CN102551902A - 改进的螺钉头 - Google Patents

Abstract

根据本发明的紧固系统包括螺钉构件(10)和座构件(20)。该螺钉构件包括沿着纵向轴线(5)延伸且最大半径为R₁的轴(12)，所述轴包括螺纹部(13)，所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头(14)，所述头包括具有最大半径R₂大于所述螺钉轴的底端(15)，使得所述螺钉头的暴露的下侧(18)径向延伸超过所述螺钉轴的最大半径。座构件包括螺钉槽(21)，该螺钉槽包括具有最小半径R₃等于或大于R₁的平面螺钉座(22)。螺钉头的底端包括环状接触表面，用于抵接所述螺钉座，该接触表面由在螺钉头的下侧上的至少一个向下延伸的突起部(17)的远端形成，其中该环状接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径。

Description

改进的螺钉头

技术领域

本发明涉及螺钉，具体是那些在牙移植领域中用于将第二构件诸如基牙附接至牙移植物上的螺钉。

背景技术

牙移植物用于取代单颗牙齿或用于锚固通常取代若干乃至所有的牙齿的更复杂的结构。

移植物通常构造成两个部件，在这种情况下，移植物由锚固部件和单独的基牙的组成，锚固部件通常单独（in isolation）称为移植物。锚固部件或者完全嵌入骨头中，也就是说，达到牙槽嵴的高度，要么从牙槽嵴伸进软组织内几毫米。基牙安装在锚固部件上并且延伸进口腔以形成对假牙或托牙的支撑。

在假体的能够超过20年的使用寿命期间，移植物系统将遭受因咀嚼引起的大荷载。因此，必须将基牙牢固地紧固到移植物上以便防止构件的松动和潜在损失。这种情况能够以许多方式例如经由压配合或胶合来实现。然而，通常优选螺钉配合连接。通过在附接期间施加足够高的扭矩，能够实现移植物和基牙之间的牢固连接。

因此，在许多系统中，移植物包括内螺纹孔，而基牙包括对应的顶部螺纹，因此允许将基牙直接拧进移植物内。

然而，其缺点在于，基牙相对于移植物的精确角位置直到最终固定为止仍旧是不可知的。这样具有缺点，特别是当基牙旨在用来支撑单颗假牙时。

因此，许多移植物系统包括抗旋转装置，该抗旋转装置能够防止移植物和基牙之间的相对旋转，并且设置了数量有限的基牙相对于移植物的角位置。

这些抗旋转装置由移植物和基牙中的互补的非圆形对称部分组成，所述互补的非圆形对称部分通常具有多边形形状诸如六边形或八边形。

这样的系统确保了在固定之前基牙相对于移植物的精确的角位置是已知的，并且能够有助于防止基牙在移植物使用寿命期间的松动。

当然，当采用了这种抗旋转装置时，相对于移植物旋转基牙是不可能的，并且基牙因此不再能够直接拧进移植物中。因此，使用通常是称为"基底螺钉"的螺钉的第三构件来将基牙连接至移植物上。

当使用了基底螺钉时，基牙通常包括延伸通过基牙的螺钉槽并且具有螺钉座。这使得基底螺钉能够直通基牙直至螺钉头邻接螺钉座，并且能够将螺丝起子插入到槽中以将螺钉接合并紧固至移植物的内螺纹孔，从而将基牙固定地夹紧至移植物上。

这样的已知移植物系统的示例能够在例如EP1679049和WO2006/012273中找到，在EP1679049中，螺钉座是圆锥形的，而在WO2006/012273中，螺钉座是平面的。

和基牙一样，基底螺钉也用于将其它临时性第二构件例如愈合帽、闭合螺钉和印模杆连接至移植物。

如上所述，重要的是，尤其是将基牙牢固地紧固到移植物上以防止在移植物系统的使用寿命期间发生松动。在螺钉配合系统的情况下，无论是第三构件还是基牙本身，为了实现高的预荷载或夹紧力，这是通过拧紧螺钉构件来实现的。

为了实现最大预荷载，需要尽量拧紧螺钉，而不达到螺钉的屈服强度。此时，螺钉主体内的张力会导致螺纹的塑性变形且在一些情况下会导致螺钉断裂。因为随后必须移除并更换螺钉，所以这是非常不期望的。移除已损坏的螺钉并不总是那么容易，并且这还会导致对移植物的内螺纹的损坏。在一些情况下，对螺纹的损坏直到在最后的假体已经固定到基牙上之前可能并不明显，因此，更换螺钉也会导致对产生新假体的需要。

因此，牙移植物系统的制造商设置了推荐的最大扭矩值，这确保了螺钉的高的预荷载而没有过度张紧的风险。然而，考虑到对确保移植物系统的高的预荷载的自然期望，牙医通常施加显著高出推荐值的紧固扭矩，这会导致螺钉失效。

为了增加螺钉的张紧强度以防止在这样的情况下发生破损，一个可能的解决方案是采用不同强度的材料来制造螺钉。然而，考虑到螺钉在人体内的长期使用，任何新材料都必须经历严格的安全测试，发现具有所需高强度以及所需生物相容性的新材料并不是一件简单的事情。

另一选择将是增加螺钉的尺寸。然而，因为必须将移植物配合在颌骨内的可用空间内，同时尽可能少地移除骨头，以限制在移植物位置的外伤，所以在牙移植物系统中，空间是有限的。因此，移植物系统的总尺寸不能改变，并且对螺钉直径的任何增加将会导致移植物和/或基牙厚度的等量减少。这样的修改将会容易地削弱另一区域的系统。

因此，本发明的至少优选实施例的目的是提供具有这样的设计的螺钉构件：该设计使得其能够承受更高的扭矩量而不需要改变材料或总尺寸。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了包括螺钉构件和座构件的紧固系统。螺钉构件包括轴，轴沿着纵向轴线延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部，所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头，头包括底端，底端的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得螺钉头的暴露的下侧径向延伸超过螺钉轴的最大半径。座构件包括螺钉槽，该螺钉槽包括平面螺钉座，平面螺钉座的最小半径R₃等于或大于R₁。螺钉头的底端包括环状接触表面，环状接触表面用于抵接所述螺钉座，该接触表面由在螺钉头的下侧上的至少一个向下延伸的突起部的远端形成，其中所述环状接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径。

在本文中，螺钉构件的“底部”被认为是螺钉轴的远端，即，螺钉轴的与螺钉头的相对端。因此，头的底端是最靠近螺钉轴的头的一端，并且向下延伸的突起部是朝螺钉的底部突出的突起部。

根据常规牙科术语，“顶部”是指朝向骨头的方向，“冠”是指朝向牙齿的方向。因此，构件的顶部部件是在使用中指向颌骨的部件，冠部件是指向口腔的部件。当本发明的螺钉构件是牙螺钉构件时，因此，螺钉头的底端也可被视为顶部和所述一个或多个突起部可被视为向顶部延伸。

根据本发明，螺钉头的环状接触表面位于远离螺钉轴的外半径的径向位置。换言之，在环状接触表面的轴向位置，在接触表面的最小半径和螺钉头的径向内部部分之间存在缝隙。这是通过在螺钉头的下侧提供一个或多个突起部来实现的，所述一个或多个突起部在向下方向延伸以产生环状接触表面。螺钉头的内部部分与环状接触表面之间产生的缝隙足够大，环状接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径。

因为接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径，所以螺钉座的最内部的区域在使用期间不会接触螺钉头。

当拧紧螺钉时，只有一部分施加的扭矩被转变为预荷载。必须对螺钉施加的总扭矩是相当大的，因为大量的扭矩被用于克服作用在螺钉头和螺纹上的摩擦。通常，据估计，只有大约10-15%的施加扭矩被用于拧紧螺钉。

在现有技术的螺钉系统中，螺钉头的下侧形状设计为与螺钉座互补。因此，当螺钉座是平面的时，螺钉的下侧也是平面的。因此，形成了大的接触表面。实际上，螺钉头的整个下侧都作为环状接触表面。相反，在本发明中，所述至少一个向下延伸的突起部产生了较小的接触表面，因为只有螺钉头的下侧的一部分形成接触表面。该突起部起到的作用是，并不是螺钉头和螺钉座的所有径向重叠区域都相互接触。因为环状接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径，所以这种情况下的摩擦半径大于当使用传统平头螺钉头时实现的摩擦半径，平头螺钉头也接触了螺钉座的内部部分。因此，克服螺钉头上的摩擦力所需的扭矩增加，因此减少了转变为预加载力中的扭矩的百分比。

因此，超过推荐最大扭矩限制的使用者不太可能损坏螺钉，因为更多的施加扭矩被螺钉头的摩擦阻力“吸收”了。

在大多数系统中，考虑到制造公差，螺钉座的最小半径等于螺钉轴的最大半径。这提供了在仍旧能够容纳螺钉轴的螺钉座下面的可能的最窄的螺钉槽。因此，传统的平头螺钉包括从R₁向外延伸的平面下侧。

因此，从另一方面来看，本发明提供了这样的螺钉构件：该螺钉构件包括轴，轴沿着纵向轴线延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部，所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头，所述头包括底端，底端的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得螺钉头的暴露的下侧径向延伸超过螺钉轴的最大半径，所述底端包括环状接触表面，环状接触表面用于抵接平面螺钉座，该接触表面由在螺钉的下侧上的至少一个向下延伸的突起部的远端形成，所述接触表面的最小半径大于螺钉轴的最大半径。

下面描述本发明的两方面的优选特征。

环状接触表面能够由多个突起部形成，使得接触表面是不连续的，或“破损的”。当螺钉头的下侧包括多个突起部时，这些突起部的远端可以在不同的径向位置。例如，从纵向轴线到突起部的距离可以从突起部到突起部交替。在这样的实施例中，环状接触表面的最小半径是通过最靠近纵向轴线的突起部的远端设置的。然而，优选地，所述多个突起部的远端距离纵向轴线的距离是相等的。此外，虽然突起部可以具有不同的形状，优选这些突起部的形状是相同的，或至少它们的远端的形状是相同的。

然而，优选地，环状接触表面由围绕纵向轴线延伸360°的单个突起部形成，优选地，这个环状接触表面具有一致的内半径，尽管环状接触表面具有不规则的例如波状形状是可能的。优选地，环状接触表面围绕纵向轴线是一致的，即，最小半径和最大半径两者都是一致的。因为接触表面在使用中旨在用于邻接平面螺钉座，所以环状接触表面位于垂直于纵向轴线的平面内。

提供具有一致的内半径的接触表面使得能够实现最大的摩擦半径。所述“摩擦半径”是接触表面的平均半径。这是在使用中接触螺钉座的表面，因此，该半径越大，克服螺钉头下方的摩擦阻力所需的扭矩越大。

增加摩擦半径的传统方法包括加宽螺钉头和/或增加螺钉座的最小半径。然而，如上面讨论的，在某些系统诸如牙移植物系统中，其空间是有限的，这样的增加是不可能的或将会导致对由螺钉所夹紧的构件造成不能接受的弱化。

本发明提供了增加摩擦半径的替代方式，该方式不要求周围构件的任何体积损失。相反地，这能够通过对螺钉头的下侧的相对小的修改来实现。

原则上，优选环状接触表面尽可能窄并且其最小半径尽可能大，以便最大化摩擦半径。出于这个原因，还优选环状接触表面的最大半径等于螺钉头的底端的最大半径。在优选实施例中，环状接触表面的最大半径等于螺钉头的外半径。然而，在实际制造中，还必须考虑其它因素。

例如，螺钉座能够位于螺钉槽端部，使得螺钉座形成在座构件的外表面上。然而，在许多情况下，螺钉座将位于螺钉槽内。在这种情况下，螺钉槽由至少两个部形成，第一部，该第一部具有第一直径，以及第二部，该第二部具有第二较小的直径，其中螺钉座由这两个直径之间的过渡部分形成。在一些构件中，这个过渡部分可以逐渐地通向圆锥形螺钉座。然而，本发明仅涉及平面螺钉座，其中在第一直径和第二直径的之间的过渡部分的至少一部分以阶跃变化出现。因产生这个槽所使用的制造方法导致在第一螺钉槽部的壁和螺钉座之间的过渡部分处通常形成小半径。当螺钉头的外半径大约等于第一螺钉槽部的直径时，位于螺钉头的径向边缘的环状接触表面可能不会正确地安置在螺钉座上并且还可能无法平稳旋转。

此外，取决于螺钉构件的功能，所述头可以从底端径向向外地形成锥形，使得螺钉头的最大半显著大于螺钉座半径并且因此显著大于接触表面半径。

因此，可选地，能够相对于螺钉头的下侧或螺钉座的最小半径来限定接触表面的位置。

优选环状接触表面位于螺钉头的下侧的外面一半内。更优选地环状接触表面位于螺钉头的下侧的外面的75%内，并且更优选外面80%内。在本发明的情况下，螺钉头的下侧被限定为径向延伸超过螺钉轴的外部边界达到螺钉的底端的最大半径的表面（R₂-R₁）。

优选地环状接触表面的最小半径比螺钉座的最小半径至少大出20%，更优选大出25%。优选地，接触表面位于螺钉座的最小半径的125-150%范围内。在特别优选实施例中，接触表面位于螺钉座的最小半径的128-140%范围内。

优选地，在使用中，螺钉座的表面区域的至少内部50%不与环状接触表面相接触。

上面的比例提供了适当的非接触的螺钉座的内部区域以便提供摩擦半径的有效增加，而不需要螺钉头或螺钉座的总直径的任何增加。

如上所述，在许多实施例中，螺钉座的最小半径大约等于螺钉轴的最大半径。

因此，在优选实施例中，环状接触表面的最小半径比螺钉轴的最大半径至少大出20%，更优选大出30%。优选地，接触表面位于螺钉轴的最大半径的125-150%范围内。在特别优选实施例中，接触表面位于螺钉轴的最大半径的130-140%范围内。

在牙移植领域中，螺钉构件的尺寸非常小以便配合在移植物内，螺钉轴的最大半径R₁优选在0.6mm和1mm之间，并且螺钉头的底端的最大半径R₂优选在R₁的1.2至1.5倍之间。R₂的特别优选范围是0.8-1.3mm。

如上所述，需要窄的环状接触表面，因此，在一些实施例中，突起部的远端的形状可以是尖的或弯曲的。在抵靠螺钉座拧紧螺钉头时，这样的窄接触表面将会变形并且紧贴螺钉座。这确保了该两表面之间非常紧密接触并且当螺钉座的表面粗糙或不平坦时是特别有利的。然而，在许多情况下，优选所述一个或多个突起部包括平坦的远端。这更容易制造和减少伤害使用者的风险。优选地，接触表面的径向宽度为最大螺钉轴半径的10-20%和/或最小螺钉座半径的10-20%。

在牙移植领域中，接触表面的宽度优选在0.05-0.15 mm之间。优选地，螺钉轴的最大半径和环状接触表面的最小半径之间的差异在0.2mm和0.4 mm之间。

所述至少一个突起部能够形成使得该突起部与螺钉头的下侧大约成直角向下延伸。然而，优选地，所述一个或多个突起部至少在其径向内侧上是锥形的。

这样的锥形为本发明带来了进一步优势。因为螺钉被抵靠螺钉座拧紧，所以锥形突起部稍微向上、或向冠方向弯曲。

在三部件系统中这是特别有利的，诸如当使用了单独的螺钉构件将齿基牙连接至移植物时。随着时间的推移和使用，基牙通常轻微地下陷到移植物中。在现有技术的系统中，这导致螺钉座下沉远离螺钉头，因此减少了构件之间的摩擦。通过在使用或动态测试之后拧开螺钉所需的移除扭矩，这是明显的，这个扭矩总是显著小于所使用的初始插入扭矩。

然而，已经惊奇地发现，这个优选实施例的螺钉设计除了增加了螺钉在插入期间所能承受的最大扭矩之外，也增加了移除扭矩。这被认为是因上述螺钉头的弯曲所导致的。这使得螺钉头能够起到弹簧的作用，因为基牙在使用期间下沉，螺钉头随着基牙伸展（unflex）并降低，使得螺钉座和螺钉头之间更大程度的接触得以维持。因此，这增加了拧开螺钉所需的移除扭矩，从而增加了连接的安全性。

优选地所述一个或多个突起部的径向内侧以15°和25°之间最优选20°的角度向下形成锥形。优选地，锥形在半径上至少部分优选完全弯曲。当锥形仅仅部分弯曲时，该弯曲应该优选位于突起部的近端。

螺钉头的底端的轴向位置是由环状接触表面限定的，根据本发明的环状接触表面与螺钉头的内部部分通过缝隙径向分离。螺钉头的底端的径向内部部分连接至螺钉轴。螺钉头的这个部分的半径可以等于R₁，或在一些情况下大于R₁，只要该半径小于螺钉座的最小半径即可。

优选地，螺钉包括螺钉头和螺钉轴之间的过渡部分，使得突起部的锥形起始于R₁的径向内部。这使得锥形突起部的径向长度更长，这继而增加了弹簧作用。当锥形在半径上弯曲时，这个弯曲优选延续到并形成底切的至少一部分。

底切可位于螺钉轴内、或螺钉头内、或螺钉轴和螺钉头内。在优选实施例中，底切至少部分位于螺钉轴内，使得螺钉轴的上端的半径小于R₁。这增加了螺钉轴和螺钉座边缘之间的公差。

在螺钉头上提供锥形突起部被认为其本身是具备创造性的，因此，从另一方面来看，本发明提供了包括螺钉构件和座构件的紧固系统。螺钉构件包括轴，轴沿着纵向轴线延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部，所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头，所述头包括底端，底端的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得螺钉头的暴露的下侧径向延伸超过螺钉轴的最大半径。座构件包括螺钉槽，该螺钉槽包括平面螺钉座，平面螺钉座的最小半径R₃等于或大于R₁。螺钉头的底端包括环状接触表面，用于抵接该螺钉座，所述环状接触表面由在螺钉头的下侧上的至少一个向下延伸的突起部的远端形成，其中所述至少一个向下延伸的突起部至少在其径向内内侧是锥形的。

优选地，接触表面的最小半径大于螺钉座的最小半径。根据这个方面的螺钉构件可以另外地或可替代地为具有本文所讨论的任何或所有优选特征。

已发现，使用根据本发明的螺钉构件，螺钉构件所能承受的最大扭矩能够增加至10%。

因此，根据本发明，能够减少螺钉失效的发生率，而不需对系统作出外部尺寸或材料更改。不需要对夹紧构件诸如移植物和基牙的形状或体积作出更改。

优选地，螺钉构件整体地形成。

本发明的螺钉构件和座构件能够用于使用了标准平头螺钉的任何技术领域。本发明在存在有限的对夹紧构件诸如牙移植物系统的外部尺寸的更改能力的系统中是特别有利的。因此，优选地，螺钉构件是牙螺钉构件。这可以用于直接附接至牙移植物或其它牙构件的例如第二牙构件诸如牙基牙。然而，优选地，螺钉构件是被布置用于将一个牙构件例如基牙或其它第二构件附接至另一个构件诸如移植物的牙螺钉。牙螺钉也可被用于将例如假体附接至基牙。

为避免疑义，牙螺钉是用于将一个构件夹紧至另一个构件的元件。因此，能够被视为系统的“第三构件”。牙螺钉本身在牙移植物系统中不执行除经由夹紧将另一构件附接至系统的之外的任何功能。相比之下，当本发明的螺钉构件是第二牙构件时，一旦被附接至移植物这将执行另外的功能。例如，当愈合帽在骨整合期间密封移植物并且在移植物周围辅助齿龈成型时，基牙为假体提供了支撑结构。假体提供了对一颗或多颗天然牙齿的临时的或永久的更换。

在一个优选实施例中，螺钉构件包括牙科第二构件诸如基牙，并且座构件包括牙移植物。在这个实施例中，螺钉槽由移植物中的内孔形成。平面螺钉座可以形成在这个孔内或可以由移植物的冠端面形成，即在螺钉槽的冠端。

在另一优选实施例中，座构件包括牙第二构件，并且螺钉构件是用于将第二构件固定至移植物的牙螺钉。在这样的实施例中，螺钉座通常位于螺钉槽内，该螺钉槽贯穿第二构件。该第二构件能够是例如牙基牙或印模杆。

附图说明

现将仅通过示例并参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1A示出了现有技术中的基底螺钉；

图IB示出了图1A中的细节X；

图2A示出了根据本发明的基底螺钉；

图2B示出了图2A中的细节X；

图3A示出了图1中的螺钉与第二构件的螺钉座相接触的示意图；

图3B示出了图2中的螺钉与同一螺钉座相接触的示意图；以及

图4-6示出了根据本发明的替代座头的设计；

图7示出了根据本发明的螺钉构件的基底视图（base view）；

图8示出了根据本发明的另一实施例的螺钉构件的基底视图；以及

图9示出了根据本发明的基牙。

具体实施方式

图1A和B示出了根据现有技术系统的基底螺钉1。其包括沿着纵向轴线5延伸的螺钉轴2。在其远端，轴2包括螺纹部3，选择螺纹的尺寸和节距以与移植物的内螺纹孔接合。在其相反端，轴2连接至螺钉头4。头4包含在其冠端中的中空部6，该中空部形状设计为允许插入驱动工具诸如螺丝起子。中空部6具有非圆形对称轮廓，使得扭矩能够从驱动工具传递至螺钉1。

头4的底端或顶端的最大半径R₂大于轴2的最大半径R₁。这导致由螺钉头4的下侧8形成的环状接触表面。因为与螺钉相接合的基牙或其它构件必须包括尺寸设计成允许螺钉轴2通过的螺钉槽，所以螺钉头4和螺钉座之间的最大可能接触面积为π(R₂ ²-R₁ ²)。

值得注意的是，底端的最大半径R₂小于螺钉头4的总的最大半径。这是因为斜切表面9将底端连接至螺钉头4的外圆周。这样改进了螺钉1在螺钉槽内的配合，正如将在稍后证明的那样。

尽管有这个斜面，下侧8提供了相对大的表面面积，头4能够通过该表面面积接触其它第二构件或基牙的螺钉座。另外，这个表面面积从螺钉轴2的最大半径R₁向外延伸。

图2A示出了根据本发明的螺钉10。该螺钉轴12与图1示出的现有螺钉的螺钉轴相同，并且包括在其远端的螺纹部13并在相反端连接至螺钉头14。再一次，螺钉头14包括形状设计成允许与驱动工具相接合的中空部16。虽然示出在远端处，但是，螺纹部13可替代地可定为在轴2上的不同轴向位置。

与现有技术形成对比，螺钉头14的下侧18不是平面而是替代地包括向下延伸的突起部17。突起部17朝平坦远端表面向下形成锥形，其限定了螺钉头14的底端或顶端15。锥形通过斜面19形成在径向外侧上并且通过凹面形成在径向内侧上。

下侧18的形状导致产生了具有小于R₂-R₁的宽度的环状接触表面并且定位成朝向螺钉头14的外半径。螺钉头的形状增加了螺钉的摩擦半径，从而增加了为了克服螺钉头的摩擦阻力所需的扭矩。

这是参照图3A和B来证明的。图3A示出了图1中的螺钉1在三部件移植物系统内的部分截面的示意图。基牙20包括具有冠部件和顶部部件的螺钉槽 21，由形成螺钉座22的阶跃直径变化隔开。螺钉座22是平面的且垂直于系统的纵向轴线5。由于制造方法，从螺钉槽21的冠部件的外壁到座22的过渡是弯曲的。

基牙20安置在移植物30的内孔31中。该孔形状设计为贴身地容纳基牙20，并且包括螺纹部33。

为了将基牙20连接至移植物30，螺钉1穿过螺钉槽21直到螺钉1的螺纹部3能够接合移植物的螺纹部33。通过拧紧螺钉1，头4被迫下降到螺钉座22上并且将基牙20夹紧在移植物30内。

螺钉头4的斜切边缘9阻止对螺钉槽21的弯曲过渡区域的任何干扰（interference）。下侧8的平面表面产生在螺钉头4和螺钉座22之间的宽阔的接触区域C₁。图3A中所示的系统的摩擦半径是这个接触区域的平均半径R_F1。

当扭矩经由中空部6（在图3A中未示出）施加到螺钉1时，这个扭矩的一部分将用于克服螺钉头4下面的摩擦阻力，另一部分将用于克服螺钉螺纹的摩擦阻力并且剩余部分将拧紧螺钉并增加螺钉主体中的张力。施加过多的扭矩将使螺钉1过度张紧并且导致其断裂和破损。

图3B示出了与图3A相同的移植物系统，然而这一次螺钉10用于将基牙20连接至移植物30。如能够看到的，向下延伸的突起部17显著减少了螺钉头14和螺钉座22之间的接触区域C₂。

值得注意地，在螺钉座22的径向最内部区域处不存在表面之间的接触，因为螺钉头的接触表面的最小半径大于螺钉座22的最小半径R₃。因为螺钉轴12必须能够穿过螺钉座22到达螺钉槽21的顶部部件，所以该半径类似于螺钉轴12的最大半径R₁。

在螺钉座22的径向内部区域缺少接触增加了系统的摩擦半径R_F2，因此增加了克服螺钉头14下面的摩擦阻力所需的扭矩。通过使用根据本发明的螺钉，所施加扭矩的更小百分比将用于使螺钉主体张紧，因此螺钉10在过度张紧发生之前能够承受更多扭矩。

突起部17定位成尽可能靠近螺钉头14的外径边缘，以便增加摩擦半径R_F2。此外，突起部17的远端表面尽可能窄。

图2和图3B中所示的螺钉10的突起部17在其径向内侧上具有锥形表面。这具有另外的益处，因为它允许螺钉头14弯曲。因为螺钉头14被向下拉到螺钉座22上，所以锥形表面使得突起部能够稍微枢转。螺钉头14因此起到荷载弹簧的作用。在使用基牙20期间，这进一步下陷或下沉到移植物孔31中。在现有技术系统中，这减少了移除螺钉1所需的扭矩。然而，使用根据本发明的的优选实施例的螺钉，因为基牙20在移植物30中下陷得更低，锥形突起部17不弯曲，因此维持了与螺钉座更好的接触。这即使在长时间使用基牙20之后也会导致更高的移除扭矩。

为了增加这个锥形的长度，螺钉10包括在螺钉轴12至螺钉头14的过渡部分的底切11。这增加了突起部17的弹簧作用，另外还增加了螺钉头14与螺钉座22之间的公差。在这个实施例中，锥形的曲线延续到并形成底切11的一部分。

已经对具有图1和图2中所示出的设计的螺钉进行了比较测试。结果表明，平均破损扭矩在从螺钉1的情况下的51.8Ncm增加至螺钉10的情况下的57.8Ncm。此外，在采用280N荷载进行疲劳测试之后，与关于螺钉1的17.9Ncm的移除力矩相比，螺钉10的移除力矩为26.1Ncm。

图4-6示出了本发明的一些进一步的实施例。图4示出了具有锥形突起部47的螺钉头44，该锥形突起部向形成头44的顶端45的端点形成锥形（taper），位于所述螺钉头的外半径处。该螺钉40提供了对具有给定外半径的螺钉可能的最佳摩擦半径，并且该螺钉能够用于允许制造公差的情况，例如，当螺钉座22由座构件的外表面形成和/或径向延伸超过螺钉头时。这个实施例以底切41为特征，该底切增加了锥形突起部47的弹簧作用。这个底切41位于螺钉头44中。

图5示出了替代螺钉头54，该螺钉头中，突起部57以直角从头54的下侧58延伸。提供平的顶端55和接触表面使得较好的螺钉一致性和可预测性成为可能。在这个实施例中，在轴和头的过渡部分之间不存在底切。

图6示出了具有波状下侧68的螺钉头64，该波状下侧导致弯曲的突起部67。这里，底切61延伸到螺钉轴62和螺钉头64两者中。

图7示出了根据本发明的螺钉的概括底视图。螺钉头74的半径大于螺钉轴72的半径并且因此从螺钉轴72向外延伸形成下侧78。斜切表面79在下侧78的径向边缘和螺钉头74的圆周边缘之间延伸。螺钉头74的下侧78包括沿顶部方向延伸至形成连续的环状接触表面C的远端表面的突起部。突起部的位置、宽度和形状能够变化，如图2和图4-6中所示。在图7中，单个突起部围绕螺钉的纵向轴线延伸360°以形成一致的连续的接触表面。

接触表面由多个突起部形成也是可能的。这在图8中示出。这里能够看出的是，螺钉头84的下侧88包括多个突起部87，所述多个突起部87也能够具有前述实施例中所示出的任何形状，每个都向顶端延伸至远端表面，这些远端表面组合起来形成破损的或不连续的环状接触表面C。

上文已经关于单独的螺钉构件主要描述了本发明，该单独的螺钉构件能够用于将第二构件诸如基牙连接至移植物。然而，第二构件本身形成本发明的螺钉构件也是可能的。当不需要确定知道构件相对于移植物的精确角位置时，通常直接将第二构件拧进移植物内。这种直接连接常用于例如当移植物旨在用于支撑齿桥，即用于取代多颗牙齿的单个假体时。在这种情况下，齿桥附接至两个或多个移植物，并且这些多个连接点因此限定了齿桥的角取向。其它第二构件，诸如仅被临时使用且不支撑假体的愈合帽，也可以直接拧进移植物内。

图9示出了被设计用于直接连接至移植物的第二构件。构件90包括具有螺纹部分93用于螺纹连接至移植物的轴92。构件90进一步包括头94，其在使用中从移植物突出进和/或通过软组织。

头94的底端或顶端的半径大于轴92的半径，使得产生了下侧98。下侧98包括向顶部延伸的突起部97，该突起部围绕构件的纵向轴线延伸360°，使得形成了环状接触表面。图9中用圆圈圈住的细节非常类似于图2A中所示的螺钉10中的构造。构件90的环状接触表面的最小半径大于轴92的最大半径和移植物的螺钉座的最小半径。因此，螺钉头的摩擦半径相对于现有技术的构件增加了。

上文所述的实施例仅出于示意性目的，技术人员将认识到可能存在许多落入所附权利要求范围之内的替代布置。

在任何权利要求中所提到的技术特征后面都带有附图标记，这些附图标记仅出于增强权利要求的可理解性的目的，因此，这样的附图标记不对由这样的附图标记以示例方式所确定的每个元件的范围起到任何限制作用。

Claims (18)

1.一种紧固系统，包括螺钉构件(10)和座构件(20)，

    所述螺钉构件包括

       轴(12)，沿着纵向轴线(5)延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部(13)，

       所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头(14)，

       所述头包括底端(15)，底端(15)的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得所述螺钉头的暴露的下侧(18)径向延伸超过所述螺钉轴的最大半径，

所述座构件包括

螺钉槽(21)，所述螺钉槽(21)包括最小半径为R₃的平面螺钉座(22)，所述R₃等于或大于R₁，

其中所述螺钉头的底端包括环状接触表面(C)，用于抵接所述螺钉座，所述接触表面由在螺钉头的下侧上的至少一个向下延伸的突起部(17)的远端形成，所述环状接触表面的最小半径大于所述螺钉座的最小半径。

2.如权利要求1所述的紧固系统，其中所述环状接触表面(C)是由围绕所述纵向轴线(5)延伸360°的单个突起部(17)形成的。

3.如权利要求1或2所述的紧固系统，其中所述环状接触表面(C)具有一致的内半径。

4.如权利要求1、2或3所述的紧固系统，其中所述环状接触表面(C)位于所述螺钉头(14)的下侧(18)的外面一半内。

5.如前述权利要求中任一项所述的紧固系统，其中所述环状接触表面(C)的最小半径比所述螺钉座(22)的最小半径R₃至少大出25%。

6.如权利要求5所述的紧固系统，其中所述接触表面(C)位于所述螺钉座(22)的最小半径R₃的128-140%范围内。

7.如前述权利要求中任一项所述的紧固系统，其中所述环状接触表面(C)的最小半径比螺钉轴(12)的最大半径R₁至少大出30%。

8.如前述权利要求中任一项所述的紧固系统，其中所述一个或多个突起部(17)包括平坦远端。

9.如前述权利要求中任一项所述的紧固系统，其中所述一个或多个突起部(17)至少在其径向内侧上是锥形的。

10.一种紧固系统，包括螺钉构件(10)和座构件(20)，

所述螺钉构件包括

轴(12)，沿着纵向轴线(5)延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部(13)，

所述螺钉构件进一步包括在所述螺钉轴的一端的头(14)，

所述头包括底端(15)，底端(15)的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得所述螺钉头的暴露的下侧(18)径向延伸超过所述螺钉轴的最大半径，

所述座构件包括螺钉槽(21)，所述螺钉槽 (21)包括最小半径为R₃的平面螺钉座(22)，R₃等于或大于R₁，

所述螺钉头的底端包括环状接触表面(C)，用于抵接所述平面螺钉座，所述环状接触表面由在螺钉头的下侧上的至少一个向下延伸的突起部(17)的远端形成，所述至少一个向下延伸的突起部至少在其径向内侧上是锥形的。

11.如权利要求9或10所述的紧固系统，其中所述一个或多个突起部(17)的径向内侧以15°和25°之间最优选20°的角度向下形成锥形。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的紧固系统，其中所述锥形至少在半径上部分弯曲。

13.如权利要求9至12所述的紧固系统，其中所述螺钉构件(10)包括在螺钉轴(12)和螺钉头(14)之间的过渡部分的底切(11)，使得锥形起始于R₁的径向内部。

14.如权利要求12所述的紧固系统，其中所述螺钉构件 (10) 包括在螺钉头 (14)和螺钉轴(12)之间的过渡部分的底切(11)，其中所述锥形的曲线延续到且形成所述底切的至少一部分。

15.如前述权利要求中任一项所述的紧固系统，其中所述螺钉构件(10)是用于将基牙(20)或其它第二构件附接至牙移植物(30)的牙螺钉。

16.一种螺钉构件，用于在如前述权利要求中任一项所述的紧固系统中使用。

17.一种螺钉构件 (10)，包括

轴(12)，沿着纵向轴线(5)延伸且最大半径为R₁，所述轴包括螺纹部(13)，

所述螺钉构件进一步包括在螺钉轴的一端的头(14)，

所述头包括底端(15)，底端(15)的最大半径R₂大于螺钉轴的最大半径，使得所述螺钉头的暴露的下侧（18）径向延伸超过所述螺钉轴的最大半径，

所述底端包括环状接触表面(C)，用于抵接平面螺钉座，所述接触表面由在所述螺钉的下侧上的至少一个向下延伸的突起部(17)的远端形成，所述接触表面的最小半径大于所述螺钉轴的最大半径。

18.如权利要求17所述的螺钉构件(10)，其中所述环状接触表面(C)的最小半径比所述螺钉轴(12)的最大半径R₁至少大出30%。

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