JP7350277B1

JP7350277B1 - 歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法

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Publication number: JP7350277B1
Application number: JP2023108267A
Authority: JP
Inventors: 偉譚; 慧萍湯; 歓斉; 鶴林; 旺 ▲しん▼; 卉君郭; 子昂陳
Original assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Current assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Priority date: 2023-05-29
Filing date: 2023-06-30
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2043-06-30

Abstract

【課題】歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断応力比での破損強度テストを行い、有限要素モデル解析により歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルの応力情報が得られ、接着ゲル層の法線方向及び接線方向の応力の組み合わせと結び付け、接着ゲル層上のいくつかのゲル層ユニットの破損強度、及び安全マージン比を正確に得て、歯科修復体接着構造上の接着ゲル層を総合的に評価し、キャリブレーションし、この方法は、従来の技術における簡単な剪断性能テストに対して、より全面的な受力分析を行い、歯科修復体接着構造における異なる位置での接着剤の応力状態と強度条件を分析及び計算し、最終的なキャリブレーション結果をより正確にし、歯科修復体接着構造の真の状態により近づける。【選択図】図１

Description

本発明は、応力測定技術分野に属し、具体的には、歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法に関する。

歯科修復体の実際の適用中、修復体の接着ゲル層の内部は、剪断力、引張力、圧縮力と湾曲力を含む様々なタイプの力を受ける。ここで、剪断力とは、修復体と歯の表面の間に剪断力を受けると、剪断力が接着ゲル層によって伝達され、剪断力は、接触面に平行な力であり、引張力は修復体と歯の表面との接着ゲル層に発生し、修復体に引張力が加えられると、接着ゲル層に引張応力が発生することになる。

歯科修復体と歯との接着ゲル層が比較的薄いため、主に垂直作用力と剪断作用力の作用を受け、垂直作用力は、グルーラインに主に接着ゲル層に垂直な法線方向の引張応力を発生させ、剪断作用力は、接着ゲル層に主に接着ゲル層に平行な接線方向の剪断応力を発生させる。しかし、接着構造グルーラインの受力状態が単一の剪断や引張作用力ではなく、比較的複雑な引張と剪断外力の組み合わせの作用状態であり、他の作用力によって接着ゲル層に発生する応力成分も接着ゲル層の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力を主とする。これらの力は相互作用し、複雑な応力分布を形成し、接着ゲル層の安定性と歯科修復体の寿命に影響を及ぼす恐れがある。そのため、接着剤を選択して使用する際には、引張応力と剪断応力の組み合わせによる影響を考慮し、選ばれた接着剤が異なる組み合わせ応力作用で安定した接着を提供できることを確保する必要があるため、接着構造の強度キャリブレーションの評価根拠として接着ゲル層の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力を採用する。

現在、歯科修復体の接着強度をテストする通常の方法は、剪断接着強度テストである。そのうちの接着試験体の調製装置を採用して接着性能テストサンプルの調製を行い、そして試料を万能材料試験機の特製治具に固定し、荷重ヘッドを調整して象牙質の接着ゲル層に密着させ、修復体が歯の表面から剥離するまで、荷重力の方向を接着ゲル層と平行にして、試験機は、試料の破断破損時の力の値を自動的に記録し、この方法は、歯科修復体接着構造の剪断性能を主にテストする。

しかしながら、実際に歯科修復体接着構造の受力状態が複雑であり、接着構造における異なる位置で接着剤の応力状態が異なり、対応する接着剤の強度条件も異なる。接着構造の有限要素シミュレーション分析には効果的な応力評価指標、特に複雑な応力状態での接着構造のゲル層ユニットに対する応力キャリブレーションが欠けている。

本発明の目的は、複雑な応力状態で接着構造における異なる位置での接着剤の応力状態をテスト分析してキャリブレーションする効果的な応力評価指標が欠けているという従来の技術に存在する技術欠陥に対して、歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法を提供することである。

上記目的を実現するために、本発明が採用する技術案は、以下の通りであり、
歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法であって、以下のステップを含み、
Ｓ１、応力測定装置によって歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断組み合わせ応力状態での破損強度テストを行い、前記歯科修復体接着構造は、抜去歯及び前記抜去歯の頂面に設置される修復体構造を含み、前記修復体構造と前記抜去歯との接触面は、接着ゲル層であり、
Ｓ１．１、前記接着ゲル層の主な応力成分の状態及び接着ゲル層の形状に基づいて、ステップＳ１における前記応力テスト装置における荷重アセンブリを設計及び加工し、
Ｓ１．２、接着ゲル層の接着面での法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力を歯科修復体接着構造の強度キャリブレーションの評価根拠とし、法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との比を引張剪断応力比と定義し、
Ｓ２、準静的引張破損実験により歯科修復体接着構造に対して引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある破損強度テストを行い、複数の歯科修復体接着構造の破損強度値を測定し、Ｆと記録し、いくつかの前記破損強度値のデータに対して平均値を取る処理を行うことで異なる引張剪断応力比の歯科修復体接着構造の破損強度値Ｆ_ｎが得られ、
Ｓ３、歯科修復体接着構造の正剪断応力座標系を確立し、Ｓ２のデータを前記正剪断応力座標系で歯科修復体接着構造の破損強度条件折れ線に転化し、前記折れ線の最適化処理によりフィッティング曲線を形成し、応力破損基準曲線を求める式は以下の通りであり、
ここで、ωは、前記接着ゲル層の引張応力値を表し、
μは、前記接着ゲル層の剪断応力値を表し、
Ｋは、前記接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、前記接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、
Ｓ４、キャリブレーション対象の前記歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルを確立し、歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルの各部分の材料パラメータを定義し、歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルに負荷の稼働状況と拘束条件を加え、シミュレーション計算によって歯科修復体接着構造における接着ゲル層の応力状態を分析し、歯科修復体接着構造における各接着ゲル層ユニットの応力分布の状態が得られ、歯科修復体接着構造における接着ゲル層の主な受力状態を分析し、前記接着ゲル層の主な応力成分を決定し、接着ゲル層における各ゲル層ユニットの応力情報が得られ、
Ｓ５、ステップＳ４における前記ゲル層ユニットの応力情報を接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換し、前記ゲル層ユニットの引張剪断応力比を計算し、前記引張剪断応力比及び接着ゲル層の破損強度条件曲線に基づいてゲル層ユニットの破損強度を求め、
Ｓ６、前記ゲル層ユニットの安全マージン比を求め、前記安全マージン比によって前記ゲル層ユニットの応力状況を評価し、キャリブレーションする。

本発明の技術案では、歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法を提供し、このキャリブレーション方法は、歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断応力比での破損強度テストを行い、有限要素モデル解析により歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルの応力情報が得られ、接着ゲル層の法線方向及び接線方向の応力の組み合わせと結び付け、前記接着ゲル層上のいくつかのゲル層ユニットの破損強度、及び安全マージン比を正確に得て、歯科修復体接着構造上の接着ゲル層を総合的に評価し、キャリブレーションし、この方法は、従来の技術における簡単な剪断性能テストに対して、より全面的な受力分析を行い、歯科修復体接着構造における異なる位置での接着剤の応力状態と強度条件を分析及び計算し、最終的なキャリブレーション結果をより正確にし、歯科修復体接着構造の真の状態により近づける。

本発明の好ましい技術案として、ステップＳ２において、前記引張剪断応力比の値の範囲が０～＋∞であり、各引張剪断応力の比率は、接着ゲル層の一つの応力状態を表すとともに、接着ゲル層の一つの破損強度条件にも対応し、接着ゲル層の中心をＯ点と定義し、前記接着ゲル層と同一平面にある荷重点をφ_１と定義し、φ_１とＯ点とを結ぶ線をＬ_１とし、Ｏ点を円心とし、Ｌ_１を半径として反時計回りに回転させて複数の異なる荷重点が得られ、φ_２、・・・、φ_ｎで表記し、対応する異なる荷重点とＯ点とを結ぶ線をＬ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｎで表記し、Ｌ_ｎ－３とＬ_１とのなす角をαとし、引張応力と剪断応力との比率が異なる場合、αの値が異なり、それによって引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ αの接着ゲル層の接着強度値が複数得られる。

本発明の好ましい技術案として、前記接着ゲル層の間隔に七つの荷重点を設置し、隣接する前記荷重点と前記Ｏ点を結ぶ線のなす角が１５°である。

本発明の好ましい技術案として、ステップＳ２において、前記引張剪断応力比の値の範囲が０～＋∞であり、応力測定装置に七つの荷重点があり、それぞれは荷重孔の形式であり、七つの荷重孔とＯ点とを結ぶ線のなす角が１５°であると定義すると、七つの荷重孔に対応する引張剪断応力比がそれぞれｔａｎ０°、ｔａｎ１５°、ｔａｎ３０°、ｔａｎ４５°、ｔａｎ６０°、ｔａｎ７５°とｔａｎ９０°であり、各引張剪断応力の比率は、接着剤の一つの応力状態を表すとともに、接着剤の一つの破損強度条件にも対応する。

本発明の好ましい技術案として、ステップＳ２－Ｓ３において、引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある歯科修復体接着構造の破損強度値は、それぞれF₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇であり、接着ゲル層の剪断応力値と引張応力値をそれぞれμ及びωとする場合、
得られた複数組の前記接着ゲル層の剪断応力値μと引張応力値ωの実験データを正剪断応力座標系でプロット、結線し、プロットの座標が（μ、ω）であり、引張剪断応力比をカバーする歯科修復体接着構造の破損強度条件折れ線が得られ、最小二乗法を利用して折れ線形の歯科修復体接着構造の破損強度条件をフィッティング処理して破損強度条件曲線が得られる。

本発明の好ましい技術案として、ステップＳ４において、前記有限要素シミュレーション解析モデルを接着構造におけるすべての接着ゲル層の強度キャリブレーションに用いて、接着ゲル層が抜去歯と修復体構造の間に位置し、接着ゲル層をユニット区分し、ここで、抜去歯、修復体構造と接着ゲル層は、いずれも八ノード六面体ユニットを採用して区分し、修復体構造と接着ゲル層との接触面、接着ゲル層と抜去歯との接触面は、いずれも共通ノードの形式を採用して接続され、前記抜去歯の下端にｘ軸、ｙ軸とｚ軸方向に沿う並進と回転の拘束がかかり、シミュレーション分析によって計算された負荷の稼働状況の条件は、接着構造の使用中の実際の稼働状況の条件に基づいて加える。

具体的な方法は、以下の通りであり、
平面ＡＢＣを求める方程式は、以下の通りであり、
接着構造におけるゲル層ユニットのノードの座標情報に基づいて、ゲル層ユニット接着面の法線方向のコサイン値を求め、接着構造のゲル層ユニットの応力座標を変換し、ゲル層ユニットの応力をいずれも接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換する。

本発明の好ましい技術案として、座標変換は、以下のステップに基づいて行われ、
ゲル層ユニットの接着平面の法線方向の引張応力をω、接線方向の剪断応力をμと定義し、次の式が得られ、

本発明の好ましい技術案として、破損強度は、以下のステップに基づいて計算し、
式において、Ｋは、前記接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、前記接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、

本発明の好ましい技術案として、前記ゲル層ユニットが耐える応力値と前記破損強度値との関係に基づいて、前記ゲル層ユニットの強度キャリブレーションを行い、具体的なステップは、以下の通りであり、
Ｄは、前記ゲル層ユニットの応力マージン比を表し、
Ｄ値に基づいてゲル層ユニットの強度キャリブレーションを行い、
Ｄ＞０の場合、前記ゲル層ユニットが耐える応力値がその強度限界を超えておらず、ゲル層ユニットが安全な状態にあることを表し、
Ｄ＜０の場合、前記ゲル層ユニットが耐える応力値が前記ゲル層ユニットの強度限界を超え、前記ゲル層ユニットが危険状態にあることを表す。

以上のように、上記技術案を採用することにより、本発明の有益な効果は、以下の通りである。

本発明の技術案では、提供された歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法は、歯科修復体接着構造の強度キャリブレーション問題をよく解決し、複雑な応力状態での接着ゲル層の破損モデルを確立した。有限要素シミュレーション分析及び力学性能試験テストと結び付け、歯科修復体接着構造における異なる位置での接着ゲル層に対して強度キャリブレーションを行い、特に複雑な応力状態での接着構造のゲル層ユニットに対して強度キャリブレーションを行うことができる。この方法によって歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断組み合わせ応力状態での力学的性能テストを行うことができる。

本発明の技術案に係る歯科修復体接着構造の概略図であり、本発明の技術案に係る貫通孔の角度を変えることで異なる引張剪断応力状態での接着強度テストを実現する概略図である。本発明に記載の引張剪断応力比が０～＋∞の範囲をカバーする接着構造の破損強度条件の折れ線グラフである。本発明に記載の最小二乗法によるフィッティング処理後の接着構造の破損強度条件のグラフである。本発明に記載のゲル層ユニット法線方向抽出の概略図である。本発明に記載の接着ゲル層の応力変換の概略図である。本発明の技術案に係る七つの貫通孔を設置することで七種の異なる引張剪断応力状態を実現する接着強度テストの概略図である。本発明に記載の引張試験テストによって得られた引張剪断応力比が０～＋∞の範囲をカバーする接着構造の破損強度条件の折れ線グラフである。本発明に記載の最小二乗法を利用して破損強度をフィッティング処理した後の接着構造の破損強度条件のグラフである。本発明に記載のゲル層ユニットの安全マージンの概略図である。本発明の技術案に係る引張試験で角度αを変えることで引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ αの接着ゲル層の接着強度値テストを実現する概略図である。本発明の技術案に係る引張試験でα（それぞれ０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°である）を変えることで引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ α（それぞれｔａｎ０°、ｔａｎ１５°、ｔａｎ３０°、ｔａｎ４５°、ｔａｎ６０°、ｔａｎ７５°とｔａｎ９０°である）の接着ゲル層の接着強度値テストを実現する概略図である。

以下に図面と結び付け、本発明について詳細に説明する。

＜実施例１＞
本実施例は、歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法を提供し、歯科修復体接着構造の強度キャリブレーションの問題を解決し、複雑な応力状態での接着ゲル層の破損モデルを確立し、歯科修復体接着構造の応用過程での強度評価に用いる。具体的に、図１－図１２に示すように、
前記キャリブレーション方法は、以下のステップを含み、
ステップＳ１、応力測定装置によって歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断組み合わせ応力状態での破損強度テストを行い、前記歯科修復体接着構造は、抜去歯３及び前記抜去歯の頂面に設置される修復体構造１を含み、図１に示すように、前記修復体構造１と前記抜去歯３との接触面は接着ゲル層２であり、
ステップＳ２、前記接着ゲル層の主な応力成分の状態及び接着ゲル層の形状に基づいて、ステップＳ１における前記応力テスト装置における荷重アセンブリを設計及び加工し、
具体的には、異なる引張剪断組み合わせ応力状態での接着剤の強度条件を得るために、グルーラインの主な応力成分の状態及び接着構造の形状に基づいて、３Ｄプリントに基づく歯接着構造の力学的性能テスト装置における荷重孔の位置を設計及び加工し、半円形鋼片における孔の位置を変えて受力の角度を変えることにより、接着ゲル層の応力状態を変えることができる。

応力測定装置は、同じ構造の第一の荷重アセンブリと第二の荷重アセンブリを含み、歯科修復体接着構造は、上記二つのアセンブリの間に設置され、各アセンブリに複数の荷重点が設置され、荷重点は、荷重孔の形式であり、荷重ブロックを接続するために使用される。荷重ブロックは、引張試験機に接続することができる。

ステップＳ３において、前記引張剪断応力比の値の範囲が０～＋∞であり、各引張剪断応力の比率は、接着ゲル層の一つの応力状態を表すとともに、接着ゲル層の一つの破損強度条件にも対応し、接着ゲル層の中心をＯ点と定義し、前記接着ゲル層と同一平面にある荷重点をφ_１と定義し、φ_１とＯ点とを結ぶ線をＬ_１とし、Ｏ点を円心とし、Ｌ_１を半径として反時計回りに回転させて複数の異なる荷重点が得られ、φ_２、・・・、φ_ｎで表記し、対応する異なる荷重点とＯ点とを結ぶ線をＬ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｎで表記し、Ｌ_ｎ－３とＬ_１とのなす角をαとし、引張応力と剪断応力との比率が異なる場合、αの値が異なり、それによって引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ αの接着ゲル層の接着強度値が複数得られる。具体的には、接着ゲル層の中間面の中心をＯ点とし、異なる引張剪断応力状態時の接着ゲル層の強度をテストする必要がある場合、図２、図７に示すように、Ｎ個の荷重孔をそれぞれφ_１、φ_２、・・・、φ_ｎとする。本実施例では、Ｎ＝７、一番目の荷重孔φ_１の円心と接着ゲル層の中間面が一つの平面にあり、接着ゲル層の中間面の中心Ｏ点とφ_１の円心を接続することで投影直線Ｌ_１が得られ、接着ゲル層の中間面の中心Ｏ点とφ_７の円心を接続することで投影直線Ｌ_７が得られる。Ｌ_７とＬ_１とのなす角をαとし、引張剪断応力状態（引張応力と剪断応力との比率が異なる）によってαは異なる角度を取り、図１１に示すように、引張試験ではαを変えることで引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ αの接着ゲル層の接着強度値テストを実現し、隣接する二つの孔のなす角が１５°である。

ステップＳ３、接着ゲル層の接着面での法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力を歯科修復体接着構造の強度キャリブレーションの評価根拠とし、法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との比を引張剪断応力比と定義し、引張剪断応力比の値の範囲が０～＋∞であり、七つの荷重孔に対応する引張剪断応力比がそれぞれｔａｎ０°、ｔａｎ１５°、ｔａｎ３０°、ｔａｎ４５°、ｔａｎ６０°、ｔａｎ７５°とｔａｎ９０°であり、図１２に示すように、各引張剪断応力の比率は、接着剤の一つの応力状態を表すとともに、接着剤の一つの破損強度条件にも対応する。

ステップＳ４、歯科修復体接着構造に対して引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある破損強度テストを行い、複数の歯科修復体接着構造の破損強度値を測定し、Ｆと表記し、いくつかの前記破損強度値データに対して平均値を取る処理を行うことで異なる引張剪断応力比の歯科修復体接着構造の破損強度値Ｆ_ｎが得られ、
ステップＳ５、歯科修復体接着構造の正剪断応力座標系を確立し、ステップＳ４のデータを前記正剪断応力座標系で歯科修復体接着構造の破損強度条件折れ線に転化し、前記折れ線の最適化処理によりフィッティング曲線を形成し、応力破損基準曲線を求める式は以下の通りであり、
ここで、ωは、前記接着ゲル層の引張応力値を表し、
μは、前記接着ゲル層の剪断応力値を表し、
Ｋは、前記接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、前記接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、
具体的には、ステップＳ４－Ｓ５において、引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある歯科修復体接着構造の破損強度値がそれぞれF₁、F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇であり、接着ゲル層の剪断応力値と引張応力値をそれぞれμ及びωとする場合、
得られた複数組の前記接着ゲル層の剪断応力値μと引張応力値ωの実験データを正剪断応力座標系でプロット、結線し、プロットの座標が（μ、ω）であり、引張剪断応力比をカバーする歯科修復体接着構造の破損強度条件折れ線が得られ、最小二乗法を利用して折れ線形の歯科修復体接着構造の破損強度条件をフィッティング処理して破損強度条件曲線が得られ、図９に示す。

ステップＳ６、キャリブレーション対象の前記歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルを確立し、歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルの各部分の材料パラメータを定義し、歯科修復体接着構造の有限要素シミュレーション解析モデルに負荷の稼働状況と拘束条件を加え、シミュレーション計算によって歯科修復体接着構造における接着ゲル層の応力状態を分析し、歯科修復体接着構造における各接着ゲル層ユニットの応力分布の状態が得られ、歯科修復体接着構造における接着ゲル層の主な受力状態を分析し、前記接着ゲル層の主な応力成分を決定し、接着ゲル層における各ゲル層ユニットの応力情報が得られ、
具体的には、ステップＳ６において、前記有限要素シミュレーション解析モデルを接着構造におけるすべての接着ゲル層の強度キャリブレーションに用いて、接着ゲル層が抜去歯と修復体構造の間に位置し、接着ゲル層をユニット区分し、ここで、抜去歯、修復体構造と接着ゲル層は、いずれも八ノード六面体ユニットを採用して区分し、修復体構造と接着ゲル層との接触面、接着ゲル層と抜去歯との接触面は、いずれも共通ノードの形式を採用して接続され、前記抜去歯の下端にｘ軸、ｙ軸とｚ軸方向に沿う並進と回転の拘束がかかり、シミュレーション分析によって計算された負荷の稼働状況の条件は、接着構造の使用中の実際の稼働状況の条件に基づいて加える。

ステップＳ７、ステップＳ６における前記ゲル層ユニットの応力情報を接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換し、前記ゲル層ユニットの引張剪断応力比を計算し、前記引張剪断応力比及び接着ゲル層の破損強度条件曲線に基づいてゲル層ユニットの破損強度を求め、
具体的な方法は、以下の通りであり、
ｂ）、次の式が得られ、
平面ＡＢＣを求める方程式は、以下の通りであり、
前記ゲル層ユニットのノードの座標情報に基づいて、前記ゲル層ユニットの接着面の法線方向のコサイン値が得られ、前記ゲル層ユニットの応力座標を変換し、前記ゲル層ユニットの応力を前記接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換する。

７、座標の変換は、以下のステップに基づいて行われ、
ゲル層ユニットの接着平面の法線方向の引張応力をω、接線方向の剪断応力をμと定義し、次の式が得られ、
破損強度は、以下のステップに基づいて計算し、
ここで、Ｋは、前記接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、前記接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、

ステップＳ８、ゲル層ユニットの安全マージン比を求め、この値によってゲル層ユニットの応力状況を評価し、キャリブレーションする。ゲル層ユニットが耐える応力値とその破損強度値との関係に基づいて、図１０に示すように、前記ゲル層ユニットの強度チェックを行い、具体的なステップは、以下の通りであり、
Ｄは、前記ゲル層ユニットの応力マージン比を表し、
Ｄ値に基づいてゲル層ユニットの強度キャリブレーションを行い、
Ｄ＞０の場合、前記ゲル層ユニットが耐える応力値がその強度限界を超えておらず、ゲル層ユニットが安全な状態にあることを表し、
Ｄ＜０の場合、前記ゲル層ユニットが耐える応力値が前記ゲル層ユニットの強度限界を超え、前記ゲル層ユニットが危険状態にあることを表す。

１修復体構造
２接着ゲル層
３抜去歯

Claims

歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法であって、
以下のステップを含み、
Ｓ１、歯科修復体接着構造に対して異なる引張剪断組み合わせ応力状態での破損強度テストを行い、接着ゲル層の接着面での法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力が得られ、前記歯科修復体接着構造は、抜去歯及び前記抜去歯の頂面に設置される修復体構造を含み、前記修復体構造と前記抜去歯との接触面は、接着ゲル層であり、法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との比を引張剪断応力比と定義し、
Ｓ２、歯科修復体接着構造に対して引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある破損強度テストを行い、複数の歯科修復体接着構造の破損強度値を測定し、Ｆと表記し、複数の前記破損強度値のデータのそれぞれに対して平均値を取る処理を行うことで異なる引張剪断応力比での前記歯科修復体接着構造の破損強度値Ｆ_ｎが得られ、
Ｓ３、歯科修復体接着構造の正剪断応力座標系を確立し、破損強度条件曲線を得る式は以下の通りであり、
ここで、ωは、前記接着ゲル層の引張応力値を表し、
μは、前記接着ゲル層の剪断応力値を表し、
Ｋは、前記接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、前記接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、
Ｓ４、キャリブレーション対象を有限要素シミュレーション解析により得られる、歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度に限定して、有限要素シミュレーション解析モデルを確立し、歯科修復体接着構造における接着ゲル層上の各ゲル層ユニットの応力分布の状態が得られ、接着ゲル層における各ゲル層ユニットの応力情報が得られ、
Ｓ５、ステップＳ４におけるゲル層ユニットの応力情報を接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換し、ゲル層ユニットの引張剪断応力比を計算し、引張剪断応力比及びステップ３で得られた接着ゲル層の破損強度条件曲線に基づいてゲル層ユニットの破損強度を求め、
Ｓ６、前記ゲル層ユニットの安全マージン比を求め、前記安全マージン比によって前記ゲル層ユニットの応力状況を評価し、キャリブレーションする、ことを特徴とする歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
ステップＳ２において、引張剪断応力比の値の範囲が０～＋∞であり、各引張剪断応力の比率は、接着ゲル層の一つの応力状態を表すとともに、接着ゲル層の一つの破損強度条件にも対応し、接着ゲル層の中心をＯ点と定義し、接着ゲル層と同一平面にある荷重点をφ_１と定義し、φ_１とＯ点とを結ぶ線をＬ_１とし、Ｏ点を円心とし、Ｌ_１を半径として接着面の法線方向に向けて反時計回りに回転させて複数の異なる荷重点が得られ、φ_２、・・・、φ_ｎで表記し、対応する異なる荷重点とＯ点とを結ぶ線をＬ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｎで表記し、Ｌ_ｎ－３とＬ_１とのなす角をαとし、引張応力と剪断応力との比率が異なる場合、αの値が異なり、それによって引張応力と剪断応力との比率がｔａｎ αの接着ゲル層の接着強度値が複数得られる、ことを特徴とする請求項１に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
ステップＳ２－Ｓ３において、引張剪断応力比が０～＋∞の範囲にある歯科修復体接着構造の破損強度値がそれぞれＦ_ｎであり、接着ゲル層の剪断応力値と引張応力値をそれぞれμ及びωとする場合、
得られた複数組の前記接着ゲル層の剪断応力値μと引張応力値ωの実験データをフィッティング処理して破損強度条件曲線が得られる、ことを特徴とする請求項２に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
ステップＳ４において、接着ゲル層をユニット区分し、ここで、抜去歯、修復体構造と接着ゲル層は、いずれも八ノード六面体ユニットを採用して区分し、修復体構造と接着ゲル層との接触面、接着ゲル層と抜去歯との接触面は、いずれも共通ノードの形式を採用して接続され、抜去歯の下端にｘ軸、ｙ軸とｚ軸方向に沿う並進と回転の拘束がかかる、ことを特徴とする請求項３に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
八ノード六面体ユニットの応力は、六つの応力成分の形式で表し、それぞれ
具体的な方法は、以下の通りであり、
ｂ）、次の式が得られ、
平面ＡＢＣを求める方程式は、以下の通りであり、
ゲル層ユニットのノードの座標情報に基づいて、ゲル層ユニットの接着面の法線方向のコサイン値が得られ、ゲル層ユニットの応力座標を変換し、ゲル層ユニットの応力を接着面の法線方向の引張応力と接線方向の剪断応力との組み合わせ形式に変換する、ことを特徴とする請求項４に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
座標の変換は、以下のステップに基づいて行われ、
ゲル層ユニットの接着平面の法線方向の引張応力をω、接線方向の剪断応力をμと定義し、次の式が得られ、
ことを特徴とする請求項５に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
破損強度は、以下のステップに基づいて計算し、
式において、Ｋは、接着ゲル層の引張作用での破損強度値を表し、
Ｈは、接着ゲル層の剪断作用での破損強度値を表し、
請求項６に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。
ゲル層ユニットが耐える応力値と破損強度値との関係に基づいて、ゲル層ユニットの強度キャリブレーションを行い、具体的なステップは、以下の通りであり、
Ｄは、前記ゲル層ユニットの安全マージン比を表し、
Ｄ値に基づいてゲル層ユニットの強度キャリブレーションを行い、
Ｄ＞０の場合、ゲル層ユニットが耐える応力値がその強度限界を超えておらず、ゲル層ユニットが安全な状態にあることを表し、
Ｄ＜０の場合、前記ゲル層ユニットが耐える応力値がゲル層ユニットの強度限界を超え、ゲル層ユニットが危険状態にあることを表す、ことを特徴とする請求項７に記載の歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法。