JP5475473B2

JP5475473B2 - 歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー及びその製造方法

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Publication number: JP5475473B2
Application number: JP2009554611A
Authority: JP
Inventors: キム，ソンハン; エヌ．コーパス，カルビン; ライ，ミン−ライ; ケー．，ジュニアシネイダー，デイビッド
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Description

本発明は、歯科矯正患者の歯群に装具を固着させるために、歯科矯正施術者によって使用されるトレーに関する。本発明はまた、このようなボンディングトレーを製造する方法に関する。

歯科矯正治療は、位置異常の歯群を口腔内の所望の位置に動かすことを伴う。歯科矯正治療は、特に歯群が顕著に曲がっている場合又は上顎及び下顎の歯群が互いにずれている場合に、患者の容貌を改善することができる。歯科矯正治療はまた、咀嚼中の咬合をより良好にすることにより、歯群の機能を強化することができる。

ある一般的な種類の歯科矯正治療は、ブラケットとして知られる小さなスロット付き装具を使用することを伴う。ブラケットは患者の歯群に固定され、アーチワイヤが各ブラケットのスロット内に定置される。アーチワイヤは、歯群を導き所望の位置に移動させるための軌跡を形成する。

歯科矯正用アーチワイヤの端部は、バッカルチューブとして知られる小さな装具に接続されることが多く、バッカルチューブは次に、患者の臼歯群に固定される。多くの場合、１組のブラケット、バッカルチューブ及びアーチワイヤは、患者の上顎及び下顎歯列弓のそれぞれに対して準備される。ブラケット、バッカルチューブ及びアーチワイヤは、一般に、まとめて「ブレース（brace）」と称される。

多くの種類の歯科矯正技法では、歯群上で装具が正確な位置にあることは、歯群が確実にそれらの目的とする最終位置に動くのを保証する助けとなる重要な要因である。例えば、ある一般的な種類の歯科矯正治療技法は、治療完了時にアーチワイヤが水平面内にある、「ストレートワイヤー」法として知られている。したがって、ブラケットは、アーチワイヤが直線になり、水平面に存在した時点で、歯群が適切に整列するように、治療の初期に正確に位置決めしなければならない。例えば、ブラケットが、歯の咬合先端部又は外側先端部に近過ぎる位置で歯に取り付けられた場合、ストレートワイヤー法を使用する歯科矯正医は、最終位置にある歯が過度に中に押し込まれていることにおそらく気付くであろう。一方、ブラケットが、適切な位置より歯肉に近い位置で歯に取り付けられた場合、歯の最終位置は、所望よりも外に押し出される傾向がある。

歯群に歯科矯正装具を固着させる技法の１つは、インダイレクトボンディング技法として知られている。従来、既知のインダイレクトボンディング技術は、装着装置又は患者の歯列弓の少なくとも一部の外形に一致する形状を有する移動装置を用いることが多かった。ある種の移動装置は、「移動トレー」又は「インダイレクトボンディングトレー」と呼ばれることが多く、典型的には、多数の歯を同時に受容するための空洞を有する。ブラケットのような１組の装具は、特定の予め定められた位置で、トレーに解放可能に接続される。

インダイレクトボンディングにおけるボンディングトレーの使用中、接着剤は、典型的には、歯科矯正医又は職員によって各装具の基部に適用される。次に、トレーは、患者の歯群の上に定置され、例えば接着剤が固化するまで所定の位置に留まる。次に、トレーは、歯群並びに装具から取り外され、結果として、トレーに予め接続されてた装具の全てが、目的とする、予め定められた位置でそれぞれの歯群に固着される。

歯群の寸法及び配向が患者ごとに大きく異なる場合があるため、インダイレクトボンディングトレーは通常、各患者に対して特別仕様で作製される。インダイレクトボンディングトレーのある製造方法は、それぞれの患者の歯列弓の印象をとり、次いで各印象から複製の石こう又は「石」模型を作製する工程を含む。必要に応じて、模型の歯群に鉛筆で印を付けて、理想の位置にブラケットを定置するのを補助することができる。次に、ブラケットを一時的に石模型に固着させる。次いで、マトリックス材料を模型上に加えて模型上のブラケット上に定置することにより、インダイレクトボンディングトレーを作製する。例えば、プラスチックシートのマトリックス材料を模型及びブラケット上に定置し、次いで真空下にてオーブン内で加熱してもよい。プラスチックシート材料が軟化し、オーブン中の空気が排出されるとき、プラスチックシート材料は、石模型の複製歯群及び隣接するブラケットの形状に正確に一致する外形をとると思われる。次に、プラスチック材料は冷却され、固化されて、トレーを形成する。

インダイレクトボンディングトレーに関する現況技術は近年進歩しているが、このようなトレーにより患者の歯群上への装具の装着精度を改善することに対する継続的必要性が存在する。例えば、一部の歯科矯正医は、肉眼で装具の位置の非常に小さな差（例えば０．５ｍｍのような）を検出することができ、結果として、常にこのような許容誤差内で装具を定置することのできないインダイレクトボンディングトレーの使用では満足しない場合がある。

本発明は、歯科矯正治療のための改善されたインダイレクトボンディングトレー、並びにその製造方法を目的とする。インダイレクトボンディングトレーは、第１及び第２マトリックス材料と、並びに第２マトリックス材料に接続されている少なくとも１つの咬合停止部材と、を含む。好ましい実施形態では、本発明のインダイレクトボンディングトレーは、患者の歯群に定置されたとき、触覚により知覚可能な触知性「スナップ嵌め」もたらし、そのように装具が患者の歯群の目的とする領域の所望の位置に組み込まれたことを確認させる。また、ボンディングトレーと歯群とのスナップ嵌めの関係は、装具を患者の歯群にしっかりと固着させる前に、もし移動するとしても、トレーが意図せず横方向に移動する量を減らすのを補助する。

より詳細には、本発明は、１つの態様では歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを目的とする。インダイレクトボンディングトレーは、１組の歯科矯正装具と、装具上に延在する第１マトリックス材料と、を含む。インダイレクトボンディングトレーは、第１マトリックス材料上に延在する第２マトリックス材料も含む。第２マトリックス材料は、側（すなわち、唇側又は舌側）歯表面の一部の外形に一致する外形を備える表面を有する部分を含む。インダイレクトボンディングトレーは、第２マトリックス材料に接続している少なくとも１つの咬合停止部材も含み、咬合停止部材は、咬合側歯表面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する部分を含む。

本発明の別の態様は、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法を目的とする。方法は、
患者の歯列弓の咬合面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する咬合停止部材を準備する工程と、
歯科矯正装具を患者の歯列弓模型の歯表面上に定置する工程と、
停止部材を歯列弓模型の咬合面上に定置する工程と、
ある量の第１マトリックス材料を歯科矯正装具に適用する工程と、
第１マトリックス材料を固化させる工程と、
歯列弓模型、歯科矯正装具及び第１マトリックス材料を容器内に定置する工程と、
ある量の第２マトリックス材料を容器内に加える工程と、
第２マトリックス材料を固化させる工程と、
歯列弓模型、歯科矯正装具、停止部材及び第２マトリックス材料を容器から取り外す工程と、を含む。

本発明の別の態様はまた、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法を目的とする。この方法は、
患者の歯列弓の少なくとも一部を表すデジタルデータファイルを準備する工程と、
デジタルデータファイルを用いて、ラピッドプロトタイピングにより患者の歯列弓の模型、咬合停止部材及びトレー成型容器を形成する工程と、
歯科矯正装具を歯列弓模型の歯表面上に定置する工程と、
停止部材を歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる工程と、
ある量のマトリックス材料を容器に加える工程と、
歯列弓模型及び歯科矯正装具を容器内に定置する工程と、
マトリックス材料を固化させる工程と、を含む。

本発明の更なる詳細は、特許請求の範囲の特徴によって規定される。

本発明の１つの実施形態による、インダイレクト歯科矯正ボンディングトレーの製造に付随する工程の一部を記載するブロック図。弓模型の顔側及び咬合側表面に向かう方向から見た、図１に記載したような患者の歯列弓の模型を示し、更に弓模型の基材を示す斜視図。装具の顔側及び咬合側表面に向かう方向から見た、装具を模型上に定置したとき現れる場合があるようなガイドと接触している代表的な歯科矯正装具とともに、図２に図示した歯列弓模型の代表的な位置合わせガイドを示す、拡大斜視図。装具の咬合側表面に向かう方向から見た、図３に示したガイド及び装具の平面図。装具の遠心側面に向かう方向から見た、図３及び４に示した装具及びガイドの側面図。模型上に装具を定置するために用いることができる１種のホルダの断片斜視図であって、装具のアーチワイヤスロットに受容されるゲージを含むホルダの図。ホルダの上端及び装具の咬合側面に向かう方向から見たことを除き、若干図６に類似する断片図。図２に示した歯列弓模型上に装具を定置するときの、図６及び７に図示したホルダの代表的な使用を示す断片斜視図。歯列弓模型上に歯科矯正装具を定置するための代替ホルダの断片斜視図であって、バッカルチューブのような閉じたアーチワイヤスロットを有する装具を定置するのに特に有用であるホルダの図。ガイドを用いて歯列弓模型上に定置された歯科矯正装具一式に加えて、図２に示した歯列弓模型の斜視図。インダイレクトボンディングトレーを製造するために用いられる咬合停止部材の底面図。図１０に示した歯列弓模型及び装具の斜視図。異なる方向から見たものであり、弓模型のガイドが取り外され、図１１に示した咬合停止部材が模型の歯の咬合面上に定置されている。第１マトリックス材料が歯科矯正装具に適用されていることを除き、若干図１２に類似する図。ある量の第２マトリックス材料を受容するよう構成されたトレー成型容器の上端に向かって見た斜視図。模型を反転させ、第２マトリックス材料を収容している図１４の容器内に定置した後の、咬合停止部材とともに、図１３に示した歯列弓模型の図。歯列弓模型の湾曲した長手方向軸に垂直に位置する基準面に沿った断面図。模型の歯群の１つに固着された装具の１つを示し、更に第１マトリックス材料、第２マトリックス材料及び一緒にインダイレクトボンディングトレーを含む咬合停止部材。トレーを歯列弓模型から取り外し、ばり取りした後の図１６に図示したインダイレクトボンディングトレーの側面断面図。更に患者の歯列弓上にトレーを定置する直前に現れる場合があるトレー。本発明の別の実施形態による咬合停止部材の斜視図。咬合停止部材が１組の歯科矯正装具を受容している歯列弓模型上に定置されている。本発明の別の実施形態に従って構築された成型容器及び咬合停止部材を示す断面図。位置決め誤差を測定するために用いられる付属物とともに、代表的な歯科矯正装具を示す図。インダイレクトボンディングトレーの他の構造物と比較した、本発明に従って構築されたインダイレクトボンディングトレーを用いる装具の位置決め誤差を示すグラフ。

定義
「近心側」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。

「遠心側」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」は、患者の歯群の端部に向かう方向を意味する。

「歯肉側」は、患者の歯茎又は歯肉に向かう方向を意味する。

「顔面側」は、患者の頬又は唇に向かう方向を意味する。

「舌側」は、患者の舌に向かう方向を意味する。

図１は、本発明の１つの実施形態に従って、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーの製造において実施される工程の一部を記載するブロック図である。ブロック１００は、患者の歯群及び所望により患者の隣接する歯肉組織のデジタルデータファイルを得る工程を表す。デジタルデータは、ブロンテズ・テクノロジーズ社（Brontes Technologies, Inc.）により開発された活性波面サンプリング（active wavefront sampling）を用いる口内スキャナのような手持ち式口内スキャナを用いることにより得てもよい。あるいは、他の口内スキャナ又は口内接触プローブを用いてもよい。別の選択肢として、デジタルデータファイルは、患者の歯群の印象をスキャンすることにより得てもよい。更に別の選択肢として、デジタルデータは、患者の歯群の物理的模型をスキャンすることにより又は、患者の歯群上で接触プローブを用いることにより、得てもよい。スキャンに用いられる模型は、注型材料（焼き石膏又はエポキシ樹脂のような）を、患者の歯群の印象に注ぎ、注型材料を硬化させることにより作製してもよい。Ｘ線、レーザー、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）及び磁気共鳴映像法のような、任意の好適なスキャン技術を、模型をスキャンするために用いてもよい。

ブロック１０２では、ブロック１００で得た患者の歯群のデジタルデータファイルを、明白なエラーを表す任意のデータ点を除くことにより「浄化する（cleanse）」。例えば、通常予測される幾何学的関係の隣接するデータ点の大幅に外側にあるデータ点を含む歯表面を表すＳＴＬファイルを、ＳＴＬハンドリング・ソフトウェアによって位置決定し、誤ったデータ点を除くことができる。更に、欠けている歯のデータ点をＳＴＬハンドリング・ソフトウェアにより追加して、現実的で、滑らかな曲線歯形状を作製することができる。あるいは、又は更に、データをＳＴＬファイルに変換する前に、データファイルのデータ浄化を実施してもよい。

更なる選択肢として、患者の歯群の歯根及び顎構造のような、患者の隠れた部分の特徴のデータを得てもよい。例えば、ＣＴスキャン技術を用いて、歯根を含む患者の歯牙構造全体の代表的なデータを得てもよい。ＣＴスキャンにより得たデータは、次いで、施術者が最終的に治療の過程中の歯の動きをより理解できるように、別のスキャン技術で患者の歯群の歯冠をスキャンすることにより得た他のデータと「まとめ（stitched together）」てもよい。

またブロック１０２により表されるように、患者の歯列弓のデジタルデータファイルを修正して、各歯が別々の物体として個別に移動できるように、各歯を隣接する歯群及び歯肉から仮想分離する。次に、またブロック１０４に表すように、修正された仮想模型を施術者に転送する。例えば、ブロック１０２の工程を製造設備で実施する場合、設備は仮想模型を、インターネットのような通信回線に接続された通信ネットワークで施術者に送ってもよい。施術者は、次いで、ローカルコンピュータと情報をやりとりし、三次元（「３Ｄ」）仮想模型を見て、患者の歯群の所望の最終位置を決定する。

ブロック１０６に示すように、施術者は、ブラケット及びバッカルチューブのような仮想装具を選択し、ローカルコンピュータを用いて、仮想模型上に定置する。このプロセス中、施術者は、特定の幾何学的属性を具現化する仮想装具を選択し、またモデリング環境内で患者の歯群上の装具の位置を選択する。モデリング・ソフトウェアは、３Ｄ環境内で別々の物体として各ブラケット及び各歯を操作し、対応するブラケットの歯に関連する座標系に対して３Ｄ空間内で各ブラケットの位置を決定する。モデリング・ソフトウェアは、次いで、施術者によって選択された装具の位置に基づいて歯群の最終位置を計算し、それらの最終咬合における仮想歯群を表示する。

施術者が歯群の最終的に予測される位置に十分満足しない場合、施術者はモデリング・ソフトウェアを使用して、仮想歯群に対して１つ以上の仮想装具を移動させてもよい。モデリング・ソフトウェアは、次いで、仮想歯群上の仮想装具の修正された位置に基づいて、仮想歯群の新たな最終位置を計算及び表示する。これらの工程は、施術者がモデリング・ソフトウェアにより表されるような仮想歯群の最終位置に満足するまで、所望の回数繰り返すことができる。しかしながら、装具の移動の代替として、施術者はモデリング・ソフトウェアを用いて、仮想歯群を所望の位置に移動させてもよく、モデリング・ソフトウェアは次いで所望の位置へ歯群を移動させるための歯群上の装具の位置を計算する。各装具の識別データ（商品名及び製造業者の品番のような）、歯の識別データ（歯の種類及び口腔内での位置のような）及び患者データ（氏名、誕生日又は患者識別番号のような）とともに、装具の選択された位置を表すデータを、次いで、製造設備に送信する。

所望により、施術者の職場のローカルコンピュータは、患者の既存の不正咬合を解析し、患者の歯群上の装具の所望の最終的な位置を決定するのを補助するのに好適なサブプログラムを含んでもよい。ソフトウェアはまた、手で特定の不正咬合を治療するために適切な装具を示唆又は選択するのを補助するためのサブプログラムを含んでもよい。

更に別の選択肢として、ブロック１０６の工程は、施術者の職場から離れた位置で技術者により実施してもよい。例えば、製造設備にいる技術者は、ソフトウェアを用いて、当該技術分野において既知の規格に従って又は施術者により予め提供されている一般指針に従って、仮想歯科模型上に仮想装具を定置してもよい。一旦技術者が装具の位置及び得られる歯群の最終位置に満足すれば、装具の位置を表すデータに加えて仮想模型を、再検討のために施術者に転送する。施術者は、次いで、技術者の装具装着位置を承認する又は必要に応じて装具の再配置することができる。次いで、施術者は、装具とともに仮想模型を転送し、上記のような歯及び患者のデータを製造業者に戻す。

ブロック１０８は、仮想歯科模型のデータ及び装具の識別データ及び装具の位置データを用いて、好ましくは製造業者の設備で行われる工程を記載する。物理的模型上への装具の定置で用いられる位置合わせ構造は、まずソフトウェアを用いて仮想模型上に１つ以上の仮想ガイドを作製することにより、作製される。好ましくは、仮想ガイドは、各装具に対応して作製される。更に、１つ以上の咬合停止部材を設計し、トレー成型容器の形状を決定する。ガイドを備える仮想模型のデータファイル、咬合停止部材のデータファイル及びトレー成型容器のデータファイルを、次いで、ブロック１１０に記載するようにラピッドプロトタイピング機械に送信する。咬合停止部材及びトレー成型容器については、以下でより詳細に記載する。

本明細書で使用するとき、ラピッドプロトタイピングは、その形状を表すデジタルデータのような、デジタルデータから直接物体を作り出すプロセスである。好適なラピッドプロトタイピングプロセスの例としては、３Ｄプリンティングプロセス、光造形法、溶融物堆積法（fused deposition modeling）、薄板積層法（laminated object manufacturing）、レーザー加工ネットシェイピング法（laser engineered net shaping）、粉末焼結積層造形法（selective laser sintering）、形状堆積法（shape deposition manufacturing）及び固体下地硬化（solid ground curing）のような固体自由形状製作が挙げられる。好適な３Ｄプリンティング機械の例は、フルキュア７２０アクリル系感光性樹脂プリンティング用材料（FullCure 720 acrylic-based photopolymer printing material）（オブジェット・ジオメトリーズ社（Objet Geometries Ltd.）製）を用いる、これもまたオブジェット・ジオメトリーズ社製であるエデン銘柄の５００Ｖプリンタ（Eden brand 500V printer）である。ラピッドプロトタイピングの別の例は、ＣＡＤ−ＣＡＭソフトウェアを用いて、フライス盤に指示し、位置合わせガイド、咬合停止部材及びトレー成型容器とともに歯列弓模型をフライス加工することである。ブロック１１２に記載のように、次いで製造された部品を洗浄する。

ラピッドプロトタイピングにより作製された代表的な歯列弓３０を図２に示す。この実施形態では、弓模型３０は、模型の歯肉組織３２の一部に加えて個々の模型の歯群３４を含む。示すような弓模型３０は患者の下顎歯列弓全体を表し、好ましくは患者の上顎歯列弓の模型（図示せず）も提供される。あるいは、得られるインダイレクトボンディングトレーを用いて装具を患者の歯列弓の一部のみに固着させる場合、弓模型は弓の一部のみ（例えば、弓の四分円）を含んでもよい。所望により、弓模型３０が３Ｄプリンティング機械を用いて作製されるとき、弓模型３０は、プリンティング材料に使われる費用を削減するために中空であることができる。

模型の歯肉組織３２及び模型の歯群３４に加えて、弓模型３０はまた台座又は基材３６も含む。この実施形態では、基材３６は十字形を有し、２つの穴３８を含む位置合わせ構造を含む。この目的は以下で説明する。しかしながら、基材３６は、模型の歯肉組織３２の基部に沿って延在するほぼ円形のディスクのような、他の形状で構築してもよい。好ましくは、弓模型は、基材３６が模型の歯肉組織３２と一体に接続されるように、単一の、一体型構成要素としてプリントされる。

ブロック１０８で言及したようなガイドは、好ましくは、模型の歯群３４上に装具を適切に位置決めするための各装具に付随する１つ以上のガイド及びそれに対応する模型の歯群３４を含む。図２〜５及び８〜１０に示す実施形態では、２つのガイド４０は、弓模型３０のラピッドプロトタイピング中、ラピッドプロトタイピングにより製作される結果として、各模型の歯群３４に一体に接続されている。ガイド４０のそれぞれは、所望により平坦である咬合側、舌側及び歯肉側壁により画定されるチャネル４４を有する、ほぼＵ字形である本体４２（例えば図３及び５を参照）を含む。

代表的な歯科矯正ブラケット装具４６は図３〜５に示され、模型の歯群３４の１つに付随する２つのガイド４０の間の空間に受容される。装具４６は、アーチワイヤを噛合受容するよう構成されたアーチワイヤスロット４８（図３）を有する。この例では、装具４６は対結合ウイングとして既知であり、フックを含む。しかしながら、アーチワイヤスロットを有する他の歯科矯正装具を同様に用いてもよい。

ガイド４０はそれぞれ、対応する装具４６のアーチワイヤスロット４８に対して既知の物理的特性を有する。図示した実施形態では、ガイド４０の既知の物理的特性は、チャネル４４を画定する３つの壁の配向を含む。例えば、この実施形態では、各ガイド４０のチャネル４４の咬合側、舌側（底側）及び歯肉側壁は、装具４６が模型の歯群３４上及びガイド４０間に適切に位置決めされるとき、それぞれのアーチワイヤスロット４８の咬合側、舌側及び歯肉側壁と同一平面上にある。

しかしながら、代替構築物もまた可能である。例えば、チャネル４４の３つの壁は、片寄っているが、アーチワイヤスロット４８を画定するそれぞれの３つの壁に対して平行である基準面に延在することができる。更に別の例として、各ガイド４０のチャネル４４の３つの壁は、アーチワイヤスロット４８のそれぞれの３つの壁に対して斜めに配向してもよい。

別の代替構築物として、ガイドは、装具の咬合側及び歯肉側側面に沿って又は、任意の他の組み合わせの２つの側面に沿って位置することができる。更に、隣接する歯に付随するガイド又は装具への干渉を避けるために、ガイドの高さを低くしてもよく、所望により模型の歯群３４の隣接する表面からチャネル４４の舌側壁の距離は、模型の歯群３４からアーチワイヤスロット４８の舌側壁の距離より近くてもよい。これらの例では、以下に記載するような装具ホルダの構築物は、このようなガイドを備えるホルダの使用を容易にするために必要なとき、修正される。

好ましくは、図３〜５に示すようなガイド４０は互いに、装具４６の基部５０の近心−遠心幅全体よりわずかながら大きい近心−遠心方向の距離を離間する。しかしながら、ガイド４０の間の空間への装具４６の挿入を容易にするために、好ましくは、例えば図４を参照することにより理解できるように、ガイドの外端が接近するとき、ガイド４０は互いに離れて斜めに延在することが好ましい。図４では、２つのガイド４０の内側の対向壁の間の複合角はおよそ１０°であるが、他の角度も可能である。

ガイド４０のそれぞれは、好ましくは、取り外し可能な構造により、関連する模型の歯群３４に接続される。図３〜５に示す実施形態では、ガイド４０のそれぞれは、本体４２を関連する模型の歯群３４に一体に接続する４つの円筒脚部５２を含む。脚部５２は、所望のときガイド４０を模型の歯群３４から取り外し、分離するために、旋回、揺れ運動を用いて装具４６から離れる方向に、関連する本体４２を付勢することにより容易に破断することができる。

図６〜８は、歯列弓模型３０上に装具４６を位置決め及び定置するために用いてもよい代表的なホルダ５４を示す。ホルダ５４は、空気式ピストン及び、入口５８を通してピストンを作動させるための空気を受容するシリンダアセンブリ５６（図６）を含む。アセンブリ５６のピストンは、２つの弾力的把持羽根６２の間に位置する羽根拡張器６０に接続している。２つの羽根６２はともに装着ゲージ６４を表し、装具４６を解放可能に保持し、並びにガイド４０との解放可能な、噛合嵌めを使用することにより装具４６を適切な位置に導くよう機能する。

ホルダ５４の把持羽根６２は、互いに向かって合流し、次いで平行面内で外端６６に続く外側部を有する（例えば、図７を参照）。空気がピストン及びシリンダアセンブリ５６に導かれるとき、ピストンは羽根拡張器６０を羽根６２の合流部に向かって伸長及び移動させて、続いて、互いから離れる方向に外端６６を移動させる。外端６６が互いから離れて移動するとき、それらはアーチワイヤスロット４８の咬合側及び歯肉側壁と確実に接触し、それにより装具の装着中装具４６をしっかりと保持するよう機能する。

ホルダ５４の他の構築物もまた可能である。例えば、ホルダ５４は、十分な電圧を素子に印加するとき、咬合−歯肉方向に膨張する、矩形プリズム棒のような圧電素子を含んでもよい。素子が膨張するとき、それはアーチワイヤスロット４８の咬合側及び歯肉側壁に接触して、装具４６をしっかりと把持する。このように、装具４６は、ホルダのハンドル上に又は踏み子のような離れた位置に定置することができる、電気スイッチの操作により要求に応じて把持又は解放することができる。

一旦装具４６がホルダ５４の外端６６に把持されると、ブロック１１４に記載のように、関連する模型の歯群３４に装具４６を一時的に固着させるために、装具４６を位置合わせ構造のガイド４０の間に定置する。しかしながら、装具４６を歯列弓模型３０に装着する前に、ブロック１１２に記載のように、離型剤を模型の歯群３４及び歯肉組織３２に適用する。好適な離型剤の例は、ＰＴＭ＆Ｗ社（カリフォルニア州サンタフェ・スプリングズ（Santa Fe Springs））製の「ＰＡ０８１０」のような、水溶性ポリビニルアルコールである。

固着組成物（図示せず）を、装具４６の基部５０と模型の歯群３４との間に定置する。好ましくは、固着組成物は、光硬化性接着剤のような光硬化性組成物であり、接着剤は各装具４６の基部５０全域にコーティングされる。所望により、装具４６は、３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製のＡＰＣプラス銘柄の装具及びＡＰＣＩＩ銘柄の装具のような、各装具４６の基部５０に製造業者により適用された光硬化性接着剤の層を有する、接着剤で予めコーティングされた装具である。接着剤でコーティングされた装具の例は、米国特許第５，０１５，１８０号、同第５，１７２，８０９号、同第５，３５４，１９９号、同第５，４２９，２２９号、同第６，１８３，２４９号及び同第６，９６０，０７９号に記載されている。装具４６は、金属（例えば、ステンレス鋼）、セラミック（例えば、半透明の多結晶アルミナ若しくは単結晶アルミナ）又はプラスチック（例えば、半透明のポリカーボネート）又はこれらの組み合わせのような、任意の好適な材料で作られてもよい。

装具４６が装具の製造業者により事前に接着剤でコーティングされていない場合、固着組成物は、装具４６の弓模型３０上への装着直前に、各装具４６の基部５０に適用される。好適な固着組成物としては、複合材、コンポマー、ガラスアイオノマー及び樹脂で変性されたガラスアイオノマーのような、歯科矯正用接着剤が挙げられる。光硬化性接着剤の例としては、３Ｍユニテック（3M Unitek Corporation）製のトランスボンド（Transbond）ＸＴ銘柄及びトランスボンド（Transbond）ＬＲ銘柄の接着剤が挙げられる。化学硬化性接着剤の例としては、３Ｍユニテック（3M Unitek Corporation）製のコンサイス（Concise）銘柄の接着剤及びマルチ・キュア（Multi-Cure）銘柄のガラスアイオノマーセメントが挙げられる。

装具４６がガイド４０に向かって移動するとき、ホルダ５４の外端６６は各本体４２のチャネル４４に移動する。ホルダ５４は、チャネル４４の舌側壁に接触して設置されるまで、弓模型３０に向かって移動し続ける。好ましくは、各本体４２のチャネル４４の咬合側壁と歯肉側壁との間の距離は、過度に横方向に移動する又は「こぼれる（slop）」可能性なく、外端６６がチャネル４４に噛合受容されるように、アーチワイヤスロット４８の咬合側壁と歯肉側壁との間の距離よりわずかに大きいのみである。好適な許容誤差又はこのような距離間の差は、プラス又はマイナス０．１ｍｍである。

装具４６をガイド４０に対して適切に配向するとき、アーチワイヤスロット４８の３つの壁は、ガイド４０が装具４６に対して既知の物理的特性を有するように、各ガイド４０のチャネル４４の対応する３つの壁と同一平面上にある３Ｄ空間内の配向を有する。アーチワイヤスロット４８の咬合側及び歯肉側壁に接触して完全に膨張したとき、ホルダ５４の外端６６は、装具４６に対して既知の物理的特性（この実施形態では、アーチワイヤスロット４８に対する３Ｄ空間内の既知の配向）並びにガイド４０に対する既知の物理的特性（この実施形態では、チャネル４４に対する３Ｄ空間内の既知の配向）を有するため、ホルダ５４は高精度でガイド４０に対して装具４６を正確に定置する。更に、仮想ガイド４０を設計するために用いられるソフトウェアは、仮想ガイドを関連する仮想の歯に対して正確に所望の位置に配向することができるため、ラピッドプロトタイピングにより生産されるような模型のガイド４０は、模型の歯群３４上の関連する装具４６の所望の位置に対して正確に配向される。更に、ガイド４０の配向は、関連する装具４６の配向により決定されるため、ソフトウェアは、装具４６の所望の位置が変化した場合、ガイド４０の配向を変更することができる。

更に、ガイド４０は、関連する歯に対する装具の典型的な配向から外れてもよい１つ以上の角度配向で装具４６を支持するために、ソフトウェアにより設計することができる。例として、ガイド４０は、適切な方向にチャネル４４を配向することにより、追加のチップ及び／又はトルク（すなわち、装具４６により提供されるチップ及び／又はトルクの量と異なるチップ及び／又はトルク）を提供するよう設計することができる。所望により、ガイドは、基部５０が模型の歯３４の隣接する歯表面から接着剤層により一定間隔で離間しないような角度配向で、装具４６の基部５０を配向するよう設計することができる。例えば、ガイド４０は、患者の関連する歯が治療過程中その長軸の周りを回転する傾向があるように、接着剤層を、基部５０の遠心側面に比べて基部５０の近心側面に沿ってより厚くすることができるよう構築できる。

好ましくは、ソフトウェアは、幾何学的パラメーター、具体的には選択された装具４６を参照することにより、ガイド４０を自動で設計する。例えば、近心−遠心幅、イン−アウト寸法、トルク及び角形成のような各装具の情報を収録しているデータベースを構築することができ、ソフトウェアは設計テンプレート及びデータベース中の情報に基づいてガイド４０を設計することができる。

ホルダ５４の他の構築物もまた可能である。例えば、ホルダ５４の外端６６の対向する側面は、上述のように、ガイド４０の段付き形状及び／又は配向に一致する角度で段を付ける及び／又は配向してもよい。更に、外端６６の対向する側面は、近心−遠心方向に装具４６を適切な配向をもたらすために、ガイド４０及び／又は装具４６の構造を嵌合させる機構を含んでもよい。後者の選択肢が用いられる場合、ガイド４０は互いから更に離れて離間してもよく、近心−遠心方向の位置決めで装具４６の基部５０に接触する必要はない。一例として、外端６６は、対結合ウイングブラケットの近心結合ウイングと遠心結合ウイングとの間に位置する咬合側−歯肉側又は「垂直」チャネルにぴったり合い、噛合収容されるよう構成された突出部を含んでもよい。

一旦ホルダ５４の外端６６がガイド４０のチャネル４４にしっかりと設置されると、ピストン及びシリンダアセンブリ５６のピストンが収縮して、把持羽根６２の外側先端部から離れる方向に羽根拡張器６０を移す。羽根拡張器が収縮するとき、弾力的把持羽根６２（好ましくは工具鋼で作製された）は、外端６６がアーチワイヤスロット４８の咬合側及び歯肉側壁がもはやきつく嵌合しないように、互いに向かって自力で動く。ホルダ５４は、次いで、アーチワイヤスロット４８から外端６６を取り外すために、装具４６から離れる方向に移動することができる。

次に、固着組成物を固化させ、ブロック１１６に記載のように基部５０用の特別仕様固着パッドを形成する。得られる固着パッドは、模型の歯群３４の輪郭に正確に一致し、したがって患者のそれぞれの歯の輪郭に一致する輪郭を有するという点で有利である。この一致する形状により、後の装具の歯への固着が容易になり、装具４６が治療過程中に歯から意図せず外れる可能性が減少する。

本発明の別の実施形態による歯科矯正装具ホルダ５４ａを図９に示し、これはその唇側側面に沿って閉じられたアーチワイヤスロットを有する歯科矯正装具の装着に関連して特に有用である。このような装具の例としては、バッカルチューブが挙げられ、これは細長い通路に類似するアーチワイヤスロットを有する。この通路は、開放近心端及び遠心端を有し、矩形状の横断面図を有することが多い。代表的なバッカルチューブ装具４６ａも図９に示す。

ホルダ５４ａは、１対の腕部５５ａを備え、これはそれぞれが、外側に、外端６６ａを終点とするほぼ「Ｌ」字形の端部を含む。対向する外端６６ａは互いに向かって延在し、バッカルチューブ装具４６ａの矩形通路に噛合収容されるよう構築されている矩形断面形状を有する。外端６６ａは、集合的に、対応する模型の歯群３４ａ上の適切な位置にあるバッカルチューブ４６ａを位置合わせ及び定置するためのゲージ６４ａを表す。

腕部５５ａは、指圧により互いに向かう方向に移動可能であり、指圧を取り除いたとき互いから離れて自力で動くのに十分弾力的である。弛緩した配向にあるとき、腕部５５ａは、外端６６ａの向かい合う先端部の間の距離が、バッカルチューブ装具４６ａのアーチワイヤスロットの近心及び遠心開口部の間の距離全体より大きいように、互いから十分に離間している。バッカルチューブ装具４６ａを模型の歯３４ａ上に定置することが望ましいとき、ユーザは外端６６ａをバッカルチューブ装具４６ａのアーチワイヤスロットの近心及び遠心開口部に隣接するそれぞれの位置に導き、次いで腕部５５ａに圧力を適用して、腕部５５ａを一緒に付勢する。外端６６ａが互いに向かって移動するとき、外端６６ａは、後者を必要に応じて操作できるように、外端６６ａをバッカルチューブ装具４６ａのアーチワイヤスロットに摺動させる。外端６６ａと装具４６ａのアーチワイヤスロットの矩形断面形状が一致すると、装具４６ａは、このような移動及び装着中、アーチワイヤスロットの長手方向軸の周りを回転しない。

図９に示すように、１対の離間したガイド４０ａは、複製の臼歯３４ａに一体に接続している。ガイド４０ａは、ガイド４０ａがそれぞれ咬合側、舌側及び歯肉側壁を備えるチャネルを有するという点で、ガイド４０に類似している。これらの咬合側、舌側及び歯肉側壁は、バッカルチューブ装具４６ａが模型の歯３４ａ上で所望の配向にあるとき、バッカルチューブ装具４６ａのアーチワイヤスロットの咬合側、舌側及び歯肉側壁のそれぞれと同一平面上にある関係で配向されるよう設計及び構築される。

装具４６ａの装着中、ホルダ５４ａの外端６６ａは、ガイド４０ａのチャネルに受容される。装具４６ａは、外端６６ａがガイド４０ａのチャネルの底壁又は舌側壁に接触するまで、複製の歯３４ａに向かって舌側方向に移動する。一旦このように接触すると、腕部５５ａにかかる圧力が解放され、腕部５５ａが広がって開く。腕部５５ａが互いから離れて移動するとき、外端６６ａは装具４６ａのアーチワイヤスロットから移動し、それによりホルダ５４ａを、装具４６ａの位置決めを妨害することなく、複製の歯３４ａから離れて移動させることができる。

ガイド４０、４０ａと装具ホルダ５４、５４ａとの併用については、手により容易に実施される手動手順として上記に記載している。しかしながら、あるいは、装具ホルダ５４、５４ａは、装具４６、４６ａを掴握し、それを弓模型３０上に定置するための自動化ロボット機械装置とともに使用するよう構成してもよい。ロボット機械装置用にプログラムされたソフトウェアは、既知の配向で装具４６、４６ａを保持するラックシステムのような、在庫品の装具４６、４６ａの指定された格納位置から各装具４６、４６ａを取り出すような指示を提供することができる。一旦ロボット機械装置が機械装置につながれたホルダ５４、５４ａを移動させて、在庫品から装具４６、４６ａを取り出すと、ロボット機械装置はホルダ５４、５４ａを操作して、ホルダ５４、５４ａの外端６６ａがガイド４０、４０ａに接触するように、装具４６、４６ａを所定の位置に移動させる。

理論上は、ロボット機械装置を非常に正確に操作して装具４６、４６ａを複製の歯群３４、３４ａ上に定置することができるが、ガイド４０、４０ａのような位置合わせ構造の使用は、ホルダ５４、５４ａの位置の小さな誤差を許容できるという点が利点である。ロボット機械装置が、装具４６、４６ａの装着中、小さな制限された距離を移動させるのに十分な動きやすさをホルダ５４、５４ａにもたらす限り、ガイド４０、４０ａは、装具４６、４６ａが模型の歯群３４、３４ａ上に定置されるとき、ホルダ５４、５４ａを適切に位置決めするよう機能できる。

図１０は、図１０では装具４６、４６ａの全てが弓模型３０上のガイド４０、４０ａのそれぞれの対間に定置されていることを除き、図２に若干類似している図である。所望により、固着パッドを作製し、各装具４６、４６ａを弓模型３０に一時的に固着させるために用いられる固着組成物は、次の装具４６、４６ａが弓模型３０上に定置される前に硬化される又は部分的に硬化される。更に別の選択肢として、任意の固着組成物が硬化される又は部分的に硬化される前に、装具４６、４６ａの全てを弓模型３０上に定置する。

装具４６、４６ａが金属又は別の不透明な物質で作製される場合及び、光硬化性接着剤が固着組成物として用いられる場合、確実に固着組成物を十分に固化させるために、比較的長時間歯列弓模型３０を硬化光に曝露することが好ましい。各装具の近心側面に向かっておよそ１０秒間、遠心側面に向かって１０秒間、光を向けることにより、３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製のオーソラックス（Ortholux）ＴＸ銘柄の硬化ユニットのような、手持ち式硬化ユニットを用いてもよい。各装具の近心側面に向かっておよそ５秒間、遠心側面に向かって５秒間、光を向けることにより、３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製のオーソラックス（Ortholux）ＬＥＤ銘柄の硬化ユニットのような、ＬＥＤ手持ち式硬化ユニットを用いてもよい。代替物として、少なくとも１０分間、硬化チャンバ内の光を活性化することにより、デンツプライ（Dentsply）製のトライアド（Triad）２０００可視光線硬化システムのような、光硬化チャンバを用いてもよい。好ましくは、弓模型３０を作製するために用いられる材料は、化学線を透過して、光が装具４６、４６ａの基部５０の真下の固着組成物の全ての部分に達するのを容易にする。

好ましくは、光源を活性化する前に、装具の基部５０の側面から押し出された任意の接着剤のバリ（adhesive flash）を、スケーラー（scaler）、ブローブ、綿棒、ブラシ又は高速気流を用いて除去する。しかしながら、あるいは、接着剤のバリは、接着剤が部分的に固化した後に除去してもよい。更に、別の選択肢として、ホルダ５４、５４ａは、空気ノズルを支持するための支持体を含んで、上述のようにバリを除去するための高速気流を供給してもよい。

ガイド４０、４０ａはまた、ガイド４０、４０ａの脚部５２ａが破断し、模型３０の残りの部分から取り外されるまで、隣接する装具４６、４６ａから離れて近心又は遠心方向のいずれかにガイド４０、４０ａを移動させることにより、この時に除去される。好ましくは、脚部５２は、残る脚部５２が模型の歯表面から一部たりとも突出しないように、模型の歯３４、３４ａの隣接する表面に直接隣接する位置で破断する。

更に別の選択肢として、係属中の、「圧縮性材料を含む歯科物品、方法及びキット（Dental Articles, Methods and Kits Including a Compressible Material）」と題された、２００６年１０月２３日出願の、米国特許出願第１１／５５１，８２３号（シネイダーＪｒ．（Cinader, Jr.））に記載のような圧縮性材料を、上述の、固着パッドを作製するための固着組成物の代わりに用いてもよい。有利なことに、この選択肢を用いるとき、接着剤のバリを除去する必要性がなくなる。この選択肢では、ガイド４０、４０ａの間隔はより近く、装具４６、４６ａは、ガイド４０、４０ａ間に摩擦嵌め（friction-fit）により所定の位置に保持されるが、一方トレーは、固着組成物をトレーを作製する前に固化しないときのような場合は、以下の段落に記載のように形成される。あるいは、固着組成物をトレーを作製する前に固化するとき、摩擦嵌めを排除することができる。トレーマトリックス材料中のガイド４０、４０ａの印象の深さを最小限にするために、装具４６、４６ａが所定の位置に置かれた後、ガイド４０、４０ａは（例えば、破断又は別の方法で）比較的短い長さである又は短くされる。

図１１は、歯列弓模型３０及びトレー成型容器（以下に記載）のラピッドプロトタイピング製造と同時に、ラピッドプロトタイピング製造プロセス（ブロック１１０に記載のように）で作製されることが好ましい咬合停止部材７０の底面図である。咬合停止部材７０は、平坦な上面及び、患者の歯列弓の咬合先端部の形状に一致する凹部７２のような形状を有する底面を有する。図１１に示す実施形態では、咬合停止部材７０は、歯列弓中の歯群の一部のみに対応する凹部（単数又は複数）を有するが、歯列弓の各歯に対応する１つ以上の凹部を有する咬合停止部材を構築することも可能である。

他の変形も可能である。例えば、咬合停止部材は、図１１に示すように歯列弓全体に沿う代わりに、歯列弓の一部のみに沿って延在してもよい。別の選択肢として、複数の停止部材を提供してもよい。例えば、停止部材は、２つの臼歯領域のそれぞれに設けることができ、第３の停止部材を歯列弓の前領域に設けることができる。１つを超える停止部材を設けるとき、停止部材は互いに離間し、所望により相互に接続することができる。

図１２は、ガイド４０、４０ａが対応する複製の歯群３４、３４ａから取り外され、接着剤のバリが除去された後の、弓模型３０の図である。図１２では、咬合停止部材７０もまた、歯群３４、３４ａの咬合面上に定置されている。凹部７２が複数の歯群３４、３４ａの対応する咬頭先端の形状に一致するため、咬合停止部材７０は、咬合基準面で咬合停止部材７０と弓模型３０との間を、もしあったとしても、ほんの少ししか相対側方運動できない方式で、弓模型３０上にしっかりと設置することができる。

その後、ブロック１２０に記載したように、第１マトリックス材料を歯科矯正装具４６、４６ａに適用する。図１３に示す実施形態では、第１マトリックス材料７４が、第１マトリックス材料７４用のディスペンサが、ある装具４６、４６ａから次の装具に移動するとき生じる場合があるように、各装具４６、４６ａ上の接着剤のより大きな一塗り（dab）と、そのより大きな一塗りに接合している、より小さなくびれ部を備える連続ストリップの様式で、各装具４６、４６ａの全てに適用されている。しかしながら、別の選択肢として、第１マトリックス材料７４は、別々の控えめな一塗りとして、各装具４６、４６ａに適用してもよい。更に別の選択肢として、第１マトリックス材料７４は、装具４６、４６ａのそれぞれを覆いながら、弓模型３０の全長に沿って比較的均一な幅を有する連続ストリップの様式で、適用してもよい。好ましくは、第１マトリックス材料７４は、装具４６、４６ａの咬合側、顔面側、歯肉側、近心側及び遠心側側面に接触する。所望により、必須ではないが、第１マトリックス材料７４の一部はまた、装具４６、４６ａの基部５０に沿って延在する複製の歯群３４、３４ａの顔面側側面の一部に接触する。

好ましくは、第１マトリックス材料７４は、第１マトリックス材料７４と各装具４６、４６ａとの間を確実に密接に接触させるように、固化前に比較的低粘度を有する。この方式では、第１マトリックス材料７４は、装具４６、４６ａとマトリックス材料７４との間がしっかりと接続されるように、各装具４６、４６ａの種々の凹部、空洞及び他の構造的特性に、実質的に浸透することができる。

好適な第１マトリックス材料７４の例は、ショーフー・デンタル社（Shofu Dental Corporation）製のエミルマ（Emiluma）銘柄のシリコーン材料である。マトリックス材料７４は、硬化前、好ましくは約８０Ｐａ・ｓ（８０，０００ｃｐ）未満、より好ましくは約２５Ｐａ・ｓ（２５，０００ｃｐ）未満、最も好ましくは約８Ｐａ・ｓ（８，０００ｃｐ）未満の粘度を有する。一旦固化すると、マトリックス材料７４は、２０％の伸び率で（ＡＳＴＭＤ４１２に従って）、約３１，０００〜約４９６，０００パスカルの範囲、より好ましくは約６２，０００パスカル〜約２４８，０００パスカルの範囲、最も好ましくは約１１２，０００〜約１３６，０００パスカルの範囲である引張応力を有し、５０％の伸び率で、約９１，０００パスカル〜約１，４６０，０００パスカルの範囲、より好ましくは約１８３，０００〜約７３０，０００パスカルの範囲、最も好ましくは約３２９，０００〜約４０２，０００パスカルの範囲である引張応力を有する。好適な第１マトリックス材料７４の例は、２０％の伸び率で約１２４，０００パスカルの引張応力、５０伸び率で約３６５，０００パスカルの引張応力を有する。

図１４は、内部空洞７８を有するトレー成型容器又は注型容器７６の斜視図である。好ましくは、トレー成型容器７６は、歯列弓模型３０及び咬合停止部材７０のラピッドプロトタイピングと同時に、ブロック１１０に記載のようなラピッドプロトタイピングにより作製される。所望により、空洞７８の底部は平坦であり、咬合停止部材７０の平坦な上面に一致する形状を有する。この実施形態では、空洞７８を画定する容器７６の側壁８２は、平坦な底部８０から離れて垂直な方向に延在し、底部８０に平行に位置する基準面の空洞７８の開口部を終点とする。好ましくは、空洞７８の形状は、得られるインダイレクトボンディングトレー全体の寸法を小さくすることに加えて、トレー及び容器７６を作製するのに必要な材料の量を低減するために、できるだけ最小化される。

追加の選択肢として、追跡番号及び／又は患者データなどのしるしを、後者の構成要素を形成するラピッドプロトタイピングプロセス中、トレー成型容器７６、咬合停止部材７０及び／又は歯列弓模型３０のラピッドプロトタイピングにより形成してもよい。更に、このようなしるしは、以下に記載するようにインダイレクトボンディングトレーが作製されるとき、しるしのポジ像を示すインプリントが後に形成されるように、底面８０及び／又は側壁８２の内面に沿った鏡像として形成することができる。しかしながら、あるいは、１組の予め製造された成型容器を、上記特別仕様の成型容器の代わりに用いてもよい。例えば、１組の容器を、マクラフリン（McLaughlin）博士、ベネット（Bennett）博士及びトレビシ（Trevisi）博士により記載のように、当該技術分野において既知である卵形、標準的、正方形弓形のような、種々の標準化された弓形に一致するよう作製することができる。更に、標準的な弓形に関連する容器をそれぞれ、小、中及び大のような特定の大きさに予め製造することができる。

トレー成型容器７６はまた、図示した実施形態では、１対の離間した柱８４を含む位置合わせ構造を含む枠組みを有する。柱８４は、弓模型３０をトレー成型容器７６の空洞７８内に定置するとき、弓模型基材３６の位置合わせ穴３８に噛合受容される。この方式では、弓模型３０の配向及び得られるインダイレクトボンディングトレーは、所望の、所定の空間的関係で、空洞７８の配向に対して固定される。非円形断面形状を有する単一の柱及び単一の整合穴（matching hole）、柱及び穴の他の組み合わせ又はこのような構成要素の反転のような、トレー成型容器７６及び弓模型基材３６の位置合わせ構造用の他の構成もまた可能である。ある量の第２マトリックス材料８６（図１４及び１５には図示せず、図１６及び１７を参照）を、空洞７８に分配する。装具４６、４６ａ及び咬合停止部材７０とともに、弓模型３０を、次いでブロック１２２に記載のように、反転させ、空洞７８に定置する。図１６は、第２マトリックス材料８６を収容しているトレー成型容器７６の空洞７８に受容されたときの、代表的な模型の歯３４、装具４６、第１マトリックス材料７４及び咬合停止部材７０の断面図である。

図１６に示すように、第２マトリックス材料８６は、第１マトリックス材料７４と咬合停止部材７０に覆われている領域を除き、複数の歯群３４の唇側、咬合側及び舌側表面に接触する。更に、第２マトリックス材料８６は、下に横たわる弓模型３０の領域を除き、第１マトリックス材料７４上に延在し、好ましくはそれを完全に取り囲む。所望により、第２マトリックス材料８６は、模型の臼歯群に隣接する第１マトリックス材料７４の遠心端上に延在する。第２マトリックス材料８６はまた、好ましくは、咬合停止部材７０の弓模型３０と接触している部分を除き、咬合停止部材７０を取り囲む。この実施形態では、停止部材７０は第１マトリックス材料７４から離間し、第２マトリックス材料８６により第１マトリックス材料７４から分離される。

好適な第２マトリックス材料８６の例は、ヘレウスクルツァー社（Heraeus Kulzer, Inc.）製のメモシル（Memosil）２銘柄のビニルポリシロキサン材料である。第２マトリックス材料８６は、硬化前に、好ましくは約１０００Ｐａ・ｓ（１，０００，０００ｃｐ）未満、より好ましくは約１００Ｐａ・ｓ（１００，０００ｃｐ）未満、最も好ましくは約８Ｐａ・ｓ（８，０００ｃｐ）未満の粘度を有する。一旦固化すると、第２マトリックス材料８６は、２０％の伸び率で（ＡＳＴＭＤ４１２に従って）、約０．４×１０^６〜約６．５×１０^６パスカルの範囲、より好ましくは約０．８×１０^６〜約３．３×１０^６パスカルの範囲、最も好ましくは約１．１×１０^６〜約１．４×１０^６パスカルの範囲の引張応力を有し、５０％の伸び率で、約０．８×１０^６〜約１２．５×１０^６パスカルの範囲、より好ましくは約１．６×１０^６〜約６．２×１０^６パスカルの範囲、最も好ましくは約２．８×１０^６〜約３．４×１０^６パスカルの範囲の引張応力を有する。好適な第２マトリックス材料８６の例は、２０％の伸び率で約１．３×１０^６パスカルの引張応力、５０％の伸び率で約３．１×１０^６パスカルの引張応力を有する。

第２マトリックス材料８６は、好ましくは、第１マトリックス材料７４の組成と異なる組成を有し、固化後、好ましくは固化後第１マトリックス材料７４が示す２０％の伸び率における引張応力より大きな２０％の伸び率における引張応力を示す。固化後第２マトリックス材料８６は、好ましくは約２：１〜約４０：１の範囲の比で、より好ましくは約５：１〜約２０：１の範囲の比で、最も好ましくは約７：１〜約１２：１の範囲の比で、固化後の第１マトリックス材料７４の２０％の伸び率での引張応力を超える、２０％の伸び率での引張応力を示す。好ましくは、第２マトリックス材料８６は、比較的高い固着強度で、第１マトリックス材料７４に化学的に固着する。

咬合停止部材７０は、比較的非可撓性であり、第１マトリックス材料７４又は第２マトリックス材料８６のいずれかのショアＡ硬度を超えるショアＡ硬度を有する。好ましくは、咬合停止部材７０は、約７２を超えるショアＡ硬度、より好ましくは約９０を超えるショアＡ硬度、更により好ましくは約６０を超えるショアＤ硬度、最も好ましくは約７５を超えるショアＤ硬度を有する。好適な硬度の例は、７２ショアＡ硬度である。

第２マトリックス材料８６が硬化するとき、所望により、咬合停止部材７０は、第２マトリックス材料８６に化学的に固着する。更に又はあるいは、第２マトリックス材料８６の薄層は、一旦固化すると、停止部材７０を物理的に捕捉し、第２マトリックス材料８６に接続させるために、弓模型３０に向かい合う停止部材７０の側面に対向する咬合停止部材７０の平坦な上面上に延在する。更に、咬合停止部材７０は、外向きに延在するとげ（barb）又は一旦後者が固化すると、咬合停止部材７０を第２マトリックス材料８６に機械的に連結するための下を切り取った領域を提供する他の構造を含んでよい。

代替として、咬合停止部材７０を成型容器７６の空洞７８に挿入し、弓模型３０及び装具４６、４６ａが容器７６内に定置される前に、容器の底面８０と接触して定置する。この代替では、ある量の第２マトリックス材料は、弓模型３０及び装具４６、４６ａが空洞７８内に定置される前又は後のいずれかに、空洞７８内に分配される。一例として、停止部材７０は、弓模型３０が空洞７８内に受容されるとき、停止部材７０が弓模型３０と適切に位置合わせされるように、側壁８２の形状に一致する周囲形状を有する。別の例として、停止部材７０は、側壁８２の形状より若干小さい周囲形状を有し、代わりに、停止部材７０を正確に、その後位置合わせするために、空洞７８内に延在する容器７６の位置合わせ構造を、弓模型３０に嵌合させる。

一旦第２マトリックス材料８６が固化すると、それにより装具４６、４６ａ、咬合停止部材７０及びマトリックス材料７４、８６を含むインダイレクトボンディングトレー８８が形成される。次いで、ブロック１２４により示されるように、トレー８８を成型容器７６から取り外し、次いでボンディングトレー８８を弓模型３０から取り外す。上述のような離型剤の使用は、成型容器７６からのトレー８８の取り外し及び、弓模型３０からのトレー８８（装具４６、４６ａを含む）の取り外しを容易にするのを補助する。トレー８８の過剰な材料を、次いで、ブロック１２６に記載のように必要に応じてバリ取りし、トレー８８を使用前に点検する。

図１７に示すように、固化した第２マトリックス材料８６は、トレー８８の舌側、咬合側及び顔面側側面をそれぞれ表す、舌側、咬合側及び顔面側外面を示す。好ましくは、トレー８８の顔面側側面に沿ったトレー８８の最外歯肉側縁部は、装具の歯肉側側面のわずかだけ下方に位置し、トレー８８が患者の歯列弓上の所定の位置に受容されるとき、患者の歯肉縁から咬合側方向に離間する。好ましくは、トレー８８の舌側側面に沿ったトレー８８の最外歯肉側縁部は、トレー８８が患者の歯列弓の所定の位置に受容されるとき、患者の歯肉縁から約０．５ｍｍ離間する。このような構成により、固着手順中、患者の歯群に対して装具４６、４６ａを付勢するのが容易になる。その顔面側及び舌側側面に沿ったトレー８８の最外歯肉側縁部は、実質的に直線であってもよい又は歯肉縁の輪郭に従って波形に仕上げてもよい。

インダイレクトボンディングトレー８８の代表的な使用の説明について、ここで、図１７を参照して提供する。まず、装具４６、４６ａを受容する患者の歯群を、口角鈎、舌ガード、巻き綿、ドライアングル（dry angle）及び／又は必要に応じて他の物品を用いて隔離する。代表的な歯９０を図１７に示す。歯群９０は、次いで、エアシリンジからの加圧空気を用いて完全に乾燥させる。次に、エッチング液（３Ｍユニテック（3M Unitek Corporation）製のトランスボンド（Transbond）ＸＴ銘柄のエッチングゲルなど）を、エッチング液が隣接歯間の接点に流入したり、皮膚若しくは歯肉に係合しないように注意しながら、装具４６、４６ａに覆われるべき通常領域にある歯群９０上に軽く塗布する。

エッチング液が選択された歯表面上に約３０秒間留まった後、溶液は、１５秒間水流によって歯群９０から洗い流される。次に、患者の歯群を、エアシリンジからの加圧空気を適用することによって乾燥させ（例えば、３０秒間）、余分な水を吸引によって除去する。あるいは、歯群を、同時にエッチングし、３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製のトランスボンド・プラス・エッチング・プライマー（Transbond Plus Self Etching Primer）で下塗りしてもよい。また、唾液がエッチングされたエナメル質表面と確実に接触しないように注意すべきである。コットンロール又は他の吸収装置を必要に応じて交換し、やはり、確実に唾液がエッチングされたエナメル質に接触しないようにする。次に、エアシリンジからの空気を、歯群９０に再び適用し、確実に歯群９０を完全に乾燥させてもよい。

次に、ボンディング接着剤を装具４６、４６ａの固着パッド及び／又は患者の歯群９０の選択領域に適用する。所望により、ボンディング接着剤は、図１７に示すような二成分接着剤である。例えば、第１構成成分９２はトランスボンド銘柄のＸＴ下塗り剤（Transbond brand XT Primer）又はトランスボンド銘柄のＭＩＰ水分非感受性下塗り剤（Transbond brand MIP Moisture Insensitive Primer）であり、第２構成成分９４は、トランスボンド銘柄のプラス・セルフエッチング下塗り剤（Transbond brand Plus Self Etching Primer）であり、これらは両方３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製である。第１構成成分９２は、装具４６、４６ａの基部５０に接続している固着パッド（図１７では５１と指定される）に適用され、第２構成成分９４は、対応する装具４６、４６ａを受容すべき患者の歯群９０の領域に適用される。

第１構成成分９２を固着パッドに適用し、第２構成成分９４を患者の歯群９０の対応する領域に適用した後、トレー８８を、所望により揺動、ヒンジ型運動で、対応する歯群９０上に位置決めし、設置する。マトリックス材料７４、８６により表される空洞の形状及び咬合停止部材７０はともに、下に横たわる歯群の形状に一致するため、装具４６、４６ａは同時に、弓模型３０上の装具４６、４６ａの以前のそれぞれの位置に対応する同じ位置に正確に、下に横たわる歯群９０に接触して設置される。

トレー８８を上述のような好ましい材料を用いて構築するとき、トレー８８の歯の空洞が患者の歯列弓の歯群上に受容されるように、トレー８８は所定の位置に「パチッと嵌まる（snap）」ように見える。マトリックス材料７４、８６及び咬合停止部材７０の表面により画定されるトレー８８の内部空洞７８は、患者の歯群９０の形状に相補的な形状を有するため、トレー８８は、接着剤が外圧の適用なく硬化するように、歯群９０に接触して装具４６、４６ａを押すのに十分堅くてもよい。しかしながら、選択肢として、トレー８８の咬合側及び顔面側表面に対して、ボンディング接着剤が十分に固化するまで、外圧を適用してもよい。例えば、装具４６、４６ａを患者の歯群９０の顔面側表面にしっかり押し付けるため、指圧を使用してもよい。

好適な二成分化学硬化性接着剤の他の例としては、全て３Ｍユニテック製（3M Unitek）の、ソンティ（Sondh）銘柄のラピッド・セット（Rapid-Set）インダイレクトボンディング接着剤、ユナイト（Unite）銘柄の接着剤、コンサイス（Concise）銘柄の接着剤が挙げられる。代替として、樹脂改質ガラスアイオノマーセメントを使用してもよい。更に別の選択肢として、全て３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）製の、トランスボンド（Transbond）ＸＴ銘柄の接着剤、トランスボンド（Transbond）ＬＲ銘柄の接着剤及びトランスボンド（Transbond）水分非感受性下塗り剤のような、光硬化性接着剤を用いてもよい。好適な光硬化性接着剤材料の他の例は、米国特許第７，１３７，８１２号（クリアリー（Cleary）ら）、並びに、係属中の米国特許出願公開第２００５／０１７５９６５号（クレイグ（Craig）ら）、同第２００５／０１７５９６６号（ファルサフィ（Falsafi）ら）及び同第２００５／０１７６８４４号（オーセン（Aasen）ら）に記載されている。インダイレクトボンディングトレー８８はまた、米国特許第７，１３７，８１２号（クリアリー（Cleary）ら）に記載のように、製造業者により接着剤で予めコーティングされた装具とともにパッケージ化されてもよい。下塗り剤を患者の歯群９０に適用するための代替法は、米国特許第７，１６８，９５０号（シネイダーＪｒ．（Cinader, Jr.）ら）に記載されている。

一旦ボンディング接着剤が固化すれば、ボンディングトレー８８を患者の歯列弓から注意深く取り除く。所望により、スケーラーのような手持ち器具を使用して、マトリックス材料７４を装具４６、４６ａから剥がすときに、各装具４６、４６ａを患者のそれぞれの歯９０の表面に接して保持する助けとしてもよい。しかしながら、第１マトリックス材料７４が比較的柔らかい場合又は別の方法で装具４６、４６ａから容易に解放される場合、新しい接着剤固着が破断するのを避ける助けとするため、スケーラーの使用は任意である。更に別の選択肢として、トレー８８は、口腔から取り除く前にトレー８８を破断するために、米国特許第７，０２０，９６３号（クリアリー（Cleary）ら）に記載のように、「引き綱（rip cord）」を含んでよい。

インダイレクトボンディングトレーが患者の歯列弓から解放された後、アーチワイヤを装具４６、４６ａのアーチワイヤスロットに定置し、所定の位置に結紮する。好適な結紮装置としては、小さな弾性Ｏリング、並びに装具４６、４６ａの周囲で縛ってループ状にされたワイヤの区域が挙げられる。別の選択肢として、装具４６、４６ａは、米国特許第６，３０２，６８８号（ジョーダン（Jordan）ら）及び国際公開第０２／０８９６９３号に記載のもののような、アーチワイヤに解放可能に嵌合するラッチを含む自己結紮装具であってもよい。

本発明の別の実施形態による咬合停止部材７０’を図１８に示す。この実施形態では、咬合停止部材７０’は、単一、一体型構成要素であるが、模型の歯群３４、３４ａの咬合先端と接触している４つの別々の離間区域７１’を含む。２つの区域７１’は２つの模型の下顎切歯群３４と接触しながら、区域７１’のうち２つは、複製の臼歯群３４ａと接触するために弓模型３０の後区域上に位置する。図示されていないが、区域７１’はそれぞれ、下に横たわる模型の歯群３４、３４ａの咬合先端を噛合受容する凹部（凹部７２に類似する）を含む。

咬合停止部材７０’は、前区域７１’及び後区域７１’を連結させる、細長い可撓性接続区域７３’も含む。連結区域７３’は、前区域７１’及び後区域７１’より小さな断面積を有し、したがってより可撓性である。この実施形態では、連結区域７３’は模型の歯群３４、３４ａと接触せず、模型の歯表面に一致する表面を含まない。

更に、咬合停止部材７０’は、前区域７１’から離れて顔面側方向に延在するハンドル７５’を含む。ハンドル７５’は、一旦インダイレクトボンディングトレーが作製されると、両方のマトリックス材料を超えて延在し、インダイレクトボンディングトレーを患者の歯列弓上に定置するとき、施術者が使用するために及び、装具を所定の位置に固着した後患者の口腔からインダイレクトボンディングトレーを取り除くために、便利なてこの支点を提供する。この実施形態では、トレー成型容器（容器７６のような）は、外側壁８２の中間付近に開口部を有して、咬合停止部材７０’が容器内に定置されるとき、ハンドル７５’を受容する。更に、トレー成型容器は、好ましくは、得られるボンディングトレーの全体の寸法を小さくするように、比較的緊密な関係で咬合停止部材７０’を受容する、丸みを帯びた底面（底面８０のような平坦な底面の代わりに）を有する。

可撓性接続区域７３’により、使用中、得られるインダイレクトボンディングトレーの屈曲が容易になる。具体的には、インダイレクトボンディングトレーの、患者の口を通じた口腔内への通過を容易にするために、施術者が、得られるインダイレクトボンディングトレーの後区域を互いに向かう方向に押し込むのに必要な場合がある指圧の量を、接続区域７３’は低減する。一旦ボンディングトレーが口腔の内部に入ると、トレーの後区域上の圧力は解放され、接続区域７３’により弾力的ボンディングトレーの後区域がぱっと離れ、次いでトレーが患者の歯群と接触して定置され得るように、元の外形に戻すことができる。

好ましくは、後区域７１’は、歯列弓の各側の最も遠心の歯に隣接する歯にのみ接触する。好ましくは、前区域７１’は、歯列弓の２つの最も近心の歯群にのみ接触する。好ましくは、区域７１’の全ては、隣接する装具４６から少なくとも０．５ｍｍ離間するが、得られるボンディングトレーの厚さが過度に影響しないように、必要以上の厚さを有しない。

図１９は、本発明の別の実施形態に従って構築された、咬合停止部材７０”及びトレー成型容器７６”の断面図である。この実施形態では、咬合停止部材７０”は、最初はトレー成型容器７６”と一体であり、咬合停止部材７０”及びトレー成型容器７６”はラピッドプロトタイピング中一緒に形成される。脆弱線７７”は咬合停止部材７０”を取り囲み、咬合停止部材７０”とトレー成型容器７６”との間の境界を画定する。図１６に関連して上述した説明と同様の方式でマトリックス材料を形成し、固化した後、トレーを模型歯列弓から除去し、成型容器７６”を脆弱線７７”に沿って破断させ、廃棄する。

別の選択肢として、上記任意の咬合停止部材７０、７０’、７０”は、それぞれの装具４６、４６ａに向かう歯肉側方向にそれぞれ延在する離間した１組の腕部を含んでもよい。例えば、腕部は、装具４６の結合ウイングの間の咬合側−歯肉側又は「垂直」チャネルに受容される外端区域を含んでよい。これらの外端区域は、その湾曲した中心線の周りを回転する方向に得られるトレーを強化するのを補助し、その結果固着手順中患者の歯表面に接触して装具４６を押すのを補助する。

上記実施形態の全てでは、ホルダとガイドを併用することが、歯科矯正装具の装着が、アーチワイヤスロットを、歯列弓模型又はその基材の構造的特性へ物理的に位置合わせすることにより実施されるという点で有利である。上記モデリング・ソフトウェアは、テンプレート及び計測器等を使用することなく、装具を正確に装着できるように、ガイドを含む弓模型をラピッドプロトタイピング製造するための指示を提供することができる。更に、直線ワイヤ治療の原理はアーチワイヤスロットの配向に基づくため、本明細書に記載のようにアーチワイヤスロットを歯列弓模型へ位置合わせすることにより、治療の終わりに、確実に歯群を所望の位置に整列させる。

上記種々の実施形態に加えて、他の特徴、構成及び方法が可能である。例えば、係属中の、「歯科矯正インダイレクトボンディング手順中に水分を制御するための装置及び方法（APPARATUS AND METHODS FOR CONTROLLING MOISTURE DURING ORTHODONTIC INDIRECT BONDING PROCEDURES）」と題された、米国特許出願（出願番号第１１／４２２，６１３号）及び係属中の、「水分制御された歯科矯正用インダイレクトボンディングトレー（ORTHODONTIC INDIRECT BONDING TRAY WITH MOISTURE CONTROL）」と題された米国特許出願（出願番号第１１／４２２，６１４号）に記載のような、固着手順中水分制御を制御するための構造をボンディングトレーに加えることができる。係属中の、「光硬化性接着剤材料を用いた歯科矯正装具を固着させる方法及び装置（METHODS AND APPARATUS FOR BONDING ORTHODONTIC APPLIANCES USING PHOTOCURABLE ADHESIVE MATERIAL）」と題された、米国特許出願第１１／６８９８５６号（２００７年３月２２日出願）に記載のように、光源を受容するために、ボンディングトレー内に容器を設けることができる。「患者特異的歯科矯正材料のＲＦＩＤ追跡（RFID TRACKING OF PATIENT-SPECIFIC ORTHODONTIC MATERIALS）」と題された、米国特許出願公開第２００６／０１３４５８０号に記載のように、無線認証（ＲＦＩＤ）タグを用いて、ボンディングトレーの製造全体にわたって患者特異的な材料を追跡することができる。「マーカーによる物理的及び仮想歯構造の位置合わせ（REGISTERING PHYSICAL AND VIRTUAL TOOTH STRUCTURES WITH MARKERS）」と題された、米国特許出願公開第２００７／００３１７７４号に記載のように、マーカーを用いて仮想及び物理的歯列弓を位置合わせしてもよい。

本発明のボンディングトレーの移動精度（すなわち、装具装着の精度）を他の構成のボンディングトレーと比較することにより、実験を実施した。３つの異なる歯列弓の形状を表す、３つのデジタルデータファイルを得た。３つのデータファイルをそれぞれ用いて、ボンディングトレー８８及び成型容器７６に関して上述した方法に従ったが、図１８に示す咬合停止部材７０’に類似する咬合停止部材を用いて、ボンディングトレー及び成型容器を作製した。これらの３つのトレーを作製するために、第１マトリックス材料はエミルマ（Emiluma）銘柄のシリコーン材料であり、第２マトリックス材料は上述のようなメモシル（Memosil）２銘柄のビニルポリシロキサン材料であり、一般に図１３に図示したように見えるよう、十分な第１マトリックス材料をブラケット装具に適用した。咬合停止部材及びトレー成型容器は、フルキュア（FullCure）７２０プリンティング材料を用いて作製した。

比較目的のために、５つの他のインダイレクトボンディングトレーも、３つの歯列弓のそれぞれについて構築した。比較ボンディングトレーＡは、以下の表Ｉに記載したＲＴＶシリコーン材料、バイト位置合わせ材料（bite registration material）及び１．５ｍｍポリカーボネートシートを用いて、米国特許出願公開第２００６／０２２３０３１号に記載の方法に従って構築した。ボンディングトレーＢは、それぞれの装具上に表Ｉに記載のシリコーン材料を注意深く塗装し、次いで手持ち式ディスペンサを用いてシリコーン材料及び模型の歯群上にビニルポリシロキサン材料を提供することにより構築した。

比較ボンディングトレーＣは、まずブラケット装具及び模型の歯群上に、表Ｉに記載のようなビニルポリシロキサン材料の層を適用し、次いでポリシロキサン材料上に表Ｉに記載のようなシート材料を定置することにより構築した。次いで、アセンブリを圧力成形装置（グレート・レイク・オーソドンティクス（Great Lakes Orthodontics）製の、バイオスター（Biostar）銘柄の熱成形機）内に定置して、トレーを形成した。比較ボンディングトレーＤは、装具及び模型の歯群上に表Ｉに記載のシート材料を定置し、上述の熱成形機を用いてシート材料を圧力成形することにより構築した。シート材料を冷却した後、シート材料（これも表Ｉを参照）の第２シートを第１シート材料上に定置し、次いでアセンブリを熱成形機内に定置して、トレーを形成した。比較ボンディングトレーＥは、ボンディングトレーＥを作製するためのシート材料の厚さがより厚かったことを除き、比較トレーＣに類似する方式で構築した。

比較トレー、並びに本発明に従って構築したトレーの装着精度を決定するために、デジタルデータファイルを用いて、上記のようなガイド４０を備える各トレーのための第１模型弓、並びにガイドを備えないことを除き各トレーのための同一構成の第２模型弓を作製した。上述のソフトウェアを用いて、模型の歯群上の仮想ブラケット装具の所望の位置座標を決定し、ガイドの構成を設計した。次いで、歯科矯正ブラケット装具を、ガイドと併せて手持ち式装具ホルダを用いて、第１模型弓のそれぞれの上に定置した。装具を模型の歯群に固着させた後、ガイドを取り外した。第１模型弓に固着させたとき、全体座標系における各装具の位置座標を決定し、記録した。

次いでトレーを装具及び第１模型上で作製し、模型から装具を取り外した。患者の歯群への固着を模擬実験するために、次いでそれぞれのトレーを第２模型弓の１つに定置し、装具を第２模型弓の模型の歯群に固着させた。次いで、固着トレーを装具及び第２模型弓から取り外した。次に、第２模型歯列弓に固着させたとき、全体座標系における各装具の位置座標を決定した。以下でもより詳細に記載するように、次いで、第１模型弓に固着させたときの装具の位置座標と、第２模型弓に固着させたときの装具の位置座標と比較することにより、トレー移動の平均誤差を得た。

現実の装具の座標の測定
アルミニウムの平坦な矩形区画を、厚さがアーチワイヤスロットの咬合側−歯肉側寸法に一致し、幅が各ブラケット装具４６のアーチワイヤスロットの全体の近心側−遠心側寸法に一致するように機械加工することにより、各装具のための測定用付属物９９（図２０を参照）を調製した。各付属物９９の１側面をレーザーエッチングして、矩形配列に配置された４つの円に加えて、各円の中心に円形の標的を提示する。付属物９９の表面を陽極酸化して、それを反射しないようにし、反射光による誤差の可能性を低減する。次いで、付属物９９をアーチワイヤスロット内に定置し、アーチワイヤスロットの舌側壁に平坦に嵌合する位置に移動させ、ぴったり噛合嵌めしていることを確認するために点検した。付属物９９の近心及び遠心側面を、ブラケット装具４６のそれぞれの近心及び遠心端部と揃えた。

次いで、スマートスコープ（SmartScope）ＺＩＰ２５０銘柄の測定装置（オプティカル・ゲージング・プロダクツ社（Optical Gaging Products, Inc.）製）を用いて、元の台座又は基材（基材３６のような）に対する４つの円形の標的のそれぞれの座標を決定した。次いで、模型の歯群に固着させたときのブラケットの位置座標を、以下の座標系を用いて、ソフトウェアにより仮想的に決定したときのブラケット装具の所望の位置座標と比較した。

装具のアーチワイヤスロットの座標系
以下の記号を用いて、中心及び底部に局所デカルト座標系を定置することにより装具の位置を表した（すなわち、アーチワイヤスロットの近心−遠心中心及びアーチワイヤスロットの咬合−歯肉中心に及びアーチワイヤスロットの舌側壁上の位置に）。

１．Ｘ−上顎の患者の左側のブラケット及び下顎の患者の右側のブラケットの遠心方向に向かい、逆もまた同様である。これは、角形成していないアーチワイヤスロットと整列するが、角形成したブラケットとは、角形成の角度を成す。

２．Ｙ−歯の長軸に従った歯肉方向に向かう。

３．Ｚ−顔方向に向かう。これは常にアーチワイヤスロットの舌側平面（又はアーチワイヤスロットの底壁）に垂直である。

装具の基部の座標系
変換マトリックスを用いて、装具のスロットの座標系を装具の基部の座標系と関連づけた。装具の基部の座標は、装具基部の中心であった（これもまた模型の歯表面上であった）。

全体台座座標系（Global Pedestal Coordinate System）及び歯の模型
装具の基部の座標を、別の変換マトリックスにより全体台座座標に関連づけた。全体台座座標系の基点は、台座の基部の中心に位置していた。弓模型を台座上に実装し、以下の記号を使用した。

・＋ｙは弓の歯肉方向に向く。

・＋ｚは弓の前に向く。

・＋ｘは、水平に、上顎の場合患者の左側に向かい、下顎の場合患者の右側に向かう。

変換マトリックス及び座標変換
２つの変換マトリックス（台座から装具の基部へ、装具の基部からアーチワイヤスロットへ）を用いて、以下のように、台座の座標（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ，ｚ_ｐ）を装具のアーチワイヤスロットの座標（ｘ_ｓ，ｙ_ｓ，ｚ_ｓ）に変換した。

式中、ａ’_ｉｊ’ｓ、ａ_ｉｊ’ｓは、角変換の成分であり、（ｘ’_ｏ，ｙ’_ｏ，ｚ’_ｏ）及び（ｘ_ｏ，ｙ_ｏ，ｚ_ｏ）は、それぞれ基部及びスロットの座標系の基点である。

以下のような短縮形式で等式を記述する。

又は、逆に

仮想模型のための装具の基点の計算
台座の座標系に対する仮想模型の装具の基点を、以下のように、上記等式の

に置換することにより得た。

物理的模型のための装具の基点の計算
上述のスマートスコープ（SmartScope）装置を用いて、台座の基点に対する４つの円形標的（点１〜４と表記する）の座標を測定した。図２０は、ブラケット装具４６のアーチワイヤスロットに、ぴったり噛合嵌めするよう構成された付属物９９を示す。点１〜４は、付属物の表面上に位置し、矩形配列に配置されていた。図２０は、装具４６の基点のための座標系とともに、寸法ｗ、ｈ、ｇ及びｓも記載する。

装具のアーチワイヤスロットの座標の基点を見つける前に、スマートスコープ（SmartScope）装置により測定された座標から、点１〜４を結ぶ線上の中点における及び付属物に垂直な、単位ベクトル

を算出した。

台座の座標系に対するアーチワイヤスロットの中心における装具のアーチワイヤスロット座標系の基点は、

式中、ｇは装具の基点から点１〜４へのｚ方向の距離であり、ｈは点１と２との間のｚ方向の距離であり、ｓはｙ方向に測定したアーチワイヤスロットの寸法であった。

仮想と現実との装具の位置の比較
測定した固着した装具の位置と、仮想の目的とする装具の位置との間の座標の差（３並進）を表にし、異なるブラケット装具の間の及び現実の模型と仮想の模型との間でグラフ化した。

並進差（Translational Difference）
台座の座標系を用いて、仮想（ｖ）と現実（ａ）との間の、各ブラケットのブラケット位置の並進差は以下のように表すことができる。

式中、

は、それぞれ現実模型と仮想模型における台座の座標系のブラケットの基点の座標である。

ブラケットのスロットの座標系を用いて、仮想（ｖ）と現実（ａ）との間の、各ブラケットのブラケット位置の並進差は以下のように表すことができる。

上記等式を用いて、最初に固着させた第１の現実のブラケット位置と仮想のブラケット位置との間の並進差を計算した。またそれを用いて、トレー移動後の第２の現実のブラケット位置と、その仮想のブラケット位置との間の並進差を計算した。

第１位置と第２位置との間の各ブラケットの並進差の規模を、以下から算出した。

式中、Δ_ｉは、ブラケットｉの並進差の規模である。

弓全体上のブラケットの平均並進差は、

式中、Ｎは弓中のブラケットの総数である。

平均移動誤差の結果を図２１に記載し、図２１の各ボックスに付随する数値は３つの異なる弓から得た値の平均である。図２１のデータは、本発明に従って構築されたインダイレクトボンディングトレーが、比較インダイレクトボンディングトレーに比べて、移動誤差が最小量であることを示す。本発明のトレーを用いて得られた平均移動誤差は、およそ０．１ｍｍであったが、一方比較インダイレクトボンディングトレーを用いて得られた平均移動誤差はおよそ０．１８ｍｍ〜およそ０．２６ｍｍの範囲であった。図２１では、各平均値に対応する縦線は得られたデータの０〜１００％の範囲を表し、一方矩形は得られたデータの２５〜７５％を表す。

更に、上記本発明の多数の変形も可能である。したがって、本発明は、詳細に上述した現在の好ましい実施形態に限定されると見なすべきではなく、それらの等価物とともに以下の特許請求の範囲の適正な範囲によって制限される。本発明の実施態様の一部を以下の項目１−３４に列記する。
［１］
１組の歯科矯正装具と、
前記装具上に延在する第１マトリックス材料と、
前記第１マトリックス材料上に延在する第２マトリックス材料であって、前記第２マトリックス材料は、歯の側面の一部の外形に一致する外形を備える表面を有する部分を含む、第２マトリックス材料と、
前記第２マトリックス材料に接続している咬合停止部材であって、前記咬合停止部材は、咬合側歯表面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する区域を含む、咬合停止部材と、を備える歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［２］
前記第１マトリックス材料が、歯の側面の一部の前記外形に一致する外形を備える表面を有する部分を含む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［３］
前記第１マトリックス材料が、各装具を取り囲む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［４］
前記装具が、咬合側、顔面側及び歯肉側側面を有し、前記第１マトリックス材料が、前記装具の前記咬合側、顔面側及び歯肉側側面と接触している、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［５］
前記第１マトリックス材料が、前記咬合停止部材から離間している、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［６］
前記第２マトリックス材料が、前記咬合停止部材の少なくとも一部を取り囲む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［７］
前記第２マトリックス材料が、機械的連結により前記咬合停止部材に接続している、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［８］
前記トレーが、外側顔面側表面を含み、前記第２マトリックス材料が、前記外側顔面側表面の少なくとも一部で存在する、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［９］
前記トレーが、外側舌側表面を含み、前記第２マトリックス材料が、前記外側舌側表面の少なくとも一部で存在する、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１０］
前記停止部材が、ラピッドプロトタイピング材料を含む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１１］
前記第１マトリックス材料が、２０％の伸び率で約６２，０００パスカル〜約２４８，０００パスカルの範囲の引張応力を示す、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１２］
前記第２マトリックス材料が、２０％の伸び率で約８００，０００パスカル〜約３，３００，０００パスカルの範囲の引張応力を示す、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１３］
前記第１マトリックス材料が、２０％の伸び率で約１１２，０００パスカル〜約１３６，０００パスカルの範囲の引張応力を示す、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１４］
前記第２マトリックス材料が、２０％の伸び率で約１，１００，０００パスカル〜約１，４００，０００パスカルの範囲の引張応力を示す、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１５］
前記第２マトリックス材料が、約５：１〜約２０：１の範囲の比で、前記第１マトリックス材料の２０％の伸び率での前記引張応力を超える、２０％の伸び率での引張応力を示す、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１６］
前記咬合停止部材が、前記第２マトリックス材料を超えて顔面側方向に延在するハンドルを含む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１７］
前記咬合停止部材が、臼歯の咬合先端に一致する外形を備える少なくとも１つの凹部を有する２つの後区域と、前歯の咬合先端の外形に一致する外形を有する少なくとも１つの凹部を備える少なくとも１つの前区域を含む、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１８］
前記咬合停止部材が、各前区域及び各後区域を連結する接続区域も含み、前記接続区域が、各前区域及び各後区域よりも可撓性である、項目１７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［１９］
前記接続区域が、歯の咬合先端の外形に一致する外形を有する凹部を含まない、項目１８に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［２０］
前記咬合停止部材が、前記第２マトリックス材料の硬度を超える硬度を有する前記トレーの唯一の停止部材である、項目１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
［２１］
歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、
患者の歯列弓の咬合面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する咬合停止部材を準備する工程と、
歯科矯正装具を前記患者の歯列弓の模型の歯表面上に定置する工程と、
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合面上に定置する工程と、
ある量の第１マトリックス材料を前記歯科矯正装具に適用する工程と、
前記第１マトリックス材料を固化させる工程と、
前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び第１マトリックス材料を容器内に定置する工程と、
ある量の第２マトリックス材料を前記容器に加える工程と、
前記第２マトリックス材料を固化させる工程と、
前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具、前記停止部材及び前記第２マトリックス材料を前記容器から取り外す工程と、を含む、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２２］
ある量の第１マトリックス材料を前記歯科矯正装具に適用する前記行為が、前記第１マトリックス材料の一部を前記歯列弓模型に適用する行為も含む、項目２１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２３］
前記咬合停止部材を前記歯列弓模型上に定置する前記行為が、前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び前記第１マトリックス材料を前記容器内に定置する前記行為の前に実施される、項目２１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２４］
前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び前記第１マトリックス材料を前記容器内に定置する前記行為が、前記咬合停止部材を前記歯列弓模型と接触させながら実施される、項目２３に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２５］
ある量の第２マトリックス材料を前記容器に加える前記行為が、前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び前記第１マトリックス材料を前記容器内に定置する前記行為の前に実施される、項目２１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２６］
前記停止部材が最初に前記容器に一体に接続され、前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合面上に定置する前記行為が、前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び前記第１マトリックス材料が前記容器内に定置されるときに実施される、項目２１に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２７］
歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、
患者の歯列弓の少なくとも一部を表すデジタルデータファイルを準備する工程と、
前記デジタルデータファイルを用いて、ラピッドプロトタイピングにより前記患者の歯列弓の模型、咬合停止部材及びトレー成型容器を形成する工程と、
歯科矯正装具を前記歯列弓模型の歯表面上に定置する工程と、
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる工程と、
ある量のマトリックス材料を前記容器に添加する工程と、
前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する工程と、
前記マトリックス材料を固化させる工程と、を含む、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２８］
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる前記行為が、前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する前記行為の前に実施される、項目２７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［２９］
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる前記行為が、前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具が前記容器内に定置されるときに実施される、項目２７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［３０］
前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する前記行為は、前記咬合停止部材が前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触しながら、前記容器内に前記歯列弓模型を移動させることにより実施される、項目２７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［３１］
項目２７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、別のマトリックス材料を前記歯科矯正装具に適用する行為を含み、別のマトリックス材料を前記歯科矯正装具に適用する前記行為が、前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する前記行為の前に実施される、方法。
［３２］
前記停止部材が最初に前記容器に一体に接続され、前記歯列弓模型及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する前記行為が、前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる前記行為の前に開始される、項目２７に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
［３３］
項目３２に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、前記固化したマトリックス材料から前記容器を取り外す行為を含み、前記固化したマトリックス材料から前記容器を取り外す前記行為が、前記咬合停止部材から前記容器の少なくとも一部を切り離す行為を含む、方法。
［３４］
前記咬合停止部材から前記容器を切り離す前記行為が、脆弱線を破断させる行為を含む、項目３３に記載の歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。

Claims

歯列弓用の１組の歯科矯正装具と、
前記装具上に延在する第１マトリックス材料と、
前記第１マトリックス材料上に延在する第２マトリックス材料であって、前記第２マトリックス材料は、前記歯列弓の歯の側面の一部の外形に一致する外形を備える表面を有する部分を含み、前記第１マトリックス材料の２０％の伸び率における引張応力より大きな２０％の伸び率における引張応力を示す、第２マトリックス材料と、
前記第２マトリックス材料に接続しており、前記第２マトリックス材料によって前記第１マトリックス材料から分離されている咬合停止部材であって、前記咬合停止部材は、前記歯列弓の咬合側歯表面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する区域を含む、咬合停止部材と、を備え、前記咬合停止部材のショアＡ硬度が前記第１マトリックス材料または前記第２マトリックス材料のいずれかのショアＡ硬度より高い、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレー。
歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、
患者の歯列弓の咬合面の少なくとも一部に一致する外形を備える表面を有する咬合停止部材を準備する工程と、
歯科矯正装具を前記患者の歯列弓の模型の歯表面上に定置する工程と、
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合面上に定置する工程と、
ある量の第１マトリックス材料を前記歯科矯正装具に適用する工程と、
前記第１マトリックス材料を固化させる工程と、
前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具及び第１マトリックス材料を容器内に定置する工程と、
ある量の第２マトリックス材料を前記容器に加える工程であって、それにより、前記第２マトリックス材料が前記停止部材と前記第１マトリックス材料を互いに分離する、工程と、
前記第２マトリックス材料を固化させる工程と、
前記歯列弓模型、前記歯科矯正装具、前記停止部材及び前記第２マトリックス材料を前記容器から取り外す工程と、を含む、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。
歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法であって、
患者の歯列弓の少なくとも一部を表すデジタルデータファイルを準備する工程と、
前記デジタルデータファイルを用いて、ラピッドプロトタイピングにより前記患者の歯列弓の模型、咬合停止部材及びトレー成型容器を形成する工程と、
歯科矯正装具を前記歯列弓模型の歯表面上に定置する工程と、
前記停止部材を前記歯列弓模型の咬合側歯表面と接触させる工程と、
前記歯科矯正装具に第１マトリックス材料を添加する工程と、
ある量の第２マトリックス材料を前記容器に添加する工程と、
前記歯列弓模型、前記第１マトリックス材料及び前記歯科矯正装具を前記容器内に定置する工程であって、それにより、前記第２マトリックス材料が前記停止部材と前記第１マトリックス材料を互いに分離する、工程と、
前記第１及び第２マトリックス材料を固化させる工程と、を含む、歯科矯正治療用のインダイレクトボンディングトレーを製造する方法。