CN107447216A - 一种牙种植体表面处理方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙种植体表面处理方法和设备,本发明中一种牙种植体表面处理方法将酸蚀处理和酸洗处理过程相结合，在钛合金牙种植体表面形成具有纳米级的粗糙表面，该钛合金牙种植体植入人体后粗糙表面能够提高牙种植体与骨组织的骨整合性能；同时一种牙种植体表面处理设备具有自动对中的氧化工装，降低了氧化工装的定位难度，避免了氧化工装在工位移动之间的移位，实现了牙种植体表面处理方法的自动完成，并且保证牙种植体的表面的处理效果。

Description

一种牙种植体表面处理方法和设备

技术领域

本发明属于口腔钛合金牙种植体技术领域，具体涉及一种钛合金牙种植体表面改性的处理方法。

背景技术

牙种植体，是通过外科手术的方式将其植入人体缺牙部位的上下颌骨内，待其手术伤口愈合后，在其上部安装修复假牙的装置，种植体部分相当于真牙的牙根，因此牙种植体对于整个牙齿的固定起到了至关重要的作用，由于人造牙根将被植入到人的牙槽骨中，所以牙种植体必须具有良好的生物兼容性、强度和工艺性，以便于与人的骨组织结合在一些，持久地使用负重。

牙种植体材料主要有金属与合金材料类(金、316L不锈钢(铁－铬－镍合金)、铸造钴铬钼合金、钛及合金等)和陶瓷材料类两种，目前通常采用的是医用纯钛，钛金属具有良好的生物兼容性，被称为生物金属，可以与人的骨骼牢固地结合在一起，钛的这一特性被称为“骨结合”，是由瑞典的科学家布罗内马克教授在上世纪50年发现的。随后，钛即被应用于牙种植体，并扩展到了其他领域，例如骨科领域等；要让钛更好、更快地与人骨结合，人们做了大量的研究和实践。早期的牙种植体没有特别做表面处理，保持了机械加工表面，之后为了赋予牙种植体更好的生物活性和骨整合性能以满足缩短愈合周期的治疗需求，开始应用表面涂层处理技术，将具有生物活性特性的物质附着于其上(例如：钛浆喷涂表面和羟磷灰石涂层表面)。通过该方法获得的牙种植体兼具微米-纳米多级微结构，解决了表面结构与基地结合力不足的问题；但是由于种植体从制作到保存到最后的临床使用，通常有一段间隔时间，随着保存时间的延长牙种植体表面被空气中碳氢化合物污染的机会就越大，牙种植体的生物学活性就越低；有研究表面新处理未经污染的种植体其骨接触率(BIC)可以达到90％以上而老化的纯钛种植体BIC仅仅不到60％，且骨科内植物在力学环境和生物液体的侵蚀的共同作用下，涂层容易脱落、溶解，造成材料的生物活性降低、使用寿命缩短；另外一个难题是涂层与基体之间存在额外界面，使骨整合长期维持复杂化。因此，非涂层的表面粗化引起人们的重视，表面粗化技术，以便获得某种粗糙的表面，以增大表面积，可使骨与种植体间的结合面积大大增加,例如，专利“CN102232876”通过喷砂和酸蚀的方式加工对牙种植体的表面进行处理，形成逐级减小的多级凹坑，提高牙种植体和牙槽的结合力。

发明内容

为克服现有技术中存在的以下问题：牙种植体表面涂层技术中，表面涂层容易脱落、溶解，造成材料的生物活性降低，与牙槽骨接触力差的问题；本发明提供了一种牙种植体表面处理方法，通过对牙种植体表面进行酸蚀、酸洗和清洗等处理，从而获得一种具有表面为纳米的粗糙结构的牙种植体，使牙种植体获得更好的亲水性，蛋白吸附能力，具有更好的生物学活性。

一种牙种植体表面处理的设备，包括：氧化工装、机械本体、工装移动设备、排风系统和自动控制设备，采用V字型氧化工装，降低了氧化工装的定位难度，避免了氧化工装在工位移动之间的移位，实现了牙种植体表面处理方法的自动完成，并且保证牙种植体的表面的处理效果。

一种牙种植体表面处理的方法：其具体步骤如下：

1)将牙种植体安装在氧化工装上，氧化工装放置到准备工位，工艺参数记录和读取设备扫描条形码输入相应的工艺参数；

2)工装移动设备将氧化工装移动到超声波清洗工位一上对牙种植体进行超声波加热清洗，漂洗温度为30-40℃，清洗时间为1200s，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，该工位具有两个超声波发生器，一个的频率为42KHz，另外一个的频率为86KHz；

3)工装移动设备将氧化工装移动到酸蚀工位进行牙种植体外表面酸蚀处理，酸蚀工位酸蚀槽的溶液为60℃-65℃的盐酸硝酸混合溶液，酸蚀时间为2100s-2400s；

4)工装移动设备将氧化工装移动到纯水喷淋工位，对牙种植体进行常温纯水喷淋300s，然后工装移动设备将氧化工装移动到超声波清洗工位二进行牙种植体超声波加热漂洗1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；

5)工装移动设备将氧化工装移动到酸洗工位对牙种植体酸洗处理，酸洗工位酸洗槽内的混合液为盐酸草酸的混合溶液和水组成，温度80℃，酸洗时间为1500s-1800s；

6)工装移动设备将氧化工装移动到纯水喷淋工位二对牙种植体进行常温纯水喷淋300s；然后工装移动设备将氧化工装移动到超声波漂洗&喷淋工位进行超声波加热漂洗，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率为底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；然后工装移动设备将氧化工装移动到超声波清洗工位三，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率为底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波清洗的超声波频率156KHz；

7)工装移动设备将氧化工装移动到烘干工位，对牙种植体进行热空气干燥。

上述方案中，作为一种具体的实施方式，步骤3)中盐酸硝酸混合溶液的氧化还原电位>280，盐酸硝酸的比例为5.5:1，盐酸的质量浓度为37％，硝酸的质量浓度为68％。

上述方案中，作为一种具体的实施方式，步骤5)中混合液的浓度为16％-18％，其中混合溶液中盐酸草酸的比例为3.5:1，盐酸的质量浓度为37％，草酸的质量浓度为15％。

一种牙种植体表面处理的设备，包括：氧化工装、机械本体，工装移动设备，排风系统和自动控制设备，所述工装移动设备，排风系统和自动控制设备安装在机械本体上，所述工装移动设备搬运氧化工装在机械本体的各工位之间流转，自动控制设备控制氧化工装、机械本体、工装移动设备和排风系统的运行。

在此基础上，所述氧化工装包括酸蚀篮子和氧化吊具，所述酸蚀篮子为框架结构，所述氧化吊具包括V型挂臂，所述V型挂臂的V型最大宽度和所述酸蚀篮子的内腔宽度相等，所述氧化挂具悬挂在所述酸蚀篮子上，并且氧化挂具的下部位于酸蚀篮子内。

在此基础上，所述V型挂臂由两个相同的V字型结构构成，V字型结构分别位于左右两端，每个V字型结构由分离的两个单臂组成。

在此基础上，所述氧化吊具还包括连接件、安装板、固定件、密封垫和牙种植体，所述安装板通过连接件与挂臂连接，所述牙种植体通过固定件和密封垫与安装板连接。

在此基础上，所述排风系统包括千级洁净0.3μ高效过滤器。

在此基础上，所述自动控制设备包括工艺参数记录和读取设备，酸度液位自动控制设备。

在此基础上，所述酸度液位自动控制设备包括液位控制设备和酸浓度控制设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、将酸蚀处理和酸洗处理过程相结合，在钛合金牙种植体表面形成具有纳米级的粗糙表面，该钛合金牙种植体植入人体后粗糙表面能够提高牙种植体与骨组织的骨整合性能。

2、通过自动对中的V字型氧化工装配合工装移动设备对牙种植体表面进行的酸蚀、酸洗和清洗等处理，降低了氧化工装的定位难度，避免了氧化工装在工位移动之间的移位，实现了牙种植体表面处理方法的自动完成，并且保证牙种植体的表面的处理效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3氧化工装的结构示意图；

图4是氧化挂具的结构示意图；

图5浓度控制装置的控制逻辑图；

图6酸度控制装置的控制逻辑图；

图7液位控制装置的控制逻辑图。

图中：1、氧化工装，11、氧化挂具，111、挂臂，1111、单臂，112、连接件，113、安装板，114、固定件、115、密封垫，116、牙种植体，12、酸蚀篮子，2、机械本体，21、工位，211、准备工位，212、超声波清洗工位一，213、酸蚀工位，214、纯水喷淋工位一，215、超声波清洗工位二，216、酸洗工位，217、阳极氧化工位，218、纯水喷淋工位二，219、超声波漂洗&喷淋工位，2110、超声波清洗工位三，2111、烘干工位，2112、完工等待工位，22、机架框体，3、工装移动设备，4、排风系统，5、自动控制设备，51、工艺参数记录和读取设备，52、酸度液位自动控制设备

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

基于本发明中的实施例，一种牙种植体表面处理方法，具体如下:

1)准备工作：将牙种植体116安装在氧化工装1上，氧化工装1放置到准备工位211，工艺参数记录和读取设备51扫描条形码输入相应的工艺参数；

2)牙种植体清洗：工装移动设备3将氧化工装1移动到超声波清洗工位一212上对牙种植体116进行超声波加热清洗，漂洗温度为35℃，清洗时间为1200s，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，该工位具有两个超声波发生器，一个的频率为42KHz，另外一个的频率为86KHz；

3)牙种植体表面的酸蚀处理：工装移动设备3将氧化工装1移动到酸蚀工位213进行牙种植体116外表面酸蚀处理，酸蚀工位213酸蚀槽的溶液为盐酸硝酸的混合溶液，混合液氧化还原电位>280，温度为60℃，酸蚀时间为2100s，该盐酸硝酸混合溶液按照盐酸和硝酸的比例为5.5:1制成，其中盐酸的质量浓度为37％，硝酸的质量浓度为68％；

4)牙种植体表面的清洗：工装移动设备3将氧化工装1移动到纯水喷淋工位214，对牙种植体116进行常温纯水喷淋300s，然后工装移动设备3将氧化工装1移动到超声波清洗工位二215进行牙种植体116超声波加热漂洗1200s，超声波漂洗温度为35℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；

5)牙种植体表面的酸洗处理：工装移动设备3将氧化工装1移动到酸洗工位216对牙种植体116酸洗处理，酸洗工位216酸洗槽内的混合液为盐酸草酸混合溶液和水组成，温度80℃，酸洗时间为1500s,混合液的浓度为16％-18％，其中混合溶液中盐酸草酸比例为3.5:1，其中盐酸质量浓度37％，草酸质量浓度15％；

6)牙种植体的清洗：工装移动设备3将氧化工装1移动到纯水喷淋工位二218对牙种植体116进行常温纯水喷淋300s；然后工装移动设备3将氧化工装1移动到超声波漂洗&喷淋工位219进行超声波加热漂洗，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为35℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；然后工装移动设备3将氧化工装1移动到超声波清洗工位三2110，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为35℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波清洗的超声波频率156KHz；

7)牙种植体的干燥：工装移动设备3将氧化工装1移动到烘干工位2111，对牙种植体116进行热空气干燥。

本实施例在牙种植体表面生成的孔径约为50nm～100nm的纳米级微孔；该钛合金牙种植体植入人体后有利于组织细胞的快速黏附、增殖和矿化成骨，并能有效增强骨结合强度。

如图1-图7所示，本发明示意性的示出了一种牙种植体表面处理的设备。

本发明披露一种牙种植体表面处理的设备，如图1、图2所示：包括氧化工装1、机械本体2，工装移动设备3，排风系统4和自动控制设备5，工装移动设备3，排风系统4和自动控制设备5安装在机械本体2，工装移动设备3搬运氧化工装1在机械本体2的各工位之间流转，自动控制设备5控制氧化工装1、机械本体2、工装移动设备3和排风系统4的运行。

如图3所示：氧化工装1包括氧化挂具11和酸蚀篮子12，酸蚀篮子12为框架结构，氧化挂具11下部位于酸蚀篮子12的中间，并悬挂在酸蚀篮子12上；在本发明的此实施方式中，如图4所示：氧化挂具11包括V型挂臂111、连接件112、安装板113、固定件114、密封垫115和牙种植体116；安装板113通过连接件112与V型挂臂111连接，牙种植体116通过固定件114和密封垫115与安装板113连接，固定件114与牙种植体116为螺纹连接，V型挂臂111包括两个相同的V字型结构，分别与安装板的左右两边连接，每个V字型由两个分离的单臂1111组成；两个单臂1111分别安装在连接板113的两边，形成V型挂臂111的V字型结构，V型挂臂111的V字型的最大宽度等于酸蚀篮子12的内腔宽度，挂臂111的V字型单臂与水平面的夹角为90°，该值由氧化挂具11与酸蚀篮子12的摩擦力和氧化挂具11的自重所决定；固定件114为螺栓，依次穿过安装板113和密封垫115与牙种植体116连接，并且沿安装板113前后两个面交替伸出安装板113的大平面，固定件114和密封垫115与牙种植体116分别位于安装板113的两边，固定件114与牙种植体116螺纹连接，并且当固定件114的螺纹旋到底部时，固定件114会迫使密封垫115顶紧牙种植体116的端面，密封住牙种植体116内腔，避免牙种植体116内腔受到酸蚀的破坏；当氧化挂具11放入酸蚀篮子12内偏向一边时，氧化挂具挂臂111的V型结构的一边与酸蚀篮子12接触，在其本身重力作用下，氧化挂具11沿着挂臂111的V字型向下滑动，从而使氧化挂具11自动回到酸蚀篮子12的中间，当氧化挂具11处于酸蚀篮子12的中间，挂臂111的V字型两边均与酸蚀篮子12接触，受力相同互相抵消，从而保证氧化挂具11位于酸蚀篮子12的中间不动。

如图1所示，所述机械本体2包括工位21和机架框体22，所述工位21包括准备工位211、超声波清洗工位一212、酸蚀工位213、纯水喷淋工位一214、超声波清洗工位二215、酸洗工位216、阳极氧化工位217、纯水喷淋工位二218、超声波漂洗&喷淋工位219、超声波清洗工位三2110、烘干工位2111和完工等待工位2112，所述工位21按照牙种植体表面处理方法的流程排列，所述工位21安装在机架框体22上，机架框体22为304不锈钢支架和全封闭外框。

如图2所示，所述工装移动设备3安装在机架框体22上，工装移动设备3包括电机、滚珠丝杆、同步带、直线导轨、位置检测传感器和吊臂，所述电机驱动同步带带动整个工装移动设备沿直线导轨在各工位之间水平移动，当碰到各个工位的位置传感器时，电机停止运动，工装移动设备停止运动，所述吊臂在滚珠丝杆的驱动下沿直线导轨上下移动，当光电接近式传感器感应到信号后，吊臂会按事先设定的程序，自动移动并进行提起或放下氧化工装1。

如图2所示，所述排风系统4安装在机架框体22上，排风系统4包括风道、风机和千级洁净0.3μ高效过滤器，排风系统4可以及时抽走挥发出的酸雾，防止短时间内大量集聚，引起污染，其千级洁净的0.3μ高效过滤器可以吸收微粒比较大的酸雾，避免排风后道处理设备的负载加大。

如图2所示，所述自动控制设备5包括整机的自动运行控制设备，工艺参数记录和读取设备51，酸度液位自动控制设备52，整机的自动运行控制设备可以使整机按照既定的工艺流程自动完成牙种植体的表面处理，包括工装移动设备3对氧化工装1的提起放下及在工位21之间的启停、等待和流传；工艺参数记录和读取设备51可以对工艺参数自动记录和读取，通过条形码扫码装置自动识别和读取所需要的工艺参数，避免人工输入参数时的错误；所述酸度液位自动控制设备52包括酸浓度控制装置和液位控制装置，所述酸浓度控制装置包括酸度控制装置和浓度控制装置，所述酸度控制装置包括氧化还原电极，自动补酸系统和控制系统，所述酸度控制装置用于控制酸蚀工位213内混合液的酸度，所述氧化还原电极安装在酸蚀工位213内，用于检测混合液的氧化还原电位值，控制逻辑如图6所示，氧化还原电位值为一个设定的值280，当氧化还原电位值小于280时则自动补酸，该设定值可以调节；所述浓度控制装置包括浓度检测探头，自动补酸补水系统、报警系统和控制系统，所述浓度控制装置用于控制酸洗工位216内盐酸草酸的浓度，所述浓度检测探头安装在酸洗工位216内，用于检测盐酸草酸的浓度，控制逻辑如图5所示，盐酸草酸浓度为一个设定的范围参数16％～18％，若达到浓度大于18％则报警系统启动同时自动补水，若低于16％则报警系统启动并自动补酸，该范围参数可调节；所述液位控制装置包括液位监测装置和报警系统，液位监测装置安装在需检测液位的工位内，控制逻辑如图7所示，有上下两个值，若低于液面的下值或高于液面的上值均会启动报警系统，需操作人员现场手动控制补液阀门，方便控制单次补液的量。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种牙种植体表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将牙种植体(116)安装在氧化工装(1)上，氧化工装(1)放置到准备工位(211)，工艺参数记录和读取设备(51)扫描条形码输入相应的工艺参数；

步骤二、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到超声波清洗工位一(212)上对牙种植体(116)进行超声波加热清洗，漂洗温度为30-40℃，清洗时间为1200s，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，该工位具有两个超声波发生器，一个的频率为42KHz，另外一个的频率为86KHz；

步骤三、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到酸蚀工位(213)进行牙种植体(116)外表面酸蚀处理，酸蚀工位(213)酸蚀槽的混合液为60℃-65℃的盐酸硝酸混合溶液，酸蚀时间为2100s-2400s；

步骤四、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到纯水喷淋工位(214)，对牙种植体(116)进行常温纯水喷淋300s，然后工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到超声波清洗工位二(215)进行牙种植体(116)超声波加热漂洗1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；

步骤五、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到酸洗工位(216)对牙种植体(116)酸洗处理，酸洗工位(216)酸洗槽内的混合液为盐酸草酸的混合溶液和水组成，温度80℃，酸洗时间为1500s-1800s；

步骤六、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到纯水喷淋工位二(218)对牙种植体(116)进行常温纯水喷淋300s；然后工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到超声波漂洗&喷淋工位(219)进行超声波加热漂洗，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波频率为62KHz；然后工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到超声波清洗工位三(2110)，清洗时间为1200s，超声波漂洗温度为30-40℃，超声波漂洗的功率底部为1000W，前后侧面四个面各为500W，超声波清洗的超声波频率156KHz；

步骤七、工装移动设备(3)将氧化工装(1)移动到烘干工位(2111)，对牙种植体(116)进行热空气干燥。

2.根据权利要求1所述的一种牙种植体表面处理方法，其特征在于：步骤三中盐酸硝酸的混合溶液的氧化还原电位>280；盐酸硝酸的混合溶液中盐酸和硝酸的比例为5.5:1，盐酸的质量浓度为37％，硝酸的质量浓度为68％。

3.根据权利要求2所述的一种牙种植体表面处理方法，其特征在于：步骤五中混合液的浓度为16％-18％，其中盐酸草酸混合溶液中盐酸和草酸的比例为3.5:1，盐酸的质量浓度为37％，草酸的质量浓度为15％。

4.一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：包括氧化工装(1)、机械本体(2)、工装移动设备(3)、排风系统(4)和自动控制设备(5)，所述工装移动设备(3)、排风系统(4)和自动控制设备(5)安装在机械本体(2)上，工装移动设备(3)搬运氧化工装(1)在机械本体(2)的各工位之间流转，自动控制设备(5)控制氧化工装(1)、机械本体(2)、工装移动设备(3)和排风系统(4)的运行。

5.根据权利要求4所述的牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述氧化工装(1)包括酸蚀篮子(12)和氧化挂具(11)，所述酸蚀篮子(12)为框架结构，所述氧化挂具(11)包括挂臂(111)，所述挂臂(111)为V型挂臂，所述挂臂(111)的V型最大宽度和所述酸蚀篮子(12)的内腔宽度相等，所述氧化挂具(11)悬挂在所述酸蚀篮子(12)上，并且氧化挂具(11)的下部位于酸蚀篮子(12)内。

6.根据权利要求5所述的一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述挂臂(111)由两个相同的V字型结构构成，V字型结构分别位于左右两端，每个V字型结构由分离的两个单臂(1111)组成。

7.根据权利要求6所述的一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述氧化挂具(11)还包括连接件(112)、安装板(113)、固定件(114)、密封垫(115)和牙种植体(116)，所述安装板(113)通过连接件(112)与挂臂(111)连接，所述牙种植体(116)通过固定件(114)和密封垫(115)与安装板(113)连接。

8.根据权利要求7所述的一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述排风系统(4)包括千级洁净0.3μ高效过滤器。

9.根据权利要求8所述的一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述自动控制设备(5)包括工艺参数记录和读取设备(51)，酸度液位自动控制设备(52)。

10.根据权利要求9所述的一种牙种植体表面处理的设备，其特征在于：所述酸度液位自动控制设备(52)包括液位控制设备和酸浓度控制设备。