JP2002105879A - マルチストランドコイルばね - Google Patents

マルチストランドコイルばね

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JP2002105879A
JP2002105879A JP2001130365A JP2001130365A JP2002105879A JP 2002105879 A JP2002105879 A JP 2002105879A JP 2001130365 A JP2001130365 A JP 2001130365A JP 2001130365 A JP2001130365 A JP 2001130365A JP 2002105879 A JP2002105879 A JP 2002105879A
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Nia Farrohk Farzin
ファージン − ニア ファーロクー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤが使用されるあらゆる環境で改良され
た疲労抵抗を有するワイヤを提供すること。 【解決手段】 改良された疲労特性を有しており、Ｎｉ
／Ｔｉやその合金などの形状記憶材料および／または超
弾性材料で作られているより線（１０）。さらに、より
線（１０）をその全長またはその一部のみに沿ってコイ
ル状にし、１つまたは複数のコイルばね（１４）を形成
することができる。よられかつ任意選択でコイル状にさ
れたワイヤ（１０、１６）は加熱処理され、より構成に
設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的には歯科矯
正、医療、およびその他の応用分野で使用されるより線
に関し、特に、より線から製造されるコイルばねに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ステンレススチールワイヤの剛性を低く
するためにステンレススチールワイヤをよることが知ら
れている。「よる」とは、２つ以上のワイヤストランド
がよられるか、あるいは編組されることを意味する。イ
ンチ当たりストランド数が多ければ多いほど、より線の
剛性が低くなる。剛性低減以外の目的にワイヤをよるこ
とは知られていない。ＮｉＣｒワイヤも同様に、固有に
高い剛性を低減させるためによられる。しかし、Ｎｉ／
Ｔｉベースの合金など超弾性合金または形状記憶合金の
場合、この材料は基本的に低い剛性を有し、したがっ
て、より線を使用しなくても剛性の低減が可能である。
Ｎｉ／Ｔｉ線は、歯科装置および医療装置を含め多数の
応用分野でますます普及している。たとえば、このよう
な低剛性Ｎｉ／Ｔｉ線は歯科矯正ブラケットおよび医療
ステントで使用されている。
【０００３】コイルばねも、医療業界および歯科業界で
多数の応用例を有している。たとえば、歯科矯正分野で
は、歯科矯正ブラケットのスロット内のアーチワイヤお
よびリテーナワイヤの結紮部における弾性「Ｏ」リング
または軟性ステンレススチール結紮タイがコイルばねに
取って代わられている。やはり歯科矯正分野では、患者
の下顎を前方または後方に押してクラス２およびクラス
３の不正交合、すなわち上顎前突および下顎前突を矯正
するために交合固定装置で使用されている。コイルばね
は、腹腔鏡手術で使用されるステントまたは装置に関す
る医療分野でも使用されている。
【０００４】結紮部材や交合固定コイルなどの口腔応用
分野で使用されるコイルばねは、長期間使用すると疲労
のために口の中で破損することが多い。これが起こる
と、歯科医はこの装置を取り外し、新しいユニットと交
換しなければならない。これは歯科矯正医にとって非常
に時間およびコストがかかる作業である。さらに、コイ
ルばねの破片によって患者が炎症を起こすと共に、破損
が起こった後で装置が機能を停止するために治療期間が
延びることがある。同様に、Ｎｉ／Ｔｉワイヤを含む単
一より線も、疲労のために早い時期に故障しがちであ
る。歯科矯正応用分野だけでなく、このようなワイヤの
あらゆる分野において、単一より線およびコイル線が早
い時期に疲労することは欠点である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ワイヤが
使用されるあらゆる環境で改良された疲労抵抗を有する
ワイヤを開発する必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、単一ワイヤス
トランドと比べて改良された疲労抵抗を有するより線を
提供する。より線は、互いによられるかあるいは編組さ
れた少なくとも２つの個々のストランドを備え、個々の
ストランドは形状記憶材料および／または超弾性材料の
ストランドである。たとえば、ワイヤストランドは、好
ましくは少なくとも５０重量％のチタンを含み、より好
ましくは少なくとも４０重量％のニッケルを含むＮｉ／
Ｔｉまたはその合金で作ることができる。本発明のより
線は、釣り糸、医療装置、歯科矯正装置、または使用時
に改良された疲労抵抗の利益を得る他のあらゆるワイヤ
でよい。本発明の他の実施形態では、より線の少なくと
も一部がコイルばねを形成するようにコイル状にされ
る。よりコイル線は、歯科矯正交合固定装置、ステン
ト、歯科矯正ブラケットの結紮糸、歯科矯正ブラケット
のアーチワイヤ、または使用時に改良された疲労抵抗か
ら利益を得る他のあらゆるコイルでよい。本発明は、複
数のワイヤストランドをよること、およびよられたワイ
ヤを加熱処理してより構成の形状を設定することを含
む、高疲労抵抗ワイヤを作る方法をさらに含む。
【０００７】本発明のこれらならびにその他の目的およ
び利点は、添付の図面およびその説明からより明らかに
なろう。
【０００８】添付の図面は、本明細書に組み込まれかつ
本明細書の一部を構成しており、本発明の実施形態を示
し、以上の本発明の概略的な説明および以下の詳細な説
明と共に、本発明の原則について説明するためのもので
ある。
【０００９】
【発明の実施の形態】全体的に図１を参照すると、本発
明の一実施形態によって構成されたより線１０が示され
ている。図１に示す３つのストランド１２など複数のス
トランド１２がよられるかあるいは編組される。より線
１０は、少なくとも２つのストランド１２と、特定の応
用分野に実際的なできるだけ多くのストランド１２とを
備える。制限としてではなく一例として、約０．０１２
７ｍｍ（約０．０００５インチ）から約０．１７８ｍｍ
（約０．００７インチ）の直径を有する約２つから７つ
のストランドは、歯科矯正ブラケットと共に使用される
結紮部材に好ましい。より線１０の疲労特性および剛性
は、より線１２のピッチによって部分的に決定される。
インチ当たりより数は一般に個々のストランド１２のサ
イズおよび直径に依存する。一般に、インチ当たりスト
ランド数が大きければ大きいほど、より線１０の湾曲時
の剛性が低くなり、長期間使用する場合の疲労に対する
抵抗が高くなる。
【００１０】より線１０を備えたワイヤストランド１２
は形状記憶材料および／または超弾性材料で作られてい
る。形状記憶合金は、適切な加熱工程を施されたときに
前に画定された形状に戻る能力を有する金属材料であ
る。Ｎｉ／ＴｉおよびＮｉ／Ｔｉベースの合金は、最も
多く市販されている形状記憶合金である。Ｎｉ／Ｔｉ材
料は通常、超弾性挙動をさらに示す。有利には、Ｎｉ／
ＴｉまたはＮｉ／Ｔｉ合金は少なくとも約５０重量％の
Ｔｉを含む。より有利には、Ｎｉ／ＴｉまたはＮｉ／Ｔ
ｉ合金は少なくとも約４０重量％のＮｉを含む。ストラ
ンド１２の好ましい材料は５０Ｎｉ−５０Ｔｉである。
【００１１】より線１０は、より高い疲労抵抗が有益ま
たは必要であるあらゆる応用分野で使用することができ
る。一例は釣り糸である。本発明のより線１０で作られ
た釣り糸は柔軟であると共に、疲労による破損に抵抗す
る。このより高い疲労抵抗は、本発明のより線１０と同
じ材料で作られた単一より線と比べても、様々な金属材
料の単一より線と比べても顕著である。より釣り糸は、
好ましくは上述のようにＮｉ／ＴｉまたはＮｉ／Ｔｉベ
ースの合金で作られ、この釣り糸は、非形状記憶材料の
より線と比べて高い疲労抵抗および高い可撓性を示す。
【００１２】より線１０は、アーチワイヤや保持ワイヤ
など歯科矯正分野でも使用することができる。このよう
な応用分野でＮｉ／Ｔｉ単一より線を使用することが知
られているが、Ｎｉ／Ｔｉワイヤをよることによる疲労
抵抗に関する利益は実現されていない。本発明のより線
は、その機能を口腔環境で非より線よりも長い期間にわ
たって実行し、したがって、交換頻度を少なくし、交換
に伴う装置の非機能状態による治療期間の延長を回避す
る。
【００１３】より線１０は医療分野で使用することもで
きる。Ｎｉ／Ｔｉワイヤはバイオコンパチブルであり、
したがって、バイオメディカル用途に望ましい。本発明
のより特性を付加することによって、人体に適合し、疲
労による破損に対するより高い抵抗を示す装置が提供さ
れる。一例を挙げると、ガイドワイヤの場合のように、
より線１０をチューブを通して人体に挿入することがで
きる。
【００１４】本発明の他の実施形態では、より線１０
は、図２および図３に概略的に示すように、１つまたは
複数のコイルばね１４を形成するようにワイヤの全長ま
たはその一部に沿ってコイル状にされる。単一より線で
製造されたコイルばねも疲労による破損を受けるが、本
発明のよりコイル線１６は改良された疲労抵抗を示し、
したがって、単一ストランドコイルばねよりも長期間に
わたって使用することができる。しかし、コイルばねで
はよりの結果として力が低減し、したがって、所与の応
用分野に関して可撓性と疲労抵抗と強度とのバランスを
取るべきである。図１のより線１０と同様に、ストラン
ド１２は、Ｎｉ／ＴｉやＮｉ／Ｔｉベースの合金などの
形状記憶材料および／または超弾性材料で作ることがで
きる。
【００１５】図２で、３ストランドワイヤ１０はほぼそ
の全長に沿ってコイル状にされる。制限としてではなく
一例として、このよりコイル線１６は、引用によって本
明細書に明示的に全体的に組み入れられた「Ｏｒｔｈｏ
ｄｏｎｔｉｃ Ｂｉｔｅ Ｆｉｘｉｎｇ Ａｐｐｌｉａ
ｎｃｅ」という名称の、本発明と共通の所有者を有する
同時係属米国特許出願第０９／３０７４０３号に記載さ
れ図示されたような歯科矯正交合固定装置のコイル延長
ばねとして使用することができる。他の例を挙げれば、
よりコイル線１６は医療ステントまたは歯科矯正アーチ
ワイヤまたは保持ワイヤとして使用することができる。
【００１６】図３は、本明細書に明示的に全体的に組み
入れられ、Ｆａｒｒｏｋｈ Ｆａｒｚｉｎ−Ｎｉａ、お
よびＲｏｈｉｔ Ｃ．Ｌ．Ｓａｃｈｄｅｖａの名で本明
細書と同じ日付に出願された「Ｓｅｌｆ Ｌｉｇａｔｉ
ｎｇ Ｏｒｔｈｏｄｏｎｔｉｃ Ｂｒａｃｋｅｔ」とい
う名称の、本発明と共通の所有者を有する同時係属米国
特許出願第０９／５３３１２５号で開示された自己結紮
ブラケット用の結紮部材１８を示している。図３の特定
の実施形態では、コイルばねセグメント１４はより線１
０の一部で形成されており、ブラケット本体の両側に形
成されたボア内など歯科矯正ブラケットの本体に係合す
るより線１０の直線状の脚部２０が残されている。図３
の結紮部材１８は、それぞれコイルばねセグメント１４
を有する２本のより線１０を有しており、コイルばねセ
グメント１４は、互いに逆方向に巻かれ、結紮部材１８
の中間点２２で互いに取り付けられている。より線およ
び１つまたは複数のコイルばねセグメントを備えた結紮
部材の様々な実施形態が、同時出願された米国特許出願
第０９／５３３１２５号に詳しく記載されている。
【００１７】本発明のよられかつ任意選択でコイル状に
されたワイヤの応用例のいくつかの例について説明した
が、これらが本発明の潜在的な応用例を網羅したもので
はないことが理解されよう。疲労による破損を被る可能
性のある条件に従う単一より線または単一よりコイル線
が使用されるあらゆる環境で、本発明のよられかつ任意
選択でコイル状にされたワイヤを適用することができ
る。さらに、本発明のよられかつ任意選択でコイル状に
されたワイヤをＮｉ／ＴｉやＮｉ／Ｔｉベースの合金な
どの形状記憶材料および／または超弾性材料で作ると、
高い可撓性と高い疲労抵抗の両方を実現することができ
る。
【００１８】本発明のより線またはよりコイル線を製造
する際、２つ以上のワイヤストランドがよられ、このよ
られたワイヤが加熱処理され、より構成の形状に設定さ
れる。この加熱処理は、より線が解けるのを防止する。
加熱処理温度および加熱処理時間は個々のストランド１
２の特定の材料および直径に依存するが、一般に、Ｎｉ
／ＴｉおよびＮｉ／Ｔｉベースの合金の場合、加熱処理
は約３００℃から約５５０℃の温度で約１秒から約１５
分の間行われる。
【００１９】本発明をその実施形態を説明することによ
って例示し、かつそれらの実施形態についてかなり詳し
く説明したが、これらの実施形態は添付の請求の範囲を
そのような詳細に制限するものではない。当業者には追
加の利点および修正形態が容易に明らかになろう。した
がって、本発明はその広義の態様において、図示し説明
した特定の詳細、代表的な装置および方法、ならびに例
示的な例に限らない。したがって、本出願人の本発明の
一般的な概念の範囲または趣旨から逸脱せずに、このよ
うな詳細から逸脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のより線の平面図である。
【図２】本発明のよりコイル線の平面図である。
【図３】歯科矯正ブラケット用のよりコイル結紮部材の
平面図である。
【符号の説明】
１０ より線 １２ ストランド １４ コイルばねセグメント １６ よりコイル線 １８ 結紮部材 ２０ 直線状脚部 ２２ 中間点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 14/00 Ｃ２２Ｆ 1/18 Ｈ 19/03 Ｆ１６Ｆ 1/06 Ａ Ｃ２２Ｆ 1/10 Ｊ 1/18 Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ Ｆ１６Ｆ 1/06 ６３０Ｆ ６３０Ｇ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２５ ６３０Ｌ ６３０ ６７３ ６７５ ６９１Ｂ ６７３ ６９１Ｃ ６７５ Ｃ２２Ｋ 1:00 ６９１ Ａ６１Ｃ 7/00 Ｂ Ａ０１Ｋ 91/00 Ｂ Ｃ２２Ｋ 1:00 Ｆ Ｆターム(参考） 2B107 CA08 CA20 3B153 AA08 AA26 AA31 CC51 EE18 GG05 GG40 3J059 AB11 BA02 BB10 BC01 BC03 GA50 4C052 JJ02 4C167 AA43 GG24 GG32 GG33 HH30

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いによられた少なくとも２つの個々の
    ワイヤストランドを備えた、改良された疲労抵抗を有す
    るより線であって、前記ワイヤストランドが、記憶形状
    合金、超弾性材料、およびそれらの組合せからなる群か
    ら選択された材料で作られるより線。
  2. 【請求項２】 前記ワイヤストランドがＮｉ／Ｔｉまた
    はその合金で作られる、請求項１に記載のより線。
  3. 【請求項３】 前記ワイヤストランドが少なくとも５０
    重量％のＴｉを含む、請求項２に記載のより線。
  4. 【請求項４】 前記ワイヤストランドが少なくとも４０
    重量％のＮｉを含む、請求項３に記載のより線。
  5. 【請求項５】 前記より線が釣り糸である、請求項１に
    記載のより線。
  6. 【請求項６】 前記釣り糸がＮｉ／Ｔｉまたはその合金
    である、請求項５に記載のより線。
  7. 【請求項７】 前記より線が医療装置である、請求項１
    に記載のより線。
  8. 【請求項８】 前記より線が歯科装置である、請求項１
    に記載のより線。
  9. 【請求項９】 前記より線が、人体に挿入するチューブ
    にスライド可能に係合できる、請求項１に記載のより
    線。
  10. 【請求項１０】 前記ワイヤが、よりが形成され前記ワ
    イヤの形状が設定された後で加熱処理される、請求項１
    に記載のより線。
  11. 【請求項１１】 前記ワイヤが、約３００℃から約５５
    ０℃の温度で約１秒から約１５秒の間加熱される、請求
    項１０に記載のより線。
  12. 【請求項１２】 前記より線の少なくとも一部がコイル
    状にされる、請求項１に記載のより線。
  13. 【請求項１３】 前記ワイヤストランドがＮｉ／Ｔｉま
    たはＮｉ／Ｔｉベースの合金で作られる、請求項１２に
    記載のより線。
  14. 【請求項１４】 前記ワイヤストランドが少なくとも５
    ０重量％のＴｉを含む、請求項１３に記載のより線。
  15. 【請求項１５】 前記ワイヤストランドが少なくとも４
    ０重量％のＮｉを含む、請求項１４に記載のより線。
  16. 【請求項１６】 前記より線およびコイル線が歯科矯正
    交合固定装置である、請求項１２に記載のより線。
  17. 【請求項１７】 前記より線およびコイル線がステント
    である、請求項１２に記載のより線。
  18. 【請求項１８】 前記ステントがＮｉ／Ｔｉまたはその
    合金で作られる、請求項１７に記載のより線。
  19. 【請求項１９】 前記より線およびコイル線は歯科矯正
    ブラケットの結紮糸である、請求項１２に記載のより
    線。
  20. 【請求項２０】 前記より線およびコイル線が歯科矯正
    ブラケットのアーチワイヤである、請求項１２に記載の
    より線。
  21. 【請求項２１】 前記ワイヤが、よられて前記ワイヤの
    形状に設定された後で加熱処理される、請求項１２に記
    載のより線。
  22. 【請求項２２】 前記ワイヤが、約３００℃から約５５
    ０℃の温度で約１秒から約１５分の間加熱される、請求
    項２１に記載のより線。
  23. 【請求項２３】 形状記憶合金、超弾性材料、およびそ
    れらの組合せからなる群から選択された材料で作られた
    少なくとも２つの個々のワイヤストランドを備えた、改
    良された疲労抵抗を有するコイルより線であって、前記
    ストランドのほぼ全長に沿ってよられており、さらに前
    記ストランドの長さの少なくとも一部に沿ってコイル状
    にされているコイルより線。
  24. 【請求項２４】 前記より線が、前記よりのほぼ全長に
    沿ってコイル状にされる、請求項２３に記載のワイヤ。
  25. 【請求項２５】 高い疲労抵抗を有するワイヤを作る方
    法であって、 複数のワイヤストランドをよるステップと、 より構成の形状を設定するのに十分な時間の間約３００
    ℃から約５５０℃の温度で前記よられたワイヤストラン
    ドを加熱処理するステップとを含む方法。
  26. 【請求項２６】 前記より線が約１秒から約１５分の間
    加熱処理される、請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記ワイヤストランドが、形状記憶合
    金、超弾性材料、およびそれらの組合せからなる群から
    選択される、請求項２５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記ワイヤストランドがＮｉ／Ｔｉま
    たはその合金で作られる、請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 少なくとも２つの個々のワイヤストラ
    ンドが、前記ストランドのほぼ全長に沿ってよられてお
    り、前記よられたストランドが、前記ストランドの長さ
    の少なくとも一部に沿ってコイル状にされている、請求
    項２３に記載のワイヤ。
  30. 【請求項３０】 少なくとも２つの個々のワイヤストラ
    ンドが、前記ストランドのほぼ全長に沿って編組されて
    おり、前記編組されたストランドが、前記ストランドの
    長さの少なくとも一部に沿ってコイル状にされている、
    請求項２３に記載のワイヤ。
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MX (1) MXPA01003106A (ja)

Cited By (4)

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