JP2018534062A - 継続的形状記憶を有する歯科矯正装具 - Google Patents

Abstract

歯科矯正治療を通して連続的に利用され得る多くの形状を記憶でき、各形状が患者の歯の配列に対応できる、継続的調整装具が提供される。本開示による装具は、刺激を与えられて無数の形状の間で転移することができ、それは装具の形状全体、並びに患者の歯に対応する空洞の位置及び形状の変化を含み得る。継続的調整装具を作り出す方法、及び継続的調整装具を使用する治療の方法も開示される。

Description

歯列矯正術は、咬合機能、衛生状態、及び顔の審美性を改善することを目的とした歯列不正咬合の診断及び治療に関係する、歯科の専門領域である。矯正治療は、一般に、ブラケット及び臼歯チューブと呼ばれる装具を使用し、これらは患者の歯に接合される。ブラケット及び臼歯チューブは、それぞれ、矯正用アーチワイヤーと呼ばれる弾力性のある「Ｕ」字形ワイヤーを収容するためのスロット及び経路を含む。治療中、アーチワイヤーは、ブラケット及び臼歯チューブのスロット及び経路の中に固定される。アーチワイヤーは当初曲げられているが、治療の間に徐々に元の形状に戻り、それによって、位置異常の歯を正しい箇所に付勢するための治療目的の力を加える。

矯正治療の別のタイプとして、患者の歯列弓に適応する弾力性のあるポリマートレイの使用が挙げられる。アライナとしても知られているこれらのトレイ、整合シェル、及びポリマー装具は一連で提供され、歯を、所望の目標配列に向けて漸増的ステップで徐々に動かすために、連続的に装着されることが意図される。ポリマー装具のいくつかのタイプは、患者の歯列弓の各歯を受け入れるための、歯形状の空洞の列を有する。ポリマー材料の弾力特性の長所によって、各歯を目的とする所望の目標位置に向けて漸増的に付勢するために、この空洞は、１つの装具から次の装具までに僅かに異なる位置に方向付けされる。

様々な方法が、ポリマー装具を製造するために提案されてきた。１つの知られている方法によると、治療開始時における患者の上顎及び下顎歯列弓を表わすデジタルデータファイルが取得される。次にこのデータファイルは分析され、各々が患者の歯の１本を表わす、データのサブセットを確認する。次に、技術者は（マウス又はキーボード等の）コンピュータ入力デバイスを使用して、不正咬合の歯を仮想的に再配置し、個々の歯を互いに対してコンピュータスクリーン上で、所望の目標位置に動かす。次に、目的の位置が再検討され、技術者から離れた場所にいる歯科矯正医等の治療専門家によって承認される。

提案された歯の配列が一旦承認されると、次に当初の歯の位置を表わすデータ、及び目標の歯の位置を表わすデータは、歯が当初位置から目標の位置まで移動する際の、意図される中間の歯の位置を決定するために使用される。１つの例として、当初の歯の配列と目標とする歯の配列との間の歯の位置の差異を表わすデータが、歯の一連の２０の中間位置を得るために挿入され得る。次に、それらの中間の歯の位置を表わすデータは、メモリに記憶され、続いて各中間的な歯の配列における歯列弓のモデルを作るために使用される。

例えば、歯の所望の目標配列を表わすデータセット、及び２０の異なる歯の中間配列を表わす２０のデータセットが、ステレオリソグラフィ等の高速プロトタイピング手法を用いて、各歯列弓の一連の２１の物理的でポジティブな歯列弓モデルを製造するために使用され得る。続いて、ポリマー材料のシートが、各歯列弓モデルの上に設置され、熱、圧力及び／又は負圧を加えて、各モデルの歯列弓のモデルの歯に適合するように形成される。形成されたシートは洗浄して、必要に応じて切り取り、得られた歯列弓形状の装具が、残りの装具と共に治療専門家に送られる。次に患者は、例えば２週間又は４週間の期間で連続して、各装具を予定された歯列弓の上に装着するように指導され、その後、使用済みの装具は破棄されて、上顎及び下顎歯列弓のための、連続した次の２つの装具が装着される。

通常のポリマー装具は、患者の歯の異なる配列に対応する１つ又は２つの形状を記憶するように構成される。これは、継続した臨床的に効果的な力を、関連する歯に確実に適用するために、患者は使用済みの装具を後続の装具に継続的に交換する必要がある。このような限定された形状記憶は、全ての所与の装具が限定された量（例えば０．２ｍｍ）しか動かせず、特に複雑な不正咬合では、治療に過剰な数の装具を必要とすることがある。これに対して、本開示は継続的調整装具を提供する。これは治療全体にわたって連続的に使用され得る多くの数の形状を記憶できる。各形状は、患者の歯の配列に対応できる。本開示による装具は、無数の形状の間で転移するように刺激を受けることができ、これには装具の全体形状、並びに患者の歯に対応する空洞の位置、及び形状を変化させることを含み得る。この可変性によって、患者又は臨床医は、所与の連続的な歯の配列間の差異を変化させ、患者が次の装具構成への転移を要する前の、所与の構成を装着する時間の長さを延ばす又は縮めることができる。いくつかの実施形態において、装具は、少なくとも４、少なくとも６、少なくとも１０、少なくとも２０、及び少なくとも３０の別個の装具形状を記憶するように製造され得る。任意の所与の歯の方向間で、更なる動きの繰り返しを可能にするため、単一の装具内に複数の形状を記憶する機能は明白な利点である。これは、ある実装形態において治療をより効果的にすること、並びに患者の快適さを向上させることの両方に効果を有し得る。本開示の装具は、ポリマー装具を作り出すのに通常使用されるものよりも柔軟である材料から形成され、それによって患者の快適さ及びコンプライアンスを高めることもできる。更に、同じ治療目的を成し遂げるために、より少ない装具を要することによって、本開示の継続的調整装具は、任意の所与の治療と関連付けられる材料及び製造コストを減らすことができる。

１つの態様において、本開示は、歯列弓の複数の歯に位置付けられるように構成された空洞及び第１の近似的形状を有する凹状の溝を含む歯列弓に設置するためのポリマーシェルの歯科用装具を提供する。凹状の溝は、架橋形状記憶ポリマーを含む。架橋された形状記憶ポリマーは、凹状の溝を、（ａ）第１の外部エネルギー刺激を適用して第２の近似的形状に復元し、（ｂ）第１のエネルギー刺激よりも大きい第２の外部エネルギー刺激を適用して第３の近似的形状に復元するように構成された、半結晶性非セグメント化ポリマーである。

別の態様において、本開示は、患者の１つ以上の歯に適合するように構成された、ポリマー歯科用装具を製造する方法を提供する。方法は、患者の歯の再配置される配列を表わす、患者の歯列の第１のポジティブモデルを提供することと、このモデル上で、第１の成型温度において、上限及び下限がある結晶化温度範囲を有する架橋性の結晶化ポリマー材料のシートを形成することと、を含む。次に方法は、ポリマーを架橋して第１の記憶された形状を有する装具を作り出すことを含む。次に、患者の歯の第１の中間配列を表わす第２のモデルが提供され、この配列は、第１のモデルとは異なる向きの１つ以上の歯を含む。この装具を、第２の記憶された形状を有する装具を作り出すために、結晶化温度範囲内の第２の成型温度に曝す。次に方法は、患者の歯の第２の中間配列を表わす第３のモデルを提供するステップを含む。第２の配列は、第１の中間配列とは異なる向きの１つ以上の歯を含み、この装具を、第３の記憶された形状を作り出すために、結晶化温度範囲内の第３の成型温度に曝す。第３の成型温度は、第１又は第２の温度のいずれよりも低い。装具は転移温度範囲の下限より低く冷却される。

更に別の態様において、本開示は、患者の歯を目標配列に動かす方法を提供する。方法は、歯列弓上に第１の構成を有するポリマー歯科用装具を設置することを含む。ポリマー装具は、いくつかの架橋構造及び結晶構造を有する、架橋された半結晶性の形状記憶ポリマーを含む。方法は、装具の形状を第２の構成に改変するよう、装具を第１の転移温度まで加熱することを含む。装具が一旦第２の構成に到達すると、歯列弓上に設置される。続いて装具は、シェルの形状を第３の構成に改変するよう、第２の転移温度まで加熱される。患者の歯を目標配列に再配置するように形成された、第３の構成におけるポリマー装具は、歯列弓上に設置される。

本明細書で使用される「架橋するポリマー材料」とは、例えばポリエチレン等のポリマーを意味し、これは、（過酸化物及び／又は水酸化ケイ素等の）化学物質を架橋すること、及び／又は照射を利用することを含む、様々なアプローチによって架橋され得る。架橋するための好ましいアプローチとして、照射を用いる。

「好ましい」及び「好ましくは」という言葉は、一定の状況下で一定の利益を提供できる、本開示の実施形態を指す。しかし、同じ又は他の状況において他の実施形態が、好ましい場合もある。更には、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用ではないことを示唆するものではなく、本開示の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものではない。

本出願では、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」等の用語は、単数形の存在のみを指すことを意図するものではなく、例示のために具体的な例を使用することが可能な、一般的な部類を含むことを意図するものである。用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、用語「少なくとも１つの」と互換的に使用される。列挙が後続する「〜のうちの少なくとも１つ」及び「〜のうちの少なくとも１つを含む」という語句は、列挙内の項目のうちのいずれか１つ、及び、列挙内の２つ以上の項目のいずれかの組み合わせを指す。

本明細書で使用する場合、用語「又は」は、内容がそうでない旨を特に明示しない限り、概して「及び／又は」を含む通常の意味で使用される。

用語「及び／又は」は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。

また、本明細書においては、全ての数は「約」という用語で修飾されるものと想定され、好ましくは「厳密に」という用語で修飾されると想定される。本明細書において、測定された量に関連して使用するとき、用語「約」は、測定を行い、測定の目的及び使用された測定器具の精度に相応の水準の注意を払った当業者により期待される、測定量における変動を指す。

また、本明細書では、端点による数値範囲の記載は、その範囲内に包含される全ての数及びその端点を含むものである（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等を含む）。

特性又は属性に対する修飾語として本明細書で使用するとき、用語「概して」とは、特に定めのない限り、その特性又は属性が、当業者によって容易に認識されるものであるが、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではないこと（例えば、定量化可能な特性に関しては、＋／−２０％の範囲内）を意味する。用語「実質的に」とは、特に定めのない限り、高い近似度（例えば、定量化可能な特性に関しては、＋／−１０％の範囲内）を意味するが、この場合もまた、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではない。同一、等しい、均一な、一定の、厳密に、等の用語は、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではなく、特定の状況に適用可能な、通常の許容誤差又は計測誤差の範囲内にあるものと理解される。

本開示の上記の概要は、開示される各々の実施形態、又は本開示の全ての実装形態を説明することを目的としたものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に表わすものである。本出願を通していくつかの箇所において、例を列挙することによって指針が示されるが、それらの例は様々な組み合わせで使用することができる。いずれの場合にも、記載された列挙は、代表的な群としての役割のみを果たすものであり、排他的な列挙として解釈されるべきではない。

本開示の一実施形態による継続的調整装具の等角図である。 本開示による継続的調整装具の設計及び製造プロセスの、フローチャートである。 本開示の調整装具を活用する治療計画を特定するためのプロセスの、フローチャートである。 本開示による複数の歯列に基づく、継続的調整装具を製造するプロセスの、フローチャートである。 本開示の一実施形態に従う調整装具を作るための、システムの斜視図である。 図５のシステムを用いた継続的調整装具を製造するためのプロセスの、フローチャートである。 本開示による継続的調整装具を使用して患者を治療するための、フローチャートである。 上記の図は、本開示のいくつかの実施形態を示しているが、本明細書で述べるように、他の実施形態も考えられる。全ての場合において、本開示は、限定ではなく、代表例の提示によって、本発明を提示する。多数の他の改変及び実施形態が当業者によって考案することができ、それらは、本発明の原理の範囲内及び趣旨内に含まれることを理解されたい。

方向に関する定義
本明細書で使用する場合、
「近心」とは、患者の湾曲した歯列弓の中心に向かう方向を意味する。
「遠心」とは、患者の湾曲した歯列弓の中心から離れる方向を意味する。
「咬合側」とは、患者の歯の外側先端部に向かう方向を意味する。
「歯肉側」とは、患者の歯茎又は歯肉に向かう方向を意味する。
「顔面側」とは、患者の唇又は頬に向かう方向を意味する。
「舌側」とは、患者の舌に向かう方向を意味する。

本開示は、治療を通して連続的に利用することができ、多くの形状を記憶できる継続的調整装具を提供する。各形状は、患者の歯の配列に対応できる。通常の治療において、歯の各配列は、新しい装具の使用を必要とする。それに対して、本開示による装具は、無数の形状の間で転移するように刺激を受けることができ、それは装具全体の形状の変化、並びに患者の歯に対応する空洞の位置及び形状の変化を含み得る。

継続的調整装具の一実装形態が、図１に全体的に示される。継続的調整装具１００は、歯の上で取り外し可能、かつ交換可能である。いくつかの実施形態において、装具１００は複数の漸増する調整装具のうちの１つである。継続的調整装具１００は、内部空洞を有するポリマーの凹状の溝を含んでよい。内部空洞は、歯を受け入れ、１つの歯の配列から連続する歯の配列に弾性的に再配置するように形成される。内部空洞は複数の受け部を含んでよく、その各々は、患者の歯列弓のそれぞれの歯と接続し、受け入れるようになっている。隣接する受け部の付近の領域は互いに連通し得るが、受け部は空洞の長さに沿って互いに離隔される。いくつかの実施形態において、ポリマーの凹状の溝は、上顎又は下顎に存在する全ての歯に適応する。通常は、歯のうちの特定の１つのみが再配置され、一方でその他の歯は、再配置する歯に対して弾性的な再配置力を加えるために、歯科装具を所定の位置に保持するための基部又はアンカー領域を提供することになる。本開示の継続的調整装具はまた、通常は連続して装着される他のポリマー歯科矯正装具の形態をとることができ、例えば国際公開ＷＯ２０１６／１０９６６０（Ｒａｂｙらによる）、並びにＷＯ２０１６／１４９００７（Ｏｄａらによる）及びＷＯ２０１６／１４８９６０（Ｃｉｎａｄｅｒらによる）に記載の、ばねアライナ及び他の装具を含む。

継続的調整装具は、段階間で転移する、特定の形状記憶ポリマーの概念に依拠する。形状記憶ポリマーは、事前設定された形状に設定され、変化した形状に変形され、次いで適切な刺激（例えば、温度変化、溶媒の適用等）に暴露された際に事前設定された形状に戻るという特有な能力を有することが知られている。本明細書に記載される方法によって処理されるとき、形状記憶ポリマーを含む歯科矯正装具は、段階的な外部の刺激に曝露される際に、複数の事前設定された形状に戻ることができる。例えば、歯科矯正装具は、恒久的形状又は構成をとるように、鋳造ないしは別の方法で成型された形状記憶ポリマー表面を含んでもよい。別の例のように、装具全体が、複数の形状を記憶している形状記憶ポリマーからなってもよい。この表面は、変化した又は変形した形状に変形し、その後、適切に誘発されると、恒久的形状に再び移行するか、又は回復することができる。変形した形状から恒久的形状への移行を誘発することは、用いた特定のポリマー、又はその他パラメータによって変わり得る。しかしながら、本明細書に開示される形状記憶ポリマーの少なくともいくつかは、上昇した温度及び／又は適切な溶媒への暴露によって変化してもよい。

形状記憶ポリマーは、エラストマーに分類することができる。分子レベルでは、形状記憶ポリマーは、架橋点（netpoint）によって連結されたセグメント鎖を含むポリマーネットワーク構造を表わす。架橋点は、ポリマー鎖の絡み合い、又は特定のポリマーブロックの分子間の相互作用によって形成され得る。これらの架橋は、物理的架橋点と呼ばれる。共有結合の形態にある架橋は、化学的架橋点を形成する。エラストマーは、特定の用途に関連する温度範囲において材料を変形した状態に安定化させることができる場合、形状記憶機能性を呈する。これは、ネットワーク鎖を一種の分子スイッチとして使用することによって実現され得る。そのためには、セグメントの可撓性を温度の関数として制限することが可能でなければならない。材料に制御機能を組み込むことが可能であることにより、特定の用途において対象とする温度範囲における、ネットワーク鎖の熱転移温度Ｔ_{ｔｒａｎｓ}が与えられる。Ｔ_{ｔｒａｎｓ}よりも高い温度では分子鎖セグメントは可撓性であるが、この熱転移温度よりも低い温度では、分子鎖の可撓性は少なくとも部分的に制限される。ゴム弾性、すなわち、粘稠状態からガラス状態へ転移する場合では、セグメント全体の可撓性が制限される。

ＳＭＰ（形状記憶ポリマー）は、所定の融点（Ｔ_ｍ）又はガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。融点（Ｔ_ｍ）又はガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を、一括して転移温度又はＴ_{ｔｒａｎｓ}と称するものとする。Ｔ_{ｔｒａｎｓ}よりも高い温度では、ポリマーはエラストマーとしての性質を有し、高い歪みを有するように変形させることができる。ポリマーのエラストマー挙動は、化学的架橋又は物理的架橋のいずれかによって（多くの場合、ミクロ相分離の結果）生じるものである。したがって、ＳＭＰはガラス状又は結晶質であり得るものであり、また熱硬化性又は熱可塑性物質のいずれかであり得る。本開示で特に有用なＳＭＰは半結晶体であり、化学的架橋を含有する。

理論に縛られることなく、結晶化領域は分子の可動性を保持又は強制し、そのためポリマーは変形した形状を維持すると信じられている。変形した形状から元の形状又は恒久的形状への変化は、ポリマーが、弾性的に「スプリングバック」若しくは別の方法で元の恒久的形状に変わることができるようにするために、一般的に、形状記憶ポリマーの結晶化領域の少なくとも一部を可動化することを含む。この理論によれば、可動化することは、適当な外部刺激が作用することによる結晶相の可動化であるものとして理解される。全ての結晶化領域が一度に可動化される必要はなく、徐々に増加する温度が、ポリマーが第１の変形した状態から元の形状又は恒久的形状に転移する際に、複数の中間形状をもたらすことができる。このような選択的な可動化は、単一の構造の中で複数の形状の保存をもたらす。

本開示で特に有用なＳＭＰは、ＳＭＰが結晶化領域を形成する比較的広い結晶化温度範囲を呈する。本明細書で使用される結晶化温度範囲は、ＳＭＰが著しい結晶成長を呈するＴ_{ｔｒａｎｓ}よりも低い温度範囲を指す。結晶化温度範囲は、他の要因の中でもとりわけ、ＳＭＰの処理及び熱履歴に依存する。例えば、ポリエチレンは、約６０℃〜約１２０℃の結晶化温度範囲を有し得る。結晶化範囲は、ポリマーの分子構築によっても影響を受け得る。例えばＳＭＰのポリマー主鎖とコモノマーの組み込みとの分岐点は、全体の結晶度を減少させ、純粋な線状ポリマーと比較して結晶化温度範囲を下げることができる。

現在好ましい実装形態において、結晶化温度範囲は、体温（３７℃）よりも実質的に高い範囲の中で、より低い範囲を有する。このような実装形態において、一旦装具が歯列弓上に設置されると、ポリマーは構成の変化を受けにくい。いくつか又は全ての実施形態において、結晶化温度範囲の下限は、少なくとも５５℃、少なくとも６０℃、又は少なくとも６５℃である。更に、結晶化温度範囲の上限は、ＳＭＰに形成される架橋を分解するために必要な温度よりも低い。いくつか又は全ての実施形態において、結晶化温度範囲の上限は、１３５℃以下、１３０℃以下、又は１２５℃以下である。本開示に用いるのに好適な、ポリマーの結晶化温度範囲は、概ね同ポリマーの融解温度範囲と重複する。このような状況において、本明細書で説明する方法によって結晶が形成されるか、又は破壊されるかのどちらかに依存する、いくらかの差異があり得るが、２つの範囲は概ね互換性がある。

複数の異なる金型温度において形成された結晶構造は、本開示の装具における複数の形状を記憶するのに有用である。結晶化温度範囲における、より低い範囲で形成された結晶構造は、結晶を作り出す温度に届く形成温度（すなわち成形温度）を上回って加熱されると分解され、一方でより高い温度で形成された結晶構造は、本質的に所定の位置にとどまる。冷却すると、残っている結晶構造は、装具のための新しい形状を画定できる。

ＳＭＰの恒久的な元の形状は、必要な架橋が最初の成形プロセス中又は後で形成されたときに確立される。架橋後に、ＳＭＰは元の形状から複数の暫定形状に変形され得る。この暫定形状は、多くの場合、ポリマーをその結晶化温度範囲内の温度で加熱し、サンプルを変形させ、次にＳＭＰを冷却中に変形を所定の位置に保持することによって、設定される。対応する成形温度における結晶構造の形成は、１つの暫定形状を保持する。次の後続の連続した暫定形状は、ポリマーをＳＭＰの結晶化温度範囲内で徐々に低くなる温度で加熱して、再びサンプルを新しい形状に変形させ、次にこの変形を、ＳＭＰを冷却中に所定の位置に保持することによって、記憶される。その後、材料を成形最高温度より高く加熱することにより、元の形状が回復される。

現在の好ましい実施形態において、形状記憶ポリマーは、架橋した半結晶性エラストマーである。本発明で使用するための、多くの好適な半結晶性ポリマーは、当初は架橋されない長鎖分子であり、とりわけ（低密度及び高密度の）ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、及びエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を含む。いくつかの場合、ポリエチレンのホモポリマーは、その適切な結晶化温度範囲及び照射によって容易に架橋され得るため、好ましい。いくつかの実施形態において、形状記憶ポリマーの構成は、恒久的形状に鋳造することができ、かつＴ_{ｔｒａｎｓ}より低い複数の温度において、複数の暫定形状に変形させることもでき、それによって各変形された暫定形状は、より高い温度において形成された他の構成にかかわらず、保持又は固定される。変形された物品が、事前設定された成形温度より高く加熱されると、変形された物品は、連続する形状又は恒久的形状を弾性的に復元することになる。このプロセスは、下記で説明するように、複数の温度において繰り返されてよい。

説明した形状記憶のタイプを有する装具を調製するために、装具は型取られ、架橋されて恒久的形状を形成し得る。続いて装具は、装具を成形し、Ｔ_{ｔｒａｎｓ}より低い一連の温度において加熱することによって、元の形状に対して複数の改変された形状で、２つ以上の暫定形状に変形される。全く異なる成形温度は、段階的な転移シーケンスを定め、複数の融解温度によって結晶化区域を作り出す。装具は、シーケンス内で任意の形状に戻ることができ、シーケンス内の先行した装具形状の成型温度より高く、又はＴ_{ｔｒａｎｓ}で対象物を加熱することによって、最終的にその元の恒久的形状に戻すことができる。他の実施形態において、例えば、アルキルアルコール、アセトン等の溶媒は、熱可塑性ＳＭＰの結晶相を部分的に溶解又は可塑化することができ、同一の復元を引き起こすことができる。

図２を参照すると、本開示による継続的記憶装具を作り出す方法２００が示されている。プロセスの個々の態様は、下記で更なる詳細を説明する。プロセスは、患者の歯を再配置する治療計画を生成することを含む。簡潔に説明すると、治療計画は、患者の歯の当初配列を含むデータを得ること（ステップ２０２）を含み、これは通常、治療開始に先立って患者の印象又は走査画像を得ることを含む。治療計画は、求められる患者の歯の最終的すなわち目標配列を確認すること（ステップ２０４）、並びに、歯を治療経路に沿って当初配列から選択された最終的すなわち目標配列に動かすための、複数の計画した連続的すなわち中間段階の歯の配列を確認すること（２０６）も、含むことになる。次に、連続した歯の配列（目的配列まで含む）の一連の物理的モデルの代表が、治療計画に基づいて作り出される（ステップ２０８）。装具が、３つ以上のポジティブな歯科モデルの代表に基づいて生成され、患者に施され得る（ステップ２１０）。

継続的調整装具は、単一の装具、又はセット若しくは複数の装具のうちの一部として、設計及び／又は提供され得る。各装具又は各装具構成は、歯を受け入れる空洞が、装具のために意図される中間又は最終的な歯の配列に対応する形状を有するように、構成され得る。患者の歯の上で継続的調整装具の形状（例えば歯を受け入れる空洞の形状等）を改変することによって、患者の歯を当初の歯の配列から、目標とする歯の配列まで徐々に再配置することができる。目標とする歯の配列は、計画した全ての矯正治療の終わりにおいて患者の歯のために選択された、計画した最終的な歯の配列とすることができる。あるいは、目標配列は、矯正治療経過中の患者の歯の、多くの中間配列のうちの１つとすることができる。このように、目標とする歯の配列は、１つ以上の漸増する再配置段階に従う患者の歯の、計画して得られる任意の配列であり得ることが理解される。同様に、当初の歯の配列は、１つ以上の漸増する再配置段階が続く、患者の歯の任意の当初配列であり得る。装具は、全て同時に、又はセット若しくはバッチで生成され得る。患者は、処方医師によって指示される決められた期間の間、各装具を装着する。複数の異なる装具構成が、以下で更に特定する方法によって、患者が装具又は一連の装具のうちの任意の装具を装着する前に、設計及び製作され得る。適切な期間、装具構成を装着した後、患者は、処方された数、又は所望の数の一連の装具を装着するまで、現在の装具構成を次の装具構成又は装具と順次交換する。追加の一連の装具が、満足のいく治療結果を達成するまで製作され、装着され得る。

調整装具が、治療の開示時に個々の装具として、又は一連の装具の一部として生成されてよく、患者は、歯にかかる装具の圧力を概ね感じなくなるまで、装具を装着する。その時点で患者は、残りの装具構成がなくなるまで、現在の調整装具を次の装具構成（例えば現在の装具に連続して記憶された形状、又は新しい装具）と順次交換する。最後の装具又は最後のいくつか連続した装具は、歯の配列を過度に矯正するように選択された形状、すなわち（完全に達成した場合に）「最終的に」選択された歯の配列を越えて、個々の歯を動かし得る形状を有してよい。このような過度な矯正は、再配置方法が終了した後に起こり得る逆戻りを相殺するため、すなわち個々の歯が、事前矯正された位置に向かってある程度動して戻れるようにするために、望ましい場合がある。過度な矯正は、矯正の速さにも有益であり得る。すなわち、所望の中間位置又は最終位置を越えて位置付けられた形状の装具を有することによって、個々の歯はより速く位置に向かって移動することになる。このような場合、歯が装具によって決められた位置に達する前に、装具の使用を終了することができる。

治療計画を生成する。
図３は、治療計画を決めて生成するための例示的なプロセス３００の全体の流れを示し、治療計画は、患者の矯正治療のために装具を再配置することを含む。プロセスのステップは、１つ以上のコンピュータシステムで実行される、コンピュータプログラムモジュールとして実装され得る。治療計画を生成するシステム及び方法は、例えば米国特許第７，４３５，０８３号（Ｃｈｉｓｔｉらによる）、米国特許第７，１３４，８７４号（Ｃｈｉｓｔｉらによる）、米国特許出願公開第２００９／０２８６１９６号（Ｗｅｎらによる）、同２０１０／０２６０４０５号（Ｃｉｎａｄｅｒによる）、及び米国特許第９，２５９，２９５号（Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆらによる）で確認することができる。

最初のステップとして、患者の歯又は口腔組織の金型又は走査写真を得る（ステップ３０２）。これは一般的に、患者の歯及び歯茎の型を取ることを含み、追加又は代替で、ワックスバイトを取ること、直接接触走査、Ｘ線撮像、断層撮像、ソノグラフ撮像、並びに歯、顎、歯茎及び他の歯科矯正に関する組織の位置並びに構造についての情報を得るための、他の技法を含む。デジタルデータのセットが、（例えば事前治療等）当初の患者の歯の配列、及び他の組織を表わすこのデータから導出される。次に歯列弓のコンピュータモデルが、走査データに基づいて再構築され得る。

１つの例示的な技法がデジタル走査である。患者の歯科構造体を表わす仮想歯科モデルが、デジタル口腔内走査を使用することによって、又は、印象若しくは歯科モデルをデジタルで走査することによって、キャプチャーすることができる。デジタル画像は、手持ち式口腔内走査機、例えば、Ｂｒｏｎｔｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州レキシントン）によって開発され、ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００７／０８４７２７（Ｂｏｅｒｊｅｓらによる）に記載される、能動波面サンプリングを使用する口内走査機を使用して生成され得る。１つ以上の実施形態において、他の口腔内走査機又は口腔内接触プローブを使用することができる。別の選択肢として、デジタル構造データは、患者の歯のネガティブな印象を走査することによって提供され得る。更に別の選択肢として、デジタル構造データは、患者の歯のポジティブな物理的モデルを撮像することにより、又は患者の歯のモデル上で接触プローブを使用することにより提供され得る。走査に使用されるモデルは、例えば、アルギネート又はポリビニルシロキサン（ＰＶＳ）等の好適な歯科印象材から、患者の歯列の印象を鋳造し、鋳造材料（例えば、歯科矯正石膏又はエポキシ樹脂）を歯科印象材に注ぎ、鋳造材料を硬化させることによって作られ得る。モデルを走査するために、Ｘ線写真、レーザ走査、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、及び超音波画像診断を含む、任意の好適な走査技法が使用され得る。他の可能な走査方法は、例えば、米国特許出願公開第２００７／００３１７９１号（Ｃｉｎａｄｅｒらによる）に説明されている。

走査オペレーションからの生データ、及び生データから導出した表面モデルを表わすデータの両方を含み得る当初のデジタルデータのセットは、個別の歯科対象物を画定することを含み、互いから組織組成を分割する（ステップ３０４）ために処理され得る。例えば、個々の歯冠をデジタルで表わすデータ構造が生成され得る。いくつかの実施形態において、計測又は推定される隠された表面及び根の構造を含む、歯全体のデジタルモデルが生成される。

歯の望ましい最終的位置、又は所望の及び／若しくは意図する矯正治療の最終結果である歯の位置が、例えば臨床医から記述された処方箋の形態で受け取ることができるか、基本的な歯科矯正処方を用いて計算することができるか、又は臨床処方からコンピュータで推定することができる（ステップ３０６）。所望の最終的な歯の位置の仕様、及び歯自体のデジタル表示を用いることにより、各歯の最終的位置及び表面形状が特定でき（ステップ３０８）、所望の治療目標又は治療段階における歯の完全なモデルを形成する。このステップの結果は、推定される安定した組織に対してモデル化した歯の、所望の及び／又は歯科矯正的に正しい再配置を表わす、デジタルデータ構造のセットである。歯及び周囲の組織は共に、デジタルデータとして表わされ得る。目標の歯列の導出に使用可能なソフトウェア及びプロセスについての更なる詳細が、例えば、米国特許第６，７３９，８７０号（Ｌａｉらによる）、米国特許第８，１９４，０６７号、同第７，２９１，０１１号、同第７，３５４，２６８号、同第７，８６９，９８３号、及び同第７，７２６，９６８号（Ｒａｂｙらによる）で開示されている。

各歯の、初めの位置及び最終目標位置の両方を有することにより、次にプロセスは、各歯の動きのための治療経路又は歯の経路を定める（ステップ３１０）。これは、歯を、当初配列から選択された最終的配列に、治療経路に沿って動かすための、複数の計画した連続する歯の配列を定めることを含む。一実施形態において、歯の経路は集合体で最適化され、その結果、歯は最も効果的かつ臨床的に許容できる方法で動かされ、歯を当初位置から所望の最終的位置に移動させる。

初めの位置と所望の最終的位置との間の、各歯の動きの経路は、歯の動きの合計距離、歯を動かす困難さ（例えば周囲の構造、動かす歯のタイプ及び箇所等）、及び提供され得る患者特有の他のデータを含む、いくつかのパラメータに基づいて計算され得る。この種の情報に基づき、使用者又はコンピュータプログラムは、適切な数の中間ステップ（治療ステップに対応する）を生成し得る。いくつかの変形において、使用者はいくつかのステップを特定することができ、ソフトウェアはそれに応じて異なる装具構成をマッピングすることができる。あるいは、動きの経路は使用者によって誘導（又は設定）され得る。

動きの経路が、歯が所定の量（例えばＸ又はＹの平行移動において０．３ｍｍ未満）よりも動くことが必要である場合、動きの経路は複数のステップに分割されてよく、各ステップは別々の目標配列に対応する。所定の量は一般に、装具又は装具構成が、各治療ステップが必要とする時間において歯を特定の方向に動かすことができる量である。各装具構成は、計画した歯の連続した配列に対応し、患者のための治療経路に沿ったステップを表わす。例えばステップは、各個別の位置が、直線の歯の動きによって追うことができるか、又は先行する個別のステップによって達成される歯の位置からの単純な回転によって追うことができるよう、並びに各ステップにおいて必要とされる再配置量が、歯科矯正的に患者の歯列にかかる最適の力の量に関連するように、規定及び計算され得る。他のステップと共に、この計算ステップは臨床医との協力（ステップ３１２）を含むことができる。

様々な段階において、プロセスは患者の治療に責任を持つ臨床医との協力（ステップ３１２）を含むことができる。臨床医の協力は、歯に位置及びモデルを受け入れるようにプログラムされたクライアントプロセス、並びにサーバコンピュータからの経路情報、又はプロセス３００の他のステップが実施されるプロセスを用いて実施され得る。いくつかの又は全ての実施形態において、図３に関して説明した治療計画は、臨床医のコンピュータデバイス及び／若しくは製造者のコンピュータ、又はその両方のコンピュータ可読記憶媒体等の、コンピュータ可読記憶媒体内で具現化することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、実行されたときに上述のモデル調整及び治療計画技法を実行するようにプロセッサを構成する、コンピュータ実行可能命令を記憶する。

現時点の装具を製造するために使用する完成した治療計画は、当初配列と所望の最終的配列との間に、複数の連続した配列を含む。複数の連続した歯列は、単一の装具に組み込まれてよく、又は連続して装着される複数の装具間に割り当てられてもよい。したがって、好適な治療計画は、許容できる連続性におけるいくつかの装具、並びに連続した各装具のための目標配列及び開始時の配列を確認する。複数の計画した連続する配列は、目標配列と開始時の配列との間で記憶され得る。本明細書で定義する「目標配列」は、所望の最終的歯列、又は装具を用いた治療の後で患者が到達するべき、計画した連続する歯列であり得る。対照的に、「開始時の配列」は、装具が最初に患者の口に設置されるときに、装具が対応するように構成される歯列である。このように、開始時の配列は、患者の歯の当初配列又は現在の配列に向きが最も近く、いくつかの実施形態において、現在の配列に対応する。

装具の製造
継続的記憶装具は、複数の計画した連続する歯の配列を、単一の装具構造に組み込むことによって形成され得る。通常の装具が、患者の現在の配列から目標配列に進む段階において形成され、本開示の継続的記憶装具は、目標歯列に近似して当初に形成される。追加の形状が、逆行的な方法で装具に加えられ、治療計画の目標配列から開始時の配列に逆に働く。このように装具を製造することによって、患者又は臨床医は、目標配列に到達するまで、装具の形状を開始時の配列から次の連続する配列に変化するよう誘発することによって、治療の次の段階を解放し得る。

継続的記憶装具を作り出す全体的なプロセス４００が、図４に示される。方法４００のうちの１つ、いくつか、又は全てのステップは、温度及び圧力が制御されたチャンバ内で実行され得る。最初に、目標配列にある患者の歯の、物理的な歯科モデルが提供される（ステップ４０２）。半結晶性ポリマー材料のシートが提供され、歯科モデルの上に設置される（ステップ４０４）。この段階において、半結晶性ポリマー材料は、実質的に架橋されていない。モデル及び材料シートは、第１の圧力下で設置され、ポリマーの融解温度に近いが好ましくは下回る第１の温度まで加熱される（ステップ４０６）。加熱及び圧力／又は負圧の組み合わせによって、材料は柔軟になる。モデル及びシートは、シートが歯科モデルの形状及び向きに適合し、かつポリマーの結晶構造が融解するような時間まで、第１の温度及び圧力に維持される。次に（好ましくは等圧で）温度は下げられ、第１のモデルの歯列に対応する第１の記憶された形状を有する構成にある、シェル装具を作り出す（ステップ４０８）。次にシェル装具は、現在の好ましい状況において電離照射線を使用して、架橋される（ステップ４１０）。第１の記憶された形状を有する構成にある、架橋されたシェルは、装具の元の形状を表わす。

いくつかの実施形態において、ステップ４０６の形成プロセス中に、ポリマー材料は結晶化温度の上限を超える温度まで、及び可能性としてＴ_{ｔｒａｎｓ}より高く、例えば約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃まで加熱される。好ましくは、第１の温度は半結晶性ポリマー材料の融解温度より、通常は約２５℃〜約０．５℃下回る。しかし、様々な温度及び時間が用いられてよい。

いくつかの実施形態において、加えられる圧力は、１０ｋＰａより大きく、例えば５０ｋＰａ、７５ｋＰａ、１００ｋＰａ、１２５ｋＰａより大きく、又は１５０ｋＰａより大きい。いくつかの実施形態において、圧力は、圧力を解放して大気圧に戻す前に、３０秒より長く、例えば４５秒、６０秒、２．５分、５．０分、１０分、２０分、３０分、６０分より長く、９０分より長く、又は更には１２０分より長く維持される。圧力は直接の力によって、ポリマー材料及び／又は負圧上に加えられ得る。

第１の複数の結晶構造は、ステップ４０８において、温度が第１の成型温度からその後の温度（例えば室温）に下げられる際に、ポリマー材料に形成される。形成された結晶構造は、照射又はポリマー材料に架橋を作り出す他の好適な方法の前に、装具を第１の記憶された形状に保持する。いくつか又は全ての実施形態において、温度は徐々に下げられる。他の実施形態において、装具は急速に温度を下げることによる焼き入れをされてもよい。任意の事例で、選択されたパラメータは、プロセスの関連する各ステップのために一定にとどまることが、現在は好ましい。例えば、温度低下の速度は、毎分当たり約０．５℃〜約１０℃である場合があるが、プロセス４００において、通常は各温度低下ステップの範囲内で同じ速度に保持される。

材料を架橋するために用いられる場合、照射は室温でなされるか、又は、通常は第１形成温度を下回る、上昇した温度においてなされ得る。照射は、空気中、真空中、又は窒素若しくは希ガス等の不活性ガスを含む無酸素環境で実行され得る。照射は、電子ビーム、ガンマ線照射、又はＸ線照射によって実行され得る。いくつかの実施形態において、電離放射線（例えば電子ビーム、Ｘ線放射、又はガンマ線放射）が、非セグメント化ポリマー材料を架橋するために利用される。特定の実施形態において、ガンマ線放射が、実質的に架橋されていないポリマー材料を架橋するために利用される。いくつかの実施形態において、（任意の放射源により）照射は、サンプルが少なくとも０．２５Ｍｒａｄ（２．５ｋＧｙ）、例えば少なくとも１．０Ｍｒａｄ（１０ｋＧｙ）、少なくとも２．５Ｍｒａｄ（２５ｋＧｙ）、少なくとも５．０Ｍｒａｄ（５０ｋＧｙ）、又は少なくとも１０．０Ｍｒａｄ（１００ｋＧｙ）の用量を受け取るまで実行される。いくつかの実施形態において、照射は、サンプルが１．０Ｍｒａｄ〜６．０Ｍｒａｄ、例えば１．５Ｍｒａｄ〜４．０Ｍｒａｄの用量を受け取るまで実行される。

他の実施形態において、装具が、当技術分野で知られている方法を用いて化学的架橋を作り出すために取り扱われる。例えば、過酸化物がポリマーに追加でき、ポリマーは、過酸化物が反応できるよう、第１の記憶された形状を形成した後に、上昇した温度に維持され得る。更に、シランが、ポリエチレン等のポリマー主鎖にグラフト化され、ポリマーは、暑く湿潤な環境に曝露される際に架橋され得る。

半結晶性ポリマーシートの厚さは、得られた装具に、材料の臨床的に適切な厚さを提供するよう選ばれる。材料の厚さが、通常は記憶装具が十分な力を歯に加えるために十分に堅いように選択されるべきであるが、快適に装着するのに十分薄くとどめられる。装具の壁の厚さは、０．０５ｍｍ〜２ｍｍ、又は０．１ｍｍ〜１ｍｍであってよい。

再び図４を参照すると、患者の治療計画から少なくとも１つの連続する配列である、患者の歯の第２の物理的歯科モデルが提供される（ステップ４２０）。第２の配列は、第１のモデルにおける同じ歯とは異なる位置又は向きにある、少なくとも１つの歯を含む。第２の歯科モデルは、当初配列と第１の配列との間の患者の歯の配列を表わす、第２の記憶可能な形状であって、目標配列と当初配列との間の位置又は向きにある歯を含む。装具を用いる治療中に、患者の歯の当初配列から始まると、第２の歯科モデルが、患者の歯の第１の歯科モデルに実際には先行し、第１の配列に達する前に第２の配列に到達することになる。

未だ第１のモデル配列を反映している装具は、第２の歯科モデルに固定され、モデル及び装具は圧力下で設置され、第２の成型温度まで加熱される（ステップ４２２）。モデル及び装具は、第２の成型温度及び圧力で、ある期間維持される。第２のモデルによって表わされる歯列に概ね対応する、第２の記憶された形状を有する装具を作り出すために、（好ましくは等圧で）温度は下げられる（ステップ４２４）。

装具を第２の成型温度まで加熱することによって、第１の形状にある装具を成形中に形成された結晶構造の少なくとも一部を分解する。第２の成型温度は、これらの微結晶の適切な数が破壊されるよう選択される。第２の成型温度は、第１の成型温度と同じ又は異なってもよい（すなわちより低温又はより高温）。通常は、第２の成型温度は第１の成型温度よりも低温である。このような実施形態において、第２の成型温度は第１の成型温度よりも、少なくとも１℃未満、少なくとも２℃未満、少なくとも３℃未満、少なくとも４℃未満、少なくとも５℃未満である。他の実施形態において、第２の成型温度は第１の成型温度よりも、１０℃以下、５℃以下、及び２℃以下高い。特定の実施形態において、第２の成型温度は１００〜１２０℃である。

第２の複数の結晶構造は、温度が第２の成型温度から次の温度（例えば室温）に下げられる際に、ポリマー材料において形成される。形成された結晶構造は、装具を第２の記憶された形状に保持する。

次に、第３の記憶された形状が装具に作り出される。患者の治療計画からの、先行の連続する配列における、患者の歯の第３の物理的歯科モデルが提供される（ステップ４３０）。第３の配列は、第２のモデルの同じ歯とは異なる位置又は向きにある、少なくとも１つの歯を含む。第３の歯科モデルは、当初配列と第２の配列との間の患者の歯の配列を表わす、第３の記憶可能な形状を提供する。第３の歯科モデルは、装具を用いた治療中に、患者の歯の第２の歯科モデルに実際に先行し、第２の配列に達する前に第３の配列に到達することになる。

現在第２のモデル配列を反映している装具は、第３の歯科モデルに固定され、モデル及び装具は圧力下で設置され、第２の成型温度より低温である第３の成型温度まで加熱される（ステップ４３２）。モデル及び装具は、第３の成型温度及び圧力に、ある期間維持される。第３のモデルの歯の形状及び向きに対応する、第３の記憶された形状を有する装具を作り出すために、温度は室温まで（好ましくは等圧で）下げられる（ステップ４３４）。

いくつか又は全ての実施形態において、第３の成型温度は第２の成型温度よりも、少なくとも４℃未満、少なくとも６℃未満、少なくとも７℃未満、少なくとも８℃未満、少なくとも９℃未満、少なくとも１０℃未満、少なくとも１５℃未満である。特定の実施形態において、第３の成型温度は９０〜１００℃である。第３の複数の微結晶は、温度が第３の成型温度から次の温度（例えば室温）まで下げられる際に、ポリマー材料において形成される。形成された結晶構造は、以下で説明する方法によって誘発されるまで、装具を第３の記憶された形状を保持する。第２及び第３の成型温度の（及び任意の後続の成型温度間の）、不適切に大きい相違は、継続的記憶装具にとって次の２つの結果を有し得る。１）使用者又は臨床医が、不注意で必要な成型温度を上回って加熱して、装具を後続の形状に転移させ得る。２）微結晶の適切な部分が対応する形成中に保持されないために、所望の配列が装具に適切に記憶され得ない。

第３の配列が、患者の治療計画の所望の開始配列である場合、成型プロセスは終了し得る（ステップ４４０）。そうでない場合、装具の異なる歯列に対応する、形状を記憶するプロセス４００は、開始時の配列が装具に記憶されるまで所望の回数繰り返すことができる。次の装具構成への転移を要する前に、患者が所与の構成を装着する時間の長さを延長又は短縮するために、当業者は、所与の連続する歯の配列間の差異を変化させることができる。いくつかの実施形態において、装具は少なくとも４、少なくとも６、少なくとも１０、少なくとも２０、及び少なくとも３０の別個の装具の形状を記憶するよう製造され得る。

最終的歯列又は連続的な歯列を表わす歯科モデルは、物理的な歯科鋳物を手動で形成し、セクション化し、再組み立てすることによって製作され得る。目標歯列が中間配列又は最終的配列として定義される場合には、この鋳造は、個々のモデルの歯エレメントにセクション化され得て、歯エレメントは、所望の歯列を形成するように再配列され得る。更に、歯エレメントは、再度共にろう付けされ（waxed）得て、歯科モデルを提供し得る。

デジタル技法を使用してもよい。例えば、最終的歯列を、コンピューターアルゴリズム、又は治療専門家からの上述の治療計画への入力を用いて決定することができ、治療を一連の個別のステップに細分化することによって導出される１つ以上の中間歯列を作り出すことができる。１つ以上の実施形態において、歯列のうちの１つ以上は、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２６０４０５号（Ｃｉｎａｄｅｒによる）に説明されているように、縮小画像を含むことができる。一旦各中間歯列又は最終的歯列が導出されると、それぞれの歯科モデルは、高速プロトタイピング方法を使用して直接製作され得る。高速プロトタイピング技法の例としては、３次元（３Ｄ）印刷法、選択領域レーザ積層法又は選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）法、電気泳動積層法、ロボキャスティング法、熱溶解積層法（fused deposition modeling、ＦＤＭ）法、薄膜積層法（laminated object manufacturing、ＬＯＭ）法、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）法、及びフォトステレオリソグラフィ法等が挙げられるが、これらに限定されない。走査されたデジタルデータからポジティブな歯科モデルを形成するこれらの、及び他の方法は、米国特許第８，５３５，５８０号（Ｃｉｎａｄｅｒによる）に開示されている。

１つ以上の実施形態において、歯科モデルは再構成可能な歯科モデルであってよく、それによって、個々の歯のモデルがセクション化することなしに再配列されるようになる。再構成可能な歯科モデルの例は、例えば、米国特許第６，２２７，８５１号（Ｃｈｉｓｈｔｉらによる）、同第６，３９４，８０１号（Ｃｈｉｓｈｔｉらによる）、及び同第９，２５９，２９５号（Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆらによる）に説明されている。再構成可能な歯科モデルは、（例えば技術者又は他の使用者が個々の歯を再配置することに依存して）手動で制御されてよく、又はコンピュータで制御されてもよい。コンピュータで制御される、再構成可能な歯科モデルを使用することは、特定の状況において特に有利であり得る。なぜなら個々の歯は、以下で更に詳細に説明するように、形成プロセス中に計算された速度で動かすことができるからである。

本発明の一実施形態において、単一の歯科モデルシステムが、個々の歯部材又は歯部材の群のうちの少なくともいくつかの動きを、操作機構を用いて制御することによって、異なる歯の構成をモデル化するように操作され、かつ再構成される。図５を参照すると、歯科装具を製作するためのこのような再構成可能な歯科金型５００の、簡略化した例が示される。この例示において、金型５００は、下顎の歯の構成及び歯列弓のポジティブな表示である。歯の構成は、歯部材５０１の設置及び整合によって作り出される。個々の歯部材５０１は、通常は患者の歯の各々の個々の形状に類似するように生成される。

歯部材５０１は、フレーム５０２によって支持される。フレーム５０２は、歯列弓内の歯部材の位置及び向きを制御するための操作機構を収容することができる。歯科モデルシステムの歯部材５０１及びフレーム５０２は、手動で、又はデジタル撮像及びコンピュータ制御による成形システムによって生成され得る。

フレームは、歯部材５０１を操作する、１つ以上の操作デバイス５１１を収容する。一旦操作デバイス５１１に連結すると、歯部材５０１は、作動及び再配置され得る。操作デバイス５１１は単一の機構であってよく、例えば一連の機械的連接を使用して、各個々の歯部材５０１又は部材の群に同時に連接され得る。任意で、歯部材５０１は、所与の座標内で各々がある程度の操作を提供する操作デバイスの組み合わせによって、作動され得る。

歯部材５０１の実際の６°の自由な動きを作り出す操作デバイス５１１は、手動及び／又はマイクロプロセッサを使用して制御され得る。一実施形態において、個々の歯部材５０１の再配置は、手動操作される操作デバイス５１１の構成要素のうちの少なくともいくつかと関係する。この実施形態において、臨床医は手動で、一般には指で押すことで各制御機構を作動させることになり、次にこれによって、所望の歯の配列が生じるまで、操作デバイスの内部構成要素を作動させることになる。同様に、手動操作は、コンピュータグラフィックスの視覚支援、又はソフトウェアコードによって提供される命令によって補助され得る。

現在の好ましい実施形態において、操作デバイス５１１の操作は、コンピュータ６００又は好適なグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）６０１を有するワークステーションを使用して実施され得る。図５に示される特定の例において、コンピュータ６００は操作デバイス５１１と電気的に連結され、コンピュータが生成した命令を、ライン６０２で表わされる適切なコンピュータ連結方法を介して、操作デバイス５１１に送ることを可能にする。歯部材５０１の操作は、画像をＧＵＩ６０１で見るために、及び改変するために（上記参照）、並びに治療計画に従って歯の動きを方向付けるため、及び制御するために、適切なソフトウェアを使用して駆動される。

再構成可能な歯科金型５００を使用して、１つ又は一連の連続する記憶装具を矯正治療のために作るとき、金型５００は、計画した連続する配列及び矯正治療の対応する段階を表わす一連の歯の構成を介して、操作されてよい。上述のように、当初の歯の構成はデジタル情報によって表わされ、金型５００を操作するためにコンピュータ６００に導入される。一旦使用者が歯の最終的配列に満足すると、その最終的な歯の配列は最終デジタルデータセットに組み込まれる。データセットのうちの１つ以上、及び任意で使用者の入力に基づき、複数の中間の連続するデジタルデータセットが、連続する中間の歯の配列に対応するために生成され、コンピュータ６００にアクセス可能な媒体に記憶される。

次に再構成可能な金型の使用者は、計画した連続するデータセット又は目標のデータセットでデジタル的に表わされた位置に対応する位置に、歯部材６０１を動かすよう指示するために、命令を操作デバイス６１１に送るようソフトウェアに指示できる。歯部材６０１が、データに対応するよう各々操作及び配列された後、歯科モデルシステムは、継続的記憶装具を製作するために使用され得る。

継続的記憶装具を作り出すためのプロセス４００の、特定の実施形態において、歯科モデルが個別の段階で提供される。このような実施形態において、各冷却ステップの後で、装具は対応する歯科モデルから取り外されてよい。次に歯科モデルの配列（ｎ）は、治療計画の先行する中間配列（ｎ−１）の別個の歯科モデルと交換されるか、又は再構成可能な歯科モデルの歯部材が、後続の計画した連続する配列（ｎ−１）に対応するよう操作及び配列される。一旦、先行する計画した配列を表わす歯科モデルが提供されると、装具は新しい配列の上に設置され、新しい複数の微結晶が形成される。

あるいは、現在の好ましい実施形態において、装具構造は、図６のプロセス７００で説明されるように、治療形状を記憶するためのプロセス中を通して、再構成可能な歯科金型との接触を保たれる。このような実施形態において、歯科金型が各々所望の歯列に再構成される際に、ポリマー材料は圧力下で保たれる。通常、装具はまず目標配列を表わすように構成され、所望の一連の連続する配列を記憶する前に、元の形状を設定するために架橋される（ステップ７０２）。この当初の構成は、再構成可能な歯科金型、又は安定した金型（例えば上記のプロセス４００で使用されるような）に実施され得る。計画した先行する配列の再構成可能な歯科金型（元の形状に対して第２の配列）が提供される（ステップ７０４）。第２の配列における再構成可能なモデル、及び元の形状で架橋された装具は、圧力下で設置され、第１の成型温度まで加熱される（ステップ７０６）。モデル及び装具は、シートが第２の配列における歯科モデルの形状及び向きに適合するような時間まで、第１の温度に維持される（ステップ７０８）。温度は、第２の成型温度まで（好ましくは等圧で）下げられる（ステップ７１０）。次に金型が、計画した先行する配列（第３の配列）に再構成され、架橋された装具に変形を生じさせる（ステップ７１２）。現在の好ましい状況において、好適なソフトウェアを操作するプロセッサが、命令又は指示を再構成可能な金型の個々の歯に送り、関連する配列へと動かす。この動きは、使用者のコンピュータ操作によって促進することができ、又は少なくとも半自動で発生するようにプログラムされ得る。金型及び装具は、シートが第３の配列における歯科金型の形状及び向きに適合するような時間まで、第２の温度に維持され、第３の配列に対応する第３の記憶された形状を有する構成で、装具を作り出す（ステップ７１４）。

装具構造及び再構成可能な歯科金型は、結晶化の安定した状態にするために十分な期間、必要な成型温度において、各計画した配列に維持される。この期間は、装具のポリマー材料及び第１の成型温度に依存し得る。現在好ましい実装形態において、圧力は歯科金型の再配列に続いて下げられるか、又は第２の配列に到達する金型の個々の歯部材の動きよりも遅い速度で下げられる。再構成可能な金型の歯部材は、速度がポリマー材料を不可逆的に劣化させない限り、任意の所望の速度（例えば０．５ｍｍ／ｍｉｎ）で、配列間で動くことができる。プロセス７００は、装具が所望の開始時の配列を表わす構成を有するまで、及び開始時の配列と目標配列との間の全ての計画した連続する配列を記憶するまで、繰り返される（ステップ７１６）。

有利には、作成方法７００は、開始配列と目標配列との間を動く各歯の動き経路全体に、装具が順応することを可能にする。動きの全ての経路に順応することによって、たとえ患者の歯列弓上に装着中に装具が変形しても、特定の状況において、歯を再配置するために加える力が、段階間で比較的一定に保たれることを保証できる。更に、連続的に動かしながら単一の金型を使用することは、製造時間及びコストを低減させる。なぜなら、各計画した連続する配列を表わす個々のモデルを作り出す必要がなく、各記憶段階において交換する必要もないからである。例えば、装具の完全なシーケンスが、十分な量のポリマー材料のみを使用して単一のトレイを形成することで、作られ得る。歯科矯正臨床医が、１つ以上の追加の中間装具が追加の治療にとって最良と判断した場合、再構成可能な歯科金型は、治療中の間に再利用もできる。

また装具は、特定の歯の動きを補助するボタン及び窓等の、臨床医によって要望された特別の機能を有するように製作され得る。例えば、ボタン及び窓は、装具を患者の歯列弓に固定するのを支援するために使用されてよく、力を方向付けて歯列弓の歯を動かすために使用されてもよい。例えば、このような機能が要求される場合、製造プロセスにおいて、小さいボタンをモデルの歯に取り付けることができる。テンプレートのプラスチックトレイが、ボタンを対象者の歯に設置するために医師を補助するよう作られ得る。次に装具は、窓（例えば小さい切り抜き）が各定められたボタンの箇所に製作され得る。いくつかの場合、１つの層が継続的形状記憶特性を提供し、他の層が剛性及び耐摩耗性等の強化された物理的特性を提供する、多層材料を使用することは有利であり得る。多層システムにおいて、形状記憶材料（例えば半結晶性ポリマー材料）の弾性的復元力が、対象の温度において他の材料を変形させるのに十分であるように設計することができ、２つの層の相対的厚さは、このバランスを実現するために選ばれてよい。第２の非記憶層は、使用温度と形状記憶ポリマーの転移温度範囲との間の転移温度を有することができ、形状記憶材料によって変形されることが可能となる。多層シェル装具の好適な設計方法及び製造方法は、例えば米国特許第８，７５８，００９号（Ｃｈｅｎらによる）で確認できる。

製造には、未硬化樹脂を除去し、支持構造を除去する、又は様々な部品を組み立てる後処理を含んでもよく、後処理は、臨床的環境において必要なこともあり、実行される場合もある。

継続的記憶装具を使用する治療
次に図７を参照すると、本開示の装具（特にシェル装具）を使用する治療の方法８００が示されている。元の形状及び少なくとも３つの記憶された連続する形状を有する調整装具が、開始時の配列において患者に提供される（ステップ８０２）。装具には、元の形状に加えて２つ以下の記憶された形状が提供され、このような実施形態は、加熱及び装着ステップを除いた実施形態を含むことを理解されたい。同様に、調整装具には、３又は４より多く、更にはかなり多くの記憶された形状が提供されてよく、この場合、治療プロセスは、記憶された形状の数と等しい追加の加熱及び装着ステップを含んでよい。いずれにしても、患者（又は臨床医）はまず、装具を彼又は彼女の歯列弓上に設置し、装具は、第１の装着期間を定めるよう処定期間、装着される（ステップ８０４）。第１の装着期間の終わりに、患者（又は臨床医）は装具を口から取り外し、装具の開始時の配列を作り出すために用いられた成型温度より高い温度まで、装具を加熱する（ステップ８０６）。この加熱により、患者の治療計画における、連続する中間配列を表わす第２の記憶された装具の形状に解放又は転移するために、形成された結晶構造の一部を破壊する。次に装具は冷却され、通常は室温に戻される。

装具の適切な温度上昇が、装具内の結晶構造を選択的に破壊するために用いられてよく、過度の温度上昇は、連続する記憶された形状の一部又は全体を不注意に破壊する結果となり得る。装具は通常、対応する成型温度を６℃以下だけ上回るまで加熱される。いくつかの実施形態において５℃以下、いくつかの実施形態において３℃以下、及びいくつかの実施形態において１℃以下だけ、対応する成型温度を上回るまで加熱される。ある典型的な実装形態において、装具は８０℃〜９５℃の温度まで加熱され、第２の記憶された形状に転移する。

患者（又は臨床医）は続いて、現在第２の形状を表わす装具を歯列弓上に設置して、処定期間、シェルを装着する（ステップ８０８）。処定期間の終了時に、患者（又は臨床医）は再び装具を、第１の連続する中間配列（すなわち第２の記憶された形状）において装具を形成するために用いた成型温度より高い温度まで、装具を加熱する（ステップ８１０）。この加熱により、患者の治療計画における、連続する中間配列を表わす第３の記憶された装具の形状に解放又は転移するために、形成された結晶構造の更なる部分を破壊する。ある典型的な実装形態において、装具は９５℃〜１１０℃の温度まで加熱され、第３の記憶された形状に転移する。

患者（又は臨床医）は続いて、現在第３の形状を表わす装具を歯列弓上に設置し、処定期間、シェルを装着する（ステップ８１２）。処定期間の終了時に、患者（又は臨床医）は再び装具を、第２の連続する中間配列（すなわち第３の記憶された形状）において装具を形成するために用いた成形温度より高い温度まで加熱する（ステップ８１４）。この加熱により、元の形状を表わす第４の記憶された装具の形状に解放、又は転移するために、形成された結晶構造の更なる部分を破壊する。ある典型的な実装形態において、装具は１１０℃〜１２０℃の温度まで加熱され、元の形状に転移する。

装具の各記憶された形状は、ホットエアガン、ホットプレート、蒸気、従来型のオーブン、赤外線ヒーター、高周波（Ｒｆ）源、又はマイクロ波源等の熱源を用いて復元させることができる。あるいは、装具が冷たいか又は暖かいかの、いずれの状態でも溶解しない、又は装具を膨潤させない好適な不活性液体（例えば、水又はフルオロケミカル流体）を含有する加熱浴内に、装具を浸漬してもよい。装具をプラスチックパウチ、又は他の容器内に入れ、これを次に（例えば、電気的に）加熱し、又は上記の加熱方法のうちの１つ以上に供してもよい。一旦加熱して適切な温度に保持されると、意図される構成に固定して、不快又は怪我を避けるために、好ましくは装具は体温（３７℃）以下に冷却される。

処定期間、第４の記憶された形状を有する装具を装着（ステップ８１６）した後に、患者は、治療の第１の繰り返し結果を評価し得る臨床医に返却してよい（ステップ８１８）。治療の第１の繰り返しによって、患者の歯が満足な状態で最終設置された場合、治療を終了してもよい。しかしながら、治療の第１の繰り返しによって、患者の歯の所望の移動が完了しなかった場合、１回以上の追加の治療の繰り返しを実施してもよい。治療の次の繰り返しを開始するために、臨床医は患者の歯の走査をもう一度行ってよく、順序付けられた取り外し可能な歯科装具のセットの設計を容易にする。いくつかの例において、治療の第１の繰り返しの結果の評価には、患者の歯の走査をもう一度行うことを含んでもよく、この場合、治療の次の繰り返しを開始することには、患者の別の調整装具又は一連の調整装具が患者の歯の新たな位置に基づき製造され得るように、患者の歯のデジタルモデルを製造施設に送ることを単に含んでもよい。更に他の例において、新たに取得した走査画像を用いて、取り外し可能な調整装具の１つ以上の繰り返しを、臨床医の施設において作り出してもよい。

患者の歯の漸進的な治療を利用する１つ以上の実施形態において、第２、第３、又はそれ以上の歯の中間走査が、任意の適切な技法又は技法の組み合わせを用いて実行され得る。次に、臨床医又は製造者はこれらの中間走査を利用して１つ以上の追加的な装具を提供することができ、１つ以上の追加的な装具は、１つ以上の歯が後続の中間配列又は最終的な目標配列のいずれかに再配置されるように、１つ以上の矯正力を歯に提供するようになっている。例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２６０４０５号（Ｃｉｎａｄｅｒによる）及び国際公開ＷＯ２０１６／１０９６６０（Ｒａｂｙらによる）に説明されている技法等、任意の適切な技法又は技法の組み合わせを利用して、これらの中間走査、モデル、及び歯列弓部材を提供することができる。

本開示の様々な技法は、サーバ（クラウドを含む）、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、スマートフォン等の多様なコンピュータデバイスにおいて実施してもよい。機能的な側面を強調するために任意の構成要素、モジュール又はユニットを記載しており、異なるハードウェアユニットによる実現化は必ずしも必要としない。また、本明細書に記載の技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせによって実施され得る。モジュール、ユニット又は構成要素として説明した任意の特徴部は、集積論理デバイス中に一緒に実装してもよく、又は、個別であるが相互使用可能な論理デバイスとして別々に実装してもよい。いくつかの場合において、様々な特徴部は、集積回路チップ又はチップセット等、集積回路デバイスとして実装され得る。更に、本明細書全体にわたって、それらの多くが固有の機能を実行するいくつかの別個のモジュールについて説明してきたが、モジュールの全ての全機能を単一のモジュールへと組み合わされてもよく、又は更なる追加のモジュールへと分割してもよい。本明細書で説明したモジュールは、例示的なものにすぎず、理解をより一層容易にするように記載したものである。

ソフトウェアで実施される場合、この技法は、プロセッサで実行されるときに、上述の方法のうちの１つ以上を実行する命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体によって少なくとも部分的に実現され得る。コンピュータ可読媒体は、有形のコンピュータ可読記録媒体を含んでよく、梱包材料を含み得るコンピュータプログラム製品の一部を形成してよい。コンピュータ可読記憶媒体は、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）等のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去型再書き込み可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気又は光学データ記憶媒体等を含み得る。また、コンピュータ可読記憶媒体は、ハードディスク、磁気テープ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ホログラフィックデータ記憶媒体又は他の不揮発性記憶デバイス等の不揮発性記憶デバイスを含み得る。本明細書で使用する場合「プロセッサ」という用語は、前述の構造のうちのいずれか、あるいは本明細書で説明した技法の実施に適した任意の他の構造を指し得る。加えて、いくつかの態様において、本明細書で説明した機能は、本開示の技法を実行するように構成された専用のソフトウェアモジュール又はハードウェアモジュール内に提供され得る。ソフトウェアで実施される場合であっても、当該技法は、ソフトウェアを実行するプロセッサ等のハードウェア、又はソフトウェアを記憶するメモリを使用し得る。このような場合には、本明細書で説明したコンピュータは、本明細書で説明した特定の機能を実行することが可能な特定のマシンを規定し得る。また、当該技法は、プロセッサと見なしてもよい１つ以上の回路又は論理素子に完全に実装してもよい。

実施形態
実施形態１ 歯列弓上に設置するポリマーシェル歯科装具であって、歯列弓の複数の歯に位置付けられるように構成された空洞及び第１の近似的形状を有する凹状の溝を含み、凹状の溝は架橋された形状記憶ポリマーを含み、架橋された形状記憶ポリマーは、凹状の溝を（ａ）第１の外部エネルギー刺激を適用して第２の近似的形状に復元し、（ｂ）第１のエネルギー刺激よりも大きい第２の外部エネルギー刺激を適用して第３の近似的形状に復元するよう構成された半結晶性非セグメント化ポリマーである、ポリマーシェル歯科装具。
実施形態２ 第３の近似的形状が、歯列弓の歯の処方された最終的配列を表わす、実施形態１に記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態３ 第２の近似的形状が、歯列弓の歯の中間配列を表わす、実施形態１に記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態４ 各外部エネルギー刺激が温度の上昇である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態５ 各外部エネルギー刺激が転移温度を表わし、各転移温度が３７℃よりも高い、実施形態４に記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態６ 架橋された形状記憶ポリマーが、第２又は第３のエネルギー刺激よりも大きい第４の外部エネルギー刺激を適用して、凹状の溝を第４の近似的形状に復元するよう更に構成された、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態７ シェルが外層及び内層を含み、内層が架橋された形状記憶ポリマーを含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のポリマーシェル。
実施形態８ ポリマーが物理的架橋、化学的架橋、又はそれらの組み合わせを含有する、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のポリマーシェル。
実施形態９ 半結晶性ポリマー材料が、いくつかの結晶構造を含み、第１の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の一部は不可逆的に分解され、シェルを第２の近似的形状に転移させる、実施形態１に記載のポリマーシェル装具。
実施形態１０ 第３の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の残り部分が不可逆的に分解される、実施形態９に記載のポリマーシェル装具。
実施形態１１ ポリマーが結晶化温度範囲を含み、シェルの温度が結晶化温度範囲内で対応する温度まで上昇すると、第２及び第３の近似的形状が回復する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のポリマーシェル歯科装具。
実施形態１２ 半結晶性ポリマー材料がいくつかの結晶構造を含み、シェルの温度が結晶化温度範囲を通して上昇するにつれ、増加している結晶構造が不可逆的に分解される、実施形態１１に記載のポリマーシェル装具。
実施形態１３ 結晶構造を不可逆的に分解することが、シェルの近似的形状、溝内の空洞、及びそれらの組み合わせを変化させる、実施形態１２に記載のポリマーシェル装具。
実施形態１４ 架橋された形状記憶ポリマーが、ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のポリマーシェル装具。
実施形態１５ 患者の１つ以上の歯に適合するように構成されたポリマーシェル歯科装具を製造する方法であって、患者の歯の再配置される配列を表わす、患者の歯列の第１のポジティブモデルを提供することと、第１の成型温度において、上限及び下限がある結晶化温度範囲を有する架橋性の結晶化ポリマー材料のシートを、モデルの上で形成することと、ポリマーを架橋して第１の記憶された形状を有する装具を作り出すことと、第１のモデルとは異なる向きである１つ以上の歯を含む、患者の歯の第１の中間配列を表わす第２のモデルを提供することと、結晶化温度範囲内かつ第１の成型温度未満である第２の成形温度に装具を曝して、第２の記憶された形状を有するシェルを作り出すことと、第１の中間配列とは異なる向きである１つ以上の歯を含む、患者の歯の第２の中間配列を表わす第３のモデルを提供することと、第１又は第２の成型温度のいずれよりも低い、結晶化温度範囲内の第３の成型温度に装具を曝して、第３の記憶された形状を作り出すことと、シェルを転移温度範囲の下限を下回って冷却することと、を含む方法。
実施形態１６ 形状記憶材料が、ポリエチレン、エチレンビニルアセテート、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１７ シートを加熱することが、形状記憶材料における結晶構造の少なくとも一部を選択的に融解するのに十分な期間加熱することを含む、実施形態１５又は１６に記載の方法。
実施形態１８ 形状記憶材料が物理的架橋性、化学的架橋性、又はそれらの組み合わせである、実施形態１５〜１７のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１９ 第１の記憶された形状の装具に照射することで、形状記憶材料においていくらかの化学的架橋を作り出すことを更に含む、実施形態１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２０ 照射がガンマ線、Ｅビーム、及びそれらの組み合わせから選択される、実施形態１９に記載の方法。
実施形態２１ シェルが第２の記憶された形状を有する一方で、形状記憶ポリマーにおける結晶構造の第１の組を作り出すことを更に含む、実施形態１５〜２０のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２２ 第１のモデルが、物理的歯列弓に対して配列された複数の再構成可能な歯のモデルを含み、第２のモデルを提供することが、第２の配列を作り出すための歯の対象物のうちの少なくとも１つを動かすことを含む、実施形態１５〜２１のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２３ 歯の対象物のうちの少なくとも１つを動かすことが、治療経路にそって歯の対象物を動かすことを含む、実施形態２２に記載の方法。
実施形態２４ 温度制御されたチャンバ内で第１のモデルを設置することと、チャンバ内の温度を第１の成型温度から第２の温度まで下げることとを更に含み、歯のモデルが治療経路のセグメントに沿って動かされ、その一方でチャンバ内の温度が第１の成型温度から第２の成型温度まで下げられる、実施形態２３に記載の方法。
実施形態２５ ポリマー材料のシートをモデル上で形成することが、モデルに圧力を加えることを含む、実施形態１５〜２４のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２６ 架橋性ポリマー材料のシートをモデル上で形成することが、モデルに圧力を加えることを含み、モデルに圧力を加えられながら歯のモデルが治療経路のセグメントに沿って動かされる、実施形態２５に記載の方法。
実施形態２７ 温度が結晶化温度範囲の上限から下限まで下がるにつれ、ポリマー材料が増加している結晶構造を形成する、実施形態１５〜２６のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２８ 第１、第２、及び第３の各ポジティブモデルを提供するステップが、患者の歯の所望の配列を表わす歯列の印刷されたモデルを提供することを含む、実施形態１５〜２７のいずれか１つに記載の方法。
実施形態２９ 各成型温度が３７℃よりも高い、実施形態１５〜２８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態３０ 目標配列の患者の歯を動かす方法であって、いくつかの架橋構造及び結晶構造を有する架橋された半結晶性形状記憶ポリマーを含み、第１の構成を有する歯科矯正装具を、歯列弓上に設置することと、シェルの形状を第２の構成に改変するように、装具を第１の転移温度まで加熱することと、第２の構成にある装具を歯列弓上に設置することと、シェルの形状を第３の構成に改変するように、装具を第２の転移温度まで加熱することと、患者の歯を目標配列に再配置するように形成された第３の構成にある装具を、歯列弓上に設置することと、を含む方法。
実施形態３１ 装具を第１の転移温度まで加熱することによって、形状記憶ポリマーにおける結晶構造の一部を分解する、実施形態３０に記載の方法。
実施形態３２ 装具を第２の転移温度まで加熱することで、形状記憶ポリマーにおける残りの結晶構造の少なくとも一部を分解する、実施形態３１に記載の方法。
実施形態３３ 装具が、複数の受け部を有する内部空洞を含むシェルを含み、シェルの形状を第２の構成に改変するように、ポリマーシェルを第１の転移温度まで加熱することが、空洞内の少なくとも１つの受け部の位置を改変すること含む、実施形態３０〜３２のいずれか１つに記載の方法。
実施形態３４ 第１の転移温度が約８０℃である、実施形態３０〜３３のいずれか１つに記載の方法。
実施形態３５ 第３の転移温度が約１２０℃である、実施形態３０〜３４のいずれか１つに記載の方法。

上記の特許及び特許出願の全てを、参照により本明細書に明確に援用するものである。上述の実施形態は本発明を例示するものであり、他の構造もまた可能である。したがって、本発明を、上記に詳細に説明し、添付図面に示した実施形態に限定されるものと見なすべきではなく、均等物を併せた以下の特許請求の範囲の正当な範囲によってのみ限定されるものである。

上記の特許及び特許出願の全てを、参照により本明細書に明確に援用するものである。上述の実施形態は本発明を例示するものであり、他の構造もまた可能である。したがって、本発明を、上記に詳細に説明し、添付図面に示した実施形態に限定されるものと見なすべきではなく、均等物を併せた以下の特許請求の範囲の正当な範囲によってのみ限定されるものである。本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［２１］に記載する。
［項目１］
歯列弓上に設置するポリマーシェル歯科装具であって、
前記歯列弓の複数の歯の上に位置付けられるように構成された空洞及び第１の近似的形状を有する、凹状の溝を含み、前記凹状の溝は架橋された形状記憶ポリマーを含み、前記架橋された形状記憶ポリマーは、前記凹状の溝を
（ａ）第１の外部エネルギー刺激を適用して第２の近似的形状に復元し、
（ｂ）前記第１のエネルギー刺激よりも大きい第２の外部エネルギー刺激を適用した第３の近似的形状に復元する
ように構成された、半結晶性非セグメント化ポリマーである、ポリマーシェル歯科装具。
［項目２］
前記第３の近似的形状が、前記歯列弓の処方された歯の最終的配列を表わす、項目１に記載のポリマーシェル歯科装具。
［項目３］
前記第２の近似的形状が、前記歯列弓の歯の中間配列を表わす、項目１に記載のポリマーシェル歯科装具。
［項目４］
各外部エネルギー刺激が温度の上昇である、項目１に記載のポリマーシェル歯科装具。
［項目５］
各外部エネルギー刺激が転移温度を表わし、各転移温度が３７℃よりも高い、項目４に記載のポリマーシェル歯科装具。
［項目６］
前記架橋された形状記憶ポリマーが、前記第２又は第３のエネルギー刺激よりも大きい第４の外部エネルギー刺激を適用して、前記凹状の溝を第４の近似的形状に復元するように更に構成された、項目１に記載のポリマーシェル歯科装具。
［項目７］
前記ポリマーが、物理的架橋、化学的架橋、又はそれらの組み合わせを含む、項目１に記載のポリマーシェル。
［項目８］
前記半結晶性ポリマー材料が、いくつかの結晶構造を含み、前記第１の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の一部は不可逆的に分解され、前記シェルを前記第２の近似的形状に転移させる、項目１に記載のポリマーシェル装具。
［項目９］
前記第３の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の残り部分が不可逆的に分解される、項目８に記載のポリマーシェル装具。
［項目１０］
前記ポリマーが結晶化温度範囲を含み、前記シェルの温度が前記結晶化温度範囲内で対応する温度まで上昇すると、前記第２及び第３の近似的形状が回復する、項目１に記載のポリマーシェル装具。
［項目１１］
前記半結晶性ポリマー材料がいくつかの結晶構造を含み、前記シェルの温度が前記結晶化温度範囲を通して上昇するにつれ、増加している結晶構造が不可逆的に分解され、前記結晶構造を不可逆的に分解することが、前記シェルの近似的形状、前記溝内の空洞、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを変化させる、項目１０に記載のポリマーシェル装具。
［項目１２］
患者の１つ以上の歯に適合するよう構成されたポリマーシェル歯科装具を製造する方法であって、
前記患者の歯の再配置される配列を表わす、患者の歯列の第１のポジティブモデルを提供することと、
第１の成型温度において、上限及び下限がある結晶化温度範囲を有する架橋性の結晶化ポリマー材料のシートを、モデルの上に形成することと、
前記ポリマーを架橋して第１の記憶された形状を有する装具を作り出すことと、
前記第１のモデルとは異なる向きの１つ以上の歯を含む、前記患者の歯の第１の中間配列を表わす第２のモデルを提供することと、
前記結晶化温度範囲内かつ前記第１の成型温度未満である、第２の成型温度に前記装具を曝して、第２の記憶された形状を有するシェルを作り出すことと、
前記第１の中間配列とは異なる向きの１つ以上の歯を含む、前記患者の歯の第２の中間配列を表わす第３のモデルを提供することと、
前記第１又は第２の成型温度のいずれより低い、前記結晶化温度範囲内の第３の成型温度に前記装具を曝して、第３の記憶された形状を作り出すことと、
前記シェルを転移温度範囲の下限を下回って冷却することと
を含む、方法。
［項目１３］
前記シートを加熱することが、形状記憶材料における結晶構造の少なくとも一部を選択的に融解させるのに十分な期間加熱することを含む、項目１２に記載の方法。
［項目１４］
前記形状記憶材料が、物理的架橋性、化学的架橋性、又はそれらの組み合わせである、項目１２又は１３に記載の方法。
［項目１５］
前記第１の記憶された形状の前記装具に照射することで、前記形状記憶材料においていくらかの化学的架橋を作り出すことを更に含む、項目１４に記載の方法。
［項目１６］
前記第１のモデルが、物理的歯列弓に対して配置された、複数の再構成可能な歯のモデルを含み、前記第２のモデルを提供することが、歯の対象物のうちの少なくとも１つを動かして前記第２の配列を作り出すことを含む、項目１２に記載の方法。
［項目１７］
架橋性ポリマー材料のシートを前記モデル上で形成することが、前記モデルに圧力を加えることを含み、前記モデルに前記圧力を加えられながら、前記歯のモデルが治療経路のセグメントに沿って動かされる、項目１６に記載の方法。
［項目１８］
温度が前記結晶化温度範囲の前記上限から前記下限に下げられるにつれ、前記ポリマー材料が増加している結晶構造を形成する、項目１２に記載の方法。
［項目１９］
目標配列の患者の歯を動かす方法であって、
いくつかの架橋構造及び結晶構造を有する架橋された半結晶性形状記憶ポリマーを含み、第１の構成を有する歯科矯正装具を、歯列弓上に設置することと、
シェルの形状を第２の構成に改変するように、前記装具を第１の転移温度まで加熱することと、
前記第２の構成にある前記装具を、前記歯列弓上に設置することと、
前記シェルの前記形状を第３の構成に改変するように、前記装具を第２の転移温度まで加熱することと、
患者の歯を前記目標配列に再配置させるように形成された、前記第３の構成にある前記装具を、前記歯列弓上に設置することと
を含む、方法。
［項目２０］
前記装具を第１の転移温度まで加熱することによって、前記形状記憶ポリマーにおける前記結晶構造の一部を分解し、前記装具を第２の転移温度まで加熱することで、前記形状記憶ポリマーにおける残りの結晶構造の少なくとも一部を分解する、項目１９に記載の方法。
［項目２１］
前記装具が、複数の受け部を有する内部空洞を含むシェルを含み、前記シェルの形状を第２の構成に改変するように、前記ポリマーシェルを第１の転移温度まで加熱することが、前記空洞内の少なくとも１つの受け部の位置を改変すること含む、項目２０に記載の方法。

Claims (21)

1. 歯列弓上に設置するポリマーシェル歯科装具であって、
   前記歯列弓の複数の歯の上に位置付けられるように構成された空洞及び第１の近似的形状を有する、凹状の溝を含み、前記凹状の溝は架橋された形状記憶ポリマーを含み、前記架橋された形状記憶ポリマーは、前記凹状の溝を
   （ａ）第１の外部エネルギー刺激を適用して第２の近似的形状に復元し、
   （ｂ）前記第１のエネルギー刺激よりも大きい第２の外部エネルギー刺激を適用した第３の近似的形状に復元する
   ように構成された、半結晶性非セグメント化ポリマーである、ポリマーシェル歯科装具。
2. 前記第３の近似的形状が、前記歯列弓の処方された歯の最終的配列を表わす、請求項１に記載のポリマーシェル歯科装具。
3. 前記第２の近似的形状が、前記歯列弓の歯の中間配列を表わす、請求項１に記載のポリマーシェル歯科装具。
4. 各外部エネルギー刺激が温度の上昇である、請求項１に記載のポリマーシェル歯科装具。
5. 各外部エネルギー刺激が転移温度を表わし、各転移温度が３７℃よりも高い、請求項４に記載のポリマーシェル歯科装具。
6. 前記架橋された形状記憶ポリマーが、前記第２又は第３のエネルギー刺激よりも大きい第４の外部エネルギー刺激を適用して、前記凹状の溝を第４の近似的形状に復元するように更に構成された、請求項１に記載のポリマーシェル歯科装具。
7. 前記ポリマーが、物理的架橋、化学的架橋、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のポリマーシェル。
8. 前記半結晶性ポリマー材料が、いくつかの結晶構造を含み、前記第１の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の一部は不可逆的に分解され、前記シェルを前記第２の近似的形状に転移させる、請求項１に記載のポリマーシェル装具。
9. 前記第３の外部エネルギー刺激の適用で、結晶構造の残り部分が不可逆的に分解される、請求項８に記載のポリマーシェル装具。
10. 前記ポリマーが結晶化温度範囲を含み、前記シェルの温度が前記結晶化温度範囲内で対応する温度まで上昇すると、前記第２及び第３の近似的形状が回復する、請求項１に記載のポリマーシェル装具。
11. 前記半結晶性ポリマー材料がいくつかの結晶構造を含み、前記シェルの温度が前記結晶化温度範囲を通して上昇するにつれ、増加している結晶構造が不可逆的に分解され、前記結晶構造を不可逆的に分解することが、前記シェルの近似的形状、前記溝内の空洞、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを変化させる、請求項１０に記載のポリマーシェル装具。
12. 患者の１つ以上の歯に適合するよう構成されたポリマーシェル歯科装具を製造する方法であって、
    前記患者の歯の再配置される配列を表わす、患者の歯列の第１のポジティブモデルを提供することと、
    第１の成型温度において、上限及び下限がある結晶化温度範囲を有する架橋性の結晶化ポリマー材料のシートを、モデルの上に形成することと、
    前記ポリマーを架橋して第１の記憶された形状を有する装具を作り出すことと、
    前記第１のモデルとは異なる向きの１つ以上の歯を含む、前記患者の歯の第１の中間配列を表わす第２のモデルを提供することと、
    前記結晶化温度範囲内かつ前記第１の成型温度未満である、第２の成型温度に前記装具を曝して、第２の記憶された形状を有するシェルを作り出すことと、
    前記第１の中間配列とは異なる向きの１つ以上の歯を含む、前記患者の歯の第２の中間配列を表わす第３のモデルを提供することと、
    前記第１又は第２の成型温度のいずれより低い、前記結晶化温度範囲内の第３の成型温度に前記装具を曝して、第３の記憶された形状を作り出すことと、
    前記シェルを転移温度範囲の下限を下回って冷却することと
    を含む、方法。
13. 前記シートを加熱することが、形状記憶材料における結晶構造の少なくとも一部を選択的に融解させるのに十分な期間加熱することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記形状記憶材料が、物理的架橋性、化学的架橋性、又はそれらの組み合わせである、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記第１の記憶された形状の前記装具に照射することで、前記形状記憶材料においていくらかの化学的架橋を作り出すことを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１のモデルが、物理的歯列弓に対して配置された、複数の再構成可能な歯のモデルを含み、前記第２のモデルを提供することが、歯の対象物のうちの少なくとも１つを動かして前記第２の配列を作り出すことを含む、請求項１２に記載の方法。
17. 架橋性ポリマー材料のシートを前記モデル上で形成することが、前記モデルに圧力を加えることを含み、前記モデルに前記圧力を加えられながら、前記歯のモデルが治療経路のセグメントに沿って動かされる、請求項１６に記載の方法。
18. 温度が前記結晶化温度範囲の前記上限から前記下限に下げられるにつれ、前記ポリマー材料が増加している結晶構造を形成する、請求項１２に記載の方法。
19. 目標配列の患者の歯を動かす方法であって、
    いくつかの架橋構造及び結晶構造を有する架橋された半結晶性形状記憶ポリマーを含み、第１の構成を有する歯科矯正装具を、歯列弓上に設置することと、
    シェルの形状を第２の構成に改変するように、前記装具を第１の転移温度まで加熱することと、
    前記第２の構成にある前記装具を、前記歯列弓上に設置することと、
    前記シェルの前記形状を第３の構成に改変するように、前記装具を第２の転移温度まで加熱することと、
    患者の歯を前記目標配列に再配置させるように形成された、前記第３の構成にある前記装具を、前記歯列弓上に設置することと
    を含む、方法。
20. 前記装具を第１の転移温度まで加熱することによって、前記形状記憶ポリマーにおける前記結晶構造の一部を分解し、前記装具を第２の転移温度まで加熱することで、前記形状記憶ポリマーにおける残りの結晶構造の少なくとも一部を分解する、請求項１９に記載の方法。
21. 前記装具が、複数の受け部を有する内部空洞を含むシェルを含み、前記シェルの形状を第２の構成に改変するように、前記ポリマーシェルを第１の転移温度まで加熱することが、前記空洞内の少なくとも１つの受け部の位置を改変すること含む、請求項２０に記載の方法。

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