CN105208964B - 具有非性线可压接正畸止动件的弓丝组件和制造方法 - Google Patents

Abstract

弓丝止动件限定了穿过该止动件的非线性路径，该非线性路径导致正畸止动件和正畸弓丝穿过该止动件的部分之间的弯矩。该弯矩由弓丝和止动件的弹性变形吸收，从而在所述止动件和所述弓丝之间产生可预测的摩擦接合，该摩擦接合可用来在包装、运输和在临床设置中进行操纵期间保持安装在弓丝上的止动件。穿过弓丝止动件的非线性路径可以通过非线性管状止动件来产生，或者通过止动件的合适的内部特征来产生。穿过止动件的该非线性路径可以被选择成使得该摩擦接合朝向弓丝的自由端最大，从而防止止动件从弓丝的自由端滑落，同时允许在患者治疗期间在口腔前部调节止动件。

Description

具有非性线可压接正畸止动件的弓丝组件和制造方法

技术领域

本公开涉及通常与牙齿安装的正畸托架结合地在正畸弓丝上使用的止动件，以治疗牙齿排列问题。更具体地说，本公开涉及限定了用于弓丝的非线性路径以使该弓丝上的滑动最小的止动件、结合有预先拧在弓丝上的这种止动件的弓丝组件以及制造结合有这种止动件的弓丝组件的方法。

背景技术

正畸治疗通常涉及施加机械力以将不正确定位的牙齿驱动到正确排列。正畸治疗的一个通用形式包括使用正畸托架，正畸托架一般通过粘附方式将托架直接结合至牙齿而固定至牙齿。然后将弹性弯曲的弓丝安置在托架的弓丝槽中以借助于托架向牙齿施加机械力。在传统的正畸治疗中，弓丝可以通过结扎丝或弹性带固定至托架，该结扎丝或弹性带能够限制弓丝和托架之间的相对运动。已经发现，弓丝相对于正畸托架的自由运动方便牙齿移动，而这正是正畸治疗的目的。研发了自结扎类型的托架以便消除在将弓丝固定至正畸托架时对丝或弹性结扎线的需要，并且允许弓丝和托架之间具有更大自由度的相对运动。

自结扎类型的托架包括活动罩，该活动罩选择性地关闭托架的弓丝槽，以将弓丝固定至托架，从而消除对结扎丝或弹性带的需要。该活动罩被打开以插入弓丝，然后关闭以便将弓丝保持在弓丝槽内。弓丝弹性变形而接合托架，力图恢复到其设计曲线，由此施加使牙齿随着时间而移动到正确位置的机械力。一旦被罩固定在弓丝槽中，弓丝在弓丝槽中横向自由移动，这方便牙齿在治疗期间运动。

增强弓丝相对于自结扎托架的运动自由度可导致弓丝从其预期安装位置不利地迁移。由舌头、口腔肌肉和咀嚼产生的不平衡力将弓丝横向移动通过托架的弓丝槽。该运动可以致使弓丝的自由端从附装至臼齿的托架中的一个托架突出并接触齿龈或面颊组织。由于该运动，弓丝的相反的自由端也可能变得从其托架脱落。弓丝的突出端会刺激齿龈或面颊肌肉。另外，正畸治疗由于弓丝从托架释放而中断。

使用若干传统技术来限制弓丝在托架槽中的运动，以防止弓丝从托架脱离并防止将力引导到一个或多个牙齿。一种技术是将弓丝通过可压接套筒(诸如小直径管)插入，然后通过该套筒定位在两个相邻托架之间而将弓丝定位在托架槽内。然后在固定位置将套筒固定(压接)至弓丝以形成止动件。套筒被构造成使得套筒不能在弓丝在横向方向上移动时越过弓丝或移动超过弓丝。这样，弓丝的最大运动被限制成略微小于相邻托架之间的距离的程度。该布置有效地防止了弓丝的自由端变成从口腔后部的臼齿脱落，同时允许弓丝相对托架自由运动。

在临床环境中使用止动件具有固有的复杂性。主要问题是它们的尺寸非常小。典型的止动件大约是正畸托架尺寸的10％到30％。用于止动件的管的直径经常为0.03”到0.04”，长度仅仅为0.08”。通常由牙医或牙医助手在诸如医务室之类的临床环境中将管安装在弓丝上。看见并操纵这些非常小的部件充满挑战，这些部件然后会在它们的自身重量作用下沿着弓丝自由滑动。这些小管可能会滑动到错误的治疗部位或者在被拧在弓丝上之后但在安装完成之前从弓丝完全滑落。当临场医生在单个丝上使用多个止动件并且必须在弓丝被放置在患者口腔内时控制止动件位置时会发生类似的复杂性。图2示出了安装在弓丝上的现有技术的止动件，其中该止动件如上所述那样沿着弓丝自由滑动。

公知的是提供具有预先安装在弓丝上的管(止动件)的组件。一个普通方法是将止动件抵靠弓丝变形(部分压接)(也称为“扁平化”)，从而限制滑动运动并由此防止止动件从弓丝掉落。由于弓丝一般在平坦平面中弯曲，在相对于弓丝平面P 90度的方向上将止动件扁平化是直观的，如图3所示。扁平化方法试图通过将管用力挤压在丝以在丝和止动件之间产生滑动摩擦，以横跨丝的宽度产生局部丝-止动件接触压力，如图4所示。

为了使扁平化工艺能够以临床上可接受的方式发挥作用，重要的是保持止动件和丝之间的摩擦量可控。如图4所示，由横跨丝的直径的扁平化止动件的压接压力产生摩擦。尽管止动件扁平化是一个简单的构思，但是制造经验表明丝和止动件的尺寸上的典型的小的变动都会导致止动件在丝上的摩擦发生巨大变化。摩擦的巨大变化导致一些止动件或者从弓丝掉落或者太紧而无法由临床医生容易地移动。使止动件变形的其它方法，诸如开口和预压接(如图5所示的局部缺口)或部分压接，都利用相同的一般现象(抵靠丝的宽度的压力)来在凹口或压接部位产生局部管-丝摩擦，因此遭受相同的不可接受的巨大摩擦变化。

扁平化止动件解决方案的另一个缺点是止动件和丝之间的摩擦在止动件沿着丝移动时改变。这是因为滑动摩擦由止动件和丝之间的小接触面积产生并且这些小接触在少量滑动量的情况下快速磨损。具有足够初始摩擦的止动件可能由于临床滑动调节而失去该摩擦。还观察到了滑动摩擦增大的情况，这可能是由于丝尺寸略微增加引起的(因为丝尺寸会在生产过程中在它们的公差范围内局部变化)。另外，止动件本身经常是软金属，并且磨损(软金属材料转移)会快速增加摩擦。从根本上说，这些问题是由于对止动件和丝之间的横跨丝的粗细尺寸引导的接触压力的已而产生的。该接触压力(以及所得到的摩擦)会由于它们接触区域中的小的尺寸变化而发生显著改变，而无论这种小的尺寸变化是由于局部磨损引起还是由于丝尺寸变化引起的。

需要有一种消除需要在现场将止动件组装到弓丝上的改进的弓丝组件。附加需要是放置在弓丝上的管在包装、运输和安装期间将可预测地保持在合适位置，但是容易被移动到期望位置以进行最终压接。

发明内容

弓丝止动件限定了穿过止动件的非线性路径，该非线性路径致使所述弓丝和止动件之间产生摩擦接合。穿过所述止动件的非线性路径被设计成增加所述弓丝和所述止动件之间的接触，以在弓丝穿过所述止动件时在弓丝上施加弯折。如在本申请中使用的，术语“弯折部”与“弯矩”同义，并且描述所述止动件和所述弓丝之间的不平衡接触的情形。根据所述弓丝和对应的止动件的结构特性，所得到的弯折部的应力可以由所述弓丝、所述止动件或这二者的组合的可逆变形(弯折)吸收。所述止动件和所述弓丝的尺寸和特性可以导致难以测量的弯折力，但是如下面更详细地描述的，这些弯折力在所述弓丝的不同弯曲部分处在所述止动件和所述弓丝之间的可变摩擦接合中是显而易见的。

弯折力由弓丝和止动件的弹性特性抵抗，并且导致所述止动件和所述弓丝之间的可预测的摩擦接合，该摩擦接合可用于在包装、运输和在临床设置时进行操纵期间保持安装在弓丝上的止动件。穿过弓丝止动件的非线性路径可以通过非线性管状止动件产生，或者可以通过止动件的合适的内部特征来产生。穿过所述止动件的非线性路径可以被选择成使得所述摩擦接合朝向所述弓丝的自由端最大，从而防止所述止动件从弓丝的自由端滑落。在一些实施方式中，摩擦接合朝向所述弓丝的中心(前部)最小，在该处，所述弓丝的弯曲部分与由所述止动件给予的弯折部最接近地匹配，从而在临床设置中的正畸治疗期间直接重新定位所述止动件。各种非线性止动件构造将在弓丝中给予期望的弯折部，并且包括弯曲的、弯折的、带凹窝的、对称的和不对称的构造。

在正畸治疗中使用若干类型的弓丝。普通的弓丝材料包括NiTi(镍钛)、不锈钢和诸如β钛之类的含有丝材料的非镍。NiTi合金可以包括1到10％的Cu、Co、Co、Nb、Pd或它们的组合。无镍β钛丝可以包括主要元素Ti、Mo、Zr和选自Sn、Al、Cr、V和Nb或它们的组合的0到5％的附加元素。弓丝一般是具有圆形、正方形或矩形横截面的实心金属。也使用其它类似的丝，这些丝可以包括绞合和编织的金属丝以及更新的聚合物、塑料、陶瓷和这些材料的组合。非金属材料可以与金属材料组合以产生复合弓丝。由这些材料构造而成的弓丝被设计成在它们所穿过的托架(以及相关的牙齿)上赋予预先确定的机械力。弓丝材料表现出显著的弹性特性，从而允许它们变形以穿过失准的安装在牙齿上的正畸托架并回复到它们变形之前的形状，从而在该过程中移动牙齿。如在该申请中使用的，术语“弓丝”旨在涵盖正畸弓丝，而不管构成弓丝的材料或它们的截面构造(无论是实心的、绞合的、圆形的、矩形的或正方形的)如何。如在该申请中使用的，弓丝明确地不限于由金属丝材料构成的正畸弓丝。

弓丝止动件被以与各种弓丝的相容的形状制成，因此以圆形、正方形和矩形横截面形状制造。止动件可以由无缝管件、焊接管件、剖分管件或带槽管件(例如在其圆周方向上不连续的管件)构成。管状止动件一般用锻造易延展金属制成。产生丝-止动件摩擦所需的扁平化、开口或压接变形来说需要延展性。软不锈钢金属经常用来构成正畸止动件。由于管材料一般比金属丝软，因此不希望使管变形的过程损坏大部分金属丝。然而，并不希望用于金属管的扁平化、压接和开口过程与非金属丝兼容。正畸止动件可以包括连续的圆形形状、正方形形状、矩形形状、更复杂或随意的横截面形状。正畸止动件可以由出于美观原因而被涂覆成牙齿颜色的其它非金属材料或金属材料构成。如在该申请中使用的，术语“止动件”被定义成涵盖正畸止动件而不管材料或截面构造如何。术语“管”和“套筒”交换地使用，并且是正畸“止动件”的两种形式。

所公开的制造方法包括在一个或多个止动件安装在弓丝上时使用一对模具使所述一个或多个止动件变形。所述弓丝在形成期间支撑所述止动件以限制对所述止动件的管状横截面的改变。相对弹性的弓丝不变形，但是止动件变形成非线性构造，该非线性构造通过在弓丝穿过止动件时强制所述弓丝略微弯折而“夹紧”弓丝。止动件的非线性形状可以被选择成在所述止动件和所述弓丝之间施加预先确定的摩擦接合。

附图说明

图1示出了具有两个止动件的弓丝，这两个止动件组装在该弓丝上以形成弓丝组件；

图2是正畸丝上的普通笔直管状止动件的图示；

图3图示了在弓丝上将管状止动件扁平化的普通的现有技术方法；

图4是现有技术的扁平化管状止动件的剖视图，图示了在弓丝上产生直径压力的管力；

图5是现有技术的带凹窝的管状止动件的剖视图，图示了由带凹窝的止动件在弓丝上产生的力；

图6是根据本公开的各方面的弓丝上的非线性管状止动件的图示；

图7是结合有非线性管状止动件的弓丝组件的剖视图，图示了在止动件内在弓丝上产生弯曲力的三点接触图案；

图8是根据本公开的各方面的用于形成非线性管状止动件和弓丝组件的方法的立体图示；

图9是根据本公开的各方面的用于非线性管状止动件和弓丝组件的另选方法的立体图示；

图10和图11是根据本公开的各方面的另选的非线性止动件构造的示意图；

图12是限定供弓丝穿过止动件的非线性路径的线性止动件的示意表示；以及

图13示出了具有两个止动件的弓丝，这两个止动件组装在弓丝上以便暴露于模具，该模具将给止动件赋予非线性构造。

具体实施方式

公开了用于可压接正畸止动件的非线性构造的若干实施方式。如在该申请中使用的，术语“非线性”是指“不是笔直的”，并且旨在涵盖赋予穿过止动件的弓丝弯折(弯矩)的任何止动件构造。位于止动件10的内表面上的接触点12强制弓丝20在穿过该止动件时弯折。可以在非线性止动件10的内表面上产生合适的特征而不弯折整个止动件，但是这些特征也可以由朝向止动件10c的中心轴线的突起14的具体图案来产生，如图12所示。另选的方案是将止动件的全部或一部分都弯折成非线性构造，例如具有合适半径的弯曲部分。在图6、图7和图10至图12中图示了落入该术语的含义内的具体设想的非线性构造。第一实施方式是这样的设计，该设计利用管中的纵向弯曲部分来产生弓丝上的滑动摩擦的可靠控制。如图6和图7所示，非线性止动件10安装在弓丝20上。可以将一个或多个非线性止动件10组装在弓丝上以产生如图1所示的弓丝组件30。

止动件的截面尺寸被选择成防止运动到正畸托架的槽内。为此，特意使管的尺寸大于与管一起使用的托架槽。例如，普通正畸托架槽的宽度标称尺寸为0.018”和0.022”，并且用于与具体托架一起使用的止动件外径(O.D.)值将大于这些槽的尺寸，如下面将更详细地讨论的。止动件10由限定中央通道的管状材料构成，该中央通道被选择成在弓丝20上滑动。结果，标称内径(或对于其它形状来说，次要尺寸)将略微大于弓丝20(止动件10将与该弓丝一起使用)的直径。

非线性止动件利用在一段丝抵靠一段管的至少一部分之间产生的弯矩而产生摩擦(参见图7和图10至图12)。弯矩的优点是其利用丝的固有柔性(以及较低程度地利用止动件)来产生更可预测和可重复的滑动摩擦。由弯矩产生的摩擦受到止动件和丝横截面尺寸的变动的影响大大减少，因此固有地更可预测。非线性止动件和弓丝之间的摩擦还不太可能由于安装或调整期间止动件在弓丝上的滑动而变化。

非线性止动件的增加优点是在设计上消除了管从弓丝端部掉落的问题。弓丝可以被描述为具有类似于图1中所示的倒U的形状。弓丝20的前部16具有比后端部分18大的曲率。描述弓丝20的弯曲部分的另一种方式是其在口腔的前部由较小曲率半径限定，而朝向弓丝20的自由端19则由较大曲率半径限定，自由端19朝向位于口腔的后部的臼齿延伸。弓丝弯曲部分不限于基于一个或多个半径的圆形弯曲部分，而是可以包括抛物线形、椭圆形和/或非球面形的弯曲部分。参考曲率半径的弯曲部分描述是讨论所设计的弓丝的弯曲部分与因弓丝穿过非线性止动件时施加在弓丝上的弯矩产生的弓丝的弯曲部分之间的差异的方便方式。在所公开的实施方式中，由所公开的止动件10、10a、10b和10c限定的非线性路径被选择成给予弓丝这样的弯折部，该弯折部的曲率半径小于最大曲率半径。该构造确保：在弓丝的具有最大曲率半径的后部区域(腿部)18处，止动件10、10a、10b、10c被构造成将弓丝20夹紧而不会滑落。另选的公开的止动件可以被构造成给予弓丝20这样的弯折部，该弯折部的曲率半径小于最小曲率半径，以确保即使在弓丝的前部16处(在该前部16处，曲率半径一般是最小的)在止动件10和弓丝10之间也存在至少一些摩擦接合。

重要的是需要注意，尽管大多数正畸弓丝如图1所示在平坦平面P中弯曲，但是其它弓丝具有位于两个垂直平面内的弯曲部分。这种复合弯曲的弓丝与所公开的非线性止动件是相容的，并且旨在由在本申请以及所附权利要求中使用的术语“弓丝”涵盖。

记住穿过止动件的非线性路径的期望属性，可以计算在弓丝20穿过止动件10时将在弓丝20上给予弯矩的止动件的尺寸和内部特征。相关变量是：弓丝20的材料、直径、截面形状和曲率以及止动件10的内部直径和长度。对于给定的任何一组变量，都将存在最小非线性度，该最小非线性度是确保在弓丝20穿过止动件10时止动件10给予弓丝20弯矩所需的。特别相关的是后部18(其可以被称为“腿部”)处弓丝的曲率。该非线性路径引起的弯矩的目标是确保止动件10、10a、10b、10c不会从弓丝20的后自由端19掉落。这需要至少在弓丝的后部18处在弓丝20和止动件10、10a、10b、10c之间需要最小摩擦接合。

所公开的非线性止动件10的一些实施方式的一个有利之处是，与弓丝20之间的摩擦接合随着弓丝的曲率减小而增加。当止动件的非线性度在与相关的弓丝20的曲率方向相同的方向上发生时最可能产生这种可变的摩擦接合。换句话说，随着弓丝20的曲率半径(在自由状态下)和由止动件10给予的弯折部的半径之间的差的增加，止动件10和弓丝20之间的摩擦接合也增加。这导致在弓丝20相对笔直的后部18(腿部)处止动件10和弓丝20之间的摩擦接合增加，而朝向口腔的前部弓丝的前部16上的摩擦接合减小，在此处，理想的是将止动件10重新定位在弓丝20上。具有所公开的非线性构造的止动件被防止从弓丝20的端部19掉落，并且在实践者所需的地方保持可动。该设计大大地减小了在处理和患者治疗期间止动件10从后部(后腿部18/自由端19)意外丢失的可能性。

相比于在弓丝上的直径相对点处产生摩擦接合的部分压接方法或现有技术扁平止动件(参见图3至图5)，所公开的非线性止动件10、10a、10b、10c被有意设计成在弓丝20和止动件10、10a、10b、10c之间产生纵向方向的弯矩，如图7和图10至图12所示。非线性止动件10导致在弓丝20上的纵向分开的点12处与弓丝20接触，以在弓丝20中给予弯矩。弯折部概念需要止动件10和弓丝20之间至少存在三个接触点12，其中两个接触点12被至少一个中间接触点12a分开。分开的接触点12将相对于中间接触点12a位于弓丝的相对侧，但是没有接触点在直径方向上相对。如图7和图10至图12所示，止动件10、10a、10b、10c与弓丝20之间的接触点12由非线性止动件限定，并且相对于彼此基本固定。由止动件10、10a、10b、10c施加的弯矩被弓丝20的弹性特性抵抗，从而产生可预测的摩擦接合。从图7和图10图至12可以清楚地看到，止动件10、10a、10b、10c和弓丝20之间的接触点12是纵向分开的，并且不是如在图4和图5中所示的扁平化或压接管方案一样直径相对。该构造降低了尺寸变动对止动件和弓丝之间的摩擦接合的影响。现有技术和当前公开的非线性止动件10、10a、10b、10c之间的一个显著不同通过比较图4和图5(两点接触/直径相对)与图7和图10图至12示出(多点接触/纵向分开/不是直径相对)。

根据该公开的非线性止动件10将在与合适的弓丝20一起使用时产生弯矩接触载荷状态。根据该公开的非线性止动件10将具有位于止动件10、10a、10b、10c的内表面上的至少三个基本固定的点12、12a，这三个固定的点被布置成与弓丝20同时接触，并且没有两个接触点是直径相对的。满足该要求的弯曲管形状能够成为如图6和图7所示的简单纵向半径，或者成为包含复合半径的复杂形状或具有不对称曲线设计的管(未示出)。图10和图11示出了非线性止动件构造，其中管状止动件10a、10b包括被布置成在弓丝20上提供必不可少的接触点12、12a和弯矩的两个或更多个笔直区段。图10示出了弯折的管状止动件10a，其中长度相同的两个区段以被选择成在弓丝20中产生期望弯矩的钝角相接。图11示出了其中三个区段以两个钝角相接的弯折的管状止动件10b。图11的非线性止动件10b与弓丝具有四个接触点，两个接触点12a位于弓丝的内侧，两个接触点12位于弓丝的外侧，其中任何两个接触的12、12a都不彼此直径相对。图7、图10和图11中所示的非线性止动件形状10、10a、10b是对称的，但是并不要求如此。弯曲形或分段的止动件可以是非对称的，并且仍然包括在穿过止动件10的弓丝20中引起弯矩所必需的多个接触点12、12a。一个简单的实施例是图10的两个区段的止动件，其中一个区段比另一个区段长。弯曲形状可以沿着管长度(内部直径和外部直径)或仅仅在内部之间上产生。

所公开的非线性止动件的一个方面是：在沿着止动件的任意给定点处由止动件限定的位于内部通道中的开口超过了弓丝横截面尺寸，而弓丝在止动件内部表面上的最少三个点之间的接触在止动件和弓丝之间产生了足以在止动件10和弓丝20之间引起摩擦接合的有意的弯矩。注意，目的是使在止动件10、10a、10b、10c和弓丝20之间给予的弯矩足以产生足够的摩擦，但是因为止动件的接触长度非常短并且负载较低，并不期望这些局部力给予足以超过弓丝的弹性范围的弯折力，超过弓丝弹性范围将使弓丝从其预期临床形状扭曲。

根据弓丝20和对应的止动件10的尺寸，弯矩可以使止动件10、弓丝20或者这两者发生弹性变形。无论哪个部件响应于弯矩而变形，结果都是在止动件10和弓丝20之间得到可预测的摩擦接合。

图12示出了通过止动件10c限定非线性路径的正畸止动件，同时止动件10c本身保持基本线性。凹窝14、14a伸入到止动件10c的内部以限定弓丝20在其穿过止动件10c的途中必须经过的三个接触点12、12a。两个凹窝14位于止动件10c的同一侧，而第三个凹窝14a位于另外两个凹窝14之间并且位于止动件10c的相反侧。止动件10c的内部内的这三个突起14、14a在弓丝20穿过止动件10c时在弓丝20上施加弯矩，从而在止动件10c和弓丝20之间产生可预测的摩擦接合。

适合于一个弓丝尺寸的非线性构造可能不适合于明显不同的弓丝尺寸。不同构造的弓丝可能需要具有特定非线性度以产生合适摩擦量的止动件(一个弯曲管可能并不是对所有丝尺寸都有效)。对于矩形丝(横截面宽度与丝高度不同)来说，弯曲止动件的取向可能改变所产生的摩擦量。在这种情况下，止动件的取向将比较重要。对于具有明显不同的弯折刚度或表面修整特性(例如不锈钢与NiTi)的丝来说，可能需要不同构造的止动件。

止动件一般是中空的、圆形易延展的金属，但是其它形状也是可行的。这些形状包括圆形、椭圆形、正方形、矩形的中空横截面，或者具有更复杂或不规则的几何形状。用作正畸丝上的止动件的管通常由锻造软化(退火)不锈钢制成。但是其它管制造方法(例如，铸造)也可以与所公开的非线性止动件相容。除了金属之外，其它材料也与所公开的非线性止动件相容，但是可能必须通过压接以外的手段进行永久固定(例如，对于聚合物管来说，胶接或热融合可能比压接更好地发挥作用)。

将参照图6中所示的弯曲非线性止动件10讨论制造方法。为了进行讨论，可以通过参照单个曲率半径来描述在管状止动件中引起的弯曲部分。由半径描述的弯曲部分暗示止动件中的对称的弯折部或弯曲部分。产生在弓丝中生成弯折部的合适摩擦所需的半径将是丝尺寸和曲率、管I.D.、尺寸和管长度的函数。公开了若干种方法来在管中产生合适的曲率或半径。一种方法是如图8和图13所示在弯曲模具40之间挤压具有预先确定的长度和横截面尺寸的选定的管状止动件10。这可以在止动件10被组装在弓丝20上的同时或在管状止动件独立于弓丝的情况下完成。图8和图13的模具挤压方法可以与图10和图11中所示的非线性止动件构造兼容。公开的第二方法是将滚压或成形元件50施加至止动件10的一侧，而止动件10的另一侧抵靠成形模具52、刚性基板、柔顺基板或另一个成形或滚压元件放置，如图9所示。所有这些组合都可以用来在管中产生弯曲部分，并且不论管是否位于丝上都能够使用。其它形成方法对本领域技术人员来说是容易想到的，并且所有这些方法都可以与所公开的非线性止动件兼容。

然而，如之前指出的，并非是由单个半径限定的对称弯曲部分的曲率可以仍然如预期那样用于根据该公开的非线性止动件。曲率中心歪向止动件的一端或另一端的非对称弯曲部分相对于对称的非线性止动件能够提供所公开的多个接触点和弯矩。所公开的制造方法可以被用来产生比图7、图10和图11中所公开的简单非线性构造更复杂的非线性构造。

生产所公开的非线性止动件的另一个方案是利用商业管形成技术制造具有合适弯曲部分的管件。可以以这种方式制造单个管。另外，可以生成具有期望非线性构造的连续或半连续的长度，并且将这些长度切割成合适的长度。

制造非线性弯曲的弓丝止动件的实验表明，所公开的止动件产生了与弓丝的可预测的且可重复的摩擦接合。实验还证明，非线性正畸止动件和最常用尺寸和形状的弓丝之间的可接受的摩擦接合能够利用仅仅如下两种尺寸的止动件材料和两种非线性弯曲构造来实现。“小”止动件适合于与0.013”、0.014”、0.16”和0.018”的圆丝一起使用。小止动件为0.080”长，具有0.032”的外部直径(OD)和0.020”的内部直径(ID)。“大”止动件适合于与0.016”、0.018”和0.020”的正方形丝和0.014”×0.025”、0.016”×0.022”、0.016”×0.025”、0.017”×0.025”、0.018”×0.025”和0.019”×0.0252”矩形丝一起使用。大止动件为0.080”长，具有0.042”的OD和0.032”的ID。

准备匹配模具组来形成小止动件和大止动件，而同时将止动件拧在相关的弓丝中的一个弓丝上，如图13所示。每个模具组包括圆柱形凸冲模40a和匹配的凹模具块40b，该凹模具块40b与凸冲模40a相对的凹柱表面，如图13所示。用于小管的模具组包括：凸冲模，该凸冲模具有测量值为0.710”的半径的形成表面；以及凹模具块，该凹模具块限定具有0.750”半径的表面。用于大管的模具组包括：凸冲模，该凸冲模具有测量值为0.960”的半径的形成表面；以及凹模具块，该凹模具块限定具有1.00”半径的表面。在导丝20上拧上两个止动件10，并且将这两个止动件10放置在凸模具40a和凹模具40b之间，如图13所示。然后将模具40a、40b以预定压力在弓丝组件上闭合，这将使止动件10形成有在弓丝穿过止动件时给予弯矩的弯曲部分。对所得到的非线性止动件10进行测试，以观察使止动件10在弓丝20的后部(后腿部)18和前部16相对于弓丝20移动需要的力有多大。

下面的表1示出了形成止动件并在相应的弓丝的后部处得到可接受的平均滑动力的“最小”模具压力。需要沿着弓丝长度指向的大约0.5磅的力的摩擦接合足以防止止动件在包装、运输和患者护理期间从弓丝滑落。因此，在左手栏示出了与弓丝的后部的最小摩擦接合，这在最小压力情况下具有重要意义。将看到，在弓丝的前部上移动止动件所需的滑动力总是低于在弓丝的后部上移动止动件所需的滑动力。注意，所形成的非线性止动件在弓丝的前部的摩擦接合的一致性由标准偏差来表示。

用于在弓丝上组装管的模具压力范围从以“最小”压力设定的挤压值获得的结果

表1

下表2示出了在止动件和弓丝的前部之间产生最大可接受摩擦接合的值的模具压力的实验结果，如右手栏中所示。该摩擦接合不能如此之大以致于妨碍弓丝组件的临床安装(这将需要沿着弓丝调整止动件的位置)。而且，与弓丝的前部的摩擦接合明显小于与弓丝的后部的摩擦接合。

从以“最大”压力设定的挤压值获得的结果

表2

这些结果证明，正畸止动件和弓丝之间的可预测的摩擦接合可以通过使用所公开的方法来限定穿过正畸止动件的非线性路径来实现。该非线性路径在止动件内产生接触点，该止动件在弓丝穿过该止动件时使弓丝弯折。与弓丝的前部和后部的摩擦接合的差证明，所形成的止动件是非线性的，并且非线性度与弓丝的弯曲部分相互作用以在止动件和弓丝之间产生摩擦接合的显著有利变动。结果表明，使用现实世界的部件和方法可实现始终有用的结果。出乎意料的是，利用仅仅两个止动件尺寸和仅两个模具组(一个模具组用于一个尺寸的止动件)就能够适应所有普通丝尺寸和形状。

如图12所示，以上讨论的实验是在弓丝被定位使得在与弓丝弯曲部分相同的平面中发生由止动件限定的任何非线性度的情况下执行的。通过位于与弓丝的弯曲部分相同的平面内的穿过止动件的非线性路径，止动件和弓丝之间的摩擦接合将根据弓丝的弯曲部分和施加在止动件内的弯矩的弯曲部分之间的差而变化。

排列由止动件施加的弯折的弯曲部分得到可变的摩擦接合，但是由止动件限定的非线性度和弓丝的弯曲部分之间的关系不是强制的。当由止动件限定的非线性度垂直于包含弓丝的弯曲部分的平面时，限定用于弓丝的非线性路径的止动件也将与弓丝产生有用且可重复的摩擦接合。这种止动件将沿着弯曲部分位于平坦平面内的弓丝的整个长度与弓丝具有相同的摩擦接合。该摩擦接合被将被选择成防止止动件在包装、运输和临床使用期间从弓丝掉落，同时还允许在患者护理期间容易进行调节。通过改变非线性路径的构造、施加在弓丝上得到的弯折以及其它变量，能够根据所公开的方法产生合适的摩擦接合。

可以预期到，当需要现场拧入管进行治疗时，可以直接使用所公开的非线性止动件。对于所使用的丝尺寸来说，将需要需要合适的管尺寸。还可以预期到，预先拧入在丝上的管将作为组件来出售。可以通过包括手工以及通过各种半自动或全自动过程的许多过程来产生丝上的管组件。

Claims (18)

1.一种用于正畸治疗的弓丝组件，该弓丝组件包括：

弯曲的弓丝，该弯曲的弓丝包括位于两个自由端之间的一段长度的弹性材料和沿着所述一段长度的弯曲部分，所述一段长度的弹性材料包括前部以及终止于所述两个自由端处的一对后部腿部，所述前部的弯曲部分至少部分地由第一曲率半径限定，并且所述后部腿部的弯曲部分至少部分地由比所述第一曲率半径大的第二曲率半径限定；以及

所述弓丝上的可压接止动件，该可压接止动件能沿着所述弓丝的所述一段长度移动，所述可压接止动件的内表面包括与所述弓丝接触的三个接触点，所述三个接触点中的两个接触点沿着所述弓丝纵向地间隔开，并且一个接触点位于所述三个接触点中的所述两个接触点的中间，

其中所述可压接止动件和所述弓丝之间的接触仅由所述三个接触点构成，并且所述三个接触点在所述后部腿部的处于所述可压接止动件内的一部分上赋予具有第三曲率半径的弯矩，所述第三曲率半径小于所述第二曲率半径，从而在所述可压接止动件和所述弓丝之间产生摩擦接合，该摩擦接合足以防止所述可压接止动件在受到等于所述可压接止动件的重量的力时在所述后部腿部上移动。

2.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弓丝的弯曲部分位于第一平面内，并且所述弯矩位于所述第一平面内并在弓丝的弯曲部分的方向上。

3.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弓丝的弯曲部分位于第一平面内，所述可压接止动件是具有弯曲部分的非线性管，所述可压接止动件的所述弯曲部分与所述弓丝位于相同的平面内，并且所述可压接止动件的所述弯曲部分由比限定所述弓丝的所述弯曲部分的任意半径小的半径来限定。

4.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述三个接触点中的所述两个接触点位于所述弓丝的一侧，并且所述三个接触点中的一个接触点位于所述弓丝的相反侧。

5.根据权利要求4所述的弓丝组件，其中所述弓丝的弯曲部分具有内侧和外侧，所述三个接触点中的所述两个接触点位于所述弓丝的弯曲部分的所述外侧，并且所述三个接触点中的一个接触点位于所述弓丝的弯曲部分的所述内侧。

6.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弯矩位于与包含所述弓丝的所述弯曲部分的平面垂直的平面内。

7.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述可压接止动件是具有开口端和在弓丝的弯曲部分的方向上相对于所述开口端偏移的中间部分的管。

8.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述可压接止动件和所述弓丝之间的摩擦接合根据所述弓丝的曲率而变化，其中所述可压接止动件和所述弓丝之间的摩擦接合随着所述弓丝的曲率半径而增加。

9.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弓丝由实心金属丝或呈绞合或编织构造的金属丝的组合构成。

10.根据权利要求9所述的弓丝组件，其中所述弓丝由选自由NiTi、或含有1％至10％的Cu、Co、Nb、Pd的NiTi或它们的组合构成的组的超弹性金属合金构成。

11.根据权利要求9所述的弓丝组件，其中所述弓丝由选自由主要元素为Ti、Mo、Zr和0至5％的来自Sn、Al、Cr、V和Nb族的附加元素的无镍β钛族合金或它们的组合构成的组的金属合金构成。

12.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弓丝由选自由塑料、聚合物、陶瓷和它们的组合构成的组的非金属材料构成。

13.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中由所述弯矩在所述可压接止动件和所述弓丝之间产生的所述摩擦接合根据所述弓丝的曲率而变化，其中所述弯矩以及在所述可压接止动件和所述弓丝之间的相关联的摩擦接合随着所述第三曲率半径与所述弓丝的处于所述可压接止动件内的所述一部分的曲率之间的差而增加。

14.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述可压接止动件由不锈钢或聚合物材料构成。

15.根据权利要求1所述的弓丝组件，其中所述弓丝由不锈钢构成。

16.一种用于正畸治疗的弓丝组件，该弓丝组件包括：

弯曲的弓丝，该弯曲的弓丝由在两个自由端之间延伸的整体的一段长度的弹性材料构成，所述弓丝的曲率包括在基本上与所述两个自由端等距的位置处的第一曲率半径、在邻近所述两个自由端处的比所述第一曲率半径大的第二曲率半径以及在所述第一曲率半径和所述第二曲率半径之间延伸的至少一个过渡的曲率；以及

所述弓丝上的可压接止动件，该可压接止动件能沿着所述弓丝的所述一段长度移动，所述可压接止动件和所述弓丝之间的接触仅由三个接触点构成，使得所述可压接止动件的内侧段由比所述第二曲率半径小的第三曲率半径限定，所述可压接止动件在所述弓丝的处于所述可压接止动件内的一部分上产生弯矩，从而在所述可压接止动件和所述弓丝之间产生摩擦接合，该摩擦接合足以防止所述可压接止动件在受到等于所述可压接止动件的重量的力时沿着所述弓丝移动超过所述两个自由端。

17.根据权利要求16所述的弓丝组件，其中所述摩擦接合在所述弓丝的具有较大曲率半径的部分上最大并且在所述弓丝的具有较小曲率半径的部分上最小。

18.根据权利要求16所述的弓丝组件，其中所述可压接止动件和所述弓丝之间的所述摩擦接合与所述弓丝的曲率半径和所述第三曲率半径之差成比例地增加。