JP2021500188A - 機能的傾斜を有する歯科インプラントとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、機能的な傾斜を有する歯科インプラントおよびそれぞれの取得方法を説明する。ここでインプラントは、その表面にしわ状テクスチャまたは表面パターンの移行ゾーンを備える、金属または金属合金またはチタンベースの金属基複合材料の内側部分と、セラミックまたはジルコニアベースのセラミック複合材料で構成された外側部分と、および酸化物および/または窒化物保護膜として説明される、移行ゾーンと外側部分との間の拡散保護膜と、を備える。
Description
本開示は、歯科領域、より具体的には歯科インプラント領域にあり、内側部分が金属であり、外側部分がセラミックである、インプラントを指す。
金属材料の内側部分とセラミック材料の外側部分とから構成される構成要素は、通常、内側部分のコーティング技術を使用して得られる。コーティングは一般的なものであり、コーティング方法の中でも、とりわけプラズマスプレー(米国特許出願公開第2006/0052880明細書)、溶射(米国特許出願第4645716明細書)、イオン衝撃(米国特許出願公開第2006/0233944明細書)によって得られる。
異なる材料の内部と外部の2つのゾーンを結合する別の方法は、チタンまたはその合金に基づく内部ゾーンと、チタン複合材料またはその合金およびジルコニアならびにジルコニアとアルミナとの混合物で構成される移行ゾーンと、ジルコニア粉末またはジルコニアとアルミナとの混合物、とりわけヒドロキシアパタイト(国際公開第2013/043039号)などをさらに含み得る他のセラミックで構成される外部ゾーンとを構成する、ゾーン間の傾斜を使用して、金属である内部とセラミックである外部から、粉末を焼結することを含む。この粉末分布は、HP(ホットプレス)、HIP(熱間等方圧加圧法)、SPS(放電プラズマ焼結)、または温度と圧力が適用される他の方法によって、粉末が固結し最終部品が得られるまで焼結される。前者の場合、さまざまなコーティングで得られるため、通常、内側と外側の部分間の接着力は低く、構成要素の使用中に、部分間の層間剥離または分離などの現象がしばしば報告される(Sun L, Bernd CC, Gross KA, Kucuk A. Material fundamentals and clinical performance of plasma sprayed hydroxyapatite coatings: a review. Journal of biomedical materials research 2001; 58: 570−92)。
異なる材料が同時に焼結される粉末焼結の場合、異なる材料間の拡散に関連する問題があり、ジルコニアの色の変化に伴って、脆弱ゾーンの生成と強力な審美的変化がもたらされる(Hideaki Tsukamoto, Mechanical properties of zirconia−titanium composites, International Journal of Materials Science and Applications 2014; 3 (5): 260−267 and Kun−Lin Lin and Chien−Cheng Lin, Reaction Between Titanium and Zirconia Powders During Sintering at 1500 ° C, J. Am. Ceram. Soc., 90 (7) 2220−2225 (2007))。
これらの事実は、本明細書の実施形態によって解決される技術的問題を例示するために説明されている。
Sun L, Bernd CC, Gross KA, Kucuk A. Material fundamentals and clinical performance of plasma sprayed hydroxyapatite coatings: a review. Journal of biomedical materials research 2001; 58: 570−92
Hideaki Tsukamoto, Mechanical properties of zirconia−titanium composites, International Journal of Materials Science and Applications 2014; 3 (5): 260−267 and Kun−Lin Lin and Chien−Cheng Lin, Reaction Between Titanium and Zirconia Powders During Sintering at 1500 ° C, J. Am. Ceram. Soc., 90 (7) 2220−2225 (2007)
この明細書では、高い接続特性と全体的な特性を可能にし、ジルコニアの審美特性を維持できる移行ゾーンを備えた、内部金属部分と外部セラミック部分との、2つの部分を有する構成要素を取得する方法を提案する。
本開示は、靭性と耐破壊性を有する金属または金属合金もしくはチタンベースの金属基複合材料によって形成された内側部分またはコアと、生体適合性があり、審美機能を備え、生物活性があり得る、イットリアまたはセリアまたはマグネシア、ジルコニアを安定化する他の材料、および必要に応じてアルミナ、またはヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラスなどの生物活性および/または抗菌性材料を含むジルコニアに基づく、セラミックまたはセラミック複合材料で構成される外側部分と、を有する歯科用インプラント、金属セラミックに関する。コアと外側部分との間の界面の機械的特性と破壊特性の向上を目的とする、適切な接着と応力分散を可能にするしわ状テクスチャまたは表面パターンと、内側と外側の部分の材料間の拡散に対するバリアとを有する、物理的な移行ゾーンを2つのパーツ間に作成する。
一実施形態では、構成要素を得るための方法は、機械的、物理的および/または化学的経路によるテクスチャリング表面処理、外側セラミック部分との移行ゾーンを生じさせる処理によって、チタン(Ti)またはその合金の固体金属ロッドを準備することと、続いて、チタンロッドの材料とジルコニアベースの外部との間に拡散バリアを作成するために、同じ金属ロッド上で酸化、窒化、または酸窒化によって表面膜を作成する処理と、続いて、インプラントの内側部分を構成する固体金属ロッドを、グラファイトまたは耐熱材料で作られた金型に配置し、ロッドと金型との間に空き区間を残すことと、続いて、セラミック粉末をロッドと金型との間のこのゾーンに配置し、インプラントの外部層を生じさせることと、インプラントを構成する材料、つまり既に表面膜を備えた固体金属ロッドと、セラミック粉末とを配置した後、これらを圧力下、温度下でプレスして焼結し、構成要素を固化させ、最終形状またはほぼ最終形状のインプラントを得ることと、を含む。
一実施形態では、本開示のインプラントの1つの利点は、インプラントが、実質的に金属内部によってもたらされる高い破壊靭性を同時に有し、また外側セラミック部分をも有することである。この構成要素のさらなる利点は、金属である内部とセラミックである外部層との、2つの材料間の機械的な閉じ込めを可能にする表面テクスチャまたは処理により、内側金属部分と外側セラミック部分との間に良好な接着があることである。さらに別の利点は、ジルコニアをベースとする外側部分が、内側金属部分に作られた拡散に対するバリアのために、色の観点で、つまりほぼ白(ジルコニアの色)で審美的特徴を維持することである。さらに別の利点は、ジルコニアをベースとする外側部分が生体適合性であり(ジルコニアは生体適合性があるため)、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラスなどの生物活性材料と抗菌性材料、その他の生物活性材料および/または抗菌性材料をジルコニアに追加できるため、生物活性および抗菌性を有する可能性があることである。
本開示のさらなる態様は、本開示に記載されるインプラントの製造のための方法である。一実施形態では、内側金属部分および外側セラミック部分は、ホットプレス技術または類似物(スパークプラズマ焼結)を使用して統合され、部分の1つ、金属部分は、最初からすでに固体状態であり、他の部分は最初に粉末化される。粉末は、機械的、物理的および/または化学的処理を使用して固体内部表面を準備した後、圧力と温度によって内側固体部分の表面に固化される。したがって、本開示の別の利点は、最終的なインプラントが、粉末部分を内側固体部分にホットプレスすることによって得られることである。
機能的傾斜は、異なる材料の段階的変化(グラデーション)である。
移行ゾーンは、コアと外側部分との間の界面の機械的特性および破壊特性を高めることを目的とした領域である。
化学移行バリア(または拡散バリア)は、処理中の材料の外側セラミック部分と内側金属部分との間の拡散に対するバリアを生成することを意図した保護膜である。
本開示のさらなる態様は、
しわ状または凹部を有する外部表面を有するインプラントの金属内部と、
インプラントの内部と外部との間の拡散に対するバリアとして、酸化チタン、窒化チタン、および/または酸窒化チタン、またはそれらの組み合わせを備える、該外部表面上の保護膜と、
該保護膜上部のインプラントの外部と、
インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部が、該保護膜に対応するしわまたは凹部を生じさせる、前項に記載のインプラントと、
を備える歯科インプラントを記載する。
しわ状または凹部を有する外部表面を有するインプラントの金属内部と、
インプラントの内部と外部との間の拡散に対するバリアとして、酸化チタン、窒化チタン、および/または酸窒化チタン、またはそれらの組み合わせを備える、該外部表面上の保護膜と、
該保護膜上部のインプラントの外部と、
インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部が、該保護膜に対応するしわまたは凹部を生じさせる、前項に記載のインプラントと、
を備える歯科インプラントを記載する。
一実施形態では、金属内部の外部のしわ状表面または凹部は、1マイクロメートルから1.5ミリメートルの深さを有する。
一実施形態では、インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部は、溝のパターンを有する。
一実施形態では、溝は90°の角度で交差する。
一実施形態では、インプラントの金属内部は、金属、金属合金、金属基複合材である。
一実施形態では、インプラントの金属内部はチタンを含み、および/またはインプラントの外部はジルコニアを含む。
一実施形態では、溝は、0.1〜1.5ミリメートル、好ましくは0.5ミリメートルの深さを有する。
一実施形態では、インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部は、1マイクロメートルから1.5ミリメートルの厚さを有する(しわは、表面の形状測定のための機器を使用して測定することができる)。
一実施形態では、保護膜は、酸化チタンおよび/または窒化チタンまたは酸窒化チタンである。
一実施形態では、保護膜は2ナノメートルから20マイクロメートルの厚さを有する。
一実施形態では、インプラントの金属内部は、1.5〜8ミリメートルの直径を有する。
一実施形態では、金属内部は、80〜120MPam(1/2)の範囲の破壊靱性を有する。
一実施形態では、外側部分は、イットリア、セリア、CaO、MgO、アルミナ、またはそれらの混合物のうちの少なくとも1つを含むジルコニアから構成される。
一実施形態では、インプラントの外部のイットリアの量は、2〜10重量%の範囲である。
一実施形態では、インプラントの外部のセリアの量は、1〜20重量%の範囲である。
一実施形態では、インプラントの外部のアルミナの量は、最大20重量%である。
一実施形態では、インプラントの外側部分は、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせを含む。特に、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせの量は、最大でも50体積%である。
一実施形態では、インプラントの外側部分は、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせを含む。特に、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせの量は、最大でも50体積%である。
一実施形態では、バイオガラスは、シリカを含む化合物、SiO2を含む化合物、酸化カルシウムを含む化合物、CaOを含む化合物、酸化ナトリウムを含む化合物、Na2Oを含む化合物、またはそれらの混合物のうち、少なくとも1つの化合物を含む。
一実施形態では、外側部分は、0.1〜1.5ミリメートルの範囲の厚さを有する。
本発明のさらなる態様は、
チタンロッドに機械的、物理的および/または化学的処理を施して、しわ状であるかまたは凹部を有する1つの外部表面を生じさせるステップと、
好ましくは化学的、電気化学的、プラズマ堆積を用いる物理的経路、温度経路またはそれらの組み合わせによって、しわ状の外部表面または凹部の上部に膜を得るステップと、
金属ロッドを外部表面に配置するステップと、ここで外部表面はしわ状であるまたは凹部を有し、金型の本体の内側に保護膜を有し、
ロッドと金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含む粉末を、加えるステップと、
金型の上部2を追加するステップと、
真空および/または制御された雰囲気下の環境で、組立品を900°C〜1600°Cの温度、好ましくは1180°Cに加熱するステップと、
加熱中、粉末に5MPa〜200MPa、好ましくは60MPaの圧力をかけるステップと、
5〜60分後、好ましくは15分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、
を含む、先行する項のいずれか1つに記載されたインプラントを得る方法を説明する。
チタンロッドに機械的、物理的および/または化学的処理を施して、しわ状であるかまたは凹部を有する1つの外部表面を生じさせるステップと、
好ましくは化学的、電気化学的、プラズマ堆積を用いる物理的経路、温度経路またはそれらの組み合わせによって、しわ状の外部表面または凹部の上部に膜を得るステップと、
金属ロッドを外部表面に配置するステップと、ここで外部表面はしわ状であるまたは凹部を有し、金型の本体の内側に保護膜を有し、
ロッドと金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含む粉末を、加えるステップと、
金型の上部2を追加するステップと、
真空および/または制御された雰囲気下の環境で、組立品を900°C〜1600°Cの温度、好ましくは1180°Cに加熱するステップと、
加熱中、粉末に5MPa〜200MPa、好ましくは60MPaの圧力をかけるステップと、
5〜60分後、好ましくは15分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、
を含む、先行する項のいずれか1つに記載されたインプラントを得る方法を説明する。
一実施形態では、歯科用インプラントは、その表面にしわ状のテクスチャまたは表面パターンを有する物理的移行ゾーンを含む、金属または金属合金またはチタンベースの金属基複合材料の内側部分と、ジルコニアベースのセラミックまたはセラミック複合材料で構成された外側部分と、酸化物または窒化物またはその両方もしくは酸窒化物の保護膜で構成された、内側金属部分と外側セラミック部分との移行ゾーン間のバリアと、を備える。
一実施形態では、インプラントは、好ましくは溝のパターンを有する、しわを有する移行ゾーンを有し、ここで溝は、好ましくは90°で交差し、好ましくは約0.5mmの深さを有する。
一実施形態では、移行ゾーンは、1マイクロメートルから1.5ミリメートの厚さを有する。
一実施形態では、拡散バリアは、好ましくは酸化チタンおよび/または窒化チタン、もしくは酸窒化チタンである。
一実施形態では、拡散バリアは、2ナノメートルから20ミクロンの厚さを有する。
一実施形態では、内側部分は、純チタンまたは任意グレードのチタンまたはチタン合金、もしくはチタンベースの金属基複合材料であり、1.5〜8mmの直径および80〜120MPam(1/2)の破壊靱性を有する。
一実施形態では、外側部分は、イットリアまたはセリアまたはCaOまたはMgOまたはアルミナを有するジルコニアを含み、ここでイットリアの量は、2〜10重量%の範囲であり、セリアの量は1〜20重量%の範囲であり、アルミナの量は最大20重量%である。
一実施形態では、外側部分は、ヒドロキシアパタイトまたはβTCPまたはバイオガラス(シリカ、SiO2、酸化カルシウム、CaO、酸化ナトリウム、Na2O、その他などに基づく化合物)を、最大50体積%に達し得る割合で、0.1〜1.5ミリメートルの厚さを有することで、必要に応じて含む。
一実施形態では、インプラントを得る方法は、
チタンロッドにおいて、機械的、物理的および/または化学的処理を実行して、表面テクスチャを生じさせるステップと、
テクスチャ上に、化学的経路または電気化学的経路またはプラズマ堆積を用いる物理的経路、または温度経路によって、拡散保護膜を生成するステップと、
金属ロッドを金型本体1内に配置し、金型の底部3に乗せ、その間、金型本体1に固定し、ロッド4と金型の内部との間に空間を残すステップと、
ロッド4と金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含むセラミック粉末を配置するステップと、
粉末を配置した後、金型の上部2を配置するステップと、
組立品全体を、真空下および/または制御された雰囲気下の環境で、900°C〜1600°C、好ましくは1180°Cの温度に加熱するステップと、
加熱プロセス中に、金型の下部3および上部2の部分から、5MPaから200MPa、好ましくは60MPaの圧力6を粉末に加えるステップと、
5〜60分後、好ましくは15分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、を含む。
チタンロッドにおいて、機械的、物理的および/または化学的処理を実行して、表面テクスチャを生じさせるステップと、
テクスチャ上に、化学的経路または電気化学的経路またはプラズマ堆積を用いる物理的経路、または温度経路によって、拡散保護膜を生成するステップと、
金属ロッドを金型本体1内に配置し、金型の底部3に乗せ、その間、金型本体1に固定し、ロッド4と金型の内部との間に空間を残すステップと、
ロッド4と金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含むセラミック粉末を配置するステップと、
粉末を配置した後、金型の上部2を配置するステップと、
組立品全体を、真空下および/または制御された雰囲気下の環境で、900°C〜1600°C、好ましくは1180°Cの温度に加熱するステップと、
加熱プロセス中に、金型の下部3および上部2の部分から、5MPaから200MPa、好ましくは60MPaの圧力6を粉末に加えるステップと、
5〜60分後、好ましくは15分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、を含む。
一実施形態では、記載された方法は、表面テクスチャを作成するための機械的、物理的または化学的処理が、酸処理、レーザーアブレーション処理、または機械加工による、セラミック粒子の射出からなることを特徴とする。
一実施形態では、記載された方法は、好ましくは80〜120Vの電位を有し、電解質として好ましくはリン酸(H3PO4)および/または硫酸(H2SO4)を使用する、電気化学酸化による拡散保護膜の製造を特徴とする。
一実施形態において、記載された方法は、空気中または酸素富化環境において、200℃から1200℃の温度を用い、数分から数日間の曝露を行う酸化による、拡散保護膜の製造を特徴とする。
理解を容易にするために、以下の図面を添付する。これは、本説明の目的を限定することを意図しない、好ましい実施形態を表す。
本開示は、強靭で破壊に強い、金属または金属合金またはチタンベース金属基複合材料によって形成された内側部分またはコアと、内側の金属部分と外側のセラミック部分との間に高度な機械的接続を提供する移行ゾーンと、処理中にそれらの間の材料の拡散を防ぐ膜と、そして、生体適合性があり審美機能を備え、場合によっては生理活性を有し、必要に応じてアルミナ、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、その他のジルコニア安定化材料および/または生物活性材料および/または抗菌性材料を含む、セラミックまたはセラミック複合材料で構成されるジルコニアをベースとする外側部分と、から構成される、歯科用インプラントについて説明する。
この開示はさらに、内側の金属構成要素および外側のセラミック構成要素が、ホットプレス技術、またはスパークプラズマ焼結、または同等物を使用して固結される、歯科用インプラントを製造する方法に関し、ここで、金属部分はすでに固体ロッドの状態にあり、セラミック部分は粉末である。粉末は、固体表面の準備後、機械的、物理的、熱的および/または化学的処理を使用して、圧力と温度を用いて固体部分の表面に固化される。
一実施形態では、図3によれば、歯科用インプラントは内側金属部分4を備える。この部分は、純チタンまたはその他のグレード、またはTi6Al4Vなどのチタン合金、または0.1%〜5体積%のAl2O3を含むTi6Al4Vなどのチタンベースの金属基複合材料、またはその他の補強材で構成される。この金属内部は、チタンまたはその合金の破壊靭性特性、たとえば80〜120MPam(1/2)と、1.5〜8ミリメートルの直径とを有するべきである。
一実施形態では、内側金属部分上に作成される物理移行ゾーン9は、金属内部とセラミック外部との間に強力な機械的接続を作成する表面テクスチャまたはパターンであり、1マイクロメートルから1.5ミリメートルの範囲の厚さであり得る。このゾーンは、ある程度のしわで構成され得るが、レーザーアブレーションまたはCNCマシニングによって、内側の金属ロッドの表面に最大1.5ミリメートルに達し得る深さで作成された、溝のパターンによって構成されるのが好ましく、このゾーンは、内側部分の材料と外側部分の材料との間に圧力と温度が加えられたときに、溝(またはテクスチャ)を貫通する機械的なインターロックを作成することを意図している。
一実施形態では、化学移行バリア10は、酸化チタンおよび/または窒化チタンもしくは酸窒化チタンによって形成され、処理中の外側セラミック部分の材料と内側金属部分の材料と間の拡散に対するバリアを作成することを目的とし、2ナノメートルから20マイクロメートルの範囲の厚さを有し得る、拡散保護膜からなる。この層は、物理的な移行ゾーンが作成された後に金属部分に適用される。
一実施形態では、外側部分8は、イットリア(2〜10重量%の範囲)、セリア(1〜20重量%の範囲)、またはCaO、MgO、その他等の他のジルコニア安定剤で安定化されたジルコニアを含み、最大約20重量%までの割合でアルミナをさらに含み得る。
一実施形態では、インプラントは、ヒドロキシアパタイト、ベータリン酸三カルシウム(βTCP)、またはバイオガラス(シリカ、SiO2、酸化カルシウム、CaO、酸化ナトリウム、Na2O、その他などに基づく化合物)などの生物活性材料または抗菌性材料を、最大50体積%に達する可能性のある割合で含み得る、ジルコニアベースの外側部分をさらに備える。外側部分は、約0.1mmから約1.5mmの範囲であり得る厚さでなければならない。
一実施形態では、本開示のインプラントは、実質的に金属内部に由来する破壊靱性、生体適合性、および外部ジルコニア由来の審美性を有し、ジルコニアベースの外側部分に生物活性および/または抗菌性材料を組み込むことにより、生物活性および/または抗菌性をも有し得る。
一実施形態では、図1によれば、インプラントは、中央本体1、上部2、および下部3を含み得る金型内で処理される。この金型は、グラファイト、またはタングステン、ニオブ、モリブデン、その他などの耐熱性材料であってもよい。
一実施形態では、本開示のインプラントは、チタンベースの金属ロッド4から得られてもよく、純チタン、任意のグレードのチタン、またはチタンの合金、またはチタン基複合材料、好ましくはTi6Al4V合金であり得、チタンロッド9に表面テクスチャを生成するために機械的、物理的および/または化学的処理で表面処理され得、これにより、部分間の強力な機械的接続を促進し、金属と外側のセラミックとの間に移行ゾーンを作成する。
移行ゾーン、すなわち、外部表面がしわ状であるかまたは凹部を有する、表面テクスチャからなる外部表面は、特定の深さとパターンを有する穴または溝のようなテクスチャを作成し、内側金属層と外側セラミック層との間に良好な機械的接続を作成することを目的とする、セラミック粒子の投影、酸、例えば硫酸を使用する酸処理、レーザーアブレーション処理、または機械加工によって得られ得る。溝は、レーザーアブレーションまたはCNC機械加工によって、深さ約0.5mmの、90°で交差する溝のパターンで作成することが望ましい。移行ゾーンに、酸化物、窒化物、または酸窒化物の拡散保護膜10をさらに追加してもよく、これは、従来の化学的経路または電気化学的経路、または従来はプラズマ蒸着による物理的経路、または温度経路によっても得られ、従来は処理中の内側金属部分と外側セラミック部分の要素間の拡散を回避することを目的とするものである。
電気化学的酸化を行うことが好ましい。電気化学的酸化の例として、電解質としてリン酸(H3PO4)および/または硫酸(H2SO4)を用いる80〜120Vの電位パラメータが挙げられ得、これにより緻密な薄膜が生じる。温度での酸化の例として、空気中または酸素富化環境で、200°C〜1200°Cの温度での数分から数日の曝露が挙げられ得る。この拡散保護膜は、以前に行われたテクスチャの上に作成される。
一実施形態では、本開示のインプラントにおいて、テクスチャおよび保護膜を有する金属ロッド4は、表面処理された後、金型本体1の内側に配置され、金型3の底部上に置かれるが、ロッド4と金型の内部との間に既存の空間を有して、金型1の本体に固定される。この空間にセラミック粉末5が配置される。セラミック粉末は実質的にジルコニアをベースとし、上記のように他の元素を含んでもよい。好ましくは、それは3%(体積)のイットリアで安定化されたジルコニアであり得る。
粉末を配置した後、金型の上部2を配置し、組立品を900°C〜1600°Cの温度、好ましくは1180°Cの温度で加熱7する。チタンの酸化を防ぐために、加熱は、好ましくは、真空下の雰囲気および/または制御された雰囲気、例えばアルゴンで行われるべきである。加熱プロセス中に、金型の下部3および上部2から、5MPa〜200MPaで変動する値まで、好ましくは60MPaで、圧力6が粉末に加えられる。
5分から60分の範囲であり得る、好ましくは15分の時間の後、粉末が指示された圧力および温度にさらされた後、圧力が取り除かれ、温度は自然に室温へと低下する。
一実施形態では、図3に示される本開示のインプラントは、金属である内側部分4、およびセラミックである外側部分8、および2つの部分と拡散保護膜10との間の物理的な移行9ゾーンを有する、最終に近い形状のインプラントを示す。ジルコニア部分の外側の形状は、ねじ山または他のテクスチャを含む、インプラントの最終的な形状を既に含み得る。
一実施形態では、本開示のインプラントは、実質的に金属内部に由来する破壊靭性と、ジルコニア外部に由来する生体適合性および審美性を有し、ジルコニアに生物活性および/または抗菌性材料を組み込むことにより、生物活性および/または抗菌性をも有し得る。また、内側金属部分と外側セラミック部分との間に高度な機械的接続があり、ジルコニアの審美部分を維持する。
このドキュメントで使用される「含む」または「備える」という用語は、言及された特性、要素、整数、ステップ、および構成要素の存在を示すことを意図しているが、1つ以上の特性、要素、整数、ステップ、構成要素、または同組み合わせの存在または追加を妨げるものではない。
もちろん、本開示は、この文書に記載された実施形態に決して限定されず、当業者は、添付の特許請求の範囲で定義されるように、各状況の要件に応じて、それを修正し、技術的特性を同等のものに置き換える多くの可能性を予測することができる。
添付の請求項は、好ましい実施形態をさらに定義する。
Claims (26)
- 外部表面を有し、前記外部表面はしわ状であるかまたは凹部を有する、インプラントの金属内部と、
前記外部表面上の保護膜であって、前記保護膜はインプラントの内部と外部との間の拡散に対するバリアとして、酸化チタン、窒化チタン、および/または酸窒化チタン、またはそれらの組み合わせを備える保護膜と、前記保護膜を覆うインプラントの外部と、
を備える、歯科用インプラント。 - 前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは凹部が、前記保護膜に対応するしわまたは凹部を有する、請求項1に記載のインプラント。
- 前記金属内部の前記しわ状の外部表面または凹部は、1マイクロメートルから1.5ミリメートルの深さを有する、請求項1または2に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは前記凹部は、溝のパターンを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記溝は90°の角度で交差する、請求項4に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記金属内部は、金属、金属合金、金属基複合材である、請求項1から5のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記金属内部がチタンを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記外部がジルコニアを含、請求項1から7のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記溝は、0.1〜1.5ミリメートル、好ましくは0.5ミリメートルの深さを有する、請求項4または5に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは前記凹部は、1マイクロメートルから1.5ミリメートルの厚さを有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記保護膜は、酸化チタンおよび/または窒化チタンもしくは酸窒化チタンである、請求項1から10のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記保護膜は、2ナノメートル〜20マイクロメートルの厚さを有する、請求項1から11のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記金属内部が、1.5〜8ミリメートルの直径を有する、請求項1から12のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記金属内部は、80〜120MPam(1/2)の範囲の破壊靱性を有する、請求項1から13のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記外側部分は、イットリア、セリア、CaO、MgO、アルミナの元素またはそれらの混合物のうちの少なくとも1つを含むジルコニアから構成される、請求項1〜14のいずれか一項に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記外部のイットリアの量は、2〜10重量%の範囲である、請求項15に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記外部のセリアの量は、1〜20重量%の範囲である、請求項15に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記外部のアルミナの量は、最大20重量%である、請求項15に記載のインプラント。
- 前記インプラントの前記外側部分は、ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせを備える、請求項1から18のいずれか一項に記載のインプラント。
- ヒドロキシアパタイト、βTCP、バイオガラス、またはそれらの組み合わせの量は、最大でも50体積%である、請求項19に記載のインプラント。
- 前記バイオガラスは、シリカを含む化合物、SiO2を含む化合物、酸化カルシウムを含む化合物、CaOを含む化合物、酸化ナトリウムを含む化合物、Na2Oを含む化合物、またはそれらの混合物のうち、少なくとも1つの化合物を含む、請求項19または20に記載のインプラント。
- 前記外側部分は、0.1〜1.5ミリメートルの範囲の厚さを有する、請求項1〜21のいずれか一項に記載のインプラント。
- チタンロッドに機械的、物理的および/または化学的処理を適用して、外部表面がしわ状であるか、または凹部を有する1つの外部表面を生じさせるステップと、
好ましくは、プラズマ堆積、温度経路、またはそれらの組み合わせを使用する、化学的、電気化学的、物理的経路によって、しわ状の外部表面または凹部に膜を得るステップと、
前記金属ロッドを、外部表面に配置するステップであって、前記外部表面はしわ状であるかまたは凹部を有し、かつ金型の本体の内側に保護膜を有する、ステップと、
前記ロッドと前記金型の前記内部との間の空間にセラミック粉末を加えるステップであって、前記粉末は、好ましくはジルコニアを含む、ステップと、
前記金型の上部を加えるステップと、
真空および/または制御された雰囲気下の環境で、組立品を900°C〜1600°Cの温度、好ましくは1180°Cに加熱するステップと、
加熱中、粉末に5MPa〜200MPa、好ましくは60MPaの圧力をかけるステップと、
5〜60分後、好ましくは15分後、圧力を取り除き、室温まで冷却させるステップと、
を含む、請求項1〜22のいずれか一項に記載のインプラントを得る方法。 - 前記しわ状または凹部を有する外部表面は、酸処理、レーザーアブレーション処理、機械加工、またはそれらの組み合わせによって、セラミック粒子の突起を備える、請求項23に記載の方法。
- 前記保護膜は、好ましくは80〜120Vの電位で、電解質として好ましくはリン酸(H3PO4)および/または硫酸(H2SO4)を用いる、電位による電気化学的酸化によって得られる、請求項23または24に記載の方法。
- 前記保護膜は、空気中または酸素富化環境中における、数分から数日までの曝露での、200℃〜1200℃の温度での酸化拡散によって得られる、請求項23から25のいずれか一項に記載の方法。
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