JP2010501258A - 歯科矯正アライナ製造装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、歯科矯正治療計画の漸増的段階を表す連続する一組のパターンを製造し、次いで連続パターンの全てまたは一部を同時に歯科医に送る方法に関する。歯科医には、歯のポジ型パターンのネガの印象として一組のアライナを熱成形する真空機が提供される。ポリマーシートが真空成形機に挿入され、ポジ型パターン上に吸い付けられ、空洞を有するポリマーシェルが成形される。空洞は、歯を受け入れ、歯の少なくとも一部をアライナの空洞と位置合わせするように弾性的に偏倚または位置決めし直すように形付けられる。アライナが成形され、まだ光造形プラスチックパターン上に存在する間に、アライナのポリマー材料の過剰な部分が手動工具および／またはレーザ切削機を使用してトリミングされる。
【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００６年８月２２日に出願の米国仮出願第６０／８２３，１１８号の利益を主張するものである。この仮出願の開示は参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は、歯科矯正アライナを製造する方法および装置に関し、より詳細には、一組の連続するコンピュータ生成モデルから歯科矯正アライナを製造する方法に関する。

近年、不正咬合の歯の矯正にポリマーの歯アライナを使用する歯科矯正治療が開発されている。こうした治療方法の歴史および発展の詳細な論考は、本発明者による米国特許出願第７，０７７，６４６号および米国特許出願第６，７０２，５７５号に記載されている。

また、歯科矯正治療を完了するための歯のポジショナは、Ｋｅｓｌｉｎｇによるｔｈｅ Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄ．Ｏｒａｌ．Ｓｕｒｇ．３１：２９７ ３０４（１９４５）および３２：２８５ ２９３（１９４６）に記載されている。患者の歯の広範囲の矯正再調整に対するシリコーンポジショナの使用は、Ｗａｒｕｎｅｋら（１９８９）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｏｒｔｈｏｄ．２３：６９４ ７００に記載されている。歯の位置決めを完了し、その位置を維持するための透明プラスチックリテーナは、ルイジアナ州 ７０１２５ ニューオーリンズのＲａｉｎｔｒｅｅ Ｅｓｓｉｘ、Ｉｎｃ．およびミネソタ州 ５５９０２ ロチェスターのＴｒｕ−Ｔａｉｎ Ｐｌａｓｔｉｃｓから市販されている。歯科矯正ポジショナの製造は、米国特許第５，１８６，６２３号、第５，０５９，１１８号、第５，０５５，０３９号、第５，０３５，６１３号、第４，８５６，９９１号、第４，７９８，５３４号、および第４，７５５，１３９号に記載されている。歯科矯正治療を行うための２つ以上の真空成形装置の使用は、Ｎａｈｏｕｍ（１９６４）Ｎ．Ｙ．Ｓｔａｔｅ Ｄ．Ｊ．３０：３８５ ３９０で提案されている。

歯のポジショナの製造および使用について記載された他の刊行物には、ＫｌｅｅｍａｎｎおよびＪａｎｓｓｅｎ（１９９６）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎ．３０：６７３ ６８０、Ｃｕｒｅｔｏｎ（１９９６）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎ．３０：３９０ ３９５、Ｃｈｉａｐｐｏｎｅ（１９８０）Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎ．１４：１２１ １３３、Ｓｈｉｌｌｉｄａｙ（１９７１）Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ５９：５９６ ５９９、Ｗｅｌｌｓ（１９７０）Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ５８：３５１ ３６６、およびＣｏｔｔｉｎｇｈａｍ（１９６９）Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ５５：２３ ３１が含まれる。

Ｋｕｒｏｄａら（１９９６）Ａｍ．Ｊ．Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ１１０：３６５ ３６９には、石膏の歯科模型をレーザ走査して、模型のデジタル画像を生成する方法が記載されている。米国特許第５，６０５，４５９号も参照されたい。

Ｏｒｍｃｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡される米国特許第５，５３３，８９５号、第５，４７４，４４８号、第５，４５４，７１７号、第５，４４７，４３２号、第５，４３１，５６２号、第５，３９５，２３８号、第５，３６８，４７８号、および第５，１３９，４１９号には、歯のデジタル画像を操作して歯科矯正装置を設計する方法が記載されている。

米国特許第５，０１１，４０５号には、歯をデジタル画像化し、歯科矯正治療に最適なブラケットの位置決めを決定する方法が記載されている。成形した歯をレーザ走査して３次元モデルを作成する方法は、米国特許第５，３３８，１９８号に記載されている。米国特許第５，４５２，２１９号には、歯のモデルをレーザ走査し、歯の型を切削加工する方法が記載されている。歯の輪郭のデジタルコンピュータ操作は、米国特許第５，６０７，３０５号および第５，５８７，９１２号に記載されている。顎のコンピュータによるデジタル画像化は、米国特許第５，３４２，２０２号および第５，３４０，３０９号に記載されている。他の注目の特許には、米国特許第５，５４９，４７６号、第５，３８２，１６４号、第５，２７３，４２９号、第４，９３６，８６２号、第３，８６０，８０３号、第３，６６０，９００号、第５，６４５，４２１号、第５，０５５，０３９号、第４，７９８，５３４号、第４，８５６，９９１号、第５，０３５，６１３号、第５，０５９，１１８号、第５，１８６，６２３号、および第４，７５５，１３９号が含まれる。

この方法を簡潔に要約すると、歯科矯正治療計画には、通常、患者の不正咬合の石モデルを作成し、モデルのデジタルスキャン画像を作成し、コンピュータ端末で作業する技術者がデジタル操作して一連の連続する歯並びを生成することができるＣＡＤファイルとして、不正咬合の仮想モデルを生成することが含まれる。仮想モデルは、患者の口の直接走査、または患者の歯の印象（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）の走査によって得ることもできる。各歯並びは、不正咬合の歯を望ましい最終結果である理想的な咬合に順次再配列するための処方計画において、選択された歯の漸増的な移動を表す。技術者は、不正咬合の歯を表す最初の歯並びを使用して、歯並びのＣＡＤ画像上で選択的仮想「切削」を行うことによって、各連続する歯並びを作成する。技術者は、治療計画に従って、その歯並びの選択された部分を次に続く歯並びに位置決めし直して、次の歯並びを作成する。技術者は、位置決めし直した歯並びから次の歯並びを作成し、この工程を必要に応じて繰り返して、最終の理想的な歯並びを得る。仮想モデルがデジタル媒体で完成された後、対応する一連の物理パターンがラピッドプロトタイピング技法を使用して生成される。次いで、一組の連続する歯科矯正アライナが、通常、真空成形または「吸入（ｓｕｃｋ−ｄｏｗｎ）」機を使用して、ポジ型パターンのネガをこれらの物理パターン上で成形することによって、ポジ型パターンのネガとして熱成形される。

アライナを１回で作成し、各アライナを使用する適切な順序およびタイミングのためのマーキングおよび指示を含む単一パッケージでアライナのセットを患者に直接出荷する能力が非常に重要視されている。患者は単に指示およびマーキングに従い、治療計画の経過の検査のために医院を時折訪問するだけでよいことが、矯正歯科医の時間および資金の有効利用として理解されている。カリフォルニア州、サンタ・クララのＡｌｉｇｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｃ．に譲渡される米国特許第６，５５４，６１１号および米国特許第６，３９８，５４８号には、この方法で治療計画を実施する方法が開示されている。

ポリマーシェルアライナで不正咬合を治療する他の方法も開発されており、この方法では、ポリマー製アライナが、処方された治療計画に基づいて、デジタルモデルのラピッドプロトタイピングによって歯科技工室で製造され、アライナが対で患者または歯科医院に送られる。治療計画が完了するまで、次のアライナが１つまたは２つのグループで発送される。この方法は、アライナが適切な順序かつ適切な間隔で使用されることを保証するものである。

アライナが完全なマーキングされたセットとして出荷されようと、所定の間隔で対で郵送されようと、アライナは発送される前にトリミングされ、ポリマーシートから余分な材料が除去されなければならない。それには通常、成形されたアライナがポリマー光造形パターン上にある間に過剰分をトリミングするために、手による切削および／またはレーザ切削機が必要とされる。こうした手作業での切削の労働コストは比較的高い可能性があり、アライナを製造する一部の企業は、製造事業の労働集約部分を労働コストが大幅に低い外国に移転する選択をしているため、アライナは歯科医院の職員およびその患者にとって比較的アクセスし難いものになっている。

上記の方法をさらに複雑にしているのは、アライナが製造された後、光造形パターンが破壊され、材料が他のアライナのバッチに再利用されることである。これは効率の良い製造方法であると考えられるが、たとえば一組のアライナの同一のセットまたは一部を作成するためなどに、最初のパターンのセットへのアクセスが必要になることがある。たとえば、使用されているアライナは快適性および衛生的理由から患者によって取り外し可能である。また美的目的から、アライナはほとんど見えない透明のポリマー材料でできている。したがって、多数が青少年または思春期直前である患者が、自分のアライナの１つを紛失し、代替品が必要になることは珍しいことではない。現在の製造方法では歯科医がパターンにアクセスできないため、アライナを製造するには、新しいパターンを再作成しなければならない。製造工場の場所により取替え時間がさらに遅れ、この全てが、紛失したアライナの交換コストを増大させる。

本発明は、歯科矯正治療計画の漸増的段階を表す連続する一組のパターンを製造し、次いで連続パターンの全てまたは一部を同時に歯科医に送る方法に関する。歯科医には、歯のポジ型パターンのネガの印象としてアライナを熱成形する真空機が提供される。ポリマーシートが、より高弾性または柔軟なものになるように加熱され、真空成形機に挿入され、ポジパターン上に吸い付けられ、空洞を有するポリマーシェルが成形される。空洞は、歯を受け入れ、歯の少なくとも一部をアライナの空洞と位置合わせするように弾性的に偏倚させ、または位置決めし直すように形付けられる。アライナが成形され、まだ光造形プラスチックパターン上に存在する間に、アライナのポリマー材料の過剰な部分が手動工具および／またはレーザ切削機を使用してトリミングされる。

一組の連続パターンが歯科医に提供されることによって、製造者がアライナを成形する必要がなくなり、熱成形プラスチックシートから過剰なプラスチックをトリミングする時間のかかる作業が歯科医院で行われるようになる。熱可塑性アライナの製造は、世界中の歯科医院で日常的に行われる非常に簡単な手順である。ペンシルバニア州ヨークのＤｅｎｔｓｐｌｙ、Ｉｎｃ．の子会社であるＲａｉｎｔｒｅｅ Ｅｓｓｉｘ、Ｉｎｃ．は、熱可塑性歯科矯正アライナの製造方法を教示する世界で最もよく知られた企業である。各パターンについての理想的な位置を得るために熱成形機上の特定の設計と一致するように、パターンがベース上の特定の設計を含む。理想の向きは、治療計画がコンピュータ技術者によって実施されるときコンピュータによって決定されることが好ましい。

一実施形態では、本発明は、歯科矯正アライナの製造方法に関する。この方法は、プラスチックシートからアライナを成形するアライナ成形機を提供する工程と、不正咬合の歯列の画像を獲得する工程と、獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程と、目標の歯並びを表す最終的な歯並びを決定し、最終的な歯並びに基づいて不正咬合の歯列を最初の歯並びから最終的な歯並びに位置決めし直すための治療計画を計算する工程と、最初のデジタルモデルを操作して、デジタル形式で少なくとも１つの連続する歯並びの少なくとも１つの連続するデジタルモデルを生成する工程と、連続する歯並びの少なくとも１つの連続するデジタルモデルに対応する少なくとも１つの連続するパターンを製造し、各パターンが少なくとも１つの連続する歯並びの１つを表す工程と、少なくとも１つのパターンを歯科矯正治療施設に出荷する工程と、歯科矯正治療施設で連続するパターンのネガの型として熱成形可能なプラスチックシートから少なくとも１つの歯科矯正アライナを製造する工程とを含む。

本発明の一利点は、ＣＡＤでの実施および他のコンピュータ作業を任意の選択された遠隔地側で行うことができ、連続する歯のパターンが要望どおりに同じ場所または全く別の場所で生成されることである。

本発明の一利点は、アライナの製造および手仕事の全てを歯科医院で行うことができることである。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を一例として示す添付の図面と併せ見れば、好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明の工程を全般的に示すフローチャートである。 ＣＡＤ装置で生成された患者の下顎歯および歯肉のＣＡＤ画像である。 基準線および寸法を有するＣＡＤ画像である。

歯科矯正業界は全般的に、最終製品、すなわち順次歯科矯正アライナを患者および／または歯科医に既成の最終形態として納品することに重点的に取り組んでいる。以下により詳細に記載するように、本発明では、歯科矯正アライナが歯科医院、あるいは便利な地元の技工室で製造される。歯科医は、患者ごとに一連のパターンを保持して、たとえば患者が紛失または破損したアライナを交換することができる。さらに、歯科医が同じ一連のパターンで複数のアライナを製造することが可能である。たとえば、２つの異なる程度の弾性または硬度（ジュロメータ）を有する熱可塑性材を使用して、比較的軟質の材料、すなわち比較的高弾性の材料から開始し、歯がパターンの配列に向かって前進されるにつれて、後続の比較的硬質の材料、すなわち比較的低弾性の材料で徐々に移動を大きくし、徐々に歯を位置決めし直すことができる。比較的高弾性の熱可塑性アライナが最初に作成されてから、次に比較的硬質の熱可塑性アライナが作成される。

本発明の方法の一実施形態では、歯科矯正症例を治療するための完全なパターンのセットが単一出荷で、すなわち１回で歯科医に提供される。順次プラスチックパターンの数は歯科矯正治療計画を実施するための歯科矯正アライナの順序を表す。

図１を参照し、本発明の方法を以下に記載する。最初に、患者の歯科解剖学的構造、たとえば患者の歯、歯肉、および軟組織の少なくとも一部分の印象を歯科医院でアルギン酸塩、ＰＶＳ、または他の従来の歯科用印象材料を使用して得ることができる。次いで工程１０１で、こうした印象を使用して従来の石モデル（ｓｔｏｎｅ ｍｏｄｅｌ）または他の物理モデルが作成される。次いで、物理モデルが歯科技工室またはサービスセンタに出荷されて加工処理される。あるいは、印象自体がサービスセンタに出荷される物理モデルとしての機能を果たすこともできる。いずれの場合も、サービスセンタは、患者の物理モデルおよび歯科矯正医からの処方箋の指示書式を受け取り、その症例がサービスセンタのデータベースに記録される。他の実施形態では、物理モデルをサービスセンタに送る必要がなく、物理モデルを歯科矯正医院または歯科医院で加工処理することができる。本開示では、サービスセンタ技工室という用語は、歯科矯正医院または歯科医院を含むと考えられるべきであり、別段の断りがない限り、２つの用語を全体において交換可能に使用することができる。

次いで工程１０２で、患者のモデルまたは印象が走査工程を受け、上下の歯列弓について得られたデータがデジタル形式で記憶されて、患者の歯科解剖学的構造の少なくとも一部のＣＡＤモデルが生成される。本発明の代替実施形態では、モデルまたは印象を作成せずに、患者の口腔の解剖学的構造の関連した部分を直接走査して、ＣＡＤ装置での観察および操作に適した形式でデジタルモデルを生成することができる。

実際の物理的対象を３次元画像化用のデジタルコードに変換する最も頻繁に使用される手段、すなわちレーザ走査並びに他の方法では、先ず「点群（ｐｏｉｎｔ ｃｌｏｕｄ）」として知られるものが生成される。ソフトウェアは、実際の対象物の特徴に関連することが知られている点の位置を、対象物を複数の角度から走査している間に得られた、他のスキャンにおいて発見された同じ点を用いて合理化（ｒａｔｉｏｎａｌｉｚｅ）しようとする。様々な有利な角度からの複数のスキャンから得られた全ての点が重ねられ解釈されることにより、ソフトウェアは、おそらく５０万個の個々の点からなる一群の点によって表される複雑な表面を生成することができるようになる。各点は、患者の歯の物理的石モデル上の所定の原点に対する３次元空間内の割り当てられた特定の座標である。理解されるように、全ての点は画像化されている部分の表面上に理論的に存在し、全ての点を見ることによって、最初の部分のおおまかな視像をコンピュータモニタ上で視覚的に見ることができる。

工程１０３で、ＣＡＤ技術者が使用可能な他のソフトウェアを使用して、点群を、ソリッドモデリング（ｓｏｌｉｄ−ｍｏｄｅｌｉｎｇ）ＣＡＤソフトウェアを使用して後で操作し修正することができる真のソリッドモデルとして知られたものに、さらに処理することができる。図２は、患者の歯の得られたＣＡＤ画像１５の一例である。しかし、ＣＡＤ技術者が歯科矯正患者の症例を処理する際に行う必要がある操作の一部を初期の点群フェーズで行うことができる。

図１の工程１０１および１０２の代替として、たとえば歯科矯正医院でＯｒａｍｅｔｒｉｘ ＲＴＭシステムなど手持型走査ワンドを使用して、患者の口腔の解剖学的構造を直接走査することができる。次いで、得られたデジタルデータが歯科矯正サービスセンタに電子的に伝送される。同様に、上記の走査方法が一組の歯科用印象から凹面のネガの溝を直接走査することを対象とすることも可能である。それには標準走査技法を一部変更する必要があるが、こうした工程は実用的である。印象からの直接走査には明らかな利点がある。ａ．標準アルギン酸塩印象は濡れたペーパータオルで包んで慎重に保管しないと、数日間で乾燥し収縮することがある。アルギン酸塩印象が商業歯科矯正サービスセンタに送付され、出荷に数日かかっている場合、何らかの寸法の変化が生じる可能性がある。ポリシロキサン、非アルギン酸系印象材ではこうした問題が生じないが、コスト高である。ｂ．現在では、少数の歯科矯正医院しかレーザ走査および画像化機器を有する経済的余裕がないが、走査レーザの製造者が特に医院内での使用に最適化されたユニットの開発を検討中であることが知られている。こうしたユニットは手ごろな値段であろうし、その場合、こうしたユニットは将来一般的になるであろう。費用のかからないアルギン酸塩印象を医院で入手し、収縮が起こる前に即時に走査することができる。ｃ．将来、医院内での走査が一般的になれば、享受される利点の１つは、走査データを商業歯科矯正サービスセンタにインターネットを介して簡単に伝送することができることである。現在、歯科学用のコンピュータによる断層撮影（ＣＡＴ）走査機器も出現している。この機器は、たとえば病院で通常見られる全身ＣＡＴ走査機よりも小型であり、人の頭部だけを走査するように最適化されている。デジタル歯科矯正学は、３次元歯画像化の将来において一役担うものとして、ＣＡＴ走査式方法を期待して待たなければならない。レーザ走査データと同様に、ＣＡＴデータは、３次元画像に簡単に変換することができ、走査データと同様に、インターネット上で歯科矯正サービスセンタに送信して処理することができる。

本発明の一実施形態では、歯科矯正サービスセンタは、本発明を実施し、個々の患者についての医者の指示で連続する歯のパターンを製造するために設立される。本発明の装置を使用する技術者は、一組のデジタルツールを使用して、歯のパターンの組を製造する。一連の各後続パターンは、歯を僅かに位置決めし直し、所定の理想の位置に向かって前進させるものである。しかし、本発明では、用語「漸進的」は必ずしも各モデルの歯を漸進的に偏倚させることを指すわけではない。

技術者がコンピュータモニタ上で見ることができる患者のモデルを分析するときに、技術者は、治療の始めの不正咬合または部分的に治療された咬合を表す画像を見る。モデルを使用して患者の口腔の解剖学的構造の真の３次元画像を生成することができるため、技術者は歯のトポロジー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を動的に回転して、厳重な検査を行うことができる。技術者は、実際にあらゆる角度、または口の後ろから見るなど生きた患者では解剖学的に不可能である有利な点、あるいは骨および組織によって閉塞された有利な点を含む有利な点から仮想歯中を観測することができる。

モデルは仮想３次元ＣＡＤ空間内に存在するため、技術者は、その症例にアクセスし、上対下の歯列弓周長、歯列弓幅経、犬歯間幅、歯列弓形態、並びに開咬／過蓋咬合（ｏｐｅｎ／ｄｅｅｐ ｂｉｇｈｔ）の程度、大臼歯の関係、オーバージェット、スピー（Ｓｐｅｅ）カーブ、および対称性など、治療のための様々な基準を定量化する測定値を得ることができる。技術者は、全て主治医の指示／処方に照らして、第１生歯、乳歯、欠如歯、および埋伏歯を記録し、統計的な解剖学的値を参考にすることができる。たとえば技術者は、ＣＡＤソフトウェアを使用して、図３で示したように、任意の数の基準線、中心線などを描くことができる。ＣＡＤソフトウェアで任意のソリッドモデルの寸法を決定することができるのと同様に、歯列を調べることができる。図３で示したように、２次元および３次元のスプラインを、スキャンインした表面の特徴間に配列することができる。技術者は、検査および意思決定を行うために特定の特徴を拡大することができる。任意の数の特徴の寸法を、技術者指定の基準線から、または解剖学的構造の他の特徴に対して示すことができる。その後、技術者は一般的に、この測定および検査の工程に基づいて、同じ年齢、性別、および民族的特徴の患者に見られる典型的なトルク、先端隆起、および歯列弓形の値など確立された解剖学的歯の基準または他の基準の周知の統計データを参照し使用することができる。こうした活動は全て、工程１０４で、幾つかのアライナおよびアライナ補助具を設計するための準備において最適の決定に至り、治療目的を達成するために行われる。

工程１０５で、一般的に、技術者はＣＡＤモデルを操作して、患者の歯科矯正治療中に順次使用されるアライナ補助具を収容するための特徴を有する漸進的な一連のアライナを作成する。ＣＡＤシステムを使用して作業する技術者は、「走査された通りの」咬合と望ましい最終的な咬合の間の歯の漸増的な、しかし漸進的な移動を表す複数の仮想モデルを生成することができる。さらに、技術者はＣＡＤシステムを使用し、治療目的に従って、アライナ補助具を使用すべき特定の治療フェーズの終わりに理想的であると考えられる所望の位置に特定の歯を移動させることができる。ＣＡＤ技術者によって行われる移動には、トルク、先端、隆起、回転、歯体移動、およびある程度の圧下および挺出に関する個々の歯の矯正が含まれる。

本発明に基づいてサービスを提供する商業歯科矯正サービスセンタの基本的施設内で、ＣＡＤ技術者は、歯科矯正主治医からの指示と共に、統計的歯の基準など所定のデータを含む自由に使用できる全ての分析ツールに基づいて、症例を治療すべき方法に関して幾つかの決定をする。たとえば、アライナがＣＡＤモデルを使用して仮想レベルで設計され完成された後、得られた修正済みのモデルのセットをＣＡＤで操作可能なコードから、光造形法を使用して硬質の物理パターンを生成するラピッドプロトタイピングマシンの操作に適したコードに変換することができる。この方法で生成されたパターンは、工程１０５で一連の実際のアライナを成形するための吸入パターン（ｓｕｃｋ−ｄｏｗｎ ｐａｔｔｅｒｎ）として働く。

一連のパターンが生成された後、順次治療計画に従ってパターンにマークすることができる。プラスチック製の順次パターンがコンピュータ自動化システムで生成され、パターンの生成および出荷に最小限の人員しか必要とされないことが好ましい。パターンが生成され、たとえばコンベヤベルト上で包装領域に移動され、適切な郵送情報を有する区分けされた出荷容器内に入れられる。次いで工程１０６で、出荷容器が歯科医に出荷される。プラスチックパターンは比較的軽く、妥当な出荷コストで出荷することができる。

工程１０７で、歯科医院が順次パターンを受け取った場合、歯科医または歯科医の助手は、真空熱成形「吸入」工程を使用してアライナの１つまたは複数を製造する。熱成形機器および備品（具体的には、熱成形可能なプラスチックシート）は、歯科医または技工室で保持され、Ｄｅｎｓｔｐｌｙ／Ｒａｉｎｔｒｅｅ−Ｅｓｓｉｘ， Ｉｎｃ．から簡単に入手可能である。理解されるように、吸入工程によるアライナの熱成形は、アライナの製造方法の一例であり、新規なものではない。正圧熱成形機、たとえばＧｒｅａｔ Ｌａｋｅｓ Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃｓ Ｌｔｄ．によって製造され商標名ＢＩＯＳＴＡＲ（商標）として販売されている正圧熱成形機、および真空／正圧機を含むアライナの他の製造方法も本発明の範囲内のアライナの製造方法であることが企図される。正確なアライナを患者の口にすぐに挿入することができ、その時に次の幾つかのアライナが患者に提供される。患者に一度に提供されるアライナの数は、治療計画および歯科医が好ましいとする検査間隔に応じて変わるが、通常はアライナの２つまたは３つが患者に提供される。患者は検査すべき所定の間隔、たとえば６から８週間の間隔で歯科医院を訪れ、その時に患者に、アライナのその順序における次の幾つかのアライナが提供される。工程１０８で、アライナがトリミングされ、好ましくは順に番号が付けられる。最後に工程１０９で、上記のように、歯科矯正医が一連のアライナおよびアライナ補助具を使用して患者を治療する。

本発明の他の態様では、パターンのラピッドプロトタイピング並びに製造が歯科医院で行われる。ラピッドプロトタイピングまたは３Ｄプリント技法は、３Ｄプリンタのコストがより手ごろになり、３Ｄプリンタがより小型になったために、より広範に使用可能になった。特殊なラピッドプロトタイピングマシンは、ＣＡＤ形式などデジタルデータを使用してプラスチックからモデルを作成し、一層ごとにモデルを作成する。プラスチックの層は、レーザまたは紫外ビームを使用して液状樹脂を硬化することによって構築される。他の３Ｄプリンタでは、プリンタヘッドがプラスチック粒子を放出し、層状に接着して、ＣＡＤファイルに基づくモデルが作成される。完成モデルは、以前は患者の歯の型から作成され、次いでその型が石モデルの注入に使用され、その工程は数日間を要した。同様のモデルが、今は数時間足らずで作成され、場合によっては１時間もかからない。したがって、上記の方法を、デジタルデータに基づく連続パターンの製造を含むように修正する。

さらに、他の好ましい実施形態では、方法は、仮想歯科矯正治療計画、すなわち治療計画を歯科医院でも行われるＰＣベースのコンピュータまたは作業端末で進行させることも含む。治療計画は、カスタマイズされた歯科矯正治療計画およびＣＡＤ／ＣＡＭによる歯の位置決め用ソフトウェアを使用して行われる。本発明のこの実施形態を使用すると、歯科医または歯科矯正医は、工程の全てのステップを歯科医院／または歯科矯正医院内で行うことによって、非常に短期間、たとえば所要時間２４時間から４８時間以内でアライナを提供することができるようになる。

また、本発明の代替実施形態では、歯の所定の点に治療の力を加えるアライナ補助具を収容するように、ポリマーシェルを適合することができる。
好ましい実施形態を参照して本発明を記載したが、当業者には理解されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加え、本発明の要素を等価のものと置き変えることができる。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適合するように本発明の教示に多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は本発明を実施するために企図される最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内にある全ての実施形態を包含するものとする。

Claims (26)

1. 歯科矯正アライナの製造方法であって、
   プラスチックシートからアライナを成形するアライナ成形機を提供する工程と、
   不正咬合の歯列の画像を獲得する工程と、
   前記獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程と、
   目標の歯並びを表す最終的な歯並びを決定し、前記最終的な歯並びに基づいて前記不正咬合の歯列を最初の歯並びから前記最終的な歯並びに位置決めし直すための治療計画を計算する工程と、
   前記最初のデジタルモデルを操作して、デジタル形式で少なくとも１つの連続する歯並びの少なくとも１つの連続するデジタルモデルを生成する工程と、
   連続する歯並びの前記少なくとも１つの連続するデジタルモデルに対応する少なくとも１つの連続するパターンを製造し、各パターンが前記少なくとも１つの連続する歯並びのうちの１つを表す工程と、
   前記少なくとも１つのパターンを歯科矯正治療施設に出荷する工程と、
   前記歯科矯正治療施設で前記連続するパターンのネガ型として前記プラスチックシートから少なくとも１つの歯科矯正アライナを製造する工程とを含む方法。
2. 前記画像を獲得する工程が、患者の不正咬合の歯列の石モデルを用意する工程および前記石モデルを走査する工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記最初のデジタル画像が、前記走査した石モデルに基づく、請求項１に記載の方法。
4. 前記最初のデジタルモデルを操作する工程が、デジタル形式で複数の連続する歯並びの複数の連続するデジタルモデルを生成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの連続するパターンを製造する工程が、前記複数の連続する歯並びの複数の連続するパターンを製造する工程を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記パターンを出荷する前に前記少なくとも１つの連続するパターンを単一パッケージに区分する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記パターンを出荷する前に前記複数の連続するパターンを単一パッケージに区分する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記歯科矯正アライナを製造する工程が、前記複数の歯のパターンの組の全体よりも少ない前記連続するパターンのネガ型として、熱成形可能なプラスチックシートから一連の歯科矯正アライナを製造する工程を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記一連の歯科矯正アライナから前記プラスチックシートの過剰な部分をトリミングする工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記不正咬合の歯列を有する患者を前記一連の歯科矯正アライナで連続的に治療して、前記不正咬合の歯列を漸増的に位置決めし直す工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記患者に対応する前記連続するパターンを保存し、前記一連の歯科矯正アライナのうち少なくとも１つの歯科矯正アライナを交換する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの連続するパターンを製造する工程が、前記連続するパターンのうちの１つのパターンに基づいて実質的に同一形状の複数の歯科矯正アライナを製造し、前記同一形状のアライナが様々な程度の弾性を有する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記不正咬合を連続的により低弾性の前記同一形状のアライナで漸増的に治療して前記不正咬合の少なくとも幾つかの歯を前記同一形状のアライナの配列に向かって漸進的に移動させる工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記同一形状のアライナについて、比較的高弾性のアライナが製造され、先ず前記不正咬合に適用され、比較的硬質の熱可塑性アライナが製造され、前記比較的高弾性のアライナが適用された後に適用される工程を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記不正咬合の歯列の画像を獲得し、前記獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程が、
    前記不正咬合の歯列を走査する工程、および
    前記走査した歯列に基づいてデジタルモデルを生成する工程を含み、前記デジタルモデルが視覚および操作に適した形式で表される、請求項１に記載の方法。
16. 前記不正咬合の歯列の画像を獲得し、前記獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程が、
    前記不正咬合の歯列の少なくとも一部および前記不正咬合の歯列の周囲の歯肉および軟組織の一部の印象を獲得し、前記不正咬合の歯列の前記少なくとも一部および前記不正咬合の歯列の周囲の歯肉および軟組織の一部の物理モデルを製造する工程を含む、請求項１に記載の方法。
17. 前記印象がアルギン酸塩、ＰＶＳ、または他の適した歯の印象材料を使用して得られる、請求項１６に記載の方法。
18. 前記物理モデルを加工処理のために歯科技工室またはサービスセンタに出荷する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記不正咬合の歯列の画像を獲得し、前記獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程が、
    前記不正咬合の歯列の少なくとも一部および前記不正咬合の歯列の周囲の歯肉と軟組織の一部の印象を得る工程、および
    前記印象を物理モデルとして歯科技工室またはサービスセンタに加工処理のために出荷する工程を含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記歯科技工室またはサービスセンタで前記物理モデルおよび歯科矯正医からの処方を受け取る工程、および
    前記患者の不正咬合の歯列に関連する一連の情報を前記歯科技工室またはサービスセンタのデータベースに入力する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記デジタルモデルが点群を生成し、前記点群が前記不正咬合の歯の歯面を表す複数のデータ点を有し、前記複数のデータ点のうち各データ点が前記患者の歯の前記物理的石モデル上の所定の原点に対する３次元空間の特定の座標に割り当てられる、請求項１５に記載の方法。
22. 前記点群をソリッドモデルに処理し、ソリッドモデルＣＡＤソフトウェアを用いて前記ソリッドモデルを操作し修正する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記歯列を走査する工程が歯科矯正医院において手持型走査ワンドで行われ、前記方法が前記走査結果を前記歯科矯正サービスセンタに処理のために電子的に伝送する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
24. 前記不正咬合の歯列の画像を獲得し、前記獲得した画像に基づいて最初のデジタルモデルを生成する工程が、
    前記不正咬合の歯列の少なくとも一部および前記不正咬合の歯列の周囲の歯肉と軟組織の一部の印象を得る工程、
    前記印象から直接凹部のネガの溝を走査して前記不正咬合の歯列のネガデジタルモデルを獲得する工程、および
    前記ネガデジタルモデルを歯科技工室またはサービスセンタに処理のために伝送する工程を含む、請求項１に記載の方法。
25. 前記アライナ成形機が熱成形真空機、正圧熱成形機、および真空／正圧機からなる群から選択され、前記プラスチックシートが熱成形ポリマーシートを含む、請求項１に記載の方法。
26. 前記アライナが歯科矯正治療施設で成形される、請求項１に記載の方法。

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