JP6725643B2

JP6725643B2 - チタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックピンスレッダ

Info

Publication number: JP6725643B2
Application number: JP2018505414A
Authority: JP
Inventors: ワン・ジェ−ウォン
Original assignee: WANG, Je-Won
Current assignee: WANG, Je-Won
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-02-22
Also published as: TW201705922A; RU2685685C1; BR112018002322B1; DK3332734T3; PL3332734T3; EP3332734B1; ES2879865T3; CN107847304A; PT3332734T; SA518390857B1; JP2018521801A; KR101586082B1; CA2994523A1; CN107847304B; EP3332734A4; US10433937B2; MX2018001463A; WO2017022915A1; EP3332734A1; HUE055559T2

Description

本発明は、歯科インプラント用マジックスレッダに関し、具体的には、チタンと骨の強度と弾性度の差を考慮して、スレッド部の厚さと、スレッド部間のピッチとを特定することで、咬合力が加えられる時にスレッド部による歯槽骨の応力をできるだけ減少させ、歯槽骨が破損することをできるだけ防止して、安定した構造下で結合強度を高めることができ、スレッド部を四角平板状に構成し、ねじ山の角度を特定の数値範囲内に特定することで、歯槽骨に対するスレッド部の一側方向（Ａ方向）に対する圧縮のみが行われ、Ａ方向に対して傾斜したＢ方向またはＣ方向に対しては圧縮を最小化することができ、応力分散を極大化することができる歯科インプラント用マジックスレッダに関する。

歯科インプラントは、人工に作製した歯牙を移植する手術を意味し、消失した歯根を代替できるように、人体に対する拒絶反応のないチタン（titanium）などで作製した歯根であるフィクスチャ（fixture）を歯牙が抜けた歯槽骨に植え込んだ後、人工歯牙を固定させて歯牙の機能を回復させる手術であり、周辺の歯牙組織を損傷せず、自然歯牙と機能や形状が同一で且つ虫歯ができないことから半永久的に使用可能であり、近年、インプラント手術が急増している。

かかるインプラントは、フィクスチャの種類に応じて様々であるが、所定のドリルを使用して植立位置を穿孔した後、フィクスチャを歯槽骨に植立して骨に骨融合させた後、フィクスチャにアバットメント（abutment）を結合させてから、アバットメントに最終の補綴物を着せることで完了することが一般的である。

インプラントは、人工歯根として植立されるフィクスチャ（Fixture）と、フィクスチャ上に結合するアバットメント（Abutment）と、アバットメントをフィクスチャに固定するアバットメントスクリュー（Abutment Screw）と、アバットメントに結合する人工歯牙とを含む。ここで、アバットメントをフィクスチャに結合する前に、すなわち、歯槽骨にフィクスチャが骨融合するまでの期間中に、治療アバットメント（図示せず）がフィクスチャに結合し、結合状態を維持することもある。

また、前記フィクスチャは、インプラントが手術される位置にドリルなどを用いて歯槽骨に形成された植立孔に植立される部分として人工歯根の役割をするものであって、フィクスチャ本体と、フィクスチャ本体の外面にはねじ部（本発明のスレッダに相当する）が形成される。

かかるねじ部は、歯槽骨に挿入されてフィクスチャと歯槽骨が強固に結合され得るようにするだけでなく、フィクスチャと歯槽骨の接触面積を増大させることで、歯槽骨に対するフィクスチャの固定力を強化させる役割をする。

図４には従来技術によるインプラントフィクスチャが開示される。

前記インプラントフィクスチャ１００は、上端から下端まで同じ大きさのねじ山１１１が形成される本体部分１１０と、その本体部分１１０の下側に配置され、外部に切削溝１２１が形成されている進入部１２０からなる。かかる従来技術によるインプラントフィクスチャは、繰り返し回転による挿入時に現れるトルク様相が初期には上昇し、その後、徐々に減少する傾向にあり、初期固定力が低くなる問題点があるため、インプラントフィクスチャは、歯槽骨内に圧縮され、押圧され、固定されなければならない。これは、骨治療が遅くなり、骨治療後に咬合力（咀嚼力）が生じる際にスレッダと歯槽骨との間にせん断力が発生して歯槽骨が破壊されやすく、スレッドと歯槽骨の強度と弾性度の差が考慮されず、歯槽骨破折の可能性が高い。

また、ねじ山は、先端がシャープな三角形の断面を有することから回転時に挿入が容易である一方、歯槽骨に対して水平方向だけでなく、傾斜面によって垂直方向にも圧縮されるため、歯槽骨が損傷する恐れがあり、多量の骨片が発生する問題がある。

したがって、チタンからなるフィクスチャのねじ山の強度と弾性度、歯槽骨の強度と弾性度の差を考慮して咬合力が加えられる時に、歯槽骨の破折を防止し、圧縮強度および応力発生を最小化することができる新たな構造のフィクスチャの開発が必要とされている。

したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、チタンと骨の強度と弾性度の差を考慮して、スレッド部の厚さと、スレッド部間のピッチとを特定することで、スレッド部による歯槽骨の応力をできるだけ減少させ、歯槽骨が破損することをできるだけ防止して、安定した構造下で結合強度を高めることができる歯科インプラント用マジックスレッダを提供することにある。

また、本発明の目的は、スレッド部を四角平板形状に構成し、ねじ山の角度を特定の数値範囲内に特定することで、歯槽骨に対するスレッド部の一側方向（Ａ方向）に対する圧縮のみが行われ、Ａ方向に対して傾斜したＢ方向またはＣ方向に対しては圧縮を最小化することができ、応力分散を極大化することができる歯科インプラント用マジックスレッダを提供することにある。

かかる本発明の目的を達成するための手段として、本発明に係るチタンと骨の強度と弾性度の差を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダは、チタンからなり、フィクスチャ本体の外面周りに沿って螺旋状に形成されるものであって、スレッダは、前記フィクスチャ本体の軸方向にカットされた構造とすると、薄い四角断面を有する多数のスレッド部が５００〜１，５００μｍピッチ間隔で配置された構造からなり、各スレッド部は、平板形状であり、その厚さｔは５０〜２００μｍであることを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、スレッド部は、ねじ山の偏角（thread angle）が０．１〜５゜であることを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度と弾性度の差を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、厚さｔと前記スレッド部間のピッチｐとの長さ比は１：５〜１２であることを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度と弾性度の差を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、スレッド部間のピッチｐとスレッド部のねじ山の高さｈとの長さ比は１：０．３〜１．５であることを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度と弾性度の差を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、フィクスチャ本体が下側に向かって狭くなるテーパ構造の場合、前記スレッド部の各頂点が前記フィクスチャ本体に対応するテーパ構造をなすことを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、隣接するスレッド部のピッチ間隔は、同一であることを特徴とする。

また、本発明に係るチタンと骨の強度と弾性度の差を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダにおいて、隣接するスレッド部のピッチ間隔は、前記フィクスチャ本体の下側に向かって狭くなることを特徴とする。

以上のような構成の本発明に係る歯科インプラント用マジックスレッダによると、チタンと骨の強度と弾性度の差を考慮してスレッド部の厚さと、スレッド部間のピッチとを特定することで、スレッド部による歯槽骨の応力をできるだけ減少させ、歯槽骨が破損することをできるだけ防止して、咬合力（咀嚼力）が作用する時に安定した構造下で結合強度を高めることができる効果があり、スレッド部の厚さが薄いことから歯槽骨の骨質に関係なく植立性と固定力に優れるという効果がある。

本発明に係る歯科インプラント用マジックスレッダによると、スレッド部を四角平板状に構成し、ねじ山の角度を特定の数値範囲内に特定することで、歯槽骨に対するスレッド部の一側方向（Ａ方向）に対する圧縮のみが行われ、Ａ方向に対して傾斜したＢ方向またはＣ方向に対しては圧縮を最小化することができ、応力分散を極大化することができる効果がある。

本発明に係るチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダの一実施例を図示する斜視図である。本発明に係るチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダの一実施例を図示する断面図である。本発明のスレッダと従来スレッダにおいて、歯槽骨に対する圧縮方向を図示する概念図である。従来技術によるインプラントフィクスチャを図示した図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明すると、以下のとおりである。

本発明を説明するにあたり、関連公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者の意図または判例などに応じて異なり得る。そのため、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて行うべきである。

また、本発明の説明において同一または類似の構成要素は、同一または類似の図面番号を付与し、その詳細な説明は省略する。

図１は本発明に係るチタンと骨の強度と弾性力を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダの一実施例を図示する斜視図であり、図２は本発明に係るチタンと骨の強度と弾性力を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダの一実施例を図示する断面図であり、図３は本発明のスレッダと従来スレッダにおいて、歯槽骨に対する圧縮方向を図示する概念図である。

図１を参照すると、本発明に係るチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ１０（以下、スレッダとする）は、フィクスチャ本体ｆの外面周りに沿って螺旋状に形成され、前記歯槽骨ｂに螺合する。

前記フィクスチャ本体ｆは、歯槽骨ｂに挿入して人工歯根を形成するものであって、前記スレッダ１０と一体に形成され、人体に対する拒絶反応のないチタン素材からなるものを例示することができる。

従来、インプラント用フィクスチャに設けられたスレッダは、先端がシャープな三角断面を有することから、歯槽骨に対する圧縮強度および応力が増加して結合強度が低下し、構造的に破損しやすいという欠点がある。

これに対し、本発明に係るスレッダ１０は、前記フィクスチャ本体ｆの軸方向にカットされた構造とすると、薄い四角断面を有する多数のスレッド部１１からなることから歯槽骨ｂに対する圧縮強度および応力が減少して結合強度を向上させることができる。

具体的には、図３の（ａ）を参照すると、三角断面を有する従来インプラント用フィクスチャの場合には、スレッド部が回転軸に直交するＡ方向は言うまでもなく、Ａ方向を基準として上下に傾斜したＢ方向およびＣ方向にも圧縮が行われ応力が大きくなるが、図３の（ｂ）を参照すると、本発明のスレッド部は、回転軸に直交するＡ方向に対してのみ圧縮が行われることから圧縮強度と応力を減少させることができる。

一方、歯槽骨ｂは、チタンからなるスレッド部に比べて強度が小さいことから、隣接するスレッド部１１の間に設けられる離隔空間ｓに多量の歯槽骨が満たされると歯槽骨の強度が向上し、スレッダと歯槽骨の強度と弾性度の差が減少して咬合力によく耐える安定した構造になるが、三角断面を有する従来のスレッド部は、チタンスレッド部に比べて離隔空間が小さく、満たされる歯槽骨の量が少なくて、咬合力が加えられる時に構造的に不安定な一方、薄い平板形状からなる本発明のスレッド部は、離隔空間を十分に確保することで、従来のスレッド部に比べて相対的に多量の歯槽骨が満たされ、スレッド部が歯槽骨の強度と弾性度の差が減少し、咬合力が加えられる時に安定した構造になる。

以下、本発明のスレッダの詳細的な構成についてより詳細に説明する。

本発明のスレッダ１０は、薄い四角断面を有する多数のスレッド部１１が５００〜２，０００μｍピッチ間隔で配置され、各スレッド部１１は、前記フィクスチャ本体ｆから頂点１５までほぼ同じ厚さｔを有する平板形状であり、その厚さｔは５０〜２００μｍであり、高さは２００〜２，０００μｍであるものを例示することができ、かかる数値範囲は、歯槽骨ｂの骨密度および歯槽骨に形成された植立孔の大きさなど諸般の事情により決定され得る。

この際、各スレッド部１１の厚さｔとスレッド部間のピッチｐとの長さ比は、１：５〜１２であることが好ましいが、厚さｔとピッチｐの長さ比が１：５未満の場合には、上述の離隔空間ｓおよび前記離隔空間に満たされる歯槽骨ｂの量が減少して結合強度および構造的安定性を十分に確保することが難しく、１：１２を超える場合には、厚さｔに比べてピッチｐが大きくなりすぎるため、ターン数が減少し、むしろ結合強度が小さくなるためである。

また、ピッチｐとねじ山の高さｈの長さ比は１：０．８〜１．２であることが好ましく、より好ましくは１：１である。

例えば、スレッド部１１の厚さｔが１００μｍの場合、隣接するスレッド部とのピッチｐは１，０００μｍであり、ねじ山の高さｈは１，０００μｍであり、離隔空間ｓは、１，０００μｍ×１，０００μｍ＝１×１０ ^６μｍ^２＝１ｍｍ^２の断面積を有する一方、正三角断面のスレッドの場合、離隔空間が前記離隔空間ｓの断面積の半分水準である０．４〜０．６ｍｍ^２の断面積を有することになる。

また、前記スレッド部１１は、ねじ山の角度（thread angle）が０．１〜５゜であることが好ましい。

前記ねじ山の偏角ａが０．１゜未満の場合には、スレッド部１１の構造が弱くなって植立時に破折され得、５゜を超える場合には、ピッチ間隔が広くなりすぎて堅固な結合が難しいためである。すなわち、Ｂ方向またはＣ方向の圧縮強度が大きくなって応力が大きくなるため、せん断力が発生し、歯槽骨の破折可能性が高くなる。

例えば、歯槽骨とチタンの性質について説明すると、歯槽骨は、チタンに比べて強度が非常に弱い一方、弾性力としてはチタンよりも約６倍以上の弾性力を有している。かかる一般的な性質のため、歯槽骨に植立されているフィクスチャが外部の圧力（咀嚼力）によって歯槽骨から離脱する界面現象が生じることを防止する効果がある。

一方、フィクスチャ本体ｆは、下側に向かって狭くなるテーパ構造またはスレッドがなす形状がテーパ構造であり、スレッド部１１の各頂点１５が前記フィクスチャ本体に対応するテーパ構造をなし、スレッド部１１のピッチｐは一致することが好ましい。

その理由は、前記フィクスチャ本体の下端部が狭いことから植立孔に挿入される初期結合過程が容易になり、最下端のスレッド部によって形成されるねじ溝の案内に従って上側に配置されたスレッド部が螺合することから粉砕される骨粉末の量を最小化することができるためである。

仮に、ピッチ間隔が上下に異なる場合には、最下端のスレッド部によって形成されるねじ溝に沿って上側に配置されたスレッド部が結合せず、上側に配置されたスレッド部によって新たなねじ溝が形成されて構造的に脆くなるためである。

また、スレッド部の側断面は、図示されたように直線に構成してもよく、ラウンド処理してもよい。

また、歯槽骨の密度、スレッドの厚さおよびフィクスチャ本体の長さを考慮して、前記フィクスチャ本体が下側に向かってピッチが狭くなるように構成してもよい。

以下、本発明に係るスレッダのより好ましい実施例により詳細に説明する。

［実施例１］
チタン素材からなり、下側に向かって狭くなる円筒形状のフィクスチャ本体の外面周りに沿って多数のスレッド部を形成する。

各スレッド部は、その厚さが１１０μｍであり、高さは１，０００μｍであり、ねじ山の角度（thread angle）が２．５゜である。また、隣接するスレッド部とのピッチ間隔は１、２００μｍである。

また、スレッド部の厚さとスレッド部間のピッチとの長さ比は１：１０．９１となり、ピッチと高さの長さ比は１：１．２となり、ターン数（回転数）は１０回である。

ここで、スレッド部の厚さ、高さ、ねじ山の角度の誤差範囲は±５％以内である。

［比較例１］
前記実施例１において、スレッド部の厚さが２５０μｍであり、ピッチとスレッド部のねじ山の高さの長さ比が１：０．６９である以外は、同じ構造でスレッド部を形成する。

［比較例２］
前記実施例１において、スレッド部の厚さが２５０μｍであり、スレッド部のピッチとスレッド部のねじ山の高さの長さ比が１：１．４２である以外は、同じ構造でスレッド部を形成する。

［比較例３］
前記実施例１とは異なり、スレッド部の断面が正三角形状であり、ピッチ間隔が１、２００μｍであり、スレッド部の厚さとスレッド部間のピッチとの長さ比が１：１１．４であり、スレッド部のピッチとスレッド部のねじ山の高さの長さ比が１：１．５である以外は、同じ構造のスレッド部を形成する。

以下の表１は、実施例１〜比較例３のスレッド部を人工歯槽骨に結合させた場合に作用する最大応力を示したものである。

実施例１と比較例１を比較すると、スレッド部の厚さが２５０μｍの場合には、ピッチとスレッド部のねじ山の高さの長さ比が小さくても応力が大きくなるということが分かる。

また、比較例３を参照すると、実施例１とピッチ間隔、スレッド部の厚さとスレッド部間のピッチとの長さ比およびピッチとスレッド部のねじ山の高さの長さ比が類似していても三角断面からなると、応力が１．６倍ほど大きくなるということを確認することができる。

本発明は、前記の詳細な説明で言及される形態にのみ限定されるものではないことをよく理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。また、本発明は、添付の請求範囲によって定義される本発明の思想その範囲内にあるすべての変形物と均等物および代替物を含むものと理解すべきである。

本発明に係る歯科インプラント用マジックスレッダによると、チタンと骨の強度と弾性度の差を考慮してスレッド部の厚さと、スレッド部間のピッチとを特定することで、スレッド部による歯槽骨の応力をできるだけ減少させ、歯槽骨が破損されることをできるだけ防止して咬合力（咀嚼力）が作用する時に安定した構造下で結合強度を高めることができる効果があり、スレッド部の厚さが薄くて歯槽骨の骨質に関係なく植立性と固定力に優れた効果があり、産業上の利用可能性がある。

１０スレッダ
１１スレッド部
１５頂点
ｔ厚さ
ｈ高さ
ａねじ山の偏角
ｐピッチ
ｓ離隔空間
ｆフィクスチャ本体
ｂ歯槽骨

Claims

チタンからなり、フィクスチャ本体の外面周りに沿って螺旋状に形成される歯科インプラント用マジックスレッダであって、
前記スレッダは、前記フィクスチャ本体の軸方向にカットされた構造とすると、薄い四角断面を有する多数のスレッド部が５００〜１，５００μｍピッチ間隔で配置された構造からなり、
各スレッド部は、平板形状であり、その厚さｔは５０〜２００μｍであって、
前記スレッド部は、ねじ山の偏角（thread angle）が０．１〜５゜であり、前記スレッド部は、その端部が「コ」の字状の断面構造からなり、
前記スレッド部の上面および下面の前記偏角による傾斜が端部から前記フィクスチャ本体側に至るまで変動なく形成されることを特徴とする、チタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。
前記厚さｔと前記スレッド部間のピッチｐとの長さ比は１：５〜１２であることを特徴とする、請求項１に記載のチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。
前記スレッド部間の前記ピッチｐとスレッド部のねじ山の高さｈとの長さ比は１：０．３〜１．５であることを特徴とする、請求項２に記載のチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。
前記フィクスチャ本体が下側に向かって狭くなるテーパ構造の場合、
前記スレッド部の各頂点が前記フィクスチャ本体に対応するテーパ構造をなすことを特徴とする、請求項１に記載のチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。
隣接するスレッド部のピッチ間隔は、同一であることを特徴とする、請求項４に記載のチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。
隣接するスレッド部のピッチ間隔は、前記フィクスチャ本体の下側に向かって狭くなることを特徴とする、請求項４に記載のチタンと骨の強度を考慮した歯科インプラント用マジックスレッダ。