JP7751007B2 - 口腔インプラント材料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、付加製造の技術分野に関し、具体的には、口腔インプラント材料の製造方法に関する。

口腔インプラント材料の製造は、現在の付加製造技術の応用方向の１つであり、特に歯科インプラント技術が「即時インプラント」の方向に発展するにつれて、標準的な円筒形のインプラント歯根がバイオニック歯根に置き換えられ始めるため、付加製造技術はさらに重要である。

従来技術に開示されるプロセスでは、製造対象が患者ごとのインプラントであり、モデリングから製造までの全プロセスが個別に行われるため、比較的労力と時間がかかり、「即時インプラント」という適時性の要件を満たすことは、多くの場合困難である。なお、歯根は金属材料であるため、歯槽骨欠損空間が大きい場合、金属材料の限界により、歯根を増大させるだけでは歯槽骨の充填と成長を満足させることができないが、ＣＮ１０６１３７４２１Ｂなどの従来技術ではハニカム構造を配置できることが提供されるが、この物理的改善が適応できる患者や達成できる改善効果は限られている。

背景技術における問題を解決するために、本発明は、口腔インプラント材料の製造方法を提供する。

本発明の目的は、以下の技術的解決手段によって達成される。

選択的レーザー溶解プロセスによって複数の標準金属インゴットに複数の歯根部を印刷して、複数の金属基盤を得て、溶融堆積プロセスによって少なくとも１つの前記金属基盤の周囲に歯槽修復材料を印刷する、口腔インプラント材料の製造方法であって、
選択的レーザー溶解プロセスと溶融堆積プロセスに共通の取り外し可能なサブベースプレートを準備するステップＳ１であって、取り外し可能なサブベースプレートには、複数の標準金属インゴットを取り付けるための取り付け孔が事前に設けられるステップＳ１と、
複数の標準金属インゴットを取り外し可能なサブベースプレートの取り付け孔に取り付け、また、取り外し可能なサブベースプレートを選択的レーザー溶解装置のベースプレートに固定するステップＳ２であって、取り付けが終了した後、複数の標準金属インゴットの上面は水平で相互に揃い、また、複数の標準金属インゴットはいずれも取り外し可能なサブベースプレートの上面よりも高いステップＳ２と、
選択的レーザー溶解装置の粉末シリンダに粉末を事前に充填するステップＳ３であって、事前充填が終了した後、粉末の上面は複数の標準金属インゴットの上面と揃うステップＳ３と、
選択的レーザー溶解装置は、複数の標準金属インゴットの上面を第１層の印刷基準として使用し、積層された三次元モデルに応じて、印刷すべき完全な歯根部のそれぞれを得るまで複数の標準金属インゴットの上面に粉末を交互に散布してレーザースキャンし、複数の金属基盤を得るステップＳ４であって、上記三次元モデルは、複数の患者の歯と歯槽骨部位を三次元スキャンしてモデリングすることによって得られたものであり、従って、印刷された各歯根部は相互に異なるステップＳ４と、
同じ取り外し可能なサブベースプレートに、ステップＳ４で印刷して得られた金属基盤を取り外すことなく、溶融堆積プロセスを用いて歯槽修復材料を金属基盤に印刷して口腔インプラントを得るステップＳ５とを含む。

好ましくは、ステップＳ２では、複数の標準金属インゴットは、取り外し可能なサブベースプレートの上面より０．５～３．０ｍｍ高くなる。

好ましくは、ステップＳ５では、歯槽修復材料を印刷する前に、支持材料を印刷せず、プレハブスペーサーによって第１層の歯槽修復材料を支持する。

好ましくは、ステップＳ５では、取り外し可能なサブベースプレートを取り外せず、印刷ヘッドの切り替えによって選択的レーザー溶融装置の溶融堆積印刷ヘッドに直接切り替える。

好ましくは、ステップＳ５では、選択的レーザー溶融装置のベースプレートから取り外し可能なサブベースプレートを取り外した後、溶融堆積装置のベースプレートに取り付ける。

好ましくは、上記標準金属インゴットは、鋳造インゴット、機械加工インゴット、又は粉末冶金インゴットである。

有益な効果は、以下のとおりである。

本発明は、金属基板の製造に標準インゴットを導入し、金属基板に歯槽修復材料を複合的に印刷することにより、複数のインプラント材料の迅速な製造を実現し、同時にインプラント材料と人体との生体適合性を改善する。本発明は、標準金属インゴットを取り外し可能なサブベースプレートの取り付け孔に取り付け、高さ設計手段及び水平状態調整手段と協働することにより、印刷作業プロセスが最適化し、吊り下げ構造が削減又は回避され、プロセス全体の設計作業量、操作作業量、及びコストが削減される。

本発明のプロセスの状態１である。 本発明のプロセスの状態２である。 本発明のプロセスの状態３である。 本発明のプロセスの状態４である。 本発明のプロセスの状態５である。

口腔インプラント材料の製造方法であって、事前に準備された複数の標準金属インゴット１に金属材料を使用して複数の歯根部を印刷して、複数の金属基盤を得て、少なくとも１つの金属基盤の周囲に歯槽修復材料５を印刷し、口腔インプラント材料を得る。

本明細書では、「複数」は、装置の加工能力及びオーダー統合能力に基づいて決定され、それは、例えば、３～１２である。

本発明は、異なる患者の医療三次元モデルの分析に基づいて、普遍的なアバットメント標準部品を確立し、従来の方法（鋳造、機械加工、又は粉末冶金）によって標準金属インゴット１を製造し、付加製造プロセスに時間がかからず、同時に、複数の異なる製品を迅速に製造することを実現し、印刷装置の１回の印刷及びスキャン過程で複数の異なる製品を対象とするため、装置の空間と時間の無駄が削減され、１回の印刷で複数の患者向けに異なるインプラント材料を同時に製造することができる。

歯槽骨欠損空間が大きい場合、金属基盤の周囲に歯槽修復材料５を印刷する。

歯槽修復材料としては、高分子材料や高分子ベースの複合材料などが考えられるが、歯槽骨との吸収や融合の観点からは、このような材料の方がより効果的であり、融点が低く、印刷雰囲気が少なくて済み、 三次元堆積法を用いて製造されるため、金属材料の限界を多くの面で克服しており、歯槽骨の充填と成長という臨床上の要件を満たすだけでなく、製造も容易である。

図１～図５は、複数の異なるプロセスの状態で、本発明の実施形態によって提供される口腔インプラント材料の製造方法の原理を示す。

ステップS1では、選択的レーザー溶解プロセスと溶融堆積プロセスに共通の取り外し可能なサブベースプレート２を準備し、取り外し可能なサブベースプレート２には、複数の標準金属インゴット１を取り付けるための取り付け孔が事前に設けられる。

ステップＳ２では、複数の標準金属インゴット１を取り外し可能なサブベースプレート２の取り付け孔に取り付け、また、取り外し可能なサブベースプレート２を選択的レーザー溶解装置のベースプレート３に固定する順序は問わない。取り付けが終了した後、複数の標準金属インゴット１の上面は水平で相互に揃う。

取り外し可能なサブベースプレート２に標準金属インゴット１を取り付けることにより、ベースプレート３に改造や損傷が発生せず、標準金属インゴット１を取り外し可能なサブベースプレート２の取り付け孔に取り付ける作業は簡単で、高さ調整や水平状態調整も便利で、印刷製品の切断やその後の研磨を回避することができる。

図面から分かるように、複数の標準金属インゴット１は、取り外し可能なサブベースプレート２の上面より一定の距離だけ高い位置にあり、この距離は製品を取り出すのに便利なだけでなく、取り付け精度によって水平のずれが発生した場合、最初の数層の粉末スキャン成形を使用して水平精度を自己調整することも容易になり、この距離は０．５～３．０ｍｍ、好ましくは１～２ｍｍであり得る。

ステップＳ３では、選択的レーザー溶解装置の粉末シリンダに粉末を事前に充填し、事前充填が終了した後、粉末の上面は複数の標準金属インゴット１の上面と揃い、この過程は、その後の選択的レーザー溶融による粉末の層ごとの散布とスキャン操作を実行するためのものであるが、基本操作であるため図面には示されない。

ステップS4では、選択的レーザー溶解装置は、複数の標準金属インゴット１の上面を第１層の印刷基準として使用し、積層された三次元モデルに応じて、印刷すべき完全な歯根部のそれぞれを得るまで複数の標準金属インゴット１の上面に粉末を交互に散布してレーザースキャンし、複数の金属基盤を得る。本明細書の三次元モデルは、複数の患者の歯と歯槽骨部位を三次元スキャンしてモデリングすることによって得られたものであり、従って、印刷された各歯根部は相互に異なり、複数の患者の実際の歯根の形状である。図２及び図３はそれぞれ印刷中及び印刷終了後の歯根部の状態を示し、図示の便宜上、粉体シリンダや印刷ヘッドの図示を省略する。

本発明の複数の標準金属インゴット１は、同一であっても異なってもよく、例えば、外形寸法が異なっても高さが同じであってもよいし、外形寸法や高さは異なるが、取り外し可能なサブベースプレート２の取り付け孔に取り付けた後は高さが同じで上面が面一になってもよい。

本実施例では、好ましくは、標準金属インゴット１と歯根部はチタン合金材料であるが、同一の金属基盤を構成する標準金属インゴット１と歯根部とが異なる金属であってもよい。

本発明の複数の歯根部の同期印刷の利点は、取り外しと取り付け及び製造の効率を改善するだけでなく、印刷された金属基盤の品質の制御において非常に重要な役割を果たすことであり、赤外線温度計を使用して、印刷中の各歯根部の表面温度をいつでも測定でき、レーザースキャンヘッドは各歯根部の温度がシステムの事前設定温度範囲を超えない場合にのみ、各歯根部で新しい印刷層をスキャンするように制御し、熱応力の蓄積を防ぐからであり、本発明の同期印刷方法を使用すると、システムは各歯根部の表面温度を収集し、収集した温度に従って各層のスキャン順序を自動的にスケジュールすることができ、それによって待ち時間を短縮し、内部の微小欠陥を抑制することができる。

ステップＳ５では、図４及び図５に示すように、同じ取り外し可能なサブベースプレート２に、ステップＳ４で印刷して得られた金属基盤を取り外すことなく、溶融堆積プロセスを用いて歯槽修復材料５を金属基盤に印刷して口腔インプラントを得る。

事前に取得した三次元モデルによれば、図示のように全ての金属基盤に歯槽修復材料５が印刷されるとは限らず、その一部の金属基盤には印刷が必要ない場合もある。

一実例では、付加製造装置は、選択的レーザー溶解装置に溶融堆積印刷ヘッドを追加するものであり、溶融堆積印刷ヘッドは、材料（フィラメント／粉末）の供給と溶融の機能を有し、選択的レーザー溶融装置の三次元運動システムを直接利用し、レーザースキャニングヘッドと交互に動作する。この場合、ステップＳ５では、取り外し可能なサブベースプレート２を取り外せず、印刷ヘッドの切り替えによって選択的レーザー溶融装置の溶融堆積印刷ヘッドに直接切り替える。

別の実例では、選択的レーザー溶融装置と溶融堆積装置は別の装置であり、この場合、選択的レーザー溶融装置のベースプレート３から取り外し可能なサブベースプレート２を取り外した後、溶融堆積装置のベースプレートに取り付けると、第２段階の印刷を完了することができる。この場合、取り外し可能なサブ基板２に標準金属インゴット１を取り付けるため、２つの異なる印刷方法を実行する際に、半製品の取り外し、取り付け、水平状態の調整を繰り返す作業負担を軽減し、操作の難易度を軽減する。

本実施例の非常に顕著な効果は、印刷方向を基台からの印刷方向に変更することであり、歯根部及び歯槽修復材料５はいずれも、底部が狭く、上部が広い構造であり、順方向に印刷する場合、成形が難しい吊り下げ部位を完了するために、支持材料を同時に印刷する必要があり、本実施例の印刷方向は、歯根部に吊り下げ構造を基本的に又は完全に含まないだけでなく、その後印刷される歯槽修復材料５も吊り下げ構造を基本的にまたは完全に含まず、従って、印刷プロセス全体で印刷支持材料を追加する必要がなく、モデリングから材料の準備までの印刷プロセスの設計作業量、操作作業量、及びコストが再び削減される。

歯槽修復材料５を印刷する場合の基本印刷面の構成については、図４を参照することができ、ステップＳ５では、歯槽修復材料５を印刷する前に、支持材料を印刷せず、事前に準備されたプレハブスペーサー４によって第１層の歯槽修復材料５を支持し、製造効率が更に向上する。プレハブスペーサー４は、ポリマー材料から容易に分離できる材料（セラミックシートなど）で製造することができ、あるいは単純な金属シートを使用することもでき、その上面には、ポリマー材料から容易に分離できる材料層、又は支持材料を印刷するために通常使用される犠牲材料層が設けられ、好ましくは、金属シートが犠牲材料層をコーティングするために使用される。金属シートは、標準金属インゴット1を囲むように、嵌合して形成された２つの嵌合可能な片輪に切断され得る。

１－標準金属インゴット
２－取り外し可能なサブベースプレート
３－ベースプレート
４－プレハブスペーサー
５－歯槽修復材料

Claims (6)

1. 選択的レーザー溶解プロセスによって複数の標準金属インゴット（１）に複数の歯根部を印刷して、複数の金属基盤を得て、溶融堆積プロセスによって少なくとも１つの前記金属基盤の周囲に歯槽修復材料（５）を印刷する、口腔インプラント材料の製造方法であって、
   選択的レーザー溶解プロセスと溶融堆積プロセスに共通の取り外し可能なサブベースプレート（２）を準備するステップＳ１であって、取り外し可能なサブベースプレート（２）には、複数の標準金属インゴット（１）を取り付けるための取り付け孔が事前に設けられるステップＳ１と、
   複数の標準金属インゴット（１）を取り外し可能なサブベースプレート（２）の取り付け孔に取り付け、また、取り外し可能なサブベースプレート（２）を選択的レーザー溶解装置のベースプレート（３）に固定するステップＳ２であって、取り付けが終了した後、複数の標準金属インゴット（１）の上面は水平で相互に揃い、また、複数の標準金属インゴット（１）はいずれも取り外し可能なサブベースプレート（２）の上面よりも高いステップＳ２と、
   選択的レーザー溶解装置の粉末シリンダに粉末を事前に充填するステップＳ３であって、事前充填が終了した後、粉末の上面は複数の標準金属インゴット（１）の上面と揃うステップＳ３と、
   選択的レーザー溶解装置は、複数の標準金属インゴット（１）の上面を第１層の印刷基準として使用し、積層された三次元モデルに応じて、印刷すべき完全な歯根部のそれぞれを得るまで複数の標準金属インゴット（１）の上面に粉末を交互に散布してレーザースキャンし、複数の金属基盤を得るステップＳ４であって、前記三次元モデルは、複数の患者の歯と歯槽骨部位を三次元スキャンしてモデリングすることによって得られたものであり、従って、印刷された各歯根部は相互に異なるステップＳ４と、
   同じ取り外し可能なサブベースプレート（２）に、ステップＳ４で印刷して得られた金属基盤を取り外すことなく、溶融堆積プロセスを用いて歯槽修復材料（５）を金属基盤に印刷して口腔インプラントを得るステップＳ５と
   を含むことを特徴とする、口腔インプラント材料の製造方法。
2. ステップＳ２では、複数の標準金属インゴット（１）は、取り外し可能なサブベースプレート（２）の上面より０．５～３．０ｍｍ高くなることを特徴とする、請求項１に記載の口腔インプラント材料の製造方法。
3. ステップＳ５では、歯槽修復材料（５）を印刷する前に、支持材料を印刷せず、プレハブスペーサー（４）によって第１層の歯槽修復材料（５）を支持することを特徴とする、請求項１に記載の口腔インプラント材料の製造方法。
4. ステップＳ５では、取り外し可能なサブベースプレート（２）を取り外せず、印刷ヘッドの切り替えによって選択的レーザー溶融装置の溶融堆積印刷ヘッドに直接切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の口腔インプラント材料の製造方法。
5. ステップＳ５では、選択的レーザー溶融装置のベースプレート（３）から取り外し可能なサブベースプレート（２）を取り外した後、溶融堆積装置のベースプレートに取り付けることを特徴とする、請求項１に記載の口腔インプラント材料の製造方法。
6. 前記標準金属インゴット（１）は、鋳造インゴット、機械加工インゴット、又は粉末冶金インゴットである、請求項１に記載の口腔インプラント材料の製造方法。