JP2008106065A - 歯科修復物の調製において歯科コーピング形成するための材料 - Google Patents

Abstract

【課題】専門的技術が余りなくても、材料を形成し、加熱処理して、歯科コーピングを形成することができる技術を提供する。
【解決手段】低熔融温度金属粒子および少なくとも３５ないし８５容量％の中程度熔融温度金属粒子を含むマトリックス中の金属粒子のコンポジットを含み、中程度熔融温度金属粒子は、多孔性金属構造を形成するための材料組成物の加熱処理の間に、各中程度熔融温度金属粒子の粒子塊の約４ないし５０容量％の間の程度まで、中程度熔融温度金属粒子の部分的融解をもたらす融解特徴を保有することを特徴とする、歯科修復物の調製において多孔性金属構造および歯科コーピング形成するのに用いられる材料組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、歯科修復物の調製または修理において多孔性金属構造および歯科コーピングを形成するのに用いられる歯科材料組成物に関する。

クラウンおよびブリッジ歯補綴学においては、金属コーピングが慣用的に用いられて、クラウンおよび／またはブリッジのような歯科修復物の基礎構造を形成する。金属コーピングは、修復物が食物を咀嚼する場合に咀嚼力に抵抗するのに必要な構造的強度および剛性を提供しなければならない。セラミック−金属歯科修復物においては、金属コーピングが、主として審美性の目的でポルセレンまたはアクリルの焼成コーティングで被覆される。望ましくは、歯科コーピングは、歯科修復物の縁において歯肉組織に対して生体適合性の関係も供するべきである。

伝統的には、歯科コーピングは、慣用的なキャスティング操作を用いてキャストされた金属から形成された。過去２０年にわたって、歯科コーピングを形成するための金属粒子のベース組成物を用いる代替手法が歯科専門分野に導入され、伝統的なキャストコーピングの代替方法として広く受け入れられるに至った。この代替手法において、金属粒子のベース組成物はダイで形成および／成形されて所望の形状とされ、次いで、熱処理されて多孔性構造となり、これは、引き続いての熱処理操作に従った充填材料の取込に際して歯科コーピングを形成する。充填材料の添加は、多孔性構造を、患者の口中での歯科コーピングの設置前に仕上げた歯科コーピングの代表的な固体塊に固化することが必要とされる。このようにして、歯科コーピングを形成するための選択された歯科材料は、Ｐｒｅｃｉｏｕｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．の登録商標である「Ｃａｐｔｅｋ」であり、これは、その開示をここに引用して援用する、米国特許第４，７４２，８６１号（特許文献１）；第４，８１４，００８号（特許文献２）；第４，９９０，３９４号（特許文献３）；第５，２３４，３４３号（特許文献４）および第５，３３６，０９１号（特許文献５）に教示され、かつ記載されている貴金属粒子を含む組成物である。

前記した特許に記載されているように、歯科コーピングは、好ましくは揮発性バインダーを含むべきであるマトリックス中で合わされた高熔融温度金属粒子および低熔融温度金属粒子の組合せを含むベース材料組成物から形成される。活性炭の粒子のような他の従たる構成要素を含むこともできる。高および低熔融温度金属粒子は、金属コンポジットを歯科コーピングを形成するために付される加熱処理温度よりも、各々、高いおよび低い融解特徴を供するように選択される。従って、低熔融温度金属粒子は、低熔融金属の粒子を選択された加熱処理温度において、またはそれ未満で融解させる融解温度を有するべきであり、他方、高熔融温度金属粒子は、それらが加熱処理の間に実質的に融解しないように、選択された加熱処理温度よりも高い融解温度を有すべきである。揮発性バインダーは、加熱処理の間に気化すべき歯科ワックスのような材料から構成されていてもよい。加熱処理プロセスは、異なる加熱処理温度を用いる１を超える加熱処理工程を含むことができ、あるいは段階的な温度の使用を用いることができる。この場合には、高および低熔融温度金属粒子は、低熔融温度金属粒子が加熱処理の間に全て融解すべきであり、他方、高熔融温度金属粒子は加熱処理の間に実質的に融解しないという事実によって依然として相互から区別される。加熱処理は変化させることができる所与の時間間隔で起こるので、加熱処理の選択された時間間隔に拘わらず、高熔融金属粒子の融解はほとんどまたは全く起こらないか、あるいは加熱処理の間に形成された多孔性構造は、収縮し、失敗に終わる。
米国特許第４,７４２,８６１号 米国特許第４,８１４,００８号 米国特許第４,９９０,３９４号 米国特許第５,２３４,３４３号 米国特許第５,３３６,０９１号

この比較的新しい歯科材料、および歯科コーティングを形成するための手法は、歯科専門分野において広く受け入れられてきたが、該材料を用いて、特に縁においてダイ上で材料を適切に成形し、次いで、材料を加熱処理するのに、歯科研究所の技術者または歯科医師には、現在、多大な専門的技術が要求される。そのような専門的技術を獲得する必要性が、多くの研究所および単一の実行者が、この材料および手法を定量的ベースで用いるのを妨げてきた。明らかに、歯科コーピングを形成するのに専門的技術をあまり必要としない歯科材料は、歯科修復物の調製において／または現存の修復物を修理するためにそのような材料を用いる要求を増大させるであろう。

本発明の歯科組成物は、前記した特許で教示された金属粒子のマトリックスの処方の改良であり、本発明の材料組成物が、かなり低い専門的技術でも、および追跡監督がほとんど無くても材料を成形し、加熱処理するのを可能とする点において、実質的な改良を示す。

本発明の歯科材料は、低熔融温度金属粒子および少なくとも３５容量％ないし８５容量％、好ましくは６５容量％の中程度熔融温度金属粒子を含む金属粒子のマトリックス中の金属粒子のコンポジットを含み、該中程度熔融温度金属粒子は、中程度熔融温度金属粒子が、１０００℃および１２００℃の間で１ないし１０分間、好ましくは３ないし６分間の間の加熱処理時間にわたって、部分的に融解するような、加熱処理の間の融解特徴を保有し、従って、低熔融温度金属粒子の全ては融解してしまっており、加熱処理の最後までには中程度熔融温度金属粒子の少なくとも実質的に全ては限定された程度まで部分的に融解しており、ここに、各そのような中程度熔融温度金属粒子の粒子塊の約４容量％〜５０容量％は、金属粒子組成物の残りを表すか、あるいは高熔融温度金属粒子の比較的小さなパーセンテージを含む低熔融温度金属粒子と共に融解してしまっていることを特徴とする組成物である。中程度熔融粒子および高熔融温度金属粒子は、もし含まれれば、薄く、非−球形幾何学のものであり、好ましくは１以上のギザギザのエッジを有する薄いフレークの形態であるべきである。

各そのような粒子の５０容量％未満が融解し、好ましくは、各そのような粒子の１０ないし２５容量％の間のものが融解するように、加熱処理の間に中程度熔融粒子の全てまたは実質的に全ては融解するまで程度を制限することによって、加熱処理の結果として収縮せず、用いるのに訓練をほとんどまたは全く要しない多孔性骨格構造が形成される。しかしながら、本発明にとって、中程度熔融粒子の全てまたは実質的に全てが、加熱処理の間に、各そのような粒子の約４容量％を超えるものが融解してしまっている程度まで、少なくとも部分的に融解するのが必須であるが、その容量の５０％未満であり、好ましくは１０ないし２５％の間であり、１０ないし２５％が最良である。中程度熔融粒子の制御された部分的融解は、当該材料が、収縮することなく縁においてさえ、ダイに対して形成され、または成形するのを可能とする。中程度熔融粒子の各々の融解した部分は合わされ、融解した低熔融粒子と融合されて、中程度熔融粒子の非−融解部分から形成される多孔性構造の特性、特に、温度安定性を増強させる。該組成物は、単独の、あるいは高熔融粒子と組み合わされた、中程度熔融温度粒子を含むことができる。さらに、中程度熔融粒子の１を超える組成物を用いて、歯科材料組成物中の全中程度熔融粒子含量の部分的融解特徴に対する大きな制御を供することができる。

本発明により、専門的技術を余り必要とせずに、材料を成形し、加熱処理して歯科コーピングを形成することができる。

本発明は、一般には、いずれかの慣用的な石、金属またはポリマーの、非−耐火性または耐火性作業ダイを用いて歯科修復物を形成し、修理し、または修復するための、その開示をここに引用して援用する米国特許第４,７４２,８６１号（特許文献１）、第４,８１４,００８号（特許文献２）、第４,９９０,３９４号（特許文献３）；第５,２３４,３４３号（特許文献４）および第５,３３６,０９１号（特許文献５）に教示された成形可能歯科材料である。

より詳しくは、本発明の歯科材料は、単独の、あるいは高熔融温度金属粒子、低熔融温度金属粒子および揮発性バインダーと組合せた、中程度熔融温度金属粒子を含む成形可能な組成物である。加熱処理に際して、バインダーは気化し、当該構造を通じて均一に分布した多数のボイドの毛細管ネットワークを有する多孔性三次元骨格またはスポンジ−様構造を形成し、ボイド容量は好ましくは約２０パーセント（２０％）を超え、８０パーセント（８０％）のボイド容量までである。

バインダーは、加熱処理に際して気化して、多孔性構造の形成を容易とするいずれの適当なビヒクルであってもよい。好ましいバインダーは実質的にまたは全部がワックスであり、残りは、もしあれば、歯科材料の展延性を制御するための有機または炭化水素化合物である。用語「ワックス」は、本発明の目的では、いずれの天然ワックス、鉱物ワックス、有機ワックス、またはその組合せも意味する。バインダーの濃度は、好ましくは、少なくとも２０パーセント（２０％）のボイド容量を確保するのに十分に高いものである。金属粒子およびバインダーに加えて、歯科材料は、好ましくは、金属混合物の重量の５／１０００パーセント（０．００５％）、ないし、金属混合物の重量の約２パーセント（２％）の間の量の好ましくは活性炭の少量の炭素質粒子を含有すべきであり、０．０５重量％ないし０．５重量％が好ましい。

中程度熔融温度金属粒子の成分は、本発明の歯科材料における金属粒子の組成にとって臨界的である。中程度熔融温度金属粒子は、主として、または全部が貴金属から選択され、加熱処理の最後に、中程度熔融温度金属粒子が部分的に融解してしまっているが、限定された程度に過ぎないように、中程度熔融温度金属粒子の全てまたは実質的に全てを１ないし１０分の間、好ましくは３ないし６分の間の加熱処理時間にわたって部分的に融解させるために、１０００℃および１２００℃の間の加熱処理温度範囲内での加熱処理の間の融解特徴を保有するであろう。この要件を満たすためには、加熱処理の間に、各中程度熔融温度金属粒子の粒子塊の約４容量％ないし５０容量％の間を融解させるのが必須である。中程度熔融粒子の融解の程度は、少なくとも３ないし５ナノメートルの分解能、好ましくは１ないし２ナノメートルの間の分解能を有する走査型電子顕微鏡を用いて比較的正確に測定し、確認することができる。高密度の多孔性骨格構造は、中程度熔融粒子の残存する非−融解部分によって形成されるであろう。もし中程度熔融粒子が５０容量％を超えて融解するならば、骨格構造は加熱処理の間に収縮するであろう。一般に、加熱処理の間に収縮する構造は、有害であると考えられ、好ましくは、加熱処理の間に収縮が全く起こらない。これは、本発明によると、中程度熔融粒子の融解の量を各中程度熔融粒子の１０および２５容量％の間に制限することによって達成される。逆に、加熱処理の間に中程度熔融粒子の各々のいくらかの部分的融解が見出されており、これは、中程度熔融粒子の融解した部分が融解する低熔融粒子と合わされ、縁においてさえ多孔性構造の形成を安定化する溶融体混合物を形成するのに必須である。部分的融解は、少なくとも約４容量％、好ましくは１０および２５容量％の間、最適には１０ないし１５％の間の程度までの中程度熔融粒子の融解を必要とする。多孔性構造の形成を安定化することによって、歯科材料は、加熱処理に先立ってダイに適用し、成形するのにいずれの程度の専門的技術も必要としない。

中程度熔融粒子のいくらかがこれらを融解させない程度まで、実質的には、高熔融温度金属粒子と同等である。あるいは、高熔融温度金属粒子を金属粒子の混合物に含めることもできるが、材料組成物中の混合物の約２０容量％未満まで、好ましくは、１０容量％未満まで制限されるべきである。

材料組成物中の金属粒子の混合物の少なくとも３５容量％ないし８５容量％は中程度熔融温度金属粒子からなるべきであり、残りは、低熔融温度金属粒子、あるいは低熔融温度金属粒子および制限された量の高熔融温度金属粒子の組合せよりなる。一般には、粒子の混合物の３０ないし６０％の間は低熔融温度金属粒子よりなるが、好ましくは、約５０％未満の低熔融温度金属粒子よりなるであろう。

前記したように、中程度熔融温度金属粒子の組成物は、０ないし１００パーセントのもう１つのものに対していずれかの所望の割合の貴金属、好ましくは白金およびパラジウムから選択されるべきであり、加えて、金を主として加えてもよいが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、ＺｎおよびＲｅのような他の金属構成要素もまたある程度加えてもよい。さらに、元素の第３および第４族の元素の白金族の他の金属を加えてもよい。中程度熔融粒子が、先に説明したように制御された程度まで部分的に融解するように、中程度熔融温度金属粒子の融解特徴を制御するのは、金および他の成分の割合である。別法として、１を超える中程度熔融粒子組成物を用いて、本発明の歯科材料組成物における全中程度熔融融粒子含有量の部分的融解特徴に対してより大きな制御を供することができる。例えば、２以上の中程度熔融粒子組成物を用いて、金属粒子と、全中程度熔融成分の７５ないし９５％の間の主たるまたは一次的部分、および従たるまたは二次的部分を表す他のものを構成する組成物の一つとの混合物の全中程度熔融成分を形成することができる。主たる部分は、他の二次的部分よりも多くの金を含有することができ、および／または二次的部分は、チタン、ロジウム、ストロンチウムのようなより硬い材料を含有することができ、おそらくは、ステンレス鋼を慎重に加えて、加熱処理期間内の与えられた期間内にわたって一次的部分に対する二次的部分の異なる融解パーセンテージを供することができる。

中程度熔融粒子は、好ましくは、小板のようなフレークの形態の不規則な形状を有するべきであり、かつ薄くかつ平坦とすべきである。しかしながら、薄いフレークは、ギザギザのエッジも有するのが好ましい。ギザギザのエッジの存在は、加熱処理の間における粒子のより大きなインターロックまたはインターリービングを供する。

低熔融粒子は、好ましくは、主たる構成要素としての金または合金から構成される。低熔融成分の主たる成分としての金についての優先性は、作業性、生体適合性、非酸化特性および色のその公知の特徴に基づくものである。低熔融金属粒子は、多孔性構造を形成するために加熱処理の間に融解されなければならない。

加熱処理は、１０００℃および１２００℃の間の温度範囲にわたって異なる温度の段階において起こり得ることが理解されるべきである。しかしながら、そのような加熱処理の最後において、中程度熔融粒子は、中程度熔融温度金属粒子の実質的に全てが先に説明したように部分的に融解されているような、１ないし１０分、好ましくは３ないし６分の加熱処理時間にわたっての加熱処理の間における融解特徴を保有すべきである。

多孔性構造の形成に続いて、充填材料を多孔性構造のボイド中に融解させて、該構造を固化させ、仕上げ処理された歯科コーティングを形成する。充填材料は、いずれの適当なセラミックまたは金属組成物、または、好ましくは貴金属組成物であってもよい。充填材料は、ワックスバインダーと混合された、または液体ビヒクルと混合された粒子のマトリックスで形成されて、それを展延させるのを助けることができる。充填材料バインダーは、多孔性構造を形成するために歯科材料で用いられるバインダーの組成および濃度と同様な組成および濃度を有することができる。

Claims (12)

1. 低熔融温度金属粒子および少なくとも３５容量％ないし８５容量％の間の中程度熔融温度金属粒子を含むマトリックス中の金属粒子のコンポジットを含み、該中程度熔融温度金属粒子は、中程度熔融温度金属粒子の部分的融解が、各中程度熔融温度金属粒子の粒子塊の約４容量％ないし５０容量％の間の程度まで起こるような、１ないし１０分の間の熱処理時間にわたって１０００℃ないし約１２００℃の加熱処理温度範囲内で当該材料組成物の加熱処理の間に多孔性金属構造を形成する融解特徴を保有し、該低熔融温度金属粒子は、単独で、あるいは比較的低パーセンテージの高熔融温度金属粒子と組み合わされて、金属粒子の組成物の残りを表すことを特徴とする、加熱処理の間に高ボイド容量の多孔性金属構造を形成するのに用いられる材料組成物。
2. さらに、加熱処理の間に気化して、歯科修復物の調製において該多孔性金属構造から歯科コーピングを形成する揮発性バインダーを含む請求項１記載の材料組成物。
3. 該コンポジットの少なくとも３５容量％ないし８５容量％が中程度熔融温度金属粒子よりなる請求項３記載の材料組成物。
4. 該中程度熔融温度金属粒子が薄いフレークの形態で形状が不規則である請求項３記載の材料組成物。
5. 該低熔融温度金属粒子が、金に加えて０ないし１００パーセントのもう１つのものに対するいずれかの所望の割合の白金およびパラジウムの貴金属から少なくとも実質的に選択される請求項４記載の材料組成物。
6. 該低熔融温度金属粒子が、さらに、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、ＺｎおよびＲｅよりなる群から個々に、または組み合わせて選択される他の金属構成要素を含む請求項５記載の材料組成物。
7. 該低熔融温度金属粒子が、少なくとも約１０容量％ないし２５容量％の各中程度熔融粒子が融解するように、加熱処理の間に部分的に融解する請求項６記載の材料組成物。
8. 該歯科材料が、複数の中程度熔融温度金属粒子組成物から構成される全濃度の中程度熔融温度金属粒子を含む請求項４記載の材料組成物。
9. 該歯科材料が、少なくとも２つの中程度熔融温度金属粒子組成物を含み、１つの組成物は７５ないし９５％の全中程度熔融成分の大部分または一次的部分を構成し、他の組成物は従たるまたは二次的部分を構成する請求項８記載の材料組成物。
10. 該二次的部分が、該主たる部分に対する二次的部分の融解パーセンテージを制御するための、チタン、ロジウム、ストロンチウムおよびステンレス鋼よりなる群から選択されるさらなるより硬い材料を含む請求項９記載の材料組成物。
11. 該低熔融温度金属粒子が、少なくとも約１０ないし１５容量％の各中程度熔融粒子が融解するように、３ないし６分の間の加熱処理時間の間に部分的に融解する請求項９記載の材料組成物。
12. 充填材料が、いずれかの適当なセラミックまたは金属組成物から構成される加熱処理後の多孔性構造のボイド中に融解して、固化した歯科コーピングを形成する請求項１１記載の材料組成物。