3Dプリンタで作った歯があなたを救う!

3Dプリンタで作った歯があなたを救う!

・3Dプリンターが歯科業界を変える!

 

設計図を座標でくみ上げ、実体化するプリント技術が立体化したのは1980年代のことです。 しかし初期の3Dプリンターには問題が多く、実用に耐えるものではなく普及には至りませんでした。 1990年代のメーカー各社が競うように進めた技術開発を経て、ようやく現在、さまざまな分野で3Dプリンターが新たな可能性を切り開くまでになったのです。

部品のひとつひとつを製造する工程を省略し、最初から完成品を作り上げられる3Dプリンターによって、医療分野、特に歯科業界には大きな影響が現れつつあります。

歯科業界に見る3Dプリンターの活用と可能性

ひとことに「3Dプリンター」と言っても、性能・機能によって使用用途は多種多様ですが、中には口腔外科で実際に使用されているような事例まであります。

CTスキャンで精密に抽出された患者の口腔データを元に3Dデータに変換し、上あごと下あごの模型を3Dプリンターで作成することが出来るのです。これが低価格の3Dプリンターでも可能ということですから、本当に驚きです。今後は、歯科医に行けば家庭用3Dプリンターが置いてあり、次の診察の時代には自分の模型が出来上がっているといったことが通常の時代になるかもしれません。

または、複数の素材を組み合わせて患者の口腔を完全再現し、インプラントなどの歯科器具を装着テストすること、失った歯を補うための義歯の型を作ることなどに運用されています。 今のところ3Dプリンターの歯科業界での活用は模型などに留まっており、実装には至っていません。 しかし、続々と世界中から発表されるこれらのアイデアが現実に普及すれば、これまでよりも格段に歯科装具の生産効率は向上し、コストも下げられるはずです。 CTスキャンから歯科治療に移り、すぐにインプラント義歯ができあがって即実装できる、そんな未来が、近々やって来る可能性もあるでしょう。 地道な手作業で行われてきた歯科装具の世界にも、ついに新しい技術の夜明けが訪れようとしているのです。

患者の口腔デザインを再現する光造形3Dプリンターについて

誰の目にも患者が持つ口腔環境の個性が見分けられるように作るアイテムが模型です。その素材には光の照射によって固くなる「光硬化性樹脂」が使用され、出力ピッチによって25ミクロン、50ミクロン、100ミクロンという薄い層を重ねて造形されます。 出力ピッチというのはプリントを重ねていく幅の厚みのことで、現在ではある程度その薄さを調整できるようになっています。 1ミクロンは1ミリメートルの1000分の1ですから、目に見えるか見えないかというほどの精度で造形を再現できる機能が搭載されているのです。

2000年代に入ってからの技術開発の進捗はさらに目覚ましく、世の中で話題になった3Dプリンターによる歯科装具の中には、虫歯の原因菌を死滅させる「絶対に虫歯にならない歯」などというアイテムもあります。 それも今のところ実装はされていませんが、これからの歯科業界にとって、3Dプリンターはなくてはならないものとなるでしょう。


3Dプリンターが歯科業界に与えている影響とは?
 

・1万円以下の歯列矯正

ニュージャージー工科大学の学生が3Dプリンターを使って、プラスチック製の歯の矯正器具を自作した。材料費は60ドル(約6800円)、歯の矯正も実際にうまく行った。創造力のある試みだ。

アモス・ダドリー(Amos Dudley)は中学生の頃、歯の矯正を行っていた。だが矯正器具をきちんと付けていなかったため、歯は少しずつ元の位置に戻ってしまった。

新しい矯正器具に数千ドルものお金を支払う気になれなかったので、デジタルデザイン専攻のダドリーは、矯正器具を自作してみることにした。

自身のブログでダドリーは、お金がなかったことと、大学にある高性能3Dプリンターが使えたという2つの事情が組み合わさって、この取り組みに至ったと説明している。

だが、完成までのプロセスは簡単ではなかった。ダドリーは歯の矯正方法について調べ、理想の歯並びから少しずつ逆算したいくつもの矯正器具の設計図を作成していった。その後は、材料費が比較的安価なプラスチックで一連の矯正器具を作成し、それらを装着して月日が流れるのを待った。

その結果、彼は最高のスマイルを手に入れた。


3Dプリンターで歯列矯正を格安DIYした理系大学生の話
 

・3Dプリンターで虫歯にならない歯ができる?

3Dプリンタを使用しての義歯製作は、今やさほど珍しい話ではない。だが、その義歯が“虫歯にならない歯”となると話は別だ。

人類にとって夢のような歯の実現、その裏には口腔内のバクテリアを99%殺菌できる抗菌プラスチックの開発があった。

虫歯の原因菌を死滅させる
3Dプリントの義歯

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オランダ、フローニンゲン大学のAndreas Herrmann博士は、高分子化学と生物工学の専門家。同校の歯科矯正部門のリーダーYijin Ren氏らと共に研究開発にあたった、3Dプリント製の歯が上の写真だ。

歯に触れただけで
虫歯菌が99%死滅

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Herrmann博士の研究を紹介した「New Scientist」によると、この画期的な義歯のカラクリが見えてくる。

既存の歯科用樹脂ポリマーの内部に、除菌・殺菌成分として抗菌剤や防腐剤にも使われる、第四級アンモニウム塩を埋め込んであるのだ。この素材に触れるだけで、バクテリアはほぼ死滅するというのだから、何やら聞いていて恐ろしくもなってくる。だが、Herrmann博士によれば「人間の細胞には影響を与えない」のだそう。

また、抗菌特性を調査する試験では、複数人の唾液を混ぜた中にサンプルを入れ、虫歯の原因菌のひとつミュータンス菌の活動を調べたところ、99%を死滅させることにも成功した。

現在、研磨剤が含まれる歯磨き粉との耐久性、および互換性をテストする段階で、「実用までにはさらなる臨床実験が必要」とHerrmann博士。しかしながら、この研究で歯科用樹脂の安全性が証明できれば、子どもの玩具や食品包装バッグなどへの応用も十分に考えられると「International Business Times」は、高い汎用性に期待を寄せる。

貧困地域の歯科医療に
革命を起こす?

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抗菌ポリマーの材料は容易に入手が可能で、さらに製造コストも現在のインプラント技術と比較してもはるかに安価に抑えることができると「Smithonian.com」は予測。定期的に歯科受診を受けることが難しい、低所得者層や歯科リソースが不足する地域での大きな需要が見込めると、将来的な可能性を示唆している。


3Dプリンタで作る「虫歯にならない歯」がすごい
 

・低コストで入れ歯ができる!

  

写真・図版
3Dプリンターで作った入れ歯の金属フレーム。これに歯を付ける=産業技術総合研究所

 3Dプリンターを使って金属製の入れ歯のフレームを作る手法を、産業技術総合研究所茨城県つくば市)などが開発した。専用のスキャナーで口の中の形状を測って精度の高い入れ歯を作ることができ、従来品の半分以下のコストで短期間ですむという。2年以内に公的医療保険の適用を受け、普及を目指す。

 産総研生体材料研究グループの岡崎義光・上級主任研究員らと歯科用合金メーカー「アイディエス」(東京)が3Dプリンターを使って、コバルトクロム合金の粉末をレーザー光で焼き重ねながら入れ歯のフレームを造る技術を開発した。これにセラミックス製の歯や樹脂製の歯茎を取り付ける。合金の粉末は4月、国の薬事承認を得た。


3Dプリンターで入れ歯作成 コスト、従来品の半分以下
 

・歯型づくりも25分で

 あなたの歯型、25分でつくります――。3Dプリンター世界大手の米ストラタシスの日本法人、ストラタシス・ジャパン(東京・中央)は5日、歯科矯正に使うマウスピースの製造サービスに同社のプリンターが採用されたと発表した。マウスピース製造に必要な歯型を3Dプリンターでつくることで、製造時間の短縮やコスト削減につながるという。

ストラタシスの3Dプリンターでつくった歯型(手前右)を型にして歯科矯正用のマウスピース(同左)を製造する。奥はインプラント用の歯科技工物(5日、東京・中央)
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ストラタシスの3Dプリンターでつくった歯型(手前右)を型にして歯科矯正用のマウスピース(同左)を製造する。奥はインプラント用の歯科技工物(5日、東京・中央)

 「3Dプリンターはさまざまな方法があるが、ほかに比べても圧倒的な生産性を実現できる」。同社社長の片山浩晶氏は東京都内での記者発表会で強調した。矯正用マウスピースをつくるための歯型は従来、患者の口から採った石こう製の歯型を歯科技工士が手で分解し、並べ直してつくっていた。同社のインクジェット方式のプリンターを使えば、従来の約4分の1の25分で歯型をつくれるようになる。

 歯科矯正装置を手がけるASOインターナショナル(東京・中央)がストラタシスのプリンターを新たに3台導入し、これでつくった歯型で樹脂製の透明なマウスピースの矯正装置を製造するサービスを4月に始める。プリンターで歯型を出力するための患者の歯の3Dデータは、歯科医院から送られてくる石こう型をASOでスキャンして作成する。マウスピースの製造コストを30%削減できるという。

 3Dデータは歯科医院で専用機器を使って直接口のなかをスキャンして作成し、ASOにデータだけ送ることも可能。

 ストラタシスは3Dプリンターを使って、航空機部品や医療機器などの少量生産の最終製品を製作する用途の拡大に注力している。歯科矯正装置向けの歯型などをつくる用途は米国などで実績があるが、国内では初という。


3Dプリンターで歯型づくり25分 米ストラタシスなど

【西明石駅から徒歩1分のめばえ歯科クリニック】



 
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