(57)【要約】  歯科イメージャが細長いハンドルを含み、ハンドルの遠位端に、ヒンジによって複数の弓形スキャンアームが枢動可能に結合された中央プラットフォームを有する回転式ヘッドが結合される。弓形スキャンアームは、ほぼ歯の周囲に配置できるような形状及びサイズを有し、各弓形スキャンアームは、少なくとも１つのスキャナと、歯又は歯茎の表面に沿って快適に転がってスキャナを歯の表面から所望の距離に付勢して歯の撮像を支援するローラガイドとを含む。この点、このような歯科イメージャは、口腔内表面の輪郭をスキャンして記録する過程において使用することができ、そのデータを用いて、３Ｄプリンタなどによって印刷可能なデジタル３次元表面印象を形成することができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャであって、
近位端及び遠位端を有する細長いハンドルと、
前記細長いハンドルの前記遠位端に位置して、前記口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有するヘッドと、
前記細長いハンドルの前記ヘッドから外向きに突出して、前記口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを有する少なくとも１つの側部スキャンアームと、
撮像中に前記歯科イメージャが前記口腔内空洞に対して移動する際に、前記口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時に前記スキャナを実質的に前記口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有するガイドと、
を備えることを特徴とする歯科イメージャ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの側部スキャンアームは、互いに向かい合って前記ヘッドに結合された一対の側部弓形スキャンアームを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項３】
前記一対の側部弓形スキャンアームの各々は、上部スキャナ及び底部スキャナを含む、
請求項２に記載の歯科イメージャ。
【請求項４】
前記上部スキャナ又は前記底部スキャナは、前記一対の側部弓形スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付けられ、前記上部スキャナ又は前記底部スキャナの他方は、前記一対の側部弓形スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けられる、
請求項３に記載の歯科イメージャ。
【請求項５】
前記一対の側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで前記一対の側部弓形スキャンアームの他方に検出器を含む作動センサを含み、前記エミッタ及び前記検出器は、前記エミッタによって生成されたビームが、前記歯科イメージャの未使用時には前記検出器によって受け取られ、使用時には前記口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列する、
請求項２に記載の歯科イメージャ。
【請求項６】
前記ヘッドは、前記細長いハンドルの前記遠位端に玉継手によって結合されることによって前記細長いハンドルに対する長手方向、横方向及び／又は垂直方向への３６０度の同時移動を可能にする回転式ヘッドを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項７】
前記回転式ヘッドは、前記少なくとも１つの側部スキャンアームが結合されたプラットフォームを含む、
請求項６に記載の歯科イメージャ。
【請求項８】
前記ガイドは、前記ヘッドに回転可能に結合されて前記口腔内空洞にわたる前記歯科イメージャの転がり支持を行うように構成されたローラ、又は前記口腔内空洞にわたる摺動を可能にする表面を有するパッドを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項９】
前記ヘッドに取り付けられて前記ローラ又は前記パッドよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナを含む、
請求項８に記載の歯科イメージャ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの側部スキャンアームは、可撓性継手を介して前記ヘッドに結合される、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項１１】
前記可撓性継手を中心とする前記少なくとも１つの側部スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスを含む、
請求項１０に記載の歯科イメージャ。
【請求項１２】
前記可撓性継手は、各々が前記少なくとも１つの側部スキャンアームをほぼ内側に付勢するばね、ヒンジ、蛇腹状のベロー又は玉継手を含む、
請求項１０に記載の歯科イメージャ。
【請求項１３】
前記ガイドは、前記少なくとも１つの側部スキャンアームの一端に該少なくとも１つの側部スキャンアームに対して約３０〜４５度の角度で結合された側部ローラガイド又は側部パッドを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項１４】
前記側部ローラガイドは、前記少なくとも１つの側部スキャンアームの内部に対して形成された軸を中心に結合される、
請求項１３に記載の歯科イメージャ。
【請求項１５】
前記ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項１６】
前記スキャンアームは、ヒンジ、ばね、弾力性のある弾性材料、多軸ピボット又は玉継手によって前記ヘッドに結合される、
請求項１５に記載の歯科イメージャ。
【請求項１７】
前記ヘッドは、前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項１８】
前記ガイドは、前記前部スキャナの上方で前記角度付き前部プラットフォームに結合された前部パッドと、前記後部スキャナの上方で前記角度付き後部プラットフォームに結合された後部パッドとを含む、
請求項１７に記載の歯科イメージャ。
【請求項１９】
前記細長いハンドルと一体化され、前記少なくとも１つのスキャナと通信して前記口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項２０】
前記通信回路は、無線送信機、ＵＳＢコネクタ、又は光ファイバコネクタを含む、
請求項１９に記載の歯科イメージャ。
【請求項２１】
前記ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して前記細長いハンドルに対して枢動する、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのスキャナは、飛行時間（ＴｏＦ）スキャナ、立体映像スキャナ、光場モーメント撮像スキャナ、固定構造光スキャナ、プログラマブル構造光（ＤＬＰ）スキャナ、３Ｄ又は４Ｄ超音波スキャナ、デジタルカメラスキャナ、発光ダイオード（ＬＥＤ）スキャナ及びレーザスキャナから成る群から選択される、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項２３】
前記ヘッドは、前記細長いハンドルと交換可能である、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項２４】
前記ヘッドに取り付けられた前部パッド及び後部パッドを含み、前記少なくとも１つの側部スキャンアームは、前記ヘッドに固定して結合され且つそれぞれが前記スキャナの一つを含む一対の静的スキャンアームを含む、
請求項１に記載の歯科イメージャ。
【請求項２５】
口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャであって、
近位端及び遠位端を有する細長いハンドルと、
前記細長いハンドルの前記遠位端に位置して、前記口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有するヘッドと、
前記ヘッドに弾性的に結合されて互いに向かい合ってほぼ外向きに突出し、それぞれが前記口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを有する一対の側部弓形スキャンアームと、
前記ヘッドに回転可能に結合されて、前記口腔内空洞にわたる前記歯科イメージャの転がり支持を行うように構成された中央ローラと、
前記一対の側部弓形スキャンアームの各々に該側部弓形スキャンアームに対して約３０〜４５度の角度で結合された側部ローラガイドと、
を備え、前記中央ローラ及び前記側部ローラガイドの各々は、撮像中に前記歯科イメージャが前記口腔内空洞に対して移動する際に、前記口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時に前記スキャナを実質的に前記口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有する、
ことを特徴とする歯科イメージャ。
【請求項２６】
各スキャナは、上部スキャナ及び底部スキャナを含み、前記上部スキャナ又は前記底部スキャナの一方は、前記側部弓形スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付けられ、前記上部スキャナ又は前記底部スキャナの他方は、前記側部弓形スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けられる、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項２７】
前記一対の側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで前記一対の側部弓形スキャンアームの他方に検出器を含む作動センサを含み、前記エミッタ及び前記検出器は、前記エミッタによって生成されたビームが、未使用時には前記検出器によって受け取られ、使用時には前記口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列し、前記ヘッドは、前記細長いハンドルに対する長手方向、横方向及び／又は垂直方向への３６０度の同時移動を可能にする玉継手によって前記細長いハンドルの前記遠位端に結合された、前記一対の側部弓形スキャンアームが結合されたプラットフォームを有する回転式ヘッドを含む、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項２８】
前記ヘッドに取り付けられて前記中央ローラよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナを含む、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項２９】
前記一対の側部弓形スキャンアームの各々は、該側部弓形スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスを含むとともに、前記少なくとも１つの側部スキャンアームをほぼ内側に付勢するばね、ヒンジ、蛇腹状のベロー又は玉継手を介した前記ヘッドとの結合を通じて動くことができる、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項３０】
前記側部ローラガイドの各々は、前記それぞれの側部弓形スキャンアームの内部に対して形成された軸の周囲に結合される、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項３１】
前記ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含み、前記ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して前記細長いハンドルに対して枢動する、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項３２】
前記細長いハンドルと一体化され、前記スキャナと通信して前記口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を含み、前記ヘッドは、前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含む、
請求項２５に記載の歯科イメージャ。
【請求項３３】
口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャであって、
近位端及び遠位端を有する細長いハンドルと、
前記細長いハンドルの前記遠位端に位置し、ハンドルベロー又は玉継手を介して前記細長いハンドルに対して枢動可能であって、前記口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有するヘッドと、
前記細長いハンドルの前記ヘッドに付随して互いにほぼ向かい合って位置し、各々が前記口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを含む一対の可撓性側部スキャンアームと、
前記一対の可撓性側部スキャンアームの各々に該可撓性側部スキャンアームに対して約３０〜４５度の角度で結合された側部パッドと、
前記ヘッドに結合されて前記口腔内空洞にわたる前記歯科イメージャの摺動支持を行うように構成された内側パッドと、
を備え、前記側部パッド及び前記内側パッドは、撮像中に前記歯科イメージャが前記口腔内空洞に対して移動する際に、前記口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時に前記スキャナを実質的に前記口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有する、
ことを特徴とする歯科イメージャ。
【請求項３４】
前記ヘッドに取り付けられて前記内側パッドよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナを含み、前記一対の可撓性側部スキャンアームの各々は、上部スキャナ及び底部スキャナを含む、
請求項３３に記載の歯科イメージャ。
【請求項３５】
前記一対の可撓性側部スキャンアームの一方にエミッタを含んで前記一対の可撓性側部スキャンアームの他方に検出器を含む作動センサを含み、前記エミッタ及び前記検出器は、前記エミッタによって生成されたビームが、未使用時には前記検出器によって受け取られ、使用時には前記口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列し、前記上部スキャナ又は前記底部スキャナは、前記一対の可撓性側部スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付けられ、前記上部スキャナ又は前記底部スキャナの他方は、前記一対の可撓性側部スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けられる、
請求項３４に記載の歯科イメージャ。
【請求項３６】
前記ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含み、前記一対の可撓性側部スキャンアームの各々は、該可撓性側部スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスを含む、
請求項３３に記載の歯科イメージャ。
【請求項３７】
前記可撓性側部スキャンアームは、ヒンジ、ばね、弾力性のある弾性材料、多軸ピボット又は玉継手によって前記ヘッドに結合され、前記ヘッドは、前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含む、
請求項３３に記載の歯科イメージャ。
【請求項３８】
前記前部スキャナの上方で前記角度付き前部プラットフォームに結合された前部パッドと、前記後部スキャナの上方で前記角度付き後部プラットフォームに結合された後部パッドとを含み、前記ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して前記細長いハンドルに対して枢動する、
請求項３７に記載の歯科イメージャ。
【請求項３９】
前記細長いハンドルと一体になった無線送信機、ＵＳＢコネクタ又は光ファイバコネクタを含み且つ前記スキャナと通信して前記口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を含み、前記ヘッドは、前記細長いハンドルと交換可能である、
請求項３３に記載の歯科イメージャ。
【請求項４０】
口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャであって、
細長いハンドルと、
前記細長いハンドルの一端に位置するヘッドと、
前記細長いハンドルから外向きに突出し、各々が前記口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連する上部スキャナと底部スキャナとを有する一対の可撓性側部弓形スキャンアームと、
前記可撓性側部弓形スキャンアームの各々に関連して該可撓性側部弓形スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスと、
前記ヘッドに関連して前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォーム、及び前記ヘッドに関連して後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームと、
撮像中に前記歯科イメージャが前記口腔内空洞に対して移動する際に、前記口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時に前記スキャナのうちの１つ又は２つ以上を実質的に前記口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有するガイドと、
を備えることを特徴とする歯科イメージャ。
【請求項４１】
前記一対の可撓性側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで前記一対の可撓性側部弓形スキャンアームの他方にレセプタを含む作動センサを含み、前記エミッタ及び前記レセプタは、前記エミッタによって生成されたビームが、未使用時には前記レセプタによって受け取られ、使用時には前記口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列し、前記細長いハンドルと一体化されて前記スキャナと通信して前記口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路をさらに含み、前記一対の可撓性側部弓形スキャンアームは、可撓性継手を介して前記ヘッドに結合される、
請求項４０に記載の歯科イメージャ。
【請求項４２】
前記ガイドは、前記ヘッドに回転可能に結合されて前記口腔内空洞にわたる前記歯科イメージャの転がり支持を行うように構成されたローラ、又は前記口腔内空洞にわたる摺動を可能にする表面を有するパッドを含み、前記ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して前記細長いハンドルに対して枢動する、
請求項４０に記載の歯科イメージャ。
【請求項４３】
前記ヘッドに取り付けられて前記ローラ又は前記パッドよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナと、前記ヘッドに結合された前部内側スキャンアーム及び後部内側スキャンアームとを含み、前記ガイドは、前記前部スキャナの上方で前記角度付き前部プラットフォームに結合された前部パッドと、前記後部スキャナの上方で前記角度付き後部プラットフォームに結合された後部パッドとを含む、
請求項４２に記載の歯科イメージャ。
【請求項４４】
前記ヘッドに結合された前部内側スキャンアーム及び後部内側スキャンアームを含み、前記ガイドは、前記一対の可撓性側部弓形スキャンアームの各々に該可撓性側部弓形スキャンアームに対して約３０〜４５度の角度で結合された側部ローラガイド又は側部パッドを含み、前記ヘッドは、前記細長いハンドルと交換可能である、
請求項４０に記載の歯科イメージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に歯科イメージャと、関連するデジタル印象採得方法とに関する。具体的には、本発明は、歯から離れて付勢されて歯を通り越す際に口腔の輪郭及び表面の３次元画像をデジタル記録する手動操作式スキャナの形態の歯科イメージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科印象は、口腔の再現である。歯科医、矯正歯科医及び歯科開業医は、可撤性義歯の作製、歯冠の作製及び装着、歯科ブリッジの形成、装着した義歯の修復、マウスガード又はカスタマイズされたエナメルホワイトニングトレーの作製、診断検査モデルの形成、又はその他の口腔装置の加工及び装着などの様々な理由で歯科印象を採得する。
【０００３】
現在、訓練を受けた開業医は、固体の口腔型を形成することによって歯科印象を採得することができる。この過程では、「Ｕ」字型のプラスチックトレーを硬化化学ペーストで満たした後に、これを患者の歯列弓全体の周囲に押し上げることが必要である。ペーストは、印象体へと硬化して患者の口のネガレリーフ（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｒｅｌｉｅｆ）を形成する。その後、印象体のネガ空間を用いて丈夫な型を形成することができる。この形態の歯科印象記録には数多くの制限及び不都合がある。
【０００４】
例えば、印象を形成するために使用される化学ペーストは、患者の歯列弓への塗布時に凝固しなければならない。この凝固過程は、長時間（例えば、６〜１０分）にわたって口を開けたまま仰向けになっている患者にとって不快な体験となり得る。さらに、印象の硬化過程中に化学ペーストが過度の唾液分泌を引き起こし、特に患者が仰向けになっている時には正しい呼吸能力が制限される恐れもある。硬化した歯科印象の取り外しも、たとえ正しく行われた場合でも患者にとっては不快な体験となり得る。また、歯科印象を形成するために使用された化学ペーストのかすが歯の隙間に詰まるため、ペーストの取り外し後にも口内に嫌な味が残ることによって不快感が悪化する。
【０００５】
さらに、物理的印象は、通常は口腔の全ての窪み、隙間又は隆起を表現できるわけではない。例えば、歯列矯正装置又は恒久的保定装置を含むアタッチメントが患者の歯の表面に存在する場合には過程全体が損なわれ、物理的歯科印象の形成が不可能な場合もある。この理由は、アタッチメントによって、印象の硬化及び取り外しステップ中にその精度及び完全性の低下が避けられなくなるからである。さらに、硬化した化学ペースト型の引っかき傷を防止できないため、歯科印象を採得し直す（すなわち、型取りをやり直す）必要性が生じてしまうこともある。
【０００６】
口腔内の限られた領域のみを標的とした印象の採得も、物理的歯科印象体の性質、一貫性及び展性に起因して不可能ではないにしても極めて困難である。従って、優れた開業医は、たとえ患者が１本の歯又は単一の口腔領域の治療しか必要としない場合でも、通常は歯列弓全体の印象を作製する。また、印象及び型を用いた歯科印象の形成では、印象の硬化過程及び結果としての丈夫な型の形成の両方から過度の廃棄物も生じる。当然ながら、このことは、印象及び型を作製するために必要な消耗品を開業医が絶えず購入しなければならないことも意味する。
【０００７】
物理的歯科印象の形成には、時間及び人手も掛かり得る。例えば、開業医は、化学ペーストを含む「Ｕ」字形プラスチックトレーを患者の歯列弓全体の周囲に押し上げた後に、化学ペーストが硬化するのを待たなければならない。その後、開業医は、硬化した化学ペーストによって形成された鋳型に流し込んだ歯科用石材が硬化又は凝固するのを数時間以上も待たなければならない。（ａ）化学ペーストの混合、（ｂ）「Ｕ」字形トレーへの化学ペーストの塗布、（ｃ）口内へのトレーの挿入、（ｄ）歯科印象が硬化するまでの不十分な時間の待機、（ｅ）印象が硬化した際のトレーの取り外し、又は（ｆ）硬化した歯科印象からの型の形成は不適切に行なわれやすいので、職員も、現在の印象体と型による方法を用いて物理的歯科印象を採得するために高度な訓練を受けなければならない。訓練が不十分な、特に経験の浅い職員は、正しい型が生成されるまで一度に同じ患者の複数の歯科印象を採得することが否応なく必要になる。このことは、患者にとっても開業医にとっても望ましくない。
【０００８】
過去１３年にわたり、歯列弓をスキャンして３Ｄデジタルモデルを形成することなどによる、より良好な歯科印象採得方法の試行及び導入技術が複数生み出されてきた。先行技術に開示されるシステムには、光ベースのスキャンシステムを組み込んで３次元デジタル口腔表現を形成するものもある。この点、いくつかのシステムは、スキャナの形の「Ｕ」字形歯科トレーを再現するように設計されているが、これらのシステムには、広いスキャン領域及び収集データ量に関する制約もある。例えば、これらのスキャナは、歯のみを標的にするのではなく、かなりの歯茎部分、並びに口蓋及び口蓋底の一部も記録する。この結果、３Ｄスキャンしたデジタル印象は、歯科医が型の３Ｄ又は鋳込みを行える状態になるためにコンピュータソフトウェアを介した大量のデジタル作業及び調整を受けなければならない。さらに、「Ｕ」字形トレーが歯列弓全体をスキャンする必要があることを考えると、「Ｕ」字形歯科スキャナも１本の歯又は選択された口腔領域の印象を効率的に採得することはできず、従って化学ペーストを利用する「Ｕ」字形トレーに関する現在の方法と同じ制約が本質的に存在する。これらのシステムは、硬化化学ペーストに代えてデジタルスキャナを使用するように設計することもできるが、必ずしも大幅に効率性が高いわけではない。
【０００９】
例えば、Ｓｃｈｍｉｔｔに付与された米国特許出願公開第２０１２／００６４４７７号には、歯科印象を採得するための変形可能な印象化合物を含む歯科印象トレーが開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。１又は２以上のセンサを配置して、口腔印象の採得時に変形可能な印象化合物の変化を識別することができる。これらのセンサは、異なる配置、形状及び／又は寸法を識別し、このような情報をプロセッサに中継してデジタル口腔表現を形成することができる。この例では、変形可能な印象化合物が、従来歯科印象型を形成するために使用されている化学硬化トレーに酷似する「Ｕ」字形トレー内に配置される。
【００１０】
別の例では、Ｏｓｔｅｒｗａｌｄｅｒに付与された米国特許第６，９７６，８４１号に、歯列弓印象体全体を作製するために使用される化学トレーと同様の「Ｕ」字形トレー内に配置された複数のスキャナを用いて内部の材料を硬化させる口腔内歯科照射イメージャが開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。この装置は、歯科印象を作製する際に、物理的に硬化した歯科印象型を形成する従来の過程と同様の、「Ｕ」字形トレー内の材料を硬化させる触媒として機能するスペクトルの光を投影する。「Ｕ」字形トレー全体を通じてスキャナが配置され、患者の歯を覆って挿入された時に歯科印象材料を硬化させる。
【００１１】
Ｄｕｒｂｉｎに付与された米国特許第６，３８６，８６７号には、固定「Ｕ」字形軌道に恒久的にカメラを取り付けた「Ｕ」字形マウスピースが開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。カメラは、固定された曲線軌道に沿って複数の適所に摺動して口腔内の歯構造の画像を取り込む。撮像中に歯と歯茎との境界面に望ましくない食べかすが存在しないように、カメラには、「Ｕ」字形軌道に沿って移動可能に空気誘導ノズルが結合される。
【００１２】
Ｏｓｔｅｒｗａｌｄｅｒに付与された米国特許出願公開第２００５／０２０２３６３号にも、従来の物理的歯科印象型を作製するために使用される化学トレーと同様の構造の、ただしその内面に複数のＬＥＤライトが固定され、反対側の内面に複数の撮像センサが固定された「Ｕ」字形歯科トレーが開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。ＬＥＤライト及び撮像センサは、移動不能である。この点、ＬＥＤから放出された光がＬＥＤとセンサとの間に位置する歯によって屈折する。センサは、光が通過したことに基づいて歯の画像を取り込んで記録する。しかしながら、半透明の口内物体を照射して記録すると、光が物体にぶつかって跳ね返るのではなく物体を通過した後に記録されるので、表面マッピングを直ぐに利用することができない。従って、完全に不透明な物体を撮像することは不可能である。
【００１３】
Ｔｓｕｊｉに付与された米国特許出願公開第２０１５／００７９５３４号には、パターン光投影装置と撮像センサとを含む「Ｕ」字形トレーが開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。「Ｕ」字形トレーの内面内の光投影装置を作動させ、搭載センサを用いて光パターンの交点を記録することにより、トレーを使用して歯の３次元口内画像を採得する。センサ及び投影装置は、トレー内の固定位置に配置される。
【００１４】
他の既知のデジタル印象システムでは、デジタル印象を採得するために口腔周囲で自由に操作できるハンドヘルドツールの一部として光ベースのスキャナが実装される。例えば、Ｄｕｒｅｔに付与された米国特許第８，５２０，９２５号には、表面の３次元カラー印象を採得するハンドヘルド式センサワンド（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗａｎｄ）が開示されており、この文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。このセンサワンドは、少なくとも２つのＣＣＤ又はＣＭＯＳカラーセンサの組をワンド基部の固定位置に収容し、デジタル画像を採得する領域を覆って配置することができる。しかしながら、適切なガイドがなければ、正しい形状及び距離でのスキャンを行うことは難しい。さらに、このようなワンドでは、誤って舌及びその他の口内部分がスキャンされる可能性が高く、従ってスキャンの精度が低く、及び／又は正確な３次元モデルを確実に作成するためにユーザの訓練が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００６４４７７号
【特許文献２】米国特許第６，９７６，８４１号
【特許文献３】米国特許第６，３８６，８６７号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２０２３６３号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／００７９５３４号
【特許文献６】米国特許第８，５２０，９２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
既知のデジタル印象システムは、物理的歯科印象型に関連する問題の一部には対処しているにも関わらず欠点を含む。例えば、「Ｕ」字形スキャナアレイ、及び可動スキャナを含む「Ｕ」字形軌道はサイズによって制限され、必ずしも全ての口腔サイズに収まるわけではない。この結果、例えば大人の口内をスキャンするようなサイズの装置を用いて子供の口内をスキャンしようとした時に問題が生じ得る。開業医らは、全ての患者に対応するために様々な異なるサイズの装置を購入することが必要になる。このことは、初期設備費用が高くなり、従って物理的歯科印象体及び型を形成するために必要な上述した消耗品の潜在的コスト優位性を妨げることを意味する。
【００１７】
現在のハンドヘルド式スキャンシステムの非制約的な性質は、とりわけガイドが存在しないことに起因して、開業医が正確な画像の取得方法を理解できるようにさらなる訓練を必要とし得る。さらに、開業医は、撮像対象によっては画像の精度を保証するために手を動かさないようにしなければならない。例えば、開業医は、スキャン中に正しい焦点距離が維持されるとともに、撮像センサが検査面に接触しないことを確実にしなければならない。これらの制約により、デジタル口腔表現が使用可能になる前に補正又は後処理が必要になり、従って歯科印象を作成する時間及びコストが増加する可能性がある。
【００１８】
従って、当業では、扱いにくいトレー、高価な消耗品、又は訓練を受けた熟練ユーザを必要とすることなく詳細な３次元口腔面表現を記録できる適応性の高い低コストの歯科イメージャに対する大きなニーズが存在する。本発明は、これらのニーズを満たすとともに関連するさらなる利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本明細書に開示する、口腔内空洞（ｉｎｔｅｒｏｒａｌ  ｃａｖｉｔｙ）を撮像するための歯科イメージャの１つの実施形態は、近位端及び遠位端を有する細長いハンドルを含む。細長いハンドルの遠位端におけるヘッドは、歯科イメージャの反対側の近位端を保持しながら口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有することができる。この点、細長いハンドルは、近位端にラバーグリップを含むことができ、約５〜６インチの長さとすることができる。歯科イメージャは、細長いハンドルのヘッドから外向きに突出して、口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを有する少なくとも１つの側部スキャンアームを含むこともできる。スキャナは、歯又はその他の口腔内特徴部を整列させて撮像するようにほぼ内向きに突出することができる。また、歯科イメージャは、撮像中に歯科イメージャが口腔内空洞に対して移動する際に、口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時にスキャナを実質的に口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有するガイドを含むこともできる。この点、ガイドは、歯の表面又は歯茎に対する好ましい位置にスキャナを配置して、歯又は口腔内空洞の他の撮像部分からの歯科イメージャの位置選択に関連するエラーを実質的に低減することによって画質を高めるのに役立つことができる。
【００２０】
この実施形態の別の態様では、少なくとも１つの側部スキャンアームが、互いに向かい合ってヘッドに結合された一対の側部弓形スキャンアームを含むことができる。この場合、一対の側部弓形スキャンアームの各々は、上部スキャナ及び底部スキャナを含むことができる。上部スキャナ又は底部スキャナの一方は、一対の側部弓形スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付け、上部スキャナ又は底部スキャナの他方は、一対の側部弓形スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けて、スキャンカバレッジを良好に最大化することができる。いくつかの態様では、上部及び底部スキャナのスキャンカバレッジが実質的に又は部分的に重なり合うことができる。この実施形態の別の態様では、歯科イメージャが、側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで一対の側部弓形スキャンアームの他方に検出器を含む作動センサを含むことができる。この場合、エミッタ及び検出器は、エミッタによって生成されたビームが、歯科イメージャの未使用時には検出器によって受け取られ、使用時には口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列することができる。この点、一対の側部弓形スキャンアームは、１又は２以上の歯にわたる歯科イメージャの摺動係合を可能にする距離だけ互いにオフセットすることができる。すなわち、側部弓形スキャンアームの各々が１又は２以上の歯の外側面をほぼ取り囲む一方で、ヘッドは歯の上面を取り囲む。また、ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して細長いハンドルに対して枢動することもでき、そうでなければ、スキャン目的などで１つのヘッドが別のヘッドよりも好ましい場合に細長いハンドルと交換することができる。
【００２１】
１つの実施形態では、ヘッドが、細長いハンドルの遠位端に玉継手によって結合された回転式ヘッドを含むことができる。このような接続は、細長いハンドルに対するヘッドの長手方向、横方向及び／又は垂直方向への３６０度の同時移動を可能にすることができる。この実施形態の別の態様では、回転式ヘッドが、少なくとも１つの側部スキャンアーム又は一対の側部スキャンアームが結合されたプラットフォームをさらに含むことができる。
【００２２】
ガイドは、ヘッドに回転可能に結合されて口腔内空洞にわたる歯科イメージャの転がり支持を行うように構成されたローラを含むことができる。これとは別に、又はこれに加えて、ガイドは、口腔内空洞にわたる摺動を可能にする表面を有するパッドとすることもできる。これらの実施形態では、ガイドが直接ヘッドに結合されて、スキャン中にほぼ歯の上面を横切ることができる。この点、ヘッドは、内部に取り付けられた少なくとも１つの中央スキャナを含むことができ、この中央スキャナは、中央スキャナを歯の上面から上方に離して付勢してそのスキャンを向上させるローラ又はパッドよりも相対的に低い高さを有することができる。
【００２３】
これらの実施形態の別の態様では、少なくとも１つの側部スキャンアーム又は一対の側部スキャンアームが、可撓性継手を介してヘッドに結合することができる。この場合、可撓性継手は、（単複の）側部スキャンアームがヘッド及び／又は細長いハンドルに対して動くと同時に、上述したガイドなどを介して歯の外面との接触を維持することを可能にすることができる。このことは、スキャン中にスキャナが歯の曲率にほぼ追従できるという点で有益となり得る。側部スキャンアームが可撓性継手を中心に動くと、（単複の）側部スキャンアーム内のコンパス又はその他の位置センサがそれぞれの側部スキャンアームの角度方向を追跡することができる。いくつかの実施形態では、可撓性継手が、各々がそれぞれの側部スキャンアームを歯に係合するようにほぼ内側に付勢するばね、ヒンジ、蛇腹状のベロー又は玉継手を含むことができる。この点、ガイドは、口腔内空洞に接触できるように（単複の）側部スキャンアームの各々の一端に約３０〜４５度の角度で結合された側部ローラガイド又は側部パッドを含むことができる。具体的に言えば、側部ローラガイドは、側部スキャンアームの内部に対して形成された軸の周囲に結合することができる。
【００２４】
別の態様では、これらの実施形態が、ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含むことができる。スキャンアームは、ヒンジ、ばね、弾力性のある弾性材料（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  ｅｌａｓｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、多軸ピボット又は玉継手によってヘッドに結合することができる。また、ヘッドは、前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含むことができる。この場合、ガイドは、前部スキャナの上方で角度付き前部プラットフォームに結合された前部パッドと、後部スキャナの上方で角度付き後部プラットフォームに結合された後部パッドとを含むことができる。上記のように、ガイドは、スキャン中に歯科スキャナのヘッドを、前部及び後部スキャナが歯の上部の撮像を良好に最大化できるように歯の上面から選択的に付勢することができる。
【００２５】
歯科イメージャは、細長いハンドルと一体になった、少なくとも１つのスキャナと通信して口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を含むこともできる。通信回路は、無線送信機、ＵＳＢコネクタ、又は光ファイバコネクタを含むことができる。スキャナは、飛行時間（ＴｏＦ）スキャナ、立体映像スキャナ、光場モーメント撮像スキャナ、固定構造光スキャナ、プログラマブル構造光（ＤＬＰ）スキャナ、３Ｄ又は４Ｄ超音波スキャナ、デジタルカメラスキャナ、発光ダイオード（ＬＥＤ）スキャナ、及びレーザスキャナから成る群から選択することができる。
【００２６】
別の実施形態では、ヘッドに前部パッド及び後部パッドを取り付けることができ、少なくとも１つの側部スキャンアームは、ヘッドに固定して結合された一対の静的スキャンアームを含む。この場合、静的側部スキャンアームの各々は、口腔内空洞を撮像する１又は２以上のスキャナを含むことができる。
【００２７】
本明細書に開示する別の実施形態では、口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャが、近位端及び遠位端を有する細長いハンドルと、細長いハンドルの遠位端に位置して、口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有するヘッドと、ヘッドに弾性的に結合されて互いに向かい合ってほぼ外向きに突出し、それぞれが口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを有する一対の側部弓形スキャンアームとを含むことができる。ヘッドには、口腔内空洞にわたる歯科イメージャの転がり支持を行うように構成できる中央ローラを回転可能に結合することができる。また、一対の側部弓形スキャンアームの各々には、これらに対して約３０〜４５度の角度で側部ローラガイドを結合することができる。この場合、中央ローラ及び側部ローラガイドの各々は、撮像中に歯科イメージャが口腔内空洞に対して移動する際に、口腔内空洞（例えば、歯）に実質的に連続して係合すると同時にスキャナを実質的に口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有することができる。
【００２８】
各スキャナは、頂部スキャナ及び底部スキャナを含むことができ、スキャンカバレッジを向上させるために、頂部スキャナ又は底部スキャナの一方は、側部弓形スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付けられ、頂部スキャナ又は底部スキャナの他方は、側部弓形スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けられる。また、歯科スキャナは、ヘッドに取り付けられて中央ローラよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナを含むこともできる。
【００２９】
これらの実施形態に開示する歯科スキャナは、一対の側部弓形スキャンアームの一方におけるエミッタ、及び一対の側部弓形スキャンアームの他方における検出器などの作動センサを含み、エミッタ及び検出器は、エミッタによって生成されたビームが、未使用時には検出器によって受け取られ、使用時には口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列する。この場合、ヘッドは、一対の側部弓形スキャンアームが結合されたプラットフォームを有する回転式ヘッドを含むことができる。また、ヘッドは、細長いハンドルに対する長手方向、横方向及び／又は垂直方向への３６０度の同時移動を可能にする玉継手によって細長いハンドルの遠位端に結合することができる。
【００３０】
一対の側部弓形スキャンアームの各々は、側部弓形スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスを含むことができるとともに、少なくとも１つの側部スキャンアームを口腔内空洞のスキャンされる表面近くに配置できるようにほぼ内側に付勢するばね、ヒンジ、蛇腹状のベロー又は玉継手を含むヘッドとの結合を介して動くことができる。
【００３１】
細長いハンドルには、スキャナと通信して口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を一体化することができ、ヘッドは、スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含むことができる。また、この実施形態における歯科スキャナは、ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含むこともできる。この場合、ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して細長いハンドルに対して枢動することができる。側部ローラガイドの各々は、それぞれの側部弓形スキャンアームの内部に対して形成された軸の周囲に結合することができる。
【００３２】
本明細書に開示する口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャの別の実施形態では、細長いハンドルが近位端と遠位端とを有し、遠位端には、ハンドルベロー又は玉継手を介して細長いハンドルに対して枢動可能なヘッドが位置することができる。ヘッドは、歯及び／又は歯茎をスキャンする目的で口腔内空洞に選択的に挿入できるサイズ及び形状を有することができる。この点、１又は２以上の歯の他の表面をほぼ覆うのに十分な距離だけ離れて互いにほぼ向かい合う一対の可撓性側部スキャンアームを配置することができる。可撓性側部スキャンアームは、細長いハンドルのヘッドに不随することができ、各々が口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連するスキャナを有することができる。各可撓性側部スキャンアームは、スキャン中に可撓性スキャンアームが口腔内空洞に対して（例えば、起伏のある歯の表面を覆って）移動又は屈曲した時にその角度方向を追跡するコンパスを含むこともできる。歯科イメージャは、ヘッドに取り付けられて内部の内側パッドよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナを含むこともでき、一対の可撓性側部スキャンアームの各々は、スキャンカバレッジを最大化するように上部スキャナ及び底部スキャナを含む。また、側部パッドは、一対の可撓性側部スキャンアームの各々に、これらに対して約３０〜４５度の角度で結合することができる。
【００３３】
この実施形態の別の態様では、ヘッドに結合された内側パッドを、口腔内空洞にわたる歯科イメージャの摺動支持を行うように構成することができ、側部パッド及び内側パッドは、撮像中に歯科イメージャが口腔内空洞に対して移動する際に、口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時にスキャナを実質的に口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有することができる。この実施形態における歯科イメージャは、スキャンカバレッジを向上させるために、ヘッドに結合された前部内側スキャンアームと後部内側スキャンアームとを含むこともできる。可撓性側部スキャンアーム及び／又は前部内側スキャンアーム及び／又は後部内側スキャンアームは、ヒンジ、ばね、弾力性のある弾性材料、多軸ピボット又は玉継手によってヘッドに結合することができ、ヘッドは、前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォームと、後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームとを含むことができる。
【００３４】
また、これらの実施形態の別の態様では、歯科イメージャが、一対の側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで一対の側部弓形スキャンアームの他方に検出器を含む作動センサを含むことができる。エミッタ及び検出器は、エミッタによって生成されたビームが、未使用時、すなわち歯などの物体が送信を妨げない時には検出器によって受け取られ、使用時、すなわちスキャン中に歯科イメージャがほぼ１又は２以上の歯を覆った時には口腔内空洞又は歯によってほぼ遮られるようにほぼ整列することができる。上部スキャナ又は底部スキャナの一方は、一対の可撓性側部スキャンアームに３０〜６０度の角度で取り付けることができ、上部スキャナ又は底部スキャナの他方は、一対の可撓性側部スキャンアームに１２０〜１８０度の角度で取り付けることができる。また、前部パッドは、前部スキャナの上方で角度付き前部プラットフォームに結合することができ、後部パッドは、後部スキャナの上方で角度付き後部プラットフォームに結合することができ、ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して細長いハンドルに対して枢動することができる。歯科イメージャは、細長いハンドルと一体になった無線送信機、ＵＳＢコネクタ又は光ファイバコネクタを含んで少なくとも１つのスキャナと通信して口腔内空洞の撮像データを選択的に送信する通信回路を含むこともでき、ヘッドは、細長いハンドルと交換可能である。
【００３５】
別の実施形態では、本明細書に開示する口腔内空洞を撮像するための歯科イメージャが、細長いハンドルと、細長いハンドルの一端に位置するヘッドと、細長いハンドルから外向きに突出し、各々が口腔内空洞の少なくとも一部を撮像するための関連する上部スキャナと底部スキャナとを有する一対の可撓性側部弓形スキャンアームと、可撓性側部弓形スキャンアームの各々に付随して可撓性側部弓形スキャンアームの角度方向を追跡するコンパスと、ヘッドに付随して前部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き前部プラットフォーム、及びヘッドに付随して後部スキャナを３０〜６０度の角度で保持する角度付き後部プラットフォームと、撮像中に歯科イメージャが口腔内空洞に対して移動する際に、口腔内空洞に実質的に連続して係合すると同時にスキャナのうちの１つ又は２つ以上を実質的に口腔内空洞から比較的一定の距離に付勢するサイズ及び形状を有するガイドとを含むことができる。
【００３６】
細長いハンドルと一体になってスキャナと通信する通信回路が、口腔内空洞の撮像データを処理のためにコンピュータシステムなどに選択的に送信することができ、一対の可撓性側部弓形スキャンアームは、可撓性継手を介してヘッドに結合される。この実施形態の別の態様では、歯科イメージャが、一対の側部弓形スキャンアームの一方にエミッタを含んで一対の側部弓形スキャンアームの他方にレセプタを含む作動センサを含むことができる。エミッタ及びレセプタは、エミッタによって生成されたビームが、未使用時にはレセプタによって受け取られ、使用時には口腔内空洞によってほぼ遮られるようにほぼ整列することができる。
【００３７】
歯科イメージャは、ヘッドに結合された前部内側スキャンアーム及び後部内側スキャンアームを含むこともでき、ガイドは、一対の可撓性側部弓形スキャンアームの各々に、これらに対して約３０〜４５度の角度で結合された側部ローラガイド又は側部パッドを含むことができ、ヘッドは、細長いハンドルと交換可能とすることができる。また、歯科イメージャは、ヘッドに取り付けられてローラ又はパッドよりも相対的に低い高さを有する少なくとも１つの中央スキャナと、ヘッドに結合された前部内側スキャンアーム及び後部内側スキャンアームとを含むことができる。さらに、ガイドは、前部スキャナの上方で角度付き前部プラットフォームに結合された前部パッドと、後部スキャナの上方で角度付き後部プラットフォームに結合された後部パッドとを含むことができる。別の態様では、ガイドが、ヘッドに回転可能に結合されて口腔内空洞にわたる歯科イメージャの転がり支持を行うように構成されたローラ、又は口腔内空洞にわたる摺動を可能にする表面を有するパッドを含むことができ、ヘッドは、ハンドルベロー又は玉継手を介して細長いハンドルに対して枢動することができる。
【００３８】
別の実施形態では、本明細書に開示する歯科イメージャが細長いハンドルを含み、ハンドルの遠位端には、複数の弓形スキャンアームがヒンジによって枢動可能に結合された中央プラットフォームを有する回転式ヘッドが結合される。中央プラットフォームは、矩形の形状を有することができ、ハンドルに恒久的に接続することができる。回転式ヘッド、及びヘッドに接続された関連する中央プラットフォームは、ハンドルに対して３６０度回転することができる。１つの実施形態では、中央プラットフォームが、歯の上部をスキャン又は撮像するように設計された１又は２以上の中央スキャナを含むことができる。弓形スキャンアームは、ハンドルに対して下向きに展開し、歯の一部を少なくとも部分的に取り囲む形状及びサイズ（例えば、弓形）を有する。各弓形スキャンアームは、少なくとも１つのスキャナと、口腔内空洞の様々なスキャン又は画像撮影時に歯又は歯茎の表面に沿って快適に転がりながらスキャナを歯の表面から所望の距離に付勢して歯の撮像を支援するローラガイドとを含むことが好ましい。この実施形態の１つの態様では、歯科イメージャが、上側アームスキャナ及び下側アームスキャナを用いて歯の側面のスキャンデータ及び撮像データを収集する一対の側部弓形スキャンアームと、前部及び後部内側スキャナを用いて歯の上側及び後側のスキャンデータ又は撮像データを収集する前部及び後部弓形スキャンアームとを含むことができる。ローラガイドは、一般にスキャナが歯構造から比較的一定の距離で歯構造の詳細な画像を取得できるようにスキャンアームを付勢する。この点、このような歯科イメージャは、口腔内表面の輪郭をスキャンして記録する過程において使用することができ、そのデータを用いて、３Ｄプリンタなどによって印刷可能なデジタル３次元表面印象を形成することができる。
【００３９】
本発明の原理を一例として示す添付図面と共に以下のさらに詳細な説明を読むことにより、本発明のその他の特徴及び利点が明らかになるであろう。
【００４０】
以下の添付図面に本発明を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本明細書に開示する、口腔内の歯の表面をスキャンする歯科イメージャの１つの実施形態の正面図である。
【図２】図１の歯科イメージャの複数の歯にわたる転がり配置をさらに示す側面図である。
【図３】一連の人間の歯のスキャン又は撮像を行う歯科イメージャを示す概略的環境斜視図である。
【図４】本明細書に開示する歯科イメージャを用いた口腔内表面のスキャン又は撮像過程を示すフローチャートである。
【図５】側部弓形スキャンアームと一体になった一対の側部ローラガイドと、一対の中央円形ガイドと、角度付き固定前部及び後部スキャンプラットフォームとをヘッド内に含む歯科イメージャの別の実施形態の斜視図である。
【図６】一対の側部ローラガイドの代わりの、側部弓形スキャンアームと一体になった一対の側部パッドと、中央円形ガイドの代わりの一対の中央パッドとを含む歯科イメージャの別のヘッドの斜視図である。
【図７】細長いハンドルに対するヘッドの動きを可能にするハンドルベローを有する歯科イメージャの斜視図である。
【図８】本明細書に開示する歯科イメージャと共に使用される、側部弓形スキャンアームの端部に一対の端部パッドを含むプラットフォームベースの回転式ヘッドの別の実施形態の斜視図である。
【図９】一対の側部ローラガイドと一対の中央円形ガイドとを含む別のプラットフォームベースの枢動式ヘッドの斜視図である。
【図１０】図９と同様の別のプラットフォームベースの枢動式ヘッドの拡大斜視図である。
【図１１】一対の静的側部弓形スキャンアームと前部パッド及び後部パッドとを示す歯科イメージャの別の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
例示的な図面に例示目的で示すように、図１〜図３及び図５〜図１１では、本明細書に開示する歯科イメージャの実施形態を一般に参照番号１０によって参照する。一般に、歯科イメージャ１０は、素早い学習と「フリーサイズ」の解決策とを容易にすることによって正確な歯科印象採得のための職員の訓練時間を短縮する比較的単純な設計であり、歯などの口腔内表面の３次元特性の撮像、スキャン、検査及び／又はマッピングを行うために使用することができる。例えば、歯科イメージャ１０は、１本の歯、１又は２以上の位置における複数の歯、歯列弓の一部、又は歯列弓全体の正確な形状を取り込んで診断を高速化するために使用することができる。また、歯科イメージャ１０は、スキャンした表面が一様でない（例えば、歯が歯列矯正装置又は他の歯科固定具によって取り囲まれている）時には歯科印象形成の不正確さを排除し、観察モニタに静止画像又はリアルタイムビデオ出力を提供することもできる。歯科イメージャ１０によって送信される画像又はリアルタイムビデオは、計画されたマッピング部位を良好に評価し、又は他の歯科処置を実行するように拡大することもできる。その後、撮像又はスキャンが完了すると、３Ｄプリンタなどを用いてスキャン領域のデジタルモデルを印刷して印象のモデル型を形成することができる。この点、本明細書に開示する歯科イメージャ１０は、扱いにくく不快で不正確な可能性のある既知の処置に関連する問題点を解決する。もはや化学ペーストは不要になるので、歯科イメージャ１０は、化学ペースト処置に関連する不正確性を大幅に低減し、好ましくは排除することもできる。
【００４３】
図５で最も良く分かるように、歯科イメージャ１０は、（例えば、ゴム製のグリップと曲線的な縁部とを有する約５〜６インチの長さの）歯ブラシなどの構造と同様の構造を有することができる、プラスチック材料で形成できる細長いハンドル１２を含むことができる。歯ブラシ様の細長いハンドル１２は、例えばユーザが口腔内空洞１８の外部で近位端２０（図３及び図５）を快適に保持しながら、図３に概略的に示すような口腔内空洞１８内の複数の歯１６のうちの１本又は２本以上に沿った、又はこれらの歯にわたる遠位端１４の位置選択を容易にする。この点、細長いハンドル１２は、歯ブラシなどを用いた歯磨きと同様の、口腔内空洞１８内における遠位端１４の位置選択を可能にする。これにより、１又は２以上の歯１６などの口腔内空洞１８のいくつかの特徴部の３Ｄ画像を取得する過程が単純になる。
【００４４】
１つの実施形態では、図１〜図２に示す歯科イメージャ１０が、遠位端１４に結合された回転式ヘッド２２を含むことができ、この回転式ヘッド２２は、本明細書に開示するような選択的口腔内撮像又はスキャンのために口腔内空洞１８内の歯１６にわたって細長いハンドル１２の長さを挿入するための間隙をもたらす距離だけ遠位端１４から下向きに突出する（図２で最も良く分かる）。回転式ヘッド２２は、細長いハンドル１２の遠位端１４に対して最大３６０度回転できる点を除き、毛状突起のない歯ブラシヘッドと同様である。この実施形態では、中央プラットフォーム２４が、回転式ヘッド２２に固定関係で結合し、少なくとも１つの中央円形ガイド２６を含み又は別様に支持し、或いは少なくとも１つの中央円形ガイド２６に接続して、歯１６にわたって歯科イメージャ１０を動かした時に中央プラットフォーム２４が歯１６の輪郭をたどるのに役立つように、図２に示すような一対の中央円形ガイド２６、２６’を別様に支持することができる。図２では、両中央円形ガイド２６、２６’が中央プラットフォーム２４に取り囲まれて中央プラットフォーム２４に付着する。或いは、中央プラットフォーム２４は、中央円形ガイド２６、２６’を完全に取り囲まなくてもよい。回転式ヘッド２２が細長いハンドル１２の遠位端１４に取り付けられている場合、回転式ヘッド２２及び中央プラットフォーム２４、並びに中央プラットフォーム２４に結合された中央円形ガイド２６、２６’は、全て少なくとも長手方向軸を中心に回転することができる。しかしながら、他の実施形態では、回転式ヘッド２２（及び関連する中央プラットフォーム２４及び中央円形ガイド２６、２６’）が、玉継手などを用いて遠位端１４に取り付けられた状態で長手方向軸、横軸及び／又は垂直軸内で同時に自由回転することができる。回転式ヘッド２２は、ほぼ矩形のプラスチック材料で形成できるとともに、デジタルコンピュータ３次元モデルにおいて歯列弓の正しい形状／開口部を定めるように回転式ヘッド２２の位置及び角度を追跡する内部的に配置された電子コンパスを含むこともできる。
【００４５】
また、中央プラットフォーム２４は、中央プラットフォーム２４の下部の図１及び図２に大まかに示す位置に取り付けられた少なくとも一対の中央スキャナ２８、２８’を含むことができる。他の実施形態では、中央スキャナ２８、２８’を中央プラットフォーム２４の下部の同じ高さに取り付けてさらに多くの間隙をもたらすこともできる。中央プラットフォーム２４は、回転式ヘッド２２のほぼ中間の高さに取り付け、又はそこから別様に形成することができる。従って、中央スキャナ２８、２８’は、いずれの位置においても歯１６の上部の上方のほぼ所定の距離に位置して、それぞれの中央スキャナ２８、２８’から歯１６全体に放出されるそれぞれの中央ビーム３０、３０’の組で示すことによって図１及び図２に示すような歯１６のカバレッジエリアを大まかに示すように、表面領域などの画像を取り込むことができる。
【００４６】
さらに、中央プラットフォーム２４は、それぞれの外側ヒンジ３４、３４’の対を介して中央プラットフォーム２４の側面から外側に延びる一対の側部弓形スキャンアーム３２、３２’にさらに結合することができる。１つの実施形態では、外側ヒンジ３４、３４’をばね付勢して、側部スキャンアーム３２、３２’を歯科イメージャ１０の内部に向けて歯１６の内面及び／又は外面などの口腔内空洞１８に別様に係合するようにほぼ付勢することができる。このばね付勢機構は、側部弓形スキャンアーム３２、３２’が外側ヒンジ３４、３４’を中心に内外に動いて歯列弓の形状（例えば、歯１６の曲面）に追従できるようにすることができる。別の実施形態では、歯科イメージャ１０が、側部弓形スキャンアーム３２、３２’の一方を含むことも、又は側部弓形スキャンアーム３２、３２’を全く含まないこともできる。この場合は、本明細書でさらに詳細に説明するように、側部弓形スキャンアーム３２、３２’に取り付けられたあらゆるスキャナの代わりに、中央プラットフォームに１又は２以上のスキャナを直接（例えば、隆起部上に、及び／又は３０〜６０度の角度及び／又は１２０〜１５０度の角度で）取り付けることができる。このような実施形態は、操作性を高めながらスキャン／撮像の範囲を維持することができる。
【００４７】
また、側部弓形スキャンアーム３２、３２’の各々は、軸３８（図２）を中心として、又は図５、図９及び図１０に関してさらに詳細に示すようにそれぞれの側部スキャンアーム３２、３２’と一体化された形で、側部弓形スキャンアーム３２、３２’に回転可能に結合されたそれぞれの側部ローラガイド３６、３６’を含むことができる。側部ローラガイド３６、３６’は、側部弓形スキャンアーム３２、３２’が歯１６などに接触するのを防ぐために、軸３８から内向きに突出して口腔内空洞１８の一部に接触するように側部弓形スキャンアーム３２、３２’に対して一定の角度（例えば、３０〜４５度）で位置することができる。側部弓形スキャンアーム３２、３２’の各々は、歯１６の側面を撮像又はスキャンするための少なくとも１つのスキャナを含むことができるので、このことは特に有益となり得る。具体的に言えば、図１に示す実施形態では、側部弓形スキャンアーム３２、３２’の各々が、上側アームスキャナ４０、４０’と下側アームスキャナ４２、４２’とを含む。側部ローラガイド３６、３６’の内向きの突出部は、歯茎組織表面４４に接触して、一般に側部弓形スキャンアーム３２、３２’を口腔内空洞１８内のどこにも接触しないように付勢することができる。この目的のために、スキャンアーム３２、３２’の弓形形状は、湾曲した歯１６の形状から離れて屈曲して歯１６の側面に沿った間隙をもたらす。さらに、これによって上側アームスキャナ４０、４０’及び下側アームスキャナ４２、４２’の各々も歯１６に接触しないように付勢される。従って、上側アームスキャナ４０、４０’の各々がそれぞれの上側ビーム４６、４６’を放出し、下側アームスキャナ４２、４２’の各々がそれぞれの下側ビーム４８、４８’を放出して、歯１６の側面構造の取り込み又は記録を行うことができる。図１〜図３に開示する実施形態には、各側部弓形スキャンアーム３２が２つのアームスキャナ４０、４２を有するように示しているが、別の実施形態は、スキャナの数を最小化するためにこれよりも少ない（例えば、１つの）スキャナを含むことも、或いはさらに包括的なカバレッジが必要及び／又は望ましい場合にはさらに多くの（例えば、２つよりも多くの）スキャナを含むこともできる。歯科イメージャ１０は、できる限り正確なデジタル３Ｄ画像を形成する目的で実質的に歯１６の側面全体を撮像できるべきであるが、全体未満の側面を撮像しながら使用可能なデジタル３Ｄ画像を取得することも可能である。１つの実施形態では、カバレッジを良好に最大化するために、上側アームスキャナ４０、４０’及び下側アームスキャナ４２、４２’が、それぞれの重なり合う上側ビーム４６、４６’及び下側ビーム４８、４８’を有して包括的カバレッジをより良好に保証することができる。この目的のために、コンピュータソフトウェアを、スキャン位置の較正に基づいて自動的に重なりを削除又は統合して、デジタル３Ｄ環境における歯１６の正確な再現を高めるように構成することができる。
【００４８】
図２に示すように、中央プラットフォーム２４は、それぞれの前側ヒンジ５４及びそれぞれの後側ヒンジ５６によって中央プラットフォーム２４に同様に結合された前部弓形スキャンアーム５０及び後部弓形スキャンアーム５２をさらに含むことができる。この実施形態では、歯科イメージャ１０が、最大４つのスキャンアーム３２、３２’、５０、５２を含むことができる。この点、本明細書に開示する実施形態の各々は、たった１つの側部スキャンアームしか含まないことも、４又は５以上もの側部スキャンアームを含むこともできる。上記と同様に、前側ヒンジ及び後側ヒンジ５４、５６もばね付勢して、一般にそれぞれの前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２を歯科イメージャ１０の内部に向けて歯１６の外面５８に別様に係合するように付勢することができる。このばね付勢機構は、前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２が前側及び後側ヒンジ５４、５６を中心に内外に動いて歯１６の曲率などの歯列弓の形状に追従できるようにすることができる。ヒンジ３４、５４、５６の各々は、一体部品設計（例えば、圧縮ばね又は引張ばね）、多部品設計、自由運動式、ばね付勢式とすることができ、又は弾性材料で形成することができる。さらに、本明細書ではヒンジ３４、５４、５６を単一軸を中心に枢動可能として開示しているが、別の実施形態では、ヒンジ３４、５４、５６が、ｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸に沿った多軸枢動又は回転運動（例えば、玉継手）をもたらすこともできる。
【００４９】
図２では、前部弓形スキャンアーム５０を歯１６の裏側の周囲の下降位置で示し、後部弓形スキャンアーム５２を歯１６’上で転がる上昇構成で示す。前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２の各々は、それぞれの軸６４、６６を中心にしてスキャンアーム５０、５２に回転可能に結合されたそれぞれの前部内側ローラガイド（ｍｅｄｉａｌ  ｆｒｏｎｔ  ｒｏｌｌｅｒ  ｇｕｉｄｅ）６０及び後部内側ローラガイド（ｍｅｄｉａｌ  ｒｅａｒ  ｒｏｌｌｅｒ  ｇｕｉｄｅ）６２を含むこともできる。前部及び後部内側ローラガイド６０、６２は、各ローラガイド６０、６２が各それぞれの軸６４、６６から内向きに突出して歯の表面５８などの口腔内空洞１８の一部に接触できるようにする直径を有する。これにより、前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２が歯１６に接触するのを防ぐ。このことは、前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２の各々がそれぞれの前部内側スキャナ６８及び後部内側スキャナ７０の少なくとも一方を含む実施形態において有益となり得る。図示のように、スキャンアーム５０、５２’の弓形形状は、湾曲した歯１６の輪郭に同様に従って（従って輪郭から離れて屈曲して）、歯１６の内側及び上側に沿って間隙をもたらすことができる。これにより、前部及び後部内側スキャナ６８、７０の各々は、歯１６に接触しないようにさらに付勢される。従って、前部及び後部内側センサ６８、７０の各々は、（中央スキャナ２８、２８’の代わりに又はその補完として）それぞれの前部ビーム７２及び後部ビーム７４を放出して歯１６の内側及び上側の構造を取り込み又は記録することができる。別の実施形態では、歯科イメージャ１０が、前部弓形スキャンアーム５０及び／又は後部弓形スキャンアーム５２の一方を含むことも、これらを全く含まないこともできる。或いは、図８及び図９に示すように、中央プラットフォーム２４の角度付き固定前部プラットフォーム７６上及び／又は角度付き固定後部プラットフォーム７８上に１又は２以上のスキャナを直接取り付けることもできる。この場合は、プラットフォーム７６、７８の角度を３０〜６０度及び／又は１２０〜１５０度にして、前部弓形スキャンアーム５０及び／又は後部弓形スキャンアーム５２に取り付けられたスキャナの代わりにそれぞれの前部及び後部内側スキャナ６８、７０を支持することができる。図８及び図９に示す実施形態は、操作性を高めながらスキャン／撮像の範囲を維持することができる。
【００５０】
さらに、前部弓形スキャンアーム５０及び／又は後部弓形スキャンアーム５２の各々は、必要及び／又は要望に応じてこれより多くの又はこれより少ないそれぞれの前部及び後部内側スキャナ６８、７０を含むこともできる。しかしながら、歯科イメージャ１０は、できる限り正確なデジタル３Ｄ画像を形成する目的で実質的に歯１６の内側面領域全体を撮像するのに十分なスキャナを含むべきである。例えば、カバレッジを向上させるために、前部ビーム７２及び／又は後部ビーム７４は、中央スキャナ２８、２８’の一方又は両方によって放出される中央ビーム３０、３０’と重なり合って包括的カバレッジを保証することができる。しかしながら、正確な３Ｄ画像を形成するために重複カバレッジを必要としないこともできる。この目的のために、コンピュータソフトウェアを、スキャナ２８、６８、７０間の較正に基づいて間隙又は不要な重なりを自動的に削除して歯１６の正確なデジタル３Ｄ再現を強化するように構成することができる。
【００５１】
中央スキャナ２８、２８’、上側アームスキャナ４０、４０’、下側アームスキャナ４２、４２’、及び／又は前部及び後部内側スキャナ６８、７０は、これらに作動エネルギーを供給する電源に結合することができる。例えば、１つの実施形態では、近位端２０が、要求時に歯科イメージャ１０に電力を伝送する取り外し不可コード又はプラグインコード８０を含むことができる。この実施形態では、コードがＵＳＢコネクタ８２を含んで、歯科イメージャ１０がコンピュータシステムに接続した時にコンピュータシステムにデータも転送できるようにすることができる。或いは、コードは、情報の転送に使用される光ファイバコードとすることもできる。別の実施形態では、歯科イメージャ１０が、ハンドル１２内に取り外し可能な又は取り外し不可能な充電式電池を含むことができる。この実施形態では、近位端２０を充電器ホルダー内に配置することにより、最新の電動歯ブラシと共に使用される技術を用いて歯科イメージャ１０を充電することができる。別の実施形態では、ハンドル１２が、必要に応じて選択的に取り外して交換できる取り外し可能なバッテリ（例えば、ＡＡＡバッテリ）を収容することができる。
【００５２】
対応するコンピュータ装置は、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０のうちの１つ又は２つ以上によって取得されたデータを受け取り、記憶し、分析し、凝集性のあるデジタル３次元印象に再構成することができる。図１に示して上述したように、中央スキャナ２８、２８’、上側アームスキャナ４０、４０’、下側アームスキャナ４２、４２’、及び／又は前部及び後部内側スキャナ６８、７０は、上述した中央ビーム３０、３０’、上側及び下側ビーム４６、４８、並びに前部及び後部ビーム７２、７４を用いてスキャンされる歯の表面５８を覆い、又は実質的に覆うことができる。この構成では、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０が、特に歯の表面５８に対して斜めに配置された時に歯１６の全ての窪み、隙間及び空間を取り込む可能性が高い。この点、配置角度は、それぞれの弓形スキャンアーム３２、５０、５２に沿ってスキャナ間で異なることができる。ビーム３０、４６、４８、７２、７４は、コンピュータソフトウェアシステムが記録して処理できる可視光に対応することができる。このような可視光の投影及び記録は、光学三角測量を介した３次元マッピングを可能にすることができる。或いは、中央スキャナ２８、２８’、上側アームスキャナ４０、４０’、下側アームスキャナ４２、４２’、及び／又は前部及び後部内側スキャナ６８、７０を、光を放出しない非接触受動スキャナとして形成することもできる。この実施形態では、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０が、スキャンされる歯の表面５８からの、立体センサ又は測光センサと連動して検出された反射光に依拠して３次元デジタル表現を再現することができる。別の実施形態では、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０が、能動的又は受動的光学又は電気光学スキャン技術を用いて、検査中の表面を測定して記録することができる。スキャナ２８、４０、４２、６８、７０は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ撮像センサなどの電子撮像センサを用いてスキャンされた歯の表面５８の輪郭を電子的に測定して記録することもできる。別の実施形態では、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０を、歯１６の表面構造を撮影又は別様に記録するカメラとすることができる。この実施形態では、コンピュータソフトウェアが、歯列弓に沿った異なる位置で撮影された写真／記録をデジタル３次元モデルに変換することができる。
【００５３】
図３は、口腔内空洞１８内に配置された歯科イメージャ１０の１つの実施形態の環境斜視図であり、図４には、関連する歯科イメージャ１０を用いた口腔内空洞１８のスキャン過程（１０００）を示す。例えば、スキャン及び撮像過程（１０００）は、スキャン対象の口腔内表面１８上に歯科イメージャ１０を配置する（１００２）ことによって開始する。図３に示すように、歯科イメージャ１０の近位端２０を保持して口腔内空洞１８内に遠位端１４を延ばし、下顎左側第３大臼歯８４上に回転式ヘッド２２を配置する。当然ながら、この位置は、ユーザが開始できる口腔内空洞１８内の多くの位置のうちの一例にすぎない。従って、開始位置を下顎左側第３大臼歯８４のみに限定すべきではない。次のステップ（１００４）において、側部弓形スキャンアーム３２、３２’と前部及び後部弓形スキャンアーム５０、５２とがそれぞれの回転円弧（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ａｒｃｓ）全体を通じて自由に枢動することをチェックして確認する。次のステップ（１００６）において、中央円形ガイド２６、２６’、側部ローラガイド３６、３６’、及び／又は前部及び後部内側ローラガイド６０、６２を、スキャン対象の口腔内表面（例えば、歯茎面４４、又は図３の下顎左側第３大臼歯８４などの歯１６の表面５８）を取り囲む領域に確実に接触させる。適所にくると、次のステップ（１００８）において、中央スキャナ２８、２８’、上側アームスキャナ４０、４０’、下側アームスキャナ４２、４２’、及び／又は前部及び後部内側スキャナ６８、７０を作動させる。
【００５４】
スキャナ２８、４０、４２、６８、７０が未だ動作していない場合、ユーザは、歯科イメージャ１０を「オン」位置に切り替えるスイッチ８５（図５）を押してスキャン又は読み取りを開始する選択肢を有することができる。スキャンを停止するには、同じスイッチ８５を用いて歯科イメージャ１０を「オフ」の位置に切り替えることができる。図５に示す１つの実施形態では、スイッチ８５をリング形状（すなわち、指のサイズ及び形状と同様の形状）とすることができる。スイッチ８５を押圧すると、画像／形状の取り込みを有効にすることができ、スイッチ８５を解除してもはや押圧されていないようにすると、この画像／形状の取り込みを停止することができる。当然ながら、スイッチ８５は、歯科イメージャ１０を要求に応じて作動及び／又は停止するように設計されたボタンなどとすることもできる。
【００５５】
或いは、歯科イメージャ１０は、歯科イメージャ１０が適所に存在して作動及びスキャンの準備が整った時点を判断するセンサをさらに含むこともできる。この点、歯科イメージャ１０は、いつ作動及び／又は停止すべきかを自動的及び／又は半自動的に感知することができる。１つの実施形態では、歯科イメージャ１０が、側部弓形スキャンアーム３２、３２’間に物体（例えば、１本又は２本以上の歯１６）が存在する時点を感知することによってスキャンを作動及び／又は停止させるセンサを含むことができる。１つの実施形態では、側部弓形スキャンアーム３２の一方が（例えば、赤外線ビームなどを放出できる）エミッタを含むことができ、他方の側部弓形スキャンアーム３２’が（例えば、放出された赤外線ビームなどの受光を検出できる）レセプタを含むことができる。未使用時には、エミッタがレセプタにビームを送信し、レセプタがこれを検出することができる。この状態では、歯科イメージャ１０が、側部弓形スキャンアーム３２、３２’間に物体が配置されておらず、従って歯科イメージャ１０は非作動状態を保つべきであると判断することができる。その後、例えばユーザが１本又は２本以上の歯１６にわたって口腔内空洞１８内に歯科イメージャ１０を配置すると（図３）、エミッタからレセプタへのビームの送信が遮られる。この場合、歯科イメージャ１０は、１本又は２本以上の歯１６がエミッタからレセプタへのビームの送信を遮っており、従って歯科イメージャ１０が作動してスキャンを開始すべきである状態を識別することができる。その後、口腔内空洞１８から歯科イメージャ１０が除去されてエミッタからレセプタへのビームの送信が再開されると、歯科イメージャ１０は再び停止することができる。歯科イメージャ１０が本明細書に開示したように作動すると、このような作動によってヘッド及び／又は側部弓形スキャンアーム３２、３２’の内側の位置追従装置も作動することができる。
【００５６】
開始すると、図３に、そして図２にさらに具体的に示すように、前部弓形スキャンアーム５０は、下顎左側第３大臼歯８４の後部に張り出してその後側をスキャン又は撮像することができ、側部弓形スキャンアーム３２、３２’は、図２に大まかに示す位置に存在して歯１６の側面をスキャン又は撮像する。この場合、後部弓形スキャンアーム５２は全体的に上昇し、歯１６’の上部をスキャンする位置に存在する。次のステップ（１０１０）において、所望の領域をスキャンする。例えば、ユーザは、中央円形ガイド２６、２６’が歯（例えば、図２の歯１６〜１６’’）の上部全体にわたってゆっくりと進むように、細長いハンドル１２を歯列弓の上部に沿って下顎左側第３大臼歯８４から離して引き出すことができる。この点、後部内側ローラガイド６２は、後軸６６を中心とする回転動作を通じて、歯科イメージャ１０の歯列弓に沿った後方への又は後退する転動を可能にする。同時に、側部弓形スキャンアーム３２、３２’は、それぞれの軸３８、３８’を中心とする側部ローラガイド３６、３６’、の転がり係合を通じて歯１６に対して移動する。また、歯科イメージャ１０を右から左（図２）に移動させると、前部弓形スキャンアーム５０が下顎左側第３大臼歯８４の後部から引き出されるようになる。この点、前部弓形スキャンアーム５０は、前側ヒンジ５４を中心に中央プラットフォーム２４に対して枢動し、これによって図２に示すほぼ垂直位置から（例えば、図２の後部弓形スキャンアーム５２に関して示すような）ほぼ水平位置に移行することができる。従って、ユーザは、口腔内空洞１８内の１又は２以上の位置における所望の歯（又は複数の歯）にわたって歯科イメージャ１０を配置することによって１本又は２本以上の歯１６をスキャンすることができる。
【００５７】
次のステップ（１０１２）において、スキャンした画像データを歯科イメージャ１０から外部コンピュータシステムに送信する。このデータは、１本の歯、複数の歯、歯列弓の一部、又は歯列弓全体のスキャンを含むことができる。ステップ（１０１２）は、スキャンステップ（１０１０）の後に完了することも、或いはリアルタイムなどで同時に完了することもできる。例えば、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０によって収集された情報は、ＵＳＢコネクタ８２又は光ファイバ接続などの配線接続を介して外部コンピュータに送信することができる。或いは、歯科イメージャ１０は、無線で（例えば、赤外線送信機、Ｗｉ−Ｆｉ送信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを介して）データを送信することもできる。無線送信の場合、ハンドルは、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０及び無線送信機の動作のための電力を供給するバッテリを含むことができる。配線接続（例えば、ＵＳＢコネクタ８２及び／又は光ファイバコネクタ）の場合には、コンピュータ又は他の電源に接続されたコード８０を介して歯科イメージャ１０に直接電力を供給することができる。歯科イメージャ１０の細長いハンドル１２は、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０のうちの１つ又は２つ以上を作動させる、及び／又はワンタッチ操作などでスキャンデータの送信を開始する１又は２以上のボタンなど（例えば、スイッチ８５）を含むこともできる。その後、次のステップ（１０１４）において、コンピュータシステムソフトウェアは、スキャンした画像データを分析して、スキャンした歯の表面領域の詳細な３次元表現を形成する。その後、ステップ（１０１６）の一部としてユーザがスキャナ２８、４０、４２、６８、７０を停止し、ステップ（１０１８）の一部として過程が終了する。
【００５８】
図５〜図１１に、本明細書に開示する歯科イメージャ１０の別の実施形態を示す。例えば、図５には、遠位端２０を有する歯科イメージャ１０を示しており、遠位端２０からは、コンピュータなどに結合するためのＵＳＢコネクタ８２を有するプラグインコード８０が延びる。しかしながら、上述したように、プラグインコード８０及び／又はＵＳＢコネクタ８２は、細長いハンドル１２に一体化された光ファイバコネクタ又は無線送信機などの他の技術に置き換えることもできる。細長いハンドル１２は、取り扱いを容易にするために一般に大き目の直径のラバーグリップ１３を含む。そして、細長いハンドル１２は、ラバーグリップ１３を含む細長いハンドル１２の部分から一般に下向きに離れて屈曲するネック領域８６に移行することにより、歯科イメージャ１０の遠位端１４における本明細書に開示するような静的ヘッド８８などが、一般にラバーグリップ１３を含む部分よりも低くなった平面内に位置するようになる。これにより、スキャン中にユーザが一般に歯１６などの上方に歯科イメージャ１０を保持して歯１６を覆って配置できるので、使い勝手の良さを促すことができる。当然ながら、この実施形態では、静的ヘッド８８がネック領域８６及びラバーグリップ１３の曲率に対して固定される。
【００５９】
この実施形態では、上記で大まかに開示したように、静的ヘッド８８が、（例えば、３０〜６０の度の角度の）一対の側部ローラガイド３６、３６’と、一対の上部スキャナ４０、４０’と、下部スキャナ４２、４２’とを有する一対の側部弓形スキャンアーム３２、３２’を含む。しかしながら、この実施形態では、側部ローラガイド３６、３６’が、側部弓形スキャンアーム３２、３２’の端部に結合されるのでも、或いはそこから外向きに延びるのでもなく、側部弓形スキャンアーム３２、３２’と一体に形成されることにより、軸３８がそれぞれの側部弓形スキャンアーム３２、３２’のハウジングの内側に位置し、ハウジングによって全体的に外部から遮蔽されるようになっている。この場合も、側部ローラガイド３６、３６’は、口腔内空洞１８に対して一般に約３０〜６０度の角度で位置し、それぞれの軸３８、３８’を中心に回転して歯１６に沿った歯科イメージャ１０の転動をさらに容易にすることにより、上部スキャナ４０、４０’及び下部スキャナ４２、４２’を歯の表面５８から離して付勢することができる。
【００６０】
また、この実施形態には、上述したような中央プラットフォーム２４の一部として形成されるのではなく静的ヘッド８８の一部として形成された、前部内側スキャナ６８を有する角度付き固定前部プラットフォーム７６と、後部内側スキャナ７０を有する角度付き固定後部プラットフォーム７６とをさらに開示する。しかしながら、この場合も、前部及び後部内側スキャナ６８、７０を有する前部及び後部プラットフォーム７６、７８の傾斜性は、本明細書に開示したような、歯科イメージャ１０が歯１６を通り越す際の歯１６の内側部分のさらなる視認及びスキャンを可能にする。
【００６１】
また、図５には、側部弓形スキャンアーム３２、３２’がそれぞれの枢動式スキャンアームベローズ９０、９０’の対を中心にして静的ヘッド８８に結合できることも示す。枢動式スキャンアームベローズ９０、９０’は、内部に隠れたばねを封入する図示のような柔軟な蛇腹状の外側ゴムベローを含むことができる。この封入されたばねは、側部弓形スキャンアーム３２、３２’に、スキャン中に歯科イメージャ１０が歯列弓に沿って移動している間に歯列弓の形状に適合するように柔軟性を与える。しかしながら、本明細書に開示する実施形態には、柔軟な蛇腹状の外側ゴムベローを含む枢動式スキャンアームベローズ９０、９０’を示しているが、他の実施形態は、場合によっては衛生上の理由で、必ずしも蛇腹状の外側ゴムベローによって封入されるとは限らない同様のばね機構を含むこともできる。この場合、枢動式スキャンアームベローズ９０、９０’のばねが露出して長期メンテナンスを容易にすることができる。別の実施形態では、枢動式スキャンアームベローズ９０、９０’を十分に硬質でありながらも柔軟なものとして、ばねを使用しない付勢動作を可能にすることもできる。
【００６２】
図５には、中央円形ガイド２６、２６が本明細書の他の実施形態に開示したような中央プラットフォーム２４ではなく静的ヘッド８８と一体に形成された別の実施形態も開示する。ここでは、中央円形ガイド２６、２６が軸９２（図５では軸９２’は隠れている）を中心に回転して、スキャン中における歯１６の上部での歯科イメージャ１０の転動を容易にする。
【００６３】
図６には、スキャンアームベローズ９０、９０’を介して静的ヘッド８８に結合され、上側アームスキャナ４０、４０’及び下側アームスキャナ４２、４２’と、角度付き固定前部プラットフォーム７６上の前部内側スキャナ６８と、角度付き固定後部プラットフォーム７８上の後部内側スキャナ７０とを有する側部弓形スキャンアーム３２、３２’に関して図５と同様の静的ヘッド８８の別の実施形態を示す。しかしながら、図６では、側部ローラガイド３６、３６’が一対の側部パッド９４、９４’に置き換わり、中央円形ガイド２６、２６’が一対のそれぞれの中央パッド９６、９６’に置き換わっている。パッド９４、９６は、スキャン中に歯１６にわたるパッド９６、９６の摺動を促すように、ガイド２６、３６と同様にテフロン材料（テフロンは登録商標）などで形成することができる。
【００６４】
図７に示す別の実施形態では、歯科イメージャ１０が、上記で開示したような回転式ヘッド２２又は静的ヘッド８８ではなく枢動式ヘッド９８を含む。この場合、枢動式ヘッド９８は、スキャンアームベローズ９０、９０’に関して上述したものと同様の柔軟な蛇腹状の外側ゴムベローを有するハンドルベロー１００によってネック領域８６に結合される。同様に、柔軟な蛇腹状の外側ゴムハンドルベロー１００は、枢動式ヘッド９８をネック領域８６に対して上向き及び／又は下向きに最大１８０度移動又は枢動できる内部に隠れたばねを封入することができる。別の実施形態では、蛇腹状の外側ゴムベローが玉継手を封入することができ、この場合、枢動式ヘッド９８は、ネック領域８６に対して上／下及び／又は左／右に最大１８０度移動することができる。ヘッド９８の枢動性は、スキャン中に歯科イメージャ１０が歯列弓に沿って移動している間に歯列弓の形状に適合するように柔軟性を高める。しかしながら、本明細書に開示する実施形態には、柔軟な蛇腹状の外側ゴムベローを含むハンドルベロー１００を示しているが、他の実施形態は、場合によっては衛生上の理由で、必ずしも蛇腹状の外側ゴムベローによって封入されるとは限らない同様のばね機構又は玉継手機構を含むこともできる。この場合は、ハンドルベロー１００のばね機構又は玉継手機構が露出して長期メンテナンスを容易にすることができる。別の実施形態では、ハンドルベロー１００を十分に硬質でありながらも柔軟なものとして、ばね又は玉継手を使用しない付勢動作を可能にすることもできる。
【００６５】
しかしながら、一般に側部弓形スキャンアーム３２、３２’は、実施形態に応じてそれぞれの中央プラットフォーム２４、静的ヘッド８８、及び／又は枢動式ヘッド９８に対して動くことができる。この側部弓形スキャンアーム３２、３２’の動きは、ばね、玉継手又は他のタイプの機械的付勢装置が内部に存在するか否かに関わらず、側部弓形スキャンアーム３２、３２’の少なくとも一部（例えば、底部又は屈曲が生じる場所の近く）を可撓性材料（例えば、ゴム）で形成することによって、側部弓形スキャンアーム３２、３２’全体をゴムなどの可撓性材料で形成することによって、或いは（例えば、図５〜図１０に示すような）スキャンアームベローズ９０、９０’によって、（例えば、図１〜図２で最も良く分かるような）ばね付勢設計を通じて実現することができる。ばねを含まない実施形態では、ベローの弾性及び可撓性が、患者の歯列弓の生体構造に沿って歯科イメージャ１０に追従するために必要とされる十分な動きをもたらすことができる。この目的のために、柔軟な又は移動可能な側部弓形スキャンアーム３２、３２’、及び／又は前部及び／又は後部弓形スキャンアーム５０、５２を有する本明細書に開示する歯科イメージャ１０のあらゆるバージョンは、各アーム３２、５０、５２が屈曲する角度を把握するように挿入された位置センサ（例えば、角度）を有することもできる。
【００６６】
図７に示す枢動式ヘッド９８は、他の点では、スキャンアームベローズ９０、９０’を介して枢動式ヘッド９８に結合された、上側アームスキャナ４０、４０’及び下側アームスキャナ４２、４２’を有する側部弓形スキャンアーム３２、３２’と、角度付き固定前部プラットフォーム７６上の前部内側スキャナ６８と、角度付き固定後部プラットフォーム７８上の後部内側スキャナ７０と、側部パッド９４、９４’と、中央パッド９６、９６’とを含む、図６に関して図示し説明した静的ヘッド８８と実質的に同様である。しかしながら、本明細書に開示する特徴のうちの１つ又は２つ以上を入れ換えて、例えば枢動式ヘッド９８を側部パッド９４、９４’の代わりに側部ローラガイド３６、３６’と共に使用できるように、及び／又は枢動式ヘッド９８を中央パッド９６、９６’の代わりに中央円形ガイド２６、２６’と共に使用できるようにすることも可能である。
【００６７】
図８及び図９には、図１〜図３に関して上述した実施形態と同様の中央プラットフォーム２４に関する歯科イメージャ１０の別の実施形態を示す。図８には、回転式ヘッド２２の中央プラットフォーム２４が、スキャンアームベローズ９０、９０’を介して中央プラットフォーム２４に結合された、上側アームスキャナ４０、４０’及び下側アームスキャナ４２、４２’を有する側部弓形スキャンアーム３２、３２’と、角度付き固定前部プラットフォーム７６上の前部内側スキャナ６８と、角度付き固定後部プラットフォーム７８上の後部内側スキャナ７０と、側部パッド９４、９４’と、中央パッド９６、９６’とを含むことができることを示す。しかしながら、本明細書に開示する特徴のうちの１つ又は２つ以上を入れ換えて、例えば回転式ヘッド２２を側部パッド９４、９４’の代わりに側部ローラガイド３６、３６’と共に使用できるように、及び／又は回転式ヘッド２２を中央パッド９６、９６’の代わりに中央円形ガイド２６、２６’と共に使用できるようにすることも可能である。この目的のために、図８には、側部弓形スキャンアーム３２、３２’が、使用中における歯科イメージャ１０の誘導動作のためにテフロンなどで形成されたそれぞれの端部パッド１０２、１０２’の組を含むことができることをさらに示す。また、図９は、（図８に示す中央パッド９６、９６’ではなく）中央円形ガイド２６、２６’と、（図８に示す側部パッド９４、９４’ではなく）側部ローラガイド３６、３６’とを含むこともできる。
【００６８】
図１０は、側部弓形スキャンアーム３２、３２’を中央プラットフォーム２４、静的ヘッド８８及び／又は枢動式ヘッド９８のいずれかに結合するスキャンアームベローズ９０、９０’の拡大斜視図である。
【００６９】
最後に、図１１に、歯科イメージャ１０が、静的ヘッド８８に対して固定された一対の静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’を含むことができる別の実施形態を示す。この点、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’の一方又は両方は、静的ヘッド８８に対して固定関係にあることができ、或いは本明細書に開示した他の実施形態に関連して使用する際には、中央プラットフォーム２４又は枢動式ヘッド９８に対して固定関係にあることができる。さらに、図１１には、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’が単一の独立型スキャナ１１０、１１０’を含むことができ、従って図１１の歯科イメージャ１０が２つの独立型スキャナ１１０、１１０’を、すなわち静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’の各々に１つずつを含むようになることも示す。この場合、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’は、歯１６から舌及び頬を引き離すように機能することができ、従って独立型スキャナ１１０、１１０’は、より良好にきれいな口腔内空洞１８の画像を取り込むことができる。また、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’の上縁部は、口腔内空洞１８内をスキャンする際の快適性及び誘導を向上させるそれぞれの細長いパッド１１２、１１２’の組を含むことができる。この場合、細長いパッド１１２、１１２’は、他のパッド９４、９６、１０２、１０６、１０８と同様にテフロン材料などで形成することができる。図１１には、歯科イメージャ１０が静的ヘッド８８を含む実施形態を示しているが、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’及び関連する独立型スキャナ１１０、１１０’は、回転式ヘッド２２（及び関連する中央プラットフォーム２４）又は枢動式ヘッド９８との使用に適合することもできる。従って、静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’と関連する独立型スキャナ１１０、１１０’とを有する歯科イメージャ１０は、独立型スキャナ１１０、１１０’が静的ヘッド８８に対して移動しないことによってさらに単純になるとともに、必要な計算能力を抑えることができる。従って、独立型スキャナ１１０、１１０’の相対的な位置又は静的ヘッド８８に対する位置を後処理ソフトウェアが判断する必要性を無くすことができる。
【００７０】
歯科イメージャ１０が側部スキャンアーム３２、３２’の一方、又は静的側部弓形スキャンアーム１０４、１０４’の一方しか含まない例では、ユーザが、選択された側部弓形スキャンアーム３２又は１０４を最初に歯列弓の内側に沿って通過させた後に歯列弓の外側に沿った２回目の通過（又はこの逆）を行って完全なスキャンを取得することが必要になり得る。
【００７１】
一般に、歯列弓のデジタルコンピュータ３次元モデルは、以下に限定するわけではないが、飛行時間（ＴｏＦ）、立体映像、光場モーメント撮像、固定構造光（ｆｉｘｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）、プログラマブル構造光（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）（ＤＬＰ）、及び／又は３Ｄ及び／又は４Ｄ超音波（超音波検査法）を含む当業で周知の様々な技術を用いて作成することができる。また、スキャナ２８、４０、４２、６８、７０、１１０のうちの１つ又は２つ以上は、以下に限定するわけではないが、レーザ技術、デジタルカメラ技術、超音波センサ技術及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）技術などの当業で周知の画像／形状取り込み技術を使用することができる。
【００７２】
具体的には、構造光３Ｄ撮像では、（例えば、中央スキャナ２８、上側アームスキャナ４０、下側アームスキャナ４２、前部内側スキャナ６８、後部内側スキャナ７０及び／又は独立型スキャナ１１０のうちの１つ又は２つ以上における）スキャナ当たりに少なくとも１つの投影装置及び少なくとも１つのカメラを一体化することが必要になり得る。この場合、構造光３Ｄ撮像ソフトウェアは、１枚の３Ｄ画像当たり３〜４枚のカメラ画像を取り込むことができる。このような技術は、表面高さ寸法の比較可能性を比較的容易に計算することができる。例えば、３Ｄ位置を単一画像で取り込むＸＢｏｘ  Ｋｉｎｅｃｔシステムに類似する技術などの他の技術を用いて構造化照明を取得することもできる。また、レーザスキャンは、レーザビームの焦点位置及び側方位置を変調する必要がある共焦点法を使用することができる。この場合、レーザスキャナが歯の「スライス」を取り込み、プローブの平行移動に依拠して他のスキャン次元を形成する。或いは、レーザビーム及びイメージャを用いた三角測量を用いて３Ｄセンシングを行って、焦点位置を変調する必要性を回避することもできる。立体撮像は、（例えば、中央スキャナ２８、上側アームスキャナ４０、下側アームスキャナ４２、前部内側スキャナ６８、後部内側スキャナ７０及び／又は独立型スキャナ１１０のうちの１つ又は２つ以上における）２つのカメラスキャナの使用を展開して、典型的には深さ情報を提供することができる。さらに、歯科イメージャ１０は、干渉法を用いて３Ｄモデルを作成することもできる。この場合、光干渉断層撮影法と同様の干渉性を用いて歯の位置を測定することができる。別の実施形態では、歯科イメージャ１０が、超音波と同様の音響法を用いて口腔内空洞１８の３Ｄ画像を取得することができる。この場合、音響特性に基づく位置センサが、比較的硬い歯１６の構造にぶつかって跳ね返るクリック音を放出することによって歯１６の相対的サイズ及び形状を測定することができる。このような測定は、単点測定又は多点測定を可能にすることができる。例えば、複数の入力点と、スキャン過程中に歯１６にぶつかって跳ね返る音波を測定する複数のマイクとを使用して、３Ｄプロファイルに入力を外挿することができる。
【００７３】
また、本明細書に開示した様々な実施形態の特徴は、必要及び／又は要望に応じて混合及び／又は適合させることもできる。例えば、画像／形状取り込み要素（例えば、スキャナ、カメラ、超音波センサなど）と歯１６とを離間させる異なる選択肢は、（例えば、図５及び図９〜図１０に示すように）側部弓形スキャンアーム３２、３２’の内側上部に位置する、（例えば、図５に示すように）静的ヘッド８８のほぼ中心に位置する、又は（例えば、図５及び図９〜図１０に示すように）中央プラットフォーム２４のほぼ中心に位置する中央円形ガイド２６、２６’及び／又は（例えば、ゴムなどで形成された）側部ローラガイド３６、３６’を含むことができる。いくつかの実施形態では、中央スキャナ２８のうちの１つ又は２つ以上を図２に示すような中央円形ガイド２６、２６’間に配置することができる。他の実施形態は、前部内側スキャナ６８及び／又は後部内側スキャナ７０を前部弓形スキャンアーム５０、後部弓形スキャンアーム５２、及び／又はそれぞれの角度付き固定前部又は後部プラットフォーム７６、７８と共に使用することを含むことができる。また、（例えば、テフロン材料などで形成された）側部パッド９４、９４’及び／又は中央パッド９６、９６’は、（例えば、図６〜図８に示すような）側部弓形スキャンアーム３２、３２’及び／又は前部弓形スキャンアーム５０及び／又は後部弓形スキャンアーム５２の上側境界、静的ヘッド８８（図６）の中心、枢動可能ヘッド９８（図７）の中心、又は中央プラットフォーム２４（図９）の中心に位置することもできる。この場合も、いくつかの実施形態では、１又は２以上の中央スキャナ２８を、中央円形ガイド２６、２６’に関して図２に示す位置などの中央パッド９６、９６’間に配置することができる。また、前部パッド１０６及び後部パッド１０８は、（例えば、図５〜図９に示すような）角度付き固定前部プラットフォーム７６及び角度付き固定後部プラットフォーム７８の上部にそれぞれ取り付けることも、又は（例えば、図１１に示すような）静的ヘッド８８に直接取り付けることも、或いは中央プラットフォーム２４に直接取り付けることもできる。
【００７４】
また、各ヘッド、すなわち回転式ヘッド２２、静的ヘッド８８及び／又は枢動可能ヘッド９８は交換可能とすることができる。この場合、それぞれのヘッド２２、８８、９８は、ユーザがヘッド２２、８８、９８を交換して単一の細長いハンドル１２と共に使用できるように、ネック領域８６に対して選択的に取り付け及び／又は取り外しが行われるように構成することができる。この特徴は、所望の使用又はタスクに応じて（壊れている場合には）ヘッドの交換又は異なるヘッドの使用を可能にするので潜在的に有利となり得る。この目的のために、異なる結果を取得するには異なるヘッドを使用することが望ましいと考えられ、すなわち患者によって異なり得る異なるスキャン状況では特定のスキャン技術（例えば、レーザスキャナ、カメラ、超音波など）を有するヘッドを使用することができる。例えば、１つのこのようなヘッドは、歯１６の形状／輪郭を取り込んでこの情報を３次元モデルに変換するのに最も適したスキャン技術を有することができる。その後、このヘッドは、歯のカラー写真をさらに詳細に取り込むように設計された別のヘッドに交換することができる。この場合、関連するソフトウェアシステムを用いて写真を３次元モデルに変換することもできるが、単純にこのヘッドを用いて歯の詳細な拡大写真を取得して潜在的問題点を識別することもできる。従って、歯科イメージャ１０は、一例として歯科及び／又は歯科矯正の両方で応用することができる。
【００７５】
例示を目的として複数の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく様々な修正を行うことができる。従って、本明細書に開示した発明は、添付の特許請求の範囲以外によって限定すべきではない。
【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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【国際調査報告】
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