特許 6628345 ジルコニア成形体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6628345

(24)【登録日】2019年12月13日

(45)【発行日】2020年1月8日

(54)【発明の名称】ジルコニア成形体

(51)【国際特許分類】

   A61K 6/831 20200101AFI20191223BHJP

   A61C 13/083 20060101ALI20191223BHJP

   A61C 19/04 20060101ALI20191223BHJP

【ＦＩ】

   A61K6/027

   A61C13/083

   A61C19/04

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-74344(P2019-74344)

(22)【出願日】2019年4月9日

【審査請求日】2019年7月2日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 「歯科技工」第４６巻第１０号（２０１８年１０月１日）第１０７５−１０８７頁に発表

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503205481

【氏名又は名称】株式会社キャスティングイン

(74)【代理人】

【識別番号】100174791

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 敬義

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昌平

(72)【発明者】

【氏名】キム デジュン

【審査官】 鶴見 秀紀

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５４０７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４９６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０１２６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８５００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 歯科技工，２０１７年，Vol.45,No.10，pp.1228-1236

【文献】 Scientific Documentation IPS e.max ZirCAD，２０１７年１１月，pp.1-40

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｋ ６／００−６／１０

Ａ６１Ｃ １３／０８３

Ａ６１Ｃ １９／０４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

2〜4%のイットリウムと，0.001〜10wt％の光拡散用物質を含むジルコニア成形体の品質評価方法であって，
前記ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の測定を行い，
前記反射光が，半円状に反射され検出されること，
前記反射光において，高輝度反射光を抽出して，高輝度反射光が半円状であり、
前記高輝度反射光について，
ジルコニア成形体表面からの垂直方向の距離と，
反射光強度とをグラフとして表し，
前記グラフに現れる反射光強度ピークの形状の尖度を分析することを特徴とするジルコニア成形体の品質評価方法。

【請求項2】

2〜4%のイットリウムと，0.001〜10wt％の光拡散用物質を含むジルコニア成形体の製造方法であって，
前記ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の測定を行い，
前記反射光が，半円状に反射され検出されること，
前記反射光において，高輝度反射光を抽出して，高輝度反射光が半円状であり、
前記高輝度反射光について，
ジルコニア成形体表面からの垂直方向の距離と，
反射光強度とをグラフとして表したとき，
前記グラフに現れる反射光強度ピークの形状の尖度が-2.0から-1.1であること，
これらの確認を経て製造されることを特徴とするジルコニア成形体の製造方法。

【請求項3】

光拡散用物質が，酸化アルミニウムである請求項２に記載のジルコニア成形体の製造方法。

【請求項4】

さらに，反射光と透過光の比が，3.5から6.0である請求項２又は３に記載のジルコニア成形体の製造方法。

【請求項5】

前記可視光が，波長620から750nmの赤色光である請求項２から４のいずれかに記載のジルコニア成形体の製造方法。

【請求項6】

前記ジルコニア成形体において，5Y-TZP (5mol% Y₂O₃-Tetragonal Zirconia Polycrystal)を主成分として，これに3Y-TZPを加えてイットリウム含量を調整してなる請求項２から５のいずれかに記載のジルコニア成形体の製造方法。

【請求項7】

さらに，Fe₂O₃，CeO₂，Er₂O₃のいずれか又は複数を含んでなる請求項２から６のいずれかに記載のジルコニア成形体の製造方法。

【請求項8】

歯科用補綴物として用いられるジルコニア成形体である請求項２から７のいずれかに記載のジルコニア成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，歯科用に用いられるジルコニア成形体等に関する。

【背景技術】

【0002】

ジルコニア成形体は，歯科用の補綴物として汎用されている。
すなわち，従来から用いられている金属製の補綴物と比較して，歯科用ジルコニア成形体は機能性ならびに審美性に優れている。歯科用ジルコニアは金属製補綴物と比較すると高額ではあるものの，このような利点から広く使用されるようになってきており，金属製補綴物の座を奪いつつある。

【0003】

歯科用ジルコニア成形体は，金属製補綴物と比較して天然歯に近い外観を示す。しかるに患者毎に天然歯の外観は様々なことから，歯科用ジルコニア成形体の外観を調整するための素材や着色技術の開発がなされている（特許文献１，２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３２６３６３号

【特許文献2】特開２０１９−２６５９４

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

先行技術をはじめとして，歯科用ジルコニア成形体の開発は，高透光性素材の開発が潮流となってきている。
すなわち，現在，用いられている歯科用ジルコニア成形体は，口腔内で使用した際に，天然歯と比較して色合いが強く出すぎて違和感を感じるものも多い。この要因として現在用いられている歯科用ジルコニア成形体は，天然歯と比較して透光性が十分でないと一般的には考えらており，そのため，より透光性の高い素材の開発が求められていると考えられる。

【0006】

しかるに，発明者は，単に高透光性だけを求める素材開発に疑問を感じていたものである。
すなわち，高透光性の補綴物は，患者口腔内に装着した場合，口腔内特有の一方向からの入射光や舌側面の唾液の介在による透過性変化により，暗く仕上がる傾向にあると発明者は感じていた。このことは，歯科技工士などの製作者の感覚と，患者口腔内の色調適合感に差異をきたし，歯科補綴物の品質低下，再製作による作業者負担を増す要因となっていると発明者は考えていた。

【0007】

上記事情を背景として本発明では，天然歯に近い外観を有する歯科用ジルコニア成形体の開発を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

発明者は，鋭意研究の結果，ジルコニア成形体の透光性を評価するための透過率のみならず，反射率にも着目し，これらの比や反射具合に応じて，口腔内で使用した際の外観が天然歯に近くなることを見出し，発明を完成させたものである。
すなわち，ジルコニア成形体を製造する際に，反射率や透過率，反射具合を確認・調整しながら製造を行うことにより，天然歯に近いジルコニア成形体を製造することを可能とするものである。

【0009】

本発明は，以下の構成からなる。
本発明の第一の構成は，2〜4%のイットリウムと，0.001〜10wt％の光拡散用物質を含むジルコニア成形体であって，前記ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の比が，2.0から6.0であることを特徴とするジルコニア成形体である。
本発明の第二の構成は，光拡散用物質が，酸化アルミニウムである第一の構成に記載のジルコニア成形体である。
本発明の第三の構成は，さらに，反射光と透過光の比が，3.5から6.0である第一又は第二の構成に記載のジルコニア成形体である。

【0010】

本発明の第四の構成は，前記可視光が，波長620から750nmの赤色光である第一から第三の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。
本発明の第五の構成は，前記板状ジルコニア成形体が2.4mmの厚さである第一から第四の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。

【0011】

本発明の第六の構成は，前記ジルコニア成形体において，5Y-TZP (5mol% Y₂O₃-Tetragonal Zirconia Polycrystal)を主成分として，これに3Y-TZPを加えてイットリウム含量を調整してなる第一から第五の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。
本発明の第七の構成は，さらに，Fe₂O₃，CeO₂，Er₂O₃のいずれか又は複数を含んでなる第一から第六の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。

【0012】

本発明の第八の構成は，さらに，前記反射光が，半円状に反射され検出される第一から第七の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。
本発明の第九の構成は，前記反射光において，高輝度反射光を抽出して，半円状の反射検出の評価を行う第八の構成に記載のジルコニア成形体である。
本発明の第十の構成は，さらに，前記反射光が，尖度-2.0から-1.3である第一から第九の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。

【0013】

本発明の第十一の構成は，歯科用補綴物として用いられる第一から第九の構成いずれかに記載のジルコニア成形体である。
本発明の第十二の構成は，第一から第十一の構成いずれかのジルコニア成形体を原料として用いるCAD/CAMシステムである。
本発明の第十三の構成は，第一から第十一の構成いずれかのジルコニア成形体の着色方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明により，天然歯に近い外観を有する歯科用ジルコニア成形体の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実験方法を説明するための図。

【図2】赤色光を当てた際の光の透過や反射の様子を示した図。

【図3】赤色光を当てた際の光の透過や反射の様子をグラフ化した結果を示した図。

【図4】赤色光を当てた際の光の透過や反射について，高輝度ならびに超高輝度部分を抽出して示した図。

【図5】赤色光を当てた際の光の透過や反射について，高輝度ならびに超高輝度部分を解析してグラフ化した結果を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明のジルコニア成形体について説明を行う。
本発明のジルコニア成形体は，2〜4%のイットリウムと，0.001〜10wt%の光拡散用物質を含むジルコニア成形体であって，前記ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の比が，2.0から6.0であることを特徴とする。

【0017】

本発明のジルコニア成形体は，2〜4%のイットリウム，ならびに0.001〜10wt%の光拡散用物質を含む。
すなわち，ジルコニア原料として，イットリア安定化ジルコニア粉末を用い，これに所定量の光拡散用物質を加え焼結することにより，ジルコニア成形体が形成される。また，色合いの調整等を目的として，必要に応じて，Fe₂O₃，CeO₂，Er₂O₃などの粉末を加えることができる。これら各種成分については，表層部分に局在させたり，段階的な局在化を行い多層構造化してもよい。
光拡散用物質は，ジルコニア成形体において，入射光の内部散乱ないし反射を可能とする物質として定義され，種々の金属ないし金属酸化物を用いることができる。典型的には，酸化アルミニウムを用いることができる。

【0018】

本発明のジルコニア成形体は，通常用いられる手法により，製造することができる。
一例をあげると，イットリア安定化ジルコニア粉末を主成分として，酸化アルミニウムや各種調製用酸化物を均一に混合させた複数種の粉末を用意する。この粉末を，金型に充填して圧力を加えた後，850〜1550℃の温度で仮焼結又は本焼結することにより作製される。

【0019】

本発明のジルコニア成形体において，イットリア安定化ジルコニア粉末として5Y-TZP (5mol% Y₂O₃-Tetragonal Zirconia Polycrystal)と3Y-TZP(3mol% Y₂O₃-Tetragonal Zirconia Polycrystal)を用いるとともに，5Y-TZPを主成分として，これに3Y-TZPを加えてイットリウム含量を調整してなることが好ましい。これにより，後述する反射光／透過光比と，反射光の好ましい性質（半円状に検出される反射光）を備えることが容易となる効果を有する。
すなわち，高透光性を有する5Y-TZPに，3Y-TZPと酸化アルミニウムを添加し，透光性を徐々に低下させながら，反射光／透過光比と反射光の好ましい性質を調整するものである。加えて，かかる3Y-TZPと酸化アルミニウムの添加により，ジルコニア成形体としての強度を高めるとともに，低温劣化を防止する効果を有するものである。

【0020】

製造されたジルコニア成形体は，別途，1.2から2.4mmの厚さを有する板状として成形する。この板状ジルコニア成形体に，可視光を垂直にあて，反射光と透過光を定量し，その比を測定する。
すなわち，可視光を用いて評価を行うことにより，透過光と反射光の様子を可視化するとともに，反射光の反射の様子が半円状に反射しているかや所定の尖度を有するかどうかの評価・判断を可能とするものである。また，反射光と透過光の比は，2.0から6.0の範囲内となるよう調整して，ジルコニア成形体を成形すればよく，より好ましくは3.0から6.0，最も好ましくは3.5から6.0の範囲とすればよい。
可視光としては，可視光である限り特に限定する必要はなく，種々の波長のものを用いることができるが，典型的には，波長620から750nmの赤色光を用いることができる。

【0021】

本発明において反射光と透過光の測定については，光強度としての定量や定性的な評価が可能である限り特に限定する必要はなく，種々の手法を採用することができる。このような方法として，分光光度計を用いた定量測定や実施例記載の方法などが挙げられ，これらを単独もしくは組み合わせて用いることができる。

【0022】

ここで実施例記載の方法の説明を行う。
実施例記載の方法は，下記一連の工程からなる。
(1) 板状ジルコニア成形体に，垂直に可視光を垂直にあてる（光照射工程）。
(2) 光照射工程の様子を，板状ジルコニア成形体の横方向から撮影を行う（撮影工程）。
(3) 撮影した画像の定性的ないし定量的な評価を行う（評価工程）。

【0023】

光照射工程は，板状ジルコニア成形体に，垂直に可視光を垂直にあてる工程である。光照射工程は，かかる光照射を行う限り特に限定する必要はなく，種々の方法で行うことができる。
典型的には，図１に示すように，縦20mm，横10mm，厚さが1.2，1.8，2.4mmのいずれかであるジルコニア成形体に対し，垂直に可視光（赤色レーザー光）をあてるなどすればよい。

【0024】

撮影工程は，光照射工程における光照射の様子を，板状ジルコニア成形体の横方向から撮影を行う工程である。撮影工程は，かかる撮影が可能である限り特に限定する必要はなく，種々の方法で行うことができる。
典型的には，図２のように，板状ジルコニア成形体の透過ないし反射の様子全体が収まるように撮影を行えばよい。

【0025】

評価工程は，撮影した画像の定性的ないし定量的な評価を行う工程である。

【0026】

定性評価においては，撮像した画像そのものの反射光ならびに透過光の定性的な評価を行う。特に定性評価においては，反射光の反射の様子に着目して評価を行うものである。
すなわち，ジルコニア成形体を口腔内で使用した際，どの方向から見ても一定程度の視認性を有することの評価指標として，反射光が，半円状に反射する様子を定性的に評価するものである。

【0027】

定性評価を行う際，高輝度反射光を抽出して，半円状の反射検出の評価を行うことが好ましい。低輝度反射光は，そもそも視認性が低いことから，視認性の高い高輝度反射光を抽出して評価することにより，より目視に近い定性評価が可能となる効果を有する。
高輝度反射光としての抽出は，撮影状態や解析に用いるソフトなどを考慮して条件を適宜設定することができるが，一例をあげると，撮影した画像をグレースケール化し，最大輝度（明度）の値から50%以上，より好ましくは60%以上，最も好ましくは75%以上を高輝度として抽出を行うなどである。

【0028】

定量評価においては，撮像した画像そのものの反射光ならびに透過光の定量的な評価を行う。特に定量評価においては，反射光と透過光の比（反射光測定値／透過光測定値）に着目して評価を行うものである。
すなわち，ジルコニア成形体を口腔内で使用した際，暗くなりすぎない適度な視認性を有することの評価指標として，反射光と透過光の比が適当な範囲にあるかどうかを評価するものである。

【0029】

定量評価を行う場合，定性評価に用いた手法を応用して評価を行うことができる。すなわち，グレースケール化した撮影画像の明度をカウント値化した後，反射光の総和値と透過光の総和値を算出し，これらの比を求めればよい。かかる場合においても，視認性に特に影響を与える高輝度反射光として抽出を行って算出することができる。

【0030】

定量評価として，尖度評価を行うことが好ましい。これにより，反射光について，主観によらない定量的な評価が可能となるため，ジルコニア成形体の品質が安定する効果を有する。
尖度評価としては，実験例のとおり，前記の明度カウント値をグラフ化し，反射光の部分の尖度を算出すればよい。かかる尖度について，典型的には-2.0から-1.1，好ましくは-1.8から-1.1，より好ましくは-1.6から-1.2，最も好ましくは-1.6から-1.4とすることができる。

【0031】

本発明のジルコニア成形体は，歯科用発物として好適に用いることができる。また，かかるジルコニア成形体を原料として，CAD/CAMシステムを用いて，適当な形状に成形を行い，着色を行うことにより，より適切な歯科用補綴物として用いることができる。

【0032】

また，ジルコニア成形体の評価方法として発明を構成することも可能である。
すなわち，ジルコニア成形体の検査方法であって，ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の比が，2.0から6.0であるかを評価することを特徴とするジルコニア成形体評価方法として発明を構成するものである。

【実施例】

【0033】

＜実験方法＞
１．実験方法を図１に示す。
２．5Y-TZPと3Y-TZP，酸化アルミニウムを原料として焼結し，酸化イットリウムとして3.5mol%，酸化アルミニウムとして0.05%を含むジルコニア成形体と，市販品の高透過型ジルコニア成形体をそれぞれ実施例と比較例として用いた。
３．それぞれのジルコニア成形体について，縦20mm，横10mm，厚さが1.2，1.8，2.4mm，それぞれ3種類のジルコニア成形体を用いて，これに垂直に赤色レーザー光（波長，700nm）をあてて，その様子を撮影した。
４．撮影した画像について，目視により定性的評価を行った。
５．また，撮影画像について，画像解析ソフトで，グレースケール化を行い，ピクセルごとの明度をカウント化した後，高輝度（最大輝度の60%以上）と超高輝度（最大輝度の75%以上）を抽出した画像を作成し，定性的評価と定量的評価を行った。

【0034】

＜実験結果＞
１．各実施例ならびに比較例における撮影の結果を，図２および図３に示す。
(1) いずれの厚さのサンプルにおいても，透過光については，比較例の方がより強く検出されており，反射光においては，実施例の方がより強く検出されていた（図２）。
(2) また，撮影画像中央部における検出値は，いずれの厚さにおいても比較例の方が大きな値となっていた（図３）。このことは，ジルコニア成形体に入射した光が，反射もせず透過もせず，内部散乱を経て横方向（図面の手前側）に散乱していることを示している。

【0035】

２．2.4mm厚のサンプルにおいて高輝度ならびに超高輝度抽出を行った結果を図に，また，これらの定量結果を図５と表１に示す。
(1) 比較例において，高輝度抽出ならびに超高輝度抽出いずれにおいても，三角のような形状の反射光を示しており，角度によって，視認性が異なってくることが推測された。
(2) 実施例においては，高輝度抽出ならびに超高輝度抽出いずれにおいても，丸みを帯びた半円状の反射光を示しており，いずれの角度においても視認性が類似してくることが推察された。
(3) また，発光強度のグラフを比較しても，比較例は，反射光ピークから鋭く落ちていくのに対し，実施例はこれと比較すると反射光ピークから緩やかで丸みを帯びて落ちていくことが分かった。
(4) 反射比（反射光カウント／透過光カウント）を測定したところ，実施例はそれぞれ3.6と5.7を示したのに対し，比較例は2.2と3.0であった。

【0036】

【表1】

【0037】

３．さらに各実施例ならびに比較例における反射光の尖度測定を行ったところ，表のとおりであった。
(1) 実施例においてはそれぞれ-1.483，-1.570であった。一方，比較例ではそれぞれ-0.820と-1.090であった。
(2) このことから，実施例においては，比較例よりも緩やかなピーク形状を示していることが分かった。
(3) 加えて，この緩やかなピーク形状は，入射光に対する半円状の反射の様子を定量的に示していると考えられた。

【0038】

【表2】

【要約】      （修正有）

【課題】天然歯に近い外観を有する歯科用ジルコニア成形体の開発。
【解決手段】2〜4%のイットリウムと，0.001〜10wt％の光拡散用物質を含むジルコニア成形体であって，前記ジルコニア成形体を焼結し厚さ1.2から2.4mmの板状として，これに可視光を垂直方向にあてたときに，反射光と透過光の比が，2.0から6.0であることを特徴とするジルコニア成形体。かかるジルコニア成形体は，口腔内で用いた場合に，天然歯に近い視認性を有するものである。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】