JPH11500934A - ストレス抵抗力の方向性分布をもつ歯の支柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、複合マテリアルから作られた歯の支柱および前記支柱を製造するプロセスに関する。この支柱は、例えばガラス繊維のような少なくとも一束の繊維（５）によって作られた中央コア（３）を備え、このコアは、少なくとも一層の等方性または非等方性の配向された繊維層（８ａ，８ｂ，８ｃ）からなる鞘体（７）に包被され、中央コア（３）の繊維（５）と鞘体（７）の繊維が硬化性樹脂内に埋設されており、鞘体（７）の繊維層（８ａ，８ｂ，８ｃ）は、支柱（１）の長さ方向軸（ｙｙ’）に対し所定の角度で配向されていて、支柱（１）の長さ方向お９おび横軸方向の牽引力抵抗力を所望のそれぞれの値に調節できるようになっているもの。

Description

【発明の詳細な説明】 名称 ストレス抵抗力の方向性分布をもつ歯の支柱 この発明は、歯の支柱に関し、特に詳しくは、該支柱に加えられる応 力に対抗できる機械的応力抵抗力の方向性分布をコントロールするのに適してい る複合マテリアルで作られた支柱に関するものである。この発明は、また、その ような歯の支柱を製造する方法にも関する。 歯髄が抜かれた歯を築造するとき、残った歯の物質の永続性を確保す ることが必要であり、これは、貴金属または非貴金属製の金属支柱を歯の根管内 に螺合させるか、または、着座させて行われるのが通常である。 これらの金属支柱と歯の象牙質との機械的特性の間に存在する大きな 相違点が、殆どの場合、このような干渉によって生じ、かつ、噛む力により発生 するかなりの応力の作用を受けての歯の根における密封不良および／またはクラ ックで表現される失敗の原因となる。 これらの欠点を克服するために、複合マテリアル、特に、硬化樹脂内 に埋設され、支柱の軸にそって長さ方向に配置された炭素繊維から作られた支柱 を金属の支柱に代えることが提案されている。この種の支柱は、金属の支柱に関 連する主な欠点を克服できるものの、それらの機械的特性および特に、それらの 応力に対する最高の抵抗力がどのような場合でも同じであるという点で、完全に 満足できないものである。 この後者の支柱の別の欠点は、炭素繊維が導電性であるから、支柱は 電極、即ち、電蝕のビヒクルを構成することである。 さらに、炭素繊維を使用する、この種の支柱は、色調が黒色で、美的 治療の場合、それらの使用が制限される。 下顎における歯の挿入の軸について行われる形態学の研究によれば、 歯の挿入軸に加えられる噛み合い角度は、かなりの幅で変化することが示されて いる。実際に、噛む間、歯は、種々の角度から応力、特に噛み合う相対する歯の 挿入軸によって形成される角度で決まる応力を受ける。 このような方法において、シングルの根の歯については、これらの挿 入軸は、築造された歯を補強する支柱を挿入した軸にそう根管軸と交わるのがほ とんどである。マルチの根の歯、特に臼歯については、異なる歯の根の根管の軸 が分かれているから、歯に受ける応力に立ちはだかるものは、歯の挿入軸のみで はなく、異なる複数の歯牙の咬頭スロープ、うね、穴、換言すれば、咀嚼面の解 剖学的構造でもあることが知られており、これらは、支柱が受ける咬合力が作用 する角度を決める。 この発明は、その目的として、支柱の機械的抵抗力の最適の軸の方向 を、支柱が受ける応力ならびに支柱が挿入される歯のタイプに応じて応力の方向 をファンクションとして所望の値に調節できる支柱を作る手段を提供するもので ある。 かくて、この発明は、複合マテリアルで作られた歯の支柱を、その目 的として有するもので、該支柱は、少なくとも一束の繊維から作られた中央コア により構成され、前記繊維は、等方性または異方性の少なくとも一層の繊維によ り構成された鞘体により囲まれ、中央コアの繊維と鞘体の繊維とが硬化性樹脂内 に埋設され、前記鞘体の繊維が前記支柱の長さ方向軸に対し所定の角度をもって 配向されていることを特徴とするものである。 発明の一つの実施例においては、前記鞘体は、前記支柱の長さ方向軸 を軸として対称に配置された少なくとも二層が重なり合った繊維層により構成さ れ、前記二層は、織成されているものである。 発明の変形実施例においては、前記鞘体は、横軸方向の少なくとも一 層の繊維層により構成されている。 発明の実施例においては、前記鞘体には、保持キャビティを備える薄 い包被体（エンヴェロープ）が被着され、この包被体は、接続していない繊維の 層、特に長さ方向または横軸方向に一方向性の繊維の層により構成されている。 この発明は、また、以下のステップからなることを特徴とする複合マ テリアルから作られた歯の支柱の製造方法をその目的とする： −少なくとも一束の長繊維からなる中央コアを作り、 −前記支柱の長さ方向軸に対し所定の角度で配向された少なくとも一 層の繊維層により構成された周囲の鞘体を、前記中央コアのまわりに配置し、 −その鞘体が被着された前記コアを成形型内に配置し、これらの二つ の要素に硬化性樹脂を含浸させること。 この発明の実施例を添付の図面を参照しながら、限定しない例によっ て記載するもので、該図面において： 図１は、この発明による支柱の第１の実施例の一部の軸長さ方向の断 面図である。 図２は、図１に示された支柱の一部を分解した斜視図である。 図３は、図１と図２に示された支柱の外側鞘体の一部の略図である。 図４は、図３に示された鞘体の変形例の一部の略図である。 図５は、図１から図４に示された支柱の側面図である。 図６は、この発明による支柱の第２の実施例の一部の軸長さ方向の断 面図である。 図７は、図６に示された支柱の一部を分解した斜視図である。 図８は、図６と図７に示された支柱の外側鞘体の一部の略図である。 図９は、図６から図８に示された支柱の側面図である。 図１０は、図８に示された鞘体の変形例の一部の略図である。 図１１は、この発明による支柱の変形例の側面図である。 図１によれば、この発明による支柱１は、繊維５により形成されたコ ア３によって構成されているもので、該繊維の機械的特性は、等方性（例えばガ ラス繊維のようなもの）または異方性（例えば、アラミド繊維または炭素繊維の ようなもの）のものであって、前記繊維は、実質的に支柱の中心における支柱１ の軸ｙｙ’にそい長さ方向に分布され、例えばエポキシ樹脂のような硬化性樹脂 のマトリックス内に埋設されている。 この発明による支柱１は、中央コア３のまわりに、鞘体７を備え、こ の鞘体は、例えばガラス繊維のような等方性の機械的特性をもつ繊維または例え ばアラミド繊維または炭素繊維のような異方性の機械的特性をもつ繊維によって 構成されている。鞘体７を構成する繊維並びにそれらの内部配置の特性は、支柱 １に付与したい応力抵抗力の最適な方向を定める。 この発明による支柱の第１のタイプの実施例においては、中央コア３ は、等方性の繊維、即ち、直径がD1=14μmで、コア全体の容積の50% であるガラ ス繊維により形成されている。 図２と図３に示すように、周囲の鞘体７については、それは、それぞ れの直径D2=10μmであるガラス繊維８ａ，８ｂの二つのシリーズによって構成さ れ、これら繊維は、支柱１の軸ｙｙ’に対し対称に配置され、該軸に対し40°の 角度αをもって、即ち、中央コア３のまわりに巻き付けられた第１のシリーズの 繊維８ａおよび前記第１のシリーズンのものと同じ品質のもので、前記コアのま わりに巻き付けられた第２のシリーズの繊維８ｂを形成する。これら二つのシリ ーズの対称の繊維の全体の容積は、支柱１の容積の約３２％の容積になっている ものである。 図５に示すように、支柱２、即ち、切頭部１ｂが連なる円筒部１ａに よって構成される支柱は、研磨、特に外側の鞘体７を回転して削ることによって 得られる。 このような支柱によって、以下の機械的特性（以下、βは、支柱の長 さ方向軸についての応力の角度を示す）が得られる： −長さ方向牽引抵抗力（β＝０°）１２００ＭＰａ −横方向牽引抵抗力（β＝９０°）８１０ＭＰａ −牽引力における弾性度の長さ方向モジュール ４１ＧＰａ この発明は、コア３に巻き付けられた外側の鞘体７の繊維８ａ，８ｂ の巻き付け角度αを単純に変えることで、支柱１の長さ方向と横方向の牽引抵抗 をモディファイすることができる。 同じタイプの支柱１を作り、前記繊維の特性と配列のすべてを前記実 施例のものと全く同じにし、外側の鞘体７の繊維８ａ，８ｂの傾斜角度αをゆる くし、２５°の角度にした。 このような支柱の機械的特性は、以下の通りである： −長さ方向牽引抵抗力（β＝０°）１３１０ＭＰａ −横方向牽引抵抗力（β＝９０°）６９０ＭＰａ −牽引力における弾性度の長さ方向モジュール ４９ＧＰａ このようにして、第２の支柱１は、長さ方向における牽引力抵抗が第 １のものよりも大きいが、横方向抵抗力では、第１のものよりも劣ることが確認 される。かくして、第２の支柱は、応力の優先方向がエッセンシャルに長さ方向 である根管または歯のキャビティに関して使用するのに一層適している。支柱を 特に第２小臼歯に固定するときにとりわけ適している。 他方、横軸方向に優先する成分を作用力が有するとき、第１の支柱の 方が第２の支柱よりも効果的である。これは、特に支柱を切歯や犬歯内に固定す るとき適している。 図４に示すように、織ったウエブを形成する繊維８ａ，８ｂは、鞘体 ７を構成するためにも使用でき、支柱１の長さ方向軸ｙｙ’に対する前記繊維の 角度αは、前記のようにして決定される。このウエブは、中央コアのまわりに織 られているか、または、好ましくは、鞘体を構成するように予め織成しておき、 この織った鞘体に中央コアを導入する。 図６から図９は、歯の象牙質内の支柱、即ち、その長さ方向に対し実 質的に垂直に応力を受ける支柱を構成する、この発明による支柱の変形した実施 例を示す。 この支柱１も、エポキシ樹脂内に埋設され、支柱１の全体のヴォリュ ウムの約３５％である直径D3=9μmのクォーツ繊維５により形成されたコア３に よって構成されている。 鞘体７もまた、同じ直径のクォーツ繊維８ｃにより構成されており、 これら繊維は、コアの長さ方向軸ｙｙ’に対し垂直方向（α＝９０°）をもって コア３に巻き付けられており、支柱１の全体のヴォリュウムの約４０％のヴォリ ュウムを示す。 このような支柱の機械的特性は、以下の通りである： −長さ方向牽引抵抗力（β＝０°）１０５０ＭＰａ −横方向牽引抵抗力（β＝９０°）９５０ＭＰａ −牽引力における弾性度の長さ方向モジュール ４５ＧＰａ このようにして、この支柱は、横方向における機械的牽引力抵抗が長 さ方向のそれに近似し、特に、象牙質内の支柱に適していることが確認される。 図１０に示すように、鞘７もまた三層の繊維で構成され、即ち、支柱 の長さ方向軸ｙｙ’にそい対称で、該軸に対し４５°の角度αで形成されている 二つの層の繊維層８ａ，８ｂが重なる横方向（α＝９０°）の繊維８ｃで構成さ れた第１の層により構成されている。 この支柱のコア３は、前記の例で使用されたと同じ繊維で形成されて おり、コア３と鞘体７とのヴォリュウムは、支柱１の全体のヴォリュウムのそれ ぞれ３５％および４０％を示す。 この例において、横方向の繊維のヴォリュウムは、支柱１の全体のヴ ォリュウムの約２０％である。 このような支柱の機械的特性は、以下の通りである： −長さ方向牽引抵抗力（β＝０°）１３００ＭＰａ −横方向牽引抵抗力（β＝９０°）９３０ＭＰａ −牽引力における弾性度の長さ方向モジュール ４７ＧＰａ この実施例は、前記表に示すように、長さ方向牽引力の抵抗力（この 牽引抵抗力は、１０５０ＭＰａから１３００ＭＰａになる）を改善する一方、横 方向牽引抵抗力（９５０ＭＰａから９３００ＭＰａになる）を僅かに減らすだけ である。 支柱１の周囲の鞘体７を構成するために、例えばアラミド繊維のよう な異方性機械的特性を示す繊維も当然使用できる。実施例２で記載したような構 成の支柱においては、外側の鞘体のガラス繊維をアラミド繊維に代替することが できる。かくて、このような支柱の機械的特性は、以下の通りである： −長さ方向牽引抵抗力（β＝０°）１２８０ＭＰａ −横方向牽引抵抗力（β＝９０°）７５０ＭＰａ −牽引力における弾性度の長さ方向モジュール ５５ＧＰａ 該実施例は、長さ方向の抵抗力が主たる特性であり、特に根管支柱に 適用されることが特に有利である。 図１１に示すように、そして、この発明による支柱を歯科技術におけ るセメント類に接着させやすくするために、特に研磨し、さらに特に支柱を回転 研磨またはスライスして、鞘体７の面にマクロの保持部を作ることができる。支 柱の機械的特性を変えてしまうような鞘体７の劣化を防ぐために、鞘体に厚さが 薄い（例えば、ミリメーターの数十分の一のオーダー）樹脂エンヴェロープ１３ を重ねて成形し、この樹脂層に例えば輪状の溝のようなマクロの保持部を形成す る。 例えば象牙質内の支柱のような小径の支柱をそのような形態に事実上 することができない場合は、マクロの保持部１５が作られている長さ方向または 横方向の一方向性繊維によって前記エンヴェロープを作ることができる。 複合マテリアルで作った支柱の最大抵抗方向をコントロールすること とは別に、この発明は、また、支柱の美的特質を改善するものである。実際に、 特に色調に関心をひくマテリアルズを使用することができるとしても、それらの 機械的品質は、歯の支柱を構成するには不十分なものであるが、この発明の支柱 のコアの特性に関する限りは、前記さや体の特性を補って余るものである。 前記のような支柱は、例えば、少なくとも一束の長い繊維からなる中 央コアを作り、前記支柱の長さ方向軸に対して所定の角度をもって方向づけられ た少なくとも一層の繊維によって構成された周りの鞘体を中央コアのまわりに配 置し、成形型内に、その鞘体を被着した中央コアを配置し、これら二つの要素に 硬化性樹脂を含浸させることによって得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レノード，ピエール−ルク フランス国 エフ−38120 サン−エグレ ブ リュ デュ リフ−トロンシャルド ９ (72)発明者 チュー，マヌ フランス国 エフ−38120 サン−エグレ ブ リュ デュ ネロン 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複合マテリアルで作られた歯の支柱であって、該支柱は、少なくとも一 束の繊維（５）から作られた中央コア（３）により構成され、前記繊維は、等方 性または異方性の少なくとも一層の繊維により構成された鞘体（７）により囲ま れ、中央コア（３）の繊維と鞘体（７）の繊維とが硬化性樹脂内に埋設され、前 記鞘体（７）の繊維（８ａ，８ｂ，８ｃ）が前記支柱（１）の長さ方向軸（ｙｙ ’）に対し所定の角度（α）をもって配向されていることを特徴とするもの。 ２． 前記支柱（１）のコアを構成する少なくとも一束の繊維が長い繊維によ り形成されていることを特徴とする請求項１による支柱。 ３． 前記鞘体（７）は、前記支柱（１）の長さ方向軸（ｙｙ’）を軸として 対称に配置された少なくとも二層が重なり合った繊維層（８ａ，８ｂ）を備える ことを特徴とする請求項１または請求項２による支柱。 ４． 前記繊維（８ａ，８ｂ）が支柱（１）の長さ方向軸（ｙｙ’）に対し３ ０°から４５°の間の角度で傾斜している角度（α）を形成していることを特徴 とする前記請求項のいずれかによる支柱。 ５． 前記繊維層（８ａ，８ｂ）が織られているものであることを特徴とする 請求項３または請求項４による支柱。 ６． 前記鞘体（７）が少なくとも一層の横方向の繊維層（８ｃ）を備えるこ とを特徴とする前記請求項のいずれか一つによる支柱。 ７． 支柱（１）は、その側面に保持手段（１５）が設けられていることを特 徴とする前記請求項のいずれか一つによる支柱。 ８． 前記保持手段は、前記鞘体（７）に作られていることを特徴とする請求 項７による支柱。 ９． 前記鞘体（７）には、保持キャビティを備える薄い包被体（１３）が被 着されていることを特徴とする請求項７による支柱。 １０． 前記包被体は、長い一方向性の繊維の層により構成されていることを特 徴とする請求項９による支柱。 １１． 以下のステップからなることを特徴とする複合マテリアルから作られた 歯の支柱の製造方法： −少なくとも一束の長繊維からなる中央コアを作り、 −前記支柱の長さ方向軸に対し所定の角度で配向された少なくとも一層 の繊維層により構成された周囲の鞘体を、前記中央コアのまわりに配置し、 −その鞘体が被着された前記コアを成形型内に配置し、これらの二つの 要索に硬化性樹脂を含浸させること。