JP2003093408A - Magnetic attachment for dental prosthesis - Google Patents

Magnetic attachment for dental prosthesis

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JP2003093408A
JP2003093408A JP2001295715A JP2001295715A JP2003093408A JP 2003093408 A JP2003093408 A JP 2003093408A JP 2001295715 A JP2001295715 A JP 2001295715A JP 2001295715 A JP2001295715 A JP 2001295715A JP 2003093408 A JP2003093408 A JP 2003093408A
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Japan
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permanent magnet
magnetic
keeper
gap
magnetic attachment
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Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Kiuchi
陽介 木内
Yoshisato Tegawa
歓識 手川
Masahiko Mukai
雅彦 向井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a magnetic attachment and the direction of magnetization of a magnet with little reduction of the attraction force when a gap is produced between the magnet structure and a keeper. SOLUTION: The split pole type magnetic attachment has a three-layer structure comprising a cylindrical permanent magnet 2, an upper yoke 1, and a lower yoke 3. The direction of magnetization of the permanent magnet is parallel to the center axis of the permanent magnet and opposite by 180 deg. to the plane passing the center axis. The upper yoke 1 is made of a cylindrical soft magnetic material formed on the top of the permanent magnet. The lower yoke 3 has a rectangular parallelepiped spacer made of a non-magnetic material held between crescent board-shaped soft magnetic materials from both sides.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】磁石構造体とキーパー間に磁
気的な空隙(以下空隙)が生じても吸引力の低下が少な
い事を特徴とする歯科補綴用磁性アタッチメントの構造
に関する。 【0002】 【従来の技術】歯科用磁性アタッチメント(以下磁性ア
タッチメント)は従来の機械的な力や粘着力を用いた方
法とは異なり、残存歯に対する側方圧がほとんど無い事
や無口蓋化が可能な事など従来の維持装置にはない特徴
を備えている。義歯のような歯科補綴物や顎補綴物の維
持のために用いられる。磁性アタッチメントは義歯に埋
設される磁石構造体と根面板に鋳接されるキーパーから
構成されており、磁石構造体とキーパーの間の磁気的吸
引力を用いて補綴物の維持をはかるものである。図5に
磁性アタッチメントを義歯の維持に用いた図を示す。 【0003】しかし加齢等に起因した顎堤変化あるいは
義歯の長期使用による経年変化等によって磁性アタッチ
メントを構成する磁石構造体とキーパー間に小さな空隙
が生じることがある。磁性アタッチメントは補綴物を維
持する力として磁気的吸引力を用いているため、この小
さな空隙によって吸引力は大きく減少する。そのために
義歯使用時に違和感を感じたり咬合の不都合が生じた
り、また最悪の場合は義歯の維持が困難になることがあ
る。不都合の生じた義歯は修正により再使用が可能であ
れば補修後再使用するが、使用不可能であれば新規に製
作することになり、いずれにしても多くの時間と費用が
必要となる。 【0004】現在実用に供されている磁性アタッチメン
トはカップ型とサンドイッチ型である。カップ型磁性ア
タッチメントを例に、磁石構造体とキーパー間に空隙が
ないときの磁束の流れを図6に示す。永久磁石から出た
磁束はサイドヨークを通りキーパーにほぼ垂直に流入す
るため大きな磁束は有効に磁力に変換され大きな吸引力
となる。図7に磁石構造体とキーパー間に空隙が生じた
ときの磁束の流れを示す。サイドヨークから出た磁束は
磁石構造体とキーパー間に空隙があるため、これが磁束
の流れを妨げる大きな抵抗つまり磁気抵抗となり、磁気
抵抗の小さいカバーヨークの方向へ傾斜して磁束が流れ
込むようになる。このため磁束がキーパーに対し角度を
持って流入することになる。またサイドヨークからカバ
ーヨークへの磁束の短絡のためキーパーに流入する磁束
数が減少する。これらの原因のため、磁石構造体とキー
パー間の小さな間隙によって吸引力は急激に減少する。 【0005】また、磁性アタッチメントの基本構造の1
つに図8に示すスプリットポール型がある。これは2つ
の半円柱形をした永久磁石の上面と下面をそれぞれ上部
ヨークと下部ヨークではさんだ三層構造をしている。ま
たこれらの永久磁石の磁化の方向は、前記永久磁石の中
心軸に対して平行、かつ中心軸を通る面に対し180度
反対方向に磁化されている。この構造における磁束の流
れを図9及び図10に示す。図9は磁石構造体とキーパ
ー間に空隙がない場合の磁束の流れを示している。また
図10は空隙がある場合を示している。この空隙により
キーパーに流れ込む磁束数は減少するためさらに吸引力
は低下する。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】空隙が生じても吸引力
が低下しにくい磁石構造体の構造とは、空隙があるとき
にでも磁束がキーパーに垂直に近い角度で、しかも多く
の磁束が流入するような構造を見出すことにある。 【0007】 【発明を解決するための手段】発明者等は前記課題を解
決するために、磁石構造体の永久磁石の磁化の方向を永
久磁石の中心軸を通る面に対し角度をつけることによ
り、より多くの磁束を広い範囲でキーパーに流し込み、
より多くの磁束をキーパーに対しより垂直に近い角度で
流入させる磁石構造体を持つ磁性アタッチメントを開発
した。この構造を斜め磁化スプリットポール型磁性アタ
ッチメントと称し、図1に示す。 【0008】これらの構造における磁束の流れを図11
及び図12に示す。図11は磁石構造体とキーパー間に
空隙のない場合の磁束の流れを示しており、磁束はカバ
ーヨークからキーパーへまたキーパーからカバーヨーク
へは垂直近い角度で流れ込む。図12は空隙のある場合
を示している。この状態において、磁石構造体の下部に
おいて広い範囲に、他の構造の磁石構造体の場合よりキ
ーパーに対しより垂直に近い角度で磁束が届き、磁石構
造体とキーパー間に空隙が生じてもより多くの磁束がキ
ーパーに流れ込むことになる。そのため、空隙が生じて
も吸引力の低下しにくい構造となる。 【0009】これを検証するために市販の2種類の構
造、スプリットポール改良型及び斜め磁化スプリットポ
ール型磁性アタッチメントの構造についてモーメント法
による三次元性磁場解析ソフトを用いて吸引力解析を行
った。解析の条件は使用する材料外形などを同じ条件と
した。つまり、磁石構造体及びキーパーの直径を4.0
mm、磁石構造体の高さを1.5mm、キーパーの厚さ
を1.0mmとした。永久磁石の磁化の強さを1.3T
とし軟磁性材料の飽和磁束密度を1.6Tとした。解析
結果を図13及び図14に示す。図13は、それぞれの
型において、空隙の厚さに対する吸引力を示す。また図
14は、空隙が0mmのときの吸引力に対する空隙が生
じたときの吸引力の割合を100分率で表している。こ
のグラフから、磁化に角度を持たせることにより磁化角
度が0°であるスプリットポール型よりも吸引力の大き
く、しかも吸引力の低下しにくい構造であることが示さ
れている。 【0010】 【発明の効果】本発明の磁性アタッチメントは、空隙が
生じても吸引力が低下しにくいので顎堤あるいは義歯等
の経年変化による義歯使用時の不都合の減少や吸引力の
低下による義歯が脱落しにくい効果が期待できる。また
歯科補綴物の長期利用が可能となる。さらに手指の動き
が不自由な人でも大きな磁力による吸着力を利用した義
歯の正確で容易な装着が可能となる。また、スプリット
ポール改良型は図15に示すようにそれぞれ方向の違う
3つの永久磁石を用いるため製作するにも複雑でコスト
がかかるが、斜め磁化スプリットポール型は2つの永久
磁石であるため構造が簡単,製作が容易であるがスプリ
ットポール改良型に近い復元力を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dental prosthesis characterized in that even if a magnetic gap (hereinafter referred to as a gap) is generated between a magnet structure and a keeper, a decrease in attraction force is small. The present invention relates to a structure of a magnetic attachment. 2. Description of the Related Art A magnetic dental attachment (hereinafter referred to as a magnetic attachment) differs from a conventional method using mechanical force or adhesive force in that there is almost no lateral pressure on the remaining teeth and no palate. It has features that are not available in conventional maintenance devices, such as possible things. Used for the maintenance of dental prostheses such as dentures and jaw prostheses. The magnetic attachment is composed of a magnet structure buried in the denture and a keeper cast in contact with the root plate, and uses a magnetic attraction between the magnet structure and the keeper to maintain the prosthesis. . FIG. 5 shows a diagram in which a magnetic attachment is used for maintaining a denture. [0003] However, a small gap may be generated between the magnet structure and the keeper, which constitute the magnetic attachment, due to a change in the ridge due to aging or a change over time due to long-term use of the denture. Since the magnetic attachment uses a magnetic attractive force as a force for maintaining the prosthesis, the small gap greatly reduces the attractive force. As a result, when using the denture, the user may feel uncomfortable or inconvenience the occlusion, and in the worst case, it may be difficult to maintain the denture. If the denture in which the inconvenience occurs can be reused by modification, it is reused after repair. However, if it cannot be used, it must be newly manufactured, and in any case, much time and cost are required. The magnetic attachments currently in practical use are of a cup type and a sandwich type. FIG. 6 shows the flow of magnetic flux when there is no gap between the magnet structure and the keeper, taking the cup-type magnetic attachment as an example. The magnetic flux coming out of the permanent magnet passes through the side yoke and flows almost perpendicularly into the keeper, so that the large magnetic flux is effectively converted into a magnetic force and becomes a large attractive force. FIG. 7 shows the flow of magnetic flux when a gap is generated between the magnet structure and the keeper. Since the magnetic flux from the side yoke has a gap between the magnet structure and the keeper, this becomes a large resistance or magnetic resistance that impedes the flow of the magnetic flux, and the magnetic flux flows in a direction of the cover yoke with a small magnetic resistance and flows in. . Therefore, the magnetic flux flows into the keeper at an angle. Further, the number of magnetic fluxes flowing into the keeper decreases due to short-circuiting of the magnetic flux from the side yoke to the cover yoke. For these reasons, the attractive force is rapidly reduced by the small gap between the magnet structure and the keeper. Further, one of the basic structures of the magnetic attachment is
There is a split pole type shown in FIG. It has a three-layer structure in which the upper and lower surfaces of two semi-cylindrical permanent magnets are sandwiched between an upper yoke and a lower yoke, respectively. The direction of magnetization of these permanent magnets is parallel to the central axis of the permanent magnet and 180 ° opposite to the plane passing through the central axis. The flow of magnetic flux in this structure is shown in FIGS. FIG. 9 shows the flow of magnetic flux when there is no gap between the magnet structure and the keeper. FIG. 10 shows a case where there is a gap. Due to this gap, the number of magnetic fluxes flowing into the keeper decreases, so that the attraction force further decreases. [0006] The structure of the magnet structure in which the attraction force is unlikely to decrease even if a gap is formed means that even when there is a gap, the magnetic flux is at an angle close to perpendicular to the keeper and many more. The purpose is to find a structure into which magnetic flux flows. SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have solved the above-mentioned problem by providing an angle of magnetization of a permanent magnet of a magnet structure with respect to a plane passing through a central axis of the permanent magnet. Pour more magnetic flux into the keeper over a wide area,
We have developed a magnetic attachment with a magnet structure that allows more magnetic flux to flow into the keeper at a more perpendicular angle. This structure is called an oblique magnetization split pole type magnetic attachment and is shown in FIG. The flow of magnetic flux in these structures is shown in FIG.
And FIG. FIG. 11 shows the flow of magnetic flux when there is no air gap between the magnet structure and the keeper. The magnetic flux flows from the cover yoke to the keeper and from the keeper to the cover yoke at an almost vertical angle. FIG. 12 shows a case where there is a gap. In this state, the magnetic flux reaches a wider range at the lower part of the magnet structure at a more perpendicular angle to the keeper than in the case of the magnet structure of another structure, and even if a gap is generated between the magnet structure and the keeper. A lot of magnetic flux will flow into the keeper. For this reason, a structure in which the suction force is hardly reduced even when a gap is generated. To verify this, attraction force analysis was performed on two types of commercially available structures, an improved split pole type and an obliquely magnetized split pole type magnetic attachment, using three-dimensional magnetic field analysis software by the moment method. The analysis conditions were the same, such as the outer shape of the material used. That is, the diameters of the magnet structure and the keeper are set to 4.0.
mm, the height of the magnet structure was 1.5 mm, and the thickness of the keeper was 1.0 mm. 1.3T magnetization of permanent magnet
And the saturation magnetic flux density of the soft magnetic material was set to 1.6T. The analysis results are shown in FIGS. FIG. 13 shows the suction force for each mold with respect to the thickness of the gap. FIG. 14 shows the ratio of the suction force when the gap is generated to the suction force when the gap is 0 mm, as a percentage. From this graph, it is shown that by giving an angle to the magnetization, the structure has a larger attraction force than the split pole type in which the magnetization angle is 0 °, and the attraction force is hardly reduced. According to the magnetic attachment of the present invention, the suction force is not easily reduced even if a gap is formed. Therefore, the inconvenience when using the denture due to the aging of the ridge or the denture or the denture due to the reduction of the suction force is reduced. Can be expected to be less likely to fall off. In addition, long-term use of the dental prosthesis becomes possible. Furthermore, even a person who has difficulty moving his / her fingers can accurately and easily mount a denture utilizing the attraction force due to a large magnetic force. Further, the improved split pole type uses three permanent magnets having different directions as shown in FIG. 15, so that it is complicated and costly to manufacture. However, the obliquely magnetized split pole type has two permanent magnets, and thus has a structure. Although simple and easy to manufacture, a restoring force close to that of the improved split pole type can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメン
トの図である。 【図2】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメン
トの上部ヨークの図である。 【図3】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメン
トの磁石部の図である。 【図4】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメン
トの下部ヨークの図である。 【図5】磁性アタッチメント装着断面図である。 【図6】カップ型の空隙のないときの磁束の流れを示す
図である。 【図7】カップ型の空隙のあるときの磁束の流れを示す
図である。 【図8】スプリットポール型磁性アタッチメントの図で
ある。 【図9】スプリットポール型磁性アタッチメントの空隙
のないときの磁束の流れを示す図である。 【図10】スプリットポール型磁性アタッチメントの空
隙のあるときの磁束の流れを示す図である。 【図11】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメ
ントの空隙のないときの磁束の流れを示す図である。 【図12】斜め磁化スプリットポール型磁性アタッチメ
ントの空隙のあるときの磁束の流れを示す図である。 【図13】各種磁性アタッチメントの空隙に対する吸引
力の大きさを示すグラフである。 【図14】各種磁性アタッチメントの空隙に対する吸引
力の割合を示すグラフである。 【図15】スプリットポール改良型磁性アタッチメント
の図である。 【符号の説明】 1 上部ヨーク(軟磁性材料) 2 永久磁石 3 下部ヨーク(軟磁性材料) 4 カバー(非磁性材料) 5 スペーサ(非磁性材料) 6 永久磁石の磁化の方向 7 キーパー(軟磁性材料) 8 歯根 9 磁性アタッチメント 10 磁石構造体 11 義歯 12 根面板 13 サイドヨーク(軟磁性材料) 14 カバーヨーク(軟磁性材料) 15 リングスペーサ(非磁性材料)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram of an obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 2 is a diagram of an upper yoke of an obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 3 is a view of a magnet portion of an obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 4 is a view of a lower yoke of the obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 5 is a sectional view of a magnetic attachment mounted. FIG. 6 is a diagram showing a flow of magnetic flux when there is no cup-shaped air gap. FIG. 7 is a diagram showing the flow of magnetic flux when there is a cup-shaped air gap. FIG. 8 is a view of a split pole type magnetic attachment. FIG. 9 is a diagram showing a flow of a magnetic flux when there is no air gap in the split pole type magnetic attachment. FIG. 10 is a diagram showing the flow of magnetic flux when there is a gap in the split pole type magnetic attachment. FIG. 11 is a diagram showing the flow of magnetic flux when there is no air gap in the obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 12 is a diagram showing the flow of magnetic flux when there is a gap in the obliquely magnetized split pole type magnetic attachment. FIG. 13 is a graph showing a magnitude of a suction force with respect to a gap of various magnetic attachments. FIG. 14 is a graph showing a ratio of a suction force to a gap of various magnetic attachments. FIG. 15 is a view of a split pole improved magnetic attachment. [Description of Signs] 1 Upper yoke (soft magnetic material) 2 Permanent magnet 3 Lower yoke (soft magnetic material) 4 Cover (non-magnetic material) 5 Spacer (non-magnetic material) 6 Permanent magnet magnetization direction 7 Keeper (soft magnetic) 8) root 9 magnetic attachment 10 magnet structure 11 denture 12 root plate 13 side yoke (soft magnetic material) 14 cover yoke (soft magnetic material) 15 ring spacer (non-magnetic material)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木内 陽介 徳島県徳島市南常三島町2丁目1番地 徳 島大学工学部電気電子工学科内 (72)発明者 手川 歓識 徳島県徳島市南佐古7番町1番24号 (72)発明者 向井 雅彦 広島県呉市広本町2丁目15番10号   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Yosuke Kiuchi             2-1-1, Minamijomishima-cho, Tokushima City, Tokushima Prefecture             Shima University Faculty of Engineering Department of Electrical and Electronic Engineering (72) Inventor Yoshikawa Tegawa             1-24 No.7 Minamisako, Tokushima City, Tokushima Prefecture (72) Inventor Masahiko Mukai             2-15-10 Hirohoncho, Kure City, Hiroshima Prefecture

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】円柱形をした永久磁石で磁化の方向が前記
永久磁石の中心軸に対して平行、かつ中心軸を通る面に
対し180度反対方向に磁化された1対の永久磁石(図
2)を持ち、前記永久磁石の上面に円柱状をした軟磁性
材料からなる上部ヨーク(図3)、前記永久磁石の下面
に直方体をした非磁性材料であるスペーサを両側面から
半月板状をした軟磁性材料ではさんだ下部ヨーク(図
4)を用いた三層構造をしたスプリットポール型磁性ア
タッチメントの永久磁石の磁化方向を永久磁石の中心軸
を通る面に対して角度をつけて磁化された永久磁石を持
つ歯科補綴物の維持装置。
Claims: 1. A cylindrical permanent magnet having a magnetization direction parallel to a central axis of the permanent magnet and 180 ° opposite to a plane passing through the central axis. An upper yoke made of a soft magnetic material having a columnar shape on the upper surface of the permanent magnet (FIG. 2) having a pair of permanent magnets (FIG. 2), and a spacer made of a nonmagnetic material having a rectangular parallelepiped formed on the lower surface of the permanent magnet on both sides. The magnetization direction of the permanent magnet of the split-pole type magnetic attachment having a three-layer structure using a lower yoke (FIG. 4) sandwiched by a soft magnetic material having a meniscus shape from the surface is oriented at an angle with respect to a plane passing through the central axis of the permanent magnet. Dental prosthesis maintenance device with permanent magnets turned on and magnetized.
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