(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科矯正物品であって、
アーチワイヤスロットを有し、約５．０マイクロメートル以下の平均結晶粒径を有するセラミック材料を組成的に含むブラケットと、
銀と、銅と、スズと、ろう付け合金の全重量に基づいて少なくとも約１．５重量％のチタンとを含むろう付け合金によってアーチワイヤスロット内に固定された金属ライナーと、を含む、歯科矯正物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不正咬合を矯正するために歯科矯正治療で使用される歯科用物品に関する。具体的には、本発明は、アーチワイヤを受けるための、ろう付けされたアーチワイヤスロットライナーを有する、セラミックの歯科矯正ブラケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科矯正治療は、患者の顔の容姿、特に患者の口の前方に近い領域の容姿を向上させるために、より良い位置に歯を移動させることを目的とする。歯科矯正治療はまた、咀嚼中に歯が互いにより良く機能するように、患者の咬合も改善する。
【０００３】
歯科矯正治療システムの１つの種類には、患者の前歯、犬歯、及び小臼歯に固定される１セットのブラケットが含まれる。ブラケットそれぞれは、弾力性のあるアーチワイヤを受けるためのアーチワイヤスロットを有する。アーチワイヤは、ブラケットの、したがって関連した歯の、所望の位置への移動を案内するための軌道の役割を果たす。アーチワイヤの端部は、通常、患者の大臼歯に固定されるバッカルチューブとして知られる小さな装具の通路内に収容される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯科矯正ブラケットは、金属材料、プラスチック材料、及びセラミック材料など、様々な材料で入手可能である。セラミック材料は、透明又は半透明のブラケットを提供できるので、特に人気が高い。透明又は半透明の外観はブラケットの可視性を減じ、それにより審美的な質を保つ。アーチワイヤとライナーとの間の金属−金属接触は、アーチワイヤとブラケットとの間の金属−セラミック材料接触に比べてより良好な摺動機構を提供するので、通常、セラミック材料ブラケットとともにアーチワイヤスロットライナーが使用される。ただし、アーチワイヤスロットライナーは、使用中にアーチワイヤスロットライナーがブラケットから分離するのを防ぐために、ブラケットへの確実な結合を必要とする。したがって、アーチワイヤスロットライナーと歯科矯正ブラケットとの間に強力な結合をもたらす結合システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、歯科矯正物品と、歯科矯正物品を製造する方法とに関する。歯科矯正物品には、細粒セラミック材料から得られるブラケットと、少なくとも約１．５重量％のチタンを含む銀−銅−チタン（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）ろう付け合金によってブラケットのアーチワイヤスロット内に固定された金属ライナーとが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金によってセラミックブラケットのアーチワイヤスロット内に配置されたアーチワイヤスロットライナーを有する歯科矯正物品の上面斜視図。
【図２Ａ】歯科矯正物品の遠心部分を示す、図１の断面２Ａ−２Ａの断面図。
【図２Ｂ】歯科矯正物品の近心部分を示す、図１の断面２Ｂ−２Ｂの断面図。
【図３】歯科矯正物品を製造する方法のフローチャート。
【０００７】
上記の図面は本発明のいくつかの実施形態を説明するが、考察において記載されるように、他の実施形態も検討される。すべての場合において、本開示は、説明の目的のために本発明を表しているが、限定を意味するものではない。多数の他の修正及び実施形態が当業者によって考案でき、それらは本発明の原理の範囲及び趣旨の範囲内にあると理解すべきである。図面は縮尺通りに描かれていない場合がある。図面全体を通して、類似の部分を表すために類似の参照番号が使用されている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、ブラケット１２と、ライナー１４と、ろう付け合金層１６とを含む歯科矯正物品１０の上面斜視図である。ブラケット１２は、本体１８と、アーチワイヤスロット２０と、ディボンディングチャネル２２とを含む歯科矯正ブラケットであり、本体１８には、基部２４と、歯肉タイウィング２６及び２８と、咬合タイウィング３０及び３２と、ポスト３４及び３６とが含まれる。基部２４は、接着剤を用いて患者のエナメル質の歯表面に結合する歯科矯正物品１０の部分である。歯肉タイウィング２６及び２８、並びに咬合タイウィング３０及び３２は、アーチワイヤ（図示せず）をアーチワイヤスロット２０内で保持するために基部２４と一体的に形成された、翼状構造体である。ポスト３４及び３６は、それぞれ、アーチワイヤラッチ（図示せず）を支持するために、基部２４と一体的に形成され、近心−遠心軸３８に沿って延びる、近心ポスト及び遠心ポストである。
【０００９】
ブラケット１２の本体１８は、光学的に半透明の特性をブラケット１２に与えるセラミック材料から形成される。本体１８に好適なセラミック材料の例としては、米国特許第４，９５４，０８０号（ケリー（Kelly）ら）及び米国特許第６，６４８，６３８号（カストロ（Castro）ら）に開示されている光学的に半透明のセラミック材料など、単結晶及び多結晶の酸化アルミニウム材料が挙げられる。本体１８のセラミック材料は、また、細粒セラミック材料（すなわち、小さな平均結晶粒径）である。本体１８のセラミック材料に好適な平均結晶粒径の例としては、約５．０マイクロメートル以下の平均結晶粒径が挙げられ、特に好適な平均結晶粒径としては約１．０マイクロメートル以下が挙げられる。小さな平均結晶粒径は、ブラケット１２に強いトルク強度を与えながら、その光学的半透明性も維持する。
【００１０】
アーチワイヤスロット２０は、近心−遠心軸３８に沿って延びるスロットであり、一般に、歯肉タイウィング２６と咬合タイウィング３０との間、及び歯肉タイウィング２８と咬合タイウィング３２との間に配置される。したがって、アーチワイヤスロット２０は、ポスト３４及び３６のところで終わる。アーチワイヤスロット２０は、ライナー１４と、ろう付け合金層１６と、アーチワイヤ（図示せず）とを使用時に保持するブラケット１２の領域である。ディボンディングチャネル２２は、近心−遠心軸３８に垂直な咬合−歯肉軸４０に沿って延びる第２のスロットである。したがって、ディボンディングチャネル２２は、一般に、歯肉タイウィング２６と２８との間、及び咬合タイウィング３０と３２との間に配置される。ディボンディングチャネル２２は、米国特許第５，４３９，３７９号（ハンセン（Hansen））に記載のように、処置終了時の患者の歯からの歯科矯正物品１０の除去を容易にする。
【００１１】
ライナー１４は、歯肉壁４２と、咬合壁４４と、舌壁４６とを含むＵ字形アーチワイヤスロットライナーであり、歯肉壁４２及び咬合壁４４は、舌壁４６に一体的に連結された、ライナー１４の側壁である。示されるように、歯肉壁４２は、歯肉タイウィング２６及び２８に隣接して配置され、咬合壁４２は、咬合タイウィング３０及び３２に隣接して配置される。咬合壁４４は、近心−遠心軸３８に沿ってアーチワイヤスロット２０内を延び、ポスト３４及び３６のところで終わる。代替的な一実施形態では、ポスト３４及び３６は、ブラケット１２の本体１８から省略される。この実施形態では、ライナー１４の舌壁４６は、アーチワイヤスロット２０内を近心−遠心軸３８に沿って延びるにすぎない。
【００１２】
ライナー１４は、ライナー１４及び本体１８に融着されたＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の層であるろう付け合金層１６によって、ブラケット１２の本体１８に固定される。セラミック材料への金属製ライナーの接着は、通常、活性金属ろう付け合金を必要とする。しかし、細粒セラミック物品が銀−チタン（Ａｇ−Ｔｉ）ろう付け合金などの活性金属ろう付け合金によってろう付けされると、得られる物品のトルク強度が低下し、それによって物品の強度を低下させる。対照的に、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金層１６は、ライナー１４と本体１８との間に強力な金属−セラミック接着結合をもたらし、ブラケット１２のトルク強度を実質的に維持する。更に、ろう付け合金層１６は、また、耐食性結合をもたらし、それによって、患者の口の中で使用する間ライナー１４と本体１８との間の接着を維持する。
【００１３】
図２Ａ及び２Ｂは、図１の断面２Ａ−２Ａ及び２Ｂ−２Ｂそれぞれの断面図である。図２Ａに示されるように、アーチワイヤスロット２０は、タイウィング２８と３２との間に位置する基部表面４８を含む。上述のように、歯肉壁４２は、歯肉タイウィング２８に隣接して配置されたライナー１４の部分であり、咬合壁４４は、咬合タイウィング３２に隣接して配置されたライナー１４の部分である。舌壁４６は、歯肉壁４２及び咬合壁４４に垂直であり、アーチワイヤスロット２０の基部表面４８に隣接して配置される。
【００１４】
図２Ｂに示されるように、アーチワイヤスロット２０は、タイウィング２６と３０との間に位置する基部表面５０も含む。ライナー１４は、歯肉壁４２が歯肉タイウィング２６にも隣接して配置され、咬合壁４４が咬合タイウィング３０にも隣接して配置され、舌壁４６がアーチワイヤスロット２０の基部表面５０にも隣接して配置されるように、ディボンディングチャネル２２をまたいで延びる（図１に図示）。
【００１５】
ライナー１４は、完全に金属材料で作製された装具で観察される摺動機構に類似した摺動機構を提供する金属材料から形成される。ゆえに、アーチワイヤ（図示せず）がライナー１４及びアーチワイヤスロット２０内で保持されるときに、アーチワイヤとライナー１４との間の金属−金属接触は、良好な摺動機構（すなわち、摩耗（galling）及び摩擦抵抗が減少している）をもたらす。ライナー１４に好適な材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、金、コバルトとクロムの合金、鉄とニッケルとクロムの合金、及びそれらの組合せが挙げられる。更に、ライナー１４は、金属材料でめっきすることができる（例えば、ニッケルめっき）。
【００１６】
ろう付け合金層１６は、本体１８とブラケット１２との間の１つ以上の場所で、ブラケット１２の本体１８とライナー１４との間に配置され、それによってライナー１４を本体１８の１つ以上の場所に融着させる。一実施形態では、ろう付け合金層１６は、少なくとも、ライナー１４の舌壁４６と基部表面４８（図２Ａに図示）及び５０との間に配置される。したがって、ライナー１４は、アーチワイヤスロット２０の基部に沿って本体１８に融着される。この実施形態では、ろう付け合金層１６は、また、望ましくは、舌壁４６とポスト３４及び３６との間に配置され、それによってライナー１４をブラケット１２の本体１８に更に固定する。
【００１７】
代替的な一実施形態では、ろう付け合金層１６は、少なくとも、ライナー１４の歯肉壁４２と歯肉タイウィング２６及び２８との間（タイウィング２８は図２Ａに図示）、並びにライナー１４の咬合壁４４と咬合タイウィング３０及び３２との間（タイウィング３２は図２Ａに図示）に配置される。この実施形態は、咬合及び歯肉タイウィングのところでライナー１４を本体１８に側面に沿って融着させる。
【００１８】
更に他の実施形態では、ろう付け合金層１６は、少なくとも、ライナー１４の歯肉壁４２と歯肉タイウィング２６及び２８との間、ライナー１４の咬合壁４４と咬合タイウィング３０及び３２との間、並びにライナー１４の舌壁４６と基部表面４８及び５０との間に配置される。この実施形態は、上述した２つの実施形態の組合せであり、ライナー１４とブラケット１２の本体１８との間に強力な結合をもたらす。
【００１９】
ろう付け合金層１６は、少なくとも銀と銅とチタンとを含むＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金であり、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金中のチタンの濃度は、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて少なくとも約１．５重量％である。上述のように、金属のこの組合せは、ライナー１４と本体１８との間に耐食性の強力な金属−セラミック接着結合をもたらし、ブラケット１２のトルク強度を実質的に維持する。
【００２０】
Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金中のチタンの好適な最高濃度としては、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて、約２．５重量％（すなわち、チタン濃度が約１．５重量％〜約２．５重量％の範囲）が挙げられるが、特に好適な最高濃度としては、約２．０重量％（すなわち、チタン濃度が約１．５重量％〜約２．０重量％の範囲）が挙げられる。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金中のチタンの少なくとも約１．５重量％という濃度は、本体１８のセラミック材料への良好な湿潤及び冶金的結合（metallurgical bonding）をもたらす。更に、約２．５％以下のチタン濃度は、ライナー１４と本体１８との間の融着結合における亀裂形成の可能性を低減し、粒間侵食（intergranular penetration）の問題を生み出す可能性も低減する。
【００２１】
Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金中の銀の好適な濃度は、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて、約６０．０重量％〜約７０．０重量％の範囲であり、特に好適な濃度は、約６０．０重量％〜約６５．０重量％の範囲である。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金中の銅の好適な濃度は、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて、約３０．０重量％〜約４０．０重量％の範囲であり、特に好適な濃度は、約３３．０重量％〜約３６．０重量％の範囲である。
【００２２】
一実施形態では、ろう付け合金層１６のＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金を提供するためのスズ（Ｓｎ）など、添加金属材料も含む。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金中のスズの好適な濃度は、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金の全重量に基づいて、約０．１重量％〜約２．０重量％の範囲であり、特に好適な濃度は、約０．５重量％〜約１．５重量％の範囲である。
【００２３】
図３は、ろう付けプロセスによって歯科矯正物品１０を形成するための方法５２のフローチャートである。方法５２は、工程５４〜６０を含み、初めに細粒セラミック材料からブラケット１２を形成する工程を伴う（工程５４）。ブラケット１２は、歯科矯正ブラケットを製造するための標準的な技術（例えば、射出成型）によって形成することができる。次いで、ろう付け合金層１６が、ブラケット１２のアーチワイヤスロット２０内の１つ以上の場所に設置される（工程５６）。これは、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金がどのように提供されるかに応じて様々な方法で実施することができる。例えば、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金は、ライナー１４及びアーチワイヤスロット２０の寸法を相補するように成型された、又は他の何らかの方法で成形された、薄箔として提供することができる。次いで、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の薄箔は、アーチワイヤスロット２０に挿入される。あるいは、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金を、アーチワイヤスロット２０内の本体１８の１つ以上の表面上（並びに／又はポスト３４及び３６上）に蒸着し（例えば、物理蒸着、化学蒸着、若しくはプラズマ蒸着による）、それによってろう付け合金層１６を形成することもできる。
【００２４】
次いで、ろう付け合金層１６がライナー１４とアーチワイヤスロット２０内の本体１８の１つ以上の表面との間に配置されるように、ライナー１４がアーチワイヤスロット２０に挿入される（工程５８）。代替的な一実施形態では、ろう付け合金層１６は、ライナー１４の外壁上に設置され、次いで、組み合わされたライナー１４／ろう付け合金層１６がアーチワイヤスロット２０に挿入される。ライナー１４及びろう付け合金層１６がアーチワイヤスロット２０内に適切に位置決めされると、ライナー１４は、次いで、ろう付け合金層１６によってブラケット１２の本体１８にろう付けされる（工程６０）。これは、歯科矯正物品１０（すなわち、ブラケット１２、ライナー１４、及びろう付け合金層１６）を真空中（例えば、約０．０１３Ｐａ（１×１０−４ｔｏｒｒ）未満）で加熱し、それによって、ろう付け合金層１６のＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金をライナー１４の金属及び本体１８のセラミック材料に融着させるものである。
【００２５】
ろう付けプロセスのための好適な加熱プロファイルには、平衡温度が得られるまで漸増する速度（例えば、５℃／分）で、ブラケット１２、ライナー１４、及びろう付け合金層１６を加熱することが含まれる。好適な平衡温度は、約７２５℃〜約７７５℃の範囲である。次いで、温度は、ブラケット１２、ライナー１４、及びろう付け合金層１６の温度を平衡させるのに十分な時間量（例えば、約５〜３０分）にわたって平衡温度で維持される。次いで、温度は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金のろう付け温度に達するまで、漸増する速度（例えば、５℃／分）で上昇される。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金に好適なろう付け温度の例は、約８００℃〜約８５０℃の範囲であり、特に好適なろう付け温度は、約８１０℃〜約８３０℃の範囲である。次いで、温度は、約５〜約２０分の範囲の期間、ろう付け温度で維持される。
【００２６】
ろう付け期間後、歯科矯正物品１０は、平衡温度に達するまで、急速に漸増する速度（例えば、約１０℃／分）で冷却される。冷却速度は、次いで、中間温度（例えば、約６００℃〜約６５０℃）に達するまで低減される（例えば、約５℃／分）。温度は、望ましくは、歯科矯正物品１０を室温まで冷却する前に、熱による応力を緩和するのに十分な期間にわたって中間温度で保持される。これで得られる歯科矯正物品１０には、ろう付け合金層１６によってアーチワイヤスロット２０内で本体１８に融着されたライナー１４が含まれる。これは、ブラケット１２のトルク強度を実質的に維持する、耐食性の強力な金属−セラミック接着結合をライナー（line）１４と本体１８との間にもたらす。
【実施例】
【００２７】
本発明の範囲内での多数の修正及び変形が当業者には明らかとなるため、例示のみを目的とした次の実施例において、本発明は、更に詳しく記載される。特に断りのない限り、次の実施例で報告されるすべての部、百分率、及び比は重量基準であり、また実施例で使用されたすべての試薬は、以下に記載される化学薬品供給元から得られたか若しくは入手可能であるか、又は従来の技術により合成されてもよい。
【００２８】
実施例１及び比較実施例Ａ〜Ｆの歯科矯正物品それぞれを、以下の手順に従って調製し、トルク強度について評価した。
【００２９】
比較実施例Ａ
比較実施例Ａの物品は、該比較実施例Ａの物品がアーチワイヤスロットライナーもろう付け合金層も含まなかった点を除き、ブラケット１２（図１に図示）の寸法に類似した寸法を有する細粒セラミックブラケットであった。細粒セラミックブラケットは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）材料から射出成型され、１．０マイクロメートル未満の平均結晶粒径を有した。
【００３０】
（実施例１）
実施例１の物品は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金によって細粒セラミックブラケットに融着された金属アーチワイヤスロットライナーを含んだ。使用した細粒セラミックブラケットは、比較実施例Ａについて上述したものと同一であった。金属アーチワイヤスロットライナーは、アーチワイヤスロットライナーの形状に製作された、ニッケルめっきされたステンレス鋼箔であった。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金は、組成的に６３．００％の銀と、３４．２５％の銅と、１．７５％のチタンと、１．００％のスズとを含むろう付け箔（braze foil）であり、カリフォルニア州ヘイワード（Hayward）のモーガン・アドバンスト・セラミックス（Morgan Advanced Ceramics）の一部門であるウェスゴ・メタルズ（Wesgo Metals）から商業表記（trade designation）「ＣＵＳＩＮ−１−ＡＢＡ」として市販されるものであった。
【００３１】
Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金を金属アーチワイヤスロットライナー上に挿入し、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金がブラケットとライナーの咬合壁、歯肉壁、及び舌壁との間に配置されるように、組み合わせたライナー／ろう付け合金をブラケットのアーチワイヤスロットに挿入した。次いで、物品を、標準的なろう付け温度及び時間プロファイルを使用して、カリフォルニア州コーストメサ（Coast Mesa）のセラダイン社（Ceradyne, Inc.）による真空炉内でろう付けした。これが、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金によってライナーをブラケットの本体に融着させ、それによって実施例１の物品を形成した。
【００３２】
比較実施例Ｂ
比較実施例Ｂの物品は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金の代わりに銀−チタン（Ａｇ−Ｔｉ）ろう付け合金が使用された点を除き、実施例１の物品と同様であった。Ａｇ−Ｔｉろう付け合金は、組成的に９７．０％の銀と３．０％のチタンとを含むろう付け箔（braze foil）であり、ドイツ、ハナウ（Hanau）のユミコア・ブレーズテック社（Umicore-BrazeTec GmbH）から商業表記「ＣＢ２」として市販されるものであった。比較実施例Ｂの物品は、実施例１の物品について上述した手順に従ってろう付けされた。
【００３３】
比較実施例Ｃ
比較実施例Ｃの物品は、細粒ブラケットの代わりに粗粒セラミックブラケットが使用された点を除き、比較実施例Ｂのブラケットと同様であった。粗粒セラミックブラケットは、商業表記「ＣＬＡＲＩＴＹ」のセラミックブラケット（カリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック・コーポレーション（3M Unitek Corporation）から入手可能）であり、これは、酸化アルミニウム材料（カリフォルニア州コーストメサ（Coast Mesa）のセラダイン社（Ceradyne, Inc.）から商業表記「ＴＲＡＮＳＴＡＲ」として市販）を含み、１０〜３０マイクロメートルの範囲の結晶粒径を有した。
【００３４】
比較実施例Ｄ〜Ｆ
比較実施例Ｄ〜Ｆの物品についてのトルク試験結果を、カリフォルニア州コーストメサ（Coast Mesa）のセラダイン社（Ceradyne, Inc.）からのろう付け後処理試験（braze post-process test）の報告結果から得た。比較実施例Ｄ〜Ｆの物品は、それぞれ、実施例１の物品について上述した細粒セラミックブラケット及びライナーを含み、同じ方式でろう付けされた。比較実施例Ｄの物品は、カリフォルニア州ヘイワード（Hayward）のモーガン・アドバンスト・セラミックス（Morgan Advanced Ceramics）の一部門であるウェスゴ・メタルズ（Wesgo Metals）から市販されていた、８２．００％の金と、１６．００％のニッケルと、１．２５％のバナジウムと、０．２５％のモリブデンとを含むろう付け合金（すなわち、Ａｕ−Ｎｉ−Ｖ−Ｍｏろう付け合金）を使用した。比較実施例Ｅの物品は、ドイツ、ハナウ（Hanau）のユミコア・ブレーズテック社（Umicore-BrazeTec GmbH）から市販されていた、９８．４％の銀と、１．０％のインジウムと、０．６％のチタンとを含むろう付け合金（すなわち、Ａｇ−Ｉｎ−Ｔｉろう付け合金）を使用した。比較実施例Ｆの物品は、ウェスゴ・メタルズ（Wesgo Metals）から市販されていた、５９．００％の銀と、２７．２５％の銅と、１２．５０％のインジウムと、１．２５％のチタンとを含むろう付け合金（すなわち、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉろう付け合金）を使用した。
【００３５】
表１は、実施例１及び比較実施例Ａ〜Ｆの歯科矯正物品それぞれに使用されたブラケット及びろう付け合金層の概要を記載する。
【００３６】
【表１】
0005551440.tif 000002
【００３７】
次いで、実施例１及び比較実施例Ａ〜Ｃの物品のトルク強度を、それぞれ、Ｍ．Ｈ．ホルト（Holt, M.H.）ら、「アーチワイヤねじれ中のセラミックブラケットの破壊抵抗（Fracture Resistance of Ceramic Brackets During Arch Wire Torsion）」、ＡＪＯ−ＤＯ、９９（４）、１９９１年４月、２８７〜２９３ページ出典の装置及び方法を使用して、定量的及び定性的に測定した。試験では、ブラケットの片側からねじれを加えたが、その際、ねじれ荷重は、同時に４つのタイウィングすべてではなく１対のタイウィングに集中した。
【００３８】
各ブラケットは、公称０．５６ミリメートル（ｍｍ）（２２ｍｉｌ）アーチワイヤスロットの場合に、０°トルク、８°アンギュレーション、及び０°回転を有していた。条件ごとに、５つのブラケットのセットを刻み付きステンレス鋼リングの凸状周辺部に結合させた。セットの各ブラケットは、アーチワイヤスロットがリングの中心軸に平行であり、近心−遠心方向に中心を置くように、またアーチワイヤスロットのトルクがドローチェーン（draw chain）に面するように向けられた。結合は、約１０ミリグラムの歯科矯正用接着剤を各ブラケットの基部に適用し、次いで各ブラケットを刻み付きリング表面上に完全に設置することによって行われた。歯科矯正用接着剤は、ミネソタ州セントポール（St. Paul）の３Ｍ社（3M Company）から商業表記「ＴＲＡＮＳＢＯＮＤ  ＸＴ」として市販される光硬化性接着剤であった。過剰な接着剤は、スカラー（scalar）又は手で使う類似の器具を使用して、ブラケット基部の縁部から除去された。最後に、１ブラケット５秒間にわたって硬化光を使用して近距離（０．５センチメートル未満）のところでブラケットを通して照射することによって、接着剤を硬化させた。硬化光は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から商業表記「ＯＲＴＨＯＬＵＸ  ＬＥＤ」として市販される光硬化ユニットであった。照射後、セットのブラケットを、室温で２４時間にわたって静置させた。
【００３９】
標準パーマクロム（Standard Permachrome）アーチワイヤ（０．５４６ｍｍ×０．７１１ｍｍ）がアーチワイヤスロット内に平らに設置されるまでブラケットを引き上げることによって、取り付けられたセットのブラケットそれぞれにトルク試験を実施した。次いで、リングホルダねじを締め付け、次いで、ライザーねじを締め付けた。５．１センチメートル／分（２．０インチ／分）のクロスヘッド速度を使用して、ブラケットの破損が起こるまでブラケットにトルクを加えた。次いで、試験を停止し、曲線を分析して、最大トルク又はトルク強度を決定した。各ブラケットを試験した後、アーチワイヤを取り換えた。この手順を、取り付けられたセットのブラケットごとに繰り返し、全体的なトルク強度値をこれらの反復測定の平均として報告した。
【００４０】
上述のように、比較実施例Ｄ〜Ｆのブラケットのトルク強度を、カリフォルニア州コーストメサ（Coast Mesa）のセラダイン社（Ceradyne, Inc.）によって実施された、ろう付け後処理試験結果（braze post-process test result）から得たが、これらのトルク強度は、信頼性のある比較値であると考えられている。表２は、実施例１及び比較実施例Ａ〜Ｆの物品について得られた平均トルク強度及び定性的コメントを列挙する。ろう付けされていないブラケットの基準値及び標準偏差を得るために５８回試験された比較実施例Ａのブラケットを除き、平均トルク強度は、５回の試験実施に基づいた。更に、実施例１の物品は、二重反復で試験された（すなわち、実施例１ａ及び１ｂ）。
【００４１】
【表２】
0005551440.tif 000003
【００４２】
表２に示される結果は、ろう付けプロセスがどのように実施例１及び比較実施例Ｂ〜Ｆの物品のトルク強度に影響を与えたかを示す。比較実施例Ａ及びＢの比較は、Ａｇ−Ｔｉろう付け合金が使用されたときに、ろう付けプロセスがブラケットのトルク強度を低下させたことを示す。対照的に、実施例１ａ及び１ｂのブラケットのトルク強度は、比較実施例Ａの物品のトルク強度よりも大きかった。したがって、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金層の使用は、実施例１ａ及び１ｂの物品の強度を増大させた。
【００４３】
更に、比較実施例Ｄ〜Ｆの物品に関して、ろう付け合金は、濡らされず、及び／又はトルク試験中ライナーとブラケットとをともに保持しなかった。具体的には、比較実施例Ｅ及びＦの物品におけるろう付け合金中の低濃度のチタン（すなわち、それぞれ０．６％及び１．２５％）は、ライナーとブラケットとの間に好適な結合強度をもたらすには十分ではなかった。対照的に、実施例１ａ及び１ｂの物品で使用されたろう付け合金中のチタンの濃度（すなわち、１．７５％）は、トルク試験中ライナーをブラケットに対して保持する強い結合をもたらした。したがって、上述のように、ろう付け合金中の少なくとも約１．５％のチタン濃度が、ライナーと細粒セラミックブラケットとの間に好適な結合をもたらすと考えられている。
【００４４】
実施例１ｂ並びに比較実施例Ｂ及びＣの歯科矯正物品は、また、それぞれ腐食条件にもさらされ、所与のろう付け合金の耐食性を測定するためにトルク強度について再試験された。腐食条件は、各ブラケットを７５℃で２４時間にわたってリンガー溶液にさらすものであった。表３は、腐食条件にさらされた後の実施例１ｂ並びに比較実施例Ｂ及びＣの物品についての、得られた平均トルク強度及び定性的コメントを記載する。平均トルク強度は、５回の試験実施に基づいた。
【００４５】
【表３】
0005551440.tif 000004
【００４６】
表３に示される結果は、実施例１ｂの物品によって示された耐食性を示す。腐食条件にさらされた後でさえ、実施例１ｂの物品は、そのろう付け後トルク強度を実質的に維持した。対照的に、腐食条件にさらされた後、比較実施例Ｂ及びＣの被試験物品のいくつかは、トルク試験中ばらばらになった。更に、比較実施例Ｃの物品のトルク強度は、腐食条件にさらされた後で低下した。
【００４７】
したがって、細粒セラミックブラケットと、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金によってブラケットのアーチワイヤスロット内に固定されたライナーとを含む、実施例１の物品は、ろう付け前のブラケットと少なくとも同じ強さのトルク強度及び耐食性結合を提供する。その結果、実施例１の物品は、口腔環境内での使用中に、ライナーをブラケットに対して保持することができる。
【００４８】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を記載してきたが、当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の変更を行えることを認識するであろう。
本発明はまた、以下の内容を包含する。
（１）
歯科矯正物品であって、
アーチワイヤスロットを有し、約５．０マイクロメートル以下の平均結晶粒径を有するセラミック材料を組成的に含むブラケットと、
銀と、銅と、ろう付け合金の全重量に基づいて少なくとも約１．５重量％のチタンとを含むろう付け合金によってアーチワイヤスロット内に固定された金属ライナーと、を含む、歯科矯正物品。
（２）
前記セラミック材料の前記平均結晶粒径は、約１．０マイクロメートル以下である、項目１に記載の歯科矯正物品。
（３）
前記チタンは、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約１．５重量％〜約２．５重量％を構成する、項目１に記載の歯科矯正物品。
（４）
前記チタンは、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約１．５重量％〜約２．０重量％を構成する、項目３に記載の歯科矯正物品。
（５）
前記銀は、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約６０．０重量％〜約７０．０重量％を構成する、項目１に記載の歯科矯正物品。
（６）
前記銅は、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約３０．０重量％〜約４０．０重量％を構成する、項目１に記載の歯科矯正物品。
（７）
前記ろう付け合金は、スズを更に含む、項目１に記載の歯科矯正物品。
（８）
前記スズは、ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約０．１重量％〜約２．０重量％を構成する、項目７に記載の歯科矯正物品。
（９）
歯科矯正物品であって、
アーチワイヤスロットを画定する本体を有し、約５．０マイクロメートル以下の平均結晶粒径を有するセラミック材料を組成的に含むブラケットと、
アーチワイヤスロット内に配置され、咬合壁と、歯肉壁と、咬合壁と歯肉壁とを相互連結する舌壁とを有する金属ライナーと、
ブラケットの本体と、金属ライナーの咬合壁、歯肉壁、及び舌壁のうちの少なくとも１つとの間でアーチワイヤスロット内に配置されたＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金と、を含んでおり、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金は、該ろう付け合金の全重量に基づいて少なくとも約１．５重量％のチタン濃度を有する、歯科矯正物品。
（１０）
前記セラミック材料の平均結晶粒径は、約１．０マイクロメートル以下である、項目９に記載の歯科矯正物品。
（１１）
前記チタン濃度は、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の約１．５重量％〜約２．５重量％を構成する、項目９に記載の歯科矯正物品。
（１２）
前記チタン濃度は、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の全重量に基づいて、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金の約１．５重量％〜約２．０重量％を構成する、項目１１に記載の歯科矯正物品。
（１３）
前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｎろう付け合金を含む、項目９に記載の歯科矯正物品。
（１４）
前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう付け合金は、該ブラケットの本体と、該金属ライナーの咬合壁、歯肉壁、及び舌壁との間でアーチワイヤスロット内に配置される、項目９に記載の歯科矯正物品。
（１５）
歯科矯正物品を製造する方法であって、
アーチワイヤスロットを画定する本体を有し、約５．０マイクロメートル以下の平均結晶粒径を有するセラミック材料を組成的に含むブラケットを準備する工程と、
ろう付け合金層をアーチワイヤスロット内に設置する工程であって、該ろう付け合金層は、銀と、銅と、ろう付け合金の全重量に基づいて少なくとも約１．５重量％のチタンとを含むろう付け合金から形成される工程と、
該ろう付け合金層が金属ライナーとブラケットの本体の少なくとも１つの表面との間に配置されるように、金属ライナーをアーチワイヤスロット内に挿入する工程と、
ろう付け合金によって該金属ライナーを本体の少なくとも１つの表面にろう付けする工程と、を含む方法。
（１６）
前記セラミック材料の該平均結晶粒径は、約１．０マイクロメートル以下である、項目１５に記載の方法。
（１７）
前記チタンは、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約１．５重量％〜約２．５重量％を構成する、項目１５に記載の方法。
（１８）
前記チタンは、前記ろう付け合金の全重量に基づいて、該ろう付け合金の約１．５重量％〜約２．０重量％を構成する、項目１７に記載の方法。
（１９）
前記ろう付け合金は、スズを更に含む、項目１５に記載の方法。
（２０）
ろう付け合金によって前記金属ライナーを本体の前記少なくとも１つの表面にろう付けする工程は、前記ブラケットと、前記ろう付け合金層と、金属部品とを、約８００℃〜約８５０℃の範囲の温度に加熱することを含む、項目１５に記載の方法。
【図１】
0005551440.tif 000005
【図２Ａ】
0005551440.tif 000006
【図２Ｂ】
0005551440.tif 000007
【図３】
0005551440.tif 000008