(57)【要約】【課題】実際の治療時における患者の動作をも考慮して医療実習や医療検定を行うことができる医療用シミュレータを提供すること。【解決手段】患者の動作に擬似した動作が可能なロボット本体１２と、このロボット本体１２の動作を制御する制御装置１３とを備えて歯科治療実習装置１０が構成されている。ロボット本体１２は、制御装置１３により、擬似眼球２８の回転動作、擬似瞼４４，４５の開閉動作、擬似下顎５６の上下運動、擬似舌７８の変位、頭部１６の傾き等の各種動作が制御され、これら各種動作は、予め定められた動作プログラムにより所定の手順で実行される。なお、人工歯７５の削り過ぎや治療中の出血等があると、センサ７７，９６，１０１により、不適切な治療状態が検出され、ロボット本体１２は、前記不適切な治療状態に応じた反射動作を行うようになっている。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の所定部位を模して形成された治療部を有するロボット本体と、このロボット本体の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記治療部の模擬治療時に、前記生体の動作に擬似して前記ロボット本体を動作させることを特徴とする医療用シミュレータ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ロボット本体に対し、治療開始前、治療開始時、及び治療中で異なる動作をさせることを特徴とする請求項１記載の医療用シミュレータ。
【請求項３】
前記治療部に対する不適切な治療状態を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段で不適切な治療状態が検出されると、当該不適切な治療が実際に行われた場合の前記生体の動作に擬似して、前記ロボット本体を動作させることを特徴とする請求項１又は２記載の医療用シミュレータ。
【請求項４】
前記ロボット本体は、前記治療部を構成する人工歯が設けられた口腔部を備え、
前記検出手段は、歯科治療用の切削工具が接触したときに感知する接触センサにより構成され、この接触センサは、前記人工歯に埋設され、及び／又は、口内の頬部に設けられていることを特徴とする請求項３記載の医療用シミュレータ。
【請求項５】
前記ロボット本体は、所定のタイミングで擬似唾液が供給される口腔部を備え、
前記口腔部には、歯科治療用の唾液吸引装置で吸引されずに残った擬似唾液を貯蔵する排水タンクが設けられ、
前記検出手段は、前記排水タンクの水位が所定量以上になったときに感知する水位センサにより構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の医療用シミュレータ。
【請求項６】
前記ロボット本体は、擬似血管が所定部位に配置された口腔部を備え、
前記擬似血管は、所定の擬似血液が貯蔵された血液タンクに連結され、
前記検出手段は、前記擬似血管の損傷によって前記血液タンク内の擬似血液がタンク外に流出したときに、それを感知する流量センサにより構成されていることを特徴とする請求項３、４又は５記載の医療用シミュレータ。
【請求項７】
前記口腔部の内側を撮像可能な口内撮像手段と、当該口内撮像手段で撮像された画像を表示可能な表示手段とを備えたことを特徴とする請求項４、５又は６記載の医療用シミュレータ。
【請求項８】
前記検出手段は、治療開始からの時間が所定時間以上になったことを検出するタイマーにより構成されていることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【請求項９】
前記ロボット本体は、所定方向に変位可能な擬似舌を備え、当該擬似舌は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として上下左右に変位することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【請求項１０】
前記ロボット本体は、前記治療部を含む頭部を備え、
前記頭部は、上顎部と、この上顎部の上方に載る眼球部及び瞼部と、上顎部に前端側が相対する下顎部とを備え、
前記眼球部は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として左右方向に回転可能な擬似眼球を含み、
前記瞼部は、前記擬似眼球を部分的にカバーする擬似瞼を含み、当該擬似瞼は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として、前記擬似眼球の正面部位をカバーする閉眼位置と前記正面部位を表出させる開眼位置との間を変位可能に設けられ、
前記下顎部は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として、前記上顎部に離間接近可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【請求項１１】
前記ロボット本体は、前記治療部を含む頭部と、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として前記頭部を所定方向に変位させる首部とを備え、
前記首部は、前記頭部を前後左右に傾ける上部構成体と、前記頭部を回転させる中間構成体と、これら頭部、上部構成体及び中間構成体を一体的に前後方向に傾ける下部構成体とを備えたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【請求項１２】
前記制御手段は、予め設定された動作プログラムに従って前記ロボット本体に対する動作指令を行うオート指令部と、所定の操作手段の操作に基づいて前記ロボット本体に対する動作指令を行うマニュアル指令部とを備えたことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【請求項１３】
前記ロボット本体及び治療者を撮像可能な全体撮像手段と、当該全体撮像手段で撮像された画像及び／又は前記ロボット本体の動作履歴を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の医療用シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療実習や医療検定を行う際に用いられる医療用シミュレータに係り、更に詳しくは、実際の治療時に近い状態で医療実習や医療検定を行うことのできる医療用シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知の医療用シミュレータとしては、歯科治療実習に用いられる医療実習装置がある（特許文献１参照）。この医療実習装置は、歯列模型を有するマネキン状の人体模型を備え、歯科医師用の切削工具（ハンドピース）で、前記歯列模型を切削する実習が行われると、当該実習者の手の軌跡が所定の画像処理によって求められるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９３０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記医療実習装置にあっては、前記人体模型が、実際の患者のように動かないため、現場での治療と状況が大きく異なり、実習者にとっては、現実に即した実習を行えないという不都合がある。例えば、実際の歯科治療時においては、口の位置、大きさや舌の存在により治療を行うための視覚情報や作業方向に大きな制約がある上に、患者の頭部や舌部等が不定期的に動いたり、また、当該頭部や舌部等が歯の切削時に反射的に動くことがある。ところが、前記医療実習装置での実習は、それらの患者の動きが全くない中で行われ、当該動きへの対応や対処等の訓練をすることができない。実際、このような訓練を受けるには、ボランティア等による人体に対して実習するしかなく、このような人体を使った実習は、実習者が歯科医師免許を持たない学生の場合には困難である。また、前述したような人体模型を用いた実習のみで歯科医師免許を付与することに対し、改善の必要性が求められているところである。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、実際の治療時における患者の動作をも考慮して医療実習や医療検定を行うことができる医療用シミュレータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、生体の所定部位を模して形成された治療部を有するロボット本体と、このロボット本体の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記治療部の模擬治療時に、前記生体の動作に擬似して前記ロボット本体を動作させる、という構成を採っている。このような構成によれば、模擬治療時に、実際の患者のようにロボット本体が動くため、当該ロボット本体を用いて医療実習を行う際に、実習者は、治療時の患者の動きに対する対応や対処を訓練することができる。また、ロボット本体を用いて医療検定を行う際には、検定者が、治療時の患者の動きに対する被検定者の対応や対処をも検定対象することができ、実践的な側面からより細かい評価が可能となる。
【０００７】
本発明における制御手段は、前記ロボット本体に対し、治療開始前、治療開始時、及び治療中で異なる動作をさせる、という構成を採ることが好ましい。これにより、実際の治療時における患者の動作により近づけることが可能となる。
【０００８】
また、前記治療部に対する不適切な治療状態を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段で不適切な治療状態が検出されると、当該不適切な治療が実際に行われた場合の前記生体の動作に擬似して、前記ロボット本体を動作させる、という構成を採用することができる。これにより、ロボット本体の動作により、不適切な治療が行われたことが一目瞭然となる他、当該不適切な治療が行われた場合の対応や対処を訓練でき、また、これら対応や対処について評価可能となる。
【０００９】
ここにおいて、前記ロボット本体は、前記治療部を構成する人工歯が設けられた口腔部を備え、
前記検出手段は、歯科治療用の切削工具が接触したときに感知する接触センサにより構成され、この接触センサは、前記人工歯に埋設され、及び／又は、口内の頬部に設けられる、という構成を採用することが好ましい。このような構成によれば、切削工具で人工歯を削り過ぎたとき、及び／又は、切削工具等が頬部に触れたときに、不適切な治療状態として検出することができる。
【００１０】
また、前記ロボット本体は、所定のタイミングで擬似唾液が供給される口腔部を備え、
前記口腔部には、歯科治療用の唾液吸引装置で吸引されずに残った擬似唾液を貯蔵する排水タンクが設けられ、
前記検出手段は、前記排水タンクの水位が所定量以上になったときに感知する水位センサにより構成されることが好ましい。これにより、唾液吸引装置で吸引されずに残った口内の擬似唾液が排水タンクに溜まり、当該排水タンクの水位が所定量以上になると水位センサが感知するため、当該水位センサにより、唾液吸引装置による擬似唾液の吸引不良という不適切な治療状態を検出することができる。
【００１１】
更に、前記ロボット本体は、擬似血管が所定部位に配置された口腔部を備え、
前記擬似血管は、所定の擬似血液が貯蔵された血液タンクに連結され、
前記検出手段は、前記擬似血管の損傷によって前記血液タンク内の擬似血液がタンク外に流出したときに、それを感知する流量センサにより構成されることが好ましい。このような構成によれば、誤って切削工具等で擬似血管を損傷すると、当該損傷部分から血液タンク内の擬似血液が噴出し、当該血液タンクの水位が減少して流量センサが感知するため、当該流量センサにより、擬似血管の損傷という不適切な治療状態を検出することができる。また、多量の出血を模擬することで、実習者は臨場感の高い治療実習を行うことができ、技能の向上に有用である。
【００１２】
また、前記口腔部の内側を撮像可能な口内撮像手段と、当該口内撮像手段で撮像された画像を表示可能な表示手段とを備える、という構成を採用することが好ましい。このように構成することで、歯科治療検定時において、実時間で詳細な治療状況を観察可能となる。これによって、検定者は、口内における被検定者の作業内容、例えば、センサ等で検出されない不適切な治療状態がなされていないか等につき、別室等で見ることができ、被検定者の傍で直視しなくても、当該被検定者の手捌き等の評価を正確に行うことができる。また、多数の検定者により、被検定者の検定を略同時に行うことも可能になる。
【００１３】
更に、前記検出手段は、治療開始からの時間が所定時間以上になったことを検出するタイマーにより構成することが好ましい。このような構成によれば、タイマーにより、治療時間が多くかかり過ぎるという不適切な治療状態を検出することができる。
【００１４】
また、前記ロボット本体は、所定方向に変位可能な擬似舌を備え、当該擬似舌は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として上下左右に変位する、という構成を採用することが好ましい。このような構成によれば、患者の舌の動きも考慮した歯科治療実習及び歯科治療検定を行うことができる。
【００１５】
更に、前記ロボット本体は、前記治療部を含む頭部を備え、
前記頭部は、上顎部と、この上顎部の上方に載る眼球部及び瞼部と、上顎部に前端側が相対する下顎部とを備え、
前記眼球部は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として左右方向に回転可能な擬似眼球を含み、
前記瞼部は、前記擬似眼球を部分的にカバーする擬似瞼を含み、当該擬似瞼は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として、前記擬似眼球の正面部位をカバーする閉眼位置と前記正面部位を表出させる開眼位置との間を変位可能に設けられ、
前記下顎部は、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として、前記上顎部に離間接近可能に設けられる、という構成を採用している。このような構成によれば、患者の目、瞼、顎の動きを考慮した歯科治療実習及び歯科治療検定を行うことができる。
【００１６】
また、前記ロボット本体は、前記治療部を含む頭部と、前記制御手段に駆動制御されるアクチュエータを動力として前記頭部を所定方向に変位させる首部とを備え、
前記首部は、前記頭部を前後左右に傾ける上部構成体と、前記頭部を回転させる中間構成体と、これら頭部、上部構成体及び中間構成体を一体的に前後方向に傾ける下部構成体とを備える、という構成を採用することができる。このような構成によれば、上部構成体の動作により、頭部のみが傾く動作を実現することができ、また、中間構成体の動作により、頭部の回転動作を実現することができる。更に、下部構成体の動作により、頭部及び首部を同時に傾ける動作を実現することができる。
【００１７】
更に、前記制御手段は、予め設定された動作プログラムに従って前記ロボット本体に対する動作指令を行うオート指令部と、所定の操作手段の操作に基づいて前記ロボット本体に対する動作指令を行うマニュアル指令部とを備える、という構成を採用することができる。このような構成によれば、医療検定中等に、被検定者の状況等に応じて検定者がロボット本体を任意に動かすことができ、当該動きに対する被検定者の対応や対処について任意且つ個別に検定することができる。
【００１８】
また、前記ロボット本体及び治療者を撮像可能な全体撮像手段と、当該全体撮像手段で撮像された画像及び／又は前記ロボット本体の動作履歴を表示する表示手段とを備える、という構成を採用するとよい。このような構成によれば、医療検定時において、検定者は、被検定者の全体の動き、及び、不適切な治療行為があったとき等に起因するロボット本体の動作履歴を簡単に把握することができ、これら要素を検定時の評価材料とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
［第１実施例］
図１には、第１実施例に係る医療用シミュレータとしての歯科治療実習装置のシステム構成図が示されている。この図において、歯科治療実習装置１０は、実際の治療時における患者の動作をも考慮して歯科治療実習を行うことのできる装置である。この歯科治療実習装置１０は、患者の動作に擬似した動作が可能なロボット本体１２と、このロボット本体１２の動作を制御する制御手段としての制御装置１３と、所定の画像を表示可能な表示手段としての表示装置１４とを備えて構成されている。
【００２１】
前記ロボット本体１２は、図２に示されるように、人体の首部分よりも上方部分に擬似した外形に設けられており、同図中上側に位置する頭部１６と、この頭部１６を支持する首部１７とにより構成されている。これら頭部１６及び首部１７は、それらの表面が一部を除きゴム等の軟質材料からなる擬似皮膚１９（図２中破線参照）で覆われている。なお、以下で説明する図においては、頭部１６及び首部１７の構成を明らかにするため、擬似皮膚１９の図示を省略若しくは簡略にする。
【００２２】
前記頭部１６は、図３に示されるように、略平板状の上顎部２１と、この上顎部２１の上方に載る眼球部２２及び瞼部２３と、上顎部２１の左右両側端に固定された一対のサイドプレート２５，２５と、これらサイドプレート２５，２５に取り付けられ、前端側が上顎部２１に相対する下顎部２５と、上顎部２１と下顎部２５との間に位置する口腔部２６とを備えて構成されている。
【００２３】
前記眼球部２２は、略球状若しくは略円盤状をなす左右一対の擬似眼球２８，２８と、これら各擬似眼球２８，２８の上下両側に突出するとともに、当該各擬似眼球２８，２８に固定された回転軸３０，３０と、各回転軸３０，３０の上端側に連結されるリンク機構３２と、このリンク機構３２に連なるとともに、前記制御装置１３（図１参照）によって駆動制御される眼球モータ３３と、リンク機構３２及び眼球モータ３３を下方から支持するとともに、上顎部２１に固定される支持プレート３５とを備えている。
【００２４】
前記各回転軸３０は、その下端側が上顎部２１に回転可能に取り付けられ、これによって、擬似眼球２８，２８の左右方向の回転が許容される。
【００２５】
前記リンク機構３２は、眼球モータ３３の駆動で各擬似眼球２８，２８の回転を可能にするリンク構造が採用されており、具体的に、各回転軸３０，３０の上端側に回転可能に取り付けられて後方に延びる左右一対の前部バー３７，３７と、これら前部バー３７，３７の後端側に相対回転可能に連結された連結バー３８と、この連結バー３８と眼球モータ３３の回転軸とを連結する後部バー３９とにより構成されている。ここで、連結バー３８の左右方向略中央には、上方に延びる突部４１が設けられており、この突部４１は、後部バー３９の先端側で前後方向に延びるスロット穴４２と係合している。従って、このようなリンク機構３２により、眼球モータ３３が回転すると、各擬似眼球２８，２８が左右方向に回転することになる。
【００２６】
前記瞼部２３は、上顎部２１に取り付けられた支持体４３と、この支持体４３により前後方向に変位可能に支持された左右一対の擬似瞼４４，４５と、支持体４３の後方に設けられるととともに、制御装置１３（図１参照）によって駆動制御される左瞼シリンダ４８及び右瞼シリンダ４９とを備えて構成されている。
【００２７】
前記支持体４３は、上顎部２１の上面における左右方向三箇所から起立するブロック状の固定部材５２と、各固定部材５２の相対面にそれぞれ回転可能に取り付けられる円盤部材５３と、当該円盤部材５３のうち左右両端側の円盤部材５３から後方に延びるとともに、左右瞼シリンダ４８，４９のロッドにピン接合される連結部材５４とを備えている。ここで、各円盤部材５２，５２，５２の間には、各擬似眼球２８，２８が配置されているとともに、当該擬似眼球２８，２８と干渉しないように擬似瞼４４，４５が掛け渡されている。
【００２８】
擬似瞼４４，４５は、それらの左右両端側が各円盤部材５２に固定されており、各擬似眼球２８，２８を外側から部分的にカバー可能な形状及び大きさに設けられている。
【００２９】
以上の構成により、前記瞼部２３は、左右瞼シリンダ４８，４９の駆動により、各擬似瞼４４，４５が開眼位置と閉眼位置との間でそれぞれ独立して変位することとなる。ここで、前記開眼位置は、図３に示されるように、各擬似瞼４４，４５が擬似眼球２８，２８の上方に存在して擬似眼球２８，２８の正面部位を表出させる位置である一方、前記閉眼位置は、各擬似瞼４４，４５が擬似眼球２８，２８の正面部位をカバーする位置である（図示省略）。
すなわち、図３の開眼位置から各瞼シリンダ４８，４９のロッドが伸びると、連結部材５４を介して円盤部材５３が回転され、これに伴って、当該円盤部材５３に一体的に取り付けられた各擬似瞼４４，４５が前方に回転して前記閉眼位置に変位する。逆に、当該閉眼位置から各瞼シリンダ４８，４９のロッドが縮むと、円盤部材５３が前述と逆方向に回転され、擬似瞼４４，４５が前記開眼位置に戻る。
【００３０】
前記下顎部２５は、図３に示されるように、前記各サイドプレート２５，２５に回転可能に支持された擬似下顎５６と、この擬似下顎５６に連結されるとともに、制御装置１３（図１参照）により駆動制御される顎シリンダ５７とにより構成されている。
【００３１】
前記擬似下顎５６は、平面視で略Ｕ字状をなす前側の湾曲片部５９と、この湾曲片部５９の各後端側から後方に上向きに傾斜するとともに、各サイドプレート２５，２５にピン６０で回転自在に取り付けられた傾斜片部６１と、湾曲片部５９の左右両内面間に掛け渡される棒状の底部６２とを備えて構成されている。図３中右側に位置する傾斜片部６１の端部には、顎シリンダ５７のロッドがピン接合されており、当該顎シリンダ５７の駆動によって、擬似下顎５６が上下運動し、上顎部２１に対して離間接近可能となる。すなわち、顎シリンダ５７のロッドが伸びると、ピン６０を支点として擬似下顎５６が下方に回転し、前記口腔部２６を開放させる一方、逆に、顎シリンダ５７のロッドが縮むと、擬似下顎５６が上方に回転し、前記口腔部２６を閉塞させるようになっている。
【００３２】
前記口腔部２６には、図４及び図５に示されるように、前記上顎部２１及び擬似下顎５６に固定された上下の歯列模型６４，６４と、前記擬似皮膚（図２参照）によって形成されるとともに、上下の歯列模型６４，６４の間を左右両側から閉塞する頬部６５と、歯列模型６４，６４及び頬部６５の内側に形成される口内６６に配置された舌部６７と、上顎部２１側から口内６６を撮像可能な口内撮像手段６８と、口内６６に対して所定のタイミングで擬似唾液を供給する唾液供給手段７０と、口内６６に供給された擬似唾液を外部に排出する唾液排出手段７１と、舌部６７に擬似血液を供給する血液供給手段７２（図４参照）とが設けられている。
【００３３】
前記歯列模型６４は、ゴム等の軟質材料により形成された歯茎部７４と、この歯茎部７４に支持されるとともに、人間の歯に近い材質からなる治療部としての人工歯７５とにより構成されている。この人工歯７５には、図６に示されるように、その内部に接触センサ７７が埋設されている。当該接触センサ７７は、歯科医師の切削工具であるハンドピース（図示省略）が接触したときに感知する構造のセンサであれば何でもよい。本実施例の接触センサ７７は、導電性樹脂材料等により構成され、金属製の前記ハンドピースが表面に接触すると電気の導通により、接触センサ７７に接続された前記制御装置１３（図１参照）でハンドピースの接触状態が検出されるようになっている。つまり、人工歯７５の表面と内部の接触センサ７７とを絶縁して分けることで、人工歯７５が必要以上に深く切削されると、その旨が接触センサ７７の検知を通じて制御装置１３で把握されるようになっている。また、図示省略されているが、接触センサ７７は、前記頬部６５や歯茎部７４の表面部分にも設けられており、頬部６５や歯茎部７４に前記ハンドピースが接触したときも、その旨が制御装置１３で把握されるようになっている。なお、これら接触センサ７７は、人工歯７５、頬部６５、歯茎部７４のうち何れか一の部材若しくは二の部材に設けるようにしてもよい。
【００３４】
前記舌部６７は、ゴム等の軟質材料からなる擬似舌７８と、この擬似舌７８を上下左右に変位させる舌動作手段７９とからなる。
【００３５】
前記擬似舌７８は、少ない力で容易に変形する可撓性の湾曲板状をなし、その図５中左右両端側が前記擬似下顎５６に固定されている。また、擬似舌７８の内部には、血液供給手段７２により擬似血液の供給が行われる複数本の擬似血管８２が所定方向に沿って埋設されている。なお、図示省略しているが、擬似舌７８の内部には、所定の金属物質や繊維物質等の動作規制部材が埋設されており、当該動作規制部材は、所定方向の擬似舌７８の動きを規制することで、擬似舌７８の動きを人間の舌に近づかせるようになっている。
【００３６】
前記舌動作手段７９は、擬似舌７８の裏面前方に接続される第１及び第２の舌シリンダ８４，８５と、擬似舌７８の裏面後方に接続される第３の舌シリンダ８６とにより構成されている。ここで、第１及び第２の舌シリンダ８４，８５は、図５に示されるように、左右対称に配置されており、それらの一端側が擬似舌７８の裏面における左右方向略中央に固定される一方、各他端側が擬似下顎５６の左右両側に固定されている。従って、図５中左側に位置する第１の舌シリンダ８４のロッドが伸びると、擬似舌７８の先端側が同図中右方に変位する一方、同図中右側に位置する第２の舌シリンダ８５のロッドが伸びると、擬似舌７８の先端側が同図中左方に変位するようになっている。第３の舌シリンダ８６は、擬似下顎５６の底部６２に固定されており、当該第３の舌シリンダ８６のロッドの伸縮によって、擬似舌７８の先端側を上下方向に変位させるようになっている。
【００３７】
前記口内撮像手段６８は、例えば、ＣＣＤカメラ等によって構成されており、当該ＣＣＤカメラ等によって撮像された口内６６内の画像が、前記表示装置１４（図１参照）でリアルタイムに表示され、若しくは、所定の記憶媒体に録画されるようになっている。なお、この口内撮像手段６８は、第三者の監視等を必要としない場合には省略することもできる。
【００３８】
前記唾液供給手段７０は、擬似唾液として用いる水が貯蔵された給水タンク８８と、この給水タンク８８から擬似下顎５６の下方から口内６６に延びる給水路８９と、所定のタイミングで給水タンク８８の水を口内６６に供給する給水ポンプ９０とを備えて構成されている。この給水ポンプ９０は、前記制御装置１３によって駆動制御されている。
【００３９】
前記唾液排出手段７１は、口内６６の奥側に設けられた排水口９２から外部に延びる排水路９３と、この排水路９３に繋がる排水タンク９４と、この排水タンク９４内の水を外部に排水させる唾液排出弁装置９５とを備えて構成されている。前記排水タンク９４には、その水位が所定量以上となったときに感知してその旨を制御装置１３に伝達する水位センサ９６が設けられている。前記唾液排出弁装置９５は、制御装置１３により流路が開閉制御される公知の電磁弁等により構成され、水位センサ９６が感知したときに開放して、排水タンク９４内の水を外部に排出し、そのとき以外は閉塞するように設定されている。
【００４０】
前記血液供給手段７２は、前記擬似血管８２に繋がる血管路９８と、この血管路９８に繋がるとともに、擬似血液としての赤色水が貯蔵された血液タンク９９とにより構成されている。前記血管路９８には、血液タンク９９内の擬似血液がタンク外に流出したことを感知してその旨を制御装置１３に伝達する流量センサ１０１が設けられている。すなわち、ここでの流量センサ１０１は、前記ハンドピースにより誤って擬似舌７８の裏側の擬似血管８２を損傷し、そこから赤色水が口内６６に噴出したときに、その旨が制御装置１３に伝達されるようになっている。また、血液タンク９９内の擬似血液は、加圧ポンプ１０２（図４参照）によって人間の血圧に相当する圧力に保持されている。なお、血液供給手段７２は、前記図示例に限らず、前記歯茎部７４等にも併設することで、歯茎部７４の出血状態を検出できるようにしてもよい。
【００４１】
前記首部１７は、図２及び図７に示されるように、前記頭部１６が取り付けられる上部構成体１０３と、この上部構成体１０３の下方に位置して頭部１６を回転させる中間構成体１０４と、これら上部構成体１０３及び中間構成体１０４を一体的に前後方向に傾ける下部構成体１０５とを備えている。
【００４２】
前記上部構成体１０３は、頭部１６を前後左右に傾斜可能に支持するジンバル機構が採用されている。すなわち、上部構成体１０３は、平面視で略方形状をなす枠部材１０７と、この枠部材１０７の左右両側面から外向きに突出する横軸部材１０８，１０８と、図７中右側の横軸部材１０８に連なるとともに、制御装置１３（図１参照）に駆動制御される小首前後モータ１１０と、枠部材１０７の内側に位置するブロック状の中央部材１１１と、この中央部材１１１から枠部材１０７の内面に向かって延びる縦軸部材１１２と、この縦軸部材１１２の前方に連なるとともに、制御装置１３に駆動制御される小首左右モータ１１３とを備えて構成されている。
【００４３】
前記横軸部材１０８は小首前後モータ１１０の駆動によって回転されるようになっており、前記各サイドプレート２５，２５に対して回転不能に一体化される一方、枠部材１０７に対して回転可能に取り付けられている。このため、小首前後モータ１１０が駆動すると、枠部材１０７の姿勢をそのままにした状態で、各サイドプレート２５，２５が上下方向に揺動し、頭部１６が前後方向に小さく傾くことになる。
【００４４】
前記縦軸部材１１２は、枠部材１０７に固定される一方、中央部材１１１に対して回転可能に取り付けられている他、小首左右モータ１１３の回転軸に直結されている。これにより、小首左右モータ１１３が駆動すると、縦軸部材１１２が中央部材１１１に対して回転し、これに伴って、縦軸部材１１２に一体化された枠部材１０７が左右方向に揺動することとなる。このとき、サイドプレート２５，２５も左右方向に揺動し、頭部１６が左右方向に小さく傾くことになる。
【００４５】
前記中間構成体１０４は、中央部材１１１から下向きに延びる支持軸１１５と、制御装置１３に駆動制御されるとともに、支持軸１１５を回転させる首回転モータ１１６とを備えて構成されている。この首回転モータ１１６が駆動すると、中央部材１１１が水平面に略沿って回転することになり、枠部材１０７とともに頭部１６が回転することになる。
【００４６】
前記下部構成体１０５は、所定のベース（図示省略）に固定されたブロック状の固定部材１２０と、この固定部材１２０の左右両側面にピン１２１を介して相対回転可能に取り付けられた一対のプレート材１２２，１２２と、これらプレート材１２２，１２２の上部前端間に回転不能に掛け渡された横棒１２３と、この横棒１２３に対して若干の姿勢変位を許容可能に連結されるとともに、制御装置１３に駆動制御される首前後シリンダ１２４とを備えて構成されている。ここで、前記各プレート材１２２，１２２の相対面間には、前記首回転モータ１１６が固定配置されている。
【００４７】
このような下部構成体１０５の構成により、首前後シリンダ１２４が駆動すると、人間がお辞儀したときのように頭部１６が前後方向に大きく傾くことになる。つまり、首前後シリンダ１２４のロッドが伸びると、ピン１２１を中心として各プレート材１２２，１２２が後方に回転し、これに伴って、頭部１６、上部構成体１０３及び下部構成体１０４が一体的に後方に傾くことになる。逆に、首前後シリンダ１２４のロッドが縮むと、頭部１６、上部構成体１０３及び下部構成体１０４が一体的に前方に傾くことになる。
【００４８】
以上により、図１に示されるように、眼球モータ３３、左右瞼シリンダ４８，４９、顎シリンダ５７、第１〜第３の舌シリンダ８４〜８６、給水ポンプ９０、唾液排出弁装置９５、小首前後モータ１１０、小首左右モータ１１３、首回転モータ１１６、及び首前後シリンダ１２４は、制御装置１３により駆動制御されるアクチュエータＡを構成することになる。当該アクチュエータＡは、それらを動作させるためのアクチュエータ駆動制御装置１２５が付設されており、当該アクチュエータ駆動制御装置１２５を介して制御装置１３で駆動制御されるようになっている。ここで、アクチュエータ駆動制御装置１２５は、特に限定されるものではないが、眼球モータ３３に対する眼球モータドライバ１２５Ａと、左右瞼シリンダ４８，４９に対する左右瞼電磁弁１２５Ｂ，１２５Ｃと、顎シリンダ５７に対する顎電磁弁１２５Ｄと、第１〜第３の舌シリンダ８４〜８６に対する第１〜第３の舌電磁弁１２５Ｆ，１２５Ｇ，１２５Ｈと、給水ポンプ９０に対する給水ポンプスイッチ１２５Ｊと、唾液排出弁装置９５に対する唾液排出弁スイッチ１２５Ｋと、小首前後モータ１１０に対する小首前後モータドライバ１２５Ｌと、小首左右モータ１１３に対する小首左右モータドライバ１２５Ｍ、首回転モータ１１６に対する首回転モータドライバ１２５Ｎと、首前後シリンダ１２４に対する首前後電磁弁１２５Ｐとを備えて構成されている。
【００４９】
前記制御装置１３は、図１に示されるように、各アクチュエータＡに所定の動作を実行させる動作プログラムが複数記憶された記憶部１２６と、この記憶部１２６から任意の動作プログラムを抽出し、当該動作プログラムに基づいて、該当するアクチュエータ駆動制御装置１２５に動作指令を行う指令部１２７と、所定の計時を行うタイマー１２８とを備えている。この制御装置１３は、人工歯７５（図２等参照）の模擬治療時に、患者の動作に擬似してロボット本体１２を動作させ、治療開始前、治療開始時、治療中で異なる動作をさせるようになっている。
【００５０】
制御装置１３により指令される各アクチュエータＡの動作手順につき、図１及び図８等を用いて以下に説明する。
【００５１】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、眼球モータ３３及び左右瞼シリンダ４８，４９が、記憶部１２６に記憶された所定のサイクルで連続して駆動し、これによって、ロボット本体１２は、眼球運動や瞬きが所定の間隔で繰り返し行われる（ステップ１０１）。
【００５２】
そして、実習者の準備が整い、歯科治療実習を開始する際には、所定のスイッチ操作により、治療開始の合図が制御装置１３に伝えられ、その有無が判断される（ステップ１０２）。なお、この動作は、スイッチ操作を用いずに、図示しないマイクに「治療を始めます」等の音声を吹き込むことで、治療開始の合図を認識可能な音声認識システム等を使って実行することもできる。
【００５３】
次に、ロボット本体１２は、治療開始時の動作がなされる（ステップ１０３）。すなわち、各瞼シリンダ４８，４９の駆動により、左右両側の擬似瞼４４，４５（図３参照）が擬似眼球２８，２８の前方側の前記閉眼位置に変位し、ロボット本体１２は目を閉じた状態となる。また、顎シリンダ５７の駆動により、擬似下顎５６（図３参照）が上顎部２１から離間する方向に回転し、ロボット本体１２は開口状態となる。更に、給水ポンプ９０が駆動し、口内６６（図４等参照）に擬似唾液が供給される。その後、実習者は、歯科治療用の唾液吸引装置（図示省略）を口内６６に挿入することで、口内６６に供給された擬似唾液が吸引されて外部に排出されることになる。
【００５４】
そして、前述したスイッチ操作から一定時間経過したことがタイマー１２８で検出されると、ロボット本体１２は、記憶部１２６に予め記憶された動作パターンに従って、治療中における実際の患者の動作と略同等の動作が適宜行われる（ステップ１０４）。具体的には、予め決められた間隔で首部１７に設けられたモータ１１０，１１３，１１６及びシリンダ１２４が一つ以上駆動し、頭部１６が所定時間毎に種々の方向に小さく動く。また、予め決められた間隔で各舌シリンダ８４〜８６が駆動し、擬似舌７８（図４参照）が所定時間毎に種々の方向に小さく動く。更に、予め決められた間隔で顎シリンダ５７が駆動し、擬似下顎５６（図３参照）が所定時間毎に上下に小さく動く。
【００５５】
そして、実習が完了しているか否かが判断される（ステップ１０５）。ここで、実際に実習が完了した場合には、実習者による所定のスイッチ操作等によって、その旨が制御装置１３に伝達される。この場合には、制御装置１３で実習が完了したと判断され、ロボット本体１２の動作が停止する。その一方、前記スイッチ操作が行われない場合には、実習が完了していないと判断され、ロボット本体１２の動作が引き続き行われる。
【００５６】
ところで、実習中に不適切な治療状態が検出されると（ステップ１０６）、ロボット本体１２は、不適切な治療が実際に行われた場合の患者の動作に擬似した動作がなされる（ステップ１０７）。
【００５７】
ここで、不適切な治療状態の検出は次のように行われる。前記ハンドピース（図示省略）で人工歯７５を削り過ぎると、当該人工歯７５の内部に設けられた接触センサ７７（図６参照）に接触し、これによって、不適切な歯の切削が行われたことが検出される。また、前記ハンドピースが頬部６５や歯茎部７４に接触した場合にも、接触センサ７７によって、同様に不適切な治療状態が検出される。また、前記擬似血管８２（図４等参照）を誤って損傷すると、当該擬似血管８２から擬似血液が流出したことが流量センサ１０１により検出され、これによって、擬似血管８２を損傷する不適切な治療状態が検出される。更に、口内６６の擬似唾液が前記唾液吸引装置（図示省略）で良好に吸引されない場合は、残った擬似唾液が排水口９２（図５参照）から排出されて排水タンク９４に溜まる。そして、当該排水タンク９４内の水位が一定量を超えると、排水タンク９４に設けられた流量センサ９６が感知し、前記唾液吸引装置による唾液吸引不良という不適切な治療状態が検出される。また、タイマー１２８で、治療開始からの経過時間が計時されることで、治療内容に応じて予め設定された所定時間よりもオーバーしたときに、長時間の治療という不適切な治療状態が検出される。以上により、接触センサ７７、流量センサ９６，１０１、及びタイマー１２８は、不適切な治療状態を検出する検出手段を構成することになる。
【００５８】
前記検出手段で不適切な治療状態が検出されると、ロボット本体１２は、次の反射動作が選択的或いは複合的になされる。すなわち、各瞼シリンダ４８，４９が駆動して、左右両側の擬似瞼４４，４５（図３参照）が前記閉眼位置から前記開眼位置に変位し、ロボット本体１２は目を開いた状態となる。また、顎シリンダ５７が駆動して、擬似下顎５６（図３参照）が上顎部２１に接近する方向に変位し、ロボット本体１２は閉口した状態となる。更に、首部１７に設けられたモータ１１０，１１３，１１６及びシリンダ１２４が一つ以上駆動し、頭部１６及び首部１７が仰け反るように大きく動く。また、眼球モータ３３や各舌シリンダ８４〜８６が駆動し、擬似眼球２８，２８や擬似舌７８が所定方向に大きく動く。また、ロボット本体１２にスピーカ（図示省略）を設け、当該スピーカから唸り声を発生させるようにしてもよい。なお、以上の反射動作は、一定時間後に自動停止してもよいし、前記不適切な治療状態が是正されない間継続してもよい。
【００５９】
そして、以上の不適切な治療状態が是正されたか否かが判断され（ステップ１０８）、当該不適切な治療が是正された場合には、実習を続行可能とし、そうでない場合には、ロボット本体１２の動作が全て停止されることで実習中止となる。なお、タイマー１２８によって計時された治療開始からの経過時間が、予め設定された所定時間よりもオーバーしたときにも、実習中止にすることができる。一方、これらの場合には、実習中止にせずに、表示若しくは音声によって所定の警告を発し、実習を続行可能としてもよい。
【００６０】
以上の動作は、記憶部１２６に記憶された動作プログラムにより実行され、当該動作プログラムとしては、複数のモードを用意し、当該各モードから実習者等がスイッチ等で任意に選択できるようにしてもよい。例えば、成人患者の動作と、当該成人患者よりも動作が大きく且つ頻繁に設定された幼児患者の動作を用意し、それらを実習内容に応じて適宜選択するようにしてもよい。これら動作モードは、経験的データ等から設定され、データを経時的に書き換えることも可能である。
【００６１】
従って、このような第１実施例によれば、歯科治療実習時に、治療対象となる本体ロボット１２が実際の患者に近似した動きをするため、実際の患者に対して実習を行っているような感覚が得られ、実習者は、より実践的な訓練を受けることができるという効果を得る。
【００６２】
次に、本発明の第２実施例について説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施例と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
【００６３】
［第２実施例］
第２実施例では、医療用シミュレータとして、歯科治療検定を行う際に用いられる歯科治療検定装置を適用したところに特徴を有する。
【００６４】
図９に示されるように、歯科治療検定装置１３０は、第１実施例の歯科治療実習装置１０の構成に対して他の構成を付加したものである。すなわち、歯科治療検定装置１３０は、前述した口内６６を撮像する口内撮像手段６８の他に、ロボット本体１２及び当該ロボット本体１２に向かって治療行為を行う被検定者（治療者）全体を撮像可能なＩＴＶカメラ等からなる全体撮像手段１３２を更に備えている。これら各撮像手段６８，１３２からの画像は、検定場所から直接見えない別室に存在する前記表示装置１４に表示され、当該別室にいる検定者の評価の参考とされる。
【００６５】
また、前記制御装置１３は、検定用に作成されたロボット本体１２の動作プログラムが記憶されたプログラム記憶部１３３と、このプログラム記憶部１３３で記憶された動作プログラムに従って、前記第１実施例のように各アクチュエータＡに対する動作指令を行うオート指令部１３４と、前記プログラムとは無関係に、所定の操作手段１３８の操作により、指定されたアクチュエータＡに対する動作指令を行うマニュアル指令部１３５と、検定開始から終了までの各アクチュエータＡの一連の動作を記憶する履歴記憶部１３６とを備えている。ここで、操作手段１３８は、検定者がいる前述の別室に置かれており、当該検定者は、各撮像手段６８，１３２で被検定者の様子を見ながら操作手段１３８を操作することで、所定のアクチュエータＡに所望の動作をさせることができる。すなわち、検定者は、被検定者のトラブル対処能力を評価する等の目的で、検定中にロボット本体１２を人為的に動かすことが可能になる。
【００６６】
この歯科治療検定装置１３０にあっても、図８に示される第１実施例の手順と殆ど同じ手順で検定が行われるようになっている。但し、以下の点が第１実施例の場合と相違する。先ず、ロボット本体１２は、操作手段１３８を使った検定者の動作指令により、被検定者の検定状況に応じて任意のタイミングで任意の部位の動作がなされる。また、前述した不適切な治療の判断（ステップ１０６）の際には、前記各撮像手段６８，１３２からの画像や前記履歴記憶部１３６に記憶されたアクチュエータＡの動作データから、ロボット本体１２の状態や被検定者の動作を検定者が確認し、当該検定者の人為的な判断を加味できるようになっている。更に、検定後には、前記履歴記憶部１３６に記憶されたロボット本体１２の動作データが表示装置１４に表示され及び／又は図示しないプリンタによってデータ内容が印字される。
【００６７】
従って、このような第２実施例によっても、歯科治療検定時に、ロボット本体１２が実際の患者に近似した動きをするため、検定者は、被検定者に対する治療検定を実際に即してより正確に行えるという効果を得る。
【００６８】
なお、第２実施例に係る歯科治療検定装置１３０は、プログラム記憶部１３３に記憶されるデータを変えることで、第１実施例のような歯科治療実習装置として利用することも可能である。
【００６９】
また、前記各実施例で図示説明した各アクチュエータＡは、一例であり、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、それぞれについて、既説のアクチュエータと別のアクチュエータに置換することも可能である。
【００７０】
また、前記各実施例では、医療用シミュレータとして、歯科治療の実習や検定に用いられる実習装置１０、検定装置１３０を例示したが、本発明はこれに限らず、ロボット本体１２の形状やアクチュエータＡを適宜変え、他の医療実習や医療検定に用いることができるようにしてもよい。また、ロボット本体１２が想定する患者としては、人間に限らず他の動物とすることもできる。
【００７１】
更に、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、模擬治療の対象とされるロボット本体に対し、実際の治療時における患者の動作等が行われるから、実際の治療時に近い状態で医療実習や医療検定を行うことが可能となり、実習者は、より高い訓練を受けることができ、検定者は、より細かく被検定者の技量をチェックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る歯科治療実習装置のシステム構成図。
【図２】ロボット本体の構成を示す概略斜視図。
【図３】図２のうち頭部のみを示す概略斜視図。
【図４】口腔部を前後方向に断面した概略縦断面図。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線に沿う口腔部の断面図。
【図６】人工歯の概略縦断面図。
【図７】図２のうち首部のみを示す概略斜視図。
【図８】制御装置によるロボット本体の動作手順を示すフローチャート。
【図９】第２実施例に係る歯科治療検定装置のシステム構成図。
【符号の説明】
１０  歯科治療実習装置（医療用シミュレータ）
１２  ロボット本体
１３  制御装置（制御手段）
１４  表示装置（表示手段）
１６  頭部
１７  首部
２１  上顎部
２２  眼球部
２３  瞼部
２５  下顎部
２６  口腔部
２８  擬似眼球
３３  眼球モータ（アクチュエータ）
４４  擬似瞼
４５  擬似瞼
４８  左瞼シリンダ（アクチュエータ）
４９  右瞼シリンダ（アクチュエータ）
５６  擬似下顎
５７  顎シリンダ（アクチュエータ）
６５  頬部
６６  口内
６８  口内撮像手段
７５  人工歯（治療部）
７７  接触センサ（検出手段）
７８  擬似舌
８２  擬似血管
８４  第１の舌シリンダ（アクチュエータ）
８５  第２の舌シリンダ（アクチュエータ）
８６  第３の舌シリンダ（アクチュエータ）
９４  排水タンク
９６  水位センサ（検出手段）
９９  血液タンク
１０１  流量センサ（検出手段）
１０３  上部構成体
１０４  中間構成体
１０５  下部構成体
１１０  小首前後モータ（アクチュエータ）
１１３  小首左右モータ（アクチュエータ）
１１６  首回転モータ（アクチュエータ）
１２４  首前後モータ（アクチュエータ）
１２８  タイマー（検出手段）
１３０  歯科治療検定装置（医療用シミュレータ）
１３２  全体撮像手段
１３４  オート指令部
１３５  マニュアル指令部
１３８  操作手段
Ａ  アクチュエータ
【図１】
2004233585.tif 000003
【図２】
2004233585.tif 000004
【図３】
2004233585.tif 000005
【図４】
2004233585.tif 000006
【図５】
2004233585.tif 000007
【図６】
2004233585.tif 000008
【図７】
2004233585.tif 000009
【図８】
2004233585.tif 000010
【図９】
2004233585.tif 000011