(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（１３０、２３０、５３０）に取り付けられたアタッチメント（１２０、２２０、５２０）を試験する方法であって、
磁気および／または光学的に検出可能な部材（１１０、２１０、５１０）を前記アタッチメントと接触させるステップと、
前記磁気および／または光学的に検出可能な部材（１１０、２１０、５１０）を振動させるステップと、
前記磁気および／または光学的に検出可能な部材（１１０、２１０、５１０）の少なくとも１つの共振周波数を電磁および／または光検出器を用いて非接触で検知するステップと、
検知された共振周波数から、対象物に対するアタッチメントの取付度の指標を得るステップとを含む方法。
【請求項２】
前記部材を前記アタッチメントに脱着自在に取り付けるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部材（１１０、１２０、５２０）が、片持ち梁を備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記部材（１１０）が、磁性部分（１４０）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記共振周波数が、コイル（１５３）を用いて検知される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記部材（２１０）が、マーカー（２４０）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記共振周波数が、照明検知器（２５３ａ）を用いて検知される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記部材（５１０）が、強磁性材料製である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記共振周波数が、磁場（５６５）を擾乱する前記部材を用いて検知される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アタッチメントが、ねじ山付きのボアを備え、前記片持ち梁が、アタッチメントにまたはアタッチメント内にねじ留めされる、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
検知された共振周波数を、他のアタッチメントと接触している同じまたは同様の部材の共振周波数の１つまたは複数の値と比較するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
検知された共振周波数を、同じアタッチメントと接触している同じまたは同様の部材の共振周波数に関する異なる時間で取得した１つまたは複数の値と比較するステップを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
部材を力で励振するステップと、部材の力に対する応答を検知するステップとを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
応答信号の電圧の励振信号の電圧に対する比である出力を導出するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アタッチメントがインプラントであり、前記対象物が骨である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
骨（１３０、２３０、５３０）に取り付けられたインプラント（１２０、２２０、５２０）を試験するためのシステム（１００、２００、５００）にして、
前記インプラントに解放可能に取り付けられるように構成された部材（１１０、２１０、５１０）と、
部材がインプラントに取り付けられたとき、部材の少なくとも１つの共振周波数を検知するための検知手段（１５０、２５０、５５０）とを備える、システムであって、
前記部材（１１０、２１０）が、磁気および／または光学的に検知可能な部分（１４０、２４０、５４０）を備えること、および
前記検知手段（１５０、２５０）が、前記部分の非接触の検知のための電磁および／または光検知器（１５０、２５０）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記検知器（１５０）が、コイル（１５３）を備える、請求項１６に記載のシステム（１００）。
【請求項１８】
増幅器（１５４）、プロセッサ（１５５）、およびデータ記憶装置（１５６）をさらに備える、請求項１６または１７に記載のシステム（１００）。
【請求項１９】
検知器（１５１）によって検知された信号が、前記増幅器（１５４）によって増幅され、解析される入力として印加され、励振に対する応答電圧の比を表す解析された出力が、前記プロセッサに供給され、前記プロセッサが、アナライザの振動子の周波数出力を変動させ、結果を前記データ記憶装置（１５６）に保管する、請求項１６に記載のシステム（１００）。
【請求項２０】
前記検知可能な部分が、マーカー（２４０）を備える、請求項１６に記載のシステム（２００）。
【請求項２１】
前記検知器（２５０）が、照明検知器（２５３ｂ）を備える、請求項２０に記載のシステム（２００）。
【請求項２２】
照明器（２５３ａ）を更に備える、請求項２０または２１に記載のシステム（２００）。
【請求項２３】
前記検知可能な部分が、強磁性材料から成る、請求項１６に記載のシステム（５００）。
【請求項２４】
前記検知器（５５０）が、外部磁場の擾乱を検知するためのコイル（５５３）を備える、請求項２３に記載のシステム（５００）。
【請求項２５】
部材が、片持ち梁を備える、請求項１６から２４のいずれか一項に記載のシステム（１００、２００）。
【請求項２６】
梁が、約１ｋＨｚから２０ｋＨｚ、好ましくは約１ｋＨｚから１０ｋＨｚ、およびより好ましくは８ｋＨｚのオーダーの範囲の周波数で共振するように配置または構成されている、請求項２５に記載のシステム（１００、２００）。
【請求項２７】
前記部材（１１０、２１０、５１０）が廃棄可能である、請求項１６から２６のいずれか一項に記載のシステム（１００、２００、５００）。
【請求項２８】
骨（１３０、２３０、５３０）に取り付けられたインプラント（１２０、２２０、５２０）の試験を提供する廃棄可能なインプラント試験部品（１１０、２１０、５１０）であって、前記廃棄可能なインプラント試験部品が、検知器を用いて非接触で検知されることができる脱着可能な部分（１４０、２４０、５４０）を備える、廃棄可能なインプラント試験部品（１１０、２１０、５１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒトまたは動物の対象の骨に取り付けられたインプラントなどの対象物を試験するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプラントの使用は、骨内に準備された孔内への金属固定具の挿入を含む。治癒プロセス中、周囲の骨が、インプラント表面との密接な接触を発展させ、適切な時間の後、プロテーゼが固定具に取り付けられてもよい。このようなインプラントは、歯科および美容外科でしばしば使用される。
【０００３】
骨とインプラント表面との間の結合の質を臨床的に観察する手段に対する必要性がある。配置の誤差、および早期のまたは不適切な装填によって、インプラントの不具合が生じることがある。インプラントの装填前に使用されることができる非破壊試験は、このタイプの不具合を減少させことを助け、インプラントがまだ満足できるものであることを確実にするために、使用中であるインプラントに定期的な試験が実行されることも可能にする。試験は、また、異なるインプラントシステム間の量的な比較も提供する。
【０００４】
インプラントの状態を試験するためにＸ線が使用されることもあるが、Ｘ線は、インプラントの周囲の全体の骨欠損の存在を示すことしかできない。視点の位置および角度を十分な精度で再現することが困難であるため、Ｘ線で時間にわたる一体化の進行を監視することも極めて困難である。異なる種類の試験は、雑ではあるが、インプラントに取り付けられた構造体を外科用器具で叩くことである。この試験は、十分なインプラントと最もひどく欠陥のあるシステムを区別することしかできない。
【０００５】
国際特許出願第９２／１８０５３号は、ヒトまたは動物の対象の骨に取り付けられたインプラントを試験する方法に関する。この方法は、部材をインプラントと接触させるステップと、インプラントと接触したときの部材の少なくとも１つの共振周波数を検知するステップと、検知された共振周波数を、骨に対するインプラントの取付度に関して解釈するステップとを含む。しかし、この方法は、ワイヤを通じてインプラントと接触している解析ユニットを使用することを意味している。
【０００６】
米国特許第３，３５５，９３３号および国際特許出願第９９／４６６０３号は、大きな対象物の表面振動を測定するための測定装置に関する。これらの文書に示されている装置は、患者の口などの小さな空間には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、対象物、特にインプラントなどの小さな空間内の対象物の非接触の試験装置および方法を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、インプラントとそのインプラントが取り付けられている骨との間の結合の品質および／または程度の信頼性高い指標を、非接触方式で与えることが可能な、非破壊試験を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、本発明に清浄な様相を提供する使い捨ての試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの理由のために、骨などの対象物に取り付けられたインプラントを試験するために方法および装置が、提供される。方法は、部材をインプラントと接触させるステップと、インプラントと接触しているときの部材の少なくとも１つの共振周波数を非接触で検知するステップと、骨に対するインプラントの取付度に関して、検知された共振周波数を解釈するステップとを含む。方法は、部材をインプラントに脱着可能に取り付けるステップをさらに含む。好ましくは、部材は片持ち梁を備える。
【００１１】
本発明の最も好ましい実施形態によると、部材が磁性部分を備える。したがって、共振周波数が、コイルを用いて検知される。
【００１２】
別の実施形態によると、部材がマーカーを備える。したがって、共振周波数が、照明検知器を用いて検知される。
【００１３】
本発明の別の実施形態によると、部材が強磁性材料製である。したがって、共振周波数が、磁場を擾乱する前記部材を用いて検知される。
【００１４】
好ましくは、インプラントが、ねじ山付きのボアを備え、片持ち梁が、インプラントにまたはインプラント内へねじ留めされる。
【００１５】
方法は、検知された共振周波数を、他のインプラントと接触している同じまたは同様の部材の共振周波数の１つまたは複数の値と比較するステップをさらに含む。あるステップでは、検知された共振周波数が、同じインプラントと接触している同じまたは同様の部材の共振周波数に関して、異なる時間で取得した１つまたは複数の値と比較される。
【００１６】
方法は、部材を力で励振するステップと、部材の力に対する応答を検知するステップと、応答信号の電圧の励振信号の電圧に対する比である出力を導出するステップとをさらに含む。
【００１７】
本発明は、また、骨に取り付けられたインプラントを試験するための装置に関する。装置は、インプラントに解放可能に取り付けられるように構成された部材と、インプラントに取り付けられたとき、部材の少なくとも１つの共振周波数を検知するための検知手段とを備える。部材は、検知可能な部分を備える。検知手段は、検知可能な部分の非接触の検知のための検知器を備える。
【００１８】
最も好ましい実施形態によると、検知可能な部分が、磁性部材を備える。したがって、検知器がコイルを備える。装置は、増幅器、プロセッサ、およびデータ記憶装置をさらに備える。検知器によって検知された信号が、増幅器によって増幅され、解析される入力として印加される。励振に対する応答電圧の比を表す解析された出力が、プロセッサに供給され、プロセッサが、アナライザの振動子の周波数出力を変動させ、結果をデータ記憶装置に保管する。
【００１９】
本発明の別の態様によると、検知可能な部分が、マーカーを備える。したがって、検知器が、照明検知器または照明器を備える。
【００２０】
本発明の別の態様によると、検知可能な部分が、強磁性材料から成る。
【００２１】
本発明の別の態様によると、検知器が、外部磁場の擾乱を検知するためのコイルを備える。
【００２２】
最も好ましくは、部材が、片持ち梁を備える。有利には梁が、約１ｋＨｚから２０ｋＨｚ、好ましくは約１ｋＨｚから１０ｋＨｚ、およびより好ましくは８ｋＨｚのオーダーの周波数で共振するように配置または構成されている。
【００２３】
衛生上の理由のために、部材は廃棄可能である。
【００２４】
本発明は、また、骨に取り付けられたインプラントを試験するために設けられた使い捨てのインプラント試験部品に関する。この使い捨てのインプラント試験部品は、検知器を用いて非接触で検知され得る検出可能な部分を備える。
【００２５】
本発明を、添付の図面を参照にして、単なる例示としてここでさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１を参照すると、装置１００は、２つの部分を備え、片持ち梁の形態の部材１１０が、ねじ山付きセクション１１１を用いて埋め込まれた固定具１２０に取り付けられている。インプラント固定具は、骨１３０、通常ヒトの顎骨のセクション内に、ねじ山付きセクション１１２によって取り付けられた歯科用インプラント、あるいはヒトまたは動物のためのその他のいずれかのタイプのインプラントでありうる。インプラント１２０は、チタンなどの金属から、セラミック材料から、またはいずれかの他の適切な材料から形成された、いくつかの知られているタイプのうちのいずれか１つであってよい。これは、たとえば、英国のＮｏｂｅｌ  Ｂｉｏｃａｒｅによって供給されているタイプのものであってよい。部材１１０は、磁性部材１４０を備える。磁性部材１４０は、梁１１０の一方の端部、たとえば自由端に設けられることができる、または梁の内部に組み込まれることができる。
【００２７】
装置の第２の部分は、プローブ１５１と応答アナライザユニット１５２とを備える試験装置１５０を備える。プローブ１５０は、磁性部材の振動を検知するためのコイル１５３を備える。
【００２８】
梁内で振動を発生させるために、梁は励振されなければならない。このことは、手動でまたは電気励振器を用いて、梁に力Ｆを印加することを通じて行われることができる。
【００２９】
プローブ１５１によって検知された信号が、増幅器１５４によって増幅され、アナライザへの入力として印加される。励振に対する応答電圧の比を表すアナライザからの出力が、マイクロプロセッサ１５５などのプロセッサに供給され、アナライザの振動子の周波数出力を変動させるために使用され、結果をデータ記憶装置１５６に保管する。結果は印刷されること、および／またはディスプレイなどに表示されることができる。
【００３０】
本発明の第２の実施形態を示す図２をここで参照すると、本発明による装置２００の第１の部分は、ねじ山付きセクション２１１を用いて埋め込まれた固定具２２０に取り付けられた前の実施形態のような片持ち梁の形態の部材２１０を備える。また、この場合、インプラント固定具は、骨２３０のセクション内のねじ山付きセクション２１２によって取り付けられた歯科用インプラントであってもよい。部材２１０は、この場合、梁２１０の一方の端部に配置された線などのマーキング２４０を備える。
【００３１】
装置の第２の部分は、プローブ２５１と応答アナライザユニット２５２とを備える試験装置２５０を備える。プローブ２５０は、好ましくはレーザーであるがこれに限定されない光源２５３ａと、梁からの反射およびしたがって梁の振動を検知するための光検知器２５３ｂとを備える。光源は、好ましくはレーザーダイオードである。梁は、光の反射を行う、より暗い（または明るい）セクションなどの１つまたはいくつかのマーカーを備える。
【００３２】
梁は、手動で、またはたとえば電気励振器を用いて、梁に力Ｆを印加することによって励振される。
【００３３】
プローブの先端の光源が梁を照射し、光検知器２５３ｂが反射された光を検知する。検知された光信号が、検知器によって電気信号に変換され、プローブ２５１によって検知された信号が、増幅器２５４によって増幅され、アナライザに入力として印加される。励振に対する応答電圧の比を表すアナライザからの出力が、マイクロプロセッサ２５５などのプロセッサに供給され、アナライザの振動子の周波数出力を変化させるために使用され、結果をデータ記憶装置２５６内に保管する。結果は印刷されること、および／またはディスプレイなどに表示されることができる。
【００３４】
使用中、梁１１０が、事前に決定されたトルクで、たとえばトルクコントローラおよびカウンタツールを使用して、埋め込まれたインプラント１２０に固定、すなわちねじ留めされる。トルクによる共振周波数の変動は、このようなトルク変動が問題を呈すべきでないように、たとえば５Ｎｃｍから１０Ｎｃｍのオーダーの、実用的なトルクの範囲にわたって比較的小さいことが見出だされている。
【００３５】
好ましくは、本発明による梁は使い捨て可能であるが、必ずしもそうである必要はない。このことは、梁が、ねじで取り外され廃棄されることができることを意味し、衛生的な試験装置を提供する。
【００３６】
図３は、図１の装置でおおまかに共振周波数を得るために使用される、粗い走査によるデータを示している。次に、この領域の周囲のより精細な走査が、この周波数、通常第１の周波数すなわち基本周波数をより正確に識別するために使用される。この周波数が記録され、たとえば、同様の結合段階での他のインプラントのためのデータと比較される。
【００３７】
特定のインプラントについては、共振周波数が、骨への取付度とともに変動することが予想される。したがって、検知された共振周波数を同様のインプラントに対して前に集められたデータと比較することによって、インプラントの取付度の指標を得ることができる。
【００３８】
振幅変化ではなく、共振周波数偏移の検知および比較に基づいた技術は、インプラント／組織インターフェイスの品質をその剛性の関数として、およびインプラントを包囲する周縁の骨のレベルまたは高さの関数として骨損失と関連付けて決定するために効果的である。
【００３９】
梁は、好ましくは、たとえばチタンまたはアルミニウムなどの金属製材料のものであり、１ｋＨｚから２０ｋＨｚ、より具体的には１ｋＨｚから１０ｋＨｚ、および好ましくは約８ｋＨｚの範囲内のオーダーの系（配置されたインプラントおよび梁）の共振周波数範囲を提供するような寸法にされている。たとえば、図１の実施形態では、直立した梁は約１ｃｍの高さであってよい。
【００４０】
さらに別の実施形態では、図５に示すように、本発明のこの態様による装置５００の第１の部分は、ねじ山付きセクション５１１を用いて埋め込まれた固定具５２０に取り付けられた強磁性材料製の片持ち梁の形態の部材５１０を備える。また、この場合、インプラント固定具は、骨５３０のセクション内にねじ山付きセクション５１２によって取り付けられた歯科用インプラントであってよい。したがって、この場合部材５１０は、それ自体検知可能な部品５４０である。
【００４１】
梁５１０は、磁場発生器５６０によって発生される外部磁場５６５を用いて励振される。
【００４２】
試験装置５５０は、プローブ５５１と応答アナライザユニット５５２とを備える。プローブは、磁場発生器の部品であってもよい。プローブ５５０は、磁場５６５内の干渉を検知するためのコイル５５３を備える。解析は、第１の実施形態に関連して説明したように実行されてもよい。
【００４３】
磁場発生器は、直流場を発生させるための永久磁石または、交流場を発生させるためのコイルであってもよい。プローブは、外部に配置されてもよい。
【００４４】
特許請求の範囲で規定されたように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正が行われてもよいことを理解されよう。
【００４５】
トランスデューサまたはゲージ、および場合によっては梁が、装置の滅菌中トランスデューサを保護するために、空気乾燥アクリル材料で被覆されてもよい。部材は、片持ち梁以外の形態をとってもよい。梁は、基本的に直線状である代わりに、ほぼＵ字状であり、その底部によってインプラントまたは当接部と接続されてもよい。さらに、紫外線、音などの代替となる検知器が使用されてもよい。
【００４６】
本発明は、インプラントに限定されず、ねじ、リベット、ボルト、またはピンなどの対象物の保持が試験される、好ましくはすべての小さな空間に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の態様によるインプラント試験部材および装置の実施形態の断面概略図である。
【図２】本発明の第２の態様によるインプラント試験部材および装置の実施形態の断面概略図である。
【図３】典型的なインプラントに取り付けられた本発明による試験梁の周波数に対する受信される振幅の仮想変化のグラフである。
【図４】本発明による試験梁の骨係数に対する相対周波数の仮想変化のグラフである。
【図５】本発明の第３の態様によるインプラント試験部材および装置の実施形態の断面概略図である。
【図１】
0004806348.tif 000002
【図２】
0004806348.tif 000003
【図３】
0004806348.tif 000004
【図４】
0004806348.tif 000005
【図５】
0004806348.tif 000006