CN103202771B - 热塑基聚合物粘合剂组分及其牙用方法和仪器 - Google Patents

Abstract

用于牙科的热塑基聚合物粘合剂包含：热塑性聚合物，和其他聚合物或添加剂，所述其他聚合物或添加剂包括当暴露于活化能时能够改变热塑基聚合物粘合剂的至少一种性能的至少一种残基、单体或预聚物。所述活化能可以是热能和/或声波能或超声波能。将牙科组件粘合到牙齿包括放置所述热塑基聚合物粘合剂在牙科组件和牙齿表面之间和迎着粘合剂挤压牙科组件，和，挤压的同时，施加活化能以导致其他聚合物或添加剂与热塑性聚合物的交联。

Description

热塑基聚合物粘合剂组分及其牙用方法和仪器

交叉引用相关案例

本申请要求2012年1月16日提交的美国临时专利申请No.61/586,980的优先权，其公开的内容全文结合在此引作参考。

技术领域

本发明大体上涉及用于牙科的热塑基聚合物粘合剂以及使用所述粘合剂的方法和仪器。

背景技术

牙科的临床医师凭借粘合剂和胶接剂来完成各种的牙科治疗。例如，牙科治疗可能需要间接修复的安装以便病人可以修复充分利用一个或多个牙齿。不同于在口中形成的直接修复，间接修复是在病人体外构造的。间接修复可包括镶嵌、贴胶、牙冠、贴面和桥接。完成构建后，通常借助于牙印模，临床医师必须安装间接修复。通过牙科用粘合剂或胶接剂所述修复物被固定至病人牙齿的一部分。虽然可拆卸的或临时的修复物是可行的，例如假牙，但是多数间接修复物需要永久的粘结到牙齿上。

牙科胶接剂还用于牙齿矫正术中。牙齿矫正术经常涉及将矫正器附在牙齿上，该矫正器施加作用力来移动牙齿。同样地，正畸器械是用于改善病人牙系的更正牙齿矫正术的重要元件。正畸器械包括支架或其他装置。以正畸支架为例来说，正牙医生可以使用粘合剂将正畸支架固定到病人的牙齿上和将弓丝(另一类型的正畸器械)嵌入到各个支架的槽中。该弓丝施加矫正作用力来强迫牙齿矫正地移到正确的位置。所用的粘合剂对实现正畸支架的全部优点至关重要。像支架一样，许多其他器械同样依赖粘合剂来实现它们所想要的功能。

因此，为了治疗人们设计了大量牙科胶接剂来将修复或正畸器械粘结到牙齿上。为此，牙科胶接剂包括各种树脂基粘合剂，其通过进行″固化″过程从而使粘合剂硬化并且将牙齿材料和修复物或矫正器两者粘结起来。所述固化过程一般是胶接剂内部组分的单向反应。例如，固化可以包括使胶接剂中的聚合物交联得以实现。通常固化过程是不可逆的。因此，虽然大部分胶接剂是挠性的以便应用到合适的表面上，但固化过程硬化了所述胶接剂从而使其持久。因为所述反应是不可逆的，所以胶接剂的硬度和完整性二者也许不会轻易地或方便地逆转。

因为修复物或器械放置的精度在医冶是否成功方面是一个重要的因素，所以所述单向性或不可逆性导致牙科治疗中的一些问题，特别是例如使用间接修复物和矫正器时。在这方面，万一临床医师导致修复物或矫正器错位，在不会导致病人不适或没有损害病人的牙齿的情况下，这些错位不可以轻易的更正。另外，万一修复物或矫正器在安装后几个月或几年后开裂或失效，除去故障部分不是一个简单的过程。相反地，胶接剂的持久性可能使得置换损坏的或故障的部分变得困难。另外，在一些需要临时性修复的情况中，除去使用胶接剂固定的修复物成为问题。

所述类型的胶接剂还有其他缺点。通常，错误的使用或固化胶接剂可能导致修复物或矫正器从牙齿上过早的脱落。例如，不充分的或过早的固化胶接剂可能导致胶接剂的机械稳定性和化学稳定性不足以经得起长期暴露在口腔环境中。因此，在治疗期间正畸支架或修复物可能最终从牙齿上脱落。临床医师需要注意修理在治疗中无意的断裂和这使得病人需要经常专程去医生的办公室。

还有其他缺陷，包括在固化期间开裂。再次，这促进了在治疗期间的粘结失败。以及，其他缺陷可能包括施用方法本身。可固化聚合物通常是粘性液态状化合物。取决于其粘度，所述聚合物可能难以涂覆或所述液态状化合物可能从其涂覆的表面上流掉。不论发生那一种情况，对于临床医师来说，可固化聚合物的低粘度液态特性可能导致施用问题。

替代的粘合剂包括热塑性聚合物，其可在正畸器械施用之前或期间进行加热。然而，所述材料在牙科的应用和使用所述材料的治疗方法还存在缺陷和限制。

因此，对热塑基聚合物粘合剂以及它们在牙科中应用的方法和仪器仍然存在需要。

发明内容

所述为了这些目的，在本发明的一个具体实施例中，用于牙科的热塑基聚合物粘合剂包含热塑性聚合物和其他聚合物或添加剂，其中所述其他聚合物或添加剂包含当暴露于活化能时可以使热塑基聚合物粘合剂的至少一个性能发生变化的至少一种残基(moiety)、单体或预聚合物。在一个具体实施例中，活化能/激活能是热能并且在预先确定的温度下所述其他聚合物或添加剂被活化。在一个具体实施例中，所述活化能另外地或替代地是声波能或超声波能。在一个具体实施例中，所述其他聚合物或添加剂另外地或替代地装在胶囊中，所述胶囊被设置成一施加活化能就释放所述其他聚合物或添加剂。在一个具体实施例中，热塑性聚合物另外或替代地选自包含聚酰胺、聚芳基酮、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯、聚烯烃、卤代聚烯烃、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、和聚苯硫醚的组。在一个具体实施例中，所述其他聚合物或添加剂另外或替代地是双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(BisGMA)、氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、或它们的衍生物。在一个具体实施例中，另外或替代地可以通过声波能或超声波能活化所述聚合物或添加剂。

在一个具体实施例中，将牙科组件粘结到牙齿的方法包含将热塑基聚合物粘合剂放置在牙科组件和牙齿的表面之间。热塑基聚合物粘合剂包含热塑性聚合物和其它聚合物或添加剂，其中所述其它聚合物或添加剂包含当暴露于活化能时可以使热塑基聚合物粘合剂的至少一个性能发生变化的至少一种残基、单体或预聚合物。该方法进一步地包含将牙科组件压于粘合剂上，和，挤压的同时向粘合剂的组分施加活化能来将热塑基聚合物粘合剂加热到至少预先确定的温度来使其他聚合物或添加剂与热塑性聚合物交联。

在一个具体实施例中，施加活化能包括将热塑基聚合物粘合剂加热到预先确定的温度。

在一个具体实施例中，热塑基聚合物粘合剂另外或替代地包括容纳其他聚合物或添加剂的胶囊，并且活化能将其他聚合物或添加剂从胶囊中释放出来。

在一个具体实施例中，正畸支架包括支架主体，所述支架主体包含被设置用于在其中容纳弓丝的弓丝槽；以及在支架主体的一个表面上的包括热塑基聚合物粘合剂的涂层，当热塑基聚合物粘合剂受热时该涂层粘结支架主体和牙齿的表面。

在一个具体实施例中，用于排龈程序的装置包含热塑基聚合物粘合剂。

在一个具体实施例中，用于将牙科组件固定至表面的系统包含包括热塑基聚合物粘合剂的层，该热塑基聚合物粘合剂放置在牙科组件和表面之间。该系统包括可拆卸接触牙科组件的构件和包括换能器部分，所述换能器部分与所述构件操作性连接并且被设置成传输机械振动经过所述构件和牙科组件达到所述层。

在一个具体实施例中，所述构件包括夹持部分，所述夹持部分包括一对相对的钳口，所述钳口设置成可拆卸的接触牙科组件。所述构件可能进一步地包括有效地与夹持部分配合的把手部分，并且换能器部分有效地与夹持部分和把手部分中至少一个配合。

在另一个具体实施例中，所述构件另外或替代地包括设定为从换能器部分传输机械振动能量的连接构件。所述构件可能进一步地包括位于连接构件一端的粘合层，其被设置成位于牙科组件和连接构件之间。粘合剂层可包括第二热塑基聚合物粘合剂，其包含第二热塑性聚合物，和第二附加的聚合物或添加剂，其中所述附加的聚合物或添加剂包含当暴露于第二活化能时可以使第二热塑基聚合物粘合剂的至少一个性能发生变化的至少一个残基、单体或预聚合物。第二热塑基聚合物粘合剂与用于牙科组件和表面之间的层的热塑基聚合物粘合剂的区别可能在于一种或多种热塑性聚合物和/或其他的聚合物或添加剂。换能器部分另外或替代地设定为与连接构件有效地配合。粘合剂层另外或替代地设置为与牙科组件可释放性接触以便从换能器传来的振动加热位于牙科组件和表面之间的包括热塑基聚合物粘合剂的层。

在一个具体实施例中，粘合剂层中的第二热塑基聚合物粘合剂另外或替代地具有比位于牙科组件和表面之间的热塑基聚合物粘合剂更高的熔融温度。

在一个具体实施例中，换能器部分另外或替代地设定为发射至少两种不同的声波能或超声波能。换能器部分可以设定为发射足够加热位于牙科组件和表面之间的热塑基聚合物粘合剂的第一声波能或超声波能和至少一种足够加热第二热塑基聚合物粘合剂的第二声波能或超声波能。

在一个具体实施例中，之前所述用于排龈程序的装置用来扩大牙龈缝。所述装置包含热塑基聚合物粘合剂和被设置为适合牙齿的包括热塑基聚合物粘合剂的管状壁或环状结构。所述结构设定为有效的与能量源配合，所述能量源能够施加能量到热塑基聚合物粘合剂以在将热塑基聚合物粘合剂嵌入槽中之前活化(例如加热)热塑基聚合物粘合剂。

在一个具体实施例中，所述管状的壁或环状结构限定了容纳热塑基聚合物粘合剂的通道。当所述结构放置在牙齿四周时，所述通道可以设定为与牙龈相连接。另外或替代地，热塑基聚合物粘合剂可以在通道中向所述槽的方向运动。

在一个具体实施例中，所述管状的壁或环状结构的一部分另外或替代地设定为与牙龈相接触和由热塑基聚合物粘合剂形成。

在一个具体实施例中，从牙齿排龈的方法包含向热塑基聚合物粘合剂施加能量，使聚合物粘合剂变形，将变形的聚合物粘合剂嵌入到牙龈槽中，和从牙龈槽除去嵌入的聚合物粘合剂以便提供扩大的槽。

本发明所述的和其他目标和优点将由附图和其附图说明来阐明的更加清晰。

附图说明

并入说明书并构成说明书一部分的附图图示了本发明的具体实施例并连同以上给出的本发明的一般说明和如下的详细说明一起用于解释本发明的各个方面。

图1是阐明双层薄片的本发明的具体实施例的正视图；

图2是图1中所示的具体实施例在安装位置的正视图；

图3是包括大量胶囊的层的一个具体实施例的剖视图；

图4是根据本发明另一个具体实施例的缩进装置的正视图；

图5是图4中所示的缩进装置的替代实施例的正视图。

图6是阐明用于正畸器械的除去和/或再附着装置的一个具体实施例的正视图；

图7是阐明图6所示装置的替代实施例的正视图；

图8是阐明用于正畸器械的除去和/或再附着的装置一个具体实施例的正视图；

图9是阐明用于正畸器械的除去和/或再附着的装置另一个具体实施例的正视图；和

图10是根据本发明的一个具体实施例的自锁正畸支架的透视图。

具体实施方式

为了解决现有用于牙科治疗的粘合剂和方法的缺点，根据本发明的具体实施例的热塑基聚合物粘合剂可以用来将牙科组件可逆的固定到牙齿上。作为本申请中使用的，牙科组件指的是用于修复、正畸、植入和/或牙髓学牙科的组件。举例来说，用于修复牙科的牙科组件包括间接修复，例如，而不限于镶嵌、贴胶、贴面和桥接。正畸器械包括但不限于正畸支架。如下详细描述，热塑基聚合物粘合剂具有可逆性。粘合剂的可逆特性可以调节或调整以便可逆性的水平是可控制的。另外，当遭遇预定大小的活化能时粘合剂的性能可能逐渐地或突然地变为不可逆的。

为了实现所述和其他目标，热塑基聚合物粘合剂包括至少一种热塑性聚合物。热塑性聚合物是在加热下能够软化或融化并且然后从加热状态进行冷却来硬化或结晶的聚合物，并且根据本发明的一些具体实施例，当聚合物受热时基本上进行物理变化，而不是化学变化。通常，粘度-温度关系是可逆的从而根据同样已知的聚合物的粘度变化与温度的关系可以重复加热然后冷却热塑性聚合物。粘合剂的热塑性聚合物可以是高结晶的、半结晶的，或完全地无定形的。示范性的热塑性聚合物可包括，但不限于聚酰胺、聚芳基酮、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯、聚烯烃(特别是卤代聚烯烃)、聚缩醛、聚丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)以及聚苯硫醚。这些聚合物的混合物和共聚物也可以使用。另外，可以使用如聚丙烯腈、纤维素醋酸酯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丁烯、聚醚醚酮、聚苯醚、和聚苯硫醚这样的聚合物。

根据本发明的具体实施例，热塑基聚合物粘合剂可以包括附加的聚合物或添加剂。虽然热塑基聚合物粘合剂中包含通常不经受化学变化的热塑性聚合物，但是将意识到在一些具体实施例中，化学变化可以是期望的。如下所述，附加的聚合物或添加剂可以促进所期望的化学变化。

在这方面，附加的聚合物或添加剂可以是聚合物主链的一部分或与所述热塑性聚合物反应。所述反应可以在粘合剂中产生化学变化。然而，临床医师可以控制反应或化学变化的时间。活化粘合剂可以包括将粘合剂暴露于预定阙值的活化能和/或持续预定数量的时间，例如，将粘合剂加热到预定的活化温度。当粘合剂处于低于活化温度的温度时，附加的聚合物或添加剂可以不显著地抑制热塑基聚合物粘合剂的可逆性。

从这个角度讲，热塑基聚合物粘合剂的至少一个性能在活化前维持至少一些可逆性。例如，在需要加热粘合剂到预定活化温度以活化附加的聚合物或添加剂的情况下，粘合剂的粘度在低于活化温度的温度范围内是可逆的。因此，活化能可用来在在没有活化粘合剂的情况下在导致可逆变化的温度范围内加热粘合剂，该温度范围上限为活化温度。例如，在活化所述粘合剂之前临床医师然后可以至少一次或重复地完全地逆化粘合剂的粘度，所述粘合剂的粘度对于加热和冷却的反应在各个加热/冷却循环中是相似的。有利地，临床医师然后可以在等于或低于预定活化温度下将牙科组件除去和再附着到牙齿上。因此，临床医师可以至少一次改正牙科组件最初的错位。

临床医师将牙科组件放对位置后，可以通过活化附加的聚合物或添加剂来诱导化学变化。粘合剂的性能变为至少部分地不可逆或一旦活化完全不可逆。如上所述，在一个具体实施例中活化粘合剂包括用活化能加热粘合剂到预定温度，在该预定温度或在其之上，粘合剂的性能发生变化。在粘合剂中产生的变化可能是不可逆的。例如，在活化附加的聚合物或添加剂之后，粘度-温度关系可能完全地消除。也就是说，活化后，温度变化时粘合剂显示出很少的粘度变化。然而，应当意识到，与其可逆性的完全消除，倒不如可逆性可完全地或至少部分地保持。

通常，活化包括有选择地将粘合剂暴露于活化能的源。活化能或触发器可以包括超声波能或另一种能源，例如，电磁辐射(例如，微波)或电能来加热组分到活化温度以上或可以包括环境化学中的变化，例如，但不限于PH值的变化或周围环境的离子强度的变化到超过或低于某一预定值。举例来说，活化能的源可以包括能够产生具有从约2千赫兹至约200千赫兹之间频率的声波能或超声波能的换能器，并且进一步举例来说，所述频率可以是从约20千赫兹至约80千赫兹之间。超声波能可以具有从约1μm到约200μm的振荡幅度和从约2至约20W/mm²的靶面的功率。

就附加的聚合物或添加剂而言，这些可以包括一种或多种其他不能显示出热塑性的聚合物。因此，热塑基聚合物粘合剂可以是热塑性聚合物和非热塑性聚合物的组分。在一个具体实施例中，例如，附加的聚合物或添加剂可以包括热固性聚合物。因此，所述粘合剂可以是热塑性和热固性聚合物的组分。在这种情况下，活化之后，粘合剂可以经历硬化或固化类型的反应，在所述反应中，热固性聚合物改变或转变粘合剂的粘度-温度的关系以致其不再是完全可逆的。

如上所述，在活化粘合剂之前，控制向粘合剂中加入附加的聚合物和添加剂的类型、数量、和方法来保持或较小改变热塑基聚合物粘合剂的可逆性。在这点上，附加的聚合物或添加剂可以包括特定的残基，所述残基与热塑性聚合物配合或混合来改变粘合剂在遭遇活化能时的性能。可以选择残基的类型和浓度来促进热塑性聚合物的特殊的反应或热塑性聚合物结构的变化。

在一个具体实施例中，附加的聚合物或添加剂可以包括发生树脂类化学反应的残基，例如，热固类化学反应，这导致自固化或通过光线固化。其他适合的反应性聚合物或添加剂可以包括引发剂或催化剂，它们可以活化热塑性聚合物主链上存在的官能团或活化热塑性聚合物组分的第二组分，这可以发生进一步的聚合和交联。举例来说，所述反应性聚合物或添加剂可以包括双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(BisGMA)、氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯，和/或它们的衍生物。

在一个具体实施例中，附加的聚合物或添加剂可以包括根据其对热塑性聚合物的链的亲和力选择的残基。例如，残基被活化后，所述残基可以与相邻的热塑性聚合物的链通过范德华力、氢键、或更强的化学键相互作用以预定方式来改变粘合剂的性能。在一个具体实施例中，通过接枝或无规共聚在热塑性聚合物的主链上添加一种或多种残基。通过粘合剂中的所述共聚物暴露于预定大小的活化能来活化一种或多种所述残基。在一个具体实施例中，所述残基可以是双官能的并且可以在活化时形成化学的和/或物理交联。

在一个具体实施例中，残基的浓度是足够产生所需要变化的数量，例如，浓度可以决定粘合剂在可逆性方面的变化程度或大小。举例来说，残基的量可以是仅仅百分之零点零几，例如，约0.01wt.％以上。然而，基本上需要更大的浓度，例如，高达约90wt.％。

除所述残基以外或作为所述残基的替代，附加的聚合物或添加剂可以包括包含与热塑性聚合物共聚的不饱和键的单体。然后在特定的时间活化所述单体来参与到交联反应中。举例来说，适合的单体包括但不限于，二丙烯酸酯；二甲基丙烯酸酯；和二烯，例如，丁二烯、异戊二烯、和氯丁二烯。另外，能够交联的残基可以以游离预聚合物的形式存在，其可以通过一种所需要的活化能来活化。示范性的预聚合物包括但不限于2，2-二(4(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基-丙氧基)-苯基)丙烷(Bis-GMA)、氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯(UDMA)、和三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMS)。此外或作为替换，所述单体可以包含功能性残基，功能性残基以与热塑性聚合物的无规、嵌段或交替共聚物的形式存在或者在热塑性聚合物上形成短的支链。

此外或作为替换，热塑基聚合物粘合剂的具体实施例可以包含附加的组分。例如，热塑基聚合物粘合剂包含填料，例如有机和/或无机物质的颗粒和纤维，例如，聚合物、玻璃、陶瓷(包括生物陶瓷)、和/或碳的颗粒和/或纤维。这些填料可以是惰性的或者与粘合剂的热塑性聚合物具有有限的反应性。

附加的组分还可以包括吸收特定活化能的填料材料。特定的吸收剂可以包括微波能吸收剂从而当粘合剂暴露于微波能时，吸收剂可以使粘合剂得到更好的加热。填料可以包括导电的微米或纳米尺寸的填料。另外，粘合剂中可能包括有机半导体，例如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、和它们的衍生物或混合物。或者，粘合剂中的热塑性聚合物可以是导电聚合物，例如丙交酯和吡咯的一种或多种共聚物。在施用电流期间，通过来自受热的导电填料的传导或直接地通过电流来加热粘合剂。附加的组分还可以包括那些在pH或离子环境中与粘合剂反应从而致使粘合剂在化学上发生变化的物质。

热塑基聚合物粘合剂还可另外地或替换地包含治疗剂，其包括但不限于，抗菌剂、氟化物释放剂、和防龋剂。应当意识到还有附加的填料或试剂，并且本发明的具体实施例不限制于任何具体的治疗剂。

在这点上，粘合剂的活化产生的化学变化影响粘合剂的性能。所述化学变化可以包括一种或多种以下改进或变化：与具体的牙齿材料的粘合强度、抗蠕变性、刚性、和仅涉及热塑性聚合物的针对温度变化的粘度响应的变化。为了粘合剂的特定运用，应当意识到所需要的化学变化可以促进所想要的特性的改善。例如，在需要粘合剂的可打磨性的情况下，相对于单独使用热塑性聚合物或有机/无机混合物，在活化后，所述附加的聚合物或添加剂可以赋予粘合剂极大改善的可打磨性。因此，在活化前，粘合剂在粘度上显示出可逆性，但是在活化后，粘合剂不显示出可逆的粘度性能。作为替代，粘合剂的可打磨性超过单独使用热塑性聚合物所能获得的程度。在修复应用中，例如，反应后的热塑基聚合物粘合剂可以用于需要美化表面光洁度的应用中。人们希望看到粘合剂具有多种改善以用于任何具体的应用。

在一个示范性的具体实施例中，尽管没有显示，热塑基聚合物粘合剂可以以单独、均一的层、涂层、片或棍的形式存在。然后，应当意识到所述层可以包含多个不同的根据本申请中公开的具体实施例的粘合剂层。例如，如图1和2所示，分层薄片110可以包括第一层112和第二层114，其中，第一层是第一热塑基聚合物粘合剂，第二层是第二热塑基聚合物粘合剂，第一层直接接触或粘合到第二层上。所述第一和第二层112、114可以由不同的热塑基聚合物粘合剂组成或包含不同的热塑基聚合物粘合剂。在这点上，第一粘合剂的热塑性聚合物和第二粘合剂的热塑性聚合物可以具有不同的分子量、具有不同的粘合性、具有其他不同的化学的和/或物理性能、和/或具有不同的填料用量，至名义上微小的潜在差别。

此外，层112、114中的一个或两者可以包含一种或多种所述附加的聚合物或添加剂，例如如上所述的残基、单体、和/或预聚合物。在这点上，每个层112和114可以设置成粘结到特定的表面上。也就是说可以选择附加的附加的聚合物或添加剂来增强与预定表面的粘结力。另外，在安装牙科组件期间层112、114中只有一个可被活化。然而，应当意识到活化层112和114两者可以在不同时间或同时有选择地被活化。

在所示的典型应用中，薄片110可位于修复物116和在牙齿120中制备的示范性的空腔118之间。相应地，第一层11可设置成2粘结到修复物116的表面，同时第二层114设置成粘结到牙质和/或牙釉质120。在例如通过施加超声波能加热薄片110的第一层112的粘结剂和/或第二层114的粘结剂后，修复物116安置或安装(如箭头121所示)在空腔118中。实施所述安装步骤的可同时施加能量。修复116物和空腔118在活化之前的粘结可以通过施加本申请中所述的能量来逆转。

决定修复物116位置合适后，可使用超声波能或另一种活化能活化层112和114中的一种或两种粘合剂。也就是说，如果不再需要或期望各个粘合剂的可逆性，施加活化能来活化所述的附加的附加的聚合物或添加剂中的一种可导致修复物116和牙齿120之间更加持久的粘结。由于分层薄片110的结构，刚一活化就可以调整层112及114和对应的表面之间粘合的粘合强度和其它所期望的特性。取决于粘合剂中的组分，除改善粘合强度之外，其他性能也可能同时改善。

在热塑性聚合物中混合附加的聚合物或添加剂的情况下，附加的聚合物或添加剂可以是包封在大量胶囊或其他空心容器中并且随后与热塑性聚合物混合。在附加的聚合物或添加剂自发与热塑性聚合物反应的情况下，这是有利的。通过这种方式，直到需要或必要，可将附加的聚合物或添加剂从热塑性聚合物中分离出来。

举例来说，如图3所示，在本发明的另一个具体实施例中，可将热塑基聚合物粘合剂倒入到包含一种或多种附加的聚合物或添加剂的大量胶囊122中，所述附加的聚合物或添加剂与热塑性聚合物反应或可以通过自固化机理单独反应和聚合或通过光或热固化机理反应和聚合。在一个具体实施例中，组分可以包括一种或多种所述附加的聚合物或添加剂。

胶囊122可以是具有附加的聚合物或添加剂的空心球形壳体或其他空心非球形壳体结构，即，核包封于壳体中。壳体材料可以具有与热塑性聚合物相同的成分或壳体材料可以由另一种材料组成，如，那些刚一暴露于活化能就粉碎、破裂、或融化的脆性材料。活化能可促使壳体上产生气孔或降解壳体材料来从胶囊122中释放出附加的聚合物或添加剂。在这方面，胶囊122可以同时包含当其暴露于预定大小或频率或其他阈值的活化能时促进胶囊122破裂的成分。在一个具体实施例中，通过施加特定的频率或功率大小的超声波能来使胶囊122破裂。

胶囊122可以是微米或纳米尺寸的胶囊以至可以包含在层124或另一个层中来用于牙医业或牙科的相关应用。因此，如上所述，胶囊122可以包含在薄片110中的层112、114中的一者或两者中。胶囊122存在足够的浓度以便起机械增强相的作用。这种增强作用可以在改变或不改变热塑基聚合物粘合剂的可逆性(例如，可逆的粘度-温度关系)的情况下实现。

取决于容纳在胶囊122中的附加的聚合物或添加剂，胶囊122的浓度可以是热塑基聚合物粘合剂的约0.1wt.％到约60wt.％。虽然参考文献报到了其中包含具有相同成分的胶囊122，应当意识到另一组或多组容纳不同反应成分的胶囊(没有显示)可分散在层124中以使得刚一破裂，不同的反应成分释放到层124中。进一步地，所述不同的胶囊可在不同的条件或在不同的活化能或在不同的活化能大小下活化。临床医师可以然后安排从各个的胶囊中释放出不同的成分的时间。

在活化后，热塑基聚合物粘合剂将因此可具有与树脂基聚合物的化学性质更加有关的其它性能。层124以热塑性和热固性能的混合为特征。例如，相对于仅仅本体热塑性聚合物或有机/无机混合相，活化的热塑基聚合物粘合剂可以具有改善的可打磨性。

继续参考图3，胶囊122可以布置在层124的表面上。该位置上的胶囊122的破裂可以改变包括所述表面在内的一定区域内的性能。另外，在层124与特定材料相接触的应用中，胶囊122可以包含改善与特定材料的粘合性的成分。例如，在层124与牙齿的牙质相相粘合的情况下，胶囊122可以包含能够扩散到所述牙质相的管状孔隙结构里的成分，所述成分同时还与层124的热塑性聚合物反应。因此，在粘合剂中的热塑性聚合物不能渗入牙质相的气孔中的情况下，胶囊122可以用来将具有所述性能的成分传输到层124和牙质之间的交界面。

如上所述，在合适的时间，可以选择性释放反应成分。举例来说，这时间可包括安装所述牙科组件期间。虽然显示胶囊122位于层124的表面上，但是本发明的具体实施例不局限于所示的结构。应当意识到胶囊122可以替换地或另外地分散在整个层124中，以使得胶囊122的破裂可以释放其包含的附加的聚合物或添加剂来大体上与整个层124反应。可选地，即使在胶囊122分散在整个层124中的情况下，附加的聚合物或添加剂优选地布置成迁移或扩散到层124的表面并且在那些表面处反应。例如，胶囊122可包含高疏水性树脂，该树脂能够迁移到层124的表面来增强一种或多种所述表面的性能，例如，可打磨性。此外，胶囊122可包含一种或多种残基，这些残基可以扩散到牙齿的牙质内部的细管中来进一步增强物理/化学固定性能。

为人们所公知的，在获得牙印模之前，排龈是必需的，而且是牙科治疗中牙冠或桥接准备中的一步。典型地，为了收缩牙龈，临床医师在牙齿周围的牙龈槽空间内装满排龈线材料。随后临床医师除去所述排龈线，这留下围绕牙齿扩大的空间。这个过程是困难的、沉闷的、和通常导致外伤和/或牙龈出血。

在一个本发明的具体实施例中，一种或多种所述定义的热塑基聚合物粘合剂可以用于排龈程序。举例来说，热塑基聚合物粘合剂可以包括聚酰胺、聚碳酸酯、和/或丙烯腈-丁二乙烯-苯乙烯树脂。所述热塑性聚合物组分可以是具有约1毫米直径的棍状(没有显示)的形式。将声源和超声源与所述棍相接触。从发射源发出的能量可以用来软化顶端的热塑性聚合物。软化后，棍子的尖端可以插入到牙龈槽中。可以重复这个步骤直到热塑性聚合物组分填满牙龈槽。不久之后，一般大概约5分钟，可以用牙科仪器从牙龈槽除去热塑性聚合物组分以便留下增大开口的槽(没有显示)。

在另一个例子中，如图4所示，本申请中描述的热塑基聚合物粘合剂形成环形结构或环130。环130可连接到声波或超声波能量源。在施加期间，来自能量源的能量软化环130的下部132以致其处于可变形状态。当处于可变形状态时，环130的下部132可插入到牙龈134和牙齿136之间的槽138中。随后(冷却到足以硬化之后，约5分钟后)用牙科仪器除去变形的环，于是留下了具有开口的槽138(没有显示)。

在另一个例子中，参考图5，帽状的装置140包括上部142和下部144。每个上部142和下部144限定出管状的空腔来套在牙齿(没有显示)上以用于排龈。装置140可以由橡胶制成。然而，上部142通常比下部144更硬。在一个具体实施例中，大量分离的、空心的通道146从上部142伸到下部144。空心通道146可装满了一种或多种本申请中所述的热塑基聚合物粘合剂。

在排龈程序期间，装置140可位于牙齿上，其中下部144可被推入来与牙龈相接触。将声源或超声源与装置140的上部142相接触。通过上部142施加能量可以促使热塑性聚合物软化从而将其从空心通道146推入到牙龈槽中来排龈。排龈程序可持续到将所有通道146中的热塑基聚合物粘合剂塞入槽中。在约5分钟之后，从槽中除去热塑基聚合物粘合剂，留下增大的开口(没有显示)。

在另一个具体实施例中，并且参考图6和7，装置10包括夹持部分12和与其有效通讯的换能器部分14，下文对它们详细描述。临床医师使用装置10除去通过热塑基聚合物粘合剂层18固定到表面20上的牙科组件16，例如正畸支架。粘合层18的表面20可由牙齿的牙釉质或牙质相来限定并且取决于组件16的类型或使用组件16的应用。例如，在组件16是正畸支架的情况下，表面20通常是牙齿上的牙釉质部分。被除去后，组件16可如本申请中公开的那样然后再附着到表面20上。

参考图6，装置10的尺寸大小和人手合适。如同这样，夹持部分12包括具有对应钳口26、28的相对的把手22、24，所述把手围绕着接合点30枢转。向彼此方向挤压把手22、24从而可产生钳口26、28的相似移动。钳口26、28可定位成接触到组件16相反的两侧。通过把手22、24上的挤压运动，对组件16施加挤压力。此外，钳口26、28的一个或两者之间的接触产生从换能器部分14通过组件16到层18的连续的机械轨迹。

在这方面，如图所示，换能器部分14可以有效地与把手22连接。换能器部分14可包括超声焊极和/或超声换能器，它们可以控制或产生声波和/或超声波振动和传输所述振动到夹持部分12。举例来说，换能器部分14能够产生具有从约2千赫兹至约200千赫兹之间频率的声波能或超声波能，并且进一步举例来说，所述频率可以是从约20千赫兹至约80千赫兹之间。超声波能可以具有从约1μm到约200μm的振荡幅度和从约2至约20W/mm²的靶面的功率。

虽然显示换能器部分14与把手22相固定或连接，应当意识到换能器部分14可位于另一个把手24上或在钳口26、28中的一个或两个上。其他位置和方向可以是理想的并且本发明的具体实施例不局限于附图中所示的换能器部分14和夹持部分12的相对位置。在这方面，只要有足够量的超声波能有选择地传输到层18，不限制换能器部分14的位置。

参考图6，装置10可用来除去预先通过层18固定到牙齿20的组件16。在这方面，钳口26、28可被带入到接触组件16的相反的两侧。通过钳口26、28向组件16施加压力使装置10和组件16之间产生摩擦接触。超声波能可以选择性的产生并且从换能器部分14通过一个或两个钳口26、28，通过夹持部分12和组件16之间的摩擦接触，通过组件16并传输到层18中。除去组件16可包括通过钳口26、28之间的摩擦接触朝向牙齿20用力推动组件16(如箭头32所示)从而至少一部分层18处于受压中。如上所述，发出的超声波能可局部地加热层18的热塑基聚合物粘合剂到足够的温度以在没有活化粘合剂的前提下减少热塑性聚合物的粘度或使其软化。

当至少层18的热塑性聚合物软化后，组件16可沿图6中箭头34的方向牵拉以使组件16从牙齿20脱黏或脱离。使用装置10牵拉组件16产生的拉伸应力可同时伴随向层18施加超声波能。拉伸应力和超声波能的结合可以促进组件16从表面20分离。应当意识到，分离理想地发生在层18和表面20之间的交界面。然而，本发明的具体实施例不局限于这个特定的分离位置。在这方面，同样应当意识到可存在所期望的使得层18在其内部完全分离的应用。在这种情况下，层18的部分可位于分离的组件16和牙齿20之上。或者，可以使层18在组件16和层18之间的交界面分离。在此情况下，层18随后留在表面20上。然而，在每个情况中，装置10有利地使得临床医师通过推动来施加压力然后牵拉层18或向其施加拉伸应力，与此同时选择性地将层18暴露于超声波能。

如此，在除去期间组件16未受到损伤。此外，在层18留在组件16上的情况下，通过施加超声波能，组件16借助于装置10可在另一个位置再附着到表面20上，同时将层18压挤在牙齿20上。有利地，因此在没有减弱层18的粘合强度的情况下，装置10允许临床医师调整组件16在牙齿20上的安置。根据上述步骤通过附着和分离组件16这可以带来组件16位置的多次调整。

获得组件16的矫正位置后，如上所述，装置10可用来活化热塑基聚合物粘合剂以更加持久地粘合组件16到牙齿上或导致化学反应以便改进所述层18的一种或多种其他性能。在这点上，可以减少或消除热塑基聚合物粘合剂的粘度-温度关系的可逆性。

在本发明一个具体实施例中，并且参考图7，其中相同的参考标号指代图6中相同的元件，装置40可以起到所述装置10相同的作用。特别地，例如，装置40可设置成对层18施加拉力或减去压力，同时引导超声波能至层18。为此，装置40可以是手持装置并且可包括夹持部分42和换能器部分14。夹持部分42可以包括相对的把手44、46和对应的相对的钳口48、50。把手44、46和钳口48、50在接合点52有效地连接起来。在把手44、46之间配置弹簧54。借助于所显示的构造，弹簧54可连续地施加力来使钳口48、50合拢。如所示，钳口48、50可以包括锯齿或牙齿56以加强组件16和装置40之间的摩擦接触。

在操作中，临床医师可以朝向彼此挤压把手44、46来挤压弹簧54。在钳口48、50相对于组件16的相反的两侧或部分定位后，临床医师可以松开把手44、46以使在弹簧54的作用力下钳口48、50摩擦地啮合组件16。

以所述有关装置10的类似方式，装置40可选择性地在层18上施加压力和拉伸应力，同时从换能器部分14向层18发射超声波能或使得层18暴露于从换能器部分14发射出的超声波能。有利地，拉力和超声波能的这种联合允许组件16从牙齿20除去或分离。如上所述，装置40用来将组件16贴上或再附着到牙齿20上。此外，装置40可以用来选择性地活化层18的热塑基聚合物粘合剂。

在本发明另一个具体实施例中，并且参考图8，其中相同标号指代图6和7中相同的元件，存在用于从牙齿20除去组件16和/或组件16再附着到牙齿20上的装置60。为此，装置60可包括换能器部分14和具有层64的连接构件62，其中层64上面包括热塑基聚合物粘合剂。换能器部分14有效地与连接构件62连接。举例来说，换能器部分14可通过螺纹66螺纹连接到具有对应螺纹的连接构件62上。在使连接构件62与牙齿20接触之前或之后，换能器部分14可螺纹连接到连接构件62上。通过在换能器部分14和连接构件62之间的所述连接，超声波能可以传到连接构件62。

如图8所示，粘合层64与在连接构件62一端的换能器部分14相对。层64的热塑基聚合物粘合剂不同于层18的热塑基聚合物粘合剂。组分之间的不同对用装置60除去和安置组件16有利。

特别地，在操作中，连接构件62可通过螺丝66固定到换能器部分14。然后使粘合层64与粘合在牙齿20的组件16接触。激活换能器部分14来产生例如具有第一频率和/或振幅的超声波能。通过所述的第一超声波能，加热和软化层64的热塑基聚合物粘合剂，但是粘合剂没有活化。在一个具体实施例中，第一声波或超声波能不足以活化层18的热塑基聚合物粘合剂。加热之后，关闭换能器部分14和允许粘合层64降温。刚一冷却，连接构件62通过粘合层64固定到组件16。

为了从牙齿20除去组件16，可重新激活换能器部分14。然而，调节换能器部分14以便产生频率和/或振幅不同于第一超声波能的第二超声波能。第二超声波能适合层18的热塑基聚合物粘合剂而不适合粘合层64的热塑基聚合物粘合剂。粘合层64可传导全部的或大多数的第二超声波能到层18，如上所述的那样，以加热层18。没有充分加热粘合层64，从而它不能足够软化。在一个具体实施例中，第二声波或超声波能不足以活化粘合层64的热塑基聚合物粘合剂。当充分加热和软化层18后，可从牙齿20牵拉组件16从而从牙齿20分离出组件16。

在分离步骤期间，分别推拉装置60来施加压力和拉伸应力到所述的层18上。特别地，例如，起初向牙齿20推动装置60，同时激活换能器部分14产生第二超声波能。在一个具体实施例中，第一声波或超声波能在频率上与第二声波或超声波能不同。在一个具体实施例中，第一声波或超声波能在振幅上与第二声波或超声波能不同。

在充分加热层18后，可牵拉装置60以便将层18置于张力下以使其处于软化状态时从牙齿20分离出来。在一个具体实施例中，层18的热塑性聚合物具有比粘合剂层64的热塑性聚合物更低的软化温度。组件16在分离后可通过反转分别施加到粘合层64和层18上的第一和第二超声波能的顺序来再附着到牙齿20上。再附着到牙齿20后，如上所述，层18可被活化来提供牙齿20和组件16之间更加持久的粘合或者来改进层18的其它属性。

在图8所示具体实施例的替换实施例中，图9所示的连接构件62包括凹槽或凹部68，其用来容纳换能器部分14的弹簧锁机构70。应当意识到，凹部68和弹簧锁机构70相反的结构同样可预期。弹簧锁机构70与凹部68共操作地运行允许连接构件62和换能器部分14之间迅速、方便的机械连接。因此，在治疗期间，当需要快速脱黏和再附着多个如支架的组件16并且随后活化热塑基聚合物粘合剂时，临床医师通过使用本发明的具体实施例可以节省大量时间。

在本发明的另一个具体实施例中，如本申请中所述的热塑基聚合物粘合剂被设置用来如上简短描述的协力将正畸支架粘合到牙齿上。正畸支架在本技术领域是已知的和包括美国专利No.8,033,824公开的正畸支架，其全文结合在此引作参考。图10显示了一个正畸支架的例子。

参考图10，正畸支架80包括支架主体82和绑扎滑片84，其可滑动地与支架主体82接合。支架主体82包括弓丝槽86，其适合容纳用于向牙齿施加矫正力的弓丝88(模型显示的)。当安装到病人下颌的牙齿的表面时，支架主体82具有舌侧90、咬合侧92、牙龈侧94、中间侧96、远侧98和唇侧100。在一个具体实施例中，支架主体82的舌侧90可设置成连同本申请中公开的热塑性聚合物组分固定到牙齿上。应当意识到，支架80的舌侧90可进一步地设置限定连接基座的衬垫102，该基座固定到牙齿的表面上(图6中标记的)。在这一情况下，本申请中公开的热塑基聚合物粘合剂以位于衬垫102和牙齿20之间的涂层的形式存在并且所述涂层被设置成坚固地将支架80粘合在其上以用于牙矫正术。虽然显示正畸支架80包含绑扎滑片84，但是人们公知正畸支架不必包括绑扎构件。在这点上，应当意识到本发明的具体实施例不限于包括绑扎构件的支架。

如图所示，根据本申请中公开的具体实施例中的热塑基聚合物粘合剂以位于衬垫102上的涂层104的形式存在。举例来说，在安装之前，例如在正畸支架80制造过程中，涂层104可通过在衬垫102上喷涂热塑基聚合物粘合剂形成。因此涂层104可以工业化应用。有利地，该结构使临床医师不需要在安装支架80之前施加任何胶接剂到牙齿或支架上，从而简化了用来矫正病人咬合不正的支架的安装。然而，本发明的具体实施例不限于工业化应用的涂层。

临床医师可以根据需要替换地施加涂层104到衬垫102或支架80上。例如，其他方法可包括在衬垫102上浸渍或刷涂包含热塑基聚合物粘合剂的材料层。在又一个替代实施例中，热塑基聚合物粘合剂以单独的薄片或棒(没有显示)的形式存在，在支架80安装在牙齿之前其通过声波或超声波粘合到衬垫102或在支架80安装在病人牙齿上的期间所述薄片或棒可夹到衬垫102和牙齿20之间。根据本申请中公开的一种方法，牙齿20、热塑基聚合物粘合剂和衬垫102之间的粘合随后基本上同时形成。

在一个具体实施例中，作为如上所述超声波能或其他能源的应用的替换，一种或两种热塑基聚合物粘合剂和衬垫102和/或牙齿20之间的粘合可以通过以足以加热聚合物的功率传递经过粘合剂的电流的方式实现。然后加热可以是电阻加热的结果，例如焦耳加热。通常，电流可流过聚合物本身或通过混合入热塑性聚合物的如上所述的导电性填料。在任何方面，电流可以使粘合剂软化。

在充分软化后，热塑基聚合物粘合剂可粘合到牙齿20和/或支架80上。典型地，通过挤压支架80的衬垫102和牙齿之间软化的组分来完成粘合。刚一冷却软化组分，支架80就变得足够坚固地粘合到牙齿上来用于牙矫正术。如上所述，热塑基聚合物粘合剂的加热和软化性能在活化之前是可逆的，从而支架80可根据需要除去和再附着以准确地将支架80定位在牙齿20上。因此，不论作为预先施加到支架80的涂层或由临床医师以薄片或棒状施加，如果支架80的初始安置不准确，热塑基聚合物粘合剂的使用允许临床医师超过一次可逆地附着和分离支架80。然而，当支架80被合适地定位后，就可如上所述的活化热塑基聚合物粘合剂。这样的活化可产生改善的粘合强度，或在其他所需要的性能方面的改善。然而，粘度随温度的可逆性可能减小或显著降低。

虽然通过各种具体实施例的描述来说明本发明和虽然详细描述了所述具体实施例，但是发明人的意图并不是限制或以任何方式限制所附权利要求的范围到所述细节。因此，其他的优点和改良对本领域技术人员来说是显而易见的。根据用户的需要和偏爱，本发明的各个特征可以单独的或任意组合的使用。

Claims (10)

1.一种用于排龈过程以扩大牙龈槽的装置，其特征在于，所述装置包含热塑基聚合物粘合剂以及管状壁或环形结构(130、140)，所述热塑基聚合物粘合剂包括：热塑性聚合物；以及附加的聚合物或添加剂，所述附加的聚合物或添加剂包括至少一种残基、单体或预聚物，当暴露于活化能时所述残基、单体或预聚物能够改变热塑基聚合物粘合剂的至少一种性能；所述管状壁或环形结构(130、140)被设置成套在牙齿上且包含所述热塑基聚合物粘合剂，所述结构(130、140)被设置成操作性地与能量源连接，所述能量源能够将能量施加到所述热塑基聚合物粘合剂以在将热塑基聚合物粘合剂嵌入槽中之前加热所述热塑基聚合物粘合剂。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述管状壁或环形结构(140)限定了容纳所述热塑基聚合物粘合剂的通道(146)，当所述结构(140)放置在牙齿四周时，所述通道(146)设置成与牙龈连通，其中所述热塑基聚合物粘合剂能够在所述通道(146)中朝向所述槽运动。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述管状壁或环形结构(130)的被设置成与牙龈接触的部分是由所述热塑基聚合物粘合剂形成。

4.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述活化能是热能并且在预先确定的温度下活化所述附加的聚合物或添加剂。

5.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述活化能是声波能或超声波能。

6.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述附加的聚合物或添加剂容纳在胶囊中，所述胶囊被设置成施加活化能时释放出所述附加的聚合物或添加剂。

7.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述附加的聚合物或添加剂能够改变所述热塑性聚合物或与所述热塑性聚合物反应以改变所述热塑性聚合物的粘合强度和可打磨性的至少其中之一。

8.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述附加的聚合物或添加剂包括能够扩散进入牙齿牙质相的管状结构的残基。

9.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中所述热塑性聚合物选自由聚酰胺、聚芳基酮、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯、聚烯烃、卤化聚烯烃、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚苯硫醚组成的组。

10.根据权利要求1至3中任一所述的装置，其中附加的聚合物或添加剂是双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(BisGMA)、氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、或它们的衍生物。