JP2013202256A - スキャニングジグ - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向についても３次元データの置き換え精度を向上できるスキャニングジグを提供する。
【解決手段】アナログが埋設された模型のアナログ、又は口腔内に埋設された人工歯根に取り付けるスキャニングジグ１０であって、アナログに嵌合可能、又は人工歯根に嵌合可能な形状を具備する円筒状の本体１１と、本体の円筒状の内側を貫通し、アナログ又は人工歯根に本体を固定可能とする固定部材１２と、本体のうちアナログ又は人工歯根に嵌合されるべき端部とは反対側の端部に取り付けられる端部部材１３と、を有し、端部部材は、本体に取り付けられる側とは反対側の端面には孔及び溝を有しておらず、該反対側の端面には傾斜面１３ａを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯科の分野において、埋入されている人工歯根（一般的に、インプラントフィクスチャー、又はインプラントボディと呼ばれることがある。）の位置を特定し３次元データ化する際に用いる部材であるスキャニングジグに関する。

歯科の分野において、欠損した歯牙の補綴の方法としていわゆる歯科インプラント技術が適用されることが多くなってきた。歯科インプラント技術によるインプラントの適用は、従来の歯科補綴物に比べて、より自然歯牙に近い状態とすることができるため利点も多い。

インプラントによる治療方法は、概ね次のような過程で行われる。すなわち、インプラントの適用対象となる欠損部の顎骨に孔を開け、ここに人工歯根を埋入する。その後、埋入孔の周囲の歯肉を縫合する。埋入した人工歯根が顎骨に十分結合したら、当該部位の歯肉部分を再度切開して埋設された人工歯根に歯科用補綴物を固定するための部材であるアバットメントを取り付け、該アバットメントに歯科用補綴物を配置する。

アバットメントは、埋設された人工歯根の深さや向き、及び患者の口腔内の状態に合わせて患者ごとに個別に設計され作製される。アバットメントは実際に埋設された人工歯根の状態に合わせて作製しなければならないので、人工歯根がどのように埋設されているかを知る必要がある。そのため、コーピングを用いて、人工歯根が埋設された姿勢情報（深さや向き）を、アナログ（人工歯根のレプリカ）を含む石膏模型であるアナログ模型に転写することが行われる。そして、当該アナログ模型に基づいてアバットメントが作製される。

近年では、アバットメントの作製は、３次元形状データを用いて自動的に切削加工を行うことにより行われ、複雑な形状のアバットメントも精度よく作製することができる。そこで、加工のための３次元形状データを得るため、人の口腔内形状と、人工歯根が埋設された深さや向きと、を転写したアナログ模型の３次元形状データであって、アナログ模型の外形及び人工歯根の姿勢情報を含む３次元形状データを得る必要がある。
しかしながら、人工歯根の姿勢情報（深さや向き）は、アナログ模型に埋設されたアナログに転写されているために、このままでは３次元形状データを得ることができない。これに対して、アナログを延長するようにしてアナログに取り付けられ、その結果一端側がアナログ模型から突出するように配置されるスキャニングジグが用いられる。すなわち、スキャニングジグは、アナログに対して同軸に取り付けられ、スキャニングジグの端部のうちアナログに接続されていない側の端部はアナログ模型から突出するように露出するので、アナログの方向や位置情報を導くことが可能となる。そして、スキャニングジグを装着したアナログ模型を３次元計測して３次元形状データを取ることにより、スキャニングジグの延長線上に埋設されたアナログの長手方向の向き、及び、スキャニングジグの頭頂部の位置からアナログの位置情報を導くことができる（例えば特許文献１参照）。

ここで、より精度よく３次元形状データを得るため、スキャニングジグを含むアナログ模型の３次元形状データのうち、スキャニングジグの部分の３次元形状データを、予め準備しておいたスキャニングジグの３次元形状データに置き換えることが行われる。

「スキャニングジグ」なる用語は必ずしも本発明の技術分野において広く用いられる用語ではないが、スキャニングジグに相当する上記した機能を有する部材の名称は当該技術分野において統一された用語が存在しないことから、ここでは、「スキャニングジグ」と記載する。従って、上記した目的及び機能を有する他の名称を有する部材も「スキャニングジグ」に含まれる。

米国特許出願公開第２００９／０１２３８８７号明細書

特許文献１に記載のようなスキャニングジグの従来技術では、上記したスキャニングジグの３次元形状データの置き換えにおいて、スキャニングジグの端面に具備された孔やネジ頭の形態に起因して、スキャニングジグの長手方向の置き換え精度に問題があった。また、その長手方向を軸としたスキャニングジグの回転方向に関する位置（回転方向の向き）の置き換え精度向上も望まれていた。
このような長手方向の置き換え精度、回転方向の向きの置き換え精度は、アバットメントと人工歯根との嵌合精度に影響を及ぼすので重要である。

そこで本発明は上記問題に鑑み、長手方向についても３次元形状データの置き換え精度を向上できるスキャニングジグを提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、アナログが埋設された模型のアナログ、又は口腔内に埋設された人工歯根に取り付けるスキャニングジグ（１０、２０）であって、アナログに嵌合可能、又は人工歯根に嵌合可能な形状を具備する円筒状の本体（１１）と、本体の円筒状の内側を貫通し、アナログ又は人工歯根に本体を固定可能とする固定部材（１２、２２）と、本体のうちアナログ又は人工歯根に嵌合されるべき端部とは反対側の端部に取り付けられる端部部材（１３、２３）と、を有し、端部部材は、本体に取り付けられる側とは反対側の端面には孔及び溝を有しておらず、該反対側の端面には傾斜面（１３ａ、２３ａ）を具備している、スキャニングジグである。

本発明のスキャニングジグによれば、アナログ模型のアナログに装着して３次元形状データを取得した後又は口腔内に埋設された人工歯根に装着して３次元形状データを取得した後に、当該３次元形状データのうちスキャニングジグの部位を、予め取得しておいたスキャニングジグの３次元形状データに置き換える際に、特にスキャニングジグの長手方向における置き換え精度の向上を図ることができる。

１つの実施形態に係るスキャニングジグの斜視図である。 図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った断面図である。 他の実施形態に係るスキャニングジグの断面図で図２に相当する図である。 アバットメントの製造工程を説明する流れの図である。 アナログ模型の作製工程を説明する流れの図である。 ３次元データの作成工程を説明する流れの図である。 スキャニングジグがアナログ模型に装着された場面を示す模式図である。 アバットメントの他の例にかかる製造工程を説明する流れの図である。 スキャニングジグの装着工程を説明する流れの図である。 ３次元データの作成工程を説明する流れの図である。 スキャニングジグが口腔内の人工歯根に装着された場面を示す模式図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、１つの実施形態に係るスキャニングジグ１０の外観斜視図である。また、図２は図１にＩＩ−ＩＩに示した線に沿った断面図である。図２からわかるようにスキャニングジグ１０は、本体１１、固定部材１２、及び端部部材１３を備えている。

本体１１は、円筒状の部材であり、後述するようにスキャニングジグ１０をアナログ模型や口腔内に装着した際に、アナログ模型に埋設されたアナログの端部、又は口腔内に埋設された人工歯根の端部、に嵌合する構造を具備している。また、本実施形態では本体１１はその外周側において、円筒状の長手方向一端側と他端側とで外径が異なるように形成されている。当該外径が変化する部位はテーパ１１ａとされている。本実施形態では外径が変化する部分をテーパとしたがこれに限定されることはなく、例えば急激に外径が変化する段差であってもよい。

本体１１は加工精度及び精度維持効果が高い材料である金属、又は樹脂により形成される。さらに計測装置に誤作動を生じさせない材料であることが好ましい。例えばレーザー光を用いて計測をおこなう場合にはアーチファクトが発生しない材料として樹脂が好ましく、その中でも高精度な加工と両立する観点からエンジニアリングプラスチックが最も好ましい。また、金属製である場合には、加工精度及び精度維持効果が高い観点からチタン又はチタン合金であることが好ましい。金属製の場合には上記アーチファクト等の誤動作を防止するため、表面を計測補助剤等によりコーティングすることができる。

固定部材１２は、本体１１の円筒状の内側を貫通する固定部材であり、本実施形態ではねじにより構成される。固定部材１２は、アナログ模型に埋設されたアナログ、又は口腔内に埋設された人工歯根に、本体１１を固定するための部材である。本実施形態の固定部材１２は、一方の端部に設けられたねじ部１２ａが本体１１から突出するように配置され、これがアナログのねじ部、又は人工歯根のねじ部、に螺合する。固定部材１２の他端は、ねじ頭１２ｂとして本体１１の内径より太く形成され、本体１１に掛止される。

端部部材１３は、本実施形態では円柱状の部材であり、本体１１の端部のうち、アナログとの嵌合部分又は人工歯根との嵌合部分、とは反対側の端部に取り付けられる。本実施形態では、端部部材１３は、固定部材１２のねじ頭１２ｂが配置される側に被せられるように配置される。従って端部部材１３のうち、本体１１の端面に向かい合うように配置される側の面には、固定部材１２のねじ頭１２ｂを収納できるくぼみが設けられている。

一方、端部部材１３のうち、本体１１の端面に向かい合うように配置される側とは反対側の面であるとともに、スキャニングジグ１０の端面を構成する側の面には孔や溝がなく、該端面の面積を大きくとれるように構成されている。また、この端面にはその一部に傾斜面１３ａが形成されている。
端部部材１３の本体１１への取り付けは、図１に表れているように端部部材１３に設けられた複数の爪１３ｂにより行われる。

本実施形態では端部部材１３は円柱状であるが、上記のようにスキャニングジグの端面を構成する面に孔や溝がなく、面積を大きくとれるように構成され、この端面には傾斜面が設けられていれば、必ずしも円柱状である必要はない。これに例えば有底の筒状体を挙げることができる。

このようなスキャニングジグ１０によれば、後述するようにスキャニングジグ１０をアナログ模型内のアナログ又は口腔内の人工歯根に装着することができる。そして、これによりスキャニングジグ１０が、アナログ模型内部に埋入されたアナログ又は口腔内の人工歯根を延長する方向にアナログ模型又は歯肉から突出するように配置され、突出した部分におけるスキャニングジグを計測することによりアナログ又は人工歯根の埋入姿勢を求めることができるようになる（図７、図１１参照）。

また、スキャニングジグ１０によれば、端部部材１３が配置されていることにより、スキャニングジグ１０の端面に孔や溝がなく、スキャニングジグ１０の端面の面積を大きく形成することができる。これにより、後述するように、スキャニングジグ１０をアナログ模型又は口腔内に装着してこれを３次元で測定した形状測定データを、予め準備したスキャニングジグの３次元データに置き換える際に、スキャニングジグ１０の長手方向の置き換え精度を向上させることができる。従来においてはスキャニングジグの端面には孔が設けられて円環状であったり、ねじ頭による溝があったりすることから、面積を大きくとることができなかった。データの置き換えは対象とする面の法線に基づいておこなうので、面積を大きくとることができないと法線の向きの精度が低下してしまうことから、置き換え精度が低くなっていた。これに対してスキャニングジグ１０では上記のように端面において面積を大きくとることができるので長手方向位置の置き換え精度の向上を図ることができる。
なお、スキャニングジグ１０の長手方向以外については、本体１１の外周面が十分な面積を有しているので、これにより精度良い置き換えが行われる。

また、端部部材１３に傾斜面１３ａが設けられていることにより、スキャニングジグ１０の回転軸（固定部材１２の回転軸）を中心とした回転方向における向きを表すことができる。これにより回転方向向きの置き換え精度も向上させることが可能となる。また、傾斜面１３ａの形態を、例えば人工歯根の種類によって変えることにより、どの種類の人工歯根が適用されているかの情報も併せて得ることができる。従って、傾斜面の形態は本実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。

図３は他の実施形態のスキャニングジグ２０を説明するための図で、図２に相当する図である。スキャニングジグ２０は、本体１１、固定部材２２、端部部材２３、及び連結部材２４を備えている。本体１１については上記したスキャニングジグ１０の本体１１と共通する。

固定部材２２は、上記したスキャニングジグ１０で説明した固定部材１２に加え、そのねじ頭２２ｂに固定部材２２の軸心に沿った孔が設けられている。他の部位は固定部材１２と同様である。

端部部材２３は、本実施形態では円柱状の部材であり、本体１１の端部のうち、アナログとの嵌合部分、又は人工歯根との嵌合部分、とは反対側の端部に取り付けられる。本実施形態では、端部部材２３は、固定部材２２のねじ頭２２ｂが配置される側に被せられるように配置される。従って端部部材２３のうち、本体１１の端面に向かい合うように配置される側の面には、固定部材２２のねじ頭２２ｂを収納できるくぼみが設けられるとともに、後述する連結部材２４が固定されている。

一方、端部部材２３のうち、本体１１の端面に向かい合うように配置される側とは反対側の面であり、スキャニングジグ２０の端面を構成する面には孔や溝がなく、該端面の面積を大きくとれるように構成されている。また、この端面にはその一部が傾斜するように傾斜面２３ａが形成されている。

本実施形態では端部部材２３は円柱状であるが、上記のようにスキャニングジグの端面を構成する面に孔や溝がなく、面積を大きくとれるように構成され、この端面には傾斜面が設けられていれば、必ずしも円柱状である必要はない。これに例えば有底の筒状体を挙げることができる。

連結部材２４は、ねじ状の部材であり、上記したように端部部材２３の一方の端面に固定されている。連結部材２４は、固定部材２２のねじ頭２２ｂに設けられた孔に螺合することができるようなねじを有している。

スキャニンジグ２０では、連結部材２４を固定部材２２のねじ頭２２ｂの孔に螺合することにより本体１１に端部部材２３を取り付けることができる。これによれば、端部部材２３を回転させながら本体１１に取り付けるに際し、端部部材２３と本体２２との関係がある一定の姿勢となるように連結部材２４により規制することができる。

次に、スキャニングジグ１０を用いてアバットメントを製造する方法の１つの例である、アバットメント製造方法Ｓ１について説明する。本方法はアナログ模型を用いたアバットメントの製造方法である。図４にはアバットメント製造方法Ｓ１の流れを示した。図４からわかるように、アバットメント製造方法Ｓ１は、アナログ模型の作製工程Ｓ１０、３次元データの作成工程Ｓ２０、及びアバットメントの作製工程Ｓ３０を含んでいる。以下、それぞれについて説明する。

アナログ模型の作製工程Ｓ１０は、アナログが埋設されたアナログ模型を作製する工程である。これには公知の工程を適用することができるが、例えば図５に示したように行うことが可能である。すなわちアナログ模型の作製工程Ｓ１０は、人工歯根の埋設工程Ｓ１１、コーピングによる印象採得工程Ｓ１２、及びアナログ模型の形成工程Ｓ１３を有している。

人工歯根の埋設工程Ｓ１１は、歯牙の欠損部における顎骨に人工歯根を埋入する孔を開け、人工歯根を埋入する工程である。
コーピングによる印象採得工程Ｓ１２は、埋入した人工歯根が顎骨に十分結合した後にコーピングにより印象を取得する工程である。コーピングによる印象取得は公知の方法で行うことができる。
アナログ模型の形成工程Ｓ１３は、コーピングによる印象採得工程Ｓ１２で採得した印象及び印象内のコーピングにアナログを取り付け、これに基づいて石膏模型を作製する工程である。すなわち、アナログが埋設された石膏模型であるアナログ模型が形成される。
当該アナログ模型には、その患者における人工歯根の配置が精度よく転写されている。

３次元データの作成工程Ｓ２０は、製作すべきアバットメントの３次元形状データを作成する工程である。３次元データの作成工程Ｓ２０は例えば図６に示したように行うことができる。すなわち３次元データの作成工程Ｓ２０は、スキャニングジグの装着工程Ｓ２１、３次元計測工程Ｓ２２、データの置き換え工程Ｓ２３、及びアバットメントデータの作成工程Ｓ２４を含んでいる。

スキャニングジグの装着工程Ｓ２１は、アナログ模型の作製工程Ｓ１０で製作したアナログ模型に対し、上記説明したスキャニングジグ１０を装着する工程である。より具体的には、アナログ模型に埋設されたアナログに対し、本体１１を固定部材１２により固定し、その後に端部部材１３を本体１１に対して取り付ける。図７にはスキャニングジグ１０がアナログ模型に装着された場面の模式図を示した。これにより、スキャニングジグ１０が、アナログ模型内部に埋入されたアナログを延長する方向にアナログ模型から突出するように配置され、アナログの埋入姿勢を導くことができるようになる。
このとき、アナログ模型のうち歯肉部分の模型は外しておくことが好ましい。

３次元計測工程Ｓ２２は、スキャニングジグ１０が装着されたアナログ模型の形状を３次元計測する工程である。これにより、アナログ模型、及びここに取り付けられたスキャニングジグ１０の形状を３次元の形状データとして取得することができる。

データの置き換え工程Ｓ２３は、予め準備しておいた人工歯根の３次元形状データ及びスキャニングジグの３次元形状データを、３次元計測工程Ｓ２２で得た３次元形状データの対応する部位に置き換える工程である。すなわち、アナログ模型の３次元形状データのうちのスキャニングジグが配置された部位に、予め準備しておいたスキャニングジグの３次元形状データを当てはめるように置き換える。また、当該スキャニングジグと嵌合されていることにより、その位置を導くことができるアナログの部位に対して、予め準備しておいた人工歯根の３次元形状データを当てはめる。

ここではスキャニングジグ１０を用いているので、スキャニングジグ１０の端面の面積が大きくとられており、該スキャニングジグの軸方向の置き換え精度が向上されている。また、傾斜面１３ａの形状により、回転方向の向きのデータの置き換え精度も向上するとともに、患者に埋入されている人工歯根の種類等の情報も取得することが可能となる。

アバットメントデータの作成工程Ｓ２４は、ここまでに得られた３次元形状データに基づいて、患者に適切なアバットメントの３次元形状データを作成する工程である。特にデータ置き換え工程Ｓ２３で精度のよい置き換えができているので、当該精度向上がアバットメントデータにも適切に反映され、より患者に適合したアバットメントのデータを作成することが可能である。

アバットメントの作製工程Ｓ３０は、上記３次元データの作成工程Ｓ２０で作成された３次元形状データに基づいてアバットメントを作製する工程である。この工程では、例えば当該３次元形状データをマシニングセンタ等のＮＣ工作機械に提供することにより高精度でアバットメントを作製する。

次に、スキャニングジグ１０を用いてアバットメントを製造する方法の他の１つの例である、アバットメント製造方法Ｓ１０１について説明する。本方法は口腔内に埋設された人工歯根を用いてアバットメントを製造する方法である。図８にはアバットメント製造方法Ｓ１０１の流れを示した。図８からわかるように、アバットメント製造方法Ｓ１０１は、スキャニングジグの装着工程Ｓ１１０、３次元データの作成工程Ｓ１２０、及びアバットメントの作製工程Ｓ１３０を含んでいる。以下、それぞれについて説明する。

スキャニングジグの装着工程Ｓ１１０は、口腔内に埋設された人工歯根にスキャニングジグ１０を装着する工程である。図９にスキャニングジグの装着工程Ｓ１１０の流れを示した。すなわちスキャニングジグの装着工程Ｓ１１０は、人工歯根の埋設工程Ｓ１１１、スキャニングジグの取り付け工程Ｓ１１２を有している。

人工歯根の埋設工程Ｓ１１１は、歯牙の欠損部における顎骨に人工歯根を埋入する孔を開け、人工歯根を埋入する工程である。
スキャニングジグの取り付け工程Ｓ１１２は、埋入した人工歯根が顎骨に十分結合した後に歯肉を開き、埋設した人工歯根にスキャニングジグ１０を取り付ける工程である。人工歯根へのスキャニングジグ１０の取り付け手順は、上記説明したスキャニングジグの装着工程Ｓ２１と同様であり、アナログへの取り付けの代わりに人工歯根へのスキャニングジグ１０の取り付けをおこなう。図１１にはスキャニングジグ１０が人工歯根に装着された場面の模式図を示した。これにより、スキャニングジグ１０が、口腔内に埋入された人工歯根を延長する向きに歯肉から突出するように配置され、人工歯根を計測することができるようになる。

３次元データの作成工程Ｓ１２０は、製作すべきアバットメントの３次元形状データを作成する工程である。３次元データの作成工程Ｓ１２０は例えば図１０に示したように行うことができる。すなわち３次元データの作成工程Ｓ１２０は、３次元計測工程Ｓ１２１、データの置き換え工程Ｓ１２２、及びアバットメントのデータ作成工程Ｓ１２３を含んでいる。

３次元計測工程Ｓ１２１は、スキャニングジグ１０が装着された口腔内の表面形態を３次元計測する工程である。これにより、スキャニングジグ１０が装着された周囲の口腔内形状、及びここに取り付けられたスキャニングジグ１０の形状を３次元のデータとして取得することができる。口腔内の３次元データの取得は口腔内３次元計測機を用いることが可能である。

データの置き換え工程Ｓ１２２は、予め準備しておいた人工歯根の３次元形状データ及びスキャニングジグの３次元形状データを、３次元計測工程Ｓ１２１で得た３次元形状データの対応する部位に置き換える工程である。すなわち、口腔内の３次元データのうちのスキャニングジグが配置された部位に、予め準備しておいたスキャニングジグの３次元形状データを当てはめるように置き換える。また、当該スキャニングジグと嵌合されていることにより、その位置を導くことができる人工歯根の部位に対して、予め準備しておいた人工歯根の３次元形状データを当てはめる。

ここではスキャニングジグ１０を用いているので、スキャニングジグ１０の端面の面積が大きくとられており、該スキャニングジグの軸方向の置き換え精度が向上されている。また、傾斜面１３ａの形状により、回転方向の向きのデータ置き換え精度も向上するとともに、患者に埋入されている人工歯根の種類等の情報も取得することが可能となる。

アバットメントデータ作成工程Ｓ１２３は、ここまでに得られた３次元形状データに基づいて、患者に適切なアバットメントの形状データを作成する工程である。特にデータの置き換え工程Ｓ１２２で精度のよい置き換えができているので、当該精度向上がアバットメントデータにも適切に反映され、より患者に適合したアバットメントのデータを作成することが可能である。

アバットメントの作製工程Ｓ１３０は、上記３次元データの作成工程Ｓ１２０で作成された３次元形状データに基づいてアバットメントを作製する工程である。この工程では、例えば当該３次元データをマシニングセンタ等のＮＣ工作機械に提供することにより高精度でアバットメントを作製する。

１０ スキャニングジグ
１１ 本体
１２ 固定部材
１３ 端部部材
１３ａ 傾斜面
２０ スキャニングジグ
２２ 固定部材
２３ 端部部材
２３ａ 傾斜面
２４ 連結部材

Claims (1)

1. アナログが埋設された模型の前記アナログ、又は口腔内に埋設された人工歯根に取り付けるスキャニングジグであって、
   前記アナログに嵌合可能、又は前記人工歯根に嵌合可能な形状を具備する円筒状の本体と、
   前記本体の円筒状の内側を貫通し、前記アナログ又は前記人工歯根に前記本体を固定可能とする固定部材と、
   前記本体のうち前記アナログ又は前記人工歯根に嵌合されるべき端部とは反対側の端部に取り付けられる端部部材と、を有し、
   前記端部部材は、前記本体に取り付けられる側とは反対側の端面には孔及び溝を有しておらず、該反対側の端面には傾斜面を具備している、
   スキャニングジグ。

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