KR102348066B1 - Laser surface treatment method of dental implants by adjustment of glancing angle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a surface treatment method for dental implants by adjustment of a laser emission angle, which comprises a first laser emission step of emitting a first laser having a first emission angle to an implant and a second laser emission step of emitting a second laser having a second emission angle greater than the first irradiation angle to the implant. According to the present invention, since lasers with different emission angles are emitted step by step, the shape of a groove formed on the surface of an implant can be made three-dimensionally and the groove with a random pattern can be formed, thereby providing effects of making the pattern more irregular, and increasing a surface area and a surface friction coefficient.

Description

레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법{LASER SURFACE TREATMENT METHOD OF DENTAL IMPLANTS BY ADJUSTMENT OF GLANCING ANGLE}A method of surface treatment of dental implants by adjusting the irradiation angle of laser {LASER SURFACE TREATMENT METHOD OF DENTAL IMPLANTS BY ADJUSTMENT OF GLANCING ANGLE}

본 발명은 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법에 과한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 조사각이 서로 다른 복수의 레이저를 다단계에 걸쳐 조사하여 치과용 임플란트 픽스처 표면의 거칠기를 증가시키고, 방향성이 없는 무정형의 프로파일을 갖도록 하여 임플란트와 치조골의 골유착을 증진시킬 수 있는, 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to a method for treating the surface of a dental implant by controlling the irradiation angle of a laser, and in more detail, it increases the roughness of the surface of the dental implant fixture by irradiating a plurality of lasers having different irradiation angles in multiple steps, , It relates to a method for surface treatment of a dental implant by controlling the irradiation angle of a laser, which can promote osseointegration between implant and alveolar bone by having an amorphous profile without direction.

치과용 임플란트는 크게 크라운(crown), 어버트먼트(abutment), 픽스처(fixture)로 이루어진다.A dental implant is largely composed of a crown, an abutment, and a fixture.

이중 크라운은 잇몸 위로 드러나는 보철물로서, 자연치아와 유사한 형태 및 색상으로 제작되어 저작 기능, 치열 유지와 같은 치아의 기능 및 자연스러운 외관을 제공한다.A double crown is a prosthesis that is exposed over the gums, and is manufactured in a shape and color similar to natural teeth to provide functions of the teeth such as chewing function and maintenance of teeth and natural appearance.

픽스처는 자연치아의 치근에 해당하는 구조체로서, 외관에 나사산이 형성되어 있어 잇몸 내의 치조골(위아래 턱에 치근이 들어가는 구멍이 형성된 뼈)에 단단히 삽입 결합되는바, 어버트먼트는 이러한 픽스처 및 크라운의 연결을 매개하는 지대주이다.A fixture is a structure that corresponds to the root of a natural tooth, and is firmly inserted and coupled to the alveolar bone in the gum (the bone in which the root is formed in the upper and lower jaws) because of the thread formed on the exterior. It is the abutment that mediates the connection.

치과용 임플란트가 도입될 시기의 픽스처는 치조골과 접촉하는 부위가 매끈하여 골유착(Osseointegration)에 실패하는 경우가 많이 발생하였는데, 이를 해결하기 위해 임플란트 표면의 마찰계수를 증가시키는 방법으로 임플란트 표면에 고체 분말을 분사(blasting)하여 일차적으로 거칠기를 부여한 다음 불산, 질산, 염산, 황산과 같은 강산 또는 강산들의 혼합산으로 에칭(etching)하는 방법이 사용되고 있다.In the case of fixtures at the time of introduction of dental implants, the site in contact with the alveolar bone was smooth, so osseointegration failed in many cases. A method of primarily imparting roughness by blasting powder and then etching with a strong acid such as hydrofluoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or sulfuric acid or a mixed acid of strong acids is used.

이러한 블라스팅 및 에칭 방법은 티타늄 재질의 임플란트 표면에 거칠기를 부여할 수 있으나 임플란트에 산이 잔류하게 되는 경우가 빈번히 발생하는데 이 경우 멀쩡한 치조골이 산에 녹는 것은 물론이고 골유착이 쉽게 풀리게 되는 문제가 따르는바, 이와 같은 임플란트 에칭 방법에 대한 선행기술로 한국 공개 특허 제 10-2019-0031783호(발명의 명칭: 표면거칠기를 가지는 치과용 임플란트)이 공개되어 있다.These blasting and etching methods can impart roughness to the titanium implant surface, but acid remains on the implant frequently. , Korean Patent Publication No. 10-2019-0031783 (Title of the Invention: Dental implant having surface roughness) is disclosed as a prior art for such an implant etching method.

상기 선행기술은 블라스팅 및 에칭으로 처리된 표면을 가지는 치과용 임플란트에 있어서, 상기 치과용 임플란트는 고분자를 포함하고, 상기 표면의 윤곽 곡선의 산술 평균 높이(Ra)가 0.6~3.3μm이고, 윤곽 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 2.6~15.0μm인 치과용 임플란트를 제시하고 있다.In the prior art, in the dental implant having a surface treated by blasting and etching, the dental implant includes a polymer, and the arithmetic mean height (Ra) of the contour curve of the surface is 0.6 to 3.3 μm, and the contour curve A dental implant with an average element height (Rc) of 2.6 to 15.0 μm is presented.

상기 선행기술에 의하면 강산을 사용해 임플란트 표면에 거칠기를 부여, 즉 표면마찰 계수를 증가시킬 수는 있으나 상술하였듯이 불화수소산이 임플란트 표면에 잔류하게 되면 치조골의 부식은 물론 임플란트의 골유착 저하를 유발하는 문제점이 발생한다.According to the prior art, it is possible to give roughness to the implant surface using strong acid, that is, increase the surface friction coefficient, but as described above, if hydrofluoric acid remains on the implant surface, corrosion of the alveolar bone and deterioration of osseointegration of the implant are caused. This happens.

나아가 선행기술의 이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국 등록특허 제 10-2195610호(발명의 명칭: 치과용 임플란트의 표면마찰 계수를 증가시키는 레이저 표면 처리 방법)이 공개되어 있다.Furthermore, in order to solve this problem of the prior art, Korean Patent Registration No. 10-2195610 (title of the invention: laser surface treatment method for increasing the surface friction coefficient of a dental implant) has been disclosed.

상기 선행기술은 임플란트에 제 1 에너지를 가진 제 1 레이저를 조사하는 제 1 레이저 조사 단계; 상기 임플란트에 상기 제 1 에너지와 다른 제 2 에너지를 가진 제 2 레이저를 조사하는 제 2 레이저 조사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The prior art includes a first laser irradiation step of irradiating a first laser having a first energy to the implant; and a second laser irradiation step of irradiating a second laser having a second energy different from the first energy to the implant.

상기 선행기술에 의하면, 임플란트에 레이저를 두 단계에 걸쳐 조사하여 임플란트 표면에 생성된 크레이터의 깊이 및 패턴이 획일화되지 않도록 하여 임플란트에 여러 방향에서 가해지는 충격에도 고정력을 유지할 수 있도록 하였으나, 레이저의 경우 직진성을 가지므로 크레이터의 깊이만이 달라질 뿐 형태에 있어서는 방향성이 동일한 패턴이 형성되어 표면적 및 표면마찰 계수 증가 효과가 부족하다는 한계가 있다.According to the prior art, the implant is irradiated with a laser in two steps so that the depth and pattern of the crater created on the surface of the implant are not uniform, so that the fixing force can be maintained despite the impacts applied to the implant from various directions. In this case, there is a limitation in that the effect of increasing the surface area and the surface friction coefficient is insufficient because only the depth of the crater is different, but a pattern with the same directionality is formed in the form.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 임플란트에 레이저를 서로 다른 조사각으로 조사하여, 각기 다른 방향으로 크레이터를 형성할 수 있도록 함으로써 임플란트 표면의 프로파일, 즉 크레이터의 형태가 방향성 없는 무정형의 형태로 생성되도록 함으로써, 표면적 증대 효과 및 표면마찰 계수 증가 효과를 극대화할 수 있도록 한 임플란트의 표면 처리 방법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the implant surface profile, that is, the shape of the crater, is transformed into an amorphous form without direction by irradiating a laser to the implant at different irradiation angles to form craters in different directions. By making it to be generated, there is a need to develop a surface treatment method of an implant that can maximize the effect of increasing the surface area and increasing the surface friction coefficient.

본 발명은 레이저를 단계적으로 조사하여 임플란트 표면에 형성되는 홈, 즉 그루브(groove)의 형상을 보다 입체화시킴은 물론이거니와 보다 랜덤한 패턴의 그루브를 나타낼 수 있도록 하는 것을 주요 목적으로 한다.The main object of the present invention is to make the shape of a groove formed on the implant surface, that is, a groove, more three-dimensional by irradiating a laser step-by-step, as well as to indicate a more random pattern of grooves.

본 발명의 다른 목적은, 임플란트 표면의 스패터(spatter) 현상을 방지하고 융삭 효율을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to prevent the spatter phenomenon of the implant surface and to increase the ablation efficiency.

본 발명의 또 다른 목적은, 이미 형성된 그루브의 깊이를 기반으로 추가적인 레이저 조사를 조절하는 것이다.Another object of the present invention is to adjust the additional laser irradiation based on the depth of the already formed groove.

본 발명의 추가 목적은, 별도의 조사각 조정 없이도 굴절을 통한 조사각 변경을 가능케 하는 것이다.It is a further object of the present invention to make it possible to change the irradiation angle through refraction without a separate irradiation angle adjustment.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법은, 임플란트에 제 1 조사각을 가진 제 1 레이저를 조사하는 제 1 레이저 조사 단계; 상기 임플란트에 상기 제 1 조사각보다 큰 제 2 조사각을 가진 제 2 레이저를 조사하는 제 2 레이저 조사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method for surface treatment of a dental implant through the adjustment of the irradiation angle of the laser according to the present invention, a first laser irradiation step of irradiating a first laser having a first irradiation angle to the implant; and a second laser irradiation step of irradiating a second laser having a second irradiation angle greater than the first irradiation angle to the implant.

나아가, 상기 제 1 레이저 조사 단계는, 5 내지 20μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 20 ns(nano second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 50 내지 150 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 1 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하고, 상기 제 2 레이저 조사 단계는, 0.5 내지 5μm의 빔 사이즈(beam size) 및 10 내지 50 ps(pico second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 1 내지 10 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 2 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, in the first laser irradiation step, a pulse energy of 50 to 150 mJ having a beam size of 5 to 20 μm and a pulse duration of 5 to 20 ns (nano second) is applied to the first Irradiated with a pulse repetition rate of 15 to 50 kHz to have an irradiation angle, and the second laser irradiation step, a beam size of 0.5 to 5 μm and a pulse duration of 10 to 50 ps (pico second) It is characterized in that the pulse energy of 1 to 10 mJ having a time duration is irradiated with a pulse repetition frequency (repetition rate) of 15 to 50 kHz so as to have the second irradiation angle.

더하여, 상기 제 2 레이저 조사 단계 이후에는, 0.5 내지 2μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 30 fs(femto second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 0.1 내지 5 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 2 조사각보다 큰 제 2 조사각을 가진 제 3 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하는 제 3 레이저 조사 단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, after the second laser irradiation step, a pulse energy of 0.1 to 5 mJ having a beam size of 0.5 to 2 μm and a pulse duration of 5 to 30 fs (femto second) is applied to the second A third laser irradiation step of irradiating with a pulse repetition frequency (repetition rate) of 15 to 50 kHz to have a third irradiation angle having a second irradiation angle greater than 2 irradiation angle; characterized in that it is included.

또한, 상기 제 1,2,3 레이저는, 파장이 1000 내지 1100nm 이고, 빔 품질 계수(Beam Quality Factor, M²)가 1.1 내지 1.5인 것을 특징으로 한다.In addition, the first, second, and third lasers have a wavelength of 1000 to 1100 nm and a beam quality factor (M²) of 1.1 to 1.5.

본 발명에 따른 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법에 의하면,According to the method for surface treatment of a dental implant through the adjustment of the irradiation angle of the laser according to the present invention,

1) 서로 다른 조사각의 레이저를 단계적으로 조사하여 임플란트 표면에 형성되는 홈, 즉 그루브(groove)의 형상을 보다 입체화시킴은 물론이거니와 보다 랜덤한 패턴의 그루브를 나타낼 수 있도록 함으로써 패턴이 보다 비정형화될 뿐 아니라 표면적의 확대 효과 및 표면마찰 계수의 증가 효과를 높이고,1) By irradiating lasers of different irradiation angles step by step, the shape of the grooves formed on the implant surface, that is, the grooves, is made more three-dimensional, and the pattern becomes more irregular by allowing the grooves of a more random pattern to be displayed. In addition to increasing the effect of increasing the surface area and increasing the surface friction coefficient,

2) 나노초, 피코초, 나아가 펨토초 단위의 펄스 폭을 가진 펄스 레이저(나노초 레이저 및 펨토초 레이저)로 임플란트에 조사하여 임플란트 표면의 거칠기를 증가시켜 임플란트 표면의 스패터(spatter) 현상을 방지하고 융삭 효율을 높였으며,2) Implants are irradiated with pulsed lasers (nanosecond lasers and femtosecond lasers) with pulse widths in nanosecond, picosecond, and femtosecond units to increase the roughness of the implant surface, thereby preventing spatter of the implant surface and ablation efficiency. raised the

3) 그루브의 깊이를 확인하고, 그에 따라 제 3 레이저의 조사 여부를 결정하거나 제 3 레이저의 조사 시간, 빔 사이즈, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지 등을 조절하여 조사할 수 있게 함으로써 형성된 그루브의 깊이 분포를 보다 다양화할 수 있도록 함과 동시에,3) Depth distribution of the groove formed by checking the depth of the groove, determining whether to irradiate the third laser or not, or adjusting the irradiation time, beam size, pulse duration, pulse energy, etc. of the third laser to be irradiated At the same time to make it more diversified,

4) 처리제 분무 단계를 통해 표면 처리제를 임플란트 표면에 분무한 뒤에 제 2 레이저 조사 단계를 진행함으로써 별도의 조사각 조정 없이도 굴절을 통한 조사각 변경을 가능케 한 효과가 있다.4) By spraying the surface treatment agent on the implant surface through the treatment agent spraying step and then proceeding with the second laser irradiation step, there is an effect of enabling the change of the irradiation angle through refraction without a separate adjustment of the irradiation angle.

도 1은 본 발명의 표면 처리 방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 조사각을 나타낸 개념도.
도 3은 공지의 표면 처리 방법에 의한 임플란트 표면과 본 발명에 의한 임플란트 표면을 비교한 단면도.
도 4는 표면 조도 측정기를 통한 그루브 깊이 측정을 예시한 개념도.
도 5는 평균 기준 깊이를 측정하는 일 예를 도시한 개념도.1 is a flow chart showing a surface treatment method of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating irradiation angles of a first laser and a second laser according to the present invention.
3 is a cross-sectional view comparing the implant surface according to the present invention and the implant surface by a known surface treatment method.
4 is a conceptual diagram illustrating a groove depth measurement through a surface roughness meter.
5 is a conceptual diagram illustrating an example of measuring an average reference depth;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and like reference numbers in each drawing refer to like elements.

도 1은 본 발명의 표면 처리 방법을 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 조사각을 나타낸 개념도이다.1 is a flowchart illustrating a surface treatment method of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating irradiation angles of a first laser and a second laser of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법은, 제 1 레이저 조사 단계(S11)과, 제 2 레이저 조사 단계(S12)로 이루어진다.1 and 2, the method for surface treatment of a dental implant by adjusting the irradiation angle of a laser of the present invention consists of a first laser irradiation step (S11) and a second laser irradiation step (S12). .

여기서 레이저 조사는 서로 다른 조사각을 가진 레이저를 조사하는 2단계로 이루어지는바, 본 발명에서 제 1 레이저 조사 단계(S11)에서 조사되는 레이저를 ‘제 1 레이저’, 제 2 레이저 조사 단계(S12)에서 조사되는 레이저를 ‘제 2 레이저’라 칭한다.Here, the laser irradiation consists of two steps of irradiating lasers having different irradiation angles. In the present invention, the laser irradiated in the first laser irradiation step (S11) is a 'first laser' and a second laser irradiation step (S12). The laser irradiated from the 'second laser' is called.

이때 제 1 레이저가 임플란트 픽스처 표면에 1번 조사되는 것도 가능하나, 제 1 레이저가 임플란트 픽스처 표면에 여러 번 조사되는 것도 가능하며, 제 2 레이저 역시 임플란트 픽스처 표면에 1번 조사되는 것도 가능하고, 임플란트 픽스처 표면에 여러 번 조사되는 것도 가능하다.At this time, the first laser may be irradiated to the implant fixture surface once, but the first laser may be irradiated to the implant fixture surface several times, and the second laser may also be irradiated once to the implant fixture surface. It is also possible to irradiate the fixture surface multiple times.

더불어 제 1 레이저 및 제 2 레이저는 서로 다른 조사각을 갖는 것이므로, 제 1 레이저가 중복 조사되는 경우 제 1 레이저는 제 1 조사각을 가진 서로 다른 에너지의 레이저 그룹일 수 있다. 제 2 레이저 역시 제 2 조사각을 가진 서로 다른 에너지의 레이저 그룹일 수도 있음은 물론이다.In addition, since the first laser and the second laser have different irradiation angles, when the first laser is repeatedly irradiated, the first laser may be a laser group of different energy having a first irradiation angle. Of course, the second laser may also be a laser group of different energies having a second irradiation angle.

여기서 조사각이라 함은 도 2에서 나타난 바와 같이 픽스처 표면에서 그은 법선을 기준으로 하는 각으로서, 제 1 조사각보다 제 2 조사각이 큰 것을 특징으로 하므로, 제 1 레이저가 픽스처와 보다 수직에 가까운 각도로 조사되며, 제 2 레이저가 픽스처와 보다 수직에 가까운 각도로 조사될 수 있다. 가장 바람직하게는 제 1 레이저의 경우 픽스쳐 표면에서 그은 법선과 동일한 조사각을 가지므로 제 1 조사각의 경우 바람직하게 0°일 수 있으며, 제 2 조사각은 제 1 조사각과는 다른 조사각을 가질 수 있다. 이때 조사각은 법선과 레이저가 이루는 각도로서 음의 값을 갖지 않고 양의 값만을 갖는다. 즉 각의 크기만을 계산하도록 한다.As shown in FIG. 2, the irradiation angle is an angle based on a normal line drawn from the fixture surface, and is characterized in that the second irradiation angle is larger than the first irradiation angle, so that the first laser is closer to the fixture It is irradiated at an angle, and the second laser may be irradiated at an angle closer to perpendicular to the fixture. Most preferably, in the case of the first laser, since it has the same irradiation angle as the normal drawn on the fixture surface, in the case of the first irradiation angle, it may be preferably 0°, and the second irradiation angle has an irradiation angle different from the first irradiation angle. can In this case, the irradiation angle is an angle formed between the normal and the laser, and does not have a negative value but only a positive value. That is, only the magnitude of the angle is calculated.

더불어 제 1 레이저 및 제 2 레이저는 각각 제 1 조사각, 제 2 조사각을 갖는 것을 특징으로 하는데 이때 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 레이저 세기 조절 방식에서는 제한을 두지 않는다. 이때 보다 바람직하게는 불연속적이고 무정형한 프로파일, 즉 패턴의 픽스처 표면을 형성하기 위해, 제 1 레이저 및 제 2 레이저가 서로 다른 조사각 및 서로 다른 세기로 조사될 수 있다.In addition, the first laser and the second laser are characterized in that each has a first irradiation angle and a second irradiation angle, in this case, the laser intensity control method of the first laser and the second laser is not limited. In this case, in order to more preferably form a discontinuous and amorphous profile, that is, a patterned fixture surface, the first laser and the second laser may be irradiated with different irradiation angles and different intensities.

나아가 제 1 레이저는 제 1 조사각으로 임플란트의 표면에 조사되고, 제 1 레이저가 조사된 이후 제 2 레이저가 제 1 조사각보다 큰 제 2 조사각으로 임플란트의 표면에 조사되며, 제 2 레이저가 조사된 이후에는 제 2 레이저보다 큰 제 3 조사각을 갖는 제 3 레이저가 조사될 수 있어, 다양한 조사각을 갖는 복수의 레이저가 순차적으로 조사될 수 있으므로 조사되는 레이저의 종류의 수에는 제한을 두지 않는다.Furthermore, the first laser is irradiated to the surface of the implant at a first irradiation angle, and after the first laser is irradiated, the second laser is irradiated to the surface of the implant at a second irradiation angle greater than the first irradiation angle, and the second laser is irradiated to the surface of the implant. After being irradiated, a third laser having a larger third irradiation angle than the second laser may be irradiated, and a plurality of lasers having various irradiation angles may be sequentially irradiated, so there is no limit to the number of types of irradiated lasers. does not

여기서 레이저 세기는 제 1,2 레이저를 연속/불연속으로 조사하는 방식에 따라 달라질 수 있는바, 예를 들어 제 1,2 레이저가 광선을 연속적으로 조사하는 CW(continuous wave) 레이저인 경우 제 1,2 에너지의 단위는 1초당 줄(Joule)인 W(와트)로 표현된다. 다시 말해, 본 발명의 레이저 조사 방식은 조사 환경에 따라 연속 또는 불연속 조사 방식 중 적절한 방식을 선택할 수 있다.Here, the laser intensity may vary depending on the method of continuously/discontinuously irradiating the first and second lasers, for example, if the first and second lasers are CW (continuous wave) lasers continuously irradiating light, the 2 The unit of energy is expressed in W (watt), which is Joule per second. In other words, for the laser irradiation method of the present invention, an appropriate method may be selected from continuous or discontinuous irradiation method according to the irradiation environment.

또한, 제 1,2 레이저가 광선의 지속 시간이 짧은 펄스 레이저인 경우 제 1,2 레이저의 세기는 펄스 당 세기인 ‘펄스 에너지’ 및 레이저가 지속되는 시간인 ‘펄스 지속 시간(pulse duration)’ 및 광선을 1초당 조사하는 횟수인 ‘펄스 반복 주파수(repetition rate)’ 및 픽스처에 조사되는 레이저에 있어서 단면적의 지름, 즉 레이저의 지름인 빔 사이즈(beam size)를 통해 표현될 수 있다.In addition, when the first and second lasers are pulse lasers having a short duration of light, the intensity of the first and second lasers is 'pulse energy', which is the intensity per pulse, and 'pulse duration', which is the duration of the laser. And it can be expressed through the 'pulse repetition rate', which is the number of times the light is irradiated per second, and the diameter of the cross-sectional area of the laser irradiated to the fixture, that is, the beam size, which is the diameter of the laser.

나아가 이와 같이 빔 사이즈와 펄스 에너지가 나타나는 경우, 레이저의 지름을 통해 레이저의 면적을 산출해낼 수 있고, 이를 기반으로 면적 당 펄스 에너지를 산출해낼 수 있으며, 이에 펄스 반복 주파수를 곱하여 단위 면적 당 평균 출력으로써 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 세기를 나타낼 수 있다.Furthermore, when the beam size and pulse energy appear as described above, the area of the laser can be calculated through the diameter of the laser, and pulse energy per area can be calculated based on this, and the average output per unit area is multiplied by the pulse repetition frequency. This may indicate the intensity of the first laser and the second laser.

이때, 본 발명에서는 제 1,2 레이저를 나노초, 피코초, 나아가 펨토초 단위의 펄스 폭을 가진 펄스 레이저(나노초 레이저 및 펨토초 레이저)로 임플란트에 조사하여 임플란트 표면의 거칠기를 증가시키는 것을 예시하도록 하는바, 제 1,2 레이저의 세기 상술한 단위 면적 당 평균 출력으로 정의할 수 있다. 보다 자세한 내용은 후술하기로 한다.At this time, in the present invention, the first and second lasers are irradiated to the implant with pulsed lasers (nanosecond laser and femtosecond laser) having a pulse width of nanoseconds, picoseconds, and even femtoseconds to increase the roughness of the implant surface. , may be defined as the intensity of the first and second lasers as the average output per unit area described above. More details will be described later.

도 3은 공지의 표면 처리 방법에 의한 임플란트 표면과 본 발명에 의한 임플란트 표면을 비교한 단면도이다.3 is a cross-sectional view comparing the implant surface by the known surface treatment method and the implant surface according to the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 제 1 레이저와 제 2 레이저의 경우 서로 다른 조사각, 즉 제 1 조사각 및 제 2 조사각을 갖고 임플란트 픽스처 표면에 조사되므로, 서로 다른 방향성을 갖는 제 1 레이저 및 제 2 레이저에 의하여 픽스처 표면에 형성된 그루브(groove), 즉 홈의 패턴이 보다 비정형화될 뿐 아니라 표면적의 확대 효과 및 표면마찰 계수의 증가 효과가 보다 극대화될 수 있다.3, since the first laser and the second laser have different irradiation angles, that is, the first and second irradiation angles are irradiated to the surface of the implant fixture, the first laser and the second laser having different directions The grooves formed on the surface of the fixture by the second laser, that is, the pattern of the grooves may be more irregular, and the effect of increasing the surface area and increasing the surface friction coefficient may be further maximized.

여기서 그루브(groove)라 함은 임플란트 표면에 형성되는 요철을 의미하는 것으로, 이는 크레이터 및 홈과 동일한 의미로 사용된 것이므로 그루브, 크레이터, 홈이란 표현은 모두 동일한 의미로 사용되고 있음을 밝혀두기로 한다.Here, the term “groove” refers to the unevenness formed on the surface of the implant, which is used in the same sense as a crater and a groove.

도 3의 (a)의 경우 공지의 방식과 같이 레이저를 한 방향만으로 조사한 임플란트 픽스처의 표면인데, 이러한 경우 그루브(groove)의 깊이 차이는 존재할 수 있으나 그루브가 형성된 방향이 일정하여 그루브의 패턴 자체가 일정 방향으로만 존재하게 된다. 따라서 동일한 방향으로 깊이만 다른 패턴이 나타나, 특정 방향으로만 패턴이 나타나는 획일성을 나타내는 것이다.In the case of (a) of FIG. 3, the surface of the implant fixture irradiated with a laser in only one direction as in a known method. In this case, a difference in the depth of the groove may exist, but the direction in which the groove is formed is constant, so that the pattern of the groove itself is It only exists in a certain direction. Accordingly, patterns with different depths appear in the same direction, indicating uniformity in which the patterns appear only in a specific direction.

이 경우 임플란트가 식립된 상태에서 어느 특정 방향으로 충격이 가해질 시에는 임플란트의 고정력을 확보할 수 있으나, 임플란트가 식립된 상태에서 받는 충격 방향은 일정하지 않으므로 이와 다른 방향으로 충격이 가해질 시에는 균일한 고정력을 보장할 수 없다. 다시 말해, 도 3(a)의 임플란트에 있어서의 그루브 패턴은 하나의 단계로 조사된 레이저 표면 처리 방식에 의해 어느 특정 방향으로 부각된 획일성을 취한다는 단점이 존재한다.In this case, when an impact is applied in a specific direction while the implant is placed, the fixation force of the implant can be secured. Fixing force cannot be guaranteed. In other words, the groove pattern in the implant of FIG. 3(a) has a disadvantage in that it takes uniformity highlighted in a specific direction by the laser surface treatment method irradiated in one step.

그러나 도 3의 (b)의 경우 제 1, 2레이저를 통해 서로 다른 방향성으로 레이저 표면에 그루브가 형성됨으로서, 레이저의 세기 및 방향성이 모두 다른 복수의 레이저가 순차적으로 임플란트 표면에 조사됨으로써 임플란트 표면에 형성되는 홈, 즉 그루브(groove)의 형상을 보다 입체화시킴은 물론이거니와 보다 랜덤한 패턴의 그루브를 나타내게 된다.However, in the case of (b) of FIG. 3 , as grooves are formed on the laser surface in different directions through the first and second lasers, a plurality of lasers having different laser intensity and direction are sequentially irradiated to the implant surface, so that the implant surface is damaged. In addition to making the shape of the formed groove, that is, the groove more three-dimensional, a more random pattern of grooves is displayed.

다시 말해, 서로 다른 방향성, 바람직하게는 서로 다른 방향성 및 서로 다른 에너지를 가진 제 1,2 레이저는 임플란트 표면을 파고들어 그루브를 형성하는 정도의 차이가 있거니와 그루브를 형성하는 방향 역시 다르므로, 제 1,2 레이저 조사 단계(S11,12)를 통해 생성된 그루브의 경우 깊이 및 방향성이 획일화 되지 않도록 할 수 있다.In other words, the first and second lasers with different directions, preferably different directions and different energies, dig into the implant surface to form a groove, and since there is a difference in the degree of forming the groove, the direction of forming the groove is also different, 1, 2 In the case of the grooves generated through the laser irradiation steps (S11 and 12), the depth and direction may not be uniform.

정리하면, 본 발명의 레이저 표면 처리 방법은 치조골에 식립된 임플란트에 가해지는 모든 방향의 충격에 대비할 수 있으므로 임플란트의 고정력을 강화할 수 있는 특성을 제공한다.In summary, the laser surface treatment method of the present invention can prepare for the impact in all directions applied to the implant placed in the alveolar bone, so it provides a characteristic that can strengthen the fixing force of the implant.

나아가 이와 같은 제 1 레이저 및 제 2 레이저에 대한 실시예로서, 제 1 레이저 및 제 2 레이저는 서로 다른 레이저 세기, 즉 레이저 에너지를 갖는 불연속적인 펄스 에너지로서 조사될 수 있는데, 이러한 실시예에 대해 설명하도록 한다.Furthermore, as an embodiment of the first laser and the second laser, the first laser and the second laser may be irradiated as discontinuous pulse energy having different laser intensities, that is, laser energy. to do it

먼저, 제 1 레이저의 경우 제 1 조사각을 가진 상태에서, 5 내지 20μm의 빔 사이즈(beam size)와 5 내지 20 ns(nano second)의 펄스 지속 시간(pulse duration) 및 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)와 50 내지 150 mJ의 펄스 에너지를 갖는 것일 수 있다. 따라서 이와 같은 제 1 레이저의 경우 면적 당 펄스 에너지를 계산하면 0.16 내지 7.64의 플루언스를 가질 수 있다.First, in the case of the first laser, in a state with a first irradiation angle, a beam size of 5 to 20 μm, a pulse duration of 5 to 20 ns (nano second), and a pulse of 15 to 50 kHz It may have a repetition rate and a pulse energy of 50 to 150 mJ. Therefore, in the case of such a first laser, when the pulse energy per area is calculated, the fluence may be 0.16 to 7.64.

제 2 레이저의 경우 제 1 조사각보다 큰 제 2 조사각을 갖는 것으로서, 0.5 내지 5μm의 빔 사이즈(beam size) 및 10 내지 50 ps(pico second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 1 내지 10 mJ의 펄스 에너지를 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사할 수 있다. 따라서 이와 같은 제 2 레이저의 경우 면적 당 펄스 에너지를 계산하면 0.05 내지 50.96의 플루언스를 가질 수 있다.In the case of the second laser, as having a second irradiation angle greater than the first irradiation angle, 1 to with a beam size of 0.5 to 5 μm and a pulse duration of 10 to 50 ps (pico second) A pulse energy of 10 mJ may be irradiated with a pulse repetition rate of 15 to 50 kHz. Therefore, in the case of such a second laser, if the pulse energy per area is calculated, it may have a fluence of 0.05 to 50.96.

이와 같은 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 경우, 펄스 반복 주파수는 동일하나 빔 사이즈, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지가 다른 특성을 갖는다. 따라서 플루언스의 값에 있어서도 제 2 에너지가 더 큰 값을 가질 수 있음은 물론이거니와, 제 1 레이저의 경우 나노초 대역의 펄스 지속 시간을 갖고, 제 2 레이저의 경우 피코초대역 의 펄스 지속 시간을 갖는 만큼 펄스 지속 시간의 차이가 약 10-3에 달하는 차이가 있다.In the case of the first laser and the second laser, the pulse repetition frequency is the same, but the beam size, the pulse duration, and the pulse energy have different characteristics. Therefore, it goes without saying that the second energy can have a larger value in the value of fluence, and in the case of the first laser, it has a pulse duration in the nanosecond band, and in the case of the second laser, it has a pulse duration in the picosecond band. As a result, there is a difference of about 10 -3 in the difference in pulse duration.

따라서 제 2 에너지의 펄스 당 출력이 훨씬 크게 나타날 수 있어 보다 강하게 임플란트 표면을 레이저 처리하여 표면의 거칠기를 증가시킬 수 있게 되는 것이다. 더불어 피코초 펄스 레이저를 갖는 제 2 에너지의 경우 나노초 펄스 레이저를 갖는 제 1 레이저에 비하여 강한 펄스 당 출력을 가짐은 물론이거니와, 나아가 보다 빠른 시간 동안만 강한 에너지가 가해지는 만큼 융삭에 쓰인 에너지가 주변에 퍼지는 스패터(spatter) 현상을 줄일 수 있게 된다.Therefore, the output per pulse of the second energy can appear much larger, so that the surface roughness of the implant can be increased by laser treatment of the implant surface more strongly. In addition, in the case of the second energy having the picosecond pulse laser, the output per pulse is stronger than the first laser having the nanosecond pulse laser, and furthermore, as strong energy is applied only for a faster time, the energy used for ablation is It is possible to reduce the spatter phenomenon that spreads to the

여기서 융삭(ablation)이라는 표현은, 레이저 처리를 통해 레이저가 닿은 픽스처 표면을 깎아 없애는 것을 의미하므로 레이저 처리 및 융삭은 같은 표현임을 밝혀두기로 한다.Here, the expression ablation means to scrape away the surface of the fixture touched by the laser through laser processing, so laser processing and ablation are the same expression.

이에 더 나아가 제 2 레이저 조사 단계 이후에는, 제 1 레이저 및 제 2 레이저와 조사각 및 펄스 당 출력이 다른 제 3 레이저가 순차적으로 더 조사될 수 있다.Furthermore, after the second laser irradiation step, a third laser having a different irradiation angle and output per pulse from the first laser and the second laser may be sequentially further irradiated.

이러한 제 3 레이저 조사 단계에 쓰이는 제 3 레이저는, 0.5 내지 2μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 30 fs(femto second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 0.1 내지 5 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 2 조사각보다 큰 제 2 조사각을 가진 제 3 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사될 수 있다.The third laser used in this third laser irradiation step is a pulse energy of 0.1 to 5 mJ having a beam size of 0.5 to 2 μm and a pulse duration of 5 to 30 fs (femto second). It may be irradiated with a pulse repetition frequency (repetition rate) of 15 to 50 kHz to have a third irradiation angle having a second irradiation angle greater than the second irradiation angle.

따라서 제 3 레이저의 경우 제 1,2 레이저의 조사각인 제 1,2 조사각보다 더 큰 조사각을 가진 상태에서, 펨토초 단위의 펄스 지속 시간을 가지므로 제 1,2 레이저에 비해 보다 강한 펄스 당 출력을 갖는 상태에서 제 1,2 조사각보다 더 큰 조사각을 가지므로, 서로 다른 방향성 및 펄스 당 출력을 가진 복수의 레이저로 임플란트 표면을 순차적 융삭 처리할 수 있게 되어 임플란트 표면에 생기는 그루브(groove)의 깊이 및 방향성 분포를 보다 다양화할 수 있다. 나아가 이와 같은 제 3 레이저는 펨토초 단위의 펄스 지속 시간을 가지므로 상술한 스패터 현상을 보다 최소화할 수 있게 된다.Therefore, in the case of the third laser, it has a pulse duration in femtoseconds in a state with a larger irradiation angle than the first and second irradiation angles, which are the irradiation angles of the first and second lasers. Since it has a larger irradiation angle than the first and second irradiation angles in the state of having an output, it is possible to sequentially ablate the implant surface with a plurality of lasers with different directions and output per pulse, resulting in grooves on the implant surface. ) can be more diversified in depth and direction distribution. Furthermore, since the third laser has a pulse duration in the femtosecond unit, it is possible to further minimize the above-described sputtering phenomenon.

더불어 상술한 1,2,3 레이저는 파장이 1000 내지 1100nm 이고, 빔 품질 계수(Beam Quality Factor, M²)가 1.1 내지 1.5인 레이저 일 수 있다. 이러한 레이저는 보다 바람직하게는 파장이 1046nm, 빔 품질 계수가 1.3을 나타낼 수 있으며, 이는 가장 바람직하게는 Nd:YAG 레이저일 수 있다.In addition, the aforementioned 1,2,3 lasers may be lasers having a wavelength of 1000 to 1100 nm and a Beam Quality Factor (M²) of 1.1 to 1.5. Such a laser may more preferably exhibit a wavelength of 1046 nm and a beam quality factor of 1.3, which may most preferably be an Nd:YAG laser.

도 4는 표면 조도 측정기를 통한 그루브 깊이 측정을 예시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a groove depth measurement through a surface roughness meter.

도 4에서 나타난 바와 같이 후술할 실시예 및 대조예의 임플란트에 대해 표면 조도 측정기를 통해 임플란트 표면에 생성된 그루브의 깊이를 측정하고, 임플란트의 거칠기를 비교하기로 한다.As shown in FIG. 4 , for the implants of Examples and Control Examples to be described later, the depth of the groove created on the implant surface is measured through a surface roughness meter, and the roughness of the implant is compared.

<실시예 1><Example 1>

티타늄-알루미늄-바나듐 (Ti-6Al-4V)합금 재질의 임플란트에 Nd:YAG 광원으로 10ns의 나노초 레이저를 조사각 0°, 100mJ의 펄스 에너지, 10㎛의 빔 사이즈, 30kHz의 펄스 반복 주파수를 가진 제 1 레이저로 1차 조사하였다.Implants made of titanium-aluminum-vanadium (Ti-6Al-4V) alloy were irradiated with a 10 ns nanosecond laser as an Nd:YAG light source with an irradiation angle of 0°, pulse energy of 100 mJ, beam size of 10 μm, and pulse repetition frequency of 30 kHz. The first laser was irradiated.

그 다음, Nd:YAG 광원으로 30ps의 피코초 레이저를 조사각 15°, 5mJ의 펄스 에너지, 1㎛의 빔 사이즈, 30kHz로 2차 조사하였다. (제 2 레이저 조사)Then, a picosecond laser of 30 ps was secondarily irradiated with an Nd:YAG light source at an irradiation angle of 15°, a pulse energy of 5 mJ, a beam size of 1 μm, and 30 kHz. (Second laser irradiation)

이때, 임플란트 표면 거칠기는 1mm2의 면적에 대해 측정하였으며, 크레이터의 깊이는 도 3과 같이 임플란트 표면을 이동하며 광파를 조사 및 반사되어 돌아오는 시간을 통해 ㎛단위의 그루브 깊이 고저를 측정할 수 있는 광파 조사 방식의 비접촉식 표면 조도(surface roughness) 측정기를 통해 측정하였다.At this time, the implant surface roughness was measured for an area of 1 mm 2 , and the depth of the crater moved along the implant surface as shown in FIG. 3 , and it was possible to measure the depth of the groove in μm through the time it takes to irradiate and reflect light waves. It was measured through a non-contact surface roughness measuring device of the light wave irradiation method.

더불어, 그루브 깊이 별 개수는 임플란트 표면에 간접광을 비스듬히 조사한 다음 5㎛*5㎛의 픽셀 단위 기준으로 간접광에 의한 음영의 RGB값이 차이나는 영역의 개수를 측정하였다.In addition, the number of each groove depth was measured by obliquely irradiating the implant surface with indirect light and then measuring the number of regions where the RGB values of the shaded by the indirect light differed on a pixel basis of 5㎛*5㎛.

또한, 임플란트의 표면마찰 계수 측정은 공지의 마찰력 측정기(예를 들어, HEIDEN사의 마찰력 측정기)를 통해 측정하였고, 임플란트가 치조골에 식립된 상태에서 움직임이 없어야 하는 것을 고려해 일정 힘을 가했을 시 최초 움직임이 발생하는 하는 마찰력인 최대 정지 마찰력에 대한 표면마찰 계수를 측정하였다. In addition, the surface friction coefficient of the implant was measured using a known friction force measuring device (for example, HEIDEN's friction force measuring instrument). The surface friction coefficient for the maximum static friction force, which is the generated friction force, was measured.

<실시예 2><Example 2>

티타늄-알루미늄-바나듐 (Ti-6Al-4V)합금 재질의 임플란트에 Nd:YAG 광원으로 10ns의 나노초 레이저를 조사각 0°, 100mJ의 펄스 에너지, 10㎛의 빔 사이즈, 30kHz의 펄스 반복 주파수를 가진 제 1 레이저로 1차 조사하였다.Implants made of titanium-aluminum-vanadium (Ti-6Al-4V) alloy were irradiated with a 10 ns nanosecond laser as an Nd:YAG light source with an irradiation angle of 0°, pulse energy of 100 mJ, beam size of 10 μm, and pulse repetition frequency of 30 kHz. The first laser was irradiated.

그 다음, Nd:YAG 광원으로 30ps의 피코초 레이저를 조사각 15°, 5mJ의 펄스 에너지, 1㎛의 빔 사이즈, 30kHz로 2차 조사하였다. (제 2 레이저 조사)Then, a picosecond laser of 30 ps was secondarily irradiated with an Nd:YAG light source at an irradiation angle of 15°, a pulse energy of 5 mJ, a beam size of 1 μm, and 30 kHz. (Second laser irradiation)

마지막으로, Nd:YAG 광원으로 20fs의 펨토초 레이저를 조사각 30°, 1mJ의 펄스 에너지, 1㎛의 빔 사이즈, 30kHz로 3차 조사하였다. (제 3 레이저 조사)Finally, a femtosecond laser of 20 fs was irradiated three times with an Nd:YAG light source at an irradiation angle of 30°, pulse energy of 1 mJ, beam size of 1 μm, and 30 kHz. (3rd laser irradiation)

따라서 실시예 2의 표면 처리는 실시예 1의 표면 처리에 펨토초 레이저로 이루어진 제 3 레이저를 순차적으로 더 조사한 것이라 할 수 있다.Therefore, it can be said that the surface treatment of Example 2 is sequentially further irradiated with a third laser made of a femtosecond laser to the surface treatment of Example 1.

<대조예 1><Control Example 1>

티타늄-알루미늄-바나듐 (Ti-6Al-4V)합금 재질의 임플란트에 Nd:YAG 광원으로 10ns의 나노초 레이저를 조사각 0°, 100mJ의 펄스 에너지, 10㎛의 빔 사이즈, 30kHz의 펄스 반복 주파수를 가진 제 1 레이저로 1차 조사하였다.Implants made of titanium-aluminum-vanadium (Ti-6Al-4V) alloy were irradiated with a 10 ns nanosecond laser as an Nd:YAG light source with an irradiation angle of 0°, pulse energy of 100 mJ, beam size of 10 μm, and pulse repetition frequency of 30 kHz. The first laser was irradiated.

그 다음, Nd:YAG 광원으로 30ps의 피코초 레이저를 조사각 0°, 5mJ의 펄스 에너지, 1㎛의 빔 사이즈, 30kHz로 2차 조사하였다. (제 2 레이저 조사)Then, a picosecond laser of 30 ps was secondarily irradiated with an Nd:YAG light source at an irradiation angle of 0°, a pulse energy of 5 mJ, a beam size of 1 μm, and 30 kHz. (Second laser irradiation)

대조예 1의 표면 처리는 실시예 1의 표면 처리와 동일해보이나, 조사각이 서로 동일한 제 1 레이저 및 제 2 레이저를 순차 조사하였다.The surface treatment of Control Example 1 looked the same as the surface treatment of Example 1, but the first laser and the second laser having the same irradiation angle were sequentially irradiated.

<대조예 2><Control Example 2>

티타늄-알루미늄-바나듐 (Ti-6Al-4V)합금 재질의 임플란트에 Nd:YAG 광원으로 10ns의 나노초 레이저를 조사각 0°, 100mJ의 펄스 에너지, 10㎛의 빔 사이즈, 30kHz의 펄스 반복 주파수를 가진 제 1 레이저로 조사하였다.Implants made of titanium-aluminum-vanadium (Ti-6Al-4V) alloy were irradiated with a 10 ns nanosecond laser as an Nd:YAG light source with an irradiation angle of 0°, pulse energy of 100 mJ, beam size of 10 μm, and pulse repetition frequency of 30 kHz. It was irradiated with the first laser.

이와 같은 4개의 실험예를 통해 임플란트 표면의 레이저 처리 방식 조건에 따라 임플란트 표면의 최대 정지 마찰력과 임플란트 표면에 거칠기를 부여하는 그루브(groove)의 깊이 및 깊이 별 개수의 분포를 측정하였다.Through these four experimental examples, the maximum static friction force of the implant surface and the distribution of the depth and number of grooves for imparting roughness to the implant surface were measured according to the conditions of the laser treatment method of the implant surface.

표 1은 실시예 1,2 와 대조예 1,2의 최대 정지 마찰력을 정리한 표이다.Table 1 is a table summarizing the maximum static friction force of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2; 표면마찰 계수surface friction coefficient 실시예 1Example 1 0.690.69 실시예 2Example 2 0.710.71 대조예 1Control Example 1 0.610.61 대조예 2Control Example 2 0.480.48

표 1을 보아 알 수 있듯이, 실시예 1,2 와 대조예 1,2 모두 이미 알려진 티타늄-알루미늄-바나듐 합금의 표면마찰 계수인 0.4보다 증가하였으나 실시예 1,2가 더 높은 표면마찰 계수를 보인다.As can be seen from Table 1, Examples 1 and 2 and Control Examples 1 and 2 both increased the surface friction coefficient of the known titanium-aluminum-vanadium alloy of 0.4, but Examples 1 and 2 showed a higher surface friction coefficient. .

나아가 실시예 1과 대조예 1의 비교 처리를 통해, 동일하게 2단계에 걸친 표면 처리를 수행한다 할지라도 조사각에 차등을 준 실시예 1이 대조예에 비하여 높은 표면마찰 계수를 보임을 확인할 수 있으며, 실시예 1 및 실시예 2의 비교 처리를 통해 2단계 표면 처리와 3단계 표면 처리의 표면마찰 계수 차이를 비교할 수 있다. 더불어 대조예 1,2 사이의 비교 처리를 통해 2단계에 걸친 표면 처리에 의해 표면마찰 계수가 증가함을 확인할 수 있었다.Furthermore, through the comparative treatment of Example 1 and Control Example 1, it can be confirmed that Example 1, which gave a difference to the irradiation angle, showed a higher coefficient of surface friction compared to the Control Example, even if the surface treatment was performed in the same two steps. And, through the comparative treatment of Examples 1 and 2, the difference in the surface friction coefficient between the two-step surface treatment and the three-step surface treatment can be compared. In addition, through the comparative treatment between Control Examples 1 and 2, it was confirmed that the surface friction coefficient was increased by the two-step surface treatment.

실시예 1,2 및 대조예 1,2 에서 형성된 그루브의 깊이 및 개수 비교에 앞서 표면 처리된 임플란트 표면 1mm2의 면적 안에 존재하는 그루브의 개수를 다음의 표 2의 기준과 같이 그 개수의 고저에 따라 1 내지 5레벨을 구분하여 정리하였다.Prior to comparison of the depth and number of grooves formed in Examples 1 and 2 and Control Examples 1 and 2 , the number of grooves present in an area of 1 mm 2 of the surface-treated implant surface was measured at the height of the number as shown in Table 2 below. Levels 1 to 5 were classified and arranged accordingly.

그루브 개수number of grooves 레벨level 0 내지 500개 0 to 500 1One 500 내지 1000개500 to 1000 pieces 22 1500 내지 2500개1500 to 2500 pieces 33 2500 내지 3000개2500 to 3000 pieces 44 3000개 이상3000+ 55

실시예 1,2 및 대조예 1,2의 임플란트 표면에서 측정된 그루브 개수를 표 2의 레벨 값에 따라 다음의 표 3에 정리하였다.The number of grooves measured on the implant surface of Examples 1 and 2 and Control Examples 1 and 2 is summarized in Table 3 below according to the level values in Table 2.

7㎛ 미만 Less than 7㎛ 7 내지 14㎛7 to 14 μm 14 내지 21㎛14 to 21 μm 21㎛ 이상21㎛ or more 실시예 1Example 1 44 44 55 44 실시예 2Example 2 44 55 55 55 대조예 1Control Example 1 44 33 44 44 대조예 2Control Example 2 1One 22 33 33

표 3을 보아 알 수 있듯이, 실시예 1,2 내지 대조예 1과 같이 서로 다른 에너지의 레이저를 순차적으로 조사하였을 때 대조예 2와 같이 단일 에너지의 에너지를 조사한 것에 비해 보다 다양하고 고른 그루브가 나타남을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 3, when lasers of different energies were sequentially irradiated as in Examples 1 and 2 to Control Example 1, more diverse and even grooves appeared than in Comparative Example 2 when irradiated with single energy energy. can confirm.

더하여 실시예 1,2 사이의 비교 처리를 통해 3단계 표면 처리를 수행한 실시예 2가 2단계 표면 처리를 한 실시예 1에 비하여 더욱더 많고 크기가 다양한 크레이터가 나타남을 확인할 수 있었다.In addition, through the comparative treatment between Examples 1 and 2, it was confirmed that Example 2, in which the three-step surface treatment was performed, showed more and more craters of various sizes than in Example 1, in which the two-step surface treatment was performed.

더불어 실시예 1 및 대조예 1 사이의 비교 처리를 통하여 2단계에 걸친 표면 처리에 있어서도 조사각의 차이를 두는 것이 보다 그루브의 크기 분포 및 개수를 늘리는 것에 도움이 됨을 확인할 수 있다.In addition, through the comparative treatment between Example 1 and Control Example 1, it can be confirmed that the difference in the irradiation angle even in the two-step surface treatment is more helpful in increasing the size distribution and number of grooves.

정리하면, 본 발명의 레이저 표면 처리 방법은 레이저를 서로 다른 조사각으로 순차적으로 조사함으로써 다른 조사각, 다른 에너지를 갖는 레이저를 통해 임플란트의 표면을 처리함으로써 획일화되지 않은 크레이터 깊이로 임플란트의 표면에 거칠기를 부여하여 여러 방향의 충격을 받아도 식립된 임플란트와 치조골의 골유착이 쉽게 풀리지 않도록 하는 특성을 제공한다.In summary, the laser surface treatment method of the present invention sequentially irradiates a laser at different irradiation angles, thereby treating the surface of the implant through lasers having different irradiation angles and different energies. It provides a characteristic that prevents the osseointegration between the implant and the alveolar bone from being easily unraveled even when subjected to shocks in various directions by giving it roughness.

더불어 본 발명의 표면 처리 방법은, 서로 다른 조사각 및 에너지를 갖는 제1,2 레이저를 통해 임플란트의 표면에 크레이터, 즉 그루브(groove)를 다양한 깊이 및 방향성을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는데, 이때 형성된 그루브의 깊이를 측정하고, 그를 기반으로 추가적인 그루브 형성을 가능케 하는 기능을 더할 수 있다. 이를 위해 제 2 레이저 조사 단계(S12) 이후에는 깊이 측정 단계 및 추가 조사 단계가 더 포함될 수 있다.In addition, the surface treatment method of the present invention is characterized in that craters, ie, grooves, are formed on the surface of the implant to have various depths and directions through the first and second lasers having different irradiation angles and energies. A function may be added to measure the depth of the formed groove, and based on it, to enable additional groove formation. To this end, after the second laser irradiation step (S12), a depth measurement step and an additional irradiation step may be further included.

깊이 측정 단계는 상술한 도 4의 예시와 같이 표면 조도 측정기 등을 통해 그루브의 깊이를 측정하는 단계로서, 제 1, 2 레이저 조사 단계(S11, S12)를 통해 임플란트 표면에서 융삭(ablation)에 의해 발생된 그루브(groove)의 깊이를 측정하는 과정이다.The depth measurement step is a step of measuring the depth of the groove through a surface roughness meter or the like as in the example of FIG. 4 described above, and is performed by ablation on the implant surface through the first and second laser irradiation steps S11 and S12. This is the process of measuring the depth of the generated groove.

이는 상술한 실시예에서와 같이, 임플란트 표면을 이동하며 광파를 조사 및 반사되어 돌아오는 시간을 통해 ㎛단위의 그루브 깊이 고저를 측정할 수 있는 광파 조사 방식의 비접촉식 표면 조도(surface roughness) 측정기를 통해 측정할 수 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.As in the above-described embodiment, this is through a non-contact surface roughness measuring device of the light wave irradiation method that can measure the groove depth in μm unit through the time when light waves are irradiated and reflected and returned while moving on the implant surface, as in the above-described embodiment. Since it can be measured, a detailed description will be omitted.

추가 조사 단계는, 깊이 측정 단계에서 측정된 그루브 깊이의 고저에 따라 상술한 바와 같이 제 1, 2 레이저보다 펄스 에너지가 낮고 펄스 지속 시간이 짧은 제 3 레이저를 추가 조사하는 과정이다. 이때 제 3 레이저는 펄스 에너지가 낮고 펄소 지속 시간이 짧은 것을 특징으로 한다.The additional irradiation step is a process of additionally irradiating a third laser having a lower pulse energy and a shorter pulse duration than the first and second lasers as described above according to the height of the groove depth measured in the depth measurement step. In this case, the third laser is characterized in that the pulse energy is low and the pulse duration is short.

이때 바람직하게는 상술한 바와 같이 0.5 내지 2μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 30 fs(femto second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 0.1 내지 5 mJ의 펄스 에너지 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 제 3 레이저를 조사할 수 있으며, 이때 제 3 레이저는 바람직하게 제 1, 2 조사각보다 큰 제 3 조사각을 가질 수 있다.At this time, preferably, as described above, a pulse energy of 0.1 to 5 mJ and a pulse energy of 15 to 50 kHz having a beam size of 0.5 to 2 μm and a pulse duration of 5 to 30 fs (femto second) The third laser may be irradiated at a repetition rate, and in this case, the third laser may preferably have a third irradiation angle greater than the first and second irradiation angles.

따라서 이와 같은 구성을 통해 그루브의 깊이를 확인하고, 그에 따라 제 3 레이저의 조사 여부를 결정하거나 제 3 레이저의 조사 시간, 빔 사이즈, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지 등을 조절하여 조사할 수 있게 됨으로써 형성된 그루브의 깊이 분포를 보다 다양화할 수 있게 된다.Therefore, through such a configuration, the depth of the groove can be checked, and accordingly, whether to irradiate the third laser or not, or by adjusting the irradiation time, beam size, pulse duration, pulse energy, etc. of the third laser can be irradiated. It becomes possible to further diversify the distribution of the depth of the groove.

여기서 깊이 측정 단계는, 그루브의 개별 깊이 뿐 아니라 평균 기준 깊이를 더 산출할 수 있는데, 이를 위해 깊이 측정 단계는 제 1 깊이 파악 단계, 제 2 깊이 파악 단계, 기준 깊이 산출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the depth measurement step may further calculate the average reference depth as well as the individual depth of the groove. For this purpose, the depth measurement step may include a first depth determination step, a second depth determination step, and a reference depth calculation step. have.

이때 제 1 깊이 파악 단계는, 생성된 복수의 그루브 중에서 가장 깊은 그루브의 깊이인 제 1 깊이를 파악하는 단계이고, 제 2 깊이는 복수의 상기 그루브 중에서 제 1 깊이 다음으로, 즉 두 번째로 깊은 깊이인 제 2 깊이를 파악하는 단계이다. 이러한 제 1 깊이 및 제 2 깊이는 생성된 그루브의 깊이 중 피크점을 찍은, 즉 가장 깊은 깊이에 대한 값이라 할 수 있다.In this case, the first depth determination step is a step of determining a first depth, which is the depth of the deepest groove among the plurality of generated grooves, and the second depth is the second deepest depth after the first depth among the plurality of grooves. This is the step of grasping the second depth. These first and second depths may be referred to as values for the deepest depth, that is, the peak point among the depths of the generated grooves.

도 5는 평균 기준 깊이를 측정하는 일 예를 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating an example of measuring an average reference depth.

도 5를 참조하여 설명하면, 기준 깊이 산출 단계는, 파악된 제 1 깊이와 제 2 깊이를 기반으로 하여 그루브에 대한 평균 기준 깊이를 산출하는 단계이다. 이때 평균 기준 깊이는 도 5에서 나타난 바와 같이, 평균 기준 깊이(MSD)는 제 1 깊이(1st peak depth) 및 제 2 깊이(2nd peak depth)의 산술 평균과 평균 깊이(average depth)의 차이일 수 있다. 이때, 평균 깊이는 임플란트 표면에 형성된 모든 그루브의 깊이를 산술 평균한 값이다.Referring to FIG. 5 , the step of calculating the reference depth is a step of calculating the average reference depth for the groove based on the identified first and second depths. In this case, the average reference depth is the difference between the average depth and the arithmetic mean of the first depth (1st peak depth) and the second depth (2nd peak depth) as shown in FIG. 5 , the average reference depth (MSD) can be have. In this case, the average depth is a value obtained by arithmetic average of the depths of all grooves formed on the implant surface.

이때 바람직하게 평균 기준 깊이는 다음의 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.In this case, preferably, the average reference depth may be calculated through Equation 1 below.

수학식 1.

Figure 112021069401726-pat00001
Equation 1.
Figure 112021069401726-pat00001

여기서, MSD는 평균 기준 깊이,

Figure 112021069401726-pat00002
은 제 1 깊이,
Figure 112021069401726-pat00003
는 제 2 깊이,
Figure 112021069401726-pat00004
은 홀의 평균 깊이를 의미한다. 이때 깊이의 단위는 바람직하게는 마이크로미터(㎛)일 수 있다.where MSD is the mean reference depth,
Figure 112021069401726-pat00002
is the first depth,
Figure 112021069401726-pat00003
is the second depth,
Figure 112021069401726-pat00004
is the average depth of the hole. In this case, the unit of the depth may be preferably micrometers (㎛).

예를 들어,

Figure 112021069401726-pat00005
이 0.87㎛ ,
Figure 112021069401726-pat00006
는 0.82㎛이고
Figure 112021069401726-pat00007
이 0.38㎛인 경우, 이를 수학식 1에 대입하면
Figure 112021069401726-pat00008
과 같이 평균 기준 깊이가 산출될 수 있다.For example,
Figure 112021069401726-pat00005
0.87 μm,
Figure 112021069401726-pat00006
is 0.82 μm
Figure 112021069401726-pat00007
If is 0.38㎛, substituting it in Equation 1
Figure 112021069401726-pat00008
The average reference depth may be calculated as follows.

이렇게 산출된 MSD는 값이 클수록 임플란트 표면에 크레이터, 즉 그루브가 깊게 형성되었다는 것을 의미하는바, 바람직하게 펨토초 레이저라 할 수 있는 제 3 레이저는 MSD의 값이 작을수록, 다시 말해 평균 기준 깊이가 낮을수록 펄스 에너지 및 펄스 지속 시간을 조절하여 펄스 당 출력이 강한 제 3 레이저를 조사하게 되고, 평균 기준 깊이가 높을수록 펄스 당 출력을 조절하여 다소 낮춘 제 3 레이저를 조사하게 된다.As the MSD value calculated in this way is larger, it means that a crater, that is, a groove is formed deeply on the implant surface. Preferably, the third laser, which can be called a femtosecond laser, has a smaller MSD value, that is, the average reference depth is lower. The third laser having a stronger output per pulse is irradiated by controlling the recording pulse energy and the pulse duration, and the third laser having a slightly lower output per pulse is irradiated as the average reference depth is higher.

즉 평균 기준 깊이의 고저에 따라서, 임플란트에 제 1, 2 레이저보다 펄스 에너지가 낮고 펄스 지속 시간이 짧은 제 3 레이저를 조사하되 제 3 레이저의 펄스 에너지 및 펄스 지속 시간을 차등 조절하여 조사할 수 있게 되는 것이다.That is, depending on the height of the average reference depth, the implant is irradiated with a third laser with a lower pulse energy and shorter pulse duration than the first and second lasers, but the pulse energy and pulse duration of the third laser can be differentially adjusted to irradiate the implant. will become

이를 통해 그루브의 깊이를 확인하고, 그에 따라 제 3 레이저의 조사 여부를 결정하거나 제 3 레이저의 조사 시간, 빔 사이즈, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지 등을 조절하여 차등 조사할 수 있게 됨으로써 형성된 그루브의 깊이 분포를 보다 다양화할 수 있을 뿐 아니라 그루브의 깊이 자체를 조절할 수 있는 효과를 가진다.Through this, the depth of the groove formed by checking the depth of the groove, determining whether to irradiate the third laser or not, or adjusting the irradiation time, beam size, pulse duration, pulse energy, etc. of the third laser to allow differential irradiation Not only can the distribution be more diversified, but it has the effect of controlling the depth of the groove itself.

나아가 제 1 레이저 및 제 2 레이저의 조사각을 서로 다르게 하기 위해 조사각 자체를 조절할 수도 있으나, 차등 조사되는 레이저의 조사 휴지 기간, 즉 제 1 레이저와 제 2 레이저 조사 단계 사이의 시간에 임플란트 표면에 코팅 처리를 수행하여, 매질이 변경됨에 따라 레이저가 굴절되게 함으로써 조사각을 변경 시키는 것 역시 가능하다.Furthermore, although the irradiation angle itself may be adjusted to make the irradiation angles of the first laser and the second laser different from each other, the irradiation pause period of the differentially irradiated laser, that is, the time between the first laser and the second laser irradiation step, is applied to the implant surface. It is also possible to change the irradiation angle by performing a coating treatment so that the laser is refracted as the medium is changed.

따라서 이를 위해 제 1 레이저 조사 단계(S11) 및 제 2 레이저 조사 단계(S12) 사이에는, 처리제 분무 단계가 포함될 수 있다. 이를 통해 제 1 레이저 조사 단계(S11)를 마치고, 표면 처리제를 임플란트 표면에 분사하는 방식을 통해 임플란트 표면의 매질을 변경함으로써, 직진성을 갖는 제 2 레이저가 표면 처리제에 의해 굴절되게 하여 조사각을 변경할 수 있도록 하는 것이다.Therefore, between the first laser irradiation step (S11) and the second laser irradiation step (S12) for this purpose, a treatment agent spraying step may be included. Through this, the first laser irradiation step (S11) is finished, and by changing the medium of the implant surface through a method of spraying the surface treatment agent to the implant surface, the second laser having straightness is refracted by the surface treatment agent to change the irradiation angle. to make it possible

따라서, 제 1 레이저 조사 단계(S11)를 마치고 처리제 분무 단계를 통해 표면 처리제를 임플란트 표면에 분무한 뒤에 제 2 레이저 조사 단계(S12)를 진행함으로써, 표면 처리제에 의해 레이저가 굴절되게 하여 제 2 레이저의 조사각이 제 1 레이저와 달라지도록 할 수 있게 되는 것이다.Therefore, after the first laser irradiation step (S11) is completed and the surface treatment agent is sprayed on the implant surface through the treatment agent spraying step, the second laser irradiation step (S12) is performed, so that the laser is refracted by the surface treatment agent and the second laser It is possible to make the irradiation angle of the first laser different from that of the first laser.

이때, 매질이 달라짐에 따른 굴절 효과를 높이기 위하여, 표면 처리제에는 타라검(Tara gum)이 유효 성분으로 포함되는 것을 특징으로 한다.At this time, in order to increase the refractive effect according to the change of the medium, the surface treatment agent is characterized in that Tara gum (Tara gum) is included as an active ingredient.

타라검은 식품의 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진하며 식품의 물성 및 촉감을 향상시키기 위한 식품첨가물이다. 식품에 증점제, 안정제 등으로 사용된다. 특히 냉수에서도 용해가 가능하며, 수용액은 내산성 및 내염성이 뛰어난 것으로 알려져 있다.Tara gum is a food additive for increasing the adhesion and viscosity of food, enhancing emulsion stability, and improving the physical and tactile properties of food. It is used as a thickener and stabilizer in food. In particular, it can be dissolved in cold water, and the aqueous solution is known to have excellent acid and salt resistance.

이와 같이 타라검을 포함하는 표면 처리제를 임플란트 표면에 분무함으로써 임플란트 표면에 표면 처리제가 용이하게 점착될 수 있음은 물론이거니와, 매질 자체의 점도가 증가되어 제 2 레이저 조사 시 제 2 레이저가 굴절되어 제 1 레이저와는 다른 조사각을 갖게 된다. 따라서 제 2 레이저 조사 시에 별도의 조사각 조절을 수행하지 않더라도 제 1 레이저와 다른 제 2 레이저 조사각을 갖게 되는 것이다.As such, by spraying the surface treatment agent containing tara gum on the implant surface, the surface treatment agent can be easily adhered to the implant surface, as well as the viscosity of the medium itself increases, so that the second laser is refracted when irradiated with the second laser, so that the first It has a different irradiation angle than the laser. Accordingly, the second laser irradiation angle is different from the first laser irradiation angle even if a separate irradiation angle adjustment is not performed when the second laser is irradiated.

더하여 이와 같이 처리제 분무 단계가 포함되면, 제 2 레이저 조사 단계(S12)이후에는 세척 건조 단계가 더 포함되어, 레이저 조사가 완료된 임플란트 표면을 에탄올 및 정제수를 포함하는 세척액으로 반복 세척하고 건조하여 표면 처리제의 잔여물을 세척하여 제거하도록 한다.In addition, when the treatment agent spraying step is included as described above, a washing and drying step is further included after the second laser irradiation step (S12), and the surface of the implant on which laser irradiation is completed is repeatedly washed with a cleaning solution containing ethanol and purified water and dried to obtain a surface treatment agent Wash and remove the residue of

이때 세척 횟수와 방식에는 제한이 없으나, 바람직하게는 에탄올 40 내지 60 중량부, 정제수 40 내지 60 중량부를 포함하는 세척액으로 임플란트의 표면을 반복적으로 세척하되, 세척액을 분사하는 압력을 조절하여 임플란트 표면에 표면 처리제 잔여물이 남지 않도록 반복 세척 및 건조를 수행토록 한다.At this time, there is no limitation on the number and method of washing, but preferably, the surface of the implant is repeatedly washed with a washing solution containing 40 to 60 parts by weight of ethanol and 40 to 60 parts by weight of purified water, but by adjusting the pressure to spray the washing solution to the implant surface. Repeat washing and drying to avoid any residue of surface treatment agent.

더불어 표면 처리제는 제 2 레이저에 대한 굴절을 유도하여 별도의 조사각 조절 없이도 제 1 레이저와 제 2 레이저의 조사각을 다르게 하는 기능 뿐 아니라, 제 2 레이저의 조사 효율을 높이는 부가적인 기능을 수행할 수 있는데, 이러한 표면 처리제는 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S21), 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S22), 표면 처리제를 완성하는 단계(S23)를 통해 제조될 수 있다.In addition, the surface treatment agent induces refraction of the second laser to perform an additional function of increasing the irradiation efficiency of the second laser as well as the function of differentiating the irradiation angles of the first laser and the second laser without separately adjusting the irradiation angle. The surface treatment agent may be prepared through the steps of preparing the first mixed solution (S21), preparing the second mixed solution (S22), and completing the surface treating agent (S23).

(S21) (S21) 제 1No. 1 혼합액을 제조하는 단계 Step of preparing the mixed solution

먼저, 증류수(distilled water) 75 내지 93 중량부와 타라검 5 내지 20 중량부, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) 2 내지 10 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조한다.First, 75 to 93 parts by weight of distilled water, 5 to 20 parts by weight of tara gum, and 2 to 10 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone are mixed to prepare a first mixed solution.

증류수는 물을 가열했을 때 발생하는 수증기를 냉각시켜 정제된 물을 의미하며, 제 1 혼합액의 용매로서 포함된다. 더불어 상술한 타라검은 표면 처리제의 점도를 증가시켜 제 2 레이저을 굴절시킴으로써 제 2 조사각을 제 1 조사각과 다른 각도를 갖게 하기 위해 첨가된다.Distilled water refers to water purified by cooling water vapor generated when water is heated, and is included as a solvent of the first mixed solution. In addition, the above-described tara gum is added to increase the viscosity of the surface treatment agent and refract the second laser to have the second irradiation angle different from the first irradiation angle.

1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤은 제 2 레이저 조사에 따른 에너지 전달 효율을 높임으로써 임플란트 표면에 위치한 입자들이 진동하는 것을 가속시켜 융삭 효율을 높일 수 있는 물질이다.1-Hydroxycyclohexylphenyl ketone is a material that can increase the ablation efficiency by accelerating the vibration of particles located on the implant surface by increasing the energy transfer efficiency according to the second laser irradiation.

(S22) (S22) 제 22nd 혼합액을 제조하는 단계 Step of preparing a mixed solution

다음으로, 상기 제 1 혼합액 90 내지 97 중량부와, 디페닐실란디올(diphenylsilandiol) 1 내지 8 중량부 및, 알루미늄티타네이트(aluminium titanate) 1 내지 5 중량부를 을 혼합하여 제 2 혼합액을 제조한다.Next, 90 to 97 parts by weight of the first mixed solution, 1 to 8 parts by weight of diphenylsilandiol, and 1 to 5 parts by weight of aluminum titanate are mixed to prepare a second mixed solution.

여기서 첨가되는 디페닐실란디올은 타라검에 의해 높아진 점도로 인해서 레이저의 투과율이 낮아지는 것을 방지하기 위해, 광투과성을 높이기 위해서 첨가되며, 알루미늄티타네이트의 경우 열충격 저항성이 높아 제 2 레이저 조사 시 표면 처리제를 통해 임플란트 표면에 생긴 코팅막이 파괴되는 것을 방지하기 위해 첨가된다.The diphenylsilanediol added here is added to prevent a decrease in laser transmittance due to the viscosity increased by tara gum and to increase light transmittance. It is added to prevent the coating film formed on the implant surface from being destroyed through the treatment agent.

(S23) 표면 (S23) surface 처리제를treatment agent 완성하는 단계 step to complete

마지막으로, 제 2 혼합액 90 내지 95 중량부와, 말토덱스트린(maltodextrin) 1 내지 5 중량부 및, 세트리모늄클로라이드(Cetrimonium Chloride)를 포함하는 항균성 처리제 1 내지 8 중량부를 혼합하여 표면 처리제를 완성한다.Finally, 90 to 95 parts by weight of the second liquid mixture, 1 to 5 parts by weight of maltodextrin, and 1 to 8 parts by weight of an antimicrobial treatment agent including Cetrimonium Chloride are mixed to complete the surface treatment agent .

여기서 첨가되는 말토덱스트린은 녹말을 묽은 산 또는 아밀라아제로 분해해서 생기는 덱스트린 중, 아크로덱스트린보다 중합도가 작고 맥아당이 되기까지 사이의 저분자 덱스트린의 총칭으로써 타라검과 같이 표면 처리제의 점도를 향상시켜 매질 차이에 의한 제 2 레이저의 굴절 효과를 강화시키기 위해 첨가된다.Maltodextrin added here is a generic term for low molecular weight dextrins with a lower degree of polymerization than acrodextrin among dextrins produced by decomposing starch with dilute acid or amylase until it becomes maltose. It is added to enhance the refractive effect of the second laser.

더불어 항균성 첨가제는 세트리모늄클로라이드를 유효 성분으로써 포함하는데, 세트리모늄클로라이드는 살균 소독의 기능이 있으며 그와 함께 계면활성제의 역할을 포함하여, 임플란트 표면에 대한 살균 및 소독, 항균 기능을 부가함과 동시에 표면 처리제에 포함된 다양한 성분들의 혼합성을 높이는 역할을 수행한다.In addition, the antibacterial additive contains cetrimonium chloride as an active ingredient, which has a sterilizing and disinfecting function, along with the role of a surfactant, adding sterilization, disinfection, and antibacterial functions to the implant surface. At the same time, it serves to increase the miscibility of various components included in the surface treatment agent.

이와 같이 제조된 표면 처리제를 임플란트 표면에 분사함에 따라, 제 2 레이저 조사 시 표면 처리제의 높은 점도에 의해 제 2 레이저가 굴절되면서 조사각에 차등을 줄 수 있게 될 뿐 아니라, 열충격 저항성이 높아 제 2 레이저 조사 시 표면 처리제를 통해 임플란트 표면에 생긴 코팅막이 파괴되는 것을 방지할 수 있으며 임플란트 표면에 위치한 입자들이 진동하는 것을 가속시켜 융삭 효율을 높일 수 있다.As the thus-prepared surface treatment agent is sprayed on the implant surface, the second laser is refracted by the high viscosity of the surface treatment agent when irradiated with the second laser, making it possible to give a difference in the irradiation angle, as well as high thermal shock resistance. When laser irradiation, the surface treatment agent prevents the destruction of the coating film on the implant surface, and accelerates the vibration of particles located on the implant surface to increase the ablation efficiency.

더불어 항균성 처리제는 세트리모늄클로라이드 이외에도 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 항균성 처리제는 1차 혼합액을 제조하는 단계(S31), 2차 혼합액을 제조하는 단계(S32), 항균성 처리제를 완성하는 단계(S33)를 통해 제조될 수 있다.In addition, the antimicrobial treatment agent may further include an additional composition in addition to cetrimonium chloride, and the antimicrobial treatment agent comprises the steps of preparing the first mixture (S31), preparing the second mixture (S32), and completing the antimicrobial treatment ( It can be manufactured through S33).

(S31) 1차 혼합액을 제조하는 단계(S31) step of preparing the first mixture

프로필알코올 65 내지 80 중량부와, 세트리모늄클로라이드 15 내지 25 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 혼합액을 제조한다.A first mixture is prepared by mixing 65 to 80 parts by weight of propyl alcohol, 15 to 25 parts by weight of cetrimonium chloride, and 5 to 10 parts by weight of tetraethylammonium hydroxide.

여기서 프로필알코올은 살균 소독 효과를 높여 항균성을 부가함과 동시에 1차 혼합액의 용매 역할을 수행하는 물질이며, 세트리모늄클로라이드는 상술한 바와 같이 계면활성 능력과 함께 살균 소독 효과를 갖는 물질이라 하엿다.Here, propyl alcohol is a material that enhances the sterilization and disinfection effect to add antibacterial properties and at the same time serves as a solvent for the primary mixed solution, and cetrimonium chloride is a material having a sterilizing and disinfecting effect along with the surfactant ability as described above.

테트라에틸암모늄 하이드록사이드는 우수한 상호반발력을 가진 물질으로서, 항균성 처리제 및 표면 처리제에 포함된 다양한 물질들이 혼합되지 않고 가라앉는 것을 특유의 상호반발력을 통해 방지하여 혼합상을 유지하기 위해 첨가된다.Tetraethylammonium hydroxide is a material with excellent repulsion, and is added to maintain a mixed phase by preventing various substances included in the antimicrobial treatment agent and the surface treatment agent from sinking without mixing through a unique repulsion force.

(S32) 2차 혼합액을 제조하는 단계(S32) step of preparing a secondary mixture

이어서, 1차 혼합액 85 내지 97 중량부와, 수산화바륨(Barium Hydroxide) 1 내지 10 중량부와 1-(2-하이드로에틸)-2-피롤리돈(1-(2-hydroethyl)-2- pyrrolidone) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 혼합액을 제조한다.Subsequently, 85 to 97 parts by weight of the first mixture, 1 to 10 parts by weight of barium hydroxide, and 1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone (1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone ) 1 to 5 parts by weight are mixed to prepare a second liquid mixture.

수산화바륨은 내열성을 향상시키는 물질로써 항균성 처리제에 포함되어 표면 처리제에 혼합될 시 표면 처리제가 열에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위해 첨가된다.Barium hydroxide is a material that improves heat resistance and is added to prevent the surface treatment agent from being destroyed by heat when it is included in the antimicrobial treatment agent and mixed with the surface treatment agent.

1-(2-하이드로에틸)-2-피롤리돈의 경우 상술한 표면 처리제에 있어 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤 기능을 보조하기 위해 첨가되는 물질이므로, 1-(2-하이드로에틸)-2-피롤리돈 첨가에 의한 입자 진동 증진 효과가 보다 증대될 수 있다.In the case of 1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone, 1-(2-hydroethyl)-2 is added to assist the function of 1-hydroxycyclohexylphenylketone in the above-mentioned surface treatment agent. - The effect of enhancing particle vibration by adding pyrrolidone can be further increased.

(S33) 항균성 (S33) antibacterial 처리제를treatment agent 완성하는 단계 step to complete

마지막으로, 2차 혼합액 92 내지 98 중량부와, 산화아연(Zinc Oxide) 1 내지 5 중량부 및, 아인산염콤플렉스(Phosphite Complex) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 항균성 처리제를 완성한다.Finally, 92 to 98 parts by weight of the secondary mixture, 1 to 5 parts by weight of zinc oxide, and 1 to 3 parts by weight of a phosphite complex are mixed to complete an antimicrobial treatment agent.

산화아연은 물질의 변형, 기능 저하 등의 현상을 방지하는 역할을 수행함으로써 레이저에 의한 임플란트 픽스처의 기능 저하를 방지하여 기능적 안정성을 보존하는데 도움이 될 수 있다.Zinc oxide can help to preserve functional stability by preventing the deterioration of the implant fixture by laser by performing a role of preventing phenomena such as material deformation and functional deterioration.

더하여, 아인산염콤플렉스의 경우 상술한 산화아연의 기능을 보조하는 역할을 수행하여 항균성 처리제의 보관 안정성 높이고 임플란트 픽스처의 기능 저하를 보다 방지하는데 도움이 될 수 있다.In addition, in the case of the phosphite complex, it may help to increase the storage stability of the antimicrobial treatment agent and prevent deterioration of the function of the implant fixture by performing a role of assisting the function of the zinc oxide described above.

따라서 이와 같은 항균성 처리제 첨가에 따라, 임플란트 픽스처의 기능 저하를 방지하고 살균, 소독, 항균 효과를 부가함과 동시에 항균성 처리제가 포함된 표면 처리제의 혼합성을 높일 수 있다.Therefore, according to the addition of the antimicrobial treatment agent, it is possible to prevent deterioration of the function of the implant fixture, to add sterilization, disinfection, and antibacterial effects, and at the same time to increase the miscibility of the surface treatment agent including the antibacterial treatment agent.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.As described so far, the configuration and action of the surface treatment method of the dental implant through the adjustment of the irradiation angle of the laser according to the present invention is expressed in the above description and drawings, but this is only an example and the idea of the present invention is not It is not limited to the description and drawings, and various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

S11: 제 1 레이저 조사 단계
S12: 제 2 레이저 조사 단계S11: first laser irradiation step
S12: second laser irradiation step

Claims (10)

레이저의 조사각 조절을 통한 치과용 임플란트의 표면 처리 방법으로서,
임플란트에 제 1 조사각을 가진 제 1 레이저를 조사하는 제 1 레이저 조사 단계;
타라검(Tara gum)을 포함하는 표면 처리제를 임플란트의 표면에 분무하는, 처리제 분무 단계;
상기 임플란트에 상기 제 1 조사각보다 큰 제 2 조사각을 가진 제 2 레이저를 조사하는 제 2 레이저 조사 단계;
에탄올 및 정제수를 포함하는 세척액으로 상기 임플란트를 세척 및 건조하는, 세척 건조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.A method for surface treatment of a dental implant by controlling the irradiation angle of a laser, comprising:
A first laser irradiation step of irradiating a first laser having a first irradiation angle to the implant;
Spraying the surface treatment agent containing Tara gum (Tara gum) on the surface of the implant, treatment agent spraying step;
a second laser irradiation step of irradiating a second laser having a second irradiation angle greater than the first irradiation angle to the implant;
Surface treatment method comprising a; washing and drying step of washing and drying the implant with a washing solution containing ethanol and purified water. 제 1항에 있어서,
상기 제 1 레이저 조사 단계는,
5 내지 20μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 20 ns(nano second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 50 내지 150 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 1 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하고,
상기 제 2 레이저 조사 단계는,
0.5 내지 5μm의 빔 사이즈(beam size) 및 10 내지 50 ps(pico second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 1 내지 10 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 2 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The first laser irradiation step,
A pulse energy of 50 to 150 mJ with a beam size of 5 to 20 μm and a pulse duration of 5 to 20 ns (nano second) pulses of 15 to 50 kHz to have the first irradiation angle Irradiated with a repetition rate,
The second laser irradiation step,
A pulse of 15 to 50 kHz to have the second irradiation angle with a pulse energy of 1 to 10 mJ with a beam size of 0.5 to 5 μm and a pulse duration of 10 to 50 ps (pico second) A method for surface treatment, characterized in that irradiation is performed at a repetition rate. 제 2항에 있어서,
상기 제 2 레이저 조사 단계 이후에는,
0.5 내지 2μm의 빔 사이즈(beam size) 및 5 내지 30 fs(femto second)의 펄스 지속 시간(pulse duration)을 가진 0.1 내지 5 mJ의 펄스 에너지를 상기 제 2 조사각보다 큰 제 2 조사각을 가진 제 3 조사각을 갖도록 15 내지 50 kHz의 펄스 반복 주파수(repetition rate)로 조사하는 제 3 레이저 조사 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.3. The method of claim 2,
After the second laser irradiation step,
A pulse energy of 0.1 to 5 mJ with a beam size of 0.5 to 2 μm and a pulse duration of 5 to 30 fs (femto second) having a second irradiation angle greater than the second irradiation angle A third laser irradiation step of irradiating with a pulse repetition frequency (repetition rate) of 15 to 50 kHz so as to have a third irradiation angle; Surface treatment method characterized in that it is included. 제 3항에 있어서,
상기 제 1,2,3 레이저는,
파장이 1000 내지 1100nm 이고, 빔 품질 계수(Beam Quality Factor, M²)가 1.1 내지 1.5인 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.4. The method of claim 3,
The first, second, and third lasers are
A wavelength of 1000 to 1100 nm, and a Beam Quality Factor (M²) of 1.1 to 1.5, characterized in that the surface treatment method. 제 1항에 있어서,
상기 제 2 레이저 조사 단계 이후에는,
상기 임플란트의 표면에서 발생된 그루브(groove)의 깊이를 측정하는 깊이 측정 단계; 및,
상기 그루브의 깊이의 고저에 따라, 상기 임플란트에 상기 제 1, 2 레이저보다 펄스 에너지가 낮고 펄스 지속 시간이 짧은 제 3 레이저를 추가 조사하는 추가 조사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.The method of claim 1,
After the second laser irradiation step,
Depth measuring step of measuring the depth of the groove (groove) generated in the surface of the implant; and,
According to the height of the depth of the groove, an additional irradiation step of additionally irradiating a third laser having a lower pulse energy and shorter pulse duration than the first and second lasers to the implant; . 제 5항에 있어서,
상기 깊이 측정 단계는,
복수의 상기 그루브 중에서 가장 깊은 그루브의 깊이인 제 1 깊이를 파악하는 제 1 깊이 파악 단계와,
복수의 상기 그루브 중에서 두 번째로 깊은 깊이인 제 2 깊이를 파악하는 제 2 깊이 파악 단계 및,
상기 제 1 깊이 및 상기 제 2 깊이를 기반으로 상기 그루브에 대한 평균 기준 깊이를 산출하는 기준 깊이 산출 단계를 포함하고,
상기 추가 조사 단계는,
상기 평균 기준 깊이의 고저에 따라, 상기 임플란트에 상기 제 1, 2 레이저보다 펄스 에너지가 낮고 펄스 지속 시간이 짧은 제 3 레이저를 추가 조사하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.6. The method of claim 5,
The depth measurement step,
A first depth determination step of grasping a first depth that is the depth of the deepest groove among the plurality of grooves;
A second depth determination step of grasping a second depth, which is the second deepest depth among the plurality of grooves, and;
a reference depth calculation step of calculating an average reference depth for the groove based on the first depth and the second depth;
The additional investigation step is
According to the height of the average reference depth, a third laser having a lower pulse energy and a shorter pulse duration than the first and second lasers is additionally irradiated to the implant, the surface treatment method. 제 6항에 있어서,
상기 평균 기준 깊이는,
다음의 수학식 1을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
수학식 1.
Figure 112021069401726-pat00009

(여기서, MSD는 평균 기준 깊이,
Figure 112021069401726-pat00010
은 제 1 깊이,
Figure 112021069401726-pat00011
는 제 2 깊이,
Figure 112021069401726-pat00012
은 홀의 평균 깊이)7. The method of claim 6,
The average reference depth is,
The surface treatment method, characterized in that calculated through the following Equation 1.
Equation 1.
Figure 112021069401726-pat00009

(where MSD is the mean reference depth,
Figure 112021069401726-pat00010
is the first depth,
Figure 112021069401726-pat00011
is the second depth,
Figure 112021069401726-pat00012
is the average depth of the hole) 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 표면 처리제는,
증류수(distilled water) 75 내지 93 중량부와 타라검 5 내지 20 중량부, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) 2 내지 10 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계;
상기 제 1 혼합액 90 내지 97 중량부와, 디페닐실란디올(diphenylsilandiol) 1 내지 8 중량부 및, 알루미늄티타네이트(aluminium titanate) 1 내지 5 중량부를 을 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계;
상기 제 2 혼합액 90 내지 95 중량부와, 말토덱스트린(maltodextrin) 1 내지 5 중량부 및, 세트리모늄클로라이드(Cetrimonium Chloride)를 포함하는 항균성 처리제 1 내지 8 중량부를 혼합하여 표면 처리제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The surface treatment agent,
Preparing a first mixed solution by mixing 75 to 93 parts by weight of distilled water, 5 to 20 parts by weight of tara gum, and 2 to 10 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone;
preparing a second mixed solution by mixing 90 to 97 parts by weight of the first mixed solution, 1 to 8 parts by weight of diphenylsilandiol, and 1 to 5 parts by weight of aluminum titanate;
Completing the surface treatment agent by mixing 90 to 95 parts by weight of the second mixture, 1 to 5 parts by weight of maltodextrin, and 1 to 8 parts by weight of an antimicrobial treatment agent containing Cetrimonium Chloride; Characterized in that produced through, the surface treatment method. 제 9항에 있어서,
상기 항균성 처리제는,
프로필알코올 65 내지 80 중량부와, 세트리모늄클로라이드 15 내지 25 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 혼합액을 제조하는 단계;
상기 1차 혼합액 85 내지 97 중량부와, 수산화바륨(Barium Hydroxide) 1 내지 10 중량부와 1-(2-하이드로에틸)-2-피롤리돈(1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 혼합액을 제조하는 단계;
상기 2차 혼합액 92 내지 98 중량부와, 산화아연(Zinc Oxide) 1 내지 5 중량부 및, 아인산염콤플렉스(Phosphite Complex) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 항균성 처리제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.10. The method of claim 9,
The antimicrobial treatment agent,
Preparing a first mixed solution by mixing 65 to 80 parts by weight of propyl alcohol, 15 to 25 parts by weight of cetrimonium chloride, and 5 to 10 parts by weight of tetraethylammonium hydroxide;
85 to 97 parts by weight of the first mixture, 1 to 10 parts by weight of barium hydroxide, and 1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone (1-(2-hydroethyl)-2-pyrrolidone) preparing a second mixture by mixing 1 to 5 parts by weight;
Completing an antimicrobial treatment agent by mixing 92 to 98 parts by weight of the secondary mixture, 1 to 5 parts by weight of zinc oxide, and 1 to 3 parts by weight of a phosphite complex; Characterized in the surface treatment method.
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