(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造装置であって、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有し、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造することを特徴とするコイルスプリングの製造装置。
【請求項２】
上記第一支持部材の上記第二支持部材側の面に上記ワイヤーの上記一端を上記第一支持部材に固定するためのワイヤー固定部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項３】
上記雄ねじの上記ワイヤー案内部材側の部分に上記雄ねじより直径が大きいワイヤー案内用雄ねじが上記雄ねじと同軸に設けられており、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由した上記ワイヤーは上記ワイヤー案内用雄ねじに巻き付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項４】
上記張力付与機構は上記ワイヤー案内用雄ねじに巻き付けられた上記ワイヤーの上記他端に上記所定の張力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項５】
上記張力付与機構は上記ワイヤーの上記他端に取り付けられた重りまたはアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項６】
上記回転機構は上記雄ねじの上記他端に取り付けられた回転レバーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項７】
上記回転機構は、モータと、上記モータの軸に取り付けられた第一歯車と、上記雄ねじの上記他端に取り付けられ、上記第一歯車と噛合する第二歯車とからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項８】
上記雌ねじおよび上記雄ねじは左ねじであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項９】
上記雌ねじおよび上記雄ねじは右ねじであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項１０】
上記基台は平板からなり、上記第一支持部材および上記第二支持部材はそれぞれ上記基台に垂直に立設して設けられた平板からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項１１】
上記ワイヤー巻き付け軸の直径が０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載のコイルスプリングの製造装置。
【請求項１２】
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造方法であって、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有するコイルスプリングの製造装置を用い、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造することを特徴とするコイルスプリングの製造方法。
【請求項１３】
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造装置と、
円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にポリテトラフロオロエチレンが厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍのワイヤーまたはこのワイヤーと同等の機械的性質を有する他のワイヤーとを有し、
上記コイルスプリングの製造装置は、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有し、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造するものであることを特徴とするコイルスプリング製造用セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイルスプリングの製造装置、コイルスプリングの製造方法およびコイルスプリング製造用セットに関し、特に、歯科医師が歯科矯正治療の初期段階において歯科矯正用超弾性ワイヤーと組み合わせて用いるコイルスプリングの製造に用いられるコイルスプリングの製造装置、コイルスプリングの製造方法およびコイルスプリング製造用セットに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科矯正治療においては、ブラケットなどの矯正装置を患者の歯の歯冠部に装着し、この矯正装置に、必要に応じてベンドを施した歯科矯正用ワイヤーを取り付け、その両端を固定源に固定することで、この歯科矯正用ワイヤーにより歯に力を加えて移動させるのが一般的である（例えば、非特許文献１、２参照。）。
【０００３】
一方、患者によっては、いずれかの歯と歯の間の距離、すなわち歯間距離が、歯並びが正常な場合に比べて小さい場合がある。このような場合には、歯科矯正治療の初期段階において、特定の歯と歯の歯間距離を拡大させる必要がある。例えば、犬歯が近心側にずれているため、中切歯と犬歯との歯間距離を拡大させる必要があることが多い。歯間距離を拡大させるために従来より次のような方法が用いられている。すなわち、上顎歯または下顎歯に複数のブラケットを装着し、これらのブラケットにステンレス鋼製の歯科矯正用ワイヤーを取り付ける。その際、この歯科矯正用ワイヤーのうちの、歯間距離を拡大させようとする一対の歯に装着された一対のブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態でコイルスプリングを取り付ける。そして、このコイルスプリングの弾性によりブラケット、ひいては歯に力を加えることにより歯間距離を拡大させる。このコイルスプリングとしては、従来より、ステンレス鋼製あるいはＮｉＴｉ合金（ニッケルチタン合金）製のものが用いられている（例えば、非特許文献３参照。）。
【０００４】
しかしながら、ステンレス鋼製の歯科矯正用ワイヤーとステンレス鋼製あるいはＮｉＴｉ合金製のコイルスプリングとを用いて歯間距離を拡大させる上述の従来の方法では、歯が歯軸の周りに大きく回転（ローテーション）を起こしたり、歯の傾斜を起こしたりしてしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題を解消するために、公知とされた技術ではないが、平林大樹により、特願２０１４−１５９２５８において、歯科矯正治療の初期段階においていずれかの歯と歯の歯間距離を拡大させる必要がある場合に、最終的な歯の回転および傾斜をほとんど起こさずに歯間距離を拡大させることができる歯科矯正治療用のコイルスプリングが提案された。このコイルスプリングは、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーと組み合わせて用いられるもので、ばね定数は１００±３０Ｎ／ｍである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】William R. Proffit著（高田健治訳）「新版  プロフィトの現代歯科矯正学」（クインテッセンス出版株式会社、２００４年６月１０日発行）
【非特許文献２】石川晴夫、古賀正忠著「プリアジャステッドブラケットシステム・ストレートワイヤーテクニック」（クインテッセンス出版株式会社、１９９７年１月２５日発行）
【非特許文献３】［平成２６年７月２８日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.shofu.co.jp/ortho/contents/hp0098/index.php?No=110&CNo=98〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
平林大樹により提案された上述のコイルスプリングを製造する方法としては、特願２０１４−１５９２５８において、円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍの結紮ワイヤーを、円形の横断面形状を有する直径が０．９ｍｍの真っ直ぐなステンレス鋼製ワイヤーの周りにらせん状に比較的大きなピッチで巻き付けてコイルスプリングを形成した後、このコイルスプリングの両端に力を加えてある程度の長さに圧縮する方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、本発明者の知見によれば、上述の方法によりコイルスプリングを製造した場合、製造に携わる者によって、ステンレス鋼製ワイヤーに結紮ワイヤーを巻き付ける時に加える力が異なることなどにより、コイルスプリングのばね定数にばらつきが生じてしまい、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍの範囲から外れて規格外となってしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、１００±３０Ｎ／ｍの範囲内の均一なばね定数を有する歯科矯正治療用のコイルスプリングを容易に製造することができるコイルスプリングの製造装置、コイルスプリングの製造方法およびコイルスプリング製造用セットを提供することである。
【００１０】
上記課題および他の課題は、添付図面を参照した本明細書の以下の記述によって明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明は、
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造装置であって、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有し、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造することを特徴とするコイルスプリングの製造装置である。
【００１２】
また、この発明は、
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造方法であって、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有するコイルスプリングの製造装置を用い、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造することを特徴とするコイルスプリングの製造方法である。
【００１３】
また、この発明は、
患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットに取り付けられる、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対の上記ブラケットの間の部分に、この部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けられる、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングを製造するためのコイルスプリングの製造装置と、
円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にポリテトラフロオロエチレンが厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍのワイヤーまたはこのワイヤーと同等の機械的性質を有する他のワイヤーとを有し、
上記コイルスプリングの製造装置は、
基台と、
上記基台上に互いに対向して立設して設けられた第一支持部材および第二支持部材と、
上記第二支持部材に、上記基台に平行かつ上記第一支持部材と上記第二支持部材とを結ぶ方向に貫通して設けられた雌ねじと、
上記第二支持部材の上記雌ねじに螺合し、一端が上記第一支持部材と対向し、かつ円柱状のワイヤー巻き付け軸を挿通するための断面が円形の中心孔を中心軸上に有する柱状の雄ねじと、
上記雄ねじの上記一端に上記雄ねじの中心軸に対して上記第一支持部材側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びて設けられ、かつ上記コイルスプリングの製造に用いられるワイヤーを案内するワイヤー案内部を有するワイヤー案内部材と、
上記雄ねじの他端に設けられた、上記雄ねじを回転させるための回転機構と、
上記第一支持部材に上記雄ねじの中心軸と同軸に貫通して設けられた、上記ワイヤー巻き付け軸を挿通するための挿通孔と、
上記第一支持部材に設けられた、上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通される上記ワイヤー巻き付け軸を固定するためのワイヤー巻き付け軸固定部材と、
上記ワイヤーに張力を付与するための張力付与機構とを有し、
上記ワイヤー巻き付け軸を上記雄ねじの上記中心孔および上記第一支持部材の上記挿通孔に挿通して上記ワイヤー巻き付け軸の一端を上記ワイヤー巻き付け軸固定部材により上記第一支持部材に固定し、上記ワイヤーの一端を上記第一支持部材または上記基台に固定し、上記ワイヤー案内部材の上記ワイヤー案内部を経由して上記ワイヤーの他端に上記張力付与機構により所定の張力を付与しながら上記回転機構により上記雄ねじを回転させることにより上記ワイヤーを上記ワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることにより上記コイルスプリングを製造するものであることを特徴とするコイルスプリング製造用セットである。
【００１４】
上記のコイルスプリングの製造装置において、ワイヤーの一端を第一支持部材または基台に固定する部位は、回転機構による雄ねじの回転に伴って回転するワイヤー案内部材と干渉しないようにワイヤーの一端を固定することができる限り、どのような部位であってもよく、必要に応じて選ばれる。典型的には、第一支持部材の第二支持部材側の面にワイヤーの一端を第一支持部材に固定するためのワイヤー固定部が設けられるが、これに限定されるものではない。また、例えば、雄ねじのワイヤー案内部材側の部分にこの雄ねじより直径が大きいワイヤー案内用雄ねじがこの雄ねじと同軸に設けられ、ワイヤー案内部材のワイヤー案内部を経由したワイヤーはこのワイヤー案内用雄ねじに巻き付けられるように構成される。この場合、例えば、張力付与機構は、ワイヤー案内用雄ねじに巻き付けられたワイヤーの他端に所定の張力を付与するように構成される。張力付与機構は、従来公知のものの中から適宜選択することができるが、具体的には、例えば、ワイヤーの他端に取り付けられた重り（分銅など）や張力制御が可能なアクチュエータなどである。雄ねじを回転させるための回転機構は、従来公知のものの中から適宜選択することができるが、具体的には、例えば、雄ねじの他端に取り付けられた回転レバーであり、この場合、オペレーターがこの回転レバーを回転させることにより雄ねじを回転させることができる。この回転機構は電動式とすることもでき、この場合、回転機構は、例えば、モータと、このモータの軸に取り付けられた第一歯車と、雄ねじの他端に取り付けられ、第一歯車と噛合する第二歯車とからなる。このモータは基台または第二支持部材に取り付けられる。この場合、モータの回転により第一歯車が回転し、それによってこの第一歯車と噛合する第二歯車が回転することにより雄ねじが回転する。雌ねじおよび雄ねじはいずれも左ねじであってもよいし、いずれも右ねじであってもよい。雌ねじおよび雄ねじが左ねじである場合には、雄ねじを時計方向に回転させると、第二支持部材に対して雄ねじの一端が近づくように雄ねじが進む。これに対し、雌ねじおよび雄ねじが右ねじである場合には、雄ねじを反時計方向に回転させると、第二支持部材に対して雄ねじの一端が近づくように雄ねじが進む。雌ねじおよび雄ねじが左ねじであるか右ねじであるかに応じて、雄ねじの回転に伴いワイヤー巻き付け軸にワイヤーがらせん状に巻き付くことができるように、第一支持部材または基台のワイヤー固定部位と雄ねじの一端に設けられたワイヤー案内部材との間にワイヤーを張り渡す位置が決められる。典型的には、基台は平板からなり、第一支持部材および第二支持部材はそれぞれ基台に垂直に立設して設けられた平板からなるが、これに限定されるものではない。ワイヤー巻き付け軸の直径は、製造しようとするコイルスプリングに応じて適宜選択することができるが、例えば、０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下である。
【００１５】
コイルスプリングの典型的な一例を挙げると、円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）が厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍのワイヤーまたはこのワイヤーと同等の機械的性質を有する他のワイヤーからなるものである。このコイルスプリングの内径は、このコイルスプリングに直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる歯科矯正用超弾性ワイヤーを挿通することができ、このコイルスプリングがこの歯科矯正用超弾性ワイヤーにより挿通された状態で自由に伸縮することができる範囲内で必要に応じて選ばれる。このコイルスプリングの外径は、歯科矯正用超弾性ワイヤーのうちの、一対の歯に装着された一対のブラケットの間の部分に、このコイルスプリングがこの部分により挿通された状態で自由に伸縮することができる範囲内で必要に応じて選ばれるが、具体的には、例えば、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、ワイヤーの一端を第一支持部材または基台に固定し、ワイヤー案内部材のワイヤー案内部を経由してワイヤーの他端に張力付与機構により所定の張力を付与しながら回転機構により雄ねじを回転させることによりワイヤーをワイヤー巻き付け軸にらせん状に巻き付けることによりコイルスプリングを製造するので、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーと組み合わせて用いることにより、最終的に歯の回転および傾斜をほとんど起こさずに歯間距離を拡大させることができ、あるいは、捻転歯を正常な位置に回転させることができる、１００±３０Ｎ／ｍの範囲内の均一なばね定数を有するコイルスプリングを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングおよびこのコイルスプリングと組み合わせて用いられる歯科矯正用超弾性ワイヤーを示す略線図である。
【図２】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングの圧縮されていない状態および圧縮された状態を示す略線図である。
【図３】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを上顎歯に取り付けた状態を示す略線図である。
【図４】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーの作用を説明するための略線図である。
【図５】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーの作用を説明するための略線図である。
【図６】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリング、このコイルスプリングの作製に用いた結紮ワイヤーおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーの一例を撮影した写真を示す図面代用写真である。
【図７】図６ＡおよびＣに示すコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを使用して患者１の初期治療を行う方法を説明するための図面代用写真である。
【図８】図６ＡおよびＣに示すコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを使用して患者１の初期治療を行う方法を説明するための図面代用写真である。
【図９】図６ＡおよびＣに示すコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを使用して患者１の初期治療を行う方法を説明するための図面代用写真である。
【図１０】図６ＡおよびＣに示すコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを使用して初期治療を行った患者１の治療開始前のパノラマＸ線写真を示す図面代用写真である。
【図１１】図６ＡおよびＣに示すコイルスプリングおよび歯科矯正用超弾性ワイヤーを使用して初期治療を行った患者１のパノラマＸ線写真を示す図面代用写真である。
【図１２】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置を示す正面図である。
【図１３】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置を示す左側面図である。
【図１４】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置を示す右側面図である。
【図１５】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置を示す平面図である。
【図１６】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置のワイヤー案内部材を示す正面図、左側面図、右側面図および上面図である。
【図１７】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置においてワイヤー巻き付け軸にワイヤーを巻き付けている様子を示す正面図である。
【図１８】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置においてワイヤー巻き付け軸へのワイヤーの巻き付けが終了した時点の様子を示す正面図である。
【図１９】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置においてワイヤー巻き付け軸へのワイヤーの巻き付けが終了した後にコイルスプリングの両端を切断した時点の様子を示す正面図である。
【図２０】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置においてワイヤー巻き付け軸へのワイヤーの巻き付けが終了し、コイルスプリングの両端を切断してからこのコイルスプリングを圧縮する様子を示す正面図である。
【図２１】この発明の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置においてコイルスプリングの製造が終了した後にこのコイルスプリングを取り出す様子を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施形態」と言う。）について説明する。
【００１９】
最初に、以下の一実施形態によるコイルスプリングの製造装置により製造されるコイルスプリングおよびこのコイルスプリングと組み合わせて用いられる歯科矯正治療用ワイヤー（以下、単に「超弾性ワイヤー」と言う。）の概要を説明する。
【００２０】
［コイルスプリングおよび超弾性ワイヤー］
図１ＡおよびＢはコイルスプリングＳおよび超弾性ワイヤーＷを示す正面図である。
【００２１】
図１Ａに示すコイルスプリングＳは、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍのコイルスプリングからなる。図２ＡおよびＢはコイルスプリングＳの拡大図であり、図２ＡはコイルスプリングＳの圧縮されていない自然の状態（コイルスプリングＳの長さが自然長に等しい状態）、図２ＢはコイルスプリングＳをほぼ限界近くまで圧縮した状態を示す。コイルスプリングＳは、例えば、円形の横断面形状を有する直径が０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下のステンレス鋼製ワイヤーあるいはこれと同等の機械的性質を有する他の材料からなるワイヤーや、これらのワイヤーの表面に口腔内で使用しても無害で安全な材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂によりコーティングを行ったものをらせん状に巻くことにより形成される。コイルスプリングＳは、四角形（長方形または正方形）の横断面形状を有し、上記の円形の横断面形状を有するステンレス鋼製ワイヤーと同等の機械的性質を有するステンレス鋼製ワイヤー、他の材料からなるワイヤー、これらのワイヤーの表面に上記と同様なコーティングを行ったワイヤーなどをらせん状に巻くことにより形成してもよい。コイルスプリングＳの典型的な一例を挙げると、円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にポリテトラフロオロエチレンが厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍのワイヤーまたはこのワイヤーと同等の機械的性質を有する他のワイヤーをらせん状に巻くことにより形成される。コイルスプリングＳは、同一の材料のワイヤーを用いて形成する場合でも、らせん状に巻く際に加える張力の大きさによってばね定数が変わり得る。このコイルスプリングＳの内径および外径は必要に応じて選ばれるが、例えば、内径は０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、外径は１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。また、このコイルスプリングＳの単位長さ当たりの巻き数は、ばね定数が１００±３０Ｎ／ｍの範囲内にある限り、必要に応じて選ばれる。このコイルスプリングＳの圧縮されていない自然の状態の全長は、使用時にこのコイルスプリングＳが圧縮された状態（例えば、ほぼ限界近くまで圧縮された状態）の全長が、歯間距離を拡大させようとする一対の歯に装着されたブラケットの間の間隔（一対のブラケットの互いに対向する側面間の距離）より少し短くなるように選ばれる。
【００２２】
一方、図１Ｂに示すように、超弾性ワイヤーＷは、円形の横断面形状を有する直径が０．４±０．１ｍｍのＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーからなる。超弾性ワイヤーＷの長さは、患者の歯列弓の長さに応じて適宜選ばれる。超弾性ワイヤーＷは、患者の上顎歯または下顎歯に装着される複数のブラケットのスロットに通されて取り付けられる。
【００２３】
［コイルスプリングＳおよび超弾性ワイヤーＷの使用方法］
一例として、図３Ａに示すように、上顎前歯において、  右側の犬歯３Ｒが近心側にずれた位置にあり、右側の側切歯２Ｒが舌側にずれた位置にある（舌側転位）場合に、犬歯３Ｒを遠心側に移動させて中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離を拡大させ、犬歯３Ｒを正常な位置に移動させる場合について説明する。ただし、ここでは、中切歯１Ｒは、何らかの方法により固定する（例えば、右側の中切歯１Ｒと左側の中切歯１Ｌとを結紮して固定する）などして、移動しないようにしておくものとする。犬歯３Ｒを正常な位置に移動させることにより、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの間にスペースが空き、側切歯２Ｒを唇側に移動させて正常な位置にすることが可能となる。
【００２４】
まず、図３Ａに示すように、左側および右側の中切歯１Ｌおよび１Ｒ、左側および右側の側切歯２Ｌおよび２Ｒ、左側および右側の犬歯３Ｌおよび３Ｒ、左側および右側の第一小臼歯（図示せず）ならびに左側および右側の第二小臼歯（図示せず）の歯冠部の前面のほぼ中央部に歯科用接着剤を用いてブラケットＢをそれぞれ接着し、左側および右側の第一大臼歯の歯冠部の前面のほぼ中央部にはボンダブルチューブ（図示せず）を同様に接着する。そして、予めコイルスプリングＳに挿通した超弾性ワイヤーＷを、歯間距離を拡大させようとする中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの間にコイルスプリングＳが位置するように、これらのブラケットＢのスロット内に通し、超弾性ワイヤーＷの両端部をボンダブルチューブに通し、ボンダブルチューブから後方に出た両端部を折り曲げてボンダブルチューブに固定する。各ブラケットＢには、超弾性ワイヤーＷがブラケットＢのスロットから外れてしまうのを防止するためにモジュール（図示せず）を取り付ける。この状態では、コイルスプリングＳは、自然長に比べて圧縮された状態、例えば、ほぼ限界に近い状態まで圧縮されているため、伸びようとすることにより、中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに装着された一対のブラケットＢの互いに対向する一対の側面に両端が接触し、それぞれ近心側および遠心側に押圧する。一対のブラケットＢの互いに対向する一対の側面をコイルスプリングＳが押圧する力は、コイルスプリングＳのばね定数をｋ、コイルスプリングＳの自然長と圧縮された状態のコイルスプリングＳの長さとの差をΔとするとｋΔで表され、コイルスプリングＳが伸びるにつれて、言い換えるとΔが小さくなるにつれて減少する。中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの間にコイルスプリングＳを取り付けた直後のΔは必要に応じて選ばれるが、一般的には例えば１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に選ばれる。また、この状態では通常、超弾性ワイヤーＷは強く張られておらず、従って超弾性ワイヤーＷによりブラケットＢに働く力は弱い。
【００２５】
上述のように、超弾性ワイヤーＷにより挿通されたコイルスプリングＳの両端が中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに装着された一対のブラケットＢの互いに対向する一対の側面を押圧することにより、中切歯１Ｒに装着されたブラケットＢの側面には近心側にほぼコイルスプリングＳの軸方向の力が加わり、犬歯３Ｒに装着されたブラケットＢの側面には遠心側にほぼコイルスプリングＳの軸方向の力が加わり、これらの力がブラケットＢを介して中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに伝達される。こうしてコイルスプリングＳにより中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに力が加わった状態が継続すると、犬歯３Ｒが遠心側に徐々に移動していく。こうして中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離が拡大するにつれてコイルスプリングＳも徐々に伸びていき、それに伴ってコイルスプリングＳの軸方向の力も減少する。コイルスプリングＳは最終的にほぼ伸びきってしまう。この時点でコイルスプリングＳによっては中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに力はほとんど加わらなくなる。中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離が目的の距離に達しない場合には、コイルスプリングＳを新品に交換して再び中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとに力を加え、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離が目的の距離に達するまでこれを繰り返す。こうして、図３Ｂに示すように、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離を目的の距離に拡大させる。その後、超弾性ワイヤーＷおよびコイルスプリングＳを取り外す。
【００２６】
以上のようにして中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離を拡大させた後にパノラマＸ線撮影を行って歯の状態を調べると、歯が平行移動していることが平林大樹により確認されている。
【００２７】
コイルスプリングＳおよび超弾性ワイヤーＷからなる歯科矯正用セットの使用により、組織にダメージをほとんど与えることなく歯の平行移動が可能となり、歯間距離を拡大させることが可能となることは、平林大樹が長年にわたって歯科矯正治療を行った結果により実証済みである。従来に比べてかなり弱いコイルスプリングＳおよび超弾性ワイヤーＷの使用により歯間距離を拡大させることが可能となるメカニズムは、平林大樹により、下記のような理論的説明が試みられている。
【００２８】
今、一例として、上述と同様に、図４Ａに示すように、上顎の右側の中切歯１Ｒと右側の犬歯３Ｒとの歯間距離を拡大させる場合を考える。ここで、図４Ａは、これらの中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒを歯根部から歯冠部に向かって見た模式図である（図４Ｂ〜Ｅも同様）。ただし、中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒをそれぞれ円形に単純化して示している。最初、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離はｘ0 であるとする。上述と同様に、上顎歯に装着された複数のブラケットＢのスロットＳＬを通して超弾性ワイヤーＷを取り付ける。その際、超弾性ワイヤーＷのうちの、中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに装着された一対のブラケットＢの間の部分に、コイルスプリングＳをほぼ限界近くまで圧縮した状態で取り付ける。このとき、上述と同様に、圧縮されたコイルスプリングＳが伸びようとすることにより、中切歯１Ｒおよび犬歯３Ｒに装着された一対のブラケットＢの互いに対向する一対の側面にそれぞれ近心側および遠心側にほぼコイルスプリングＳの軸方向の力ｆが加わる。ここでは、上述と同様に、中切歯１Ｒの移動量が無視できると考える。そして、犬歯３Ｒに装着されたブラケットＢに働く力ｆだけを考え、犬歯３Ｒの移動だけを考える。
【００２９】
図４Ａに示すように、犬歯３Ｒに装着されたブラケットＢのスロットＳＬに通された超弾性ワイヤーＷは、犬歯３Ｒの歯軸ＴＸから距離ｒだけ離れている。このため、コイルスプリングＳの軸方向に働く力ｆは、犬歯３Ｒの歯軸ＴＸの周りにＭ＝ｆ×ｒの大きさの時計方向のモーメントを生じさせる。ここで、ｆ＝ｋΔ（ΔはコイルスプリングＳの自然長と圧縮された状態のコイルスプリングＳの長さとの差）である。図５Ａは犬歯３Ｒが歯槽骨ＡＢに植立している様子を示す。犬歯３Ｒの歯根部と歯槽骨ＡＢとの間には歯根膜ＰＭが存在する。Ｇは歯肉を示す。図５Ｂは歯軸ＴＸに垂直な犬歯３Ｒ、歯根膜ＰＭおよび歯槽骨ＡＢの断面図である。歯根膜ＰＭは線維性結合組織からなり、血管や神経に富み、線維芽細胞に加えて破骨細胞、骨芽細胞などの各種の細胞を含んでいる。歯根膜ＰＭは柔軟な組織であり、力が加わると容易に変形することができる。この場合、モーメントＭが働くことにより、犬歯３Ｒは歯軸ＴＸの周りに時計方向に回転しようとする。このとき、図５Ｃに示すように、歯根膜ＰＭの両面はそれぞれ犬歯３Ｒと歯槽骨ＡＢとに結合しているため、歯根膜ＰＭにはせん断力ＳＦが働き、歯根膜ＰＭ全体にせん断変形が生じ、圧迫される。歯根膜ＰＭにせん断変形が生じていることは、図５Ｂに示す歯根膜ＰＭの両面の互いに対向する位置にある点Ｐ1 、Ｐ2 のうちのＰ1 が、図５Ｃでは時計方向に移動していることで示されている。犬歯３Ｒの回転により歯根膜ＰＭが圧迫されることにより、歯根膜ＰＭ側の歯槽骨ＡＢではその全体で破骨細胞および骨芽細胞の生成が活発化し、歯槽骨ＡＢの表面の骨が吸収されるとともに、歯槽骨ＡＢの表面の骨が再生される。一方、コイルスプリングＳにより力ｆが働く結果、犬歯３Ｒの遠心側のほぼ片側半分では歯根膜ＰＭは歯軸ＴＸの方向の全体でほぼ均一に圧迫を受け、逆に犬歯３Ｒの近心側のほぼ片側半分では歯根膜ＰＭは同様に歯軸ＴＸの方向の全体でほぼ均一に牽引される。この場合、犬歯３Ｒの回転により歯根膜ＰＭが圧迫されることにより歯根膜ＰＭ側の歯槽骨ＡＢの全体で破骨細胞および骨芽細胞の生成が活発化することと相まって、犬歯３Ｒの遠心側のほぼ片側半分の周りの、圧迫を受けた歯根膜ＰＭ側の歯槽骨ＡＢでは破骨細胞の生成がより活発化し、それによって歯槽骨ＡＢの表面の骨が吸収されるとともに、犬歯３Ｒの近心側のほぼ片側半分の周りの、牽引された歯根膜ＰＭ側の歯槽骨ＡＢでは骨芽細胞の生成がより活発化し、それによって歯槽骨ＡＢの表面の骨が再生される。この結果、犬歯３Ｒは歯軸ＴＸの周りに回転しながら徐々に遠心側に移動する。このとき、歯槽骨ＡＢの表面の骨の吸収および再生が、犬歯３Ｒの歯軸ＴＸの方向全体にほぼ均一に行われる結果、犬歯３Ｒは平行移動する。
【００３０】
図４Ｂに示すように、コイルスプリングＳにより力ｆが継続的に働いた結果、犬歯３Ｒは歯軸ＴＸの周りに時計方向に角度ω1 回転するとともに、犬歯３Ｒは遠心側に少し移動し、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離がｘ1 （ｘ1 ＞ｘ0 ）に拡大する。また、このとき、犬歯３Ｒが角度ω1 回転することに伴い、ブラケットＢも同じ角度ω1 回転する結果、ブラケットＢのスロットＳＬに通された超弾性ワイヤーＷは、ブラケットＢの近心側の側面とスロットＳＬの底面との角部で唇側に押されることにより、この角部で唇側に折り曲げられる。この結果、超弾性ワイヤーＷには、この折り曲げの度合いに応じた大きさの張力が働く。加えて、超弾性ワイヤーＷは、ブラケットＢにモジュールが取り付けられていてブラケットＢのスロットに拘束されていることにより、ブラケットＢの遠心側の側面とスロットＳＬの底面との角部で舌側に折り曲げられる。この結果、超弾性ワイヤーＷには、この折り曲げの度合いに応じた大きさの張力が働く。このように超弾性ワイヤーＷがブラケットＢの回転により折れ曲がるのは、超弾性ワイヤーＷが極めて柔軟であるためである。超弾性ワイヤーＷが上述のように折り曲げられることにより発生する張力は、コイルスプリングＳによりブラケットＢの側面に加わる力ｆに対して拮抗するような形で働くため、犬歯３Ｒは傾斜することなく歯軸ＴＸの周りに徐々に回転する。
【００３１】
図４Ｃに示すように、コイルスプリングＳにより力ｆがさらに継続的に働いた結果、犬歯３Ｒは歯軸ＴＸの周りに時計方向に角度ω2 （ω2 ＞ω1 ）回転するとともに、犬歯３Ｒは遠心側にさらに移動し、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離がｘ2 （ｘ2 ＞ｘ1 ）に拡大する。また、犬歯３Ｒが角度ω2 回転することに伴い、超弾性ワイヤーＷは、ブラケットＢの近心側の側面とスロットＳＬの底面との角部で唇側により押され、ブラケットＢの遠心側の側面とスロットＳＬの底面との角部で舌側により押されることにより、これらの角部で唇側および舌側により大きく折り曲げられる。この結果、超弾性ワイヤーＷにはより大きな張力が働く。
【００３２】
犬歯３Ｒが角度ω2 回転した時点ではコイルスプリングＳがかなり伸びきっており、ほぼ自然長になっている。この結果、コイルスプリングＳにより働く力ｆはほぼ０となり、もはや犬歯３Ｒを歯軸ＴＸの周りに時計方向に回転させる力はなくなる。この時点では、超弾性ワイヤーＷに働いている張力により、超弾性ワイヤーＷを折れ曲がる前の最初の位置に復元しようとする力が働き、この力が犬歯３Ｒを歯軸ＴＸの周りに反時計方向に回転させる。そして、図４Ｄに示すように、犬歯３Ｒは角度ω1 まで反時計方向に回転する。さらに時間が経過した後には、図４Ｅに示すように、犬歯３Ｒはさらに反時計方向に回転して最終的に図４Ａに示す最初の状態まで回転し、このとき超弾性ワイヤーＷの折れ曲がりはほぼ解消する。この場合、犬歯３Ｒが歯軸ＴＸの周りに反時計方向に回転する過程でも、歯根膜ＰＭが圧迫されることにより歯根膜ＰＭ側の歯槽骨ＡＢの全体で破骨細胞および骨芽細胞の生成が活発化し、歯槽骨ＡＢの表面の骨が吸収されるとともに、歯槽骨ＡＢの表面の骨が再生される。図４Ｃに示す時点でコイルスプリングＳが伸びきっている場合には、犬歯３Ｒが反時計方向に回転する過程で中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離はほとんど変化しない。従って、この場合、図４Ｄに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ3 および図４Ｅに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ4 は、図４Ｃに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ2 とほとんど変わらない。これに対し、図４Ｃに示す時点でコイルスプリングＳがまだ完全には伸びきっておらず、伸び代がある場合には、犬歯３Ｒが反時計方向に回転する過程で犬歯３Ｒは多少、遠心側に移動し、中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離は少し増加する。従って、この場合、図４Ｄに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ3 および図４Ｅに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ4 は、図４Ｃに示す状態の中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離ｘ2 に比べて少し大きくなる。
【００３３】
一定期間の使用によりコイルスプリングＳが伸びきってしまった場合には、コイルスプリングＳを新品と交換し、引き続き中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離を拡大させる。中切歯１Ｒと犬歯３Ｒとの歯間距離が目的とする距離になるまで治療を継続する。
【００３４】
コイルスプリングＳおよび超弾性ワイヤーＷを使用して実際に歯間距離を拡大させる歯科矯正治療を平林大樹が行った具体例について説明する。
【００３５】
図６Ａは、コイルスプリングＳとして使用した結紮ワイヤー（リガチャーワイヤー）製コイルスプリングの写真である。使用した結紮ワイヤーは、円形の横断面形状を有する直径が０．２ｍｍのステンレス鋼製のワイヤーの外周面にＰＴＦＥが厚さ０．０５ｍｍコーティングされた直径が０．３ｍｍのワイヤーである。図６Ｂはこの結紮ワイヤーを示す。図６Ｃは、超弾性ワイヤーＷとして使用したＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーの写真である。このＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーは横断面形状が円形であり、直径は０．４ｍｍである。この結紮ワイヤー製コイルスプリングは次のようにして製造した。図６Ｂに示す結紮ワイヤーを、円形の横断面形状を有する直径が０．９ｍｍの真っ直ぐなステンレス鋼製ワイヤーの周りにらせん状に比較的大きなピッチで巻き付けてコイルスプリングを形成した後、このコイルスプリングの両端に力を加えてある程度の長さに圧縮する。その後、ステンレス鋼製ワイヤーを引き抜いた。この結紮ワイヤー製コイルスプリングの外径は約１．５ｍｍ、内径は約０．９ｍｍであった。この結紮ワイヤー製コイルスプリングのばね定数を測定したところ、約９８Ｎ／ｍ（約１０ｇｗ／ｍｍ）であった。このばね定数はステンレス鋼製ワイヤーと組み合わせて用いられる従来のステンレス鋼製コイルスプリングのばね定数（約６００Ｎ／ｍ）と比べて約１／６と極めて小さい。この場合、このコイルスプリングでは、Δ＝２ｍｍとすると、ｆ＝ｋΔ＝１０ｇｗ／ｍｍ×２ｍｍ＝２０ｇｗであり、極めて小さい力である。従来の常識では、このように極めて弱く、小さな力しか発生させることができないコイルスプリングでは到底、歯を移動させて歯間距離を拡大させることができないと考えられていた。
【００３６】
図７Ａ〜Ｃは、歯科矯正治療を行う前の患者１の初診時の上下顎歯を正面、右側および左側から撮影した写真である。図７Ａ〜Ｃに示すように、この状態では、上顎前歯においては、右側の犬歯が低位唇側で近心側にずれていて中切歯との歯間距離が小さくなっており、側切歯が舌側に後退している（舌側転位）。また、下顎前歯においては、右側の中切歯と左側の中切歯との歯間距離が小さく、右側の中切歯と右側の犬歯との歯間距離が小さく、右側の側切歯が舌側に後退している（舌側転位）。
【００３７】
図８Ａ〜Ｃは、図６Ｃに示すＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーをブラケットを用いて上顎歯および下顎歯に取り付けた状態を示す。ただし、図８Ａ〜Ｃは上下顎歯を正面、右側および左側から撮影した写真である。上顎前歯においては、ブラケットに取り付けられたＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーのうちの右側の中切歯と右側の犬歯との間の部分に図６Ａに示す結紮ワイヤー製コイルスプリングをこの部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けた。また、下顎前歯においては、同様に、ブラケットに取り付けられたＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーのうちの右側の中切歯と右側の犬歯との間の部分および右側の中切歯と左側の側切歯との間の部分にそれぞれ結紮ワイヤー製コイルスプリングをこの部分により挿通され、かつ圧縮された状態で取り付けた。ＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーは、従来と同様に、上顎歯および下顎歯のレベリングやアライメント、歯列弓形態の修正、捻転歯のある程度の修正（約８０％）などを行うためにも用いられる。
【００３８】
図９Ａ〜Ｃは、ＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーおよび結紮ワイヤー製コイルスプリングを上顎歯および下顎歯に取り付けてから約１年５カ月と１週間経過後の患者の上下顎歯を正面、右側および左側から撮影した写真である。図９Ａ〜Ｃに示すように、この状態では、上顎前歯においては、明らかに、右側の犬歯が遠心側に移動して右側の中切歯と右側の犬歯との間の歯間距離が拡大して目的とする距離になったため、結紮ワイヤー製コイルスプリングを取り外してある。右側の中切歯と右側の犬歯との間の歯間距離の拡大により、右側の側切歯を唇側に移動させることができた。また、下顎前歯においては、歯間距離の拡大がまだ不十分な状態であり、ＮｉＴｉ合金製超弾性ワイヤーと結紮ワイヤー製コイルスプリングとの組み合わせにより継続的に歯間距離を拡大させる必要がある。
【００３９】
図１０は歯科矯正治療の開始前に撮影した患者１のパノラマＸ線写真を示す。また、図１１は図９Ａ〜Ｃに示す状態まで初期治療が進んだ後に撮影した患者１のパノラマＸ線写真を示す。図１１を図１０と比較すれば明らかなように、治療開始前に比べて右側の犬歯が平行移動しており、右側の中切歯と右側の犬歯との間の歯間距離が拡大している。
【００４０】
以上のように、歯科矯正治療の初期段階において、コイルスプリングＳと超弾性ワイヤーＷとを組み合わせて使用することにより、最終的に歯の回転および傾斜を起こさずに歯間距離を拡大させることができる。
【００４１】
さて、以上のコイルスプリングＳの説明を踏まえ、一実施形態によるコイルスプリングの製造装置（以下、単に「コイルスプリング製造装置」と言う。）について説明する。
【００４２】
〈一実施形態〉
［コイルスプリング製造装置］
【００４３】
図１２〜図１５はこのコイルスプリング製造装置を示し、図１２は正面図、図１３は左側面図、図１４は右側面図、図１５は上面図である。図１２〜図１５に示すように、基台１１上に、互いに平行な二つの平板状の支持部材１２、１３が互いに対向し、かつ基台１１の上面に対して垂直に立設して設けられている。基台１１は典型的には板状である。基台１１の材質、形状、大きさ、厚さなどは、このコイルスプリング製造装置をテーブルなどの上に置いてコイルスプリングＳを製造する際に安定し、しかも変形が生じたりしないようにするために、十分な重さおよび剛性を有する限り、必要に応じて選ばれるが、具体的には、例えば、材質は鉄鋼材料や銅などの金属または合金、形状は四角形（長方形または正方形）、大きさは（７ｃｍ〜２０ｃｍ）×（５ｃｍ〜２０ｃｍ）、厚さは４ｍｍ〜１ｃｍである。支持部材１２、１３は典型的には四角形（長方形または正方形）の形状を有するが、これに限定されるものではない。支持部材１２、１３の材質、形状、大きさ、厚さなどは、このコイルスプリング製造装置を用いてコイルスプリングＳを製造する際に安定し、しかも変形が生じたりしないようにするために、十分な剛性を有する限り、必要に応じて選ばれるが、具体的には、例えば、材質は鉄鋼材料や銅などの金属、形状は長方形（典型的には長辺の方向が基台に垂直）、大きさは（３ｃｍ〜１５ｃｍ）×（３ｃｍ〜１５ｃｍ）、支持部材１２の厚さは２ｍｍ〜１ｃｍ、支持部材１３の厚さは８ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００４４】
支持部材１３の上部の幅方向の中央部には、基台１１の上面に平行に雌ねじ１３ａが支持部材１３を貫通して設けられている。そして、この雌ねじ１３ａに長尺の柱状の雄ねじ１４が螺合している。これらの雌ねじ１３ａおよび雄ねじ１４は左ねじである。これらの雌ねじ１３ａおよび雄ねじ１４の直径は必要に応じて選ばれるが、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍである。また、これらの雌ねじ１３ａおよび雄ねじ１４のピッチは製造しようとするコイルスプリングＳに応じて選ばれるが、例えば０．５ｍｍ〜１．２ｍｍである。雄ねじ１４のねじ部の長さは、製造しようとするコイルスプリングＳの長さなどに応じて適宜決められるが、例えば３ｃｍ〜１０ｃｍである。雄ねじ１４の中心軸上には断面が円形の中心孔１４ａが雄ねじ１４の全長にわたって設けられている。
【００４５】
雄ねじ１４の支持部材１２と対向する一端には、Ｌ字型のワイヤー案内部材１５が設けられている。図１６Ａ〜Ｄにワイヤー案内部材１５の正面図、右側面図、左側面図および上面図を示す。ワイヤー案内部材１５は、雄ねじ１４の中心軸に対して支持部材１２側に２０°以上９０°以下傾斜した方向に放射状に延びたアーム部１５ａとこのアーム部１５ａに対して支持部材１２側に直角に折れ曲がって基台１１に平行に延びるワイヤー案内部１５ｂとからなる。ワイヤー案内部１５ｂの上面の幅方向の中央部には、断面が長方形状または逆台形状の案内溝Ｇが設けられている。後述のように、コイルスプリングＳの製造に用いられるワイヤー１６の一端が支持部材１２に固定され、このワイヤー１６がワイヤー案内部１５ｂに収容されるようになっている。案内溝Ｇの底面はワイヤー案内部１５ｂの先端部近傍および後端部近傍において外側に向かって下側に滑らかに湾曲しており、案内溝Ｇの内部においてワイヤー１６がスムーズに移動することができるようになっている。
【００４６】
雄ねじ１４のワイヤー案内部材１５の近傍の部分はねじが切られていない円柱部１４ｂからなり、この円柱部１４ｂにワイヤー巻き付け用雄ねじ１７が雄ねじ１４と同軸に取り付けられている。ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７は雄ねじ１４と異なり、右ねじである。ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７の直径は雄ねじ１４の直径より大きくなっている。この場合、ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７は中心軸上に断面が円形の中心孔が設けられており、この中心孔に雄ねじ１４の円柱部１４ｂが嵌め込まれることにより、ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７が雄ねじ１４に取り付けられている。ワイヤー案内部材１５のワイヤー案内部１５ｂの案内溝Ｇで案内されたワイヤー１６はワイヤー案内部材１５のワイヤー案内部１５ｂの後端部から離れてワイヤー巻き付け用雄ねじ１７の溝に収容され、このワイヤー巻き付け用雄ねじ１７に巻き付けられるようになっている。ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７は、好適には、このワイヤー巻き付け用雄ねじ１７の溝内をワイヤー１６がスムーズに移動することができるように十分に大きいピッチおよび必要最小限のねじ山の数を有するように形成される。ワイヤー巻き付け用雄ねじ１７から離れたワイヤー１６の他端は、このワイヤー１６に張力を付与するための重りを収容するためのかご１８のアーム１８ａと繋がっている。かご１８には重りとして例えば分銅１９が入れられる。
【００４７】
ワイヤー１６の一端は、支持部材１２の支持部材１３側の面に設けられた四角柱状のワイヤー固定部１２ａに固定されるようになっている。ワイヤー固定部１２ａの上部には溝が設けられており、この溝にワイヤー１６の一端を何回か巻き付けて固定するようになっている。支持部材１２にこのワイヤー固定部１２ａを設ける高さ方向および幅方向の位置は、雄ねじ１４の回転によりワイヤー案内部材１５が回転した時に干渉しない高さ方向および幅方向の位置に選ばれる。具体的には、ワイヤー固定部１２ａは、例えば、支持部材１２の幅方向において雄ねじ１４の中心軸より手前でかつワイヤー案内部材１５が回転して最下部に来た時のワイヤー案内部１５ｂの下端より少なくとも２〜３ｍｍ低い位置に設けられる。
【００４８】
ワイヤー案内部材１５のアーム部１５ａには、雄ねじ１４の中心孔１４ａと同軸に円形の挿通孔１５ｃが設けられている。また、支持部材１２には、雄ねじ１４の中心軸と同軸に挿通孔１２ｂがこの支持部材１２を貫通して設けられている。雄ねじ１４の中心孔１４ａ、ワイヤー案内部材１５のアーム部１５ａの挿通孔１５ｃおよび支持部材１２の挿通孔１２ｂには、長尺の円柱状のワイヤー巻き付け軸２０が挿通されている。ワイヤー巻き付け軸２０の直径は、雄ねじ１４の中心孔１４ａ、ワイヤー案内部材１５のアーム部１５ａの挿通孔１５ｃおよび支持部材１２の挿通孔１２ｂ内でワイヤー巻き付け軸２０が前後方向にスムーズに移動可能であるが、これらの中心孔１４ａ、挿通孔１５ｃおよび挿通孔１２ｂ内でワイヤー巻き付け軸２０ががたつかないようにするために、これらの中心孔１４ａ、挿通孔１５ｃおよび挿通孔１２ｂの直径よりわずかに小さく選ばれている。
【００４９】
ワイヤー巻き付け軸２０の一端は支持部材１２の外側に突出しており、この支持部材１２の支持部材１３と反対側の面に設けられたワイヤー巻き付け軸固定部材２１によりこの支持部材１２に固定されている。ワイヤー巻き付け軸固定部材２１は、ワイヤー巻き付け軸２０の一端を支持部材１２に固定することができる限り、基本的にはどのようなものであってもよく、従来公知のものを用いることができるが、具体的には、例えば、電動ドリルのドリル固定用のチャックと同様な構造のものを用いることできる。
【００５０】
ワイヤー巻き付け軸２０の他端は、雄ねじ１４の中心孔１４ａの外部に位置している。雄ねじ１４の他端には雄ねじ１４の中心軸に垂直な方向に放射状に延びた回転レバー２２が取り付けられている。回転レバー２２の先端部には外側に水平方向に延びるつまみ２２ａが設けられている。
【００５１】
［コイルスプリング製造装置の使用方法］
このコイルスプリング製造装置を用いてコイルスプリングＳを製造する方法について説明する。
【００５２】
まず、あらかじめ、製造しようとするコイルスプリングＳを製造するのに十分な長さのワイヤー１６を用意する。雄ねじ１４に取り付けられた回転レバー２２のつまみ２２ａをオペレーターが指でつまんで回転レバー２２を反時計方向に回転させることにより、雄ねじ１４を支持部材１２側に移動させ、雄ねじ１４の先端に取り付けられたワイヤー案内部材１５を初期位置に位置させる。ワイヤー１６の一端を支持部材１２に設けられたワイヤー固定部１２ａの溝に数回巻き付けて固定した後、ワイヤー１６をワイヤー案内部材１５のワイヤー案内部１５ｂの案内溝Ｇに通し、さらにワイヤー巻き付け用雄ねじ１７に巻き付け、ワイヤー１６の他端をかご１８のアーム１８ａに数回巻き付けて固定する。その後、かご１８の中に分銅１９を入れる。分銅１９とかご１８との合計の重さがワイヤー１６に付与される張力となる。かご１８の中に分銅１９を入れた時点でワイヤー１６はピンと張られられる。ワイヤー１６に付与される張力は製造しようとするコイルスプリングＳに応じて適宜選択されるが、例えば１００ｇｗ〜４００ｇｗである。
【００５３】
次に、雄ねじ１４に取り付けられた回転レバー２２のつまみ２２ａをオペレーターが指でつまんで回転レバー２２を時計方向にゆっくりと回転させることにより、雄ねじ１４を支持部材１２から離れる方向に徐々に移動させる。この時、雄ねじ１４の回転に伴いワイヤー案内部材１５もワイヤー巻き付け軸２０の周りを時計方向に回転するため、ワイヤー１６がワイヤー巻き付け軸２０にらせん状に巻き付く。このらせんのピッチは雄ねじ１４のピッチと同じである。ワイヤー１６がワイヤー巻き付け軸２０にらせん状に巻き付くのに従ってワイヤー１６の他端はワイヤー巻き付け用雄ねじ１７を介して巻き上げられるため、分銅１９が入れられたかご１８は上昇する。ワイヤー１６がワイヤー巻き付け軸２０にある程度巻き付いた状態を図１７に示す。ただし、図１７においては、便宜上、ワイヤー１６がワイヤー巻き付け軸２０にらせん状に巻き付くピッチは雄ねじ１４のピッチより小さく図示されている（後述の図１８および図１９においても同様）。こうして回転レバー２２を時計方向に回転し続け、雄ねじ１４が支持部材１２に対して所定の距離だけ移動した時点で回転レバー２２の回転を停止し、雄ねじ１４の移動を停止する。この状態を図１８に示す。
【００５４】
上述のようにして所定の巻き数だけワイヤー１６をワイヤー巻き付け軸２０に巻き付けた後、ワイヤー巻き付け軸２０の付近でワイヤー１６の両端を鋏やカッターなどにより切断する。この状態を図１９に示す。こうして、ワイヤー巻き付け軸２０により挿通された状態でコイルスプリングＳが製造される。この時点では、コイルスプリングＳのピッチは実際に使用するときよりも大きいため、次のようにしてこのコイルスプリングＳを圧縮することでピッチを調整し、それによってばね定数を調整する。すなわち、コイルスプリングＳをワイヤー巻き付け軸２０により挿通された状態のまま、回転レバー２０を反時計方向にゆっくりと回転させることにより、ワイヤー案内部材１５を支持部材１２側に徐々に近づける。こうしてワイヤー案内部材１５を支持部材１２側に近づけると、ワイヤー案内部材１５のアーム１５ａの先端面がコイルスプリングＳの一端に接触し、やがてコイルスプリングＳの他端が支持部材１２の面に接触する。この時点でコイルスプリングＳが圧縮され始める。この状態を図２０に示す。コイルスプリングＳを所定距離圧縮した時点で回転レバー２０の回転を停止し、続いて回転レバー２２を反時計方向に回転させることにより、ワイヤー案内部材１５を支持部材１３側に十分に移動させる。次に、図２１に示すように、支持部材１２に固定されたワイヤー巻き付け軸固定部材２１によるワイヤー巻き付け軸２０の固定を解除し、ワイヤー巻き付け軸２０を支持部材１２の外側に引き抜き、そのときワイヤー巻き付け軸２０から落下するコイルスプリングＳを回収する。
【００５５】
以上のようにして、目的とするばね定数を有するコイルスプリングＳが製造される。
【００５６】
以上のように、この一実施形態によれば、１００±３０Ｎ／ｍの範囲内の均一なばね定数を有するコイルスプリングＳを容易に製造することができる。
【００５７】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００５８】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材質、製造方法などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材質、製造方法などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
Ｓ…コイルスプリング、Ｗ…超弾性ワイヤー、１１…基台、１２、１３…支持部材、１２ａ…ワイヤー固定部、１２ｂ…挿通孔、１３ａ…雌ねじ、１４…雄ねじ、１４ａ…中心孔、１５…ワイヤー案内部材、１５ａ…アーム部、１５ｂ…ワイヤー案内部、Ｇ…案内溝、１５ｃ…挿通孔、１６…ワイヤー、１７…ワイヤー巻き付け用雄ねじ、１８…かご、１８ａ…アーム、１９…分銅、２０…ワイヤー巻き付け軸、２１…ワイヤー巻き付け軸固定部材、２２…回転アーム、２２ａ…つまみ
【要約】
【課題】１００±３０Ｎ／ｍの範囲内の均一なばね定数を有する歯科矯正治療用のコイルスプリングを容易に製造することができるコイルスプリングの製造装置を提供する。
【解決手段】ワイヤー巻き付け軸２０を支持部材１３の雌ねじ１３ａに螺合した雄ねじ１４の中心孔１４ａおよび支持部材１２の挿通孔１２ｂに挿通してワイヤー巻き付け軸２０の一端をワイヤー巻き付け軸固定部材２１により支持部材１２に固定し、ワイヤー１６の一端を支持部材１２のワイヤー固定部１２ａに固定する。ワイヤー案内部材１５のワイヤー案内部１５ｂを経由してワイヤー１６の他端に張力付与機構により所定の張力を付与しながら回転機構により雄ねじ１４を回転させることによりワイヤー１６をワイヤー巻き付け軸２０にらせん状に巻き付けることによりコイルスプリングを製造する。
【選択図】図１２【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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