WO2024144028A1 - 치과용 임플란트 표면처리방법 및 그 방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트 - Google Patents
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Abstract
표면에 거칠기를 부여하기 위하여 치과용 임플란트의 표면을 처리하는 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 치과용 임플란트 표면처리방법은, 임플란트 표면의 전체 또는 일부에 레이저로 규칙적인 패턴의 그루브를 형성시키는 제1 표면처리단계 및 산 식각(Acid etching)을 통해 상기 그루브 및 그루브 주변에 거칠기를 부여하는 제2 표면처리단계를 포함하며, 제1 표면처리단계는, 제1 방향으로 연속되고 제2 방향으로 이격되는 다수의 제1 그루브를 가공하는 1차 레이저처리공정과, 제2 방향으로 연속되고 제1 방향으로 이격되는 다수의 제2 그루브를 가공하여 제1 그루브와 제2 그루브의 교차점마다 크레이터(Crater)를 형성시키는 2차 레이저처리공정으로 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 치과용 임플란트 표면을 처리하는 방법 및 그 방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트에 관한 것이다.
치과용 임플란트는 원래 인체조직이 상실되었을 때 인체조직을 회복시켜 주는 대체물을 의미하지만 치과에서는 인공으로 만든 치아를 의미한다. 이러한 임플란트 시술법은 치아가 상실되거나 치아 기능이 저하되는 경우 원래 자기 치아의 기능으로 복원 또는 재건할 수 있는 대체 시술 방법으로 널리 이용되고 있다.
치과용 임플란트 시술에 있어서 중요한 점은 식립된 임플란트가 뼈와 얼마나 잘 융합하여 고정력을 형성하는지 여부이다. 이를 골융합(Osseointegration) 특성이라 하는데, 우수한 골융합 특성은 임플란트를 뼈에 고정시켜 초기 안정성을 이룬 후 임플란트와 뼈 사이에 영구적인 결합을 생성시킬 수 있다.
골융합 특성은 치과용 임플란트의 표면적과 깊게 연관된다. 표면적이 클수록 골융합 면적의 증대로 고정력이 증대되기 때문이다. 치과용 임플란트 분야에서는 치과용 임플란트의 표면을 적절히 처리하여 거칠기를 부여함으로써 표면적을 증대시키는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 치과용 임플란트 표면에 거칠기를 부여하는 표면처리 방법으로는 블라스팅 처리나 산(Acid)을 이용한 에칭 처리 등이 알려져 있다.
기계 가공된 치과용 임플란트 표면에 Al2O3, TiO2 등의 비정형 세라믹 분말을 고압으로 분사하여 거칠기를 부여하는 것이 블라스팅 처리이며, 블라스팅 처리만으로는 치과용 임플란트 표면에 잔류하는 잔유물이나 버(burr)가 문제가 될 수 있어 후처리로서 표면 잔유물이나 버(burr)를 제거하고 마이크로한 거칠기를 부여하기 위해 수행되는 것이 산(Acid)을 이용한 에칭 처리이다.
그러나 치과용 임플란트 표면을 블라스팅으로 처리하여 거칠기를 부여하는 방식의 경우 치과용 임플란트의 표면적을 증가시키는 효과는 있으나, 도 1의 예시와 같이 고압으로 분사되는 비정형 세라믹 파우더에 의해 처리된 임플란트 표면의 모폴로지(Morphology)가 불규칙하고, 도 2처럼 기계 가공된 치과용 임플란트의 표면의 나사산이나 커팅 엣지(Cutting edge) 등의 디자인이 변경될 수 있다.
특히, 치과용 임플란트 표면이 불규칙한 표면 모폴로지를 가질 경우 골융합 과정에서 부위별 융합 편차가 발생할 수 있으며, 블라스팅에 의한 치과용 임플란트 표면의 나사산이나 커팅 엣지(Cutting edge) 등의 디자인 변경은 치과용 임플란트를 식립할 때 주변 치조골에 과도한 압력을 가하거나, 셀프 테핑(Self-tapping) 기능에 영향을 미칠 수 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 한국 등록실용신안공보 제20-0386621호(공개일 2005.06.02)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 표면처리가 치과용 임플란트의 디자인에 미치는 영향을 배제할 수 있으면서, 부위별 편차 없는 안정적인 골융합이 성능이 발휘될 수 있도록 치과용 임플란트의 표면에 규칙적인 패턴의 표면 모폴로지를 형성시킬 수 있는 치과용 임플란트 표면처리방법 및 그 방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트를 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 일 실시 예에 따르면, 표면에 거칠기를 부여하기 위하여 치과용 임플란트의 표면을 처리하는 방법으로서, 임플란트 표면의 전체 또는 일부에 레이저로 규칙적인 패턴의 그루브를 형성시키는 제1 표면처리단계 및 산 식각(Acid etching)을 통해 상기 그루브 및 그루브 주변에 거칠기를 부여하는 제2 표면처리단계를 포함하며, 상기 제1 표면처리단계는, 제1 방향으로 연속되고 제2 방향으로 이격되는 다수의 제1 그루브를 가공하는 1차 레이저처리공정과, 상기 제2 방향으로 연속되고 상기 제1 방향으로 이격되는 다수의 제2 그루브를 가공하여 상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브의 교차점마다 크레이터(Crater)를 형성시키는 2차 레이저처리공정으로 구성되는 치과용 임플란트 표면처리방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 방향은 임플란트의 둘레 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 임플란트의 높이 방향일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 그루브의 폭(w1)과 깊이(d1)가 상기 제2 그루브의 폭(w2)과 깊이(d2)가 같게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 그루브와 제2 그루브의 폭(w1, w2)이 5 ~ 30㎛이며, 깊이(d1, d2)가 5 ~ 10㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 하나의 제1 그루브와 이웃하는 다른 한 제1 그루브 사이의 제2 방향 이격 거리(D1)는 5 ~ 20㎛일 수 있으며, 하나의 제2 그루브와 이웃하는 다른 한 제2 그루브 사이의 제1 방향 이격 거리(D2)는 5 ~ 20㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 표면처리단계에서는 임플란트에 대하여 5 ~ 10분 산 식각(Acid etching)을 수행할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 다른 실시 예에 따르면, 치조골에 식립되어 인공치근을 형성하는 치과용 임플란트로서, 상단면에서부터 특정 깊이로 형성되며 보철물 지지를 위한 어버트먼트가 결합되는 내부 홈 및 치조골에 식립을 위한 외부 나사산이 형성된 외부 표면을 포함하며, 상기 외부 표면의 전체 또는 일부가 상기 일 실시 예에 따른 표면처리방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서 상기 외부 나사산은, 임플란트의 하단으로부터 위쪽으로 제1 높이에 걸쳐 제1 깊이로 형성되는 외부 하단 나사산 구간과, 상기 외부 하단 나사산 구간 위쪽으로 제2 높이에 걸쳐 상기 제1 깊이보다 낮은 제2 깊이로 형성되는 외부 상단 나사산 구간으로 구성될 수 있으며, 여기서, 상기 외부 상단 나사산 구간이 상기 외부 하단 나사산 구간에 비해 표면처리를 통해 형성되는 크레이터(Crater)의 조밀도가 낮은 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 표면처리방법에 의하면, 레이저를 이용한 정밀 가공을 통해 임플란트 표면에 거칠기를 부여함으로써, 거칠기를 부여하기 위한 표면처리과정에서 임플란트 표면의 나사산이나 커팅 엣지(Cutting edge) 등의 디자인이 의도하지 않게 손상되거나 변경되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 레이저로 임플란트의 표면을 처리함에 있어서도 1, 2차에 걸쳐 그리드 패턴의 표면 모폴로지를 형성한 후 산 식각을 통해 추가적으로 표면처리를 수행함으로써, 전체적인 표면 모폴로지가 규칙적이면서도 표면적이 크게 증대될 수 있으며, 따라서 임플란트 식립 후 부위별 편차 없는 안정적인 골융합이 성능이 발휘되어 치유 기간을 단축시키는 효과를 가져올 수 있다.
도 1의 종래 기술에 따른 임플란트 표면처리의 한 방법으로서, 블라스팅에 의한 표면처리 과정 및 블라스팅에 의해 표면 처리된 임플란트의 표면을 개략 도시한 도면.
도 2는 종래 블라스팅 표면처리에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 표면처리방법의 공정 모식도.
도 4는 제1 표면처리단계에서 수행되는 레이저 표면처리 모식도.
도 5는 1차 표면처리단계를 거친 임플란트 표면 상태를 보여주는 SEM 이미지 및 단면 모식도.
도 6은 레이저를 이용한 임플란트 표면 처리 시 종래 공지된 임플란트 표면처리방법(SA, Sandblasted with alumina and Acid etched) 대비 임플란트의 표면적 증가율을 나타내는 시험 데이터.
도 7은 블라스팅(종래 임플란트 표면처리 방식), 레이저, 레이저+산 식각(본 발명) 방식을 이용한 임플란트 표면 처리 후 표면 거칠기를 비교 도시한 그래프.
도 8은 블라스팅에 의해 표면 처리된 임플란트 표면과 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법(레이저+산 식각)에 의해 처리된 임플란트 표면의 SEM 이미지를 비교 도시한 도면
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법에 의해 표면 처리된 임플란트의 정면도.
도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 임플란트의 절개 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 표면처리방법을 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법은, 치조골에 식립되어 인공 치근을 형성하는 임플란트의 디자인에 영향을 미치지 않으면서 보다 향상된 골융합 성능이 발휘될 수 있도록 임플란트 표면에 규칙적인 패턴으로 거칠기를 부여하여 표면적을 증대시키는 방법으로서, 레이저를 이용한 제1 표면처리단계(S100)와 산 식각(Acid etching)을 이용한 제2 표면처리단계(S200)로 구성될 수 있다.
제1 표면처리단계(S100)에서는 레이저를 이용하여 규칙적인 패턴으로 그루브를 형성시키는 작업이 임플란트 표면의 전체 또는 일부에 대해 실시될 수 있다. 규칙적인 패턴은 바람직하게, 그리드(Grid) 패턴일 수 있으며, 여기서 그리드(Grid) 패턴은 다른 방향으로 배열된 두 그룹의 그루브가 직각을 비롯해 다양한 각도로 서로 교차하는 패턴을 모두 포함할 수 있다.
제1 표면처리단계(S100)는 구체적으로, 제1 방향으로 연속되고 제2 방향으로 이격되는 다수의 제1 그루브(이하, '제1 그루브 그룹(G1)'이라 함)를 가공하는 1차 레이저처리공정(S102)과, 제2 방향으로 연속되고 제1 방향으로 이격되는 다수의 제2 그루브(이하, '제2 그루브 그룹(G2)'이라 함)를 가공하여 상기 제1 그루브(g1)와 제2 그루브(g2)의 교차점마다 크레이터(Crater, c)를 형성시키는 2차 레이저처리공정(S104)으로 구성될 수 있다.
본 발명이 실시 예에서 상기 제1 방향은 임플란트의 둘레 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 임플란트의 높이 방향일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 방향은 임플란트 표면에 형성되는 나사산이 형성되는 방향과 같거나 반대 방향일 수 있고, 제2 방향은 임플란트의 높이 방향에 대해 사선으로 경사진 방향일 수도 있다.
레이저를 이용하여 1차 표면처리를 수행함에 있어서는, 표면처리 대상인 임플란트(100)를 회전 디바이스(미도시)에 끼운 상태에서, 도 4의 (a)에 도시된 표면처리 모식도와 같이 상대적으로 고정체인 레이저 발생기(200, 임플란트를 향하여 설정된 세기로 레이저를 조사하는 장비)에 대하여 상기 회전 디바이드를 회전시키거나 제2 방향으로 이동시킴으로써 그리드 패턴의 그루브를 형성시킬 수 있다.
이와는 반대로, 도 4의 (b)에 도시된 표면처리 모식도와 같이, 표면처리 대상인 임플란트(100)를 고정 디바이스(미도시)에 고정시킨 상태에서 상대적으로 가동체인 레이저 발생기(200, 임플란트를 향하여 설정된 세기로 레이저를 조사하는 장비)를 상기 고정 디바이스에 고정된 임플란트(100)에 대하여 회전시키거나 제2 방향으로 이동시킴으로써 그루브를 그리드 패턴으로 형성시킬 수 있다.
도 5는 1차 표면처리단계를 거친 임플란트 표면 상태를 보여주는 SEM 이미지 및 단면 모식도로서, 제1 그루브(g1)와 제2 그루브(g2)는 바람직하게, 서로 직각으로 교차하는 그리드 패턴으로 형성될 수 있다. 이때 제1 그루브(g1)의 폭(w1)과 제2 그루브(g2)의 폭(w2)이 동일(w1=w2)하고, 제1 그루브(g1)의 깊이(d1)와 제2 그루브(g2)의 깊이(d2)도 같은 깊이(d1=d2)로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 그루브(g1)의 폭(w1)과 제2 그루브(g2)의 폭(w2)은 다수로 형성되는 제1 그루브 그룹(G1)의 그루브(g1)들과 제2 그루브 그룹(G2)의 그루브(g2)들의 평균 폭을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하며, 제1 그루브(g1)의 깊이(d1)과 제2 그루브(g2)의 깊이(d2) 역시 해당 그룹에 포함된 그루브(g1, g2)들의 평균 깊이를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
제1 그루브(g1)와 제2 그루브(g2)의 폭(w1, w2)은 바람직하게, 5 ~ 30㎛일 수 있다. 서로 교차하는 방향으로 형성되는 제1 그루브(g1) 및 제2 그루브(g2)의 폭(w1, w2)이 5㎛ 미만이면 표면적 증대 효과가 미미하여 골융합 특성이 저하될 수 있으며, 제1 그루브(g1) 및 제2 그루브(g2)의 폭이 30㎛를 초과하면 임플란트 자체 내구성이 저하될 우려가 있기 때문이다.
그리고 제1 그루브(g1)와 제2 그루브(g2)의 깊이(d1, d2)는 바람직하게, 5 ~ 10㎛일 수 있다. 제1 그루브(g1) 및 제2 그루브(g2)의 깊이(d1, d2)가 5㎛ 미만이면 표면적 증대 효과가 미미하고, 제1 그루브(g1) 및 제2 그루브(g2)의 깊이가 10㎛ 를 초과하면 이후 2차 표면처리단계를 통해 제1 그루브(g1)와 제2 그루브(g2) 표면에 마이크로한 홈(g3)을 형성함에 있어 해당 홈(g3)의 균일도가 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 하나의 제1 그루브(g1)와 이웃하는 다른 한 제1 그루브(g1) 사이의 제2 방향 이격 거리(D1)는 단위 면적당 상기 크레이터(c)의 밀도 및 그에 따른 골융합 특성을 고려했을 때 5 ~ 20㎛가 바람직하며, 제1 그루브(g1)와 교차하는 방향으로 형성되는 하나의 제2 그루브(g2)와 이웃하는 다른 한 제2 그루브(g2) 사이의 제1 방향 이격 거리(D2)도 5 ~ 20㎛가 바람직하다.
도 6은 레이저를 이용한 임플란트 표면 처리 시 종래 공지된 임플란트 표면처리방법(SA, Sandblasted with alumina and Acid etched) 대비 임플란트의 표면적 증가율을 나타내는 시험 데이터이다. 여기서, 종래 임플란트 표면처리방법으로 예로든 SA 방법은 작은 알루미나 가루로 임플란트 표면을 블라스팅 처리 후 황산이나 염산을 이용하여 식각(Etching) 처리하여 표면에 거칠기를 부여하는 기술이다.
도 6을 참조하면, 레이저를 이용하여 임플란트 표면에 특정 패턴으로 그루브(그리드 패턴의 그루브)를 형성시킨 경우, 동일 면적을 기준으로 종래 SA(Sandblasted with alumina and Acid etched) 방식 대비 표면적이 적게는 1.16배에서 많게는 1.3배까지 증가한 것을 알 수 있다.
특히 레이저 가공 속도를 300mm/s로 유지하면서 7㎛ 깊이로 그루브를 형성시키는 경우가, 레이저 가공 속도를 450mm/s로 하고 그루브 깊이를 5㎛로 하는 작업 조건에 비해 표면적이 더 증가한 것을 알 수 있다. 이러한 시험 데이터로 미루어, 1차 표면처리단계에서의 작업 조건으로는 레이저 가공 속도는 300mm/s, 그루브 깊이는 7㎛가 가장 바람직하다.
한편, 레이저 가공을 통해 표면에 그리드 패턴의 그루브가 형성됨으로써 1차적으로 표면 거칠기가 부여된 임플란트를 산(Acid)에 노출시켜 추가적으로 거칠기를 부여하는 후속처리가 제2 표면처리단계(S200)에서 수행될 수 있다. 제2 표면처리단계(S200)에서는 황산이나 염산과 같은 식각 용액(Etching Solution)을 이용하여 식각(Acid etching) 처리함으로써 마이크로한 거칠기를 추가적으로 부여할 수 있다.
이처럼 황산이나 염산과 같은 식각 용액(Etching Solution)에 임플란트를 노출시켜 식각하는 추가 표면처리공정(제2 표면처리단계(S200))을 통해 1차 레이저 가공된 임플란트의 표면을 추가적으로 처리하면, 도 3의 모식도와 같이 그루브(g1, g2)의 표면 및 그 주변에 마이크로(Micro)한 홈(g3)에 의해 거칠기가 추가적으로 부여됨으로써, 골과의 결합력(골융합 특성)이 더욱 향상될 수 있다.
제2 표면처리단계(S200)에서 산 식각(Acid etching)을 위한 식각 용액(Etching Solution)으로는 염산, 황산, 인산, 질산, 과산화수소 단독 또는 이들 중 2 종 이상이 혼합된 혼합물이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 예의 상기 제2 표면처리단계(S200)에서는 임플란트(100)에 대하여 5 ~ 10분 정도 산 식각(Acid etching)을 수행하는 것이 바람직하다. 5분 미만이면 임플란트 표면에 대한 산의 화학적 반응 시간이 너무 짧아 임플란트 표면에 마이크로한 홈을 충분히 형성시킬 수 없으며, 10분을 초과하면 마이크로한 홈은 충분히 형성되지만 임플란트의 강도가 크게 저하될 수 있다.
물론, 산 식각 시간은 식각 용액의 종류에 따라 달라질 수 있으므로, 앞서 언급한 시간(5 ~ 10분)으로 한정되는 것이 아님을 밝혀 둔다.
도 7은 블라스팅(종래 임플란트 표면처리 방식), 레이저, 레이저+산 식각(본 발명) 방식을 이용한 임플란트 표면 처리 후 표면 거칠기를 비교 도시한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 블라스팅을 이용한 표면 처리에 비해 레이저나 레이저+산 식각 방식으로 임플란트의 표면을 처리할 경우 전체적으로 표면 거칠기가 증가한 것을 알 수 있으며, 특히 레이저만으로 표면을 처리하는 것에 비해 본 발명에 따른 레이저+산 식각 방식으로 표면을 처리하는 것이 표면 거칠기 증가 측면에서 분명한 효과가 있음을 알 수 있다.
도 8은 블라스팅 처리된 임플란트 표면과 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법(레이저+산 식각)에 의해 처리된 임플란트 표면의 SEM 이미지를 비교 도시한 도면으로서, 블라스팅 처리된 임플란트의 표면 모폴로지(Morphology)에 비해 본 발명에 따른 표면처리방법으로 처리된 임플란트의 표면 모폴로지가 규칙적이고 훨씬 많은 미세한 홈들을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과용 임플란트 표면처리방법에 의하면, 레이저를 이용한 정밀 가공을 통해 임플란트 표면에 거칠기를 부여함으로써, 거칠기를 부여하기 위한 표면처리과정에서 임플란트 표면의 나사산이나 커팅 엣지(Cutting edge) 등의 디자인이 의도하지 않게 손상되거나 변경되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 레이저로 임플란트의 표면을 처리함에 있어서도 1, 2차에 걸쳐 그리드 패턴의 표면 모폴로지를 형성한 후 산 식각을 통해 추가적으로 표면처리를 수행함으로써, 전체적인 표면 모폴로지가 규칙적이면서도 표면적이 크게 증대될 수 있으며, 따라서 임플란트 식립 후 부위별 편차 없는 안정적인 골융합이 성능이 발휘되어 치유 기간을 단축시키는 효과를 가져올 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시 예로서 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트의 구성에 대해 간단하게 살펴보기로 한다.
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면처리방법에 의해 표면 처리된 임플란트의 정면도이며, 도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 임플란트의 절개 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 치과용 임플란트(100)는 치조골에 식립되어 인공치근을 형성하는 구조물로서, 치조골 식립을 위해 외부 나사산(103)이 형성된 외부 표면(101)을 포함할 수 있다. 여기서 외부 표면(101)에 형성되는 상기 외부 나사산(103)은 도면 상 높이 방향에 대해 피치(Pitch, P)는 동일하고 골의 깊이가 서로 다른 2개의 나사산 구간으로 구분될 수 있다.
외부 나사산(103)을 구성하는 상기 2개의 나사산 구간은 바람직하게, 임플란트(100)의 외주면 하단으로부터 위쪽으로 일정 높이에 걸쳐 제1 깊이(d3)로 형성되는 외부 하단 나사산 구간(104)과, 상기 외부 하단 나사산 구간(104) 위쪽으로 상기 제1 깊이(d3)보다 낮은 제2 깊이(d4)로 형성되는 외부 상단 나사산 구간(106)으로 구분될 수 있다.
피치(P)는 동일하고 골의 깊이가 서로 다른 상기 2개의 나사산 구간(104, 106)은, 나사산이 가공되기 전 상태의 임플란트(100) 모재의 가공 대상면에 서로 다른 가공면 형상을 가지는 2개의 절삭용 바이트(Bite)를 순차적으로 진입시킨 후 임플란트(100) 바디를 회전시킴과 함께 상기 바이트를 하단에서 상단으로 이동시키는 가공작업을 통해 형성될 수 있다.
이처럼 임플란트(100)의 외부 상단 나사산 구간(106)에 형성되는 나사산의 골 깊이(d4)를 외부 하단 나사산 구간(104)에 형성되는 골 깊이(d3)에 비해 낮게 구성하면, 치조골 표면의 치밀골 영역에 임플란트(100) 바디가 보다 견고하게 고정될 수 있으며, 임플란트(100)의 상부 영역 벽 두께 증가로 해당 영역의 강성을 증대시킬 수 있어 임플란트(100)의 상단 부분에서 발생하던 세로 파절도 방지될 수 있다.
나사산의 골 깊이가 상대적으로 낮게 형성된 외부 상단 나사산 구간(106)은 바람직하게, 임플란트(100)의 상면 가장자리로부터 2 ~ 5개 나사산만큼 아래쪽 구간까지 내려오도록 형성될 수 있다. 이 경우 임플란트(100) 내측에 형성되는 내부 홈(110)에 다각 또는 토륵스(Torx) 형상으로 결속부를 형성시키기 위해 펀칭 가공을 수행함에 있어 상기 결속부의 각 모서리 부분이 피로파괴의 시작점이 될 수 있는 것을 간접적으로 보강할 수 있다.
외부 나사산 중 상기 외부 상단 나사산 구간(106)에는 상기 임플란트(100)의 최상단으로부터 아래쪽으로 일정구간에 걸쳐 나사산이 가공되지 않은 나사산 비가공 구간(H)이 형성될 수도 있다. 이러한 나사산 비가공 구간(H)은 세로 파절이 유발될 수 있는 임플란트(100) 상단 부분에 대한 강건성을 확보하기 위해 마련된 구간일 수 있다.
나사산 비가공 구간(H) 부분에는 나사산이 형성되지 않기 때문에, 임플란트(100)를 치조골에 식립하는 경우 나사산 비가공 구간(H) 부분은 치조골 안쪽에 삽입되지 않고 치조골 상부면 밖으로 일부 노출될 수 있다. 다만, 나사산 비가공 구간(H)은 임플란트(100) 바디의 전체 길이 대비 매우 작은 길이(0.2~0.3mm)로 형성되는 구간이기 때문에 나사산 비가공 구간(H)이 치조골 내부로 식립되지 않을 경우 치조골 내에서 임플란트(100) 바디의 지지강성에 미치는 영향은 극히 미미하다.
이처럼 임플란트(100)의 상단에 나사산이 가공되지 않은 나사산 비가공 구간(H)을 형성하게 되면, 치조골 내에 임플란트(100)를 식립하는 경우에 치조골 내에서 임플란트(100) 바디의 지지력을 크게 감소시키지 않으면서도, 임플란트(100) 바디의 상단부에 대한 일정수준의 벽 두께가 확보되므로 임플란트(100) 상단부의 구조적 강성이 증대될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 임플란트(100)의 외부 표면(101)은 전술한 표면처리방법에 의해 표면 처리될 수 있다. 이에 따라 규칙적인 표면 모폴로지를 가지면서도 동일 면적 기준 종래 블라스팅에 의해 표면 처리된 임플란트에 비해 훨씬 증대된 표면적을 가질 수 있으며, 이때 외부 상단 나사산 구간(106)이 외부 하단 나사산 구간(104)에 비해 낮은 조밀도로 크레이터(Crater, c)가 형성될 수 있다.
참고로, 크레이터(Crater)는 전술한 제1 그루브와 제2 그루브가 교차함에 따라 그 교차하는 지점에 형성되는 요홈을 가리킨다.
이처럼 외부 상단 나사산 구간에 비해 외부 하단 나사산 구간이 높은 조밀도의 크레이터를 가지도록 구성하면, 즉 외부 상단 나사산 구간에 비해 외부 하단 나사산 구간이 더욱 거친 표면을 가지도록 구성하면, 박테리아의 증식 억제 효과와 골융합 특성을 보다 균형적으로 개선할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 임플란트(100)는 또한, 보철물을 지지하는 어버트먼트(Abutment)가 결합될 수 있도록 상면으로부터 일정 깊이로 형성되는 내부 홈(110)을 포함할 수 있다. 내부 홈(110)은 상측 경사부(115), 다각형부(120), 보링 구간(130), 및 내부 나사부(160)를 포함하되, 상측 경사부(115), 다각형부(120), 보링 구간(130), 및 내부 나사부(160)가 임플란트 상단에서부터 순차적으로 형성될 수 있다.
상측 경사부(115)는 임플란트(100)의 상단면 입구에서부터 소정의 높이로 형성되되, 단면 형상이 원형이며 아래쪽으로 갈수록 내경이 좁아지는 구성일 수 있으며, 다각형부(120)는 상기 상측 경사부(115) 아래쪽에 소정의 높이로 형성되되, 단면 형상이 다각형(예컨대, 사각, 육각, 팔각) 또는 토륵스(Torx) 형상일 수 있다.
다각형부(120)의 아래쪽에는 상기 내부 나사부(160)가 소정의 깊이로 형성될 수 있다. 내부 나사부(160)에는 상기 다각형부 (120)의 다각형에 내접하는 원보다 작은 직경으로 어버트먼트 결합용 나사산이 형성될 수 있으며, 다각형부(120)와 내부 나사부(160)의 사이로 상기 다각형부(120)의 다각형에 외접하는 원의 직경 이상의 직경을 갖는 단면 형상이 원형인 보링 구간(130)이 형성될 수 있다.
다각형부(120)에 의하여 내부 홈(110)에 삽입된 어버트먼트(도시 생략)의 회전이 방지될 수 있으며, 내부 나사부(160)에는 상기 어버트먼트를 임플란트(100)에 고정시키는 스크류(도시 생략)가 나사 결합될 수 있다. 그리고 보링 구간(130)에 의해 다각형부(120) 가공 시 펀칭 툴의 타격에 의해 소성 변형되는 상측 경사부(115)의 모재가 다각형부(120) 아래 쪽으로 밀려남으로써 압축 잔류 응력과 균열핵이 집중되는 현상이 방지될 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[부호의 설명]
100 : 임플란트
101 : 외부 표면
103 : 외부 나사산
104 : 외부 하단 나사산 구간
106 : 외부 상단 나사산 구간
110 : 내부 홈
g1 : 제1 그루브
g2 : 제2 그루브
c : 크레이터(Crater)
Claims (9)
- 표면에 거칠기를 부여하기 위하여 치과용 임플란트의 표면을 처리하는 방법으로서,임플란트 표면의 전체 또는 일부에 레이저로 규칙적인 패턴의 그루브를 형성시키는 제1 표면처리단계; 및산 식각(Acid etching)을 통해 상기 그루브 및 상기 그루브 주변에 거칠기를 부여하는 제2 표면처리단계;를 포함하며,상기 제1 표면처리단계는,제1 방향으로 연속되고 제2 방향으로 이격되는 다수의 제1 그루브를 가공하는 1차 레이저처리공정과,상기 제2 방향으로 연속되고 상기 제1 방향으로 이격되는 다수의 제2 그루브를 가공하여 상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브의 교차점마다 크레이터(Crater)를 형성시키는 2차 레이저처리공정으로 구성되는 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 제 1 항에서 있어서,상기 제1 방향은 임플란트의 둘레 방향이고,상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 임플란트의 높이 방향인 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 상기 제1 그루브의 폭(w1)과 깊이(d1)가 상기 제2 그루브의 폭(w2)과 깊이(d2)가 같은 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 제 3 항에서 있어서,상기 제1 그루브와 제2 그루브의 폭(w1, w2)이 5 ~ 30㎛이며, 깊이(d1, d2)가 5 ~ 10㎛인 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 제 3 항에 있어서,하나의 제1 그루브와 이웃하는 다른 한 제1 그루브 사이의 제2 방향 이격 거리(D1)는 5 ~ 20㎛이며,하나의 제2 그루브와 이웃하는 다른 한 제2 그루브 사이의 제1 방향 이격 거리(D2)는 5 ~ 20㎛인 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 표면처리단계에서는 임플란트에 대하여 5 ~ 10분 산 식각(Acid etching)을 수행하는 치과용 임플란트 표면처리방법.
- 치조골에 식립되어 인공치근을 형성하는 치과용 임플란트로서,상단면에서부터 특정 깊이로 형성되며 보철물 지지를 위한 어버트먼트가 결합되는 내부 홈;치조골에 식립을 위한 외부 나사산이 형성된 외부 표면;을 포함하며,상기 외부 표면의 전체 또는 일부가 상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 기재된 표면처리방법에 의해 표면 처리된 치과용 임플란트.
- 제 7 항에 있어서,상기 외부 나사산은,임플란트의 하단으로부터 위쪽으로 제1 높이에 걸쳐 제1 깊이로 형성되는 외부 하단 나사산 구간과,상기 외부 하단 나사산 구간 위쪽으로 제2 높이에 걸쳐 상기 제1 깊이보다 낮은 제2 깊이로 형성되는 외부 상단 나사산 구간을 포함하는 치과용 임플란트.
- 제 8 항에 있어서,상기 외부 상단 나사산 구간이 상기 외부 하단 나사산 구간에 비해 표면처리를 통해 형성되는 크레이터(Crater)의 조밀도가 낮은 치과용 임플란트.
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| Publication Number | Publication Date |
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