(57)【要約】【課題】  口腔内に歯列矯正用のコイルスプリングを導入すると、コイルスプリングが患者の頬や上下顎の内面に接触したり、歯肉に干渉するなどにより、患者に違和感や不快感を生じさせる。このような問題に鑑み、本発明は、口腔内に導入された歯列矯正用のコイルスプリングによる患者の違和感や不快感を軽減する歯列矯正装置を提供する。【解決手段】    本発明の一実施形態は、コイルスプリングを備えた歯列矯正装置であって、前記コイルスプリングの断面の形状が楕円形である、前記歯列矯正装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルスプリングを備えた歯列矯正装置であって、
前記コイルスプリングの断面の形状が楕円形である、前記歯列矯正装置。
【請求項２】
断面の形状が矩形であるアーチワイヤーをさらに備え、
前記コイルスプリングがオープンコイルスプリングであり、
前記矩形の対角線の長さが、前記楕円形の内側寸法の短径よりも大きい、請求項１に記載の歯列矯正装置。
【請求項３】
前記コイルスプリングがクローズドコイルスプリングである、請求項１に記載の歯列矯正装置。
【請求項４】
前記楕円形の内側寸法の長径が０．７〜１．３ｍｍであり、短径が０．６〜１．０ｍｍである（但し、前記長径は前記短径よりも大きい）、請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯列矯正装置。
【請求項５】
前記コイルスプリングの軸方向に沿った任意の箇所における断面の形状は、同じ楕円形である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯列矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルスプリングを備えた歯列矯正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、歯列矯正治療は、患者の歯に、ブラケットを接着し、ブラケットを通るアーチワイヤーやコイルスプリングによる荷重を、歯に継続的に加えることで行われる。歯間の隙間を大きくする場合には、アーチワイヤーを内部に通すオープンコイルスプリングが用いられる。オープンコイルスプリングは、縮めて口腔内に導入され、バネの伸びようとする力で歯間を広げるものである。また、歯間の隙間を小さくする場合には、クローズドコイルスプリングが用いられる。クローズドコイルスプリングは、伸ばした状態で口腔内に導入され、両端がブラケットに装着され、バネの縮もうとする力で歯を引っ張るものである。
【０００３】
特許文献１は、超弾性を有する形状記憶合金製の歯列矯正用引張コイルばねであって、形状記憶合金線材で所望のピッチ間隔にスペース巻きされたコイル体を、熱処理後に逆方向に再度巻き直したものであり、断面形状が円である歯列矯正用引張コイルばねを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実全昭６３−１４６６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
口腔内に歯列矯正用のコイルスプリングを導入すると、コイルスプリングが患者の頬や上下顎の内面に接触したり、歯肉に干渉するなどにより、患者に違和感や不快感を生じさせる。このような問題に鑑み、本発明は、口腔内に導入された歯列矯正用のコイルスプリングによる患者の違和感や不快感を軽減する歯列矯正装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明には、以下の態様が含まれる。
〔１〕
コイルスプリングを備えた歯列矯正装置であって、
前記コイルスプリングの断面の形状が楕円形である、前記歯列矯正装置。
〔２〕
断面の形状が矩形であるアーチワイヤーをさらに備え、
前記コイルスプリングがオープンコイルスプリングであり、
前記矩形の対角線の長さが、前記楕円形の内側寸法の短径よりも大きい、〔１〕に記載の歯列矯正装置。
〔３〕
前記コイルスプリングがクローズドコイルスプリングである、〔１〕に記載の歯列矯正装置。
〔４〕
前記楕円形の内側寸法の長径が０．７〜１．３ｍｍであり、短径が０．６〜１．０ｍｍである（但し、前記長径は前記短径よりも大きい）、〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の歯列矯正装置。
〔５〕
前記コイルスプリングの軸方向に沿った任意の箇所における断面の形状は、同じ楕円形である、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の歯列矯正装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るコイルスプリングを備えた歯列矯正装置は、コイルスプリングの断面の形状が楕円形であることにより、断面が円形である従来のコイルスプリングを備えた歯列矯正装置に比べて、患者の頬や上下顎の内面、または歯肉への当たりが軽減される。よって、口腔内のコイルスプリングによる患者の違和感や不快感は軽減される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る歯列矯正装置１の模式図である。
【図２】口腔内のオープンコイルスプリング１０の状態を説明する図である。
【図３】一実施形態に係る歯列矯正装置１の模式図である。
【図４】別の実施形態に係る歯列矯正装置５の模式図である。
【図５】実施例に係るコイルスプリングの断面図である。
【図６】実施例の荷重−変位特性を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る歯列矯正装置１が備えるオープンコイルスプリング１０の模式図であり、図１（ｂ）はオープンコイルスプリング１０のＡＡ線断面図である。
【００１０】
オープンコイルスプリング１０は、自由長Ｌ、巻数ｎ、線径ｄ、ばね定数ｋ、及び傾斜度を示すピッチ角αなどを有する。オープンコイルスプリング１０は、歯科用材料、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金、ニッケルフリーＴｉ合金、ベータＴｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、またはステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などを用いて形成される。オープンコイルスプリング１０は、審美性の点から、合成樹脂または金属（例えば金やプラチナなど）で被覆されていてもよい。
【００１１】
オープンコイルスプリング１０は、密着するまで圧縮した後、元の長さに戻るときに所定の長さ範囲で一定の力を発揮するように構成されている。該所定の長さ範囲は、例えば、密着時の長さ（密着長Ｌ１）、１．２Ｌ１、１．４Ｌ１、１．６Ｌ１、１．８Ｌ１、又は２Ｌ１を下限値とし、０．９Ｌ、０．８Ｌ、０．７Ｌ、０．６Ｌ、又は０．５Ｌを上限値としてもよい。また、該一定の力は、厳密に一定である場合に加えて、歯列矯正に影響を大きな及ぼさない範囲の軽微な力の増減がある場合も含まれる。個々の歯列矯正施術に応じて望ましい力が得られるように、オープンコイルスプリング１０の材料、自由長Ｌ、巻数ｎ、線径ｄ、ばね定数ｋ、及びピッチ角αなどが調整される。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、オープンコイルスプリング１０の断面の形状は、楕円形である。オープンコイルスプリング１０の断面の楕円形は、内側寸法として長径ａ及び短径ｂを有する。
【００１３】
オープンコイルスプリング１０の断面の楕円形の内側寸法の長径ａは、例えば０．７〜１．３ｍｍ、０．８〜１．２ｍｍ、又は０．９〜１．１ｍｍの範囲にあり、短径ｂは、例えば０．６〜１．０ｍｍ、０．６〜０．９ｍｍ、又は０．７〜０．９ｍｍの範囲にある。但し、長径ａは短径ｂよりも大きい。長径ａ及び短径ｂをこれらの範囲とすると、歯列矯正に必要な超弾性域を十分に確保しつつ、口腔内に導入された歯列矯正用のコイルスプリングによる患者の違和感や不快感を軽減することが可能となる。
【００１４】
ここで、オープンコイルスプリング１０の「断面の形状」は、オープンコイルスプリングの軸方向１２に直交する面（ＡＡ線断面）に投影したオープンコイルスプリング１０の形状である。なお、後述するアーチワイヤー２０およびクローズドコイルスプリング１５の断面の形状についても同様である。
【００１５】
オープンコイルスプリング１０の軸方向に沿った任意の箇所（両端部を含む）における断面形状は、同じ楕円形である。この構成により、アーチワイヤーがオープンコイルスプリング１０内を通りやすくなり、軸方向の任意の箇所で均一（略均一含む）の力を生じさせ、歯科医師の施術の負担を軽減する。また、オープンコイルスプリング１０を撓わませたときでも断面の楕円形状は保たれる。
【００１６】
図２は、口腔内にオープンコイルスプリング１０を導入した状態を説明するために口腔内の断面を表す図である。例えば、オープンコイルスプリング１０は、後述するように、内部にアーチワイヤーを通して口腔内に導入され、オープンコイルスプリング１０の両端が歯に装着されたブラケットを押して、歯間を広げるために用いられる。
【００１７】
なお、オープンコイルスプリング１０は、口腔内に導入されるときには、楕円の長径の方向が歯の表面に垂直な方向（口腔外側へ向けた方向）ではなく、およそ歯に沿った方向となるように導入される。後述するクローズドコイルスプリング１５についても同様である。
【００１８】
従来のオープンコイルスプリングの断面の形状は円形であったため、例えば頬の内面への当たりなどが大きく、患者に違和感等を生じさせる（図２（ａ））。しかしながら、本実施形態に係る歯列矯正装置１のオープンコイルスプリング１０の断面の形状は楕円形であるため、従来に比べ、頬の内面への当たりが軽減され、患者の違和感等も軽減される（図２（ｂ））。
【００１９】
また、本実施形態に係る歯列矯正装置１は、オープンコイルスプリング１０に加えて、アーチワイヤー２０をさらに備える。図３は、オープンコイルスプリング１０の内部にアーチワイヤー２０を通した状態の模式図であり、図３（ｂ）は、ＢＢ線断面図である。
【００２０】
アーチワイヤー２０の断面の形状は、矩形である。アーチワイヤー２０の軸方向に沿った任意の箇所（両端部を含む）における断面の形状は、好ましくは同じ矩形である。アーチワイヤー２０の断面が矩形であるため、アーチワイヤー２０は、歯の傾き（角度）を変える方向へ力を加えることもできる。
【００２１】
なお、後述するようにオープンコイルスプリング１０のアーチワイヤー２０に対する回転が生じないのであれば、アーチワイヤー２０の一部（例えば、オープンコイルスプリング１０からはみ出る部分）の断面の形状が矩形ではなく、楕円形や円形であってもよい。
【００２２】
アーチワイヤー２０の断面の矩形は、その対角線の長さＤがオープンコイルスプリング１０の断面の楕円形の内側寸法の短径ｂよりも大きくなるように構成される（即ち、Ｄ＞ｂ）。アーチワイヤー２０の断面の矩形の対角線上の角がオープンコイルスプリング１０の断面の楕円形の短径部分に対してひっかかるため、アーチワイヤー２０内のオープンコイルスプリング１０は、アーチワイヤー２０に対して（軸１２方向のまわりで）回転しない。
【００２３】
なお、実際には、オープンコイルスプリング１０の弾性により短径ｂが拡がることがあるため、オープンコイルスプリング１０の弾性を考慮して、長さＤ及び短径ｂを設計しておくとよい。例えば、ｂ＝０．９８Ｄ、０．９５Ｄ、０．９２Ｄ、０．９０Ｄ、０．８７Ｄ、０．８４Ｄ、０．８０Ｄ、０．７５Ｄ、０．７０Ｄ、又は０．６０Ｄとなるように設計し、オープンコイルスプリング１０の弾性の影響があっても、アーチワイヤー２０内のオープンコイルスプリング１０がアーチワイヤー２０に対して回転しないようにするとよい。
【００２４】
上記のとおり、本実施形態に係る歯列矯正装置１はオープンコイルスプリング１０及びアーチワイヤー２０を備え、オープンコイルスプリング１０の断面の楕円形の内側寸法の短径ｂが、アーチワイヤー２０の断面の矩形の対角線の長さＤよりも小さい（Ｄ＞ｂ）。この構成により、歯列矯正装置１を患者の口腔内に導入しても、オープンコイルスプリング１０はアーチワイヤー２０に対して回転しない。
【００２５】
従来のオープンコイルスプリングではその断面の形状が円形であるため、アーチワイヤー内のオープンコイルスプリングは、アーチワイヤーに対して回転するものであった。回転によりオープンコイルスプリングの端部がアーチワイヤーから徐々に抜け出て、その抜け出た部分が口腔粘膜を刺激し、口内炎を引き起こしたり、バネ特性（力）が低下し、歯の移動効率が低下するなどの問題があった。しかしながら、本実施形態に係る歯列矯正装置１は、口腔内に導入したとしても、アーチワイヤー２０内のオープンコイルスプリング１０がアーチワイヤー２０に対して回転しないので、オープンコイルスプリング１０の端部がアーチワイヤー２０から抜け出ることで生じる問題を生じさせない。
【００２６】
図４（ａ）は、本発明の別の実施形態に係る歯列矯正装置５が備えるクローズドコイルスプリング１５の模式図であり、図４（ｂ）はクローズドコイルスプリング１５のＡＡ線断面図である。
【００２７】
クローズドコイルスプリング１５は、自由長（Ｌ０とする）、巻数、線径、及びばね定数などを有し、両端部には、歯に装着されたブラケットと係合する係合部１６を備える。クローズドコイルスプリング１５は、歯科用材料、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金、ニッケルフリーＴｉ合金、ベータＴｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、またはステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などを用いて形成される。クローズドコイルスプリング１５は、審美性の点から、合成樹脂または金属（例えば金やプラチナなど）で被覆されていてもよい。
【００２８】
クローズドコイルスプリング１５は、両端の係合部１６が歯に装着されたブラケットと係合し、ブラケットを引っ張ることで、歯間を狭めるために用いることができる。また、クローズドコイルスプリング１５は、歯列弓に対して直線的に装着される。
【００２９】
クローズドコイルスプリング１５は、軸１７の方向に伸ばした後、元の長さに戻るときに所定の長さ範囲で一定の力を発揮するように構成されている。該所定の長さ範囲は、例えば、２Ｌ０、１．８Ｌ０、１．６Ｌ０、１．４Ｌ０、又は１．２Ｌ０を上限値とし、Ｌ０を下限値としてもよい。また、該一定の力は、厳密に一定である場合に加えて、歯列矯正に大きな影響を及ぼさない範囲の軽微な力の増減がある場合も含まれる。個々の歯列矯正施術に応じて望ましい力が得られるように、クローズドコイルスプリング１５の材料、自由長、巻数、線径、及びばね定数などが調整される。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、クローズドコイルスプリング１５の断面の形状も、オープンコイルスプリング１０と同様に、楕円形であり、内側寸法として長径ａ及び短径ｂを有する。
【００３１】
クローズドコイルスプリング１５の断面の楕円形の内側寸法の長径ａは、例えば０．７〜１．３ｍｍ、０．８〜１．２ｍｍ、又は０．９〜１．１ｍｍの範囲にあり、短径ｂは、例えば０．６〜１．０ｍｍ、０．６〜０．９ｍｍ、又は０．７〜０．９ｍｍの範囲にある。但し、長径ａは短径ｂよりも大きい。後述する実施例から分かるように、長径ａ及び短径ｂをこれらの範囲とすると、歯列矯正に必要な超弾性域を十分に確保しつつ、口腔内に導入された歯列矯正用のコイルスプリングによる患者の違和感や不快感を軽減することが可能となる。
【００３２】
好ましくは、クローズドコイルスプリング１５の軸方向に沿った任意の箇所における断面形状は、同じ楕円形である。この構成により、軸方向の任意の箇所で均一（略均一含む）の力を生じさせ、歯科医師の施術の負担を軽減する。また、クローズドコイルスプリング１５を撓わませたときでも断面の楕円形状は保たれる。
【００３３】
従来のクローズドコイルスプリングの断面は円形であったため、例えば頬の内面への当たりや歯肉への干渉が大きく、患者に違和感等を生じさせる。とくに、クローズドコイルスプリングは、歯列弓に対して直線的に装着されるため、アーチから突出した歯肉に干渉し、干渉した歯肉に潰瘍が形成されるなどの問題があった。しかしながら、本実施形態に係るクローズドコイルスプリング１５の断面は楕円形であるため（図４（ｂ））、従来のものに比べ、頬の内面への当たりや歯肉への干渉が軽減され、患者の違和感等も軽減される。
【００３４】
［実施例］
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、下記仕様の歯列矯正用のコイルスプリング（クローズドタイプ）を作製した。
（ａ）断面が真円形のコイルスプリング（断面の外径１．１ｍｍ）
（ｂ）断面が真円形のコイルスプリング（断面の外径０．８ｍｍ）
（ｃ）断面が楕円形のコイルスプリング（内側寸法の長径１．０ｍｍ、短径０．８ｍｍ）
なお、コイルスプリング（ａ）〜（ｃ）は同じＮｉ−Ｔｉ合金製であり、自由長、巻数、及び線径等は全て同じであり、断面の形状のみを上記のとおり変えた。コイルスプリング（ａ）及び（ｂ）は従来のコイルスプリングであり（比較例）、コイルスプリング（ｃ）は本発明に係るコイルスプリングである（実施例）。これらコイルスプリング（ａ）〜（ｃ）それぞれの変位−荷重特性を日本計測システム株式会社製の自動荷重試験機（Ｍａｘシリーズ）を用いて測定した。測定結果を図６に示す。
【００３５】
測定の結果、図６の（ａ）と（ｂ）の変位−荷重特性の比較から分かるように、断面形状が真円形のコイルスプリングの場合、単に外径を小さくしただけではコイル特性の超弾性域が顕著に狭まり、歯列矯正用コイルスプリングとして必要な特性（広い変位範囲でも安定した荷重が得られること）が確保できない。それに対し、実施例に係るコイルスプリング（ｃ）では、断面の楕円形の内側寸法の短径を０．８ｍｍとしたコイルスプリングであっても、コイルスプリング（ａ）と同程度に十分な超弾性域を確保することができることを確認した。以上の結果より、歯列矯正用コイルを楕円としたとしても、歯列矯正に必要な特性を確保できることがわかった。
【符号の説明】
【００３６】
１、５  歯列矯正装置
１０  オープンコイルスプリング
１５  クローズドコイルスプリング
１６  係合部
２０  アーチワイヤー  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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