JP2005512728A - インプラントに表面構造を作製するための方法およびそのようなインプラント - Google Patents

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Abstract

表面構造がインプラントまたはフィクスチャの外表面に作製され、様々な種類および品質の顎骨に関連するある範囲のインプラントに基礎構造を形成する。表面の作製中に、旋削工具の部分が、インプラントまたはインプラントを形成するように意図されたブランクに配設される。部分および/またはインプラントは、部分が外表面に沿って実質的に螺旋軌道に従うように、部分とインプラントの間に相互変位を生じさせる制御を割り当てられる。前記制御により長い波形パターンは連続的な山とそれらの間に位置する谷を形成される。このことに関連して、谷は存在するねじ山の外部に隣接して配設されることができる。制御は25ないし250μmの範囲、好ましくは50ないし200μmの範囲の深さの谷を作製するように選択される。本発明はまた、前記方法により作製されたインプラントと同じ特徴を持つインプラントに関連する。

Description

本発明は、インプラントまたはフィクスチャの外表面に表面構造を作製するための方法、好ましくは様々な種類および品質の骨、例えば顎骨に関連するある範囲のインプラントに基礎構造を形成する外表面構造を作製するための方法に関する。表面の作製中に、工具、例えば旋削工具、フライス工具、またはショットピーニング工具の部分が、インプラントまたはインプラントを形成するように意図されたブランクと協働し、同時に部分および/またはインプラントまたはブランクは、部分が当該表面または外表面に沿って実質的に螺旋軌道に従うように、部分とインプラントまたはブランクとの間に相互変位を生じさせる制御を割り当てられる。本発明はまた、様々な種類および品質の骨、例えば顎骨に関連するある範囲のインプラントに基礎構造を形成する表面構造を持つ表面、好ましくは外表面を有するインプラントにも関する。当該表面、好ましくは当該外表面は、切削加工のために表面に当てることができる工具、例えば旋削工具の部分と協働するように配置される。外表面はまた、制御に応じて部分を当該表面に沿って螺旋軌道に従わせるために、前記部分と一緒に運動機能に関与または運動機能を実行するようにも配置される。
該方法およびインプラントに関連し、かつ部分とインプラントとの間の相互運動に関し、部分が基本的に静止しており、インプラントを可動とし、例えば部分に対して変位可能および/または回転可能とすることができる。代替的に、当該部分が静止インプラントまたはフィクスチャに対して運動を実行することができる。第三実施形態では、部分およびインプラントとも動いて相互運動する。
本発明は、切削加工、例えば旋削、フライス削り、またはショットピーニングによって作製された表面パターンを含む構成を備えたインプラントの一つまたはそれ以上の外表面に基づく。先行技術、および非常に一般的に、円筒形、円錐形、および/またはねじ切りされた外表面にそのような表面パターンを明記した特許文献を参照することができる。
切削加工によって作製されたそのような外表面に関連して、インプラントを骨に嵌め込むときに、例えばチタン材の上の多孔性酸化物層を使用して、骨の成長を刺激することができることも提案されている。一実施形態で、本発明は、切削加工によって作製されたパターンを有する外表面に酸化物層を組み合せることを提案する。酸化物層の構造については非常に多数の提案があり、とりわけ、本特許出願の出願人が取得した特許および申請された特許出願、すなわちSE9701872−5、SE9901971−3、SE9901974−7、SE0001201−3、およびSE0001202−1を参照することができる。また、非常に一般的に、US4330891(Branemark)およびEP676179をも参照することができる。
酸化物層に関する限り、単独で骨または軟組織と協力して機能する、多数の公知の酸化物の構成が提案されており、さらに、骨成長刺激物質の担持体として機能する、多数の公知の酸化物の構成が提案されている。上述した特許および特許出願、ならびに同一出願人が取得した特許および提出された特許出願、すなわちSE9901972−1、SE9901973−9、SE0102388−6、SE0102389−4、SE0102390−2、SE0102391−0、およびSE9701647−1を参照することができる。また、前記特許および特許出願に引用された特許、特許出願、および刊行物をも参照することができる。
インプラントの微細加工された外表面の作製は、SE9801188−5(本願と同一出願人による)、US5588838、EP720454、およびEP475358でも論じられている。本発明に係るさらなる実施形態では、切削加工によって作製された前記層は、別の方法で、例えばそれ自体も公知であるレーザ衝撃を使用して作成される層とも組み合わされる。
インプラントの取付けに関連して、最適かつ高品質の埋込み結果を達成できるようにするために、かなりの要件がある。様々な患者および様々な埋込み状況に利用することができる、多数のパラメータにアクセスできることが必要である。患者および施術者の要求を考えると、様々な事例に全てのパラメータを適用することはできない。骨の質、患者の姿勢、費用等は制限要因となり得、たとえ優れた結果を可能にする開発研究および提案が一つの方向に動いている場合でも、様々な個々の事例において、代替的解決策を提案し、あるいは使用する必要があるかもしれない。したがって、例えば、骨成長刺激物質を避けながら、依然として特定の下地層と一緒に関連酸化物層を使用する必要があるかもしれない。本発明は、とりわけこの問題を解決することを目的とし、インプラントまたはフィクスチャの円筒形、円錐形、および/またはねじ切りされた外表面または台面または開始面に実行される切削加工によって作製される独自の表面層構造を提案する。
本発明は、短時間で、例えばわずか1日ないし5日で、骨におけるインプラントの組込みの実質的な安定性を達成するという発想に基づく。本発明はこの問題をも解決する。一実施形態では、インプラントが骨、例えば顎骨から出現する部分における細菌の増殖を防止するかまたはそれに対抗することが重要である。また、経済的な技法を使用して当該表面パターンを得ることができることも必要である。この問題も本発明によって解決される。
基本的に該方法を特徴付けるとみなすことができる特徴は、最初に示した制御機能が、連続的な山とそれらの間に位置する一つまたはそれ以上の谷または山によって囲まれる谷を持つ、長い波形パターンを形成するために使用されることである。したがって、例えば、ねじ山の外部分に沿って延在する谷が得られる。制御機能は、それが25ないし250μmの範囲、好ましくは50ないし200μmの範囲の谷を作製するように選択される。
新規の方法の実施形態では、部分とインプラントまたはブランクとの間の前記協働により、一つ、二つ、またはそれ以上の平行な谷が形成される。ねじ切りされた外表面で、谷は実質的にねじ山の螺旋状経路に従う経路を与えられる。導入部に示したインプラントの範囲において、様々なインプラントの外表面には様々な波形パターン、すなわち様々な谷の深さおよび/または山が設けられる。
基本的に新規のインプラント(または新規のフィクスチャ)を特徴付けるとみなすことができる特徴は、好ましくは外表面の形の当該表面が、前記制御および運動機能によって形成され、中間の谷または山によってそれぞれ分離される連続的な山または谷を持つ、長い波形パターンを持つことである。これに関連して、ねじ山はその外部分に、山によって囲まれた谷を設けることができる。谷の深さは25ないし250μmの範囲、好ましくは50ないし200μmの範囲である。
一実施形態では、山の間の二つまたはそれ以上の谷が、実質的に螺旋軌道に沿って平行に延在することができる。ねじ切りされた外表面で、谷はねじ山の螺旋状経路に従い、長い波形パターンは規則正しくすることができ、あるいはその広がりの方向に沿って、すなわちインプラントの主方向と実質的に一致する方向に、変化することができる。一実施形態では、谷の深さは異なることができ、別の実施形態では、単数または複数の谷の螺旋状経路に沿って同一とすることができる。一つまたは二つまたはそれ以上の谷が平行に、あるいは相互に並んで延在する場合、さらなる実施形態で、谷の深さは異なることができる。ある範囲のインプラントからの様々なインプラントで、これらは様々な長い波形パターンで、すなわち様々な谷の深さおよび/または山で配列することができる。
新規のインプラントのさらなる実施形態は、インプラントに関する従属請求項に記載する。
患者に対し充分に適応されかつ個別化されたインプラント状況を得るために、上に提案したものによって、既知の技術への重要な組合せ要素が得られる。旋削技術はそれ自体既知であり、充分に立証されており、新規の方法および新規のインプラントに関連して使用することができる。この方法により、組合せ要素を生産し、かつそれらを市場に出すための、技術的に信頼できかつ経済的に有利な構成が得られる。
本発明に係る方法およびインプラントの本願で提示する実施形態について、添付の図面を参照しながら以下で説明する。
図1は、顎に嵌め込まれ、象徴的に示された補綴構造に接続された当該種類のインプラントの一例を示す。
図2は、当該種類のインプラント表面に切削加工によって作製された基礎構造であって、その上に波形パターン構成が設けられ、その波形パターン構成の上にさらなる波形パターンおよび/または層構成が次々に作製されて成る基礎構造の側面からの略図を示す。
図3は、切削加工(旋削)によって波形パターンを作製するための原理を側面図および断面図で示す。
図4は、切削加工によって処理されたインプラントに酸化物層を施与または確立するための構成を図式的かつ象徴的に示す。
図5は、切削加工によって作製された図3に係る層の上への、当該インプラント表面またはフィクスチャ表面に対しレーザ衝撃を実行するレーザ技術によって作製される層の施与を図式的かつ象徴的に示す。
図6は、当該表面/外表面に基礎構造を形成するようにインプラントまたはインプラントを作製するためのブランクと協働する部分の一例を斜め上からの斜視図で示す。
図7は、山およびそれらの間にある谷が設けられ、谷の深さが約125μmであるインプラントの外表面またはねじ山の部分を側面図で示す。
図8は、図7に従って機械加工され、かつレーザ衝撃および陽極酸化による作用を受けたインプラントの外表面または外ねじ山の部分を側面図で示す。
図9は、図2に係る事例と比較して、下にある波形パターンの谷と山の反転構造を部分縦断面図で示す。
図10は、ねじの外部分における谷の施与を部分縦断面図で示す。
図11は、図3に係る切削加工によって作製される基礎構造上の酸化物層構造を斜め上からの斜視図で示す。
図1で、インプラントまたはフィクスチャは1で示される。インプラントは、それ自体公知の方法で顎骨に嵌め込まれ、それ自体公知の種類のものとすることができる補綴構造が、インプラントの上端または顎骨とは反対を向いた端の上に施与される。インプラントは外ねじ山1aを含む種類のものであり、インプラントまたはねじ山の外表面は1aで示される。顎骨2から出現するインプラントの部分は4で示される。インプラントは、様々な種類の外表面、ねじ山、および様々な数のねじ山等を持つある範囲のインプラントの一部とすることができる。外表面構造は、周囲の骨が外表面に効果的に成長することができ、かつ比較的短時間に安定化することができるように、設計しなければならない。上記に従って、とりわけ、外表面1a’に様々な表面構造を持つ必要がある。外表面構造はインプラントの長手方向に沿って変化することができ、したがって、出現部における細菌の増殖を防止するために、例えば出現部4の外表面4aは外表面1a’より低い粗さ値を持つ必要があるかもしれない。
関連外表面1a’を持つねじ山1aを、図2に大きく拡大して示す。図2によると、当該外表面は波形パターンとして、または波形トポグラフィを持つように設計されるべきである。図2では、波形パターンで相互に続く三つの山、隆起、波等が5、6、および7で示される。山は谷8および9を介して接続される。波形パターンは長波であり、波5、6、7は各々25〜250μmの波の長さAを持つように選択される。当該谷は25と250μmの間の谷の深さBを持つことができる。距離Aおよび深さBは、図2では10で示される波形パターンの広がりの方向に沿って、同一であるかまたは異なることができる。一つの例示的実施形態では、外表面1a’は二つまたはそれ以上の波形パターンおよび/または上に載っている層を配設することができる。したがって、例えば中間的な長さの波を持つ波形パターン11を表面1a’に施与または配設することができる。上に載っているパターン11は、この方法で基礎構造を形成する下地波形パターンに対して大きく拡大して示されている。中間的な長さの波形パターン11では、二つの山が12および13で示され、山の間に配設された谷が14で示される。波の長さCはこの場合、例えば10μmの下限を持つように選択される(くぼみ径は75ないし150μmとすることができる)。この場合、谷の深さDはBより低い値を取る。代替的に、好ましくは酸化物層から成る最上層15を、下地波形パターンの上に配設することができる。酸化物層15は、下地波形パターン5、6、7および中間にある波形パターン11に対して大きく拡大して示される。酸化物層は公知の種類のものとすることができる。例えば上述した参考文献を参照されたい。一実施形態では、三つの波形パターンおよび層が全て存在することができ、その場合、基礎構造は長い波形パターンによって形成され、中間構造は中間的な長さの波形パターンによって形成され、外層15は酸化物層(例えばチタンの)によって形成される。
図3は、切削加工によって得られる下地基礎構造の作製の原理を示すことを意図されており、この例示的実施形態で示す前記切削加工は旋削の形を取る。インプラントまたはインプラントを形成するように意図されたブランクは16で部分的に示されている。インプラントは、それ自体公知の方法でインプラントまたはブランクの長手軸16aを中心とする回転運動19をインプラントまたはブランク16に与えることができる機械17、18に配設される。当該機械加工装置は制御ユニット20を含み、旋削工具は21で表され、インプラントまたはブランクの外表面16bと協働することができるその前端または自由端は21aで示される。装置はそれ自体公知の種類のものとすることができるので、ここでは説明しない。部分21aと外表面16bとの間で行なわれる協働についてのみ、原則的に説明する。工具21、21aおよびインプラントまたはブランクに相互運動機能を割り当てることができる。制御ユニットは、インプラント/ブランクと旋削工具21、21aとの間の運動機能を制御する。装置17,18に対する制御ユニットの制御機能はi1によって示され、フライス削りに対する制御機能はi2によって示される。したがってインプラントまたはブランクは軸線16aを中心に回転することができ、旋削工具21、21aは、谷形成が進行するにつれて矢印22の方向に上下に作動することができる。制御ユニット20はまた、旋削工具に回転の前記軸線16aに沿って変位運動23を割り当てることもできる。これに加えて、または代替的に、インプラントまたはブランクは前記制御ユニットからの制御によって、24で表されるその長手方向に変位させることができる。制御ユニットによって制御される選択された運動パターンの機能として、外表面16bに連続旋削を実行することができることが分かるであろう。旋削工具の部分21aは二つの前部分21a’および21a’’を備えることができ、それらは、インプラント/ブランクおよび旋削工具21によって運動パターンが実行されるにつれて、前記谷構成25を作製する。前記前部分21aおよび21a’’は、インプラントまたはブランクの外表面16bに沿って螺旋軌道に従う二つの平行な谷を作製する。螺旋形状は相互運動機能に依存し、谷の形成または波形パターンの形成は、インプラントまたはブランクの円筒形、円錐形、および/またはねじ切りされた外表面の所与の外表面上に達成することができる。谷のパターンに関しては、図2およびそこに示された山5、6、および7、並びに中間の谷8および9を参照されたい。したがって谷の深さBは前部分21a’および21a’’によって決定される。山の形状および長さは、前記前部分の間にある部分21a’’’によって決定される。旋削工具は別の設計を持つことができるが、その場合、説明した原理が使用されることが好ましい。加えて、インプラントの主半径方向の振動運動を旋削工具に与えることができる。
上述した方法に従って、こうして図3で確立された長い波形パターンに、それ自体公知の方法で最上部酸化物層を設けることができる。図4は、上記に従って基礎構造26aを設けられたインプラント26上に酸化物層を施与する原理を示す。切削加工によって製作された層への酸化物の施与または酸化物の生成は、それ自体公知の酸化ユニット27でそれ自体公知の方法で行なわれる。それに関連しては、上述した先行技術を参照されたい。
図5は、基本的に、図3に係る下地波形パターンまたは下地基礎構造を設けられたインプラント上に、図2に係る中間層11をいかにして施与することができるかを示すことを意図されている。この場合、インプラントは28で示され、上に載っている層11は28aで示されている。レーザ衝撃装置はこの種のインプラントに関連してそれ自体公知であり、そのような装置を29で図式的に示す。代替実施形態では、図4のインプラント26は、図3および5に係る二つの層を設けたインプラントを表すことができ、その場合、図5に従って作製された外表面に、酸化ユニット27で当該酸化物層26aが設けられる。
図6は、旋削工具21をインプラントまたはブランク16aの表面に対して斜め上からの斜視図で示す。二つの連続する山が25aおよび25bで示され、山の間に配置された谷が25cで示される。
図7は、インプラントのねじ山構成の上に長い波形パターンを施与する例示的実施形態を示す。連続的な波または山が30および31で示され、これらの間に位置する125μmのサイズ程度の谷が32で示される。
図8は、下地波形パターンまたは下地基礎構造の上に施与された図2の11による波形パターンを示し、ここで連続的な波は33および34で示され、中間の谷構成は35によって示されている。図2の11による最上部波形パターンは、レーザ装置によって作製されたパターンから成り、下地基礎構造は約75μmの深さの谷を持つ。酸化物層は前記最上部波形パターンの上に追加的に配設される。
図9は、図7に比較して反転構造の波形パターンを35で示すことを意図している。ここで35aは谷を示し、35bは山を示す。図10では、参照番号36は、外部分(または縁)を37aで示されたねじ山37に、またはその上に配設された谷を示す。
図11は、図7に係る基礎構造の上に配設された酸化物層38を外側から斜めに示すが、ここでは谷の深さは、約125μmではなく、約75μmである。当該酸化物層のトポグラフィは、上記および先行技術に従ってそれ自体公知の方法で設計することができる。図11では、基礎構造の山は39で示され、基礎構造と協働する酸化物層の部分は40で示される。層38は公知の多孔性構造であり、0.01ないし10μm、好ましくは1ないし4μmの深さを有する。
本発明は、例として上に掲げた例示的実施形態に限定されず、むしろ、特許請求の範囲に記載する範囲および発明概念の範囲内でそれを変形することができる。同日に同一出願人が出願した「Implant,and method and system for producing such an implant(インプラント、ならびにそうしたインプラントを作製する方法およびシステム)」と称するスウェーデン特許出願も参照されたい。
顎に嵌め込まれ、象徴的に示された補綴構造に接続された当該種類のインプラントの一例を示す。 当該種類のインプラント表面に切削加工によって作製された基礎構造であって、その上に波形パターン構成が設けられ、その波形パターン構成の上にさらなる波形パターンおよび/または層構成が次々に作製されて成る基礎構造の側面からの略図を示す。 切削加工(旋削)によって波形パターンを作製するための原理を側面図および断面図で示す。 切削加工によって処理されたインプラントに酸化物層を施与または確立するための構成を図式的かつ象徴的に示す。 切削加工によって作製された図3に係る層の上への、当該インプラント表面またはフィクスチャ表面に対しレーザ衝撃を実行するレーザ技術によって作製される層の施与を図式的かつ象徴的に示す。 当該表面/外表面に基礎構造を形成するようにインプラントまたはインプラントを作製するためのブランクと協働する部分の一例を斜め上からの斜視図で示す。 山およびそれらの間にある谷が設けられ、谷の深さが約125μmであるインプラントの外表面またはねじ山の部分を側面図で示す。 図7に従って機械加工され、かつレーザ衝撃および陽極酸化による作用を受けたインプラントの外表面または外ねじ山の部分を側面図で示す。 図2に係る事例と比較して、下にある波形パターンの谷と山の反転構造を部分縦断面図で示す。 ねじの外部分における谷の施与を部分縦断面図で示す。 図3に係る切削加工によって作製される基礎構造上の酸化物層構造を斜め上からの斜視図で示す。

Claims (15)

  1. インプラントの表面、例えば外表面に表面構造を作製するための方法であって、前記表面構造が様々な種類および品質の骨、例えば顎骨に関連するある範囲のインプラントに基礎構造を形成し、前記方法において、表面の作製中に、工具の部分がインプラントまたはインプラントを形成するように意図されたブランクと協働させられ、同時に部分および/またはインプラントまたはブランクは、部分が当該表面に沿って実質的に螺旋軌道に従うように、部分とインプラントまたはブランクとの間に相互変位を生じさせる制御を割り当てられる場合において、前記制御は
    a)連続的な山または谷とそれらの間にそれぞれ位置する谷または山を持つ長い波形パターン、
    b)または表面上、好ましくはその外表面上または最も中心の部分に位置するねじ山に沿って延在する谷
    のいずれかを形成するために使用されること、および
    制御は、それが25ないし250μmの範囲、好ましくは50ないし200μmの範囲の谷を作製するように選択されることを特徴とする方法。
  2. 二つまたはそれ以上の平行な谷がある場合、それらは部分とインプラントまたはブランクとの間の前記協働により形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. ねじ切りされた外表面で、単数または複数の谷がねじ山の螺旋状経路に従う経路を与えられることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記のある範囲のインプラントにおいて、様々なインプラントの外表面には円筒形、円錐形、および/またはねじ切りされた部分に様々な波形パターン、すなわち様々な谷の深さおよび/または様々な山が設けられることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
  5. 様々な種類および品質の骨、例えば顎骨に関連するある範囲のインプラントに基礎構造を形成する表面構造を持つ表面、例えば外表面を有するインプラントであり、当該表面は表面に当てることができる工具、好ましくは旋削工具の部分と協働するように配置され、および当該表面は制御に応じて部分を当該表面に沿って螺旋軌道に従わせるために、前記部分と一緒に運動機能に関与または運動機能を実行するように配置されるインプラントにおいて、前記制御および運動機能の助けにより、表面は
    a)山の間に位置する谷によって分離される連続的な山、または谷の間に位置する山によって分離される連続的な谷を持つ長い波形パターン、
    b)または表面上、好ましくはその外表面上または最も中心の部分に位置するねじ山に沿って延在する谷
    のいずれかを有すること、および
    それぞれの谷の深さは25ないし250μmの範囲、好ましくは50ないし200μmの範囲で選択されることを特徴とするインプラント。
  6. 二つまたはそれ以上の谷または山の場合、それらが実質的に螺旋軌道に沿って平行に延在することを特徴とする請求項5に記載のインプラント。
  7. ねじ切りされた表面、例えばねじ切りされた外表面で、谷がねじ山の螺旋状軌道に従うことを特徴とする請求項5または6に記載のインプラント。
  8. 長い波形パターンが規則正しいか、またはその広がりの方向に沿って変化することを特徴とする請求項5、6または7に記載のインプラント。
  9. 谷の深さが異なるか、または谷の螺旋状経路に沿って同一であることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載のインプラント。
  10. 二つまたはそれ以上の谷が平行にまたは相互に並んで延在する場合、谷の深さが異なることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載のインプラント。
  11. ある範囲のインプラントからの様々なインプラントが、様々な長い波形パターンで、すなわち様々な谷の深さおよび/または山で配列されることを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載のインプラント。
  12. 長い波形パターンは長い波形パターンの上に配設される中間的な長さの波を有する波形パターンのための基礎構造を形成することを特徴とする請求項5〜11のいずれかに記載のインプラント。
  13. 長い波形パターンは長い波形パターンの上に作製される酸化物層のための基礎構造を形成することを特徴とする請求項5〜12のいずれかに記載のインプラント。
  14. 長い波形パターンは相互の上に位置する波形パターンと層の両方のための基礎構造を形成し、その場合、上に載っている波形パターンは中間的な長さの波を有しかつ好ましくはレーザ衝撃によって形成される種類のものであり、最外部の層は酸化物層の性質を持つことを特徴とする請求項5〜13のいずれかに記載のインプラント。
  15. ある範囲のインプラントの他のインプラントに関連して、識別されたインプラント構造および顎骨構造に従うために、インプラントがその波形パターン構造あるいは波形パターンと層の組合せのための範囲から選択されることを特徴とする請求項5〜14のいずれかに記載のインプラント。
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