JP2979420B2

JP2979420B2 - 歯列矯正器具

Info

Publication number: JP2979420B2
Application number: JP6693890A
Authority: JP
Inventors: 清山内
Original assignee: TOOKIN KK
Current assignee: TOOKIN KK
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH03267341A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、不正状態にある歯列を正常な歯列に矯正す
るための歯列矯正器具に関するものである。

［従来の技術］ TiNi合金、TiNi合金（但し、Ｘ＝Cu,Cr等）合金が、
熱弾性マルテンサイト変態の逆変態に付随して顕著な形
状記憶効果を示すことは良く知られている（「金属」19
66年２月13日号,44、「日本金属学会会報」第12巻、第
３号（1973）157、「日本金属学会誌」第30巻、第２号
（1975）175）。

これと同様にTiNi合金にゴムのようなしなやかさを示
す超弾性機能があることも良く知られている（「J.App
l.phys.34（1963）1475、東北大学選研彙報27（1971）2
45）。

これらの形状記憶及び超弾性機能を利用してパイプ継
手、感温アクチュエータ、ヒートエンジン、ブラジャー
および歯科矯正器具に適用することは、米国特許第4037
3号に開示されている。

また、JADA,82（1971）1373,Am.J.Orthod.,63（197
3）464にも詳しく述べられている。

［発明が解決しようとする課題］前述した歯列矯正器具は周知の歯との関係で、不規則
及び不正常な歯を修正するために使われる。この修正操
作は、変形応力の荷重の除荷に伴い可逆的にエネルギー
を吸収したり放出したりすることが可能なワイヤーを用
いた器具の使用によって行われる。

この矯正器具に使用されるワイヤーは、主として18−
８ステンレスワイヤーであり、最近ではTiNi合金ワイヤ
ーが使用され始めている。

後者のTiNiワイヤーは、異常な弾性限界，即ち、超弾
性機能を利用することができるため、前者の従来のステ
ンレスワイヤーと比較して、歯列の移動を大きくできる
というメリットがある。

歯列矯正用としてのTiNi合金ワイヤーは、通常、冷間
加工上りによる加工硬化材あるいは、加工硬化材の400
℃〜500℃熱処理材が主である。

しかし、これらのワイヤーは変形に必要な荷重と不正
常な歯を動かすのに必要な除荷重時の力の差が大きく、
患者あるいは、歯科医の生理的苦痛を余儀なくされてい
た。すなわち、ワイヤー変形時の力を小さくするには、
用いるワイヤーの径を小さくすることが容易に考えられ
るが、この場合、除荷時の力も小さくなる。また、別の
方法として、ワイヤーの変態温度を高めて変形荷重を下
げることも可能であるが、この場合、除荷時の回復が十
分満足できない。これらの方法では、変形応力の可逆的
動きは不十分である。

そこで、本発明の技術的課題は、TiNi系合金におい
て、ワイヤーの可逆性を高め、弱い変形によっても歯を
十分に移動させうる歯列矯正器具を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、一般式Ti_100-XNi_X-Y-ZCu_YM_Z（但
し、Ｘ＝50.0〜50.5at％、Ｙ＝1.0〜10.0at％、Ｚは正
の数、ＭはFe,Cr,Co,V,Nb,及びAlのうちの少なくとも一
種）で表される合金を用い、少なくとも体温（37℃）
で、Ti_100-XNi_X合金に比べて小さな荷重時と除荷重時と
応力差を有し、且つこの変形荷重及び除荷重において、
可逆的なエネルギーの吸収及び放出が容易であることを
特徴とする歯列矯正器具が得られる。

また、本発明によれば、前記歯列矯正器具において、
前記合金中のＭはＶであり、Ｚは0.25〜2.0at％の範囲
内であることを特徴とする歯列矯正器具が得られる。

通常のTiNi合金で良好な形状記憶効果を示すNiの組成
範囲は49.0〜51.0at％（原子パーセント）であることが
知られている。

また、本発明に利用される体温（37℃）近傍での超弾
性特性をよく保持するNiの組成範囲は、50.5〜51.0at％
である。

更に、Niの一部をCuで置換したTiNi−Cu合金で、その
基本系はTi₅₀Ni_50-YCu_Yで示され、Cu添加量（Ｙ）は5.0
〜51.0at％である。

一方、TiNiCu合金は、TiNi合金に比べて、本発明で示
すような荷重時のヒステリシスを小さくできるメリット
があるが、本発明において必要とされる体温近傍での超
弾性を得ることはできない。

これを解決する手段としては、TiNi合金同様に、Niを
50.0〜51.0at％とすることが考えられるが、Cu添加の不
利な点として、Ni濃度に対し合金の変態温度依存性が小
さくなり、超弾性を示す温度を体温近傍に下げ得難いと
いうことがある。このためNi量を増加させる必要が生じ
てくるが、ここでは、Niを増加させると線材化への加工
が難しくなり、溶解によって合金を得ても所要の線を得
ることはできない。

唯一加工性に富むTiNiCu合金は、Ti₅₀Ni_50-YCu_Yの組
成系のみである。

但し、このTi₅₀Ni_50-YCu_Y合金においても、Cuの限度
は、10.0at％が上限である。

従って、体温での良好な超弾性を得るには、TiNiCu合
金の製造には、更に加工性を改善する元素の添加が必要
とされる。

本発明者らは、その元素としてＶに着目した。その結
果Ｖ添加量2.0％までは加工性を改善すると同時に、合
金の変態温度を低下させ得ることを知った。

すなわち、Ti₅₀Ni_50-YCu_Yの合金系に対して、Ｖ添加
量が2.0at％までは加工可能で且つ体温近傍での超弾性
を得ることが可能である。しかし、Ｖ添加量が0.25未満
では、添加効果が薄い。

また、基本式中のNi量は50.0〜50.5at％の範囲内で加
工可能で且所要特性を保持できることも分かった。

尚、本発明では、TiNiCu合金へＶを更に添加すること
のみを記したが、同様の効果はFe,Co,Cr,Nb,Al等を添加
しても十分可能であることは容易に推測できるものであ
る。

［実施例］次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

Ti_49.5Ni_40.5Cu_7.5Ｖ_2.0合金及び比較合金としてTi
_49.5Ni_50.5合金を高周波真空溶解によって得、冷間加工
率50％の直径0.5mmφワイヤーとした。得られたワイヤ
ーは400〜500℃の熱処理後、超弾性特性を調べるため
に、37℃における引張りによる荷重、除荷重曲線の測定
が行われた。

第１図に本発明の実施例に係る合金の一部であるTi₅₀
Ni_40.5Cu_7.5Ｖ_2.0合金及び比較例に係るTi_49.5Ni_50.5合
金の500℃×15分間の熱処理材の荷重除荷重曲線を示し
ている。

第１図において、曲線１は実施例の合金に対応し、曲
線２は比較合金に対応している。

実施例の合金と比較合金とのカーブを比較すると、伸
び（％）に対する実施例（曲線１）の変形応力（kg/m
m²）の値は、比較合金（曲線２）に比べて50％以下であ
る。

しかし、実施例の合金は変形が解除されたときの除荷
応力は変形前と差程変わらない。即ち、実施例の合金は
荷重・除荷重における可逆的なエネルギーの吸収及び放
出が極めて有効に行われることを示している。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、歯列矯正器具に求め
られる変形の荷重・除荷重の可逆的なエネルギーの放
出、吸収の差が小さいワイヤーの供給をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る合金のTi₅₀Ni_40.5Cu_7.5
Ｖ_2.0合金と比較例に係るTi_49.5Ni_50.5合金の37.0℃に
おける引張りによる荷重・除荷重曲線を示す図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式Ti_100-XNi_X-Y-ZCu_YM_Z（但し、Ｘ＝5
0.0〜50.5at％、Ｙ＝1.0〜10.0at％、Ｚは正の数、Ｍは
Fe,Cr,Co,V,Nb,及びAlのうちの少なくとも一種）で表さ
れる合金を用い、少なくとも体温（37℃）で、Ti_100-XN
i_X合金に比べて小さな荷重時と除荷重時と応力差を有
し、且つこの変形荷重及び除荷重において、可逆的なエ
ネルギーの吸収及び放出が容易であることを特徴とする
歯列矯正器具。
【請求項２】請求項１記載の歯列矯正器具において、前
記合金中のＭはＶであり、Ｚは0.25〜2.0at％の範囲内
であることを特徴とする歯列矯正器具。