JP2920931B2

JP2920931B2 - 人工歯根材

Info

Publication number: JP2920931B2
Application number: JP1077697A
Authority: JP
Inventors: 杉郎大谷; 定勝柳沢; 邦雄新島; 一志松浦; 洋町野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Niijima Kunio; Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan; Yanagisawa Sadakatsu
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Niijima Kunio; Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan; Yanagisawa Sadakatsu
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH02255137A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は人工歯根材に関するものである。

（従来の技術）従来より歯科治療に用いる人工歯根材として、ステン
レス、コバルト−クロム合金、チタンあるいはチタン合
金等の金属材料、アルミナ、ヒドロキシアパタイト、バ
イオガラス等のセラミックス材料あるいは炭素材料から
なるものが開発されており、その一部は既に実用化され
ている。

特に生体不活性な材料であるアルミナや炭素材等は化
学的に安定であり、生体内での機械的特性の劣化が少な
く安全であり、いわゆる生体とのなじみが良好である。

かかる材料を用いた人工歯根材を骨組織内に植立する
場合、生体と人工歯根材との結合力を高める手段として
生体と人工歯根材とが接触する部位をネジ切り構造とし
て物理的に固定する方法、あるいはセラミック質多孔
層、炭素質多孔質により骨組織の増殖を図り、固定化す
る方法等が知られていた（例えば実公昭56−34731号公
報等。）。特に、本発明者等の一部は炭素の優れた生体
親和性を生かした特殊な多孔質構造層を有する人工歯根
材を開発した（特公昭61−9859号公報。）。そして、か
かる人工歯根材を用いると骨組織が多孔質構造層内に侵
入・増殖して生体と人工歯根材とが強固な結合を有する
ことを確認している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、歯科治療においては人工歯根材の埋入
直後の初期固定の良し悪しによってその治療手術の成功
率に影響する場合が多く、従来の人工歯根材では埋入直
後の生体とのインターロックによる結合がないため人工
歯根材が動揺しやすく、その結果、治療手術が失敗する
場合があった。

一方、単にネジ切り構造を有したものでは初期固定の
面では良好なものの、長期間使用することにより生体と
の間にゆるみが生じ易いという難点を有していた。

更には、アルミナ製の人工歯根材では、多孔質のネジ
構造を有するものもあるが、アルミナ自体の弾性率は骨
組織の10倍以上もあるため局所的に応力集中を生じ易
く、長期的には人工歯根材のルーズニングを招く可能性
がある。

（課題を解決するための手段）そこで、本発明者等はこれら従来の課題を解決すべく
鋭意検討した結果、先に開発した特殊な炭素質多孔構造
層を有する人工歯根材を改良し、特定な形状とした人工
歯根材とすることにより、かかる課題が解消できること
を見い出し本発明に到着した。

すなわち、本発明の目的は治療が容易でかつ治療後早
期に機能を果たす人工歯根材を提供することを目的とし
ている。

そして、その目的は芯材表面の一部に、実質的に炭素
材料で構成された気孔率10％以上の多孔構造層を有する
人工歯根材であって、該人工歯根材の骨組織と接触する
部分が、ネジ切り構造を施されたネジ切り構造部分と前
記多孔構造層とからなることを特徴とする人工歯根材に
より容易に達成される。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明で用いる人工歯根材としては、特定の多孔構造
層を芯材表面の一部に有するものである。

この多孔構造層という意味は、高い空隙率をもつ表面
構造の総称であって、一般的には繊維が堆積し、それが
互に結着しており、それにより多くの空隙が形成されて
いる表面構造をいい、繊維の太さ、長さ、形、量及び配
向と更に結着の程度などによって多くの様々な形状があ
る。

特に、本発明の多孔構造層は気孔率（空隙率）は10％
以上好ましくは平均気孔率30〜40％のものである。典型
的には例えば繊維がランダムな方向に多数重なり合っ
て、しかも互に強固に結着している構造を指すものであ
る。そして形成される孔の大きさは表面部分は孔径が10
0μｍ以上、好ましくは、200μｍ以上のものが含まれて
おり、内部に向かって孔径が小さくなっている形のもの
が好ましい。

一般に、人工歯根材は相当の衝撃や力にも耐えるよう
に十分な弾性と強度を備えている必要がある。その要求
に対して本発明の人工歯根材は多孔構造層の存在と、そ
こに析出している気相熱分解炭素、更には人工歯根材の
表面と骨組織とが接触する部位において芯材に施された
ネジ切り構造が極めて効果的に性能を発揮する。すなわ
ち上記の人工歯根材はそれ自体が気相熱分解炭素で被覆
されているため極めて強靭であり、生体内に埋設すると
生体組織が気孔構造層の孔の中に侵入し、更に孔の立体
構造と炭素の骨誘導作用により侵入した結合組織は石灰
化して骨組織に変る。このため炭素繊維と生体組織は互
いにからみあった二重網目構造を形成し、生体に強固に
結合固定される。

また、かかるネジ切り構造部分は骨組織と接触する部
位であってかつ、上記の多孔構造層を有さない部位にあ
り、換言すれば、本発明の人工歯根材はネジ切り構造部
分と、多孔構造部分とで骨組織と結合固定するものであ
る。そして、ネジ切り構造部分により人工歯根材埋入後
の初期固定を行い、また多孔構造層により、人工歯根材
周囲を石灰化、更には骨組織化して半永久的な結合固定
を行うものである。

以下、本発明の人工歯根材の製造について説明する。
芯材としては、各種の炭素繊維強化炭素材料、焼結型炭
素材料又はガラス状炭素材料等の炭素材料白金、チタ
ン、タンタル、タングステン等の金属材料からなる導電
材料であり、その形状は棒状のものが用いられる。好ま
しくは生体不活性で、高純度を有する炭素繊維強化炭素
材料、チタンなどである。

そして、かかる芯材の表面の一部にネジ切り構造を施
こす。

施こすネジ切り構造の形状は、特に限定されないが、
好ましくは、ネジ山の下側の部分と芯材のなす角度（図
５のθ）が90゜以内である形状が望ましい。その理由
は、歯冠装着後、咬合圧負荷時にネジにおいても有効に
歯根材のしずみこみを防止する効果を有するためであ
る。

また、ネジ切り構造を施す部位としては、特に限定さ
れないが、好ましくは人工歯根材を埋入した場合に骨組
織のより深部と接触する部位を多孔構造層とし、その上
方の部位にネジ切り構造を施すのがよい。

次いで、ネジ切り構造を施された芯材の表面のネジ切
り構造の施こされていない部分に上述した多孔構造層と
の接着性を向上させるために芯材表面に１μｍ以上、好
ましくは10μｍ以上の凹凸を設けておくのが好ましい。

凹凸処理としては特に限定されるものではないが、通
常はブラスト処理、切削加工処理により行なわれるが、
はじめかかる凹凸形状を有するように鋳造しておいても
よい。

多孔構造層を形成させる場合には、芯材に炭素材料を
用いた際にはその表面に、又、金属材料を用いた際には
必要に応じて物理的炭素気相分解法などの手段により、
表面に炭素皮膜を形成させて芯材とし、これらの表面を
適当な繊維で多孔構造相を生成させるに有利な形に被覆
する。用いられる繊維の材質としては、例えば前記した
芯材の炭素、金属、そしてその形状としては比較的長繊
維を用いた編織布、不織布、フェルト紙、比較的短繊維
のチョップドストランドなどが用いられる。これらの繊
維で芯材表面を被覆するには、編織布、不織布、フェル
ト、紙、などの場合には適宜の大きさに切断して、必要
に応じて有機質接着材を用いて付着させ、更に必要なら
ば長繊維をもって巻きつけ（ワインディング）固定す
る。チョップド・ストランドを用いる場合には芯材表面
の必要部分に有機質接着剤を塗布しておき、これにチョ
ップド・ストランドをまぶすようにして付着する方式が
採用される。

以上芯材表面を繊維で被膜する方法について、種々説
明したが、とりわけ炭素繊維不織布を用いて基材を被膜
し必要に応じて有機接着剤又は炭素繊維を用いて固定す
る方法が好ましい。いずれの方法を採用するにしても、
最終的に得られたものには芯材表面が空隙率の高い繊維
相を形成しており後の熱分解炭素処理を施した結果、多
孔構造相を有利に生じさせるよう配慮すべきである。

次いで得られたもの（以下、これを堆積用炭素材と呼
ぶ。）に熱分解炭素を析出させて一体化させる。この熱
分解炭素処理は、基材の温度が600℃以上2300℃以下、
望ましくは700〜1100℃、基材から表面に向かって負の
温度勾配をもつ状態をつくるようにして、熱分解炭素を
析出させることが優れた炭素質多孔質層を形成させるた
めに重要である。つまり芯材と表面の繊維状物の強固に
結合固着させ、同時に繊維状物の内部、つまり芯材側が
最も密で、外部表面に向かって次第に空隙率が大きくな
るような空隙率分布をもった多孔構造層を大きくなるよ
うな空隙率分布をもった多孔構造層を形成させるため
に、以上のような条件が好適である。

更に必要に応じて多孔層形成後に該材料は最終形状
に、グラインダ等を用いて成形される。本発明の人工歯
根材を歯科治療に使用する際に滅菌等の処理をした後、
生体に埋入されるが多孔層への生体の侵入を速めるため
アパタイトやバイオガラス等生体活性セラミックスや骨
誘導因子等の細胞増殖促進物質を多孔層に含浸もしくは
コートしてもよい。その手法として、セラミックスを用
いる場合、上記のセラミックスを分散させたスラリー中
への浸漬、溶射、CVD（化学蒸着）などの方法がとられ
る。また細胞増殖促進物質については特開昭63−125260
号公報によって開示した方法により行われる。

また、歯肉上皮、ネジ部と接触する生体との接着性向
上のために、芯材表面をアパタイトやバイオガラス等生
体活性セラミックスでコートしてもよい。手法として
は、溶射や、ガラスの焼きつけなどが用いられる。

尚、本発明の人工歯根材を用いて治療を行う場合に
は、人工歯根材と歯冠台座が一体の場合と夫々が分離可
能な場合があるが、一体式の場合は骨組織内に埋入後２
〜３ヶ月経過した後に人工歯根材が充分結合固着した後
に歯冠を装着する。

また分離方式の場合には、芯材の中心部分を中空化し
ておき、該中空部に生体侵入防止のためにキャップを設
けるとよい。

キャップの固定は必要があれば骨セメント等の接着材
が使用できる。キャップ材質は生体内で安定であれば、
ポリマー、金属、セラミックス、炭素などに限定されな
い。しかし、精度よく作製したポリマー製のキャップは
接着材が不要であることから、例えばポリサルホン樹脂
等のポリマーが望ましい。キャップを被せた後、一旦、
上皮を縫合する。２〜３ヵ月経過後、再度切開し、キャ
ップを引き抜き、歯冠台座を該材料穴４に挿入し、骨セ
メントで固定し再度縫合する。数日後歯冠を台座に取り
つけ咬合圧の加わる様にする。どちらの術式において
も、該材料の植立は可能であるが生体が充分に侵入する
までの期間の安定は後者の方が良いため、手術の成功立
の点から後者の方が望ましい。

（実施例）実施例１図１に本発明の人工歯根芯材を示す。Ti丸棒から直径
４φ長さ4mmのネック部２、及び直径２φ長さ8mmの多孔
層基材部１を削り出した。ネック部上端から1mmの部分
から下にかけてネジピッチ0.8mmのネジ３を３周設け
た。次にネック部に歯冠台座（図２）がはまる六角形の
穴（歯冠台座固定用穴４）を設けた。本実施例では人工
歯根と歯冠台座５が分割式である例を示したが一体的で
あってもよい（6:固定用穴４との結合部）。

次に多孔層基材部に炭素繊維のフェルトを巻きつけ、
高周波誘導により加熱し、下記条件で炭素を炭素繊維間
に沈積させ、多孔層を形成させた。

CVD条件：原料 −ジクロルエチレンキャリアガス−Ar 温度 −900℃ 時間 −90分グラインダーにより形成後の多孔層は表面気孔径200
μｍ、気孔率60％厚さ約1mmであり表面に近づく程、気
孔率、気孔径の増加が見られた。

この様に調製した該材料を体重約4kgのカニクイザル
下顎骨に、ネジ構造部によりネジ切りを行いながら螺入
した。ポリサルフォン樹脂製のキャップ（図３。7:穴４
との結合部）を該材料の穴４に挿入した後、いったん上
皮を縫合する。２ヵ月経過後再度切開し、樹脂製のキャ
ップを該材料より引き抜き、歯冠台座５を該材料穴４に
挿入し骨セメントで固定し、再度縫合する。数日後歯冠
９を台座に取りつけ咬合圧の加わるようにする。（図
４。8:多孔層,10:海綿骨,11:ち密骨,12:歯肉上皮。）。

現在３ヶ月経過し、観察中であるが、これまでのとこ
ろ良好である。

（本発明の効果）本発明によれば芯材の一部に設けたネジにより、イン
プラントと顎骨は埋入直後から機械的な結合が可能とな
り、生体とのインターロッキングが形成されるまでのイ
ンプラントの動揺を防止できるので手術の成功率を上
げ、歯冠形成までの期間を短縮化できる。

【図面の簡単な説明】

第1,2図及び３図は、本発明の係る歯根材の人工歯根芯
材，歯冠台座及びキャップの一例を示し、第４図は歯冠
装着後の断面図を示し、さらに第５図は歯根材ネジ部断
面図を示す。 1:多孔層基材部,2:ネック部,3:ネジ,4:歯冠台座固定用
穴,5:歯冠台座,8:多孔層,9:歯冠。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 三菱化学株式会社東京都千代田区丸の内２丁目５番２号 (72)発明者大谷杉郎群馬県桐生市菱町黒川2010番地の２ (72)発明者柳沢定勝東京都港区三田２丁目３番34―407号 (72)発明者新島邦雄埼玉県大宮市上小町563番地 (72)発明者松浦一志神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成株式会社総合研究所内 (72)発明者町野洋神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献実開昭61−168805（ＪＰ，Ｕ) 特公昭61−9859（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61C 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材表面の一部に実質的に炭素材料で構成
された気孔率10％以上の多孔構造層を有する人工歯根材
であって、該人工歯根材の骨組織と接触する部分が、ネ
ジ切り構造を施されたネジ切り構造部分とより深部に埋
入される前記多孔構造層とからなることを特徴とする人
工歯根材。
【請求項２】該多孔構造層の厚さが0.1mm以上、かつ該
多孔層部の表面における孔径が100μｍ以上であり該気
孔径が該表面部から芯材側に向かって小さくなるように
構成された請求項１記載の人工歯根材。
【請求項３】芯材が炭素又は金属材料からなる導電材料
である請求項１記載の人工歯根材。