JP2017511245A - 歯模型の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る歯模型の製造方法は、上顎と下顎の歯模型本体（１）が配置された模型ベース（２）を持つ歯模型（３）を加工する歯模型の製造方法において、対象者の歯牙情報をスキャン(scan)してデータ情報を獲得するスキャン段階（１００）と、前記スキャン段階（１００）で獲得された歯牙情報に基づいて設定されたデータを基にグラフィック設計してイメージ化し、実現しようとする歯模型をイメージ模型に実現するイメージ模型生成段階（２００）と、前記イメージ模型生成段階（２００）で生成されたイメージ模型に基づいてＣＡＭ(computer aided manufacturing)を介して加工して歯模型を生成するＣＡＭ加工段階（３００）とを含んでなり、前記イメージ模型生成段階（２００）と前記ＣＡＭ加工段階（３００）を介した前記イメージ模型および歯模型（３）は、前記歯模型本体（１）と前記模型ベース（２）とが一体となるように設計および成形加工されてなる。

Description

本発明は、歯模型の製造方法に係り、さらに詳しくは、歯科治療に使用される歯模型を設計加工して製作するにあたり、加工時間の短縮による生産性の向上を図るとともに、上顎と下顎との咬合時の誤差を除去することができて精度を高められるようにする、歯模型の製造方法に関する。

一般に、歯牙(Tooth)および口腔(Oral cavity)組織は、独立器官ではなく、全身健康と密接な関係を持つ身体の一部であって、生理的原理と生化学的法則に基づいて管理され、全身の健康状態の鋭敏なマーカーの役割を果たす。

一方、最近、健康および審美への関心増大に伴い、歯科医療分野も急速に膨張しており、該当分野に関して多くの研究が行われている。

例えば、解剖学的構造をデジタル化し、コンピューターグラフィックス処理を施すことによる歯科情報の３次元視覚化や、ＣＡＤ(Computer aided design）・ＣＡＭ(computer aided manufacturing)技術を用いた人工歯の製造や入れ歯の型(Impression)または金型(Die)の精密複製などの様々な分野に応用されている。

韓国特許登録第１０−１３２９７３２号には通常の補綴加工機が開示されており、該補綴加工機は、主に上顎(The upper jaw)と下顎(The Lower jaw)の歯牙形状加工母材である歯列モールド（ｍ）の装着のための加工トレイと、前記加工トレイに装着された歯列モールドを切削加工するカッター付き加工ツールとを含んで構成される。

このような従来の補綴加工機によれば、加工トレイ上に上顎、下顎の歯牙形状加工のための複数の歯列モールド（ｍ）をそれぞれ装着しておき、口腔スキャナなどを介して患者の口腔状態をスキャンしたファイルをコンピュータへ送ってデザインしたプログラム設定に基づいて動作する加工ツールを用いて、前記歯列モールドそれぞれに歯牙形状を加工するようになっている。

しかし、前述したような従来の補綴加工機では、前記加工トレイ上に上顎、下顎の歯列加工のための複数の歯列モールドがそれぞれ分離構成および別個装着されることにより加工誤差が発生するうえ、このような工程で加工された歯列形状を用いた上顎と下顎との咬合状態の測定時に精度が欠如して正確な歯科診断が不可能であるという問題点がある。

また、上述したような方式で分離加工された上顎と下顎を咬合器に取り付けて口腔の形状を再現した歯模型を製作する場合、ほとんどの作業工程が歯科技工士によって手作業で行われるため熟練した技術を必要とするので、作業時間が遅滞するしかないなどの問題点を引き起こしてきた。

近年では、前述した従来の諸般問題点を解決するための様々な手段が提案されている。その一環として、韓国特許登録番号第１０−１３２９７３２号（名称：歯模型製造用模型組立体）があり、前記歯模型製造用模型組立体は、公報に開示されているように、上顎および下顎の全歯形状加工の母材となる馬蹄型歯列モールドと、前記歯列モールドを支持固定し、上顎と下顎との咬合状態を測定し、かつ歯模型の製作付属として兼用される複数の模型ベースと、前記模型ベースがそれぞれ上、下側の外面に密着して組み立てられることにより、複数の歯列モールドが互いに対向配置されるようにする一方で、補綴加工機に固定装着することが可能なセンターベースと、前記センターベースの前端部に設けられて結合した状態で、支台歯形状加工の母材となる歯牙モールドとを含んでなる。

本発明において、歯模型は、歯模型本体と該歯模型本体の固定される模型ベースとが結合した口腔構造模型と、前記口腔構造模型を咬合器に固定する固定部たる模型テール(model tail)とを結合してなる模型を指し示す。

ここで、歯模型本体は、歯肉部、復元歯模型のダイ（または残根(stump))、および正常歯模型から構成される。

ところが、前述したような従来の歯模型は、復元歯模型のダイ(die)、対象歯模型本体が結合する模型ベース、および模型テールがそれぞれ別々に成形製造された後、組み立てて完成する方式を取ることにより、
復元歯模型のダイ(die)と歯模型本体との組立誤差により精度が低下し、歯模型本体と模型ベースとの加工誤差および組立誤差により精度が低下し、模型ベース、歯模型本体、および復元歯模型のダイが別途の装備によってそれぞれ個別に加工されることにより加工時間が長く、歯模型本体と模型ベースとの加工誤差により精度が低下し、模型ベースと歯模型本体が別途の装備によってそれぞれ個別に加工される。

これにより、装備の特性による誤差が存在して品質が低下するという問題点があった。

また、歯模型本体に復元歯模型のダイ(die)を組み立てなければならないうえ、歯模型本体を模型ベースに組み立てなければならないため、組立作業の際に発生する誤差を根本的に持つことになり、高品質の製品を得ることができないという問題点があった。

本発明は、前述したような従来の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、歯科治療に使用される歯模型を加工して製作するにあたり、加工時間の短縮による生産性の向上を図るとともに、特に、歯模型の模型ベース、復元歯模型のダイと歯模型本体との組立誤差を根本的に相殺して上顎と下顎との咬合時の精度を高めることができて高品質の歯模型を得ることができるようにした一方で、歯模型本体の一部または全体に適用することができるようにした、歯模型の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、対象歯のスキャンデータモデルに基づいて、グラフィック設計上でイメージ模型を設計するとき、復元される歯の歯模型本体を模型ベースから分離せずに一体に設計するとともに、実際のフライス加工の際に歯模型本体を分離して別途加工せずに一体に歯模型を加工して製造するようにすることにより、経済的な利益を図ることができるようにした、歯模型の製造方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、歯模型のイメージ模型を設計するとき、歯模型本体のマージンラインを設定し、前記マージンラインに対する除去領域であるオフセット(offset)領域を持つように設計するとともに、フライス加工作業の際に復元歯模型のダイが歯模型本体に結合する方向と同一の方向にカット作業を行うようにすることにより、復元歯模型のダイを加工するにあたり、未加工領域を最小化することができるようにし、結果として一層高精度の品質を持つ歯模型を得ることができるようにした、歯模型の製造方法を提供することにある。

上述したように構成された本発明に係る歯模型の製造方法は、上顎と下顎の歯模型本体が配置された模型ベースを持つ歯模型を加工する歯模型の製造方法において、対象者の歯牙または歯型(impression)をスキャン(scan)して対象歯の形状に対するデータ情報を獲得するスキャン段階と、前記スキャン段階で獲得された歯牙のデータ情報に基づいて、グラフィック設計上でイメージ化してイメージ模型を実現するイメージ模型生成段階と、前記イメージ模型生成段階で生成されたイメージ模型に基づいて、ＣＡＭ(computer aided manufacturing)を介してフライス加工して歯模型を生成するＣＡＭ加工段階とを含んでなり、前記イメージ模型生成段階と前記ＣＡＭ加工段階を介した前記イメージ模型および歯模型は、前記対象歯の歯模型本体と前記模型ベースとが一体となるように設計および成形加工されてなることを特徴とする。

前記イメージ模型生成段階では、前記スキャン情報による歯牙情報に対するマージンライン(margin line)を定義して適用し、前記マージンラインに対して除去されるディッチング(ditching)領域を持つオフセットライン(offset line)を設定してイメージ模型を設計することを特徴とする。

前記ＣＡＭ加工段階では、前記イメージ模型生成段階で設定された映像データに基づく深さで歯模型の外郭形状を加工した後、設定されたイメージ模型のディッチング領域情報に基づいて加工することを特徴とする。

前記イメージ模型生成段階と前記ＣＡＭ加工段階では、前記模型ベースと模型テールが一体に設計およびフライス加工されてイメージ模型および歯模型を実現するようにすることを特徴とする。

前記ＣＡＭ加工段階で、フライス加工作業を行うカッター(tool)は、復元歯模型のダイが歯模型本体に結合する方向と同一の方向に進入しながらカット作業を行うように構成されたことを特徴とする。
前記ＣＡＭ加工段階で、前記設定された歯模型の外郭情報に基づいて加工する途中で歯模型が母材から分離されないように固定するリンク(link)を前記歯模型に付着させた状態で加工することを特徴とする。

上述した本発明に係る歯模型の製造方法は、模型ベースと模型テールと歯模型本体とを一体にしてＣＡＤ／ＣＡＭによる加工を実現して製造するようになっており、加工時間の短縮による生産性の向上を図る効果を有し、特に、歯模型を構成する各構成を一体に設計および加工することができるため、組立誤差を根本的に相殺して上顎と下顎との咬合時の精度を高めることにより高品質の歯模型を得ることができるという効果を有する。

本発明に係る一実施形態に係る歯模型の製造方法を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法によって製造される歯模型を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法が適用される状態を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法が適用される状態を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法で歯模型を加工する段階のうちいずれか一つの段階を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法で歯模型を加工する段階の一部の過程を示す概略例示図である。 本実施形態に係る歯模型の製造方法で歯模型を加工する形態を示す概略例示図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態に係る歯モデルの製造方法を詳細に説明する。

本発明の実施形態は、様々な形態で変形でき、本発明の範囲が後述の実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。本実施形態は、当該分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。よって、図面における要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張して表現できる。各図面において、同一の部材は同一の参照符号を付した場合があることに留意すべきである。本発明の要旨を不明確にするおそれがあると判断される公知の機能および構成についての詳細な記述は省略する。

図１〜図７は本発明の一実施形態に係る歯模型の製造方法を示す図である。本実施形態に係る歯模型の製造方法は、上顎と下顎の歯模型本体１が配置された模型ベース２と、前記模型ベース２を咬合器に固定する固定部たる模型テールとを有する歯模型３を加工することに適用される。

前記歯模型本体１は、図２に示すように、歯肉部１−３、正常歯模型１−１、および復元歯模型のダイ１−２から構成される。

すなわち、対象者の歯牙の咬合および咀嚼構造に合う補綴物および人工歯を作製するために、その相関関係を前もって把握して最適の補綴物および人工歯を作ることができるように患者の上顎と下顎の歯模型３を加工する。

上述のように加工された歯模型３は、別途の歯模型咬合器に前記模型テールを介して結合して歯牙構造の各種再現運動を実現して咬合データを確保する。

このような本実施形態に係る歯模型の製造方法は、対象者の歯牙または歯型をスキャンして対象歯に対する形状データ情報を獲得するスキャン段階（１００）を含む。

すなわち、対象者の歯牙、または歯牙を型取りした歯型を、撮影、透視などの従来の公知技術が適用された方法によってスキャンし、歯の外形情報および歯肉と歯牙との境界部位に対する形状情報などの情報を数値化してデータとして検出し、対象者の歯模型を実現する基本データとして適用する。

上述したような本実施形態に係る歯模型の製造方法は、前記スキャン段階（１００）を介して獲得された対象者の歯牙情報に基づいて設定されたデータを基にグラフィック設計上でイメージ化し、実現しようとする歯模型を映像データとして実現されたイメージ模型を生成するイメージ模型生成段階（２００）を含む。

この時、グラフィック設計上でイメージする情報の根拠をなす設定されたデータは、ＣＡＤ(computer aided design)プログラムが適用されたものからなることが好ましい。

すなわち、従来の公知のＣＡＤプログラム装置を用いて歯模型３の歯牙情報データに基づくグラフィック設計上でイメージとして実現されたイメージ模型を用いて、実現しようとする歯模型３に対する仮想製造および仮想実験を介して、高品質の歯模型３を設計することができる。

ここで、歯模型３の映像データに基づいて実現されたイメージ歯模型を用いて、コンピュータプログラムで実現される仮想の空間で行う咬合実験を介して、一層精度の高い歯模型３の設計データを実現することが好ましい。

すなわち、仮想の空間で咬合器に固定されて咬合実験が行われるようにすることにより、前記模型ベース２の形状を適宜に設計して適用することができる。

このような本実施形態に係る歯模型の製造方法は、前記イメージ模型生成段階２００で生成されたイメージ模型に対する情報データに基づいてＣＡＭ(computer aided manufacturing)を介してフライス加工して歯模型を生成するＣＡＭ加工段階（３００）を含む。

すなわち、前記イメージ模型生成段階２００で設計されたイメージ模型のデータに基づいて前記ＣＡＭを介して自動的に加工して所望の歯模型３を実現するのである。

前述したような本実施形態に係る歯模型の製造方法において、前記イメージ模型生成段階（２００）と前記ＣＡＭ加工段階（３００）を介したイメージ模型および歯模型３は、前記対象歯の歯模型本体１と前記模型ベース２とが一体となるように設計および成形加工されてなる。

すなわち、歯模型３を構成する復元歯模型を、前記模型ベースに対して分離して別途加工せず、一体にして設計および加工して製作することにより、模型ベース２と歯模型本体１との組立誤差を根本的に除去して咬合時の精度を高めるのである。

前記イメージ模型生成段階（２００）と前記ＣＡＭ加工段階（３００）では、前記模型テールと前記模型ベース２とが一体に設計およびフライス加工されて前記イメージ模型および歯模型３を実現するようにすることが好ましい。

すなわち、実現される歯模型３の各構成をすべて一体にして設計および加工することにより、一層向上した品質の歯模型３を実現することができるのである。

そして、このような本実施形態に係る歯模型の製造方法において、前述したイメージ模型生成段階（２００）では、図３および図４に示すように、前記スキャン段階（１００）による歯牙情報に対するマージンライン(margin line)４を定義して適用し、前記マージンライン４に対して除去されるべきディッチング(ditching)領域５を持つオフセットライン(offset line)６を設定してイメージ模型を設計するようになっており、前記ＣＡＭ加工段階（３００）では、前記イメージ模型で設定されたマージンライン４、ディッチング領域５およびオフセットライン６を基にフライス加工して歯模型３を製造するようになっている。

すなわち、加工作業の便利性を図るとともに歯模型本体１のマージンライン４を精密に加工するために、周辺に前記マージンライン４の一定の領域に対してディッチング領域５を設定するので、前記ディッチング領域５は、前記マージンライン４を基準にして深さ方向と幅方向に設定された前記オフセットライン６と前記マージンライン４から深さ方向に指定された一定の深さをもって、加工作業に適用される。

このとき、前述したオフセットライン６は、歯模型本体１のマージンライン４の周囲を精密に加工することができるように、図４に示すように、前記マージンライン４の周囲に２つの曲線形状に配置されることが好ましく、前記２つのオフセットライン６同士の間の領域を精密に加工して高品質の歯模型３を得るようにすることが最も好ましい。

前記２つのオフセットライン６同士の間の領域を精密に加工する目的は、復元歯模型のダイ１−２のマージン部領域をできるだけ精細かつ細密に加工することにより、最終的にダイ上にクラウンまたはブリッジを被せるときに適合性を良くするためである。

また、本実施形態に係る歯模型の製造方法において、前述したＣＡＭ加工段階（３００）では、図５に示すように、イメージ模型生成段階（２００）で設定されたイメージ模型に基づく深さに歯模型３の形状を加工した後、設定された歯模型３の外郭７情報を基に加工する順序が適用されることが好ましい。

すなわち、母材８において歯模型３を構成する歯模型本体１を先加工した後、咬合器に固定される歯模型３の外郭７の形状を後加工して模型ベースを実現する順序によって加工することが最も好ましい。

そして、前述したＣＡＭ加工段階（３００）で、フライス加工作業を行うカッター(tool)は、前記歯のダイが前記歯模型本体１に結合する方向と同一の方向に進入しながらカット作業を行うように構成されることが好ましい。この場合、対象歯に対する未加工領域を最小にすることができるため、高品質の歯模型３を実現することができる。

すなわち、フライス盤(milling cutter)の進行方向に対して前記歯模型本体１のアンダーカット(under cut)を最小にすることができるため、加工品質が向上するのである。

上述したように、前記イメージ模型を介して歯模型３をフライス加工して実現するとき、前記イメージ模型から対象歯模型の輪郭（等高線）情報、葉肉と歯との境界情報、対象歯の前記マージン情報、前記ディッチング領域情報、イメージ模型の全体郊外情報、前記歯模型本体１の前記模型ベースに対する固定方向情報などを基にフライス加工して作業の効率性および精度を向上させることが最も好ましい。

前述したような本実施形態に係る歯模型の製造方法は、前述したＣＡＭ加工段階（３００）で、前記設定された歯模型３の外郭７情報に基づいて加工する途中で、歯模型３が母材８から分離されないようにするために、図６に示すように、歯模型３を母材８上で固定するリンク９を前記歯模型３に付着させた状態で加工することが好ましい。

これは、歯模型３が母材８から分離されると、ツール(tool)の破損および歯模型３の損傷をもたらすうえ、ロボットを用いた歯模型３の操作が不可能になるという問題要素を無くすことができる。

そして、本実施形態に係る歯模型の製造方法において、上顎と下顎の歯模型３は、図７に示すように、一つの母材８を分割するように配置される形態でそれぞれ加工されることが好ましい。

これにより、加工された上顎と下顎の材質による物理的特性が同一であってより高品質の咬合データを実現することができる。

上述したように、本実施形態に係る歯模型の製造方法は、歯模型本体を構成している正常歯模型と復元歯模型のダイを互いに分離せず一体に設計し、加工して加工時間の短縮による生産性を向上させることができ、組立誤差を根本的に除去して咬合時の精度を高めることができる。

以上で説明した本発明の一実施形態は、例示的なものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、 これらの実施形態から様々な変形および均等な他の実施が可能であることを理解するであろう。したがって、本発明は、発明の詳細な説明で言及される形態に限定されるものではない。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は添付した請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。また、本発明は、添付した請求の範囲によって定義される本発明の精神およびその範囲内にあるすべての変形物、均等物および代替物を含むものと理解されるべきである。

１ 歯模型本体
１−１ 正常歯模型
１−２ 復元歯模型のダイ
１−３ 歯肉部
２ 模型ベース
３ 歯模型
４ マージンライン
５ ディッチング領域
６ オフセットライン
７ 外郭
８ 母材
９ リンク
１００ スキャン段階
２００ イメージ模型生成段階
３００ ＣＡＭ加工段階

Claims (7)

1. 上顎と下顎の歯模型本体が配置された模型ベースを持つ歯模型を加工する歯模型の製造方法において、
   対象者の歯牙または歯型(impression)をスキャン(scan)して対象歯の形状に対するデータ情報を獲得するスキャン段階と、
   前記スキャン段階で獲得された歯牙のデータ情報に基づいて、グラフィック設計上でイメージ化してイメージ模型を実現するイメージ模型生成段階と、
   前記イメージ模型生成段階で生成されたイメージ模型に基づいて、ＣＡＭ(computer aided manufacturing)を介してフライス加工して歯模型を生成するＣＡＭ加工段階とを含んでなり、
   前記イメージ模型生成段階と前記ＣＡＭ加工段階を介した前記イメージ模型および歯模型は、前記対象歯の歯模型本体と前記模型ベースとが一体となるように設計および成形加工されてなることを特徴とする、歯模型の製造方法。
2. 前記イメージ模型生成段階では、
   スキャン情報による歯牙情報に対するマージンライン(margin line)を定義して適用し、
   前記マージンラインに対して除去されるディッチング(ditching)領域を持つオフセットライン(offset line)を設定してイメージ模型を設計することを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。
3. 前記ＣＡＭ加工段階では、
   前記イメージ模型生成段階で設定された映像データに基づく深さで歯模型の外郭形状を加工した後、
   設定されたイメージ模型のディッチング領域情報に基づいて加工することを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。
4. 前記イメージ模型生成段階と前記ＣＡＭ加工段階では、前記模型ベースと模型テールが一体に設計およびフライス加工され、イメージ模型および歯模型を実現するようにすることを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。
5. 前記ＣＡＭ加工段階で、
   フライス加工作業を行うカッター(tool)は、
   復元歯模型のダイが前記歯模型本体に結合する方向と同一の方向に進入しながらカット作業を行うように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。
6. 前記ＣＡＭ加工段階で、
   設定された歯模型の外郭情報に基づいて加工する途中で前記歯模型が母材から分離されないように固定するリンク(link)を前記歯模型に付着させた状態で加工することを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。
7. 歯模型本体を構成している正常歯模型と復元歯模型のダイを互いに分離せず一体に設計し、加工することを特徴とする、請求項１に記載の歯模型の製造方法。

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