JP4692873B2

JP4692873B2 - 磁性アタッチメント

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Publication number: JP4692873B2
Application number: JP2004269176A
Authority: JP
Inventors: 亮菊地
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: JP2006081700A

Description

本発明は、歯科医療分野において義歯の固定に使用される磁性アタッチメントに関する。

歯科用義歯アタッチメントは、口腔内に部分床や全部床の義歯を固定するために用いられる医療機器であり、軟磁性ステンレス鋼からなるキーパーを顎提部の支台歯に直接または根面板に埋入するとともに、キーパーに磁気吸引力により吸着する磁石構造体を義歯床の相対する位置に埋入して使用される。磁性アタッチメントは、クラスプの様に露出せず審美性に優れており、他のアタッチメントに比べ脱着が容易でありかつ支台歯への側方力を小さくすることができ、また清掃しやすい等の優れた特性を有しており、近年広く利用されるようになってきている。

磁性アタッチメントにはいくつかの種類があるが、特性や製造方法の容易さから磁石構造体の構造によりサンドイッチ型（特許文献１）とカップヨーク型（特許文献２）と呼ばれるものが主流となっている。吸着面の形状は、サンドイッチ型では矩形型とし、カップヨーク型では円板型が採用されている。

特公平７−３２７８４号公報（第３頁、第２図）特許第３２８７５３１号公報（第２頁、図３）

図７にサンドイッチ型の磁性アタッチメント７０の概略を示す。図７では（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）をＡ−Ａ’線でみた縦断面図である。磁性アタッチメント７０は、一対の軟磁性ステンレス鋼でできたヨーク７２を永久磁石７４の両極に吸着させる様に挟み込み、この永久磁石７４の他の面を非磁性ステンレス鋼７７，７８で覆った矩形状の構造体である。吸着面７７は矩形であり、前歯の歯肉辺縁部の根形態に形状が近いので前歯用に使用される。矩形の永久磁石７４とヨーク７２を用いたサンドイッチ型の磁気回路は磁気吸引力を低下させずに高さ寸法（＝厚さｃ）を小さくして薄型化することが難しい。顎間距離が小さい臼歯用では、顎間距離に合わせた施術がしにくいので、サンドイッチ型は臼歯用には適さない。

図８にカップヨーク型の磁性アタッチメント８０の概略を示す。図８では（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）をＡ−Ａ’線でみた縦断面図である。この磁性アタッチメント８０は、軟磁性ステンレス鋼の円板の一方の面に円形の開口部を設けたカップヨーク８２を有し、前記開口部に厚さ方向が磁極となる永久磁石８４が埋設され、さらに前記永久磁石８４の磁極面上に非磁性のリング８５と軟磁性の円板８６からなる円板状プレートが設けられ、前記カップヨークと前記円板状プレートが溶接で封止された構造体である。このカップヨーク型は外形が円形であり、サンドイッチ型に比べて厚さが薄い。歯肉辺縁部の根形態が円形に近いので、顎間距離が小さい臼歯部に使用される。しかし、カップヨーク型では前歯用としては十分な吸引力が得られにくい。上述したように、支台歯となる歯牙の形態や位置に合わせてサンドイッチ型、カップヨーク型の磁性アタッチメントを使い分ける必要があり、技工操作が煩雑になるという問題がある。

したがって本発明の目的は、前歯用や臼歯用のいずれにも適用できる磁性アタッチメントを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の磁性アタッチメントは円形凹部を有する軟磁性ステンレス鋼からなるカップヨークと、前記円形凹部に収納した、厚さ方向に着磁した円板状の永久磁石と、前記永久磁石上に設けた軟磁性ステンレス鋼からなるディスクヨークとその外周に固着された非磁性ステンレス鋼からなるシールドリングで円板状プレートを形成し、前記ディスクヨークの表面が前記カップヨークの表面とともに前記カップヨークと同じ外形を有するキーパーに吸着される吸着面を形成し、前記カップヨークの外形は６以上の角部を持ち長軸と短軸を有する扁平形状の多角形であり、長軸の長さが短軸の長さの１．１〜１．５倍の範囲にあり、前記ディスクヨークの外径Ｄｒと、前記円形凹部の底と前記カップヨークの前記吸着面側と反対側の面(非吸着面)との距離Ｔｃと、前記カップヨークの吸着面の面積Ｓｃとの関係が０．８≦（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃ≦１．２となるとともに、前記カップヨークを構成する前記軟磁性ステンレス鋼の飽和磁化Ｂｓと前記カップヨークの吸着面の面積Ｓｃの積（Ｂｓ×Ｓｃ）と前記永久磁石の残留磁束密度Ｂｒと前記永久磁石の前記円板状プレートと接触している面の面積Ｓｍの積（Ｂｒ×Ｓｍ）の比が０．８≦（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）≦１．２であることを特徴とする磁性アタッチメントである。

本発明によれば、薄型の磁性アタッチメントであり臼歯用と前歯用の双方に使うことができる。したがって、義歯を形成する際の技工操作が容易になる。さらに、外形が多角形状であって側面に多数の平坦面を有するので、力が加わっても回転することなく、高い密着性でレジン床に磁性アタッチメントを固定することができる。

以下本発明の詳細を添付図面により説明する。
図１は本発明の磁性アタッチメントであり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）をＡ−Ａ’線でみた縦断面図である。この磁性アタッチメント１０は、外形が８角形のカップヨーク１２と、前記カップヨーク１２の円形の開口部に収めた円板状の永久磁石１４と、前記永久磁石１４の磁極面上にシールドリング１５及びディスクヨーク１６（外径Ｄｒ）からなる円板状プレートとを有する。前記永久磁石１４は円板の厚さ方向に着磁し、一方の面をＮ極とし他方の面をＳ極とした。カップヨーク１２とシールドリング１５とディスクヨーク１６は、レーザーで一体に溶接した後に、レーザー痕跡を平坦化するための研削を行なって吸着面１１を構成した。図１（ａ）の点線の間の領域は溶接部１９であり、図１（ｂ）に示すように所定の深さでカップヨーク１２とシールドリング１５とディスクヨーク１６を一体に溶接した部分に相当する。前記カップヨーク１２は磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４４７Ｊ１）を切削して、開口部と、長軸ａの側面に形成した一対のステップ１２ｃとを形成したものである。カップヨーク１２は厚さｃの部分と開口部を形成した為に薄くなっている厚さＴｃの部分を磁路として用いた。カップヨーク１２の８角形の角にはＲ面取りを施した。吸着面１１は長軸ａ（長手方向寸法）の向きで広く、短軸ｂ（幅寸法）の向きで狭くなっている。前記シールドリング１５と前記ディスクヨーク１６からなる円板状プレートは、シールドリング用の非磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の円筒の中にディスクヨーク用の磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４４７Ｊ１）の丸棒を同心に配置して、引き抜き加工で前記円筒と前記丸棒をクラッド接合させた後、軸方向に垂直な面に沿って薄く切断したものである。永久磁石１４にはＮｄＦｅＢ系磁石の焼結体を用いた。

図２は、図１の磁性アタッチメントと対にして用いるキーパー２０を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）をＡ−Ａ’線でみた縦断面図である。このキーパー２０は、カップヨーク１２と同じ８角形の断面となるように磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４４７Ｊ１）の棒を加工し、その端面に一対のステップ２０ｃと吸着面２０ｂを形成したのち、所定の厚さＴｋに切断したものである。磁性アタッチメントの吸着面１１と同じ形状の吸着面２０ｂを形成した。このキーパー２０の飽和磁化Ｂｓ＝１．３５Ｔとした。

図１（ａ）から明らかなようにカップヨーク１２は、２つの対称軸（長軸及び短軸）を有する線対称な多角形（８角形）であり、扁平形状である。長軸に沿った長さａと短軸に沿った長さｂの比率（ａ／ｂ）を１．１〜１．５とすることにより、前歯部から臼歯部歯牙の歯肉辺縁の根形態に合わせた断面を持つ磁性アタッチメントを提供することができる。ａ／ｂが１．１未満であると前歯用に用いることが難しい。ａ／ｂが１．５を超えると臼歯用・前歯用共に用いることが難しい。

図３は本発明の他の磁性アタッチメントであり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）をＡ−Ａ’線でみた縦断面図である。この磁性アタッチメント３０は、外形が６角形のカップヨーク３２と、前記カップヨーク３２の円形の開口部に収めた円板状の永久磁石３４と、前記永久磁石３４の磁極面上にシールドリング３５及びディスクヨーク３６からなる円板状プレートを配置した。前記永久磁石３４は円板の厚さ方向に着磁し、一方の面をＮ極とし他方の面をＳ極とした。カップヨーク３２とシールドリング３５とディスクヨーク３６は、レーザーで一体に溶接した後に、レーザー痕跡を平坦化するための研削を行なって吸着面３１を構成した。図３（ａ）の点線の間の領域は溶接部３９であり、図３（ｂ）に示すように所定の深さでカップヨーク３２とシールドリング３５とディスクヨーク３６を一体に溶接した部分に相当する。前記カップヨーク３２は磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４４７Ｊ１）を切削して、開口部と、長軸ａ方向の側面に形成した一対の切り込み３３とを形成したものである。カップヨーク３２は厚さｃの部分と開口部を形成した為に薄くなっている厚さＴｃの部分を磁路として用いた。カップヨーク３２の６角形の角にはＲ面取りを施した。吸着面３１は長軸ａの向きで広く、短軸ｂの向きで狭くなっている。前記シールドリング３５と前記ディスクヨーク３６からなる円板状プレートは、実施例１と同様の材質と方法で作製したものである。永久磁石１４にはＮｄＦｅＢ系磁石の焼結体を用いた。

図４は、図３の磁性アタッチメントと対にして用いるキーパー４０を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）でみた縦断面図である。このキーパー４０は、カップヨーク３２と同じ６角形の断面となるように磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４４７Ｊ１）の棒を加工して厚さＴｋに切断したものである。磁性アタッチメントの吸着面３１と同じ形状の吸着面４０ｂを形成した。このキーパー４０の飽和磁化Ｂｓ＝１．３５Ｔとした。

図５は、キーパー２０，４０の各々に取っ手２８，４８を設けた状態を示す斜視図である。取っ手２８，４８はキーパーを取り扱う際の支持部として用いた。キーパーを根面板に埋設する際に取っ手２８，４８を用い、キーパーが根面板に接合された段階で取っ手２８，４８を除去した。なお、取っ手２８はキーパーを作製した後に接合したものである。取っ手４８はキーパーを作製する際に磁性ステンレス鋼の棒の側面に同じ組成の細長い板を接合しておいて、前記棒と前記板を一緒に切断することで形成したものである。

図６は磁性アタッチメントとキーパーを口腔内で用いる状態を示す歯科用磁性アタッチメント全体の断面図である。符号３は非磁性材（ＳＵＳ３１６Ｌ）の根面板であり、根面板３の端部には、実施例２のキーパー２０を鋳ぐるみで一体に埋設しておいた。キーパーを埋設した根面板３は歯肉８の歯根４内に埋め込んだ。符号５ｂはレジン製の義歯床であり、義歯５ａを植設すると共に前記根面板３と対向するように実施例１の磁性アタッチメント１０を埋め込んだ。上記の構成により、根面板３に埋め込んだキーパー２０と、義歯５ａ及び義歯床５ｂを設けた磁性アタッチメント１０との間には磁気的な吸引力が作用し、義歯床５ｂは根面板３の方に押し付けられ、義歯５ａを口腔内に支持することが出来た。図６は図１の磁性アタッチメントと図２のキーパーを用いたが、図３の磁性アタッチメント３０と図４のキーパー４０についても同様に歯科用磁性アタッチメントとして用いることができた。

本発明においては、上記のような形態の吸着面を持つ磁性アタッチメントに十分な磁気特性を付与するためには、以下のような条件が必要である。カップヨークの吸着面に設けた円形凹部には永久磁石が埋入されるが、製造された磁石構造体が十分な吸引力を持ち、漏洩磁束密度を小さく押さえるためには、カップヨークを構成する軟磁性ステンレス鋼の飽和磁化Ｂｓとカップヨークの吸着面の面積Ｓｃの積（Ｂｓ×Ｓｃ）と永久磁石の残留磁束密度Ｂｒと永久磁石の円板状プレートと接触している面の面積Ｓｍの積（Ｂｒ×Ｓｍ）の比（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）が０．８〜１．２となることが必要である。（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）が０．８より小さいとカップヨークの吸着面の磁束密度が小さくなり十分な吸引力が得られなくなり、１．２より大きいとカップヨークの吸着面は磁気的に飽和するが磁性アタッチメント外部への漏洩磁束が増大するだけで吸引力は高くならないだけでなく、使用する永久磁石のＢｒが小さい場合はカップヨークの吸着面に設けた円形凹部の直径を大きくする必要があり磁石構造体の強度を低下させ、永久磁石のＢｒが大きい場合はこれに反し永久磁石の保磁力の低下から磁石の耐熱性が損なわれ、熱湯による消毒等により吸引力の低下を招くことになる。

カップヨークの非吸着面とカップヨーク吸着面側に設けた円形凹部の底との距離すなわち非吸着面側の厚さＴｃとディスクヨーク１６の外径Ｄｒとにより表される値（π×Ｄｒ×Ｔｃ）とカップヨークの吸着面の面積Ｓｃとの比（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃは０．８〜１．２であることが必要である。（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃが０．８より小さいとカップヨークの吸着面に流れる磁束量が減少し吸引力が低下するだけでなく、漏洩磁束量が増大する。（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃが１．２より大きいと磁石構造体の高さが高くなり、この磁性アタッチメントを臼歯部に使用する場合に十分な顎間距離が得られないようになる。

磁石構造体の吸着面凹部に載置されるディスクヨークの外径Ｄｒ（Ｄｒは磁石構造体の吸着面凹部に埋入される非磁性ステンレス鋼からなるリングの内径と略同一）、Ｄｒとキーパーの厚さＴｋで表される値（π×Ｄｒ×Ｔｋ）とカップヨークの吸着面の面積Ｓｃとの比（π×Ｄｒ×Ｔｋ）／Ｓｃは０．８〜１．２であることが必要である。（π×Ｄｒ×Ｔｋ）／Ｓｃが０．８より小さいとカップヨークの吸着面に流れる磁束量が減少し吸引力が低下するだけでなく、漏洩磁束量が増大する。（π×Ｄｒ×Ｔｋ）／Ｓｃが１．２より大きいとキーパーの厚さが厚くなり、この磁性アタッチメントを臼歯部に使用する場合に十分な顎間距離が得られないようになる。

以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
図１において、カップヨーク１２の寸法は、長軸ａ＝３．１ｍｍ、短軸ｂ＝２．５ｍｍ、長軸ａ／短軸ｂ＝１．２４、長軸側の面取りＲ＝０．９３ｍｍ、短軸側の面取りＲ＝０．５ｍｍ、開口の孔径＝２．１ｍｍ、高さｃ＝１．４５、厚さＴｃ＝０．６５ｍｍとした。シールドリング１５の寸法は外径＝２．１ｍｍ、内径＝１．７ｍｍ、厚さ＝０．２ｍｍとした。ディスクヨーク１６の寸法は外径Ｄｒ＝１．７ｍｍ、厚さ＝０．２ｍｍとした。カップヨーク１２及びディスクヨーク１６は飽和磁化Ｂｓ＝１．３５Ｔとした。永久磁石１４は直径＝２．０５ｍｍ、高さ＝０．６ｍｍ、残留磁束密度Ｂｒ＝１．４Ｔ、エネルギー積ＢＨｍａｘ＝４２ＭＧＯｅとした。得られた吸引力等を表１に示す。すなわち、吸引力＝３．９７（Ｎ）であり、長軸／短軸＝１．２４であり、部位による適用性は良好（○）となった。また、（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）＝０．９８、（π×Ｄｒ×Ｔｋ）／Ｓｃ＝１．０３、（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃ＝１．０３であり、図６の歯科用磁性アタッチメント全体として用いる際に十分な吸着力を得ることができた。ここで、吸引力は磁性アタッチメント１０とキーパー２０を対向させたときの吸引力（Ｎ）である。この吸引力は吸着させた磁性アタッチメント１０とキーパー２０を引っ張り試験機に装着して測定した。部位による適用性については、前歯用の磁性アタッチメントと臼歯用の磁性アタッチメントの双方として用いることができる場合を良好（○）とし、一方にしか用いることができない場合を不適（×）と評価した。なお、材料の飽和磁化Ｂｓと残留磁束密度Ｂｒについては、振動試料型磁力計(東英工業(株)製、ＶＳＭ−３型)に部品をセットし、室温で磁化曲線を測定することにより測定した。

（実施例２〜１５）
実施例１の磁性アタッチメントについて、寸法条件を変えて実施例２〜１５を得た。すなわち、カップヨーク１２について長軸ａ（ｍｍ）、短軸ｂ（ｍｍ）、長軸ａ／短軸ｂ、高さｃ（ｍｍ）をパラメータとし、キーパー２０について厚さＴｋ（ｍｍ）をパラメータとした。得られた吸引力等を同じく表１に示す。実施例２〜１５は、長軸と短軸の比（ａ／ｂ）が１．２４〜１．３１であり、前歯用途及び臼歯用途の双方への適用性は良好（○）であり、十分な吸引力を得ることができた。

（比較例１〜３）
表１において、比較例１〜３は長軸と短軸の比（ａ／ｂ）が１．５７〜１．６０であり、横に長すぎるため臼歯用途・前歯用途ともに適用することが難しく、前歯用途及び臼歯用途の双方への適用性は不適（×）となった。比較例１については実施例１〜１５に比べて吸引力が小さいという点でも好ましくない。また、（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）＝１．３９〜１．５６、（π×Ｄｒ×Ｔｋ）／Ｓｃ＝０．６５〜０．７４、（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃ＝０．６５〜０．７０であり、後述する図６の歯科用磁性アタッチメント全体として適切な値を得ることができなかった。

（従来例１）
図７に示すサンドイッチ型の磁性アタッチメントで厚さ２．２ｍｍのものを作製した。

（従来例２）
図８に示すカップヨーク型の磁性アタッチメントで厚さ１．５ｍｍのものを作製した。

表２において、実施例１と、従来例１（サンドイッチ型）と従来例２（カップヨーク型）の３者を比較する。実施例１の磁性アタッチメントは、カップヨークの外形形状を多角形状（８角形）とし、開口部とそれに収納する永久磁石を円板状とし、カップヨーク厚さを１．４５ｍｍとした。円板状の永久磁石を用いることで厚さを薄くし、カップヨークの長軸側で磁気回路の磁路を確保することで高い吸着力を得ることができた。そのため、前歯用および臼歯用に用いることができ、部位による適用性は良好（○）となった。実施例１に限らず、本発明の他の実施例についても、キーパーと磁性アタッチメントの間で高い吸引力を得ることができた。これは、カップヨークの長軸側が幅広になっているために磁路が確保され、薄型にしても円板状の永久磁石から吸着面側に出た磁力線が外部に漏洩することがなく、円板状の永久磁石の磁界に対してカップヨークの磁気抵抗が高くならない為であると考えられる。

これに対して、従来例１と従来例２は前歯用と臼歯用の双方に用いることができないため部位による適用性は不適（×）となった。従来例１（サンドイッチ型）の磁性アタッチメントは、外形形状が矩形で磁石形状が矩形であり、全体の厚さが２．２ｍｍとなった。厚さが厚いために顎間距離が合致しないので臼歯用に用いることは難しい。厚さを薄くしようとすると永久磁石の磁極面が小さくなるので吸着力が低くなるので難しい。また、従来例２（カップヨーク型）の磁性アタッチメントは、カップヨークの外形形状を円形とし、開口部とそれに収納する永久磁石を円板状とし、カップヨーク厚さを１．５ｍｍとした。しかし、前歯用に使う際に吸引力が小さくなってしまった。

本発明の実施の形態に係わる磁性アタッチメントの概略図である。図１の磁性アタッチメントと対にして用いるキーパーの概略図である。本発明の他の実施の形態に係わる磁性アタッチメントの概略図である。図３の磁性アタッチメントと対にして用いるキーパーの概略図である。キーパーの形態を示す斜視図である。歯科用磁性アタッチメント全体の断面図である。従来の磁性アタッチメントの一例を示す概略図である。従来の磁性アタッチメントの他の一例を示す概略図である。

３：根面板、４：歯肉、５ａ：義歯、５ｂ：義歯床、８：歯肉、
１０：磁性アタッチメント、１１：吸着面、１２：カップヨーク、
１２ｃ：ステップ、１４：永久磁石、１５：シールドリング、
１６：ディスクヨーク、１９：溶接部、２０：キーパー、２０ｂ：吸着面、
２０ｃ：ステップ、２８：取っ手、３０：磁性アタッチメント、３１：吸着面、
３２：カップヨーク、３３：切り込み、３４：永久磁石、
３５：シールドリング、３６：ディスクヨーク、３９：溶接部、
４０：キーパー、４０ｂ：吸着面、４８：取っ手

Claims

円形凹部を有する軟磁性ステンレス鋼からなるカップヨークと、前記円形凹部に収納した、厚さ方向に着磁した円板状の永久磁石と、前記永久磁石上に設けた軟磁性ステンレス鋼からなるディスクヨークとその外周に固着された非磁性ステンレス鋼からなるシールドリングで円板状プレートを形成し、前記ディスクヨークの表面が前記カップヨークの表面とともに前記カップヨークと同じ外形を有するキーパーに吸着される吸着面を形成し、前記カップヨークの外形は６以上の角部を持ち長軸と短軸を有する扁平形状の多角形であり、長軸の長さが短軸の長さの１．１〜１．５倍の範囲にあり、前記ディスクヨークの外径Ｄｒと、前記円形凹部の底と前記カップヨークの前記吸着面側と反対側の面(非吸着面)との距離Ｔｃと、前記カップヨークの吸着面の面積Ｓｃとの関係が０．８≦（π×Ｄｒ×Ｔｃ）／Ｓｃ≦１．２となるとともに、前記カップヨークを構成する前記軟磁性ステンレス鋼の飽和磁化Ｂｓと前記カップヨークの吸着面の面積Ｓｃの積（Ｂｓ×Ｓｃ）と前記永久磁石の残留磁束密度Ｂｒと前記永久磁石の前記円板状プレートと接触している面の面積Ｓｍの積（Ｂｒ×Ｓｍ）の比が０．８≦（Ｂｓ×Ｓｃ）／（Ｂｒ×Ｓｍ）≦１．２であることを特徴とする磁性アタッチメント。