JP2006042997A - 歯科用の微小磁界発生装置及び、これを用いたフィクスチャ - Google Patents
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Abstract
【課題】超小型の歯科用の微小磁界発生装置を提供すること。
【解決手段】歯科用の微小磁界発生装置1は、電磁コイルと、該電磁コイルに電流を通電する駆動回路5とを含むものである。微小磁界発生装置1は、アモルファスワイヤと、駆動回路5の電源である電池6とを有し、駆動回路5が、アモルファスワイヤの外周に巻回された電磁コイルに交番電圧を印加するように構成されている。そして、この微小磁界発生装置1は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおけるフィクスチャに収容するように構成してある。
【選択図】図1
【解決手段】歯科用の微小磁界発生装置1は、電磁コイルと、該電磁コイルに電流を通電する駆動回路5とを含むものである。微小磁界発生装置1は、アモルファスワイヤと、駆動回路5の電源である電池6とを有し、駆動回路5が、アモルファスワイヤの外周に巻回された電磁コイルに交番電圧を印加するように構成されている。そして、この微小磁界発生装置1は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおけるフィクスチャに収容するように構成してある。
【選択図】図1
Description
本発明は、電磁コイルに電力を供給して磁界を発生する小型の歯科用の磁界発生装置に関する。
従来より、磁界の作用によりヒトや動物の血行が促進され、骨や皮膚等の組織再生機能が向上する旨の研究報告がなされている(例えば、非特許文献1、2参照。)。さらに、ヒトや動物の一部を内周側に配置するように構成した大径の電磁コイルに電力を供給し、生体組織に微小なパルス磁界を作用して組織再生機能を高めるよう構成された微小パルス磁界発生装置がある(特許文献1参照。)。
しかしながら、上記従来の磁界発生装置では、次のような問題がある。すなわち、上記微小パルス磁界発生装置は、組織再生機能を高めたい部分の外周に被せるように構成されており、常時使用には適していない。一方、組織再生機能の向上により組織を早期に再生等させるためには、継続的に、磁界を作用し続けることが効果的である。
補綴誌J Jpn Prosthodont Soc,40:1171〜1182,1996.
平成15年7月4日 浜松ホトニクス「分光ワークショップ」、「mG,U−VLF磁気・水分子プロトニクスと環境、生物活性化」
特開2003−88592号公報
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、超小型の微小磁界発生装置を提供しようとするものである。
第1の発明は、電磁コイルと、該電磁コイルに電力を供給する駆動回路とを含む歯科用の微小磁界発生装置において、
該微小磁界発生装置は、棒状の軟磁性体と、上記駆動回路の電源である電池とを有し、上記駆動回路が、上記軟磁性体の外周に巻回された上記電磁コイルに交番電圧を印加するように構成されており、
上記微小磁界発生装置は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおける上記フィクスチャに収容するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置にある(請求項1)。
該微小磁界発生装置は、棒状の軟磁性体と、上記駆動回路の電源である電池とを有し、上記駆動回路が、上記軟磁性体の外周に巻回された上記電磁コイルに交番電圧を印加するように構成されており、
上記微小磁界発生装置は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおける上記フィクスチャに収容するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置にある(請求項1)。
上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおける上記フィクスチャに収容するように構成したものである。一般に、インプラント治療では、顎骨に埋設したフィクスチャ周辺の骨の養生に数カ月程度の長い期間を要する。
これに対して、上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置を収容したフィクスチャを利用すれば、上記微小磁界発生装置が発生する磁界の作用により、周辺の骨の組織再生機能を向上させることができる。そのため、周辺の骨の養生に要する期間を格段に短縮して、インプラント治療患者の時間的、精神的な負担を軽減することができる。特に、本発明の微小磁界発生装置は、フィクスチャに収容した状態で使用するように構成してある。そのため、インプラント治療を受ける患者に不自由や、異物感等の不自由を与えるおそれがない。
これに対して、上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置を収容したフィクスチャを利用すれば、上記微小磁界発生装置が発生する磁界の作用により、周辺の骨の組織再生機能を向上させることができる。そのため、周辺の骨の養生に要する期間を格段に短縮して、インプラント治療患者の時間的、精神的な負担を軽減することができる。特に、本発明の微小磁界発生装置は、フィクスチャに収容した状態で使用するように構成してある。そのため、インプラント治療を受ける患者に不自由や、異物感等の不自由を与えるおそれがない。
さらに、上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置における上記駆動回路は、内周側に上記軟磁性体を配置した上記電磁コイルに交番電圧を印加する。ここで、上記微小磁界発生装置では、上記電磁コイルの内周側に配置した上記軟磁性体が磁芯として機能する。そのため、上記歯科用の微小磁界発生装置では、効率良く磁界を発生させることができる。
以上のように、上記第1の発明の歯科用の磁界発生装置は、インプラント治療の際の骨の養生期間を短縮させるのに有効なものである。
第2の発明は、歯科治療用のインプラントにおける顎骨に埋設するフィクスチャであって、
上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置を収容したことを特徴とするフィクスチャにある(請求項9)。
上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置を収容したことを特徴とするフィクスチャにある(請求項9)。
上記第2の発明のフィクスチャは、上記第1の発明の歯科用の微小磁界発生装置を収容したものである。そのため、このフィクスチャをインプラント治療に用いれば、フィクスチャ周辺の骨組織の再生機能を促進して、骨の養生に要する期間を短縮させることができる。それ故、上記第2の発明のフィクスチャを用いれば、インプラント治療に要する期間を短縮でき、患者の負担等を軽減することができる。
本発明においては、上記軟磁性体としては、例えば、軟鉄、鉄系アモルファス、電磁石用材料等を適用することができる。
また、上記軟磁性体の形状である棒状とは、厳密な棒状のほか、長手方向に長い矩形板状を含む形状をいう。
また、上記軟磁性体の形状である棒状とは、厳密な棒状のほか、長手方向に長い矩形板状を含む形状をいう。
また、上記駆動回路は、繰り返しパルス状の電圧変化を上記電磁コイルに作用するように構成してあることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記フィクスチャ周辺の骨にパルス磁界を作用して組織再生機能を効果的に高めることができる。
この場合には、上記フィクスチャ周辺の骨にパルス磁界を作用して組織再生機能を効果的に高めることができる。
また、上記駆動回路が上記繰り返しパルス状の電圧変化を上記電磁コイルに作用する際のデューティー比は、0.001%以上50%以下であることが好ましい(請求項3)。
上記デューティ比を上記の範囲に設定する場合には、顎骨の組織再生機能を活性化させる作用を得ることができる。また、上記デューティー比を50%以下に設定すれば、省電力効果を得ることができる。
上記デューティ比を上記の範囲に設定する場合には、顎骨の組織再生機能を活性化させる作用を得ることができる。また、上記デューティー比を50%以下に設定すれば、省電力効果を得ることができる。
また、上記駆動回路は、0.1Hz以上100Hz以下の周波数の交番電流を上記電磁コイルに通電するように構成してあることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記の周波数範囲の磁界変化を発生させることにより、上記微小磁界発生装置が奏する上記組織再生機能を一層、向上させることができる。
この場合には、上記の周波数範囲の磁界変化を発生させることにより、上記微小磁界発生装置が奏する上記組織再生機能を一層、向上させることができる。
また、上記駆動回路は、双極性の交番電圧にオフセット電圧を重畳した単極性の交番電圧を上記電磁コイルに印加するように構成してあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、例えば、直流電圧を発生するように構成した上記電池を駆動電源として、上記駆動回路を比較的簡単に構成することができる。それ故、この場合には、上記駆動回路の構成をシンプルにして、上記歯科用の微小磁界発生回路の全体サイズを小型化させることができる。
この場合には、例えば、直流電圧を発生するように構成した上記電池を駆動電源として、上記駆動回路を比較的簡単に構成することができる。それ故、この場合には、上記駆動回路の構成をシンプルにして、上記歯科用の微小磁界発生回路の全体サイズを小型化させることができる。
また、上記駆動装置は、上記電磁コイルに交番電圧を印加する通電期間と、上記電磁コイルへの交番電圧の印加を停止する通電停止期間とを周期的に交互に繰り返すように構成してあることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記通電期間と上記通電停止期間とを交互に繰り返すことで、上記駆動装置の消費電力を抑制し、上記電池の寿命を長くさせることができる。そして、組織再生機能を長期間に渡って高く維持することで、高い効果を実現させることができる。
この場合には、上記通電期間と上記通電停止期間とを交互に繰り返すことで、上記駆動装置の消費電力を抑制し、上記電池の寿命を長くさせることができる。そして、組織再生機能を長期間に渡って高く維持することで、高い効果を実現させることができる。
なお、上記駆動装置における上記通電期間と上記通電停止期間とを組み合わせた1周期中の上記通電期間の割合であるデューティー比は、10%以上50%未満であることが好ましい。このデューティー比を上記の範囲に設定すれば、省エネルギー効果をさらに向上できる。上記磁界発生装置が磁界を発生する時間を長時間化させるのに有効である。
また、上記微小磁界発生装置は、凹溝状の延在溝を設けた電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と交差するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第1の導電パターンと、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体を貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設された第2の導電パターンとを有しており、
上記電磁コイルは、上記第1の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第1の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第2の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものであることが好ましい(請求項7)。
上記電磁コイルは、上記第1の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第1の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第2の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものであることが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記延在溝の内周面に配設した上記第1の導電パターンよりなる上記一方のコイル部と、上記絶縁体の外表面に配設した上記第2の導電パターンよりなる上記他方のコイル部とを組み合わせることで、上記電磁コイルを極めて小径に形成することができる。そしてそれ故、上記微小磁界発生装置は、小型のものとなり、上記フィクスチャに収容し易いものとなる。また、上記延在溝の内周面や、上記絶縁体の外表面の上記導電パターンは、例えば、金属蒸着や、エッチング処理等により極めて効率良く、かつ、精度良く形成することができる、それ故、上記微小磁界発生装置は、生産効率良く製造でき、かつ、高精度の優れた品質を有するものとなる。
また、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体によれば、上記微小磁界発生装置で発生する磁界強度を高めることができる。
また、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体によれば、上記微小磁界発生装置で発生する磁界強度を高めることができる。
また、上記微小磁界発生装置では、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体の外周に上記絶縁体を形成してあり、上記電磁コイルが、上記絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記感磁体の外周に形成した上記絶縁体の外周面に、上記導電パターンを形成することで、極めて効率良く、精度の高い電磁コイルを形成することができる。また、上記絶縁体の外周面に導電パターンを配設して電磁コイルを形成すれば、非常に小型の上記微小磁界発生装置を実現することができる。
なお、電磁コイルをなす上記導電パターンを上記絶縁体の外周面に形成する方法としては、金属蒸着による方法や、蒸着した金属薄膜をエッチングにより除去する方法や、導電性インクを塗布する方法などがある。なお、上記絶縁体としては、エポキシ樹脂、シリコーン等のうちの少なくともいずれかよりなるものを適用することができる。
また、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体によれば、エネルギー変換効率の高い上記微小磁界発生装置を構成することができる。
この場合には、上記感磁体の外周に形成した上記絶縁体の外周面に、上記導電パターンを形成することで、極めて効率良く、精度の高い電磁コイルを形成することができる。また、上記絶縁体の外周面に導電パターンを配設して電磁コイルを形成すれば、非常に小型の上記微小磁界発生装置を実現することができる。
なお、電磁コイルをなす上記導電パターンを上記絶縁体の外周面に形成する方法としては、金属蒸着による方法や、蒸着した金属薄膜をエッチングにより除去する方法や、導電性インクを塗布する方法などがある。なお、上記絶縁体としては、エポキシ樹脂、シリコーン等のうちの少なくともいずれかよりなるものを適用することができる。
また、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体によれば、エネルギー変換効率の高い上記微小磁界発生装置を構成することができる。
(実施例1)
本例は、歯科治療用のインプラント2の土台部分であるフィクスチャ21に収容する歯科用の微小磁界発生装置1に関する例である。この内容について、図1〜図16を用いて説明する。
本例の歯科用の微小磁界発生装置1(以下、適宜、単に微小磁界発生装置1と記載する。)は、図1及び図2に示すごとく、電磁コイル30と、該電磁コイル30に電力を供給する駆動回路5とを含むものである。
この微小磁界発生装置1は、アモルファスワイヤよりなる棒状の軟磁性体32(以下、アモルファスワイヤ32と記載する。)と、駆動回路5の電源である電池6とを有し、上記駆動回路5が、アモルファスワイヤ32の外周に巻回された電磁コイル30に交番電圧を印加するように構成されている。
そして、本例の歯科用の微小磁界発生装置1は、図3に示すごとく、顎骨201に埋め込むフィクスチャ21と人工歯23を含むアパットメント22とを組み合わせてなる歯科治療用のインプラント2におけるフィクスチャ21に収容するように構成してある。なお、同図中の符号202は歯槽を示し、符号203は歯肉を示している。
以下に、この内容について詳しく説明する。
本例は、歯科治療用のインプラント2の土台部分であるフィクスチャ21に収容する歯科用の微小磁界発生装置1に関する例である。この内容について、図1〜図16を用いて説明する。
本例の歯科用の微小磁界発生装置1(以下、適宜、単に微小磁界発生装置1と記載する。)は、図1及び図2に示すごとく、電磁コイル30と、該電磁コイル30に電力を供給する駆動回路5とを含むものである。
この微小磁界発生装置1は、アモルファスワイヤよりなる棒状の軟磁性体32(以下、アモルファスワイヤ32と記載する。)と、駆動回路5の電源である電池6とを有し、上記駆動回路5が、アモルファスワイヤ32の外周に巻回された電磁コイル30に交番電圧を印加するように構成されている。
そして、本例の歯科用の微小磁界発生装置1は、図3に示すごとく、顎骨201に埋め込むフィクスチャ21と人工歯23を含むアパットメント22とを組み合わせてなる歯科治療用のインプラント2におけるフィクスチャ21に収容するように構成してある。なお、同図中の符号202は歯槽を示し、符号203は歯肉を示している。
以下に、この内容について詳しく説明する。
本例の歯科用の微小磁界発生装置1は、図1及び図3に示すごとく、上記駆動回路5を形成した駆動回路基板50にコイル素子3を表面実装した磁界発生ユニット10を有する。そして、微小磁界発生装置1は、磁界発生ユニット10を電池6と共にケース7に収容したものである。そして、この微小磁界発生装置1は、フィクスチャ21の窪み部210に収容するように構成してある。
本例の微小磁界発生装置1は、顎骨201に埋設したフィクスチャ21に収容された状態で、10ミリガウス程度の微小磁界を発生する。これにより、数ミリガウスの微小磁界が、フィクスチャ21周辺の顎骨201に作用し、骨組織の再生機能を向上させる。なお、微小磁界発生装置1に発生させる微小磁界の強度としては、数ミリガウス〜数10ミリガウス程度が好ましく、この場合には、骨組織の再生機能を効果的に向上させることができる。
フィクスチャ21は、図3に示すごとく、直径D=約4.5mm、長さL=約10mmの略円柱外形状を呈するものである。そして、フィクスチャ21におけるアパットメント22側の内周には、窪み部210が形成されている。この窪み部210は、開口端側の大径部210aと、奥側のM2雌ねじを形成した小径部210bとよりなる。大径部210aは、内径d1=約3.5mm、奥行きl1=3.3mmである。小径部210bは、内径d2=約1.7mmであり、開口端から小径部210bの底までの長さl2=約6mmである。なお、本例のフィクスチャ21は、チタンよりなるものである。チタンに代えて、非磁性ステンレス等、非磁性材料によりなるフィクスチャを適用することができる。
フィクスチャ21の上記の形状の窪み部210に対して、本例の歯科用の微小磁界発生装置1は、図1に示すごとく、大径円柱部72と小径円柱部71とよりなる略2段円柱外形状を呈するものである。本例では、上記窪み部210に収容できるよう、大径円柱部72の直径D2=3mm、軸方向長さL2=2.5mm、小径円柱部71の直径D1=1.4mm、軸方向長さL1=4.2mmを実現してある。
上記コイル素子3は、図4〜図6に示すごとく、凹溝状の延在溝31を設けた電極配線基板35と、延在溝31の溝方向と交差するように該延在溝31の内周面311に配設されていると共に電極配線基板35の表面に両端部が延設された第1の導電パターン30aと、アモルファスワイヤ32を貫通させた状態で延在溝31に収容された絶縁体34と、延在溝31を跨ぐように絶縁体34の外表面341に配設された第2の導電パターン30bとを有している。
ここで、電磁コイル30は、第1の導電パターン30aよりなる一方のコイル部と、隣り合う第1の導電パターン30aの端部を電気的に接続する第2の導電パターン30bよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものである。
ここで、電磁コイル30は、第1の導電パターン30aよりなる一方のコイル部と、隣り合う第1の導電パターン30aの端部を電気的に接続する第2の導電パターン30bよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものである。
電磁コイル30は、導電パターン30aよりなる上記一方のコイル部と、導電パターン30bよりなる上記他方のコイル部とを組み合わせて、全体としてら旋状の電気的な経路を形成したものである。なお、本例では、導電パターン30aは、図7〜図9に示すごとく、延在溝31の溝方向と略直交して形成してある。導電パターン30bは、延在溝31の幅方向に対して斜めに形成し、隣り合う導電パターン30aの端部を電気的に接続している。なお、これに代えて、導電パターン30bを延在溝31の溝方向と略直交して配設すると共に、導電パターン30aを幅方向に対して斜めに形成することもできる。
さらに、本例のコイル素子3では、電極配線基板35の端面359に電極351を形成してある。この電極351は、延在溝31を設けた側壁面に配設された導電パターン350を経由して電磁コイル30の両端から延設されたものである。本例のコイル素子3は、この電極351を利用して、回路基板等に表面実装するように構成してある。
本例のアモルファスワイヤ32は、直径20μmの導電性の軟磁性体よりなるワイヤである。そして、本例のコイル素子3では、図4及び図5に示すごとく、電極配線基板35に形成した深さ50μm、幅70μmの延在溝31内に、その溝方向に沿ってアモルファスワイヤ32を収容してある。そして、アモルファスワイヤ32を収容した延在溝31内には、エポキシ樹脂よりなる絶縁体34を充填してある。
なお、アモルファスワイヤ32としては、例えば、直径50μm以下のものを用いることができる。この場合には、電磁コイル30の断面積を小さく形成でき、コイル素子3及び微小磁界発生装置1を極めて小型に構成することができる。さらに好ましくは、直径30μm以下のアモルファスワイヤ32を用いるのが良い。なお、上記軟磁性体の材質としては、FeCoSiB、NiFe等を採用することができる。
本例のコイル素子3では、磁気コアとして磁気特性に優れるアモルファスワイヤ32を採用しているため、電磁コイル30のひと巻あたりの磁界強度を高め、巻き線数の低減を実現している。なお、本例のコイル素子3では、電磁コイル30の単位長さ当たりの捲線間隔を100μm/巻以下の50μm/巻としてある。
ここで、延在溝31の内周面311に配設した導電パターン30aの形成方法について、図7及び図8を用いて説明する。本例では、まず、電極配線基板35の長手方向に形成された延在溝31の内周面311の全面および電極配線基板35の表面における延在溝31の近傍領域に導電性の金属薄膜を蒸着した。その後、選択エッチング手法を用いて金属薄膜の一部を選択的に除去することにより、垂直パターン301a、水平パターン302aよりなる上記の導電パターン30aを形成した。垂直パターン301aは、延在溝31の溝側面において上下方向垂直に形成したものである。水平パターン302aは、延在溝11の溝底面において、相互に対面する垂直パターン301aを接続するものである。
次に、延在溝31の上面、すなわち絶縁体34の外表面341(図5参照。)に上記導電パターン30bを形成するに当たっては、まず、延在溝31に絶縁体34を充填した電極配線基板35の表面のうち、延在溝31の上面及びその近傍領域に導電性の金属薄膜を蒸着した。その後、図9に示すごとく、選択エッチング手法を用いて、この金属薄膜を除去することにより、溝方向に隣り合う導電パターン30a(図8参照。)の端部を接続する導電パターン30bを形成した。なお、本例では、垂直パターン301aおよび水平パターン302aの溝方向の幅を20μmに設定し、上記間隙部の同幅を20μmに設定した。
上記のように、コイル素子3では、アモルファスワイヤ32を貫通させた絶縁体34の外周に、直接、電磁コイル30を形成してある。すなわち、アモルファスワイヤ32と電磁コイル30の間に絶縁体34が配置され、この絶縁体34が、アモルファスワイヤ32と電磁コイル30との電気的な絶縁を保持している。
本例のコイル素子3では、上記のような構成を採用することで、電磁コイル30の内径を200μm以下と、非常に小径にして、微小磁界発生装置1全体の小型化を実現している。特に、本例では、電磁コイル30の円相当内径(高さと幅で形成される溝断面積と同一面積となる円の直径。)を66μmと、非常に小径に形成してある。
次に、コイル素子3の端面359に電極351を形成する方法について、図10を用いて説明する。コイル素子3を構成する電極配線基板35の長手方向の両端に所定の幅の溝部33を形成する。このコイル素子3では、電磁コイル30から溝部33の内壁面、すなわちコイル素子3の端面359をなす面に電極351を形成する。そして、本例のコイル素子3は、溝部33において切断して切り出したものである。なお、本例では、半導体技術であるフォトリソ工程を利用して上記のコイル素子を作製した。
上記のように作製した本例のコイル素子3は、電極配線基板35の大きさが0.5mm×0.5mm×4.0mmのものである。アモルファスワイヤ32は、CoFeSiB系合金を使った直径20μm、長さ1mmのものである。そして、延在溝31は、電極配線基板35の長手方向に形成してある。そして、以上のような構成を採用したことにより、本例では、コイル素子3を、0.5mm×0.5mm×4.0mmの大きさで実現している。
次に、上記駆動回路5は、図11及び図12に示すごとく、電子回路基板である略円形状の駆動回路基板50に形成したマルチバイブレータ回路である。本例では、CMOS−IC51を利用してマルチバイブレータ回路として動作する駆動回路5を構成してある。この駆動回路5は、抵抗53の抵抗値Rとコンデンサ52の静電容量Cとの積RCの値に応じた周波数で発振し、図13(A)に示すごとく、周波数10Hz、デューティー比50%の周期的な矩形状(パルス状)の電圧変化を電磁コイル30に印加するように構成してある。そして、電磁コイル30にパルス状の電圧変化を作用すると、図13(B)に示すごとく、コイル素子3が周波数10Hz、10ミリガウスのパルス磁界を発生する。
本例の駆動回路基板50は、図11に示すごとく、コイル素子3側の表面に、コイル素子3の電極351を接合するための電極パッド550を有していると共にCMOS−IC51、抵抗53及びコンデンサ52等を表面実装するように構成してある。そして、駆動回路基板50は、図1に示すごとく、電池6側の表面に、電池6のプラス側の電極61と当接する電極(図示略)を設けてある。また、駆動回路基板50の外周部には、駆動回路5のグランド電極として機能する導電パターン56を設けてある。この導電パターン56は、ケース7に収容したとき、ケース7の内周面に配設した導電パターン(図示略)と電気的に接触するように構成してある。なお、本例では、直径2.6mm、厚さ0.3mmの大きさで上記駆動回路5を実現している。また、上記電池6としては、直径2.6mm、軸方向長さ1.6mmのものを適用した。
ケース7は、図14に示すごとく、樹脂よりなる2段円柱外形状を呈するものである。また、ケース7の内周には、2段円柱を呈する外形状に対応して有底の2段円柱状の中空穴を設けてなる。底部側の小径円柱部71は、内周にコイル素子3を収容するように構成してある(図1参照。)。また、開放側の大径円柱部72は、内周に駆動回路基板50及び電池6を収容するように構成してあると共に、端部の内周面には、キャップ78(図1参照。)を螺入するための雌ねじを有する。そして、上記大径円柱部72の内周面には、収容した駆動回路基板50の外周部に設けた導電パターン56と電気的に接続すると共に、収容した電池6の外周をなすマイナス電極60と電気的に接続する導電パターン(図示略)を設けてある(図1参照。)。
そして、本例の微小磁界発生装置1(図1参照。)は、図15に示すごとく、フィクスチャ21におけるアパットメント22(図3参照。)を螺入するための凹み状の窪み部210に収容され、樹脂材料により封止された状態で顎骨201に埋設される。
以上のように、本例の歯科用の微小磁界発生装置1は、電池6を含み、極めて小形に形成されたものである。そして、この微小磁界発生装置1を収容したフィクスチャ21を顎骨201に埋設すれば、周辺の骨組織の再生機能を向上して、養生に要する期間を短縮させることができる。
ここで、この微小磁界発生装置1の電磁コイル30は、上記延在溝31の内周面311に配設した上記第1の導電パターン30aよりなる上記一方のコイル部と、上記絶縁体34の外表面341に配設した上記第2の導電パターン30bよりなる上記他方のコイル部とを組み合わせたものである。そのため、上記電磁コイル30は、極めて小型のものとなり、そして、上記微小磁界発生装置1は、フィクスチャ21に収容し得る程の小型のものとなる。なお、上記延在溝31の内周面311や、上記絶縁体34の外表面341の上記導電パターン30a、bは、例えば、金属蒸着やエッチング処理等により極めて効率良く、かつ、精度良く形成することができる。それ故、上記コイル素子3及び上記微小磁界発生装置1は、生産効率良く製造でき、かつ、高精度の優れた品質を有するものとなる。
なお、本例に代えて、図16に示すごとく、ケース7における小径円柱部71の外周面にねじを設けるのも良い。この場合には、フィクスチャ21の窪み部210の内周面に設けたアパットメント22螺入用のねじに対して、微小磁界発生装置1をねじ係合させることができる。
(実施例2)
本例は、実施例1を基にして、駆動回路の構成を変更した例である。この内容について、図17及び図18を用いて説明する。
本例の駆動回路5は、図17に示すごとく、駆動周波数の異なる2つのマルチバイブレータ回路を組み合わせたものである。第1のマルチバイブレータ回路5aは、抵抗562及びコンデンサ561からなる微分回路との組み合わせにより繰り返し周波数10Hz、デューティー比25%のパルス電圧(図18(A)参照。)を発生させるものである。第2のマルチバイブレータ回路5bは、繰り返し周波数0.5Hz、デューティー比50%のパルス電圧(図18(B)参照。)を発生させるものである。そして、本例の駆動回路5は、2つのマルチバイブレータ回路5a、5bの論理積(AND)をとって、電磁コイル30にパルス電圧(図18(C)参照。)を印加するように構成してある。
本例は、実施例1を基にして、駆動回路の構成を変更した例である。この内容について、図17及び図18を用いて説明する。
本例の駆動回路5は、図17に示すごとく、駆動周波数の異なる2つのマルチバイブレータ回路を組み合わせたものである。第1のマルチバイブレータ回路5aは、抵抗562及びコンデンサ561からなる微分回路との組み合わせにより繰り返し周波数10Hz、デューティー比25%のパルス電圧(図18(A)参照。)を発生させるものである。第2のマルチバイブレータ回路5bは、繰り返し周波数0.5Hz、デューティー比50%のパルス電圧(図18(B)参照。)を発生させるものである。そして、本例の駆動回路5は、2つのマルチバイブレータ回路5a、5bの論理積(AND)をとって、電磁コイル30にパルス電圧(図18(C)参照。)を印加するように構成してある。
以上のように、本例の駆動回路5は、電磁コイル30に通電する時間が極めて少ない。そのため、駆動回路5の電源である電池の長寿命化を実現することができる。一方、本例のように、時間間隔を設けてパルス磁界を発生させた場合にも、骨組織等の再生機能を向上するのに十分に有効である。
(実施例3)
本例は、実施例1を基にして、駆動回路の構成を変更した例である。この内容について、図19〜図21を用いて説明する。
本例の駆動回路5は、図19に示すごとく、実施例1と同様に構成したマルチバイブレータ回路の出力部において、直流成分をカットするためのコンデンサ541を出力抵抗54に直列接続したものである。このコンデンサ541の作用により、電磁コイル30には、正負に交互に反転する電流、すなわち交流電流が供給される。そして、コイル素子3では、磁界の向きが交互に判定する交流磁界が生じる。
本例は、実施例1を基にして、駆動回路の構成を変更した例である。この内容について、図19〜図21を用いて説明する。
本例の駆動回路5は、図19に示すごとく、実施例1と同様に構成したマルチバイブレータ回路の出力部において、直流成分をカットするためのコンデンサ541を出力抵抗54に直列接続したものである。このコンデンサ541の作用により、電磁コイル30には、正負に交互に反転する電流、すなわち交流電流が供給される。そして、コイル素子3では、磁界の向きが交互に判定する交流磁界が生じる。
さらに、本例の駆動回路5では、コンデンサ52の静電容量C、抵抗53の抵抗値R、コンデンサ541の静電容量c1及び出力抵抗54の抵抗値r1は、(c1×r1<R×C)の関係を満たすように設定してある。これにより、コンデンサ541及び出力抵抗54からなる微分回路が形成されるため、電磁コイル30に通電される電流値は、図20に示すごとく、駆動回路5の出力電圧(同図(A)参照。)の立ち上がりで正の極値となり、立ち下がりで負の極値となる(同図(B)参照。)。なお、図20(B)では、図19におけるP点の電圧を縦軸に規定してある。
すなわち、駆動回路5の出力電圧の立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジに対応して、電磁コイル30に通電される電流が瞬間的に最大値あるいは最小値となり、その後、素早くゼロに収束するインパルス状のパルス電流となる。これにより、電磁コイル30に電流を通電する期間を瞬間的なものとし、平均電流を抑制して省電力化を図ることができる。
一方、図21に示すごとく、アモルファスワイヤ32は、瞬間的な通電電流により磁化(このときの磁界強度を±Hpとする。)され、その後、残留磁気特性により所定の磁界強度(この磁界強度を±Hoとする。)を保持する。その結果、本例のコイル素子3では、図20(C)に示すごとく、交流磁界が発生することになる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
(実施例4)
本例は、実施例1を基にして、コイル素子3の構成を変更した例である。この内容について、図22〜図28を用いて説明する。
本例のコイル素子3は、図22に示すごとく、アモルファスワイヤ32の外周側に形成した絶縁体34の外周面に、電磁コイル30を形成したものである。この電磁コイル30は、絶縁体34の外周面に配設した導電パターンより形成してある。また、コイル素子3の端面359には、電磁コイル30の両端から電気的に延設された一対の電極351を配設してある。
本例は、実施例1を基にして、コイル素子3の構成を変更した例である。この内容について、図22〜図28を用いて説明する。
本例のコイル素子3は、図22に示すごとく、アモルファスワイヤ32の外周側に形成した絶縁体34の外周面に、電磁コイル30を形成したものである。この電磁コイル30は、絶縁体34の外周面に配設した導電パターンより形成してある。また、コイル素子3の端面359には、電磁コイル30の両端から電気的に延設された一対の電極351を配設してある。
以下に、本例のコイル素子3を作製する手順について概説する。
まず、図23に示すごとく、型成形により、アモルファスワイヤ32の外周に樹脂よりなる絶縁体34を形成した。この絶縁体34は、断面矩形状を呈する棒状のものである。
次に、絶縁体34の外周面の全面に渡って、銅を含む金属材料を蒸着し、金属薄膜を形成した。その後、図24に示すごとく、選択エッチングにより電磁コイル30を形成した。さらに、本例では、電磁コイル30を形成すると同時に該電磁コイル30の一方の端部から延設される導電パターンを形成し、コイル素子3の端面359に電極351を設けた。また、電磁コイル30の他方の端部には、絶縁体34の側面に電極352を設ける。
まず、図23に示すごとく、型成形により、アモルファスワイヤ32の外周に樹脂よりなる絶縁体34を形成した。この絶縁体34は、断面矩形状を呈する棒状のものである。
次に、絶縁体34の外周面の全面に渡って、銅を含む金属材料を蒸着し、金属薄膜を形成した。その後、図24に示すごとく、選択エッチングにより電磁コイル30を形成した。さらに、本例では、電磁コイル30を形成すると同時に該電磁コイル30の一方の端部から延設される導電パターンを形成し、コイル素子3の端面359に電極351を設けた。また、電磁コイル30の他方の端部には、絶縁体34の側面に電極352を設ける。
次に、図25に示すごとく、絶縁体34の側面のうち電極352を設けた側面に、電極352を残して電気的な絶縁性を有する絶縁被膜30cを配設する。その後、図22に示すごとく、絶縁体34の端面359に電極351を新たに設けると共に、この電極351と電極352とを電気的に接続する導電パターンを絶縁被膜30c(図25参照。)の表面に形成する。本例のコイル素子3は、以上の手順により作製したものである。
そして、本例の磁界発生ユニット10は、図26に示すごとく、駆動回路5を形成した駆動回路基板50の表面に、上記のコイル素子3を表面実装したものである。
そして、本例の磁界発生ユニット10は、図26に示すごとく、駆動回路5を形成した駆動回路基板50の表面に、上記のコイル素子3を表面実装したものである。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
また、本例では、一本のアモルファスワイヤ32を用いてコイル素子3を構成したが、これに代えて、外周を絶縁被覆した複数本のアモルファスワイヤ32を束ねて適用することもできる。この場合には、個々のアモルファスワイヤ32の断面積を抑制して渦電流をの発生を抑えながら、複数本のアモルファスワイヤ32を束ねることで総断面積を確保することができる。そのため、このコイル素子3によれば、一層効率良く磁界を発生させることができる。
また、本例では、一本のアモルファスワイヤ32を用いてコイル素子3を構成したが、これに代えて、外周を絶縁被覆した複数本のアモルファスワイヤ32を束ねて適用することもできる。この場合には、個々のアモルファスワイヤ32の断面積を抑制して渦電流をの発生を抑えながら、複数本のアモルファスワイヤ32を束ねることで総断面積を確保することができる。そのため、このコイル素子3によれば、一層効率良く磁界を発生させることができる。
1 歯科用の微小磁界発生装置(微小磁界発生装置)
10 磁界発生ユニット
2 インプラント
21 フィクスチャ
22 アパットメント
3 コイル素子
30 電磁コイル
32 軟磁性体(アモルファスワイヤ)
34 絶縁体
5 駆動回路
50 駆動回路基板
6 電池
7 ケース
10 磁界発生ユニット
2 インプラント
21 フィクスチャ
22 アパットメント
3 コイル素子
30 電磁コイル
32 軟磁性体(アモルファスワイヤ)
34 絶縁体
5 駆動回路
50 駆動回路基板
6 電池
7 ケース
Claims (9)
- 電磁コイルと、該電磁コイルに電力を供給する駆動回路とを含む歯科用の微小磁界発生装置において、
該微小磁界発生装置は、棒状の軟磁性体と、上記駆動回路の電源である電池とを有し、上記駆動回路が、上記軟磁性体の外周に巻回された上記電磁コイルに交番電圧を印加するように構成されており、
上記微小磁界発生装置は、顎骨に埋め込むフィクスチャと人工歯を含むアパットメントとを組み合わせてなる歯科治療用のインプラントにおける上記フィクスチャに収容するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。 - 請求項1において、上記駆動回路は、繰り返しパルス状の電圧変化を上記電磁コイルに作用するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。
- 請求項2において、上記駆動回路が上記繰り返しパルス状の電圧変化を上記電磁コイルに作用する際のデューティー比は、0.001%以上50%以下であることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項において、上記駆動回路は、0.1Hz以上100Hz以下の周波数で、上記電磁コイルに交番電圧を印加するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項において、上記駆動回路は、双極性の交番電圧にオフセット電圧を重畳した単極性の交番電圧を上記電磁コイルに印加するように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項において、上記駆動装置は、上記電磁コイルに交番電圧を印加する通電期間と、上記電磁コイルへの交番電圧の印加を停止する通電停止期間とを周期的に交互に繰り返すように構成してあることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項において、上記微小磁界発生装置は、凹溝状の延在溝を設けた電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と交差するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第1の導電パターンと、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体を貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設された第2の導電パターンとを有しており、
上記電磁コイルは、上記第1の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第1の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第2の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものであることを特徴とする歯科用の微小磁界発生装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、上記微小磁界発生装置では、アモルファスワイヤよりなる上記軟磁性体の外周に上記絶縁体を形成してあり、上記電磁コイルが、上記絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなることを特徴とする歯科用の磁界発生装置。
- 歯科治療用のインプラントにおける顎骨に埋設するフィクスチャであって、
請求項1〜8のいずれか1項の歯科用の微小磁界発生装置を収容したことを特徴とするフィクスチャ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-08-02 JP JP2004226032A patent/JP2006042997A/ja active Pending
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