JP2011112629A - Indentor for measuring hardness and method of measuring hardness using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定物の硬さ測定に使用される圧子と、それを用いた硬さ測定方法に関する。特に、本発明は、圧子の表面に設けた塗布層の消失量を指標とした硬さ測定方法に用いる圧子と、それを用いた硬さ測定方法に関する。 The present invention relates to an indenter used for measuring the hardness of an object to be measured and a hardness measuring method using the indenter. In particular, the present invention relates to an indenter used in a hardness measurement method using the disappearance amount of a coating layer provided on the surface of the indenter as an index, and a hardness measurement method using the indenter.
歯牙硬組織(エナメル質、象牙質)がう蝕に罹患した場合、歯牙硬組織は本来の硬さを失い軟化する。軟化の著しい歯牙硬組織は除去する必要があるが、軽度ないし中等度に軟化した歯牙硬組織は保存が可能である。従って、う蝕病巣の削除(う蝕の治療)に際しては、軟化の程度を知る(すなわち、硬さを測定する)ことが、極めて大切なことである。 When a dental hard tissue (enamel, dentin) suffers from caries, the dental hard tissue loses its original hardness and softens. Although it is necessary to remove the softened tooth hard tissue, the softened tooth hard tissue can be preserved. Therefore, it is very important to know the degree of softening (that is, measure the hardness) when deleting caries lesions (caries treatment).
世の中の硬さ測定器は、多種多様なものが存在し市販されているが、一般的に歯の硬さを測定する場合は、抜去した歯を半切・研磨したのち、微小硬度計の試験台に固定し、ダイヤモンド圧子を一定の荷重で押付け、圧痕を付ける。圧痕の幅を顕微鏡で400倍に拡大して、マイクロメーターで測定する。求めた圧痕幅(μm)を、換算表を使って硬さ(ヌープ硬さ)に換算する。これらの実験室で使用する据え置き型の微小硬度計以外に、ポータブル型の硬さ計も存在する。しかし、歯のう蝕のような小さな組織の測定はできず、ましてや口腔内の歯に使用することは全く不可能である。 There are a wide variety of hardness measuring instruments in the world that are available on the market. Generally, when measuring the hardness of a tooth, the extracted tooth is half-cut and polished, and then a test table for a micro hardness tester. And press the diamond indenter with a constant load to make an indentation. The indentation width is magnified 400 times with a microscope and measured with a micrometer. The obtained indentation width (μm) is converted into hardness (Knoop hardness) using a conversion table. In addition to the stationary microhardness meter used in these laboratories, there is a portable hardness meter. However, it is not possible to measure small tissues such as dental caries, and it is absolutely impossible to use it for teeth in the oral cavity.
口腔内で硬さ判別が可能な方法として、円錐形のサファイア圧子をう蝕部に一定の荷重で押付け、引き離すときにタグバックが検出されるかどうかで、硬さを判別する方法が報告されている(例えば、特許文献1及び2参照)。う蝕病巣のように軟化した部位に探針を押込み引き上げると、探針がう蝕歯によって引っ張られる現象(タグバック)が起こる。このタグバックによる探針の牽引力は、被測定物が軟らかいと発生する。そのような硬さと牽引力との関係を利用して、特許文献1及び2では、探針をう蝕部に押込んでタグバックの有無を調べ、硬軟の判別が可能であるとされている。
As a method that can determine the hardness in the oral cavity, a method has been reported in which the hardness is determined based on whether or not a tag back is detected when the conical sapphire indenter is pressed against the carious part with a constant load and pulled apart. (For example, see
特許文献1及び2のタグバックを利用した測定方法では、所定の硬さ(例えばヌープ硬さ20)より硬いか軟らかいかを判別することはできるものの、硬さそのものを測定することができない。
In the measurement methods using the tag backs of
硬さ自体を知るための別の方法として、う蝕部に付与した圧痕の精密印象を取り、レプリカモデルを作成し、圧痕の直径を顕微鏡で測定し、換算用グラフで硬さ(ヌープ硬さ)を求める方法が報告されている。しかしこの方法は、一般的なヌープ硬さ測定の工程(圧子の押し込み、圧痕の測定、硬さ換算)に加えて、さらにレプリカモデルの作成工程を必要とする。そのため、測定手順が複雑になる。また、レプリカモデルの作成により、測定時間が長くなる。 As another method to know the hardness itself, take a precise impression of the impression given to the caries, create a replica model, measure the diameter of the impression with a microscope, and use the conversion graph to determine the hardness (Knoop hardness) ) Has been reported. However, this method requires a replica model creation step in addition to a general Knoop hardness measurement step (indentation, indentation measurement, hardness conversion). This complicates the measurement procedure. In addition, the measurement time becomes longer due to the creation of the replica model.
そこで、本発明は、簡単にう蝕病巣の硬さを測定でき、実用性に優れた硬さ測定用圧子及びそれを用いた硬さ測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hardness measuring indenter that can easily measure the hardness of a carious lesion and is excellent in practicality, and a hardness measuring method using the same.
本発明は、被測定物の硬さを測定するための圧子であって、
前記圧子は、
縮径された先端部を備えた圧子本体と、
前記先端部の表面に塗布された塗布層と、を含み、
硬さ測定時に前記先端部を前記被測定物に押圧すると、前記被測定物に陥入した前記先端部の陥入部分を覆う前記塗布層が消失することを特徴とする。
The present invention is an indenter for measuring the hardness of an object to be measured,
The indenter is
An indenter body with a reduced diameter tip,
An application layer applied to the surface of the tip,
When the tip is pressed against the object to be measured at the time of hardness measurement, the coating layer covering the indented portion of the tip that is invaded into the object to be measured disappears.
本発明は、前記硬さ測定用圧子を用いて、被測定物の硬さを測定する硬さ測定方法であって、
前記圧子を前記被測定物に対して所定圧力で押圧して、圧子本体の先端部を被測定物に陥入させる押圧工程と、
前記塗布層が消失した陥入部分の長さを測定する測定工程と、
前記圧力と前記陥入部分の長さとに基づいて、前記被測定物の硬さを求める硬さ換算工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a hardness measurement method for measuring the hardness of an object to be measured using the hardness measurement indenter,
A pressing step of pressing the indenter against the object to be measured at a predetermined pressure, and causing the tip of the indenter body to intrude into the object to be measured;
A measuring step for measuring the length of the invaginated portion where the coating layer has disappeared;
And a hardness conversion step of determining the hardness of the object to be measured based on the pressure and the length of the indented portion.
本明細書において「塗布層が消失」とは、陥入部分を覆う塗布層が被測定物によって除去されて、陥入部分から圧子本体が露出した状態を指している。
陥入部分から除去された塗布層は、被測定物に移動してもよく、又は、圧子本体のうち陥入部分以外の部分(非陥入部分)に移動してもよい。
In this specification, “the coating layer disappears” refers to a state in which the coating layer covering the indented portion is removed by the object to be measured and the indenter body is exposed from the indented portion.
The coating layer removed from the indented portion may move to the object to be measured, or may move to a portion other than the indented portion (non-indented portion) of the indenter body.
本発明に係る硬さ測定用圧子を用いて、本発明に係る硬さ測定方法により、被測定物の硬さを測定することができる。
すなわち、本発明の測定方法の「押圧工程」において、圧子本体の先端部を、被測定物に対して所定圧力で押圧して押し込む(陥入させる)と、先端部の表面に設けてあった塗布層のうち、被測定物に陥入した部分の塗布層だけが消失する。そして、「測定工程」において、塗布層が消失した部分(陥入部分)の長さを測定する。陥入部分の長さは、押圧工程において圧子本体が被測定物に陥入した深さと一致するので、陥入部分の長さを測定すれば、その長さと同じ深さだけ圧子本体が陥入していたことがわかる。最後に、「硬さ換算工程」において、「測定工程」で得られた陥入部分の長さ(陥入深さ)と、「押圧工程」において圧子にかけた所定圧力とに基づいて、硬さ(例えばヌープ硬さKHN)に換算する。
Using the hardness measurement indenter according to the present invention, the hardness of the object to be measured can be measured by the hardness measurement method according to the present invention.
That is, in the “pressing step” of the measuring method of the present invention, the tip portion of the indenter body is provided on the surface of the tip portion when pressed against the object to be measured with a predetermined pressure (indented). Of the coating layer, only the coating layer that is invaded into the object to be measured disappears. Then, in the “measuring step”, the length of the portion (invaded portion) where the coating layer has disappeared is measured. The length of the indented part coincides with the depth at which the indenter body intruded into the object to be measured in the pressing process. Therefore, if the length of the indented part is measured, the indenter body is indented by the same depth as the indented part. I understand that I was doing. Finally, in the “hardness conversion step”, the hardness is determined based on the length of the intrusion portion (indentation depth) obtained in the “measurement step” and the predetermined pressure applied to the indenter in the “pressing step”. (For example, Knoop hardness KHN).
本発明の硬さ測定用圧子を用いて硬さ測定を行うと、単なる硬軟ではなく、硬さ自体を求めることができる。
また、本発明の硬さ測定用圧子を用いた本発明の硬さ測定では、一般的なヌープ硬さ測定の「圧痕の測定」の代わりに「陥入部分の長さ測定」を行っている。すなわち、本発明の硬さ測定と、一般的なヌープ硬さ測定とを比べると、同じ工程数で硬さを測定することができる。よって、本発明の圧子を用いてう蝕病巣の硬さを測定すれば、追加の工程(レプリカモデルの作成)なしに、う蝕病巣の硬さを測定できる。
When the hardness measurement is performed using the hardness measurement indenter of the present invention, the hardness itself can be obtained instead of the mere hardness.
Moreover, in the hardness measurement of the present invention using the indenter for hardness measurement of the present invention, “indentation length measurement” is performed instead of “measurement of indentation” in general Knoop hardness measurement. . That is, when the hardness measurement of the present invention is compared with a general Knoop hardness measurement, the hardness can be measured with the same number of steps. Therefore, if the hardness of the carious lesion is measured using the indenter of the present invention, the hardness of the carious lesion can be measured without an additional step (creation of a replica model).
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語)を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating specific directions and positions (for example, “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms) are used as necessary. . The use of these terms is to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms. Moreover, the part of the same code | symbol which appears in several drawing shows the same part or member.
<実施の形態1>
本実施の形態では、特に、口内歯及び抜去歯(例えば、う蝕病巣)の硬さ測定に適した圧子について説明する。
図1(a)〜図1(c)は、本発明に係る硬さ測定用圧子10(以下「圧子10」と称する)を示している。圧子10は、圧子本体11と塗布層15とを含んでいる。圧子本体11は、縮径された先端部110を備えており、先端部110の表面は、塗布層15で被覆されている。塗布層15は、圧子本体11の先端部110の頂点116から、先端部110の一部又は全部を覆っている(図では、先端部110の一部を覆っている)。なお、説明を容易にするために、塗布層15の厚さを実際より厚く図示している。
<
In the present embodiment, an indenter suitable for measuring the hardness of oral teeth and extracted teeth (for example, carious lesions) will be described.
1A to 1C show a hardness measuring indenter 10 (hereinafter referred to as “
本発明の圧子10を用いた硬さ測定では、具体的には以下の3工程を含んでいる。
(1)押圧工程
圧子10の先端16を被測定物(例えば歯)に当てがい、圧子10にかかる圧力が所定値になるまで圧子10を押圧して、圧子本体11の先端部110を被測定物に陥入させる。このとき、先端部110のうち被測定物に陥入した部分(陥入部分)を覆っていた塗布層15が剥離して、被測定物に移動する。つまり、押圧工程により、陥入部分の表面から塗布層15が除去される。
(2)測定工程
陥入部分(塗布層15が除去された部分)の長さを、測定手段(例えば計測顕微鏡)で測定する。
(3)硬さ換算工程
押圧工程における「圧力の所定値」と、測定工程で測定した「陥入部分の長さ」とを用いて、被測定物の硬さに換算する。
以下に、各工程について具体的に説明する。
Specifically, the hardness measurement using the
(1) Pressing step The
(2) Measurement process The length of the intrusion portion (portion from which the
(3) Hardness conversion step Using the “predetermined value of pressure” in the pressing step and the “length of the indented portion” measured in the measurement step, the hardness is converted into the measured object.
Below, each process is demonstrated concretely.
(1)押圧工程
図2(a)は、圧子10の先端16が被測定物(例えば歯)90に接触する前の状態、図2(b)は、圧子10の先端16を被測定物90に当てがい、圧子10に圧力をかけ始めた状態、そして、図2(c)は、圧子10にかかる圧力が所定値に達した状態を、それぞれ示している。図2では、圧子10にかかる圧力が所定値以下の場合にはランプ81が消えており(図2(a)、図2(b))、所定値に達したときにランプ81が点灯する(図2(c))。
(1) Pressing Step FIG. 2A shows a state before the
なお、圧子10は直径数mm程度であるので、指で把持して押圧するのは困難である。そこで、圧子10を保持して、圧子10を被測定物90に押圧するための押圧器具を使用するのが好ましい。
In addition, since the
図2(b)及び図2(c)では、圧子本体11の先端部110の一部が被測定物90の内部に陥入している。陥入部分12を覆っていた塗布層15は、被測定物90によって剥離される。剥離した塗布層150は、被測定物90の表面91(圧子10の周囲)に付着する。
2B and 2C, a part of the
図2(c)のように、圧子10にかかる圧力が所定値に達した時点で圧子10の押圧を終了し、圧子10を被測定物90から抜く。押圧を終了した時点での陥入部分12の陥入深さを「符号D」で示す。
As shown in FIG. 2C, when the pressure applied to the
(2)測定工程
上述の押圧工程が終わった後の圧子10は、図3(a)〜図3(c)のように、圧子本体11の先端部110を覆っていた塗布層15の一部が剥離して、先端部110の頂点116が露出している。この露出部分は、押圧工程の「陥入部分12」と一致する。
このように、先端部110の頂点116が露出した圧子10を顕微鏡(例えば、倍率×400の計測顕微鏡)で観察して、陥入部分12の長さLを測定する。なお、「陥入部分12の長さ」とは、圧子10の長軸13方向に沿って測定した陥入部分の寸法を指す。
この陥入部分12の長さLは陥入深さDと等しいので、長さLの測定することにより、陥入深さDを知ることができる。本明細書では、「陥入部分12の長さL」は、実質的に「陥入深さD」を指しているものと見なすことができる。
(2) Measuring process The
In this way, the length L of the invaginated
Since the length L of the invaginated
(3)硬さ換算工程
図4は、圧子10に所定圧力(例えば、150gf)をかけた場合の陥入部分12の長さと、被測定物90の硬さとの関係を示す長さ−硬さの較正曲線である。硬さ既知(図4の例では、ヌープ硬さ5、6、13.5、21及び30.5)の5種類の被測定物90を準備して、工程(1)で所定圧力(150gf)まで圧子10を押圧し、工程(2)で陥入部分12の長さL(陥入深さD)を測定した。各被測定物90の硬さと陥入部分12の長さLとから、図4の較正曲線を作成した。
(3) Hardness conversion step FIG. 4 is a length-hardness indicating the relationship between the length of the
そして、硬さ未知の被測定物90でも、工程(1)で同じ所定圧力(150gf)まで圧子10を押圧し、工程(2)で陥入部分12の長さL(すなわち、陥入深さD)を測定する。得られた「長さL」の値を、図4の較正曲線を用いて硬さに換算する。
なお、較正曲線は、使用する圧子本体11の先端部110の頂点116の曲率半径、及び先端部110の内抱角θ(図3)によって異なるため、実際の測定に使用する圧子10と同一のものを用いて較正曲線を準備する必要がある。
And even with the
The calibration curve differs depending on the radius of curvature of the apex 116 of the
上述のように、本発明の圧子10を用いて工程(1)〜(3)を行うことにより、被測定物90の硬さを測定することができる。
また、押圧工程を行う場所(すなわち、被測定物の置かれている場所)の近くに顕微鏡と較正曲線とを準備すれば、工程(1)〜(3)の全てを連続して行うことができる。つまり、圧子を被測定物に押し込み、その後すぐに陥入部分の長さを測り、その結果から硬さを求めることができるので、リアルタイムで硬さを測定することができる。
As described above, the hardness of the
Moreover, if a microscope and a calibration curve are prepared near the place where the pressing process is performed (that is, the place where the object to be measured is placed), all of the processes (1) to (3) can be performed continuously. it can. That is, since the indenter is pushed into the object to be measured, the length of the indented portion is measured immediately thereafter, and the hardness can be obtained from the result, so that the hardness can be measured in real time.
さらに、硬さを測定するためのシステムとして、コンピュータと、コンピュータに接続可能な顕微鏡と、コンピュータで動作する「計測プログラム」及び「硬さ換算プログラム」とを含む自動化システムを構築すれば、工程(3)を自動化することもできる。 Furthermore, if an automated system including a computer, a microscope that can be connected to the computer, and a “measurement program” and a “hardness conversion program” that operate on the computer is constructed as a system for measuring hardness, a process ( 3) can also be automated.
「計測プログラム」とは、顕微鏡からの画像データから、標的部分の実寸法を計測できるプログラムをいう。例えば、圧子本体10の陥入部分12の画像データをディスプレイに表示し、圧子本体10の先端部110の頂点116と、先端部110と塗布層15との境界線上にある任意の2点と、の合計3点を指定すると、頂点116と境界線との距離(すなわち、陥入部分12の長さL)を算出できる計測プログラムが利用できる。
“Measurement program” refers to a program that can measure the actual dimensions of a target portion from image data from a microscope. For example, the image data of the
また、「硬さ換算プログラム」とは、較正曲線上にある多数の「長さ−硬さ」のデータ対、又は較正曲線の計算式を利用して、長さを硬さに換算するプログラムをいう。すなわち、硬さ換算プログラムに陥入部分12の長さLの数値データを入力すると、被測定物90の硬さの数値データを得ることができる。
“Hardness conversion program” refers to a program that converts length to hardness using a number of “length-hardness” data pairs on the calibration curve or the calculation formula of the calibration curve. Say. That is, when the numerical data of the length L of the
以下に、自動化システムの動作について、図5を参照しながら具体的に説明する。
まず、顕微鏡からの画像データをコンピュータに入力し(S10)、その画像データをディスプレイに表示する(S20)。
The operation of the automation system will be specifically described below with reference to FIG.
First, image data from a microscope is input to a computer (S10), and the image data is displayed on a display (S20).
(工程(2))
同じコンピュータ上で動作している「計測プログラム」の機能を利用して、画像データ上で測定基準点(3点:圧子本体10の先端部110の頂点116、先端部110と塗布層15との境界線上にある任意の2点と)を設定する(S30)。計測プログラムは、その3点から、陥入部分12の長さLを算出し(S40)、長さデータとして出力する(S50)。長さデータは、コンピュータのメモリ等に記憶される。
(Process (2))
By using the function of the “measurement program” operating on the same computer, the measurement reference points (3 points: the apex 116 of the
(工程(3))
次に、同じコンピュータ上で動作している「硬さ換算プログラム」に、長さデータを入力する(S60)。このときに、メモリ等に記憶された長さデータを自動的に参照するように、硬さ換算プログラムがプログラミングされてもよい。硬さ換算プログラムにより、長さデータ(長さL)から硬さに換算する(S70)。この硬さデータは、例えばディスプレイなどの表示手段に出力される(S80)。硬さを測定する測定者は、表示された「硬さ」から、被測定物の硬さを知ることができる。
このように、「計測プログラム」と「硬さ換算プログラム」とを利用することにより、工程(3)を自動化することができる。
(Process (3))
Next, the length data is input to the “hardness conversion program” operating on the same computer (S60). At this time, the hardness conversion program may be programmed so as to automatically refer to the length data stored in the memory or the like. The hardness conversion program converts the length data (length L) into hardness (S70). This hardness data is output to display means such as a display (S80). The measurer who measures the hardness can know the hardness of the object to be measured from the displayed “hardness”.
Thus, the process (3) can be automated by using the “measurement program” and the “hardness conversion program”.
なお、上記には、「計測プログラム」と「硬さ換算プログラム」とを組み合わせる例を示したが、長さLを算出するために「計測プログラム」を単独で利用することも、(別の方法で算出した)長さLを硬さに換算するために「硬さ換算プログラム」を単独で利用することもできる。 In addition, although the example which combined the "measurement program" and the "hardness conversion program" was shown above, in order to calculate the length L, a "measurement program" can be used independently (another method In order to convert the length L (calculated in step 1) into hardness, the “hardness conversion program” can be used alone.
ところで、工程(1)では、圧子10の長軸13が、被測定物90の表面91に対して垂直になるように、圧子10を被測定物90に押圧するのが望ましい。しかしながら、図6のように表面91に対して長軸13が垂直でない場合には、陥入部分12の長さL(陥入深さDに相当)は、測定する位置によって異なってくる。このような場合には、陥入部分12の最大長さL1と最小長さL2とを測定して、その平均長さ((L1+L2)/2)を「陥入部分12の長さL」と見なすこととする。
By the way, in the step (1), it is desirable to press the
以下に、圧子10の製造方法について、図7を参照しながら説明する。
まず、圧子本体11に使用する材料から、所定寸法(例えば直径1mm、長さ5mm)の棒状部材111を作製する(図7(a))。
そして、棒状部材111の長軸130を中心軸として、棒状部材111の一端をテーパー加工する(図7(b))。これにより、棒状部材111(圧子本体11)に縮径した先端部110が形成される。さらに、必要に応じて、先端部110の頂点116を加工してRを付ける。
なお、圧子本体11を金属材料から形成する場合には、上記の方法の他に、圧子本体11の形状を有する鋳型を用いて、図7(b)に示す圧子本体11を直接鋳造することもできる。
Below, the manufacturing method of the
First, a rod-shaped
Then, one end of the rod-shaped
When the
最後に、圧子本体11の先端部110に塗布層用の塗布剤(塗料、半固形材料等)を塗布して、塗布層15を形成する(図7(c))。塗布剤の塗布は、刷毛等で塗布する方法、塗布剤に圧子本体11の先端部110を浸漬する方法(ディップコーティング)など、公知の塗布方法が利用できる。また、ペンタイプで提供される塗布剤であれば、圧子本体11の先端部110に直接塗ることもできる。
また、使用後の圧子10から塗布層15を全て剥離すれば、図7(b)の圧子本体11として再利用することができる。
Finally, a coating layer coating agent (paint, semi-solid material, etc.) is applied to the
Moreover, if all the coating layers 15 are peeled from the
次に、本発明の硬さ測定用圧子10の具体的な構成について詳説する。
Next, a specific configuration of the
(圧子本体11)
圧子本体11は金属、セラミック、鉱石などの硬質材料から形成することができる。特に、ヌープ硬さ200以上の硬質材料から圧子本体11を形成すると、様々な材料(例えば歯、金属、金属塗布層、プラスチック、プラスチック塗布層など)の硬さ測定を行うことができるので好ましい。また、通常は、圧子本体11の先端110の表面は鏡面研磨される。
(Indenter body 11)
The
圧子本体11に適したヌープ硬さ200以上の鉱石としては、例えば、ダイヤモンド、サファイア、ルビー、ジルコンなどの天然又は人工の鉱物が挙げられる。特に、サファイアは硬さが高いので、多くの被測定物の硬さ測定に利用できる。また、サファイアは、ダイヤモンドに比べると、加工が容易で、材料の価格も安価なので、圧子本体11のコストを下げることができる。
Examples of the ore having a Knoop hardness of 200 or more suitable for the
また、圧子本体11は、透明な鉱石から形成すると、不透明な塗布層15と組み合わせたときに、陥入部分12の境界を確認しやすくなる。そのため、陥入部分12の長さL(つまり、陥入深さD)の測定精度を向上できる利点がある。すなわち、透明な鉱石から成る圧子本体11と不透明な塗布層15とを組み合わせた圧子を用いると、硬さ測定における測定精度を向上する効果が得られる。
Further, when the
圧子本体11に適したヌープ硬さ200以上の金属としては、例えば、WC-Co、WC-TaC-Co、WC-TiC-Co、WC-TiC-TaC-Coなどの超硬合金が挙げられる。
また、超硬合金から形成した圧子本体11は、不透明な暗い色彩になるので、明度の高い(白っぽい)不透明な塗布層15と組み合わせたときに、陥入部分12の境界を確認しやすくなる。そのため、陥入部分12の長さL(つまり、陥入深さD)の測定精度を向上できる利点がある。すなわち、超硬合金から成る圧子本体11と、明度の高い不透明な塗布層15とを組み合わせた圧子を用いると、硬さ測定における測定精度を向上する効果が得られる。
Examples of the metal having a Knoop hardness of 200 or more suitable for the
Moreover, since the
圧子本体11の先端部110は、適切な内抱角θ(図3(b))になるように縮径されている。好ましい内抱角θは、被測定物90の材質によって異なる。よって、被測定物90に合わせて、最適な内抱角θを有する圧子10を使用するのが最も望ましい。しかしながら、多種類の圧子10を準備するのが困難である場合や、汎用性のある圧子10を準備したい場合には、先端部110の頂点116のチッピング防止と、被測定物90への押し込み易さとの観点を鑑みて、内抱角がθ=30〜90°の範囲にある圧子10を使用するのが好ましい。
The
さらに、図8(b)のように圧子本体11の頂点116’にRを付ける(頂点を面取りする)と、図8(a)のように鋭利な頂点116に比べてチッピングしにくくなるので好ましい。頂点116’のRの曲率半径は、0.3〜1.0mil(7.5〜25μm)の範囲であるのが好ましい。曲率半径がその範囲にあると、圧子10を被測定物90に押し込むのに支障がなく、そして先端16’のチッピング抑制に効果がある。
なお、陥入部分12の長さL(陥入深さD)は、頂点116、116’から測定した実際の長さとする。つまり、陥入部分12の長さLは、図8(a)では「長さL3」であり、図8(b)では「長さL4」である。
Furthermore, it is preferable to add R to the apex 116 ′ of the
Note that the length L (indentation depth D) of the
(塗布層15)
塗布層15に求められる性質としては、(a)圧子本体11への良好な塗布性、(b)圧子本体11からの剥離性、及び(c)被測定物90への付着性のバランスが取れていることが求められる。各性質について、以下に詳しく説明する。
(Coating layer 15)
The properties required for the
(a)圧子本体11への良好な塗布性
本明細書における「良好な塗布性」とは、塗布層用の塗布剤を、圧子本体11の表面全体に塗布できることを意味している。
塗布層用の塗布剤を圧子本体11の先端部110に塗布するとき、塗布剤が圧子本体11の表面に対して十分な濡れ性を有していないと、塗布剤は圧子本体11の表面で弾かれて、表面全体に広がることができない。その結果、得られる塗布層15は、膜厚が不均一になるばかりでなく、穴のあいた膜になる可能性がある。そのような塗布層15では、陥入部分12の長さL(陥入深さD)を正確に測定できない。よって、塗布層用の塗布剤には、圧子本体11の表面に対する十分な濡れ性が求められる。
(A) Good applicability to the
When the coating agent for the coating layer is applied to the
濡れ性は、塗布剤の種類(塗料の溶媒及び顔料の種類、半固形材料の種類など)などの影響を受ける。よって、使用する圧子本体11の材質に合わせて塗布剤を選択するのが望ましい。
The wettability is affected by the type of coating agent (type of paint solvent and pigment, type of semi-solid material, etc.). Therefore, it is desirable to select the coating agent according to the material of the
(b)圧子本体11からの剥離性
本発明の塗布層15に求められる「剥離性」とは、圧子10を被測定物90に押圧するまでは塗布層が剥離せず、圧子10を被測定物90に陥入したときには陥入部分12の塗布層15が剥離する性能である。
剥離性は、主に、塗布層15と圧子本体11の先端部110との結合力に依存する。この結合力は、塗布剤の種類、圧子本体11の材質や先端部110の表面性状などに影響を受ける。よって、塗布層用の塗布剤の選択、圧子本体11の材質の選択の際には、剥離性も考慮する必要がある。
(B) Peelability from the
The peelability mainly depends on the bonding force between the
(c)被測定物90への付着性
圧子10から剥離した塗布層150が圧子本体11の先端部110に付着したままでは、陥入部分12が明瞭に形成されにくい。よって、陥入部分12の長さL(陥入深さD)の測定に誤差を生じやすい。よって、剥離した後に、被測定物90に移動しやすい塗布層15となるように、塗布層用の塗布剤を選択するのが望ましい。
(C) Adhesiveness to the
上述の(a)〜(c)の性能を考慮して、(塗料の溶媒及び顔料の種類、半固形材料の種類など)、圧子本体11の材質を決定するのが望ましい。 In consideration of the above performances (a) to (c), it is desirable to determine the material of the indenter body 11 (such as paint solvent and pigment types, semi-solid material types).
塗布層15を形成するための塗布剤としては、溶媒型塗布剤と、非溶媒型塗布剤が挙げられる。溶媒型塗布剤とは、溶媒に顔料又は染料を分散させた塗料を指す。圧子本体11の先端110に溶媒型塗布剤を塗布すると、溶媒が蒸発して、顔料又は塗料が塗布層15を形成する。非溶媒型塗布剤とは、溶媒を含まない塗布剤を指す。圧子本体11の先端110に非溶媒型塗布剤を塗布すると、非溶媒型塗布剤そのものが塗布層15を形成する。
Examples of the coating agent for forming the
まず、溶媒型塗布剤を用いた塗布層15について説明する。
本発明に適した溶媒型塗布剤としては、溶媒に顔料を分散させて調製された塗料が挙げられる。塗料の塗布後に溶媒が揮発すると、顔料が塗布面(圧子本体11の先端部110)に固着して、塗布層15が形成される。このように形成した塗布層15は比較的脆く、除去される際には細かく砕けることが多い。本発明の圧子10では、圧子10の先端16を被測定物90に押し入れると、塗布層15は被測定物90の表面によって圧子本体11の先端部110から剥ぎ取られる。このときに、塗料から形成した塗布層15は、剥離しながら砕けて、被測定物90に付着する。
First, the
A solvent-type coating agent suitable for the present invention includes a paint prepared by dispersing a pigment in a solvent. When the solvent is volatilized after application of the paint, the pigment adheres to the application surface (the
なお、塗料から形成した塗布膜15では、膜厚が数μm(例えば1〜10)μmであるのが好ましい。塗布層15が1μm以下であると、欠陥(ピンホール等)のある塗布膜15になりやすい。一方、塗布層15が10μm以上であると、剥離する際に塗布膜15が細かく砕けにくくなるため、陥入部分12と非陥入部分との境界が不明瞭になりやすい。
In addition, in the
次に、非溶媒型塗布剤を用いた塗布層15’(図9)について説明する。
本発明に適した非溶媒型塗布剤としては、半固形材料が挙げられる。本明細書において「半固形材料」とは、歯科用パラフィンワックス(JIS T6502)、油性成分(流動パラフィンなど)を主成分とするワックス状材料(例えば、リップスティック、口紅、コンシーラー、ファンデーション、アイブロウ等)を指す。
Next, the
Non-solvent coating agents suitable for the present invention include semi-solid materials. In this specification, “semi-solid material” means a wax-like material (for example, lipstick, lipstick, concealer, foundation, eyebrow, etc.) mainly composed of dental paraffin wax (JIS T6502) and oily components (liquid paraffin, etc.). ).
半固形材料は、塗布前と塗布後とで組成が変化しない。すなわち、半固形材料は、半固形状態の塗布層15’を形成する。そのため、形成された塗布層15’は、除去される際に砕けずに変形する。本発明の圧子10’では、圧子10’の先端16’を被測定物90に押し入れると、塗布層15’は被測定物90の表面によって圧子本体11の先端部110から剥ぎ取られる。このときに、半固形材料から形成した塗布層15’は、剥離しながら変形して、先端部110と被測定物90の表面との間に溜まる。半固形材料の粘度や硬度によって、剥ぎ取られた塗布層15’は、被測定物90の表面に付着する場合と、溜まった時の形状を維持したまま圧子本体11に残る場合がある。また、剥ぎ取られた塗布層15’の一部が被測定物90の表面に付着し、残りの部分が圧子本体11に残ることもある。いずれにしても、陥入部分12に形成された塗布層15’が除去され、非陥入部分に形成された塗布層15’は残存するため、陥入部分12と非陥入部分との境界は明瞭に観察できる。
The composition of the semi-solid material does not change before and after application. That is, the semi-solid material forms the
なお、半固形材料から形成した塗布膜15’では、膜厚がおよそ10〜20μmであるのが好ましい。塗布層15’が10μm以下であると、欠陥(ピンホール等)のある塗布膜15’になりやすい。一方、塗布層15’が20μm以上であると、剥ぎ取られる塗布膜15’の量が多くなり過ぎて、圧子10’を被測定物90から離すときに、陥入部分12に再付着するおそれがあるので望ましくない。もし陥入部分12に塗布層15’が再付着すれば、陥入部分12と非陥入部分との境界が不明瞭になって、陥入部分12の長さLの測定精度(結果として、硬さの測定精度)が下がる可能性がある。
Note that the
半固形材料を圧子本体11の先端部110に塗布する場合には、刷毛等で塗布するよりも、先端部110を半固形材料に浸漬する(又は、先端部110を半固形材料に差し入れる)のが簡便である。先端部110を差し入れる方法で塗布層15’を形成すると、先端部110に半固形材料を適量で付着させることができるだけでなく、塗布層15’の表面が適度に荒れて反射率を低下させることができる(後述するように、透明又は、半透明の半固形材料を用いる場合、塗布層15’の表面の反射率は低いほうが好ましい)。
When the semi-solid material is applied to the
ここで、「適量」とは、塗布層15’により圧子本体11の先端を覆うときには、圧子本体11の表面が露出することがなく、そして陥入部分12から塗布層15’が消失するときには、塗布層15’が陥入部分12に残らない量を指す。
逆にいえば、本発明で使用するのに適した半固形材料とは、先端部110を差し入れたときに先端部110に適量が付着し、また、付着した時に形成される表面が荒れたまま(つまり平滑化しない)で維持されるような、粘度と硬さとを有しているものである。
Here, “appropriate amount” means that when the tip of the
In other words, the semi-solid material suitable for use in the present invention is that an appropriate amount adheres to the
半固形材料により塗布層15’を形成する利点は、圧子本体11の先端部110に塗布層15’を形成するのが簡便であること、そして、先端部110から塗布層15’を除去するのが容易であること、の2点が挙げられる。
The advantage of forming the
半固形材料の第1の利点によれば、塗布層15’を形成済みの圧子10’を予め準備する代わりに、圧子本体11と半固形材料とを準備しておき、硬さ測定の直前に圧子本体11を半固形材料に差し入れれば、すぐに硬さ測定用圧子10’として使用できる。よって、圧子10’を準備してから実際に測定するまでの時間と移動距離とを短縮できるので、硬さ測定より前に塗布層15’が剥離するおそれが少なく、硬さ測定に利用できない(不良品の)圧子10’が生じにくい。
According to the first advantage of the semi-solid material, instead of preparing the indenter 10 'with the coating layer 15' formed in advance, the
そして、半固形材料の第2の利点によれば、圧子10’を硬さ測定に使用した後に、圧子本体10’の先端110に残った塗布層15’を容易に除去できるので、圧子本体110として再生するのが極めて容易である。一例としては、同一の被測定物に対して硬さ測定を複数回行う場合に、圧子本体110を1本だけ準備して、「塗布層15’の形成」、「硬さ測定」、「塗布層15’の除去」という操作を複数回繰り返すこともできる。よって、必要となる圧子本体110の本数を減らすことができるので、圧子10’にかかる費用を抑制することができる。
According to the second advantage of the semi-solid material, the
塗布層15’を形成するための半固形材料のうちでも、歯科用パラフィンワックス、口唇用のワックス状材料(リップスティック、口紅)は、口内での安全性が確認されているので、口内歯の硬さ測定に使用する圧子10の塗布剤15’として好適である。
Among the semi-solid materials for forming the coating layer 15 ', dental paraffin wax and wax-like materials for lips (lipstick, lipstick) have been confirmed to be safe in the mouth. It is suitable as a
また、被膜15と陥入部分12(圧子本体11が露出している)とを視覚的に区別できるように、被膜15と圧子本体11との色彩や透明度を異ならせるのが好ましい。
一例としては、上述のように圧子本体11は透明な材料(例えばサファイアやダイヤモンド)から形成し、塗布層15を不透明な塗布剤から形成する。別の例としては、圧子本体11を不透明で暗色系の材料(例えば超硬合金)から形成するならば、塗布層15を明度の高い塗布剤から形成する。このように、色彩や透明度を異ならせると、顕微鏡で観察したときに、陥入部分12(圧子本体11が露出)と塗布層15との識別が非常に容易になり、陥入部分12の長さLを精度よく測定できる。
Moreover, it is preferable to make the color and transparency of the
As an example, as described above, the
不透明な塗布層15の形成に適した塗布剤としては、不透明な塗料が挙げられる。具体的には、有機顔料を含む塗料と無機顔料を含む塗料が利用でき、圧子本体11との相性等を考慮して選択するのが望ましい。
An example of the coating agent suitable for forming the
無機顔料を含む塗料の場合、無機顔料として、亜鉛、チタン、鉛及びカルシウムから成る群から選択される少なくとも一種の元素を含む化合物を含んでいるのが好ましい。亜鉛、チタン、鉛及びカルシウムの化合物を含む無機顔料としては、亜鉛華(酸化亜鉛)、硫化亜鉛(ZnS)、リトポン(ZnSとBaSO4との混合顔料)、二酸化チタン(TiO2)、鉛白(2PbCO3Pb(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)などが挙げられる。これらの無機顔料は、隠蔽力の高い白色顔料として知られている。よって、透明な材料から成る圧子本体11に、これらの無機顔料を塗布すると、陥入部分12と塗布層15とのコントラストがより明瞭になり、陥入部分12の長さL(陥入深さD)を精度よく測定できる。
In the case of a paint containing an inorganic pigment, the inorganic pigment preferably contains a compound containing at least one element selected from the group consisting of zinc, titanium, lead and calcium. Examples of inorganic pigments containing compounds of zinc, titanium, lead and calcium include zinc white (zinc oxide), zinc sulfide (ZnS), lithopone (mixed pigment of ZnS and BaSO 4 ), titanium dioxide (TiO 2 ), lead white (2PbCO 3 Pb (OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and the like. These inorganic pigments are known as white pigments with high hiding power. Therefore, when these inorganic pigments are applied to the
また、不透明な塗布層15の形成に適した塗布剤としては、不透明な半固形材料も好適である。具体的には、口紅、コンシーラー、アイブロウ等が挙げられる。
Further, as a coating agent suitable for forming the
なお、塗布層15と陥入部分12とが、色彩や透明度で区別しにくい場合(例えば、塗布層15と陥入部分12との色彩や透明度が同一又は類似である場合や、塗布層15が透明又は半透明である場合など)であっても、塗布層15と陥入部分12との反射率が異なれば、塗布層15と陥入部分12との境界を明確に視認することができる。よって、塗布層15と陥入部分12の反射率を異ならせることにより、陥入部分12の長さLを十分に高い精度で測定することができる。
In addition, when it is difficult to distinguish the
塗布層15と圧子本体11との反射率を異ならせる例としては、反射率の低い塗布層15を形成する方法がある。圧子本体11の先端部110は鏡面加工されているので、反射率が高い。よって、塗布層15の反射率を低く(例えば、表面に凹凸がある塗布層15や、つや消しの塗布層15など)することにより、顕微鏡で観察したときに、陥入部分12(圧子本体11が露出、高反射率)と塗布層15(低反射率)との識別が容易である。
As an example in which the reflectances of the
次に、本発明の圧子を使用した2種類の硬さ測定システムを説明する。1つは、ハンディータイプの硬さ測定システムであり(図10〜図14)、もう1つは設置型の硬さ測定システムである(図15)。
なお、以下に説明する硬さ測定システムでは、不透明な塗料から形成した塗布膜15を有する圧子10を例示して説明するが、圧子10の代わりに、半固形材料から成る塗布層15’を有する圧子10’を用いることもできる。
Next, two types of hardness measurement systems using the indenter of the present invention will be described. One is a handy type hardness measurement system (FIGS. 10 to 14), and the other is an installation type hardness measurement system (FIG. 15).
In the hardness measurement system described below, the
まず、図10〜図14を参照しながら、ハンディータイプの硬さ測定システム40と、その使用方法について説明する。この例では、硬さ測定システム40により、被測定物(口内歯のう蝕部94)の硬さを測定する。
First, a handy type
図10に示すように、硬さ測定システム40は、圧子10が固定された押圧器具(ハンドピース41)と、顕微鏡49と、顕微鏡49が接続されたコンピュータ60と、コンピュータ60に接続されたディスプレイ61と、を含んでいる。
As shown in FIG. 10, the
ハンドピース41は、口内に挿入可能で、且つ測定者(歯科医師)が把持するのに適した寸法形状にされている。ハンドピース41は、ホルダー411と押圧機構412とを備えている(図11及び図12参照)。
The
ホルダー411は、圧子10をう蝕部94に押圧する間、圧子10を安定して保持するためのものである。ホルダー411の先端411aには、圧子10の後端17を受容するための凹部が形成されている(図12)。
The
押圧機構412は、ホルダー411に保持された圧子10を被測定物(う蝕部94)に所定圧力で押圧するための機構である。押圧機構412の一例としては、コイルスプリング413と、スイッチ414とを含んだものが挙げられる(図12)。コイルスプリング413により、ホルダー411は下向きにバネ付勢されている。
ホルダー411に保持された圧子10の先端16をう蝕部94に押圧すると(図10の矢印A方向)、圧子10は反対向き(図12の矢印B方向)の応力を受ける。ホルダー411はコイルスプリング413を押し縮め、ホルダー411の後端411bはスイッチ414に近づく。後端411bがスイッチ414に接触したときに、ランプ81が点灯する。コイルスプリング413のバネ定数によって、ランプ81が点灯する際に圧子10にかかる圧力が決定される。すなわち、圧子10に任意の圧力(例えば、150gf)をかけるには、その圧力になった時に、ホルダー411の後端411bがスイッチ414に接触するように、コイルスプリング413のバネ定数を調節すればよい。
The
When the
顕微鏡49としては、光学顕微鏡、計測顕微鏡などが適している。計測顕微鏡49とは、二点間計測、角度計測、面積計測などの機能を備えた顕微鏡をいう。計測顕微鏡49を利用すると、陥入部分12の長さLを計測するのが容易である。顕微鏡49は、倍率200倍〜1000倍の高倍率のものが適している。
As the
図13に、顕微鏡49の一例を示す。顕微鏡49は、試料(圧子10)を載置するためのステージ491と、試料(圧子10)を観察するための鏡筒493とを備えている。鏡筒493は、撮像子493a、レンズ493b等を内蔵している。ステージ941のX方向を調節するつまみx1、ステージ941のY方向を調節するつまみy1を回転させることにより、ステージ491をXY方向に移動させることができる。また、鏡筒493のZ方向を調節するつまみz1を回転させることにより、鏡筒493のZ方向を移動させることができる。
FIG. 13 shows an example of the
なお、顕微鏡49の高い倍率で圧子10の先端16(具体的には、陥入部分12)を観察する場合、圧子10の先端16を顕微鏡下で見つけるのに時間がかかる。そこで、圧子10を載置するための圧子台492をステージ491の所定位置に固定して、その圧子台492を利用して圧子10の先端部16を観察するのが好ましい。
When observing the
ここで「圧子台492」とは、図14(a)に示すような器具であり、横向きに伸びる半円筒状のくぼみ492aと、くぼみ492aの片側に、垂直方向に設けた半円状の壁面492bと、を有している。半円筒状のくぼみ492aは、圧子10を横向き(圧子10の長軸13が水平になる向き)に支持することができる。そして、半円状の壁面492bには、圧子10の後端17を当接させる。
この圧子台492を用いれば、(同一寸法の圧子10を使用する限り)圧子10の先端16の位置をほぼ一定の位置に定めることができる。また、圧子台492を用いれば、圧子10を顕微鏡49のステージ491から浮いた状態で保持できるので、ピンセット等で圧子10を載置しやすい。特に、圧子10の中央部分が圧子台492から離れるように圧子台492に陥凹部492eを設けると、圧子10の中央部分をピンセットで把持して、圧子10を操作できるので好ましい。
Here, the “
If the
また、くぼみ492aは、半円筒状以外にすることもできる。例えば、図14(b)の圧子台492’では、くぼみ492cをV字溝状にしている。くぼみ492cの形状をV字溝に変更すると、壁面492dの形状は三角形に変わる。図14(b)の圧子台492’も、図14(a)の圧子台492と同様に、圧子10を横向きに、且つ所定の位置に保持することができる。
Further, the
顕微鏡49のステージ491の位置(図13のXY方向)と、顕微鏡49の鏡筒493の位置(図13のZ方向)は、通常は任意に変更可能である。そこで、圧子台492を用いて圧子10を観察する場合には、実際の硬さ測定に先立って、圧子台492に圧子10を載せて、圧子10の先端16が観察できる位置を調べておく。そして、ステージ491のY方向の位置と、鏡筒493のZ方向の位置とは、その位置にほぼ固定する。ステージ491の方向は固定しないが、代わりに先端16が見える位置に印(例えばストッパー)を付ける。圧子10を圧子台492に載置する場合は、ステージ491をX方向(例えば、図中の左上方向)に移動すれば、圧子10を載置しやすい。そして、圧子10を載置した後は、ステージ491をX方向の逆向き(図中の右下方向)に移動して、所定位置(ストッパーの位置)でステージ491を固定する。
Normally, the position of the
この操作により、圧子10の先端16を顕微鏡下で見つけるのが容易になる。なお、圧子10の先端16が画像の中心からずれている場合や、圧子10の先端16が合っていない場合には、つまみx1、y1、z1を回転させて、ステージ491のXY方向の位置、鏡筒493のZ方向の位置を微調節することができる。
This operation makes it easy to find the
コンピュータ60には、顕微鏡49とディスプレイ61とが接続されており、顕微鏡49で観察した圧子10の先端16の画像をディスプレイに表示できる。この画像は、画像データとして保存することができる。また、コンピュータには、「計測プログラム」及び「硬さ換算プログラム」をインストールしてもよい。計測プログラムを用いれば、圧子10の先端16に形成された陥入部分12の長さLを容易に測定することができる。また、硬さ換算プログラムを用いれば、計測プログラム等で得られた長さLの数値データから、被測定物90の硬さを容易に求めることができる。
A
次に、図15を参照しながら、設置型の硬さ測定システムと、その使用方法について説明する。この例では、硬さ測定システムにより、板状の被測定物90の硬さを測定する。なお、顕微鏡49、コンピュータ60及びディスプレイ61については、ハンディータイプの硬さ測定システムと同様であるため、図示及び説明を省略する。
Next, an installation type hardness measurement system and a method of using the same will be described with reference to FIG. In this example, the hardness of the plate-shaped
この設置型硬さ測定システムは、ハンディータイプの硬さ測定システム40で用いられたハンドピース41に代えて、設置型の押圧装置51(図15)を利用する。すなわち、設置型硬さ測定システムは、押圧装置51(図15)と計測顕微鏡49(図13)とを含んでいる。
This installation type hardness measurement system uses an installation type pressing device 51 (FIG. 15) instead of the
図15に示すように、押圧装置51は、被測定物90を載置する測定テーブル52と、圧子10を保持するホルダー411と、ホルダー411を保持するアーム53とを含んでいる。
As shown in FIG. 15, the
押圧装置51の押圧機構80は、アーム53と、圧力センサー82と、コントローラー83とを含んでいる。
アーム53はホルダー411を上下に動かすことができる。よって、アーム53を操作することにより、ホルダー411を下げて、圧子10に所定の圧力をかけることができる。
圧力センサー82は、圧子10にかかっている圧力を測定するためのものであり、アーム53に備えられている。圧力センサー82は、圧力の測定データをコントローラー83に送る。
コントローラー83は、圧力センサー82から届いた測定データが、予め設定しておいた圧力(所定圧力)に達したときに、ランプ81を点灯させる。コントローラー83の設定圧力を変更することにより、圧子10にかける圧力を変更することができる。
The
The
The
The
測定者は、アーム53を下げて、圧子10を被測定物90に押圧し、ランプ81が点灯したらアーム53の下降を停止する。これにより、圧子10を所定圧力で被測定物90に押圧することができる。
なお、アーム53の動作は、測定者が手動で行ってもよいが、コンピュータ制御等による自動化も可能である。
例えば、コンピュータ制御により、アーム53を降下させ、圧子10を被測定物90に押圧する。そして、圧力センサー82からの測定データが所定圧力に達したときに、コントローラー83はランプ81を点灯すると共に(又はランプ81の点灯に代えて)コンピュータに信号を送る。信号を受け取ったコンピュータはアーム53の降下を停止する。アーム53の動作を自動化すると、測定者ごとの誤差を減らすことができる。
The measurer lowers the
The operation of the
For example, the
この設置型の硬さ測定システムは、従来のヌープ硬さ計に比べて構造が簡単なので、安価に製造できる。また、設置場所が厳密に水平でなくても良いので、被測定物90を製造している製造現場に設置して、即時に硬さを測定できる。また、簡便な測定に比して、精度の高い硬さ測定が可能である。
This installation-type hardness measurement system has a simple structure compared to the conventional Knoop hardness tester, and can be manufactured at low cost. Moreover, since the installation location does not have to be strictly horizontal, it can be installed at the manufacturing site where the device under
本発明の圧子10を被測定物90(抜歯したう蝕部94)に押圧した後に、陥入部分12の長さLの測定を行った。
サファイア製の圧子本体11(内包角θ=50°、頂点の曲率半径0.7mil)を準備し、その先端部110にポスカ(三菱鉛筆株式会社製)の白色インクを塗布して塗布層15を形成した。塗布層15の厚さは数μmであった。このように製作した圧子10を用いて実験を行った。
After pressing the
A sapphire indenter body 11 (inner angle θ = 50 °, apex radius of curvature 0.7 mil) is prepared, and a
被測定物90として抜去したう蝕歯94(硬さKNH=16を準備した。圧子10をう蝕歯に押圧して、150gfまで圧力をかけた。その後、圧子10を計測顕微鏡(DS−3UX−SH、マイクロ・スクエア株式会社製)にて、500倍で観察した。圧子10の顕微鏡像を図16に示す。
The carious tooth 94 (hardness KNH = 16 prepared as the object to be measured 90 was prepared. The
図16からかわるように、塗布層15と陥入部分12とが明瞭に視認でき、陥入部分12の長さLの測定も容易であった。図16では、長さL=44μmであった。
As shown in FIG. 16, the
本発明の圧子10’を被測定物90(プラスチック板)に押圧した後に、陥入部分12の長さLの測定を行った。
サファイア製の圧子本体11(内包角θ=50°、頂点の曲率半径0.7mil)を準備し、その先端部110を歯科用パラフィンワックス(株式会社松風)に差し入れて、塗布層15’を形成した。塗布層15’の厚さは約10μmであった。このように製作した圧子10’を用いて実験を行った。なお、塗布層15’の表面は荒れており、圧子本体11の表面のうち、塗布層15’か形成されている領域を視認するのは容易であった。
After the indenter 10 'of the present invention was pressed against the workpiece 90 (plastic plate), the length L of the invaginated
A sapphire indenter body 11 (inner angle θ = 50 °, apex radius of curvature 0.7 mil) was prepared, and its
被測定物90としてプラスチック板(硬さKNH=6)を準備した。圧子10をプラスチック板に押圧して、150gfまで圧力をかけた。その後、圧子10を計測顕微鏡(DS−3UX−SH、マイクロ・スクエア株式会社製)にて、500倍で観察した。圧子10の顕微鏡像を図17に示す。
A plastic plate (hardness KNH = 6) was prepared as the
図17からかわるように、塗布層15’と陥入部分12とが明瞭に視認でき、陥入部分12の長さLの測定も容易であった。図17では、長さL=94μmであった。
As shown in FIG. 17, the
本発明の硬さ測定システムは、歯科分野における口腔内のう蝕歯の硬さ測定に限らず、陥入部分の塗布層が移動する被測定物であれば、様々な材料(例えば、金属材料、金属被膜、ゴム材料、プラスチック材料、プラスチック被膜、鉱石など)の硬さ測定に利用することができる。 The hardness measurement system of the present invention is not limited to the measurement of the hardness of dental caries in the oral cavity in the dental field, and various materials (for example, metal materials, (Metal coating, rubber material, plastic material, plastic coating, ore, etc.)
10 硬さ測定用圧子
11 圧子本体
110 圧子本体の先端部
116 先端部の頂点
12 陥入部分
13 長軸
15 塗布層
150 剥離した塗布層
16 先端
17 後端
40 硬さ測定システム
41 ハンドピース
411 ホルダー
412 押圧機構
413 コイルバネ
414 スイッチ
50 硬さ測定システム
51 押圧装置
52 測定テーブル
53 アーム
60 コンピュータ
61 ディスプレイ
80 押圧機構
81 ランプ
82 圧力センサー
90 被測定物(歯牙象牙質)
91 被測定物の表面(歯牙象牙質表面)
D 陥入深さ
L 陥入部分の長さ
DESCRIPTION OF
91 Surface of measured object (dental dentin surface)
D Depth of intrusion L Length of intrusion
Claims (14)
前記圧子は、
縮径された先端部を備えた圧子本体と、
前記先端部の表面に塗布された塗布層と、を含み、
硬さ測定時に前記先端部を前記被測定物に押圧すると、前記被測定物に陥入した前記先端部の陥入部分を覆う前記塗布層が消失することを特徴とする硬さ測定用圧子。 An indenter for measuring the hardness of an object to be measured,
The indenter is
An indenter body with a reduced diameter tip,
An application layer applied to the surface of the tip,
An indenter for hardness measurement, wherein when the tip is pressed against the object to be measured at the time of hardness measurement, the coating layer covering the indented portion of the tip that is invaded into the object to be measured disappears.
前記無機顔料が、亜鉛、チタン、鉛及びカルシウムから成る群から選択される少なくとも一種の元素を含む化合物を含むことを特徴とする請求項2に記載の硬さ測定用圧子。 The paint comprises a paint containing an inorganic pigment;
The indenter for hardness measurement according to claim 2, wherein the inorganic pigment contains a compound containing at least one element selected from the group consisting of zinc, titanium, lead and calcium.
前記圧子を前記被測定物に対して所定の圧力で押圧して、圧子本体の先端部を被測定物に陥入させる押圧工程と、
前記塗布層が消失した陥入部分の長さを測定する測定工程と、
前記陥入部分の長さを、前記被測定物の硬さに換算する硬さ換算工程と、
を含むことを特徴とする硬さ測定方法。 A hardness measurement method for measuring the hardness of an object to be measured using the indenter for hardness measurement according to any one of claims 1 to 8,
A pressing step of pressing the indenter against the object to be measured at a predetermined pressure, and causing the tip of the indenter body to intrude into the object to be measured;
A measuring step for measuring the length of the invaginated portion where the coating layer has disappeared;
A hardness conversion step of converting the length of the indented portion into the hardness of the object to be measured;
A hardness measurement method comprising:
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の硬さ測定用圧子を保持するホルダーと、
前記ホルダーに保持された前記圧子を被測定物に所定圧力で押圧するための押圧機構と、
圧子本体の先端部の陥入部分の長さを測定するための測定手段と、
を含むことを特徴とする硬さ測定システム。 A hardness measurement system used in the hardness measurement method according to any one of claims 9 to 11,
A holder for holding the indenter for hardness measurement according to any one of claims 1 to 8,
A pressing mechanism for pressing the indenter held by the holder against the object to be measured with a predetermined pressure;
Measuring means for measuring the length of the indented portion of the tip of the indenter body;
A hardness measurement system comprising:
前記圧子本体の前記先端部の画像データをコンピュータに送信可能な顕微鏡と、
前記画像データから前記陥入部分の長さを計測して長さデータを生成するための計測プログラムと、を含み、
前記硬さ測定システムが、前記長さデータを前記被測定物の硬さに換算するための硬さ換算プログラムをさらに含むことを特徴とする請求項12又は13に記載の硬さ測定システム。 The measuring means is
A microscope capable of transmitting image data of the tip of the indenter body to a computer;
A measurement program for measuring the length of the intrusion portion from the image data and generating length data,
The hardness measurement system according to claim 12 or 13, wherein the hardness measurement system further includes a hardness conversion program for converting the length data into the hardness of the object to be measured.
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