RU2624368C1 - Device for implant surface treatment - Google Patents

Device for implant surface treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2624368C1
RU2624368C1 RU2016109673A RU2016109673A RU2624368C1 RU 2624368 C1 RU2624368 C1 RU 2624368C1 RU 2016109673 A RU2016109673 A RU 2016109673A RU 2016109673 A RU2016109673 A RU 2016109673A RU 2624368 C1 RU2624368 C1 RU 2624368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
implant
moving assembly
axis
laser
nut
Prior art date
Application number
RU2016109673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Смирнов
Дмитрий Геннадьевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Priority to RU2016109673A priority Critical patent/RU2624368C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624368C1 publication Critical patent/RU2624368C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: device for implant surface modification contains an implant chamber, a laser, a water vessel, a heater, a steam pipe, a reversible motor, a moving assembly, a gripper, a nut and two limit switches, the end of the reversing motor shaft being in the form of a flat protrusion inserted into the slot made at one end of the moving assembly axis, a clamp is mechanically fixed at the other end of the moving assembly axis, the moving assembly axis is made in the form of a threaded cylinder screwed into a nut mechanically fastened with an inner wall of the chamber via a rack. The limit switches elements are mounted on the generating surface of the moving assembly axis.
EFFECT: invention allows the implant to rotate uniformly and move in the longitudinal direction, which allows uniform irradiation of the implant entire surface with a laser beam.
2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при производстве имплантатов и костных шурупов, а также в стоматологии при операциях имплантации, в травматологии при остеосинтезе.The invention relates to medical equipment and can be used in the production of implants and bone screws, as well as in dentistry during implantation operations, in traumatology during osteosynthesis.

Известно устройство изготовления стоматологического имплантата с многослойным биоактивным покрытием (патент РФ 2146535), которое включает узел пескоструйной обработки имплантата для получения шероховатости поверхности и узел плазменного напыления, которое позволяет обеспечить адгезионную прочность, однако не создает поверхностной упорядоченной пористости покрытия, в результате чего снижается уровень его остеоинтеграции.A device for the manufacture of a dental implant with a multilayer bioactive coating (RF patent 2146535), which includes a unit for sandblasting the implant to obtain surface roughness and a plasma spraying unit that can provide adhesive strength, but does not create a surface ordered porosity of the coating, resulting in a decrease in its level osseointegration.

Известно устройство [1] для получения наноструктурированной (наноструктурной) пористой поверхности имплантатов из титана и сплавов титана, включающее узел пескоструйной обработки, узлы травления в растворах кислот и анодирования. Данное устройство не позволяет получить достаточную поверхностную пористость покрытия, что снижает его остеоинтеграционные свойства.A device [1] is known for producing a nanostructured (nanostructured) porous surface of implants made of titanium and titanium alloys, including a sandblasting unit, etching units in acid solutions and anodizing. This device does not allow to obtain sufficient surface porosity of the coating, which reduces its osseointegration properties.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для модификации поверхности имплантатов, описанное в [2]Closest to the claimed is a device for modifying the surface of the implants described in [2]

Устройство-прототип включает в себя эксимерный лазер KrF (1) (248 нм, длина импульса 30 нс, 50 Гц) (LPX 305, «Лямбда физике», Гёттинген, Германия), комплект линз и имплантат, установленный на вращающемся столике.The prototype device includes a KrF (1) excimer laser (248 nm, pulse length 30 ns, 50 Hz) (LPX 305, Lambda Physics, Göttingen, Germany), a set of lenses and an implant mounted on a rotating table.

Недостатками устройства является отсутствие узла продольного перемещения имплантата, что не позволяет обеспечить равномерной обработки лазерным лучом всей поверхности имплантата. Кроме того, устройство - прототип имеет ограниченный диапазон применения, в частности, для обработки титановых зубных имплантатов с плазменным напылением. Для более биосовместимых материалов, в частности для циркония, эта установка не позволяет получить качественной поверхности, из-за использования не оптимальной длиной волны излучения лазера, равной 248 нм.The disadvantages of the device is the lack of a node for the longitudinal movement of the implant, which does not allow for uniform laser beam processing of the entire surface of the implant. In addition, the prototype device has a limited range of applications, in particular for the treatment of titanium plasma implants with plasma spraying. For more biocompatible materials, in particular for zirconium, this setup does not allow to obtain a high-quality surface, due to the use of not optimal laser radiation wavelength of 248 nm.

Техническая задача изобретения состоит в обеспечении равномерного облучения поверхности имплантата лазерным лучом за счет придания ему возможности не только вращательного движения, но и равномерного продольного перемещения. Кроме того, в задачу изобретения входит также создание возможностей придания поверхности имплантатов на основе циркония свойств, повышающих их остеоинтеграцию с костной тканью пациентов.The technical task of the invention is to ensure uniform irradiation of the implant surface with a laser beam by making it possible not only rotational motion, but also uniform longitudinal movement. In addition, the objective of the invention also includes the creation of opportunities to impart surface properties of implants based on zirconium, increasing their osseointegration with the bone tissue of patients.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для модификации поверхности имплантатов, включающее в себя камеру с имплантатом и лазер, дополнительно введены сосуд с водой, обогреватель, паропровод, реверсивный двигатель, перемещающий узел, захват, гайка и два концевых выключателя, причем конец вала реверсивного двигателя выполнен в виде плоского выступа, введенного в шлиц, который выполнен на одном торце оси перемещающего узла, на другом торце оси перемещающего узла механически закреплен зажим, ось перемещающего узла выполнена в виде цилиндра с резьбой, вкрученной в гайку, механически закрепленную через стойку с внутренней стенкой камеры, при этом на образующей поверхности оси перемещающего узла установлены элементы концевых выключателей.The problem is solved in that in a device for modifying the surface of the implants, which includes a camera with an implant and a laser, an additional vessel with water, a heater, a steam line, a reversing engine, a moving assembly, a gripper, a nut and two limit switches are introduced, and the end of the shaft is reversible the engine is made in the form of a flat protrusion inserted into the slot, which is made on one end of the axis of the moving node, the clip is mechanically fixed on the other end of the axis of the moving node, the axis of the moving node is made in e cylinder with thread, screwed into the nut, mechanically fixed through the column with the inner wall of the chamber, the envelope surface on the axis of the conveying elements assembly mounted limit switches.

На фиг. 1. приведена схема реверсивного двигателя РД-09. На фиг. 2 приведена схема заявляемого устройства. Фиг. 1 и фиг. 2 служат для пояснения сущности изобретения. На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1, 2, 3, 4 - клеммы на корпусе реверсивного двигателя РД-09. Цифрой 5 - обозначены контакты концевого выключателя.In FIG. 1. shows a diagram of the RD-09 reversible engine. In FIG. 2 shows a diagram of the inventive device. FIG. 1 and FIG. 2 serve to clarify the invention. In FIG. 1, the following designations are introduced: 1, 2, 3, 4 - terminals on the housing of the RD-09 reversible engine. Number 5 - indicates the contacts of the limit switch.

На фиг. 2 введены следующие обозначения:In FIG. 2, the following notation is introduced:

5 - контакты концевого выключателя; 6 - камера; 7 - стойка; 8 - лазер; 9 - луч лазера; 10 - паропровод; 11 - имплантат; 12 - обогреватель; 13 - вода; 14 - сосуд; 15 - реверсивный двигатель; 16 - вал двигателя; 17 - плоский выступ; 18 - ось перемещающего узла; 19 - шлиц; 20 - гайка; 21 - подставка; 22 - зажим; 23 - пружина.5 - contacts of the limit switch; 6 - camera; 7 - a rack; 8 - laser; 9 - a laser beam; 10 - steam line; 11 - an implant; 12 - heater; 13 - water; 14 - vessel; 15 - reverse engine; 16 - an engine shaft; 17 - a flat ledge; 18 - axis of the moving unit; 19 - slot; 20 - a nut; 21 - stand; 22 - clamp; 23 - spring.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

В сосуд 14 (рис. 2) заливают воду 13 и включают обогреватель 12. После того, как вода закипает, водяной пар через паропровод 10 начинает поступать к имплантату 11, закрепленному в зажиме 22, при помощи сжимающей пружины 23. Захват 23 выполнен в виде шарнирного манипулятора, захваты которого сжимаются под действием стягивающей пружины 23. При поступлении водяного пара к имплантату 11 включают реверсивный двигатель 15, установленный на подставки 21 и лазер 8. Луч лазера 9 начинает облучать поверхность имплантата. Для того, чтобы луч лазера 9 равномерно облучал поверхность имплантата 11, указанный имплантат необходимо не только равномерно вращать вокруг своей оси, но и равномерно перемещать в продольном направлении. Указанное вращение и перемещение имплантата происходит следующим образом. Пусть вал 16 реверсивного двигателя 15 после включения вращается по часовой стрелке. Плоский выступ 17 на торце вала двигателя 16, введенный в шлиц 19 оси перемещающего узла 18, которая начинает вращаться и вкручиваться по резьбе в гайку 20, механически прикрепленную через стойку 7 к стенке камеры 6. При этом имплантат 11 начинает вращаться вместе с осью 18 и одновременно перемещаться в продольном направлении за счет вкручивания в резьбу гайки 20. Как только ось 18 переместится на заданное расстояние, которое определяется продольными размерами имплантата 1, срабатывают контакты 5 концевого выключателя. При срабатывании концевого выключателя 5 (фиг. 1) конденсатор С отключается от клеммы 4 реверсивного двигателя, и подключается к клемме 3 и 2, за счет чего реверсивный двигатель начинает вращаться противоположную сторону (против часовой стрелки). Вал двигателя 16 (фиг. 2)также начинает вращаться против часовой стрелки. При этом за счет шлицевого соединения ось 18 перемещающего узла также начинает вращаться против часовой стрелки. Это вращение приводит к тому, что ось 18 начинает выкручиваться из резьбы гайки 20, за счет чего имплантат 11, продолжая вращаться, начинает перемещаться в противоположном, относительно начального, продольном направлении. Это происходит до тех пор, пока имплантат 11 не пройдет заданного расстояния, определяемого габаритами имплантата. После чего вновь срабатывают контакты концевого выключателя 5 и реверсивный двигатель начинает вращаться в противоположном направлении. Обработка имплантата заканчивается после 4-6 циклов переключения реверсивного двигателя.Water 13 is poured into the vessel 14 (Fig. 2) and the heater 12 is turned on. After the water boils, water vapor through the steam line 10 begins to flow to the implant 11 fixed in the clamp 22 using a compression spring 23. The capture 23 is made in the form articulated manipulator, the grips of which are compressed by the action of the tightening spring 23. When water vapor enters the implant 11, a reversible motor 15 is mounted on the supports 21 and the laser 8. The laser beam 9 begins to irradiate the surface of the implant. In order for the laser beam 9 to uniformly irradiate the surface of the implant 11, the implant must not only rotate uniformly around its axis, but also move it uniformly in the longitudinal direction. The specified rotation and movement of the implant is as follows. Let the shaft 16 of the reversible motor 15, after turning on, rotate clockwise. A flat protrusion 17 at the end of the shaft of the engine 16, inserted into the slot 19 of the axis of the moving unit 18, which begins to rotate and screw into the nut 20, mechanically attached through the strut 7 to the wall of the chamber 6. In this case, the implant 11 begins to rotate with the axis 18 and simultaneously move in the longitudinal direction by screwing the nut 20 into the thread. As soon as the axis 18 moves to a predetermined distance, which is determined by the longitudinal dimensions of the implant 1, the contacts 5 of the limit switch are activated. When the limit switch 5 (Fig. 1) is activated, the capacitor C is disconnected from the terminal 4 of the reversing motor and connected to the terminals 3 and 2, due to which the reversing motor starts to rotate the opposite side (counterclockwise). The motor shaft 16 (FIG. 2) also begins to rotate counterclockwise. In this case, due to the spline connection, the axis 18 of the moving unit also begins to rotate counterclockwise. This rotation leads to the fact that the axis 18 begins to twist out of the thread of the nut 20, due to which the implant 11, while continuing to rotate, begins to move in the opposite, relative to the initial, longitudinal direction. This occurs until the implant 11 passes a predetermined distance determined by the dimensions of the implant. After that, the contacts of the limit switch 5 are activated again and the reversing motor starts to rotate in the opposite direction. Implant processing ends after 4-6 cycles of switching the reversing motor.

Суть изобретения заключается в следующем. Известно, что до недавнего времени наиболее распространенными были зубные имплантаты, выполненные из титановых сплавов, что в частности и описывается в устройстве-прототипе. Однако титан обладает относительно низкой биосовместимостью, и у некоторых пациентов наблюдается на титан аллергия. Под действием электрогальванизма отделившие частицы титана соединяются с белками, и воспринимается иммунной системой как чужеродный белок.The essence of the invention is as follows. It is known that until recently, dental implants made of titanium alloys were the most common, which is described in particular in the prototype device. However, titanium has relatively low biocompatibility, and some patients are allergic to titanium. Under the influence of electro galvanism, the separated titanium particles combine with proteins and are perceived by the immune system as a foreign protein.

Имплантаты из диоксида циркония лишены подобных недостатков. Из свойств циркония наибольший интерес представляют такие, как биологическая инертность, значительная стойкость к различным химическим воздействиям, высокие характеристики усталостной выносливости, склонность к «самозалечиванию» поверхностных дефектов, технологичность, прочность. Поэтому изделия из сплава циркония нашли широкое применение в стоматологической практике. Сплавы циркония используются в основном для производства дентальных имплантатов. Этим и обусловлен выбор диоксида циркония в заявляемом способе. Однако часть поверхности имплантатов, которую вставляют в альвеолярную кость, выполненные из циркония или его оксидов, обычно имеет твердость, значительно превышающую твердость альвеолярной кости. Это приводит к значительному ухудшению сцепления имплантата с альвеолярной костью. Поэтому для улучшения процессов соединения имплантата с альвеолярной костью на поверхности имплантатов создают шероховатость поверхности с помощью ее механической обработки, лазерной обработки и т.п. Однако для улучшения биологического сродства и достижения высоких показателей соединения с костью простого придания шероховатости на поверхности имплантата недостаточно, так как при этом биологическое сродство и высокие показатели соединения с костью являются труднодостижимыми.Zirconia implants have no such disadvantages. Of the properties of zirconium, the most interesting are biological inertness, significant resistance to various chemical influences, high fatigue resistance characteristics, tendency to “self-heal” surface defects, manufacturability, and strength. Therefore, products made of zirconium alloy are widely used in dental practice. Zirconium alloys are mainly used for the production of dental implants. This is due to the choice of zirconium dioxide in the inventive method. However, the part of the implant surface that is inserted into the alveolar bone made of zirconium or its oxides usually has a hardness significantly higher than the hardness of the alveolar bone. This leads to a significant deterioration in the adhesion of the implant with the alveolar bone. Therefore, to improve the processes of connecting the implant with the alveolar bone, a surface roughness is created on the surface of the implants using its mechanical processing, laser processing, etc. However, to improve biological affinity and achieve high bone bonding rates, simply roughening the surface of the implant is not enough, since biological affinity and high bone bonding rates are difficult to achieve.

В заявляемом устройстве значительного улучшения биологической совместимости имплантата, изготовленного из циркония, добиваются путем его облучения лучом лазера в парах воды. При прохождения лазерного луча через водяной пар под действием высокой температуры луча происходит интенсивное разложение воды на ионы кислорода, ионы гидроксильной группы и ионы водорода. При этом на поверхности циркониевого имплантата образуется слой из гидроксида циркония. Высокие градиенты температуры, возникающие на облучаемой поверхности имплантата, проникновение ионов гидроксильной группы, кислорода и разогретых молекул воды приводят к образованию на облучаемой поверхности гидроксидного слоя, обладающего значительно меньшей твердостью, чем циркониевая основа имплантата, с многочисленными порами и мелкими трещинами. При установки указанного имплантата в альвеолярную кость поверхностный слой действует в качестве буферного слоя, обеспечивающего сокращение разницы в степени твердости между костью и основой, вследствие чего указанная мягкая поверхность дополнительно улучшает характеристики, и процесс срастания с костью. При этом, поскольку на поверхностном слое имплантата создаются многочисленные поры и микротрещины, то после установки имплантата в альвеолярную кость, костные клетки начинают входить в указанные поры и трещины в поверхностном слое. Вхождение костных клеток в микротрещины приводит к значительному увеличению площади поверхности контакта между имплантатом и костью, что обеспечивает эффект межмолекулярного соединения и возможность получения улучшенных характеристик адгезии и соединения с костью.In the inventive device, a significant improvement in the biological compatibility of an implant made of zirconium is achieved by irradiating it with a laser beam in water vapor. When a laser beam passes through water vapor under the action of a high temperature of the beam, water decomposes intensively into oxygen ions, hydroxyl group ions and hydrogen ions. At the same time, a layer of zirconium hydroxide is formed on the surface of the zirconium implant. High temperature gradients arising on the irradiated surface of the implant, the penetration of ions of the hydroxyl group, oxygen and heated water molecules lead to the formation on the irradiated surface of the hydroxide layer, which has significantly lower hardness than the zirconium base of the implant, with numerous pores and small cracks. When this implant is inserted into the alveolar bone, the surface layer acts as a buffer layer to reduce the difference in the degree of hardness between the bone and the base, as a result of which said soft surface further improves the characteristics and the process of fusion with the bone. Moreover, since numerous pores and microcracks are created on the surface layer of the implant, after the implant is inserted into the alveolar bone, bone cells begin to enter these pores and cracks in the surface layer. The entry of bone cells into microcracks leads to a significant increase in the contact surface area between the implant and the bone, which provides the effect of intermolecular bonding and the possibility of obtaining improved adhesion and bonding characteristics.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Каркас зубного имплантата 11 (фиг. 2) был выполнен из циркония. Нижняя часть (дистальный конец) зубного имплантата 11 была выполнена в виде сужающегося книзу усеченного конуса. На указанном конусе была выполнена самонарезающая резьба, что обеспечивает возможность непосредственного ввинчивания имплантата 11 в высверленное отверстие в альвеолярной кости. Каркас зубного имплантата 11 закрепляли зажимом 22, расположенным на торце оси 18 перемещающего узла, размещенного в камере 6, которую увлажняли водяным паром, получаемым при испарении воды 13 из сосуда 14, при разогреве на электрической плитке 12. Для вращения и продольного перемещения имплантата был использован реверсивный двигатель РД-09. На фиг. 1 показана схема питания и реверсивного переключения указанного двигателя от сети переменного напряжения 220 В. Двигатель РД-09 имеет встроенный редуктор, благодаря которому скорость вращения вала двигателя может изменяться в широком диапазоне от 1,75 до 185 об/мин. Скорость продольного перемещения имплантата зависит от шага резьбы в гайке 20 и оси 18 и от скорости вращения вала двигателя. Расстояние продольного перемещения определяется длиной выступа 17 на конце вала и глубиной шлица 19 на торце оси 18. В зависимости от продольных размеров имплантата 11 величина продольного перемещения задается расстоянием между контактами концевых выключателей.The frame of the dental implant 11 (Fig. 2) was made of zirconium. The lower part (distal end) of the dental implant 11 was made in the form of a truncated cone tapering downward. A self-tapping thread was made on this cone, which makes it possible to directly screw the implant 11 into the drilled hole in the alveolar bone. The frame of the dental implant 11 was fixed with a clamp 22 located on the end of the axis 18 of the moving unit located in the chamber 6, which was moistened with water vapor obtained by evaporation of water 13 from the vessel 14, when heated on a hot plate 12. For rotation and longitudinal movement of the implant was used reversible engine RD-09. In FIG. 1 shows the power supply circuit and reverse switching of the specified engine from an alternating voltage network of 220 V. The RD-09 engine has a built-in gearbox, due to which the rotation speed of the motor shaft can vary in a wide range from 1.75 to 185 rpm. The speed of the longitudinal movement of the implant depends on the thread pitch in the nut 20 and axis 18 and on the rotation speed of the motor shaft. The distance of the longitudinal movement is determined by the length of the protrusion 17 at the end of the shaft and the depth of the slot 19 at the end of the axis 18. Depending on the longitudinal dimensions of the implant 11, the longitudinal movement is determined by the distance between the contacts of the limit switches.

Предварительно было установлено, что наилучшие результаты при обработке лазерным лучом части поверхности зубного имплантата, соединенной с альвеолярной костью, достигаются в том случае, если длина волны луча лазера лежит в диапазоне (914÷1342) нм. В связи с этим нами был использован лазер (твердотельный лазер) с диодной накачкой на основе кристалла ванадата легированного неодимом, активные элементы которого Nd : YVO с основной длиной волны, которая составляет 1064 нм. После обработки поверхности циркониевого имплантата 11 лазерным лучом, исследовались характеристики их обработанных поверхностей.It was previously established that the best results when laser processing a part of the surface of a dental implant connected to the alveolar bone are achieved if the wavelength of the laser beam lies in the range (914 ÷ 1342) nm. In this regard, we used a laser (solid state laser) with diode pumping based on a neodymium doped vanadate crystal, the active elements of which are Nd: YVO with a fundamental wavelength of 1064 nm. After processing the surface of the zirconium implant 11 with a laser beam, the characteristics of their treated surfaces were investigated.

Исследования с помощью электронной микроскопии поверхности имплантата 11, обработанной лазерным лучом, показали, что она, по сравнению с необработанной поверхностью имеет многочисленные микротрещины и поры диаметром 1,5-4 мкм, равномерно распределенные по поверхности имплантата. Рентгеноструктурный анализ показал, что поверхностный слой и состоит, в основном, из гидроксида циркония. Поверхности необработанных и обработанных лазерным облучением образцов имплантатов исследовали на твердость по методу Виккерса. Количественным показателем твердости по Виккерсу является число твердости (HV). В результате двух измерений твердости по Виккерсу необработанного лучом лазера образца имплантата, выполненного только из циркониевой основы, были получены значения 998 (HV) и 1129 (HV). В отличие от этого, твердость по Виккерсу облученной поверхности образцов имплантата, в котором поверхностный слой состоял из гидроксида циркония, составила 336 (HV) и 328 (HV). Таким образом, обработанная поверхность зубного имплантата примерно в 1,5 менее твердая, чем альвеолярная кость, твердость которой по Виккерсу обычно составляет 500 (HV).Studies using electron microscopy of the surface of the implant 11, treated with a laser beam, showed that, compared with the untreated surface, it has numerous microcracks and pores with a diameter of 1.5-4 microns, uniformly distributed over the surface of the implant. X-ray diffraction analysis showed that the surface layer consists mainly of zirconium hydroxide. The surfaces of untreated and laser-treated implant samples were examined for hardness by the Vickers method. A quantitative indicator of Vickers hardness is the hardness number (HV). As a result of two measurements of Vickers hardness of an unprocessed laser beam of an implant sample made only from a zirconium base, the values 998 (HV) and 1129 (HV) were obtained. In contrast, the Vickers hardness of the irradiated surface of the implant samples, in which the surface layer consisted of zirconium hydroxide, was 336 (HV) and 328 (HV). Thus, the treated surface of the dental implant is about 1.5 less hard than the alveolar bone, whose Vickers hardness is usually 500 (HV).

Эффективность остеоинтеграции имплантатов в костную ткань не облученных и облученных лазерным лучом имплантатов, исследовалась на подопытных животных (крысах). Исследования показали, что коэффициент срастания поверхности корпуса имплантата и костной тканью для сравнительного (не облученного лазерным лучом) образца составил порядка 28%, а для опытного (облученного лазерным лучом) образца - 65%, что, говорит о значительном повышении эффективности врастания имплантата, облученного лазером в костную ткань. Более высокая эффективность остеоинтеграции облученного лазерным лучом имплантата обусловлена двумя факторами: высокой пористостью и многочисленными микротрещинами, заполняемыми костной тканью в процессе вживления имплантата в кость, и буферными свойствами умягченного слоя имплантата.The effectiveness of osseointegration of implants into the bone tissue of non-irradiated and laser-irradiated implants was studied in experimental animals (rats). Studies have shown that the coefficient of fusion of the surface of the implant body and bone tissue for the comparative (not irradiated with a laser beam) sample was about 28%, and for the experimental (irradiated with a laser beam) sample was 65%, which indicates a significant increase in the efficiency of implant ingrowth of the irradiated laser into bone tissue. The higher efficiency of osseointegration of the implant irradiated with a laser beam is due to two factors: high porosity and numerous microcracks filled with bone tissue during implantation into the bone, and buffering properties of the softened layer of the implant.

Таким образом, по сравнению с прототипом, имплантат имеет возможность равномерно вращаться и перемещаться в продольном направлении, что дает возможность равномерного облучения лучом лазера всей поверхности имплантата. Обработка водяным паром поверхности имплантата, в процессе его облучения лазерным лучом, позволяет получить равномерный слой гидроксида циркония с многочисленными порами и микротрещинами, причем твердость полученного слоя ниже твердости альвеолярной кости. Полученные при помощи установки имплантаты из циркония имеют более высокую эффективность соединения с костной тканью. Заявляемая установка может быть использована не только для зубных имплантатов, но и любых других имплантатов, изготавливаемых на основе циркония.Thus, in comparison with the prototype, the implant has the ability to uniformly rotate and move in the longitudinal direction, which makes it possible to uniformly irradiate the entire surface of the implant with a laser beam. The steam treatment of the implant surface during its irradiation with a laser beam makes it possible to obtain a uniform layer of zirconium hydroxide with numerous pores and microcracks, and the hardness of the obtained layer is lower than the hardness of the alveolar bone. The zirconium implants obtained using the installation have a higher efficiency of connection with bone tissue. The inventive installation can be used not only for dental implants, but also for any other implants made on the basis of zirconium.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2154463, 2000. Покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его нанесения.1. RF patent №2154463, 2000. Coating on an implant made of titanium and its alloys and the method of its application.

2. Лазерное модифицирование титановых имплантатов с целью улучшения клеточной адгезии. Heinrich K. Dengler Т. Koerner В. Stritzker С. Haczek Н. Deppe Кафедра Экспериментальной физики IV, Университет Аугсбурга.2. Laser modification of titanium implants in order to improve cell adhesion. Heinrich K. Dengler T. Koerner W. Stritzker S. Haczek N. Deppe Department of Experimental Physics IV, University of Augsburg.

//http://www.findpatent.ru/patent/246/2469744.html (Прототип)//http://www.findpatent.ru/patent/246/2469744.html (Prototype)

Claims (1)

Устройство для модификации поверхности имплантатов, включающее в себя камеру с имплантатом и лазер, отличающееся тем, что в него дополнительно введены сосуд с водой, обогреватель, паропровод, реверсивный двигатель, перемещающий узел, захват, гайка и два концевых выключателя, причем конец вала реверсивного двигателя выполнен в виде плоского выступа, введенного в шлиц, который выполнен на одном торце оси перемещающего узла, на другом торце оси перемещающего узла механически закреплен зажим, ось перемещающего узла выполнена в виде цилиндра с резьбой, вкрученной в гайку, механически закрепленную через стойку с внутренней стенкой камеры, при этом на образующей поверхности оси перемещающего узла установлены элементы концевых выключателей.A device for modifying the surface of the implants, including a camera with an implant and a laser, characterized in that it is additionally introduced a vessel with water, a heater, a steam line, a reversing engine, a moving assembly, a gripper, a nut and two limit switches, the end of the shaft of the reversing engine made in the form of a flat protrusion inserted into the slot, which is made on one end of the axis of the moving node, the clamp is mechanically fixed on the other end of the axis of the moving node, the axis of the moving node is made in the form of a cylinder with a thread screwed into a nut mechanically fixed through a rack with the inner wall of the chamber, while on the generatrix surface of the axis of the moving unit, the elements of the limit switches are installed.
RU2016109673A 2016-03-17 2016-03-17 Device for implant surface treatment RU2624368C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109673A RU2624368C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Device for implant surface treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109673A RU2624368C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Device for implant surface treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2624368C1 true RU2624368C1 (en) 2017-07-03

Family

ID=59312746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109673A RU2624368C1 (en) 2016-03-17 2016-03-17 Device for implant surface treatment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624368C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991003266A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-21 Böhler Ag Prosthesis
RU2154463C1 (en) * 1999-07-07 2000-08-20 Закрытое акционерное общество Клиническое научно-производственное объединение "Биотехника" Titanium and titanium alloy implant coating and method for applying the coating
RU2179001C1 (en) * 2001-05-21 2002-02-10 Иванов Сергей Юрьевич Dental osteointegratable implant having predefined surface micro-relief

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991003266A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-21 Böhler Ag Prosthesis
RU2154463C1 (en) * 1999-07-07 2000-08-20 Закрытое акционерное общество Клиническое научно-производственное объединение "Биотехника" Titanium and titanium alloy implant coating and method for applying the coating
RU2179001C1 (en) * 2001-05-21 2002-02-10 Иванов Сергей Юрьевич Dental osteointegratable implant having predefined surface micro-relief

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Стоматолог-практик, 4, 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sowa et al. Modification of tantalum surface via plasma electrolytic oxidation in silicate solutions
Park et al. The effect of ultraviolet-C irradiation via a bactericidal ultraviolet sterilizer on an anodized titanium implant: a study in rabbits.
Larsson Wexell et al. Bone response to surface-modified titanium implants: studies on the early tissue response to implants with different surface characteristics
Choi et al. Biological responses of anodized titanium implants under different current voltages
Gao et al. Micro/nanostructural porous surface on titanium and bioactivity
US20110252850A1 (en) Method and device of enhancing diffusibility of metallic surfaces and applications thereof
Gupta et al. Nano modified zirconia dental implants: Advances and the frontiers for rapid osseointegration
KR100814355B1 (en) Pretreating method of titanate implant and the titanate implant thereby
RU2624368C1 (en) Device for implant surface treatment
Yamaki et al. Micro-CT evaluation of in vivo osteogenesis at implants processed by wire-type electric discharge machining
Michalska et al. Plasma electrolytic oxidation of Zr-Ti-Nb alloy in phosphate-formate-EDTA electrolyte
Kumar Agrawal et al. Surface modification of nanocomposite polymer membranes by ion plasma irradiation for improving biocompatibility of polymer
JPH0731627A (en) Implant and manufacture thereof
Jeong et al. Formation of surface roughness on the Ti-35Nb-xZr alloy using femtosecond laser for biocompatibility
RU2712642C1 (en) Method for making a dental osteointegrated implant
JP2005058772A (en) Chitosan-coated metallic article and manufacturing method thereof
RU2624366C1 (en) Method for dental osteointegrable implant manufacture
RU2712578C1 (en) Method for making a dental osteointegrated implant
Lee Surface properties, crystallinity and optical properties of anodised titanium in mixture of β-glycerophosphate (β-GP) and calcium acetate (CA)
RU2732959C2 (en) Method for laser structuring of titanium dental implants surface
KR101460973B1 (en) Surface coated dental implant with improved biocompatibility and preparation method thereof
Rodionov et al. Forming C/Cu Composite on Surface of Structural Chrome-Nickel Steel by Ion Beam Deposition
Jemat et al. Effects of surface treatment on titanium alloys substrate by Acid etching for dental implant
KR20120133659A (en) Method for treating surface of dental alloy
RU2646560C2 (en) Dental endosteal implant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190318