Brevet FR2807770A1 — publié le 20011019

Ressort hélicoïdal multi-brins L'invention concerne d'une manière générale des fils torsadés utilisés dans des applications orthodontiques, médicales et autres, et plus spécifiquement des ressorts hélicoïdaux fabriqués à partir de fils torsadés. I1 est connu de torsader des fils d'acier inoxydable pour réduire la rigidité des fils d'acier inoxydable. On entend par torsader le fait que deux brins de fil ou plus sont tordus ou tressés ensemble. Plus les brins sont nombreux par unité de longueur, plus basse est la rigidité du fil torsadé. I1 n'est pas connu de torsader des fils dans d'autres buts que la réduction de rigidité. Des fils de NiCr sont également torsadés pour réduire leur rigidité intrinsèquement élevée. Cependant, pour un alliage superélastique ou à mémoire de forme tel qu'un alliage à base de Ni/Ti, le matériau a intrinsèquement une basse rigidité, de sorte que l'utilisa tion de fils torsadés n'est pas nécessaire pour réduire la rigidité. Des fils de Ni/Ti connaissent une vogue grandis sante pour de nombreuses applications, y compris pour des dispositifs dentaires et médicaux. Par exemple, ces fils de Ni/Ti de basse rigidité sont en usage dans des attaches orthodontiques et des stents médicaux Des ressorts hélicoïdaux ont aussi de nombreuses applications dans les industries médicales et dentaires. Par exemple, dans le domaine orthodontique, des ressorts hélicoïdaux ont remplacé des bagues toriques élastiques ou des liens de ligature en acier inoxydable doux dans la ligature de fils d'arcade et de fils de rétention dans des fentes d'attaches orthodontiques. Dans le domaine orthodontique également, des ressorts hélicoïdaux sont en usage dans des accessoires correcteurs d'occlusion pour pousser la mâchoire inférieure d'un patient vers l'avant ou vers l'arrière pour corriger des inocclusions de classe 2 et de classe 3, c'est-à-dire des supraclusions et des infraclusions. Des ressorts hélicoïdaux sont aussi en usage dans le domaine médical pour des stents ou des dispositifs utilisés dans la chirurgie laproscopique. I1 est fréquent que les ressorts hélicoïdaux utilisés dans des applications orales, telles que les organes de ligature ou les spirales de correction d'occlusion, se rompent dans la bouche au cours du temps par suite de fatigue. Quand ceci se produit, les cliniciens doivent retirer l'accessoire et le remplacer par un nouvel exemplaire, ce qui est très coûteux en temps et financièrement pour l'orthodontiste. De plus, la fracture du ressort hélicoïdal peut provoquer une irritation chez le patient, et également prolonger la durée du traite ment du fait que l'accessoire ne remplit plus sa fonction après que la fracture est survenue. De même, des fils à brin simple, y compris des fils de Ni/Ti, sont aussi sujets à défaillance prématurée par suite de fatigue. Outre les applications orthodontiques, la défaillance prématurée de fils à brin simple et spiralés par suite de fatigue est un inconvénient dans n'importe quelle application de ces fils. I1 existe donc un besoin de développer des fils ayant une résistance à la fatigue améliorée dans un environnement quelconque dans lequel les fils sont utilisés. La présente invention fournit un fil torsadé ayant une résistance à la fatigue améliorée en comparaison d'un brin simple de fil. Le fil torsadé comprend au moins deux brins individuels torsadés ou tressés ensemble, les brins indivi duels étant en un alliage à mémoire de forme et/ou un matériau superélastique. Par exemple, les brins de fil peuvent être faits de Ni/Ti ou d'un alliage de celui-ci, comprenant de préférence au moins 50 ô de titane en poids et comprenant plus préférentiellement au moins 40 % de nickel en poids. Le fil torsadé de la présente invention peut être un fil de pêche, un dispositif médical, un dispositif dentaire, ou tout autre fil qui tire bénéfice d'une résistance à la fatigue améliorée en utilisation. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, au moins une partie du fil torsadé est spiralée pour former un ressort hélicoïdal. Le fil torsadé et spiralé peut être un dispositif correcteur d'occlusion orthodontique, un stent, une ligature dans une attache orthodontique, un fil d'arcade dans une attache orthodontique, ou tout autre ressort hélicoïdal qui tire bénéfice d'une résistance à la fatigue améliorée en utilisa tion. La présente invention inclut en outre un procédé pour fabriquer des fils à haute résistance à la fatigue, dans lequel on torsade ensemble des brins de fil multiples et on traite thermiquement les fils torsadés pour stabiliser la forme de la configuration torsadée. Ces buts et avantages et d'autres de la présente invention apparaitront à l'examen des dessins annexés et de la descrip tion ci-après. Les dessins annexés, qui sont incorporés au présent exposé et en forment partie intégrante, illustrent des modes de réalisation de l'invention et servent, conjointement à la description générale ci-dessus et à la description détaillée ci-après, à expliquer les principes de l'invention. La figure 1 est une vue de dessus d'un fil torsadé de la présente invention. La figure 2 est une vue de dessus d'un fil torsadé et spiralé de la présente invention. La figure 3 est une vue de dessus d'un organe de ligature torsadé et spiralé pour une attache orthodontique. La figure 1, à laquelle on se réfère d'une manière générale, montre un fil torsadé 10 réalisé conformément à un mode de réalisation de la présente invention. Une multiplicité de brins 12, tels que les trois brins 12 représentés sur la figure 1, sont torsadés ou tressés ensemble. Le fil torsadé 10 comprend au moins deux brins 12 et autant de brins 12 que cela est pratique pour l'application particulière. À titre d'exemple non limitatif, environ 2 à 7 brins ayant un diamètre d'environ 0,013 mm (0,0005 pouce) à environ 0,18 mm (0,0007 pouce) sont préférés pour un organe de ligature utilisé avec une attache orthodontique. Les caractéristiques de fatigue et la rigidité du fil torsadé 6 sont déterminées en partie par le pas du fil torsadé 12. Le nombre de torsions par centimètre dépend de la taille ou du diamètre des brins individuels 12. En général, plus grand est le nombre de torsions par centimètre plus basse est la rigidité lors de la flexion du fil torsadé 10 et plus élevée la résistance à la fatigue sur une période d'utilisation étendue. , Les brins 12 de fil composant le fil torsadé 10 sont faits de matériau à mémoire de forme et/ou superélastiques. Un alliage à mémoire de forme est un matériau métallique qui fait montre de la capacité à revenir à sa forme précédemment définie quand il est soumis à un plan de chauffage approprié. Ni/Ti et des alliages à base de Ni/Ti sont les alliages à mémoire de forme les plus importants commercialement. Les matériaux Ni/Ti présentent en outre typiquement un comportement superélastique. Avantageusement, le Ni/Ti ou alliage de Ni/Ti comprend au moins environ 50 % de Ti en poids. Plus avanta geusement, le Ni/Ti ou alliage de Ni/Ti comprend en outre au moins environ 40 % de Ni en poids. Un matériau préféré pour les brins 12 est 50Ni-50Ti. Le fil torsadé 10 peut être utilisé dans toute application dans laquelle une résistance à la fatigue accrue est avanta geuse ou souhaitée. Un exemple est le fil de pêche. Une ligne de pêche faite d'un fil torsadé 10 de la présente invention est à la fois flexible et résistante à la fracture due à la fatigue. Cette résistance à la fatigue accrue est sensible en comparaison de fils à brin simple faits du même matériau que le fil torsadé 10 de la présente invention aussi bien qu'en comparaison de fils à brin simple de matériaux métalliques différents. Le fil de pêche torsadé est fait de préférence de Ni/Ti ou d'un alliage à base de Ni/Ti, comme expliqué ci- dessus, et ce fil de pêche présente une résistance à la fatigue accrue et une flexibilité accrue en comparaison d'un fil torsadé d'un matériau sans mémoire de forme. Le fil torsadé 10 peut aussi trouver une utilisation dans le domaine dentaire, comme pour des fils d'arcade ou des fils de rétention. I1 est connu d'utiliser des fils à brin simple de Ni/Ti dans de telles applications, mais on n'a jamais réalisé le bénéfice en termes de résistance à la fatigue obtenu en torsadant le fil de Ni/Ti. Les fils torsadés de la présente invention exercent leur fonction dans l'environnement oral plus longtemps qu'un fil non torsadé, diminuant ainsi la fréquence de remplacement et évitant des temps de traitement prolongé dus au non fonctionnement du dispositif dans l'attente du remplacement. Le fil torsadé 10 peut aussi trouver une utilisation dans le domaine médical. Les fils de Ni/Ti sont biocompatibles, ce qui les rend avantageux pour des usages biomédicaux. Si on ajoute la caractéristique de torsade de la présente inven tion, on obtient un dispositif qui est compatible dans le corps humain et qui présente une résistance accrue aux fractures induites par la fatigue. À titre d'exemple, des fils torsadés 10 peuvent être insérés dans le corps à travers un tube, comme dans le cas de fils de guidage. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le fil torsadé 10 peut être spiralé sur toute ou partie de la longueur du fil pour créer un ou plusieurs ressorts hélicoï daux 14, comme représenté de manière générale sur les figures 2 et 3. Des ressorts hélicoïdaux fabriqués à partir de fil à brin simple subissent aussi une fracture par fatigue, mais un fil torsadé et spiralé 16 de la présente invention présente une résistance à la fatigue améliorée, permettant ainsi son utilisation pendant une période plus longue qu'un ressort hélicoïdal à brin simple. Cependant, le ressort hélicoïdal peut connaître une diminution de force en raison de la torsade, et un équilibre doit donc être trouvé entre flexibi lité, résistance à la fatigue et force pour une application donnée. Comme dans le fil torsadé 10 de la figure 1, les brins 12 peuvent être faits d'un matériau à mémoire de forme et/ou superélastique tel que Ni/Ti ou un alliage à base de Ni/Ti. Sur la figure 2, le fil 10 à trois brins est spiralé sensi blement sur sa longueur totale. À titre d'exemple non limitatif, ce fil torsadé et spiralé 16 peut être utilisé comme ressort d'extension spiralé dans un accessoire correc teur d'occlusion orthodontique, tel que celui décrit et représenté dans la demande de brevet US N 09/307 403 appartenant à la demanderesse, intitulée "Orthodontic bite fixing appliance", expressément incorporée ici par référence dans sa totalité. À titre d'exemple supplémentaire, le fil torsadé et spiralé 16 peut être utilisé comme stent médical ou comme fil d'arcade ou fil de rétention orthodontique. La figure 3 représente un organe de ligature 18 pour une attache auto-ligaturante telle que décrite dans la demande de brevet US N 09/533 125 appartenant à la demanderesse, intitulée "Self ligating orthodontic bracket", déposé à la date de priorité de la présente demande au nom de Farrock Farzin-Nia et Rohit C.L. Sachdeva, expressément incorporée ici par référence dans sa totalité. Dans le mode de réalisa tion spécifique de la figure 3, un segment de ressort hélicoïdal 14 est formé dans une partie du fil torsadé 10, et une partie en branche rectiligne 20 du fil torsadé 10 subsiste pour coopérer avec le corps d'une attache orthodon- tique, par exemple en pénétrant dans des trous formés dans les côtés du corps d'attache. L'organe de ligature 18 de la figure 3 a deux fils torsadés 10 ayant chacun un segment de ressort hélicoïdal 14, les segments de ressort hélicoïdal 14 étant enroulés en sens opposés et attachés l'un à l'autre en un point intermédiaire 22 de l'organe de ligature 18. Divers modes de réalisation d'un organe de ligature comprenant un fil torsadé et un ou plusieurs segments de ressort hélicoïdal est décrit complètement dans la demande N 09/533 125 précitée. On peut se rendre compte que plusieurs exemples d'applica tions pour le fil torsadé, et optionnellement spiralé, de la présente invention ont été décrits, mais n'épuisent en aucune manière les applications potentielles de l'invention. Dans tout contexte dans lequel on utilise un fil à brin simple ou un fil spiralé à brin simple qui est soumis à des conditions dans lesquelles une fracture par fatigue constitue une possibilité, le fil torsadé et optionnellement spiralé de la présente invention est applicable. De plus, quand le fil torsadé et optionnellement spiralé de la présente invention est fait d'un matériau à mémoire de forme et/ou superélasti- que, tel que Ni/Ti ou un alliage à base de Ni/Ti, on peut obtenir à la fois une flexibilité élevée et une résistance à la fatigue élevée. Pour fabriquer un fil torsadé ou torsadé et spiralé de la présente invention, on torsade ensemble deux ou plusieurs brins de fil, et on soumet ce fil torsadé à un traitement thermique pour stabiliser la forme de la configuration torsadée. Ce traitement thermique empêche le fil torsadé de se détordre. La température et la durée du traitement thermique sont fonction du matériau et du diamètre particu liers des brins individuels 12, mais généralement, pour Ni/Ti et des alliages à base de Ni/Ti, le traitement thermique est exécuté pendant environ 1 seconde à environ 15 minutes à une température d'environ 300 C à environ 550 C. Bien que la présente invention ait été illustrée par la description de modes de réalisation de celle-ci, et bien que les modes de réalisation aient été décrits avec force détails, ils ne doivent pas restreindre ou limiter en aucune manière la portée de la présente invention à ces détails. D'autres avantages et modifications apparaîtront aisément à l'homme du métier. L'invention dans ses aspects les plus larges n'est donc pas limitée aux détails, appareils et procédés représentatifs et exemples illustratifs spécifiques montrés et décrits. En conséquence, on pourra s'écarter de ces détails sans sortir de la portée ou de l'esprit du concept inventif général de la présente demande. Revendications 1. Fil torsadé ayant une résistance à la fatigue améliorée comprenant au moins deux brins individuels de fil torsadés ensemble, lesdits brins de fil étant faits d'un matériau choisi dans le groupe formé par des alliages à mémoire de forme, des matériaux superélastiques et des combinaisons de ceux-ci. 2. Fil torsadé selon la revendication 1, dans lequel lesdits brins de fil sont faits de Ni/Ti ou d'alliages de celui-ci. 3. Fil torsadé selon la revendication 2, dans lequel lesdits brins de fil comprennent au moins 50 ô de Ti en poids. 4. Fil torsadé selon la revendication 3, dans lequel lesdits brins de fil comprennent au moins de 40 % de Ni en poids. 5. Fil torsadé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit fil torsadé est un fil de pêche. 6. Fil torsadé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit fil torsadé est un dispositif médical. 7. Fil torsadé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit fil torsadé est un dispositif dentaire. 8. Fil torsadé selon l'une des revendications 1, 6 et 7, dans lequel ledit fil torsadé peut être introduit de manière coulissante dans un tube pour insertion dans le corps humain. 9. Fil torsadé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit fil est traité thermiquement après torsion des brins ensemble pour stabiliser sa forme. 10. Fil torsadé selon la revendication 9, dans lequel ledit fil est traité thermiquement pendant environ 1 à environ 15 secondes à une température d'environ 300 C à environ 550 C. 11. Fil torsadé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie dudit fil torsadé est spiralée. 12. Fil torsadé selon la revendication 11, dans lequel ledit fil torsadé et spiralé est un dispositif correcteur d'occlu sion orthodontique. 13. Fil torsadé selon la revendication 11, dans lequel ledit fil torsadé et spiralé est un stent. 14. Fil torsadé selon la revendication 11, dans lequel ledit fil torsadé et spiralé est une ligature dans une attache orthodontique. 15. Fil torsadé selon la revendication 11, dans lequel ledit fil torsadé et spiralé est un fil d'arcade dans une attache orthodontique. 16. Fil spiralé et torsadé ayant une résistance à la fatigue améliorée comprenant au moins deux brins individuels de fil faits d'un matériau choisi dans le groupe formé par des alliages à mémoire de forme, des matériaux superélastiques et des combinaisons de ceux-ci, torsadés sensiblement sur la longueur totale desdits brins, et en outre spiralés sur au moins une partie de la longueur desdits brins. 17. Fil selon la revendication 16, dans lequel ledit fil torsadé est spiralé sensiblement sur la longueur totale desdits brins. 18. Fil selon l'une des revendications 16 et 17, dans lequel lesdits brins individuels de fil sont tressés sensiblement sur la longueur totale desdits brins, lesdits brins tressés étant spiralés sur au moins une partie de la longueur desdits brins. 19. Procédé pour fabriquer un fil ayant une résistance à la fatigue élevée, comprenant les étapes consistant à torsader ensemble une multiplicité de brins de fil ; et traiter thermiquement lesdits brins de fil torsadés à une température d'environ 300 C à environ 550 C pendant une durée suffisante pour stabiliser la forme de la configuration torsadée. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ledit fil torsadé est traité thermiquement pendant environ 1 seconde à environ 15 minutes. 21. Procédé selon l'une des revendications 19 et 20, dans lequel lesdits brins de fil sont faits d'un matériau choisi dans le groupe formé par des alliages à mémoire de forme, des matériaux superélastiques et des combinaisons de ceux-ci. 22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel lesdits brins de fil sont faits de Ni/Ti ou d'alliages de celui-ci.