JP6595358B2 - 歯内療法用(endodontic)器具およびその製造方法 - Google Patents

歯内療法用(endodontic)器具およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、歯科用器具を処理するための方法を対象とし、詳細には、根管を成形し、清掃するのに有用な回転式ファイル(file)を対象とする。
(ファイルおよびリーマを含む)歯内療法用器具は、感染した歯の根管を清掃し成形するために使用される。これらは、歯科医によって、手動でまたは器具が取り付けられた歯科用ハンドピースを用いて、根管内で回転または往復運動のモードにされ得る。器具は、一般に、清掃および成形の所望の結果を達成するために(さまざまな根管手術技術に応じて)順々に使用される。歯内療法用器具は、根管を清掃し成形するプロセスにおいて使用されるときにかなりの繰り返し曲げおよびねじり応力にさらされる。根管の複雑な曲率により、歯内の治療においてレッジング(ledging)、トランスポーテーション(transportation)、穿孔または器具分離などのさまざまな望ましくない処置上の事故に遭遇する可能性がある。
現在、形状記憶合金(SMA)から作られた歯内療法用回転式器具が、ステンレス鋼の対照物より良好な全体的パフォーマンスを示している。しかし、上記で述べた望ましくない処置上の事故の発生は、劇的には低減されていない。したがって、改善された全体的特性、特に柔軟性ならびに繰り返し疲労およびねじり過荷重による破壊に対する抵抗性を有する新規の歯内療法用器具が必要とされている。
特許文献1は、根管を拡大し成形するために使用されるための1つまたはそれ以上の細長い弓形状の曲がり部を有する歯内療法用ファイルについて論じている。すべての根管が同じ外形を有しているわけではないため、従来のテーパを有するファイルは通常、円形の断面を生み出し、それによって管からの象牙質および軟組織の除去を従来のファイルの円形断面に対応する概ね1つのサイズの管開口部に限定する。この特許は、ファイルを所望の曲がり部半径に成形するためにファイルをスタンピング部材に圧接することについて論じている。ファイルの圧接に伴う問題は、圧接に使用される工具が、潜在的にファイルのフルーティングを損傷し、したがって切断における効率性を低下させることである。ファイルの圧接に伴う別の問題は、これが、本質的に、その圧接された領域内のファイルを脆弱化し、したがってファイルが管内でより壊れやすくなることである。特許文献2は、根管用のチャネルを清掃および/または成形しおよび/または広げるための器具について論じている。器具およびその外側輪郭によって封入された内側容積を有するこの設計は、作業中に器具に及ぼされる力の結果、変化させられることがある。
従来の回転式ファイルと比較した本発明の1つの可能な利点は、非超弾性(non−superlastic)ファイルを形成するための方法である。従来の回転式ファイルと比較した本発明の別の可能な利点は、根管を成形する間、拡張または折り畳みによって形状および外形を変更することができ得る非線形ファイル(たとえば非超弾性非線形ファイル)を形成するための方法である。また、フィクスチャを用いて形状記憶合金(たとえばNiTi)を形状固定する(shape set)このプロセスによって回転式ファイルを成形することにより、フルーティングが損傷されること、および根管を準備するプロセスの間中、外形を維持することを防止することができる。
米国特許第4,889,487号 米国特許第7,713,059号
本発明は、歯内療法用器具を製造するための改良されたプロセスを提供することによって従来の歯内療法用器具に対する改良を行おうとするものである。1つの態様では、本発明は、非線形超弾性ファイルを製造するための方法であって:シャフト(shaft)およびファイル軸を有する超弾性ファイルを提供する工程と;1つまたはそれ以上の変位部材によって画成され、シャフトを受けるように構成されたファイル溝を含むフィクスチャを提供する工程と、シャフトの第1の部分を含むシャフトの少なくとも一部分をファイル溝に沿ってフィクスチャ内に挿入する工程と;シャフトの第1の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第1のオフセット部分を形成するようにシャフトの第1の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第1の変位部材に接触させる工程と;シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために、少なくとも約1分の期間、少なくとも約300℃の温度に、シャフトの上記部分をフィクスチャ内に挿入したまま加熱する工程とを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、非線形超弾性ファイルを製造するための方法であって:シャフトおよびファイル軸を有する超弾性線形ファイルを提供する工程と;1つまたはそれ以上の変位部材によって画成され、シャフトを受けるように構成され、かつらせん様に所定の非線形ファイル通路に沿って少なくともその一部分が延びる、ファイル溝を少なくとも一方が有する内側部材およびカバー部材を含むフィクスチャを提供する工程と;シャフトの第1の部分を含むシャフトの少なくとも一部分をファイル溝に沿ってフィクスチャ内に挿入する工程と;シャフトの第1の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第1のオフセット部分を形成し、シャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸が第1の平面を画成するようにシャフトの第1の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第1の変位部材に接触させる工程と;シャフトの第2の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第2のオフセット部分を形成し、シャフトの第2のオフセット部分が第1の平面とは異なる第2の平面を画成するようにシャフトの上記部分の第2の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第2の変位部材に接触させる工程と;シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために、少なくとも約5分の期間、少なくとも約300℃の温度にシャフトの上記部分を加熱する工程とを含む方法を企図する。
別の態様では、本発明は、ファイル軸と、近位端部および先端部をその間の作用部分と共に有するシャフトとを備える非線形ファイルであって;シャフトが、第1のオフセット部分を含む少なくとも1つのオフセット部分を有し、第1のオフセット部分は、ファイル軸と共に第1の平面を画成するようにファイル軸から変位される、非線形ファイルを企図する。
別の態様では、本発明は、ファイル軸と、近位端部および先端部をその間の作用部分と共に有する先端部を有するシャフトとを備える非線形ファイルであって;シャフトが、第1のオフセット部分および第2のオフセット部分を含む少なくとも1つのオフセット部分を有し、第1のオフセット部分および第2のオフセット部分の各々が、シャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸が、第1の平面を画成し、第2のオフセット部分が、第1の平面とは異なる第2の平面を画成するようにファイル軸から変位される、非線形ファイルを企図する。
別の態様では、本発明は、歯髄腔、および歯髄腔を全体的に取り囲む象牙質層を含む歯の根管を清掃し成形するための方法であって、根管は、歯髄腔に隣接する近位部分を有し
、歯に隣接する頂点部分まで先細になり、象牙質/歯髄境界部(dentin/pulp
interface)は、全体的に根管壁を画成し、上記方法が:ファイル軸と、近位端部および先端部をその間の作用部分と共に有するシャフトとを備える形状固定された非線形ファイルであって、シャフトが、第1のオフセット部分を含む少なくとも1つのオフセット部分を有し、第1のオフセット部分は、ファイル軸と共に第1の平面を画成するようにファイル軸から変位される、形状固定された非線形ファイルを根管内に挿入する工程と;回転する、往復運動する、もしくは縦方向に振動する、またはそれらの任意の組み合わせを行い、非線形ファイルを根管内で軸方向に前進させる工程と;第1のオフセット部分が、象牙質層の除去を最小限に抑えるために畳み込まれ、それによって第2のオフセット部分を拡張させて、除去のために残りの歯髄腔との接触表面を増大させるように第1のオフセット部分を根管壁に接触させる工程とを含む方法を企図する。
別の態様では、本発明は、歯髄腔、および歯髄腔を全体的に取り囲む象牙質層を含む歯の根管を清掃し成形するための方法であって、根管が、歯髄腔に隣接する近位部分を有し、歯に隣接する頂点部分まで先細になり、象牙質/歯髄境界部は、全体的に根管壁を画成し、上記方法が:ファイル軸と、近位端部および先端部をその間の作用部分と共に有するシャフトとを備える形状固定された非線形ファイルであって、シャフトが、第1のオフセット部分および第2のオフセット部分を含む少なくとも1つのオフセット部分を有し、第1のオフセット部分および第2のオフセット部分の各々が、シャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸が第1の平面を画成し、第2のオフセット部分が、第1の平面とは異なる第2の平面を画成するようにファイル軸から変位される、形状固定された非線形ファイルを根管内に挿入する工程と;回転する、往復運動する、縦方向に振動する、またはそれらの任意の組み合わせを行い、非線形ファイルを根管内で軸方向に前進させる工程と;第1のオフセット部分が、象牙質層の除去を最小限に抑えるために畳み込まれ、それによって連続するオフセット部分の第2の部分を拡張させて、除去のために残りの歯髄腔との接触表面を増大させるように連続するオフセット部分の第1の部分を根管壁に接触させる工程とを含む、方法を企図する。
別の態様では、本発明は、非超弾性ファイルを製造するための方法であって:オーステナイト最終温度を有する超弾性ファイルを提供する工程と;オーステナイト最終温度を変化させ、それによって非超弾性ファイルを形成するために、約5分から約120分の期間、約300℃から約600℃の温度に超弾性ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程とを含み;ここで非超弾性ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約20℃から約40℃である、方法を企図する。
さらに別の態様では、本発明の態様の任意のものは、さらに、以下の特性の1つまたは任意の組み合わせを特徴とし得る。すなわち:ここで加熱する工程において、シャフトの上記部分は、シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために約1分から約45分の期間、約300℃から約650℃の温度に加熱され、;ここで加熱する工程において、シャフトの上記部分は、シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために約3分から約30分の期間、約350℃から約600℃の温度に加熱され;ここで加熱する工程において、シャフトの上記部分は、シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために約5分から約20分の期間、約450℃から約550℃の温度に加熱され;さらに、形状固定された非線形ファイルを形成するためにシャフトの上記部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために約20分から約120分の期間、約300℃から約600℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程を含み、ここで形状固定された非超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約20℃から約40℃であり;さらに、形状固定された非線形ファ
イルを形成するためにシャフトの上記部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、約40分から約70分の期間、約400℃から約500℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程を含み、ここで形状固定された非超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約20℃から約40℃であり;さらに、シャフトの第2の部分が、ファイル軸から変位され、それによってシャフトの第2のオフセット部分を形成するようにシャフトの第2の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第2の変位部材に接触させる工程を含み、ここでシャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸は、第1の平面を画成し、第2のオフセット部分は、第1の平面とは異なる第2の平面を画成し;ここで1つまたはそれ以上の変位部材は、さらに、第2の変位部材を含み、ファイル溝は、さらに、シャフトのガイド部分をその間に受けるための案内部材の対によって画成され、案内部材の対は、第1の変位部材がシャフトの第1の部分をファイル軸から離れるように変位させ、第2の変位部材がシャフトの一部分をファイル軸に向かって変位させる間、シャフトのガイド部分をファイル軸から変位させないように維持するように構成され、ここで第1の変位部材、第2の変位部材、およびファイル溝を画成する案内部材の対は、略C字形状のプロファイルになるようにシャフトの上記部分を配向する所定の湾曲した非線形ファイル通路を形成し;ここで1つまたはそれ以上の変位部材は、さらに、第2の変位部材および第3の変位部材を含み、ファイル溝は、さらに、シャフトのガイド部分をその間に受けるための案内部材の対によって画成され、案内部材の対は、第1の変位部材がシャフトの第1の部分をファイル軸から離れるように変位させ、第2の変位部材がシャフトの第2の部分を第1の変位部材から離れるように、そして戻ってファイル軸を貫通するように変位させ、第3の変位部材がシャフトの第3の部分を第2の変位部材から、ファイル軸に向かって変位させる間、シャフトのガイド部分をファイル軸から変位させないように維持するように構成され;ここで第1の変位部材、第2の変位部材、第3の変位部材、およびファイル溝を画成する案内部材の対は、略S字形状のプロファイルになるようにシャフトの上記部分を配向する少なくとも2つの弓状部分を有する所定の湾曲した非線形ファイル通路を形成し;ここでファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路を画成し、1つまたはそれ以上の変位部材の少なくとも1つは、ファイル軸に対して可動し、それにより、ファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路または第1の所定の非線形ファイル通路とは異なる第2の所定の非線形ファイル通路を画定するように構成された可変のファイル溝であり;ここで1つまたはそれ以上の変位部材は、ファイル軸に対して独立的にまたは同時に可動する少なくとも2つの変位部材を含み、それにより、ファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路、または第1の所定の非線形ファイル通路とは異なる第2の所定の非線形ファイル通路を画成するように構成された可変のファイル溝であり;ここでファイル溝は、内側部材、カバー部材、または内側部材およびカバー部材の両方の一部分に沿ってらせん様に延び、ここでカバー部材は、らせん様に延びるファイル溝の部分を少なくとも部分的に覆い、それにより、シャフトの一部分をフィクスチャ内に挿入するとき、シャフトの上記部分は、ファイル溝内に維持され;ここで内側部材は、ファイル軸と略共線形であるフィクスチャ軸を含み、それにより、らせん様に延びるファイル溝の部分が、フィクスチャ軸から連続的に変位され、それによってその中に延びるシャフトの対応する部分をファイル軸から連続的に変位させ;ここでシャフトは、シャフト長さを含み、シャフト長さの少なくとも約50%は、ファイル軸から径方向に連続的に変位され;ここで第1のオフセット部分は、第1のシャフト部分と第2のシャフト部分の間を延びて、その間に、第1のシャフト部分および第2のシャフト部分から変位された頂部(crest)を有する曲線を画成し、第1のシャフト部分および第2のシャフト部分の各々は、ファイル軸周りに全体的に位置付けられ、それにより、非線形ファイルは、略C字形状のプロファイルを含み;ここで少なくとも1つのオフセット部分は、さらに、ファイル軸から変位された第2のオフセット部分を含み、第1のオフセット部分は、第1のシャフト部分と第2のシャフト部分の間を延びて、第1の頂部をその間に有する第1の曲線を画成し、第2のオフセット部分は、第2のシャフト部分と第3のシャフト部分の間
を延びて、第2の頂部をその間に有する第2の曲線を画成し、第1のシャフト部分および第2のシャフト部分の各々は、ファイル軸の周りに全体的に位置付けられ、それにより、非線形ファイルは、略S字形状のプロファイルを含み;ここで第1のオフセット部分および第2のオフセット部分は、ファイル軸から径方向に連続的に変位された、らせん様に延びる連続するオフセット部分を画成し;ここでシャフトはシャフト長さを含み、連続するオフセット部分は、シャフト長さの少なくとも約50%に沿ってらせん様に延び;連続するオフセット部分は、シャフトの第1の部分とシャフトの第2の部分との間を延び、シャフトの第2の部分は、シャフトの第1の部分よりもファイル軸から遠くに変位され、シャフトの第1の部分よりも先端部のより近くに位置付けられ、;ここでシャフトとファイル軸の間の距離は、シャフトの第1の部分からシャフトの第2の部分にかけて連続的に増大し;ここで非線形ファイルの回転中、少なくとも1つのオフセット部分は、根管の成形および清掃中、根管の同じ深さにおいて、類似のファイル・テーパおよび類似のシャフト長さを有する従来の線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲より大きい全周囲を有する管開口部を形成し;ここで非線形ファイルの回転中、少なくとも1つのオフセット部分は、根管の成形および清掃中、根管の同じ深さにおいて、類似のファイル・テーパおよび類似のシャフト長さを有する従来の線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲より大きい全周囲を有する管開口部を形成し;ここで非線形ファイルの回転中、少なくとも1つのオフセット部分は、根管の成形および清掃中、根管の同じ深さにおいて、従来のファイル・テーパおよび類似のシャフト長さを有する従来の線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲より小さい全周囲を有する管開口部を形成し;ここで少なくとも1つのオフセット部分は、第1のオフセット部分および第2のオフセット部分を含み、非線形ファイルの回転中、第1のオフセット部分は、根管の成形および清掃中、根管の同じ深さにおいて、類似のファイル・テーパおよび類似のシャフト長さを有する従来の線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲より大きい全周囲を有する管開口部を形成し、非線形ファイルの回転中、第2のオフセット部分は、根管の成形および清掃中、根管の同じ深さにおいて、従来のファイル・テーパおよび類似のシャフト長さを有する従来の線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲より小さい全周囲を有する管開口部を形成し;ここで加熱する工程において、温度は、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって非超弾性ファイルを形成するために、約5分から約120分の期間、約300℃から約600℃であり、ここで、非超弾性ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約20℃から約38℃であり;ここで加熱する工程において、温度は、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって非超弾性ファイルを形成するために、約40分から約70分の期間、約400℃から約500℃であり、ここで、非超弾性ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約20℃から約35℃であり;さらに、シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、非超弾性ファイルの上記部分を冷却し、冷却された非超弾性ファイルの少なくとも一部分を、約1分から約45分の期間、約300℃から約650℃の温度に加熱する工程を含み;さらに、シャフトの上記部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、非超弾性ファイルの上記部分を冷却し、冷却された非超弾性ファイルの少なくとも一部分を、約3分から約30分の期間、約350℃から約600℃の温度に加熱する工程を含み;ここで非超弾性ワイヤは、形状記憶合金を含み;ここで形状記憶合金は、ニッケルおよびチタンを含み;ここで形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの二元合金であり;ここで形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの三元合金であり;ここでニッケル−チタンベースの三元合金は化学式Ni−Ti−Xのものであり、式中、XはCo、Cr、Fe、またはNbであり;ここで形状記憶合金は、銅ベース合金、鉄ベース合金、またはその両方の組み合わせを含み;ここで形状記憶合金は、CuZnAlまたはCuAlNiを含む銅ベース合金であり;ここで形状記憶合金は、FeNiAl、FeNiCo、FeMnSiCrNiまたはFeNiCoAlTaBを含む鉄ベース合金であり;さらに、ハンドルを提供し、ハンドルを非線形回転式ファイルの一部分に装着する工程を含み;ここでハンドルは、フルート(flute)(複数可)、溝(複数
可)、またはそれらの任意の組み合わせから遠位に位置付けられ;さらに、ハンドルを提供し、ハンドルを非線形ハンド・ファイルの一部分に装着する工程を含み;またはそれらの任意の組み合わせ。
上記で参照した態様および例は、図に示し本明細書において説明するように、他のものが本発明と共に存在するために非限定的なものであることを理解されたい。たとえば、本発明の上記で述べた態様または特性のいかなるものも、本明細書において説明し、図において実証するように、または別の形態で記載するように、他の独自の構成を形成するように組み合わせられてよい。
ファイル・テーパのさまざまな角度を有する一般的な歯内療法用器具の立面図である。 ファイル・テーパのさまざまな角度を有する一般的な歯内療法用器具の立面図である。 ファイル・テーパのさまざまな角度を有する一般的な歯内療法用器具の立面図である。 根管系を露出させるために穴によって貫入された歯根系および歯冠領域を示す、人の大臼歯の立面断面図である。 本発明の相変態温度を示す示差走査熱量測定(DSC)曲線である。 ISO 3630−1:2008、Dentistry−Root−canal instrument−Part I:General requirements and test methods)に説明されたように根管器具の剛性を測定する曲げ試験装置の概略図であり、曲げ試験用の装置は、可逆式ギア1’、止め具2’、トルク測定デバイス3’およびキャッチ・ピン4’を含む。 図4に示す試験方法の試験結果を示すグラフである。 歯内療法用器具の曲げ回転疲労抵抗を試験するために使用される試験装置の概略図である。 NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なるNiTi微細構造(オーステナイト系対マルテンサイト系)と平均繰り返し疲労寿命との間の関係の概略グラフである。 ISO 3630−1:2008、Dentistry−Root−canal instrument−Part I:General requirements and test methods)に説明されたようにひねりおよび角度偏向による破壊に対する抵抗を測定するために使用されるトルク試験装置の概略図であり、トルク試験用装置は、可逆式ギア・モータ1”、硬化された鋼顎部を備えたチャック2”、軟質の黄銅顎部を備えたチャック3”、トルク測定デバイス4”、および線形玉軸受け5”を含む。トルク試験用装置は、さらに、硬化された鋼顎部1’’’および軟質黄銅顎部2’’’を備えたチャックを含む、試験チャックの詳細を含む。 NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なる冶金構造と、平均「破壊までの最高回転度」との間の関係の概略グラフである。 NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なる冶金構造と、平均「ピーク・トルク」との間の関係の概略図である。 極めて湾曲した管および複雑な管形状を有する歯根を示す図である。 形状固定された非線形の二次元ファイルを含む本発明のさまざまな実施形態を示す図である。 形状固定された非線形の二次元ファイルを含む本発明のさまざまな実施形態を示す図である。 形状固定された非線形の二次元ファイルを含む本発明のさまざまな実施形態を示す図である。 図12Aの形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む本発明の別の実施形態の図である。 図12A〜12Cの形状固定された非線形ファイルを形成するための可変フィクスチャを含む本発明の別の実施形態を示す図である。 複数の形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む、本発明の別の実施形態を示す図である。 複数の形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む、本発明の別の実施形態を示す図である。 歯準備中の本発明の形状固定された非線形ファイルを用いた根管の長手方向断面図である。 図17の根管内の、回転中の従来の線形ファイルを用いた歯準備の長手方向断面図である。 図17の根管内の、回転中の図17の形状固定された非線形ファイルを用いたこの歯準備の長手方向断面図である。 横断面A−Aに沿って切り取られた図19Aの歯準備を示す図である。 形状固定された非線形三次元ファイルを含む本発明の別の実施形態を示す図である。 図20の形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む本発明の別の実施形態を示す図である。 図20の形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む本発明の別の実施形態を示す図である。 図20の形状固定された非線形ファイルを形成するためのフィクスチャを含む本発明の別の実施形態を示す図である。
超弾性材料は、一般的には、相当な変形後にその元の形状に戻る金属合金である。超弾性材料に対する当技術分野における取り組みの例が、米国特許第6,149,501号に見出され、これは、あらゆる目的のために参照によって本明細書に組み入れる。
超弾性度は通常、変形後の元の位置への完全な回復として定義され得る。しかし、業界では、(伸張して6%伸びた後)0.5%未満の恒久的固定が許容可能であることが理解される。たとえば、ファイルがその元の位置に反転しない場合、これは、もはや超弾性形状記憶合金(SMA)として考えることはできない(たとえば、これが概ね直線位置などの概ね元の位置に戻らない場合、超弾性SMAとして考えることはできない)。ニッケルチタン(NiTi)または別のものなどの超弾性合金は、可塑的に変形されることなくステンレス鋼などの従来の材料の数倍の歪みに耐えることができる。
本発明は、全体的には歯科用器具に関する。詳細には、本発明は、根管の清掃および成形手順に使用するための歯内療法用器具に関する。本発明は、ニッケルチタン(NiTi)ベース系、Cuベース系、Feベース系、またはそれらの任意の組み合わせ(たとえば、近等原子Ni−Ti、Ni−Ti−Nb合金、Ni−Ti−Fe合金、Ni−Ti−Cu合金、ベータ相チタンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料)などの形状記憶合金(SMA)から作られた歯内療法用器具の革新をもたらす。
第1の実施形態では、本発明は、非超弾性マルテンサイト状態の形状記憶合金から作られた歯内療法用器具を形成するための方法を提供する。非超弾性ファイルは、根管を効果的に成形し清掃しながら、最適化された微細構造によってより高い柔軟性および増大した疲労抵抗をもたらし得る。
別の実施形態では、本発明は、所定の非線形設計で形状固定された形状記憶合金から作
られた歯内療法用器具、およびそれを製造するための方法を含む。形状固定された非線形超弾性ファイルは、管を成形および清掃する間の拡張または折り畳みによって形状および外形を変更する能力の増大をもたらすことができる。
図を参照すれば、図1A〜1Cは、歯の根管を成形するおよび/または清掃するために使用される番号10A、10B、および10Cによって全体的に示された一般的な歯科用器具の立面図を示している。図2は、歯の根管の1つ内に位置する図1Aの歯内療法用器具を示している。この位置にある間、歯内療法用器具は通常、根管を清掃し成形するプロセスに使用されるときに相当な繰り返し曲げおよびねじり応力にさらされる。
歯内療法用ファイルは、疲労破損にさらされる製品の良い例であり、ここでは製品の破損は、重大な事象である。歯内療法用ファイル10A、10B、および10Cは、図1Aに示すように、(通常はプラスチックから作られた)ハンドル16に固定され得る、または図1Bおよび1Cに示すようにハンドピース(たとえば回転式デバイス)に装着するための装着端部17に固定され得る、近位端部14を備えた細長いシャフト部分12を各々が通常有する。ファイル・シャフト部分12(たとえば作用部分)は、歯の根管内に挿入され、そこから取り外されるように構成される。図1A〜1Cに示すように、歯内療法用ファイルは、異なる長さおよび/またはさまざまなファイル・テーパを有して形成されてよい。より具体的には、ファイル10Aおよび10Cの遠位端部18は、近位端部14と比較して低減された直径を有し、通常はとがっている。たとえば、直径は、シャフト部分12が、約0%を上回るテーパ、好ましくは約1%から約10%のテーパ、最も好ましくは約2%から約6%のテーパを含むように低減され得ることが理解される。しかし、図1Bに示すように、シャフト部分12が、ファイル10Bの遠位端部18(たとえば、先端部)では依然として低減された直径を有しながら約0%のテーパを含むことがさらに理解される。
本明細書で規定されるように、ファイル長さは、ファイル軸に対する通常の状態におけるファイルの近位端部から先端部までのシャフトの長さ(たとえば、ファイル軸に沿ってファイルの近位端部から先端部までの距離)を指す。シャフト長さは、通常の状態における、ファイルの近位端部から先端部までのシャフトの実際の長さ(たとえば、シャフトに沿ったファイルの近位端部から先端部までの距離)を指す。たとえば、非線形ファイルは通常、通常の状態では(湾曲した部分により)そのファイル長さより大きくなり得るシャフト長さを有するが、線形ファイルは通常、通常の状態におけるそのファイル長さと概ね同じになり得るシャフト長さを有する。
図2は、この場合は複数の歯根22Aおよび22Bを有する臼歯である、一般的な歯20を示しており、臼歯は、健康な歯においては歯髄物質(pulpal material)21Aによって充填されており、歯髄物質21Aは、象牙質21Bによって、象牙質/歯髄境界部21Cをその間に有して全体的に取り囲まれている。象牙質/歯髄境界部は通常、根管22Aおよび22Bを画成する。この歯髄物質が感染したとき、歯は腫れた状態になると考えられ、腫れによって発生した圧力は強烈な歯痛を引き起こす。歯内治療医は、この症状を、根管22Aおよび22Bから歯髄物質を取り除く根管処置を実行することによって治療する。これを行うために、穴24が歯冠26内に穿孔されて、根管22Aおよび22Bへのアクセスをもたらす。歯内治療医は、穴24を通してファイル10を管内に挿入して、歯髄物質の除去を容易にする。図2は、歯髄物質を有さない歯を示している。
図1A〜1Cおよび2の歯内療法用工具10A〜10Cは、上記で述べたように、繰り返し疲労およびねじり負荷に対する抵抗と共に高度な柔軟性を必要とする器具のタイプの一例である。根管22Aを治療するプロセスにおいて、歯科用ファイル10A〜10Cの
下側部分が管内で壊れた場合、特に壊れた部分の下方の根管から感染した歯髄物質が完全に取り除かれていない場合、歯内治療医は、重大な問題に直面することが認識され得る。したがって、大きな柔軟性と同時に高い疲労抵抗を有するファイルを提供することが、歯内療法用ファイルを製造する上で重要である。
図1A〜1Cおよび2に示す歯内療法用ファイルおよびその使用は、高い柔軟性、また、最も重要なことには、高い疲労抵抗を達成するようにシャフト部分12を構築するのに使用するための構造材料に対する必要性を確立するための一例に過ぎないことを理解することが重要である。本明細書における本発明は、歯内療法用ファイルそれ自体に関するものではなく、材料を処理する方法、特に、歯内療法用工具、および高い疲労抵抗を必要とする他の類似の医療および非医療のデバイスを製造するのに使用するための理想的な特徴を有する金属を生み出すように合金を処理する方法に関するものであることを理解することが重要である。
非超弾性器具およびその製造方法
本発明は、マルテンサイト状態にある形状記憶合金から作られる器具(たとえば歯内療法用ファイル)、およびそれを製造するための方法を含む。非超弾性ファイルのマルテンサイト状態は、根管を効果的に成形し清掃しながら、最適化された微細構造によってより高い柔軟性および増大した疲労抵抗を可能にし得る。
形状記憶合金は、加熱によってその変形前形状に戻ることができるその元の形状を「覚えている」合金である。より具体的には、「形状記憶」形態(またはマルテンサイト状態の)形状記憶合金(たとえばNiTiベース合金)の所望の特徴は、それを上回ると曲げられた材料が再度直線になる温度になり得る。たとえば、変形前形状(たとえば完全に直線位置)を達成するには、材料をそのオーステナイト最終温度(A)を上回って加熱することが必要とされ得る。
形状記憶合金は、その元の形状(たとえばその元の直線位置、元の湾曲した位置、または別の位置などの変形前形状)に戻ることができる時点で、この「適用」温度(たとえばAを上回る温度)において超弾性であると考えられてよい。さらに、変形された形状(たとえば材料を曲げるなど)においてSMA材料を(たとえば、ドライ・アイス、液体窒素、または別のものを用いて)冷却すると、材料は、変形された位置に留まり得る。SMA材料が低温環境から取り去られると、材料は、室温において直線形態に戻る。
望ましくは、マルテンサイトは、本発明の器具において主要な治金学的相になることができ、これは、周辺温度において主流であるオーステナイト構造を備えた標準的なNiTi回転式器具とは異なる。マルテンサイト相は、周辺温度において、0%を上回る、好ましくは約25%を上回る、好ましくは50%を上回る量で存在することができることが理解される。さらには、マルテンサイト相は、周辺温度において、約25%から約100%の間、好ましくは約50%から約100%の間、最も好ましくは約75%から約100%の間の量で存在することができる。さらに、必要とされないが、マルテンサイト相は、周辺温度において存在する唯一の相(たとえばM相)でよいことが理解される。
場合により、オーステナイト相が周辺温度において存在してもよい。オーステナイト相が含まれるとき、これは、周辺温度において外部層(たとえば器具の表面層)とするマルテンサイト相によって全体的に取り囲まれ得る内側領域(たとえば器具のコア領域)として存在してよい。また、マルテンサイト相およびオーステナイト相含まれるとき)は、周辺温度において器具にわたって可変的に分散されて存在してよいことも理解される。
一般的な超弾性NiTi回転式器具は、周辺温度(25C)より低いオーステナイト
最終温度を有すると考えられている。望ましくは、本発明の1つの実施形態では、周辺温度(25℃)より高いオーステナイト最終温度(示差走査熱量測定によって測定された最終A温度)を有する非超弾性ファイルが、提供され得る。より具体的には、オーステナイト最終温度は、周辺温度(25°C)より少なくとも約3C、少なくとも約5℃、少なくとも約7℃、好ましくは少なくとも約10℃、より好ましくは少なくとも12℃高くなり得る。さらには、オーステナイト最終温度は、約60℃を下回る、約50℃未満、好ましくは約40℃未満、より好ましくは38℃未満になり得ることが理解される。たとえば、オーステナイト最終温度は、約28℃から約60℃、約30℃から約50℃、好ましくは約32℃から約40℃、より好ましくは約35℃から約38℃または約37℃から約40℃の範囲になり得る。
オーステナイト最終温度が高いことにより、本発明の器具は、曲げられたまたは変形された後に元の形状(たとえば直線状態)に完全に戻ることはできない。これは、従来の器具のAが周辺温度より低いために徐負荷時に可逆式相変態(マルテンサイトからオーステナイト)を介して元の形状(たとえば直線形状)に戻り得るものを有する、従来の超弾性NiTi回転式器具に対比するものである。
マルテンサイト状態(たとえば非超弾性状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具は、特に柔軟性および繰り返し疲労に対する抵抗性について、そのオーステナイトの対照物(たとえば従来の超弾性NiTi器具)に比べて全体的なパフォーマンスの増大をもたらしている可能性がある。
歯内療法用器具の強度および切断効率性は、非超弾性状態の合金強化機構に基づく三元形状記憶合金NiTiX(X:Co、Cr、Fe、Nb、など)を提供することによって改良され得る。
詳細には、本発明の1つの実施形態では、非超弾性器具は、好結果の根管手術のための改良された所望の特徴を有しており、これらは、超弾性状態(たとえば微細構造の全オーステナイト相)の形状記憶合金から形成されたおよび/または全体的に線形に成形された従来の歯内療法用器具と比較して、より高い柔軟性およびより低い剛性、繰り返し疲労に対する改良された抵抗性、ねじり破壊に対するより高い回転度、極めて湾曲した管の形状に対するより良好な適合性(レッジングまたは穿孔の可能性がより低い)、器具分離の最小限の可能性および/または別の特性を含む。
本発明の1つの実施形態では、マルテンサイト状態(非超弾性状態)の形状記憶合金(たとえばNiTi))から作られた歯内療法用器具は、本明細書において説明する次の方法の1つを用いて製作され得る。
非超弾性ファイルを形成する1つの方法(たとえば方法1)は、所定の機械的設計にしたがって製造された後(すなわち一般的なファイル製造プロセスにおけるフルート研削プロセス後)にファイル(たとえばファイル・シャフトのフルート)を後熱処理する工程を含むことができる。
非超弾性器具を形成するためのこの方法は、少なくとも約300℃、少なくとも約350℃、好ましくは少なくとも約400℃、より好ましくは少なくとも約450℃の温度における加熱する工程を有する後熱処理を含むことができる。さらには、加熱する工程は、約650℃未満、約600℃未満、好ましくは550℃未満、より好ましくは525℃を下回る温度に加熱することを含むことができることが理解される。たとえば、加熱する工程は、約300℃から約650℃(たとえば約300℃から約600℃)、約350℃から約600℃(たとえば約370℃から約510℃)、好ましくは約400℃から約55
0℃、より好ましくは約450℃から約525℃の範囲の温度に加熱することを含むことができる。
形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、超弾性ファイルを形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために、少なくとも約1分、好ましくは少なくとも約3分、より好ましくは少なくとも約5分の期間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができる。さらには、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約45分未満、好ましくは約30分未満、より好ましくは約20分未満の間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができることが理解される。たとえば、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約1分から約45分、好ましくは約3分から約30分、より好ましくは約5分から約20分の期間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができる。
非超弾性器具を形成するための熱処理プロセスは、少なくとも約5分、好ましくは少なくとも約30分、より好ましくは少なくとも約40分の期間、超弾性器具を加熱することを含むことができる。さらには、非超弾性器具を形成するための熱処理プロセスは、約200分未満、好ましくは約120分未満、より好ましくは約90分未満の期間、超弾性器具を加熱することを含むことができることが理解される。たとえば、非超弾性器具を形成するための熱処理プロセスは、約5分から約200分(たとえば約5分から約120分または約10分から約60分)、好ましくは約30分から約120分、より好ましくは約40分から約90分(たとえば、約40分から約70分)の期間、超弾性器具を加熱することを含むことができる。通常、加熱する工程は、制御された雰囲気内で行われる。好ましくは、制御された雰囲気は、反応ガス(たとえば、酸素、空気、または別のもの)を含む(たとえば構成する)ことができるが、これは必要とはされない。空気などの反応ガスは、含まれる場合、酸化層(たとえば青酸化層)が形成され得るように器具の表面と反応する。場合により、制御された雰囲気は、非反応ガス(たとえば、ヘリウム・ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンおよび/またはラドン)を含んで(たとえば構成して)よい。
上記で述べたように、方法1の後熱処理工程(たとえば追加の熱プロセス)は、標準の超弾性NiTiワイヤを用いる従来のNiTi回転式ファイル製造プロセス(たとえば、フルートの研削)後に採用され得る。より具体的には、追加の熱プロセスが、(従来のNiTi回転式ファイル製造プロセスの)フルート研削プロセス後に実行されてよく、それにより、後熱処理は、(ファイルのサイズ、テーパ、および/またはファイル設計要求事項に応じて通常は10〜60分)の期間370〜510°Cの温度範囲で行われる。ニッケル富化析出物が、この後熱処理プロセス中に生じ得ることが理解される。これに対応して、Ti/Niの比は増大することができ、所望のオーステナイト最終温度(最終A温度)が達成されることになる。後熱処理後、ファイル・ハンドル(たとえば黄銅、鋼など、または別のものが設置され得る。
本発明の別の実施形態では、マルテンサイト状態(非超弾性状態)の形状記憶合金(たとえばNiTi)から作られる歯内療法用器具は、本明細書において説明する次の方法の1つによって製作され得る。
非超弾性器具を形成する別の方法(たとえば方法2)は、超弾性器具の温度がオーステナイト最終温度より高くなり得るように、器具の製造中(たとえば研削プロセス中)、ファイル(たとえばファイル・シャフトのフルート)を後熱処理する工程を含むことができる。
この方法は、研削プロセスの前および/または研削プロセス中のSMAワイヤ(複数可)への(同時の)熱処理を含むことができ、それにより、研削は、マルテンサイトSMA(たとえばNiTi)ワイヤに直接施され得る。しかし、マルテンサイトSMA(たとえばNiTi)ワイヤが、研削プロセス中、そのオーステナイト最終温度より高い温度に加熱され得ることが理解される。したがって、マルテンサイトSMA(たとえばNiTi)ワイヤは、超弾性ワイヤ(オーステナイト状態のより剛性の構造)に一時的に変態して、器具製造プロセス中の研削プロセスを容易にすることができる。有利には、器具は、フルート研削プロセス後、周辺温度においてマルテンサイト状態に戻るように変態することができる。
たとえば、1つの実施形態では、方法2は、非超弾性ワイヤを含むことができる。非超弾性ワイヤは、そのオーステナイト最終温度(少なくとも25℃)より高い温度を有する製造環境において提供され得る。非超弾性ワイヤは、このより高い温度において超弾性に変態することができる)。次いで、ファイルの周りにフルートおよび溝を形成して(半仕上げの)回転式ファイルを形成する。さらに、(半仕上げの)回転式ファイルは、より高い(より温かい)温度を有する製造環境から取り外され得る。非超弾性ワイヤは、約25℃の室温(またはそれ以上)において非超弾性回転式ファイルを形成することができる。
NiTi合金のような形状記憶合金は通常、温度依存性の(すなわちより高い温度ではオーステナイト、より低い温度ではマルテンサイトの)2つの主要な結晶構造を有すると考えられている。この温度依存の無拡散相変態は、加熱中、マルテンサイト(M)からオーステナイト(A)(たとえばM→A)になる。さらに、オーステナイトからマルテンサイト(A→M)への逆転変態が、冷却時に開始され得ることが理解される。別の実施形態では、中間相(R)が、相変態中に出現することができ、すなわち加熱中の(M)→(R)→(A)または冷却中の(A)→(R)→(M)となる。R相は、オーステナイト相(A)とマルテンサイト相(M)の間の中間相として規定される。しかし、変態中、マルテンサイト相およびオーステナイト相の両方が、任意選択のR相に加えて存在してよいことが理解される。
相変態温度は、図3に示すような示差走査熱量測定(DSC)曲線を用いて決定され得る。たとえば、A(オーステナイト最終温度)は、加熱曲線のピークの最大傾度の線の延長部と基線とのグラフ上の交点から得ることができる。形状記憶合金から作られた歯内療法用器具の最終A温度は、ASTM規格 F2004−05「Standard Test Method for Transformation Temperature of Nickel−Titanium Alloys by Thermal Analysis」に概ねしたがって、ヘリウムまたは窒素のパージガスを用いた10±0.5℃/分の加熱または冷却速度を用いるなどにより、ただし、回転式器具サンプルから切断されたフルート付けされたセグメントが、完全なオーステナイト状態におけるインゴット移行温度を測定するために通常使用される任意のさらなる熱焼鈍プロセス(すなわち真空状態において850℃で30分間)を必要としないことは除いて、DSC試験において測定された。
より具体的には、図3は、加熱および冷却の両方のサイクルにおける形状記憶合金(ニッケル−チタン)の概略の示差走査熱量測定(DSC)曲線を提供している。A(オーステナイト最終温度)、A(オーステナイト開始温度)、M(マルテンサイト最終温度)、M(マルテンサイト開始温度)は、曲線の適切なピークの最大傾度の線の延長部と基線とのグラフ上の交点から得ることができる。マルテンサイト開始温度(M)は、冷却時、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が開始する温度として定義される。マルテンサイト最終温度(M)は、冷却時、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が終了する温度であり;オーステナイト開始温度(A)は、加熱時、マルテンサイト
からオーステナイトへの変態が開始する温度として定義される。オーステナイト最終温度(A)は、加熱時、マルテンサイトからオーステナイトへの変態が終了する温度として定義される。
実験結果は、本発明(たとえば、歯内療法用器具の形成のための追加の熱処理プロセス)の結果、所望の特徴が生じることを示している。より具体的には、マルテンサイト状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具は、根管手術の次の所望の特徴の1つまたはそれ以上を含むことができる。すなわち:類似の形状および/またはサイズの従来の超弾性器具に比べて、(1)より高い柔軟性およびより低い剛性;(2)繰り返し疲労に対する改良された抵抗性;(3)ねじり破壊に対するより高い回転度;(4)特に相当な曲率および複雑なプロファイルを有する根管の湾曲した管プロファイルへのより良好な適合性、およびそれらの組み合わせ。
たとえば、異なる治金構造(オーステナイト対マルテンサイト)の影響を比較するために、2つの異なる器具サンプルが、2つの別個の構造を表すために異なる熱プロセスを利用して作られた。すなわち:(1)すべてオーステナイト微細構造を有する超弾性器具および(2)マルテンサイト微細構造を有する器具。DSC測定に基づく1つの特有の例では、別個の微細構造を有するこれら2つの器具の最終A温度は、それぞれ17℃(すべてオーステナイト微細構造を有する器具(1))、および37℃(マルテンサイト微細構造を有する器具(2))である。すべての器具サンプルは、同じ外形設計のものであった。すべての試験は、約23℃の周辺温度で実行された。
I.剛性試験:オーステナイト状態のNiTi形状記憶合金と比較して、マルテンサイト状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具において、より高い柔軟性およびより低い剛性を示す。
この剛性試験では、すべてのサンプル器具の剛性は、図4に示すような試験装置を用いて根管器具を45°にひねることによって決定された。
図5の試験結果に示すように、周辺温度でマルテンサイト微細構造を有する回転式器具は、(曲げ時のより低いピーク・トルクによって示すように)より高い柔軟性およびより低い剛性を示す。最終A温度が17℃である標準の超弾性器具との比較において、(最終A温度が約37℃である)マルテンサイト微細構造を有する器具は、曲げトルクにおいて23%の低減を示した。マルテンサイト器具のより低い剛性は、オーステナイトのヤング係数が周辺温度で約80〜90GPaであることに対して、マルテンサイトのヤング係数はより低い(約30〜40GPa)ことに起因し得る。
図5は、曲げ試験における、NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なるNiTi微細構造(標準の超弾性またはオーステナイト系対マルテンサイト系)と平均ピーク・トルクとの間の関係の概略グラフを示している。図5から分かり得る(gleemed)ように、より低いピーク・トルク(より剛性が小さい、またはより柔軟である)は、より高いA(オーステナイト最終温度)によって示される、マルテンサイト微細構造によって達成され得る。1つの実施形態では、非超弾性回転式ファイルと超弾性回転式ファイルとのピーク・トルクの比(柔軟性/剛性)は、約25℃において、約1:0.9未満(たとえば約1:0.85未満、好ましくは約1:0.8未満)になり得る。
II.曲げ回転疲労試験:マルテンサイト状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具においてより高い疲労寿命を示す。
この曲げ試験では、すべてのサンプル器具の疲労抵抗は、図6に示すように曲げ回転疲
労試験器によって測定される。図7に示す試験結果によると、マルテンサイト状態(A温度37℃)の器具の平均繰り返し疲労寿命は、そのオーステナイトの対照物(A温度17°C)の約3倍である。
図6の概略図に示すように、試験装置は、歯内療法用器具の曲げ回転疲労抵抗を試験するために使用され得る。歯内療法用回転式器具サンプルは、制御された半径および曲率を有する疑似ステンレス鋼管内で概ね自由に回転することができる。
図7の概略グラフは、NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なるNiTi微細構造(オーステナイト系対マルテンサイト系)と、平均繰り返し疲労寿命との間の関係を示している。より具体的には、図7は、より高いA(オーステナイト最終温度)によって示される、周辺温度においてマルテンサイト微細構造によって、より長い繰り返し疲労寿命が達成され得ることを示している。非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルの疲労までのサイクルの合計数(繰り返し疲労に対する抵抗)の比が、約25℃において、少なくとも約1.25:1(たとえば、少なくとも約1.5:1、好ましくは少なくとも約2:1)になり得ることが理解される。
III.トルク試験:マルテンサイト状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具においてねじり破壊に対するより高い回転度を示す。
このトルク試験では、根管器具の破壊に対する抵抗が、図8に示すような試験装置を用いて、ねじり破壊に対する平均最大回転度を測定するために実行される。図9および10の試験結果によると、マルテンサイト微細構造を有する器具は、オーステナイトの対照物より高い、ねじり破壊に対する回転度およびピーク・トルクを示している。
ほとんどの器具分離は、繰り返し疲労またはねじり破壊によって引き起こされており;したがって、マルテンサイト微細構造を有する形状記憶合金から作られた器具の分離は、(II)曲げ回転疲労試験および(III)トルク試験における試験結果によって大きく低減され得ることが理解される。
図9の概略グラフは、NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なる治金構造と平均の「破壊までの最大回転度」との間の関係を示している。より具体的には、図9は、マルテンサイト微細構造によって、より高い回転度が達成され得ることを示している。非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルの、破壊までの最大回転度(ねじり特性)の比は、約25℃において、少なくとも約1.05:1(たとえば、少なくとも約1.075:1、好ましくは少なくとも約1.1:1)になり得ることが理解される。
図10の概略グラフは、NiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用回転式器具の異なる治金構造と平均「ピーク・トルク」との間の関係を示している。より具体的には、図10は、マルテンサイト微細構造によって、より高いトルク抵抗が達成され得ることを示している。非超弾性回転式ファイルと超弾性回転式ファイルのピーク・トルク(ねじり抵抗)の比は、約25℃において、少なくとも約1.05:1(たとえば、少なくとも約1.075:1、好ましくは少なくとも約1.09:1)になり得ることが理解される。
IV.マルテンサイト状態のNiTi形状記憶合金から作られた歯内療法用器具は、類似の形状および/またはサイズの従来の超弾性器具に比べて、湾曲した管プロファイルに対する適合性の向上を示す。
リッジング、トランスポーテーション、および/または穿孔を導入することなく、マル
テンサイト微細構造の形状記憶合金から形成された器具は、図11に示すように極めて湾曲した管の清掃および成形に使用され得ることが理解される。有利には、これらの器具は、(1)マルテンサイトの存在によって柔軟性がより高く、(2)根管手術中にかけられた動的応力下では、オーステナイトの立方晶系結晶に比べてマルテンサイトの単斜晶構造の対称性は低いためにマルテンサイトの変異をよりよく再配向し、自己適応することができるため、根管の曲率により適合する傾向がある。
二次熱処理が、ファイルの材料特性を最適化しながら1つまたはそれ以上の曲げ部をその中に設けることによって非超弾性ファイルの剛性をさらに制御するために利用され得る。これは、特定のパラメータにおいて非超弾性ファイルを熱処理してファイルの剛性を調整する(たとえば、非超弾性ファイルをより大きい剛性にするまたはより小さい剛性にする)ことによって達成され得る。たとえば、1つの実施形態では、形状固定された非超弾性非線形ファイルは、形状固定された非線形ファイルを形成する、本明細書で説明する熱処理方法を用いて、非超弾性ファイルをさらに熱処理することによって形成され得るが、これは必要とはされない。形状固定された非線形ファイルを(たとえば以下で論じるように)形成するための熱処理プロセスは通常、非超弾性熱処理プロセス後に利用される場合、非超弾性ファイルが、非線形ファイル通路内に配向され得るように非超弾性ファイルをフィクスチャ内に位置決めすることと、非超弾性ファイルを含むフィクスチャを、約1分から約45分(たとえば約3分から約30分、好ましくは約5分から約20分)の期間、約300℃から約650℃(たとえば約450℃から約550℃)の温度に加熱し、それによって非超弾性ファイルを形状固定して、形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成することとを含むことができることが理解される。
本発明はまた、次の組み合わせの1つまたはそれ以上を参照して説明可能であることが認識され得る。
A.非超弾性回転式ファイルを製造するための方法であって:(i)オーステナイト最終温度を有する超弾性回転式ファイルを提供する工程と;(ii)オーステナイト最終温度を変化させ、それによって非超弾性回転式ファイルを形成するために少なくとも約5分の期間、少なくとも約300℃の温度に超弾性回転式ファイルを加熱する工程とを含み;ここで非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、約25℃を上回る、方法。
B.非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、27℃を上回る(たとえば、約27℃から35℃の間)である、請求項1に記載の方法。
C.非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、30℃を上回る(たとえば、約30℃から35℃の間)である、請求項1または2に記載の方法。
D.非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、33℃を上回る(たとえば、約33℃から35℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
E.非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、35℃を上回る(たとえば、約35℃から40℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
F.非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、37℃を上回る(たとえば、約37℃から45℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
G.加熱する工程において、温度は約300℃から約600℃の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
H.加熱する工程において、温度は約370℃から約510℃の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
I.加熱する工程において、期間は約5分から約120分の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
J.加熱する工程において、期間は約10分から約60分の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
K.超弾性回転式ファイルは、形状記憶合金を含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
L.形状記憶合金は、ニッケルおよびチタンを含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
M.形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの二元合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
N.形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの三元合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
O.化学式Ni−Ti−Xのニッケル−チタンベースの三元合金であり、式中、XはCo、Cr、Fe、またはNbである、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
P.形状記憶合金は、銅ベース合金、鉄ベース合金、またはその両方の組み合わせを含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
Q.形状記憶合金は、CuZnAlまたはCuAlNiを含む銅ベース合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
R.形状記憶合金は、FeNiAl、FeNiCo、FeMnSiCrNi、またはFeNiCoAlTaBを含む鉄ベース合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
S.非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルのピーク・トルクの比(柔軟性/剛性)は、約25℃において約8:9未満である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
T.非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルの疲労までのサイクルの合計数(繰り返し疲労に対する抵抗)の比は、約25℃において少なくとも約1.25:1である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
U.非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルの破壊までの最大回転度(ねじり特性)の比は、約25℃において少なくとも約1.05:1である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
V.非超弾性回転式ファイル対超弾性回転式ファイルのピーク・トルク(ねじり抵抗)の比が、約25℃において少なくとも約1.05:1である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
W.ハンドルを提供し、ハンドルを非超弾性回転式ファイルの一部分に装着する工程をさらに含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
X.二元NiTiに関して、ニッケル重量パーセントは、約45%から約60%(たとえば、約54.5%から約57%)の範囲になることができ、このときチタン組成物の残りは、約35%から約55%(たとえば、約43%から約45.5%)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
Y.三元NiTiXに関して、X要素が、重量パーセントで15%未満(たとえば約10%未満)になることができる、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
Z.非超弾性回転式ファイルを製造するための方法であって、(i)約25℃を上回るオーステナイト最終温度を有する非超弾性ワイヤを提供する工程と;(ii)非超弾性ワイヤをオーステナイト最終温度より高い製造温度に加熱する工程と;(iii)フルート(複数可)、溝(複数可)、またはその両方の組み合わせを超弾性ワイヤの周りに形成して回転式ファイルを形成する工程とを含み;ここで回転式ファイルは、約25℃からほぼオーステナイト最終温度の範囲である温度において非超弾性である、方法。
AA.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、26℃を上回る(たとえば、約26℃から35℃の間)である、請求項23に記載の方法。
BB.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、27℃を上回る(たとえば、約27℃から35℃の間)である、請求項23に記載の方法。
CC.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、30℃を上回る(たとえば、約30℃から35℃の間)である、請求項23または24に記載の方法。
DD.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、33℃を上回る(たとえば、約33℃から40℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
EE.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、35℃を上回る(たとえば、約35℃から40℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
FF.非超弾性回転式ファイルのオーステナイト最終温度は、37℃を上回る(たとえば、約37℃から45℃の間)である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
GG.加熱する工程において、製造温度は約5℃から約200℃の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
HH.加熱する工程において、製造温度は約10℃から約50℃の範囲である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
II.非超弾性ワイヤは、形状記憶合金を含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
JJ.形状記憶合金は、ニッケルおよびチタンを含む、前述の請求項のいずれか1項に
記載の方法。
KK.形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの二元合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
LL.形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの三元合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
MM.化学式Ni−Ti−Xのニッケル−チタンベースの三元合金であり、式中、XはCo、Cr、Fe、またはNbである、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
NN.形状記憶合金は、銅ベース合金、鉄ベース合金、またはその両方の組み合わせを含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
OO.形状記憶合金は、CuZnAlまたはCuAlNiを含む銅ベース合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
PP.形状記憶合金は、FeNiAl、FeNiCo、FeMnSiCrNi、またはFeNiCoAlTaBを含む鉄ベース合金である、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
QQ.ハンドルを提供し、ハンドルを非超弾性回転式ファイルの一部分に装着する工程をさらに含む、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
RR.ハンドルは、フルート(複数可)、溝(複数可)、またはそれらの任意の組み合わせから遠位に位置付けられる、前述の請求項のいずれか1項に記載の方法。
SS.非超弾性回転式ファイルを製造するための方法であって、オーステナイト最終温度を有する超弾性回転式ファイルを提供する工程と;オーステナイト最終温度を変化させ、それによって非超弾性回転式ファイルを形成するために、少なくとも約5分の期間、少なくとも約300℃の温度に超弾性回転式ファイルを加熱する工程とを含み;ここで非超弾性回転式ファイルの変化したオーステナイト最終温度が、約25℃を上回る、方法。
非線形器具およびその製造方法
本発明は、さらに、非線形器具(たとえば歯内療法用器具)およびそれを形成するための方法を企図する。ファイル設計は、フィクスチャを利用して、ファイルの外形が所定の非線形最終形状に配置されるように従来のファイル(たとえば線形ファイル)の一部分を偏向させ、ファイルを加熱して形状固定された非直線ファイルを形成することによって生み出され得る。より具体的には、ファイルを所望の外形(たとえば略非線形形状)に形状固定して、さまざまな曲率(たとえば極端な曲率)を有する根管の清掃および/または成形中、根管の壁(たとえば象牙質/歯髄境界部)に対する根管の歯髄物質および/または感染した物質との表面接触をより分散させる。1つの所望の態様では、非線形形状のファイルは、拡張し、それによって、象牙質および/または歯髄物質の除去を最小限に抑えながら、根管の壁が清掃されている(たとえば歯髄および/または感染した材料を除去する)ことを確実にするように構成され得る。別の所望の態様では、非線形形状のファイルは、象牙質および/歯髄物質の過剰な除去を低減するために、根管壁が非線形形状の回転式ファイルの曲がり部より狭いとき、根管壁の1つまたはそれ以上の部分に接触するときに折り畳まれるように構成され得る。さらには、本発明は、従来のファイルをフィクスチャ内に置き、次いでフィクスチャを加熱されたチャンバ内にファイルと共に一定の時間置いて、ファイルを所定の外形に形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを
形成することによって達成され得る、非線形ファイルを形成する方法を含むことができる。
図12A、12B、および12Cは、非線形形状を有する本発明のさまざまなファイル(たとえば歯科用ファイル)を示している。図12A〜12Cの非線形ファイル20、108、および/または110はそれぞれ、ファイル軸26に沿って全体的に延び、先端部28、近位端部24、およびその間の作用部分を有する細長い非線形シャフト部22を含む。近位端部24は、ハンドル(図示せず)に固定されてよく、またはハンドピース(たとえば回転式デバイス)との装着のための装着端部27を含むことができる。シャフト22は、少なくとも1つのオフセット部分30、好ましくは複数のオフセット部分30(たとえば曲がり部)を含み、この場合、シャフト22の少なくとも一部分は、ファイル軸26とは異なる軸に沿って延び、それによって全体的に非線形になる。1つの好ましい実施形態では、非線形シャフト部分22は、共通平面内に(たとえば二次元空間内に)延びる。
非線形ファイルが、複数のオフセット30(たとえば、非線形ファイル20および108などの少なくとも約2つのオフセット、少なくとも約3つのオフセット、非線形ファイル110などの少なくとも約4つのオフセット、または別の数のオフセット)を含むことができることが理解される。より具体的には、非線形ファイル20は、略C字形状のプロファイル、略S字形状のプロファイル、略正弦曲線形状のプロファイルまたは別の形状の非線形プロファイルに類似する外形を有することができる。必要とはされないが、非線形ファイルが、非線形ファイル108のように全体的により小さいシャフト22の長さおよび/または全体的により大きいファイル・テーパを有することができ、または非線形ファイル20および110のように全体的により長いシャフト22の長さおよび/または全体的により小さいファイル・テーパを含むことができることが理解される。場合により、先端部28は、ファイル軸26(図12Aおよび12B)からずらされてよく、またはファイル軸26に沿って延びてもよい(図12C)。
通常、オフセット部分30は、2つの場所の間をファイル軸に沿って全体的に延びるシャフト22のセクションを含むことができる。たとえば、オフセット部分は、シャフトがファイル軸26から離れるように延び始める第1のシャフト場所34Aと、シャフトがファイル軸26に戻る第2のシャフト場所34Bとの間を延びることができる。さらには、オフセット部分は、シャフト22の端部部分(たとえば先端部28、近位端部24、および/または別のもの)からまたは端部部分まで延びることができることが理解される。オフセット部分30は頂部32を含むことができる。頂部32は、ファイル軸26からの最大距離を有する、シャフト部分22に沿った対応するオフセット部分30内の概ね最も外側の地点になり得る。頂部32とファイル軸26の間のこの最大距離(たとえば最大変位)は、頂部変位距離36によって規定され得る。
複数のオフセット部分30を有する実施形態では、各々のオフセット部分30(たとえば30A、30Bなど)は、頂部32(たとえば32A、32Bなど)、および対応する頂部変位を含むことができる。たとえば、図12に見られるように、シャフト22は、第1の頂部32A(曲線の頂点)を有する(第1の下側曲線を画成する)第1のオフセット部分30A、頂部32b(曲線の頂点)を有する(第2の上側曲線を画成する)第2のオフセット部分30B、および頂部32C(ファイルの先端部28)を有する第3のオフセット30Cを含む。第1のオフセット部分30Aでは、シャフト22は、シャフト場所34A(たとえばファイル20の近位端部24の近く)においてファイル軸26から離れるように(たとえば変位距離を大きくしながら)延び、第1のオフセット部分30Aの第1の頂部32Aのところのその最も外側の地点までファイル軸26から離れるように変位され続ける。第1の頂部32Aから、シャフト22は、ファイル軸26に向かって延び、そ
れにより、(第1の頂部変位距離36Aに対する)変位量は、シャフト22がシャフト場所34B(たとえば変曲地点)のところのファイル軸26までおよび/またはファイル軸26を貫通して延びるまで低減する。シャフト22は、シャフト場所34Bにおいてファイル軸26を貫通して延び、第2のオフセット部分30Bを画成し、それによって、シャフト22は再度、ファイル軸26から離れるように(たとえば、変位距離を大きくしながら)、第2の頂部32Bのところの第2のオフセット部分30Bの最も外側の地点まで延び続ける。第2の頂部32Bから、シャフト22は、ファイル軸26に向かって延び、それにより、(第2の頂部変位距離36Bに対する)変位量は、シャフト22がシャフト場所34Cのところのファイル軸26に延びるまで低減する。シャフト22は、次いで、シャフト場所34Cにおいてファイル軸26を貫通して延び、ファイル軸26から離れるように(たとえば変位距離を大きくしながら)延び続けて、非線形ファイル20の先端部28において第3の頂部32Cを有する(第3の頂部変位距離36Cを有する)第3のオフセット部分30Cを画成する。
図12Bは、図12Aの非線形ファイル20に概ね類似する外形を有する非線形ファイル108を示している。非線形ファイル108は、より小さいシャフト長さおよび/または全体ファイル長さを含み得る点で非線形ファイル20とは異なり得る。図12Cは、図12Aの非線形ファイル20に概ね類似するシャフト長さおよび/または全体ファイル長さを有する非線形ファイル110を示している。非線形ファイル110は、これが、追加のオフセット部分オフセット部分を含み、それによって複数の曲がり部(たとえば4つの曲がり部)を形成することができ、それにより、非線形ファイル110が、各々の曲線がファイル軸まで全体的に延びるおよび/またはファイル軸を貫通して移行する、2対の上側曲線および下側曲線を含むという点で、非線形ファイル20とは異なり得る。
好ましくは、必要とはされないが、頂部変位距離は、オフセット部分が非線形ファイル20の先端部28に対して近くになるにつれて、1つのオフセット部分から別のオフセット部分にかけて低減する。たとえば、図12では、第1の頂部変位距離36Aは、第2の頂部変位距離36Bを上回ることができ、第2の頂部変位距離36Bは、第3の頂部変位距離36Cを上回ることができる。しかし、頂部変位距離が、1つのオフセット部分から別のオフセット部分にかけて変化しても、同じであってもよいことが理解される。さらには、頂部変位距離が、先端部28、ファイル20の近位端部24、1つまたはそれ以上の隣接するオフセット部分および/または別のものに対するオフセット部分の場所に関係なく、1つのオフセット部分から別のオフセット部分にかけて増大しても低減してもよいことが理解される。
シャフト22が、ファイル軸26からオフセット部分30に沿って、約0.0mmより大きい、好ましくは約0.05mmより大きい、より好ましくは0.5mmより大きい量で変位され得ることが理解される。さらには、シャフト22が、ファイル軸26からオフセット部分30に沿って、約7mm未満、好ましくは約6mm未満、より好ましくは約5mm未満の量で変位され得ることが理解される。たとえば、シャフト22は、ファイル軸26からオフセット部分30に沿って、0.0mmより大きく約7mmまで、好ましくは約0.05mmから約6mmまで、より好ましくは約0.5mmから約5mmまでの量で変位され得る。
本発明は、非線形ファイル20を形成するためのフィクスチャ40を含むことができる。フィクスチャ40は、本発明による歯科用器具を収容するのに十分な任意の幅、長さ、および/または厚さを有するさまざまなサイズで提供され得る。1つの実施形態では、フィクスチャ40は、上面42(たとえば略平坦表面)、後壁43、前壁44、ならびに左側壁および右側壁45を有する基体41を含む。基体は、従来の歯科用器具(たとえばファイル10A、10B、10C、または別のもの)を受けるための非線形ファイル通路を
画成する1つまたはそれ以上の変位部材46を含む。基体41は、基体41の周りに配置された複数の変位部材46を含むことができ、それにより、シャフト22が接触したとき、シャフト22の1つまたはそれ以上の部分は、ファイル軸26から離れるようにまたはファイル軸26に向かって偏向され得る。場合により、基体41は、さらに、シャフト22の一部分をファイル軸26に沿って維持することを助ける1つまたはそれ以上の案内部材48を含むことができる。変位部材46、案内部材、またはその両方の組み合わせの1つまたはそれ以上が、基体41と一体化されても別個にされてもよいことが理解される。さらには、変位部材46、案内部材、またはその両方の組み合わせの1つまたはそれ以上が、基体にしっかりと固定されても、それによって画成された非線形ファイル通路を変更するために調整可能であってもよいことが理解される。図13に示す1つの特有の実施形態では、基体41は、対応する案内部材50Aおよび50Bの第1の対、ならびに案内部材52Aおよび52Bの第2の対を有する複数の案内部材48、ならびに第1の変位部材54、第2の変位部材56、対応する変位部材58Aおよび58Bの第1の対、ならびに対応する変位部材60Aおよび60Bの第2の対を有する複数の変位部材46を含む。
図13の、含まれる場合の変位部材46および案内部材48(たとえばピンまたは別のもの)は、基体41から(たとえば概ね垂直に)上方向に延び、所定の非線形ファイル通路を画成する形状で位置することができる。従来のファイル(たとえば略線形ファイル)が、変位部材46および案内部材48の1つまたはそれ以上に向けられるとき、シャフト22の1つまたはそれ以上の部分は、ファイル軸26から離れるように(たとえば後壁43または前壁44に向かって)またはファイル軸26に向かって変位することができ、それにより、シャフト22のその部分が、フィクスチャ40の所定の非線形ファイル通路に適合して従来のファイルのシャフトを非線形形状(たとえば湾曲したファイル)になるように配向させることができることが理解される。
より詳細には、従来のファイルを、フィクスチャ40内に挿入することができ、それにより、先端部18は、最初、対応する案内部材50A、50Bの第1の対を通り、次いで対応する案内部材52A、52Bの第2の対を通って延ばされ得る。対応する対の各々の案内部材は、ファイルをファイル軸26に沿って概ね維持しながら、シャフト12がそれらの対の間を通ることを可能にするのに十分離間され得る。したがって、従来のファイルは案内部材46の各々の対を通って案内されるので、ファイル軸26からのシャフト変位は概ねほとんどまたは全く存在することはできない。従来のファイルの先端部18がフィクスチャ内に挿入され続けると、先端部18は、第1の変位部材54Aと接触することができ、第1の変位部材54Aは、好ましくは、先端部18をファイル軸26から離れるように(たとえば、上面42に概ね沿ってかつ共通平面内で後壁43または前壁44に向かって)変位させる。同様に、残りの変位部材46が先端部18(ならびにシャフト12のさまざまなセクション)に接触したとき、従来のファイルの一部分は、先端部18が最後の変位部材46(たとえば対応する変位部材60A、60Bの対)に到達する(たとえばこれを貫通して延びる)までファイル軸26に向かってまたはファイル軸26から離れるように偏向され続け、それにより、従来のファイルのシャフト12は、フィクスチャ40の非線形ファイル通路によって画成された所定の形状になるように配向され得る。その後、フィクスチャ40の非線形ファイル通路に沿って位置する従来のファイルは、1つまたはそれ以上の従来のファイルを形状固定し、それによって1つまたはそれ以上の形状固定された非線形ファイル(たとえば図12Aの非線形ファイル20、図12Bの非線形ファイル108、図12Cの非線形ファイル110、または別のもの)を形成するために、以下で論じるような熱処理プロセスにかけられ得る。
さまざまなサイズの従来のファイルは、従来のファイルが所定の形状になるように配向されるまで、先端部18が最後の変位部材46、任意選択の案内部材48、フィクスチャの端部またはそれらの間の任意の変位部材/案内部材に延びる(たとえば接触する)よう
にフィクスチャに挿入する深さを変えることによって収容され得る。さらには、案内部材、変位配置部材、またはその両方の組み合わせは、異なる厚さ、テーパ、材料、および/または長さを有するさまざまなサイズのファイルを収容することを可能にしながら、所定のファイル通路を画成するのに十分な間隔をあけて基体41に固定され得る。
別の実施形態では、本発明は、1つまたはそれ以上の調整可能な変位部材76、1つまたはそれ以上の調整可能な案内部材78、またはその両方の組み合わせを有する調整可能なフィクスチャ70を提供することによって、異なる厚さ、テーパ、材料および/または長さを有するさまざまなサイズのファイルを収容できることが理解される。調整可能な部材76および78は、少なくとも1つの部材を基体41の上面42に沿って再配置することを可能にするように構成され得る。より具体的には、図14に示すフィクスチャ70は、ファイルの望ましい最終の非線形外形を達成するために少なくとも1つの方向(後壁43と前壁44の間の横断方向などの異なる方向)に可動する1つまたはそれ以上の(たとえば2つの)変位部材(たとえばピン)を含むことができる。
そのようにする際、1つまたはそれ以上の調整可能な部材は、より厚いシャフト、より薄いシャフト、より大きいファイル・テーパを有するシャフト、より小さいファイル・テーパを有するシャフト、またはそれらの組み合わせを収容するために、ファイル軸26に対して概ね横断方向に(たとえば後壁43または前壁44に向かって)再配置され得る。たとえば、対応する変位部材および/または対応する案内部材の少なくとも1つの変位部材および/または案内部材(たとえば50A、52A、58A、60A)は、他方の対応する変位部材および/または対応する案内部材(たとえば50B、52B、58B、60B)それぞれに対して横断方向に再配置されて、それらの間の間隔を増大または低減させ、それによってフィクスチャが、さまざまなシャフト厚さを有する従来のファイルを収容することを可能にする。さらには、1つまたはそれ以上の調整可能な部材は、ファイル軸26に対して概ね横断方向に(たとえば後壁43または前壁44に向かって)再配置されて、オフセット部分30を横断方向に増大または低減させ、それによって頂部変位距離をそれぞれ増大または低減させることができる。たとえば、少なくとも1つの変位部材46(たとえば54、56)を横断方向に再配置することにより、シャフト22は、ファイル軸26からさらに離れるように変位され、それによってより大きい変位距離を有するより大きい曲がり部(たとえば曲線)を形成することができる。
場合によりまたは追加的に、1つまたはそれ以上の調整可能な部材は、ファイル軸に対して概ね長手方向に(たとえば左側壁または右側壁45に向かって)再配置されて、さまざまな長さのファイルを収容し、またはオフセット部分30の長手方向距離を増大または低減させることができる。オフセット部分30の長手方向距離が、ファイル軸26と交差するシャフトの2つの隣接部分間のファイル軸26に沿った距離(たとえば、シャフト場所34Aと34Bの間、シャフト場所34Cと先端部28の間、または別の間のファイル軸26に沿った距離)として規定され得ることが企図される。たとえば、対応する案内部材50A、50Bの第1の対と対応する変位部材60A、60Bの第2の対との間の長手方向の間隔は、より長いまたはより短いシャフト22それぞれを収容するために左側壁および右側壁45に対して概ね長手方向に増大または低減され得る。さらには、オフセット部分30の長手方向距離は、変位部材46、案内部材48、または各々の組み合わせそれぞれの2つまたはそれ以上の間の長手方向空間を増大または低減させることによって増大または低減され得る。たとえば、案内部材52A、52Bの第2の対と変位部材56の間の間隔は、左側壁および右側壁に対して概ね長手方向に増大または低減され、それによってそれらの間の長手方向距離を増大させることができる。この例では、オフセット部分の長手方向距離を増大または低減させることはまた、変位部材(たとえば変位部材54)によるシャフト22の横断方向変位も含むことができるが、これは必要とはされない。
図14は、フィクスチャ40において説明したような類似の特性を有し、第1の調整可能な変位部材76Aおよび第2の調整可能な変位部材76Bをさらに含む、調整可能なフィクスチャ50の1つの特有の例を示している。調整可能な変位部材76Aおよび76Bは、オフセット部分30A、30Bをファイル軸26に対して増大および/または低減するように横断方向に(たとえば後壁および前壁43、44に向かって)調整されるように構成され得る。調整可能な変位部材76は、従来のファイルのフィクスチャ50内への挿入前、挿入中および/または挿入後に、所定の非線形形状のファイルを形成するための所望のファイル通路を達成するように調整され(または再調整され)得る。
上記で述べたように、フィクスチャ50は、調整可能な案内部材(図示せず)を含むことができる。本開示の目的では、調整可能な部材は、調整可能な変位部材、調整可能な案内部材、またはその両方の組み合わせを含むことができる。調整可能な部材(たとえば調整可能な変位部材76)は、基体41に調整可能に固定することができ、それによって、異なるサイズの従来のファイルまたは別のものおよびそれらの組み合わせを収容するために異なる所定のファイル通路が望まれ得るとき、調整可能な部材が長穴部分78(78A、78B)内で可動することを可能にする。長穴部分78が、ファイル軸26に対して横断方向(たとえば概ね垂直)に(たとえば、図14に示すように後壁または前壁43、44に向かって延びる)、ファイル軸26に対して長手方向(たとえば概ね平行)に(たとえば左側壁または右側壁45に向かって延びる)、放射状にまたは別の形で設けられ得ることが理解される。
調整可能な部材の1つまたはそれ以上が、所定のファイル通路の少なくとも一部分を形成するために所望の位置に動かされた後、調整可能な部材は、所定のファイル通路のその部分を維持するように一時的に所望の位置に固定され得る。調整可能な部材は、次いで、望まれる場合、異なるファイル通路を形成するように再配置され得る。調整可能な部材を着脱式に固定するのに十分な任意の調整可能な固定手段が、利用され得ることが理解される。
本発明の別の実施形態では、フィクスチャは、1つまたはそれ以上の非線形形状のファイルを形成するために提供され得る。1つの特有の例に示すように、15A〜16Cは、上面82、後壁83、前壁84、ならびに左側壁および右側壁85を有する基体部材81を含むことができるフィクスチャ80を提供している。上面82は、従来のファイル(たとえば略線形ファイル)を受けるための所定のファイル通路を画成する少なくとも1つの溝90を含むことができる。好ましくは、フィクスチャ80は、類似し得る、またはファイル溝90ごとに変わり得る複数のファイル溝90を含むことができる。図15A〜16Cに示すように、フィクスチャ80は、複数の類似の溝90を含む。ファイル溝90は、上面82の窪んだ谷部として形成され得る。ファイル溝90は、後壁83および前壁84の一方またはその両方まで(たとえば概ね横断方向に)延びることができ、それにより、それぞれの上壁および/または底壁内の開口部が、図16Bに示すようにそこを貫通して延びることができる。ファイル溝を後壁83および前壁84の少なくとも1つを貫通して延ばすことは、フィクスチャ80の外側にまたは部分的外側に位置し得るハンドル部分16、装着端部17、先端部18、または別のものを収容するために望ましくなり得る。さらに、ファイル溝90は、ファイル溝90の両側が、後壁および前壁83、84の両方を貫通して延びないように前面82内に全面的に延びることができることが理解される。この場合、溝90は、さらに、ハンドル部分16、装着端部17または別のものを収容するために十分に間隔があけられた部分を含むことができる。
さらに、ファイル溝90は、さまざまなサイズのファイルを収容するのに十分な任意のサイズまたは長さのものになることができる。ファイル溝90の幅および/または高さは、ファイル・シャフトの(たとえばファイルの近位端部の概ね近くの)少なくとも最も幅
広部分および/または最も厚い部分に概ね対応することができ、それにより、(たとえば横断および/または回転の)ファイルの動きが、抑制され、またはほぼ解消され得る。カバー部材100が、上面82の上方を延びることができるファイルの1つまたはそれ以上の部分を収容するための対応する空間(たとえばファイル溝)をさらに含むとき、ファイル溝90の高さは、ファイルの高さ(たとえば厚さ)未満になり得ることが可能である。
好ましくは、フィクスチャ81の上面82および/またはファイル溝90の基体は、略平坦になることができるが、これは必要とされない。上面82、溝90の基体、またはその両方の組み合わせが、ファイル・テーパの同じまたは異なる角度を有する1つまたはそれ以上のファイルを収容するために(たとえば傾斜する、湾曲する、および/または別の形で)変わることができることが理解される。したがって、ファイル溝の高さは、上面82および/またはファイル溝90の基体が、さまざまなファイル寸法(たとえば、ファイル・テーパ、高さ、厚さおよび/またはファイルの別のもの)を収容するために略平坦なままであるか、または変化するかによって、一定のままになる、または変化することができる。望ましくは、ファイル溝90は、ファイルの動き(たとえば長手方向、横断方向、径方向、または別の方向)が、(ファイルが、所定のファイル通路内の所望の位置および/または形状に配向された後)ファイル溝90の1つまたはそれ以上の部分内に限定されるまたはほぼ抑えられ得るようにファイル幅および/または高さを概ね補完する。
フィクスチャ80はまた、所定のファイル通路および溝90を画成する1つまたはそれ以上の変位部分86、1つまたはそれ以上の案内部分88、またはその両方の組み合わせを含むこともできる。上記で論じたように、変位部分86は通常、シャフト22をファイル軸26から、またはファイル軸26に向かって変位させるように構成され、一方で案内部分88は通常、シャフト22および/または近位端部24をファイル軸26に概ね沿って維持するように構成され得る。
好ましくは、フィクスチャ80は、複数の溝90を含むことができ、その各々は、対応する変位部分92A、92Bの第1の対および対応する変位部分94A、94Bの第2の対を有する1つまたはそれ以上の変位部分86によって画成される。フィクスチャ80は、さらに、対応する案内部分96A、96Bの第1の対および対応する案内部分98A、98Bの第2の対を有する1つまたはそれ以上の案内部分88を含んで各々の溝90をさらに画成することができる。変位部分86および案内部分88は、一緒になって、溝90、およびその中の、従来のファイルの一部分を受け、これを(たとえば、略S字形状、C字形状、または別の形状などの1つまたはそれ以上の曲線を有する)所定の非線形形状になるように配向するための決定されたファイル通路を画成するように位置することができる。
フィクスチャ80は、さらに、基体部材81と嵌合するように構成されたカバー部材100を含むことができる。カバー部材100は、底面101、上面102、後壁103、前壁104、ならびに左側壁および右側壁105を含むことができる。基体部材81およびカバー部材100の嵌合は、装着機能によって達成され得る。装着機能は、ファイル溝90内のファイルの動きを限定またはほぼ解消しながら、その中にファイルを概ね維持するためにカバー部材100を基体部材81に着脱式に固定することができる任意の知られている構造になることができる。図15A〜16Cに示す1つの非限定的な例では、フィクスチャ80は、さらに、ボス部分104を有する装着機能102を含み、ボス部分104は、対応する開口(aperture)部分106によって受けられ、それによって基体部材81をカバー部材100に対して閉位置に概ね維持するように構成され得る。より具体的には、1つまたはそれ以上の従来のファイルが、1つまたはそれ以上のファイル溝90内で配向された後、カバー部材100は、カバー部材100の開口106が、ボス部分104と概ね一直線になるように基体部材81上に置かれ得る。カバー部材100は、
次いで、基体部材81上に下げることができ、それにより、基体部材81の上面82は、カバー部材100の底面101の近位に位置付けられ得る。必要とはされないが、上面82の少なくとも一部分が、底面101の少なくとも一部分と接触することができ、好ましくは、上面82のかなりの部分が、底面101のかなりの部分と接触することができることが理解される。カバー部材100が、装着機能によって基体部材81に装着された後、(たとえば、1つまたはそれ以上のファイル溝90を有する)その中に位置付けられた1つまたはそれ以上のファイルは、溝90内のファイルの動きが、低減されるまたはほぼ解消され得るように所定位置に概ね維持される。したがって、好ましくは、ボス部分104は、開口106を補完するように寸法設定され得る形状およびサイズ(たとえば略円筒状、または別の形)を含み、それにより、ボス部分104が開口106に受けられた後、開口106内の動きは、概ねほとんどまたはほぼ全く存在することができない。その後、フィクスチャ80の非線形ファイル通路に沿って配向されるように1つまたはそれ以上のファイル溝90内に位置する1つまたはそれ以上の従来のファイルは、1つまたはそれ以上の従来のファイルを形状固定し、それによって1つまたはそれ以上の形状固定された非線形ファイル(たとえば、図12Aの非線形ファイル20、図12Bの非線形ファイル108、図12Cの非線形ファイル110、または別のもの)を形成するために、以下で論じるような熱処理プロセスにかけられ得る。
場合により、フィクスチャ80は、1つまたはそれ以上の調整可能な部材(図示せず)を含むことができる。含まれる場合、調整可能な部材は、さまざまなファイル溝設計を実現するために可動する(一時的に固定可能である)ことができる。
根管124(たとえば歯髄および/または神経組織)を根管壁125と共に全体的に取り囲む象牙質122を含む歯部分120の長手方向断面図である図17に示すように、根管124は、形状固定された非線形ファイル126を含む本発明の1つの実施形態によって準備(たとえば清掃および/または成形)される。根管124の準備(たとえば清掃および/または成形)は、オペレータが非線形ファイル126を(回転、往復運動、縦方向振動または別の動き、およびそれらの組み合わせを行いながら)根管124の頂点128に概ね向かって前進させ(たとえば付勢し)て、細菌、腐食した神経組織および関連破片を有する歯髄を含み得る感染した領域を歯120から除去することを含むことができる。根管124が清掃された後、根管124は、その後の充填のためのより良好なアクセスを可能にするために再成形されおよび/または拡大され得る。
根管124およびその周りの領域の感染した領域の除去中、非線形ファイル126の部分が、除去される物質(たとえば象牙質、歯髄、神経組織および/または感染した物質)と歯内で接触するとき、非線形ファイル126は通常、何らかの抵抗に遭遇し得ることが理解される。非線形ファイルの使用中のこのファイル抵抗および場合によっては、根管の頂点に向かうオペレータによる任意の下方向の力は、非線形ファイルを拡張させ(たとえば、少なくとも1つのオフセット部分130を概ね増大させ)、折り畳み(たとえば少なくとも1つのオフセット部分130を概ね低減させ)またはその両方の組み合わせを行わせることができる。オフセット部分130の拡張および/または折り畳みは通常、ファイル軸に対して横方向、長手方向、またはその両方の組み合わせで生じることができ、それにより、根管との表面接触(たとえば除去される材料)が、増大され得る。より具体的には、ファイル抵抗が起こる(たとえば象牙質および/または根管壁と接触する)とき、1つまたはそれ以上のオフセット部分は、(たとえば歯髄物質に向かう)抵抗の最も少ない通路に沿って変形することができ、それにより、歯髄物質との接触を最大限し、それによって歯髄物質の除去を最大限にしながら、象牙質の除去を最小限に抑えることができる。
図18は、同等の従来の線形ファイル132(たとえば、概ね類似するシャフト長さ、厚さ、およびテーパ)を用いて清掃および/または成形される間の、図17に示す根管1
24の類似の長手方向断面図を示している。線形ファイル132の線形形状により、根管開口部134(たとえばファイル清掃通路)は通常、線形ファイル132のシャフトの直径と概ね等しい直径を有して形成されると考えられる。線形ファイル132Aおよび線形ファイル132Bは、その回転中の線形ファイル132のさまざまな位置を示している。線形ファイル132A、132Bのさまざまな位置に示すように、従来の線形ファイル132の回転中、根管開口部134(たとえばファイル清掃通路)の広がりは概ねほとんどまたはほぼ全く存在することができず(たとえば、根管開口部134は通常、線形ファイル132のシャフトの直径にほぼ類似する直径を有して形成される)、これは図18に示される。
したがって、本発明の非線形ファイル126は、概ね同じファイル幅およびファイル・テーパを有する同等の従来の線形ファイルと比較して、清掃および/または成形する間、根管室124内で除去される材料の表面接触の増大をもたらし、それによって材料除去を増大させることができる。
図19Aは、根管124内の概ね同じ深さにおける同じ非線形ファイル126の1回転中のさまざまな位置を通る非線形ファイル126を含む、図17に示す歯準備の別の長手方向断面を示している。図19Bは、図19Aに示す歯準備の横断面A−Aを示している。図19Aおよび19Bは、第1の位置(たとえば、約0°の回転および約360°の回転)の非線形ファイル126A、第2の位置(たとえば、約90°の回転)にある非線形ファイル126B、第3の位置(たとえば約180°の回転)にある非線形ファイル126C、および第4の位置(たとえば約270°の回転)にある非線形ファイル126Dを含む。
非線形ファイル126は、非線形ファイル126のシャフトの直径(たとえば幅)より大きい直径D(たとえば幅)を有する根管開口部136を作り出すように構成され得る。直径Dは、根管開口部136に沿ったさまざまな深さにおいて同じでも異なっていてもよいことが理解される。通常、ファイルのシャフトの直径に対する根管開口部136の直径Dを参照するとき、いずれの直径も、根管の概ね同じ相対深さ(たとえば横断面)において得られる。
非線形ファイル126は、非線形ファイル126のシャフトによって作り出された根管開口部の直径(たとえば幅)より、少なくとも約10%大きい、少なくとも約25%大きい、少なくとも約50%大きい、少なくとも約75%大きい直径を有する根管開口部を作り出すように構成され得る。さらには、非線形ファイル126は、非線形ファイル126のシャフトによって作り出された根管開口部の直径より、約1000%未満大きい、約750%未満大きい、約500%未満大きい、および約200%未満大きい直径を有する根管開口部を作り出すように構成され得る。たとえば、非線形ファイル126は、非線形ファイル126のシャフトによって作り出された根管開口部の直径より、約10%から約1000%、約25%から約750%、約50%から約500%、および約75%から約200%大きい範囲の直径を有する根管開口部を作り出すように構成され得る。望ましくは、非線形ファイル126は、非線形ファイル126のシャフトの直径より約100%から約1000%、好ましくは約200%から約500%大きい範囲の直径を有する根管開口部を作り出すように構成され得る。非線形ファイル126は、根管の頂点に向かうオペレータの下方向力、根管のサイズおよび/または形状、ファイル剛性、非線形ファイルオフセットのサイズおよび/または形状、または別のもの、ならびにそれらの組み合わせに応じて、非線形ファイル126のシャフトによって作り出された根管開口部の直径(たとえば幅)より1000%大きい直径(たとえば幅)を有する根管開口部を作り出すように構成され得ることが理解される。1つの特有の例では、図19Bに示すように、開口部壁137Aを有する略楕円形状の根管開口部136Aは、非線形ファイル126の回転から形
成され得る。上記で述べたように、楕円形状の根管開口部の形状は、根管124の形状(たとえば根管壁138)または別のものなどのさまざまなパラメータによって概ね影響され得る。略楕円形状の根管開口部136Aは、(たとえば横断面A−Aに概ね沿った)長手方向直径、および横断方向直径を含むことができる。より具体的には、長手方向直径(たとえば非線形ファル126Cから非線形ファイル126Aまで)は、非線形ファイル126のシャフトの直径より少なくとも約200%(たとえば少なくとも約300%)大きい直径を有することができ、横断方向直径(たとえば、非線形ファイル126Dから非線形ファイル26Bまで)は、非線形ファイル126のシャフトの直径より少なくとも約100%(たとえば少なくとも約200%)大きい直径を有することができる。
非線形ファイルは、(たとえば非線形ファイル126の概ね類似するシャフト長さ、厚さ、およびテーパを有する)従来の線形ファイルによって形成された根管開口部の直径より、少なくとも約10%(たとえば0.1倍)、少なくとも約25%、少なくとも約50%、少なくとも約75%直径が大きい、根管開口部を形成するように構成され得る。さらには、非線形ファイルは、(たとえば非線形ファイル126の概ね類似するシャフト長さ、厚さ、およびテーパを有する)従来の線形ファイルによって形成された根管開口部の直径より、約1000%未満(たとえば10倍)、約750%未満、約500%未満、および約200%未満直径が大きい、根管開口部を形成するように構成され得る。たとえば、非線形ファイルは、(たとえば非線形ファイル126の概ね類似するシャフト長さ、厚さ、およびテーパを有する)従来の線形ファイルによって形成された根管開口部の直径より、約10%から約1000%、約25%から約750%、約50%から約500%、および約75%から約200%の範囲で直径が大きい根管開口部を形成するように構成され得る。図18および19Bの根管124に示すような、根管清掃および/または成形を比較するための特有の例では、本発明の非線形ファイル126は、根管124との表面接触の増大をもたらすように構成されてよく、それにより、根管開口部136が、(たとえば非線形ファイル126の概ね類似するシャフト長さ、厚さ、およびテーパを有する)従来の線形ファイル132によって形成された根管開口部134の直径Pより大きくなり得る直径Dを有して形成され得ることが理解される。
別の実施形態では、非線形ファイルの設計および材料は、本来の根管外形に少なくとも等しい根管形状に適合するように構成され得る。
さらに別の実施形態では、本発明は、少なくとも2つの異なる平面(たとえば三次元(3D)空間)内のファイル軸から延びる非線形ファイル(たとえば歯科用ファイル)、およびそれを形成するための方法を含むことができる。図20は、中央ファイル軸146に沿って全体的に延び、先端部148、近位端部144、およびその間の作用部分を有する細長い非線形シャフト部分142を含むことができる非線形ファイル140(たとえばコルク栓抜き様形状または別の形状)を示している。近位端部144は、ハンドル(図示せず)に固定されてよく、またはハンドピース(たとえば回転式デバイス)との装着のための装着端部147を含むことができる。上記で論じた同一平面(たとえば二次元)の非線形ファイルと同様に、三次元(たとえば3D)非線形ファイル140は、異なるシャフト長さ、幅、および/またはファイル・テーパを有するさまざまな所定の非線形形状に形成され得る。
有利には、シャフト142は、少なくとも2つの異なる平面に沿ってファイル軸146から変位されたシャフト142の少なくとも一部分を有する少なくとも1つのオフセット部分150を含み、それによって略非線形(たとえば3D)ファイル140を形成することができる。オフセット部分150は、頂部152を含むことができ、この頂部152は通常、オフセット部分150に沿った、ファイル軸146に対するシャフト142の最も外側の部分になることができる。ファイル軸146から頂部152(たとえば、頂部15
2の内縁156)までの距離(たとえば横断方向距離)は、頂部変位距離154(たとえば、オフセット部分150の最大変位距離)によって規定され得る。
シャフト142が、ファイル軸146から離れるように(および場合により、ファイル軸146に戻るように)延びて、曲がり部、曲線および/または別のものを有する単一のオフセット部分150を形成することができることが理解される。さらに、シャフト142は、複数回、ファイル軸146から離れるように、またファイル軸146に戻るように延びて、非線形ファイル20、108、110に類似する複数の曲がり部および/または曲線を有する複数のオフセット部分150を形成することができる。オフセット部分(複数可)150は、シャフト142の任意の部分の間を(たとえば、概ね近位端部144と先端部148の間を)延びることができる。望ましくは、シャフト142は、図20に示すような概ね連続的なオフセット部分150Aを含むことができる。この特有の実施形態では、シャフト142の連続的なオフセット部分150Aは、シャフト場所156から先端部148まで延びることができる。シャフト142の連続的なオフセット部分150Aが、ファイル軸146から離れるように変位されたファイル通路に沿って延ばされるとき、シャフト142(たとえばシャフト142の内縁)がファイル軸146から変位される距離を規定する連続的な変位距離158が、与えられ得る。シャフト142のオフセット部分150Aは、(たとえば変位されたファイル通路に沿って)ファイル軸146から(たとえば概ね径方向に変位されるように)連続的に変位され、それによって略らせん様形状を画成することができる。
シャフト142のオフセット部分150が、ファイル軸146から、約0.0mmより大きい、好ましくは約0.05mmより大きい、より好ましくは0.5mmより大きい量で変位され得る(たとえば変位距離158)ことが理解される。さらには、シャフト142のオフセット部分150が、ファイル軸146から、約7mm未満、好ましくは約6mm未満、より好ましくは約5mm未満の量で変位され得ることが理解される。たとえば、シャフト142のオフセット部分150は、ファイル軸146から、0.0mmから約7mm、好ましくは約0.05mmから約6mm、より好ましくは約0.5から約5mmより大きい量で変位され得る。
さらに、シャフト142の(たとえば、近位端部と先端部の間のシャフトの1つまたはそれ以上の長手方向部分に沿って)少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約25%、より好ましくは少なくとも約50%が、ファイル軸146から径方向に連続的に変位され得ることが理解される。さらには、シャフト142の(たとえば、近位端部と先端部の間のシャフトの1つまたはそれ以上の長手方向部分に沿って)約100%未満、好ましくは約95%未満、より好ましくは約90%未満が、ファイル軸146から径方向に連続的に変位され得ることが理解される。たとえば、シャフト142の(たとえば、近位端部と先端部の間のシャフトの1つまたはそれ以上の長手方向部分に沿って)約10%から約100%、好ましくは約25%から約95%、より好ましくは約5%から約90%が、ファイル軸146から径方向に連続的に変位され得る。
図20に示すこの特有の例では、らせん形状の非線形ファイル140は、連続的なオフセット部分150Aを含む。望ましくは、連続的なオフセット部分150Aは、連続的なオフセット部分150Aが先端部148に向かって延びるにつれて増大する変位距離158を含む。含まれる場合、連続的なオフセット部分150Aは、シャフト場所194のところのファイル軸146から延び、シャフト142の残りの部分に沿って先端部148まで変位され続け、それによってその中にファイル軸146に沿って延びる離間された部分159を形成する。
本明細書において論じるような拡張可能なおよび/または折り畳み可能な設計を有する
本発明の別の実施形態では、全体的にフルート付けされたファイルは、非線形ファイルを非線形形状になるように巻き付け(たとえばらせん状にし)、その結果上記で示したように、二次元曲がり部ではなく三次元曲がり部を得ることによって形成される。
本発明は、少なくとも2つの平面の周りを延びる(たとえば三次元空間を有する)非線形形状のファイルを形成するためのフィクスチャを含むことができる。1つの特有の例に示すように、図21〜23は、第1の端部164、第2の端部166、外面168、および従来のファイル(たとえば略線形ファイル)を受けるための所定の非線形ファイル通路を画成するファイル溝170を有する内側部材162を含むことができるフィクスチャ160を提供する。内側部材162は、略円筒形状の部材、または別の形の形状の部材になることができる。内側部材162は、フィクスチャ軸163に沿って全体的に延びる。望ましくは、シャフト142が、内側部材162によって受けられた後、ファイル軸163は、シャフト軸146に沿って延びることができ、または少なくとも、シャフト軸146に対して概ね平行になることができるが、これは必要とはされない。通常、内側部材162は、その中に外面168に沿って窪んだ谷部として形成されたファイル溝170を受け入れることができる厚さ(たとえば幅および/または直径)を有して十分なサイズで設定され得る。ファイル溝170の窪んだ谷部は、側壁172、およびその間を延びる、側壁172の底部分にある基体表面174を含むことができる。望ましくは、(たとえば、ファイル溝170を全体的に含む)内側部材162の厚さ(たとえば直径)は、非線形ファイル140のシャフト142の厚さ(たとえば幅および/または直径)より大きくなることができる。内側部材162の増大した厚さは、内側部材142の溝170内に位置するシャフト142の1つまたはそれ以上の部分を変位させるための1つまたはそれ以上の変位部分を提供しながら、シャフト142を受けるように十分なサイズで設定される溝170の形成を可能にする。
ファイル溝170は、内側部材162の任意の部分に沿って(たとえば、概ね長手方向に)延びることができるが、好ましくは、ファイル溝170は、外面168に沿って内側部材162の第1の端部164から第2の端部166に延びることができ、ただしこれは必要とはされない。より具体的には、図22Aおよび22Bに示すように、ファイル溝170は、さらに、第1の端部164に、従来のファイルを受けるための第1の開口部176を含むことができ、その開口部を貫通して内側部材162の周りを第2の端部166にある第2の開口部178まで延びることができる。ファイル溝170を第1の端部164および第2の端部166の少なくとも1つを貫通して延ばすことは、フィクスチャ160の外側にまたは部分的外側に位置し得るハンドル部分(図示せず)、装着端部147、先端部148、または別のものを収容するために望ましくなり得る。さらに、ファイル溝170が、ファイル溝170のいずれの端部も、第1の端部164および第2の端部166を貫通して延びないように外面168内に全面的に延びることができることが理解される。この場合、溝170は、さらに、ハンドル部分、装着端部または別のものを収容するように十分に間隔があけられた部分を含むことができる。
さらには、ファイル溝170は、さまざまなサイズのファイルを収容するのに十分な任意のサイズまたは長さを概ね有して寸法設定され得る。ファイル溝170の幅および/または高さが、ファイル溝170によって受けられるファイル・シャフトの対応する部分を補完することができることが理解される。望ましくは、ファイル溝の幅および/または高さは、ファイル・シャフトの(たとえばファイルの近位端部の概ね近くの)少なくとも最も幅広部分および/または最も厚い部分に対応し、それにより、従来のファイルがファイル溝170内に位置した後は、ファイルの動きは、限定され、またはほぼ抑えられ得る。カバー部材が、外面168の上方を延びることができるファイルの1つまたはそれ以上の部分を収容するための対応するファイル溝(図示せず)などの対応する空間を有して含まれる場合、ファイル溝170の高さは、ファイルの高さ(たとえば厚さ)未満になり得る
ことが可能である。
ファイル溝170の高さは、ファイル溝170の長さにわたって概ね一定になることができるが、これは必要とはされない。しかし、ファイル溝170の高さが、さまざまなファイル寸法(たとえば、ファイル・テーパ、高さ、厚さおよび/またはファイルの別のもの)を収容するために変わることができる(たとえば、基体174および/または外面168が傾斜する、湾曲する、曲がるおよび/または別の形で変化することができる)ことが理解される。望ましくは、ファイル溝170は、ファイルの動き(たとえば長手方向、横断方向、径方向、または別の方向)が、(たとえば、ファイルが、ファイル溝170の所定のファイル通路内ならびに所望の位置および/または形状に配向された後)、ファイル溝170の1つまたはそれ以上の部分内に限定されまたはほぼ抑えられ得るようにファイル寸法(たとえば幅および/または高さ)を概ね補完する。たとえば、図22Aおよび22Bに示すように、溝170の高さは、第1の端部164から第2の端部166にかけて変わることができ、このとき第1の端部164は、(概ねより小さいファイル幅を有する非線形ファイル140の先端部148を収容するための)より小さいファイル溝高さを有する第2の端部166より大きい、(概ねより大きいファイル幅を有する非線形ファイル140の近位端部144を収容するための)ファイル溝高さを有する。ファイル溝170の高さが、変位距離158または頂部変位距離に概ね反比例し得ることが企図される。したがって、近位端部144近くのシャフト142の連続的なオフセット設定部分150は、より大きい変位距離を有する先端部148近くのシャフト142の連続的なオフセット部分150に比べてより小さい変位距離を有することができる。望ましくは、ファイル溝170の高さは、従来のファイルのファイル・テーパを収容するために第1の端部164から第2の端部166にかけて全体的に低減し、それにより、ファイルの上部分(たとえば、溝側壁172の上部分の間を全体的に延びるファイルの上部)は、内側部材162の上面168と概ね同一平面になることができるが、これは必要とはされない。しかし、ファイルの高さが、ファイル溝170の上部の上方または下方に延びることができることが理解される。
内側部材162はまた、所定の非線形ファイル通路および溝170を画成する、1つまたはそれ以上の変位部分180、1つまたはそれ以上の案内部分182、またはその両方の組み合わせを含むこともできる。上記で論じたように、変位部分180は通常、シャフト142をファイル軸146から離れるように、またはファイル軸146に向かって変位させるように構成され、一方で案内部分182は通常、シャフト142および/または近位端部144をファイル軸146に概ね沿って維持するように構成され得る。
上記で論じたように、ファイル溝170は、これが、円筒形状の内側部材162の周りを巻き付くようにして(たとえばらせんに)延びることができるように、外面168に沿って窪んだ谷部として形成され得る。溝170は、内側部材162の周りに部分的に巻き付けられてよく、または内側部材162の周りに1回またはそれ以上巻き付けられてよい。図21〜22Bに示すように、ファイル溝170は、1つの完全ならせんに沿って(たとえば内側部材162の第1の端部164から中間部分184まで)延びることができ、部分的ならせんに沿って(たとえば中間部分184から第2の端部166まで)内側部材162の周りを延び続けることができる。内側部材162はまた、フィクスチャ変位距離186を含むこともでき、フィクスチャ変位距離186は、ファイル溝170の基体174とフィクスチャ軸163(および/または共線的である場合はファイル軸146)の間の距離によって規定され得る。変位距離158と同様に、フィクスチャ変位距離186は、ファイル軸146から変位され得るシャフト142の1つまたはそれ以上の部分を規定する。より具体的には、図21〜22Bに示すような1つの特有の非限定的な例では、内側部材162は、第1の端部164の近位の内側部材162の第1の部分190から内側部分162の第2の端部166まで全体的に延びる連続的な(たとえば可変の)フィクス
チャ変位距離186を含むことができる。連続的なフィクスチャ変位距離186を含む内側部材162の結果、ファイル軸146に概ね沿って長手方向に延びる開口部192を有する非線形ファイル140を得ることができる。結果として生じた開口部192が、シャフト場所194からシャフト142の端部(たとえば先端部148)まで全体的に延びることが理解される。しかし、本発明は、単一および/または連続的なオフセット部分150に限定されなくてよく、複数のオフセット部分150を含むことができ、それにより、シャフト142は、本明細書において論じるように、1回またはそれ以上、ファイル軸146から変位され、次いでファイル軸146に戻され得る。望ましくは、変位部分180、案内部分182は、溝170、およびその中の、従来のファイルの一部分を受け、これを所定の非線形形状(たとえば、略らせん形状、コルク栓抜き形状、または別の形状などの1つまたはそれ以上の曲線を有する形状)に配向するための決定されたファイル通路を画成するように位置することができる。
フィクスチャ160は、さらに、内側部材162と嵌合するように構成されたカバー部材200を含むことができる。カバー部材200は、内面202、外面204を含むことができ、その各々は、第1の端部206と第2の端部208の間を全体的に延びる。通常、カバー部材200は、内側部材162と嵌合し、それによってファイル溝170を少なくとも部分的に封入するように構成され得る。望ましくは、カバー部材200の内面102は、ファイル溝170の一方または両方の端部に(たとえば、内側部材162の第1の端部164および/または第2の端部166に)、シャフト142が通り抜けることを可能にする開口部および/または貫通穴を提供しながら、ファイル溝170をほぼまたは完全に封入する。それに加えて、内面202が、内側部材162の外面168と嵌合する(たとえば対応または補完する)ように構成されることが理解される。図21および23に示すように、カバー部材200は、内面202によって画成された略円筒状の貫通穴210を含むことができる。円筒状の貫通穴210は、図21に示すように、内側部材162およびそれを貫通して延びるシャフト142を受けるように十分に間隔があけられ得る。通常、内側部材162の外面168とカバー部材200の内面204との間の間隔は、シャフト142の少なくとも一部分をファイル溝170内に実質的に維持するように最小限に抑えることができ、それにより、シャフト142は、所定の非線形ファイル通路に沿って概ね維持され得る。より具体的には、内側部材162の外面168とカバー部材200の内面204との間の間隔は、ファイル溝170内のシャフト142の(たとえば径方向の)動きを低減するまたは実質的に防止するように最小限に抑えられ得る。カバー部材200の外部形状は、円筒形状になることもできるが、カバー部材200の任意の形状および/またはサイズが企図される。
内側部材162およびカバー部材200の嵌合は、当技術分野で知られている任意の装着手段によって達成され得る。装着手段は、摩擦嵌合または任意の他の装着手段によるものになり得る。装着手段は、シャフト142をファイル溝170内に概ね維持するようにカバー部材200を内側部材162に着脱式に固定することができる任意の知られている構造になり得る。場合により、これはまた、シャフト142のその中での動きを制限またはほぼ解消しながら達成され得る。その後、フィクスチャ160の非線形ファイル通路に沿って配向されるようにファイル溝170内に位置するファイル(たとえばシャフト142)は、従来のファイルを形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイル(たとえば三次元らせん形状のファイル140または別のもの)を形成するために以下で論じるような熱処理プロセスにかけられ得る。
図21に示すような非線形ファイル140を形成する1つの特有の例では、方法は、らせんフルート付けされたファイル(たとえばニッケル・チタン・ファイル)を内側部材(たとえばらせんピン)に巻き付けることを含むことができる。カバー部材(たとえばチューブ・カバー)をフルート付けされたファイルを備える内側部材の上方に置き、それによ
り、フルート付けされたファイルを備える内側部材は、カバー部材の開口部を通って挿入され、それによってフルート付けされたファイルをらせん形状の形に維持することができる。場合により、カバー部材は、フルート付けされたファイルをフィクスチャ(たとえばファイル溝)内に挿入する前に内側部材の上方に置かれてよい。フルート付けされたファイルを含むフィクスチャ組立体を加熱装置(たとえばオーブン)に入れて加熱し、それにより、フルート付けされたファイルは、内側部材の周りでらせん形状の形になるように形状固定され得る。
上記で論じたように、形状固定された歯科用器具を生み出すプロセスは、従来のファイル(たとえばフルート付けされたNiTi線形ファイル)を曲げフィクスチャ内に置き、それによって従来のファイルを所定の形状(たとえば非線形形状)になるように配向することと、次いで、曲げフィクスチャを(以下で論じる)形状固定熱処理を行って従来のファイルを形状固定し、それによって所定の形状に対応する形状固定された非線形ファイルを形成することとを含むことができる。曲がり部(たとえばオフセット部分)の数および/または曲がり部の場所は、本明細書において説明するものに加えた複数の形状から選択され得る。ファイルを形状固定するフィクスチャ設計および/またはプロセスは、本明細書において開示するタイプおよび設計の非線形ファイルおよび/または大量生産の非線形ファイル、または別のものを形成するためにさまざまな形状から生み出され得る。より具体的には、内側部材の設計は、複数の形状になるように変えられて、より大きいまたはより小さい直径、(ファイル・テーパとは異なる)全体テーパの角度、より多いまたはより少ないらせん、または別の形を有するらせんまたは別の形を形成することができる。
通常、形状固定された非線形ファイルを形成するための方法は、1)ファイル軸を有する従来のファイル(たとえば線形ファイル)を提供することと;2)所定の非線形ファイル通路(たとえば2D、3D、または別のもの)を有するフィクスチャを提供することと;3)(たとえば二次元非線形ファイルを形成するために)従来のファイルの第1の部分(たとえばファイルのシャフト)が、第1の平面内でファイル軸から変位され得るように従来のファイルをフィクスチャ内に挿入することと;4)場合により、(たとえば三次元非線形ファイルを形成するために)従来の第2の部分を第1の平面とは異なる第2の平面内でファイル軸から変位させることと;5)非線形ファイルを熱処理し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成することとを含むことができる。
形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、少なくとも約300℃、好ましくは少なくとも約350℃、より好ましくは少なくとも約450°の温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができることが理解される。さらには、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約600℃未満、好ましくは約550℃未満、最も好ましくは500℃未満の温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができることが理解される。たとえば、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約300℃から約650℃、好ましくは約350℃から約600℃、より好ましくは約450℃から約550℃の温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができる。
形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、超弾性ファイルを形状固定し、それによって形状固定された非線形ファイルを形成するために、少なくとも約1分、好ましくは少なくとも約3分、より好ましくは少なくとも約5分の期間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができる。さらには、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約45分未満、好ましくは約30分未満、より好ましくは約20分未満の期間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができることが理解される。たとえば、形状固定された非線形ファイルを形成するための熱処理プロセスは、約1分から約45分、好ましくは約3分から約30分、より好ま
しくは約5分から約20分の期間、ある温度に超弾性ファイルを加熱することを含むことができる。
熱処理プロセスのための形状固定パラメータは、材料(たとえばニッケル・チタンまたは別のもの)を約1分から約45分の期間(たとえば約1分から約30分)または別の期間、約300℃から約600℃(たとえば約400℃から約550℃)の温度または別の温度に加熱することを含むことができる。ファイルを形状固定するための本発明の好ましい実施形態では、加熱装置(たとえばオーブン)内の通常の形状固定温度および時間は、約500℃(+/−50℃)で10分間(+/−5分)になることができ、これによってファイルは、異なる恒久的形状(たとえば非線形形状)になることが可能になる。
形状固定熱処理の後、非線形ファイルは、冷却され得る。冷却工程は、加熱装置の温度を徐々に低下させる、焼き入れする、および/または非線形ファイルを直接的にまたはフィクスチャ内に入れたまま空気冷却することを含むことができる。好ましくは、形状固定熱処理が加熱装置内で完了した後、フィクスチャは、加熱装置から取り外され、空気冷却され得る。その後、フィクスチャが冷却された後、ファイルは、フィクスチャから取り外され、それによって新しい非線形外形に恒久的に形状固定され得る形状固定された非線形ファイルを形成することができる。
本明細書において企図する形状固定された歯内療法用ファイル(たとえば回転式ファイル)は、ファイル・シャフトの長さに沿って1つまたはそれ以上の曲がり部を含んで、根管の処置中、清掃され成形されているときの根管との最大の表面接触を確実にすることができる。歯構造内の根管は、均一の断面ではないことが良く知られている。ほとんどの根管は、不定形の外形であり、楕円、リボン、細長、狭小などを含むさまざまな断面外形を有することができる。従来のファイル(たとえば線形ファイル)では、ファイルの断面は、略円形の外形であり、したがって通常、根管のすべての壁が清掃され成形されることを確実にするために根管の象牙質をより多く除去し、または、従来のファイルが根管を清掃することを可能にするにはファイルが小さすぎるため、または根管の外形が大きすぎるために、根管の象牙質をより少なく除去する。形状固定された非線形ファイルを有することにより、ファイルは、「拡張」し、それによって清掃されている根管の壁との表面接触を最大にする(たとえば回転中、非線形ファイルの全周囲を増大させる)ように、または根管壁が成形されたファイルの曲線より狭い場合、「折り畳まれ」、それによって表面接触を低減する(たとえば、回転中、非線形ファイルの全周囲を低減する)ように構成され得る。回転、往復運動、縦方向振動、または別の動きおよびそれらの組み合わせ中の非線形ファイルの全周囲は、根管内のファイルの特有の深さに対して非線形ファイルによってその回転中に形成された開口部の外周周りの距離として規定され得る。非線形ファイルの拡張および/または折り畳みは、根管壁138の外形(たとえば象牙質/歯髄境界部)が、根管のさまざまな深さ(たとえば長手方向)に沿って径方向に変化することに応答して起こり得ることが理解される。たとえば、図19A〜19Bに示すように、開口壁137Aを有する根管開口部136Aは、断面A−Aによって表された深さにおいて、非線形ファイル126の回転、往復運動、縦方向振動、または別の動きおよびそれらの組み合わせ中に形成され得る。開口部壁137Aの周りの距離は、断面A−Aにおける非線形ファイルの深さに対する根管開口部136Aの全周囲を規定する。より具体的には、根管開口部136は、回転、往復運動、縦方向振動、または別の動きおよびそれらの組み合わせ中に非線形ファイルによって作り出された穴/開口部を画成し、開口壁137は、その物質(たとえば、象牙質、歯髄、または別の材料)/穴境界部を画成する。
通常、非線形ファイルの拡張中、少なくとも1つのオフセット部分(たとえば曲線部分)の高度(たとえば変位距離)は増大し(たとえば、変位距離を増大させ)、それによって非線形ファイルの回転中に形成された全周囲を全体的に増大させることができる。非線
形ファイルの回転中に全周囲を増大させることにより、根管との表面接触は増大することができ、それにより、より大きい根管開口部が形成され得ることが理解される。通常、非線形ファイルの折り畳み中、少なくとも1つの曲線部分の高度は、低減し(たとえば変位距離を低減させ)、それによって非線形ファイルの回転中に形成された全周囲を全体的に低減させることができる。非線形ファイルの回転中に形成された全周囲を低減させることにより、根管との表面接触を低減させることができ、それにより、より小さい根管開口部が形成され得ることが理解される。望ましくは、非線形ファイルの1つまたはそれ以上の部分は拡張することができ、一方で1つまたはそれ以上の他の部分は折り畳まれ、それによって非線形ファイルの根管との表面接触を最適にし、それにより、除去される根管物質の量が、概ね類似する線形ファイルに比べて増大され得る。したがって、形状固定された非線形ファイルは、必要に応じて根管内で拡張しおよび/または折り畳まれて、根管壁の外形に対する根管清掃および/または成形を最適化することができる。
ファイル剛性などの要因は、根管の清掃および/または成形に影響を及ぼし得る。形状固定された非線形ファイルの剛性の量は、非線形ファイルが根管の比較的大きい部分を成形しているおよび/または清掃しているときは拡張すること、ならびに/または非線形ファイルが根管の比較的小さい部分を成形および/または清掃しているときは折り畳まれることが可能にされ得ることを多変数によって保証するように最適化され得る。1つの実施形態では、曲がり部(たとえばオフセット部分)の剛性は、ファイルの断面設計によって制御され得る。従来の線形回転式ファイルでは、シャフトの直径が、特定の先端部直径を有する先端部を、ファイル・シャフト(または少なくともその一部分)の長さに沿って(特定の先端部直径を有する)ファイル先端部から全体的に増大させるファイル・テーパを有するシャフトが利用可能になり得る。ファイル・テーパは、ファイル・シャフトの長さに沿った直径の増大率によって概ね規定され得る。たとえば、4%テーパを有するファイルは通常、ファイルの先端部から、シャフト部分の長さにおいて約1.0mmごとに約0.04mmの直径の増大を有する。1つまたはそれ以上のオフセット部分において拡張するおよび/または折り畳まれるように構成され得る形状固定された非線形ファイルでは、根管壁との表面接触は、類似のテーパを有する類似の従来のファイル(たとえば線形ファイル)に比べて全体的に増大され得る。したがって、回転または別の動きの間に非線形ファイルによって形成された管開口部の全周囲を増大させる能力により、ファイル・テーパは、形状固定された非線形ファイルにおいて低減され(たとえばシャフト剛性を低減し)、それによって非線形ファイルの繰り返し疲労抵抗および柔軟性を低減することができる。通常、従来の線形ファイルを用いて管開口部の類似の全周囲を達成するために、ファイル・テーパは、大きく増大され(たとえばシャフト剛性を増大させ)、それによって非線形ファイルの繰り返し疲労抵抗および柔軟性を増大させる。したがって、従来の線形ファイルが、全周囲を有する管開口部を形成するためにファイル・テーパの増大した角度を有することに対して、形状固定された非線形ファイルは、同じ全周囲を有する管開口部を形成するためにより小さい角度のファイル・テーパを含むことができる。
非線形ファイルの剛性は、断面における質量を増大させて(たとえばより大きいテーパまたはより厚いシャフト)非線形ファイルの剛性をより大きくする、または断面における質量を減少させて(たとえばより小さいテーパまたはより薄いシャフト)を非線形ファイルの剛性をより小さくすることによって最適化され得る。断面における質量を増大させることにより、ファイル・シャフトのオフセット部分の拡張または折り畳みを低減するまたは実質的に制限することができ、一方で断面における質量を低減することは、ファイル・シャフトのオフセット部分の拡張または折り畳みを増大させることができる。場合により、または断面の質量を調整することに加えて、非線形ファイルの剛性は、オフセット部分の数を増大させる(たとえば剛性を増大させる)ことによって、またはオフセット部分の数を減少させる(たとえば剛性を低減する)ことによって最適化され得る。さらに、非線形ファイルの剛性は、非線形ファイルの長手方向軸に対するオフセット部分の偏向(たと
えばファイルの長手方向軸から偏向の頂部までの距離)を増大させて剛性を増大させることによって、または、非線形ファイルの長手方向ファイル軸に対するオフセット部分の偏向量(たとえば、非線形ファイルの概ね長手方向のファイル軸からシャフトのオフセット部分の頂部および/または内縁までの距離)を減少させて剛性を低減させることによって最適化され得る。
二次熱処理は、ファイルの材料特性を最適化することによって曲がり部の剛性をさらに制御するために利用され得る。これは、形状固定されたファイルを特定のパラメータにおいて熱処理してファイルの剛性を調整する(たとえばファイルの剛性をより大きくする、または剛性をより小さくする)ことによって達成され得る。たとえば、1つの実施形態では、非超弾性の形状固定された非線形ファイルは、非超弾性ファイルを形成するための、本明細書において説明する熱処理方法を用いて、形状固定された非線形ファイルをさらに熱処理することによって形成され得るが、これは必要とはされない。非超弾性ファイルを形成するための熱処理プロセスは通常、形状固定熱処理プロセスの後で利用される場合、超弾性ファイルを約20分から約120分(たとえば約35分から約80分、好ましくは約40分から約70分)の期間、約300℃から約600℃(たとえば約400℃から約500℃)の温度に加熱し、それによってオーステナイト最終温度を20℃を上回る(たとえば約25℃を上回る、好ましくは30℃を上回る、約20℃から約60℃の間、約20℃から約40℃の間、好ましくは約30℃から約40℃の間、より好ましくは約35℃から約40℃の間)まで上昇させることを含むことが理解される。
剛性を制御する別の方法は、三元要素Fe、Cu、Crなどをニッケル・チタンに加えることによるニッケル・チタンの化学組成、またはニッケル、チタン、もしくは三元要素の割合を変化させる、または本明細書に論じるような別のものによるものである。
超弾性熱処理および/または非線形熱処理の加熱する工程が、器具を本明細書で説明する温度に加熱するのに十分な、任意の知られている加熱手段(電気加熱プロセス、放射もしくは誘導加熱、または蒸気、油、もしくは別のものなどの加熱された流体が供給され得るもの、および任意のそれらの組み合わせ)によって達成され得ることが理解される。1つの好ましい実施形態では、加熱する工程は、本明細書に論じるように制御された雰囲気下で器具を炉内で加熱することを含むことができる。
別の実施形態では、加熱する工程は、器具(たとえば器具の1つまたはそれ以上の部分)を、場合により、本明細書で論じるようなフィクスチャ内に(所望の形状プロファイルを変更するまたは維持する目的で)挿入したまま加熱する(たとえば選択的に加熱する)ことを含むことができる。温度制御は通常、そのようなプロセスにおいては、所望の治金的状態に達するまたは維持する、および/または窒化などの熱処理工程を実施するために非常に重要である。熱を発生させるために電流が器具内に流される抵抗加熱は、これが非常にすばやく非常に制御可能になり得るため、それにより、精密な温度が達成され、および/または加熱される器具の領域において選択され得る。
抵抗加熱を利用するときの加熱する工程はまた、一連の形成および処理プロセス中、器具を液体またはガス状流体に接触させることを含むこともできる。この流体は、器具の温度を制御するために使用される焼き入れ流体を含むことができ、またはこれは、器具の金属に化学的に反応し得る種などの処理流体を含むことができ;そのような処理流体は、窒化流体、または別のものを含むことができる。別の形では、この流体は、器具の金属と化学的に非反応になり得る種などの処理流体を含むことができる。
電気抵抗加熱は、直流または交流が器具に直接かけられ、それによってその器具の加熱を引き起こすプロセスを意味すると理解され得る。通常、電流は、器具を加熱するために
その器具および/または含まれる場合、フィクスチャに直接かけられ得る。1つの実施形態では、加熱された器具または器具の一部分は熱にさらされて、本明細書において説明するような非線形配向でフィクスチャ内に位置したまま器具の形状を維持することができる(たとえば形状固定熱処理)。他の場合、加熱することは、器具の治金的状態を変化させる。より具体的には、電気抵抗加熱は、本明細書において論じるように、器具の1つまたはそれ以上の部分に対する選択的加熱を可能にして、または器具全体の加熱をもたらして、器具またはその一部分の治金的状態を変化させることができる(たとえば非超弾性熱処理)。器具の1つまたはそれ以上の部分が選択的に加熱されてよく、それにより、器具の1つまたはそれ以上の部分は、非超弾性部分を形成するための増大したAを含み、一方で器具の1つまたはそれ以上の異なる部分は、異なるAf(たとえば非超弾性または超弾性部分)を含むことができることが理解される。さらに、器具の1つまたはそれ以上の部分は選択的に加熱されてよく、それにより、器具の1つまたはそれ以上の部分は、非超弾性部分を形成するための増大したAを含み、一方で器具の1つまたはそれ以上の異なる部分は、超弾性部分を形成するためのより低いAを含むことができることが理解される。加熱の程度は、電流の流れを制御することによって極めて精密に制御され得る。その後、電流は止められ、器具は冷却され得る。冷却のプロファイルは、焼き入れ剤を使用することによって制御され得る。
抵抗加熱を用いて器具を加熱する際、器具または一部分との間の導電接合を形成する、離間された電極接点の対が、電源(たとえば発電機、バッテリまたは別のもの)と電気連通していることが理解される。接点が器具の周りに位置すると、電流は、離間された接点の間を流れ、それによって特有の熱処理を行うのに十分な熱を与える。上記で論じたように、一部の場合、器具の特定の部分だけが熱処理サイクルにかけられる場合、接点は、電流を器具のその部分だけに送り届けるように配設され得る。したがって、そのような実施形態のすべては、本発明の範囲内である。また、一部の場合、器具の特定の部分は、器具の残りの部分に施された熱処理工程とは別個の特有の熱処理工程にかけられ得る。たとえば、器具全体が、第1の治金学的遷移をその中に誘発するように熱処理され(たとえば非超弾性熱処理)、器具の選択された部分が、次いで、その器具の選択された部分が、これらの選択された部分を特有の外形(たとえば非線形ファイル熱処理)および/または第2の治金学的状態に変換するように再処理され得る。たとえば、器具は、低硬度の選択された領域を中に有する高硬度部材を生み出すためにそのように加工されてよい。
さらに、複数の構成要素もしくは工程の機能もしくは構造が、単一の構成要素もしくは工程になるように組み合わされてよく、または1つの工程もしくは構成要素の機能もしくは構造が、複数の工程もしくは構成要素に分割されてよいことがさらに理解されるであろう。本発明は、これらの組み合わせのすべてを企図する。別途述べられない限り、本明細書において表したさまざまな構造の寸法および外形は、本発明を制限するよう意図されるものではなく、他の寸法または外形が可能である。加えて、本発明の特性は、図示する実施形態の1つの文脈のみで説明されたが、そのような特性が、任意の所与の用途のために、他の実施形態の1つまたはそれ以上の他の特性と組み合わせられてよい。また、本明細書における独自の構造の製作およびその作動もまた、本発明による方法を構成することが上記から理解されるであろう。本発明はまた、本明細書における方法の実施の結果得られた中間生成物および最終生成物も包含する。「備える」または「含む」の使用はまた、引用された特性「から本質的になる」、または「からなる」実施形態も企図する。
本明細書において提示する説明および例示は、本発明、その原理、およびその実施用途を当業者に知らせるよう意図されるものである。当業者は、本発明を個々の使用の要求事項に最適に適合させるように、数多くの形態で適合させ適用することができる。したがって、記載したような本発明の特有の実施形態は、本発明を包括または限定するものとして意図されない。したがって、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決定されるのではな
く、その代わりに、付属の特許請求の範囲と共に、そのような特許請求の範囲が権利を与える等価物の全範囲を参照して決定されなければならない。特許出願および特許公報を含むすべての記事および参照文献の開示は、あらゆる目的のために参照によって組み入れる。

Claims (25)

  1. 形状固定された超弾性非線形ファイルを製造するための方法であって:
    シャフトおよびファイル軸を有する超弾性ファイルを提供する工程と;
    1つまたはそれ以上の変位部材によって画成され、シャフトを受けるように構成されたファイル溝を含むフィクスチャを提供する工程と;
    シャフトの第1の部分を含むシャフトの少なくとも一部分をファイル溝に沿ってフィクスチャ内に挿入する工程と;
    シャフトの第1の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第1のオフセット部分を形成するようにシャフトの第1の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第1の変位部材に接触させる工程と;
    オーステナイト最終温度を変化させながらシャフトの部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、1から20分の期間、300℃から600℃の温度に、シャフトの部分をフィクスチャ内に挿入したまま加熱する工程であって、ここで形状固定された非超弾性非線形ファイルの変化したオーテスナイト最終温度は20℃から40℃である、前記工程と;
    を含む、上記方法。
  2. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために20分から120分の期間、300℃から600℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項1に記載の方法。
  3. 加熱する工程において、シャフトの部分は、シャフトの部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために1分から45分の期間、450℃から550℃の温度に加熱される、請求項1または2に記載の方法。
  4. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オ
    ーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために、40分から70分の期間、400℃から500℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. シャフトの第2の部分が、ファイル軸から変位され、それによってシャフトの第2のオフセット部分を形成するようにシャフトの第2の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第2の変位部材に接触させる工程をさらに含み、ここでシャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸は、第1の平面を画成し、第2のオフセット部分およびファイル軸は、第1の平面とは異なる第2の平面を画成する、請求項1に記載の方法。
  6. 加熱する工程において、シャフトの部分は、シャフトの部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために1分から45分の期間、450℃から550℃の温度に加熱される、請求項5に記載の方法。
  7. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために、30分から120分の期間、300℃から600℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項5または6に記載の方法。
  8. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために、40分から70分の期間、400℃から500℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 1つまたはそれ以上の変位部材は、第2の変位部材をさらに含み、ファイル溝は、シャフトのガイド部分をその間に受けるための案内部材の対によってさらに画成され、案内部材の対は、第1の変位部材がシャフトの第1の部分をファイル軸から離れるように変位させ、第2の変位部材がシャフトの一部分をファイル軸に向かって変位させる間、シャフトのガイド部分をファイル軸から変位させないように維持するように構成される、請求項5〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 第1の変位部材、第2の変位部材、およびファイル溝を画成する案内部材の対は、略C字形状のプロファイルになるようにシャフトの部分を配向する所定の湾曲した非線形ファイル通路を形成する、請求項5〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 1つまたはそれ以上の変位部材は、第2の変位部材および第3の変位部材をさらに含み、ファイル溝は、シャフトのガイド部分をその間に受けるための案内部材の対によってさらに画成され、案内部材の対は、第1の変位部材がシャフトの第1の部分をファイル軸から離れるように変位させ、第2の変位部材がシャフトの第2の部分を第1の変位部材から離れるように、そして戻ってファイル軸を貫通するように変位させ、第3の変位部材がシャフトの第3の部分を第2の変位部材から、ファイル軸に向かって変位させる間、シャフトのガイド部分をファイル軸から変位させないように維持するように構成される、請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 第1の変位部材、第2の変位部材、第3の変位部材、およびファイル溝を画成する案内部材の対は、略S字形状のプロファイルになるようにシャフトの部分を配向する少なくとも2つの弓状部分を有する所定の湾曲した非線形ファイル通路を形成する、請求項11に記載の方法。
  13. ファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路を画成し、1つまたはそれ以上の変位部材の少なくとも1つは、ファイル軸に対して可動し、それにより、ファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路または第1の所定の非線形ファイル通路とは異なる第2の所定の非線形ファイル通路を画定するように構成された可変のファイル溝である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 1つまたはそれ以上の変位部材は、ファイル軸に対して独立的にまたは同時に可動する少なくとも2つの変位部材を含み、それにより、ファイル溝は、第1の所定の非線形ファイル通路、または第1の所定の非線形ファイル通路とは異なる第2の所定の非線形ファイル通路を画成するように構成された可変のファイル溝である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 形状固定された超弾性非線形ファイルを製造するための方法であって:
    シャフトおよびファイル軸を有する超弾性線形ファイルを提供する工程と;
    1つまたはそれ以上の変位部材によって画成され、シャフトを受けるように構成され、かつらせん様に所定の非線形ファイル通路に沿って少なくともその一部分が延びる、ファイル溝を少なくとも一方が有する内側部材およびカバー部材を含むフィクスチャを提供する工程と;
    シャフトの第1の部分を含むシャフトの少なくとも一部分をファイル溝に沿ってフィクスチャ内に挿入する工程と;
    シャフトの第1の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第1のオフセット部分を形成し、シャフトの第1のオフセット部分およびファイル軸が第1の平面を画成するようにシャフトの第1の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第1の変位部材に接触させる工程と;
    シャフトの第2の部分がファイル軸から変位され、それによってシャフトの第2のオフセット部分を形成し、シャフトの第2のオフセット部分が第1の平面とは異なる第2の平面を画成するようにシャフトの部分の第2の部分を1つまたはそれ以上の変位部材の第2の変位部材に接触させる工程と;
    オーステナイト最終温度を変化させながらシャフトの部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、5から20分の期間、300℃から600℃の温度に、シャフトの部分を加熱する工程であって、ここで形状固定された非超弾性非線形ファイルの変化したオーテスナイト最終温度は20℃から40℃である、前記工程と;
    を含む、上記方法。
  16. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために30分から120分の期間、300℃から600℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項15に記載の方法。
  17. 加熱する工程において、シャフトの部分は、シャフトの部分を形状固定し、それによって形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するために、5分から45分の期間、450℃から550℃の温度に加熱される、請求項15または16に記載の方法。
  18. 形状固定された非超弾性非線形ファイルを形成するためにシャフトの部分を冷却し、オーステナイト最終温度を変化させ、それによって形状固定された超弾性非線形ファイルを形成するために40分から70分の期間、400℃から500℃の温度に、冷却された形状固定された非線形ファイルの少なくとも一部分を加熱する工程をさらに含み、ここで形状固定された超弾性非線形ファイルの変化したオーステナイト最終温度は、20℃から40℃である、請求項15〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. ファイル溝は、内側部材、カバー部材、または内側部材およびカバー部材両方の一部分に沿ってらせん様に延びる、請求項15〜18のいずれか1項に記載の方法。
  20. カバー部材は、らせん様に延びるファイル溝の部分を少なくとも部分的に覆い、それにより、シャフトの部分をフィクスチャ内に挿入するとき、シャフトの部分はファイル溝内に維持される、請求項15〜19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 内側部材は、ファイル軸と略共線であるフィクスチャ軸を含み、それにより、らせん様に延びるファイル溝の部分が、フィクスチャ軸から連続的に変位され、それによってその中に延びるシャフトの対応する部分をファイル軸から連続的に変位させる、請求項15〜20のいずれか1項に記載の方法。
  22. シャフトは、シャフト長さを有し、シャフト長さの少なくとも50%は、ファイル軸から径方向に連続的に変位される、請求項15〜21のいずれか1項に記載の方法。
  23. 形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの二元合金である、請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
  24. 形状記憶合金は、ニッケル−チタンベースの三元合金である、請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
  25. 化学式Ni−Ti−Xのニッケル−チタンベースの三元合金であり、式中、XはCo、Cr、Fe、またはNbである、請求項24に記載の方法。
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