KR20200119597A - 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치 - Google Patents

치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치 Download PDF

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Abstract

치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치가 개시된다. 개시된 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 상기 치과 임플란트용 부재가 탈착 가능하게 탑재되는 지그, 상기 지그가 탈착 가능하게 탑재되는 스테이지, 상기 스테이지에 가해지는 충격을 완충하는 완충 스프링, 및 상기 지그에 탑재된 치과 임플란트용 부재 위에서 주기적으로 승강하며 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 해머를 구비한다. 상기 해머가 하강하여 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 순간부터 상기 해머가 상승하여 상기 치과 임플란트용 부재에서 이격되는 순간까지 상기 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 그래프 형태는 위로 볼록한 곡선 형태이다.

Description

치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치{Apparatus for testing durability of member for in dental implant}
본 발명은 예컨대, 치유 지대주(healing abutment)와 같은 치과 임플란트용 부재의 내구성을 시험하는 장치에 관한 것이다.
치과 임플란트(implant) 시술은 인공으로 만든 치아를 이식하는 것으로서, 인체에 거부반응이 없는 티타늄(titanium) 또는 티타늄 합금으로 만든 픽스쳐(fixture)를 치아가 빠져나간 치조골에 심은 뒤, 인공 치아를 고정시켜 치아의 기능을 회복하도록 하는 시술이다. 틀니의 경우, 시간이 지나면 주위 치아와 뼈가 상할 수 있지만 임플란트는 주변 치아 조직을 상하지 않게 하며, 자연 치아와 기능이나 모양이 같으면서도 충치가 생기지 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
치과 임플란트 시술 과정을 개략적으로 설명하면, 우선 치조골에 드릴링(drilling) 및 탭핑(tapping) 과정을 거쳐 픽스쳐의 치수에 부합하는 홈(groove)이 형성되고 픽스쳐가 상기 치조골에 매식된다. 골 융합에 의해 픽스쳐가 치조골에 고정되면 잇몸을 심미적으로 재건하기 위해 치유 지대주(healing abutment)가 픽스쳐에 고정 체결된다. 잇몸이 심미적으로 재건되면, 치유 지대주가 픽스쳐에서 제거되고, 인상 코핑(impression coping)이 픽스쳐에 체결되고 인상체를 씌워 인상을 채득하며, 상기 채득된 인상에 기초하여 고정용 지대주(abutment)와 영구 치아 보철물, 즉 크라운(crown)이 제작된다. 한편, 상기 고정용 지대주와 영구 치아 보철물이 제작될 동안 상기 픽스쳐에는 치유 지대주가 다시 체결된다. 상기 고정용 지대주와 영구 치아 보철물이 제작되면 상기 치유 지대주가 픽스쳐에서 다시 제거되고, 상기 픽스쳐에 고정용 지대주가 고정 체결되고, 상기 고정용 지대주 위에 상기 영구 치아 보철물이 고정 결합된다.
예컨대, 치유 지대주, 고정용 지대주, 픽스쳐 등의 치과 임플란트용 부재는 타액 등에 의한 부식 작용에 충분히 견딜 수 있도록 내식성이 우수해야 하며, 독성, 발암성, 부작용 등 시술 후 인체에 거부반응이 전혀 없어야 할 뿐 아니라, 인장 강도, 탄성률, 내마모성, 피로 강도 등 기계적 성질이 양호해야 한다. 구체적으로, 잇몸의 재건 기간 중 또는 치과 임플란트 시술 완료 후에 음식물을 씹는 경우에 상기 치과 임플란트용 부재에는 큰 하중이 가해지고, 이 하중에 의해 결합된 치과 임플란트용 부재 사이 및 치과 임플란트용 부재와 생체 조직 사이에 미세 간극이 형성될 수 있다. 상기 미세 간극으로 타액 등이 스며들면 감염이 발생할 수 있고, 치과 임플란트용 부재가 생체 조직에서 분리 이탈될 수도 있다. 따라서, 치과 임플란트용 부재가 저작력이 작용하는 것과 유사한 상황에서 얼마나 견딜 수 있는 지를 알아보기 위한 시험의 필요성이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0793325호
본 발명은 저작(咀嚼)시에 구강 내에 설치된 치과 임플란트용 부재에 가해지는 실제 하중의 파형(wave pattern)에 매우 유사한 하중을 치과 임플란트용 부재에 가할 수 있는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치를 제공한다.
본 발명은, 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 크기, 및 하중이 가해지는 지점을 변경 가능한 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치를 제공한다.
본 발명은, 치과 임플란트용 부재에 반복적으로 타격하여 상기 치과 임플란트용 부재의 내구성을 시험하는 장치로서, 상기 치과 임플란트용 부재가 탈착 가능하게 탑재되는 지그(jig), 상기 지그가 탈착 가능하게 탑재되는 스테이지(stage), 상기 스테이지에 가해지는 충격을 완충하는 완충 스프링(damping spring), 및 상기 지그에 탑재된 치과 임플란트용 부재 위에서 주기적으로 승강하며 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 해머(hammer)를 구비하고, 상기 해머가 하강하여 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 순간부터 상기 해머가 상승하여 상기 치과 임플란트용 부재에서 이격되는 순간까지 상기 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 그래프 형태는 위로 볼록한 곡선 형태인 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치를 제공한다.
본 발명의 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 상기 완충 스프링을 접촉 지지하는 스프링 지지판, 및 하중을 측정하는 로드셀(load cell)을 포함하고, 상기 스프링 지지판을 접촉 지지하는 하중 측정 블록(block)을 더 구비하고, 상기 해머의 타격에 의해 상기 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중이 상기 로드셀에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 상기 하중 측정 블록을 지지하는 것으로, 상기 지그가 상기 해머에 대해 수평 방향으로 위치 변경되도록 같은 방향으로 위치 변경되는 수평 이동판을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 회전하는 모터 샤프트를 구비한 전동 모터, 상기 모터 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 것으로, 상기 모터 샤프트의 회전 축선에서 편심되게 위치한 편심 돌기를 구비한 크랭크(crank), 상기 편심 돌기에 상단이 연결되고, 상기 해머의 상단에 하단이 연결되는 링크(link), 및 상기 해머의 승강을 안내하는 해머 가이드(guide)를 더 구비할 수 있다.
상기 크랭크는, 상기 회전 축선으로부터 이격된 편심 돌기의 편심 거리를 조정하는 편심량 조정 수단을 구비하고, 상기 편심 돌기의 편심 거리가 커질수록 상기 해머의 승강 운동의 스트로크(stroke)가 커질 수 있다.
상기 스테이지에는 상기 지그의 하단부가 끼워지며 내주면에 암형 스크류 패턴(female screw pattern)이 형성된 지그 탑재 통공이 형성되고, 상기 지그 하단부의 외주면에는 상기 지그 탑재 통공의 암형 스크류 패턴에 대응되는 수형 스크류 패턴이 형성될 수 있다.
상기 지그에 상기 치과 임플란트용 부재의 하단부가 끼워져 고정되도록 상기 치과 임플란트용 부재 하단부의 형상에 대응되는 형상의 탑재 홈(groove)이 형성될 수 있다.
상기 탑재 홈의 형상에 따라 구분되는 복수의 지그가 준비되고, 상기 복수의 지그 중에서 선택된 하나의 지그가 상기 스테이지에 탑재될 수 있다.
상기 치과 임플란트용 부재는 치유 지대주(healing abutment)일 수 있다.
본 발명의 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 음식물 저작으로 인해 구강 내에 설치된 치과 임플란트용 부재에 가해지는 실제 하중의 패턴에 매우 유사한 패턴의 하중을 치과 임플란트용 부재에 가할 수 있다. 따라서, 실제 구강 내에 설치되는 치과 임플란트용 부재의 내구성을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치는, 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 크기, 및 하중이 가해지는 지점을 변경 설정할 수 있다. 따라서, 구강 내 설치 위치, 저작력 등의 차이에 따른 치과 임플란트용 부재의 내구성 차이를 보다 실제와 유사하게 파악할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 치과 임플란트용 부재의 구체적인 종류와 사이즈(size)에 대응되는 복수의 지그를 준비하고, 상기 복수의 지그 중에서 임의의 치과 임플란트용 부재에 대응되는 하나의 지그를 선택하여 스테이지에 탑재할 수 있으므로, 다양한 종류과 사이즈의 치과 임플란트용 부재의 내구성 시험을 용이하게 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 크랭크를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 지그, 지그에 탑재되는 치과 임플란트용 부재, 및 지그가 탑재되는 스테이지를 확대 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 지그, 스테이지, 스프링 지지판, 하중 측정 블록, 수평 이동판, 및 베이스를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 1의 해머에 의해 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 일 예를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 크랭크를 확대 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 지그, 지그에 탑재되는 치과 임플란트용 부재, 및 지그가 탑재되는 스테이지를 확대 도시한 분해 사시도이며, 도 4는 도 1의 지그, 스테이지, 스프링 지지판, 하중 측정 블록, 수평 이동판, 및 베이스를 도시한 측면도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치(10)는 치과 임플란트용 부재(1)에 반복적으로 타격을 가하여 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성을 시험하는 장치로서, 베이스(base)(11), 전동 모터(20), 크랭크(crank)(23), 링크(link)(33), 해머(hammer)(35), 해머 가이드(guide)(39), 지그(jig)(65), 스테이지(stage)(60), 완충 스프링(56), 스프링 지지판(54), 하중 측정 블록(block)(50), 및 수평 이동판(40)을 구비한다.
베이스(11)는 테이블(table)(미도시)의 편평한 상측면에 고정 지지될 수 있다. 베이스(11)는 중앙부에서 상향 돌출된 모터 지지 블록(17)을 구비한다. 전동 모터(20)는 상기 모터 지지 블록(17) 상측면에 고정된 모터 지지 브라켓(bracket)(18)에 고정된다. 전동 모터(20)는 전방, 즉 X축 양(+)의 방향과 평행하게 돌출된 모터 샤프트(shaft)(21)를 구비한다. 전동 모터(20)는 모터 샤프트(21)의 회전 속도, 회전 방향을 정밀하게 제어할 수 있는 서보 모터일 수 있다.
크랭크(23)는 모터 샤프트(21)에 연결되어 상기 모터 샤프트(21)가 회전함에 따라 회전하는 디스크(disk) 형상의 부재로서, 모터 샤프트(21)의 회전 축선(RX)에서 편심되게 위치하는 편심 돌기(31)를 구비한다. 크랭크(23)는 편심 돌기(31)의 편심 거리를 조정하는 편심량 조정 수단을 구비한다. 여기서, 상기 편심 거리는 상기 회전 축선(RX)으로부터 편심 돌기(31)까지 방사 방향으로 이격된 거리를 의미한다.
상기 편심량 조정 수단은, 상기 회전 축선(RX)과 직교하는 방향으로 연장된, 외주면에 수형 스크류 패턴(male screw pattern)이 형성된 리드 스크류(lead screw)(25), 상기 리드 스크류(25)의 일 단부 및 타 단부를 회전 가능하게 지지하는 제1 및 제2 스크류 지지부(28, 29), 상기 리드 스크류(25)가 스크류 체결되어 관통하도록 내주면에 암형 스크류 패턴이 형성된 스크류 관통공(미도시)이 형성된 이동 블록(30)을 구비한다. 상기 편심 돌기(31)는 상기 이동 블록(30)으로부터 전방, 즉 X축 양(+)의 방향과 평행하게 돌출된다. 리드 스크류(25)는 일 단에 육각 렌치 홈(groove)(27)이 형성된 스크류 헤드(26)를 구비한다. 이러한 구성으로, 상기 육각 렌치 홈(27)에 육각 렌치(미도시)를 끼우고 돌려서 리드 스크류(25)를 회전시키면 상기 리드 스크류(25)의 회전 방향에 따라 상기 편심 돌기(31)가 회전 축선(RX)에서 이격되는 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하여 상기 편심 거리가 조정된다.
해머(35)는 상하 방향, 즉 Z축과 평행하게 연장되고, 상기 크랭크(23) 아래에 배치된다. 해머 가이드(39)는 해머(35)가 Z축과 평행한 방향으로만 승강하도록 해머(35)의 승강을 안내한다. 해머 가이드(39)는 모터 지지 블록(17)의 전면에 고정 지지된다. 링크(33)의 상단은 상기 편심 돌기(31)에 회동(pivoting) 가능하게 연결되고, 링크(33)의 하단은 상기 해머(35)의 상단에 구비된 연결 핀(pin)(37)에 회동 가능하게 연결된다.
이러한 구성으로, 상기 전동 모터(20)의 모터 샤프트(21)가 회전하면 상기 해머(35)가 Z축과 평행한 방향으로 주기적으로 승강한다. 상기 모터 샤프트(21)의 회전 속도가 빨라지면 상기 해머(35)의 승강 주기가 짧아지고, 다시 말해 승강 주파수가 커진다. 그리고, 상기 리드 스크류(25)를 회전시켜서 상기 편심 돌기(31)의 편심 거리가 커질수록, 상기 해머(35)의 승강 운동의 스트로크(stroke)가 커진다. 즉, 해머(35)가 승강 운동할 때 해머(35)의 하단(36)의 상사점과 하사점 사이의 거리가 커진다.
지그(65)는 치과 임플란트용 부재(1)가 탈착 가능하게 탑재되는 대략 원통형의 부재이고, 스테이지(stage)(60)는 상기 지그(65)가 탈착 가능하게 탑재되는 부재이다. 스테이지(60)에는 지그(65)의 하단부가 끼워지는 지그 탑재 통공(61)이 형성된다. 상기 지그 탑재 통공(61)의 내주면에는 암형 스크류 패턴(female screw pattern)(62)이 형성된다. 상기 지그(65) 하단부의 외주면에는 지그 탑재 통공(61) 내주면의 암형 스크류 패턴(62)에 대응되는 수형 스크류 패턴(66)이 형성된다. 상기 치과 임플란트용 부재(1)가 탑재된 지그(65)의 하단부를 상기 지그 탑재 통공(61)에 끼우고, 상기 지그(65)를 상기 스테이지(60)에 대해 일 방향으로 더 이상 회전되지 않을 때까지 회전시키면 상기 지그(65)가 스테이지(60)에 대해 고정 탑재된다. 또한, 상기 스테이지(60)에 탑재된 지그(65)를 상기 일 방향의 반대 방향으로 회전시키면 상기 지그(65)를 상기 스테이지(60)에서 용이하게 분리할 수 있다.
지그(65)의 상측면 중앙에는 상기 치과 임플란트용 부재(1)의 하단부(4)가 끼워져 고정되도록 상기 치과 임플란트용 부재 하단부(4)의 형상에 대응되는 형상의 탑재 홈(groove)(67)이 형성된다.
상기 치과 임플란트용 부재(1)는 예컨대, 치유 지대주(healing abutment)일 수 있다. 치유 지대주(1)는 치과 임플란트(implant) 시술 과정에서 치조골에 고정된 픽스쳐(fixture)(미도시)에 고정 스크류(screw)(미도시)에 의해 체결 고정되는 부재이다. 치유 지대주(1)는 상기 픽스쳐에 끼워지는 하단부(4)와, 상기 하단부(4)와 이어져서 상향 돌출된 돌기부(2)를 구비한다. 상기 하단부(4)는 하단으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼(taper)진다. 상기 하단에는 하단부(4)가 상기 픽스쳐에 고정된 상태에서 상기 픽스쳐에 대해 회전하지 않도록 다각형 돌기(5)가 구비된다. 상기 다각형 돌기(5)는 예컨대, 육각형, 팔각형과 같은 다각형의 횡단면을 갖는다. 치유 지대주(1)에는 상기 돌기부(2)와 하단부(4)를 관통하는 고정 스크류가 끼워지도록 스크류 통공(7)이 형성된다. 상기 돌기부(2)와 하단부(4)는 단일 금속 소재로 형성될 수도 있고, 돌기부(2)는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)으로 형성되고 하단부(4)는 금속 소재로 형성될 수도 있다.
상기 탑재 홈(67)의 내주면 형상은 상기 하단부(4)의 외주면 형상에 대응된다. 또한, 상기 탑재 홈(67)의 중앙에는 상기 치유 지대주(1)의 스크류 통공(7)에 끼워지도록 상향 돌출된 스크류 통공 끼움 돌기(69)가 마련된다. 따라서, 상기 스크류 통공(7)을 따라 연장된 치유 지대주 중앙 축선(MX)을 상기 스크류 통공 끼움 돌기(69)와 위아래로 정렬하고 치유 지대주(1)를 상기 탑재 홈(67)에 끼워 넣으면, 상기 스크류 통공 끼움 돌기(69)가 상기 스크류 통공(7)에 끼워지고 상기 하단부(4) 외주면이 상기 탑재 홈(67)의 내주면(68)에 밀착되어서 상기 치유 지대주(1)가 지그(65)에 탑재된다. 상기 지그(65)에 탑재된 치유 지대주(1)는 상기 지그(65)에 대해 위로 잡아당겨지면 상기 지그(65)로부터 분리된다. 치유 지대주(1)를 탑재 홈(67)에 눌러 끼우기만 하면 치유 지대주(1)가 지그(65)에 고정 탑재되므로 예컨대, 고정 스크류(screw)와 같은, 치유 지대주(1)를 지그(65)에 대해 고정하기 위한 고정구를 필요로 하지 않는다.
도면에 도시된 실시예에서는 치과 임플란트용 부재(1)의 예로서 치유 지대주가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 고정용 지대주, 픽스쳐 등 다른 종류의 치과 임플란트용 부재(1)가 적용될 수도 있다. 치과 임플란트용 부재(1)는 상술한 바와 같이 치유 지대주, 고정용 지대주, 픽스쳐 등의 종류로 구분되고, 각 종류의 치과 임플란트용 부재(1)마다 사이즈(size)와 형상에 따라 다양하게 구분된다. 상기 지그(65)에 형성된 탑재 홈(67)은 치과 임플란트용 부재(1)의 종류와, 각 종류의 사이즈 및 형상에 따라 각각 구별된다. 내구성 시험 장치(10)의 시험자는 상기 탑재 홈(67)의 형상에 따라 구분되는 복수의 지그(65)를 준비하고, 상기 복수의 지그(65) 중에서 임의의 치과 임플란트용 부재(1)에 대응되는 하나의 지그(65)를 선택하여 상기 스테이지(60)에 탑재함으로써 상기 임의의 치과 임플란트용 부재(1)에 대한 내구성 시험을 수행할 수 있다.
완충 스프링(56)은 해머(35)가 지그(65)에 탑재된 치과 임플란트용 부재(1)를 타격할 때 스테이지(60)에 가해지는 충격을 완충한다. 스프링 지지판(54)은 완충 스프링(56)을 접촉 지지한다. 구체적으로, 완충 스프링(56)은 코일 스프링으로서 4개가 구비된다. 스프링 지지판(54)은 스테이지(60)와 이격되게 그 아래에 배치되며, 상기 4개의 완충 스프링(56)은 사각형인 스테이지(60)의 4곳의 코너(corner)와 사각형인 스프링 지지판(54)의 4곳의 코너 사이에 개재된다. 4개의 완충 스프링(56)은 스프링 지지판(54)과 스테이지(60)를 관통하여 Z축과 평행하게 연장된 4개의 스프링 가이드 핀(guide pin)(57)에 끼워져 위치 이탈이 방지된다. 4개의 스프링 가이드 핀(57)의 하단부는 수평 이동판(40)에 끼워져 고정된다. 4개의 스프링 가이드 핀(57)의 상단부에는 각각 너트(nut)(58)가 체결되어서, 4개의 완충 스프링(56)의 팽창 및 그로 인한 스테이지(60)의 상승이 제한된다.
하중 측정 블록(50)은 해머(35)의 타격에 의해 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중을 측정하기 위하여 스프링 지지판(54)을 접촉 지지하는 블록으로서, 하중을 측정하는 로드셀(load cell)(52)을 포함한다. 상기 해머(35)의 타격에 의해 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중이 상기 로드셀(52)에 의해 측정된다. 하중 측정 블록(50)은 상단부에 상기 스프링 지지판(54)을 접촉 지지하도록 상향 돌출된 돌출부(51)를 구비한다. 상기 돌출부(51)는 지그(65)에 탑재된 치과 임플란트용 부재(1)의 중앙 축선(MX) 상에 위치한다.
수평 이동판(40)은 하중 측정 블록(50)을 접촉 지지하는 부재로서, 지그(65)가 해머(35)에 대해 수평 방향, 구체적으로는 Y축과 평행한 방향으로 위치 변경되도록 같은 방향으로 위치 변경된다. 수평 이동판(40)은 베이스(11)에 지지된다. 부연하면, 베이스(11)의 모터 지지 블록(17) 전방 상측면에는 단차진 홈(groove)이 형성되고, 상기 홈의 바닥면(12)에는 Y축과 평행하게 연장된 Y방향 가이드 블록(45)이 고정 설치된다. Y방향 가이드 블록(45)의 양 측면에는 Y축과 평행하게 연장된 한 쌍의 가이드 슬롯(slot)(46)이 형성된다. 슬라이딩 블록(sliding block)(47)은 상기 한 쌍의 가이드 슬롯(46)에 Y축과 평행한 방향으로 미끄러질 수 있게 끼워지는 한 쌍의 가이드 레일(guide rail)(48)을 구비한다. 상기 슬라이딩 블록(47)은 수평 이동판(40)의 하측면에 고정 결합된다.
수평 이동판(40)의 전단 모서리 및 후단 모서리는 상기 홈 바닥면(12)과 단차진 홈 전단 단차면(14)과 홈 후단 단차면(15)에 슬라이딩(sliding) 가능하게 지지된다. 수평 이동판(40)의 전단부에 형성된 스크류 홀(screw hole)(42)에 끼워지는 스크류(미도시)는 상기 홈 전단 단차면(14)에 밀착되고, 수평 이동판(40)의 후단부에 형성된 스크류 홀(43)에 끼워지는 스크류(미도시)는 상기 모터 지지 블록(17)의 전면에 밀착된다.
통상적으로는, 치과 임플란트용 부재(1)를 지그(65)에 탑재하고, 상기 지그(65)를 스테이지(60)에 탑재하고, 해머(35)의 길이 방향으로 연장된 해머 축선(HX)과 치과 임플란트용 부재(1)의 중앙 축선(MX)이 일치되도록 상기 수평 이동판(40)을 Y축과 평행하게 이동하고, 상기 스크류 홀(42, 43)에 끼워진 스크류를 조여서 수평 이동판(40)을 고정한다. 이 상태에서 전동 모터(20)를 작동시켜 모터 샤프트(21)를 회전시키면, 해머(35)의 하단(36)이 치과 임플란트용 부재(1)의 상단부, 즉 돌기부(2)의 정중앙을 반복하여 타격하게 된다. 한편, 치과 임플란트용 부재(1)가 탑재된 지그(65)를 스테이지(60)에 탑재하고, 치과 임플란트용 부재(1)의 중앙 축선(MX)이 상기 해머 축선(HX)과 약간 이격되도록 수평 이동판(40)을 Y축과 평행하게 이동하고, 상기 스크류 홀(42, 43)에 끼워진 스크류를 조여 수평 이동판(40)을 고정한 후에 모터 샤프트(21)를 회전시키면, 해머(35)의 하단(36)이 치과 임플란트용 부재 돌기부(2)의 정중앙에서 편심된 지점을 반복하여 타격하게 된다.
도 5는 도 1의 해머에 의해 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 일 예를 나타낸 그래프이다. 도 1 및 도 5를 함께 참조하면, 상기 모터 샤프트(21)가 회전하여 해머(35)가 반복적으로 치과 임플란트용 부재(1)를 타격할 때, 상기 해머(35)가 하강하여 상기 치과 임플란트용 부재(1)를 타격하는 순간부터 상기 해머(35)가 상승하여 상기 치과 임플란트용 부재(1)에서 이격되는 순간까지 상기 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중의 그래프 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 곡선 형태이다. 상기 하중은 상기 하중 측정 블록(50)의 로드셀(52)에 의해 측정된다.
부연하면, 해머(35)의 하단(36)이 하강하여 치과 임플란트용 부재(1) 상측면에 충돌하는 순간부터 상기 해머 하단(36)이 스트로크의 하사점에 이르기까지 완충 스프링(56)이 탄성 수축하면서 하중이 0부터 최대 크기까지 곡선 형태로 증가하고, 상기 해머 하단(36)이 스트로크의 하사점으로부터 상승하여 치과 임플란트용 부재(1) 상측면에서 이격되는 순간까지 상기 완충 스프링(56)이 탄성 팽창하면서 하중이 상기 최대 크기로부터 0까지 곡선 형태로 감소한다. 상기 해머 하단(36)이 스트로크의 상사점까지 상승하고 다시 하강하여 치과 임플란트용 부재(1) 상측면에 다시 충돌할 때까지 로드셀(52)에 의해 측정되는 하중은 0이 된다.
도 5에 도시된 하중 파형의 주파수는 예컨대, 2 내지 15Hz 이며, 주기는 상기 주파수의 역수이다. 상기 해머가 승강하는 과정에서 상기 해머 하단(36)이 치과 임플란트용 부재(1)의 상측면에서 이격되지 않고 계속 접촉되어 있는다면 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중의 파형은 도 5에 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 끊어지지 않고 이어진 사인 파형으로 나타날 수 있다. 그러나, 실제 저작시에 구강 내에 설치된 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 실제 하중 파형은 도 5에 실선으로 도시된 파형과 더 유사하다.
만약, 완충 스프링(56)이 없으면 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중의 그래프는 도 5에 도시된 것처럼 곡선 형태가 되지 않고 구형파(square wave)에 유사한 형태가 되므로, 실제 저작시에 구강 내에 설치된 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 실제 하중 파형과는 차이가 있다.
상기 내구성 시험 장치(10)를 이용하여 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성을 측정하는 시험자는, 해머(35)의 스트로크 크기, 해머(35)의 승강 주기, 치과 임플란트용 부재(1) 상측면의 타격 지점을 변경하면서 설정된 시간 동안 치과 임플란트용 부재(1)를 타격하고, 타격 후에 치과 임플란트용 부재(1)의 변화를 관찰하여 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성을 측정할 수 있다.
상기 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치(10)는, 음식물 저작으로 인해 구강 내에 설치된 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 실제 하중의 패턴에 매우 유사한 패턴의 하중을 치과 임플란트용 부재(1)에 가할 수 있다. 따라서, 실제 구강 내에 설치되는 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 상기 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치(10)는, 치과 임플란트용 부재(1)에 가해지는 하중의 크기, 및 하중이 가해지는 지점을 변경 설정할 수 있다. 따라서, 구강 내 설치 위치, 저작력 등의 차이에 따른 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성 차이를 보다 실제와 유사하게 파악할 수 있다.
또한, 상기 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치(10)는, 치과 임플란트용 부재(1)의 구체적인 종류와 사이즈(size)에 대응되는 복수의 지그(65)를 준비하고, 상기 복수의 지그(65) 중에서 임의의 치과 임플란트용 부재(1)에 대응되는 하나의 지그(65)를 선택하여 스테이지(60)에 탑재할 수 있으므로, 다양한 종류과 사이즈의 치과 임플란트용 부재(1)의 내구성 시험을 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 치과 임플란트용 부재 10: 내구성 시험 장치
23: 크랭크 35: 해머
50: 하중 측정 블록 56: 완충 스프링
60: 스테이지 65: 지그

Claims (9)

  1. 치과 임플란트용 부재에 반복적으로 타격하여 상기 치과 임플란트용 부재의 내구성을 시험하는 장치로서,
    상기 치과 임플란트용 부재가 탈착 가능하게 탑재되는 지그(jig); 상기 지그가 탈착 가능하게 탑재되는 스테이지(stage); 상기 스테이지에 가해지는 충격을 완충하는 완충 스프링(damping spring); 및, 상기 지그에 탑재된 치과 임플란트용 부재 위에서 주기적으로 승강하며 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 해머(hammer);를 구비하고,
    상기 해머가 하강하여 상기 치과 임플란트용 부재를 타격하는 순간부터 상기 해머가 상승하여 상기 치과 임플란트용 부재에서 이격되는 순간까지 상기 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중의 그래프 형태는 위로 볼록한 곡선 형태인 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 완충 스프링을 접촉 지지하는 스프링 지지판; 및, 하중을 측정하는 로드셀(load cell)을 포함하고, 상기 스프링 지지판을 접촉 지지하는 하중 측정 블록(block);을 더 구비하고,
    상기 해머의 타격에 의해 상기 치과 임플란트용 부재에 가해지는 하중이 상기 로드셀에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  3. 제3 항에 있어서,
    상기 하중 측정 블록을 지지하는 것으로, 상기 지그가 상기 해머에 대해 수평 방향으로 위치 변경되도록 같은 방향으로 위치 변경되는 수평 이동판;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    회전하는 모터 샤프트를 구비한 전동 모터; 상기 모터 샤프트가 회전함에 따라 회전하는 것으로, 상기 모터 샤프트의 회전 축선에서 편심되게 위치한 편심 돌기를 구비한 크랭크(crank); 상기 편심 돌기에 상단이 연결되고, 상기 해머의 상단에 하단이 연결되는 링크(link); 및, 상기 해머의 승강을 안내하는 해머 가이드(guide);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 크랭크는, 상기 회전 축선으로부터 이격된 편심 돌기의 편심 거리를 조정하는 편심량 조정 수단을 구비하고,
    상기 편심 돌기의 편심 거리가 커질수록 상기 해머의 승강 운동의 스트로크(stroke)가 커지는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 상기 지그의 하단부가 끼워지며 내주면에 암형 스크류 패턴(female screw pattern)이 형성된 지그 탑재 통공이 형성되고,
    상기 지그 하단부의 외주면에는 상기 지그 탑재 통공의 암형 스크류 패턴에 대응되는 수형 스크류 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 지그에 상기 치과 임플란트용 부재의 하단부가 끼워져 고정되도록 상기 치과 임플란트용 부재 하단부의 형상에 대응되는 형상의 탑재 홈(groove)이 형성된 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 탑재 홈의 형상에 따라 구분되는 복수의 지그가 준비되고,
    상기 복수의 지그 중에서 선택된 하나의 지그가 상기 스테이지에 탑재되는 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 치과 임플란트용 부재는 치유 지대주(healing abutment)인 것을 특징으로 하는 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치.
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