KR20160099634A - 트랜스퍼 트레이의 제조 방법 - Google Patents

트랜스퍼 트레이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

트랜스퍼 트레이의 제조 방법은 환자의 치열궁의 양각 형상 및 하나 이상의 브래킷 유사체들의 양각 형상에 대응하는 형상을 갖는 물리적 실물모형을 제공하는 단계를 포함한다. 트랜스퍼 트레이가 물리적 실물모형 위에 형성될 수 있으며, 이때 트랜스퍼 트레이는 실물모형의 적어도 일부분의 음각 복제물을 나타낸다. 따라서, 하나 이상의 리셉터클들이 트레이 내에 형성되며, 각각의 리셉터클은 브래킷 유사체의 형상의 적어도 일부분을 근사한다. 브래킷 유사체와 관련된 브래킷이 하나 이상의 리셉터클들 중 하나의 리셉터클 내에 배치되고, 충전제 재료가 적어도 하나의 리셉터클 내로 도입된다.

Description

트랜스퍼 트레이의 제조 방법{METHOD OF MAKING A TRANSFER TRAY}
치과교정용 브래킷(orthodontic bracket)은 하나 이상의 치아들을 초기 위치(때때로, 이상위치(malposition) 또는 부정교합(malocclusion)으로 지칭됨)로부터 환자의 치열(dentition) 내의 원하는 위치로 이동시키기 위한 치과교정 치료에 사용된다. 예를 들어, 치과교정 치료에 의해, 환자의 치아들은 전체 치열의 미적으로 좋은 외양을 달성하거나 최대화하기 위하여 치아들의 순측 면(labial side)들이 서로 정렬되도록 이동될 수 있다. 또한 일부 경우에, 하나 이상의 치아들이 부정교합을 교정하기 위하여 이동될 수 있다. 치아의 이동은 전형적으로, 브래킷들을 통해 치아에 부착되고 보다 장기간에 걸쳐 원하는 위치를 향해 치아에 힘을 가하는 미리 편의된 탄성 아치와이어(pre-biased elastic archwire)에 의해 달성된다. 치과교정용 아치와이어의 단부들은 종종 협면관(buccal tube)으로 알려진 작은 기구들에 연결되고, 협면관들은 이어서 환자의 대구치(molar tooth)들에 고정된다. 많은 경우에, 일 세트의 브래킷들, 협면관들 및 아치와이어가 상치열궁(upper dental arch) 및 하치열궁(lower dental arch) 각각에 대해 제공된다.
많은 유형의 치과교정 기법에서, 치아 상에서의 기구의 정확한 위치는 치아들이 그들의 의도된 최종 위치로 이동함을 보장하는 것을 돕는 데 중요한 요인이다. 예를 들어, 하나의 일반적인 유형의 치과교정 치료 기법은 아치와이어가 치료 마무리 시에 수평 평면 내에 놓이는 "스트레이트 와이어(straight-wire)" 기법으로 알려져 있다. 예를 들어 브래킷이 치아의 교합 또는 외측 팁(tip)에 너무 가까운 위치에서 치아에 부착되면, 스트레이트-와이어 기법을 사용하는 치과교정 전문의는 최종 위치에 있는 치아가 과도하게 밀려들어가 있음을 발견할 가능성이 있을 것이다. 한편, 브래킷이 적절한 위치보다 치은(gingiva)에 더 가까운 위치에서 치아에 부착되면, 치아의 최종 위치가 원하는 것보다 더 돌출될 가능성이 있다.
임의의 실제 치료에 앞서 컴퓨터 시뮬레이션으로 치아의 요구되는 위치를 결정하기 위해 소위 치료 계획 시스템이 사용되어 왔다. 그러한 계획 시스템은, 예를 들어 초기 위치의 외측인 치아 위치에서 브래킷들과 치아 사이의 충돌을 피하는 것을 돕고, 또한 예를 들어 치아의 위치가 초기 위치, 요구되는 위치 및 이들 사이의 위치들에 있는 다양한 임상 상황들과 부합하도록 브래킷들 및 아치와이어가 설계되고 배열되게 한다. 특히 설측(lingual) 브래킷들에 대하여, 그러한 치료 계획이 널리 사용된다. 설측 브래킷은 종종, 치아의 순측 표면과 달리, 설측 표면이 서로에 대해 형상이 매우 다양하여 "하나의 크기가 모두에 맞는(one size fits all)" 브래킷 형상이 전형적으로 사용될 수 없기 때문에, 모든 치아 및 환자에 대해 개별적으로 맞춤형 설계를 갖는다. 일부 치료 계획 시스템들은 또한 치아 표면 및 요구되는 환자의 임상 상황에 정밀하게 부합하는 그러한 맞춤형 브래킷들을 설계하는 것을 허용한다. 따라서, 맞춤형 브래킷들은 전형적으로, 치료 계획 동안에 미리 결정된 치아 상의 위치들에 정밀하게 배치되어야 한다. 환자의 치아 상에의 브래킷들의 정밀한 배치를 용이하게 하기 위하여 그리고 치과교정 전문의의 참조를 위하여, 브래킷들은 종종 환자의 치아를 복제한 플라스터 모델(plaster model) 상에 미리 위치되어 제공된다.
브래킷들이 상부에 배치된 그러한 플라스터 모델은 때때로, 환자의 치아 상에의 브래킷의 배치를 용이하게 하기 위한 소위 트랜스퍼 트레이(transfer tray)를 만들기 위하여 치과교정술에서 사용된다. 트랜스퍼 트레이는 전형적으로, 미리 결정된 위치에서 브래킷들의 완전한 세트를 유지하고 브래킷들이 하나의 단계로 치아 상에 배치 및 접합되게 하도록 구성된다.
일반적으로, 간접 접합 기법은 환자의 치열궁의 적어도 일부의 구성과 부합하는 형상을 갖는 트랜스퍼 트레이의 사용을 수반하였다. 브래킷들과 같은 기구들의 세트가 소정의 미리 결정된 위치들에서 트레이에 해제가능하게 연결된다. 접착제가 각각의 기구의 기부에 도포되고, 이어서 접착제가 경질화되는 시간까지 트레이가 환자의 치아 위에 배치된다. 다음으로, 트레이가 치아로부터 뿐만 아니라 기구로부터 분리되며, 그 결과 이전에 트레이에 연결된 모든 기구들이 이제 그들의 의도되어진 미리 결정된 위치들에서 각자의 치아에 접합된다.
예를 들어, WO 01/80761호에 개시된 바와 같이, 치료 계획 소프트웨어는 치아 상에 브래킷들을 가상적으로 중첩시켜 그들의 의도된 위치들에서 3차원 치아 객체들에 더하여 가상 브래킷들을 포함하는 3차원 모델을 생성한다. 이러한 3차원 모델은 브래킷들이 상부에 중첩된 치아의 플라스틱 모델을 제조하기 위한 스테레오 리소그래피(stereo lithography, SLA) 기기에 공급된다. 열가소성 포일(foil)이 SLA 모델 위에 배치되고, 모델 및 포일은 압력 챔버 내부에 배치된다. 챔버는 포일이 치열 및 브래킷들을 감싸도록 가압된다. 따라서, 포일은 브래킷들이 위치될 수 있는 작은 만입부(indentation)들을 얻는다.
유럽 출원 제1 2196 586호는 통합형 물리적 실물모형(integrated physical mockup)으로부터 트랜스퍼 트레이를 제조하는 방법을 기술한다. 통합형 물리적 실물모형은 환자의 치열궁의 양각 형상(positive shape)과 브래킷 유사체(bracket analog)들의 세트의 양각 형상으로 구성되는 형상을 나타낸다. 브래킷 유사체들은 형상이 원하는 치과교정용 브래킷의 형상에 실질적으로 대응할 수 있지만, 상기 대응하는 브래킷 몸체보다 덜 상당한 또는 더 적은 언더컷(undercut), 홈(groove), 및 리세스(recess)를 포함할 수 있다. 치열궁 및 유사체들의 세트의 형상은 상호작용하여 하나의 연속편(contiguous piece)을 형성할 수 있으며, 이는 실질적으로 트랜스퍼 트레이를 손상시킴이 없이 브래킷들이 내부에 제거가능하게 배치되고 위치될 수 있는 트랜스퍼 트레이의 생성을 허용할 수 있다. 또한, 통합형 물리적 실물모형의 사용에 의해 제조된 트랜스퍼 트레이는 브래킷들의 정확한 위치설정을 허용하면서 비교적 작은 힘으로의 브래킷들의 제거를 허용할 수 있다.
선택된 브래킷 형상의 유사체 또는 근사체(approximation) 위에서의 트랜스퍼 트레이의 형성은, 유럽 출원 제1 2196 586호의 방법을, 전형적으로 선택된 치과교정용 브래킷 또는 그의 정확한 근사체 위에 직접 형성되는 많은 간접 접합 시스템과 대조되게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 그러한 트랜스퍼 트레이의 생성 방법은, 트레이 재료가 리셉터클(receptacle) 내에서의 브래킷(3)의 정확한 배치와 간섭하지 않도록, 소정 브래킷 특징부(예컨대, 아치와이어 슬롯, 후크, 타이윙(tiewing) 등)에 대응하는 비어 있는 공간을 초래한다. 브래킷 유사체 위에 형성되었던 트레이(1)는, 대응하는 물리적 브래킷(4)의 소정 언더컷 또는 리세스가 아니라 상기 브래킷(3)의 외부 형상의 적어도 일부분에 합치하는 표면을 특징으로 하는 리셉터클(2)을 포함한다. 따라서, 일단 브래킷(3)이 리셉터클(2) 내에 배치되면, 선택된 브래킷(3)과 트랜스퍼 트레이(1)가 상호작용하여, 리셉터클(2)과 브래킷 특징부(3a, 3b, 3c)들에 의해 한정되는 비충전된 공극(unfilled void)(4)(즉, 공동(cavity))을 형성한다.
환자의 치아 표면에 대한 접합 동안에 브래킷 상에 생성되는 압력은 접합 기부 상의 과잉 접착제(다르게는, 당업계에서 "플래시(flash)"로 알려짐)가 기부로부터 스며 나오게 하여 브래킷 몸체의 부분들 위에 흐르게 할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 과잉 접착제는 주요 브래킷 특징부들(예컨대, 후크, 언더컷, 및 아치와이어 슬롯) 및/또는 트레이 리셉터클에 의해 한정되는 공간 내로 유입되거나 공간을 달리 충전시킬 수 있다. 브래킷 기부를 치아 구조체에 접합하도록 설계된 접착제는 전형적으로 브래킷 표면에 대한 친화성을 보이고, 일단 결합되면 제거하기 어렵다. 소정 상황에서, 브래킷 몸체의 접착제 충전된 또는 피복된 영역은 브래킷을 임상적으로 결함 있게 만들 수 있다. 예를 들어, 아치와어 슬롯 내에 배치되는 과잉 접착제는 아치와이어가 슬롯 내에 적절히 안착되는 것을 방해하여, 치과교정 치료의 과정에 영향을 미칠 수 있다. 다른 예로서, 브래킷 후크 또는 타이윙 주위의 과잉 접착제는 아치와이어의 결찰(ligation)을 방해할 수 있다. 이때, 필요한 것은 영향을 받은 브래킷의 정확한 배치 또는 제거의 용이성에 해로운 영향을 미침이 없이 플래시의 강력한 문제를 감소시키거나 제거하는 해법이다.
본 발명은 일 태양에서 치과교정용 브래킷들이 치아 표면 상에 배치될 때 그러한 브래킷들 상의 주요 공간 내로의 과잉 접착제("플래시")의 넘침을 감소시키거나 제거하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 브래킷을 유지시키기 위한 하나 이상의 리셉터클들, 특히 브래킷 유사체들의 물리적 모델들 위에 생성된 것들을 갖는 트랜스퍼 트레이(종종 간접 접합 트레이로 불림)들과 함께 사용하기에 매우 적합하다. 체적 일정 충전제 재료(volume constant filler material)가 트랜스퍼 트레이의 형성 및 가능하게는 리셉터클(들) 내에의 브래킷(들)의 배치에 후속하여 리셉터클 내로 도입될 수 있다. 소정 구현예에서, 체적 일정 충전제는 트레이 몸체 내에 형성된 채널을 통해 도입될 수 있다. 다른 구현예에서, 체적 일정 충전제는 트랜스퍼 트레이 리셉터클 내에 배치되기 전에 물리적 브래킷에 결합될 수 있다. 어쨌든, 충전제 재료는 브래킷과 리셉터클에 의해 생성되는 공극들 및 다른 취약 공간들을 차지할 수 있다.
따라서, 충전제 재료의 도입은 과잉 접착제의 넘침으로부터 취약 브래킷 특징부를 보호하는 역할을 한다. 충전제 재료는 트랜스퍼 트레이 형성 후에 도입될 수 있기 때문에, 충전제 재료는 또한 트레이로부터의 브래킷의 제거성에 최소의 영향을 미칠 수 있다. 또한, 별개의 충전제 재료의 사용은 리셉터클의 쉽게 제거되는 부분을 제공할 수 있어, 원한다면 트레이가 재사용될 수 있게 한다.
일 태양에서, 본 발명은,
환자의 치열궁의 양각 형상 및 하나 이상의 브래킷 유사체들의 양각 형상에 대응하는 형상을 갖는 물리적 실물모형을 제공하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법을 제공한다. 이어서 트랜스퍼 트레이가 물리적 실물모형 위에 형성되며, 트랜스퍼 트레이는 실물모형의 적어도 일부분의 음각 복제물(negative replica)을 포함한다. 트랜스퍼 트레이의 형성은 하나 이상의 리셉터클들을 생성하며, 이때 각각의 리셉터클은 브래킷 유사체의 형상의 적어도 일부분을 특징으로 한다. 이 방법은 브래킷 유사체와 관련된 브래킷을 하나 이상의 리셉터클들 중 하나의 리셉터클 내에 배치하는 단계 및 충전제 재료를 적어도 하나의 리셉터클 내로 도입하는 단계를 추가로 포함한다.
트랜스퍼 트레이는 탄성 시트(elastic sheeting)를 물리적 실물모형 상에 제공하여 시트에 의해 실물모형의 치아 면의 적어도 일부를 덮음으로써 형성될 수 있다. 다음으로, 플라스틱 시트가 실물모형 상에 배치되어 탄성 시트가 플라스틱 시트와 실물 모형 사이에 배열될 수 있다. 플라스틱 시트가 적어도 실물모형의 치아 면을 둘러싸도록 그리고 플라스틱 시트와 실물모형 사이의 탄성 시트를 둘러싸도록, 플라스틱 시트가 실물모형 위에서 변형된다. 후속적으로, 탄성 시트가 경질화가능한(hardenable) 재료로 대체되며, 경질화가능한 재료는 경질화되게 된다.
물리적 실물모형을 제공함에 있어서, 본 발명은 환자의 치열궁의 적어도 일부를 복제하는 가상 치열궁을 제공하는 단계 및 가상 치열궁을 위한 치과교정용 브래킷들의 가상 세트를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 유사체들의 가상 세트가 제공(예컨대, 생성)되는데, 각각의 유사체는 브래킷들의 가상 세트의 하나의 가상 브래킷과 관련되고, 관련된 가상 브래킷의 형상에 근사하거나 이를 나타낸다. 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상은 통상적으로 관련된 브래킷의 형상과는 상이하다. 가상 실물모형이 달성되며, 이때 가상 치열궁과 가상 유사체들의 세트는 병합된다. 이어서 가상 실물모형에 기초하여 물리적 실물모형이 제조될 수 있다.
소정 태양에서, 각각의 유사체의 형상은 관련된 브래킷의 형상에 근사하거나 이를 나타내며, 유사체들 중 적어도 하나는 관련된 브래킷과는 상이한 형상을 갖는다. 유사한 태양에서, 브래킷 유사체는 관련된 브래킷 몸체보다 덜 상당한 또는 더 적은 언더컷 또는 리세스를 포함한다. 전형적으로, 리셉터클 및 관련된 브래킷은 이어서 관련된 브래킷이 리셉터클 내에 배치될 때 하나 이상의 공극들을 한정하고, 충전제 재료는 따라서 적어도 하나의 공극을 충전한다.
소정 태양에서, 충전제 재료는 리셉터클에 근접하여 경질화되게 되는 경질화가능한 재료를 포함한다. 전형적으로, 충전제 재료는 관련된 브래킷이 리셉터클 내에 배치됨과 동시에 또는 그 후에 도입된다. 몇몇 구현예에서, 충전제 재료는 실리콘, 왁스, 및 폼(foam)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 충전제가 충분히 유동가능하면, 충전제 재료는 트레이 내에 형성되는 채널을 통해 리셉터클 내로 도입될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 접합 동안에의 과잉 접착제의 조절 방법이 기재된다. 그러한 플래시 조절 방법은 관련된 치과치료용 브래킷의 적어도 일부분과 부합하는 구성을 갖는 리셉터클을 구비한 트랜스퍼 트레이를 제공하는 단계; 관련된 브래킷을 리셉터클 내에 배치하는 단계; 및 체적 일정 충전제를 리셉터클 내로 도입하는 단계를 포함하고, 충전제는 브래킷의 배치와 동시에 또는 그 후에 도입된다.
소정 태양에서, 브래킷과 리셉터클은 상호작용하여 공극들을 한정하고, 충전제는 공극들 내로 도입된다. 충전제는 트레이 내에 형성되는 채널을 통해 리셉터클 내로 도입될 수 있다. 리셉터클은 관련된 브래킷의 배치 전이나 후에 도포되는 이형제(release agent)를 포함할 수 있다.
이 명세서를 위하여, 용어 "가상"은, 바람직하게는 데이터 형태의 3차원 형상의 수학적 표현에 기초하고 컴퓨터에 의해 처리될 수 있는, 객체의 3차원 컴퓨터 표현을 지칭한다. 그들의 시각화(예를 들어, 와이어 프레임 또는 디지털 렌더링(digital rendering))를 포함한 데이터의 형태의 그러한 가상 객체는 컴퓨터 지원 설계(Computer Aided Design, CAD)의 분야에서 널리 알려져 있다.
본 명세서를 위하여, 용어 "~의 세트"는 "복수의 ~"를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "경질화가능한"은 예를 들어 (예컨대, 증발 및/또는 가열에 의해) 용매를 제거함으로써, 중합 및/또는 가교결합을 유발하도록 가열함으로써, 중합 및/또는 가교결합을 유발하도록 조사(irradiating)함으로써, 그리고/또는 중합 및/또는 가교결합을 유발하도록 하나 이상의 성분들을 혼합함으로써 경화(예컨대, 중합 또는 가교결합)되거나 적어도 부분적으로 고형화될 수 있는 재료 또는 조성물을 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "경질화된"은 경화(예컨대, 중합된 또는 가교결합된) 또는 고형화된 재료 또는 조성물을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "체적 일정 재료" 및 "체적 일정 충전제"는 경질화 시 85% 이하의 체적 감소를 겪는 경질화가능한 재료를 지칭한다.
"근심측(mesial)"은 환자의 만곡된 치열궁의 중심을 향하는 방향을 의미한다.
"원심측(distal)"은 환자의 만곡된 치열궁의 중심으로부터 멀어지는 방향을 의미한다.
"교합측"은 환자의 치아의 외측 팁을 향하는 방향을 의미한다.
"치은측"은 환자의 잇몸 또는 치은을 향하는 방향을 의미한다.
"안면측"은 환자의 입술 또는 볼을 향하는 방향을 의미한다.
"설측(lingual)"은 환자의 혀를 향하는 방향을 의미한다.
본 출원 전체에 걸쳐 여러 곳에서, 예들의 목록을 통해 지침이 제공되며, 이 예들은 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 열거된 목록은 단지 대표적인 군으로서의 역할을 하며, 망라한 목록으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 리셉터클 내에 수용된 브래킷을 갖는 트랜스퍼 트레이의 개략 단면도.
도 2는 치과교정용 브래킷의 주요 특징부들을 가리는 과잉 접착제의 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리적 실물모형의 사시도.
도 4는 도 1의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 실물모형의 개략 단면도.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예 및 태양에 따른 트랜스퍼 트레이의 제조 방법을 예시하는 개략 단면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 트레이 내에 배치되는 브래킷의 개략 단면도.
도 13은 충전제 재료의 도입을 위한 채널을 특징으로 하는 트랜스퍼 트레이의 개략 단면도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리셉터클 내에 배치되는 브래킷을 갖는 트랜스퍼 트레이의 개략 단면도.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 충전제 재료가 리셉터클 내로 도입된 후 트랜스퍼 트레이 및 브래킷 조립체의 개략 단면도.
도시된 실시예에서의 층은 단지 예시적인 목적을 위한 것이고, 임의의 구성요소의 상대적인 또는 다른 두께, 또는 위치를 한정하도록 의도되지 않는다.
전술된 도면들은 본 발명의 몇몇 실시예를 기술하지만, 논의에서 언급되는 바와 같이 다른 실시예가 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 개시 내용은 설명을 위해 발명을 묘사하는 것이지 제한을 위한 것은 아니다. 본 발명의 원리의 범주 및 사상에 속하는 많은 다른 변형들 및 실시예들이 당업자에 의해 창안될 수 있음을 이해해야 한다.
도 3은 환자의 치열궁(12)의 양각 형상(positive shape) 및 유사체(analog)(13)들의 세트의 양각 형상으로 구성된 형상을 나타내는 물리적 실물모형(physical mockup)(10)을 도시한다(명료성을 위해, 도시된 유사체들 각각은 도면에서 참조선에 의해 참조되지는 않음). 유사체(13)들은 환자의 치아를 부정교합으로부터 요구되는 위치를 향해 이동시키도록 아치와이어와 조합되어 사용될 때 치과교정용 브래킷들을 나타내거나 이에 근사한다. 물리적 실물모형(10)에서, 환자의 치아는 도 4에 더 상세히 예시된 바와 같이 부정교합으로 나타나 있다. 대안적으로(도시되지는 않지만), 물리적 실물모형은 기구를 환자의 치열궁의 일부분에만 접합시키기 위해 트랜스퍼 트레이가 사용되도록 의도되는 경우에 치열궁의 일부분(예를 들어, 치열궁 사분역(arch quadrant))만을 포함할 수 있다.
물리적 실물모형(10)은 환자의 치아 상에 트랜스퍼 트레이에 의해 제공되는 미리 결정된 위치에서의 브래킷들의 접합을 위하여 트랜스퍼 트레이(이 도면에는 도시되지 않음)를 물리적으로 형상화하는 데 사용될 수 있다. 트랜스퍼 트레이는 물리적 실물모형(10)의 적어도 일부의 음각 복제물을 형성한다. 그러한 트랜스퍼 트레이는, 예를 들어 물리적 실물모형(10)으로부터 인상(impression)을 취하는 것으로부터, 물리적 실물모형(10)을 오버몰딩하는 것으로부터, 또는 양각 물리적 모델(10)이 음각 복제물을 바람직하게는 직접적으로 형상화하기 위해 사용되는 다른 기술로부터 얻어질 수 있다. 물리적 모델(10)은 바람직하게는 한편으로는 치과교정용 브래킷들이 트랜스퍼 트레이 내부에 보유 또는 고정되게 하지만 다른 한편으로는 트랜스퍼 트레이를 파괴함이 없이 또는 환자의 치아로부터 브래킷을 떼어냄이 없이 물리적 실물모형(10) 또는 환자의 치아로부터의 트랜스퍼 트레이의 제거를 용이하게 하는 미리 결정된 언더컷을 제공하도록 구성된다. 치과교정용 브래킷들은 종종 트랜스퍼 트레이의 비파과적인 제거를 제한하거나 방해할 수 있는 크기와 형상의 한정된 언더컷을 포함하여서, 브래킷들은 브래킷들의 정확한 복제물들을 형성하는 것이 아니라 언더컷을 요구되는 수준을 향해 조절하도록 브래킷 형상에 단지 근사할 수 있는 유사체(13)들에 의해 물리적 실물모형(10)에 표현된다. 그러나, 언더컷의 요구되는 수준과 부합하는 브래킷이 브래킷의 정확한 복제물을 형성하는 유사체에 의해 표현될 수 있는 반면에, 요구되지 않는 언더컷을 형성하는 브래킷은 그러한 브래킷의 근사 형상을 갖는 유사체에 의해 표현될 수 있다는 것에 주목한다. 따라서, 물리적 실물모형으로부터 복제된 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는, 브래킷들의 보유 및 환자의 치아로부터의 트레이의 비파괴적인 제거를 허용하는 언더컷들의 수준을 갖는 형상을 얻는다.
이 예에서의 물리적 실물모형(10)은 적층 가공(additive manufacturing)에 의해 제조되고, 따라서 치열궁(12) 및 유사체(13)들은 물리적 실물모형(10)에서 단일편(single piece)으로 형성된다. 물리적 실물모형(10)은 소정 환경에서 치열궁(12) 상으로의 유사체(13)의 조립 또는 부착에 의해 얻어질 수 없거나 이 조립 또는 부착으로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 치열궁(12)에 대한 유사체(13)의 위치는 컴퓨터 지원에 의해 결정될 수 있고, 수동 조립 공차가 피해질 수 있다. 적합한 적층 가공 공정의 예는 임의 형상 제작(solid freeform fabrication), 예를 들어 3D 인쇄 공정, 스테레오리소그래피(stereolithography) 방법, FDM(fused deposition modeling), LOM(laminated object manufacturing), LENS(laser engineered net shaping), SLS(selective laser sintering), SDM(shape deposition manufacturing), SLM(selective laser melting), 및 SGC(solid ground curing)를 포함한다. 적합한 3D 인쇄기의 일례는 풀큐어(FullCure) 720 아크릴계 광중합체 인쇄 재료(오브젯 지오메트리즈 엘티디.(Objet Geometries Ltd.)로부터 입수가능함)를 사용하는, 또한 오브젯 지오메트리즈 엘티디.로부터의 에덴(Eden) 브랜드 500V 프린터이다.
이 예에서의 물리적 실물모형의 제조는 컴퓨터 시스템에서 작성된 가상 실물모형에 기초한다. 그러한 가상 실물모형은 바람직하게는 컴퓨터에 의해, 예를 들어 CAD(컴퓨터 지원 설계) 시스템에 의해 처리될 수 있는 3차원 형상의 수학적 표현에 대응한다. 또한, 가상 실물모형은 바람직하게는, 가상 실물모형에 의해 한정되는 바와 같은 물리적 실물모형을 제조하기 위하여 적층 가공 기계를 제어하는 데 사용될 수 있는 컴퓨터 데이터의 형태로 이용가능하다. 가상 실물모형은 도 5에서 더 기술되는 바와 같이 가상 유사체들의 세트와 환자의 가상 치열궁을 중첩시키거나 병합하는 것으로부터 설계되거나 생성될 수 있다.
도 5는 가상 실물모형(20)의 단면을 도시한다. 가상 실물모형(20)은 가상 유사체들의 형상(이 도면에서는 가상 유사체(22)에 의해 나타냄)과 가상 치열궁(21)의 형상을 조합한다. 가상 유사체(22) 및 가상 치열궁(21)은 개별의 독립적인 가상 부품들로부터, 또는 치열궁(21)을 제공하고 컴퓨터 지원에 의해, 예를 들어 치열궁(21)의 적층 설계 또는 수정에 의해 치열궁(21)에 가상 유사체(22)를 부가하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 당업자는 가상 실물모형(10)을 제공하고 가상 유사체들 및 가상 치열궁의 형상들을 조합하기 위하여 컴퓨터 지원 설계의 분야에 알려진 바와 같은 다른 기술들을 사용할 수 있을 것이다.
환자의 치열궁의 형상은 치아를 포함한 환자의 치열의 적어도 일부를 구강내 스캐닝함으로써, 또는 환자의 치아의 물리적 모델, 예를 들어 플라스터 모델을 스캐닝함으로써 캡처될 수 있다. 디지털 데이터 형태의 가상 치열궁의 제공을 허용하는 스캐닝 장치들은, 예를 들어 둘 모두 쓰리엠 도이칠란트 게엠베하(3M Deutschland GmbH)로부터 명칭 라바(Lava)™ 스캔 ST 및 라바™ 체어사이드 오랄 스캐너(Chairside Oral Scanner) C.O.S 하에 입수가능하다. 대안적으로, 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠 트루 데피니션(True Definition)™ 스캐너와 같은 다른 구강내 스캐너 또는 구강내 접촉 프로브(probe)가 사용될 수 있다. 다른 선택사양으로서, 디지털 데이터 파일은 환자의 치아의 인상을 스캐닝함으로써 얻어질 수 있다. 또 다른 선택사양으로서, 디지털 데이터는 환자의 치아의 물리적 모델을 스캐닝함으로써 또는 환자의 치아 상에 접촉 프로브를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 스캐닝에 사용되는 모델은 주조 재료(예를 들어, 소석고(plaster of Paris) 또는 에폭시 수지)를 환자의 치아의 인상 내로 붓고 주조 재료가 경화되게 함으로써 제조될 수 있다. 임의의 적합한 스캐닝 기술, 예를 들어 X-선, 레이저, 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT), 및 자기 공명 영상이 모델을 스캐닝하기 위해 사용될 수 있다.
디지털 데이터는 에러 지우기(clear error)를 나타내는 임의의 데이터 점들을 제거함으로써 "클렌징될(cleansed)" 수 있다. 예를 들어, 인접 데이터 점들의 정상적인 예측되는 기하학적 관계를 상당히 벗어나는 데이터 점을 포함하는 치아 표면을 나타내는 STL 포맷의 파일들이 STL 취급 소프트웨어에 의해 바로 잡혀, 잘못된 데이터 점을 제거할 수 있다. 게다가, 누락되고 있는 치아 데이터 점들은 STL 취급 소프트웨어에 의해 추가되어, 현실적이고 매끄럽게 만곡된 치아 형상을 생성할 수 있다. 대안적으로 또는 이에 더하여, 데이터 클렌징은 STL 파일로의 데이터의 변환 전에 데이터 파일에 대해 수행될 수 있다. 추가 선택사양으로서, 환자의 치아의 치근(root) 및 턱 구조와 같은 환자의 숨겨진 특징부의 데이터가 또한 얻어질 수 있다. 예를 들어, 치근을 포함한 환자의 전체 치아 구조를 나타내는 데이터를 얻기 위하여 CT 스캐닝 기술이 사용될 수 있다. CT 스캐닝에 의해 얻어지는 데이터는 이어서, 다른 스캐닝 기술을 이용하여 환자의 치아의 치관(crown)을 스캐닝함으로써 얻어진 다른 데이터와 "함께 스티칭되어(stitched together)", 더 종합적인 가상 표현을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 이 방법은 가상 치열궁에 대해 가상 브래킷들을 위치시키는 단계를 추가로 포함한다. 컴퓨터 지원에 의해 가상 치열궁에 대해 가상 브래킷들을 설계 및/또는 배치하는 것을 허용하는 다양한 치료 계획 시스템들이 있다. 그러한 시스템들이 예를 들어 미국 특허 제7,210,929호, 제7,811,087호, 및 제7,993,133호에 기술되어 있다. 가상 브래킷들은 데이터베이스로부터 적어도 부분적으로 설계되고/되거나 검색될 수 있다. 각각의 브래킷은 가상 치열궁에 포함된 가상 치아에 대해 자동으로 그리고/또는 수동으로 위치될 수 있다.
이러한 예시적인 구현예에서, 가상 유사체(22)는 가상 브래킷(23)에 기초하여(예를 들어, 가상 브래킷의 수정에 의해) 얻어진다. 이러한 예시적인 구현예에서, 가상 브래킷(23)은, 전형적으로 모든 치아 및 환자에 대해 개별적으로 설계되고 제조되는 설측 브래킷이다. 그러나, 당업자는 본 방법 및 시스템이 순측 브래킷과 조합하여 또는 설측 및 순측 브래킷들의 조합에서 마찬가지로 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 일 구현예에서, 기존의 브래킷 구성물들의 라이브러리로부터 완전히 렌더링된 가상 브래킷들이 선택되는데, 그러한 브래킷 구성물들은 브래킷 몸체와 병합된/조합된 표준형 또는 반맞춤형 접합 패드를 특징으로 할 수 있다. 그러한 완전히 구성된 브래킷들은, 예를 들어 CAD 또는 STL 파일로서 저장되고 액세스가능할 수 있다. 브래킷 데이터는 전술된 스캐닝 기술을 사용하여 스캐닝되거나 공개된 또는 다른 프로파일로부터의 3D 데이터를 이용하여 직접 생성될 수 있다.
맞춤형 패드를 갖춘 가상 브래킷을 제공하는 다른 예시적인 가능성이 미국 특허 제7,811,087호에 개시되어 있다. 브래킷 설계는 환자의 3차원 가상 치열궁을 저장하는 컴퓨터 상에서 수행될 수 있다. 가상 치열궁은 환자의 치아 또는 환자의 치아의 물리적 모델을 스캐닝함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 치아의 형상 및 서로에 대한 치아들의 위치를 포함한, 환자의 치열궁의 형상은 컴퓨터 처리가능한 표현(예컨대, 디지털 데이터 파일)의 형태로 제공될 수 있다. 컴퓨터에는 각각 가상 모델 내의 치아를 요구되는 최종 위치로 이동시키거나 브래킷을 치아 표면 상의 요구되는 위치에 배치하는 것을 허용하는 치료 계획 또는 기구 위치설정 소프트웨어가 구비될 수 있다.
이러한 특정 맞춤형 브래킷의 중요한 요소는, 브래킷이 치아에 접합될 수 있게 하는 표면을 제공하는 패드이다. 치아 대면 패드의 기하학적 형상(즉, 접합 표면)은, 패드가 대응하는 치아 표면과 실질적으로 정확히 부합하는 3차원 표면을 얻도록, 가상 치열궁에 표현된 치아의 기하학적 형상으로부터 직접 도출될 수 있다. 이와 관련하여 용어 "실질적으로 정확하게"는 패드의 제조에 기인할 수 있는 허용 편차(tolerance deviation)의 궁극적인 존재를 제외하고는 표면들이 동일함을 의미한다. 이는 치아 상에서의 브래킷의 비교적 정확한 배치를 허용하고, 접합 강도를 최대화시키는 데 도움을 준다.
아치와이어를 수용하는 슬롯 및 슬롯 내로의 와이어의 체결을 허용하는 추가 특징부(예컨대, 후크, 타이윙, 홈 등)를 포함하는, 브래킷의 다른 부품인 브래킷 몸체는, 예를 들어 브래킷 몸체들의 라이브러리의 형태로 미리 정해진 가상 모델들로서 컴퓨터에서 입수가능할 수 있다. 가상 치열궁을 위한 브래킷들의 가상 세트를 제공하기 위하여, 소정의 미리 정해진 가상 몸체들이 선택될 수 있다. 브래킷 몸체들은 전형적으로, 예를 들어 대체로 U-형상의 가상 아치와이어가 모든 브래킷들의 슬롯들을 통해 연장될 수 있도록, 서로에 대해 그들의 슬롯들과 정렬된다. 일단 브래킷 몸체들의 슬롯 위치가 결정되면, 브래킷 몸체들 및 각자의 브래킷 패드들은 조합될 수 있는데, 예를 들어 가상 브래킷들의 세트를 형성하도록 가상적으로 병합될 수 있다. 보통의 CAD 프로그램은 기존 형상들을 서로 연결하는 능력(예를 들어, 불 연산(boolean operation))을 갖는다. 선택적으로, 가상 브래킷들 또는 브래킷들의 부품들의 설계는 양호한 발음(articulation), 위생 요건 또는 요구되는 바대로의 다른 측면들을 고려하여 구성될 수 있다.
다음으로, 가상 브래킷들은 그에 기초한 유사체들의 세트를 생성하는 데 사용된다. 유사체들의 세트 중 각각의 유사체는 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷과 관련되고, 소정 경우에 가상 브래킷의 수정예를 나타낸다. 일 실시예에서, 수정 단계는 브래킷의 일부분만을 선택적으로 수정함으로써 가상 브래킷에 의해 표현되는 3차원 체적을 증가시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 수정 단계는 브래킷 형상에 존재하는 만입부의 평탄화 또는 축소를 포함할 수 있다. 수정 단계는 브래킷 형상의 부분들 사이의 공간을 적어도 부분적으로 충전하는 단계, 또는 브래킷 형상에 가상 구조물을 부가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 트레이 내로의 브래킷들의 배치를 방해할 수 있거나 궁극적으로 트랜스퍼 트레이가 제거되는 것을 막을 수 있는 언더컷이 최소화되거나 제거될 수 있다. 또한, 수정 단계는 선택적으로, 브래킷의 다른 부분을 선택적으로 수정함으로써 3차원 체적을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수정 단계는 표면 처리 단계 동안에(예를 들어, 디플래싱(deflashing) 또는 폴리싱(polishing) 동안에) 물리적 브래킷의 마모를 고려하기 위하여 에지의 라운딩(rounding)을 포함할 수 있다. 또한, 수정 단계는 원래의 가상 브래킷 형상의 적어도 일부분의 유지 또는 실질적으로의 유지를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 가상 유사체의 형상은 브래킷들의 가상 세트 중 하나의 가상 브래킷의 형상에 적어도 부분적으로 실질적으로 대응할 수 있다. 당업자는, 예를 들어 기존 형상의 변경, 형상의 추가 또는 제거, 사실상의 복사, 절단, 연장, 축소 또는 다른 적합한 기술에 의해, 형상을 수정하는 다양한 가능성들을 인식할 것이다. 당업자는, 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상이 관련된 브래킷의 형상과는 상이한 유사체들의 세트를 제공하도록, 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 CAD 시스템 상에서 이용가능한 기능들에 의해 유사체들의 세트를 또한 생성할 수 있을 것이다.
도 5에 도시된 예에서, 가상 유사체(22) 및 가상 브래킷(23)은 제1 영역(22a, 23a)들에서 관련되고 동일 형상을 갖지만, 제2 영역(22b, 23b)에서 형상이 상이하다. 특히, 가상 유사체(22)의 제2 영역(22b)들은 가상 브래킷(23)의 제2 영역(23b)들에 존재하는 언더컷들에 비해 축소된 언더컷들을 포함한다. 이 예에서, 언더컷들은 방향 R로의 가상 실물모형(20)으로부터의 분리에 대항하여 가상적인 복제물(25)을 (물리적 실물모형 내에) 보유할 구조물들이다. 이에 의해, 유사체(22)들의 제2 영역(22b)들 내의 축소된 언더컷들은 브래킷(23)들의 제2 영역(23b)들에서의 언더컷들보다 더 낮은 보유력을 제공하도록 치수설정된다. 따라서, 브래킷(23)의 형상에 비하여, 유사체(22)의 형상은 그 유사체 형상에 기초하여 만들어진 트랜스퍼 트레이의 제거를 용이하게 하도록 구성된다. 언급된 바와 같이, 가상 유사체들 중 하나 이상은 형상이 가상 브래킷의 형상에 실질적으로 정확히 대응할 수 있지만, 대부분의 경우에서 가상 유사체들의 형상과 가상 브래킷들의 형상은 적어도 언더컷들을 포함하는 영역들에서 상이할 수 있다.
가상 유사체들은 가상 브래킷들을 가상적으로 복제하고, 복제된 가상 브래킷 형상의 하나 이상의 부분들을 재설계함으로써 제공될 수 있다. 컴퓨터는 유사체들 중 하나 이상 또는 전부에 존재하는 언더컷들에 따라 가상 보유 강도를 결정하는 능력을 가질 수 있다. 예를 들어, 유사체들의 세트에 존재하는 상당한 그리고/또는 많은 개수의 언더컷들은 상대적으로 높은 가상 보유 강도로 이어질 수 있는 반면, 덜 상당한 그리고/또는 적은 개수의 언더컷들은 더 낮은 가상 보유 강도로 이어질 수 있다. 따라서, 컴퓨터는 가상 보유 강도, 및 선택적으로 사용자에 대한 요구되는 가상 보유 강도를 위한 상한 및 하한을 표시하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 표시되거나 계산된 가상 보유 강도 한계들을 참조하여 유사체들의 언더컷들을 조정할 수 있다. 따라서, 물리적 모델에 대한 트랜스퍼 트레이의 보유 강도는 가상 설계 동안에 결정되어, 물리적 실물모형 및/또는 트랜스퍼 트레이를 물리적으로 조정할 필요성을 가능하게는 최소화할 수 있다.
가상 실물모형은 가상 치열궁 및 가상 유사체들의 세트를 조합함으로써 제공될 수 있는데, 예를 들어 컴퓨터 지원에 의해 병합되거나 중첩될 수 있다. 바람직하게는 컴퓨터 처리가능한 3차원 데이터 파일의 형태로 존재하는 가상 실물모형은, 가상 실물모형에 기초하여 물리적 실물모형을 제조하는 적층 가공 기계로 전달될 수 있다. 대안적으로, 현재 바람직하지는 않지만, 가상 실물모형의 구성요소들은 적층 가공 기계로 전달될 수 있고, 물리적 치열궁에 대한 물리적 유사체(들)의 배치와 결합을 담당하는 기술자에 의해 별개로 생성될 수 있다. 그러한 방법은 미국 특허 제7,762,815호 및 제8,235,717호에 기술된 것들과 같은, 유사체 배치를 돕기 위해 물리적 치열궁 상에 생성되는 안내체 또는 다른 장치에 의존할 수 있다. 유사체는, 예를 들어 임시 접착제에 의해 또는 예컨대 미국 특허 제7,762,815호에 기술된 바와 같이 안내체와의 마찰 끼워맞춤에 의해, 배치 장치의 형성 동안에 제 위치에서 유지될 수 있다.
도 6은 유사체들의 세트를 갖는 물리적 실물모형(30)을 도시한다. 물리적 실물모형(30)은 치아(31')에 의해 도면에 표현되는 환자의 치열궁(31)과, 유사체(32)에 의해 도면에 표현되는 유사체들의 세트를 포함한다. 유사체(32) 및 치아(31')는 일편으로 형성되고, 재료의 연속적인 체적물로 형성된다. 또한, 이러한 예시적인 도면에 도시되지 않았지만, 유사체들의 전체 세트 및 치열궁은 일편으로 형성된다. 유사체(32)는, 관련된 선택되어진 브래킷의 언더컷 영역(33b)(점선/파선으로 도시됨)에 대하여 축소된 언더컷 영역(32b)을 갖는다. 물리적 실물모형(30)이 실제로는 선택된 브래킷들을 포함하지 않고, 유사체(32)와 관련된 브래킷 사이의 기하학적 차이의 예시를 위해 브래킷의 일부만이 도면에 제공됨에 주목한다.
이 예에서의 물리적 실물모형(30)은 가벼운 경화가능한(curable) 재료로 제조될 수 있지만, 다른 예에서 플라스틱 재료(예를 들어, 플라스틱 섬유로부터 용융됨), 금속, 석고, 시멘트(cement) 또는 다른 화학적으로 경질화가능한 재료로 제조될 수 있다.
일단 물리적 실물모형이 의사가 만족하도록 생성되면, 트랜스퍼 트레이가 상기 실물모형 위에 생성될 수 있다. 도 7은 탄성 시트(34)와 플라스틱 시트(35)가 환자의 치아(31')의 교합 표면 위에 배치되는 물리적 실물모형(30)을 특징으로 하는, 트레이를 제조하는 하나의 예시적인 방법을 도시한다. 탄성 시트(34)는 물리적 실물모형(30)에 의해 표현되는 치아의 교합 면의 상부에 배치되고, 탄성 시트(34)의 상부에는 플라스틱 시트(35)가 배열된다. 탄성 시트와 플라스틱 시트는, 바람직하게는 물리적 실물모형(30)을 향한 방향들로 탄성 및 플라스틱 시트(34, 35)들 상에 가해지는 공기 압력(P)에 의해 변형된다. 이는 탄성 및 플라스틱 시트(34, 35)들 아래에서 발생되는 진공, 또는 탄성 및 플라스틱 시트(34, 35)들 위의 압력에 의해 달성될 수 있다. 적어도 플라스틱 시트(35)는 변형 전에 그리고/또는 변형 동안에 가열될 수 있다. 그 결과, 탄성 및 플라스틱 시트(34, 35)들은 도 8에 도시된 바와 같이 변형된다.
탄성 시트(34)는, 바람직하게는 경질화 후에 약 20 쇼어(Shore) A의 쇼어 경도를 갖는 치과용 인상 재료들 중으로부터 선택된 재료로 제조될 수 있고, 약 2 내지 약 5 mm의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 탄성 시트는 바람직하게는, 물리적 실물모형으로 표현된 치아의 순측 면들 중 적어도 일부, 교합 면들, 및 설측 면들 중 적어도 일부를 수용하기에 적합한 크기(또는 면적)를 갖는다. 또한, 탄성 시트(34)는 물리적 실물모형 전체, 다수의 물리적 실물모형들, 또는 그의 부분들을 수용하도록 크기설정될 수 있다. 따라서, 탄성 시트(34)는 실물모형 내의 치아의 교합 면들이 배열되는 경로에 대략적으로 대응하는 경로를 따라 U-형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 탄성 시트(34)는 실물모형 내의 치아의 교합 면에 대략 평행한 평면 내에서 하나 이상의 물리적 실물모형들의 적어도 풋프린트(footprint)를 덮도록 크기설정될 수 있다.
플라스틱 시트(35)는 전형적으로 소성적으로, 예를 들어 열가소적으로 변형가능하다. 플라스틱 시트(35)는 독일 소재의 쇼이 덴탈(Scheu Dental)로부터 입수가능한 두란(Duran)(등록상표) 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜 코폴리에스테르로 제조될 수 있고, 약 0.5 내지 약 1.5 mm의 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 다른 적합한 소성 변형가능한 재료는 바이엘(Bayer)로부터의 마크롤론(Makrolon) 브랜드 재료 또는 제너럴 일렉트릭(General Electric)으로부터의 렉산(Lexan) 브랜드 재료와 같은 폴리카르보네이트를 포함한다. 플라스틱 시트(35)는 탄성 시트(34)의 크기에 대응하는 크기(또는 면적)를 가질 수 있지만, 전형적으로 더 큰 크기를 갖는다.
플라스틱 시트(35)는 소정 구현예에서 바람직하게는 가스 압력에 의해, 예를 들어 시트의 일 면에만 압력 또는 진공을 인가하여 다른 면에 대하여 압력차를 유발하여서 시트가 실물모형에 걸쳐 변형되게 함으로써 변형가능하다. 플라스틱 시트(35)는 플라스틱 시트(35)를 제조하는 재료를 연화시키기 위하여 변형 공정 전에 그리고/또는 변형 공정 동안에 가열될 수 있다. 이른바 그러한 열성형은, 예를 들어 미국 일리노이주 시카고 소재의 포메크 인크.(Formech Inc.)로부터 명칭 508DT 하에 입수가능한 바와 같은 열성형 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
바람직하게는, 플라스틱 시트(35)는 탄성 시트(34)와 함께 실물모형 내에 표현된 치아를 밀착 둘러싸도록 변형된다. 따라서, 탄성 시트(34)는 이격 층(spacing layer)으로서 작용하여, 플라스틱 시트(35)가 탄성 시트(34)의 두께에 의해 결정되는 소정 거리에서 치아 둘레에 형성되게 한다.
도 8은 탄성 시트(34) 및 플라스틱 시트(35)에 의해 둘러싸인 물리적 실물모형(30)을 도시한다. 플라스틱 시트(35)는 바람직하게는 탄성 시트(34)의 외측 표면에 순응하는 투명 열가소성 필름이다. 플라스틱 시트(35)는 바람직하게는 취급을 위한 충분한 강성을 플라스틱 시트에 제공하도록 냉각에 의해 고화되게 된다. 도시된 바와 같이, 탄성 시트(34)는 물리적 실물모형(30)으로부터 플라스틱 시트(35)를 이격시킨다.
다른 예(도시되지 않음)에서, 탄성 시트 대신에 공간 코트(space coat)가 사용될 수 있다. 그러한 공간 코트는 물리적 실물모형(30)에 걸쳐 경질화가능한 액체 또는 페이스트 재료를 도포하고, 재료가 고화되게 하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 이는 딥 코팅(dip coating), 또는 분배 주사기 또는 브러시를 사용한 수동 코팅에 의해 수행될 수 있다. 고화된 상태에서, 코팅 재료는 바람직하게는 나중의 단계에서 물리적 실물모형으로부터 제거될 수 있도록 탄성적이거나 취성이다. 플라스틱 시트는 전술된 바와 같이 코팅된 실물모형에 걸쳐 변형될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 공간 코트는 물리적 모델의 빌드업(build-up)과 함께 적층 가공 기계에서 도포될 수 있다. 그러한 빌드업 공정에서, 상대적으로 경질인 재료 및 상대적으로 연질인 재료가 3차원으로 인쇄될 수 있는데, 이때 경질 재료는 물리적 실물모형을 형성하고 연질 재료는 공간 코트를 형성한다. 연질 재료는 소위 지지 재료일 수 있는데, 이는 전형적으로 수직으로 이격된 구조물들의 층별(layer-wise) 수직 인쇄를 위해 이용되고 인쇄 후에 제거된다. 그러한 인쇄 공정을 제공하는 적층 가공 기계는, 예를 들어 미국 소재의 회사인 쓰리디 시스템즈(3D systems)로부터 명칭 프로젯(Projet)™ 시리즈 하에 입수가능하다.
다음으로, 플라스틱 시트는, 열성형되는 경우에, 냉각되게 되어, 취급을 위한 충분한 강성을 얻을 수 있다. 플라스틱 시트 및 탄성 시트는 물리적 실물모형으로부터 제거될 수 있고, 탄성 시트는 플라스틱 시트로부터 제거될 수 있다. 도 9는 물리적 실물모형(30) 및 플라스틱 시트(35)로부터의 탄성 시트(24)의 분리를 도시한다. 탄성 시트(34)는 폐기될 수 있고, 물리적 실물모형(30) 및 플라스틱 시트(35)는 대응하는 물리적 브래킷들을 위한 트랜스퍼 트레이를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
플라스틱 시트는, 변형 후에, 물리적 실물모형에서 표현된 치아(유사체들을 포함)의 3차원적으로 비례 확대된 형상을 근사하는 대체로 홈통-형상의(trough-shaped) 만입부 또는 공동을 가질 수 있다. 만입부는 도 8에 관하여 추가로 후술되는 바와 같이 경질화가능한 재료로 충전될 수 있다. 예시적인 경질화가능한 재료는 합금을 함유하는 탄화규소인 카니실(Kanisil)(등록상표)(독일 소재의 하인리히 슈나르 게엠베하(Heinrich Schnarr GmbH)로부터 입수가능함); 독일 소재의 드레페 덴타미트 게엠베하(Dreve Dentamid GmbH)로부터 입수가능한 추가-가황 실리콘(addition-vulcanising silicone)인 오돈토실(Odontosil)™; 및 헤라우스 쿨저 인크.(Heraeus Kulzer Inc.)로부터의 메모실(Memosil) 2 브랜드 비닐 폴리실록산 재료를 포함한다. 소정 구현예에서, 실물모형은 변형된 플라스틱 시트와 정합되어 실물모형과 시트 사이에서 경질화가능한 재료를 둘러쌀 수 있다. 경질화가능한 재료의 양은 바람직하게는, 실물모형과 시트의 정합 동안에, 경질화가능한 재료가 실물모형에 표현된 유사체들과 치아 주위에서 유동하도록(전형적으로 유사체들과 치아의 관련 부분들을 매립하도록) 선택된다. 치아와 경질화가능한 재료 사이에서 공극 또는 기포를 최소화하기 위하여, 정합된 실물모형, 경질화가능한 재료 및 시트는 예를 들어 오토클레이브(autoclave) 또는 압력 챔버의 사용에 의해 진공 또는 압력에 노출될 수 있다. 경질화가능한 재료는 후속적으로 경질화되게 될 수 있거나 경화될 수 있다. 경질화된 유동가능한 재료는 바람직하게는 탄성이고, 약 50 쇼어 A 내지 70 쇼어 A, 바람직하게는 60 쇼어 A의 쇼어 경도를 갖는다. 경질화된 유동가능한 재료 및 변형된 플리스틱 시트는 상호작용하여 트랜스퍼 트레이를 형성한다.
서로 정합된 상황에서의 실물모형 및 트랜스퍼 트레이는 바람직하게는 트랜스퍼 트레이가 실물모형으로부터 적어도 부분적으로 제거될 수 있는 방향을 따라 하나 이상의 기준 축들을 한정한다. 실물모형 및 트랜스퍼 트레이의 상이한 섹션들(예를 들어, 하나의 치아의 일 섹션)이 상이한(또는 약간 상이한) 기준 축들을 한정할 수 있지만, 하기에서는 오직 간결성을 위하여 하나의 기준 축이 참조된다. 브래킷들 중 하나 이상의 브래킷들의 형상의 수정은 바람직하게는, 기준 축에 따른 이동에 대항하여 트랜스퍼 트레이를 잠금하거나 보유하는 데 적합하고 브래킷들 중 적어도 하나에 의해 형성되는 언더컷의 축소 또는 제거를 포함한다. 다시 말하면, 브래킷 형상에 비하여, 관련된 유사체 형상은 물리적 실물모형 상에 정합된 트랜스퍼 트레이의 보다 낮은 보유력을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 트랜스퍼 트레이는 물리적 실물모형의 일부만의 음각 형상, 예를 들어 치열궁 내의 치아의 적어도 일부의 형상 및 오직 하나의 유사체의 형상을 복제한다. 부분적인 트랜스퍼 트레이는, 예를 들어 환자의 구강 내에서 브래킷의 재접합 또는 복제를 허용할 수 있다. 실물모형은 트랜스퍼 트레이가 미리 결정된 위치들에서 하나 이상의 분리 마커(marker)들을 얻도록 구성될 수 있다. 트랜스퍼 트레이의 사용자는 분리 마커에서 트레이를 분리(예를 들어, 절단)할 수 있고, 따라서 부분적인 트랜스퍼 트레이를 얻을 수 있다. 따라서, 실물모형은 트레이 내의 대응하는 리세스 또는 노치(notch)를 복제하는 하나 이상의 팽창부(bulge) 또는 리지(ridge)를 포함하도록 제공될 수 있다. 분리 마커 대신에 또는 이에 더하여, 예를 들어 치아의 중심을 나타내는 위치 마커와 같은 위치 마커가 융기형 또는 리세스형 구조물의 형태로 실물모형 상에 제공될 수 있다. 또한, 실물모형은 치아 개수 및/또는 사분면 개수를 나타내는 융기형 또는 리세스형 숫자들을 포함하도록 제공될 수 있다.
도 10은 전술된 바와 같이 코팅된 물리적 실물모형에 의해 형성된 공동을 갖는 플라스틱 시트(35)를 도시한다. 전형적으로 투명한 경질화가능한 재료(36')가 플라스틱 시트(35)의 공동 내에 수용된다. 물리적 실물모형(30)은 플라스틱 시트(35)와 정합됨으로써 경질화가능한 재료(36') 내로 침지되며, 이에 의해 경질화가능한 재료는 바람직하게는 도 11에 도시된 바와 같이 물리적 실물모형의 외측 표면과 공동의 내측 표면 사이에 분포할 수 있다. 선택적으로, 조합된 물리적 실물모형(30), 경질화가능한 재료(36') 및 플라스틱 시트(35)는 경질화가능한 재료(36') 내에서, 특히 물리적 실물모형(30)의 외측 표면과 경질화가능한 재료(36')의 내측 표면 사이에서 공극 또는 기포를 최소화하도록 통상의 대기압에 비해 증가된 압력에 노출된다. 경질화가능한 재료(36')는 브래킷들을 위한 위치설정 층(36)을 제공하도록 경질화되게 된다. 이러한 특정 방법 하에서, 플라스틱 시트(35)와 조합된 위치설정 층(36)은 트랜스퍼 트레이(37)를 형성한다. 현재 바람직한 상황 하에서, 위치설정 층(36)은 위치설정 층이 브래킷을 위치시키고 보유할 수 있도록 그리고 추가로 위치설정 층이 브래킷을 내부에 수용하고 위치설정 층으로부터 브래킷들을 제거하기 위해 변형가능하도록 구성된다. 따라서, 위치설정 층(36)은 (고화된 때) 상대적으로 탄성이고 연질인 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 트랜스퍼 트레이(37)는, 바람직하게는 요구되는 기계적 강성 및 안정성을 트레이에 제공하는 플라스틱 시트(35), 및 바람직하게는 브래킷이 정밀하게 그리고 제거가능하게 내부에 보유될 수 있는 일련의 리셉터클들을 트랜스퍼 트레이에 제공하는 위치설정 층(36)을 포함한다. 위치설정 층(36)은 전술된 탄성 시트의 형상과 형상이 대략적으로 대응하지만, 전형적으로 상이한 재료로 제조된다.
선택적으로, 트랜스퍼 트레이는 미국 특허 제7,845,938호에 기술된 바와 같이, 교합 멈춤 부재(occlusal stop member)를 구비하여 생성될 수 있다. 교합 멈춤 부재는 전형적으로 평평한 상부 표면, 및 환자의 치열궁의 교합 팁의 형상과 부합하는 리세스와 같은 형상부를 갖는 저부 표면을 포함한다. 소정 구현예에서, 교합 멈춤 부재는 치열궁 내의 치아들 중 일부에만 대응하는 리세스 또는 리세스들을 구비하지만, 치열궁의 각각의 치아에 대응하는 하나 이상의 리세스들을 구비하는 교합 멈춤 부재를 구성하는 것이 또한 가능하다. 다른 변형들이 또한 가능하다. 예를 들어, 교합 멈춤 부재는 전체 치열궁 대신에 치열궁의 일부분만을 따라 연장될 수 있다. 복수의 멈춤 부재들이 가능하게는 서로 이격되어 그리고 선택적으로는 함께 연결되어 제공될 수 있다. 교합 멈춤 부재는 플라스틱 시트 및/또는 경질화가능한 재료에 화학적으로 또는 기계적으로 접합될 수 있다.
트랜스퍼 트레이가 탄성 시트 또는 위치설정 층을 동반함이 없이, 변형가능한 플라스틱 시트의 하나 이상의 층들로만 형성될 수 있음을 이해하여야 한다. 그러한 구현예에서, 플라스틱 시트는 탄성 시트에 의해 제공되는 간격 없이, 물리적 실물모형의 교합 표면에 바로 근접하게 배치될 수 있다. 따라서, 플라스틱 시트는 변형시 물리적 실물모형의 브래킷 유사체들 및 치아들을 직접 둘러싸서, 후속 접합을 위해 브래킷들을 제거가능하게 유지시키는 데 사용되는 브래킷 리셉터클들을 직접 생성한다. 그러한 유선형(streamlined) 트랜스퍼 트레이 실시예에서, 물리적 실물모형은 실물모형으로부터의 트랜스퍼 트레이의 제거를 돕기 위한 이형제로 코팅될 수 있다. 트랜스퍼 트레이를 생성하기 위해 사용되는 전형적인 방법에 따라, 생성된 트레이는 물리적 실물모형의 적어도 일부분의 음각 복제물을 나타낸다.
다른 대안(도면에 도시되지 않음)으로서, 가상 트랜스퍼 트레이가 미국 특허 출원 공개 제2011/0091832호에 기술된 방법을 사용하여 가상 실물모형으로부터 직접 도출될 수 있다. 그러한 방법의 일례에서, 도출은 치열궁의 적어도 일부분을 가로질러 연장되고 치열궁 및 장착된 유사체로부터 멀리 이격되는 안내선을 한정함으로써 진행될 수 있다. 예를 들어, 안내선은 가상 유사체의 안면측 표면에 대체로 평행하고 대체로 교합 평면 내에 놓이는 만곡된 경로를 따른다. 하나의 컴퓨터-지원 실시예에서, 안내선은, 교합 방향으로부터 볼 때 유사체들의 가장-안면측 에지들을 연결하는 선분을 추적하고, 선분을 외향으로 안면 방향을 향해 소정 거리만큼 오프셋시킨 다음에, 선분에 평활화 조작(smoothing operation)을 적용함으로써 한정된다. 원한다면, 소정 거리는 원하는 트레이 두께를 한정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 과정은 일련의 맞춤된 원호(fitted arc)들을 한정함으로써 계속될 수 있는데, 각각의 맞춤된 원호는 가상 치열궁 모델의 설측, 교합, 및 안면측 표면들에 걸쳐 연장되고, 각각의 맞춤된 원호가 가상 모델 및 가상 유사체와 접촉함이 없이 그들 위로 지나가도록 각각의 안내선과 대체로 수직한 관계로 교차한다.
가상 트랜스퍼 트레이의 외부 표면은 표면을 맞춤된 원호들의 세트에 맞춤으로써 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 외부 표면은 모델 및 유사체를 포함하는 가상 실물모형의 교합, 설측, 및 안면측 면들을 완전히 덮는 개방-단부형 셸(open-ended shell)이다. 선택적으로, 표면 평활화 조작이 후속하여 외부 표면 상에서 실행된다. 이어서, 가상 트레이 몸체의 나머지가 외부 표면을 사용하여 도출된다. 외부 표면 및 외부 표면에 의해 형성되는 공동을 가로질러 연장되는 평탄 표면을 포함하는 복합 표면을 한정함으로써 입체(solid) 가상 트레이 몸체가 형성될 수 있다. 가상 실물모형과 가상으로 정렬될 때, 가상 트레이 몸체는 치아 및 유사체 둘 모두를 둘러싼다. 실물모형(유사체를 포함함)은 이어서 가상 트랜스퍼 트레이 몸체로부터 가상으로 제거되어 가상 트레이 전구체(precursor)를 생성할 수 있다. 가상 트레이 전구체는 전형적으로 셸형 구성을 가질 트레이 몸체를 포함하고, 유사체들의 음각 가상 각인부(imprint)들에 의해 형성되는 하나 이상의 리셉터클들을 추가로 포함한다. 바람직하게는 컴퓨터 처리가능한 3차원 데이터 파일의 형태로 존재하는 가상 트레이 전구체는, 위에서 논의된 기술에 따라 가상 트레이 전구체에 기초하여 물리적 트랜스퍼 트레이를 제조하는 적층 가공 기계로 전달될 수 있다.
물리적 트레이 생성의 방법에 상관없이, 위치설정 층(36) 및/또는 플라스틱 시트(35)는 환자의 치열궁의 일부하고만 부합하도록 또는 트레이가 환자의 구강 내에 편안하게 맞춤되게 하도록 크기가 트리밍될(trimmed) 수 있다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 형성된 트레이는 브래킷 유사체의 외부 표면들에 실질적으로 대응하는 일련의 리셉터클들(리셉터클(38)들에 의해 표현됨)을 포함한다. 전형적으로, 트레이는 물리적 실물모형 상의 각각의 브래킷 유사체에 대응하는 리셉터클을 포함할 것이다. 대응하는 브래킷에 대해 수정된 언더컷을 유사체가 포함하는 상황에서, 실제 물리적 브래킷을 리셉터클(38) 내에 배치하는 것은 브래킷 몸체(40)와 리셉터클 표면(38a)들 사이에 하나 이상의 공극(39)들을 생성한다. 게다가, 브래킷 제조 동안에 도입되는 결함 또는 허용가능 편차가 브래킷 몸체(40)와 리셉터클 벽 사이에 추가의 공극(39)들을 생성할 수 있다. 브래킷을 치아 표면 상에 배치하는 동안에 브래킷의 기부 상의 과잉 접착제가 이들 공극(39) 내로 유입되거나 이들을 달리 충전할 수 있다. 접착제는 전형적으로 브래킷 표면에 대한 친화성을 보이고, 일단 결합되면 제거하기 어려워, 전술된 바와 같이 브래킷 기능에 해로운 영향을 미친다.
본 발명의 방법 하에서, 브래킷이 치아에 접합되는 동안에 과잉 접착제로부터 공극(39)들을 보호하기 위해 충전제 재료가 트레이 리셉터클 내로 도입될 수 있다. 현재 바람직한 상황에서, 충전제는, 일단 충전제가 경화되거나 경질화되면 충전제가 인지가능한 체적을 잃지 않는다는 점에서, 체적 일정 재료이다. 특히 유용한 체적 일정 재료는 오돈토실™과 같은, 위치설정 층(26)을 생성하기 위해 사용되는 유동가능하고 경질화가능한 재료를 포함한다. 적합한 체적 일정 재료는 또한 왁스 및 다른 치과용 인상 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 충전제 재료는 보다 작은 체적으로 도입되고 후속적으로 팽창되어 하나 이상의 공극들을 충전하는 팽창가능한 폼일 수 있다. 팽창가능한 폼에 사용되는 재료는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 실리콘, 또는 합성 고무, 예를 들어 에틸렌-프로필렌 다이엔 또는 블록 공중합체, 예컨대 스티렌을 기재로 하는 것들을 포함한다. 원한다면, 전형적으로 체적 일정 거동을 보이지 않는, 폴리비닐 아세테이트와 같은 충전제 재료가 사용될 수 있다. 그러나, 그러한 구현예에서, 충전제는 공극들의 전체 범위보다 적게 충전하여, 과잉 접착제에 취약한 추가의 보다 작은 공극들 및 틈새들을 남길 수 있다.
충전제는 전형적으로 환자의 치열궁 상의 일련의 전체 리셉터클들에 대해 0.1 ml 이하인, 공극(42)들을 충전하거나 달리 보호하는 데 효과적인 체적으로 리셉터클 내로 도입된다.
현재 바람직한 상황에서, 충전제는 적어도 초기에 유동가능하고, 채널 또는 다른 통로를 통해 리셉터클 내로 도입된다. 전형적으로, 충전제는 브래킷이 리셉터클 내에 배치된 후에 도입된다. 충전제는 채널을 통해 주입되어 공동 및 공극 내로 유동하게 될 수 있으며, 공동 및 공극에서 충전제는 이어서 제 위치에서 경화되거나 달리 경질화된다. 다른 구현예에서, 충전제는 리셉터클 내로의 브래킷의 도입 전에 트레이에 코팅되거나 결합될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 브래킷 몸체는 리셉터클 내에 안착되기 전에 충전제 재료로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 브래킷 세트의 각각의 브래킷이 대응하는 리셉터클 내에 배치되기 전에 적어도 아치와이어 슬롯과 언더컷이 왁스로 코팅되거나 왁스 내에 침지될 수 있다. 이어서 과잉 왁스가 일반적인 기술을 사용하여 제거되어, 리셉터클 내에서 브래킷이 맞지 않는 것(misfit)을 방지할 수 있다.
브래킷이 트레이에 결합된 후에 충전제가 도입되는 경우, 리셉터클(38)에의 접근을 제공하도록 트레이(위치 층(36)과 시트(35)를 포함함)를 통해 채널(50)이 형성될 수 있다. 도 13은 대표적인 리셉터클(38)에 근접하게 제공된 채널(50)을 도시한다. 현재 바람직한 상황에서, 트랜스퍼 트레이 내에 생성된 각각의 리셉터클에 근접하게 채널이 형성된다. 일 구현예에서, 채널(50)은 플라스틱 시트 및 위치설정 층 둘 모두를 관통하기 위한 천공 공구, 드릴, 또는 다른 보어(bore)의 사용을 통해 형성된다. 다른 구현예에서, 외부 플라스틱 시트가 제거될 수 있는데, 이때 채널이 위치설정 층 내에 형성된다. 또 다른 구현예에서, 채널(50)은 위치설정 층을 먼저 천공하고 플라스틱 시트를 통해 트레이의 외부까지 보링(boring)함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 채널(50)은 트랜스퍼 트레이를 생성하기 위한 전술된 단계들을 취하기 전에 지주형(post-like) 구조체가 브래킷 몸체로부터 돌출되게 함으로써 제조될 수 있다.
채널(50)은 전형적으로 실질적으로 원통형이고, 전형적으로 리셉터클 내로의 충전제의 적절한 유동을 제공하기 위해 1.0 mm 이상 1.5 mm 이하의 직경을 특징으로 한다. 다른 구현예(도시되지 않음)에서, 채널(50)의 외부 개구(52)는 리셉터클(40) 및/또는 채널(50)의 부분들 내로 깔때기를 제공하는 원추형 또는 절두원추형 형상을 특징으로 할 수 있다. 공극들의 효과적인 충전을 향상시키기 위해, 채널(50)은 리셉터클의 반대편의 트랜스퍼 트레이의 외부 표면으로부터 트레이 재료의 각각의 층을 통해 연장된다. 채널(50)은 전형적으로 브래킷 몸체(윤곽 형태로 도시됨)의 중심의 위치에서 또는 그 부근에서 리셉터클(40)과 맞닿는다. 사용 시, 충전제는 따라서 접합 기부의 반대편에 있거나 이로부터 먼 브래킷 표면에 대해 초기에 도입된다. 도면에 도시된 설측 브래킷 배치 실시예의 경우, 채널(50)은 트레이의 설측 표면(39) 상의 개구를 통해 형성된다. 하나 이상의 브래킷들을 순측 치아 표면들 상에 배치하기 위해 사용되는 트랜스퍼 트레이의 경우, 채널(50)은 트레이의 안면측 외부 표면 상에 개구를 포함할 것이다. 채널을 트레이의 외부 표면 상의 개구를 포함하도록 설계하는 것은 브래킷이 리셉터클 내에 배치된 후에 충전제가 도입되게 하며, 이는 가능하게는 트레이 취급 및 제조성을 용이하게 할 수 있다.
트랜스퍼 트레이(37)를 도 14에 예시된 바와 같이 이용하기 위해, 브래킷(브래킷(40)에 의해 표현됨)이 위치설정 층(36) 내의 관련된 리셉터클(리셉터클(38)에 의해 표현됨) 내에 배치된다. 이형제의 얇은 층이 트랜스퍼 트레이(37)에 도포되고 건조되게 될 수 있다. 적합한 이형제의 일례는 미국 캘리포니아주 산타페 스프링스 소재의 피티엠 앤드 더블유 컴퍼니(PTM & W Company)로부터의 "PA0810"과 같은 수용성 폴리비닐 알코올이다. 다른 적합한 이형제는 실리콘 유체, 스프레이, 및 왁스 에멀전을 포함한다. 이형제의 사용은 리셉터클로부터의 브래킷의 제거 그리고 원한다면 트레이로부터의 충전제의 제거를 용이하게 할 수 있다. 트레이로부터 충전재 재료를 제거하는 능력은 특히 재접합 목적을 위한 트레이의 사용을 향상시킨다.
브래킷을 리셉터클 내에 배치하는 것은 브래킷별로 수동으로 수행될 수 있거나, 빈 트랜스퍼 트레이(브래킷이 없음)가 브래킷들을 포함하는 환자의 치아의 물리적 모델과 정합될 수 있다는 점에서 환자의 치아의 물리적 모델 상에 미리 배치된 브래킷들의 세트를 집어 올려 트랜스퍼 트레이를 환자의 치아의 모델로부터 분리시킴으로써 수행될 수 있다. 후자의 단계에서, 브래킷들은 바람직하게는 트랜스퍼 트레이 내에 보유되고 모델로부터 이형된다. 이는 브래킷들과 모델 사이의 (예컨대, 임시 또는 약한 접착제에 의한) 비교적 약한 임시 접합부에 의해 달성될 수 있다.
일단 브래킷이 리셉터클 내에 안착되면, 충전제가 채널을 통해 도입되고 공극들 내로 유동하게 될 수 있으며, 공극들에서 충전제는 이어서 제 위치에서 경화되거나 달리 경질화된다. 위치설정 층만을 통한 채널을 특징으로 하는 실시예에서, 플라스틱 시트는 충전제가 도입 및/또는 경질화된 후에 트레이 몸체로 복귀될 수 있다. 물론, 충전제가 코팅되거나 달리 브래킷 자체 상에 배치되면, 충전제의 도입은 브래킷의 안착과 동시일 것이다. 도 14와 도 15는 대표적인 리셉터클(38)에 근접한 채널(50)을 통한 충전제 재료(60)의 도입을 도시한다. 예시된 바와 같은 충전제 재료(60)는 이제 리셉터클(38) 내에 한정된 공극(39)들로 들어가고, 후속적으로 경질화되게 된다. 경질화는 예를 들어 자외선 광, 열, 또는 시간의 사용을 통해 달성될 수 있다. 충전제 재료가 왁스를 포함하면, 왁스는 전형적으로 상승된 온도에서 채널(50)과 리셉터클(38) 내로 도입되며, 따라서, 왁스 조성물은 경질화되기 위해 냉각되게 된다.
접착제가 브래킷(40)(및 트레이 내에 존재하는 추가의 브래킷들)의 패드 표면(41)에 도포될 수 있고, 트랜스퍼 트레이는 환자의 구강 내에서 치아 상에 배치될 수 있는데, 여기서 접착제는 트레이 내의 브래킷들과 환자의 치아 사이에 접합부를 확립하도록 경질화되게 되거나 경질화되게 허용된다. 일단 접합부가 확립되면, 플라스틱 시트(35)는 제거됨으로써, 환자의 치아 상의 제 위치에 위치설정 층(36)을 남길 수 있다. 따라서, 위치설정 층(36)은, 그의 탄성 특성 때문에 그리고 플라스틱 시트(35)에 의해 더 이상 지지되지 않기 때문에, 환자의 치아로부터 그리고 그 상에 접합된 브래킷들로부터 용이하게 박리될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 위치설정 층(36)과 브래킷(40) 사이의 공간들은 브래킷(40)의 언더컷 영역들에서 별개의 충전제 재료(60)에 의해 차지되어서, 실질적으로 위치설정 층(36)과 브래킷(40) 사이의 분리를 방해하지 않는다. 따라서, 환자의 치아에 접합된 브래킷들 상의 힘, 및 이에 의한 트랜스퍼 트레이의 제거 동안에 접합을 파손시키거나 악영향을 미칠 위험이 최소화된다.
위치설정 층(36) 및 플라스틱 시트(35)를 위한 투명 재료의 사용으로 인해, 환자의 치아 상에서의 트랜스퍼 트레이(37)의 적절한 배치가 용이하게 된다. 또한, 투명 재료는 트랜스퍼 트레이 내부에서 브래킷들의 적절한 위치설정을 시각적으로 결정하는 것을 허용한다.
부가적으로, 트랜스퍼 트레이(37)는 단일 기구만을 환자의 치아에 접합하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 예컨대 치아에의 접근이 초기에 다른 치아에 의해 방해되는 경우에서, 다른 기구가 접합되는 때에 후속하여 단일 기구를 단일 치아에 접합하기 위해 전술된 트랜스퍼 장치의 일부분이 사용될 수 있다. 다른 예로서, 치아로부터 의도치 않게 접합해제되었던 하나 이상의 기구를 재접합하거나, 원래 기구를 교체하기 위해 새로운 기구를 치아에 접합하는 데 전술된 트랜스퍼 장치의 일부분이 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 트레이로부터 임의의 남아 있는 충전제 재료를 제거하는 것이 바람직할 수 있다.
본 명세서에 인용된 특허, 특허 문헌, 및 간행물의 개시 내용 전부는, 마치 각각이 개별적으로 포함된 것처럼 전체적으로 참고로 포함된다. 다수의 다른 변형, 수정 및 부가가 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 또한 가능하다. 따라서, 본 발명은 전술된 특정 실시예로 제한되도록 간주되는 것이 아니라 대신에 하기의 청구범위 및 그의 등가물의 타당한 범주에 의해서만 제한되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (18)

  1. 트랜스퍼 트레이(transfer tray)의 제조 방법으로서,
    환자의 치열궁(dental arch)의 양각 형상(positive shape) 및 하나 이상의 브래킷 유사체(bracket analog)들의 양각 형상에 대응하는 형상을 갖는 물리적 실물모형(physical mockup)을 제공하는 단계;
    상기 물리적 실물모형 위에 트랜스퍼 트레이를 형성하는 단계로서, 상기 트랜스퍼 트레이는 상기 실물모형의 적어도 일부분의 음각 복제물(negative replica)을 포함하고, 상기 트랜스퍼 트레이를 형성하는 단계는 하나 이상의 리셉터클(receptacle)들을 생성하며, 각각의 리셉터클은 상기 브래킷 유사체의 형상의 적어도 일부분을 특징으로 하는, 상기 트랜스퍼 트레이를 형성하는 단계;
    상기 브래킷 유사체와 관련된 브래킷을 상기 하나 이상의 리셉터클들 중 하나의 리셉터클 내에 배치하는 단계; 및
    충전제 재료(filler material)를 적어도 하나의 리셉터클 내로 도입하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트레이를 형성하는 단계는,
    탄성 시트(elastic sheeting)를 상기 물리적 실물모형 상에 제공하여 상기 시트에 의해 상기 실물모형의 치아 면의 적어도 일부를 덮는 단계;
    상기 실물모형 상에 플라스틱 시트를 제공하여 상기 탄성 시트가 상기 플라스틱 시트와 상기 실물 모형 사이에 배열되게 하는 단계;
    상기 플라스틱 시트가 적어도 상기 실물모형의 치아 면을 둘러싸도록 그리고 상기 플라스틱 시트와 상기 실물모형 사이의 상기 탄성 시트를 둘러싸도록, 상기 실물모형 위에서 상기 플라스틱 시트를 변형시키는 단계;
    상기 탄성 시트를 경질화가능한(hardenable) 재료로 대체하는 단계; 및
    상기 경질화가능한 재료가 경질화되게 하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 유사체의 형상은 상기 관련된 브래킷의 형상에 근사하거나 이를 나타내며, 상기 유사체들 중 적어도 하나는 상기 관련된 브래킷과는 상이한 형상을 갖는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 브래킷 유사체는 상기 관련된 브래킷 몸체보다 덜 상당한 또는 더 적은 언더컷(undercut) 또는 리세스(recess)를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 리셉터클 및 상기 관련된 브래킷은 상기 관련된 브래킷이 상기 리셉터클 내에 배치될 때 하나 이상의 공극(void)들을 한정하고, 상기 충전제 재료는 적어도 하나의 공극을 충전하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 충전제 재료는 경질화가능한 재료를 포함하고, 상기 방법은 상기 경질화가능한 재료가 경질화되게 하는 단계를 추가로 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충전제 재료는 상기 관련된 브래킷이 상기 리셉터클 내에 배치된 후에 도입되는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 충전제 재료는 상기 리셉터클 내에의 상기 관련된 브래킷의 배치와 동시에 도입되는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 충전제 재료는 실리콘 및 왁스로 이루어진 군으로부터 선택되는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 물리적 실물모형을 제공하는 단계는,
    상기 환자의 치열궁의 적어도 일부를 복제한 가상 치열궁을 제공하는 단계;
    상기 가상 치열궁을 위한 치과교정용 브래킷들의 가상 세트를 제공하는 단계;
    유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계로서, 각각의 유사체는 상기 브래킷들의 가상 세트의 가상 브래킷과 관련되고, 상기 가상 유사체들 각각은 상기 관련된 가상 브래킷의 형상에 근사하거나 이를 나타내며,
    상기 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상은 상기 관련된 브래킷의 형상과는 상이한, 상기 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계;
    상기 가상 유사체들의 세트와 상기 가상 치열궁이 병합된 가상 실물모형을 제공하는 단계; 및
    상기 가상 실물모형에 기초하여 상기 물리적 실물모형을 제조하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 가상 유사체들 중 적어도 하나를 형성하도록 적어도 하나의 가상 브래킷의 형상을 수정하는 단계를 추가로 포함하는 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 트레이 내에 채널을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 채널은 상기 트레이의 외부 표면으로부터 상기 리셉터클까지 연장되며, 상기 충전제를 상기 리셉터클 내로 도입하는 단계는 상기 충전제를 상기 채널을 통해 도입하는 단계를 포함하는, 트랜스퍼 트레이의 제조 방법.
  13. 접합 동안의 과잉 접착제의 조절 방법으로서,
    관련된 치과치료용 브래킷의 적어도 일부분과 부합하는 구성을 갖는 리셉터클을 갖는 트랜스퍼 트레이를 제공하는 단계;
    상기 관련된 브래킷을 상기 리셉터클 내에 배치하는 단계; 및
    충전제 재료를 상기 리셉터클 내로 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 충전제는 상기 브래킷의 배치와 동시에 또는 그 후에 도입되는, 과잉 접착제의 조절 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 브래킷과 상기 리셉터클은 상호작용하여 공극들을 한정하고, 상기 충전제는 상기 공극들 내로 도입되는, 과잉 접착제의 조절 방법.
  15. 제13항에 있어서, 이형제(release agent)를 상기 리셉터클에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 과잉 접착제의 조절 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 트랜스퍼 트레이는 상기 리셉터클에 근접한 채널을 포함하고, 상기 충전제는 상기 채널을 통해 상기 리셉터클 내로 도입되는, 과잉 접착제의 조절 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제는 왁스와 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 체적 일정 충전제(volume constant filler)인, 과잉 접착제의 조절 방법.
  18. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스퍼 트레이를 제공하는 단계는,
    상기 환자의 치열궁의 적어도 일부를 복제한 가상 치열궁을 제공하는 단계;
    상기 가상 치열궁을 위한 치과교정용 브래킷들의 가상 세트를 제공하는 단계;
    유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계로서, 각각의 유사체는 상기 브래킷들의 가상 세트의 가상 브래킷과 관련되고, 상기 가상 유사체들 각각은 상기 관련된 가상 브래킷의 형상에 근사하거나 이를 나타내며,
    상기 유사체들 중 적어도 하나의 유사체의 형상은 상기 관련된 브래킷의 형상과는 상이한, 상기 유사체들의 가상 세트를 제공하는 단계;
    상기 가상 유사체들의 세트와 상기 가상 치열궁이 병합된 가상 실물모형을 제공하는 단계; 및
    상기 가상 실물모형의 적어도 일부분을 가로질러 연장되는 가상 트레이 몸체를 도출하고, 상기 트랜스퍼 트레이를 쾌속 조형(rapid prototyping)에 의해 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 트랜스퍼 트레이는 상기 가상 트레이 몸체와 가상 리셉터클에 각각 대응하는 물리적 트레이 몸체와 물리적 리셉터클을 포함하는, 과잉 접착제의 조절 방법.
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