成果報告書詳細
管理番号100013571
タイトル平成17年度-平成19年度成果報告書 国際共同研究助成事業 2005IS051 歯科用磁性アタッチメントの最適化と国際標準の創成 平成19年度最終
公開日2009/4/24
報告書年度2005 - 2007
委託先名奥野攻 木内陽介 田中貴信 水谷紘 細井紀男 高田雄京 石上友彦 Angelo CAPUTO Toru OKABE
プロジェクト番号P88001
部署名研究開発推進部
和文要約歯科用磁性アタッチメントの国際規格策定の基礎データを得るため、歯科用磁性アタッチメントの耐食性、磁気回路設計、磁界の安全性、維持力、義歯および生体への固定法の研究を行った。これらの結果を基に磁性アタッチメントのISO作業原案を作成することができた。耐食性:磁性アタッチメント表面の磁性および非磁性テンレス鋼における口腔内環境下での耐食性を電気化学的測定および溶出試験から調べた。37度、0.9%NaCl水溶液および1%乳酸水溶液に168時間浸漬した各ステンレス鋼からは、微量のFeイオンしか溶出しなかった。アノード分極曲線およびカソード分極曲線からは試験したいずれのステンレス鋼も貴金属合金と接触しても十分不動帯域にあることが分かった。また、磁性アタッチメント自体の耐食性も電気化学的に検討した。これらの結果から歯科用磁性アタッチメントに用いられているステンレス鋼は生体用ステンレス鋼と同等以上の優れた耐食性を示し、口腔内で貴金属と接触しても安全なことが分かった。磁気回路設計:工業用的に行われている基本的な磁気回路を応用し、5種類の磁気回路について歯科用磁性アタッチメントへの応用を検討した。これらの磁気回路を組んだ磁性アタッチメントモデルについて最適化設計を有限要素法により行い、寸法、義歯の維持力、安定性について明らかにした。開発された3つの新しい磁性アタッチメントでは、柔軟性のある保持力を実現することが可能であり、より効果的で応用性の高い磁性アタッチメントに有効であるという結果を得た。磁界の安全性:磁性アタッチメントの磁場は静磁場であり、生体への危険性はほとんど無いと考えられる。閉磁路型磁性アタッチメントの磁場解析によれば歯肉部分で最大でも1mTと解析された。従って磁性アタッチメントは国際的ガイドラインを十分満足するものであることが明らかになった。MRIのDICOMデータの解析によって、歯科用合金の周囲のアーチファクト域を調べた。コバルトクロム製のクラウンと磁性ステンレス鋼製のキーパーの像は、周囲20mmの範囲で実際と異なる像を呈し、この範囲でMRIアーチファクトが現れることがわかった。維持力:磁性アタッチメントの長期使用による動的な特性については多くの因子が影響し非常に複雑な問題であるので、通常の機械的性質の測定結果からだけでは単純に推定しにくい。磁性アタッチメントを維持装置とした義歯応力分布を解析評価検討して、磁性アタッチメントの特性を評価することが大切である。ここでは有限要素法を用いて磁性アタッチメントの動的特性の解析を行った。この解析により磁性アタッチメントの検討すべき基本的な多くの機能を明らかにすることができた。繰り返し叩き試験機により、磁石構造体とキーパー吸着面に繰り返し荷重を与え、磁性アタッチメントに必要と考えられる機械的強度の検討を行った。磁性アタッチメントでは、横滑りのために信頼性のある吸引力を得ることが難しいので、方向を規定する専用の冶具と金型を考案し、磁性アタッチメントの吸引力測定を行った。固定法:支台にキーパーを固定する方法には鋳接法とダイレクトボンディング法がある。これら二つの方法について歯科臨床的、技工的観点から比較検討した。磁性アタッチメントの一般的な滅菌及び消毒法を見出すため、滅菌及び消毒前後の表面粗さと吸引力を比較した結果、これらの処理によって表面粗さの増加と吸引力が低下することを確認した。
英文要約The properties to be investigated for magnetic attachments include: corrosion characteristics, magnetic circuit, extent of magnetic leakage, magnetic retentive force and fixing the magnetic attachments to denture base, abutment tooth and implant fixture. These investigations were carried out preparing for ISO working draft of magnetic attachments. Corrosion resistance: Corrosion behavior of the stainless steels for magnetic attachments was examined with a focus on electrochemical properties and released ions in oral fluid. The stainless steels mainly released only the small amount of Fe ions after immersion for 168 hours in 0.9% NaCl and 1% lactic acid solutions at 37C. Anodic and cathodic polarization curves in 0.9% NaCl solution showed that corrosion potentials on each stainless steel maintained within passive region even when they contacted with the precious alloys. Corrosion resistances of magnetic attachments were also electrochemically evaluated. These findings indicate that the ferritic stainless steels composing dental magnetic attachments have superior corrosion resistance to SUS316L and that they can be safely used as magnetic yokes or keepers in an oral cavity even in contact with the precious alloys. Magnetic circuit: Referring to basic magnetic circuits used in industry, five kinds of magnetic circuits are investigated for their applicability to a magnetic attachment. The magnetic attachments installed these magnetic circuits are analyzed numerically and compared in terms of retention and stability for a denture. Three new types of magnetic attachment have been developed and evaluated. As a result, the newly developed attachments may provide flexible retention performance useful for more effective and extensive applications of a magnetic attachment. Magnetic leakage: The magnetic fields out of a magnetic attachment are static fields. Biological effects of static magnetic fields are considered to be not so critical. Magnetic leakage out of close magnetic circuit attachments were estimated 1mT in the gingival by numerical analysis. It is therefore possible to design a magnetic attachment so as to satisfy the international guidelines. The MRI artifacts area around the keeper of magnetic attachments was examined by analyzing MRI DISCOM data with comparing the coefficient variance values of signal intensity among dental alloys. The MRI artifact appears in the images of the magnetic keeper and the Co-Cr crowns within 0-20mm. Retentive force: Even so, the dynamic characteristics of magnetic attachments themselves are not yet very clear. But to assess the stress distribution of a magnetic denture and make a judgment in adequate denture design, the specific characteristics of the magnetic attachment should be completely analyzed. The effects of repeated loads applied in the vertical direction upon surface change of the magnetic assembly and the keeper performance were examined.
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