JP4201873B2 - 歯科修復物の形成法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科修復物を形成および／または修理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯冠補綴学および架工義歯補綴学においては、従来、金属コーピングを用いて、咀嚼力に耐えるために必要な本質的な構造強度および剛性が歯科修復物に供されている。セラミック−金属の（ceramic-to-metal）歯科修復物においては、金属コーピングが基本構造を形成し、その上に陶材またはアクリルの焼付けコーティングが適用されている。陶材のコーティングは、審美的な理由および天然歯を模倣するためにコーピングの上に用いられる。歯科修復物の色調および全体的な外観は、歯科患者にとって修復物の満足感における極めて重要な要因である。したがって、金属コーピングの色調は重要であり、修復物の審美性を向上するものでなければならない。セラミック−金属の歯科修復物については、背景色調コントラストを供することによって金属コーピングが陶材を向上しなければならない。
【０００３】
「Moldable Dental Material and Method」なる標題の本出願人らによる米国特許第５,２３４,３４３号においては、修理および／または形成するのに望ましい形に歯科修復物を容易に成形し、または成型することができる歯科材料組成物が教示されている。上記特許の材料の組成および方法は、本出願人らの先の米国特許第４,７４２,８６１号および第４,９９０,３９４号に教示されている。一般的に、歯科材料は、修復すべき歯牙の歯型または模型上に歯科修復物を直接形成させるために、揮発性バインダーとマトリックス中で合した高熔融温度金属粒子および低熔融温度金属粒子の両方からなるのが好ましい。該材料は、歯型上で所望の立体形状に成形してある温度で熱処理するとバインダーを蒸発し、低熔融温度金属粒子が熔融または実質的に熔融して、熱処理前に製作された外形を有する多孔性のスポンジ様構造となる。ついで、低熔融温度充填材料、好ましくは金が該スポンジ様構造中に熔融流入して、変形および／または収縮を受けることなく、熱処理前の歯型上の成形された材料の立体形状と同じ立体形状を有する固化金属コーピングを形成する。
【０００４】
固化した金属は、歯科修復物を形成するのに使用するため、高い精度で再現可能な所望の色調を有していなければならない。現在まで、このプロセスは、熱処理間の炉中の温度変動に影響され易く、熱処理工程間の温度の僅かな変動でさえも金属に幾分かの酸化を起こし、これはその色調に悪影響を及ぼし得、なおより重大なことには、多孔性スポンジ中への充填金属の流入を阻害し得、これは固化スポンジのサイズに影響を及ぼし得るものであった。事実、使用する炉のタイプまたはその条件でさえも、熱処理工程間の温度を正確に制御する性能に影響し得た。精巧な炉温度制御装置が市販されているが、かかる装置の設置は開業歯科医にとって費用がかかり、受け入れられないであろう。また、温度変動に対する感受性によって、同時に炉内で作製し得る修復物が１個に限定され、非常に費用がかかるプロセスとなっていた。
【０００５】
米国特許第５,３３２,６２２号においては、歯科材料組成物に活性炭を添加することによって、上述の温度感受性問題が解決されている。しかしながら、該プロセスは、実践的な意味において、耐熱性歯型の使用に限定されていた。歯科技工室においては従来から耐熱性歯型が使用されているが、これは、例えば１−３個のような、限られた数のみの修復物または注文修復物を同時に作製するのには費用的に有効ではなく、また実践的でない。この状況においては、従来の硬石膏作業歯型、または熱処理すべきでないいずれかの他のタイプの従来の非−耐熱性作業歯型を使用することが歯科技工室にとっては好ましい。
【０００６】
本発明は、非−耐熱性作業歯型を使用するための、上述の熱処理の間の温度感受性問題を克服する本出願人らの先の米国特許第５,２３４,３４３号、第４,７４２,８６１号、および第４,９９０,３９４号に教示されている原理および方法を利用する歯科修復物の形成および／または修理方法を発見したものである。本法は、技工士または歯科医にとって非−耐熱性硬石膏、金属またはポリマー製の歯型が好ましい、限られた数の修復物しか同時に作製しない場合に特に適している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱処理工程の間の温度変動に対しても色調などに悪影響を及ぼすことなく、非−耐熱性歯型を用いて歯科修復物を形成、修理、または修復することができる方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、高熔融温度金属粒子と、実質的または全体的にワックスよりなる揮発性バインダーとを含む床材料を形成し；
該床材料を非−耐熱性歯型に適用し；
該歯型上で該床材料を所望の立体形状に成形し；
該歯型から成形した床材料を取り外し；
活性炭粒子を歯科埋没材に合して、結合歯科埋没材全体に対して少なくとも０.００５重量％を超える濃度で活性炭を含む結合歯科埋没材を形成し；
該結合歯科埋没材で該成形した床材料を埋没し；
１２００℃までの温度にて埋没物中の該成形した床材料を熱処理して、該床材料から揮発性バインダーを蒸発させて少なくとも２０％のボイド容積を有する多孔性構造を形成させ；ついで
該多孔性構造に充填材料を充填して仕上げ歯科コーピングを形成させる
工程よりなることを特徴とする歯科修復物を形成、修理または修復させる方法を提供するものである。
【０００９】
本発明の歯科修復物を形成、修理、または修復する方法は、歯科炉が入手可能と思われる歯科技工室においても、または歯科医院における歯科医のいずれによっても容易に実施できる。
【００１０】
本発明の方法によれば、歯科修復物を形成、修理、または修復するために、いずれの従来の硬石膏、金属、またはポリマー製の非−耐熱性歯型を用いることができる。本発明においては、本明細書中において後に詳述するごとく、従来の埋没材に活性炭粒子を添加し、しかも、該埋没材を用いて埋没する作業歯型は従来の非−耐熱性硬石膏、金属、またはポリマー製のものを用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述の本発明の利点は、後記の添付図面と併せて、以下に説明する詳細な説明を読めば明らかとなる。
【００１２】
本発明の方法は、最初に、高熔融温度金属成分と、低熔融性歯科金属成分と、実質的または全体的にワックスよりなる揮発性バインダーとから床材料を形成することによって行う。該高熔融温度金属成分は床材料の組成に極めて重要なものであって、これは、単一金属または金属合金とすることができ、好ましくは０〜１００％の他の成分に対する望ましい比率の白金およびパラジウムのごとき貴金属よりなり、また所望の濃度で金を含有していてもよい。Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、ならびに白金族元素に属する第３および第４の他の金属のごとき添加構成物も添加し得る。金、銀、および白金族金属以外の元素の合計重量％は１０％を超えるべきでない。低熔融温度金属成分に対する高熔融温度金属成分の親和性、または低熔融成分不存在下にて高熔融温度金属成分自体に対する親和性を高めるために、該高熔融温度金属成分に対していずれの比率においても金を添加してもよい。後者の場合においては、金は高熔融金属組成物の主要な構成物であり、その濃度に依存して高熔融成分の融点が９００−９５０℃ほどまで低下する。
【００１３】
また、高熔融粒子は、不定形、好ましくはフレーク形、すなわち平板であるべきで、しかも非常に薄いべきである。該不定形のフレーク様粒子のサイズおよび寸法は重要な機能を担っている。高熔融粒子の非常に薄い平板は、互いに挟み込まれて十分な機械的結一体性を供し、その結果、熱処理の間に多孔性構造を形成し、低熔融粒子不存在下においてでさえ、熱処理後にその構造を驚くべきほど保持しており、収縮は最小である。低熔融粒子不存在下でさえ、熱処理操作により、熱処理後の多孔性構造の構造一体性を維持するローカライズした、自己結合（autogenous joint）が形成されるものと仮定される。しかしながら、組成物の一部分として低熔融粒子を使用して形成した多孔性構造がなお好ましい。さらに、本発明に重要ではないが、少なくとも５０％の高熔融金属粒子が約１.５μｍ未満の薄い断面平均厚みを有していることが好ましい。以下に説明する実施例と組合わせて、つぎの試験を用いて、５０％の高熔融粒子がこの１.５μｍ厚み制限に合致するか否かを判定すべきである：（ａ）各高熔融粒子の最大二次元表面（またはその「投影像」）の表面積を測定し、（ｂ）全高熔融粒子の合計表面積を算出し、ついで（ｃ）平均厚みが１.５μｍ未満の高熔融粒子の積算表面積を計算した合計表面積によって割る。表面積算出は、各粒子の最大二次元像を含む平坦な平面表面のまわりに境界線を描く面積の単純な二次元測定である。粒子の平面外形が方形である場合には、該表面積は単純に長さ×幅となる。例として、５μｍ（長さ）×１０μｍ（幅）×３μｍ（厚み）の高熔融粒子フレーク外形を想定されたい。最大二次元表面積は５μｍ×１０μｍである。第２の例として、２０μｍ（長さ）×５μｍ（幅）×１μｍ（厚み）の外形を想定されたい。再度、最大二次元表面積は２０μｍ×５μｍである。第３の例として、２０μｍの直径を有するフレーク外形のボールを想定されたい。二次元投影像は、πｒ²またはπ１００の表面積を有する円となるであろう。最大二次元表面の「投影像」を採ることがフレーク表面の波状性および不規則性に基づいて恐らくは必要であり、さもなければ表面積計算が複雑になるであろう。全粒子の表面積の積算合計は、好ましくは統計解析によって決定する。粒子表面積計算用に使用できる市販の解析機器および技術が存在する。好ましくは、大部分の粒子が約１.５μｍ未満の非常に薄い断面厚みを有している。しかしながら、より大きな粒子が多くのより小さな粒子に壊れる可能性があるため、表面積測定を行って、組成物中の少なくとも５０％の高熔融粒子合計集団が適当な厚みを有しているかを測定することが必要である。
【００１４】
前述のごとく、床材料は高熔融金属粒子のみに限定し得るが、低熔融金属粒子を含ませて熱処理間の高熔融粒子の濡れ性を向上させるのが好ましい。低熔融温度金属の粒子は、金、または金を主成分とする金合金よりなるのが好ましい。低熔融成分の主要な構成物として金が好ましい理由は、加工性、生体適合性、非酸化特性、および色彩のようなその公知の特性に基いている。当然のごとく、低熔融金属粒子は高熔融金属粒子の融点よりも低い融点を有している。高熔融金属粒子がフレーク様外形を有し、かつ非常に薄い場合には、それらが重なり合って粒子の格子網状組織を形成する。このことによって、組成物が歯牙端（dental margin）近くまで細くなった場合でさえ、フレーキングすることなく十分な強度が確保される。また、この薄フレークにより、均一な多孔度を有するコンパクトな開孔構造も確保され、このことによって、熱処理構造における空隙にわたる寸法制御の大きな信頼性も供される。
【００１５】
床材料の熱処理の際にバインダーが揮発して、構造全体を通して均一に分布する複数の空隙の細管網状組織を有する多孔性のスポンジ様構造が残る。該構造は、好ましくは、少なくとも２０％〜８０％にボイド容積を有する。
【００１６】
バインダーは熱処理の際に揮発して多孔性構造の形成を促進する適当なビヒクルであればいずれのものでもよいが、歯科ワックスが好ましい。該バインダーには、有機または無機成分を含ませて、歯科材料の展性を制御することもできる。勿論、本発明の目的について「ワックス」なる語は、いずれの天然ワックス、鉱物ワックスもしくは有機ワックス、またはそれらの組合せをも意味する。ワックス組成物は、それが残渣を残すことなく比較的クリーンに熔融する限りにおいて重要ではない。また、本発明の目的には比較的粘性の高いまたは硬いワックスを用いるべきであるが、ワックスの粘度も重要ではない。ワックスバインダーの濃度は、少なくとも２０％のボイド容積を確保するのに十分に高いことが好ましい。バインダーの濃度が少なくとも２０容積％である場合には、ボイド容積とバインダーとの間の関係は実質的に１：１に対応する。
【００１７】
本発明の床材料は、非−耐熱性材料の作業歯型上に成形される。歯牙の従来の硬石膏作業模型を、可撤性硬石膏作業歯型２２と共に図１に示す。該歯型２２は、いずれの非−耐熱性組成物よりなっていてもよい。最初に、工程５に示すごとく成形した後に作業歯型２２から床材料を容易に外し得るように、ブラシ１６を用いて硬石膏作業歯型２２上にいずれかの従来の分離材料（isolation material）１５を適用するのが好ましい。液体または半液体の分離材料を用いるのが歯科医学においては非常に慣用的であり、典型的には標準的な埋没工程および注型工程で用いられる。床材料２３は、従来のワックススパチュラ２０から作業歯型２２に適用するのが好ましい。該ワックススパチュラ２０は、床材料２３を当該スパチュラ２０から高温で取って、高粘性ワックスを床材料に使用する場合でも床材料を容易に制御して適用し得るような、従来の電熱ワックススパチュラが好ましい。床材料２３を作業歯型２２に適用した後に、ハンドワックスカーバー（hand wax carver）または他の従来の道具を用いて、図４に示すように歯科コーピング２５を形成するための所望の立体形状に形成する。ついで、コーピング２５を埋没用の形成物で図５に示すごとき作業歯型２２から取り外す。
【００１８】
ついで、活性炭を、従来の歯科埋没材、または好ましくはいずれかの高温適用用の従来の工業的埋没材に添加する。活性炭は、時としてその多孔度を増大させるために化学剤、例えば、塩化亜鉛を炭化の間またはその後に添加しつつ、炭素を加熱処理するか、またはそれを、ガスとの反応に付することによって形成される、よく知られている多孔性の炭素質材料である。その大きな多孔度は、炭素の未処理の表面積よりも何桁も高い非常に大きな表面積を生じる。活性炭は種々のガスに対して大きな吸収能力を有する。それから活性炭が形成される炭素質粒子は、カーボンブラック、コークス粉、焼成ランプブラック粉などを包含するいずれの従来の炭素材料で形成されていてもよい。歯科埋没材に添加すべき活性炭粒子の適当な量は、成形基材２５を埋没するのに使用する埋没材の重量の０．００５％〜埋没材の重量の約５％の範囲とすることができる。活性炭の微粉砕粒子は、好ましくは平均２５０μｍ未満の粒子サイズである。活性炭粒子は、還元剤として機能し、また熱処理工程の間に基材によって形成される細管網状組織への充填における充填材料を支援するように機能する。該活性炭は、熱処理の間に実質的に燃焼して、ほとんどまたは全く残留物を残さない。活性炭以外の炭素質材料は、本発明の前記目的を満たすのに適当ではなく、したがって、存在しても無益である。
【００１９】
コーピング２５は、図６に示すごとく活性炭の粒子を含有する埋没材２７で少なくとも部分的にカバーする。支持ピン２８を使用して、コーピング２５を炉(示さず)に入れるための燃焼トレイ(示さず)上に置くのを容易ならしめることができる。ついで、コーピング２５を加熱処理して、変形することなくコーピング２５を熱処理の前と同じ形状の多孔構造に変換する。多孔度は８０％ほど大きくすることもできるが、熱処理したコーピング２５は、少なくとも約２０％を超える、好ましくは３０％を超える高いボイド容積を有する。基材の通常の熱処理は、５００℃〜８００℃の中間熱処理工程と８００℃〜１２００℃の最終熱処理工程とを有する工程で行なう。基材の全熱処理工程の合計熱処理は、一般的には合計３０分未満で、好ましくは１５分未満である。
充填材料は、熱処理コーピング２５の空隙の中に熔融して、最終歯科修復物を形成する構造を固化する。充填材料は、いずれの適当なセラミックまたは金属組成物、好ましくは貴金属組成物であってもよい。充填材料は、多孔構造を形成するのに使用するバインダーの組成および濃度と同様な組成および濃度を有するワックスバインダーと混合した粒子のマトリックスで形成されていてもよい。少なくとも約２０容量％の最小バインダー濃度が好ましく、これは８５容量％までである。５０％以上の充填組成物の全体重量は、好ましくは９０％〜９８．５％の金、および１．５％〜８．５％、好ましくは２％〜５％の銀を含むいずれかのサイズの個々のまたは合金の粒子であり、残りは、銅、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、ガリウム、インジウム、スズ、もしくはいずれかの白金族金属のごとき金属および／または周期表第３または第４族からの元素の群から選択される。残りの重量は合計重量の７％を超えてはならない。充填組成物の他の５０％は、他の金属も含まれ得るが、全体が金で構成されていてもよい。但し、合計充填組成物の銀含量は１０重量％以下に制限され、他の金属の合計も１０重量％までに制限される。金および銀以外の金属の添加物を添加して、充填材料の熔融の間に熔融勾配を供することもできる。
【００２０】
充填材料中のバインダーとしてワックスを用いる場合には、その組成は重要ではなく、いずれの天然ワックス、鉱物ワックス、有機ワックスまたは合成ワックス組成物を用いることもできる。充填材料に好ましいワックスは、比較的軟質で粘着性であり、顕著な残渣を残すことなく、いずれかの他のバインダー構成物と同様に比較的クリーンに熔融すべきである。比較的軟質で粘着性の充填材料用ワックスを使用することにより、いずれの目的とする幾何学形状の緻密化したストリップ３０にもそれを容易に圧縮することができる。ストリップ３０は、一般的には２５μｍ〜１０ミリμｍのいずれかの厚さを有し得る。ストリップ３０は、熱処理用の炉に戻す前に依然として埋没材２７でカバーされているコーピング２５の上に置く。ストリップ３０は、いずれの従来のピンセットまたはホルダー４０を用いてコーピング２５に固定することもできる。熱処理は、充填材料が熔融してコーピング２５の空隙に入って該構造の密度を高め、かつ、埋没物２７を取り外す際にコーピング２５を仕上げるのに十分な温度で行なう。図８においては、仕上った歯科コーピング２５は作業歯型２２の上に簡便のために横たえられて示されており、図９に示すごとく対称的な内層と外層３２と共に中心本体領域３３を有するものとして最終仕上げコーピング２５をより明瞭に同定し得るように、そこから取り出した断面を有する。中心本体領域３３は、実質的に基材金属および５０％未満の充填材料金属より構成されるが、他方、内層および外層は実質的または全体的に金である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、歯科修復物を形成、修理、または修復するために、何ら悪影響を及ぼすことなくいずれの従来の硬石膏、金属、またはポリマー製の非−耐熱性歯型を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するための、従来の硬石膏作業模型で示した非−耐熱性作業歯型の側面図である。
【図２】 本発明のプロセスにおける初期予備工程を示す、模型から取り外した図１に示す非−耐熱性作業歯型の側面図である。
【図３】 図２に示す非−耐熱性作業歯型に床材料を適用する好ましい方法の側面図である。
【図４】 図３に示す非−耐熱性作業歯型適用後の床材料を成形する工程の斜視図である。
【図５】 図４に示した作業歯型から成形した床材料を取り外す際の、仕上ったコーピング形態を有する成形した床材料の斜視図である。
【図６】 熱処理前に歯科用埋没材中に埋没させた成形した床材料の斜視図である。
【図７】 熱処理後に埋没コーピングに充填材料を添加する好ましい方法の斜視図である。
【図８】 熱処理完了時の仕上ったコーピング、および歯型上に装着に載せて示す仕上ったコーピングを有する埋没材を取り除いた後の仕上ったコーピングの断面を示す斜視図である。
【図９】 図８に示す仕上ったコーピング断面部の拡大断面図である。
【符号の説明】
２０：ワックススパチュラ
２２：硬石膏作業歯型
２３：床材料
２５：成形した床材料
２７：埋没材
２８：支持ピン
２９：多孔構造
３０：ストリップ
３１：歯科コーピング
３２：内層および外層
３３：中心本体領域

Claims (9)

1. 高熔融温度金属粒子と、実質的または全体的にワックスよりなる揮発性バインダーとを含む床材料を形成し；
   該床材料を歯型に適用し；
   該歯型上で該床材料を歯科コーピングを形成するための所望の立体形状に成形し；
   活性炭の微粒子を慣用的な歯科埋没材に合して、比較的均一に分布し、かつ、結合歯科埋没材の少なくとも０.００５％の濃度で活性炭の微粒子を含む結合歯科埋没材を形成し；
   該結合歯科埋没材でコーピングを少なくとも部分的にカバーし；
   結合歯科埋没材でカバーしたコーピングと歯型を歯科炉に入れ；
   コーピングを少なくとも２０％のボイド容積を有する多孔性構造に変換するために、１２００℃までの温度の炉内でコーピングを熱処理して、該床材料から揮発性バインダーを蒸発させ；ついで
   コーピング上の充填材料を熔融して、仕上げ歯科コーピングを形成する空隙を充填する工程によって特徴付けられる歯科修復物を形成する方法。
2. さらに該床材料が、低熔融温度金属粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 該埋没物を取り外す前に、該多孔性構造に該充填材料を充填して熱処理することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 該結合埋没材中の該活性炭粒子の濃度が、０.０５重量％〜５.０重量％であることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 該充填材料が、実質的または全体的に金よりなることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 該仕上げ歯科コーピングが、実質的に高熔融温度金属よりなる中央領域と、実質的または全体的に金よりなる外側層とを有することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 該床材料中の高熔融粒子の少なくとも５０％が、１.５μｍ未満の平均厚みを有することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 該充填材料が、揮発性ワックスバインダーを含み、かつ圧縮された形態であることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 該床材料の該熱処理を、３０分間未満の合計熱処理時間のステージで行うことを特徴とする請求項７記載の方法。

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