KR100554713B1 - 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치에 관한 것이다. 본 발명의 치열교정장치는 형상기억폴리머로 제조되며, 그 형상은 상악 또는 하악의 치아를 덧씌울수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되어 있으며, 형상기억폴리머로 제조된 상기 트레이타입의 치열교정장치의 원래 형상은 환자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 트레이타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 치열교정장치는 상기 형상기억폴리머의 소정의 유리전이온도이상에서 기억된 원래 형상으로 회복된다. 본 발명에 의하여, 제작이 손쉽고, 치아와 동일한 색상으로 염색이 가능하므로 미적으로 우수할 뿐만 아니라 비용도 저렴하면서 교정이 간단히 수행될 수 있는 치열교정장치를 제공할 수 있다.

Description

형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치{ORTHODONTIC APPLIANCE BY USING A SHAPE MEMORY POLYMER}

본 발명은 치열교정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정의 온도에서 형상을 기억시킬 수 있는 형상기억폴리머로 제조되는 치열교정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 치아가 삐뚤어지고 치열이 고르지 못한 상태를 치의학적인 용어로 "부정교합"이라 하며, 이러한 부정교합을 바로잡아 주는 치료를 교정치료라 한다. 치아나 치열이 부정교합의 상태인 경우, 외모가 보기 흉하고, 음식물을 씹기가 어려워지기도 하고, 치아사이로 발음이 새서 발음이 불명확하는 등 여러가지의 장애가 발생하게 된다. 따라서, 이를 치료하기 위한 여러가지의 교정장치가 개발되어 사용되고 있다.

종래에 사용되고 있는 교정장치의 종류를 살퍼보면, (1) 가철식 교정장치와,(2) 고정식 교정장치와,(3) 구강외 교정장치 등이 있다.

먼저, 가철식 교정장치는 환자가 직접 마음대로 장착 철거할 수 있는 교정장치로서, 그 크기가 일반적으로 크고 장치의 보관이나 관리에 매우 주의하여야 한다.

한편, 고정식 교정장치는 치아에 부착하여 고정시키는 것으로 가철식 교정장치보다 그 크기가 작고 대부분의 교정치료를 정확하게 할 수 있다.

일반적으로, 이러한 고정식 교정장치는 브래킷과 와이어를 사용하게 되는데, 금속지지대 역할을 하는 브래킷을 치아의 표면에 부착한 뒤 브래킷의 슬롯에 와이어(wire)를 넣고 와이어를 밀거나 당김으로써 치아의 위치를 서서히 변화시켜 치아가 비뚤어지거나 치열이 고르지 못한 것을 치료하게 된다.

이러한 고정식 교정장치로서 가장 일반적인 것이 메탈 브레킷을 이용하는 것이며, 그 외에 골드 브래킷이나 세라믹 브래킷을 이용하는 것들이 있다.

그 외, 구강외 교정장치는 전술한 가철성, 고정성 교정장치와 같이 사용되는 것으로서, 치아의 이동시 지지력이나 이동력을 외부의 해부학적 구조물로부터 얻고자 하는 경우에 사용된다.

하지만, 전술한 여러가지의 교정장치들은 대부분 금속 등으로 만들어지기 때문에, 장기간이 소요되는 교정기간동안 환자는 보기 흉한 브래킷과 와이어를 부착하고 지내야만 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 치아의 안쪽 즉, 혀측에 브래킷을 부착하여 밖에서 교정장치가 보이지 않게 하는 설측교정술이 개발되었다.

이러한 설측교정방법이나 장치에 관한 예로서, 일본 실용신안 공보 소57-44967호, 미국특허 제 4337037 및 한국 특허 출원번호 제1999-7009678호 등이 있다.

하지만, 설측교정술은 (1) 치아의 안쪽에 오목하게 홈이 난 곳의 모양을 본 떠 그것에 맞게 일일이 브래킷을 별도로 제작하여야 하며, (2) 협소한 구강의 안쪽으로 와이어인 철사를 감아야 하기 때문에 매우 정밀한 시술능력이 필요하며, (3) 구강 안쪽에 브래킷과 철사를 부착하기 때문에, 시술뒤 한 동안 발음이 불분명해지고 음식물을 씹는 데도 어려움이 있게 된다.

한편, 고정식 치열교정장치는 주기적으로 브래킷에 장착된 와이어를 밀거나 당겨 주는 것과 같은 조정을 하여야 하므로, 지속적인 치료와 관리가 필요할 뿐만 아니라, 환자는 통증을 느끼게 된다.

본 발명은 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일단 한번 치아의 표면에 장착하면, 밀어주거나 당겨주어야 하는 것과 같은 별도의 조정 과정이 필요없어 편리하고 통증이 거의 없는 치열교정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 비용이 매우 저렴하면서 치아의 색상과 동일하거나 투명하여 외관상 거의 표시가 나지 않는 치열교정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 치열교정장치는 형상기억폴리머로 제조되며, 그 형상은 상악 또는 하악의 치아위에 완전히 덧씌울수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되어 있으며,

형상기억폴리머로 제조된 상기 트레이타입의 치열교정장치의 원래 형상은 환 자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 트레이타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 트레이타입의 치열교정장치는 상기 형상기억폴리머의 소정의 유리전이온도이상에서 기억된 원래 형상으로 회복되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트레이타입의 치열교정장치는 치아 및 구개를 모두 덮는 형상을 갖는 것일 수도 있다.

본 발명에 따른 구치 직립을 하기 위한 치열교정장치는 형상기억폴리머로 제조되며, 그 형상은 소정 갯수의 치아만을 덧씌울수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되어 있으며, 형상기억폴리머로 제조된 상기 트레이타입의 치열교정장치의 원래 형상은 환자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 트레이타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지며, 상기 형상기억폴리머의 소정의 유리전이온도이상에서 기억된 원래 형상으로 회복되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 치열교정장치의 일 형태는 소정의 폭과 소정의 길이를 갖는 밴드 형상을 가지면, 형상기억폴리머로 제작되는 밴드타입으로서, 상기 밴드타입의 치열교정장치는 소정의 유리전이온도 이상에서 기억된 형상으로 회복되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 치열교정장치의 다른 형태는 마우스가드형의 치열교정장치로서, 소정의 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머로 제작되었으며, 그 형상은 상악 및 하악의 치아를 완전히 덧씌울 수 있는 마우스피스 타입으로 형성되어 있으며, 형상기억폴리머로 제작된 상기 마우스가드형 치열교정장치의 원래 형상은 환자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 마우스가드형 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지며, 상기 유리전이온도이상에서 기억된 원래 형상으로 회복되는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 제1 및 제2 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머로 이루어진 트레이타입의 치열교정장치의 제조방법에 관한 것으로서, 치열교정 장치의 제조 방법은, 제1 유리전이온도 이상에서 이상적인 치열 형태와 동일한 형상을 갖는 트레이타입의 치열교정장치를 제작하는 단계, 상기 치열교정장치를 냉각시켜 형상을 고정시키는 단계, 상기 치열교정장치를 제2 유리전이온도 이상에서 환자의 현재 치열형태와 동일한 형상으로 변형하는 단계, 및 상기 치열교정장치를 냉각시켜 형상을 고정시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 치열교정장치에 의하여, 외관상 아주 우수하며, 형상기억폴리머의 원래의 형상으로 회복하려는 탄성력을 이용하여 교정하기 때문에 편리하면서 거의 통증없이 치열교정이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치열교정장치의 브래킷과 와이어를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 치열교정장치를 치아에 부착한 상태를 도시한 상태도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 치열교정장치를 치아에 부착한 상태를 도시한 상태도.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 트레이타입의 치열교정장치를 도시한 사시도.

도 6A는 종래의 구치직립을 위한 교정방법을 설명하기 위한 정면도이며, 도 6B는 본 발명에 따라 트레이타입의 치열교정장치를 이용하여 구치직립하는 상태를 도시한 정면도.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 구개형 트레이 타입의 치열교정장치를 도시한 사시도.

도 8A 및 도 8B는 본 발명에 따른 커드런트 트레이 타입의 치열교정장치 및 전치부 트레이 타입의 치열교정장치를 각각 도시한 사시도.

도 9A 및 도 9B는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마우스가드형의 치열교정장치를 도시한 사시도 및 그 부분 단면도.

발명의 실시를 위한 형태

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

먼저, 본 발명에 따른 치열교정장치의 재료로 사용되는 형상기억폴리머에 대 해 구체적으로 설명한다.

형상기억효과란 고온에서 임의의 형태로 형상을 만들어 형상을 기억시킨 다음 냉각하고, 다시 저온에서 변형을 시키면 본래의 형상으로 되돌아가지 않지만, 일정 온도이상으로 가열하면 본래의 형상으로 되돌아가는 성질을 말한다. 이러한 형상기억재료로는 니티놀(Nitinol)과 같은 형성기억합금이나 형상기억폴리머 등이 알려져 있다.

국제출원번호 PCT/US1999/03923호는 형상기억중합체(Shape Memory Polymers; SMPs)의 조성, 제조방법 및 그들의 사용법들을 구체적으로 개시하고 있다. 그리고, 미국 특허번호 5,506,300호는 "COMPOSITIONS THAT SOFTEN AT PREDETERMINED TEMPERATURES AND THE METHOD OF MAKING SAME"라는 명칭으로 Ward 등에 의해 등록된 것으로서, 소정의 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머에 대하여 구체적으로 개시하고 있다.

최근, 형상기억폴리머에 대한 연구가 큰 주목을 받고 있는데, 그 이유는 형상기억합금보다 (1)밀도가 1.0-1.3 g/㎤ 이기 때문에 가볍고, (2) 형상회복률이 높으며, (3) 가공이 쉬우며, (4) 투명하며, (5) 염색이 가능하며, (6) 훨씬 저렴하여 여러가지 특성과 경제적인 면에서 보다 유리하기 때문이다.

전술한 형상기억폴리머의 메카니즘은 형상기억합금의 그것과는 완전히 상이한데, 일반적으로 고분자의 형상기억성질은 고무나 플라스틱과 같은 고분자가 응력과 변형의 관계에서 시간에 의존하는 점탄성에 의해 이전에 받은 응력을 기억하는 성질에 기인한다. 이러한 형상기억폴리머의 메카니즘을 보다 구체적으로 살펴 보 면, 먼저 형상기억폴리머는 고무처럼 일정한 압력이 가해지면 5-6배정도 팽창되고, 가해진 압력이 제거되면 원래의 길이로 회복된다. 그런데, -196℃와 같은 저온에서는 전술한 바와 같은 탄성이 사라지게 된다. 따라서, 팽창된 형상기억폴리머를 상기와 같은 저온에서 냉각시키면, 팽창된 형상으로 고정되고, 온도가 유리전이온도( glass transition temperature: T_g)이하에서는 원래의 형상으로 회복되지 않는다. 그런데, 온도가 유리전이온도보다 높아지면, 변형된 형상이 원래의 형상으로 되돌아가게 된다.

전술한 바와 같이 형상기억효과는 폴리머의 종류에 따라 열, 광 또는 화학적 반응에 의하여 발생하는데, 이와 같은 폴리머들을 각각 열반응SMP((thermal-responsive shape memory effect), 광반응 SMP(photo-responsive shape memory effect), 및 화학적반응 SMP(chemo-responsive shape memory effect)라 한다.

한편, 일반 고분자와 형상기억폴리머의 차이를 설명한다.

먼저, 일반적인 고분자의 변형 특성은 유리전이온도보다 낮은 온도에서는 유리상태로 딱딱하며 유리전이온도보다 높은 온도에서는 탄성계수가 아주 낮은 고무상태로 존재하기 때문에 높은 온도에서는 쉽게 변형될 수 있다. 또한, 일반 고분자는 높은 온도에서 변형된 경우 가해진 하중을 제거하고 냉각한 후 다시 승온시키면 변형된 이 물질은 이미 동결된 상태 그대로 존재하기 때문에 변형이 회복하기 어렵게 된다.

그러나, 형상기억폴리머는 구조적으로 고분자의 유동을 방해하는 고정점(또 는 동결점)과 온도 변화에 따라 연화와 경화가 가역적으로 반복될 수 있는 2상 구조(2 phase structure)를 형성하고 있기 때문에 승온시에 잔류변형을 회복하는 것이 가능하다.

본 발명은 전술한 형상기억폴리머중 열반응 형상기억폴리머(thermal-responsive shape memory)의 형상기억효과를 이용하여 치열교정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치에 대한 실시예들을 구체적으로 설명한다.

제 1 실시예

이하, 전술한 바와 같은 성질을 갖는 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치의 제1 실시예를 설명한다.

도 1은 브래킷이 부착된 치아의 형상을 도시한 사시도이며, 도 2는 치아에 부착된 브래킷에 와이어가 장착된 상태를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치는 치아의 표면에 부착된 브래킷의 슬롯에 장착되는 와이어로서, 본 발명에 따른 와이어는 35℃의 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머로 제조되는 것을 특징으로 한다. 이때, 브래킷용 와이어를 제조하는 형상기억폴리머의 유리전이온도는 사람의 구강내 온도인 35℃로 설정함으로써, 상기 브래킷용 와이어가 환자의 구강내에 장착되었을 때 미리 기억되어 있는 이상적인 형태로 회복되고자 하는 탄성력이 발생하게 되고, 이러한 탄성력에 의해 환자의 비뚤어진 치열이 서서히 교정되게 된다.

이하, 형상기억폴리머를 이용하여 와이어를 제조하는 방법을 설명한다.

먼저 (1) 형상기억폴리머의 분말(powder)이나 펠렛(pellets)등을 용융주조하여 원래의 형상(original shape)을 형성한다. 이때, 필요하다면, 형상기억폴리머의 가교(crosslinking)를 위하여 가교제(crosslinking agent)를 사용하거나 광조사(radiation)를 할 수도 있다. 즉, 형상기억폴리머를 이용하여 본 실시예에 따른 와이어의 형상으로 형성하게 된다.

(2) 다음, 유리전이온도이상에서 원래의 형상에 압력을 가함으로써 원하는 형상으로 변형시킨다. 따라서, 형성된 와이어를 적당하게 연장시키게 되는데, 이때 연장길이는 와이어가 변형된 형상에서 원래의 형상으로 회복될 때 치아에 적절한 탄성력을 제공할 수 있는 범위에서 설정되게 된다.

(3) 다음, 압력에 의해 변형된 형상을 유리전이온도이하에서 냉각시켜 고정시킨다.

전술한 바와 같이, 형상기억폴리머로 제조된 와이어를 사용함으로써, (1) 와이어를 투명하게 제조하거나, 치아의 색상과 동일하게 염색할 수도 있으며, (2) 제조비용을 절감시킬 수 있으며, (3) 손쉽게 제조할 수 있다. 또한, (4) 형상기억폴리머는 일정한 탄성력을 갖기 때문에, 약한 탄성력이 지속적으로 치아에 압력을 가해게 되고 그 결과 치열을 교정하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

전술한 방법에 의해 제조된 와이어는 변형된 형상으로 구강내의 치아표면에 부착된 브래킷의 슬롯에 장착되게 된다. 브래킷의 슬롯에 장착된 와이어가 구강온도에 의해 유리전이온도이상으로 상승하면, 변형되기 전의 원래의 형상으로 회복될 려고 하는 형상기억효과에 의해 치아에 일정한 탄성력을 가하게 된다. 이러한 탄성력에 의해 치아에 적당한 압력이 지속적으로 가해져서, 비뚤어진 치아나 고르지 못한 치열을 교정하게 된다. 따라서, 종래의 치열교정장치와는 달리, 치열을 교정시키기 위하여 주기적으로 와이어를 당기거나 밀어주는 것과 같은 치료과정없이 간편하게 치열교정을 할 수 있게 되며, 또한 환자는 아무런 통증없이 치열교정을 할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 형상기억폴리머로 이루어진 와이어는, 세라믹으로 제조된 세라믹 브래킷과 함께 사용함으로써, 외관상 전혀 표시가 나지 않는 우수한 고정식 치열교정장치를 제조할 수 있게 된다.

제2 실시예

본 발명에 따른 제2 실시예는 형상기억폴리머로 이루어진 밴드타입의 치열교정장치이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치를 도시한 정면도이다.

밴드타입의 치열교정장치(300)는 소정의 두께와 소정의 폭과 소정의 길이를 가지며, 전술한 형상기억폴리머로 제조되며, 상기 치열교정장치(300)를 형성하는 형상기억폴리머의 유리전이온도는 35℃인 것이 좋다.

상기 밴드타입의 치열교정장치의 원래의 형상은 환자의 교정후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상이 기억되어 있으며, 상기 밴드타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정전의 치열상태와 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 따라서, 유리전이온도 이상으로 온도가 상승되면, 본 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치는 환자의 교정후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 회복되게 된다.

도 4는 전술한 바와 같이 제조된 밴드타입의 치열교정장치를 치아의 표면에 부착한 상태를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 밴드타입의 치열교정장치는 교정하고자 하는 치아의 표면에 부착시킨다.

이때, 치열교정장치를 치아의 표면에 부착시키기 위하여, 일반적으로 사용되는 치과용 접착제인 컴포지트(composite)을 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치의 제조 방법은 전술한 실시예의 와이어의 제조방법과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 밴드타입의 치열교정장치를 사용함으로써, (1) 브래킷의 부착없이 단순히 접착제를 이용하여 치아표면에 부착시키면 되므로, 교정치료가 매우 간단하게 진행될 수 있으며, (2) 비용도 절감시킬 수 있으며, (3) 밴드타입의 치열교정장치를 치아의 색상과 동일하게 염색할 수 있으므로, 미관상 매우 우수하다. (4) 또한, 밴드타입의 치열교정장치는 기억된 형상으로 회복됨에 따라 치아에 압력이 가해지고 그 결과 치열이 교정되기 때문에, 종래의 치열교정장치와는 달리 주기적으로 밴드를 조여줄 필요가 없다. 따라서, 환자는 매우 편리하면서도 아무런 통증없이 치열교정을 받을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 밴드타입의 치열교정장치는 (1)정중이개(diastema)의 교정이나,(2) 뻐드렁니의 교정,(3) 구치직립 등에 사용될 수 있다.

제3 실시예

본 발명에 따른 제3 실시예는 형상기억폴리머로 이루어진 트레이타입의 치열교정장치이며, 이는 후술되는 제4 실시예와 구별하기 위하여 편의상 비구개형 트레이타입의 치열교정장치라 한다. 이하, 첨부된 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 트레이타입의 치열교정장치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 실시예에 따른 비구개형 트레이타입의 치열교정장치(500)가 치아의 상부에 배치된 상태를 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 비구개형 치열교정장치(500)는 형상기억폴리머로 제조되며, 치아의 전체 표면위에 덧씌울수 있는 형태로 이루어져 있다.

본 실시예에 따른 트레이타입의 치열교정장치에 사용되는 형상기억폴리머는 35℃의 유리전이온도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 형상기억폴리머로 제조된 상기 트레이타입의 치열교정장치의 원래의 기억형상은 환자의 교정후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어져 있으며, 상기 트레이타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정전의 치열상태와 동일한 형상을 갖는다.

이하, 전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 비구개형 치열교정장치의 동작 메카니즘을 간략하게 설명한다.

먼저, 상기 트레이타입의 치열교정장치는 상온 또는 35℃이하에서는 교정전의 치열상태에 동일한 형상으로 이루어져 있으므로, 교정전에 환자의 치아에 장착되게 된다. 일단, 본 발명에 따른 치열교정장치가 환자의 구강내에 장착되면, 상기 치열교정장키는 환자의 구강온도, 예컨대 35℃ 이상으로 상승하며, 그 결과 치열교정장치는 기억되어져 있는 원래의 이상적인 형상으로 회복하게 된다. 이와 같이 치열교정장치가 변형된 형상에서 원래의 이상적인 형상으로 회복되는 과정에서 서서히 치아에 압력을 가하게 되며, 이러한 압력에 의해 비뚤어진 치아나 고르지 못한 치열이 올바르게 교정되게 된다.

제4 실시예

이하, 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 구개형 트레이타입의 치열교정장치를 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 따른 구개형 트레이타입은, 전술한 제3 실시예의 치열교정장치와는 달리, 치아뿐만 아니라 구개(palatal), 즉 입천장을 모두 덮는 형태의 치열교정장치이다. 본 실시예의 구개형 트레이타입은 전술한 비구개형 트레이타입과는 그 형상이 서로 상이하나, 그 재질이나 제작방법은 서로 동일하므로 그 설명을 생략한다.

이하, 전술한 바와 같은 구개형 및 비구개형 트레이타입의 치열교정장치에 대한 응용분야를 구체적으로 설명한다.

(1) 치아 총생(teeth crowding)

본 실시예들은 혼합 치열기(mixed dentition) 또는 영구치열기(permanent dentition)에서 발생되는 치아 총생의 문제를 해결하기 위하여 사용된다. 치아 총생의 증상이 심한 경우에는 교정하는 동안 치아이동시에 발생되는 힘을 구개에서 많이 지지해 줄 수 있는 구개형 트레이타입이 사용하는 바람직하며, 증상이 미비한 경우에는 비구개형 트레이타입을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 본 실시예들을 실시함에 있어서, 치아 인접면 삭제(Proximal Disking) 처치 방법을 병행한다면 더 좋은 결과를 얻을 수 있다. 왜냐하면, 인접면을 삭제함으로써 치아 경계면이 없는 일반적인 경우보다 더 작은 힘으로 치아를 이동시킬 수 있기 때문이다.

(2) 악궁 확대(arch expansion)

본 실시예들은 혼합 치열기에서 발생하는 정중구개봉합(midpalatal suture)의 이개(opening)으로 인한 악궁 확대의 치료에 사용될 수 있다. 한편, 영구 치열기에서는 정중구개봉합의 이개시 매우 많은 힘이 필요하므로,

미미한 악궁 확대의 치료시에는 구개형 트레이타입을 사용하여 치료될 수 있다.

그리고, 악궁 확대의 발생 원인이 골격성 문제(skeletal problem)으로 인한 것이 아니라 치아에 기인한 경우(teeth-borne)에는, 비구개형 트레이타입으로 치료하는 것이 바람직하다.

(3) 보정장치(retainer)

본 실시예에 따른 치열교정장치는 일반 교정치료 후에 위치 보정이나 미세 이동(minor movement)을 위하여 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 트레이타입의 치열교정장치에 사용함으로써, 환자의 구강위생도 좋아지며, 투명하므로 외관상으로도 향상된다.

(4) 공극유지장치(space maintainer)

본 실시예에 따른 치열교정장치를 이용함으로써, 조기 유치 구치 탈락 또는 발치로 인하여 제1 대구치 등이 전방으로 쏠리는 현상(mesial inclination)을 방지할 수 있게 된다.

이 경우, 치아의 전체를 덮는 트레이 타입이 아니어도 관계없으며, 도 8A에 도시된 바와 같은, 치아의 일정 부분만을 덮는 커드런트형 트레이(Qurdrant-type Tray)로도 충분한다. 상기 커드런트 트레이는 상악 또는 하악의 ½을 덮는 것으로 제작하는 것이 가장 바람직하다.

(5) 구치직립(molar uprighting)

구치직립이라 함은 제1 대구치등 구치가 발치된 후 보철치료를 시행하지 않고 장기간 방치되는 경우 후방구치가 전방으로 쓰러지면 전방치아는 후방으로 이동하게 되는 것을 방지하기 위하여 사용되는 방법으로서, 본 실시예들에 따른 치열교정장치들은 구치직립에 응용될 수 있다.

도 6A는 종래의 구치직립을 위한 교정방법을 설명하기 위한 정면도이며, 도 6B는 본 발명에 따라 트레이타입의 치열교정장치를 이용하여 구치직립하는 상태를 도시한 정면도이다.

도 6A에 도시된 바와 같이, 종래에는 스프링 또는 와이어(wire)를 이용하여 구치직립하였다. 하지만, 본 발명에 따른 형상기억폴리머로 제조된 트레이타입의 치열교정장치를 이용함으로써, 손쉽게 구치직립할 수 있다.

이때, 도 6B에 도시된 바와 같이, 구치직립을 위한 트레이타입의 치열교정장치는 부분적 트레이타입의 치열교정장치를 사용하는 바람직하다. 부분적 트레이타입의 치열교정장치는 발치된 구치의 전방치아 및 후방치아, 즉 소정의 치아만을 덮을 수 있는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

(6) 정중이개 폐쇄장치(diastema closing)

본 실시예에 따른 치열교정장치를 이용하여 정중이개를 폐쇄시킬 수 있다. 이 경우, 도 8B에 도시된 바와 같이, 전치부 트레이타입의 치열교정장치를 사용함으로서 치료될 수 있다.

상기 전치부 트레이타입의 치열교정장치는 왼쪽 송곳니부터 오른쪽 송곳니까지의 모두 6개의 치아를 덮을 수 있는 트레이타입으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

제5 실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마우스가드(mouthguard)형의 치열교정장치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 9A 및 도 9B는 본 실시예에 따른 마우스가드형 치열교정장치에 대한 사시도 및 도 9A의 A-B 절취선을 따라 자른 부분 단면도를 도시한 것이다. 도 9B에 있어서, 빗금친 부분이 도 9A의 A-B 절취선을 따라 자른 부분 단면도이며, 본 실시예에 따른 마우스가드형 치열교정장치에 대한 이해를 돕기 위하여 본 장치가 치아에 장착된 상태의 상악 및 하악의 치아를 함께 도시하였다.

도 9A에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 마우스가드형 치열교정장치는 전술한 트레이타입을 이용하여 상하악에 대한 트레이타입을 일체화시킨 마우스피스 (mouthpiece) 형태로 이루어지며, 그 재질은 형상기억폴리머이다. 상기 형상기억폴 리머의 특성은 다른 실시예에서 사용되는 것과 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 또한, 그 제조 방법도 다른 실시예에서 언급된 바와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 형상기억폴리머를 이용한 마우스가드형의 치열교정장치는 치아에 기인한 경우(tooth-borne), 및 골격성 하악 전돌(skeletal mandibular protrusion), 골격성 상악 전돌(skeletal maxillary protrusion)인 경우에 상하악의 위치관계를 이상적인 형태로 이동시킬 수 있다.

전술한 마우스가드형 치열교정장치는 상하악 반대교합(cross-bite), 상하악 악궁 확대, 또는 상하악 악궁 축소(arch construction)에 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 마우스가드형 치열교정장치는 종래의 포지셔너(positioner)로 치료가 불가능했던 정출치아(erupted tooth), 즉 대합치(tooth on opposite arch)의 조기 탈락 또는 발치로 인하여 정출(erupted)된 치아를 압하(intrusion)시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 치열교정장치의 제조에 사용되는 형상기억폴리머는 유리전이온도가 서로 다른 두 개이상의 고분자, 즉 기본 고분자 및 첨가 고분자로 이루어지는 고분자 블랜드를 사용할 수도 있다. 따라서, 고분자 블랜드로 이루어지는 형상기억폴리머는 2가지의 유리전이온도를 갖게 된다.

이때, 상기 기본 고분자는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트를 갖는 블록 공중합체를 사용하는 것이 바람직하며, 그 예로서 폴리에스테르 우레탄(polyester urethane), 폴리에테르 우레탄(polyether urethane)등과 같은 폴리우레탄을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 기본 고분자의 유리전이온도는 체온이하인 25℃인 것이 바람직하다.

한편, 상기 첨가 고분자는 열경화성 고분자를 사용할 수 있는데, 상기 열경화성 고분자로서 DGEBA형 에폭시 수지, polystyrene/acrylonitrile copolymer 등이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 열경화성 고분자의 유리전이온도는 35℃이상인 것이 좋다.

상기 고분자 블랜드는 고분자 블랜드를 구성하는 고분자들에 대한 혼합비율을 조정함으로써, 형상 기억 폴리머의 물리적 성질, 예컨대 유리전이온도 등을 조정할 수 있다.

이하, 전술한 바와 같은 2가지의 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머를 이용하여 치열교정장치를 제조하는 방법을 설명한다.

설명에 앞서, 2개의 유리전이온도를 각각 제1 및 제2유리전이온도라 하고, 제1 유리전이온도는 상기 첨가 고분자의 유리전이온도인 35℃로 설정하고, 제2 유리전이온도는 상기 기본 고분자의 유리전이온도인 25℃로 설정한다.

먼저, 제1 유리전이온도의 이상에서 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 제작한 후 냉각시켜 고정한다. 다음, 제2 유리전이온도의 이하에서 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상으로 변형시킨 후 냉각시켜 고정한다.

이러한 과정을 거쳐 제조된 치열교정장치는 제2 유리전이온도 이하에서는 환자의 교정전의 치열상태와 동일한 형상을 유지하며, 제1 유리전이온도 이상에서는 이상적인 치열상태와 동일한 형상을 유지하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 치열 교정장치는 상온 또는 저온에서는 환자의 교정전의 치열상태와 동일한 형상을 유지하다가, 환자의 구강내에 착용되면 기억되어 있는 이상적인 형상으로 회복되며, 이러한 회복과정에서 탄성력이 발생하게 된다. 그 결과 탄성력에 의해 치아를 교정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 형상 기억 폴리머를 이용한 치열 교정 장치는 환자가 원하는 때에 수시로 입으로부터 제거하여 유리 전이 온도 이하에서 원래의 형상, 즉 환자의 교정 전의 치열 상태와 동일한 형상으로 변형시킬 수 있다. 이때, 원래의 형상으로 변형시키기 위하여 공기 압축기와 같은 압축기구를 사용하거나 간단히 손으로 압축할 수도 있다. 그리고, 다시 구강내에 장착하면, 기억된 이상적인 치열 상태로 회복된다.

본 발명에서는 블록 공중합체 및 열경화성 고분자들에 대한 물질들을 제시하였으나, 이는 단지 본 발명에 대한 설명과 이해를 돕기 위한 예시에 불과할 뿐 본 발명에 대한 권리범위를 한정하는 것이 아님은 당연하다.

본 발명의 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치는 여러가지의 장점을 가지게 된다. 먼저, 형상기억폴리머는 색상을 투명하게 하거나 염색이 가능하므로, 치열교정장치를 투명하게 제조하거나 치아의 색상과 동일하게 제조할 수 있다. 따라서, 장기간이 소요되는 치아교정기간동안 외관상 별로 표시가 나지 않게 되어, 타인으로 하여금 불쾌감을 주지않는다.

또한, 형상기억폴리머를 이용한 치열교정장치는 구강온도에서 환자의 교정후 의 이상적인 치열상태로 형상기억시킴으로써, 상기 치열교정장치가 입안에 장착되면 온도의 변화에 의해 기억된 형상으로 회복되는 힘에 의해 서서히 치아가 교정되게 된다. 따라서, 일단 치열교정장치를 구강내에 장착된 뒤에는 치열 교정을 위하여 별도의 조이거나 당기는 것과 같은 조절이 필요가 없게 된다. 또한, 별도의 조절이 필요없으므로, 편리할 뿐 만 아니라 아무런 통증없이 치열교정이 가능하게 된다.

게다가, 형상기억폴리머는 그 제조가 용이하고 비용이 저렴하여, 손쉽게 치열교정장치를 제조할 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 비뚤어진 치열을 교정하기 위한 치열교정장치에 있어서,

   상기 치열교정장치는 형상기억폴리머로 제조되며, 그 형상은 상악 또는 하악의 치아를 덧씌울수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되어 있으며,

   형상기억폴리머로 제조된 상기 트레이타입의 치열교정장치의 원래 형상은 환자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 트레이타입의 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상태와 동일한 형상을 가지며,

   상기 트레이타입의 치열교정장치는 상기 형상기억폴리머의 35℃의 유리전이온도 이상에서 기억된 원래 형상으로 회복되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 치열교정장치의 형상은 상악 또는 하악의 모든 치아를 완전히 덧씌울수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 치열교정장치의 형상은 상악 또는 하악의 치아들 중 소정 갯수의 치아만을 덧씌을 수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 치열교정장치의 형상은 상악 또는 하악의 치아들 중 전치부의 치아들만을 덧씌울 수 있는 캡모양의 트레이타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 치열교정장치가 상악에 사용되는 것인 경우에는 치아 뿐만 아니라 구개까지 모두 덮는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
6. 비뚤어진 치열을 교정하기 위한 치열교정장치에 있어서,

   상기 치열교정장치의 형상은 소정의 폭과 소정의 길이를 갖는 밴드타입으로 이루어지며,

   형상기억폴리머로 제조되는 밴드 타입의 치열교정장치는 소정의 유리전이온도이상에서 기억된 형상으로 회복되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
7. 마우스가드형 치열교정장치에 있어서,

   소정의 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머로 제작되었으며, 그 형상은 상악 및 하악의 치아를 완전히 덧씌울 수 있는 마우스피스 타입으로 형성되어 있으며,

   형상기억폴리머로 제작된 상기 마우스가드형 치열교정장치의 원래 형상은 환자에게 가장 적합한 교정 후의 이상적인 치열상태와 동일한 형상으로 기억되어 있으며, 상기 마우스가드형 치열교정장치의 변형된 형상은 환자의 교정 전의 치열상 태와 동일한 형상을 가지며,

   상기 마우스가드형 치열교정장치는 상기 유리전이온도이상에서 기억된 원래 형상으로 회복되는 것을 특징으로 하는 치열교정장치.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 형상기억폴리머는 기본 고분자 및 첨가 고분자로 이루어지는 고분자 블랜드인 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 기본 고분자는 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 기본 고분자의 유리전이온도는 25℃이하인 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 첨가 고분자는 열경화성 고분자인 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 첨가 고분자의 유리전이온도는 35℃이상인 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
13. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 치열교정장치의 색상은 치아의 색상과 동일하거나 투명한 것을 특징으로 하는 트레이타입의 치열교정장치.
14. 삭제
15. 제1 및 제2 유리전이온도를 갖는 형상기억폴리머로 이루어진 트레이타입의 치열교정장치의 제조방법에 있어서,

    제1 유리전이온도 이상에서 이상적인 치열 형태와 동일한 형상을 갖는 트레이타입의 치열교정장치를 제작하는 단계;

    상기 치열교정장치를 냉각시켜 형상을 고정시키는 단계;

    상기 치열교정장치를 제2 유리전이온도 이상에서 환자의 현재 치열형태와 동일한 형상으로 변형하는 단계;

    상기 치열교정장치를 냉각시켜 형상을 고정시키는 단계

    를 구비하는 것을 특징으로 하는 치열교정장치의 제조 방법.

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