JPS6265972A - 人工歯根の製造方法 - 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］ 本発明は人工歯根の製造方法に係り、特に生体材料とし
て使用される際の品質安定性の高い人工尚根用ジルコニ
ア賀インブラント部材の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、人工歯根用のインブラント部材としては、一般に
、金ｆｌｓＴ　ｉ　、　Ｃｏ−ＣｒｓＡ４＞島スいはＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金等が使用されている。

しかしながら、これらの金属系インブラント部材は、全
屈特有の光沢を有しているところから、天然歯とはその
色調を著しく異にしているうえに、生体組織とのなじみ
がなく、金属によっては生体に害を与えることもあると
いう欠点を有していた。

このような問題点を解決するべく、金属系インブラント
部材に代わるものとして、近年、アルミナあるいはアパ
タイトなどのセラミック製人工歯根が開発され、歯科臨
床に用いられつつある。

従来から重版されているセラミック製人工歯根は生体に
及ぼす影響も全くなく、また、成形加工性も良い等の利
点を有する反面、セラミックスは本来、脆性材料であり
、機械的特性に関してはその信頼性に問題を有している
。

また、高強度のセラミック製歯根として単結晶アルミナ
製人工歯根が知られているが、従来の単結晶アルミナ製
人工歯根は、透明又は半透明であり、天然歯と色調が異
なるという問題点もあった。

これに対し、常圧焼結によるジルコニア、セラミック製
人工歯根は生体に及ぼす影響が全くなく、また加工性も
良く、色調的にも天然歯に近似する等様々な利点を有し
、しかも機械的特性にも優れ、人工歯根の植立術中ある
いは咬合機能回復時に、人工歯根基体に働く荷重等に対
する強度が高いという優れた特徴を有している。

なお、特開昭６０−１６８６４号公報に記載されるよう
にジルコニアを主成分とする成形体を予備焼結したのち
加圧焼成することは知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このように優れた特徴を備えたジルコニ
ア製人工歯根でも、生体材料としての使用において、そ
の機械的特性等の品質の安定性に欠けるという問題点が
ある。また、加圧焼成体は高強度は得られるが黒色ない
し、灰色を呈し、天然歯と色調が異なるという問題点が
あり、天然歯と酷似した象牙色ないし乳白色を呈し、審
美性に優れたジルコニア製人工歯根の出現が強く望まれ
ている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、従来のジルコニアセラミック製人工歯根の問
題点を解消し、生体への毒性がなく、人工歯根基体に加
えられる様々な荷重に対する十分な強度と天然歯に極め
て近い色調を有し、しかもその機械的特性の上で、強度
のバラツキの極めて小さい、信頼性の高いかつ審美性の
優れた人工歯根の製造方法を提供することを目的とする
。

この目的を達成するために、本発明は、イツトリアを含
む部分安定化ジルコニアから成る人工歯根を製造する方
法において、イツトリアを含むジルコニア原料粉末を混
合した後成形し、これを焼成して予備焼結体とし、該予
備焼成体を耐火性粉末中に埋め込み、加圧焼成して焼結
体を得ることを特徴とする人工歯根の製造方法。

を要旨とするものである。

以下、本発明の構成について更に詳細に説明する。

本発明の方法で製造される人工歯根は、イツトリアを含
む部分安定化ジルコニアからなるものである。

周知の如く、ジルコニア（酸化ジルコニウム：Ｚ　ｒ　
Ｏ２）を主成分とするセラミックスは古くより製造され
、陶磁器、耐火物等に利用されてきた。近年、更に素材
研究が進んだ結果、ＺｒＯ２のもつ高強度、高靭性等の
特性を利用して各種構造部品あるいは日用品等へ応用す
ることが試みられてきている。

本発明の人工歯根の製造においては、ジルコニアを主成
分とし、副成分としてイツトリア（酸化イツトリウム：
　Ｙ　２０３　）を２〜５モル％含有する、所謂共沈系
ジルコニア原料として市販されているものを用いるのが
好ましい、イツトリアの含有量は、ジルコニアの完全安
定化領域ではなく、正方品（立方晶）及び単斜晶の混合
物から成る部分安定化領域となる量である。この部分安
定化領域のジルコニア焼結体は機械的強度に優れ、しか
も象牙色を呈し審美性にも優れるという特徴を有する。

なお、ジルコニア買セラミー／クスの安定化剤としてイ
ツトリアの他に酸化マグネシウム（マグネシア）や酸化
カルシウム（カルシア）等も通常使用されているが、こ
れらを用いたジルコニアは一般的に強度も低く、又焼結
体の色調も茶黄色を呈するなどから、審美性を要求され
る人工歯根としての適用には不適である。

本発明において、部分安定化ジルコニアのイツトリア含
有量は２〜５モル％、とりわけ２．５〜３．０モル％が
その組成安定性の面から好まし７い。

本発明においては、このようなイー／　）リア含有ジル
コニア原料を十分に混合した後、乾燥、造粒等の通常の
原料処理に供し、次いで人工歯根を成し得る形状にすべ
く成形方法としては特に制限はなく、静水圧プレス、−
軸プレス、射出成形、鋳込み成形等がいずれも好適に採
用される。

得られた成形体は、まず電気炉等を用いて予備的に焼成
して予備焼結体とする。このときの雰囲気は、特に限定
されず、通常は大気雰囲気で良い、焼成時の圧力は、常
圧で十分であるが、それ程高くない圧力で加圧焼成して
も良い、焼成温度は１３５０〜１７００℃、とりわけ１
４００〜１６００℃が好ましい、予備焼結体は作成する
温度として１３５０℃未満では焼結体の密度が低く、ま
た１７００℃を超えるとジルコニアの粒成長に起因して
均質な組織が得にくいという欠点がある。

この予備焼成により得られた予備焼結体は人工歯根とし
ての最終形状に加工すべく１円筒研削機、芯無研削機あ
るいは旋盤等を使用して、切削、研磨を施すが、予備焼
結体は十分な強度を有しているため、加工工程で、切損
又は欠は等を生じることもなく、容易に所望の形状にす
ることができる。

この予備焼結体の加工品は、次いで耐火性粉末中に埋込
まれ、加圧焼成される。

この耐火性粉末としては、加圧焼成時に予備焼結体と反
応せず、かつ予備焼結体と反応する成分をも生じさせな
い材質のものを用いる。このようなものとしては、アル
ミナ、ジルコニア粉末等を用いることができるがジルコ
ニア粉末が好ましい、ジルコニア粉末としては、部分安
定化ジルコニアが好ましい。

耐火性粉末は、例えばアルミナ坩堝などの耐火性容器に
入れておき、この耐火性粉末中に予備焼結体を埋込めば
良い、勿論、予備焼結体を耐火性容器中に収容した後で
、耐火性粉末を上から掛けて予備焼結体を埋める様にし
ても良い、この埋込みに際しては、予備焼結体の全体を
埋込むようにするのが好ましい。

耐火性粉末の種類として当該ジルコニア性人工歯根につ
いてはジルコニア粉末が好ましいが、その粒度は１０　
ｇｍ以下がよい、これより大きい粒度を多く含有する粉
末で被覆した場合には、加圧焼成すべく成形体の周囲の
空隙が大きく、圧力媒体であるガスの影響を受は易い。

従ってこのように全体を埋込むことにより、著しく高品
質かつ、白色素の加圧焼結体を得ることが可能とされる
。

加圧焼成の温度は、好ましくは１２００℃〜１６００℃
、特に好ましくは１３５０℃〜１４５０℃とする。また
圧力は、好ましくは５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ’、特
に好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／ａｍ’とする。

温度が１２００℃未満、圧力が５００ｋｇ／ｃｒｔｆ未
満の場合、緻密焼結体を成し、強度の向上が認められる
ものの本人工１．ｉＩ根用としてバラツキの少ない焼結
体を得る目的に対しては不十分である。一方１６００℃
を超え、２０００ｋｇ／ｃｒｎ’を超える場合には、ジ
ルコニアの粒成長の抑制等も考慮し加圧焼成、操作の面
から不適である。

加圧焼成を行うには、通常の熱間等方圧プレスを用いれ
ば良い。

本発明の人工歯根の製造方法において、第１段階の予備
焼成においては２３％程度の焼成による収縮があるが、
第２段階の加圧焼成においては収縮は殆ど生じない。

このように、加圧焼成に際し、被焼結体を、ジルコニア
粉末等の中に埋込んで焼結すると、被焼結体の強度は向
上し、更に象牙色ないし乳白色の焼結体が得られる。

耐火性粉末で被覆せずに加圧焼結する場合には、焼結体
が圧力媒体のガスに依存して変質することが確認される
。即ち例えばＮ２ガス中で加圧処理する場合には焼結体
の表面はＺｒＮの生成を促し、又Ａｒガス使用の場合に
は焼結体が黒色ないし灰色を呈する。この原因について
は不明確であるがＺ　ｒ　０２の結晶格子の変化等も考
えられる。いずれにしても、ジルコニア製人工歯根の本
来の目的に合致しない点から、該品を作成するためには
本発明による耐火粉末にて被覆し、加圧焼成することが
重要である。

従って、本発明によって得られる人工歯根は。

象牙色ないし乳白色を呈し、人体の天然歯と比べても違
和感がなく、生体材料として使用される上での審美性に
極めて優れる。

また、本発明により製造される人工歯根は、予備焼結体
を、さらに加圧焼成するという２段階の焼結処理を受け
ているものであり、製品毎の強度バラツキの極めて少な
い、品質の一定したものであり信頼性が高い。

さらに、本発明により製造される人工歯根は、部分安定
化ジルコニア人工歯根の本来布する特性を備える。

即ち、一般に、セラミックスの欠点とされる脆性に対し
１部分安定化ジルコニアは他のセラミックスに比べて極
めて高い靭性値を示し、ねばり強さをもった材料である
。

本発明で用いる部分安定化ジルコニアは、曲げ強度（Ｊ
ＩＳ　　Ｒ１６０１に規定される３点曲げ強度）が、高
強度タイプ・インブラント部材として市販されている単
結晶アルミナと遜色のない十分に高い強度を有すると共
に、他の機械的性質（圧縮強度、弾性率等）においても
極めて優れており１人工歯根の植立術中あるいは咬合機
能回復時に人工歯根に働く荷重に対して十分耐えうる。

しかして、このような部分安定化ジルコニアの優れた諸
特性は、生体組織、口腔内の環境温度により何ら影響を
受けることはない。しかも部分安定化ジルコこアは微細
な結晶粒から成る多結晶質のものであり、仕上げ精度が
良好であり、また骨内硬組織あるは軟組織への刺激も少
なくすることができる。従って臨床時における加工面か
らも極めて有利である。

部分安定化ジルコニアは、一般に１００℃以下の低温度
域においては酸あるいはアルカリ性薬品に対し変質しな
いことが確認されており、人工歯根として使用された際
に１口腔内に飲食される物質に対し変質することがない
、また、部分安定化ジルコニアの放射性物質確認試験に
おいても発癌性物質は何ら検出されておらず、しかも部
分安定化ジルコニアは口腔内で経時変化を起こすことも
ないので、長期間の使用にも十分適応する。

更に重要なことは部分安定化ジルコニアは組織刺激性、
催炎性、アレルギー性等を有していないことである。即
ち、ウィスター会ラット、カニクイザル等の数種の動物
を対象とした病理組織学的研究の結果、埋入した本発明
によるジルコニア質人工歯根の埋入部の周囲組織は、ヒ
ドロキシアパタイトを主組成とする正常歯周囲組織と極
めて酷似しており、炎症等の組織異常は全く発生してい
ないことが認められている。

［実施例］ 以下に本発明を実施例及び比較例を挙げて更に珪体的に
説明するが１本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例に限定されるものではない。

実施例１．比較例１ イツトリアを含有する共沈系ジルコニア原料粉末を混合
、乾燥した後、冷間静水圧プレスにて成形し、第１段目
の予備焼成として、大気雰囲気中、加熱炉にて１５５０
℃で２時間焼成した。得られた焼結体を熱間等方圧プレ
ス（ＨＩＰ）で、加圧焼成した。即ち、予備焼成で得ら
れた焼結体をアルミナ坩堝中にて、市販の１０ｕＬ以下
のジルコニア粉末中に完全に埋込んだ状態で、Ａｒガス
を圧力媒体として１４００℃、ｔｏｏｏｋｇ／ｃｒｎ’
で熱間等方圧プレスの加圧焼結を実施した。

予備焼成により得られた焼結体（比較例１）及び加圧焼
成により得られた焼結体（実施例１）より、３　Ｘ　４
　Ｘ　４０　ｍ　ｍの試験片を切り出し、ＪＩＳ　　Ｒ
１６０１に規格されているセラミックスの曲げ試験方法
により３点曲げ試験を実施し、強度の評価を行った。結
果を＠１表に示す。

なお、いずれの焼成体も外観的には象牙色を呈し、また
各々の焼成体から切り出した試験片の研削面の外観も象
牙色で審美性に優れるものであった。

第１表 第１表より明らかなように、本発明の２段焼成法により
得られた焼成体は、従来の常圧焼成法で得られた焼結体
に比し、強度が平均値で約４０％向丘し、しかもそのワ
イブル係数において約３倍も向上しており１機械的特性
及びその品質の信頼性が大幅に向上し、人工歯根用生体
材料として、十分満足し得るものである。

実施例２ 本発明の方法に従って、人工歯根の製造を行った。

まず、イアトリア含有共沈系ジルコニア原料粉末を混合
、乾燥して得られた原料を、冷間静水圧プレスにてｉｔ
／ｃｒｎ’の加圧力で約１０ｍｍφ×５０　ｍｍＪｌの
形状に成形した。この成形体を大気雰囲気下、１５５０
℃で２時間焼成した。焼結による収縮率は約２３％であ
った。この焼結体を人工歯根としての最終形状に加工す
べく切削、研磨した後、熱間等方圧プレスにてガス加圧
焼結すべく、アルミナ坩堝中に市販されている１０座以
下の９ＰＱ安定化ジルコニア粉末と共に充填した。

焼成は１４５０℃、１２００ｋｇ／ｃばにおいて１時間
行った。圧力媒体としてＡｒガスを使用した。

得られた焼結体は外観上、象牙色ないし白色を呈し！！
！英性に極めて優れ、人工歯根として良好な特性を有し
ていた。

［効果］ 以」−詳述した通り、本発明の人工歯根の製造方法によ
り製造されるイツトリアを含む部分安定化ジルコニアか
ら成る人工歯根は、 ■　稙ガ術中又は咬合機能回復時に加えられる荷重に十
分耐え１１′＃る極めて高い強度を有する。

■　強度等の機械的特性の安定性が良好で、信頼性が高
い。

■　加工性に優れる。

■　天然歯と酷似した象牙色ないし乳白色を呈し審美性
に優れる。

■　生体組織とのなじみが良く、生体に対する慈影響が
ない。

■　経時変化を起こすことがなく、長期間の使用に耐え
得る。

等の利点を有し、人工歯根に要求される種々の特性を十
分満足するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イットリアを含む部分安定化ジルコニアから成る
   人工歯根を製造する方法において、イットリアを含むジ
   ルコニア原料粉末を混合した後成形し、これを焼成して
   予備焼結体とし、該予備焼成体を耐火性粉末中に埋め込
   み、加圧焼成して焼結体を得ることを特徴とする人工歯
   根の製造方法。