KR101318817B1 - 부분치열교정용 와이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분치열교정용 와이어에 관한 것으로, 부분치열교정용 와이어에 있어서, 상기 와이어는 30 ~ 45℃에서 오스테나이트 상으로 변태하는 형상기억합금으로 형성된다.
본 발명에 따른 부분치열교정 와이어는 규격화가 되어있지 않아 어떤 형태의 교정치료에도 사용할 수 있고, 부분치열교정에 사용되고 남은 와이어의 부분을 버릴 필요가 없어 낭비를 줄일 수 있으며, 상기 와이어를 이루는 형상기억합금의 오르텐사이트로 변태되는 온도가 30 ~ 45℃이므로 치열교정시술중에 와이어가 오르텐사이트로 변태되지 않아 와이어의 굴곡과 변형이 쉬워 치열교정시술이 용이하다. 또한 시술자의 미세한 기술이 임상초기부터 적용될 수 있으므로 치열교정효과를 높여 치료기간을 단축할 수 있다.

Description

부분치열교정용 와이어{Partial Orthodontic Wire for Correction of Irregular Teeth}

본 발명은 부분치열교정용 와이어에 관한 것으로, 더욱 상세히는 와이어의 탄성력과 형상복원력을 이용하고, 협측 또는 설측, 순측 교정시술에 상관없이 모두 적용가능하며, 또한 교정시술부위에 필요한 길이만큼 절단하여 부분적으로 사용이 가능하여 불필요한 낭비가 없는 부분치열교정용 와이어에 관한 것이다.

일반적으로 치아의 배열이 가지런하지 않다면, 타인에게 불쾌감을 줄 뿐만 아니라 본인의 구강 위생과 발음에도 문제가 발생하고 심한 경우 대인기피증까지 유발시킬 가능성이 있으므로 이러한 문제를 해결하기 위하여 치열교정장치를 사용하여 치열을 바르게 교정하며, 상기 치열교정장치는 브래킷과 와이어로 구성된다.

치열교정은 교정장치의 위치에 따라 협측, 설측, 순측교정으로 나뉘고 각각 그 위치에 적합하도록 제작된 와이어가 사용된다. 그리고 상기 와이어는 탄성을 이용하여, 교정대상인 복수의 치아에 금속 와이어를 감고, 이들 치아에 와이어의 굽힘 또는 인장에 의하여 하중을 가하여 치열을 교정한다.

또한 최근에는 니켈-티타늄(Ni-Ti) 합금의 형상기억합금으로 제작되는 치열교정용 와이어가 제안되고 있다.

이들의 방법은, 미리 모상상태(母相狀態)의 형상이 소망의 형상, 즉 해부학적으로 바른 치열을 이루는 형상이 되도록 형상기억 합금제인 와이어 형상의 교정부재에 열처리를 실시하고, 이 교정부재를 환자의 치열에 맞추어 설치하면 본래의 형상으로 복귀되려는 형상복원력 즉, 탄성력에 의하여 치열을 교정하는 것이다.

그러나 상기 협측, 설측, 순측교정용 와이어는 일정 규격(예컨대, 아치형 등의 전체치열교정 형태)으로만 제작이 되므로 그 사용에 있어서 규격에 맞지 않는 부분에 사용하기가 까다롭고, 일부분만 교정하는 부분치열교정하는 경우에도 상기 일정 규격으로 제작된 와이어에서 교정에 필요한 부분을 절단하여 사용하고 나머지는 버리게 되므로 낭비가 심하였다.

또한 라운딩의 지름과 선의 두께가 커서 소형 튜브를 사용한 부분치열교정이나 특정 치아의 함몰이나 돌출이 심한 교정치료의 경우 와이어를 삽입하지 못하는 경우가 발생하게 되고, 간신히 삽입을 했다 하더라도 국부적으로 세밀한 절곡을 할 수 없어 시술자와 환자 모두 불편을 겪는 상황이 발생하였다.

또한 종래의 형상기억합금으로 제작되는 치열교정용 와이어는 상온에서 실시되는 치열교정시술도중 시술자의 체온으로 인해 상기 와이어가 치열에 장착되기 이전에 오르테나이트 상으로 변태되어 이미 충분한 탄성력을 지니게 되므로 소형 튜브의 관속으로 삽입이 힘든 상태가 되므로 교정시술의 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은, 0.3 ~ 0.4㎜의 두께를 갖는 와이어가 권선되어 있어 어떠한 치열교정시술에도 적용될 수 있고 낭비가 없는 부분치열교정용 와이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 와이어가 30 ~ 45℃에서 오르테나이트 상으로 변태되도록 하여 치열교정시술 도중에 시술자의 체온에 영향을 받지 않아 시술과정이 보다 용이하고 치열교정시술시간을 절약할 수 있는 부분치열교정용 와이어를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 부분치열교정용 와이어에 있어서, 상기 와이어는 30 ~ 45℃에서 오스테나이트 상으로 변태하는 형상기억합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 부분치열교정용 와이어에 있어서, 상기 와이어는 선의 두께가 0.3 ~ 0.4㎜이고 지름이 25 ~ 40㎜으로 라운딩되어 권선된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 부분치열교정용 와이어에 있어서, 상기 와이어는 Ni(니켈) 49.5 ~ 69.5 중량％와 Ti(티타늄) 29.5 ~ 49.5 중량％로 구성되고, C(탄소), O(산소), N(질소), Mn(망간), Si(규소), Co(코발트), Mo(몰리브덴), W(텅스텐), V(바나듐), Al(알루미늄), Zr(지르코늄), Cu(구리), Ta(탄탈럼), Hf(하프늄), Ag(은), Pb(납), Bi(비스무트), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Sn(주석), Cd(카드뮴), Zn(아연), Sb(안티모니), Sr(스트론튬), Na(나트륨), As(비소), Be(베릴륨), Ba(바륨), Fe(철), Nb(니오븀), B(붕소), Cr(크로뮴) 중 어느 하나 이상을 0.5 ~ 1.5 중량％를 더 포함하여 구성되는 형상기억합금의 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 부분치열교정 와이어는 규격화가 되어있지 않아 어떤 형태의 교정치료에도 사용할 수 있고, 부분치열교정에 사용되고 남은 와이어의 부분을 버릴 필요가 없어 낭비를 줄일 수 있으며, 상기 와이어를 이루는 형상기억합금의 오르텐사이트로 변태되는 온도가 30 ~ 45℃이므로 치열교정시술중에 와이어가 오르텐사이트로 변태되지 않아 와이어의 굴곡과 변형이 쉬워 치열교정시술이 용이하다.

또한 시술자의 미세한 기술이 임상초기부터 적용될 수 있으므로 치열교정효과를 높여 치료기간을 단축할 수 있다.

도 1(a)는 종래의 협측용 치열교정용 와이어를 나타낸 도면.
도 1(b)는 종래의 설측용 치열교정용 와이어를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 부분치열교정용 와이어를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 치열교정용 와이어의 온도에 따른 상변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 부분치열교정용 와이어의 일실시예의 상변화를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 부분치열교정용 와이어의 또 다른 일실시예의 상변화를 나타낸 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1(a)는 종래의 아치형태의 협측용 치열교정용 와이어를 도시하고, 도 1(b)는 종래의 설측용 치열교정용 와이어를 도시하고 있으며, 종래의 치열교정용 와이어는 구강형태를 따라 도시된 바와 같이 일정 규격을 이루고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 와이어를 도시한 것으로, 일정 지름(예컨대, 25 ~ 40㎜)으로 라운딩되어 권선되어 있다. 따라서 본 발명은 구강 내 전체치열교정 뿐 아니라 부분치열교정에 있어서도 교정부위에 필요한 길이만큼 절단하여 사용이 가능하다.

상기 치열교정용 와이어는 선의 두께가 0.3 ~ 0.4㎜인 것이 바람직하다. 만약 선의 두께가 0.3㎜미만인 경우에는 탄성력이 부족하여 치아를 이동시키는 힘이 부족하고, 선의 두께가 0.4㎜를 초과하는 경우에는 치열교정에 필요 이상의 힘이 가해져 환자의 치통을 유발하게 된다.

본 발명에 따른 치열교정용 와이어에 있어서, 30 ~ 45℃에서 오스테나이트 상으로 변태하는 형상기억합금으로 제작된 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 종래의 치열교정용 와이어에 사용된 형상기억합금은 14.54℃에서 오스테나이트 상으로 변태가 시작되므로 치열교정시술 중 시술자의 체온으로 인해 상기 변태가 발생하여 와이어를 치아에 장착하기가 어려웠고 장착이 되었다하더라도 이미 변태가 시작되어 세밀한 절곡이 어려워 치열교정시술이 용이하지 않았다.

그러나 도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 와이어가 30 ~ 45℃에서 오스테나이트 상으로 변태하므로 교정시술중에 시술자의 체온이 와이어에 영향을 미치더라도 상기 와이어는 체외에 위치하여 30℃까지 도달하지 않아 상변태가 일어나지 않기 때문에 치열교정시술을 용이하게 할 수 있다. 시술이 종료된 후 와이어가 설치된 구강내 온도는 35 ~ 37℃가 되어 상기 와이어의 변태가 일어나 어긋나있는 치열을 바르게 잡아준다.

상기 와이어를 이루는 형상기억합금의 재질은 Ni(니켈)과 Ti(티타늄)이 주를 이루고 그 외 다른 성분을 더 포함한다.

상기 형상기억합금은 Ni(니켈)49.5 ~ 69.5 중량％와 Ti(티타늄) 29.5 ~ 49.5 중량％로 구성되고, C(탄소), O(산소), N(질소), Mn(망간), Si(규소), Co(코발트), Mo(몰리브덴), W(텅스텐), V(바나듐), Al(알루미늄), Zr(지르코늄), Cu(구리), Ta(탄탈럼), Hf(하프늄), Ag(은), Pb(납), Bi(비스무트), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Sn(주석), Cd(카드뮴), Zn(아연), Sb(안티모니), Sr(스트론튬), Na(나트륨), As(비소), Be(베릴륨), Ba(바륨), Fe(철), Nb(니오븀), B(붕소), Cr(크로뮴) 중 어느 하나 이상을 0.5 ~ 1.5 중량％를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 와이어는 Ni(니켈) 50 ~ 60 중량％와 Ti(티타늄) 30 ~ 40 중량％, Nb(니오븀) 5 ~ 15 중량％를 포함(바람직하게는 Ni(니켈) 55 중량％와 Ti(티타늄) 35 중량％, Nb(니오븀) 10 중량％)하는 형상기억합금으로 제작될 수 있다.

또한 상기 와이어는 Ni-Ti 합금 외에 Ni-Ti-Cu 합금이 사용될 수 있으며 특별히 한정하는 것은 아니다.

또한 상기에 언급한 성분들은 ppm단위로 치열교정용 와이어에 극미량 첨가될 수 있으며 성분의 수나 함유량은 별도로 한정하지는 않는다.

본 발명에 따른 부분치열교정용 와이어에 사용되는 선재의 가공과 열처리는 다음과 같이 수행된다.

상기 와이어로 사용되는 선재가 3㎜를 초과하는 경우 3㎜이하가 되도록 압연을 한다.

상기 압연으로 인해 선재가 스트레스를 받아 단선 또는 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해, 상기 선재를 단면적의 50％ 범위 내에서 단면적이 축소되도록 압연하는 것이 바람직하다.

상기 압연을 통해 선재에 가해진 응력을 제거하기 위해 풀림처리를 하고, 상기 풀림처리는 상기 선재가 650 ~ 750℃의 온도에서 1분 이상 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 압연과 풀림처리를 수차례 반복하여 선재의 굵기가 0.3 ~ 0.4㎜가 되면 신선을 하여 치수를 맞춘다.

상기 신선을 하는 과정에서도 선재가 스트레스를 받아 단선 또는 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해, 상기 선재를 단면적의 40％ 범위 내로 신선하는 것이 바람직하다.

상기 신선한 이후 선재에 가해진 응력을 제거하기 위해 상기 풀림처리를 다시 수행한다.

상기 선재의 굵기가 0.3 ~ 0.4㎜가 되도록 신선과 풀림처리를 수차례 반복한다.

최종 선택한 굵기에서 10％의 여유 치수까지 신선되면 다음으로 형상기억을 위한 열처리를 실시한다.

상기 선재를 연속된 호형이나 원형으로, 즉 25 ~ 40㎜의 지름으로 라운딩되도록 지그 등에 권취하고, 300 ~ 600℃의 온도에서 1분 ~ 1시간 동안 열처리를 실시한다.

상기 열처리가 마무리 되면, 선재 가공과정과 열처리과정에서 상기 선재의 표면에 발생한 산화피막을 제거한다.

상기 산화피막을 제거하기 위한 용액은 HF(불산)과 HNO₃(질산)을 혼합한 세정액을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 산화피막은 0.01 ~ 0.03㎜의 두께로 제거되므로 신선공정에서 선재의 치수를 수시로 점검하여 부분치열교정용 와이어를 완성하도록 한다.

이상에서 설명한 바는 본 발명에 따른 부분치열교정용 와이어를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 부분치열교정용 와이어에 있어서,
   상기 와이어는 30 ∼ 34℃에서 오스테나이트 상으로 변태가 시작되고, 34 ∼ 40℃에서 변태가 가장 크게 일어나며, 40 ∼ 45℃에서 오스테나이트 상으로 변태가 마무리되는 형상기억합금으로 형성되고, 선의 두께가 0.3 ~ 0.4㎜이고 지름이 25 ~ 40㎜으로 라운딩되어 권선된 것을 특징으로 하는 부분치열교정용 와이어.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 와이어는 Ni(니켈) 49.5 ~ 69.5 중량％와 Ti(티타늄) 29.5 ~ 49.5 중량％ 및, C(탄소), O(산소), N(질소), Mn(망간), Si(규소), Co(코발트), Mo(몰리브덴), W(텅스텐), V(바나듐), Al(알루미늄), Zr(지르코늄), Cu(구리), Ta(탄탈럼), Hf(하프늄), Ag(은), Pb(납), Bi(비스무트), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Sn(주석), Cd(카드뮴), Zn(아연), Sb(안티모니), Sr(스트론튬), Na(나트륨), As(비소), Be(베릴륨), Ba(바륨), Fe(철), Nb(니오븀), B(붕소), Cr(크로뮴) 중 어느 하나 이상을 0.5 ~ 1.5 중량％를 더 포함하여 구성되는 형상기억합금의 재질인 것을 특징으로 하는 부분치열교정용 와이어.

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