JP2016123778A - デンタルインプラント及びそのボルト締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏心嵌合構造による緩み止め機能を備えたインプラントを提供する。
【解決手段】 アパットメントスクリュー５の先端にネジ軸部５２に対して偏心する係合軸部５３を設け、アパットメントスクリュー５が螺合するネジ穴４４の奥部に設けた係合穴４５に係合させることで、ネジ穴４４に対してネジ軸部５２を傾斜・偏心させ、これによりネジ軸部５２の周方向一部をネジ穴４４に強く押しつけてネジ軸部５２に水平方向の内部応力を蓄積させ、この内部応力に起因して生じるプリベリングトルクを保持したままアパットメントスクリュー５を螺進させることで該スクリュー５を所定位置まで締結できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、緩み止め機能を有するボルト締結構造に関し、特に、デンタルインプラントに好適に用いることができるボルト締結構造に関する。

近年、デンタルインプラント（歯科インプラント）が欠損歯の問題を解決する目的で種々開発されている。一般的なインプラントは、顎骨に埋め込まれるフィクスチャー（人工歯根若しくはインプラント体とも呼ばれる。）と、該フィクスチャーの上部に取付固定されるアパットメント等の上部構造とを備えている。アパットメントとフィクスチャーとの固定方法の一つとして、アパットメントスクリュー（ボルトの一種）によりアパットメントをフィクスチャーに固定する構造が知られている。

従来より、アパットメントスクリューの緩みを防止するための技術が、例えば下記の特許文献１〜４に開示されているが、いずれの先行技術も緩み止め構造としての実績がなく、普及するには至っていない。

一方、本願出願人は、従来より高い緩み止め効果を発揮し得るハードロックナット（登録商標）の製造販売を行うとともに、このハードロックナットの原理を採用した緩み止めボルトの開発をも行っており、例えば下記の特許文献５に開示している。

この従来の緩み止めボルトは、先端下面に裁頭円錐形の凸部（２）又は凹部を有するボルト（１）と、前記ボルトの凸部又は凹部と対称的な凹部（３）又は凸部を上面に有する円盤状受部材（４，４’）とからなり、円盤状受部材はボルトが螺入されるネジ穴（５）に挿入乃至螺合できるように該ネジ穴の内径と略等しい外径で形成され、且つボルト並びに円盤状受け部材の向かい合う凹部又は凸部は相対的に少し偏芯させて形成されている構造となされており、円盤状受部材を予めボルトの寸法に応じた正しい位置にセットしておくことにより、ボルトの最終螺入過程において凹部の傾斜内面と凸部の傾斜側面との接触によってボルト並びに受部材に水平方向の応力が増大し、大きな水平応力が内在されることで緩み止め効果を発揮する。

特開２０１０−２２０７００号公報 特開２００３−３２５５５２号公報 特開２００５−２７０３３４号公報 特開平９−６６０６５号公報 特許第３８１４３４４号公報

ハードロックナットによって培われた凹凸偏心嵌合による緩み止め機能には多数の実績と大きな信用を得ているため、上記緩み止めボルトをデンタルインプラントに採用すれば信用性の高い製品を提供できることとなるが、フィクスチャーに設けた微小なネジ穴内の軸方向に適切な位置に受部材をセットしておくことは困難である。

そこで、本発明は、加工及び取付けが容易でありながらも偏心嵌合による信用性の高い緩み止め効果を発揮し得る新たなボルト締結構造を提供し、これにより長年の使用によっても緩みが殆ど発生しないデンタルインプラントを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。

即ち、本発明のボルト締結構造は、上面に開口するネジ穴を有するベース部材と、該ベース部材に上方から外嵌される被取付部材と、該被取付部材を前記ベース部材に締結固定するボルトとを備え、前記ベース部材のネジ穴の底部には、前記ネジ穴の内径よりも小径の直円筒内面を有する係合穴が設けられており、前記ボルトは、前記ネジ穴に螺合するネジ軸部と、該ネジ軸部よりも大径のボルト頭部と、前記ネジ軸部の先端下面から下方に突出して前記係合穴の内周面に係合する係合軸部とを備え、該係合軸部が前記係合穴に係合することにより前記ネジ穴に対して前記ネジ軸部が僅かに偏心及び／又は傾斜されるよう、前記係合軸部が前記ネジ軸部に対して僅かに偏心して設けられているか或いは前記係合穴が前記ネジ軸部に対して僅かに偏心して設けられていることを特徴とするものである。

かかる本発明のボルト締結構造によれば、被取付部材を外嵌したベース部材のネジ穴にボルトを螺着していくと、ボルトのネジ軸先端に設けた係合軸部がネジ穴底部の係合穴に挿通され、該係合軸部の外周面が係合穴の内周面に係合することで、ネジ穴に対してネジ軸部がこれらのハメアイの遊びの範囲で僅かに偏心若しくは傾斜され、係合軸部と係合穴との係合部位とは径方向反対側でネジ軸部のネジ山がネジ穴のネジ山に強く押しつけられるか或いはボルト頭部がその嵌合孔の内周面の周方向一部に強く押しつけられて、ネジ軸部に水平方向の一定の内部応力が蓄積されるとともに、係合軸部と係合穴内周面の係合部位の摩擦力がある程度大きくなって、ボルトを回転操作するためにある程度のプリベリングトルクを要するようになる。本発明では、円錐台形状の凹凸部ではなく、直円筒内面を有する係合穴内面に係合軸部を係合させる構成とし、さらに係合穴の深さをボルト締結完了時の係合軸部の下端位置よりも深くしておくことで、上記プリベリングトルクよりも大きな所定の締め付けトルクでさらにボルトを回転操作することができ、ボルトをベース部材に対して所定の軸方向位置まで締め付けることができる。即ち、本発明では、締め付け量に応じて水平方向の内部応力が飛躍的に増大していく構造とはせず、係合軸部と係合穴との偏心嵌合によりある程度のプリベリングトルクを有したままボルトの締結を行える構成としている。したがって、インプラントなどの微小構造物にも本発明構造を容易に加工できるとともに、ボルト締結作業も容易かつ迅速に行うことができ、ボルト締結後は上記偏心嵌合によるプリベリングトルクによる安定した緩み止め効果を発揮することができる。さらに加えて、従来構造ではボルト頭がその座面に強く押圧されるよう所定の締め付けトルクで締め付けなければ容易に緩んでしまうところ、デンタルインプラントのフィクスチャーの歯槽骨に対する固着力がケースバイケースで一定していないため、所定の締め付けトルクで締め付けると歯槽骨からフィクスチャーが剥離してしまい、フィクスチャーを一旦除去して再度埋め込み治療を行う必要が生じることがあり、したがって、治療施術者の技量と経験により締め付けトルクを調整するということが行われていたが、本発明では、ボルト頭がその座面に当接する前段階から所定のプリベリングトルクが生じる構造のため、上記偏心量を適切に設定することによりプリベリングトルクを従来構造における所定締め付けトルクより小さくしつつも上記プリベリングトルクにより必要な緩み止め作用を生じさせることができ、結果的に従来よりも小さな所定の締め付けトルクで締め付けるものでありながらも従来よりも緩みにくいボルト締結構造を提供できる。

前記被取付部材は、前記ボルト頭部の少なくとも一部が内嵌する嵌合孔と、ボルト頭部が上方から係合する係合面とを備えることができる。また、前記被取付部材が外嵌されたベース部材のネジ穴に前記ボルトを螺着していく際に前記係合穴に前記係合軸部が係合する前に前記嵌合孔への前記ボルト頭部の内嵌が開始されるよう構成することができる。かかる構成は、例えば、各部の寸法設定の最適化等によって実施できる。これによれば、ボルト頭部の軸心の傾斜が、嵌合孔とのハメアイの範囲に規制され、ボルト頭部の傾きを規制することにより、係合面とボルト頭部とを全周にわたってほぼ均一に面接触させることができ、ボルト頭部と被取付部材との間の液密性を向上できる。したがって、例えばデンタルインプラントに本発明構造を用いた場合において、ボルト頭部と被取付部材との間から唾液等がネジ穴内に流入してしまうことを防止できる。

さらに、前記係合軸部の先端面の外周縁に、該係合軸部の前記係合穴への係合を案内するテーパー面を設けておくことが好ましく、これによりボルトの締結作業過程で係合軸部が軸方向から見て係合穴の周壁にオーバーラップしている場合でも、係合軸部を係合穴へ容易に係合させることが可能となる。

また、前記ベース部材には、前記被取付部材の下端面が上方から係合する係合面が設けられており、前記ボルトの締結によって、被取付部材の下端面と前記係合面とが液密状に接触するものとすることが好ましい。これによれば、例えばデンタルインプラントに本発明構造を用いた場合において、ベース部材と被取付部材との間から唾液等がネジ穴内に流入してしまうことを防止できる。

上記した本発明構造は種々の用途に用いることができるが、好ましくは、デンタルインプラントに具備させることができる。例えば、デンタルインプラントのフィクスチャーをベース部材とし、アパットメントを被取付部材とし、アパットメントスクリューをボルトとして、本発明構造を適用できる。また、フィクスチャーとアパットメントとの間に種々のアパットメントに適合させるためのアタッチメントを設ける場合には、フィクスチャーをベース部材とし、アタッチメントを被取付部材とし、アタッチメントスクリューをボルトとして本発明構造を適用することもできるし、また、アタッチメントスクリューをベース部材とし、アパットメントを被取付部材とし、アパットメントスクリューをボルトとして本発明構造を適用することもできる。

本発明によれば、加工及び取付けが容易でありながらも偏心嵌合による信用性の高い緩み止め効果を発揮し得る新たなボルト締結構造を提供でき、ひいてはアパットメントスクリューなどのボルトの緩み止め効果の高いデンタルインプラントを提供できる。

本発明の一実施形態に係るインプラントの全体断面図である。 同インプラントのフィクスチャーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図である。 同インプラントのアタッチメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図、（ｃ）は底面図である。 同インプラントのアパットメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図、（ｃ）は底面図である。 同インプラントのアタッチメントスクリューを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図である。 同インプラントのアパットメントスクリューを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面正面図である。 アパットメントを固定するためのボルト締結構造部位の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の一実施形態に係るボルト取付構造を有するデンタルインプラントと、その構成部品を示している。このデンタルインプラントは、歯槽骨内に埋め込まれるフィクスチャー１と、該フィクスチャー１の上端部にアタッチメント２を介して取り付けられるアパットメント３と、フィクスチャー１に対してアタッチメント２を固定するためのアタッチメントスクリュー４と、アタッチメントスクリュー４に対してアパットメント３を取り付けるためのアパットメントスクリュー５とを備え、これら各構成部品は例えばチタン合金製である。

フィクスチャー１は、図２に示すように、図示例ではパラレル・インプラント（ストレート・インプラント）であって、フランジ部１１ａと該フランジ部１１ａ上部に段部を介して連設された六角ナット状の工具係合部１１ｂとを有するプラットフォーム部１１（ボルト頭部）が上端に設けられ、プラットフォーム部１１の下縁からフィクスチャー１の下端（先端）まで同径の外周ネジ部１２が設けられている。また、フィクスチャー１には、プラットフォーム部１１の上面に開口するネジ穴１３が軸方向に沿って設けられており、該ネジ穴１３の底部には、ネジ穴１３の内径（メネジ山径）よりも小径の直円筒内面を有する断面円形の係合穴１４が設けられている。この係合穴１４は、ネジ穴１３と同心状に設けられている。

アタッチメント２は、図３に示すように、略円錐台形筒状であって、その下端部にはフィクスチャー１のプラットフォーム部１１の工具係合部１１ｂに外嵌する逆円錐台形筒状の嵌合部２１が設けられている。この嵌合部２１の下面は、フィクスチャー１のプラットフォーム部１１の段部上面に上方から当接するとともに、全周に亘って液密状に面接する。該嵌合部２１より上部のアタッチメント２の内周には、アタッチメントスクリュー４の嵌合軸部が内嵌する円筒状内周面を有する嵌合孔２２が上下方向に貫通して設けられている。

アタッチメントスクリュー４は、アタッチメント２（被取付部材）をフィクスチャー１（ベース部材）に固定するボルトであって、図５に示すように、六角ナット状の工具係合部４１ａとフランジ部４１ｂと柱状の嵌合軸部４１ｃとが連設されてなるボルト頭部４１と、該ボルト頭部４１から下方に延設され且つフィクスチャー１のネジ穴１３に螺合するネジ軸部４２と、該ネジ軸部４２の下端面から下方に延設され且つフィクスチャー１の係合穴１４に挿通されてその内周面に係合する係合軸部４３とを一体に備え、この係合軸部４３の下端面の外周縁には係合軸部４３の係合穴１４への係合を案内するテーパー面４３ａが設けられている。

係合軸部４３は、ネジ軸部４２に対して僅かに偏心して設けられており、これにより係合軸部４３がフィクスチャー１の係合穴１４に係合することによりネジ穴１３に対して前記ネジ軸部が僅かに偏心及び傾斜するように構成されている。本実施形態では、嵌合軸部４１ｃがアタッチメント２の嵌合孔２２に嵌合することによりボルト頭部４１の傾斜及び水平方向の位置ずれが規制されているため、嵌合軸部４１ｃと嵌合孔２２との僅かなハメアイの範囲（例えば、０．１ｍｍ未満）でアタッチメントスクリュー４の傾斜や水平方向の位置ずれが許容され、かかる傾斜や水平方向の位置ずれに応じた量だけネジ軸部４２がネジ穴１３に対して偏心乃至傾斜し、これにより周方向一部でネジ軸部４２のネジ山がネジ穴１３のネジ山に対して強く押しつけられるか或いはボルト頭部４１の嵌合軸部４１ｃが嵌合孔２２の内周面の周方向一部に強く押しつけられるようになり、全体としてネジ軸部４２に水平方向の内部応力が蓄積される。また、係合軸部４３が係合穴１４に係合した状態では、プリベリングトルクがほぼ一定に保たれたままスクリュー４を螺進させていくことが可能であり、これにより、正しい位置までスクリュー４を締結することが可能である。

アタッチメントスクリュー４のフランジ部４１ｂは、アタッチメント２の上端面に液密状に当接・係合するとともに、アタッチメント２の外周面と面一となるテーパー状外周面を有している。

また、アタッチメントスクリュー４のボルト頭部４１には、上面に開口するネジ穴４４が軸方向に沿って設けられており、該ネジ穴４４の底部には、ネジ穴４４の内径（メネジ山径）よりも小径の直円筒内面を有する断面円形の係合穴４５が設けられている。この係合穴４５は、ネジ穴４４と同心状に設けられている。

アパットメント３は、図４に示すように、アタッチメント２及びアタッチメントスクリュー４に被冠されるテーパー筒状の部材であり、その下端面はアタッチメント２の嵌合部２１の上面に全周にわたって液密状に当接・係合する。アパットメント３の上端部には、アパットメントスクリュー５のボルト頭部５１が嵌合する嵌合孔３１を内周に有するクラウン取付部３２が設けられている。このクラウン取付部３２の外周面は略方形状に面取りされている。

アパットメントスクリュー５は、アパットメント３（被取付部材）をアタッチメント２及びアタッチメントスクリュー４（ベース部材）に固定するボルトであって、図６に示すように、上面にマイナスドライバー等の工具を係合するための工具係合溝を有する円柱状のボルト頭部５１と、該ボルト頭部５１の下面から下方に連設されたネジ軸部５２と、該ネジ軸部５２の下端面から下方に連設された係合軸部５３とを備え、該係合軸部５３はネジ軸部５２に対して僅かに偏心して設けられ、これにより係合軸部５３がアタッチメントスクリュー４の係合穴４５に係合することによりネジ穴４４に対してネジ軸部５２が僅かに偏心及び傾斜するように構成されている。係合軸部５３のネジ軸部５２に対する偏心量は、ネジ穴４４とネジ軸部５２とのハメアイ（ネジ穴４４とネジ軸部５２が同心状であるときのネジ軸部５２のネジ山の頂部とネジ穴４４のネジ山の谷部とのスキマ）と同程度とすることができる。本実施形態では、ボルト頭部５１がアパットメント３の嵌合孔３１に嵌合することによりボルト頭部５１の傾斜及び水平方向の位置ずれが規制されているため、ボルト頭部５１と嵌合孔３１との僅かなハメアイの範囲（例えば、０．１ｍｍ未満）でアパットメントスクリュー５の傾斜や水平方向の位置ずれが許容され、かかる傾斜や水平方向の位置ずれに応じた量だけネジ軸部５２がネジ穴４４に対して偏心乃至傾斜し、これにより周方向一部（図示右側）でネジ軸部５２のネジ山がネジ穴４４のネジ山に対して強く押しつけられるとともに周方向他側（図示左側）ではネジ軸部５２のネジ山がネジ穴４４のネジ山から浮くようになり、ネジ軸部５２に水平方向の内部応力が蓄積される。また、係合軸部５３が係合穴４５に係合した状態では、プリベリングトルクがほぼ一定に保たれたままスクリュー５を螺進させていくことが可能であり、これにより、正しい位置までスクリュー５を締結することが可能である。

本実施形態のインプラントによれば、フィクスチャー１に対するアタッチメント２の固定、並びに、アタッチメント２及びアタッチメントスクリュー４に対するアパットメント３の固定に本発明のボルト締結構造を用いたので、アタッチメント２及びアパットメント３のいずれの締結構造においても各スクリュー４，５の緩みが殆ど発生せず、長年に亘り緩みの生じ難いインプラントを提供できる。また、各係合穴１４，４５の深さを各スクリュー４，５の締結完了時の係合軸部４３，５３の下端位置よりも深くしておくことで、フィクスチャー１とアタッチメント２との当接面、及び、アタッチメント２とアパットメント３との当接面を密に押圧させるまで各スクリュー４，５を締結させることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、上記実施形態では係合軸部をネジ軸部に対して偏心させたが、ベース部材側の係合穴をネジ穴に対して偏心させても同等の緩み止め効果を発揮し得る。

Claims (5)

1. 上面に開口するネジ穴を有するベース部材と、該ベース部材に上方から外嵌される被取付部材と、該被取付部材を前記ベース部材に締結固定するボルトとを備え、前記ベース部材のネジ穴の底部には、前記ネジ穴の内径よりも小径の直円筒内面を有する係合穴が設けられており、前記ボルトは、前記ネジ穴に螺合するネジ軸部と、該ネジ軸部よりも大径のボルト頭部と、前記ネジ軸部の先端下面から下方に突出して前記係合穴の内周面に係合する係合軸部とを備え、該係合軸部が前記係合穴に係合することにより前記ネジ穴に対して前記ネジ軸部が僅かに偏心及び／又は傾斜されるよう、前記係合軸部が前記ネジ軸部に対して僅かに偏心して設けられているか或いは前記係合穴が前記ネジ軸部に対して僅かに偏心して設けられていることを特徴とするボルト締結構造。
2. 請求項１に記載のボルト締結構造において、前記被取付部材は、前記ボルト頭部の少なくとも一部が内嵌する嵌合孔と、ボルト頭部が上方から係合する係合面とを備え、前記被取付部材が外嵌されたベース部材のネジ穴に前記ボルトを螺着していく際に前記係合穴に前記係合軸部が係合する前に前記嵌合孔への前記ボルト頭部の内嵌が開始されるよう構成されていることを特徴とするボルト締結構造。
3. 請求項１又は２に記載のボルト締結構造において、前記係合軸部の先端面の外周縁に、該係合軸部の前記係合穴への係合を案内するテーパー面を設けたことを特徴とするボルト締結構造。
4. 請求項１，２又は３に記載のボルト締結構造において、前記ベース部材には、前記被取付部材の下端面が上方から係合する係合面が設けられており、前記ボルトの締結によって、被取付部材の下端面と前記係合面とが液密状に接触することを特徴とするボルト締結構造。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のボルト締結構造を有するデンタルインプラント

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