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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Buccalröhre
zur Verwendung bei der Zahnfehlstellungsregulierung oder dergleichen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Als
Dentalinstrumente, die im Mundraum zum Einsatz kommen, sind Klammern
(Spannflügel),
Drähte zum
Ziehen der Klammern und Buccalröhren
bekannt, die unter Ziehen der Enden der Drähte an den. Backenzähnen festgelegt
werden, die zum Korrigieren der Zahnausrichtung verwendet werden.
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Eine
Buccalröhre
umfasst eine oder zwei Röhren,
in welche Drähte
oder Innendrähte
eines Spannbogens eingeführt
werden, und eine Fixierplattform, die an einem ringartigen Fixierteil
fixiert wird, das auf einem Backenzahn festgelegt werden soll, und
diese sind aus Metallmaterial und in einen integralen Körper gebildet.
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Da
diese Buccalröhren
klein sind und eine komplexe Form besitzen, sind sie bislang mit
dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt worden und in diesem Verfahren
wird Edelstahl hauptsächlich
als Metallmaterial hierfür
verwendet.
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Edelstahl-Buccalröhren besitzen
jedoch geringere Biokompatibilität
und insbesondere haben sie ungünstige
Auswirkungen auf Lebewesenkörper,
wie etwa das Hervorrufen der Auslösung von Metallallergien und
Krebs infolge der Auflösung
von Ni und Cr. Das Aussehen und die Ästhetik, wenn die Klammern
angebracht werden, sind ungünstig
aufgrund des Oberflächenmetallglanzes
derselben.
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Edelstahl-Buccalröhren, die
hergestellt wurden unter Verwendung des Wachsausschmelzverfahrens sind
außerdem
anfällig
für Defekte,
wie etwa Stiftlöcher,
und es bestehen deshalb Probleme, demnach sie geringe Festigkeit
und Ungleichmäßigkeit
bezüglich
ihrer Qualitäten
haben, und die Herstellungsausbeute ist schlecht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Buccalröhre mit
verbesserten Eigenschaften zu schaffen.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
ist die vorliegende Erfindung auf eine Buccalröhre gerichtet, die ein Basisteil und
zumindest eine Röhre
umfasst,
wobei diese in einen integralen Körper unter Verwendung eines
Metallspritzgussverfahrens ausgebildet und aus einem Metallmaterial
gebildet sind, das Ti als Basiskomponente, von 0,03 bis 0,05 Gew.-%
C, von 0,08 bis 0,8 Gew.-% O und von 0,03 bis 0,6 Gew.-% N enthält, und
wobei
die Buccalröhre
einen Oberflächenbereich
aufweist und Poren mit einem Durchmesser von 0,5 bis 50 μm, die in
zumindest dem Oberflächenbereich
der Buccalröhre
verteilt sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorstehend erläuterten
Erfindung kann eine Buccalröhre
bereitgestellt werden, die leichtgewichtig ist und hohe Festigkeit
und Härte
besitzt, die nicht Gefahr läuft,
verformt und beschädigt
zu werden, und die hervorragende Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit
besitzt. Außerdem
besitzt die Buccalröhre
hervorragende Biokompatibilität
und sie besitzt geringeren Metallglanz, so dass die Ästhetik
und das Aussehen selbst dann nicht verringert sind, wenn sie angepasst
ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorstehend erläuterten
Erfindung kann eine Buccalröhre
bereitgestellt werden, die physikalische Eigen schaften, wie etwa
ideale Festigkeit und Härte,
Duktilität
(Zähigkeit)
und Elastizität
und dergleichen, zusätzlich
zu den vorstehend genannten Vorteilen aufweist.
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In Übereinstimmung
mit der vorstehend erläuterten
Erfindung kann außerdem
eine Buccalröhre
mit guten Produktionsausbeuten selbst dann hergestellt werden, wenn
sie feine und komplizierte Form besitzt, und es ist auch möglich, eine
Buccalröhre
bereitzustellen, die physikalische Eigenschaften, wie etwa ideale
Festigkeit und Härte,
Duktilität
(Zähigkeit)
und Elastizität
und dergleichen aufweist. Die Buccalröhre gemäß dieser Erfindung besitzt
hervorragende Biokompatibilität
und sie weist weniger Metallglanz auf, so dass die Ästhetik und
das Aussehen nicht verringert sind, wenn sie angepasst ist.
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Es
ist bevorzugt, dass der Gesamtgehalt an C, O und N in dem Metallmaterial
von 0,14 bis 1,1 Gew.-% beträgt.
Dies ermöglicht
die Beibehaltung der Festigkeit und Duktilität des Metallmaterials auf gewünschtem Niveau.
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Durch
Erstellen der Buccalröhren
in dieser Weise ist es möglich,
die Benetzbarkeit der Oberfläche
der Buccalröhren
derart zu verbessern, dass die Feuchtigkeit für Körpergewebe, wie etwa die Schleimhautmembran
im Mundhohlraum, sichergestellt ist. Ferner kann verhindert werden,
dass Nahrungsmittel in den offenen Poren im Gebrauch rückgehalten
werden, was zu einer Ausbreitung von Mikroorganismen führt. Da
der Glanz durch das Vorliegen der Poren unterdrückt wird, trägt dies
auch zur Verbesserung des Aussehens und der Ästhetik bei, wenn sie angepasst
ist.
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In
diesem Fall ist es ferner bevorzugt, dass die Porosität der Poren
von 0,05 bis 5,0 Vol.-% beträgt.
In Übereinstimmung
mit der Anpassung dieses Porositätsbereichs
ist es möglich,
außerdem
die Benetzbarkeit der Oberfläche
der Buccalröhren
zu verbessern, ohne die Festigkeit und Duktilität des Metallmaterials zu verringern.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass die Buccalröhre außerdem ein Eingriffteil, wie
etwa einen Haken, oder ein Eingriffelement enthält.
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Durch
Bereitstellen dieses Eingriffteils ist es möglich, ein Gummiband oder dergleichen
an dem Eingriffteil zu spannen, um einen vorbestimmten Zahn durch
das Band zu ziehen bzw. mit Zug zu belasten. Ferner ist es möglich, dort
einen Draht anzubinden, so dass Dentalinstrumente für entsprechende
Zahnausrichtung, wie etwa Drähte,
problemlos daran angebracht und festgelegt werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Draufsicht eines Beispiels einer Buccalröhre in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
eine Vorderansicht eines Beispiels einer Buccalröhre in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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3 zeigt
eine Rückansicht
eines Beispiels einer Buccalröhre
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
eine Ansicht eines Beispiels einer Buccalröhre in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
von rechts;
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5 zeigt
eine Ansicht eines Beispiels einer Buccalröhre in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
von links; und
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6 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
des Zustands, in welchem eine Buccalröhre in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung an einem Backenzahn fixiert bzw. festgelegt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Buccalröhre
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nachfolgend auf Grundlage der in den anliegenden Zeichnungen
gezeigten bevorzugten Ausführungsformen
näher erläutert.
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1, 2, 3, 4 und 5 zeigen
jeweils eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Rückansicht,
eine rechte Ansicht und eine linke Ansicht eines Beispiels einer
Buccalröhre
gemäß dieser
Erfindung und 6 zeigt eine Darstellung zur
Erläuterung
des Zustands, demnach eine Buccalröhre dieser Erfindung an einem
Backenzahn festgelegt ist.
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Wie
in diesen Zeichnungen gezeigt, weist eine Buccalröhre 1 ein
plattenartiges Basisteil 2, eine erste Röhre 3,
eine zweite Röhre 4,
einen Haken (ein erstes Eingriffteil) 5 und ein Eingriffelement
(zweites Eingriffteil) 6 auf, die in einen integralen Körper gebildet
sind. Eine derartige Buccalröhre
ist als Dentalinstrument bekannt, das zur Zahnstellungskorrektur
verwendet wird.
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Das
Basisteil 2 ist dasjenige Teil, welches als Festlegungsplattform
dient, die beispielsweise durch Schweißen, Löten oder mit einem Klebstoff
an einem ringartigen Fixierteil 7 festgelegt wird, das über den
Backenzahn 8 angebracht wird. Dieses Basisteil 2 ist
mit einem plattenartigen Teil gebildet, das in vorbestimmter Weise
gekrümmt
verläuft,
um der Krümmung
der Außenseite
des Fixierteils 7 zu entsprechen.
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Um
die Fixierfestigkeit (und insbesondere die Schweißfestigkeit)
des Basisteils 2 in Bezug auf das Fixierteil 7 zusätzlich zu
verbessern, ist das Fixierteil 7 bevorzugt aus dem Materialmetall
desselben Typs erstellt, aus welchem die Buccalröhre 1 erstellt ist,
wie nachfolgend erläutert.
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Die
erste Röhre 3 ist
auf der Oberseite des Basisteils 2 gebildet. Die erste
Röhre 3 ist
in Gestalt einer Fördergerüströhre gebildet
und die Enden eines (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Drahts
zum Ziehen an den Klammern für
Zahnfehlstellungsausrichtungszwecke dienen zur Einführung in
den inneren Hohlraum 31 derselben.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt, ist die Querschnittsform
des inneren Hohlraums 31 der ersten Röhre 3 in etwa Y-förmig. Die
verjüngte
Führungsfläche 32 ist
außerdem
im linken Seitenende der ersten Röhre 3 gebildet (die
in 1 links gezeigt ist), um das Einführen des
Drahts in den inneren Hohlraum 31 zu erleichtern.
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Die
zweite Röhre 4 ist
auf dem Seitenteil der ersten Röhre 3 gebildet.
Die zweite Röhre 4 weist
einen inneren Hohlraum 41 auf, in welchem das Ende des
inneren Drahts (in den Zeichnungen nicht gezeigt) eines Spannbogens
eingeführt
werden soll. Es wird bemerkt, dass der Spannbogen eines Vorrichtung
ist, die ein Paar von inneren und äußeren Drähten aufweist. Der innere Draht
ist an der Buccalröhre
angebracht, während der
zweite Draht mit einer Kinnkappe oder einem Fördergerüst gezogen wird, um den Backenzahn
durch die Zugkraft zu bewegen.
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Der
Querschnitt des inneren Hohlraums 41 der zweiten Röhre 4 besitzt
Kreisform. Die Achse des inneren Hohlraums 41 und die Achse
des inneren Hohlraums 31 besitzt im wesentlichen parallele
Positionsbeziehung.
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Der
Haken ist so gebildet, dass er von einem Abschnitt der ersten Röhre 3 vorsteht,
der sich auf der Seite in Gegenüberlage
zu der zweiten Röhre 4 über der
Achse der ersten Röhre
befindet. Der mittlere Abschnitt des Hakens 5 ist in etwa
rechtwinklig umgebogen, so dass die Vorderendposition des Hakens 5 in
etwa parallel zu den Achsen der ersten Röhre 3 und der zweiten
Röhre 4 verläuft.
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Der
Haken 5 wird verwendet, um einen weiteren vorbestimmten
Zahn bzw. an einem weiteren vorbestimmten Zahn zu ziehen. Das heißt, ein
beispielsweise aus Gummi hergestelltes Band wird zwischen dem Haken 5 und
einer Zahnfehlstellungsregulierungsklammer gestreckt, die an demjenigen
Zahn festgelegt worden ist, an dem gezogen werden soll, und der
vorstehend genannte Zahn wird in Richtung der Buccalröhre 1 durch
die Spannung (elastische Kraft) des Gummibands gezogen.
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Das
Eingriffelement 6 ist so gebildet, dass es von einem Seitenteil
der ersten Röhre 3 vorsteht,
die auf derselben Seite wie der Haken 5 zu liegen kommt.
Das Eingriffelement 6 weist eine Form auf, die in Richtung auf
das Basisteil 2 gekrümmt
verläuft,
wie in 5 gezeigt. Das Eingriffelement 6 ist
als Mittel vorgesehen, an welchem der Draht angebunden wird.
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Die
Buccalröhre 1,
die vorstehend erläutert
ist, ist aus einem Metallmaterial hergestellt, umfassend Ti oder
eine Ti-Legierung, und insbesondere ist sie bevorzugt aus einem
Metallmaterial hergestellt, das Ti als Basiskomponente von 0,03
bis 0,5 Gew.-% C, von 0,08 bis 0,8 Gew.-% O und von 0,03 bis 0,6
Gew.-% N umfasst.
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Da
Ti oder Ti-Legierungen leichtgewichtig sind und hohe Festigkeit
und Härte
besitzen, laufen sie nicht Gefahr, verformt zu werden oder auszufallen,
und sie besitzen hervorragende Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit.
Wie vorstehend angeführt,
sind die Buccalröhren
Kleinteile mit komplexer Form und die vor stehenden Teile, wie etwa
der Haken 5 und das Eingriffelement 6 insbesondere,
laufen Gefahr, beschädigt
zu werden, wie etwa zu verbiegen, umgeklappt zu werden (zu reissen)
und zu fließen
und dergleichen. Ti bzw. eine Ti-Legierung mit den vorstehend genannten
Eigenschaften ist ideal als strukturelles Material bzw. Baumaterial für eine Buccalröhre 1.
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Ferner
besitzt Ti bzw. eine Ti-Legierung hervorragende Biokompatibilität, da sich
die Metallkomponente nur sehr gering auflöst, weshalb die Auslösung eine
Metallallergie beispielsweise ebenfalls unterdrückt wird. Ti bzw. eine Ti-Legierung
besitzt außerdem
geringen bzw. kaum edelstahlartigen Metallglanz, so dass kein ästhetischer
Verlust stattfindet, wenn die Buccalröhre getragen wird.
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In
dem Metallmaterial, aus welchem die Buccalröhre 1 erstellt wird
(nachfolgend der Einfachheit halber als das "Metallmaterial" bezeichnet), liegen C, O und N in Form
von Verbindungen, beispielsweise mit Ti, vor. Durch Vorsehen eines
guten Gleichgewichts dieser Elemente in dem Metallmaterial werden
die physikalischen Eigenschaften, wie etwa Festigkeit, Härte, Duktilität (Zähigkeit)
und Elastizität,
erzielt, die für
eine Buccalröhre besonders
erwünscht
sind. Von diesen Elementen ist der Einschluss von N besonders wesentlich.
Selbst dann, wenn N in Spurenmengen vorhanden ist, besitzt es eine
deutlich verbessernde Wirkung auf die vorstehend genannten physikalischen
Eigenschaften des Metallmaterials.
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Nunmehr
wird der ideale Gehalt an C, O und N in dem Metallmaterial erläutert. Es
versteht sich jedoch, dass die Zusammensetzungen des Metallmaterials
in dieser Erfindung nicht auf diesen jeweiligen Gehalt beschränkt ist.
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Der
Gehalt an C in dem Metallmaterial beträgt bevorzugt 0,03 bis 0,5 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0,04 bis 0,2 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,05 bis
0,1 Gew.-%. Wenn der C-Gehalt geringer als 0,03 Gew.-% ist, ist
in denjenigen Fällen,
in denen der jeweilige O- und N-Gehalt niedrig ist, die Festigkeit
des Metallmaterials reduziert. Wenn andererseits der C-Gehalt 0,5
Gew.-% übersteigt,
ist die Duktilität
des Metallmaterials reduziert.
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Der
O-Gehalt in dem Metallmaterial beträgt bevorzugt 0,08 bis 0,8 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,25 bis 0,3
Gew.-%. Wenn der O-Gehalt geringer als 0,08 Gew.-% ist, ist in denjenigen
Fällen,
in denen der jeweilige C- und N-Gehalt gering ist, die Festigkeit
des Metallmaterials reduziert. Andererseits ist dann, wenn der O-Gehalt
0,8 Gew.-% übersteigt,
die Duktilität
des Metallmaterials reduziert.
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Der
Gehalt an N in dem Metallmaterial beträgt bevorzugt 0,03 bis 0,6 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0,035 bis 0,14 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,04 bis
0,05 Gew.-%. Wenn der N-Gehalt geringer als 0,03 Gew.-% ist, sind
in denjenigen Fällen,
in denen der jeweilige C- und O-Gehalt gering sind, die Festigkeit
des Metallmaterials reduziert. Wenn er andererseits 0,6 Gew.-% übersteigt,
ist die Duktilität
des Metallmaterials reduziert.
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Der
Gesamtgehalt an C, O und N in dem Metallmaterial beträgt bevorzugt
0,14 bis 1,1 Gew.-%, stärker bevorzugt
0,18 bis 0,8 Gew.-%, und am stärksten
bevorzugt 0,3 bis 0,4 Gew.-%. Wenn die Gesamtgehaltssumme weniger
als 0,14 Gew.-% beträgt,
ist die Festigkeit des Metallmaterials reduziert. Wenn sie andererseits
1,1 Gew.-% übersteigt,
ist die Duktilität
des Metallmaterials reduziert.
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Andere
Elemente, wie etwa Fe, Cr, Pd, Co, Zr, Al, V, Mo, Ca, P und Si beispielsweise,
können
unvermeidlich oder beabsichtigt in dem Metallmaterial in denjenigen
Bereichen enthalten sein, in denen sie keine ungünstige Auswirkung, wie etwa
Metallallergie, hervorrufen. Der Zusatz dieser Elemente trägt zur Erhöhung der Festigkeit
des Metallmaterials bei. Der Zusatz von Fe, Cr, Al, V, Pd, Zr und
Co hat die Auswirkung, die Sintertemperatur zu verringern und der
Zusatz von Ca, P und Si hat die Auswirkung, die Biokompatibilität zu verbessern.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass diese Elemente in einer Form
vorliegen, die ein Metalloxid oder eine Legierung oder eine Zwischenmetallverbindung
mit Ti bildet.
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Der
Gehalt an diesen Elementen zusätzlich
zu Ti ist insgesamt mit nicht mehr als 50 Gew.-% bevorzugt, stärker bevorzugt
mit nicht mehr als 30 Gew.-% und am stärksten bevorzugt mit nicht
mehr als 15 Gew.-%. Wenn diese Elemente in zu großer Menge
vorliegen, ist der relative Ti-Gehalt reduziert, weshalb die vorstehend
genannten Eigenschaften von Ti selbst schwer zu realisieren sind.
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Darüber hinaus
muss die Zusammensetzung des Metallmaterials, aus welchem die Buccalröhre 1 erstellt
ist, nicht auf den Fall beschränkt
sein, demnach dieses Material über
die gesamte Buccalröhre
gleichmäßig ist.
Lokale Differenzen bezüglich
der Zusammensetzung sind akzeptabel. Beispielsweise können die
Innen- und Oberflächenbereiche
der Buccalröhre
unterschiedliche Metallmaterialzusammensetzungen aufweisen, demnach
die Zusammensetzung in den Oberflächenbereichen so sein kann,
wie vorstehend erläutert.
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Keine
spezielle Beschränkung
besteht in Bezug auf die Härte
der Oberfläche
der Buccalröhre 1;
es ist jedoch bevorzugt, dass eine Vickers-Härte Hv der Oberfläche der
Buccalröhre 1 von
200 bis 400 beträgt,
und es ist stärker
bevorzugt, dass eine Vickers-Härte Hv der
Röhre von
300 bis 380 beträgt.
Die vorstehend erläuterten
Wirkungen können
mit diesen vorstehend genannten Vickers-Härten wirksamer realisiert werden.
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Sehr
kleine Poren liegen in zumindest den Oberflächenbereichen der Buccalröhre 1 vor.
Die Buccalröhre 1 in
diesem Beispiel weist sehr kleine Poren auf, die gleichmäßig im gesamten
Metallmaterial verteilt sind.
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Auf
diese Weise wird die Oberfläche
der Buccalröhre 1 hydrophil
gemacht (der Röhre
wird eine Wasserrückhaltefunktion
verliehen). Als Ergebnis dieser Hydrophilität ist die Benetzbarkeit der
Oberfläche
derart verbessert, dass dann, wenn die Oberfläche beispielsweise mit Speichel
benetzt wird, wird dieses rückgehalten
und Austrocknen wird verhindert. Da die Feuchtigkeit für Körpergewebe,
insbesondere die weichen Gewebe, wie etwa die Mundschleimhautmembran
im Mundraum gewährleistet
ist, wird eine Entzündung
beispielsweise verhindert, weshalb die Person, der die Buccalröhre angepasst
ist, vor Schmerz geschützt
wird.
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Außerdem wird
der Glanz durch das Vorliegen der Poren unterdrückt, und dies trägt auch
zu einer Verbesserung des Aussehens und der Ästhetik bei, wie vorstehend
angesprochen.
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Die
mittlere Größe dieser
Poren beträgt
bevorzugt von 0,05 bis 50 μm,
stärker
bevorzugt von 5 bis 20 μm.
Wenn die mittlere Größe der Poren
kleiner als 0,5 μm
ist, tritt Speichel in die Poren nicht zufriedenstellend ein und
es besteht die Gefahr, dass die Feuchtigkeit geringer wird. Wenn
die mittlere Größe der Poren
größer als
50 μm wird,
tritt eine ungünstige
Wirkung ein, beispielsweise wird nicht nur die Härte und Duktilität des Metallmaterials
verringert, sondern Nahrungsmittel werden in den offenen Poren im
Einsatz rückgehalten
und dies ruft die Ausbreitung von Mikroorganismen hervor.
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Ferner
ist auch bevorzugt, dass die Porengröße der meisten Poren, bevorzugt
mindestens 66% der Poren, in einem Bereich von 0,5 bis 100 μm verteilt
sind, und stärker
bevorzugt im Bereich von 5 bis 60 μm. In diesem Fall besteht keine
Beschränkung
in Bezug auf die Funktion der Verteilungskurve, und es kann sich
bei ihr beispielsweise um eine Gauss-Verteilung bzw. eine Bino minalverteilung
handeln. In dieser Weise wird die Benetzbarkeit der Oberfläche sogar
noch zusätzlich
verbessert und die Ästhetik
und das Aussehen sind ebenfalls gewährleistet.
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Die
Porosität
der Poren beträgt
außerdem
bevorzugt 0,05 bis 5,0 Vol.-% und stärker bevorzugt 0,5 bis 2,5
Vol.-%. Wenn die Porosität
geringer als 0,05 Vol.-% ist, besteht eine geringe Verbesserungswirkung
bezüglich
der Oberflächenbenetzbarkeit.
Wenn sie andererseits 5,0 Vol.-% übersteigt, werden die mechanischen Eigenschaften,
wie etwa die Festigkeit (insbesondere die Zugfestigkeit) und die
Duktilität
(Zähigkeit)
des Metallmaterials ungünstig
verringert.
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Eine
derartige Porosität
kann in der Dickenrichtung ausgehend von der Oberfläche der
Buccalröhre 1 konstant
sein oder sie kann allmählich
ausgehend von der Oberfläche
in das Innere hinein fallen oder das Metallmaterial kann Teile aufweisen,
wo diese Änderungen
bezüglich
der Porosität
existieren. Im zuletzt genannten Fall ist es möglich, die Benetzbarkeit der
Oberfläche
zu verbessern, während
die Festigkeit und Duktilität der
Buccalröhre 1 auf
höherem
Niveau gehalten werden.
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Diese
Poren können
problemlos gebildet werden, wenn die Buccalröhre 1 hergestellt
wird unter Verwendung des nachfolgend erläuterten Metallpulverspritzgussverfahrens
und die verschiedenen Bedingungen betreffend die vorstehend genannten
Poren können
in geeigneter Weise gesteuert werden durch Wählen der Herstellungsbedingungen,
wie etwa Typ und Menge des Bindemittels, das zugesetzt wird, und
Backbedingungen (beispielsweise Backtemperatur, Backzeit und Evakuierungsgrad
sowie Gaszusammensetzung in der Backumgebung).
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Die
vorstehend erläuterte
Buccalröhre 1 kann
mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. Es ist jedoch
besonders bevorzugt, dass die Buccalröhre 1 mittels eines
Metallpulverspritz gussverfahrens (MIM: Metallspritzgießen bzw.
Metal Injecting Molding) hergestellt wird. Nachfolgend erfolgt deshalb
eine Erläuterung in
Bezug auf das Metal Injecting Molding.
- (1)
Ein Metallpulver, umfassend Titan oder eine Titanlegierung und ein
Bindemittel (organisches Bindemittel), wird zubereitet und diese
Ingredienzien werden gemischt und geknetet durch eine Knetmaschine
zum Gewinnen einer Verbindung.
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Der
mittlere Korndurchmesser des Metallpulvers unterliegt keinerlei
speziellen Beschränkungen.
In normalen Fällen
wird der Durchmesser jedoch bevorzugt mit etwa 5 bis etwa 60 μm und stärker bevorzugt
mit etwa 10 bis 40 μm
gewählt.
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Beispiele
der Bindemittel umfassen Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat-Copolymere
sowie weitere Polyolefine; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat
sowie weitere Acrylharze; Polystyrol sowie weitere Styrol-basierte
Harze; und Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyester, Polyether, Polyvinylalkohol,
Copolymere hieraus, sowie verschiedene weitere Harze; und verschiedene
Wachse, Paraffine und dergleichen. Diese Bindemittel können einzeln
oder als Gemische aus zwei oder mehr vorstehend genannten Bestandteilen
verwendet werden.
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Es
ist bevorzugt für
die gesamte Menge, in welcher die Bindemittel zugesetzt werden,
dass diese etwa 4 bis 18 Gew.-% und stärker bevorzugt etwa 4 bis 10
Gew.-% beträgt.
Wenn die Menge geringer als 4 Gew.-% ist, wird die Fluidität während des
Formvorgangs herabgesetzt, was dazu führt, dass Spritzgießen nicht
möglich
oder beeinträchtigt
ist, oder was zu einem Rohkörper
mit nicht gleichmäßiger Zusammensetzung
führt. Wenn
andererseits die Menge größer als
18 Gew.-% ist, ist der Kontraktionskoeffizient während des Backvorgangs des
Rohkörpers,
der durch das Spritzgießen
gewonnen wird, vergrößert, was
dazu führen
kann, dass die Abmessungsgenauigkeit verringert ist und die Porosität und der C-Gehalt über den
vorstehend genannten Bereich hinaus verringert ist.
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Plastifizierungsmittel,
Schmiermittel, Antioxidanzien, Entbindungsbeschleunigungsmittel,
Tenside sowie verschiedene weitere Zusatzstoffe können, falls
erforderlich, zusätzlich
zu den vorstehend genannten Metallpulvern und Bindemitteln während der
Kompoundierung zugesetzt werden.
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Gemäß einem
Beispiel der Kompoundierungsbedingungen kann eine Kompoundierungstemperatur im
Bereich von der Raumtemperatur bis etwa 150°C liegen, und eine Kompoundierungszeit
kann etwa 60 bis 180 Minuten betragen.
- (2)
Unter Verwendung der im vorstehend erläuterten Schritt (1)
gewonnenen Verbindung bzw. von Pellets, die gewonnen werden durch
Granulieren der Verbindung, wird Spritzgießen durchgeführt durch
eine Spritzgussmaschine zum Gewinnen eines Rohkörpers mit vorbestimmter Form
einer Buccalröhre 1.
In diesem Fall wird die Abmessung von jedem Rohrkörper ermittelt
durch Berücksichtigung
der Schrumpfung, die nach dem Backprozess auftritt.
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Was
Beispiele der Spritzgussbedingungen betrifft, wird eine Materialtemperatur
bevorzugt mit etwa 130 bis 170°C
und stärker
bevorzugt mit etwa 150 bis 150°C
gewählt,
ein Spritzdruck wird bevorzugt mit etwa 300 bis 600 kgf/cm2 gewählt
und stärker
bevorzugt mit 300 bis 400 kgf/cm2 und eine
Formtemperatur wird bevorzugt mit 10 bis 20°C gewählt.
- (3)
Eine Entbindungsbehandlung (Bindemittelentfernungsbehandlung) wird
für den
Rohkörper
ausgeführt, der
in dem vorstehend erläuterten
Schritt (2) gewonnen wurde. Diese Entbindungsbehandlung
wird bewirkt durch Durchführen
einer Wärmebehandlung
in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, wie etwa unter einem Vakuum oder
in einer Atmosphäre
reduzierten Drucks (beispielsweise 1 × 101 bis
1 × 10–6 Torr).
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In
diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Wärmebehandlungsbedingungen eine
Temperatur von etwa 50 bis 650°C
und eine Dauer von etwa 8 bis 72 Stunden einschließen, und
es stärker
bevorzugt, dass sie eine Temperatur von etwa 60 bis 550°C und eine
Dauer von etwa 12 bis 18 Stunden einschließen.
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Die
Entbindungsbehandlung (Bindemittelentfernungsbehandlung) kann bewirkt
werden durch Herauslösen
vorbestimmter Komponenten aus dem Bindemittel mit Hilfe der vorstehend
erläuterten
Lösungsmittel (Flüssigkeiten,
Gase).
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In
diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass dieser Prozess (3)
entfallen kann.
- (4) Als nächstes wird der derart gewonnene
Rohkörper
gebacken, um einen metallischen gesinterten Pressling herzustellen.
Ein derartiger Backprozess kann zusätzlich zweimal ausgeführt werden.
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Bevorzugt
umfassen die für
einen derartigen Backvorgang angewendeten Bedingungen eine Temperatur
von etwa 400 bis 1400°C
und eine Zeit von etwa 10 bis 26 Stunden und stärker bevorzugt eine Temperatur
von etwa 500 bis 1350°C
und eine Zeitdauer von etwa 15 bis 18 Stunden.
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In
diesem Fall ist es für
die Sinteratmosphäre
bevorzugt, dass der Sintervorgang unter nicht oxidierender Atmosphäre ausgeführt wird,
d. h., unter einem Vakuum oder einer Atmosphäre verringerten Drucks (beispielsweise
1 × 102 bis 1 × 106 Torr) oder in einem Inertgas, wie etwa
Argongas oder Stickstoffgas, oder in einer anderen reduzierenden
Atmosphäre.
- (5) Die Außenseite
des metallischen gesinterten Rohlings, der derart gewonnen wurde,
kann poliert werden durch Sandstrahlen oder Honen oder oberflächenbehandelt
werden durch Ätzen,
Nassgalvanisieren, Dampfabscheidung, Ionenplattieren, Zerstäuben, CVD-
oder thermisches Zerstäuben
beispielsweise, je nach Erfordernis.
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Eine
Buccalröhre 1,
die aus einem metallischen gesinterten Pressling gebildet ist, wird
mittels eines der vorstehend genannten Prozesse gebildet.
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In
einem Fall, in welchem eine Buccalröhre 1 unter Verwendung
eines Gussverfahrens hergestellt wird, ist es erforderlich, Probleme
zu überwinden,
wie etwa Gussdefekte, Schmelzfluss und Versprödung aufgrund des Sauerstoffs
und Stickstoffs, die während
des Gussvorgangs reagieren. Im Falle des vorstehend genannten Metallpulverspritzgussverfahrens
treten solche Probleme jedoch nicht auf, und integriertes Formen kann
selbst mit feinen und komplexen Formen ausgeführt werden, und Produkte hoher
Qualität
und hoher Festigkeit können
problemlos und mit guter Ausbeute hergestellt werden. Das Niveau
an Abmessungsgenauigkeit ist ebenfalls hoch.
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Außerdem besteht
der Vorteil, dass die Zusammensetzung des Metallmaterials, aus welchem
die Buccalröhre 1 erstellt
wird, und die Bedingungen betreffend die Poren, wie etwa Porengröße und Porosität beispielsweise,
mit einem vorbestimmten Niveau gewählt werden können durch
Einstellen des Typs und der Menge des Bindungsmittels, das zugesetzt
wird, der Bedingungen der Entbindungsbehandlung und der Backbedingungen
beispielsweise.
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Ferner
kann auf der Oberfläche
des Metallmaterials eine feine Rauhigkeit gebildet werden als gesinterte
Haut unter Verwendung des Metallpulverspritzgussverfahrens und diese
trägt ebenfalls
zu einer Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche bei.
Der Zustand dieser feinen Rauhigkeit kann durch Wählen des Ti-Pulvers, durch Wählen der
Formbedingungen und der Backbedingungen gesteuert werden.
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In
diesem Beispiel weist die Buccalröhre 1 außerdem das
Basisteil 2, die erste Röhre 3, die zweite Röhre 4,
den Haken 5 und das Eingriffelement 6 auf, die
als integraler Körper
gleichzeitig gebildet werden unter Verwendung des Metallpulverspritzgussverfahrens.
Jedes dieser Teile kann jedoch getrennt hergestellt werden und sie
können
durch Schweißen
beispielsweise miteinander vereinigt werden. In diesem Fall können die Teile,
die miteinander verschweißt
werden, hergestellt werden durch das Metallpulverspritzgussverfahren, oder
sie können
hergestellt werden mittels ein weiteres Verfahren (beispielsweise
ein Gussverfahren).
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Die
Form und Struktur der Buccalröhre
ist nicht auf diejenigen beschränkt,
die in den Zeichnungen gezeigt sind. Beispielsweise kann die Buccalröhre in eine
solche ausgebildet werden, in welcher nur die erste Röhre oder
die zweite Röhre
vorhanden sind, oder in eine solche, in der keine Haken 5 und/oder
kein Eingriffelement 6 vorgesehen ist, oder in eine solche,
in der mehrere Haken 5 oder mehrere Eingriffelemente 6 vorgesehen
sind.
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Wie
vorstehend erläutert,
ist es in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung möglich,
eine Buccalröhre
bereitzustellen, die leichtgewichtet ist und angemessene mechanische
Festigkeit und Härte
besitzt, und die frei von Defekten ist sowie hervorragende Biokompatibilität besitzt.
Die Buccalröhre
ist außerdem
sehr gut an dem Fixierungsteil anbringbar, besitzt hervorragende
Verschleißbeständigkeit,
Oberflächenbenetzbarkeit
und Ästhetik.
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In
dem Fall, dass die Buccalröhre
unter Verwendung des Metallpulverspritzgussverfahrens hergestellt wird,
können
sogar komplexe und feine Formen problemlos und mit guter Abmessungsgenauigkeit
sowie mit guter Ausbeute hergestellt werden.
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BEISPIELE
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Nunmehr
werden tatsächliche
Beispiele der Buccalröhren
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Beispiel 1
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Eine
Buccalröhre
mit der in 1 bis 5 gezeigten
Form wurde unter Verwendung des Metallpulverspritzgussverfahrens
in der folgenden Weise hergestellt.
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Zunächst wurden
Metallpulver einer mittleren Partikelgröße von 18 μm mit einem Bindemittel und
weiteren Zusatzstoffen, umfassend 2,7 Gew.-% Ethylenglycidylmethacrylat – Vinylacetat-Copolymer, 1,6 Gew.-% Dibutylphthalat,
2,7 Gew.-% Wachs und 2,9 Gew.-% Styrol, gemischt, um ein Gemisch
zu erhalten, und das derart gewonnene Gemisch wurde daraufhin für 60 Minuten
in Luft bei 130°C
unter Verwendung einer Knetmaschine geknetet, um eine Verbindung
zu gewinnen.
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Als
nächstes
wurde diese Verbindung spritzgegossen unter Verwendung einer Spritzgussmaschine zur
Herstellung eines Rohkörpers
einer Buccalröhre 1 mit
der in 1 bis 5 gezeigten Form. Die Gießbedingungen
zu diesem Zeitpunkt waren wie folgt: Die Materialtemperatur betrug
150°C, der
Spritzdruck betrug 400 kgf/cm2 und die Formtemperatur
betrug 25°C.
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Als
nächstes
wurde der derart gewonnene Rohkörper
einer Entbindungsbehandlung unterworfen, demnach der Rohkörper von
70 bis 460°C über eine
Zeitdauer von 15 Stunden erwärmt
und daraufhin für
1 Stunde unter reduzierter Atmosphäre von 5 × 10–3 Torr
bei 460°C
gehalten wurde, woraufhin er auf Raumtemperatur abgekühlt wurde.
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Als
nächstes
wurde der Rohkörper,
der der Entbindungsbehandlung unterworfen worden war, von 600°C auf 1300°C über eine
Zeitdauer von 15 Stunden erwärmt
und daraufhin bei 1300°C
für 3 Stunden
unter Vakuum (5 × 10–6 Torr)
gebacken, um eine Buccalröhre 1 zu
erhalten, die aus einem metallischen gesinterten Pressling gebildet
ist, in welchem Ti als Hauptbestandteil bzw. Hauptkomponente enthalten
ist.
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Größe und Abmessung
für jeden
Teil der Buccalröhre
waren wie folgt:
Größe des Basisteils
2:
Breite 2,0 mm × Länge 5,3
mm × Dicke
0,38 mm (Krümmungsradius
der Basis R = 12 mm)
Größe des inneren
Hohlraums 31:
Minimale Breite 0,6 mm × Höhe 0,8 mm × Länge 3,5 mm
Öffnungswinkel
der Führung
32: 60°
Größe des inneren
Hohlraums 41:
Innendurchmesser 1,2 mm × Länge 3,5 mm
Größe des Hakens:
Außendurchmesser
0,7 mm × Gesamtlänge 2,6
mm (Biegewinkel = 90°)
Größe des Eingriffelements:
0,8 mm × 0,8
mm (in Richtung auf die Basisteilseite umgebogen)
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Beispiel 2
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass das Gewicht des als Bindemittel zugesetzten Dibutylphthalats
auf 1,4 Gew.-% erhöht
war und die Menge an Ti-Pulver entsprechend dieser Menge reduziert
war.
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Beispiel 3
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass das Mischen und Kneten des Gemisches, welches das Ti-Pulver
enthält,
in einer stickstoffreichen Atmosphäre (Stickstoffgehalt 95%, Rest:
Sauerstoff) ausgeführt
wurde.
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Beispiel 4
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass die Entbindungsbehandlung ausgeführt wurde durch Erwärmen des
Rohkörpers
auf eine Endtemperatur von 500°C
für 60
Minuten unter reduziertem Druck von 1 × 10–1 Torr.
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Beispiel 5
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass die Entbacktemperatur und die Zeit, für welche die Temperatur in
dem Backprozess für
den Rohkörper
aufrechterhalten wurde, der der Entbindungsbehandlung unterworfen
worden war, geändert
wurde auf 1200°C
bzw. 2,5 Stunden.
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Beispiel 6
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass die Backtemperatur in dem Backprozess des Rohkörpers, welcher
der Entbindungsbehandlung unterworfen worden war, mit 1 × 10–4 Torr
(Vakuum) gewählt
wurde.
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Beispiel 7
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt,
dass ein Ti-Legierungspulver mit 5 Gew.-% Al und 4 Gew.-% V mit
einer mittleren Partikelgröße von 20 μm anstelle
des Ti-Pulvers verwendet wurde.
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Beispiel 8
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 2 mit der Ausnahme hergestellt,
dass ein Ti-Legierungspulver mit 3 Gew.-% Fe, 2 Gew.-% Al und 2
Gew.-% V mit einer mittleren Partikelgröße von 20 μm anstelle des Ti-Pulvers verwendet
wurde.
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Beispiel 9
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 5 mit der Ausnahme hergestellt,
dass ein Ti-Legierungspulver mit 4 Gew.-% Co, 2 Gew.-% V und 1 Gew.-%
Cr mit einer mittleren Partikelgröße von 18 μm anstelle des Ti-Pulvers verwendet
wurde.
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Beispiel 10
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Eine
Buccalröhre
wurde in derselben Weise wie im Beispiel 6 mit der Ausnahme hergestellt,
dass ein Ti-Legierungspulver mit 5 Gew.-% Mo, 3 Gew.-% Pd und 1
Gew.-% Al mit einer mittleren Partikelgröße von 19 μm anstelle des Ti-Pulvers verwendet
wurde.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
Buccalröhre,
mit derselben Form wie im Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines
vollständig ausgeglühten Edelstahls
(SUS316L) durch Ausführen
von Schneiden, Schleifen und Polieren hieran hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Buccalröhre
mit derselben Form wie im Beispiel 1 wurde unter Ausführen von
Hochfrequenzschmelzen für
ein Rohmaterial aus Edelstahl (SUS304) hergestellt, gefolgt vom
Ausführen
eines Gießvorgangs
unter verringertem Druck in Übereinstimmung
mit dem Wachsausschmelzverfahren.
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Zusammensetzung des Metallmaterials
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Die
Zusammensetzung des Metallmaterials (C-, O- und N-Gehalt) wurde
analysiert unter Verwendung von Analysegeräten EC-12, RO-116 und TN-114, hergestellt
von LECO CORPORATION, für
jede der Buccalröhren
der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2. Die
Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle 1 aufgeführt.
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In
diesem Zusammenhang war die Zusammensetzung des Metallmaterials
der Beispiele 7 bis 10 dieselben wie im Fall des Legierungspulvers,
das in diesen Beispielen verwendet wurde.
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Bedingungen betreffend
Poren
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Die
Oberflächen
und die Querschnittsflächen
der Buccalröhren
der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden
durch ein Elektronenmikroskop (500-fache Vergrößerung) photographiert. Daraufhin
wurden die Porendurchmesser und ihre Verteilung sowie der mittlere
Porendurchmesser unter Bezug auf jedes Elektronenmikroskopphoto
gewonnen und die Porosität
wurde aus dem Dichteverhältnis
gewonnen. Die Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle 2 angeführt.
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Tests
-
Die
Buccalröhren
der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden
im Hinblick auf jeden der nachfolgenden Punkte 1 bis 6 evaluiert.
Die Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle 3 aufgeführt.
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1. Mechanische Festigkeit
(Biegesteifigkeit)
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Messverfahren
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Die
Biegesteifigkeit wurde in Übereinstimmung
mit JIS 2 2203 unter Verwendung von Biegesteifigkeitsproben nach
dem Sintervorgang gemessen.
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2. Bindefestigkeit
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Messverfahren
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Die
Unter- bzw. Bodenseite des Basisteils der Buccalröhre wurde
an die Außenseite
des ringartigen Fixierteils geschweißt, das hergestellt wurde unter
Gießen
unter Verwendung desselben Materials wie dasjenige der Buccalröhre, und
daraufhin wurde die Bindefestigkeit (Schweißfestigkeit) dazwischen unter
Verwendung einer Zugtestmaschine gemessen.
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3. Härte
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Messverfahren
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Die
Vickers-Härte
Hv (Last 5 g) der Oberfläche
wurde in Übereinstimmung
mit JIS Z 2244 gemessen. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass
eine höhere
Oberflächen-Vickers-Härte überlegene
Verschleißbeständigkeit
anzeigt.
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4. Lösungsausmaß der Metallkomponenten
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Messverfahren
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Eine
Buccalröhre
wurde in einer 0,05%igen Hydrochlorsäure-Lösung für 3 Monate untergetaucht, und daraufhin
wurden die Metallionenkonzentrationen in der Flüssigkeit durch Analyse unter
Verwendung der Plasma-Emissionsspektroskopie erfasst. In diesem
Zusammenhang wird bemerkt, dass ein kleineres Ausmaß an Lösung bzw.
Auflösung überlegene
Biokompatibilität
anzeigt.
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5. Oberflächenbenetzbarkeit
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Messverfahren
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100
Buccalröhren
derselben Form wurden für
10 Minuten in Wasser untergetaucht, auf das Ultraschallwellen (100.000
Hz) angewendet wurden und daraufhin wurden sie unter den Bedingungen
einer Temperatur von 60°C
und einer Feuchtigkeit von 50% RH stehen gelassen, und die Zeit,
die erforderlich war, dass die Oberfläche des Eingriffteils (Oberfläche des
Spannflügels)
trocknet, wurde gemessen. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass
eine längere
Zeit überlegene
Benetzbarkeit anzeigt.
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6. Ästhetik (Aussehen)
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Evaluierungsverfahren
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Das
Ausmaß des
metallischen Oberflächenglanzes
wurde visuell abgeschätzt.
Die Abschätzung
erfolgte in vier Stufen
,
O, Δ und
X, in der Abfolge ausgehend von geringstem metallischem Glanz (=
beste Ästhetik).
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Diskussion der Testergebnisse
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Wie
in 9 gezeigt, besaßen die Buccalröhren der
Beispiele 1 bis 10 sämtliche
hohe mechanische Festigkeit (Biegesteifigkeit) und hohe Bindefestigkeit
und die Oberflächenhärte war
groß und
die Verschleißbeständigkeit,
die Biokompatibilität
und die Oberflächenbenetzbarkeit
waren hervorragend. Da sie geringen metallischen Glanz zeigen, sind
sie ästhetisch
hervorragend. Keine Defekte waren bei ihnen festzustellen und die
Qualität
war hervorragend.
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Andererseits
zeigten die Buccalröhren
der Vergleichsbeispiele 1 und 2 dichte Metallstruktur. Da sie außerdem virtuell
keine Poren besitzen, war ihre Oberflächenbenetzbarkeit unzureichend.
Ihre Biokompatibilität war
unzureichend aufgrund der Auflösung
von Ni und Cr. Ferner reflektierten sie viel Licht aufgrund ihres
metallischen Glanzes, so dass sie ästhetisch unzureichend waren.
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Abschließend wird
bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend
erläuterten
Ausführungsformen
und Beispiele beschränkt
ist; vielmehr sind diese Änderungen
und Modifikationen zugänglich, ohne
vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die
in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt
ist.
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