JPH04231951A - 歯科矯正用弧線及び歯を動かすための方法 - Google Patents
歯科矯正用弧線及び歯を動かすための方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
弧線及び歯の歯科矯正用移動システムに関する。
ステムは、典型的には、予定する方向に歯を移動するた
めに歯に取り付けられた歯科矯正用ブラケット上に負荷
を付与するための形状に変形され、そして曲げられる金
属線の使用から構成されて来た。これらの金属歯科矯正
用弧線は一般的に、ステンレス鋼、Co−Cr又は基材
のアロイから形成されている。そのような従来技術の歯
科矯正用弧線に関する2種の重大な欠点は、それらが比
較的低い形状回復力を有し、そして弧線により適用され
る力が、歯が移動するにつれて実質的に変化し、従って
歯科矯正医による時々の調整又は交換を要することであ
る。そのような弧線の欠点を克服するためには、歯科矯
正用弧線のための形状記憶超弾性アロイの使用が従来技
術において提案されて来た。これらの形状記憶超弾性ア
ロイ性歯科矯正用弧線の利点は、それらが歯の動きの間
、実質的に一定した負荷を適用し、従って歯科矯正工程
の効力を改良することである。典型的には、これらの超
弾性アロイは、Ni−Tiアロイから製造される。その
ような歯科矯正用弧線の例は、アメリカ特許第4,03
7,324号及び第4,490,112号に開示される
。そのような従来技術タイプのNi−Tiアロイに関す
る制限は、歯科矯正用ブラケットにその歯科矯正用弧線
により適用される力の大きさが比較的低く、従ってより
長い処理時間を要することである。そのような弧線に関
する追加の問題は、歯科矯正用ブラケットと弧線とをか
み合うために必要な初期の力がひじょうに高く、従って
歯科矯正医がブラケットに弧線を適用することを困難に
することである。さらに従来技術の歯科矯正用超弾性弧
線に関する追加の問題は、実質的に一定した負荷が比較
的短時間、及び比較的低レベルの力で効果的であること
である。
ることによって、従来技術の記憶弧線の欠点が最少にさ
れ又は排除され得ることを発見した。
械的特徴を付与するように配合されたニッケル、チタン
及び銅アロイから製造された歯科矯正用弧線が提供され
る。
された最大負荷力及び最少無負荷力を提供する歯科矯正
用弧線を用いて歯を移動する方法が提供される。
、予定された負荷応力及び予定された最少無負荷応力を
提供する歯科矯正用弧線システムが提供される。
矯正用ブラケット12の使用を通して患者の歯に締結さ
れる歯科矯正用弧線10の略図が例示されている。たと
えば、限定されないが、ブラケット12は個々の歯に直
接結合され又は歯上に固定される金属バンドに溶着され
得る。歯科矯正用弧線は、不正咬合歯14を予定方向に
(たとえば矢印16により示されるように)動かすよう
に構成され、それによって歯科矯正用弧線10はその形
成された元の形状に戻るように試みる。不正咬合歯14
のブラケット12への歯科矯正用弧線の適用においては
、ある大きさの力(負荷力)が、その歯科矯正用弧線1
0が、示されるように歯科矯正用ブラケット12に正し
くかみ合うようにその弧線10を曲げるために必要とさ
れる。その歯科矯正用弧線が歯科矯正用ブラケット12
に確実に結合された後、その歯科矯正用弧線の無負荷力
が所望する方向への歯の移動を引き起こす。
れたニッケル−チタンアロイを有する歯科矯正用弧線に
ついての応力−歪曲線の典型的なグラフが示されており
、ここで、 δL =負荷応力 δu =無負荷応力 Δδ=応力ヒステリシス εs =超弾性歪
である。 δL , δu , Δδ及びεs についての値は、
下記式(関係A):
された。
1】
れる量により変えられた。カラム1は、チタン50%及
びニッケル50%(原子%)を含んで成るニッケル−チ
タンアロイ組成物を示す。カラム2は、チタン49.7
%及びニッケル50.3%(原子%)を有するアロイ組
成物を示す。カラム3は、チタン49.5%及びニッケ
ル50.5%を含んで成るアロイ組成物のための値を示
す。カラム4は、チタン49.3%及びニッケル50.
7%(原子%)を有するアロイ組成物を示す。カラム5
は、チタン51%及びニッケル49%(原子%)を含ん
で成るアロイ組成物を示す。約400Mpaの高い負荷
応力δL は、ブラケット12に正しく弧線を結合する
ためにその弧線を曲げるための実質的な大きさの力を必
要とするが、表1のカラム1に示されるように、歯の移
動のためにブラケットに約75Mpaの比較的低い無負
荷応力を提供する。
量が減じられ、そしてニッケルの量が上昇するにつれて
、実質的に一定の無負荷力が歯に適用され得る距離(ε
s により示される)は、カラム5のアロイが実質的に
一定の力をもはや提供しないように減じられ従って形状
回復アロイの値を最少にし又は排除する。
式(関係B):
された歯科矯正用弧線10の応力−歪値を示す。
さない事において表1のカラム1と同一である。表2の
カラム1は、銅1%、チタン50%及びニッケル49%
(原子%)を有するアロイ組成物を示す。
のアロイ組成物を示す。このアロイ応力の無負荷は約1
40Mpaに高められ、従って、その力の上昇により、
歯科矯正用弧線がブラケット12に適用することが見出
される。実質的に一定した力が弧線10により適用され
得る距離(εs により示されるように)は、表1のカ
ラム3のアロイ組成物に関する距離よりも実質的に大き
いことが見出される。
及びニッケル45%を有する関係Bのアロイ組成物を示
す。このアロイ組成物を有する弧線は、歯科矯正用弧線
に実質的に高められた大きさの無負荷応力を付与し、そ
して歯科矯正用弧線の負荷応力と無負荷応力との間の差
異(Δδ)を約190Mpaに実質的に減じた。ここで
再び、実質的に一定の負荷が、表1のカラム3のアロイ
組成物よりも大きな距離にわたって適応される。
に従って製造された歯科矯正用弧線を示す。このアロイ
組成物により、無負荷応力が約290Mpaに高められ
、従って、負荷応力と無負荷応力との差異を約110M
paに減じることが見出された。
ることにより、無負荷応力δu は約340Mpaにさ
らに高められ、従って、負荷応力と無負荷応力との差異
を約60Mpaにさらに減じる。しかしながら、弧線は
、銅添加がふえるにつれて、ますますもろくなる。出願
者は、約15%以上の銅百分率は歯科矯正用弧線として
効果的に機能するにはもう過ぎるであることを見出した
。
とによって高められ得るが、これは歯科矯正用弧線が実
質的に一定した力を適用する距離の低下を犠牲にして行
われる。従って、所望する物理的及び機械的特性が得ら
れるようにアロイ中の銅の量を調節することが重要であ
る。関係Bのアロイ組成物中の銅の量は、少なくとも3
%及び好ましくは約5%〜11%の範囲であり、この量
は、比較的大きな距離の間、実質的に一定した負荷/無
負荷応力を有するアロイ組成物を付与する。好ましくは
、弧線は約400Mpaに等しいか又はそれ以下の最大
負荷応力及び約200Mpaに等しいか又はそれ以上の
最少無負荷応力を有するように構成される。
良された歯科矯正用弧線の応力−歪値を示す。表3の歯
科矯正用弧線は、下記式(関係C):
と実質的に同じであるが、但し、ニッケルと銅を交換す
る代わりに、銅をチタンと交換する。表3のカラム3は
、表2のカラム1と同一であり、ここで銅は存在しない
。
に存在する関係Cのアロイ組成物を示す。特に、カラム
3のアロイ組成物は、チタン49.5%、ニッケル50
%及び銅0.5%を含んで成る。このアロイにより、無
負荷応力は約230Mpaに高められ、そして相当に長
い距離にわたって実質的に一定した超弾性歪εs が維
持されることが見出された。銅の量を1%に高め、そし
てチタンの量を49%に減じることにより、表3のカラ
ム5の値が付与される。このアロイ組成物は、カラム3
のアロイにひじょうに類似する。しかしながら、ここで
再び、負荷応力と無負荷応力との間の差異は比較的小さ
く、そして比較的長い距離にわたって実質的に一定であ
る。
物を有する歯科矯正用弧線は、低い負荷応力を有する歯
科矯正用弧線を提供するように構成され、そしてさらに
歯のより効果的な歯科矯正用移動のために比較的高い無
負荷応力を提供し、従って歯の移動当たりにより力を付
与しそして歯がそれらの意図された位置近くに移動する
ように実質的に一定の力を維持することが見出される。
ステナイト転移温度(Af)が一般的に銅含有の量と共
に上昇することを見出した。この関連において約10%
の銅の添加は、オーステナイト転移温度(Af)を約6
0度Cに高めるであろう。この温度は37度Cの正常な
体温よりも明らかに実質的に高い。従って、この弧線の
活性化のためのポテンシャルは、ひじょうに小さくなり
、そしてひじょうに熱い食物を消化する場合にのみ生じ
るであろう。このタイプのアロイは、脈動負荷が歯に提
供されることが所望される場合にのみ有用であろう。 実質的に一定した負荷を付与するためには、オーステナ
イト転移温度(Af)の低下が必要である。出願者は、
ある他の元素の添加がオーステナイト転移温度を37度
Cの体温以下に実質的に減じるであろうことを見出した
。たとえば、B,Cr,W,Mn,Fe,Co及びAl
のような元素の添加は、その超弾性又は形状記憶特徴に
実質的に影響を与えないで、アロイのオーステナイト転
移温度を効果的に減じることが見出された。0.5〜2
%の鉄(Fe)及び1.0%までのクロム(Cr)の添
加は、ニッケル−チタン−銅アロイのAf温度を体温以
下に減じるであろうと思われる。添加される特定の元素
及びその量に依存して、その転移温度は所望するように
変えられ得る。出願者は、より低いオーステナイト転移
温度を有するように企画された歯科矯正用弧線を提供す
るためには、下記式:
+b=0〜20原子%、c=0〜5原子%及びX=B,
Cr,Mn,Fe,Mo,Co,W又はAl〕で表わさ
れる関係(ここで追加の元素Xの量は約5%よりも高く
なく、好ましくは約3%より高くない)に従って製造さ
れることを見出した。
て来たが、本明細書に開示されるアロイ組成物は、他の
歯科矯正用アプリアンス、たとえばバネ、補助体、ルー
プ及びブラケットのために使用され得る。もちろん、本
発明は、特許請求の範囲内で修飾及び変更を行うことが
できる。
科矯正用弧線を用いての歯の矯正移動の原理を示す略図
が示される。
た弧線についての一般的な応力−歪曲線を示す図である
。
Claims (50)
- 【請求項1】 下記式: 【数1】 〔式中、Xは約3〜13%(原子%)の範囲である〕に
従って、ニッケル、チタン及び銅から実質的に成る形状
記憶アロイから製造された歯科矯正用弧線。 - 【請求項2】 前記Xが約5〜11%(原子%)の範
囲である請求項1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項3】 前記Xが約10%(原子%)である請
求項1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項4】 前記弧線が400Mpaにほぼ等しい
か又はそれ以下の最大負荷応力及び約200Mpaに等
しいか又はそれ以上の最少無負荷応力を生成する請求項
1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項5】 前記弧線の負荷応力と無負荷応力との
差異が約150Mpaよりも大きくない請求項1記載の
歯科矯正用弧線。 - 【請求項6】 前記弧線が、第1比例限度に達した後
、負荷及び無負荷の両者の間、実質的に一定した負荷を
維持する請求項1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項7】 前記弧線が次の群:Co,B,Cr,
Mn,Fe,Mo,W,Alから選択された追加の元素
を含む請求項1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項8】 前記形状記憶アロイが、約37度Cの
体温以下又はそれに等しいオーステナイト転移温度(A
f)を有する請求項1記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項9】 負荷及び無負荷のための最大及び最少
応力間の差異が約110Mpaである請求項1記載の歯
科矯正用弧線。 - 【請求項10】 前記歯科矯正用弧線が、無負荷の間
、約200Mpaの最少無負荷応力を有する請求項1記
載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項11】 前記弧線が約400Mpaよりも大
きくない最大の一定負荷応力を有する請求項1記載の歯
科矯正用弧線。 - 【請求項12】 ニッケル35〜45%、チタン50
%,銅約10%を含んで成り、そして前記アロイ約5%
までが、次の元素:V,Cr,Mn,Fe,Co,Mo
,W又はAlの少なくとも1種から成る請求項1記載の
歯科矯正用弧線。 - 【請求項13】 下記式: 【数2】 〔式中、Xは約0.5%〜約3.0%(原子%)である
〕に従って、ニッケル、チタン及び銅から実質的に成る
形状記憶アロイから製造された歯科矯正用弧線。 - 【請求項14】 前記Xが約0.5%〜1.0%(原
子%)の範囲である請求項13記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項15】 前記Xが約1.0%(原子%)であ
る請求項13記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項16】 前記弧線が400Mpaにほぼ等し
いか又はそれ以下の最大負荷応力及び約200Mpaに
等しいか又はそれ以上の最少無負荷応力を生成する請求
項13記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項17】 前記弧線の負荷応力と無負荷応力と
の差異が約150Mpaよりも大きくない請求項13記
載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項18】 前記弧線が、第1比例限度に達した
後、負荷及び無負荷の両者の間、実質的に一定した負荷
を維持する請求項13記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項19】 前記弧線が次の群:Co,B,Cr
,Mn,Fe,Mo,W,Alから選択された少なくと
も1種の追加の元素を含む請求項13記載の歯科矯正用
弧線。 - 【請求項20】 前記弧線の転移温度が、約37度C
以下又はそれに等しい請求項13記載の歯科矯正用弧線
。 - 【請求項21】 負荷及び無負荷のための最大及び最
少応力間の差異が約110Mpaである請求項13記載
の歯科矯正用弧線。 - 【請求項22】 前記歯科矯正用弧線が、無負荷の間
、約200Mpaの最少無負荷応力を有する請求項13
記載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項23】 前記弧線が約375Mpaよりも大
きくない最大の負荷応力を有する請求項13記載の歯科
矯正用弧線。 - 【請求項24】 ニッケルが前記アロイ40%を占め
、銅が前記アロイ10%を占め、そして前記アロイ約3
%までが、次の元素:B,Cr,Mn,Fe,Co,M
o,W又はAlの少なくとも1種から成る請求項13記
載の歯科矯正用弧線。 - 【請求項25】 下記式: 【数3】 〔式中、Tiはチタンであり、Niはニッケルであり、
Cuは銅であり、Xは次の元素:B,Cr,Mn,Fe
,Co,Mo,W又はAlから選択され、aは0〜10
%であり、bは0〜20%であり、そしてcは0〜5%
である〕に従って製造された形状記憶アロイから製造さ
れた歯科矯正用弧線。 - 【請求項26】 約400Mpaに等しいか又はそれ
以下の最大負荷応力及び約200Mpaに等しいか又は
それ以上の最少無負荷応力を有する歯科矯正用弧線を用
いて多くの歯に多くのブラケットを取り付けることによ
って歯を移動する方法。 - 【請求項27】 前記負荷応力と無負荷応力との間の
差異が約110Mpaである請求項26記載の方法。 - 【請求項28】 約400Mpaに等しいか又はそれ
以下の最大負荷応力及び約200Mpaに等しいか又は
それ以上の最少無負荷応力を受ける歯科矯正用部材から
成る歯科矯正用弧線システム。 - 【請求項29】 前記負荷応力と無負荷応力との間の
差異が約110Mpaである請求項28記載の歯科矯正
用弧線システム。 - 【請求項30】 下記式: 【数4】 〔式中、Xは約3〜13%(原子%)の範囲である〕に
従って、ニッケル、チタン及び銅から実質的に成る形状
記憶アロイから製造された歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項31】 前記Xが約5〜11%(原子%)の
範囲である請求項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項32】 前記アプリアンスが400Mpaに
ほぼ等しいか又はそれ以下の最大負荷応力及び約200
Mpaに等しいか又はそれ以上の最少無負荷応力を生成
する請求項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項33】 前記アプリアンスが、第1比例限度
に達した後、負荷及び無負荷の両者の間、実質的に一定
した負荷を維持する請求項30記載の歯科矯正用アプリ
アンス。 - 【請求項34】 前記アプリアンスが次の群:Co,
B,Cr,Mn,Fe,Mo,W,Alから選択された
追加の元素を含む請求項30記載の歯科矯正用アプリア
ンス。 - 【請求項35】 前記形状記憶アロイが、約37度C
の体温以下又はそれに等しいオーステナイト転移温度(
Af)を有する請求項30記載の歯科矯正用アプリアン
ス。 - 【請求項36】 ニッケル35〜45%、チタン50
%,銅約10%を含んで成り、そして前記アロイ約5%
までが、次の元素:B,Cr,Mn,Fe,Co,Mo
,W又はAlの少なくとも1種から成る請求項30記載
の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項37】 前記アプリアンスがバネである請求
項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項38】 前記アプリアンスが補助体である請
求項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項39】 前記アプリアンスがループである請
求項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項40】 前記アプリアンスがブラケットであ
る請求項30記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項41】 下記式: 【数5】 〔式中、Xは約0.5%〜約3.0%(原子%)である
〕に従って,ニッケル、チタン及び銅から実質的に成る
形状記憶アロイから製造された歯科矯正用アプリアンス
。 - 【請求項42】 前記Xが約0.5%〜1.0%(原
子%)の範囲である請求項41記載の歯科矯正用アプリ
アンス。 - 【請求項43】 前記アプリアンスが400Mpaに
ほぼ等しいか又はそれ以下の最大負荷応力及び約200
Mpaに等しいか又はそれ以上の最少無負荷応力を生成
する請求項41記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項44】 前記アプリアンスが次の群:Co,
B,Cr,Mn,Fe,Mo,W,Alから選択された
少なくとも1種の追加の元素を含む請求項41記載の歯
科矯正用アプリアンス。 - 【請求項45】 前記アプリアンスがバネである請求
項41記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項46】 前記アプリアンスが補助体である請
求項41記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項47】 前記アプリアンスがループである請
求項41記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項48】 前記アプリアンスがブラケットであ
る請求項41記載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項49】 ニッケルが前記アロイ40%を占め
、銅が前記アロイ10%を占め、そして前記アロイ約3
%までが、次の元素:B,Cr,Mn,Fe,Co,M
o,W又はAlの少なくとも1種から成る請求項41記
載の歯科矯正用アプリアンス。 - 【請求項50】 下記式: 【数6】 〔式中、Tiはチタンであり、Niはニッケルであり、
Cuは銅であり、Xは次の元素:B,Cr,Mn,Fe
,Co,Mo,W又はAlから選択され、aは0〜10
%であり、bは0〜20%であり、そしてcは0〜5%
である〕に従って製造された形状記憶アロイから製造さ
れた歯科矯正用アプリアンス。
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