JP4860868B2 - セラミック製の高強度歯科修復物の製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は例えば、インレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠及びインプラント・スーパー構造のようなセラミック製の歯科修復物の製造法並びに、この方法で作られた特別に丈夫な歯科修復物に関するものである。セラミックが自然の歯の特性に類似している外観と強度を備えているためにあらゆるタイプの歯科修復物の材料としてさまざまに使われていることは公知の事実である。これに加えて、セラミックは、この材料を正しく選択しさえすれば、生理学上問題はないものである。ここでは、むしろ求められる厳密な最終・成型にかかるコストの点で問題が生じるのであって、材料自体にはコスト的な問題点はなく、その際、歯科修復物に高い強度が求められることと焼結セラミックの状態における歯科修復物の仕上げ・加工特性は相互に矛盾するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、例えば、一回の型取りによって歯の残根に適合する内型を入手する、特殊な金属合金製の歯科修復物を鋳造する方法は公知である。この方法は鋳造可能な金属合金の場合だけに限られている。
【0003】
更にその他に原型(Modell)に沿って一本の操作ピン走らせながら、その歯科修復物の予め仕上げられた型をコピーし、そのピンの動きと同期的に歯科修復物の未加工鋳造品を加工するために、研磨ディスク又は研磨体が案内される方法は公知である(欧州特許第 0 267 227B2)。例えば、セラミックのようにほぼ任意の硬さと強度を備えている材料は、基本的にはこの方法により加工可能である。しかし、細かいディテイル、とりわけ、へこみとかアンダーカットを加工する場合には、研磨ディスク乃至研磨体の最終的なサイズによっては非常に複雑なメカニズムが必要とされて、加工にも限度がある。
【0004】
カラー、材料および噛み合わせ記録のような患者に固有の情報がコンピュータに入力されており、しかもスクリーンで処理されると同時に、データバンクに内蔵されている『人工歯冠・型』の中から、スクリーンを見て選んでいわゆる『原型の製作』が行われる、歯科修復物を作るためにハードに焼成されたセラミックのフル材料を立体的に切削加工するCAD−CAM・法も同じく公知となっている(『復元歯科医学におけるCAD/CAM/CIM・システム』というタイトルのA.シュミット、M.ヴァルター、K.ボェーニング共著 Quintessenz 49、11、1111頁乃至1112頁(1998年))。上記の現在の技術水準と比較して、たとえここではかなり広いフォルムの多様性であって、ディテイルの忠実性もより高度なものであり、強制的に原型を仕上げる必要がないとしても、ハードに(焼成された)セラミックの加工に多額のコストが掛かることは相変わらず欠点である。
【0005】
未加工の硬質鋳造歯科修復物は、超音波浸食または電子・浸食のような浸食法によっても同様に所望の最終的な形にすることができ、その際、ソノ・電極又は電子・浸食・電極のような加工道具は、所望のフォルムを厳密に補足するコピーとして型取りして、或いは型から作られることができる。原則としてこの電子浸食法は電導性材料に限られているが、他方、超音波・浸食法はこのような制限を受けず、セラミック材料においても適用されることは明らかである。いわゆる『球の赤道』に沿って分割することにより(顎に面している)歯頸面も、咬合面又は (口腔に面している)切端面も加工可能とされる(欧州特許 0 645 195 A1)。両方の浸食・原理を組み合わせることにより、考案されたこの手順に従ってぴったり合うセラミック製の歯科修復物または金属人工歯冠を作ることができ、そこでは、既製の原型の上から電気的に塗布することにより、更に、大粗目又は(粗仕上げ用の)および精密加工用の道具のセットを仕上げることもでき、これらにより従来の粗悪な適合精度が克服されることになる(欧州特許 0 614 344 B1)。加工されるのが金属であるか、或いは、セラミックであるかの違いにより、進められる手順も異なってくるのであって、このケースでは火花浸食法を適用していることから、グラファイト製の道具が必須となる。この方法では、長い加工時間であることが欠点であり、又、特に、上記の公開書類の2番目に挙げられている方法の場合、連続して、しかも、それぞれ調整をとってゆくステップの多さは特に欠点に挙げられる。
【0006】
既製のフレキシブルなセラミック・フォイルを可塑的な生の状態のまま、セラミックの焼結・収縮の規模を考慮に入れながら、あらかじめ計算機援用により、歯の残根に合わせて成形される、その内型を石膏型の上へアイソスタチックにプレスする、いわゆるジャケット・人工歯冠の製造法については公知となっている(欧州特許 0 826 642 A1)。このフォイルは、型を変形する際にほんのわずか変形すればよいように、すり切れることのない所定の厚さに作られているので、この方法は人工歯冠を仕上げるだけ限定されていて、歯科修復物のその他のフォルムに転用することはできない。
【0007】
最後に、その咬合面の型を焼付けの歯科用陶器が外装している、用意されている1又は複数枚の歯の残根面の歯顎のフォルムを、乾式・プレス又は、同じくスリップ・鋳造により例えば石膏製の型の上で作る方法も公知であり、これはあらかじめ計算機援用の切削機を使って、口の中で直接立体的に操作するか、或いは、鋳造型を使って後から生じる焼結・収縮および固定のためのセメントの隙間を取って仕上げ済みとなっている(欧州特許 0 580 565 B1にドイツ特許第 693 20 563 T2、WO 94/27 517 A1が対応している)。歯科修復物の咬合面の型に関しては、このようにして作られた歯科修復物の芯の外表面がいわゆる『所望のサイズに近い』型を持っているとされているので、この方法によれば直接的に咀嚼面を作ることはできないばかりではなく、焼結状態のまま事後処理が必要となる。これに加えて、適合精度並びに外観とディテイルの忠実さに関する同一の諸々の要求に関して、何れにしても少なくともその他の方法ステップが必要となり、これにより加工費用が全体的少なくとも二倍に跳ね上がることになる。高性能プラスチック製のパーツを乾式・プレスする場合、成形の際の密閉が不均質になる欠点があることから、燃やしたり、或いは焼結後に部分的に脆い構造の形態が残る。
【0008】
非常に複雑化しており、ぜいたくに材料を使ってセラミック製の歯科修復物を作るその他の公知とされる方法は、初めに挙げた、特に、材料が摩耗するために焼結の済んだ(ハードな)状態では問題のある最終成形を行わないようにすると同時に、焼結の際、焼結・収縮に起因して歯科修復物の薄いへりの部分をいびつにさせたり或いは壊れやすくさせる問題を解決されるものであると考えられる。これに加えて、冷間密閉又は部分焼結された型の未加工鋳造品からなる歯科修復物のネガティブな外型と内型は、焼結・収縮を考慮に入れて仕上げられ、又、加工用の削りくず又はこれに類似の歯科修復物用の材料から、更に離型剤で処理されたこのような型の中で成形並びに焼結の準備ができた状態になっている(WO96/29951 A2)。ここでは、インレイの外型並びに窩洞のフォルム又は準備された歯の残根の型を、コンピュータ援用による型の製造に合わせて、患者の口中を直接触って調べて把握するので、ワックス又はプラスチックの型の製造は不必要になる。このようにして作られた歯科修復物の品質に関してこの技術的な解決策に不足のないことは確かであるが、製造時間が長くて、しかも、経費も掛かると言う点は欠点になる。
【0009】
載せられるそれらの人工歯冠及び/又はブリッジのために、ベース基部のポジティブなモデルを作ることは公知となっており、これは触診およびディジタル化されると同時に、あらゆる立体的な方向への焼結・収縮を補正するために拡大される。この拡大された型は続いて、数台の電子制御による加工機中の一台まで送られ、これは続いて部分的に焼結させられた脆いセラミック製の未加工製品を加工し、これは続いて焼結される。ブリッジを作るためのポジティブな型の欠けている部分をコンピュータ技術により補足することもここでは同様に可能である(EP 0943 296 A1)。この解決策の欠点はその脆い未加工製品の全面を加工しなければならない点にあり、これは、固い材料製の工具が必要となる点も含めて、機械的な最終加工に高くコストが掛かる原因となり、また、焼結を済ませた際の焼結・収縮を計算済みであるにもかかわらず、これと同じものでできている可能な組織を備えている焼結・履歴については尚不明な点が残っている。
【0010】
最後に、歯の残根又は顎に面している歯科修復物の内型は、所定の原型を取る方法、つまり、セラミックパウダーの(乾式)プレスによって作ることは公知となっており、そこでは、患者の口中で直に、或いは、そのポジティブな型の上で、歯科修復物に用意されている範囲について、光学的或いは機械による触診を行い、更に上記の成形のためにネガティブな型のコピー切削を行う際には、これに続いて、焼結・収縮並びにセメントの隙間を顧慮して拡大を行う。しかし、口腔に面している歯科修復物の外型は、特殊なパーツを載せることにより作られるが、その成形については記載がない(欧州特許 0 580 565 B1)。この解決策の欠点は、複雑且つ費用の掛かる手順であること以外に、内型と外型用のパーツをつなぎ合わせたり、少なくとも、乾式プレスする際の、構造が不静定(Ueberbestimmung)であったり、或いは、インクレメンタルな許容誤差という測定技術上の問題点のあることであり、これは主特許請求の範囲中に関連付けられている、又、これと同時に、壁の所定の最低厚みをどうしても守らなければならない点も同じく欠点であり、その結果として、修復物のへりの部分は、上記の特殊なパーツを載せることにより、次第に薄くなって行くという問題点がそのまま残ることになる。
【0011】
場合によっては添加剤が添加されていることもある酸化アルミニウム製、並びに酸化ジルコン製の歯科修復物は、これらの所定の製造法とは無関係に公知となっている(欧州特許 0 593 611 B1)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、初めに挙げた現在の技術水準を出発点として、歯科修復物、特に、ぴったりと着用できるセラミック製歯科修復物の製造法を提供することであり、そこにおいて、手順の数を最小限にすると同時に、セラミックのハード加工を行わずに、その口腔に面している外形が、その大部分がセラミック製の修復物の原形を作る際、焼結・収縮を考慮にいれながらその最終的な形として仕上げられる。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、本目的は、データ、特に、歯の残根の口腔内又は口腔外での光学及び/又は機械的なディジタル化によるデータ及び/又は、インレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造のような歯科技術による修復物及び前記の全ての修復物の基部及び/又は片顎もしくは両顎の歯及び/又は片顎もしくは両顎全体又は部分的な型及び/又はインレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び前記の全ての修復物の基部のCAD・設計のデータを出発点として、歯科修復物の原形を作るため、少なくとも歯科修復物の外形に合わせて1個の型が仕上げられ、これはその原形を作る際に生じる立体的なサイズ変更に合わせて拡大又は縮小させられていることにより解決されている。仕上げられる歯科修復物の形によっては単一構造の型もしくは複数パーツの型を使用する。単一構造の型は、仕上げられる歯科修復物の幾何学的外形にアンダーカットが施されていない場合に使われると特に好都合である。仕上げられる歯科修復物が比較的複雑な幾何学的外形の場合、2パーツもしくは3パーツからなる型を使用すると特に好都合になる。アンダーカットされた形は、部分人工歯冠、人工歯冠又は機能的な噛み面を復元するための修復物及び/又はブリッジ及び/又はインプラントスーパー構造を作る際、必然的に生み出される。ここにおいて隔離面が歯科修復物の解剖学上の赤道部分を走っていることは特に好都合である。
【0014】
セラミック製の歯科修復物の外形は単一構造の型の場合、その型の幾何学的外形によって決められるが、それに反して、歯科修復物の内形は浸食により削りくずを取り除きながら、或いは、例えば、グリーン体、ブラウン体の研磨又は切削或いは、焼結状態の時に削りくずを取り除きながら成形可能とされる。ここでは、内形と外形のデータ・セットを内蔵しているCAD・加工データに基づいて加工が行われると特に好都合である。代案として加工はコピー研磨又はコピー切削のような従来のテクノロジーを利用することも同様に可能である。加工機中での型の立体的な割当ては、指定面(Bestimmungs−)及び切削面(Spannflaeche)を介して行うと特に好都合である。代案として加工品に基づいて位置決めすることも可能である。
【0015】
複数パーツの型の場合、歯科修復物の外形及び、たいていの場合には内形もその型の幾何学的外形によって決められる。ここにおいて歯科修復物の外形はネガティブとして加工されるが、他方、歯科修復物の内形はポジティブとして加工される。人工歯冠又は部分人工歯冠或いはインレイの場合、回復される歯顎部分も同様にその内形と共に決められることは特に好都合になる。ブリッジの場合、ブリッジの内形と一緒にブリッジの中間リンクの基底面も決められることは特に好都合である。指定面と切削面を介して部分的な型の立体的な割当てを行うことは特に好都合である。
【0016】
好都合なことにCAD/CAM・テクノロジーによって実施される歯科修復物の形の設計により、原形を作る際に生じる立体的なサイズ変更を計算機援用によりそれぞれの修復物をシミュレーション並びに計算することが可能である。この歯科用のCAD/CAM・テクノロジーの基礎として役立てられるのが、準備されたそれらの歯のディジタル化・データであり、それらは上顎と下顎の立体的な割当てを把握したり、或いは、これをせずに片方又は両方の顎の歯、原型もしくは原型の一部分を口腔内又は口腔外で視覚的もしくは機械的に測定することにより入手される。仕上げられるインレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び前記の全ての修復物の基部に近似的な部分を形作るため、隣接する歯のディジタル化データ並びに、仕上げられる歯科修復物の機能的な噛み面を復元する際の拮抗する歯のディジタル化データをオプションとして活用する。インレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び前記の全ての修復物の基部の品質は、顎関節の動線に関するデータと共に上顎と下顎のディジタル化・データを利用することにより最適化可能とされる。
【0017】
準備された歯のデータ、即ち、設計されたインレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び前記の全ての修復物の基部の幾何学的外形、歯科医師による固定材料の層の厚みも、成形材料、セラミックのテクニカルパラメータ及びそれぞれの原形を作る方法のプロセス工学上のその他のパラメータも原形を作る間の材料の立体的なサイズ変更のシミュレーションに参加するものである。ここにおいて単一構造の型はブロック材料から作られると特に好都合である。複雑な幾何学外形或いは、仕上げられる歯科修復物の外形がアンダーカットされている際、その型を2個或いは2個以上のパーツに分割する必要がある。このために特別に使われるのが部分的な型用の既製の未加工材料であり、これは好都合なことに各成形法の隔離面や鋳込みダクト又は射出成形ダクトを顧慮しつつ使用される。部分的な型がそれぞれ相互に指定面および切削面を通して割り当てられることは明らかである。部分的な型はここでは3軸又はこれ以上の本数の軸を持つ加工機によりまとめて或いは、同じく別個に加工されることは特に好都合である。
【0018】
歯科修復物を作るための材料として、セラミック、特に、平均粒子サイズが<1μmの構造である非常に強く、高純度のセラミック(Al2O3、部分的又はフル強化されたZrO2、分散型セラミック)その他に、金属が使われると特に好都合である。歯科修復物の美的な外観を改善するため、非常に強い透明或いは16色のいわゆる『Vita・カラー』に対応させて色づけされたセラミックを使用する。視覚的及び/又は機械的な特性を最適化するためのグラジエント材料の使用が可能である。この仕上げられる修復物を美的に最適化する方法は、ppm範囲を単位としてDotantenを添加しながら進められると特に好都合である。
【0019】
インレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び前記の全ての修復物の基部の原形の作製は、セラミックのスリップ鋳造或いはセラミックの射出成形によって行うと特に好都合である。
【0020】
本発明を適用すると、セラミックのハード加工による切削しながらの成形を例えば石膏のような原形作製用の型の基本的に柔らかめの材料へ移行することができるので、比較的廉価な歯科修復物の成形が基本的に可能になる。ここにおいて咬合(噛み合わせ)面の復元をするための歯科修復物は、特にその外形の多種多様な複雑な形態によって特徴付けられているが、他方、従来、CAD技術援用によって作られる内形は比較的簡素な構造である。
【0021】
(焼成されながら”as fired“)材料に固有の強度を得させることによりこの歯科修復物は作られる。
【0022】
本発明を適用することにより、例えば、インレイ、オンレイ、人工歯冠、部分人工歯冠、ブリッジ、インプラントスーパー構造及び機能的な噛み合わせ面付きのブリッジのような、金属を含有しない歯科修復物の製造が可能になり、これは更なる事後処理せずに、歯科修復物を供給するための要件を満たしているものである。
【0023】
本発明に係る方法のその他の詳細な特徴は添付図面に基づく下記の実施例に関する詳細な説明から明らかになる。
【0024】
本発明に記載されている通りの一連の手順(図1)の場合、中央で行わなければならないステップ及び中央から離れて行わなければならないステップに分類することによりコスト的に最適化することができる。複数の依頼先の仕事をしているCAD/CAM・従事者及び特殊技術を所持する歯科技師として、例えば、作業工程を好都合にではあるが、自然の成り行きで説得力はないものの規定されている下記の通りの区分、即ち、
・ 準備付きの従来の歯科医師による歯科治療、
・ 精密な型の型取りと製作およびその光学的なディジタル化乃至口腔内の直接的なディジタル化、
・ 模擬実験された収縮・反応を顧慮しながらスリップ・鋳造用の型の幾何学的外形に関する中央で行う計算、
・ スリップ・鋳造用の一つ一つの型の加工並びにそれらを製造するための中央で行うCNC・プログラムの作成、
・ 中央で行う歯科修復物の鋳造と焼結、
・ 必要に応じて、中央から離れて行う歯科修復物の美的な個性化、
というように区分されて協力体制がとられる。
【0025】
図2−7中には、型が指定面と切削面のその座標のX軸、Y軸とZ軸と共にそれぞれ図示されており、これらの型はセラミック製の歯科修復物を作る方法に変更を加えるのに役立ち、それに従って非常に頑丈なセラミック製の歯科修復物が作られることになる。これらの型は、単一構造又は複数パーツの型(図3)からなり、型の外側半分1又は型の外側半分5、10、18と、型の内側半分3、8、13、19を含んでおり、型の外側半分1又は型の外側半分5、10、18と、型の内側半分3、8、13、19は、仕上げられる歯科修復物の外形2又は外形7、11、16、20と、内形4、9、14、17、21を規定する。これらの型は、鋳込みダクト6と離型面12、15を更に含んでいる。図2中には、アンダーカットされていない外形2が図示されており、この外形2は仕上げられる歯科修復物の外形を規定する単一構造の型を許容する。図3中に示されている歯科修復物の内形4を規定する型の内側半分3と一緒に、これらは複数のパーツからなる1個の型(図4)にまとめることができる。更に、図4中には鋳込みダクト6と離型面が図示されている。仕上げられる歯科修復物の幾何学的な外形(図5、6、7)が複雑化すればするほど、離型面12、15も結果的に複雑なものとなる。図8中にはブリッジの外形と内形(20、21)が図示されている。
【0026】
【実施例】
更に本発明は、材料に関する2つの実施例に基づいて一層詳細に説明されることになる、即ち、
実施例1:
0.05質量%の炭酸マグネシウム、キャスティング・スリップを調製する公知の1.5質量%の液化剤並びに水と一緒にd50=0.2μmという粒子サイズの500gの酸化アルミニウムをドラム型粉砕器中へ入れる。粉にひく原料の粉砕機(Mahlkoerper)に対する質量比は1対6になる。24時間ひいてから、スリップを取り除く。このスリップの固体含有量は71.0質量%になる。人工歯冠を作るため、このスリップを図面の概略図に従って作られた鋳型の中へ充填する。30分間ほどそのままにしてから、人工歯冠の型を開いてから、1350℃の下で2時間そのままで乾燥させた後、焼結する。
実施例2:
80 質量%の酸化アルミニウムと20 質量%の部分的に安定化が施されたd50=0.3μmという粒子サイズの酸化ジルコンとの500gの混合物を、1の実施例の場合と同様に加工する。但し、焼結を1400℃で行う点は、1の実施例との唯一の相違点である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明に記載されている通りの方法に従って歯科修復物を製作する際の基本的な手順を示す図である。
【図2】 図2は、人工歯冠の基部の外形を形成する外型と共に、本発明に記載の方法に従って作られる単一構造の鋳造・型を示す図である。
【図3】 図3は、人工歯冠の基部の内形を形成する内型と共に、本発明に記載の方法に従って作られる鋳造型の図である。
【図4】 図4は、本発明に記載の方法に従って作られる2つのパーツからなる鋳造型の透視図である。
【図5】 図5は、機能的な噛み面付きの人工歯冠の外形を形成する外型と共に本発明に記載の方法に従って作られる鋳造型の透視図である。
【図6】 図6は、人工歯冠の内形を形成する内型と共に、本発明に記載の方法に従って作られる鋳造型を示す図である。
【図7】 図7は、本発明に記載の方法に従って、機能的な噛み面付きの人工歯冠の2つのパーツからなる鋳造型を示す図である。
【図8】 図8は、ブリッジ基部の2つのパーツからなる鋳造型を示す図である。
【符号の説明】
1 型の外側半分
2 外形
3 型の内側半分
4 内形
5 型の外側半分
6 鋳込みダクト
7 外形
8 型の内側半分
9 内形
10 型の外側半分
11 外形
12 離型面
13 型の内側半分
14 内形
15 離型面
16 外形
17 内形
18 型の外側半分
19 型の内側半分
20 外形
21 内形
Claims (9)
- 少なくとも1つの予め準備される歯の残根の表面に適合するセラミック製の高強度歯科修復物の製造方法であって、
前記歯科修復物は、前記準備される表面との間の境界面により規定される内側の幾何学的外形と、外側の幾何学的外形とを有し、
前記方法は、前記準備される表面のデジタルデータ化の手法によって、前記歯科修復物の内側の形を規定するのに利用できる第1のデータの作成をするステップと、前記歯科修復物の内側の形を形成するために前記第1のデータを利用するステップと、隣の歯、拮抗する歯及び前記歯科修復物の噛み面のネガティブな形を規定する第2のデータを得るためにデジタルデータ化の手法を利用するステップと、型を作成するために前記第2のデータを利用するステップと、前記歯科修復物の外側の形を形成するために前記型を利用するステップとを含み、又、前記方法は、全体にわたって高強度のセラミック製の歯科修復物の最終形を結果として形成するよう遂行される、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、初期の成形処理において、スリップ・鋳造により、然るべき歯裂溝の深さ及び長さを有する生理学的に自然の噛み面の複製を形成するステップを更に含む、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記歯科修復物の外側の形は化粧セラミックの分だけ削減される、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記高強度セラミックは、自然の歯の配色に似せて、微量の添加物の添加により色づけされる、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記高強度セラミックは透明である、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記セラミック製の歯科修復物の初期の成形の過程において、歯科用固定剤の層の厚みと、顎と前記準備された表面に対向する最終の内側の形とが考慮に入れられ、前記最終の内側の形は型により得られる、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記内側の形の形成は、グリーン体、ブラウン体又は焼結状態にあるセラミックが研磨又は切削のような機械的な加工により実行される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、初期の成形がセラミックの射出成形により実行される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記型の作成において、前記歯科修復物の内側の形を形成するために、前記データを利用するステップと、それに続き、前記内側及び外側の形の両方を含む前記歯科修復物の初期の成形に前記型を利用するステップを含む、方法。
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