歯科CAD/CAMシステムのフルデジタル化―特に形成の自動化について―

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K11199
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 菊地 聖史 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (50250791)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 有川 裕之 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (90128405)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 歯科CAD/CAM / 歯科ロボット / 形成 / 切削

Outline of Annual Research Achievements

初年度は、これまでの研究成果に基づき、試作歯科治療ロボットの既知の問題点を改善するため、装置の設計変更と試作を進めた。具体的には、次のとおりである。
１．ユニットの自動位置決め機構の改良：エアタービンユニットやタッチプローブユニットなどの位置決めを行うXYZ軸自動ステージについて、購入予定だった仕様のものが製造中止により入手できなかったため、現有のステージに対してメーカーにてオーバーホールを実施した。
２．エアタービンユニットとカメラユニットの統合と改良：従来は、歯を削るエアタービンユニットと対象歯の画像を取り込むカメラユニットが独立していた。そのため、工具座標系とカメラ座標系の原点合わせや着脱の手間の問題があった。そこで、精度と操作性の両方の向上を図るため、小型のカメラモジュールを使用し、エアタービンユニットと一体化することを検討したが、要求仕様を満たすカメラモジュールの入手性に問題が生じた。そこで、小型のLED照明付き防水カメラに光学系を追加することで目的を達成するように設計を変更した。
３．タッチプローブユニットの改良：形成前の隣接面や歯肉縁下など、非接触的な形状測定が難しい部位の形状測定を行うためのタッチプローブユニットについて、角度センサーを従来のポテンショメーターからローターリーエンコーダに変更するとともに、各部の剛性を向上させるため形状と材質の変更することで、測定精度の向上を図った。また、タッチプローブとコンピューターを接続するための専用のインターフェースも設計した。
４．プログラムの改良：装置各部の改良に伴い、計測制御プログラムも改変するとともに、アルゴリズムの見直し等により処理速度と安定度の向上を図った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

使用予定だった部品の製造中止や入手性の問題のため、装置の設計を変更したため。

Strategy for Future Research Activity

初年度に引き続いて歯科治療ロボットの改良を進めるとともに、フルデジタル化の有効性の検討と問題点の把握並びに解決策の検討を行う。具体的には、改良した装置の動作確認や校正、精度評価などを行う。次いで、歯科用マネキンを用いて歯列模型に対する動作検証を行い、装置やプログラムが意図したとおり動作するか、形状測定から自動形成までの各工程の所要時間はどうかなどを調べ、必要なら改善を図る。また、形成条件の最適化も試みる。さらに、臨床的視点・医療機器開発の視点からもフルデジタル化の有効性と問題点の検討を行う。

Causes of Carryover

装置の設計を変更したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額は、平成28年度請求額とあわせて研究に必要な物品の購入や旅費などに充てる予定である。