アクチバトール Activator

アクチバトール

歯科用３Dプリンタ （液槽光重合方式；バスタブ式） 3D printer for dental use

歯科技工用３Dプリンタシステム：３Dプリンタ、３D CAD、3D スキャナ

キーワード：３Dプリンタ、付加製造技術、液槽光重合方式、３Dスキャナ、３D CAD、３Dモデリングソフト、光造形、サポート、レジン、光硬化性樹脂、ロストワックス、テンポラリークラウン、歯列模型、作業模型、サージカルガイド、デジタルデンティストリー、造形用データ作成ソフト

歯科用３Dプリンタシステムとは？　(What's 3D printer systems ?)

　３Dプリンタ、３DCAD、３Dスキャナで構成される。作業工程は次のとおりである。

1. ３Dスキャナで、チェアサイドで直接デジタル印象採得を行うか、従来印象法で製作した作業模型をラボサイド３Dスキャナで３Dスキャンを行う。
2. ３Dスキャンデータの容量を減らすなど、データの補正を行った後にSTLデータとして出力（エクスポート）する。
3. ３DCADソフト上でSTLデータをインポートして歯科修復物などをデザインする。
4.  デジタル修復物のデータをSTLデータとして保存する。
5. ３DプリンタをCAMとした場合、専用の造形データ作成ソフトでサポート材の本数、太さを設定する。さらに、修復物の造形方向も設定する。（この操作も一定の経験を要する。この設定を誤ると造形不良が生じる）
6. 別の造形データ作成ソフトで、プラットホーム（造形するための土台）内での造形場所の設定、データの拡大縮小補正（造形物の形状や、使用する樹脂によって補正値が異なる→一定の経験が必要を要する）、デジタル修復物データのスライスデータ（スライスの厚みを設定；１０μmから７０μm）の作成を行う。
7. 汚染されていないレジンタンクに使用する３Dプリンタ用レジンを流し込み、３Dプリンタ機にセットする。この時、３Dプリンタ機のガラス板も汚染していないか確認する。レジンタンクとガラス板が汚染されていると、造形不良が生じる。
8. 造形スタートする。
9. 造形完了後、無水エタノールで造形物とプラットホームを洗浄する。
10. 造形物を後重合処理（Post curing treatment)する。後重合処理とは、UV照射、オーブン加熱、熱湯に浸漬およびマイクロウェーブ照射のことをいう。
11. 後重合後、プラットホームから造形物を取り出す。 

 

ロストワックス法に使用する原型を製作するまでの流れ

従来法でワックスパターンを製作した際の作業時間（目安）

 

３Dプリンタシステムを利用した際の作業時間（目安）

　※シングルクラウンを１つワックスアップする場合、従来法で製作したほうが安くて速く原型を製作できる。具体的には、卒後3年以上の歯科技工士は10分程度で原型が製作できる。一方で、この３Dプリンタは50μm積層ピッチ設定でシングルクラウンを１つ造形するのに５0分程度要する（造形だけの時間）。
※材料費は、シングルクラウン一つ分のインレーワックスが約５円で、特許切れ前の３Dプリンタ用樹脂が約５０円となる。
　※シングルクラウン原型を1日で３０以上製作する場合、この３Dプリンタシステムを利用することで、生産性を上げることができる。具体的な方法は、夕方までに３Dモデリングソフトで３０個以上のクラウンをデジタルワックスアップし、積層ピッチの細かい（10～３０μm）造形用データを作成する。次に、３Dプリンタで造形を開始して帰宅する。そして、次の日に造形物の洗浄、調整、研磨を行い、ロストワックス法で金属やプレスセラミックスに置換する。というものである。３DプリンタなどのCAD/CAM システムは、夜間運転で物づくりができることが利点である。 　

　※３Dプリンタ機の洗浄が最も手間がかかる工程である。造形完了後、レジンタンク内の余った３Dプリンタ用樹脂の回収作業、レジンタンクの洗浄、プラットホームの洗浄、３Dプリンタ機のガラス板の洗浄作業がある。液状の樹脂がレジンタンク、プラットホームに残留し、ベタベタな状態である。これを、無水エタノールで洗浄する。また、３Dプリンタ機のガラス板にも液状樹脂が付着している時があるので、これも無水エタノールで拭き取る。レジンの付着物などでガラス板が曇ったままだと、造形不良が生じる。 

※本3Dプリンタ（液槽光重合方式）の消耗品は、レジンタンク、無水エタノールおよび３Dプリンタ用光硬化性レジンである。価格は、レジンタンクが約2万円、無水エタノールが500mlで約2000円、３Dプリンタ用光硬化性レジンが7万4千円から３０万円である。溝付きプラットホームを使用する場合は、スチームクリーナーも用意したほうがプラットホームの洗浄の際に効率的に洗浄できる。

液槽光重合方式の３Dプリンタおよび造形物など

レジンタンクに光硬化性樹脂をセットしている様子

３Dプリンタにレジンタンクをセットして造形している様子。プラットホーム、レジンタンク、液状レジン、レーザー装置で構成される。

造形中の様子。本装置は吊り下げ方式であるため、プラットホームが上にある。吊り下げ方式は、レジンの節約ができるメリットがある。デメリットは、造形物が落下してしまうことがあることである。

造形物（ロストワックス用）

造形物（テンポラリークラウン、ブリッジ）

造形物（作業模型）

造形物と修復物（ロストワックス）

ロストワックス用造形物

ロストワックス用造形物

クラウン製作のデジタルデータ

クラウン造形物データ。コーン状のものをサポート、サポート下の板はプレートという。

３Dプリンタで製作したレジンプリッジ

レジンブリッジを３Dプリンタで製作している様子

※２０１６年度の段階で、日本ではテンポラリークラウン用３Dプリンタ樹脂は使用できない。サージカルガイド用３Dプリンタ用樹脂も使用できない。上記のレジンは、１リットル３０万円と高価である。ロストワックス用加熱消失３Dプリンタ用樹脂、模型用樹脂が日本で使用可能である。
イタリアでは、テンポリス（プロビジョナルレストレーション用３Dプリンタ樹脂）が既に臨床応用されている。５０gで10万円である。１gで2000円、大臼歯模擬クラウン（筒状）が0．7gなので、1400円である。保健適用のCAD/CAMレジンブロックは3000円から4000円であるから、CAD/CAM冠より経済的である。

液槽光重合方式の３Dプリンタ技術を利用した新しいロストワックス鋳造法の有用性評価 Evaluation for the usefulness of a new lost-wax casting process using additive manufacturing technology (3D printer)

液槽光重合方式の３Dプリンタ技術を利用した新しいロストワックス鋳造法の有用性評価

歯科領域での3Dスキャナや３Dプリンタなどが開発されているが、２０１５年の時点で製作精度評価などの詳細な検討がなされていないのが現状である。

加熱消失性の優れた３Dプリンタ用光硬化性樹脂を用いてレジンパターンを造形し、歯科精密鋳造（ロストワックス）法に応用した。そして、鋳造物の寸法精度と表面粗さを評価した。

３Dプリンタ技術が歯科業界に普及することで、歯科技工物の生産性向上および一定品質化が図られる。さらに、熟練歯科技工士の減少にも対応できると考えられる。

インレーワックス、パターンレジン、３Dプリンタ用樹脂を使用して、ロストワックス法用の原型（ワックス/レジンパターン）を製作した。そして、6つの鋳型製作条件（石膏系、リン酸塩系、新規レジンパターン専用石膏系埋没材×従来加熱または急速加熱）で鋳型を作製し、遠心鋳造にて鋳造体を作製した。

デジタルマイクロメータを使用して試料の寸法を測定し鋳造体の寸法精度を評価した。また、非接触式表面粗さ計測器で鋳造体の表面粗さを測定した。統計解析は、サンプル数５として、一元配置分散分析およびTukeyの方法で解析した。統計学的有意水準は５％に設定した。

全ての条件において、原型の寸法より１～４％程度（１％＝１５μm、４％＝６０μm）大きい鋳造体が得られた。

新規石膏系埋没材とRF０８０郡の組み合わせが、１．５９％と、最も寸法精度の良い結果となった。

算術平均粗さ（Ra)は、石膏系埋没材と従来加熱法の組み合わせた条件のインレーワックス群が0.４８μmと最も小さい値を示した。ほかの条件は、０．５から１．０μm程度の値を示した。

新規石膏系埋没材の条件は、原型材料の４条件ともRa=０．７から１．０μm程度の値を示した。

SEMで鋳造体表面を観察したところ、石膏系埋没材と従来加熱法の組み合わせで、インレーワックス群が最も表面性状が優れていた。ほかの条件はすべて似た様な表面性状であった。

３Dプリンタで造形した物を、ロストワックス法に応用する方法が、コストや修復物の製作精度保障の観点から歯科領域で受け入れやすいものであると考えられる。

寸法精度は、新規石膏系埋没材とRF０８０レジンを組み合わせたものが、従来法と同等のものが得られた。

表面粗さは、Ra=０．４から１．０μmの精度であった。これは、細かいペーパーコーンあるいは、茶色のシリコンポイントを使用して研磨が開始できる程度の粗さである。液槽光重合方式の３Dプリンタは、使用する樹脂を変更するだけで、１台の３Dプリンタで歯列模型、テンポラリークラウン、ロストワックス原型、サージカルガイド、などが製作できる。（日本では直接口腔内に入れることはできない）

液槽光重合方式の３Dプリンタ技術を利用した新しいロストワックス鋳造法は臨床的に有用であることが示唆された。

参考文献

参考文献

参考文献

図のタイトル

鋳型の製作条件

寸法変化率のグラフ

寸法変化率のグラフ

表面粗さのグラフ

表面粗さのグラフ

鋳造体表面のSEM像

鋳造体表面のSEM像

キーワード
　３Dプリンタ、付加製造技術、液槽光重合方式、ロストワックス法、鋳造体、寸法変化率、表面粗さ、DWS systems、加熱消失性、CAD/CAM、３Dスキャナ、３D CAD、歯科技工作業のデジタル化、SEM、デジタルマイクロメータ

医療用材料としてのマグネシウム合金 Mg alloys for biomaterials

生体用マグネシウム合金

生体用に使用される金属材料としては、安全性と長期間耐久性を高めるために耐食合金が使用されており、ステントの場合、挿入時の余寿命から考えて金属は半永久的に体内に残留する。これは、再度血管を拡張したい場合に大きな障壁となる。この対策として考案されたのが、生分解性材料の概念で、現在ではMg合金の利用が研究されている。Mgは実用金属元素では最も比重が小さい。純金属のままでは強度が小さく構造材料としては使用できないので、Al, Zn, Mn, Zr, 希土元素などをひとつ以上加えて合金としている。
　Mgは極めて活性が高く、体内での分解（腐食）速度の適正な調整が困難で、しかも分解の際に水素ガスを発生する。人体に安全な範囲で分解速度を制御することが重要であり、このための研究が続けられている。

参考資料

バイオマテリアルシリーズ１　金属バイオマテリアル. 塙隆夫・米山隆之. コロナ社 2007, 87-89.

金合金、白金加金、金銀パラジウム合金、陶材焼付用合金、銀合金、チタン（歯科用金属）の物理的性質 the physical propertiesof alloys for dental; gold alloy, gold‐platinum alloy,gold-silver-palladium alloy, alloy for metal-ceramics, silver alloy, titanium.

　日本における歯科臨床で、頻繁に使用される金属の物理的性質を整理した。

歯科用金属の物理的性質 - 参考値-

金合金

製品名：K.１８M.C.　ゴールドアロイ（ジーシー）
融点：９２０℃
組成（重量％）：金；７５％、パラジウム；２％、銀；７％、銅；１５％、亜鉛；２％、イリジウム；１％
引張り強さ（MPa）：軟化後　４６１、硬化後　７４５
伸び（％）： 軟化後　４５、硬化後　１２
硬さ（HV）： 軟化後　１６０、硬化後　２７３

白金加金

製品名：白金加金M.C.　｢鋳造用｣（ジーシー）
融点：９８０℃
組成（重量％）：金；６８％、白金；５％、パラジウム；３％、銀；７％、銅；１６％、亜鉛；１％、イリジウム；１％、ルテニウム；３．５％
引張り強さ（MPa）：軟化後　５００、硬化後　９５１
伸び（％）： 軟化後　１８、硬化後　３
硬さ（HV）： 軟化後　１７０、硬化後　３００

陶材焼付用金合金

製品名：キャスティングボンドM.C.８５（ジーシー）
融点：１２００℃
組成（重量％）：金；８３．５％、白金；１０．５、パラジウム；１％、銀；１．５％、銅；３．５％、亜鉛；３．５％、インジウム；３．５％、スズ；３．５％、ルテニウム；３．５％
引張り強さ（MPa）：耐力（焼成後）；４５５
伸び（％）：９％
硬さ（HV）：１５０
熱膨張係数：１４．１

金銀パラジウム合金

製品名：キャストウェルM.C.　（金１２％）（ジーシー）
融点：９３０℃
組成（重量％）：金；１２％、パラジウム；２０％、銀；４６％、銅；２０％、亜鉛；２％、イリジウム；２％、インジウム；２％
引張り強さ（MPa）：軟化後　５００、硬化後　８０４
伸び（％）： 軟化後　２８、硬化後　３
硬さ（HV）： 軟化後　１４６、硬化後　２８０

銀合金

製品名：ミロシルバー（ジーシー）
融点：５６０℃
組成（重量％）：銀；６５％、亜鉛；１５％、スズ；２０、Al；微量
引張り強さ（MPa）：３２０
硬さ（HV）：１７０

チタン

製品名：T‐アロイM（JIS 第２種純チタン）（ジーシー）
融点：１６６８℃
組成（重量％）：チタン；９９．４％以上、鉄；０．２５％以下
引張り強さ（MPa）：３４３以上
伸び（％）：７以上
硬さ（HV）：１１０以上

チタン合金

製品名：T‐アロイタフ（ASTM　F１２９５）（ジーシー）
融点：１６５０℃
組成（重量％）：チタン；８６．５％、ニオブ；７％。Al；６％、鉄；０．５％、タンタル；０．５％
引張り強さ（MPa）：７００以上
伸び（％）：２以上
硬さ（HV）：２００以上

引用

ジーシーHP　パンフレット：歯科用金属の物理的性質
http://www.gcdental.co.jp/sys/data/file/fetch/1349/

歯学発 生分解性材料としての高性能Mg-Fe合金の開発 Development of high performance MgFe alloy as potential biodegradable materials. 2016 Materials science & engineering A

Development of high performance MgFe alloy as potential biodegradable materials.

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2016.06.051
Reference: MSA33797
To appear in: Materials Science & Engineering A

Received date: 2 April 2016
Revised date:  14 June 2016
Accepted date:  15 June 2016

Cite this article as: Guoqiang Xie, Hajime Takada and Hiroyasu Kanetaka

Keywords: Magnesium alloys; Spark plasma sintering; Powder metallurgy; Mechanical alloying; Mechanical propetries

キーワード：マグネシウム合金；放電プラズマ焼結； 粉末冶金；メカニカルアロイング；機械的性質

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509316307067

上顎 ラップアラウンドタイプ リテーナー Maxillary wrap- around type retainer

ラップアラウンドタイプリテーナー

ラップアラウンドタイプリテーナー　唇側面観

保定装置（リテーナー）とは？ (What's a retainer ?)

  器械的保定装置を目的に用いられる装置のことで、可撤式、半固定式、固定式、顎外固定装置装置などに分類され、以下のような性質が求められる。

1.  歯をしっかりと連結するような装置は避ける方が良い
2. 歯の萌出や顎骨の成長を妨げない
3. 発音や咀嚼などの機能を妨げない
4. 調節が簡単で壊れにくいもの
5. 外観にできるだけ触れないもの
6. 口腔清掃が容易にできるもの

ラップアラウンドタイプリテーナーとは？(What's a wrap-around type retainer ?)

　ベッグタイプ保定装置ともいわれ、全歯列を包み込むように0．9mm線が歯列の最後方臼歯の遠心面から外側面に接する保定床である。
　咬合が緊密な症例の上顎歯列によく用いられ、ワイヤーは抜歯空隙部を閉鎖した状態に保つのに有効である。

使用材料 (Materials)

　絆創膏、矯正用ワイヤー（0．9mm線）、プライヤー、レジン分離材、矯正用即時重合レジン、湿式加圧重合機、超音波洗浄機

製作方法（Method of fabrication）

1. 粘膜部に絆創膏を1枚貼る。
2. 設計線に従い、ワイヤーベンディングを行う。
3. レジン圧接部にレジン分離剤を塗布する。
4. レジンを練和し、圧接する。
5. 直ちに湿式加圧重合を行う。
6. バリ取り、鏡面研磨を行う。
7. 適合の確認を行う。
8. 超音波洗浄を行い、水中保管する。
9. 完成

参考文献 (Reference)

黒崎紀正, 住友雅人, 小口春久, 飯田順一郎, 岡野友宏, 古郷幹彦編：イラストレイテッド・クリニカルデンティストリー　④　小児歯科疾患・口腔病変・不正咬合　第一版, 医歯薬出版. 東京. p222-223 2002. 

下顎- リテーナー (保定装置) Lower jaw - orthodontic retainer

ホーレータイプ- リテーナー

ホーレータイプ-リテーナー　唇側面観

ホーレータイプ-リテーナー　舌側面観

ホーレータイプ-リテーナー　設計図　歯科医師が作成

ホーレータイプ-リテーナー製作用作業模型　咬合面観

ホーレータイプ-リテーナー製作用作業模型　唇側面観

保定装置（リテーナー）とは？ (What's a retainer ?)

  器械的保定装置を目的に用いられる装置のことで、可撤式、半固定式、固定式、顎外固定装置装置などに分類され、以下のような性質が求められる。

1.  歯をしっかりと連結するような装置は避ける方が良い
2. 歯の萌出や顎骨の成長を妨げない
3. 発音や咀嚼などの機能を妨げない
4. 調節が簡単で壊れにくいもの
5. 外観にできるだけ触れないもの
6. 口腔清掃が容易にできるもの

ホーレータイプリテーナーとは？(What's a Hawley type retainer ?)

 ホーレータイプ保定装置は代表的な可撤式保定装置で、その構造は６前歯の唇側面に接する唇側線、大臼歯に用いられる単純クラスプやアダムスのクラスプ、レジン床からなる。

使用材料 (Materials)

　絆創膏、矯正用ワイヤー（0．9mm線）、プライヤー、レジン分離材、矯正用即時重合レジン、湿式加圧重合機、超音波洗浄機

製作方法（Method of fabrication）

1. 粘膜部に絆創膏を1枚貼る。
2. 設計線に従い、ワイヤーベンディングを行う。
3. レジン圧接部にレジン分離剤を塗布する。
4. レジンを練和し、圧接する。
5. 直ちに湿式加圧重合を行う。
6. バリ取り、鏡面研磨を行う。
7. 適合の確認を行う。
8. 超音波洗浄を行い、水中保管する。
9. 完成

参考文献 (Reference)

黒崎紀正, 住友雅人, 小口春久, 飯田順一郎, 岡野友宏, 古郷幹彦編：イラストレイテッド・クリニカルデンティストリー　④　小児歯科疾患・口腔病変・不正咬合　第一版, 医歯薬出版. 東京. p222-223 2002.