KR102444341B1 - 3d 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니 - Google Patents

3d 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것으로, 3D 프린터를 이용하여 환자의 치아 결손 부위에 일치시킬 수 있는 부분 틀니로 제공을 가능하게 하며, 채색에 의해 잇몸과 동등한 수준의 색상을 구현하여 부분 틀니의 사용에 따른 심미성 저하 문제를 방지할 수 있다.
또한, 부분 틀니의 사용에 의해 일부 형상의 변형이 발생하더라도, 환자가 쉽게 원래의 형상으로 복원을 가능하게 하며, 일부 손상이 발생하더라도 손상된 부분의 출력물을 이용하여 부분 수리가 가능하여 환자의 편의성을 보다 높일 수 있다.

Description

3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니{Patient-specific partial denture using 3D printer}
본 발명은 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것으로, 3D 프린터용 광경화성 수지 조성물을 이용하며, 3D 프린팅을 통해 제조된, 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것이다.
현대사회에 이르러 서구화된 식생활의 변화에 따라 치아건강에 안 좋은 영향을 끼치므로 틀니나 임플란트 및 틀니와 같은 인공 보철물의 사용이 급증하고 있는 추세이다.
일반적으로 틀니라 함은 인공적인 치아를 갖는 보철물로서 잇몸에 착탈이 가능하여 음식을 섭취할 때는 잇몸에 착용하였다가 수면을 취할 때는 따로 보관하여 사용되고 있으며 틀니는 부분 틀니와 전체 틀니로 구분할 수 있고 자연 치아의 결손 부위가 일부일 때는 부분 틀니를 적용하고, 상악 또는 하악에 잔존하는 자연치아가 전무한 경우에 전체 틀니를 적용한다.
전체 틀니는 잔존 치아가 없는 잇몸에 직접 끼워서 고정하는 구조를 갖는 반면, 부분 틀니는 결손된 치아 주변에 남아있는 자연 치아를 지지대로 이용하여 고정하는 구조를 갖는다.
부분 틀니는 의치상에 인공치아를 배치하고 의치상에 형성된 고리(clasp)를 이용하여 부분 틀니를 남아있는 치아(지대치)에 걸어서 고정하게 된다.
상기와 같은 부분 틀니를 고정하기 위한 고리는 외부로 드러날 수 있어, 심미성이 떨어질 수 있고, 고리를 걸어서 부분 틀니를 고정하는 지대치가 고리에 의하여 손상될 수 있다는 문제가 있다.
이러한 문제를 방지하여, 심미성을 저하하지 않고, 환자의 지대치가 손상되지 않을 수 있는 환자 맞춤형 부분 틀니에 대한 개발이 필요하다.
KR 10-2004921 B1
본 발명의 목적은 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 3D 프린터를 이용하여 환자의 치아 결손 부위에 일치시킬 수 있는 부분 틀니로 제공을 가능하게 하며, 채색에 의해 잇몸과 동등한 수준의 색상을 구현하여 부분 틀니의 사용에 따른 심미성 저하 문제를 방지할 수 있는 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부분 틀니의 사용에 의해 일부 형상의 변형이 발생하더라도, 환자가 쉽게 원래의 형상으로 복원을 가능하게 하며, 일부 손상이 발생하더라도 손상된 부분의 출력물을 이용하여 부분 수리가 가능한 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니는 광경화성 수지 조성물을 이용하여, 3D 프린팅된 환자 맞춤형 부분 틀니이며, 상기 부분 틀니는 환자의 치아 결손 부위에 위치하는 치아부; 및 환자의 잇몸에 끼워지는 형상인 잇몸부를 포함하며, 상기 잇몸부는 환자의 잇몸과 결합될 수 있고, 환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸고, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부를 포함할 수 있다.
상기 잇몸부는 치아부와 결합되고, 환자의 치아 결손 부위 내 잇몸을 감쌀 수 있는 의치상부; 및 환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸도록 위치하며, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부를 포함할 수 있다.
상기 부분 틀니는 사용에 의해 형상 변형이 발생하면, 40 내지 100℃로 가열된 물에 침지하여 원래의 형상으로 복원이 가능하다.
상기 부분 틀니는 사용에 의해 부분 파손의 발생 시, 손상 부위로 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화시켜 부분 수리가 가능하다.
상기 치아부는 사용에 의해 치아 일부가 손상되면, 3D 프린터를 이용하여 손상된 치아와 동일한 형상으로 출력된 치아를 상기 치아부의 손상 부위에 위치시킨 후, 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화하여 수리가 가능하다.
상기 부분 틀니는 채색에 의해 치아색 및 잇몸색을 구현할 수 있다.
상기 광경화성 수지 조성물은 광경화 폴리우레탄 화합물; 광개시제; 실란 커플링제; 올리고머; 및 안정화제를 포함할 수 있다.
본 발명은 3D 프린터를 이용하여 환자의 치아 결손 부위에 일치시킬 수 있는 부분 틀니로 제공을 가능하게 하며, 채색에 의해 잇몸과 동등한 수준의 색상을 구현하여 부분 틀니의 사용에 따른 심미성 저하 문제를 방지할 수 있다.
또한, 부분 틀니의 사용에 의해 일부 형상의 변형이 발생하더라도, 환자가 쉽게 원래의 형상으로 복원을 가능하게 하며, 일부 손상이 발생하더라도 손상된 부분의 출력물을 이용하여 부분 수리가 가능하여 환자의 편의성을 보다 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 틀니에 관한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
부분 틀니를 제작하기 위한 종래의 제조 과정을 살펴보면 하기와 같다.
1) 남아 있는 치아의 잇몸과 구강 전체의 인상을 채득하고, 2) 개인 맞춤형 잇몸 치아 모형을 제작하고, 3) 부분 틀니의 고정틀을 제작한 후, 4) 치아를 본 떠서 부분 틀니를 완성하게 된다.
상기 1) 단계는 잔존 치아와 치아 결손 부분에 대해서 형상을 채득하기 위한 틀을 제조하는 것이며, 틀을 제조한 이후, 석고 등을 이용하여 2) 단계에서 모형을 제작하게 된다.
부분 틀니는 치아 결손 부분에 맞닿도록 위치한 치아 즉, 지대치에 고정틀을 거치시켜, 부분 틀니가 치아 결손 부분에 위치하도록 하는 것으로, 상기 3) 단계는 금속 재질을 이용하여 고정틀을 제작하고, 치아 결손 부위에 맞는 치아를 본 뜨고, 고정틀에 연결시켜 제작하게 된다.
다만 앞서 설명한 바와 같이 종래 부분 틀니의 경우에는 틀니를 고정하기 위한 고정틀이 외부로 나타나, 심미성이 떨어질 수 있다. 즉, 고정틀이 금속 재질로 구성되어, 지대치와 결합력을 높일 수 있으나, 치아 및 잇몸과 색상이 상이하여, 외관 상 심미성을 떨어지게 하는 문제가 있다.
또한, 고정틀을 걸어서 부분 틀니를 고정해주는 지대치가 고정틀에 의하여 손상될 수 있다는 문제가 있다.
부분 틀니는 전체 틀니와 달리 잔존 치아에 고정틀을 거치시켜 고정하는 것으로 잔존 치아에 힘이 가해지는 것을 방지할 수 없다.
다만, 잔존 치아와의 결합에 의해 치아 자체에 가해지는 힘을 일부 분산시켜 부분 틀니의 사용에 의해 잔존 치아의 손상을 최대한 방지할 수 있는 제품의 개발이 필요하다고 할 것이다.
본 발명의 부분 틀니는 종래 부분 틀니의 문제점을 해소하고, 환자 맞춤형 부분 틀니로 제공하여, 사용상 편의성을 높이고, 부분 틀니의 사용에 따른 심미성이 저하되는 문제를 방지하고자 한다.
구체적으로 본 발명의 부분 틀니는 환자의 치아 결손 부위에 위치하는 치아부; 및 환자의 잇몸에 끼워지는 형상인 잇몸부를 포함하며, 상기 잇몸부는 환자의 잇몸과 결합될 수 있고, 환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸고, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 틀니에 관한 도면으로, 상기 본 발명의 부분 틀니는 치아부(100) 및 잇몸부(200, 300, 310)를 포함한다.
상기 잇몸부는 보다 구체적으로 환자의 잇몸과 결합될 수 있고(200), 잔존 치아인 지대치를 감싸기 위한 고정부(300, 310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 잇몸부는 치아부와 결합되고, 환자의 치아 결손 부위 내 잇몸을 감쌀 수 있는 의치상부(200); 및 환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸도록 위치하며, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부(300, 310)를 포함할 수 있다.
상기 고정부(300, 310)는 치아 결손 부위 및 잔존 치아의 위치에 따라 일부 변형될 수 있으나, 치아 결손 부위에 근접하여 위치하는 지대치에 모두 감싸기 위한 형태로 구성될 수 있으나, 도면의 예시에 국한되지 않는다.
상기 본 발명의 잇몸부(200, 300, 310)는 앞서 설명한 바와 같이, 의치상부(200) 및 고정부(300, 310)로 구성되어 있다.
상기 의치상부(200)는 치아 결손 부위의 잇몸을 감쌀 수 있는 형태로 구성되어 있어, 잇몸에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다. 즉, 전체 틀니가 잇몸에 끼워져서 결합하는 방식인 것과 마찬가지로, 치아 결손 부위에 잔존하는 잇몸에 의치상부(200)가 끼워지게 되면, 잇몸과 결합에 의해 고정력이 발생하게 되고, 종래 부분 틀니와 달리 의치상부(200)에 의한 고정력이 발생하여 고정부(300, 310)에 의한 고정력이 감소할 수 있게 된다.
상기 고정부(300, 310)에 의한 고정력은 지대치에 직접적으로 전달되는 힘으로 상기 고정력에 의해 지대치의 손상이 발생할 수 있으나, 본 발명의 부분 틀니는 이러한 고정력을 고정부(300, 310) 및 의치상부(200)가 분산할 수 있도록 구성하여 지대치의 손상을 최소한으로 방지할 수 있다.
상기 고정부(300, 310)는 앞서 설명한 바와 같이 부분 지대치를 감싸는 형태로 결합되어 부분 틀니를 고정할 수 있다.
다만, 본 발명의 부분 틀니는 앞선 종래 부분 틀니와 달리, 고정부(300, 310)의 색상이 잇몸 색상과 동등한 색으로 구현이 가능하여 부분 틀니의 사용에 의한 심미성 저하 문제를 방지할 수 있다.
종래 부분 틀니에서 고정부로 금속 재질을 사용한 것은, 고정력을 높이기 위한 것으로, 부분 틀니를 사용하여 음식물을 섭취하거나 할 때, 부분 틀니의 이탈 등으로 인해 환자의 불편함이 가중되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 외력에 의해 쉽게 변형이 발생되지 않고, 고정력을 높이기 위한 형태로 제작될 수 있는 금속 재질을 사용한 것이다.
반면, 본 발명의 부분 틀니에 형성되는 고정부(300, 310)는 광경화성 수지 조성물을 이용하여 출력되는 것으로, 환자의 구강 구조 즉, 치아 결손 부위에 대한 정확한 데이터를 바탕으로, 지대치와의 결합 형태를 결정하게 되며 의치상부(200)의 결합에 의한 고정력으로 인해 금속 재질과 동등 또는 그 이상의 고정 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 광경화성 수지 조성물은 물리적 특성이 매우 우수하여 고정부(300, 310)로 출력 시, 외력에 의해 쉽게 변형이 발생하지 않아 금속 재질을 대체하여 사용하더라도 부분 틀니의 고정에 영향을 받지 않는다.
상기 본 발명의 광경화성 수지 조성물은 치아부(100)로 출력되어, 부분 틀니로 사용되기 위한 충분한 물리적 특성을 나타낼 수 있을 뿐 아니라, 내흡습성이 우수하여, 습도가 높은 구강 환경 내에서도 물리적 특성에 영향을 받지 않고 반영구적인 사용이 가능하게 된다.
상기 광경화성 수지 조성물은 광경화 폴리우레탄 화합물; 광개시제; 실란 커플링제; 올리고머; 및 안정화제를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 광경화성 폴리우레탄 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112020107659419-pat00001
[화학식 2]
Figure 112020107659419-pat00002
[화학식 3]
Figure 112020107659419-pat00003
[화학식 4]
Figure 112020107659419-pat00004
여기서,
*는 결합되는 부분을 의미하며,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
L1 및 L3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬렌기이며,
L2는 상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
n 및 m은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
R7 내지 R12는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬렌기, 치환된 아릴렌기, 치환된 헤테로아릴렌기, 치환된 시클로알킬렌기, 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로아릴기, 치환된 헤테로아릴알킬기, 치환된 알콕시기, 치환된 알킬아미노기, 치환된 아릴아미노기, 치환된 아르알킬아미노기, 치환된 헤테로 아릴아미노기, 치환된 알킬실릴기, 치환된 아릴실릴기 및 치환된 아릴옥시기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 R1 및 R6은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 5]
Figure 112020107659419-pat00005
여기서,
*는 결합되는 부분을 의미하며,
R13은 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기 및 치환된 헤테로아릴기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 L1 및 L3는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 하기 화학식 6 내지 10으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
[화학식 6]
Figure 112020107659419-pat00006
[화학식 7]
Figure 112020107659419-pat00007
[화학식 8]
Figure 112020107659419-pat00008
[화학식 9]
Figure 112020107659419-pat00009
[화학식 10]
Figure 112020107659419-pat00010
여기서,
*는 결합되는 부분을 의미하며,
p 및 r은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
q는 1 내지 10의 정수이며,
L4 및 L5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독럽적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬렌기이며,
R14 내지 R17은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 치환된 알킬기, 치환된 시클로알킬기, 치환된 알케닐기, 치환된 알키닐기, 치환된 아르알킬기, 치환된 아릴기 및 치환된 헤테로아릴기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 광개시제는 하기 화학식 11로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 11]
Figure 112020107659419-pat00011
여기서,
X1은 S, O 또는 N(R20)이며,
R19 내지 R20은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기이며,
상기 치환된 알킬기 및 치환된 시클로알킬기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
보다 바람직하게는 하기 화학식 12로 표시되는 화합물이다:
[화학식 12]
Figure 112020107659419-pat00012
상기 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머, H12 다이안 -비스-글리시딜 이써(4,4'-(1-Methylethylidene)biscyclohexanol, polymer with (chloromethyl)oxirane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로 에폭시 아크릴레이트 올리고머는 보다 구체적으로 페닐 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 비스페놀A 에폭시 다이(메타)아크릴레이트 올리고머, 지방족 알킬 에폭시 다이(메타)아크릴레이트 올리고머, 및 지방족 알킬 에폭시 트리(메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 올리고머는 유기용매에 의한 팽윤(swelling) 현상을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 표면 경도, 내마모성, 내열성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 실란 커플링제는 보다 구체적으로 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane)이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 안정제는 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔, 디에틸에탄올아민, 트리헥실아민, 힌더드 아민, 유기 인산염, 힌더드 페놀 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔이다.
열적 및 산화 안정성, 저장안정성, 표면특성, 유동 특성 및 공정 특성 등을 향상시키기 위하여 예를 들어 레벨링제, 슬립제 또는 안정화제 등의 통상의 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 색상을 치아 색과 동일 또는 유사하게 제조하기 위한 안료를 추가로 포함할 수 있다.
상기 색상은 치아 색 이외에 환자의 선택에 의해 다양하게 제조가 가능하다.
상기 3D 프린터용 광경화형 조성물은 광경화 폴리우레탄 화합물을 포함하며, 상기 광경화 폴리우레탄 화합물 100 중량부에 대하여, 광개시제 1.5 내지 15 중량부; 실란 커플링제 0.1 내지 1.5 중량부; 올리고머 15 내지 45 중량부; 및 안정제 0.1 내지 2 중량부로 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 사용 범위 내에서 사용하는 경우, 안료와 필러 등의 표면 처리에 사용함에 있어, 수지와의 상용성 및 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 올리고머는 사용 범위를 초과할 경우 표면 에너지가 높아져 몰드와 수지의 이형성이 저하되게 되며, 표면 경도가 높아져 몰드의 스탬핑 후 복원력과 같은 표면 특성이 저하되게 될 우려가 있다. 상기 안정제의 경우, 사용 범위 내에서 사용 시, 주변 경화를 감소시키고, 강도를 높일 수 있다.
상기 부분 틀니는 사용에 의해 형상 변형이 발생하면, 40 내지 100℃로 가열된 물에 침지하여 원래의 형상으로 복원이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 부분 틀니는 광경화성 수지 조성물을 이용하여 출력되는 것으로, 본 발명의 광경화성 수지 조성물을 이용하여 출력된 부분 틀니는 사용에 의해 일부 형태의 변형이 발생하더라도, 40 내지 100℃로 가열된 물이거나, 바람직하게는 60 내지 100℃에 넣으면, 본래의 형상으로 복원되어 사용자의 편의성을 높일 수 있다. 즉, 따뜻한 물에 넣게 되면, 외력에 의해 변형이 발생한 틀니가 원래의 형상으로 복원될 수 있다.
부분 틀니의 사용 시, 사용 환경에 의해 변형이 발생할 수 있고, 종래 제품의 경우에는 원래 형태로의 복원이 불가하여 사용자가 일부 불편함을 감수하고 사용하거나, 제품을 새로 주문해야 되는 문제가 있으나, 본 발명의 부분 틀니는 따뜻한 물 즉, 정수기의 온수 정도에 해당되는 물에 넣어, 본래의 형상으로 복원을 가능하게 한다.
본 발명의 부분 틀니의 경우, 부분 틀니 상에 파손이 손상 부위로 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화시켜 부분 수리가 가능하다.
구체적으로 상기 치아부(100)가 사용에 의해 치아 일부가 손상되면, 3D 프린터를 이용하여 손상된 치아와 동일한 형상으로 출력된 치아를 상기 치아부(100)의 손상 부위에 위치시킨 후, 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화하여 수리를 가능하게 한다.
종래 부분 틀니의 경우 부분 파손이 발생하더라도 수리가 불가하였으나, 본 발명의 부분 틀니는 광경화성 수지 조성물을 이용하여 출력되는 것으로, 광경화성 수지 조성물을 이용하여 부분 수리가 가능할 뿐 아니라, 치아부와 같이 파손 부위를 동일하게 출력하고 이를 광경화성 수지 조성물을 접착제로 사용하여 접착할 수 있다.
출력된 부분 틀니 및 파손 부분에 대한 출력물도 모두 동일한 광경화성 수지 조성물을 이용하여 출력되는 것이고, 접착제를 대신하여 광경화성 수지 조성물을 이용하게 되면, 모두 성분이 동일하여 경화에 의한 우수한 접착 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 환자 맞춤형 부분 틀니의 제조는 구강 구조에 대한 3D 정보를 입력 받는 3D 입력단계와, 상기 3D 정보를 이용하여 관심범위를 설정하여 구강 구조의 중 심축을 x축으로 하여 복수의 영역으로 분할한 복수의 3D 모델을 생성하는 3D 모델 생성단계와, 상기 복수의 3D 모델을 DLP(Digital Light Processing) 방식으로 출력하는 3D 출력단계를 포함한다.
3D 출력부는 복수의 3D 모델을 DLP(Digital Light Processing) 방식으로 출력한다. 3D 출력부는 각 3D 모델을 동시 또는 이시에 출력함으로써 빠른 시간 안에 전체 교정장치를 생성할 수 있다. 3D 출력부는 사용자의 설정에 의해 본 발명의 3D 프린터용 광경화형 조성물을 이용하여 부분 틀니를 출력할 수 있다.
상기 환자 맞춤형 부분 틀니는 3D 모델을 이용하여, DLP 방식으로 출력하여 제조함에 따라, 특정 부위의 두께를 조정하여, 고정력 및 안정감을 증대시킬 수 있다.
또한, 3D 출력부는 복수의 3D 모델에 대응하는 복수의 3D 출력물 간의 결합이 강화되도록 각 경계면에 표면처리를 할 수 있다. 예를 들어, 각 3D 출력물의 경계면에 UV 처리를 하거나, 열처리를 할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이는 3D 출력물 간의 경계면을 거칠게 하여, 이웃하는 3D 출력물 간에 접합을 용이하게 하기 위함이다. 분할된 복수의 3D 출력물은 경계면에 수지를 도포한 후 UV처리 혹은 열처리를 등을 통해 접합시킬 수 있다.
제조예
광경화성 수지 조성물의 제조
하기 화학식 13으로 표시되는 UV 경화 폴리우레탄 화합물; 하기 화학식 5로 표시되는 광개시제; 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란; 에폭시 아크릴레이트 올리고머; 및 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔를 혼합하여 3D 프린터용 광경화형 고분자 조성물을 제조하였다. 상기 고분자 조성물의 제조에 이용된 올리고머 등은 구매하여 이용하였으며, 구성 성분의 함량은 하기 표 1과 같다.
[화학식 13]
Figure 112020107659419-pat00013
[화학식 12]
Figure 112020107659419-pat00014
[화학식 14]
Figure 112020107659419-pat00015
[화학식 15]
Figure 112020107659419-pat00016
여기서,
*는 결합되는 부분을 의미하며,
L1 및 L3는 상기 화학식 14 또는 화학식 15로 선택될 수 있다.
L1 및 L3가 화학식 14인 경우는, GRP1로, L1 및 L3가 화학식 15인 경우는 GRP2라 한다.
G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8
GRP1 100 100 100 100 100 100 - -
GRP2 - - - - - - 100 100
광개시제 1 1.5 5 10 15 20 10 15
실란커플링제 0.05 0.1 0.5 1 1.5 2 1 1.5
올리고머 10 15 25 30 45 50 30 45
안정제 0.05 0.1 0.5 1 2 3 1 2
(단위 중량부)상기 표 1의 성분 이외에 치아 색과 동일한 색을 나타낼 수 있는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
비교예로 하기 화학식 16 내지 19로 표시되는 화합물을 폴리우레탄 올리고머를 대신하여 조성물을 제조하였다.
[화학식 16]
Figure 112020107659419-pat00017
[화학식 17]
Figure 112020107659419-pat00018
[화학식 18]
Figure 112020107659419-pat00019
[화학식 19]
Figure 112020107659419-pat00020
여기서,
s는 1 내지 10의 정수이다.
화학식 16을 포함하는 조성물은 비교예 1, 화학식 17을 포함하는 조성물은 비교예 2, 화학식 18을 포함하는 조성물은 비교예 3 및 화학식 19를 포함하는 조 성물은 비교예 4로 표시한다.
실험예
기계적 강도 측정
1. 시험 조건
쇼어 경도
시험방법: ASTM D2240
시험장비: Shore hardness Gauge
굽힘 시험
시험방법: ISO20795-1
시험장비: Universal testing machine (Qmesys QM100TM)
시험속도: 5mm/min
스팬 간 거리: 50mm
탄성구간: (0.05 ~ 0.25)%
시험환경: (23±2)℃, (50±2)% R. H.
IZOD 충격 시험(Notch)
시험방법: ASTM D256
시험장비: Digital impact tester(Qmesys QM700A)
추 무게: 60Kgf
시험편 모양: V-Notch
시험환경: (23±2)℃, (50±2)% R. H.
2. 시험 환경
구강 내 습도 조건 내에서도 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있는지에 대한 확인을 위해, 상기 G1 내지 G8 및 비교예 1 내지 4의 조성물을 3D 프린터를 이용하여 시편으로 프린팅한 후, 이를 37℃의 온도 하에서 습도 80%의 조건으로 1주일 동안 유지한 후 기계적 강도를 측정하였다.
G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
Shore
Hardness (D)		 80 85 90 92 83 82 86 91 73 60 65 72
굴곡 강도(MPa) 115 125 130 135 127 125 132 140 98 85 87 92
탄성 계수(MPa) 2800 2830 2900 2980 2850 2880 3000 3100 2260 2030 2100 2220
Impact Strength(J/㎡) 3300 3320 3410 3400 3350 3370 3500 3450 3050 2980 2950 3010
상기 표 2에 따르면, 본 발명의 조성물과 비교예의 조성물을 비교 실험한 결과이다.
틀니는 구강 내에서 사용이 가능한 재료여야 하는 점을 고려하여, 구강 내 환경보다 높은 습도 조건 하에서 기계적 특성에 대한 실험을 진행하였다.
해당 실험 결과, 비교예 1 내지 4의 경우 습도가 높은 환경 내에서 화합물이 수분을 흡수하여 기계적 특성이 상대적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 범위 내로 실시하는 경우에는 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있음을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 치아부
110: 파손 부위의 출력물
200: 의치상부
300, 310: 고정부

Claims (7)

  1. 광경화성 수지 조성물을 이용하여, 3D 프린팅된 환자 맞춤형 부분 틀니이며,
    상기 부분 틀니는 환자의 치아 결손 부위에 위치하는 치아부; 및
    환자의 잇몸에 끼워지는 형상인 잇몸부를 포함하며,
    상기 잇몸부는 환자의 잇몸과 결합될 수 있고, 환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸고, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부를 포함하며,
    상기 광경화성 수지 조성물은 하기 화학식 13으로 표시되는 광경화 폴리우레탄 화합물;
    광개시제;
    실란 커플링제;
    올리고머; 및
    안정화제를 포함하는
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니:
    [화학식 13]
    Figure 112022053674092-pat00023

    [화학식 14]
    Figure 112022053674092-pat00024

    [화학식 15]
    Figure 112022053674092-pat00025

    여기서,
    *는 결합되는 부분을 의미하며,
    L1 및 L3는 상기 화학식 14 또는 화학식 15로 선택될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잇몸부는 치아부와 결합되고, 환자의 치아 결손 부위 내 잇몸을 감쌀 수 있는 의치상부; 및
    환자의 잔존 치아인 지대치를 감싸도록 위치하며, 부분 틀니를 고정시키기 위한 고정부를 포함하는
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부분 틀니는 사용에 의해 형상 변형이 발생하면, 40 내지 100℃로 가열된 물에 침지하여 원래의 형상으로 복원이 가능한
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부분 틀니는 사용에 의해 부분 파손의 발생 시, 손상 부위로 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화시켜 부분 수리가 가능한
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 치아부는 사용에 의해 치아 일부가 손상되면, 3D 프린터를 이용하여 손상된 치아와 동일한 형상으로 출력된 치아를 상기 치아부의 손상 부위에 위치시킨 후, 광경화성 수지 조성물을 도포하고 경화하여 수리가 가능한
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부분 틀니는 채색에 의해 치아색 및 잇몸색을 구현할 수 있는
    3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 부분 틀니.
  7. 삭제
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