JP6262808B2 - 形状記憶合金歯科用アーチの形状設定 - Google Patents
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Description
本特許出願は、2010年8月24日出願の「形状記憶合金歯科用アーチの形状設定(SHAPE SETTING A SHAPE MEMORY ALLOY DENTAL ARCH)」と題した米国仮特許出願第61/376,608号の優先権を主張する。
Δchemistry = ΔAf = Δforces
歯列矯正のアーチワイヤの製造者は、多くの場合Afとする設定変態温度に基づいて歯にかかる力を定める。Afが小さいほどワイヤの示す剛性と弾性が大きくなり、Afの値が大きいほどワイヤはより柔軟で延性が大きくなる。これらの特異な合金の場合、Afは応力−歪み曲線における負荷及び/又は除荷プラトー領域の高さで表される。本質的にこれらの特性は単結晶中に閉じ込められるため、超弾性合金の場合には歯にかかる力をさらに正確に制御することができる。機械的特性の調整には連続した熱処理と冷間加工は必要ではないため、NiTi合金を超える製造上の利点が明らかである。さらに、これは種々の臨床医及び患者のニーズに対応しようとする製品に幅広く対応する。
上述のように、超弾性材料は所望の特徴(比較的小さい力で操作可能であること、歪みから完全に回復できること等)を有する。しかし、ニチノールの処理に適した製造方法(例えばマンドレルに巻回させて炉内で加熱し、酸化層を除去し、切断する)は、単結晶材料を損傷することなく容易に実行することはできない。例えば、かかる材料を非常に長い時間にわたって高温(形状設定温度)に維持したり、徐冷したりすると、形状記憶特徴が大幅に変化する。単結晶材料を形状設定することは困難であるとされてきた。
付記1の方法は、超弾性材料の超弾性特性を維持しながら、前記超弾性材料を形状設定する方法であって:単結晶形状記憶合金材料を焼鈍し温度(Ta)に加熱することと;前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料と成型器を共に、そして急冷媒体中に誘導すること;とを含み、加熱ステップ及び誘導ステップを約1分未満で実行することを含む。
付記2の方法は、付記1に記載の方法であって、加熱することが、単結晶形状記憶合金のワイヤ又はロッドを前記焼鈍し温度に加熱することを含む。
付記3の方法は、付記1に記載の方法であって、加熱することが、CuAlNi、CuAlMn、又はCuAlBeの単結晶形状記憶合金のワイヤ又はロッドを加熱することを含む。
付記4の方法は、付記1に記載の方法であって、加熱することが、単結晶形状記憶合金のワイヤ又はロッドをジュール加熱することを含む。
付記5の方法は、付記1に記載の方法であって、加熱することが、約0.5秒未満で加熱することを含む。
付記6の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料を前記成型器に対して誘導することを含む。
付記7の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料に対して前記成型器を誘導することを含む。
付記8の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、マンドレルを含む成型器と前記単結晶形状記憶合金を衝突させることを含む。
付記9の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料を前記成型器に対して、そして前記急冷媒体中へと落下させることを含む。
付記10の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料に対して、そして前記急冷媒体中へと前記成型器を落下させることを含む。
付記11の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金と前記成型器を相互に対して、そして急冷媒体中へと機械的に加速させることを含む。
付記12の方法は、付記1に記載の方法であって、誘導することが、塩水を含む前記急冷媒体中で前記単結晶形状記憶合金を焼入れすることを含む。
付記13の方法は、付記1に記載の方法であって、前記加熱ステップと前記誘導ステップを数秒未満で実行する。
付記14の方法は、付記1に記載の方法であって、前記加熱ステップと前記誘導ステップを1秒未満で実行する。
付記15の方法は、付記1に記載の方法であって、前記誘導ステップが、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料と前記成型器を共に、そして前記急冷媒体中へと誘導することによって、前記単結晶形状記憶合金から歯科用アーチワイヤを形成することを含む。
付記16の方法は、超弾性材料の超弾性特性を維持しながら超弾性材料を歯科用アーチワイヤに形状設定する方法であって:単結晶形状記憶合金材料のワイヤを焼鈍し温度(Ta)に加熱することと;前記焼鈍し温度にした前記ワイヤと成型器を共に、そして急冷媒体中へと誘導し、前記ワイヤをアーチワイヤ形状に形状設定すること;とを含み、前記加熱ステップ及び前記誘導ステップを5秒未満で実行することを含む。
付記17の方法は、付記16に記載の方法であって、加熱することが、CuAlNi、CuAlMn、CuAlBe、又はCuAlNiMnTiの単結晶形状記憶合金を含む前記ワイヤを加熱することを含む。
付記18の方法は、付記16に記載の方法であって、加熱することが、単結晶形状記憶合金の前記ワイヤをジュール加熱することを含む。
付記19の方法は、付記16に記載の方法であって、加熱することが、約0.5秒未満で加熱することを含む。
付記20の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤを前記成型器に対して誘導することを含む。
付記21の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤに対して前記成型器を誘導することを含む。
付記22の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤを、マンドレルを含む成型器と衝突させることを含む。
付記23の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤを前記成型器に対して、そして前記急冷媒体中へと落下させることを含む。
付記24の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤに対して、そして前記急冷媒体中へと前記成型器を落下させることを含む。
付記25の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、前記焼鈍し温度にした前記ワイヤと前記成型器を相互に対して、そして前記急冷媒体中へと機械的に加速させることを含む。
付記26の方法は、付記16に記載の方法であって、誘導することが、塩水を含む前記急冷媒体中で前記ワイヤを焼入れすることを含む。
付記27の方法は、付記16に記載の方法であって、前記加熱ステップと前記誘導ステップを1秒未満で実行する。
付記28のアーチワイヤは、長尺状のカーブした弓長を有する超弾性歯科用アーチワイヤであって、前記超弾性歯科用アーチワイヤが単結晶形状記憶合金材料として機能することで、10%を超える歪み回復と、定荷重撓みと、最大22%の全回復可能歪みと、100%反復可能で完全な非常に狭い負荷−除荷ヒステリシス回復と、低い滑り摩擦とを有する、アーチワイヤ。
付記29のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記長尺状のカーブした弓長がU字型である。
付記30のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記長尺状のカーブした弓長が、その長さの少なくとも一部にわたって0.013×0.018から0.020×0.026インチの長方形の断面を有する。
付記31のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記長尺状のカーブした弓長が、その長さの少なくとも一部にわたって直径0.013から0.026インチの円形断面を有する。
付記32のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記単結晶形状記憶材料がCuAlNiの単結晶を含む。
付記33のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記単結晶形状記憶材料がCuAlMnの単結晶を含む。
付記34のアーチワイヤは、付記28に記載のアーチワイヤであって、前記単結晶形状記憶材料がCuAlBeの単結晶を含む。
付記35のカーブ又は湾曲した構造は、カーブ又は湾曲した形状に形状設定した超弾性形状記憶合金(SMA)構造であって、10%を超える歪み回復と、定荷重撓みと、最大で22%の全回復可能歪みと、100%反復可能で完全な非常に狭い負荷−除荷ヒステリシス回復と、低い滑り摩擦を有する単結晶SMAとして機能する。
付記36のカーブ又は湾曲した構造は、付記35に記載のカーブ又は湾曲した構造であって、前記単結晶形状記憶材料が、CuAlNi、CuAlMn、CuAlBe、又はCuAlNiMnTiの単結晶を含む。
Claims (13)
- 超弾性材料の超弾性特性を維持しながら超弾性材料を歯科用アーチワイヤに形状設定する方法であって、
単結晶形状記憶合金材料のワイヤ又はロッドを焼鈍し温度(Ta)に加熱することと、
前記焼鈍し温度に維持されている間に、誘導動作を用いて、前記加熱されたワイヤ又はロッドに、所定のカーブしたアーチワイヤ形状をとらせるために、前記所定のカーブしたアーチワイヤ形状を有する成型器の外面と、前記加熱されたワイヤ又はロッドとを接触させることと、
前記所定のカーブしたアーチワイヤ形状にすると、迅速に、前記形付けられ加熱されたワイヤ又はロッドを焼入れすることと、
を含む方法。 - 前記誘導動作は、前記接触させることから前記焼入れすることにおいて、連続している、
請求項1に記載の方法。 - 前記誘導動作は、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料を前記成型器に対して、そして急冷媒体中へと落下させることを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記誘導動作は、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料に対して、そして急冷媒体中へと前記成型器を落下させることを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記誘導動作は、前記焼鈍し温度にした前記単結晶形状記憶合金材料と前記成型器を相互に対して、そして急冷媒体中へと機械的に加速させることを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記接触させるステップと焼入れするステップは、数秒未満で実行される、
請求項2に記載の方法。 - 前記単結晶形状記憶合金材料は、CuAlNi、CuAlMn、又はCuAlBeである、
請求項1に記載の方法。 - 加熱することは、ジュール加熱することを含む、
請求項1に記載の方法。 - 加熱することは、約0.5秒未満で加熱することを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記誘導動作は、前記ワイヤ又はロッドを前記成型器に向かって誘導し、そして接触させることを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記誘導動作は、前記成型器を前記ワイヤ又はロッドに向かって誘導し、そして接触させることを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記誘導動作は、マンドレルを含む前記成型器と前記単結晶形状記憶合金材料を衝突させることを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記焼入れすることは、前記形付けられ加熱されたワイヤ又はロッドを塩水に浸水することを含む、
請求項1に記載の方法。
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