JP6071472B2 - 歯科補綴物用部材、及び歯科補綴物用部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、人工歯根（インプラント、フィクスチャー）により歯列の欠損部を補う歯科補綴物に用いられる、人工歯根やアバットメント等の歯科補綴物用部材、及び該歯科補綴物用部材の製造方法に関する。

人工歯根を用いた歯科補綴物は、顎骨に一端側が埋設される人工歯根と、この人工歯根に一端側が固定され、他端側が口腔内側に突出するように配置されるアバットメントと、該アバットメントの突出する端部に被せられるように配置されて人工歯として機能する人工歯冠と、を具備している。

ここで、アバットメントは、人工歯根と人工歯冠とを連結して保持するので、ある程度以上の強度、耐久性及び生体への適合性が必要とされている。かかる観点からアバットメントを構成する材料としてチタン合金が用いられることが多かった。
しかしながら、チタン合金はその色彩が黒色に近いことから、アバットメントの端部に人工歯冠を被せたときに人工歯冠を透けてアバットメントの黒色が見えて外観が好ましくないことがあった。

これに対して例えば特許文献１にはアバットメントを構成する材料としてジルコニア等のセラミックを用いた技術が開示されている。これによれば、白色のセラミックにより上記したような外観の不具合を解消することができるとしている。

特開２０１０−０４６１５３号公報

しかしながら、このようなセラミックによるアバットメントでは、その性質上靱性が低く、割れやすいという問題がある。色彩についてもさらに自然歯に近づけることによる審美性の向上が望まれている。
また、アバットメントに限らず人工歯根についてもその一部が外観から視認されることがあるため同様の問題がある。

そこで本発明は、強度及び審美性に優れる、人工歯根を用いた歯科補綴物を構成する部材である歯科補綴物用部材を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、人工歯根（１２）を具備する歯科補綴物（１０）を構成し、人工歯冠の内側に配置される歯科補綴物用部材（１２、１３）であって、Ｚｒ−１４Ｎｂ合金により構成され、その表面にＺｒＯ_２を主成分とする層である表面層が２０μｍ以上８０μｍ未満の厚さで形成されており、表面層の表面が日本色研配色体系２０１系に準じたカラーシートのＧｙ８．０以上である、歯科補綴物用部材により前記課題を解決する。

請求項２に記載の発明は、人工歯根（１２）を具備する歯科補綴物（１０）を構成し、人工歯冠の内側に配置される請求項１に記載の歯科補綴物用部材（１２、１３）を製造する方法であって、Ｚｒ−１４Ｎｂ合金により構成された歯科補綴物用部材となるべき部材に酸化処理をする工程を含み、前記工程では、酸素濃度が４％〜２０％の雰囲気で、次の（１）乃至（３）のいずれかの条件で前記酸化処理をする、歯科補綴物用部材の製造方法である。
（１）７００℃以上８００℃未満で１０時間
（２）８００℃以上８５０℃未満で１時間以上２時間未満
（３）８５０℃以上９００℃未満で０．５時間以上２時間未満

本発明によれば、強度及び審美性に優れる、人工歯根を用いた歯科補綴物を構成する部材である歯科補綴物用部材を提供することができる。

歯科補綴物１０の構造を説明する図である。 図２（ａ）は、表面層のＸ線回折分析結果を表す１つのグラフ、図２（ｂ）は表面層のＸ線回折分析結果を表す他のグラフである。 図３（ａ）は、表面層の厚さ測定結果を表す１つのグラフ、図３（ｂ）は表面層の厚さ測定結果を表す他のグラフである。 図４（ａ）は、Ｎｏ．３における表面層の表面写真、図４（ｂ）は、Ｎｏ．５における表面層の表面写真、図４（ｃ）は、Ｎｏ．１２における表面層の表面写真である。 図５（ａ）は、Ｎｏ．５における表面層の断面写真、図５（ｂ）は、Ｎｏ．６における表面層の断面写真、図５（ｃ）は、Ｎｏ．７における表面層の断面写真、及び図５（ｄ）は、Ｎｏ．８における表面層の断面写真である。 図６（ａ）は、Ｎｏ．１における表面層の断面写真、図６（ｂ）は、Ｎｏ．５における表面層の断面写真、図６（ｃ）は、Ｎｏ．１２における表面層の断面写真、及び図６（ｄ）は、Ｎｏ．１４における表面層の断面写真である。 各条件における試料表面の色彩を表す図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は１つの実施形態を説明する図で、歯科補綴物１０についてその構成を模式的に表す分解図である。歯科補綴物１０は、人工歯冠１１、人工歯根１２、及びアバットメント１３を有している。

人工歯冠１１は、歯列の欠損部を実質的に補う部位である。従って、人工歯冠１１はその外観が歯牙を模した形状を有しており、歯牙の形状及び質感が再現されている。人工歯冠１１は容器状に形成されており、その内側に後述するアバットメント１３を挿入し、受け部１１ａでアバットメントと連結するように構成されている。人工歯冠としては公知のものを適用することができる。

人工歯根１２は、本発明における歯科補綴物用部材の１つであり、インプラント、フィクスチャーとも呼ばれ、歯槽骨に埋められて歯科補綴物１０を口腔内に適切に固定するための部材である。人工歯根１２の形状は公知のものを適用することができる。

アバットメント１３は、本発明における歯科補綴物用部材の１つであり、人工歯冠１１と人工歯根１２との間に配置され、これらを連結して人工歯冠１１を保持する部材である。より詳しくは、アバットメント１３の一端側が人工歯根１２に形成された孔１２ａに差し込まれるようにして固定され、アバットメント１３の他端側が人工歯冠１１の内側に挿入され、受け部１１ａに差し込まれるようにして固定される。アバットメント１３の形状は公知のものを適用することができる。

人工歯根とアバットメントとの連結構造は様々な形態が提案されており、例えばアバットメントに雄ネジ、人工歯根の孔に雌ネジが形成され、螺合して固定する形態や、アバットメントと人工歯根とを他のネジにより固定する形態がある。本発明はこのような形態は特に限定されることなく適用することができる。

歯科補綴物用部材である、人工歯根１２及びアバットメント１３は、Ｚｒ−１４Ｎｂ合金により形成され、その表面にＺｒＯ_２を主成分とする８０μｍ未満の厚さの層である表面層を有している。ここで「主成分」とは、この層を構成する全成分の５０％以上を占める成分を意味する。ここで厚さの測定は特に限定されることなく公知の方法でおこなうことができる。当該表面層の厚さはほぼ均一であることから、例えばＳＥＭ等により一部の写真を撮影し、表面層の厚さを測定すればよい。
これによれば表面層におけるひび割れを防止することができる。ここでひび割れがないとは、表面層の断面の１０００倍のＳＥＭ像において目視で亀裂が生じていないことが確認できることを意味する。
また、表面層の厚さは２０μｍ以上であることが好ましい。これにより厚さを十分に確保することができ、歯科補綴物用部材の表面がまだら状となることをより確実に防止することができる。

また、歯科補綴物用部材は表面層によりその色が人工歯冠と同じ又はこれに近い色彩とされている。すなわち、白色か白色に近い色である。好ましくは、表面層の表面が日本色研配色体系２０１系に準じたカラーシートのＧｙ８．０以上の白色である。

以上のような歯科補綴物用部材によれば靱性（すなわち、強度）に優れ、その色彩も天然歯に近いものとなる。これにより、審美性を有しつつも耐久性に優れ、長い間の使用にも耐え得る歯科補綴物用部材を提供できる。

次に、１つの実施形態にかかる歯科補綴物用部材の製造方法について説明する。歯科補綴物用部材の製造方法は、Ｚｒ−１４Ｎｂ合金ボタン状インゴットを作製する工程と、鋳造・切断工程と、加工工程と、酸化処理工程と、を含んでいる。

Ｚｒ−１４Ｎｂ合金ボタン状インゴットを作製する工程（以下「工程Ｓ１」と記載することがある。）は、高純度のＺｒ（例えば純度９９．６質量％）と、高純度のＮｂ（例えば純度９９．９質量％）とをＺｒ−１４Ｎｂを形成することができる配分で溶解し、これを固めることにより得ることができる。この工程は公知の方法を適用することが可能であり、均質性を高めるために複数回にわたって溶解と固化とを繰り返してもよい。

鋳造・切断工程（以下「工程Ｓ２」と記載することがある。）は、工程Ｓ１で得られたインゴットを溶解し、鋳造により棒状のＺｒ−１４Ｎｂを得て、これを所定の大きさに切断する工程である。所定の大きさとは、次に説明する加工工程において切削機械に供される材料としての大きさである。

加工工程（以下「工程Ｓ３」と記載することがる。）は、工程Ｓ２で得られた材料を加工機に設置し、切削加工により歯科補綴物用部材の形状を成形する工程である。これは例えば歯科用のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに基づき、ＮＣ工作機械により切削することを挙げることができる。また、切削された後に研磨が行われてもよい。

酸化処理工程（以下「工程Ｓ４と記載することがある。）は、工程Ｓ３により得られた歯科補綴物用部材の形状が成形された部材を酸化処理してＺｒＯ_２を主成分とする上記表面層を形成する工程である。表面層を形成する条件は次の通りである。大気雰囲気中（すなわち酸素濃度が２０％程度）で、次の（１）〜（３）のいずれかの温度と時間との関係を満たすように材料を晒す。
（１）７００℃以上８００℃未満で１０時間
（２）８００℃以上８５０℃未満で１時間以上２時間未満
（３）８５０℃以上９００℃未満で３０分以上２時間未満

以上の条件を満たすことにより、上記したような表面層を得ることができる。なお、酸素濃度は必ずしも２０％である必要はなく、４％〜２０％であることが好ましく、かかる濃度雰囲気中で処理をすることができる。

実施例では、上記した酸化処理工程における処理温度及び処理時間を変更した場合に形成されるＺｒＯ_２層について調べた。このときの処理は大気雰囲気で行った。従って酸素濃度は概ね２０％である。また、用いた試料は直径１０ｍｍの円板状のＺｒ−１４Ｎｂである。表１に条件及びその結果を示した。ここで、「時間（ｈ）」は、条件温度（目標温度に達してからの保持時間である。

結果において、「厚さ」は、ＳＥＭによる断面写真から測定し、表面層の厚さが８０μｍ未満の場合には「○」、表面層の厚さが８０μｍ以上の場合には「×」とした。これは後述するように表面層が８０μｍ以上に厚くなると表面層にひびが多くなり、強度に問題が生じる可能性が高くなるからである。
「ひび」は、表面層に生じたひびの程度により評価をおこなったものであり、ＳＥＭによる１０００倍の像で亀裂が観察されない場合を「○」、亀裂が観察された場合を「×」とした。
「色」は、試料表面の色を評価したものであり、日本色研配色体系２０１系に準じたカラーシートのＧｙ８．０以上の白色であれば「○」、Ｇｙ８．０より下であるものを「×」とした。

表１からわかるように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０では表面層（ＺｒＯ_２層）の厚さが８０μｍ未満でありひびが生じなかった。さらにＮｏ．４、Ｎｏ．６、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０では、色が良好であり、特に強度及び審美性に優れた表面層を具備する歯科補綴物用部材を得ることが可能となる。
一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、及びＮｏ．５では色について問題が生じた。このときの表面層の厚さはいずれも２０μｍより薄かった。
また、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４では、色は良好であったが、厚さが８０μｍ以上となり、表面層にひびが生じ、靱性（強度）に問題が生じる結果となった。

以下に、上記結果について例を挙げて説明する。
＜表面層の成分＞
Ｘ線回折法により表面層の成分を調べた。図２（ａ）、図２（ｂ）にその結果を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）とも横軸は２θ、縦軸は強度である。各線にはそれぞれ処理温度と処理時間を表している。
図２（ａ）、図２（ｂ）からわかるように、いずれの場合も一番多く含まれているのがＺｒＯ_２ ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃであると考えられる。その他の結晶構造のＺｒＯ_２も若干含まれている。一方、ＮｂＯ、ＮｂＯ_２はほとんど検出されなかった。

＜表面層の厚さ＞
ＳＥＭによる表面層の断面写真に基づいて表面層の厚さを調べた。図３（ａ）は処理温度を８００℃とし、処理時間をそれぞれ変更した例である。図３（ｂ）は処理時間を０．５ｈとし、処理温度を変更した例である。それぞれのグラフの横軸は条件、及び表１に対応するＮｏ．を表し、縦軸は表面層の厚さである。
図３（ａ）、図３（ｂ）からわかるように、高温であるほど、また処理時間が長いほど表面層が厚くなる傾向にあり、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４では厚さが８０μｍ以上になることがわかる。

＜表面層のひび＞
表面層に発生するひびについてＳＥＭで観察した。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）には表面層を表面から撮影したＳＥＭによる画像（１０００倍）を表した。各図に処理条件、及び表１に対応するＮｏ．を示した。これらからわかるように、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５ではひびが発生することなく、Ｎｏ．１２の例では表面層にひびが発生する。

また、図５、図６には表面層の断面を撮影したＳＥＭによる画像を表した。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、処理温度を８００℃とし、処理時間をそれぞれ変更した例である。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、処理時間を０．５ｈとし、処理温度を変更した例である。各図に処理条件及び表１に対応するＮｏ．を示した。
これら図からわかるように、表面層が８０μｍ以上になると（Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４）ひびが発生している。

＜色＞
図７には、試料表面の色を比べた例を表した。各例には処理条件及び表１に対応するＮｏ．を併せて示している。図７からわかるように、処理時間、及び温度の観点から、表面層の厚さが薄くなるとまだら状が表れることがわかる。従って、試料の大きさや形状等の条件によってはまだらが目立つことがある。

１０ 歯科補綴物
１１ 人工歯冠
１２ 人工歯根（歯科補綴物用部材）
１３ アバットメント（歯科補綴物用部材）

Claims (2)

1. 人工歯根を具備する歯科補綴物を構成し、人工歯冠の内側に配置される歯科補綴物用部材であって、
   Ｚｒ−１４Ｎｂ合金により構成され、
   その表面にＺｒＯ_２を主成分とする層である表面層が２０μｍ以上８０μｍ未満の厚さで形成されており、
   前記表面層の表面が日本色研配色体系２０１系に準じたカラーシートのＧｙ８．０以上である、歯科補綴物用部材。
2. 人工歯根を具備する歯科補綴物を構成し、人工歯冠の内側に配置される請求項１に記載の歯科補綴物用部材を製造する方法であって、
   Ｚｒ−１４Ｎｂ合金により構成された前記歯科補綴物用部材となるべき部材に酸化処理をする工程を含み、
   前記工程では、酸素濃度が４％〜２０％の雰囲気で、次の（１）乃至（３）のいずれかの条件で前記酸化処理をする、歯科補綴物用部材の製造方法。
   （１）７００℃以上８００℃未満で１０時間
   （２）８００℃以上８５０℃未満で１時間以上２時間未満
   （３）８５０℃以上９００℃未満で０．５時間以上２時間未満