CN102548498B - 用于制备层状牙科器械的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备层状牙科器械的系统和方法。所述系统可包括第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像、第二模具，所述第二模具包括第二层的负像，和牙芯，所述牙芯的尺寸被设计为在所述第一模具和所述第二模具中被至少部分接纳。所述方法可包括将第一浆料设置于所述第一模具中，以及将所述牙芯压入所述第一浆料中以形成第一制品，所述第一制品包括所述牙芯和由所述第一浆料形成的第一层。所述方法还可包括从所述第一模具中移除所述第一制品、将第二浆料设置于所述第二模具中，以及将所述第一制品压入所述第二浆料中以形成第二制品，所述第二制品包括所述牙芯、所述第一层，和由所述第二浆料形成的第二层。

Description

用于制备层状牙科器械的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及用于制备牙科器械的系统和方法，特别地涉及用于制备层状牙科器械的系统和方法。
背景技术
通过磨削经压实且热处理的玻璃和/或玻璃陶瓷粒子的本体而制得一些现有的由玻璃和/或玻璃陶瓷材料形成的牙齿修复体(如牙冠)。这种本体可通过如下制得：首先通常与有机粘结剂一起机械压实(例如单轴压制)无机粉末。所得经压实本体的形状可受限于所用压实工具的形状。在一些情况中，可获得圆柱形或立方体形本体。然后，这种经压实本体可经受热处理以增加所述经压实本体的机械强度。这种热处理可在引起所述粉末的至少部分烧结的温度下发生。在这种烧结步骤过程中，所述经压实粉末的本体的密度可增加。然后可将所得经压实和热处理的本体粘结固定至框架中或附接至夹持器，以将它们准备用于磨削至所需形状(例如牙冠或牙面)。然后可从所述框架移除经磨削的本体。由于所述经压实粉末的低机械强度，机械加工未经热处理的经压实本体可能是不可能的。
另外，在一些现有牙科系统中，将芯铣削然后烧结(例如至全密度)。也可从研磨坯铣削镶面，并例如使用在所述芯和镶面之间形成中间层的浆料而将所述镶面熔合至所述芯。然后可将所述镶面烧结至所述芯。
此外，在一些现有牙科系统中，可使用以镶面浆料逐层覆盖芯的手动过程(例如使用小刷子)制造牙齿修复体(如牙冠)。在施用每一层之后可包括烧制步骤。
发明内容
本发明的一些方面提供了一种制备层状牙科器械的方法。所述方法可包括提供牙芯，以及提供第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像。所述方法还可包括将第一浆料设置于所述第一模具中，以及将所述牙芯压入在所述第一模具中的所述第一浆料中以形成第一制品，所述第一制品包括所述牙芯和由所述第一浆料形成的第一层。所述方法还可包括从所述第一模具中移除所述第一制品。所述方法还可包括提供第二模具，以及将第二浆料设置于所述第二模具中，所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像。所述方法还可包括将所述第一制品压入在所述第二模具中的所述第二浆料中以形成第二制品，所述第二制品包括所述牙芯、所述第一层，和由所述第二浆料形成的第二层。
本发明的一些方面提供了一种制备层状牙科器械的系统。所述系统可包括第一模具和第二模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像，且所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像。所述系统还可包括牙芯，所述牙芯的尺寸被设计为在所述第一模具和所述第二模具中被至少部分接纳。所述系统还可包括第一浆料和第二浆料，所述第一浆料适于被设置于所述第一模具中以在牙芯上形成包括第一层的第一制品，其中所述第二模具的尺寸被设计为接纳所述第一制品，所述第二浆料适于被设置于所述第二模具中以在所述第一制品上形成第二层。
本发明的一些方面提供了一种制备层状牙科器械的方法。所述方法可包括提供牙芯，以及提供模具，所述模具包括层状牙科器械的外部形状的负像。所述方法还可包括将第一浆料设置于所述模具中，以及将所述牙芯压入在所述模具中的所述第一浆料中以形成第一制品，所述第一制品包括所述牙芯和由所述第一浆料形成的第一层。所述方法还可包括从模具中移除所述第一制品，以及烧制所述第一制品以使所述第一制品的至少一部分收缩，并形成经烧制的第一制品。所述方法还可包括将第二浆料设置于所述模具中，以及将所述经烧制的第一制品压入在所述模具中的所述第二浆料中以形成第二制品，所述第二制品包括所述牙芯、所述第一层，和由所述第二浆料形成的第二层。
本发明的一些方面提供了一种制备层状牙科器械的系统。所述系统可包括模具和牙芯，所述模具包括层状牙科器械的外部形状的负像，且所述牙芯的尺寸被设计为在所述模具中被至少部分接纳。所述系统还可包括第一浆料和第二浆料，所述第一浆料适于被设置于所述模具中以在所述牙芯上形成第一层，所述第二浆料适于被设置于所述模具中以在所述牙芯上形成第二层。
通过考虑详细说明和附图，本发明的其它特征和方面将变得清楚。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的方法的示意性流程图，并示出根据本发明的一个实施例的系统。
图2为根据本发明的另一实施例的方法的示意性流程图，并示出根据本发明的另一实施例的系统。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用中并不受限于在下文描述中提及的或下列附图中所示的结构细节和部件布置。本发明可具有其他实施例，并且能够以多种方式实践或实施。另外应该理解的是，本文中所用的用语和术语的目的是为了进行说明，不应被认为是限制性的。本文中所用的“包括”、“包含”或“具有”以及它们的变化形式意在涵盖其后所列举的项目及其等同项目以及附加项目。除非另有规定或限制，否则术语“连接”及其变化形式被广泛地使用并涵盖直接和间接的连接。此外，术语“联接”不限于物理或机械连接或联接。应当理解，可利用其它实施例并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行结构或逻辑改变。
本发明通常涉及用于制备层状牙科器械，如牙齿修复体的系统和方法。在一些实施例中，可需要一种牙科器械(如牙齿修复体)，其不仅满足性能或材料要求，还与相邻的天然牙齿表面在视觉上不可区分。例如，如果朝向器械的外表面的一个或多个层比内层更半透明，使得所述器械(例如修复体)更接近地模仿天然牙齿的外观，则层状牙科器械可具有相比于单层或单个材料器械改进的美感。
在一些实施例中，本发明的系统和方法不可以原位或在患者口中进行。相反，在一些实施例中，本发明的系统和方法可在实验室环境中，如在牙科实验室中使用。即，在一些实施例中，本发明的方法可称为试验台工序、桌面工序或实验室工序。
本发明的一些系统和方法可例如使用二氧化硅玻璃作为无机粘结剂，经由凝胶浇铸过程(例如溶胶-凝胶浇铸过程)制备终形或近终形牙科器械(例如修复体)。多个浇铸步骤可连续进行以实现层状结构。
本发明的一些系统和方法可包括提供第一模具和牙芯，所述第一模具包括第一层的负像，且所述牙芯形成所得牙科器械的最内芯。在这种系统和方法中，可使用凝胶浇铸过程形成层状牙科器械。在一些实施例中，可使用相同的模具连续形成外层，例如，起始于在模具和牙芯之间形成的第一层、在第一层和模具之间形成的第二层，等等。在一些实施例中，可使用不同于所述第一模具的第二模具以用于在第一层上形成第二层。根据本发明的方法，牙科器械的最内层可首先在牙芯上形成，之后为下一外层，之后为下一外层等，以形成如所需那样多的层。作为结果，本发明的方法有时可称为制备层状牙科器械的“自内向外”方法。用于制备层状牙科器械的“自内向外”方法和系统的其他例子描述于2009年9月30日提交的共同待审的美国申请No.61/247,256中，其公开内容以引用方式并入本文。
术语“牙科制品”应被理解为能用于以及有待用于牙科实验室在内的牙科或口腔正畸领域中的制品。
术语“牙科器械”通常指任何牙科或口腔正畸修复体、牙科研磨坯、假体装置或它们的组合。所述器械可为准备引入患者口腔中的成品器械、无精修(例如无着色)但具有其最终形状的器械(即“终形”器械)，或所述器械可为在使用之前经受进一步加工的预成型或近终牙科器械(即“近终形”器械)，如牙科研磨坯。
短语“牙科研磨坯”通常指材料的固体坯料(block)，可从所述材料的固体坯料机械加工所需产品(例如牙科修复体)。牙科研磨坯在两个维度上可具有约10mm至约30mm的尺寸，例如，可具有在该范围内的直径，并且在第三维度上可具有特定长度。用于制造单个牙冠的坯料可具有约15mm至约30mm的长度，而用于制造牙桥的坯料可具有约40mm至约80mm的长度。在一些实施例中，用于制备单个牙冠的坯料可具有约24mm的直径和约19mm的长度。在一些实施例中，用于制备牙桥的坯料可具有约24mm的直径和约58mm的长度。
术语“机械加工”指通过机器成形材料，并可包括但不限于铣削、磨削、切削、雕刻中的一种或多种，或它们的组合。在一些情况中，铣削比磨削更快且更高性价比。
短语“牙科工件”通常指已被进一步加工(例如通过机械加工)以获得预期成形产品的牙科器具。牙科工件可被进一步加工(例如通过烧结)或直接使用。
短语“牙齿修复体”通常用于指可用于牙科领域中的任何修复体，包括但不限于牙冠、部分牙冠、镶嵌物、填补物、支座、牙桥(例如，包括2部分、3部分、4部分、5部分或6部分牙桥)、植入物、其他合适的牙科制品，和它们的组合。牙齿修复体可包括三维内外表面，所述三维内外表面包括凸型和凸型结构。相比于其他陶瓷制品(如陶石或铺路石)，牙齿修复体可相对较小，并可包括银丝网。牙齿修复体的厚度可由极薄(例如在其边缘(例如小于约0.1mm))变化至相当厚(例如，在咀嚼或咬合区域(例如高达约7mm))。在一些实施例中，牙齿修复体的厚度为0.3mm至0.5mm。在一些实施例中，所述牙齿修复体可包括如下材料或基本上由如下材料组成：玻璃；玻璃陶瓷；多晶陶瓷材料，所述多晶陶瓷材料例如包括氧化铝(例如Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、部分或完全稳定化的氧化锆(例如钇稳定的氧化锆)、二氧化钛(TiO2)、第II、III和IV主族和第III和IV副族的元素的高强度氧化物，以及它们的混合物；金属、金属合金、贵金属、贵金属合金或它们的组合(例如钴合金，如钴-铬、钛合金、金/铂/钯合金等，和它们的组合)；以及它们的组合。在一些实施例中，所述牙齿修复体可包括至少两层，例如，牙芯(或牙骨架)和牙镶面。
短语“牙芯”或“牙骨架”通常指一种固体结构，其可被预制或至少部分预制，然后用作本发明的层状牙科器械的最内芯或中心层。例如，在一些实施例中，所述牙芯可适于联接至或安装至牙桩、植入物支座等的一种或多种，或它们的组合。
短语“牙镶面”通常指由一个或多个层形成的结构，所述结构可被联接(例如熔合)至或构建在另一结构(例如牙芯)上以获得颜色、美观、纹理、表面性质等，且在一些实施例中，以模仿天然牙齿的外观。
牙芯(有时称为“牙骨架”)和牙镶面各自可包括三维内外表面，所述三维内外表面包括凸型和凹型结构。所述牙芯的外表面可对应于所述牙镶面的内表面。所述牙芯的内表面可对应于制得的牙桩的外表面，而所述牙镶面的外表面可对应于所需(例如最终)的牙齿修复体。
牙芯或骨架可由如下材料中的至少一种制成或包含如下材料中的至少一种：陶瓷、金属、金属合金、贵金属、贵金属合金和它们的组合。陶瓷的例子可包括但不限于氧化铝(例如Al2O3)；氧化锆(ZrO2)；部分或完全稳定化的氧化锆(例如钇稳定的氧化锆)；二氧化钛(TiO2)；第II、III和IV主族和第III和IV副族的元素的高强度氧化物和它们的组合；以及它们的组合。金属、金属合金、贵金属和贵金属合金的例子包括但不限于钴合金(例如钴-铬)、钛合金、金/铂/钯合金，和它们的组合。
相比于其他骨架(如陶石或铺路石)，牙芯或骨架可为小的且镶银丝网的，并具有高强度。牙骨架的厚度可由极薄(例如在其边缘(约0.1mm以下))变化至相当厚(例如，在咀嚼区域(高达约7mm))。
在一些实施例中，在牙芯被设置于模具中以在所述牙芯上形成另外的层之前，所述牙芯可被预烧结或良好烧结。
牙镶面可包括一个或多个层，所述一个或多个层可被联接(例如熔合)至或构建于牙科器械的内芯或中心上。牙镶面也可为小的且镶银丝网的物体。然而，牙镶面的强度比牙骨架更小。牙镶面可由玻璃和/或玻璃陶瓷材料制成，或包含玻璃和/或玻璃陶瓷材料。合适的玻璃材料的例子包括但不限于与如下材料的一种或多种组合的二氧化硅(SiO2)：氧化铝(Al2O3)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)等，和它们的组合。合适的玻璃陶瓷材料的例子包括但不限于具有玻璃部分和结晶部分的材料，所述玻璃部分包含与如下的一种或多种组合的二氧化硅(SiO2)：氧化铝(Al2O3)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)等，和它们的组合，所述结晶部分包含例如白榴石、二硅酸锂等，和它们的组合。
在一些实施例中，重要的是使牙芯的热膨胀系数(CTE)与牙镶面(或牙镶面的一部分)的热膨胀系数匹配。否则，在一些情况中，在烧制过程中所述镶面和芯可能不会被正确熔合，这可能导致修复体的破坏。在一些实施例中，玻璃本身(例如包括如上所列配方的一些)可匹配氧化锆的热膨胀系数。在一些实施例中，例如，当牙芯包含趋于具有较高CTE的氧化铝和/或金属时，可能需要将结晶材料(例如白榴石)加入形成镶面的玻璃中。将白榴石加入玻璃可升高玻璃的CTE，也可改进玻璃的机械强度，但也可使用除了白榴石之外的晶体材料。待加入玻璃中的白榴石(或其他晶体相)的量可取决于构成牙芯(牙镶面将联接(例如熔合)至所述牙芯)的材料，因为不同金属和合金具有不同的CTE。表1列出了牙芯和牙镶面材料的示例性配对。表1仅旨在为说明性的和非限制性的：
表1：牙芯和牙镶面材料的示例性配对
术语“玻璃”通常指硬的、易碎的、透明的固体。玻璃的例子包括但不限于钠钙玻璃和硼硅酸盐玻璃。玻璃可包括已冷却至刚性状态而无结晶的熔合的无机产物。一些玻璃含有作为其主要组分的二氧化硅和一定量的玻璃形成物。
短语“玻璃陶瓷”通常指具有玻璃和更常规的结晶陶瓷的许多性质的材料。将其(玻璃陶瓷)成形为玻璃，并且随后通过热处理使其部分结晶。与烧结陶瓷不同，玻璃陶瓷没有晶间孔隙。相反，晶体之间的空间由玻璃态基质填充。玻璃陶瓷主要指碱金属-、硅-和铝-氧化物的混合物。
术语“陶瓷”通常指可通过施加热而制得的无机非金属材料。陶瓷可为硬的、多孔且易碎的，与玻璃或玻璃陶瓷不同，陶瓷可显示基本上纯结晶的结构。
牙科陶瓷器械可被分类为在本发明的含义内的“预烧结”，如果所述牙科陶瓷器械已被热处理(例如约900至约1100℃的温度)约1至约3小时，达到了使所述牙科陶瓷器械的初抗裂强度(Weibull强度σ0)在约15至约55MPa或约30至约50MPa的范围内的程度(根据在1999年3月编辑的DIN EN ISO 6872中所述的“三球冲击试验(punch on three ball test)”(双轴弯曲强度)，并经如下修改进行测量：钢球直径：6mm；支撑圈直径：14mm；平冲头直径：3.6mm；样品盘直径：25mm；样品盘厚度：2mm；无样品的磨削和抛光)。
预烧结牙科陶瓷器械可包括多孔结构，且其密度(例如对于钇稳定的ZrO2陶瓷可为3.0g/cm3)相比于完全烧结或最终烧结(或“良好烧结”，即使得无另外的烧结步骤存在)的牙科陶瓷器械的密度(例如对于钇稳定的ZrO2陶瓷可为6.1g/cm3)可更小。在一些实施例中，孔径可在约50nm至约150nm(对应于约500至约的范围内。在一些实施例中，孔径可为约120nm。
在一些实施例中，玻璃和/或玻璃陶瓷材料的预烧结可在约500至约750℃的温度范围内完成。
术语“烧结”通常指通过加热材料(例如，在其熔点以下-“固态烧结”)直至其粒子彼此粘附而从粉末制备物体。烧结可导致多孔材料被致密化至具有更高密度的较少孔的材料(或具有更少小孔的材料)。在-些情况中，烧结也可包括材料相组成的改变(例如，无定形相向结晶相的部分转化)。
术语“烧结”和“烧制”在本文可互换使用。预烧结的陶瓷骨架可在烧结步骤过程中(即，如果施加足够的温度)收缩。所施加的烧结温度取决于选择的陶瓷材料。例如，对于ZrO2-基陶瓷，烧结温度可为约1200℃至约1500℃。在一些实施例中，Al2O3-基陶瓷可在约1300℃至约1700℃的温度下烧结。在一些实施例中，玻璃陶瓷材料可在约700至约1100℃的温度下烧结约1至约3小时。在一些实施例中，本发明的烧制步骤可包括在至少约500℃的温度下，在一些实施例中，至少约700℃的温度下，在一些实施例中，至少约1000℃的温度下，且在一些实施例中，至少约1200℃的温度下烧制。
单位“小孔/mm2”涉及存在于待分析样品的横截面上的小孔数。合适的测定方法于DIN 13925中规定。
术语“浇铸”通常指一种制造方法，通过所述方法，将液体材料(例如溶液或分散体)倾注至包括具有所需形状的中空腔体(即负像)的模具中，然后使所述液体材料固化。
“溶胶-凝胶反应”为湿化学技术(有时也称为“化学溶液沉积”)，所述湿化学技术用于起始于化学溶液或胶体粒子(例如纳米级粒子)而制造材料以制备一体化网络(凝胶)。在一些实施例中，溶胶-凝胶前体可包括金属醇盐和金属氯化物，所述金属醇盐和金属氯化物经历水解和缩聚反应以形成胶体，所述胶体为由分散于溶剂中的固体粒子(例如，尺寸为1nm至1μm)组成的系统。所述溶胶可朝着形成含有液相(凝胶)的无机连续网络发展。金属氧化物的形成可包括使用氧桥(M-O-M)或羟基(M-OH-M)桥连接金属中心，因此在溶液中产生金属-氧或金属-羟基聚合物。干燥过程可用于从凝胶中移除液相，由此形成多孔材料。然后，可进行热处理(例如烧制)以有利于进一步的缩聚并且提高机械性质。
在陶瓷技术领域中，短语“多孔材料”可通常指包括由空隙、孔穴或小孔形成的局部空间的材料。
“液体”为任何溶剂或液体，其能够在环境条件下(例如23℃，1013mbar)至少部分分散或溶解浆料或混合物组合物的无机粘结剂。
在本发明的含义内，组合物或溶液是“基本上或实质上不含”某种组分的，如果所述组合物或溶液的基本特征是不包含所述组分。即，不故意地将所述组分本身加入至所述组合物或溶液中，或不故意地将所述组分与其他组分组合或作为其他组分的成分加入至所述组合物或溶液中。在一些实施例中，基本上不含某种组分的组合物通常含有小于约1wt.-％，在一些实施例中小于约0.1wt.-％，在一些实施例中小于约0.01wt.-％，且在一些实施例中小于约0.001wt.-％的量的所述组分，以整个组合物计。在一些实施例中，“基本上或实质上不含”通常指组合物或溶液完全不包含所述组分。然而，例如由于存在于所用原料中的杂质，因此有时少量所述组分的存在可能是不可避免的。
如上所述，本发明的一些系统和方法使用凝胶浇铸过程相对较快地提供了具有复杂形状的单独成形的层状牙科器械。在一些实施例中，使用溶胶-凝胶浇铸过程，其中浆料或混合物通过组合如下材料而形成：
(i)玻璃和/或玻璃陶瓷粉末；
(ii)液体(例如水)；
(iii)粘结剂(例如无机粘结剂)；和
(iv)活化剂(例如酸或碱)。
在一些实施例中，所述浆料包含组分(i)、(ii)和(iii)，且直至浇铸之前不加入活化剂(组分(iv)))。
通过提供包含液体、粘结剂(例如无机粘结剂)以及玻璃和/或玻璃陶瓷粉末或粒子的混合物，可引发溶胶-凝胶过程，从而产生玻璃和/或玻璃陶瓷粉末或粒子在无机网络中的均匀分布。与此相比，通过单轴向压制制备的坯料有时为不均匀的(就密度而言)。这可能由压制基质中的不均匀压力分布导致。
相比于通过压制过程制得，并除非进行预烧结否则不具有足够强度的牙科器械，可根据本发明的凝胶浇铸过程获得的牙科器械具有足够的强度，并可在不预先预烧结所述牙科器械的情况下进行机械加工。
此外，加工并不仅限于磨削，也可通过铣削来实现。如上所述，所述牙科器械的强度足够高，使得所述牙科器械可在无烧结步骤的情况下进行机械加工，但所述牙科器械的强度又足够低，使得所述牙科器械可通过应用更有效的(例如更快和更便宜的)铣削过程而进行成形。
此外，通过使用无机粘结剂代替有机粘结剂来产生无机网络，在稍后的加热或烧结步骤期间可挥发出较少的废气。有机粘结剂通常产生诸如碳和/或氮氧化物的气体。就算有，根据本发明的无机粘结剂的例子也仅产生诸如醇(例如甲醇和乙醇)的低沸点溶剂，所述低沸点溶剂通常在干燥步骤过程中蒸发。
除了可受限于特定形状(例如立方体和圆柱体)的压制技术之外，或与所述压制技术相反，本发明的浇铸过程有利于复杂形状的制造。所得牙科器械的形状仅受限于所用模具的形状。因此，可制造具有凸结构和/或凹结构的物体。
相比于预烧结的牙科器械，通过本发明的方法获得的牙科器械可具有更低的密度。更低的密度可有利于所述牙科器械的机械加工(例如机械加工工具的延长的使用寿命)，也可降低在成形过程中产生的废料量。
本发明的一些方法有利于提供着色的牙科器械。可在过程的极早期(例如当提供待浇铸的混合物时)和/或在过程的稍后(例如在干燥步骤之后)加入着色添加剂。如果在干燥步骤之后进行着色，则可通过使用含有着色添加剂(例如金属盐)的着色溶液进行着色。
在所述过程的早期阶段(例如当提供待浇铸的混合物时)加入着色添加剂可使得所述着色添加剂在整个所得牙科器械中，或在所得层状牙科器械的整个层中均匀分布。
所用无机粘结剂前体的量可允许调节或影响凝胶时间和坯料韧性。所用的粉末和水的量也可允许调节干燥坯料的密度。
图1示出了根据本发明的一个实施例的方法10的示意性流程图，以及根据本发明的一个实施例的系统50。示出的方法10包括步骤10A-10H，且系统50包括模具52，且还可包括牙芯54，所述牙芯54的尺寸被设计为在所述模具52中被至少部分接纳，并用于形成所需层状牙科器械的最内中心或芯。所述系统50还可包括一种或多种浆料，如下文更详细描述。
在一些实施例中，所述系统50可包括模具组件，所述模具组件包括图1中所示的底模(或“阴”模)52和另一模具部分，所述另一模具部分用于在牙芯54上形成层的过程中保持所述牙芯54。即，在一些实施例中，图1中所示的模具52可为模具的一部分或一半，且另外的部分可用于保持所述牙芯54。为了简单起见，仅有这种模具的底部部分(例如“负像”部分)在图1中显示并在下文描述，但应了解可使用用于将牙芯54(以及包括所述牙芯54的随后的制品)保持和插入至图1中所示的模具52中的多种装置，如实例1中所述的两部件模具。然而，也应了解在一些实施例中，仅使用底模52，并使用用于保持和插入所述牙芯54的另一装置。
在一些实施例中，系统50本身可被描述为模具系统或组件，所述模具系统或组件包括第一部分52和第二部分，所述第一部分52包括所需牙科器械(例如第一层)的外部形状的负像，所述第二部分包括牙芯54。
在图1示出的示例性方法10中，步骤10A-10H产生两层牙科器械(如果将牙芯考虑为层，则为三层牙科器械)。步骤10A-10D用于形成第一制品63，所述第一制品63包括设置于牙芯54上的第一层65，且步骤10E-10H用于形成第二制品73，所述第二制品73包括设置于所述第一制品63上的第二层75。在示例性方法10中，步骤10E-10H基本上类似于步骤10A-10D，且步骤10A-10D表示在方法10中形成层的一个反复，而步骤10D-10H表示在方法10中形成层的另一反复。即，在图1示出的方法10中，使用第一反复(即步骤10A-10D)在所述牙芯54上形成第一最内层，并使用第二反复(即步骤10E-10H)形成第二层75，所述第二层75相对于所述第一层65向外设置。作为图1中所示的方法10的反复性质的结果，应了解相对于步骤10A-10D描述的元件、特征和步骤(以及这种元件、特征和步骤的替代物)的任何描述也通常适用于步骤10E-10H，反之亦然。也应了解所述可重复所述反复步骤以获得具有所需那样多的层的层状牙科器械。
在方法10的第一步骤10A中，提供模具52。模具52可适于接纳一种或多种浆料，且尺寸被设计为接纳所述牙芯54的至少一部分，并可包括所需牙科器械的外部形状(或外层)的负形或表面(或腔体)58。
在一些实施例中，模具52(或包括多部件模具的一个或多个部件的模具组件)可特征在于如下特征中的至少一个：
-模具体积：可为小于约1cm3或可为约20cm3以上；可用的范围包括0.2cm3至约50cm3，或约0.5cm3至约30cm3；
-模具尺寸：任意，只要不存在过小而不能由反应混合物填充的腔体；
-模具形状：任意，只要不存在过小而不能由反应混合物填充的腔体；和/或
-模具材料的例子：有机硅、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、其他合适的聚合物、金属(例如钢)等，或它们的组合。
在一些实施例中，模具52可具有规则形状(例如立方体、圆柱体等)或不规则形状(例如牙齿、镶面、镶嵌物、填补物、牙冠、牙桥、正畸托槽的形状，其他合适的牙科器械形状等，或它们的组合)。例如，“简单齿状”形状可用于近终形应用。在一些实施例中，具有特别设计的齿形的模具可用于终形应用。举例而言，在一些实施例中，特别设计的齿形(例如齿形的正像和/或齿形的负像)可通过数字化工作流程制得，且负像可用作模具，或正像可用于形成模具。这种数字化工作流程可包括扫描患者口腔以产生用于所需牙科器械的模型。这种扫描可使用联接至电脑辅助设计(CAD)系统的光扫描器进行，所述电脑辅助设计系统与计算机集成制造(CIM)系统结合运行。这种CIM系统可例如以商品名LAVATM得自3M ESPE AG(Seefeld，Germany)。
在一些实施例中，模具52的至少一部分可相对于所需的所得牙科器械扩大，例如以适应可能发生的任何收缩(例如当所述牙科器械被烧制时)。例如，在一些实施例中，模具52的至少一部分可为所得器械的尺寸的至少110％，在一些实施例中，为至少150％，且在一些实施例中，为至少200％。
在一些实施例中，可经由电脑辅助设计和制造(CAD/CAM)，例如通过铣削或印刷石蜡模型，将所述石蜡模型嵌入模具材料中，并在浇铸之后燃烧所述石蜡而实现模具52的扩大。或者，在一些实施例中，模具可被铣削、蜡染或3D-印刷、通过快速原型法形成、通过立体光刻形成，或它们的组合。另外，在一些实施例中，可经由仿形铣削或其他手动放大，例如通过用一定厚度的层(其对应于所需百分比的扩大)涂布手工制造的蜡型而实现扩大。
在一些实施例中，模具52可包括夹持器(例如，适于保持所述牙芯54和/或嵌入所述模具52中)。即，在一些实施例中，在将所述牙科器械从模具52中移除之后，所述牙科器械可包括夹持器，或可被固定至夹持器。这可有利于在进一步加工或机械加工步骤中处理牙科器械。在一些实施例中，所述夹持器可由金属形成。
如图1所示，在方法10的第一步骤10A中，可将第一浆料62设置(例如浇铸)于模具52中。另外，所述牙芯54可开始向所述模具52的内部移动，或移动至所述模具52的内部中。所述牙芯54可包括外表面60。仅举例而言，所述牙芯54在图1中显示为同中心/轴向并对称地固定于所述模具52中；然而，应了解所述牙芯54可相反被相对于所述模具52“偏心”设置，并可以多种方式与所述模具52啮合或配合。
在一些实施例中，本发明的任何浇铸步骤可特征在于如下特征中的至少一个：
-持续时间：对于10g反应混合物为约2至约5秒；和/或
-温度：约10至约40℃或约15至约30℃或在环境条件下(即环境温度和压力，例如23℃，1013mbar)。
在一些实施例中，可例如通过施加减压而避免在浇铸步骤过程中气泡形成的减少。
在一些实施例中，所述浇铸步骤可比其他模制工序(如注射成型)更稳定和有用，所述其他模制工序可在整个模制过程中在各个阶段需要精确控制加工温度，和/或被模制的材料的粘度。相反，本发明的无机浇铸工序(例如，溶胶-凝胶浇铸)可有利于填充狭窄腔体以获得所需形状，并可包括经由化学控制过程，而不是可能需要昂贵的技术设备的潜在严苛的温度控制过程形成所需形状和材料。另外，其他模制工序(如注射成型)采用更高的压力(例如高于环境压力)，且也可能需要对各种压力的精确控制和维持。
如上所述，所述第一浆料62可包括(i)玻璃和/或玻璃陶瓷粉末；(ii)液体(例如水)；(iii)粘结剂(例如无机粘结剂)；和(iv)活化剂(例如酸或碱)。本发明的浆料的配方和形成本发明的浆料的示例性方法在下文更详细地描述。本发明的浆料有时可称为“玻璃和/或玻璃陶瓷”浆料。
在方法10的第二步骤10B中，可将所述牙芯54压入所述第一浆料62中，从而形成第一制品63，所述第一制品63包括所述牙芯54和所述第一层65。术语“制品”仅以举例的方式用于指如上定义的任何制品，但应了解多种其他术语，如“器械”、“构造”、“中间体”等也可用于描述通过在所述牙芯54上形成所述第一层65而产生的成型体。然后可干燥所述第一制品63以允许所述第一层65在所述牙芯54上干燥。即，可干燥整个构造(例如在环境条件下和/或在高温下的干燥烘箱中)以硬化所述第一浆料62并形成所述第一层65(和所述第一制品63)，所述整个构造包括所述模具52、所述牙芯54和在所述模具52和所述牙芯54之间压制的所述第一浆料62。
本发明的任何干燥步骤可特征在于如下特征中的至少一个：
-持续时间：至多约24h或至多约8h或至多约1h，
-温度：约10至约120℃或约20至约100℃，和/或
-压力：环境压力。
在干燥步骤过程中，可完成粘结剂的网络形成，且可在网络形成过程中产生的低沸点组分(如果存在的话)可从浇铸混合物蒸发。
可在环境条件下通过简单地使含有混合物的模具静置足够的时间来进行干燥。如果需要更快速的干燥，则可在干燥烘箱中进行干燥。
如在方法10的第三步骤10C中所示，可将所述第一制品63从所述模具52中移除。然后可烧制所述第一制品63以形成经烧制的第一制品63’，所述经烧制的第一制品63’包括经烧制的第一层65’和所述牙芯54，如步骤10D中所示。在一些实施例中，在烧制步骤中，可能发生所述牙芯54的另外的烧结和/或所述第一层65的收缩。如图1所示，相比于步骤10B和10C中所示的未烧制的第一层65，所述经烧制的第一层65’占据更少的体积(并且更薄)。这样，所述经烧制的第一制品63’的尺寸被设计为被接纳于所述模具52中。
本发明的烧制或烧结步骤可特征在于如下特征中的至少一个：
-持续时间：约10至约60min或约20至约25min，
-温度：约600至约900℃或约750至约850℃，
-压力：约10至约50mbar或约15至约35mbar，和/或
-气氛：空气。
烧结可在市售的烧结炉(如得自德国Dekema Comp.的Austromat3001)中进行。
就算有，烧结也可在所得牙科器械进行机械加工之前或之后进行。在一些实施例中，当采用烧结时，经烧结的材料可具有约2g/cm3至约2.7g/cm3范围内的密度。
经烧结的材料可包括一定水平的半透明度。半透明度可通过材料相对于日光的不透明度来确定。在一些实施例中，经烧结的材料的不透明度为约50％至约60％(例如对应于天然牙釉质)，在一些实施例中为约60％至约80％(例如对应于天然牙质)，且在一些实施例中为约80％至约90％(例如对应于天然不透明牙质)。
在一些实施例中，所需牙科器械可仅包括在所述牙芯54上形成的一层。在这种实施例中，所述方法10可仅包括步骤10A-10D，且所述层状牙科器械可包括所述经烧制的第一制品63’(或所述第一制品63)。所述经烧制的第一制品63’(或所述第一制品63)可任选地被进一步烧制(例如在真空下)和/或机械加工。
本发明的机械加工步骤可特征在于如下特征中的至少一个：
-机械加工可在干燥或湿润条件下来完成，
-铣削参数旋转：约18,000至约32,000rpm，和/或
-铣削参数运动：约1,500至约2,500mm/分钟。
如果需要，可使用如在机械加工的如上定义中提及的那些的其他机械加工设备。
如图1所示，在方法10的第三步骤10C中，可将所述第一制品63从所述模具52中移除，留下开放的模具52(例如所述模具52的内(负像)表面58)。在一些实施例中，同一模具52可再用于另外的层的随后浇铸。例如，在一些实施例中，可清洁并再使用所述模具52。在一些实施例中，可使用与初始模具52具有相同尺寸的另一模具52以用于接下来的随后浇铸步骤。在一些实施例中，同一模具52可用于两个或更多个浇铸步骤，且在一些实施例中，不同的模具52(但具有相同的内部尺寸和相同的内(负像)表面58)可用于每个浇铸步骤。
在所述方法的第五步骤10E中，将第二浆料72设置(例如浇铸)于所述模具52中。另外，所述经烧制的第一制品63′可开始向所述模具52中的腔体58的内部移动，或可移动至所述模具52中的腔体58的内部。所述经烧制的第一制品63’可包括外表面70。
类似于所述第一浆料62，所述第二浆料72可包括(i)玻璃和/或玻璃陶瓷粉末；(ii)液体(例如水)；(iii)粘结剂(例如无机粘结剂)；和(iv)活化剂(例如酸或碱)。所述第二浆料72可与所述第一浆料62为相同配方或不同配方。
在图1示出的方法10的第六步骤10F中，可将经烧制的第一制品63’压入所述第二浆料72中，从而形成第二制品73，所述第二制品73包括经烧制的第一制品63’和所述牙科器械的第二层75。换句话讲，所述第二制品73可包括牙芯54、第一层65和第二层75。此外，术语“制品”仅以举例的方式用于指如上定义的任何制品，但应了解多种其他术语，如“器械”、“构造”、“中间体”等也可用于描述通过在所述第一制品63上(即在经烧制的第一制品63′上)形成所述第二层75而产生的成型体。然后可干燥所述第二制品73以允许所述第二层75硬化。即，可干燥整个构造(例如在环境条件下和/或在高温下的干燥烘箱中)以硬化所述第二浆料72并形成所述第二层75(和所述第二制品73)，所述整个构造包括所述模具52、所述经烧制的第一制品63′和在所述模具52和所述经烧制的第一制品63′之间压制的所述第二浆料72。
在一些实施例中，第一层65可具有最大厚度。例如，在一些实施例中，相比于初始牙芯54，所述经烧制的第一制品63’可占据更大的体积。在这种实施例中，相比于可用于形成第一层65的体积或空间，可能存在更小的可用于形成所述牙科器械的第二层75的体积或空间。具有更小的可用于形成第二层75的空间可导致第二层75比第一层65更薄。即，在一些实施例中，所得层状牙科器械的层可从最内层至最外层减小(或可朝所述牙芯54增大)。或者，在一些实施例中，所述层的厚度从最内层至最外层增大(或可朝所述牙芯54减小)。例如，这种实施例可通过使用在烧制过程中收缩不同的不同浆料而实现。
如图1所示，在所述方法10的第七步骤10G中，可将所述第二制品73从所述模具52中移除。然后可烧制所述第二制品73以形成经烧制的第二制品73’，所述经烧制的第二制品73’包括所述牙芯54、经烧制的第一层65’，和经烧制的第二层75’，如步骤10H中所示。在一些实施例中，在烧制步骤中，可能发生所述牙芯54的另外的烧结和/或所述第一层65的收缩。另外，可能发生第二层75的收缩。如图1所示，相比于步骤10F和10G中所示的未烧制的第二层75，所述经烧制的第二层75’占据更少的体积(并且更薄)。同样地，在一些实施例中，所述经烧制的第二制品73’的尺寸可被设计为在模具52中被接纳以在必要时用于另外的层。
在图1所示的方法10和系统50的实施例中，所述经烧制的第二制品73’形成所得层状牙科器械。所述经烧制的第二制品73’(或所述第二制品73)可任选地被进一步烧制(例如在真空下)和/或机械加工。
然而，应了解所述方法10可反复继续形成另外的层，以获得具有所需数目的联接(例如融合)至所述牙芯54的层的层状牙科器械。即，在一些实施例中，所得层状牙科器械可包括通过上述系统和方法而形成的牙镶面，所述牙镶面包括任何所需数目的层(例如第一层65(或经烧制的第一层65’)和/或联接(例如融合)至所述牙芯54的第二层75(或经烧制的第二层75’))。
在一些实施例中，所得牙科器械(例如经烧制的第二制品73′)或所述牙科器械的一个或多个层可基本上不含小孔、空隙或孔穴，或可包括至多约20小孔/mm2。在一些实施例中，所述牙科器械或所述牙科器械的一个或多个层可包括约4至约10小孔/mm2。在一些实施例中，所述小孔可具有小于约150μm的直径，在一些实施例中小于约100μm的直径，且在一些实施例中小于约50μm的直径。
在一些实施例中，在所述牙科器械(或所述牙科器械的一个或多个层)中的小孔的体积相对于所述牙科器械的总体积(或相对于所述牙科器械的一个或多个层的总体积)可为约20％至约40％，且在一些实施例中可为约30％至约38％。在一些实施例中，这些百分数指预烧结态，而不是完全烧结的玻璃或玻璃陶瓷。
如可通过图1的方法10和系统50以及方法10和系统50的替代形式的如上描述所了解，本发明提供了一种具有两个或更多个层的多层牙科器械，其中最内层可包括牙芯。此外，所述方法10仅以举例的方式显示为包括两个浇铸步骤。然而，应了解可使用如所需那样多的浇铸步骤以形成具有所需层数的层状牙科器械。
另外，在如上描述中，最终牙科器械和用于制备所述牙科器械的方法10被描述为在所述牙芯54上包括和形成第一层65和第二层75。然而，在一些实施例中，所述最终牙科器械可包括许多层，且用于制备所述牙科器械的方法10可包括步骤10E-10H的许多次重复。在这种实施例中，所述方法可为反复的，且最内层可称为“层n-(n-1)”，下一连续(外)层可称为“层n-(n-2)”，下一连续(外)层可称为“层n-(n-3)”，等等。换言之，由1至n(从最内层至最外层)的每一层x可称为“层n-(n-x)”，或每一层可称为“层n-x”，其中x为0至n-1(从最外层至最内层)。换句话讲，最内层可称为“层1”，下一连续(外)层可称为“层2”，下一连续(外)层可称为“层3”，等等，且最终最外层可称为“层n”，其中所得层状牙科器械包括n层。
另外，仅举例而言并为了说明的简化，所述牙芯54被显示为分别压入第一和第二浆料62和72中，直至所述牙芯54与所述模具52的顶表面齐平。然而，图1中所示的部件的示意性形状以及这种部件之间的配合仅以举例的方式并为了说明的目的示于图1，而不旨在限制。另外，在一些实施例中，可不将所述牙芯54压入所述模具52中那么深。在一些实施例中，当所述牙芯54移动至所述模具52中时，过量的一个或多个浆料62和/或72可从模具52中压出。在下游加工(例如机械加工)过程中需要移除这些过量。
图2示出根据本发明的另一实施例的另一方法100和根据本发明的另一实施例的系统150，其中类似的数字表示类似的元件。方法100和系统150具有参照图1的示出实施例如上描述的许多相同的元件和特征。因此，对应于图1的示出实施例中的元件和特征的元件和特征在100系列中具有相同的附图标记。为了更完整地描述图2示出的方法100和系统150的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考了如上结合图1的描述。
示出的方法100包括步骤100A-100G，且系统150包括第一模具152、第二模具182，且还可包括牙芯154，所述牙芯154的尺寸被设计为在所述第一模具152和所述第二模具182中被至少部分接纳，并用于形成所需层状牙科器械的最内中心或芯。所述系统150还可包括一种或多种浆料，如下文更详细描述。应了解图1的模具52的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)的任何如上描述同样适用于图2示出的实施例的第一模具152和第二模具182。
在图2示出的示例性方法100中，步骤100A-100G产生两层牙科器械(如果将牙芯考虑为层，则为三层牙科器械)。步骤100A-100C用于形成第一制品163，所述第一制品163包括设置于牙芯154上的第一层165，且步骤100D-100F用于形成第二制品173，所述第二制品173包括设置于所述第一制品163上的第二层175。在示例性方法100中，步骤100D-100F基本上类似于步骤100A-100C，且步骤100A-100C表示在方法100中形成层的一个反复，而步骤100D-100F表示在方法100中形成层的另一反复。即，在图2所示的方法100中，所述第一反复(即步骤100A-100C)用于在所述牙芯154上形成第一最内层165，且第二反复(即步骤100D-100F)用于形成第二层175，所述第二层175相对于所述第一层165向外设置。作为图2所示的方法100的反复性质的结果，应了解相对于步骤100A-100C描述的元件、特征和步骤(以及这种元件、特征和步骤的替代物)的任何描述也通常适用于步骤100D-100F，反之亦然。也应了解可重复所述反复步骤以获得具有所需那样多的层的层状牙科器械。
在方法100的第一步骤100A中，提供第一模具152。所述第一模具152可适于接纳一种或多种浆料，且尺寸被设计为接纳所述牙芯154的至少一部分，并可包括所需牙科器械的第一层165的负形或表面(或腔体)158。
在一些实施例中，所述第一模具152的至少一部分可相对于所需所得牙科器械(或第一制品163)扩大，例如，以适应可能发生的任何收缩(例如当所述牙科器械(或其任何中间体，如所述第一制品163)被烧制时)。例如，在一些实施例中，所述第一模具152的至少一部分可为所得器械的尺寸的至少110％，在一些实施例中，至少150％，且在一些实施例中，至少200％。
如图2所示，在方法100的第一步骤100A中，可将第一浆料162设置(例如浇铸)于所述第一模具152中。另外，所述牙芯154可开始向所述第一模具152的内部移动，或移动至所述第一模具152的内部中。所述牙芯154可包括外表面160。
如上所述，所述第一浆料162可包括(i)玻璃和/或玻璃陶瓷粉末；(ii)液体(例如水)；(iii)粘结剂(例如无机粘结剂)；和(iv)活化剂(例如酸或碱)。本发明的浆料的配方和形成本发明的浆料的示例性方法在下文更详细地描述。本发明的浆料有时可称为“玻璃和/或玻璃陶瓷”浆料。
在方法100的第二步骤100B中，可将所述牙芯154压入所述第一浆料162中，从而形成第一制品163，所述第一制品163包括所述牙芯154和所述第一层165。术语“制品”仅以举例的方式用于指如上定义的任何制品，但应了解多种其他术语，如“器械”、“构造”、“中间体”等也可用于描述通过在所述牙芯154上形成第一层165而产生的成型体。然后可干燥所述第一制品163和/或可允许所述第一层165在所述牙芯154上硬化。即，可干燥整个构造(例如在环境条件下和/或在高温下的干燥烘箱中)以硬化所述第一浆料162并形成所述第一层165(和所述第一制品163)，所述整个构造包括所述第一模具152、所述牙芯154和在所述第一模具152和所述牙芯154之间压制的所述第一浆料162。
如在方法100的第三步骤100C中所示，可将所述第一制品163从所述第一模具152中移除。在一些实施例中，所需牙科器械可仅包括在所述牙芯154上形成的一层。在这种实施例中，所述方法100可仅包括步骤100A-100C，且所述层状牙科器械可包括第一制品163，或所述第一制品163可被任选地烧制和/或机械加工。
如图2所示，在方法100的第四步骤100D中，提供了第二模具182。所述第二模具182可适于接纳一种或多种浆料，且尺寸被设计为接纳所述牙芯154的至少一部分，并可包括所需牙科器械的第二层175的负形或表面(或腔体)188。仅举例而言，所述第二模具182示为具有与所述第一模具152的腔体158不同的内部形状或腔体188，使得所述第二层175和所述第一层165可具有不同的形状或构造，例如，对于美学、功能等而言。例如，在一些实施例中，第一成层步骤(100A-100C)和所述第一模具152可特别设计用以模制表现牙质结构(或模拟牙质的结构)的第一层165。另外举例而言，第二成层步骤(100D-100F)和第二模具182可特别设计用以模制表现牙釉质结构(或模拟牙釉质的结构)的第二层175。在这种实施例中，特定的牙质模具可用于产生各个层的真实解剖成形(例如对于前牙)。另外，在这种实施例中，所述第二模具182，或至少所述第二模具182的腔体188可大于所述第一模具152或所述第一模具152的腔体158，以容纳所述牙芯154和所述第一层165。
在一些实施例中，所述第二模具182的至少一部分可相对于所需所得牙科器械(或第二制品173)扩大，例如，以适应可能发生的任何收缩(例如当所述牙科器械(或其任何中间体，如所述第二制品173)被烧制时)。例如，在一些实施例中，所述第二模具182的至少一部分可为所得器械的尺寸的至少110％，在一些实施例中，至少150％，且在一些实施例中，至少200％。
如图2的方法100的步骤100D中进一步显示，可将第二浆料172设置(例如浇铸)于所述第二模具182中。另外，所述第一制品163可开始向所述第二模具182中的腔体188的内部移动，或可移动至所述第二模具182中的腔体188的内部。所述第一制品163可包括外表面170。
类似于所述第一浆料162，所述第二浆料172可包括(i)玻璃和/或玻璃陶瓷粉末；(ii)液体(例如水)；(iii)粘结剂(例如无机粘结剂)；和(iv)活化剂(例如酸或碱)。所述第二浆料172可与所述第一浆料162为相同配方或不同配方。
在图2示出的方法100的第五步骤100E中，可将所述第一制品163压入所述第二浆料172中，从而形成第二制品173，所述第二制品173包括所述第一制品163和所述牙科器械的第二层175。换句话讲，所述第二制品173可包括牙芯154、第一层165和第二层175。此外，术语“制品”仅以举例的方式用于指如上定义的任何制品，但应了解多种其他术语，如“器械”、“构造”、“中间体”等也可用于描述通过在所述第一制品163上形成所述第二层175而产生的成型体。然后可干燥所述第二制品173以允许所述第二层175硬化。即，可干燥整个构造(例如在环境条件下和/或在高温下的干燥烘箱中)以硬化所述第二浆料172并形成所述第二层175(和所述第二制品173)，所述整个构造包括所述第二模具182、所述第一制品163和在所述第二模具182和所述第一制品163之间压制的所述第二浆料172。
在一些实施例中，所述第一层165可具有最大厚度。例如，在一些实施例中，相比于初始牙芯154在所述第一模具152中占据的体积，所述第一制品163可在所述第二模具182中占据更大的体积。在这种实施例中，相比于用于形成第一层165的体积或空间，可能存在更小的可用于形成所述牙科器械的第二层175的体积或空间。具有更小的可用于形成第二层175的空间可导致所述第二层175比所述第一层165更薄。即，在一些实施例中，所得层状牙科器械的层可从最内层至最外层减小(或可朝所述牙芯154增大)。或者，在一些实施例中，所述模具152和182可构造为层厚度从最内层至最外层增大(或可向所述牙芯154减小)。
如图2所示，在所述方法100的第六步骤100F中，可将所述第二制品173从所述第二模具182中移除。然后可烧制所述第二制品173以形成经烧制的第二制品173’，所述经烧制的第二制品173’包括所述牙芯154、经烧制的第一层165’，和经烧制的第二层175’，如步骤100G中所示。在一些实施例中，在烧制步骤中，可能发生所述牙芯154的另外的烧结和/或收缩。另外，可能发生所述第一层165和/或所述第二层175的收缩。如图2所示，分别相比于未烧制的第一层165和未烧制的第二层175，所述经烧制的第一层165’和所述经烧制的第二层175’各自占据更小的体积(且更薄)。同样，在一些实施例中，所述经烧制的第二制品173’的尺寸可被设计为在第三模具(未显示)中被接纳以在必要时用于沉积另外的层(例如由第三浆料形成的第三层)，等等。或者，在一些实施例中，可重复步骤100D-100F，使得所述第二制品173(即在任何烧制之前)的尺寸可被设计为在第三模具中被接纳，并可持续该反复过程直至所需，且可烧制最终制品以获得所需层状牙科器械，所述最终制品在所述牙芯154上包括经干燥/硬化的镶面层。
在图2所示的方法100和系统150的实施例中，所述经烧制的第二制品173’形成所得层状牙科器械。所述经烧制的第二制品173’(或所述第二制品173)可任选地被进一步烧制(例如在真空下)和/或机械加工。
然而，应了解所述方法100可反复继续形成另外的层，以获得具有所需数目的联接(例如融合)至所述牙芯154的层的层状牙科器械。即，在一些实施例中，所得层状牙科器械可包括通过上述系统和方法而形成的牙镶面，所述牙镶面包括任何所需数目的层(例如第一层165(或经烧制的第一层165’)和/或联接(例如融合)至所述牙芯154的第二层175(或经烧制的第二层175’))。
如可通过图2的方法100和系统150以及方法100和系统150的替代形式的如上描述所了解，本发明提供了一种具有两个或更多个层的多层牙科器械，其中最内层可包括牙芯。此外，所述方法100仅以举例的方式显示为包括两个浇铸步骤，所述两个浇铸步骤在两个不同的模具152和182中进行。然而，应了解可使用如所需那样多的浇铸步骤和如所需那样多的模具以形成具有所需层数的层状牙科器械。
另外，在如上描述中，最终牙科器械和用于制备所述牙科器械的方法100被描述为，在所述牙芯154上包括和形成第一层165和第二层175。然而，在一些实施例中，所述最终牙科器械可包括许多层，且用于制备所述牙科器械的方法100可包括步骤100D-100F的许多次重复。在这种实施例中，所述方法可为反复的，且最内层可称为“层n-(n-1)”，下一连续(外)层可称为“层n-(n-2)”，下一连续(外)层可称为“层n-(n-3)”，等等。即，每一层x(为1至n)可称为“层n-(n-x)”。
另外，仅举例而言并为了说明的简化，所述牙芯154被显示为分别压入第一和第二浆料162和172中，直至所述牙芯154与所述第一和第二模具152和182的顶表面齐平。然而，图2中所示的部件的示意性形状以及这种部件之间的配合仅以举例的方式并为了说明的目的示于图2，而不旨在限制。另外，在一些实施例中，可不将所述牙芯154压入所述模具152和182中那么深。在一些实施例中，当所述牙芯154移动至所述模具152中时，过量的一个或多个浆料162和/或172可从模具152和182中的一个或多个中压出。在下游加工(例如机械加工)过程中需要移除这些过量。
图1和2各自示出了本发明的示例性方法10、100和系统50、150。然而，应了解也可使用在方法10和100中所用的步骤的各种组合和/或系统50和150的各种组合。例如，在一些实施例中，图1中所示的方法10和系统50可用于形成经烧制的第二制品73’，可随后根据图2的方法100的步骤100D-100G和图2的系统150，使用所述经烧制的第二制品73′用不同的第三模具形成第三层。另外举例而言，在一些实施例中，类似于图1中所示的方法10的烧制步骤10D，可在将图2的第一制品163压入在第二模具182中的第二浆料172中之前，烧制所述第一制品163。
本发明的浆料配方以及形成一种或多种浆料的示例性方法的如下描述，可通常适用于图1和2中所示的第一浆料62、152和第二浆料72、172中的每一个，以及适用于可能在本发明的方法或系统的另一实施例中所需的另外的浆料。关于混合物或浆料以及牙科器械的无机凝胶浇铸的其他细节和方面可见于2008年10月1日提交的名称为“Dental Appliance，Process forproducing a dental appliance and Use thereof”(牙科器械、制作牙科器械的方法及其它们的用途)的欧洲专利申请No.EP08165607.6中，其公开内容以全文引用方式并入本文。
液体
除非不能实现预期目的，不特别限制待用于本发明的浆料中的液体的性质和结构。
在一些实施例中，液体可特征在于如下特征中的至少一个：
-沸点：约60至约120℃，
-凝固点：约-120至约0℃，和/或
-密度：约0.7至约1.2g/cm3。
液体的具体例子包括但不限于水、醇(包括甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇)、酮(包括丙酮)，和它们的组合。
在一些实施例中，液体存在的量可为约15wt.-％至约60wt.-％，在一些实施例中为约20wt.-％至约40wt.-％，且在一些实施例中为约25wt.-％至约35wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，液体存在的量可为至少约15wt.-％，在一些实施例中为至少约20wt.-％，且在一些实施例中为至少约25wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，液体存在的量可不大于约35wt.-％，在一些实施例中不大于约40wt.-％，且在一些实施例中不大于约60wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
无机粘结剂
除非预期目的不能实现，不特别限制待用于浆料中的无机粘结剂的性质和结构。
所述无机粘结剂可在引发固化或硬化反应时形成无机网络。所述固化或硬化反应可例如通过调节pH值(通过加入酸性或碱性试剂，包括下文更详细描述的那些)引发。
由无机粘结剂形成的网络可具有与所用的玻璃/玻璃陶瓷粉末/粒子的化学性质或组成类似或基本上相同的化学性质或组成。
在一些实施例中，所述无机粘结剂可在环境条件(例如23℃；1013mbar)下为液体，或作为水溶液应用，或可特征在于如下特征中的至少一个：
-密度：约0.7至约1.5g/cm3或约0.9至约1.4g/cm3，
-分子量：约100至约500g/mol或约150至约250g/mol(对于分子前体)，
-含有Si和O，和/或
-在硬化过程中产生低沸点副产物或缩合产物(如果有的话)(例如沸点在约120℃以下)。
无机粘结剂前体的具体例子包括但不限于四烷基(例如C1至C4)原硅酸酯(包括四甲基原硅酸酯(TMOS)、四乙基原硅酸酯(TEOS))、水玻璃和二氧化硅溶胶。
在一些实施例中，无机粘结剂(例如二氧化硅)存在的量可为约0.1wt.-％至约40wt.-％，在一些实施例中为约1.0wt.-％至约20wt.-％，且在一些实施例中为约2.5wt.-％至约10wt.-％，分别以混合物的固体含量计。
在一些实施例中，无机粘结剂存在的量可为至少约0.1wt.-％，在一些实施例中为至少约1.0wt.-％，且在一些实施例中为至少约2.5wt.-％，分别以混合物的固体含量计。
在一些实施例中，无机粘结剂存在的量可不大于约10wt.-％，在一些实施例中不大于约20wt.-％，且在一些实施例中不大于约40wt.-％，分别以混合物的固体含量计。
玻璃和/或玻璃陶瓷粉末
除非预期目的不能实现，不特别限制待用于浆料中的玻璃和/或玻璃陶瓷粉末的性质和结构。
玻璃和/或玻璃陶瓷粉末可基本上由玻璃和/或玻璃陶瓷材料组成，或仅由玻璃和/或玻璃陶瓷材料组成。选择玻璃和/或玻璃陶瓷材料以与人体中的用途相容。此外，可选择玻璃和/或玻璃陶瓷材料以提供用于牙科器械的良好美学外观。
在一些实施例中，玻璃和/或玻璃陶瓷粉末可特征在于如下特征中的至少一个：
-平均粒度：约5μm至约60μm，或约10至约40μm(使用激光衍射测得)；
-熔融温度：大约或小于1000℃和/或
-密度：约2.0至约2.6或约2.2至约2.5g/cm3(根据制造商提供的技术数据表)。
在一些实施例中，可使用的玻璃组合物可包含：
-二氧化硅：约60至约70wt.-％，
-氧化铝：约9至约13wt.-％，
-氧化钾：约5至约10wt.-％，
-氧化钠：约9至约13wt.-％，
-氧化锂：约0至约1wt.-％，
-氧化钙：约2至约5wt.-％，
-氧化钡：约0至约2wt.-％(任选的)，
-氧化锆：约0至约1wt.-％(任选的)，和
-氧化铈或氟化铈：约0至约1wt.-％(任选的)。
可使用的玻璃和/或玻璃陶瓷材料的例子包括可以如下商品名获得的那些：来自Vita Zahnfabrik，BadGermany的“VM 9”，来自Noritake Inc.，Japan的“Cerabien Zr”，来自Shofu，Japan的“Vintage”，来自Wieland GmbH&Co.KG，Pforzheim，Germany的“ZIROX”以及来自Chemichl，Liechtenstein的LM-ZrO2。
在一些实施例中，玻璃和/或玻璃陶瓷粉末存在的量可为至少约40wt.-％，在一些实施例中为至少约60wt.-％，且在一些实施例中为至少约65wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，玻璃和/或玻璃陶瓷粉末存在的量可不大于约75wt.-％，在一些实施例中不大于约80wt.-％，且在一些实施例中不大于约85wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，玻璃和/或玻璃陶瓷粉末存在的量可为约40wt.-％至约85wt.-％，在一些实施例中为约60wt.-％至约80wt.-％，且在一些实施例中为约65wt.-％至约75wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
粒度的分布可为(例如)：
·10％粒子小于约5μm或小于约2μm；
·50％粒子小于约25μm或小于约10μm；和
·90％粒子小于约70μm或小于约40μm。
添加剂
本发明的混合物或浆料也可包含另外的组分或添加剂，如着色剂和/或颜料(例如可在烧制过程中燃尽的痕量的例如用于更易于识别坯料(“标记”)的荧光、有机颜料；和/或留在用于经烧结材料的着色的器械中的无机颜料)。这些添加剂或组分也可存在或包含于玻璃和/或玻璃陶瓷粉末或粒子中。合适的着色剂可包含如下元素中的一种或多种或者它们的离子：Fe、Mn、V、Cr、Zn、Sn和Co。
可加入的另外的添加剂可包括缓聚剂(如1，2-二苯基乙烯)、增塑剂(包括聚乙二醇衍生物、聚丙二醇、低分子量聚酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯和邻苯二甲酸二苯酯、二(己二酸异壬酯)、磷酸三甲苯酯、石蜡油、三醋酸甘油酯、双酚A二醋酸酯、乙氧基化的双酚A二醋酸酯、硅油，或它们的组合)、氟化物释放材料，或它们的组合。
一些实施例不包括添加剂，然而，如果存在添加剂，则它们存在的量可为至少约0.01wt.-％，在一些实施例中为至少约0.1wt.-％，且在一些实施例中为至少约1wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，添加剂存在的量可不大于约20wt.-％，在一些实施例中不大于约10wt.-％，且在一些实施例中不大于约5wt.-％，分别以整个组合物或混合物计。
在一些实施例中，包含的添加剂的量可为约0.01至约20wt.-％，在一些实施例中为约0.1至约10wt.-％，且在一些实施例中为约1至约5wt.-％。
只要添加剂不影响溶胶-凝胶反应，则其可以以任何所需量(以整个组合物或混合物计)使用。
在一些实施例中，待用于本发明的浇铸过程的浆料或混合物可包含如下量的各个组分：
-液体：约15wt.-％至约60wt.-％，或约20wt.-％至约40wt.-％，或约25wt.-％至约35wt.-％，以混合物的总重量计；
-无机粘结剂：约0.1wt.-％至约40wt.-％，或约1wt.-％至约20wt.-％，或约2.5wt.-％至约10wt.-％，以混合物的固体含量计；
-玻璃和/或玻璃陶瓷粉末：约40wt.-％至约85wt.-％，或约60wt.-％至约80wt.-％，或约65wt.-％至约75wt.-％，以混合物的总重量计；
以及
-添加剂(包括着色剂)：约0.01至约20wt.-％，或约0.1至约10wt.-％或约1至约5wt.-％，以混合物的总重量计。
在一些实施例中，液体与无机粘结剂的比例(以重量计)可为约10∶1至约1∶1，或约7∶1至约3∶1。如果比例在所述范围之外，则所得牙科器械可能不包括所需性质。
在一些实施例中，无机粘结剂与玻璃和/或玻璃陶瓷粉末的比例(以重量计)可在约1∶100至约1∶5的范围内，或约1∶40至约1∶10。如果比例在所述范围之外，则所得牙科器械可能不包括所需性质。
形成浆料
在一些实施例中，可通过如下示例性过程获得浆料或混合物：
i)提供液体，
ii)取决于所用的粘结剂前体，将所述液体调节至适于启动缩合反应的pH值(例如对于TMOS为10至约12，对于水玻璃为约2至约4)，
iii)加入玻璃和/或玻璃陶瓷粉末，和
iv)加入无机粘结剂，
其中步骤iii)和iv)也能够以相反的顺序进行。
可通过使用常规碱性试剂(如包含NaOH、KOH或NH3的溶液)或者酸性试剂(如包含HCl或HNO3的溶液)来调节pH值，其中pH值可在调节步骤过程中确定。pH值可通过例如pH敏感试纸或电子设备(例如pH电极)而确定。如果使用强酸或强碱，也可从所用的酸量进行计算来获得pH值。
无机粘结剂可在搅拌溶液的同时快速加入。无机粘结剂的加入可标志由无机粘结剂分子的反应所引起的溶胶-凝胶反应的起点。在一些实施例中，可使用两-浆料系统。如果使用两-浆料系统(“I”和“II”)，则这两种浆料的混合标志着溶胶凝胶反应的启动点。
在溶胶-凝胶反应过程中，可形成无机网络。
在一些实施例中，提供浆料或混合物可特征在于如下特征中的至少一个：
-胶凝所需时间(即从加入无机粘结剂直至混合物凝固至其不能变形或不能通过倾斜模具而从模具中移除的点的时间)；30秒至5分钟；和/或
-沉降所需时间(即从停止搅拌混合物直至混合物由于玻璃和/或玻璃陶瓷粒子的沉降而变得不均匀的时间)：7分钟至超过1周(所述值在不存在无机粘结剂或存在粘结剂，但在抑制胶凝的pH值下获得)。
待用于本发明的过程中的混合物或浆料通常不含可聚合有机粘结剂组分，如含(甲基)丙烯酸酯或环氧基团的组分。
即，在一些实施例中，所述混合物基本上不含可聚合有机粘结剂组分。本发明的有机粘结剂为由有机化合物组成的粘结剂，所述有机化合物被添加以强化器具或工件并且在低于200℃的温度下不能从工件中通过加热来去除。有机粘结剂可在加热至燃烧温度以上时产生气体，如碳氧化物或氮氧化物。这些废气可能不得不通过昂贵的空气处理或烟囱来除去。
在一些实施例中，用于启动无机粘结剂的硬化过程的引发剂(例如光引发剂或氧化还原引发剂)的加入或存在是通常不需要的。可通过调节pH值或只是通过使用稀释的酸/碱溶液来引发硬化过程。
本发明的制备过程通常也不包括压制步骤(例如等压或单轴)或预烧结步骤。
如下实施例旨在示出本发明而非进行限制。
实施例
实施例1为一种制备层状牙科器械的方法，所述方法包括：提供牙芯；提供第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像；将第一浆料设置于所述第一模具中；将所述牙芯压入在所述第一模具中的所述第一浆料中以形成第一制品，所述第一制品包括所述牙芯和由所述第一浆料形成的第一层；从所述第一模具中移除所述第一制品；提供第二模具，所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像；将第二浆料设置于所述第二模具中；以及将所述第一制品压入在所述第二模具中的第二浆料中以形成第二制品，所述第二制品包括所述牙芯、所述第一层，和由所述第二浆料形成的第二层。
实施例2为实施例1所述的方法，其还包括在将所述第一制品压入在所述第二模具中的所述第二浆料中之前，烧制所述第一制品，其中烧制所述第一制品导致所述第一制品的至少一部分收缩。
实施例3为实施例1或2所述的方法，其还包括烧制所述第二制品。
实施例4为实施例1-3中任一个所述的方法，其还包括：从所述第二模具中移除所述第二制品；以及烧制所述第二制品。
实施例5为实施例2-4中任一个所述的方法，其中烧制所述第一制品包括在至少500℃的温度下烧制所述第一制品。
实施例6为实施例1或2所述的方法，其还包括：从所述第二模具中移除所述第二制品；提供第三模具，所述第三模具包括牙科器械的第三层的负像；将第三浆料设置于所述第三模具中；以及将所述第二制品压入在所述第三模具中的所述第三浆料中以形成第三制品，所述第三制品包括所述牙芯、所述第一层、所述第二层，和由所述第三浆料形成的第三层。
实施例7为实施例6所述的方法，其中所述第三层形成所述层状牙科器械的最外层。
实施例8为实施例6或7所述的方法，其中所述第三浆料由与所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一种相同的材料形成。
实施例9为任一前述实施例所述的方法，其还包括在分别将所述第一浆料和所述第二浆料设置于所述第一模具和所述第二模具中之前，活化所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个。
实施例10为任一前述实施例所述的方法，其还包括在分别将所述第一浆料和所述第二浆料设置于所述第一模具和所述第二模具中之前，在所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个中引发溶胶-凝胶反应。
实施例11为任一前述实施例所述的方法，其还包括干燥所述第一制品和所述第二制品中的至少一个。
实施例12为任一前述实施例所述的方法，其还包括机械加工所述第一层和所述第二层中的至少一个。
实施例13为任一前述实施例所述的方法，其中提供模具包括基于数字化工作流程制备模具。
实施例14为一种用于制备层状牙科器械的系统，所述系统包括：第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像；第二模具，所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像；牙芯，所述牙芯的尺寸被设计为在所述第一模具和所述第二模具中被至少部分接纳；第一浆料，所述第一浆料适于被设置于所述第一模具中以形成第一制品，所述第一制品包括在所述牙芯上的第一层，其中所述第二模具的尺寸被设计为接纳所述第一制品；以及第二浆料，所述第二浆料适于被设置于所述第二模具中以在所述第一制品上形成第二层。
实施例15为实施例14的系统，其还包括：第三模具，所述第三模具包括层状牙科器械的第三层的负像；和第三浆料，所述第三浆料适于被设置于所述第三模具中以在所述牙芯上形成第三层。
实施例16为实施例1-13中任一个所述的方法或权利要求14或15所述的系统，其中所述第二模具不同于所述第一模具。
实施例17为实施例1-13和16中任一个所述的方法，或实施例14-16中任一个所述的系统，其中所述第一模具包括第一层的第一负像，且所述第二模具包括第二层的第二负像，且其中所述第一负像和所述第二负像不同。
实施例18为实施例1-13和16-17中任一个所述的方法，或实施例14-17中任一个所述的系统，其中所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的扩大的负像。
实施例19为实施例1-13和16-18中任一个所述的方法，或实施例14-18中任一个所述的系统，其中所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的扩大的负像。
实施例20为实施例1-13和16-19中任一个所述的方法，或实施例14-19中任一个所述的系统，其中所述第一层设置于所述牙芯和所述第二层之间。
实施例21为实施例1-13和16-20中任一个所述的方法，或实施例14-20任一个所述的系统，其中所述牙芯包括陶瓷、金属、金属合金、贵金属、贵金属合金，和它们的组合中的至少一种。
实施例22为实施例1-5、9-13和16-21中任一个所述的方法，或实施例14和16-21中任一个所述的系统，其中所述第二层形成所述层状牙科器械的最外层。
实施例23为实施例1-13和16-22中任一个所述的方法，或实施例14-22中任一个所述的系统，其中所述第一模具和第二模具中的至少一个的至少一部分由如下材料中的至少一种形成：有机硅、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、金属，和它们的组合。
实施例24为实施例1-13和16-23中任一个所述的方法，或实施例14-23中任一个所述的系统，其中所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个包含玻璃粉末、玻璃陶瓷粉末和它们的组合中的至少一种。
实施例25为实施例1-13和16-24中任一个所述的方法，或实施例14-24中任一个所述的系统，其中所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个包含玻璃浆料、玻璃陶瓷浆料和它们的组合中的至少一种。
实施例26为实施例1-13和16-25中任一个所述的方法，或实施例14-25中任一个所述的系统，其中所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个包含：(i)玻璃粉末和玻璃陶瓷粉末中的至少一种；(ii)液体；和(iii)无机粘结剂。
实施例27为实施例1-13和16-26中任一个所述的方法，或实施例14-26中任一个所述的系统，其中所述第二浆料由与所述第一浆料不同的材料形成。
实施例28为实施例1-13和16-27中任一项所述的方法，或实施例14-27中任一个所述的系统，其中所述牙芯包括完全烧结的陶瓷。
如下工作实例旨为本发明的示例而非进行限制。
实例
实例1：两层器械的形成
石膏和有机硅模具以如下方式形成：将由聚甲醛(可以商品名DELRIN得自DuPont Corp.，Wilmington，DE)形成的切牙的模型部分嵌入熔融腊(在小盒子中支撑以包含液体蜡)的小立方体中，咬合面的一半在蜡中，且牙根的一半面朝上而不含蜡。通过在环境条件下冷却所述蜡而使其硬化。然后将具有切牙的固体蜡立方体嵌入牙科石膏坯料中(在小盒子中支撑以包含湿石膏)，使得所述蜡立方体的顶面对齐石膏的顶面，留下切牙牙根被暴露。干燥所述石膏坯料，将四个配准特征雕刻至石膏的顶面，从而形成径向凹陷，所述径向凹陷随后与顶部石膏模具上的对应的凸起相配合。将喷雾脱模剂施用至石膏和蜡的顶部，并小心使暴露的牙根不接触脱模剂。
为了形成模具的顶半部，将湿石膏倒在完工的底部模具(在小盒子中支撑以包含湿石膏)的顶部，所述完工的底部模具具有暴露的切牙牙根。在干燥之后，由于所述配准特征，因此所述模具的顶半部恰好与底半部配合，且所述牙根现在附接至所述模具的顶半部，并恰好与所述蜡立方体对准。分离所述顶半部和底半部，从底半部去除蜡，并从所述切牙的咬合面的一半清除蜡。
用聚二甲基甲基苯基硅氧烷(Heraform，A+B型，Heraeus Kulzer，Germany)填充在底半部中的现在为空的腔体，当所述有机硅固化时将顶半部置于适当的位置。这形成了具有腔体的有机硅模具，所述腔体包括模型切牙的形状的负像，所述负像为所需层状牙科器械(即牙科修复体)的外部形状。再次分离两个半部，将切牙研磨至较小尺寸以用作氧化锆牙芯的“牙桩”支承体，所述氧化锆牙芯已使用LAVATM数字系统(可得自3M ESPEAG，Seefeld，Germany)形成。使用一滴蜡使所述牙桩配合所述氧化锆芯的内部，所述蜡粘附至所述牙桩而不粘附至所述氧化锆芯。
通过混合0.2mL二氧化硅溶胶(Levasil 200/40％，Obermeier，Germany)、0.7mL去离子水和3.0g玻璃粉末(Dentin A4，棕色，来自Chemichl，Lichtenstein)而制得第一浆料。向所述混合物中加入0.02mL 30％盐酸(Fluka，Germany)，由此引发硬化反应。30秒之后，将所述浆料倒入所述模具的底部负像部分，并通过将所述模具的顶半部置入相对于所述模具的底半部的位置而将氧化锆牙芯压入所述浆料中。在室温下硬化70分钟之后，将所述模具置于50℃下的干燥烘箱(Memmert，Germany)中120分钟。在从所述烘箱移出并冷却之后，分离所述模具的两个半部，在所述氧化锆芯上留下玻璃的凝固层，所述凝固层具有牙冠(即用于形成模具的切牙)的外部形状。蜡附着允许从所述牙桩更易于分离氧化锆芯和附接的玻璃层。在Austromat 3001炉(Dekema，Germany)中在790℃下在真空下烧制芯和玻璃层25分钟。在烧制之后，模仿牙质的玻璃层已收缩至小于初始模具腔体的更小尺寸。将包括氧化锆牙芯和第一玻璃层的第一制品再次附接至所述模具的顶半部中的上蜡牙桩。
第二浆料以与所述第一浆料相同的方式制得，不同的是所用的玻璃粉末为Incisal 2(Chemichl)，其模仿天然牙齿的半透明牙釉质层。如上所述，将所述第二浆料置于同一底部模具腔体中，通过将所述模具的顶半部置入相对于所述模具的底半部的位置而将所述第一制品压入所述第二浆料中。在按照用于干燥所述第一浆料的相同过程干燥所述第二浆料之后，从模具中移出包括氧化锆牙芯和两个涂布层的第二制品，并将其烧制，这次在780℃下烧制25分钟。
所得层状器械为牙冠修复体，并具有氧化锆牙芯、模仿牙质的第一层和具有模仿天然牙釉质的半透明度的第二最外层。
如上所述并在附图示出的实施例仅以举例的方式呈现，且不旨在作为对本发明的概念和原则的限制。这样，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对元件及其结构和布置进行各种改变。以下权利要求书描述了本发明的各种特征和方面。

Claims (18)

1.一种制备层状牙科器械的方法，所述方法包括：
提供牙芯，所述牙芯包括完全烧结的陶瓷、金属、金属合金中的至少一种或它们的组合，其中，所述牙芯形成了所述层状牙科器械的一部分；
提供第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像；
将第一浆料设置于所述第一模具中；
将所述牙芯压入在所述第一模具中的所述第一浆料中以形成第一制品，所述第一制品包括所述牙芯和由所述第一浆料形成的第一层；
从所述第一模具中移除所述第一制品；
提供第二模具，所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像；
将第二浆料设置于所述第二模具中；以及
将所述第一制品压入在所述第二模具中的所述第二浆料中以形成第二制品，所述第二制品包括所述牙芯、所述第一层，和由所述第二浆料形成的第二层，
其中所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个包含：
(i)玻璃粉末和玻璃陶瓷粉末中的至少一种；
(ii)液体；和
(iii)无机粘结剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在从所述第一模具中移除所述第一制品之后并且在将所述第一制品压入在所述第二模具中的所述第二浆料中之前烧制所述第一制品，其中烧制所述第一制品导致所述第一制品的至少一部分收缩。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括烧制所述第二制品。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括：
从所述第二模具中移除所述第二制品；以及
在从所述第二模具中移除所述第二制品之后烧制所述第二制品。
5.根据权利要求2所述的方法，其中烧制所述第一制品包括在至少500℃的温度下烧制所述第一制品。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括：
从所述第二模具中移除所述第二制品；
提供第三模具，所述第三模具包括牙科器械的第三层的负像；
将第三浆料设置于所述第三模具中；以及
将所述第二制品压入在所述第三模具中的所述第三浆料中以形成第三制品，所述第三制品包括所述牙芯、所述第一层，所述第二层，和由所述第三浆料形成的第三层。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括在分别将所述第一浆料和所述第二浆料设置于所述第一模具和所述第二模具中之前，活化所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括在分别将所述第一浆料和所述第二浆料设置于所述第一模具和所述第二模具中之前，在所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个中引发溶胶-凝胶反应。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述金属包括贵金属，并且其中所述金属合金包括贵金属合金。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二模具不同于所述第一模具。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一模具包括第一层的第一负像，且所述第二模具包括第二层的第二负像，且其中所述第一负像和所述第二负像不同。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一模具和所述第二模具中的至少一个的至少一部分由如下材料中的至少一种形成：有机硅、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、金属，和它们的组合。
13.一种用于制备层状牙科器械的系统，所述系统包括：
第一模具，所述第一模具包括层状牙科器械的第一层的负像；
第二模具，所述第二模具包括层状牙科器械的第二层的负像；
牙芯，所述牙芯的尺寸被设计为在所述第一模具和所述第二模具中被至少部分接纳，其中，所述牙芯包括完全烧结的陶瓷、金属、金属合金中的至少一种或它们的组合，其中，所述牙芯形成了所述层状牙科器械的一部分；
第一浆料，所述第一浆料适于被设置于所述第一模具中以形成第一制品，所述第一制品包括在所述牙芯上的第一层，其中所述第二模具的尺寸被设计为接纳所述第一制品；以及
第二浆料，所述第二浆料适于被设置于所述第二模具中以在所述第一制品上形成第二层，
其中所述第一浆料和所述第二浆料中的至少一个包含：
(i)玻璃粉末和玻璃陶瓷粉末中的至少一种；
(ii)液体；和
(iii)无机粘结剂。
14.根据权利要求13所述的系统，其还包括：
第三模具，所述第三模具包括层状牙科器械的第三层的负像；以及
第三浆料，所述第三浆料适于被设置于所述第三模具中以在所述牙芯上形成第三层。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，所述金属包括贵金属，并且其中所述金属合金包括贵金属合金。
16.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述第二模具不同于所述第一模具。
17.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述第一模具包括第一层的第一负像，且所述第二模具包括第二层的第二负像，且其中所述第一负像和所述第二负像不同。
18.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述第一模具和所述第二模具中的至少一个的至少一部分由如下材料中的至少一种形成：有机硅、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、金属，和它们的组合。
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