、受信される超音波の反射波が多様な方向から届くため、超音波振動子に受信されたデータは複数のものが混在（合成・干渉）しており、そのままでは有為なデータとして整理できない。
【００２５】
そこで、本発明では、超音波データ取得手段４０による歯列装着型枠１０の超音波振動子１１の駆動方法において下記の第１の工夫か第２の工夫のいずれかを施すことにより後工程における歯列３次元画像取得手段５０における処理を簡単にする。
第１の工夫は、発信にかかる超音波振動子をすべて同時に駆動するものの、各超音波振動子ごとに発信する周波数を異なるものとして整理する工夫である。
第２の工夫は、発信にかかる超音波振動子をすべて同時には駆動せず、超音波を発信する超音波振動子を時系列に、全体で１つずつ、または群ごとに１つずつ選択して行くことにより整理する工夫である。
【００２６】
まず、第１の工夫を適用した例を説明する。
図４および図５は第１の工夫を用いて超音波データ取得手段４０において超音波データを取得する原理を模式的に示す図である。説明を分かりやすくするために、超音波振動子を３つのみ（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を示している。
【００２７】
図４は超音波振動子の発信時の様子を示す図である。超音波は超音波振動子から様々な方向に打ち出されるが、ここでは説明を分かりやすくするため、超音波振動子に正対する方向に発信される超音波のみを示している。
タイミングｔ１で持続期間αにて、超音波振動子１１ａから周波数ｆａの超音波Ｓ（ｔ１）が図示の方向（歯Ｔａへの方向）に打ち出され、超音波振動子１１ｂから周波数ｆｂの超音波Ｓ（ｔ１）が図示の方向（歯Ｔｂへの方向）に打ち出され、超音波振動子１１ｃから周波数ｆｃの超音波Ｓ（ｔ１）が図示の方向（歯Ｔｃへの方向）に打ち出される。このように同時に３つの超音波が発信されるが、それぞれの周波数は異なるものとなっている。
【００２８】
図５は超音波振動子の受信時の様子を示す図である。実際には超音波反射波は多様な部位からの反射波が到達するが、ここでは説明を分かりやすくするため、単純化して示している。
ここでは、超音波振動子１１ａにおいてタイミングｔ２にて周波数ｆａの歯Ｔａからの超音波反射波Ｓ（ｔ２）が受信され、タイミングｔ３にて周波数ｆｂの歯Ｔｂからの超音波反射波Ｓ（ｔ３）が受信され、タイミングｔ４にて周波数ｆｃの歯Ｔｃからの超音波反射波Ｓ（ｔ４）が受信される。ここで、超音波振動子１１ａには超音波反射波Ｓ（ｔ２）、超音波反射波Ｓ（ｔ３）、超音波反射波Ｓ（ｔ４）の３つが混在した形で受信される。また、超音波振動子１１ｂにおいてタイミングｔ５にて周波数ｆａの歯Ｔａからの超音波反射波Ｓ（ｔ５）が受信され、タイミングｔ６にて周波数ｆｂの歯Ｔｂからの超音波反射波Ｓ（ｔ６）が受信され、タイミングｔ７にて周波数ｆｃの歯Ｔｃからの超音波反射波Ｓ（ｔ７）が受信される。ここで、超音波振動子１１ｂには超音波反射波Ｓ（ｔ５）、超音波反射波Ｓ（ｔ６）、超音波反射波Ｓ（ｔ７）の３つが混在した形で受信される。また、超音波振動子１１ｃにおいてタイミングｔ８にて周波数ｆａの歯Ｔａからの超音波反射波Ｓ（ｔ８）が受信され、タイミングｔ９にて周波数ｆｂの歯Ｔｂからの超音波反射波Ｓ（ｔ９）が受信され、タイミングｔ１０にて周波数ｆｃの歯Ｔｃからの超音波反射波Ｓ（ｔ１０）が受信される。ここで、超音波振動子１１ｃには超音波反射波Ｓ（ｔ８）、超音波反射波Ｓ（ｔ９）、超音波反射波Ｓ（ｔ１０）の３つが混在した形で受信される。なお、図示しないカウンタによって、各超音波反射波のタイミングｔｎ（ｎ：１〜１０）が決定される。
【００２９】
これら超音波データがＡＤ変換されてインタフェース３０を介して超音波データ取得手段４０により取得されることとなる。超音波データ取得手段４０は取得したこれらの超音波データＳ（ｔ２）からＳ（ｔ１０）を歯列３次元データ取得手段５０に対して渡す。その際、超音波振動子１１ａからのデータとして超音波反射波Ｓ（ｔ２）とＳ（ｔ３）とＳ（ｔ４）が合成された形の生データとして渡され、また、超音波振動子１１ｂからのデータとして超音波反射波Ｓ（ｔ５）とＳ（ｔ６）とＳ（ｔ７）が合成された形の生データとして渡され、また、超音波振動子１１ｃからのデータとして超音波反射波Ｓ（ｔ８）とＳ（ｔ９）とＳ（ｔ１０）が合成された形の生データとして渡される。
【００３０】
この第１の工夫を用いる例では、歯列３次元データ取得手段５０は、周波数分解手段５１と歯列データ取得手段５２と重畳手段５３を備えている。
周波数分解手段５１は、超音波データ取得手段４０で得られた、それぞれの超音波振動子１１で受信した超音波データを周波数分解して周波数別の超音波データに分解するものである。上記の例では各超音波振動子１１ａ〜１１ｃにはそれぞれ３つの超音波反射波が混在した形で受信され、もし仮に工夫がなく超音波の周波数が同じならば分解が難しいところであるが、ここでは第１の工夫として各超音波振動子が発信する超音波の周波数は相互に異なっているので、周波数を手がかりに分解することができる。超音波データ分解手段５１は、周波数分解した超音波データを、受信タイミングｔ（ｎ）と、発信にかかる超音波振動子と受信にかかる超音波振動子の属性情報を付けた形で歯列データ取得手段５２に対して出力する。
【００３１】
図６は各超音波振動子１１ａ〜１１ｃで受信された、３つの超音波反射波が混在している超音波データを超音波データ分解手段５１によって周波数別に分解する様子を模式的に示した図である。周波数分解によりそれぞれの超音波振動子１１ａ〜１１ｃの受信データがそれぞれ３つの超音波データ（Ｓ（ｔ２）〜Ｓ（ｔ１０））に分解される。図６では代表的に、超音波振動子１１ａにおいて受信された超音波データＳ（ｔ２）からＳ（ｔ４）が周波数分解される様子のみを示した。
【００３２】
次に、歯列データ取得手段５２は、周波数分解された各超音波データに基づいて反射面の形状データを計算・取得するものである。歯列データ取得手段５２は、超音波データ分解手段５１により得られた各周波数ごとの超音波データと、発信と受信にかかる超音波振動子１１ａ〜１１ｃの既知の位置関係データに基づいて反射面データを計算・取得する。
【００３３】
歯列データ取得手段５２は２つのテーブルデータを管理する。図７の例を用いつつ説明する。
歯列データ取得手段５２は、超音波データ分解手段５１から図６に示したように周波数分解された超音波データを、受信にかかる超音波振動子ごとに整理された形で得る。歯列データ取得手段５２は、それぞれの超音波データについて、どの超音波振動子で発信され、どの超音波振動子で受信され、どれだけの遅延時間が発生したかの属性データを整理して超音波データ管理テーブルの形で管理する。例えば、歯列データ取得手段５２は、受信にかかる超音波振動子が超音波振動子１１ａである３つの超音波データＳ（ｔ２）、Ｓ（ｔ３）、Ｓ（ｔ４）を受け取る。超音波データ管理テーブル中の超音波データＳ（ｔ２）、Ｓ（ｔ３）、Ｓ（ｔ４）の受信超音波振動子の欄を１１ａとして埋めることができる。次に、それぞれの周波数を調べ、対応する発信超音波振動子の欄を埋める。例えば、Ｓ（ｔ２）は周波数がｆａであるので発信超音波振動子の欄を１１ａとして埋めることができる。遅れ時間に関しては、例えば、超音波データＳ（ｔ２）の受信時刻はｔ２であるが、発信時刻はｔ１であったのでｔ２−ｔ１として遅れ時間の欄を埋めることができる。
以上の手順により歯列データ取得手段５２は図７に示す超音波データ管理テーブルデータを作成する。
【００３４】
一方、超音波振動子間の位置情報は、歯列装着型枠１０内に設けた各超音波振動子の位置（相対位置）は不変であり設計値としてあらかじめ既知である。つまり、超音波振動子間の位置情報管理テーブルの各欄のデータはあらかじめ歯列データ取得手段５２に与えられ格納されているものとする。
【００３５】
歯列データ取得手段５２は、ステレオ計測の原理を用いて反射面データを計算・取得する。
まず、歯列データ取得手段５２は、超音波データ管理テーブルを参照し、各超音波データごとにその遅れ時間と超音波の伝播速度より超音波が走った距離を計算する。次に、歯列データ取得手段５２は、超音波振動子間の位置情報管理テーブルを参照し、各超音波データの発信および受信にかかる超音波振動子間の距離を抽出する。
【００３６】
次に、歯列データ取得手段５２は、発信および受信にかかる超音波振動子間の距離と、実際に超音波が走った距離を比較すると、発信および受信にかかる超音波振動子と反射面との相対距離が求まる。ステレオ計測は２つ以上の超音波振動子からの相対距離を求めることで反射面の相対位置を特定する手法である。例えば、図５の例において、超音波データＳ（ｔ２）、超音波データＳ（ｔ５）、超音波データＳ（ｔ８）の３つそれぞれを用い、超音波振動子１１ａ、超音波振動子１１ｂ、超音波振動子１１ｃそれぞれと歯Ｔａの反射面との相対距離を求めることにより歯Ｔａの反射面の正確な位置を決めることができる。同様に、歯Ｔｂの反射面の正確な位置、歯Ｔｃの反射面の正確な位置を決めることができる。
実際には上記のステレオ計測による反射面の位置決めを細かく精密に行い、所望の解像度の反射面の外表面形状データを取得する。
【００３７】
重畳部５３は、歯列データ取得手段５２で取得した反射面データを受け取り、各反射面データを重畳して行くことにより、歯列全体の外表面の３次元データを取得する部分である。歯列は馬蹄状に湾曲しているため一つの超音波振動子から発信された超音波でカバーされる範囲は狭く、一つの超音波振動子の発信にかかる超音波反射波で取得される一つ一つの反射面データは歯列の一部分の外表面の３次元データに過ぎない。そこで重畳部５３によりすべての反射面データを重畳し、歯列全体の外表面の３次元データを作成する。
【００３８】
実施例１にかかる歯列３次元データ取得手段５０は、上記手順により歯列３次元データを計算・取得する。なお、制御部２０は、歯列３次元データ取得手段５０が生成した歯列３次元データを出力することができる。ここでは出力後の歯列３次元データの利用方法については限定しないが、歯の詰め物の造形など歯科治療に利用する。例えば、歯の詰め物を造形する拠点が遠隔地にある場合、取得した歯列３次元データをＣＤ−ＲやＤＶＤなどの記録媒体に記録して持ち運んでも良く、ネットワークを介して当該拠点のコンピュータに送信しても良い。
本発明の歯列超音波診断装置１００によれば、超音波を用いて歯列の外形表面を３次元データとして短時間に得ることができる。従来のように歯型を採取するためにプラスチック練り物を型枠に埋め、歯列を挿入してプラスチック練り物の硬化を待つという必要はなくなる。
【００３９】
なお、本発明の実施例１の歯列超音波診断装置１００は、読み取り対象物体である歯列の３次元外形データを取得するものであるが、さらにモニタを備え、歯列の３次元外形データを基に歯列の外表面形状の３次元画像を映し出す機能を備えた構成とすることも可能である。
このように採取した歯列の３次元外形データを基に歯列外表面形状の３次元画像を映し出す機能を備えておけば、歯列の３次元外形データが正確に採取できたのか否かを歯科医、歯科衛生士、患者がその場で目視することができる。また、患者に対して当該画像を用いてインフォームドコンセントを行なうことも可能となる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２の歯列超音波診断装置は、基本的構成は実施例１にかかる歯列超音波診断装置と同様であるが、超音波データ取得手段４０における駆動方法と、歯列３次元データ取得手段５０におけるステレオ計測の手法が少し異なるものとなっている。
上記実施例１において触れたが、歯列３次元データ取得手段５０においてステレオ計測法により歯列３次元データを取得するには、発信にかかる超音波振動子１１と受信にかかる超音波振動子１１の相互の位置関係の情報と、超音波が発信されてから各々の超音波振動子で受信されるまでの時間の情報が必要であり、歯列３次元データ取得手段５０における処理を簡素化するために第１の工夫と第２の工夫を挙げ、実施例１では第１の工夫を適用した例を示したが、実施例２では第２の工夫を適用した例を示す。第１の工夫は発信にかかる超音波振動子間で発信周波数を異なるものとし、周波数を手掛かりに発信にかかる超音波振動子を特定する工夫であったが、第２の工夫は発信にかかる超音波振動子間で発信タイミングを異なるものとし、受信タイミングにより発信にかかる超音波振動子を特定する工夫である。
【００４１】
実施例２の歯列超音波診断装置の基本的構成は図１に示した構成と同様で良く、歯列装着型枠１０の形状は図２のものと同様で良く、歯列装着型枠の凹部の内壁面には図３の縦断面図に示すように超音波振動子１１が設けられている。
制御部２０は実施例１と同様、超音波データ取得手段４０と歯列３次元データ取得手段５０が設けられている。
実施例２の超音波データ取得手段４０は、超音波振動子アレイの超音波発信をそれぞれの超音波振動子１１ごとに一つずつシーケンシャルに行う。超音波反射波の受信は発信にかかる超音波振動子およびその近隣の超音波振動子から選ばれた２つ以上の超音波振動子によりパラレルに行う。
【００４２】
図８は、超音波振動子１１ごと一つずつシーケンシャルに超音波発信を行う様子を模式的に説明した図であり、図９は図８の発信を受け、隣接する超音波振動子において超音波反射波を受信する様子を模式的に説明した図である。
図８の例では超音波振動子１１ａがタイミングｔ１０にて超音波Ｓ（ｔ１０）を周波数ｆａで発信している様子を示している。
【００４３】
この超音波振動子１１ａの発信タイミングｔ１０から、超音波振動子１１ａおよびその隣接する超音波振動子は一定期間の受信モードに入る。当該期間は歯列表面で反射して帰ってくるまでの期間が適切にカバーされていれば良い。ステレオ計測を行うので受信にかかる超音波振動子として２つ以上選択する。図９の例では、受信モードに入っている各超音波振動子１１ａ〜１１ｃにおいて超音波反射波が受信される。超音波振動子１１ａにおいて時刻ｔ１１で超音波反射波Ｓ（ｔ１１）が受信され、超音波振動子１１ｂにおいて時刻ｔ１２で超音波反射波Ｓ（ｔ１２）が受信され、超音波振動子１１ｃにおいて時刻ｔ１３で超音波反射波Ｓ（ｔ１３）が受信される。
【００４４】
時刻ｔ１０の発信にかかる超音波に対する受信モードが経過した後、次に、図１０に示すように、超音波振動子１１ｂがタイミングｔ２０にて超音波Ｓ（ｔ２０）を周波数ｆａで発信する。この超音波振動子１１ｂの発信タイミングｔ２０から各超音波振動子は一定期間の受信モードに入る。図１１に示すように、受信モードに入っている各超音波振動子１１ａ〜１１ｃにおいて超音波反射波が受信される。超音波振動子１１ａにおいて時刻ｔ２１で超音波反射波Ｓ（ｔ２１）が受信され、超音波振動子１１ｂにおいて時刻ｔ２２で超音波反射波Ｓ（ｔ２２）が受信され、超音波振動子１１ｃにおいて時刻ｔ２３で超音波反射波Ｓ（ｔ２３）が受信される。
図８から図１１に示す手順を次々と繰り返し、受発信処理をシーケンシャルに実行して行く。
【００４５】
この第２の工夫を用いる例では、超音波振動子による発信は１つずつであるので、受信にかかる超音波振動子には他の超音波振動子から発信された超音波の混在はなく、発信にかかる超音波振動子を一意に定めることができる。
この第２の工夫を用いる例では、歯列３次元データ取得手段５０は、図１２に示すように、歯列データ取得手段５２と重畳手段５３を備えており、周波数分解手段５１に相当するものが設けられていない。第２の工夫では受信された超音波データの発信にかかる超音波振動子の特定を周波数ではなく、タイミングで特定するため、周波数分解の機能は設けておく必要がないためである。
【００４６】
歯列データ取得手段５２は、超音波データ管理テーブルと超音波振動子間の位置情報管理テーブルの２つのテーブルデータを管理する。図１３の例を用いつつ説明する。
歯列データ取得手段５２は、超音波データ分解手段５１から各受信モードで受信された超音波データを得る。歯列データ取得手段５２は、それぞれの超音波データについて、どの超音波振動子で発信され、どの超音波振動子で受信され、どれだけの遅延時間が発生したかの属性データを整理して超音波データ管理テーブルの形で管理する。例えば、発信タイミングｔ１０（発信にかかる超音波振動子は１１ａ）に対応する受信モードにかかる３つの超音波データＳ（ｔ１１）、Ｓ（ｔ１２）、Ｓ（ｔ１３）を受け取る。超音波データ管理テーブル中の超音波データＳ（ｔ１１）、Ｓ（ｔ１２）、Ｓ（ｔ１３）の発信超音波振動子の欄を１１ａとして埋めることができる。受信超音波振動子の欄はそれぞれ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとして埋めることができる。遅れ時間に関しては、例えば、超音波データＳ（ｔ１１）の受信時刻はｔ１１であるが、発信時刻はｔ１０であったのでｔ１１−ｔ１０として遅れ時間の欄を埋めることができる。
以上の手順により歯列データ取得手段５２は図１３に示す超音波データ管理テーブルデータを作成する。
【００４７】
一方、超音波振動子間の位置情報は、歯列装着型枠１０内に設けた各超音波振動子の位置（相対位置）は不変であり設計値としてあらかじめ既知である。つまり、超音波振動子間の位置情報管理テーブルの各欄のデータはあらかじめ歯列データ取得手段５２に与えられ格納されているものとする。
歯列データ取得手段５２は、実施例１と同様、超音波データ管理テーブルと超音波振動子間の位置情報管理テーブルの２つのテーブルデータが得られれば、ステレオ計測の原理を用いて反射面データを計算・取得することができる。
実際には上記のステレオ計測による反射面の位置決めを細かく精密に行い、所望の解像度の反射面の外表面形状データを取得する。
【００４８】
重畳部５３は、歯列データ取得手段５２で取得した反射面データを受け取り、各反射面データを重畳して行く。重畳部５３によりすべての反射面データを重畳し、歯列全体の外表面の３次元データを作成する。
歯列３次元データ取得手段５０は、上記手順により歯列３次元データを計算・取得する。
【００４９】
次に、超音波発信のシーケンシャル処理と超音波受信のパラレル処理を各群ごとに行う工夫について述べる。
歯列超音波診断装置は歯列を読み取るが、歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面の各面に対する超音波の発信と超音波反射波の受信は相互に混在・干渉することは少ないので、発信をすべての超音波振動子についてシーケンシャルに処理しなくても、歯列前面と歯列裏面と歯列噛み合わせ面のグループ分けをすれば各グループ単位で相互に独立して処理しても問題は少ない。
そこで、超音波振動子アレイの超音波振動子を、歯列前面に対応する群と、歯列裏面に対応する群と、歯列噛みあわせ面に対応する群に分け、超音波データ取得手段４０において、各群ごと独立に超音波発信のシーケンシャル処理と超音波受信のパラレル処理を行うこととすることができる。
【００５０】
図１４と図１５は、発信にかかる超音波振動子の選択を各群ごと独立に行う様子を模式的に示した図である。なお、実際の歯列装着型枠１０は馬蹄状に湾曲しており超音波振動子アレイは湾曲しているが、説明の便宜上、超音波振動子アレイの並びを模式的に直線的に示している。
【００５１】
図１４に示すパターン１は、歯列前面に対応する群と、歯列噛みあわせ面に対応する群と、歯列裏面に対応する群の各群とも、左端（左の奥歯側）から右側（右の奥歯側）までシーケンシャルに発信にかかる超音波振動子を選択していくものである。
図１５に示すパターン２は、歯列前面に対応する群と、歯列噛みあわせ面に対応する群と、歯列裏面に対応する群において、選択する超音波振動子の場所を適宜ずらしたものである。この例では、歯列前面に対応する群は左端（左の奥歯側）から右側（右の奥歯側）までシーケンシャルに発信にかかる超音波振動子を選択していく。歯列噛みあわせ面に対応する群は歯列全体のうち左端から３分の１あたりを始点として右端に向かってシーケンシャルに発信にかかる超音波振動子を選択してゆき、右端に到達すれば左端に飛んで左端から始点までの残りを選択してゆく。歯列裏面に対応する群は歯列全体のうち左端から３分の２あたりを始点として右端に向かってシーケンシャルに発信にかかる超音波振動子を選択してゆき、右端に到達すれば左端に飛んで左端から始点までの残りを選択してゆく。
【実施例３】
【００５２】
実施例３にかかる超音波診断装置は、超音波振動子により歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで超音波振動子により歯列の内部から反射する反射波を受信して超音波データを得るものである。
超音波診断により歯列内部の様子を調べることができれば、歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波反射率や超音波吸収率の違いから虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を実現することができる。
【００５３】
一般に、歯などの硬い物体に対して一つの超音波振動子により単に超音波を照射すれば、図１６（ａ）に示すように、その境界面（歯の外表面）での反射が大きく内部に打ち込まれる量は少ない。そこで、図１６（ｂ）に示すように、複数の超音波振動子を用いて歯の内部の所定位置で共振させることにより超音波を歯の内部に打ち込む。本発明の歯列装着型枠１０の凹部の内壁面には超音波振動子アレイが設けられているので、当該超音波振動子アレイにより複数の超音波を発信して共振させ、当該位置を前後左右に移動させて行くことにより歯列の表面から裏面までの内部に超音波を打ち込んで行く。歯列内部の所望の位置において共振の結果、発生した超音波について当該場所において反射が起こり、超音波反射波が超音波振動子に帰ってくる。当該超音波反射波を基に、実施例１または２に示したステレオ計測を用いた歯列３次元データの取得方法により歯列内部のデータを得る。
【００５４】
実施例３の超音波診断装置の基本構成ブロック図を図１７に示す。
歯列装着型枠１０は実施例１で説明したものと同様で良いが、ここではブロック図で示している。
【００５５】
制御部２０の超音波データ取得手段４０は、共振制御手段４１を備え、歯列装着型枠１０の２つ以上の超音波振動子１１を操作し、歯列の内部の所望位置で超音波が共振するように発信する機能を備えている。歯列内部での共振位置は共振制御手段４１によって超音波振動子１１の発信（発射角度、タイミングなど）を調整することにより自由に設定すること可能である。ここでは共振位置を走査して歯列内部のすべての部分についてデータを取得する。
歯列３次元データ取得手段５０は実施例１または実施例２に示したものと同様で良いが、歯列データ取得手段５２は、単に歯列の外表面データのみならず、歯列内部において反射するデータを基に歯列内部のデータを取得する。
【００５６】
本実施例３の超音波診断装置は、虫歯検知機能６０を備えた例となっている。虫歯検知機能６０は、歯列３次元データ取得手段５０から受け取った歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波反射率の違いから虫歯部分の存在を検知する。虫歯の状態にもよるが、虫歯部分の超音波反射率が健常部分の超音波反射率より小さい患部の場合（つまり吸収率が大きい患部の場合）、超音波反射率を比較してゆき、超音波反射率が小さい部分を虫歯として検知する。また、虫歯部分の超音波反射率が健常部分の超音波反射率より大きい患部の場合（つまり吸収率が小さい患部の場合）、超音波反射率を比較してゆき、超音波反射率が大きい部分を虫歯として検知する。
【００５７】
画像表示機能７０は、歯列内部の３次元データおよび虫歯検知の結果を表示する機能を備えている。歯列内部の３次元データを受けて画像化し、モニタ（図示せず）上に歯列内部の３次元画像を表示する。あたかも従来の歯列のレントゲン写真画像のように、反射率を濃淡に置き換えて画像化しても良い。また、虫歯検知機能により検知した虫歯の診断結果を受け、当該虫歯と判断した個所をハイライト表示することも可能である。
なお、上記において虫歯検知手段６０は、健常部分と虫歯部分の超音波反射率の違いから虫歯部分の存在を検知する機能としたが、健常部分と虫歯部分の超音波吸収率の違いから虫歯部分の存在を検知する機能としても良い。
【実施例４】
【００５８】
実施例４にかかる超音波診断装置は、超音波振動子により歯列の外表面から内部に超音波を発信・打ち込んで超音波振動子により歯列の内部を通過した通過波を受信して超音波データを得るものである。
歯列装着型枠は、図１から図３に示すように全体が馬蹄状の形状を持ち凹部の内壁面に超音波振動子アレイが設けられている構造をしているが、歯列前面に対応する超音波振動子アレイと歯列裏面に対応する超音波振動子アレイが歯列を挟んで対向し合うように並んでいる。そこで、一方（例えば歯列表面側）の超音波振動子アレイから実施例３に示したように共振により歯列内部に打ち込んだ超音波が歯列内部を通過し、対向する他方（例えば歯列裏面側）の超音波振動子アレイにおいて受信することが可能である。
超音波診断により歯列内部の様子を調べることができれば、歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波反射率や吸収率の違いから虫歯部分の存在を検知する虫歯検知機能を実現することができる。
【００５９】
図１８は歯列内を通過する超音波通過波によって歯列内部のデータを得る原理を簡単に説明したものである。一般には図１８（ａ）に示すように、その境界面（歯の外表面）での反射が大きく内部に打ち込まれる量は少ないが。そこで、実施例３と同様、図１８（ｂ）に示すように、複数の超音波振動子を用いて歯の内部の位置で共振させることにより超音波を歯の内部に打ち込む。本発明の歯列装着型枠１０の凹部の内壁面には超音波振動子アレイが設けられているので、当該超音波振動子アレイにより複数の超音波を発信して共振させ、当該位置を前後左右に移動させて行くことにより歯列の表面から裏面までの内部に超音波を打ち込んで行く。歯列内部の所望の位置において共振の結果、発生した超音波について当該場所において吸収が起こる。ここで、超音波通過波が対向する超音波振動子（１１ｑ、１１ｒなど）に到達する。この超音波通過波を基に、実施例１または２に示したステレオ計測を用いた歯列３次元データの取得方法により歯列内部のデータを得る。
【００６０】
実施例４の超音波診断装置の基本構成ブロック図を図１９に示す。
歯列装着型枠１０は実施例１で説明したものと同様で良いが、ここではブロック図で示している。
【００６１】
制御部２０の超音波データ取得手段４０は、共振制御手段４１と受信制御手段４２を備えている。共振制御手段４１は、実施例３と同様、歯列装着型枠１０の２つ以上の超音波振動子１１を操作し、歯列の内部の所望位置で超音波が共振するように発信する機能を備えている。歯列内部での共振位置は共振制御手段４１によって超音波振動子１１の発信（発射角度、タイミングなど）を調整することにより自由に設定すること可能である。ここでは共振位置を走査して歯列内部のすべての部分についてデータを取得する。
【００６２】
受信制御手段４２は、歯列の超音波通過波に限定して超音波を捉えるために受信にかかる超音波振動子を選択するものであり、発信にかかる超音波振動子とは対向する面に存在する超音波振動子を受信にかかるものとして選択する。例えば、歯列表面側の２つの超音波振動子１１ａと１１ｂを選択して操作し、超音波を共振させて歯列内部に超音波を打ち込んだ場合において、受信にかかる超音波振動子を対向する歯列裏面側の２つ以上の超音波振動子１１ｑと１１ｒを選択する。歯列内部に打ち込まれた超音波は歯列の表面側に対して反射して戻ってくるものもあるが、ここでは歯列を通過して裏面側に突き抜けたものを受信すべく、超音波振動子を選択するのである。
【００６３】
歯列３次元データ取得手段５０は実施例１または実施例２に示したものと同様で良いが、通過面データ取得手段５２は、歯列内部を通過して得られたデータを基に歯列内部のデータを取得する。
【００６４】
本実施例４の超音波診断装置は、虫歯検知機能６０を備えた構成となっているが、この虫歯検知機能６０は、歯列３次元データ取得手段５０から受け取った歯列内部の３次元データにおいて、健常部分と虫歯部分の超音波吸収率の違いから虫歯部分の存在を検知する。虫歯の状態にもよるが、虫歯部分の超音波吸収率が健常部分の超音波吸収率より小さい患部の場合、超音波吸収率を比較してゆき、超音波吸収率が小さい部分を虫歯として検知する。また、虫歯部分の超音波吸収率が健常部分の超音波吸収率より大きい患部の場合、超音波吸収率を比較してゆき、超音波吸収率が大きい部分を虫歯として検知する。
【００６５】
なお、実施例３と実施例４を組み合わせた構成も可能である。つまり、発信にかかる２つ以上の超音波振動子を用いて超音波を共振させて歯列内部に打ち込み、歯列内部で反射して戻ってくる超音波反射波を発信と同じ側の超音波振動子により受信し、歯列内部を通過して突き抜ける超音波通過波を発信とは対向する側の超音波振動子により受信する構成も可能である。
【実施例５】
【００６６】
実施例５は、歯の詰め物造形装置の構成例を示している。
実施例５にかかる歯の詰め物造形装置は、歯列の３次元データの入力を受け付け、当該歯列の３次元データに基づき、生成すべき箇所の指定を受けると当該箇所の歯の詰め物を自動的に造形する装置である。
【００６７】
図２０は、本発明の歯の詰め物造形装置の構成例を模式的に示す図である。上記本発明の超音波診断装置１００と、自動３次元立体物造形装置２００を備えている。
本発明の超音波診断装置１００は上記実施例１や実施例２に示した構成のもので良い。
【００６８】
自動３次元立体物造形装置２００は、入力された３次元データに基づいて３次元立体物を造形するものであり、公知技術として存在する物で良い。ただし、本発明の歯の詰め物造形装置に適用されるものは、造形材料が歯の詰め物（差し歯、歯の被せ物、歯のブリッジ物など）を製作する材料を用いて３次元立体物を自動的に造形する。３次元立体物の造形に必要な３次元データは上記実施例１や実施例２に示した歯列超音波診断装置１００から受ける。歯列超音波診断装置１００により採取した歯列の外表面形状の３次元データを入力し、歯列の外表面形状の３次元データを基に、自動３次元立体物造形装置により歯の詰め物を自動的に製作する。
従来のように歯の詰め物を製作するために一週間や１０日間の期間を要することなく、歯科医院の中でその場で即座に歯の詰め物を造形することが可能となる。
【００６９】
また、さらに、図２０（ｂ）に示した構成例のように、ネットワーク３００を介して超音波診断装置１００と自動３次元立体物造形装置２００をつなぎ、超音波診断装置１００で採取した歯列の外表面形状の３次元画像データをネットワークを介して自動３次元立体物造形装置２００に送信することも可能である。このように歯列の外表面形状の３次元画像データをネットワーク３００を介して遠隔地に居る技工士（歯の詰め物を成型する技工士）に送信することも可能である。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の超音波診断装置は、歯科治療用の医療機器であり、医療機器分野において利用することができる。
また、本発明の歯の詰め物造形装置も歯科治療用の医療機器であり、医療機器分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１の歯列超音波診断装置１００の基本構成を模式的に示した図
【図２】歯列装着型枠１０の６面図と、Ａ−Ａ線に沿った歯列装着型枠１０の断面図
【図３】歯列装着型枠１０の凹部の内壁面に超音波振動子が設けられている様子をＡ１−Ａ１断面において模式的に示した図
【図４】第１の工夫を用いて超音波データを取得する場合の超音波振動子の発信時の様子を示す図
【図５】第１の工夫を用いて超音波データを取得する場合の超音波振動子の受信時の様子を示す図
【図６】混在している超音波データを超音波データ分解手段５１によって周波数別に分解する様子を模式的に示した図
【図７】実施例１にかかる歯列データ取得手段５２が管理する２つのテーブルデータを示す図
【図８】実施例２にかかる超音波データ取得部４０による超音波振動子のシーケンシャルな超音波発信を模式的に説明した図（１１ａ発信）
【図９】超音波振動子１１ａ発信に対して超音波反射波を受信する様子を模式的に説明した図
【図１０】実施例２にかかる超音波データ取得部４０による超音波振動子のシーケンシャルな超音波発信を模式的に説明した図（１１ｂ発信）
【図１１】超音波振動子１１ｂ発信に対して超音波反射波を受信する様子を模式的に説明した図
【図１２】第２の工夫を用いる例における歯列３次元データ取得手段５０の構成要素を示す図
【図１３】実施例１にかかる歯列データ取得手段５２が管理する２つのテーブルデータを示す図
【図１４】発信にかかる超音波振動子の選択を各群ごと独立に行う様子を模式的に示した図（パターン１）
【図１５】発信にかかる超音波振動子の選択を各群ごと独立に行う様子を模式的に示した図（パターン２）
【図１６】共振させることにより超音波を歯の内部に打ち込む様子を模式的に示す図
【図１７】実施例３の超音波診断装置の基本構成ブロック図
【図１８】歯列内を通過する超音波通過波によって歯列内部のデータを得る原理を簡単に説明した図
【図１９】実施例４の超音波診断装置の基本構成ブロック図
【図２０】本発明の歯の詰め物造形装置の構成例を模式的に示す図
【符号の説明】
【００７３】
１０  歯列装着型枠
１１  超音波振動子
２０  制御部
３０  インタフェース
４０  超音波データ取得手段
４１  共振制御手段
４２  受信選択手段
５０  歯列３次元データ取得手段
５１  周波数分解手段
５２  歯列データ取得手段
５３  重畳手段
６０  虫歯検知手段
７０  画像表示機能
１００  歯列超音波診断装置
２００  自動３次元立体物造形装置
３００  ネットワーク
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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