JPS5844047A - 歯列矯正部材 - Google Patents

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々歯列に矯正するた
めの新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、金帳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
曲げや引張りに工す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（。

従来の矯正用の金媚ワイヤーは、ステンレス鋼やＣＱ−
Ｃｆ基合金鋼や強加工Ｎ１−Ｔ７合金からなる。この工
つな従来の金側ワイヤーはしずれも弾性として、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、工す比例弾性限の高す強加工ｙ４−Ｔｉ合金におい
ても引張り試験において伸び２係を越えることはない。

他の鋼にｂたっては１係弱である。着た比例弾性限を越
えて曲げや引張り変形を加えた場合には金属ワイヤーは
咽性変形をおこしてしまうため、過度の変１１−７１０
王を要求することは困難であった。

さらに従来の金属材料の弾性は材料個有の特性であり、
熱処理等の加工によっても改質することは難かしぐ、特
に強加工Ｎｚ−’ｒｚ合金においては熱処理を施こせば
特徴的な強加工による効果が失なわれてしまうため熱処
理は行なわない。

従って弾性を歯列矯正に適用する際には、より弾性の生
じる範囲を得ようとするため、矯正部材の歯への設置の
初期においては極めて高す荷重が設定されることがあっ
た。

また歯が移動すれば、移動餅の分だけ矯正部材にあらか
じめ与えておいた変形量も減少し、矯正荷重も比例的に
減少する。なお知期的にみれば歯に対し矯正力は常にほ
ぼ一足の荷重として付加されていることになる。

従って被験者にとっては矯正に付加された荷重のために
、常に痛みや苦痛の連続となる。しかも歯列が正常に矯
正される期間は最低でも数ケ月を３− 要するため、被験者は長期間耐λ−ることが必要であっ
た。

本発明の歯列矯正部材は以上に述べた従来の金属材料の
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および形状記憶を保有する
ｗ６−’ｒ４合金に工り、新治療方式およびその部拐を
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エリ
行なうものであり、例えば通常の口腔内の温Ｋ（体温＝
３７℃）と湯や食事等の高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Ｗｆ差に対応し矯正部材
の矯正荷電が目動的に変化し、温Ｋが高（なる程高い矯
正部Ｍが付方ｎされる。従って被験者が泥ｆ刺激物を口
腔内に取り４− 入れることは普段行゛なうことであり、意識的に実行す
ること屯可能であり、矯正をスムーズに進行させること
ができるものである。

しかも通常の状態すなわち矯正部材が口腔内温間（体温
３７℃）にある場合には矯正部材の負荷荷重はほぼ無重
荷状態にあり、被験者にとって痛み等の苦痛は全くなｒ
こととなる。

歯を移動させるには、従来工す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
工す間欠的に矯正していくものである。歯の移動方向の
＃模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、歯に最大荷重がかかるのは一時的
であると同時に荷重自体所望の値を起え危い工うになさ
れるため、歯根膜も血行障害を起さない。また荷重が変
動するため、破骨細胞お工び遺骨細胞の活動も活発化し
、矯正も速やかに進行する。

一５＝ 次に上記の歯列矯正治療方式を可能とする矯正部材につ
いて述べる。

本発明の矯正部材の一例としてはＮ（−’１’（合金（
金属間化合物）からなる感のであり、Ｎ（−７６合金が
有する形状記憶効果と超弾性効果を活用するものである
。

先ず超弾性効果につめて言えば、これは従来の金属材料
にみられる比例弾性限とは全く機構・性質を異にするも
のであり、例えば引張り試験におりて約８係に及ぶ変形
を与えても除荷により丸形へ超弾性的に回復するもので
ある。

この↓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、矯正に必要表向げや引張り変形に対して
弾性的に充分対応で負るものである。

さらに、超弾性は環境温Ｉ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Ｋ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た矯正荷重が引き続
き得られる。すなわち矯正部材にあらかじめ与えてお込
た部材の変形量が矯正の過６− 程で変化しても、矯正荷重は変化しないという特徴があ
る。

また、環境ＩＵｆが変化すれば矯正部材の負荷荷重は潟
Ｗｆ化に対応し変化し、壌境湛電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応力（
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。

特に温＃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り現象であるとともに、前
記の口腔内への温ｌ刺激物の取り入れに工す生じる温ｒ
変化によって負荷荷重を変化させることも可能になる。

また形状記憶効果は、あらかじめ高温（２００℃以上）
で所望の形状に成形し、この形状を元形とし、この材料
を所定の温度より低い温朋壌境に置くと見掛上の塑性変
形が可能になる。塑性変形は極めてわずかな応力で容易
に変形する。

従ってあらかじめ矯正部材を所望の形状例えば了−チ状
を元形と々る工う熱処理にエリ記憶させこの矯正部材を
低温の環境（この場合は口腔円筒７− にあるいはそれ以下の４１にお（と自由に変形加工する
ことができる。被験者の歯列に合わせて設置し、この状
態で口腔内に高温のＷＡＷ１＠激物を取り入れると矯正
部材は元形である了−チ状に形状を回復しようとする応
力が働く。このため不正な歯は所望の形状に整うように
移動し矯正される。

本発明は以上の形状記憶および超弾性を１本の矯正部材
に工す同時になさしめるものであり、その効果は極めて
優れたものである。

次に本発明の歯列矯正部材につ込て詳述する。

超弾性効果お工び形状記憶を有する金属材料には、Ｎ（
−Ｔ４金属間化合物を主体とする合金や、ソノ他ニハ、
Ｃｕ−Ｚｎ　、Ｃ１Ｌ−Ｚｎ−Ｘ（Ｘ＋＝８ｚ、８ｆｉ
、ム！彦ど）　、　Ｃｕ　　Ａ　、＃　　Ｎ　＠　ｓ　
Ａｕ−Ｃｄｍムｇ−Ｃｄ　、　Ｍ　ｉ　−Ａ、＃　、　
Ｃｕ　　Ａｕ−２％、０％−日ｎなどの合金がある。こ
れ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践
のマルテンサイト変態温度エリ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８− お工びその逆変態を駆動力とするものである。そしてこ
の変態は一般に母相（オーステナイト相）−マルテンサ
イト相聞の正逆変態のヒ、ｘテＩＪ　シｘ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
的に可逆的とけ、逆変態で単に母相の結晶構造に戻るだ
けでな（、結晶の方位も元に戻るということである。

他方、形状記憶はマルテンサイト相にお込で、あるいは
厳密にはマルテンサイト逆変態開始温度以下の温胛にお
いて応力誘起変態によって変形が進行し、マルテンサイ
ト逆変態温ｒ以上に加熱した時マルテンサイト相は可逆
的な逆変態によって母相に戻り、形状回復が起るもので
ある。

ま九完全に形状回復が起るためにはマルテンサイト逆変
態終了温間にまで加熱する必要がある。

以上の工つな機構を有する金属材料のうち、Ｎｉ−Ｔｉ
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ｂるため歯列矯正部材として
最適である。

特に最近はＮ５−Ｔｉ合金の特性を同上させる９一 研究も進み、Ｎｉと’ｒ（の二元合金のみならず、Ｎ６
を０％、ＩＦ−あるＬｎｉｌ−Ｇｏ［置換することによ
り、変態温度の制御や、ヒステリシスをより小さくシ、
荷重付加時の超弾性荷重と除荷時の超弾性荷重との差を
小さくすふことも同上しつつある。

本発明の実施例とし−Ｃは、略５０．５αｔ４Ｎｉ−Ｔ
ｉ合金を用いたので、これについて説、明する。

成分比として５０．５αを係Ｎｉと残Ｔ（の原料を高周
波真空溶解し、銅製鋳型に鋳込んだ。

インゴットは鍛造工程を鮭て、線径がφ０．４工に至る
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。

線材は研摩に工って鏡面になされ、同時に什」二り径を
φ０．３７鶴とした。

さらに加工歪除去と特性を得るため熱処理を真空炉で行
なった。処理条件は次の通りである。

・処理温度　二６００℃ ・処理時間　：２０分 ・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。

−１〇− ・マルテンサイト変態開始温間：θ℃ ・マルテンサイト逆変態終了温度＝４０℃自引張り試験
にお打る荷重−歪曲線：第１図・曲げ試験における荷重
−歪曲線：第２図第１図および第２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も変形および回復が一定荷重のも
とに行なわれるが、これが超弾性である。

捷た第１図に環境ｒ／Ａ＃が口腔内湯度すなわち体温に
相当する３７℃における荷重−歪曲線を示しているが、
除荷において元形に回復せずわずかな歪を残しているが
、これは環境温度がマルテンサイト逆変態終了温間４０
℃エリ低いため形状記憶が完全に行なわれなめためであ
る。壌境温匪を上げれば元形に戻るが、６０℃の曲線で
も示されている。

また、３７℃と６０℃を比較すれば高温程一定変形閘に
おける荷重が増害し５、付加時お工び除荷時とも回じ傾
回ｔ−有する。

なお、第２図に示す曲げ特性は、長さ１０ｍｍの線材を
用い、一端を固定し、他端に荷重を付加ある論は除荷し
た場合を示す。

本発明に使用される矯正部材＃：Ｌ１超弾性および形状
記憶の両者がある％定の条ｒｌ：　Ｋ人石工うになされ
なければならない。

矯正部材の超弾性の荷重は相別のマルテンサイト変態渦
１ｆ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？ＵＩＩ＋’に依存し、除荷時超弾性
荷重はマルテンサイト逆変態終了湛ｉに依存する。

また形状記憶による塑性変形可能な領域を得るには少な
くともマルテンサイト逆変態終了溝間以下でなければな
らなり０ 従って本発明の矯正部材としては、口腔内温Ｉ３７℃で
見掛上の塑性変形がし易く、それより僅かに高い潟朋（
約４０℃〜ＥＯ℃）で超弾性が発揮でき、エリ高い湛井
にお込て超弾１１Ｆ荷重が一層大となり、これらの渦叶
範囲内で温朋変化に伴なめ荷重が間欠的に変化すること
にエリ矯正が進行することをねらうものである。

荷重自体は矯正部材の寸１によるため、実質的には、材
料のマルテンサイト変態温厚が口腔円湛雇＝体温を僅か
に超える湯層（４０℃〜５０℃）であることを必要とす
る。

なお、矯正部材の使用に当って、超弾性が発生する領域
まで部材を変形させなｈ場合には、通常の金属で云われ
る弾性が作用することを付は加えたい。これは超弾性の
効果が得られな（なるだばで歯列矯正に当っての矯正力
は生じる。使用する矯正部材の寸度と変形量を考慮すれ
ば、超弾性を充分活用できるものである。

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
ーを例に峠、明する。

ワイヤーは様々な使用方法を考裏して直線状のワイヤー
として用意されるか、あらかじめ歯列に合わせた了−千
秋ワイヤーとして用意される。

さらに厳密な形状とするには、エリ簡単な方法としては
ワイヤーを所望の形状ｆ有する型に設置し熱処理を施こ
せば艮ｈ０熱処理温Ｖは２００℃以上の湛げで処理する
ことにエリ、ワイヤーは熱処理時の形状を記憶する。

１３− 元形として了−千状になされたワイヤーは口腔内温間あ
るいは室温に置かれると塑性変形しやすめ状態となって
いる。

このワイヤー１は第３図に実線で示すように矯正したい
歯２と両サイドの正常な歯３．４に１４ンりつけられる
。歯に対するワイヤーの取りつけ方法は従来のワイヤー
の俄りつげ方法と全ぐβ１じで艮す、例えばワイヤー１
４ツリつけ用ブラケット５を用り、該ブラケットを歯に
直接ボンティングするか、または歯にかぶせた金属環に
ブラケットを溶接する等の方法がある。

ワイヤーを歯列に取りつＨる時けａｌｆｍ境としてはほ
ぼ口腔内部層であり、ワイヤーＦｉ塑性変形し易り状態
にあり、歯列への１反りっけは極めて容易である。この
状態では矯正したｈ歯には荷重はほぼ無荷重であるか、
ワイヤーを見掛上の塑性変形を起させるための僅かな荷
重がかかる。

口腔内に高い温にの例えば湯や食事等の温１ｗ刺激物が
取り入れられると、ワイヤーもその鋺Ｋに上昇し、ワイ
ヤーには形状記憶が作用し、記憶した１４− 了−チ状の丸形に戻ろうとする。これに工りワイヤーは
温度に対応した荷重で歯を矢印で示した矯正方向に移動
させるよう作用する。

本発明におりては、上記のような歯列にワイヤーを取り
つけた状態で、通常は無荷重乃至極めて僅かな荷重が歯
に作用し、口腔内にお茶やコーヒー等の湯や食事を取り
入れた時にワイヤーは例、ｔば５０〜６０℃位に一時的
に上昇し、高い荷重が作用する。口腔内に温度刺激物を
取り入れるのは間欠的であり、従ってワイヤーにエリ歯
に高い荷重が作用するのは同様間欠的である。

要するに本発明は高い荷重の作用する時と荷重から開放
される時が焚互に繰り返され、歯を矯正するものである
。

本発明は日常生活を自然に行なう中で矯正治療がなされ
るだけでなく、意識的に治療を促進させるため、繰り返
し口腔内に高幅の温度刺激物を取り入れることも可能で
ある。

実施例として極めて単純な例を述べたが、複雑な矯正で
あっても、基本は同じである。複雑な場合程、ワイヤー
の超弾性の効果が得られることがある。例えば複数の歯
を同時に矯正治療する場合でもワイヤーの弾性変形態が
大であるため、同時に異質の治療を行なうことができる
。

なお矯正部材として希望の％Ｆｒｆ得るには、Ｎ１−Ｔ
ｓ金合金場合におしても成分比の厳密な選定が必要であ
り、捷た部相への加工条件や熱処理条件も選定が必要で
ある。また部４Ａの形・（ｋ（例えばワイヤー径や断面
形状）の；六足に１つでも特性は変る。他方これらの要
因を゛組み立てることに工す矯正に必要な％性を自由に
作り」二げるごとも可能である。

さて、以上に詳述した通り本発明は被験者にとって矯正
の苦痛ｆまぬがれ、湯や負部をとるという極めて自然な
日常生活の中で歯が矯正されてい（新しｂ矯正方式Ｉを
提供するものであり、その効果は大きい。またこれに用
する矯正部材も形状記憶超弾性効果を充分活用した全（
新規な発想に基ずくものであり、その点でも釉Ａ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ｆ１として示した
超弾性ワイヤーに関する弓１張り試験における荷重−歪
曲線であり、荷重を付方口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る荷重−歪曲線である。 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・俸・ワイヤー ２・・昏矯正したい歯 ３．４・１正常の歯 ５・・・ブラダ・ント 以　　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理土量　上　　務 １７− 第２図 く゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１】　　歯列の矯正において、体温に相当する部首近
   辺で矯正部材は見掛上の塑性変形的挙動を示し、口腔内
   に体湛工り高温の温度刺激物を屯り入れることにエリ、
   矯正部材は丸形を回復することを特徴とする歯列矯正部
   材。 １２１　　歯列の矯正において、体温に相当する温度近
   辺で矯正部材の矯正荷重Ｆｉはぼ無荷重であり、口腔内
   に体温工り高温の温度刺激物を取り入れることにエリ、
   矯正部材に矯正荷重が生じることを特徴とする歯列矯正
   部材。 １３１　　矯正部材に生じる荷重が温度刺激物のａｔ　
   ＩＩに対応する特許請求の範囲第２項記載の歯列矯正部
   材。 （４１矯正部材がＮ４−Ｔ４金極間化合物を主体とする
   合金からなる特許請求の範囲第１項お工び第２項記載の
   歯列矯正部側。 ＋５＋　　Ｎ７−Ｔｚ合金のマルテンサイト逆変態終了
   湯層が、体温をわずかに超える幅ｙである特許請求の範
   囲第４項記載の歯列矯正部材。