KR20210111336A

KR20210111336A - 탄성 치과교정 장치, 시스템 및 사용 방법

Info

Publication number: KR20210111336A
Application number: KR1020217027386A
Authority: KR
Inventors: 록 판
Original assignee: 스밀리오 아이엔씨.
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-09-10
Also published as: JP2022516378A; ES2887101T3; KR20220129109A; CA3128031C; US20230372065A1; RU2771294C1; WO2020160051A1; US11744675B2; CA3128031A1; EP3960117A1; AU2020216145B2; JP2022126771A; AU2020216145A1; IL285170B; MX2021008817A; CN113677288B; US11317992B2; KR102443701B1; IL285170A; DE202020005405U1

Abstract

치과교정 장치는 치아를 수용하도록 형상화된 쉘로 구성된다. 쉘은 하나 이상의 중합체 재료로 구성될 수 있고, 적층될 수 있으며, 또한 서로에 가변적으로 부착될 수 있고, 이는 각각의 쉘의 에지 주위에만 부착하는 것을 포함할 수 있다. 치과교정 장치는 치아의 점진적인 치과교정 수정을 위한 일련의 유사한 장치 중 하나일 수 있다.

Description

탄성 치과교정 장치, 시스템 및 사용 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2019년 1월 28일에 출원된 미국 가출원 번호 62/797,797의 이익을 청구하며, 상기 가출원은 본원에 참조로 통합된다.

기술분야

본 개시의 발명 대상은 일반적으로 치과교정 장치(orthodontic device)의 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 사용자 가철식(user removable) 치과교정 장치에 관한 것이다.

치과교정의 목적은 환자의 치아를 기능 및/또는 심미성이 최적화되는 위치로 이동시키기 위한 것이다. 전통적으로, 치아 교정기(brace)와 같은 장치가 치료의에 의해 환자의 치아에 적용되고, 치아 교정기 세트는 치아에 지속적인 힘을 가하고, 치아를 이들의 의도된 위치 쪽으로 점차적으로 밀어낸다. 시간이 경과함에 따라 그리고 일련의 임상적 방문 및 의사에 의한 치아 교정기에 대한 반응성 조정으로, 장치는 치아를 이들의 최종 목적지로 이동시킨다.

보다 최근에는, 전통적인 부착 장치 (예를 들어, 치아 교정기)를 사용하는 종래 치과교정 치료에 대한 대안이 이용가능하게 되었다. 예를 들어, 일련의 성형 플라스틱 얼라이너(aligner)를 포함하는 시스템이 Align Technology, Inc. (미국 캘리포니아주 산호세)로부터 상표명 Invisalign® 시스템 하에 상업적으로 입수가능하게 되었다. Invisalign® 시스템은, 예를 들어 미국 특허 번호 6,450,807 및 5,975,893을 포함하여 Align Technology, Inc.에 할당된 다수의 특허 및 특허 출원에 기술되어 있다.

Invisalign® 시스템은 전형적으로, 얼라이너가 환자에 투여되어 치아를 재배치하는 데 사용되기 (예를 들어, 치료의 시작 시) 전에 환자가 착용할 다중 얼라이너를 설계 및 제작하는 것을 포함한다. 종종, 환자를 위한 맞춤형 치료를 설계하고 계획하는 것은 컴퓨터 기반의 3차원 계획/설계 도구를 이용한다. 얼라이너의 설계는 일련의 계획된 연속적인 치아 배열에서 환자의 치아의 컴퓨터 모델링에 의존하며, 개별 얼라이너는 치아 위에 착용되도록 설계되어, 각각의 얼라이너가 치아에 힘을 가하고, 치아를 계획된 치아 배열 각각으로 탄성적으로 재배치한다.

거의 틀림없이, 전형적으로 얼라이너는 투명 재료로 구성되기 때문에 이러한 얼라이너는 전통적인 치아 교정기보다 덜 눈에 띄지만, 다수는 얼라이너가 투명 재료의 윤기 나는 광택으로 인하여 용이하게 눈에 띈다고 믿는다. 전통적인 치아 교정기와 같이, 얼라이너는 식사 및 치아 세척을 위해 허용되는 휴식 시간(break)을 가지며 거의 일정하게 (하루 20 내지 22시간) 착용되는 것이 요구된다. 얼라이너는, 얼라이너의 물리적 및 재질적 특성을 기반으로, 정렬에서 벗어나서 이동하는 치아를 처리하기 위한 충분한 가요성을 갖지 않기 때문에 오직 작은 휴식 시간이 허용된다. 더 높은 이동을 처리하기 위해 작업 공차(working tolerance)를 증가시키는 것은 얼라이너의 작업 탄성(working elasticity), 즉 얼라이너가 영구적인 변형을 유발하지 않으면서 신장되어 치아에 장착될 수 있는 양을 증가시키는 것을 요구하지만, 매우 탄성인 얼라이너는 전형적으로, 치아교정 치료에 요구되는 치아를 이동시키기 위한 충분한 힘을 제공하지 않을 것이다. 이와 같은 문제는 환자가 처방된 요구사항에 따라 얼라이너를 착용하지 못하기 때문에 실패된 결과에 기여하거나 또는 치료의 재시작을 요구한다.

본 발명의 구현예는 하기 단락에 요약된 바와 같은 치과교정 장치, 시스템 및 사용 방법에 관한 것이다. 일부 구현예는 작업 탄성을 최대화하는 치과교정 장치에 관한 것이다.

일부 구현예는, 치아를 수용하도록 형상화된 쉘(shell)을 가질 수 있는 치과교정 장치에 관한 것이다. 쉘은 적층될 수 있고, 서로에 실질적으로 부착되지 않을 수 있다.

일부 구현예는, 치아를 수용하도록 형상화된 쉘을 가질 수 있는 치과교정 장치에 관한 것이다. 쉘은 적층될 수 있고, 서로에 가변적으로 부착될(varyingly affixed) 수 있다.

일부 구현예는, 기계적으로 맞물리는 치아를 수용하도록 형상화되며, 치아를 재배치하기 위해 힘을 가하기 위한 강성을 제공하고, 작업 탄성을 최대화하기 위해 실질적으로 비부착될 수 있는 복수의 쉘을 가질 수 있는 치과교정 장치에 관한 것이다.

일부 구현예는 기계적으로 맞물린 쉘의 스택을 가질 수 있는 치과교정 장치에 관한 것이다. 기계적으로 맞물린 쉘의 스택은, 스택과 동일한 두께의 단일 쉘과 실질적으로 동등한 강성을 가질 수 있다. 기계적으로 맞물린 쉘의 스택은 작업 탄성을 증가시키기 위해 적어도 부분적으로 기계적으로 분리되는 능력을 가질 수 있다.

일부 구현예는, 치아를 수용하도록 형성화된 공동(cavity)을 갖는 제1 쉘을 가질 수 있는 치과교정 장치에 관한 것이다. 치과교정 장치는 제1 쉘을 수용하도록 형상화될 수 있는 제2 쉘을 포함할 수 있다. 제2 쉘은 제1 쉘 위에 적층될 수 있다. 제1 쉘 및 제2 쉘 사이의 표면은 기계적으로 맞물릴 수 있지만, 서로에 크게(significantly) 부착되지 않는다.

일부 구현예에서, 제2 쉘 및 제1 쉘은 제1 쉘 및 제2 쉘의 개별 부착 위치에서 서로에 부착될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 쉘은 치아에 직접 맞물리기 위한 하부 제1 표면 및 하부 제1 표면 대향의 상부 제1 표면을 가질 수 있다. 제2 쉘은 제1 쉘의 상부 제1 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제2 표면 및 하부 제2 표면 대향의 상부 제2 표면을 가질 수 있다. 상부 제1 표면 및 하부 제2 표면은 서로에 크게 부착되지 않는다.

일부 구현예에서, 고정의 개별 부착 위치는 상부 제1 표면 및 하부 제2 표면의 조합된 표면적의 1 내지 80% 미만을 포함한다.

일부 구현예에서, 제1 쉘은 상부 제1 표면 및 하부 제1 표면 사이에 제1 에지를 갖고, 제2 쉘은 상부 제2 표면 및 하부 제2 표면 사이에 제2 에지를 가지며, 여기서 개별 부착 위치는 제1 및 제2 에지 주위에 위치한다.

일부 구현예에서, 쉘은 동일한 재료로 제조될 수 있다.

일부 구현예에서, 상대적으로 고탄성 쉘이 상기 쉘들 사이에 제공될 수 있다.

일부 구현예에서, 쉘은 치아를 수용하도록 형상화된 공동을 가질 수 있는 제1 쉘, 및 제1 쉘을 수용하도록 형상화될 수 있는 적어도 하나의 추가 쉘을 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 추가 쉘은 제1 쉘 위에 적층될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 쉘 및 적어도 하나의 추가 쉘은 제1 쉘 및 적어도 하나의 추가 쉘의 개별 부착 위치에서 서로에 부착될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 쉘은 치아에 직접 맞물리기 위한 하부 제1 표면 및 하부 제1 표면 대향의 상부 제1 표면을 가질 수 있다. 적어도 하나의 추가 쉘은 제1 쉘의 상부 제1 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제2 표면 및 하부 제2 표면 대향의 상부 제2 표면을 가질 수 있다. 상부 제1 표면 및 하부 제2 표면은 서로에 크게 부착되지 않도록 배열될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 쉘은 상부 제1 표면 및 하부 제1 표면 사이에 제1 에지를 가질 수 있고, 적어도 하나의 추가 쉘은 상부 제2 표면 및 하부 제2 표면 사이에 제2 에지를 가질 수 있다. 개별 부착 위치는 제1 및 제2 에지 주위에 위치할 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 쉘은 치아에 직접 맞물리기 위한 하부 제1 표면 및 하부 제1 표면 대향의 상부 제1 표면 및 이들 사이에 규정된(defined) 제1 에지를 가질 수 있다. 적어도 하나의 추가 쉘은 제1 쉘의 상부 제1 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제2 표면 및 하부 제2 표면 대향의 상부 제2 표면 및 이들 사이에 규정된 제2 에지를 가질 수 있다. 제1 에지 및 제2 에지의 일부 또는 전부는 서로 접촉하지 않도록 배열될 수 있다.

일부 구현예에서, 적어도 하나의 추가 쉘은 제2 쉘일 수 있고, 쉘은 제3 쉘을 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 쉘은 제1, 제2 및 제3 쉘로만 이루어질 수 있다.

일부 구현예에서, 제2 에지는 상부 또는 하부 제1 표면에 부착될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 에지는 하부 또는 상부 제2 표면에 부착될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 에지 및 제2 에지는 0.2 내지 2.0 mm만큼 분리될 수 있다.

일부 구현예에서, 적어도 하나의 추가 쉘은 제2 쉘일 수 있고, 쉘은 제3 쉘을 포함할 수 있으며, 상기 제3 쉘은 제2 쉘의 상부 제2 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제3 표면 및 하부 제3 표면 대향의 상부 제3 표면 및 이들 사이에 규정된 제3 에지를 갖는다. 제1 에지, 제2 에지 및 제3 에지 중 일부 또는 전부는 서로 접촉하지 않도록 배열될 수 있다.

일부 구현예에서, 제1 에지, 제2 에지 및 제3 에지는 0.2 내지 3.0 mm만큼 분리된다.

일부 구현예에서, 쉘 모두는 동일한 유형의 재료로 구성될 수 있다.

일부 구현예에서, 가변적으로 부착되는 것은 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 80% 미만일 수 있는 부착 위치를 가지는 것을 의미할 수 있다.

일부 구현예에서, 가변적으로 부착되는 것은 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 60% 미만일 수 있는 부착 위치를 가지는 것을 의미할 수 있다.

일부 구현예에서, 가변적으로 부착되는 것은 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 40% 미만일 수 있는 부착 위치를 가지는 것을 의미할 수 있다.

일부 구현예에서, 가변적으로 부착되는 것은 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 20% 미만일 수 있는 부착 위치를 가지는 것을 의미할 수 있다.

일부 구현예는 치아를 초기 치아 배열로부터 최종 치아 배열로 재배치하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은, 치아를 수용하고 재배치하도록 형상화된 복수의 치과교정 장치를 포함할 수 있다. 복수의 치과교정 장치는 본원에 기술된 치과교정 장치의 적어도 하나의 측면을 포함할 수 있다.

일부 구현예는 치아를 초기 치아 배열로부터 최종 치아 배열로 재배치하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 시스템을 점진적으로 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 상기 시스템의 적어도 하나의 치과교정 장치는 하루에 12시간 미만으로 사용될 수 있다.

적어도 특정 구현예의 더 나은 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 읽어야 하는 하기의 상세한 설명에 대한 언급이 이루어질 것이다.
도 1은 일부 구현예에 따른 턱 및 치과교정 장치의 사시도이다.
도 2는 일부 구현예에 따른 치과교정 장치의 분해도이다.
도 3a는 일부 구현예에 따른 치과교정 장치에 대한 연결 개략도이다.
도 3b는 일부 구현예에 따른 치과교정 장치에 대한 연결 개략도의 상세도이다.
도 4는 일부 구현예에 따른 치과교정 장치를 성형하기 위한 공정의 사시도이다.
도면은 단지 예시의 목적으로 본 발명의 다양한 구현예를 도시하며, 여기서 도면은 유사한 요소를 식별하기 위해 유사한 참조 번호를 사용한다. 당업계의 통상의 기술자는 하기의 논의로부터, 도면에 예시된 구조 및 방법의 대안적인 구현예가 본원에 기술된 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않으면서 이용될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다.

치아의 초기 위치에 부착되도록 탄성적으로 변형하는 치과교정 장치의 능력으로서 본원에 정의되는 작업 탄성을 최대화하기 위한 목적으로 다중 쉘로 구성된 치아교정 장치에 관한 구현예가 개시된다. 이러한 가요성은 치과교정 장치가 장치의 목표 치아 배열 (즉, 휴지(resting)) 위치와 상이한 초기 치아 배열 (즉, 굴곡(flexing)) 위치의 더 큰 범위를 얻도록 할 수 있다. 가능한 이익은, 요구되는 착용 기간 사이의 더 긴 휴식 시간 (예를 들어, 8 내지 12시간) 및 요구되는 착용 시간을 준수하지 않는 환자에 대한 더 큰 관용도 및 따라서 증가된 효능을 포함한다.

본 발명이 더 상세히 기술되기 전에, 본 발명은 기술된 특정한 구현예로 제한되지 않으며, 물론 변형될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어는 단지 특정한 구현예를 기술하는 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에, 제한되는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

값의 범위가 제공되는 경우, 해당 범위의 상한 및 하한 사이 (문맥이 명확히 달리 나타내지 않는 한, 하한의 단위의 1/10까지)의 각각의 중간 값 및 상기 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 중간 값은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이러한 더 작은 범위의 상한 및 하한은 더 작은 범위 내에 독립적으로 포함될 수 있고, 또한 언급된 범위에서 임의의 특정하게 제외된 한계를 조건으로 본 발명 내에 포함된다. 언급된 범위가 한계 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 상기 포함된 한계 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위가 또한 본 발명에 포함된다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는, 본 발명이 속하는 당업계의 통상의 기술자에 의해 흔히 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 또는 균등한 임의의 방법 및 재료가 또한 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 대표적인 예시적 방법 및 재료가 이제 기술된다.

본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 및 "상기"는 문맥이 명확히 달리 나타내지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다는 것이 주목된다. 또한, 청구범위는 임의의 선택적인(optional) 요소를 제외하도록 작성될 수 있다는 것이 주목된다. 이에 따라, 이러한 언급은 청구범위 요소의 언급 또는 "부정적" 한정의 사용과 관련하여 "단독", "오직" 등의 이러한 배타적 용어의 사용에 대한 선행 근거로서의 역할을 하도록 의도된다.

본 개시를 읽을 때 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 바와 같이, 본원에 기술되고 예시된 개별 구현예 각각은, 본 발명의 범위 또는 취지로부터 벗어나지 않으면서 다른 여러 구현예 중 임의의 것의 특징으로부터 용이하게 분리되거나 또는 조합될 수 있는 개별 성분 및 특징을 갖는다. 임의의 언급된 방법은 언급된 사건의 순서로 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서로 수행될 수 있다.

도 1은, 치아에 재배치 힘을 가하도록 설계된 치아 재배치 장치에 관한 본 발명의 다양한 구현예의 상세한 설명에서의 적절한 출발점을 제공한다. 치과교정 장치(10)는 턱(12)에서 개별 치아의 점진적인 재배치를 달성하기 위해 환자에 의해 착용될 수 있다. 치과교정 장치(10)는, 치아를 수용하고 탄성적으로 재배치하는 치아-수용 공동을 갖는 쉘을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 중합체 장치는 중합체 재료의 적합한 층의 시트로 형성될 수 있다. 장치는 상부 또는 하부 턱에 존재하는 모든 치아 위에 또는 모든 치아보다 적게 끼워맞춰질 수 있다.

일부 구현예에서, 장치에 의해 수용되는 특정 치아만이 장치에 의해 재배치될 것이며, 다른 치아는 장치가 재배치 대상인 치아 또는 치아들에 대해 힘을 가할 때 장치를 제자리에 유지하기 위한 베이스 또는 앵커(anchor) 영역을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 치료 동안 어느 시점에서 치아의 다수 또는 대부분 및 심지어 전체가 재배치될 것이다. 이동된 치아는 또한 환자가 장치를 착용할 때 장치를 유지하기 위한 베이스 또는 앵커로서의 역할을 할 수 있다. 전형적으로, 장치를 치아 위에 제자리에 유지하기 위한 와이어 또는 다른 수단이 제공되지 않을 것이다. 그러나, 일부 경우에, 장치가 선택된 힘을 치아에 가할 수 있도록 상응하는 리셉터클(receptacle) 또는 구멍(aperture)을 장치에 가지며 치아 상에 개별 앵커를 제공하는 것이 바람직하거나 또는 필요할 수 있다. 일련의 증분형 장치(incremented appliance)를 사용하여 치과교정 치료 계획을 결정하기 위한 기본 방법뿐만 아니라 치과교정 장치를 성형하기 위한 지침은 미국 특허 번호 6,450,807 및 5,975,893에 기술되어 있으며, 이들은 본원에 참조로 통합되지만, 상기 특허들이 본원에 개시된 더 새로운 교시에 모순되지 않는 정도로만 통합된다.

장치는 복수의 장치 세트의 부분으로서 설계 및/또는 제공될 수 있다. 이러한 일 구현예에서, 각각의 장치는, 치아-수용 공동이 장치를 위해 의도된 중간 또는 최종 치아 배열에 대응하는 기하구조를 갖도록 구성될 수 있다. 환자의 치아 위에 일련의 증분형 위치 조정 장치(incremental position adjustment appliance)를 배치함으로써 환자의 치아는 초기 치아 배열로부터 목표 치아 배열로 점진적으로 재배치될 수 있다. 목표 치아 배열은 모든 계획된 치과교정 치료의 말미에 환자의 치아에 대해 선택된 계획된 최종 치아 배열일 수 있다. 대안적으로, 목표 배열은 치과교정 치료 과정 동안 환자의 치아에 대한 다수의 중간 배열 중 하나일 수 있다. 이에 따라, 목표 치아 배열은 하나 이상의 증분형 재배치 단계(incremental repositioning stage)를 따르는 환자의 치아에 대한 임의의 계획된 결과 배열일 수 있다는 것이 이해된다. 마찬가지로, 초기 치아 배열은 환자의 치아에 대한 임의의 초기 배열일 수 있으며, 이에 이어서 하나 이상의 증분형 재배치 단계가 후속된다.

치과교정 장치는 동일한 단계에서 모두 또는 세트 또는 배치(batch)로, 예를 들어 치료 단계의 시작 시에 생성될 수 있으며, 환자는 치아에 대한 각각의 장치의 압력이 더 이상 느껴지지 않을 수 있거나 또는 상기 주어진 단계에 대해 표현된 치아 이동의 최대 양을 낳을 때까지 각각의 장치를 착용한다. 복수의 상이한 장치 (예를 들어, 세트)는 환자가 복수의 장치 중 임의의 장치를 착용하기 전에 설계되고, 심지어 제조될 수 있다. 적절한 기간 동안 장치를 착용한 후, 환자는 더 이상 장치가 남아 있지 않을 때까지 현재 장치를 시리즈의 후속 장치로 교체한다. 치과교정 장치는 일반적으로 치아에 부착되지 않으며, 환자는 절차 동안 언제든지 장치를 배치하고 교체할 수 있다 (예를 들어, 환자-가철식 장치(patient-removable appliance)).

최종 치과교정 장치 또는 시리즈의 여러 장치는 치아 배열을 과잉교정하도록(overcorrect) 선택된 기하구조 또는 기하구조들을 가질 수 있으며, 즉 (완전히 달성되는 경우) "최종"으로서 선택된 치아 배열을 넘어서 개별 치아를 이동시킬 기하구조를 가질 수 있다. 이러한 과잉교정은 재배치 방법이 종결된 후 잠재적인 재발, 즉 개별 치아가 이들의 교정 전 위치 쪽으로 다시 이동하는 것의 허용을 상쇄시키기 위해 바람직할 수 있다. 과잉교정은 또한 교정의 속도를 높이는 데 유익할 수 있는데, 즉 목적하는 중간 또는 최종 위치를 넘어서 위치하는 기하구조를 갖는 장치를 사용함으로써, 개별 치아가 더 큰 속도로 해당 위치 쪽으로 이동할 것이다. 이러한 경우, 치아가 장치에 의해 규정된 위치에 도달하기 전에 장치의 사용이 종결될 수 있다.

도 2는 치과교정 장치(10)의 예의 분해도를 나타낸다. 치과교정 장치(10)는, 치아 맞물림 표면 및 대향 상부 표면을 갖는 제1 쉘(14)을 포함할 수 있다. 치과교정 장치(10)는 또한, 하부 쉘 맞물림 표면 및 입에 노출되는 대향 상부 표면을 갖는 제2 쉘(16)을 포함할 수 있다. 선택적으로(optionally), 하나 이상의 추가 쉘(18)이 제1 쉘(14) 및 제2 쉘(16) 사이에 위치할 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 쉘에 대해 동일한 재료의 사용을 가정할 때, 사용되는 쉘이 많을수록 치과교정 장치(10)의 작업 탄성이 커진다.

치과교정 장치(10)가 더 나은 이해의 목적을 위해 분해도로 도시되어 있지만, 치과교정 장치(10)의 쉘은 스택에서 서로 기계적으로 맞물리도록 의도된다. "기계적으로 맞물린"은, 적층된 쉘과 대략적으로 동일한 두께의 단일 쉘 장치의 강도에 근접하도록 하나 이상의 쉘 사이의 실질적으로 비부착되거나 또는 가변적으로 부착된 맞물림으로서 본원에서 정의된다. 기계적 맞물림은, 제2 쉘의 하부 쉘 맞물림 표면이 제1 쉘의 상부 표면에 크게 일치하도록 쉘을 적층함으로써 얻어질 수 있다. 일부 구현예에서, 쉘은 느슨하게, 즉 쉘 사이에 압축 또는 간섭 끼워맞춤(interference fit) 없이, 또는 쉘의 뒤집힌 스택이 실질적으로 비부착되거나 또는 가변적으로 부착되기 전에 자체 분해되도록 적층될 수 있다. 쉘 사이의 상당한 양의 표면적은 결합되지 않거나 또는 다르게는 일부 공정을 통해 분리불가능하게 되며, 나머지 표면은 부착되기 때문에, 쉘은 실질적으로 비부착된다 (또는 가변적으로 부착된다). 일부 구현예에서, 실질적으로 비부착되거나 또는 가변적으로 부착된 쉘은 부착된 쉘의 조합된 접촉 표면의 1-2%, 1-5%, 1-10%, 1-20%, 1-40%, 1-60% 또는 1-80% 미만을 갖는다. 비고정 영역은 장치의 필요에 따라 제한될 수 있고, 따라서 일부 구현예에서 장치의 대부분의 표면적이 부착되며, 나머지 부분은 부착되지 않는데, 후자만이 높은 작업 탄성을 요구하기 때문이다.

일부 구현예에서, 치아-맞물림 쉘은 더 얇아지는 것으로 인하여 더 많이 굴곡될 수 있는 반면, 외부 쉘은 치아-맞물림 쉘로부터 멀어지며 다중 방향으로 굴곡될 수 있기 때문에, 쉘 사이의 실질적인 고정의 결여는 치과교정 장치(10)에 더 큰 작업 탄성을 제공한다. 일부 구현예에서, 이는 쉘의 맞물림 표면 중 일부 사이에서 부분적인 기계적 해제(disengagement)를 낳을 수 있지만, 상기 해제는 치아를 목표 위치에 정렬하기 위해 요구되는 장치의 굴곡 탄성률(flexural modulus)을 크게 손상시킬만큼 충분하지 않다.

도 3a는 치과교정 장치(10)의 쉘을 개별 위치에 부착하기 위한 개략도를 나타낸다. 원으로 둘러싸인 각각의 "X"는 쉘 사이의 가능한 고정 지점을 나타낸다. 대안적으로, 파선에 의해 도시된 바와 같이, 각각의 쉘의 에지는 고정의 연속적 또는 비연속적 영역으로서 작용할 수 있다. 일반적으로, 더 많은 고정이 제공될수록, 치과교정 장치(10)는 더 적은 작업 탄성을 가질 것이다. 고정 지점은 요구되는 작업 탄성의 양, 어떠한 치아가 이동되는지 및 어떠한 치아가 앵커로서의 역할을 하는지에 따라 결정될 수 있다. 대안적으로, 쉘은 다량의 신장 및/또는 전단을 허용하는 낮은 응집 강도의 고탄성 재료로 균일하게 그리고 약하게 결합될 수 있다. 이러한 구현예는, 약한 결합의 성질로 인하여 이러한 치과교정 장치의 작업 가요성이 유지되기 때문에, 실질적으로 비부착되거나 또는 가변적으로 부착된다.

일부 구현예에서, 치과교정 장치(10)의 쉘은, 하나의 쉘의 표면적이 또 다른 쉘보다 더 크거나 또는 더 작도록 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 각각의 쉘의 상부 및 하부 표면에 의해 규정되는, 이러한 쉘의 에지는, 3개의 쉘(14, 16, 18) 및 3개의 에지(14a, 16a, 18a)를 갖는 예를 나타내는 도 3b에 의해 도시된 바와 같이 틈(gap) (예를 들어, 0.20 내지 3.0 mm)에 의해 분리될 수 있다. 일부 구현예에서, 도 2에 도시된 배열을 참조하면, 최하부 쉘(14)은 가장 큰 표면적을 가질 수 있어, 도시된 바와 같이 에지(14a)가 최하위 위치에 있게 되며, 쉘(18 및 16)은 각각 에지(16a)가 최상부 위치에 있도록 더 작은 표면적을 갖는다. 이러한 구현예에서, 쉘(14, 16, 18)은, 에지(14a, 16a, 18a)에 의해 형성된 스텝(step)이 치아로부터 멀어지며 외측을 향하도록 적층된다. 일부 구현예에서, 도 2에 도시된 배열을 참조하면, 최상부 쉘(16)은 가장 큰 표면적을 가질 수 있어, 도시된 바와 같이 에지(16a)가 최하위 위치에 있게 되며, 쉘(18 및 14)은 각각 에지(14a)가 최상부 위치에 있도록 더 작은 표면적을 갖는다. 이러한 구현예에서, 쉘(14, 16, 18)은 에지(14a, 16a, 18a)에 의해 형성된 내측 대향 스텝이 내측, 즉 치아 쪽으로 향하도록 적층된다.

이러한 틈 중 하나 이상을 제공하는 것은, 치과교정 장치(10)의 굴곡 탄성률을 조정하는 데 사용될 수 있고, 또한 환자에게 더 적은 혀 자극 (이는 에지가 동일한 위치에서 결합되는 재료 두께로 인하여 발생할 수 있음)을 낳을 수 있다. 자극을 완화하기 위해, 입 쪽으로 내측으로 향하는 영역에 틈을 위치시켜, 계단형 에지(stepped edge) (예를 들어, 에지(14a, 16a, 18a))가 혀를 향하게 하거나, 또는 치아-맞물림 쉘이 그 위에 적층된 쉘보다 더 작은 표면적을 가져, 혀와 접촉할 수 있는 내부의 치아-대향 스텝 및 단일 쉘 에지 (예를 들어, 에지(16a))를 낳을 수 있다. 일부 구현예에서, 최하부의 치아-맞물림 쉘은 그 위에 적층된 제2 쉘보다 더 크거나 또는 더 적은 총 표면적을 가질 수 있고, 이는 제2 쉘의 에지의 적어도 일부가 치아-맞물림 쉘의 에지로부터 분리되는 결과를 낳을 수 있다. 일부 구현예에서, 입 쪽으로 향하는 에지의 부분만이 이러한 틈을 갖고, 다른 구현예에서, 균일하거나 또는 불균일한 틈이 전체 에지 사이에 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 치과교정 장치(10)는, 각각 상이한 표면적을 갖는 쉘을 포함할 수 있다.

쉘은 0.001 내지 0.015 인치 두께 범위의 두께를 가질 수 있으며, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 공중합체, 아크릴, 시클릭 블록 공중합체, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 쉘은 쉘 사이의 마찰을 감소시키기 위해 윤활성 재료로 코팅되거나 또는 표면 처리가 제공된다. 일부 구현예에서, 쉘의 내부 부분은 쉘 내로의 액체 침입을 방지하기 위해 소수성 코팅으로 처리된다. 일부 구현예에서, 상대적으로 더 가요성인 쉘이 더 강성인 쉘과 함께 사용될 수 있다. 가요성 쉘은 하이드로겔, 스티렌 블록 공중합체 (SBC), 실리콘 고무, 엘라스토머 합금, 열가소성 엘라스토머 (TPE), 열가소성 가황물 (TPV) 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머, 블록 공중합체 엘라스토머, 폴리올레핀 블렌드 엘라스토머, 열가소성 코폴리에스테르 엘라스토머, 열가소성 폴리아미드 엘라스토머 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 가요성 쉘은 또한 쉘 사이의 액체 침입을 방지하기 위해 개스킷의 이익을 제공할 수 있다.

도 4는 치과교정 장치를 형성하기 위한 기본 공정(30)의 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 재료(32)는 치과교정 장치(36)로 형성될 수 있다. 재료(32)는 단일 쉘을 형성하기 위한 하나의 층 또는 한 번에 다중 쉘을 형성하기 위한 재료의 다중 비부착 층일 수 있다. 이 예시적인 공정에서, 치아 배치 장치(36)는 물리적 치아 모델 또는 몰드(34)를 사용하여 제조될 수 있다. 치아 배치 장치(36)는, 열성형성 재료(32)를 가열한 다음, 물리적 치아 모델(34)에서의 치아 위에 재료를 진공 또는 압력 형성함으로써 제조될 수 있다. 치아 배치 장치(36)는 물리적 치아 모델의 직접적인 표현(direct representation)이다. 일부 구현예에서, 재료(32)는 상업적으로 입수가능한 형성 장치 (예를 들어, Erkoform®, Erkoform-3dmotion ®, Biostar®, Ministar S®, Drufomat Scan®, Drufosmart®, Essix® SelectVac®) 상에서 즉시 가공될 수 있도록 치수화된다 (예를 들어, 120mm 및/또는 125mm 직경의 원). 이러한 형성 장치를 작동시키기 위한 지침은, 본원에 참조로 통합된 [Scheu Dental Technology, Biostar Operating Manual, DE/GB/FR/IT/ES/1.000/06/19 G REF PM 0113.01]; [Scheu Dental Technology, Application booklet for the pressure moulding technique, GB 2.000/07/19 G REF 0111.02]; [Erkodent, Thermoforming, S15-3106-48]; [Erkodent, Erkoform 3D, 61-8002-2]; [Erkodent, Erkoform-3D+ Instructions, BA-Erkoform-3d+-anl-EN-04-04-2019]에서 찾아볼 수 있다.

형성 후, 쉘은 환자에게 요구되는 목적하는 작업 탄성에 따라 서로에 부착될 수 있다. 고정 방법은 화학적 결합, 국부적 용융, 패스너(fastener) 및/또는 쉘을 함께 연결하기(key) 위한 국부적 물리적 변형을 포함한다. 고정이 일어나기 전에 또는 후에, 시트로부터의 과잉 재료는 환자의 치과교정 치료에 사용될 수 있는 최종 치아 배치 장치를 형성하기 위해 트리밍(trimming)될 수 있다. 쉘의 에지는 액체 침입을 방지하기 위해 실리콘과 같은 가요성 재료로 밀봉될 수 있다.

상술한 모델과 같은 하나의 또는 일련의 물리적 치아 모델은 치과교정 치료를 위한 탄성 재배치 장치의 생성에 사용될 수 있다. 상기 공정과 유사하게, 장치 각각은 치과 장치를 형성하기 위해 목적하는 치아 배열의 몰드 위에 다층 중합체 재료를 열성형함으로써 생성될 수 있다. 목적하는 치아 배열의 치아 배치 장치는 일반적으로 환자의 치아와 일치하지만, 초기 치아 구성과의 정렬에서 약간 벗어난다. 치아 위에 탄성 포지셔너(positioner)를 배치하는 것은 특정 위치에 제어된 힘을 가하여, 치아를 목적하는 구성으로 점진적으로 이동시킨다. 새로운 구성을 포함하는 연속적인 장치로 이 공정을 반복하는 것은 결국 치아를 일련의 중간 구성을 통해 목적하는 최종 구성으로 이동시킨다.

상기 설명 전체에 걸쳐, 그리고 설명의 목적을 위해, 설명된 기술의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그러나, 이들 기술은 이러한 특정 세부사항의 일부 없이 실시될 수 있다는 것이 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이들 교시를 통합하는 다양한 구현예가 상세히 나타내어지고 기술되었지만, 당업계의 통상의 기술자는 이들 기술을 통합하기 위해 다수의 다른 변형된 구현예 또는 메커니즘을 용이하게 고안할 수 있다. 또한, 구현예는 상기 제시된 바와 같은 다양한 작동, 더 적은 작동, 또는 더 많은 작동; 또는 소정 순서의 작동을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 및 취지는 후속되는 청구범위뿐만 아니라 이의 법적 균등물에 관하여 판단되어야 한다.

Claims

치아를 수용하도록 형상화된 쉘(shell)을 포함하는 치과교정 장치(orthodontic appliance)로서, 상기 쉘은 적층되고, 서로에 가변적으로 부착되는(varyingly affixed), 치과교정 장치.
제1항에 있어서, 상기 쉘은 하기를 포함하는, 치과교정 장치:
치아를 수용하도록 형상화된 공동(cavity)을 갖는 제1 쉘,
상기 제1 쉘을 수용하도록 형상화된 적어도 하나의 추가 쉘로서, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 상기 제1 쉘 위에 적층되는, 적어도 하나의 추가 쉘.
제2항에 있어서, 상기 제1 쉘 및 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 상기 제1 쉘 및 상기 적어도 하나의 추가 쉘의 개별 부착 위치에서 서로에 부착되는, 치과교정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 쉘은 치아에 직접 맞물리기 위한 하부 제1 표면 및 상기 하부 제1 표면 대향의 상부 제1 표면을 갖고, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 상기 제1 쉘의 상기 상부 제1 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제2 표면 및 상기 하부 제2 표면 대향의 상부 제2 표면을 가지며, 상기 상부 제1 표면 및 상기 하부 제 2 표면은 서로에 크게 부착되지 않는, 치과교정 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 쉘은 상기 상부 제1 표면 및 상기 하부 제1 표면 사이에 제1 에지를 갖고, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 상기 상부 제2 표면 및 상기 하부 제2 표면 사이에 제2 에지를 가지며, 상기 개별 부착 위치는 상기 제1 및 제2 에지 주위에 위치하는, 치과교정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 쉘은 치아에 직접 맞물리기 위한 하부 제1 표면 및 상기 하부 제1 표면 대향의 상부 제1 표면 및 이들 표면 사이에 규정된(defined) 제1 에지를 가지며, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 상기 제1 쉘의 상기 상부 제1 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제2 표면 및 상기 하부 제2 표면 대향의 상부 제2 표면 및 이들 표면 사이에 규정된 제2 에지를 가지며, 상기 제1 에지 및 상기 제2 에지의 일부 또는 전부는 서로 접촉하지 않는, 치과교정 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 에지는 상기 상부 또는 하부 제1 표면에 부착되는, 치과교정 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 에지는 상기 하부 또는 상부 제2 표면에 부착되는, 치과교정 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 에지 및 상기 제2 에지는 0.2 내지 2.0 mm만큼 분리되는, 치과교정 장치.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 제2 쉘이고, 상기 쉘은 제3 쉘을 포함하며, 상기 제3 쉘은 상기 제2 쉘의 상기 상부 제2 표면에 기계적으로 맞물리기 위한 하부 제3 표면 및 상기 하부 제3 표면 대향의 상부 제3 표면 및 이들 표면 사이에 규정된 제3 에지를 갖고, 상기 제1 에지, 상기 제2 에지 및 상기 제3 에지 중 일부 또는 전부는 서로 접촉하지 않는, 치과교정 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 에지, 상기 제2 에지 및 상기 제3 에지는 0.2 내지 3.0 mm만큼 분리되는, 치과교정 장치.
제1항에 있어서, 상기 쉘 모두가 동일한 유형의 재료로 구성되는, 치과교정 장치.
제1항에 있어서, 가변적으로 부착되는 것은 상기 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 80% 미만을 포함하는 부착 위치를 갖는 것을 포함하는, 치과교정 장치.
제13항에 있어서, 가변적으로 부착되는 것은 상기 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 60% 미만을 포함하는 부착 위치를 갖는 것을 포함하는, 치과교정 장치.
제14항에 있어서, 가변적으로 부착되는 것은 상기 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 40% 미만을 포함하는 부착 위치를 갖는 것을 포함하는, 치과교정 장치.
제15항에 있어서, 가변적으로 부착되는 것은 상기 쉘의 조합된 표면적의 1 내지 20% 미만을 포함하는 부착 위치를 갖는 것을 포함하는, 치과교정 장치.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 쉘은 제2 쉘이며, 상기 쉘은 제3 쉘을 포함하는, 치과교정 장치.
제17항에 있어서, 상기 쉘은 상기 제1 쉘, 상기 제2 쉘 및 상기 제3 쉘로만 구성되는, 치과교정 장치.