JPH06154246A - 人工歯根 - Google Patents

人工歯根

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JPH06154246A
JPH06154246A JP43A JP31727292A JPH06154246A JP H06154246 A JPH06154246 A JP H06154246A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 31727292 A JP31727292 A JP 31727292A JP H06154246 A JPH06154246 A JP H06154246A
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Katsunari Nishihara
克成 西原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 植立したときに結合組織癒着様式の人工歯根
を提供すること。 【構成】 一端に根尖部6、反対端に歯冠部5を有する
円柱状であって、側面部に膨出部4と陥凹部3が交互に
形成されている金属製人工歯根。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、人工歯根、特に、結
合組織癒着様式の人工歯根に関する。
【0002】
【従来の技術】有床義歯に代わって人工物を直接顎骨に
植立して欠損歯を回復することは、歯科インプラントと
してすでに長い間実施されてきている。しかし、材料の
特性や技術面にまだ未解決の問題が残っている。
【0003】例えば、現在実用化されている生物活性セ
ラミックス(bioactiveceramics)や
チタンを用いた人工歯根は、顎骨との結合がすべて骨性
癒着か骨接合(osseointegration)の
様式になっている。しかし、骨性癒着様式の歯は、爬虫
類以下の動物にのみ存在するもので、高等動物にはこの
様式のものは見られないのでこれを人体に用いるのは少
し問題がある。
【0004】すなわち、哺乳動物の歯は咀嚼に対応する
ために、微小な可動性が必要とされる。したがって、靭
帯結合の植立によって顎骨と結合している。これに対し
て骨性癒着の歯は咀嚼することができない爬虫類に特徴
的なもので、必ず破損するのである。そのため、ある爬
虫類では20〜30回生え代わる。事実、人間の場合も
骨に付着する人工歯根は材料がセラミックスである場
合、大半が折れる。材料が金属であっても、古い形状の
インプラントは、その形状が不適当なために、本来の歯
周靭帯のような機能をもつ線維組織が生成しない。した
がって、時に破断を生じ、多くの場合周囲骨が破壊され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、植立後、本
来の歯周靭帯のような線維組織が生成するような形状の
人工歯根を提供しようとするものである。それにより人
工歯根周囲の骨が長期的に安定した骨の新生と改造(r
emodelling)が維持される。
【0006】
【課題を解決するための手段】人工歯根のような機械臓
器の開発には材料の研究以外に形状の研究と機能の研究
が必要である。
【0007】すなわち、本発明の構成は、その特許請求
の範囲に記載のとおり、一端に歯冠部、反対端に根尖を
有する円柱状であって、軸方向に沿って側面部に膨出部
と陥凹部が交互に形成され、根尖端部は前歯、小臼歯、
犬歯型では丸く、大臼歯型のみ分岐して中心に陥凹を有
することを特徴とする人工歯根である。
【0008】この人工歯根では周囲骨に分布するミーゼ
スの相当応力がかなり平均化され、最大応力値の1/1
00〜1/10、最小応力値の10〜数十倍の範囲の分
布域に顕著な骨の増成が生じる。更に、骨の形成のみで
なく、歯根の周囲に形成される線維組織の走行も、歯根
の陥凹部に直角の走行(機能走行)が顕著である。これ
はピエゾ電流によるものと考えられる。
【0009】動物実験に限らず、人間に植立したもので
は、機能走行のある骨梁が付着した固有歯槽骨(alv
eola bone propor)に相当する歯槽硬
線(lanina dura=linea alba)
が形成される。しかし、この固有歯槽骨は線維結合が成
立しないところには形成されない。従来は、材料の生体
反応のみが研究されていたが、この発明は形状の異なる
人工歯根の生体反応を研究するとともに、有限要素解析
による形状効果の研究に基づいて開発されたものであ
る。
【0010】人工歯根を植立した場合、その歯根の形状
に依存したそれぞれの主応力線が人工歯根の周囲に分布
する。骨は主応力線に従って形成されるのである。
【0011】骨性癒着の歯と線維結合組織の歯では歯の
機能が全く異なる。主応力線の分布では、骨に癒着する
歯は、歯根を通った主応力線(principal s
tress trajectory)はそのまま連続体
として骨に流れる。つまり、顎骨と歯は一体として咀嚼
力に対応する。しかし骨と人工歯根はヤング率やポアソ
ン比(poisson’s ratio)の相違が大き
いので無荷重の時や小荷重下では骨と歯根が癒着してい
るが、大きな荷重が反復すると必ず界面離開を生じる。
【0012】これは、約30年前に計算によって一般の
材料工学に関して明らかにされたことで、理論破壊強度
の3倍(理論破壊強度に等しい場合も作ることは不可
能)の強度にしても、剛体を剛のシステムで結合すれば
荷重下で必ず離開するということが知られている。しか
し、医学、歯科医学の分野では今日でもこのことは殆ど
無視されている。
【0013】これに対して、線維結合組織を付着する人
工歯根の主応力線の分布の解析によれば応力を歯根が先
ず負担し、歯周の線維組織で主応力線が全く異なる直交
する二成分に変換される。主応力線には直交する二種類
しかないが、歯周靭帯が主応力線の変換組織であったと
いうことは重要な発見である。
【0014】変換された主応力線は、平行なものは固有
歯槽骨を作り、直角に走行するものは骨梁を作る。固有
歯槽骨を走行する主応力線は顎骨の皮質骨に連なりここ
で終る。一方、固有歯槽骨に付着する直角に走行する骨
梁を通る主応力線は、やはり顎骨の皮質骨に達し、ここ
で終る。つまり、歯に加わる咀嚼力はすべてが顎骨の皮
質骨で負担されており、高等動物の歯と顎骨は他に類を
見ない、極めて特殊なる力学機能体システムを持つとい
える。
【0015】以下、本発明の人工歯根の形状に基づいて
更に、具体的に説明すると図1は本発明の人工歯根とそ
の周囲の線維組織との関係を模式的に表わしたものであ
る。本発明の人工歯根1の周囲に線維組織2が形成され
る。付着上皮直下の粘膜下組織において線維組織は直角
に走行して人工歯根に付着している。主として人工歯根
の波状形態の陥凹部3でも同様に直角に走行し、凸出部
4では多くは平行または斜めに走行し、根尖部6では直
角と斜走および平行とが錯綜して走行している。5は歯
冠部である。Aは本様式の人工歯根で誘導される固有歯
槽骨、Bはそれにつらなる骨梁、Cは顎骨の輪郭を形成
する皮質骨を示す。
【0016】つぎに本発明の人工歯根の材料として適当
な金属について説明する。
【0017】(1)概要 純TiやTi合金は、生体用の金属材料として医科およ
び歯科の分野で幅広い応用が試みられている。特に、純
Tiは生体為害性が極めて少なく、生体との親和性が良
いため、体内に挿入する人工歯根として高く評価されて
いる。
【0018】また、形状記憶効果を利用することで挿入
後の固定が容易に行える利点を活かし、Ti系の形状記
憶合金を人工歯根として実用化する研究も行われてい
る。その中でもTiPd系形状記憶合金は、歯科で長年
用いられてきたPdと耐食性に優れたTiを主組成とす
る合金であり、生体為害性の少ない人工歯根用の材料と
して期待されている。
【0019】(2)TiPd−Co合金の組成 Ti−50mol%Pd合金のPdをCoで19〜20
mol%置換した組成であり、4〜50℃の温度範囲で
熱弾性型マルテンサイト変態する。図9に示すようにC
o濃度が高くなると変態温度が低下し、Co濃度が20
mol%の組成では4℃で変態する。
【0020】Ti−50−xmol%Pd−Xmol%
Co(19≦x≦20) (3)耐食性 Ti−50mol%Pd合金のアノード分極を測定する
と、図10に示すように不動態化皮膜の破壊する電位は
0.6V付近である。図11に示す市販の鋳造用Co−
Cr合金と比較すると同等の耐食性を示すと思われる。
【0021】このTiPd合金のPdをCoで一部置換
したTiPd−Co合金では、Co濃度が増加するにつ
れて図12に示すように不動態化皮膜の破壊する電位が
卑な方に移行して耐食性が低下する。しかし、自然電位
が比較的高いことや不動態化皮膜が生成するため不動態
域での電流密度が低いことなどを考慮すると、Co濃度
が20mol%の組成でもステンレス鋼(SUS30
4)とほぼ同程度の耐食性を示すのではないかと考えら
れる。
【0022】(4)機械的性質 TiPd−Co合金のマイクロビッカース硬さは、20
0前後であり、形状記憶による変形範囲内では時効硬化
させたタイプIV金合金より幾分低い値をとる。冷間では
滑りによる塑性変形量が比較的少ないため割れ易く加工
しにくいが、800〜900℃の熱間で加工を行うと容
易に圧延できる。0℃付近で曲げ変形を与えたTi−3
0mol%Pd−20mol%Co合金を26℃まで加
熱すると形状記憶効果が現れる。
【0023】
【実施例】本発明の人工歯根は用いる部位および材料に
よって最適の形状が異なる。以下それ等を具体的に図面
によって示す。
【0024】図2は、上顎前歯用の人工歯根の説明図で
ある。以下各図ともaは正面図、bは左側面図、cは右
側面図、dは背面図、eは平面図、fは底面図である。
図中歯冠部に円平面8がある。側面には軸方向に沿って
半径方向の膨出部4と陥凹部3とが交互に設けられ先端
に根尖部6が存在する。陥凹部は側面の一部に穴のよう
な陥凹部9として存在してもよい。
【0025】図3は、下顎、前歯、犬歯用の人工歯根の
説明図であり、各符号は図2と同じである。図4は上下
顎小臼歯用の人工歯根である。図5は上顎大臼歯用の人
工歯根の一例であり、歯根部が三つに分れている。図6
は下顎大臼歯用の人工歯根の一例であり、歯根部が二つ
に分れている。図7は上顎大臼歯用の人工歯根の他の例
であり、歯根部が三つに分れている。図8は下顎大臼歯
用の人工歯根の他の例であり、歯根部が四つに分れてい
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の人工歯根
は結合組織癒着を形成するので従来の人工歯根に比較す
ると感染が防止され、固有歯槽骨とそれに付着する骨梁
の形成が容易であり、歯根の表層にセメント様物質が生
成するので長期の安定した機能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の人工歯根の作用の説明図。
【図2】上顎前歯用人工歯根の説明図。
【図3】下顎前歯、犬歯用人工歯根の説明図。
【図4】上下顎小臼歯用人工歯根の説明図。
【図5】上顎大臼歯用人工歯根の一例の説明図。
【図6】下顎大臼歯用人工歯根の一例の説明図。
【図7】上顎大臼歯用人工歯根の他の例の説明図。
【図8】下顎大臼歯用人工歯根の他の例の説明図。
【図9】TiPd−Co合金の変態温度とCo濃度の関
係を示す図表。
【図10】TiPd合金のアノード分極曲線の図表。
【図11】市販のCo−Cr合金のアノード分極曲線の
図表。
【図12】TiPd合金のアノード分極曲線の図表。
【符号の説明】
1 人工歯根 2 線維組織 3 陥凹部 4 膨出部 5 歯冠部 6 根尖部 7 孔 8 円平面 9 陥凹部 A 固有歯槽骨 B 骨梁 C 顎骨の輪郭を形成する皮質骨
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】人工歯根を植立した場合、その歯根の形状
に依存したそれぞれの主応力線が人工歯根の周囲に分布
する。骨は主応力線の軌跡に従って形成されるのであ
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】骨性癒着の歯と線維結合組織の歯では歯の
機能が全く異なる。主応力線の分布では、骨に癒着する
歯は、歯根を通った主応力線(principal s
tress trajectory)はそのまま連続体
として骨に流れる。つまり、顎骨と歯は一体として咀嚼
力に対応する。しかし骨と人工歯根はヤング率やポアソ
ン比(Poisson’s ratio)の相違が大き
いので無荷重の時や小荷重下では骨と歯根が癒着してい
るが、大きな荷重が反復すると必ず界面離開を生じる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】これに対して、線維結合組織付着様式の人
工歯根の主応力線の分布の解析によれば応力を歯根が先
ず負担し、歯周の線維組織で主応力線が全く異なる直交
する二成分に変換される。主応力線には直交する二種類
しかないが、歯周靭帯が主応力線の変換組織であったと
いうことは重要な発見である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】変換された主応力線は、平行なものは固有
歯槽骨を作り、直角に走行するものは骨梁を作る。固有
歯槽骨を走行する主応力線は顎骨の皮質骨に連なりここ
で終る。一方、固有歯槽骨に付着する直角に走行する骨
梁を通る主応力線は、やはり顎骨の皮質骨に達し、ここ
で終る。つまり、歯に加わる咀嚼力はすべてが顎骨の皮
質骨で負担されており、高等動物の歯と顎骨は他に類を
見ない、極めて特殊なる力学機能体システムであるとい
える。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に歯冠部、反対端に根尖を有する円
    柱状であって、軸方向に沿って側面部に膨出部と陥凹部
    が交互に形成されていることを特徴とする金属製人工歯
    根。
  2. 【請求項2】 根尖端部が丸く、前歯、小臼歯および犬
    歯の何れかに用いることを特徴とする請求項1記載の金
    属製人工歯根。
  3. 【請求項3】 根尖部が分岐しており、その中心に陥凹
    を有し、大臼歯に用いることを特徴とする請求項1記載
    の金属製人工歯根。
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