JP7353970B2

JP7353970B2 - 放物線器具

Info

Publication number: JP7353970B2
Application number: JP2019505014A
Authority: JP
Inventors: ルブラン，ロマン; ボーク，エリック
Original assignee: デンツプライシロナインコーポレイテッド
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2023-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: KR20190128616A; JP2020515297A; CA3029841A1; EP3600128B1; US20180281085A1; WO2018183590A1; EP3600128A1; US11364554B2; CN109561944B; CN109561944A; KR102553000B1

Description

（関連出願の相互参照）
この特許出願は、２０１７年３月２９日に出願された米国仮出願第６２／４７８，３５０号の利益および優先権を主張するものであり、その内容は全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本発明はドリルビットの分野に関し、より詳細には医療用および／または歯科用ドリル／ファイルの分野に関する。

先行技術のドリルビット設計ではドリルでの穴あけの間に溝の詰まりが生じることがある。この問題は切削効率に起因するものではなく、骨片の除去のために利用可能な空間の欠如に直接相関している。これは、外科医がドリルでの穴あけを停止し、ドリルを外に出し、骨片を手で除去しなければならないことを意味している。また、ドリルでの穴あけの間に骨片を正確に除去しなければ、摩擦（トルク）がより重要になり、熱的影響も重要になる。その結果、骨壊死のリスクがより高くなり、かつインプラントの骨との一体化が損なわれる恐れがある。

本発明の目的は、上記欠点のうちの少なくとも１つを実質的に克服するか少なくとも改善することにある。

第１の態様では、本発明は、シャンクおよび作業部を備える器具であって、作業部は先端を有し、かつ複数の溝はランドマージンを有する少なくとも２つのランドによって画定されており、作業部は少なくとも２つの対向するランドマージン間に延在する対向する凸状表面を画定する放物線断面を有することを特徴とする器具を提供する。

さらに別の態様では、本発明の態様のいずれかは、以下の特徴のうちの１つまたは任意の組み合わせ：少なくとも１つのランドマージンの幅Ｗがコアの厚さＴよりも小さくなるように、各ランドマージンは幅Ｗによって画定され、かつコアは厚さＴによって画定されている；各ランドマージンの幅Ｗはコアの厚さＴよりも小さい；幅Ｗは、０．０３ｍｍ～１．８ｍｍの範囲である；厚さＴは約０．１ｍｍ～約２．０ｍｍの範囲である；複数の溝の少なくとも１つは約１５°～約５０°の範囲のねじれ角を含む；複数の溝のそれぞれは約１５°～約５０°の範囲のねじれ角を含む；９１°～１７９°の範囲の複数の溝の開き角φをさらに含む；開き角φは、ＲＬ１が第１のランドの前縁領域と中心軸Ａとの間に延在し、かつＲＬ２が第２のランドの後縁領域と中心軸Ａとの間に延在した状態で中心軸Ａに垂直な１つの同じ平面に位置している２つの直径基準線ＲＬ１およびＲＬ２の間で決定される；器具はインプラントドリルである；あるいはそれらの任意の組み合わせによってさらに特徴づけることができる。

実質的に任意の前記作業部断面において、前記凸状に湾曲したランド前縁領域は複数の不連続な面取り面によって画定されていてもよい。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について単なる一例として説明する。

本発明の第１の実施形態の斜視図である。図１に示されている第１の実施形態の別の斜視図である。図１に示されている第１の実施形態の部分図である。図１に示されている第１の実施形態の部分斜視図である。図１に示されている第１の実施形態の断面図である。図１に示されている第１の実施形態の別の断面図である。図１に示されている第１の実施形態の別の断面図である。図１に示されている第１の実施形態のシャンクの断面図である。本発明の第２の実施形態の各種図を示す。本発明の第３の実施形態の断面図である。先行技術のドリルの断面を示す。先行技術のドリルの断面を示す。先行技術のドリルの断面を示す。先行技術のドリルの断面を示す。先行技術のドリルの断面を示す。本発明の第４の実施形態の断面図である。本発明の第５の実施形態の断面図である。図６Ａ～図７Ｂに示されているドリルの最大フォースを比較するチャートである。図６Ａ～図７Ｂに示されているドリルの最大トルクを比較するチャートである。本発明の第６の実施形態の断面の開き角表示を示す。本発明のさらなる実施形態を示す。本発明のさらなる実施形態を示す。本発明のさらなる実施形態を示す。本発明のさらなる実施形態を示す。２．２°の開き角φを有する先行技術のツイストドリルの断面図である。２．２°の開き角φを有する本発明の放物線ツイストドリルの断面図である。２．８°の開き角φを有する先行技術のツイストドリルの断面図である。２．８°の開き角φを有する本発明の放物線ツイストドリルの断面図である。４．２°の開き角φを有する先行技術のツイストドリルの断面図である。４．２°の開き角φを有する本発明の放物線ツイストドリルの断面図である。図１１Ａ～図１１Ｆに示されているドリルの最大フォースを比較するチャートである。図１１Ａ～図１１Ｆに示されているドリルの最大トルクを比較するチャートである。図１１Ａ～図１１Ｆに示されているドリルの最大温度を比較するチャートである。

「放物線」器具（例えば、ドリルおよび／またはファイル）は、歯科用インプラントを配置する前に骨を成形および除去するために資格のある歯科医によって使用されることを目的としている。この器具は、高速度鋼、ステンレス鋼、ステンレス鋼＋医療用コーティング（ＡｌＴｉＮ、ＤＬＣ、ＴｉＮなど）などの異なる材料で作られる。本発明の放物線／ウォームスパイラルドリルのために様々な種類のステンレス鋼を使用できることが分かっている。このプロジェクトの間に評価された切削性能によれば、これらのドリルは骨切り術にとって非常に良好な器具であることが分かった。この器具はインプラント学で使用される現在のハンドピース（コントラアングル）と共に機械的に使用することができる。本システムは、新しい適応症を包含したり、現在市販されている製品において使用されているもの以外のどんな新しい技術を使用したりするものではない。

現在の市販されているドリルと比較して、本発明の放物線／ウォームスパイラルドリルの革新的な特徴としては、限定されるものではないが、著しく空の領域を増加させることによって空の領域と充満した領域との割合を変えることができる凸状ウェブおよび強ねじれ角が挙げられると考えられる。そのおかげで、骨片を除去するための多くの空間が利用可能となり、このようにして摩擦を制限する。その結果、スクリュー効果のリスクを減らし、ドリルでの穴あけの間の熱的影響を減らす。本発明の別の特徴としては、側面切削の影響を減らし、かつ骨切り術において所望される円柱形状を支持する強ねじれ角（高速スパイラル）が挙げられる。

添付の図面の図１、図２、図４および図５を参照すると、第１の実施形態に係るドリルビット１は、ドリルビット１の対向する後端４ｂから延在するシャンク４と共に、ドリルビット１の前部動作端においてドリル先端３で終端している先細りの切削端２を有する。対向する後端４ｂは通常の方法でドリルのチャック内に受け入れられるように構成されていてもよい。ドリルビット１の作業部４ａは切削端２とシャンク４との間に延在している。複数の溝５がドリルビット１内に形成されている。図示されている実施形態では、それぞれが作業部４ａに沿って隣接するシャンク４から切削端２の中に螺旋状に延在する３つの溝５が存在しているが、ドリルビット１が２つのみの溝５または３つ以上の溝５を有し得ることが想定される。溝５のそれぞれがドリル先端３に向かって切削端２の中に延在しているが、切削端２を先細りにした結果としてドリル先端３のちょうど手前で終了している。

図示されている実施形態では、ドリルビット１はドリルビット１の後部から見た場合に時計回りの方向に回転するように構成されている。本明細書全体を通して、ドリルビットの様々な特徴が「前」または「後」と称されているが、この用語はドリルビットが意図された方法で回転する際にそれぞれ前か後に位置する特徴を示す。溝５はそれぞれ、溝前方側壁６（意図される回転方向とは反対側に面する）および溝後方側壁７（意図される回転方向に面する）を有する。溝前方側壁６はその間に位置する溝基部８によって溝後方側壁７に結合されている。図５の断面図に最も良く示されているように、溝前方側壁６、溝基部８および溝後方側壁７は滑らかな連続的な表面を効果的に形成している。溝５はそれぞれ、少なくとも約１５°、好ましくは少なくとも約２０°、より好ましくは少なくとも約２５°のねじれ角を有して形成されていてもよい。さらに、溝５はそれぞれ、最大で約５０°、好ましくは最大で約４５°、より好ましくは最大で約４０°のねじれ角を有して形成されていてもよい。例えば溝５はそれぞれ、約１５°～約５０°、好ましくは約２０°～約４５°、より好ましくは約２５°～約４０°の範囲のねじれ角を有して形成されていてもよい。

溝基部８は延在して、少なくとも約０．１ｍｍ、好ましくは少なくとも約０．４ｍｍ、好ましくは少なくとも約０．７ｍｍのウェブ厚Ｔ（例えば、コア１３の直径）を有するコア１３を画定している。さらに、コア１３は最大で約２．０ｍｍ、好ましくは最大で約１．７ｍｍ、より好ましくは最大で約１．４ｍｍのウェブ厚を有していてもよい。例えばコア１３は、約０．１ｍｍ～約２．０ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍ～約１．７ｍｍ、より好ましくは約０．７ｍｍ～約１．４ｍｍの範囲のウェブ厚Ｔを有していてもよい。コア１３は、一定のウェブ厚Ｔ（例えば、円柱状および／または平行なウェブ）を有する中心軸Ａに沿って延在しているか、ドリルビットの中心軸Ａに対して約１°の僅かなテーパ（例えば、先細りのウェブ）を含んで、溝５の深さをシャンク４または先端３に向かって増減させてもよい。典型的なテーパ角は０°～５°の間である。このテーパは一定であっても可変であってもよい。

ランド９は溝５のそれぞれの間に画定されている。図５の断面図に最も良く示されているように、各ランド９は、ランド９のすぐ前に位置する隣接する溝５の隣接する溝後方側壁７に隣接するランド前縁領域１１であってもよい。ランドマージン１０は、ランド前縁領域１１に隣接してその後ろに位置して画定されている。さらに、前縁領域１１は前方側壁７の切削／削取縁であってもよい。

前方側壁６および／または後方側壁７は、壁全体（例えば、後縁領域１２と基部８と前縁部分１１との間に延在する前方側壁６および後方側壁７）がほぼ凸状の構成を画定するように、基部８と対向するランドマージン１０のそれぞれの後縁領域１２および／または前縁領域１１との間に真っ直ぐまたは弓状に延在していてもよい。図５に示すように、前方側壁６および後方側壁７はそれぞれ、ほぼ真っ直ぐな側壁区画を画定しているが、まとめて（例えば、後縁領域１２と基部８と前縁部分１１との間に延在して）、ほぼ凸状の断面が画定されていてもよい。これは、各ランドの前縁と隣接する溝後方側壁との間の交点において凹状に湾曲した縁部を画定する典型的な先行技術のドリルビットとは対照的であってもよい。

図１０Ａ～図１０Ｄに示すように、本発明の改良された放物線設計を含む３種類の２つの溝付きツイストドリル間で熱的研究を行った。本発明の凸状ウェブおよび／または強ねじれ角により、「空」の領域を著しく増加させることによって「充満」した領域／空間（例えば、ランドおよびコアの領域）に対する「空」の領域／空間（例えば、溝の領域）の割合における変化を可能にしてもよい。「空」の領域を増加させることによって、骨または歯の中に穴が形成される際にさらなる骨片または歯片をより容易に除去し、それにより摩擦を減少／制限してもよい。その結果、スクリュー効果のリスクを減らし、ドリルでの穴あけの間の熱的影響を減らす。

以下にさらに詳細に説明するように、ドリルビット１の作業部４ａにはどんな補助的切削縁も設けられていなくてもよく、それにより切削動作全体を切削端２に委ねる。その結果、オペレータがドリルでの穴あけプロセスの間にドリルビットを中心を外して動かした場合に、鋭い補助的切削縁が作業部に設けられている場合と比較してドリルビットの不正確に位置合わせされた作業部によってドリル穴が切削されて広げられる傾向が少なくなる。歯科／医療用途において軟組織が損傷される可能性も少なくなり、それによりドリルビットの作業部が軟組織の中に食い込んで軟組織が作業部の周りに絡んで巻き付く可能性を減らす。各ランドにほぼ鈍形のランド前縁領域を設けることにより、ドリルビットの動作の滑らかさも高め、これによりドリルビットが積極的に絡むのを減らし、低トルク下での滑らかな切削プロセスの提供を可能にする。これらの利点はドリルビットの構造的完全性に悪影響を与えずに達成することができ、補助的切削縁をなめらかにするための溝後面とランドとの間のより大きな角度に対応するために全径においてドリルビットの作業部の材料の量を減らすことを必要とせずにドリルビットの大きな慣性モーメントを維持する。ランド前縁領域１１の凸状の曲率は連続的な曲線ではなく複数の不連続な面取り面により達成してもよい。

ドリルビット１の作業部４ａは典型的には少なくとも１．０ｍｍ、好ましくは少なくとも２．２ｍｍ、より好ましくは少なくとも３．４ｍｍの全径を有していてもよい。さらに、作業部４ａは典型的には最大で８．０ｍｍ、好ましくは最大で６．８ｍｍ、より好ましくは最大で５．６ｍｍの全径を有していてもよい。例えば、ドリルビットは典型的には１．０ｍｍ～８．０ｍｍ、好ましくは２．２ｍｍ～６．８ｍｍ、より好ましくは３．４ｍｍ～５．６ｍｍの全径を有していてもよい。各ランドのために、ランド前縁領域１１および後縁領域１２は典型的には、少なくとも０．５ｍｍであって最大で４．０ｍｍの平均半径を有していてもよい。

溝５ｓの開き角φ（ファイ）は半径方向であり、すなわちＲＬ１が前縁領域１１と中心軸Ａとの間に延在し、かつＲＬ２が後縁領域１２と中心軸Ａとの間に延在している状態で中心軸Ａに垂直な１つの同じ平面に位置している２つの直径基準線ＲＬ１およびＲＬ２の間で決定される。開き角φは９１°～１７９°、好ましくは１２５°～１７０°、より好ましくは１４０°～１５５°の範囲であってもよい。

開き角はコアの形状に直接相関している。それによりコアの形状を構築および決定することが可能になる。開き角が９０°～１７８°の間にない場合、平らなコア、Ｕ字部分（図６Ａ～図６Ｃおよび図６Ｅ）またはＪ字部分（図６Ｄ）を有することなる。強ねじれ角により骨片の除去を容易にすることが可能になり、かつドリルの耐屈曲性を向上させることが可能になる。この強ねじれ角がなければ、コアの減少により改善された特性を達成することは難しくなる場合がある。両方（強ねじれ角および／または開き角）により、溝付きランドの幅の減少が可能になる。

ランドマージン１０は、そこからドリルビット１が形成される円柱状シャフト（シャンク４）から削り取られていないランド９の部分的円柱状部分を構成する。ランドマージン１０は、少なくとも０．０３ｍｍ、好ましくは少なくとも０．４ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．７ｍｍの幅Ｗ（軸Ａに対して断面で測定）を有する。さらに、各ランドマージン１０は典型的には最大で１．８ｍｍ、好ましくは最大で１．５ｍｍ、より好ましくは最大で１．２ｍｍの平均幅Ｗを有し得ることが分かっている。例えば、各ランドマージン１０は典型的には０．０３ｍｍ～１．８ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ～１．５ｍｍ、より好ましくは０．７ｍｍ～１．２ｍｍの範囲の平均幅Ｗを有していてもよい。ランドマージン１０はそれぞれ、中心軸Ａの周りに延在し、かつドリルビットの全径と等しい（図示されている実施形態ではシャンク４の直径にほぼ等しい）直径を有する円Ｂの上にある。幅Ｗは各ランドマージン１０において同じであっても異なっていてもよい。

好ましい一実施形態では、ランドマージン１０の幅Ｗは、中心軸Ａに垂直に延在する断面で測定した場合にコア１３の厚さＴよりも小さくてもよい。

先細りの切削端２は従来の構成であってもよい。あるいは、切削端２は有利には添付の図面に示されている特定の形態のいずれかであってもよい。

図６Ａ～図８Ｂおよび図１１Ａ～図１１Ｆ（図６Ａ～図６Ｅ、図１１Ａ、図１１Ｃおよび図１１Ｅは先行技術のドリルの断面であり、図７Ａ～図７Ｂ、図１１Ｂ、図１１Ｄおよび図１１Ｆは本発明の放物線ドリルの断面である）に示されている試験の間に使用された卓上試験は送り速度に依存し、これは送り速度がドリルでの穴あけの間に一定であることを意味する。一般に、トルクおよび負荷をドリルでの穴あけの間に記録し、回転速度は約８００ｒｐｍである。図８Ａ～図８Ｂおよび図１２Ａ～図１２Ｃは、図６Ａ～図８Ｂおよび図１１Ａ～図１１Ｆに示されているデータを表すチャートを示す。

有利には、本発明の凸状ウェブ設計は先行技術の器具／ドリルに関連する熱的影響を減らすことができる。熱的影響は、外科手術における骨処理の間に金属と骨との界面から生じる熱である。ドリルでの穴あけの間に生じる熱は、切削具の工作物の界面に対する摩擦により生じ、印加された切削エネルギーは骨組織の壊死および火傷を引き起こす熱エネルギーに変換される。

骨移植中のドリルでの穴あけ動作および熱損傷を調査し、ドリルの力により温度の上昇が生じることが観察された（例えば、骨片が正確に除去されないために（摩擦により）ドリルでの穴あけの間にドリルが詰まった場合または切削縁が損傷された場合に、ドリルの力は上昇する）。

熱的影響の上昇に伴い骨壊死のリスクが高くなり、これによりインプラントの骨一体化が損なわれる結果となり得ると考えられる。

上記ドリルビットは、歯科用／医療用ドリルビットとして使用されるように構成されている場合には典型的にはステンレス鋼で形成されているが、所望どおりに他の好適な高強度の金属製材料を使用して様々な用途に合わせてもよい。

Claims

シャンクおよび作業部を備える器具であって、前記作業部は先端を有し、かつ複数の溝は部分的円柱状部分を構成するランドマージンを有する少なくとも２つのランドによって画定されており、前記作業部は少なくとも２つの対向するランドマージン間に延在する対向する凸状表面を画定する放物線断面を有し、前記ランドマージンは、前記シャンクの直径と等しい直径を有することを特徴とする器具。
少なくとも１つのランドマージンの幅Ｗがコアの厚さＴよりも小さくなるように、各ランドマージンは前記幅Ｗによって画定され、かつ前記コアは前記厚さＴによって画定されている、請求項１に記載の器具。
各ランドマージンの前記幅Ｗは前記コアの前記厚さＴよりも小さい、請求項２に記載の器具。
前記幅Ｗは０．０３ｍｍ～１．８ｍｍの範囲である、請求項２に記載の器具。
前記厚さＴは約０．１ｍｍ～約２．０ｍｍの範囲である、請求項４に記載の器具。
前記複数の溝の少なくとも１つは約１５°～約５０°の範囲のねじれ角を含む、請求項１に記載の器具。
前記複数の溝はそれぞれ約１５°～約５０°の範囲のねじれ角を含む、請求項１に記載の器具。
９１°～１７９°の範囲の前記複数の溝の開き角φをさらに含み、前記開き角φは、直径基準線ＲＬ１が第１のランドの前縁領域と中心軸Ａとの間に延在し、かつ直径基準線ＲＬ２が第２のランドの後縁領域と前記中心軸Ａとの間に延在した状態で中心軸Ａに垂直な１つの同じ平面に位置している２つの直径基準線ＲＬ１およびＲＬ２の間で決定される、請求項１に記載の器具。
前記器具はインプラントドリルである、請求項１に記載の器具。