JP5191140B2 - デンチン層とエナメル層の間の空隙に樹脂を充填した歯牙 - Google Patents
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しかし、エポキシ樹脂、メラミン樹脂では天然歯と切削感が異なることから支台歯形成や窩洞形成の練習をしても実際の口腔内での作業をした場合では異なる切削感、作業性から当惑する事が多かった。具体的には、エポキシ樹脂、メラミン樹脂は軟らかく切削を多くしてしまう傾向にあり、天然歯は硬いために思った様に切削できない傾向にあった。硬い天然歯でも、デンチン部分は硬いが、エナメル部分は更に硬い構造となっている。その結果、強く削ってしまい、上手く形体を作れないことも発生する可能性がある。
コンポジットタイプの歯牙であっても、デンチン部分とエナメル部分が同一の切削感であるから、天然歯と切削感が異なり、支台歯形成や窩洞形成の練習をしても実際の口腔内での作業をした場合では異なる切削感、作業性から当惑する事が多かった。分かりやすい表現では滑る感覚があり、天然歯とは大きく違う切削感である。
しかし、天然歯と切削感が異なることから支台歯形成や窩洞形成の練習をしても実際の口腔内での作業をした場合では異なる切削感、作業性から当惑する事が多かった。また、無機物粉末体の開示のみである。特にエナメル部分とデンチン部分の切削性の違いを示せる歯牙模型ではなかった。
特開平5−216395には、天然歯と極めて類似した切削性を有し、歯科教育切削実習用として好適な歯牙模型及びその製造方法を提供することが紹介されている。歯牙模型の主要構成成分として、気孔率が40〜80%のヒドロキシアパタイト粉末と、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを、重量比で20%対80%乃至50%対50%の割合で含有しているものである。
従来の歯牙模型は、切削性において満足できる状況にない。従って、天然歯と切削性において類似する歯牙模型の開発が望まれていることが示されているものの、十分な切削感を示すものではなかった。特にエナメル部分とデンチン部分の切削性の違いを示せる歯牙模型ではなかった。
本文中に「歯牙模型の作製法及び経済的な観点から如何なる硬度の素材、例えば金属、セラミクス、樹脂で形成されていてもよく、更には空洞であってもよい。」との記載がある
が、切削感の観点から解決されていない。特にエナメル部分とデンチン部分の切削性の違いを示せる歯牙模型ではなかった。
特開平5−241498、特開平5−241499、特開平5−241500には、無機充填材の記載やハイドロキシアパタイト充填材の記載があるがいずれも樹脂を母材とするものであり、切削感の解決には至っていない。特にエナメル部分とデンチン部分の切削性の違いを示せる歯牙模型ではなかった。
明細書中には、「本発明の模型歯の歯冠部表面を構成する材料としては、一般的に公知のものを用いることが可能であり、例えば、セラミックス等の磁器あるいはアクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルスチレンブタジエン共重合体(ABS)、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂材料や、メラミン、ユリア、不飽和ポリエステル、フェノール、エポキシ等の熱硬化性樹脂材料、さらには、これらの主原料にガラス繊維、カーボン繊維、パルプ、合成樹脂繊維等の有機、無機の各種強化繊維、タルク、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ等の各種充填材、顔料や染料等の着色剤、あるいは耐候剤や帯電防止剤等の各種添加剤を添加したものを用いることが出来る。」との記載があるが、好ましい材質の記載がなく、切削感を解決するものでは無かった。
顎歯模型はこれらの課題を抱えているにも関わらず、研究報告されているものは見当たらない。
天然歯牙を用いずに歯牙の切削感を体験する方法が求められれていた。特に歯牙のエナメル部分からデンチン部分の切削感が変るところが求められており、当然にして、エナメル部分はエナメル質の切削感、デンチン部分はデンチン質の切削感が求められていたが、それを解決する方法は見つかっていなかった。
研究の結果、天然歯牙の切削感を出す為には無機系の焼成体を用いることが必要であるが無機系の材料の硬さを制御することは難しいためにこれらを制御しながら、エナメル部分およびデンチン部分を製造することは難しかった。
エナメル部分とデンチン部分を接着する接着層が厚いと異なる切削感を感じる。その結果、天然歯牙と大きく掛け離れた歯牙模型となる。
歯牙組成がセラミックス焼成体からなる場合であって、焼成時にエナメル部分とデンチン部分との隙間が生じ切削練習において、エナメル部分とデンチン部分との隙間から剥がれる為に十分な練習ができない場合があった。
特に、セラミックス製のエナメル部分とセラミックス製のデンチン部分を合わせて同時に焼成した場合に、両者の収縮の違いにより隙間が生じる事が多くなる。これらの隙間は切削練習時にデンチン部分とエナメル部分が剥がれるという問題が生じていた。
接着性充填材の厚みを薄くすることで、無機粉末焼成体のデンチン部分に容易に切削が移り、天然歯牙との切削感が近似する。
本発明は、治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、デンチン部分の組成が平均粒子径1〜8μmのAl2O3粉末をバインダーで混練し成型機で成形する工程、エナメル部分の組成が平均粒子径0.1〜1.0μmのAl2O3粉末をバインダーで混練し成型機で成形する工程、成型されたデンチン部分とエナメル部分を合わせて焼成する工程を含み、デンチン部分とエナメル部分の空隙部分に接着性充填材を充填することを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
デンチン部分とエナメル部分の空隙部分に空気が通る空気孔があることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
抜去歯は生体からの材料であり衛生上の問題があるため、感染予防等の処置を取らなくても安全に用いることができ、抜去歯の様な体感ができる歯牙が求められていた。また、衛生管理も特に必要なく、腐敗の恐れもない材料が求められていた。
本発明の歯牙を用いて支台歯形成、窩洞形成をすることによって、一早く天然歯牙と同様な切削感を体験でき、形成体験が容易に行える。また、これらの形成技術を早く取得することができる。
本顎歯模型用歯牙は人体の中で最も硬い天然歯牙の代用物質で、通常の材料では切削時に軟らかく感じてしまうのに対し、天然歯牙と同様な切削感を得ることができる。口腔内での400000回転/分という高速回転するダイヤモンド研削材(エアータービン使用)を用いた切削と同じような切削体験ができる。
更に、歯牙模型の歯冠の形状も重要であり、支台歯形成や窩洞形成の目標となり隆起部分や窩、咬頭などが正確に表現されていることが重要であり、CIMでの成形が適している。
本発明の歯牙は歯質と同じように白色、アイボリー色、乳白色、半透明色とすることができるため、よりリアルな切削体験をすることができる。好ましくは白色、アイボリー色、乳白色である。
接着材の軟質な感覚を味わうことなく天然歯牙模型の切削を体験できる。スムーズなエナメル部分からデンチン部分への切削を体感できる。
デンチン部分とエナメル部分とを同時に接触して焼成した後、両者の間に出来た微小な隙間を埋め、接着性充填材にて接着させる事により、切削時のチッピングを防ぎ、更に天然歯に近い切削感を実現できる。
更に、デンチン部分とエナメル部分とを同時に接触して焼成するため、焼成後に、両者の位置を定めて接着するという工程を省くことができる。
デンチン部とエナメル部の界面に向かって、接着性充填材を流し込む為の接着性充填材導入口を設けることで、容易に接着性充填材を流し込むことが可能である。更にガス抜き口を設けることで隅々まで接着性充填材を流すことができる。
本発明の接着性充填材に用いられる樹脂は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、化学重合性樹脂を用いることができ、その中で、熱硬化性樹脂、化学重合性樹脂が好ましい。更に、セラミックス用接着材、エポキシ樹脂が好ましい。
本発明に求められる接着は、エナメル部分全体とデンチン部分全体が接着していることで、一部でも接着していない部分や、切削感に影響を与えるような大きな気泡があることは好ましくない。
エナメル部分とデンチン部分共に、無機粉末焼成体であることが好ましい。
エナメル部分とデンチン部分の硬さの調整には、粒度を荒くする、空隙を多くする、材質を変えるなどの方法、焼成温度を変える、係留時間を変える等々の方法があるが、最も適した方法は、同一組成で粒度を変えることである。
エナメル部分の平均粒子径に対して、デンチン部分の平均粒子径を10倍以上にすることが好ましい。エナメル部分の平均粒子径が0.1〜0.5μmである場合は、デンチン部分の平均粒子径は1.0〜10.0μmに設定することが好ましい。
焼成温度に関しては組成によって異なるが、シリカ等のガラス成分が多い場合は焼成温度が800〜1200℃、アルミナの場合は1200〜1600℃の焼成温度、好ましくは1350〜1550℃の焼成温度となる。
CIM技術を用いて、エナメル部分とデンチン部分とを射出成形し、脱脂、焼成の工程を経て、焼成されたエナメル部分とデンチン部分の界面に熱硬化性樹脂や化学重合性樹脂を用いて接着することも好ましい。
また、ポリスルホン系、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなども適宜使用できる。特に、アクリル系が好ましい。
熱可塑性樹脂に架橋剤を混合することで、熱硬化性樹脂と同様に用いることができる。
接着材に用いる樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び化学重合性樹脂の中で、熱硬化性樹脂、化学重合性樹脂が好ましい。
1つ目の方法として、エナメル部分とデンチン部分の間に空隙がある歯牙を上記に示した樹脂に漬け、真空ポンプで減圧することで、空隙部分に樹脂を注入する方法がある(図1参照)。
2つ目の方法は、エナメル部分とデンチン部分の隙間に接着性充填材を注入できる接着性充填材導入溝を設け、その隙間から、シリンジなどを用いて接着性充填材を注入する方法である(図2参照)。
これらの方法の他に、デンチン部分の中抜き部分から空隙部分にかけて貫通孔を設けて接着性充填材導入孔として、その接着性充填材導入孔から、シリンジなどを用いて接着性充填材を注入する方法である(図3参照)。又はエナメル部分の窩の部分から空隙部分にかけて貫通孔を設けて接着性充填材導入孔として、その接着性充填材導入孔から、シリンジなどを用いて接着性充填材を注入する方法である(図4参照)。
更に、これらの注入方法に加えて、空隙部分に溜まった空気を抜くためのガス抜き口を設けることが好ましい。これらのガス抜き口はエナメル部分とデンチン部分の空隙にスリット状に設けることで容易に接着性充填材を隙間無く充填することができる。これらのガス抜き口は複数設けることが好ましい。
エナメル部分の原料としてのCIM用アルミナ ペレット(Al2O3が26%、SiO2が44%、平均粒径0.25μm、ステアリン酸30%)1kgを用いて、歯牙形体の金型に、射出成形し射出体を得た。
デンチン部分の原料としてのCIM用アルミナ ペレット(Al2O3が26%、SiO2が44%、平均粒径3.0μm、ステアリン酸30%)1kgを用いて、歯牙形体の金型に、射出成形し射出体を得た。
作製されたエナメル部分、デンチン部分の射出体を、重ねて脱脂、焼成(1200度、係留時間10分)として焼成体1を得た。
デンチン部分の原料としてのCIM用アルミナ ペレット(Al2O3が70%、平均粒径5.0μm、ステアリン酸30%)1kgを用いて、歯牙形体の金型に、射出成形し射出体を得た。
作製されたエナメル部分、デンチン部分の射出体を、重ねて脱脂、焼成(1500度、係留時間10分)として焼成体2を得た。
切削に関しては両者良好な状況であったアクリル樹脂はチッピングが見られたものの、天然歯牙と同様な切削感を得られた。△や◎+に該当するものはなかった。
接着性充填材に浸漬する前の焼成体1,2を切削試験した。その結果、咬合面付近のデンチン部分とエナメル部分との界面が接着されていない為に、切削時に破折が発生し、エナメルの一部が脱落した為、歯牙切削練習用歯牙としては十分ではなかった。
焼成体1,2と同一組成で成型し近心から遠心方向にデンチン部分に幅1mm程度のv字の溝を作製し接着性充填材導入溝とし、焼成後に接着性充填材導入溝の端がデンチンエナメル移行部分よりも少し長く溝を作ることにより一方を接着性充填材導入溝としもう片方をガス抜き口とした。
接着性充填材導入溝とガス抜き口を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1200度、係留時間10分)として焼成体3を得た。同様に、接着性充填材導入溝とガス抜き口を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1500度、係留時間10分)として焼成体4を得た。
接着性充填材導入孔を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1200度、係留時間10分)として焼成体5を得た。同様に、着性充填材導入孔を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1500度、係留時間10分)として焼成体6を得た。
接着性充填材導入孔を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1200度、係留時間10分)として焼成体7を得た。同様に、接着性充填材導入孔を設けた射出体を、重ねて脱脂、焼成(1500度、係留時間10分)として焼成体8を得た。
切削感に関してはデンチン部分及びエナメル部分両方ともに良好な状況であったアクリル樹脂を用いて接着した場合はチッピングが見られた。△や◎+に該当するものはなかった。
これらの焼成体1から8を2ミリ程度の幅で、細かく切断し、隙間の隅々まで樹脂が届いているか、セラミックス同士の固相反応にて接着されていることを確認した。
2 デンチン部分
3 エナメル部分とデンチン部分の間に空隙
4 接着性充填材導入孔
5 接着性充填材導入溝
Claims (2)
- エナメル部分からデンチン部分へ切削治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、
デンチン部分の組成が平均粒子径1〜8μmのAl2O3粉末をバインダーで混練し成型機で成形する工程、エナメル部分の組成が平均粒子径0.1〜1.0μmのAl2O3粉末をバインダーで混練し成型機で成形する工程、成型されたデンチン部分とエナメル部分を合わせて焼成する工程を含み、デンチン部分とエナメル部分の間の隙間である空隙部分に接着性充填材を充填することを特徴とする顎歯模型用歯牙。 - 請求項1記載の顎歯模型用の歯牙であって、デンチン部分とエナメル部分どちらか1方又は片方に接着性充填材を導入できる接着性充填材導入溝または接着性充填材導入孔を有し、デンチン部分とエナメル部分の界面の少なくとも一部と接着性充填材導入溝または接着性充填材導入孔に接着性充填材を有することを特徴とする顎歯模型用歯牙。
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