JP5236203B2 - 顎歯模型用の歯牙 - Google Patents

Description

本発明は、歯科医師を目指す学生が、口腔内作業を体験し、治療の練習をする顎歯模型用に用いる歯牙である。具体的には支台歯形成、窩洞形成等の形体付与を体験する為に用いる歯牙組成に関する。

口腔内治療練習用の顎歯模型用の歯牙は、エポキシ樹脂、メラミン樹脂で製造されることが多く、一般に普及している。
しかし、エポキシ樹脂、メラミン樹脂では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。その結果、強く削ってしまい、上手く形態を作れないことも発生する可能性がある。

もう少し、硬い材料を求められた結果、コンポジットタイプのものが市販されている。コンポジットタイプの歯牙であっても、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。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。

実開平１‐９００６８には、エナメル質層に金雲母結晶［ＮａＭｇ３（Ｓｉ３ＡｌＯ１０）Ｆ２］およびリチア・アルミナ・シリカ系結晶（Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２，Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２）が同時に析出したビッカース硬さ３５０〜４５０に制御されたガラス・セラミックスから構成され、歯根層には、ポリオール（主剤）に白色・赤色および黄色の着色剤を加え、さらにイソシアネートプレポリマー（硬化剤）を混入してシリコーンゴム母型に真空下で注入して、常温で硬化させ事前に準備をし、エナメル質層と歯根層との間に介在し、両者を合着している象牙質層はオペーク色を呈した接着性レジンで形成されていることが示している。
しかしながら、エナメル質層が金雲母結晶やリチア・アルミナ・シリカ系結晶にて構成されたものでは天然歯に比べ、切削感が硬すぎるため使用に耐える物ではなく、更に象牙質層は接着性レジンで形成されている為、接着剤の切削感が柔らかすぎる為、使用に耐える物ではなかった。

特開平５−２２４５９１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を提供することが示されている。主要構成成分として、無機物粉体と架橋型樹脂とを、重量比で２０％対８０％乃至７０％対３０％の割合で含有している。

歯牙模型を構成する無機物粉体としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、等々が紹介され、上記化合物に限定されるものではなく、各種の無機物粉体を用いることができる。
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、無機物粉体の開示のみである。
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。

特開平５−２２４５９１には、歯科医学生の歯周疾患治療実習に最適に用いることができる歯牙模型を提供する。構成として歯牙模型は、歯冠部の少なくとも表面がヌープ硬度７０以上を有し、歯根部の少なくとも表面がヌープ硬度１０〜４０を有するものである。
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。

特開２００４−９４０４９には、レーザー光線を利用した正確な形状計測を可能とする歯科実習用模型歯を提供する発明が記載している。
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。

具体的な組成としての開示がなく、切削感について歯冠部と歯根部との関係を示しているのみである。
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殆ど見当たらない。

特開２００４−９４０４９ 特開平５−２４１４９８ 特開平５−２４１４９９ 特開平５−２４１５００ 特開平５−２２４５９１ 特開平５−２１６３９５ 特開平５−２２４５９１ 実開平１−９００６８

従来の顎歯模型は、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。分かりやすい表現では滑る感覚や容易に削れる感覚などが異なり、天然歯とは大きく違う切削感である。
天然歯の切削感を体験するために、抜去歯を切削するなどの工夫は見られた。抜去歯は生体からの材料であり衛生上の問題があり、感染予防を十分に行なわなければならなかった。また、衛生管理も十分に行なわないと、腐敗の問題があり、保存にも十分な注意が必要であった。
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、天然歯と同じような切削感を得られる顎歯模型用の歯牙が求められている。

本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、歯牙の組成がアルミナから作製されることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径1.0〜８μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径0.1〜1.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径2〜5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径0.2〜0.5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径2〜5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径0.2〜0.5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、エナメルデンチン共に焼成温度が1300〜1600℃であることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、
歯牙デンチン部分および歯牙エナメル部分のビッカース硬度が300〜1000であることを特徴とする顎歯模型用歯牙である。
本発明は治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径2〜5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末をバインダーで混練し、成型器で成形し焼成する工程、歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径0.2〜0.5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末をバインダーで混練し、成型器で成形し焼成する工程を含むことを特徴とするの顎歯模型用歯牙である。

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体験ができる。

成形において高速回転する切削体と接触する為、顎との適合性が重要であり、流し込み成形などでも成形可能であるが、精密に成形できるＣＩＭが好ましい。
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無機系顔料を用いることによって、白色、アイボリー色、乳白色とすることができ、よりリアルな切削体験をすることができる。

デンチンとエナメルの切削感を変えることで、天然歯牙と近似の切削感が得られ、本発明に示された条件の歯牙でエナメルからデンチンへ移行する切削感を模型で体験することで適切な治療の練習を実施することができる。

本発明は口腔内治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、顎分野やマネキン部分は適宜選択することができる。但し、選択にあたって適合性を確認する為の処置を施すことは重要である。例えば、歯牙挿入口の大きさに適宜合わせることは重要である。

歯牙の組成はアルミナで作製され、一次粒子径は0.2〜5μｍであることが好ましい。歯牙組成にアルミナ焼成体の切削感を損なわない程度にシリカを代表とする金属酸化物を添加することは妨げない。歯牙デンチン部分と歯牙エナメル部分とのアルミナ一次粒子径を変えることで、切削感の違いを表すことが可能である。歯牙デンチン部分に比べ、歯牙エナメル部分の粒子を粗くすることで実現できる。

歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径0.2〜0.5μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末からすることであり、好ましくは一次粒子径0.1〜1.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末から焼成することである。
歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径1.0〜8.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末から焼成することであり、好ましくは一次粒子径2.0〜5.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末から焼成することであり、より好ましくは一次粒子径2.0〜3.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末から焼成することである。
歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径に比べ、歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径が、3倍〜20倍程度大きいことが好ましい。
エナメルデンチン共に1300〜1600℃の焼成温度で焼成する。
エナメル部分の好ましい焼成温度は1400〜1600℃であり、デンチン部分の好ましい焼成温度は1300〜1500℃である。焼成温度は切削感と密接な関係があり、粒度や原材料ロットによって、調整しなければならない。同様に焼成温度での係留時間も切削感と密接な関係があり、粒度や原材料ロットによって、調整しなければならない。
歯牙デンチン部分および歯牙エナメル部分のビッカース硬度が300〜600である。

アルミナ粉末の焼成体は、歯牙模型部分の歯冠部分に用いられていれば十分であるが、歯牙の大部分が本発明の組成で作成されていることが好ましい。
本発明をＣＩＭ技術で作成することが好ましい。
ＣＩＭとは、次の工程で製造される成型技術である。
（１）アルミナを熱可塑性樹脂やワックスなどの樹脂（1000℃ぐらいまでに熱で分解するもの）で練和し、ペレットを作製する。
（２）一定の形状の射出成形用の金型を作製し、（１）で作製したペレットを射出成型する。
（３）成型後、樹脂を脱脂（温度を上げて、樹脂成分を分解すること）する。
（４）次に、その脱脂体を所定温度で焼成し、所望の焼成体を得る。
本技術を用いて、歯牙を作製することは、成形性などを鑑み、最も適した方法である。

（実施例１）
一次粒子径3.0μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末700ｇとステアリン酸300ｇ（３０％）を加温混練し、デンチン形状の金型に射出した。射出した成形体を600℃3時間にて脱脂し、1400℃で焼成した。焼成温度での係留時間は15分とした。自然放冷した結果、デンチン部分が完成した。
一次粒子径0.3μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末７00ｇとステアリン酸300ｇ（３０％）を加温混練し、エナメル形状の金型に射出した。射出した成形体を600℃3時間にて脱脂し、1500℃で焼成した。焼成温度での係留時間は15分とした。自然放冷した結果、エナメル部分が完成した。
完成したエナメルとデンチンをエポキシ樹脂で接着して完成とした。試験結果を表2に示す。試験には歯科用ダイヤモンドバーを用いた。

（実施例2〜6、比較例1〜6）
実施例1に倣い、実施例2〜6、比較例1〜6を行なった。実施例と異なる点を表1に示し、試験結果を表2に示す。

（切削性、支台歯成形性、窩洞成形性の評価は、天然歯との近似性で行っている。◎：良好、〇：普通、×：不良）
デンチンエナメル移行性とは、デンチン層とエナメル層の界面を研削材は移行する折に切削感が天然歯に近似しているかどうかを確認した。

実施例1〜6は成形性、切削性、支台歯形成性、窩洞形成性、デンチンエナメル移行性、共に良好に作製できた。
比較例１は焼成温度が低い為に十分な焼成が行なわれず、全体として柔らかな切削感となった。特にデンチンエナメル移行性は感じられなかった。
比較例2は焼成温度が高い為に過剰な焼成が行なわれ、全体として硬い切削感となった。切削時に小さなチッピング（割れ）が見られた。
比較例3はエナメル層が軟かく、デンチン層が硬くなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。
比較例４はエナメル層デンチン層共に硬くなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。
比較例５はエナメル層デンチン層共に比較例４よりも遥かに硬くなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。

（実施例７〜１１、比較例６〜１０）
デンチン部分およびエナメル部分を同一組成で実施した実施例および比較例を以下で示す。成形方法は実施例1に従い表3の条件で実施した。金型は歯牙の金型を用いた。試験結果を表４に示す。

（切削性、支台歯成形性、窩洞成形性の評価は、天然歯との近似性で行っている。◎：良好、〇：普通、×：不良）
実施例７〜１１は成形性、切削性、支台歯形成性、窩洞形成性、共に良好に作製できた。デンチンエナメル移行性については一体成形であるため見られないが、口腔内の治療の練習として十分に耐え得るものであった。
比較例６は焼成温度が低い為に十分な焼成が行なわれず、全体として柔らかな切削感となった。
比較例７は焼成温度が高い為に過剰な焼成が行なわれ、全体として硬い切削感となった。切削時に小さなチッピング（割れ）が見られた。
比較例８は軟かくなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。
比較例９は硬くなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。
比較例１０は比較例９よりも遥かに硬くなった。天然歯の切削感と大きくかけ離れた。

Claims (1)

1. 治療練習用の顎歯模型用の歯牙であって、
   歯牙デンチン部分の組成が一次粒子径２．０〜５．０μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、
   歯牙エナメル部分の組成が一次粒子径０．１〜０．８μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末焼成体からなり、
   前記歯牙エナメル部分及び前記歯牙デンチン部分は共に焼成温度が１３００〜１６００℃であり、
   前記歯牙エナメル部分の組成の一次粒子径と、前記歯牙デンチン部分の組成の一次粒子径との比が、１：４乃至１：２０の範囲にあり、
   前記歯牙デンチン部分及び前記歯牙エナメル部分のビッカース硬度が３００〜６００であることを特徴とする顎歯模型用の歯牙。