JP2007531539A - 削合用ブランクライブラリ及び所与の基準を満たすブランクを効率的に選択するためのコンピュータ利用方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、歯科用修復物を作製する削合用ブランクの作製に係る。所与の削合用ブランクは、そのブランクを最終的な部品に切削する時に無駄となる材料が減少するように予め決定された形状（即ち、所与の幾何学的形状）に形成される。各々がかかる特性を有する２個以上のブランクより成るセットが、スマートブランクライブラリを構成する。１つの実施例において、スマートブランクライブラリは、設計修復物の幾何学的形状がわかっている時、歩留まりが最大のスマートブランクをその修復物の削合用として選択できるように、十分な数の特異なブランクを含んでいる。所与のスマートブランクの歩留まりは、最終的修復物に実際に使用されるスマートブランクの材料の量を表す。スマートブランクの在庫管理及びスマートブランク選択のための自動化プロセスも記載されている。

Description

本発明は、一般的に、義歯作製システムに係り、さらに詳細には、スマートブランクライブラリ、及び削合用ブランクライブラリから選択した削合用ブランク（素材）を用いてクラウン、アンレー、インレー、ベニア、ブリッジ及び他の修復物としての歯科用補綴物を作製することに係る。

歯科の分野において特注の補綴物を作製する技術は周知である。補綴物は歯または骨構造を置換する物であり、修復物、置換物、インレー、アンレー、クラウンの全部及び一部、ブリッジ、インプラント、ポストなどが含まれる。通常、歯科医は既存の解剖学的構造を除去することによる修復用の歯を作製する。修復物を作製する目的で、調合物を指で操作し、歯科用の印象を採取する。修復物の作製は、修復物の手による作製、コンピュータアルゴリズムによる自動化技術の利用、または手と自動化技術の組み合わせを含む種々の方法で行うことができる。１つの公知の方法によると、コンピュータ支援削合装置のようなコンピュータ支援（ＣＡＤ／ＣＡＭ）システムを用いて義歯が作製される。かかる装置の１つとして、Syrona Dental Systems社のＣＥＲＥＣ ３Ｄシステムがある。このタイプのコンピュータ支援装置は、削合用ブランクを成形して義歯を作るように働く。削合用ブランクは材料の中実ブロックであり、コンピュータにより動きが制御される成形装置がそのブロックを成形して義歯を作製する。コンピュータの制御下で、修復物のサイズ、形状及び構成が、隣接接触、対向接触、出芽角度及び隣接する歯にマッチさせるための修復物の色及び品質を含む種々の物理的パラメータによる影響を受ける。

ありふれた修復物には金属焼付陶材（ＰＦＭ）のクラウンが含まれる。このクラウンは、通常、薄い金属のコーピング（根面板）上に陶材のキャップをかぶせたものである。金属コーピングは調合物と陶材との間の界面を形成する。ありふれた修復物として、通常、金または金合金を含む貴金属または準貴金属より成るコーピングが含まれる。この材料は、修復物を長期間自然に見えるようにするために色または他の種々の特性に基づき選択される。

コーピングまたは全体が金属のクラウンは、通常、蝋原型鋳造プロセスにより形成される。このプロセスは、蝋ベースに連結された蝋ツリーの上にいくつかの蝋コーピングを配置するステップを含む。この構造は被覆材料を有するシリンダ内に配置され、被覆材料が硬化した後に蝋を溶かす。その後、通常は金合金である溶融金属を残りの構造内に注ぎ込み、その構造全体を遠心分離機に入れて溶融金属を均一に分布させる。将来、鋳造プロセスに用いるために合金ベース及びツリーを回収するのが好ましい。しかしながら、金合金を他の汚染物質と共に引き続き再溶融すると、金合金が酸化し、その中に他の変色剤が導入される。

ある種のブロックまたはブランクの削合または研削を含む、コーピングを形成する他の方法を用いることができるが、これらの技術では金属材料の多くが廃棄物となる。典型的な削合用ブランク（対称的なブロックまたはシリンダ）の体積に対する仕上がった金属コーピングの体積の比率は非常に小さいことが多いため、材料の多くが廃棄物となる。上述したように、普通の削合プロセスは、コンピュータ支援削合装置を用いる削合用ブランクからのコーピングの形成ステップを含む。このブランクには、研削プロセスの進行中にしっかりと保持できるよう十分に大きな剛性のアタッチメントが設けられている。通常は、矩形または円筒形のブランクを使用するが、大部分の材料は研削プロセスにより除去される。Moermann他の米国特許第４，６１５，６７８号は、セラミックシリカ材料で作られたこのタイプの従来型削合用ブランクを開示している。もちろん、他の多くの種類の削合用ブランクが市販されている。

廃棄される材料の回収コストは回収したい材料のコストを超えることが多い。対象物を湿式削合プロセスにより削合できるが、通常は、廃棄される材料（細かい粒子を含む）が水または他の切削剤に混合した状態となる。修復物がそれほど高価でない材料により形成される場合は大きな問題ではないが、金のような高価な材料を用いる場合、研削により生じた材料の回収をめぐる問題がプロセスを著しく高コストにすることがある。実際、貴金属または準貴金属である場合の廃棄材料のコストは、従来技術の方法が望ましくないかコストが高すぎると判定される唯一の最も重要な理由である。さらに別の問題として、工具のさらなる摩耗及び断裂だけでなく廃棄材料の切断に要する時間がある。

この問題に対処するため、当該技術分野では幾つかの付随的な提案が行われている。例えば、米国特許第４，６１５，６７８号は、削合用ブランクの本体部分を最初に、最終インプラントによく似るように成形して削合装置の摩耗及び運転時間を最小限に抑えることを教示している。図示の例は、一方の側部に横方向の溝を含んだ２つの突出部のあるインレーを形成する際に用いるブランクである。Rusin他の米国公開特許出願第２００３／００３１９８４号は同様なブランク構造を図示するが、ブランクは種々の形状及びサイズで用意できることを記載している。

これらの提案は有用であるが、無駄になる材料を減らし、研削時間を短縮し、価値を増加させるように義歯の削合作業を行えるようにする改良型削合用ブランク構造及びブランク一式の提供が当該技術分野で依然として求められている。

発明の概要

本発明の目的は、歯科用修復物の作製を容易にする改良型削合用ブランク構造を提供することにある。一般的に、この目的は、削合用ブランクを研削して最終的な部品に仕上げる際に無駄となる材料を減らすように予め決められた（即ち、所定の幾何学的な形状を有するような）形状で所与の削合用ブランクを提供することにより達成される。最終的な歯科用部品によく似た形状に予め知的に構成された削合用ブランクは、時として「スマートブランク」と呼ばれる。

本発明の別の目的は、かかる削合用ブランクのコレクションまたは「一式」を提供することにある。各々がかかる特性を有する２個またはそれ以上のスマートブランクより成るセットは、時としてスマートブランク「ライブラリ」と呼ばれる。好ましい実施例において、設計修復物の幾何学的形状がわかっている場合は、歩留まりが最も高いスマートブランクを修復物の削合作業に用いるものとして選択できるように十分な数の特異なブランクを含んだスマートブランクライブラリを提供するのが望ましい。所与のスマートブランクの「歩留まり」は、最終の修復物に実際に使用されるスマートブランク材料の量を表すものであり、歩留まりが高いということはスマートブランクが設計修復物にマッチする度合いが高いことを意味する。特定の実施例において、スマートブランクライブラリは所与の数の特異なブランクにより構成維持されるが、これらのスマートブランクは、スマートブランク毎の平均歩留まりを、ライブラリの在庫条件を満足する目標とバランスさせるように揃えられる（例えば、ライブラリを所与の期間にわたり予想される作製条件を満足するに必要な最小のサイズにする）。この実施例において、平均歩留まりが最も高いスマートブランクを選択し、ブランクの数を所与の在庫作製係数内に確実に収めながら使用可能な状態におくに十分な数の特異なスマートブランクをライブラリに用意するのが望ましい。

より特定の実施例によると、ブランク一式は少なくとも第１及び第２のスマートブランクより成るが、各スマートブランクは、ブランクから除去する材料をできるだけ小量にする（即ち、歩留まりを最適化する）ことにより、１またはそれ以上の歯の交換または修復に使用可能な成形部品の作製に利用することができる。第１のブランクは第１の幾何学的形状を有し、第２のブランクは第１の幾何学的形状とは単なる拡大または縮小以外の点で相違する第２の幾何学的形状を有する。第１のブランクは第１の所与の修復物に類似する形状であり、第２のブランクは第２の所与の修復物に類似する形状である。各ブランクはさらに、成形装置に装着するためのホルダーを有する。そのブランクは貴金属または準貴金属、セラミックシリカ材または下部構造または最終的な修復物にとって好適な材料より成る。

本発明の別の、より一般的な目的は、種々の所定の形状、サイズ及び構成を有する多数のスマートブランクにより構成されるスマートブランクライブラリを提供することにある。ライブラリ内の所与のスマートブランクは目標サイズ、形状及び構成に予め成形されているため、ライブラリは、全体として、特定組の用途に有用である。従って、修復物のタイブ及び性質に応じて、特定のスマートブランクがライブラリから選択され、削合作業に使用される。その結果、削合用ブランクから除去しなければならない材料の量が大きく減少する。これは、貴金属または準貴金属（金のような）を修復物に使用する場合に特に望ましく、コスト削減要因となる。実際、金を予め成形したスマートブランクを用いると、回収すべき金の量が有意に、多くの場合普通の蝋原型鋳造プロセスにおけるよりも少ない量に減少する。加えて、修復物の研削時間は、スマートブランクから除去しなければならない材料が比較的小量であるため短縮される。かかるブランクの使用により、金合金の変色のような棄損効果の減少、微量金属の酸化阻止などを含む（これらに限定されない）さらに別のプロセス上の利点が得られる。

本発明の別の、より一般的な目的は、材料の廃棄量を最小限に抑えるようにして歩留まりを最大にするスマートブランクライブラリを提供することにある。

本発明の特定の特徴として、スマートブランクライブラリはコーピングまたはクラウン全体のセットにより構成される。コーピングはクラウンの下部構造である。コーピングの一般的形状は上側表面と下側表面を有する。上側表面は一般的に凸状面であり、下側表面は一般的に凹状面である。下側表面は歯科用調合物に固着されて、セメント用の小さいが一定のギャップを有する密封シールをマージンに形成することができるような形状である。下側表面の一般的な形状は、典型的な調合物の形状と鏡像関係にあるかそれらに対応するものである。コーピングの上側表面の一般的な形状は特定の歯科用物品の咬合面に対応する。ライブラリからのスマートブランクの選択は、金属コーピングの上に最適な陶材または他の表面材料を維持するように義歯または歯科用物品を作製する効率の高い方法を提供する。

金属の上に陶材を被せたクラウンのような普通の修復物では、修復物の寿命の間陶材が実質的に一定の厚さに維持されるのが望ましい。一定の厚さを維持すると材料が割れる危険性が減少する。従って、１つの実施例において、ライブラリのスマートブランクは一般的に凸−凹の形状を有し、頂面の形状は陶材で形作られた解剖学的部分がほぼ一定の厚さを示すようなものである。

本発明の他の方法、特徴及び利点は、以下の説明及び図面を見れば当業者にとって明らかになるであろう。かかる付加的な方法、特徴及び利点を全てこの説明に含め、また、本発明の範囲内であって、頭書の特許請求の範囲により保護されるようにするよう意図されている。

説明の目的で、以下の用語には本発明の文脈において下記の意味が与えられる。

「ブランク」は、歯科用修復物の特注の作製に使用される素材である。通常、ブランクは材料を除去することにより成形される本体と、ＣＡＤ／ＣＡＭ（または他の）削合装置またはシステムのような成形装置にブランクを装着するためのホルダーとより成る。

「スマートブランク」は、従来のブランクと比較して設計修復物に非常によく似た形状に予め成形されているブランクである。

スマートブランクの「歩留まり」は、ブランク削合時に、修復物として最終的に利用される本体部分の材料の量である。本発明によると、使用時、ブランク毎の歩留まりが最適化される（従って、ライブラリ全体としての歩留まりが最適化される）ようにスマートブランクのライブラリを構成維持するのが望ましい。

スマートブランクの「ライブラリ」（「コレクション」または「一式」）は２個またはそれ以上のスマートブランクより成るセットであり、各ブランクは、好ましくは除去される材料をできるだけ小量にする（即ち、ブランク毎の歩留まりを最適化する）ことにより、１個またはそれ以上の歯の交換または修復に使用可能な成形済み部品を提供するように構成可能である。好ましくは、少なくとも第１のブランクは第１の幾何学的形状を有し、第２のブランクは第１の幾何学的形状とは拡大または縮小以外の点で異なる第２の幾何学的形状を有する。図１は、この基準を満たす２つのブランク１０２、１０４より成るライブラリを示す。

「修復物」は、クラウン、コーピング、ブリッジ、アンレー、インレー、骨組みまたは他の歯科用物品の上位概念である。

「ブランク毎の平均歩留まり」は、仕上がった修復物の重量を最初のスマートブランクの重量で割算することにより計算したブランク毎の平均歩留まりである。従って、例えば、削合済みコーピングの重量が１．５ペニーウエイトで、ライブラリから取り出したスマートブランクの重量が３．０ペニーウエイトである場合、このブランクの平均歩留まりは５０％である。

スマートブランクライブラリの「サイズ」とは、ライブラリ中の特異なスマートブランクの数のことである。

「作製期間」とは、所与の期間（例えば、日、週、月など）にわたり所与の歯科技工所または歯科オフィス内で作製される修復物の平均数である。

「在庫／作製量係数」は、所与の作製期間についての過剰作製量、または平均作製量を超える在庫量である。従って、作製期間を一日毎と仮定すると、技工所で１日当たり４０個（１週間当たり２００個）の修復物を作製し、作製要求を満たすために１日当たり８０個（１週間当たり４００個）のスマートブランクが必要であれば、在庫／作製量係数は１００％である。技工所は、ある特定の期間についてその作製要求を満たすために十分な数のスマートブランクを備えておかなければならない。

「平均修復物の固有コスト」は、コーピングのような仕上がった修復物の作製に使用する原料のコストである。

「歯番号による分布」は、歯の種類による技工所の作製効率に応じた加重分布である（例えば、第３大臼歯２７％、第２大臼歯２２％、第１大臼歯１１％、第２小臼歯１４％、第１小臼歯１２％などである）。

「スマートブランク毎の平均スクラップ率」は、１からスマートブランク毎の平均歩留まりを減算した値である。

「スクラップ係数」は、スマートブランクの平均歩留まりにより１００％を割算した値である。従って、スマートブランク毎の平均歩留まりが５０％であればスクラップ係数は２．０である。

「修復物毎のコスト」は、スクラップ係数に平均修復物の固有コストを乗算した値である。

上述したように、図１は、少なくとも第１のスマートブランク１０２と、第２のスマートブランク１０４とより成るスマートブランクライブラリ１００を示す。各ブランクは、材料を除去することにより成形される本体１０６と、成形装置にブランクを装着するためのホルダー１０８とを有する。本体１０６は、所与の設計修復物によく似た所与の幾何学的形状を備えるのが好ましい。限定的な意図はないが、所与のスマートブランクの本体はせいぜい１つの対称平面を有するのが好ましい。この実施例において、第１のスマートブランク１０２の本体の所与の幾何学的形状は、第２のスマートブランク１０４の本体の所与の幾何学的形状と拡大または縮小以外の点で異なる。この本体は、貴金属または貴金属合金、準貴金属または準貴金属合金、セラミックまたは他の無機非金属材料などを含む（これらに限定されない）任意適当なブランク材料で形成される。この本体は、手によりまたはＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いる機械のような削合装置により成形または削合して任意タイプの修復物（または他の義歯）を得るようになっている。任意適当な切削方法をこの目的のために用いることができる。

より一般的に、スマートブランクライブラリは複数のスマートブランクより成る。スマートブランクライブラリは、種々の公知の歯及び普通の調合物のクラウンに類似する予め成形されたサイズ、形状、構成のスマートブランクのセットを含む。ライブラリはまた、種々のタイプの歯及び普通の調合物のコーピングに類似するサイズ、形状及び構成を有するスマートブランクのセットも含む。

図２は、所与の歯科技工所または歯科オフィスで維持されるスマートライブラリ２００を示す。このライブラリは利用可能なスマートブランクの大型セット（スマートブランクの形状のばらつきを理論的に想定してかなり大きなセット）を備えていると仮定する。さらに、その所与の歯科技工所または歯科オフィスは、需要があると予想される及び／または何か他の在庫条件を満たすスマートブランクの在庫を維持することだけを望んでいると仮定する。この目的で、本発明の別の特徴は、ｎ個のスマートブランクのスマートブランクライブラリ２００（８個のスマートブランク２０１−２０８のライブラリとして図示される）を提供または維持することであり、このライブラリ２００は所与の基準を満たすことが可能な最小サイズ（サイズ８個は必要条件ではない）を有する。１つのかかる基準は、定義したスマートブランク当たりの平均歩留まりである。この例によると、スマートブランクライブラリ２００のサイズは特異なブランクのセットを備えるように選択されており、設計修復物の幾何学的形状が計算済みか知られている場合（これを行う特定の技術は本発明の一部を構成しない）、オペレータには何れのスマートブランクを使用すべきか、即ち、何れのスマートブランクの歩留まりが最も高いかの指示が与えられる。この例において、これは、設計修復物に最も近いブランク、即ち、所与の設計を満足するために除去すべき材料の量が最も少ないブランクである。

かくして、１つの実施例において、スマートブランクライブラリの在庫は所与の基準を満足するブランク一式を選択することにより決まるが、所与の基準はブランク毎の平均歩留まりを最大にすることであり、その後、スマートブランクは歯科用修復物の作製に使用される。代替例として、所与の基準は、ブランク一式のブランク歩留まりの加重平均を最大にすることである。さらに別の基準として、一式のブランク歩留まりの加重平均を最大にすることである。別の基準は、ブランク毎の平均歩留まりを所与の作製係数とバランスさせることである。別例として、ブランク毎の平均歩留まりを所与のコスト係数とバランスさせる基準を用いるものがあろう。さらに別の所与の基準は、幾つかの特定の例により以下のパラグラフで詳述するように、歩留まり、作製効率、コスト及び／または歯分布係数のセットの間で任意のものをバランスさせることである。

ライブラリサイズを決定する１つの可能性として、スマートブランク毎の平均歩留まりが所与の歯（または歯グループ）の所与の数の修復物について選択可能な所与の値より大きいという所与の基準を用いる、例えば、所与の歯の修復物の８０％について少なくとも７０％の歩留まりが得られるブランクを選択することがある。歯番号による分布を用いてこの選択のためのデータを提供することができる。適当なライブラリサイズを維持する別のやり方は、所与の受け入れ可能な範囲内に在庫作製係数を維持しながらブランク当たりの平均歩留まりを最大にすることである。在庫作製係数は歯番号による分布データも同様に考慮に入れる。ライブラリサイズを決定するさらに別の基準は、歯全体の普通の分布の平均から所与の差係数（例えば、標準偏差またはその倍数）内の所与の歩留まりを有するスマートブランクを維持することである。サイズを決定する別の基準は、スマートブランク毎の平均歩留まりと平均修復物固有コストとのトレードオフを容易にするに十分な数のスマートブランクを維持することにより、オペレータに歩留まりが相当程度よいが使用中の材料の実際のコストを考慮するブランクを提供することである。

上記のものは、スマートブランクライブラリをコストを抑え、需要を重視する態様で維持する例示的な方法にすぎない。ライブラリサイズの決定は自動化（コンピュータ支援）プロセスとして行うのが好ましいが、上述のプロセス変数のうちの１またはそれ以上の変数を考慮するとこれは必要条件ではない。本発明の特徴に従って一般化すると、所与のブランク一式を維持するためにスマートブランクの数（そして恐らくはその種類）を決定するために使用可能な基準が多数存在する。好ましい実施例では、歩留まりを最適化する目標は通常は重要なファクタである。

ここで、スマートブランクライブラリが（好ましくは上述した在庫方法のうちの１またはそれ以上に従って）維持されており、修復物を設計できる状態にあると仮定する。以下の説明は、設計中の修復物Ｒに最も近いライブラリ中のスマートブランクを選択するための代表的なアルゴリズムをさらに詳細に述べたものである。一般性を失うことなく、修復物Ｒは三次元で、閉多角形メッシュにより、または、さらに一般的には、非均一有理Ｂスプライン(Non-Uniform Rational B-Spline(NURB)のような他の任意のパラメータ化された閉じた面により記述されると仮定する。図４及び５は２つのかかる修復物４０２及び５０２を示す。もちろんこれらの形状は例示であるにすぎない。引き続きアルゴリズムについて、ライブラリ中の利用可能な各ブランクＢ_iはパラメータ化された閉じた面の表示により定義されると仮定する。ライブラリのサイズはm個である。好ましい実施例によると、その後、ｎ個のブランクの部分集合｛Ｂ₁、Ｂ₂、…Ｂ_n｝が選択されるが、この部分集合の各要素は以下の条件：

を満足し、ｉ = １，．．．ｎである。この条件は、Ｂの外側の任意の有利な点からはＲ上の何れの点も見えないようなＲとＢとの間の相対的変換が存在する場合にのみ満足されることを注意されたい。換言すると、この条件を満足するブランクは修復物を「包み込む」と言える。従って、修復物Ｒを削合または研削するブランクとして、体積が最小である部分集合中のブランクが選択される。詳述すると、部分集合の各ブランクはこの修復物を包み込むため、体積が最小であるブランクの歩留まりは必然的に最大である。上述の例が好ましいが、本発明の範囲内には変形例が含まれる。従って、体積が最小（従って、歩留まりが最大）の部分集合中のブランクを選択する代わりに、歩留まりが２番目に大きいブランクを選択するのが代替策である（例えば、第１のブランクの在庫が少なすぎる、第１のブランクが歩留まりの次に大きいブランクの材料よりも高いコストの材料で作られているなどの理由により）。別の方法として、歩留まりが最大の部分集合体中のブランクを選択する代わりに、歩留まりが受け入れ可能なブランクを選択してもよい。

上記のものは代表的な例にすぎない。任意特定の選択基準（例えば、歩留まり、作製効率、コスト、歯の分布またはかかる変数の組み合わせに基づく）は、包み込む条件を満足する部分集合｛Ｂ₁、Ｂ₂、…Ｂ_n｝が一旦決定されると、スマートブランク選択プロセスを容易にするために用いることができる。

図３に示すようなコンピュータまたはコンピュータシステムを用いて上述したアルゴリズム及び選択プロセスを活用するのが好ましい。例示したコンピュータ３００は、インテル製ハードウェア３０２、適当な記憶装置３０３及びオペレーティングシステム（リナックス、Ｗ２Ｋなど）３０６を記憶するためのメモリ３０４、ソフトウェアアプリケーション３０８ａ−３０８ｎ及びデータ３１０、従来型入出力装置（ディスプレイ３１２、キーボード３１４、マウス３１６など）、ネットワークへの接続性を提供する装置３１８などより成る。オペレータは、従来型グラフィカルユーザーインターフェイス３２０を用いることにより、メニュー３２２からスマートブランクの選択を可能にする所与の基準を選択するかまたは上述の変数（または他の係数）のうちの１またはそれ以上を用いて特注の基準を作成することができる。使用時、設計修復物の所与の幾何学的形状がコンピュータシステムへ利用可能にされると仮定する。このシステムは、ライブラリからその時点で利用可能な各スマートブランクの特異な幾何学的形状に関する知識を有する。所与の基準（オペレータが選択するかデフォルトである）を用いることにより、システムは、所与の基準を満たすかまたは所与の受入れ可能係数内の所与の基準を満たす利用可能なブランクの中からそのスマートブランクを選択する。上述したように、本発明は、オペレータがその特定の目的について適当と見なすファクタに基づき部分集合の中からスマートブランクを選択するのを可能にする。

上述したように、コンピュータを利用するスマートブランクの選択プロセスは、最初に、包み込み条件を満足するスマートブランクの部分集合｛Ｂ₁、Ｂ₂、…Ｂ_n｝を決定する。図４−６は、２つのブランク１０２及び１０４のスマートライブラリが与えられた場合の２つの異なる修復物の部分集合の決定を示す。図４からわかるように、修復物４０２はスマートブランク１０２内に包み込めるがスマートブランク１０４内には包み込むことができない。かくして、この特定の修復物については、スマートブランク１０２だけが最終的な選択候補になりうる。即ち、スマートブランク１０２だけがその部分集合に含まれる。しかしながら、図５において、修復物５０２はスマートブランク１０２と１０４の両方の内部に包み込み可能であるため、両方のブランクが最終的な選択の候補である。即ち、両方が部分集合内に含まれる。上述したような好ましい実施例において、部分集合の体積が最小の（従って、歩留まりが最大の）スマートブランクがその修復物の削合に用いるものとして選択される。修復物４０２については、ブランク１０２がその部分集合にふくまれる唯一のブランクであるためこの条件は問題ない（少なくともこの例では）。しかしながら、修復物５０２については２つの選択肢がある。従って、図６からわかるように、スマートブランク１０２は修復物４０２の作製に使用され、一方、スマートブランク１０４（体積が最小のブランク）は修復物５０２の作製に使用される。

以下において、スマートブランク一式を作製する１つのコンピュータ使用方法を説明するが、鋳造または鍛造のような任意特定の方法を用いることができる。一般的に、セットのスマートブランクの形状は特定の用途に応じるように選択可能である。従って、例えば、各セットについて多数（１００またはそれ以上）のケースが評価され、各種の調合物及び米国標準歯番号方式の各歯番号につき各調合物の印象が採取される。かかる調合物のそれぞれにつき、その調合物で設計された理想的なクラウンまたはコーピングは、上述したように、スマートブランクとして予め成形するのが望ましい。完成百分係数Ｃを選択する。その後、標準の削合用ブランク（通常、ブロックまたはシリンダ）が選択される。標準の削合用ブロックから除去すべき材料の体積Ｖを、削合用ブロックの寸法及び削合すべき最終的なクラウンまたはコーピングのモデルに基づき決定する。材料を除去する目標体積ＵをＵ＝ＣＶ／１００により計算する。一例として、Ｖは１００ｍｍ³、Ｃは６０％、従ってＵ＝６０ｍｍ³である。その特定のスマートブランクの歩留まりは１００％−Ｃに等しい。

標準の削合用ブランク（図７）は、スマートブランクを作製するために部分的に削合または研削可能である。同様に、削合または研削プロセスは、例えば、コンピュータソフトウェアにより適当にプログラミングされたデジタルプロセッサによりシミュレーションできる。削合手順は標準の削合用ブランク上で実行され、除去した材料の量がＵに到達するかそれを超えると削合または研削プロセスが停止される。これを図８に示す。何れの場合でも、部分的に研削したクラウンまたはコーピングのシリーズを形成する。ｎ個のテストケースによりｎ個の形状が得られる。

許容誤差百分係数Ｔが選択可能である。上述したように決定した形状の部分集合を、例えば、各テストケースにつき形状ライブラリ中にはＴＶ／１００を超える体積の材料を除去してはならない（Ｖは形状ライブラリのその形状の体積である）形状が存在する必要があるという基準に基づき選択することができる。従って、許容誤差百分係数Ｔが大きければ大きい程、部分集合は小さい。Ｃ及びＴパラメータ並びにｎ個のテストケースに基づき、ｍ個の形状セット（０＜ｍ＜＝ｎ）が形成されるが、ｍ個の形状は１つのスマートブランクライブラリを構成する。各形状は上述したように決定した形状に基づき大量作製可能である。

上述したように、一体化された削合アタッチメント（ホルダーまたはスプリュー）が各形状の一部とされるが、これが削合または研削プロセス用のアタッチメントを提供する。そのアタッチメントは、スマートブランクと同じまたは他の材料から形成できる。

各スマートブランクについて、その形状及びアタッチメントの部分的なまたは完全な三次元（３Ｄ）モデルまたはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルを記録し、そのスマートブランクに連携させることができる。３Ｄ及びＣＡＤモデルの情報は、スマートブランクの最終的な削合にとって有用である。

上述したように、図示の実施例は、企図した修復物を三次元データ収集法を用いてデジタルスキャンするプロセスを含む。その後、修復物の頂部に嵌合する最適なコーピングを、コンピュータ利用マッチングアルゴリズムにより決定することができる。コーピングの各寸法（または、オプションとしてある特定のキーの寸法）はデジタルデータから決定される。この形状をスマートブランクライブラリと比較し、条件を満足するスマートブランクを選択する。ここでは、選択はコンピュータにより行わせるか、またはオペレータに何れのスマートブランクがその設計に「最も」適合するかを示す表示が与えられるようにする。特に、スマートブランクは、所望のコーピングがスマートブランク内に完全に収まるように、そして、コーピングとスマートブランクの間の体積差が最小になるように、即ち、歩留まりが最適化されるように選択することができる。

別の実施例によると、スマートブランクライブラリは、以下の大臼歯、小臼歯、双頭歯、犬歯、上中切歯、上側切歯及び下側切歯の１またはそれ以上の削合用ブランクと、種々の患者に対して許容されるある程度のサイズのばらつきと共に構成される。さらに、このライブラリは入力変数として患者の民族と性別を使用する。出発点として選択したスマートブランクを用いることにより、切除する材料の量を最小限に抑えて、歩留まりを最適化することができる。スマートブランクライブラリはまた、研削時間を短縮し、回収プロセスを減少することができる。ブランクは貴金属、半貴金属、非貴金属、金属合金、複合材料または歯科用に好適な他の任意の材料から形成することができる。貴金属を用いる場合、本発明は一旦廃棄されそして回収される材料の量を減少することによりコストの視点から非常に有効な代替法を提供する。

さらに別の実施例において、スマートブランクライブラリは、ほぼ凸状または凹状／凸状の上側表面が凹状の下側表面に固着され、削合装置用の特定方向のアタッチメントキーに削合アタッチメントが一体化された一連のブランクより成る。スマートブランクの大型ライブラリを構成するために、種々の上側表面が種々の下側表面に固着された多種多様な組み合わせが形成される。図９Bはこのタイプの代表的ライブラリを示す。

図９Bに示すさらに別の実施例において、スマートブランクライブラリは種々のサイズ及び厚さを有する部分球状シェルのセットより成る。各シェルは一体化された削合用アタッチメントを有する。このアタッチメントは、削合用装置用の特定方向のアタッチメントキーを備えてもよい。指で作るコーピングを、研削プロセス時に切除する材料を最小限に抑える選択されたブランクから研削することが可能である。

さらに別の実施例において、スマートブランクライブラリは、種々のサイズ及び厚さを有し、平らで、窪みがある球状中実体のシリーズより成る。各中実体は削合用装置用の特定方向のアタッチメントキーに固着された一体化削合用アタッチメントを有する。

他の実施例によると、スマートブランクライブラリは、大臼歯、小臼歯、双頭歯、犬歯及び切歯のような種々のクラスの歯のうちの任意の１つのコーピングに好適な一連の削合用ブランクにより構成される。

さらに別の実施例において、スマートブランクライブラリは、大臼歯、小臼歯、双頭歯、犬歯及び切歯のような種々のクラスの歯のうちの任意の１つのクラウンに好適な一連の削合用ブランクにより構成される。

本発明の別の実施例は、大臼歯、小臼歯、双頭歯、犬歯及び切歯のような多くのクラスの歯のコーピングに好適な削合用ブランクであって、各クラスにおいて種々のサイズを取り揃えた削合用ブランクセットにより構成される。

別の実施例において、スマートブランクライブラリは、削合用ブランクの１つから全てのケースを削合できるように選択される種々のブランクのセットを構成する。削合用ブランクの一般的な形状は、所望のコーピングと、少なくとも１つのブランクとの間の体積差が所定の許容誤差より小さくなるように選択可能である。その許容誤差はコストまたは他の理由に従って決定可能である。

さらに別の実施例において、スマートブランクライブラリは、２セットのブランク、即ち、クラウン全部の削合に用いるクラウン用スマートブランクのセットと、コーピングの削合に使用するコーピング用スマートブランクのセットより成る。これを図９Ａ及び９Ｂに示す。各セットは、多数の本当のケースをチェックし、所望のコーピングまたはクラウンを作るための標準の削合用ブロックを成形することにより決定される。研削または削合を完了するに当たり許容される材料ロスのある特定の百分率の基準を設定することにより、部分的に研削または削合されたブランクの部分集合を選択し、それらの形状体をスマートブランクライブラリとして使用する。

本発明の種々の実施例について説明したが、当業者にとって、さらに多くの実施例が可能であり、本発明の範囲内において変形例及び設計変更が可能であることが明らかであろう。本発明の装置及び方法は、その思想または本質的な特性から逸脱することなく種々の実施例の形で利用できることを理解されたい。上述した実施例は全ての点において例示的であるにすぎず、限定的でない。

上述したように、義歯の作製に使用する材料は、通常、金、セラミック、アマルガム、陶材及び複合材料を含む。充填のような歯科修復術については、アマルガムはその長寿命と低コストにより人気の高い選択肢である。アマルガムはまた、歯科医が患者の１回の訪問時に充填物の寸法を合わせ、それを作製するのを可能にする。しかしながら、アマルガムの審美的価値は、そのカラーと自然歯のコントラストが大きいため非常に低い。大きなインレー及び充填物として、金を使うことが多い。しかしながら、アマルガムと同様に、金の充填物も自然歯の色と対照的である。上述したように、本発明では、スマートブランクを歯科用修復物に常用される任意タイプの材料で形成することができる。

上述した実施例において、ライブラリの各スマートブランクは、ライブラリの他のスマートブランクとは拡大または縮小以外の点で異なる幾何学的形状を有する。これは好ましいアプローチであるが常に必要条件ではない。

上述したように、スマートブランクの在庫管理プロセスと、スマートブランクの選択プロセスの両方を自動化する、即ち、適当なプログラミングを施したプロセッサまたは他のコントローラの制御下におくことが好ましい。本発明のある特定の局面または特徴をコンピュータを利用する方法及びプロセスの文脈で説明したが、これは本発明を限定するものではない。さらに、かかるコンピュータ利用法は、上述の動作を実行するための装置またはシステムにおいて、または他の歯科用削合装置またはシステムに付随して実行することが可能である。この装置は、所要の目的のために特別に構成するか、またはコンピュータに記憶されるコンピュータプログラムにより選択的に作動されあるいは再構成される汎用コンピュータで構成できる。かかるコンピュータプログラムは、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気−光ディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光カード、もしくは電子的な命令の記憶に好適であり各々がコンピュータシステムバスに結合される任意タイプのメディアのようなコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に記憶することができる。コンピュータは有線または無線ネットワークに接続可能である。上述の機能及び特徴は、他の公知の歯科用削合装置またはシステムの内部で、またはそれに付随して実行することが可能である。

さらに、上記説明は本発明のある特定の実施例により実行される動作を特定な順序で述べたものであるが、別の実施例ではそれらの動作を異なる順序で実行し、ある特定の動作を組み合わせ、ある特定の動作をオーバーラップするなど可能であるために、かかる順序は例示的であることを理解されたい。所与の実施例への本明細書における言及は、その実施例が特定の特徴、構造または特性を備えているが、何れの実施例もその特定の特徴、構造または特性を備えることは必要条件でないことを示している。

本発明の実施例によるスマートブランクライブラリを示す。 スマートブランクライブラリが所与の歩留まり、作製性、コスト及び他のファクタを満足するような大きさになっている本発明の別の実施例を示す。 図２のライブラリからスマートブランクを容易に選択できるようにするコンピュータシステムを示す。 第１の修復物がその中に包み込まれるか否かをチェックするためにその第１の修復物を所与のライブラリのスマートブランクセットに対して如何にテストするかを示す。 第２の修復物がその中に包み込まれるか否かをチェックするためにその第２の修復物を図４の所与のライブラリのスマートブランクセットに対して如何にテストするかを示す。 第１及び第２の修復物の作製に使用するために選択されるスマートブランクを示す。 従来技術の削合プロセスで成形する際にそれぞれ多量の材料が廃棄される従来の削合用ブランクを示す。 それぞれコーピングまたはクラウンの最終的形状に近似する形状及び構成をそれぞれ備えた一対のスマートブランクを示す。 コーピングを作製する目的で削合用ブランクのサイズ、形状及び構成に応じて選択可能な多数の削合用ブランクより成るスマートブランクライブラリを示す。 クラウン全体を作製する目的で削合用ブランクのサイズ、形状及び構成に応じて選択可能な多数の削合用ブランクより成るスマートブランクライブラリを示す。

Claims (19)

1. 歯科修復物作製用のブランク一式を形成する方法であって、
   一組のブランクとして、所与の基準を満たすブランク一式を選択し、
   一式に含まれる少なくとも第１及び第２のブランクは、材料を除去することにより成形される本体を有し、第１のブランクの本体は第２のブランクの本体とは拡大または縮小以外の点で異なる幾何学的形状を有し、
   ブランク一式を用いて歯科修復物を作製するステップより成る方法。
2. 所与の基準は、ブランク一式のブランク毎の平均歩留まりを最大にすることである請求項１の方法。
3. 所与の基準は、ブランク一式のブランクの歩留まりの加重平均を最大にすることである請求項１の方法。
4. 所与の基準は、ブランク毎の平均歩留まりを所与の作製効率係数とバランスさせることである請求項１の方法。
5. 所与の基準は、ブランク毎の平均歩留まりを所与のコスト係数とバランスさせることである請求項１の方法。
6. 所与の基準は、歩留まり、作製効率、コスト及び歯の分布の組の間でバランスさせることである請求項１の方法。
7. 所与の期間にわたりブランク一式を維持するステップをさらに含む請求項１の方法。
8. 複数の削合用ブランクより構成され、複数の削合ブランクのうち少なくとも第１及び第２のブランクはそれぞれ、材料を除去することにより成形される本体を有し、
   第１のブランクの本体は第２のブランクの本体と拡大または縮小以外の点で異なる幾何学的形状を有するブランク一式。
9. 各ブランクは、成形装置にブランクを支持できるようにするホルダーを有する請求項８のブランク一式。
10. 少なくとも１つのブランクは、貴金属または貴金属合金で形成されている請求項８のブランク一式。
11. 少なくとも１つのブランクは、準貴金属または準貴金属合金で形成されている請求項８のブランク一式。
12. 少なくとも１つのブランクは、セラミックで形成されている請求項８のブランク一式。
13. 少なくとも１つのブランクの本体はせいぜい１つの対称平面を有する請求項８のブランク一式。
14. 歯科用物品の作製方法であって、
    ｍ個の削合用ブランクより成るブランク一式であって、各々が材料を除去することにより成形される本体を有する少なくとも第１及び第２の削合用ブランクにより構成され、第１のブランクの本体が第２のブランクの本体と拡大または縮小以外の点で異なる幾何学的形状を有するブランク一式を維持し、
    設計中の所与の修復物Ｒについて、ｎ個のブランクの部分集合｛Ｂ₁、Ｂ₂、…Ｂ_n｝を選択し（ｎ?ｍであるため、部分集合の各ブランクは修復物Ｒを含み）、
    修復物の作製に用いるために部分集合のブランクのうちの所与のブランクを選択するステップより成る歯科用物品の作製方法。
15. 選択される所与のブランクは最小体積を有する請求項１４の方法。
16. 選択される所与のブランクは所与の歩留まりを有する請求項１４の方法。
17. 一式の削合用ブランクのうちの少なくとも１つの削合用ブランクはせいぜい１つの対称平面を有する請求項１４の方法。
18. 歯科用物品は選択したブランクを削合することにより作製される請求項１４の方法。
19. 選択されたブランクはコンピュータ支援削合装置を用いて削合される請求項１８の方法。

Images