(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基質（３）の中に含まれるファイバ（２）からなる第１の補強材を有する複合材料から製造されるとともに、第２の基質（６）に含まれるファイバ（５）からなる第２の補強材を有する複合材料から製造された生理学的な歯根ポスト（４）に接続される歯冠修復用台座（１）を備え、前記歯根ポスト（４）が前記歯根内の孔に挿入された後に前記歯冠修復用台座（１）が歯根（８）の上面に当接し、前記ファイバ（５）の大多数は長さ３ｍｍ以上である、義歯のための歯冠および歯根修復用組立体であって、
前記歯冠修復用台座（１）および前記ポスト（４）の間の結合が、前記台座の上側部分上に補助成形用部材（７）を置いた後に、平衡な負荷の下における前記台座の材料の重合によって成し遂げられ、
歯に負荷される力の入力角度に関わらず前記ポストの弾性係数が自然の象牙質の弾性係数近くなりかつ２００ＭＰａ以上の引っ張り強さを有するように、前記ポスト（４）を補強するファイバが前記ポスト（４）の長手方向軸とは異なる方向を有する、ことを特徴とする歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項２】
前記ポスト（４）を補強する前記ファイバ（５）が、歯冠部分から前記ポスト（４）の歯根部分に沿って、所定の直径およびねじ角度および／またはファイバの割合を有したらせん構造状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項３】
前記ポスト（４）を補強する前記ファイバ（５）が所定の態様で交差し若しくは織り込まれた態様となっていることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項４】
前記ポスト（４）および前記修復用台座（１）を補強するファイバ（５，２）が、光を導くことができる材料からなることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項５】
平衡な圧力の下での重合の後に、歯冠修復用台座（１）を構成する複合材料が、約７５％のファイバと最小限の充填物および２５％の樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項６】
前記補助成形用部材（７）が光線に対して透明な材料から製造され、かつ光重合段階の後に配置されることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項７】
前記補助成形用部材（７）が、前記ポスト（４）に対向するとともに、前記ポスト（４）の上端でストッパとして作用するスライドストロークの短いピストンに沿って配置されたダミー開口位置決め孔（１１）を有することを特徴とする請求項６に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項８】
複合材料から製造された支持シェル（２６）が、歯冠（２５）すなわち義歯の下側側面に接着されるとともに、接着過程は前記シェル（２６）および前記第１の基質（３）の樹脂と同じ性質の樹脂を用いて成し遂げられ、かつ前記支持シェル（２６）がショックを弱めるために自然の象牙質に近い弾性係数を有した中間の遷移層となっていることを特徴とする請求項１に記載の歯冠および歯根修復用組立体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載された歯冠および歯根修復用組立体を製造する方法（歯冠および歯根が人間のものである場合を除く）であって、
重合前においてはペースト状であり、かつケース若しくは注射器に含まれた予備的成形品が、歯冠修復用台座（１）のためのペーストとして用いられ、
内部空間（２４）が真空状態におかれたときに変形する弾性を有した半透明の膜（２２）を介して平衡な圧力が負荷され、前記予備的成形品は、一方では前記ポスト（４）および界面（１０）で覆われ、他方では膜（２２）を介した指による操作によって成形され、
光ファイバ（１６）による光の照射によって光重合が実行される、
ことを特徴とする歯冠および歯根修復用組立体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載された歯冠および歯根修復用組立体を製造する方法（歯冠および歯根が人間のものである場合を除く）であって、
重合の間の平衡圧力が、所定の温度と圧力で液体（１５）を注入することにより膨張させられる嚢（１４）を有する囲い（１３）を介して負荷されることを特徴とする歯冠および歯根修復用組立体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかに記載された歯冠および歯根修復用組立体を製造する方法（歯冠および歯根が人間のものである場合を除く）であって
残存する歯根（８）の上側の部分は真空ポンプに接続されたポンピング・ストランド（２９）で取り囲まれ、
修復ペースト（１）はポスト（４）を配置した後に歯根（８）に付けられ、
前記成形用部材（７）は前記修復ペースト（１）の上端部上に配置され、
前記組立体は光重合可能でモールド可能な材料から製造された液密なモールド（３１）でおおわれ、前記モールドは、光源による照射の間に平衡な圧力を保証することを特徴とする歯冠および歯根修復用組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は、生理学的固定ポスト、および前記ポストにしっかりと接続される複合材料製の歯冠修復用台座からなり、かつ歯若しくは歯の健康な残存部分の研究室的なモデル再生物に隙間なく取り付けられる、義歯（歯科補てつ物）のための歯冠−歯根修復用組立体（歯冠及び歯根修復用組立体）に関する。
歯科学においては、歯冠および歯根の修復のために、前もって製造され若しくは間接的な技術を介して鋳造される種々の金属合金から製造されたポストが一般的に用いられる。
金属製のポストを使用すると、電子化学的な腐食および酸化現象に起因し、若しくは金属イオンの身体への分散に起因する多くの不利益がもたらされる。歯冠修復用台座がポストと同時に鋳造されると、歯冠−歯根修復用組立体は均質となる。しかしながら、その機械的な挙動は自然の歯の挙動とはかけ離れており、この事実は修復された歯における歯根の破壊をもたらすことになる。
複合材料から製造されたポスト、特に有機的な基質内に非常に堅固なファイバが含まれている複合材料から製造されたポストもまた利用することができる。そのようなポストは、ＦＲ-Ａ-２５８８１８１およびＥＰ-Ａ-４３２００１に記載されている。修復用台座は口内において、充填された樹脂若しくはアイオノマー・ガラスを用いて、自然の歯の上に直接形成される。カーボンファイバ（炭素繊維）とエポキシ樹脂からなるポストは、ファイバの軸に沿って応力が加えられたときには、チタンの弾性係数と同一の弾性係数（１１０ＧＰＡ）を有する。ポストは、円柱形の棒材を機械加工することによって、若しくは有機的な基質内に組み込まれた炭素繊維から製造される。
前記方法は、修復される歯の残存部分にライニングを設ける段階と、スパチュラ（医療用へら）を用いて若しくは指によって修復用部材をペースト状態で挿入する段階とからなる。前記修復用部材は、使用時に混ぜ合わされる２つのペーストからなり、このうち一方のペーストが触媒を含む。しかしながら、２つのペーストを混合した場合に、混合物に気泡が取り込まれてその周囲の重合が抑制され、歯の組織に有毒な自由モノマーが残留する領域が形成されるおそれがある。このような重合レベルが低い領域は、修復用部材の機械的な性質が著しく損われている領域となり、また退色と細菌の成長が選択的に生じる領域にもなる。また、亀裂と破壊の発生源となる領域であるともいえる。
また、二つの成分の混合を行うにあたっては、完全な重合が確実に行われるように構成要素の比率を厳密に制御することは極めて困難である。
さらに、光重合性の修復用ペーストを口内で用いることは、扱われる整形体が非常に厚いため困難である。樹脂の重合の度合いは光源までの距離の２乗に反比例するからである。
修復用材料が手によって挿入されるときには、修復ペーストは取扱が容易な特性を有していなければならない。手による容易な取り扱いを保証するべく、材料がある程度の粘性と接合性とを備えるように、樹脂は粒子若しくは極端な短いファイバによって充填されなければならない。そのような材料の機械的な特性は弱く、弾性係数は通常４乃至１２Ｇｐａの範囲となり、かつ引張り抵抗は６０乃至７０Ｍｐａを上回ることがない。
本件発明者らは、歯冠−歯根修復用組立体においては、歯根象牙質、および破壊が発生しやすい部位には、できる限り小さな応力が作用するようにしなければならないとの結論に達した。ポストは受動状態になければならず、かつその役割は修復用台座の歯冠部分を保つことにある。金属製のポスト、特にチタニウム製のポストの場合、若しくは炭素−エポキシファイバから製造されたポストの場合、歯根修復の咬合面上に均質に拡散する圧力を負荷すると、樹脂が充填された弾性係数の低い（４乃至１２Ｇｐａ）歯根修復体の基部の変形を生じさせる。ポストは、歯に対して著しい圧力が負荷される場合、特にポストおよび歯の軸に一致するファイバの軸に沿って力が負荷される場合には、非常に素速くすべての負荷を支持しなければならないが、これには歯根を破裂させるリスクが伴う。
粒子が充填された樹脂を口内に挿入する方法においては、スパチュラ若しくは指を用いてなされる作業、および歯根内に前もって封入されたポストに対して直接なされる作業に起因して、象牙質と修復用台座との間の界面に分離が生じるおそれがある。この隙間は、有機的な基質が重合する間に生じる必然的な収縮に起因し、かつ歯冠−歯根修復体の耐用寿命を脅す浸透の基点となる。
発明の目的
本発明の目的は、これらの問題点を解消するとともに、歯に加えられる力の入力角度に関わらずに非常に堅固な歯冠−歯根修復用組立体を提供することにある。
本発明による歯冠−歯根修復用組立体は、
歯冠修復用台座および前記ポストの間の結合が、前記台座の上側の部分上に補助成形用部材を置いた後に、平衡な負荷の下における前記台座の材料の重合によって成し遂げられ、
かつ前記ポストを補強するファイバの大多数は長さ３ｍｍ以上とされるとともに前記ポストの長手方向の軸の方向とは異なる方向を有し、前記歯に負荷される力の入力角度に関わらず前記ポストの弾性係数が自然の象牙質のそれに近くなるようにされ、引張強さが２００ＭＰａ以上とされることを特徴とする。
歯冠−歯根組立体の複合材料内における長いファイバの存在は、１５乃至５０ＧＰａの範囲の弾性係数を生じさせる。
一定かつ一様な樹脂／支持材比率の獲得は、修復用台座上への平衡圧力の結果である。このことは、求められた弾性係数すなわち１５〜５０ＧＰａを獲得するために計算された樹脂／支持材比率に到達するための、異なるファイルの接近とある量の樹脂の放出とをもたらす押圧効果に結びつく。同一の成形圧力を用いることにより、それぞれの修復体における樹脂の割合は等しくなり、かつ機械的な特性も同じとなる。
ポストと象牙質の弾性係数が同一であることは、特にポストの先端部分における、機械的なストレスの調和した流れと界面における応力集中の回避の達成を助ける。象牙質の弾性係数は、歯根部分における９Ｇｐａから歯冠部分における２０Ｇｐａに変化する。ポストを補強する長いファイバの特別な組織は、ポストの歯冠部分（２０Ｇｐａ）から歯根部分（９ＧＰａ）に至る弾性係数の、歯の象牙質のそれに対する調節を助ける。歯根を破裂させるおそれのある釘的な効果を避けるために、咀嚼圧が負荷される軸に一致するポストの縦方向軸に対して、ポストのファイバの大多数の軸は傾く。
その結果、界面を横切る応力の調和した流れを妨げる弾性係数の大きな変化を避けるために、歯根ポストもまた歯冠および歯根象牙質に近い弾性係数を有しなければならない。本発明の１つの特徴によれば、ポストのファイバは、らせん状に配置され、交差し若しくは交差せず、織られ若しくは織られず、回転の直径およびねじ角度は有限要素法によって計算される。使用される長いファイバは、種々の高性能なファイバ、特にファイバ−グラスＥ若しくはＲ、炭素、セラミック、炭化ケイ素、ボロンカーバイド、アラミド等のファイバから選択される。
本発明の他の特徴によれば、ポストの中央コアは機械的若しくは化学的手段によって容易に貫通しうる材料から製造され、ポストの除去の間、特にそれに引き続く歯根に対する歯科的作業の時に、歯科用機器のためのガイドとして作用する。
ファイバと樹脂の比率、直径、歯冠部分からポストの先端部分に至る長さおよびファイバの数は、ポストに負荷される力の入力角度に関係なく、ポストの弾性係数が９Ｇｐａから２０Ｇｐａの範囲で±４０％で変化するように計算される。
本発明のさらに他の特徴によれば、産業的手法により準備された光重合可能な予備的成形品が使用される。すなわち、光重合過程は、最大樹脂転換比率および求められる均質性を保証する強力な照明を用いる研究室的な処理条件の下で制御される。
図面の説明
その他の利点および特徴は、例としてのみ与えられかつどのような制限をもたらすことのない、本発明の一実施例に関する以下の記述によって明らかとなる。前記実施例は添付された以下の図面によって表される：
図１は、本発明による歯冠−歯根修復用組立体を形成するべく圧力装置を備えた歯の一部分の横断面；
図２は、図１中に示したポストを拡大して示す概略図；
図３は、他の実施例のポストを示す図２と同一の図；
図４は、真空装置を用いた他の実施例を示す図１と同一の図；
図５は、本発明による歯冠−歯根組立体に人工歯冠をかぶせる義歯を備えた歯の断面図；
図６は、他のタイプのポストの断面図；
図７は、歯冠−歯根修復用組立体を形成する他のシステムを示す図である。
好ましい実施例の記述
図１に示したように、歯冠−歯根修復用組立体は、第１の基質３内に含まれたファイバ２からなる第１の補強材を備えた複合材料から製作され、かつ生理学的歯根ポスト４に連結された歯冠修復用台座１を特徴とする。ポスト４もまた、第２の基質６に含まれたファイバ５からなる第２の補強材を備えた複合材料から製作される。ポスト４および修復用台座１を補強するファイバ５，２は、光を導くことができる材料からなる。ポスト４は残存する歯根若しくは象牙質８内に形成されたセンタ孔に軸方向に嵌合し、かつ歯冠修復用台座１は歯根８の上面に当接している。
本発明によれば、ファイバからなる第２の補強材５のらせん構造（図２）は、そのらせん構造の直径、ねじ角度、性質、ファイバの直径および割合、ファイバの交差若しくは織り方等を所定の値に変化させることにより、常に自然の象牙質の弾性係数に匹敵し、かつポスト４に負荷される力の入力角度に関わらず前記弾性係数から４０％以上には決して変化しない弾性係数を有する複合材料から、ポスト４を製作することを可能とする。その結果、特にその先端部分においては、ポスト４および象牙質８の境界面には機械的なストレスはなく、したがって残存している歯８に対してポスト４が機械的に攻撃することはない。ファイバによる前記第２の補強材５は、種々のタイプの有機的バインダ（結合剤）、特にエポキシ、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル若しくはメタクリル等の樹脂から選択される第２の有機的基質６内に内蔵される。
また、ポスト４の有機的な基質６に、ポスト４の接合性、粘性、表面状態およびポスト４の生物学的適合性を変更するように選択された有機的、無機的若しくは金属の微粒子を充填することもできる。ポスト４の先端側の表面状態は、従来知られている接着技術によるポスト４の象牙質８に対する最適な接着を許容する。
ポスト４の補強ファイバ５および修復用台座１の補強ファイバ２の大多数は、それらの長軸方向に完全に沿った形で圧力を加えられることはない。修復体に負荷される力の入力角度に関わらず、ポスト４の弾性係数は象牙質８の弾性係数に常に近く、かつ修復用台座１の弾性係数は歯冠象牙質の弾性係数に常に等しいか若しくは大きい。
修復用台座１を形成するペーストの成形は、成形装置の膜若しくは嚢をモールディングした後に平衡圧力を負荷することによってなされる。
補助的中間成形用部材７は、有利には修復用台座１の上側表面に取り付けられ、その形状は円形若しくは楕円形とされる。前記中間成形用部材７は、光線に対して透明でかつモールディング可能な材料からなる。
中間成形用部材７は、ポスト４に対向するとともに修復用台座１に接合されるダミーの位置合わせ孔１１を備える。中間成形用部材７は、ポスト４の上端部においてストッパとして作用するスライドストロークの短いピストンによって成形される。修復用台座１のためのペーストは、重合に先立ってペースト状とされた円筒状若しくはテーパ状の予備的成形品としてもたらされる。前記ペーストは、中間成形用部材７の一部をなし半透明かつモールディング可能な容器内に収められていてもよい。修復体を製造するためにペーストの保存および施工を許容するシリンジ、若しくはその他の不透明なコンテナ内に前記ペーストを取り入れることもまた可能である。
予備的成形品はポスト４上に配置され、次いで中間成形用部材７によってカバーされる。次いで、形成手段が重合手段として実装される。重合の後、修復用台座１の上面およびポスト４の突出端部を露出させるために成形用部材７が取り除かれる。
図１の場合、歯冠−歯根修復用組立体の形成は、患者の口内において行われる。ハウジング１３は、歯冠−歯根修復用組立体をカバーするとともに、定められた温度および圧力で液体を注入するための適切な装置１５に連結された膨張可能な嚢１４を含んでいる。光重合のために必要とされる光の照射は、光ファイバ１６によって形成された光導体によって行われる。
図４に示す他の実施例の場合、即座の形成は、密封した囲い２１および半透明の弾性の膜２２を有した装置の内部に、残存する歯８の研究室モデルを配置する段階を含む。真空チューブ２３により内部空間２４内に負圧が形成され、光ファイバ１６によって生成された光線による重合段階の間に、中間成形用部材７、修復用台座１、ポスト４および残存する歯根８の複製が膜２２で覆われる。次いで、成形用部材７は重合段階の最後に廃棄される。
この真空内における成形方法は、もちろん患者の口内において実行することができる。
修復用台座１の物理的な性質は、平衡圧力を加える間に膜２２を介した指操作を用いて成形過程を完了することにより改善され、したがって歯根８と歯冠修復用台座１との界面におけるいかなる間隙の形成をも避けることができる。
重合段階の終わりにおいては、歯冠−歯根修復用組立体は均質であり、かつ歯の機能および保護の必要性に適合された弾性係数を特徴とし、修復境界面１０には間隙は形成されない。平衡な圧力の下での重合の後に、修復用台座１を構成する複合材料は、好ましくは、約７５％のファイバと最小限の充填物および２５％の樹脂からなる。
図５に示したように、補助成形用部材７の除去の後、修復用台座１は、高い弾性係数を有した義歯、特にＷＯ９５／０８３００に記載されている支持シェル２６が挿入された金属製若しくはセラミック製の歯冠２５よってカバーされる。
前記シェル２６は、境界面として作用するとともに、固い歯冠２５および残存する歯８との間の中間遷移層を構成する。この層は、複合材料から製造される。このシェル２６の弾性係数は自然の象牙質のそれに近く、ショックの低減を助ける。
補綴専門医は、研究室において、金属製若しくはセラミック製の歯冠２５の下面にシェル２６を接着する。次いで、歯科医は、歯科医のオフィスにおいて、修復用台座１およびシェル２６に用いる複合材料の調合に使用されたものと同種の樹脂を用いて、修復用台座１を覆う歯冠２５を接着する工程を実行する。
図３に示したポスト２０は、ｘ、ｙ、ｚ軸に沿い３次元的に配向されたファイバからなるファイバ組織を有する複合材料のシートあるいは部分を機械加工することによって得られる。ポストの機械加工軸（長手方向軸ないし縦方向軸）ａａ’は決してｘ、ｙ、ｚ軸とはされず、かつｘ、ｙ、ｚ軸に対して２０度乃至７０度の範囲の角度αをなす。
図６に示したように、ポスト４の中央コアは、特にドリルおよびやすり等の歯科用器具の貫入をガイドし、側方への穴明きを避けるために、化合的若しくは機械的に容易に貫通しうる材料から製造することができる。コア２８を透明とし、光導体とすることもできる。
図７は、歯冠−歯根修復用組立体を形成するための第３の手段を示す。残存する歯根８の上側部分は、接続チューブ３０を介して真空ポンプに接続されたポンピング・ストランド２９で取り囲まれたポスト４が配置された後、修復用台座１が残存する歯根８上に取り付けられ、次いで成形用部材７が前記修復用台座１の上端部上に配置される。
液密なモールド３１は、前記組立体をカバーする。前記モールド３１は、モールディング可能かつ透明な材料３２、特に光重合性のエラストマーから製造される。前記モールド３１は、周囲の液密性を確実にするとともに、歯冠修復用台座１が成形過程を経る時に平衡圧力を作用させるために真空状態下で形成される。次いで、平衡圧力が維持される間に、光源が成形用部材７およびモールド３１の材料３２を介して修復用台座１に光重合を誘発させる。
【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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