(57)【要約】  【課題】  優れた強度および透光性を兼ね備えることで、信頼性に優れるとともに、より目立ちにくい歯列矯正ブラケットを提供する。  【解決手段】  本開示の歯列矯正ブラケットは、酸化アルミニウム質セラミックスからなり、酸化アルミニウムの結晶粒子の平均結晶粒径が１．６μｍ以上２．５μｍ以下であり、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子が占める面積比率が５％以上３５％以下であるとともに、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子の平均重心間距離が７μｍ以上である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化アルミニウム質セラミックスからなり、酸化アルミニウムの結晶粒子の平均結晶粒径が１．６μｍ以上２．５μｍ以下であり、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子が占める面積比率が５％以上３５％以下であるとともに、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子の平均重心間距離が７μｍ以上である歯列矯正ブラケット。
【請求項２】
請求項１に記載の歯列矯正ブラケットにワイヤーが設けられている歯列矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、歯列矯正ブラケットおよびこれを備える歯列矯正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯並びや噛み合わせ等を矯正するための歯列矯正治療においては、患者の歯を固定するために歯列矯正ブラケットと呼ばれる小さな器具が使用されている。そして、歯列矯正ブラケットの材質としては、安価で強度が高く、加工が比較的容易であるステンレス等の金属が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、このように金属で歯列矯正ブラケットを構成した場合、口を空けると歯列矯正ブラケットが目立ってしまい、審美性に欠くものであった。
【０００４】
そこで、目立たないように、半透明の酸化アルミニウム質セラミックスで構成された歯列矯正ブラケットが知られている。例えば、特許文献１には、隣接する粒が粒界によって隔てられている複数の粒を有し、平均粒径が３．４μｍより大きく約６μｍ以下の範囲にあるという複数の粒に関する粒径分布により特徴づけられる多結晶アルミナ製であり、複数の粒のうち粒径が１０μｍより大きい粒が、ブラケット本体の体積の約１０％から約５０％までを占めることを特徴とする歯列矯正ブラケットが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７７０６３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
歯列矯正ブラケットを使用した歯列矯正治療の期間としては、一般的に２〜３年程度である。よって、歯列矯正ブラケットには、長期間に亘る使用においても、破損が起こらないという信頼性が求められている。さらに、近年では、歯列矯正治療を受けていることを周囲に知られたくないという患者が増えてきており、歯列矯正ブラケットがより目立たないことが求められている。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、優れた強度および透光性を兼ね備えることで、信頼性に優れるとともに、より目立ちにくい歯列矯正ブラケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の歯列矯正ブラケットは、酸化アルミニウム質セラミックスからなり、酸化アルミニウムの結晶粒子の平均結晶粒径が１．６μｍ以上２．５μｍ以下であり、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子が占める面積比率が５％以上３５％以下であるとともに、円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子の平均重心間距離が７μｍ以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の歯列矯正ブラケットは、優れた強度および透光性を兼ね備えるため、信頼性に優れるとともに、より目立ちにくいものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の歯列矯正ブラケットについて詳細に説明する。
【００１１】
本開示の歯列矯正ブラケットは、酸化アルミニウム質セラミックスからなる。ここで、酸化アルミニウム質セラミックスとは、酸化アルミニウム質セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムが９９質量％以上を占めるものである。そして、酸化アルミニウム質セラミックスであるか否かは、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定することにより、酸化アルミニウムの存在を確認する。次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、アルミニウム（Ａｌ）の定量分析を行なう。そして、ＩＣＰで測定したアルミニウムの含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に換算した含有量が９９質量％以上であれば、酸化アルミニウム質セラミックスである。
【００１２】
なお、本開示の歯列矯正ブラケットは、酸化アルミニウムの含有量が高いものであることから、酸化アルミニウム以外の成分の含有量の測定を行ない、酸化アルミニウム以外の成分の含有量を１００質量％から差し引いた方が、酸化アルミニウムの含有量を精度高く算出することができる。
【００１３】
そして、本開示の歯列矯正ブラケットは、酸化アルミニウム質セラミックスを構成する酸化アルミニウムの結晶粒子（以下では、単に結晶粒子と記載する場合がある。）の平均結晶粒径が１．６μｍ以上２．５μｍ以下であり、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子が占める面積比率が５％以上３５％以下であるとともに、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の平均重心間距離が７μｍ以上である。
【００１４】
ここで、円相当径とは、結晶粒子の面積と等しい円に置き換えた場合における、円の直径を意味している。また、平均重心間距離とは、円相当径が４μｍ以上の隣り合う結晶粒子の重心同士の最短距離の平均値のことである。つまり、平均重心間距離は、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子同士の分散度合いを示す指標である。
【００１５】
酸化アルミニウムの結晶粒子は、平均結晶粒径（円相当径）が大きくなる程、透光性が高くなるものの、破壊の起点となりやすい傾向にある。本開示の歯列矯正ブラケットは、上記構成を満たすことで、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子が透光性を高めつつ、破壊の起点となり易い円相当径が４μｍ以上の結晶粒子同士が離れているものとなることから、優れた透光性および強度を兼ね備える。
【００１６】
ここで、結晶粒子の平均結晶粒径、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積比率および平均重心間距離は、以下の方法で算出すればよい。
【００１７】
まず、歯列矯正ブラケットを切断する。次に、この切断面を、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）を用いて研磨するか、または集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて加工することで加工面を得る。そして、この加工面をフッ化水素酸等でケミカルエッチングするか、または９００〜２０００℃で熱処理することで、観察面を得る。
【００１８】
次に、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて、観察面の面分析を行なう。そして、面分析のカラーマッピングにより、アルミニウムの存在が確認され、その存在位置において、酸素が存在している粒子を、酸化アルミニウムの結晶粒子とみなす。
【００１９】
次に、上述した面分析を行なった範囲と同じ箇所の写真を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影する。そして、この写真における結晶粒子の輪郭を黒く縁取る。次に、縁取りを行なった写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製、なお、以降に画像解析ソフト「Ａ像くん」と記した場合、旭化成エン
ジニアリング（株）製の画像解析ソフトを示すものとする。）の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なう。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば、粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とすればよい。そして、この粒子解析によって、各結晶粒子の円相当径および面積が算出される。よって、この各結晶粒子の円相当径の平均値を平均結晶粒径とすればよい。また、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積を合計することで、面積比率を算出することができる。そして、円相当径４μｍ以上の結晶粒子の平均重心間距離は、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子のみを抽出した写真において、画像解析ソフト「Ａ像くん」の重心間距離法という手法を適用して同様の解析条件で画像解析することにより算出することができる。
【００２０】
また、歯列矯正ブラケットは、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子を除いた結晶粒子の粒径分布の標準偏差が、１．０μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすならば、円相当径が４μｍ未満の結晶粒子の粒径が均一化するので、透光性を損なうことなく、強度をより向上させることができる。
【００２１】
なお、歯列矯正ブラケットは、固定することができるのであればよいため、形状については特に限定されるものではない。
【００２２】
次に、本開示の歯列矯正装置は、本開示の歯列矯正ブラケットにワイヤーが設けられたものである。上述したように、本開示の歯列矯正ブラケットは、優れた透光性および強度を兼ね備えたものであることから、本開示の歯列矯正装置は、高い信頼性および審美性を兼ね備えたものとなる。
【００２３】
ここで、ワイヤーの材質としては、ステンレス、コバルトクロム合金、チタンニッケル合金等の金属を用いればよい。なお、歯列矯正装置の審美性を高める観点からは、ワイヤーを目立ちにくいものとするために、白色のポリウレタン等の樹脂でワイヤーをコーティングすることが好ましい。
【００２４】
次に、本開示の歯列矯正ブラケットの製造方法の一例について説明する。
【００２５】
まず、酸化アルミニウム粉末、焼結助剤および水をボールとともにミルに入れて、所定の粒度となるまで粉砕し、スラリーを作製する。ここで、各粉末（酸化アルミニウム粉末および焼結助剤）の割合は、各粉末の質量合計１００質量％のうち、酸化アルミニウム粉末が９９質量％以上となるようにし、残部を焼結助剤とする。
【００２６】
次に、焼結助剤として、焼成後の焼結体に２００ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が含有されるように秤量した水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末を添加する。水酸化マグネシウム粉末は、水に対して混ざりやすいことから、スラリーにおいて容易に分散するとともに、焼成時における酸化アルミニウムの結晶粒子の成長を抑制する。よって、水酸化マグネシウム粉末の添加量と後述する焼成時の最高温度とにより、結晶粒子の粒径を制御することが可能となる。なお、水酸化マグネシウム粉末以外の焼結助剤として、酸化珪素（ＳｉＯ２）粉末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末、酸化カルシウム（ＣａＯ）粉末、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）粉末等を水酸化マグネシウム粉末と一緒に添加してもかまわない。
【００２７】
次に、得られたスラリーにバインダーを添加した後、スプレードライヤーを用いて、噴霧乾燥を行なうことで顆粒を作製する。
【００２８】
次に、この顆粒と熱可塑性樹脂とワックスとをニーダに投入して、加熱しながら混練することで坏土を得る。そして、得られた坏土をペレタイザーに投入することにより、射出
成形用の原料となるペレットを作製し、作製したペレットを射出成形機に投入して射出成形することにより、所望形状の成形体を作製する。
【００２９】
次に、大気雰囲気中で最高温度を１２５０〜１４００℃とし、この最高温度での保持時間を０．５〜５時間として焼成することで、歯列矯正ブラケット形状の焼結体を作製する。このように、焼成時の最高温度と上述した水酸化マグネシウム粉末の添加量とを調整することで、結晶粒子の平均結晶粒径、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積比率および平均重心間距離を任意の値にすることができる。
【００３０】
次に、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）処理を、アルゴン雰囲気下において、最高温度を１０００〜２０００℃とし、この最高温度での保持時間を０．５〜５時間とし、圧力を１００〜３００ＭＰａとして行なうことで、本開示の歯列矯正ブラケットを得る。
【実施例１】
【００３１】
まず、酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末および水をボールとともにミルに入れて、最大粒径が０．８μｍ以下となるまで粉砕し、スラリーを作製した。ここで、酸化アルミニウム粉末および水酸化マグネニウム粉末の割合は、焼成後の焼結体に表１に示す量の酸化マグネシウムが含有されるように調整した。
【００３２】
次に、得られたスラリーにバインダーを添加した後、スプレードライヤーを用いて、噴霧乾燥を行なうことで顆粒を作製した。そして、この顆粒と熱可塑性樹脂とワックスとをニーダに投入して加熱しながら混練して坏土を得た。次に、得られた坏土をペレタイザーに投入することによりペレットを作製し、作製したペレットを射出成形機に投入して射出成形することにより、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１（２００８）に準拠したテストピース形状および歯列矯正ブラケット形状の成形体を作製した。
【００３３】
次に、大気雰囲気中で最高温度を表１に示す温度とし、この最高温度での保持時間を１時間として焼成することで、テストピース形状および歯列矯正ブラケット形状の焼結体を得た。そして、ＨＩＰ処理を、アルゴン雰囲気下において、最高温度を１６００℃とし、この最高温度での保持時間を１時間とし、加圧を２００ＭＰａとして行なうことで、テストピース形状および歯列矯正ブラケット形状の各試料を各２個得た。ここで、テストピース形状の各試料の寸法は、４ｍｍ×３ｍｍ×５０ｍｍとし、歯列矯正ブラケット形状の各試料の寸法は、４ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍとした。
【００３４】
次に、各試料の結晶粒子の平均結晶粒径、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積比率および平均重心間距離を、以下の方法で算出した。
【００３５】
まず、テストピース形状および歯列矯正ブラケット形状の各試料を切断し、ＣＰを用いてこの切断面の研磨を行なうことで、加工面を得た。そして、この加工面を１５５０℃で熱処理することで、観察面を得た。
【００３６】
次に、ＳＥＭで観察面を撮影した。そして、ＳＥＭで撮影した写真を用いて、結晶粒子の輪郭を黒く縁取った。次に、縁取りを行なった写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」の粒子解析という手法を適用して画像解析を行なった。なお、「Ａ像くん」の解析条件としては、粒子の明度を「明」、２値化の方法を「自動」、シェーディングを「有」とした。そして、この粒子解析によって、各結晶粒子の円相当径および面積が算出された。また、この各結晶粒子の円相当径の平均値を平均結晶粒径とし、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積を合計することで、面積比率を算出した。そして、円相当径４μｍ以上の結晶粒子の平均重心間距離を、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子のみを抽出した写真を用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」の重心間距離法という手法を適用して画像解析するこ
とにより算出した。ここで、同じ条件で作製したテストピース形状および歯列矯正ブラケット形状の試料の結晶粒子の平均結晶粒径、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の面積比率および平均重心間距離は、同じ値であった。
【００３７】
次に、テストピース形状の各試料を用いて、各試料の３点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  １６０１（２００８）に準拠して測定した。
【００３８】
次に、歯列矯正ブラケット形状の各試料を用いて、各試料の透光性に関するモニター評価を行なった。このモニター評価は、歯列矯正ブラケット形状の各試料を並べた状態で、１０歳代〜３０歳代の各世代の男女５名ずつ計３０名のモニターに、歯列矯正ブラケット形状の各試料が「非常に透光性がある」、「透光性がある」、「どちらともいえない」、「透過性がない」、「透過性が全くない」のどれに当てはまるかのアンケート調査を行なった。そして、「非常に透光性がある」と回答があった人の割合が８０％以上（２４名以上）であるものを「優」、６０％以上８０％未満（１８名以上２３名以下）であるものを「良」、６０％未満（１７名以下）である場合を「劣」として評価した。なお、このモニター評価は、上述の３点曲げ強度が５００ＭＰａ以上の試料のみに対して行なった。
【００３９】
結果を表１に示す。なお、表１においては、「円相当径が４μｍ以上の結晶粒子が占める面積比率」を「面積比率」、「円相当径が４μｍ以上の前記結晶粒子の平均重心間距離」を「平均重心間距離」として表記している。
【００４０】
【表１】
2017176235.tif 000002
【００４１】
表１に示す結果から、試料Ｎｏ．２〜４は、３点曲げ強度が５００ＭＰａ以上と高いとともに、透光性のモニター評価が「良」以上であった。このことから、酸化アルミニウムの結晶粒子の平均結晶粒径が１．６μｍ以上２．５μｍ以下であり、円相当径が４μｍ以上の結晶粒子が占める面積比率が５％以上３５％以下であるとともに、隣り合う円相当径が４μｍ以上の結晶粒子の平均重心間距離が７μｍ以上である歯列矯正ブラケットならば、優れた強度および透光性を兼ね備えることが分かった。