JP2009500103A - 超弾性合金から作られる歯科用器具 - Google Patents

Abstract

ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属由来の原子と酸素とを含む超可撓性合金から作られる歯科用器具（２１０）は、優れた強度および可撓性を有する。合金は、歯科用器具（２１０）の引張強度を増加させるために冷間加工される。金属を冷間加工することはまた、歯科用器具（２１０）の可撓性を増加させる。１つの特定の実施例において、超弾性の歯内治療用ファイル（２１０）が説明される。

Description

本発明は歯科の分野にあり、歯内治療用ファイルおよびバーのような歯科用器具に関する。より具体的には、本発明は、ＩＶ族およびＶ族の遷移金属の合金から形成される歯科用器具および歯科用器械に関する。

近代的な歯科技術が使用され始めて以来、歯を削るための歯科用削り器具の使用が存在してきた。例えば、種々の歯科的処置は、しばしば、ドリル、バーまたはファイルの使用を必要とする。いくつかの理由で、高性能の歯科用器具を入手する特別の必要性が存在する。しばしば、ある個人の口およびその人の歯間の間隔は、その中で作業するのに困難な環境を作り出す。従って、歯科用器具は、小型で、強く、生体適合性であることを必要とすることが多い。さらに、患者および歯科医は両者とも、迅速で正確に歯科的処置を実行することを重視する。

根管処置は、歯科用削り器具を必要とする特に難しい歯科的処置を提供する。根管処置は、歯根が死んだ場合には必須であり得る。死んだ歯を抜歯するよりむしろ、施術者は、死んだ歯根に穴を開け、ガッタパーチャのような充填材料で根管を充填することが多い。歯髄を全て取り除き、根管を適切にクリーニングすることは、疾患を防ぎ、歯の適切な治癒を保証するための重要なステップである。

根管を処理することは、典型的には、穴あけまたは切削するように構成されたファイルまたはビットを使用して達成される。図１は、歯１１４の根管１１２内に配置された歯内治療用ファイル１１０を示す。歯１１４は外側のエナメル層１１６と、根管１１２を形成する内側の象牙質層１１８とを有する。歯内治療用ファイル１１０は、削り面１２０を有する。削り面１２０は上下に動かされ、根管１１２内部で回転され、そこから歯髄１２２を取り除く。

米国特許出願公開第２００４／０１１５０８３号明細書 米国特許出願第１０／４３６，９３８号明細書 米国特許出願第１０／９９１，１７８号明細書 米国特許第４，９３４，９３４号明細書 米国特許第５，６５３，５９０号明細書 米国特許第５，７６２，５４１号明細書 米国特許出願第１１／０６３，３５４号明細書 米国特許出願第１１／０６３，７５７号明細書

歯内治療用ファイル１１０の剛性は、根管内の歯髄１２２に適切に穴あけしまたは切削するための歯内治療用ファイル１１０の能力に大きく影響を及ぼす。根管１１２の部分は狭く湾曲しているので、歯内治療用ファイル１１０のような堅いファイルでは、根管１１２の内壁から歯髄を取り除くことは困難である。いくつかの場合において、図１に示されるように、歯内治療用ファイル１１０は、根管１１２の壁に意図したものではない出っ張り１２４をカットすることとなる。出っ張り１２４は、施術者がファイル１１０のようなファイルを尖端部１２６まで挿入しようと試み、ファイルが根管に合わせて適切に湾曲するには、あるいは、突起部の周りを動くには可撓性が低すぎる場合に、発生することとなる。ファイルが必要に応じて湾曲または屈曲するのには可撓性が低すぎ、余りにも早く止められてしまった場合には、ファイルに及ぼされる下向きの圧力は、ファイル自体がまっすぐになろうとする傾向と一緒になって、ファイルの先端部に根管１１２の側部を掘削させて出っ張り１２４を形成させる。このような出っ張りは回避することが困難であり、出っ張りが尖端部の非常に近くに発生する場合には、出っ張りは、尖端部に到達したという間違った印象を施術者に与えることになる。

堅い歯内治療用ファイルがもつ別の問題は、このファイルが必要以上に根管を削る傾向である。ファイルが根管を下方に押し進められるにつれ、根管の壁からの圧力がファイルを曲げさせる。より堅いファイルは、根管の壁とファイルとの間により多くの摩擦を生じさせる。根管の湾曲によってもたらされるさらに大きい力によって、ファイルは、根管の壁のこれらの区域を他の区域よりも多く削ることになる。根管の壁が削られ過ぎた場合には、歯が弱くなり、歯が折れることがある。

いくつかの既存の歯内治療用ファイルは、ファイルにもっと可撓性を与えるために、より細く作られるか、あるいは、より弾性の材料で作られている。しかしながら、ファイルをさらに細くすることは、ファイルの強度に影響を及ぼす。弱いファイルは歯科的処置によって破損する場合があり、重篤な損傷および合併症をもたらす。いくつかの材料は必要な可撓性を提供することができるが、優れた刃先を保つことができないか、あるいは、生体適合性がないので、歯内治療用ファイルとして適切ではない。

近年、歯内治療用ファイルはより高い可撓性および硬度を示す種々のニッケル・チタン合金から作られている。ニッケル・チタン合金の使用に伴う近年の進歩にもかかわらず、既存の歯内治療用ファイルは、望ましいものよりもまだ堅く、弱い。所望の太さのファイルは、根管内部で適切に曲がるために必要な可撓性をもたないことが多く、あるいは、弱過ぎて破損する。さらに、既存の歯内治療用ファイルは、それでもなお、好ましいものよりも早く磨耗する。

歯科用バーおよびドリルのような他の歯科用切削器具もまた、その組成によって制限される。例えば、鋼または他の材料から作られたドリルビットおよび歯科用バーは急速に磨耗し、および／または、簡単に破損する。ねじ式インプラントおよびポストは破損しやすい。歯列矯正ブラケット、リガチャーワイヤ、マトリックスバンドおよび他の器具といった歯科用器具は、かさばるか、あるいは、破損する可能性を有する。さらに、多くの歯科用器械および器具は、ある程度は生体不適合性であることが知られているニッケル基金属を使用する。

それゆえに、従来技術に存在する、可撓性に劣り、弱く、生体不適合性の歯科用器具および器械の欠点を克服する歯科用切削器具および歯科用器具が必要とされる。

本発明は、超弾性合金から作られる歯科用器具および器械を提供することによって従来技術の前述の問題を克服する。歯科用器具および器械は、その高い引張強度のために靭性および耐久性を示す。歯科用器具および器械はまた、特有の特性を与え、かつ冷間加工によってもたらされる破損を減少させる、優れた可撓性を示す。

本発明の例示的な実施形態において、歯を削るための歯科用切削器具が提供される。歯科用切削器具は、外側周囲面を有するシャンクを含む。周囲面の一部が削り部分を形成する。削り部分は、エナメル質、象牙質、歯髄などのような歯の材料を削るために構成される。シャンクは、少なくとも１つのＩＶ_Ｂ族遷移金属と、少なくとも１つのＶ_Ｂ族遷移金属と、酸素とを含む合金を含む。合金はまた冷間加工され、それにより、合金の引張強度を増加させ、かつ弾性率を減少させる。

１つの実施形態において、本発明の歯科用器具および器械は、適正なモル比の純チタン粉末と、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、そしてタンタルのような他の合金元素粉末とを組み合わせることによって形成される。少なくともいくつかの金属粉末または他の添加成分は酸素を含む。混合された粉末は、冷間静水圧プレスで圧縮され、真空中で焼結される。次に、焼結された材料は熱間鍛造され、熱間圧延され、不活性ガス内で溶体化処理され、塩水内で急冷される。最後に、合金は、その強度および可撓性を増加させるために冷間加工される。

種々の異なる種類の歯科用切削器具および器具を形成するために付加的な処理ステップが用いられる。例えば、歯内治療用ファイルは、合金を冷間加工して細長いシャフトを形成し、次にシャフトを研削してファイルを生成することによって作ることができる。別の例示的な実施形態において、歯列矯正ブラケット、ポスト、およびマトリックスバンドは、冷間スエージング・プロセスおよび／またはさらなる研削によって形成される。

本発明による歯科用切削器具および器具は、従来技術の歯科用切削器具および器具よりも有利な点を有する。例えば、本発明の歯内治療用ファイルは、優れた可撓性および硬度を有し、それにより施術者が根管をよりよく処理することを可能にする。超弾性合金の硬度は、強度および磨耗に妥協することなく、さらに細い、より繊細なファイルが作られることを可能にする。あるいは、もっと太いファイルが所望される場合には、より高い弾性を有する、もっと太いファイルを作ることができる。

合金材料の優れた強度のために、マトリックスバンド、歯列矯正ブラケット、アーチワイヤ、ラバーダムクランプのような他の歯科用器具または器械をより薄く軽く作ることができる。さらに、合金の超弾性特性は、冷間加工によってもたらされる破損を防ぐのに役立つ。

本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からさらに完全に明らかとなるであろう。

本発明の上述および他の利点および特徴をさらに明らかにするために、本発明のさらに特定の説明が、添付の図面に例示されるその特定の実施形態への参照によって示されるであろう。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、それゆえにその範囲を制限するとは考えられないことが理解される。本発明は、添付の図面の使用を通して付加的な特定性および細部と共に記述され説明されるであろう。

本発明は、一般に、歯科用切削器具のような改善された歯科用器具および器械に関する。例示的な実施形態において、本発明の歯科用切削器具は、歯科用ドリル、ファイル、バー、およびホイールを含む。歯科用切削器具は、骨、エナメル質、象牙質または歯髄のような歯の組織を切削するまたは穴あけするように構成される。歯科用切削器具の少なくとも一部は、本発明の合金から形成される。本発明の歯科用器具および器械は、手での使用、または往復工具のような別の歯科用器具での使用のために構成することができる。

別の実施形態において、本発明の歯科用器具および器械は、切削するために構成されるものではない。例えば、マトリックスバンド、歯列矯正ブラケット、アーチワイヤ、ラバーダムクランプなどのような器具および器械を、本発明による可撓性合金から作ることができる。

Ｉ．超弾性合金
本発明の歯科用器具および器械は、器具に強度および可撓性を与える超弾性合金から作られる。超弾性合金は、ＩＶ族およびＶ族の遷移金属から選択される金属原子と酸素とを含む。好ましい実施形態において、ニッケルが生体不適合性であることが示されている限りにおいて、合金は実質的にニッケルを含まない。さらに別の例示的な実施形態において、実質的に合金の全ては、ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属と酸素とを含む。本発明の範囲内の歯科用器具および器械を製造するのに使用することができる例示的な超弾性チタン合金の説明が、特許文献１に開示されている。

１つの実施形態において、超弾性合金は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、およびハフニウム（Ｈｆ）の組み合わせを含む。好ましい実施形態において、チタンは、約３５モルパーセント未満、より好ましくは、約１５モルパーセント未満、最も好ましくは約５モルパーセント未満のモル濃度で含まれる。

酸素（Ｏ）は、約０．１から約１５モルパーセントの濃度で含まれる。酸素の濃度は約０．５から約１０モルパーセントがより好ましく、約０．７から約４モルパーセントの間がさらにより好ましい。酸素は、ジルコニウムと結合して転位活性を防ぐＺｒ−Ｏクラスタを形成し、それゆえ、冷間加工された金属における可塑性を創出するので、重要であると考えられる。

本発明の歯科用器具を作り上げる超弾性合金は、所望の特性をもつ金属を生成するために、特定のモル比のＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属と酸素との組み合わせを有する。モル濃度は、合金が以下の特性、すなわち（ｉ）組成平均の価電子数が約４．２４、（ｉｉ）結合次数が約２．８７、（ｉｉｉ）「ｄ」電子軌道エネルギー準位が約２．４５ｅＶ、を有するように選択される。上記の特性を満たす合金組成の例は、１Ｔｉ−１２Ｔａ−９Ｎｂ−３Ｖ−６Ｚｒ−１Ｏおよび１Ｔｉ−２３Ｎｂ−０．７Ｔａ−２Ｚｒ−１Ｏの式（モルパーセント）を有する合金を含む。

本発明の超弾性合金はまた、強度および可撓性を増加させるために冷間加工される。大部分の金属と同様に、本発明の超弾性合金は、スエージングのような冷間加工でさらに強度を増す。しかしながら、大部分の他の金属とは異なり、本発明の超弾性合金は、冷間加工でさらに可撓性が高くなる。本発明の合金の冷間加工は、加工硬化を防ぎ、弾性率を減少させる。例示的な実施形態において、本発明の超弾性合金は、約２５パーセントの減面率のスエージングによって冷間加工される。さらに好ましい実施形態において、冷間スエージングは、約５０パーセントの減面率で実行される。約７５パーセントの減面率の冷間スエージングさらにより好ましく、約９０パーセントの減面率の冷間スエージングが最も好ましい。

１つの実施形態において、本発明の歯科用器具は、最初に、適正なモル比のチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルのような合金元素粉末を組み合わせることによって形成される。少なくともいくつかの金属粉末または他の添加成分は酸素を含む。

次に、混合された粉末は、冷間静水圧プレスで圧縮され、真空中で焼結される。次に、焼結された材料は熱間鋳造され、熱間圧延され、不活性ガス内で溶体化処理され、塩水内で急冷される。最後に、合金は、その強度および可撓性を増加させるために冷間加工される。

具体的な実施例として、本発明の歯科用器具は、以下のように形成される合金から形成される。すなわち、１Ｔｉ−１２Ｔａ−９Ｎｂ−３Ｖ−６Ｚｒ−１．５Ｏのモル比の量の合金粉末を、アトリッションミキサで３０分間混合する。酸素含有量は、４モルパーセントの酸素を有する高酸素含有チタン粉末を使用することによって制御される。混合された粉末は、冷間静水圧プレスで約４００ＭＰａで圧縮され、１０−３Ｐａの真空中で１３００℃で４時間焼結される。焼結されたインゴットは１１５０℃で熱間鋳造され、８００℃で熱間圧延されて、棒材（ｂａｒ）を形成する。次に、棒材は、アルゴン中で１０００℃で１時間、溶体化処理される。最後に、棒材は塩水内で急冷され、スエージングによって冷間加工されて、特定の形状の冷間加工された合金を形成する。スエージング加工を用いて、合金に予備的な所望の形状を与えることができる。例えば、ファイル、バーまたはアーチワイヤのようなロッド状の歯科用器具または器械が所望される場合には、合金は、ロータリースエージングによって成形することができる。研削ディスクの場合のような他の例では、ディスクのためのバッキングが平圧延によって形成される。

一旦、合金が特定の形状に形成されたら、付加的な処理ステップを用いて、種々の異なる種類の歯科用器具および器械を形成することができる。例えば、歯内治療用ファイルは、合金のロッドを研削、カッティングまたは化学エッチングすることによって作ることができる。歯内治療用ファイルを作るために本発明で使用できる化学エッチングのための方法は、２００３年５月１３に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＥＮＤＯＤＯＮＴＩＣ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」という名称の特許文献２、および２００４年１１月１７日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＥＮＤＯＤＮＴＩＣ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」という名称の特許文献３に開示される。

ＩＩ．歯科用切削器具
ここで図２を参照すると、１つの実施形態において、本発明による歯科用切削器具は歯内治療用ファイル２１０である。歯内治療用ファイル２１０はハンドル２１８およびシャフト２１２を有する。シャフト２１２は、末端２１４と基端２１６との間に延び、周囲面を有する。

シャフト２１２は、典型的には、約０．５と約１．６ｍｍとの間の直径および約３０ｍｍの長さを有する。シャフト２１２は、所望の形状を有するように形成することができる。シャフト２１２は、円筒形とすることができ、あるいは、図２に示されるように、末端２１４に向かってわずかにテーパ状とすることができる。そのテーパは所望のいずれの量とすることもできるが、典型的には、約０．０２ｍｍ／ｍｍと約０．０６ｍｍ／ｍｍとの間である。歯内治療用ファイル２１０の具体的なテーパは、意図される用途および歯科の施術者の選択に依る。代替的には、シャフトは基端から末端まで均一の幅を有することができる。

シャフト２１２の長さは、歯の根管内部で所望の距離まで延びるのに十分とすべきである。シャフト２１２は、図４に示されるように、根管の全長にわたって延びるとよい。

ハンドル２１８は、基端２１６で、ユーザが歯内治療用ファイル２１０を把持するのに役立つ。ハンドル２１８は、手での使用、または往復ハンドピースのような歯科用ハンドピースでの使用のために構成することができる。

シャフト２１２の周囲面の一部は削り部分２２０を形成し、末端２１４と基端２１６との間に配置される。削り部分２２０は約２ｍｍからシャフト２１２のほぼ全長までの長さを有することができる。加工部分２２０は、冠状ファイルの場合のように、末端２１４に達する前に終端することができ、あるいは、尖端ファイルの場合のように、末端２１４近傍で短い長さとすることができることが理解される。

図３に示されるように、１つの例示的な実施形態において、削り部分２２０の断面の構成は三角形である。頂点２２２はらせん状の切れ刃２２４を形成する。削り部分２２０は、シャフト２１２が回され、またはねじられた場合にらせん状の切れ刃２２４が形成されるような、どのような多角形の断面を有することもできる。１つの実施形態において、削り部分２２０に形成された１つまたは複数の溝が、らせん状の切れ刃２２４を形成する。代替的な実施形態において、シャフトは異なる多角形の断面および異なる切れ刃を有する。例えば、正方形の断面を有するシャフトは、４つのらせん状の切れ刃を形成する。

シャフト２１２は、本発明による超弾性合金を含む。上述のように、超弾性合金は、チタン、ジルコニウム、１つまたは複数のＶ_Ｂ族金属、および酸素を含むことができる。シャフト２１２を作り上げる超弾性金属は、強度および弾性を増加させるためにスエージングによって冷間加工される。

１つの実施形態において、シャフト２１２を形成するために、合金は、ロータリースエージ加工されて、直径約７ｍｍの細いロッドまたはワイヤを形成する。次に、ロッドまたはワイヤは、従来の技術を用いて研削され、削り部分２２０を形成する。削り部分は、カッティング、ねじり、化学エッチングなどのような他の方法または上記の方法の組み合わせを用いて形成されることができる。

所望の効果に応じて、シャフト２１２の一部または全部を、本発明の超弾性合金から作ることができる。例示的な実施形態において、削り部分２２０を含むシャフト２１２全体が、実質的に本発明の冷間加工された合金から作られる。

本発明の合金からシャフト２１２を作ることで、非常に可撓性の高い歯内治療用ファイル２１０が提供される。低弾性率および高引張強度の両方の特性が、シャフト２１２の可撓性に寄与する。明らかに、シャフト２１２の弾性率が低いほど、可撓性は大きくなる。さらに、シャフト２１２の強度のために、シャフト２１２を非常に細く作ることができる。ほとんどの場合、シャフト２１２が細いほど、歯内治療用ファイルに、より可撓性を与える。より大きい直径をもつファイルが好ましい場合でさえ、シャフト２１２の可撓性は、従来技術のファイルと比較して、所定の可撓性を備えた、より大きい直径のファイルを可能にする。さらに、シャフト２１２は非常に強いので、削り部分２２０は、切れ刃２２４をよりよく保持し、それにより、歯内治療用ファイル２１０の耐久性をかなり増大させる。

図４は、歯２２６に配置された歯内治療用ファイル２１０を示す。歯髄腔２３２の上のエナメル質２２８および象牙質２３０が取り除かれて、根管２３４ａおよび２３４ｂへの進入路を提供する。根管２３４ｂは、歯髄２３６が残っている状態で示されている。歯内治療用ファイル２１０は、根管２３４ａ内に配置されている。根管２３４ａは、歯内治療用ファイル２１０によって歯髄が除去され、壁が再整形される。歯髄を取り除き、壁を再整形するために、歯内治療用ファイル２１２は、根管２３４ａ内で、長手方向に動かされ、回転される。歯髄を取り除き、根管２３４ａの壁を再整形することで、そこにガッタパーチャのような充填材料を受け入れる準備がなされる。

図４に示されるように、歯内治療用ファイル２１０の弾性は、歯内治療用ファイル２１０が根管２３４ａの自然な湾曲で曲がることを可能する。シャフト２１２の低弾性率は、シャフト２１２が所与の比較的小さい加えられた力で曲がることを可能にする。シャフト２１２を曲げるのに必要とされる力が小さいので、根管２３４ａに対するシャフト２１２の復元力も、相応してより小さくなる。さらに、より小さい復元力は、シャフト２１２が根管２３４ａをさらに均一に削るようにさせ、シャフト２１２が出っ張りを形成するか、そうでなければ根管２３４ａの形を損なうリスクを減少させる。さらに、シャフト２１２の弾性は、取り替えが必要となるような、歯内治療用ファイル２１０の破損または永続的な変形をさせにくくする。

ここで図５に移ると、代替的な実施形態において、本発明の歯科切削器具は歯科用バー３１０である。歯科用バー３１０は、末端３１４と基端３１６との間に延び、周囲面を有するシャフト３１２を含む。末端３１４における周囲面は、ボール形状の研削部分３１８を形成する。歯科用バー３１０は、手での使用、または往復ハンドピースのようなハンドピースでの使用のために構成することができる。

研削部分３１８は、その上に配置された、エナメル質または象牙質のような歯の構成要素を切削するためのパーティクル３２０を有する。例示的な実施形態において、パーティクル３２０は、接着剤を使用して加工部分３１８に固定される。パーティクル３２０は、典型的には、ダイヤモンドまたはカーバイドのような非常に硬い物質である。研削部分３２０の形状は、円形、円錐形、鈍角、鋭角とすることができ、あるいは、歯の材料を切削するために構成された他のいずれの所望の形状とすることもできる。

歯科用バー３１０のシャフト３１２は、本発明の超弾性合金から作られる。上述のように、本発明の合金は、ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属や酸素由来の原子を含む。シャフト３１２は、引張強度および弾性を増加させるために冷間加工される。本発明の合金は、シャフト３１２全体を作るのに用いられることができる。代替的に、研削部分３１８のようなシャフト３１２の一部を本発明の合金を用いて作ることができる。

図６は、歯３２４を切削する歯科用バー３１０を示す。削り部分３１８の粒子３２０は、歯３２４のエナメル質３２１および象牙質３２２を貫通して切削するように構成される。歯科用バー３１０は、歯髄腔３２６への進入路を提供するために歯３２４を開けるのに使用することができる。歯科用バー３１０における可撓性の量は、シャフト３１２の太さおよび形状を選択することによって制御される。歯科用バー３１０は歯内治療器具として図示されているが、本発明による歯科用バー３１０は、歯の外側での使用のために設計されることができる。

歯科用バー３１０は、歯科用バー３１０が加工硬化することなく屈曲することができるように、本発明の合金から作られる。歯３２０を切削するのに歯科用バー３１０を使用する施術者は、しばしば、歯科用バー３１０に力を加えなければならず、これは歯科用バー３１０の屈曲を引き起こすことがある。歯科用バー３１０の特有の特性は、歯科用バー３１０が加工硬化または永続的な変形をすることなく屈曲することを可能にする。

ここで図７を参照すると、別の代替的な実施形態において、本発明の歯科用切削器具は仕上げファイル４１０である。仕上げファイル４１０は、末端４１４と基端４１６との間に延び、周囲面を有する、シャフト４１２を含む。末端４１４と基端４１６との間の周囲面は、研削部分４１８を形成する。仕上げファイル４１０は、手での使用、または往復ハンドピースのようなハンドピースでの使用のために構成することができる。

仕上げファイル４１０のシャフト４１２は、本発明の超弾性合金から作られる。上述のように、本発明の合金は、ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属や酸素由来の原子を含む。シャフト４１２は、引張強度および弾性を増加させるために冷間加工される。本発明の合金は、シャフト４１２全体を作るのに用いられることができる。代替的に、研削部分４１８のようなシャフト４１２の一部を本発明の合金から作ることができる。

研削部分４１８は、切れ刃を形成する溝４２０を有する。加工部分４１８の形状および溝４２０の設計は、特定の歯科的処置のために構成することができる。研削部分４１８は、円形、円錐形、鈍角、鋭角とすることができ、あるいは、特定の歯の材質への施術者の進入路を与えるか、または歯の材料を切削するための所望の切削面を提供する、他のいずれの所望の形状とすることもできる。同様に、溝４２０はいずれの所望の構成を有することもできる。例えば、代替的な実施形態において、研削部分は、仕上げファイル４１０が往復または上下運動する場合に切削することができるように、シャフト４１２の周りにらせん状の溝を有する。

シャフト４１２は、仕上げファイル４１０が非常に硬く、可撓性となるように本発明の合金から作られる。シャフト４１２の硬度は、削り部分４１８が優れた切れ刃を維持することを可能にする。結果として、仕上げファイル４１０は、非常に耐久性がある。仕上げファイル４１０の可撓性は、加工硬化を防ぐことができ、仕上げファイル４１０に、種々の歯の表面に達して接触するための機敏さを与える。

図８に示されるように、さらに別の代替的な実施形態において、本発明の歯科用切削器具はドリル５１０である。ドリル５１０は、末端５１４と基端５１６との間に延び、周囲面を有する、シャフト５１２を含む。周囲面は研削部分５１８を形成する。ドリル５１０は、典型的には、往復ハンドピースでの使用のために構成される。

ドリル５１０のシャフト５１２は、本発明の超弾性合金から作られる。上述のように、本発明の合金は、ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属や酸素由来の原子を含む。シャフト５１２は、引張強度および弾性を増加させるために冷間加工される。

削り部分５１８は、切れ刃を形成するらせん状の溝５２０を有する。リーディングエッジ５２２は、歯の材料を切削するため、または歯の材料を貫通して穴あけするために構成される。シャフト５１２の可撓性および硬度は、ドリル５１０に並外れた耐久性を与え、加工硬化によって生じる悪影響を減少させる。

ここで、図９を参照すると、さらに別の代替的な実施形態において、本発明の歯科用切削器具は研削ディスク６１０である。研削ディスク６１０は、末端６１４と基端６１６との間に延び、周囲面を有する、シャフト６１２を含む。末端６１４では、ホイールの形状のバッキングが研削部分６２０を形成する。研削部分６２０は、ねじで研削ディスク６１０に固定される。

削り部分６２０は、その上に配置された、歯の材料を切削するためのパーティクル６２２を有する。例示的な実施形態において、パーティクル６２２は接着剤を使用して研削部分６２０に固定される。粒子６２２は、典型的には、ダイヤモンドまたはカーバイドのような非常に硬い物質である。

例示的な実施形態において、研削部分６２０を形成するホイールは、本発明の合金から作られる。本発明の合金から研削部分６２０を構築することは、研削部分６２０を非常に薄くすることを可能にする。研削部分６２０の薄さは、研削ディスク６１０が他の場合であれば到達できない隙間内で歯の材料を削ることを可能にする。さらに、研削部分は、使用の間に加えられる力の下で、加工硬化または破損することなく屈曲することができる。シャフト６１２もまた、本発明の合金から作ることができる。

ファイルを含む歯内治療器具を製造するための例示的な方法は、特許文献４、特許文献５、特許文献６、２００５年２月２３日に出願された特許文献７、２００５年２月２３日に出願された特許文献８に記述されている。

ＩＩＩ．非切削歯科用器具および器械
本発明の歯科用器具および器械は歯科用切削器具に制限されない。図１０〜図１５は、本発明の合金を使用する本発明の代替的な非切削の実施形態を示す。非切削歯科用器具は、本発明の超弾性合金から作られた本体部分を有する。上述したように、本発明の合金は、ＩＶ_Ｂ族およびＶ_Ｂ族の遷移金属や酸素由来の原子を含む。非切削歯科用器具および器械を形成する合金は、引張強度および弾性を増加させるために冷間加工される。

図１０は、本発明の合金から作られるポスト７１０のような例示的な歯科用インプラントを示す。ポスト７１０は、ヘッド７１２およびシャンク７１４を有する。シャンク７１４は水平方向の溝７１６を有し、これはポスト７１０を骨に固定するためのつかみ面を提供する。

ポスト７１０は、顎骨のような骨に埋め込まれる、または付着するように構成される。ポスト７１０は、歯冠、義歯、部分義歯またはブリッジのような歯科用補綴具の取り付けのための固定具として役立つ。本発明の他の例示的な歯科用インプラントは、インプラントスクリューなどを含む。

ポスト７１０のような本発明の歯科用インプラントは、本発明の合金から作られる。歯科用インプラントは、上述のような本発明の合金の有利な特性のために、非常に強く、かつ小型に設計することができる。本発明の歯科用インプラントの小型で強いという特性は、歯科用インプラントが植込まれなければならない面積が小さいので、および、歯科用インプラントが耐えなければならない力が非常に大きいので、非常に有利である。

本発明の１つの実施形態において、本発明の歯科用インプラントはニッケルを含まない。本発明の歯科用インプラントは、非常に強くて小型であり、しかも、ある程度は生体系に不適合であることが知られているニッケルを含まないので、従来技術に比べて改善されている。

図１１は、隣接歯間ガード７２０を示す。隣接歯間ガード７２０は、近隣の歯がバーまたはファイルのような研削器具で作業されるときに隣接した歯が損傷を受けるのを防ぐために、歯の間に配置される。ガードの端部７２２ａおよび７２２ｂは丸められてスプリング状の端部を作り、これが隣接する歯に接し、摩擦を加えてガード７２０が抜け落ちないようにする。

ガード７２０は、上述の合金から作られる。結果として、ガード７２０を非常に薄く作ることができ、これにより歯の間にさらに簡単に配置することが可能になる。さらに、本発明の合金に起因するガード７２０の弾性の性質は、ガード７２０が隣接する歯により良好に係合し、かつそこから外れることを可能にする。

ここで図１２を参照すると、ラバーダムクランプ７３０は歯７３２に係合し、ラバーダム７３４を保持する。クランプ７３０はラバーダム７３４を保持し、これは歯７３２と他の歯および／または口腔内の他の組織との間のバリアとして役立つ。

クランプ７３０は本発明の合金から作られる。結果として、クランプ７３０は非常に薄く作られ、従って、施術者が歯７３２の周りで作業するための、より広い空間を与える。クランプ７３０の超弾性の性質はまた、クランプ７３０が歯７３２にさらに簡単に係合し、かつそこから外れることを可能にする。クランプ７３０の非線形の弾性率はまた、クランプ７３０が異なる分離幅のところで、より類似した係合力を有することを可能にする。結果として、クランプ７３０は、異なる大きさの歯に、より類似した量の力で係合することができ、従って、異なる大きさの多数のクランプを有する必要性が排除される。

図１３は、本発明によるマトリックスバンド７４０を示す。マトリックスバンド７４０は、歯７４２の周りに巻きついて、充填物を注ぐための型を形成する。マトリックスバンド７４０は、本発明の超弾性合金から作られる。本発明の合金は非常に大きい引張強度を有するので、マトリックスバンド７４０は、隣接する歯の間にさらに簡単に適合するように非常に薄く作られることができる。マトリックスバンド７４０の薄さは、施術者が、充填材と隣接する歯との間の空間が非常に小さい状態で充填物を形成することを可能にする。さらに、マトリックスバンド７４０の弾性の性質は、マトリックスバンド７４０にある程度の弾力を与え、それによって、歯７４２からマトリックスバンド７４０を取り外すことをより容易にさせる。さらに、バンド７４０は、実質的にニッケルを含まず、従って、より生体適合性の歯科用器具を提供する。バンド７４０はマトリックスバンドの関連で説明されたが、本発明は歯列矯正バンドのような他のバンドを含むことが理解されるべきである。

ここで図１４を参照すると、他の実施形態において、本発明の歯科用器具は歯科用ブラケットおよびアーチワイヤである。図１４は、部分的な歯列矯正ブラケットシステムを示す。例示的な実施形態において、歯科用ブラケット７５０ａおよび７５０ｂは、歯７５２ａおよび７５２ｂにそれぞれ固定される。アーチワイヤ７５４は、ブラケット７５０ａおよび７５０ｂにまたがり、リガチャー７５６ａおよび７５６ｂでそれぞれ取り付ける。アーチワイヤ７５４は、歯列矯正バンドに固定され、ブラケット７５０ａおよび７５０ｂに張力を加える。ブラケット７５０ａおよび７５０ｂ上の張力は、長期間にわたってそれぞれの歯７５２ａおよび７５２ｂを移動させる。

ブラケット７５０ａおよび７５０ｂ、および／またはアーチワイヤ７５４は、本発明の超弾性合金から作られる。ブラケット７５０ａおよび７５０ｂは非常に耐久性があり、変形または破損に耐える。アーチワイヤ７５４は本発明の合金から作られるので、これもまた非常に薄く作ることができ、それでもなお、歯を動かすのに必要な引張強度を維持することができる。さらに、アーチワイヤ７５４は弾性を持つので、永続的なねじれを受けにくい。

代替的な実施形態において、アーチワイヤの一部はループ状にされて、２つのブラケットを相互に連結するワイヤ状のばねを形成する。ばね状のワイヤは、歯列弓と平行しない方向にある相互連結されたブラケットに力を加える。

本発明は、その精神または本質的な特徴から離れることなく他の特定の形態で具現化されることができる。説明された実施形態は、全ての点で、例示のみを目的とするものであって、限定するものではないと考えられるべきである。それゆえに、本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と等価の意味および範囲内にある全ての変更は、その範囲内に包含される。

従来技術の歯科用切削器具を用いて根管をクリーニングする際の出っ張りの形成を示す、歯の縦断面図である。 本発明による例示的な歯内治療用ファイルの正面図である。 図２の歯内治療用ファイルの断面図である。 尖端部まで根管に挿入された図２の歯内治療用ファイルを伴う歯の縦断面図である。 本発明による例示的な丸型バーの正面図である。 根の上のエナメル質および象牙質を取り除くのに用いられている図４の丸型バーを伴う歯の縦断面図である。 本発明による例示的な仕上げファイルの正面図である。 本発明による例示的なドリルの正面図である。 本発明による例示的な研削ディスクの正面図である。 本発明による例示的なポストの正面図である。 本発明による例示的な隣接歯間ガードの正面図である。 本発明による例示的なラバーダムクランプの正面図である。 本発明による例示的なマトリックスバンドの正面図である。 本発明による例示的な歯列矯正システムの正面図である。

Claims (30)

1. 歯を削るための歯科用切削器具であって、
   周囲面を有するシャフトであって、前記周囲面の少なくとも一部が歯の材料を削るために構成された削り部分を形成するシャフトを備え、前記シャフトがさらに、
   少なくとも１つのＩＶ_Ｂ族遷移金属と、少なくとも１つのＶ_Ｂ族遷移金属と、酸素とを含む合金を含み、
   前記合金が実質的に冷間加工され、それにより引張強度を増加させ、かつ弾性率を減少させることを特徴とする歯科用切削器具。
2. 前記合金が、約２５パーセントの減面率でスエージングすることによって実質的に冷間加工されることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
3. 前記合金が、約５０パーセントの減面率でスエージングすることによって実質的に冷間加工されることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
4. 前記合金が、約７５パーセントの減面率でスエージングすることによって実質的に冷間加工されることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
5. 前記合金が、約９０パーセントの減面率でスエージングすることによって実質的に冷間加工されることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
6. 前記合金の酸素含有量が約０．１から約１５．０モルパーセントであることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
7. 前記合金の酸素含有量が約０．５から約１０．０モルパーセントであることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
8. 前記合金の酸素含有量が約０．７から約４．０モルパーセントであることを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
9. 前記合金が約１Ｔｉ−１２Ｔａ−９Ｎｂ−３Ｖ−６Ｚｒ−１Ｏのモルパーセントの組成を有することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
10. 前記合金が約１Ｔｉ−２３Ｎｂ−０．７Ｔａ−２Ｚｒ−１Ｏのモルパーセントの組成を有することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
11. 前記シャフトおよび削り部分が歯内治療用ファイルを形成することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
12. 前記シャフトおよび削り部分が歯科用バーを形成することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
13. 前記シャフトおよび削り部分が研削ディスクを形成することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用切削器具。
14. 歯を削るための歯科用切削器具であって、
    周囲面を有するシャフトであって、前記周囲面の少なくとも一部が歯の材料を削るために構成された削り部分を形成するシャフトを備え、前記シャンクがさらに、
    実質的にニッケルを含まず、チタンと、ジルコニウムと、少なくとも１つのＶ_Ｂ族遷移金属と、酸素とを含む合金を含み、
    前記合金が実質的に冷間加工され、それにより引張強度を増加させ、かつ弾性率を減少させることを特徴とする歯科用切削器具。
15. チタンのモルパーセントが約３５％未満であることを特徴とする、請求項１４に記載の歯科用切削器具。
16. チタンのモルパーセントが約１５％未満であることを特徴とする、請求項１４に記載の歯科用切削器具。
17. チタンのモルパーセントが約５％未満であることを特徴とする、請求項１４に記載の歯科用切削器具。
18. 歯内治療用ファイルであって、
    周囲面を有するシャフトであって、前記周囲面の少なくとも一部が歯の根管を削るために構成された削り部分を形成するシャフトを備え、前記シャフトがさらに、
    実質的にニッケルを含まず、チタンと、ジルコニウムと、少なくとも１つのＶ_Ｂ族遷移金属と、酸素とを含む合金を含み、
    前記合金が実質的に冷間加工され、それにより引張強度を増加させ、かつ弾性率を減少させることを特徴とする歯内治療用ファイル。
19. チタンのモルパーセントが約５％未満であることを特徴とする、請求項１８に記載の歯科用切削器具。
20. 前記合金の酸素含有量が約０．７から約４．０モルパーセントであることを特徴とする、請求項１８に記載の歯科用切削器具。
21. 前記合金が、約４０パーセントの減面率でスエージングすることによって実質的に冷間加工されることを特徴とする、請求項１８に記載の歯科用切削器具。
22. 前記合金が約１Ｔｉ−１２Ｔａ−９Ｎｂ−３Ｖ−６Ｚｒ−１Ｏのモルパーセントの組成を有することを特徴とする、請求項１８に記載の歯科用切削器具。
23. 前記合金が約１Ｔｉ−２３Ｎｂ−０．７Ｔａ−２Ｚｒ−１Ｏのモルパーセントの組成を有することを特徴とする、請求項１８に記載の歯科用切削器具。
24. 非切削歯科用器具であって、
    歯の組織に係合するように構成された器具本体を備え、前記器具本体が、
    少なくとも１つのＩＶ_Ｂ族遷移金属と、少なくとも１つのＶ_Ｂ族遷移金属と、酸素とを含む合金を含み、
    前記合金が実質的に冷間加工され、それにより引張強度を増加させ、かつ弾性率を減少させることを特徴とする非切削歯科用器具
25. 前記器具本体が歯科用インプラントを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。
26. 前記器具本体が隣接歯間ガードを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。
27. 前記器具本体がラバーダムクランプを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。
28. 前記器具本体がマトリックスバンドを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。
29. 前記器具本体が歯科用ブラケットを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。
30. 前記器具本体がアーチワイヤを形成することを特徴とする、請求項２４に記載の非切削歯科用器具。

Images