JPH02255137A - 人工歯根材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、
炭素質多孔層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、−船釣には繊維が堆積し、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
１００μｍ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に
からめ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のである。

そして、ネジ切り構造部分により人工歯根相即人後の初
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、高強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、咬合正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こすのがよい。

次いで、ネジ切り構造を施こ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
チョツ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。チョツプド・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
れにチョツプド・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°Ｃ以上２３００°Ｃ
１望ましくは７００〜１１００°Ｃ１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人工歯根材を
製造するために重要である。つまり芯材と表面の繊維状
物を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、外部表層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の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６３−１２
５２６０号五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
ケ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
使用される。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類のキャップは接
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、−旦、上
皮を縫合する。２〜３力月経過後、再度切開し、キャン
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ず。Ｔｉ丸棒から直径
４φ長さ４ｍｍのネック部２、及び直径２φ長さ３ｍｍ
の多孔層基材部１を削り出した。ネック部上端から１ｍ
ｍ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
が一体式であってもよい（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°Ｃ 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１１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。ポリサルホ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力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：ち畜骨、１
２：歯肉上皮。）。

現在３ケ月経過し、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、インブ
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
ブ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。

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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。