JPS5841546A - 歯列矯正部材 - Google Patents

歯列矯正部材

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JPS5841546A
JPS5841546A JP56140477A JP14047781A JPS5841546A JP S5841546 A JPS5841546 A JP S5841546A JP 56140477 A JP56140477 A JP 56140477A JP 14047781 A JP14047781 A JP 14047781A JP S5841546 A JPS5841546 A JP S5841546A
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temperature
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superelastic
correction
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進 田中
大作 武彦
隅田 熊英
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Suwa Seikosha KK
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Suwa Seikosha KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不正状態にある歯列を正常な歯列に矯正する
ための幼しい矯正方式および矯正部材に関するものであ
る。
一般に歯列を矯正するには、金属ワイヤーの弾性を活用
するものであり、矯正したい歯に対し、金属ワイヤーの
曲げや引張りにより生じる負荷荷重を加え、歯を与えた
荷重の方向に矯正していく。
従来の矯正用の金属ワイヤーは、ステンL/ス鋼やCo
−0r基合金鋼や強加工Ni−’r1合金からなる。こ
のような従来の金属ワイヤーは、いずれも弾性として、
それぞれの金属材料の保有する比例弾性限を活用するも
のであり、より比例弾性限の高い強加工IJi−Ti合
金においても、引張り試験において伸び2%を越えるこ
とばない、他の鋼にいたっては、”4弱である。!f7
を比例弾性限を越えて曲げや引張り変形を加え次場合に
は、金属ワイヤーは塑性変形をおこしてしまうため、過
度の変形加工を要求することに困難であつ九。
さらに、従来の金属材料の弾性は、材料個有のI¥f性
であり、熱処理等の加工によっても改質することは難か
しく、特に強加工Ni−Ti合金においてに、熱処理圧
より強加工のW性が失なわれ、すなわち、比例弾性限は
半減するため、熱処理は行なわない。
本発明の歯列矯正部材は、以上に述べ穴従来の金属材料
の用い方とは全く根本的に異なるものであり、矯正を生
理学的な立場からとらえ、かつ従来の金属材料にはない
新しい特性、すなわち超弾性効果を保有する超弾性Ni
−Ti合金により、新治療方式およびその部材を提供す
るものである。
先ず生理学的な面から矯正方式の特徴を説明する。
従来、矯正荷重はほぼ一定の値の荷重を付加するが、本
発明においては、矯正荷重を間欠的に変化させて付加し
、矯正を効果的に進行させるものである。すなわち、矯
正部材を設置する口腔内の温度変化により行なうもので
あり、例えば通常の口腔内の温度(体温:37℃)と湯
や食事等の高温の温度刺激物や、水や氷等の低温の温度
刺激物が口腔内に取り入れられることにより生じる温度
差に対応し、矯正部材の矯正荷重が自動的に変化し、温
度が高くなる程高い矯正荷重が付加される。
ることは普段性なうことであり、意識的に実行すること
も可能であり、矯正をスムーズに進行させることができ
るものである。
また、間欠的な負荷を人体に与えることは、常に一定の
荷重を与えた状態に置くことに比して生理学的にも効果
的であり、矯正が短期のうちに進行する。しかも通常時
には、軽度の負荷荷重を付加しておけばよく(極端な場
合、体温において負荷荷重が零であっても良い)、温度
刺激物を考慮して最大負荷荷重を選定することもでき、
被験者にとって痛み等の苦痛を極めて軽くすることがで
きる。ま九通常時は、軽度の負荷荷重であるため被験者
にとって痛み等無視できる水準とすることができる次め
、一般に長期にわたる矯正治療において、精神的な面で
の苦痛についても除くことができる。
歯を移動させるこけ、従来より最適の矯正力が存在する
とされているが、本発明においては、荷重の付加と開放
により間欠的に矯正していくものである。歯の移動方向
の歯根膜には圧迫帯が生じ、歯槽壁においては、破骨細
胞の活動による吸収が起り、反対側の歯根膜には牽引帯
が生じ、歯槽壁には遺骨細胞による添加がなされる。
従って本発明の場合、歯にや°大荷重がか力・るのは一
時的であるとけ11時に、荷電自体所望の領4・越えな
いようになさねるため、歯根膜も血行障害を起きない。
−1に荷重が変動すりtこめ、破骨細胞および遺骨細組
の活動も活発化し、矯正も速やかに進行する。
次に、上記の矯正治療方式を可能とする矯正部材につい
て述べる。
本発明の歯列矯1E部材は、超弾f1効呆を有する材料
、例えば超弾性Ni−Ti合金から戚@ものである。超
伸性効呆は、従来の金属材料にみらhる比例弾性限と汀
全く性質を異にするものであり、引張り試験において約
8優におよぶ変形を与えても、除荷することにより光彩
へ超弾性的に回復するものである。このように、従来材
料には見られない高い弾性変形能を有しているため、矯
正に必 5− 要な曲げや引張り変形に対して弾性的に充分対応できる
ものである。
さらに、超弾性は環境温度が一定であれば、一定の荷重
下で変形が進行するという性質がある。
従って、環境温度が同一であれば、歯の矯正荷重は歯の
移動が生じた場合でも、初期に設定し九矯正荷重が引き
続き得られる。すなわち、矯正部材にあらかじめ与えて
おいた部材の変形量が矯正の過程で変化しても、矯正荷
重は変化しないという%徴がある。
また、環境温度が変化すれば、矯正部材の負荷荷重は温
度変化に対応し変化し、環境温度が高くなる程負荷荷重
も増大することとなる。すなわち超弾性の領域のLカ(
荷重)は略一定であると同時に、温度に対し比例関係に
あるためである。
%に、温度変化に対応し超弾性の応力(荷重)が変化す
る特徴は、他の材料に見られない現象であるとともに、
前記の口腔内への温度刺激物の取り入れにより生じる温
度変化によって負荷荷重を変化させることも可能になる
 6− hお矯正部材として希望の特性を得るには、Ni−Ti
合金の場合においても成分比の@密な選定が必要であり
、また部材への加工条件や熱処理条件も選定が必要であ
る。また部材の形状(例えばワイヤー径や断面形状)の
選定によっても特性は変わる。他方、これらの要因を組
み立てることにより、矯正に必要な特性を自由に作りと
げることも可能である。
次に、本発明の歯列矯正部材について詳述する。
超弾性効果を有する金−材料には、Ni−Ti金属間化
合物金主体とする合金や、その他には、Cu−Zn 、
0u−Zn−X(X=Eli 、8n、AQなど)、○
u−AH−N i 、 Au−CeL 、 Ag−Cd
N 1−Afi 、 Cu−Au−Zn 、 0u−8
nなどの合金がある。こわらの合金は、一般に熱弾性型
といわれるマルテンサイト変態をする規則格子合金であ
り、超弾性は、これらの金属のマルテンサイト変態温度
より上の温度領域において生じる応力誘起のマルテンサ
イト変態およびその逆変態を駆動力とするものである。
そしてこの変態は、一般にの正逆変態のヒステリシスが
小さく、結晶学的に可逆的であるという性質をもってい
る。結晶学的に可逆的とは、逆変態で単に母相の結晶構
造に戻るだけでなく、結晶の方位も元に戻るということ
である。
以上のような超弾性が得られる金属材料のうちNi−T
i合金は多結晶からなり、金属材料としての一般的な特
性、例えば耐食性等が優れているため、歯列矯正部材と
して最適である。
特に最近は、Ni−Ti合金の特性を向上させる研究も
進み、MiとT1の二元合金のみならず、N1をCu、
Feあるいは0oVC@換することにより、変態温度の
制御や、ヒステリヒスをより小さくシ、荷重付加時の超
弾性荷重と除荷時の超弾性荷重との差な小さくすること
も、向上しつつある。
Ni−Ti合金は、略515at*N1以上で口腔内温
[(体温)に相当する57℃において超弾性が得られる
。本発明の歯列矯正部材の一例として、5[17at%
Ni−Tiを用いたので、この材料について述べる。
成分比として5α7at−Niと残T1の原料を高周波
真空溶解し、鋼製鋳型に鋳込んだ。
インゴットは鍛造工程を経て、線径がφQ、4鵬に至る
までダイス線引を行なった。線引の中間で線引をスムー
ズに行なうため焼鈍を行なった。
線材は研TmKよって鏡ii1になされ、PlaNlf
:上がり径をφa、sywbとした。
さらに、加工歪除去と超弾性を得るため熱処理を真空炉
で行なった。処理条件は次のとおりである。
O処理温度 ニアDO℃ 0処理時間 :1時間 0冷  却 :炉冷(除冷) 熱処理上りの線材の特性は次の通りである。
0マルテンサイト変態開始温度 ニー4o℃0マルテン
サイト逆変態終了温度:5℃0引張り試験における荷重
−歪曲線:第1図Q曲げ試験における荷重−歪曲線 :
第2図 9− @1図において、付加時の荷重−歪曲線を実線で示し、
除荷時の例を点線で示す。付加時および除荷時と4、変
形および回復が一定荷重のもとに行なわれているが、こ
れが超弾性である。
ま几環境温[Kついて、体温に相当する37℃と口腔内
に温度刺激物が取り入れられ次状態を想定した60℃の
それぞれの荷重−歪曲線を示したが、高温程一定変形量
における荷重が増大することを表わしている。付加時お
よび除荷時とも−1じ傾向を有している。
第2図において示す曲げ特性は、長さ10鋤の線材を用
い、−喝を固定し、他層に負荷荷11を加え皮時の荷重
と曲げ変形量の関係を示している。
引張試験と同様、57℃よりも60℃の方が一定変形量
を与えた場合の荷重が高い。また曲げ変形量が一定水準
を越えると、一定荷重のもとて変形が進行する。すなわ
ち、曲げにおける超弾性である。
本発明の歯列矯正部材は、引張り試験および曲げ試験の
いずれにおいても、また荷重の付加時お−10− よび除荷時のいずれも、環境温度に基づく一定の荷重で
変形あるいは回復の現象が生じる。それぞれの荷重は、
材料のマルテンサイト変態温度に基因するものであり、
付加時超弾性荷重はマルテンサイト変態開始温度(Ms
点)に依存し、除荷時超弾性荷11Lはマルテンサイト
逆変態終了湿層(Af点)に依存する。
従って、本発明の矯正部材としては、口腔内温度67℃
ニオいて少なくとも超弾性を保持せしめる友めに、マル
テンサイト逆変態温度がCE It4!同温度37℃以
下でなければならない。このような矯正材料としては、
前述のように成分としては、50.5at%N1乃至5
1at%N1−残T1が必要であり、望邊しく il:
 50.7 a t%Ni−Ti合金が適切である。
なぜならば、変態温度は熱処理条件によっても変動する
ため、市場において、特に歯科矯正医の手に上り熱処理
が施こされることを考える必要がある。望捷しくに、温
度制御可能な熱処理炉を用いることであるが、歯科矯正
医(ま一般ンこ線材に対る熱を活用し、熱処理を行なう
簡便な設備を保有している。この方法によれば、熱処理
時の冷却速度が早ぐ々るため、熱処理炉による炉冷(徐
冷)に対し変態温度が低下する傾向がある。従って、線
材は歯科矯正医に提供する段階において、マルテンサイ
ト逆f態終了温度が体温に相当する温度37℃であれば
、歯科矯正医の熱処理により笈態温度が57℃以下にな
り、体温において確実に弾性を得ることができる。なお
冷却速度により変態温度の低下分をあらかじめ高めに補
正しておくこともできる。
以上のような材料を用いた歯列矯正部材について、ワイ
ヤーを例に説明する。
超弾性ワイヤーは様々な使用方法を考にして、直線の線
材として用意される。ま次あらかじめ歯列に合わせアー
チ状とすることもできる。
さらに厳密な形状とする几めには、より簡単な方法とし
ては、超弾性ワイヤーを所望の形状を有する型に8置し
、熱処理を施こす方法がある。この方法によれば、極め
て複雑な形状も容易に得られる。歯科矯正医の手による
熱処理は、200℃以上であれば良い。
アーチ状になされた超弾性ワイヤー1は、第5図に示す
ように、矯正したい歯2と両サイドの正常な歯5.4に
をりつけらねる。歯に対する超弾性ワイヤーの嘔ねつけ
は、従来のワイヤーの取りつけと全く同じである。例え
ばワイヤー取りつけ用ブラケット5を用い、該ブラケッ
ト5を歯に直接ボンディングするか、または歯にかぶせ
た金属環に溶接するなとの方法がある。
超弾性ワイヤーが旧常な歯3.4にのみウリつけられた
状態を、第2図に実線で示す。さらに、矯正したい@2
に超弾性ワイヤーが取りつけられた状態を点線で示す。
超弾性ワイヤー1は、歯5゜2.4に至る歯列において
、曲げおよび引張りの変形が付与さハ、歯2には超弾性
ワイヤー1が光彩である実線で7トす状態に戻ろうとす
る力(タエ重)が作用する。荷重の方向は、矢印で示す
方図となる1゜ −15− このような状態におかれることにより、歯に加えられた
荷重により、徐々に歯は移動し、矯正されていく。特に
本発明においては、通常の場合、口腔内温度は体温57
℃に等しく、超弾性ワイヤーに生じる応力(荷it)は
極めて軽度であるが、口腔内にお茶やコーヒー等の湯を
取り入れfC,ね、食事をしたりする時、超弾性ワイヤ
ーは体温より高い温度、例えば50〜60℃位に一時的
に上昇し、超弾性による応力(荷重)は大きくなり、歯
に矯正力として働く。ま几水や氷等の体温より低い温度
のものを口腔内にとり入れることにより、荷重は小さい
方向に動き、場合によっては荷重は零になる。このよう
に、荷重が間欠的に作用すること自体も効果的である。
さらには、意識的に治療を促進させるため、繰り返し口
腔内に高温あるいは低温の温度刺敏物を取り入れること
も可能である。
この状態で1ケ月乃至数ケ月経過することにより、最終
的に希望の歯列形状に歯を矯正することができる。
−14− 実施例として極めて単純な例を述べ念が、複雑な矯正で
あっても、基本的に同じである。しかし複雑であれば一
層、超弾性ワイヤーを用いる効果が大きい場合も多い。
例えば複数の歯を同時に矯正したい場合で、矯正1がそ
れぞれアンバランスの場合など、超弾性効果による弾性
変形能が大である之めに、より効果的である。
さて、以上に畦述し几通り本発明は、披験者にとって矯
正の苦痛を捷ぬがれ、水や湯や食事をとるという極めて
自然外日常生活の中で、歯が矯旧これてい〈新しい矯正
方式を提供するものであり、その効果は大きい。捷たこ
れに用いる矯正部材モ超弾性効果全充分活用し次もので
あり、その点でも種々のメリットが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の歯列矯正部材の実施例として示しt
超弾性ワイヤーに関する引張り試験における荷重−歪曲
線であり、荷重を付加した場合を実線で示し、荷重を除
荷した場合を点線で示す。 第2図は、曲げ試験におけ名′碍鍛゛二績遣禎セー蔦る
。 第3図は、超弾性ワイヤーを用いて矯正を行なう原理を
示す図である。 1・・・・・・超弾性ワイヤー 2・・・・・・矯正したい歯 6.4・・・・・・正常の歯 5・・・・・・ブラケット 以   上 出願人 株式会社諏訪精工舎 大  作  武  彦 代理人 弁理士 最上  務

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン歯列の矯正において、矯正部材の矯正荷重が体温
    に相当する温度と口腔内に温度刺激物が取り入れられる
    ことにより生じる温度との間の温度差に対応し、変化す
    ること1に%徴とする歯列矯正部材。 (2)矯ilE部材が、Ni−Ti金属間化合物を主体
    とする合金からなる特許請求の範囲$1項記載の歯列矯
    正部材。 (3)Ni−Ti合金のマルテンサイト逆変態終了温度
    が体温に相当する温度以下の温度である特許請求の範凹
    第2項記載の歯列矯正部材。
JP56140477A 1981-09-07 1981-09-07 歯列矯正部材 Expired JPS6051904B2 (ja)

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