(57)【要約】物品（例えば歯科修復物）の製造方法は、初期状態において少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）を含む、粉末材料から形成された物品を取ることと、少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、少なくとも選択領域を滑らかにすることと、を備える。
2015515901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの生成物を含む、粉末材料から層毎に形成された物品を取ることと、
前記少なくとも一つの生成物の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、少なくとも前記選択領域を滑らかにすることと、
を備える物品製造方法。
【請求項２】
前記電気化学的処理に続き、物品のさらなる処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記さらなる処理は、前記物品の少なくとも一部に対するフライス加工を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記さらなる処理は、前記物品の少なくとも一部の粗面化を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも前記領域を電気化学的に処理するのに使用される電気化学的処理装置の陰極は、前記電気化学的処理を前記選択領域に向けるように配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記陰極が前記物品に物理的に結合していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記物品は、互いに結合した個別の生成物を複数含み、前記方法は、前記複数の生成物を同時に電気化学的に処理することを含み、さらに前記方法は、好ましくは前記生成物を互いに分離または取り外すことを含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記複数の生成物は共通の部材に取り付けられ、前記方法は、好ましくは前記共通の部材から前記複数の生成物を分離または取り外すことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記陰極が前記複数の生成物を取り囲むことを特徴とする、請求項５を引用する場合の請求項８または９に記載の方法。
【請求項１０】
前記物品がレーザー圧密プロセスを介して形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記物品がレーザー焼結プロセスまたはレーザー溶融プロセスを介して形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
粉末材料から層毎に物品を形成することさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
初期状態において少なくとも一つの生成物を含む、粉末材料から層毎に形成された他の物品を続いて取ることと、前記少なくとも一つの生成物の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、少なくとも前記選択領域を滑らかにすることと、を備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの生成物は、少なくとも一つの歯科修復物である、または少なくとも一つの歯科修復物を備えることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記選択領域は、前記歯科修復物の歯肉貫通領域を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電気化学的プロセスに用いられる電解質の温度は、例えば少なくとも５℃、例えば少なくとも１０℃、例えば少なくとも１５℃であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記電気化学的プロセスに用いられる電解質の温度は、例えば少なくとも８０℃以下、例えば６０℃以下、例えば５０℃以下であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記電気化学的プロセスで用いられる陰極の表面積の、前記物品／陽極の表面積に対する比は、１０：１以下、例えば５：１以下、例えば２：１以下であることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記電気化学的プロセスで使用される電流密度は、２０００Ａｍ-2未満、好ましくは１５００Ａｍ-2未満、例えば１０００Ａｍ-2の範囲であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記電気化学的プロセスで使用される駆動電圧は、３００ボルト未満、例えば２００ボルト以下、例えば５０ボルト以下、例えば１０ボルト以下、および／または、８から１５ボルトの間など５から３５ボルトの範囲であることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記電気化学的プロセスに使用される電解質のギャップは、０．５ｍｍ超、例えば２．５ｍｍ超、例えば５ｍｍ超などの１ｍｍ超であることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記電気化学的処理は、前記物品の表面と電解質との間に生じる化学反応を介して前記物品の表面から材料を除去することを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記電気化学的処理は、少なくとも前記領域の表面を酸化させ、電解質中に溶解させることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記電気化学的プロセスに用いられる電解質は、電気化学的プロセス中で液体状態に維持されることを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
実質的に前記選択領域のみを電気化学的に処理することを含むことを特徴とする請求項１ないし２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記電気化学処理のために、調整された電流源を使用することを特徴とする請求項１ないし２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
電気化学的プロセスにおいて請求項２８から請求項３７のいずれかに記載の電気化学的処理装置を用いることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
物品の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、少なくとも前記選択領域を滑らかにするための電気化学処理装置であって、
前記物品により提供される陽極と、
前記物品の近くに位置づけられ、前記選択領域で前記電気化学的処理の焦点合わせが行われるように位置づけられる陰極と、
を含むことを特徴とする電気化学処理装置。
【請求項２９】
前記陰極は、前記電気化学的処理の間に、物理的に前記物品に固定されることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記物品は、共通の部材に取り付けられた個別の生成物を複数含むことを特徴とする請求項２８または２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記陰極は、電気絶縁性バリア部材を介して前記共通の部材に物理的に固定されることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記陰極が、前記選択領域の近くの前記物品の側に配置されていることを特徴とする請求項２８ないし３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記陰極は、前記物品の前記選択領域の形状に概ね対応する領域に設けられていることを特徴とする請求項２８ないし３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記陰極は、前記物品の前記選択領域で、前記物品の周りに少なくとも部分的に延在していることを特徴とする請求項２８ないし３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記陰極はトラフを備え、前記物品の少なくとも一部は、前記物品の前記選択領域で、前記トラフに少なくとも部分的に位置づけられることを特徴とする請求項２８ないし３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記陰極は、電解質が前記陰極を通して通過することができる少なくとも１つの通路を含むことを特徴とする請求項２８ないし３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
調整された電流源を備えることを特徴とする請求項２８ないし３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも第１の電気化学的に処理された領域を含む、選択的レーザー焼結または選択的レーザー溶融された生成物。
【請求項３９】
歯科修復物であることを特徴とする請求項３８に記載の生成物。
【請求項４０】
請求項１ないし２７のいずれかに記載の方法により製造された生成物または物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末材料から層毎に形成された、例えば少なくとも一つの歯科修復物（dental restoration）を含む物品、並びに、そのような物品を製造するための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
選択的レーザー焼結または溶融は、それによって金属粉末などの粉末材料から層毎に生成物を構築することができる技術である。例えば、粉末状材料の層をレーザー焼結機械のベッドに適用することができ、次いでレーザーを制御して、選択された粉末材料の部品を焼結または溶融することで、当該部品の第一層が形成される。次に粉末の他の層がその上に適用され、レーザーを再び制御して、上記部分の他の層が焼結または溶融される。このプロセスは、部品全体が形成されるまで繰り返される。形成された部品は、その後、粉末のベッドから除去される。このような技術は公知であり、例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００３】
このような技術は、ビレットまたはブランクから部品をフライス加工するような伝統的な技術と比較して、迅速な製造を提供するだけでなく、複雑な部品の製造を容易にし、材料の無駄を最小限に抑えるのに役立つ。結果として、この技術を用いて部品を製造することがより望ましいものとなってきている。実際に、歯科修復物、とりわけ一般に複雑なオーダーメイドの部品である歯科用フレームワークを形成するために、このような技術を使用することが知られている。
【０００４】
しかしながら、現在のレーザー焼結技術は、フライス加工プロセスによって形成されたものよりも仕上げ表面の粗い生成物をもたらすものとなっている。そのような仕上げ表面は、特に歯科用修復物などの生成物にとっては、粗い仕上げ表面に細菌が潜み得ることから望ましくない。例えば回転研磨工具などの工具を用いて表面を磨き、または滑らかにすることによって、そのような部品の表面仕上げを改善できることが知られている。しかし、これは時間と労力を要するものとなり得る。
【０００５】
特許文献３は、プラズマ研磨による歯科補綴物の研磨を開示している。特許文献４は、歯科修復物の電気エッチングを開示している。特許文献５は、金属ステントの電解研磨を開示している。特許文献６は、ステンレス鋼の電解研磨を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１０２１９９７号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４６４２９８号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２３０３９７号明細書
【特許文献４】米国特許第４８０１３６７号明細書
【特許文献５】国際公開２００７／１０３４４６号公報
【特許文献６】英国特許出願公開第１５５７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、粉末材料から層毎に形成された物品の表面を処理するための技術を提供し、物品の少なくとも一部の表面粗さを低減するようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特に、本発明の第１の形態では、初期状態において少なくとも一つの生成物を含む、粉末材料から形成された物品を取ることと、前記少なくとも一つの生成物の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、前記少なくとも選択領域を滑らかにすることと、を備える物品製造方法が提供される。
【０００９】
前記少なくとも一つの生成物は、少なくとも一つの歯科修復物を含んでもよい。前記少なくとも一つの生成物は、少なくとも一つの歯科修復物であってもよい。
【００１０】
部品の電解研磨は、それ自体は知られているが、最初にレーザー焼結または溶融などの積層プロセス（additive process）によって形成された部品（特に歯科修復における）での使用には、特有の配慮を必要とする。例えば電解研磨は、通常、機械加工された面を研磨して鏡面の微小な粗さを除去したり、医療用ステントなどの特徴部から微細なバリを除去したりするなど、既に比較的滑らかにされている部品をさらに滑らかにするために使用され、例えば１μｍ（ミクロン）Ｒａ未満の粗さ値を有する部品を研磨するために使用される。しかしながら、層毎に部品を構築する積層プロセスは、傾斜面上に段差のある表面仕上げを導入し得る。さらに、製造過程で部品の表面に結合する副次的な粉末粒子のせいで、レーザー焼結またはレーザー溶融される粉末材料から作られた部品には、付加的な表面粗さが導入され得る。これだけではなく、他の表面粗さの原因として、次のようなものが含まれる。すなわち、部品の外表面は、溶融した材料の表面張力の影響によって波立ち、レーザービームの中心で隆起し、ビーム経路に沿って伸びる軌跡として表わされ得るように固化していることがある。また、気化した粉末が表面に再び溶着していることもある。このように、相当の変形をもたらす表面粗さには多くの原因があり、積層プロセスによって形成される部品の表面粗さには一定の予測不可能性すら存在する。
【００１１】
物品はまた、選択的レーザー焼結または選択的レーザー溶融としても知られているような、レーザー焼結または溶融法などのレーザー圧密（laser consolidation）プロセスを介しても構築され得る。他のプロセスを使用されできることも理解されるであろう。例えば、物品は、レーザークラッディング法、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）法または電子ビーム溶解プロセスを介しても構築され得る。方法は、層毎の粉末材料から物品を形成する工程を含むことができる。適切な粉末材料には、コバルト−クロム、チタン、ニッケル合金および鋼が挙げられる。従って、電気化学的に処理される、少なくとも選択領域の表面粗さは、初期には少なくとも５μｍ（ミクロン）Ｒａ、例えば少なくとも１０μｍ（ミクロン）Ｒａ、例えば少なくとも２０μｍ（ミクロン）Ｒａ、および、例えば４０μｍ（ミクロン）Ｒａと同程度であり得る。本発明の方法は、０．０５μｍ（ミクロン）Ｒａ以下まで、さらには０．０２μｍ（ミクロン）Ｒａ以下にまで、表面粗さを低減するために使用することができる。従って、本発明の方法は、平均値で少なくとも０．５ｍｍの除去すべき材料、いくつかの状況においては平均値で少なくとも０．２５ｍｍの除去すべき材料を必要とし得る。
【００１２】
電気化学的に処理される部品が歯科修復物である場合には、患者の口腔内で支持部材（例えば、通常「プレップ」として知られる、歯科修復物を受容するために準備される歯やインプラント）との嵌合不良を回避するために、歯科修復物を非常に精密に仕上げなければならないなど、特有の考慮が存在する。嵌合不良は、歯科修復の失敗および／または細菌を潜ませ得るギャップに起因した感染リスクの増加につながり得る。電気化学的処理は、電解液中で部品の全露出面に攻撃を加えるプロセスであり、従って、精密に形成されている材料も含め、それ以上材料を除去する必要のないすべての部分から材料を除去してしまう。
【００１３】
従って、このようにして作製した歯科部品の仕上げを行うためには、一般に、研削および研磨などの他のプロセスが使用される。
【００１４】
それにもかかわらず、本発明者らは、所望の精度レベルの生成物を得つつ、所望の表面仕上げ要件を達成するために電気化学的な処理が使用可能であることを見出した。これだけでなく、電気化学的な処理は、伝統的な研削技術と比較して、より滑らかで均一な表面仕上げを提供し、表面研磨に必要な労力を削減し、また、より小さく、より複雑な特徴部の研磨を有効にし得る。さらにまた、電気化学的処理は、部品の表面のより一貫した平滑化をもたらす優れたプロセス制御を提供することができる。
【００１５】
理解されるように、電気化学的処理は、（陽極の）表面と電解質との間に生じる化学反応を介して、陽極（すなわち物品）の表面から材料を除去する。特に、電気化学的処理は、少なくとも前記領域の表面を酸化し、電解質中に溶解させることができる。また、理解されるように、電気化学的プロセスで使用される電解質は、電気化学的処理の過程で液体状態に維持される。
【００１６】
本発明の文脈において、電気化学的処理（または電解研磨）はプラズマ研磨とは区別される。プラズマ研磨は、処理された表面の周囲で電解質が気体となる高温（電解質の沸点近傍）を必要とする切除的（且つ攻撃的）なプロセスである。プラズマ研磨は安全でない可能性があり、また、高電圧および高電流を必要とするという、所要電力の点での要求がある。また、一般的に、プラズマ研磨には、陽極および／または研磨される物品に比べて非常に大きい陰極が必要となる。一方、電解研磨は、一般に、より安全でクリーンであって、プラズマ研磨に比べ、低電圧および低電流、ならびに低い温度しか要しない。本明細書には、プラズマ研磨からより明確に本発明の実施形態を区別する様々な動作パラメータが記載される。プラズマ研磨は、特に攻撃的なプロセスであるので、一般に積層プロセスにより形成された物品に関連する種類の表面粗さに対処するために、はるかに適したものであると考えられるであろう（上記参照）。しかしながら、本出願人は、この先入観には反対であり、電解研磨は積層プロセスにより粉末材料から層毎に形成された物品に有効であり得ることを理解している。
【００１７】
物品（例えば、少なくとも一つの歯科修復物を含む）の電気化学的処理は、室温または室温よりわずかに上または下の温度で、電解質を用いて行うことができる。電解質は、例えば少なくとも５℃、例えば少なくとも１０℃、例えば少なくとも１５℃とすることができる。また電解質は、例えば少なくとも８０℃以下、例えば６０℃以下、例えば５０℃以下であってもよい。
【００１８】
さらに、電気化学的プロセスで用いられる陰極の表面積（ｉ）の、物品／陽極の表面積（ｉｉ）に対する比は、例えば１０：１以下、例えば５：１以下、例えば２：１以下とすることができる。
【００１９】
電気化学的プロセスで使用される電流密度は、２０００Ａｍ-2未満、好ましくは１５００Ａｍ-2未満、例えば１０００Ａｍ-2の範囲とすることができる。
【００２０】
電気化学的プロセスで使用される駆動電圧は、３００ボルト未満、例えば２００ボルト以下、例えば５０ボルト以下、例えば１０ボルト以下、および／または、８から１５ボルトの間など５から３５ボルトの範囲とすることができる。
【００２１】
電気化学的プロセスに使用される電解質のギャップは、０．５ｍｍ超、例えば２．５ｍｍ超、例えば５ｍｍ超などの１ｍｍ超とすることができる。
【００２２】
電気化学的処理は、物品の表面と電解質との間に生じる化学反応を介して物品の表面から材料を除去することができる。
【００２３】
電気化学的処理は、少なくとも前記領域の表面を酸化させ、電解質中に溶解させ得る。
【００２４】
電気化学的プロセスに用いられる電解質は、電気化学的プロセス中で液体状態に維持されることができる。
【００２５】
この方法は、実質的に前記選択領域のみを電気化学的に処理することを含み得る。
【００２６】
この方法は、前記電気化学的処理に続いてさらに物品を処理することを含み得る。さらなる処理には、物品の少なくとも一部分を機械加工する例えばフライス加工を含むことができる。従って、さらなる処理は、前記物品上の少なくとも１つの特徴部を例えば機械加工により処理することを含むことができる。任意に、前記少なくとも１つの特徴部は、既に初期状態において物品に少なくとも部分的に形成されたもの（例えば、物品が粉末材料から層毎に形成される処理過程で少なくとも部分的に形成されたもの）であり得る。従って、前記少なくとも１つの特徴部を処理することは、当該少なくとも１つの特徴部仕上げ加工を行うことを含み得る。これは、前記少なくとも１つの特徴部上の材料を除去すること含み得る。従って、前記少なくとも１つの特徴部は、過剰材料を備え得るものであり、これは前記さらなる処理を通じて除去される。従って、この方法が初期状態の物品の形成を含む場合、この工程は、少なくとも、前記少なくとも１つの特徴部上に過剰材料を加えることを含み得る。そのような過剰材料は、仕上がった生成物（例えば、歯科修復物）に最終的に必要とされるよりも余分の材料であり得る。
【００２７】
実際に、初期状態の物品には、少なくとも選択部分（例えば前記選択領域）、任意には全表面にわたって過剰材料が備わっていることがあるが、これは前記電気化学的処理において材料の除去を補償するためのものである。再述するが、そのような過剰材料は、仕上がった生成物（例えば、歯科修復物）に最終的に必要なものよりも余分の材料であり得る。
【００２８】
前記さらなる処理は、例えば前記選択領域とは異なる領域で、前記物品の一部を粗面化することを含み得る。これは、陶材（porcelain）またはクラウンまたはブリッジなどの他の材料が接着される支台（abutment）の領域、例えば支台の接合面であり得る。かかる領域は、支台の歯冠領域（coronal region）であり得る。
【００２９】
前記選択領域は、「歯肉貫通領域」（transgingival region）としても知られている歯科修復物のエマージェンスプロファイルを含むことができる。
【００３０】
前記少なくとも前記領域を電気化学的に処理するために使用される電気化学処理装置の陰極は、前記電気化学的処理が前記選択領域に向けられる（例えば焦点合わせまたは集中する）ように配置することができる。陰極は、物理的に前記物品に取り付けることができる。電気化学的処理中での陰極と物品との間の最大距離は、好ましくは２０ｍｍ未満、より好ましくは１５ｍｍ未満、特に好ましくは１０ｍｍ未満である。電気化学的処理中での陰極と物品との間の最小距離は、好ましくは２ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。
【００３１】
物品は、複数の互いに結合した個別の生成物（例えば歯科修復物）を含むことができる。従って、この方法は、前記複数の生成物（例えば歯科修復物）を同時に電気化学的に処理することを含むことができる。前記複数の生成物（例えば歯科修復物）は共通の部材に取り付けることができる。陰極は、前記複数の生成物（例えば歯科修復物）を少なくとも部分的に取り囲むことができ、例えば、前記複数の生成物（例えば歯科修復物）の周りに少なくとも部分的に環状に延在するものとすることができる。
【００３２】
この方法は、続いて、初期状態において少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）を含む、粉末材料から（例えば層毎に）形成された他の物品を取ることと、前記少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、前記少なくとも選択領域を滑らかにすることと、を備えることができる。言い換えれば、この方法は、それぞれが少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）を備える一連の物品を取ることと、それらを上述の電気化学的プロセスに従って電気化学的に処理することと、を備えることができる。好ましくは、一連の物品は、物品に対する少なくとも一つの生成物（例えば歯科修復物）の位置が、前記物品の各々について実質的に同じ位置にあるように構成される。好ましくは、物品が２以上の生成物（例えば歯科修復物）を含む場合、物品に対する生成物（例えば歯科修復物）の配置が前記物品のそれぞれについて実質的に共通である。これにより、前記一連の物品のすべてに対して共通の陰極が使用可能となる一方、前記生成物（例えば歯科修復物）の電気化学的な処理の制御を良好なレベルに維持することが可能となる。
【００３３】
電気化学的処理のために、調節された電流源（regulated current power supply）を使用することができる。
【００３４】
この方法は、以下に説明するように、電気化学的処理装置を使用することを含み得る。
【００３５】
本発明の別の形態によれば、物品（例えば歯科修復物）の少なくとも選択領域を電気化学的に処理して、前記少なくとも選択領域を滑らかにするための電気化学的処理装置であって、前記物品が提供する陽極と、少なくとも前記選択領域と電気化学的に処理するように位置する陰極と、を備える電気化学的処理装置が提供される。
【００３６】
好ましくは、陰極は、前記電気化学的処理が前記選択領域に向けられる（例えば焦点合わせまたは集中する）ように配置される。従って、陰極は、好ましくは前記選択領域の近位に、前記物品側面に位置するように配置される。これにより、前記選択領域に電界強度を集中させることができる。言い換えれば、この装置は、前記部品の他の領域よりも前記領域で電界強度が大きくなるように構成することができる。例えば、歯科修復物の場合には、装置は、前記少なくとも１つの領域を含む歯科修復物の端部での電界強度が他端に比べて大きくなるように構成することができる。より詳細には、装置は、エマージェンスプロファイルでの電界強度が歯冠側端に比べて大きくなるように構成することができる。
【００３７】
陰極は、電気化学的処理中、前記物品に物理的に固定することができる。これにより、処理される物品に対する陰極の位置の制御を助けることができる。
【００３８】
陰極は、電気化学的処理装置のタンクから取り外し可能とされ得る。これは特に、前記電気化学的処理中に前記物品に物理的に固定することができるようにされている場合である。
【００３９】
陰極に適した材料には、ステンレス鋼、チタン、銅および他の貴金属が含まれる。
【００４０】
電気化学的処理装置は、調節された電流源を含むことができる。物品は、少なくとも一つの部材、例えば最終的に生成物の一部を形成しない犠牲部材に接続される少なくとも一つの生成物を含むことができる。その部材はハブとすることができ、前記少なくとも一つの生成物を前記ハブの周りに接続することができる。その部材は、例えば、電気化学的処理装置に物品を保持可能にするための部材であって、例えば前記少なくとも一つの製品との物理的接触を必要としない部材とすることができる。その部材は、例えば、続く処理のための工作機械装置の保持デバイスに物品をクランプさせることが可能な部材であってもよい。
【００４１】
物品は、互いに取り付けられた個別の生成物の複数を含むことができる。例えば、上述した方法と同様に、個別の製品は、複数の個別の歯科修復物を含むことができる。
【００４２】
複数の個別の生成物は前述の部材に取り付けることができ、その場合それは共通の部材として説明される。
【００４３】
陰極は、電気絶縁性バリア部材を介して前記部材に物理的に固定することができる。
【００４４】
陰極には、前記物品の前記選択領域に概ね対応する形状の領域が設けられていてもよい。
【００４５】
陰極は、少なくとも部分的に、例えば全体的に物品の周囲で環状に延在するように構成することができる。陰極はトラフを含むことができ、例えば少なくとも一つの生成物を少なくとも部分的に配置することができるトラフ形状とすることができる。例えば、物品および／または装置は、前記少なくとも一つの生成物の少なくともその他の領域が前記トラフから突出し、例えば少なくとも一つの前記領域のみが前記トラフ内に位置するよう、構成することができる。陰極は、例えば開口または穴などの少なくとも１つの通路を含むことができ、これを通して電解質が陰極（例えばその本体）を横断または通過可能となる。
【００４６】
本発明のさらなる形態によれば、積層プロセスにより、例えば、レーザー圧密プロセス（例えば選択的レーザー焼結または選択的レーザー溶融）などを介して粉末材料から層毎に作製され、少なくとも第1の電気化学的研磨領域を備える生成物（歯科修復物など）が提供される。
【００４７】
本発明の別の形態によれば、歯科用のインプラント支持された支台を製造する方法であって、インプラントとインターフェースする部分を含み、レーザー焼結プロセスを介して粉末材料から層毎に形成された支台を構築する方法が提供される。かかる方法は、レーザー焼結プロセスに続き、前記支台の少なくとも一部を処理することを含み得る。前記処理は、例えば機械加工を介して前記支台から材料を除去することを含み得る。この方法は、インプラント部材とインターフェースするための部分を処理することを含み得る。処理は、前記レーザー焼結プロセスに続いて、前記処理の間に支台を保持するデバイスに支台を取り付けることを含むことができる。レーザー焼結プロセスは、支台に接続されるマウントの構築を含むことができ、このマウントを介して前記処理の間に支台を保持するデバイスに支台が取り付けられる。好ましくは、支台およびマウントは、前記処理の間に支台を保持するデバイスに支台が取り付けられたときに、支台の長手軸が、現在の軸と平行ないしは一致すらしているように、あるいは支台のボア（これを通してインプラントねじまたはこれを締めるためのねじ回しを受けることができる）が形成されるように、さらに任意には、例えばインプラント部材とインターフェースするための部分の軸が、支台を処理するための切削工具などの工具と平行となるように、構成される。レーザー焼結プロセスは、同じマウントに接続される複数の支台の構築を含むことができる。複数の支台の少なくとも二つ、好ましくは全部は、インプラント部材とインターフェースするためのそれらの部分が同じ方向を向くよう、例えばそれらの長手軸が互いに平行となるように配向され得る。
【００４８】
本発明の他の形態によれば、本明細書に記載されるような方法のより製造された生成物または物品が提供される。互いに結合した複数の個別の生成物を物品が備える場合、本発明のこの形態はまた、互いに分離または取り外された場合でも、これらの生成物の一つ以上をカバーすることを企図している。同様に、共通の部材を介して生成物が互いに取り付けられている場合、共通の部材から分離または取り外された場合でも、これらの生成物の一つ以上をカバーすることを企図している。
【００４９】
理解されるように、本発明の第１の形態に関連して説明される概念は、上述した本発明の他の形態にも等しく適用可能であり、その逆も同様である。以下の図面を参照して、本発明の実施形態を単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、物品を形成するための選択的レーザー焼結装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、支持インプラントに取り付けられたインプラント支台の断面図である。
【図３ａ】図３ａは、初期状態において中央ハブに接続された複数の支台を有する物品の下側を模式的に示す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、初期状態において中央ハブに接続された複数の支台を有する物品の下側を模式的に示す図である。
【図４ａ】図４ａは、図３ａおよび図３ｂに示した物品の上側を模式的に示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図３ａおよび図３ｂに示した物品の上側を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る方法に含まれるステップを示すフローチャートである。
【図６】図６は、製造中に構築プレートに取り付けられている図３ａ，図３ｂおよび図４ａ，図４ｂのレーザー焼結体を示す模式的な側断面図である。
【図７】図７は、レーザー焼結プロセスを介して形成された歯科支台を電気化学的に処理するために用いられる装置を模式的に示す。
【図８】図８は、図７に示した構成の斜視図である。
【図９ａ】図９ａは、電気化学的処理の前と後での、歯科支台のエマージェンスプロファイルの表面仕上げの違いを説明するための図である。
【図９ｂ】図９ｂは、電気化学的処理の前と後での、歯科支台のエマージェンスプロファイルの表面仕上げの違いを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下の説明は、インプラント支持支台（implant-supported abutment）を製造するために本発明がどのように使用できるかの一例を提供するものである。理解されるように、インプラント支持支台は特定のタイプの歯科修復物であって、使用時には患者の顎に既設の歯科インプラントに固定され、患者の口腔内に歯科修復物を保持するようにされている。一般的には、インプラント支持支台は単一の歯に置換して使用される。インプラント支持支台は、一般的には、支台の所望の仕上げ形状および外観を提供するべく嵌め込まれるのに先立って支台に追加されている、陶材を含んだ金属のベース、ブリッジまたはクラウンで作製される。
【００５２】
理解されるように、本発明は、インプラント支持支台の製造に限定されないだけでなく、例えば、ブリッジやクラウンなど他の種類の歯科修復物の製造にも使用することができる。しかしまた、本発明は、概して、歯科修復物に限定されるものでもない。むしろ、本発明は、広範な異なるタイプの生成物、例えば医療用インプラント、航空宇宙部品、宝石などの他のタイプの生成物の製造に使用することができる。
【００５３】
理解されるように、インプラント支持支台は、患者の口腔内で快適かつ永続的な適合感を提供することを保証するように正確に作製されているべきである。ＣＮＣフライス盤のような工作機械を使用し、十分な容積のブランクまたは「ビレット」から歯科支台を生成することで、支台全体を一つのピースとして加工できることが知られている。理解されるように、インプラント支持支台については、ブランクは例えば金属（例えばチタンまたはコバルトクロム合金）の固体片とすることができる。他の材料、例えばジルコニアを用いることもできるが、この場合には、ジルコニア本体とインプラントとの間に金属製のリンク部材が必要とされることがある。いずれの場合においても、フライス加工／機械加工技術を適用すると、高精度のフレームワークは形成されるものの、時間がかかり、高価となり、かなりの材料の浪費を伴うものとなる。
【００５４】
本発明に従って説明される実施形態は、積層プロセスを使用して、支台の初期形態を生成する。次に、電気化学的プロセスを使用し、支台の少なくとも選択領域の表面仕上げを改善する。所望であれば、例えばフレームワークの特定の特徴部の機械加工を行うなど、フレームワークのさらなる処理を行うことができる。積層プロセスの使用は、有意に少ない材料しか必要とせず、またかかる時間も少なくなることから、固体のブランクから歯科修復物全体体を機械加工するよりも有利であり得る。
【００５５】
図１は、選択的レーザー焼結／溶融機械の構築チャンバ２１０の一般的な配置構成を示す。構築チャンバ２１０は、下降可能な構築プラットフォーム２３０上の空間２２０を画成する。構築チャンバ２２０は、構築プラットフォーム２３０の表面上に粉末２５０を拡散するための粉末供給被覆装置２４０を備えている。チャンバ２１０の上部壁の窓２５５は、構築面２７０に拡散された粉末に照射させるべくレーザービーム２６０を向け、粉末を選択的に焼結／溶融させることで、製造される物品２０の層を形成することを可能にする。レーザーおよび下降可能なプラットフォーム２３０は、物品２０を形成するためのプロセスを規定するプログラムを持つＰＣなどのコントローラ２８０によって制御することができる。プログラムは、形成される部品のＣＡＤデータに基づいてレーザー焼結プロセスを制御することができる。具体的には、ＣＡＤデータは層の数に分割することができ、各層はレーザー焼結プロセスによって形成されるべき層に対応する。
【００５６】
図２は、最終状態にある完成した歯科修復物２（この場合はインプラント支持支台）を患者の顎骨５のインプラント４にどのように取り付け得るかを示している。簡潔にするために、隣接する歯は、この図には示されていない。図示のように、陶材の外側層３が支台１２に付加され、歯科修復物２の最終的な外形を提供する。図１は、支台１２とインプラント４とが互いに係合する領域である、インプラント／フレームワーク・インタフェース６を示している。これは、高精度に仕上げるべき支台１２の表面の一部である。図示のように、支台１２は、その中に、インプラントねじ１０を配置することが可能となるように形成されたカウンタボア８を備える。カウンタボア８は、上部セクション１３および下部セクション１５を含む。下部セクション１５は、上部１３よりも小さい半径を有し、特に、インプラント４に支台１２を固定するために使用されるねじ１０の頭部よりも小さな半径を有する。図示のように、カウンタボア８を介してインプラント４にねじ込むとき、ねじ１０は確実にカウンタボア８ひいては支台１２をインプラント４に締結する。
【００５７】
図２にはまた、ｉ）インプラントインターフェース６と、ｉｉ）陶材／クラウンが付加された支台１２の部分９（しばしば歯冠領域９とも称される）と、の間のエマージェンスプロファイル領域７が示されている。エマージェンスプロファイル領域７はまた、支台のインプラントインターフェース６と、支台のマージン線１１との間の領域であるとしても説明することができる。理解されるように、マージン線は通常、そこまで陶材またはクラウンを設けることを企図している、支台の周りのエッジであるとしても理解される。従って支台の金属表面のこの領域７が露出し、患者の歯茎１１または歯肉と直接接触する。エマージェンスプロファイル領域７は、歯科分野においては通常、「エマージェンスプロファイル」または「歯肉貫通領域」として参照される。歯肉の炎症を回避し、また細菌の潜みを防止するためには、このエマージェンスプロファイル７が滑らかであることが重要となり得る。
【００５８】
図３ａおよび図３ｂ並びに図４ａおよび図４ｂは、レーザー焼結プロセスを介してコバルト−クロム粉末から作製された物品２０を下側並びに上側から見た図をそれぞれ示している。物品は複数の個別の支台１２を含み、そのそれぞれは連結バー２１を介して共通の中央ハブ２２に取り付けられている。図示のように、各支台１２の下側面は円形のディスク／ボス状の、過剰材料の突起１４を含んでおり、突起１４から支台１２のインプラントインターフェース６が加工される。図示のように、すべての支台１２は、それらの長手方向軸３２が互いに平行になるように配向される。さらに、支台およびマウントは、任意の後続の加工ステップの間に物品２０がクランプに取り付けられるとき、支台の長手方向軸線３２が切削工具の長手方向軸に平行になるように構成されている。
【００５９】
図５は、本発明の一実施形態に係るインプラント支持支台１２を製造する方法を示すフローチャートである。図示されたステップの各々を、図６〜図９を参照して説明する。
【００６０】
最初のステップ１１０において、複数の支台１２および中央ハブ２２を備えた物品２０は迅速な製造プロセスを用いて製造され、このプロセスにおいては選択的レーザー焼結プロセスである。理解されるように、選択的レーザー焼結プロセスは、図１に概略的に示して説明したような選択的レーザー焼結機の使用を含み、物品２０に粉末材料の層を繰り返し追加する。適切な層のための物品２０の適切な形状に対応した粉末材料の領域上に高強度レーザーを集束し、粉末を結合させる。その後、焼結が行われる面を下降させることで、粉末材料が次に適用される場合、レーザーは同じ高さに集束させることができるが、粉末を横切る適切なコースの周りで走査される。
【００６１】
図６は、選択的レーザー焼結により構成されたものとなっているが、なお構築プレート２４上に位置している物品２０の断面図を示す。物品２０は支持構造２３の上に載っている。支持構造２３は、物品よりも低密度の焼結材料のウェブであるが、物品２０を支持し、自重および内部熱応力の双方の下での歪みを防止するために十分な強度を有するものである。支持構造体２３はまた、足場または支持ウェブとしても参照される。図示はしないが、構築プレート２４は、生成される物品２０よりもかなり大きくすることができ、それにより、いくつかの物品２０を同時に構築することが可能となることが理解できるであろう。
【００６２】
選択的レーザー焼結プロセスの完了に続く第２のステップ１２０は、選択的レーザー焼結装置から構築プレート２４および物品２０を除去し、加工の準備を行うことを含む。準備には、応力緩和の熱処理サイクルを行うことができるようにするために、支持ウェブ２３構築プレート２４とともに物品２０を工業用オーブンに配置するなどの、種々の任意の段階を含むことができる。次に、物品２０は支持構造体２３を切断することによって構築プレート２４から除去され、支持構造２３の残余の部分はプライヤおよび研磨回転工具によって除去される。続いて、物品２０にグリットブラストを施すことで、表面全体を滑らかにすることができる。グリットブラストを施した後であっても、支持構造体に接続された物品２０の側面は、物品２０上に残っている支持構造体２３の残部のために、往々にして（例えばブラスト前の研磨工具の使用に依存して）、反対側よりも依然としてかなり粗くなっていることがある。図示されているように、物品２０のエマージェンスプロファイル領域７と、支持構造体２３が設けられていた、インプラントインターフェースが加工されるべき過剰材料１４とが、物品２０の下側面上に見られる。
【００６３】
図７に示すように、ステップ１３０においては、物品２０に電気化学的プロセスが適用される。電気化学的プロセスは、物品の表面上の金属を酸化し、電解質への溶解を生じさせることで、表面を平滑する。図７に示すように、物品２０は、約４リットルの電解液３１５を保持する５リットルのガラス製のタンクを備えた電気化学的処理装置３００に取り付けられる。この場合、電解液は、８５％のエチレングリコール、１０％の硫酸および５％の塩酸を含み、本実施形態では室温である。理解されるように、処理される物品２０のサイズや材質を含む多くの因子に依存して、他の電解液を使用することができる。装置３００は、正の電圧供給端子と電気的に接続された陽極バー３２０を含み、使用時にはその第１の端部でタンク３１０の蓋３３０から物理的に吊り下げられる。物品２０は、物理的にも電気的にも、陽極バー３２０の他端に接続される。この場合、物品２０のハブ２２は陽極バー３２０が通って延在する穴２９を有し、これにより、陽極バーの端部３２０と電気的絶縁ブロック３４０とにあるねじ山の協働を通じ、陽極バー３２０が絶縁ブロック３４０にねじ結合できるようになっている。よって、物品のハブは、電気的絶縁ブロック３４０と陽極バー３２０の端部に向かうリップ３２５との間に挟まれる。装置３００は、ステンレス鋼の陰極３５０を備え、本例の場合（図８により明確に示されているように）、陰極３５０は内側３６０および外側３７０を画成する環状のトラフを有するディスク状部材を備える。このような設計は、大面積の陽極コンポーネント（ハブ２０およびコネクターバー２１など）が、処理を必要とする領域に近接し、より大きな表面積にわたって局所的に広がる電界を発生させる場合に生じ得る遮蔽効果に対抗する上で、特に有用であることがわかっている。そのように電界が弱まることは、それらの面積部分を通る電流密度が低くなって材料除去率が減少し、従って、不均一な材料の除去をもたらすことになる。陽極の重要な（critical）領域（例えば歯科修復物のエマージェンス領域７）と陰極との間でより均一な間隔を提供する（例えば、歯科修復物の少なくとも一部を受容可能なＵ字形状のトラフとともに陰極を提供することによって）ように設計された陰極は、無視できるレベルまで遮蔽効果を低減することができる。
【００６４】
複数の穴３８０は、ディスク状の陰極３５０の平坦面の周りに配置され、陰極３５０を通って電解液が通過できるようになっている。陰極３５０は、圧力嵌合によって絶縁ブロック３４０に固定される。それによって陰極３５０は、物品２０に対して規定の位置に保持される。さらに、このような構成により、電気アセンブリ全体を一体のピースとしてタンクから持ち上げることが可能となり、清浄化を助け、汚染リスクを低減することがでる。
【００６５】
陰極バー３９０は、陰極３５０を電圧源の負端子に接続する。図示されるように、組み立てられたときには、物品の２０支台１２の端部は、陰極３５０の近位にあってこれに面する一方、陶材の層が追加される支台１２の歯冠端は、陰極３５０の遠位にあってこれから離れて面することになる。また、上記の例では、陰極３５０と物品２０の間の最大距離は約１５ｍｍ以下であり、特に１０ｍｍ以下である。最小距離は２．５ｍｍ以上であり、特に５ｍｍ以上である。
【００６６】
組み立てられると、電圧源がオンとなり、電気化学的プロセスを開始させる。８〜１５ボルトの電圧と４アンペアの電流とが、約１．５時間適用される。穴３８０により、物品２０、特に支台１２にわたって新鮮な電解質を循環させることが可能となる。循環流は反応ゾーンで生じる加熱による慣例的な方法によって、および陰極３５０で発生した水素の泡３９５の上昇運動によって駆動される。適切な場合には、電解液の循環を補助するための追加の装置、例えばタンクの底に配置されたポンプ、または、タンク３１０が着座する磁気ドライバによって旋回する磁気撹拌機を使用することができる。
【００６７】
陰極３５０を陽極（すなわち物品２０）に近接させることは、電気経路長を短縮し、回路から見た電解質の抵抗を低減することになる。これにより、高電流を実現しつつ、比較的低い駆動電圧（駆動電圧は、処理される金属および使用される電解質などの特別な環境にも従うが、例えば３００ボルト未満、例えば２００ボルト以下、時には１００ボルト以下、および時には５０ボルト以下、例えば１０ボルト以下となり得る）の使用が可能となる。コバルトクロムの場合には、５〜３５ボルトの範囲の低電圧を使用可能となることを意味し得る。また、オーミック損失による発熱を低減することによって、タンク効率が高められる。
【００６８】
約４リットルの電解質を使用することによって、小さな磁気撹拌機でもタンクの内容全体に有意の速度を与え、部品の表面から効果的に反応生成物を除去することが可能になる。この実施形態では、このことはまた、過度の温度上昇を伴わずに、電解質が１．５時間サイクルにわたって発生した熱を吸収できることを意味する。定電流の流れを維持するために、調節された電流源が使用される場合、温度によって電気的特性が変化することは、研磨に影響を与えるほど十分に有意なものではない。従って、定電流電源の使用は、温度制御の必要性を回避することができる。しかしながら、いくつかの用途では、温度制御を含むこと、特に所定の閾値を超える温度上昇を防ぐために冷却機構を含むことが望ましい。
【００６９】
理解されるように、上述したプロセスは、一般的な電解研磨技術と異なっている。陰極は、物品全体とは対照的に、物品の特定の選択領域をターゲットとするように構成されているからである。プロセスはまた、一般的な電気化学的加工プロセスと異なっている。陽極材料上に陰極の形状を刻む場合などのように、材料のかなりの量を除去するためにアグレッシブな電気化学的プロセス（一般には、例えば１ＭＡｍ-2のような非常に高い電流密度を必要とする）を使用するのではなく、これとは対照的に、本発明に係る実施形態で使用される電流密度は、２０００Ａｍ-2未満、好ましくは１５００Ａｍ-2未満、例えば１０００Ａｍ-2の範囲であるからである。また、理解されるように、本発明のプロセスとは異なり、電気化学的加工は非常に小さい電解質ギャップ（すなわち、１ｍｍ未満、および好ましくは０．５未満）と、沸騰防止および反応生成物の排出のためにギャップを通る電解質のポンピングと、を必要とする。
【００７０】
電気化学的プロセスが完了すると、物品２０は、タンク３１０から取り外される。
【００７１】
次のステップ１４０は、物品２０、特に支台１２のフレームワーク上に追加の処理を行う任意のステップである。これは、例えば、工作機械に（例えばハブ２２を介して）支台１２をクランプすること、および、物品、特に支台１２に対し、機械加工／フライス加工などの機械加工を施すこと、を含み得る。例えば、インプラントインターフェース領域に過剰材料１４が設けられている実施形態では、続いてインターフェース構造の機械加工を行うことができる。支台１２の電気化学的処理の後にかかるフライス加工や機械加工を実行することは、そのようにフライス加工／機械加工された特徴部の精度が電気化学的プロセスによって影響を受けないことを意味し得る。他の任意のプロセスには、他の特徴部のほかに、支台１２にボアなどを穴あけすることが含まれる。
【００７２】
ステップ１５０では、支台１２のフレームワークがハブ２２から取り外される。そして、例えば手動でさらに処理され、連結バー２１の残留物を除去するようにすることができる。例えば支台１２のバリ取りが行われ得る。陶材またはクラウンを支台１２のフレームワークに追加して、最終美的外観が提供されるようにすることができる。そして、患者の顎のインプラントに嵌合させるべく顧客に出荷する準備が整う。
【００７３】
上記に加えて、例えばグリットまたはアブレーションブラストなどの粗面化手順を支台に施し、支台の少なくとも選択部分の表面粗さを増大させることができる。例えばそれは、陶材、ブリッジまたはクラウンを追加する前に支台１２の歯冠領域９の表面を粗くし、陶材、クラウンまたはブリッジの支台に対する接着性が改善されるようにする上で有利である。これは、特に支台が本発明に従って作製される場合である。電気化学処理は歯冠領域を滑らかにし得るからである。かかる粗面化手順中では、支台の選択領域についてはその粗面化を回避するためにマスクすることができる。従って、Ｔｏｌｂｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手できるＭＩＣＣＲＯＰｅｅｌなどの液状ゴムを、粗面化手順から保護されるべき選択領域に適用することができる。
【００７４】
図９ａおよび９ｂは、それぞれ、本発明による電気化学的処理の前と後の支台１２の画像を示している。これらの図面は、支台の粗さが劇的に、例えば、３０μｍ（ミクロン）Ｒａから０．０２μｍ（ミクロン）Ｒａにまで減少したことを表わしている。
【００７５】
同じ電気化学的処理装置、特に、同一の陰極を使用して、一連の物品を処理することができる。従って、上述の物品２０は電気化学的処理装置から取り外され、続いて他の物品を装置および同じ陰極にロードし、電気化学的に物品を処理するために使用することができる。これは特に、前記物品上の歯科修復物の配置が物品に対して所定の位置を取るように、例えば前記ハブ部材の周りで所定の位置を取るように制御されて、物品が製造される場合である。
【図３ａ】
2015515901.tif 000003
【図３ｂ】
2015515901.tif 000004
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図９ｂ】
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【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015515901.tif 000013
【図９ａ】
2015515901.tif 000014
【国際調査報告】
2015515901.tif 000015
2015515901.tif 000016
2015515901.tif 000017
2015515901.tif 000018
2015515901.tif 000019