| 【発明の名称】 |
セラミック性歯構造体の作成方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】ハンス ペーター フォーザー
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| 【要約】 |
【課題】従来技術の欠点を回避しながら、極めて頑丈なピン（特にＺｒＯ2 −ピン）とこれに押圧されたセラミック（特にＺｒＯ2 −ガラスセラミック）とからなる特に良好な機械的性質を有するセラミック性歯構造体を作成する方法を提供することにあり、優れた強度（特に全体的な曲げ強さおよび引張り強さ）を有するが応力亀裂を示さないような特に安定かつ優れた付着結合を形成する歯構造体を作成する。
【解決手段】本発明に係るセラミック性歯構造体は、ＺｒＯ2 −ピンの熱膨脹係数がＺｒＯ2 −ガラスセラミックの熱膨脹係数に相当し或いはそれを約２．０μｍ／ｍ・Ｋまで越える、ＺｒＯ2 −ピンとこれに押圧されたＺｒＯ2 −ガラスセラミックとからなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ピンとこれにセラミック材料を取付けて形成されるセラミック体とからなるセラミック性歯構造体の作成方法において、ピンの熱膨脹係数が２０〜５００℃で測定してセラミック体の熱膨脹係数を３.０μｍ／ｍ・Ｋまで、特に２.０μｍ／ｍ・Ｋまで越えることを特徴とするセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項２】 ピンがＺｒＯ2 −ピンであることを特徴とする請求項１に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項３】 ピンがセラミックピンであることを特徴とする請求項１に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項４】 セラミックがＺｒＯ2 −ガラスセラミックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項５】 ＺｒＯ2 −ピンの熱膨脹係数が２０〜５００℃で測定してＺｒＯ2 −ガラスセラミックの熱膨脹係数を０．５〜２．０μｍ／ｍ・Ｋだけ越えることを特徴とする請求項１に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項６】 ＺｒＯ2−ピンが約１１μｍ／ｍ・Ｋの熱膨脹係数を有すると共に、ＺｒＯ2 −ガラスセラミックが約９．５μｍ／ｍ・Ｋの熱膨脹係数を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項７】 ＺｒＯ2 −ガラスセラミックが未加工品の形態で存在すると共にピンの融点よりも低い融点を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセラミック性歯構造体の作成方法。
【請求項８】 ガラスセラミックをセラミック プレス法にてＺｒＯ2 −ピン上に直接焼付けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】 セラミック プレス法にてＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料を加熱により可塑化させると共に圧力を加えながら型内にプレスし、焼結させ、次いで冷却することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】 セラミック プレス法にて後の構造体の寸法上正確なモデルをＺｒＯ2 −ピンと溶融成形材料とで作成すると共に後の鋳型湯道を形成するストランドを硬化性埋設材料に埋設し、次いで溶融成形材料を加熱により除去し、ＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料を未加工品として鋳型湯道を介し導入すると共に鋳型湯道内に配置されたピストンを介して圧力を加え、さらに未加工品を熱可塑化させながら型内にプレスすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】 プレスの際の温度が１０００℃を越えないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】 ＺｒＯ2 −ピンが、予備加工された部分安定化ＺｒＯ2 −ピンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】 ＺｒＯ2 −ピンが少なくとも６００ ＭＰａ、特に８００〜１５００ ＭＰａの曲げ強さを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】 セラミック性歯構造体が少なくとも１００ ＭＰａの曲げ強さを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＺｒＯ2 −ピンとＺｒＯ2 −ガラスセラミックとから全セラミック性歯構造体を作成する方法、これら材料からなる全セラミック性歯構造体、並びにその使用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、歯科用ピン構造体もしくは歯構造体は材料上周知の理由および製作条件の理由から金属ピンおよび構造材料が使用された。この種の従来のピン系はたとえば次の刊行物から公知となった：Ｍ．サイモン、「全セラミックの安定化および死滅した歯の構成に対する新たな展望」、キンテセンツ、第４６巻、第１０８５〜１１０１頁（１９９５）：並びにＤ．ケリンおよびＰ．シェラー、「歯冠およびブリッジ補綴における構造システム」、シュバイツ・モナートシュリフト、ツァーンメジチン、第１０１巻、第４５７〜４６３頁（１９９１）。構造体の外装は、プラスチックもしくはセラミックで別々に行われる。しかしながら、公知の解決策は一連の問題を有し、たとえば所定の金属もしくは金属鋳物の腐食、並びに周囲組織における浸潤、皮肉の炎症、または金属材料の不透明な性質に基づく周囲硬質および軟質組織の暗色化が生ずる。したがって、近年では金属構造体を廃止して、一層良好な外観および生物適合性を有する半透明の材料に移行するよう益々検討されている。
【０００３】この場合、たとえばＫ．Ｈ．メイエンベルク、Ｈ．ルッチィおよびＰ．シェラー、「ジルコニア・ポスツ：人工歯のための新規な全セラミック設計」、ジャーナル・オブ・エスセチック・デンチストリー、第７巻、第２号（１９９５）および上記刊行物、キンテセンツ、第４６巻、第１０８５〜１１０１頁（１９９５）に記載されているように、二酸化ジルコン−ピンは特に高い機械的強度を有する。歯構造体を作成するには、ＺｒＯ2 −歯根ピンを使用すると共に構造が複雑となった。その後、実験室ではたとえばＩＰＳ−エンプレス−セラミック（商標）［ファルマシア・イボクラール・シャーン・リヒテンシュタイン］から歯根が作成され、従来はたとえば接着剤系および半透明の複合セメントで接着された。この種の解決策は良好な生物適合性を有し、金属加工材料を回避することができる。しかしながら、強度の向上がまだ所望される。
【０００４】ＵＳ−４，９３６，７７６号からは、半透明のポルセラン セラミック材料からなる種々の歯構造体が公知である。１つの実施形態によれば、半透明のセラミック−ピンに対しポルセラン セラミックを焼付ける。さらに、ＵＳ−４，９３６，７７５号に開示された焼付けポルセラン セラミック歯冠を有する構造体も貧弱な破砕強度に基づき低い負荷能力しか持たない。
【０００５】さらに、公知の金属ピンに対しセラミック構造体を焼付けると共に全セラミック性歯冠をその上に接着することも既に提案されている。しかしながら、この場合は、たとえば上記刊行物シュバイツ・モナートシュリフト、ツァーンメジチン、第１０１巻（１９９１）に記載されたように、セラミックにおける応力亀裂の問題が生ずる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課題は、従来技術の欠点を回避しながら高強度のピン（特にＺｒＯ2 −ピン）とこれに押圧されたセラミック（特にＺｒＯ2 −ガラスセラミック）とからなる、特に良好な機械的性質を備えた全セラミック性歯構造体を作成するための方法を提供することであり、特に優れた強度（特に全曲げ強さおよび引張り強さ）を有する特に安定かつ優れた付着結合を形成する歯構造体を作成することができ、しかも決して応力亀裂を示さない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれば請求項１の方法により解決される。好適な実施形態についてはサブクレームに示す。
【０００８】本発明の格別の利点は、歯構造体の極めて良好な全体的安定性が得られ、しかも、たとえば不充分な生物適合性、貧弱な美観、腐食などの上記欠点を有する従来使用された高強度の金属ピンに逆行しない点である。
【０００９】本発明により作成される歯構造体は、生物学的安全性またはより高い生物適合性の他に、天然の歯に類似した優れた美観および極めて高い付着性を有する。傑出した物理的性質は多くの因子に起因する。先ず最初にＺｒＯ2 −ピンの意図する使用により、歯根における歯構造体の特に曲げ強さ安定性が可能となる。さらにＺｒＯ2 −ガラスセラミックの使用により、歯冠に面する歯構造体の部分も特に高い機械的負荷能力を有する。
【００１０】さらに、本発明によるＺｒＯ2 −ピンとＺｒＯ2 −ガラスセラミックとの材料適合性に基づく熱膨脹係数の調和はプレスでの結合に際し特に緊張かつ安定な結合を可能にする。
【００１１】かくして従来の接着剤結合もしくはセメント付着と対比し、特に歯構造体の全体的安定性が極めて向上する。ＺｒＯ2 とＺｒＯ2 含有ガラスセラミックとの間の良好な付着性も利用される。圧力を加えながらＺｒＯ2 −ガラスセラミック取付けを行うので、両成分の緊密な結合部が強化される。ＺｒＯ2 −ガラスセラミックのこの押圧は、本発明によればＺｒＯ2 −ピンの熱膨脹係数がＺｒＯ2 −ガラスセラミックの熱膨脹係数に少なくとも相応する場合のみその作用を発揮する。
【００１２】特に好適かつ驚異的な作用は、ＺｒＯ2 −ピンが冷却の際にその高い熱膨脹係数に基づき周囲ＺｒＯ2 −ガラスセラミックよりも強く収縮することにより生ずる。かくしてＺｒＯ2 −ガラスセラミックをＺｒＯ2 −ピン上に押圧した後、両成分間に所定の応力が生じ、ＺｒＯ2 −ピンに押圧されたＺｒＯ2 −ガラスセラミックはＰＳコンクリートの方式でピンの収縮により圧力下に置かれる。
【００１３】驚くことに、かくして全セラミック性歯構造体の機械的性質は向上することが判明した。本発明による歯構造体は優れた全体的曲げ強さと、応力亀裂耐性と、一般に挿入歯構造体に実際に作用する力に対し特に高い抵抗力とを示す。驚くことに、本発明による強度はＺｒＯ2 −ピンおよびＺｒＯ2 −ガラスセラミック構造体のための種々異なる材料選択にも拘らず後記するように保証される。全体的曲げ強さとは、ＺｒＯ2 −ピンがその上に焼付けられたＺｒＯ2 −ガラスセラミックからなる構造体を保持する強度と理解される。
【００１４】ＺｒＯ2 −ピンとＺｒＯ2 −ガラスセラミックとの熱膨脹係数の間における僅かな相違でも押圧に際し亀裂を生ぜしめる。熱膨脹係数におけるこの「重大」な差は、個々の場合に特定の使用ＺｒＯ2 −ガラスセラミックと特定の使用ＺｒＯ2 −ピンとに依存する。しかしながら一般に、この問題はＺｒＯ2 −ピンの熱膨脹係数がＺｒＯ2 −ガラスセラミックの熱膨脹係数よりも約２μｍ／ｍ・Ｋより大である場合、または一般に熱膨脹係数間の差が２μｍ／ｍ・Ｋより大である場合に生ずる。
【００１５】さらに本発明の利点は時間節約性にあり、これは全体的歯構造体の作成に際し焼付過程の間で得られる。これにより、歯根ピンに対するセラミック構造体の別途のセメント付け或いは接着が回避される。さらに、ここで使用される材料に対する最終的な不調和な反応を回避することができる。さらに、本発明により作成された歯構造体は特に良好な美観を示す。何故なら、これらは天然歯と同様に半透明な構造を一体として示すと共に、天然の歯または溶融物の美観によく適合するからである。
【００１６】ここで歯構造体とは、予備加工され或いは個々に成形されたピンと使用とは無関係に成形された任意の構造体（たとえば部分的歯冠もしくは完全歯冠）との組合せが示す任意の成形構造体と理解される。
【００１７】本発明による利点は、ＺｒＯ2 −ピンの熱膨脹係数がＺｒＯ2 −ガラスセラミックの熱膨脹係数よりも０．５〜２．０μｍ／ｍ・Ｋだけ高ければ特に良好に実現しうることも判明した。
【００１８】好適実施形態によれば、ＺｒＯ2 −ピンは約１１μｍ／ｍ・Ｋの熱膨脹係数を有し、ＺｒＯ2 −ガラスセラミックは約９．５μｍ／ｍ・Ｋの熱膨脹係数を有する。
【００１９】本発明によれば、ＺｒＯ2 −ピンとは二酸化ジルコンからなる全セラミック（歯根）ピンであると理解され、これはたとえば酸化イットリウム（約３〜４重量％のＹ2 Ｏ3 ）によって部分安定化させることもできる。この種のセラミックは、ＺｒＯ2 含有ガラスセラミックに対し特に良好な付着性を示す。
【００２０】さらに本発明の場合、充分な機械的性質および調和した熱膨脹係数を有する任意のＺｒＯ2 含有ガラスセラミックを使用することができる。たとえばＤＥ−Ｃ１−４４ ２３ ７９４号（参考のため、ここに引用する）に開示されたＺｒＯ2 −ガラスセラミックが挙げられる。
【００２１】好適実施形態において、ＺｒＯ2 −ガラスセラミックの押圧はセラミック プレス法で行われ、先ず最初にＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料を未加工品の形態とすることができる。
【００２２】本発明の場合、セラミック プレス法に際しＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料を未加工品として存在させると共に加熱により可塑化させ、圧力を加えて中空形態までプレスし、焼結させ、さらに冷却に際し硬化させれば特に良好な結果が得られることも判明した。かくして、可塑化状態におけるＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料は特に良好にＺｒＯ2 −ピンに押圧されるだけでなく、焼結および冷却の際にも緊密な結合が形成され、圧力の使用により上記の好適な作用が確実に得られる。
【００２３】ＥＰ−Ａ１−０ ２３１ ７７３号に記載されたセラミック プレス法およびそこで使用された特殊なオーブンが、本発明による方法で極めて良好な結果をもたらす。この方法またはそこに使用されたオーブンの正確な説明についてはＥＰ−Ａ１−０ ２３１ ７７３号に明記されている。この種の方法もしくはこの種の装置は、たとえばファルマシア・イボクラール・シャーン・リヒテンシュタインのＩＰＳ−エンプレス（商標）−法にも使用される。
【００２４】たとえば典型的な本発明による方法は以下の工程を有し、使用目的に応じて改変を加えうることは勿論である：１． セラミック歯根ピンを挿入して口状態の印象を採取する；
２． 印象からモデルを作成し、ピンをモデルから突出させる；
３． ピンに対し溶融成形材料（好ましくはワックスもしくはプラスチック）から再構成物をモデル化する（たとえば歯冠残根または部分的もしくは完全歯冠の形態）；
４． ワックス ピンもしくはワックス ストランドを取付け、これをその後に鋳型湯道もしくはプレス路として作用させる；
５． ピンおよびワックス処理部分を硬化可能な埋設材料と共にマッフル炉に入れる；
６． ワックスもしくは溶融成形材料を加熱により除去する；
７． 固有のセラミック プレス法をたとえばＥＰ−０ ２３１ ７７３号にしたがって行い、ＺｒＯ2 −ガラスセラミック材料を湯道（先ず最初に未加工品として）に導入し、加熱により可塑化させ、さらに湯道内に配置されたピストンを介し圧力下にプレスし、冷却の際に硬化させ、ここでＺｒＯ2 −ピンはＺｒＯ2 −ガラスセラミックよりも数値２だけ高い熱膨脹係数を有する。
【００２５】圧力作用は、一定もしくは変化しうる力で或いは断続的に行うことができる。
【００２６】特に有利には、本発明の方法において比較的低い焼付温度を用いることができ、この温度は一般に１２００℃未満、好ましくは１０００℃未満でさえある。かくして、エネルギー上有利、したがってコスト上でも有利な処理が可能となる。さらに安価な焼付オーブンにて充分であり、加熱時間も短縮される。
【００２７】本発明の好適実施形態において、ＺｒＯ2 −ピンは少なくとも６００ ＭＰａ、特に８００〜１５００ ＭＰａの曲げ強さを有する。かくして、使用されたＺｒＯ2 −ピンはその曲げ強さが従来使用された金属ピンの高強度の範囲となり、或いはそれを越えさえする。本発明により作成された全セラミック性歯構造体の場合、この高い曲げ強さ、特に歯構造体の全曲げ強さが向上し、したがって好ましくは少なくとも１００ ＭＰａの全曲げ強さに達する。
【００２８】他面において本発明は、好ましくは請求項１〜１１の方法により作成しうる請求項１２の全セラミック性歯構造体にも関するものである。
【００２９】他面において本発明は、歯科製品としての請求項１２による全セラミック性歯構造体の使用にも関するものである。さらに、一般にそれぞれ可能かつ歯治癒技術にて重要な用途、たとえば生存もしくは死滅した歯における欠損した歯硬質物質の修復も挙げられる。この種の歯構造体の通常の使用分野は、たとえば部分歯冠もしくは完全歯冠を有する歯根構造体である。
【００３０】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００３１】二酸化ジルコンからなる適合寸法のバイオポスト（商標）−歯根ピン［ファルマシア・インセルメド、Ｓ．Ａ．、ローザンヌ］を使用した。このピンを従来法で予備作成された歯根路に挿入し、口状態の印象を採取した。次いで印象から超硬質ギブスからなるモデルを作成し、ピンをモデルから突出させた。このモデルの基部に、残渣なく燃焼しうるワックスの歯冠をピンと共にモデル化し、ピンをＡｌ2 Ｏ3 で状態調節した。
【００３２】モデル化した目的物をＩＰＳ−エンプレス（商標）−マッフルベース（ファルマシア・イボクラール）に載せた。さらに、より多数の目的物をマッフルベースに載せることもでき、この技術では目的物間の間隔を少なくとも３ｍｍにすべきである。次いでマッフルベースを紙シリンダで覆い、ＺｒＯ2 −ピンを含むモデルをＩＰＳ−エンプレス−特種埋設物質に埋め込んだ。上記作業時間の後、マッフルゲージおよびマッフルベースを回転運動により外し、紙スリーブを除去した。その際、プレス路中に埋設物質の残留物が残らないよう注意した。
【００３３】予備作成したマッフルを予熱オーブンに入れ、ＡｌＯｘ−ピストン（たとえばファルマシア・イボクラールのＩＰＳ−エンプレス−作業指針に示される）と一緒に予熱した。このＺｒＯ2 未加工品を別途に予熱した。ＺｒＯ2 −ガラスセラミックの場合は、ＤＥ−４４ ２３ ７９４号に例１として示された次の重量％（括弧内）を有する組成を用いた：ＳｉＯ2 （５２．８）、Ａｌ2 Ｏ3 （３．０）、Ｌｉ2 Ｏ（１２．９）、Ｐ2 Ｏ5 （１０．４）、ＺｒＯ2 （２０．９）。予熱期間が経過した後、ＺｒＯ2 −ガラスセラミック未加工品および／次いでＡｌＯｘ−ピストンを鋳型湯道に挿入し、９５０℃および５バールにてセラミックプレス法を行った。冷却の後、目的物を従来法によりマッフルから分離し、清浄し、次いで必要に応じ僅かな成形補正、彩色およびガラス化の後に歯キャビティに直接挿入することができた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０３２８７８
【氏名又は名称】イボクラール ビバデント アクチェンゲゼルシャフト
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| 【出願日】 |
平成９年７月２５日（１９９７．７．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４０１２
【弁理士】
【氏名又は名称】浜田 治雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２８６４８９（Ｐ２００１−２８６４８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月１６日（２００１．１０．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−７９０８０（Ｐ２００１−７９０８０） |
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