(57)【要約】      （修正有）【課題】審美性に優れ、歯科矯正用の金属製ワイヤーや歯科矯正器具の機械的性能を最大限発揮させ、治療期間を短縮でき、金属アレルギーの患者への装着が可能になる歯科用金属製ワイヤーおよび歯科用金属製器具への薄膜成膜方法ならびに該方法によって薄膜が成膜された歯科用ワイヤーおよび歯科用器具を提供すること。【解決手段】エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタン系またはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲のセラミックス原料の高速超微粒子流を対象物の表面に照射し、同時に当該対象物を移動又は回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって対象物の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜することにより成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴としている。【選択図】図１
2006192199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤーの表面に照射し、同時に当該ワイヤーを移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該ワイヤーの表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤー。
【請求項２】
エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科矯正治療に用いられる金属製歯科矯正器具の表面に照射し、同時に当該歯科矯正器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該歯科矯正器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具。
【請求項３】
エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科床義歯に用いられる金属製器具の表面に照射し、同時に当該金属製器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該金属製器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科床義歯に用いられる金属製器具。
【請求項４】
エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯冠補綴に用いられる金属製器具の表面に照射し、同時に当該金属製器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該金属製器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯冠補綴に用いられる金属製器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯科用金属製ワイヤーおよび歯科用金属製器具に薄膜を成膜する方法ならびに該方法によって薄膜が成膜された歯科用ワイヤーおよび歯科用器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯列矯正用ブラケットに装着されたアーチワイヤーは、歯を動かすために曲げて装着される。換言すると、ガタガタの歯にアーチワイヤーを通していくと、アーチワイヤーは直線状になる訳ではなくて、必然的にカーブ（屈曲）された状態でブラケットに装着されることになる（たとえば、特許文献１、２参照）。矯正力とは、このように力を加えられて曲げられたアーチワイヤー自体の、この曲げに対する弾性（復元力）のことであり、歯列の矯正とはこのアーチワイヤーの弾性（復元力）を利用して歯を所望の状態に動かすことをいう。
【０００３】
矯正治療で歯を移動させるためには、歯に１００ｇ程度の力が加わるようにしなければならない。曲げ弾性（復元力）が極端に弱すぎるアーチワイヤーでは、歯は動かず、仮に動いたとしても、動きが悪いために所定の位置まで動かすための治療期間が長くかかってしまう。逆に極端に強い力を歯に加えてしまうと、歯にかかる力が強すぎるために歯が痛み、患者は痛みに耐えられなくなり、そのうえ歯肉組織をいためてしまう虞もある。そのために、曲げ弾性（復元力）が強すぎる金属製アーチワイヤーなどを使用する場合は、特殊なループをアーチワイヤーに組み込んで、その力を弱くして使用している。また、この曲げ弾性（復元力）をある程度長期にわたって維持できるアーチワイヤーでなければ、常に所定の曲げ弾性（復元力）を得るために短期間に頻繁にアーチワイヤーを交換する手間がかかってしまう。アーチワイヤーの交換については、術者（歯科医師）側の手間を考えると、最低でも２週間以上は交換する必要がないアーチワイヤーが要求される。
【０００４】
曲げに対する弾性（復元力）と、長期間その曲げ弾性（復元力）を維持する点で優れていることから、矯正装置のアーチワイヤーとして金属製ワイヤーが従来より理想とされ、実際に矯正治療に採用されてきた。
【０００５】
また、最近では超弾性アーチワイヤーと呼ばれているニッケル・チタン合金製の金属線なども、その特性を活かして性能的に優れた矯正用アーチワイヤーとして使用されるようになってきた。
【０００６】
また、特許文献３には超微粒子成膜法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１０９５５２号公報
【特許文献２】米国特許第５４５４７１６号明細書
【特許文献３】特開２０００−２１２７６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の金属製のアーチワイヤー（超弾性アーチワイヤーも含む）は、矯正治療を受けたあと口を開けると、金属色が目立ち（「メタリック・スマイル(metalic smile)」ともいわれる）、審美上の観点から患者に不快な思いをさせる（すなわち審美性に劣る）ため、患者に敬遠されるという問題がある。
【０００９】
弾性（復元力）が優れた金属線を採用しつつ、この審美性に劣る点を改善するために、図５に示されるように、金属製ワイヤー２５の表面に酸化アルミニウム層２６を設けたアーチワイヤーが開示されている（特許文献３参照）。また、このほか、金などをメッキすることによって審美性に劣る点を解決しているものも従来より知られている。このように、酸化アルミニウム層を設けたり、メッキ層を設けることによって金属製アーチワイヤーの金属色が見えないように改良されたアーチワイヤーが提供されてきたが、酸化アルミニウム層やメッキ層を備えた金属製ワイヤーの場合、ブラケットと接触する部分がこすれて剥落したり、変色したりするという欠点があり、優れた審美性をもつアーチワイヤーとは言い難い。
【００１０】
さらに審美性を追求し、目立たないアーチワイヤーを提供するために、図４に示されるように、中央軸２２が水晶ガラスからなり、中央軸２２の外周に透明または半透明の外層２３を設けたアーチワイヤー４の開発も行なわれてきた（たとえば、特許文献２参照）。しかしながら、従来考えられてきたこれらの歯列矯正用ワイヤーの場合、矯正治療に必要な弾性（復元力）を得るためには口腔内に装着してもかえって目立ってしまうほどの大きさが必要となってくる。
【００１１】
アーチワイヤーが大きすぎると、口腔内に装着して目立ってしまうばかりか、患者も装着して違和感があるために実用性に欠け、実使用はされていないのが現実である。
【００１２】
また、矯正治療に使用するアーチワイヤーに要求される性能としては“弾性（復元力）”とともに、口腔内で歯列の矯正のためには長期間（２週間以上）曲げの力が常にワイヤーに加わり続けるために、弾性（復元力）の持続性が要求される（すなわち、より長期間の荷重下で塑性変形を起こしにくいことが理想であり、クリープ変形による残留変形量が小さいことが大事である）。
【００１３】
アーチワイヤーを挿通する凹所Ｒを備えた歯列矯正用ブラケット２７（図６参照）についても、アーチワイヤーと同様に、透明または半透明もしくは歯牙に近い色のもの、例えば単結晶または多結晶の素材、歯牙に近い色をもつセラミックスからなる層２８上に透明性を有する合成樹脂層２９を備えたものが主流になりつつある。しかし、セラミックス製のブラケットは、脆いという欠点があり、小さな亀裂が発生しても折損を引き起こすという問題がある。
【００１４】
また、前述の特許文献３には、セラミックスの超微粒子成膜法が開示されているが、酸化チタンや天然歯成分であるリン酸カルシウム系セラミックの粉末は凝集しやすいため、成膜が難しい。
【００１５】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、審美性に優れ、口を開けても目立つことがなく、メタリック・スマイル(metalic smile)を引き起こすことがなく、そのうえ、歯科矯正用の金属製ワイヤーや歯科矯正器具の機械的性能を最大限発揮することができ、治療期間を短縮することができ、金属アレルギーの患者への装着が可能になる歯科用金属製ワイヤーおよび歯科用金属製器具に薄膜を成膜する方法ならびに該方法によって薄膜が成膜された歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤー、歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具、歯科床義歯に用いられる金属製器具、歯冠補綴に用いられる金属製器具を提供し、さらにこれらの技術によって歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤー、歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具、歯科床義歯に用いられる金属製器具および歯冠補綴に用いられる金属製器具の審美性の向上を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様は、エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤーの表面に照射し、同時に当該ワイヤーを移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該ワイヤーの表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤーである。
【００１７】
本発明の第２の態様は、エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科矯正治療に用いられる金属製歯科矯正器具の表面に照射し、同時に当該歯科矯正器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該歯科矯正器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具である。
【００１８】
本発明の第３の態様は、エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯科床義歯に用いられる金属製器具の表面に照射し、同時に当該金属製器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該金属製器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯科床義歯に用いられる金属製器具である。
【００１９】
本発明の第４の態様は、エアロゾル化チャンバ内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックおよび／またはアルミナまたはジルコニアから選択された１種または２種以上からなる原料粉の微粒子を微小なノズルを通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を歯冠補綴に用いられる金属製器具の表面に照射し、同時に当該金属製器具を移動もしくは回転させながら前記超微粒子流に対して相対的に移動させることによって当該金属製器具の表面上に前記超微粒子の薄膜を成膜する方法により成膜されたセラミック薄膜が設けられてなることを特徴とする歯冠補綴に用いられる金属製器具である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、常温で成膜加工を施すことができるため、高温環境（数百度以上）で変性するなど、物性に影響を受けやすいワイヤーなどの成膜対象物に大きな影響を及ぼすことが避けられる。また、成膜表面の均一性、平滑性に優れているので、歯科用矯正器具同士の摩擦が少なく、磨耗や剥がれに対する抵抗性が高い。さらに、成膜される薄膜（セラミック層）の膜厚が数ミクロン〜数十ミクロンと薄いので、使用場所での曲げに対しても折れや割れが生じにくいし、かつほとんど（ないしは、実質的に）ワイヤーの断面積を増やすことがない。また、歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤー、歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具、歯科床義歯に用いられる金属製器具および歯冠補綴に用いられる金属製器具の表面がセラミックで覆われるので、耐薬品性や広範囲のＰＨ領域での劣化に対する抵抗性が高く、変色もしにくい。そのうえさらに、薄膜の製造方法がシンプルであるため、製造装置、製造ランニングコストともに低くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１を参照すると、本実施の形態においては、エアロゾル化チャンバ１７内でエアロゾル化した、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックの原料粉の微粒子と、アルミナまたはジルコニアの原料粉の微粒子とを混合した原料粉を微小なノズル１１を通して加速することにより、粒子径が１０ｎｍ〜５μｍの範囲にあるセラミックス原料の高速超微粒子流を対象物（歯科用矯正器具やワイヤー）１２に噴射するのである（エアロゾルデポジション法による常温セラミック成膜法）。
【００２２】
すなわち、エアロゾル化チャンバ１７に入れられたセラミックスの超微粒子粉末１８は、ガスボンベ１６からエアロゾル化チャンバ１７に導入されたガスと撹拌・混合することによってエアロゾル化し、超微粒子流を形成して、配管Ｐを経て、真空ポンプ１５によって減圧された、減圧チャンバ（成膜チャンバ）１０に供給される。
【００２３】
減圧チャンバ１０内は、真空ポンプ１５により数Ｔｏｒｒ以下の圧力に維持されているので、ノズル１１を通して対象物（歯科用矯正器具やワイヤー）１２に噴射される。ノズル１１から噴射される超微粒子流の速度は、ノズル１１の開口断面積やエアロゾル化チャンバ１７の圧力で制御する。
【００２４】
こうして活性化された超微粒子流を、図１に示されるように、減圧チャンバ１０内に設けられたノズル１１により必要な速度に加速して、把持装置１３によって固定された対象物（歯科用矯正器具やワイヤー）１２に吹き付けながら、対象物（歯科用矯正器具やワイヤー）を回転装置１４ｂによって回転しつつ、駆動装置１４ａによって超微粒子流に対して相対的に移動すると、低温で緻密な薄膜Ｆが成膜される。本実施の形態においては数ミクロン〜数十ミクロンの膜厚を有する薄膜Ｆが得られる。
【００２５】
本発明によれば、図２に示されるとおりの金属製ワイヤー２の外表面にセラミックスの薄膜３が設けられたワイヤー１や歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具（たとえば、図３に示されるとおりの、ワイヤー１を溝７に保持する金属製本体５の少なくとも露出面にセラミックスの薄膜６が設けられたブラケット４）が得られるばかりでなく歯科床義歯に用いられる金属製器具または歯冠補綴に用いられる金属製器具の露出面にもセラミックスの薄膜を成膜することができる。
【００２６】
前述のとおり、光触媒効果で清浄作用を有する酸化チタンまたは天然歯成分であるリン酸カルシウム系セラミックの原料粉の微粒子は、従来、粒子が凝集しやすいため成膜が難しいと考えられていた。
【００２７】
しかし、本発明者らは、酸化チタンまたはリン酸カルシウム系セラミックの原料粉の微粒子と、アルミナまたはジルコニアの原料粉の微粒子とを混合した複合原料粉を用いると、驚くべきことに成膜性が改善し、対象物に対する薄膜の付着強度も改善することを見い出した。さらに、金属上への成膜が比較的容易なアルミナを単独でボンディング層として成膜し、当該ボンディング層の上に酸化チタンやリン酸カルシウム系セラミックを積層して成膜すれば、成膜性が改善し、対象物に対する薄膜の付着強度も改善することも見い出した。
【００２８】
したがって、本発明の薄膜は、歯科矯正治療に用いられる金属製ワイヤー、歯科矯正治療に用いられる金属製矯正器具、歯科床義歯に用いられる金属製器具や歯冠補綴に用いられる金属製器具に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の歯科用ワイヤーおよび歯科用矯正器具に薄膜を成膜する装置を示す概略説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかわる金属製ワイヤーの外表面にセラミックスの薄膜が設けられたワイヤーを示す断面説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかわる金属製本体の少なくとも露出面にセラミックスの薄膜が設けられたブラケットを示す断面説明図である。
【図４】従来のワイヤーの一例を示す断面説明図である。
【図５】従来のワイヤーの一例を示す断面説明図である。
【図６】従来のブラケットの構造を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    ワイヤー
２    金属製ワイヤー
３    薄膜
４    ブラケット
５    本体
６    薄膜
７    溝
１０    減圧チャンバ
１１    ノズル
１２    対象物
１３    把持装置
１４ａ  駆動装置
１４ｂ  回転装置
１５    真空ポンプ
１６    ガスボンベ
１７    エアロゾル化チャンバ
１８    超微粒子粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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