JP3886796B2 - 歯科矯正用ブラケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科矯正用器具に係り，特に歯科矯正用ブラケットの好適な機能を有する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯科矯正治療においては、ブラケットと称される小さな器具が患者の歯に固定され使用されている。こうした従来公知のブラケット１の構成、使用態様を図面を参照して説明すると図１４はブラケット１の一般的な斜視構成図、図１５は該ブラケット１を歯７に固定した状態を示す図、図１６はブラケット１をアーチワイヤー５に固定した状態の拡大斜視図である。
【０００３】
図において、ブラケット１はベース２を備え、このベース２の一方の面が図１５に示すように矯正しようとする歯の表面に直接貼り付けられ使用される。ベース２は、他方の面に凸状に盛り上がった部材が設置されており、この部材の中央部は凹状の溝（以下スロットという）３を形成している。スロット３の両側には、翼状に、且つ分離されて形成された部材（以下ウイングという）４が張り出しており，図示のものは、ウイング４が片側にそれぞれ２個形成されていることからツインウイング式という。図１５において、各ブラケット１のスロット３の中にはアーチワイヤー５が受容され、ブラケット１とアーチワイヤー５を図１６に示すように結紮線８（または小さな弾性Ｏ−リング）を用いて結紮することにより固定し、これにより歯にトルクをかける。このブラケット１に接続している歯７はこのアーチワイヤー５に施されている屈曲もしくはひねりによって、又は一定のブラケットを相互連結させる弾性モジュールによって歯科矯正学的に正しい位置へと圧迫される。このアーチワイヤー５はブラケット１の滑り移動をガイドするトラックとして働き、従って関連の歯は所望の位置へとシフトする。
【０００４】
ところで、当初の歯科矯正用ブラケットは通常ステンレススチールで作成され、アーチワイヤーはステンレススチールか、又はステンレススチール、ニッケル及びチタンを含む合金で作成されていた。一般にこれらの金属製ブラケット１の滑り移動の摩擦抵抗は大きすぎるという程でもなかったが、歯科医からはさらに摩擦抵抗の小さいものが常に要求されていた。
【０００５】
しかるに、金属製ブラケットは美的でなく、そして時折り「チングリン（ブリキの微笑）」と称されて患者により嫌がられていたので、不透明でないプラスチック材料、例えばポリカーボネートより成る歯科矯正用ブラケットがここ数年の間に様々な製造者により導入されてきた。しかし残念ながら、一部のプラスチックブラケットは、ワイヤーによりブラケットに歯科矯正力がかけられる際、該ブラケット材料がクリープ変形を示すことがあった。アーチワイヤースロットの必要以上の変形は関連の歯の正確な移動に対する制御を妨げることがあり、場合によっては、ブラケットを壊してしまうこともあった。歯科矯正処置の際、ブラケットの交換をしなければならないような場合には長時間を要し、通常、歯科矯正医及び患者にとってめんどうであると考えられている。
【０００６】
従来、プラスチック材料の変形を回避する試みの一部として、プラスチックブラケットに金属製アーチワイヤースロットライナーを施すことが提案された。アーチワイヤースロットライナーの例は米国特許第３，９６４，１６５号、第４，２９９，５６９号及び第４，３０２，５３２号に記載されている。これはプラスチックブラケットに金属製アーチワイヤースロットライナーを施すことによって、全金属製ブラケットを使用したのと同じような滑り機構を実現できることを狙ったものである。
【０００７】
歯科矯正用ブラケットは、米国特許第４，９５４，０８０号に記載されているような半透明セラミック材料、例えば多結晶酸化アルミニウムで構成されたものもある。セラミックはプラスチックに比べて比較的硬質な材料であり、そしてアーチワイヤーの力がかけられたときにアーチワイヤーに隣接する領域においてクリープ変形を示さない。しかしながら、アーチワイヤーによる過度の力の適用はおそらくは比較的高い応力集中の局在領域の理由により、ブラケット（特にウイング部）が破損してしまうことがある。
セラミックブラケットのスロット内での金属製アーチワイヤーの滑りは金属製ブラケットのスロット内での金属製ワイヤーの滑りほど満足できるものではない。
【０００８】
米国特許第３，５０４，４３８号はステンレススチール又はクロム合金より成り、且つブラケットの滑り移動に比較的に低い摩擦係数を供するポリマー材料、例えばポリテトラフルオロエチレンでコートされた歯科矯正用ブラケットを提唱している。米国特許第５，２０３，８０４号は、金属製歯科矯正用アーチワイヤー又は金属製もしくはセラミック製歯科矯正用ブラケット上での硬質カーボンコーティング、例えばダイヤモンド様コーティングの利用を述べている。
【０００９】
特開２２０１−２９３６３には金属製アーチワイヤーとセラミックブラケットのすべりを良くするために、ブラケットスロット部にガラスライナーを設けることが示されている。この場合には、これまでのブラケットに比べて滑りは改善することが予想されるが、アーチワイヤーとスロット間に過大な応力が発生するようなときにガラスライナーが破損してしまうようなことも想定され、上記プラスチックブラケットと同様交換の煩わしさが生じるのみならず、破損によって生じるガラス破片の誤飲や歯肉への悪影響などが懸念される。
【００１０】
また、これらのブラケットでは、いずれもスロットコーナー部の角張った個所は滑らかな曲面に加工され、その角度も鈍角になるように工夫されている。
かくのごとく、従来のブラケットはプラスチック製、セラミック製、あるいは金属製のいずれであっても、スロット部とアーチワイヤーとの摩擦は十分低くなっているとは言えず、歯科矯正上からはさらに摩擦の少ない機構が要望されていた。
また、上述のごとくアーチワイヤーはブラケットに対して結紮線または弾性Oリングで結紮固定されているので、アーチワイヤーと結紮線間の摩擦も発生し、これもブラケット―アーチワイヤー間の滑りを悪くすることによって歯の動きを阻害していた。
【００１１】
以上ことから、本発明の目的は、製造が容易であり、スロットとアーチワイヤー間および結紮線とアーチワイヤー間の摩擦がもっと少ない機構を有する歯科矯正用ブラケットを提供することにある。
本発明は、スロット部壁面および底面に回転体（ボールまたはロール）を埋設した構造をとることによって解決される。具体的には一つのブラケットにウイング部材が１対設置されている通常のツインブラケットにおいては、各ウイングのスロット底面に１個の回転体（ボール）を埋設し、さらに両壁面に一つずつ回転体（ボール）を埋設する。すなわち、合計で６個の回転体を埋設する。こうすることで、アーチワイヤーとスロットの接触部は回転体頂部とスロット表面のみとなり摩擦抵抗は極度に軽減される。また、スロット表面と回転体頂部間の滑りが生じない場合にも回転体はアーチワイヤーの移動につれて容易に回転するので、摩擦抵抗はほとんど発生しない。
【００１２】
さらに、ツインウイング型のブラケットの場合には、４つのウイング部の中央部に中心のあるネジ溝をウイング部に刻設し，通常は前記ネジ溝に、先端にボールを回転自在に埋設したネジを挿入することによりアーチワイヤーをルーズに固定する。また、アーチワイヤーをブラケットに対して十分固定したいときには、ネジ先端部には回転体を埋設していない雄ネジを用いる。ツインウイング型ブラケットにネジを刻設したブラケットにおいては，アーチワイヤーはネジの先端に埋設されている回転体としてのボールとのみ接触しているので，摩擦抵抗はほとんど無い状態になる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
歯科矯正用に使用されるブラケットにおいて、アーチワイヤーを受容するスロットを形成する面に回転体を埋設したことを特徴とする歯科矯正用ブラケットである。
また、前記回転体は、回転自在なボールまたはロールにて形成されていることを特徴とする歯科矯正用ブラケットである。
また、前記回転体の埋設は、回転体を回転自在に保持している回転体保持板をスロット面に埋設することにより行われることを特徴とする歯科矯正用ブラケットである。
また、前記スロットはアーチワイヤーの断面形状に合わせて形成されていることを特徴とする歯科矯正用ブラケットである。
【００１４】
【実施の形態】
以下に本発明の実施形態の幾つかを記載するが、本発明の適用範囲はブラケットのスロット部壁面に回転体が埋設された形態を取るものならばすべて本発明に含まれ、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は本発明に係る第１実施形態の斜視図、図２は図１のブラケットの横断面図を示し、回転体としてボール８を使用し、ボール８がスロット壁面に埋設された状態を示している。なお、前記図１４と対応する部分には同一符号を使用する。
図１において、ブラケット１はセラミック製であり、図１４に示す従来例と同様にスロット３を挟んで４個のウイング４を備えている。各ウイング４において、アーチワイヤーを受容するスロット３の面（側壁面や底面）にはそれぞれ二個および一個ずつ孔が形成され、この孔にチタニウム製のボール８が焼きばめして取り付けられている。穿孔した孔の形は表面側よりも奥に向かって径が大きくなるようにしてあり、常温仕上がり時においては表面側の径はボール８の径よりも若干小さめになっている。セラミック焼成後に約８５０°Ｃ程度の温度になったときボールを孔の中に入れておくと、冷却後孔の径が小さくなることによってボール８は孔の中に安定な状態で設定され、ボールの回転は自在な状態になっている。このようにしてボールを孔内に取り付けた状態を図２に示す。なお、ブラケット１の材料はセラミックに限定されるものでないことは言うまでも無い。
かくして、スロット内においてアーチワイヤーの滑りは従来よりも画期的に改善され、歯科矯正治療期間が従来２年間を要したものが、本装置を使用することでほぼ半分の約１年以内に短縮されることが期待される。
【００１６】
〔第２実施形態〕
図３は本発明に係る第２実施形態のブラケットの断面図である。
上記第１実施形態では、回転体としてのボール８をセラミック穿孔内に直接設置する構成となっているために、穿孔する孔の径とボール８の径の関係が一定せず場合によっては、ボールの回転が自在に行えないものも発生する。したがって、予めボール８をステンレス製の板などに埋設した回転体保持板（以下ボール保持板という）１０を作成しておき、これをブラケットのスロット壁面に固着させる方法が考えられる。その一例を示したのが、図３である。ホール保持板１０は従来の確立された方法によって容易に作成できるので、これをスロット壁面に溝をつけて該溝内に埋設固定するか接着剤を用いて接着固定する。なおボール保持体はスロット壁面等から容易に脱落せぬように奥が広いテーパ状に形成してある。
【００１７】
〔第３実施形態〕
図４は本発明に係る第３実施形態のブラケットの斜視図、図５は図４のブラケットの横断面図を示し、回転体としてのロールがスロット壁面に埋設された状態を示している。
この実施形態は、図１に示す第１実施形態と同様に、セラミック製ブラケット１の各ウイング部に対してスロット部側壁面および底面に、それぞれ二個および一個ずつ溝を穿設し、この溝に回転体としてのロール９を焼きばめしたものである。穿設した溝の形は表面側寸法よりも奥に向かって寸法が大きくなる逆台形となっており、常温仕上がり時においては表面側の寸法はロール９の径よりも若干小さめになっている。セラミック焼成後に温度８５０°Ｃ程度になったところで、ロールを溝の中に入れ冷却後溝の寸法が小さくなることによってロールは溝の中に安定な状態で設定され、ロールの回転は自在な状態になっている。このようにしてロールを溝内に取り付けた状態を図５に示す。なお、ブラケット１の材料はセラミックに限定されるものでないことは言うまでも無い。
【００１８】
〔第４実施形態〕
図６は本発明に係る第４実施形態のブラケットの斜視図である。
第３実施形態では、ロール９をセラミック製スロット壁面の溝内に直接設置するために、穿設する溝の寸法とロール９の径の関係が一定せず場合によっては、ロールの回転が自在に行えないものも発生する。したがって、予めロールをステンレス製の板などに埋設した回転体保持板（以下ロール保持板という）１１を作成しておき、これをブラケットのスロット壁面に固着させる方法が考えられる。その一例を示したのが、図６である。ロール保持板１１は従来の確立された方法によって容易に作成できるので、これをスロット壁面に溝をつけて該溝内に埋設固定するか接着剤を用いて接着固定する。
【００１９】
〔第５実施形態〕
図７は本発明に係る第５実施形態のブラケットの断面図である。
本実施形態は、回転体としてのボールを、前記第２実施形態と同様に、ボールペン先端のごとくにチップ先端に埋設したボール保持チップ１２を作製しておき、該ボール保持チップ１２を、ブラケットにスロット背面より貫通させた先端が円錐状の孔に挿入し、その背後にボール保持チップ支持バー１３を挿入して固定したものである。該ボール保持チップ支持バー１３は低融点金属で製作されており、孔にバーを挿入後加熱溶融させて固定している。
【００２０】
〔第６、第７実施形態〕
図８〜図１２は本発明に係る第６、第７実施形態のブラケットの説明図であり、図８は第６実施形態に係るもので、従来から使用されているツインウイング型ブラケットのウイング４にネジ１４を刻設したものを示し、図９は第７実施形態に係るもので、ウイング４に結紮線を引っ掛けるフック部の無いツインウイング型ブラケットのウイング４にネジを刻設したものを示す。図１０は該ブラケットのネジ部に装着させる雄ネジの形状を示す。図１０（Ａ）はブラケットに螺合するネジ部材を頭から見た図であり，ネジ部材の頭１６にはネジを回動させるためにドライバーを挿入するドライバー溝１８が刻設されている。図１０（Ｂ）はブラケットに螺合するネジ部材を先端部から見た図であり，ネジ先端部には回転体としてのボール１６が装着されていて，アーチワイヤー固定時にアーチワイヤーとネジ部材との摩擦を低減するようになっている。図１１は、図８に示すブラケットのスロットにアーチワイヤー５を装着し、図１０に示したネジでアーチワイヤー５を固定している状態を示し、図１２は図９に示すブラケットのスロットにアーチワイヤー５を装着し、図１０に示したネジでアーチワイヤー５を固定している状態を示している。このようにブラケット１にアーチワイヤー５をネジ止めすることによって、ブラケット１とアーチワイヤー５間およびネジ部とアーチワイヤー５間の摩擦を極度に低減できるだけでなく，従来法のように結紮線をかける際の細かい作業がなくなり、作業能率も飛躍的に向上する。
【００２１】
〔第８実施形態〕
図１３は本発明に係る第８実施形態のブラケットの説明図である。
ウイング４には、ボールペン先端部に類似の形状をしたボール８を装着したウイング４を使用し、これをブラケットのベース２上に固定させ、また、該両ウイング４間のブラケットベース２にはロール９を埋設してなるブラケットを示している。本形態のブラケットの場合には，ウイング部に結紮線を掛けるフック部が装備されているが，ボールペン先端部形状をしたウイング先端形状を平面または鈍角形状とすることによって、第６、第７の実施形態の例のようにウイング部にネジを刻設して、アーチワイヤーを結紮線で結紮しないでネジ止めする形状も可能となる。本実施形態の場合もアーチワイヤーとブラケット間の摩擦を著しく低減できる。本形態の場合には，ボールおよびロールを個別に埋設した部品を組み合わせてブラケットを作成することが出来るので，これら同一の部品の組み合わせによって任意の大きさのブラケットを作成でき，製造費用を節約することも可能になる。また、アーチワイヤーをブラケットに対して十分固定したいときには、ネジ先端部には回転体を埋設していない雄ネジを用いる。
【００２２】
以上本発明の実施形態について説明したが、回転体として、ボールとロールを組み合わせて使用することができる。また、ボールやロールの支持方法は上記した例に限定されることなく同様の機能を達成できる構成であれば種々の形態を採用することができる。
さらに上記実施形態は一例にすぎず、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で限定的に解釈してはならない。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ブラケット内スロット部とアーチワイヤーの摩擦はほとんど無視できる状態となり、歯科矯正治療期間が大幅に短縮されることが期待されるという特有の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転体としてボールを使用した場合の本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１のウイング部横断面図を示す図である。
【図３】回転体としてボールを使用した場合の本発明の第２実施形態を示す図である。
【図４】回転体としてロールベアリングを使用した場合の本発明の第３実施形態を示す図である。
【図５】図４のウイング部横断面図を示す図である。
【図６】回転体としてロールを使用した場合の本発明の第４実施形態を示す図である。
【図７】回転体としてボールを使用した場合の第５実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態を示す図であり、従来型のウイングにネジ溝を穿刻したブラケットの形状を示す図である。
【図９】本発明の第７実施形態を示す図であり、結紮線を引っ掛けるフックが無いウイングにネジ溝を穿刻したブラケットの形状を示す図である。
【図１０】ウイングに穿刻したネジ溝（雌ネジ）に挿入する雄ネジ形状を示す図で，（Ａ）はネジの頭方向からの視図、（Ｂ）はネジの先端方向からの視図である。
【図１１】ウイング付きブラケットにアーチワイヤーをネジ固定した状況を示す図である。
【図１２】結紮線を引っ掛けるフックが無いブラケットにアーチワイヤーをネジ固定した状況を示す図である。
【図１３】本発明の第８実施形態を示す図であり、ボールペン先端形状をしたボールベアリング付きウイングとスロット底面にロールベアリングを設置したブラケットの平面図および側面図を示す。
【図１４】従来の歯科矯正治療に用いられてきたブラケットの典型的な構造の一例を示す。
【図１５】歯科矯正用ブラケットを歯に装着した状態を示す図である。
【図１６】ブラケットを歯に装着した状態の拡大図である。
【符号の説明】
１ ブラケット
２ ベース
３ スロット
４ ウイング
５ アーチワイヤー
６ 結紮線（または弾性Ｏリング）
７ 歯
８ 回転体（ボール）
９ 回転体（ロール）
１０ 回転体保持板（ボール保持板）
１１ 回転体保持板（ロール保持板）
１２ ボール保持チップ
１３ ボール保持チップ支持バー
１４ 雌ネジ
１５ 雄ネジ
１６ ネジ頭
１７ ネジ溝
１８ ドライバー溝

Claims (4)

1. 歯科矯正用に使用されるブラケットにおいて、アーチワイヤーを受容するスロットを形成する面に回転体を埋設したことを特徴とする歯科矯正用ブラケット。
2. 前記回転体は、回転自在なボールまたはロールにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯科矯正用ブラケット。
3. 前記回転体の埋設は、回転体を回転自在に保持している回転体保持板をスロット面に埋設することにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯科矯正用ブラケット。
4. 前記スロットはアーチワイヤーの断面形状に合わせて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の歯科矯正用ブラケット。

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