JP2009017996A - Orthodontic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属イオンの溶出を防止するとともに審美性に優れた歯科矯正用材料に関する。 The present invention relates to an orthodontic material that prevents elution of metal ions and is excellent in aesthetics.
歯並びについての歯科治療においては、不正咬合など歯科矯正治療する場合、通常、金属ワイヤーの弾性力を利用して矯正する方法がとられている。超弾性アーチワイヤーには形状記憶合金であるニッケル−チタン合金製のワイヤーなども、その特性を活かして性能的に優れた矯正用アーチワイヤーとして使用されている。また、ブラケットは金属製の場合、ステンレス鋼が利用されている。ステンレス鋼やニッケル−チタン合金はいずれも耐食性は良いが、口腔内環境において微量のニッケルやクロムの金属アレルギー元素を溶出することが知られており、矯正治療を希望する患者が小児、成人共に増加する中で、金属アレルギーを有する患者も増加しており、問題となっている。 In the dental treatment for the arrangement of teeth, when orthodontic treatment such as malocclusion is performed, a method of correcting by using the elastic force of a metal wire is usually used. As the superelastic archwire, a wire made of nickel-titanium alloy, which is a shape memory alloy, is also used as an archwire for correction which is superior in performance by utilizing its characteristics. Further, when the bracket is made of metal, stainless steel is used. Both stainless steel and nickel-titanium alloys have good corrosion resistance, but are known to elute trace amounts of nickel and chromium metal allergic elements in the oral environment, increasing the number of children and adults who want orthodontic treatment. In the meantime, the number of patients with metal allergy is increasing, which is a problem.
そこで、審美性に優れ、滑り性がよく、耐摩耗性に優れ、更には、超弾性を損なわず、腐食や変色が発生せず、ニッケルなどの金属アレルギー元素の溶出を最小限に抑えられる歯列矯正器具として、例えば、特許文献１（特開２００４−５７５２６号公報）には、ニッケル・チタン合金などのニッケル含有合金からなる形状記憶合金であるアーチワイヤー素材の表面に、めっき被覆膜による金被覆層を介して、ロジウム層を被覆したものが開示されている。 Therefore, teeth that have excellent aesthetics, good sliding properties, excellent wear resistance, do not impair superelasticity, do not cause corrosion or discoloration, and minimize elution of metal allergic elements such as nickel. As an orthodontic appliance, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-57526) discloses that a plating coating film is used on the surface of an archwire material that is a shape memory alloy made of a nickel-containing alloy such as a nickel / titanium alloy. The thing which coat | covered the rhodium layer through the gold coating layer is disclosed.
また、矯正装置が目立たないものを希望する患者が多いため、例えば、特許文献２（特開２００５−３２３６９４号公報）には、ステンレス鋼、Ｔｉ−Ｎｉ形状記憶合金等のワイヤーに、所望の色を呈する、銀、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、白金、および銀−チタン合金からなる群より選ばれる一種である下地層と、この下地層が透視可能な透明もしくは半透明の酸化チタンまたは酸化アルミニウムからなる表皮層を被覆した歯科用品が開示されている。
前記特許文献記載の方式では、いずれも２層に被覆するため、製造プロセスが複雑となる問題がある。また、セラミックやプラスチック製金属の特性に比べれば強度的に劣るため、治療期間が長くなったり装置がはずれたりする欠点がある。 In the methods described in the patent documents, since both layers are coated, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated. Moreover, since it is inferior in strength as compared with the characteristics of ceramic or plastic metal, there is a drawback that the treatment period becomes long or the device is disconnected.
そこで、本発明は、審美性があり且つ金属イオンの溶出を抑えることができる歯科用矯正材料を提供するものである。 Therefore, the present invention provides an orthodontic material that is aesthetic and can suppress elution of metal ions.
本発明の歯科矯正用材料は、基材に低温スパッタリングによるＴｉＮ膜が形成されていることを特徴とする。基材はＴｉ−Ｎｉ形状記憶合金又はステンレス鋼である。 The orthodontic material of the present invention is characterized in that a TiN film formed by low-temperature sputtering is formed on a base material. The substrate is a Ti—Ni shape memory alloy or stainless steel.
本発明の歯科矯正用材料の製造方法は、基材をセットしたマグネストロンスパッタリング装置のチャンパー内を排気して真空にし、装置内温度を１５０℃以下にしてＡｒガスを導入しエッチングし、機材に下地層としてＴｉを成膜し、その後、Ｎ２ガスを導入してＴｉＮ膜を形成することを特徴とする。 The orthodontic material manufacturing method of the present invention is a method of evacuating and evacuating a chamber of a Magnestron sputtering apparatus on which a base material is set, setting the temperature inside the apparatus to 150 ° C. or less, introducing Ar gas, and etching it. A Ti layer is formed by forming Ti as an underlayer and then introducing N 2 gas.
本発明は、歯科用ステンレス及びニッケル−チタン超弾性合金により製造された矯正用口腔内装置であるブラケット、ワイヤー、リテーナー、リガチャーワイヤー、フツクあるいはコイルスプリングに低温スパッタリング法により審美性のよいＴｉＮ膜を形成するものである。 The present invention provides an orthodontic intraoral device made of dental stainless steel and a nickel-titanium superelastic alloy with a aesthetically pleasing TiN film formed on a bracket, wire, retainer, ligature wire, hook or coil spring by a low temperature sputtering method. To form.
金属材料の歯科矯正用部品に低温スパッタリング技術によって、その表面にチタン化合物を施すことによって、口腔内で使用される矯正部品の基材から金属（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等）イオンの溶出を防ぎ、人体への金属アレルギーが発生せず、人体への安全が保証される。その結果、金属アレルギー患者の矯正治療を容易にし且つチタン化合物である窒化チタン（ＴｉＮ）の色調を、成膜時の条件設定によって、歯牙に近似の色調を得ることによって、矯正装置の審美性を向上させることが可能になった。 By applying a titanium compound on the surface of orthodontic parts made of metal materials by low-temperature sputtering technology, the elution of metal (Ni, Fe, Cu, etc.) ions from the base material of orthodontic parts used in the oral cavity is prevented. Metal allergy to the human body does not occur and safety to the human body is guaranteed. As a result, the orthodontic treatment of metal allergic patients is facilitated, and the color tone of titanium nitride (TiN), which is a titanium compound, is obtained by setting the conditions at the time of film formation, thereby improving the aesthetics of the orthodontic device. It became possible to improve.
特に今までメッキや一般的なチタンコーティングでの金属製の歯科矯正用材料への表面処理は行われていたが、矯正治療にとって非常に大きな役割を持つＴｉ−Ｎｉ形状記憶合金性の基材への表面処理は高温での処理を必要とするために不可能であった。しかしながら、本発明は低温スパッタリング法を用いることにより表面処理が可能となり、金属イオンの溶質を防ぐことができた。その結果、形状記憶合金Ｔｉ−Ｎｉ材をＮｉイオンの溶出がなくなり安全に使用することが可能となった。 In particular, surface treatment of metal orthodontic materials with plating and general titanium coating has been performed until now, but to a Ti-Ni shape memory alloy base material that has a very important role in orthodontic treatment This surface treatment was impossible due to the need for high temperature treatment. However, in the present invention, surface treatment can be performed by using the low temperature sputtering method, and solutes of metal ions can be prevented. As a result, the shape memory alloy Ti—Ni material can be safely used without elution of Ni ions.
ＴｉＮ膜の硬度は１５００ＨＶ以上と大変硬く、耐摩耗性に優れ、その密着性も大変優れているために簡単に剥離や摩耗が発生することはない。 The hardness of the TiN film is very hard at 1500 HV or more, and it has excellent wear resistance, and its adhesiveness is also excellent, so that peeling and wear do not easily occur.
その膜厚は０．５μｍと極めて薄く、矯正装置の寸法精度に影響することはない。 The film thickness is as extremely thin as 0.5 μm and does not affect the dimensional accuracy of the correction device.
成膜条件で導入される窒素ガス量を調整することで、淡い金色から淡いピンク金色系の 色調の管理が容易であり、歯冠色に対して近似の色調が得られる。 By adjusting the amount of nitrogen gas introduced under the film forming conditions, it is easy to manage the color tone from a light gold color to a light pink gold color, and an approximate color tone can be obtained with respect to the crown color.
成膜時の条件設定で、低温スパッタリング法により低温度（１３０〜１５０℃）での成膜が可能であるため、形状記憶合金のＴｉ−Ｎｉ材のような高温度に敏感な材料への成膜も可能である。 The film can be formed at low temperature (130 to 150 ° C) by low-temperature sputtering method under the condition setting at the time of film formation. Therefore, it can be formed into a material sensitive to high temperature such as Ti-Ni material of shape memory alloy. A membrane is also possible.
低温スパッタリング法によりＴｉＮ膜を施すことにより、以上のような特徴を有するため、口腔内で使用する矯正装置として金属の強度を持ち審美性があり、しかも金属イオンの溶出の少ない最良の歯科矯正用材料を得ることができる。 By applying TiN film by low-temperature sputtering method, it has the above characteristics, so it has the strength of metal as an orthodontic device used in the oral cavity, it has aesthetics, and the best for orthodontic use with little metal ion elution Material can be obtained.
なお、Ｎ２＋Ｃ２Ｈ２ガスを適量導入して淡いピンク色のＴｉＣｘＮｙを成膜してもよい。それらの仕上げ膜厚は０．２μｍ以上とする。Ｔｉ＋ＴｉＮ又はＴｉ＋ＴｉＣＮでの成膜も可能である。 Note that an appropriate amount of N 2 + C 2 H 2 gas may be introduced to form a light pink TiCxNy film. Their finished film thickness is 0.2 μm or more. Film formation with Ti + TiN or Ti + TiCN is also possible.
本発明による低温スパッタリング法の処理工程について説明する。 The process of the low-temperature sputtering method according to the present invention will be described.
形状記憶合金Ｔｉ−Ｎｉ材をセットしたマグネストロンスパッタリング装置のチャンパー内の真空度を２×１０．３torr以上に排気し、装置内温度を１５０℃以下に設定してＡｒガスを導入しエッチング工程を行う。 Exhaust the vacuum in the chamber of the Magnestron sputtering device with the shape memory alloy Ti-Ni material set to 2 × 10.3 torr or higher, set the temperature in the device to 150 ° C. or lower, introduce Ar gas, and perform the etching process. Do.
その後、Ｔｉ−Ｎｉ素材とＴｉＮ層との密着性の向上及びＴｉ−Ｎｉ素材を充分に被覆するも目的で、下地Ｔｉ層を、Ａｒガスを導入して０．１μｍ以上の成膜を行う。 Thereafter, for the purpose of improving the adhesion between the Ti—Ni material and the TiN layer and sufficiently covering the Ti—Ni material, an Ar gas is introduced into the underlying Ti layer to form a film having a thickness of 0.1 μm or more.
その後、Ｎ２ガス適量を導入して淡い金色膜のＴｉＮを０．２μｍ成膜する。 Thereafter, an appropriate amount of N 2 gas is introduced to form a thin gold film of TiN having a thickness of 0.2 μm.
本実施例により、歯牙に近似の色調を得ることができた。 By this example, it was possible to obtain a color tone similar to a tooth.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP3386427A4 (en) * | 2015-12-09 | 2019-07-24 | Zest IP Holdings, LLC | Multiple layer coating and coating method for dental devices and the like |
| US10543061B2 (en) | 2014-10-03 | 2020-01-28 | 3M Innovative Properties Company | Methods for managing the scattering of incident light and articles created therefrom |
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