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【発明の名称】 顎運動装置
【発明者】 【氏名】高西 淳夫

【氏名】大西 正俊

【氏名】▲高▼信 英明

【氏名】大月 佳代子

【氏名】沖野 晃久

【氏名】臼田 雄一

【氏名】斉藤 悠
【要約】 【課題】安全性を考慮しながら臨床現場における一般的な顎治療が行えるように必要最低限の構成とすることで、装置全体の小型化及び製造コストの大幅な低減を図ること。

【構成】患者Ｐの口腔内に装着される上顎マウスピースＭ１及び下顎マウスピースＭ２と、下顎マウスピースＭ２を支持する可動支持ユニット２０と、下顎マウスピースＭ２が顎の開閉方向又は前後方向に動くように可動支持ユニット２０を動作させるアクチュエータ２４，５３とを備えて顎運動装置１０が構成されている。可動支持ユニット２０は、アクチュエータ２４，５３により下顎マウスピースＭ２が動く方向を除く所定方向に当該下顎マウスピースＭ２が自由に動作可能にする可動支持体５０を備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の口腔内に装着されるマウスピースと、このマウスピースを支持する支持手段と、前記マウスピースが顎の開閉方向又は前後方向に動くように前記支持手段を動作させる駆動手段とを備え、
前記支持手段は、前記駆動手段により前記マウスピースが動く方向を除く所定方向に当該マウスピースが自由に動作可能となる機構を備えたことを特徴とする顎運動装置。
【請求項２】
前記支持手段は、前記マウスピースに連なる軸部材と、当該軸部材に相対配置されたベース面と、当該ベース面上で前記軸部材を支持しながら動作可能な一対の可動支持体とを備え、
前記各可動支持体は、前記ベース面に対して前後左右方向に移動可能に設けられるとともに、前記軸部材をその軸線回り及び前記ベース面の法線回りに回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の顎運動装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、上下間に延びる湾曲ガイドと、前記支持手段を動作させるアクチュエータとを備え、
前記湾曲ガイドは、前記マウスピースを装着した患者の下顎頭を中心とした円弧状をなし、前記支持手段は、前記アクチュエータの駆動により、前記湾曲ガイドに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の顎運動装置。
【請求項４】
前記湾曲ガイドを上下方向に延びる直線ガイドに交換可能に設けられていることを特徴とする請求項３記載の顎運動装置。
【請求項５】
前記マウスピースは、前記支持手段に対して上下方向に揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項４記載の顎運動装置。
【請求項６】
前記支持手段の自重による前記マウスピースの移動を規制する自重補償手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の顎運動装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、顎関節の治療に用いられる顎運動装置に係り、更に詳しくは、安全性を考慮しつつ治療に有用な動作が得られる必要最低限の構成にすることにより、小型化を促進できる顎運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
開口障害や顎運動障害等をもたらす顎関節症の治療として、図１４に示されるように、上顎Ｊ１に対して下顎Ｊ２を所定方向に強制的に動かす運動訓練がある。この運動訓練としては、下顎Ｊ２の付け根となる下顎頭Ｈを中心に下顎Ｊ２を強制的に円運動させる「開閉口訓練」（図１４（Ａ）参照）と、下顎頭Ｈを強制的に前方に引き出す「前方引き出し」（同図（Ｂ）参照）と、下顎頭Ｈを強制的に下方に引っ張る「顎間牽引」（同図（Ｃ）参照）とがある。そこで、本出願人らは、顎関節症の治療用として、主として「開閉口訓練」を行うことができる特許文献１の顎運動装置と、主として「顎間牽引」を行うことができる特許文献２の顎治療装置とを既に提案している。これら各装置は、患者Ｐの上下歯列に上顎マウスピースＭ１及び下顎マウスピースＭ２を装着した状態で、下顎マウスピースＭ２を治療に応じた所定の軌跡に沿って動作させるロボット構造となっている。このロボット構造は、下顎マウスピースＭ２を直交３軸方向に移動可能、且つ、当該直交３軸回りに回転可能に設けられており、これら６軸（６自由度）の動作制御を各軸で独立して行う６軸パラレル機構となっている。ここで、前記各装置での下顎マウスピースＭ２の動作制御は、次のように行われる。つまり、対象の運動訓練に関係のある方向については、その方向に下顎マウスピースＭ２を移動、回転させる他、対象の運動訓練に関係のない方向については、患者固有の顎の動きを阻害しないように、当該動きの方向をセンサ等で検出しながら下顎マウスピースＭ２を動作させるようになっている。また、これら各装置は、下顎マウスピースＭ２を所定の空間内で自由に動作制御できるため、その他の様々な顎治療訓練や、模擬的咀嚼による食品の評価等の他の用途にも利用可能となる。
【特許文献１】特開２００１−２９３６４号公報
【特許文献２】特開２００５−８７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の顎運動装置と特許文献２の顎治療装置にあっては、下顎マウスピースＭ２に対する動作制御を６軸独立して行う構成となっているため、少なくとも６組のサーボ機構が必要で、また、６軸の座標計算を常に行わなければならない。その結果、装置内の機構及び制御系統が複雑になってしまい、装置全体の大型化を招来するとともに、装置が高価になってしまう。
【０００４】
また、下顎マウスピースＭ２が空間６自由度を自由に動くことができるため、万一の暴走時に対する安全装置の設定が複雑となる。
【０００５】
更に、顎に障害のある患者は、顎の動きに伴う受動的（付加的）な動作、例えば、開閉口時における下顎Ｊ２の左右方向の傾きや動き等があり、これら受動的な動作があった際に、そのままの状態では、下顎マウスピースＭ２によって下顎Ｊ２に大きな力が付与され、顎に別の障害を与える虞がある。そこで、このような受動的な動作があっても、下顎マウスピースＭ２により下顎Ｊ２に負荷を掛けないように、当該負荷が軽減する方向にマウスピースＭ２を移動させる逃げ動作を行う必要がある。従って、このような逃げ動作を前記各装置で行うには、下顎マウスピースＭ２が６自由度の動作制御がなされているため、当該動作制御時に、６軸全ての方向に対して下顎マウスピースＭ２に作用する力とモーメントをセンサで測定することが不可欠となる。ところが、このような多種の力データを制御ループ内に取り込むと、種々の要因で下顎マウスピースＭ２の動作制御が不安定になる場合がある。例えば、各マウスピースＭ１，Ｍ２が不意に接触した場合に、下顎マウスピースＭ２に振動が発生し、また、一部のセンサが万一動作不良となった場合に、下顎マウスピースＭ２の正確な動作制御が困難になる。また、各センサでの測定に応じて各アクチュエータを制御するため、当該制御に時間遅れが発生する場合があり、下顎マウスピースＭ２における瞬時の逃げ動作を確実に行うことができない。更に、６軸方向の力データを取得可能なセンサは高価であり、このことも装置の製造コストの上昇に繋がる。
【０００６】
ところで、本発明者らは、従来の顎治療用の装置を使った研究及び調査から、顎運動治療の多くは、図１４（Ａ）の「開閉口訓練」のみであり、更に、同図（Ｂ）の「前方引き出し」も可能となれば、臨床現場における一般的な治療としては十分であることが判明した。
【０００７】
本発明は、このような課題及び知見に基づいて案出されたものであり、その目的は、安全性を考慮しながら臨床現場における一般的な顎治療が行えるように必要最低限の構成とすることで、装置全体の小型化を図り、製造コストの大幅な低減に寄与することができる顎運動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、患者の口腔内に装着されるマウスピースと、このマウスピースを支持する支持手段と、前記マウスピースが顎の開閉方向又は前後方向に動くように前記支持手段を動作させる駆動手段とを備え、
前記支持手段は、前記駆動手段により前記マウスピースが動く方向を除く所定方向に当該マウスピースが自由に動作可能となる機構を備える、という構成を採っている。
【０００９】
（２）ここで、前記支持手段は、前記マウスピースに連なる軸部材と、当該軸部材に相対配置されたベース面と、当該ベース面上で前記軸部材を支持しながら動作可能な一対の可動支持体とを備え、
前記各可動支持体は、前記ベース面に対して前後左右方向に移動可能に設けられるとともに、前記軸部材をその軸線回り及び前記ベース面の法線回りに回転可能に設けられる、という構成を採ることができる。
【００１０】
（３）また、前記駆動手段は、上下間に延びる湾曲ガイドと、前記支持手段を動作させるアクチュエータとを備え、
前記湾曲ガイドは、前記マウスピースを装着した患者の下顎頭を中心とした円弧状をなし、前記支持手段は、前記アクチュエータの駆動により、前記湾曲ガイドに沿って移動可能に設けられる、という構成を採ることが好ましい。
【００１１】
（４）ここで、前記湾曲ガイドを上下方向に延びる直線ガイドに交換可能に設けるとよい。
【００１２】
（５）更に、前記マウスピースは、前記支持手段に対して上下方向に揺動可能に支持される、という構成も併せて採用することができる。
【００１３】
（６）また、前記支持手段の自重による前記マウスピースの移動を規制する自重補償手段を更に備える、という構成を採ることが好ましい。
【００１４】
なお、本特許請求の範囲及び明細書において、顎運動装置の説明に用いられる位置的用語或いは方向的用語は、特に明記しない限り、図３に示されるように、装置を正面から見たときの位置及び方向を意味する。具体的に「前」は、装置を使用する患者側となる図３中紙面直交方向の前側を意味し、「後」は、同図中紙面直交方向の後側を意味する。また、「左」は、同図中左側を意味し、「右」は、同図中右側を意味する。更に、「上」は、同図中上側を意味し、「下」は、同図中下側を意味する。
【発明の効果】
【００１５】
前記（１）の構成によれば、駆動手段によりマウスピースが顎の開閉方向又は前後方向に動くため、臨床現場で一般的な顎治療である「開閉口訓練」及び「前方引き出し」に特化して行われることになり、それ以外の方向のマウスピースの移動や回転はフリーになる。このため、治療中に患者の顎の動きに伴う受動的な動作があった場合、アクチュエータ等を使ったマウスピースの動作制御を行わずに、安全性を考慮して顎に負荷がかからない方向に自然にマウスピースを瞬時に逃がすことができ、運動訓練に関係のない方向の顎の動きがマウスピースで阻害されることを確実に防止できる。また、装置内のセンサやアクチュエータの全体数を大幅に減らすことができ、複雑な制御系統が不要になることから、装置全体の小型化及び装置の低価格化を促進することができる。
【００１６】
前記（２）のように構成することで、ロボット等に使用される多関節アーム構造等を使わずに、比較的簡単な構成により、顎の受動的な動作に応じた４自由度のマウスピースの動作をさせることができる。
【００１７】
前記（３）の構成によれば、顎の動きとアクチュエータとの動きを直結或いは直感的に分かり易い関係とすることができる。このため、アクチュエータの駆動制御に際し複雑な座標計算が不要になり、アクチュエータの駆動制御は、オペレータによって、対象となるアクチュエータのスイッチをＯＮ−ＯＦＦする操作と所望速度の変更や切換を行う操作とに直接応答させればよい。従って、アクチュエータを含む駆動機構としてサーボ機構を使用する必要がなくなり、制御系統の簡素化を図ることができる他、エンコーダ等の位置検出装置等が不要になって部品点数を減少させることもできる。また、アクチュエータの動きがそのままエンドエフェクタであるマウスピースの動きと直結しているため、安全上の動作制限ストッパを顎の動作範囲から簡単に設定することができる。例えば、マウスピースの動作制限は、アクチュエータの動作範囲の制限のみで簡単に設定できる。
【００１８】
前記（４）の構成により、マウスピースを鉛直方向の下方に移動させることができ、顎治療の運動訓練のうち「顎間牽引」も行うことができ、簡単な構成でより汎用的な顎治療用の運動訓練が可能となる。
【００１９】
前記（５）の構成により、直線ガイドによるマウスピースの下方移動時に、当該マウスピースが上方に回転することになり、「開閉口訓練」を行うことができる。従って、直線ガイドを湾曲ガイドに交換しなくても、マウスピースの交換のみで、「開閉口訓練」及び「顎間牽引」が可能となり、手間を掛けずに異なる訓練を迅速に始めることができる。
【００２０】
前記（６）の構成によれば、支持手段の自重の影響を受けずに、マウスピースを所望の方向に確実に動かすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
【００２２】
図１には、第１実施形態に係る顎運動装置の概略斜視図が示されている。この図において、顎運動装置１０は、患者が顎治療の運動訓練を行えるように所定の動力で動作する訓練機１１と、訓練機１１の動作を制御する制御装置１２と、当該制御装置１２に繋がって訓練機１１を操作するためのコントローラ１３及びタッチパネル１４とを備えて構成されている。
【００２３】
前記訓練機１１は、図１〜図３に示されるように、患者Ｐ（図２参照）の口腔内における上下両顎Ｊ１，Ｊ２側に固定される上顎マウスピースＭ１及び下顎マウスピースＭ２と、前後方向に貫通する門型のケース１６と、ケース１６の上端側に取り付けられて上顎マウスピースＭ１を固定支持する上側アーム１８と、ケース１６の内側部分に取り付けられて下顎マウスピースＭ２を可動支持する支持手段としての可動支持ユニット２０と、当該可動支持ユニット２０を下方から支持するガススプリング２２及び開閉口アクチュエータ２４とを備えて構成されている。
【００２４】
前記各マウスピースＭ１，Ｍ２は、ほぼＵ字状をなす金属プレートの上面側に、患者Ｐの歯形に嵌合する樹脂製の装着部分（図示省略）が固定されており、当該装着部分が患者Ｐの歯列に嵌合することで、各マウスピースＭ１，Ｍ２が上下歯列に装着される。
【００２５】
前記ケース１６は、設置面となるほぼ方形状の底板２７と、この底板２７の左右両端側から起立するほぼ台形状の側板２８，２８と、これら側板２８，２８の上端間に掛け渡されたほぼ方形状の上板３０とを備えている。
【００２６】
前記各側板２８，２８の内面側には、上下間に延びる湾曲溝３２と、当該湾曲溝３２の後側で上下間に延びる湾曲ガイド３３とがそれぞれ設けられている。また、各側板２８，２８の外面側には、訓練機１１の持ち運び用の取っ手３５，３５と、取っ手３５，３５の下方位置に設けられ、訓練時に患者Ｐが把持する把持部３６，３６とがそれぞれ設けられている。これら湾曲溝３２、湾曲ガイド３３、取っ手３５及び把持部３６は、それぞれ左右一対設けられ、それぞれ左右対称となる相対位置に設けられている。なお、湾曲溝３２は、少なくとも左右何れか一方に設けられていればよい。
【００２７】
前記湾曲溝３２は、各マウスピースＭ１，Ｍ２を装着した患者Ｐの下顎頭Ｈ（図２参照）を中心とした円弧状に設けられており、溝内には、外側に貫通する貫通穴３８（図１参照）が複数点在するように形成されている。湾曲溝３２には、ブロック状のストッパ３９が嵌合するようになっており、当該ストッパ３９は、ケース１６の外側から貫通穴３８に挿入されたねじ４０（図１参照）によって固定される。従って、ねじ４０を挿入する貫通穴３８の位置を変えることで、ストッパ３９の固定位置を湾曲溝３２内で任意に変えることができる。
【００２８】
前記各湾曲ガイド３３は、縦断面視でほぼ角状をなすレールにより構成されており、湾曲溝３２に対して半径の大きな同心の円弧状に設けられている。
【００２９】
前記各取っ手３５は、平面視略コ字状に設けられており、端部がそれぞれ側板２８に固定されている。
【００３０】
前記各把持部３６は、側板２８から外側に延びる丸棒状をなし、側板２８に対して一端側が取り付けられた片持状に設けられている。当該一端側は、図示省略したヒンジによって、下向きに回転可能に側板２８に連結されており、これによって、図１中二点鎖線で示されるように、側板３８に添った状態とすることができる。つまり、使用時には、図１中実線で示されるように、把持部３６が左右方向に延びた使用状態にされる。一方、不使用時には、図１中二点鎖線で示されるように、把持部３６が側板３８に添って上下方向に延びた折り畳み状態にされる。
【００３１】
前記上側アーム１８は、ほぼ角棒状をなし、上板３０から前方に延びる片持状に設けられており、その先端側に上顎マウスピースＭ１が着脱自在に取り付けられている。また、図示省略しているが、上側アーム１８は、上顎マウスピースＭ１の固定位置を上下方向及び前後方向に変えた状態で装着できる構造となっており、これにより、上顎マウスピースＭ１を固定する際には、運動訓練する患者Ｐに合わせて、上顎マウスピースＭ１を前後方向及び上下方向に位置調整可能となる。
【００３２】
前記可動支持ユニット２０は、後述するように姿勢が変わるため、以下、可動支持ユニット２０の位置及び方向を述べる際には、特に明示しない限り、図４に示されるほぼ水平状態の姿勢時における位置及び方向を使って説明する。
【００３３】
可動支持ユニット２０は、ケース１６の内部から後方に突出するサイズに設けられている。この可動支持ユニット２０は、図２〜図４に示されるように、下顎マウスピースＭ２が先端側に取り付けられたほぼ角棒状の下側アーム４３と、下側アーム４３の下方に設けられた第１のロードセル４５と、第１のロードセル４５を支持するロードセル支持部材４６と、下側アームの４３の後端側に連なって後方に延びるほぼ丸棒状の軸部材４８と、当該軸部材４８を支持しながら動作可能な前後一対の可動支持体５０と、これら可動支持体５０が取り付けられた平面視ほぼ方形板状のベース５１と、このベース５１の下面側に取り付けられた前方引き出しアクチュエータ５３と、後側の可動支持体５０及び前方引き出しアクチュエータ５３を連結する連結部５５と、ベース５１の左右両側に連なって、左右両側の前記湾曲ガイド３３，３３に係合する側部５７，５７とを備えて構成されている。
【００３４】
前記下側アーム４３は、軸部材４８及び可動支持体５０によって片持状に支持されており、上側アーム１８の下方位置で当該上側アーム１８にほぼ沿って前方に延びている。また、下側アーム４３の先端側には、下顎マウスピースＭ２が着脱自在に取り付けられている。
【００３５】
前記第１のロードセル４５は、下側アーム４３の下面に接触するように取り付けられており、下顎マウスピースＭ２の上下方向すなわち下顎Ｊ２の開閉方向の顎反力を測定できるようになっている。この第１のロードセル４５の測定値は、前記制御装置１２（図１参照）に入力され、タッチパネル１４に表示される。
【００３６】
前記ロードセル支持部材４６は、下側アーム４３と軸部材４８との取り付け部分から垂下するように設けられ、当該取り付け部分で片持状に支持されており、ベース５１に接触しない高さに設けられている。
【００３７】
なお、以下の説明において、「Ｘ軸」とは、図４に示されるように、直交三軸のうち前後方向に延びる軸線を意味し、「Ｙ軸」とは、同左右方向に延びる軸線を意味し、「Ｚ軸」とは、同上下方向に延びる軸線を意味する。また、Ｘ軸回りを「ロール軸」と称し、Ｙ軸回りを「ピッチ軸」と称し、Ｚ軸回りを「ヨー軸」と称する。更に、これら「Ｘ軸」、「Ｙ軸」、「Ｚ軸」、「ロール軸」、「ピッチ軸」及び「ヨー軸」を「６軸」と総称する。
【００３８】
前記各可動支持体５０，５０は、同一の構造となっており、軸部材４８に相対配置されるベース５１の上面（ベース面）に沿って軸部材４８を４自由度で動作可能に支持する機構が採用されている。つまり、各可動支持体５０，５０は、軸部材４８と一体的にベース５１の上面に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に設けられるとともに、軸部材４８をその軸線回りとなるロール軸方向に回転可能に設けられ、且つ、軸部材４８をベース５１の上面の法線回りとなるヨー軸方向に回転可能に設けられている。
【００３９】
具体的に、可動支持体５０は、図５に示されるように、ベース５１の上面に固定され前後方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸レール５９と、当該Ｘ軸レール５９に係合して前後方向に摺動可能なブロック状のＸ軸摺動部材６０と、このＸ軸摺動部材６０の上面に固定されて、Ｘ軸摺動部材６０と一体的に前後方向に移動可能なＸ軸テーブル６２と、Ｘ軸テーブル６２上に固定され左右方向（Ｙ軸方向）に延びるＹ軸レール６４と、当該Ｙ軸レール６４に係合して左右方向に摺動可能なブロック状のＹ軸摺動部材６５と、このＹ軸摺動部材６５の上面に固定されて、Ｙ軸摺動部材６５と一体的に左右方向に移動可能なＹ軸テーブル６７と、軸部材４８をロール軸方向に回転可能に支持する軸受部材６９と、軸受部材６９をヨー軸方向に回転可能に支持するとともに、Ｙ軸テーブル６７の上面に固定された回転支持部材７０とからなる。
【００４０】
前記前方引き出しアクチュエータ５３は、図２及び図４に示されるように、そのロッド７２がベース５１の前後方向に進退可能となるリニアアクチュエータであり、前記制御装置１２（図１参照）によってその駆動が制御される。
【００４１】
前記連結部５５は、後側の可動支持体５０におけるＸ軸テーブル６２の後端から一体的に後方に延びる第１の連結部材７４と、前方引き出しアクチュエータ５３のロッド７２に取り付けられる第２のロードセル７５と、この第２のロードセル７５に連なる第２の連結部材７７とを備えている。
【００４２】
前記第１及び第２の連結部材７４，７７は、第２のロードセル７５を介してねじ７９，７９で連結可能となっている。ここで、各連結部材７４，７７が連結された状態では、後側の可動支持体５０のＸ軸テーブル６２と前方引き出しアクチュエータ５３のロッド７２とが直結されることになり、当該ロッド７２の進退によって、後側の可動支持体５０がベース５１の上面に対して前後方向に移動し、それに連動して前側の可動支持体５０もベース５１の上面に対して前後方向に移動する。これに伴い、軸部材４８が前後方向に移動して、下側アーム４３及び下顎マウスピースＭ２が前後方向に移動することになり、顎治療の運動訓練のうち図１４（Ｂ）の「前方引き出し」が行えるようになる。従って、前方引き出しアクチュエータ５３及び連結部５５は、下顎マウスピースＭ２が前後方向に動くように前記支持手段を動作させる駆動手段を構成する。一方、この状態からねじ７９，７９を取り外すことで、後側の可動支持体５０は、前方引き出しアクチュエータ５３に連動しなくなり、各可動支持体５０，５０は、フリーの状態となって、前述した４軸方向（４自由度）について自由に動作可能になる。
【００４３】
前記第２のロードセル７５は、各連結部材７４，７７をねじ７９，７９によって締結することで、下顎マウスピースＭ２の前後方向の顎反力を測定できるようになっている。この第２のロードセル７５の測定値も、前記制御装置１２に入力され、タッチパネル１４に表示される。
【００４４】
前記側部５７は、図２〜図４に示されるように、ベース５１の左右両端側に連なる側板８１，８１と、これら側板８１，８１の外面側に固定されて前記湾曲ガイド３３，３３に係合し、当該湾曲ガイド３３，３３に沿って摺動可能な摺動体８２とを備えている。従って、可動支持ユニット２０は、湾曲ガイド３３，３３に沿って摺動体８２，８２が摺動することで昇降可能になる。この昇降時には、湾曲ガイド３３，３３が各マウスピースＭ１，Ｍ２を装着した患者Ｐの下顎頭Ｈを中心とした円弧状に設けられているため、当該下顎頭Ｈを中心として可動支持ユニット２０が回転運動することになる。これに伴い、下顎マウスピースＭ２は、固定配置された上顎マウスピースＭ１に対して下顎頭Ｈを中心として上下方向に回転運動することになる。以上のように、可動支持ユニット２０が湾曲ガイド３３，３３に沿って昇降する際には、下顎マウスピースＭ２が上顎マウスピースＭ１に対して下顎Ｊ２の開閉方向に回転運動することになる。
【００４５】
前記ガススプリング２２は、常時伸展する方向の力を発生しており、ケース１６の底板２７及びベース５１の下面にそれぞれ前後回転可能に取り付けられ、可動支持ユニット２０の自重により当該可動支持ユニット２０が下降しないように、その自重をキャンセル可能に支持するようになっている。従って、このガススプリング２２は、可動支持ユニット２０の自重による下顎マウスピースＭ２の移動を規制する自重補償手段を構成する。
【００４６】
前記開閉口アクチュエータ２４は、底板２７とベース５１にそれぞれ前後回転可能に取り付けられている。この開閉口アクチュエータ２４は、ロッド８３が上下方向に進退するように配置されたリニアアクチュエータであり、前記制御装置１２によってその駆動が制御される。このような構成の開閉口アクチュエータ２４が駆動すると、可動支持ユニット２０が湾曲ガイド３３，３３に沿って昇降し、これによって、下顎マウスピースＭ２が上顎マウスピースＭ１に対して開閉口方向に回転運動し、顎治療の運動訓練のうち図１４（Ａ）の「開閉口訓練」が行えるようになる。従って、開閉口アクチュエータ２４及び湾曲ガイド３３は、患者の下顎Ｊ２が開閉方向に動くように下顎マウスピースＭ２を動作させる駆動手段を構成する。
【００４７】
前記制御装置１２は、コントローラ１３及びタッチパネル１４に対する医師等のオペレータからの操作指令に応じて、開閉口アクチュエータ２４及び前方引き出しアクチュエータ５３の駆動を制御する他、安全性を考慮した以下の制御をも行うようになっている。すなわち、ケース１６の側板２８の湾曲溝３２内における任意の上下二箇所位置に取り付けられたストッパ３９は、可動支持ユニット２０の昇降によってその側板８１に接触可能なサイズになっており、ストッパ３９の表面には、図示省略したリミットスイッチが取り付けられている。このため、可動支持ユニット２０が昇降することで、ストッパ３９に接触してリミットスイッチが投入されると、下顎マウスピースＭ２が更に移動しないように、開閉口アクチュエータ２４の駆動が停止するようになっている。その他、各アクチュエータ２４，５３のロッド８３，７２の進退量が下顎マウスピースＭ２の移動量に直接対応するため、患者の下顎Ｊ２の可動域内で下顎マウスピースＭ２が動くように、直接、ロッド８３，７２の進退量を所定の範囲内に制御することもできる。以上のように、制御装置１２は、安全性を考慮した簡単な機器制御系統で構成されることになる。なお、図２等に示される第１のロードセル４５での測定値が所定の閾値を超え、「開閉口訓練」時における下顎Ｊ２の開閉方向の顎反力が正常の範囲から外れた場合、開閉口アクチュエータ５３の駆動を停止させることもできる。また、第２のロードセル７５での測定値が所定の閾値を超え、「前方引き出し」時における下顎Ｊ２の前方引き出し方向の顎反力が正常の範囲から外れた場合、前方引き出しアクチュエータ５３の駆動を停止させることもできる。
【００４８】
前記コントローラ１３は、図６に示されているように、手の平に収まるサイズの箱型に設けられており、図６中側面側に配置されたロック解除ボタン８５と、同図中前面側に配置された開閉動作指示ボタン８６及び前後動作指示ボタン８７とを備えている。
【００４９】
前記ロック解除ボタン８５は、それを押している間だけ、開閉動作指示ボタン８６及び前後動作指示ボタン８７のボタン操作が有効になるように設定されている。
【００５０】
前記開閉動作指示ボタン８６は、図６中上下二箇所に配置され、同図中上側のボタンが、下顎マウスピースＭ２を開口方向に移動させるように開閉口アクチュエータ２４に駆動指令するボタンであり、同図中下側のボタンが、下顎マウスピースＭ２を閉口方向に移動させるように開閉口アクチュエータ２４に駆動指令するボタンである。
【００５１】
前記前後動作指示ボタン８７は、図６中左右二箇所に配置され、同図中左側のボタンが、下顎マウスピースＭ２を前方に移動させるように前方引き出しアクチュエータ５３に駆動指令するボタンであり、同図中右側のボタンが、下顎マウスピースＭ２を後方に移動させるように前方引き出しアクチュエータ５３に駆動指令するボタンである。
【００５２】
前記タッチパネル１４は、各アクチュエータ２４，５３の駆動速度等を指令可能に設けられているとともに、ロードセル４５，７５で測定された顎反力の大きさが表示されるようになっている。その他、タッチパネル１４は、前記各ボタン８６，８７と同様の操作を行える等、他の機能を付加するように構成してもよい。
【００５３】
次に、前記顎運動装置１０による顎治療用の運動訓練の手順及び動作について説明する。
【００５４】
先ず、上顎マウスピースＭ１及び下顎マウスピースＭ２を位置決めし、当該各マウスピースＭ１，Ｍ２を患者Ｐの口腔内の上下各歯列に装着する。そして、患者Ｐは両手で図１等に示される把持部３６，３６を持った状態で、医師等のオペレータにより、コントローラ１３及びタッチパネル１４が操作され、訓練が開始される。
【００５５】
先ず、顎の「開閉口訓練」を行う場合には、図２に示されるように、第１及び第２の連結部材７４，７７の連結状態を解除した上で、開閉口アクチュエータ２４を駆動させ、可動支持ユニット２０を湾曲ガイド３３，３３に沿って昇降させる。このとき、前述したように、可動支持ユニット２０が下顎頭Ｈを中心として図２中矢印Ａ１方向に回転運動することで、下顎マウスピースＭ２が開閉口方向に回転する。この際、下顎マウスピースＭ２に連なる可動支持体５０の構造により、下顎マウスピースＭ２は、前後左右方向に自由に移動可能となり、また、ロール軸及びヨー軸方向に自由に回転可能となる。従って、下顎マウスピースＭ２の上下方向の動作過程では、当該上下方向以外の方向の顎の動きに応じて、下顎マウスピースＭ２が４自由度でフリー動作可能になる。例えば、下顎マウスピースＭ２の上下動により患者Ｐが「開閉口訓練」をしている際に、患者Ｐの下顎Ｊ２が上顎Ｊ１に対して左右方向に動くような場合、下顎マウスピースＭ２は、下側アーム４３及び軸部材４８とともに、図７（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に姿勢を変えることができる。このため、患者の下顎Ｊ２の左右方向の動きに合わせて、下顎マウスピースＭ２が下顎Ｊ２に負荷を与えない方向に逃げることができる。従って、「開閉口訓練」時における下顎Ｊ２の左右方向の傾きや動き等、顎の動きに伴う受動的な動作に応じて無理なく下顎マウスピースＭ２を動かすことができる。
【００５６】
一方、顎の「前方引き出し」を行う場合には、図２等に示されたロードセル７５を第１及び第２の連結部材７４，７７にねじ７９，７９で取り付けることで、可動支持体５０と前方引き出しアクチュエータ５３とを直結させて、当該前方引き出しアクチュエータ５３を駆動させる。すると、可動支持体５０がベース５１上を前後方向（図２中矢印Ａ２方向）に移動して、軸部材４８に連なる下側アーム４３及び下顎マウスピースＭ２は、前後方向に移動することになる。この際、可動支持体５０は、前述した４自由度のうち、前方引き出しアクチュエータ５３により動作される前後方向を除く方向に対してフリー動作が可能になる。従って、患者Ｐの前後方向以外の下顎Ｊ２の受動的な動作に逆らわずに、下顎マウスピースＭ２を前後方向に動かすことが可能となる。なお、この場合には、開閉口アクチュエータ２４の駆動が停止しているため、可動支持ユニット２０が湾曲ガイド３３，３３に沿って昇降することがなく、下顎マウスピースＭ２に対する下顎Ｊ１の開閉方向への動作はロックされることになる。
【００５７】
従って、このような第１実施形態によれば、臨床現場での一般的な顎治療である「開閉口訓練」及び「前方引き出し」が、患者固有の顎の動きに合せながら二個のアクチュエータ２４，５３のみで効果的に行えることになる。その結果、装置の全体構成や制御アルゴリズムを簡単にすることができ、安全性を確保しながら、装置全体の小型化及び製造コストの低廉化を図ることができる。
【００５８】
次に、前記実施形態の変形例について説明する。なお、以下の説明において、前記実施形態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。
【００５９】
（第１変形例）
前記可動支持ユニット２０としては、前記実施形態で説明した構造に限定されるものではなく、前述したように、下顎マウスピースＭ２の４自由度のフリー動作が可能になる限り、種々の機構を採用することができる。例えば、前記実施形態の可動支持体５０を図８に示される可動支持体８８に代替し、軸部材４８と下顎マウスピースＭ２との間に２自由度の回転機構８９を設けるようにしてもよい。ここでの可動支持体８８は、前記Ｘ軸レール５９及び前記Ｘ軸摺動部材６０と、このＸ軸摺動部材６０の上面の前後二箇所に固定された前記軸受部材６９，６９とにより構成されている。そして、回転機構８９は、軸部材４８の先端側に連なって上下方向に延びる第１の円柱部材９０と、第１の円柱部材９０の前方に相対配置された第２の円柱部材９１と、第２の円柱部材９１から前方に突出し、下顎マウスピースＭ２が着脱自在に取り付けられる取付部９２と、第１及び第２の円柱部材９０，９１の上下両端側間に掛け渡された連結プレート９３，９３とを備えている。各連結プレート９３，９３は、第１及び第２の円柱部材９０，９１の各軸線部分を支点として当該軸線回りにそれぞれ回転可能に連結されている。なお、前記第１実施形態と同様に、前記ロードセル４５を下顎マウスピースＭ２の後方部分に取り付け、第１実施形態と同様の顎反力を測定できるようにしてもよい。
【００６０】
（第２変形例）
可動支持ユニット２０が湾曲ガイド３３，３３に沿って下降する際、可動支持ユニット２０は、図２に示されるように、その前部よりも後部が下がった傾斜状態となり、その傾斜角度は、可動支持ユニット２０の下降に応じて次第に大きくなる。すると、「開閉口訓練」時においては、前方引き出しモータ５３が可動支持体５０に直結しておらず、当該可動支持体５０の前後方向の移動が拘束されないため、可動支持ユニット２０の自重によって、可動支持体５０が後方に移動し易くなる。そこで、可動支持ユニット２０の後部にも、その自重による下顎マウスピースＭ２の移動を規制する自重補償手段を設けるとよい。ここでの自重補償手段としては、例えば、図９（Ａ）に示されるリンク式カウンタウエイト９４と、同図（Ｂ）に示されるベルト式カウンタウエイト９５とがある。
【００６１】
前記リンク式カウンタウエイト９４は、ベース５１の下面側で前後方向に延びるガイド９６と、このガイド９６に対して摺動可能に係合する重り部材９７と、後側の可動支持体５０のＸ軸テーブル６２と重り部材９７とをそれらの後側で連結するリンク機構９９とにより構成されている。このリンク機構９９は、Ｘ軸テーブル６２に対して上下方向に回転可能に接続された第１のロッド１００と、重り部材９７に対して上下方向に回転可能に接続された第２のロッド１０１と、ベース５１の後端側から後方に延びる延長部材１０２と、第１及び第２のロッド１００，１０１の端部に回転可能に連結されるとともに、延長部材１０２に回転可能に連結された第３のロッド１０３とを備えて構成されている。このリンク機構９９は、可動支持ユニット２０の自重によって可動支持体５０が後方に移動しようとすると、重り部材９７を前方に移動させるように設定され、当該重り部材９７は、可動支持体５０の後方への移動を規制可能に釣り合う重さに設定されている。
【００６２】
前記ベルト式カウンタウエイト９５は、ベース５１に対して回転可能に取り付けられた前後二箇所のプーリ１０５，１０５と、当該プーリに掛け回されたベルト１０６と、各プーリ１０５，１０５の下端間に延びるベルト１０６の下側部分に固定された重り部材１０７とを備えている。当該重り部材１０７の反対側となるベルト１０６の上側部分は、後側の可動支持体５０のＸ軸テーブル６２が固定されている。このベルト式カウンタウエイト９５は、可動支持ユニット２０の自重によって可動支持体５０が後方に移動しようとすると、ベルト１０６によって重り部材１０７を前方に移動させなければならず、当該重り部材１０７は、可動支持体５０の後方への移動を規制可能に釣り合う重さに設定されている。
【００６３】
（第３変形例）
前記ケース１６の側板２８，２８に取り付けられている湾曲ガイド３３，３３を着脱自在とし、当該湾曲ガイド３３，３３を、図１０に示されるように、上下方向に延びる直線ガイド１０８，１０８に交換可能にするとよい。このように、直線ガイド１０８に交換した状態で、可動支持ユニット２０の摺動体８２を直線ガイド１０８に摺動可能に係合させると、可動支持ユニット２０は、開閉口アクチュエータ２４の駆動によって、直線ガイド１０８に沿ってほぼ鉛直方向に昇降することになり、顎運動装置１０で図１４（Ｃ）の「顎間牽引」を行うことも可能になる。なお、直線ガイド１０８を使用した場合でも、前記第１及び第２の連結部材７４，７７をねじ７９で接続することで、湾曲ガイド３３を使用した場合と同様、図１４（Ｂ）の前方引き出しが可能になる。
【００６４】
（第４変形例）
ここで、前記直線ガイド１０８を使用した場合でも、図１１に示される揺動型マウスピースを用いると、湾曲ガイド３３を使用しなくても、可動支持ユニット２０の鉛直方向の昇降で「開閉口訓練」を行うこともできる。この揺動型マウスピースは、ほぼＵ字状のフレーム部材１０９の開放端側に、それぞれ下顎マウスピースＭ２が回転可能に取り付けられた構成となっている。つまり、ここでは、フレーム部材１０９が前記下側アーム４３（図１０参照）に取り付けられるため、下顎マウスピースＭ２は、下側アーム４３及びフレーム部材１０９に対して上下方向に揺動可能に支持される。
【００６５】
なお、以上の第１実施形態及び各変形例においては、下顎マウスピースＭ２による顎反力の測定に第１及び第２のロードセル４５，７５を用いたが、これに限定されるものではなく、各ロードセル４５，７５を６軸力センサ等に代替することも可能である。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態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。
（第２実施形態）
【００６７】
本実施形態は、第１実施形態の顎運動装置１０を更にコンパクト化した構成としたところに特徴を有する。
【００６８】
すなわち、ここでの顎運動装置１１０は、図１２に示されるように、ほぼＵ字状の上側バー１１２と、上側バー１１２の左右両端側に相対回転可能に連結されたＵ字状の下側バー１１３と、下側バー１１３を回転させて上側バー１１２に対して離間接近動作させる駆動手段としてのアクチュエータ１１５と、上側バー１１２の左右方向ほぼ中央から前方に延びる上側アーム１１７と、上側アーム１１７の先端側に着脱自在に取り付けられる上顎マウスピースＭ１と、下側バー１１３の左右方向ほぼ中央部分から前方に設けられた支持手段としての多関節型アーム１１８と、多関節型アーム１１８の先端側に着脱自在に取り付けられた下顎マウスピースＭ２とを備えて構成されている。
【００６９】
前記多関節型アーム１１８は、図１３に示されるように、下側バー１１３の上面に対してヨー軸方向に回転可能に取り付けられている。この多関節型アーム１１８は、ヨー軸方向に回転可能に連結された板状の第１、第２及び第３のアーム１２１，１２２，１２３と、最も前端側に位置する第３アーム１２３の前端側でロール軸方向に回転可能に取り付けられた円盤部材１２４とを備えており、この円盤部材１２４の前端部分に、下顎マウスピースＭ２が取り付けられることになる。
【００７０】
図１２に示される本実施形態の顎運動装置１１０は、次のように使用される。すなわち、上側バー１１２及び下側バー１１３の内側の空間に患者の顔部を配置し、上側バー１１２に対する下側バー１１３の回転支点１２６，１２６を患者の下顎頭Ｈ（図２等参照）の横になるように位置合せする。そして、各マウスピースＭ１，Ｍ２を患者の上下歯列に装着した上で、アクチュエータ１１５を駆動させると、下側バー１１３が上側バー１１２に対して離間接近するように上下方向に回転する。これに伴って、下顎マウスピースＭ２は、開閉口方向に動作することになり、「開閉口訓練」による顎治療が可能となる。この際、多関節アーム１１８は前述の構成によって４自由度の動作が可能となり、下顎マウスピースＭ２は、開閉口方向以外の方向に自由に動作可能となる。従って、第１実施形態の顎運動療装置１０と同様に、患者Ｐの開閉口時における下顎Ｊ２の左右方向の傾きや動き等、顎の動きに伴う受動的な動作に応じて無理なく下顎マウスピースＭ２の逃げ動作を行うことができる。
【００７１】
なお、本発明における装置各部の構成は、前述した各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、形状、サイズ、機構等の種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態に係る顎運動装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】図１に対して可動支持ユニットの姿勢を変えた状態の訓練機の概略断面側面図。
【図３】可動支持ユニットがほぼ水平状態にあるときの訓練機の概略正面図。
【図４】図３の状態の訓練機の内部を示す一部断面斜視図。
【図５】可動支持体の拡大斜視図。
【図６】コントローラの概略正面図。
【図７】（Ａ）は、可動支持ユニットの初期状態の概略平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態から可動支持ユニットが左に移動し、かつ、ヨー軸時計方向に回転した際の状態を示す概略平面図である。
【図８】第１変形例に係る可動支持ユニットの概略斜視図。
【図９】（Ａ）は、第２変形例に係るリンク式カウンタウエイトの可動支持ユニットの概略側面図であり、（Ｂ）は、第２変形例に係るベルト式カウンタウエイトの可動支持ユニットの概略側面図である。
【図１０】第３変形例に係る訓練機の概略断面側面図。
【図１１】第４変形例に係る揺動型マウスピースの概略斜視図。
【図１２】第２実施形態に係る顎運動装置の概略斜視図。
【図１３】図１２の顎運動装置の要部拡大斜視図。
【図１４】（Ａ）は、開閉口訓練による顎治療を説明するための図であり、（Ｂ）は、前方引き出しによる顎治療を説明するための図であり、（Ｃ）は、顎間牽引による顎治療を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 顎運動装置
２０ 可動支持ユニット（支持手段）
２２ ガススプリング（自重補償手段）
２４ 開閉口アクチュエータ（駆動手段）
３３ 湾曲ガイド（駆動手段）
４８ 軸部材
５０ 可動支持体
５１ ベース
５３ 前方引き出しアクチュエータ（駆動手段）
５５ 連結部（駆動手段）
９４ リンク式カウンタウエイト（自重補償手段）
９５ ベルト式カウンタウエイト（自重補償手段）
１０８ 直線ガイド
１１０ 顎運動装置
１１５ アクチュエータ（駆動手段）
１１８ 多関節型アーム（支持手段）
Ｈ 下顎頭
Ｊ２ 下顎
Ｍ１ 上顎マウスピース
Ｍ２ 下顎マウスピース
Ｐ 患者
【出願人】 【識別番号】８９９００００６８
【氏名又は名称】学校法人早稲田大学
【出願日】 平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【代理人】 【識別番号】１００１１４５２４
【弁理士】
【氏名又は名称】榎本 英俊
【公開番号】 特開２００８−６７８３６（Ｐ２００８−６７８３６Ａ）
【公開日】 平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願番号】 特願２００６−２４７９７０（Ｐ２００６−２４７９７０）