(57)【要約】本開示は、機能的な傾斜を有する歯科インプラントおよびそれぞれの取得方法を説明する。ここでインプラントは、その表面にしわ状テクスチャまたは表面パターンの移行ゾーンを備える、金属または金属合金またはチタンベースの金属基複合材料の内側部分と、セラミックまたはジルコニアベースのセラミック複合材料で構成された外側部分と、および酸化物および／または窒化物保護膜として説明される、移行ゾーンと外側部分との間の拡散保護膜と、を備える。
2021500188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部表面を有し、前記外部表面はしわ状であるかまたは凹部を有する、インプラントの金属内部と、
前記外部表面上の保護膜であって、前記保護膜はインプラントの内部と外部との間の拡散に対するバリアとして、酸化チタン、窒化チタン、および／または酸窒化チタン、またはそれらの組み合わせを備える保護膜と、前記保護膜を覆うインプラントの外部と、
を備える、歯科用インプラント。
【請求項２】
前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは凹部が、前記保護膜に対応するしわまたは凹部を有する、請求項１に記載のインプラント。
【請求項３】
前記金属内部の前記しわ状の外部表面または凹部は、１マイクロメートルから１．５ミリメートルの深さを有する、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項４】
前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは前記凹部は、溝のパターンを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項５】
前記溝は９０°の角度で交差する、請求項４に記載のインプラント。
【請求項６】
前記インプラントの前記金属内部は、金属、金属合金、金属基複合材である、請求項１から５のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項７】
前記インプラントの前記金属内部がチタンを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項８】
前記インプラントの前記外部がジルコニアを含、請求項１から７のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項９】
前記溝は、０．１〜１．５ミリメートル、好ましくは０．５ミリメートルの深さを有する、請求項４または５に記載のインプラント。
【請求項１０】
前記インプラントの前記金属内部の前記外部表面の前記しわまたは前記凹部は、１マイクロメートルから１．５ミリメートルの厚さを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１１】
前記保護膜は、酸化チタンおよび／または窒化チタンもしくは酸窒化チタンである、請求項１から１０のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１２】
前記保護膜は、２ナノメートル〜２０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１３】
前記インプラントの前記金属内部が、１．５〜８ミリメートルの直径を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１４】
前記金属内部は、８０〜１２０ＭＰａｍ（１／２）の範囲の破壊靱性を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１５】
前記外側部分は、イットリア、セリア、ＣａＯ、ＭｇＯ、アルミナの元素またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含むジルコニアから構成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１６】
前記インプラントの前記外部のイットリアの量は、２〜１０重量％の範囲である、請求項１５に記載のインプラント。
【請求項１７】
前記インプラントの前記外部のセリアの量は、１〜２０重量％の範囲である、請求項１５に記載のインプラント。
【請求項１８】
前記インプラントの前記外部のアルミナの量は、最大２０重量％である、請求項１５に記載のインプラント。
【請求項１９】
前記インプラントの前記外側部分は、ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラス、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項２０】
ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラス、またはそれらの組み合わせの量は、最大でも５０体積％である、請求項１９に記載のインプラント。
【請求項２１】
前記バイオガラスは、シリカを含む化合物、ＳｉＯ２を含む化合物、酸化カルシウムを含む化合物、ＣａＯを含む化合物、酸化ナトリウムを含む化合物、Ｎａ２Ｏを含む化合物、またはそれらの混合物のうち、少なくとも１つの化合物を含む、請求項１９または２０に記載のインプラント。
【請求項２２】
前記外側部分は、０．１〜１．５ミリメートルの範囲の厚さを有する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項２３】
チタンロッドに機械的、物理的および／または化学的処理を適用して、外部表面がしわ状であるか、または凹部を有する１つの外部表面を生じさせるステップと、
好ましくは、プラズマ堆積、温度経路、またはそれらの組み合わせを使用する、化学的、電気化学的、物理的経路によって、しわ状の外部表面または凹部に膜を得るステップと、
前記金属ロッドを、外部表面に配置するステップであって、前記外部表面はしわ状であるかまたは凹部を有し、かつ金型の本体の内側に保護膜を有する、ステップと、
前記ロッドと前記金型の前記内部との間の空間にセラミック粉末を加えるステップであって、前記粉末は、好ましくはジルコニアを含む、ステップと、
前記金型の上部を加えるステップと、
真空および／または制御された雰囲気下の環境で、組立品を９００°Ｃ〜１６００°Ｃの温度、好ましくは１１８０°Ｃに加熱するステップと、
加熱中、粉末に５ＭＰａ〜２００ＭＰａ、好ましくは６０ＭＰａの圧力をかけるステップと、
５〜６０分後、好ましくは１５分後、圧力を取り除き、室温まで冷却させるステップと、
を含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のインプラントを得る方法。
【請求項２４】
前記しわ状または凹部を有する外部表面は、酸処理、レーザーアブレーション処理、機械加工、またはそれらの組み合わせによって、セラミック粒子の突起を備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記保護膜は、好ましくは８０〜１２０Ｖの電位で、電解質として好ましくはリン酸（Ｈ３ＰＯ４）および／または硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を用いる、電位による電気化学的酸化によって得られる、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記保護膜は、空気中または酸素富化環境中における、数分から数日までの曝露での、２００℃〜１２００℃の温度での酸化拡散によって得られる、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、歯科領域、より具体的には歯科インプラント領域にあり、内側部分が金属であり、外側部分がセラミックである、インプラントを指す。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の内側部分とセラミック材料の外側部分とから構成される構成要素は、通常、内側部分のコーティング技術を使用して得られる。コーティングは一般的なものであり、コーティング方法の中でも、とりわけプラズマスプレー（米国特許出願公開第２００６／００５２８８０明細書）、溶射（米国特許出願第４６４５７１６明細書）、イオン衝撃（米国特許出願公開第２００６／０２３３９４４明細書）によって得られる。
【０００３】
異なる材料の内部と外部の２つのゾーンを結合する別の方法は、チタンまたはその合金に基づく内部ゾーンと、チタン複合材料またはその合金およびジルコニアならびにジルコニアとアルミナとの混合物で構成される移行ゾーンと、ジルコニア粉末またはジルコニアとアルミナとの混合物、とりわけヒドロキシアパタイト（国際公開第２０１３／０４３０３９号）などをさらに含み得る他のセラミックで構成される外部ゾーンとを構成する、ゾーン間の傾斜を使用して、金属である内部とセラミックである外部から、粉末を焼結することを含む。この粉末分布は、ＨＰ（ホットプレス）、ＨＩＰ（熱間等方圧加圧法）、ＳＰＳ（放電プラズマ焼結）、または温度と圧力が適用される他の方法によって、粉末が固結し最終部品が得られるまで焼結される。前者の場合、さまざまなコーティングで得られるため、通常、内側と外側の部分間の接着力は低く、構成要素の使用中に、部分間の層間剥離または分離などの現象がしばしば報告される（Ｓｕｎ  Ｌ，  Ｂｅｒｎｄ  ＣＣ，  Ｇｒｏｓｓ  ＫＡ，  Ｋｕｃｕｋ  Ａ．  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙｅｄ  ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ  ｃｏａｔｉｎｇｓ：  ａ  ｒｅｖｉｅｗ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ２００１；  ５８：  ５７０−９２）。
【０００４】
異なる材料が同時に焼結される粉末焼結の場合、異なる材料間の拡散に関連する問題があり、ジルコニアの色の変化に伴って、脆弱ゾーンの生成と強力な審美的変化がもたらされる（Ｈｉｄｅａｋｉ  Ｔｓｕｋａｍｏｔｏ，  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｚｉｒｃｏｎｉａ−ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２０１４；  ３  （５）：  ２６０−２６７  ａｎｄ  Ｋｕｎ−Ｌｉｎ  Ｌｉｎ  ａｎｄ  Ｃｈｉｅｎ−Ｃｈｅｎｇ  Ｌｉｎ，  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  ａｎｄ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｐｏｗｄｅｒｓ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ａｔ  １５００  °  Ｃ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｅｒａｍ．  Ｓｏｃ．，  ９０  （７）  ２２２０−２２２５  （２００７））。
【０００５】
これらの事実は、本明細書の実施形態によって解決される技術的問題を例示するために説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００５２８８０明細書
【特許文献２】米国特許出願第４６４５７１６明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０２３３９４４明細書
【特許文献４】国際公開第２０１３／０４３０３９号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓｕｎ  Ｌ，  Ｂｅｒｎｄ  ＣＣ，  Ｇｒｏｓｓ  ＫＡ，  Ｋｕｃｕｋ  Ａ．  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙｅｄ  ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ  ｃｏａｔｉｎｇｓ：  ａ  ｒｅｖｉｅｗ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ２００１；  ５８：  ５７０−９２
【非特許文献２】Ｈｉｄｅａｋｉ  Ｔｓｕｋａｍｏｔｏ，  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｚｉｒｃｏｎｉａ−ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２０１４；  ３  （５）：  ２６０−２６７  ａｎｄ  Ｋｕｎ−Ｌｉｎ  Ｌｉｎ  ａｎｄ  Ｃｈｉｅｎ−Ｃｈｅｎｇ  Ｌｉｎ，  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  ａｎｄ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｐｏｗｄｅｒｓ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ａｔ  １５００  °  Ｃ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｅｒａｍ．  Ｓｏｃ．，  ９０  （７）  ２２２０−２２２５  （２００７）
【発明の概要】
【０００８】
この明細書では、高い接続特性と全体的な特性を可能にし、ジルコニアの審美特性を維持できる移行ゾーンを備えた、内部金属部分と外部セラミック部分との、２つの部分を有する構成要素を取得する方法を提案する。
【０００９】
本開示は、靭性と耐破壊性を有する金属または金属合金もしくはチタンベースの金属基複合材料によって形成された内側部分またはコアと、生体適合性があり、審美機能を備え、生物活性があり得る、イットリアまたはセリアまたはマグネシア、ジルコニアを安定化する他の材料、および必要に応じてアルミナ、またはヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラスなどの生物活性および／または抗菌性材料を含むジルコニアに基づく、セラミックまたはセラミック複合材料で構成される外側部分と、を有する歯科用インプラント、金属セラミックに関する。コアと外側部分との間の界面の機械的特性と破壊特性の向上を目的とする、適切な接着と応力分散を可能にするしわ状テクスチャまたは表面パターンと、内側と外側の部分の材料間の拡散に対するバリアとを有する、物理的な移行ゾーンを２つのパーツ間に作成する。
【００１０】
一実施形態では、構成要素を得るための方法は、機械的、物理的および／または化学的経路によるテクスチャリング表面処理、外側セラミック部分との移行ゾーンを生じさせる処理によって、チタン（Ｔｉ）またはその合金の固体金属ロッドを準備することと、続いて、チタンロッドの材料とジルコニアベースの外部との間に拡散バリアを作成するために、同じ金属ロッド上で酸化、窒化、または酸窒化によって表面膜を作成する処理と、続いて、インプラントの内側部分を構成する固体金属ロッドを、グラファイトまたは耐熱材料で作られた金型に配置し、ロッドと金型との間に空き区間を残すことと、続いて、セラミック粉末をロッドと金型との間のこのゾーンに配置し、インプラントの外部層を生じさせることと、インプラントを構成する材料、つまり既に表面膜を備えた固体金属ロッドと、セラミック粉末とを配置した後、これらを圧力下、温度下でプレスして焼結し、構成要素を固化させ、最終形状またはほぼ最終形状のインプラントを得ることと、を含む。
【００１１】
一実施形態では、本開示のインプラントの１つの利点は、インプラントが、実質的に金属内部によってもたらされる高い破壊靭性を同時に有し、また外側セラミック部分をも有することである。この構成要素のさらなる利点は、金属である内部とセラミックである外部層との、２つの材料間の機械的な閉じ込めを可能にする表面テクスチャまたは処理により、内側金属部分と外側セラミック部分との間に良好な接着があることである。さらに別の利点は、ジルコニアをベースとする外側部分が、内側金属部分に作られた拡散に対するバリアのために、色の観点で、つまりほぼ白（ジルコニアの色）で審美的特徴を維持することである。さらに別の利点は、ジルコニアをベースとする外側部分が生体適合性であり（ジルコニアは生体適合性があるため）、ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラスなどの生物活性材料と抗菌性材料、その他の生物活性材料および／または抗菌性材料をジルコニアに追加できるため、生物活性および抗菌性を有する可能性があることである。
【００１２】
本開示のさらなる態様は、本開示に記載されるインプラントの製造のための方法である。一実施形態では、内側金属部分および外側セラミック部分は、ホットプレス技術または類似物（スパークプラズマ焼結）を使用して統合され、部分の１つ、金属部分は、最初からすでに固体状態であり、他の部分は最初に粉末化される。粉末は、機械的、物理的および／または化学的処理を使用して固体内部表面を準備した後、圧力と温度によって内側固体部分の表面に固化される。したがって、本開示の別の利点は、最終的なインプラントが、粉末部分を内側固体部分にホットプレスすることによって得られることである。
【００１３】
機能的傾斜は、異なる材料の段階的変化（グラデーション）である。
【００１４】
移行ゾーンは、コアと外側部分との間の界面の機械的特性および破壊特性を高めることを目的とした領域である。
【００１５】
化学移行バリア（または拡散バリア）は、処理中の材料の外側セラミック部分と内側金属部分との間の拡散に対するバリアを生成することを意図した保護膜である。
【００１６】
本開示のさらなる態様は、
しわ状または凹部を有する外部表面を有するインプラントの金属内部と、
インプラントの内部と外部との間の拡散に対するバリアとして、酸化チタン、窒化チタン、および／または酸窒化チタン、またはそれらの組み合わせを備える、該外部表面上の保護膜と、
該保護膜上部のインプラントの外部と、
インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部が、該保護膜に対応するしわまたは凹部を生じさせる、前項に記載のインプラントと、
を備える歯科インプラントを記載する。
【００１７】
一実施形態では、金属内部の外部のしわ状表面または凹部は、１マイクロメートルから１．５ミリメートルの深さを有する。
【００１８】
一実施形態では、インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部は、溝のパターンを有する。
【００１９】
一実施形態では、溝は９０°の角度で交差する。
【００２０】
一実施形態では、インプラントの金属内部は、金属、金属合金、金属基複合材である。
【００２１】
一実施形態では、インプラントの金属内部はチタンを含み、および／またはインプラントの外部はジルコニアを含む。
【００２２】
一実施形態では、溝は、０．１〜１．５ミリメートル、好ましくは０．５ミリメートルの深さを有する。
【００２３】
一実施形態では、インプラントの金属内部の外部表面のしわまたは凹部は、１マイクロメートルから１．５ミリメートルの厚さを有する（しわは、表面の形状測定のための機器を使用して測定することができる）。
【００２４】
一実施形態では、保護膜は、酸化チタンおよび／または窒化チタンまたは酸窒化チタンである。
【００２５】
一実施形態では、保護膜は２ナノメートルから２０マイクロメートルの厚さを有する。
【００２６】
一実施形態では、インプラントの金属内部は、１．５〜８ミリメートルの直径を有する。
【００２７】
一実施形態では、金属内部は、８０〜１２０ＭＰａｍ（１／２）の範囲の破壊靱性を有する。
【００２８】
一実施形態では、外側部分は、イットリア、セリア、ＣａＯ、ＭｇＯ、アルミナ、またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含むジルコニアから構成される。
【００２９】
一実施形態では、インプラントの外部のイットリアの量は、２〜１０重量％の範囲である。
【００３０】
一実施形態では、インプラントの外部のセリアの量は、１〜２０重量％の範囲である。
【００３１】
一実施形態では、インプラントの外部のアルミナの量は、最大２０重量％である。
一実施形態では、インプラントの外側部分は、ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラス、またはそれらの組み合わせを含む。特に、ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラス、またはそれらの組み合わせの量は、最大でも５０体積％である。
【００３２】
一実施形態では、バイオガラスは、シリカを含む化合物、ＳｉＯ２を含む化合物、酸化カルシウムを含む化合物、ＣａＯを含む化合物、酸化ナトリウムを含む化合物、Ｎａ２Ｏを含む化合物、またはそれらの混合物のうち、少なくとも１つの化合物を含む。
【００３３】
一実施形態では、外側部分は、０．１〜１．５ミリメートルの範囲の厚さを有する。
【００３４】
本発明のさらなる態様は、
チタンロッドに機械的、物理的および／または化学的処理を施して、しわ状であるかまたは凹部を有する１つの外部表面を生じさせるステップと、
好ましくは化学的、電気化学的、プラズマ堆積を用いる物理的経路、温度経路またはそれらの組み合わせによって、しわ状の外部表面または凹部の上部に膜を得るステップと、
金属ロッドを外部表面に配置するステップと、ここで外部表面はしわ状であるまたは凹部を有し、金型の本体の内側に保護膜を有し、
ロッドと金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含む粉末を、加えるステップと、
金型の上部２を追加するステップと、
真空および／または制御された雰囲気下の環境で、組立品を９００°Ｃ〜１６００°Ｃの温度、好ましくは１１８０°Ｃに加熱するステップと、
加熱中、粉末に５ＭＰａ〜２００ＭＰａ、好ましくは６０ＭＰａの圧力をかけるステップと、
５〜６０分後、好ましくは１５分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、
を含む、先行する項のいずれか１つに記載されたインプラントを得る方法を説明する。
【００３５】
一実施形態では、歯科用インプラントは、その表面にしわ状のテクスチャまたは表面パターンを有する物理的移行ゾーンを含む、金属または金属合金またはチタンベースの金属基複合材料の内側部分と、ジルコニアベースのセラミックまたはセラミック複合材料で構成された外側部分と、酸化物または窒化物またはその両方もしくは酸窒化物の保護膜で構成された、内側金属部分と外側セラミック部分との移行ゾーン間のバリアと、を備える。
【００３６】
一実施形態では、インプラントは、好ましくは溝のパターンを有する、しわを有する移行ゾーンを有し、ここで溝は、好ましくは９０°で交差し、好ましくは約０．５ｍｍの深さを有する。
【００３７】
一実施形態では、移行ゾーンは、１マイクロメートルから１．５ミリメートの厚さを有する。
【００３８】
一実施形態では、拡散バリアは、好ましくは酸化チタンおよび／または窒化チタン、もしくは酸窒化チタンである。
【００３９】
一実施形態では、拡散バリアは、２ナノメートルから２０ミクロンの厚さを有する。
【００４０】
一実施形態では、内側部分は、純チタンまたは任意グレードのチタンまたはチタン合金、もしくはチタンベースの金属基複合材料であり、１．５〜８ｍｍの直径および８０〜１２０ＭＰａｍ（１／２）の破壊靱性を有する。
【００４１】
一実施形態では、外側部分は、イットリアまたはセリアまたはＣａＯまたはＭｇＯまたはアルミナを有するジルコニアを含み、ここでイットリアの量は、２〜１０重量％の範囲であり、セリアの量は１〜２０重量％の範囲であり、アルミナの量は最大２０重量％である。
【００４２】
一実施形態では、外側部分は、ヒドロキシアパタイトまたはβＴＣＰまたはバイオガラス（シリカ、ＳｉＯ２、酸化カルシウム、ＣａＯ、酸化ナトリウム、Ｎａ２Ｏ、その他などに基づく化合物）を、最大５０体積％に達し得る割合で、０．１〜１．５ミリメートルの厚さを有することで、必要に応じて含む。
【００４３】
一実施形態では、インプラントを得る方法は、
チタンロッドにおいて、機械的、物理的および／または化学的処理を実行して、表面テクスチャを生じさせるステップと、
テクスチャ上に、化学的経路または電気化学的経路またはプラズマ堆積を用いる物理的経路、または温度経路によって、拡散保護膜を生成するステップと、
金属ロッドを金型本体１内に配置し、金型の底部３に乗せ、その間、金型本体１に固定し、ロッド４と金型の内部との間に空間を残すステップと、
ロッド４と金型の内部との間の空間にセラミック粉末、好ましくはジルコニアを含むセラミック粉末を配置するステップと、
粉末を配置した後、金型の上部２を配置するステップと、
組立品全体を、真空下および／または制御された雰囲気下の環境で、９００°Ｃ〜１６００°Ｃ、好ましくは１１８０°Ｃの温度に加熱するステップと、
加熱プロセス中に、金型の下部３および上部２の部分から、５ＭＰａから２００ＭＰａ、好ましくは６０ＭＰａの圧力６を粉末に加えるステップと、
５〜６０分後、好ましくは１５分後、圧力を取り除き、室温まで冷却するステップと、を含む。
【００４４】
一実施形態では、記載された方法は、表面テクスチャを作成するための機械的、物理的または化学的処理が、酸処理、レーザーアブレーション処理、または機械加工による、セラミック粒子の射出からなることを特徴とする。
【００４５】
一実施形態では、記載された方法は、好ましくは８０〜１２０Ｖの電位を有し、電解質として好ましくはリン酸（Ｈ３ＰＯ４）および／または硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を使用する、電気化学酸化による拡散保護膜の製造を特徴とする。
【００４６】
一実施形態において、記載された方法は、空気中または酸素富化環境において、２００℃から１２００℃の温度を用い、数分から数日間の曝露を行う酸化による、拡散保護膜の製造を特徴とする。
【００４７】
理解を容易にするために、以下の図面を添付する。これは、本説明の目的を限定することを意図しない、好ましい実施形態を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】金型の本体１、上部２、下部３、およびチタンロッド４と、ジルコニアベース粉末５がそこに配置される、実施形態。
【図２】インプラント固化のために圧力を金型の上部２と下部３に加える、圧力６と温度７の適用の実施形態であり、金型内部には、既に処理された表面１０を有する金属ロッド４とセラミック粉末５とが存在する。
【図３】チタンベースの内側金属部分４、ジルコニアベースの外側セラミック部分８、内側金属部分と外側セラミック部分との間の物理的な移行ゾーン９、および酸化物、窒化物または酸窒化物の拡散保護膜１０が見られる、歯科用インプラントの実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本開示は、強靭で破壊に強い、金属または金属合金またはチタンベース金属基複合材料によって形成された内側部分またはコアと、内側の金属部分と外側のセラミック部分との間に高度な機械的接続を提供する移行ゾーンと、処理中にそれらの間の材料の拡散を防ぐ膜と、そして、生体適合性があり審美機能を備え、場合によっては生理活性を有し、必要に応じてアルミナ、ヒドロキシアパタイト、βＴＣＰ、バイオガラス、その他のジルコニア安定化材料および／または生物活性材料および／または抗菌性材料を含む、セラミックまたはセラミック複合材料で構成されるジルコニアをベースとする外側部分と、から構成される、歯科用インプラントについて説明する。
【００５０】
この開示はさらに、内側の金属構成要素および外側のセラミック構成要素が、ホットプレス技術、またはスパークプラズマ焼結、または同等物を使用して固結される、歯科用インプラントを製造する方法に関し、ここで、金属部分はすでに固体ロッドの状態にあり、セラミック部分は粉末である。粉末は、固体表面の準備後、機械的、物理的、熱的および／または化学的処理を使用して、圧力と温度を用いて固体部分の表面に固化される。
【００５１】
一実施形態では、図３によれば、歯科用インプラントは内側金属部分４を備える。この部分は、純チタンまたはその他のグレード、またはＴｉ６Ａｌ４Ｖなどのチタン合金、または０．１％〜５体積％のＡｌ２Ｏ３を含むＴｉ６Ａｌ４Ｖなどのチタンベースの金属基複合材料、またはその他の補強材で構成される。この金属内部は、チタンまたはその合金の破壊靭性特性、たとえば８０〜１２０ＭＰａｍ（１／２）と、１．５〜８ミリメートルの直径とを有するべきである。
【００５２】
一実施形態では、内側金属部分上に作成される物理移行ゾーン９は、金属内部とセラミック外部との間に強力な機械的接続を作成する表面テクスチャまたはパターンであり、１マイクロメートルから１．５ミリメートルの範囲の厚さであり得る。このゾーンは、ある程度のしわで構成され得るが、レーザーアブレーションまたはＣＮＣマシニングによって、内側の金属ロッドの表面に最大１．５ミリメートルに達し得る深さで作成された、溝のパターンによって構成されるのが好ましく、このゾーンは、内側部分の材料と外側部分の材料との間に圧力と温度が加えられたときに、溝（またはテクスチャ）を貫通する機械的なインターロックを作成することを意図している。
【００５３】
一実施形態では、化学移行バリア１０は、酸化チタンおよび／または窒化チタンもしくは酸窒化チタンによって形成され、処理中の外側セラミック部分の材料と内側金属部分の材料と間の拡散に対するバリアを作成することを目的とし、２ナノメートルから２０マイクロメートルの範囲の厚さを有し得る、拡散保護膜からなる。この層は、物理的な移行ゾーンが作成された後に金属部分に適用される。
【００５４】
一実施形態では、外側部分８は、イットリア（２〜１０重量％の範囲）、セリア（１〜２０重量％の範囲）、またはＣａＯ、ＭｇＯ、その他等の他のジルコニア安定剤で安定化されたジルコニアを含み、最大約２０重量％までの割合でアルミナをさらに含み得る。
【００５５】
一実施形態では、インプラントは、ヒドロキシアパタイト、ベータリン酸三カルシウム（βＴＣＰ）、またはバイオガラス（シリカ、ＳｉＯ２、酸化カルシウム、ＣａＯ、酸化ナトリウム、Ｎａ２Ｏ、その他などに基づく化合物）などの生物活性材料または抗菌性材料を、最大５０体積％に達する可能性のある割合で含み得る、ジルコニアベースの外側部分をさらに備える。外側部分は、約０．１ｍｍから約１．５ｍｍの範囲であり得る厚さでなければならない。
【００５６】
一実施形態では、本開示のインプラントは、実質的に金属内部に由来する破壊靱性、生体適合性、および外部ジルコニア由来の審美性を有し、ジルコニアベースの外側部分に生物活性および／または抗菌性材料を組み込むことにより、生物活性および／または抗菌性をも有し得る。
【００５７】
一実施形態では、図１によれば、インプラントは、中央本体１、上部２、および下部３を含み得る金型内で処理される。この金型は、グラファイト、またはタングステン、ニオブ、モリブデン、その他などの耐熱性材料であってもよい。
【００５８】
一実施形態では、本開示のインプラントは、チタンベースの金属ロッド４から得られてもよく、純チタン、任意のグレードのチタン、またはチタンの合金、またはチタン基複合材料、好ましくはＴｉ６Ａｌ４Ｖ合金であり得、チタンロッド９に表面テクスチャを生成するために機械的、物理的および／または化学的処理で表面処理され得、これにより、部分間の強力な機械的接続を促進し、金属と外側のセラミックとの間に移行ゾーンを作成する。
【００５９】
移行ゾーン、すなわち、外部表面がしわ状であるかまたは凹部を有する、表面テクスチャからなる外部表面は、特定の深さとパターンを有する穴または溝のようなテクスチャを作成し、内側金属層と外側セラミック層との間に良好な機械的接続を作成することを目的とする、セラミック粒子の投影、酸、例えば硫酸を使用する酸処理、レーザーアブレーション処理、または機械加工によって得られ得る。溝は、レーザーアブレーションまたはＣＮＣ機械加工によって、深さ約０．５ｍｍの、９０°で交差する溝のパターンで作成することが望ましい。移行ゾーンに、酸化物、窒化物、または酸窒化物の拡散保護膜１０をさらに追加してもよく、これは、従来の化学的経路または電気化学的経路、または従来はプラズマ蒸着による物理的経路、または温度経路によっても得られ、従来は処理中の内側金属部分と外側セラミック部分の要素間の拡散を回避することを目的とするものである。
【００６０】
電気化学的酸化を行うことが好ましい。電気化学的酸化の例として、電解質としてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）および／または硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を用いる８０〜１２０Ｖの電位パラメータが挙げられ得、これにより緻密な薄膜が生じる。温度での酸化の例として、空気中または酸素富化環境で、２００°Ｃ〜１２００°Ｃの温度での数分から数日の曝露が挙げられ得る。この拡散保護膜は、以前に行われたテクスチャの上に作成される。
【００６１】
一実施形態では、本開示のインプラントにおいて、テクスチャおよび保護膜を有する金属ロッド４は、表面処理された後、金型本体１の内側に配置され、金型３の底部上に置かれるが、ロッド４と金型の内部との間に既存の空間を有して、金型１の本体に固定される。この空間にセラミック粉末５が配置される。セラミック粉末は実質的にジルコニアをベースとし、上記のように他の元素を含んでもよい。好ましくは、それは３％（体積）のイットリアで安定化されたジルコニアであり得る。
【００６２】
粉末を配置した後、金型の上部２を配置し、組立品を９００°Ｃ〜１６００°Ｃの温度、好ましくは１１８０°Ｃの温度で加熱７する。チタンの酸化を防ぐために、加熱は、好ましくは、真空下の雰囲気および／または制御された雰囲気、例えばアルゴンで行われるべきである。加熱プロセス中に、金型の下部３および上部２から、５ＭＰａ〜２００ＭＰａで変動する値まで、好ましくは６０ＭＰａで、圧力６が粉末に加えられる。
【００６３】
５分から６０分の範囲であり得る、好ましくは１５分の時間の後、粉末が指示された圧力および温度にさらされた後、圧力が取り除かれ、温度は自然に室温へと低下する。
【００６４】
一実施形態では、図３に示される本開示のインプラントは、金属である内側部分４、およびセラミックである外側部分８、および２つの部分と拡散保護膜１０との間の物理的な移行９ゾーンを有する、最終に近い形状のインプラントを示す。ジルコニア部分の外側の形状は、ねじ山または他のテクスチャを含む、インプラントの最終的な形状を既に含み得る。
【００６５】
一実施形態では、本開示のインプラントは、実質的に金属内部に由来する破壊靭性と、ジルコニア外部に由来する生体適合性および審美性を有し、ジルコニアに生物活性および／または抗菌性材料を組み込むことにより、生物活性および／または抗菌性をも有し得る。また、内側金属部分と外側セラミック部分との間に高度な機械的接続があり、ジルコニアの審美部分を維持する。
【００６６】
このドキュメントで使用される「含む」または「備える」という用語は、言及された特性、要素、整数、ステップ、および構成要素の存在を示すことを意図しているが、１つ以上の特性、要素、整数、ステップ、構成要素、または同組み合わせの存在または追加を妨げるものではない。
【００６７】
もちろん、本開示は、この文書に記載された実施形態に決して限定されず、当業者は、添付の特許請求の範囲で定義されるように、各状況の要件に応じて、それを修正し、技術的特性を同等のものに置き換える多くの可能性を予測することができる。
【００６８】
添付の請求項は、好ましい実施形態をさらに定義する。
【図１】
2021500188.tif 000003
【図２】
2021500188.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
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2021500188.tif 000008
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