(57)【要約】      （修正有）【課題】２つ又はそれ以上の結合パッド及び応力に応じて偏向する可撓性コネクタビームを使用する、歯科矯正スプリント及び関連する方法を提供し、接着剤によって感じる応力の量を効果的に低減する。【解決手段】コネクタビーム１２０はその全長に沿って均一でない断面を有し、その結果、最大応力をビームの末端部からビームの中心点の方へ移す。更に、ベース部１０２，１０４の外縁から離れた位置に沿って各ベース部１０２，１０４に取り付けられたコネクタビーム１２０。これらのスプリント構成は、結合部破損の可能性を減少させ、治療中に遭遇する応力、及び関連の歪みをビームの長さに沿ってより均一に広げることによって疲労性能を改善することができる。【選択図】図３
2018057903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する細長いコネクタビームであって、前記ベース部の外縁から離れた位置に沿って各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
【請求項２】
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
長手方向の中心点と、前記第１又は第２ベース部のどちらかから該中心点に近づくとき概して減少する断面寸法と、を有する、弾力性のある細長いコネクタビームであって、前記ベース部の外縁から離れた位置で各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
【請求項３】
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記第１及び第２ベース部を互いに弾性的に結合し、前記第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する細長いコネクタビームであって、該コネクタビームの長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して１０〜９０度の範囲の所定の角度で各ベース部から離れて外向きに延在するコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
【請求項４】
前記コネクタビームが、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して１０〜９０度の範囲の所定の角度で各ベース部から離れて外向きに延在する、請求項１又は２に記載のスプリント。
【請求項５】
前記コネクタビームの各末端部が、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して２０〜９０度の範囲の所定の角度で概して各ベース部から離れて外向きに延在する、請求項４に記載のスプリント。
【請求項６】
前記コネクタビームの各末端部が、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して３０〜９０度の範囲の所定の角度で概して各ベース部から離れて外向きに延在する、請求項５に記載のスプリント。
【請求項７】
前記断面寸法が、概ね咬合側−歯肉側方向に沿って位置合わせされる、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項８】
前記コネクタビームの少なくとも一部が、長手方向軸線と、該長手方向軸線に垂直の基準面に沿った略矩形断面と、を有する、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項９】
前記断面寸法が、前記矩形断面の長軸に沿って位置合わせされる、請求項８に記載のスプリント。
【請求項１０】
結合パッド及びコネクタビームが単一構造を有する、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項１１】
前記第１及び第２ベース部が、隣接する歯群に結合するための構成を有する、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項１２】
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１〜３の範囲である、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項１３】
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１．２５〜２．５の範囲である、請求項１２に記載のスプリント。
【請求項１４】
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１．５〜２の範囲である、請求項１３に記載のスプリント。
【請求項１５】
前記スプリントを補助的装具と連結するためのブラケットを更に含む、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項１６】
前記補助的装具が、アーチワイヤ、フォースモジュール、及びトランスパラタル装置から選択される、請求項１５に記載のスプリント。
【請求項１７】
前記コネクタビームが、実質的にその全長にわたり可撓性及び弾力性を有する、請求項１、２、又は３に記載のスプリント。
【請求項１８】
歯科矯正治療中の第１の歯と第２の歯との間の固定した空間関係を維持する方法であって、
第１ベース部を該第１の歯に連結する工程と、
第２ベース部を該第２の歯に連結する工程と、を含み、該歯の表面から離れて外向きに延在する末端部と、コネクタビームの中心点に向かって概して減少する断面寸法と、を有し、それにより応力が該ビームの長さに沿って非局在化される細長いコネクタビームによって、該第１及び第２ベース部を弾力的に相互接続する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提供される装置及び方法は、歯科矯正治療に使用される付属品に関する。特に、提供される装置及び方法は、歯科矯正治療に使用されるスプリントに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科矯正は、歯群に力を正確に加えることに関係する歯科の専門技術で、それによって歯群を正しい位置にガイドする。そのような治療は、咬合機能の改善、歯科衛生の維持、及び美顔を含む、多数の潜在的な利益を有する。固定器具療法は、ブラケットと呼ばれる小さな溝付き装具の歯群への結合を伴う歯科矯正治療の１つの一般的なタイプである。結合後、弾力性のあるアーチ状ワイヤ（即ち「アーチワイヤ」）は、ブラケットのスロットに配置され、治療を開始する。アーチワイヤは、装着されると最初に元の形から偏向されるが、このワイヤは穏やかな治療的力を長時間付与し、それによって歪んだ歯群を口内の適切な位置に徐々に動かす。
【０００３】
治療専門家は、時として特定の治療結果を得るために歯科矯正スプリントと呼ばれる装置を使用することがある。スプリントの使用、つまり「スプリンティング」は、２本又はそれ以上の歯を結合して、それらを互いに対し不動化することを伴う。これは、顎骨と係合された歯根表面積を効果的に大きくするため、歯群に加えられる力に対する抵抗力を増加することで、より強い固定をもたらす効果を有する。治療中に適切な固定を得ることは、アーチワイヤなどの歯科矯正装具の活性化の結果として生じる反力に耐え、所望しない歯の移動を避けるために一般に重要である。スプリンティングはまた、治療を一定の歯のセグメントに限定するときに有用であり得（例えば、犬歯対犬歯、即ち「３×３」治療、又は小臼歯対小臼歯、即ち「５×５」治療）、第１小臼歯と第２小臼歯との、又は第１大臼歯と第２大臼歯との結合に有用であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図１に示す歯科矯正ブラケットに取り付けられた従来のバンド状歯科矯正スプリントは、非常に薄型であり、高いレベルで患者の快適さを提供することができる。このタイプのスプリントはまた、重大な欠点を有する。第１に、これらのスプリントは、下側の歯の表面と同一平面方向に沿って高剛性である場合があり、スプリント上の応力を局在化する傾向がある。これらのスプリントはまた、咬合力からエネルギーを吸収する能力が制限され、したがって、これらのエネルギーを結合継ぎ目に直接伝達させる第２に、各歯の周囲に延在する歯周靭帯は、平均して、約０．１５〜０．２０ミリメートルの厚さである。結果として、歯群は自然に移動し、治療中、及び特に咀しゃく中に互いに対して大きく動くことがある。この歯の相対的運動は、接着剤とスプリントの両方に追加の応力をかけ、しばしば治療中にせん断−剥離タイプの結合部破損又はスプリント自体の破壊のどちらかに至る。これは、しばしば新しいスプリントの再製作及び結合を必要とし、治療専門家にとってかなり面倒なものである。
【０００５】
この問題は、２つ又はそれ以上の結合パッド及び相対的な歯の動きに応じて偏向する可撓性コネクタを備えるスプリントの使用によって若干緩和することができ、接着剤によって感じる応力の量を効果的に低減する。しかしながら、可撓性コネクタ単独の使用がこの問題に十分に答えるものではないことが判明した。例えば、応力は、コネクタの末端部近傍に引き続き集中する恐れがあり、そのような応力はスプリントの破壊又は接着破壊のどちらかを誘発する場合がある。最大応力は、コネクタの長さの増大又は断面積の減少によって低減できる一方、パッド間の機械的連結をスプリントの機能性を損なう点まで弱める効果を有し得る。そのような調整はまた、スプリントの全体形状に悪影響を及ぼすこともあり、患者の快適さの低下に通じる。
【０００６】
提供される歯科矯正スプリントは、角柱状でない２つ又はそれ以上のベース部間のコネクタビームを使用することによって、このジレンマを克服し得る。つまり、このコネクタビームは、その全長にわたって均一の断面を有さない。１つのベース部近傍の相対的に大きな断面からビーム中心点近傍の相対的に小さな断面まで、断面を徐々に減らすことによって、スプリント内の応力場をより均一に再分配することが可能である。スプリントに沿った応力の再分配は、結合部破損の可能性を減少させることができるだけでなく、応力（及び関連の歪み）がコネクタの長さに沿ってより均一に広がるので疲労性能の改善もする。堅牢性の驚くべき向上はまた、ベース部の外縁から離れた位置で互いのベース部に結合されているコネクタビームを有することによって達成され得る。
【０００７】
一態様において、歯科矯正スプリントが提供される。この歯科矯正スプリントは、第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯への取り付け用の結合表面、及び結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁を有するベース部と、第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する、弾力性のある細長いコネクタビームであって、ベース部の外縁から離れた位置に沿って各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含む。
【０００８】
別の態様では、歯科矯正スプリントは、第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面、及び結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁を有するベース部と、長手方向の中心点及び第１又は第２ベース部のどちらかから中心点に近づくとき概して減少する断面寸法を有する、弾力性のある細長いコネクタビームであって、ベース部の外縁から離れた位置で各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含み提供される。
【０００９】
更に別の態様では、歯科矯正スプリントは、第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面、及び結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁を有するベース部と、第１及び第２ベース部を互いに弾性的に結合し、第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する細長いコネクタビームであって、コネクタビームの長手方向軸線がベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して１０〜９０度の範囲の所定の角度で各ベース部から離れて外向きに延在するコネクタビームと、を含み提供される。
【００１０】
更に別の態様では、歯科矯正治療中の第１の歯と第２の歯との間の固定した空間関係を維持する方法が提供される。この方法は、第１ベース部を第１の歯に連結する工程と、第２ベース部を第２の歯に連結する工程と、を含み、歯の表面から離れて外向きに延在する末端部及びコネクタビームの中心点に向かって概して減少する断面寸法を有し、それにより応力がビームの長さに沿って非局在化される細長いコネクタビームによって、第１及び第２ベース部を弾力的に相互接続する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】舌側を見た、試験用固定具に結合された従来の舌側の歯科矯正スプリントの咬合側舌側の図である。
【図２】咬合側及び舌側を見た、一実施形態による舌側の歯科矯正スプリントの咬合側の斜視図である。
【図３】舌側を見た、図２に示すスプリントの舌側の図である。
【図４】咬合側及び舌側を見た、隣接する小臼歯に結合された別の実施形態によるスプリントの斜視図である。
【図５】咬合側を見た、隣接する小臼歯に結合された図４のスプリントの斜視図である。
【図６ａ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｂ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｃ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｄ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｅ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｆ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図６ｇ】有限要素解析の入力として提供されるスプリントの６つの三次元ソリッドモデルを示す。
【図７】１つの角度からのシミュレーションした応力分布を示す、更に別の実施形態によるスプリントの有限要素解析を示す。
【図８】別の角度からのシミュレーションした応力分布を示す、図７のスプリントの有限要素解析を示す。
【００１２】
定義
本明細書において使用する場合、
「近心側」は、患者の湾曲した歯列弓の中央に向かう方向を意味する。
【００１３】
「遠心側」は、患者の湾曲した歯列弓の中央から離れる方向を意味する。
【００１４】
「咬合側」とは、患者の歯の外側先端部に向かう方向を意味する。
【００１５】
「歯肉側」とは、患者の歯茎又は歯肉に向かう方向を意味する。
【００１６】
「顔面側」は、患者の唇又は頬に向かう方向を意味する。
【００１７】
「舌側」は、患者の舌に向かう方向を意味する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書で提供されるのは、歯科矯正治療で使用するためのスプリントである。好ましい実施形態では、スプリントは、歯列弓の中歯、側歯、犬歯、小臼歯、大臼歯の一部又は全ての歯群に結合され、歯群を適切なそれぞれの位置に移動するための好適なアーチワイヤと連携する装具のシステムの一部として固定をもたらす。スプリントは、２本又はそれ以上の歯を互いに連結し、歯群の顔面側面又は舌側面のどちらかに取り付けるための構成を有してよく、上方又は下方のアーチのどちらかでの使用のために適用することができる。本明細書に記載される実施形態が舌側のスプリントを目的とする一方、同様の機能及び効果が、顔側及び舌側の逆向きの方向に関して唇側のスプリントにも適用され得ることを理解されたい。
【００１９】
提供されるスプリントは、患者集団において基準となる歯の形状を反映する一般的な構成を有してよい。あるいは、スプリントは、特定の患者の歯の形状によって個別仕様で製造することができ、したがって、実質的に各患者で異なる構成を有し得る。幾つかのこれらの可能性を、下記で更に探究する。特定のスプリント構成及び機能を実例及び実施例として本明細書で示すものの、しかしながら、これらの実施形態を本発明の範囲を過度に限定するものとして解釈すべきではない。
【００２０】
１つの例示の実施形態による舌側のスプリントは、図２〜３に示され、数字１００によって広く指定される。スプリント１００は、近心側ベース部１０２及び遠心側ベース部１０４を有する。各ベース部１０２、１０４は、対応する歯に取り付けるための結合表面１０６、１０８を有する。図２に示すように、ベース部１０２、１０４及びそれぞれの結合表面１０６、１０８は、カスタマイズされて患者の第１及び第２小臼歯の舌側の輪郭に実質的に一致する。結合表面１０６、１０８は、好適な接着剤によって機械的な定着の提供を補助する表面構造を有することができる。表面構造は、例えば、機械的ロック、又は結合表面１０６、１０８と歯面との間に配置された好適な接着剤との化学結合をなすことによって、接着性を改善することができる。表面構造としては、穴、溝、粒子、くぼみ、アンダーカット、マイクロエッチング加工面、化学結合増強用の材料、又は任意の他の構造、材料、若しくはそれらの組み合わせが挙げられる。
【００２１】
ベース部１０２、１０４は、関連した歯の表面のかなりの部分にわたり延在して、より大きな表面積及びより強い全体結合にわたって接着性を提供することができる。本明細書に示さないが、ベース部１０２、１０４の１つ又は両方は、歯の周囲全体に延在して、バンド状の装具となることさえ可能である。ベース部１０２、１０４はまた、結合表面１０６、１０８の反対側で舌側の方向に対向するそれぞれの外表面１１０、１１２を有する。好ましくは、外表面１１０、１１２は、下側の歯の表面の輪郭と実質的に一致し、改善された患者の快適さのためにスプリント１００を薄型の全体形状とする。
【００２２】
各ベース部１０２、１０４はまた、表面１０６、１０８に対して概ね垂直の方向から見たとき、結合表面１０６、１０８の周辺部に沿って延在するそれぞれの外縁１１４、１１６（図３に示す）を有する。図３の実施形態に示すように、各外縁１１４、１１６は、それぞれの表面１０６、１０８を完全に取り囲む。
【００２３】
細長いコネクタビーム１２０は、近心側及び遠心側ベース部１０２、１０４を互いに接続する。コネクタビーム１２０は、近心側末端部１２２及び遠心側末端部１２４並びに長手方向の中心点１２６を有する。好ましい実施形態では、コネクタビーム１２０は、歯科矯正治療中に遭遇する通常の力に反応してスプリント１００を弾性限度内で目に見えるほど偏向させる、即ち「屈曲」させる可撓性材料から製造される。必要に応じて、コネクタビーム１２０はまた、弛緩したときにビーム１２０がほぼ元の形状に戻るように、ほぼ全長に沿って弾力的である。コネクタビーム１２０は、歯科矯正治療中に、ベース部１０２、１０４又はコネクタビーム１２０のどちらかで大きな度合の永続的な変形を誘発せずに、近心側及び遠心側ベース部１０２、１０４を互いに対して移動させる「緩衝部材」の機能を果たす。このことは、咀嚼圧及び治療手順の結果、歯群間で自然に発生する小さな度合の相対的運動を許容しながら、固定の改善をもたらすために２本（又はそれ以上）の歯を共に結合できるようにするので治療専門家にとって有益になり得る。
【００２４】
近心側及び遠心側末端部１２２、１２４は、外縁１１４、１１６から離れた（つまり離れる方向の）位置に沿ってベース部１０２、１０４のそれぞれの外表面１１０、１１２に結合される。コネクタビーム１２０と各ベース部１０２、１０４との間の継ぎ目を外縁１１４、１１６から離れた位置に離間することによって、歯とスプリント１００との間の結合が最もせん断−剥離破損に弱い結合境界面の縁部から、接着剤の応力を遠ざけることができる。実施例の項に後で示すように、この態様はスプリント１００のせん断−剥離破損の可能性を大幅に低減することが判明した。
【００２５】
図２〜３に更に示すように、コネクタビーム１２０はコネクタビーム１２０の長手方向軸線に垂直の基準面に沿って画定される略矩形断面を有する。好ましい実施形態では、矩形断面の長軸は、概ね咬合側−歯肉側方向に沿って位置合わせされる。必要に応じて、矩形コネクタビーム１２０は、スプリント１００が結合される歯の傾きを考慮して結合表面１０６、１０８の下部とほぼ平行に横たわるように傾けられる。そのような位置合わせは、顔面側−舌側の高さを低くすることができ、したがって、スプリント１００の全体形状を小型化し、患者の快適さを増進する。
【００２６】
図１に示すバンド状スプリント構成とは異なり、スプリント１００は、コネクタビーム１２０の長手方向軸線に沿って寸法及び形状が異なる断面を有する。今回の場合、コネクタビーム１２０は、２つの直交する軸線に沿って異なる断面寸法を有する。図２では、例えば、コネクタビーム１２０の顔面側−舌側の厚さは、最も近い近心側又は遠心側末端部１２２、１２４に近づくにつれて概して増大し、第１又は第２ベース部１０２、１０４のどちらかから中心点１２６に近づくとき概して減少する。つまり、断面寸法は、第１又は第２ベース部１０２、１０４の近い方に近づくにつれて概して増大する。このことは、図３にも示され、そこでスプリントは末端部１２２、１２４に向かうその最大の歯肉側−咬合側寸法「Ａ」、及び中心点１２６に向かうその最小の歯肉側−咬合側寸法「Ｂ」を有する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、コネクタビーム１２０の最も広い点での断面寸法と最も狭い点での断面寸法との間の比率は、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、又は少なくとも１．７５である。いくつかの実施形態では、コネクタビーム１２０の最も広い点での断面寸法と最も狭い点での断面寸法との間の比率は、３以下、２．５以下、２以下、又は１．７５以下である。いくつかの実施形態では、最も狭い点での断面寸法自体は、少なくとも０．１８ミリメートル、少なくとも０．４ミリメートル、又は少なくとも０．５ミリメートルである。いくつかの実施形態では、最も狭い点での断面寸法は、１．４ミリメートル以下、１．１ミリメートル以下、又は０．８ミリメートル以下である。
【００２８】
咬合側−歯肉側方向と比べてより狭い範囲で変化させることは、コネクタビーム１２０の顔面側−舌側寸法に有利であり得る。いくつかの実施形態では、例えば、コネクタビーム１２０の顔面側−舌側の厚さは、咬合側−歯肉側の厚さがその長さに実質的に沿って変化する一方で、その全長で実質的に均一であり得る。厚さにおけるより高い均一性は、スプリント１００がより薄型の全体形状、つまり、スプリント１００が患者の頬に当たる度合を低くすることによって患者の快適さを有利に向上させることができる形体を有することを可能にする。
【００２９】
図２〜３に更に示すように、歯科矯正ブラケット１２８は、スプリント１００の近心側ベース部１０２に結合され、アーチワイヤ、フォースモジュール（パワーチェーン又は弾性体など）、トランスパラタル装置、又は他の補助的な歯科矯正装具との係合のオプションを提供する。必要に応じて、ブラケット１２８及びスプリント１００は、単一構造を有し、単一コンポーネントとして製造される。ブラケット１２８は、治療経過中にアーチワイヤを適応させるためのスロットを有する。２本又はそれ以上の歯を一緒にしっかり固定することによって、アーチワイヤをブラケット１２８のスロットで作動する際、スプリント１００は固定の改善をもたらすことができる。所望により、スプリント１００への１つ以上の追加の結合ベース部を合体させ、これによって、３本以上の歯の集合的固定を活用することによって、固定を更に改善することができる。
【００３０】
コネクタビーム１２０の形状は、重要かつ予期しない利点をスプリント１００に付与することができる。第１に、末端部１２２、１２４の近くで拡大し、中心点１２６の近くで減少する断面寸法を有することによって、スプリント１００上の主応力は非局在化されるか、又は歯が互いに対して動くときにコネクタビーム１２０の長さに沿ってより均一に分散される。このことは、接着剤／装具及び接着剤／歯境界面が、スプリント１００の剥離が発生することがある弱い境界層を呈する末端部１２２、１２４で、主応力を低下させる効果を有する。第２に、コネクタビーム１２０の延在部上の応力の分布は、優れた疲労耐性をもたらし得る。結果として、スプリント１００は、当該技術分野において開示される先行のスプリント構成よりも劇的に改善された堅牢性を示し得る。
【００３１】
任意に、また示されるように、コネクタビーム１２０の末端部１２２、１２４は、下部の外表面１１０、１１２に接する平面１１１、１１３にほぼ垂直の方向に沿ってベース部１０２、１０４から外向きに延在する（図３では、例えば、コネクタビーム１２０の瞬間長手方向軸線１２３、１２５が各外表面１１０、１１２と交差する接平面１１１、１１３を画定する）。図２を参照すると、末端部１２２、１２４（長手方向軸線１２３、１２５によって示される）は、接平面１１１、１１３に対してそれぞれ角度θ１及びθ２で外向きに延在し、そこでθ１は、ほぼ９０度であり、θ２は、９０度よりやや小さい。
【００３２】
有利なことに、この構成は、各末端部１２２、１２４がベース部１０２、１０４と結合したコネクタビーム１２０の断面に沿って主応力を均一に分布させ、コネクタビーム１２０をベース部１０２、１０４に接続する継ぎ目でのせん断−剥離破損の可能性を低減することができる。そのような構成体はまた、コネクタビーム１２０と下部ベース部１０２、１０４との間で顔側−舌側の分割を最低限にして、例えば、マイクロキャスティングによってスプリント１００の製造を容易にすることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、コネクタ部分の各末端部は、コネクタビーム１２０の長手方向軸線がそれぞれの外表面１１０、１１２と交差する接平面１１１、１１３に対して少なくとも１０度、少なくとも３０度、又は少なくとも７０度の所定の角度θで各ベース部１０２、１０４から離れて外向きに延在する。いくつかの実施形態では、コネクタ部分の各末端部は、上記接平面１１１、１１３に対して、８０度まで、８５度まで、又は９０度までの所定の角度θで各ベース部１０２、１０４から離れて外向きに延在する。コネクタビーム１２０は、１つのベース部１０２、１０４から離れて、他方へ向かって連続して進む経路に沿って延在する必要はない。例えば、コネクタビーム１２０は、最初にベース部１０２から、ベース部１０４から離れる方向に延在し、続いてベース部１０４に向かって曲げ戻すことができる。
【００３４】
図４〜５は、患者の下側の第１小臼歯１３０及び第２小臼歯１３２に結合する際の様子を示すスプリント１００’を図示する。コネクタビーム１２０’は、各歯１３０、１３２の表面から離れて外向きに延在する外端を有し、それぞれのベース部１０２’、１０４’と弾力的に相互連結する。任意に、また示されるように、スプリント１００’のベース部１０２’、１０４’は、歯１３０、１３２の舌側面全てを実質的に覆い、増大した取り付け用表面積及び改善された接合信頼性を提供する。歯１３０、１３２は本明細書に示すように隣接した歯であるが、そのような状況である必要はない。いくつかの実施形態では、例えば、スプリント１００’のコネクタビーム１２０’は、１本以上の中間の歯の舌側面全体に、それらに直接結合されることなく延在し得る。また、スプリント１００’は、治療専門家によって更に強い固定が所望される場合、連続的な方法で３本以上の歯に結合され得る。
【００３５】
有限要素解析
ベース部の外縁から（隣接とは対照的に）離れた位置でスプリントのそれぞれのベース部と接触するコネクタビームを有する結果をより良く理解するため、有限要素解析（ＦＥＡ）を使用して７個の異なるスプリント構成の三次元（３Ｄ）の応力プロファイルをシミュレーションし、図６（ａ）〜６（ｇ）に示した。ＦＥＡをＡＮＳＹＳブランドのシミュレーションソフトウェア（ｖ．１３、ＡＮＳＹＳ  Ｉｎｃ．（Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，ＰＡ）より入手可能）を使用してスプリントの３Ｄモデルで実行した。各スプリント構成は、仮想第１小臼歯及び第２小臼歯に、並びにいくつかの事例では第１大臼歯に、接着結合されたベース部を含んだ。このモデルでは、歯群は、各歯を周囲の骨に接続する歯周靭帯によって囲まれた。各ベース部を下部の歯に接続する接着パッドは、規定された０．１２７ミリメートルの厚さを有した。歯周靭帯（「ＰＤＬ」）の厚さは、小臼歯で０．１５ミリメートル、及び第１大臼歯で０．２０ミリメートルに規定された。スプリント自体の厚さは、０．５０８ミリメートルとして規定された。このスプリントは、概ね一定の断面形状を有する。
【００３６】
分析ではまた、シミュレーション内で示されるコンポーネント材料のヤング率及びポアソン比に関してある仮説を立てた。これらの値を下記表１に示す。
【００３７】
【表１】
2018057903.tif 000003
【００３８】
スプリントは、次に結果の応力プロファイルを観察するために２つの異なる荷重条件を受けた。１）第２小臼歯の咬合側面で１７８Ｎ（４０ポンド）の咬合力、及び２）第１小臼歯と第２小臼歯との間のスプリントの咬合側面で８９Ｎ（２０ポンド）の咬合力。接着剤及びＰＤＬでシミュレーションされた応力レベル、並びにシミュレーションされたスプリントにかかる主応力を、下記表２及び３の各スプリント構成に示す。
【００３９】
【表２】
2018057903.tif 000004
【００４０】
【表３】
2018057903.tif 000005
【００４１】
ＦＥＡは、コンセプトＡ〜Ｇ中の力及び応力のレベルの有意差を、特に表２に示すように第２小臼歯に対する咬合力に対して、示す。上記表２のコンセプトＡ、Ｂ、及びＣで得られた結果を参照すると、第２小臼歯への約１７８Ｎ（４０ポンド）の咬合力の適用は、接着剤上に約１１〜１１５Ｎの範囲の力を生成した。コンセプトＤ及びＥに関しては、０．５１×０．７６ｍｍ又は０．５１×０．７６ｍｍのコネクタビームのどちらかの包含によって、ＰＤＬに吸収される力の大部分と共に、接着剤上の力が４０Ｎ（９ポンド）未満まで減少した。ただし、コネクタビーム上の応力は、コンセプトＡ及びＢでの応力より高いままである。コンセプトＧは、他の可撓性スプリントのコンセプトと比較してスプリント上の減少した応力もまた示しながら、接着剤に対して１０．７Ｎの最低の力を伝達した。コンセプトＧはまた、最大約１６９Ｎの、より大きな力をＰＤＬに付与するようであった。
【００４２】
図７及び８は、シミュレーションされたスプリント２００（上記コンセプトＧのスプリントに類似）で得られたシミュレーションされた応力プロファイルを示す。示されるように、スプリント２００は、結合ベース部２０２、２０４を有し、コネクタビーム２２０を含むが、そこでの断面積は末端部へ向かって増大し、中心点に向かって減少する。このコンセプトでは、咬合側−歯肉側コンポーネント及び顔面側−舌側コンポーネントの断面積は、コネクタビーム２２０の長手方向軸線に沿って変化する図７及び８は、コネクタビームの末端部からコネクタビーム２２０の中心に向かう最大主応力の分布を示す。相対的に高い応力の領域は、より暗い網掛けで示される一方、相対的に低い応力の領域はより明るい網掛けで示される。このシミュレーションでは、ビーム２２０が、応力をその末端部で集中させるのではなく、ビームのかなりの長さにわたり広げることができる形状を有することを示した。必要に応じて、スプリント２００の構成は、破損が最も起こりやすい場所でスプリント２００を強化するために、最高値の応力を受ける場所が拡張した断面を有するように更に改善することができる。
【実施例】
【００４３】
提供される歯科矯正スプリントの対象及び利点を次の実施例によって更に説明する。
【００４４】
本明細書で使用するとき、
「ＳＩＬ」は、ＳＩＬブランドのシランプライマー（３Ｍ  ＥＳＰＥ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）によって提供される）を示し、
「Ｃｏｎｃｉｓｅ」は、ＣＯＮＣＩＳＥブランドの歯科矯正化学硬化接着剤（ＲＥＦ  １９６−００２  ＆  １９６−００３）（３Ｍ  Ｕｎｉｔｅｋ（Ｍｏｎｒｏｖｉａ，ＣＡ）によって提供される）を示し、
「Ｒｏｃａｔｅｃ  Ｐｌｕｓ」は、ＲＯＣＡＴＥＣブランドのＰｌｕｓメディアを使用するＲＯＣＡＴＥＣブランドのＪｒ．ブラストモジュール（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）によって両方とも提供される）を示す。
【００４５】
スプリント製造
スプリントは、米国特許第６，７７６，６１４号（Ｗｉｅｃｈｍａｎｎら）に記載される手順と同様の「ロストワックス」インベストメント鋳造手順を使用して製造された。即ち、手順は、例えば図２に示すように、スプリント構成の３Ｄモデルを得ることから始める。３Ｄモデルを次に、ラピッドプロトタイプ機械（３Ｄプリンター）にエクスポートし、スプリントの樹脂モデルを層ごとに構成した。プリント後、樹脂モデルをインベストメント鋳造手順におけるコアとして使用して、モデルをセメント内に埋め込み、次に溶かしてネガ型を得る。ネガ型を使用して金合金から最終スプリントを鋳造し、その後水中で成形型を急冷してスプリントを取り外す。
【００４６】
スプリント結合手順
各スプリントを凸状の刻み付表面を有し左右に位置付けられた２つのステンレス鋼の環に結合した。各環はスプリントのそれぞれのベース部を収容した。各ベース部の結合表面を製造者の指示に従ってＲｏｃａｔｅｃ  Ｐｌｕｓ（１１０マイクロメートルの直径の酸化アルミニウムでコーティングされたシリカ）によりサンドブラスト加工した。次にＳＩＬの薄層に対し、製造者の指示に従いサンドブラスト加工された面上を軽く磨いた。
【００４７】
次にスプリントを、製造者の指示に従いＣＯＮＣＩＳＥを用いて刻み付環に結合した。
【００４８】
破壊試験手順
１０００ニュートンのロードセルを装備したＱ−ＴＥＳＴブランドの５  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｓｔ  Ｍａｃｈｉｎｅ（ＭＴＳ（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）より）を用いて、各試験試料に対して剥離を行った。
【００４９】
試験するスプリントを刻み付環のペアに結合してから、環を２つの部分の固定具に取り付け、簡単な変位試験を行った。この試験では、固定具の第１部分は定位置に保持されるが、第２部分はＴｅｓｔ  Ｍａｃｈｉｎｅによって２．５４ミリメートル／秒（０．１インチ／秒）の固定されたクロスヘッド速度で上方に移動される。クロスヘッドの変位及び荷重を、スプリントの破損が発生するまで連続的に記録した。破損を、スプリントの剥離、破壊、又はかなり大きな変形のいずれかとして定義した。最大力、及び最大力での変位を試験実行中に記録した。
【００５０】
固定具内での環の向きによって、スプリントを顔面側−舌側方向又は咬合側−歯肉側方向のどちらかで試験することができる。スプリントの結合表面が変位の方向に対してほぼ平行になるように環を方向づけて顔面側−舌側破壊試験を行った。結合表面が変位の方向に対してほぼ垂直になるように環を９０度回転して咬合側−歯肉側試験を行った。顔面側−舌側構成で試験した際、スプリントが非対称であったため、スプリントの向きを裏返して両方の向きの結果を反映する平均測定値を提示した。
【００５１】
実施例１〜２及び比較ＣＥ−１。
上記破壊試験手順に従って様々なスプリントサンプルで顔面側−舌側破壊試験を実行した。この試験は、１本の歯が隣接の歯に関連して顔面側−舌側方向に沿って移動する破損モードを調査する。実施例１及び実施例２は、図６〜７に示すスプリント構成に基づき作成した。実施例１及び２は、前者はＳＯＬＩＤＳＣＡＰＥブランドの３Ｄプリンター（Ｓｔｒａｔａｓｙｓ（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）より）を使用し、後者はＰＥＲＦＡＣＴＯＲＹブランドの３Ｄプリンター（ＥｎｖｉｓｉｏｎＴＥＣ  ＧｍｂＨ（Ｇｌａｄｂｅｃｋ，ＧＥＲＭＡＮＹ）より）を使用した点が異なった。比較ＣＥ−１は、ＳＯＬＩＤＳＣＡＰＥブランドのプリンターを用いて作製された図１に示すバンドスプリント構成を使用した。これらの試験の結果を下記表４に示す。下記で更に注意するように、全てではなく一部のスプリントは試験中に環の１つから完全に剥離した。
【００５２】
【表４】
2018057903.tif 000006
【００５３】
実施例３〜４及び比較ＣＥ−２。
実施例３〜４及びＣＥ−２で咬合側−歯肉側破壊試験を実行した。これらの測定では、各スプリントを固定具内に配置して、１本の歯の隣接の歯に関連した咬合側−歯肉側の動きによって引き起こされる破損モードをシミュレートした。上記実施例１及び２と同様、実施例３及び４をＳＯＬＩＤＳＣＡＰＥブランドの３Ｄプリンター及びＰＥＲＦＡＣＴＯＲＹブランドの３Ｄプリンターをそれぞれ用いて準備した。実施例３及び４の破壊試験結果を、下記表５に示す。
【００５４】
【表５】
2018057903.tif 000007
【００５５】
実施例５〜６
次に疲労試験を、実施例１及び２のスプリントでそれぞれ咬合側−歯肉側の配向で行った。これらの試験では、±０．３０ｍｍの歪振幅の５００サイクルを経て、全てのテストしたスプリントが残存した。振幅幅をその後±０．４５ｍｍに増加すると、全てのサンプルが最終的に破損した。各実施例の平均サイクル寿命を下記表６に示す。
【００５６】
【表６】
2018057903.tif 000008
＊破損なし
【００５７】
上述の特許及び特許出願の全ては、本明細書において本開示に明示的に援用される。上記の発明は、明瞭さ及び理解を目的として図及び実施例によってある程度詳細に述べたものである。しかしながら、様々な代替例、改変例、及び均等物の使用が可能であり、上記の説明は発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。また、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によって定義されるものである。
【図１】
2018057903.tif 000009
【図２】
2018057903.tif 000010
【図３】
2018057903.tif 000011
【図４】
2018057903.tif 000012
【図５】
2018057903.tif 000013
【図６ａ】
2018057903.tif 000014
【図６ｂ】
2018057903.tif 000015
【図６ｃ】
2018057903.tif 000016
【図６ｄ】
2018057903.tif 000017
【図６ｅ】
2018057903.tif 000018
【図６ｆ】
2018057903.tif 000019
【図６ｇ】
2018057903.tif 000020
【図７】
2018057903.tif 000021
【図８】
2018057903.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月4日(2018.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上述の特許及び特許出願の全ては、本明細書において本開示に明示的に援用される。上記の発明は、明瞭さ及び理解を目的として図及び実施例によってある程度詳細に述べたものである。しかしながら、様々な代替例、改変例、及び均等物の使用が可能であり、上記の説明は発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。また、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によって定義されるものである。
以下、好ましい態様について説明する。
〔態様１〕
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する細長いコネクタビームであって、前記ベース部の外縁から離れた位置に沿って各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
〔態様２〕
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
長手方向の中心点と、前記第１又は第２ベース部のどちらかから該中心点に近づくとき概して減少する断面寸法と、を有する、弾力性のある細長いコネクタビームであって、前記ベース部の外縁から離れた位置で各ベース部に取り付けられたコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
〔態様３〕
第１ベース部及び第２ベース部であって、各ベース部がそれぞれの歯の表面への取り付け用の結合表面と、該結合表面に対して概ね垂直の方向から見たとき該結合表面の少なくとも一部に沿って延在する外縁と、を有する第１ベース部及び第２ベース部と、
前記第１及び第２ベース部を互いに弾性的に結合し、前記第１又は第２ベース部の近い方に近づくにつれて概して増大する断面寸法を有する細長いコネクタビームであって、該コネクタビームの長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して１０〜９０度の範囲の所定の角度で各ベース部から離れて外向きに延在するコネクタビームと、を含む歯科矯正スプリント。
〔態様４〕
前記コネクタビームが、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して１０〜９０度の範囲の所定の角度で各ベース部から離れて外向きに延在する、態様１又は２に記載のスプリント。
〔態様５〕
前記コネクタビームの各末端部が、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して２０〜９０度の範囲の所定の角度で概して各ベース部から離れて外向きに延在する、態様４に記載のスプリント。
〔態様６〕
前記コネクタビームの各末端部が、前記コネクタビームの前記長手方向軸線が前記ベース部のそれぞれの外表面と交差する接平面に対して３０〜９０度の範囲の所定の角度で概して各ベース部から離れて外向きに延在する、態様５に記載のスプリント。
〔態様７〕
前記断面寸法が、概ね咬合側−歯肉側方向に沿って位置合わせされる、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様８〕
前記コネクタビームの少なくとも一部が、長手方向軸線と、該長手方向軸線に垂直の基準面に沿った略矩形断面と、を有する、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様９〕
前記断面寸法が、前記矩形断面の長軸に沿って位置合わせされる、態様８に記載のスプリント。
〔態様１０〕
結合パッド及びコネクタビームが単一構造を有する、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様１１〕
前記第１及び第２ベース部が、隣接する歯群に結合するための構成を有する、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様１２〕
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１〜３の範囲である、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様１３〕
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１．２５〜２．５の範囲である、態様１２に記載のスプリント。
〔態様１４〕
前記コネクタビームの最も広い点での前記断面寸法と前記コネクタビームの最も狭い点での前記断面寸法との間の比率が、１．５〜２の範囲である、態様１３に記載のスプリント。
〔態様１５〕
前記スプリントを補助的装具と連結するためのブラケットを更に含む、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様１６〕
前記補助的装具が、アーチワイヤ、フォースモジュール、及びトランスパラタル装置から選択される、態様１５に記載のスプリント。
〔態様１７〕
前記コネクタビームが、実質的にその全長にわたり可撓性及び弾力性を有する、態様１、２、又は３に記載のスプリント。
〔態様１８〕
歯科矯正治療中の第１の歯と第２の歯との間の固定した空間関係を維持する方法であって、
第１ベース部を該第１の歯に連結する工程と、
第２ベース部を該第２の歯に連結する工程と、を含み、該歯の表面から離れて外向きに延在する末端部と、コネクタビームの中心点に向かって概して減少する断面寸法と、を有し、それにより応力が該ビームの長さに沿って非局在化される細長いコネクタビームによって、該第１及び第２ベース部を弾力的に相互接続する、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科矯正スプリントの作動方法であって、
前記歯科矯正スプリントは、前記第１の歯に連結される第１ベース部と、前記第２の歯に連結される第２ベース部と、該歯の表面から離れて外向きに延在する末端部、及びコネクタビームの中心点に向かって概して減少する断面寸法を有し、それにより応力が該ビームの長さに沿って非局在化される細長いコネクタビームと、を備え、
前記歯科矯正スプリントは、前記第１及び前記第２ベース部を弾力的に相互接続することにより前記歯科矯正治療中の前記第１の歯と前記第２の歯との間の固定した空間関係を維持する、
歯科矯正スプリントの作動方法。
【外国語明細書】
2018057903000001.pdf