化合物smc牙研磨坯料的制作方法

专利名称：化合物smc牙研磨坯料的制作方法
技术领域：
本发明涉及牙科学，更具体地讲，本发明涉及牙研磨坯料，所述牙研磨坯料由多种 具有不同性能的不同自支承、延展性、可固化材料形成，使得由所述坯料加工的牙齿制品可 更加紧密地匹配天然齿系的光学和结构性能。2.相关技术的描沭一种制造牙冠和其他牙齿制品的技术使用计算机控制的研磨机来使研磨坯料成 形为所需最终产品。大多数市售研磨坯料由难以适用于最终牙科修复物的陶瓷或一些其他 材料制成，例如瓷料或云母陶瓷。这些现有研磨坯料的缺点是所得研磨产品的单色外观和 均一的结构特性。原则上，化合物研磨坯料可以由具有一组所需结构和光学性能的内部材 料以及具有不同组的所需结构和光学性能的外部材料构成。然后该化合物研磨坯料可被研 磨成紧密地与人牙齿的外观和结构特性对应的多色牙齿制品。然而，人牙齿的尺寸、形状 和功能的大范围变化将要求如此多不同的坯料，使得该方案对于个人牙科医生、甚至大型 商业牙科实验室来说都是不实用的。没有提供化合物研磨坯料的牙科研磨方案的著名供货 商。仍需要适用于制备牙齿制品的化合物研磨坯料。

发明内容
一种牙研磨坯料，其由分布在坯料内的多种不同的自支承、延展性、可固化(SMC) 材料形成，使得由所述坯料加工的牙齿制品在外观或功能方面十分类似于天然齿系。当处 于未固化状态时，单一研磨坯料可适于配合多种不同的牙齿尺寸和形状，因此减少了制备 大范围的可能牙齿形状和尺寸所需要的研磨坯料类型的库存。在一个方面，本文所述的牙研磨坯料包括两种或更多种材料，所述两种或更多种 材料为自支承、延展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种或更多种材料包括具有类似于牙 质的一种或多种光学性能的内部材料以及具有类似于牙釉质的一种或多种光学性能的外 部材料，所述内部材料和所述外部材料在所述牙研磨坯料内的空间分布方式基本上对应于 天然牙齿结构中的牙质和牙釉质在固化和研磨的牙齿制品中的分布。所述固化和研磨的牙齿制品可包括修复物。所述修复物可包括牙冠、牙桥、镶嵌物 和填补物中的一种或多种。所述天然牙齿结构可包括具有预定尺寸的牙齿。所述牙研磨坯 料可包括附连到所述牙研磨坯料的条形码。所述条形码可通过参照由所述牙研磨坯料制备 用于所述天然牙齿结构的牙齿制品的尺寸、色调和类型中的一种或多种来标识所述两种或更多种材料的分布。所述条形码可根据批号、形状和储藏期限中的一种或多种来标识所述牙研磨坯料。所述两种或更多种材料可包括抗断裂的内部材料和提供类似于牙釉质的一种 或多种特性的外部材料。所述一种或多种特性可包括耐碎裂性、耐污性、耐磨性和光泽保持 性中的一种或多种。所述SMC材料中的至少一种可包括具有结晶组分的树脂体系、填料体 系和引发剂体系。所述SMC材料中的所述至少一种可包括树脂体系，其包含至少一种烯键 式不饱和组分和结晶组分；大于60重量％的填料体系；和引发剂体系；其中所述SMC材料 在约15°C至38°C的温度下表现出充分的延展性。所述SMC材料中的至少一种可包括可聚 合化合物和有机凝胶因子。所述有机凝胶因子可包括可聚合有机凝胶因子。在另一方面，本文所述的牙研磨坯料包括两种或更多种材料，所述两种或更多种 材料为自支承、延展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种或更多种材料包括具有支承牙齿 结构的一种或多种机械性能的内部材料以及具有类似于牙釉质的一种或多种机械性能的 外部材料，所述外部材料在所述牙研磨坯料内的空间分布方式基本上对应于天然牙齿结构 中的牙釉质在由所述牙研磨坯料制备的固化和研磨的牙齿制品中的分布。所述天然牙齿结构可包括具有预定尺寸的牙齿。所述牙研磨坯料可包括附连到牙 研磨坯料的条形码。所述条形码可通过参照由所述牙研磨坯料制备用于所述天然牙齿结构 的牙齿制品的尺寸、色调和类型中的一种或多种来标识所述两种或更多种材料的分布。所 述条形码可根据批号、形状和储藏期限中的一种或多种来标识所述牙研磨坯料。支承牙齿 结构的所述一种或多种机械性能可包括抗断裂性。类似于牙釉质的所述一种或多种机械性 能可包括耐碎裂性、耐污性、耐磨性和光泽保持性中的一种或多种。所述SMC材料中的至 少一种可包括具有结晶组分的树脂体系、填料体系和引发剂体系。所述SMC材料中的至少 一种可包括树脂体系，其包含至少一种烯键式不饱和组分和结晶组分；大于60重量％的 填料体系；和引发剂体系；其中所述SMC材料在约15°C至38°C的温度下表现出充分的延展 性。所述SMC材料中的至少一种可包括可聚合化合物和有机凝胶因子。所述有机凝胶因子 可以为可聚合有机凝胶因子。所述固化和研磨的牙齿制品可包括修复物。所述修复物可包 括牙冠、牙桥、镶嵌物和填补物中的一种或多种。在另一方面，本文公开的方法包括提供牙研磨坯料，所述牙研磨坯料包括两种或 更多种材料，所述两种或更多种材料为自支承、延展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种 或更多种材料包括具有类似于牙质的一种或多种性能的内部材料以及具有类似于牙釉质 的一种或多种性能的外部材料，所述内部材料和所述外部材料在所述牙研磨坯料内的空间 分布使得由所述牙研磨坯料制备的牙齿制品具有由所述外部材料形成的外表面以及基本 上由所述内部材料形成的内部体积；从所述牙研磨坯料研磨患者的特定牙齿结构的形状； 以及固化所述牙研磨坯料，以提供牙齿制品。所述方法可包括使所述牙研磨坯料变形，以使所述空间分布适合于所述患者的所 述特定牙齿结构。所述方法可包括使所述牙齿制品粘附到所述患者的齿系内的位点。所述 方法可包括在从所述牙研磨坯料研磨所述形状之前部分固化所述牙研磨坯料。所述特定牙 齿结构可对应于选自由门齿、犬齿、前臼齿和臼齿组成的组中的牙齿。研磨所述特定牙齿结 构的形状可包括研磨牙科修复物。所述SMC材料中的至少一种可包括具有结晶组分的树脂 体系、填料体系和引发剂体系。所述SMC材料中的至少一种可包括可聚合化合物和有机凝 胶因子。


通过参照下列附图可理解本发明及其下列某些实施例的详细描述。图1示出化合物牙研磨坯料的侧面剖视图。图2示出化合物牙研磨坯料的顶部剖视图。图3示出由化合物牙研磨坯料研磨的牙齿制品。图4示出由化合物牙研磨坯料制备牙齿制品的方法。
具体实施例方式本文描述了多种化合物牙研磨坯料和使用所述坯料来制备牙齿制品的方法。尽管 说着重描述了使用自支承、延展性、可固化(SMC)材料，但是应理解，可合适地利用其他材 料来代替牙研磨坯料内的SMC材料，或者除了牙研磨坯料内的SMC材料之外可合适地利用 其他材料，只要所得牙研磨坯料可以按照本文所述方式使用即可。例如，可以合适地利用这 样的其他材料来代替本文所述SMC材料，所述其他材料能够被处理以适应多种牙齿形状， 并被固化至适用于牙科修复物的硬度。作为另一例子，可以在不显著限制本文所述研磨坯 料的优点的情况下，在研磨坯料内的这样的区域中利用高强度体积填料(例如陶瓷等)，所 述区域将既不会变形以适合牙科应用也不会在制备过程中被研磨。所述方法和体系的下面 的另外变型、改变和组合对于本领域普通技术人员来说将是明显的，并且所有这些变型、改 变和组合都旨在落入该公开的范围内。应结合附图来阅读以下具体实施方式
，其中不同附图中的相同元件以相同的方式 编号。这些附图未必按比例绘制，并且其示出选定的示例性实施例而不打算限制本发明的 范围。虽然示出了各种元件的构造、尺寸以及材料的实例，但是本领域的技术人员应认识 到，所提供的许多实例具有适当替代形式。除非明确指出或者从上下文清楚可见，否则在下面公开中使用下列约定，并且其 旨在描述本发明概念的完整范围。本说明书和权利要求书使用的表达特征尺寸、数量、和物 理性能的所有数字均应被理解为是由术语“约”修饰的。本说明书和后附权利要求书提出 的任何数字参数均是近似值，这些近似值可以随本领域的技术人员利用本文所公开的教导 内容寻求获得的所需特性而有所不同。由端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有 数字(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4和5)以及该范围内的任何范围。本说明书以及所附权利要求中的单数形式“一”、“一种”和“所述”涵盖具有复数 指代的实施例，除非内容明确地指示其他含义。除非所述内容另外明确指出，本说明书和所 附权利要求书中使用的术语“或”的含义通常包括“和/或”。在罗列情况下，术语“或”是 指所罗列要素中的一种或全部，或者所罗列要素中的任意两种或更多种的组合。当在本文所述的式中多次存在基团时，各基团是被“独立地”选择的，而不论是否 明确指出。例如，在式中存在不止一个M时，各M基团被独立地选择。本文使用的术语“室温”是指20°C至25°C或者22°C至25°C的温度。当术语“包含”及其变型出现在具体实施方式
和权利要求中时不具有限制的意思。单词“优选的”和“优选地”指在某些情况下，可提供某些有益效果的本发明实施 例。然而，在相同的情况或其它情况下，也可以优选其它实施例。此外，一个或多个优选实施例的详述并不意味着不可使用其它实施例，且并无意于将其它实施例排除在本发明范围 之外。本文使用的术语“牙科对象”旨在广义地表示牙科学特定的主题。这可包括口腔内 结构，例如齿系、更典型为人齿系，例如个体牙齿、四分区、全拱(full arch)、可以是单独或 各种类型的闭塞的拱对(pairsof arches)、软组织等、以及骨骼和任何其他支承或围绕结 构。本文使用的术语“口腔内结构”是指如上所述的口内天然结构以及人造结构(例如口 内可存在的下述牙科对象中的任一种)。本文使用的术语“牙齿制品”旨在表示人造牙科对 象。牙齿制品可包括“修复物”，其通常可理解为包括修复现有齿系的结构或功能的组件，例 如牙冠、牙桥、镶面、镶嵌物、填补物、汞合金、复合物和各种子结构(例如牙内冠(coping)、 桩核成形物(core build-up)等)、以及在制备持久修复物时使用的暂时修复物。牙齿制 品还可包括使用可移除或持久的结构来置换齿系的“假体”，例如假牙、部分假牙、植入物、 保留假牙(retaineddenture)等。牙齿制品还可包括用于校正、对齐或者临时或永久性地 调节齿系的“器具”，例如可拆卸矫正器具、外科手术支架、磨牙症用器具、阻鼾器、间接托架 布置器具等。牙齿制品还可包括附连到齿系上 较长时间的“硬件”，例如植入物夹具、植入物 支座、正畸托槽、和其他矫正组件。牙齿制品还可包括牙科制造的“中间组件”，例如牙科模 型(全部或部分)、蜡型(wax-up)、包埋模具(investment mold)等、以及修复物、假体等的 制备中使用的托盘、基料、压模和其他组件。牙科对象还可划分为天然牙科对象，例如上述 牙齿、骨骼和其他口腔内结构；或人造牙科对象(即牙齿制品)，例如上述修复物、假体、器 具、硬件、和牙科制造的中间组件。牙齿制品可在口腔内、口腔外或它们的一些组合方式来 制备。下列描述强调使用自支承、延展性、可固化(SMC)材料(本文中也称为“可硬化组 合物”)。通常，SMC材料就下列意义而言是自支承的所述材料在固化形成所需形状之前 具有足够的内部强度，所述内部强度可保持一定时间，以允许例如进行运输和储存。SMC材 料就下列意义而言是延展性的其能够在适度的力作用下定制成形并配合，所述适度的力 例如从轻微手指压力到人工操作小型手持工具(例如牙科用复合器械)所施加的力的力。 SMC材料就下列意义而言是可固化的其可以使用光、热、压力等来固化。对于牙科应用，所 述材料可在某些处理步骤中部分固化以改善刚度，以及可全部固化至适合用作牙齿制品的 硬度。现在更加详细地讨论前述特性。本文使用的术语“自支承”是指每个制品在尺寸上是稳定的，并且在自由站立的情 况下(即，没有包装或容器的支撑)在室温(即，约20°C至约25°C )下将维持其预成形形 状至少两周的时间而不会发生显著变形。在许多实施例中，在室温下，由未固化的坯料研磨 成的研磨坯料和制品将保持尺寸稳定至少一个月、或至少六个月。在一些实施例中，本文中 所述的研磨块在高于室温、或高达40°C、或高达50°C、或高达60°C的温度下是尺寸稳定的。 这一定义适用于没有激活任何引发剂体系的条件和没有重力以外的外部力量的情况。本文中参照SMC材料使用的术语“延展性”或具有“充分的延展性”是指材料能够 在适度的人力(即，从轻微手指压力到人工操作小型手持工具(例如牙科用复合器械)而 施加的力的力)作用下，定制成形并配合到预备的牙齿上或者成形到合适的研磨坯料中。 可通过在研磨前、研磨过程中或研磨后调节化合物SMC牙研磨坯料的外部形状和内部腔形 状来进行成形、配合、形成等。在许多实施例中，SMC材料可在例如40°C或更低的温度下表现出所需充分的延展性。在其它情况下，SMC材料可以在例如15°C至38°C的温度范围上表 现出“充分的延展性”。本文可互换使用术语“可固化”或“可硬化”来指材料可固化以失去它们的充分的 延展性。可硬化(即，可固化)材料可以是不可逆硬化的，如本文所使用的，其是指在硬化 以使得所述组合物失去其延展性之后，在不破坏所得产品的外部形状的情况下无法回复成 延展性形式。可用于构成本文所述的具有充分延展性的牙研磨坯料的一些潜在合适的可硬 化组合物的例子可包括(例如)可硬化有机组合物(填充或未填充的)、可聚合牙科用蜡、 在未硬化状态下具有蜡状或粘土状稠度的可硬化牙科用组合物等。在一些实施例中，牙研 磨坯料由可硬化组合物(其基本上由非金属材料组成)构成。许多SMC材料在(例如)下列参考文献中有所描述，所述参考文献中的每一个 以引用方式并入本文Karim等人的美国专利申请No. 10/921，648，名称为“Hardenab 1 e Dental Article and Method ofManufacturing the Same", ^itJI^T 2004 ^ 8 19 日并且在2005年5月12日公布，美国公开No. 2005/0100868 ；Karim等人的美国专利申请 No. 10/749，306，名称为"Curable Dental Mill Blanks and RelatedMethods，，，该申请提交 于2003年12月31日并且在2005年7月7日公布，美国公开No. 2005/0147944 ；Kvitrud等 人的美国专利申请No. 10/643，771，名称为“Dental Crown Forms and Methods”，该申请提 交于2003年8月19日并且在2005年2月24日公布，美国公开No. 2005/0042577 ；Oxman等 人的美国专利申请 No. 10/643，748，名称为“Dental Article Forms and Methods”，该申请 提交于2003年8月19日并且在2005年2月24日公布，美国公开No. 2005/0042576 ；Karim 等人的美国专利申请 No. 10/219, 398，名称为 “HardenableSelf-Supporting Structures and Methods”，该申请提交于2002年8月15日并且在2003年6月19日公布，美国公 开 No. 2003/0114553 ；Karim 等人的国际专利申请 No. US06/016197,名称为 “Malleable SymmetricDental Crowns”。另外，明尼苏达州圣保罗市的3MTM公司以商品名PR0TEMP 牙 冠销售由SMC材料制成的暂时壳体(shelltemporization)。更一般地讲，可合适地使用任 何具有适用于本文所述化合物研磨坯料的自支承、延展性、可固化特性的材料。现在更加详细地描述多种潜在合适的SMC材料。关于上述参考文献中描述的可硬化组合物，硬化(例如固化)之前的高延展性性 质(优选加热不超过室温或体温)与硬化后的高强度(优选为例如至少约25MPa的弯曲 强度)的独特组合可为预成形化合物牙研磨坯料提供许多潜在的优点。例如，具有充分延 展性的预成形化合物牙研磨坯料可有利于在研磨前形成所需研磨坯料形状，或有利于在 配合过程中将研磨或未研磨的坯料配合到预备的牙齿表面上。由于所述组合物是可硬化 的，因此如果需要，调节的外部形状还可被永久保留下来。如上所述，用于本文所述SMC材 料的有用的可硬化组合物可包括(例如)可聚合蜡、可硬化有机材料(填充或未填充的) 等。一些潜在合适的可硬化组合物可包括下列参考文献中所述的那些0Xman等人的美 国专利No. 5，403，188 ；Volkel等人的美国专利No. 6，057，383 ；以及Sun等人的美国专利 No. 6，799，969。上述SMC材料可包括包括结晶组分的树脂体系、大于60重量％的填料体系(优 选大于70重量％的填料体系)、以及引发剂体系，其中可硬化组合物表现出充分的延展性， 以在优选约15°C至38°的温度下(更优选约20°C至38°C，其中涵盖了通常的室温和体温)形成到预备的牙齿上。在一些实施例中，无需将该可硬化组合物加热超过体温(或甚至在 大约室温下)便可获得本文论述的延展性。可硬化组合物的至少一部分填料体系可包括粒子填料。在此及其它各实施例中， 如果填料体系包括纤维，则基于组合物的总重量而言，纤维的含量可小于20重量％。结晶组分可提供帮助维持自支承第一形状的形态。该形态包括可为三维网络(连 续或不连续的)结构的非共价结构。如果需要，结晶组分可包括一种或多种反应性基团，以 提供用于聚合或交联的位点。如果这种结晶组分不存在或者不包括反应性基团，或者任选 地如果结晶组分存在并且包括反应性基团，则这种反应位点可由另一种树脂组分提供，例 如烯键式不饱和组分。因此，对于某些实施例来说，树脂体系包括至少一种烯键式不饱和组分。烯键式不 饱和组分可选自单_、双-或聚-丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、不饱和酰胺、乙烯基化合物(包 括乙烯氧基化合物)以及它们的组合。该烯键式不饱和组分可为结晶组分或非结晶组分。结晶组分可包括聚酯、聚醚、聚烯烃、聚硫醚、聚芳基亚烷基、聚硅烷、聚酰胺、聚 氨酯、或它们的组合物。结晶组分可以包括含有伯羟基末端基团的饱和直链脂族聚酯多元 醇。结晶组分可选地可以具有例如枝状、超支化或星形的结构。结晶组分可选地可以为具有可结晶侧基部分和以下通式的聚合材料(即，具有两 个或更多个重复单元的材料，因此包括低聚材料) 其中R 为氢或(CrC4)烷基，x 为--CH2--、--C(O)O--、--O-C(O)--、--C(O)-NH--、--HN-C (0) —、--0--、--NH--、-0-C (0) -NH_、-HN_C (0) -0-、一HN-C (0) -NH—、或一Si (CH3) 2—, m为聚合物中重复单元的数目(优选为2或更多)，并且n大得足以提供足够的侧链长和构 象来形成含有结晶畴或结晶区域的聚合物。作为结晶组分的替代或与其组合，可硬化组合物可以包括能够为组合物提供包括 非共价结构形态的填充剂，所述非共价结构可以是帮助保持第一形状的三维网络(连续或 不连续的)结构。在一些实施例中，该填料具有纳米观粒子，或该填料为具有纳米观粒子的 无机材料。为了强化非共价结构的形成，无机材料可以包括表面羟基。在一些实施例中，无 机材料包括热解法二氧化硅。在一些实施例中，除了树脂体系和引发剂体系外，该组合物还包括结晶组分，或包 括包括粒子填料(例如，微米大小的粒子填料、纳米观粒子填料、胶质或热解填料、预聚合 有机填料或它们中的任意组合)的填料体系，或者既包括结晶组分又包括填料体系。另外， 使用一种或多种表面活性剂还可增强这种非共价结构的形成，并且可任选地使用表面活性 剂体系。本文中的填料体系包括一种或多种填充剂，表面活性剂体系包括一种或多种表面 活性剂。另一可能实施例可包括可硬化组合物，该可硬化组合物包括树脂体系；填料体 系，其至少一部分为平均初始粒度不大于约50纳米(nm)的纳米观粒子的无机材料；表面活 性剂体系；以及引发剂体系。可硬化组合物可在约15°C至38°C的温度下表现出充分的延展 性以形成到预备的牙齿上。在具有表面活性剂体系和纳米观粒子的实施例中，树脂体系可包括至少一种烯键式不饱和组分，并且填料体系的含量大于50重量％。在其它实施例中，可硬化组合物可以包括树脂体系，所述树脂体系包括非结晶组 分，选自单_、双_或聚-丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、不饱和酰胺、乙烯基化合物以及它们的 组合；和结晶组分，选自聚酯、聚醚、聚烯烃、聚硫醚、聚芳基亚烷基化合物、聚硅烷、聚酰胺、 聚氨酯、具有可结晶侧基部分和以下通式的聚合材料(包括低聚材料) 其中R 为氢或(CfC4)烷基，X 为一CH2—、—C(0) 0—、一0_C(0) ―、一C(0) _NH— 、—HN-C (0) —、—0—、—NH—、或-0-C (0) -NH-、-HN-C (0) -0-、—HN-C (0) -NH—或一S i (CH3) 2-，m为聚合物中重复单元的数目(优选为2或更多)，并且n大得足以提供足够的侧链长 和构象来形成含有结晶畴或结晶区域以及它们的组合的聚合物。可固化组合物还可包括大 于约60重量％的填料体系和引发剂体系。可硬化组合物可在约15°C至38°C的温度下表现 出充分的延展性以形成到预备的牙齿上。如果填料体系包括纤维，则基于可硬化组合物的 总重量而言，纤维的含量可小于20重量％。在又一实施例中，可硬化组合物包括具有如下通式的结晶化合物的树脂体系 其中每个Q独立地包含聚酯链段、聚酰胺链段、聚氨酯链段、聚醚链段、或它们的 组合；填料体系；以及引发剂体系。所述SMC材料可包括有机凝胶因子(organogelator)和可用于多种牙科应用中的 可聚合组分。在一个实施例中，SMC材料包括可聚合组分、有机凝胶因子和结晶材料。在另一个 实施例中，SMC材料包括可硬化牙科用组合物，所述可硬化牙科用组合物包括可聚合组分、 有机凝胶因子和60%或更多的填料材料。在另一个实施例中，SMC材料包括可硬化牙科用 组合物，所述可硬化牙科用组合物包括可聚合组分、有机凝胶因子和填料材料(包含纳米 观粒子)。在另一个实施例中，SMC材料包括可硬化牙科用组合物，所述可硬化牙科用组合 物包括可聚合组分和可聚合有机凝胶因子。在某些实施例中，可硬化组合物可以是具有第一形状的可硬化、自支承(即自站 立)结构的形式。自支承结构具有足以重新形成第二形状的延展性，从而提供了装置的简 单定制，例如牙科假体装置的简单定制配合。一旦重新形成第二形状，所述组合物可以在标 准光聚合条件下使用(例如)自由基固化机理来硬化，以形成具有改善的机械性能的硬化 的组合物。明显地，对于本文所述组合物的某些实施例，硬化的结构不需要另外的镶面材 料。
在某些实施例中，可硬化组合物包括具有以下通式(式I)的有机凝胶因子 其中各M独立地为氢或聚合型基团；各X独立地为亚烷基、亚环烷基、亚芳基、亚芳 烃基(arenylene group)、或其组合，并且n为1至3。这些有机凝胶因子也由本发明提供。本文中，“有机凝胶因子”通常为低分子量有机化合物(通常不大于3000g/mol)， 其在溶解到有机流体中时形成三维网络结构，从而固定有机流体并且形成不可流动的凝 胶，当温度在所述混合物的凝胶化点上下变化时，所述凝胶表现出在液态和凝胶态之间的 热可逆转变。本文中，“可聚合组分”可包括一种或多种树脂，每种树脂可包括一种或多种单体、 低聚物、或可聚合聚合物。本文所述组合物具有许多潜在的应用，包括用于制备上述多种牙齿制品。这些应 用包括(但不限于)牙科修复体和牙科假体(包括(但不限于)暂时、中间/临时和持久 的牙冠和牙桥、镶嵌物、填补物、镶面、植入物、用于植入物的支座、桩核成形物、假牙、和人 造牙齿)以及牙印模托盘、矫正器具(例如保持器、防磨牙器(night guard))、矫正粘合剂、 牙齿复制品或夹板、颂面假体、和其他定制结构。图1示出化合物牙研磨坯料的侧面剖视图。通常，化合物牙研磨坯料100包括杆 102和主体104，所述主体104包括由内部材料106、外部材料108和外层110组成的体积。 牙研磨坯料100还可任选地包括标识物112，例如条形码或射频识别(RFID)标签。杆102可任选地被提供以在研磨或其他处理过程中支承坯料100，并且可成形为 配合到通过从坯料100选择性去除材料来使坯料100成形的研磨机或类似硬件的对应夹盘 或者其他支承体中。在一些实施例中，杆102可在研磨前固化以改善坯料100的机械支承。用于进行本文所述研磨的研磨机(未示出)可包括(例如)具有协作以在计算机 控制下研磨工件的臂和切削工具的计算机数控(“CNC”)研磨机。研磨通常是删减技术，因 为材料从块体中删减而不是增加。因此，可有利地使用近似于通常研磨形状的预切削工件 以减少在研磨工作过程中必须去除的材料的量，这可在研磨处理中降低材料成本或节省时 间。更具体地讲，在牙科环境中，可有利地使用预切削件(例如类牙内冠)而不是方块体来 开始研磨处理。因此，尽管图1中示出了特定的形状，但是应理解，作为本文所述坯料100， 可以使用多种形状和尺寸。例如，所述尺寸可根据靶修复物设计的对应尺寸来改变。例如， 所述形状可根据被置换或修补的牙齿类型或修复物的特定类型(例如牙桥、牙冠、镶嵌物、 填补物、镶面等)来改变。牙齿类型可包括(例如)白齿、前白齿、犬齿或门齿。对于牙桥 等，牙研磨坯料100的尺寸和大小可对应于多个相邻牙齿。各种研磨系统具有不同的自由 度(称为轴)。通常，可用的轴越多(例如4-轴研磨)，所得部件越准确。高速研磨系统是 市售的，并且可提供高生产量。另外，研磨系统可使用多种切削工具，并且研磨系统可包括 自动工具改变能力以使用多种切削工具来切削单一部件。在研磨牙科模型中，对于模型的 不同部分可调节精度。例如，牙齿顶部或咬合面可使用球磨机更快速和粗略地切削，预备
12的牙齿和牙边缘可使用更加精细和精确的工具来进行研磨。CNC研磨和其他研磨技术可用 于制造牙科模型、牙科模型组件、蜡型、包埋室、和其他牙科对象，它们中的任一种可由本文 所述的化合物牙研磨坯料来合适地塑造。另外，存在专业牙科研磨设备，例如来自Sirona Dental的Cerac系统。另一种用于本文所述的牙齿制备处理的有用研磨系统为复制研磨 系统，其允许将来自物理对象的三维形式人工或自动转移至研磨靶。更一般地说，本文使 用的“研磨”可以是指从工件去除材料的任意删减处理，包括研磨、抛光、受控蒸发、电火花 研磨(EDM)、通过水喷或激光的切削、或者任意其他切削、去除、成形或雕刻材料的方法。作 为可适用于本文所述的牙研磨坯料100的所有这些研磨系统旨在落入本文使用的术语“研 磨”的范围内。可由齿系的三维扫描、工作模型的三维扫描、CAD/CAM模型、或任意其他合适 源来提供对研磨系统的输入。主体104可具有适于容纳下文所述的内部材料106和外部材料108的任意形状和 尺寸，并且还可包括任选的外层110，如下面一般描述的。应理解，坯料100可被选择或制备 以匹配预定的牙齿尺寸，所述牙齿尺寸(例如)通过直接测定位点(修复物等将被制备用 于该位点)来确定。内部材料106可以是上述SMC材料中的任一种。内部材料106在牙研磨坯料内的 空间分布方式可基本上对应于天然牙齿结构中的牙质在由坯料100制备的固化和研磨的 牙齿制品中的分布。所述分布可根据牙齿(牙齿制品将被研磨用于该牙齿)的尺寸或类型 来改变。例如，对于修复物，所述分布可根据修复物是牙冠、牙桥、镶嵌物、填补物还是镶面 来改变。内部材料106可被选择以在由坯料100研磨的牙齿制品中实现与牙质相同或类似 的一种或多种光学性能。因此，例如，内部材料106可被选择以具有匹配牙质的半透明度、 颜色或色调，或者可被选择以在具有所需一种或多种光学性能的所得修复物中提供外观。 类似地，内部材料106可被选择以在由坯料100研磨的固化的牙齿制品中实现与牙质相同 或类似的一种或多种机械(即结构)性能。因此，例如，内部材料106可被选择以在普通 用途中支承牙齿结构，或者更一般地讲，为修复物的核心区域提供所需程度的抗断裂性、硬 度、柔韧性等。具体地讲，这些特性可被选择以在由坯料100制备的固化的牙齿制品中匹配 天然牙齿结构的对应机械性能。外部材料108可以是上述SMC材料中的任一种。外部材料108在牙研磨坯料内的 空间分布方式可基本上对应于天然牙齿结构中的牙釉质在由坯料100制备的固化和研磨 的牙齿制品中的分布。尽管该材料108的内表面由内部材料106的相配外表面限定，但是 外部材料108的外表面可适当地延伸以为所有表面上的研磨提供必要的缓冲。外部材料 108可任选地延伸至主体104的程度，因此从研磨坯料省略任何单独的外层110。外部材料 108的分布可根据牙齿(牙齿制品将被研磨用于该牙齿)的尺寸或类型来改变。例如，对 于修复物，所述分布可根据修复物是牙冠、牙桥、镶嵌物、填充物还是镶面来改变。外部材料 108可被选择以在由坯料100研磨的牙齿制品中实现与牙釉质相同或类似的一种或多种光 学性能。因此，例如，外部材料108可被选择以具有匹配牙釉质的半透明度、颜色或色调，或 者可被选择以在具有所需一种或多种光学性能的所得修复物中提供外观。类似地，外部材 料108可被选择以在由坯料100研磨的固化的牙齿制品中实现与牙釉质相同或类似的一种 或多种机械(即结构)性能。因此，例如，外部材料108可被选择以为修复物的外表面提供 所需的硬度、耐碎裂性、耐污性、耐磨性、光泽保持性等。具体地讲，这些特性可被选择以在由坯料100制备的固化的牙齿制品中匹配天然牙齿结构的对应机械性能。应理解，尽管可仔细地控制材料的分布以实现与天然牙齿结构中的牙釉质和牙质 的分布更精确对应的分布，但是该分布可根据具体SMC材料的能力来改变，以匹配被置换 的牙齿结构的美观和结构性能。因此，尽管所述分布在很大程度上应使外部材料108出现 在研磨的牙齿制品的外表面上，并使内部材料出现在研磨的牙齿制品的大部分体积内，但 是前面的描述不应该被解释为要求SMC材料在研磨坯料100中的分布与牙釉质和牙质在天 然牙齿结构中的分布之间精确匹配。可任选地提供外层110以起到任意种辅助功能。这可包括(例如)使坯料100成 形以便于抓握、包装或装运，以及在研磨前保护坯料的内部，以例如避免在堆叠或大范围温 度偏移的过程中产生不期望的变形。外层110可以是可研磨的，或者说可在研磨前从坯料 100去除。研磨坯料100可任选地包括标识物112。标识物112可以是条形码、RFID标签、或 者其他能够独特地标识坯料100或将坯料100与一种或多种性能关联的标识物。例如，标识 物112可以是坯料100的外表面上的条形码、序列号、或其他人可读或机可读标记。标识物 112还可以附连到坯料100的包装。另外或者作为替代，标识物112可包括物理地嵌入坯料 100内的RFID标签等。在后面的这些实施例中，RFID标签可设置在坯料的将通过研磨去除 的部分(例如外层110)中，或者RFID标签可设置在内部材料106内使得由坯料100制备 的修复物或其他牙齿制品携带RFID标签内的信息。在一个实施例中，标识物112可为坯料 100编码独特的识别号码。该号码可用于获得交叉参照该独特的号码的任意信息，所述信息 可包括关于SMC材料的空间分布、SMC材料或由其研磨的牙齿制品的尺寸、色调和类型的数 据、以及对于从研磨坯料100制备牙齿制品的牙科医生有用或者对于在研磨坯料100上操 作的机器(例如计算机控制研磨机)有用的任何其他数据。在另一方面，标识物112可直 接编码关于坯料的数据，例如批号、形状、储藏期限等。更一般地讲，任何对于处理或使用坯 料100有用的信息可被直接编码在标识物112内，或者可使用被编码在标识物112内的独 特的标识物来获得。应理解，标识物112可(另外或者作为替代)编码非独特的信息，所述 非独特的信息又用于获得坯料100的相关数据。上述的所有这些变型及组合旨在落入本公 开范围内。图2示出化合物牙研磨坯料的顶部剖视图。这种牙研磨坯料200可以是(例如) 图1的牙研磨坯料100，并且可以类似地包括杆202和主体204，所述主体204包括由内部 材料206、外部材料208和外层210组成的体积。如前所述，应理解，图2的示例性表述绝不 是限制本公开的范围。实际上，根据牙齿类型、牙齿尺寸、修复物类型、固化过程中的预期回 缩等，研磨坯料200可具有许多种形状、尺寸和材料分布。所有这些变型对于本领域普通技 术人员来说都是明显的，并且旨在落入本公开范围内。图3示出由图1的化合物牙研磨坯料100研磨的牙齿制品300。牙齿制品300 (其 可以是牙冠等)可具有由研磨坯料100的外部材料108研磨的外表面302。通常，外表面 302可匹配将被牙齿制品300置换的天然牙齿结构的牙釉质的外观和功能。可使用上述删 减研磨技术中的任一种来赋予外表面302适当形状。研磨坯料100的外部材料108的包层 304也是为了参照而示出的，尽管其并不形成图3中的结构的一部分。内部结构306可由 图1的研磨坯料100的内部材料106形成，并且通常可为牙齿制品300提供结构支承。尽管制品300的底部表面308被示出为平坦表面，但是应理解，通常，底部表面308将被成形 为匹配人齿系内将附连牙齿制品300的预备牙齿表面。图4示出由化合物牙研磨坯料制备牙齿制品的方法。如步骤402中所示，所述方法400可通过提供研磨坯料来开始。所述研磨坯料可以 是上述化合物SMC牙研磨坯料中的任一种。可使用上述标准中的任一种来选择研磨坯料， 包括(例如)所需修复物的形状、被修复的牙齿的尺寸、被修复的牙齿的类型以及光学特性 (例如颜色、色调、不透明度等)。这些标准可使用图像分析等来客观地确定，或者可在(例 如)患者就诊过程中由牙科专业人员主观地确定。在一个方面，可使用附接或印在研磨坯 料上的条形码、RFID标签或其他标识物来选择合适的研磨坯料。如步骤404中所示，可使研磨坯料变形。这可以是(例如)受控变形，以例如通过 使研磨坯料适应于特定牙齿形状或尺寸来使研磨坯料适应牙科患者的特定牙齿结构。作为 明显的优点，该技术可允许大范围的修复物和其他牙科手术所需要的研磨坯料类型明显减 少。变形可(例如)通过由牙科专业人员或技师直接人工变形来进行，或者可使用适于沿 着研磨坯料的维度(例如高度或宽度)施加递增变化的工具或机器来进行。如步骤406中所示，所述坯料可被部分固化。这可以包括(例如)固化以在研磨 过程中保持步骤404中施加的变形，或更一般地讲，固化坯料以为研磨做准备。这还可包括 部分空间固化，例如固化研磨坯料的杆或其他支承结构。应理解，这种中间固化步骤是任选 的，并且将取决于特定的研磨工序和使用的SMC材料、以及将制备的牙齿制品。如步骤408中所示，然后可使用上述研磨技术中的任一种来将研磨坯料研磨成牙 齿制品。如上面总体所述，研磨的牙齿制品可以是修复物(例如牙冠、牙桥、镶嵌物、填补 物、镶面等)以及置换天然齿系的任何其他牙齿制品。例如，本文所述的技术可适用于制备 假体，例如假牙或植入物。可适用于本文所述的牙研磨坯料的所有这些研磨系统旨在落入本文使用的术语 “研磨”的范围内，并且研磨处理可使用任意这些研磨系统。更一般地讲，本文使用的“研磨” 可以指任意删减处理，包括研磨、抛光、受控蒸发、电火花研磨(EDM)、通过水喷或激光的切 削、或者任意其他切削、去除、成形或雕刻材料的方法，除非明确提供不同的含义或从上下 文清楚可见不同的含义。可由使用(例如)任意合适的三维扫描系统对齿系的三维扫描、 加工模型(这也可由三维扫描来产生)的三维扫描、CAD/CAM模型(着也可衍生自三维扫 描)、或者任意其他合适的源来提供研磨系统的输入。还应理解，尽管研磨是数字删减技术 的一个例子，并且计算机控制研磨机是易于商购的数字删减装置，但是其他在计算机控制 下去除材料的技术也是已知的，并且可适用于用作本文所述的数字删减方法或系统。这包 括(例如)切削、削磨、刃磨、车床加工、研磨、砂光等。这些应用旨在落入本公开范围内。如步骤410中所示，研磨的牙齿制品可测试配合到患者齿系中的位点。这可直接 在患者的齿系上进行，或者可使用牙科模型、咬合架等来进行。可进行多次测试配合，此后 可进行人工调节或再研磨以调节咬合面配合度、邻面接触等。如步骤412中所示，一旦实现足够的配合度，所述制品可被固化至最终硬度。如步骤414中所示，例如通过使用任意数量的合适的牙科用粘合剂粘附制品，可 将研磨、成形并固化的制品永久性地附连到患者齿系中的靶位点。应理解，上述方法400只是示例性的。可进行任意数量的改变，并且可向所述方法400添加步骤或从所述方法400去除步骤。例如，在一个方面，整个牙齿制品可被保持在至 少部分未固化的状态下，直到所述制品被永久性地附连到靶位点为止。在另一方面，除了与 预备的牙齿表面相配的部分之外，整个制品可被完全固化，使得在相配表面处保留延展性 以实现更紧密的最终配合。在另一方面，所述制品可在研磨后被完全固化，随后使用牙科用 磨削工具按照常规方式来进行调节。所有这些变型对于本领域普通技术人员来说都是清楚 的，并且旨在落入本公开范围内。 尽管已经结合某些优选实施例公开了本发明，但是本领域普通技术人员将意识到 其他实施例，并且所有这些变型、改变和置换都旨在落入本公开范围内。因此，参照所附权 利要求来理解本发明，所述权利要求按照法律所允许的最广意义来解释。
权利要求
一种牙研磨坯料，其包含两种或更多种材料，所述两种或更多种材料为自支承、延展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种或更多种材料包括具有类似于牙质的一种或多种光学性能的内部材料以及具有类似于牙釉质的一种或多种光学性能的外部材料，所述内部材料和所述外部材料在所述牙研磨坯料内的空间分布方式基本上对应于天然牙齿结构中的牙质和牙釉质在固化和研磨的牙齿制品中的分布。
2.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其中所述固化和研磨的牙齿制品包括修复物。
3.根据权利要求2所述的牙研磨坯料，其中所述修复物包括牙冠、牙桥、镶嵌物和填补 物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其中所述天然牙齿结构包括具有预定尺寸的牙齿。
5.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其还包括附连到所述牙研磨坯料的条形码。
6.根据权利要求5所述的牙研磨坯料，其中所述条形码通过参照由所述牙研磨坯料制 备用于所述天然牙齿结构的牙齿制品的尺寸、色调和类型中的一种或多种来标识所述两种 或更多种材料的分布。
7.根据权利要求5所述的牙研磨坯料，其中所述条形码根据批号、形状和储藏期限中 的一种或多种来标识所述牙研磨坯料。
8.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其中所述两种或更多种材料包括抗断裂的内部 材料以及提供类似于牙釉质的一种或多种特性的外部材料。
9 根据权利要求8所述的牙研磨坯料，其中所述一种或多种特性包括耐碎裂性、耐污 性、耐磨性和光泽保持性中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括具有结晶 组分的树脂体系、填料体系和弓I发剂体系。
11.根据权利要求10所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括 树脂体系，其包含至少一种烯键式不饱和组分和结晶组分；大于60重量％的填料体系；以及 引发剂体系；其中所述SMC材料在约15°C至38°C的温度下表现出充分的延展性。
12.根据权利要求1所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括可聚合化 合物和有机凝胶因子。
13.根据权利要求12所述的牙研磨坯料，其中所述有机凝胶因子为可聚合有机凝胶因子。
14.一种牙研磨坯料，其包含两种或更多种材料，所述两种或更多种材料为自支承、延 展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种或更多种材料包括具有支承牙齿结构的一种或多 种机械性能的内部材料以及具有类似于牙釉质的一种或多种机械性能的外部材料，所述外 部材料在所述牙研磨坯料内的空间分布方式基本上对应于天然牙齿结构中的牙釉质在由 所述牙研磨坯料制备的固化和研磨的牙齿制品中的分布。
15.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述天然牙齿结构包括具有预定尺寸的 牙齿。
16.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其还包括附连到所述牙研磨坯料的条形码。
17.根据权利要求16所述的牙研磨坯料，其中所述条形码通过参照由所述牙研磨坯料 制备用于所述天然牙齿结构的牙齿制品的尺寸、色调和类型中的一种或多种来标识所述两 种或更多种材料的分布。
18.根据权利要求16所述的牙研磨坯料，其中所述条形码根据批号、形状和储藏期限 中的一种或多种来标识所述牙研磨坯料。
19.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述支承牙齿结构的一种或多种机械性 能包括抗断裂性。
20.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述类似于牙釉质的一种或多种机械性 能包括耐碎裂性、耐污性、耐磨性和光泽保持性中的一种或多种。
21.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括具有结 晶组分的树脂体系、填料体系和弓I发剂体系。
22.根据权利要求21所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括 树脂体系，其包含至少一种烯键式不饱和组分和结晶组分；大于60重量％的填料体系；以及 引发剂体系；其中所述SMC材料在约15°C至38°C的温度下表现出充分的延展性。
23.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述SMC材料中的至少一种包括可聚合 化合物和有机凝胶因子。
24.根据权利要求23所述的牙研磨坯料，其中所述有机凝胶因子为可聚合有机凝胶因子。
25.根据权利要求14所述的牙研磨坯料，其中所述固化和研磨的牙齿制品包括修复物。
26.根据权利要求25所述的牙研磨坯料，其中所述修复物包括牙冠、牙桥、镶嵌物和填 补物中的一种或多种。
27.一种方法，该方法包括提供牙研磨坯料，所述牙研磨坯料包含两种或更多种材料，所述两种或更多种材料为 自支承、延展性、可固化(SMC)材料，并且所述两种或更多种材料包括具有类似于牙质的一 种或多种性能的内部材料以及具有类似于牙釉质的一种或多种性能的外部材料，所述内部 材料和所述外部材料在所述牙研磨坯料内的空间分布使得由所述牙研磨坯料制备的牙齿 制品具有由所述外部材料形成的外表面以及基本上由所述内部材料形成的内部体积； 从所述牙研磨坯料研磨患者的特定牙齿结构的形状；以及 固化所述牙研磨坯料，以提供牙齿制品。
28.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括使所述牙研磨坯料变形，以使所述空 间分布适合于所述患者的特定牙齿结构。
29.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括使所述牙齿制品粘附到所述患者的齿 系内的位点。
30.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括在从所述牙研磨坯料研磨所述形状之 前部分固化所述牙研磨坯料。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述特定牙齿结构对应于选自门齿、犬齿、前臼齿和白齿的牙齿。
32.根据权利要求27所述的方法，其中研磨所述特定牙齿结构的形状包括研磨牙科修复物。
33.根据权利要求27所述的方法，其中所述SMC材料中的至少一种包括具有结晶组分 的树脂体系、填料体系和弓I发剂体系。
34.根据权利要求27所述的方法，其中所述SMC材料中的至少一种包括可聚合化合物 和有机凝胶因子。
全文摘要
本发明公开了一种牙研磨坯料，其由分布在坯料内的多种不同的自支承、延展性、可固化(SMC)材料形成，使得由所述坯料加工的牙齿制品在外观或功能方面十分类似于天然齿系。当处于未固化状态时，单一研磨坯料可适于配合多种不同的牙齿尺寸和形状，因此减少了制备大范围的可能的牙齿形状和尺寸所需要的研磨坯料类型的库存。
文档编号A61C5/10GK101878005SQ200880118358
公开日2010年11月3日 申请日期2008年11月18日 优先权日2007年11月28日
发明者奈穆尔·卡里姆, 苏米塔·B·米特拉 申请人:3M创新有限公司