JP5437263B2 - デジタル塗装された歯科用物品 - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は歯科学に関し、より詳しくは、デジタル制御塗装プロセスを用いた、修復物などの歯科用物品のコーティングに関する。

（関連出願の相互参照）
本願は、２００７年１１月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／９９０６８０号の利益を主張する。

（関連技術の記載）
修復物、補綴物などの歯科用物品を自動製作するための数々の技術が考案されてきた。これらの技術により、歯科用物品の製作に伴う手作業工程は減少し、ＣＡＤ模型又は元の歯列に対する空間的忠実性を改善することができるが、それでもまだ、自然の歯列の外観及び機能に調和する製品を仕上げる際には相当の手作業を必要とする。

歯科用物品の自動仕上げが依然として必要とされている。

デジタル塗装プロセスにより歯科用物品のコンピュータ制御仕上げを提供する。本プロセスは、歯科用物品の数部分に渡って異なる材料を１つ以上の層に選択的に塗布して、ヒトの歯列の外観及び機能にぴったり調和する様々な色、仕上がり、及び表面特性を有する多色仕上げを得ることができる。

一様態において、本明細書に開示される方法は、ヒトの歯列の一部位に付着されるように成形された接着面と、その部位から除去された歯牙構造(dental structure)を代替するように成形された機能面と、を有するボリューム(volume)を含む歯科用物品の下部構造(understructure)を、加法プロセスを用いて製作する工程と、デジタル塗装プロセスを用いて下部構造に少なくとも１つの層を加える工程と、を含む。

下部構造は、歯科用物品のボリュームの大部分を含んでもよい。本方法は、歯科用物品のデジタルモデルを受信する工程と、下部構造をデジタルモデルからデジタル的に製作する工程と、を更に含んでもよい。加法プロセスは、ステレオリソグラフィ、デジタル光処理、及び三次元印刷のうちの１つ以上を含んでもよい。下部構造は未硬化でもよく、本方法は、下部構造の製作後であって少なくとも１層を加える前に下部構造を硬化する工程を含んでもよい。下部構造は未硬化でもよく、本方法は、少なくとも１つの層を加えた後に下部構造を硬化する工程を含んでもよい。少なくとも１層を加える工程は、デジタル塗装プロセスを用いて複数の層を加える工程を含んでもよい。複数の層は、２つ以上の異なる材料を含んでもよい。２つ以上の異なる材料は、上記部位から除去された歯牙構造と同様の外観を歯科用物品に与えるように選択される色及び不透明度を有することができる。少なくとも１つの層を加える工程は、機能面の２つ以上の領域に２つ以上の異なる材料を含む機能面に少なくとも１つの層を加える工程を含んでもよい。２つ以上の異なる材料は、それぞれ異なる透明度を有していてもよい。２つ以上の異なる材料は、それぞれ異なる色を有していてもよい。本方法は、少なくとも１つの層を硬化させて、硬化層を提供する工程を含んでもよい。硬化する工程は、少なくとも１つの層を、光、電磁波、熱、真空、及び圧力のうちの１つ以上に曝す工程を含んでもよい。少なくとも１つの層を硬化する工程は、硬化条件の多数のサイクルを実施する工程を含んでもよい。本方法は、少なくとも１つの追加層を硬化層に加える工程を含んでもよい。本方法は、デジタル塗装プロセスを用いて少なくとも１つの追加層を部分硬化層に加える前に、少なくとも１つの層を部分的に硬化させて部分硬化層を提供する工程を含んでもよい。歯科用物品は、ブリッジ、歯冠、コーピング、及びアンレーのうちの１つ以上を含んでもよい。本方法は、少なくとも１つの層との接着性を高めるために、下部構造の表面を処理する工程を含んでもよい。少なくとも１つの層を加える工程は、下部構造の機能面上に塗料を分配するために、固定塗装ヘッドを提供する工程と、下部構造の位置をデジタル制御する工程と、を含んでもよい。

別の様態では、本明細書に開示の装置は、実質的に固定位置にあるデジタル塗装ヘッドであって、口腔内用途に適した材料に硬化可能である少なくとも１つの材料を塗装面に選択的に供給するように構成されたデジタル塗装ヘッドと、ヒトの歯列の一部位に付着するように成形された接着面と、上記部位から除去された歯牙構造を代替するように成形された機能面と、を有するボリュームを含み、加法プロセスを用いて製作される歯科用物品の下部構造の位置を少なくとも３つの並進自由度及び少なくとも２つの回転自由度をもって制御するように構成された装着装置と、下部構造の形状、及び少なくとも１つの材料の下部構造の表面への塗布位置に関する記述を受信し、応答してデジタル塗装ヘッド及び装着装置に対し制御信号を生成し、それにより下部構造にデジタル塗装するようにプログラムされたコントローラと、を含む。

デジタル塗装ヘッドは、デジタルワイヤージェット塗装ヘッドでもよい。デジタル塗装ヘッドは、流体を２つ以上の異なる添加剤と混合することにより２つ以上の材料を選択的に供給してもよい。下部構造は、歯科用物品のボリュームの大部分を含んでもよい。

別の様態では、本明細書に開示の装置は、実質的に固定の回転姿勢にあるデジタル塗装ヘッドであって、少なくとも１つの並進自由度をもって移動するように構成され、口腔内用途に適した材料に硬化可能である少なくとも１つの材料を塗装面に選択的に供給するように構成されたデジタル塗装ヘッドと、ヒトの歯列の一部位に付着するように成形された接着面と、上記部位から除去された歯牙構造を代替するように成形された機能面と、を有するボリュームを含み、加法プロセスを用いて製作される、歯科用物品の下部構造の位置を少なくとも２つの並進自由度及び少なくとも２つの回転自由度をもって制御するように構成された装着装置と、下部構造の形状、及び少なくとも１つの材料の下部構造の表面への塗布位置に関する記述を受信し、応答してデジタル塗装ヘッド及び装着装置に対し制御信号を生成し、それにより下部構造をデジタル塗装するようにプログラムされたコントローラと、を含む。

デジタル塗装ヘッドは、デジタルワイヤージェット塗装ヘッドでもよい。デジタル塗装ヘッドの少なくとも１つの並進自由度は、装着装置の運動面からのデジタル塗装ヘッドの距離を制御してもよい。下部構造は、歯科用物品のボリュームの大部分を含んでもよい。

本発明及びその特定の実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図を参照することによって理解することができる。
デジタル塗装された歯科用物品。 歯科用物品のデジタル塗装プロセス。 歯科用物品のデジタル塗装装置。

本明細書中で説明するのは、歯科対象物のデジタル塗装システム及び方法である。本説明では、三次元モデルの取得、歯科用物品の下部構造の製作、及び表面コーティングの塗布に関する特定の技術を強調しているが、特に説明はしていないが歯科修復物の製作、又は特に特定はしていないが三次元走査技術など、以下の方法及びシステムの付加的変更、適応、及び組み合わせは当業者にとって明らかになり、このような変更、適応、及び組み合わせは全て、本開示の範囲内であることは言うまでもない。一例として、以下の説明では完成した歯科用物品上の審美的な層を強調しているが、本明細書中で説明する技術を、これに加え又はこれに代えて、歯冠に組み立てる前のコーピングに接着剤又は予接着剤コーティングを塗布することによってなど、歯科製造中の中間品に適用することもできる。

以下の説明は、図面を参照して読まれるべきであり、異なる図面における同様の要素は、同様の形式で符号が付けられている。図面は、必ずしも一定の縮尺率ではないが、選択された例示的な実施形態を表しており、また本開示の範囲を限定することを意図したものではない。様々な要素に関し、構造、寸法、及び材料の例が説明されているが、当業者であれば、提示されている例の多くに適切な変形例のあることを認識するであろう。

明示されない限り、又は別段本文から明らかでない限り、以下の開示には次の慣例が採用され、本明細書中の発明概念の全範囲を説明することが意図されるものである。本明細書及び請求の範囲内で使用される、特徴点の寸法、量、及び物理特性を表す数字は全て、「約」という用語に修飾されると解されるものとする。本明細書及び添付の請求の範囲に記載の数値パラメータは、本明細書に開示される教示内容を利用する当業者が目指す所望の特性により変化し得る、概算値である。端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）並びにその範囲内の任意の範囲が含まれる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。列挙する場合、「又は」という用語は、列挙した要素の１つ若しくは全て、又は２つ以上の列挙した要素のいずれかの組み合わせを意味する。

ある基が本明細書で記載した式中に２回以上存在するとき、各基は特に記載しようとしまいと、「独立に」選択される。例えば、式中に２つ以上のＭ基が存在するとき、各Ｍ基は独立に選択される。

「三次元表面表示」、「デジタル表面表示」、「三次元表面マップ」などの用語は、本明細書で使用するとき、別の意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、三次元走査データの捕捉及び／若しくは処理により獲得され得る、表面データのポイントクラウド、二次元多角形一式、又は対象物の表面の全体若しくは一部を示すその他の任意のデータなど、対象物の任意の三次元表面マップを指すことを意図する。「三次元表示」は、別の意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、上記に記載のいずれかの三次元表面表示、加えてボリューム表現及びその他の表示を含み得る。

「デジタル歯科用モデル」、「デジタル歯科用印象材」などの用語は、意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、取得、分析、処方、製造の様々な方面で使用され得る歯科対象物の三次元表現を指すことを意図する。「歯科用モデル」又は「歯科用印象材」などの用語は、鋳造、印刷、又は別の方法で製作された、歯科対象物の物理的例などの物理的モデルを指すことを意図する。特定されない限り、「モデル」という用語は、単独で使用された場合、物理的モデル及びデジタルモデルのいずれか一方、又は両方を指し得る。

本明細書で使用するとき、「室温」という用語は、２０℃〜２５℃又は２２℃〜２５℃の温度を指す。

「含む（comprises）」という用語及びその変化形は、それらの用語が説明及び請求項に出現する箇所において、限定的な意味を有するものではない。

「好ましい」及び「好ましくは」という言葉は、特定の状況下で、特定の利点をもたらし得る本発明の実施形態を指す。しかしながら、同じ又は他の状況下において、他の実施形態もまた好ましい可能性がある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用でないことを示すものではなく、本発明の範囲内から他の実施形態を排除することを意図するものではない。

「歯科対象物（object）」という用語は、本明細書で使用するとき、歯科に特有の素材を広く指すことを意図する。これは、歯列などの口腔内構造、とりわけ、ヒトの歯列、例えば、個々の歯、四半部、歯列弓全体、別個の又は様々な種類の咬合である歯列弓の対、軟組織など、並びに骨、及びその他の支持構造又は周辺構造を含み得る。本明細書で使用するとき、「口腔内構造」という用語は、上記に記載されるような口内の天然構造、及び口内に存在し得る、下記に記載される任意の歯科対象物などの人工構造の両方を指す。本明細書で使用するとき、「歯科用物品」という用語は、人造の歯科対象物を指すことを意図する。歯科用物品は、歯冠、ブリッジ、ベニヤ、インレー、アンレー、アマルガム、複合材料、及びコーピングなどの様々な下部構造、並びに永久修復物の製造中に使用するための一時的修復物など、既存の歯列の構造又は機能を修復する構成部品を含むと一般に解される「修復物」を含み得る。歯科用物品はまた、義歯、部分義歯、インプラント、固定義歯など、歯列を取り外し可能な又は永久構造で代替する「補綴物」も含み得る。歯科用物品はまた、取り外し可能な歯列矯正器具、外科用ステント、歯ぎしり器具、いびきガード、間接ブラケット設置器具など、歯列を補正、整列、ないしは別の方法で一時的又は永久的に調整するために使用される「器具」を含み得る。歯科用物品はまた、インプラント固定具、インプラント支台、歯列矯正ブラケット、及びその他の歯列矯正器具などの、長期間に渡り歯列に固定される「ハードウェア」も含み得る。歯科用物品はまた、歯科用モデル（全体的又は部分的）、ワックスアップ、埋没材モールド（investment mold）など、歯科製品の「仮構成要素」、並びに修復物、補綴物などの製作に用いられるトレー、ベース、ダイ、及びその他の構成要素を含み得る。歯科対象物はまた、上記のような歯、骨、及びその他の口内構造などの天然歯科対象物として、又は上記のような修復物、補綴物、器具、ハードウェア、及び歯科製品の仮構成要素などの人工歯科対象物（すなわち歯科用物品）として、分類することができる。歯科用物品は、口腔内にて、口腔外にて、又はこれらの組み合わせにより、製作することができる。

「デジタル塗装」「デジタル塗装プロセス」「コンピュータ制御塗装」「デジタル制御塗装」などの用語、並びに「デジタル塗装する」などの動詞形は、コンピュータ制御による塗装プロセス、特に、塗装分配位置及び塗布する２つ以上の塗料からの選択を制御するプロセスを指すことを意図している。歯科用物品のコーティングに有用に採用することができるような、充分な深さ、位置精度、及び材料選択性をもって表面層を堆積させられるものであれば、多くの技術をデジタル塗装に好適に用いることができる。以前にＰｉｘａｔｉｏｎ社から入手可能であった、塗料を流体の形態で塗布するワイヤージェット塗装技術から、１つの好適な実施形態を作ることができる。デジタル制御ワイヤージェット塗装ヘッド及びシステムは、例えば次の参考文献に記載されており、これら各文献は参照によりその全体が本明細書中に組み込まれるものとする：米国特許出願第０８／９５８，２９２号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ、「Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐａｉｎｔ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ」、１９９７年１０月２７日出願、１９９９年８月３１日発行、米国特許第５，９４４，８９３号）、米国特許出願第０８／８７８，６５０号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ、「Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐａｉｎｔ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ」、１９９７年６月１９日出願、１９９９年１０月２６日発行、米国特許第５，９７２，１１１号）、米国特許出願第０９／１８６，２２０号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ、「Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ」、１９９８年１１月４日出願、２００１年２月２０日発行、米国特許第６，１９０，４５４号）、及び米国特許出願第１１／６６９，３８７号（Ｆｒｅｅほか、「Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｐｒｉｎｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ Ａｒｅａｓ ｔｏ Ｆｏｒｍ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｆｏｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｉｎｋｓ」、２００７年１月３１日出願、２００７年８月９日公開、米国特許公開公報第２００７／０１８２７９７号）。表面の選択箇所に流体を分配するのに適した、その他のいかなる単色又は多色印刷ヘッドも、同様にしてデジタル制御塗装に使用することができる。一般に、デジタル塗装ヘッドは、異なる塗料を選択的に塗布することにより、又はその都度必要に応じて染料及びその他の材料を混合することにより、自然歯列の色空間内の塗料を供給できるべきである。加えて、塗料結合剤内の充填剤及びその他の材料を通じて、不透明度を有用に制御することができる。「デジタルワイヤージェット塗装ヘッド」とは、特にワイヤージェットプリンタにおいて用いられる種類の塗装ヘッドを指す。より一般的には、「デジタル塗装プロセス」とは、上記の、又は別の、本明細書に記載のシステム及び方法とともに使用するのに適した、塗料を流体の形態で分配するように構成されたインクジェット又はレーザープリント技術を含む、デジタル塗装技術のいずれかであってよい。これには、例えば、最終的なコーティングに焼成され得る固形塗布、又はスプレー印刷などのガス状（例えばガス若しくはガス状懸濁液として）塗布が挙げられる。言うまでもなく、デジタル塗装プロセスにおいては、油系塗料、アクリル系塗料、ウレタン、ポリウレタン、エナメルなど様々な材料を、流体の形態で塗布する。本明細書で使用されるときの塗料は、色用顔料、構造用結合剤（例えばアクリル、ポリウレタン、ポリエステル、メラミン樹脂、エポキシ、油）、及び粘度調節用溶剤など（例えば脂肪族、芳香族、アルコール、ケトン、石油蒸留物、エステル、グリコールエーテル、低分子量合成樹脂など）、並びに塗布される塗料の取り扱い特性を管理又は性能（例えば不凍性、抗菌性、顔料安定性など）を向上させるためのその他の種々の添加物を含み得る。塗料はまた、硬化方法によっても分類することができ、これは例えば、溶剤蒸発による乾燥、酸化架橋、触媒重合、及び合体を含み得る。本明細書に記載の典型的な歯科用途においては、歯科用物品内の使用に適した表面に乾燥、加熱、ないしはその他の方法で硬化させることができるものであれば、流体の形態で塗布可能な材料のいずれを用いてもよい。

図１は、本明細書に記載の技術を用いて製造することができる歯科用物品を示す。図１に示す歯科用物品１００は歯冠であるが、言うまでもなく、上述の歯科用物品のいずれであっても本明細書に記載の技術を用いて同様に調製することができる。

歯科用物品１００は、本明細書に記載のデジタル塗装技術のいずれかを用いて形成される下部構造１０２及び外層１０４を含む。一般に、下部構造１０２は歯科用物品１００のボリュームの大部分を含み、これに構造上の支持及び強度を与えることができる。外層１０４は口腔内用途に適したいずれかの材料から形成することができ、代替される歯牙構造の美観及び機能に一致する表面仕上げを提供することができる。製作完了後、歯科用物品１００は、歯１０６の、噛合する下処理済みの歯面上に載置される。図１は限定的と解されるべきではない。歯１０６は臼歯、小臼歯、犬歯、及び切歯を含む任意の歯であり得る。同様に、歯科用物品１００は（歯冠、インレー、アンレー、若しくはベニヤなどの）修復物、（義歯若しくはインプラントなどの）補綴物、又は本明細書に記載の技術を用いて有用に外層１０４を受容できるその他のいかなる歯科用物品であってもよい。

図２は歯科用物品をデジタル塗装するためのプロセス２００を示す。本プロセスは、工程２０２に示すように、下部構造の製作から始めることができる。本明細書に記載のシステム及び方法に好適に採用することのできる、歯科用物品製作のための多種多様な材料及び技術がある。

製作は、ステレオリソグラフィ、デジタル光処理、三次元印刷、及びコンピュータミリングなどの高速製作技術を用いて行なうことができる。一般に、これらの技術は、歯列のデジタル三次元モデルに依存して高速製作装置を操作駆動する。場合によっては、歯科用物品用に歯面を下処理する前及び後の歯列の三次元モデルを含む、歯列の直接走査によりこのモデルを得ることができる。別の例では、例えば問題の一領域又は複数領域の反転型を取るための従来の印象技術を用いて、歯列の物理的印象材を口腔外にて走査することによりデジタルモデルを得ることができる。走査は、適度な精密度を有するいずれかの三次元走査システムにより行なうことができる。例えば、次の特許出願には、好適な、ビデオを用いた走査システムが記載されており、各出願はこれを参照することにより本明細書にその全体が組み込まれるものとする：米国特許出願第１１／２７０，１３５号（Ｚｈａｎｇほか、「Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｃａｍｅｒａ Ｍｏｔｉｏｎ」、２００５年１１月９日出願、２００７年５月１０日公開、米国特許公開公報第２００７／０１０３４６０号）、米国特許出願第１１／４６９，８６９号（Ｋｒｉｖｅｓｈｋｏほか、「Ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ」、２００６年９月３日出願、２００７年７月２６日公開、米国特許公開公報第２００７／０１７２１０１号）、及び米国特許出願第１１／５３０，４２０号（Ｒｏｈａｌｙほか、「Ｔｈｒｅｅ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃａｍｅｒａ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｎｅａｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ」、２００６年９月８日出願、２００７年８月１６日公開、米国特許公開公報第２００７／０１８８７６９号）。三次元画像取得には、構造光、レーザー走査、直接測距などに基づく技術を含むその他の三次元走査技術が知られている。歯科用物品製作のための適切な精度及び精密度を有する三次元モデルを得るように構成され得るこれらの技術はいずれも、本明細書に記載のシステム及び方法とともに用いることができる。どのような方法で取得したものであっても、下部構造のデジタルモデルが、材料の収縮、セメント中の空洞、及び下部構造に塗布される塗料又はその他の仕上げ材の層厚みなどの物理的制約を補正される場合があることは言うまでもない。

三次元表面データを直接取得すれば、物品の製作に有用な多種のデータを提供するのに役立つ場合があり、このデータは、例えば、下処理済みの歯面に物品をどう噛合させるか、除去した歯面と調和するように物品をどう成形するか、及び周囲の歯とともに使用するために物品をどう適合させるか、についてのデータなどである。但し、歯科用物品の製作にはその他多くの技術が知られていることにもまた留意すべきである。例えば、歯冠、インレー、アンレーなどの歯科用物品は、従来から、様々なエラストマー材料及びその他の材料で取られるヒトの歯列の物理的印象材を用いて製作されてきた。これらの印象材は次いで歯型内に切り込まれ、対応する歯科用物品を直接手作業で製作する。また、次の米国特許出願に記載のもののような、自立型、可鍛性の硬化性材料を用いた歯科用物品の直接製作技術も数多くあり、各出願はこれを参照することにより本明細書にその全体が組み込まれるものとする：米国特許出願第１０／９２１，６４８号（Ｋａｒｉｍほか、「Ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ Ｄｅｎｔａｌ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」、２００４年８月１９日出願、２００５年５月１２日公開、米国特許公開公報第２００５／０１００８６８号）、米国特許出願第１０／７４９，３０６号（Ｋａｒｉｍほか、「Ｃｕｒａｂｌｅ Ｄｅｎｔａｌ Ｍｉｌｌ Ｂｌａｎｋｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２００３年１２月３１日出願、２００５年７月７日公開、米国特許公開公報第２００５／０１４７９４４号）、米国特許出願第１０／６４３，７７１号（Ｋｖｉｔｒｕｄほか、「Ｄｅｎｔａｌ Ｃｒｏｗｎ Ｆｏｒｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２００３年８月１９日出願、２００５年２月２４日公開、米国特許公開公報第２００５／００４２５７７号）、米国特許出願第１０／６４３，７４８号（Ｏｘｍａｎほか、「Ｄｅｎｔａｌ Ａｒｔｉｃｌｅ Ｆｏｒｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２００３年８月１９日出願、２００５年２月２４日公開、米国特許公開公報第２００５／００４２５７６号）、米国特許出願第１０／２１９，３９８号（Ｋａｒｉｍほか、「Ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ Ｓｅｌｆ−Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２００２年８月１５日出願、２００３年６月１９日公開、米国特許公開公報第２００３／０１１４５５３号）、及び国際特許出願第ＵＳ０６／０１６１９７号（Ｋａｒｉｍほか、「Ｍａｌｌｅａｂｌｅ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｎｔａｌ Ｃｒｏｗｎｓ」）。

これらの技術のいずれか、又はその組み合わせ、並びにその他の技術を用いて、工程２０２において下部構造を製作することができる。一般に、製作に関して用いられる「加法」という用語は、本明細書では「減法」プロセスと呼ばれるミリング以外のプロセスを指すことを意図している。研磨、磨き、制御蒸発（controlled vaporization）、放電加工ミリング（ＥＤＭ）、ウォータージェット若しくはレーザーによる切断、又は材料を切断、除去、成形若しくはカービングするその他のいずれかの方法など、被加工物から材料を除去するためのその他の「減法」プロセスを用いることもできる。一般に、手作業で成形又は別の方法で所望の形態に組み立てられるＳＭＣ材料の使用は、本開示の目的上は「加法」と考えられるが、このような材料を歯科用物品に成形するためにミリングプロセス又はその他のデジタル制御の減法プロセスが用いられる場合はこの限りではない。いかなる方法で製作した場合であっても、プロセス２００は、下部構造の表面を塗装用に下処理する工程２０４に進むことができる。

工程２０４では様々な下処理工程を採用することができる。下部構造は、特に製作時にミリング潤滑剤など流体を使用した場合は、乾燥させてもよい。下部構造を、支持構造から切り離し、サンドペーパーによる研磨又は別の方法で平滑化してもよい。硬化性材料が用いられる場合は、下部構造を部分的に又は全体的に硬化させてもよい。加えて、審美的又は機能的塗料層の塗布に先立ち、封止材又はプライマーを下部構造に塗布してもよい。
表面下処理の後、プロセス２００は、下部構造をデジタル塗装する工程２０６に進むことができる。多くの好適なデジタル塗装技術が上で述べられている。

一般に、歯科用物品のデジタル塗装には様々な流体を有用に用いることができる。これには、磁器、樹脂、アクリルポリマー、及びその他の好適な材料を挙げることができる。デジタル制御塗装プロセスを用いて、下部構造の外層の異なる部分に異なる色を塗布することができる。加えて、色及び不透明度を変えて多数の層を塗布して、自然の歯列によく似た表面を構築することができる。一様態において、歯科患者の自然歯列から色に関する視覚情報を得て、この色情報を適用して、対応する表面を歯科用物品に作製してもよい。異なる色を得るために様々な染料を用いることができ、この染料はデジタル塗装機に多くの個別の塗料源選択肢として設けられてもよいし、又は塗装ヘッドから塗料を分配させる際に加えてコンピュータ制御による色の生成を可能にしてもよい。他の実施形態においては、異なる個別の色を有する塗料を２つ以上の塗装ヘッド又は印刷ヘッドにより同時に塗布し混色を得てもよい。デジタル塗装システムは、可動塗装ヘッドを設けてもよいし、又は歯科用物品表面の一領域を選択的に固定塗装ヘッド前に位置決めできるように、歯科用物品を多くの軸に沿って並進及び回転させる可動架台に固定してもよい。いずれの場合でも、位置決めの制御に下部構造のデジタルモデルを使用することができる。デジタル塗装システムは、これに加え又はこれに代えて、対象品上に塗料を確実に正確に分配するのを助けるために位置又は範囲検知機能を含んでもよい。

下部構造上への外層のデジタル塗装後、プロセス２００は、塗装済み下部構造を硬化させる工程２０８に進むことができる。

言うまでもなく、硬化は下部構造及び外層に使用される材料に大きく左右され得る。下部構造は、所望の構造強度を得るために、熱、光、圧力その他による硬化を必要とする場合がある。加えて、外層は、当然ながら外層に用いられている材料の性質に応じて、溶剤、希釈剤などの蒸発を通じて硬化する場合、又は重合若しくはその他の硬化プロセスを開始若しくは促進するために、熱、光、圧力、真空、電磁波などを必要とする場合がある。硬化条件を２サイクル以上繰り返すことで、硬化を達成又は加速することができる。

工程２１０に示すように、塗装済み及び硬化済みの歯科用物品は、最終用途に供するために歯の残根などに適用させることができる。これは、仮装着、調整、接合などを含む任意の従来の仕上げ工程を含むことができる。

上記の説明は非限定的な例であって、本明細書に記載のデジタル塗装プロセスにおいて材料及び工程を多様に変更して適用可能であることは言うまでもない。例えば、デジタル塗装層が完全に硬化した後、１つ以上の追加層（それぞれが異なる領域において異なる色及び不透明度を有し得る）を塗布し、次いでこの追加層を硬化させることができる。別の実施形態では、別の層を加える前に、１つの層を部分的に硬化させてもよい。当業者にとって明らかであろうこのような変形物は全て、本開示の範囲内に入ることを意図する。

図３は歯科用物品をデジタル塗装するための装置３００を示す。一般に、装置３００は、デジタル塗装ヘッド３０２、接着面３０８と機能面３１０とを有する歯科用物品３０６を保持する装着装置３０４、及びコントローラ３１２を有する。装置３００はまた、ミリング装置３１４又はその他の切削ツールを内蔵していてもよい。

デジタル塗装ヘッド３０２は、デジタル制御により塗料を分配するためのデジタル塗装システムに連結されたいかなる装置であってもよい。デジタル塗装システムは、塗料の種類、染料混合、希釈などのコンピュータ制御を行なうことができ、これに加え又はこれに代えて、特定部位で塗布するために２つ以上の異なる塗料からのコンピュータによる選択を提供してもよい。一様態において、デジタル塗装ヘッド３０２は、塗装対象の三次元表面上に導かれるように、自身の位置を制御可能としてもよく、又はデジタル塗装ヘッド３０２は固定されたまま、対象物を（コンピュータ制御下にて）その下に移動させてもよい。デジタル塗装ヘッド３０２は、液滴、ガス状懸濁液、流体流、又はその他のいずれかの、対象物への分配制御に適した方法で、塗料を塗布することができる。また上述のように、歯科用物品のコーティングとして使用するのに適し、かつ流体の形態で入手可能ないかなる物質も、本明細書に記載のデジタル塗装ヘッド３０２とともに用いることができる。一様態において、上述のように、デジタル塗装ヘッドはデジタル制御ワイヤージェット塗装ヘッドであってもよい。面上の選択箇所に流体を分配するのに適した、その他のいかなる単色又は多色印刷ヘッドも、同様に用いることができる。一般に、デジタル塗装ヘッドは、異なる塗料を選択的に塗布することにより、又はその都度必要に応じて染料及びその他の材料を混合することにより、自然歯列の色空間内の塗料を供給できるべきである。加えて、塗料結合剤中の充填剤及びその他の材料により不透明度を有用に制御することができる。

装着装置３０４は、歯科用物品３０６を所望位置に保持するのに適したいかなる装置であってもよい。これには、クランプ、把持部、接着剤、機械的摩擦による嵌合（歯科用物品３０６内に機械加工で設けることができる）などが挙げられる。一様態において、装着装置３０４は、歯科用物品３０６を実質的に固定位置に保持することができる。別の様態において、装着装置３０４は、歯科用物品３０６表面上の所望点を塗装ヘッド３０２（又は切削ツール３１４）下に位置決めできるように、歯科用物品３０６を任意の数の軸に沿って並進又は回転させるように動作可能であってもよい。適切な電子機械部品により３つの並進自由度及び２つの回転自由度を設けることができ、歯科用物品３０６の任意の面を固定塗装ヘッドによりコーティングするためにはこれらで十分であり得る。別の様態において、動作制御をデジタル塗装ヘッド３０２及び装着装置３０４間で分配してもよい。したがって、例えば、装着装置３０４は歯科用物品３１２を単一軸の回りに制御下で回転配向させる一方、デジタル塗装ヘッド３０２を２軸（例えば回転軸に平行、及び回転軸に垂直）に沿って並進させ、装着装置３０４及びデジタル塗装ヘッド３０２の動きの組み合わせによって塗装ヘッド３０２を位置決めして、歯科用物品３０６のいかなる面領域にも塗料を塗布することができる。別の実施形態において、デジタル塗装ヘッド３０２は、例えば、装着装置３０４の２つの並進自由度により与えられる運動面からのデジタル塗装ヘッド３０２の距離を制御する、単一の並進自由度を有してもよい。

歯科用物品３０６は、上に述べた歯科用物品のいずれでもよいが、接着面３０８と機能面３１０とを含むことができる。接着面３０８は、歯科患者の歯列における、噛合する下処理済みの歯面に嵌合するように成形することができる。接着面３０８の形態は、例えば下処理済み歯面の物理的印象付け又は走査により決定され得る。機能面３１０は、対応する構造的及び審美的性能をもって、自然歯の面を代替することができる。機能面３１０は、口腔内用途に適した物質又は同用途に適した形態に硬化可能な物質から形成することができ、本明細書に記載のデジタル塗装技術を用いて構築されることができる。

コントローラ３１２は、デジタル塗装ヘッド３０２（又は関連のデジタル塗装システム）と伝達して、歯科用物品３０６への塗料分配を制御することができる。これは、歯科用物品の異なる部位への異なる塗料の選択的塗布、並びに機能面３１０の異なる層への異なる塗料の選択的塗布を含み、機能面は任意の数のデジタル塗装層から形成されることができる。コントローラ３１２は、歯科用物品３０６の異なる面が塗布ヘッドに曝されるように、デジタル塗装ヘッド３０２の位置を制御することができ、又は装着装置３０４の位置を制御することができる。歯科用物品３０６の位置決めに際し、コントローラ３１２は、歯科用物品３０６のデジタル三次元モデルを、歯科用物品３０６の表面に従った色、不透明度、質感などに関する情報とともに、用いることができる。デジタル塗装ヘッド３０２は、歯科用物品３０６の機能面３１０のコーティングを目的とするものであるが、塗装ヘッドをこれに加え又はこれに代えて、接着面３０８又は機能面３１０にシーラント、接着剤、接着剤前駆体、又はその他の有用な材料を塗布するために有用に用いることができることは言うまでもない。

当然のことながら、コントローラ及びコントローラが行なうプロセスは、本明細書に記載のデータ取得及び製作技術に適したハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにより実現できる。これは、内部及び／又は外部メモリに加えて、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、内蔵マイクロコントローラ、プログラム可能なデジタル信号プロセッサ、又はその他のプログラム可能機器においての実現を含む。この実現は、更に、又はこれに代えて、１つ以上の用途特定の集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、プログラム可能なアレイ論理コンポーネント、又は電子信号を処理するように構成され得るその他の任意の装置を含み得る。更に、当然のことながら、実現されたものは、Ｃなどの構造化プログラミング言語、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、又は記憶され、コンパイルされ、若しくは翻訳されて上記のデバイスのうちの１つで動作し得る任意の他の高水準若しくは低水準プログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、並びにデータベースプログラミング言語及び技術を含む）を使用して作成されたコンピュータ実行可能なコード、並びにプロセッサの多様な組み合わせ、プロセッサアーキテクチャ、又は種々のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含み得る。同時に、処理を、多様な方法でコントローラ３１２及びデジタル塗装ヘッド３０２（及び切削ツール３１４）などの装置間で分配してもよいし、又は全ての機能を１台の専用の独立型装置に統合してもよい。このような置き換え及び組み合わせの全ては、本開示の範囲内にあることが意図される。

切削ツール３１４は、装置３００内に有用に含まれることができ、関連のデジタル制御ミリング装置又は同様のハードウェアを有することができる。切削ツール３１４はコントローラの制御下にて動作して、切削ツール３１４を移動させるか、又は歯科用物品３０６を可動架台３０４とともに移動させるか、又はこれらの組み合わせにより、歯科用物品３０６の１つ以上の面を成形することができる。単一の切削ツール３１４を図示しているが、当然のことながら、多数のコンピュータ化されたミリング装置によって、多くの切削ツール、並びに／又は異なる粗度、硬度、及び形状を有する互換可能な切削器具を備えた１つの切削ツールを提供することができる。デジタル塗装ヘッド３０２と同様に、切削ツール３１４、又は関連のミリング装置、又はコントローラ３１２は、歯科用物品の三次元モデルを用いて歯科用物品３０６の表面からの材料除去を制御することができる。１つの実施形態においては、装置３００は、ミルブランクを受け取り、ミルブランクを成形し、成形品を１つ以上の塗料の層で仕上げるために用いることができ、これらは全てコントローラ３１２の制御下にて行なわれる。

特定の好ましい実施形態と関連させながら本発明を開示してきたが、当業者であれば別の実施形態を認識し、そのような変形物、修正物、及び代用物は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲に準拠して理解され、法により許容可能な最も広い意味で解釈されるものとする。

Claims (3)

1. ヒトの歯列の一部位に付着されるように成形された接着面と、前記部位から除去された歯牙構造を代替するように成形された機能面と、を有するボリュームを含む歯科用物品の下部構造を、加法プロセスを用いて製作する工程と、
   デジタル塗装プロセスを用いて前記下部構造の機能面に少なくとも１つの層を加える工程であって、少なくとも１つの層を加える工程はコンピュータ制御下にて、機能面の数部分にわたって異なる材料を選択的に塗布して歯科用物品の多色仕上げを得る工程と、
   を含む、方法。
2. 実質的に固定位置にあるデジタル塗装ヘッドであって、口腔内用途に適した材料に硬化可能である少なくとも１つの材料を塗装面に選択的に供給するように構成されたデジタル塗装ヘッドと、
   ヒトの歯列の一部位に付着するように成形された接着面と、前記部位から除去された歯牙構造を代替するように成形された機能面と、を有するボリュームを含み、加法プロセスを用いて製作される歯科用物品の下部構造の位置を少なくとも３つの並進自由度及び少なくとも２つの回転自由度をもって制御するように構成された装着装置と、
   前記下部構造の形状、及び前記少なくとも１つの材料の前記下部構造の機能面への塗布位置に関する記述を受信し、応答して前記デジタル塗装ヘッド及び前記装着装置に対し制御信号を生成し、コンピュータ制御下にて、機能面の数部分にわたって異なる材料を選択的に塗布して歯科用物品の多色仕上げを得て、それにより前記下部構造をデジタル塗装するようにプログラムされたコントローラと、
   を備える、装置。
3. 実質的に固定された回転姿勢にあるデジタル塗装ヘッドであって、少なくとも１つの並進自由度をもって移動するように構成され、口腔内用途に適した材料に硬化可能である少なくとも１つの材料を塗装面に選択的に供給するように構成されたデジタル塗装ヘッドと、
   ヒトの歯列の一部位に付着するように成形された接着面と、前記部位から除去された歯牙構造を代替するように成形された機能面と、を有するボリュームを含み、加法プロセスを用いて製作される、歯科用物品の下部構造の位置を少なくとも２つの並進自由度及び少なくとも２つの回転自由度をもって制御するように構成された装着装置と、
   前記下部構造の形状、及び前記少なくとも１つの材料の前記下部構造の機能面への塗布位置に関する記述を受信し、応答して前記デジタル塗装ヘッド及び前記装着装置に対し制御信号を生成し、コンピュータ制御下にて、機能面の数部分にわたって異なる材料を選択的に塗布して歯科用物品の多色仕上げを得て、それにより前記下部構造をデジタル塗装するようにプログラムされたコントローラと、
   を備える、装置。