Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Dentalschiene bestehend aus einem Lagenverbund gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Dentalschiene gemäss Anspruch 13.

Stand der Technik

Dentalschienen sind als Gebisseinlagen für die verschiedensten Verwendungszwecke in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Sie werden in der Kieferorthopädie als Aufbeisssdüenen, Dehnplatten, Positionier- und Korrekturschienen usw. zur Korrektur geringfügiger Zahnfehlstellungen oder als sonstige aus der Mundhöhle herausnehmbare Behandlungsapparate eingesetzt. Dentalschienen können auch die Verlegung der Atemwege beim Schlafen verhindern und werden als interorale Protrusionsgeräte zum Verhindern des Schnarchens verwendet. Dentalschienen sind ebenfalls als Mundschutz bei sportlichen Betätigungen bekannt.

Zur Herstellung von rnehrschichtigen Dentalschienen sind Tiefziehverfahren allgemein bekannt Dabei werden mehrlagige Tiefziehfolien, bestehend aus thermoplastischen Elastomeren, erwärmt. Die erwärmten Tiefziehfolien werden in einem Tiefziehgerät über ein Hartmodell eines Gebisses tiefgezogen, ausgehärtet und anschliessend in Handarbeit nachbearbeitet Das Tiefziehen hat den Nachteil, dass sich die Folie nicht vollständig an Ecken und Vertiefungen des Harrmodells anlegen kann. So kommt es zwangsläufig zu Ungenauigkeiten des Negativabdrucks der Zähne an der Dentalschiene, welche auf dem Konzept des Tiefziehens beruhen. Zur Herstellung des Hart- modells muss zuerst ein Abdruck des Kiefers und/oder der Mundhöhle genommen werden. Der Abdruck wird mit einer aushärtbaren Gussmasse, beispielsweise Gips, ausgegossen.

Die Herstellung einer Dentalschiene gemäss dem Stand der Technik ist sehr aufwendig und arbeitsintensiv und bedarf komplexer Werkzeuge und Tiefziehgeräte. Aufgabe der Erfindung

Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die die vorliegende Erfindung initiierende Aufgabe eine Dentalschiene bestehend aus einem Schichtverbund vorzuschlagen, welche sich einfacher herstellen lässt ohne dass aufwendige beson- dere Formen und intensive Handarbeit notwendig wären. Noch ein Ziel der Erfindung ist es, dass die Herstellung einer Dentalschiene mit einem hohen Automatisierungsgrad erfolgt und die Präzision und Genauigkeit der Gebissabbildung verbessert wird.

Beschreibung

Eine Dentalschiene gemäss dem Stand der Technik besteht aus einem Lagenverbund umfassend wenigstens eine erste Lage mit einer ersten Härte, welche erste Lage den Zähnen eines Benutzers zugewandt ist und wenigstens eine zweite Lage, welche eine zweite Härte aufweist, welche grosser als die erste Härte ist und mit der ersten Lage verbunden ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Dentalschiene gemäss dem Stand der Technik dadurch, dass die erste Lage schichtweise mit einer additiven Fertigungs- vorrichtung aufgebaut ist und dass die zweite Lage durch schichtweise Applikation auf die erste Lage mit dieser vernetzbar ist oder durch einen Formschluss mechanisch mit der ersten Lage verbunden ist Die Dentalschiene gemäss der Erfindung hat den Vorteil, dass die erste Lage durch die Herstellung mit einer additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere mit einem SD-Drucker, hergestellt ist. Die Herstellung der ersten Lage in dünnen Schichten im um Bereich, ermöglicht es, dass ein Negativabdruck der Zähne mit höchster Genauigkeit herstellbar ist. Beim Tiefziehen von Folien auf ein Hartmodell könne die hohen Genauigkeiten _/ welche bei einer additiven Fertigung erreicht werden, nicht erzielt werden. Dies liegt daran, dass sich die Tiefziehfolie an Ecken und Kanten des Hartmodells nicht komplett anschmiegen kann. Ferner kann bei der erfindungsge- mässen Dentalschiene auf eine aufwendige und für den Benutzer der Dentalschiene unangenehme Abdrucknahme verzichtet werden. Vielmehr lässt sich als Vorlage zur Herstellung der ersten Lage ein 3D Foto von den Zähnen und der Mundhöhle des Benutzers erstellen.

Die zweite Lage besitzt weniger grosse Anforderungen an die Formgenauigkeit wie die erste Lage. In einer ersten Option wird die zweite Lage in mehreren Schichten auf die erste Lage nach deren Herstellung appliziert bzw. aufgebracht. Es werden so viele Schichten aufgebracht, bis die gewünschte Dicke der zweiten Lage erreicht ist. Voraussetzung für Funktion der Applikation ist, dass die verwendeten Kunststoffe der ersten und zweiten Lage miteinander vernetzbar sind, bevorzugt bei Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Vulkanisieren. Die Oberfläche der zweiten Lage kann nach Aushärtung der Verbindung bei Bedarf noch nachgearbeitet werden.

Falls sich die Materialien der ersten und zweiten Lage nicht miteinander vernetzen lassen, so kann die zweite Lage durch einen Formschluss mit der ersten Lage verbunden sein. Diese Verbindungsform hat den Vorteil, dass sich nahezu alle Materialien unab- hängig von ihrer chemischen Beschaffenheit verbinden lassen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Lage bei einer Verbindung unter Formschluss mit der ersten Lage durch Abfräsen eines Grundkörpers oder mit einer additiven Fertigungsvorrichtung hergestellt. Dadurch lassen sich die erste und die zweite Lage zuverlässig verbinden, wenn deren Kunststoffe nicht mit- einander vemetzbar sind. Anstatt den Grundkörper maschinell durch Abfräsen in die gewünschte Form zu bringen, lässt er sich auch manuell, beispielsweise durch Feilen und Schleifen, bearbeiten.

Damit zwischen die beiden Lagen beim Gebrauch der Den talschiene keine unerwünschten Stoffe, wie Ablagerungen und Verunreinigungen eindringen können, ist bevorzugt zwischen der ersten und der zweiten Schicht ein Dichtstoff vorgesehen. Denkbar sind als Dichtstoff elastische Werkstoffe, welche beim Zusammenfügen der ersten und zweiten Lage geringfügig komprimiert werden, um eine ausreichende Abdichtung zwischen den beiden Lagen zu erzielen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Lage bei einer vernetzbaren Verbindung mit der ersten Lage in Schichten auf gestrichen, aufgesprüht, auflarniniert oder mit einer additiven Fertigungsvorrichtung aufgebracht. Die zweite Lage, lässt sich durch die vorgeschlagenen Applikationsvarianten rasch aufbringen. Die geforderten Genauigkeitsansprüche an die Oberfläche der zweiten Lage werden bei diesen einfachen Applikationsverfahren trotzdem erreicht, insbesondere, wenn sie mit einer additiven Fertigungsvorrichtung aufgebracht wird. Für den Aufbau der ersten Lage haben sich Kunststoffe aus der Gruppe der Silikone, der thermoplastischen Polyurethane, der Acrylate oder der Polyurethane bewährt, da diese haltbar sind, in den geforderten Härtegraden vorhanden sind und in einem 3D-Drucker verarbeitbar sind.

Zweckmässigerweise ist die zweite Lage aus derselben Gruppe der Silikone, der thermoplastischen Polyurethane, der Acrylate oder der Polyurethane wie die erste Lage hergestellt. Daher lassen sich die erste und die zweite Lage vernetzen, da die Kunststoffe der ersten und zweiten Lage derart gewählt sind, dass sie miteinander vernetzbar sind.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Materialien aus welchen die erste und die zweite Lage hergestellt sind, unter UV-Licht Bestrahlung vernetzbar sind. Das UV-Licht aktiviert Katalysatoren, welche die Vernetzung in Gang setzen. Die so hergestellte Verbindung zwischen der ersten und zweiten Lage ist dauerhaft und sehr stabil. Ein unerwünschtes Lösen der beiden Lagen ist daher sicher vermieden. Denkbar ist es auch, dass die beiden Lagen vulkanisiert werden.

Dadurch, dass erste Erhebungen und/ oder Vertiefungen ausgebildet an der Oberfläche der ersten Lage, mit zweiten Erhebungen und/ oder Vertiefungen der zweiten Lage zur Bildung eines Formschlusses zusammenwirken, lassen sich die erste und zweite Lage auch dauerhaft und zuverlässig fest miteinander verbinden, wenn deren Materialien nicht miteinander vernetzbar sind. Das additive Fertigungsverfahren ermöglicht es, dass alle Erhebungs- bzw. Vertiefungsformen, sogar Hinterschnitte, welche für einen zuverlässigen Formschluss benötigt werden, herstellbar sind.

Zweckmässigerweise weist die weichere erste Lage eine Härte von Shore A 60 bis Shore A 80 auf und die härtere zweite Lage weist eine Härte von Shore D 75 bis Shore D 90 auf. Diese Härtebereiche haben sich bei Dentalschienen bewährt. Die Zähne können von der weicheren ersten Lage aufgenommen werden und die zweite Lage stabilisiert im beanspruchten Härtebereich die Dentalschiene ausreichend. Die verwendeten Kunststoffe sind in den beanspruchten Shore-Härten erhältlich bzw. durch Aushärten herstellbar.

Zweckmässigerweise ist die erste Lage und/ oder die zweite Lage mit antimikrobiellen und/ oder fluoridabgebenden Wirkstoffen versetzt. Dadurch hat die Dentalschiene den Vorteil, dass die Zähne während des Tragens der Dentalschiene gepflegt werden und vor mikrobiellem Angriff geschützt sind. Die Dentalschiene kann vielfältig verwendet werden, beispielsweise als eine Aufbeiss- schiene, eine Korrekturschiene zur Regulierung von Zahnfehlstellungen, ein Sportmundschutz oder als eine Mundeinlage zur Verminderung des Schnarchens. Die Herstellung wenigstens der ersten Lage mit einer additiven Fertigungsvorrichtung ist äus- serst flexibel und es können alle denkbaren Formen hergestellt werden, welche die Anforderungen der unterschiedlichen Einsatzzwecke von Dentalschienen erfüllen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dentalschiene bestehend aus einem Lagenverbund. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

- Schichtweises Herstellen einer ersten Lage mit einer ersten Härte mit einer additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere einem 3 D-Drucker, welche erste Lage den Zähnen eines Benutzers der Dentalschiene zugewandt ist,

- Applizieren, insbesondere Bestreichen, Besprühen oder Laininieren der ersten Lage mit Schichten einer zweiten Lage, welche Lage eine zweite grössere Härte als die erste Lage besitzt als eine erste Option oder

- Herstellung einer zweiten Lage, welche Lage eine zweite grössere Härte als die erste Lage besitzt, durch Abfräsen eines Grundkörpers oder durch schichtweisen Aufbau mit einer additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere einem 3 D- Drucker als eine zweite Option.

Durch Vorsehen der ersten und zweiten Option lässt sich die Dentalschiene mit den unterschiedlichsten Kunststoffen herstellen. Die Wahl der Kunststoffe ist nicht darauf beschränkt, dass sie miteinander vernetzbar sind, da die beiden Lage auch formschlüssig verbunden werden können. Die geforderte Formgenauigkeit, insbesondere von Dentalschienen zur Z-ihnkorrektur, können durch die mit einer additiven Fertigungsvorrich- tung hergestellten ersten Lage ohne Probleme erreicht werden und sogar überschritten werden. D.h. mit einem 3D-Drucker sind Abbildungsgenauigkeiten möglich, welche die Genauigkeitsanforderungen einer Dentalschiene übersteigen.

Ein weiterer Verfahrensschritt gemäss der ersten Option stellt das Aushärten der Dentalschiene und Vernetzen der ersten und zweiten Lage durch Bestrahlung mit UV-Licht oder Vulkanisieren oder Wärmeeinbringung dar. Durch das Vernetzen der Kunststoffe der ersten und zweiten Lage lässt sich eine stabile und dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Lagen herstellen. Die erhaltene Dentalschiene ist aus einem Verbundwerkstoff hergestellt, da die erste Lage die Anforderungen der Formgenauigkeit erfüllt und die zweite Lage die erforderliche Stabilität liefert

Wenn die erste und die zweite Lage sich nicht vernetzen lassen, so können sie form- schlüssig verbunden werden. Dazu ist das Ausformen von ersten Erhebungen und/ oder Vertiefungen ausgebildet an der Oberfläche der ersten Lage während des additiven Schichtauftragens notwendig. Diese ersten Erhebungen und/oder Vertiefungen können mit zweiten Erhebungen und/oder Vertiefungen an der zweiten Lage, welche während des additiven Schichtauftragens oder Fräsens bei Herstellung nach der zweiten Option ausgeformt werden, zusammenwirken. Die erste und zweite Lage lassen sich formschlüssig verbinden, indem die Erhebungen und Vertiefungen der ersten und zweiten Lage zusammenwirken.

Denkbar ist es jedoch auch, dass die zweite Lage auf die erste Lage, versehen mit den ersten Erhebungen und/ oder Vertiefungen, appliziert wird. Dadurch urnschliesst die zweite Lage die ersten Erhebungen und/oder die ersten Vertiefungen und beim Aushärten der zweiten Lage wird ein Formschluss zwischen der ersten und zweiten Lage gebildet. Die unterschiedlichen beschriebenen Verbindungsmöglichkeiten zwischen der ersten und der Zweiten Lage fuhren dazu, dass die unterschiedlichsten Kunststoffe, welche geeignete Eigenschaften für die Anwendung bei der Dentalschiene aufweisen, sich als erste und zweite Lage verbinden lassen.

Zweckmässigerweise wird zwischen die erste und die zweite Lage ein Dichtstoff aufgebracht, falls die zweite Lage durch ein additives Fertigungsverfahren oder durch Fräsen hergestellt wird. Dadurch Iässt sich der Übergang zwischen der ersten und der zweiten Lage abdichten und Bakterien und andere Veninreinigungen können nicht wischen die beiden Lagen eindringen. Als Dichtstoff ist auch jede Art von Klebstoff denkbar, durch die Verwendung eines Klebstoffes wird die bestehende formschlüssige Verbindung der beiden Lagen verstärkt.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Erfindung betrifft eine Dentalschiene aus einem Lagenverbund. Bevorzugt umfasst die Dentalschiene eine erste und zweite Lage. Die erste Lage ist den Zähnen des Benutzers zugewandt und ist weicher als die zweite Lage. Dadurch ist der Kontakt der Zähne mit der Dentalschiene für den Benutzer angenehmer und die Zähne können in der Den- talschiene leichter aufgenommen werden, wenn einzelne Zahnvertiefungen in der Dentalschiene vorgesehen sind. Die zweite Lage ist härtei als die erste Lage und gibt der Dentalschiene die notwendige Stabilität. Bei der Dentalschiene handelt es sich um ein Verbundmaterial, bei dem die unterschiedlichen Verbundmaterialien unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Bei der vorliegenden Dentalschiene führt und korrigiert die erste Lage die Zähne und die zweite Lage liefert die Verstärkung, damit die erste Lage während des Gebrauchs nicht zu stark nachgibt.

Die erste Lage wird in einer additiven Fertigungsvorrichtung schichtweise aufgebaut. Diese auch als 3D-Drucker bezeichnete Fertigungsvorrichtung ermöglicht es, dass jegliche Anforderungen an die Genauigkeit der Zahnvertiefungen an der ersten Lage um- setzbar und erfüllbar sind. Dadurch, dass horizontale Schichten mit Schichtdicken im um Bereich auftragbar sind, lässt sich eine Negativform eines Zahnes durch ein additives Fertigungsverfahren mit sehr hoher Genauigkeit herstellen. Die Anwendung des additiven Fertigungsverfahrens ermöglicht es, dass die Abdrucknahme mit einer Abformmasse, das Ausgiessen des Abdruckes mit einer aushärtbaren Gussmasse, das Herstellen eines Hartmodells und das Aufbringen von aushärtbaren Schichten auf das Hartmodell entfällt. Stattdessen wird mit einer 3D-Kamera ein Bild des Kiefers, der Zähne und/oder der Mundhöhle des Benutzers der Dentalschiene erstellt Das erhaltene 3D-Foto dient als Vorlage zur Herstellung der ersten Lage der Dentalschiene mit einem 3D-Drucker.

Das Kunststoffmaterial, welches in der additiven Fertigungsvorrichtung schichtweise verarbeitet wird, besitzt bevorzugt eine Härte von Shore A 60 bis Shore A 80. Der Kunststoff, welcher dem Aufbau der ersten Lage dient ist bevorzugt aus der Gruppe der Silikone, der thermoplastischen Polyurethane, der Acrylate oder der Polyurethane gewählt

Die zweite Lage kann in einer ersten Ausführungsform der Erfindung auf die fertig erstellte erste Lage in schichtweiser Applikation aufgebracht werden. Es werden so viele Schichten aufgebracht bis die zweite Lage die gewünschte Dicke besitzt Die Schichten können aufgestrichen, aufgesprüht oder aufhrniniert werden Bei der ersten Ausführungsform wird am Obergang der ersten Lage zu der zweiten Lage durch Vernetzung eine chemische Verbindung aufgebaut. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn die zweite Lage ebenfalls aus der der Gruppe der Silikone, der thermoplastischen Polyurethane, der Acrylate oder der Polyurethane gewählt ist, damit eine vernetzte Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Lage herstellbar ist. Die Verbindung der beiden Lagen kann beispielsweise durch Vulkanisieren oder durch Bestrahlen mit UV- Licht hergestellt oder verbessert werden. Dementsprechend müssen die Kunststoffe der beiden Lagen vulkanisierbar sein oder unter UV-Licht vernetzbar und aushärtbar sein.

Eine zweite Ausführungsform der Dentalschiene kommt zur Anwendung, wenn sich die Kunststoffe der ersten und zweiten Lage nicht oder nur schlecht vernetzen lassen. Bei der zweiten Ausführungsform werden die erste und die zweite Lage durch einen Formschluss mechanisch miteinander verbunden. Die zweite Lage kann daher als ein eigener Körper hergestellt werden, bevor die erste und die zweite Lage zusammengefügt werden. Die zweite Lage kann bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls mit einer additiven Fertigungsvorrichtung schichtweise hergestellt sein. Die zweite Lage kann auch aus einem Grundkörper ausgefräst sein. Zwischen der ersten und der zweiten Lage ist ein Dichtstoff vorgesehen, bevor die beiden Lagen zusammengefügt werden. Der Dichtstoff verhindert das Eindringen von Fremdkörpern und Verunreinigungen zwischen die beiden Lagen.

Zur Realisierung der formschlüssigen Verbindung werden bei der Herstellung der ers- ten und zweiten Lage Erhebungen und /oder Vertiefungen an beiden Lagen ausgebildet. Eine Erhebung der einen Lage kann dann in eine Vertiefung der andern Lage greifen, wodurch die erste und die zweite Lage miteinander mechanisch verbindbar sind.

Denkbar ist es auch, dass die zweite Lage auf die erste Lage appliziert wird, ohne dass sie mit der ersten Lage vernetzbar wäre. Die zweite Lage umgibt die Erhebungen der ersten Lage und bildet eine formschlüssige Verbindung mit der ersten Lage, wenn sie ausgehärtet ist.

Die zweite Lage besitzt in beiden Ausführungsformen eine grössere Härte als die erste Lage, damit eine stabile Dentalschiene realisiert ist, welche Zähne beispielsweise positionieren oder schützen kann. Bevorzugt ist es, wenn die zweite Lage eine Härte von Shore D 75 bis Shore D 90 aufweist.