KR20070029189A - 초음파 치과용 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 진동에 의해 구동되고 티타늄과 알루미늄에 기초한 합금으로 제조된 치과용 도구 즉 인서트에 관한 것이다. 본 발명의 치과용 도구는, 그 구성 요소의 형태로, 니오븀 및/또는 몰리브덴 및/또는 탄탈룸으로 구성되고 중심입방 구조의 격자 상태를 적어도 40% 생성하는 적어도 하나의 생체적합성 베타제닉 요소를 포함한다.

인서트, 치과용 도구, 핸드피스, 합금

Description

초음파 치과용 도구{ULTRASONIC DENTAL TOOL}

본 발명은 초음파 치과용 도구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 치주학(periodontology) 및 근관치료술(endodontics) 분야에서 사용되는 도구에 관한 것이다.

예방 치료의 체계 내의 치과의학 분야에서 흔히 시행되는 행위인 스케일링은 수동식 또는 기계식 도구에 의해 특히 초음파로 동작하는 도구에 의해 치아 표면에 존재하는 치석을 제거하는 것으로 구성되어 있다.

치주 치료의 목적은 잇몸 아래에 있는 박테리아 플라그를 제거하는 것으로 알려져 있으며, 이 박테리아 플라그는 치석과 독소로 이루어져 치주의 염증성 상처의 병인 요소 중 하나를 구성하고, 결국 치아를 빼야하는 지경에 이르게 할 수 있다.

과거에는 보통 중독된 상아질과 치은하(subgingival) 부분의 치아의 뿌리를 덮는 시멘트를 제거하는 것으로 구성된 루트 표면마무리작업(root surfacing)으로 진행되었고, 박테리아는 GRAM 음성 박테리아의 벽으로부터 나오는 리포단백질 지질 당류(liposaccharide)와 같은 내독소을 생성한다. 사실상, 이러한 리포단백질 지질당류는 치주를 유지하는데 없어서는 안 될 잇몸의 섬유 플라스트(fibroplasts)에 억제 작용을 가한다. 그러나 최근의 연구에 의하면 이러한 뿌리 표면에 약하게 부착된 내독소는 시멘트를 통과하지 않기 때문에 치료될 벽에 과도한 압력을 가할 필요가 없다는 것이 밝혀졌다. 또한, 그 결과 시멘트의 절제(exeresis)를 계속할 필요가 없다는 것이 입증되었다.

따라서, 이때부터 의사들이 너무 공격적인 것으로 여겨지는, 치주조직의 좌멸괴사 조직제거법(debridement)을 지지하는 뿌리 표면마무리작업을 포기하게 되었다. 이러한 간섭으로 인해 뿌리 표면의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있게 되었고, 독소를 제거하는 것이 보장될 수 있게 되었다. 보다 효과적으로 하기 위해, 치은하 좌멸괴사 조직제거법은 분기의 치료를, 즉 어금니 또는 앞어금니와 같은 다중-뿌리 치아의 내벽의 치료를 수반한다.

이러한 치료를 수행하기 위해, Gracey 퀴레트(currette, 소파 기구(숟가락 모양의 외과 수술용 기구)) 형태의 수동식 도구는 25000 Hz 와 35000 Hz 사이의 주파수에서 높은 강도를 갖는 초음파에 의해 작동되는 기계식 도구로 점차 대체되어오고 있다. 종래 기술에서 충분히 설명된 이러한 장치는 인서트(insert)라 불리는 탈착식 금속 도구의 이동을 보장하는 자기변형 또는 압전 변환기에 에너지를 공급하는 초음파 발생기로 구성되어 있다.

이러한 인서트를 초음파로 작동시킴으로써, 의사는 보다 빠르게 그리고 더 효율적으로 치료를 하게 하는 에너지를 발휘하도록 되어 있고 매우 정확한 작동 제 스쳐를 채택할 수 있다. 또한, 세척(irrigation) 액으로 구성된 액체 매체 내에서의 인서트의 이동은 병을 일으키는 치은하의 압축을 효과적으로 제거하는 세척을 가능케 하는 캐비테이션(cavitation) 효과를 일으키는 효과를 갖는다는 것이 관측되었다.

따라서 인서트는 다수의 특정 형태의 요구사항을 만족시켜야하는 도구라는 것을 이해할 수 있다. 실제로, 첫째로, 접근하기 어려운 영역에서 의사가 작업할 수 있도록 가장 다양한 형태를 취할 수 있어야 한다. 둘째로, 치료받는 환자의 치아 영역에 적합한 작은 치수의 부품을 제공하여야 한다. 또한, 작동하는 단부에 초음파 에너지를 전송하기 위해, 후방 단부에 의해 수용하는 초음파 에너지의 전송을 정확하게 제어할 수 있어야 한다. 마지막으로 생체적합성(biocompatible)이어야 한다.

이러한 상황에서, 인서트를 구성하는 데 사용되는 합금은 특정 기계적 성질도 제공하여야만 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

치과 분야에서 특히 치주학 분야에서 사용하는 데 요구되는 유연성을 제공하고 매우 효율적인 방식으로 수용되는 에너지를 재전송하도록 되어 있는 티타늄과 알루미늄에 기초하는 이러한 형태의 인서트는 종래 기술분야에서 이미 알려져 있다.

본 발명은 치주학, 근관치료술, 예방법에서 작업하기에 적합한 유연성과, 초음파 에너지의 최적화된 전송을 포함하는 치과용 도구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 초음파 진동에 의해 작동하도록 설정되고 티타늄 및 알루미늄에 기초한 합금으로 구성된 형태의 인서트인 치과용 도구에 있어서, 적어도 40%의 중심입방 구조의 결정 상태를 생성하는 니오븀 및/또는 몰리브덴 및/또는 탄탈룸으로 구성된 적어도 하나의 생체적합성 베타제닉 요소를 구성요소로서 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 도구에 관한 것이다.

베타제닉 요소가 니오븀으로 구성될 때에는, 합금의 질량 비율값이 약 7%인 것이 바람직할 것이다. 따라서 본 발명은 구조식이 Ti₆Al₇Nb 인 합금을 생산할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 합금의 결정 구조는 입자의 크기가 10 마이크로미터 이하인 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 실시형태는 이하 첨부된 도면을 참고로 비제한적인 예에 의해 설명될 것이다.

도 1은 초음파 핸드피스(handpiece)에 설치된 본 발명의 치과용 도구, 즉 인서트의 도면.

도 2는 치은하 치료를 수행하기 위한 본 발명의 치주 인서트의 부분 단면도.

본 발명의 개념의 틀에서 이루어진 다양한 연구와 시험에 의해, 인서트의 초음파 에너지를 전송할 수 있는 능력과 인서트를 제조하는 데 사용되는 합금의 원자 구조 사이에 상관관계가 있다는 것을 입증할 수 있었다. 보다 구체적으로는, 대부분 β 상태(phase)(즉, 티타늄 합금에 대해, 중심입방 구조의 다수의 결정상태)로 결합된 결정구조가 존재함으로써 이 합금에 등방성을 제공할 것이고, 따라서 초음파 에너지를 효과적으로 전달할 수 있다는 것이 입증되었다. 또한, 합금의 등방성 성질은 낮은 입도측정(granulometry)을 제공하고, 따라서 획득되는 전송을 개선하는데 기여하게 되는 효과를 갖는다는 것을 알게 되었다.

본 발명의 틀 속에서 수행된 시험은 낮은 퍼센트의 알루미늄(6%의 질량)을 포함하는 티타늄으로 구성된 베이스와 결합되었을 때 니오븀, 몰리브덴, 탄탈룸과 같은 요소(이하 "베타제닉(betagenic)" 요소라고 칭함)는 초음파의 매우 효과적인 전송을 합금에 제공하는 대부분의 중심입방 구조를 포함하는 결정구조를 합금에 제공하는 성질을 갖는다는 것을 보여주었다.

예를 들어 인서트는 Ti₆Al₇Nb 합금, 즉 6%의 알루미늄과 7%의 니오븀을 포함하는 티타늄에 기초하는 합금으로 제조되었다. 현장에서 작업하는 중에, 이러한 인서트는 똑같은 모양과 크기를 갖는 인서트에 비해서, 적당한 유연성을 가지면서도 더 큰 파워를 전달하는 이점을 제공한다는 것을 볼 수 있었다.

본 발명에 따르면, 인서트는 또한 예를 들어 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀과 같 은 몇몇의 베타제닉 요소를 이용하는 합금으로 제조될 수 있다. 예를 들어 인서트는 구조식 Ti₆AL₂Nb₁Ta_{0 .8}Mo에 의한 세 가지 베타제닉 요소를 포함하는 합금으로 만들어졌다. 즉, 티타늄과 6%의 알루미늄에 기초한 합금은 질량 비율로 2%의 니오븀과 1%의 탄탈룸과 0.8%의 몰리브덴을 포함한다. 시험을 수행한 결과 초음파 에너지의 전달은 종래의 스테인리스 강 형태의 인서트로 얻어진 것보다 크고, 앞서 언급한 Ti₆AL₇Nb 합금과 같은 니오븀으로 구성된 베타제닉 요소로 얻어진 것보다 작다는 것을 볼 수 있었다.

이 합금은 도 1의 예에 의해 도시된 형태를 취하는 수술용 치과의술에 개입하기 위한 인서트를 제조하는데 매우 적합하다는 것을 또한 알 수 있었다.

도 1에서 인서트(1)의 기부 단부는 원통부(2)로 형성되고, 이 원통부에 의해 인서트의 기부 단부는 초음파 핸드피스(3)에 연결되도록 되어 있고, 이 핸드피스는 인서트의 길이방향 축 xx'와 약 120°로 경사를 이루는 굽힘부(7)를 형성하는 더 작은 직경의 원통부(5)에서 말단부 쪽으로 계속 뻗어나가고, 이어서 원뿔 영역(9)이 있고 이 원뿔 영역의 베이스는 상기 원통부 보다 더 작은 직경을 제공한다.

도 2는 치은하 치료에 사용되는 치주 인서트를 나타낸다. 초음파 핸드피스(도시 안됨)에 연결되도록 되어 있는 이 인서트는 원통형 기부 단부(2)를 구비하며, 이 기부 단부는 직경이 더 작은 제2의 원통부(10)의 타 단부쪽으로 뻗어나가고, 상기 제2의 원통부는 선단, 즉 말단부까지 직경이 점점 감소하는 부분으로 뻗어나가며, 상기 직경이 점점 감소하는 부분은 두 개의 영역, 즉 반경을 따라 휘어 진 제1영역(12)과 상기 제1영역으로부터 뻗어나가는 원뿔형의 형태로 되어 있고 길이방향 축 yy'이 인서트의 길이방향 주축 xx'와 약 120°로 경사진 제2영역(14)으로 형성되어 있다.

Claims (6)

1. 초음파 진동에 의해 작동되도록 설정되고 티타늄 및 알루미늄에 기초한 합금으로 구성된 형태의 인서트인 치과용 도구에 있어서,

   적어도 40%의 중심입방 구조의 결정 상태를 생성하는 니오븀 및/또는 몰리브덴 및/또는 탄탈룸으로 구성된 적어도 하나의 생체적합성 베타제닉 요소를 구성요소로서 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 도구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베타제닉 요소는 합금의 질량 비율이 7%인 니오븀으로 구성된 것을 특징으로 하는 치과용 도구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 치과용 도구는 구조식 Ti₆Al₇Nb 를 갖는 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 치과용 도구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 합금의 결정 구조는 입자의 크기가 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 치과용 도구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   기부 단부가 원통부(2)로 형성되고, 이 원통부에 의해 상기 기부 단부는 초음파 핸드피스(3)에 연결되어 있고, 이 핸드피스는 인서트의 길이방향 축 xx'와 120°로 경사를 이루는 굽힘부(7)를 형성하는 더 작은 직경의 원통부(5)에서 말단부 쪽으로 계속 뻗어나가고, 이어서 원뿔 영역(9)이 있고 이 원뿔 영역의 베이스는 상기 원통부 보다 더 작은 직경을 제공하도록, 모양이 형성된 것을 특징으로 하는 치과용 도구.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   기부 단부(2)는 원통형이고, 상기 기부 단부는 직경이 더 작은 제2의 원통부(10)의 타 단부쪽으로 뻗어나가고, 상기 제2의 원통부는 선단인 말단부까지 직경이 점점 감소하는 부분으로 뻗어나가며, 상기 직경이 점점 감소하는 부분은 반경을 따라 휘어진 제1영역(12)과 상기 제1영역으로부터 뻗어나가는 원뿔 형태로 되어 있고 길이방향 축 yy'이 인서트의 길이방향 주축 xx'와 약 120°로 경사진 제2영역(14)으로 나누어지도록, 모양이 형성된 것을 특징으로 하는 치과용 도구.

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