(57)【要約】  オレフィンポリマーで作製された歯科器具は、中間の物理的な型を使用せずにラピッドプロトタイピングを介して直接形成される。ポリマー前駆体溶液は、１つ以上のオレフィン含有モノマー及び／又はオリゴマー、オレフィン重合触媒、並びにポリマー前駆体溶液を通るＵＶ光の浸透を限定するためのＵＶ吸収剤を含む。ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応は、ＵＶ光に応答して調整され、ポリマー前駆体溶液は、それらの反応を調整するように構成された阻害剤（クエンチング剤）をさらに含み得る。ポリマー前駆体溶液は、ＵＶ硬化ステレオリソグラフィー又は３Ｄ印刷法を使用して堆積させて、破断伸度特徴及び好適な応力耐性が改善された器具を形成することができる。
2020536609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間の物理的なテンプレートを使用せずに、ラピッドプロトタイピングを介して形成されたオレフィンポリマーを含む歯列矯正器具であって、
前記オレフィンポリマーが、モノマー又はオリゴマー、触媒、クエンチング剤、及びＵＶ吸収剤を含むポリマー前駆体溶液から形成され、
前記クエンチング剤が、前記ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応を調整するように構成され、
ＵＶ光に応答して調整される前記ポリマー前駆体溶液のうちの１つ以上の反応から生じる、歯列矯正器具。
【請求項２】
前記オレフィンポリマーが、オレフィンメタセシスの反応生成物を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項３】
前記オレフィンポリマーが、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）の反応生成物を含む、請求項２記載の歯列矯正器具。
【請求項４】
前記触媒が、グラブス型メタセシス触媒である、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項５】
前記ＵＶ吸収剤が、蛍光増白剤である、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項６】
前記モノマー又はオリゴマーが、環状アルケンを含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項７】
前記モノマー若しくはオリゴマーが、置換若しくは非置換シクロオクテン、置換若しくは非置換ノルボルネン、置換若しくは非置換シクロブテン、置換若しくは非置換シクロペンテン、置換若しくは非置換シクロペンタジエン、又は置換若しくは非置換シクロオクタジエンを含む、請求項６記載の歯列矯正器具。
【請求項８】
前記モノマー又はオリゴマーが、１，５−シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、又はそれらの混合物を含む、請求項７記載の歯列矯正器具。
【請求項９】
前記オレフィンポリマーが、アルカン置換基を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１０】
前記オレフィンポリマーが、架橋反応に関与するように構成された１つ以上の置換基を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１１】
前記ポリマー前駆体溶液が、前記オレフィンポリマーの前記１つ以上の置換基と反応することができる２つ以上の官能基を含む架橋分子をさらに含む、請求項１０記載の歯列矯正器具。
【請求項１２】
前記ポリマー前駆体溶液が、前記オレフィンポリマーの柔軟性を増大させるために可塑剤をさらに含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１３】
前記オレフィンポリマーが、約６％〜２００％の破断伸度及び少なくとも約５，０００psiの応力耐性を有する、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１４】
前記歯列矯正器具が、タブ及びスロット配列を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１５】
前記歯列矯正器具が、歯把持配列及び前記歯把持配列よりも剛性が低い柔軟性配列を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１６】
前記歯列矯正器具が、隣接する歯把持配列間に柔軟性の湾曲した相互接続要素を含む、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１７】
前記オレフィンポリマーが２つ以上のオレフィンポリマーを含み、前記２つ以上のオレフィンポリマーのそれぞれが、前記２つ以上のオレフィンポリマーの他のものとは異なる組成及び機械的特性を有し、かつ前記２つ以上のオレフィンポリマーを層状にして、前記歯列矯正器具を形成する、請求項１記載の歯列矯正器具。
【請求項１８】
歯列矯正器具を製作する方法であって、
ポリマー前駆体溶液をラピッドプロトタイピングマシンに提供することであって、前記ポリマー前駆体溶液が、モノマー又はオリゴマー、触媒、及びＵＶ吸収剤を含み、前記ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応が、ＵＶ光に応答して調整される、提供すること；並びに
器具モデルに従って前記歯列矯正器具を製作すること、を含む方法。
【請求項１９】
前記ポリマー前駆体溶液が、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）を介してポリマーを形成するように構成される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記モノマー又はオリゴマーが、１，５−シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、又はそれらの混合物を含む、請求項１９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
この出願は、２０１７年９月２７日に出願され、「FABRICATION OF DENTAL APPLIANCES」と題する米国仮出願第６２／５６４，０６４号の優先権及び利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。この出願はまた、２０１６年９月８日に出願され、TOOTH-POSITIONING APPLIANCE, SYSTEMS AND METHODS OF PRODUCING AND USING THE SAMEと題する米国特許出願第１５／２６０，０２６号にも関しており、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
治療用歯科器具は、様々な歯の状態の治療に使用され得る。治療用歯科器具の非限定的な例には、歯列矯正アライナー及び歯列矯正リテーナなどの歯列矯正器具、並びに外科用副木及び咬合副木などの副木が含まれる。治療用歯科器具は、機能の改善及び／又は回復、患者の歯列の審美的改善、歯の摩耗の軽減、並びに関節痛及び他の病状の治療を含む多くの理由で患者に使用される。
【０００３】
例えば、歯列矯正アライナーは、歯列矯正治療中に歯を再配置するために使用される歯科器具の１つのタイプ又は一種である。アライナー、ポジショナー、及び歯配置器具という用語は、歯列矯正の分野で使用されるようにほぼ同義であることに留意すべきである。このタイプの歯列矯正治療は、典型的には、上下の歯に別個の歯配置器具を使用する。歯配置器具は、歯に適合し、一部又はすべての歯の少なくとも一部の顔面及び舌側表面、並びに多くの場合、少なくとも一部の歯の咬合面（又は咬合面）を覆う。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施態様によれば、歯列矯正器具は、中間の物理的テンプレートを使用せずにラピッドプロトタイピングを介して形成されたオレフィンポリマーを含む。オレフィンポリマーは、モノマー又はオリゴマー、触媒、クエンチング剤、及びＵＶ吸収剤を含むポリマー前駆体溶液から形成され得る。クエンチング剤は、ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応を調整するように構成され得、歯列矯正器具は、ＵＶ光に応答して調整されるポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応から生じる。
【０００５】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、オレフィンタセシスを含むか、又はそれの反応生成物であり得る。いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）を含むか、又はその反応生成物であり得る。
【０００６】
いくつかの実施態様では、触媒は、グラブス型メタセシス触媒であり得る。
【０００７】
いくつかの実施態様では、ＵＶ吸収剤は、蛍光増白剤であり得る。
【０００８】
いくつかの実施態様では、モノマー又はオリゴマーは、環状アルケンを含み得る。いくつかの実施態様では、モノマー若しくはオリゴマーは、置換若しくは非置換シクロオクテン、置換若しくは非置換ノルボルネン、置換若しくは非置換シクロブテン、置換若しくは非置換シクロペンテン、置換若しくは非置換シクロペンタジエン、又は置換若しくは非置換シクロオクタジエンであるか、それらを含み得る。いくつかの実施態様では、モノマー又はオリゴマーは、１，５−シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、又はそれらの混合物を含み得る。
【０００９】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、アルカン置換基を含み得る。いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、架橋反応に関与するように構成された１つ以上の置換基を含み得る。
【００１０】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、オレフィンポリマーの１つ以上の置換基と反応することができる２つ以上の官能基を含む１つ以上の架橋分子をさらに含み得る。
【００１１】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、オレフィンポリマーの柔軟性を高めるために可塑剤をさらに含み得る。
【００１２】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、約６％〜２００％の破断伸度及び少なくとも約５，０００psiの応力耐性を有し得る。
【００１３】
いくつかの実施態様では、歯列矯正器具は、タブ及びスロット配列を含み得る。いくつかの実施態様では、歯列矯正器具は、歯把持配列及び歯把持配列よりも剛性が低い柔軟性配列を含み得る。いくつかの実施態様では、歯列矯正器具は、隣接する歯把持配列間に柔軟性の湾曲した相互接続要素を含み得る。
【００１４】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、２つ以上のオレフィンポリマーを含み得、２つ以上のオレフィンポリマーのそれぞれは、２つ以上のオレフィンポリマーの他のものとは異なる組成及び／又は機械的特性を有し得る。２つ以上のオレフィンポリマーを層状にして、歯列矯正器具を形成し得る。
【００１５】
本開示の実施態様によれば、歯列矯正器具を製作する方法は、ラピッドプロトタイピングマシンにポリマー前駆体溶液を提供することを含む。ポリマー前駆体溶液は、モノマー又はオリゴマー、触媒、及びＵＶ吸収剤を含み得、ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応は、ＵＶ光に応答して調整され得る。本方法は、器具モデルに従ってラピッドプロトタイピングマシンを使用して、ポリマー前駆体溶液から歯列矯正器具を製作することをさらに含む。
【００１６】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）を介してポリマーを形成するように構成され得る。
【００１７】
いくつかの実施態様では、モノマー又はオリゴマーは、１，５−シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、又はそれらの混合物を含み得る。
【００１８】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付の図面と併せて考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】歯科器具を製作するためのシステムの例を示す概略ブロック図である。
【図２】図１のシステムの実施態様によって実施される器具を設計する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の器具設計エンジンの例示的な実施態様の概略図である。
【図４】図１の器具設計エンジンの実施態様によって実施されるデジタル歯科モデルをセグメント化する方法の概略図である。
【図５】図１のシステムのいくつかの実施態様によって実施される治療計画を生成する方法の概略図である。
【図６】図１のシステムのいくつかの実施態様によって実施される器具モデルを生成する方法の概略図である。
【図７】図１の器具製作システムの例示的な実施態様の概略図である。
【図８】図７の器具製作システムの実施態様によって実施される器具モデルの製作を制御する方法の概略図である。
【図９】図７のラピッドファブリケーション（ラピッドプロトタイピング）マシンの例示的な実施態様の概略断面図である。
【図１０】図３のユーザインターフェースエンジンのいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面を示す図である。
【図１１】図３のユーザインターフェースエンジンのいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面を示す図である。
【図１２】図３のユーザインターフェースエンジンのいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面を示す図である。
【図１３Ａ】図３のユーザインターフェースエンジンのいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面を示す図である。
【図１３Ｂ】図３のユーザインターフェースエンジンのいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面を示す図である。
【図１４】図１のシステムの実施態様によって製作され得る歯科器具の概略的な例である。
【図１５】図１のシステムの実施態様によって製作され得る歯科器具の概略的な例である。
【図１６】図１のシステムの実施態様によって製作され得る歯科器具の概略的な例である。
【図１７Ａ】図１のシステムの実施態様によって製作され得る歯科器具構成要素の概略的な例である。
【図１７Ｂ】図１のシステムの実施態様によって製作され得る歯科器具構成要素の概略的な例である。
【図１８】本明細書で記載された技法を実装するために使用できるコンピュータデバイスの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して様々な実施態様を詳細に記載するが、いくつかの図全体を通して、同様の参照番号は同様の部品及びアセンブリを表し、重複する記載は提供されない場合がある。様々な実施態様への言及は、本明細書に添付された特許請求の範囲を限定するものではない。さらに、本明細書に記載されている任意の例は、限定することを意図したものではなく、添付の特許請求の範囲の多くの可能な実施態様のいくつかを単に記載している。
【００２１】
本開示は、患者に療法を提供するために使用可能な歯科器具の製作に関する。そのような歯科器具の非限定的な例には、義歯、歯冠、部分歯冠、固定ブリッジ、インプラント、一時的ブリッジ及び歯冠、咬合副子、睡眠時無呼吸器具（例えば、睡眠時無呼吸を防止、軽減、又は緩和する器具）、口蓋拡張器、並びにリテーナ（例えば、Ｅｓｓｉｘ及びＨａｗｌｅｙ型リテーナ）が含まれる。特に、本開示の実施態様は、歯列矯正アライナー又はポジショナーなどの歯列矯正器具の製作に関する。例えば、本明細書に開示される実施態様は、経時的に患者の歯を再配置するための一連の取り外し可能な歯列矯正アライナーを生成するために使用できる。実施態様はまた、医療専門家のオフィス内で完全に又は部分的に器具を製作するために使用できる。有益なことに、医療専門家は、患者に器具をより迅速に提供することができ、本開示の実施態様を使用して器具の設計をより制御することができる。歯列矯正器具の製作に関連する実施態様を本明細書で幅広く詳細に記載するが、当業者は、本明細書に記載される実施態様を様々な関連歯科器具（本明細書に記載されるもの、及び当業者に容易に理解される他のものなど）に適応させることができる。
【００２２】
歯列矯正ポジショナーは、伝統的に、患者の歯の三次元のネガティブの歯科印象から導出された石膏モデルのセットから作製される。次いで、石膏歯科モデルは、小さな宝石工用のこぎり又は回転式切断ディスクを使用して石膏歯を切り離し、その後、石膏歯をよりよく真っ直ぐな所望の配列に再配置した後、歯科ワックスで新しい配列に保持することによって修正される。
【００２３】
再配置された歯科モデルは、歯列矯正ポジショナーを製造するための基礎を提供する。ポジショナーが作製される材料の弾性は、歯をその元の位置から新しい矯正された（修正された）位置に移動させるためのエネルギー及びサポートを提供する。一連の歯列矯正ポジショナーは、段階的に歯を移動するように作製されることが多い。しかしながら、石膏及びワックスを使用してステップごとの歯の配列を手動で作製及び調整する必要がある場合、一連の器具の作製は、困難で時間がかかる可能性がある。
【００２４】
デジタル技術を使用して、歯を段階的に移動させる一連のアライナーの製作に関連する困難の少なくとも一部を克服できる。例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）／コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアを使用して、歯科モデルを生産でき、そこから一連の進歩的な器具を製造できる。歯科モデルは、患者の歯列の３Ｄ画像から生成できる。次いで、これらの歯科モデルは、物理的又は仮想的に再配置され、アライナーを形成するために使用できる。例えば、再配置された歯科モデルを使用して、真空、圧力、及び熱の組み合わせを使用してアライナーが形成される歯科モデルを製作することができる。この形成プロセスは、歯列矯正の実験室コミュニティ内では「サックダウン」プロセスと非公式に呼ばれている。
【００２５】
一連の歯アライナーを生産するための１つのプロセスでは、技術者は、まず患者の上部及び下部モデルセットをスキャンして、患者の歯の解剖学的構造のＣＡＤ操作可能な仮想モデルを取得する。モデルセットは、通常、歯、口蓋、並びに歯茎の１つの上部石膏モデル及び１つの下部石膏モデルからなる。元の不正咬合の仮想モデルが取得されると、技術者は、仮想不正咬合を治療的に操作する。これは、包括的かつ順次的な手順に従って歯を広範囲に再配置することを伴ってもよく、最終的にその患者の完成した又は理想的な咬合に到達する。仮想モデルの完成した咬合は、成功した従来の歯列矯正治療の終了時に生じる患者の上部及び下部の咬合の完全な再配置に対応する。上記のステップが達成されると、技術者は、仮想ＣＡＤ環境内で利用可能な患者の歯の２つのバージョンを所有する。１つのバージョンは、元の不正咬合を表し、もう１つのバージョンは、理想的な咬合を表す。例えば、技術者は、治療の始まり及び終了の状態に対応する仮想モデルセットを有する。
【００２６】
プロセスにおける別のステップは、段階的で進歩的な一連の形成モデルの作成を伴う。これらの形成モデルのそれぞれは、上記のように始めの状況と終了の状況との間の患者の提案された治療シークエンスに沿った具体的な段階的ステップで患者の将来の咬合のスナップショットを表す。これを達成するために、技術者は、仮想の第１の移行モデルを作成する。この仮想の第１の移行モデルは、それらの元の治療前の位置から目的の完成位置の方向にある仮想の第１の移行位置に微妙に移動する歯の一部又はすべてを表す。追加の仮想移行モデルも同様に作成できる。このようにして、技術者は、一連の進歩的なモデルを作成し、それぞれのモデルが、前のモデルよりもさらにわずかに付勢され、それぞれがそれらの完成された標的位置にわずかに近づいて移動する。最終形成モデルは、一連の移行位置から歯を取り、それらを最終的な所望の位置に移動させる。
【００２７】
そのような一連の仮想中間形成モデルが作成され、最終的な形成モデルが技術者によって作成されると、一連の各モデルを表すデジタルコードは、ラピッドプロトタイピングマシンを動作するように指示される。ラピッドプロトタイピングマシンを使用して、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工、ステレオリソグラフィー、又は３Ｄ印刷などの任意の好適なプロセスを使用して、一連の物理的（非仮想）形成モデルを生産できる。生産ステップによって、一連の仮想中間モデル及び最終モデルのそれぞれの硬質で物理的な複製が生産される。「ラピッドプロトタイピングマシン」及び「ラピッドファブリケーションマシン」という用語は、本明細書でそれらの技術的に認識された意味で互換的に使用され、例えば、本明細書に記載されるプロセスを使用してスケールモデル又は部品を迅速に生産できる機械又は製造装置を指す。
【００２８】
プロセスでの別のステップでは、熱成形マシン（サックダウンマシンとも呼ばれる）に一連の物理的形成モデルのそれぞれが順に搭載され、熱、圧力、及び／又は真空の組み合わせを使用して、一定の厚さのプラスチックシート材料からの実際の一連の進歩的なアライナー（歯列矯正ポジショナー）を形成する。一連の進歩的なアライナーが形成及びトリミングされると、それらは順次ラベル付けされ、パッケージ化され、担当の歯列矯正医に発送される。次いで、歯列矯正医が患者の予約をスケジュールし、その時点で、アライナー及びその使用に関する指示が患者に与えられる。患者は、第１のアライナーのセットを一定期間、典型的には、２週間着用するように指示される。その後、第１のセットは破棄され、患者は一連の次のセットに移行し、同じように続く。
【００２９】
アライナーは、技術者によって仮想モデルセットで作成された位置バイアスに従って患者の歯を移動させるように構成できる。歯は、アライナーのポリマー材料の弾性によって、次第に付勢され、それらの所定の完成位置に向かって所望の方向に移動するように促される。理想的には、穏やかであるが継続的な力がアライナーによって供給され、歯の根元を支える骨の作成及び／又はリモデリングを伴う特定の生理学的プロセスが発生する。最終結果は、下にある骨を通して望ましい位置及び方向づけに向かってゆっくりと進歩的な歯の根元の歯列矯正移動になるべきである。
【００３０】
多くの従来の取り外し可能なアライナー、例えば、上記の「サックダウン」プロセスによって生産されたものは、それらの設計及び現在利用されている透明な熱可塑性材料の機械的特性によって限定される。透明なポリマー材料は、アライナーをほとんど見えなくし、これは、固定されたステンレス鋼のハードウェア及び金属ブレースよりも大きな利点である。一方、アライナーを形成する際に使用される従来のポリマー材料は、全方向に屈曲する能力が非常に限定される。これは、治療の始めにかなり整列していない歯をアライニングするときに特に問題になる。最近発表された研究は、従来のアライナーの各段階は、最初に供給されるときにかなり高い力を供給し、次いで加えられた力は急速に減少することを示している。この結果により、所望の軽い連続的で穏やかな力ではなく、断続的な力の供給になる。
【００３１】
各段階中に非常に小さな移動を試みた場合でも、器具は、十分に柔軟ではなく、材料の平面内での移動を可能にするように設計されていないため、移動させる必要のある歯に適切に噛み合わないことがある。次いで、特定のアライナーが歯に適切に噛み合わない場合、その歯は、適切な場所に移動せず、一連の次の連続するアライナーに噛み合う。アライナーが歯に適切に噛み合わない場合に利用可能な唯一の現在の解決策は、（１）その特定の段階で試行される移動の量を減らす、又は（２）歯に異なる（例えば、より大きい）結合アタッチメントを定置する、又は（３）一連のアライナーのステップを１つ戻し、移動を再試行することである。これらの解決策はどちらも、典型的には、コンピュータ化された治療計画をやり直す必要がある。計画が訂正されない場合、器具の連続する各段階でアライナーの適合が低下し、ほんの数段階後に、元のコンピュータ化された治療計画に従って歯が移動しないことが明らかになり、治療計画の訂正を余儀なくされる。器具が個々の歯を正確に噛み合わせる能力は、それらを移動させるか、他の歯の移動を助けるためにアンカー歯として使用されるかに関係なく、歯列矯正治療の成功にとって重要である。
【００３２】
上記の「サックダウン」プロセスを使用して形成された従来の歯列矯正アライナーは、典型的には、室温及び口腔内温度（例えば、約２０℃〜約３７℃）で堅く、高温及び高圧（例えば、約１００℃を超える、例えば１００℃〜３００℃、又は１００℃〜２００℃）でしなやかな熱可塑性ポリマー材料で形成されることに限定される。材料のガラス転移温度（Ｔｇ）で正式に特徴付けられ得る、柔軟性におけるこの温度依存性の変化は、ポリマーが患者の歯のモデルの周りに形作られる、そのようなアライナーを形成する従来の方法を利用するために必要である。
【００３３】
「ガラス転移温度（Ｔｇ）」という用語は、本明細書において、当技術分野で認識されている意味で使用され、ポリマー鎖内のアモルファス領域の移動及びリアライメントによって媒介されるように、ポリマー材料が硬い結晶性材料から粘弾性又はゴム弾性材料に可逆的に遷移する温度を指す。材料のＴｇは、他の技法の中でも、例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、動的機械分析（ＤＭＡ）、又は熱機械分析（ＴＭＡ）を使用して測定できる。
【００３４】
しかしながら、上記のように、そのような材料及び方法は、複数の形成型又はモデルの中間生産を必要とし、歯列矯正アライナーに形成できる形状及び特徴を限定する場合がある。
【００３５】
例えば、形成型を使用せずに歯列矯正装置及び他の歯科器具を形成する代替方法は、それらの方法に利用可能な材料によって限定されてきた。例えば、ラピッドプロトタイピング及びラピッドファブリケーション法は、歯列矯正アライナーを形成するために考えられてきた。しかしながら、従来の「サックダウン」法で使用される熱可塑性ポリマーは、ラピッドプロトタイピング法と互換性がなく、光ベースのラピッドプロトタイピング及びラピッドファブリケーションマシンでの使用に利用可能なポリマー（例えば、アクリル樹脂、例えば、ウレタンジメタクリレートなどのウレタンアクリレート）は、高度に架橋されて強くなる傾向がある（例えば、最大約７，０００psiの負荷に耐性がある）が、耐衝撃性及び靭性は低くなる。ポリマー架橋度を低下させることによって、そのようなアクリレート樹脂の破断伸度特徴を修正する試行は、変形しやすい材料を生産するため、歯に対する長時間の力を確実に維持することができない。さらに、そのような修正された材料は、吸水率及び唾液取り込みが増加しやすいため、経口使用には不適切である。したがって、そのようなアクリレート樹脂及びそれらに関連する形成技法に基づく歯列矯正アライナーのさらなる開発は、限定されてきた。
【００３６】
ポリマーの材料特性は、ポリマー内の架橋度に依存するだけでなく、コポリマー構造、全体的な骨格構造及び幾何形状、モノマー間の結合のタイプ又は種類、各モノマーの側鎖のタイプ又は種類及びそれらの相対的立体化学（タクティシティ）、鎖分岐度、並びにポリマーの分子量及び多分散性を含む様々な構造的特徴によって影響を受ける場合がある。例えば、非ウレタン、非アクリレート骨格に基づく代替ポリマーは、例えば、ウレタンジメタクリレートと比較して改善された破断伸度特徴を有し得る。しかしながら、歯列矯正器具などの歯科器具用の、特にそのような器具のラピッドプロトタイプ製造及び／又は３Ｄ印刷におけるそのようなポリマーの開発及び使用は、適合性ポリマーの欠如及びそのようなポリマーの生産方法により限定されてきた。
【００３７】
本開示の１つ以上の実施態様によれば、歯列矯正器具（例えば、歯列矯正アライナー）は、歯科適合性オレフィンポリマーから製作される。オレフィンポリマーは、歯列矯正器具の設計及び目的に好適な破断伸度特徴を有するように構成される。オレフィンポリマーは、モノマー又はオリゴマー、触媒、及びＵＶ吸収剤を含むポリマー前駆体溶液から形成され、歯列矯正器具は、ポリマー前駆体溶液の１つ以上の反応を介して形成され、これは、（露光によって）ＵＶ光に応答して調整される。さらに、オレフィンポリマーは、ラピッドプロトタイピングマシンを使用して、形成モデル又は型などの中間の物理的テンプレートを使用せずに直接堆積される。
【００３８】
本明細書で使用される場合、「歯科適合性」という用語は、歯科及び口腔器具、並びに用途での使用に好適な材料を指す。例えば、材料は、使用者による溶質、粒子、及び／又は毒素の摂取を防止若しくは低減するために、実質的に不溶性、耐久性、及び非毒性でなければならない。材料は、変色及び望ましくない味を回避又は低減するために、実質的に非吸収性でなければならない（例えば、液体、固体、及び／又は唾液を吸収すべきではない）。加えて、材料は、微生物培養及びバイオフィルムの成長に対して耐性があり、かつ／又は容易に消毒されるべきである。最後に、材料は、歯科用途及び器具の使用寿命に好適な機械的特性（硬度、強度、弾性など）を有するべきである。
【００３９】
「オレフィンポリマー」及び「ポリオレフィン」という用語は、当技術分野で認識されている意味で互換的に使用され、オレフィン含有モノマー及び／又はオリゴマー（例えば、１つ以上のアルケン官能基を含むモノマー及び／又はオリゴマー）から形成されるポリマー材料を指す。モノマー及び／又はオリゴマーに含まれるアルケン官能基は、分子間結合形成反応に関与して、それによりポリマー生成物を形成する。さらに、アルケン官能基は、１つ以上の付加反応を受けて、ポリマー骨格又はポリマー骨格の成分としてアルカン鎖を形成する。この用語は、重合が終了した後の残留アルケン官能基の包含を指すことも特定することもせず、いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、アルケン官能基を実質的に含まなくてもよい。しかしながら、本開示の実施態様は、必ずしもこれらに限定されず、いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、モノマー、オリゴマー、重合反応のタイプ又は種類、重合時間、クエンチング剤、及び他の関連する反応条件によって決定されるように、検出可能な濃度及び／又は設定された量のアルケン官能基を含有する。実際、本開示の実施態様による装置に含まれるオレフィンポリマーの組成が、本明細書に記載される原理に従って、好適な構造、側鎖、及び／又は官能基を含有するように様々な方法で修正又は構成され得ることが理解される。
【００４０】
本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、程度の用語としてではなく、近似の用語として使用され、特定のパラメータの正確な値の測定、観察、又は計算の困難さを説明することを意図している。例えば、この文脈では、「アルケン官能基を実質的に含まない」という用語は、完了したポリマーが任意のアルケン官能基を含有する場合、アルケンは、ポリマーの化学的若しくは物理的特性に測定可能若しくは観察的に寄与しない、かつ／又はポリマー若しくはポリマーで形成される任意の装置の特性及び性能特徴に無視できる影響を与える微量でのみ存在することを表す。
【００４１】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、約６％〜約２００％、いくつかの実施態様では、約１０％〜約１８０％、約２０％〜約１６０％、約３０％〜約１５０％、約４０％〜約１４０％、約５０％〜約１３０％、約６０％〜約１２０％、約７０％〜約１１０％、又は約８０％〜約１００％の破断伸度を有するように選択又は設計され得る。いくつかの実施態様では、例えば、オレフィンポリマーは、約６％〜約２０％、約６％〜約１５％、又は約７％〜約１０％の破断伸度を有するように選択又は設計され得る。加えて、オレフィンポリマーは、少なくとも約５，０００psi、いくつかの実施態様では、約５，０００psi〜約９，０００psi、例えば、約６，０００psi〜約８，０００psiの応力耐性を有し得る。
【００４２】
オレフィンポリマー形成反応のタイプは、特に限定されない。いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、ビニル重合（例えば、その生成物であり得る）によって形成され得る。いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、オレフィンメタセシス（例えば、その生成物であり得る）によって、いくつかの実施態様では、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）又はＲＯＭＰ型反応によって形成され得る。「ビニル重合」という用語は、当技術分野で認識されている意味で使用され、具体的には、連続するモノマー又はオリゴマー上のビニル（例えば、１−エン）基間の鎖形成反応を指す。「オレフィンメタセシス」という用語は、２つの反応物質アルケンの炭素が結合パートナーを交換し、当初の反応物質結合を溶解して２つの新しいアルケン結合（例えば、Ｃ１＝Ｃ２＋Ｃ３＝Ｃ４→Ｃ１＝Ｃ３＋Ｃ２＝Ｃ４）を形成する反応を指す。「ＲＯＭＰ」という用語は、具体的には、２つの反応物質アルケンのうちの１つが環状アルケン（すなわち、環）であるオレフィンメタセシス反応を指す。いくつかの実施態様では、環状アルケンは、結合歪みにより（例えば、環状アルケン中の結合が環によって拘束されことによって最低エネルギー立体配座に緩和できないため）、対応する線状アルケンに対して不安定化し、その結果、メタセシス反応は、環状アルケン結合が切断されたときの環歪みの解放によってエネルギー的に駆動される。オレフィンメタセシス重合及びＲＯＭＰでは、反応は、基質（例えば、モノマー）の第１のアルケンと触媒における第２のＭ＝Ｌ「アルケン」との間で生じる（例えば、金属とカルベン配位子との間の二重結合、式中、配位子Ｌは、ポリマー鎖の一部であり得る）。ポリマーがＲＯＭＰによって形成される場合、広範囲のモノマー及びオリゴマーが反応に適合し得ることにより、本開示の実施態様による歯列矯正器具の生産などの、特定の用途のための具体的かつ／又は所望の特性を有するポリマーの生産を可能にする。
【００４３】
触媒は、重合に必要な１つ以上の反応を起こし、促進させ、又は急増させるために必要又は所望されることが多い。触媒のタイプ又は種類は、ポリマーを形成するために使用されるモノマー及びオリゴマーと好適に反応することができる限り、特に限定されない。例えば、触媒は、動作する反応条件下で好適に安定であるべきであり、重合を妥当なタイムスケールで好適な程度まで進行させ、例えば、約２０分以内、又はいくつかの実施態様では、さらなる処理ステップを含む約１０分未満で完了させるべきである。いくつかの実施態様では、妥当なタイムスケールは、約０．５秒〜約８分、約１秒〜約５分、約５秒から約３分、約５秒〜約２分、約１０秒〜約１分、０．５秒〜約２秒、約０．５秒〜約１．５秒、約０．５秒〜約１秒などであり得る。ここで、「完了する」は、変形のリスクなしに患者が使用可能なように、又は患者が使用する前にさらに処理可能なように十分に耐久性があり堅い形状及び形態を有する固体又は半固体材料の形成を指し得る。さらなる処理は、ポリマーの特徴を修正するため、かつ／又は重合反応を完了させるための任意の好適な処理を含み得、いくつかの実施態様では、マイクロ波又はオーブンで材料を加熱することを含み得る。
【００４４】
触媒は、均一系触媒又は不均一系触媒であり得る。いくつかの実施態様では、触媒は、均一系触媒であり得る。例えば、触媒は、ポリマーを形成するために使用されるモノマー、オリゴマー、及び他の試薬と混合されてもよく、いくつかの実施態様では、そのような試薬と共に一般的な溶媒に溶解されてもよい。触媒は、任意の好適な形態で提供され得、例えば、１つ以上の金属塩、１つ以上の有機又は無機配位子、１つ以上の酵素、１つ以上の有機金属錯体、１つ以上の補因子、それらの混合物などとして提供され得る。さらに、触媒は、溶液中又は作業条件中に活性触媒に変換されるプレ触媒若しくは触媒前駆体として提供されてもよく、本明細書における触媒への言及は、添加されたままの触媒（例えば、前触媒若しくは触媒前駆体）、及び／又は活性触媒を包含し得ることが理解される。触媒が金属塩を含む場合、金属は遷移金属を含み得る。触媒に含まれるそのような遷移金属の非限定的な例には、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）が含まれ得る。独立して又は有機金属錯体の一部として含まれる１つ以上の有機又は無機配位子のそれぞれは、特に限定されず、Ｌ型、Ｘ型、又は組み合わせ型配位子であり得る。本明細書でそれらの技術分野で認識されている意味で使用される場合、「Ｘ型配位子」は、形式的に単一の電子を供与するアニオン性配位子を指し、「Ｌ型配位子」は、形式的に一対の電子を供与する中性配位子を指し、「結合配位子」は、合計３つの電子を供与するＸＬ配位子などの軌道相互作用の組み合わせを介して上記の組み合わせを供与する配位子を指す。各配位子の密度は、特に限定されず、単座、二座、三座などであり得る。触媒に含まれ得る配位子のクラスの非限定的な例には、ハロゲン原子、水素化物、Ｎ−複素環式カルベン（ＮＨＣ）、フィッシャー型カルベン、シュロック型カルベン、水酸化物、アルコキシド、硫化物、アミン、アミド、窒化物、ニトリド、ホスフィン、ホスファート、カルボニル、イソシアニド、カルボキシラート、σ−又はπ−芳香族基などが含まれ得る。本明細書で使用される場合、「ＮＨＣ」、「フィッシャー型カルベン」、及び「シュロック型カルベン」という用語は、当技術分野で認識されている意味で使用され、原子価が２で中心のｓｐ２炭素を有し、金属との金属−配位子結合を形成することができる配位子を指す。ＮＨＣカルベンでは、炭素は、環状イミダゾール環内の２つの窒素原子に結合しており、炭素原子と窒素原子との間のｐ軌道の重なりにより、炭素は強力なシグマドナー配位子として作用する。フィッシャー型カルベンでは、炭素は、パイドナー置換基を有してもよく、パイアクセプター配位子を有する低原子価金属に優先的に結合してもよく、部分的に求電子性であってもよい。シュロック型カルベ��では、炭素は、アルキル及び水素置換基を有してもよく、パイドナー配位子を有する高原子価金属に優先的に結合してもよく、求核試薬として作用してもよい。
【００４５】
さらに、触媒は、目的とする重合反応のタイプ又は種類に応じて選択され得る。いくつかの実施態様では、例えば、ポリマーがビニル重合によって生産される場合、触媒はチーグラー・ナッタ型触媒であり得る。いくつかの実施態様では、ポリマーがオレフィンメタセシスによって生産される場合、これらの用語及び触媒は関連技術で公知であり理解されているので、触媒はシュロック型又はグラブス型の触媒であり得る。いくつかの実施態様では、ポリマーは、オレフィンメタセシスによって生産され得、触媒は、Ｒｕベースのグラブス型メタセシス触媒であり得る。本明細書で使用される場合、「グラブス型メタセシス触媒」という用語は、当技術分野で認識されている意味で使用され、オレフィンメタセシスに有効なフィッシャーカルベン（例えば、Ｍ＝Ｃ結合）を担持する第８族（例えば、ルテニウム）ベースの均一触媒を指す。いくつかの実施態様では、Ｍ＝Ｃ結合は、オレフィンメタセシス反応に直接関与し得（例えば、重合の活性部位であり得、かつ／又は試薬として作用し得る）、Ｍ＝Ｃ結合の炭素に結合された部分は、メタセシス反応が進行するにつれて変化し得る。
【００４６】
いくつかの実施態様では、オレフィン重合反応及び／又は触媒は、「ＵＶ活性化」されるか、又は紫外（ＵＶ）光の存在下でのみ活性である。例えば、オレフィン重合反応及び／又は触媒は、特定のエネルギー入力が存在する場合に活性であり、そのエネルギー入力がない場合は不活性であり得、その結果、重合反応の進行は、適切又は好適な反応条件を使用することにより、空間及び時間に対して厳密に制御できる。いくつかの実施態様では、「ＵＶ活性化」は、ＵＶが存在しない場合の基本速度と比較して、オレフィン重合反応がＵＶ照射下でより速い速度で生じることを意味する。例えば、オレフィン重合反応速度は、ＵＶ照射下で少なくとも約２倍、約１０倍、約１００倍、又は１０００倍速くなり得る。オレフィン重合反応がＵＶ活性化されている場合、重合反応の進行は、急速なタイムスケール（例えば、１秒未満、又はマイクロ、ナノ、又はピコ秒のオーダー）で制御（例えば、停止、開始、又は加速）することができ、空間的に制御することができる（例えば、試薬混合物の特定の領域で選択的に生じる、又は選択的に加速され、したがって特定の形状のポリマー生成物を形成するように構成することができる）。したがって、ポリマー前駆体溶液と呼ばれる、そのようなＵＶ制御のオレフィン重合反応を受ける組成物は、３Ｄ印刷及びステレオリソグラフィーなどのラピッドプロトタイピング製造技法で使用され得る。
【００４７】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、阻害剤の添加によりＵＶ活性化されるように構成され得る。「阻害剤」という用語は、本明細書では「クエンチング剤」という用語と互換的に使用されてもよく、クエンチング剤が特定の条件下で重合反応をクエンチする（又は停止する）という事実を反映する。阻害剤は、暗い条件下で触媒作用の速度を不活性化又は低下させ得、それ自体、ＵＶ照射下で不活性化であってもよい。いくつかの実施態様では、阻害又はクエンチングは、可逆的であり得る。いくつかの実施態様では、例えば、阻害剤又はクエンチング剤は、ＵＶ照射下でのみ反応し、ポリマーに組み込まれ得る。本明細書で使用される場合、「暗い条件」という用語は、偶発的であろうと能動的であろうとポリマー前駆体溶液を標的とするかどうかにかかわらず、触媒活性化光（ＵＶ照射など）がないことを指し得る。
【００４８】
いくつかの実施態様では、阻害剤は、以下に記載されるように、触媒に対する配位子として作用し得、阻害剤は、ＵＶ照射に応答して、会合及び触媒から解離し得る。いくつかの実施態様では、阻害剤は、ポリマー鎖と会合し得る。いくつかの実施態様では、阻害剤は、暗い条件下で不活性であるが、ＵＶ照射又は他のエネルギートリガー下で活性であるように切り替え可能な触媒と錯体を形成し得る。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されず、他のメカニズム又はタイプの阻害が可能であり得る。
【００４９】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、促進剤（又は補因子）の添加によってＵＶ活性化されるように構成され得る。促進剤は、暗い条件下では不活性であり得、ＵＶ照射下で触媒作用の速度を活性化又は増加させ得る。いくつかの実施態様では、促進剤は、以下に記載されるように、触媒に対する配位子として作用し得、促進剤は、ＵＶ照射に応答して、会合及び触媒から解離し得る。いくつかの実施態様では、促進剤は、以下に記載されるように、ポリマー鎖と会合し得る。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されない。
【００５０】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、触媒の制御を介してＵＶ活性化されるように構成され得る。いくつかの実施態様では、触媒は、触媒の活性部位、電子状態、及び／又は配位圏を修正することによって阻害剤又は促進剤として作用する配位子又は分子の存在を介してＵＶ活性化されるように構成され得る。例えば、配位子又は分子は、ＵＶ照射の存在又は不在に基づいて二元状態をとることができ得る。このように、ＵＶ照射は、配位子又は分子の状態の変化をトリガーし得、それが次に、触媒の活性を変化させ得る。
【００５１】
いくつかの実施態様では、触媒は、ＵＶ光の非存在下で金属中心に結合したままであるが、ＵＶ照射下で配位子解離を受ける（例えば、配位子若しくは分子は光不安定性である）配位子又は分子を介してＵＶ活性化されるように構成され得、その結果、試薬は空になった配位部位で触媒と相互作用することができる。いくつかの実施態様では、配位子又は分子は、触媒の配位圏に又はその内部に結合したままであり得るが、配位子は、その形状及び金属中心との結合相互作用を変化させることによって触媒の電子構造を変化させ、それによってその化学反応性を変化させるＵＶ媒介分子内反応を受けてもよい。
【００５２】
いくつかの実施態様では、触媒は、ＵＶ光の非存在下で金属中心と相互作用しないが、ＵＶ照射条件下で配位子会合を受け、暗い条件下で支配的である錯体又は構造よりも重合反応に対してより活性である中間錯体又は構造を形成する配位子又は分子を介してＵＶ活性化されるように構成され得る。
【００５３】
いくつかの実施態様では、阻害剤又は促進剤は、触媒と相互作用することに加えて、又はその代わりに、ポリマー鎖と相互作用し得る。例えば、阻害剤は、ポリマー鎖がさらなる反応を受けるのを防止する暗い条件下でポリマー鎖（オレフィン官能基など）と錯体又は中間体を形成し得る。別の例として、促進剤は、暗い条件下で単離されたポリマー鎖よりも速い速度で重合するＵＶ照射条件下でポリマー鎖と錯体又は中間体を形成し得る。いくつかの実施態様では、ポリマーがＲＯＭＰ型反応に従って形成され、ポリマー前駆体溶液がＵＶ活性化される場合、ポリマーは、フォトリソグラフィー開環重合（ＰＬＯＭＰ）などのＵＶ活性化ＲＯＭＰによって形成され得る。
【００５４】
本開示の実施態様は、上記に限定されず、本開示の実施態様は、触媒作用及び／又はＵＶ活性化の特定のメカニズムによって限定又は拘束されないことが理解されるであろう。
【００５５】
触媒を活性化するために使用されるＵＶ光の波長は、特に限定されないが、触媒の電子構造（例えば、吸収スペクトル）に依存し得、それにより、これは、遷移金属原子、その原子価又は酸化状態、及びその配位子配位圏に依存し得る（金属に結合した配位子のタイプ若しくは種類、各結合相互作用のタイプ若しくは種類、及び遷移金属原子の周りの該配位子の幾何形状を含む）。いくつかの実施態様では、ＵＶ光は、約２００nm〜約４６０nm、例えば、約２５０nm〜約４１０nmの波長を有し得る。いくつかの実施態様では、光は、約３８５nm及び／又は約４０５nmの波長を有し得る。光は、触媒の吸収ピークに対応する１つ以上の特定の波長の混合物として、又は波長の広いスペクトル範囲として提供され得る。光は、デジタルプロジェクタ、ランプ、ＬＥＤ、レーザなどの好適な露光源によって生成され得る。光は、任意の好適な形態であってもよく、例えば、コリメート（コヒーレント）若しくは非コヒーレントであってもよく、かつ／又はパルスであってもよい。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されず、当業者は、本明細書に記載される原理に従って、好適な光、露光源、及び波長を選択することができる。
【００５６】
いくつかの実施態様では、触媒は、グラブス型オレフィンメタセシス触媒（グラブス触媒）などのフィッシャー型カルベンルテニウム触媒であり得る。いくつかの実施態様では、触媒がＵＶ活性化されるようにも構成されるグラブス触媒である場合、触媒及び／又は配位子は、「Photoinitiated olefin metathesis polymerization」と題する米国特許第９，２０７，５３２号に開示されるものと実質的に同様の構造及び／又はメカニズムを有し得、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されず、当業者は、本明細書に記載される原理に従って代替の触媒及び配位子を選択することができる。
【００５７】
いくつかの実施態様では、例えば、グラブス触媒及び／又はポリマー前駆体溶液は、阻害剤（又はクエンチング剤）を使用してＵＶ活性化されるように構成され得る。阻害剤は、重合に必要な１つ以上の反応を阻害し得、本明細書に記載されているものを含む任意の好適なメカニズムに従って活性であり得る。例えば、阻害剤は、ポリマー前駆体溶液を光活性にするための鍵となり得、その結果、その重合は、ＵＶ光の適用又は不在によって制御され得る。
【００５８】
いくつかの実施態様では、ＵＶ活性グラブス型触媒は、式１によって表される構造を有し得る：
式１
【化１】
2020536609.tif 000003
【００５９】
いくつかの実施態様では、ＵＶ活性グラブス型触媒は、式２によって表される構造を有し得る：
式２
【化２】
2020536609.tif 000004
【００６０】
式１及び２において、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ中性の２電子ドナー配位子であり得る。例えば、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ、例えば、酸素、窒素、リン、硫黄、又は炭素原子上の２ｐ又は３ｐ軌道における孤立電子対を含む官能基であり得るか、又はそれらを含み得る。中性の２電子ドナー配位子の非限定的な例には、アミン、ホスフィン、エーテル（環状エーテルを含む）、カルベン、スルホン化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、アミド、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、ピリジン、イミダゾール、イミダゾール、ピラジン、ピラジン、又はチオエーテルが含まれる。
【００６１】
Ｌ１及びＬ２に好適な窒素原子含有複素環の非限定的な例には、ピリジン、ビピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ビピリミジン、ピラジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，２，３−トリアジン、ピロール、２Ｈ−ピロール、３Ｈ−ピロール、ピラゾール、２Ｈ−イミダゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、インドール、３Ｈ−インドール、１Ｈ−イソインドール、シクロペンタ（ｂ）ピリジン、インダゾール、キノリン、ビスキノリン、イソキノリン、ビスイソキノリン、シンノリン、キナゾリン、ナフチリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ピラゾリジン、キヌクリジン、イミダゾリジン、ピコリルアミン（ｐｉｃｏｌｙｌｉｍｉｎｅ）、プリン、ベンズイミダゾール、ビスイミダゾール、フェナジン、アクリジン、及びカルバゾールが含まれる。これらの窒素原子含有複素環のそれぞれは、場合により置換されていても非置換であってもよい。
【００６２】
Ｌ１及びＬ２に好適な硫黄含有複素環の非限定的な例には、チオフェン、１，２−ジチオール、１，３−ジチオール、チエピン、ベンゾ（ｂ）チオフェン、ベンゾ（ｃ）チオフェン、チオナフテン、ジベンゾチオフェン、２Ｈ−チオピラン、４Ｈ−チオピラン、及びチオアントレンが含まれる。これらの硫黄原子含有複素環のそれぞれは、場合により置換されていても非置換であってもよい。
【００６３】
Ｌ１及びＬ２に好適な酸素含有複素環の非限定的な例には、２Ｈ−ピラン、４Ｈ−ピラン、２−ピロン、４−ピロン、１，２−ダイオキシン、１，３−ダイオキシン、オキセピン、フラン、２Ｈ−１−ベンゾピラン、クマリン、クマロン、クロメン、クロマン−４−オン、イソクロメン−１−オン、イソクロメン−３−オン、キサンテン、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、及びジベンゾフランが含まれる。これらの酸素原子含有複素環のそれぞれは、場合により置換されていても非置換であってもよい。
【００６４】
Ｌ１及びＬ２に好適な混合複素環の非限定的な例には、イソオキサゾール、オキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、１，２，３−オキサジアゾール、１，２，４−オキサジアゾール、１，３，４−オキサジアゾール、１，２，３，４−オキサトリアゾール、１，２，３，５−オキサトリアゾール、３Ｈ−１，２，３−ジオキサゾール、３Ｈ−１，２−オキサチオール、１，３−オキサチオール、４Ｈ−１，２−オキサジン、２Ｈ−１、３−オキサジン、１，４−オキサジン、１，２，５−オキサチアジン、ｏ−イソオキサジン、フェノキサジン、フェノチアジン、ピラノ［３，４−ｂ］ピロール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、アントラニル、及びモルホリンが含まれる。
【００６５】
アミンの非限定的な例には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、及びトリフェニルアミンが含まれる。ホスフィンの非限定的な例には、トリメチルホスフィン（ＰＭｅ３）、トリエチルホスフィン（ＰＥｔ３）、トリ−ｎ−ブチルホスフィン（ＰＢｕ３）、トリ（オルト−トリル）ホスフィン（Ｐ−ｏ−トリル３）、トリ−tert−ブチルホスフィン（Ｐ−tert−Ｂｕ３）、トリシクロペンチルホスフィン（Ｐシクロペンチル３）、トリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ３））、トリイソプロピルホスフィン（Ｐ−ｉ−Ｐｒ３）、トリオクチルホスフィン（ＰＯｃｔ３）、トリイソブチルホスフィン、（Ｐ−ｉ−Ｂｕ３）、トリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、トリ（ペンタフルオロフェニル）ホスフィン（Ｐ（Ｃ６Ｆ５）３）、メチルジフェニルホスフィン（ＰＭｅＰｈ２）、ジメチルフェニルホスフィン（ＰＭｅ２Ｐｈ）、又はジエチルフェニルホスフィン（ＰＥｔ２Ｐｈ）が含まれる。エーテルの非限定的な例には、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、及びテトラヒドロフランが含まれる。
【００６６】
いくつかの実施態様では、Ｌ１及びＬ２は、それぞれ独立して、ピリジン、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン、又はトリシクロヘキシルホスフィンであり得る。
【００６７】
Ｘ１及びＸ２は、それぞれアニオン性配位子であり得る。アニオン性配位子の非限定的な例には、ハロゲン化物（塩化物、臭化物、及びヨウ化物など）、安息香酸塩、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキル基、フェノキシ、アルコキシ基、アルキルスルファニル、アリール、並びにアルキルスルホニルが含まれる。例えば、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ、塩化物、臭化物、ヨウ化物、ＣＦ３ＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＣＦＨ２ＣＯ２−、（ＣＨ３）３ＣＯ−、（ＣＦ３）２（ＣＨ３）ＣＯ−、（ＣＦ３）（ＣＨ３）２ＣＯ−、ＰｈＯ−、ＭｅＯ−、ＥｔＯ−、トシラート、メシラート、又はトリフルオロメタンスルホナートであり得る。いくつかの実施態様では、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ塩化物であり得る。
【００６８】
ｍ及びｎは、それぞれ独立して０又は１であり得る。いくつかの実施態様では、触媒は、ｍ及びｎが両方とも１である状態で添加又は初期に含まれ得るが、ｍ並びに／又はｎが０である（例えば、ｍ及びｎがそれぞれ１及び０、若しくはそれぞれ０及び１である）類似の錯体に変換され得又はそれと平衡状態であり得る。
【００６９】
Ｑは、構造−ＣＲ２１Ｒ２２−ＣＲ２３Ｒ２４−又はＣＲ２１−ＣＲ２３−を有する２原子結合であり得、式中、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、及びＲ２４は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０アルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルキニル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ１０ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ６−Ｃ６０アリール基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換若しくは非置換非芳香族縮合多環式基、又は置換若しくは非置換非芳香族縮合ヘテロ多環式基であり得る。いくつかの実施態様では、Ｒ２１〜Ｒ２４は、それぞれ水素であってもよい。
【００７０】
式１において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０アルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルキニル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ１０ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ６−Ｃ６０アリール基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換若しくは非置換非芳香族縮合多環式基、又は置換若しくは非置換非芳香族縮合ヘテロ多環式基であり得る。いくつかの実施態様では、Ｒ２は、エチル基又はブチル基であってもよい。
【００７１】
式１及び２において、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０アルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ６０アルキニル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ２−Ｃ１０ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換Ｃ６−Ｃ６０アリール基、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換若しくは非置換非芳香族縮合多環式基、又は置換若しくは非置換非芳香族縮合ヘテロ多環式基であり得る。いくつかの実施態様では、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、フェニル、メシチル（２，４，６−トリメチルフェニル）、アダマンチル、２−イソプロピルフェニル、２，６−ジイソプロピルフェニル、又は同様の立体障害基であり得る。
【００７２】
Ｘ１、Ｘ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、及びＲ２のうちの任意の２つ以上を場合により一緒に結合して、１つ以上の環状基を形成できる。
【００７３】
いくつかの実施態様では、Ｘ１及びＸ２は、それぞれＣｌであり得；Ｌ１及びＬ２は、それぞれピリジンであり得；ｍは１であり；ｎは１であり得；Ｒ１はＨであり得；Ｒ２はＰｈであり得；Ｒ３及びＲ４はそれぞれメシチルであり得；ＱはＣＨ２ＣＨ２であり得る。いくつかの実施態様では、Ｘ１及びＸ２は、それぞれＣｌであり得；Ｌ１及びＬ２はそれぞれピリジンであり得；ｍは１であり得；ｎは１であり得；Ｒ１はＨであり得；Ｒ２はＯＥｔであり得；Ｒ３及びＲ４は、それぞれメシチルであり得；ＱはＣＨ２ＣＨ２であり得る。
【００７４】
いくつかの実施態様では、Ｘ１及びＸ２は、それぞれＣｌであり得；Ｌ１はトリシクロヘキシルホスフィンであり得；ｍは１であり得；ｎは０であり得；Ｒ１はＨであり得；Ｒ２はＰｈであり得；Ｒ３及びＲ４は、それぞれメシチルであり得；ＱはＣＨ２ＣＨ２であり得る。いくつかの実施態様では、Ｘ１及びＸ２は、それぞれＣｌであり得；Ｌ１はトリシクロヘキシルホスフィンであり得；ｍは１であり得；ｎは０であり得；Ｒ１はＨであり得；Ｒ２はＯＥｔであり得；Ｒ３及びＲ４は、それぞれメシチルであり得；ＱはＣＨ２ＣＨ２であり得る。
【００７５】
本明細書で使用される「Ｃ１−Ｃ６０アルキル基」という用語は、１〜６０個の炭素原子を含む線状又は分岐脂肪族飽和炭化水素一価基を指す。その非限定的な例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、及びヘキシル基が含まれる。
【００７６】
本明細書で使用される「Ｃ２−Ｃ６０アルケニル基」という用語は、少なくとも１つの二重結合を含む線状又は分岐炭化水素基を指す。その非限定的な例には、エテニル基、プロペニル基、及びブテニル基が含まれる。
【００７７】
本明細書で使用される「Ｃ２−Ｃ６０アルキニル基」という用語は、少なくとも１つの三重結合を含む線状又は分岐炭化水素基を指す。その非限定的な例には、エチニル基及びプロピニル基が含まれる。
【００７８】
本明細書で使用される「Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキル基」という用語は、環内で結合された３〜１０個の炭素原子を含む環状飽和炭化水素基を指す。その非限定的な例には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基が含まれる。
【００７９】
本明細書で使用される「Ｃ２−Ｃ１０ヘテロシクロアルキル基」という用語は、２〜１０個の炭素原子並びに環内で結合されたＮ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、及びＳから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む環状基を指す。その非限定的な例には、１，２，３，４−オキサトリアゾリジニル基、テトラヒドロフラニル基、及びテトラヒドロチオフェニル基が含まれる。
【００８０】
本明細書で使用される「Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニル基」という用語は、３〜１０個の炭素原子及び環内で結合された少なくとも１つの二重結合を含む非芳香族環状基を指す。その非限定的な例には、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、及びシクロヘプテニル基が含まれる。
【００８１】
本明細書で使用される「Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基」という用語は、１〜１０個の炭素原子、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、及びＳから選択される少なくとも１つのヘテロ原子、並びに環内で結合された少なくとも１つの二重結合を含む環状基を指す。Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基の非限定的な例には、４，５−ジヒドロ−１，２，３，４−オキサトリアゾリル基、２，３−ジヒドロフラニル基、及び２，３−ジヒドロチオフェニル基が含まれる。
【００８２】
本明細書で使用される「Ｃ６−Ｃ６０アリール基」という用語は、６〜６０個の炭素原子を含む芳香族基を指す。Ｃ６−Ｃ６０アリール基の非限定的な例には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、及びクリセニル基が含まれる。Ｃ６−Ｃ６０アリール基が２つ以上の環を含む場合、環は互いに融合（例えば、縮合）され得る。
【００８３】
本明細書で使用される「Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基」という用語は、１〜６０個の炭素原子、並びに１つ以上の環内にＮ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、及びＳから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む芳香族基を指す。Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基の非限定的な例には、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、及びイソキノリニル基が含まれる。Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基が２つ以上の環を含む場合、環は互いに縮合し得る。
【００８４】
本明細書で使用される「非芳香族縮合多環式基」という用語は、互いに縮合した２つ以上の環、及び環形成原子として炭素原子のみを含む非芳香族基を指す。本明細書で使用される「非芳香族縮合複素多環式基」という用語は、互いに縮合した２つ以上の環、並びに環形成原子として、炭素原子に加えて、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、及びＳから選択される少なくとも１つのヘテロ原子をさらに含む非芳香族基を指す。
【００８５】
本明細書で使用される「置換された」という用語は、指定された基の水素原子を非水素基又は部分で置き換えることを指す。非水素基又は水素部分は、「置換基」と呼ばれ得る。例えば、リストされた基内の１つ以上の原子の置換度は、一次から二次、三次、若しくは四次へ；二次から三次若しくは四次へ；又は三次から四次へと増加し得る。指定された基は、同じ官能基分類を保持し；例えば、フェニル基は、水素原子をアミン基と置き換えてフェニルアミンを形成することにより置換され得るが、「置換」という用語は、炭素原子を窒素原子と置き換えてピリジンを形成することを包含することを意図しない。
【００８６】
置換される場合、上記の基は、上記の基のいずれか、並びに重水素、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、エーテル基；シリル基、アミノ基、ボリル基、カルボニル基、スルホニル基、及びリン酸基から選択される１つ以上の置換基を含み得るが、本開示の実施態様はこれらに限定されない。
【００８７】
いくつかの実施態様では、特に触媒がＵＶ活性グラブス型触媒である場合、阻害剤は、暗い条件下でグラブス型触媒と可逆的に相互作用又はそれに結合（配位）し、触媒を一時的に不活性にし、かつＵＶ照射条件下で触媒から解離又は置換され、触媒を活性化させることができるオレフィン含有分子（以下、「オレフィン含有クエンチャー」と呼ぶ）であってもよい。いくつかの実施態様では、オレフィン含有クエンチャーは、グラブス型触媒に対する配位子として作用し得る。いくつかの実施態様では、オレフィン含有クエンチャーは、触媒との相互作用について１つ以上のモノマー、オリゴマー、又はポリマー鎖と競合し得る。
【００８８】
いくつかの実施態様では、オレフィン含有クエンチャーは、ビニル基などの、触媒と相互作用するか、又は触媒に結合することができる官能基を含み得る。いくつかの実施態様では、例えば、オレフィン含有クエンチャーは、ヘテロ原子と共役したビニル基を含み得る。
【００８９】
いくつかの実施態様では、例えば、オレフィン含有クエンチャーは、式３によって表される構造を有し得る：
式３
【化３】
2020536609.tif 000005
【００９０】
式３において、Ｙは、Ｏ、Ｎ（Ｒ７）、又はＳであり得、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ６０アルキル基、置換又は非置換Ｃ２−Ｃ６０アルケニル基、置換又は非置換Ｃ２−Ｃ６０アルキニル基、置換又は非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキル基、置換又は非置換Ｃ２−Ｃ１０ヘテロシクロアルキル基、置換又は非置換Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニル基、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１０ヘテロシクロアルケニル基、置換又は非置換Ｃ６−Ｃ６０アリール基、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換又は非置換非芳香族縮合多環式基、及び置換又は非置換非芳香族縮合ヘテロ多環式基から選択され得る。
【００９１】
いくつかの実施態様では、Ｙは、Ｏ又はＮ（Ｈ）であり得る。いくつかの実施態様では、オレフィン含有分子は、ビニルエーテル型化合物又はその誘導体であり得る。いくつかの実施態様では、オレフィン含有分子は、エチルビニルエーテル（Ｙ＝Ｏ、Ｒ１＝Ｈ、及びＲ２＝エチル）であり得る。
【００９２】
特定の理論又は説明の正確性又は正確さに拘束されることなく、オレフィン含有クエンチング剤（例えば、エチルビニルエーテル）は、触媒と配位して、暗い条件下でオレフィンメタセシス重合に対して安定で非反応性の錯体を形成し得ると考えられている。例えば、錯体は、その配位圏にオレフィン含有クエンチャーを含む正式には１４電子錯体（例えば、ルテニウムビニルエーテル錯体）であり得る。いくつかの実施態様では、錯体は、例えば、過渡的な１６電子錯体として、オレフィンに富むポリマー前駆体溶液（例えば、部分的に重合した粘性ポリマー前駆体溶液）との相互作用（例えば、供与結合）によりさらに安定化され得るが、本開示の実施態様はこれらに限定されない。ルテニウムビニル錯体は、安定であり、ポリマー前駆体溶液中のポリマー鎖及び／又はモノマー若しくはオリゴマーと反応せず、オレフィンメタセシスを介してポリマー鎖が伸長するのを効果的に防止し得る。しかしながら、ルテニウムビニル錯体は、ＵＶ照射により活性化され、ポリマー前駆体溶液が該照射に露光されると、ポリマー鎖、モノマー、及び／又はオリゴマーが触媒と相互作用し、１つ以上の重合反応に参加可能になる。したがって、錯体は、所望のポリマーの形成を触媒するために、ＵＶ照射によってトリガーされる潜在能力を有する「活性成分」と見なされ得る。例えば、錯体は、安定状態と活性化状態との間でＵＶ切り替え可能であると見なされ得る。
【００９３】
特定の理論又は説明の正確性又は正確さに縛られることなく、いくつかの実施態様では、励起錯体自体が重合に対して活性であり得、いくつかの実施態様では、ルテニウムビニルエーテル錯体は、重合に有効である第２の及び／又は中間錯体に変換され得る。例えば、クエンチング剤（例えば、結合ビニルエーテル）は、ＵＶ照射下で反応して、ポリマーに組み込まれることが可能である。別の例として、クエンチング剤がＵＶ照射下でルテニウム錯体から優先的に解離し、それにより重合を能動的に触媒することができる錯体を生成することが可能である。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されず、当業者は、本明細書に記載される原理に従って代替の触媒、配位子、及び阻害剤（クエンチング剤）を選択できることが理解される。
【００９４】
オレフィンポリマーは、１つ以上のモノマー及び／又はオリゴマーから形成され得る。例えば、オレフィンポリマーは、単一の種類のモノマー若しくはオリゴマー、２つのモノマー若しくはオリゴマーの混合物、又は３つ以上のモノマー若しくはオリゴマーの混合物から形成され得る。オレフィンポリマーを形成するために使用される特異的なモノマー及び／又はオリゴマーの数は、特に限定されず、オレフィンポリマーの所望の特性に従って選択され得る。
【００９５】
オレフィンポリマーを形成するために使用されるモノマー及び／又はオリゴマーのタイプ及び種類は、それらがそれぞれ少なくとも１つのアルケン官能基、又はいくつかの実施態様では、他のモノマー及び／若しくはオリゴマーのアルケン官能基と反応できる適合性官能基を含む限り、特に限定されない。いくつかの実施態様では、モノマー及び／又はオリゴマーのうちの１つ以上は、連続鎖を形成するために、少なくとも２つのそのようなアルケン又は官能基を含み得る。少なくとも１つのタイプ又は種類のモノマー及び／又はオリゴマーは、アルケン官能基を含むべきである。
【００９６】
アルケン官能基を含むモノマー及び／又はオリゴマーは、線状アルケン、線状分岐アルケン、又は環状アルケンであり得る。「環状アルケン」という用語は、当技術分野で認識されている意味で使用され、環構造内に配置されたアルケンを指す。例えば、環構造は、シクロブタン（４員）環、シクロペンタン（５員）環、シクロヘキサン（６員）環などであり得る。対照的に、「線状アルケン」は、炭素鎖などの末端を有する鎖構造内に配置されたアルケンを指す。いくつかの実施態様では、少なくとも１つのモノマー又はオリゴマーは、環状アルケン、例えば、置換若しくは非置換シクロブテン又はノルボルネンなどの歪み環状アルケンである。ここで、「非置換」という用語は、当技術分野で認識されている意味で使用され、水素原子置換基のみを担持する分子を指す。
【００９７】
いくつかの実施態様では、各線状アルケンは、２〜２０個の炭素、例えば、２〜１０個の炭素の主鎖（例えば、置換基を含まない）を有する。本明細書で使用される場合、「主鎖」という用語は、モノマー又はオリゴマー中の可能な最大数のアルケン炭素を含む最も長い炭素鎖を指す。いくつかの実施態様では、各環状アルケンは、４〜２０個の炭素、例えば４〜１０個の炭素を含むアルケン環を有する。本明細書で使用される場合、「アルケン環」という用語は、二環系及び架橋原子を含む、アルケン基の両方の炭素を含み、かつ線状置換基を除く最大の環を指す。
【００９８】
各アルケン官能基又は適合性官能基の位置は、特に限定されず、独立して選択されてもよい。いくつかの実施態様では、例えば、アルケン基は、鎖の末端位置（例えば、炭素１と炭素２との間のビニル若しくはα位）、又は内部位置（例えば、末端ではない）にあり得る。内部アルケンは、シスアルケン又はトランスアルケンであり得る。いくつかの実施態様では、アルケンは、非分岐位置に配置され得る（例えば、アルケンが二置換され、アルケンの各側に１つの置換基を含むように）。いくつかの実施態様では、アルケンは、分岐位置に配置され得る（例えば、アルケンが３つ以上の置換基を含むように）。しかしながら、各アルケンの反応性は、アルケンの位置又は形状によって影響を受ける可能性があり、当業者は、本明細書で記載される所望の重合反応、生成物ポリマー、及び原理に基づいて好適なアルケン位置を選択できることが理解される。
【００９９】
本明細書で使用される場合、「反応性」という用語は、官能基、反応物、又は試薬が関与する反応のパターン及び特徴を指し、例えば、化学的メカニズム、反応速度、立体的反応、電子的要因、立体化学、反応のエネルギー的好都合性（発熱性対吸熱性）、可逆性、平衡定数、収率、競合、及び／又は副反応などを指し得る。
【０１００】
いくつかの実施態様では、アルケンは、非分岐位置に配置され得る。いくつかの実施態様では、少なくとも１つのモノマー若しくはオリゴマーは、環状アルケン若しくは環状ジアルケン（ジエン）、例えば、シクロブテン、シクロペンテン（シクロペンタジエン）、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン（シクロオクタジエン）、ノルボルネン、又はビシクロ［２．２．２］オクタン部分を含むモノマー若しくはオリゴマーであり得る。
【０１０１】
モノマー又はオリゴマーがアルケン適合性官能基を含む場合、適合性官能基は、末端位置又は内部位置にあり得る。いくつかの実施態様では、アルケン適合性官能基は、別のモノマー、オリゴマー、又はポリマー鎖に含まれるアルケン官能基と反応することができ得る。いくつかの実施態様では、アルケン適合性官能基は、フリーラジカル、カルボカチオン、又はカルバニオンなどのポリマー鎖の端部で反応性官能基と反応することができ得る。アルケン適合性官能基の非限定的な例には、エステル基、アミン基、アルコール基、ハロゲン基、水素化シリル基、及びそれらの組み合わせが含まれ得る。
【０１０２】
各モノマー又はオリゴマーは、主鎖上又は環状環上に１つ以上の置換基（側鎖）を含み得る。置換基の位置、多重度、及び／又はタイプ若しくは種類は、例えば、ポリマー形成反応物の会合を防止若しくは遅らせる立体障害を作成することにより、又は官能基を電子的に不活性化することにより、重合反応を妨げない限り、特に限定されない。いくつかの実施態様では、例えば、モノマー又はオリゴマーが線状である場合、モノマー又はオリゴマーは、１〜２ｎ−２ｘ＋２個の置換基を含んでもよく、式中、ｎは主鎖内の炭素数であり、ｘはアルケン結合の数である。モノマー又はオリゴマーが環状である場合、モノマー又はオリゴマーは、１〜２ｎ−２ｘ個の置換基を含んでもよく、ｎ及びｘは上記と同じである。いくつかの実施態様では、線状モノマー又はオリゴマーは、１〜２ｎ＋２個の置換基を含んでもよく、又は環状モノマー若しくはオリゴマーは、１〜２ｎ個の置換基を含んでもよく、式中、ｎは上記と同じであり、アルケン基は、三置換又は四置換されていない。置換基の非限定的な例には、アルカン基、アルケン基、アルキン基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アルコール基、スルフィド基、カルボキシラート基、エステル基、エーテル基、アミド基、シアノ基、ハロゲン基などが含まれ得る。置換基がアルカン基である場合、アルカン基は、置換若しくは非置換の線状、分岐、又は環状のアルキル基であり得る。置換基が置換アルカン基である場合、アルカン基の置換基は、上記と同じであり得る。
【０１０３】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーがグラブス型メタセシス触媒によって媒介されるＲＯＭＰを介して生産される場合、モノマー及びオリゴマーは、いかなるアルケン官能基置換基も含まない（例えば、アルケンは、三置換又は四置換されていない）。
【０１０４】
いくつかの実施態様では、置換基は、ポリマー骨格の形成に関与するアルケンと交差反応しないように、選択され得る。いくつかの実施態様では、例えば、置換基は、非置換アルカン基であり得る。そのような非置換アルカン基の非限定的な例には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、デシル基など、イソプロピル基、tert−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ネオペンチル基など、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが含まれ得る。
【０１０５】
いくつかの実施態様では、置換基は、それらが反応してポリマー骨格の異なる領域間に架橋を形成することができるように選択され得る。いくつかの実施態様では、置換基は、ポリマー骨格の形成に関与するアルケンと交差反応せず、いくつかの実施態様では、主鎖形成重合反応よりも遅い速度でアルケンと単純に反応し、その結果、重合反応は、置換基とアルケンとの反応を打ち負かす。架橋置換基の非限定的な例には、チオール基と求核試薬及び求電子試薬との組み合わせ（アミノ基及びカルボキシラート基、アルデヒド基及びアルコール基、アミノ基及びエポキシ基など）が含まれ得る。架橋反応は、例えば、ＵＶ光、熱、圧力、放射線、酸、塩基、又はそれらの組み合わせによって誘発され得る。
【０１０６】
いくつかの実施態様では、架橋反応は、官能基置換側鎖間で直接行われる。いくつかの実施態様では、架橋反応は、官能基置換側鎖と反応することができ、それにより側鎖間の中間ブリッジとして作用することができる２つ以上の官能基を含む追加の架橋剤分子によって媒介される。例えば、架橋剤分子は、２つのそのような官能基で置換されたアルキル鎖又はアリール（ベンゼン）環であり得る。架橋剤分子に含まれる官能基は、側鎖の官能基と適合性があり、本明細書に記載されているものと同じであり得る。
【０１０７】
当業者は、ポリマー生成物の目的の使用及びその特徴に基づいて、好適な置換基及び／又は架橋剤分子を選択することができる。例えば、モノマー及びオリゴマーは、材料の疎水性を高めるために１つ以上のアルカン置換基、並びに／又は充填性を高め、したがって材料の密度及び硬度を高めるために、立体障害の少ない基を含み得る。別の例として、架橋官能基の濃度は、架橋の所望の濃度、したがってポリマーの強度に従って選択され得る。
【０１０８】
オレフィンポリマーを形成するためのモノマー及びオリゴマーの非限定的な例には、置換及び非置換シクロオクテン、ノルボルネン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロオクタジエンなどが含まれ得、モノマー及びオリゴマーは、アルケン結合以外の任意の位置で置換され得る。モノマー及びオリゴマーの追加の例は、「Photoinitiated olefin metathesis polymerization」と題する米国特許第９２０７，５３２号の開示に見出すことができ、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられ、付録として本明細書に添付される。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されず、当業者は、本明細書に記載される原理に従って代替のモノマー及びオリゴマーを選択することができることが理解される。
【０１０９】
いくつかの実施態様では、上記のように、１つ以上の重合反応は、ＵＶ光によって制御又は調整され得、その結果オレフィンポリマーを形成するための触媒、モノマー、及びオリゴマーは、ラピッドプロトタイピングアプローチで使用するためのポリマー前駆体溶液として提供され得る。例えば、ＵＶ制御された重合反応は、本開示の実施態様による歯列矯正アライナーの３Ｄ印刷及び／又はステレオリソグラフィーを可能にする基礎となる化学的メカニズムであり得る。
【０１１０】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液の１つ以上の重合反応は、ＵＶ光によって制御又は調整され得る場合、重合反応を起こし、ＵＶ制御に供される前に部分的に進行（予備反応）可能になり得る。例えば、暗い条件下で重合反応を遅くする阻害剤（又はクエンチング剤）を添加することによって反応を制御する場合（ただし、ＵＶ照射下では阻害剤が不活性）、反応は、阻害剤なしで開始され、阻害剤は、完了前に反応を遅くする、又は停止するために好適な時間後に添加され得る。次いで、その後のＵＶ照射により、阻害剤が不活性化され、完了するまで反応を進行させる。本明細書で使用される場合、「部分的に進行する」という用語は、理論収率に対して計算した、１００％未満の任意の反応収率、又は初期濃度に関して計算された場合の残りのモノマー若しくはオリゴマー反応物の一部が０％を超える任意の反応状態を指し得る。いくつかの実施態様では、「部分的に進行する」という用語は、５０％を超える、例えば、４０％、３０％、２０％、又は１０％を超える残存反応物濃度を指し得る。初期重合の時間は、特に限定されず、例えば、所望の残留反応物濃度若しくは粘度、又は反応の他の特徴に関して選択され得る。例えば、初期重合の時間は、約１〜約１０秒、又は約１０秒〜約１分、又は約１分〜約５分などであり得る。
【０１１１】
重合反応及び／又はポリマー前駆体溶液に使用される溶媒は、特に限定されない。溶媒の非限定的な例には、炭化水素（ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエンなど）、塩素化溶媒（ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ジクロロエタン、ＰｈＣｌなど）、エーテル（ジエチルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、ＴＨＦなど）、酢酸塩（酢酸エチル、酢酸、酢酸イソプロピルなど）、アルコール（メタノール、イソプロパノール、ブタノールなど）、アセトン、水、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、アセトニトリル、ピリジン、及びそれらの混合物が含まれ得る。いくつかの実施態様では、溶媒は、シクロヘキサン、トルエン、又はＣＨ２Ｃｌ２であり得る。いくつかの実施態様では、モノマー及び／又はオリゴマーは、反応温度で液体であり、好適な体積で提供される場合、モノマー及び／又はオリゴマーは、溶媒として作用し得る。
【０１１２】
いくつかの実施態様では、例えば、触媒又は反応中間体が水との副反応に敏感である場合、反応は、乾燥した水を含まない条件で行われ得る。本明細書で使用される場合、「水を含まない条件」という用語は、検出可能な量の水を含まない、少量若しくは微量の汚染物質としての水を含む、又は約１０ppm未満、例えば、約５ppm未満、若しくは約１ppm未満の水を含む反応環境（容器、溶媒、及び雰囲気を含む）を指す。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されない。いくつかの実施態様では、例えば、重合反応が周囲空気下で作動する場合、反応中間体は、大気レベル又はその付近（例えば、約２５，０００ppm）で水を含み得、いくつかの実施態様では、重合反応は、水を含む溶媒中で作動し得る。
【０１１３】
いくつかの実施態様では、例えば、触媒又は反応中間体が酸素との副反応に敏感である場合、反応（例えば、反応溶媒）は、脱気され、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はそれらの混合物などの非酸素含有雰囲気下で行われ得る。本明細書で使用される場合、「非酸素含有雰囲気」及び「非酸素雰囲気」という用語は、検出可能な量の酸素を含まない、少量若しくは微量の汚染物質として酸素を含む、又は約１０ppm未満、例えば、約５ppm未満、若しくは約１ppm未満の酸素を含む雰囲気又は条件を指す。いくつかの実施態様では、反応は、部分的に脱気され得る。本明細書で使用される場合、「部分的に脱気された」という用語は、周囲条件下での溶媒中の酸素の標準濃度未満の任意の酸素濃度を指し得、その溶媒に関連する酸素分圧及びＫｓｐから計算できる。いくつかの実施態様では、反応は、周囲条件下で行われ得る。
【０１１４】
歯列矯正アライナーを製造するための３Ｄ印刷の使用は、利用可能な適合性ポリマーの特徴により、伝統的に限定されてきた。関連技術において利用可能な３Ｄ印刷ポリマーのいくつかは、生体適合性及び透明であり、多くは、歯列矯正器具としての使用に好適な材料特徴を有していない。例えば、ほとんどの従来の３Ｄ印刷ポリマーは、脆く、向かい合う歯の間の咬合力に耐える靭性に欠けている。さらに、好適な靭性を有する３Ｄ印刷ポリマーは、リアライメントに必要とされる穏やかな力を歯に一貫して加えるための好適な引張強度及び／又は弾性率を有していない。しかしながら、本明細書に記載される実施態様によるオレフィンポリマーは、本開示の実施態様に従って記載されたタブ及びスロット配列などの可動機構を有する歯列矯正アライナーを含む、歯列矯正アライナーでの使用により好適である。
【０１１５】
ステレオリソグラフィー及びいくつかのタイプの３Ｄ印刷では、ポリマーを形成するためのポリマー前駆体溶液が液体で満たされた貯蔵器として提供される。ポリマーの薄層は、光重合（例えば、硬化）され、ポリマー前駆体溶液がＵＶ光に曝光されると、連続して堆積され、その結果、累積層が印刷物を形成する。光は、典型的には、貯蔵器の上又は下から溶液に適用される。したがって、いくつかの実施態様では、本開示の実施態様による歯列矯正アライナーのオレフィンポリマーを形成するためのポリマー前駆体溶液は、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤をさらに含み得る。ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、貯蔵器が数百又は数千層の深さであっても、所定の一貫した厚さを有する層を形成できるように、前駆体溶液内のＵＶ光の透過を短い深さに限定する。いくつかの実施態様では、例えば、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、ビールの法則によって記載される深さ依存の挙動に従ってＵＶ光を吸収し得る。典型的には、形成される物体は、貯蔵器の縁から離間して層厚さが配置され、その結果、各層堆積ステップが物体と貯蔵器の縁との間のポリマー前駆体溶液の層を重合させる。いくつかの実施態様では、得られる層の厚さは、約５０ミクロン〜約２００ミクロンであり得る（例えば、物体の深さ解像度は、約５０ミクロン〜約２００ミクロンであり得る）。いくつかの実施態様では、層の厚さは、約１００ミクロン〜約１５０ミクロンであり得る。
【０１１６】
ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、当技術分野で利用可能な任意の好適なブロッキング剤又はＵＶ吸収剤であり得る。例えば、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、重合触媒を活性化するために使用される波長で強い吸収ピークを有するＵＶ吸収スペクトルを有し得る。いかなるメカニズム又は理論によっても限定されることなく、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、触媒の活性化が限定又は低減されるように、ＵＶ光を吸収し得る。いくつかの実施態様では、ブロッキング剤はまた、蛍光増白剤として作用し得、これは、歯列矯正アライナーの色合い及び外観を改善し得る。例えば、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤は、Ｔｉｎｏｐａｌ（登録商標）ＯＢ  ＣＯ、又はＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）（どちらもＢＡＳＦ、Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙから入手可能）などの物質であり得る。
【０１１７】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液の重合反応は、阻害剤（又はクエンチング剤）によるＵＶ照射に応答して調整される場合、阻害剤は、ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤としても作用し得る。例えば、阻害剤及び／又は阻害剤のうちの１つ以上の中間状態は、反応速度を調整し、同時にビールの法則に従ってＵＶ光を吸収することができ得る。
【０１１８】
ポリマー前駆体溶液中のブロッキング剤の濃度は、特に限定されず、任意の好適な濃度であり得る。いくつかの実施態様では、例えば、前駆体溶液中のブロッキング剤の濃度は、約０．０１体積％〜約０．１体積％、例えば、約０．０２体積％〜約０．０６体積％、又は約０．０４体積％であり得る。当業者は、堆積層の所望の厚さ及び他の反応又は印刷パラメータに基づいて好適な濃度を選択することができる。
【０１１９】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、最終ポリマーの材料特徴を修正するための追加の添加剤をさらに含み得る。例えば、ポリマー前駆体溶液は、最終ポリマーの柔軟性及び耐久性を増加させるために可塑剤をさらに含み得る。そのような可塑剤の非限定的な例には、シリコーンオイル及び他のシリコーン又はシリコーン誘導体材料が含まれ得る。別の例として、ポリマー前駆体溶液は、最終ポリマーの弾性率を増加させるために、抗可塑剤をさらに含み得る。当業者は、完成したポリマー及び器具（例えば、歯列矯正アライナー）の所望の特性に基づいて、好適な添加剤及びその濃度を選択することができる。
【０１２０】
完成したオレフィンポリマー生成物の構造及び組成は、上記のように、反応条件、モノマー、オリゴマー、触媒、添加剤などによって決定され得る。例えば、任意のアルカン鎖の長さ並びに骨格上の任意の環状基及びヘテロ原子の存在を含む、ポリマー骨格の構造は、上記のようなポリマー前駆体溶液で使用される特定のモノマー及び／又はオリゴマーによって決定され得る。別の例として、ポリマー骨格に含まれる置換基は、ポリマー前駆体溶液で使用されるモノマー及びオリゴマーに含まれる置換基によって決定され得、したがって、上記と同じであり得る。当業者は、完成したオレフィンポリマー生成物の構造を、ポリマー前駆体溶液で使用されるモノマー及びオリゴマーの構造と相関させ、モノマー及びオリゴマーの構造を選択して、本開示の実施態様による歯列矯正アライナーの好適な構造、組成、及び材料特性を有するオレフィンポリマー生成物をもたらすことができる。
【０１２１】
いくつかの実施態様では、上記のように、完成したポリオレフィン生成物をさらに処理して、架橋を誘導し得る。架橋の量又はパーセンテージは、特に限定されず、ポリマー材料の硬度又は弾性率などの所望の材料特徴に従って選択され得る。
【０１２２】
いくつかの実施態様では、ポリマーは、ＲＯＭＰ（例えば、ＵＶ活性化ＲＯＭＰ）に反応するグラブス型触媒の存在下の脱気した（例えば、無酸素）溶媒（例えば、ジクロロメタン）中で１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）と５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢＥ）とを反応させることにより形成され得る。いくつかの実施態様では、ポリマーは、ＲＯＭＰに対して反応性であり、触媒をＵＶ活性化する配位子としてのエチルビニルエーテルから誘導されるカルベン配位子を含むグラブス型触媒の存在下の脱気した溶媒中で１，５−シクロオクタジエンと５−エチリデン−２−ノルボルネンとを反応させることによって形成され得る。いくつかの実施態様では、触媒は、反応物の総重量に基づいて、約０．０５重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．０２重量％〜約０．２重量％又は約０．０５重量％〜約０．１重量％の量で含まれ得る。いくつかの実施態様では、触媒は、約２５４nm、約３５２nm、約３８５nm、及び／又は約４０５nmの波長でＵＶ活性化されてもよく、水銀アークランプで照射されてもよい。いくつかの実施態様では、ＣＯＤ対５−エチリデン−２−ノルボルネンの体積比は、約０．５：１０〜約１０：１０、例えば、１：１０〜約５：１０、又は約１：１０〜約２：１０であり得る。
【０１２３】
いくつかの実施態様では、ポリマーは、ＣＯＤと５−エチリデン−２−ノルボルネンとの反応により形成されるポリマーに関連して記載されるのと実質的に同じ触媒、ＵＶ波長、及び量を使用して、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）とジシクロペンタジエンとを反応させることにより形成され得る。
【０１２４】
いくつかの実施態様では、ポリマーは、ＣＯＤと５−エチリデン−２−ノルボルネンとを反応させることによって形成されるポリマーに関連して記載したのと実質的に同じ触媒、ＵＶ波長、及び触媒量を使用して、ＣＯＤ、ジシクロペンタジエン、及び５−エチリデン−２−ノルボルネンのいずれか１つをそれ自体で反応させることによって形成され得る。
【０１２５】
いくつかの実施態様では、ポリマーは、ポリマー前駆体溶液に関連して記載したように、ＵＶ制御に供される前に予備反応させてもよい。いくつかの実施態様では、例えば、ポリマーは、阻害剤なしでポリマー前駆体溶液を最初に予備反応させることによって部分的に形成され得、阻害剤は、好適な量の時間後に添加され得る。
【０１２６】
いくつかの実施態様では、ＣＯＤと５−エチリデン−２−ノルボルネンとを反応させることにより形成されるポリマーは、ＣＯＤとグラブス型触媒とを混合することにより無酸素条件下で形成され得、ＣＯＤを約５秒〜約１分間重合させて、次いで反応をクエンチし、触媒をＵＶ活性化触媒に変換するためにエチルビニルエーテルを混合物に添加する。初期のＣＯＤ由来のポリマーを超音波処理し、真空下で揮発性副産物を除去した後、得られた反応組成物は、５−エチリデン−２−ノルボルネン中に溶解され得る。続いて、反応組成物に、約２００nm〜約４６０nm、例えば、約２５４nm、約３５２nm、及び／又は約４０５nmの波長のＵＶ光を照射して、触媒を活性化し、それによりポリマーを形成し得る。いくつかの実施態様では、５−エチリデン−２−ノルボルネン中に溶解した重合ＣＯＤを含む反応組成物は、ブロッキング剤及び任意の添加剤とさらに混合され、次いで上記のようにＵＶ活性化堆積用のラピッドプロトタイピングマシンに入れられ、歯列矯正アライナーを形成する。
【０１２７】
いくつかの実施態様では、歯科又は歯列矯正器具は、２つ以上の歯科適合性ポリマー（例えば、オレフィンポリマー）の組み合わせから（例えば、組み合わせることにより）製作され得る。例えば、オレフィンポリマーは、それぞれが異なる組成及び構造を有する２つ以上のタイプ又は種類のポリマーを含み得る。各オレフィンポリマーは、上記のように、モノマー又はオリゴマー、触媒、及びＵＶ吸収剤を含むそれぞれのポリマー前駆体溶液から形成され得る。歯列矯正器具は、対応するポリマーを制御可能に堆積させるために、各ポリマー前駆体溶液のうちの１つ以上の反応を介してこのように形成される。ポリマー前駆体溶液及びポリマーの構造及び組成は、上記と同じであり得る。
【０１２８】
いくつかの実施態様では、２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーは、それぞれ異なる（例えば、特異的な）機械的特性を有し得る。例えば、２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーは、異なる硬度、密度、強度、及び／又は弾性を有し得る。いくつかの実施態様では、第１の歯科適合性オレフィンポリマーは、より軟質である第２の歯科適合性オレフィンポリマーと比較して、比較的硬くてもよい。異なる領域での材料特性及び／又は中間材料特性の組み合わせを有する歯科又は歯列矯正器具をもたらすために、異なる機械的特性を有する歯科適合性オレフィンポリマーを組み合わせてもよい。
【０１２９】
いくつかの実施態様では、例えば、２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーを堆積させ、一緒に層状にされるか又は積み重ねられた層に組み合わせて、器具を作成（形成）し得る。例えば、第１の歯科適合性オレフィンポリマーの層を堆積させ、続いて第２の歯科適合性オレフィンポリマーなどの層が堆積され、必要に応じて層化プロセスが繰り返され、器具が完成し得る。いくつかの実施態様では、そのような層化は、特定のポリマーを堆積するようにそれぞれ設定された異なる印刷デバイス間で器具を移動させ、器具を次の印刷デバイスに移動する前に、堆積した各ポリマー層を硬化又は部分的に硬化することによって達成され得る。いくつかの実施態様では、そのような層化は、必要に応じて切り替えることができる２つのポリマー前駆体溶液（インク）を備えた印刷デバイスを使用して達成され得る。しかしながら、本開示の実施態様は、これらに限定されない。
【０１３０】
いくつかの実施態様では、２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーは、器具の異なる領域に堆積され得る。例えば、第１のセットの材料特性を有する第１の歯科適合性オレフィンポリマーを堆積させて、器具に歯把持配列（領域）を形成し得、第２のセットの材料特性を有する第２の歯科適合性オレフィンポリマーを堆積させて、器具に柔軟性配列（領域）を形成し得、これは、歯把持配列（領域）に接続されているがそれと特異的であってもよい。別の例として、第１のセットの材料特性を有する第１の歯科適合性オレフィンポリマーを堆積させて、器具に歯把持配列を形成し得、第２のセットの材料特性を有する第２の歯科適合性オレフィンポリマーを堆積させて、器具に１つ以上の柔軟な相互接続要素を形成し得、これは、湾曲して、歯把持配列に接続されているがそれと特異的であってもよい。部分的及び／又は重なり合う層は、同じ垂直層内に材料の組み合わせを有する器具を印刷するために、各印刷デバイスによって堆積されてもよい。歯列矯正器具の製作方法に関連して、以下にさらに詳述する。
【０１３１】
２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーで形成された異なる領域は、構造的完全性を維持するために安定して接続され得る。いくつかの実施態様では、歯科適合性オレフィンポリマーは、それぞれの堆積中に部分的に硬化され、それにより、各材料中の未反応の重合性官能基の濃度を維持してもよく、その結果、領域間の境界の各側部上の未反応基は、さらに硬化（例えば、ＵＶ、熱、及び／又は化学硬化）中に境界を越えて架橋するために利用可能である。さらに、境界を越えて架橋するために利用可能な官能基は、具体的には、本明細書に記載されるように、互いに化学的に反応性（適合性）であるように選択され得る。いくつかの実施態様では、２つ以上の歯科適合性オレフィンポリマーは、異なるポリマー間の境界の表面積を増大させ、それにより１つ以上の分子間反応、水素結合、ファンデルワールス相互作用、摩擦、インターロック、又は埋め込み部品などを介して２つの表面の物理的構成を安定させる形状又は構成で堆積されてもよい。例えば、境界の表面積は、物理的に相補的な形状又はテクスチャ（鋸歯状若しくは正弦波形状など）、粗さを増加させる微細構造又はマイクロスケールテクスチャ、第２のポリマーの固体塊中に埋め込まれた１つのポリマーのインターロッキングメッシュ又は繊維などを含み得る。
【０１３２】
「微細構造」という用語は、本明細書では、約２５倍〜約１００倍の倍率の光学顕微鏡下でのみ見ることができる構造的特徴を指すために使用される。そのような構造的特徴は、オレフィンポリマー間の境界の表面積上の形状、細孔、封入物などを含み得る。
【０１３３】
本開示の実施態様の追加の態様は、本明細書に記載されるオレフィンポリマーから歯列矯正器具を製作する方法を対象とする。
【０１３４】
図１は、歯科器具１１４を製作するためのシステム１００の例を示す概略ブロック図である。例示的なシステム１００は、印象システム１０２、器具設計システム１０６、器具製作システム１１２、及びサーバ１１６を含む。代替は可能であるが、システム１００の構成要素はすべて、患者が歯列矯正治療を受ける歯科又は歯列矯正のオフィスに設置することができる。例えば、図１に示す構成要素の少なくともいくつかは、歯科又は歯列矯正の実験室に並べることができる。いくつかの実施態様では、印象システム１０２、器具設計システム１０６、及び器具製作システム１１２のうちの２つ以上が、単一のデバイスに組み合わされる。いくつかの実施態様では、印象システム１０２、器具設計システム１０６、器具製作システム１１２のうちの２つ以上がすべて同じ無線ローカルエリアネットワークに接続され、インターネットにアクセスすることなく無線通信プロトコルを使用して互いに通信する。
【０１３５】
例示的な印象ステーション１００は、患者の歯列のデジタル（仮想）歯科モデル１０４を生成する。デジタル歯科モデル１０４は、患者の歯列の幾何学的表現である。いくつかの実施態様では、デジタル歯科モデル１０４は、点群、多角形メッシュ、パラメトリックモデル、又はボクセルデータのうちの１つ以上によって表される。代替も可能であるが、デジタル歯科モデル１０４は、例えば口腔内スキャナーを使用して、患者の歯列から直接生成できる。口腔内スキャナーの例には、例えば、TRIOS口腔内デジタルスキャナー、Lavaチェアサイド口腔内スキャナーC.O.S.、Cadent iTero、Cerec AC、Cyrtina口腔内スキャナー、OrmcoからのLythosデジタル印象システム、及びDental Wings口腔内スキャナーが含まれる。
【０１３６】
いくつかの実施態様では、デジタル歯科モデル１０４は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）又は磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）などの他の画像技術を使用して生成される。さらに他の実施態様では、デジタル歯科モデル１０４は、物理的印象から生成される。いくつかの実施態様では、物理的印象は、アルギン酸ナトリウム、ビニルポリシロキサン、又は別のタイプの印象材などの印象材を使用して取り込まれる。次いで、デジタル歯科モデル１０４は、物理的印象又は物理的印象から作成された患者の歯列の石膏モデルをスキャンすることによって生成される。物理的印象又はモデルをスキャンするための技術の非限定的な例には、三次元レーザスキャナー及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナーが含まれる。
【０１３７】
器具設計システム１０６は、デジタル歯科モデル１０４に基づいて器具モデル１１０（例えば、仮想器具）を生成するシステムである。いくつかの実施態様では、器具設計システム１０６は、ユーザ入力デバイスを含むコンピューティングデバイスを含む。器具設計システム１０６は、器具設計エンジン１０８を含む。器具設計エンジン１０８は、治療計画を生成し、製作のために器具製作システム１１２に送信されるその治療計画に基づいて器具モデル１１０を生成し得る。本明細書で使用される場合、「仮想器具」という用語は、例えば、ＣＡＤ図面又は．ＳＴＬファイルなどのメッシュベースのファイルとして、器具のサイズ、寸法、及び構造を符号化するデジタルフォーマットで記述及び送信される器具モデルを指す。しかしながら、本開示の実施態様は、これに限定されず、仮想器具は、任意の好適な利用可能なフォーマットで記述及び送信され得る。
【０１３８】
器具モデル１１０は、歯科器具の１つ以上の三次元モデルを含むことができる。いくつかの実施態様では、器具モデル１１０は、患者の上部歯列の三次元上部モデル及び患者の下部歯列の三次元モデル下部モデルを含む。いくつかの実施態様では、器具モデル１１０は、患者の標的歯を標的位置に段階的に移動させるように構成された一連の歯列矯正器用の三次元モデルを含む。いくつかの実施態様では、器具モデル１１０は、点群、多角形メッシュ、パラメトリックモデル、又はボクセルデータのうちの１つ以上によって表される。
【０１３９】
器具モデル１１０に加えて、器具設計エンジン１０８は、他の器具設計データも生成し得る。例えば、器具設計エンジン１０８は、患者の増分位置及び歯の標的位置を含む器具設計データも生成することができる。いくつかの実施態様では、次いで、器具設計エンジン１０８は、例えば、治療の進行を評価するのを助けるため、治療計画を修正するため、又は追加の器具モデルを生成するために、患者の治療における後の時点でこのデータにアクセスする。さらに、器具設計エンジン１０８は、治療中に患者の歯に結合される１つ以上の結合アタッチメントのサイズ、形状、方向づけ、及び位置などの構造要素に関する情報を含む器具設計データも生成することができる。いくつかの実施態様では、器具モデル１１０は、これらの結合されたアタッチメントに適合するように形成されて、患者の歯のいくつかを移動させるのを助ける。いくつかの実施態様では、器具設計エンジン１０８によって生成された器具設計データは、器具設計システム又はサーバ１１６に局所的に記憶され、データは、患者との将来の予約の間にアクセスすることができる。
【０１４０】
いくつかの実施態様では、器具設計エンジン１０８は、デジタル歯科モデル１０４を患者の歯に対応する構成要素モデルにセグメント化し、構成要素モデルをアラインさせて治療計画を生成し、器具設計を形成する。いくつかの実施態様では、これらのステップは、以下でさらに記載するように自動化される。加えて、いくつかの実施態様では、器具設計エンジン１０８は、ユーザがこれらのステップの少なくともいくつかを制御するための入力を提供できるユーザインターフェースを生成する。
【０１４１】
上記のように、器具設計エンジン１０８は、デジタル歯科モデル１０４に反映されたような歯の現在の位置及び決定された歯の標的位置に基づいて、歯の増分位置を定義することができる。いくつかの実施態様では、歯の増分位置は、歯列矯正治療の物理的モデルを使用するシミュレーションに基づく。次いで、器具設計エンジン１０８は、器具製作ステーション２１２０を使用した製作に好適なフォーマットで、歯の増分位置のうちの少なくとも１つに対する歯列矯正器具を表す三次元形状データを含む器具モデル１１０を生成することができる。
【０１４２】
代替が可能であるが、器具設計エンジン１０８は、典型的には、デジタル歯科モデル１０４及び器具モデル１１０の一方又は両方のグラフィック表示を生成し、オペレータがデジタル歯科モデル１０４及び器具モデル１１０の一方又は両方との相互作用及びそれらを操作することを可能にするコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを含む。
【０１４３】
器具設計エンジン１０８は、治療を物理的に計画して歯科器具を設計するために検査技師によって使用されるツールを模倣するデジタルツールも含むことができる。器具設計エンジン１０８は、ループ、タブ、スロット、柔軟性ゾーン、穴、アタッチメントなどのような器具設計の特徴を追加及び／又は修正するためのツールも含むことができる。
【０１４４】
器具モデル１１０が器具設計エンジン１０８を使用して設計されると、器具モデル１１０は、器具１１４が生産される器具製作システム１１２に送られる。いくつかの実施態様では、複数の歯の増分位置（例えば、第１の２つの歯の増分位置）に対応する複数の器具モデル１１０が生成され、複数の器具１１４を製作するために使用される。次いで、患者は、歯の増分移動の複数の順次段階のために複数の器具が与えられる。次いで、患者は、フォローアップ予約時に追加の歯の増分移動のための追加の器具を受け取る。追加の器具は、元のデジタル歯科モデル１０４から生成されてもよく、又は印象システム１０２を使用したフォローアップ予約中に得られる更新されたデジタル歯科モデル１０４に基づいて生成され得る。このようにして、システム１００は、フォローアップ訪問中（例えば、１つ以上の歯が元々予想されたよりもゆっくりと移動しているとき）の治療計画及び治療計画内の歯の増分位置の調整を可能にすることができる。
【０１４５】
代替は可能であるが、器具製作システム１１２は、典型的には、１つ以上のラピッドファブリケーションマシンを含む。ラピッドファブリケーションマシンは、２０分、３０分、１時間、２時間、又は４時間未満などの伝統的な製作プロセスと比較して短時間で、本明細書に記載されている歯科器具などの物理的部品を生産する。ラピッドファブリケーションマシンの非限定的な例には、サウスカロライナ州ロックヒルの3D Systems, Inc.からのプリンターのProJetラインなどの三次元プリンターが含まれる。ラピッドファブリケーションマシンの別の例は、ステレオリソグラフィー設備である。ラピッドファブリケーションマシンのさらに別の例は、ミシガン州ディアボーンのEnvisionTEC, Inc.からのパーファクトリーシステムなどのデジタル光処理（ＤＬＰ）ラピッドプロトタイピングシステムである。ラピッドファブリケーションマシンのさらに別の例は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ミリングデバイスなどのミリングデバイスである。いくつかの実施態様では、器具製作システム１１２は、ステレオリソグラフィー（．ＳＴＬ）ファイルフォーマットでファイルを受信するように構成される。いくつかの実施態様では、器具製作システム１１２は、患者の口内に定置することができる生体適合性プラスチック材料をミリングするためのミリング設備を含む。これらの実施態様では、器具１１４は、生体適合性プラスチック材料からミリングされる。
【０１４６】
印象システム１０２、器具設計エンジン１０８、器具製作システム１１２、及びサーバ１１６は、ネットワークを介して互いに通信し得る。ネットワーク１１８は、電子通信ネットワークである。電子通信ネットワークは、コンピューティングデバイスのセット及びコンピューティングデバイス間のリンクである。ネットワーク内のコンピューティングデバイスは、リンクを使用して、ネットワーク内のコンピューティングデバイス間の通信を可能にする。ネットワーク１１８は、ルータ、スイッチ、モバイルアクセスポイント、ブリッジ、ハブ、侵入検知デバイス、記憶デバイス、スタンドアロンサーバデバイス、ブレードサーバデバイス、センサー、デスクトップコンピュータ、ファイアウォールデバイス、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯電話、及び他のタイプのコンピューティングデバイスを含むことができる。
【０１４７】
いくつかの実施態様では、ネットワーク１１８は、様々なタイプのリンクを含む。例えば、ネットワーク１１８は、ブルートゥース（登録商標）、超広帯域（ＵＷＢ）、802.11、ZigBee、及び他のタイプの無線リンクを含む、有線及び無線リンクの一方又は両方を含むことができる。さらに、いくつかの実施態様では、ネットワーク１１８は、様々な規模で実装される。例えば、ネットワーク１１８は、１つ以上のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク、サブネット、ワイドエリアネットワーク（インターネットなど）として実装でき、又は別の規模で実装できる。
【０１４８】
図２は、器具を設計する例示的な方法１４０を示すフローチャートである。方法１４０は、器具設計エンジン１０８の実施態様によって実施される。
【０１４９】
動作１４２では、デジタル歯科モデルが受信される。いくつかの実施態様では、デジタルモデルは、印象システム１０２によって取り込まれたような患者の歯列の印象付けられた位置を表す。
【０１５０】
動作１４４では、デジタル歯科モデルは、構成要素モデルにセグメント化される。例えば、構成要素モデルは、個々の歯を表すことができる。いくつかの実施態様では、個々の歯科モデルを互いに分離することに加えて、構成要素モデルも歯肉組織から分離される。本明細書では、デジタル歯科モデルをセグメント化するための例示的な技法について記載される。
【０１５１】
動作１４６では、構成要素モデルは、患者の歯の標的位置を生成するために再配置される。例えば、構成要素モデルは、アラインされ得る。構成要素モデルをアラインすることは、隣接する歯の間の空間を閉じることを含み得る。いくつかの実施態様では、オペレータが入力を提供して、少なくとも部分的に、構成要素モデルの再配置を制御することができるユーザインターフェースが生成される。さらに、いくつかの実施態様では、物理的シミュレーション又は機械学習技法を使用して、構成要素モデルを再配置する。
【０１５２】
動作１４８では、構造要素が、必要に応じて、標的位置に基づいて構成要素モデルに追加される。構造要素の例は、結合されたアタッチメントである。いくつかの実施態様では、構成要素モデルが印象位置と標的位置との間で閾値量を超えるだけ移動すると、結合されたアタッチメントが構成要素モデルに追加される。さらに、いくつかの実施態様では、特定のタイプの移動（例えば、閾値量を超えるトルク）に基づいて、結合されたアタッチメントが追加される。閾値は、すべての構成要素モデルで均一にすることも、歯のタイプ又は他の要因に基づいて変えることもできる。
【０１５３】
結合されたアタッチメント（ボタンとも呼ばれる）は、患者の歯のうちの１つ以上の表面に結合された構造である。結合されたアタッチメントは、典型的には、能動的な歯列矯正治療の経過中に患者によって除去することはできない。いくつかの実施態様では、結合されたアタッチメントは、真っ直ぐな縁を有し、正方形又は長方形の形状を有するが、結合されたアタッチメント１１１の任意の形状を使用することができる。結合されたアタッチメントは、患者の歯の頬側又は舌側の表面の一方又は両方に結合され得る。
【０１５４】
動作１５０では、構成要素モデルの中間位置が生成される。中間位置は、印象位置と標的位置との間の歯の増分移動を表す。
【０１５５】
動作１５２では、器具設計は、構成要素モデルの中間位置に基づいて生成される。器具設計は、患者の歯列の一部に適合するように構成された１つ以上の薄いシェルを含み得る。器具設計は、メッシュ構造を有する柔軟な領域、薄いシェル間の接続ループ、並びに空間を閉じるためのタブ及びスロット配列などの追加要素も含み得る。追加要素は、構成要素モデルの相対位置、関連する移動段階中に生じる移動のタイプ、又は他の要因に基づいて追加され得る。
【０１５６】
動作１５４では、器具モデルは、製作システムに送信される。いくつかの実施態様では、複数の器具モデルは、製作システムに送信される。
【０１５７】
図３は、例示的な器具設計エンジン１０８の概略図である。この例では、器具設計エンジン１０８は、モデルセグメンテーションエンジン１８２、治療計画エンジン１８４、器具モデル生成エンジン１８６、ユーザインターフェースエンジン１８８、及びモデル通信エンジン１９０を含む。
【０１５８】
モデルセグメンテーションエンジン１８２は、デジタル歯科モデルを構成要素モデルにセグメント化する。構成要素モデルは、デジタル歯科モデルの一部を残りのデジタル歯科モデルから分離することによって生成される。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、歯組織を含む。さらに、いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、歯組織及び歯茎組織を含む。治療計画エンジン１８４は、治療計画を生成する。いくつかの実施態様では、治療計画エンジン１８４は、ユーザ入力を受信して、治療のパラメータのうちの１つ以上及び歯の標的位置を定義し得る。いくつかの実施態様では、治療計画エンジン１８４は、歯の標的位置を生成する。さらに、治療計画エンジン１８４は、中間の歯の位置を生成することができる。器具モデル生成エンジン１８６は、構成要素モデル及び中間又は標的の歯の位置に基づいて器具モデルを生成する。ユーザインターフェースエンジン１８８は、オペレータがアプリケーション設計エンジン１０８の態様と相互作用し、それを制御し得るユーザインターフェースを生成する。モデル通信エンジン１９０は、デジタル歯科モデル及び器具モデルなどのモデルを受信及び送信する。
【０１５９】
図４は、デジタル歯科モデルをセグメント化する方法の概略図である。方法２３０は、器具設計エンジン１０８の実施態様によって実施される。例えば、方法２３０は、モデルセグメンテーションエンジン１８２によって実施され得る。
【０１６０】
動作２３２では、患者の歯列の印象付けられた位置を表すデジタル歯科モデルが受信される。モデルは、ネットワークを介して受信され得る。モデルは、ファイルシステム、データベースなどからも受信され得る。
【０１６１】
動作２３４では、患者の歯のおおよその場所を識別するデータが受信される。いくつかの実施態様では、場所は、歯のおおよその場所を識別するユーザからの入力を受信するように構成されたユーザインターフェースを介して受信される。例えば、ユーザインターフェースは、歯科モデルのグラフィック表現を表示し、各歯の表面上の点を識別するマウスクリック又はタッチ入力を受信するように構成され得る。
【０１６２】
動作２３６では、特徴は、デジタル歯科モデルから抽出される。例えば、デジタル歯科モデルは、頂点及び面を含むメッシュとして表されるか、又はそれに変換され得る。いくつかの実施態様では、各頂点の曲率を伴う頂点ごとの平均曲率測定値は、その頂点の周りの一対の隣接する小面ごとの平均複平面角度として計算される。次いで、計算された平均曲率は、歯と歯茎との間、又は一対の隣接する歯ごとの間の分離境界の手がかりとして使用できる。より具体的には、いくつかの実施態様では、大きな負の平均曲率値を有するそれらの頂点は、潜在的な境界頂点として識別される。いくつかの実施態様では、動作２３６は、動作２３８の一部として組み合わされた歯科モデルではなく、個々の構成要素（歯）モデルに対して実施される。
【０１６３】
次いで、識別された場所ごとに動作２３８が実施される。いくつかの実施態様では、動作２３８は、（例えば、別個のプロセッサ又は別個のプロセッサコアを使用して）識別された複数の場所に対して同時に実施される。いくつかの実施態様では、動作２３８は、ループ内で実施され、識別された場所のうちの少なくともいくつかに対して動作２３８を順次実施する。
【０１６４】
動作２３８は、デジタル歯科モデル内の識別された場所に対応する歯に対して歯のセグメンテーションを実施する。いくつかの実施態様では、動作２３８は、多様体空間変換に基づいて歯の自動セグメンテーションを実施する。代替も可能であるが、この例では、動作２３８は、動作２４０、２４２、２４４、２４６を含む。
【０１６５】
動作２４０では、識別された場所に対して候補頂点が選択される。例えば、いくつかの実施態様は、識別された場所の特定の距離を有する頂点を、潜在的に歯の一部であると識別する。いくつかの実施態様では、候補頂点は、設置点までの限定されたメッシュ上の測地線距離（すなわち、連続する２つの設置点間の距離）内の頂点を見ることによって選択される。選択は、識別された場所から特定の数の反復で開始され、又はその隣接する識別された場所に到達するまでの拡張を使用して行うことができる。
【０１６６】
動作２４２では、識別された候補３Ｄ頂点は、２Ｄデカルト空間内のポイントにマッピングされる。いくつかの実施態様では、局所線形埋め込みは、マッピングを実施するために使用される。例えば、局所線形埋め込みを使用して、動作２４０で識別された識別された候補３Ｄ頂点を、３Ｄ頂点間の３Ｄ距離に基づいて２Ｄデカルト空間にマッピングすることができる。いくつかの実施態様では、多様体空間の埋め込みは、ヘシアン又はラプラシアンに基づく。
【０１６７】
動作２４４では、最短の円形経路が見出される。円形経路と呼ばれるが、経路は、他の閉ループ形状も有することができる。いくつかの実施態様では、極座標変換は、マッピングされた２Ｄポイントで実施される。例えば、識別された場所の２Ｄ投影を原点として使用して、２Ｄ投影された候補点に対して極座標変換が実施される。結果の極空間は、グリッドで分割される。グリッド上の各交点には曲率値が割り当てられ、これは、動作２４０で識別された頂点のデローニー三角形分割上の２Ｄデカルト空間での補間によって決定され得るか、又は２Ｄデカルト空間で事前に決定された数の最近傍点の曲率値によって決定され得る。
【０１６８】
次いで、経路がデカルト空間に変換されるときに経路が閉じられるように極空間で最短経路が見出される。いくつかの実施態様では、動的プログラミングは、最短経路を見出さすために使用される。いくつかの実施態様では、分岐限定法は、最短経路を見出さすために使用される。
【０１６９】
動作２４６では、識別された経路内の頂点は、識別された場所に対応する歯のモデルの一部であるとしてラベル付けされる。
【０１７０】
動作２４８で、ラベルは、全体的に洗練される。代替が可能であるが、動作２４８は、識別された各場所が動作２３８によって処理された後に実施される。いくつかの実施態様では、動作２４８は、識別された場所のすべてが２３８によって処理される前であるが、隣接する識別された場所のサブセットが動作２３８によって処理された後に実施される。
【０１７１】
動作２４８では、各歯群の歯を個別に治療することで矛盾が生じる可能性があるため、一部の歯を全体的に洗練する。例えば、いくつかの頂点は、２つの隣接する歯の一部であるとラベル付けされ得る。いくつかの実施態様では、セグメント化された歯の洗練は、確率的グラフに対する最適化問題として扱われる。セグメンテーション後、すべての点にラベルが割り当てられる（歯の番号で表し得る特定の歯、又は番号０で表し得る歯茎組織）。いくつかの実施態様では、シードポイントセットは、特定の回数の侵食（例えば、５回）下で同じラベルを有する領域として定義される。いくつかの実施態様では、侵食は、特定の歯にラベル付けされたメッシュ領域の境界を滑らかにする。シードポイントセット内の任意の点は、以前に割り当てられたラベルに固定される。他の点については、任意のラベルを割り当てる確率は、同じである。次いで、いくつかの実施態様では、信念伝播又はグラフカットを使用してこの問題を最適化することにより、洗練された最終結果が得られる。
【０１７２】
図５は、治療計画を生成する方法２９０の概略図である。いくつかの実施態様では、方法２９０は、デジタル歯科モデル（例えば、方法２３０の出力）をセグメント化することによって生成された構成要素モデルを動作させて、構成要素モデルを標的の治療後位置にアラインさせる。方法２９０は、器具設計エンジン１０８の実施態様によって実施される。例えば、方法２９０は、治療計画エンジン１８４によって実施され得る。
【０１７３】
動作２９２では、患者の歯列の構成要素モデルが受信される。構成要素モデルは、前述のセグメンテーションプロセスによって生成され得る。例えば、構成要素モデルは、歯ごとにラベル付けされた頂点ごとに別個のメッシュを形成することによって生成され得る。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、セグメンテーションプロセスを実施したクラウドサーバなどの別のコンピューティングデバイスから受信される。構成要素モデルは、データベース、ファイルシステムなどから受信することもできる。
【０１７４】
動作２９４では、構成要素モデルは、治療計画に従って再配置され、構成要素モデルのための標的治療位置を決定する。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、ユーザインターフェースを介して受信された入力に基づいて再配置される。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、物理的シミュレーションエンジンを使用して再配置される。例えば、歯は、それらの位置を互いに近づけて移動させる引力を使用してモデル化され得る。モデルは、交差できない固体モデルとしても処理され得る（例えば、モデルは、それらが衝突すると、互いに跳ね返る）。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、機械学習プロセスを使用して訓練されたモデルを使用して再配置される。機械学習プロセスは、入力歯科モデルの複数のセット及び得られる標的の歯科モデル（例えば、アラインされた歯科モデル）を使用してモデルを訓練し得る。さらに、いくつかの実施態様では、スコアは、歯のアラインメントに基づいて、アラインされた歯科モデルに対して自動的に生成される。いくつかの実施態様は、機械学習モデルを訓練する際にスコアを使用する。さらに、いくつかの実施態様は、スコアを最適化するために歯を繰り返し再配置する。さらに、いくつかの実施態様は、許可されたタイプの移動に関連するルールを含む。
【０１７５】
動作２９６では、構造要素は、構成要素モデルの位置における印象位置から標的の治療位置への変化に基づいて、構成要素モデルに追加される。例示的な構造要素は、結合されたアタッチメントである。結合されたアタッチメントは、長方形などの様々な形状にすることができる。結合されたアタッチメントは、歯科器具の内部を適合するように形作ることができる追加の構造を歯に提供する。いくつかの実施態様では、構成要素モデルの移動の量及び移動のタイプ（例えば、トルク又は押出）は、閾値と比較されて、結合されたアタッチメントが追加されるべきかどうかを決定する。結合されたアタッチメント及び他の構造要素が、構成要素モデルから構築された器具モデルが追加された構造要素に適合するように、構成要素モデルに追加されるためである。
【０１７６】
いくつかの実施態様では、ユーザが追加された構造要素の場所を確認又は調整し得るユーザインターフェースが提示される。結合されたアタッチメントが構成要素モデルに追加されると、結合されたアタッチメントを特定の場所で対応する歯に追加する必要があることを示す表示がユーザに提示される。例えば、いくつかの実施態様では、歯科器具は、結合されたアタッチメントの位置付けを案内するための結合トレイとして使用することができる。
【０１７７】
動作２９８では、構成要素モデルについての中間位置が決定される。中間位置は、印象を受けた歯の初期位置と歯の標的位置との間の移動段階に対応する。いくつかの実施態様では、中間位置は、移動経路におけるキーフレームとして決定される。いくつかの実施態様では、移動経路は、標的位置と初期位置との間を補間することによって決定される。さらに、いくつかの実施態様では、移動経路は、動作２９４で構成要素モデルを再配置することに関して論じたものと同様の技法を使用して決定される。いくつかの実施態様では、中間位置は、歯の移動閾値に基づいて決定される（例えば、歯は、歯のうちの１つが閾値量だけ移動されるまで、移動経路に沿って再配置される）。
【０１７８】
動作３００では、構成要素モデルの中間位置及び処理された位置に対応するデータが記憶される。いくつかの実施態様では、追加された任意の構造要素の位置及びタイプに関する情報などの治療計画に関する追加情報が記憶される。
【０１７９】
図６は、器具モデルを生成する方法３４０の概略図である。いくつかの実施態様では、方法３４０は、中間位置又は標的の治療位置のいずれかに従って配置された構成要素モデルに基づいて、器具モデルを生成する。方法３４０は、器具設計エンジン１０８の実施態様によって実施される。例えば、方法３４０は、器具モデル生成エンジン１８６によって実施され得る。
【０１８０】
動作３４２では、構成要素モデルは、器具の標的位置に配置される。例えば、標的位置は、方法２９０によって決定された中間位置又は方法２９０によって決定された標的の治療位置のいずれかであり得る。構成要素モデルを再配置することは、構成要素モデルの場所及び構成要素モデルの方向づけの一方又は両方を変化させることを含み得る。
【０１８１】
動作３４４では、配置された構成要素モデルの少なくとも一部は、器具モデルの内部部分を生成するためにオフセットされる。例えば、０．１mm〜０．５mmの内部オフセットを配置された構成要素モデルに適用して、内部表面を生成できる。上記のように、いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、結合されたアタッチメントなどの追加の構造要素を含む。これらの実施態様では、内部部分も追加の構造要素に対してオフセットされる。
【０１８２】
動作３４６では、器具モデルの外部部分は、配置された構成要素モデルに基づいて生成される。いくつかの実施態様では、外部部分は、内部オフセット量よりも大きい外部オフセット量（例えば、０．１〜０．５mm）だけ構成要素モデルをオフセットすることによって生成される。いくつかの実施態様では、内面は、器具の所望の厚さだけオフセットされる。厚さは、デフォルト値、ユーザ入力を介して、又は治療計画の特性に基づいて決定され得る（例えば、歯がどれだけ移動されているか）。
【０１８３】
動作３４８では、内部部分と外部部分とが接合されて、構成要素器具部分が形成される。いくつかの実施態様では、内面及び外面は、表面の縁を接続するファセットを形成することによって接合される。いくつかの実施態様では、内面及び外面の一方又は両方の縁は、接合される前に平滑化される。このようにして、得られる器具の着用者にとっての審美性及び快適性が向上され得る。
【０１８４】
動作３５０では、構成要素器具部分が接合される。いくつかの実施態様では、構成要素モデルは、隣接する器具部分間に接続構造を生成することによって接合される。例えば、接続構造は、ループ構造を含むことができる。接続構造の別の例は、メッシュである。接続構造はまた、接続ワイヤを定置することができる開口又は管を含むことができる。いくつかの実施態様では、構成要素器具部分は、個々の構成要素器具部分のユニオンを使用して少なくとも部分的に接合される。いくつかの実施態様では、構成要素器具部分のすべてが接続モデルとして接合されるわけではない。例えば、隣接する構成要素モデル間のギャップが所定の閾値を超える場合（例えば、歯が欠けているため）、構成要素器具部分は、ギャップの側面で複数の分離した器具モデルに接合され得る。以下でさらに記載されるように、タブ及びスロット配列は、ギャップを閉じるのを容易にするために、別個の器具モデルに追加され得る。
【０１８５】
動作３５２では、器具特徴は、治療計画に基づいて、器具に追加される。例えば、いくつかの実施態様は、歯間のギャップを閉じることを容易にするためのタブ及びスロット配列を含む。タブのモデルを器具モデルの一部に追加し得、スロットを器具モデルの別個の部分に追加し得る。タブ及びスロットの形状及び配置は、所望の歯の移動に基づいて、治療計画の一部として決定され得る。器具特徴の別の例には、１つ以上の方向でさらなる柔軟性を可能にし得るパターン化された領域が含まれる。パターン化された領域は、所望のタイプの歯の移動に基づいて追加され得る。器具特徴の別の例は、構成要素モデルに追加された結合されたアタッチメント又は他の構造要素を受け取る構造である。例えば、事前に定義された構造又はパラメトリックに定義された構造は、結合されたアタッチメントと相互作用するために器具に接合され得る。この追加された構造は、オフセットを使用して生成された内面よりも正確に結合されたアタッチメントに適合し得る。追加の構造に加えて、いくつかの実施態様は、結合されたアタッチメントを受け取るように構成された開口部又は凹部を含む。いくつかの実施態様は、任意の追加の器具特徴を含まず、いくつかの実施態様では、追加の器具特徴は、すべての器具に含まれない。
【０１８６】
動作３５４では、器具モデルが記憶される。いくつかの実施態様では、複数のモデルが生成され、患者の歯の中間位置及び標的の治療位置の一部又はすべてについて記憶される。器具モデルは、局所的に記憶しても、記憶するためにサーバに送信してもよい。
【０１８７】
図７は、例示的な器具製作システム４１０の概略図である。器具製作システム４１０は、器具製作システム１１２の例である。この例では、器具製作システム４１０は、ラピッドファブリケーションマシン４１２、ファブリケーションマシン制御システム４１４、及びポストファブリケーション処理システム４１６を含む。この図では別個の構成要素として示されているが、いくつかの実施態様では、ファブリケーションマシン制御システム４１４は、ラピッドファブリケーションマシン４１２の構成要素である。
【０１８８】
上記のように、ラピッドファブリケーションマシン４１２は、コンピュータ生成モデルに基づいて三次元物理部品を生成する。ラピッドファブリケーションマシン４１２の例には、三次元プリンター、ステレオリソグラフィー設備、デジタル光処理（ＤＬＰ）ラピッドプロトタイピングシステム、及びコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ミリングデバイスが含まれるが、これらに限定されない。
【０１８９】
ファブリケーションマシン制御システム４１４は、ラピッドファブリケーションマシン４１２の動作を制御して、受信したコンピュータモデルに基づいて物理的部品を生成する。いくつかの実施態様では、ファブリケーションマシン制御システム４１４は、受信したコンピュータモデルを、ファブリケーションマシン制御システム４１４のための一連の命令に変換する。
【０１９０】
ポストファブリケーション処理システム４１６は、ラピッドファブリケーションマシン４１２によって生成された部品を処理する。例えば、ポストファブリケーション処理システム４１６は、少なくともいくつかの実施態様で製作される部品を処理するために使用される後硬化ＵＶオーブンを含み得る。
【０１９１】
図８は、器具モデルの製作を制御する方法４６０の概略図である。方法４６０は、ファブリケーションマシン制御システム４１４の実施態様によって実施される。
【０１９２】
動作４６２では、器具モデルが受信される。例えば、器具モデルは、器具設計システムから受信され得る。
【０１９３】
動作４６４では、器具モデルは、製作のために方向づけられる。いくつかの実施態様では、器具モデルは、製作中の高さを最小化するために方向づけられる。例えば、器具モデルは、モデルの咬合面とほぼ平行になるように方向づけられ得る。いくつかの実施態様では、器具モデルは、内面が上を向くように方向づけられる。
【０１９４】
動作４６６では、支持構造が器具モデルに追加される。支持構造は、製作プロセス中に支持を提供するために追加され得る。いくつかの実施態様では、支持構造は、器具モデルにおける尖先端の場所又はその近くに追加される。いくつかの実施態様では、支持構造は、器具の他の構造要素に対応する場所に追加される。いくつかの実施態様はまた、器具モデルの幾何学的特性の分析に基づいて、支持構造の場所を決定する。
【０１９５】
動作４６８では、支持され、方向づけられた器具モデルの層画像が生成される。いくつかの実施態様では、層画像は、製作で使用される層の深さに対応する間隔で水平面を器具モデルと交差させることによって生成される器具モデルの断面である。いくつかの実施態様では、画像は、白黒である。器具モデル内にある断面の部分は、第１の色（例えば、白）に着色され、モデルの外側の部分は、第２の色（例えば、黒）に着色される。いくつかの実施態様は、（例えば、支持部品を示すために）追加の又は異なる色を使用して画像を生成する。
【０１９６】
動作４７０では、層画像は、製作のためにラピッドファブリケーションマシンに送信される。層画像は、順次又はグループでラピッドファブリケーションマシンに送信され得る。いくつかの実施態様では、追加の指示が画像と共にラピッドファブリケーションマシンに送信される。
【０１９７】
図９は、例示的なラピッドファブリケーションマシン５１０の概略断面図である。ラピッドファブリケーションマシン５１０は、ラピッドファブリケーションマシン４１２の例である。この例では、ラピッドファブリケーションマシン５１０は、水平面５１６によって分離された下部ハウジング５１２及び上部遮蔽構造５１４を含む。ラピッドファブリケーションマシン５１０はまた、下部ハウジング５１２内に並べられ、表面５１６の窓５２０を通して画像を投影するように方向づけられたプロジェクタ５１８を含む。いくつかの実施態様では、プロジェクタ５１８は、紫外光を放出するデジタル光プロジェクタである。窓５２０は、プロジェクタによって放出された紫外光の通過を可能にする透明なプラスチック材料から形成され得る。上部遮蔽構造５１４は、紫外光の一部又はすべての通過を防止するプラスチック材料から形成され得る。
【０１９８】
窓５２０は、ポリマー前駆体溶液の成分と実質的に化学的に非反応性であり、ポリマー前駆体溶液の成分に対して低い又は最小の程度の吸収及び吸着を有し、硬化ポリマーへの低い又は最小の程度の接着を有する材料から形成され得る。本明細書で使用される場合、「化学的に非反応性」という用語は、そのような反応の熱力学的及び／又は速度論的な不利による、溶液成分と窓との間の結合形成相互作用の欠如又は限定された量を指す。結合形成反応及び分子間反応の欠如（又は限定された量）並びに硬化ポリマーに対する低接着度（例えば、分子間引力の欠如）は、各層の堆積後に硬化ポリマーの除去をより簡単に容易にし得る。本明細書に記載されるように、窓材料は、ＵＶ透過性であり、ポリマー前駆体溶液と化学的に反応せず、ポリマーに対する低い接着性を有する限り、特に限定されない。いくつかの実施態様では、窓５２０を形成するための透明なプラスチック材料は、酸素がポリマー前駆体溶液中に拡散することを可能し得、その結果、酸素は、窓に直接隣接する（例えば、数ミクロン以内の）溶液の体積において重合阻害剤として作用することができ、それにより、印刷された層を窓から分離するために必要な時間及び力を低減し、印刷速度を改善する。実質的に化学的に非反応性のプラスチック材料の非限定的な例には、ポリメチルペンテン（例えば、Mitsui ChemicalsによってTPX（商標）として製造されたポリ（４−メチルペンテン−１））並びにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、Chemoursによって製造されたTeflon（商標）AF 1600、2400、及びそれらの混合物）が含まれ得る。
【０１９９】
ラピッドファブリケーションマシン５１０は、窓５２０の上に並べられ、液体構築材料５２４を含有するように構成された貯蔵器５２２も含む。ラピッドファブリケーションマシン５１０はまた、構築表面５３０を上下させる可動アーム５２８を有する支持構造５２６を含む。例えば、可動アーム５２８は、構築表面を上部位置Ｐ１から下部位置Ｐ２に移動し得る。
【０２００】
動作中、ラピッドファブリケーションマシン５１０は、可動アーム５２８を液体構築材料５２４内で上下に繰り返し移動させる。例えば、構築アームは、液体構築材料５２４内の位置に移動し、構築表面５３０の下に液体構築材料５２４の薄層を残し得る。次いで、プロジェクタ５１８によって、窓５２０を通して画像が投影される。プロジェクタ５１８によって放出される紫外光は、構築材料の薄層を硬化させて、構築表面５３０に取り付けられる固体にする。次いで、可動アーム５２４が上に移動し、硬化した固体が窓５２０の表面から分離するように、構築表面５３０を窓５２０から離れて移動させる。その後、可動アーム５２８が構築表面５３０を下降させて、構築表面５３０に取り付けられた硬化した固体の下に液体構築材料５２４の薄層を残すように、プロセスが繰り返される。次いで、新しい画像を投影して、硬化した固体に別の層を追加できる。いくつかの実施態様では、連続する反復の間、可動アーム５２８は、下降フェーズ中に徐々に高くなる位置に構築表面５３０を配置する。これらの次第に高い位置は、５０又は１００ミクロンなどの層の厚さだけオフセットされ得る。少なくともいくつかの実施態様では、上昇及び下降の他に、構築表面５３０の追加の移動又は動き（転倒若しくはスライド）はない。有利なことに、この構築プロセスは、構築プラットフォームの傾斜を必要とする構築プロセスよりも単純で、必要な機械的構成要素も少ない。固体部品を窓５２０から分離するために傾斜、スライド、又は他の追加の移動を必要とする構築プロセスと比較して、本明細書に記載されるプロセスは、構築プロセスでの移動が少ないため、より高速に部品を構築し得る。いくつかの実施態様では、アライナーモデルは、上下移動のみで窓５２０から分離可能なように配置又は設計される（すなわち、構築窓から分離するために傾斜又はスライドの動きを必要とする部品とは対照的である）。
【０２０１】
図１０は、ユーザインターフェースエンジン１８８のいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面５５０を示す。この例では、デジタル歯科モデル１０４などのデジタル歯科モデルが示されている。加えて、インターフェースには、デジタル歯科モデルに関連付けられた患者に関する様々な情報及び患者とやり取りして患者の治療を計画するための制御が含まれる。
【０２０２】
図１１は、ユーザインターフェースエンジン１８８のいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面５９０を示す。この例では、デジタル歯科モデル１０４などのデジタル歯科モデルが示されている。この例では、モデルは、上部及び下部の両方のアーチの咬合ビューを示すために分割される。加えて、インターフェースは、歯列弓のおおよその場所を識別するためのツールを含む。これらのツールは、デジタル歯科モデルをセグメント化する際に使用され得る。例えば、ユーザは、クリック、ポインティング、ドラッグ、又は他の入力により、黄色の球を各歯の上に配置でき得る。
【０２０３】
図１２は、ユーザインターフェースエンジン１８８のいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面６３０を示す。この例では、複数の構成要素モデルの例をデジタル歯科モデルから生成した。この例では、構成要素モデルは、デジタル歯科モデルからセグメント化された歯に対応し、デジタル歯科モデルの残りの部分は、歯茎組織として示される。この例では、モデルがセグメント化された場所を示すためにインジケータ（例えば、赤い線）が隣接歯間領域に示される。いくつかの実施態様では、ユーザインターフェースは、モデルのセグメンテーションを修正するための様々なツールを含む。
【０２０４】
図１３Ａは、例示的なユーザインターフェース画面６７０を示し、図１３Ｂは、ユーザインターフェースエンジン１８８のいくつかの実施態様によって生成された例示的なユーザインターフェース画面７１０を示す。この例では、セグメント化されたモデルが示され、治療を計画するためのツールが提供される。この例では、患者の上部中切歯に関連する構成要素の場所及び方向づけを変化させるためのインターフェース制御が示される。図１３Ａは、左上中央切歯に関するツールを示し、図１３Ｂは、右上中央切歯に関するツールを示す。
【０２０５】
図１４は、システム１００の実施態様によって製作され得る歯科器具７５０の概略的な例である。この例では、歯科器具７５０は、歯列矯正アライナーである。いくつかの実施態様では、歯科器具７５０は、患者の歯列に適合するように形作られる薄いシェルを含む。
【０２０６】
図１５は、システム１００の実施態様によって製作され得る歯科器具７９０の概略的な例である。この例では、歯科器具７９０は、ループによって接続された別個の薄いシェル部分を有する歯列矯正アライナーである。いくつかの実施態様では、ループは、患者の歯茎組織から離間するように付勢される。いくつかの実施態様では、付勢の量は、器具によって付勢される移動の性質に基づいて決定される（例えば、歯にトルクが加えられている場合、ループは、歯茎組織からさらに離間するように付勢され、組織への痛みを伴う衝突を回避し得る）。薄いシェル部分は、結合されたアタッチメントに適合する開口部も含む。
【０２０７】
図１６は、システム１００の実施態様によって製作され得る歯科器具８３０の概略的な例である。この例では、歯科器具８３０は、固体の薄いシェル部分及びパターン化された薄いシェル部分を含む歯列矯正アライナーである。パターン化された薄いシェル部分は、濃い色の陰影で示され、１つ以上の方向でのより良好な柔軟性が可能になり得る。
【０２０８】
図１７Ａは、システム１００の実施態様によって製作され得る歯科器具構成要素８７０の概略的な例である。図１７Ｂは、システム１００の実施態様によって製作され得る歯科器具構成要素９１０の概略的な例である。この例では、歯科器具構成要素８７０は、後方方向に延在し、歯科器具構成要素９１０のスロットと嵌合するように構成されたタブを含む。このタブ及びスロット配列は、患者の歯列でのギャップを閉じるために使用できる。
【０２０９】
図１８は、印象システム１０２、器具設計システム１０６、器具製作システム１１２のコンピューティングデバイス、又は様々な可能な実施態様で利用され得る任意の他のコンピューティングデバイスなどの本明細書に記載される複数のコンピューティングデバイスのいずれかを含む、本開示の態様を実装するために使用することができるコンピューティングデバイス１１７０の例示的なアーキテクチャを示す。
【０２１０】
図１８に示すコンピューティングデバイスを使用して、本明細書に記載されるオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、及びソフトウェアモジュール（ソフトウェアエンジンを含む）を実行することができる。
【０２１１】
コンピューティングデバイス１１７０は、いくつかの実施態様では、中央処理デバイス（ＣＰＵ）などの少なくとも１つの処理デバイス１１８０を含む。種々の処理デバイスは、種々のメーカー、例えば、Intel又はAdvanced Micro Devicesから入手可能である。この例では、コンピューティングデバイス１１７０は、システムメモリ１１８２及びシステムメモリ１１８２を含む様々なシステム構成要素を処理デバイス１１８０に結合するシステムバス１１８４も含む。システムバス１１８４は、メモリバス又はメモリコントローラ；周辺バス；及び種々のバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む任意の数のタイプのバス構造のうちの１つである。
【０２１２】
コンピューティングデバイス１１７０に好適なコンピューティングデバイスの例には、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイルコンピューティングデバイス（スマートフォン、iPod（登録商標）、若しくはiPad（登録商標）モバイルデジタルデバイス、又は他のモバイルデバイスなど）、又はデジタル命令を処理するように構成された他のデバイスが含まれる。
【０２１３】
システムメモリ１１８２は、読み取り専用メモリ１１８６及びランダムアクセスメモリ１１８８を含む。起動中などにコンピューティングデバイス１１７０内で情報を転送するように機能する基本ルーチンを含む基本入出力システム１１９０は、典型的には、読み取り専用メモリ１１８６に記憶される。
【０２１４】
コンピューティングデバイス１１７０はまた、いくつかの実施態様では、デジタルデータを記憶するための、ハードディスクドライブなどの二次記憶デバイス１１９２を含む。二次記憶デバイス１１９２は、二次記憶インターフェース１１９４によってシステムバス１１８４に接続される。二次記憶デバイス１１９２及びそれらに関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令（アプリケーションプログラム及びプログラムモジュールを含む）、データ構造、並びにコンピューティングデバイス１１７０のための他のデータの不揮発性ストレージを提供する。
【０２１５】
本明細書で記載される例示的な環境は、二次記憶デバイスとしてハードディスクドライブを用いるが、他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体は、他の実施態様で使用される。これらの他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体の例には、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ベルヌーイカートリッジ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ、デジタル多用途ディスク読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又は読み取り専用メモリが含まれる。いくつかの実施態様は、非一時的な媒体を含む。加えて、そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、ローカルストレージ又はクラウドベースストレージを含むことができる。
【０２１６】
多くのプログラムモジュールは、オペレーティングシステム１１９６、１つ以上のアプリケーションプログラム１１９８、他のプログラムモジュール１２７０（本明細書で記載されるソフトウェアエンジンなど）、及びプログラムデータ１２７２を含む、二次記憶デバイス１１９２又はシステムメモリ１１８２に記憶できる。コンピューティングデバイス１１７０は、Microsoft Windows（商標）、Google Chrome（商標）OS、Apple OS、ユニックス、又はリナックス（登録商標）、及びバリアント、並びにコンピューティングデバイスに好適な任意の他のオペレーティングシステムなどの任意の好適なオペレーティングシステムを利用できる。他の例には、Microsoft、Google、若しくはAppleオペレーティングシステム、又はタブレットコンピューティングデバイスで使用される他の好適なオペレーティングシステムが含まれる。
【０２１７】
いくつかの実施態様では、ユーザは、１つ以上の入力デバイス１２７４を通じてコンピューティングデバイス１１７０に入力を提供する。入力デバイス１２７４の例には、キーボード１２７６、マウス１２７８、マイクロフォン１２８０、及びタッチセンサ１２８２（タッチパッド又はタッチセンシティブディスプレイなど）が含まれる。他の実施態様は、他の入力デバイス１２７４を含む。入力デバイスは、システムバス１１８４に結合された入力／出力インターフェース１２８４を通して処理デバイス１１８０に接続されることが多い。これらの入力デバイス１２７４は、パラレルポート、シリアルポート、ゲームポート、又はユニバーサルシリアルバスなどの任意の数の入出力インターフェースによって接続することができる。入力デバイスとインターフェース１２８４との間のワイヤレス通信も可能であり、赤外線、BLUETOOTH（登録商標）ワイヤレステクノロジー、802.11a／b／g／n、セルラー、超広帯域（ＵＷＢ）、ZigBee、又はいくつかの可能な実施態様では他の無線周波数通信システムを含む。
【０２１８】
この例示的な実施態様では、モニタ、液晶ディスプレイデバイス、プロジェクタ、又はタッチセンシティブディスプレイデバイスなどのディスプレイデバイス１２８６も、ビデオアダプタ１２８８などのインターフェースを介してシステムバス１１８４に接続される。ディスプレイデバイス１２８６に加えて、コンピューティングデバイス１１７０は、スピーカ又はプリンターなどの様々な他の周辺デバイス（図示せず）を含むことができる。
【０２１９】
ローカルエリアネットワーキング環境又はワイドエリアネットワーキング環境（インターネットなど）で使用される場合、コンピューティングデバイス１１７０は、典型的には、イーサネットインターフェースなどのネットワークインターフェース１２９０を通じてネットワークに接続される。他の可能な実施態様は、他の通信デバイスを使用する。例えば、コンピューティングデバイス１１７０のいくつかの実施態様は、ネットワークにわたって通信するためのモデムを含む。
【０２２０】
コンピューティングデバイス１１７０は、典型的には、少なくとも何らかの形態のコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、コンピューティングデバイス１１７０によってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体を含む。例として、コンピュータ可読媒体には、コンピュータ可読記憶媒体及びコンピュータ可読通信媒体が含まれる。
【０２２１】
コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するように構成された任意のデバイスに実装された揮発性及び不揮発性、取り外し可能及び取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体には、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、コンパクトディスク読み取り専用メモリ、デジタル多用途ディスク、又は他の光学式ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又は他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を記憶するために使用でき、コンピューティングデバイス１１７０によってアクセスできる任意の他の媒体が含まれるが、これらに限定されない。
【０２２２】
コンピュータ可読通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータを、搬送波若しくは他のトランスポートメカニズムなどの調整データ信号に具体化し、任意の情報配信媒体を含む。「調整データ信号」という用語は、情報を信号に符号化するような方法で設定又は変化させたその特徴のうちの１つ以上を有する信号を指す。例として、コンピュータ可読通信媒体には、有線ネットワーク又は直接有線接続などの有線媒体、並びに音響、無線周波数、赤外線、及び他の無線媒体などの無線媒体が含まれる。上記のいずれかの組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。
【０２２３】
図１８に示されるコンピューティングデバイスは、１つ以上のそのようなコンピューティングデバイスも含み得るプログラム可能な電子機器の例であり、複数のコンピューティングデバイスが含まれる場合、そのようなコンピューティングデバイスは、本明細書に開示されている様々な機能、方法、又は動作を集合的に実施するように好適なデータ通信ネットワークと一緒に結合することができる。
【０２２４】
本開示の１つ以上の実施態様によれば、歯列矯正器具（例えば、歯列矯正アライナー）を製作する方法は、ポリマー前駆体溶液をラピッドファブリケーションマシンに提供すること、及び器具モデルに従って歯列矯正アライナーを製作することを含む。
【０２２５】
ポリマー前駆体溶液は、歯列矯正アライナーに関連して本明細書に記載されているものと同じであり得る。いくつかの実施態様では、例えば、ポリマー前駆体溶液は、モノマー又はオリゴマー、ＵＶ活性化触媒、及びブロッキング剤を含み得る。モノマー又はオリゴマー、触媒、及びブロッキング剤の量は、歯列矯正アライナーに関連して本明細書に記載されているものと同じであり得る。いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液は、歯列矯正器具がオレフィンポリマーで形成されるように、オレフィンポリマーを形成し得る。
【０２２６】
いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）によって形成され得る。例えば、ポリマー前駆体溶液は、ＲＯＭＰを介してポリマーを形成するように選択又は構成され得る。いくつかの実施態様では、オレフィンポリマーは、ＵＶ活性化ＲＯＭＰ又はＰＬＯＭＰによって形成され得る。いくつかの実施態様では、触媒は、グラブス型ＵＶ活性化オレフィンメタセシス触媒であり得る。いくつかの実施態様では、触媒がグラブス型ＵＶ活性化オレフィンメタセシス触媒である場合、ＵＶ活性化は、本明細書に記載されるように、オレフィン含有クエンチャーを使用することによって制御され得る。いくつかの実施態様では、オレフィン含有クエンチャーは、式１によって表される構造を有してもよく、例えば、エチルビニルエーテルであってもよい。
【０２２７】
いくつかの実施態様では、ポリマー前駆体溶液がＲＯＭＰ（例えば、ＵＶ活性化ＲＯＭＰ）を介してポリマーを形成するように構成される場合、モノマー又はオリゴマーは、１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）及び５−エチリデン−２−ノルボルネンの混合物を含み得る。いくつかの実施態様では、モノマー又はオリゴマーは、ＣＯＤとジシクロペンタジエンとの混合物を含み得る。いくつかの実施態様では、モノマー又はオリゴマーは、ＣＯＤ、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、又はそれらの任意の混合物を含み得る。例えば、モノマー又はオリゴマーは、単独でＣＯＤ、ジシクロペンタジエン、及び５−エチリデン−２−ノルボルネンのうちのいずれか１つを含み得る。
【０２２８】
オレフィンポリマー及び／又はオレフィンポリマー前駆体溶液を形成するための反応条件は、例えば、反応物、反応時間、雰囲気、溶媒、及び条件に関して、本明細書に記載されるものと同じであり得る。
【０２２９】
器具モデルに従って歯列矯正アライナーを製作することは、方法１４０、２３０、２９０、３４０、及び４６０に関連して本明細書に記載されているものと同じであり得る。例えば、ラピッドファブリケーションマシンは、要素１１２及び５１０に関連して本明細書に記載されるように、３Ｄプリンター、ＣＮＣミリングデバイス、又はステレオリソグラフィーシステムであり得る。器具モデルは、要素１１０に関連して本明細書で記載されるものと同じであり得る。
【０２３０】
さらに、いくつかの実施態様では、器具モデルは、「Tooth positioning appliance with curved interconnecting elements」と題する米国特許出願第１４／５６６，４７４号；「Tooth-positioning appliance for closing spaces」と題する米国特許出願第１４／６４５，６２２号；及び「Tooth-positioning appliance, systems and methods of producing and using the same」と題する米国特許出願第１５／２６０，０２６号；に従って設計され得、それぞれの内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。本開示の実施態様による歯列矯正アライナーを製作するための歯科適合性オレフィンポリマーの使用は、これらの開示に従って記載される設計及び構造的特徴と併せて、改善された材料特性及び効能を有する歯列矯正アライナーを提供する。
【０２３１】
加えて、本開示のいくつかの実施態様では、積層造形法は、本明細書に記載されるオレフィンポリマーを使用して、非歯科用デバイス及び／又は器具を生産する。例えば、上記は、歯科用デバイス及び器具を生産するための記載されたポリマーを使用する添加剤製造の方法を詳述しているが、添加剤製造方法は、記載されたポリマー前駆体溶液を用いて、任意の目的（歯科若しくはその他）のデバイス及び／又は器具を生産するために任意の所望の形状のオレフィンポリマーを選択的に形成し得る。いくつかの実施態様によれば、そのような方法は、例えば、本明細書に記載されるようなリソグラフィ又は３Ｄ印刷を介してラピッドプロトタイピングを可能にするために、本明細書に記載されるようなブロッキング剤、ＵＶ吸収剤、クエンチング剤などのうちの１つ以上を含むポリマー前駆体溶液を用いる。そのような一般的な添加剤製造に使用されるオレフィンポリマー及び／又はオレフィンポリマー前駆体溶液を形成するための反応条件（例えば、反応物、反応時間、雰囲気、溶媒、及び条件）は、本明細書に記載される歯列矯正器具を製作する方法に関して、上記のものと同様であり得る。ブロッキング剤又はＵＶ吸収剤も、上記と同じであり得る。
【０２３２】
以下の実施例は、例示のみを目的として提供されており、本発明の実施態様の範囲を限定するものではない。
【０２３３】
実施例１
ポリマー前駆体溶液を、ＣＯＤとグラブス型触媒とを混合し、ＣＯＤを約５秒〜約１分間重合させた後、触媒をＵＶ活性化触媒に変換するために混合物にエチルビニルエーテルを添加することにより、酸素を含有しない雰囲気条件下で調製する。初期のＣＯＤ由来のポリマーを超音波処理し、真空下で揮発性副産物を除去した後、得られた反応組成物を５−エチリデン−２−ノルボルネン中に溶解する。反応組成物をブロッキング剤とさらに混合して、ポリマー前駆体溶液をもたらし、次いでそれをラピッドプロトタイピングマシンに入れる。ポリマー前駆体溶液にラピッドプロトタイピングマシン内でＵＶ光を照射して、３Ｄ仮想器具の一連の２Ｄ断面を直接製作することによって３Ｄ歯列矯正アライナーを生産する。
【０２３４】
多くの実施態様を記載してきた。それにも関わらず、この記載に続く特許請求の範囲で定義されるように、本発明の趣旨及び範囲、並びにその均等物から逸脱することなく、様々な修正を行い得ることが理解されよう。例えば、特定の構成要素は、単数形、すなわち「ａ」ポリマー、「ａｎ」アライナーなどで記載され得るが、本開示によれば、これらの構成要素の１つ以上を任意の組み合わせで使用することができる。
【０２３５】
加えて、図に示されている論理フローは、望ましい結果を達成するために、示されている特定の順序又は順次の順序を必要としない。加えて、記載されたフローから他のステップが提供されてもよく、又はステップが省略されてもよく、記載されたシステムに他の構成要素が追加されてもよく、又はそれから除去されてもよい。
【０２３６】
また、特定の実施態様は、具体的な構成要素を「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」又は「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」として記載されてきたが、列挙された構成要素「から本質的になる」又はそれ「からなる」実施態様も、本開示の範囲内である。例えば、本発明の実施態様は、ポリマー前駆体溶液をラピッドファブリケーションマシンに提供し、器具モデルに従って歯列矯正アライナーを製作することを含むものとして記載されているが、これらの動作から本質的になる又はこれらからなる実施態様も、この開示の範囲内である。したがって、歯列矯正アライナーを製作する方法は、ポリマー前駆体溶液をラピッドファブリケーションマシンに提供すること、及び器具モデルに従って歯列矯正アライナーを製作することから本質的になり得る。この文脈において、「から本質的になる」とは、任意の追加の構成要素又はプロセス動作が、本方法によって生産された製品の特性又は性質に実質的に影響しないことを意味する。
【０２３７】
本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、値、範囲、量、又はパーセンテージを表す数字などのすべての数字は、その用語が明示されていない場合でも、「約」という言葉が前に付いているかのように読み得る。さらに、「約」という言葉は、程度の用語としてではなく、近似の用語として使用され、測定、有意な数値、及び互換性に関連する変動の周縁部を反映し、すべてこの開示が関係する当業者によって理解される。本明細書で引用された任意の数値範囲は、その中に包括されるすべての部分範囲を含むことが意図される。複数は、単数を包含し、逆もまた同様である。例えば、本開示は、「ａ」モノマー又は「ａｎ」オリゴマーを記載し得るが、そのようなモノマー又はオリゴマーの混合物を使用できる。範囲が与えられている場合、それらの範囲の任意の端点及び／又はそれらの範囲内の数は、本開示の範囲内で組み合わせることができる。「含む」及び同様の用語は、特に明記しない限り、「含まれるが、これらに限定されない」ことを意味する。さらに、本明細書で使用される場合、「実質的に」及び「ほぼ」という用語は、近似の用語として使用され、程度の用語としてではなく、（例えば、様々な構成要素の物理的又は化学的特性の記載及び様々な構成要素の量の記載で）複合体及び組成物の様々なパラメータの測定又は評価における通常の変動及び偏差を説明することを意図している。
【０２３８】
本明細書に記載される数値範囲及びパラメータは、近似値であり得るにもかかわらず、実施例に記載される数値は、実際的である限り正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も、それぞれの試験測定で見られる標準的な変動から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含有する。この記載及び特許請求の範囲で使用される「含む」という言葉及びその変形は、いかなる変形又は追加も除外するように本開示を限定しない。
【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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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