JP2008272322A

JP2008272322A - インプラント

Info

Publication number: JP2008272322A
Application number: JP2007121807A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shinkawa; 和夫新川
Original assignee: Kyushu University NUC
Current assignee: Kyushu University NUC
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-05-02
Also published as: JP5110953B2; WO2008136196A1

Abstract

【課題】天然歯のような感覚が得られ、かつ安全性の高いインプラントの提供。
【解決手段】人工歯２を歯槽骨３に固定するためのインプラント１であり、加圧されることにより微弱電流を発生する圧電センサ６を備える。咬合によって人工歯２が加圧されると、この加圧力が上部支台部５ａを通じて圧電センサ６に伝達され、圧電センサ６を圧縮する。圧電センサ６は、この加圧力に応じた微弱電流Ｃを発生し、この発生した微弱電流Ｃがインプラント１の近くに存在する神経を刺激する。これにより、人は人工歯２の加圧を知覚することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被固定物を骨に固定するためのインプラント、特に、人工歯を歯槽骨に固定するための歯科インプラントに関する。

現在、歯科臨床で用いられているインプラント（人工歯根）法は、図６に示すように、顎骨の歯槽骨に人工歯根（インプラント）を埋め込み、そこに人工歯を取り付ける治療法である。インプラント材としては、生体親和性に優れているチタンが応用されている。チタン製のインプラント材は、顎骨と直接結合するため、入れ歯のようなぐらつきや外れるなどの心配がなく、これからの高齢化社会においてますます期待される治療法である。

しかし、チタン製インプラント材は、顎骨との強固な結合が得られる反面、インプラント−骨界面に咬合時の衝撃力が直接伝わり、また可動性に乏しいため、天然歯列中に植立されると応力集中を招きやすい。さらに、単発では骨の破壊強度を下回る荷重であっても長期間繰り返し加わると、骨の生理的負担能力を超えて顎骨に異常な荷重が加わる恐れがある。

一方、天然歯の場合には、咬合時に瞬間的に大きな外力が加わっても、特有な構造、配列を有する歯根膜繊維により、その衝撃力を歯槽骨の生物学的許容範囲に緩和する（図７参照。）。これによって、歯槽骨は頻回の咬合衝撃に耐えることができる。また、歯根膜繊維は常に機械的外力に対応して、細胞増殖と分化を調整する因子を分泌しており、骨のリモデルリングを導きながら自身の構造、生理的恒常性を保っている。

さらに、天然歯は、歯根膜繊維に様々な感覚受容器が存在しており、これを通じて咬合力や咀嚼リズムなどを制御していると考えられている。しかしながら、歯根膜繊維のないインプラントでは、感覚がほとんどないため、噛み応えや食感に欠けるばかりでなく、過大な咬合力により歯槽骨を損傷する恐れがある。また、チタン製インプラントは歯槽骨と直接結合するため、歯根膜を形成できないという欠点を持っている。

つまり、歯根膜を形成できない従来のインプラントでは、咀嚼力を調節する機能およびそれを感知する機能を達成することは不可能である。そのため、インプラントでは噛み応えや食感に欠けるばかりでなく、過大な咬合力がインプラントに作用することにより歯槽骨に重大な損傷を与えるなどの問題点がある。

なお、緩衝機能を備えたインプラントとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のインプラントは、人工歯とインプラント体との間に粘弾性のあるポリオキシメチレンからなるキャップ状の緩衝材を設けたものであり、緩衝剤の緩衝機能によって可動の人工歯と緩衝機能を実現する。

特開２００２−６２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインプラントでは、緩衝機能を実現できるものの、前述のように咀嚼力を感知することができない。そのため、このインプラントの緩衝能力を超えるような過大な咬合力が加わってしまう恐れがある。

そこで、本発明においては、天然歯のような感覚が得られ、かつ安全性の高いインプラントを提供することを目的とする。

本発明のインプラントは、人工歯、関節や骨などの被固定物を骨に固定するためのインプラントであって、加圧されることにより微弱電流を発生する圧電センサを備えたものである。本発明のインプラントによれば、被固定物が加圧されると圧電センサが圧力に応じた微弱電流を発生し、この発生した微弱電流がインプラントの近くに存在する神経を刺激するので、人は被固定物の加圧を知覚することができる。また、圧電センサ自体が加圧時に変形するので、緩衝機能を実現できる。

ここで、圧電センサは、圧電性物質により形成されたものであることが望ましい。圧電性物質は、力を加えると電圧を生じ、電圧を加えると力を発生するものであり、圧力に応じた微弱電流を発生させることが可能であり、簡単な構造により加圧を知覚可能なインプラントが得られる。

圧電性物質としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子圧電材料、水晶（ＳｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ₄Ｈ₄Ｏ₆）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ランガサイト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）などのセラミックス圧電材料、これらの高分子圧電材料とセラミックス圧電材料との積層材または複合材、リアセチレンやポリチオフェン類などの導電性高分子などを用いることができる。特に、ＰＶＤＦのように柔軟で変形が容易な高分子圧電材料を用いれば、インプラント内部に挿入することが容易となる。また、セラミックス圧電材料のように硬い材料の場合には、高分子圧電材料との複合材とすれば取り扱いが容易となる。また、他の圧力センサとしては、電池等の電源を利用して加圧に応じた微弱電流を発生するものなどを使用することが可能である。

また、本発明のインプラントは、導電性材料により形成され、骨に固定される根部と、導電性材料により形成され、被固定物が固定されるとともに根部に取り付けられる支台部とを有し、圧電センサは、根部と支台部との間に、根部または支台部のいずれか一方に対して絶縁された状態で設けられたものであることが望ましい。これにより、圧電センサと根部または支台部のいずれか一方と骨とにより電気回路が形成され、圧電センサにより発生した微弱電流は根部または支台部のいずれか一方を通じて骨に伝達される。

（１）加圧されることにより微弱電流を発生する圧電センサを備えることにより、被固定物の加圧時に、圧力に応じた微弱電流が発生し、この発生した微弱電流がインプラントの近くに存在する神経を刺激することにより、被固定物の加圧を知覚することが可能なインプラントが得られる。また、圧電センサ自体が加圧時に変形することで、緩衝機能を実現でき、加圧の知覚機能と併せて、過大な衝撃が加わるのを防止することが可能となり、安全性の高いインプラントが実現できる。

（２）圧電センサが、圧電性物質により形成されたものであれば、簡単な構造により圧力に応じた微弱電流を発生させることが可能となり、加圧を知覚可能なインプラントが得られる。

（３）ＰＶＤＦのように柔軟で変形が容易な圧電性物質により形成されたものであることにより、インプラント内部に挿入して簡単な構造により加圧を知覚可能な低コストのインプラントが得られる。

図１は本発明の実施の形態におけるインプラントを施術した状態を示す断面図、図２は図１のインプラントの微弱電流発生の様子を示す断面図、図３は図１のインプラントを分解した断面図である。

図１において、本発明の実施の形態におけるインプラント１は、被固定物としての人工歯２を骨としての顎骨の歯槽骨３に固定する歯科インプラントであり、歯槽骨３に固定される人工歯根部４と、人工歯２が固定されるとともに人工歯根部４に取り付けられる支台部５と、支台部５の上部支台部５ａと下部支台部５ｂとの間に設けられた圧電センサ６とから構成される。

人工歯根部４は、図３に示すように、導電性材料としてのチタンにより筒状に形成されたものである。人工歯根部４の外側には、歯槽骨３にねじ込んで固定するための雄ねじ部４ａが形成されているが、この雄ねじ部４ａは省略することも可能である。要するに、人工歯根部４の外周部は、従来のインプラントと同様の構成で良く、歯槽骨３に強固に固定することが可能であれば良い。人工歯根部４の内側には、後述する支台部５の柱状部５ｃが収容される中空部４ｂと、支台部５の下部支台部５ｂに形成された雄ねじ部７ｂがねじ込まれる雌ねじ部４ｃとが形成されている。中空部４ｂの壁面は、絶縁体４ｄで覆われている。

支台部５は、導電性材料としてのチタンによりほぼ柱状に形成されたものである。支台部５の上部支台部５ａには、人工歯２にねじ込んで固定するための雄ねじ部７ａが形成されているが、この雄ねじ部７ａは人工歯根部４の雄ねじ部４ａと同様に省略することが可能である。要するに、上部支台部５ａの上部外周部は、従来のインプラントと同様の構成で良く、人工歯２に強固に固定することが可能であれば良い。支台部５の柱状部５ｃは、円柱状に形成されており、人工歯根部４の中空部４ｂ内で可動となっている。なお、柱状部５ｃは多角柱状に形成することも可能である。

圧電センサ６は、加圧されることにより微弱電流を発生するポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子圧電材料により形成されたものである。ポリフッ化ビニリデンは、柔軟で変形が容易な圧電性物質である。圧電センサ６は、上部支台部５ａと下部支台部５ｂとの間に挟み込まれた状態で接着されている。圧電センサ６は、図２に示すように、支台部５が人工歯根部４に固定された状態において、人工歯根部４と支台部５の上部支台部５ａおよび下部支台部５ｂとの間に位置し、人工歯根部４に対して絶縁体４ｄにより絶縁された状態である。なお、圧電センサ６と人工歯根部４とは、下部支台部５ｂを通じて導通している。また、圧電センサ６と人工歯根部４とは、図１に示すように、歯肉Ｇを通じて導通している。

上記構成のインプラント１では、咬合によって人工歯２が加圧されると、この加圧力が上部支台部５ａを通じて圧電センサ６に伝達され、圧電センサ６を圧縮する。圧電センサ６は、この加圧力に応じた微弱電流Ｃを発生し、この発生した微弱電流Ｃがインプラント１の近くに存在する神経を刺激する。これにより、人は人工歯２の加圧を知覚することができる。また、このとき、圧電センサ６自体が変形することで、緩衝機能を発揮する。したがって、このインプラント１では、加圧の知覚機能と併せて、過大な衝撃が加わるのを防止することができ、安全性が高い。

また、本実施形態におけるインプラント１は、圧電センサ６が、柔軟で変形が容易な圧電性物質により形成されているので、上部支台部５ａと下部支台部５ｂとの間に挟持させるという簡単な構造によりインプラント１内部に挿入することが可能である。そのため、本実施形態におけるインプラント１は、低コストで製造することが可能であり、加圧を知覚可能な低コストのインプラント１を提供できる。

図４は本実施形態におけるインプラント１の変形例を示す断面図である。図４に示すように、このインプラント１ａでは、上部支台部５０ａと人工歯根部４０の中空部４０ｂとの接触面の絶縁体４０ｄを省略するとともに、下部支台部５０ｂの雄ねじ部７０ｂと人工歯根部４０の雌ねじ部４０ｃとの接触面を絶縁体４０ｄにより覆っている。これにより、圧電センサ６は、下部支台部５０ｂの下端面で歯槽骨３と導通し、上部支台部５０ａを通じて人工歯根部４０と導通する。

図１および図２に示す例では、圧電センサ６により発生した微弱電流Ｃが歯槽骨３の浅い位置、すなわち歯肉Ｇに近い位置を流れるため、主に歯肉Ｇ内の神経を刺激する。これに対し、図４に示す例では、圧電センサ６により発生した微弱電流Ｃは、歯槽骨３の深い位置を流れることになり、主に歯槽骨３内の神経を刺激する。このように絶縁体４ｄ，４０ｄにより絶縁する位置を変えることで、微弱電流Ｃにより刺激する神経の位置を制御することができる。

図５は本発明のさらに別の実施形態を示すインプラント１ｂの断面図である。図５に示す例では、人工歯２に先端（下端）を円錐形状とした支台部としての移動軸８を固定し、人工歯根部９には下端を円錐形状とした中空部１０を形成している。中空部１０の壁面は、円錐形状の部分を残して絶縁体１１で覆われている。また、中空部１０の円錐形状の壁面には、下端部を残して圧電センサ１２を配置している。

この構成では、咬合によって人工歯２が加圧されると、移動軸８が下方へ移動し、圧電センサ１２を圧縮する。圧電センサ１２は、この移動軸８の加圧力に応じた微弱電流Ｃを発生し、発生した微弱電流Ｃがインプラント１ｂの近くに存在する神経を刺激する。このように、図５に示すインプラント１ｂの構成であっても、人は人工歯２の加圧を知覚することができる。

なお、本実施形態においては、人工歯２を歯槽骨３に固定する歯科インプラントについて説明したが、人体の関節等の部分の骨に他の被固定物を固定するインプラントへも応用することが可能である。

本発明のインプラントは、被固定物を骨に固定するためのインプラントとして有用であり、特に、天然歯のような感覚が得られ、かつ安全性の高い人工歯を歯槽骨に固定するための歯科インプラントとして好適である。

本発明の実施の形態におけるインプラントを施術した状態を示す断面図である。図１のインプラントの微弱電流発生の様子を示す断面図である。図１のインプラントを分解した断面図である。本発明の別の実施形態を示すインプラントの断面図である。本発明のさらに別の実施形態を示すインプラントの断面図である。従来のインプラントの例を示す断面図である。天然歯の断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂインプラント
２人工歯
３歯槽骨
４，４０人工歯根部
４ａ，４０ａ雄ねじ部
４ｂ，４０ｂ中空部
４ｃ，４０ｃ雌ねじ部
４ｄ，４０ｄ絶縁体
５支台部
５ａ，５０ａ上部支台部
５ｂ，５０ｂ下部支台部
６圧電センサ
７ａ，７ｂ，７０ｂ雄ねじ部
８移動軸
９人工歯根部
１０中空部
１１絶縁体
１２圧電センサ
Ｇ歯肉
Ｃ微弱電流

Claims

被固定物を骨に固定するためのインプラントであって、加圧されることにより微弱電流を発生する圧電センサを備えたインプラント。
前記圧電センサは、圧電性物質により形成されたものである請求項１記載のインプラント。
導電性材料により形成され、骨に固定される根部と、
導電性材料により形成され、被固定物が固定されるとともに前記根部に取り付けられる支台部とを有し、
前記圧電センサは、前記根部と支台部との間に、前記根部または支台部のいずれか一方に対して絶縁された状態で設けられたものである
請求項１または２に記載のインプラント。
前記支台部は、前記根部に対して可動に取り付けられ、
前記圧電センサは、前記支台部の動作により加圧されるものである
請求項１から３のいずれかに記載のインプラント。
前記被固定物が人工歯、前記骨が歯槽骨、前記根部が人工歯根部である請求項１から４のいずれかに記載のインプラント。