特表 2024-534440 歯科イメージングシステム、および歯科イメージングシステムを含む歯科ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-20

(54)【発明の名称】歯科イメージングシステム、および歯科イメージングシステムを含む歯科ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   A61C 19/00 20060101AFI20240912BHJP

   A61B 34/10 20160101ALI20240912BHJP

   A61C 3/00 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

A61C19/00 Z

A61B34/10

A61C3/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516886

(86)(22)【出願日】2022-09-16

(85)【翻訳文提出日】2024-05-13

(86)【国際出願番号】 IB2022058772

(87)【国際公開番号】W WO2023042147

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】63/245,306

(32)【優先日】2021-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518432274

【氏名又は名称】ネオシス・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】モーゼス，アロン

(72)【発明者】

【氏名】モージズ，デニス

(72)【発明者】

【氏名】ブッケラールス，エリック・ポール・フロール

【テーマコード（参考）】

4C052

【Ｆターム（参考）】

4C052AA20

4C052FF01

4C052FF10

4C052GG24

(57)【要約】

歯科イメージングシステムが、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールを含む。光イメージングデバイスが、歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成される。ディスプレイが、光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。歯科イメージングシステムを実装する、関連する歯科ロボティックシステムも提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科イメージングシステムであって、
対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと、
歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスと、
光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイと
を備える、システム。

【請求項2】

歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

歯科ツールが、歯科ロボティックシステムの関節アームと係合する、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

対象またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

歯科ロボティックシステムであって、
対象と係合するように適合された基準マーカと、
関節アームであって、
その遠位端と動作可能に係合し、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと、
歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスと
を有する、関節アームと、
関節アーム、歯科ツール、および基準マーカと通信するように構成されたコントローラであって、
対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、基準マーカに関するエンドエフェクタの配置を決定し、
対象と係合する基準マーカに関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アームに指示する
ように構成された、コントローラと、
光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイと
を備える、システム。

【請求項12】

歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

対象またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、請求項１１に記載のシステム。

【請求項17】

光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項18】

追跡アームの遠位端に係合する検出器をさらに備え、追跡アームおよび検出器がコントローラと通信し、検出器が、基準マーカを検出するように、およびコントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように、基準マーカと離隔関係に構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項19】

検出器が、電気検出器、電気機械検出器、電磁検出器、光検出器、赤外線検出器、またはそれらの組合せである、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

基準マーカと物理的に係合する遠位端を有する追跡アームを備え、追跡アームが、コントローラと通信し、コントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項21】

光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項22】

ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項23】

歯科ロボティックシステムであって、
近位端と、それに対向する遠位端とを有する関節アームと、
関節アームと動作可能に係合し、関節アームに関連付けられる位置データを感知するように構成された１つ以上のセンサと、
関節アームの遠位端と動作可能に係合し、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと、
関節アームの遠位端、歯科ツール、またはエンドエフェクタと、エンドエフェクタに対する知られている関係で係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスであって、イメージングデータを取り込むようにさらに構成される、光イメージングデバイスと、
関節アーム、１つ以上のセンサ、歯科ツール、および光イメージングデバイスと通信するように構成されたコントローラであって、
１つ以上のセンサから、関節アームに関連付けられる、関節アームの近位端に関する光イメージングデバイスの配置を示す位置データを受け取り、
光イメージングデバイスによって取り込まれた対象のイメージに関連付けられる、光イメージングデバイスに関する対象の配置を示すイメージングデータを受け取り、
対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、関節アームに関連付けられる位置データおよびイメージに関連付けられるイメージングデータから、対象に関するエンドエフェクタの配置を決定し、
対象に関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アームに指示する
ように構成された、コントローラと、
光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイと
を備える、システム。

【請求項24】

歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、請求項２３に記載のシステム。

【請求項26】

光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、請求項２３に記載のシステム。

【請求項27】

エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、請求項２６に記載のシステム。

【請求項28】

対象またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、請求項２３に記載のシステム。

【請求項29】

光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項30】

光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項31】

ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項32】

コントローラが、１つ以上のセンサからの関節アームに関連付けられる位置データと、光イメージングデバイスによって取り込まれた、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージのそれぞれに関連付けられるイメージングデータとを関連付けるように構成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項33】

コントローラが、位置データおよびイメージングデータに基づいて、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージを一緒に組み合わせるように、および、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の３次元拡張仮想表現を形成するように構成される、請求項３２に記載のシステム。

【請求項34】

追跡アームの遠位端に係合する検出器をさらに備え、追跡アームおよび検出器がコントローラと通信し、検出器が、基準マーカを検出するように、およびコントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準メーカとの間の空間的関係を決定するように、基準マーカと離隔関係に構成される、あるいは、基準マーカと物理的に係合する遠位端を有する追跡アームをさらに備え、追跡アームが、コントローラと通信し、コントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように構成される、請求項２３に記載のシステム。

【請求項35】

検出器が、電気検出器、電気機械検出器、電磁検出器、光検出器、赤外線検出器、またはそれらの組合せである、請求項３４に記載のシステム。

【請求項36】

コントローラが、１つ以上のセンサからの関節アームに関連付けられる位置データ、光イメージングデバイスによって取り込まれた対象のイメージに関連付けられるイメージングデータ、および光イメージングデバイスと基準マーカとの間の空間的関係を、光イメージングデバイスによって取り込まれた、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージのそれぞれと関連付けるように構成される、請求項３４に記載のシステム。

【請求項37】

コントローラが、位置データ、イメージングデータ、および光イメージングデバイスと基準マーカとの間の空間的関係に基づいて、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージを一緒に組み合わせるように、および、対象、またはエンドエフェクタの対象との相互作用の３次元拡張仮想表現を形成するように構成される、請求項３６に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は歯科ロボットシステムに関し、より詳細には、歯科イメージングシステム、およびそのような歯科イメージングシステムを組み込む歯科ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

病気は一般に職場で共有されるが、超音波、エアポリッシャ、ドリルなどの電動器具を使用する歯科専門家にとって、曝露の危険が著しく高くなり得る。これらのタイプの治療によって生じる、スプラッタ、エアロゾル、および微粒子デブリを通じて、細菌およびウイルスが急速に拡散し得る。すなわち、たとえば超音波、穿孔、および空気研磨治療による、エアロゾル、微粒子デブリ、およびスプラッタが、唾液、血液、細菌、および病原体を含み得る。空中浮遊すると、エアロゾル粒子は１時間以上にわたって環境内に残存し得、微粒子デブリおよびスプラッタは治療エリアを直に取り囲む表面上に残り得る。このことは、たとえば普通の風邪およびインフルエンザウイルス、ヘルペスウイルス、病原性連鎖球菌またはブドウ球菌、重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）、および結核（ＴＢ）の拡散の危険を引き起こし、主な危険は歯科専門家に対するものである。

【0003】

さらに、そのような電動器具を使用する歯科処置を実施する際に、患者は多くの場合、もたれかかった姿勢となり、歯科専門家は、処置の実施中に処置を見ることができるように、体をねじ曲げて患者の口に近づかなければならず、または小型の手鏡を操作しなければならない。したがって、そのような歯科処置は多くの場合、歯科専門家にとって厄介であり、使いにくく、非人間工学的である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、顎顔面処置から生じる歯科エアロゾルおよび微粒子デブリの拡散を制限することによって、特に歯科専門家に対する、接触感染および汚染物質の拡散の効果的な規制を促進するための歯科システムが求められている。使いやすく、距離を置いた、人間工学的な方法で歯科専門家が顎顔面処置を実施し、見ることを可能にする歯科システムも求められている。好ましくは、そのようなシステムは、歯科ツールの移動性、顎顔面構造に対する歯科ツールのアクセス可能性、または歯科ツールと顎顔面構造との間の実際の相互作用に過度に近づくことを必要とせずに歯科専門家が顎顔面構造を見ることができることを制限することなく、効果的であるべきである。さらに、そのようなシステムは、たとえば歯科専門家がシステムを使用するのと同時に別の器具（たとえば、歯鏡または吸引デバイス）を使用することを可能にするために片手操作を可能にすることによって、歯科専門家にとって人間工学的に使いやすくあるべきである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記および他の必要は本開示の諸態様によって満たされ、本開示は、一態様において、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールを備える歯科イメージングシステムを提供する。光イメージングデバイスが、歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成される。ディスプレイが、光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。

【0006】

本開示の別の態様は、対象と係合するように適合された基準マーカを備える歯科ロボティックシステムを提供する。関節アーム（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ａｒｍ）が、その遠位端と動作可能に係合する歯科ツールを有し、歯科ツールは、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する。光イメージングデバイスが、歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成される。コントローラが、関節アーム、歯科ツール、および基準マーカと通信するように構成される。コントローラは、対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、基準マーカに関するエンドエフェクタの配置を決定し、対象と係合する基準マーカに関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アームに指示するように構成される。ディスプレイが、光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。

【0007】

本開示のさらに別の態様は、近位端と、それに対向する遠位端とを有する関節アームを備える歯科ロボティックシステムを提供する。１つ以上のセンサが、関節アームと動作可能に係合し、関節アームに関連付けられる位置データを感知するように構成される。歯科ツールが、関節アームの遠位端と動作可能に係合し、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する。光イメージングデバイスが、関節アームの遠位端、歯科ツール、またはエンドエフェクタと、エンドエフェクタに対する知られている関係で係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成される。光イメージングデバイスは、イメージングデータを取り込むようにさらに構成される。コントローラは、関節アーム、１つ以上のセンサ、歯科ツール、および光イメージングデバイスと通信するように構成される。コントローラは、１つ以上のセンサから、関節アームに関連付けられる、関節アームの近位端に関する光イメージングデバイスの配置を示す位置データを受け取り、光イメージングデバイスによって取り込まれた対象のイメージに関連付けられる、光イメージングデバイスに関する対象の配置を示すイメージングデータを受け取るように構成される。コントローラは、対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、関節アームに関連付けられる位置データおよびイメージに関連付けられるイメージングデータから、対象に関するエンドエフェクタの配置を決定し、対象に関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アーム部材に指示するようにさらに構成される。ディスプレイが、光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。

【0008】

したがって、本開示は、限定はしないが、以下の実施形態を含む：
実施形態１：対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと；歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスと；光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイとを備える歯科イメージングシステム。

【0009】

実施形態２：歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0010】

実施形態３：ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0011】

実施形態４：歯科ツールが、歯科ロボティックシステムの関節アームと係合する、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0012】

実施形態５：光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0013】

実施形態６：エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0014】

実施形態７：対象またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0015】

実施形態８：光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0016】

実施形態９：光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0017】

実施形態１０：ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0018】

実施形態１１：対象と係合するように適合された基準マーカと；関節アームであって、その遠位端と動作可能に係合し、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと、歯科ツールまたはエンドエフェクタと係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスとを有する、関節アームと；関節アーム、歯科ツール、および基準マーカと通信するように構成されたコントローラであって、対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、基準マーカに関するエンドエフェクタの配置を決定し、対象と係合する基準マーカに関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アームに指示するように構成された、コントローラと；光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイとを備える歯科ロボティックシステム。

【0019】

実施形態１２：歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0020】

実施形態１３：ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0021】

実施形態１４：光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0022】

実施形態１５：エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0023】

実施形態１６：対象またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0024】

実施形態１７：光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0025】

実施形態１８：追跡アームの遠位端に係合する検出器をさらに備え、追跡アームおよび検出器がコントローラと通信し、検出器が、基準マーカを検出するように、およびコントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように、基準マーカと離隔関係に構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0026】

実施形態１９：検出器が、電気検出器、電気機械検出器、電磁検出器、光検出器、赤外線検出器、またはそれらの組合せである、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0027】

実施形態２０：基準マーカと物理的に係合する遠位端を有する追跡アームを備え、追跡アームが、コントローラと通信し、コントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0028】

実施形態２１：光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0029】

実施形態２２：ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0030】

実施形態２３：近位端と、それに対向する遠位端とを有する関節アームと；関節アームと動作可能に係合し、関節アームに関連付けられる位置データを感知するように構成された１つ以上のセンサと；関節アームの遠位端と動作可能に係合し、対象と相互作用するように適合されたエンドエフェクタを有する歯科ツールと；関節アームの遠位端、歯科ツール、またはエンドエフェクタと、エンドエフェクタに対する知られている関係で係合し、その視野がエンドエフェクタと対象との間の相互作用を含むように構成された光イメージングデバイスであって、イメージングデータを取り込むようにさらに構成される、光イメージングデバイスと；関節アーム、１つ以上のセンサ、歯科ツール、および光イメージングデバイスと通信するように構成されたコントローラであって：１つ以上のセンサから、関節アームに関連付けられる、関節アームの近位端に関する光イメージングデバイスの配置を示す位置データを受け取り、光イメージングデバイスによって取り込まれた対象のイメージに関連付けられる、光イメージングデバイスに関する対象の配置を示すイメージングデータを受け取り、対象と相互作用するための、エンドエフェクタの移動中に、関節アームに関連付けられる位置データおよびイメージに関連付けられるイメージングデータから、対象に関するエンドエフェクタの配置を決定し、対象に関するエンドエフェクタの配置に対して直接的に、歯科ツールの許容できる移動を物理的に制御するように関節アームに指示するように構成された、コントローラと；光イメージングデバイスと通信し、光イメージングデバイスから受け取ったエンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成されたディスプレイとを備える歯科ロボティックシステム。

【0031】

実施形態２４：歯科ツールがドリルであり、エンドエフェクタがドリルビットまたは研磨ビットである、歯科ツールが超音波洗浄器であり、エンドエフェクタが洗浄チップである、あるいは歯科ツールが空気ポリッシャであり、エンドエフェクタがポリッシングチップである、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0032】

実施形態２５：ディスプレイが、歯科ツール上に取り付けられる、歯科ツールに対して遠隔に配設される、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット内に取り付けられる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0033】

実施形態２６：光イメージングデバイスが、歯科ツールのエンドエフェクタに隣接して配設された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバを含む、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0034】

実施形態２７：エンドエフェクタが、歯科ツールの遠位端に向かって延びるアキシャルチャネルを画定し、光ファイバの遠位端が歯科ツールの遠位端に近接して配設されるように、光ファイバが、アキシャルチャネル内に配設され、アキシャルチャネルに沿って延びる、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0035】

実施形態２８：顎顔面構造またはエンドエフェクタを照明するように構成された発光デバイスを備える、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0036】

実施形態２９：光イメージングデバイスが、視野内で自動的に焦点合せするように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0037】

実施形態３０：光イメージングデバイスが、ワイヤレス通信システムを介してディスプレイと通信するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0038】

実施形態３１：ディスプレイが、相互作用の拡張仮想表現を形成するために、光イメージングデバイスから得られない対象のイメージと組み合わされた、エンドエフェクタと対象との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0039】

実施形態３２：コントローラが、１つ以上のセンサからの関節アームに関連付けられる位置データと、光イメージングデバイスによって取り込まれた、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージのそれぞれに関連付けられるイメージングデータとを関連付けるように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0040】

実施形態３３：コントローラが、位置データおよびイメージングデータに基づいて、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージを一緒に組み合わせるように、および、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の３次元拡張仮想表現を形成するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0041】

実施形態３４：追跡アームの遠位端に係合する検出器をさらに備え、追跡アームおよび検出器がコントローラと通信し、検出器が、基準マーカを検出するように、およびコントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準メーカとの間の空間的関係を決定するように、基準マーカと離隔関係に構成される、あるいは、基準マーカと物理的に係合する遠位端を有する追跡アームをさらに備え、追跡アームが、コントローラと通信し、コントローラと協働して、光イメージングデバイスと基準マーカとの間またはエンドエフェクタと基準マーカとの間の空間的関係を決定するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0042】

実施形態３５：検出器が、電気検出器、電気機械検出器、電磁検出器、光検出器、赤外線検出器、またはそれらの組合せである、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0043】

実施形態３６：コントローラが、１つ以上のセンサからの関節アームに関連付けられる位置データ、光イメージングデバイスによって取り込まれた対象のイメージに関連付けられるイメージングデータ、および光イメージングデバイスと基準マーカとの間の空間的関係を、光イメージングデバイスによって取り込まれた、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージのそれぞれと関連付けるように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0044】

実施形態３７：コントローラが、位置データ、イメージングデータ、および光イメージングデバイスと基準マーカとの間の空間的関係に基づいて、対象、またはエンドエフェクタと対象との間の相互作用の複数の２次元イメージを一緒に組み合わせるように、および、対象、またはエンドエフェクタの対象との相互作用の３次元拡張仮想表現を形成するように構成される、いずれかの先行する実施形態、または先行する実施形態のいずれかの組合せのシステム。

【0045】

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点が、以下で簡潔に説明される添付の図面と共に、以下の詳細な説明を読むことから明らかとなるであろう。本開示は、本開示で述べられる２つ、３つ、または４つ以上の特徴または要素の任意の組合せを、そのような特徴または要素が本明細書の特定の実施形態の説明で明確に組み合わされ、あるいは列挙されているかどうかの如何に関わらず含む。本開示は、本開示の文脈が別段に明白に規定しない限り、本開示の任意の分離可能な特徴または要素が、その態様および実施形態のいずれにおいても、意図されたものと見なされる、すなわち組合せ可能であると見なされるべきであるように、全包括的に読まれるものとする。

【0046】

本明細書の概要は、本開示の基本的理解を与えるように、いくつかの例示的態様を要約するために与えられるものに過ぎないことを理解されよう。したがって、前述の例示的態様は例に過ぎず、いかなる形でも本開示の範囲または趣旨を狭めるように解釈すべきではないことを理解されよう。本開示の範囲が多くの潜在的な態様を包含することが理解されることになり、そのうちのいくつかが、本明細書で要約されるものに加えて、以下でさらに説明される。さらに、本明細書で開示されるそのような態様の別の態様および利点が、説明される態様の原理を例として示す添付の図面と共に行われる、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【0047】

このようにして本開示を一般的な用語で説明したので、次に、必ずしも原寸に比例しない、添付の図面に対する参照が行われる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本開示の一態様による歯科イメージングシステムを概略的に示す図である。

【図2】本開示の別の態様による歯科イメージングシステムを概略的に示す図である。

【図3】歯科ロボティックシステムの一態様とインターフェースする、本開示の一態様による歯科イメージングシステムを概略的に示す図である。

【図4】歯科ロボティックシステムの別の態様とインターフェースする、本開示の一態様による歯科イメージングシステムを概略的に示す図である。

【図5】歯科ロボティックシステムのさらに別の態様とインターフェースする、本開示の一態様による歯科イメージングシステムを概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

これから、本開示のすべてではないがいくつかの態様が示される添付の図面を参照しながら、本開示が以下でより完全に説明される。実際に、本開示は、多くの異なる形態で具現化され得、本明細書で述べる態様に限定されると解釈すべきではない；むしろ、これらの態様は、本開示が適用可能な法的な要件を満たすように与えられる。全体にわたって同様の番号は同様の要素を指す。

【0050】

図１は、本開示の一態様による歯科イメージングシステム１００を概略的に示す。そのようなシステムは、顎顔面構造などの対象５０と相互作用するように適合されたエンドエフェクタ３００を有する歯科ツール２００を含む。いくつかの態様では、たとえば図１に示されるように、歯科ツール２００はドリルであり、エンドエフェクタ３００はドリルビットまたは研磨ビットである。別の態様では、歯科ツール２００は超音波洗浄器であり、エンドエフェクタ３００は洗浄チップである。さらに別の態様では、歯科ツール２００は空気ポリッシャであり、エンドエフェクタ３００はポリッシングチップである。

【0051】

特定の態様では、光イメージングデバイス４００が歯科ツール２００またはエンドエフェクタ３００と係合する。光イメージングデバイス４００の視野が少なくともエンドエフェクタ３００と対象５０（たとえば、顎顔面構造）との間の相互作用を含むように、光イメージングデバイス４００が歯科ツール２００またはエンドエフェクタ３００に関して構成される。システム１００はまた、対象および／またはエンドエフェクタ３００を照明するように構成された発光デバイス４５０をも含み得る。光イメージングデバイス４００は、たとえば、歯科ツール２００のエンドエフェクタ３００に隣接して配設され、任意選択で視野内で自動的に焦点合せする（たとえば、対象に対して自動的に焦点合せする）ように構成された、カメラ、イメージングアレイ、または光ファイバである。光イメージングデバイス４００は、その様々な形態では、個々の静止または２次元イメージを取り込むようにさらに構成され得、または別の態様では、対象５０、またはエンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用のビデオ（たとえば、連続的イメージングまたはリアルタイムビデオ）を取り込むように構成され得る。いくつかの態様では、光ファイバの形態の光イメージングデバイス４００（たとえば、図２を参照、またはカメラもしくはイメージングアレイが有線デバイスである場合）では、エンドエフェクタ３００が、歯科ツール２００の遠位端３５０に向かって延びるアキシャルチャネル３２５を画定する。そのような例では、光ファイバの遠位端が歯科ツール２００の遠位端３５０に近接して配設されるように、光ファイバがアキシャルチャネル３２５内に配設され、アキシャルチャネル３２５に沿って延びる。別の例では、カメラまたはイメージングアレイに関連付けられる接続ワイヤがアキシャルチャネル３２５内に配設され、アキシャルチャネル３２５に沿って延び、イメージングアレイのカメラに接続され、エンドエフェクタ３００に接続される、またはエンドエフェクタ３００に関連付けられる。

【0052】

いくつかの態様では、ディスプレイ５００（たとえば、図１を参照）が光イメージングデバイス４００と通信し、ディスプレイ５００は、光イメージングデバイス４００から受け取ったエンドエフェクタ３００と対象５０（たとえば、顎顔面構造）との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成／配置される。いくつかの特定の例では、ディスプレイ５００は、歯科ツール２００上に取り付けられる（たとえば、図１の５１０を参照）、歯科ツール２００に対して遠隔に配設される（たとえば、図１の５２０を参照）、またはユーザによって装着されるように適合されたヘッドセット６００内に取り付けられる（たとえば、図１の５３０を参照）。光イメージングデバイス４００とディスプレイ５００は、たとえばワイヤレス通信システムを介して、互いに通信するように構成されるが、いくつかの例では、通信は有線通信システムによって遂行され得る。

【0053】

エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用の間に、相互作用から、たとえば対象５０の粒子、あるいは顎顔面構造に関連付けられる、水、唾液、および／または血液などから、特定のエアロゾルが形成され得る。エアロゾルに加えて、特定の微粒子デブリも空中浮遊し得、そのような微粒子デブリは、たとえば対象粒子、プラーク／歯石、歯／骨粒子、および／または食品粒子を含み得る。エアロゾルおよび／または微粒子デブリは、対象５０の外部に（たとえば、エンドエフェクタ３００と歯科ツール２００の遠位端３５０との間の方向に沿って）向けられ得る。開示される方法のうちの１つでディスプレイ５００を取り付けることにより、ユーザが対象５０とエンドエフェクタ３００との間の相互作用をリアルタイムで見ることが可能となると共に、ユーザは実際の相互作用、およびそれによって生成される微粒子デブリ／エアロゾルから除去または分離される。

【0054】

本開示の態様は、歯科イメージングシステムおよび／または歯科ロボティックシステムを顎顔面組織または顎顔面構造に関係付ける例を含むが、顎顔面組織／顎顔面構造に対する参照は、いくつかの態様では、開示されるイメージングシステムおよび／またはロボティックシステムと／によって相互作用される対象の例を与えるに過ぎないことを当業者なら理解されよう。あるいは、本明細書での「対象」に対する参照は、人間でない対象を対象とし、人間でない対象を明確に指す。いくつかの例では、そのような人間でない対象は、顎顔面組織モデルまたは顎顔面構造モデル、あるいはそのような組織の他の人間でない表現または複製である。本明細書の開示されるシステムおよび方法は、本明細書で説明される処置およびツールに関して歯科専門家が技能を発達させるための便利で効果的なトレーニングツールまたはトレーニング設備を提供するように実装される。さらに、本明細書で開示され、特許請求されるどんな方法も、本明細書で説明され、特許請求されるシステムの制御および動作を具体的に対象とし、そのような方法は、人間に対する手術の方法を具体的に対象とせず、先に示されたトレーニング処置に関連するイメージングシステム／ロボティックシステムの動作を対象とする。

【0055】

さらに、本開示の態様は、顎顔面組織に関わる例示的歯科処置を示すが、本明細書で開示される歯科イメージングシステム／歯科ロボティックシステムの概念は、たとえば整形外科手術、ＥＮＴ手術、脳神経外科手術などの、歯科手術に関わらない他の外科プロセスに対する適用可能性を見出し得ることを当業者なら理解されよう。したがって、本明細書で提示される本開示の態様は、開示される概念の適用可能性の例であるに過ぎず、いかなる形でも限定的でないことが意図される。すなわち、本明細書で開示される歯科イメージングシステム／歯科ロボティックシステムの態様は、歯科手術に加えて、他のタイプの手術を容易にするために患者の様々な部分に対して、その他の方法で適用可能であり得る。

【0056】

別の態様では、たとえば図３に示されるように、歯科イメージングシステム１００は歯科ロボティックシステム７００と係合する。すなわち、いくつかの例では、歯科ツール２００が、歯科ロボティックシステム７００の関節アーム７５０の遠位端７２５と係合し、歯科ツール２００のエンドエフェクタ３００が、対象（たとえば、顎顔面構造）と相互作用するように適合される。光イメージングデバイス４００は、歯科ツール２００またはエンドエフェクタ３００（またはいくつかの例では、関節アーム７５０の遠位端７２５）と係合し、その視野がエンドエフェクタ３００と対象との間の相互作用を含むように構成される。コントローラ８００が、対象５０と係合するように適合された関節アーム７５０、歯科ツール２００、および基準マーカ９００と通信するように構成される。

【0057】

コントローラ８００は、たとえば、対象５０と相互作用するための、エンドエフェクタ３００の移動中に、基準マーカ９００に関するエンドエフェクタ３００の配置を決定するように構成される。コントローラ８００は、たとえば、ロボティック処置の間の対象５０の移動に対処し、適応するために、対象５０と係合する基準マーカ９００に関するエンドエフェクタ３００の配置に対して直接的に、歯科ツール２００の許容できる移動を物理的に制御するように関節アーム７５０に指示するように、さらに構成される。たとえば、いくつかの態様では、コントローラ８００は、歯科ツール２００が対象５０に近接するように向けられることを含む計画／処置／または動作、ならびにエンドエフェクタ３００を対象５０との相互作用に誘導して、処置をおこなうための歯科ツール２００の後続のマニピュレーションを進展させるように実装される。本開示の態様によれば、進展された計画／処置／動作により、歯科ツール２００を対象５０に向けて移動し、対象５０と係合させることが可能となると共に、（その遠位端７２５に歯科ツール２００が取り付けられた）関節アーム７５０は、計画／処置／動作に従って、許容できる経路に沿って歯科ツール２００を移動することを可能にする構造および機能を含む。しかしながら、関節アーム７５０により、許容できる経路外の歯科ツール２００の手動移動が制限され、妨げられ、あるいは防止される。

【0058】

ディスプレイ５００は、光イメージングデバイス４００と通信し、光イメージングデバイス４００から受け取った／光イメージングデバイス４００によって取り込まれた、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。先に開示されたように、特定の態様では、ディスプレイ５００は、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用の場所から遠隔に配設され、それによって、システムのユーザにとっての安全、利便性、使いやすさ、および人間工学的な正確性が促進される。したがって、歯科ロボティックシステム７００を伴うそのような実装での歯科イメージングシステム１００は、本明細書で先に扱ったように、態様のいずれか、または態様のいずれかの組合せに従って構成され、配置され得る。

【0059】

いくつかの態様では（たとえば、図３を参照）、追跡アーム１０５０の遠位端１０２５が、基準マーカ９００と物理的に係合する。したがって、コントローラ８００と通信する追跡アーム１０５０は、コントローラ８００と協働して、基準マーカ９００とエンドエフェクタ３００との間の空間的関係を決定するように構成される。別の態様では（たとえば、図４を参照）、歯科ロボティックシステム７００は、追跡アーム１０５０の遠位端１０２５と係合する検出器１０００を含み、追跡アーム１０５０は、関節アーム７５０から分離した別個の要素である。追跡アーム１０５０および検出器１０００は、コントローラ８００と通信するように構成される。検出器１０００は、検出器１０００を基準マーカ９００と離隔関係に位置付けるために追跡アーム１０５０と協働して、基準マーカ９００を検出するように、および、コントローラ８００と協働して、基準マーカ９００とエンドエフェクタ３００との間の空間的関係を決定するように、さらに構成される。検出器１０００は、特定の例示的態様では、電気検出器、電気機械検出器、電磁検出器、光検出器、赤外線検出器、またはそれらの組合せである。

【0060】

別の態様では、たとえば図５に示されるように、歯科イメージングシステム１００は、近位端７２０と、それに対向する遠位端７２５とを有する関節アーム７５０を備える歯科ロボティックシステム７００と係合する。１つ以上のセンサ７３０は、関節アーム７５０と動作可能に係合し、関節アーム７５０に関連付けられる位置データを感知するように構成される。たとえば、１つ以上のセンサ７３０は、関節アーム７５０のアーム部材のうちの１つと係合する、および／または、アーム部材間、もしくは関節アーム７５０のアーム部材と他の構成要素との間（たとえば、関節アーム７５０の近位端７２０と基部部材７１５との間）で係合する継手と係合する。このようにして、１つ以上のセンサ７３０によって感知される位置データは、たとえば、３次元空間内の関節アーム７５０および／またはその構成要素の空間的関係（たとえば、向き、位置など）を含む。いくつかの例では、空間的関係は、関節アーム７５０の近位端７２０が取り付けられる基部部材７１５に対して決定される。したがって、いくつかの態様では、１つ以上のセンサ７３０によって感知される位置データが、３次元空間内の、およびいくつかの例では関節アーム７５０の基部部材７１５／近位端７２０に対して、関節アーム７５０の少なくとも遠位端７２５の空間的位置を少なくとも示すように、１つ以上のセンサ７３０が関節アーム７５０と係合する。

【0061】

図５は、歯科ツール２００が歯科ロボティックシステム７００の関節アーム７５０の遠位端７２５と係合し、歯科ツール２００のエンドエフェクタ３００が対象（たとえば、顎顔面構造）と相互作用するように適合される態様をさらに示す。そのような態様では、関節アーム７５０の遠位端７２５、歯科ツール２００、またはエンドエフェクタ３００と、エンドエフェクタ３００に対する知られている関係で係合する光イメージングデバイス４００。さらに、光イメージングデバイス４００は、その視野がエンドエフェクタ３００と対象との間の相互作用を含むように構成される（たとえば、光イメージングデバイス４００は、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用を取り込むように具体的に構成される、または向けられる）。

【0062】

光イメージングデバイス４００はイメージングデータを取り込むようにさらに構成され、イメージングデータは、対象５０のイメージ、および／またはエンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用のイメージに関するデータを少なくとも含む。この点で、光イメージングデバイス４００によって取り込まれた各イメージについてのイメージングデータは、光イメージングデバイス４００の較正に基づく、３次元空間内のイメージングした対象の対応する知られている位置を含む、またはそれを示すことができる。すなわち、いくつかの態様では、光イメージングデバイス４００は、たとえば視野、焦点距離、および／または光イメージングデバイス４００のイメージング要素からのイメージングした対象の空間的関係を示す他のパラメータに関して較正される。さらに、３次元空間内の光イメージングデバイス４００（および／またはそのイメージング要素）の位置は、１つ以上のセンサ７３０の位置データから決定される関節アーム７５０の遠位端７２５の位置、ならびに／あるいは関節アーム７５０の遠位端７２５に対する歯科ツール２００およびエンドエフェクタ３００の知られている位置または決定される位置（したがって、イメージングした対象と関節アーム７５０の相対的配置との間の知られている関係または決定した関係）に関係付けられ、その位置から知られ、あるいは、その位置に関連付けられる。したがって、イメージングされる対象の空間的関係が、光イメージングデバイス４００によって取り込まれたイメージングデータから知られ、または決定可能であるので、注目されるイメージを取り込む前に、必ずしもイメージングされる対象から光イメージングデバイスを特定の固定距離に位置付ける必要はない。

【0063】

コントローラ８００は、関節アーム７５０、１つ以上のセンサ７３０、歯科ツール２００、および光イメージングデバイス４００と通信するように構成される。コントローラ８００は、１つ以上のセンサ７３０から、関節アーム７５０に関連付けられる位置データを受け取るように構成され、位置データは、関節アーム７５０の近位端７２０に関する光イメージングデバイス４００の配置を示す。コントローラ８００は、光イメージングデバイス４００によって取り込まれた対象５０のイメージに関連付けられるイメージングデータを受け取るようにさらに構成され、イメージングデータは、光イメージングデバイス４００に関する対象５０の配置を示す。そのような態様では、コントローラ８００は、対象５０と相互作用するための、エンドエフェクタ３００の移動中に、関節アーム７５０に関連付けられる位置データおよびイメージに関連付けられるイメージングデータから、対象５０に関するエンドエフェクタ３００の配置を決定するように構成される。エンドエフェクタ３００の知られている配置から、コントローラ８００は、対象５０に関するエンドエフェクタ３００の配置に対して直接的に、歯科ツール２００の許容できる移動を物理的に制御するように関節アーム７５０に指示するようにさらに構成される。本明細書で別段に開示されるように、光イメージングデバイス４００と通信するディスプレイ５００は、光イメージングデバイス４００から受け取った、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。

【0064】

イメージングシステム１００および／またはロボティックシステム７００内に組み込まれるイメージングシステム１００を含む特定の態様では、ディスプレイ５００は、相互作用の拡張仮想表現（たとえば、３次元イメージ）を形成するために、光イメージングデバイス４００から得られない対象５０のイメージ（たとえば、２次元であろうと３次元であろうと、たとえば手術計画目的で使用される、ＣＴイメージ、ＭＲＩイメージ、または他の基準イメージ）と（たとえば、イメージスティッチングによって）組み合わされた、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用のリアルタイムイメージを表示するように構成される。

【0065】

別の態様では、３次元（３Ｄ）再構築イメージ（たとえば、拡張仮想表現）が、光イメージングデバイス４００によって取り込まれた２次元（２Ｄ）イメージから形成され得る。このイメージ再構築プロセスが特定の例で促進され、光イメージングデバイス４００によって取り込まれた２Ｄイメージが、光イメージングデバイス４００からのイメージングデータからの３Ｄ座標空間内の光イメージングデバイス４００と対象５０との間の空間的関係情報、および／または関節アーム７５０と係合する１つ以上のセンサ７５０からの位置データからの３Ｄ座標空間内の光イメージングデバイス４００と関節アーム７５０との間の空間的関係情報に関連付けられる。このようにして対象５０の様々な２Ｄイメージに関係付けられる空間的関係情報を有することにより、対象５０、および／またはエンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用の３Ｄイメージ（たとえば、拡張仮想表現）のより正確でシームレスな再構築が促進される。

【0066】

さらなる態様では、対象５０の様々な２Ｄイメージを、イメージングデータおよび／または位置データに関連付けられる空間的関係情報と関係付けることが、イメージングプロセス中の対象５０の移動に対処することによってさらに増強される。イメージングプロセス中の対象５０の移動の考慮およびそれについての調節は、いくつかの例では、対象５０と係合するまたは対象５０に関連付けられる基準マーカ９００と協働する追跡アーム１０５０／検出器１０００構成によって、あるいは基準マーカ９００に物理的に接続された追跡アーム１０５０によって対象を追跡することにより遂行される。したがって、対象追跡機能と共に、または対象追跡機能なしに、イメージングデータおよび／または位置データに関連付けられる空間的関係情報を利用することにより、光イメージングデバイス４００によって取り込まれる各イメージのイメージングデータが、考慮中の対象５０に対する３Ｄ座標空間に関係付けられる。したがって、複数の２Ｄイメージが、より容易に、首尾よく整列され、スティッチングされ得る。

【0067】

さらに別の態様では、本明細書で開示される、促進される３Ｄイメージ再構築機能により、エンドエフェクタ３００の対象５０との相互作用全体にわたって、３Ｄイメージ再構築プロセスを継続的／動的に更新することが可能となる。したがって、３Ｄ再構築イメージのそのような連続的／動的更新は、リアルタイムまたはオンデマンドで更新される、対象、またはエンドエフェクタ３００と対象との間の相互作用の３Ｄ表面モデルを提供する。したがって、本開示のそのような態様は、イメージングプロセスを、光イメージングデバイス４００、歯科ツール２００のエンドエフェクタ３００、および考慮中の対象５０の間の知られている、または決定された空間的関係と組み合わせて、３Ｄ仮想表現、３Ｄ表面イメージ、または３Ｄモデルの改良型の形成を促進すると共に、エンドエフェクタ３００と対象５０との間の相互作用が意図された処置を通じて進むときの、３Ｄ仮想表現の連続的／動的更新のための機能を提供する。

【0068】

したがって、本開示の態様は、たとえば、顎顔面処置の結果として生じる歯科エアロゾルおよび微粒子デブリの拡散から歯科専門家を分離することによって接触感染および汚染物質の拡散の規制を促進するための歯科イメージングシステムを提供する。システムの様々な態様は、歯科ツールの移動性、顎顔面構造への歯科ツールのアクセス可能性、または顎顔面構造に近接することを必要とせずに歯科専門家が顎顔面構造を見ることができることを制限することなく、接触感染および汚染物質からの歯科専門家の効果的な隔離または分離をさらに促進する。システムの様々な態様により、使いやすく、距離を置いた、人間工学的な方法で歯科専門家が顎顔面処置を実施し、見ることをさらに可能にすると共に、リアルタイムのライブビデオフィード、いくつかの例では、対象（たとえば、患者）追跡と組み合わされた拡張現実感機能、およびイメージングした対象、またはそれとのエンドエフェクタの相互作用についての３Ｄ表面イメージ再構築を提供する。したがって、開示されるようなシステムは、たとえば、歯科専門家がシステムを使用するのと同時に別の器具（たとえば、歯鏡または吸引デバイス）を使用することを可能にするために片手操作を可能にすることによって、歯科専門家にとって人間工学的に使いやすい。

【0069】

本明細書で述べた本発明の多くの修正および別の実施形態が、上記の説明および関連する図面で提示された教示の恩恵を得る、開示される実施形態が関係する当業者には思い浮かぶであろう。したがって、本発明の実施形態が開示される特定の実施形態に限定されるべきではなく、修正および別の実施形態が本発明の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。さらに、上記の説明および関連する図面は、要素および／または機能の特定の例示的組合せの文脈で例示的実施形態を説明するが、本開示の範囲から逸脱することなく、要素および／または機能の異なる組合せが代替実施形態によって提供され得ることを理解されたい。この点で、たとえば、上記で明示的に説明されたのとは異なる要素および／または機能の組合せも本開示の範囲内で企図される。特定の用語が本明細書で利用されるが、限定のためではなく、一般的で説明的な意味で用いられるに過ぎない。

【0070】

第１、第２などの用語が、様々なステップまたは計算を記述するために本明細書で用いられ得るが、これらのステップまたは計算は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある動作または計算を別のものと区別するために用いられるに過ぎない。たとえば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の計算が第２の計算と呼ばれことがあり、同様に、第２のステップが第１のステップと呼ばれることがある。本明細書では、「および／または」および「／」の記号は、関連する列挙される項目の１つ以上のありとあらゆる組合せを含む。

【0071】

本明細書では、文脈が別段に明確に規定しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「備える（ｃｏｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で用いられるとき、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそのグループの存在または追加を除外しないことをさらに理解されよう。したがって、本明細書で用いられる専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定的であることは意図されないとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】