JP6050353B2 - 形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤの成形法と付随ワイヤ - Google Patents

Description

本発明は、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤの成形法と、付随ワイヤとに関する。さらに本発明は、本方法による歯列矯正ワイヤの製造法に関する。

固定クリップを有する患者の歯列矯正処置のために、ブラケットが、患者の被処置歯に接着され、歯列矯正ワイヤで互いに接合される。ブラケットは、歯と接合するためのパッドと、アーチワイヤを受容するブラケット本体とを備える。

歯列矯正処置の初めにはしばしば、歯を「大まかに」整列させるために、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤがブラケットにはめ込まれる。歯列矯正処置の終わり頃になって初めて、できるだけ正確に歯を決められたポジションに移動させるために、たとえば鋼ワイヤが用いられる。

歯列矯正ワイヤは、望ましい力をブラケットにひいては歯に伝達するために、特定の幾何学形状（目標幾何学形状）を備える。ペンチを使って、鋼製の歯列矯正ワイヤを望ましい目標幾何学形状に変形させることが知られている。

これは、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤでは役に立たない。なぜなら、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤは、成形時の、従来の弾性行動を備えていないからである。

最も重要な形状記憶材に数えられるのは、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｘ（Ｘ：Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌ）合金と、金属間ＮｉＴｉ合金（およそ５５重量％のニッケル含有量）とであり、ＮｉＴｉ合金はより有利な特性ゆえに、より大きな技術的重要性を獲得できた。形状記憶効果は、熱弾性マルテンサイト変態と、格子面の剪断によって引き起こされる可逆性の相転移とに基づいている。高温相いわゆるオーステナイトを合金特有のマルテンサイト開始温度以下に冷却すると、鋼がそうであるように、形態変化なしにかつ不可逆性の可塑成形なしに相転移する。形状記憶合金は、マルテンサイト状態において、容易に成形できる。可逆成形は、ＮｉＴｉでは８％にまでなり得る。この成形は、合金がマルテンサイト状態にある限り、続く。合金特有のオーステナイト開始温度より高い温度に加熱されると、元の形態に戻る。

特許文献１は、目標となる配置のモデル上のブラケットのスロットに挿入されている伝達要素を石膏で固定し、伝達要素をスロットから外し、伝達要素の一部をワイヤ受容装置と交換し、持続的な成形のために続いて加熱しながら、アーチワイヤをワイヤ受容装置に設置することによる、形状記憶材から成るアーチワイヤの当該分野に係る製造を記述している。

形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤを目標幾何学形状に変形させるために、当該ワイヤは、特別な焼成型で望ましい目標幾何学形状にされ、それから形状記憶材に特有の転移温度に加熱される。続いて、歯列矯正ワイヤは再び冷却されて、患者の歯列矯正具たとえば固定リンガルブラケットあるいは頬側ブラケットに、成形されてはめ込まれる。患者の口内で歯列矯正ワイヤは再び温められ、その目標幾何学形状を呼び起こされ、それから目標幾何学形状に再成形しようとする。この成形の間、歯列矯正ワイヤはブラケットに力を加え、それによって、付随する歯が動かされる。

形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤを目標幾何学形状に成形する際の欠点は、当該方法には非常に手間がかかり、ひいては費用が掛かるということである。

特許文献２は、アーチワイヤによって加えられるべき力をバーチャルモデルで算定することを記述している。

独国特許第１９５４０７５５号明細書 欧州特許第１０４１９３９号明細書の翻訳ＤＥ６９８１５１５５号明細書

本願発明の課題は、目標幾何学形状の、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤを製造するための代替的方法を提供することであり、特に、目標幾何学形状の、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤをもたらす、簡単かつ安価な方法を示すことである。

本課題は、本発明に従えば、独立請求項に記載の付随歯列矯正ワイヤをもたらす、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。

ステップ１ａ）において、有利には、石膏製の目標セットアップあるいはバーチャル目標セットアップが作成される。

ステップ１ｂ）において、好ましくはリンガルブラケットが、目標セットアップの被処置歯に設けられる。

有利には、ステップ１ｃ）において、特に光学系を有するカメラを用いて、２次元写真が作られる。

好ましくは、ステップ１ｃ）のために、写真を作るための光学系の焦点面を示す光帯が目標セットアップに投射され、かつ光帯は、さらに好ましくはスロット平面に投射され、それによってスロットは、くっきりと写真に写し出される。

有利には、ステップ１ｃ）において、デジタル写真が作られる。

有利には、ステップ１ｄ）において、デジタル写真あるいはアナログ写真のスキャン画像が、データ処理装置に入力される。

好ましくは、データ処理装置として、コンピュータ特にデスクトップＰＣが用いられる。

ステップ１ｅ）における同定が、有利には手動であるいは自動で、特にモーフィングアルゴリズムを使って、行われる。

有利には、ステップ１ｅ）における同定の後、特に近心、遠心、舌側、あるいは頬側あるいはこれらの組み合わせに従って、特にローテーションに従って、咬合平面での少なくとも１つのスロットの位置が手動で変えられてよい。

好ましくは、ステップ１ｅ）における同定の後、少なくとも１つのスロットの長さが、近心および／あるいは遠心で増やされあるいは減らされてよい。

有利には、ステップ１ｆ）におけるエクスポートは、コンピュータファイルへのデータの書き込みである。

有利には、ステップ１ｇ）において、金属プレート特に鋼あるいはアルミニウムから焼成型が作成される。

好ましくは、ステップ１ｇ）において、ワイヤのためのワイヤ固定部が、金属プレートもしくは金属ストリップにフライス加工され、中でワイヤは保持されていない、ワイヤのためのそれぞれ１つの開放空間が、隣り合うワイヤ固定部の間にフライス加工される。

有利には、ワイヤ固定部の底部と開放空間の底部とは、同じ高さにフライス加工され、それによってワイヤは、焼成型に平坦に差し込まれ得る。

好ましくは、ワイヤはステップ１ｈ）において、手動で焼成型にはめ込まれる。

本発明のさらなる特徴と詳細と長所は、請求項と、好ましい実施形態の以下の記述とから、および図に基づいてもたらされる。概略的に以下の図が示される。

ブラケットを有する目標セットアップの斜視図である。 図１の目標セットアップの上面図である。 図２の上面図を処理するためのソフトウェアのスクリーンショットである。 図３の拡大図であって、ブラケットのスロットを同定するための配向補助が付加的に描写されている。 アーチラインに沿って進められている、焼成型の概略的横断面図とフライスヘッドであって、歯列矯正ワイヤのための開放空間が、焼成型にフライス加工されている。 図５ａの図であるが、ワイヤ固定部が開放空間の間にフライス加工されている。 完成した焼成型の上面図である。 中に歯列矯正ワイヤが差し込まれている、図６の焼成型である。

患者から、歯列矯正処置をするその下顎の石膏型を作成する。石膏型は鋸断され、歯が分離される。続いて歯は、処置の終了時の望ましい処置結果を示している目標セットアップ３に設けられる。図１を参照。図１の目標セットアップ３において、歯７に、リンガルブラケット５が接着されている。歯列矯正処置の終了時には、図１に示されているように、リンガルブラケット５のすべてのスロット５Ｓが、ほぼ１つの平面いわゆるスロット平面にある。

図１の目標セットアップ３から、以下のように、上面からの写真（図２に概略的に）が作成される。すなわち、目標セットアップ３をくまなく均等に照らすために、当該目標セットアップ３はドーム型照明の下の中心に設けられる。目標セットアップ３の写真を上面から撮るために、光学系を有するカメラが目標セットアップ３に合される。

カメラには、レーザー帯１７のための投光器が配設されており、レーザー帯１７は、カメラの光学系の焦点面を示している。目標セットアップ３の垂直高さは、レーザー帯１７を有する目標セットアップ３のリンガルブラケット５のスロット平面が、１つの垂直高さになるように、レーザー帯１７を使って調節される。

カメラの光学系が、目標セットアップ３のリンガルブラケット５のスロット平面にくっきりと調節されるとすぐに、カメラでの撮影が行われる。図２は、上面からの図１の目標セットアップ３の写真を概略的に示している。

次のステップにおいて、カメラ、本件ではデジタルカメラの写真がコンピュータに送られ、そこで、自ら作成されたソフトウェアを使って、以下のようにディスプレイで処理される。ソフトウェアは実質的に、個々のスロットの位置を同定し、決定し、続いて出力するのに使われる。そのために、以下が行われる。

ソフトウェアに、まず患者を、たとえば名前や誕生日のようなその特有のデータとともに入力する。それから下顎あるいは上顎どちらの目標セットアップの写真を処理するべきかが通知される。本件では、下顎の目標セットアップ３の写真を処理するべきであると通知され、それからコンピュータ上の写真の保存場所が通知されると、すぐに写真はソフトウェアに保管される。

ディスプレイには次に、図３が表わされる。ディスプレイは２つに分かれている。すなわち、上半分には図２の撮影写真が表わされる（ブラケットを有する目標セットアップの２次元画像の上面図９）。下半分にはマトリックスがあり、その中で、下顎の各歯に１つの列が設けられている（４７から４１と３１を経て、３７まで）。さらなる列（図３の左端）には、これらの各々の歯のパラメータが個々に１行ずつ記載されており、さらに下で記述されるように、個々の歯のパラメータにそれぞれの値を入力できる。

次のステップにおいて使用者は、マトリックスで、写真の中の付随するブラケットのスロットを同定したい歯の数値をクリックする。つまり使用者は、たとえばマトリックスの中の数「４７」をクリックして、次にこの歯にスロットの位置を決定する。歯に設けられたブラケットのスロットの位置を、どの歯に同定すべきかが、ソフトウェアには分かった。

ソフトウェアには、様々な製造業者の、各歯に付随するブラケットが、そのそれぞれのスロット寸法を有して格納されており、使用者によってまず製造業者とそれからブラケットモデルとが確認されることで、ソフトウェアは次のステップにおいて、どの会社のどのブラケットが歯に設けられているかを使用者に尋ねる。使用者がソフトウェアに、どの製造業者のどのブラケットタイプが歯に設けられているかを知らせた後、このステップは終了する。どのスロット寸法を有するどのブラケットが歯に配設されているのかが、ソフトウェアには分かった。

次のステップにおいて、使用者は、ブラケットの大まかな位置をソフトウェアに知らせるために、図３の上部に表わされた写真の中の歯４７のブラケットをクリックする。

どの歯のどの位置にどのブラケットが大まかに載っているのかが、ソフトウェアには分かり、この位置で、対応するブラケット５のベーススロット体５Ｂと、付随する十字線１９とにピントを合わせる。図４参照。ベーススロット体５Ｂは、一般的に、ブラケット５のスロット５Ｓの内部輪郭を再現しており、本件では長方形である。十字線１９の２つの線は、長方形のベーススロット体５Ｂの短辺もしくは長辺に対してそれぞれ平行に延在し、十字線１９の中心点は、ベーススロット体５Ｂの重心にある。

次のステップにおいて、ベーススロット体５Ｂを、歯４７のブラケット５のスロット５Ｓに適切に手動で位置決めするために、つまり、ベーススロット体５Ｂを、写真中のブラケット５のスロット５Ｓの内部輪郭と一致させるために、十字線１９が配向補助として使われる。この目的のために、たとえば図４において歯４２と４３で示されているように、ベーススロット体５Ｂは写真上で、写真中のスロット５Ｓの内部輪郭と一致するまで、マウスで移動されて回転される。

目標セットアップ３の写真は、カメラの光学系の規定された焦点面で撮られるので、写真中の目標セットアップ３の画像の縮尺が分かっており、ソフトウェアでのベーススロット体５Ｂはこの縮尺に合されており、それによって写真中でのベーススロット体５Ｂとスロット５Ｓとの一致がもたらされる。

スロット５Ｓの位置は、ベーススロット体５Ｂを使って、歯４７のブラケット５に対して定義されており、付属のデータは、自動的にソフトウェアに格納される。ソフトウェアに格納されたデータは、少なくとも、歯４７と、スロット５Ｓの位置と寸法とを含む。選択的に、ブラケットのタイプとブラケットの製造業者も一緒に保存され得る。

歯４７に対して、ベーススロット体５Ｂを使ってスロット５Ｓの位置を同定するための、既述のステップは次に、下顎の各被処置歯に対して繰り返され、それによって各スロット５Ｓの位置が同定されている。

すべてのスロット５Ｓの位置の同定が終わると、図３の下部に表わされたマトリックスを使って、各歯のブラケットのスロット毎に、そこに記載されたパラメータの値を変更できる。

一例において望ましいのは、スロットのポジションを近心もしくは遠心で移動させることであり、それで図３の下部に表わされた表の２行目に、付加的に望まれる望ましい値がｍｍで記入されてよい。

同様に、図３の下部に表わされた表の３行目に記入して、スロットポジションが、頬側もしくは舌側に移動されてよい。

図３の下部に表わされた表の４行目に記入することによって、スロットは、その中心点回りに、近心方向もしくは遠心方向に回転され得、そのために、付加的に望まれる望ましい角度が［°］で記入されてよい。

さらなる一例において、ワイヤ１が、歯４７のブラケット５のスロット５Ｓにおいてより近心のスライド路を有することが望ましいのであれば、「近心スライド路」の行（５行目）の列４７に、付加的に望まれる望ましい値がｍｍで記入されてよい。

同様に、より遠心のスライド路が望ましいのであれば、付加的に望まれる対応する値が、次の行（６行目）に記入されてよい。

マトリックスに、必要な訂正事項がすべて記入されると、スロット５Ｓの位置の同定と、その必要な訂正とが、終了する。使用者の要求で、ソフトウェアは次のステップにおいて、すべてのデータをファイルに書き込む。それによってファイルは、少なくとも各被処置歯について、歯の番号と、訂正された値を含む付属するブラケット５のスロット５Ｓの位置と寸法とを備える。選択的に、たとえば患者の名前、ブラケットのタイプ、ブラケットの製造業者のようなさらなるデータも、一緒に保存されてよい。

次に、このファイルを使って、歯列矯正ワイヤ１のための焼成型１１（本件ではアルミニウムプレート）が、以下のようにして作られる。

寸法７９．５ｍｍ×７９．５ｍｍ×２．５ｍｍのアルミニウムプレートが、ＣＮＣフライス盤に差し込まれ、そこに固定される。アルミニウムプレートは、６つの平坦な表面を備える。

ＣＮＣフライス盤に、さらに上記の（スロットの位置などのデータが入った）ファイルが入力される。

幅２ｍｍの円柱形のフライスヘッド２１を使って、アルミニウムプレートにアーチ形状がフライス加工される。アーチ形状の進行を示す図５ａ参照。フライスヘッド２１は、アルミニウムプレートにアーチ形状を１つの高さにフライス加工するのではなく、スロットに対応し、かつ焼成の間歯列矯正ワイヤ１を中で保持する必要のある領域、いわゆるワイヤ固定部１３を残しておく。図５ａは、それに応じて、複数の開放空間１５と、開放空間１５の間で高くなった領域とを示している。

フライスヘッド２１は、アルミニウムプレートにアーチ形状をフライス加工した後、直径がより小さいものと自動的に交換されるが、その直径は歯列矯正ワイヤ１の直径よりも少し大きい。

このフライスヘッドは、２つの開放空間の間に形成された高くなった領域に、底部１３Ｂをフライス加工し、それによって、歯列矯正ワイヤ１をその焼成の間その中で保持するワイヤ固定部１３が、開放空間１５の間に形成される。

ワイヤ固定部１３の底部１３Ｂと、開放空間１５の底部１５Ｂとは、図５ｂが示すように、１つの高さにある。

アルミニウムプレートは、歯列矯正ワイヤ１を保持できるワイヤ固定部１３と、内部で歯列矯正ワイヤ１を保持できない開放空間１５とを備える。ワイヤ固定部１３は、ブラケットの後のスロット５Ｓに相当する。アルミニウムプレートは、このやり方で、歯列矯正ワイヤ１のための焼成型１１を形成する。図６において、完成した焼成型の上面図が、ワイヤ固定部１３と開放空間１５とを有して、示されている。さらに、焼成型１１には、さらに焼成型の作成日と、患者の氏名と、症例番号とがフライス加工されており、症例番号はさらに、患者の下顎モデルであることを示すために、ＵＫの記載を含んでいる。

焼成型１１が作られた後、歯列矯正ワイヤ１が手動で焼成型１１に差し込まれる。つまり、歯列矯正ワイヤ１が、ワイヤ固定部１３に差し込まれ、それから底部１３Ｂと底部１５Ｂとに平坦に載置される。

図７は、中に付加的に歯列矯正ワイヤ１が差し込まれている、図６の焼成型を示している。最後のワイヤ固定部１３の後に遠心に張り出しているワイヤ部分（図７の下部）は、処置者によって、必要に応じて短くされてよい。

次のステップにおいて、このやり方で焼成型１１に設けられた歯列矯正ワイヤ１は、焼成炉で焼成型１１の中で焼成され、それによって歯列矯正ワイヤ１は、この幾何学形状つまり望ましい目標幾何学形状にプログラムされる。歯列矯正ワイヤ１は、患者の歯列矯正具にはめ込まれ得る。

「歯列矯正具」とは、本願の枠内において、歯列矯正処置をされるべき患者の歯の、リンガルブラケットあるいは頬側ブラケットから成る構造体と理解され得る。

目標幾何学形状は、歯列矯正ワイヤが、歯列矯正具にはめ込まれた状態で、被処置歯の望ましい動きを生じさせるために、処置を行う矯正歯科医が、歯列矯正ワイヤに望む幾何学形状である。

ステップ１ｂ）において、好ましくは、リンガルブラケットは、被処置歯に設けられる。代替的に、頬側ブラケットも、歯に設けられてよい。

１ 歯列矯正ワイヤ
３ 患者の下顎の、患者特有の目標セットアップ
５ （リンガル）ブラケット
５Ｂ ベーススロット体
５Ｓ ブラケットのスロット
７ 歯
９ ブラケットを有する目標セットアップの２次元画像の上面図
１１ 焼成型
１３ ワイヤ固定部
１３Ｂ ワイヤ固定部の底部
１５ 開放空間
１５Ｂ 開放空間の底部
１７ レーザー帯
１９ 十字線
２１ フライスヘッド

Claims (18)

1. 患者特有の歯列矯正具に適切にはめ込むために、形状記憶材から成る歯列矯正ワイヤ（１）を目標幾何学形状に成形するための方法であって、以下のステップ、すなわち、
   １ａ．患者の上顎あるいは下顎の、患者特有の目標セットアップを作成するステップと、
   １ｂ．ブラケット（５）を、前記目標セットアップの被処置歯に設けるステップと、
   １ｃ．ブラケット（５）を有する前記目標セットアップの２次元画像の上面図を作るステップと、
   １ｄ．前記画像をデータ処理装置に入力するステップと、
   １ｅ．前記画像中の前記ブラケット（５）のスロット（５Ｓ）の位置を同定するステップと、
   １ｆ．前記スロット（５Ｓ）の位置のデータを、データ処理装置からエクスポートするステップと、
   １ｇ．前記形状記憶ワイヤのための焼成型（１１）を作るステップであって、焼成の間前記スロット（５Ｓ）に対応する領域で前記ワイヤを保持するワイヤ固定部（１３）を、データを使って前記焼成型に作り出すステップと、
   １ｈ．前記ワイヤを前記焼成型にはめ込むステップと、
   １ｉ．前記ワイヤを焼成するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. ステップ１ａ）において、石膏製の目標セットアップあるいはバーチャル目標セットアップが作成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップ１ｂ）において、リンガルブラケットが、前記目標セットアップの被処置歯に設けられることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. ステップ１ｃ）において、光学系を有するカメラを用いて、２次元写真が作られることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. ステップ１ｃ）のために、写真を作るための光学系の焦点面を示す光帯が前記目標セットアップに投射され、かつ前記光帯はスロット平面に投射され、それによって前記スロット（５Ｓ）は、くっきりと画像に写し出されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ステップ１ｃ）において、画像としてデジタル写真が作られることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の方法。
7. ステップ１ｄ）において、デジタル写真あるいはアナログ写真のスキャン画像が、データ処理装置に入力されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. データ処理装置として、コンピュータが用いられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. ステップ１ｅ）における同定が、手動であるいは自動で、モーフィングアルゴリズムを使って行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. ステップ１ｅ）における同定の後、近心、遠心、舌側、あるいは頬側にこれらのローテーションあるいは組み合わせで、咬合平面での少なくとも１つのスロット（５Ｓ）の位置が手動で変えられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. ステップ１ｅ）における同定の後、少なくとも１つのスロットの長さが、近心および／あるいは遠心で増やされあるいは減らされることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. ステップ１ｆ）におけるエクスポートは、コンピュータファイルへのデータの書き込みであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. ステップ１ｇ）において、金属プレートから焼成型が作成されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ステップ１ｇ）において、前記ワイヤのための前記ワイヤ固定部が、前記金属プレートにフライス加工され、中で前記ワイヤは保持されていない、該ワイヤのためのそれぞれ１つの開放空間が、隣り合うワイヤ固定部の間にフライス加工されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ワイヤ固定部の底部と前記開放空間の底部とは、同じ高さにフライス加工され、それによって前記ワイヤは、前記焼成型に平坦に差し込まれ得ることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記ワイヤはステップ１ｈ）において、手動で前記焼成型にはめ込まれることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記コンピュータは、デスクトップＰＣであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
18. 前記金属プレートは、鋼あるいはアルミニウムから成ることを特徴とする請求項１３に記載の方法。