JP2010148558A - 人工歯根及び人工歯根用連結ネジ - Google Patents

Abstract

【課題】万が一の連結ネジの破損事故に備えて、破損によって残存した連結ネジの除去作業が容易であるような部位で破損するように構成された人工歯根及び人工歯根用連結ネジを提供する。
【解決手段】歯槽骨内に埋入されるフィクスチャーと、その一端がフィクスチャーに嵌合されるとともに、その他端に対して人工歯が装着されるアバットメントと、フィクスチャーとアバットメントとを連結する連結ネジと、を備え、連結ネジは、外径の大きな固定ヘッド部と、外ネジの形成されたネジ部と、ヘッド部とネジ部とをつなぐシャフト部と、を備えてなり、機械的強度の若干低下した強度低下部が、シャフト部においてその軸直交方向に延在するとともに、固定ヘッド部とシャフト部とによって画定される境界部分よりも基端側に位置する第一位置と、破損によって残存した部分が把持部として利用可能であるような第二位置と、の間に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、人工歯を装着するために歯槽骨内に植設される人工歯根及び人工歯根用連結ネジに関する。

歯の欠損した部位に埋設される人工歯根（いわゆる、インプラント）は、一般に、人工歯と、歯槽骨内に植設されるフィクスチャーと、人工歯の装着されるアバットメントと、フィクスチャー及びアバットメントを連結させる連結ネジと、から構成されている。

連結ネジは、外径の大きなヘッド部と、外ネジの形成されたネジ部と、ヘッド部とネジ部とをつなぐシャフト部と、から構成されている。連結ネジは、フィクスチャー及びアバットメントにおける、強固な連結の確立という観点と、組立及び分解の容易さという観点と、から主として使用されている。

フィクスチャーの内部に設けられた凹部に対してアバットメントの下端に設けられた凸部を嵌合された状態で、連結ネジが、アバットメントの凸部の内部を貫通した軸穴に挿通される。そして、連結ネジのネジ部がフィクスチャーの有底ネジ穴の内ネジに螺合することによって、フィクスチャー及びアバットメントがネジ止め固定される（例えば、特許文献１を参照のこと）。
特開平０９−６６０６５号公報

このように、連結ネジは、アバットメントの縮径した凸部の中に形成された小径の軸穴内に挿通されるので、連結ネジの外径は、フィクスチャーの外径と比較して大幅に小さい。したがって、連結ネジは、フィクスチャーやアバットメントと比較して細くなっているから、機械的強度が十分に大きいというものではない。

連結ネジの機械的強度があまり大きくないために、術中又は術後において、連結ネジの破損が起こる可能性がある。

すなわち、術中においては、連結ネジが傾いて挿入されたり骨片等の異物を噛み込んだりする不完全なネジ止め固定が行われた場合、過大なねじりトルクが連結ネジに負荷されるために、連結ネジはシャフト部あるいはネジ部で破損することが多い。

また、術後においては、咬合力（連結ネジに対して曲げ応力として作用する）が人工歯根に繰り返し負荷される結果、連結ネジはヘッド部とシャフト部との境界を画定する境界部分（外径寸法が急峻に変化する部分）で破損することが多い。また、術後においても、連結ネジの連結状態が緩くなってしまうと、連結ネジは、上記境界部分に限らず、シャフト部あるいはネジ部でも破損することがある。

万が一、連結ネジにおいてこのような破損が起こった場合、連結ネジのどのような部位で破損が起こるかによって、破損した連結ネジの除去作業の困難さの度合いが大きく相違する。

すなわち、連結ネジがヘッド部に近いシャフト部で破損した場合には、シャフト部の残存部分を利用して連結ネジを比較的容易に除去することができる。しかしながら、連結ネジがネジ部又はネジ部に近いシャフト部で破損した場合には、把持するための部分がほとんどないために連結ネジを除去することは困難である。したがって、従来技術に係る人工歯根用連結ネジは、破損した連結ネジの除去作業が困難であるネジ部又はネジ部に近いシャフト部での破損が起こってしまうという問題を有している。

したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、万が一の連結ネジの破損事故に備えて、破損によって残存した連結ネジの除去作業が容易であるような部位で破損するように構成された人工歯根及び人工歯根用連結ネジを提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、以下の人工歯根が提供される。

すなわち、本発明に係る人工歯根は、
歯槽骨内に埋入されるフィクスチャーと、
その一端がフィクスチャーに嵌合されるとともに、その他端に対して人工歯が装着されるアバットメントと、
前記フィクスチャーとアバットメントとを連結する連結ネジと、を備え、
前記連結ネジは、
外径の大きな固定ヘッド部と、
外ネジの形成されたネジ部と、
ヘッド部とネジ部とをつなぐシャフト部と、を備えてなり、
機械的強度の若干低下した強度低下部が、前記シャフト部においてその軸直交方向に延在するとともに、固定ヘッド部とシャフト部とによって画定される境界部分よりも基端側に位置する第一位置と、破損によって残存した部分が把持部として利用可能であるような第二位置と、の間に位置することを特徴とする。

上記構成によれば、本発明に係る人工歯根において、連結ネジ（いわゆる、アバットメントスクリュー）は、シャフト部の軸直交方向に延在するとともに、第一位置と第二位置との間の適宜位置に配置された強度低下部を備えている。当該強度低下部は、シャフト部本来の機械的強度よりも若干低いように構成されている。ここで、シャフト部本来の機械的強度よりも若干低い強度というのは、術後での過大な咬合力（連結ネジに対して曲げ応力）が作用しても強度低下部で破損しないが、術中での過大なねじりトルクの負荷や術後での連結ネジの緩み等に起因した破損が強度低下部で起こるような強度を指している。

術後において、連結ネジに対して過大な咬合力が負荷されることにより、曲げ応力に対して弱い境界部分が破損する。また、術中での過大なねじりトルクの負荷や術後での連結ネジの緩み等により、ねじりトルクに対して弱い強度低下部が破損する。したがって、連結ネジにおける万が一の破損は、少なくとも強度低下部よりも末端側、すなわち境界部分又は強度低下部において起こる。そして、破損後の残存した連結ネジにおいては、把持部として利用可能な長さを有する部分が残存しているので、シャフト部での残存部分を利用して連結ネジを比較的容易に除去することができる。

強度低下部は、構造上の制御や表面特性の制御等の様々な形態で実施可能であるが、強度の安定した制御という観点から、強度低下部は、シャフト部の外表面からわずかに凹んだ凹みであることが好ましい。

強度低下部は、破線のように不連続な円環形状であってもよいが、その形成の容易さの観点から、好ましくは、連続した円環形状をしている。

境界部分は、傾斜形状、湾曲形状、又は平面形状のいずれかである。

強度低下部は、機械加工法、レーザアニール法又はエッチング法のいずれかによって形成される。

以下に、本発明に係る人工歯根１の一実施形態を、図１乃至３を参照しながら詳細に説明する。

図１は、人工歯根１を歯槽骨６２内に植設した状態を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る人工歯根１の縦方向の断面図である。図３は、図２に示した人工歯根１に使用される連結ネジの縦方向の断面図である。

図２に示すように、人工歯根１は、主として、フィクスチャー１０と、アバットメント３０と、アバットメントスクリュー４０と、から構成されている。人工歯根１の材料としては、公知の材料、例えば、純チタンやチタン合金やコバルト・クロム合金、モリブデン合金等の金属材料や、アルミナセラミック等のセラミック材料が使用されるが、純チタンやチタン合金が好適である。

フィクスチャー１０は、わずかに先細の大略円筒形状をしていて、その外周面に外ネジ１２が形成されている。外ネジ１２は、先端側に行くにしたがって、そのネジ山が高くなっている。また、先端側のネジ山が部分的に切り欠かれており、埋入後に骨成分が切欠部に入り込むことによって埋入後のネジの回動を阻止する働きを有している。このような外ネジ１２によって、フィクスチャー１０は、図１に示すように、歯肉６６や骨乳頭６４を貫通したあと、歯槽骨６２内に強固に埋入固定される。

フィクスチャー１０の内部には、中空有底穴１４が形成されており、その内壁面には内ネジ１７が形成されている。この内ネジ１７は、後述するアバットメントスクリュー４０のネジ部４３と螺合する。フィクスチャー１０の中空有底穴１４の末端部には、アバットメント３０の係合凸部３６を受け入れる略正六角形をした段状の係合凹部１６が設けられている。

フィクスチャー１０の側周面において、歯槽骨６２と接触する部位が、機械的手段及び／又は化学的手段によって粗面加工されている。粗面加工の機械的手段としてはサンドブラスト等があり、骨との親和性を高めるために、リン酸カルシウム（ハイドロキシアパタイト）のコーティング等がある。

アバットメント３０は、大略円筒形状をしていて、その末端側に人工歯装着部３２を有し、その基部側に係合凸部３６を有している。略正六角形をした係合凸部３６の外寸は、円筒形状をした人工歯装着部３２の径よりも小さい。正六角形をした係合凸部３６は、フィクスチャー１０の係合凹部１６に挿入される。

図２に示すように、アバットメント３０の内部には、末端側が大径であり基部側が小径である二段構成の貫通穴３８が形成されている。末端側の大径部分は、アバットメントスクリュー４０の固定ヘッド部４４が挿入可能なサイズであり、基部側の小径部分は、アバットメントスクリュー４０のネジ部４３が挿入可能なサイズである。末端側の大径部分から基部側の小径部分に切り替わる貫通穴の中ほどには、アバットメントスクリュー４０の傾斜した境界部分４５を受け止める係止端３４が形成されている。

したがって、フィクスチャー１０の中空有底穴１４と、アバットメント３０の二段構成の貫通穴３８とが同軸になるように構成されており、それらの穴が同軸で連通している状態で、連結ネジとしてのアバットメントスクリュー４０が挿通される。

純チタンやチタン合金等からなるアバットメントスクリュー（連結ネジ）４０は、図３に示すように、末端側が大径であり基部側が小径である二段構成の大略円柱形状をしている。すなわち、アバットメントスクリュー４０は、固定ヘッド部４４の凹状ヘッド部に装入器具（いわゆるドライバー）が装着される固定ヘッド部４４と、固定ヘッド部４４の基部側に延在する小径のシャフト部４２と、シャフト部４２の基部側に設けられたネジ部４３と、から構成されている。固定ヘッド部４４の外径寸法は、シャフト部４２及びネジ部４３のそれよりも大きい。既に説明したように、ネジ部４３は、フィクスチャー１０の内ネジ１７に対して螺合する。固定ヘッド部４４の基端側端部とシャフト部４２の末端側端部との境界は、傾斜した境界部分４５により画定されている。

アバットメントスクリュー４０のシャフト部４２には、強度低下部としてのくびれ部４６が設けられている。当該くびれ部４６は、シャフト部４２においてその軸直交方向に延在する連続したリング（円環）形状をしており、シャフト部４２の外表面に対して僅かに凹んだ凹みでである。さらに、当該くびれ部４６は、境界部分４５よりも基端側に位置する第一位置と、該第一位置よりもさらに基端側に位置するとともに、万が一の破損事故によって破損した場合、基端側の残存部分４８が把持部として利用可能であるような長さを有するような第二位置と、の間に設けられる。境界部分４５の基端部は、曲げ応力に対して最も弱い部分であるので、第一位置は、境界部分４５の基端部より若干基端側に位置する。また、破損後においてフィクスチャー１０内に残存したシャフト部４２の残存部分４８の長さは、第二位置によって規定される。当該残存部分４８は、アバットメントスクリュー４０の残存片の除去作業の際に把持部として利用される。

上述した強度低下部としてのくびれ部４６の機械的強度は、シャフト部４２本来の機械的強度よりも若干低いように構成されている。ここで、シャフト部４２本来の機械的強度よりも若干低い機械的強度というのは、術後での過大な咬合力（アバットメントスクリュー４０に対して曲げ応力）が作用してもくびれ部４６で破損しないが、術中での過大なねじりトルクの負荷や術後でのアバットメントスクリュー４０の緩み等に起因した破損がくびれ部４６で起こるような強度を指している。

術後での過大な咬合力の負荷により、曲げ応力に対して弱い境界部分４５が破損したり、術中での過大なねじりトルクの負荷や術後でのアバットメントスクリュー４０の緩み等により、ねじりトルクに対して弱い強度低下部が破損したりするが、本発明のアバットメントスクリュー４０によれば、アバットメントスクリュー４０における万が一の破損は、少なくとも強度低下部としてのくびれ部４６よりも末端側、すなわち境界部分４５の基端部又はくびれ部４６において起こる。そして、破損後の残存したアバットメントスクリュー４０においては、把持部として利用可能な長さを有する残存部分４８が残存しているので、シャフト部４２での残存部分４８を利用してアバットメントスクリュー４０を比較的容易に除去することができる。

なお、アバットメントスクリュー４０や強度低下部としてのくびれ部４６は、本願発明を制限しない例示として、以下のように示される。

固定ヘッド部４４の直径は１．５乃至４ｍｍであり、シャフト部４２の直径は０．７乃至２ｍｍであり、ネジ部４３の直径は１．４乃至２ｍｍである。固定ヘッド部４４の長さは０．５乃至１５ｍｍであり、シャフト部４２の長さは１乃至５ｍｍであり、ネジ部４３の長さは１乃至５ｍｍである。

くびれ部４６は、断面が矩形形状や楔形状や円弧形状をしている溝であることが好ましく、機械的加工の容易さの観点から、円弧形状の溝であることがより好ましい。くびれ部４６の溝深さは、０．００５乃至０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００７乃至０．０２ｍｍであることがより好ましい。くびれ部４６の溝幅は、０．１乃至１．５ｍｍであることが好ましく、０．２乃至１．０ｍｍであることがより好ましい。円弧形状の溝は、曲率半径が０．２乃至５ｍｍであることが好ましく、０．５乃至２ｍｍであることがより好ましい。くびれ部４６の第一位置は、境界部分４５の基端部からネジ部４３に向けて、０．１乃至２ｍｍの位置にあることが好ましく、０．２乃至１ｍｍの位置にあることがより好ましい。また、シャフト部４２の残存部分４８の長さは、約１ｍｍ以上であることが好ましく、１乃至２ｍｍであることがより好ましい。なお、上述したくびれ部４６の溝深さや溝幅や曲率半径といった数値的な表現を機械的強度という観点から表現すると、くびれ部４６の機械的強度は、シャフト部４２本来の機械的強度よりも０．５乃至１５％低下することが好ましく、１乃至１０％低下することがより好ましい。

本発明に係る他の実施形態を図４を参照しながら説明するが、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、アバットメントスクリュー４０において、固定ヘッド部４４の基端側端部とシャフト部４２の末端側端部との境界は、固定ヘッド部４４の基端側端部が平面形状をしているので、段差状に急峻に変化する境界部分４５により画定されている。アバットメントスクリュー４０の平面形状をした境界部分４５は、アバットメント３０の係止端３４によって受け止められる。

上述した実施形態における傾斜した境界部分４５の場合と同様に、第一位置は境界部分４５よりも基端側に位置するが、上記実施形態における傾斜した境界部分４５が無い分だけ、シャフト部４２の軸方向の長さが若干長くなる。その結果、強度低下部としてのくびれ部４６を配置することのできる配置可能範囲が末端側に若干拡大する。

また、本発明に係るさらなる別の実施形態として、固定ヘッド部４４の基端側端部とシャフト部４２の末端側端部との境界を画定する境界部分４５は、ある曲率半径を持った湾曲形状であってもよい。

アバットメントスクリュー４０が純チタンやチタン合金等の金属材料からなる場合、強度低下部としてのくびれ部４６は、研削工具等を用いた機械的な加工方法に加えて、化学的なエッチング方法によっても形成することができる。くびれ部４６を化学的エッチング法で形成する方法として、くびれ部４６以外の部分をマスクしたアバットメントスクリュー４０と、フッ酸を約２％水溶液に希釈したエッチング液と、を準備し、マスクしたアバットメントスクリュー４０をエッチング液に約１０秒浸漬したあと、引き上げて水洗・乾燥することにより、くびれ部４６を形成することができる。エッチング液の濃度及び浸漬時間を調整することにより、所望とするくびれ部４６の深さが得られる。

上述したいずれの説明においても、強度低下部として構造上凹んだ部分をシャフト部４２に作成した場合であるが、表面特性を制御することにより強度低下部をシャフト部４２に作成することもできる。

アバットメントスクリュー４０が純チタンやチタン合金等の金属材料からなる場合、レーザーアニール法で表面特性を制御することにより、強度低下部をシャフト部４２に形成することができる。強度低下部をレーザーアニール法で形成する方法として、例えば、ＹＡＧレーザー（（株）キーエンス社製のＭＤ−Ｙ９７００）を用いて、出力３５Ｗ、波長１．０６μｍ、周波数５０ｋＨｚのレーザー光を送り速度３０乃至６０ｍｍ／秒の条件で、強度低下部に対応する部分に照射することにより、強度低下部４６をシャフト部４２に形成することができる。レーザー光の照射された部分は、外観上の寸法は照射前と比較してほとんど変化しないが、シャフト部４２の表面に対して表面酸化や微視的傷の形成が行われることにより、非照射部と比較して機械的強度が若干低下する。

なお、くびれ部４６等の強度低下部は、その形成の容易さの観点から、連続した円環形状をしていることが好適であるが、破線のように不連続な円環形状であってもよい。破線のように不連続な円環形状は、上述した化学的エッチング法やレーザーアニール法によって容易に形成することができる。

人工歯根を歯槽骨内に植設した状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る人工歯根の縦方向の断面図である。 図２に示した人工歯根に使用される連結ネジの縦方向の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る連結ネジの縦方向の断面図である。

符号の説明

１：人工歯根
４：人工歯
１０：フィクスチャー
１２：外ネジ
１４：中空有底穴
１６：係合凹部
１７：内ネジ
３０：アバットメント
３２：人工歯装着部
３４：係止端
３６：係合凸部
３８：貫通穴
４０：アバットメントスクリュー（連結ネジ）
４２：シャフト部
４３：ネジ部
４４：固定ヘッド部
４５：境界部分
４６：くびれ部（強度低下部）
４８：残存部分（把持部）
６０：自然歯
６２：歯槽骨
６４：骨乳頭
６６：歯肉

Claims (10)

1. 歯槽骨内に埋入されるフィクスチャーと、
   その一端がフィクスチャーに嵌合されるとともに、その他端に対して人工歯が装着されるアバットメントと、
   前記フィクスチャーとアバットメントとを連結する連結ネジと、を備え、
   前記連結ネジは、
   外径の大きな固定ヘッド部と、
   外ネジの形成されたネジ部と、
   ヘッド部とネジ部とをつなぐシャフト部と、を備えてなり、
   機械的強度の若干低下した強度低下部が、前記シャフト部においてその軸直交方向に延在するとともに、固定ヘッド部とシャフト部とによって画定される境界部分よりも基端側に位置する第一位置と、破損によって残存した部分が把持部として利用可能であるような第二位置と、の間に位置することを特徴とする人工歯根。
2. 前記強度低下部は、シャフト部の外表面からわずかに凹んだ凹みであることを特徴とする、請求項１記載の人工歯根。
3. 前記強度低下部は、連続した円環形状をしていることを特徴とする、請求項１記載の人工歯根。
4. 前記境界部分は、傾斜形状、湾曲形状、又は平面形状のいずれかであることを特徴とする、請求項１記載の人工歯根。
5. 前記強度低下部は、機械加工法、レーザアニール法又はエッチング法のいずれかによって形成されることを特徴とする、請求項１記載の人工歯根。
6. 歯槽骨内に埋入されるフィクスチャーと、
   その一端がフィクスチャーに嵌合されるとともに、その他端に対して人工歯が装着されるアバットメントと、
   前記フィクスチャーとアバットメントとを連結する連結ネジと、を備える人工歯根に使用される人工歯根用連結ネジであって、
   前記連結ネジは、
   外径の大きな固定ヘッド部と、
   外ネジの形成されたネジ部と、
   ヘッド部とネジ部とをつなぐシャフト部と、を備えてなり、
   機械的強度の若干低下した強度低下部が、前記シャフト部においてその軸直交方向に延在するとともに、固定ヘッド部とシャフト部とによって画定される境界部分よりも基端側に位置する第一位置と、破損によって残存した部分が把持部として利用可能であるような第二位置と、の間に位置することを特徴とする人工歯根用連結ネジ。
7. 前記強度低下部は、シャフト部の外表面からわずかに凹んだ凹みであることを特徴とする、請求項６記載の人工歯根用連結ネジ。
8. 前記強度低下部は、連続した円環形状をしていることを特徴とする、請求項６記載の人工歯根用連結ネジ。
9. 前記境界部分は、傾斜形状、湾曲形状、又は平面形状のいずれかであることを特徴とする、請求項６記載の人工歯根用連結ネジ。
10. 前記強度低下部は、機械加工法、レーザアニール法又はエッチング法のいずれかによって形成されることを特徴とする、請求項６記載の人工歯根用連結ネジ。

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