JPS6253647A - 骨膜下インプラント固定用ピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、新規な骨膜下インプラント固定用ピンに関す
るものである。

（発明の背景） 失われた咬合機能を回復するさせる手段として、近年歯
科用インプラントが注目を浴びている。特に歯を失って
から多くの時間を経過した場合には、骨膜下インプラン
トが有効である。

これは、例えば第９図に示すように、木の根に相当する
根部９１と木の幹に相当する幹部９２とからなるフレー
ム構造のもので、第１０図に示すように、歯肉９３及び
骨膜９４を剥がして、顎骨９５の表面形状にピッタリ適
合するような底面形状を有する根部フレーム９１を作り
、これを顎骨８５の上に乗せて、幹部フレーム９２を除
いて再び骨膜９４及び歯肉９３で覆い、手術の傷の治癒
を待って、幹部フレーム９２の頭部に上部構造（歯冠）
９６を取りつけるものである。

従来、この骨膜下インプラントは金属で作られたが、根
部フレーム９２と根部フレーム９２との間に骨９５が十
分に再生されるまではインプラントが固定されず、その
ためインプラントは、手術時にネジ状の金属製ピン９７
（骨膜下インプラント固定用ピンと呼ばれる）で根部フ
レーム９２を骨に固定することが提案された。

また、最近、骨と化学的に結合する生体活性ガラスで被
覆された骨膜下インプラントが開発された。これは、顎
骨表面上に根部フレームが生体活性ガラスを介して完全
に固着されるために従来のものより温かに高い維持力が
期待できる。しかしながら、この場合にも、根部フレー
ムが生体活性ガラスを介して骨に完全に固着されるまで
に通常３ケ月程度の期間を要し、それまでの間、インプ
ラントを顎骨表面にしっかりと固定させておく必要があ
る。従って、この場合にも、インプラントを手術時にピ
ンで骨に固定することが必要であり、ピンは金属製のも
のが用いられた。

しかし、木発明者らの研究によると、金属製ピンを用い
た場合、ピンと骨との間に繊維質の膜が成長して来て、
その結果ピンが緩むという欠点があり、また、この繊維
質の膜はやかて顎骨表面と根部フレーム底面の生体活性
ガラスとの結合面にも進出し、両者の化学的結合を破壊
してインプラント全体の脱落を招くという欠点もあるこ
とが判った。

（発明の目的） 従って、本発明の目的は、このような従来の欠点を解消
し、ピンと骨との間に繊維質の膜が成長して来て、その
結果ピンが緩むという欠点がなく、また、この繊維質の
膜がやがて顎骨表面と根部フレーム底面の生体活性ガラ
スとの結合面に進出し、最終的に両者の化学的結合を破
壊してインプラント全体の脱落を招くという欠点のない
骨膜下インプラント固定用ピンを揚供することにある。

（発明の概要） 本発明者らは、金属に代えて種々の材料を用いてピンを
試作し実験研究したところ、アパタイト系焼結体を用い
てピンを作ることにより、前記欠点を有せず、機械的強
度が十分であり、しかも、しばらくすると顎骨と生体的
に結合して維持力が高まることを見い出し、本発明を成
すに至った。

なお、アパタイト系焼結体と同様に生体と結合する生体
活性ガラスは、ピンの頭部にはインプラントを押さえる
「つば部」が必要であり、しかもピン自体、例えば直径
２１長さ６ｍｍと小さいものであるので、加工性の点で
難点があり、仮に加工できたとしても強度が低下してし
まうため使用できないし、また、つば部と本体部との間
で破損し易いので、適当ではないことが判った。

従って、本発明は、アパタイト系焼結体からなることを
特徴とする骨膜下インプラント固定用ピンを提供する。

アパタイト系焼結体それ自体は公知であり、合成ホイド
ロキシアパタイトまたはフルオロアパタイト粉末を焼結
することにより容易に製造される。

この場合、十分な機械的強度を出すには１２００℃以上
特に１４００℃以上の高温で焼結することが好ましいが
、そうすると酸化アパタイトが生成し易く、そのため生
体親和性が低下するので、より低温で焼結しても十分な
機械的強度がでるようにバインダーを混合して焼結して
もよい。このようなバインダーとしては、Ｃａ　Ｏ，Ｍ
ｇ　Ｏ，Ａ　１２　ｔ　Ｃ）＋などの無機酸化物やガラ
スがあげられるが、そうすると、これらの不純物により
焼結体の生体親和性が低下する。そこで、生体活性ガラ
スをバインダーとして使用することが好ましい。この場
合、生体活性ガラスは、焼結体全体の４０〜７０重量％
を占める割合で使用すると、焼結体の機械的強度が高ま
るので特に好ましい。

このような生体活性ガラスもそれ自体は公知であり、例
えば次の組成（１）、（２）のものがあげられる。

（１）　　５ｉ（ｈ−・−・−−−一−−−・・−４０
〜６２重量％ＮａｚＯ−−−・−−−−−−１０〜３２
〃ＣａＯ−−−−−−−−１０〜３２　　ｌ／ＰｚＯｓ
−−・−・〜・−・３〜９　〃ＣａＦｚ　−−−−−−
−−−−０〜１８　　〃Ｂｚ（ｈ−−−一−−−−・−
−−−−０〜７．５〃（２）　　ＳｉＯ□−・−−−−
一−−・−３５〜６０モル％ＮａｚＯ’−”−’−””
−’−１０〜３０　　〃ＣａＯ−−−−−−−−−−５
〜４０　　〃Ｂ２０．−・−・−・−−−−０〜１５〃
Ｔｉ０ｚ・−・・−・−−−−ＯＮ１０　　〃ＰｚＯｓ
−−・・−・−・−ｏ〜１５〃に、０−−−一・−・・
−−−−０〜２０〃Ｌｉ２０−・−−−−−−−−−０
〜１０〃門ｇｏ　　・−・−・−・−・・−−−一−・
−−−−−−・−・−一−−−−・−〇〜５モル％Ａ　
Ｉ　Ｊｙ　　＋　Ｚｒ０ｚ　＋　Ｎｂ２Ｏ５−ｍ−−−
−−’−−−−−−０〜８　　　”ＬａｚＯｚ　＋　Ｔ
ａｚ０５　　＋　Ｙ２Ｏ３−−−−＝−−−−−０〜Ｂ
　　　”Ｆ２　・−・・・−・・−−−−・・・・−−
−−−−−一−・・−・−・−・・−・・・Ｏ〜２０　
〃生体活性ガラスは常法により粉砕して粉末とする。粉
末の粒度としては一般に２００〜５００メツシユが適当
である。

他方、合成ハイドロキシアパタイト及びフルオロアパタ
イトもそれ自体公知であり、前者は化学式：Ｃａｔｏ（
ＰＯａ）６（ＯＲ）ｚ又はこれに類似の構造を存し、後
者は前者の水酸イオンが弗素イオンに置換した構造：　
Ｃａｔａ（ＰＯ□）Ｊｔを有する。前者は例えばＣａイ
オンとリン酸イオンとを、後者はＣａイオンと弗素イオ
ンとリン酸イオンとをそれぞれ水溶液中で反応させて、
Ｃａ／Ｐの原子数比が１．５〜１．６７のリン酸カルシ
ウム沈澱物を作り、この沈澱物をろ別後、乾燥させて粉
末となし、その後８００℃で焼成（ｃａｌｃｉｎｅ）　
Ｌ／て製造される。いずれも、粉末の粒度としては一般
に２００〜５００メツシユが適当である。

焼結体を製造するには、ハイドロキシアパタイト又はフ
ルオロアパタイト粉末を場合により生体活性ガラス粉末
と混合した後、常法に従い金型を使用して例えば１〜２
　　ｔ／ａｄの圧力でコールドプレスし、次いで常圧下
に一般に７００〜１２００℃好ましくは７００〜９００
℃の温度で一般に２〜５時間焼結すればよい。この場合
、焼結温度を１２００℃より高くすると、ハイドロキシ
アパタイトが相当量酸化アパタイトに変化するので適当
ではない。それに対してフルオロアパタイトを出発原料
に用いると、ハイドロキシアパタイトに比べ酸化アパタ
イトへの変化が少ないので好ましい。また、フルオロア
パタイト焼結体の方がハイドロキシアパタイト焼結体に
比べ体液耐久性が高く、ピンとしては好ましい。もっと
も、焼結する場合にハイドロキシアパタイトと弗素を含
有する生体活性ガラスを使用して焼結すると、ある条件
下では両者は反応してハイドロキシアパタイトがフルオ
ロアパタイトに変わることがあることが判った。

こうして得られた焼結体は、更にホットプレス焼結する
と、機械的強度が平均で３０〜４０％向上する。ホット
プレス焼結は、一般に５０〜２００　Ｋｇ／ｃｊの圧力
で７００〜１２００℃好ましくは７５０〜９５０の温度
に１０〜３時間保持することで実行される。さもなけれ
ば、常圧焼結を省いてコールドプレスしたものを直接ホ
ットプレス焼結することによっても機械的強度の向上し
た焼結体が得られる。ホットプレスの場合には、耐熱性
の高いプレス型例えばグラファイト型を使用する。型に
は、焼結体の焼付けを防ぐため離型剤例えばＢＮ粉末を
予め塗布しておくことが好ましい。

ホントプレス焼結では、熔融したガラスが焼結体の微細
な気孔や隙間に流入して、それらの空間を埋めるので、
焼結体の機械的強度が向上するものと考えられる。

そのほか、本発明のアパタイト系焼結体には、アパタイ
ト相を析出したガラスセラミクスも含まれる。これは、
特殊な組成のガラス粉末を焼結することによりアパタイ
ト相（リン酸カルシウム）とウオラストナイト相（Ｃａ
Ｏ・５ｉＯｚ）を析出させたものである。

こうして得られた焼結体は、そのまま形状寸法が合えば
ピンとして使用でき、もし合わなければ適当に切削、研
削等の加工を施して目的とするピンにする。

ピンの形状は、従来のネジ型でもよいが、加工が難しい
ので、釘型や鏡型でもよい。しかし、釘型や鏡型では抜
は易いので次の（Ａ）及び（Ｂ）の形状が好ましい。

（Ａ）骨肉に埋植される、上面内径より小さい下面内径
を有する略円筒状の本体部と、その上面に一体又は別体
に接合する略ドーナツ状のっぽ部とからなり、かつ前記
本体部が上下方向に複数に分割されているもの。

この場合、前記つば部が、本体部の分割位置に相当する
部分において、他の部分に比べて厚さが薄（なっている
ものが特に好ましい。

（Ｂ）骨内に埋植される略円柱又は円錐台状の本体部と
インプラントを押さえるつば部とからなり、かつ前記本
体部が円筒面に突起部を有するもの。

この場合、前記突起部は、環状でも、らせん状でもよい
。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

（実施例１〉 ＋１）ハイドロキシアパタイトの製造：０．５モル／１
のＣａ　（ＯＨ）　ｚ懸濁液１０１中に、０．３モル／
ｌのリン酸水溶液１０６を加え、温度２０°Ｃにて撹拌
しながら１時間反応させた。反応後、撹拌を止め、同温
度で４８時間熟成した。その後、反応生成物を水洗、ろ
過した。ろ別された含水生成物を噴霧乾燥法を用いて瞬
時に乾燥と造粒を行なった。得られた約１００メツシユ
の粉体を粉末Ｘ線回折法と化学分析法で調べると、それ
はＣａ／Ｐの原子数比が約１．６の値をもち、自然のハ
イドロキシアパタイトの構造に類似した微結晶質リン酸
カルシウムであった。このリン酸カルシウムを粉砕し、
２００メソシユの「ふるい」にかけて、それより粗いも
のを除去した。

（２）フルオロアパタイトの製造： ０．５モル／ｉのＣａ（ＯＨ）ｚ　懸濁液１０１中に、
０．３モル／βのリン酸水溶液１０１と０．１モル／ｌ
の弗酸水溶液１０１を加え、温度２０℃にて撹拌しなが
ら１時間反応させた。反応後、撹拌を止め、同温度で４
８時間熟成した。その後、前項に記載したハイドロキシ
アパタイトの製造と同様に処理してフルオロアパタイト
粉末を得た。

（３）生体活性ガラスの製造： ＳｉＯ□・−−−−−４６，１モル％ ＮａｚＯ−−−−−−２４，４〃 Ｃａ０−−−１３．５　　　〃 ＣａＦｚ・−−−−４０，２〃 Ｐｒｏｓ−−−−−−２．６　　　〃 からなる粉末原料を白金るつぼで加熱熔解し、清澄し、
徐冷して　融点：約１０５０℃の生体活性ガラスを製造
した。

このガラスを常法により粉砕し、５００メツシユの「ふ
るい」にかけて、それより粗いものを除去した。

（４）焼結体の製造： 前項で製造したハイドロキシアパタイト粉末と生体活性
ガラス粉末とを重量比で５０　：　５０の割合で混合し
た後、２００ｇの混合物を分取し、これに２００ｃｃの
エタノールを加えてボットミルで２時間混合した。混合
物をろ別し、１１０℃の乾燥器で残留エタノールを蒸発
させた。

得られた粉末混合物を金属製プレス型に充填し、１．５
　　ｔ／ｃ＋Ｊの圧力でコールドプレスした。

このプレス成形物を大気中で２００℃／ｈｏｕｒの速度
で９００℃に昇温し、この温度で２時間焼成し、その後
５００　’Ｃ／　ｈｏｕｒの速度で冷却し、柱状の焼結
体を得た。

この焼結体は、ＪＩＳ：Ｒ１６０１に従い４点曲げ強度
を測定したところ１７．２　ｋｇ／　１ｍ”であった。

焼結体全体に占める生体活性ガラスの割合を４０〜７０
重量％に変えた種々の焼結体についても同様に製造し、
４点曲げ強度を測定したところ９．２〜１７．２ｋｇ／
Ｉｍ”の値を示した。ちなみに、ハイドロキシアパタイ
ト単独のそれは、２．０　ｋｇ　／ｍ”であった。

また、生体親和性については、焼結体を研削して底面直
径２龍長さ５ｍｍのテーパ一度１／２０の円錐台状のイ
ンプラントを作り、これをウサギの大Ｙ退骨に埋植し、
８週間後にウサギを層殺し、圧縮強度試験機を用いてイ
ンプラントを大腿骨から押し出し、このとき要した力を
結合面積（インプラントの円筒面の面積）で割って結合
強度を求めたところ、３．５　ｋｇ　／ｖａｎ”であっ
た。

（５）骨膜下インプラント固定用ピンの製造：前項で製
造した柱状の焼結体を、ガラス加工技術を用いて研削、
研磨を繰り返して次の形状寸法のピンを作製した。

このピンは、第１図に示すように外径Ｒ１＝　２．０ｍ
１１１長さＬ＋＝　５．５　ｍｍの略円筒状本体部１と
その上面に一体に接合する厚さｔ　＝０．５　ｍｍの略
ドーナツ状のっぽ部２とからなる。　本体部１の下面内
径ｒｌ　は１　ｍｍであり、上面内径は下記のｒ２−１
．６　ｍｍより僅かに小さいものである。つば部２ば外
径１ｈ＝４ｍｍで、内径ｒｚ　−１，６ｍｍである。つ
まり、ピンにはっは部２上面から本体部下面にかけて円
錐台状の穴が貫いている。

そして、本体部１は、上下方向に幅ｗ　１．＝　０　、
４闘の割り３が入っており、これにより２つに分割され
ている。この分割位置に相当する部分２ａのつば部２の
厚さｔは他の部分に比べて０．１ｍｍはど薄くなってい
る。そのため、つば部２は、この分割位置に相当する部
分２ａで割れ易い。

第４図は、このピンを使用するときの補助具４であり、
下面直径Ｒｚ＝１．１ｍｍ上面直径！’＋４　＝　１．
５＋１＋＊長さＬｚ”３．５　ｍｍの円錐台形状を有し
、第５図に示すようにピンを上下に貫く円錐台状の穴の
上部に嵌合するように形作られている。材質はアパタイ
ト系焼結体でもよいし、金属、プラスチック、ガラス、
セラミクスなど何でもよい。

このピンを使用するには、予め顎骨５にピンの本体部１
の外径Ｒ＋＝　２．０　ｍｍ長さＬ＋＝５．５　ｍｍに
ほぼ等しい穴６を穿孔しておき、顎骨５の上に骨膜下イ
ンプラント（根部フレーム９１が生体活性ガラスで被覆
されたもの、ただし図面には生体活性ガラス被覆層を省
略しである）を乗せ、該インプラントの根部フレーム９
１に開けられたピン通し用のホールと六６との位置を合
わせる。その上で補助具４を嵌合したピンを前記ホール
を通して六６に打ち込みインプラントを顎骨５に固定す
る。

しかしながら、顎骨５に穿孔された六６の内径はピン本
体部１の外径と等しいかやや大きいので、ピンは穴６か
ら容易に抜けてしまう。

そこで本実施例では、ピンを六６に打ち込んだ後、第６
図に示すように補助具４を別の棒で下方向く第６図太い
矢印方向）に押す。そうすると、ピンを上下に貫く円錐
台状の穴が先き細りになっているので本体部１の下部を
左右に押し開く方向（第６図細い矢印方向）に応力が働
く。そのため、つば部２の分割位置に相当する部分２ａ
に引張応力が作用して、つば部２はその部分２ａから割
れる６特に本実施例のものは、分割位置に相当する部分
２ａが薄くシであるので、割れ易い。

その結果、補助具４はより下に進むことができ、そのた
め本体部１の下部は更に左右に押し広げられて、ピンは
六〇から抜は落ちることがなくなる。

そして、３　ケ月も過ぎると、このピンはアパタイト系
焼結体からできているので骨と化学的に結合してしまい
相当な応力が作用しても、もはや抜けることはなくなる
。

（実施例２） 実施例１の第（４）項で製造した柱状の焼結体を、ガラ
ス加工技術を用いて研削、研磨を繰り返して次の形状寸
法のピンを作製した。

即ち、このピンは、第７図に示すように、外径Ｒ５−４
，Ｑｍｍ　、長さり、＝　５．５　ｍｍの円柱状の本体
部１とその上面に一体に接合する外径Ｒ６＝３ｍｍ厚さ
Ｌ　”１．０　ｍｍの略円板状のっぽ部２とからなる。

大体部１の下部円筒面には、最大高さｈ　＝０．１５ｍ
５幅Ｗｚ　”１．０ｍｍの突起部７が円周面に沿って環
状に２個設けられている。この突起部７により、顎骨５
とピンとの摩擦抵抗が向上してピンが抜けにくくなる。

突起部７は環状ではな（、本体部１の円筒面にらせん状
に形成されていてもよい。

そして、このピンは第８図に示すように、顎骨５に開け
られた直径２．１１の小さめな六６に無理に差し込むこ
とにより抜けにくくなり、そのためインプラントの根部
フレーム９１は顎骨５にしっかり、と固定される。

固定の３　夕月後には、ピンもインプラントも顎骨と化
学的に結合して完全に固定される。

（発明の効果） 本発明によれば、骨膜下インプラント固定用ピンヲアパ
タイト系焼結体で作製したので、■ピンと骨との間に繊
維質の膜が成長して来て、その結果ピンが緩むという欠
点がなく、また、■この繊維質の膜がやがて顎骨表面と
根部フレーム底面の生体活性ガラスとの結合面に進出し
、最終的に両者の化学的結合を破壊してインプラント全
体の脱落を招くという欠点がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１にかかる骨膜下インプラン
ト固定用ピンの正面図である。 第２図は、同じく上面図である。 第３図は、同じく下面図である。 第４図は、補助具の正面図である。 第５図は、第１図のピンに第４図の補助具を嵌合させた
状態を表す断面図である。 第６図は、骨膜下インプラントを実施例１のピンで顎骨
に固定した様子を示す概念図である。 第７図は、未発明の実施例２にかがる骨膜下インプラン
ト固定用ピンの正面図である。 第８図は、骨膜下インプラントを実施例２のピンで顎骨
に固定した様子を示す概念図である。 第９図は、骨膜下インプラントの一例を示す斜視図であ
る。 第１０図は、第９図のインプラントを従来のピンで顎骨
に固定した様子を示す概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １−−−−一本体部　　　　　　４−・・−・−・補助
具２−・−・・一つば部　　　　　　５−−−−−一顎
骨２ａ−・−・−・・分割位置に相当する部分３−−−
−−一割り　　　　　　　６−−−−−−顎骨にあげた
穴９１−・−−−−−根部又は根部フレーム９２−・−
・−・幹部又は幹部フレーム９３−・−・−歯肉　　　
　　　９　Ｇ　−−−一・歯冠９４−−−−−−一骨膜
　　　　　　９７−−−−−−ピン９５−・・・−・−
顎骨

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アパタイト系焼結体からなることを特徴とする骨膜
   下インプラント固定用ピン。 ２　前記焼結体が、ハイドロキシアパタイト又はフロオ
   ロアパタイトと生体活性ガラスとからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の骨膜下インプラント固
   定用ピン。 ３　前記生体活性ガラスが焼結体全体の４０〜７０重量
   ％を占めることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の骨膜下インプラント固定用ピン。 ４　前記焼結体が、加圧下で焼結されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の骨膜下インプ
   ラント固定用ピン。