JP2013180180A - インプラントフィクスチャー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジルコニアを含むセラミックスから成り、単斜晶率が1vol%以下であり、算術平均粗さRaが1〜5μmの範囲にあることを特徴とするインプラントフィクスチャー1。本発明のインプラントフィクスチャーにおいて、ジルコニアの含有率は、86質量%以上であることが好ましい。また、アルミナ、又はイットリアを含有することが好ましい。また、焼結体粒子径が0.45μm以下であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
例えば、歯科分野では、歯の欠損した部位の歯肉を切開した後、ドリル等を用いて顎骨に所定の大きさの埋入窩を形成し、その埋入窩にインプラントフィクスチャーを埋入する。そして、一定の保持期間を設け、インプラントフィクスチャーの表面と、その表面に接する骨とをミクロレベルで結合させる(骨結合)。次に、インプラントフィクスチャーに、直接、又はアバットメントを介して、上部構造(クラウン)が取り付けられる。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、セラミックスから成る、耐久性及び骨結合性に優れたインプラントフィクスチャーを提供することを目的とする。
ジルコニアを含むセラミックスから成り、単斜晶率が1vol%以下であり、算術平均粗さRaが1〜5μmの範囲にあることを特徴とする。
本発明のインプラントフィクスチャーを形成するセラミックスは、緻密質であることが好ましい。セラミックスが緻密質であることによって、乳酸等に対する耐久性において優れる。また、インプラントフィクスチャーとして十分な強度も得られる。インプラントフィクスチャーを形成するセラミックスの相対密度は、95%以上(より好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上)であることが好ましい。
反転型の内面の表面粗さは、例えば、反転型の内面をブラスト処理することにより設定できる。また、母模型の表面をブラスト処理し、母模型の表面粗さを反転型の内面に転写する方法によって、反転型の内面の表面粗さを設定してもよい。ブラスト処理に用いるサンドブラスト材の平均粒径は50〜500μmである。好ましくは80〜300μmである。
サンドブラスト処理器機としては、汎用吸引式サンドブラスター、汎用直圧式サンドブラスター、小型循環式サンドブラスター、バレル式小型循環式サンドブラスター、ペンタイプサンドブラスターなどを利用可能であるが、細部をブラスト処理する為にはペンタイプサンドブラスターが好ましく利用される。
上記の製造方法で用いるスラリーは、例えば、セラミックス粉末、硬化用バインダーを含むものである。スラリーは、その他に、粘性調整用の水溶性高分子、各種溶媒、分散又は湿潤のための界面活性剤等を含んでいてもよい。
1.インプラントフィクスチャーの製造
(1)母模型の製造
SUS(ステンレス鋼)の材料を、周知のインプラントフィクスチャーの形状に加工し、これを母模型とする。ただし、母模型の大きさは、最終的に得られるインプラントフィクスチャーの大きさに所定の係数(1より大きい係数)を乗じたものとする。係数を乗じて母模型を大きめにしておくのは、後述する焼成工程においてセラミックスが収縮するためである。上記の係数は、使用するセラミックススラリーの組成によって相違する。本実施形態においては、係数の値として1.3が好適である。
最大高さRz:5〜40μm
Raが前記の範囲にあることにより、骨結合性が良好である。特に、Raが前記の範囲にあり、且つRzが前記の範囲にあることにより、骨結合性が一層良好である。
(2)反転型の製造
反転型の製造方法を図2、及び図3に基づいて説明する。図2に示すように、前記(1)で製造した母模型21を、母模型21よりも広い水平面を有する台座23の上に載せる。なお、図2では、母模型21の形状は簡略化して表現している。次に、天板と底が開放された中空円筒形状を有する外型25を、母模型21及び台座23の上から被せる。母模型21及び台座23は、外型25の内部に収容される。また、台座23の外周面23aは、外型25の内周面に隙間無く密着する。
(3)セラミックススラリーの調製
以下の成分を混合して、セラミックススラリーを調整した。
水:30質量部
エステル樹脂エマルション(アクリル酸メチル):9質量部
エステル系溶剤(ブチルカルビトールアセテート):3質量部
アンモニア水:適宜(アンモニア水でセラミックスラリーのpHを9〜10の範囲内に調整する)
上記セラミックス粉末は、東ソー株式会社製のTZ−3Y−E(商品名)である。このTZ−3Y−Eは、ジルコニアを主成分(93〜94.9質量%)とし、イットリア(4.95〜5.35質量%)とアルミナ(0.15〜0.35質量%)とを含む。
(4)インプラントフィクスチャーの製造
前記(2)で製造した反転型27の凹部27aに、前記(3)で調製したスラリーを流し込み、70℃で加熱して硬化させる。硬化したもの(未焼成体)を反転型27から取り出し、常温で24時間静置して乾燥させる。
製造したインプラントフィクスチャーの緻密質、単斜晶率(単斜晶割合)、表面粗さ、及び焼結体粒子径を評価した。その結果は以下のとおりであった。
単斜晶率:0vol%
焼結体粒子径:0.15μm
算術平均粗さRa:1〜5μm
最大高さRz:5〜40μm
なお、緻密質は、JIS R1634の方法で嵩密度を測定し、その嵩密度の値を理論密度で除する方法で評価した。また、単斜晶率は、X線解析を用いて評価した。また、焼結体粒子径は、プラニメトリック法で評価した。
単位面積当たりの粒子数Ng=Nc/(A/M2)
平均粒子径D=√(1/ Ng)
この方法では、粒子1個が占める面積1/ Ngから、粒子の断面形状を正方形と見なして計算する。
ここで、Nctは、各円におけるNcの合計であり、Atは各円の面積Aの合計である。
3.インプラントフィクスチャーが奏する効果(耐久性)を確認するための試験
(1)試験体の作成
(i)試験体A
上述したインプラントフィクスチャーと同様の方法で、試験体Aを作成した。ただし、試験体Aの形状は、大きさが30mm×5mm×2mmである板状とした。この試験体Aの緻密質(相対密度)は99%以上であり、焼結体粒子径は0.15μmであった。また、試験体Aの算術平均粗さRaは1.6μmであり、最大高さRzは21μmであった。
基本的には試験体Aと同様の方法であるが、焼成温度を1300℃ではなく、1400℃として、試験体Bを作成した。この試験体Bの緻密質(相対密度)は99%以上であり、焼結体粒子径は0.28μmであった。また、試験体Bの算術平均粗さRaは1.8μmであり、最大高さRzは21μmであった。
基本的には試験体Aと同様の方法であるが、焼成温度を1300℃ではなく、1550℃として、試験体Cを作成した。この試験体Cの緻密質(相対密度)は99%以上であり、焼結体粒子径は0.41μmであった。また、試験体Cの算術平均粗さRaは1.5μmであり、最大高さRzは14μmであった。
まず、試験体Aと同様の方法で、大きさが30.1mm×5.1mm×2.1mmである板状の前駆体を作成した。次に、この前駆体の片面(後に単斜晶率を測定する面)を平面研磨板で研磨した後、ブラスト処理して、大きさが30mm×5mm×2mmである板状の試験体Rを作成した。ブラスト処理においては、サンドブラスト材として、セラミックビーズ(平均粒径は280μm)を使用し、ブラスト圧は0.5kgf/cm2とした。サンドブラスト処理器機としては、ペンタイプサンドブラスターを用いた。
(v)試験体X
まず、試験体Rを作製し、この試験体Rをアニール処理することによって単斜晶率を下げたものを試験体Xとした。アニール処理の条件は、焼成温度1000℃における2時間焼成である。試験体Xの相対密度は99%以上であり、結晶体粒子径は0.15μmであった。また、試験体Xの算術平均粗さRaは2.2μmであり、最大高さRzは22μmであった。
(2)試験方法
まず、各試験体の単斜晶率(vol%)を測定する。次に、各試験体を、濃度1%のL−乳酸水溶液(温度:35℃)に浸漬し、浸漬開始から1日後、10日後、1ヶ月後、3ヵ月後、6ヵ月後における単斜晶率(vol%)をそれぞれ測定する。
(3)試験結果
試験結果を表1に示す。
この結果から、初期の単斜晶率が小さい試験体A、B、Cは、乳酸水溶液に浸漬しても単斜晶率が上昇し難く、耐久性に優れることが確認できた。また、試験体A、B、Cは、適度な表面粗さを有していた。
(1)試験体の作成
(i)試験体Aa
試験体Aと同様の方法で、試験体Aaを作成した。ただし、試験体Aaの形状は、上述したインプラントフィクスチャーの形状であり、骨に埋没させる部分の形状は、Φ3.0mm、長さ9mmのスクリュ(ピッチ1.2mm、溝深さ0.4mm)とした。また、試験体Aaの算術平均粗さRaは2.0μmであり、最大高さRzは23μmであった。
試験体Bと同様の方法で、試験体Baを作成した。ただし、試験体Baの形状は、上述した試験体Aaと同様とした。また、試験体Baの算術平均粗さRaは1.8μmであり、最大高さRzは22μmであった。
試験体Cと同様の方法で、試験体Caを作成した。ただし、試験体Caの形状は、上述した試験体Aaと同様とした。また、試験体Caの算術平均粗さRaは1.7μmであり、最大高さRzは18μmであった。
試験体Xと同様の方法で、試験体Xaを作成した。ただし、試験体Xaの形状は、上述した試験体Aaと同様とした。また、試験体Xaの算術平均粗さRaは2.2μmであり、最大高さRzは23μmであった。
試験体Aaと同様の方法で、試験体Yaを作成した。ただし、試験体Yaの製造においては、母模型21の表面をブラスト処理しなかった。また、試験体Yaの算術平均粗さRaは0.3μmであり、最大高さRzは2μmであった。
(2)試験方法
各試験体をビーグル犬(1〜2歳)の下顎骨第ニ臼歯部に埋植し、4週間後に、試験体を埋植したまま、顎骨を取り出す。その後、顎骨を固定し、埋植した試験体を顎骨から取り外すのに必要なトルクを測定する。詳しくは、トルクメーターに連結されたフィクスチャー専用ドライバーを用いて試験体を顎骨から取り外し、そのときに検出した、ドライバーを介した最大トルクを引き抜きトルク強度とする。試験は、各試験体について、N数=3で行う。
(3)試験結果
各試験体について、引き抜きトルク強度の測定結果は以下のとおりであった。なお、以下の数値は、N数=3での平均値である。
試験体Ba:29N・cm
試験体Ca:28N・cm
試験体Xa:32N・cm
試験体Ya:16N・cm
引き抜きトルク強度は、骨結合性を反映する測定値である。前記の試験結果から明らかなように、骨結合性は、試験体の表面粗さにより相違した。すなわち、表面粗さが小さい試験体Yaよりも、表面粗さが大きいその他の試験体の方が、骨結合性が高く、骨に対し安定して固定される。
例えば、母模型の材質はSUSには限定されず、他の金属(例えば真鍮等)であってもよい。
3・・・ナット部、9・・・突条対、11・・・溝、13・・・第1の突条、
15・・・第2の突条、21・・・母模型、23・・・台座、
23a・・・外周面、25・・・外型、27・・・反転型、27a・・・凹部
Claims (5)
- ジルコニアを含むセラミックスから成り、
単斜晶率が1vol%以下であり、
埋設部の算術平均粗さRaが1〜5μmの範囲にあることを特徴とするインプラントフィクスチャー。 - ジルコニアの含有率が86質量%以上であることを特徴とする請求項1記載のインプラントフィクスチャー。
- アルミナを含有することを特徴とする請求項1又は2記載のインプラントフィクスチャー。
- イットリアを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のインプラントフィクスチャー。
- 焼結体粒子径が0.45μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のインプラントフィクスチャー。
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