JP6244022B2

JP6244022B2 - 人工歯

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Publication number: JP6244022B2
Application number: JP2016529289A
Authority: JP
Inventors: 貴幸道井; 知弘熊谷; 松浦　大輔; 大輔松浦; 浩之中島
Original assignee: GC Corp; GC Dental Products Corp
Current assignee: GC Corp; GC Dental Products Corp
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: CN106132350A; JPWO2015194449A1; EP3130312A4; US20170189145A1; KR101830019B1; EP3130312A1; KR20160124892A; CN106132350B; WO2015194449A1

Description

本発明は、人工歯に関する。

有床義歯を作製する方法としてよく知られたものの１つにロストワックス法がある。これは次のような各工程を経ることで有床義歯を得ることができる。すわなち、初めに印象材を用いて患者の口腔内の形状の型をとり（いわゆる印象採得。）、これに石膏を流して固め、石膏模型を作製する。
次に、石膏模型の上にワックスを用いて上下顎義歯の高さを確保し、ワックスに人工歯を埋め込み、蝋義歯とする（いわゆる人工歯排列。）。その後この蝋義歯を石膏などに埋めて固めるとともにワックスが流出する部位を形成したうえで湯等を用いてワックスを溶融して流し去る。これにより排列された人工歯のみが残り、ワックスが存在していた部分に空洞が形成されるのでここにレジン等を流入（填入）させて硬化する。そして人工歯を埋めて固めていた石膏を割って取り去ることにより有床義歯を得ることができる。

このようにロストワックス法は工程が多く、完成までに時間がかかるとともに、その作製には歯科技工士の熟練が必要とされている。

これに対して特許文献１、２には、ＣＡＤ／ＣＡＭを用いて有床義歯等の歯科補綴物を作製する技術が開示されている。すなわち、ＣＡＤ／ＣＡＭを用いて歯科補綴物の設計から製造までをデータとして取り扱い、最終的には当該データに基づいてＮＣ工作機械を用いて歯科補綴物を削り出す。
これによれば、ロストワックス法に比べて工程が少なく、歯科補綴物をこれまでより短期間で製作することが可能である。

特開平９−２０６３２０号公報特開２００２−２２４１４３号公報

しかしながら、ＣＡＤ／ＣＡＭを用いて有床義歯を作製するときには、ワックスと比較して硬い樹脂材料で義歯床を削り出して作製し、当該硬い義歯床に設けられた凹部に、セラミックスや樹脂等により予め形成された人工歯を嵌めて排列し、接着剤で固定する必要がある。このとき、切削により作製した有床義歯の凹部に人工歯が適切に納まらないことがあった。

そこで本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭにより設計して形成された義歯床に人工歯を排列する際に、確実に義歯床に対して取り付けることができる人工歯を提供することを課題とする。

発明者は、人工歯を義歯床の凹部に嵌め込む際に人工歯が本来納まるべき位置に達する前に、人工歯の先端が義歯床の凹部の底等に接触して当該嵌め込みを阻害する知見を得て、これに基づいて本発明を完成させた。以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、３次元データを元にＣＡＤ上で設計され削り出された義歯床（１１）に対応する形状を有する人工歯（２１）であって、義歯床の凹部（１３）の入隅部（１３ａ）に挿入されるべき凸部（２１ａ）を有し、凸部は、入隅部に挿入されたときに該入隅部に接触することなく、入隅部との間に所定の間隙を形成する形態であることを特徴とする人工歯である。

また本発明は、凸部（２１ａ）の成す角は、入隅部（１３ａ）が成す角と同じ又はこれよりも小さく形成されてもよい。

また本発明は、凸部（２１ａ）の成す角が２０°以上１２０°以下とすることができる。

本発明は、凸部（２１ａ）の先端の曲率半径は、入隅部（１３ａ）の最深部における曲率半径と同じ又はこれよりも小さくすることができる。

本発明は、凸部（２１ａ）の先端の曲率半径は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができる。

本発明は、凸部（２１ａ）の先端の曲率半径は、義歯床（１１）の入隅部（１３）を形成する切削工具の径よりも大きくすることができる。

本発明によれば、ＣＡＤ／ＣＡＭにより設計して形成された義歯床に排列される人工歯において、本来嵌め込まれる姿勢及び位置で適切に義歯床に取り付けることができる。

有床義歯１０の外観を表す図である。図２（ａ）は有床義歯１０の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の分解断面図である。義歯床１１の外観を表す図である。人工歯２１の外観を表す図である。図５（ａ）は図２（ａ）にＶａで示した部位の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）と同じ視点で義歯床１１と人工歯２１とを離隔して表した図である。設計装置３０を概念的に示すブロック図である。有床義歯の製造方法Ｓ１の流れを表す図である。有床義歯の設計の工程Ｓ２０の流れを表す図である。有床義歯の作製の工程Ｓ３０の流れを表す図である。

以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。

図１は１つの形態を説明する図であり、人工歯２１を含む有床義歯１０の外観を示した図である。このような有床義歯１０が患者の口腔内の下顎側、及び／又は上顎側に配置され、欠損してしまった天然歯を人工的に補っている。図１からわかるように、有床義歯１０は義歯床１１及び複数の人工歯２１を有して構成されている。図２（ａ）には図１にＩＩａ−ＩＩａで示した断面図、図２（ｂ）には図２（ａ）の分解図をそれぞれ示した。図３には義歯床１１の外観図、図４には１つの例にかかる人工歯２１の外観斜視図を示した。また、図５（ａ）には図２にＶａで示した部位で、人工歯２１の凸部２１ａ及び義歯床１１の入隅部１３ａの近傍の拡大図を示した。図５（ｂ）では、図５（ａ）と同じ視点で人工歯２１と義歯床１１とを離隔して表した。
本形態では有床義歯１０として一方の顎側全体を補う有床義歯を例に説明するが、一部の天然歯の欠損を補う部分的な有床義歯であってもよい。

義歯床１１は、人工歯２１を所定の位置に保持するとともに、口腔粘膜上に有床義歯自体を安定して装着させる機能を有する部材である。本形態では図３からわかるように、人工歯２１が排列される部位として堤状の盛り上がった堤部１２を備えるとともに、この堤部１２の頂部に凹部１３が設けられている。そしてこの凹部１３に人工歯２１の一端が挿入され人工歯２１が接着剤で義歯床１１に固定される。

ここで義歯床１１の凹部１３のうち、人工歯２１の先端部分が配置される凹部の入隅部１３ａでは、図５（ｂ）に示すように入隅部１３ａの最深部を含む断面において、該入隅部１３ａが成す角の最小値がθ_ｇとなっている。このθ_ｇは特に限定されることはないが、人工歯２１を嵌め込む観点、及び切削により効率よく義歯床１１を作製する観点から、通常は切削工具の径により決まる。そしてこれによれば、θ_ｇは２０°以上１２０°以下となることが多い。ここで「入隅部」は凹部１３により形成される内側の隅部を意味する。

また、図５（ｂ）に示したように当該入隅部１３ａの最深部は曲率半径がＲ_ｇ（ｍｍ）で形成されている。このＲ_ｇの値は特に限定されることはないが、義歯床１１を切削で作製するので、通常は切削工具の先端の形状で決まる。そしてこの部位を切削する工具によれば、通常はＲ_ｇは１．０ｍｍ程度となることが多い。

ここで、義歯床１１はレジン、金属、又はセラミック焼結体等の硬い材料により構成されていることが好ましい。これにより精度のよい切削をすることができる。

人工歯２１は、欠損した天然歯の代わりに、当該天然歯の機能を有するように作製された人工の歯牙である。人工歯２１は義歯床１１の上記凹部１３にその一端側が挿入されて接着剤により固定されることで保持される。これにより、複数の人工歯２１が歯列のように弓状に排列され、天然歯のように機能することができる。

人工歯２１は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図４、図５（ａ）、図５（ｂ）からよくわかるように、義歯床１１に嵌め込まれる端部のうち少なくとも１つに先端が尖った凸部２１ａを有している。

ここで人工歯２１の凸部２１ａは、図５（ｂ）に示すようにその最先端を含む断面において、最大値がθ_ｊとなっている。このθ_ｊは上記義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａのθ_ｇと同じ又はθ_ｇよりも小さくされている。そしてこのθ_ｊもθ_ｇと同じ又はθ_ｇより小さい範囲において２０°以上１２０°以下であることが好ましい。

また、図５（ｂ）に示したように当該凸部２１ａの最先端は曲率半径がＲ_ｊ（ｍｍ）で形成されている。このＲ_ｊの値は上記した義歯床１１の入隅部１３ａの最深部の曲率半径Ｒ_ｇと同じ又はＲ_ｇよりも小さくされている。そしてＲ_ｊは好ましくは０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、上記したように義歯床１１側の入隅部１３ａのＲ_ｇが１．０ｍｍ程度となることが多いことを鑑みると、Ｒ_ｊは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

ここで、人工歯２１には人工歯に用いられる公知の材料を用いることができる。これには例えばセラミック、レジン、硬質レジン、及び金属を挙げることができる。
また、義歯床１１に人工歯２１を接着する材料としては、公知の材料を用いることができるが、これには例えば即時重合レジン、歯肉色レジン、義歯床用レジン、エポキシ接着剤等の公知の工業用接着剤、又はこれらの少なくとも２つの組み合わせ等が挙げられる。

以上説明した人工歯２１は次のように義歯床１１の凹部１３に取り付けられる。すなわち、凹部１３に人工歯２１の一端側を挿入するように嵌め込む。このとき、人工歯２１の凸部２１ａが義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａに向けて差し込まれる。また、図５（ａ）からわかるように、人工歯２１の凸部２１ａと義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａとの間には、所定の間隙Ｃが形成される。すなわち、このような間隙Ｃが形成されるように人工歯２１及び凹部１３が作製される。間隙Ｃの大きさは特に限定されることはないが、１００μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。

本発明の上記の構成によれば、人工歯２１の凸部２１ａと義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａとが上記のような関係を有しているので、人工歯２１が凹部１３の適切な位置に嵌め込まれ、凸部２１ａが凹部１３の内面に接触してしまうことがなく、本来嵌め込まれる位置及び姿勢で人工歯２１を義歯床１１に取り付けることができる。なお、人工歯２１と義歯床１１とは凸部２１ａ及び凹部１３以外の他の部位で接触して人工歯２１が義歯床１１に保持されている。

従って上記のような人工歯を用いることで、ＣＡＤ／ＣＡＭを適用して従来よりも速く、簡易に作製することができる有床義歯において、確実に本来の姿勢で人工歯の排列することが可能となる。以下には上記形態の人工歯を備える有床義歯を作製する方法について説明する。

図６は、１つの形態にかかる有床義歯の設計装置３０に含まれる構成を概念的に表したブロック図である。有床義歯の設計装置３０（以下、「設計装置３０」と記載することがある。）。は、入力手段３１、演算装置３２、及び表示手段３８を有している。そして演算装置３２は、演算手段３３、ＲＡＭ３４、記憶手段３５、受信手段３６、及び出力手段３７を備えている。また、入力手段３１にはキーボード３１ａ、マウス３１ｂ、及び記憶媒体の１つとして機能する外部記憶装置３１ｃが含まれている。

演算手段３３は、いわゆるＣＰＵ（中央演算子）により構成されており、上記した各構成部材に接続され、これらを制御することができる手段である。また、記憶媒体として機能する記憶手段３５等に記憶された各種プログラム３５ａを実行し、これに基づいて後で説明する各種データの生成やデータの選択をする手段として演算をおこなうのも演算手段３３である。

ＲＡＭ３４は、演算手段３３の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する構成部材である。ＲＡＭ３４は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のＲＡＭと同様である。

記憶手段３５は、各種演算の根拠となるプログラムやデータが保存される記憶媒体として機能する部材である。また記憶手段３５には、プログラムの実行により得られた中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。より具体的には記憶手段３５には、プログラム３５ａ、人工歯形状データベース３５ｂ、義歯床形状データベース３５ｃが記憶（保存）されている。またその他情報も併せて保存されていてもよい。

プログラム３５ａは設計装置３０を作動させるために必要なプログラムであり、特に限定されることはない。

人工歯形状データベース３５ｂは人工歯に関する形状等の情報が収納されたデータベースである。データベースに収納される人工歯形状の種類は特に限定されることはないが、歯列弓に含まれる複数の人工歯が１つの組となり、上下の歯列弓が咬みあわせされた状態でデータとして収納されている態様でもよい。そしてこのデータは、１つ１つの人工歯ごとの他、いくつかの人工歯が含まれる分割されたいくつかのユニットで取り扱えるように構成してもよい。
このような人工歯の組は、例えば「性別」、「体格」等患者の特徴に合わせるための複数のバリエーションを有したものが準備されていることが好ましい。
また、当該人工歯形状データベース３５ｂには、上記説明した凸部２１ａの形状も含まれている。

義歯床形状データベース３５ｃは、義歯床に関する形状等の情報が収納されたデータベースである。データベースに収納される義歯床に関するデータの態様は特に限定されることはないが、例えば「人工歯が取り付けられる部位を含む上半分のみ」が、咬合された人工歯データとの位置関係（上記間隙Ｃの値等）を持って配置されている状態のデータとして収納されていてもよい。
バリエーションについても人工歯の大きさに合わせた組み合わせで３〜４種類の大きさのデータがあることが好ましい。
また、当該義歯床形状データベース３５ｃには、上記説明した入隅部１３ａの形状も含まれる。

受信手段３６は、外部からの情報を演算装置３２に適切に取り入れるための機能を有する構成部材であり、入力手段３１が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。

出力手段３７は、得られた結果のうち外部に出力すべき情報を適切に外部に出力する機能を有する構成部材であり、モニター等の表示手段３８や各種装置がここに接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。

入力装置３１には、例えばキーボード３１ａ、マウス３１ｂ、外部記憶装置３１ｃ等が含まれる。キーボード３１ａ、マウス３１ｂは公知のものを用いることができ、説明は省略する。
外部記憶装置３１ｃは、公知の外部接続可能な記憶手段であり、記憶媒体としても機能する。ここには特に限定されることなく、必要とされる各種プログラム、データを記憶させておくことができる。例えば上記した記憶手段３５と同様のプログラム、データがここに記憶されていても良い。また、演算装置３０によるデータ生成の際の基礎となる印象データや咬合関係のデータ等を外部記憶装置３１ｃに記憶しておいてもよい。
外部記憶装置３１ｃとしては、公知の装置を用いることができる。これには例えばＣＤ−ＲＯＭ及びＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ及びＤＶＤドライブ、ハードディスク、各種メモリ等を挙げることができる。

また、その他、ネットワークや通信により受信手段３６を介して演算装置に情報が提供されてもよい。同様にネットワークや通信により出力手段３７を介して外部の機器（例えばＮＣ工作機械）に情報を送信することができてもよい。

このような設計装置３０によれば、義歯床を直接削り出すことができ、ロストワックス法のような複雑な工程を経ることなく有床義歯を作製することが可能となる。

次に、設計装置３０を用いて、有床義歯１０を製造する方法Ｓ１（「製造方法Ｓ１」と記載することがある。）について説明する。ここではわかりやすさのため設計装置３０を用いた例を説明するが、当該製造する方法はこれに限定されるものではなく、以下の趣旨を含む方法を可能とするものであれば他の装置で行うこともできる。

図７に製造方法Ｓ１の流れを示した。ここからわかるように製造方法Ｓ１は、印象のデジタル化の工程Ｓ１０、有床義歯の設計の工程Ｓ２０、及び有床義歯の作製の工程Ｓ３０を含む。以下それぞれの工程について説明する。

工程Ｓ１０は、得られた印象から形状データや咬合関係のＣＡＤデータを得る工程である。印象自体は公知の方法で印象採得し、ここから石膏模型等の患者の粘膜面情報を得ることができる。

ＣＡＤデータを得る方法は公知の装置を用いておこなうことができ、例えば３次元光学スキャナを挙げることができる。
一方、咬合関係のデータは、上顎の印象体と下顎の印象体とを患者の咬合状態と同様に組み合わせて３次元計測することにより得ることができる。

工程Ｓ２０は、工程Ｓ１０で得た患者に基づく粘膜面の情報、及び設計装置３０に保存されたデータベースに基づき最終的に有床義歯１０の形状をデータ上で決定するとともに、排列を完了した有床義歯データから人工歯データを削除し義歯床切削のための加工データを有床義歯の作製工程Ｓ３０（工作機械）に出力する工程である。ここで、本形態における工程Ｓ２０で行われる各演算は設計装置３０により行われる。すなわち、設計装置Ｓ３０に備えられる記憶手段３５に保存されたプログラム３５ａに沿って演算手段３３が演算をすることにより進められる。
図８に工程Ｓ２０の流れを示した。ここからわかるように、工程Ｓ２０は、印象データの取得の工程Ｓ２１、データ呼び出し及び排列位置調整の工程Ｓ２２、人工歯・義歯床データの出力の工程Ｓ２３を含む。

工程Ｓ２１は、工程Ｓ１０でデータ化した印象に関する情報を取得し、設計装置３０内に取り込む工程である。当該取り込みは設計装置３０の受信手段３６を介して記憶手段３５に記憶される。

工程Ｓ２２は、データベースから情報を呼び出し、設計装置３０上で人工歯を排列する工程である。すなわち、ここまでで取り込んだ情報に基づき、設計装置３０の記憶手段３５に格納されたデータベースから歯列弓に見合った人工歯データを呼び出す。そしてこれを顎堤上のおおよその位置に配置させたのち、位置を微調整する。

工程Ｓ２３は、工程Ｓ２２で決定した形状から、人工歯の形状データ、及び義歯床の形状データを個別に抽出し、工程Ｓ３０で用いる加工機へ指令データとして出力する工程である。この出力は設計装置３０の出力手段３７を介して行うことができる。

なお、有床義歯の設計の工程Ｓ２０では、切削の効率が考慮され、切削に用いられる工具の選定もなされる。切削の効率を考慮しない人工歯、義歯床の形態によれば、多数の工具を順に用いて徐々に微細な工具に変更して切削を進めることが必要となるが、これでは生産性の観点から必ずしも適切であるとはいえない。そこで、使用する工具を所定の範囲に抑え切削の効率を考慮する必要がある。従って最終的には効率を考慮して選定された工具に基づいて製造できる人工歯、及び義歯床の形態が指令データとして工程３０に送信される。このときには人工歯２１の凸部２１ａと凹部１３の入隅部１３ａとを上記した形態にするために、人工歯２１の凸部２１ａの先端の曲率半径は、義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａを形成するための切削工具の径よりも大きいことが好ましい。
すなわち、上記説明した人工歯２１の凸部２１ａ及び義歯床１１の凹部１３の入隅部１３ａの形態は、当該切削の効率が考慮された切削精度に基づいて、当該切削精度であることを前提に義歯床に人工歯を適切な位置及び姿勢で装着できる形態である。

図７に戻って工程Ｓ３０について説明する。工程Ｓ３０は、工程Ｓ２０から出力された義歯用の加工データを受信して工作機械により形状を削り出すとともに、これらを組み合わせて有床義歯１０として仕上げる工程である。
図９には工程Ｓ３０の流れを示した。図９からわかるように、工程Ｓ３０は、切削加工の工程Ｓ３１、義歯床への人工歯の取り付けの工程Ｓ３２、及び仕上げ研磨の工程Ｓ３３を備えている。

工程Ｓ３１は、工程Ｓ２３で出力された加工機への指令データを受信してこれに基づいて、加工機が切削により義歯床を削り出す工程である。ここで用いられる工作機械は公知の物を用いることができ、特に限定されるものではなく、公知のＮＣ工作機械を使用することができる。ここで適用される義歯床の材料は硬質のレジン、金属、セラミック等の硬質の材料により形成されているので、切削が適切に精度よく行える。

工程Ｓ３２は、工程Ｓ３１で得られた人工歯を義歯床に取り付ける工程である。これは、上記のように人工歯２１の一端側を義歯床１１の凹部１３に嵌めるようにして固定する。ここで人工歯２１の凸部２１ａと凹部１３の入隅部１３ａとが上記の関係を有しているので、適切な人工歯の取り付けが可能である。
そして対向して配置された人工歯２１と凹部１３との間に接着剤が塗布等により供給され、固定される。

工程Ｓ３３は、工程Ｓ３２で得られた有床義歯に対して仕上げ研磨を施し、最終的に有床義歯１０を得る。

以上のように、製造方法Ｓ１によれば、ロストワックス法のように手間や時間をかけることなく精度のよい有床義歯１０を得ることができる。この方法では義歯床１１は硬質のレジン、金属、セラミック焼結体等の硬質の材料から切削により形成されている。

１０有床義歯
１１義歯床
１２堤部
１３凹部
１３ａ入隅部
２１人工歯
２１ａ凸部

Claims

３次元データを元にＣＡＤ上で設計され削り出された義歯床に対応する形状を有する人工歯であって、
前記義歯床の凹部の入隅部に挿入されるべき凸部を有し、
前記凸部は、前記入隅部に挿入されたときに該入隅部に接触することなく、前記入隅部との間に所定の間隙を形成する形態であり、
前記凸部の成す角は、前記入隅部が成す角と同じ又はこれよりも小さい、人工歯。
前記凸部の成す角が２０°以上１２０°以下である、請求項１に記載の人工歯。
前記凸部の先端の曲率半径は、前記入隅部の最深部における曲率半径と同じ又はこれよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工歯。
前記凸部の先端の前記曲率半径は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項３に記載の人工歯。
前記凸部の先端の前記曲率半径は、前記義歯床の前記入隅部を形成する切削工具の径よりも大きい、請求項３又は４に記載の人工歯。