기계재료 - 인체에 무해한 의료용 티타늄 implant, 치아를 금으로 씌우는 것(골드 인레이)이 비효율적인 이유

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기계재료 - 인체에 무해한 의료용 티타늄 implant, 치아를 금으로 씌우는 것(골드 인레이)이 비효율적인 이유에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

는 전구체로, β-글리세로포스페이트 디소디움 솔트 펜타하드레이트(β-glycerophosphate disodium salt pentahydrate (CHNaOP5HO, β-GP)), 글리세롤 포스페이트 칼슘 솔트(glycerolphosphate calcium salt), 글리세로포스페이트 디소디움 솔트 하이드레이트(glycerophosphate disodium salt hydrate) 또는 DL-a-글리세롤포스페이트 디소디움 솔트(Glycerolphosphate disodium salt)로 이루어진 군에서 선택된 하나와 칼슘을 제공하는 전구체로, 칼슘 아세테이트 모노하이드레이트(calcium acetate monohydrate(CHCOO)CaHO, CA)), 칼슘 아세테이트 하이드레이트(calcium acetate hydrate) 또는 칼슘 아세테이트(calcium acetate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나와 상기 implant재료에 항균성 및 생체적합성을 부여하는 금속이온으로 은(Ag)이온 또는 백금(Pt)이온을 포함하는 전해질용액을 준비 한 후, 상기 전해질용액에 implant재료를 구성하는 티타늄(Ti), Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb 또는 Ti-13Nb-13Zr 중 적어도 어느 하나를 침지하고, 그 표면에 인가전압을 인가해 양극산화하여 복수개의 돌출부 모양으로 형성된 산화 피막층과 생체친화층을 형성시킨다. 인가전압은 250 V 내지 480V 사이로 하고, 인가전압이 가해지는 시간은 0.5 ~ 5분 내로 하는 것이 항균성 및 생체적합성이 우수한 implant재료의 제조방법이 된다.
참고 자료 < 양극 산화 >
그림 1-1
5. 티타늄의 결정구조우선 왠만한 금속들은 BCC 결정구조를 가지고 있다. 티타늄 역시 BCC(체심 입방) 결정구조를 가진다. 또한 1154K 고온의 열을 가해주면 HCP 결정구조로 동소 변태하게 된다. 그렇기 때문에 온도와 다양한 합금원소의 첨가에 따라 크게 변화함으로 합금조성, 가공프로세스, 열처리에 의한 합금의 미세조직을 조절하여 폭넓게 생체재료로서의 특성을 가질 수 있는 좋은 재료이다.
6. 순수 티타늄과 티타늄 합금 비교 (가공의 중요성)
순수 티타늄을 가공하여 티타늄 합금 블레이드를 만들어 치아에 사용되는 implant를 만들어 낸다. 여기서 순수 티타늄을 티타늄 합금으로 변환 시키면 본래 순수 티타늄보다 티타늄 합금의 어떠한 성질들이 변화되고 어떠한 장점이 있는지 표를 통해 나타내었습니다.
< 표 >
성질
순수 티타늄
티타늄 합금
비중 ()
4.51
4.43
미세 경도(VHN)
130~210
350
연신률(%)
15~24
10
항복강도 0.1%(Mpa)
241~548
890
융융점()
1668
1760
위와 같은 표를 보면 순수 티타늄에서 티타늄 합금이 되면서 경도와 항복강도, 융융점이 높아지고 연신률은 줄어듬을 알 수 있다. 순수 티타늄을 티타늄 합금으로 만들면 기계적 물성이 좋아지게 되고 열처리등 다양한 가공을 통해 좀 더 우수한 재료를 얻어 낼 수 있게 되고 그 결과로 현재 우리 인간에게 아주 유용한 재료로 사용되어 지고 있습니다.
7. 티타늄 implant의 기계적 물성 실험
앞쪽에서 티타늄 implant를 제조를 했다면 지금은 그게 정말 사용 해도되는건지 실험을 할 필요가 있다. 우선 implant는 뼈나 연조직이 치료 과정 중에 틀어지지 않도록 튼튼하고 잘 고정 됨은 물론 강한 강도를 가지고 있어야 한다. 일반적으로 우리가 사는 사회에서 일어나는 파괴의 80%~90%로는 반복하중에 의한 것이다. 거기다 !! 치아는 우리 가장 많이 사용하는 기관중 하나이다. 사람은 하루에 3끼를 꼬박 먹고 간식도 먹고 여러 음식을 많이 섭취한다. 그런데 만약 일정 하중과 반복적 하중에 지탱을 못하고 깨지거나 빠지거나 뒤틀린다면 그건 implant의 역할을 제대로 하지 못하는 것이기 때문에 경도 실험과 피로 실험 등 기계적 성질을 실험하지 않는 것은 매우 위험한 일이다. 경도 실험은 우선 로크웰(HR)경도 실험을 통해 시행할 수 있고 경도를 앎으로써 인장강도나 압축강도 항복응력 등 다양한 자료를 추론 해낼 수 있다. 그리고 가장 중요한 우리 실생활에서 거의 반복하중에 의해 재료가 파괴된다고 해도 과언이 아닐 만큼 중요한 피로 실험을 통하여 피로 수명을 계산 하여야한다. 피로 실험에 대한 이해를 돕기 위해 아래 사진들을 첨부 아래 사진을 보면 인스트론 Electropuls E3000 을 이용한 피로 실험에 대한 데이터를 나타내 주고 있다. 실험 방법은 의외로 간단하다. 티타늄 implant를 시험기에 장착한 뒤 작은 볼트와 너트로 반복적인 부하를 가한다. 그럼 실험에서 나오는 데이터가 컴퓨터에 기록이 되며 그 기록을 바탕으로 피로 수명을 계산 할 수가 있다. 이렇듯 실험을 통하여 피로 수명을 계산하여 시험에 통과된 제품을 우리 잇몸에 심어야 뒤틀리거나 부러짐이 없이 우리가 먹고 싶은 음식들을 맘껏 먹을 수 있을 것이다.
(a)인스트론 Electropuls E3000 (b)반복 피로시험 데이터
위에 실험까지 잘 통과가 된다면 재료가 이제는 생체에 적합할 뿐만 아니라 하중에 의해서도 안전함이 증명이 된다. 그 재료를 이제 implant를 필요로 하는 사람에게 부착을 시키면 이로써 인체에 무해한 티타늄 implant의 가치를 다 한 것이다.
to put a gold cap on tooth is inefficient
1. 치아를 금으로 씌우는 것(골드 인레이)이 비효율적인 이유
제가 이번에 치과를 가서 진료를 받아 보니 예전에 씌워놓은 곳이 많이 썩어 다시 씌워야 할 부분들이 많아 치료를 받고 금으로 치아를 씌워 넣었습니다. 그런데 벌써 씌운지 2달이 다되어가는데, 아직도 찬 음식을 먹으면 이빨이 시립니다. 공간이 있어 시린게 아니라 금의 열전도성이 좋아서 찬 온도가 잘 전달되어 시린 것입니다. 하지만! 이럴꺼면 금으로 씌울 이유가 없다고 생각합니다. 저는 총 4군데를 했습니다. 4개중에 한곳이 찬음식을 먹으면 시리기 때문에 확률로 따지면 25%의 확률로 부작용이 왔다는 것이고 25%로이면 엄청나게 큰 부작용 확률이기 때문에 잘못

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