JPH07114776B2

JPH07114776B2 - 歯列矯正用ブラケットおよびその研磨方法

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Publication number: JPH07114776B2
Application number: JP12459391A
Authority: JP
Inventors: 昌弘吉田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH04329946A; US5249395A; DE4214307A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯列矯正用ブラケット、
特に微小な溝を有する歯列矯正用ブラケットおよびその
研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックスを素材とした歯列矯
正用ブラケットは、一般に形状が複雑で凹凸を有し、大
きさも小さいものである。また、審美性向上を目的とし
て従来のステンレス等の金属材料に代えてセラミックス
で製作された歯列矯正用ブラケット（例：実開平２−１
３９６１７号公報）の形状は、図５および図６に示すよ
うな形状が一般的なものである。この歯列矯正用ブラケ
ット１は、スロット（溝）２を形成する一対の溝形成壁
３、４をブラケット本体５上に幅方向全長に亙って連続
して一体に対設し、各溝形成壁３、４の外側面両端部に
結紮線係止用羽（ウイング）６〜９を一体に突設したも
のである。歯列矯正用ブラケット１自体の大きさは、幅
２〜３．５ｍｍ、高さ２〜３ｍｍ、厚み２〜３ｍｍ程度
で、スロット２の溝幅は４５０〜５００μｍ程度、深さ
７００〜９００μｍ程度とされる。歯列矯正用ブラケッ
ト１の素材としては、例えばイットリア安定化ジルコニ
ア、ポリメチルメタクリレート、歯科用コンポジットレ
ジン等が使用され、射出成形またはシリコンゴム型への
流し込み成形（歯科用コンポジットレジンの場合）技術
によって一体に形成される。また、切削加工によっても
製作可能であるが、後述する理由から余り好ましくな
い。

【０００３】このような構成からなる歯列矯正用ブラケ
ット１の使用に際しては、ブラケット本体５の底面を歯
の表面に接着固定し、スロット部２に断面形状が長方形
の細い金属製ワイヤ（アーチワイヤ）１０を通し、これ
を前記結紮線係止用羽６〜９に引っ掛けられる細線（結
紮線）１１によってスロット２に固定する。そして、こ
の状態でアーチワイヤ１０に捻りや曲げ、引張り等の荷
重を加えることによって歯に荷重が伝達されアーチワイ
ヤ１０に沿った歯の移動を起こさせるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、口腔内は、
歯こうが付着したり、雑菌が繁殖し易く不衛生になり易
い環境にある。歯列矯正用ブラケット１の表面は上述し
たように過酷な環境にあるため表面に歯こうが付着した
り、雑菌が繁殖したりし易く、表面が荒れていると特に
顕著である。さらに、表面が粗いとクラックが入り易
く、強度が低下するという問題もあり、このような問題
の解決が望まれてきた。また、歯列矯正用ブラケット１
は、一般に金属製ブラケットに比べてスロット内面とア
ーチワイヤ１０の表面で発生する摩擦抵抗が大きく、そ
のために歯の移動効率が低く、矯正にかかる期間が長く
なるという基本的な問題もあった。さらに、アーチワイ
ヤ１０や結紮線１１がブラケット１との接触部で摩擦
し、最悪の場合にはワイヤ１０や結紮線１１が断線する
可能性もあった。これらの問題はブラケット材料の硬度
と表面粗さに関係している。特に、セラミックス製のブ
ラケットは硬度が高いために、表面の小さな凹凸が接触
するワイヤ等を摩耗させ、摩擦を大きくしてしまう。し
たがって、スロット内面とワイヤ表面で発生する摩擦が
大きすぎると、歯の移動効率が低下し、治療期間が長く
なってしまうという問題があった。そこで本発明者はス
ロットの表面粗さとワイヤの摩耗との関係について各種
実験を行った結果、表面粗さをある値以下、具体的には
表面粗さを最大高さＲ_ｍａｘ（ＪＩＳＢ０６０１）で
２μｍ以下に仕上げれば上記問題を解消し得ることを確
認した。一方、実際にセラミックス製歯列矯正用ブラケ
ットを製作する場合、上記した通りセラミックスの母材
から製品を加工形成する方法と、原料粉末を型によって
所定のブラケット形状に成形し、これを焼結させる方法
があるが、前者の方法にあっては大きな切削疵が生じる
ため、研磨加工しても最大高さＲ_ｍａｘを上記許容限度
内に納めることが難しく不適とされる。これに対して、
後者の方法では、成形型表面の疵が転写されて表面欠陥
を生じる。しかし、この疵は切削疵より小さく抑えるこ
とが可能で、研磨仕上げの余地を残しているものの、上
述した通りこの種の歯列矯正用ブラケットは小さくてし
かも形状が複雑であるため、その表面、特にスロットの
内面を研磨することがきわめて困難であった。従来、セ
ラミックス等の表面を研磨する方法としては、酸等を用
いて研磨する方法があるが、酸で研磨できるセラミック
スはアルミナ等のごく限られた材質のものにしか応用で
きないという欠点があった。また、特開平１−１７７９
６５号公報に記載されているように、被研磨物質を球状
合成樹脂、研磨剤および水との混合物によってバレル研
磨する方法がある。この研磨方法は、合成樹脂および粒
径の小さい研磨剤がガラス等を研磨するものであり、比
較的平坦な表面および凹部は研磨できるものの、これを
そのまま歯列矯正用ブラケット１の研磨に適用するには
問題があった。その理由は、研磨速度が著しく遅く、ま
た溝幅のきわめて狭いスロット２に球状合成樹脂が短時
間のうちに詰まるため溝の内面を綺麗に研磨することが
できないからである。そこで、この点について検討した
結果、球状合成樹脂が溝に詰まる原因としては球状合成
樹脂自体の硬度が低いため摩耗が早く、形状が不定形に
なるためと考えられる。また、研磨速度が遅いのは、球
状合成樹脂の比重がセラミックス製の歯列矯正用ブラケ
ット１に比べて小さく、浮き上がってしまうため研磨能
力が低下することによるものであることが判明した。

【０００５】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、スロット内面とワイヤ表面との間で発生する摩擦
を小さくすることができ、歯の移動効率を向上させ得る
ようにした歯列矯正用ブラケットを提供することにあ
る。また、本発明の目的とするところは、セラミックス
あるいはセラミックスを含有する複合材料によって成形
され細い溝を有する歯列矯正用ブラケットの表面、特に
前記細い溝を高精度な平滑面に研磨することができるよ
うにした歯列矯正用ブラケットの研磨方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の発明は、セラミ
ックスあるいはセラミックスを含有する複合材料によっ
て成形され、歯の表面に装着したときに金属製ワイヤを
通る溝を有する歯列矯正用ブラケットにおいて、前記溝
の内面の表面粗さを最大高さＲ _ｍａｘで２μｍ以下にし
たものである。第２の発明は、セラミックスあるいはセ
ラミックスを含有する複合材料によって成形され、細い
溝を有する歯列矯正用ブラケットの研磨方法において、
前記歯列矯正用ブラケットと、粒径が３０〜４００μｍ
でありかつ前記歯列矯正用ブラケットの溝に入り込み得
るセラミックスからなる略真球状体、粒径２０μｍ以下
の研磨材および、液体とを容器中に共存させ、この容器
を運動させることにより前記歯列矯正用ブラケットを研
磨するようにしたものである。第３の発明は、上記第２
の発明において、粒径２０μｍ以下の研磨材が、粒径３
０〜４００μｍの球状セラミックスの体積に対し１〜５
０体積％としたものである。第４の発明は、上記第２ま
たは第３の発明において、歯列矯正用ブラケットの細い
溝の幅は４５０〜５００μｍ、深さは７００〜９００μ
ｍとされる。

【０００７】

【作用】本発明において、歯列矯正用ブラケットの細い
溝の内面の表面粗さを最大高さＲ _ｍａｘで２μｍ以下で
あるので、ワイヤとの摩擦抵抗が小さく、これ以上であ
ると、摩擦抵抗が大きく、歯の移動効率を著しく低下さ
せる。球状セラミックスは硬度が大で、摩耗が少なく形
状を一定に保つことができ、また研磨材と混合しても流
動性がよく、細い溝または凹部に詰まることが少ない。
また、比重が歯列矯正用ブラケットと略等しいため浮き
上がったりせず、研磨能力を高める。さらにまた、球状
セラミックスは粒径が３０〜４００μｍと小さく、歯列
矯正用ブラケットの細い溝にも十分入り込み得る。

【０００８】以下、本発明に係る歯列矯正用ブラケット
の研磨方法を詳細に説明する。本発明による研磨方法
は、球状セラミックス、研磨材および液体を混合した混
合物と、セラミックスあるいはセラミックスを含有する
複合材料によって成形され細い溝を有する歯列矯正用ブ
ラケットを容器に入れ、この容器を運動させることによ
り研磨するものである。

【０００９】本発明による研磨方法において、球状セラ
ミックス自体は粒径が小さく球状であるため、研磨能力
が殆どなく微細な研磨材粒子を被研磨物に擦り付けるこ
とにより研磨が行われるものである。したがって、どち
らか一方では、研磨能力は無い。球状セラミックス研磨
用ビーズの材料としてはジルコニア、シリカ、アルミ
ナ、炭化けい素、窒化けい素等のセラミックスが使用で
きる。特に、部分安定化ジルコニアは耐摩耗性に優れ、
しかも高密度であるため研磨用ビーズの材料として好ま
しい。その他の高分子等のビーズ等も使用可能と思われ
るが、耐摩耗性が悪く研磨性能にも問題があり、不適と
される。球状セラミックスは略真球状に形成されるもの
で、歯列矯正用ブラケットの細い溝に入り込む必要があ
るため、粒径が３０〜４００μｍとされる。このような
球状セラミックスは、例えば液中造粒法などによって製
作することが可能である。粒径４００μｍ以下とした理
由は、歯列矯正用ブラケット１のスロット２の幅（４５
０μｍ）より小さい球状セラミックスを使用する必要が
あるからである。但し、３０μｍ以下になると研磨速度
が極端に低下するため好ましくない。このような球状セ
ラミックスを使用すると硬度が大で、摩耗が少なく形状
を一定に保つことができ、また研磨材と混合しても流動
性がよく、細い溝に詰まることが少ない。さらに、比重
が歯列矯正用ブラケットと略等しいため浮き上がったり
せず、研磨能力を高めることが可能である。

【００１０】研磨材としては、アルミナ、ジルコニア、
炭化けい素、窒化珪素、酸化セリウム、ダイヤモンドな
どの一般の研磨材が使用できる。研磨材の平均粒径は２
０μｍ以下がよい。その理由は、２０μｍを越えると研
磨面が荒れてしまい研磨した効果が十分に現れないから
である。好ましくは、０．２〜５μｍである。研磨材の
添加量が少ないと研磨速度が遅く、多すぎると球状セラ
ミックスが細い溝に詰まり易くなる。添加量の上限は研
磨材の種類や粒径によって変化するが、おおよそ球状セ
ラミックスの体積の５０％程度である。５０％を越える
と球状セラミックスの動きが悪くなり研磨速度が落ちる
ので好ましくない。また、１％未満でも、研磨材の量が
少なく研磨速度が落ちる。また、歯列矯正用ブラケット
の溝が深い場合は、球状セラミックスの量が多いと溝に
詰まる可能性が高いので１〜１５％、特に１〜８％が好
ましい。

【００１１】容器を運動させる方法は、特に限定されな
いが、バレル研磨法を用いるのが好ましい。この方法は
被研磨物と研磨用粒子を容器に入れ、湿式（水を用いる
ことが多い）または乾式で容器に回転や振動または遊星
運動を加える方法である。容器に回転または遊星運動を
加えることで、被研磨物の表面に研磨用粒子が強制的に
擦り付けられ、表面の研磨やバリ取りなどが行われる。
また、湿式でのバレル研磨では、目的に応じて水に各種
添加剤を添加することが多い。

【００１２】本発明の研磨方法において、球状セラミッ
クス、研磨材と共に加えられる液体としては、水、アル
コール等を用いることができ、特に限定されない。ま
た、市販の研磨用添加液を加えてもよい。さらにこれら
の使用量も限定されないが、一応の目安として球状セラ
ミックスの体積の１〜３倍程度であれば好ましく研磨で
きる。

【００１３】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
する。セラミックス原料にイットリア安定化ジルコニア
を選択し、この粉末を射出成形技術によってブラケット
形状に成形した。これを脱脂してバインダー成分を焼成
後、１４００℃で２時間焼結して図５および図６に示し
たようなジルコニアセラミックス製の歯列矯正用ブラケ
ット１を得た。

【００１４】次に、遊星式のバレル研磨機を使用して、
以下のような条件で研磨を行なった。バレル研磨容器に
粒径２００μｍの真球状のジルコニアビーズ１００重量
部と平均粒径１μｍのアルミナ粉末を５重量部（ジルコ
ニアビーズの体積の７．５％に相当する。）を加え、市
販のバレル研磨用添加液を１０％添加した水をジルコニ
アビーズ体積の２倍程度加えた。このバレル研磨容器に
前記のセラミックス製歯列矯正用ブラケット１を入れ
て、この研磨容器をバレル研磨機に装着した。約１０時
間のバレル研磨の後、歯列矯正用ブラケット１を容器か
ら取り出してスロット２の内面粗さを以下のような測定
方法で調べた。

【００１５】この研磨面のスロット２付近の断面を走査
型電子顕微鏡で観察し、スロット内面の凹凸の大きさを
調べた。図１および図２は本発明の研磨方法で研磨した
スロット２の断面の写真で、図１はスロット底部付近の
低倍写真、図２はスロット底部の高倍写真である。図２
の写真のように、スロット内面の表面粗さ（Ｒ_ｍａｘ）
は２μｍ以下まで平滑化されている。また強度低下の原
因となる疵や欠陥は見当たらない。この結果、本実施例
の歯列矯正用ブラケット１の摩擦抵抗を、金属製ブラケ
ット並に小さくすることができた。したがって、矯正に
要する治療期間を従来のセラミックス製ブラケットに比
べて短縮することができた。

【００１６】上記歯列矯正用ブラケット１の研磨前のス
ロット２の表面を観察した。図３および図４はその写真
で、図３はスロット底部付近の低倍写真、図４はスロッ
ト底部の高倍写真である。図４の写真のように、スロッ
トの表面には最大で６μｍ程度の凹凸が数多く見られ
る。この凹凸は、射出成形金型の凸凹が転写されてでき
たものである。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る歯列矯
正用ブラケットは、ワイヤが挿通される細い溝の内面の
表面粗さが最大高さＲ _ｍａｘで２μｍ以下にしたので、
ワイヤと溝内面との間で発生する摩擦を著しく小さくす
ることができ、これにより歯の移動効率を高めることが
でき、治療期間を大幅に短縮することができる。また、
本発明に係る歯列矯正用ブラケットの研磨方法によれ
ば、細い溝を有する歯列矯正用ブラケットの表面、特に
従来方法では困難とされていた前記溝の内面の表面粗さ
を最大高さＲ _ｍａｘで２μｍ以下の高精度な平滑面に研
磨することが可能となった。この部分を本発明方法で研
磨して表面の強度低下の原因となる疵や欠陥を除去する
ことによって、製品強度のバラツキを少なくすることが
できる。さらに、表面が研磨されることによって歯こう
の付着あるいは雑菌の繁殖を少なくすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】歯列矯正用ブラケット研磨後のスロット基部付
近の低倍の顕微鏡写真である。

【図２】同ブラケットのスロット底部の高倍の顕微鏡写
真である。

【図３】同ブラケットの研磨前のスロット基部付近の低
倍の顕微鏡写真である。

【図４】同ブラケットの研磨前のスロット底部の高倍の
顕微鏡写真である。

【図５】セラミックス製ブラケットの斜視図である。

【図６】同ブラケットの使用状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１セラミックス製ブラケット２スロット（細い溝）３、４溝形成壁５ブラケット本体６〜９結紮線係止用羽１０アーチワイヤ１１結紮線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックスあるいはセラミックスを含
有する複合材料によって成形され、歯の表面に装着した
ときに金属製ワイヤを通る溝を有する歯列矯正用ブラケ
ットにおいて、前記溝の内面の表面粗さが最大高さＲ
_ｍａｘで２μｍ以下であることを特徴とする歯列矯正用
ブラケット。
【請求項２】セラミックスあるいはセラミックスを含
有する複合材料によって成形され、細い溝を有する歯列
矯正用ブラケットの研磨方法において、前記歯列矯正用
ブラケットと、粒径が３０〜４００μｍでありかつ前記
歯列矯正用ブラケットの溝に入り込み得るセラミックス
からなる略真球状体、粒径２０μｍ以下の研磨材およ
び、液体とを容器中に共存させ、この容器を運動させる
ことにより前記歯列矯正用ブラケットを研磨するように
したことを特徴とする歯列矯正用ブラケットの研磨方
法。
【請求項３】請求項２記載の歯列矯正用ブラケットの
研磨方法において、粒径２０μｍ以下の研磨材が、粒径
３０〜４００μｍの球状セラミックスの体積に対し１〜
５０体積％であることを特徴とする歯列矯正用ブラケッ
トの研磨方法。
【請求項４】請求項２又は３記載の歯列矯正用ブラケ
ットの研磨方法において、歯列矯正用ブラケットの細い
溝の幅が４５０〜５００μｍ、深さが７００〜９００μ
ｍであることを特徴とする歯列矯正用ブラケットの研磨
方法。