JP2019514544A - 歯科用器具を製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質な歯科補綴を製造すること。【解決手段】歯科用装置に用いるワークピースが開示されている。ワークピースは、輪状枠と、輪状枠内で付加製造された歯科用器具の原形とを含んでいてよい。ワークピースはまた、原形と輪状枠との間に延在する少なくとも１つのコネクタを含んでいてよい。【選択図】図４

Description

本開示は、概して、製造システム、特に、人工補綴、支持構造、およびドリルまたはサージカルテンプレートをはじめとする歯科用器具を製造するためのシステムおよび方法、ならびに歯科用器具の製造に用いるワークピースに関する。

付加製造（Additive manufacturing）とは、典型的には、コンピュータの誘導制御下で、材料の重なり層を堆積することにより、三次元部品を製造するプロセスである。付加製造の技術の一つに、直接金属レーザー焼結法（ＤＭＬＳ）がある。ＤＭＬＳ技術は、レーザーを用いて、製造する部品の特徴や寸法に対応する正確な位置で、粉末金属媒体に高エネルギービームを指向するものである。エネルギービームが粉末金属に接触すると、粉末金属が溶着し合い、部品の既に溶融した層にも溶着する。

ＤＭＬＳにより製造された部品は完品で、追加の製造工程は必要ない場合もあるが、サイズおよび／または形状に厳密な精度が求められる場合等には、追加の製造工程が必要である。例えば、印刷済み部品をフライス盤に装着し、所望の精度が得られるまで、外側表面を切削する。

歯科補綴を製造するのに、ＤＭＬＳと従来のフライス作業が併用されてきた。例えば、特許文献１には、レーザー焼結により製造された四角い枠の中で複数の歯科補綴を製造するのに同じレーザー焼結を用いることが記載されている。歯科補綴は、四角い枠の側面に紐でつながれている。焼結完了後、歯科補綴、紐、四角い枠を、フライス盤に単体のワークピースとして留める。レーザー焼結プロセス中に枠に付けた基準を用いて、最終表面仕上げのための後のフライス加工に、歯科補綴を配置する。フライス加工が完了したら、領域に対応する分離領域の歯科補綴から紐を外す。完成した歯科補綴を該当患者の口に取り付け（例えば、スクリューで）、セラミックカバーを歯科補綴に付ける。

米国特許第８，０２１，１５４号明細書

特許文献１に記載された方法を用いて、高品質な歯科補綴を製造できるが、最良とは言えない場合もある。特に、大半の歯科補綴はある程度湾曲しているため、四角い枠を用いると、資源の無駄になる。さらに、特許文献１の四角い枠は、用途によっては必要とされる全領域および／または全角度の加工ができない。さらに、状況によっては、歯科補綴の取り付けの際に、必要な場所にスクリューで止めるのが難しい。

開示したワークピース、システムおよび方法は、先行技術の上記した問題および／またはその他問題を克服するものである。

一態様において、歯科用器具を製造するのに用いるワークピースは、輪状枠と、輪状枠内側で付加製造される歯科用器具の原形と、原形と輪状枠との間に延在する少なくとも１つのコネクタとを含む。

原形は、粉末金属から輪状枠内でレーザー焼結することができる。少なくとも１つのコネクタは、原形と共に付加製造することができる。輪状枠は、原形および少なくとも１つのコネクタと共に付加製造することができる。輪状枠は、原形の製造の前に、非付加プロセスにより製造することができる。

ワークピースの一実施形態において、原形は、輪状枠の中心軸側に向いた（oriented toward a center axis of the ring-shaped frame）凸状の湾曲（a convex curvature）を有し、歯科用器具は、第１の歯科用器具であり、少なくとも１つのコネクタは、少なくとも１つの第１のコネクタを含み、ワークピースはさらに、第１の歯科用器具の原形内側で入れ子になった少なくとも第２の歯科用器具の原形と、第１の歯科用器具の原形と少なくとも第２の歯科用器具の原形との間に延在する少なくとも第２のコネクタとを含む。

第１の歯科用器具は、特定の患者に対応可能であり、上部構造および上部構造を支持するよう構成された下部構造のうち１つを有することができ、少なくとも第２の歯科用器具は、特定の患者の口腔に第１の歯科用器具を取り付けるために用いられるテンプレートとすることができる。

輪状枠は、歯科用器具の原形の周囲に部分的にのみ延在することができる。輪状枠は、原形の第２の材料とは異なる第１の材料から製造することができる。

ワークピースは、輪状枠と係合する少なくとも１つの付加製造された参照形態をさらに含むことができる。少なくとも１つの付加製造された参照形態は、ワークピースを後の機械加工のために配置するための少なくとも第１の参照形態と、第１の参照形態とは異なる構成を有し、後の機械加工中に、ワークピースの向きを認識するために用いられる少なくとも第２の参照形態とを含むことができる。

少なくとも１つの付加製造された参照形態は、輪状枠の周囲で等間隔の複数の参照形態を含むことができる。

歯科用器具は、インプラントアバットメント面、ネジ穴または尖面に対応する少なくとも１つの機械加工表面を含むことができる。

歯科用器具は、上部構造、上部構造を取り付けるための下部構造、および歯科用器具を取り付けるのに用いられるテンプレートのうちの１つとすることができる。

ワークピースは、さらに、原形内に付加製造されたネジ留め具をさらに含むことができる。

歯科用器具を製造するためのシステムは、輪状枠内で歯科用器具の原形を製造するよう構成された付加装置と、輪状枠を受け、原形の選択表面から材料を除去して、歯科用器具を製造するよう構成された除去装置とを含む。

付加装置は、粉末金属から輪状枠内の原形を焼結するよう構成することができ、さらに、原形と輪状枠との間で少なくとも１つのコネクタを焼結するよう構成することができる。付加装置は、さらに、原形および少なくとも１つのコネクタと共に輪状枠を焼結するよう構成することができる。付加装置は、非付加プロセスにより製造し、原形の焼結の前に付加装置にロードすることができる。輪状枠は、原形の第２の材料とは異なる第１の材料から製造することができる。

システムの一実施形態において、歯科用器具は、上部構造および上部構造を取り付けるための下部構造のうちの１つで、特定の患者用に対応しており、付加装置は、さらに、輪状枠内でテンプレートを製造するよう構成されていて、テンプレートは、歯科用器具を特定の患者の口腔に取り付けるために用いられる。

付加装置は、輪状枠の周囲から開口部を介して、原形の少なくとも一部を製造するよう構成することができる。

付加装置は、原形を除去装置内に配置する、または除去装置内の原形の向きを検出するために、輪状枠と係合する参照形態を製造するよう構成することができる。システムは、参照形態の位置に基づいて、原形および輪状枠を、付加装置から除去装置へ移動するよう構成された移動装置をさらに含むことができる。

原形の選択表面は、インプラントアバットメント面、ネジ穴または尖面にうち１つに対応することができる。

歯科用器具は、上部構造、上部構造を取り付けるための下部構造、および歯科用器具を取り付けるのに用いられるテンプレートのうちの１つとすることができる。

付加装置は、さらに、原形内側のネジ留め具を付加製造するよう構成することができる。

歯科用器具を製造する方法は、輪状枠内に、歯科用器具の原形を付加製造し、原形および輪状枠を、単体のワークピースとして除去装置に移動し、単体のワークピースを除去装置内に保ちながら、原形の選択表面から材料を除去することを含む。

原形の付加製造が、原形を粉末金属から焼結することを含むことができ、任意で、原形と輪状枠との間で、少なくとも１つのコネクタを焼結することをさらに含み、任意で、原形および少なくとも１つのコネクタと共に、輪状枠を焼結する、または原形を輪状枠内で焼結する前に、非付加プロセスにより輪状枠を予備製造することをさらに含む。輪状枠を予備製造することは、原形の第２の材料とは異なる第１の材料から輪状枠を予備製造することを含むことができる。

歯科用器具は、特定の患者に対応可能であり、上部構造および上部構造に取り付けるよう構成された下部構造のうちの１つとすることができ、本方法は、特定の患者の口腔に歯科用器具を取り付けるために用いられる輪状枠内でテンプレートを付加製造することをさらに含むことができる。

原形の選択表面から材料を除去することは、輪状枠の周囲から開口部を介して、原形の少なくとも一部から材料を除去することを含むことができる。

本方法は、原形の選択表面から材料を除去する前に、原形を配置するのに用いる輪状枠と係合する参照形態を付加製造することをさらに含むことができる。

原形の選択表面から材料を除去することが、インプラントアバットメント表面または留め具係合表面のみから材料を除去することを含むことができる。

歯科用器具は、上部構造、上部構造を取り付けるための下部構造、および歯科用器具を取り付けるためのテンプレートのうちの１つとすることができる。

本方法は、原形内にネジ留め具を付加製造することをさらに含むことができる。

歯科用器具の一例を示す斜視図である。 歯科用器具の一例を示す斜視図である。 歯科用器具の一例を示す斜視図である。 歯科用ワークピースを製造するためのシステムの一例を示す図である。 図１〜３の歯科用器具を製造するための、図４のシステムにより処理される歯科用ワークピースの一例の概略斜視図である。 図１〜３の歯科用器具を製造するための、図４のシステムにより処理される歯科用ワークピースの一例の概略斜視図である。 図１〜３の歯科用器具を製造するための、図４のシステムにより処理される歯科用ワークピースの他の例の平面図である。 図１〜３の歯科用器具を製造するための、図４のシステムにより処理される歯科用ワークピースの他の例の側面図である。 図１〜３の歯科用器具を製造するための、図４のシステムにより処理される歯科用ワークピースの他の例の断面図である。

本発明の実施形態を、添付の図面を参照して例示としてのみ説明する。

図１、２および３に、図４に示す、一例のシステム１２（詳細は後述）により製造できる異なる歯科用器具１０を示す。図１〜３の歯科用器具１０は、所望の形状を有する任意の種類の材料から製造することができる。例えば、歯科用器具１０は、チタン、チタン／アルミニウム／バナジウム合金、チタン／アルミニウム／ニオブ合金、チタン／ジルコニウム合金、コバルト／クロム合金、またはその他同様の合金等の金属から製造することができる。また、歯科用器具１０は、この代わりに、非金属材料、例えば、必要に応じて、セラミック、プラスチックまたは複合体から製造することもできる。歯科用器具１０は、特に、上部構造（例えば、ブリッジ、クラウン、義歯およびその他人工補綴）１４、上部構造１４を取り付けるための下部構造（例えば、アバットメント、バー、インプラント、スクリューおよびその他同様の構造）１６、ならびに患者の口がその他の歯科用器具１０を受けられるよう製造されたテンプレート（例えば、ドリルおよび／またはサージカルテンプレート）１８を有する。なお、大半の歯科用器具１０は、患者の土台の骨構造のＸ線および／または患者の口腔の３Ｄスキャンに基づいて、個々の患者に合わせて設計される（例えば、サイズ、形状および／または仕上げについて）。従って、Ｘ線、スキャン画像およびその他同様のデジタルデータは、少なくとも部分的に歯科用器具１０を定義するものであるため、歯科用器具１０を製造する際はデジタルデータにできる限り近づけるよう注意を払わなければならない。

図４に、歯科用器具１０（図１〜３参照）の製造中に協働する複数の装置を示す。これらの装置として、特に、添加装置２０、除去装置２２、移動装置２４および各装置と通信するコントローラ２６が含まれる。詳細は後述するが、添加装置２０は、対応の３Ｄワークピース２８を層単位で構築するために、特定の歯科用器具１０に関連するデジタルデータを使用する。除去装置２２は、特定の歯科用器具１０を製造するために、同じく、デジタルデータに基づいて、ワークピース２８の選択した表面から材料を除去する。移動装置２４は、添加装置２０から除去装置２２へワークピース２８を自動的に動かす。コントローラ２６は、デジタルデータをストアし、および／または装置２０〜２４の操作を制御する。移動装置２４は、実施形態によっては省くことができ、必要に応じて、ワークピース２８を、添加装置２０と除去装置２２の間を手動で移動させることも考えられる。また、コントローラを中央に配置せずに、各装置２０〜２４がそれぞれ専用のコントローラ２６を有することも考えられる。

添加装置２０は様々な形態を採りうる。開示された実施形態において、添加装置２０は、構築チャンバ３０、材料チャンバ３２、リコーター３４およびエネルギー源３６を有する焼結型装置である。リコーター３４は、材料チャンバ３２から粉末材料を構築チャンバ３０に押し込むように構成されている（矢印３８で示す方向に）。エネルギー源３６は、選択的に作動させて、粉末のパターンを焼結（例えば、溶融）し（例えば、レーザービーム３９により）、ワークピース２８を形成する固化材料層を生成する。各材料層が固化したら、構築チャンバ３０のプラットフォーム４０が（ワークピース２８と共に）徐々に下げられる。材料チャンバ３のプラットフォーム４２は、（粉末材料と共に）徐々に上げられる。リコーター３４は、ワークピース２８の新たな層の焼結のために、固化層上に粉末材料の新たな層を押し込む。添加装置２０に、別の型の付加装置（例えば、液相光重合装置、材料噴射装置、バインダー噴射装置、材料押出し装置、指向性エネルギー堆積装置またはその他装置）を、必要に応じて、取り入れることも考えられる。

除去装置２２は、歯科用器具１０の選択した表面から材料を除去するのに用いる任意の公知の装置であってよい。開示された実施形態において、除去装置２２は、歯科用器具１０の表面から材料を切り取るコンピュータ制御されたロータリカッター４４を有する汎用または専用フライス盤である。特に、１つ以上のアクチュエータ４６を４４および／またはワークピース２８に接続して、カッター４４をその軸中心で旋回させ、カッター４４の刃（図示せず）を、ワークピース２８表面の所望の位置に進めてもよい。カッター４４の旋回および／または移動は、ワークピース２８および／または歯科用器具１０を定義するデジタルデータに基づいて精密に制御される（例えば、コントローラ２６により）。除去装置２２は、必要に応じて、より大きなターニングセンターの一部を形成することもでき、１つ以上の自動工具交換装置、工具回転装置、冷却システム、ごみ収集および筐体を利用することができる。これに加え、またはその代わりに、他の型の装置、例えば、レーザーアブレーション装置（レーザーフライス盤とも呼ばれる）を用いて、必要に応じて、歯科用器具１０の表面から材料を除去することも考えられる。

開示された実施形態において、除去装置２２は、上述したカッター４４による材料除去プロセス中、ワークピース２８を受け、固定するワークピースホルダー４８を有する。開示された実施形態において、リセス５０が、ワークピースホルダー４８内に形成され、添加装置２０内での製造後、標準サイズ、形状および／または構成のワークピース２８を受けるように設計されている。開示された実施形態において、リセス５０は、製造する歯科用器具１０に特に対応する直径および深さを有する略円筒状のソケットである。リセス５０は、必要に応じて、片側または反対側からカッター４４に接触可能である。例えば、ホルダー４８は、広い面積にわたって、および／または様々な角度で、カッター４４が、歯科用器具１０を通過し、接触できるようにするウインドウを有していてよい。ホルダー４８は、必要な接触が可能となるよう動かすことができ（例えば、ホルダー４８を反転するように構成してもよく）、および／またはカッター４４は、必要に応じて、切断の必要なワークピース２８の側部へ動かしてもよい。フランジ５３、クランプ、ファスナー、クリップまたはその他同様の器具を用いて、ワークピース２８をホルダー４８のリセス５０の内側で保持してもよい。

ホルダー４８の内側のワークピース２８の配置は（または少なくとも配置の予定は）、歯科用器具１０の表面からの材料の除去に影響し得る。例えば、除去装置２２のカッター４４は、ワークピース２８の既知の形状寸法およびカッター４４と各歯科用器具１０間の既知または仮定の相対的位置に基づいて、コントローラ２６により誘導される。このため、除去装置２２には、リセス５０内への配置中および／または配置後、ワークピース２８を配置および／または配置を検出する方法が備わっている。例えば、ワークピース２８を特別な方法で係合させて、ワークピース２８を正確に配置および／または配向させるよう構成されたワークピースホルダー４８に（例えば、リセス５０内および／または周囲に）形成された参照形態（図示せず）が挙げられる。この代わりに、またはさらに、除去装置２２が、スキャナ、画像形成装置および／または測定プローブ（図示せず）を用いて、ホルダー４８内に配置後、ワークピース２８の位置を検出してもよい。必要に応じて、その他の方法を用いてもよい。

図４の開示された実施形態において、移動装置２４は、構築チャンバ３０からワークピース２８を取り込み、ワークピース２８を添加装置２０から除去装置２２まで動かし、ワークピース２８をリセス５０内側に配置できるロボットアームである。変形形態（図示せず）において、移動装置２４は、上述したのと同じやり方で、ワークピース２８を動かすことのできる高架クレーンであってもよい。その他の実施形態も可能である。用途によっては、移動装置２４は、ワークピース２８を動かすのに加えて、必要に応じて、ワークピース２８の移動中、１つ以上の追加のプロセス（例えば、遊離した粉末材料を除去する、ワークピースの位置を検出する、等）を行うように構成されていてもよい。

コントローラ２６は、システム１２の操作を制御するための手段を含む単体のプロセッサまたは複数のプロセッサを取り入れてよい。コントローラ２６の機能を実施できる市販のプロセッサは数多くある。コントローラ２６は、歯科用器具１０および／またはワークピース２８に関連するデジタルデータ、装置２０〜２４の操作条件、設計限界、性能特性や仕様、操作指示等のデータをストアするメモリを含む、またはメモリと関連付けられてもよい。電源回路、信号調節回路、ソレノイドドライバー回路、通信回路およびその他適切な回路をはじめとする様々な公知の回路がコントローラ２６と関連付けられる。さらに、コントローラ２６は、有線または無線伝送のいずれかによって、システム１２の他の部品と（例えば、各装置２０〜２４と）通信可能であってよい。このように、コントローラ２６は、装置２０〜２４と直接接続したり、あるいは、装置２０〜２４から離れた位置に配置したり、間接的に（例えば、無線で）接続されてもよい。

ある実施形態において、コントローラ２６は、装置２０〜２４の操作を規制する際、センサ情報に依拠してもよい。センサ情報としては、例えば、構築チャンバ３０内のワークピース２８（検出したおよび／または歯科用器具１０）の検出した位置および／または向き、ワークホルダー４８および／またはリセス５０の検出した位置および／または向き、ならびに移動装置２４（例えば、移動装置２４の把持ハンド）の軌道位置および／または向きが挙げられる。センサ情報は、例えば、近接センサ、アクチュエータセンサ、測定プローブ、カメラ等のような１つ以上のセンサ５２により与えられる。センサ５２により生成された信号は、処理ためのコントローラ２６に送られる。

図５の実施形態に示すとおり、ワークピース２８は、単一の一体部品として製造される少なくとも３つの主要部品を含む。これらの部品は、任意の数の歯科用器具１０と、外枠５４と、枠５４および歯科用器具１０から延在する１つ以上のコネクタ５６とを含んでいてよい。なお、ワークピースを最初に添加装置２０により形成するときは、歯科用器具１０は、原形のみである。すなわち、歯科用器具１０は、患者の口腔内で用いるのに必要な最終的なサイズ、形状および／または輪郭をまだ有していない。歯科用器具１０の原形には、除去装置２２が仕上げプロセスを行う選択された位置に過剰の材料がある。枠５４は、添加装置２０と除去装置２２間の移動中、歯科用器具１０のための支持構造（例えば、コネクタ５６により）として、移動装置２４内に歯科用器具１０を配置するのに用いるためのアダプタとして、そして、除去装置２２の仕上げプロセス中、歯科用器具１０のための固定マウントとして機能する。ある実施形態において、枠５４はまた、除去装置２２の仕上げプロセス完了後、歯科用器具１０の最終用途行先（例えば、歯科または口腔外科医院）への搬送中、輸送容器としても機能する。

図５の実施形態において、枠５４は、ワークピース２８の他の部品を完全に覆っている。枠５４は、ホルダー４８のリセス５０に適合するサイズの外径と、所望の数およびサイズの歯科用器具１０を支持するのに望ましい剛性および／または収容する空間を与えるサイズの内径とを有している。典型的に、枠５４の外径は、約８０ｍｍ〜約１２５ｍｍである。ある実施形態において、枠５４の軸方向の厚さ（すなわち、中心軸５８と並んだ方向の厚さ）は、半径方向幅（すなわち、内半径と外半径間の距離）より小さく、歯科用器具１０の対応の高さ（すなわち、枠５４の軸方向高さ）よりも小さい。実施形態において、枠５４は、歯科用器具１０の基部に配置して、枠５４の一面が、歯科用器具１０の基部と略同一平面となるようにする。しかしながら、他の実施形態において、枠５４を歯科用器具１０の高さに沿って略中間に配置して、歯科用器具１０の基部と上部の両方が枠５４の両側から突出するようにしてもよい。

実施形態において、枠５４は、軸５８周囲を回転する略円形である。この形状だと、公知の形状の歯科用器具１０のいずれにも対応する。歯科用器具１０の多くが、患者の口の輪郭に合うよう自然にカーブしているため、枠５４の円形の形状は、歯科用器具１０に用いる場合特に効率が良い。例えば、枠５４が歯科用器具１０の湾曲に対応していると、少ない材料とスペースで、歯科用器具１０をより確実に支持する。ただし、必要に応じて、枠５４は他の形状（例えば、三角、四角、矩形等）であってもよい。一例において、枠５４の輪郭は、略三角形（例えば、角丸三角形）で、ホルダー４８の対応の三角形状のリセス５０内に適合するサイズである。

必要に応じて、単一または複数の歯科用器具１０を、単一の枠５４で製造することが考えられる。同じ枠５４内で複数の歯科用器具１０を製造できると、非常に効率が良い。実施形態において、複数の歯科用器具１０が、枠５４内で製造され、内側で互いに入れ子にされる。例えば、図５に示す歯科用器具１０は、軸５８側に向いた（oriented toward axis 58）凸状の湾曲（a convex curvature）を有しており、歯科用器具１０の外側セットは、歯科用器具１０の対応の内側セットよりも枠５４に近い。歯科用器具１０の外側セットは、コネクタ５６により枠５４の内側環状面に連結され、歯科用器具１０の内側セットは、歯科用器具１０の外側セットの凸状の湾曲に連結される。歯科用器具１０の内側セットは、互いに接続されているようには図示されていないが、必要に応じてこれも可能である（例えば、枠５４の中央スペースを越えて）。

ある実施形態において、同じ枠５４内に形成された特定の歯科用器具１０は、同じ患者および／または同じ外科手術に対応していてもよい。例えば、同じ枠５４内で、一人の患者用の１つ以上の上部構造１４、下部構造１６および／またはテンプレート１８（図１〜３参照）を同時形成することにより、キットを製造してもよい。このようにして、キットの全ての部分を、同じ材料および／または同じ装置から同じ位置に同時に製造することができ、部品の取扱いや在庫追跡が容易になり、効率が改善され、精度が向上し、良好な組立がなされる。ある実施形態において、キットの一部を、さらに、最終用途行先へと、枠５４と共に搬送されてもよい。

枠５４の製造には少なくとも２つの異なるやり方が考えられる。第１の実施形態において、枠５４は、歯科用器具１０と同時に、添加装置２０内で製造され、コネクタ５６も同じ材料で製造される。すなわち、枠５４は層単位で、歯科用器具１０およびコネクタ５６の対応の層と共に、同一の粉末金属から製造することができる。他の実施形態においては、枠５４は、歯科用器具１０およびコネクタの前に製造することができる。枠５４はさらに、同じ粉末金属を用いて添加装置２０により製造したり、ワークピース２８の他の成分とは異なる材料を用いて添加装置２０により製造してもよい。あるいは、枠５４は、完全に異なる材料および／または異なる種類の装置により製造してもよい。例えば、枠５４の設計は略そのままで、任意の設計の歯科用器具１０と共に用いてよいため、より安価な材料および／またはより早く低コストのプロセスを用いて、枠５４を製造するのに有効な多くの資源（例えば、時間、材料および／または機器）を利用できる。例えば、枠５４は、形成後、添加装置２０の構築チャンバ３０に配置される高容積鋳造部品とすることができる。歯科用器具１０を製造し、コネクタ５６により枠５４に連結する。本例において、コネクタ５６は、歯科用器具１０と共に、層単位で製造される、または、必要に応じて、歯科用器具１０完成後に製造される。歯科用器具１０の製造後にコネクタ５６を製造する場合、コネクタ５６の材料を、歯科用器具１０の材料と違うものにすることができる。枠５４は他の用途で再利用できるものと考えられる。

枠５４は、ワークピース２８を、添加装置２０および除去装置２２の一方または両方の内部に位置および／または向きを決めるのに用いることのできる１つ以上の参照形態を有していてよい。任意の数、スタイルおよび種類の参照形態を枠５４内および／または枠５４に形成し、任意の目的に用いることができる。参照形態の３つの異なる例を図５に示す。一連の第１の形態６０、一連の第２の形態６２、および少なくとも第３の形態が含まれる。形態６０は、枠５４の軸方向端面における窪みとして示されている。本例において、形態６０は、４８の細長いスロットからなり、それぞれ、軸５８周囲の環状路に追従する向きの長さ方向を有している。形態６０は枠５４周囲で等間隔であり、略一定の形状と深さ（例えば、公差）を有している。形態６２は、特定の位置で、枠５４の軸方向端面から延在する突出部として示されている。本例において、形態６２は、環状に約９０°離れ、形態６０の深さと略等しい距離延在する３つの円柱状突出部からなる。形態６４は、枠５４を軸方向に完全に通過する孔として示されている。形態６４は、隣接する形態６２から約９０°離れて配置されている。各形態６０〜６４は、添加装置２０および／または除去装置２２内の対応する形態を係合する構成としてよい。あるいは、１つ以上の形態６０〜６４が視覚的指標として機能してもよい。例えば、形態６０を用いて、添加装置２０の構築チャンバ３０内にワークピース２８を配置してもよい。形態６２を用いて、ホルダー４８内にワークピース２８を配置してもよい。形態６４をコントローラ２６を用いて（例えば、センサ５２により）、添加装置２０および除去装置２２の一方または両方における場所および／または配置を検出してもよい。形態６０および／または形態６２は、枠の軸方向一端面にのみ配置したり、必要に応じて軸方向両端面に配置することができるものと考えられる。さらに、形態６０〜６４（または図示しないその他参照形態）のうち１つ以上の形態を、必要であれば、枠５４内の別の場所（例えば、内側および／または外側環状表面）に配置することができるものと考えられる。同じく、配置／配向の目的に用いることに加え、形態６０〜６４の１つ以上を、ワークピース２８を把持するために、追加で、または代わりに、移動装置２４に用いてもよいものと考えられる。

図６は、ワークピース２８の変形例を示す。図５に示すワークピース２８と同様に、図６に示すワークピース２８もまた、３つの主要部品、枠５４、コネクタ５６および歯科用器具１０を含む。ただし、図５の実施形態とは異なり、図６に示す枠５４は、他の部品を完全に囲ってはいない。特に、図６の枠５４は、枠５４によって使われる材料の量および／または空間を減らすため、または歯科用器具１０にカッター４４を届きやすくするために、歯科用器具１０周囲に部分的にのみしか延在していない。一実施形態において、枠５４は、軸５８周囲に少なくとも１８０°延在している。

添加装置２０により製造される歯科用器具１０の主な形態は、添加装置２０のプロセス完了時に最終形態となる。すなわち、添加装置２０内で仕上げる必要のある歯科用器具１０の特徴形態は、実際には比較的少ない。開示した実施形態において、他の器具や患者の口腔内にある既存の歯科器具と係合する歯科用器具１０の形態は、除去装置２２で達成し得る厳密な精度および／または精細な表面仕上げを必要とする。こうした形態としては、例えば、アバットメント面６６、ネジ穴６８および／または尖面（図示せず）が挙げられる。アバットメント面６６は、対応のインプラントの面に対して、緊密に係合するので、適切な係合のためには、こうした面での精密な輪郭が必要とされる。ネジ穴６８は、患者の口腔内で歯科用器具１０を留めるのに用いるネジまたはその他形態を受ける。従って、歯科用器具１０を囲む既存の輪郭に関して所望の配置を確保するためには、穴の適切な配列および尖ったネジが必要とされる。使用中、歯科用器具１０および／または周囲の歯科器具の損傷が起きないよう、尖面は精密である必要がある。歯科用器具１０の残りの形態は、除去装置２２からワークピース２８が出てくるときは、焼結時のままである。ある実施形態において、粉砕時表面より粗い焼結時表面だと、インスタント入れ歯またはその他同様の外側カバーへの接合が実際改善される。

図７〜９に、ワークピース２８の他の実施形態を示す。図５および６の実施形態に示したワークピース２８と同様に、図７〜９に示すワークピース２８もまた、３つの主要部品、枠５４、コネクタ５６および歯科用器具１０を含む。ただし、他の実施形態とは異なり、図７〜９の歯科用器具１０は、側部に湾曲がない。本実施形態においては、軸５８に向かって放射状に内側に延在するコネクタ５６の代わりに、コネクタ５６は、枠５４の内側の湾曲した内側環状表面から延在し、歯科用器具１０の直線側部と約９０°の角度で交差する。必要であれば、歯科用器具１０は、枠内に入れ子にされたまま（行列に構成）と考えられる。さらに、コネクタ５６が、斜角で、歯科用器具１０と交差するコネクタ５６は、直線歯科用器具１０でも、放射状内側に向いたままと考えられる。

図７〜９の実施形態に示した枠５４は、他の実施形態には示されていない、異なる、および／または別の形態を有していてもよい。例えば、図７〜９の枠５４は、１つの軸方向端面のみ有していて、形態７０は、反対側に位置していてもよい。形態７０は、ワークピース２８を、除去装置２２のリセス５０内に配置する補助となる環形突出部（例えば、Ｖ形リッジ）であってもよい。形態７０は、必要であれば、単体でも、形態６０〜６４と組み合わせて用いてもよい。

ある実施形態において、患者の口腔内の歯科用器具１０の配置場所により、患者の口腔のサイズおよび／または輪郭により、および／または患者の口腔内の既存の歯科器具のために、歯科用器具１０を固定するのに留め具を入れるのが難しい場合がある。このため、ある実施形態においては、特殊な歯科用器具１０（図９の断面に示す）を、内側留め具７２に形成してもよい。すなわち、留め具７２は、歯科用器具１０と共に層単位で焼結される。留め具７２の外側表面は、ネジ穴６８の内側表面から離れていてもよく、限られた数の小コネクタ（図示せず）を介して、歯科用器具１０に接続されるだけであってよい。この歯科用器具１０の取り付け中、ツールをネジ穴６８において、留め具７２を係合し、ツールの回転によって、小コネクタを壊す。小コネクタが壊れたら、留め具７２を回して、ネジ穴６８からやや出るように、下にある患者の骨構造、インプラントまたはアバットメントまで進めて、歯科用器具１０を適所に固定する。この場合、技術的または美観的な理由から、ネジ穴６８は、角度をつけて製造する必要があり、留め具７２を一体的に製造すると、ネジ穴６８の設計により柔軟性が得られる。例えば、一体型留め具６８だと、別個の留め具をネジ穴６８に挿入するのに通常必要な台座部分が不要である。

開示されたワークピース、システムおよび方法を用いて、効率的かつ精密なやり方で、様々な歯科用器具を製造することができる。添加装置２０内での空間、材料、時間、除去装置２２のローディング時間をセーブするよう設計製造された枠５４を用いることで効率が改善される。枠５４による安定したサポート、枠５４と歯科用器具１０の同時製造、および参照形態６０〜６４および／または７０の使用により精密さが得られる。システム１２の操作の詳細についての説明はここではしない。

製造開始時、当該技術分野で周知の通り、ワークピース２８に関する情報が、コントローラ２６（図４参照）にロードされる。情報には、歯科用器具１０、枠５４、および／またはコネクタ５６の形状、サイズ、輪郭等が含まれる。ある用途において、製造済みの枠５４が、添加装置２０の構築チャンバ３０にロードされる。また、他の用途において、枠５４が、歯科用器具１０およびコネクタ５６と同時に製造されてもよい。枠５４が製造済みか同時製造かに係らず、部品情報を用いて、構築チャンバ３０、材料チャンバ３２、リコーター３４、およびエネルギー源３６の操作を制御するのに用いてよい。例えば、プラットフォーム４０を、歯科用器具１０の第１の層の所望の厚さに対応する量下げる。略同時に、プラットフォーム４２を、少なくとも同じ厚さまで上げる。その後、リコーター３４を、関連アクチュエータにより駆動して、材料チャンバ３２から突出する材料を、対応のリコーターの下端上の構築チャンバ３０へ押す。材料は、比較的一定した良好な分布でプラットフォーム４０を越えて広がる。その後、エネルギー源３６を作動させて、プラットフォーム４０より特定の高さで、ワークピース２８のサイズ、形状および／または輪郭に対応するパターンで粉末材料を焼結する。プラットフォーム４０を、歯科用器具１０の第２の層の厚さ分下げて、プロセスを繰り返してもよい。

ワークピース２８の全ての層が固化したら、歯科用器具１０周囲の粉末材料を除去する（例えば、払ったり、吸い取ったりする等して）。移動装置２４で、ワークピース２８を添加装置２０から除去装置２２に移動し、ワークピース２８をリセス５０内側の所望の位置に配置する。ある実施形態において、ワークピース２８は、歯科用器具１０のフライス加工前に特定のやり方で配向させる必要がある。例えば、リセス５０の対応する形態に応じて、参照形態６０〜６４および／または７０個を配向させる。他の実施形態において、ワークピース２８は、任意の所望のやり方でリセスにロードしてよいが、得られた向きは、後に検出する必要がある。この想定された、および／または既知の場所および向きの情報を、コントローラ２６が用いて、カッター４４の操作を制御する。カッター４４は、歯科用器具１０の原形の選択表面から過剰の材料を除去するために制御され、患者の口腔内に取り付けられる最終形態が製造される。ある実施形態において、カッター４４は、枠５４が歯科用器具１０を完全に囲んでいるときよりも、歯科用器具１０の原形へ近づきやすい必要がある。この状況が分かっているときは、部分枠５４を用いて、枠の周囲の切れ目や空間から、カッター４４が歯科用器具１０に近づきやすいようにする。歯科用器具１０の完成後または患者の口腔内に取り付ける前に、切れ目を入れたり、切断する等して除去する。

当業者であれば、開示されたワークピース、システムおよび方法に様々な変更や修正を行ってよいことは明白である。その他の実施形態は、本明細書および開示されたワークピース、システムおよび方法の実施を考慮すれば、当業者に明白である。明細書および実施例は例示のためのみであり、実際の範囲は、特許請求の範囲およびその等価物によって示される。

Claims (40)

1. 輪状枠と、
   前記輪状枠内側の歯科用器具の原形と、
   前記原形と前記輪状枠との間に延在する少なくとも１つのコネクタとを含む、歯科用器具を製造するためのワークピース。
2. 前記原形は、前記輪状枠の中心軸側に向いた凸状の湾曲を有し、
   前記歯科用器具は、第１の歯科用器具であり、
   前記少なくとも１つのコネクタは、少なくとも１つの第１のコネクタを含み、
   前記ワークピースはさらに、
   前記第１の歯科用器具の前記原形内側で入れ子になった少なくとも第２の歯科用器具の原形と、
   前記第１の歯科用器具の前記原形と前記少なくとも第２の歯科用器具の前記原形との間に延在する少なくとも第２のコネクタと
   をさらに含む、請求項１に記載のワークピース。
3. 前記第１の歯科用器具は、特定の患者のために構成されており、
   上部構造、または
   前記上部構造を支持するよう構成された下部構造であり、
   前記少なくとも第２の歯科用器具は、前記特定の患者の口腔に前記第１の歯科用器具を取り付けるために用いられるテンプレートである、
   請求項２に記載のワークピース。
4. 前記輪状枠は、歯科用器具の前記原形の周囲に部分的にのみ延在している、請求項１、２または３に記載のワークピース。
5. 前記輪状枠は、前記原形の第２の材料とは異なる第１の材料から製造されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のワークピース。
6. 輪状枠と係合する少なくとも１つの参照形態をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のワークピース。
7. 前記少なくとも１つの参照形態は、
   前記ワークピースを後の機械加工のために配置するための少なくとも第１の参照形態と、
   前記第１の参照形態とは異なる構成を有し、前記後の機械加工中に、前記ワークピースの向きを認識するための少なくとも第２の参照形態とを含む、請求項６に記載のワークピース。
8. 前記少なくとも１つの参照形態は、前記輪状枠の周囲で等間隔の複数の参照形態を含む、請求項６または７に記載のワークピース。
9. 前記歯科用器具は、インプラントアバットメント面、ネジ穴または尖面に対応する少なくとも１つの機械加工表面を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のワークピース。
10. 前記歯科用器具は、上部構造、前記上部構造を取り付けるための下部構造、または歯科用器具を取り付けるためのテンプレートである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のワークピース。
11. 前記原形内にネジ留め具をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のワークピース。
12. 輪状枠内に、歯科用器具の原形を付加製造し、
    前記原形および前記輪状枠を、単体のワークピースとして除去装置に移動し、
    前記単体のワークピースを前記除去装置内に保ちながら、前記原形の選択表面から材料を除去し、
    前記原形と前記輪状枠との間に少なくとも１つのコネクタを製造することを含む、歯科用器具を製造する方法。
13. 前記原形の付加製造が、前記原形を粉末金属から焼結することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記原形と前記輪状枠との間で、少なくとも１つのコネクタを焼結することをさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記原形および前記少なくとも１つのコネクタと共に、前記輪状枠を焼結することをさらに含む、請求項１２、１３または１４に記載の方法。
16. 前記原形を前記輪状枠内で焼結する前に、非付加プロセスにより前記輪状枠を予備製造することをさらに含む、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記輪状枠を予備製造することが、前記原形の第２の材料とは異なる第１の材料から前記輪状枠を予備製造することを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記歯科用器具は、特定の患者のために構成されていて、
    上部構造、または
    前記上部構造を取り付けるために構成された下部構造であり、
    前記方法は、前記特定の患者の口腔に前記歯科用器具を取り付けるために用いられる前記輪状枠内でテンプレートを付加製造することをさらに含む、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記原形の選択表面から材料を除去することが、前記輪状枠の周囲から開口部を介して、前記原形の少なくとも一部から材料を除去することを含む、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記原形の選択表面から材料を除去する前に、前記原形を配置するのに用いる、前記輪状枠と係合する参照形態を付加製造することをさらに含む、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記参照形態の位置に基づいて、前記原形および前記輪状枠を、前記付加装置から前記除去装置へ移動する工程をさらに含む、請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記原形の選択表面から材料を除去することが、インプラントアバットメント表面または留め具係合表面のみから材料を除去することを含む、請求項１２〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記歯科用器具は、上部構造、前記上部構造を取り付けるための下部構造、または歯科用器具を取り付けるためのテンプレートである、請求項１２〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記原形内にネジ留め具を付加製造することをさらに含む、請求項１２〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記原形が、粉末金属から輪状枠内でレーザー焼結される、請求項１２〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記少なくとも１つのコネクタは、前記原形と共に付加製造される、請求項１２〜２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記輪状枠は、前記原形および前記少なくとも１つのコネクタと共に付加製造される、請求項１２〜２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記輪状枠は、前記原形の製造の前に、非付加プロセスにより製造される、請求項１２〜２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 輪状枠内で歯科用器具の原形を製造するよう構成された付加装置と、
    前記輪状枠を受け、前記原形の選択表面から材料を除去して、前記歯科用器具を製造するよう構成された除去装置と
    を含む、請求項１２〜２８のいずれか１項に記載の方法により、歯科用器具を製造するためのシステム。
30. 前記付加装置は、粉末金属から前記輪状枠内の前記原形を焼結するよう構成されている、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記付加装置は、さらに、前記原形と前記輪状枠との間で少なくとも１つのコネクタを焼結するよう構成されている、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記付加装置は、さらに、前記原形および前記少なくとも１つのコネクタと共に前記輪状枠を焼結するよう構成されている、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記付加装置は、さらに、非付加プロセスにより製造され、前記原形の焼結の前に前記付加装置にロードされる、請求項３２に記載のシステム。
34. 前記歯科用器具は、上部構造、または前記上部構造を取り付けるための下部構造で、特定の患者用に構成されており、
    前記付加装置は、さらに、前記輪状枠内でテンプレートを製造するよう構成されており、前記テンプレートは、前記歯科用器具を前記特定の患者の口腔に取り付けるためのものである、請求項２９〜３３のいずれか１項に記載のシステム。
35. 前記付加装置は、前記輪状枠の周囲から開口部を介して、前記原形の少なくとも一部を製造するよう構成されている、請求項２９〜３４のいずれか１項に記載のシステム。
36. 前記付加装置は、前記原形を前記除去装置内に配置する、または前記除去装置内の前記原形の向きを検出するために、前記輪状枠と係合する参照形態を製造するよう構成されている、請求項２９〜３５のいずれか１項に記載のシステム。
37. 前記参照形態の位置に基づいて、前記原形および前記輪状枠を、前記付加装置から前記除去装置へ移動するよう構成された移動装置をさらに含む、請求項３６に記載のシステム。
38. 前記付加装置は、さらに、前記原形内側のネジ留め具を付加製造するよう構成されている、請求項２９〜３７のいずれか１項に記載のシステム。
39. 請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の方法により製造された歯科用器具。
40. 請求項１〜１１のいずれかのワークピースを製造するのに用いる、請求項１２〜２８のいずれかに記載の方法。