JP2023551105A - 根管器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、シャンク（２）と、前記シャンク（２）に取り付けられた作業部（４）と、を有し、前記作業部（４）は、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含むニッケル－チタン合金からなる、根管器具に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、歯の根管を治療するための根管器具及びその製造方法に関するものである。更に、根管器具を製造するためのニッケル－チタン合金の使用も説明する。
根管器具は、先行技術、例えば特許文献１より知られている。根管器具は、適切な根管治療を行うために、根管の湾曲に追従するためのある程度の柔軟性を有することが要求される。根管器具は、根管器具の作業領域から出発して、根管器具のシャンク領域に向かって連続的に円錐状に広がるコア、即ち、固いコアを有する。特に大臼歯は、比較的複雑な根管系を有しており、根管器具は、根管の小さな半径にも追従することが要求される。この目的のために、根管器具の作業領域は、より柔軟でなければならない。これは、従来は根管器具のコアを更に先細りにすることで達成されてきたが、作業領域の機械的安定性が低下するため、根管治療中に作業領域の一部が折損する危険性がある。
従って、本発明の目的は、単純でありながら安定した構造を有し、製造が容易で安価である一方で、柔軟性が向上し、特に、歯の根管の大きな湾曲にも追従することができる歯科用根管器具及びその製造方法を提供することである。
この目的は、独立請求項の特徴を有する根管器具、その製造方法、及びその使用を提供することによって達成されるであろう。本発明の好ましい更なる展開は、従属請求項に示される。
請求項１の特徴を有する本発明に係る歯科用根管器具は、根管器具が優れた柔軟性に特徴づけられるという利点を有している。その結果、根管を治療する際に、アクセスしにくい臼歯部の根管の場合でも、本発明に係る根管器具を用いて根管の湾曲に巧く追従することができ、根管器具の作業領域が折損する危険性がない。つまり、死滅した又は感染した歯髄組織を根管から高い確実性を以て完全に除去することができる。その結果、根管内に存在する微生物を可能な限り除去することができる。
本発明によれば、これは、シャンクと、シャンクに取り付けられた作業領域とを含む根管器具を提供することによって達成され、作業領域は、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含むニッケル－チタン合金からなる。本発明に係る根管器具の形状は、従来の方法で設計することができ、即ち、特に、シャンクに接続されている作業領域の第１端部から、作業領域の第２露出端部まで先細りにすることができる。この場合、作業領域は、根管用の切削領域として機能し、特に、コアに沿って配置された複数の切削端を含む。上記で定義したようなニッケル－チタン合金を使用することにより、作業領域は、それにもかかわらず、高い機械的安定性、即ち特に少なくとも８００ＭＰａの高い引張応力、並びに良好な伸長能力と組み合わせた高い柔軟性又は大きなヤング係数を有することを特徴とする、非常に柔軟な材料から形成されており、根管器具の使用時に生じる折損を有効に防止できる。その物理的及び機械的特性により、銅含有ニッケル－チタン合金は、根管器具のための非常に柔軟な作業領域を形成するのに理想的に適している。
疲労強度を向上させるために、ニッケル－チタン合金は、好ましくは、更に０．０５～０．１５ａｔ％のクロムを含んでもよい。
最も好ましい更なる展開によれば、ニッケル－チタン合金は、本質的に、４０．５～４３．１ａｔ％のニッケル、４８．７～５０．８ａｔ％のチタン、６．３～８．４ａｔ％の銅、及び０．０８～０．１３ａｔ％のクロムを含み、より具体的には４２．５０ａｔ％のニッケル、４９．９０ａｔ％のチタン、７．５０ａｔ％の銅及び０．１０ａｔ％のクロムを含む。ここで、「本質的に」とは、他の合金金属や添加剤を積極的に添加しないことを意味するが、使用する材料中に不純物の形で任意の少量の金属や添加剤が存在してもよい。
合金構造を更に安定させるために、ニッケル－チタン合金は、ＡＳＴＭ Ｆ２０６３－１５に従って、最大５００ｐｐｍの酸素及び窒素、並びに／又は最大５００ｐｐｍの炭素、並びに／又は最大５０ｐｐｍの水素を含む。特に、酸素と窒素の合計含有量は５００ｐｐｍ未満、炭素の含有量は５００ｐｐｍ未満、水素の含有量は５０ｐｐｍ未満である。
作業領域の曲げ特性を向上させるために、ニッケル－チタン合金を３５０℃～４５０℃の温度範囲内でアニーリングする。つまり、作業領域を形成するニッケル－チタン合金を３５０℃～４５０℃の温度範囲内で約５分～４時間熱処理することで、合金格子の格子構造を最適化した。
また、５００℃±２０℃の温度で１秒～６０秒の誘導による温度処理も有利であるとされている。これもまた、合金格子の格子構造を改善し得る。
更に有利には、ニッケル－チタン合金は、機械的切削加工前（即ち、例えば、作業領域を形成するための加工前）に２１～４０％、特に３５％に加工硬化が施された。
曲げ性能のみならず、あらゆる伸縮性に関して機械的安定性を向上させ、特に高いねじり力下での作業領域の折損を打ち消すために、ニッケル－チタン合金は、熱処理又はアニール後に室温まで急冷された。本発明の目的では、急冷は、アニーリング温度又は熱処理温度から室温、即ち約２０～２５℃への急冷を意味すると理解される。これは、本質的に、アニーリング又は熱処理されたニッケル－チタン合金を、室温に保たれた媒体と接触させることによって達成されるであろう。媒体は本質的に限定されず、窒素や二酸化炭素等の気体、又は水や他の不活性溶媒等の液体を含むことができる。
特に有利なのは、急冷を水中で行うことである。水は、その高い熱容量により、ニッケル－チタン合金の特に急速な冷却をもたらし、作業領域の柔軟性と伸縮性の両方を更に改善させることが判明している。
更に有利には、根管器具は、軸方向において、異なるねじれ角を有し、それぞれがニッケル－チタン合金で作られている領域を含む。異なる形状を有する領域により、特に第２露出端部の方向に大きく先細りする形状を特徴とする作業領域を形成することができるが、ニッケル－チタン合金の使用により、折損の危険性がなく十分に高い機械的安定性及び柔軟性を特徴とする作業領域が形成される。
更に、本発明によれば、上記に開示したような根管器具を製造するための方法についても説明する。即ち、本発明に係る方法は、本発明に係る根管器具を製造するために使用される。この点に関して、この方法は、まず、ストランド状のニッケル－チタン合金を提供する工程を含み、このニッケル－チタン合金は、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含む。後続の工程では、ストランドを切削加工して作業領域を形成する。切削加工は、ニッケル合金に適した任意の切削加工法を含むことができ、特に機械的切削加工に適している。作業領域の完成後、それはシャンクに取り付けられる。シャンクは、本質的に制限されず、また、例えば、任意の金属材料又はプラスチック材料で作られ得る。
本発明に係る根管器具について説明した利点、有益な効果及び更なる発展形態は、本発明に係る根管器具の製造方法にも適用される。更に、いかなる定義に関しても、前述の説明を追加参照する。
有利には、作業領域の柔軟性向上に関して、ニッケル－チタン合金は、３５０℃～４５０℃の温度範囲内でアニーリングされる。上記で説明したように、アニーリングのために、作業領域を形成するニッケル－チタン合金は、３５０℃～４５０℃の温度範囲で約５分～４時間の期間熱処理され、これにより、合金格子の格子構造が最適化される。有利には、アニーリングは、酸素雰囲気下の炉で行われる。しかしながら、変形例では、真空中及び／又はアルゴン雰囲気でのアニーリングを含むこともできる。
別の熱処理によれば、ニッケル－チタン合金は、５００℃±２０℃の温度で１秒～６０秒間誘導により熱処理され、これも合金格子の格子構造の改善につながるが、はるかに時間短縮される。誘導加熱のもう一つの有利な更なる発展形態は、ヒートゾーンを局所的に制限することである。
更に有利には、ニッケル－チタン合金は、ストランドを切削加工する前に、２１～４０％、特に３５％に加工硬化を施すことができる。材料が加工硬化されると、熱処理のための温度範囲が変化することがある。この場合、３０％の加工硬化は、熱処理のために、約１００℃だけ温度が上昇する。
更に有利には、ニッケル－チタン合金は、特に室温に保たれた水を用いて実施されるアニーリングの後に急冷される。特に、切削加工されたニッケル－チタン合金は、熱処理又は焼戻しの直後、即ち例えば炉から取り出した後に、約２０～２５℃に保たれた媒体、例えば特に水と接触させられ、そこでニッケル－チタン合金の急冷が行われ、その結果、格子構造は、曲げ性能に加えて、作業領域のあらゆる伸縮性に関して、機械的安定性も向上するように変化する。
好ましくは、作業領域は、プレス、溶接又はゲート加工によってシャンクに取り付けられる。特に、言及した最初の２つの方法は、シャンクが金属材料から形成される場合に特に好適である。シャンクを作業領域に、即ち作業領域の第１端部に直接ゲート加工することは、特に、シャンクが射出成形可能なプラスチック材料から形成されている場合に行われ、例えば、射出成形技術が使用されることになる。
更に、本発明によれば、ニッケル－チタン合金の使用も説明され、これは、本質的に、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン、５．５～８．８ａｔ％の銅及び０．０５～０．１５ａｔ％のクロムからなり、クロムの割合は、特に０．０８～０．１３ａｔ％、更に特に０．０１ａｔ％である。ニッケル－チタン合金の使用は、根管器具の製造を意図しており、根管器具は、特に柔軟で曲げやすい作業領域を有することを特徴としている。本発明による根管器具の実施形態及び有利な更なる発展形態は、本発明に係る使用にも適用される。
以下では、図面を参照しながら、実施形態例によって本発明を説明する。
図１は、シャンク２と、結合領域３によってシャンク２に接続された作業領域４とを有する根管器具１の詳細図である。シャンク２の遠位端には、継手５が配置されている。継手５は、根管器具１を操作するために歯科医が使用する駆動装置又はハンドピースに接続されるために使用される。
作業領域４は、根管の死滅した又は細菌感染した歯髄組織を除去するために使用される切削領域と見なされることになる。作業領域４は、第１端部６と第２端部７を有する。第１端部６は、結合領域３においてシャンク２に接続され、一方、第２端部７は、露出し、先端を有する。全体として、第１端部６から第２端部７までの作業領域２の範囲は多かれ少なかれ円錐形であり、作業領域２は、軸方向Ｘ－Ｘにおいて、異なるねじれ角を備える複数の領域からなり、ねじれ角は第１端部６から第２端部７に向かって減少している。
作業領域４は、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含むニッケル－チタン合金で作られている。更に、ニッケル－チタン合金は、０．０５～０．１５ａｔ％のクロム、最大５００ｐｐｍの酸素及び窒素、最大５００ｐｐｍの炭素及び最大５０ｐｐｍの水素を含んでよい。ニッケル－チタン合金の使用により、作業領域４は、特に良好な曲げ特性及び高い伸縮性を特徴とする。これにより、作業領域は、アクセスが困難な根管にも侵入し、そこから組織残留物を除去し、円錐形の根管を形成することができる。作業領域４の高い柔軟性及び伸縮性ゆえに、作業領域４は、ニッケル－チタン合金の使用による高い機械的安定性を依然として特徴とし、作業領域の折損が起こらないようになっているため、作業領域４の直径を非常に小さくすることができる。
好ましくは、ニッケル－チタン合金を３５０～４５０℃の温度範囲内でアニーリングし、水で室温（約２０～２５℃）まで急冷することで、高い破壊強度を維持しつつ、伸縮性と柔軟性を向上させることができる。
根管器具の作業領域は、図１に示すように設計できるように、表１に示す合金で製造した。
この目的のために、示した合金から材料ストランドを製造し、まず室温（２０～２５℃）で保管した。この材料は加工硬化させなかった。その後、材料ストランドを３５０～４５０℃の炉に３０分間保管した（期間は、特に５～６０分、好ましくは２０～４０分の範囲でよい）。炉の加熱は、温度ランプを通過させることなく行われた。その後、熱処理された作業領域を、室温に維持された水中で急冷した。得られた合金材料から、切削加工により根管器具の作業領域を作製した。表１において、使用した合金の物理的及び機械的特性を追加的に示す。
強度及び伸長は、２０１８年版ＡＳＴＭ Ｆ２５１６に従って測定した。最大引張応力（σｚ）は、以下の式で求めた：
σｚ＝Ｆ／Ｓ（Ｆ＝力（ＭＰａ）、Ｓ＝断面積（ｍｍ２））。
σｚ＝Ｆ／Ｓ（Ｆ＝力（ＭＰａ）、Ｓ＝断面積（ｍｍ２））。
力（Ｆ）は、引張圧縮試験機で以下のパラメータを用いて測定した：
クロスヘッド速度＝１ｍｍ／ｍｉｎ。
基準径（材料）＝１．０ｍｍ及び１．２ｍｍ。
クロスヘッド速度＝１ｍｍ／ｍｉｎ。
基準径（材料）＝１．０ｍｍ及び１．２ｍｍ。
弾性率は、引張試験に基づいて、材料の降伏点（Ｈｏｏｋの直線による塑性変形の開始点）までの傾きとして求めた。
表１から分かるように、実施例１の合金は、特に高い伸長と引張応力を有することが特徴であり、その結果、高い伸縮性と柔軟性を有する。従って、実施例１の合金から形成された根管器具の作業領域は、特に高い柔軟性を有するという特徴も有する。
１ 根管器具
２ シャンク
３ 結合領域
４ 継手
６ 第１端部
７ 第２端部
２ シャンク
３ 結合領域
４ 継手
６ 第１端部
７ 第２端部
Claims (11)
- シャンク（２）と、前記シャンク（２）に取り付けられた作業部（４）と、を含み、前記作業部（４）は、３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含むニッケル－チタン合金から作られる、根管器具。
- 前記ニッケル－チタン合金が、更に０．０５～０．１５ａｔ％のクロムを含む、請求項１に記載の根管器具。
- 前記ニッケル－チタン合金が、本質的に、４０．５～４３．１ａｔ％のニッケル、４８．７～５０．８ａｔ％のチタン、６．３～８．４ａｔ％の銅、及び０．０８～０．１３ａｔ％のクロムからなり、より具体的には４２．５０ａｔ％のニッケル、４９．９０ａｔ％のチタン、７．５０ａｔ％の銅及び０．１０ａｔ％のクロムからなり、
前記ニッケル－チタン合金が、ＡＳＴＭ Ｆ２０６３－１５に従って、最大５００ｐｐｍの酸素及び窒素、並びに／又は最大５００ｐｐｍの炭素、並びに／又は最大５０ｐｐｍの水素を含む、
請求項１又は２に記載の根管器具。 - 前記ニッケル－チタン合金が、３５０℃～４５０℃の温度範囲内でアニーリングされたものであるか、又は前記ニッケル－チタン合金が、５００℃±２０℃の温度で１秒～６０秒の誘導による熱処理がされたものである、請求項１～３に記載の根管器具。
- 前記ニッケル－チタン合金が、２１～４０％、特に３５％の加工硬化が施されている、請求項１～４に記載の根管器具。
- 前記ニッケル－チタン合金が、前記熱処理又は焼戻し後に室温まで急冷され、急冷が、特に水中で行われた、請求項４又は５に記載の根管器具。
- 請求項１～６に係る根管器具（１）を製造するための方法であって、
３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン及び５．５～８．８ａｔ％の銅を含むニッケル－チタン合金をストランド状で提供する工程と、
前記ストランドを切削加工して作業領域（４）を形成する工程と、
前記作業領域をシャンク（２）に接続する工程と、
を含み、
前記作業領域（４）の前記シャンク（２）への接続は、特に、プレス、溶接又はゲート加工によってもたらされる、方法。 - 前記ニッケル－チタン合金を３５０℃～４５０℃の温度範囲内でアニーリングする工程を含むか、又は前記ニッケル－チタン合金を５００℃±２０℃の温度で１秒～６０秒間誘導により熱処理する工程を含む、請求項７に記載の方法。
- 前記ニッケル－チタン合金が、前記ストランドを切削加工する前に、２１～４０％、特に３５％に加工硬化を施される、請求項７又は８に記載の方法。
- 前記熱処理又はアニーリングされたニッケル－チタン合金を、特に水を用いて室温まで急冷する工程を含む、請求項８又は９に記載の方法。
- 本質的に３８～４６ａｔ％のニッケル、４６～５３ａｔ％のチタン、５．５～８．８ａｔ％の銅及び０．０５～０．１５ａｔ％のクロムからなる、根管器具（１）の製造のためのニッケル－チタン合金の使用。
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