CZ16299A3 - Nová kompozice skla, zejména pro použití v dentální technice, skleněné čepy a podpůrné čepy z ní vyrobené, a způsob výroby těchto skleněných čepů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nové kompozice skla pro použití v dentální technice, zejména pro přípravu skleněných čepů a podpůrných čepů, skleněných čepů a podpůrných čepů z ní vyrobených, a způsobu výroby těchto skleněných čepů.

Dosavadní stav techniky

Chybějící zuby ruší dokonalé uzavření dentice (chrupu) a harmonii žvýkání. Zanedbání toho, značně ovlivňuje somatickou a mentální harmonii. Ztráta molárních zubů je nejčastější případ, který lze nahradit zpočátku vložením můstku. Ovšem, vytvoření trvalého můstku může bránit ztráta zadního zubu, který podpírá konec řady. Tento problém se může vyřešit pouze vyjímatelnou protézou. Nedostatečné žvýkání v důsledku nedostatku náhradních zubů může negativně ovlivňovat žaludeční a střevní funkce. Rovněž se změní estetický vzhled, což může vést k psychickým poruchám.

Je známo několik způsobů náhrady zubů, zahrnujících kromě jiných, způsoby poskytující zvláštní dentální můstky s fixovanými anebo nefixovanými konci, jejichž použití může vést ke známým problémům.

Maďarský patent 210.237 udělený 1. listopadu 1994 se týká náhrady chybějících zadních zubů kovovým můstkem opatřeným skleněným čepem a způsobu výroby uvedeného kovového můstku. Dentální můstek podle výše uvedeného patentu obsahuje konvenční tělo kovového můstku a jeden nebo více skleněných čepů, připojených k tělu kovového můstku svými zúženými konci. Podstata patentu spočívá v tom, že skleněný čep podpírající kovový můstek je vytvořen z taveného skla a odpovídá tvaru sedla zubů a skleněný čep nebo v případě několika skleněných čepů, minimálně jeden z nich je upevněn ke koncovému zadnímu prvku kovového můstku, Při výrobě kovového můstku se zatlačí do vhodného místa modelu, vyrobeného konvenční metodou, roztavená skleněná tyčka, po čemž následuje pomalé ochlazení skleněné formy odpovídající tvaru sedla a po vychlazení se strany, které jsou proti dásním, obrousí a seříznou, skleněný čep se dočasně upevní na model a upevní do předem připraveného kovového můstku. Skleněný čep, který vyrobil německý dentista ze skleněného střepu již v roce 1936, se podobal popsanému prostředku, avšak místo tavení byl vyformován pouze broušením.

Podle výše uváděného maďarského patentu byla skleněná tyčinka tavena při teplotě 524 °C až 526 °C. Vhodná kompozice skla uváděná v popisu byla: 73,0% S1O2; 7,0 % B2O3/AS2O3/AI2O3; 2,5 - 5% MgO a zbytek tvořila směs ZnO/BaO/PbO/Fe₂O3/Na₂O/K2O.

Trvanlivost zvláštních dentálních můstků s nefixovaným koncem se může podstatně zvýšit použitím podpůrného čepu (případně více podpůrných čepů) přizpůsobených odpovídajícímu tvaru dásní. Pokud se týká vlastností upevňovacího prvku kruhového nebo eliptického průřezového tvaru lze stanovit řadu požadavků. Nejdůležitější požadavky jsou:

a) vhodná pevnost, aby vydržel napětí vyplývající ze žvýkání, dlouhodobá odolnost vůči chemickým reakcím, ke kterým dochází v ústech;

b) dlouhodobá tkáňová snesitelnost a inakti vita při použití v lidském organismu;

c) příslušné charakteristické vlastnosti měknutí při zpracování v dentálních laboratorních podmínkách a následující plasticita tak, aby jeho struktura zůstala neaktivní a jeho pevnost se zachovala i při zatížení žvýkáním.

Podle zkušeností, tyto požadavky splňují obzvláště anorganická skla. Avšak, v důsledku svého složení se většina skel nehodí pro dentální účely. Některá jiná skla lze použít jako kompromisní řešení. Proto je třeba získat sklo zvláštního složení splňující co nejlépe popisované podmínky použití. Cílem tohoto vynálezu bylo vyvinout takovéto sklo zvláštního složení.

0 0 · · · ·

9« · · *

Φ 0 · * « 0 0 » · • a 0 · · · 0 0 0 · ·

0 0*

0 0 • a 0 · 0 0 0 *

Tak zvaný podpůrný čep, vytvářený jako podpěra volného konce dentálního můstku musí mít značnou mechanickou odolnost, aby vydržel všeobecně známý vysoký tlak a střižné síly, ke kterým dochází pří žvýkání, a to i při zvážení změněného rozložení napětí ve srovnání s konvenčně upevněnými můstky. Pro tento účel se zdá být vhodné silikátové sklo prosté vnitrního pnutí, jehož modul pružnosti se obvykle pohybuje v rozmezí 500-800 mPa a jeho pevnost v tlaku je ve srovnání s konvenčními plastickými materiály vysoká.

Stupeň Mohsovy tvrdosti 5-7 tohoto skla je dostatečně vysoký k tomu, aby byl vytvořen podpůrný čep, který by nebyl poškrábán potravou. Konkrétně jde o to, že při zlomech hrají důležitou úlohu povrchové mikrotrhliny. Takovéto mikrotrhliny by mohly zhoršit mechanické vlastnosti čepu. Toto sklo vykazuje vysokou odolnost proti obrušování, třebaže v aplikaci podle vynálezu je zřejmé, že nebude vystaveno tak intenzívní erozi jako zuby.

Termická a elektrická vodivost skla je nízká. Není tu nebezpečí, že sklo vytvoří v ústech galvanický článek a urychlí korozi dílů vyráběných z jiných kovů a zabudovaných v ústech.

Strukturální materiál, který se má vkládat, by především měl mít chemickou odolnost. Tento požadavek silikátová skla obvykle splňují. Ovšem, měla by se zvážit vzájemná reakce mezi sklem a roztoky, se kterými jsou skla v kontaktu, jako jsou sliny. Tyto reakce se mohou v zásadě rozdělit do dvou procesů, které působí ve vzájemné interakci. Důsledkem prvního procesu přicházejí vodíkové ionty na povrch skla z roztoku, pomalou difúzí pronikají do vnitřku skla. Současně s tím přecházejí alkalické ionty, zvláště pak sodíkové ionty, do roztoku v množství ekvivalentním vodíkovým iontům. Tento parciální proces vytváří alkalický roztok. Druhý proces má za následek pomalou degradaci polymerové struktury skla, během které všechny prvky vytvářející sklo přecházejí do roztoku. Oba procesy obvykle probíhají za normálních tělesných teplot pomalu, ale rychlost se může měnit podle složení skla. V nevýhodném případě je třeba vzít v úvahu podstatný místní vzrůst hodnoty pH a/nebo rozpouštění toxických materiálů škodlivých pro organismus.

Výběr struktury materiálu a jednoduchost technologie, která se má používat, jsou rovněž důležité faktory. To znamená, že podpůrný čep by se mohl formovat a upevňovat v můstku v běžných dentálních mechanických laboratořích poměrně snadno a v krátké době. Z tohoto hlediska je zvlášť výhodný dentální skleněný čep. Skleněný čep podle vynálezu se může jednoduše zahřát až na příslušnou teplotu, potom nalisovat do příslušného místa sádrového modelu, především použitím nástroje zkonstruovaného pro tento účel a potom se řádně ochladí tak, aby se zabránilo nepříznivému pnutí ve hmotě. Výše uvedený maďarský patent nesplňuje všechny tyto uváděné požadavky.

Cílem předloženého vynálezu je poskytnout plně biokompatibilní materiál, který lze rovněž komerčně připravovat tak, že fyzikální a chemické charakteristické vlastnosti všech částí produktu trvale splňují výše uvedené hlavní požadavky.

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu je kompozice skla pro dentální techniku sestávající z 70 - 75% oxidu křemičitého Si0₂

-18% oxidu boritého B2O3

- 8% oxidu sodného Na₂O 0,5 - 2,0% oxidu draselného K₂O 0,8 - 2% oxidu hlinitého AI₂03.

Fyzikální charakteristické vlastnosti materiálu jsou:

Materiál skla se taví v peci při teplotě 1560 °C -1600 °C.

Pracovní teplota: 1 400 °C

Koeficient délkové roztažnosti: 4 - 4,2.10⁵ K'¹ .

Pevnost v tlaku: 120-150 mPa.

Odolnost proti kyselinám: hydrolytická třída I.

Odolnost proti zásadám: hydrolytická třída II.

• « _v · a » * « * · · · * · · < 4 4 · 4 · · »·· fl« «4 444 44 44

Při zkoušení kompozice bylo uvedeno, že vedle hlavních složek může obsahovat bezvýznamná množství zinku a hořčíku, jako doprovodné nečistoty (Zn 0,01% a MgO 0,006%), které ovšem zůstávají neaktivní a neschopné ovlivnit podráždění a způsobit poškození zdraví. Kompozice neobsahuje olovo nebo barium, které jsou zdraví škodlivé.

Teplota měknutí je dostatečně nízká, aby umožňovala formování materiálu zdroji tepla, které jsou k dispozici v dentální laboratoři. Tato výhodná vlastnost je důsledkem vysokého obsahu boritanu, což umožňuje snížení jinak nepostradatelného vysokého obsahu alkalických kovů. Snížení koncentrace oxidu sodného velmi výhodně ovlivňuje chemickou odolnost. Na jedné straně je nízký obsah alkalických kovů výhodný, protože množství materiálů přecházejících ze skla v důsledku koroze do organismu je malé a také, že zanedbatelné množství rozpuštěných složek je netoxické. Na druhé straně je výhodou, že v důsledku nízké koncentrace sodíku nezpůsobuje koroze podstatné zvýšení hodnot pH v blízkosti dásní.

Význakem předloženého vynálezu je dále skleněný čep vyrobený z výše uvedené kompozice skla, která je s výhodou k dispozici ve formě vhodné pro použití v dentální laboratoři.

Podle procesu popsaného v dříve uvedeném maďarském patentu, se skleněný čep vytváří vtlačováním skleněné tyčinky do modelu. Skleněná tyčinka se musí roztavit v poměrně značné délce a během vtlačování do modelu, má skleněný čep tendenci k deformaci v podélné ose skleněné tyčinky. V souladu s tím je způsob komplikovaný a bez příslušné dovednosti je zde riziko vysokého odpadu.

Složení materiálu, a tím i fyzikální a chemické charakteristické vlastnosti skla podle předkládaného vynálezu jsou konstantní, což zajišťuje snadnou manipulaci.

Φ · φ * · * · • · » · · · · • φ # · φ · * ♦ · · « » · » ► φ· β · * *

Vynález je dále objasněn pomocí připojených výkresů, kde obr. 1 ukazuje výrobní postup před-formovaného skleněného čepového produktu použitého pro výrobu podpůrného čepu. Obr. 2 je řezem před-formovaného produktu a zvláštního nástroje (upevňovacího nástroje) používaného pro aplikaci skleněného čepu. Obr. 3 ukazuje řez podpůrným čepem umístěným na dásni, jehož tvar je formován podle ní.

Výhodný způsob výroby a použití skla podle tohoto vynálezu je dále podrobně vysvětlen.

Sklo se taví ze základního materiálu, jehož složení odpovídá výše uvedenému popisu při 1580 °C - 1600 °C, nejlépe v peci zkonstruované a udržované pro tento účel (v případě pece používané pro jiné účely, částice zbývající na stěnách tavícího kelímku mohou vést k nežádoucí kontaminaci, proto je vhodné je odstranit), potom se vytahují 4 mm silné skleněné tyčky. Skleněné tyčky se chladí řízeným chlazením, aby se zabránilo nevhodnému vnitrnímu pnutí, protože zahřívaná skla, v závislosti na složení materiálu, reagují různými způsoby na venkovní teplotu. Ve skle podle tohoto vynálezu může dojít k nepříznivému pnutí během rychlého ochlazení, proto se při ochlazování musí použít řízení chladicí teploty základního materiálu až do ochlazení pod 450 °C.

Takto vyrobené tyčinky vytvářejí základní materiál (polotovar) pro výrobu čepu. Nářadí používané pro výrobu čepů jsou: kyslík-propanový hořák, tlakový lis obsahující tvar čepu podle obr.1, kleště a tepelná komora nebo tepelně izolační podložka pro ochlazení konečného výrobku podle této technologie.

Nejvýhodnější postup výroby čepu podle vynálezu spočívá v tom, že předem vyrobené skleněné tyčinky se zahřívají pomocí hořáku na 900 °C - 1200 °C a lisuji se do formy předehřáté na 600 °C - 700 °C a udržované trvale na teplotě 600 °C - 700 °C pomocí zvláštního hořáku. Lisovací forma by se měla udržovat na této teplotě, protože za vyšších teplot by se materiál mohl lepit na nástroj a při nižších teplotách by se produkt mohl ochladit příliš rychle a to by vytvářelo škodlivé pnutí. Poté, co sklo získalo tvar lisovací formy (asi 1 sekunda) oddělí * fl fl • fl fl se od tyčinky pomocí plamene, čep se odstraní z lisovací formy pomocí vytlačovacího trnu a umístí se do tepelné komory, kde se postupně ochlazuje na teplotu místnosti.

Následné se konvexní povrch vytvořený na místě oddělení vyleští kolmo k podélné ose pomocí diamantových kotoučů, čímž se usnadní další práce dentisty.

Takto získaný čep je připraven pro komerční prodej nebo přímé použití.

Dentistova práce na formování podpůrného Čepu se provádí takto:

Skleněný čep se umístí do svorek podle obr. 2 a zahřeje se kyslík/propanovým hořákem do bílého žáru, na teplotu asi 900 °C - 1200 °C, až materiál změkne a stane se deformovatelným.

Změklý materiál se pevným pohybem zatlačí kolmo ke stěně na místo naznačeném na připraveném sádrovém modelu, následně se povrch opět opakovaně krátkou dobu zahřívá držením nad plamenem, potom se vloží a pokryje keramickými materiály, kde podpůrný čep připravený popsaným způsobem rovnoměrné jednostupňově chladne ve své celé hmotě minimálně pod teplotu 450 °C a tak se zabrání škodlivému pnutí na lisovaném povrchu.

Konec opěrného čepu opačný k lisovanému povrchu se vytváří podle požadavků pro vložení do můstku, pomocí diamantového řezače a diamantové brusky běžně používaných v průmyslu skla. Podpůrný čep připravený tímto způsobem se upraví tak, aby odpovídal čepu zubu na modelu a zafixuje se do dokončovaného můstku cementem.

Podpůrné čepy vyráběné ze skla podle vynálezu a/nebo podpůrné čepy podle vynálezu byly použité u zhruba 150 pacientů, u kterých se prováděla periodická makro-vyšetření, rentgenové kontroly a pokud to bylo možné, zkouškami upevněného a později odstraněného dentálního můstku. Nebyly zjištěny žádné patologické změny, ani v prostředí pod podpůrným čepem, ani v sousedním okolí. Porovnáním panoramatických rentgenových snímků před a po práci se zjistilo, že obrysy kosti pod podpůrným čepem a posledním čepovým zubem byly stejné.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kompozice skla, zejména pro použití v dentální technice, sestávající z

   70 - 75% oxidu křemičitého Si0₂ 12 -18% oxidu boritého B₂0₃ 4 - 8% oxidu sodného Na₂0 0,5 - 2,0% oxidu draselného K₂O 0,8 - 2% oxidu hlinitého AI₂0₃.
2. 2. Skleněný čep vhodný pro přípravu biokompatibilního dentálního podpůrného čepu, vyznačený tím, že je vyroben z kompozice skla podle nároku 1.
3. 3. Způsob výroby skleněného čepu podle nároku 2, vyznačený tím, že se kompozice skla zahřívá na teplotu 900 °C - 1200 °C, vylisuje do tvaru v lisovací formě a potom kontinuálně chladí v jednom kroku na teplotu místnosti.

   Použití kompozice skla podle nároku 1 nebo skleněného čepu podle nároku 2, při přípravě podpůrného čepu pro skrytý nebo neskrytý dentální můstek vyrobený z kovu nebo jiného materiálu.