JP6645988B2 - 上部構造物が連結された歯科用結晶化ガラスブロック及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、人工歯牙の素材である結晶化ガラスブロックを用いてＣＡＤ／ＣＡＭ加工方法で人工歯牙を製造するにあたって、結晶化ガラスブロックの内部にコアの役割を行うことができる高強度ジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）を結合させる方法、インプラントフィクスチャ（ｆｉｘｔｕｒｅ）と締結される金属リンクをジルコニアポストに結合させる方法及びジルコニアポストに接合可能な結晶化ガラス及びその製造方法に関する。
経済が発展し国民所得の向上に伴い外見への関心が高まり、その関心に応じて歯科補綴物の審美性への関心も高まっている。その結果、審美性を持つ多種の歯科用補綴修復材が紹介されており、その中でも金属を使用しない非金属クラウン材料が多様に開発されている状況である。
クラウン材料は損傷した歯牙の象牙質とエナメル質に該当する部分を修復する補綴材料のことであって、適用部位によってインレー、アンレー、ベニア、クラウンなどに区分できる。クラウン材料で修復される位置は歯牙の表面であるため審美的特性が大きく求められ、対合歯との摩耗やチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）等の破折のため高い強度が求められる。従来、クラウン材料に使用される素材はリューサイト質ガラスセラミックス（ｌｅｕｃｉｔｅ ｇｌａｓｓ−ｃｅｒａｍｉｃｓ）、強化ポーセリン、又はフッ素燐灰石（ｆｌｕｏｒａｐａｔｉｔｅ、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ）結晶化ガラスがあり、これらは優れた審美的特性があるものの強度が８０〜１２０ＭＰａと低いため破折の可能性が高いという短所がある。そのため、現在、様々な素材の高強度クラウン素材を開発するための研究が進行中である。
リチウムシリケート結晶化ガラスは、１９７３年Ｍａｒｃｕｓ Ｐ． ＢｏｒｏｍとＡｎｎａ Ｍ． Ｔｕｒｋａｌｏ（Ｔｈｅ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏａｓｔ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ、Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ、ＣＡ、Ｏｃｔｏｂｅｒ ３１、１９７３（Ｇｌａｓｓ ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｎｏ．３−Ｇ−７３Ｐ））によって紹介された。Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ｋ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いて多様な結晶核の形成と成長熱処理条件の結晶相と強度について研究した。低温のリチウムメタシリケートから高温のリチウムジシリケート結晶相を示す時は３０〜３５ＫＰＳの強度を示し、これはホストガラス、母ガラス、Ｌｉ２ＳｉＯ５、Ｌｉ２ＳｉＯ３相の熱膨張係数の差に起因する残留応力によるものであった。
リチウムジシリケート結晶を含むガラスを用いて人工歯牙を製作する素材及び方法（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｄｅｎｔａｌ ｃｒｏｗｎ）は公知である（特許文献１）。しかし、公知の結晶化ガラスは、モノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）構造のクラウンを製作するための素材で、ジルコニア／金属に接合させて３階構造のブロック（ｔｒｉ−ｌａｙｅｒｅｄ ｂｌｏｃｋ）に適用するための結晶化ガラス素材は未だに紹介されたことがない。これは結晶化ガラス素材がジルコニアの熱膨張係数とマッチしなければならず（ｍａｔｃｈｉｎｇ）、結晶化ガラスとジルコニア、ジルコニアと金属をそれぞれ接合させることができる無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）が重要な要素である。
すなわち、従来は結晶化ガラスブロックが金属材質のリンクと結合されてインプラント審美補綴に適用されてきたが、この時、金属イオンによるアレルギーや金属性特有の不透明性が審美的な問題点になっている。特に金属と結晶化ガラスの結合であるため、２つの素材の物性差によって界面で破折や接合が容易ではなかった。
本発明が解決しようとする課題は、ジルコニアに接合可能な結晶化ガラス素材を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、ジルコニアに接合可能な結晶化ガラス素材を熱接合可能な無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）を提供することにある。
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、内部コアに高強度のジルコニアを結合させて強度と審美的な強点を両方持つアバットメント結晶化ガラスブロックを提供することにある。
そのために、本発明のリチウムシリケートガラスは、Ｌｉ２Ｏ １０〜１５重量％、ＳｉＯ２ ６８〜７６重量％、核形成剤の役割を行うＰ２Ｏ５ ２〜５重量％、ガラス転移温度と軟化点を増加させ、ガラスの化学的耐久性を増大させるＡｌ２Ｏ３ ０〜５重量％、ＺｒＯ２ ２〜３重量％、ガラスの熱膨張率を増加させるＣａＯ ０．５〜３重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜５重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜５重量％、着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）１〜２重量％を含み、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３の混合物０〜２．０重量％のガラス組成物を含む。
そのために、本発明のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスは、Ｌｉ２Ｏ １０〜１５重量％、ＳｉＯ２ ６８〜７６重量％、核形成剤の役割を行うＰ２Ｏ５ ２〜５重量％、ガラス転移温度と軟化点を増加させ、ガラスの化学的耐久性を増大させるＡｌ２Ｏ３ ０〜５重量％、ＺｒＯ２ ２〜３重量％、ガラスの熱膨張率を増加させるＣａＯ ０．５〜３重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜５重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜５重量％、着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）１〜２重量％を含み、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３の混合物０〜２．０重量％のガラス組成物を含む。
そのために、本発明のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスを製造する方法は、ガラス組成物を溶融した後、結晶成長するステップ、７００℃〜９００℃で１分〜２時間の間の１次結晶化熱処理ステップ及び８００℃〜９２０℃で１分〜２時間の間２次熱処理で結晶成長するステップを含む。
そのために、本発明の無機接合剤は、Ｌｉ２Ｏが８〜１２重量％、ＳｉＯ２が５０〜７０重量％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３重量％、ＣａＯ ０．５〜５重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜３重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜３重量％が添加され、核形成剤のＰ２Ｏ５ ０．５〜７重量％、着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）０．５〜１重量％、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３の混合物０〜１．０重量％であって、熱膨張係数は９．５〜１０．８×１０−６／℃であることを特徴とする。
本発明によるジルコニア接合用結晶化ガラス、及び無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は、従来不可能であった金属リンク／ジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）／結晶化ガラスをＣＡＤ／ＣＡＭ加工によって人工審美補綴に製作可能にする。これは従来のインプラント審美補綴が持つ金属／結晶化ガラス間の低い接合強度、低い破折抵抗性、審美性阻害を改善する効果がある。
また、無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は条件が揃ったとしても結晶化ガラスがジルコニアの熱膨張係数とマッチしなければ製品化が不可能であるが、本発明で提案する無機接合剤は、ジルコニアと結晶化ガラスの間に均一かつ緻密な構造に形成されて２つの素材間の接合強度を強化させて機械的安全性を高めるだけでなく細菌の侵入による２次感染の可能性を低減する。
上述の、そして、追加的な本発明の態様は添付された図面を参照して説明される好ましい実施例によってより明白になる。以下、本発明のかかる実施例によって当業者が容易に理解して再現できるように詳細に説明する。
本発明で提案する歯牙用高強度結晶化ガラスは、クリストバライト（ｃｒｉｓｔｏｂａｌｉｔｅ）、リチウムジシリケート（ｌｉｔｈｉｕｍ ｄｉｓｉｌｉｃａｔｅ）結晶とガラス質を含み、全体的に歯牙と非常に類似した色を呈するので審美性が高く歯科用材料に使用することに適している。
審美性、特に透光性は、緻密なバルク体で異種結晶相の屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ）の差による光の散乱程度が大きく影響を及ぼす。クリストバライトの屈折率は１．４８で、その含有量が増加するほど母ガラス又はリチウムジシリケート結晶相との界面が増加するため、光の散乱が激しくなり透過率が低くなる。したがって、歯科用に使用可能な投光性を示すためには適切な量のクリストバライト結晶相のみをガラス内に形成させなければならない。
結晶化ガラスの強度は互いに異なる熱膨張係数を有する相に形成された応力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）によって向上することができる。クリストバライトの熱膨張係数は１０．９×１０−６／℃と知られており、（Ｆ． Ａｕｍｅｎｔｏ、Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｓｔ、ｖｏｌ．５１、Ｊｕｌｙ．１９６６）リチウムジシリケートの熱膨張係数は１１．４×１０−６／℃と知られている。（Ｍａｒｃｕｓ Ｐ． Ｂｏｒｏｍ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ、ｖｏｌ．５８、ｎｏ．９−１０、１９７５）よって、ガラス（ｍｏｔｈｅｒ ｇｌａｓｓ）内で圧縮応力を誘導するためにクリストバライト結晶相の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有するガラス造成の設計が重要である。
また、従来のリチウムジシリケート（ｌｉｔｈｉｕｍ ｄｉｓｉｌｉｃａｔｅ）結晶化ガラスの強度（３５０ＭＰａ程度）より高い二軸強度を有し、投光性の側面でも審美補綴の素材に適用が可能なものと認められた。このようなガラス又は結晶化ガラスは、モノリシックに単一クラウンや橋義歯に適用可能で、高強度の補綴物に適用する場合にはジルコニア上端に接着され、これによって強度及び審美性が同時に具現され、臼歯部やブリッジのように高い荷重が印加される部位に適用できる。この時、ジルコニアとリチウムシリケート結晶化ガラスの接合界面の接着強度は従来のｐｏｒｃｅｌａｉｎ ｆｕｓｅ ｔｏ ｍｅｔａｌ（ＰＦＭ）に比べて２倍以上の引張接着強度（ｔｅｎｓｉｌｅ ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示した。
以下、本発明の好ましい実施形態によるジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）が結合されたＣＡＤ／ＣＡＭ用結晶化ガラス及び無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）製造方法について述べる。
本発明で提案する歯牙用高強度結晶化ガラスは、リチウムジシリケート結晶、クリストバライト、リン酸リチウム結晶を含む結晶化ガラスであって、本発明の強度と審美投光性を増大するために適用可能なガラスは、Ｌｉ２Ｏ １０〜１５重量％、ＳｉＯ２ ６８〜７６重量％、核形成剤の役割を行うＰ２Ｏ５ ２〜５重量％、ガラス転移温度と軟化点を増加させ、ガラスの化学的耐久性を増大させるＡｌ２Ｏ３ ０〜５重量％、ＺｒＯ２は２〜３重量％、ガラスの熱膨張率を増加させるＣａＯ ０．５〜３重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜５重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜５重量％を示し、その他の着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）は１〜２重量％を含み、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３は投光性に影響を与えるので混合して０〜２．０重量％が添加される。アルカリ酸化物はＫ２Ｏ又はＮａ２Ｏであっても良く、また、Ｋ２ＯとＮａ２Ｏが共に含まれたものであっても良い。
本発明の好ましい実施形態による歯牙用高強度結晶化ガラスは、歯牙と同じ又は類似の色を与えるために上述のように着色剤１〜２重量％をさらに含むことができる。着色剤は歯牙と同じ又は類似の色及び蛍光性を与えるためのものであって、赤色酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、黄色を示すセリア（ＣｅＯ２）、オレンジ色を示す五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、黒色を示す三酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３）、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＭｎＯ２又はこれらの混合物を使用することができる。例えば、赤色酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）又は五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）は出発原料とともに添加されて溶融が行われると歯牙の色と類似した薄い黄色（ｙｅｌｌｏｗ）を帯びるようになり、酸化チタニウム（ＴｉＯ２）は白色を帯びて歯牙の色と非常に類似した色を与えるようになる。
上述の出発原料を称量して混合し、この時、Ｌｉ２Ｏの代わりにＬｉ２ＣＯ３を添加することもでき、Ｌｉ２ＣＯ３の炭素（Ｃ）成分である二酸化炭素（ＣＯ２）はガラスの溶融工程でガスで排出されて抜けるようになる。また、アルカリ酸化物でＫ２Ｏ及びＮａ２Ｏの代わりにそれぞれＫ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３を添加することもでき、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３の炭素（Ｃ）成分である二酸化炭素（ＣＯ２）はガラスの溶融工程でガスで排出されて抜けるようになる。
混合は乾式混合工程を利用し、乾式混合工程としてはボールミリング（ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ）工程などを使用することができる。ボールミリング工程について具体的に述べると、出発原料をボールミリング機（ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に装入し、ボールミリング機を所定の速度で回転させて出発原料を機械的に粉砕し均一に混合する。ボールミリング機に使用されるボールはジルコニア又はアルミナのようなセラミック材質からなるボールを使用することができ、ボールの大きさはすべて同じ又は少なくとも２つ以上の大きさを有するボールを使用することができる。目標とする粒子の大きさを考慮してボールの大きさ、ミーリング時間、ボールミリング機の分あたり回転速度などを調節する。一例として、粒子の大きさを考慮してボールの大きさは１ｍｍ〜３０ｍｍ程度の範囲に設定し、ボールミリング機の回転速度は５０〜５００ｒｐｍ程度の範囲に設定することができる。ボールミリングは目標とする粒子の大きさなどを考慮して１〜４８時間の間実施することが好ましい。ボールミリングによって出発原料は微細な大きさの粒子に粉砕され、均一な粒子大きさを有し同時に均一に混合されるようになる。
混合された出発原料を溶融炉に入れ、出発原料が入った溶融炉を加熱して出発原料を鎔融する。ここで、溶融とは、出発原料が固体状態でなく液体状態の粘性を有する物質状態に変化されることを意味する。溶融炉は高融点を有し強度が大きく溶融物が粘りつく現象を抑制するために接触角が低い物質からなることが好ましく、そのために、白金（Ｐｔ）、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ−ｃａｒｂｏｎ）、シャモット（ｃｈａｍｏｔｔｅ）のような物質からなるか、白金（Ｐｔ）又はＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ−ｃａｒｂｏｎ）のような物質で表面がコーティングされた溶融炉であることが好ましい。
溶融は１４００〜２０００℃で常圧で１〜１２時間の間行うことが好ましい。溶融温度が１４００℃未満の場合には出発原料が鎔融し切れない場合があり、前記溶融温度が２０００℃を超える場合には過度なエネルギーの消耗が必要で経済的ではないため、上述した範囲の温度で溶融することが好ましい。また、溶融時間が短すぎる場合には出発原料が十分に鎔融されない場合があり、溶融時間が長すぎる場合には過度なエネルギーの消耗が必要で経済的ではない。溶融炉の昇温速度は５〜５０℃／ｍｉｎ程度であることが好ましいが、溶融炉の昇温速度が緩すぎる場合には時間が長くかかり生産性が落ち、溶融炉の昇温速度が速すぎる場合には急激な温度上昇によって出発原料の揮発量が多くなり結晶化ガラスの物性が良くない場合があるため、上記範囲の昇温速度で溶融炉の温度を上げることが好ましい。溶融は酸素（Ｏ２）、空気（ａｉｒ）のような酸化雰囲気で行うことが好ましい。
溶融物を所望の形態及び大きさの歯牙用結晶化ガラスを得るために所定の成形モールドに注ぐ。成形モールドは高融点を有し強度が大きくガラス溶融物が粘りつく現象を抑制するために接触角が低い物質からなることが好ましく、そのために、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、カーボン（ｃａｒｂｏｎ）のような物質からなり、熱衝撃を防止するために２００〜３００℃で予熱して溶融物を成形モールドに注ぐことが好ましい。
成形モールドに入った溶融物が冷却されて６０〜１００℃になると、結晶化熱処理焼成炉に移してガラスを核形成及び結晶成長させる。第１熱処理は７００〜９００℃の区間で結晶化熱処理が行われ、維持時間は１分〜２時間にわたって行われる。第２熱処理工程は選択事項であって、第１熱処理の後、第２熱処理工程を行うことなく加工した後、そのまま補綴に適用されることもでき、第２熱処理工程を介して結晶成長を増加させて強度を増加させた後、補綴に適用することもできる。この時、第２熱処理工程は８００〜９２０℃で維持時間１分〜２時間の間行われ、第２熱処理選択事項は、補綴適用分野による強度の要求程度、補綴製造工程の短縮などを考慮して消費者が選択的に決定できる。
第１熱処理温度が７００℃未満の場合には低い温度によって無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）が溶けないため、ジルコニアとガラスを結合させることができず、結晶化ガラスを加工するには低い強度を示す。第１熱処理温度が９００℃以上では核の大きさが増加し得るため加工が難しく、ブロックの変形が発生する場合がある。第２熱処理工程は、消費者の選択事項で、第２熱処理温度が８００℃未満では粗大な（ｃｏａｒｓｅ）結晶成長が迅速に行われないため非効率的で、９２０℃以上では結晶化ガラスの変形が発生する温度であるため使用することができない。ＣＡＤ／ＣＡＭ加工は、核形成熱処理又は核形成−結晶成長熱処理の後のいずれにも可能で、第１熱処理の後であることが好ましい。この時、形成されるリチウムジシリケート結晶相は母ガラスの熱膨張係数の差に起因する圧縮応力が印加され微細な大きさによって機械加工が可能である。
熱処理時間が短すぎる場合には結晶成長が十分に起きない場合があり、熱処理時間が長すぎる場合には過度なエネルギーの消耗が必要で経済的ではない。熱処理温度までの昇温速度は１０〜６０℃／ｍｉｎ程度であることが好ましいが、昇温速度が緩すぎる場合には時間が長くかかり生産性が落ち、昇温速度が速すぎる場合には急激な温度上昇によって出発原料の揮発量が多くなり結晶化ガラスの物性が良くない場合があるため、上記範囲の昇温速度で温度を上げることが好ましい。熱処理は酸素（Ｏ２）、空気（ａｉｒ）のような酸化雰囲気で行うことが好ましい。熱処理によってガラス構造内の原子の移動が行われガラスは相変化が起きるようになる。すなわち、熱処理によって結晶成長が起きてリチウムシリケート結晶を含む結晶化が起きるようになり、これによって結晶化ガラスを得ることができる。
熱処理温度によって生成される結晶の種類とその結晶の含有量は異なる場合がある。熱処理温度によってリチウムジシリケート（ｌｉｔｈｉｕｍ ｄｉｓｉｌｉｃａｔｅ）（Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ５）、リン酸リチウム（ｌｉｔｈｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）（Ｌｉ３ＰＯ４）、クリストバライト（ｃｒｉｓｔｏｂａｌｉｔｅ）（ＳｉＯ２）のような結晶の成長があり、生成される結晶の種類とその結晶の含有量は出発原料の構成成分及び構成成分の含有量などによって異なる場合がある。
上述した結晶化熱処理によって得られたジルコニア接合結晶化ガラスブロック又は金属／ジルコニア接合結晶化ガラスブロックは、切削加工によってクラウン形状に加工され自然歯牙に近くなるように色特性を与えた後、インプラント埋植物に結合させるようになる。
以下、リチウムジシリケート結晶化ガラス／又はガラスを加圧鋳造法を用いて人工補綴物に製作する方法について述べる。
加圧鋳造は、ガラス又は結晶化ガラスインゴットを９２０℃〜１０００℃の区間でガラス物の粘性を下げて埋没剤内に位置するクラウン形状の空き空間に入れる方式で行われる。また、同時にガラス相がリチウムジシリケート結晶相に相転換され、リチウムジシリケートインゴットは加圧鋳造熱処理の後、そのままリチウムジシリケート結晶相となり、結晶形状が一軸方向に増加する差を示す。
無機接合剤による金属／ジルコニア／結晶化ガラス接合は同時に行うことも可能で、別個に行うことも可能である。これらの接合条件は上述の通り７００〜９００℃の区間に１分〜２時間の間熱間接合で行われる。無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は不活性（ｉｎｅｒｔ）ジルコニア素材と化学的結合が可能な活性度の高い（ａｃｔｉｖｅ）造成で発明した。ジルコニアと反応性が高いＬｉ２Ｏが８〜１２重量％、構造骨格に該当するＳｉＯ２が５０〜７０重量％、ガラス転移温度と軟化点を増加させ、ガラスの化学的耐久性を増大させるＡｌ２Ｏ３ ０〜３重量％、ガラスの熱膨張率を増加させるＣａＯ ０．５〜５重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜３重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜３重量％が添加され、接合剤に色を与える際に不透明性を示すために核形成剤のＰ２Ｏ５ ０．５〜７重量％、その他の着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔｓ）は０．５〜１重量％を含み、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３は投光性に影響を与えるので混合して０〜１．０重量％が添加される。この無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）の造成は、ジルコニアとの化学的結合は勿論、金属とジルコニア、ジルコニアと結晶化ガラスブロックの間で熱膨張係数がマッチするように９．５〜１０．８×１０−６／℃の熱膨張係数を有する造成に設計される。
本発明によるジルコニア接合用結晶化ガラス、無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は、従来不可能であった金属リンク／ジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）／結晶化ガラスを含むクラウン補綴材料をＣＡＤ／ＣＡＭ加工によって人工審美補綴に製作することを可能にする。これは従来のインプラント審美補綴が持つ金属／結晶化ガラス間の低い接合強度、低い破折抵抗性、審美性阻害を改善する効果がある。特に不活性材料であるジルコニアを熱間接合によって化学的結合を可能にする無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は初めて試みられた結合方式とも言える。加えて、この無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は設定された条件が揃ったとしても結晶化ガラスがジルコニアの熱膨張係数とマッチしなければ製品化が不可能であるため、この結晶化ガラス造成もジルコニア熱間接合において初めて提案される発明である。
図１は、結晶化ガラスブロック／ジルコニアポスト／金属リンクが適用されたＣＡＤ／ＣＡＭ加工審美補綴ブロックの概念図である。結晶化ガラスブロック１とジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）２が無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）によって熱間接合が行われ、この時、結晶化ガラスブロックは熱間接合が行われる温度でも変形がなく、加工性が確保される造成でなければならない。本発明の結晶化ガラスは、７００〜９００℃の区間で１分〜２時間の間熱間接合する条件を経た後も機械加工が可能であることが核心で、その後そのまま人工補綴素材に適用可能な程度の審美的特性を有する投光性及び色が発現されるべきである。そして、必要に応じては、２次結晶化熱処理工程（８００〜９２０℃で維持時間１分〜２時間）を経て強度を増加させることで、より高荷重が印加される適用分野に使用することができる使用上選択が可能な素材である。
金属リンク３は、インプラントフィクスチャと結合する部位であり、その内部は締結ねじ孔４が加工される。金属リンクとジルコニア接合は従来はレジン系列のセメントを使用していたが、本発明では熱間接合を実施して接合力を増加させて補綴適用性を高めることを目指した。金属リンク３とジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）２の接合は結晶化ガラス／ジルコニア／金属接合時にも可能で、熱処理時の金属の酸化を減らすために既に結合された結晶化ガラス／ジルコニアに金属リンクを低い温度で別途接合することも可能である。
本発明で開発した無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）は、従来のジルコニア／ベニア陶材間の接合力に比べて２倍以上の結合強度を示す。
図２は、従来のジルコニアベニア製品と本発明で提案した技術が適用された製品の間のせん断結合強度を示す。図２に示すように、本発明で提案した技術が適用された製品は、従来の製品に比べて２つの素材間の強い結合によって機械的安全性が増加しただけでなく、細菌侵入による２次感染の可能性を低減する役割も行う。
図３は、接合界面に対してエッチングした後の微細構造を示す。ジルコニアと結晶化ガラスの間で無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）が均一かつ緻密な構造に形成されており、無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）の特定成分がジルコニアを湧出させることによって２次結晶相の形成による化学的結合が発生しているものと考えられる。
本発明は、図面に示す一実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものにすぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であればこれから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。
１ 結晶化ガラスブロック
２ ジルコニアポスト
３ 金属リンク
４ 締結ねじ孔
２ ジルコニアポスト
３ 金属リンク
４ 締結ねじ孔
Claims (7)
- Ｌｉ２Ｏ １０〜１５重量％、ＳｉＯ２ ６８〜７６重量％、核形成剤の役割を行うＰ２Ｏ５ ２〜５重量％、ガラス転移温度と軟化点を増加させ、ガラスの化学的耐久性を増大させるＡｌ２Ｏ３ ０〜５重量％、ＺｒＯ２ ２〜３重量％、ガラスの熱膨張率を増加させるＣａＯ ０．５〜３重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜５重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜５重量％、着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）１〜２重量％、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３の混合物０〜２．０重量％を含むガラス組成物の溶融冷却物を無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）の塗布されたジルコニアポスト（ｐｏｓｔ）と接合するにあたり、ガラス組成物の核形成及び結晶成長並びにジルコニアポストとガラス組成物との接合が行われるように７００℃〜９００℃で１分〜２時間の間熱処理する
ことを特徴とするクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - 前記リチウムシリケートガラス組成物は、
Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ １〜１０重量％、かつ、Ｋ２Ｏは０．５〜５重量％であり、
ＣａＯ ０．５〜３重量％をさらに含む
請求項１に記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - 前記ガラスの熱膨張係数は、
１００℃〜４００℃の温度範囲内で９．８〜１０．５×１０−６／℃である
請求項１に記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - Ｌｉ２Ｏ １０〜１３重量％、ＳｉＯ２ ７０〜７５重量％、Ｐ２Ｏ５ ２〜５重量％、Ａｌ２Ｏ３ １〜５重量％、ＺｒＯ２は２〜３重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜５重量％である
請求項１に記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - 前記７００℃〜９００℃で１分〜２時間の間熱処理の後、
８００℃〜９２０℃で１分〜２時間の間２次熱処理で結晶成長するステップを含む
請求項１ないし４のいずれかに記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - 前記７００℃〜９００℃で１分〜２時間の間熱処理によってガラス質を主成分にリチウムジシリケートが形成され、前記２次熱処理によってリチウムジシリケート結晶相を主成分にクリストバライト結晶が付加的に形成される
請求項５に記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。 - 前記無機接合剤（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｏｎｄ）の造成は、Ｌｉ２Ｏが８〜１２重量％、ＳｉＯ２が５０〜７０重量％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３重量％、ＣａＯ ０．５〜５重量％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜３重量％、Ｋ２Ｏ ０．５〜３重量％が添加され、核形成剤のＰ２Ｏ５ ０．５〜７重量％、着色剤（ｃｏｌｏｒａｎｔ）０．５〜１重量％、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｆ、Ｌａ２Ｏ３の混合物０〜１．０重量％であり、熱膨張係数は９．５〜１０．８×１０−６／℃である
請求項１ないし６のいずれかに記載のクリストバライト結晶相を含有するリチウムジシリケート結晶化ガラスの製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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