개선된 진동 치과 장치들

개선된 진동 치과 장치들{IMPROVED VIBRATING DENTAL DEVICES}

본 출원은 그 전체 내용이 본원에 포함된 2009년 11월 9일자로 출원된 일부계속(CIP : continuation-in-part) 출원 제 12/615,049호를 우선권 주장한다.

본 발명은 부정교합(malocclusion)을 보정하기 위한 진동 치과 장치에 관한 것이다.

치과 교정술(orthodontics)은 치아의 이동뿐만 아니라 안면 성장의 제어 및 변경을 통해 부정교합을 치료하는 치과 전공이다. 이러한 프로세스는 일반적으로 뼈 리모델링을 야기하도록 연속적인 기계적 힘을 이용함으로써 달성되어, 보다 좋은 위치로 치아가 이동할 수 있도록 한다. 이러한 접근법에서, 치과교정술 기기는 각각의 치아에 고정된 브라켓에 연결된 아치와이어(archwire)를 통해, 또는 생치(dentition) 상에서 끼워맞춤되는 얼라이너(aligner) 또는 소정의 유사한 악세서리와 같은 제거 가능한 기기를 통해 치아에 연속적인 정적인 힘을 제공한다. 치아가 힘 때문에 느리게 이동함에 따라, 힘은 소멸된다. 아치와이어는 부가의 힘을 추가하고, 원하는 치아 이동을 계속하도록 조정된다. 효율적이지만, 이러한 널리 적합한 접근법은 성공을 달성하는데 평균적으로 약 24개월이 소요된다.

치과 연구자는 맥동력이 치아를 보다 신속하게 이동시키고, 종래의 치과교정술의 불편함을 완화하도록 사용될 수 있다고 장기간에 걸쳐 상정하였다.

마오(Mao)는 먼저 순환력의 사용이 토끼(rabbit)의 치아 직선화를 개선할 수 있다고 증명하였다(US6684639, US6832912, US7029276 참조). 소정의 동적 부하 패턴들(휴지 기간을 가지는 순환력)이 기본 동적 부하에 비해 뼈 형성을 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 휴지 기간의 삽입은 메카노센시티비티(mechanosensitivity)가 뼈 조직에 저장되도록 함에 따라 특히 효과적이다. 수확 체감(diminishing returns) 지점은 각 부하 세션 내에서 도달된다. 따라서, 간헐적인 부하 순환력은 뼈 형성 비율을 크게 증가시킬 수 있다.

US4244688, US4348177 및 US4382780은 치과교정 치료 동안 치아를 진동시키기 위해 사용되는 장치를 개시하지만, 이들 각각은 진동을 인가하기 위해 상이한 수단을 이용한다. US4244688 특허는 1개 내지 4개의 소형 모터에 전력을 공급하기 위한 복잡한 외부 전원을 채용하는 반면, US4348177은 턱의 저작 운동으로 이동하는 맥동 유체를 이용하고, US4382780은 진동을 셋업(set up)하기 위해 라디오와 스피커를 이용한다. 이들 장치는 머리를 둘러싸는 부피가 큰 헤드기어에 장착되고, 구강내 부분에 의해 치아에 직접적으로 연결된다. 장치는 복잡하고 구성하기 어렵고 고가이며 사용하기 매우 어려워서 환자의 치료순응도(compliance)를 감소시킨다.

브랜포드(Branford)의 US5030098은 잇몸으로의 혈류를 증가시킴으로써 치주 질환을 치료하기 위해 저작을 시뮬레이션하는 핸드헬드 장치를 개시한다. 마우스피스는 천공된 가단성의 판(malleable plate)을 가져서, 마우스피스의 교합이 판을 사용자의 교합(bite)에 적합하게 하고, 물론 각 사용자에 대해 다르게 된다. 외부 진동기는 마우스피스에, 따라서 사용자의 치아에 운동을 부여한다. 그러나, 이러한 장치는 외부 전원 및 진동기를 사용한다. 또한, 의치판은 황동이고, 교합할 때 매우 불쾌하여, 제 2 외부 코팅이 필요하며 추가적으로 제조를 복잡하게 하고 비용을 증가시킨다.

파워스(Powers)의 US5967784는 브랜포드에 의해 개시된 것과 유사한 장치를 개시한다. 이는 단순한 핸드헬드 치아 진동기이고, 환자의 치아 사이를 파지하기 위한 진동 치간(interdental) 마우스피스 부분에 연결된 외부 모터 하우징을 가진다. 외부 하우징은 배터리 및, 전체 장치를 진동시키는 고주파 진동을 생성하기 위해 모터 회전 샤프트에 부착된 편심 중량부를 가지는 모터를 선택적으로 동작시키기 위한 스위치를 수납한다. 마우스피스는 1회용이고 시스템을 사용하는데 적당하고 보다 편리하게 한다. 본 특허는 진동을 전달할 수 있는 한 많은 치아와 결합하기 위해, 치아의 사이에 치간 마우스피스를 삽입하고 마우스피스 상에서 치아를 악물었다 해제함으로써 통증을 완화하기 위해 장치를 사용하는 것을 개시한다. 진동은 혈류를 증가시킴으로써 불편함을 완화한다고 생각된다.

브랜포드 및 파워스의 장치들은 본 발명의 것과 표면적으로 유사한 것처럼 보여진다. 그러나, 이들 특허는 진동 장치가 치조골(alveolar bone) 리모델링 또는 보다 신속한 치아 운동을 위해 사용될 수 있다는 점에 대한 인식이 없다. 또한, 각각의 경우의 의치판(dental plate)의 형상은 매우 편평한 U자 또는 Y자형 부재이고, 이는 치아치조골의 리모델링에 크게 효과적이지 않다. 추가적으로, 진동은 리모델링을 위해 주파수 및 진폭에서 최적화되지 않는다. 최종적으로, 이들 장치는 전체적으로 구강내이며, 구강외 컴포넌트는 침흘림을 야기할 수 있고 환자 치료순응도를 방해한다. 구강외 컴포넌트는 소정의 설정에서는 장치의 사용에 대한 억제를 야기할 수 있다. 이들 모든 단점은 두개안면(craniofacial) 리모델링용으로 사용할 때 이들 장치의 효율을 감소시킨다.

US6632088은 진동을 제공하도록 장착된 전동 액추에이터를 구비한 브라켓을 개시하지만, 이 장치는 복잡하고, 따라서 환자의 편안함에 영향을 미치고 극단적으로는 장치의 환자 적합성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 장치는 브라켓 및 아치와이어를 로크하고, 브라켓을 통한 치아의 진동은 최적 미만이고, 치아 에나멜의 손상과 불편함을 야기한다.

WO2007116654는 다른 구강내 진동 마우스피스를 개시하지만, 마우스피스는 복잡하고 치아 상에 끼워맞춤되도록 설계되고 제조가 고가이다. 또한, 이러한 장치가 브라켓을 진동시킬 정도까지, 전술한 동일한 단점을 겪는다.

발명의 요약

본 발명은 일반적으로 순환력의 인가를 통한 치아 리모델링을 위한 개선된 장치에 관한 것이다. 본원에서는 4개의 주요 실시예뿐만 아니라 몇 가지 변형이 개시되는데, 이는: 1) 공통 환자 형태를 수용하도록 설계된 다양한 교합판 설계; 2) 개선된 성능 특성을 가지는 개선된 구강외 진동기; 3) 교합판 커텍터; 4) 완전한 구강내 교합판을 포함한다.

제 1 실시예에서, 본 발명은 환자들이 가질 수 있는 다양한 교합 구성을 수용하는 개선된 교합판 설계이다. 따라서, 앞쪽에서 뒤쪽까지의 증가된 수직 치수를 가지는 쐐기형 교합판(wedge-shaped bite plate) 경사는 과교합 부정교합(deep bite malocclusion)을 가지는 환자들을 위해 제공되고; 앞쪽에서 뒤쪽까지 증가된 수직 치수를 가지는 쐐기형 교합판 경사는 개방 교합(open bite)을 가지는 환자들을 위해 제공되고; 편평 교합판(flat bite plate)은 개방 교합 또는 과교합을 포함하지 않는 부정교합을 가지는 환자들용으로 제공된다(또한 도 1 참조).

제 2 실시예에서, 개선된 구강외 진동기는 감소된 소리와 낮은 변동성의 주파수 및 힘의 개선된 성능 특성을 가지는 보다 안정적인 진동기를 가진다. 특히, 개선된 진동기는 6인치에서 측정할 때 55dB 미만의 소음 수준을 가지고, 주파수는 단지 2Hz의 변동만을 가지는 20 내지 40Hz이고, 힘은 ±0.05N의 변동을 가지는 0.1 내지 0.5N이다.

바람직한 실시예에서, 진동 치과 장치는 장치 사용을 기록하고 치아 전문가에게 이를 보고하는 기능을 가진다. 바람직하게는, 이들 통신들은 무선, 예를 들면 Bluetooth®이지만, 유선일 수도 있고, 통신은 치과 전문의의 사무실 또는 인터넷을 통해 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 치과 전문의(그리고 가능하게는 환자)는, 고주파×힘의 조합에 대한 감도를 가지는 환자들에 따라, 소정의 치아만을 진동시키고 다른 치아는 생략할 필요가 있는 환자에 따라, 진동기가 사용되는 주파수 및 힘을 변조시킬 수 있는 능력을 가진다. 이러한 목적들을 달성하기 위한 회로 설계 및 프로그래밍은 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있고, US2008227046에 추가적으로 개시되어 있다.

다른 실시예에서, 교합판은 인사장 및 장난감에서 보여지는 것과 같은 짧은 소리가 기록된 칩을 포함한다. 이러한 기록은 예를 들어 누름 스위치로 작동될 수 있고, 예를 들어 판 사이즈를 나타내기 위해 미리 기록될 수 있거나 또는 예를 들어 환자를 위한 짧은 메시지가 치과 전문의에 의해 기록될 수 있다. 대안적으로, 판 사이즈는, 예를 들어 RFID 스캐너로 행해지는 바와 같이, 스캐너로 판독될 수 있는 판 내의 칩에 포함될 수 있다.

다른 실시예에서, 임의의 치과 장치의 외부 하우징은 각 고객에 의해 특정화된 특정 컬러 및/또는 디자인을 그 위에 인쇄함으로써 개인화된다. 대안적으로, 컬러들 및 텍스트 또는 로고 인쇄 옵션들의 타당한 범위는 고객이 선택할 수 있는 것으로부터 활용 가능하다.

다른 실시예에서, 각각의 장치는 장치의 추적을 위해 고유의 시리얼 번호 및/또는 바코드가 인쇄된다.

제 3 실시예에서, 개선된 커넥터가 구강외 진동기에 교합판을 연결하기 위해 제공되고, 커넥터는 비대칭이고 따라서 사용자가 판을 뒤집어서 삽입하는 것을 방지한다. 커넥터는 오목부들을 가지는 교합판의 정중선(midline)에서 플레어(flare)를 포함하여, 진동기의 매칭 돌기들이 이에 끼워맞춤된다. 오목부들은 커넥터의 중심축으로부터 오프셋(offset)되고, 따라서 커넥터는 실수로 뒤집어서 삽입될 수 없다. 플레어는 진동기의 적절한 형태의 리셉터클 내로 삽입하기 위해 그로부터 돌출한 원통형 샤프트를 가진다. 샤프트는, 샤프트의 각 단부에서 매칭 핀 또는 돌기들을 가지고, 교합판 부근의 단부에 진동기의 리셉터클의 대응하는 오목부들이 있다. 이러한 특정 커넥터는 스냅 끼워맞춤식 커넥터이고, 수동 힘만이 교합판을 삽입하고 제거하는데 필요하도록 구성된다. 이러한 예의 스냅 끼워맞춤은 진동기의 원형 스프링이 끼워맞춤되는 원통형 샤프트의 홈으로 달성된다. 소량의 힘의 인가는 스프링을 약간 신장시켜서 장치가 제거되도록 한다.

제 4 주요 실시예에서, 본 발명은 일반적으로 완전한 구강내 진동 의치판에 관한 것으로, 전체 장치는 얇고 대략 편평하며 생치(dentition) 형상 판에 포함되고, 기밀식으로 밀봉된다. 모든 구강내 교합판의 실시예들은 도 1에서 도시되고 설명된, 개선된 교합판 설계들과 통합될 수 있다. 가장 단순한 실시예에서, 하나 이상의 진동기들이 교합판에 장착되고 기밀식으로 밀봉된다. 장치는 US2009058361에 개시된 바와 같은 외부 전원으로 무선 작동되고, 모든 프로그래밍 컴포넌트 또한 외부에 있다.

구강내 장치의 다른 실시예에서, 예를 들어 판을 교합함으로써 작동할 수 있는 판의 온/오프 스위치와 함께 배터리 또한 교합판에 위치된다.

환자의 편안함을 위해, 구강내 장치에는 진동을 제공하는 가장 작은 수단이 채용된다. 대부분의 초소형의 진동 모터가 아래 표에 도시된 바와 같이 활용 가능하지만, 압전 모터가 작은 사이즈로 인해 바람직할 것이고, 편심 모터(offset weighted motor)가 저비용 및 활용성으로 인해 바람직할 것이다. 진동이 기판에 실질적으로 평행한 편평 모터가 실질적으로 특히 바람직하다(예를 들어, 각각 참조로서 포함된 US5554971, US5780958, US2009224616, US2008129130, US2007103016, WO0178217).

전자기 모터 및 압전 모터에 추가하여, 기계식 액추에이터들, 초음파 모터들 등을 포함하는 다른 모터 종류들도 사용 가능하다. 진동들은 오실레이팅, 랜덤, 방향성, 원형 등일 수 있다. 진동기들은 해당 기술 분야에서 전문이고, 일부는 특허 문헌에 개시되어 있다(전술한 바와 같이 상업적으로 활용 가능하다). 예를 들어, 각각 참조로서 포함되어 있는 US2007299372, US2007255188, US2007208284, US2007179414, US2007161931 , US2007161461, US2006287620에는 다양한 진동 모터들이 개시되어 있다.

배터리들은 소정의 구강내 실시예들용으로 진동원을 구동할 수 있다. 소형 코인 배터리, 알카라인 또는 리튬이 그 작은 사이즈로 인해 바람직하지만, 특히 추가적인 기술 진보로 사이즈 및 비용이 감소됨에 따라 수소 배터리도 그의 출력 및 전력 밀도로 인해 바람직하다.

특정 실시예에서, 긴 제품 수명을 위해 무선 충전 가능한 배터리가 바람직하지만(예를 들어 US2009051312, US7511454), 다른 실시예에서, 저비용 장치는 1회용으로 의도되도록 제조된다. 치과 교정 리모델링용으로 적합한 주파수 및 출력으로 진동하는 치과 교정용 진동기를 제공하기 위해 적절한 전원/모터 조합을 선택하는 것은 해당 기술 분야에 공지되어 있다.

임의의 규격품 온/오프 스위치가 사용될 수 있다. 누름식 작동기(푸시 버튼 또는 로커)를 가지는 온/오프 스위치가 구강내 장치용으로 특히 바람직하다.

일반적으로, 진동기(들) 및 선택적인 배터리, 온/오프 스위치 및 회로는 교합판에 직접 위치되고, 구강외 돌기들이 없이 기밀식으로 밀봉되어, 최소형 교합판을 허용하고 침이 흐르는 것을 방지하고 환자 치료순응도를 최대화한다. 바람직한 실시예에서, 코어는 다양한 컴포넌트를 그 안에 끼워맞춤하기 위한 오목부들을 포함할 수 있어서, 일반적으로 교합판의 편평 표면을 유지하고 박형 단면을 유지한다.

교합판(구강내 실시예인지 여부에 관계없이)은 10mm 미만, 바람직하게는 7, 5, 4 또는 3mm 미만의 평균 두께를 가질 것이다. (존재한다면) 다양한 컴포넌트들은 교합판의 임의의 위치에 위치될 수 있지만, 바람직하게는 스위치는 치아와의 우수한 접촉이 쉽게 이루어질 수 있게 어금니 부근에 위치하고, 진동기는 판의 각 측에서 균형을 이룬다.

하나 이상의 진동기들은 판, 예를 들어 각 측 중 하나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 3개의 삼분면 또는 4개의 사분면 각각의 하나에 위치될 수 있다. 하나 이상의 진동기가 사용되면, 진동기는 사용시에 동기화될 수 있어서, 진동이 서로 상쇄되지 않는다. 대안으로서, 교합판의 다양한 부분들은, 진동을 감쇠하고 교합판의 다른 부분으로 진동이 전달되는 것을 방지하도록 제공되는 엘라스토머 재료의 박형 분할부로 분리될 수 있다. 이들 실시예는 모터들과 동기화시키거나 또는 모터들을 개별적으로 사용하여 특정한 치아만 진동하도록 하는 제어 회로를 구비할 수 있다.

의치판 자체는 일반적으로 장치를 구동하는데 필요한 진동기, 선택적인 온/오프 스위치, 배터리 및 회로가 위치되는, 금속 또는 강성 플리스틱과 같은 강성 코어를 포함한다. 세라믹, 중합체들 및 수지들을 포함하는 다른 강성 코어 재료들도 채용될 수 있다. 그러나, 알루미늄 및 스틸이 저비용으로 소정의 굴곡이 있는 작업이 용이하기 때문에 바람직하지만, 폴리카보네이트와 같은 소정의 플라스틱 재료들도 저비용 및 컴포넌트를 끼워맞춤하도록 쉽게 성형됨에 따라 바람직할 수 있다.

의치판은 액체 기밀식 엘라스토머 중합체 재료로 커버되어, 사용자의 치아를 금속으로부터 보호하고, 임의의 전기 컴포넌트들과 절연시키고, 생체적합성과 쾌적한 입안 느낌을 제공한다. 이는 구강내 실시예에서 중요하지만, 구강외 장치에서는 코팅은 선택적이다. 실리콘 고무, 폴리에틸렌(PE), 고밀도 PE(HDPE), 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리에스테르, 아크릴, 비닐, 나일론, 고무, 라텍스, 테플론 또는 유사한 재료와 이들의 조합과 같은 코팅이 사용될 수 있다.

바람직하게는, 코팅은 불쾌한 맛을 가지지 않을 것이고, 실리콘 고무, 폴리프로필렌, HDPE 등과 같이 FDA 인증된 것이다. 다른 실시예에서, 교합판 코팅 및 구강 조직과 접촉하는 기기의 다른 부품들은 기기의 사용시에 추가적인 편안함을 위해 향(flavoring)을 선택할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 장치는 비등 및 교합 중합체들 또는 광 및/또는 화학물질들의 첨가에 의해 활성, 경화 및/또는 세팅될 수 있는 중합체들과 같이, 개인별 맞춤을 위해 재형성될 수 있는 중합체로 코팅된다.

치료 대상 치아 또는 생치 영역들에 따라, 상이한 의치판 형상들이 가능하다. 그러나, 일반적으로 의치판은 생치가 최종 레벨면에 도달할 때 모든 치아의 교합면들의 접촉을 허용하도록 편평하고 U자형이다. 대안적으로, 의치판은 생치의 일부에만 커버될 수 있어서, 사용시에 소수의 치아로만 제한되고 계획된 치료 접근법으로서 차동 치아 이동된다. 의치판은 또한 하나 이상의 수직 에지들 또는 지골들(phalange)(입 내측에 위치될 때 정중선에 직각)을 가질 수 있고, 이러한 에지들은 치아의 안면 및 혀 표면들과 접촉하고 가능하게는 정점에서 잇몸 라인 너머로 위치되어, 잇몸에 대한 증가된 순환을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 의치판은 U자형 교합판을 가지고, 치아의 힌지 특성을 수용하기 위해 입의 후면에서 얇아지도록 약간 테이퍼 가공된다. 다른 바람직한 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 같은 일련의 교합판들이 제공된다.

환자들의 교합의 사이즈를 측정하기 위한 일련의 교합판이 또한 제공된다. 예를 들어 도 1의 6개의 교합판들은 치과용의 사이즈 측정 키트로 패키징될 수 있다. 사이즈가 그 위에 표시될 수 있거나, 판들이 색으로 코드화하거나 가시적인 마킹으로 다른 방식으로 구별될 수 있다. 대안적으로, 전술한 바와 같이 사이즈 정보를 포함하는 칩이 스캐너에 의해 판독될 수 있거나, 사이즈 정보를 표시하도록 소리 기록이 활성화될 수 있다. 사이즈 측정 트레이는 2, 3, 4, 6, 8, 10 및 그 이상을 포함하는 임의의 수의 상이한 사이즈들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 사이즈 측정 트레이는 수평 구성(U자형으로 도시)으로 교합판들을 표시하는 형상을 가지고, 살균 또는 소독 프로세스 동안 사용되는 임의의 유체가 교합판의 표면으로부터 배출되도록 한다.

장치들은 단독으로 또는 다른 치과 교정 장치들과 조합하여 사용할 수 있다. 특정 실시예에서, 기기들은 종래의 치과 교정용 고정 기기들을 사용하는 치과 교정술 또는 얼라이너 기반 치료들에서 또는 치아 이동을 위해 사용되는 임의의 다른 기기들에서 신속한 뼈 리모델링에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 기기는 치주 및 구강 외과에서 사용되는 뼈 리모델링을 개선하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 장치는 부정교합, 외상 회복, 악관절 및 근육 장애(TMJD : temporomandibular joint and muscle disorder), 르포르(Lefort) 및 다른 안면 뼈 골절과, 뼈 함몰, 뼈 결함, 치과안면 기형(dentofacial deformity), 치과 임플란트, 치주 뼈 이식과 같은 머리얼굴이상(craniofacial anomaly)를 포함하는 다양한 구강 및 상악안면(maxillofacial)뿐만 아니라 치아, 근육, 신경, 힘줄, 인대, 뼈 및 연결 조직 손상 응용예에서 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한 교합판의 선택된 영역에 1 내지 1000Hz(바람직하게는 10 내지 100Hz이고 가장 바람직하게는 20 내지 40Hz) 사이의 주파수와 0.01 내지 2N(또는 0.1 내지 0.5N 또는 0.2N)의 힘으로 1 내지 60분, 바람직하게는 약 1 내지 30분 또는 1 내지 10분 또는 20분의 기간 동안, 차동 진동을 인가함으로써 하나 이상의 치아를 이동시키기 위한 방법을 포함할 수 있다. 이어서 2 내지 24시간, 바람직하게는 4 내지 12시간 범위의 회복 기간이 이어지고, 이러한 사이클은 하나 이상의 치아가 성공적으로 이동할 때까지 반복된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 치과 교정 기기는 20 내지 40Hz 또는 30Hz의 주파수와 0.2N의 힘으로 진동력을 제공할 수 있는 진동원을 가진다. 초과힘(excess force), 특히 고주파에 연관된 힘은 일반적으로 환자에게 불편하고, 바람직한 실시예들에서 이들 파라미터들은 조절 가능하다.

도 1은 과교합, 편평 교합 및 개방 교합을 수용하는 개선된 교합판 설계도이다.
도 2는 구강외 진동기에 부착하기 위한 커넥터를 가지는 교합판의 사시도이다. 이러한 프로토타입 버사플렉스(Versaflax) CL2250에서의 내부 코어와 투명 중합체 오버코트가 도시된다. 또한 코팅되지 않은 내부 코어가 도시된다.
도 3은 플레어, 샤프트, 핀들 및 오목부, 홈 및 홈 내에 끼워맞춤되는 스프링을 도시하는 교합판과 커넥터의 라인 드로잉(line drawing)이다.
도 4는 도 3의 커넥터의 사이즈 측정의 상세한 사항을 도시한다.
도 5는 구강내 교합판의 몇몇 도면들이다. 하나는 배터리, 온/오프 스위치 및 진동기를 가지고, 명확하게 하기 위해 기밀 밀봉 코팅이 생략된 코어의 사시도이다. 또한 투명 코팅의 측면도가 도시된다. 또한 세그먼트들(명확하게 하기 위해 생략된 진동기 및 다른 컴포넌트들) 사이의 진동을 감쇠하기 위해 교합판의 다양한 부분들 사이의 중합체 디바이더를 도시하는 실시예의 평면도가 도시된다.
도 6은 기본 치아 명명법을 제공하며, 이는 단순히 참고용이다.

이하의 예들은 도시를 위한 것이고 본 발명을 제한하도록 의도하지 않는다.

예1

개선된 마우스피스들 또는 교합판들은 환자의 치조궁들의 해부학적인 치수들에 주로 기초하여 두 개의 사이즈(소형 및 대형)로 활용 가능하다. 각각의 사이즈는 부정교합의 종류(개방 교합, 과교합 및 정상 편평면 교합)에 주로 기초하여 3개의 프로파일들에서 활용 가능하다.

도 1에 도시된 교합판들에서, 치아의 혀 및 구강(내측 및 전방) 표면과 접촉하는 지골들은 명확하게 하기 위해 생략되지만, 이러한 지골들 또는 에지들은 이들 에지들이 순환력의 개선된 전달과 개선된 편안함을 위해 치아와 크게 접촉하도록 하기 때문에 바람직하다. 도 1에 도시된 바와 같이, (표시하지는 않았지만) 교합판의 표면에는 선택적인 리지(ridge)들이 있다.

사이즈들 및 프로파일들은 샘플 인구의 통계적인 분석에 기초하여 개발되었고, 환자들 및 케이스 종류들의 높은 비율로 교합판과 치아의 최대 접촉을 허용하도록 의도된다. 표 1에서 주어진 치수들은 교합판의 3.0 내지 3.1mm의 최소 두께에 기초하고, 평균 환자 인구의 대부분의 구성원들에게 맞춤되도록 6개의 사이즈들의 이용에 기초한다. 명백하게, 최소 두께가 변경되면(예를 들어 구강내 실시예에서 기계 및/또는 전기 컴포넌트들을 수용하기 위해 두께가 증가할 수 있음), 최종 치수들은 변경될 것이고, 맞춤식 교합판들이 분리물(outlier)들을 위해 필요할 것이다.

일반적으로, 교합판은 U자형이고, 선택적으로 구강외 컴포넌트에 확실한 부착을 제공하기 위해 정중선에서 커넥터를 가질 수 있다. E는 교합판의 최소 두께를 나타내고, 표 1에서와 같이 1 내지 10mm의 범위이고, 바람직하게는 2 내지 5mm 또는 약 3mm이다.

개방 교합을 가지는 환자들에게 사용하기 위해 두께 E는 (사용시에 어금니들이 위치하는) U자의 단부들로부터 (사용시에 앞니가 위치하는) 정중선 D쪽으로 증가하고, E에서 D의 범위는 E+0.5 내지 10 또는 보다 바람직하게는 1 내지 3mm이다.

편평 교합을 가지는 환자용 교합판에서, 두께 E는 어금니들로부터 앞니까지 실질적으로 변화하지 않는다.

과교합을 가지는 환자용으로, 교합판은 일반적으로 전방(정중선)(도시 안함)보다 0.5 내지 10mm만큼 어금니들(단부)에서 더 두껍다. 대안적으로, 과교합판은 상이한 두께의 두 개의 부분들을 가질 수 있고, 두꺼운 부분은 단부들 또는 그 근방이고 얇은 부분은 전방 또는 그 부근이지만, 각각의 부분 내에서 변화하지 않는다(도시 안함). 하나의 바람직한 실시예에서, 두께 E는 단부로부터 중앙쪽으로 0.5 내지 10mm(또는 1 내지 3mm) 증가하지만, 다시 좁아지고, 4 내지 6개의 앞니를 수용하기 위해 전방에서 대략 편평하다.

U자형 교합판의 외부 폭(정중선에 직각)은 62 내지 70mm 범위이고 (정중선을 따른) 길이는 51 내지 53mm 범위이다. 보다 구체적으로, U자형 판은 또한 U의 단부들 사이의 내부폭 B와 교합판 단부들의 폭을 포함하는 외부폭 A를 가진다. 또한, 교합판은 단부들로부터 U의 기부까지의 길이 C를 가진다. 소형 교합판에서, 내부폭 B는 30 내지 32mm이고, 바람직하게는 31.8 내지 31.9mm이고, 외부폭 A는 61 내지 63mm이고, 바람직하게는 62.6 내지 62.7mm이다. 길이 C는 51 내지 53mm, 바람직하게는 52.1 내지 52.4mm의 범위이다. 대형 교합판에서, B는 36 내지 39 또는 약 37.7이고, A는 68 내지 70 또는 69.9 내지 70이고, C는 51 내지 52 또는 51.5 내지 51.9이다.

일반적으로, 교합판은 볼 및 혀에 영향을 주지 않고 및/또는 치과 교정 기기들과 간섭하지 않고 환자의 편안함을 위해 가능한 작은 사이즈이어야 한다. 치과 교정 케어 중에 환자는 마모, 교합의 변화(특히 치료 계획이 유해한 생치를 보정함에 따라) 또는 계속된 안면 성장으로 인해 추가적인 교합판들을 필요로 할 수 있다. 따라서, 조정 방문시에 특히 환자가 불량한 끼워맞춤 또는 불편함을 호소하면 끼워맞춤이 재평가되어야 한다.

교합판들은 이하와 같이 화학적 및 오토클레이빙 방법을 이용하여 살균될 수 있고, 이는: 1) 10시간동안 실온에서 최대 강도 Centra Cidex 7을 이용하는 것; 2) 진공 전의 스팀 살균: 270℉ 내지 274℉(132℃ 내지 134℃) 및 28 내지 30psi(193 내지 207kpa)에서 3 내지 4분; 3) 중력 변위(gravity displacement)를 갖는 스팀 살균: 250℉(121℃) 및 15 내지 17psi(104 내지 117kpa)에서 20 내지 30분이다. 대안적으로, 사이즈 측정 판들만이 살균에 견디도록 제조될 수 있고, 고객 교합판들은 상이한 재료일 수 있다.

예 2

제 2 실시예에서, 개선된 구강외 진동기는 감소된 소리와 낮은 변동성의 주파수 및 힘의 개선된 성능 특성들을 가지는 보다 안정적인 진동기를 가진다. 특히, 개선된 진동기는 6인치에서 측정할 때, 55dB 미만, 바람직하게는 50, 45, 40 또는 35dB 미만의 소음 레벨을 가진다. 개선된 진동기는 단지 2Hz만의, 바람직하게는 1 또는 0.75Hz의 변동을 가지는 20 내지 40Hz, 바람직하게는 30Hz의 주파수를 제공한다. 이는 특히 환자가 사용중에 이동할 수 있는 경우에 중요하며, 저품질의 진동기들은 이동 및/또는 배향으로 실질적으로 변동되어 불일치를 제공하여 효율이 낮아질 수 있고, 이러한 장치의 FDA 승인이 보다 어렵게 된다. 또한, 개선된 진동기는 ±0.05N, 바람직하게는 ±0.03N 미만의 변동을 가지고, 0.1 내지 0.5N, 바람직하게는 0.2N(20그램)의 힘을 제공한다.

주파수 및 힘의 일관성은 본원에서는 피드백 루프에 의해 달성되어, 모터 속도가 모니터되고 소프트웨어가 필요시에 모터를 조정한다. 보다 구체적으로, 모터는 매 모터 회전마다 다수의 높고 낮은 신호 출력들을 제공하는 집적 인코더(integrated encoder)를 포함한다. 소프트웨어는 매 인코더 이벤트 사이의 시간을 카운트하고 이를 원하는 목표(예를 들어 30Hz)와 비교한다. 이러한 비교에 기초하여, 소프트웨어는 펄스폭 변조 조정으로, 원하는 속도를 유지하도록 적절하게 가속 또는 감속하도록 모터를 구동한다. 속도의 정확한 제어는 또한 힘을 제어한다.

편심 중량부를 가지는 DC 6V 모터와 8라인 집적 인코더는 이들 특성을 제공하는 것으로 공지되어 있으나, 다른 진동기들 또한 이들 성능 특성을 제공할 수 있고, 이에 대해 쉽게 테스트될 수 있다. 바람직하게는 배터리는 충전식 100mAh Li 배터리이다. 바람직하게는, 모터는 Micromo Electronics, Inc.의 시리즈 1506 DC 모터(부품 번호 1506N006SRIE2-8)이고, 배터리는 Harding Energy의 100mAh Li-PO 배터리(부품 번호 BAN-E601421)이다.

구강외 진동 장치의 다른 개선은 진동기를 도킹하고 동시에 충전하도록 제공되는 충전 스탠드의 제공이다. 충전 스테이션은 또한 디스플레이 및 소프트웨어를 가져서, 사용자는 사용 데이터를 볼 수 있다. 따라서, 치과 전문의(또는 환자)는 환자가 의도한 만큼 장치를 사용하였는지 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이는 주 당 사용횟수(예를 들어, 6/7=86%), 월 당 사용횟수(25/30=83%) 및 전체 사용횟수(145회 사용)를 도시한다.

예 3

도 2의 교합판은 강성 내부 코어(5)(실선으로 도시됨)를 커버하는 투명 오버코트(3)를 가지는 실질적으로 U자형의 교합판(1)을 도시한다. 또한 치아, 본 예에서, 전방 또는 앞니(도 6의 입술 영역 참조)에서만 혀 표면과 접촉하기 위한 혀 지골 또는 에지(7)와, 치아의 얼굴쪽 표면들과 접촉하기 위한 안면 지골(9)뿐만 아니라 커넥터(2)가 도시된다. 지골들은 치아와의 추가적인 힘 전달 접촉을 제공하지만, 사용중에 교합판의 교정 위치를 유지하는 것도 조력한다. 지골들이 없으면, 교합판은 사용중에 최적 위치로부터 진동으로 벗어날 수 있다.

도 3은 도 2의 교합판을 상세하게 도시하고, 도 4는 커넥터의 바람직한 실시예의 사이즈 측정의 상세한 사항을 포함한다. 기본 구성에서, 커넥터(21)는 진동기의 소켓 또는 리셉터클 내에 끼워맞춤되는 원통형 샤프트(23)를 가지는 스냅 끼워맞춤 커넥터이다. 샤프트는 6 내지 7mm, 바람직하게는 6.35mm(+0.03, -0.10)의 직경을 가진다. 또한 샤프트 길이는 5 내지 15mm, 바람직하게는 약 8 내지 12 또는 10.25mm이다. 바람직한 실시예에서, 샤프트는 용이한 삽입을 허용하도록 소켓 내에 끼워맞춤되는 단부에서 경사진다(도시 안함). 샤프트의 홈(25)은 스냅 끼워맞춤을 제공하며, 소켓의 돌기는 홈 내에 스냅 끼워맞춤된다. 홈은 1.4mm를 초과하는 폭과, 0.4mm 이상의 깊이를 가지고, 바람직하게는 1.65mm의 폭과 적어도 0.4mm, 바람직하게는 0.425mm의 깊이(홈의 직경은 5.5mm)를 가진다. 홈은 본 예에서는 샤프트의 교합판 단부로부터 4mm만큼 홈을 따라 대략 중앙(35 내지 65%)에 위치된다. 그러나, 샤프트의 양단부로부터의 이러한 거리는 샤프트의 길이에 따라 일부 변경될 수 있고, 다른 커넥터가 동일한 소켓 내에 끼워맞춤될 수 있다.

이러한 경우에, 본 출원인은 도시된 바와 같이 홈 내에 스프링 끼워맞춤되도록 원형 코일을 설계하였지만, 소켓 내의 임의의 적절하게 위치된 돌기들이 충분할 수 있고, 소켓 둘레를 완전히 둘러싸는 돌기 또는 소켓 둘레를 따라 상기 홈(도시 안함)과 정렬된 두 개 이상의 작은 돌기들을 포함할 수 있다. 적절한 정도의 장력을 제공하기 위해 스프링의 강성을 변경하는 것은 해당 기술 분야에 공지되어 있어서, 교합판은 의도치않게 밀려나지 않고, 환자 또는 치과 전문의에 의해 쉽게 제거된다.

커넥터의 양측의 핀들과, 교합판이 부정확한 배향으로 삽입되는 것을 방지하기 위해 샤프트의 축으로부터 중심이 벗어난 두 개의 오목부를 가지는, 샤프트와 교합판 사이의 플레어를 포함하는 커넥터의 다른 특징들이 도시된다. 그러나, 이들 특징들 각각은 예시적인 것이며, 넓게 변경될 수 있다. 예를 들어, 돌기들(핀들)과 오목부들은 개수, 배치 및 사이즈가 변경될 수 있고, 플레어는 선택적이거나 또는 상이한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 플레어는 엄지와 집게손가락으로 손쉽게 취급하기 위한 형상을 가지고 따라서 도시된 바와 같이 덤벨 형상(dumbbell shape)을 가진다.

예 4

도 5의 구강내 장치(111)는 배터리(31), 온/오프 스위치(51) 및 두 개의 진동기들(71)을 가지는 코어(11)를 도시한다. 이러한 장치는 완전한 구강내 진동 의치판을 형성하기 위해 투명 중합체 코팅(91)을 가지는 측면도로서 도시된다. 최소 구강내 장치는 구강내 모터를 가지고, 무선으로 작동 가능하다(도시 안함). 따라서, 배터리와 스위치가 생략될 수 있다. 그러나, 배터리와 다양한 컨트롤러들은 또한 도시된 바와 같이 장치 내에 직접 제공될 수 있다. 또한, 이러한 장치가 사용 정보를 저장하고 외부 컨트롤러(도시 안함)와 무선 통신을 하기 위해 회로가 추가될 수 있다.

다른 도면에서는 내부 코어(11)의 세그먼트들(여기에서는 3개가 도시됨)이 하나의 세그먼트로부터 다른 세그먼트로 진동을 감쇠하도록 제공되는 중합체 재료의 부분들에 의해 분리되어, 치과 전문의가 장치의 2, 3, 4, 5 또는 6개의 세그먼트들을 개별적으로 진동하도록 하여, 각각의 환자용으로 치료를 개인화하는 실시예가 도시된다. 이러한 예에서, 장치를 밀봉하는 중합체 오버코트는 충분히 연성이고 감쇠 기능을 제공하도록 엘라스토머이고, 따라서 동일한 재료가 두가지 요구를 충족한다. 다른 실시예들에서는, 두 개 이상의 상이한 재료가 사용된다.

외부 컨트롤러가 구강내 교합판용으로 제공되는 실시예에서, 컨트롤러 또는 프로세서는 이하의 기능들 중 하나 이상을 제공할 수 있고, 이는: 1) 진동기들의 무선 전력 및 작동; 2) 다수의 진동기들의 차동 작동; 3) 동일한 주파수 및 타이밍을 가지도록 다수의 진동기들의 동기화; 4) 상이한 힘을 제공하도록 다수의 진동기들의 차동 제어; 5) 내부 배터리의 무선 충전; 6) 사용 정보의 무선 다운로드 및 표시(또는 이러한 정보를 외부 디스플레이로의 전송); 및 7) 판의 사이즈의 무선 식별이다. 바람직하게는, 컨트롤러는 디스플레이를 가지고, 메뉴 및/또는 데이터 입력 필드를 통해 다양한 사용 옵션을 치과 전문의에게 제공하도록 프로그램되지만, 이들 기능들은 또한 증가된 디스플레이 공간과 연산 능력을 가지는 다른 프로세서(예를 들어 랩탑 컴퓨터)에 제공되고, 초기 프로세서는 두 개 사이의 전용 인터페이스로서 제공될 수 있다.

예 5

전술한 바와 같은 구강외 진동기와 교합판로 Chung How Kau, BDS, PhD에 의해 예비 임상 연구가 수행되었다. 연구는 17개의 항목으로 수행되고, 그 중 14개가 완료되었다. Class I 부정교합과 적어도 6mm의 하부 전방 과밀에 대한 항목들에 대해 장치를 제공하고, 치과 교정 치료 동안 6개월간 하루에 20분간 이를 사용하도록 지시하였다. 실험을 위한 다른 선택 기준은 지시 및 우수한 구강 위생에 따라 장치 사용의 치료순응도의 추정 레벨이 포함되었다. 몇몇 항목들은 또한 추출 및 공간 폐색을 요구한다.

치료순응도는 환자마다 달랐지만, 환자들은 시간의 약 80%만큼 장치를 사용하는 것으로 보고되며, 장치 마이크로컴퓨터는 평균 67%의 사용량을 기록한다. 실험 동안에 부정적인 이벤트는 보고되지 않았고, 대부분의 환자들은 장치의 사용 동안 텔레비전을 보거나, 음악을 듣거나, 비디오 게임을 했다. 장치의 사용을 설명하는 대부분의 공통된 말은 "쉽다"였다.

콘 빔 장치(SIRONA™의 GALILEOS™)가 치아 루트들을 정확하게 측정하고 모든 3개의 면들(시상면, 축방향 및 각막 시선)에서 임의의 최종 루트 재흡수를 추정하는데 활용된다. 실험은 임의의 루트 재흡수가 0.5mm를 초과하여 발생하거나 루트 길이들에 변화가 있으면 그리고 큰 손실이 발견되지 않았는지를 판정하도록 설계되었다.

실험은 또한 디지털 캘리퍼를 사용하여 치아 사이의 거리들을 측정한다. 정렬 단계 동안 전방 5개의 상부 및 하부 치아 사이의 전체 거리는 mm 단위로 측정된다. 추출로 인한 치아 사이의 갭은 직접적으로 측정된다. 실험동안 전체 이동 비율은 주 당 0.526mm이고, 이는 장치 없는 평균 이동보다 높다.

본 출원인은 장치가 치과 교정 치아 이동을 증가시키고 고정식 치과 교정 기기 또는 투명 얼라이너 모두에 사용될 수 있고 유연성이 있다고 결론을 내렸다. 이는 활용 가능한 치과 교정 요법들의 혼합에서, 특히 일부 환자가 고정 치과 교정 기기와 투명 얼라이너 요법 모두를 활용하는 혼합 치료를 받기 때문에, 유용하다. 단기간 매일 20분간 사용은 환자에게 장점을 제공한다.

이하의 참조문헌은 그 전문이 명시적으로 통합된다.

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