KR100935472B1

KR100935472B1 - 치과 임플란트용 스케일러 팁 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100935472B1
Application number: KR1020090023959A
Authority: KR
Inventors: 권영삼; 이인환
Original assignee: 주식회사 쎄타텍; 비엔엘바이오테크 주식회사
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-01-06
Also published as: CN102333499B; WO2010107164A1; CN102333499A; US20100240006A1; JP5442733B2; JP2011529373A; EP2229910A2

Abstract

은, 구리, 은 합금, 또는 구리 합금의 분말사출성형을 이용한 치과 임플란트용 스케일러 팁 및 그 제조방법이 개시된다. 치과 임플란트용 스케일러 팁은, 생크부 및 상기 생크부에서 일단으로 연장 형성되고 변곡부를 갖는 작업부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 치과 임플란트용 스케일러 팁은 은, 구리, 은이 70% 이상 함유된 합금 및 구리가 70% 이상 함유된 합금 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 금속 분말을 분말사출성형된다.

스케일러 팁(dental scaler tip), 분말사출성형(powder injection molding, PIM)

Description

치과 임플란트용 스케일러 팁 및 그 제조방법{DENTAL SCALER TIP FOR DENTAL IMPLANT AND MANUFACTURING METHOD OF THE DENTAL SCALER TIP}

본 발명은 치과 임플란트용 스케일러 팁에 관한 것으로, 분말사출성형을 이용하여 치과 임플란트용 스케일러 팁을 제조하는 방법과 그 방법에 의해 형성된 스케일러 팁을 제공하기 위한 것이다.

치아 임플란트(dental implant)는 부분적 또는 전체적으로 치아가 상실된 부분에 식립되어 치아를 대신하는 인공치아 구조 또는 시술 방법을 의미한다. 일반적으로 치과용 임플란트는 인공치근인 임플란트 고정체(fixture)와 지대주(abutment) 및 인공치아인 크라운(crown) 또는 보철물(prosthesis)로 구성된다. 임플란트 고정체는 환자의 치조골에 식립되어 치근의 역할을 하고, 보철물은 누락된 치아의 형상 및 색상과 동일 또는 유사하도록 형성되며 인공치아의 외형을 이루며, 지대주는 보철물을 임플란트 고정체에 고정시키며 보철물에서 작용하는 하중을 임플란트 고정체 및 치조골에 전달하는 역할을 한다.

임플란트 식립 후 보철물 및 임플란트 고정체 표면에 발생하는 치석은 임플란트에 손상을 입히고 임플란트 주위에 포켓(pocket)을 형성할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 전문적인 치료가 필요하다.

이러한 임플란트의 치료를 위해서 초음파를 이용하여 팁을 진동시켜 치석을 제거하는 초음파 스케일러 팁(scaler tip)이 사용되고 있다. 일반적으로 치과 임플란트용 초음파 팁은 선단으로 갈수록 축소된 단면적을 가지며 뾰족한 선단을 갖도록 형성된다.

한편, 통상적인 초음파 스케일러 팁은 치아의 치석 제거에는 효과적인데 반해, 임플란트의 치석 제거 시에는 임플란트 표면을 손상시키는 문제점이 있다. 이는, 임플란트는 주로 경도가 낮은 티타늄 소재로 형성되는 데 반해 기존의 스케일러 팁은 고경도 스테인리스강으로 형성되기 때문에 스케일러 팁과 임플란트의 경도 차에 의해 임플란트 표면에 손상이 발생한다. 그런데 이와 같이 표면 손상이 발생하는 경우 표면 거칠기가 커지고 거칠어진 부분에는 세균과 함께 생태막(biofilm)이나 치태(dental plaque), 치석(calculus)이 쉽게 생성될 수 있는 환경이 만들어진다. 이러한 생태막, 치태, 치석은 치주 조직의 염증을 유발시키고 치조골의 수직적 골파괴까지 야기할 수 있으며, 임플란트의 수명에도 악영향을 미친다.

기존에는 이러한 임플란트 표면 손상을 방지하기 위해서 티타늄보다 경도가 낮은 플라스틱 퀴레트(curet)를 사용하거나 플라스틱이나 탄소(carbon) 소재의 스케일러 팁이 사용되고 있다. 그러나 이러한 플라스틱 퀴레트 또는 플라스틱이나 탄소 소재 스케일러 팁은 기존의 금속 소재 스케일러 팁에 비해 치석 제거 효과가 현저하게 떨어질뿐만 아니라 스케일러 팁의 마모가 심해서 내구성이 낮고 수명이 짧은 단점을 갖는다.

이에 따라 최근에는 내구성과 치석 제거 효과를 향상시키고 제조가 용이한 스케일러 팁을 제조할 수 있는 방법에 대한 여러 연구가 이루어지고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 치석 제거 효과가 높고 내구성이 높은 치과 임플란트용 스케일러 팁과 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들은 임플란트 표면에 생성된 치석제거 시 임플란트에 손상을 발생시키지 않는 치과 임플란트용 스케일러 팁과 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 치과 임플란트용 스케일러 팁은, 생크부 및 상기 생크부에서 일단으로 연장 형성되고 변곡부를 갖는 작업부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 치과 임플란트용 스케일러 팁은 은, 구리, 은이 70% 이상 함유된 합금 및 구리가 70% 이상 함유된 합금 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 금속 분말을 이용하여 분말사출성형될 수 있다.

예를 들어, 상기 치과 임플란트용 스케일러 팁은 평균 입도가 0.1 내지 30㎛이고, 구(球)나 구에 유사한 형태를 갖는 금속 분말로 형성된다. 또한, 상기 스케일러 팁은 경도가 비커스 경도(Vickers hardness)로 100 HV 이내로 형성된다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법은 은, 구리, 은이 70% 이상 함유된 합금 및 구리가 70% 이상 함유된 합금 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 금속 분말을 이용하여 피드스탁을 형성하는 단계, 상기 피드스탁을 사출하여 사출체를 형성하는 단계, 상기 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 단계 및 상기 사출체를 소결하는 단계를 포함하여 구성된다.

예를 들어, 상기 피드스탁은 평균 입도가 0.1 내지 30㎛이고, 구(球)나 구에 유사한 형태를 갖는 금속 분말로 형성된다. 그리고 상기 소결된 사출체는 비커스 경도(Vickers hardness)로 100 HV 이내로 형성된다.

그리고 상기 스케일러 팁의 표면 산화를 방지하기 위해서 상기 소결된 사출체를 금 또는 은으로 도금하는 단계를 수행할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 스케일러 팁과 유사한 무게와 크기로 형성할 수 있으므로 기존 임플란트용 스케일러 팁에 비하여 치석 제거 효과를 향상시키고 치료의 정밀성과 편의성을 높일 수 있다.

또한, 임플란트의 재질에 비해 경도와 강도가 낮으므로 치료 시 임플란트의 표면 손상을 방지할 수 있다.
또한, 통상적으로 사용하는 규격화된 스케일러 팁과 유사한 무게 및 크기로 형성할 수 있으므로, 통상적인 스케일러 장치에 사용할 수 있으며, 치석 제거 효과를 향상시키고 치료의 정밀성과 편의성을 높일 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 치과 임플란 트용 스케일러 팁 및 그 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 치과 임플란트용 스케일러 팁(dental scaler tip)(100)은 진동 또는 회전에 의해 대상이 되는 치아 또는 임플란트의 치료를 수행한다. 예를 들어, 상기 스케일러 팁(100)은 구강 내 치주질환의 원인이 되는 생태막(biofilm)이나 치태(dental plaque), 치석(calculus)을 치아에서 제거하는 스케일링 치료에 사용된다. 이하에서는 식립된 임플란트의 스케일링 또는 보철 장착 후 시멘(cement)을 제거하는데 사용되는 임플란트용 스케일러 팁(100)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 스케일러 팁(100)은 치아나 임플란트의 치과 치료에 사용되는 장치에 적용 가능하다.

상기 스케일러 팁(100)은 소정의 구동장치(예를 들어, 초음파 발생장치나 손 등)에 결합되는 생크부(shank)(110)와 상기 생크부(110)에서 일측으로 연장 형성되며 대상체에 직접 접촉되어 치석을 제거하는 작업부(work surface)(120)로 이루어진다. 여기서 상기 작업부(120)는 대상체인 치아나 임플란트 및 잇몸에 접촉이 용이하도록 상기 생크부(110)에서 일측으로 변곡된 변곡부가 형성된다. 그리고 상기 스케일러 팁(100)은 상기 생크부(110)와 상기 작업부(120)가 분말사출성형(powder injection molding, PIM)에 의해 일체로 형성된다.

상기 치과 임플란트용 스케일러 팁(100)은 피드스탁(feedstock)을 형성하고(S11), 상기 피드스탁을 사출하여 사출체를 형성하고(S12), 상기 사출체에서 바인더를 제거하기 위해서 용매탈지(solvent debinding)(S13)와 열간탈지(thermal debinding) 단계(S14)을 수행한 후 상기 탈지가 완료된 사출체를 소결(S15)하여 형 성된다. 여기서, 상기 스케일러 팁(100)은 형상이 복잡하고 은이나 구리와 같은 소재는 경도가 매우 낮아서 기계가공이나 주조(casting)가 어려운데 반해, 본 발명의 실시예들에 따르면 분말사출성형을 이용하여 스케일러 팁을 형성하므로 기계가공이나 주조에 비해 양산성과 경제성을 확보할 수 있다.

상세하게는, 상기 치과 임플란트용 스케일러 팁(100)을 형성하기 위해서 은(silver)이나 구리(copper) 또는 은 합금이나 구리 합금의 분말을 포함하는 피드스탁을 형성한다(S11). 상기 피드스탁은 통상의 사출성형을 위한 금형으로 공급 가능하도록 소정의 점성을 갖는 유동체로써, 은이나 구리 또는 은 합금인 구리 합금의 분말과 바인더를 소정 혼합비율로 적정 온도에서 혼합하여 형성된다. 특히, 상기 분말은 0.1 내지 30㎛의 평균 입도을 갖고 구형이나 구형에 유사한 형태를 갖는다. 여기서, 상기 분말의 입도가 0.1㎛보다 작은 경우에는 상기 피드스탁의 혼합 및 사출이 어렵고, 상기 분말의 입도가 30㎛ 보다 큰 경우에는 소결성이 떨어진다. 그리고 상기 분말의 형태가 구형이나 구형에 유사하고 매끈하고 완만한 표면 형상을 가질수록 상기 피드스탁의 혼합 및 사출 시 유리하다. 여기서, 본 발명에서 '구형'이라 함은 완전한 구형을 포함하여 모서리나 표면이 비교적 완만한 다면체와 같이 구에 유사한 형태를 모두 포함한다.

상기 바인더는 사출과정에서 상기 피드스탁이 금형 내로 균일하게 사출되도록 유동성을 제공함과 더불어, 사출체의 강도 향상을 위해 사용된다. 상기 바인더는 통상의 단일 바인더가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 서로 다른 용융점(melting point)을 갖는 여러 종류의 바인더가 함께 사용될 수 있다. 예를 들 어, 상기 바인더는 파라핀왁스(paraffin wax), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 스테아릭산(stearic acid) 등이 혼합되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 바인더는 결합재, 윤활제, 가소제 및 계면활성제 등을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 피드스탁은 분말과 바인더의 혼합비율은 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

다음으로, 상기 피드스탁을 소정의 금형 내로 사출하여 사출체를 형성한다(S12). 상기 사출체는 상기 생크부(110)와 상기 작업부(120)가 일체로 형성될 수 있도록 소정 형태의 캐비티(cavity)를 갖는 금형 내로 상기 피드스탁이 사출되고 금형 내부에서 냉각/고화됨에 따라 치과 임플란트용 스케일러 팁(100)의 사출체가 취출된다. 여기서, 상기 사출체가 상기 용매탈지 및 열간탈지 단계(S13, S14)와 상기 소결 단계(S15)를 거치는 동안 용매와 기포가 배출되면서 상기 사출체의 부피가 축소되므로, 상기 사출 단계(S12)에서는 상기 사출체의 부피 축소를 고려하여 최종 형성될 치과 임플란트용 스케일러 팁(100)에 비해 증가된 부피를 갖는 사출체를 형성한다.

다음으로 상기 사출체에 함유된 바인더를 제거하기 위한 탈지 단계가 수행된다(S13, S14). 상기 피드스탁이 서로 다른 특성(예를 들어, 용융점)을 갖는 다수의 바인더가 포함된 경우, 상기 탈지 단계(S13, S14)는 실질적으로 여러 번에 걸쳐서 수행된다. 일 예로, 상기 용매탈지 단계(SS13)는 N-헥산(N-Hexane), 헵탄(Heptane), 신나(Thinner) 등과 같은 용매를 이용하여 상기 사출체에 포함된 바인더 중 파라핀 왁스 등의 왁스류를 제거하고, 상기 열간탈지 단계(S14)는 상기 용 매탈지가 완료된 사출체에 열을 가하여 나머지 바인더를 제거한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 용매탈지(S13)와 상기 열간탈지(S14) 이외에도 전해탈지, 초음파탈지 등과 같은 다른 탈지공정들이 적용될 수 있다.

다음으로, 상기 탈지가 완료된 사출체를 소정 온도와 수소 또는 불활성 분위기에서 소결하여 치과 임플란트용 스케일러 팁(100)이 제조된다(S15). 여기서, 상기 소결 단계(S15)는 상기 피드스탁에 사용된 분말의 종류와 입도 및 첨가물의 종류에 따라 소결 온도와 시간 및 분위기가 결정된다. 예를 들어, 99%의 은으로 형성된 스케일러 팁(100)은 800~960℃에서 소결되고, 99%의 구리로 형성된 스케일러 팁(100)의 경우에는 950~1080℃에서 소결될 수 있다.

한편, 상기 열간탈지 단계(S14)는 상기 소결 단계(S15)에 동시에 수행될 수 있다. 즉, 상기 용매탈지 단계(S13)가 수행된 사출체를 소결을 위한 소결로에 투입하여 열을 가함으로써 열에 의해 상기 사출체에서 나머지 바인더가 제거되며, 동시에 상기 사출체가 소결된다. 본 실시예에 따르면 열간탈지 단계와 소결 단계를 병합함으로써 스케일러 팁의 제조 공정을 단축시킬 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 스케일러 팁(100)은 대상이 되는 치아나 임플란트에 표면 손상을 방지하기 위해서 대상체보다 낮은 경도와 강도를 갖는 소재로 형성된다. 여기서, 임플란트는 통상적으로 티타늄으로 형성되고, 상기 스케일러 팁(100)은 티타늄 소재의 임플란트 고정체나 세라믹 또는 금속 소재의 보철물에 표면 손상을 방지할 수 있도록 은이나 구리 및 은 합금, 구리 합금으로 형성된다. 예를 들어, 임플란트에 사 용되는 티타늄은 티타늄 소재 내의 산소함량에 따라 Grade 1(UNS R50250; ASTM Grade 1)부터 Grade 4(UNS R50700; ASTM Grade 4)로 구분되는데, Grade 1의 경우 비커스 경도(Vickers hardness)가 122 HV이고 산소함량이 높은 Grade 4의 경우 비커스 경도가 280 HV 정도이다. 상기 스케일러 팁(100)은 임플란트용 티타늄보다 낮은 경도를 가지며, 소결이 완료된 후 상기 스케일러 팁(100)은 100 HV이하의 경도를 갖는다. 본 발명의 실시예들에 따르면 스케일러 팁(100)은 대상체인 세라믹이나 티타늄보다 경도가 낮으므로 치료 시 스케일러 팁(100) 자체가 마모되어 대상체에 표면 손상이나 크랙 및 파절을 방지할 수 있다.

한편, 초음파 스케일러 팁(100)의 치석 제거 효과는 스케일러 팁의 무게와 크기에 영향을 받는데, 본 발명의 실시예들에 따른 스케일러 팁(100)은 경도가 티타늄보다 낮고 밀도와 비중이 스테인리스강과 유사한 구리(copper)와 은(silver) 또는 구리 합금이나 은 합금으로 형성된다. 예를 들어, 상기 스케일러 팁(100)은 99% 이상의 구리 분말이나 99% 이상의 은 분말, 또는 구리(70~99%)와 주석(30~1%)의 합금, 또는 구리(80~99%)와 아연(20~1%)의 합금 또는 은(70~99%)와 구리(30~1%)의 합금을 사용할 수 있다. 이때, 구리나 은의 함량에 따라 스케일러 팁(100)의 무게가 다소 무거워 질 수 있으며 이때 초음파 진동수가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 통상적인 스케일러 장치에 사용할 수 있도록 상기 스케일러 팁(100)에 함유된 구리 또는 은의 비중에 따라 스케일러 팁(100)의 크기를 줄이거나 형상을 수정함으로써 통상적인 스테인리스강 스케일러 팁과 유사한 무게를 갖도록 형성할 수 있다. 여기서, 상기 스케일러 팁(100)은 상기 금속 분말의 비중에 따라 상기 생크부(110) 또는 상기 작업부(120)의 부피를 5% 내지 35% 조절함으로써 스테인리스강 스케일러 팁의 무게와 유사한 무게를 갖도록 형성할 수 있다.

여기서, 상기 스케일러 팁(100)은 분말사출성형시 피드스탁의 혼합과 사출성을 향상시키고 소결성을 확보하기 위해서 평균 입도가 0.1 내지 30㎛이고 구형 또 는 구형에 유사하고 매끈한 표면 형상을 갖는 분말로 형성된다. 즉, 상기 분말의 입도가 0.1㎛보다 작은 경우에는 피드스탁의 혼합 및 사출이 어렵고, 상기 분말의 입도가 30㎛ 보다 큰 경우에는 소결성이 떨어진다. 그리고 상기 분말의 형태가 구형이나 구형에 유사하고 매끈하고 완만한 표면 형상을 가질수록 상기 피드스탁의 혼합 및 사출 시 유리하다.

한편, 상기 스케일러 팁(100)은 구리와 은 또는 구리 합금이나 은 합금으로형성된 스케일러 팁(100)을 소결(S15)한 후 소결된 스케일러 팁(100)을 도금 단계를 수행할 수 있다(S16). 상기 스케일러 팁(100)은 매 사용시마다 100℃ 이상의 온도에서 소독을 하기 때문에 구리와 은 또는 구리 합금이나 은 합금으로 형성된 스케일러 팁(100)의 경우 산화로 인해 변색이 쉬운데, 이러한 스케일러 팁(100)의 산화를 방지하기 위해서 상기 스케일러 팁(100)의 표면을 도금한다. 상기 도금 역시 대상체보다 경도가 낮은 소재로 형성되며, 인체에 무해하고 친화성이 좋은 금이나 은을 사용한다. 다만, 은으로 형성된 스케일러 팁(100)의 경우에는 은 소재가 산화성이 낮은 특성을 가지므로 표면 산화 방지를 위한 금이나 은 도금 처리를 생략할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되 어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법을 설명하기 위한 순서도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과 임플란트용 스케일러 팁의 사시도;

도 3a와 도 3b는 비교예로써, 종래 기술에 따른 치과 임플란트용 스케일러 팁을 이용 시 임플란트 표면의 손상 상태를 보여주는 사진들;

도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트용 스케일러 팁을 이용 시 임플란트 표면을 보여주는 사진들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 스케일러 팁

110: 생크부(shank)

120: 작업부(120)

Claims

생크부; 및

상기 생크부에서 일단으로 연장 형성되고 변곡부를 갖는 작업부;

를 포함하고,

은, 구리, 은이 70% 이상 함유된 합금 및 구리가 70% 이상 함유된 합금 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 금속 분말을 이용하여 분말사출성형된 치과 임플란트용 스케일러 팁.
제1항에 있어서,

상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 30㎛인 치과 임플란트용 스케일러 팁.
제1항에 있어서,

상기 금속 분말의 비중에 따라 상기 생크부 및 상기 작업부의 부피를 5% 내지 35% 조절하여 스테인리스강 스케일러 팁의 무게와 유사한 무게를 갖는 치과 임플란트용 스케일러 팁.
제1항에 있어서,

상기 스케일러 팁의 경도가 비커스 경도(Vickers hardness)로 100 HV이하인 치과 임플란트용 스케일러 팁.
은, 구리, 은이 70% 이상 함유된 합금 및 구리가 70% 이상 함유된 합금 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 금속 분말을 이용하여 피드스탁을 형성하는 단계;

상기 피드스탁을 사출하여 사출체를 형성하는 단계;

상기 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 단계; 및

상기 사출체를 소결하는 단계;

를 포함하는 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 30㎛인 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 소결된 사출체는 비커스 경도(Vickers hardness)로 100 HV이하인 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 소결된 사출체를 금 또는 은으로 도금하는 단계를 더 포함하는 치과 임플란트용 스케일러 팁 제조방법.