(57)【要約】【課題】セラミックス体の強度を向上させる方法を提供する。【解決手段】肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とすることとした。【選択図】図３
2019013756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とするセラミックス体の強度向上方法。
【請求項２】
前記脆弱性惹起部は、前記セラミックス体の母材組成と異質又は同質で粒界を伴う粒体の母材埋入部や、前記セラミックス体の成形加工に伴って生じた母材組成とは異質の熱変性部、前記セラミックス体の表層に存在する剥片部のいずれか又はこれらの組合せ部分であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス体の強度向上方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のセラミックス体の強度向上方法により加工する人工歯の加工方法であって、前記初期状態のセラミックス体は人工歯素材の切削により目的とする歯牙形状とした人工歯であり、同人工歯の少なくとも歯肉縁上領域を前記粒子含有液に含まれた粒子による複数の衝突痕で表面粗さSa0.7〜0.8の粗面とする人工歯の加工方法。
【請求項４】
セラミックス造形体を保持可能とした保持部と、
粒子含有液を噴射する噴射ノズルと、
前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との三軸方向と、当該三軸のうち少なくともＸ軸とＹ軸との軸回り方向との５方向について、前記噴射ノズルと前記保持部との位置関係を相対的に変位させる姿勢変位機構と、
前記セラミックス造形体の外形データが格納された記憶部と、
制御部と、を備え、
同制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形体の表面標的領域が前記噴射ノズルより噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう前記姿勢変位機構を制御する粗面形成実行手段を備えることを特徴とするセラミックス造形体加工装置。
【請求項５】
前記保持部に保持させたセラミックス造形素材を切削する切削部を更に備え、
前記姿勢変位機構は、前記５方向について前記切削部と前記保持部との位置関係を相対的に変位可能であり、
前記制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形素材が目的とするセラミックス造形体形状に切削されセラミックス造形体が形成されるよう前記姿勢変位機構を制御する切削実行手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のセラミックス造形体加工装置。
【請求項６】
前記粗面形成実行手段は、前記切削実行手段の実行後に実行することを特徴とする請求項５に記載のセラミックス造形体加工装置。
【請求項７】
前記セラミックス造形体は人工歯であり、前記表面標的領域は人工歯の少なくとも歯肉縁上領域であることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載のセラミックス造形体加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス体の強度向上方法、人工歯の加工方法、及びセラミックス造形体加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然発生的に口腔内に存在する天然歯は、口へ運んだ食物の栄養分をヒトが吸収するにあたり最初に機能する消化器官でもあり、食物を咀嚼する上で非常に重要な役割を有している。
【０００３】
それ故、う蝕や事故により天然歯が失われると、その失われた歯牙を代替すべく口腔内に人工歯の配置が必要となる。
【０００４】
人工歯は物理的強度や審美性、価格等の観点を踏まえ、これまでに様々な素材が提案されており、歯科治療を受ける患者は治療目的に反しない限り必要に応じた素材を選択して人工歯を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１８７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では人工歯の素材としてセラミックス製の素材が広く使用されており、また、より天然歯に近い色合いを有するものが提案されている。
【０００７】
しかしながら、これまでの人工歯は、審美性について一応の考慮はなされているものの、実際に口腔内に装着された人工歯を第三者的に観察すると、若干ながらも天然歯とは異なる違和感を覚える場合があった。
【０００８】
また、人工歯の多くは人工歯素材を切削して形成するが、その切削過程で生じた微細な欠陥が欠損事故の原因となる場合も多く、未だ改善の余地が残されていた。
【０００９】
またこの問題は、セラミックス製人工歯に限られるものではなく、様々な分野において使用されているセラミックス製の素材や造形体（以下、単にセラミックス体ともいう。）においても、主に強度的な観点から改善が望まれている。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス体の強度を向上させる方法を提供する。
【００１１】
また、本発明では、天然歯に近い外観を有し、セラミックス体の強度向上が図られており、しかも欠損事故が抑制された人工歯の加工方法を提供する。
【００１２】
また本発明では更に、セラミックス造形体の強度を向上させることが可能な加工装置についても提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係るセラミックス体の強度向上方法では、（１）肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とすることとした。
【００１４】
また本発明に係るセラミックス体の強度向上方法では、（２）前記脆弱性惹起部は、前記セラミックス体の母材組成と異質又は同質で粒界を伴う粒体の母材埋入部や、前記セラミックス体の成形加工に伴って生じた母材組成とは異質の熱変性部、前記セラミックス体の表層に存在する剥片部のいずれか又はこれらの組合せ部分であることにも特徴を有する。
【００１５】
また、本発明に係る人工歯の加工方法では、（３）上記（１）又は（２）に記載のセラミックス体の強度向上方法により加工する人工歯の加工方法であって、前記初期状態のセラミックス体は人工歯素材の切削により目的とする歯牙形状とした人工歯であり、同人工歯の少なくとも歯肉縁上領域を前記粒子含有液に含まれた粒子による複数の衝突痕で表面粗さSa0.7〜0.8の粗面とすることとした。
【００１６】
また、本発明に係るセラミックス造形体加工装置では、（４）セラミックス造形体を保持可能とした保持部と、粒子含有液を噴射する噴射ノズルと、前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との三軸方向と、当該三軸のうち少なくともＸ軸とＹ軸との軸回り方向との５方向について、前記噴射ノズルと前記保持部との位置関係を相対的に変位させる姿勢変位機構と、前記セラミックス造形体の外形データが格納された記憶部と、制御部と、を備え、同制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形体の表面標的領域が前記噴射ノズルより噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう前記姿勢変位機構を制御する粗面形成実行手段を備えることとした。
【００１７】
また、本発明に係るセラミックス造形体加工装置では、以下の点にも特徴を有する。
（５）前記保持部に保持させたセラミックス造形素材を切削する切削部を更に備え、前記姿勢変位機構は、前記５方向について前記切削部と前記保持部との位置関係を相対的に変位可能であり、前記制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形素材が目的とするセラミックス造形体形状に切削されセラミックス造形体が形成されるよう前記姿勢変位機構を制御する切削実行手段を備えること。
（６）前記粗面形成実行手段は、前記切削実行手段の実行後に実行すること。
（７）前記セラミックス造形体は人工歯であり、前記表面標的領域は人工歯の少なくとも歯肉縁上領域であること。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るセラミックス体の強度向上方法によれば、肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とすることとしたため、セラミックス体の強度を向上させることができる。
【００１９】
また、前記脆弱性惹起部は、前記セラミックス体の母材組成と異質又は同質で粒界を伴う粒体の母材埋入部や、前記セラミックス体の成形加工に伴って生じた母材組成とは異質の熱変性部、前記セラミックス体の表層に存在する剥片部のいずれか又はこれらの組合せ部分であることとすれば、粒体の母材埋入部や熱変性部、剥片部に起因する強度低下を効果的に抑制することができる。
【００２０】
また、本発明に係る人工歯の加工方法によれば、上記（１）又は（２）に記載のセラミックス体の強度向上方法により加工する人工歯の加工方法であって、前記初期状態のセラミックス体は人工歯素材の切削により目的とする歯牙形状とした人工歯であり、同人工歯の少なくとも歯肉縁上領域を前記粒子含有液に含まれた粒子による複数の衝突痕で表面粗さSa0.7〜0.8の粗面とすることとしたため、人工歯に対し、天然歯に近い外観で、欠損事故が抑制される加工を施すことができる。
【００２１】
また、本発明に係るセラミックス造形体加工装置によれば、セラミックス造形体を保持可能とした保持部と、粒子含有液を噴射する噴射ノズルと、前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との三軸方向と、当該三軸のうち少なくともＸ軸とＹ軸との軸回り方向との５方向について、前記噴射ノズルと前記保持部との位置関係を相対的に変位させる姿勢変位機構と、前記セラミックス造形体の外形データが格納された記憶部と、制御部と、を備え、同制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形体の表面標的領域が前記噴射ノズルより噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう前記姿勢変位機構を制御する粗面形成実行手段を備えることとしたため、セラミックス造形体の表面標的領域に存在する脆弱性惹起部に由来した強度低下を抑制し、セラミックス造形体の強度向上を図ることができる。
【００２２】
また、前記保持部に保持させたセラミックス造形素材を切削する切削部を更に備え、前記姿勢変位機構は、前記５方向について前記切削部と前記保持部との位置関係を相対的に変位可能であり、前記制御部は、前記記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形素材が目的とするセラミックス造形体形状に切削されセラミックス造形体が形成されるよう前記姿勢変位機構を制御する切削実行手段を備えることとすれば、セラミックス造形体も強度向上加工を施すことが可能であるのは勿論のこと、セラミックス造形素材からのセラミックス造形体の切削も可能な加工装置を提供することができる。
【００２３】
また、前記粗面形成実行手段は、前記切削実行手段の実行後に実行することとすれば、セラミックス造形素材の切削により形成したセラミックス造形体に対し、引き続きセラミックス造形体の表面標的領域に存在する脆弱性惹起部に由来した強度低下を抑制する加工を施すことができる。
【００２４】
また、前記セラミックス造形体は人工歯であり、前記表面標的領域は人工歯の少なくとも歯肉縁上領域であることとすれば、天然歯に近い外観を有し、セラミックス体の強度向上が図られており、しかも欠損事故が抑制された人工歯の加工が可能な装置を提供することができる。特に、大きな力が加わり強度を必要とする歯肉縁上領域について、上述のような効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】脆弱性惹起部の状態を示した説明図である。
【図２】表面標的領域に対する加工の過程を示した説明図である。
【図３】表面標的領域に対する加工の過程を示した説明図である。
【図４】表面標的領域に対する加工の過程を示した説明図である。
【図５】セラミックス造形体の表面状態の変化を示した説明図である。
【図６】セラミックス造形体の表面状態の変化を示した説明図である。
【図７】強度確認試験の結果を示した説明図である。
【図８】本実施形態に係る人工歯加工装置の構成を示した説明図である。
【図９】人工歯加工装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図１０】人工歯加工装置にて行われる工程を示したフローである。
【図１１】人工歯加工装置の動作を示した説明図である。
【図１２】人工歯や比較用人工歯の表面状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、セラミックス体の強度を向上させる方法を提供するものであり、特に、肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有するセラミックス体（以下、初期状態のセラミックス体とも称する。）の強度を向上させる方法を提供するものである。
【００２７】
ここで、セラミックス体を構成するセラミックスは特に限定されるものではなく、例えば、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア、チタン酸バリウム(BaO3Ti)などの如き酸化物系セラミックスや、ハイドロキシアパタイトの如き水酸化物系のセラミックス、炭化ケイ素(SiC)の如き炭化物系セラミックス、炭酸塩系セラミックス、窒化ケイ素 (Si3N4)の如き窒化物系セラミックス、蛍石の如きハロゲン化物系セラミックス、リン酸塩系セラミックス、又はこれらの複合的なセラミックスなどを挙げることができる。
【００２８】
また、本明細書において脆弱性惹起部は、肉眼で目視できない程度（概ね10〜300μｍ四方程度）の小さな部位であり、例えばセラミックス成形体の使用前の状態おいては必ずしも脆弱性を示す部分ではないが、使用時に応力が付与されたり温度変化をトリガーとして将来的に脆弱部に変化して脆弱性を惹起しうる部位である。
【００２９】
このような脆弱性惹起部は、上述のような部位であれば特に限定されるものではないが、本発明の理解に供すべく具体例を示すならば、例えばマイクロクラックや熱変性部、剥片部、粒子の母材埋入部等を挙げることができる。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、マイクロクラック５２は、母体材料５０の表層部５１に形成されたごく小さな亀裂よりなる脆弱性惹起部５３である。このようなマイクロクラック５２は、セラミックス体の焼成やその後の冷却過程等で発生する場合がある。
【００３１】
マイクロクラック５２が母体材料５０の表面に存在している場合、セラミックス体の使用等により母体材料５０に対して例えば応力が付与されると、図１（ａ）の左図に示すように、亀裂が母体材料５０の内部にまで進展してクラック５４となり脆弱部５５が形成され、母体材料５０の破断、すなわち、セラミックス体の破断に至ることとなる。
【００３２】
また熱変性部は、追って説明するが、例えば加工時の熱などにより母体材料５０とは異なる性状に変化した部分などを含む脆弱性惹起部である。
【００３３】
一例としては、本来所定の強度を有している母体材料に切削加工を施した場合に摩擦熱が付与され、母体材料とは異なる分子結合状態に変化して本来の強度が発揮できなくなった部位が挙げられる。
【００３４】
このような熱変性部は、分子構造変化であるため肉眼での目視確認は困難であり、また、加工後のセラミックス成形体に対して応力が付与された場合、熱変性部の強度低下や、熱変性部と母体材料との強度差により熱変性部の破壊が起こり、セラミックス体の破断等に至ることとなる。
【００３５】
剥片部５６は、図１（ｂ）に示すように、例えばマイクロクラック５２が母体材料表層部において略水平方向へ進展したことで形成されたささくれ状（オーバーハング状）の脆弱性惹起部５３である。
【００３６】
剥片部５６が表層部５１に存在している場合、母体材料５０に対して反りなどによる応力が付与されると、マイクロクラック５２の先端（剥片部５６の付け根部分近傍）に応力が集中し、マイクロクラック５２が更に進展して脆弱部５５となり、左図に示すような剥離片５７を生じ、セラミックス成形体からの小片の剥落やセラミックス成形体の欠損に至ることとなる。
【００３７】
母材埋入部５８は、図１（ｃ）に示すように母体材料５０の表層部５１において、母体材料５０と異質又は同質で粒界６０を伴う粒体５９が母体材料５０に埋入された状態の脆弱性惹起部５３である。このような粒体５９は、例えばセラミックス体の焼成時に本来一体的に焼結すべきであった一部が温度ムラなど何らかの原因により焼結せず粒界６０が形成されたり、本来均一であるべきセラミックス粉体原料に一部偏りがあった場合などに出現する場合がある。なお、粒界６０は、例えば異質界面であったり、同質であっても焼結状態が連続的ではなく不均一で機械的強度の連続性が失われている境界であったり、内部の残留応力のムラにより亀裂が発生する可能性のあるような境界、また、クラックなどを含む概念であって、母材から粒体が脱落しうる性状の境目程度の意味である。
【００３８】
母材埋入部５８が表層部５１に存在している場合、セラミックス成形体の使用等により母体材料５０に所定の応力が付与されると、粒体５９が母体材料５０から脱落して表層部５１には脱落痕６１が形成されて脆弱部５５となり、脱落痕６１に応力が集中するなどしてセラミックス成形体の折損等を招くこととなる。
【００３９】
セラミックス材料は表面に欠陥などによる応力集中部が存在するともともとの強さを弱くしてしまうことが知られている。上述した具体例に代表される脆弱部５５の如き表面欠陥部位は、いずれも応力集中が起こることを示している。この欠陥部を適切に取り除くことで応力集中部がなくなりセラミックス成形体や部品の全体強度が処理前より向上することにつながる。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法では、これらのような脆弱性惹起部を有する初期状態のセラミックス体に対し、まず弱い部分である脆弱性惹起部をその表面から優先的に除去し、次いで応力集中を起こさない形状として滑らかな表面形状に仕上げる加工を施すこととしている。
【００４１】
脆弱性惹起部の優先的除去の工程（以下、第１の工程と称する。）は、初期状態のセラミックス体に対し、粒子含有液を噴射し、脆弱性惹起部を脆弱部に変換することで行う。
【００４２】
また、応力集中を起こさない滑らかな表見形状に仕上げる工程（以下、第２の工程と称する。）は、第１の工程により敢えて形成した脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで、この脆弱部が有する応力集中性を緩和して、前述した初期状態よりも強度の高い状態のセラミックス体とすることで行う。
【００４３】
具体的には、例えばマイクロクラック５２を表層部５１に有するセラミックス体の場合、図２（ａ）に示すように、セラミックス造形体表層部５１の脆弱性惹起部５３を含む表面標的領域に対して粒子含有液Ｗを噴射ノズル１８から噴射しつつ、表面標的領域上を粒子含有液Ｗ（噴射ノズル１８）で走査する。
【００４４】
すると、マイクロクラック５２は、同マイクロクラック５２内に圧入される粒子含有液Ｗによって開口が広がり、脆弱部５５の態様に一度変化させられ、同じく粒子含有液Ｗによって同脆弱部５５が破壊されたり、元々の表層部５１全体が除去されることで図２（ｂ）に示すように応力集中が緩和された概ね平滑な状態となったり、図２（ｃ）に示すようにマイクロクラック５２に由来する残存凹部でありながらもその亀裂先端が丸められ応力集中が緩和された瘢痕部６２となる。
【００４５】
従って、脆弱性惹起部に由来して後発的に脆弱部が発現し破損や破断を来す初期状態のセラミックス体に比して、セラミックス体を強度の高い状態とすることができる。
【００４６】
なお、脆弱性惹起部に対する粒子含有液の噴射は、前述の第１の工程と第２の工程とを分けて行っても良く、また、第１の工程と第２の工程とを連続して行っても良い。
【００４７】
すなわち、脆弱性惹起部を粒子含有液Ｗ（噴射ノズル１８）で一度走査して脆弱部に変化させた後、二度目の走査で脆弱部の応力集中性を緩和させても良いし、一度の走査のみで脆弱部に変化させつつその生じた脆弱部に対して応力集中性の緩和を行うようにしても良い。
【００４８】
また、第１の工程及び第２の工程を実施する回数は特に限定されるものではなく、例えば１回のみ行っても良く、また、いずれか一方又は双方について複数回行っても良い。
【００４９】
脆弱性惹起部が図３（ａ）に示すように剥片部５６である場合も同様に、セラミックス造形体表層部５１の脆弱性惹起部５３を含む表面標的領域に対して粒子含有液Ｗを噴射ノズル１８から噴射しつつ、表面標的領域上を粒子含有液Ｗ（噴射ノズル１８）で走査する。
【００５０】
すると、剥片部５６は、粒子含有液Ｗによって剥離片５７が剥落して剥落痕６３が形成されることで脆弱部５５の態様に一度変化させられる。
【００５１】
次いで、第２の工程として粒子含有液Ｗにより剥落痕６３を走査することにより、剥落痕６３に由来する残存凹部でありながらも底部や隅部（角部）が丸められ応力集中が緩和された瘢痕部６２となる。なお図示は割愛するが、図２（ｂ）で示したように、元々の表層部５１全体を除去して応力集中が緩和された概ね平滑な状態としても良いのは勿論である。
【００５２】
また、脆弱性惹起部が図４（ａ）に示すように、粒子６４の母材埋入部６５である場合も同様に、セラミックス造形体の表層部５１の脆弱性惹起部５３を含む表面標的領域に対して粒子含有液Ｗを噴射ノズル１８から噴射しつつ、表面標的領域上を粒子含有液Ｗ（噴射ノズル１８）で走査する。
【００５３】
すると、図４（ｂ）に示すように、母材埋入部６５からは、粒子含有液Ｗによって粒子６４が脱落して脱落痕６６が形成されることで脆弱部５５の態様に一度変化させられる。
【００５４】
次いで、第２の工程として粒子含有液Ｗにより剥落痕６３を走査することで、図４（ｃ）に示すように元々の表層部５１全体を除去して応力集中が緩和された概ね平滑な状態としたり、図４（ｄ）に示すように脱落痕６６に由来する残存凹部でありながらも底部や隅部（角部）が丸められ応力集中が緩和された瘢痕部６２とすることができる。
【００５５】
このように、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法では、肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とすることで、セラミックス体の強度を向上させることができる。なお、噴射する粒子含有液は、後述する人工歯の加工において使用する粒子含有液と同じものであり、その詳細については追って説明する。
【００５６】
また換言すれば、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法は、脆弱性惹起部に対して粒子含有液を噴射して、応力集中部が顕在化した脆弱部に一旦変化させた後に、応力集中部に粒子含有液の噴流を圧入し、同応力集中部を集中して摩耗させることで脆弱部の応力集中性を緩和させる点が特徴的であるともいえる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法の技術思想的要部は、前述した従来技術にもある表面磨きや平坦化でなく、先に示した脆弱性惹起部５３の如き欠陥や脆弱部の除去と応力集中を起こさない滑らかな表面形状創成（無方向性を含む）にある。
【００５８】
本発明はまた、セラミックス成形体が例えば人工歯である場合において、天然歯に近い外観を有し、しかも欠損事故が抑制された人工歯やその加工方法を提供するものでもあり、複数の衝突痕よりなる表面粗さSa（面の算術平均粗さ）0.7〜0.8の粗面が少なくとも歯肉縁上領域の全域に形成されている点で特徴を有している。
【００５９】
人工歯は、アバットメントに装着されるインプラント義歯であっても良く、また、クラウンブリッジに用いられる義歯であっても良く、更には樹脂などにより形成された義歯床に配される人工歯であっても良い。
【００６０】
また、人工歯に使用される素材は特に限定されるものではなく、例えば、二ケイ酸リチウムガラスセラミック(Lithium disilicate glass ceramic)や、イットリア安定化正方晶ジルコニア多結晶体(Yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal)、ポリマー浸透セラミックネットワーク(Polymer-infiltrated ceramic network)、ナノセラミック樹脂複合体(Nano-ceramic resin composite)、酸化ジルコニウム＋フルオロアパタイトガラスセラミックス(Zirconium oxide＋A fluorapatite glass-ceramic)、白榴石強化ガラスセラミック(Leucite-reinforced glass-ceramic)、単色長石セラミックブランク(Monochromatic feldspar ceramic)などを使用することができる。
【００６１】
また、本明細書において人工歯の歯肉縁上領域とは、人工歯の表面における天然歯の歯肉縁上部分に相当する領域であり、患者への施術後に患者の実際の歯肉に隠れる部分、すなわち歯肉縁下部分を有するか否かは関係しない。例えば床義歯の場合、模造された歯肉より突出させて形成した人工歯の露出部分が歯肉縁上領域と解される。
【００６２】
そして、本実施形態に係る人工歯やその加工方法における特徴として、この歯肉縁上領域は複数の衝突痕よりなる表面粗さSa0.7〜0.8の粗面としている。
【００６３】
一般的に人工歯は、所定のセラミックス造形素材（例えば、人工歯素材）から目的とする人工歯形状を切削して形成する場合のみならず、所定の型枠と相補的な形状に形成した人工歯であっても、微調整などを施すためにその表面の切削が行われる。
【００６４】
この時、切削を施す歯科医師や歯科技工士は、所謂エアタービンやエンジン等に装着された回転砥石を人工歯の表面に接触させるのであるが、これに伴い人工歯の表面は回転砥石によって強烈に摩擦され、また擦過痕が形成される。
【００６５】
すると、この摩擦で生じた熱（例えば千数百℃という熱）により、人工歯の表面組成が本来目的としていた人工歯の組成、すなわち人工歯素材の組成から異質な状態へ変化してしまい、所望する強度など目的とする機能が発揮されないこととなりうる。
【００６６】
また、この摩擦熱は人工歯表面のみならず、熱の伝搬により深層にまで変質を来す場合もある。
【００６７】
更には、擦過痕の形成によって変質した表層が界面から剥離する場合もあり、この剥離部分からクラックが生じて欠損事故の原因ともなる。
【００６８】
また、擦過痕は多くの場合その擦過方向に沿った筋状に形成されており、この擦過痕に光が当たると天然歯とは異なる反射がなされることから、第三者が人工歯を見たときに違和感を感じる場合がある。
【００６９】
この点、本実施形態に係る人工歯では、擦過痕ではなく衝突痕よりなる無方向性粗面としているため、反射にムラが無く第三者に違和感を感じさせることがない。
【００７０】
またSa0.7〜0.8の粗面を形成し得る衝突物体は高速度の微粒子であり、一つの衝突痕を形成する個々の物体の衝突エネルギーは極めて小さいことから、人工歯素材の変質を招くおそれが無く、粗面の形成と共に実質的には前述した第１及び第２の工程を既に経ていることにより、その後の使用時における変質した表層の剥離や、人工歯の欠損事故のおそれを抑制することができる。
【００７１】
特に本実施形態においては、この粗面を形成するにあたり、人工歯の加工方法として、人工歯素材の切削により目的とする歯牙形状としたセラミックス造形体としての人工歯の少なくとも歯肉縁上領域に粒子含有液を満遍なく噴射して、同粒子含有液に含まれた粒子による複数の衝突痕で前記歯肉縁上領域を表面粗さSa0.7〜0.8の粗面とすることとしている。
【００７２】
粒子含有液は、人工歯に衝突させるための粒子を所定の分散媒に分散させた液である。
【００７３】
粒子は、分散媒と共に噴射される粒子の噴射速度と粒子自体の質量との関係で得た運動エネルギーにより、歯肉縁上領域が表面粗さSa0.7〜0.8の粗面となる衝突痕を形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、人工歯素材の硬さよりも硬いか軟らかいかは問わない。この粒子の一例としては、質量が1.18×10-11〜5.44×10-11ｇ程度（直径0.90〜1.50μｍ程度）のアルミナ粒子とすることができる。
【００７４】
また分散媒は人工歯を変質させるものではなく、また、安定して粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば水とすることができる。
【００７５】
例えば、粒子として質量が1.18×10-11〜5.44×10-11ｇ程度のアルミナ粒子とし、分散媒を水とした場合には、粒子含有液は、同粒子含有液100g中に3.0g〜3.5g程度のアルミナ粒子を含むものとすることができる。
【００７６】
このようにして調製された粒子含有液は、前述の脆弱性惹起部を含む表面標的領域において第１及び第２の工程を実行可能な運動エネルギーや、粗面を形成可能な運動エネルギーを粒子に与えることが可能な程度で噴射できる装置によってセラミックス造形体の表面標的領域、例えば人工歯の少なくとも歯肉縁上領域に対し噴射するのであるが、この噴射は、本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置によって行うようにしても良い。
【００７７】
本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置は、保持部と噴射ノズルと姿勢変位機構と記憶部と制御部とを備え、セラミックス造形体に対して粒子含有液を噴射することにより、セラミックス造形体の表面標的領域に存在する脆弱性惹起部に由来した強度低下を抑制し、セラミックス造形体の強度向上を図ることができ、またセラミック造形体が人工歯の場合、天然歯に近い外観で欠損事故が抑制される加工を施すことができるものである。
【００７８】
ここで保持部はセラミックス造形体（例えば、人工歯）やセラミックス造形体の削り出し原料となるセラミックス造形素材（例えば、人工歯素材）を保持するための部位である。
【００７９】
また噴射ノズルは、セラミックス造形体加工装置内に備えられたタンクなどから液送ポンプや圧搾空気等により粒子含有液を噴射させるノズルであり、保持部にて保持されているセラミックス造形体に対し、前述の粗面を形成可能な運動エネルギーを粒子が持つ速度で粒子含有液を噴射する。
【００８０】
姿勢変位機構は、前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との三軸方向（ＸＹＺ軸方向）と、当該三軸のうち少なくともＸ軸とＹ軸との軸回り方向との５方向について、噴射ノズルと保持部との位置関係を相対的に変位させるための機構である。この姿勢変位機構により、保持部にて保持されているセラミックス造形体と前述の粒子含有液を噴射する噴射ノズルは、５方向へ相対位置が自在に変位可能となる。
【００８１】
なお、この姿勢変位機構は、前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との互いに直交する三方向へ移動可能とする移動系機構と、前記三軸（ＸＹＺ軸）のうち少なくともいずれか二軸、好ましくはＸ軸及びＹ軸の軸回り方向へ相対位置を変位可能とする回転系機構と、を備えることで実現可能であるが、これら移動系機構や回転系機構の各構成要素は一つのユニットとして一体的に形成されいても良く、また必要に応じてそれぞれ別体としても良い。
【００８２】
すなわち姿勢変位機構は、回転系機構の動作と移動系機構の動作との組み合わせにより、噴射ノズルから噴射される粒子含有液の噴流に当接させるセラミックス造形体の面を変化させるための機構であると言える。
【００８３】
また記憶部は、セラミックス造形体の外形データが制御部により参照可能な形式で格納された部位であり、具体的にはＲＯＭやＲＡＭ（不揮発性メモリを含む）、光ディスク等の光学記録媒体やハードディスク等の磁気記録媒体等で実現される。
【００８４】
そして制御部は、記憶部に格納された外形データを参照しつつ前記セラミックス造形体の所定領域、例えば人工歯の場合は少なくとも歯肉縁上領域が前記噴射ノズルより噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう姿勢変位機構を制御する粗面形成実行手段を備えている。
【００８５】
すなわち制御部は、粗面形成実行手段によりセラミックス造形体の所定領域、例えば人工歯の場合は少なくとも歯肉縁上領域を含む略全域を噴射ノズルから噴射される粒子含有液に対向させ、より好ましくは粒子含有液の噴流方向と人工歯の加工対象面とが略垂直となるよう対向させ、粗面形成を行うこととなる。
【００８６】
また、本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置では、保持部に保持させたセラミックス造形素材を切削する切削部を更に備え、姿勢変位機構は、前記５方向について切削部と保持部との位置関係を相対的に変位可能であり、制御部は、記憶部に格納された外形データを参照しつつセラミックス造形素材が目的とするセラミックス造形体形状に切削されセラミックス造形体が形成されるよう姿勢変位機構を制御する切削実行手段を備えることとしても良い。
【００８７】
このような構成を備えることにより、セラミックス造形体に対して第１の工程や第２の工程を実行したり粗面を形成可能であるのは勿論のこと、セラミックス造形体の切削加工をも実施可能なセラミックス造形体加工装置とすることができる。
【００８８】
また、本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置では、前記粗面形成実行手段は、前記切削実行手段の実行後に実行することとしても良い。
【００８９】
このような構成とすることにより、セラミックス造形素材の切削により形成したセラミックス造形体に対し、引き続きセラミックス造形体の表面標的領域に存在する脆弱性惹起部に由来した強度低下を抑制する加工を施すことができる。また、セラミックス造形体が人工歯である場合は天然歯に近い外観で、欠損事故が抑制される加工を施すことができる。
【００９０】
なお、本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置は、上述した各構成が一体的に一つの筐体に収容された構造としても良く、また、駆動に関する構成を筐体に収容する一方、制御に関する構成は例えばパーソナルコンピュータなどを利用し、両者を電気的に接続することでセラミックス造形体加工装置を構築しても良い。
【００９１】
次に、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法について、実際に同方法に供したセラミックス体の面の状態変化について観察した結果等を交えながら以下に説明する。
【００９２】
本試験では、所定のセラミックス造形素材をベースに形成したセラミックス造形体を本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法に供し、粒子含有液の噴射による走査回数に応じた面の状態について観察を行った。
【００９３】
セラミックス造形素材は、CERASMART270（CERASMARTは登録商標）と、KZR-CAD Zr（KZR-CADは登録商標）の２種類を用い、縦14mm×横12mm×厚さ2mmの板状に成形加工することでセラミックス造形体とし、それぞれを試験に供した。なお、以下の説明においてCERASMART270製のセラミックス造形体をセラミックス造形体Ａ１と称し、KZR-CAD Zr製のセラミックス造形体をセラミックス造形体Ａ２と称する。
【００９４】
まず、図５にセラミックス造形体Ａ１の走査回数に応じた面の状態を示す。なお、図５の（ａ）〜（ｆ）はいずれも同じサンプルの顕微鏡拡大写真及び同写真上に示す白線部の断面曲線を示しているが、粒子含有液の噴射加工装置と顕微撮像装置とにサンプルを繰り返しセットし直す関係上、概ね同一箇所ではあるものの完全に同じ視野を示すものではない。後述の図６も同様である。
【００９５】
CERASMART270は10％程度のフィラーを含有するジルコニア系セラミックス素材であるが、図５（ａ）に示すように、走査前の状態におけるセラミックス造形体Ａ１の表面は、フィラーによる凸部や、フィラーの脱落による凹部、研磨痕などが観察された。なお、これらの凹凸や研磨痕は、いずれも肉眼では観察困難な程度の大きさである。
【００９６】
このようなセラミックス造形体Ａ１に対し３回の噴射走査を行うと、図５（ｂ）に示すように、更なるフィラー等の脱落が助長され、より凹凸の激しい状態が観察された。すなわち、粒子含有液を噴射による脆弱性惹起部の脆弱部への変化が観察された。
【００９７】
次に、脆弱部が多く形成されたセラミックス造形体Ａ１に対し、更に６回、９回１２回、１５回と噴射走査を行ったところ、図５（ｃ）〜（ｆ）に示すように、脆弱性惹起部の変化による新たな脆弱部の形成は次第に減少する一方、先に形成されていた脆弱部は圧入された粒子含有液の噴流によって摩耗させられ応力集中性が緩和されているのが観察された。
【００９８】
図６は、走査回数に応じたセラミックス造形体Ａ２の面の状態を示す。図５（ａ）に示したセラミックス造形体Ａ１の表面状態と比較すると分かるように、セラミックス造形体Ａ２の素材であるKZR-CAD Zrは、CERASMART270に比して緻密な表面を有しており、肉眼では勿論のこと検鏡下においても一見すると脆弱性惹起領域は存在しないようにも思える。
【００９９】
このようなセラミックス造形体Ａ２に対し、３回、６回と噴射走査を行ったところ、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、潜在していた脆弱性惹起部が脆弱部に変化し顕在化したのが観察された。
【０１００】
また、更に９回目の噴射走査を行ったところ、図６（ｄ）に示すように、より大きな脆弱部の形成も観察された。
【０１０１】
次に、脆弱部が多く形成されたセラミックス造形体Ａ２に対し、更に１２回、１５回と噴射走査を行ったところ、図６（ｅ）及び図（ｆ）に示すように、脆弱性惹起部の変化による新たな脆弱部の形成は次第に減少する一方、先に形成されていた脆弱部は圧入された粒子含有液の噴流によって摩耗させられ応力集中性が緩和されているのが観察された。
【０１０２】
次に、セラミックス造形体Ａ１を代表例として、加工前後の強度変化について３点曲げによる確認試験を行った。
【０１０３】
試験は、1.2cmの間隔で配した直径3mmの円筒支持体上にセラミックス造形体Ａ１を架け渡して配置し、同セラミックス造形体Ａ１の略中央部を上方より直径3mmの円筒押圧子により押下することで行った。また、試験は加工前のサンプルと加工後のサンプルとについてそれぞれ３回ずつ行った。その結果を図７に示す。
【０１０４】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ加工前後の応力−ひずみ曲線である。図７（ａ）に示すように、加工前のセラミックス造形体Ａ１は、ひずみが概ね0.1％を越えたあたりで破断に至っているが、その際の応力は80〜120MPaとばらつきが大きいことが分かる。
【０１０５】
一方、図７（ｂ）に示すように、加工後のセラミックス造形体Ａ１は、ひずみが概ね0.14％程度で破断に至っており、その際の応力は130〜150MPaであった。
【０１０６】
これら両者の結果を踏まえると、図７（ｃ）に示すように、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法に供したセラミックス体は、初期状態のセラミックス体と比較して強度の向上が確認された。また、破断時の応力のばらつきが加工前の状態に比して収束している点も特徴的であり、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法は、製品の強度の均一性向上にも寄与しうることが示された。
【０１０７】
次に、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法、人工歯の加工方法、及びセラミックス造形体加工装置について図面を参照しながら詳説する。なお、以下の説明においてセラミックス造形体は人工歯であり、セラミックス造形素材は人工歯素材であり、セラミックス造形体加工装置は人工歯加工装置である場合を代表例として説明するが、本発明はこれらの代表例に限定して解釈されるべきではない。但し、出願人が本願の権利化にあたり、本実施形態の態様に限定することを妨げるものでもない。
【０１０８】
〔１．人工歯加工装置の構造〕
まず、本実施形態に係るセラミックス造形体加工装置としての人工歯加工装置の構造について説明する。図８は、人工歯加工装置Ａの全体構造を示した説明図である。
【０１０９】
図８に示すように人工歯加工装置Ａは、主に制御系を司るパーソナルコンピュータシステム１０と、主に動作系を司る装置本体１１とで構成している。
【０１１０】
パーソナルコンピュータシステム１０には、コンピュータ本体１０ａのほか、表示手段としてのディスプレイ１２や、入力手段としてのマウス１３及びキーボード１４が接続されており、パーソナルコンピュータシステム１０から出力される情報を参照しながらパーソナルコンピュータシステム１０に対し入力可能としている。
【０１１１】
装置本体１１は、略矩形箱状に形成された筐体１５を備え、その前部には使用者が筐体１５の内部にアクセスするための開口１５ａが形成されてており、同開口１５ａには筐体１５の内部を視認可能とする透明部が形成された扉体１６が開閉可能に枢着されている。
【０１１２】
筐体１５の内部上方には、後述する保持部に保持させた人工歯素材Ｓを切削するための切削ドリル１７と、粒子含有液を噴射する噴射ノズル１８とを備えた上部移動体２０が配設されている。
【０１１３】
この上部移動体２０は後述する制御部４０に電気的に接続されたＸ軸モータ及びＺ軸モータ（図示せず）を内蔵しており、筐体１５内に左右方向に配設された左右レール２０ａ及び上下方向に配設された上下レール２０ｂに沿って上部移動体２０自身を左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能としている。
【０１１４】
また、筐体１５の内部下方には、加工ステージ２１が配設されている。加工ステージ２１は、矩形状のステージ枠２１ａの内方に保持部として機能する環状の保持リング２１ｂを配置して構成している。
【０１１５】
ステージ枠２１ａは、加工ステージ移動体２２に配置されたＹ軸回りモータ２２ａにモータ軸２２ｂを介して接続されており、加工ステージ２１をＹ軸回り方向に回転可能としている。
【０１１６】
保持リング２１ｂは、ステージ枠２１ａの側面に配設されたＸ軸回りモータ（図示せず）に、ステージ枠２１ａを貫通するモータ軸２３ｂを介して接続されており、保持リング２１ｂをＸ軸回り方向に回転可能としている。
【０１１７】
また、加工ステージ移動体２２にはＹ軸モータ２２ｃが備えられており、筐体１５内の下部に前後方向へ配設された前後レール２２ｄに沿って加工ステージ移動体２２を前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能としている。
【０１１８】
すなわち、人工歯加工装置Ａでは、上部移動体２０に内蔵されたＸ軸モータ及びＺ軸モータや、加工ステージ移動体２２に備えられたＹ軸モータ２２ｃ、左右レール２０ａ、上下レール２０ｂ、前後レール２２ｄ等の各レールで移動系機構を構成すると共に、加工ステージ移動体２２上に配置されたＹ軸回りモータ２２ａと、ステージ枠２１ａの側面に配設されたＸ軸回りモータ２３ａとで回転系機構を構成し、これら移動系機構と回転系機構とで姿勢変位機構を構築しており、上部移動体２０に備えられた切削ドリル１７や噴射ノズル１８と、保持リング２１ｂに保持される人工歯素材や人工歯との位置関係を５方向に亘って変位可能に構成している。
【０１１９】
また、筐体１５の内部には、スラリータンク２４や洗浄液タンク２５が備えられている。
【０１２０】
スラリータンク２４は粒子含有液を収容するタンクであり、スラリータンク２４に収容されている粒子含有液は図示しないスラリー供給配管を介して人工歯の粗面形成時に噴射ノズル１８から圧搾空気等と共に噴射される。
【０１２１】
また、洗浄液タンク２５は洗浄液を収容するタンクであり、洗浄液タンク２５に収容されている洗浄液は図示しない洗浄液供給配管を介して人工歯の粗面形成後の洗浄工程の際に噴射ノズル１８から吐出される。
【０１２２】
次に、人工歯加工装置Ａの電気的構成について図９を参照しながら説明する。図９は人工歯加工装置Ａの電気的構成を示したブロック図である。
【０１２３】
パーソナルコンピュータシステム１０は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、ハードディスク３４とを備えており、人工歯加工装置Ａの稼動に必要なプログラムを実行可能に構成している。
【０１２４】
ＲＯＭ３２やＲＡＭ３３、ハードディスク３４は、人工歯加工装置Ａの記憶部４１として機能する部位であり、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムや、ユーザが入力した人工歯のデータ、例えば人工歯作成のひな形となるデータなどが記憶されている。
【０１２５】
また、ＣＰＵ３１によりプログラムが実行されると、その処理結果がディスプレイ１２に表示され、使用者はこの表示結果を参照しつつマウス１３やキーボード１４を用いてパーソナルコンピュータシステム１０に対して入力を行うことができる。
【０１２６】
一方、装置本体１１は、本体制御部３５と、姿勢変位機構３６と、液送部３７と、切削部３８とを備えている。
【０１２７】
本体制御部３５は、パーソナルコンピュータシステム１０のＣＰＵ３１と協動して人工歯加工装置Ａ全体としての制御部４０として機能する部位であり、主にパーソナルコンピュータシステム１０からの命令を受け取って、姿勢変位機構３６や液送部３７、切削部３８等の駆動制御を行う。
【０１２８】
すなわち、本体制御部３５は、記憶部４１に格納されたプログラム等を実行することにより、同じく記憶部４１に格納された人工歯等の外形データを参照しつつ人工歯の少なくとも歯肉縁上領域が噴射ノズル１８より噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう姿勢変位機構３６を制御する粗面形成実行手段として機能したり、また、記憶部４１に格納された人工歯等の外形データを参照しつつ人工歯素材が目的とする歯牙形状に切削され人工歯が形成されるよう姿勢変位機構３６を制御する切削実行手段として機能する。
【０１２９】
姿勢変位機構３６は、前述した移動系機構や回転系機構により構成される部位であり、本体制御部３５からの命令に基づいて各モータ等が駆動し、上部移動体２０に備えられた切削ドリル１７や噴射ノズル１８と、保持リング２１ｂに保持される人工歯素材や人工歯との位置関係を５方向に亘って変位させる。
【０１３０】
液送部３７は、スラリータンク２４内の粒子含有液や洗浄液タンク２５内の洗浄液を、本体制御部３５からの命令に基づいて噴射ノズル１８へ送給したり停止するための部位である。またこの液送部３７は、粒子含有液の噴射ノズル１８からの噴射に用いられる圧搾空気の供給や停止も行う。
【０１３１】
切削部３８は保持リング２１ｂに保持されている人工歯素材の切削等を行うための部位であり、本体制御部３５は切削部３８が備えるモータ等を制御することにより、切削ドリル１７の回転や停止が行われることとなる。
【０１３２】
また、パーソナルコンピュータシステム１０及び装置本体１１には、それぞれ入出力を行うためのＩ／Ｏポート３９が備えられており、相互に通信可能としている。
【０１３３】
このように、本実施形態に係る人工歯加工装置Ａは、人工歯を保持可能とした保持部としての保持リング２１ｂと、粒子含有液を噴射する噴射ノズル１８と、前後方向であるＸ軸方向と左右方向であるＹ軸方向と上下方向であるＺ軸方向との三軸方向と、当該三軸のうち少なくともＸ軸とＹ軸との軸回り方向との５方向について、前記噴射ノズル１８と前記保持リング２１ｂとの位置関係を相対的に変位させる姿勢変位機構３６と、前記人工歯の外形データが格納された記憶部４１と、制御部４０と、を備え、同制御部４０は、前記記憶部４１に格納された外形データを参照しつつ前記人工歯の少なくとも歯肉縁上領域が前記噴射ノズル１８より噴射される粒子含有液の噴流に満遍なく対向するよう前記姿勢変位機構３６を制御する粗面形成実行手段を備え、天然歯に近い外観で、欠損事故が抑制される加工を施すことが可能であることは勿論のこと、人工歯自体の切削も可能としている。
【０１３４】
〔２．人工歯加工装置による加工〕
次に、人工歯加工装置Ａの動作や制御部４０にて実行される処理を踏まえつつ、人工歯加工装置Ａによる人工歯素材の切削や人工歯への粗面加工について図１０及び図１１を参照しながら説明する。
【０１３５】
使用者が保持リング２１ｂに円盤状の人工歯素材Ｓ（二ケイ酸リチウムガラスセラミック製）を嵌着し、パーソナルコンピュータシステム１０にて所定のソフトウェアを立ち上げて人工歯の形成を指示すると、ＣＰＵ３１は記憶部４１に記憶されている人工歯の外形データを参照し（ステップＳ１１）、切削工程を行うのに必要な通信等を本体制御部３５との間で逐次行う。
【０１３６】
また本体制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指示に基づいて、姿勢変位機構３６へ切削ドリル１７と保持リング２１ｂ（又は保持リング２１ｂに保持されている人工歯素材）との相対位置関係の調整を指示すると共に、切削部３８に対し切削ドリル１７の切削速度等の指示を行う（ステップＳ１２）。このとき図１１（ａ）に示すように切削ドリル１７や保持リング２１ｂは、姿勢変位機構３６によりその相対位置が人工歯の外形データに基づいて自在に変位し、人工歯形成のための切削が実行される。
【０１３７】
この切削工程が終了すると、次に制御部４０は、粗面形成工程を行う。粗面型性工程においてＣＰＵ３１は記憶部４１に記憶されている人工歯の外形データのうち少なくとも歯肉縁上領域を含んだ粗面を形成すべき領域（以下、粗面形成領域ともいう。）に相当する外形データを参照し（ステップＳ１３）、粗面形成工程を行うのに必要な通信等を本体制御部３５との間で逐次行う。
【０１３８】
また本体制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指示に基づいて、姿勢変位機構３６へ噴射ノズル１８と保持リング２１ｂ（又は保持リング２１ｂに保持されている人工歯素材に形成された人工歯）との相対位置関係の調整を指示すると共に、液送部３７に対し粒子含有液の液送速度や圧搾空気の供給等の指示を行う（ステップＳ１４）。このとき図１１（ｂ）に示すように噴射ノズル１８や保持リング２１ｂは、姿勢変位機構３６によりその相対位置が人工歯の外形データに基づいて自在に変位し、人工歯表面のうち歯肉縁上領域を含む粗面形成領域への粗面形成が実行される。なお、本工程では、複数の衝突痕よりなる表面粗さSa0.7〜0.8の粗面が形成されるよう、噴射ノズル１８からの粒子含有液Ｗの噴射速度（粒子の運動エネルギー）に調整した。
【０１３９】
粗面形成工程が終了すると、次に制御部４０は、洗浄工程を行う。洗浄工程においてＣＰＵ３１は記憶部４１に記憶されている人工歯の外形データを参照し（ステップＳ１５）、洗浄工程を行うのに必要な通信等を本体制御部３５との間で逐次行う。
【０１４０】
また本体制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指示に基づいて、姿勢変位機構３６へ噴射ノズル１８と保持リング２１ｂ（又は保持リング２１ｂに保持されている人工歯素材に形成された人工歯）との相対位置関係の調整を指示すると共に、液送部３７に対し洗浄液の液送速度等の指示を行う（ステップＳ１６）。このとき噴射ノズル１８や保持リング２１ｂは、姿勢変位機構３６によりその相対位置が人工歯の外形データに基づいて自在に変位し、人工歯表面の洗浄が実行される。
【０１４１】
洗浄工程を終えた後、人工歯が形成された人工歯素材Ｓを保持リング２１ｂから取り外し、更に人工歯素材Ｓから人工歯を取り外して、本実施形態に係る人工歯Ｔ１とした。
【０１４２】
〔３．比較用人工歯サンプルの作成〕
本実施形態に係る人工歯Ｔ１と比較検討を行うべく、比較用の人工歯サンプルの作成を行った。具体的には、〔２．人工歯加工装置による加工〕と略同様の工程を経るが粗面形成工程にて形成する粗面の表面粗さがSa0.5〜0.6である比較用人工歯Ｔ２と、同じく粗面の表面粗さがSa0.9〜1.0である比較用人工歯Ｔ３と、人工歯加工装置Ａを用い切削工程を行い、粗面形成工程を行うことなく洗浄工程に供し、その後エアタービンに装着した研磨用砥石にて粗面の表面粗さがSa0.7〜0.8となるよう研磨処理を施した比較用人工歯Ｔ４との作成を行った。
【０１４３】
〔４．粗面の確認〕
次に、本実施形態に係る人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４について粗面の観察及び分析を行った。その結果を図１２に示す。
【０１４４】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、人工歯Ｔ１や比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４の表面状態であり、それぞれ三次元解析画像と二次元（平面）画像とを示している。図１２（ａ）に示すように、人工歯Ｔ１では、複数の衝突痕よりなる粗面が少なくとも歯肉縁上領域の全域に形成されされていることが確認された。また、オリンパス社製レーザー顕微鏡（LEXTOLS4000）にて表面粗さの計測を行ったところ、表面粗さSa0.7〜0.8であることが確認された。
【０１４５】
また、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、比較用人工歯Ｔ２及び比較用人工歯Ｔ３においても、複数の衝突痕よりなる粗面が少なくとも歯肉縁上領域の全域に形成されされていることが確認された。またレーザー顕微鏡にて表面粗さの計測を行ったところ、比較用人工歯Ｔ２における表面粗さはSa0.5〜0.6であり、比較用人工歯Ｔ３における表面粗さはSa0.9〜1.0であることが確認された。
【０１４６】
また、図１２（ｄ）に示すように比較用人工歯Ｔ４の粗面では、無数の擦過痕により形成されていることが確認された。またレーザー顕微鏡にて表面粗さの計測を行ったところ、人工歯Ｔ１と同様表面粗さSa0.7〜0.8であることが確認された。
【０１４７】
〔４．審美性の検討〕
次に、本実施形態に係る人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４について審美性の検討、具体的には、いずれの人工歯がより天然歯に近いかについて検討を行った。
【０１４８】
歯科技工士５名により人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４について天然歯を参照しつつ見比べを行うことで評価を行った。評価は１〜５の５段階であり、数値が大きいほど天然歯に近い印象であることとした。その結果を表１に示す。
【表１】
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【０１４９】
表１からも分かるように、人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４のうち、第三者から見て最も天然歯に近い印象の人工歯は、本実施形態に係る人工歯Ｔ１であることが示された。
【０１５０】
また、比較用人工歯Ｔ２や比較用人工歯Ｔ３に関しても、比較的違和感の少ない人工歯であり、人工歯Ｔ１よりもやや粗い粗面とした比較用人工歯Ｔ３の方が、人工歯Ｔ１よりも細かい粗面とした比較用人工歯Ｔ２に比してより違和感が少ない結果となった。
【０１５１】
また、従来の人工歯の形成と同様、回転式の研磨を施した比較用人工歯Ｔ４は、これまで同様実用的な外観は備えるものの、人工歯Ｔ１や比較用人工歯Ｔ２及び比較用人工歯Ｔ３と比較すると、天然歯にはない違和感が強く感じられる結果となった。これは、回転砥石による研磨方向に沿った擦過痕に由来する微妙な光の反射の違いが原因であるものと考えられた。
【０１５２】
〔５．強度の検討〕
次に、本実施形態に係る人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４に関し、強度について検討を行った。
【０１５３】
具体的には、対応する一対の上下顎大臼歯の形状とした本実施形態に係る人工歯Ｔ１及び比較用人工歯Ｔ２〜Ｔ４を試験機に供し、上下顎大臼歯の咬合を機械的に繰り返し行って、その耐久性について検討した。
【０１５４】
その結果、比較用人工歯Ｔ４については、試験開始後3500時間経過した際に、欠けや薄片の脱落が確認された。
【０１５５】
一方、本実施形態に係る人工歯Ｔ１や比較用人工歯Ｔ２及びＴ３については、3500時間経過後においても、欠けや薄片の脱落は確認されなかった。
【０１５６】
上述してきたように、本実施形態に係るセラミックス体の強度向上方法によれば、肉眼で目視不可能な脆弱性惹起部を表層部に有する初期状態のセラミックス体に対して粒子含有液を噴射し、前記脆弱性惹起部の脆弱性を進展させてより脆弱な脆弱部と成し、同脆弱部に対して更に粒子含有液を噴射することで前記脆弱部の応力集中性を緩和して前記セラミックス体を前記初期状態よりも強度の高い状態とすることとしたため、セラミックス体の強度を向上させることができる。
【０１５７】
また、本実施形態に係る人工歯によれば、複数の衝突痕よりなる表面粗さSa0.7〜0.8の粗面が少なくとも歯肉縁上領域の全域に形成されているため、天然歯に近い外観を有し、しかも欠損事故が抑制された人工歯とすることができる。
【０１５８】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１５９】
１７  切削ドリル
１８  噴射ノズル
２０  上部移動体
２１  加工ステージ
２１ｂ  保持リング
２４  スラリータンク
２５  洗浄液タンク
３６  姿勢変位機構
３７  液送部
３８  切削部
４０  制御部
４１  記憶部
Ａ  人工歯加工装置
Ｓ  人工歯素材
Ｔ１  人工歯
Ｗ  粒子含有液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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