KR102081619B1

KR102081619B1 - 인시츄(In-situ) 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법

Info

Publication number: KR102081619B1
Application number: KR1020190005776A
Authority: KR
Inventors: 윤종혁
Original assignee: 주식회사 씨에스와이
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-02-26

Abstract

본 발명에 따른 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법은 상기 픽스쳐의 표면을 거칠게 하는 샌드 블라스팅 단계, 산성의 식각액을 이용하여 상기 픽스쳐 표면에 미세한 구조를 형성하는 식각 단계, 상기 픽스쳐 표면의 세정 단계 및 상기 픽스쳐 표면을 친수성 표면으로 개질하는 친수화 단계를 포함하며, 상기 세정 단계, 친수화 단계 및 식각 단계는 인시츄(In-situ) 공정에 의해 동시에 진행되되 자외선을 발생하는 광원과 오존수를 이용함으로써 상기 픽스쳐의 표면을 습식으로 친수화하는 것을 특징으로 한다.

Description

인시츄(In-situ) 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법{Surface treatment of dental fixture using in-situ process}

본 발명은 치과용 임플란트 픽스쳐(인공치근)의 표면처리 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 인시츄(in-situ) 공정을 이용함으로써 픽스쳐의 표면 불량을 제거하고 공정 효율성을 증대시킨 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법에 관한 것이다.

치아 임플란트 시술이란 치아의 결손이 있는 부위나 치아를 뽑은 자리의 턱뼈에 골 이식, 골 신장술 등의 부가적인 수술을 통하여, 충분히 감쌀 수 있도록 부피를 늘린 턱뼈에 생체 적합적인 임플란트 본체를 심어서 자연치의 기능을 회복시켜주는 치과 치료이다.

정상적인 기능이 유지되고 있는 턱뼈와 식립된 임플란트 본체 표면과의 형태적, 생리적, 직접적 결합인 골유착(osseointegration)이 이루어진 후 임플란트 주위 턱뼈의 골 개조의 과정을 거치게 된다.

임플란트는 치조골에 이식되는 인공치근(Fixture), 지대주(Abutment), 치아의 형상을 재현해주는 내관(Coping)과 크라운(Crown)으로 구성되어 있으며, 통상적으로 인공치근(Fixture)과 지대주(Abutment)를 합쳐 임플란트라고 부른다.

임플란트 시술과정은 인공치근을 치조골에 심고, 인공치근이 자리를 잡으면 2차 수술과정에서 지대주를 시술하며, 이후 크라운을 씌워 마무리하며, 수술 과정에서 치조골에 심는 인공치근(Fixture)은 매우 중요한 부분으로, 인공치근(Fixture)의 표면 처리 방법에 따라 인공 치근과 치조골이 결합하는 시간이 차이가 나며 그에 따라 치료기간이 달라진다.

즉, 임플란트와 뼈의 강한 고정력을 위해서 임플란트의 표면에 샌드 블라스팅과 산의 식각 방법을 통하여 임플란트의 표면에 거칠기(roughness)를 부여하여 임플란트의 표면적을 넓히는 방법은 이미 많은 임플란트 제조 회사에서 공통적으로 적용하는 표면 처리방법 중의 하나이다.

이와 같이 산성 용액을 이용하여 픽스쳐의 표면 식각을 진행하고 난 후 반드시 세정 및 세척 공정이 필요하며, 세척 및 세정공정에 사용된 물질을 제거하기 위한 건조공정과 마지막 표면처리 공정이 필요하다.

또한, 임플란트로 사용되는 티타늄 또는 티타늄 합금은 다양하게 표면처리 되더라도 공기에 노출됨과 동시에 오염되어 표면의 활성을 잃어버리게 된고, 티타늄 또는 티타늄 합금의 표면은 공기나 물에 노출되면 주변의 산소와 반응하여 지속적으로 산화된다.

또한, 임플란트 시술의 실패율을 줄이고, 임플란트와 뼈의 안정적이고 강한 고정력을 얻기 위하여, 임플란트 표면의 오염을 방지하거나 표면처리 직후에 임플란트 표면이 지니는 친수성 특성을 유지시키는 방법들이 있다. 일반적으로, 표면처리 직후의 친수성 특성은, 임플란트 표면이 공기에 노출되어 오염되고 지속적인 산화반응을 거치면서 점차 감소하여, 결국 상기 표면은 소수성 특성을 지니게 된다.

이처럼, 소수성으로 변성된 픽스쳐 표면의 친수화가 필요하며 고농도의 강산 식각액을 픽스쳐 표면에서 완벽히 제거하기 위한 다수의 세척 공정과 공정 시간이 소요되는 문제가 있으며, 특히 건식 UV 공정을 진행하기에 앞서, 표면에 존재하는 초순수를 건조하기 위하여 질소 가스 및 열풍을 이용한 건조 공정이 진행되는데, 건조 공정에서 초순수의 건조가 불완전하게 진행 된 경우, 픽스쳐 표면에 워터마크와 같은 잔류물이 발생하게 되는 문제가 발생한다.

이러한 픽스쳐 표면에 형성된 워터마크는 임플란트 식립율에 치명적인 영향을 주게 되며, 임플란트 픽스쳐 제품의 불량률이 증가하는 원인이 된다.

공개특허 2003-0051971호(2003.06.26. 공개)

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 치과용 픽스쳐의 표면처리 공정에서 인시츄 공정을 통하여 표면처리 공정을 간소화하여 공정 효율성을 증대시키고 픽스쳐의 표면 불량을 제거하려는 것이다.

또한, 상기 광원은 저압 수은 램프로 마련되며 상기 저압 수은 램프는 오존을 발생하고 발생된 오존을 분해하여 활성 산소를 생성함으로써 상기 픽스쳐 표면을 친수화 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원에서 조사되는 광 에너지의 파장은 180 내지 250 나노미터로 마련되며, 상기 파장의 길이를 선택함에 따라 산소분자의 분해에 따른 오존의 생성량과 생성된 오존의 분해에 따른 활성 산소량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원에 의한 자외선 조사 시간은 25 내지 35분을 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 사용자의 선택 또는 상기 픽스쳐의 요구 조건에 따라 상기 광원의 종류, 조사시간 및 파장을 선택 및 조정하고, 인시츄 공정에 따라 상기 식각, 세정 및 친수화가 동시에 이뤄지는 경우 식각 반응을 활성화하기 위해 초음파 및 광 에너지를 식각액에 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 식각 단계는 약산성의 식각액을 사용하되 염산과 과산화수소를 혼합하여 사용하며, 사용자가 원하는 상기 픽스쳐의 표면 조도(거칠기)와 식각량에 따라 상기 염산과 과산화수소의 비율을 조정하고, 식각을 활성화 하기 위해 별도의 활성화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 표면처리 방법은 인시츄 공정을 통하여 표면처리 공정을 간소화하여 공정 효율성을 증대시키고 픽스쳐의 표면 불량을 제거하려는 것이다.

도 1은 치과용 임플란트 구조에 대한 설명도
도 2는 치과용 픽스쳐 표면처리 방법의 순서도,
도 3은 치과용 픽스쳐의 친수화 과정을 포함하는 표면처리 방법의 순서도,
도 4는 종래 건조공정에 따라 발생한 픽스쳐 불량에 관한 설명도,
도 5는 본 발명에 따라 인시츄 공정을 통한 픽스쳐 표면처리 방법의 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 UV 조사장치에 의한 표면 친수화 공정에 관한 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 인시츄 UV 조사장치에 의한 표면 친수화 공정의 설명도,
도 8은 본 발명에 따른 UV 조사시간과 샘플의 접촉각 변화를 보여주는 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 UV 조사와 샘플 표면의 접촉각 변화를 보여주는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예로 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

앞서 설명한 바와 같이 치과용 임플란트(Dental Implant)란 치아가 빠진 부위에 주변 치아를 손상하지 않고 특수 금속으로 만든 인공치근을 치조골에 이식하여 본래의 자기 치아와 같은 기능을 수행하도록 하는 것이다. 임플란트는 치조골에 이식되는 인공치근(Fixture, 100), 지대주(Abutment, 200), 치아의 형상을 재현해주는 내관(Coping)과 크라운(Crown, 300)으로 구성되어 있으며, 통상적으로 인공치근(Fixture, 100)과 지대주(Abutment, 200)를 합쳐 임플란트라고 부른다.

본 발명은 상기 인공치근인 픽스쳐의 표면처리 방법 내지 공정에 관한 발명으로서 상기 픽스쳐(100)는 치조골과의 생체 적합성이 매우 중요하며 이를 위해 표면을 가공하여 표면적을 증가시키고 치조골과의 결합하는 시간을 최소화하는 것이 중요한 것이다.

본 발명에 따른 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법은 상기 픽스쳐(100)의 표면을 거칠게 하는 샌드 블라스팅 단계(S200), 산성의 식각액을 이용하여 상기 픽스쳐 표면에 미세한 구조를 형성하는 식각 단계(S300), 상기 식각액의 제거를 위한 표면 세정 단계(S400) 및 상기 픽스쳐 표면을 친수성 표면으로 개질하는 친수화 단계(S500)를 포함한다.

물론, 상기 픽스쳐(100)의 표면처리 공정 이전에 원재료인 티타늄 봉에 기계가공을 통하여 나사산을 형성하는 단계(S100)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 나사산의 피치, 높이, 크기, 형태, 개수 등을 다양한 조건과 상황에 맞게 변경할 수 있으며, 상기 픽스쳐(100)의 적용 목적에 따라 다양하게 변경이 가능하다.

또한, 상기 픽스쳐(100)의 표면을 가공할 수 있는 다양한 방법과 공정이 추가될 수 있으며, 상기 식각 단계 이전, 중간 또는 이후에 추가로 진행될 수 있으며, 이와 함께 후술 할 식각의 활성화를 위한 추가 공정 또는 방법이 병행될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법은 상기 세정 단계, 친수화 단계 및 식각 단계가 하나의 인시츄(In-situ) 공정에 의해 동시에 진행되는 것을 특징으로 한다.

인시츄(In-situ) 공정은 하나의 공정 속에서 융합하여 과정이 발생하는 것이므로 부가적인 공정이나 단계를 생략할 수 있으며 이에 따른 시간과 경비의 절감, 그리고 부가 공정에 의한 문제 예컨대, 건조공정에 따른 워터마크 발생의 불량을 방지하게 된다.

상기 인시츄 공정에서는 자외선을 발생하는 광원(400)과 오존수를 이용함으로써 상기 픽스쳐(100)의 표면을 습식으로 친수화하는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 표면처리 방법은 식각된 픽스쳐의 잔유물 등을 없애고 친수화를 하기 위해 필수적으로 건조하는 공정이 있었으며 이에 따른 문제가 발생하였으나 본 발명에 따른 인시츄 공정은 종래의 건조 공정을 생략하는 습식 친수화 공정으로 이뤄지는 것이다.

상기 광원(400)은 저압 수은 램프로 마련되며 상기 저압 수은 램프는 오존을 발생하고 발생된 오존을 분해하여 활성 산소를 생성함으로써 상기 픽스쳐 표면을 친수화한다.

물론, 친수화를 위해서 본 발명에 따른 표면처리 공정 중 별도로 오존을 추가 및 발생하는 장치를 더 포함할 수도 있으며, 이때 상기 오존에 의해 발생하는 문제점을 해결하기 위한 오존 제거 장치도 함께 마련될 수 있다.

상기 광원(400)에서 조사되는 광 에너지의 파장은 180 내지 250 나노미터로 마련되며, 상기 파장의 길이를 선택함에 따라 산소분자의 분해에 따른 오존의 생성량과 생성된 오존의 분해에 따른 활성 산소량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 광원에 의한 자외선 조사 시간은 25 내지 35분을 조사한다. 즉, 도 8및 도 9에 도시된 바와 같이 출원인의 실험 결과에 따라 대기 중에서의 티타늄 픽스쳐 샘플과 초순수에 침지 상태인 티타늄 픽스쳐에 UV를 조사하여 시간에 따른 표면 접촉각 변화를 확인하였는데, 대기 중에서 UV 조사 시간을 증가 시키면서 평가를 진행한 결과, 30분 동안 UV를 조사하였을 때 샘플 표면이 5° 이하의 친수성으로 변하는 것을 확인하였다.

따라서, 같은 조건으로 초순수에 침지 상태인 In-situ로 UV를 30분 동안 조사 하였을 때도 대기 중에서 UV를 조사하였을 때와 마찬가지로 5도 이하의 친수성 표면이 나타남을 확인하였다.

또한, 사용자의 선택 또는 상기 픽스쳐의 요구 조건에 따라 상기 광원의 종류, 조사시간 및 파장을 선택 및 조정하고, 인시츄 공정에 따라 상기 식각, 세정 및 친수화가 동시에 이뤄지는 경우 식각 반응을 활성화하기 위해 초음파 및 광 에너지를 식각액에 조사할 수 있다.

또한, 상기 식각 단계는 약산성의 식각액을 사용하되 염산과 과산화수소를 혼합하여 사용하며, 사용자가 원하는 상기 픽스쳐의 표면 조도(거칠기)와 식각량에 따라 상기 염산과 과산화수소의 비율을 조정하고, 식각을 활성화 하기 위해 별도의 활성화 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 픽스쳐의 표면처리 관련 정보는 별도의 서버를 통해 임플란트 시술이 진행되는 치과, 치기공소 등과 연계되어 정보나 데이터가 송 수신 될 수 있으며, 임플란트 시술을 받는 당사자에게도 접근 권한을 설정하여 임플란트 관련 정보를 확인하거나 새로운 요건을 요청할 수 있도록 한다.

즉, 환자의 경우 시술되는 임플란트 정보를 확인하고 이에 대해 본인에게 맞는 상태나 조건을 요청함에 따라 치료과정에 참여하게 되므로 치료의 신뢰가 올라가고 환자의 만족도가 상승할 수 있다.

본 발명에 따른 픽스쳐의 표면처리 방법은 식각의 효율을 증대시키고 안전성을 증대하기 위한 식각액 및 활성화 방법이 상술한 인시츄 공정과 함께 진행되거나 또는 별개로 진행할 수 있다.

상기 식각액(500)은 종래 사용하던 황산을 대체하는 산화제로 과산화수소(H2O2)를 사용하는 것이 바람직하며 상기 식각액(500)을 구성하는 염산과 과산화수소의 비율은 상기 픽스쳐(100)의 표면 조도(거칠기)를 최대치로 높이려는 경우 1:1의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 픽스쳐(100)의 표면 식각량을 최대치로 높이려는 경우 염산과 과산화수소의 혼합 비율을 4:1의 비율로 혼합하는 것이 우수하다. 즉, 사용자가 원하는 상기 픽스쳐(100)의 표면처리 정도, 상태에 따라 거칠기(조도) 또는 식각량을 적절하게 조율하고 이를 위해서 상기 과산화수소와 염산의 혼합비율을 조정하는 것이다.

또한, 상기 식각액(500)은 PH 5 내지 PH 6의 범위의 약산성 조건에서 사용할 수 있으며, 기 사용되는 식각액에 비해 상대적으로 저농도인 것이 특징이다. 즉, 황산과 같은 강산의 산화제를 사용하지 않고 과산화수소 또는 불산 등을 사용하여 저농도, 약산성의 산화제를 사용함으로써 안전성을 증대하면서 종래 식각액에 따른 상기 픽스쳐 표면의 식각 효과를 그대로 또는 그 이상으로 얻을 수 있으므로 종래 식각액을 대체할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 표면처리 방법은 식각 반응 활성화 단계를 더 포함하며, 상기 식각 반은 활성환 단계는 식각의 효율을 증가시키기 위해 광 에너지를 활용하는 단계를 포함 할 수 있다.

즉, 상기 광 에너지를 얻기 위해 자외선 램프 또는 할로겐 램프를 광원으로 이용하여 상기 픽스쳐(100) 또는 식각액(500)에 조사하는 경우 상기 픽스쳐(100) 표면에 조사된 빛은 광자(photon) 흡수 과정에 의해 이동 가능한 정공(hole)을 많이 생성하고, 표면으로 이동된 상기 정공은 표면을 더욱 산화시키는 것이다.

이에 따라 산화된 상기 픽스쳐(100)를 식각액(500)에 담궈 식각을 진행하면 상기 픽스쳐(100)의 표면의 식각 활성화 및 픽스쳐의 표면 처리를 좀더 활성화 할 수 있는 것이다.

물론, 상기 광 에너지(자외선, 할로겐)는 식각을 하기 이전의 상기 픽스쳐(100)의 표면에 조사할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 픽스쳐(100)를 식각액(500)에 담궈 식각하는 과정에서 동시에 조사할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 식각 반응 활성화 단계는 식각의 효율을 증가시키기 위해 초음파를 활용하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 초음파 발생부에 의해 발생한 상기 초음파가 식각액(500)을 교반하여 상기 픽스쳐(100)와의 경계층 및 농도 분극에 영향을 미치게 됨으로써 식각의 효율이 증대하는 것이다

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명에 따른 치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법은 인시츄(in-situ) 공정을 이용함으로써 픽스쳐의 표면 불량을 제거하고 공정 효율성을 증대시킨 픽스쳐의 표면처리 방법에 이용될 수 있다.

100: 인공치근(픽스쳐) 200: 지대주
300: 인공치아 400: 광원(UV 램프)
410: 저압 수은램프 500: 식각액
S100: 픽스쳐 가공단계
S200: 샌드 블라스팅 단계
S300: 식각 공정 단계
S350: 인시츄 공정단계(자외선 조사)
S400: 표면 세정 단계
S410: 초순수 이용 세척단계
S430: 건조 단계
S500: 표면 친수화 단계
S510: 자외선 조사 단계
S530: 이온 코팅 단계
S600: 포장 단계

Claims

치과용 임플란트 픽스쳐의 표면처리 방법에 있어서,
상기 픽스쳐의 표면을 거칠게 하는 샌드 블라스팅 단계;
산성의 식각액을 이용하여 상기 픽스쳐 표면에 미세한 구조를 형성하는 식각 단계;
상기 픽스쳐 표면의 세정 단계; 및
상기 픽스쳐 표면을 친수성 표면으로 개질하는 친수화 단계; 를 포함하며,
상기 세정 단계, 친수화 단계 및 식각 단계는 인시츄(In-situ) 공정에 의해 동시에 진행되되 자외선을 발생하는 광원과 오존수를 이용함으로써 상기 픽스쳐의 표면을 습식으로 친수화하는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 광원은 저압 수은 램프로 마련되며 상기 저압 수은 램프는 오존을 발생하고 발생된 오존을 분해하여 활성 산소를 생성함으로써 상기 픽스쳐 표면을 친수화 하는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면처리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 광원에서 조사되는 광 에너지의 파장은 180 내지 250 나노미터로 마련되며, 상기 파장의 길이를 선택함에 따라 산소분자의 분해에 따른 오존의 생성량과 생성된 오존의 분해에 따른 활성 산소량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면처리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 광원에 의한 자외선 조사 시간은 25 내지 35분을 조사하는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면처리 방법.
제 1항에 있어서,
사용자의 선택 또는 상기 픽스쳐의 요구 조건에 따라 상기 광원의 종류, 조사시간 및 파장을 선택 및 조정하고, 인시츄 공정에 따라 상기 식각, 세정 및 친수화가 동시에 이뤄지는 경우 식각 반응을 활성화하기 위해 초음파 및 광 에너지를 식각액에 조사하는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면 처리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 식각 단계는 약산성의 식각액을 사용하되 염산과 과산화수소를 혼합하여 사용하며, 사용자가 원하는 상기 픽스쳐의 표면 조도(거칠기)와 식각량에 따라 상기 염산과 과산화수소의 비율을 조정하고, 식각을 활성화 하기 위해 별도의 활성화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽스쳐의 표면 처리 방법.