Tooth model articulator

【発明の詳細な説明】 歯模型咬合器発明の背景 義歯(false teeth)や冠(cap)のような歯科用補綴具を製造する際、熱可塑性材料を用いて歯科患者の歯のネガティブ印象が作成される。 次に、このネガティブ印象に硬化性材料を詰めて、ダイを形成する。 このダイを同様な硬化性材料で形成されたベースに固定して歯模型を形成する。 歯模型咬合器は、義歯の形成および調整の際に、上下顎の歯模型を相関させるのに用いられる。 一回使用、すなわち使い捨て咬合器を使用することは、元来、時代の要請である。 再使用できる咬合器は、歯科用石膏で歯の模型に取り付ける必要があるが、 これには配合、注入、硬化、洗浄を行い、その後、補綴具が完成してから硬化した石膏を模型と咬合器とから取り外して、咬合器を再使用できるようにするプロセスに相当な時間を要する。 使い捨て咬合器によって、これらの処理にかかる時間が節約できる。 さらに、この完成品は、咬合の状態のままで歯科医に戻されることで、取付けを確認でき、この症例の提示価値が上がるという利点がある。 一般に、一回使用の咬合器は、接着剤を用いて歯模型に固定するので、石膏を使わないで済むようになる。 そうするためには、咬合器に、模型の表面の角度の相違に接着可能部材を適応させる機構を設けなければならない。 そのような機構は、 再使用可能な咬合器の一部として必要とされない。 なぜなら、再使用可能な咬合器の部品は、咬合器を模型に固定するのに用いられる多くの石膏における広い範囲の角度および位置の差異に対応できるからである。 多軸に適応させることは、一回使用の咬合器をうまく設計するのに主要な考慮点である。 一つの手法は、ヒンジと一つまたは両方の模型との間で多軸の調整ができる適応性のあるピボット機構を用いることである。 米国特許第4,382,787号、第4,865,544号、および第5,425,636号は、玉継手(ball and socket joint)を用いて、これを接着剤または摩擦で動かないようにする模型に適応する咬合器の設計を開示している。 この手法では、所望の量の角度調整をするために、継手を小さくしなければならないが、そうすると継手の表面積が減じられて信頼できる不動化が制限されるようになるので、妥協が強制される。 別の適応の手法は、一つまたは複数の伸縮部材を用いて、ヒンジ継手軸とともに伸縮部材を調節できるようにして、模型の上面および下面の各々を共有する直交軸の差異に対するこれらの接着可能表面の調節をもたらす。 これらの表面の異なる直交線の残留軸の調節は、これらの表面に接着する時にこれらの軸の回りの角度調節を一定範囲できるようにするだけで単純に可能になる。 このタイプの例は、米国特許第5,046,949号および第5,221,203号で見つけられる。 この手法の欠点は、咬合器は模型の上下ともに構造物を設けなければならないので、咬合器の設計が通常、より複雑でより大きく、かつ材料に要求条件があることである。 また、この型は、模型の後部表面に固定することができる前述の例よりも、製造するのが高価となる。 観察され研究されたこれらおよびすべての先行技術の一回使用の咬合器のすべてに見出された主な欠点は、咬合する模型間の横方向と前方向への並進運動が適切にできないことである。 以前の歯科関連の特許で、１８４０年８月２８日付けの米国特許第1743号は、 「生きた」並進運動のできる咬合継手(articulating joint)における軸の摺動点を用いて達成される「生きたものと同様な動作」を提供する歯科用咬合器について記載している。 それ以来、極めて複雑で高価な装置から最近の傾向の使い捨てまたは廉価な咬合器まで、多くの種類および形状の歯科用咬合器が特許され製造されている。 米国特許第3,727,311号は、模型を単一の弾性ロッドで接続した極めて単純な設計を記載している。 この反発弾性によって並進運動が可能となるが、この設計は真のヒンジ動作を欠いている。 前記の米国特許第5,046,949号は、 従来のヒンジを有するが、並進運動をできるようにする固有の用意がない。 今日広く用いられている咬合器は、前記米国特許第4,382,787号の一部継続である米国特許第4,449,930号、および同一の咬合器を開示している米国特許第4,5 48,581号に開示されている。 第4,449,930号と第4,548,581号とに開示されている咬合器は、技師に、模型をヒンジに接続するブラケット部材を撓ませて、機能的な並進運動ができるようにしようとするものである。 しかし、この撓ませにはかなりの力を要し、自然の移動通路の感じが阻害される。 また、この撓ませの力で、玉ピボット（ball and socket pivot）機構の前述の弱点が悪化ずる。 この一つの適応エレメントによって、不動化する前に任意の軸で運動でき、不動化後は、両ヒンジアームの撓み力に耐えなければならないので、これらの運動をしないようにするのに必要な接着剤は、軸方向の力のすべてをロックしてピボット機構のソケット半体を模型に固定しなければならないことから、極めて重要である。 したがって、継手に用いる接着剤が高品質のもので、その貼付の技術は精密でなければならない。 貼付を誤るか、接着剤が古いか粘度が高すぎると、恐らく玉継手内または模型とソケットの間の接着剤が効かなくなる。 米国特許第4,449,930号では、継手のソケット半体が模型ベースに組み込まれて、設計が単純である。 しかし、ソケットをベース内に型成形することは、ソケットを横方向に整列させてヒンジ軸を矢状面に垂直とすることができなくなるので、実用的でない。 この設計手法を実用的にするためには、ソケットを分割体にして模型の横方向の範囲に渡って取付けできるようにする必要があり、それにはソケットを模型ベースに固定するために別の接着部が必要である。 同一の発明者によるこの同一の設計のさらなる改良が、米国特許第4,734,033号に開示されている。 この改良は、特に、ヒンジブラケットをさらに柔軟にして並進運動に取り組んでいるが、この改良でも、なおヒンジ継手によって単軸回転運動が厳密にできるので、咬合器は模型の間で真のすべり運動ができない。 並進運動は、歯科用補綴具の製造において、咬合器によってもたらされる極めて重要な機能である。 技師は、患者が咀嚼に用いる、横方向と前方向へのあり得る全ての運動を自由にチェックできなければならない。 技師のチェックが阻止されるのならば、歯科医が口の中に入れている間に補綴具の調整を（または恐らく作り直しでも）せざるを得なくなり、これは患者と歯科医にとって極めて具合が悪い。 従来の一回使用の咬合器には、設計が簡単（製造に廉価で使捨てできるようになる）で、かつ真の並進運動ができるものはなかった。 発明の概要 本発明は、患者の自然の歯列を摸写した歯模型の上下一組の間のそれぞれの運動を提供し、許容する歯科用補綴具の製造に使用される歯模型咬合器に関する。 より具体的には、本発明は、一回使用の咬合器に関する。 本発明の目的は、咬合の状態の歯模型間の真の咀嚼運動の模倣を阻害しない咬合器を提供することである。 本発明の別の目的は、極めて単純で、それによって製造が廉価な咬合器を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、実装に際して、技術的に精密さのない咬合器を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、製造するのに材料は最小の量しか要求されないが、なお模型に強力かつ広く接合できる咬合器を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、適応性のあるピボット機構の二つ以上の軸のロックが要求されない咬合器を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、模型への少量かつ強力な接着連結を提供する設計を提供することである。 本発明のさらなる別の目的は、寸法差が大きく変わる模型の咬合ができるようことである。 本発明では、対応する一対の歯模型成形品を正確に相対位置付けする歯科用補綴具の製造用の使捨て咬合器に、精力が向けられている。 従来の一回使用の咬合器についての議論において、この型の咬合器の設計では、多軸に適応させることが主要な特徴であると指摘した。 本発明の本質は、この多軸運動をヒンジ継手に組み合わせることと、調整とその後の固定を一軸だけで済むことを要求する模型に、咬合器を連結するピボット機構を提供することとである。 適応性のあるピボット機構において、多軸運動をロックまたは止める(fuse)必要がないのが、本発明の主な利点である。 これらの継手が調整軸を一つしか要しない明白で固有の強さは別にして、継手は線形の性質であるため、各模型に対するこれらの機構の隣接半体は横方向に組み合わされて、模型に組み込まれ、模型の幅に及ぶようにできる。 これより、分離した構成要素であれば明らかに必要な付加的接着剤の接触面を要しない係合するエレメントの横の位置付けの範囲を広くとることができる。 したがって、上下顎歯模型を連結する歯模型咬合器の好ましい実施形態は、第一および第二アームセグメントを有するアームと、第一および第二アームセグメントを連結してヒンジ軸の回りにヒンジ運動させる中間ヒンジ継手とを有する。 第一および第二セグメントは、各々上下顎歯模型の一つの模型側コネクタとピボット係合するアーム側連結エレメントにおいて、末端部で終端している。 各アーム側連結エレメントは、単一ピボット軸の回りにピボット回転できる。 ヒンジ継手は、ノードと、このノードを間で受けるための保持部を有し、対向する底面を有する一対のシンバルを備える。 ノードは、アームセグメントの基部で、第一および第二アームセグメントのうちの一つに取り付けられる。 一対のシンバルは、 基部で、第一および第二アームセグメントの他方に取り付けられる。 図面の簡単な説明 本発明の前述およびその他の目的、特徴ならびに利点は、添付の図面を参照した、本発明の好適な実施形態の説明により明らかになるであろう。 添付の図面において、異なる図を通じて同一部品には同一符号が用いられている。 図面の寸法は正確ではなく、本発明の原理を示すことに重点を置いている。 図１から図３は、それぞれ、完全なアーチ形状の歯模型に取り付けた二つの咬合器アームを有する本発明の咬合器の第一実施形態の後部斜視図、側面図および後面図である。 図４は、図１の咬合器の一つのアームの後面図である。 図５は、相互連結された図１の咬合器の両アームの上半体または下半体のいずれかの後面図である。 図６は、咬合器の一つのヒンジ継手の一部横断面図である。 図７は、本発明に従って、歯模型ベースに取り付けるためのクリップの斜視図である。 図８は、一体品として製造された咬合器の別の実施形態の後面図である。 図９は、図８の咬合器のヒンジ継手の斜視図である。 図１０は、模型の後部を横断する単一の半円の溝を形成するために組み合わされた、咬合器の各アームの係合するピボット機構エレントを有するようにする歯模型ベースを形成するのに用いられる可撓性ゴム成形型を例示する図である。 図１１は、図１０の型によって形成されるような歯模型ベースを示す図である。 発明の詳細な説明 図１から図４には、一対の完全なアーチ形状の歯模型１０，１１を復旧する咬合器１００の一実施形態を示す。 咬合器１００は、同一構造の一対のアーム３３ ，３４を備える。 なお、下記の説明では、一般に、一対の符号を用いて、それぞれのアームの特定のエレメントまたは特徴に言及している。 アーム３３，３４は、各々一つのアームセグメント３３ｂ，３４ｂと、平行で二股に分かれた一対のアームセグメント３３ａ，３４ａとを有する。 平行アームセグメント３３ａ，３ ４ａは、円筒形ロッド状のエレメント３５，３８において、末端部で終端し、一対の同心シンバル６０，６１において、基部で終端している。 アームセグメント３３ｂ，３４ｂは、円筒形ロッド状のエレメント３６，３７において、末端部で終端し、ノード４０，４１において、基部で終端している。 ノードは、二股に分かれたアームセグメント３３ａ，３４ａによって支持された一対のシンバル６０ ，６１間に保持されて、ヒンジ継手２０，２１を形成している。 図４には、アーム３４と同一であるアーム３３を示す。 咬合器１００の好適なアセンブリは、アーム３３，３４を互いに対をなす相補的な形で相互に連結して形成され、取扱が容易な単一アセンブリを提供する。 具休的には、この相補的な連結は、円筒形状のステム３５ａを円筒形ロッド状のエレメント３６に、ステム３８ａをエレメント３７にスナップ止させることによって形成され、図１から図３に示す咬合器を形成する。 図５に示すように、平行アームセグメント３３ａを有するアーム３３の部分は、アームセグメント３４ｂを有するアーム３４の部分に連結されている。 単軸ピボット機構を形成する模型側コネクタは、模型の後部を横断する横方向の半円筒、すなわち溝１２、１３の形状で、各模型１０，１１のベースに組み込まれている（図１および図３）。 この溝は、既に存在している模型に切り込むか、または模型を鋳造する時に、ピボット機構に嵌まり合う相補を形成する円筒形ロッド状のエレメント３５，３６， ３７，３８と係合するように横断する溝の半径方向の軸の回りに一定の範囲の角度での連結を提供して形成されるかのいずれかである。 溝１２，１３は、模型の後部に位置付けされているが、各模型の上端部または下端部に位置付けてもよい。 別の実施形態では、代わりに、溝はアームセグメントの末端部で形成され、円筒形状のエレメントが模型に組み込まれて単軸連結をなす。 円筒形状エレメント３５，３６，３７，３８は、十分な横方向の軸幅を有するので、溝内の円筒形状のエレメントの調整運動は、溝の軸を中心とする半径方向の運動と、この軸に沿った横方向の運動に制限される。 図２に示すように、歯模型を閉じて中心咬合位の（すなわち閉じて噛む）関係となる位置に置くと、それぞれのアームのアームセグメントは、約４０から１７０°の角度αで交差するが、この角度は模型１０，１１間の垂直距離によって決まる。 なお、上述のように操作を容易にするため、単一アセンブリを形成するようにアーム３３，３４を相互連結させるのが好ましいが、アーム３３，３４を歯模型に個別に取り付けるように切り離しておくこともできる。 この別の構成によれば、アーム３３，３４を横に分離して、患者の顎関節の位置付けにほぼ近づけることができる。 このように切り離したアームは、同一溝１２，１３、または、平行でも同心上でもない模型の分離した溝に取り付けてもよい。 本発明の咬合器によって与えられる多軸運動について、ここで説明する。 再び図５に戻ると、ノード４０，４１は、２つの向かい合った外向きの凸部４０ａ， ４１ａを有する。 図６には、咬合器の一つの継手２０の一部横断面を示す。 シンバル６０，６１は、凹面状で、トロイダル状である。 ノード４０，４１がシンバル６０，６１に係合すると、各ノード４０，４１の凸部４０ａ，４１ａは、二股に分かれたアームセグメント３３ａ，３４ａの材料の反発弾性によって、各シンバルの中央で、くぼみ、または保持部６０ａ、６１ａに保持される。 平行アームセグメント間のノードの主な回転運動は、シンバルによって同心上で共有される軸Ｂに対する半径方向である。 ノード４０，４１およびそれに連結されたアームセグメント３３ｂ，３４ｂは、シンバル６０，６１間に挟まれる時、固定軸を有しないので、アームセグメント３３ｂ，３４ｂと平行アームセグメント３３ａ，３４ａとの間のヒンジ運動には、軸Ｂから一定量の直角方向の偏差が許容され、すなわち一組の直交軸を中心とする運動が起こる。 ヒンジ継手２０ ，２１のこの多軸運動によって、アーム３３，３４の末端部で円筒形状の連結エレメント３５，３６，３７，３８は、模型１０、１１の溝１２，１３間で存在することのある平行でない状態で、整列する。 多軸運動は、咬合器１００を模型に整合している間だけ要求され、かつ発揮されればよい。 咬合器１００の二つのアームが一度模型に固定されると、模型の間で咬合器によって許容される軸回り運動は、二つのヒンジ継手２０，２１（図１ ）の両方で決まる単一の軸Ａの回りだけである。 この共通の横方向ヒンジ軸Ａは、歯模型１０，１１の中間、かつ後部に存在し、模型のサジタル平面（矢状面） にほぼ垂直である。 各二股に分かれたアームセグメント３３ａ，３４ａは、シンバル６０，６１間のノード４０，４１への圧力（すなわち、圧縮）を増滅するために用いられる弾性爪（ラッチ）５０を有する。 爪は、二股に分かれたアームセグメント３３ａ， ３４ａにおける開口部３３ｃ，３４ｃと係合するフック部５０ａ，５１ａを有する。 爪を係合させると、共通の軸Ａの回りの回転運動に対してアームセグメント３３ａ，３３ｂおよび３４ａ，３４ｂ間のいかなる運動も効果的に制限または抑制される量だけ、シンバル間のノードへの弾性圧力が増す。 爪を外すと、反発弾性の量が減るので、シンバルが動いて離れることによって、咬合する模型１０， １１間で前方および後方運動ができる。 したがって、ノードの凸面がシンバルの表面６０ｂ、６１ｂに沿って摺動できるようになる。 次に、この自由なすべり運動は、シンバルの周縁部で、段付き部７０，７１によって可動域が制限される。 なお、ヒンジ継手２０，２１の回りの多軸運動は、咬合器の整合に用いられるが、この自由なすベり運動は、咬合器を一旦整合して模型に取り付けてからは、横方向と前方向の並進運動のシミュレーションのために用いられる。 別の実施形態においては、溝は、模型の外側に固定されたクリップの形状である。 図７は、アームセグメントの円筒形状のエレメントを受けるように形成された溝９２を有するクリップ９０を示す。 クリップ９０の長手方向に沿って延びる横向きの突出部またはシェルフ９４は、位置合わせスロットを有するタイプの歯模型ベースに、クリップを取り付けるようになっている。 代わりに、シェルフ９ ４のないクリップが、歯模型ベースの平らな壁に直接取り付けられてもよい。 図８および図９は、模型間で簡単なヒンジ運動をなし、かつ一休として製造され得る咬合器２００の別の実施形態を示す。 この実施形態においては、模型連結エレメント２３５，２３６，２３７，２３８は、つなぎ合わしたエレメントを別々にねじり運動させるように、ウェブ７２，７３でつなぎ合わされている。 ヒンジエレメント２６０，２６１は、図９に最もよく例示しているように、領域８１ ，８２で除去されて主要ヒンジ動作を助長し、領域８３，８４で除去されて主要ヒンジ軸を直角整合できるようにしている。 本発明の咬合器の実施形態を使用するには、歯模型１０，１１のベースに溝１ ２，１３を切り込むか型成形する。 これらの溝１２，１３は、アーム３３，３４ の対応するアーム側連結エレメント３５，３６，３７，３８を受けるのに十分な直径と半径方向の深さに製造される。 別の実施形態においては、溝は、アーム側連結エレメントにわずかな摩擦しまりばめで嵌合するように造られる。 第一実施形態の場合、咬合器１００の各アームの係合するセグメント３３ａ，３３ｂおよび３４ａ，３４ｂ（図１）は、二つの分離したヒンジつなぎアームを形成するように組み立てる。 次に、二つのアーム３３，３４は、隣接する連結エレメント３ ５，３６，３７，３８で互いにつなぎ合わすので、各アーム側連結エレメント対は、隣接して同心上に保持される。 これによって、本発明の第二実施形態２００ （図８）を扱う場合にそうであるように、咬合器を一つの撓むユニットとして扱えるようになる。 模型１０，１１は、適切に閉じて中心咬合位の関係に置かれ、 手、または歯科研究開発の分野における当業者に知られた他の手段のいずれかで保持される。 それぞれ各ノード／シンバル対４０，６０および４１，６１によって形成されるヒンジ継手２０，２１内でアームの角度関係を調整することによって、咬合器１００のアーム側連結エレメント３５，３６，３７，３８を模型の各溝１２，１３に一時的に配置させて整合させる。 アーム側連結エレメント３５， ３６，３７，３８と模型連結エレメント１２，１３との間に形成した接合部内に接着剤を入れて硬化させることで、咬合器を固定する。 一度固定すれば、咬合器ヒンジ継手２０，２１によって、模型間の咬合および咀嚼の動作をシミュレーションすることができる。 ここに記載した咬合器の実施形態は、廉価に製造することができる。 咬合器は、ナイロン、ガラス入りナイロン、ポリカーボネート、またはガラス入りポリカーボネートのようなプラスチックで作製することができる。 図１０および図１１に、本発明の咬合器の実施形態とともに用いる歯模型ベース４００を形成するのに適した可撓性ゴム成形型３００を示す。 成形型３００は、可撓性ゴム構造であり、後壁３１２と水平底部３１６から上方へ突出する湾曲した側壁３１４とによって形成されたキャビティ３１０を有する。 後壁３１２は凸部３１８を有し、この凸部３１８は、歯模型ベース４００の後部４１２を横断する半円の溝４１０を形成するように、後壁の長手方向に沿ってキャビティ３１ ０内方に延出している。 好ましくは、凸部３１８は、後壁３１２の全長に沿って水平方向に延出する。 成形型３００を用いて歯模型ベースを形成するために、注ぐことが可能な歯科用ストンまたは石膏のような硬化性材料が、成形型に注ぎ込まれる。 材料が硬化した後、ベースが成形型から完全に外れるまで凸部３１８の回りに歯模型ベースの後部４１４を上方へ起こすために、底部３１６を上向きに押し上げて、成形型３００から歯模型ベース４００を取り外す。 この半円の溝４１０は、上述のように咬合器１００の連結エレメント３５，３６，３７，３８、または咬合器２００の連結エレメント２３５，２３６，２３７，２３８を受けるピボット機構エレメントとして機能する。 均等の技術 本発明は、好適な実施形態を参照して詳述したが、請求の範囲によって明らかにされる本発明の趣旨と範囲を逸脱しないで、形式または詳細を種々変更できることは、当業者に理解されるであろう。 当業者は必要以上の実験を行わなくとも、ここで説明した本発明の特定の実施形態の均等物を容易に想倒するだろうし、 そうすることもできる。 そのような均等物は請求の範囲に含まれる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 うになる。