(57)【要約】  本発明は、基部（４４、４８）と、窒化ケイ素を含み、基部（４４、４８）の少なくとも一部の上に配置された、コーティング（４６、５０）とを含む歯科矯正用物品（２２、２４）である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矯正用物品の基部と、
前記基部の少なくとも一部の上に配置された、窒化ケイ素を含むコーティングとを含む歯科矯正用物品。
【請求項２】
前記歯科矯正用物品が、歯科矯正用ブラケット及び歯科矯正用アーチワイヤから成る群から選択される、請求項１に記載の歯科矯正用物品。
【請求項３】
前記歯科矯正用物品がセラミックブラケットを含む、請求項１に記載の歯科矯正用物品。
【請求項４】
前記コーティングが、白色反射率標準バックグラウンド及び黒色反射率標準バックグラウンドから成る群から選択される反射率標準バックグラウンドで、基部に対して約４．０以下のΔＥ値を示す、請求項１に記載の歯科矯正用物品。
【請求項５】
前記コーティングの層厚さが約１０μｍ以下である、請求項１に記載の歯科矯正用物品。
【請求項６】
前記コーティングの層厚さが約５μｍ以下である、請求項５に記載の歯科矯正用物品。
【請求項７】
前記コーティングの層厚さが約１μｍ以下である、請求項６に記載の歯科矯正用物品。
【請求項８】
少なくとも１つのアーチワイヤスロットを有する歯科矯正用ブラケットであって、
ブラケット基部と、
少なくとも１つのアーチワイヤスロット内のブラケット基部の上に配置された、窒化ケイ素を含む第一コーティングと、
少なくとも１つのアーチワイヤスロットで前記歯科矯正用ブラケットと係合するように構成された歯科矯正用アーチワイヤとを備える歯科矯正用ブラケットを含む歯科矯正システム。
【請求項９】
前記ブラケット基部がセラミック材料を含む、請求項８に記載の歯科矯正システム。
【請求項１０】
前記コーティングが、白色反射率標準バックグラウンド及び黒色反射率標準バックグラウンドから成る群から選択される反射率標準バックグラウンドで、ブラケット基部に対して約４．０以下のΔＥ値を示す、請求項９に記載の歯科矯正矯正システム。
【請求項１１】
前記第一コーティングの層厚さが約５μｍ以下である、請求項８に記載の歯科矯正システム。
【請求項１２】
前記第一コーティングの層厚さが約１μｍ以下である、請求項１１に記載の歯科矯正システム。
【請求項１３】
前記歯科矯正用アーチワイヤが、ワイヤ基部と、前記ワイヤ基部の少なくとも一部の上に配置された、窒化ケイ素を含む第二コーティングとを含む、請求項８に記載の歯科矯正システム。
【請求項１４】
前記歯科矯正用アーチワイヤが少なくとも１つのアーチワイヤスロットで前記歯科矯正用ブラケットと係合する場合、前記第二コーティングが第一コーティングと接触する、請求項１３に記載の歯科矯正システム。
【請求項１５】
歯科矯正用物品の基部を提供することと、
前記基部の少なくとも一部に、窒化ケイ素を含むコーティングを堆積することとを含む、歯科矯正用物品の製造方法。
【請求項１６】
前記基部がセラミック材料を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
プラズマエッチング及び反応性イオンエッチングから成る群から選択される方法で基部を処理することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
コーティングの成膜が、化学的気相堆積法、プラズマ強化化学的気相堆積法、スパッタコーティング、電子ビーム反応性コーティング、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
コーティングの成膜が、低圧化学的気相堆積法系を用いてジクロロシランガス及びアンモニアガスを堆積することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記基部の少なくとも第二部分をマスキングすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
２００５年１２月１４日に出願された、「低耐性コーティングを備える歯科矯正用物品（Orthodontic Articles With Low-Resistance Coatings）」と題された、仮出願番号第６０／７４３，０３１号に対して優先権を主張する。同日に出願され、「酸化ジルコニウムコーティングされた歯科矯正用物品（Orthodontic Articles With Zirconium Oxide Coatings）」と題された同時係属中の特許出願＿＿＿＿（代理人整理番号  ６１１２２ＵＳ００６）もまた参照により組み入れられる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般に、不正咬合を矯正するための歯科矯正治療に用いる歯科用物品に関する。具体的には、本発明は、ブラケット及びアーチワイヤのような歯科矯正用物品に関し、それは低耐性コーティングを含む。
【背景技術】
【０００３】
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接する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。
【０００４】
歯科矯正治療システムの一つの種類としては、ブラケットとして知られる小さな物品のセットが挙げられ、それは患者の前歯、犬歯、及び小臼歯に固定される。各ブラケットは、アーチワイヤとして知られる弾性ワイヤを収容するためのスロットを有する。アーチワイヤは、ブラケット、従って関連する歯の望ましい位置への移動を導くための軌道として機能する。アーチワイヤの端部は、通常、患者の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置の通路に収容される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
歯科矯正用ブラケットは、金属材料（例えば、ステンレススチール）、プラスチック材料（例えば、ポリカーボネート）、及びセラミック材料のような、多様な材料で入手可能である。単結晶及び多結晶アルミナのようなセラミック材料は、透明又は半透明なブラケットを提供できるため特に人気がある。透明又は半透明は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。しかしながら、セラミック材料は、通常、アーチワイヤに対して摩耗作用を示し、使用中にブラケットの硬質セラミック材料が、アーチワイヤの比較的軟質な材料のノッチを摩損する。ノッチは、アーチワイヤに沿ったブラケットの動きを妨げる障壁として有効に機能する。結果として、摩耗により歯の移動の速度が遅くなる可能性があり、従って治療時間が長くなる可能性がある。このように、摩耗を低減し、低水準の摩擦抵抗を示し、良好な審美的質を保持する歯科矯正用物品の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基部と該基部の少なくとも一部の上に配置された、コーティングを備える歯科矯正用物品であって、該コーティングは窒化ケイ素を含む。本発明はまた、歯科矯正用物品の製造方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の歯科矯正用装置１２で歯科矯正治療を受けている歯１０の正面図である。歯１０は、上顎歯列弓１４と下顎歯列弓１６を含む。それに対応して、歯科矯正装置１２は上顎用歯科矯正ブレース１８と下顎用歯科矯正ブレース２０を含み、それらはそれぞれ上顎歯列弓１４と下顎歯列弓１６に固定され、歯科矯正治療を提供する。
【０００８】
上顎用歯科矯正ブレース１８は、複数のブラケット２２とアーチワイヤ２４を含む。各ブラケット２２は、上顎歯列弓１４の一本の歯に接着され、アーチワイヤ２４は上顎歯列弓１４の周囲に延在し、各ブラケット２２と係合する。同様に、下顎用歯科矯正ブレース２０は、複数のブラケット２６とアーチワイヤ２８を含み、各ブラケット２６は下顎歯列弓１６の一本の歯に接着され、アーチワイヤ２８は下顎歯列弓１６の周囲に延在し、各ブラケット２６と係合する。アーチワイヤ２４及び２８は、歯科矯正治療中、ブラケット２２及び２６の望ましい位置への移動を導く軌道として機能する。
【０００９】
以下で論じるように、１以上のブラケット２２及び２６並びにアーチワイヤ２４及び２８は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）コーティングを含み、歯科矯正治療の摺動機構を補助する。具体的には、コーティングは、ブラケット２２とアーチワイヤ２４間、及びブラケット２６とアーチワイヤ２８間の摩耗及び摩擦抵抗を低減させる。結果として、施術者が、歯科矯正治療中にアーチワイヤ２４を調整する際、施術者によって選択された誘導力の作用下で、ブラケット２２と関連する歯はアーチワイヤ２４の長手方向の長さに沿って移動する。コーティングによってもたらされる摩耗及び摩擦の低減が、アーチワイヤ２４に沿ってブラケット２２をより容易に移動させる。これは、歯科矯正治療を完了するのに必要とされる時間と労力を低減させる。
【００１０】
図２は、個々のブラケット２２の上面斜視図である。議論を容易にするために、図２〜４は上顎用歯科矯正ブレース１８（即ち、ブラケット２２とアーチワイヤ２４）の構成要素についてのみ言及する。しかしながら、かかる開示が下顎用歯科矯正ブレース２０（即ち、ブラケット２６とアーチワイヤ２８の構成要素にも等しく当てはまることを理解されたい。図２に示すように、ブラケット２２は、基部３０と固定ウイング３２及び３４を備える。基部３０は、歯面に接着するブラケット２２の一部である。固定ウイング３２及び３４は、アーチワイヤ２４（図示せず）を保持するために基部３０に一体的に結合した一組の翼様構造である。代替実施形態では、アーチワイヤ２４を保持するために、固定ウイング３２及び３４の組を、併合固定ウイング又は単一固定ウイングと置換してもよい。
【００１１】
固定ウイング３２の寸法は、スロット３６及び結紮用凹部３８ａ及び３８ｂを画定する。同様に、固定ウイング３４の寸法は、スロット４０及び結紮用凹部４２ａ及び４２ｂを画定する。スロット３６及び４０は、アーチワイヤ２４と係合するブラケット２２の一部であり、ブラケット２２とアーチワイヤ２４の間の摩擦を低減するためのコーティングを含む。結紮凹部３８ａ、３８ｂ、４２ａ及び４２ｂは、スロット３６及び４０内にアーチワイヤ２４を保持するための標準的エラストマー又はワイヤ結紮糸を収容するように構成される。
【００１２】
使用時、施術者はスロット３６及び４０内にアーチワイヤ２４の一部を設置し、上顎用歯科矯正ブレース１８内の各ブラケットと相互連結してよい。次いで、結紮糸をアーチワイヤ２４上並びに固定ウイング３２の後方の凹部３８ａ及び３８ｂと固定ウイング３４の後方の凹部４２ａ及び４２中に設置してよい。これによりアーチワイヤ２４がスロット３６及び４０内に固定される。歯科矯正治療中に、施術者がアーチワイヤ２４を調整する場合、スロット３６及び４０内のコーティングによってもたらされる摩耗及び摩擦の低減が、アーチワイヤ２４に沿ってブラケット２２をより容易に移動させる。これは、歯科矯正治療を完了するのに必要とされる時間と労力を低減する。
【００１３】
図３は、図２の３−３部分の正面断面図であり、ブラケット２２の断面の構成要素を示す。図示のように、ブラケット２２は基部４４とコーティング４６を含む。基部４４はブラケット２２の大部分であり、組成的に多様な材料を含んでよい。基部４４に好適な材料の例としては、金属材料（例えば、ステンレススチール）、プラスチック材料（例えば、ポリカーボネート）、及びセラミック材料（例えば、単結晶及び多結晶アルミナ）が挙げられる。基部４４に特に好適な材料の例としては、ケリー（Kelly）らによる米国特許第４，９５４，０８０号及びカストロ（Castro）らによる米国特許第６，６４８，６３８号に開示されたもののような、良好な光学特性を有するセラミック材料が挙げられる。基部４４は、歯科矯正用ブラケットを製造するための標準的な技術により形成することができる。或いは、基部４４は、コーティング４６を含むために後処理された、市販の歯科矯正用ブラケットであってもよい。好適な市販の歯科矯正用ブラケットの例としては、取引表記「トランシェンド（TRANSCEND）」及び「クラリティー（CLARITY）」シリーズのセラミックブラケットが挙げられ、これらはカリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）から入手可能である。ある実施形態では、取引表記「クラリティー（CLARITY）」シリーズのセラミックブラケットのように、基部４４はスロット３６（及び図２に示すスロット４０）内に固定された分離ライナ（図示せず）を含んでよい。分離ライナに好適な材料としては、基部４４用に上記で論じたものが挙げられる。
【００１４】
コーティング４６は、スロット３６内の基部４４を実質的に被覆する層であり、それによりスロット３６内の摩擦係数を低下させる。コーティング４６の第二部分（図示せず）はまた、同様の方式でスロット４０内の基部４４を実質的に被覆する。コーティング４６は、好ましくは各スロット３６及び４０の少なくとも二面にわたって延在し、より好ましくは各スロット３６及び４０の三面全てにわたって延在する。スロット３６及び４０内にコーティング４６を配置することにより、ブラケット２２とアーチワイヤ２４間の係合位置における摩耗及び摩擦抵抗が低減する。これにより、ブラケット２２は、調整中アーチワイヤ２４をより容易に移動させることができる。代替実施形態では、コーティング４６はまた、必要に応じて、ブラケット２２の他の位置の基部４４を被覆してもよい。例えば、コーティング４６は、底部３０の底面を除いて、基部４４の外表面の実質的に全体にわたって堆積してもよく、これは底部３０を歯に接着させるためである。
【００１５】
コーティング４６は、組成的に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）を含み、これは肉眼で実質的に澄んでいる（即ち、実質的に透明及び無色）低耐性コーティングを提供する。基部４４に対するコーティング４６の好適な色測定値としては、白色及び黒色反射率標準バックグラウンドに対するΔＥ値が約４．０以下、特に好適にはΔＥ値が約３．０以下、さらにより好適にはΔＥ値が約２．０以下であることが挙げられる。以下で論じるように、ΔＥ値は、国際照明委員会（Commission Internationale de l’Eclairage）（ＣＩＥ）のＬ＊ａ＊ｂ表色系に基づく。典型的な観察者の視野からは、ΔＥ値約３が視覚的に色を識別できるおおよその限界点である。さらに、Ｙ．Ｋ．リー（Lee）らによる、「硬化、研磨及び熱サイクル（Thermocycling）後の樹脂複合物の色及び透過性（Color and Translucency of Resin Composites after Curing, Polishing, and Thermocycling）」、保存修復学（Operative Dentistry）、２００５年、３０巻４号４３６〜４４２頁、及びＮ．ジョン（John）による、「分光光度計とΔＥ、あなたの色用定規（Spectrophotometers and Delta-E: Your color ruler）」、新聞と技術（Newspapers & Technology）、www.newsandtech.com）、コンリー・マガジンズ社（Conley Magazines, LLC）、２００６年６月、で論じられるように、約４のΔＥ値はわずかな色の変化にすぎないと考えられる。
【００１６】
実質的に澄んでいることに加えて、コーティング４６はまた、基部４４の材料とアーチワイヤ２４の材料が直接接触することを防ぐ。これは、基部４４の材料がアーチワイヤ２４の材料のノッチを摩損することを防ぐのに効果的であり、それにより摩耗作用を低減する。コーティング４６とは対照的に、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）から形成されるコーティングは、下に横たわる基部の審美的な質を損なう金属的な色合いを示す。しかしながら、コーティング４６は組成的に窒化ケイ素を含むため、コーティング４６は、摺動機構をも改善しながら基部４４の審美的魅力を保持する。これは、基部４４が組成的に良好な光学特性を示すセラミック材料を含む場合に、特に有益である。
【００１７】
さらに、窒化ケイ素は薄膜として堆積してもよく、その上さらに摩擦を減じ、低摩擦表面を実現する。コーティング４６の好適な層厚さの例としては、約１０μｍ以下、特に好適には約５μｍ以下、さらにより好適には約１μｍ以下が挙げられる。コーティング４６の薄層は、コーティング４６の厚さを考慮することなく基部４４を形成できるため、有益である。これは、コーティング４６の厚さの原因となる修正なしに、基部４４に市販のブラケットを使用することを可能にする。
【００１８】
成膜に先立ち、基部４４は、基部４４とコーティング４６の間の接着を良好にするために、プラズマエッチング及び反応性イオンエッチングのような表面処理を受けてよい。次いで、コーティング４６は多様な方法で基部４４に堆積される。好適な堆積技術としては、化学的気相堆積法、プラズマ化学的気相堆積法、スパッタコーティング、電子ビーム反応性コーティング、及びこれらの組み合わせが挙げられる。金属及びセラミックマスク特性を用いて、スロット３６及び４０への堆積を制限してもよい。
【００１９】
コーティング４６の形成に特に好適な堆積技術としては、低圧化学的気相堆積法（ＬＰＣＶＤ）、反応性スパッタコーティング、低温プラズマ強化化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）、低温真空プラズマ的気相堆積法（ＬＴＶＰＤ）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適なＬＰＣＶＤ系としては、サームコ（Thermco）ＬＰＣＶＤ系が挙げられ、そこでは窒化ケイ素コーティングが、理論量のジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガスから堆積され得る。好適なＬＴＶＰＤ系としては、マサチューセッツ州バーリントン（Burlington）のサーメット社（Surmet Company）から市販されている、取引表記「トランシマックス（TRANSIMAX）」成膜系が挙げられる。堆積後、コーティング４６に研磨のような後成膜処理を施し、ブラケット２２の審美的質を向上させてもよい。
【００２０】
図４は、アーチワイヤ２４の長手方向の長さに対して垂直な平面から見た、アーチワイヤ２４の断面図であって、本発明の代替実施形態を描くものである。図示のように、アーチワイヤ２４は基部４８とコーティング５０を含む。基部４８は、標準的なアーチワイヤ基材であり、組成的に、ステンレススチール、β−チタン、及びニチノール（即ち、ニッケル−チタン形状記憶合金）のような金属材料を含んでよい。アーチワイヤ２４は、図４では円形の断面形状を有するように示されているが、アーチワイヤ２４は、或いは、他の幾何学的断面（例えば、正方形又は方形断面）を示してもよい。コーティング５０は、基部４８の実質的に表面全体に堆積された窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）コーティングである。コーティング５０の好適な材料と層厚さの例は、コーティング４６（図３に示す）用に上記で論じたものと同様である。材料はまた、上記と同様の方法で堆積され、基部４８を実質的に取り囲む薄層を提供することができる。
【００２１】
この実施形態では、アーチワイヤ２４は、ブラケット２２とアーチワイヤ２４間の摩耗及び摩擦抵抗を低減するため、コーティング５０を含む。結果として、ブラケット２２は標準的な歯科矯正用ブラケットであってよい。コーティング５０の薄層は、アーチワイヤ２４を保持するためのスロットの改良を必要とせず、標準的な歯科矯正用ブラケットとともにアーチワイヤ２４を使用することを可能にする。施術者が歯科矯正治療中にアーチワイヤ２４を調整する際、コーティング５０によりもたらされた摩耗及び摩擦抵抗の低減により、ブラケット２２はアーチワイヤ２４に沿ってより容易に移動することができる。これは、図２及び３でブラケット２２について論じたのと同様の方法で、歯科矯正治療を完了するのに必要とされる時間及び労力を低減させる。
【００２２】
別の代替実施形態では、ブラケット２２は上述のようにコーティング４６を含んでよく、アーチワイヤ２４はコーティング５０を含んでよい。これは、アーチワイヤ２４がブラケット２２に係合する際、コーティング５０と接触するコーティング４６を有することにより、ブラケット２２とアーチワイヤ２４間の摩耗及び摩擦抵抗をさらに低減する。従って、本発明の歯科矯正装置１２は、窒化ケイ素コーティングを含むブラケット（例えば、ブラケット２２及び２６）及びアーチワイヤ（例えば、アーチワイヤ２４及び２８）のような、多様な歯科矯正用物品を含んでよい。このため、施術者による調整中、ブラケットはアーチワイヤに沿ってより容易に移動することができ、それにより歯科矯正治療に必要とされる時間及び労力を低減する。
【実施例】
【００２３】
本発明について以下の実施例でより具体的に説明するが、本発明の範囲内での多数の修正および変形が当業者には明らかとなるため、以下の実施例は例示のみを目的としたものである。別に言及されない限り、次の実施例で報告される全ての部、百分率、及び比は、重量基準であり、実施例で使用される全ての試薬は、下記の化学薬品供給元から得られた又は入手できる、あるいは従来の技術により合成される可能性がある。
【００２４】
（実施例１）
分子式Ｓｉ３Ｎ４の窒化ケイ素コーティングを有する、実施例１の歯科矯正用ブラケットを、以下の手順に従って各々調整した。窒化ケイ素コーティングは、加熱線に入れられた直径１４ｃｍ（５．５インチ）×長さ２．１ｍ（７フィート）のシリカチューブを備えるサームコＬＰＣＶＤ炉を用いて堆積した。機械的真空ポンプが炉の第一端部に接続され、第二端部はガス圧入プロセスのための引き込み口を有する密閉された金属扉を含んでいた。セラミックブラケット試料を、カストロらによる米国特許第６，６４８，６３８号に従って調製した。次いで、セラミックブラケット試料をシリカボート上に置き、シリカチューブのプロセスゾーン内に配置した。次いで、炉を密閉し、真空ポンプで排気し、８１０℃の加工温度に加熱した。
【００２５】
次いで、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを、それぞれ４０立方センチメートル（ｓｃｃｍ）及び１００ｓｃｃｍの流量で炉に導入した。ジクロロシラン及びアンモニアガスは、ミズーリ州セントルイス（Saint Louis）のシグマ・アルドリッチ・ケミカル社（Sigma-Aldrich Chemical Company）から市販されているものであった。加工圧力は約４６．７ｐａ（３５０ミリトール）であった。ジクロロシランに比べて多い流用のアンモニアガスを用いて、得られた窒化ケイ素コーティングの正確な化学量論比が得られた。プロセスゾーン内の高温及び低圧により、ジクロロシラン及びアンモニアガスが解離し、セラミックブラケット試料の露出面に堆積されたＳｉ及びＮが得られ、厚さ０．５μｍの窒化ケイ素コーティングを形成した。コーティングはワイヤスロットの露出面全体を実質的に被覆し、セラミックブラケット試料に良好に接着した。各々調製したセラミックブラケット試料のコーティングは無色透明であった。このように、窒化ケイ素コーティングは、下に横たわるセラミックブラケット試料の審美的な質を保持していた。
【００２６】
実施例２及び比較例Ａ
実施例２及び比較例Ａの歯科矯正用ブラケットを、カリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）から、部品番号６００１−７０６のフックを備える、取引表記「トランシェンド（TRANSCEND）」セラミック上顎犬歯用ブラケットとして市販されている歯科矯正用ブラケットを用いて、以下の手順に従って各々調製した。比較例Ａのセラミックブラケット試料は、非コーティングブラケットであって、窒化ケイ素でコーティングせずワイヤスロットは露出していた。
【００２７】
実施例２のセラミックブラケット試料を、以下の手順に従って調製した。カリフォルニア州サンタバーバラ（Santa Barbara）のスパッタード・フィルム社（Sputtered Films, Inc.）から市販されている、ターボポンプ式真空系、取引表記「リサーチＳ−ガン（Research S-Gun）」を用いて、窒化ケイ素コーティング（分子式Ｓｉ３Ｎ４を有する）を堆積した。セラミックブラケット試料を、試料保持器として機能する金属プラネット（均一にコーティングするために旋回及び回転する）上に置き、アーチワイヤスロットのみが成膜に対して露出しているように、セラミックブラケット試料をマスクした。
【００２８】
ベース圧力にポンピングした後、アルゴン及び窒素ガスを、それぞれ２５ｓｃｃｍ及び１０ｓｃｃｍの流量でチャンバに導入した。ターボポンプに取り付けられた一連の羽根を部分的に閉じて、ポンピング速度を制限し、堆積加工中チャンバの圧力を０．５３Ｐａ（４ミリトール）に上げた。円形のケイ素ターゲット電極は、ケイ素原子を提供するために、周波数１３．５６ＭＨｚ、５００ワットで動くＲＦであった。遊星系もまた、１３．５６ＭＨｚの力で名目上２０〜５０ワットでバイアスされていた。次いで、十分な堆積時間、窒化ケイ素をセラミックブラケット試料に堆積され、厚さ０．４９μｍの窒化ケイ素コーティングを形成した。
【００２９】
実施例２及び比較例Ａのセラミックブラケット試料について、以下の手順に従って各々定量的に色を測定した。色測定を行い、白色及び黒色反射率標準バックグラウンド上に見えるセラミックブラケット試料の色を記録した。バックグラウンドは、ニューハンプシャー州ノースサットン（North Sutton）のラブスフィア社（Labsphere, Inc.）から市販されている、取引表記「ＳＲＳ−９９−０１０」白色反射率標準バックグラウンド及び「ＳＲＳ−０２−０１０」黒色反射率標準バックグラウンドであった。
【００３０】
色測定は、ミシガン州グランビル（Grandville）のＸ−ライト社（X-Rite, Inc.）から市販されている、カラーマスター（ColorMaster）ソフトウェアを用いた、球体分光光度計と一体化した取引表記「Ｘ−ライトＳＰ６４」を用いて行った。セラミックブラケット試料を、直径４ｍｍの試験装置内の反射率標準バックグラウンド（白又は黒）上に設置した。この手順で、ブラケット並びに反射率標準バックグラウンドのごく一部の外観を測定した。観察角１０°の光源Ｄ６５（６５０４ケルビン光）を用いた（この設定は通常Ｄ６５／１０°と表す）。正反射排除（ＳＰＥＸ）のためにデータを記録し、グロス効果を最小化した。
【００３１】
色測定系は、国際照明委員会（Commission Internationale de l’Eclairage）（ＣＩＥ）Ｌ＊ａ＊ｂ表色系を利用した。各セラミックブラケットについて、Ｌ明度（Ｌ＊）、赤／緑（ａ＊）、及び黄／青（ｂ＊）を測定した。試料間の全体的な差をΔＥで表した。
【００３２】
【数１】
2009519762.tif 000003
【００３３】
ΔＬ＊、Δａ＊、及びΔｂ＊は、実施例２のセラミックブラケット試料のＬ＊、ａ＊、ｂ＊測定値の差及び標準試料の対応する測定値の差である。ここで、標準試料は、比較例Ａのセラミックブラケット試料であり、標準試料に用いた測定値は、３つの別個の比較例Ａのセラミックブラケット試料の平均測定値であった。表１は、「白色」反射率標準バックグラウンドを使用した、実施例２及び比較例Ａのセラミックブラケット試料のＬ＊、ａ＊、ｂ＊測定値とΔＥ値を示す。
【００３４】
【表１】
2009519762.tif 000004
【００３５】
表２は、「黒色」反射率標準バックグラウンドを使用した、実施例２及び比較例Ａのセラミックブラケット試料のＬ＊、ａ＊、ｂ＊指数とΔＥ値を示す。
【００３６】
【表２】
2009519762.tif 000005
【００３７】
表１及び２に示した結果は、実施例２のセラミックブラケット試料の審美的質が良好であることを示す。表１に示した結果（即ち、白色バックグラウンド）に関して、実施例２のセラミックブラケット試料は標準（即ち、比較例Ａ）に比べてわずかに強い黄色（＋ｂ＊）を示した。しかしながら、明度（Ｌ＊）又は赤／緑の結果（ａ＊）にはわずかな違いしかなかった。全体的に、白色バックグラウンド上の実施例２と比較例Ａのセラミックブラケット試料間の色の差は小さかった。上述のように、典型的な観察者の視野では、ΔＥ値約３が視覚的に識別できる限界点である。相対的に、実施例２のセラミックブラケット試料はこの限界未満のΔＥ値を示す。
【００３８】
さらに、セラミックブラケット試料は、通常歯科矯正治療中に存在するアーチワイヤを用いることなく見られた。アーチワイヤは、通常、コーティングされたワイヤスロット内に置かれ、コーティングのかなりの部分を被覆するであろう。ワイヤスロットの外側で、実施例２のセラミックブラケット試料は、比較例Ａの非コーティングセラミックブラケット試料と視覚的に同一であった。従って、本発明の窒化ケイ素コーティングは、下に横たわるセラミックブラケットの視覚的審美的質を保持していた。
【００３９】
実施例３〜５及び比較例Ｂ
実施例３〜５及び比較例Ｂの歯科矯正用ブラケットを各々調製及び測定し、対応するアーチワイヤに通常の（即ち結紮による）力が適用された際の、静及び動摩擦係数を決定した。比較例Ｂの歯科矯正用ブラケットは、カストロらによる米国特許第６，６４８，６３８号に従って調製した非コーティングブラケットであって、窒化ケイ素でコーティングせずワイヤスロットは露出していた。比較例Ｂの１０個のブラケット試料について、静及び動摩擦係数を試験した。
【００４０】
実施例３〜５の歯科矯正用ブラケットを、実施例２の歯科矯正用ブラケット用に上述した手順に従って各々調製し、そこで実施例３〜５の歯科矯正用ブラケットは、それぞれ厚さ０．２９μｍ、０．４９μｍ及び１．０７μｍの窒化ケイ素コーティング（分子式Ｓｉ３Ｎ４を有する。）を含んでいた。実施例３〜５の各５個のブラケット試料について、静及び動摩擦係数を試験した。
【００４１】
次いで、ステンレススチールアーチワイヤを各ブラケット試料と連結し、そこで各アーチワイヤは、４６０μｍ×６４０μｍ（０．０１８インチ×０．０２５インチ）の寸法の、部品番号２５３−８２５（カリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）から入手可能）弾性方形ワイヤのストレートスパンであった。次いで、各ブラケット試料を、規定の効果が否定されるように、下塗剤と接着剤を用いてスチールスタブに接着した。用いた下塗剤と接着剤は、それぞれ、取引表記「スコッチプライム（SCOTCHPRIME）」と「トランスボンドＸＴ（TRANSBOND XT）」であり、両方ともカリフォルニア州モンロビア（Monrovia）の３Ｍユニテック社（3M Unitek Corporation）から市販されている。次いで、スチールスタブを、ミネソタ州エデンプレーリー（Eden Prairie）のＭＴＳシステム社（MTS Systems Corporation）から入手可能な、ＭＴＳＱ−試験機械的試験機のカスタム摩擦試験装置に組み込んだ。
【００４２】
各アーチワイヤ−ブラケット対について、２本の直径３６０μｍ（０．０１４インチ）のステンレススチール結紮ワイヤを介して、ブラケットの近位及び遠位側上のアーチワイヤに、名目上の垂直力４００ｇ、６００ｇ、１００ｇ、３００ｇ、２００ｇ、及び５００ｇを適用した。全ての摩擦試験は乾燥状態（即ち、唾液の存在しない状態）で行った。垂直力は、ノースカロライナ州アペックス（Apex）のＡＴＩインダストリアル・オートメーション社（ATI Industrial Automation）から取引表記「ＡＴＩナノ１７ＤＡＱＦ／Ｔ変換器（ATI NANO 17 DAQ F／T Transducer）」として市販されている変換器で測定した。ブラケットを通してアーチワイヤを引っ張るのに用いる圧伸力は、１００ニュートン荷重計で測定した。
【００４３】
次いで、静摩擦及び動摩擦のために平均垂直力及び摩擦力を算出し、そこで摩擦力は圧伸力の半分と等しかった。実施例３〜５及び比較例Ｂの各歯科矯正用ブラケット−アーチワイヤ対について、適用された垂直力の関数として静摩擦力をプロットし、線形回帰線を引いた。次いで、各歯科矯正用ブラケット−アーチワイヤ対の静摩擦係数を、線形回帰線（即ち、静摩擦力／垂直力）の傾斜として算出した。線形回帰線に対して０．８０以上のＲ２相関係数を満たさない異常値の結果は、分析から除外した。同様の分析を用いて、動摩擦力／垂直力の傾斜として動摩擦係数も決定した。表３は、実施例３〜５及び比較例Ｂの歯科矯正用ブラケットの、平均静及び動摩擦係数と、対応する標準偏差を示す。
【００４４】
【表３】
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【００４５】
表３に示した結果は、本発明の歯科矯正用ブラケットの静及び動摩擦係数が低いことを示す。示したように、実施例５のブラケット試料は、微粒子セラミックブラケットである、コーティングされていない比較例Ｂのブラケットと比較して平均静摩擦係数が低い。さらに、実施例３〜５のブラケットのコーティングは、ブラケットとアーチワイヤ間の直接接触を防ぎ、それによりブラケットのセラミック材料がアーチワイヤのノッチを摩損することを防ぐ。従ってこれは摩耗作用を低減する。
【００４６】
本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形状および細部において変更をなし得ることが、当業者には理解されよう。例えば、上記コーティング（例えばコーティング４６及び５０）を、自己結紮歯科矯正用ブラケット及び歯科矯正用バッカルチューブを含む、他の歯科矯正用物品に適用してもよい。
【００４７】
図面は、本発明のいくつかの実施形態を表しているが、説明において述べるように、他の実施形態も企図される。いかなる場合も、本開示は本発明を限定するのではなく、代表して提示するものである。本発明の原理の範囲および趣旨に含まれる多数の他の修正形態および実施形態が、当業者によって考案されうることを理解されたい。図は尺度どおりに描かれていないことがある。同様の参照番号が、同様の部分を示すために複数の図を通じて使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の歯科矯正装置で歯科矯正治療を受けている代表的な患者の歯の正面図。
【図２】本発明の歯科矯正装置のブラケットの上面斜視図。
【図３】図２の３−３部分から見た断面図であり、ブラケットの断面の構成要素を示す。
【図４】本発明の歯科矯正装置のアーチワイヤの断面図であり、アーチワイヤの断面の構成要素を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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