JP5236266B2 - 歯科矯正用のワイヤ保持装置及び歯科矯正装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯科矯正用のワイヤ保持装置及び歯科矯正装置に関する。詳しくは、歯科矯正用ワイヤを歯列の内側表面に固定するために用いられる歯科矯正用のワイヤ保持装置と、そのワイヤ保持装置を用いた歯科矯正装置に関する。

歯科矯正治療は、復元力のある歯科矯正用ワイヤ（以下、単にワイヤという）を歯に固定し、そのワイヤの復元力によって歯を所望の位置に移動させ、歯列を整えていく。このとき、ワイヤを歯列の内側表面に固定するために、ワイヤ保持装置が用いられる（例えば、特許文献１）。

特許文献１のワイヤ保持装置は、環状のバンドと、そのバンドの外周面に固定されているワイヤ挿入部を備えている。特許文献１のワイヤ保持装置は、ワイヤ挿入部を歯列の内側に向けた状態で、バンドを歯に装着することによって歯に固定される。ワイヤ挿入部には、ワイヤを挿入する取付孔が形成されている。ワイヤは、取付孔に挿入されることによって、ワイヤ保持装置に固定される。

特開平８−２７５９６０号公報

特許文献１に開示されたワイヤ保持装置は、ワイヤが取付孔に挿入されることによってワイヤを保持している。しかしながら、ワイヤを単に取付孔に挿入しただけでは、歯列の内側に配置されているワイヤは、舌や口内に入った食物が当たることによってワイヤ保持装置から脱落してしまう場合がある。

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤが脱落することを防止することができるワイヤ保持装置を提供することである。

本発明の歯科矯正用のワイヤ保持装置は、一方の面が歯の表面に取り付けられるベース部と、それぞれがベース部の他方の面から突出しており、所定の間隔を空けて配された少なくとも一対の突起部と、突起部の少なくとも一方に、その突起部を、ベース部の他方の面に対して平行に貫通すると共にその一端が他方の突起部に向かって開口するネジ孔と、そのネジ孔と螺合し、その先端が突起部間に突出した状態と、突起部間から退避した状態とに切換えられる雄ネジと、を備えており、突起部間のスロットには、歯科矯正用ワイヤが挿通され、雄ネジの先端が突起部間に突出した状態では、スロットに挿通されたワイヤが、雄ネジとスロットの内周面に挟持されることによって、スロットに挿通されたワイヤがスロットから脱落することが防止されることを特徴とする。
本明細書に開示される別の歯科矯正用のワイヤ保持装置は、所定の間隔を空けて配された少なくとも一対の突起部を有しており、その突起部間のスロットに歯科矯正用ワイヤを挿通して保持する。このワイヤ保持装置の突起部の少なくとも一方には、その突起部を貫通すると共にその一端が他方の突起部に向かって開口するネジ孔と、そのネジ孔と螺合し、その先端が突起部間に突出した状態と、突起部間から退避した状態とに切換えられる雄ネジと、を備えている。そして、雄ネジの先端が突起部間に突出した状態では、スロットに挿通されたワイヤがスロットから脱落することが防止されるようになっている。
この歯科矯正用のワイヤ保持装置では、ワイヤがワイヤ保持装置のスロットに挿通されると、雄ネジを突起部に形成されたネジ孔に挿し込み、雄ネジの先端を突起部間に突出させる。これによって、スロットに挿通されたワイヤがスロットから脱落することが防止される。このワイヤ保持装置では、ネジ孔に螺合している雄ネジによってワイヤの脱落を防止している。そのため、ワイヤに舌等が当たることによってワイヤが容易に外れることを防止することができる。このワイヤ保持装置は、長期に亘って安定してワイヤを保持することができる。また、このワイヤ保持装置では、ネジ孔に雄ネジを挿し込むだけでよいため、ワイヤをワイヤ保持装置に脱着する作業を容易に行うことができる。

このワイヤ保持装置では、雄ネジの先端が突起部間に突出した状態では、スロットに挿通されたワイヤが、雄ネジとスロットの内周面に挟持されていることが好ましい。この構成によれば、ワイヤがワイヤ保持装置に対して移動することを防止することができる。

このワイヤ保持装置は、雄ネジを除いて、純チタンで作製されていることが好ましい。ワイヤ保持装置の各部を純チタンで作製することにより、人体に悪影響を及ぼすことを低減できる。
なお、本明細書中、「純チタン」には、構成成分の１００％がチタン金属であるものの他に、不可避的な不純物を含有するチタンをも含んでいる。

このワイヤ保持装置の雄ネジは、六角ネジであることが好ましい。ワイヤ保持装置は、歯に接着された状態のまま、長時間連続して使用される場合がある。連続した装着が長期に亘る場合、ワイヤ保持装置の使用中にワイヤ保持装置からワイヤが脱落しないようにする必要がある。雄ネジが六角ネジの場合、他のネジと比較してより強い締付トルクを付与することができる。これにより、ワイヤに付与される雄ネジとスロットの内周面との挟持力を強くすることができる。

本発明は、上記したワイヤ保持装置を好適に用いる歯科矯正装置を提供する。本発明の歯科矯正装置は、歯列の内側に取付けられ、歯列弓を拡大する装置である。この歯科矯正装置は、歯の内側の表面に接着された少なくとも１つの請求項１から４のいずれか１項に記載のワイヤ保持装置と、そのワイヤ保持装置のスロットに挿通されたワイヤを備えていることを特徴とする。
この歯科矯正装置に用いられるワイヤ保持装置は、雄ネジをネジ孔に螺合させるだけで、ワイヤがスロットから脱落することを防止するができる。そのため、歯科矯正装置の取り付け作業時間が短縮される。これにより、取り付け作業中の患者の負担を軽減することができる。また、この歯科矯正装置のワイヤは、一旦患者に取り付けられると、長時間に亘って連続して装着されたままとされることが多い。この歯科矯正装置のワイヤ保持装置では、ワイヤを長期に亘って安定して保持することができる。そのため、歯科矯正装置のメンテナンスの回数を低減することができる。

また、上記の歯科矯正装置に用いられるワイヤは、低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金で作製されていることが好ましい。
ワイヤを歯列の内側に取付けて歯列弓を拡大する場合、外力が作用しない状態で患者の歯列弓の幅よりも広い幅を有する形状にワイヤの形状を調整し、患者に装着する。すなわち、ワイヤが歯列弓に装着された状態では、ワイヤは弾性変形し、ワイヤの復元力が歯に作用する。歯は、ワイヤの復元力によって所望の位置に移動する。ワイヤは一旦ワイヤ保持装置に装着されると、所望の歯列弓形状になるまで取替えないことが理想である。そのため、ワイヤは、弾性変形能が高く、歯列弓の幅が広がっても（即ち、ワイヤに付与された歪が小さくなっても）復元力が低下しにくいことが望まれる。

一般的に使用されている歯科矯正用ワイヤを用いた従来の歯科矯正装置では、例えば図７に示すような形状にワイヤ２００を調整（変形）する。ワイヤ２００は、ＣｏＣｒ製である。ワイヤ２００は、ワイヤ部２０２と、ワイヤ部２０２をワイヤ保持装置に固定するための取付部２０４を有している。ワイヤ部２０２には、４つの巻きバネ部２０６が形成されている。巻きバネ部２０６は、ワイヤ２００の弾性変形能を高めるために形成されている。しかしながら、従来のワイヤ２００を歯列弓の内側に配置すると、巻きバネ部２０６が患者の口腔内に当たり、患者に与える不快感が大きい。患者の不快感を低減させるためには、できるだけワイヤが簡素な形状であることが好ましい。
低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金で作製されているワイヤは、ワイヤに巻きバネ部を形成しなくても、充分な弾性変形能を有することができる。したがって、ワイヤは、巻きバネ部のない簡素な形状とすることができる。また、ヤング率が低いため、歯列弓の拡大に伴ってワイヤのひずみが小さくなっても、復元力が低下することを抑制することができる。
ここで、「低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金」とは、従来のチタン合金や鉄鋼材料と比較して、ヤング率が小さく、ひずみの変化に対して応力の変化が小さく、弾性変形能の大きいチタン合金をいう。

本発明のワイヤ保持装置では、ワイヤを安定して保持することができ、ワイヤの取付作業回数を減少することができる。これにより、ワイヤ取付作業によって、患者にかかる負担を低減することができる。
本発明の歯科矯正装置では、ワイヤの形状を簡素にすることができる。これにより、本発明の歯科矯正装置を装着している患者の不快感を低減することができる。

以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を記載する。
（形態１）歯科矯正用のワイヤ保持装置は、ベース部を有している。ベース部の一方の面には、一対の突起部が設けられ、突起部間がスロットとされている。ベース部の他方の面は、その表面全体が凹凸に形成されている。

本発明の一実施例に係る歯科矯正用ワイヤ保持装置１０を説明する。図１は、ワイヤ保持装置１０のワイヤ５０を保持する側の面から見た正面図である。図２は、図１のII−II断面図である。図１及び図２のワイヤ保持装置１０は、ワイヤ５０を保持した状態を示している。ワイヤ保持装置１０は、ベース部３０と、ベース部３０の表面に設けられたワイヤ保持部２０を備えている。

図２によく示されるように、ワイヤ保持部２０は、ベース部３０の表面から立設された２つの突起部２１，２２を有している。第１突起部２１はベース部３０の上側中央に設けられている。第２突起部２２はベース部３０の下側中央に設けられている（図１及び図２に示す上側を「上」、下側を「下」とする）。第１突起部２１と第２突起部２２とは、上下方向に一定の間隔（ワイヤ５０の直径よりも広い間隔）を空けて配されている。第１突起部２１と第２突起部２２の間には、左右方向（図１で示す左右方向）に伸びるスロット３３が形成されている。

第１突起部２１には、スロット３３と略直交する方向に第１突起部２１を貫通するネジ孔２１ａが形成されている。ネジ孔２１ａには、突起部２１の上側から下側に向かってネジ２３が取付けられている。ネジ２３は、全長に亘って略同一のネジ径で形成されている。ネジ２３の一方の端（図２の下端）は、円錐形状を有している。ネジ２３はステンレス鋼で作製されている。ネジ２３は、ネジ孔２１ａのネジ溝に螺合する。ネジ２３の長さは、ネジ孔２１ａの軸方向長さよりも長くなるように設定されている。図３に示すように、ネジ２３の他方の端（図２の上端）には、六角形の穴が形成されている。すなわち、ネジ２３は六角ネジである。ワイヤ５０は、スロット３３の底面と、第２突起部２２の上面と、ネジ２３の円錐形状の外周面に挟持されることによって、ワイヤ保持装置１０に固定されている。

ベース部３０の裏面には、歯の表面と接着される接着面３１が形成されている。接着面３１（即ち、ワイヤ保持部２０の反対側の面）には、微小な凹凸３２が一面に形成されている。

ワイヤ保持装置１０は、ベース部３０とワイヤ保持部２０を別々に製作した後に結合して製作することができる。あるいは、削り出しや鋳造等によってベース部３０とワイヤ保持部２０を一体に製作することもできる。
ワイヤ保持装置１０に用いられる素材には、従来から歯科矯正用ワイヤ保持装置に用いられてきた種々の素材を用いることができる。また、ワイヤ保持装置１０を純チタンで製作することができる。ワイヤ保持装置１０を純チタンで製作すると、人体への悪影響が少ない点で好ましい。ワイヤ保持装置１０を純チタンで製作する場合、ワイヤ保持装置１０を鋳造等によって一体に製作することが好ましい。ワイヤ保持装置１０を一体に製作することで、機械加工等を無くすことができるためである。接着面３１の凹凸３２は、機械加工や化学的な表面処理等の種々の方法によって形成することができる。

次に、ワイヤ保持装置１０の使用方法について説明する。ワイヤ保持装置１０を使用して歯科矯正を行うためには、まず、ワイヤ保持装置１０の接着面３１を歯の表面に接着する。具体的には、歯の表面を前処理してから、接着剤によってワイヤ保持装置１０の接着面３１を歯に接着する。この際、接着面３１には凹凸３２が形成されているため、ワイヤ保持装置１０と歯を強固に接着することができる。
歯にワイヤ保持装置１０を接着すると、次に、ワイヤ保持装置１０のスロット３３に歯科矯正用のワイヤ５０を取付ける。スロット３３にワイヤ５０を取付ける場合、図４に示すように、まず、ネジ２３の下端と第２突起部２２との間隔が、挿通されるワイヤ５０の直径よりも大きくなるようにネジ２３を配置する。この状態で、ワイヤ５０が、第１突起部２１（ネジ２３の下端）と第２突起部２２との間を通り、スロット３３に挿通される。次に、図２に示すように、ネジ２３を締め付けて、ネジ２３の下端を第２突起部２２に向かって移動させる。ネジ２３は、その下端がワイヤ５０に接触する。ネジ２３は、その締付トルクが所定値となるまで締め付けられる。ネジ２３がネジ孔２１ａに締付けられた状態（図２に示す状態）では、ネジ２３の下端と第２突起部２２との間隔が、ワイヤ５０の直径よりも小さくなり、スロット３３からワイヤ５０が脱落することが防止される。このように、ワイヤ５０をワイヤ保持装置１０に脱着する場合、ネジ２３をネジ孔２１ａに対して移動させるだけでよい。そのため、ワイヤ５０のワイヤ保持装置１０への脱着を容易に行うことができる。

図５は、ワイヤ保持装置１０を用いた歯科矯正装置８０を上側の歯の模型に取り付けた状態を示す写真である。
歯科矯正装置８０は、一対のワイヤ保持装置１０と、ワイヤ保持装置１０に保持されるワイヤ５０を有している。ワイヤ保持装置１０は、左右の第２大臼歯１５０の内側の表面に接着されている。ワイヤ保持装置１０は、ワイヤ５０を保持している。これにより、ワイヤ５０は、歯列１４０に対して所定の位置に固定されている。ワイヤ５０は、患者の歯列弓に合わせて所定の形状に弾性変形されて取付けられている。ワイヤ５０は、低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金で作製されている。これにより、ワイヤ５０は、図７で示したような、巻きバネ部２０６を形成することなく、要求される弾性変形能を達成することができる。また、ヤング率が低いため、歯列弓の幅が拡大することによってワイヤ５０のひずみ量が低下しても、ワイヤ５０の復元力の大幅な低下を抑制することができる。
ワイヤ５０に用いられる低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金としては、例えば、特許３２８２８０９号、３３７５０８３号等に開示されているチタン合金や、豊通マテリアル株式会社が販売するチタン合金（登録商標ゴムメタル）がある。このチタン合金について、簡単に説明する。

このチタン合金は、全体を１００質量％とした場合、以下に示す組成を有する。
（１）３０〜６０質量％のＶａ族（バナジウム族）元素のうちの１種以上の元素
（２）１〜２０質量％のジルコニウム（Ｚｒ）とハフニウム（Ｈｆ）とスカンジウム（Ｓｃ）の１種以上の元素
（３）０．０８〜０．６質量％の酸素（Ｏ）
（４）０．０５〜１．０質量％の炭素（Ｃ）
（５）１〜２０質量％のモリブデン（Ｍｏ）、１〜２０質量％の鉄（Ｆｅ）、１〜２０質量％の錫（Ｓｎ）、０．１〜３質量％のアルミニウム（Ａｌ）のうちの１種以上の元素
（６）０．０１〜１．０質量％のホウ素（Ｂ）
なお、ワイヤ５０に用いることができるチタン合金には、上記に示す成分の全てが含まれている必要は必ずしもなく、いくつかの成分を選択することができる。例えば、（１）と（２）とチタン（Ｔｉ）からなるチタン合金であってもよい。

このチタン合金は、粉末冶金（具体的には、焼結法、熱間静水圧（HIP）法等）によって製造することができる。
焼結法の場合、原料粉末は、純金属粉末及び／又は合金粉末の２種以上を混合する。粉末の平均粒径は、１００μｍ以下であることが好ましく、４５μｍ以下であればより緻密な焼結体が得やすくなる。この粉末の混合には、V型混合機、ボールミルや振動ミル等を使用することができる。
焼結法では、原料粉末を所定形状の成形体に成形し、その成形された成形体を加熱して焼結させる。粉末の成形には、例えば、金型成形、ＣＩＰ成形（冷間静水圧プレス成形）、ＲＩＰ成形（ゴム静水圧プレス成形）等を用いることができる。
成形体の焼結は、真空又は不活性ガスの雰囲気でなされることが好ましい。また、焼結温度は、合金の融点以下で、しかも成分元素が十分に拡散する温度域で行われることが好ましく、例えば、その温度範囲は１２００℃〜１４００℃である。また、その焼結時間は２〜１６時間であることが好ましい。したがって、チタン合金の緻密化と生産性の効率化を図る上で、１２００℃〜１４００℃かつ２〜１６時間の条件で焼結工程を行うことができる。なお、焼結後は熱間加工を行うことにより、焼結合金の空孔等を低減して組織を緻密化させることができる。

ＨＩＰ法の場合、原料粉末は、上記成分を含む合金粉末であることが好ましい。この合金粉末は、例えば、ガスアトマイズ法や、ＲＥＰ法（回転電極法）、ＰＲＥＰ法（プラズマ回転電極法）、あるいは溶解法により製造されたインゴットを水素化した後粉砕する方法、さらにはＭＡ法（機械的合金化法）等により、製造することができる。
ＨＩＰ法では、上記原料粉末を所定形状の容器に充填し、ＨＩＰ法を用いて容器内の粉末を加圧固化させる。使用する容器は、例えば、金属製でも、セラミック製でも、ガラス製でもよい。また、真空脱気して、原料粉末を容器に充填、封入することが好ましい。

粉末の加圧固化は、拡散が容易で粉末の変形抵抗が小さく、しかも、前記容器と反応しにくい温度領域で行われることが好ましい。例えば、その温度範囲は９００℃〜１３００℃とすることができる。また、成形圧力は、充填粉末が十分にクリープ変形できる圧力であることが好ましく、例えば、その圧力範囲は５０〜２００ＭＰａ（５００〜２０００気圧）とすることができる。ＨＩＰの処理時間は、粉末が十分にクリープ変形して緻密化し、かつ、合金成分が粉末間で拡散できる時間が好ましく、例えば、その時間は１時間〜１０時間とすることができる。

図６には、上記組成及び製造方法で作製されたチタン合金の応力−ひずみ曲線の一例を応力−ひずみ曲線Ａとして示している。図６には、比較例として、歯科矯正に用いられる一般的な鋼材の応力―ひずみ曲線Ｂも示している。図６に示すように、このチタン合金は、鋼材と比べ、ヤング率は小さく、また、ひずみの増加及び減少に対して、応力の変化が低く抑えられている。つまり、このチタン合金は、優れた高弾性変形能を有するものである。

このチタン合金で作製されたワイヤ５０は、ヤング率が小さく、高弾性変形能を有している。そのため、図５に示すように、ワイヤ５０の弾性変形能を高める構成を採る必要がなく、ワイヤ５０を歯列弓の内側に沿って配置することができる。これにより、歯科矯正装置８０を装着された患者の違和感を小さくすることができる。
また、ワイヤ５０は、ワイヤ保持装置１０に保持（固定）されているため、長期間連続で装着されていても、スロット３３からワイヤ５０が脱落する心配がなく使用することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例のワイヤ保持装置は、従来のワイヤ保持装置と同様に、純チタン以外の金属材料やセラミクスにより作製されてもよい。この場合、ワイヤ保持装置の歯の表面と接着する面には、機械加工、又は、メッシュ状の部材を貼り付けることにより、表面に凹凸を形成してもよい。
また、上記ネジ２３の上端にフック等を形成し、スプリングや輪ゴムを掛け止めることができるようにしてもよい。
さらに、本実施例では、ネジ孔２１ａはスロット３３の上側の第１突起部２１にのみ形成されていたが、第２突起部２２の、第１突起部２１のネジ孔２１ａと対向する位置にネジ孔を形成し、ネジを第１突起部２１と第２突起部２２の両方のネジ孔に締め付けるようにしてもよい。この構成では、第１突起部２１と第２突起部２２との間を完全に閉じた状態にすることができるため、より確実にワイヤを保持することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本実施例に係る歯科矯正用のワイヤ保持装置の一実施例を示す正面図。 図２のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図。 本実施例に係る歯科矯正用のワイヤ保持装置の雄ネジを示す斜視図。 本実施例に係る歯科矯正用のワイヤ保持装置にワイヤを挿通する状態を示す断面図。 本実施例に係る歯科矯正用のワイヤ保持装置を用いた歯列弓を拡大する歯科矯正装置を示す写真。 本実施例に用いられるチタン合金の応力―ひずみ曲線を示すグラフ。 歯列弓を拡大する歯科矯正装置に用いられる従来のワイヤを示す写真。

符号の説明

１０：ワイヤ保持装置
２０：ワイヤ保持部
２３：ネジ
３０：ベース部
３１：接着面
３３：スロット
５０：ワイヤ
８０：歯科矯正装置

Claims (5)

1. 歯科矯正用ワイヤを保持する歯科矯正用のワイヤ保持装置であって、
   一方の面が歯の表面に取り付けられるベース部と、
   それぞれがベース部の他方の面から突出しており、所定の間隔を空けて配された少なくとも一対の突起部と、
   突起部の少なくとも一方に、その突起部を、ベース部の他方の面に対して平行に貫通すると共にその一端が他方の突起部に向かって開口するネジ孔と、
   そのネジ孔と螺合し、その先端が突起部間に突出した状態と、突起部間から退避した状態とに切換えられる雄ネジと、を備えており、
   突起部間のスロットには、歯科矯正用ワイヤが挿通され、
   雄ネジの先端が突起部間に突出した状態では、スロットに挿通されたワイヤが、雄ネジとスロットの内周面に挟持されることによって、スロットに挿通されたワイヤがスロットから脱落することが防止されることを特徴とするワイヤ保持装置。
2. 雄ネジを除く各部が純チタンにより作製されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ保持装置。
3. 雄ネジは六角ネジであることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤ保持装置。
4. 歯列の内側に取付けられ、歯列弓を拡大する歯科矯正装置であって、
   歯の内側の表面に接着された少なくとも１つの請求項１から３のいずれか１項に記載のワイヤ保持装置と、
   そのワイヤ保持装置のスロットに挿通されたワイヤと、
   を備えていることを特徴とする歯科矯正装置。
5. ワイヤが、低ヤング率で高弾性変形能なチタン合金で作製されていることを特徴とする請求項４に記載の歯科矯正装置。