特開 2024-77599 歯科補綴物を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077599

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】歯科補綴物を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   A61C 13/007 20060101AFI20240531BHJP

【ＦＩ】

A61C13/007

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023183728

(22)【出願日】2023-10-26

(31)【優先権主張番号】22209984.8

(32)【優先日】2022-11-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】596032878

【氏名又は名称】イボクラール ビバデント アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100064012

【弁理士】

【氏名又は名称】浜田 治雄

(72)【発明者】

【氏名】アティリム，エーザー

(72)【発明者】

【氏名】ヘンドリック，ジョン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】装着感を向上させるとともに、歯科補綴物の装着時の苦痛および不快感を低減する歯科補綴物を提供する。
【解決手段】この発明は、歯科補綴物１００の三次元データセットおよび口腔粘膜１０５の三次元データセットに基づいて歯科補綴物１００による口腔粘膜への圧力分布１０１を計算するステップと；計算された圧力分布に基づいて歯科補綴物内部の弾力性製造材料１０９のための空間領域１０７を判定するステップを有してなる歯科補綴物を製造する方法に関する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科補綴物（１００）の三次元データセット（１０３－ＤＳ）および口腔粘膜（１０５）の三次元データセット（１０３－ＭＳ）に基づいて歯科補綴物（１００）による口腔粘膜（１０５）への圧力分布（１０１）を計算するステップ（Ｓ１０１）と；
計算された圧力分布（１０１）に基づいて歯科補綴物（１００）内部の弾力性製造材料（１０９）のための空間領域（１０７）を判定するステップ（Ｓ１０２）を有してなる
歯科補綴物（１００）を製造する方法。

【請求項2】

空間領域（１０７）に対応する製造材料が圧力分布（１０１）に基づいて判定される請求項１に記載の方法。

【請求項3】

有限要素法を使用して圧力分布（１０１）が計算される請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

歯科補綴物（１００）に対する所与の応力が存在している場合の圧力分布（１０１）が計算される請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

所与の応力をバイトブロックセンサによって検出する請求項４に記載の方法。

【請求項6】

口腔粘膜（１０５）に対する圧力分布（１０１）から歯科補綴物（１００）に対する圧力分布（１１１）が計算される請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

空間領域（１０７）の厚みが歯科補綴物（１００）に対する圧力分布（１１１）に比例する請求項６に記載の方法。

【請求項8】

空間領域（１０７）内部の製造材料（１０９）が空間領域（１０７）外部の製造材料（１１３）に比べて低い弾性係数を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

歯科補綴物（１００）の製造が三次元印刷方法を使用して実行される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

三次元印刷方法がフリージェット式材料塗付を使用する請求項９に記載の方法。

【請求項11】

歯科補綴物（１００）の三次元データセット（１０３－ＤＳ）および口腔粘膜（１０５）の三次元データセット（１０３－ＭＳ）に基づいて歯科補綴物（１００）による口腔粘膜（１０５）への圧力分布（１０１）を計算する演算装置（２０１）と；
計算された圧力分布（１０１）に基づいて歯科補綴物（１００）内部の弾力性製造材料（１０９）のための空間領域（１０７）を判定する判定装置（２０３）を有してなる
歯科補綴物（１００）を製造するための製造装置（２００）。

【請求項12】

有限要素法を使用して圧力分布（１０１）を計算するように演算装置（２０１）が構成される請求項１１に記載の製造装置（２００）。

【請求項13】

空間領域（１０７）の厚みを歯科補綴物（１００）に対する圧力分布（１１１）に比例して判定するように判定装置（２０３）が構成される請求項１１または１２に記載の製造装置（２００）。

【請求項14】

空間領域（１０７）外部に比べて低い弾性係数を有する製造材料（１０９）を空間領域（１０７）内部に適用するように製造装置（２００）が構成される請求項１１ないし１３のいずれかに記載の製造装置（２００）。

【請求項15】

製造装置（２００）が三次元プリンタを含んでなる請求項１１ないし１４のいずれかに記載の製造装置（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、歯科補綴物を製造する方法ならびに歯科補綴物を製造するための製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現行の義歯の製造は労働集約的な処理である。特に、最良の装着感を達成するための義歯の幾何学形状の最適化がしばしば数多くの診療を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、歯科補綴物の装着感を向上させるとともに、歯科補綴物の装着時の苦痛および不快感を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

前記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。技術的に好適な実施形態が、従属請求項、発明の詳細な説明、および添付図面の対象である。

【0005】

第１の態様によれば、歯科補綴物の三次元データセットおよび口腔粘膜の三次元データセットに基づいて歯科補綴物による口腔粘膜への圧力分布を計算するステップと；計算された圧力分布に基づいて歯科補綴物内部の弾力性製造材料のための空間領域を判定するステップを有してなる、歯科補綴物を製造する方法によって技術的な課題が解決される。前記の空間領域は歯科補綴物の副容積を形成する。この方法によれば、歯科補綴物の装着感が改善されるという技術的な利点が達成される。加えて、長期的な歯科補綴物の歯槽堤吸収を防止することができる。

【0006】

この方法の技術的に好適な実施形態によれば、空間領域に対応する製造材料が圧力分布に基づいて判定される。製造材料は、複数の製造材料の中から選択することができる。それによって例えば、空間領域の延伸のみでなく、製造材料も圧力分布に基づいて決定し得るという技術的な利点が達成される。それによって、歯科補綴物の装着感をさらに改善することができる。

【0007】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、有限要素法を使用して圧力分布が計算される。それによって例えば、高速な方式でかつ高い精度をもって圧力分布を計算し得るという技術的な利点が達成される。

【0008】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、歯科補綴物に対する所与の応力が存在している場合の圧力分布が計算される。それによって例えば、圧力分布の計算に際して、ならびに空間領域の設計に際して発生した応力を考慮し得るという技術的な利点が達成される。

【0009】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、所与の応力をバイトブロックセンサによって検出する。それによって例えば、圧力分布の計算に際して実際の応力と係合点が使用されるという技術的な利点が達成される。

【0010】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、口腔粘膜に対する圧力分布から歯科補綴物に対する圧力分布が計算される。それによって例えば、歯科補綴物内部で空間領域を精密に適合させ得るという技術的な利点が達成される。

【0011】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、空間領域の厚みが歯科補綴物に対する圧力分布に比例する。それによって例えば、簡便な方式で空間領域を計算し得るという技術的な利点が達成される。

【0012】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、空間領域内部の製造材料が空間領域外部の製造材料に比べて低い弾性係数を有する。それによって例えば、歯科補綴物の装着感を向上させ得るという技術的な利点が達成される。

【0013】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、歯科補綴物の製造が三次元印刷方法を使用して実行される。それによって例えば、簡便な方式で歯科補綴物を製造し得るという技術的な利点が達成される。

【0014】

この方法の技術的に好適な別の実施形態によれば、三次元印刷方法がフリージェット式材料塗付を使用する。それによって例えば、歯科補綴物の製造がさらに改善されるという技術的な利点が達成される。

【0015】

第２の態様によれば、歯科補綴物の三次元データセットおよび口腔粘膜の三次元データセットに基づいて歯科補綴物による口腔粘膜への圧力分布を計算する演算装置と；計算された圧力分布に基づいて歯科補綴物内部の弾力性製造材料のための空間領域を判定する判定装置を有してなる、歯科補綴物を製造するための製造装置によって技術的な課題が解決される。

【0016】

この製造装置の技術的に好適な実施形態によれば、有限要素法を使用して圧力分布を計算するように演算装置が構成される。それによって例えば、高速かつ高精度に圧力分布を計算し得るという技術的な利点が達成される。

【0017】

この製造装置の技術的に好適な別の実施形態によれば、空間領域の厚みを歯科補綴物に対する圧力分布に比例して判定するように判定装置が構成される。

【0018】

この製造装置の技術的に好適な別の実施形態によれば、空間領域外部に比べて低い弾性係数を有する製造材料を空間領域内部に適用するように製造装置が構成される。

【0019】

この製造装置の技術的に好適な別の実施形態によれば、製造装置が三次元プリンタを含む。それによって例えば、歯科補綴物を簡便な方式で製造し得るという技術的な利点が達成される。

【0020】

次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】口腔内の歯科補綴物を示した立体図である。

【図2】口腔粘膜に対する圧力分布を示した説明図である。

【図3】歯科補綴物と口腔粘膜を介した断面図である。

【図4】歯科補綴物と口腔粘膜を介した別の断面図である。

【図5】歯科補綴物を製造するための製造装置を示した概略説明図である。

【図6】歯科補綴物を製造する方法を示したブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、口腔内の歯科補綴物を示した立体図である。歯科補綴物１００は、少なくとも部分的に口腔粘膜１０５上に設置され口腔粘膜と接触する、例えば部分義歯あるいは総義歯である。歯科補綴物１００の形状は、三次元データセット１０３－ＤＲで定義される。そのデータセットは、追加的に色データならびに使用される歯科補綴物１００の製造材料に関するデータを含むことができる。患者の口腔粘膜１０５の形状も、三次元データセット１０３－ＭＳ内に記憶される。装着に際して歯科補綴物に多様な応力Ｆが作用し、例えば食物の咀嚼に際しての応力である。

【0023】

図２には、歯科補綴物１００による口腔粘膜１０５への圧力分布が示されている。圧力分布１０１は、歯科補綴物１００の三次元データセット１０３－ＤＲと口腔粘膜１０５の三次元データセット１０３－ＭＳから計算される。その目的のため、歯科補綴物１００の口腔粘膜１０５に対する接触の圧力分布１０１をシミュレートするための有限要素法（ＦＥＭ）を実行することができる。計算において、口腔粘膜および義歯の両方の機械的な材料特性が考慮される。口腔粘膜の機械的な特性を描写するために非線形の材料モデルが使用される。他方、義歯材料の材料特性を線形弾性であると推定することができる。さらに、義歯と口腔粘膜の間の接触点に対して幾何学的な非線形性を考慮する必要がある。各材料の機械的な特性を完全に描写することによって、ＦＥＭに基づいた接触アルゴリズムの支援を用いて圧力分布を計算することができる。口腔粘膜１０５上には、歯科補綴物１００が口腔粘膜１０５に対して低い圧力を作用させる領域と、歯科補綴物１００が口腔粘膜１０５に対して高い圧力を作用させる領域とが存在する。

【0024】

圧力分布１０１のシミュレーションに際して、咀嚼プロセス中の歯科補綴物１００の咬合面を考慮することができる。従って、口腔粘膜１０５上の歯科補綴物１００の接触圧の圧力分布１０１を取得するために、場所および食物の種類に応じて異なった咀嚼プロセスをシミュレートすることができる。歯科補綴物１００を最適化するために、最も不都合な応力（ワーストケースシナリオ）が発生する場合を選択することができる。そのことは、口腔粘膜１０５に対する最大のピーク接触圧につながる。

【0025】

シミュレートされた局部的なピーク接触圧を歯科補綴物１００の弾力性の製造材料１０９によって最小化することができ、その製造材料１０９は歯科補綴物１００の他の製造材料１１３より低い弾性係数を有する。このシミュレーションによって、ピーク接触圧を圧力苦痛限界以下に抑えるために、低い弾性係数を有する製造材料１０９の厚みを最適化することができる。製造材料１０９のショア硬度（スケールＡ）は、例えば３５ないし６０となる（ＩＳＯ７６１９－１）。引張強度は例えば５．５ないし８．５Ｎ／ｍｍ^２（ＩＳＯ３７タイプ４）となる。

【0026】

空間領域１０７のための弾力性の製造材料１０９は、例えばシリコン等のエラストマである。歯科補綴物１００の製造材料１１３は、例えば非充填あるいは充填メチルメタクリレート（ＭＭＡ）であり、一般的に４１．６３±２．０３ないし３４．６２±２．１の範囲の硬度（ビッカース硬度）を有する。曲げ強度（ＭＰａ）は、例えば８６．６３±１．０ないし６９．１５±０．８８である。衝撃強度（ＫＪ／ｍ^２）は、例えば６．３２±０．５０ないし２．４４±０．３１である。

【0027】

空間領域１０７のための製造材料１０９は、歯科補綴物１００の製造材料１１３に比べてより柔軟あるいは弾力的である。

【0028】

図３には、歯科補綴物１００と口腔粘膜１０５を介した断面が示されている。歯科補綴物１００上に所与の応力が定義された後、歯科補綴物１００のピーク接触圧を患者の圧力苦痛限界以下に抑制する最適化アルゴリズムを使用することができる。その場合に、歯科補綴物１００の三次元データセット１０３－ＤＲが口腔粘膜１０５の三次元データセット１０３－ＭＳと組み合わせて使用される。まず、所与の応力下で口腔粘膜１０５上の圧力分布１０１が計算される。

【0029】

その場合に、可能な限り均等な圧力分布Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が口腔粘膜１０５上に作用するような方式で、弾力性の製造材料１０９の空間領域１０７の厚みｔ（ｘ，ｙ，ｚ）が最適化される。最初に一体型あるいは均質な材料分布が歯科補綴物１００の基礎中に存在することを前提として、弾力性の製造材料１０９の三次元の分布がシミュレートされた圧力分布Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）によって口腔粘膜１０５上に誘導される。その処理を、例えば圧力分布１０１のピーク接触圧が所与の値未満になるまで、複数回反復して実行することができる。

【0030】

アルゴリズムは、この方法を実行するためのプログラムが記憶されたコンピュータ上で実行することができる。従って、そのコンピュータは、アルゴリズムを実行する命令を処理可能なプロセッサと、口腔粘膜１０５と歯科補綴物１００の三次元データセット１０３が記憶されたデジタルメモリを含む。

【0031】

図４には、歯科補綴物１００と口腔粘膜１０５を介した別の断面が示されている。表面の圧力分布１０１は面積単位ごとに力ベクトルによって定義され、その場合に力ベクトルは頂点を起点にし、理想的な場合において面あるいは頂点上に垂直に突立する。義歯基台の基底面上における弾力性の製造材料１０９の局部的な厚みは、各力ベクトルに一定の変換係数を適用することによって計算される。

【0032】

この方式により、新規に計算されるベクトルの終端ごとに新規の頂点を定義することによって新規の内面が生成される。それによって空間領域１０９を計算することができ、それの局部的な厚みが歯科補綴物１００の圧力分布１１１に依存する。外側の基底表面上で力ベクトルが頂点上に突立し、その外側の基底表面と共に、新規に生成された内面が歯科補綴物の副空間を形成する。副空間の空間領域１０７内に弾力性の製造材料１０９が配置される。空間領域１０７の形状および位置は、歯科補綴物１００の三次元データセット１０３－ＤＲ内に統合することができる。

【0033】

元々の基本容積と新たに生成された歯科補綴物１００の弾力性の製造材料１０９のための空間領域１０９との交差あるいは重複を防止するためにブール演算を使用し、それによって元々の歯科補綴物１００の容積から新規に生成された空間領域を減じる。プリントＣＡＭソフトウェア内で、弾性係数に応じて材料の種類が分割された各空間領域に割り当てられる。

【0034】

一般的に、その他の方式で弾力性の製造材料１０９のための空間領域の計算を実行することもできる。例えば、圧力分布１０１の数値が所与の数値を超えると同時に、所与の厚みを有する空間領域１０７も存在することができる。

【0035】

図６には、歯科補綴物１００を製造する方法のブロック線図が示されている。ステップＳ１０１において、歯科補綴物１００の三次元データセット１０３－ＤＳおよび口腔粘膜１０５の三次元データセット１０３－ＭＳに基づいて歯科補綴物１００による口腔粘膜１０５への圧力分布１０１を計算する。続いてステップＳ１０２において、計算された圧力分布１０１に基づいて歯科補綴物１００内部の弾力性製造材料１０９のための空間領域１０７を判定する。その後、弾力性の製造材料１０９を有する歯科補綴物１００を製造する。

【0036】

三次元モデル中で多様な製造材料１０９を多様な位置に配置するために、多様な材料の選択的な材料塗付が可能になる付加製造方法（押し出し、フリージェット方式、インクジェット）を好適に使用することができ、その場合前記多様な材料が異なった弾性係数を有する。

【0037】

硬質かつ高強度の歯科補綴物１００の製造材料は、例えばメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とすることができ、弾力性の製造材料１０９は光硬化性の医療用シリコンとし得る。システム内に硬質および軟質の製造材料を有することにより、両方の製造材料を特定の比率で合成することによって中間的な弾性係数を達成することもできる。

【0038】

この方法によって、患者の個別の解剖学要件を考慮しながら歯科補綴物装着感を改善することができる。歯科補綴物１００上の不均一な圧力分布による苦痛あるいは不快感を最小化することができる。長期的な歯槽堤吸収を防止することができる。加えて、口腔粘膜と接触する弾力性の材料によってより良好な長期装着感を達成することができ、それが口腔粘膜の解剖学的な成長を有効に許容する。

【0039】

本発明の個々の実施形態に関連して説明および図示した全ての特徴を、多様な組み合わせで本発明の対象とすることができ、それによって同時に有効な利点が達成される。

【0040】

全ての方法ステップは、各方法ステップを実行するために適した装置を使用して実行することができる。対象である特徴によって実行される全ての機能は、この方法における方法ステップとすることができる。

【0041】

本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定義され、説明中に記述されたあるいは図示された特徴によって限定されるものではない。

【符号の説明】

【0042】

１００ 歯科補綴物
１０１ 圧力分布
１０３ データセット
１０５ 口腔粘膜
１０７ 空間領域
１０９ 製造材料
１１１ 圧力分布
１１３ 製造材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】