特許 5904963 スクリューインプラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5904963

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】スクリューインプラント

(51)【国際特許分類】

   A61C 8/00 20060101AFI20160407BHJP

   F16B 33/02 20060101ALI20160407BHJP

   F16B 39/30 20060101ALI20160407BHJP

【ＦＩ】

   A61C8/00 Z

   F16B33/02 A

   F16B39/30 Z

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-55917(P2013-55917)

(22)【出願日】2013年3月19日

(65)【公開番号】特開2014-180366(P2014-180366A)

(43)【公開日】2014年9月29日

【審査請求日】2015年8月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511280250

【氏名又は名称】デジタルソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146020

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 善光

(74)【代理人】

【識別番号】100062328

【弁理士】

【氏名又は名称】古田 剛啓

(72)【発明者】

【氏名】上田 寛治

(72)【発明者】

【氏名】川岡 拓司

(72)【発明者】

【氏名】荒古江 圭嗣

(72)【発明者】

【氏名】田中 栄二

(72)【発明者】

【氏名】黒田 晋吾

【審査官】 川島 徹

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５１４８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００８８７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０５７７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３１６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０２６１２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４８６３３８３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｃ ８／００

Ｆ１６Ｂ ３３／０２

Ｆ１６Ｂ ３９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科矯正用として使用するネジタイプのスクリューインプラントであって、ネジ山の進み側フランク角を５°〜２０°及び追い側フランク角を２０°〜４０°とし、かつ追い側フランク角を進み側フランク角より大きく設定することによって、ネジ山を形成する追い側フランク面の面積を進み側フランク面の面積よりも広くし、ネジ谷底に円筒形状を形成し、
及び、ネジ先側を先細りとしたテーパー形状のテーパー角度を２°〜５．０°としたことを特徴とするスクリューインプラント。

【請求項2】

前記テーパー形状部のそれぞれのネジ山の高さを頭部直近のネジ山の外径の１０〜２５％未満として、追い側フランク面の面積を進み側フランク面の面積よりも広くすることを特徴とする請求項１に記載のスクリューインプラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯科矯正用や歯科補綴用インプラント等の固定用として使用することのできるスクリューインプラントに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、歯科矯正用や歯科補綴用としてのスクリューインプラントが急速に使用されるようになっている。このスクリューインプラントはネジ状であり、歯茎の上から歯を支持している歯槽骨に埋入し（ネジ込み）、ワイヤー等の矯正部材によって歯を強制的に正常な位置に移動させるために、当該矯正部材の固定源として使用されたりされている。

【0003】

例えば、特許文献１には、上部にヘッドが形成されており、その下部には弾性部材を固定する固定部と、工具を結合する工具固定部と、歯槽骨に植立される植立部と、所定の長さを有するネジとが順次に形成されたインプラントであって、前記ネジは、上広下狭の円錐形からなり、該円錐形からなるネジ山のうち、上部１層又は２層以上のネジ山先端は所定の幅を有する面が形成され、その下部のネジ山先端は鋭角が形成されているスクリューインプラントが開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、歯に移動力を加えてその歯の位置を矯正するための付勢部材を固定するための歯科矯正用インプラントアンカーであって、先端から末端方向に、順に、ネジ部、第一嵌合部、中間部、第二嵌合部、および頭部を具備してなり、前記二つの嵌合部は、それぞれ先端側端部の外径が末端側端部の外径よりも小さい円錐台状の形状であり、前記中間部は、第一嵌合部の末端側端部断面と、第二嵌合部の先端側端部断面とで画成される円錐台状の空間内部に構成されている歯科矯正用インプラントアンカーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００６−５１４８４０号公報

【特許文献2】特開２０１１−１３５９１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

歯科矯正用に使用されるスクリューインプラントは、歯列を矯正する際の矯正部材（ワイヤー等）等の固定源として使用されるため、食事などにおける顎を繰り返し動かすときに生ずる振動などによって、スクリューインプラントが埋入された状態で歯槽骨との接触面に隙が生じてきて緩むことなく、また埋入していたスクリューインプラントが歯槽骨から抜けるのでなく、強固に固定される必要がある。また、歯間などの狭い箇所に設ける必要があるため、安定姿勢で正確かつ容易に埋入される必要がある。さらに、歯列の矯正が完了した後には、スクリューインプラントを容易に外すことができる必要がある。

【0007】

しかし、特許文献１に記載されたような従来からの歯科矯正用スクリューインプラントは、例えば２年にわたる治療等の長期間にわたる矯正治療中に破断や脱落してしまうという問題や、繰り返し振動による影響で治療中に緩みが生じ歯科矯正具がしっかりと治療対象の歯を固定できないという問題が発生しており、その割合は埋入した歯科矯正用スクリューインプラントのうちの２３．２％にも上るという報告もある。

【0008】

スクリューインプラントが脱落してしまうと、歯列の矯正を的確に行うことができない。また、スクリューインプラントが破断した場合には、歯槽骨に残存する断片を除去するための手術が必要であり、また、その手術は極めて困難であるため歯槽骨を損傷してしまい易い等の深刻な問題が発生する。

【0009】

そこで、特許文献２に記載の発明が開示されたが、特許文献２に記載された発明は歯の噛み合う方向に対して略直角方向である略水平方向に埋入しているため、歯の噛み合い方向と同じ方向の振動を繰り返し受けると螺子部の長さが短いなどから上下方向で取り付けなければならないときには緩みや抜けが生じやすいのが懸念されるという問題があった。

【0010】

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、歯科矯正用などとして使用することのできるスクリューインプラントにおいて、歯槽骨等などの骨に緩むことなく長期間にわたって強固に固定することができ、埋入又は取り外しを容易に行うことのできるスクリューインプラントを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載のスクリューインプラント１は、歯科矯正用として使用するネジタイプのスクリューインプラント１であって、ネジ山２ａの進み側フランク角βを５°〜２０°及び追い側フランク角αを２０°〜４０°とし、かつ追い側フランク角を進み側フランク角より大きく設定することによって、ネジ山２ａを形成する追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも広くし、ネジ谷底に円筒形状を形成し、
及び、ネジ先側を先細りとしたテーパー形状のテーパー角度を２°〜５．０°としたことを特徴とする。

【0012】

それぞれのネジ山２ａのフランク面の面積Ｗは、式１により求められる。式１において、ｄ１は外径、ｄ２は谷の底の径、ｈはネジ山の高さＨにｔａｎ（フランク角（追い側フランク角α又は進み側フランク角β））を乗じた値を意味する。

【0013】

【数1】

【0014】

【数2】

【0015】

［数１］及び［数２］より、ネジ山２ａのフランク面の面積Ｗは、外径を示すｄ１、谷の底の径を示すｄ２、ネジ山の高さＨ、追い側フランク角α又は進み側フランク角βにより決定されることがわかる。

【0016】

請求項２に記載のスクリューインプラント１は、請求項１において、前記テーパー形状部のそれぞれのネジ山２ａの高さＨを頭部３直近のネジ山２ａの外径の１０〜２５％未満として、追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも広くすることを特徴とする。

【0017】

請求項２に記載のスクリューインプラント１は、請求項１において、ネジ山２ａの進み側フランク角βを５°〜２０°及び追い側フランク角αを２０°〜４０°とし、かつテーパーネジのそれぞれのネジ山２ａの高さＨを頭部３直近のネジ山２ａの外径の１０〜２５％未満として、追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも広くすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１に記載のスクリューインプラント１は、ネジの進行方向の歯槽骨との接触面の面積をネジの抜け方向の歯槽骨との接触面の面積よりも狭くし（すなわち、ネジの抜け方向の歯槽骨との接触面積（追い側フランク面Ｆ１）を、ネジの進行方向の歯槽骨との接触面積（進み側フランク面Ｆ２）よりも大きくし）、かつネジ先側が先細りするテーパーを設けたことから、長期にわたる矯正治療中の顎運動による繰り返し振動が生じ、歯の矯正具等による繰り返し引っ張り荷重を受けても、あるいは骨吸収による顎とスクリューネジ部との空隙が生じても、歯槽骨から抜けにくく、かつ歯槽骨との接触面に隙が生じにくいので緩みにくいという効果が生じ、数年という長期にわたり歯槽骨に埋入したままで固定することができる。

【0019】

すなわち、このスクリューインプラント１のネジ本体２は先細りテーパー状に形成されているため、あらかじめドリルで穿設された小穴に埋入されたネジ本体２のネジ山２ａのフランク面が、その全長にわたって常に歯槽骨に強く接触するからである。すなわち、ネジ本体２の先端部分によって形成されるいわゆるネジ道を、それより後続の大径であるネジ山２ａが少しずつ拡げるようにして埋入され、そのネジ山２ａの外周面であるフランク面の全体が歯槽骨を押圧した状態となるからである。

【0020】

ちなみに、ネジ本体２をストレート状に形成すると、その先端部分を除く部分は、当該先端部分によって形成されたネジ道を拡げることなく埋入されるため、歯槽骨に強く接触しない。従って、歯槽骨に対する組付き力は、本発明に係る先細り状のスクリューインプラント１と比較して弱くなる。

【0021】

また、ネジ本体２のテーパー角度θを０．５°〜５．０°の範囲に設定したことによって、歯槽骨に強固に固定することができる。すなわち、テーパー角度θを０．５°以下に設定すると、ネジ本体２がストレート状である従来のスクリューインプラントとの違いが微少となり、その逆に、５．０°以上に設定すると歯槽骨への埋入が困難となってしまうからである。

【0022】

さらに、ネジ山２ａを形成する進み側フランク面Ｆ２の面積を追い側フランク面Ｆ１の面積よりも狭くしている。ネジ山２ａの山の頂から谷底までの外面であるフランク面は埋入させたときに歯槽骨と直接に接触する面であることから、前記フランク面の面積が大きい方がネジ山２ａと歯槽骨との接触抵抗が高くなり、かつ歯槽骨に対するネジ山２ａのフランク面の押圧力が大きくなる。

【0023】

本発明のスクリューインプラント１のネジ本体２はネジ先側を先細りさせたテーパーネジであるので、スクリューインプラント１を進み方向側に動かそうとする外力に対しては歯槽骨に螺入させるときに形成された孔が進み側にいくほど小さいし、ネジ山２ａはネジ先側から頭側にいくほど大きいので、歯槽骨の面にネジ山２ａの進み側のフランク面Ｆ２が強く干渉する。これにより、スクリューインプラント１を進み方向側に動かそうとする外力に対しては、スクリューインプラント１は動かないので、緩みが生じにくいという効果を奏する。

【0024】

しかし、スクリューインプラント１を頭側に動かそうとする外力に対しては歯槽骨に螺入させるときに形成された孔が頭側にいくほど大きいし、ネジ山２ａは頭側からネジ先側にいくほど小さいので、歯槽骨の面にネジ山２ａの追い側のフランク面Ｆ１は弱い干渉をする。これにより、スクリューインプラント１を頭側に動かそうとする外力に対しては、スクリューインプラント１は動きやすいので、緩みが生じやすいという問題があったが、ネジ山２ａを形成する追い側フランク面Ｆ１の面積を広く設定するので、ネジ山２ａと歯槽骨との接触抵抗が高くなり、かつ歯槽骨に対するネジ山２ａのフランク面の押圧力が大きくなるようにしたので、スクリューインプラント１を頭側に動かそうとする外力に対しては、スクリューインプラント１は動かないので、緩みが生じにくいという効果を奏する。

【0025】

また、上記の構成としたことによって、当該スクリューインプラント１の埋入又は取り除きを容易に行うことができる。すなわち、スクリューインプラント１は、先細りテーパー状に形成されたネジ本体２の外周面が、前記したように、その先端部から後端部に向かって、歯槽骨にすでに形成されているネジ道を少しずつ拡げるように接触して螺入させていきながら埋入されるからである。

【0026】

さらに、当該スクリューインプラント１を取り除く際には、ネジ本体２によって先細りのテーパー状に形成されたネジ道を逆方向に回転させながら引き抜くため、上端部を除く部分は引き抜かれるに従って歯槽骨との接触力が徐々に弱くなる。従って、極めて容易に取り外すことができる。

【0027】

請求項２に記載のスクリューインプラント１は、請求項１に記載の発明と同じ効果を奏するとともに、特に歯槽骨からスクリュープラント１を抜けにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明に係るスクリューインプラントを示す概要正面図である。

【図2】図１に示すスクリューインプラントのネジ山部の拡大断面図である。

【図3】本発明に係るスクリューインプラントの頭部の他の形状を示す概要正面図である。

【図4】本発明のスクリューインプラントを歯槽骨に埋入した状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明に係るスクリューインプラント１は、図１に示すように、歯科矯正用や歯科補綴用として使用するネジタイプのスクリューインプラント１であって、ネジ山２ａを形成する追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも１倍超〜２倍広くし、かつ、ネジ先側を先細りとしたテーパー形状のテーパー角度θを０．５°〜５．０°とする。

【0030】

スクリューインプラント１は、ネジ本体２と、頭部３と、その間に設けられた連設部４を備え、材質はステンレスやチタン等で造られる。歯科矯正用や歯科補綴用の全長は一般的に約５〜２０ｍｍである。そして、図４に示すように、歯Ｔの近傍において歯茎Ｃの上から歯槽骨に埋入して、歯列を矯正するワイヤー等の矯正部材Ｍの固定源となる。

【0031】

頭部３は、図１に示すように、その上端部に形成された平面円形状の頂部３ｂと、その下位に連設された平面正六角形状の操作部３ｃと、頂部３ｂと操作部３ｃとの間に形成された締結部３ａからなる形態、又は、図３に示すように、頭部３に形成した締結部３ａに穴部を設けた形態などがある。前記平面正六角形状の形態及び前記穴部を設けた形態とも、いずれも歯列を矯正する場合に使用される。

【0032】

連設部４は円柱状のストレート状に形成され、その外径はネジ本体２のネジ山２ａの山の頂の直径と同じ外径に設定され、連設部４の長さはスクリューインプラント１を埋入完了したときにスクリューインプラント１のネジ本体２に歯肉が巻き込まない長さに設定される。

【0033】

次に、ネジ本体２について説明する。ネジ本体２はオネジであり、軸部の形態及びネジ部の形態から構成される。本発明の軸の形態はテーパー形状である。そして、本発明のテーパー形状は、ネジ先側を先細りとしたテーパー形状のテーパー角度θを０．５°〜５．０°とする。

【0034】

ネジ本体２の軸部の形態の特徴である、ネジ本体２を先細りのテーパー状にしたことによって緩み難くすることができる。すなわち、ネジ本体２の先端部分によって形成されるいわゆるネジ道を、それより後続の大径であるネジ山が少しずつ拡げるようにして埋入され、そのネジ山の外周面であるフランク面の全体が歯槽骨を押圧した状態となり、フランク面（進み側フランク面Ｆ２と追い側フランク面Ｆ１）がその全長にわたって常に歯槽骨に強く接触するからである。

【0035】

また、ネジ本体２を先細りのテーパー状に形成したことにより、埋入時における接触抵抗を小さくすることができさらに容易に螺入を行うことができる。

【0036】

さらに、ネジ本体２を先細りのテーパー状に形成したことにより、引き抜きの際には、当該ネジ本体２の外周面と歯槽骨との接触抵抗を徐々に軽減することができる。これにより、歯槽骨からの撤去も容易に行うことができる。

【0037】

次に、図２に示すように、ネジ部の形態について説明する。ネジ部の形態は一般的にピッチＰ、外径、谷の径、ネジ山２ａの角度で規定できる。外径と谷の径の差の１／２をネジ山の高さＨと呼び、ネジ山２ａの角度は追い側フランク角α及び進み側フランク角βの合計で規定される。そして、ネジの抜け方向の歯槽骨と接触する斜面を追い側フランク面Ｆ１と表し、ネジの進行方向の歯槽骨と接触する斜面を進み側フランク面Ｆ２と表している。

【0038】

ネジ山２ａのフランク面の追い側フランク面Ｆ１又は進み側フランク面Ｆ２の面積は、外径、谷の底の径、ネジ山の高さＨ、追い側フランク角α又は進み側フランク角βにより決定される。したがって、上記要素の大きさによってフランク面の追い側フランク面Ｆ１と、進み側フランク面Ｆ２の面積
との比較ができ、それぞれの面積を求めることができる。

【0039】

本発明のスクリューインプラント１は、追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも１倍超〜２倍広くすることとし、ネジ山の進み側フランク角を５°〜２０°及び追い側フランク角を２０°〜４０°とし、かつテーパーネジのそれぞれのネジ山２ａの高さを頭部３直近のネジ山２ａの外径の１０〜２５％未満としている。

【0040】

歯科矯正用や歯科補綴用として使用するネジタイプのスクリューインプラントは、一般的にネジの進行方向側（進み側）の接触面積（フランク面の面積）が抜け方向側（追い側）の接触面積（フランク面の面積）と同一に設定されていることから、本発明の追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも１倍超とし、螺入のしやすさを考慮して追い側フランク面Ｆ１の面積を進み側フランク面Ｆ２の面積よりも２倍以下とした。

【0041】

ネジ山の進み側フランク角は、５°未満であると螺入しにくくなり、２０°超であるとネジ山の角度が大きくなり過ぎるため螺入しにくくなる。

【0042】

テーパーネジのそれぞれのネジ山の高さが頭部直近のネジ山の外径の１０％未満になると、接触面積（フランク面の面積）が小さくなるので、締付力、締付トルク又は緩みトルクが減少するからであり、テーパーネジのそれぞれのネジ山の高さを頭部直近のネジ山の外径の２５％以上になると、ネジ本体２の軸部の直径すなわち谷の径が小さくなり過ぎネジ本体２が折損しやすいからである。

【0043】

ネジ部の形態の特徴として、ネジの抜け方向の歯槽骨との接触面積（追い側フランク面Ｆ１）を、ネジの進行方向の歯槽骨との接触面積（進み側フランク面Ｆ２）よりも大きくしたので、長期にわたる矯正治療中の顎運動による繰り返し振動が生じ、歯の矯正具等による繰り返し引っ張り荷重を受けても、あるいは骨吸収による顎とスクリューネジ部との空隙が生じても、歯槽骨から抜けにくく、かつ歯槽骨との接触面に隙が生じにくいので緩みにくい。これにより、数年という長期にわたり歯槽骨に埋入したままで固定することができる。

【0044】

本発明に係るスクリューインプラント１の性能を確認するために、第一にテーパー角を同一にして進行方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を抜け方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積より小さくした形態の場合、第二に進行方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を抜け方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積より小さくしその接触面積比率を同一にしてテーパー角を設けた形態とストレートの形態の場合の比較を試験した。

【0045】

第一の試験について説明する。試験に供するスクリューインプラントについては、同一設定として、テーパー角を１°、ピッチを０．５、頭の直近のネジ本体の外径を１．４ｍｍ、ネジ山の高さを０．２ｍｍとし、材質をステンレスとし、異なる設定として、比較対象のスクリューインプラントの進み側フランク角及び追い側フランク角をともに２２．５°とし、本発明のスクリューインプラント１の進み側フランク角を１０°及び追い側フランク角を３５°とした。ネジ山の高さが同一の場合においては進み側フランク角を追い側フランク角より小さくした方が進行方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を抜け方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積より小さくすることになる。

【0046】

そして、人工骨に対してスクリュープラントを埋め込み、埋め込み完了後の直後において、締付方向の締付トルクと緩み方向の緩みトルクを測定した。締付トルク及び緩みトルクとも高トルクの方が人工骨に対して固着性が高いことを示し、顎の運動による繰り返し振動によって緩みにくいことを示す。その結果を表１に示す。

【0047】

【表1】

【0048】

表１より、テーパー角が同一でも、進行方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を抜け方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積より小さくした形態の本発明の方が、進行方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を抜け方向側のネジ山と歯槽骨との接触面積を同一とする比較品より、締付方向側で締付トルクが約３５％高くなり、緩み方向側で緩みトルクが約３０％高くなっていることが示されている。これにより、本発明のスクリューインプラント１は顎の運動による繰り返し振動によって緩みにくいことが示された。

【0049】

次に、第ニの試験についてシミュレーションした結果を説明する。シミュレーションの対象としたスクリューインプラントについては、同一設定として、ピッチを０．５、頭の直近のネジ本体の外径を１．４ｍｍ、ネジ山の高さを０．２ｍｍ、進み側フランク角を１０°、追い側フランク角を３５°、材質をステンレスとし、異なる設定として、ネジ本体２の形態を、比較対象のスクリューインプラントは円柱状のストレート形状とし、本発明のスクリューインプラント１は円錐状のテーパー形状とした。

【0050】

そして、ネジ山の歯槽骨に対する進行方向側又は抜け方向側の締付力をシミュレーションした。締付力が高い方が繰り返し振動に対して緩みにくさが増加する。なお、本発明に係るスクリューインプラント１は、テーパー角度θが１°のものと２°のものを使用した。その結果を、表２に示す。

【0051】

【表2】

【0052】

表２より、ネジ本体２がストレート形状である形態に対して、本発明であるテーパー形状の方が、テーパー角１°で締付力が約２０％高く、テーパー角２°で約６０％高くなることが示されている。これより、ネジ本体２の形状は、テーパー形状にした方がストレート形状に対して、顎の運動による繰り返し振動によって緩みにくいことが示された。

【符号の説明】

【0053】

１ スクリューインプラント
２ ネジ本体
２ａ ネジ山
２ｂ ネジ溝
２ｃ 切欠部
３ 頭部
３ａ 締結部
３ｂ 頂部
３ｃ 操作部
４ 連設部
Ｃ 歯茎
Ｈ ネジ山の高さ
Ｌ 中心線
Ｍ 矯正部材
Ｐ ピッチ
Ｓ 傾斜線
Ｔ 歯
Ｆ１ 追い側フランク面
Ｆ２ 進み側フランク面
Ｒ 曲率半径
θ テーパー角度
α 追い側フランク角
β 進み側フランク角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】