KR102144685B1

KR102144685B1 - 디지털 메탈-세라믹 치아보철물 제작방법 및 이를 위한 용융 접착용 글라스

Info

Publication number: KR102144685B1
Application number: KR1020190036551A
Authority: KR
Inventors: 박상원; 제라드 피셔 존; 오계정
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-08-14

Abstract

본 발명은 환자의 치아에 씌울 수 있도록 제작되는 치아보철물의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 치과용 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)을 이용하여 독립되어 제작된 금속구조물과 세라믹구조물을 접착용 글라스를 이용하여 접착함으로써, 기공사의 수작업을 최소화함으로써, 보철물의 제작 과정을 더욱 단순화 하며, 제작 시에 소요되는 시간 및 노동력을 크게 절감하고, 균일한 품질관리가 가능한 디지털 메탈-세라믹 치아보철물 제작방법 및 이를 위한 용융 접착용 글라스에 관한 것이다.

Description

디지털 메탈-세라믹 치아보철물 제작방법 및 이를 위한 용융 접착용 글라스{Manufacturing method for digital metal-ceramic prosthesis and glass melt bond}

본 발명은 환자의 치아에 수복할 수 있도록 제작되는 치아보철물의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 치과용 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)을 이용하여 독립되어 제작된 하부 금속구조물과 상부 세라믹구조물을 접착용 글라스로 용융접착하여 치아보철물을 제조하는 새로운 방식의 치아보철물 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 심한 충치나 외상으로 인해 치아의 손상이 발생된 경우의 치과 치료로는 손상 치아에 보철물로서 도재관(흔히, 크라운이라고 함)을 수복하거나, 손상 치아를 발치한 후 인공치아(임프란트)를 심는 방법이 수행되고 있다.

이때, 통상적으로 도재관은 금속으로 제작하여 손상 치아를 수복하는 금속도재관(Porcelain Fused to Metal ,PFM)과, 전체가 세라믹으로 제작되는 완전도재관(All Seramic Crown)으로 분류되며, 여기에서 상기 금속도재관(PEM)의 제작은 도 1에 도시된 바와 같이, 손실된 치아의 형상을 본뜬 왁스조각을 치과용 석고에 매몰하여 틀을 만들고, 만들어진 틀에 금속을 주조하는 단계(a)~(c), 이후, 주조된 금속구조물을 기공사의 수작업에 의해 표면을 마무리함으로써(d)~(e), 내부를 이루는 금속구조물을 제작하고, 이후 제작된 금속구조물에 치아색을 이루는 오팩(opaque)을 도포한 후(f), 외면을 이루는 포세린(porcelain)을 적층시킨 후 소결 시키며(g), 이후 윤곽의 연마(h) 및 도료를 바르는 과정(i)을 거쳐, 최종 치아보철물이 제작(j)된다. 상술한 바와 같이, 종래의 치아보철물의 제작은 전 과정이 기공사의 수작업으로 이루어짐에 따라, 기공사의 숙련도 및 제작 능력에 따라 보철물의 질적인 차이가 크게 발생하며, 하나의 치아보철물을 제작하는데 소요되는 시간이 오래걸린다는 문제점들이 지적되어 왔다. 또한, 전술한 방법으로 제조되는 금속도재관의 경우, 내부를 이루는 금속구조물과 금속구조물의 외부에 도포된 도재의 물성이 상이함에 따라, 소결 시에 발생한 불량에 의해, 소결된 도재의 외면 중 일부가 벗겨져 나가는 파절이 꾸준히 발생하고 있으며, 이에 따른 추가제작에 따른 비용 및 시간 소요가 심하다는 한계가 있다.

한국공개특허공보 제10-2010-0136670호(임플란트용 피에프엠 프레임과 그 제조방법, 2010.12.29.)에서는 전술한 종래의 방법으로 제조되는 PFM 도재관의 내부 금속프레임의 두께를 얇게 제작하여, 성형시의 금속의 수축 및 변형을 최소로 하는 제조방법을 개시하고 있으나, 이와 같은 방법 또한, 제작된 금속구조물에 세라믹을 도포하여 제작하는 방식으로, 전 작업이 기공사의 수작업으로 이루어짐에 따라 균일한 제조 품질을 갖을 수 없고, 금속의 표면에 도포된 도재의 소결 시에, 보철물의 열 변형에 취약하다는 한계가 있다.

한국공개특허공보 제10-2010-0136670호(임플란트용 피에프엠 프레임과 그 제조방법, 2010.12.29.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 치과용 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)을 이용하여, 기공사의 수작업을 최소화 함으로써, 보철물의 제작 과정을 더욱 단순화 하며, 제작 시에 소요되는 시간 및 노동력을 크게 절감하고, 균일한 품질관리가 가능한 디지털 메탈-세라믹 치아보철물 제작방법 및 이를 위한 용융 접착용 글라스를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 치아의 형상에 맞게 형성되어 치아에 씌울 수 있게 제작된 금속구조물과 상기 금속구조물의 외면를 감싸도록 형성된 세라믹구조물로 이루어진 치아보철물의 제작방법에 있어서, 치과용 CAD/CAM을 이용하여, 치아의 형상에 맞게 모델링된 각각의 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 제작하는 디지털밀링단계 및 각각 제작된 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착용 글라스를 이용하여 접착하는 접착단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 디지털밀링단계 이전에 3D 스캐너를 이용하여 환자의 치아형상을 채득하는 인상채득단계 및 상기 인상채득단계 이후, 얻어진 치아의 3D모델을 기반으로 독립된 상기 금속구조물 및 세라믹구조물 각각의 형상을 모델링하는 3D모델링단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 3D모델링단계는 상기 접착용 글라스 만으로 상기 금속구조물 및 세라믹구조물이 접합 및 지지되도록 상기 금속구조물 및 세라믹구조물이 서로 대응되는 접착면 사이에 상기 접착용 글라스가 충전되기 위한 소정의 접합간극을 갖도록 모델링되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디지털밀링단계는 치과용 CAD/CAM을 이용하여, 소정 두께를 갖는 금속재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 금속구조물을 제작하는 금속구조물제작단계 및 치과용 CAD/CAM을 이용하여, 연질의 세라믹도재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 세라믹구조물을 제작하는 세라믹구조물제작단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 세라믹구조물제작단계에서, 절삭 가공되어 제작된 상기 세라믹구조물을 가열하여 소결 시킨 이후, 상기 금속구조물과의 접착을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디지털밀링단계는 상기 금속구조물의 외면 또는 상기 세라믹구조물의 내면 중 어느 하나 이상의 표면을 상기 금속구조물의 내면 및 세라믹구조물의 외면보다 큰 표면거칠기를 갖도록 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착단계는 각기 독립되어 제작된 금속구조물 및 세라믹구조물의 서로 대응되는 접착면에 상기 접착용 글라스를 도포하는 도포단계 및 상기 금속구조물의 외면을 감싸도록 상기 세라믹구조물이 결합된 치아보철물을 최고온도 700 내지 900 ℃의 온도로 가열하여, 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착하는 열소성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열소성단계는 상기 도포단계 이후, 상기 금속구조물의 외부를 감싸도록 상기 세라믹구조물을 결합하고, 결합된 치아보철물을 진공 상태에서 450℃의 온도로 6분간 건조시킨 이후, 설정된 최고온도로 가열 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착단계는 상기 소성단계 이후, 열소성된 상기 치아보철물을 냉각시키는 냉각단계를 더 포함할 수 있다.

아울러, 본 발명의 제작방법에 이용되는 상기 용융 접착용 글라스는 적어도 10 MPa 이상의 평균 전단 접착강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 일양태에 따른 상기 접착용 글라스는 SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1w%, BaO 4w%, CaO 3w% 및 TiO₂ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일양태의 상기 접착용 글라스는 SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w% 및 Fe₂O₃ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명의 다른 일양태의 상기 접착용 글라스는 SIO₂ 59w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w%, Fe₂O₃ 1w% 및 Bi₂O₃ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명은 디지털 밀링으로 각기 제작된 금속구조물과 세라믹구조물을 접착용글라스를 이용하여 접착함으로써, 기공사의 수작업으로 수행되던 기존의 공정을 디지털화함으로써, 기공사의 숙련도와 상관없이 균일한 제조 품질을 유지 가능하며, 제조 시간 및 노동력을 저감시켜 제조 비용을 현저히 저감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 치아보철물의 제작방법을 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 치아보철물의 제작방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 치아보철물의 모델링 과정을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시에에 따라 제조된 치아보철물을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접착용 글라스의 전단 접착 강도를 측정한 그래프.
도 6 및 도 7은 본 발명의 치아보철물 제작방법에 의해 제작된 디지털 메탈-세라믹 치아보철물을 환자의 치아에 수복하는 예시를 도시한 사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 치아보철물의 제작방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 치아보철물의 모델링 과정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시에에 따른 치아보철물의 제작방법은 치아의 형상에 맞게 형성되어 치아에 씌울 수 있게 제작된 금속구조물(120)과 상기 금속구조물(120)의 외면를 감싸도록 형성된 세라믹구조물(110)로 이루어진 치아보철물(100)의 제작방법에 관한 것으로, 인상채득단계(S100), 3D모델링단계(S200), 디지털밀링단계(S300), 및 접착단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 인상채득단계(S100)는 치과용 3D 스캐너를 이용하여 환자의 치아형상을 채득하기 위한 단계로서, 개개인마다 구강의 상태 및 치아의 형상이 모두 달라, 치의사가 내원한 환자 개개인에 맞는 인상 및 치아 정보를 채득하여야 한다. 이때, 상기 치과용 3D스캐너는 치아의 수복, 보철 등의 치아 형상 및 구강조직을 채득하기 위한 장치로서, 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 장치 및 방법을 이용하여 변형실시 가능할 것이다.

상기 3D모델링단계(S200)는 상기 인상채득단계 이후, 얻어진 치아의 3D모델을 기반으로 독립된 상기 금속구조물 및 세라믹구조물 각각의 형상을 모델링하는 단계로서, 치과용 CAD프로그램을 이용하여 제작하고자 하는 치아보철물(크라운)의 외형을 디자인한다. 이때, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 스캔된 환자의 3D모델을 기반으로 세라믹구조물(110) 및 금속구조물(120)을 각기 독립적으로 분리된 형상으로 모델링하여, 후술하는 디지털밀링단계(S300)에서 독립된 각각의 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 제작할 수 있다. 더욱 자세하게는, 상기 인상채득단계(S100)에서 얻은 치아의 외형 디자인(3D모델)을 기반으로 내부를 이루며 치아에 씌워지는 금속구조물(120) 및 외부를 이루며 치아의 외관을 형성하는 세라믹구조물(110)를 각기 모델링한 후, 분리되어 모델링된 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)의 정합을 모의(simulation)한 후, 최종 3D모델링을 설계함이 바람직하다.

또한, 상기 3D모델링단계(S200)에서 모델링되는 본 발명의 치아보철물(100)은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)의 서로 대응되는 접착면 사이에 상기 접착용 글라스가 도포되기 위한 소정의 접합간극(t)을 갖도록 모델링되어, 상기 접합간극(t)에 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 접착하기 위한 접착용 글라스(130. 도4에 도시)를 도포할 수 있다. 여기에서, 본 발명은 연질의 접착용 글라스가 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110) 사이에 일정 두께를 갖도록 충전되어, 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 접착함으로써, 소결시에 상기 금속구조물(120)와 세라믹구조물(110)가 접하여 소결되는 종래의 방식에 발생하는 파절현상을 방지할 수 있는 장점이 있으며, 이때, 상기 접합간극(t)은 0.5 내지 1mm 의 간극을 갖는 것이 바람직하다.

상기 디지털밀링단계(S300)는 치과용 CAD/CAM을 이용하여 치아의 형상에 맞게 모델링된 각각의 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 제작하기 위한 단계로써, 치과용 CAD/CAM을 이용하여, 소정 두께를 갖는 금속재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 금속구조물(120)을 제작하는 금속구조물제작단계(S310) 및 치과용 CAD/CAM을 이용하여, 연질의 세라믹도재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 세라믹구조물(110)를 제작하는 세라믹구조물제작단계(S320)를 포함할 수 있다. 이때 상기 금속구조물제작단계(S310) 및 세라믹구조물제작단계(S320)는 제작 시의 여건에 따라, 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있으며, 순차적으로 수행되는 순서는 작업자에 의해 결정되어 질 수 있다. 이때, 상기 금속구조물제작단계(S310) 및 세라믹구조물제작단계(S320)에 따른 제작 공정을 더욱 자세하게 설명하면, 우선 상기 금속구조물제작단계(S310)는 제작하고자 하는 금속으로 이루어진 금속재를 치과용 CAD/CAM과 연동되는 밀링머신에 장착하고, CAM 프로그램에 의해 모델링된 금속구조물(120) 형상으로 절삭하여 모델링된 형상의 상기 금속구조물(120)을 제작할 수 있다. 이때, 상기 금속구조물(120)의 재질은 타이타늄(Ti)등의 비귀금속 합금으로 이루지는 것이 바람직하하다. 더하여 상기 세라믹구조물제작단계(S320)는 연질의 세라믹도재를 이용하여 상술한 금속구조물제작단계(S310)와 동일한 방법으로 제작된다. 이때 상기 세라믹구조물제작단계(S320)에서 경질의 세라믹도재를 이용할 경우, 밀링 등의 절삭가공 중에 도재가 파손될 수 있어, 경질의 세라믹도재를 이용하여 상기 세라믹구조물(110)의 형상을 제작하는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명의 제작방법의 상기 세라믹구조물제작단계(S320)는, 제작된 상기 세라믹구조물(110)를 가열하여 열소성시키는 도재가열단계를 더 수행하여, 상기 세라믹구조물제작단계(S320)에서 제작된 연질의 세라믹구조물(110)를 가열 하여 모델링된 사이즈를 유지하도록 소결시킬 수 있다. 이때 종래에는 주조하여 제작한 금속구조물의 외면에 세라믹을 도포한 후, 세라믹이 도포된 보철물을 고온에 소결시킴으로써, 서로 상이한 열변형률을 갖는 금속구조물과 세라믹간의 밀착이 저하되는 문제가 발생하였으나, 본 발명의 제작방법은 각기 따로 제작한 후, 사이즈를 고정시켜 접착함으로써 상술한 종래의 문제점을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 일실시에에 따라 제조된 치아보철물을 도시한 단면도로서, 도 4를 참조하면, 상기 디지털밀링단계(S300)는 상기 금속구조물(120)의 외면(121) 및 상기 세라믹구조물(110)의 내면(111)이 상기 금속구조물의 내면(122) 및 세라믹구조물(110)의 외면(112)보다 큰 표면거칠기를 갖도록 가공됨으로써, 상기 접착용글라스(130)와 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)와의 접착 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 여기에서, 상기 금속구조물(120)의 외면(121) 및 세라믹구조물(110)의 내면(112)의 표면을 가공하는 표면처리방법은 a) 상기 디지털밀링단계(S300)에서, 50 ㎛ 내지 200 ㎛ 알루미나 입자를 4.5 bar의 압력으로 10초간 분사하는 샌드블라스트(sand blast)공법 또는 b) 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)의 제작 이후, 상기 금속구조물(120)의 외면(121) 및 세라믹구조물(110)의 내면(122)에 산의 부식작용을 이용하여 표면을 가공하는 산에칭 공법을 통해 수행될 수 있으며, 이때 상기 표면처리방법은 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 공법을 이용하여 변형 실시 가능할 것이다. 이때, 본 발명의 표면처리 방법은 상기 디지털밀링단계(S300)에서 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 각기 분리되도록 제작함으로써 이후 충전되어 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 접착하는 접착용글라스(130)의 접착성능의 증대 및 상기 접착용글라스(130)의 소결과정에서의 금속구조물(120)의 열변형에 더욱 용이하게 대응할 수 있는 장점이 있다.

상기 접착단계(S400)는 각각 제작된 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 접착용 글라스(130)를 이용하여 접착하는 단계로써, 접착용글라스도포단계(S410), 열소성단계(S420) 및 냉각단계(S430)를 포함하여 수행될 수 있다.

이때, 상기 접착용글라스 도포단계(S410)는 각기 독립되어 제작된 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)의 서로 대응되는 접착면(121,111)에 상기 접착용 글라스(130)를 도포하는 단계로서, c) 분말 형태로 제작된 접착용 글라스를 브러쉬를 이용하여 상기 금속구조물(120)의 외면(121)과 상기 세라믹구조물(110)의 내면(111)에 도포하는 방법 또는 d) 액상으로 제작된 접착용 글라스를 저압통의 분사기에 충전한 후, 상기 금속구조물(120)의 외면(121)과 상기 세라믹구조물(110)의 내면(111)에 일정거리 이격시켜 분사하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이때 상기 분말 형태의 접착용 글라스는 제조된 분말에 부탄디올을 혼합하여 제조할 수 있다.

이후, 상기 금속구조물(120)의 외면(121)를 감싸도록 상기 세라믹구조물(110)가 결합된 치아보철물(110)을 최고온도 700 내지 900℃의 온도로 10분간 가열하여 도포된 상기 접착용 글라스(130)를 소성시켜, 상기 금속구조물(120) 및 세라믹구조물(110)를 접착하는 열소성단계(S420)를 수행한다.

이때, 상기 열소성단계(S420)는, 상기 도포단계(S410) 이후, 상기 금속구조물(120)의 외면(121)을 감싸도록 상기 세라믹구조물(110)를 결합하고, 결합된 치아보철물(100)을 진공 상태에서 450℃의 온도로 6분간 건조시킨 이후, 설정된 상기 최고온도로 가열함으로써, 고열에 급작스럽게 상기 세라믹구조물(110)이 가열될 시에 상기 세라믹구조물(110)의 낮은 열전도율에 의해 국소적인 온도차가 발생하고 온도차에 의해 표면 결함에 응력이 집중되어 표면이 갈라지는 크랙현상을 방지할 수 있다.

이후, 상기 접착단계(S400)는 상기 열소성단계(S420) 이후, 열소성이 끝난 치아 보철물(100)을 소성 퍼니스에서 실온에서 천천히 냉각을 진행하는 냉각단계(S430)를 수행하여, 상기 치아보철물(100)을 제작한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 치아보철물 제작방법에 의해 제작된 디지털 메탈-세라믹 치아보철물을 환자의 치아에 수복하는 예시를 도시한 사시도로서, 도 6은 치아에 수복되는 3번브릿지를 도시한 도면이며, 도 7은 치아에 수복되는 6번브릿지를 도시한 도면으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 전술한 과정을 통해 제작된 치아보철물을 환자의 절삭된 치아(10)에 수복하는 과정을 설명하도록 한다. 일반적으로 수복하기 위한 치아가 인접하는 경우, 인접하는 치아에 수복하기 위한 보철물을 연결하여 단일의 브릿지 형태로 제작하게 된다. 이때 도 6에 도시된 치아보철물(100a)은 수복하기 위한 치아의 인접하는 치아 3구가 연결된 브릿지로, 연결되는 개수에 따라 치아 말단의 어금니부터 인접하는 3구의 치아가 연결된 3번브릿지, 상기 3번브릿지를 지나 전치부측으로 진행된 2구의 치아가 연결된 2번브릿지 및 전치부의 6구의 치아가 연결된 보철물을 6번브릿지(도 7의 100b)라고 지칭하고 있다. 이러한 브릿지 형태의 치아보철물의 수복은, 1구의 보철물의 수복이 어려운 경우, 예를 들어 잇몸이 약하여 인플란트 시술이 불가능 하거나, 충치등에 의해 치아가 보철물을 접착시켜 고정하기 위한 치아가 보존되지 않은 경우, 에 인접하는 치아(10)를 절삭하여 연결된 브릿지 형태로 제작된 보철물을 이용하여 치아 수복을 시술할 수 있다.

이때, 도 1의 (c)~(i) 단계에서와 같이, 종래에는 환자의 치아를 본 딴 이후, 제작된 브릿지 형태의 형상을 가공하기 위해 기공사가 직접 후가공을 수행하다보니, 정밀한 작업이 수행되기 어렵고, 기공사의 숙달도에 따라 표면작업 시에 외부 세라믹에 균열이 발생하는 문제점들이 야기될 수 있다.

이에 반하여, 본 발명의 치아보철물 제작방법은 치아보철물(100)의 제작과정에 기공사가 수작업으로 치아보철물(100)의 가공이 필요치 않아 1구로 이루어진 1번 브릿지 또는 다수개가 연결된 3번 브릿지 및 6번 브릿지 등의 제작을 더욱 빠르고 정밀하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

상술한 일련의 과정을 수행하기 위해서는, 연질의 세라믹도재를 절삭가공하여 형상을 제작한 세라믹구조물(110)와 독립되어 제작된 금속구조물(120)간의 접착을 위해 충분한 접착 강도를 갖는 상기 접착용글라스(130)의 개발이 요구되었으며, 본 발명의 일 양태에 따른 접착용글라스는 적어도 10 MPa 이상의 평균 전단접착강도를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 12.5 MPa 이상, 더욱 적절하게는 14 MPa 이상의 평균 전다접착강도를 갖도록 제조될 수 있다. 하기에서는 각각의 실시예를 바탕으로 상기 접착용글라스를 더욱 자세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일양태에 따른 접착용글라스는 디지털밀링 방식으로 제작되는 각각의 금속구조물과 세라믹 세라믹구조물의 사이에 충전되어 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착하기 위한 것으로, 전술한 열소성 과정을 통해 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착할 수 있으며, 상기 접착용글라스에 함유되는 산화물의 종류와 혼합 비율을 조절하여 환자에게 맞는 맞춤형 자연치의 색조를 재현할 수 있는 장점이 있다.

직경 5mm, 길이 6mm의 원통형 지르코니아 시료 (KJ Meditech Co., Gwangju, Korea)를 제작하고, 지름 16 mm, 두께 3 mm의 티타늄 디스크 (Grabe IV, Kobe steel Co., Kobe, Japan)를 제조한 후, 네 그룹의 접착용 글라스와(실시예1~3, 비교예1)으로 나누어 지르코니아와 티타늄으로 된 10 개의 복합 재료 시편의 접착 후, 전단 접착 강도를 측정하였다.

각각의 실시예에 따른 접착용 글라스의 조성비는 하기의 표 1에 수록하였으며, 측정된 전단 접착 강도는 하기의 표 2 및 도 5에 수록한다.

< 실시예 1 >

SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1w%, BaO 4w%, CaO 3w% 및 TiO₂ 1w%의 중량비로 제조된 접착용글라스(시편 그룹1)를 제조된 지크로니아 시료 및 티나늄 디크스에 도포한 후, 전단 접착 강도를 측정하였으며, 실시예 1에 따른 접착용글라스의 전단 접착 강도는 16.80 ㅁ 5.25 Mpa의 강도를 갖는 것으로 확인하였다.

< 실시예 2 >

SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w% 및 Fe₂O₃ 1w%의 중량비로 제조된 접착용글라스(시편 그룹2)를 제조된 지크로니아 시료 및 티나늄 디크스에 도포한 후, 전단 접착 강도를 측정하였으며, 실시예 2에 따른 접착용글라스의 전단 접착 강도는 14.41 ㅁ 5.78 Mpa의 강도를 갖는 것으로 확인하였다.

이때, 상기 제2실시예에 따른 접착용 글라스는 금속의 하부구조물로 인하여 감소되는 심미성을 보정하기 위하여 Fe₂O₃를 추가하여 자연치아와 유사한 색의 발현을 유도하였다.

< 실시예 3 >

SIO₂ 59w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w%, Fe₂O₃ 1w% 및 Bi₂O₃ 1w%의 중량비로 제조된 접착용글라스(시편 그룹3)를 제조된 지크로니아 시료 및 티나늄 디크스에 도포한 후, 전단 접착 강도를 측정하였으며, 실시예 3에 따른 접착용글라스의 전단 접착 강도는 16.69 ㅁ 6.90 Mpa의 강도를 갖는 것으로 확인하였다.

이때, 상기 제3실시예에 따른 접착용 글라스에 첨가된 Bi₂O₃는 유리 형성제로 작용하여 상기 접착용글라스가 작은 이온 크기와 높은 결합 배위를 가지게 하여, 용융물들의 냉각과정에서 보다 나은 가교공유결합을 형성하도록 함으로써, 접착용 글라스의 습윤 특성의 개질 및 글라스의 점도를 감소시켰다.

< 비교예 1 >

(3M ESPE, St. Paul,MN, USA).사의 레진 시멘트(시편그룹 U200, Self-adhesive resin cement - Rely X U200)를 제조된 접착용글라스(시편 그룹3)를 제조된 지크로니아 시료 및 티나늄 디크스에 도포한 후, 전단 접착 강도를 측정하였으며, 비교예 1에 따른 레진 시멘트의 전단 접착 강도는 7.5 ㅁ 3.75 Mpa의 강도를 갖는 것으로 확인하였다.

또한. 시편 U200, G 및 GI는 전단접착강도의 평균 및 표준편차의 편회귀 계수(p)가 0.05 이하의 유효한 값을 갖는 것을 확인하였다.(o; significant at p < 0.05.)

전단 접착 강도 측정 결과

		composition
		SiO₂	Al₂O₃	B₂O₃	Na₂O	K₂O	Li₂O	BaO	CaO	TiO₂	Fe₂O₃	Bi₂O₃
Group	1	60	4	12	7.5	7.5	1	4	3	1
	2	60	4	12	7.5	7.5	1.5	2.5	3	1	1
	3	59	4	12	7.5	7.5	1.5	2.5	3	1	1	1
U200	Self-adhesive resin cement - Rely X U200 (3M ESPE, St. Paul,MN, USA).

	시편 그룹
전단 접착 강도	1	2	3
(MPa)	16.80 ± 5.25	14.41 ± 5.78	16.69 ± 6.90

상기 표 2 및 도 5에서와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 실시예들은 평균 전단 접착강도가 적어도 10 MPa 이상을 갖는 것을 확인 할 수 있다. 이때, 상기 평균 접착강도가 10MPa 보다 적을 경우, 디지털밀링 방식으로 제작되는 각각의 금속구조물과 세라믹 세라믹구조물간의 접착성이 충분하지 않아 상기 금속구조물과 세라믹구조물간의 접착이 떨어지는 불량이 발생할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 치아 보철물
110 : 세라믹구조물 111 : 세라믹구조물 내면
112 : 세라믹구조물 외면
120 : 금속구조물 121 : 금속구조물 외면
122 : 금속구조물 내면
130 : 접착용 글라스
t : 접합공차
100a : 3번브릿지 100b : 6번브릿지
10 : 절삭된 치아

Claims

치아의 형상에 맞게 형성되어 치아에 씌울 수 있게 제작된 금속구조물과 상기 금속구조물의 외면를 감싸도록 형성된 세라믹구조물로 이루어진 디지털 메탈-세라믹 치아보철물의 제작방법에 있어서,
치과용 CAD/CAM을 이용하여, 치아의 형상에 맞게 모델링된 각각의 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 제작하는 디지털밀링단계; 및
각각 제작된 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착용 글라스를 이용하여 접착하는 접착단계를 포함하고,
상기 디지털밀링단계는,
상기 접착용 글라스 만으로 상기 금속구조물 및 세라믹구조물이 접합 및 지지되도록 상기 금속구조물 및 세라믹구조물이 서로 대응되는 접착면 사이에 상기 접착용 글라스가 충전되기 위한 소정의 접합간극을 갖도록 모델링되고,
상기 금속구조물의 외면 또는 상기 세라믹구조물의 내면 중 어느 하나 이상의 표면을 상기 금속구조물의 내면 및 세라믹구조물의 외면보다 큰 표면거칠기를 갖도록 가공하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 디지털밀링단계 이전에,
3D 스캐너를 이용하여 환자의 치아형상을 채득하는 인상채득단계; 및
상기 인상채득단계 이후, 얻어진 치아의 3D모델을 기반으로 독립된 상기 금속구조물 및 세라믹구조물 각각의 형상을 모델링하는 3D모델링단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 디지털밀링단계는,
치과용 CAD/CAM을 이용하여, 소정 두께를 갖는 금속재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 금속구조물을 제작하는 금속구조물제작단계 및,
치과용 CAD/CAM을 이용하여, 연질의 세라믹도재를 절삭 가공하여 모델링된 형상의 상기 세라믹구조물을 제작하는 세라믹구조물제작단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
제4항에 있어서,
상기 세라믹구조물제작단계에서, 절삭 가공되어 제작된 상기 세라믹구조물을 가열하여 소결 시킨 이후, 상기 금속구조물과의 접착을 수행하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 접착단계는,
각기 독립되어 제작된 금속구조물 및 세라믹구조물의 서로 대응되는 접착면에 상기 접착용 글라스를 도포하는 도포단계 및,
상기 금속구조물의 외면을 감싸도록 상기 세라믹구조물이 결합된 치아보철물을 최고온도 700 내지 900 ℃의 온도로 가열하여, 상기 금속구조물 및 세라믹구조물을 접착하는 열소성단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
제7항에 있어서,
상기 열소성단계는,
상기 도포단계 이후, 상기 금속구조물의 외부를 감싸도록 상기 세라믹구조물을 결합하고, 결합된 치아보철물을 진공 상태에서 450℃의 온도로 6분간 건조시킨 이후, 설정된 최고온도로 가열 하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
제7항에 있어서,
상기 접착단계는,
상기 열소성단계 이후, 열소성된 상기 치아보철물을 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아보철물 제작방법.
제1항의 제작방법에 이용되는 용융 접착용 글라스에 있어서,
상기 접착용 글라스는 적어도 10 MPa 이상의 평균 전단 접착강도를 갖는 것을 특징으로 하는 접착용 글라스.
제10항에 있어서,
상기 접착용 글라스는 SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1w%, BaO 4w%, CaO 3w% 및 TiO₂ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 접착용 글라스.
제10항에 있어서,
상기 접착용 글라스는 SIO₂ 60w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w% 및 Fe₂O₃ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 접착용 글라스.
제10항에 있어서,
상기 접착용 글라스는 SIO₂ 59w%, Al₂O₃ 4w%, B₂O₃ 12w%, Na₂O 7.5w%, K₂O 7.5w%, Li₂O 1.5w%, BaO 2.5w%, CaO 3w%, TiO₂ 1w%, Fe₂O₃ 1w% 및 Bi₂O₃ 1w%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 접착용 글라스.