CN116056659A - 牙齿重新定位系统 - Google Patents

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卡尔·J·L·杰斯勒
保罗·A·塞维克
布鲁斯·R·布罗伊尔斯
詹妮弗·K·图利
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Abstract

本发明提供了一种用于将患者的牙齿从初始牙齿布置结构重新定位到最终牙齿布置结构的系统，该系统包括多个增量位置调整矫治器，每个增量位置调整矫治器具有被成形为接纳和重新定位该患者的牙齿的腔的布置结构。该系统中的至少一个矫治器中的腔具有与该系统中的至少一个其他矫治器的腔不同的几何结构。该患者连续地佩戴该系统中的至少一些矫治器，以对至少一颗牙齿施加力，并且将该患者的牙齿从第一布置结构移动到不同于该第一布置结构的连续布置结构。该系统包括第一多层壳体，该第一多层壳体具有小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子和不大于约1.5GPa的弹性模量；以及第二壳体，该第二壳体具有大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。

Description

牙齿重新定位系统
背景技术
正畸处理涉及重新定位未对准的牙齿以及改善咬合构型，以改善外表外观和牙科功能。通过在延长的处理时间段内向患者的牙齿施加受控的力来实现重新定位牙齿。
可通过将牙科矫治器诸如聚合物增量位置调整矫治器(通常称为正畸对准器或正畸对准器托盘)放置在患者的牙齿上来重新定位牙齿。正畸对准托盘包括聚合物壳体，该聚合物壳体具有被构造用于接纳患者的一颗或多颗牙齿的多个腔。聚合物壳体中的各个腔被成形为保持一颗或多颗牙齿，并且构成壳体的聚合物材料被选择用于对一颗或多颗牙齿施加力，以弹性地且递增地重新定位上颌或下颌中的所选择的牙齿或牙齿组。
由具有高挠曲模量的相对刚性的聚合物材料制成的正畸牙科矫治器可在牙科矫治器在延长的处理时间内重复地接触患者的口腔组织或舌时引起不适，该相对刚性的聚合物材料被选择用于有效地将稳定且一致的重新定位力施加到患者的牙齿上，诸如例如聚酯和聚碳酸酯。这些高模量聚合物材料也可能具有差的应力保持性能，并且随着时间的推移，重新定位力的损失可下降至期望的水平以下。橡胶弹性体具有优异的应力保持性能，但在许多情况下可能太软而不能单独用于牙科矫治器中，从而不能在相当短的处理时间内有效地将牙齿移动到期望的对准条件中。
在一些处理系统中，提供了一系列正畸对准器托盘以供患者在正畸处理阶段期间顺序佩戴，从而将牙齿从未对准的牙齿布置结构逐渐重新定位到连续的较对准的牙齿布置结构，直到最终实现期望的预计牙齿对准条件。一旦实现期望的对准条件，对准器托盘或一系列对准器托盘可在患者的口中周期性地或连续地使用，以保持优选的牙齿对准。此外，在初始正畸处理之后，正畸保持器托盘可以用于延长的时间段，以保持牙齿对准。
使用计算机辅助设计来开发顺序地用于逐步地重新定位牙齿的一系列牙科增量位置调整聚合物矫治器的系统方法学已经引起了对牙科对准的极大兴趣。在一些情况下，牙科矫治器系统包括由具有不同弹性模量的聚合物材料形成的至少两种不同的对准器矫治器。聚合物材料为每个对准器托盘提供不同水平的刚度，以在患者佩戴矫治器时赋予期望的牙齿移动力和功效。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种用于将患者的牙齿从初始牙齿布置结构重新定位到最终牙齿布置结构的系统。该系统包括多个增量位置调整矫治器，每个增量位置调整矫治器具有被成形为接纳和重新定位患者的牙齿的腔的布置结构。系统中的至少一个矫治器中的腔具有与系统中的至少一个其他矫治器的腔不同的几何结构。患者连续地佩戴系统中的至少一些矫治器，以对至少一颗牙齿施加力，并且将患者的牙齿从第一布置结构移动到不同于第一布置结构的连续布置结构。该系统包括第一多层壳体，该第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量；以及第二壳体，该第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
在另一方面，本公开涉及一种用于移动患者的一颗或多颗牙齿的方法。该方法包括提供用于顺序放置在患者的至少一些牙齿上的一系列牙科矫治器，其中该系列中的至少一些牙科矫治器包括被构造成施加弹力以重新定位患者的至少一颗牙齿的牙齿保持腔，并且其中该系列中的牙科矫治器中的至少一个牙科矫治器具有的牙齿保持腔所具有的几何结构不同于该系列中的另一个牙科矫治器的牙齿保持腔的几何结构。该一系列牙科矫治器包括第一多层壳体，该第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量，其中第一多层壳体包括至少一个聚合物层，该至少一个聚合物层具有小于约0.5GPa的弹性模量和小于约0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子；以及第二壳体，该第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
在另一方面，本公开涉及一种用于正畸处理的试剂盒。该试剂盒包括用于顺序放置在患者的至少一些牙齿上的一系列牙科矫治器，其中该系列中的至少一些牙科矫治器具有被构造成施加弹力以重新定位患者的至少一颗牙齿的牙齿保持腔，并且其中该系列中的牙科矫治器中的至少一个牙科矫治器具有的牙齿保持腔所具有的几何结构不同于该系列中的另一个牙科矫治器的牙齿保持腔的几何结构。该一系列牙科矫治器包括第一多层壳体，该第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量；以及第二壳体，该第二壳体具有大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
在另一方面，本公开涉及一种用于制作一系列牙科矫治器的方法。该方法包括热成形第一聚合物膜以形成第一牙科矫治器，该第一牙科矫治器具有被构造成保持患者的至少一颗牙齿的腔布置结构，其中第一聚合物膜包括具有至少一个聚合物层的多层聚合物膜，该至少一个聚合物层具有小于约0.5GPa的弹性模量和小于约0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子；以及热成形第二聚合物膜以形成不同于第一牙科矫治器的第二牙科矫治器。
在另一方面，本公开涉及一种用于将患者的牙齿从初始牙齿布置结构重新定位到最终牙齿布置结构的系统。该系统包括一系列聚合物壳体，其中至少一些聚合物壳体具有腔的布置结构，该腔被构造成接纳患者的上弓或下弓中的一颗或多颗牙齿，并且施加弹性定位力以引起一颗或多颗牙齿从第一位置到第二位置的预定增量移动。该系列中的聚合物壳体包括第一多层壳体，该第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量；以及第二壳体，该第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
在另一方面，本公开涉及一种用于设计正畸处理的方法。该方法包括在处理的第一阶段开始时，确定适合于第一阶段中期望牙齿移动的第一弯曲刚度；产生第一聚合物壳体矫治器，该第一聚合物外壳矫治器具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子或在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子；在处理的第二阶段开始之前，确定适合于第二阶段中期望牙齿移动的第二弯曲刚度因子；以及产生第二聚合物壳体矫治器，该第二聚合物壳体矫治器具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子或在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下附图和说明书中示出。从说明书和附图以及从权利要求中本发明的其他特征、目的和优点将显而易见。
附图说明
图1是通过放置牙科对准托盘以覆盖牙齿来使用牙科对准托盘的方法的示意性俯视透视图。
图2是根据本公开的牙科处理系统的实施方案的示意性表示。
图3是适用于图2的牙科处理系统的实施方案中的多层牙科矫治器的实施方案的示意性俯视透视图。
图4是图3的多层牙科矫治器的实施方案的示意性剖视图。
图5是图3的多层牙科矫治器的实施方案的示意性剖视图。
在这些附图中，类似的符号表示类似的元件。
具体实施方式
当患者佩戴正畸对准器时，对准器包绕牙齿并提供保持力和激活力以移动牙齿。通常，牙齿表面的轮廓(例如，牙釉质、牙龈和牙齿之间的牙间隙中的外展隙)提供保持力，而对准器的弹性弯曲变形提供移动牙齿的有效部件。为了提供有效的牙齿移动，由对准器提供的弹性弯曲力不应克服保持力并且不应太大而导致患者过度不适。
一些处理系统包括具有不同保持力和激活力的多个多层聚合物对准托盘，该多个多层聚合物对准托盘被设计为由患者顺序地佩戴以实现最终预计的牙齿对准条件。在一些情况下，对准托盘由更具柔性的聚合物材料制成，从而改善患者舒适度。为了在处理的早期阶段加速牙齿移动，这些柔性材料提供持久的激活力。然而，这种更具柔性的弹性弯曲力可在接近最终处理阶段时调整患者的牙齿的精确移动以到达最终预计位置时提供较少的控制。然后可能需要额外的微调步骤来将牙齿移动到所计划的精确的最终预计位置，这对于正畸医生和患者来说是非常不期望的。
柔性对准器可产生轻微的连续力，该连续力如上所述在涉及直接性骨吸收(frontal resorption)的加速牙齿移动方面更有效。另一方面，刚性对准器递送较重的初始力，以提供涉及间接性骨吸收(undermining resorption)的较慢的牙齿移动。较慢的牙齿移动性能对于处理的早期阶段是不期望的，但是在后期阶段对于以更可控制的方式到达最终预计或指定的位置以减少微调步骤是有利的。
本公开涉及一种系统和正畸处理方法，该系统和正畸处理方法包括多个正畸牙科矫治器，诸如例如被构造成移动或保持患者上颌或下颌中的牙齿的位置的正畸对准器托盘或保持器托盘。为了减少正畸处理后期阶段中的微调，柔性多层聚合物对准器具有被选择用于在处理的早期阶段有效地移动牙齿的物理特性和机械特性，而在处理的后期阶段中使用另一种更具有刚性的对准器材料以到达预计的最终位置，同时保持患者舒适度和患者体验的质量。
在一些实施方案中，处理系统中的正畸对准器托盘中的一个正畸对准器托盘包括多个高挠曲模量和低挠曲模量聚合物材料层，该聚合物材料提供期望的平均挠曲模量，并且以被选择用于改善患者舒适度同时保持可接受水平的力持久性的厚度形成。牙科矫治器中热塑性聚合物的组合还被选择用于在该牙科矫治器由多层聚合物膜热成形之后提供其他有益特性，诸如例如良好的抗污性、低光学雾度和良好的模具剥离特性。处理系统中的其他正畸对准器包括单个或多个聚合物材料层，该聚合物材料也以被选择用于改善患者舒适度同时保持可接受水平的牙齿移动速率的厚度形成。
在各种实施方案中，系统中的正畸对准器托盘中的至少一个正畸对准器托盘包括至少5个聚合物层，其中较软的聚合物内层设置于较硬的聚合物芯层与两个较硬的聚合物外层之间。硬芯层可增强尺寸稳定性和应变恢复，而靠近外表层定位的较软中间层可改善患者舒适度。
在一些实施方案中，该多层牙科矫治器为透明的或半透明的，并具有增强的抗开裂性和力持久性、良好的抗污性、改善的患者舒适度和改善的尺寸稳定性。
现在参见图1，正畸矫治器100的壳体102(在本文中也称为正畸对准器托盘)包括外表面106和内表面108，该内表面具有大致适形于患者的牙齿120中的一颗或多颗牙齿的腔104。
在一些实施方案中，腔104与患者的初始牙齿构型略微未对准，并且在其他实施方案中，腔104适形于患者的牙齿以保持期望的牙齿构型和/或提供锚定。壳体102可为一组或一系列壳体中的一个壳体，这些壳体具有基本上相同的形状或模具，或增量地不同的形状，但由不同的聚合物材料或不同的聚合物材料层形成，被选择用于根据需要提供期望的刚度或弹性来移动患者的牙齿。在一些实施方案中，壳体102可为一组或一系列壳体中的一个壳体，这些壳体具有基本上相同的形状或模具，或增量地不同的形状，但由相同的聚合物材料形成，被选择用于根据需要提供期望的刚度或弹性来移动患者的牙齿。根据患者的优选使用时间或每个处理阶段的期望处理时间段，患者可在每个处理阶段期间交替使用正畸矫治器中的一个正畸矫治器。矫治器的交替使用可根据需要重复多次，以实现期望的处理。
可以不提供用于将壳体102保持在牙齿120上的线材或其他装置，但是在一些实施方案中，可期望或有必要在牙齿上提供单独的锚定件(例如，所谓的附件)，其中在壳体102中具有对应的容座或孔，使得壳体102可在牙齿上施加保持力或其他方向的正畸力，这在不存在此类锚定件的情况下是不可能的。
壳体102可例如针对白天使用和夜间使用、在功能或非功能(咀嚼与非咀嚼)期间、在社交场合(其中外观可能更重要)和非社交场合(其中美学外观可能不是重要因素)期间，或基于患者加速牙齿移动的期望(通过在每个处理阶段任选地使用更具刚性的矫治器至更长的时间段，而不是用刚性较低的矫治器)定制。
例如，在一方面，可为患者提供可主要用于保持牙齿位置的透明正畸矫治器，以及可主要用于针对每个处理阶段移动牙齿的不透明正畸矫治器。因此，在白天期间，在社交场合中，或换句话讲在患者更加敏锐地意识到身体外观的环境中，患者可使用透明矫治器。此外，在傍晚或夜间期间，在非社交场合中，或换句话讲当在身体外观不太重要的环境中时，患者可使用不透明矫治器，该不透明矫治器被构造成在每个处理阶段期间施加不同量的力或以其他方式具有工程化构型(例如，更具柔性或更具刚性)以加速或控制牙齿移动。可重复该方法，使得该对矫治器中的每个在每个处理阶段期间交替使用。
正畸矫治器100的壳体102是大致适形于患者的牙齿的一个或多个聚合物材料层的布置结构，并且可以是透明的、半透明的或不透明的。聚合物材料可包括至少一种半结晶聚合物，通常为弹性体，并且被选择用于在期望的处理时间期间提供并保持足够且基本上恒定的应力分布，并且在处理时间内提供相对恒定的牙齿重新定位力，以保持或改善壳体102的牙齿重新定位效率。该壳体可包括单个半结晶聚合物层或多个层，其中至少一个层是半结晶聚合物。
半结晶聚合物与纯无定形聚合物的区别可在于它们由结晶相和无定形相两者组成。结晶区的存在可改善高温下的机械性能，但往往导致可见光在结晶区与无定形区之间的边界处散射。半结晶聚合物通常包括倾向于在相对较低的熔化温度下熔化的较小晶体(例如但不限于小于3微米)和倾向于在相对较高的熔化温度下熔化的较大晶体(例如但不限于大于3微米或4微米)的分布。半结晶聚合物可包括可通过MDSCTM以每分钟4℃的恒定加热速率确定的一个或多个晶体熔融温度范围(即，可确定的吸热峰)。特别合适的半结晶聚合物至少包括具有第一吸热峰最大值的第一可识别熔融温度范围和具有在比第一最大值更高的温度下出现的第二吸热峰最大值的第二熔融温度范围。其他半结晶聚合物可包括三个或更多个熔融温度范围，每个熔融温度范围具有伴随的吸热峰最大值。例如，某些共聚酯弹性体，包括可以ECDEL品牌购得的共聚酯醚弹性体，包括上限为约225℃且吸热峰(P1)为约208℃的第一可识别熔融温度范围(Tm1)，以及下限大于约230℃且吸热峰为约240℃的第二可识别熔融温度范围(Tm2)。在一些实施方案中，半结晶聚合物具有下限大于约100℃、大于约150℃或大于约180℃的第一可识别熔点范围(Tm1)。有利地，本公开的方法可用于通过在产生矫治器之前，将聚合物加热至接近但低于第一熔融温度范围上限的温度来改善所得制品的光学特性，而不必依赖于弹性体的双轴或单轴拉伸。关于半结晶聚合物和用于控制矫治器的光学特性的方法的进一步细节可在2020年10月13日提交的并且以引用的方式全文并入本文的美国临时专利申请号63/091144中找到。
合适的半结晶聚合物可包括聚酯和共聚酯，该聚酯和共聚酯可在聚合物主链上包含乙二醇，或不含乙二醇。其他合适的半结晶聚合物包括聚烯烃和聚烯烃共聚物。其他合适的半结晶聚合物包括聚乙烯(低密度和高密度)、超高分子量聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、尼龙、尼龙共聚物、聚丙烯酰醚酮、聚酰亚胺(AURUM)和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。合适的特定半结晶聚合物还可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜或聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)，以及它们的混合物和组合。共聚酯可经由缩聚、熔融聚合、固态聚合或其组合来合成。
合适的可商购获得的半结晶聚合物包括由陶氏公司(Dow)以BYNEL品牌销售的线性低密度聚乙烯；由陶氏公司以AFFINITY品牌销售的聚烯烃塑性体；由陶氏公司以ENGAGE品牌销售的乙烯-辛烯共聚物、乙烯丁烯和其他聚烯烃弹性体；由新加坡三井弹性体有限公司(Mitsui Elastomer Singapore PTE LTD)以TAFMER品牌销售的α-烯烃共聚物；由陶氏公司以ELVALOY品牌销售的乙烯和丙烯酸乙酯(或丙烯酸甲酯)的共聚物；由陶氏公司以ELVAX品牌销售的乙烯乙酸乙烯酯共聚物树脂；由三井公司(Mistui)以ADMER品牌销售的线性低密度聚乙烯、由利安德巴塞尔公司(LyondellBasell Industries Holdings B.V.)以HIFLEX和CATALLOY品牌销售的热塑性聚烯烃，以及由利安德巴塞尔公司以DEXFLEX和HOSTACOM品牌销售的那些聚丙烯聚合物和共聚物。
本公开的半结晶聚合物也可用成核剂形成。成核剂在给定聚合的聚合物组合物中诱导晶体的形成。在本公开的方法中，成核剂的使用倾向于抑制在聚合物中形成的微晶的尺寸。向半结晶聚合物中添加成核剂可通过加速成核速率和调节热成形后熔体冷却期间的结晶时间尺度而有效地减小晶体尺寸；这倾向于在冷却时产生更多较小的晶体。较小的晶体可在更宽的熔融和/或热成形温度范围内熔融和再成形，从而增强常规制造具有期望的光学特性的制品的能力。
合适的成核剂可以是无机化合物、有机化合物或其混合物。可包括成核剂以通过诱导生长至较小尺寸的大量晶体(使得它们另外被称为澄清剂)来增加矫治器的澄清度，并且该成核剂可以有效诱导此类晶体效应的任何量添加，例如以半结晶弹性体组合物的0重量％至约2重量％(诸如约0.1重量％至约0.8重量％)的量添加。合适的成核剂可包括以下中的一种或多种：无机化合物，诸如滑石、二氧化硅、高岭土等；有机磷酸盐，诸如磷酸二酯的盐、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠或羟基-双[2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸铝；一元羧酸或多元羧酸的盐、苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸铝；肌醇衍生物，如1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-0[(4-丙基苯基)亚甲基]-肌醇；乙烯基环烷烃聚合物、乙烯基烷烃聚合物和降冰片烷羧酸盐。目前优选的成核剂包括山梨糖醇及其衍生物，诸如1,3:2,4-二亚苄基山梨糖醇(DBS)、1,3:2,4-二-亚对甲基苄基山梨糖醇(MDBS)和1,3:2,4-双(3,4-二甲基二苄叉)山梨糖醇(DMDBS)。成核剂倾向于增加较小(例如，小于3微米)晶体在成形的弹性体矫治器中的相对分布，该晶体然后可通过在足够的熔融温度下热成形来熔融和再成形。
合适的成核剂包括但不限于得自新泽西州哈斯布鲁克高地的艾穆范化学公司(Amfine Chemical Corporation,Hasbrouck Heights,New Jersey)的ADK STAB NA-11、NA-27、NA-902、NA-960、NA-21和NA-71；得自中国台湾的妙春实业股份有限公司(EVERSPRINChemical,Taiwan,CN)的EVERCLEAR 3940；得自印度的Pluss Polymer公司(Pluss PolymerPvt.Ltd.,India)的OPIMA NA210和NA 211；得自南卡罗来纳州斯帕坦堡的美利肯化学公司(Milliken Chemical,Spartanburg,South Carolina)的Millad 3905、3940、3988和NX8000；得自韩国的SamA C&I公司(SamA C&I Co.,Ltd.,Korea)的NU-510。
再次参见图1至图2，根据本公开的正畸处理系统和正畸处理方法包括向患者的牙齿施加一个或多个增量位置调整矫治器，每个增量位置调整矫治器具有基本上相同的形状或模具，或增量地不同的形状。根据正畸处理的每个处理阶段的需要，增量调节矫治器可各自由相同或不同的聚合物材料的组合形成。正畸矫治器可被构造成增量地重新定位患者的上颌或下颌122中的单颗或多颗牙齿120。在一些实施方案中，腔104被构造成使得所选择的牙齿将被重新定位，而其他牙齿将被指定为基部或锚定区域，以用于在矫治器将弹性重新定位力施加到旨在被重新定位的一颗或多颗牙齿上时将重新定位矫治器保持在适当位置。
将正畸对准器托盘100放置在牙齿120上在特定位置处施加受控的力，以将牙齿逐渐移动到新构型中。用具有不同构型的连续矫治器重复该过程最终将患者的牙齿通过一系列中间构型移动到最终期望的构型，在本文中也称为预计最终构型。
在一个方面，本公开提供一种用于正畸处理的系统和方法，该系统和方法使用由患者顺序地佩戴的多个离散的聚合物正畸对准或保持器托盘来增量地重新定位患者的牙齿。该系列中的至少一些对准托盘具有与该系列中的先前或后续矫治器不同的形状或柔性中的至少一种。每个正畸对准器托盘以相对较小的量连续地重新定位患者的一颗或多颗牙齿。在对准托盘将牙齿重新定位到预计的牙齿布置结构之后，可使用一个或多个正畸保持器托盘来暂时或永久地保持预计的牙齿对准。
在本申请中，聚合物正畸对准器或保持器的柔性可由其弯曲刚度因子限定，如以下实施例中的等式所示，该弯曲刚度因子是矫治器的平均弹性模量与矫治器在其选定部分处的厚度的立方的乘积。系统中的单个矫治器可被构造成使得它们的柔性和它们的牙齿接纳腔具有对应于意图用于该矫治器的中间或端部牙齿布置结构的形状或几何结构。在本公开的正畸对准系统中，以下中的至少一种根据指定的正畸处理计划在一系列对准托盘中变化：(1)对准托盘的形状，该形状取决于牙齿接纳腔的几何结构；和(2)弯曲刚度因子，该弯曲刚度因子取决于被选择用于形成托盘的聚合物材料的模量以及托盘在选定区域中的厚度。一旦根据正畸处理计划实现了预计的牙齿对准，就可使用保持器托盘来保持预计的牙齿对准。
在本公开的系统中，患者佩戴的连续单个矫治器可具有与前一个矫治器的形状或几何结构不同的形状或几何结构。根据本发明，单个矫治器中的一些或全部还可具有与前一个矫治器的弯曲刚度因子不同的弯曲刚度因子。在一些情况下，系统中的单个矫治器可以不在弯曲刚度因子方面与先前或相继的矫治器不同，而是仅在几何结构方面变化。在其他情况下，当与患者佩戴的前一个或后一个矫治器相比时，该系列中的单个矫治器可仅在弯曲刚度因子方面(而不在几何结构方面)变化。
现在参见图2中的示意性表示，正畸对准系统包括多个单个壳状聚合物正畸对准器或保持器托盘2021至202n，该多个单个壳状聚合物正畸对准器或保持器托盘中的每一者被构造成由患者顺序地佩戴，以将至少一颗牙齿从初始布置结构移动到最终预计的布置结构。在处理过程中使用的连续矫治器中的至少一些之间，弯曲刚度因子不同。系列2021-202n中的给定对准器托盘202的弯曲刚度因子被选择用于特定类型的牙齿移动，诸如平移、倾斜、齿根矫直、旋转、挤出、压低或其组合。系列2021-202n中的一些对准器托盘还可被构造成保持选定的牙齿对准条件，诸如例如保持一颗或多颗牙齿的最终预计位置。
例如，由于正畸对准器托盘的总体刚度是施加重新定位力的重要因素，因此系列2021-202n中被构造用于平移牙齿的正畸对准器托盘可具有比被设计用于纯粹旋转牙齿的托盘更大的弯曲刚度因子。在另一个示例中，在一些实施方案中，更具柔性的对准器托盘可在过度拥挤情况、大附接接合和旋转处理方面更有效，而更具刚性的对准器托盘可在提供扭矩、压低和修整方面更有效。
在另一个示例中，轻微的连续力已被认为是移动牙齿的更有效方式。因此，在处理的早期阶段，在一些情况下，使用具有较低弯曲刚度因子的对准器托盘可更快速地移动牙齿，而在接近处理计划结束时，较刚硬的对准器托盘(较高弯曲刚度因子)可以较慢的牙齿移动速度更精确地控制牙齿的最终位置。
在一些情况下，从利用具有不同刚度水平的一系列对准托盘得出的结果可包括一个或多个更可预测的处理结果，其中在处理结束时微调减少且总体患者舒适度得以改善。
在一些实施方案中，在处理计划中需要不同类型的牙齿移动的时间点处，被设计用于新牙齿移动的对准器托盘可具有彼此基本类似但不同于先前矫治器的弯曲刚度因子。这种顺序可在任何时候重复，或者可用具有新的和不同的弯曲刚度因子的托盘继续，以产生不同的指定牙齿移动。
系列2021-202n中的每个正畸对准器或保持器托盘202可在形状、牙齿几何结构或弯曲刚度因子中的至少一个方面略有不同，并且代表总体处理计划中的阶段。在并非旨在进行限制的一个实施方案中，系列中的一些对准器或保持器托盘可包括为特定类型的牙齿移动选择的基本上均匀的弯曲刚度因子，并且可在形状或牙齿几何结构上变化。例如，在处理的一个阶段中，一些矫治器可被构造成用于平移一颗或多颗牙齿，并且可能需要相对高的弯曲刚度因子。在处理的不同阶段，正畸对准器或保持器托盘可被构造成实现不同类型的牙齿移动，诸如倾斜，并且可具有比用于平移的托盘更低的弯曲刚度因子。系列2021-202n中的托盘202因此可具有不同的形状或牙齿几何结构以产生此类移动，但是弹性模量可与在处理中使用的先前或后续托盘不同。
系列2021-202n中的第一多层聚合物对准器托盘240具有不大于约1.5GPa的弹性模量，并且以足以提供在唇侧上的中切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的厚度形成。在本申请中，用于成形的聚合物对准器托盘240的所有列举的弯曲刚度因子值是在牙科矫治器的被构造成在咬合方向或任何非横向方向上配合矫治器的唇侧上的中切牙的部分的修整线2mm内测量的。在一些实施方案中，第一对准托盘240包括至少一个层，该至少一个层源自具有小于0.5GPa的弹性模量和被选择用于提供小于0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子的厚度的聚合物膜。根据ASTM D790测试模量，并根据ASTM D638测试拉伸特性。将通过模切制成的样本放置在万能试验机的夹持件中。然后利用应力-应变曲线来确定模量和断裂伸长率。
系列2021-202n中的可以是单个层或多层的第二对准托盘250选自具有足以提供在唇侧上的中切牙修整线2mm内测量的大于0.042GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的弹性模量和厚度的聚合物材料。在一些实施方案中，第二对准托盘250具有约2GPa的弹性模量，并且以足以提供在唇侧上的中切牙修整线2mm内测量的约0.1GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的厚度形成。
图3示出了可用作图2的系列2021-202n中的正畸对准系统中的第一对准托盘240的多层对准托盘300的示例，该示例并非旨在进行限制。对准托盘300包括壳体302，该壳体具有大致适形于患者的牙齿的一个或多个弹性聚合物材料层的布置结构，并且可以是透明的、半透明的或不透明的。一个或多个层中的聚合物材料被选择用于在壳体302的选定区域中提供弯曲刚度因子，以在期望的处理时间期间保持足够且基本上恒定的应力分布，并且在处理时间内提供相对恒定的牙齿重新定位力，以保持或改善壳体302的牙齿重新定位效率。
在图3的实施方案中，一个或多个聚合物层314的布置结构(在本文中也可称为表层)形成壳体302的外表面306。外表面306接触患者的舌和面颊。一个或多个聚合物层310的布置结构(在本文中也可称为表层)形成壳体302的内表面308。内表面308接触患者的牙齿。一个或多个内部聚合物层312的布置结构位于聚合物层310与314之间。
图4示出了可用作图2的系列2021-202n中的正畸对准系统中的第一对准托盘240的另一个多层牙科矫治器400的实施方案的示意性横截面图。图4的牙科矫治器400包括具有多层聚合物结构的聚合物壳体402。聚合物壳体402包括热塑性聚合物AB的至少3个、或至少5个、或至少7个交替层。聚合物壳体402包括内部区域475，该内部区域包括具有第一主表面471和第二主表面472的芯层470。内部区域475还包括分别布置在芯层470的第一主表面471和第二主表面472上的内层490、492。聚合物壳体还包括在内部区域475的相对侧上的外部区域485、487。在本文中也可称为表层的外部区域包括第一外表面层480和第二外表面层482，它们面向外位于聚合物壳体402的暴露表面上。
多层聚合物壳体402具有在正畸对准器系统的至少一个步骤中根据需要移动患者的牙齿所必需的总体挠曲模量。在各种实施方案中，聚合物壳体402具有大于约0.5GPa、或约0.8GPa至约1.5GPa、或约1.0GPa至约1.3GPa的总体挠曲模量。在各种实施方案中，多层聚合物壳体402应以足以提供在唇侧上的中切牙修整线2mm内测量的小于0.1GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的厚度形成。
在一些实施方案中，聚合物壳体402中的相邻层中的任意相邻层之间的界面粘附力大于约150克/英寸(6克/毫米)，或大于约500克/英寸(20克/毫米)。
在图4的实施方案中，芯层470包括一个或多个热塑性聚合物A层，该热塑性聚合物A具有约70℃至约140℃、或约80℃至约120℃的热转变温度，以及大于约1.3GPa、或大于约1.5GPa、大于约1.6GPa、或大于约2GPa的挠曲模量。在一些实施方案中，热塑性聚合物A具有大于约100％的断裂伸长率。在各种实施方案中，热塑性聚合物A的芯层470应具有足以提供大于约0.02GPa*mm3的弯曲刚度因子的厚度。
在并非旨在进行限制的各种实施方案中，热塑性聚合物A可包括聚酯或共聚酯，该聚酯或共聚酯可包括在聚合物主链上的直链、支链或环状链段。合适的聚酯和共聚酯可在聚合物主链上包含乙二醇，或不含乙二醇。合适的聚酯包括但不限于可以商品名TRITAN购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical，Kingsport，TN)的不含乙二醇的共聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETg)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、聚(1,4-环己烷二甲醇)对苯二甲酸酯(PCTA)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCTg)、聚碳酸酯(PC)，以及它们的混合物和组合。聚合物主链上不包含乙二醇的合适的PETg树脂可购自多个商业供应商，诸如例如田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical(Kingsport，TN))；加州尔湾市的SK化学公司(SK Chemicals(Irvine，CA))；美国密歇根州米德兰的陶氏杜邦化学公司(DowDuPont,Midland,MI)；威斯康星州奥什科什的Pacur公司(Pacur,Oshkosh,WI)；以及德国伊瑟隆的Scheu牙科技术公司(Scheu Dental Tech，Iserlohn，Germany)。例如，已发现得自伊士曼化学公司的Eastar GN071 PETg树脂和PCTg VM318树脂为合适的。
在一个实施方案中，第一外表面层480和第二外表面层482可为相同的或不同的，各自包括用于芯层470中的一个或多个热塑性聚合物A层。然而，在各种实施方案中，热塑性聚合物A的第一外表面层480和第二外表面层482应具有被选择用于提供小于约0.002GPa*mm3的弯曲刚度因子的厚度。
在另一个实施方案中，第一外表面层480和第二外表面层482可包括一个或多个热塑性聚合物C层，该热塑性聚合物C不同于热塑性聚合物A，其中该热塑性聚合物C具有约70℃至约140℃、或约80℃至约120℃的热转变温度，以及大于约1.3GPa、或大于约1.5GPa、大于约1.6GPa、或大于约2GPa的挠曲模量。在一些实施方案中，热塑性聚合物C具有大于约100％的断裂伸长率。在各种实施方案中，热塑性聚合物C的第一外表面层480和第二外表面层482应具有被选择用于提供小于约0.002GPa*mm3的弯曲刚度因子的厚度。
例如，在一些实施方案中，热塑性聚合物C可包括聚酯或共聚酯，该聚酯或共聚酯可以为直链的、支链的或环状的。合适的聚酯包括但不限于可以商品名Tritan购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司的共聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETg)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、聚(1,4-环己烷二甲醇)对苯二甲酸酯(PCTA)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCTg)、聚碳酸酯(PC)，以及它们的混合物和组合。合适的PETg和PCTg树脂可购自多个商业供应商，诸如例如田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical,Kingsport,TN)；加州尔湾市的SK化学公司(SK Chemicals(Irvine，CA))；美国密歇根州米德兰的陶氏杜邦化学公司(DowDuPont,Midland,MI)；威斯康星州奥什科什的Pacur公司(Pacur,Oshkosh,WI)；以及德国伊瑟隆的Scheu牙科技术公司(Scheu Dental Tech，Iserlohn，Germany)。例如，已发现得自伊士曼化学公司的Eastar GN071 PETg树脂和PCTg VM318树脂为合适的。
内层490、492可为相同的或不同的，各自包括一个或多个热塑性聚合物B层，该热塑性聚合物B不同于热塑性聚合物A，其中该热塑性聚合物B具有如通过DSC(差示扫描量热计)根据ASTM D3418测量的小于约0℃的玻璃化转变温度，如根据ASTM D1525测量的大于65℃或大于约100℃的维卡软化温度，以及小于约0.5GPa、或小于约0.25GPa、或小于约0.2GPa、或小于约0.1GPa的挠曲模量(即，在不存在层A和/或层C的情况下，通常单独具有不足以移动牙齿的模量)。在一些实施方案中，热塑性聚合物B具有大于约70℃、或大于约100℃、大于约150℃、或大于约200℃的熔融温度。在一些实施方案中，热塑性聚合物B具有大于约300％或大于约400％的断裂伸长率。在一些实施方案中，聚合物B与聚合物A和聚合物C中任一者的断裂伸长率的比率不大于约5或不大于约3。在各种实施方案中，热塑性聚合物B的内层490、492应具有被选择用于提供小于约0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子的厚度。
在并非旨在进行限制的各种实施方案中，内层490、492中的热塑性聚合物B独立地选自共聚酯醚弹性体、乙烯丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸丁酯、马来酸酐改性的聚烯烃共聚物、甲基丙烯酸改性的聚烯烃共聚物、乙烯乙烯醇(EVA)聚合物、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯丙烯共聚物、以及热塑性聚氨酯(TPU)。
在一些实施方案中，热塑性聚合物B选自共聚酯醚弹性体，该共聚酯醚弹性体可以是直链的、支链的或环状的。合适的示例包括以商品名Neostar诸如例如FN007和Ecdel得自伊士曼化学公司的材料，以商品名Hytrel、Elvaloy得自美国密歇根州米德兰的陶氏杜邦化学公司的乙烯和丙烯酸甲酯的共聚酯和共聚物，乙烯乙烯醇(EVA)聚合物等，以及得自印第安纳州埃文斯维尔的帝斯曼工程材料有限公司(DSM Engineering Materials,Evansville,IN)的Arnitel。
在各种实施方案中，用于聚合物壳体202的内层490、492的合适的热塑性聚氨酯(TPU)聚合物具有小于约0.24GPa或小于约0.12GPa的挠曲模量。
在一个实施方案中，TPU包括衍生自多异氰酸酯、至少一种二聚体脂肪二醇和任选的羟基官能化扩链剂的单体单元。在一些实施方案中，TPU聚合物包括由多异氰酸酯和任选的扩链剂之间的反应形成的硬微域，以及由多异氰酸酯和二聚体脂肪二醇之间的反应形成的软微域。
用于形成TPU的二聚体脂肪二醇衍生自二聚体脂肪酸，该二聚体脂肪酸为单不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸和/或其酯的二聚产物。相关术语三聚体脂肪酸类似地是指单不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸和/或其酯的三聚产物。
二聚体脂肪酸描述于例如T.E.Breuer，“二聚体酸”，J.I.Kroschwitz编辑，《Kirk-Othmer化学技术百科全书》，第4版，纽约威利出版社，第8卷，第223-237页中(T.E.Breuer,“Dimer Acids,”in J.I.Kroschwitz(ed.),Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology,4th Ed.,Wily,N.Y.,1993,Vol.8,pp.223-237)。通过在压力下使脂肪酸聚合，然后通过蒸馏除去大部分未反应的脂肪酸原料来制备二聚体脂肪酸。最终产物通常包含一些少量的单脂肪酸和三聚体脂肪酸，但是主要由二聚体脂肪酸组成。所得产物可根据需要由各种比例的不同脂肪酸制备。
用于形成二聚体脂肪二醇的二聚体脂肪酸衍生自C10至C30脂肪酸、C12至C24脂肪酸、C14至C22脂肪酸、C16至C20脂肪酸，并且尤其是C18脂肪酸的二聚产物。因此，所得的二聚体脂肪酸包含20个至60个、24个至48个、28个至44个、32个至40个，并且特别是36个碳原子。
用于形成二聚体脂肪二醇的脂肪酸可选自直链的、支链的或环状的脂肪酸，其可为饱和的或不饱和的。脂肪酸可选自具有顺式/反式构型的脂肪酸，并且可具有一个或多于一个不饱和双键。在一些实施方案中，所用的脂肪酸为直链单不饱和脂肪酸。脂肪酸可为氢化的或非氢化的，并且在一些情况下，氢化二聚体脂族残基可具有更好的氧化稳定性或热稳定性，这在聚氨酯中可能是期望的。
在一些实施方案中，合适的二聚体脂肪酸可为脂肪酸的二聚产物，该脂肪酸包括但不限于油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸或反油酸。具体地讲，合适的二聚体脂肪酸衍生自油酸。二聚体脂肪酸可以是由天然脂肪和油(例如向日葵油、大豆油、橄榄油、油菜籽油、棉籽油或妥尔油)的水解获得的不饱和脂肪酸混合物的二聚产物。
在各种实施方案中，用于制备本文所述的TPU聚合物的二聚体脂肪酸的分子量(重均分子量)为450至690、或500至640、或530至610、或550至590。
除了二聚体脂肪酸之外，二聚化通常还导致存在不同量的三聚体脂肪酸、低聚脂肪酸、以及单体脂肪酸的残基、或其酯。在各种实施方案中，用于制备二聚体脂肪二醇的二聚体脂肪酸应具有相对低量的这些附加的二聚产物，并且基于存在的聚合脂肪酸和单脂肪酸的总重量计，二聚体脂肪酸应具有大于80重量％、或大于85重量％、或大于90重量％、或大于95重量％、或最多至99重量％的二聚体脂肪酸(或二聚体)含量。
上述二聚体脂肪酸中的任一者均可转化成二聚体脂肪二醇，并且所得二聚体脂肪二醇可具有本文所述二聚体脂肪酸的特性，不同的是二聚体脂肪酸中的酸基团被二聚体脂肪二醇中的羟基基团取代。二聚体脂肪二醇可以是氢化的或非氢化的。
在并非旨在进行限制的一些实施方案中，二聚体脂肪二醇衍生自具有C18烷基链的脂肪酸。在一个实施方案中，二聚体脂肪二醇是以商品名Pripol 2033购自特拉华州纽卡斯尔的禾大公司(Croda，Inc.，New Castle，DE)的C36二醇。Pripol 2033的结构的一个描述如下所示：
用于制备TPU聚合物的多异氰酸酯反应物包括官能度为至少2的至少一种异氰酸酯，并且在各种实施方案中可为脂肪族异氰酸酯，诸如六亚甲基1,6-二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，或芳族异氰酸酯。
在一些实施方案中，多异氰酸酯为芳族异氰酸酯，并且合适的示例包括但不限于甲苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、3,3-二氯-4,4'-联苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、其改性化合物诸如其脲酮亚胺改性的化合物，以及它们的混合物和组合。
在一个实施方案中，异氰酸酯组分包括4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，或MDI与脲酮亚胺改性的4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(改性的MDI)的混合物。
任选的羟基官能化扩链剂具有两个或更多个活性氢基团，并且在一些实施方案中包括多元醇，诸如乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、甲基戊二醇、异山梨醇(和其他异己糖二酐)、1,6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、氢醌醚烷氧基化物、间苯二酚醚烷氧基化物、甘油、季戊四醇、双甘油、和右旋糖；二聚体脂肪二醇；脂肪族多羟基胺，诸如乙二胺、己二胺和异佛尔酮二胺；芳族多羟基胺，诸如亚甲基-双(2-氯苯胺)、亚甲基双(二丙基苯胺)、二乙基甲苯二胺、三亚甲基二醇二对氨基苯甲酸酯；链烷醇胺，诸如二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺，以及它们的混合物和组合。
在各种实施方案中，羟基官能化扩链剂为多元醇，具体地讲具有含1个至10个、或3个至7个碳原子的脂肪族直链或支链碳链的二醇。合适的二醇包括但不限于乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇(1,6-己二醇)、甲基戊二醇、异山梨醇(和其他异己糖二酐)，以及它们的混合物和组合。
在一些实施方案中，TPU可最便利地通过反应性挤出工艺制备，其中将聚合物反应性挤出组合物加载到挤出机中并从适当的模具挤出以形成多层聚合物膜中的层，该聚合物反应性挤出组合物包含多异氰酸酯、至少一种二聚体脂肪二醇、任选的羟基官能化扩链剂和任何其他任选的组分诸如交联剂、催化剂等。在一些实施方案中，该多层膜可随后热成形为具有牙齿保持腔的牙科矫治器。在另一个实施方案中，可将包含TPU的反应性挤出组合物注入模具中。
再次参见图4，聚合物壳体402还包括附加的任选性能增强层，该附加的任选性能增强层可被包括以改善壳体402的特性。在并非旨在进行限制的各种实施方案中，性能增强层可为例如抗污和抗吸湿的阻隔层；耐磨层；装饰层，该装饰层可任选地包括着色剂，或可包括被选择用于调节聚合物壳体402的光学雾度或可见光透明度的聚合物材料；粘结层，该粘结层增强层AB或BC之间的相容性或粘附性；弹性层，该弹性层用于为患者提供更柔软的口感；热成形辅助层，该热成形辅助层用于增强热成形；在热成形期间增强模具剥离的层等。
性能增强层可包含被选择用于提供特定性能有益效果的多种聚合物，但性能增强层中的聚合物通常选自比聚合物ABC更软并且更有弹性的材料。在并非旨在进行限制的各种实施方案中，性能增强层包含热塑性聚氨酯(TPU)和烯烃。
在一些非限制性示例中，性能增强层中的烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、环烯烃(COP)；具有选自以下的部分的共聚烯烃：乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯、具有可聚合双键的C2-C20烃单体，以及它们的混合物和组合；以及烯烃杂化物，该烯烃杂化物选自烯烃/酸酐、烯烃/酸、烯烃/苯乙烯、烯烃/丙烯酸酯，以及它们的混合物和组合。
例如，在图4的实施方案中，聚合物壳体402包括位于每个外表面上的任选阻湿层440，该阻湿层可防止水分侵入下面的聚合物层内，从而可保持壳体402在处理时间期间的基本上恒定的应力分布。聚合物壳体402还包括位于各个层AB或BC之间的可为相同的或不同的任选的接合层或热成形辅助层450。在一些实施方案中，当聚合物壳体402由多层聚合物膜形成时，接合层/热成形辅助层450可改善层AB或BC中的聚合物之间的相容性，或者减少层AB或BC之间的分层并改善聚合物壳体402在延长的处理时间内的耐久性和抗开裂性。图4中的聚合物壳体402还包括任选的弹性层460，该任选的弹性层可为相同的或不同的并且可被包括以改善壳体402的柔软性或口感。在图4的实施方案中，弹性层460邻近壳体402的主表面420、422进行定位。
图5是可用作图2的系列2021-202n中的正畸对准系统中的第一对准托盘240的牙科矫治器500的另一实施方案的示意性横截面图。牙科矫治器500包括聚合物壳体502，该聚合物壳体具有含多层聚合物结构(AB)n的内部区域575，其中n＝2至约500、或约5至约200、或约10至约100。层AB包括以上关于图4讨论的热塑性聚合物A和B的芯层570、590，并且被构造成具有适合于提供以上概述的相应弯曲厚度因子的厚度。在一些实施方案中，聚合物壳体502的外层580可包括上述热塑性聚合物A或C中的任一者的一个或多个层。
再次参见图3，在一些实施方案中，聚合物壳体302由基本上透明的聚合物材料形成。在本专利申请中，术语“基本上透明的”是指材料使人眼敏感的波长区域(约400nm至约750nm)内的光通过，同时排斥电磁光谱其他区域内的光。在一些实施方案中，被选择用于壳体302的聚合物材料的反射边缘应在约750nm以上，正好在人眼的灵敏度之外。
在一些方案中，聚合物壳体302的层中的任一层或全部层可任选地包含染料或颜料以提供期望的颜色，该颜色可为例如装饰性的或者被选择用于改善患者的牙齿的外观。
再次参见图2，系列2021-202n中的可以是单个层或多层的第二对准托盘250可选自具有足以提供大于0.042GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的弹性模量和厚度的任何聚合物材料。在并非旨在进行限制的一些实施方案中，第二对准托盘250具有约2GPa的弹性模量，并且以足以提供在唇侧上的切牙修整线2mm内的约0.1GPa*mm3的平均弯曲刚度因子的厚度形成。
在并非旨在进行限制的一些示例性实施方案中，系列2021至202n中的第二对准托盘250可包括聚酯或共聚酯，该聚酯或共聚酯可包括在聚合物主链上的直链、支链或环状链段。合适的聚酯和共聚酯可在聚合物主链上包含乙二醇，或不含乙二醇。合适的聚酯包括但不限于可以商品名Tritan购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司的不含乙二醇的共聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETg)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、聚(1,4-环己烷二甲醇)对苯二甲酸酯(PCTA)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCTg)、聚碳酸酯(PC)，以及它们的混合物和组合。聚合物主链上不包含乙二醇的合适的PETg树脂可购自多个商业供应商，诸如例如田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司(Eastman Chemical(Kingsport，TN))；加州尔湾市的SK化学公司(SKChemicals(Irvine，CA))；美国密歇根州米德兰的陶氏杜邦化学公司(DowDuPont,Midland,MI)；威斯康星州奥什科什的Pacur公司(Pacur,Oshkosh,WI)；以及德国伊瑟隆的Scheu牙科技术公司(Scheu Dental Tech，Iserlohn，Germany)。例如，已发现得自伊士曼化学公司的Eastar GN071 PETg树脂和PCTg VM318树脂为合适的。
系列2021-202i中的第一正畸矫治器240和第二正畸矫治器250可使用多种技术制成。在一个实施方案中，牙齿(或多颗牙齿)保持腔的合适构型以单个层或多层聚合物膜的基本上平坦的片材形式形成，该单个层或多层聚合物膜包括以类似于上文所讨论的构型的方式进行布置的聚合物材料的层。在一些实施方案中，聚合物膜可以分散体形式形成并浇注成膜，或者施加在具有牙齿接纳腔的模具上。在一些实施方案中，聚合物膜可通过将聚合物层材料通过适当的模具挤出以形成膜来制备。在一些实施方案中，可使用反应性挤出工艺，其中在挤出程序期间将一种或多种聚合反应产物装入挤出机中以形成一个或多个层。
在一些实施方案中，聚合物膜可随后热成形为具有牙齿保持腔的牙科矫治器，注入包括牙齿保持腔的模具中，或使用三维(3D)印刷工艺生产。牙齿保持腔可通过任何合适的技术形成，包括热成形、激光加工、化学或物理蚀刻、以及它们的组合，但已发现热成形提供良好的结果和优异的效率。在一些实施方案中，聚合物膜在形成牙齿保持腔之前被加热，或者其表面可在形成腔之前或之后诸如例如通过蚀刻来进行化学处理或通过使该表面与工具接触来进行机械压印。
一种用于使用本公开的含有半结晶聚合物的膜来热成形矫治器的一般方法可与常见的热成形技术具有相似性。方法的一个、一些或全部步骤可在温度和压力控制室中执行。首先，提供目标或当前布置结构中患者的牙齿的物理牙科模型。提供包括由半结晶聚合物构成的至少一个层的材料片材，并将其放置在牙模型上。将该模型和材料片置于第一压力下并加热至接近但优选低于半结晶聚合物的第一可识别熔融温度范围(Tm1)的上限的第一温度。在特别合适的方法中，将模型和材料片材置于第一压力下并加热至第一温度，该第一温度接近但优选低于第一可识别的熔融温度范围(Tm1)的吸热峰最大值(P1)。加热和压力/或真空的组合使得该材料软化。将模型和片材在第一温度和压力下保持一段时间，直到使得片材适形于牙科模型的形状和取向，并且聚合物中的一些晶体结构已经熔化。随后降低温度(优选等压)以生成处于这样的构型的壳体矫治器，该构型具有与第一模型的牙科布置结构对应的几何结构。在一些实施方案中，在成形过程中，将包含一种或多种半结晶聚合物的聚合物膜加热至高于Tg的温度，例如高于120℃、约130℃、约140℃。通常，第一温度比膜中存在的一种或多种半结晶聚合物中的至少一种的第一可识别熔融温度范围(Tm1)(例如，约200℃至约220℃)的上限低至少约5℃。然而，可以利用各种温度和时间。通过在接近但低于第一可识别熔融温度范围(Tm1)的上限下加热，足够数目的晶种或成核位点保留在半结晶聚合物中以允许在冷却时形成异质晶体。异质晶体形成将允许冷却的半结晶聚合物的结晶相保持期望的机械性能，同时降低制品的雾度。在其他实施方案中，模制温度比膜中存在的一种或多种半结晶聚合物中的至少一种的第一可识别熔融温度(Tm1)低至少约6℃，在一些实施方案中低至少7℃、至少8℃、至少9℃、至少10℃、至少11℃、至少12℃。如上所述，通过向一个或多个半结晶聚合物层中添加成核剂来增强熔融但在冷却时允许异质成核的可能性。
加热至接近第一熔融峰但高于膜的玻璃化转变温度的温度通常可允许一种或多种半结晶弹性体中存在的晶体的至少80％、至少81％、至少82％、至少83％、至少84％、和至少85％、至少86％、至少87％、至少88％、至少89％、至少90％在模制温度接近第一可识别熔融温度(Tm1)的上限和或吸热峰最大值(P1)时熔融。熔融程度可通过各实施例的熔融分数比来确定。然而，如果不是吸热峰最大值，保持模塑温度低于上限允许至少一些结晶结构或成核位点在冷却之前保留在膜中。在一些实施方案中，施加的压力大于10kPa，例如大于50kPa、75kPa、100kPa、125kPa或大于150kPa。在一些实施方案中，在压力释放回到标称大气压力之前，该压力维持大于30秒，例如大于45秒、60秒、2.5分钟、5.0分钟、10分钟、20分钟、30分钟、60分钟、大于90分钟或甚至大于120分钟。该压力可通过对聚合物膜材料和/或真空施加直接的力来施加。随着温度从第一模制温度降低至随后的温度(例如，室温)，在任何半结晶聚合物材料中形成了第一多个晶体结构。所形成的晶体结构有助于在照射或在聚合物材料中产生交联的其他合适方法之前将矫治器保持在储存的几何结构中，并且优选足够小以便不造成模糊外观。在一些或全部实施方案中，温度逐渐降低。在其他实施方案中，器具可以通过快速降低温度来淬灭。在任何情况下，目前优选的是，所选择的参数对于每个矫治器保持一致。例如，温度降低的速率可在每分钟约0.5℃至约10℃的范围内，但是对于该过程中的每个温度降低步骤通常保持在该范围内的相同速率。多层聚合物膜、成形的牙科矫治器或两者可任选地用选自电子束、γ、UV，以及它们的混合物和组合的辐射交联。
如果用于使材料交联，则辐照可以在室温下或通常在低于第一模制温度的升高的温度下进行。辐照可以在空气中、真空中或无氧环境下进行，包括惰性气体诸如氮气或稀有气体。辐照可以通过使用电子束、γ辐照或x射线辐照来执行。在一些实施方案中，使用电离辐射(如，电子束、x射线辐射或γ辐射)来交联未分段的聚合物材料。在具体的实施方案中，采用γ辐射来交联基本上未交联的聚合物材料。在一些实施方案中，执行辐照(使用任何辐射源)直到样品接收的剂量至少为0.25Mrad(2.5kGy)，例如至少1.0Mrad(10kGy)、至少2.5Mrad(25kGy)、至少5.0Mrad(50kGy)或至少10.0Mrad(100kGy)。在一些实施方案中，执行辐照直到样品接收的剂量在1.0Mrad与6.0Mrad之间，例如在1.5Mrad与4.0Mrad之间。在其他实施方案中，器具被处理以使用本领域已知的方法生成化学交联部分。例如，可以将过氧化物添加到聚合物中，并且在形成第一储存的几何结构以允许过氧化物发生反应之后，可以将聚合物维持在升高的温度中。另外，硅烷可以接枝到聚合物骨架上，诸如聚乙烯，并且聚合物可以在暴露于热的潮湿环境中时进行交联。选择半多层聚合物膜的厚度以在所得矫治器中提供临床上合适厚度的材料。通常应选择材料的厚度，使得矫治器足够刚硬，以向牙齿施加足够的力，但仍然足够薄以便被舒适地佩戴。在各种实施方案中，用于形成牙科矫治器的多层聚合物膜具有小于约1mm、或小于约0.8mm、或小于约0.5mm的厚度。所得矫治器的壁的厚度可在0.05mm和2mm之间，或在0.1mm和1mm之间。
在各种实施方案中，具体地讲那些包括一种或多种半结晶聚合物的实施方案，牙科矫治器是基本上光学透明的。预期透光率可通过ISO13468-1:2019或ASTM D1003-13使用CIE照明C确定，并且预期雾度可使用ISO 14782-1:1999或ASTM D1003-13使用CIE照明C确定。本文使用术语“预期”来间接表示所形成矫治器的透射率和雾度，因为矫治器的几何结构(例如，尺寸和表面特征)不利于直接测试。相反，使代表性聚合物膜经受与通常用于产生矫治器的温度和加工条件相同的温度和加工条件，但不将膜向下拉到模具上，从而允许膜保持足够平坦以用于后续测试。
一些实施方案具有至少约50％的预期透光率。一些实施方案具有至少约75％的预期透光率。一些实施方案具有不大于15％或不大于10％的预期雾度。一些实施方案具有不大于5％的预期雾度。一些实施方案具有不大于2.5％的预期雾度。某些目前优选的实施方案的牙科矫治器的预期雾度小于10％，且牙科矫治器的预期透光率大于80％。
聚合物膜、成形的牙科矫治器或两者可任选地用选自电子束、γ射线、紫外线，以及它们的混合物和组合的辐射交联。
在各种实施方案中，用于形成牙科矫治器的聚合物膜具有小于约1mm、或小于约0.8mm、或小于约0.65mm的厚度。
在一些实施方案中，聚合物膜可以卷对卷制造工艺制造，并且可任选地卷绕成卷，直到需要进一步的转换操作来形成一个或多个牙科矫治器。
在一些示例中，根据本公开的牙科处理系统以试剂盒的形式提供给牙科医生，该试剂盒包括诸如图2中所示的一系列正畸对准器托盘以及患者使用说明书。用于试剂盒的合适的附加物品(并非旨在进行限制)包括以下中的一种或多种：携带箱、帮助患者从牙齿移除对准器的移除器具、帮助迫使对准器到牙齿上的安置器具、牙刷、清洁片剂、粉末/晶体或凝胶/泡沫/液体的对准器托盘、用于解决来自牙科矫治器上的尖锐边缘或拐角的不适的砂纸或物体、美白凝胶或笔、牙线、牙签、蜡等。
现在将在以下的非限制性实施例中进一步描述本公开的设备。
实施例
以下实施例仅是为了进行示例性的说明，并非旨在过度限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，其各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
除非另外指明，否则在实施例和本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等等均基于重量计提供。除非另有说明，否则所用的溶剂和其它试剂可得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI))。
材料
PETg：得自田纳西州金斯波特的伊士曼化学公司的共聚酯，等级：Eastar GN071
PCTg：得自伊士曼化学公司(Eastman Chemicals)的共聚酯，等级：VM318
Tritan：得自伊士曼化学公司的共聚酯，等级：MX710
Elvaloy：乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物：得自密歇根州米德兰的陶氏杜邦化学公司，等级：Elvaloy 1609
Pellethane：得自俄亥俄州威克利夫的路博润公司(Lubrizol,Wickliffe,OH)的热塑性聚氨酯，等级65D
Texin：热塑性聚氨酯，得自宾夕法尼亚州匹兹堡的科思创公司(Covestro，Pittsburgh，PA)，等级RxT50D
Admer：得自纽约州莱伊布鲁克的三井化学美国公司的热塑性弹性体(TPE)，等级SE810
Zeonor：得自肯塔基州路易斯维尔的瑞翁化学公司的热塑性环烯烃聚合物(COP)，等级1060R
Ecdel：得自伊士曼化学公司的共聚酯弹性体，等级：9967
用于层ABC的选定聚酯的特性
在下表1中示出了下文的实施例中所用的聚合物材料中的一些聚合物材料的特性。
表1–所选聚酯的材料特性
表1中的溶解度参数根据Sperling，L.H.，物理高分子科学导论(约翰威立出版社：新泽西州霍博肯，2006年)中第3章(Chapter 3of Sperling,L.H.,Introduction toPhysical Polymer Science,John Wiley&Sons,Inc.:Hoboken,New Jersey,2006)概述的基团贡献法来估计。
比较例1
一些当前可用的正畸对准托盘的制造商已公开用于递送有效牙齿移动力的期望模量范围为约0.1GPa至约1.5GPa。使用这些范围内的各种模量值，计算0.75mm单层膜的弯曲刚度因子并示于下表2中。在表2中，Et3是热成形前对准器膜的弯曲刚度因子，并且Etw3是对准器托盘的弯曲刚度因子，其中tw是在唇侧上的切牙修整线2mm内的对准器托盘的壁厚。在表2至表5中，对于计算的弯曲刚度因子(Etw3)，在修整线附近最可能的厚度减小被指定在40％-60％的范围内。
下表2示出了由具有0.1GPa、0.5GPa、0.8GPa和1.5GPa的不同模量的聚合物制成的具有40％、50％和60％壁厚减小的0.75mm对准器膜和热成形托盘的计算的弯曲刚度因子。
表2–CE1-1至CE1-4的计算的弯曲刚度因子
表2在相关部分中示出：(1)在60％壁厚减小时，0.0027GPa*mm3是当对准器的模量为0.1GPa时对准器托盘移动牙齿所需的最小弯曲刚度因子，而模量为0.1GPa时需要0.0135GPa*mm3；并且(2)在50％壁厚减小时，从模量0.8GPa至1.5GPa，估计对准器托盘的最可能的期望弯曲刚度因子在0.042GPa*mm3至0.079GPa*mm3的范围内。壁厚被指定在矫治器唇侧上的切牙修剪线2mm内。
比较例2和比较例3
可以商品名SMARTTRACK购自加利福尼亚州圣何塞的艾利科技公司(AlignTechnology,Inc.,San Jose,CA)(在表3中命名为CE2)和以商品名ZENDURA FLX购自加利福尼亚州弗里蒙特的拜耳材料科技有限公司(Bay Materials,Fremont CA)(CE3)的可商购获得的正畸对准器托盘材料、对准器托盘和正畸处理系统的弯曲刚度因子在50％壁厚减小下进行计算，并且结果示于表3至表4中。在表3至表4的第5-6列中突出显示的弯曲刚度因子由通过混合每个单个层厚度和模量的规则近似的拉伸模量计算，而在表3至表4的第7-8列中的弯曲刚度因子来自由多层梁模型计算的挠曲模量。SmartTrack材料的计算的BSF正好落在从上述表2至表5确定的0.042GPa*mm3至0.079GPa*mm3的最可能的期望范围内。
表3-CE2的计算的弯曲刚度因子
*热成形后50％壁厚减小
表4-CE3的计算的弯曲刚度因子
*热成形后50％壁厚减小
据报道，CE2和CE3被开发用于替代先前可商购获得的较硬(较刚硬)的单层对准器，以在患者佩戴对准器时降低模量(在给定厚度下的刚度)并降低施加到牙齿的弹性定位力。这些更具弹性的对准器已经报道了疼痛的显著减少，由于它们比以前的单层材料更低的刚度、更好的力持久性和改善的应变恢复，因此增加了有效性并减少了处理时间。
当患者佩戴对准器时，对准器包绕牙齿并且必须提供保持和激活以移动牙齿。通常，当活动部件通过对准器的弹性弯曲变形来移动牙齿时，牙齿的期望底切提供保持。对准器的弹性弯曲力不能大到克服保持力。上述表3至表4中的对准器托盘被设计用于以降低的刚度加速牙齿移动，以改善患者的舒适度。该对准器托盘的激活力更持久，同时由于它们降低的刚度也可能非常接近保持力。因此，组合效果可导致在处理的早期阶段中产生有效(更快)的移动，但在接近最终阶段时调整精确移动以到达预计位置时控制较少。然后需要微调来将牙齿移动到所计划的精确位置，这对于正畸医生和患者来说是非常不期望的。
实施例1
下面的实施例中的单层PETg膜是用于可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M,St.Paul,MN)的正畸对准器托盘中的基底。PETg膜通过挤出流延膜工艺制备，并且在热成形前具有0.75mm的厚度。
PETg对准器托盘由在通过3D印刷制成的拱形物上进行热成形制成。单层膜的特性和弯曲刚度因子示于下表8中。
表5-单层PETg膜和由其形成的对准器的厚度、模量和弯曲刚度因子
*热成形后50％壁厚减小(在切牙修整线2mm内)
实施例2
使用配备有送料区块和膜模头的中试规模共挤出生产线挤出5层ABCBA(TritanMX710/Ecdel 9967/Tritan MX710/ECDEL 9967/Tritan MX710)膜。将总体膜片材厚度控制为约25密耳(0.625毫米)。
然后将五层膜在3D印刷制成的拱形物上进行热成形。改变热成形温度以改变对准器托盘的厚度。
5层材料的特性和计算的弯曲刚度因子显示在下表6至表7中。表6中突出显示的五层膜和对准器的弯曲刚度因子由通过混合每个单个层厚度和模量的规则近似的拉伸模量计算，而表7中突出显示的弯曲刚度因子由从多层梁模型计算的弯曲模量确定。
表6-5层膜和由其形成的对准器的构造、厚度、模量和弯曲刚度因子
表7-5层膜和由其形成的对准器的构造、厚度、模量和弯曲刚度因子
单层PETg对准器(实施例1)具有在唇侧上的切牙修剪线2mm内的更高的弯曲刚度因子(0.105GPa*mm3)和模量(2GPa)，并且因此将预期在接近处理结束处移动牙齿时提供更好的保持以最小化微调需要。另一方面，5层对准器具有更好的力持久性和更低的模量(<1.5GPa)，并且因此预期在处理的早期阶段递送有效的牙齿移动。
5层膜(实施例2)包括具有大于0.02GPa*mm3的弯曲刚度因子的芯层和具有大于0.0001GPa*mm3的弯曲刚度因子的外表层。此外，优选的热成形工艺窗口建议在唇侧上的切牙修剪线2mm内大于35％的壁厚减小，以递送具有在0.036GPa*mm3至0.079GPa*mm3的期望范围内的弯曲刚度因子的有效弹性弯曲力。
建议的系统和处理计划可采用5层对准器来在处理的早期阶段处理患者，而单层PETg对准器可在后期阶段使用。另选地，处理计划可在早期阶段采用单层PETg对准器，随后在后期阶段采用具有更高弯曲刚度因子的托盘(例如，实施例2的托盘)。处理计划可包括在任何给定模式(例如，ABBA、AABB、ABAB、ABAA等)下具有不同弯曲硬度因子的任何数量的交替托盘。组合处理系统可通过最小化微调需要而以更可预测的处理结果来改善总体患者体验。
本发明的各种实施方案已进行描述。这些实施方案以及其他实施方案均在以下权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种用于将患者的牙齿从初始牙齿布置结构重新定位到最终牙齿布置结构的系统，所述系统包括多个增量位置调整矫治器，每个增量位置调整矫治器包括被成形为接纳和重新定位所述患者的牙齿的腔的布置结构，其中所述系统中的至少一个矫治器中的腔具有与所述系统中的至少一个其他矫治器的腔不同的几何结构，并且其中所述患者连续地佩戴所述系统中的至少一些所述矫治器，以对至少一颗牙齿施加力，并且将所述患者的牙齿从第一布置结构移动到不同于所述第一布置结构的连续布置结构，并且其中所述系统包括：
第一多层壳体，所述第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量；以及
第二壳体，所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及约2GPa的弹性模量。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二壳体包含乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCTg)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚(1,4-环己烷二甲醇)对苯二甲酸酯(PCTA)，以及它们的混合物和组合。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多层壳体包括至少一个聚合物层，所述至少一个聚合物层具有小于约0.5GPa的弹性模量和小于约0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多层膜包括：
具有第一主表面和第二主表面的芯层，其中所述芯层具有1.55GPa的弹性模量和大于0.02GPa*mm3的弯曲刚度因子；
在所述芯层的第一主表面上的第一内层和在所述芯层的第二主表面上的第二内层，其中所述第一内层和所述第二内层各自具有0.2GPa的弹性模量和小于0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子；以及
在所述第一内层上的第一外层和在所述第二内层上的第二外层，其中所述第一外层和所述第二外层各自具有1.55GPa的弹性模量和小于0.002GPa*mm3的弯曲刚度因子。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述多层膜具有5个层，并且其中所述第一外层、所述第二外层和所述芯层包含相同的热塑性聚合物。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一外层和所述第二外层以及所述芯层中的热塑性聚合物包含聚酯或共聚酯，所述聚酯或共聚酯可为相同的或不同的。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述聚酯独立地选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETg)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCTg)、聚(1,4-环己烷二甲醇)对苯二甲酸酯(PCTA)、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯，以及它们的混合物和组合。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述聚酯选自PCTg、PETg、PCTA、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯，以及它们的混合物和组合。
10.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一内层和所述第二内层包含独立地选自以下的热塑性聚合物：共聚酯醚弹性体、乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸丁酯、马来酸酐改性的聚烯烃共聚物、甲基丙烯酸改性的聚烯烃共聚物、乙烯乙烯醇(EVA)聚合物、苯乙烯嵌段共聚物、乙烯丙烯共聚物，以及热塑性聚氨酯(TPU)。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一内层和所述第二内层中的热塑性聚合物包含共聚酯醚弹性体，所述共聚酯醚弹性体可为相同的或不同的。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一内层和所述第二内层中的热塑性聚合物包含乙烯丙烯酸甲酯，所述乙烯丙烯酸甲酯可为相同的或不同的。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一内层和所述第二内层中的热塑性聚合物包含热塑性聚氨酯，所述热塑性聚氨酯可为相同的或不同的。
14.一种用于移动患者的一颗或多颗牙齿的方法，所述方法包括：
提供用于顺序放置在所述患者的至少一些所述牙齿上的一系列牙科矫治器，其中所述系列中的至少一些所述牙科矫治器包括被构造成施加弹力以重新定位所述患者的至少一颗牙齿的牙齿保持腔，并且其中所述系列中的所述牙科矫治器中的至少一个牙科矫治器具有的牙齿保持腔所具有的几何结构不同于所述系列中的另一个牙科矫治器的牙齿保持腔的几何结构；并且
其中所述一系列牙科矫治器包括：
第一多层壳体，所述第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量，其中所述第一多层壳体包括至少一个聚合物层，所述至少一个聚合物层具有小于约0.5GPa的弹性模量和小于约0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子；以及
第二壳体，所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及约2GPa的弹性模量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述多层膜包括：
具有第一主表面和第二主表面的芯层，其中所述芯层具有1.55GPa的弹性模量和大于0.02GPa*mm3的弯曲刚度因子；
在所述芯层的第一主表面上的第一内层和在所述芯层的第二主表面上的第二内层，其中所述第一内层和所述第二内层各自具有0.2GPa的弹性模量和小于0.001GPa*mm3的弯曲刚度因子；以及
在所述第一内层上的第一外层和在所述第二内层上的第二外层，其中所述第一外层和所述第二外层各自具有1.55GPa的弹性模量和小于0.002GPa*mm3的弯曲刚度因子。
17.一种用于将患者的牙齿从初始牙齿布置结构重新定位到最终牙齿布置结构的系统，所述系统包括一系列聚合物壳体，其中至少一些所述聚合物壳体包括腔的布置结构，所述腔被构造成接纳所述患者的上弓或下弓中的一颗或多颗牙齿，并且施加弹性定位力以引起一颗或多颗牙齿从第一位置到第二位置的预定增量移动，其中所述系列中的所述聚合物壳体包括：
第一多层壳体，所述第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子，以及不大于约1.5GPa的弹性模量；以及
第二壳体，所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.1GPa*mm3的弯曲刚度因子。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一多层壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的小于约0.2GPa*mm3的弯曲刚度因子。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其中所述第二壳体具有在壳体唇侧上的切牙修整线2mm内测量的大于0.05GPa*mm3的弯曲刚度因子。
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