JP2018187052A - 歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのテストポール及びそれを備えたシステム - Google Patents

Abstract

【課題】歯科用インプラント体の結合度をより高確度で測定し得るテストポール、および、そのテストポールを用いたシステムの提供。【解決手段】歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのテストポール１１０であって、インプラント体１２０への取付部１１３と、取付部１１３から伸びた可振部１１２と、可振部１１２の固有振動数を測定し得るテストポール内の検出機構１１１と、を備え、可振部１１２を片持ち梁として振動させたときの固有振動数を検出機構１１１が測定するように構成されている、テストポール１１０。【選択図】図１

Description

本発明は、歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのテストポール、ならびに、前記テストポールとプローブとを備えたシステムに関する。

歯科治療では、近年、顎骨にインプラント体を埋入し、インプラント体に人工歯を載せる治療が行われている。インプラント体と骨とを結合させるのには数か月を要する。インプラント体と骨とがしっかり結合されていないと、人工歯を載せて荷重をかけることができない。このため、インプラント体と骨とがしっかりと固定されているか、言い換えると、結合の度合いが如何ほどであるかを測定する必要があった。

特許文献１の技術では、インプラント体に棒状の部材を取り付け、棒状部材を片持ち梁として振動させ、その固有振動数をインプラント体と骨との結合の度合の指標としている。

特許第４８０６３４８号公報

しかしながら、この方法では、大まかな傾向を見る上では役立つものの、結合の度合いをより高確度で見極めるには不十分であり、改良が望まれていた。

上記事情を考慮し、本発明は、歯科用インプラントの結合度をより高確度で測定し得るテストポール、および、そのテストポールを用いたシステムの提供を目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
（１）歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのテストポールであって、インプラント体への取付部と、前記取付部から伸びた可振部と、前記可振部の固有振動数を測定し得る当該テストポール内の検出機構と、を備え、可振部を片持ち梁として振動させたときの固有振動数を検出機構が測定するように構成されている、前記テストポール。
（２）検出機構で測定した固有振動数のデータを記憶し得る記憶デバイスをさらに有する（１）のテストポール。
（３）可振部の少なくとも一部が永久磁石を構成していて、外部から磁界を作用させることにより可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている（１）又は（２）のテストポール。
（４）可振部の内部に閉鎖空間が設けられていて、前記閉鎖空間に磁性体が非拘束的に配置され、外部から磁界を作用させることにより前記磁性体が移動して可振部の一部に衝突して、前記衝突による応力によって、可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている（１）又は（２）のテストポール。
（５）可振部の内部に振動モータが設けられていて、前記振動モータの振動により可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている（１）又は（２）のテストポール。
（６）検出機構で測定した固有振動数のデータを当該テストポール外へ送信し得る送信デバイスをさらに有する（１）〜（５）のいずれかのテストポール。
（７）（６）のテストポール体と、プローブと、を備える歯科用インプラントの結合度の指標を得るシステムであって、プローブは受信デバイスを有し、テストポールとプローブとが電気的に接触すると上記送信デバイスから上記受信デバイスに上記固有振動数のデータが伝達されるよう構成されている、上記システム。

本発明によれば、テストピースとしての可振部の振動は、テストポール内の検出機構により検出される。このため、可振部の振動振幅の絶対値を測定することができ、さらにはその振幅の時間的減衰をも見ることができる。このように、１）共振周波数を測定でき、２）プローブ位置や方向に影響されない振幅値を測定でき、３）振動の時間的減衰率を評価することができ、さらに、４）共振の鋭さＱを評価することもできる、従来より高確度でインプラント体と骨との結合度を評価することができる。

本発明のテストポールの使用形態の一例を表す模式断面図である。 可振部を振動させる手段を例示する模式断面図である。 可振部を振動させる手段を例示する模式断面図である。 歯科用インプラントの結合度の指標を得るシステムの模式図である。 歯科用インプラントの結合度の指標を得るシステムの模式図である。 テストポールの回路及び内部配置の一例を示す模式図である。 固有振動の解釈の説明図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明を説明する。本発明は、図示された態様に限定されるわけではない。

図１は、本発明のテストポールの使用形態の一例を表す模式断面図である。本発明のテストポールは、歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのものである。歯科用インプラントの形態は特に限定は無く、典型的には、歯茎１３１の内部の骨１３２内にインプラント体１２０が埋め込まれる。上述のように、インプラント体１２０と骨１３２とがしっかりと結合されていることが重要である。インプラントの技術では、インプラント体１２０が、ただ単に骨１３２に植えられてるのではなく、インプラント体１２０の材質の表面を覆う酸素分子を介して、顎の骨１３２と強く結合し、まるで生きた骨として取り込まれ、安定した状態になることが志向される。よって、本明細書では、インプラント体１２０と骨１３２との固定の程度の高さを結合度と呼ぶ。

インプラント体１２０と骨１３２との結合度を評価するために、本発明のテストポールが用いられる。テストポール１１０はインプラント体との取付部１１３及び可振部１１２を有する。取付部１１３と可振部１１２とは一体的に成形されていてもよいし、別部材からなるものであってもよい。取付部１１３はインプラント体１２０と嵌め合わせることができるように構成されている。可振部１１２は取付部１１３から伸びている。可振部１１２はインプラント体１２０の外部へと突出していて、適切な力を付与することにより、インプラント体１２０に取り付けられた取付部１１３を支点として振動し得るように構成されている。このように可振部１１２が振動する様子を、「可振部が片持ち梁として振動する」と表現することができる。片持ち梁として振動する可振部１１２の固有振動数を測定することにより、インプラント体１２０と骨１３２との結合度を評価することができる。

本発明のテストポール１１０内には検出機構１１１が備えられている。検出機構１１１は好ましくは可振部１１２に取り付けられる。可振部１１２の固有振動数をテストポール１１０の外部のセンサで評価する場合とは異なり、本発明ではテストピースとしての可振部１１２の振動は、テストポール１１０内の検出機構１１１により検出される。このため、可振部１１２の振動振幅の絶対値を測定することができ、さらにはその振幅の時間的減衰をも見ることができる。このように、１）共振周波数を測定でき、２）プローブ位置や方向に影響されない振幅値を測定でき、３）振動の時間的減衰率を評価することができ、さらに、４）共振の鋭さＱを評価することもでき、従来より高確度でインプラント体と骨との結合度を評価することができる。

テストポール１１０の取付部１１３や可振部１１２の材質は特に限定は無く、材質の非限定的な例示として、ステンレス鋼などが挙げられる。検出機構１１１については、振動評価における従来技術を適宜参照することができ、例えば、ピエゾ素子やその他の加速度センサーを用いることができる。

テストポール１１０には、さらに、記憶デバイスが備えられていてもよく、記憶デバイスは、検出機構で測定した固有振動数のデータを記憶するよう構成されている。そのような記憶デバイスとしてＬＳＩなどを適宜用いることができる。

本発明では、テストポールの可振部を振動させる手段は特に限定は無い。
図２及び図３は、可振部を振動させる手段を例示する模式断面図である。
図２（Ａ）は、電磁的手段による可振部の振動を描写している。骨２３２とインプラント体２２０との結合度を評価するためのテストポールは、取付部２１３、可振部２１１・１２を有し、可振部の先端部分は永久磁石又は磁性体２１１で構成されている。計測時には、プローブ２６０をテストポールに近づけることにより、プローブ内部のコイル２６１が電磁石として作用して、永久磁石２１１からなる先端部分との引力及び斥力を介して、可振部を振動させることができる。

図２（Ｂ）に記載のテストポール２１０では、可振部の内部に永久磁石２１１が埋め込まれており、プローブ２６０を近づけると、プローブ２６０内のコイル２６２による電磁石の作用によって、上述のような電磁作用による引力及び斥力が働いて可振部を振動させることができる。
なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）では検出機構の描写を省略している。

図３（Ａ）に記載のテストポール３１０では、可振部の内部に閉鎖空間が設けられていて、その閉鎖空間内に磁性体３１１が存在している。図３（Ａ）の形態では、磁性体３１１は球状であり、閉塞空間内で転がることができる。テストポール３１０の外部からプローブを近づけると、プローブ内のコイル３６１・３６２による電磁石の作用によって、磁場を発生させたり停止させたりすることができる。それによって、球状の磁性体３１１を閉塞空間内で転がして、磁性体３１１が閉塞空間を形成する壁部分に衝突させることができる。衝突時に生じる応力により、可振部を片持ち梁として振動させることができる。なお、図３（Ａ）では検出機構の描写を省略している。

図３（Ｂ）に記載のテストポール３１０は、インプラント体３２０と骨３３２との結合度を評価を評価するためのものである。このテストポール３１０の可振部の内部には、振動モータ３１２が設けられている。この振動モータ３１２の振動により可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている。符号３１３で描写される部材は重心が偏った回転体である。可振部内には検出機構３１４が備えられている。

図３（Ｃ）に記載のテストポール３１０は、歯茎３３１の内部にてインプラント体３２０と骨３３２との結合度を評価を評価するためのものである。このテストポール３１０の可振部を振動させる手段として、骨伝導が描写されている。歯茎の外側から骨伝導スピーカ３６３を作用させることにより、歯茎３３１、骨３３２、インプラント体３２０を介してテストポール３１０へと振動が伝わり、結果として、可振部を振動させることができる。可振部内には検出機構３１５が備えられている。骨伝導スピーカの構成については、従来技術を適宜参照することができる。

本発明によれば、テストポールには検出機構と記憶デバイスの両方が備えられていてもよい。検出機構と記憶デバイスの構成は従来技術を適宜参照することができ、例えば、電気二重層キャパシター、振動センサー、小型ＬＳＩなどを適宜組み合わせて構成することができる。電気二重層キャパシターは電源として用いることができる。例えば、あらかじめテストポールをクレードル等の充電台に乗せ、電気二重層キャパシターを充電できるようにしてもよい。

実際の測定については、例えば、約１〜２秒間の固有振動数の推移を検出して、得られた固有振動数のデータを記憶デバイスに保存することができる。保存したデータは、テストポールをインプラント体から外した後にクレードルで読み出すことができるように構成してもよいし、あるいはテストポールにプローブを当てて電気的に読み出すように構成してもよい。

前記のように、検出機構で測定した固有振動数のデータを当該テストポール外へ送信し得る送信デバイスがテストポール内に設けられていてもよい。この場合、送信された固有振動数のデータをテストポールとは別個の部材であるプローブが受信するにように構成されていてもよい。このとき、テストポールとプローブとの組み合わせを、歯科用インプラントの結合度の指標を得るシステムであると解釈することができる。プローブには、受信デバイスが設けられていて、テストポールとプローブとが電気的に接触すると送信デバイスから受信デバイスに固有振動数のデータが伝達されるよう構成されている。

図４及び図５は、歯科用インプラントの結合度の指標を得るシステムの模式図である。
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、テストポール及びプローブからなるシステムの模式平面図である。図４（Ａ）は上面図であり、図４（Ｂ）は側面図であり、図４（Ｃ）は他の一例の模式図である。プローブはプローブ本体４６２、４６４、４６５と電極部４６１、４６６からなり、電極部４６１の先端部分の形状は、テストポール４１０の形状と適合するように構成されている。したがって、ワンタッチで、どの方向からも、電極を接続させることができ、他の歯が邪魔にならない。符号４１２及び４６３は絶縁体である。図４ではテストポール４１０内の検出機構、送信デバイスの描写を省略している。
スから受信デバイスに固有振動数のデータが伝達されるよう構成されている。

図４（Ｃ）は、プローブの他の一例の模式図である。プローブ本体４６５と電極部４６６とは、図４（Ｂ）のように直線的であってもよいし、図４（Ｃ）のように、１８０度未満の角度を成していてもよいし、さらには、前記確度は変動し得るように構成されていてもよい。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、プローブの他の一例の模式図である。図５（Ａ）は上面図であり、図５（Ｂ）は側面図である。プローブはプローブ本体５６２、５６６と電極部５６１を有する。電極部の一部とテストポール５１０の可振部の上方の一部には磁性体５６４及び５１１が備えられていて、両者が近づくと、磁場による引力によって両者が容易に吸着し得るように構成されている。プローブ本体５６６内にはコイル５６５が設けられていて電磁石として作用する。プローブをテストポール５１０に近づけると、電磁石としてのコイル５６５の作用により、テストポール内の永久磁石（図示せず）が応答してテストポールの可振部が振動する。図５（Ｂ）ではテストポール内の検出機構、送信デバイスの描写を省略している。

図５（Ｃ）はテストポールの可振部の先端の一例を示す模式断面図である。可振部の先端には、電源としての電気二重層キャパシター５１２、ＬＳＩ（マイコン）５１３、圧電素子５１４が設けられている。圧電素子５１４は可振部の振動源として作用し、さらに、固有振動数の検出機構としても作用する。可振部の先端は外筒５１０が有っても無くてもよい。外筒は無くすことも出来るが、有っても、振動子と一体化させると振動も、単一の片持ち梁の振動となり、測定に影響しない。

図６は、テストポールの回路及び内部配置の一例を示す模式図である。
図６（Ａ）は、テストポールの回路の一例の模式図である。外部からの充電を受けるための電極６１、充電可能な電源としての電気二重層キャパシター６２、加速度センサ６３、クロック検出コイル６４等が適宜配置されている。
図６（Ｂ）は、テストポールの長手方向に沿った模式断面図である。上記回路の各要素、すなわち、電気二重層コンデンサー６５、加速度センサ６６、クロック検出コイル６７などが可振部内に配置されている。
図６（Ｃ）はテストポールの長手方向に垂直な模式断面図である。基板６８及び他の部品６９が配置されている。

上述したように、本発明によれば、テストポールの可振部の固有振動数を測定することを介して、インプラント体と骨との結合度を評価する。図７は、固有振動の解釈の説明図である。図７（Ａ）はインプラントと骨の結合度を示す４つの指標を一つの図で示す表示例である。ｆｏは共振周波数であり、Ｑは振動の鋭さであり、Ａは振動の振幅値であり、ｈは振動の減衰定数である。図７（Ｂ）は振幅の時間的減衰率を表し、Ａ１は加振時の振幅であり、Ａ２はＡ１の１／２の振幅であり、ｔは半減期すなわち加振を停止してから振幅が１／２になるまでの時間である。図７（Ｃ）はＱの高低と振動の周波数特性の関係を表すグラフである。横軸は周波数であり、縦軸は強度を表す。これらの図から以下のことが考察される。すなわちインプラントと骨の結合の度合いが増すと、Ｑ、Ａ、ｆｏ、ｈのいずれか、あるいは全てが増すので、一目で結合の度合いが分かり、またいずれかの指標が小さいことで、結合の道程の推測が可能となる。なお、本発明によれば、共振周波数を測定でき、プローブ位置や方向に影響されない振幅値測定ができ、振動の時間的減衰率を測定でき、再現性・安定性のある振幅が得られる。よって、振動周波数をスイープさせ、周波数特性を見ることができ、共振の品質“Ｑ”を評価することができる。これらによって、図７（Ａ）に示した４種のパラメーターから、インプラント体と骨の結合度を総合的に判断することができる。その結果、骨とインプラント体との結合度を精密に判定することができ、負荷を与えて良い時期、すなわち人工歯を載せる治療に移って良い的確なタイミングを知ることができる。

１１０ テストポール、１１１ 検出機構、１１２ 可振部、１１３ 取付部、
１２０ インプラント体、１３１ 歯茎、１３２ 骨
２１０ テストポール、２１１ 永久磁石、２１２ 可振部、２１３ 取付部、
２２０ インプラント体、２３２ 骨、２６０ プローブ、
２６１・２６２ コイル、
３１０ テストポール、３１１ 磁性体、３１２ 振動モータ、３１３ 回転体、
３１４ 検出機構、 ３１５ 検出機構、３２０ インプラント体、３３１ 歯茎、
３３２ 骨、 ３６１・３６２ コイル、３６３ 骨伝導スピーカ、
４１０ テストポール、４１１ 可振部、４１２ 電極、
４６１・４６３・４６５ 電極部、４６２・４６４・４６６ プローブ本体、
５１０ テストポール、５１１磁性体、５１２ 電気二重層キャパシター、
５１３ ＬＳＩ（マイコン）、５１４ 圧電素子、
５６１ 電極部、５６２プローブ本体、５６４ 磁性体、５６５ コイル、
６１ 電極、６２・６５ 電気二重層キャパシター、６３・６６ 加速度センサ、
６４・６７ クロック検出コイル、６８ 基板、

Claims (7)

1. 歯科用インプラント体の結合度の指標を得るためのテストポールであって、
   インプラント体への取付部と、
   前記取付部から伸びた可振部と、
   前記可振部の固有振動数を測定し得る当該テストポール内の検出機構と、
   を備え、
   可振部を片持ち梁として振動させたときの固有振動数を検出機構が測定するように構成されている、
   前記テストポール。
2. 検出機構で測定した固有振動数のデータを記憶し得る記憶デバイスをさらに有する請求項１記載のテストポール。
3. 可振部の少なくとも一部が永久磁石を構成していて、外部から磁界を作用させることにより可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている請求項１又は２記載のテストポール。
4. 可振部の内部に閉鎖空間が設けられていて、前記閉鎖空間に磁性体が非拘束的に配置され、外部から磁界を作用させることにより前記磁性体が移動して可振部の一部に衝突して、前記衝突による応力によって、可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている請求項１又は２記載のテストポール。
5. 可振部の内部に振動モータが設けられていて、前記振動モータの振動により可振部が片持ち梁として振動し得るよう構成されている請求項１又は２記載のテストポール。
6. 検出機構で測定した固有振動数のデータを当該テストポール外へ送信し得る送信デバイスをさらに有する請求項１〜５のいずれか１項記載のテストポール。
7. 請求項６項記載のテストポールと、プローブと、を備える歯科用インプラント体の結合度の指標を得るシステムであって、
   プローブは受信デバイスを有し、
   テストポールとプローブとが電気的に接触すると上記送信デバイスから上記受信デバイスに上記固有振動数のデータが伝達されるよう構成されている、
   上記システム。

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