オーダーメード型歯列矯正弧線の製作キット及びこれを用いた歯列矯正弧線の製作方法

本発明は、個人オーダーメード型の歯列矯正用弧線の製造方法に関するものである。更に具体的には高温でのベーキングが必要なニチノール材質のワイヤを個人オーダーメード型の弧線に製作するための方法に関するものである。

矯正治療とは、狭義には不規則な歯牙をそろえる治療行為を意味し、広義には成長過程で発生し得る歯牙と口腔の様々な骨格的な不調和を直し、正常な機能を発揮できるようにする治療行為を意味する。

通常、歯列矯正は歯牙にブラケットを取り付け、矯正用弧線(archwire)を結紮することで、弧線の復元力によって歯牙の位置や傾きや方向をそろえて整列する方式で行われる。

最近は、患者の理想的な歯牙の状態をセットアップモデルに作った後、コンピュータソフトウェアを用いてブラケットの位置やワイヤの形状を設計するオーダーメード型矯正技術が紹介されている。

3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY社、H32社、Guangzhou Riton Biomaterial社などが保有したオーダーメード型矯正技術関連特許が知られている。

一例に、3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY社のEP2736444『ORTHODONTIC ARCHWIRES WITH REDUCED INTERFERENCE AND RELATED METHODS』は、患者の歯牙位置に符合する弧線の形状を獲得し、これから多数のセグメントからなる舌側矯正用オーダーメード型弧線を製作する技術を公知している。

一方、矯正弧線では、チタン合金やステンレス材質のワイヤがよく使用される。

チタン合金のうちニッケルとチタン合金であるニチノール(Nitinol)は、商用化された代表的な形状記憶合金(shape memory alloy)であって、復元力が卓越して歯列矯正用として広く使用されている。

ニチノール合金は、500℃以上の温度で加熱した際、結晶中の原子配列が変わり、そのままの形状で固定され、以後固定された形状に戻ろうとする復元力を見せる。

前記EP2736444は、ワイヤを別途のベンディング装備を用いてベンディングすることで所望の形に製作するが、ニチノール合金は、最初の形状を記憶する性質を有しているため、ベンディング装備を用いて所望の位置において所望の角度で曲げることだけでは、所望の形状の弧線が得られない限界がある。

一方、US2008/0254403『SYSTEM FOR CNC−MACHINING FIXTURES TO SET ORTHODONTIC ARCHWIRES』は、コンピュータソフトウェアを用いてニチノールワイヤの形状を獲得した後、CNCマシンでワイヤを引き留めてくれる固定物を切削して作り、固定物にワイヤを締結して加熱する技術を公知している。

同技術は、ニチノール材質のオーダーメード型弧線製作のための方法を提示しているが、患者ごとにCNCマシンで固定物を個別製作しなければならないため、費用が大きく増加する問題点があり、ワイヤを加熱する間に、固定物にワイヤが完全に結紮されずに離脱して結果物の品質が落ちる限界がある。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解消するために開発されたものであって、本発明の目的はニチノール材質の個人オーダーメード型歯列矯正弧線を製作するためのキットと、これを用いたオーダーメード型の歯列矯正弧線の製作方法の提供にある。

特に、汎用で使用可能なパートを最大限確保することで、経済性のあるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作技法の提供をその目的とする。

前記のような目的を達成するために、本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットを用いた歯列矯正弧線の製作方法は、

患者の歯牙構造データからジグベースの内側締結孔及び外側締結孔の組の位置を決定する段階と、

前記ジグベース上の前記決定された位置に内側締結孔及び外側締結孔の組を穿孔する段階と、

ジグの第1の貫通孔を前記内側締結孔に一列に配列した上で、ワイヤをワイヤ結紮スロットに結紮させて、固定ネジを前記第1の貫通孔を貫通して前記内側締結孔に結合させ、前記固定ネジのネジヘッドがワイヤの上端を覆うように結合させる段階と、

第2の貫通孔が外側締結孔と一列に配列されるように、前記固定ネジを回転軸として位置を調整した後、ホルダを前記第2の貫通孔を貫通して前記外側締結孔に挿入する段階と、

前記ジグベースを加熱炉に入れて加熱する段階と、

ワイヤを取り外す段階と、を含む。

この時、前記内側締結孔及び外側締結孔の組の位置を決定する段階は、

患者の歯牙セットアップモデルを製作する段階と、

患者の歯牙セットアップモデルからブラケット取付位置を確定する段階と、

ブラケットのスロットを繋ぐラインからワイヤ曲げ位置と角度を決定する段階と、

決定されたワイヤ曲げ位置と角度によってジグの位置を判定し、前記ジグの第1の貫通孔及び第2の貫通孔に対応する位置をそれぞれジグベースの内側締結孔及び外側締結孔の位置と決定する段階と、を含む。

一方、前記内側締結孔及び外側締結孔の組を穿孔する段階において、患者の上顎歯または下顎歯の数だけの内側締結孔及び外側締結孔の組を穿孔する。

そして、第2の貫通孔と外側締結孔を一列に配列する段階において、全てのジグの第1のヘッドがそれぞれ対応する内側締結孔に固定された状態で、順次に各ジグの第2のヘッドを動かして位置を調整することにより、第2の貫通孔が外側締結孔と一列に配列するように調整する。

一方、前記のような目的を達成するために、本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットは、患者のセットアップモデルの歯牙位置にそれぞれ対応する内側締結孔と外側締結孔の組が穿孔して形成されたジグベースと、

一側終端に第1の貫通孔が貫通して形成される第1のヘッド、他側終端に第2の貫通孔が貫通して形成される第2のヘッドおよび、前記第1のヘッドと第2のヘッドを連結し、一側上端にワイヤ結紮スロットが凹んで形成されたボディを有するジグと、

前記第1の貫通孔と前記内側締結孔の規格に対応する固定ネジと、

前記第2の貫通孔と前記外側締結孔の規格に対応するホルダと、を備える。

この時、前記固定ネジは、ネジヘッドの半径が前記ワイヤ結紮スロットと前記第1の貫通孔の距離よりも長い規格を有する。

内側締結孔は患者のセットアップモデルの舌側方向に、外側締結孔は頬側方向にそれぞれ位置し、

前記ジグの第2のヘッドは、第1のヘッドより体積が大きく形成して作業性を向上させる。

このような本発明によると、高価のCNC装備を利用しなくても個人オーダーメード型の矯正用弧線の製作が可能となり、オーダーメード型矯正の非経済性が大きく改善される効果がある。

更に、ニチノールワイヤをジグに固定して位置を微細調整する工程の作業性が大きく向上するだけでなく、加熱工程においてワイヤが外れなく正確な形状を有するように固定できるので、結果の精度と品質が大きく向上する効果がある。

本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットにワイヤが結紮された様子を示した図面である。

ジグと固定ネジ及びホルダの結合関係を示した図面である。

ジグベースの構造を示した図面である。

ジグベースにジグを固定して、ワイヤを結紮する過程を説明する図面である。

ジグを加熱炉に入れてワイヤをベーキングとした後、取り外す過程を説明する図面である。

本発明による歯列矯正弧線の製作方法を時系列的に説明するフローチャートである。

ベースの締結孔の位置を決定する過程を詳しく示したフローチャートである。

以下では、本発明の好ましい実施例及び添付の図面を参照して本発明を詳しく説明するが、図面の同一参照符号は同一構成要素を示すことを前提して説明する。

発明の詳細な説明、または特許請求の範囲におけるいずれか一つの構成要素が他の構成要素を「含む」とは、特に反対される記載がない限り、当該構成要素だけで構成されたものと限って解釈せずに他の構成要素を更に含むことができると理解しなければならない。

以下では、図1乃至図3を参照して本発明の実施例によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットの構成を説明する。

本発明は、患者の歯牙のセットアップモデルに符合する形のオーダーメード型ワイヤを製作するための製作キットに関するものであって、好ましくは高温でベーキングすることによって、特定形状を有するようになる形状記憶合金材質のワイヤを所望の形で製作するための製造装備に関するものである。

特に、本発明は、ニチノール材質の角型ワイヤのベーキングを通じて、オーダーメード型歯列矯正用弧線の製作時に使用されることができる。

図1は、本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットにワイヤが結紮された様子を示した図面である。

図1に示された本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットは、一つのジグベース10と多数のジグ20を備える。

ジグ20は、患者の歯牙のセットアップモデルの歯牙の数だけ備えられ、歯牙セットアップモデルのブラケットの位置に応じてその位置が決められる。

図1は、ジグベース10上に多数のジグ20がそれぞれ固定され、ワイヤがジグ20に形成されたワイヤ結紮スロット231に挿入されて固定された状態を示す。

図2は、ジグ20と固定ネジ30及びホルダ40の結合関係を示し、図3は、ジグベース10の構造を示す。

ジグベース10は、上面に多数の内側締結孔11と外側締結孔12の組が穿孔して形成される。ジグベース10を貫通して形成する必要はなく、ジグ20の固定に必要な程度の深さほど穿孔することで十分である。

一対の内側締結孔11と外側締結孔12にそれぞれ一つのジグ20が対応されるので、内側締結孔11と外側締結孔12は、組で備えられる方が好ましい。

各内側締結孔11と外側締結孔12の組は、患者のセットアップモデルの歯牙の位置にそれぞれ対応する。

詳しくは、セットアップモデルのブラケットの位置に応じてワイヤの移動経路が定められ、多数のジグ20に形成されたワイヤ結紮スロット231が前記経路を通るように各ジグ20の位置が決定される。そして、ジグ20の位置によって各内側締結孔11と外側締結孔12の位置が決まるようになる。

更に詳しくは、内側締結孔11は患者のセットアップモデルの舌側方向に、外側締結孔12は頬側方向にそれぞれ位置する。

図3に示された通り、内側締結孔11は患者の口腔内部方向に集まっており、外側締結孔12は外側方向に配列される。

ジグ20は、ボディ23を中心として両側に第1のヘッド21と第2のヘッド22が互いに対向する構造を有する。

第1のヘッド21は、ボディ23の一側終端に位置し、中央に第1の貫通孔211が垂直方向に貫通して形成される。

一方、第2のヘッド22は、ボディ23の他側終端に位置し、中央に第2の貫通孔221が垂直に貫通して形成される。

好ましくは、第1の貫通孔211と第2の貫通孔221は、ジグベース10の上面と直交方向に備えられる。

好ましくは、ボディ23は、断面が第1のヘッド21又は第2のヘッド22より細くて長い形状を有することができる。

ボディ23の上端一側には、ワイヤ結紮スロット231が凹んで形成される。

好ましくは、ワイヤ結紮スロット231は、ワイヤの規格と同一断面を有する。例えば、横と縦がそれぞれ0.18インチである直方体の形状でボディ23の上端一側から凹んで形成されることができる。

このようにすることで、ワイヤが各ワイヤ結紮スロット231にきつく結紮されることができる。

ワイヤ結紮スロット231は、好ましくは第1のヘッド21側に密着して形成されことができる。これは後述の通り固定ネジ30のネジヘッド31で覆って固定するためである。

一方、本発明によるオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットは、第1の貫通孔211と前記内側締結孔11の規格に対応する固定ネジ30を備える。

第1の貫通孔211は、内部にネジ山が形成され、または形成されないことがあって、固定ネジ30が挿入される幅を有する。反面、内側締結孔11は雌ネジ山が形成されて固定ネジ30のらせん軸に形成された雄ネジ山と噛み合って締結されなければならない。

固定ネジ30は、ネジヘッド31の半径が前記ワイヤ結紮スロット231と前記第1の貫通孔211の距離より更に長い規格を有する。

つまり、固定ネジ30を第1の貫通孔211に挿入した時、固定ネジ30のネジヘッド31がワイヤ結紮スロット231の上面の少なくとも一部を覆う。これによってワイヤ結紮スロット231にワイヤを挿入した後、固定ネジ30をジグベース10の内側締結孔11に締結したとき、ワイヤが外部に抜けないように固定される。

ホルダ40は、好ましくは棒形状を有し、第2の貫通孔221と前記外側締結孔12の規格に対応する直径を有する。好ましくはホルダ40は、別途のネジ山が形成されず、第2の貫通孔221及び前記外側締結孔12に同時に挿入されてジグ20を固定する。

このようなホルダ40は、固定ネジ30と同じ長さと直径を有するようにすることもできるが、好ましくは作業者が手に取って簡単に挿入できるように少し大きなサイズを有する。

図2に示された通り、固定ネジ30より更に長く、また直径も更に厚くすることができる。

一方、前記のように、内側締結孔11は舌側方向に集まっており、外側締結孔12は頬側方向に配列されるので、内側締結孔11の間の間隔は多少狭いが、外側締結孔12の間の間隔はこれより余裕がある。

よって、作業の容易性のために第2のヘッド22の体積を第1のヘッド21より大きく設計することができる。

図2に示された通り、第2のヘッド22は第1のヘッド21より多少体積が大きく設計されるが、これは第1のヘッド21が配列される舌側に比べて第2のヘッド22が配列される頬側の空間が相対的に余裕があるからであり、同時に手作業でジグ20の位置を微細に調整することにおいて操作性を向上させるためでもある。

以下では、図4乃至図7を参照して本発明の実施例による歯列矯正弧線の製作方法を説明する。

本発明による歯列矯正弧線の製作方法は、前記のようなオーダーメード型歯列矯正弧線の製作キットを用いることによって実施することができる。

図6は、本発明による歯列矯正弧線の製作方法を時系列的に説明するフローチャートである。

図6に示されたように、先ず患者の歯牙構造データからジグベース10の内側締結孔11及び外側締結孔12の組の位置を決定する(S110)。

図7は、ベースの締結孔の位置を決定する過程を敷延するフローチャートである。図7に示されたように、S110段階は次のような細部過程を通じて処理される。

まず、患者の歯牙のセットアップモデルを製作する(S111)。

セットアップモデルの製作は、オーダーメード型歯列矯正時に一般的に行われ、患者の上顎または下顎不正咬合模型の歯牙を切り取って、理想的位置に並べ替えることで製作することができる。

次に、患者の歯牙のセットアップモデルからブラケット取付位置を確定する(S112)。

最近は、セットアップモデルを3Dデータで読み取ってブラケットの取付位置をコンピュータープログラム上で設定する。ブラケット取付位置の確定工程も従来技術を利用することができる。

一方、このようにブラケットの取付位置が決まれば、ブラケットのスロットを繋ぐラインからワイヤ曲げ位置と角度を決定する(S113)。

コンピュータープログラムを用いると、ブラケットのスロットを繋ぐラインの座標を獲得することができ、患者の口腔の状態や歯牙の位置、大きさなどを考慮してワイヤの曲げ角度と位置を定めることができる。

ワイヤの曲げ角度や曲げ位置を設定するにはコンピュータープログラムを用いることができ、本工程も従来技術を利用することができる。

しかし、従来技術は、ワイヤの曲げ角度と位置が決まれば、既成のワイヤを別途のベンディング装備に入れて直接ベンディングする反面、本発明は別途の製作キットを用いて位置を取る。

ワイヤ曲げ位置と角度が決まれば、これからジグ20の位置を判定することができる。

ジグ20のワイヤ結紮スロット231に結紮されたワイヤが前記決定された曲げ位置と角度によってベンディングされなければならず、ジグ20のワイヤ結紮スロット231がブラケットのスロットを座標に、またはジグ20のワイヤ結紮スロット231を繋ぐラインがブラケットのスロットを繋ぐラインと重なるようにしなければならないので、これからジグ20の位置が決まる。

ジグ20の位置が決まると、前記ジグ20の第1の貫通孔211及び第2の貫通孔221に対応する位置をそれぞれジグベース10の内側締結孔11及び外側締結孔12の位置と決定する(S114)。

再び図6に戻り、内側締結孔11及び外側締結孔12の組の位置がそれぞれ決まると、前記ジグベース10上の前記決定された位置に内側締結孔11及び外側締結孔12の組を穿孔する(S120)。

図4の(a)は、内側締結孔11及び外側締結孔12が穿孔される前のジグベース10の形状を示し、図4の(b)は、内側締結孔11及び外側締結孔12の組が穿孔されて形成された様子を示す。

図4の(b)によると、臼歯部各4個、前歯部6個の歯牙に対応して計14組の内側締結孔11及び外側締結孔12の組が形成されたことを確認することができる。

つまり、このように内側締結孔11及び外側締結孔12の組が準備されれば、ジグ20の第1の貫通孔211を前記内側締結孔11に一列に配列する。

そして、ワイヤをワイヤ結紮スロット231に結紮させて、固定ネジ30を前記第1の貫通孔211を貫通して前記内側締結孔11に結合させる。

これによって、固定ネジ30のネジヘッド31がワイヤの上段を覆って固定するようになる。

図4の(c)は、その過程を示す。

このような過程を全ての内側締結孔11に対して繰り返す。

その過程が終われば、ジグベース10の各内側締結孔11にはそれぞれジグ20の第1のヘッド21がネジヘッド31により固定され、各ジグ20のワイヤ結紮スロット231にワイヤが結紮される。

図4の(d)は、まさにその状態を示す。

続いて、第2のヘッド22を一つずつ取って順次に第2の貫通孔221が外側締結孔12と一列に配列されるようにする。つまり、前記固定ネジ30を回転軸として第2のヘッド22を動かすことで、位置を調整する。

続いて、ホルダ40を前記第2の貫通孔221を貫通して前記外側締結孔12に挿入する(S140)。

各ジグ20に対して、このような過程を経ると、図4の(e)に示されたようにジグベース10にジグ20がそれぞれ本来の位置に固定され、ワイヤはワイヤ結紮スロット231の位置と角度によって自然にベンディングされた状態で固定される。

続いて、ジグベース10を加熱炉に入れて加熱する(S150)。

好ましくは、約500℃ほどの温度で所定時間の間に加熱することで、ニチノール材質のワイヤがジグ20によってベンディングされた形状を記憶するようになる。

図5の(a)及び(b)は、加熱炉にジグベース10を入れて加熱する様子を示す。

ジグベース10を加熱炉から取り出して室温で冷却させた後、ワイヤを取り外す(S160)。

図5の(c)に示された通り、固定ネジ30を全て解いて、ワイヤを取り外すことによって、オーダーメード型歯列矯正弧線の製作が完了する。

以上、いくつかの実施例を通じて、本発明の技術的思想を説明した。

本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の記載事項から前記調べた実施例を多様に変形し、または変更できることは自明である。 また、たとえ明示的に図示されていない、または説明されていないとしても本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の記載事項から本発明による技術的思想を含む様々な形態の変形ができることは自明であり、これは依然として本発明の権利範囲に属する。 添付の図面を参照して説明された前記の実施例は本発明を説明するための目的で記述されたものであり、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限られない。

10 ジグベース 11 内側締結孔 12 外側締結孔 20 ジグ 21 第1のヘッド 22 第2のヘッド 23 ボディ 30 固定ネジ 31 ネジヘッド 40 ホルダ 211 第1の貫通孔 221 第2の貫通孔 231 ワイヤ結紮スロット