2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research for applying new materials to the orthodontic treatment - Application of actuators (artificial muscles) -
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26670879
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山本 隆昭 北海道大学, 大学病院, 講師 (40230560)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工筋肉 / 矯正力 / 歯の移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯科矯正治療においては、歯にどのような力（矯正力）を加えるかが重要である。矯正力の作用様式として、①持続的な力②間欠的な力③断続的な力の3種類がある。現在、一般に歯科矯正治療に用いられている材料は、持続的な力を用いるのに適しているが、間欠的な力や断続的な力を発揮させるのは困難である。一方、動物実験から歯の移動には、間欠的な力や断続的な力が効果的との報告がある。電気的に伸縮をコントロールすることができるアクチュエーターを間欠的な力や断続的な力を発揮することのできる新たな材料としての使用方法を検討する目的で実験を行った。
人工筋肉材料（形状記憶合金アクチュエーター、導電性高分子アクチュエーター、イオン電動アクチュエーター）について口腔内の使用を想定して各素材の適応性について検討した結果、形状記憶合金アクチュエーターを選択した。 形状記憶合金アクチュエーターには線状のものとコイル状のものとがあるが、歯科矯正治療に用いるにはある程度の伸縮性が必要と考え伸縮性のあるコイル状で線材直径が最大のBMX150を選択して実験を行った。予備実験の段階で形状記憶合金アクチュエーターに印可する電流を直流電流とした場合、徐々に張力が低下して、一定以上の値を維持できなかった。このため印可する信号を直流からパルス幅変調式（パルス波のデューティ比を変化させて変調する方式）に変更した。張力50gfを目標に印加電圧5.7V、平均電圧0.62Vになるように調整したところ45.8gfの張力が得られた。約4時間後でも44.7gfと97.7%の張力を維持できた。この結果から一定時間ごとに印可する電流を調整しながら使用すれば長時間に渡ってほぼ一定の力を発揮できることが分かった。このことから印可電流をon-offすることを組み合わせることで持続的な力や間欠的な力、断続的な力を発揮することができると考えられる。
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Research Products
(2 results)
