JPH09154855A - 体温付近で活性化する弱力正方形断面歯科矯正用アーチワイヤー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、優しく、且つ比較的長期間に及ぶ
歯の移動に十分な力を供する一定の正方形断面形態を有
する歯科矯正用アーチワイヤーの提供を目的とする。 【解決手段】 本アーチワイヤー（２０）は体温付近に
転移温度を有する超弾性特性を示す形状記憶合金より成
る。このアーチワイヤー（２０）は、歯がその意図する
最終位置から比較的遠い距離にあるときでさえも、処置
の初期段階の際に患者に不快感を及ぼすことがない。本
発明のアーチワイヤー（２０）の利用は、従来技術のア
ーチワイヤーと比べ、一層少ないアーチワイヤーの交換
を伴う完璧な処置のための機会を供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超弾性特性を示す
形状記憶合金より成り、且つ歯科矯正処置の初期段階に
おける使用にとって極めて適する歯科矯正用アーチワイ
ヤーに関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科矯正処置は不正咬合歯を歯科矯正学
的に正しい位置へと移動させることを含む。様々なタイ
プの処置においては、ブラケットとして知られる小型の
スロット付き器具を患者の歯に固定し、そして弾性アー
チワイヤーを各ブラケットのスロットの中に挿入してい
る。このアーチワイヤーは歯が所望の位置へと移動する
ようにブラケットの移動を誘導するトラックを担う。

【０００３】現状有用な多くのブラケットは長方形の断
面の形態をもつスロットを有している。このスロットの
長方形の形状は縦方向の横断面において長方形の形態を
有するアーチワイヤーに整合するように適合している。
整合する長方形の形状はアーチワイヤーをブラケットに
回転不能式に結合せしめることを担う。その結果、この
アーチワイヤーは隣接し合う歯の間に軽くひねりを入れ
ることで歯に対して回転力又は鉛直方向力をかけること
ができる。

【０００４】一般には、処置の際に患者の歯に一組のブ
ラケットのみを固定する。しかしながら、このアーチワ
イヤーは処置プログラムにおける特定の間隔において交
換してよく、そして若干異なる特徴を有する別のアーチ
ワイヤーと交換してよい。例えば、歯がその意図する最
終的な位置からある程度離れているとき、比較的弱い剛
性を有するアーチワイヤーをまず使用し、これにより患
者に、余分であり、且つ可能としては痛みを及ぼす力を
かけないで済む。歯がその所望の最終的な位置に近づく
につれ、歯の残りの距離の移動を促進するためにそのア
ーチワイヤーを一層強い剛性を有するアーチワイヤーと
交換してよい。

【０００５】ある処置プログラムにおいては、丸い断面
形態及び比較的弱い剛性を有するアーチワイヤーを処置
の初期段階の際に使用する。これらのアーチワイヤーは
往々にして歯がひどく不正咬合となっているときに利用
され、なぜならかかるアーチワイヤーは屈曲に対してわ
ずかな抵抗を示し、それ故隣接し合う歯が互いに対して
唇−舌方向（即ち、唇又は頬から舌に至る線分伝いの方
向）に位置しているときでさえも、余分な力を及ぼすこ
となく各ブラケットに結合しうるからである。残念なが
ら、かかる丸型のアーチワイヤーは通常処置の初期に交
換され、なぜなら丸型のアーチワイヤーはブラケットの
スロットの中で回転することができ、それ故歯科矯正医
が、アーチワイヤーに屈曲又はひねりを施すことによっ
て特定の歯に必要とされうる回転力又は鉛直方向力をか
けることができないからである。

【０００６】長方形のスロットを有する慣用のブラケッ
トであって、咬合−歯肉方向（即ち、歯の先端から歯肉
に至る方向）において測定したときに見かけ上（ｎｏｎ
ｉｍａｌ）０．０１８インチ（０．４６mm）及び０．０
２２インチ（０．５６mm）のスロットサイズを有するス
ロットが供されている。例えば見かけ上０．０１８イン
チ（０．４６mm）のスロットを有するブラケットは実際
の寸法が０．０１８２インチ〜０．０１９２インチ
（０．４６２mm〜０．４８８mm）であるスロットを有し
うる。見かけ上０．０１８インチ（０．４６mm）のスロ
ットを有するブラケットを用いる医師は従ってそのスロ
ットの寸法よりも小さいアーチワイヤーに制約される。
見かけ上０．１８インチ（０．４６mm）の長方形のアー
チワイヤーについての一般的な工場の規格は、咬合側壁
と歯肉側壁とが０．０１７４インチ〜０．０１８０イン
チ（０．４４２mm〜０．４５７mm）の範囲の距離で離れ
ており、そのアーチワイヤーが妨害を伴うことなくスロ
ットの中に簡単に滑り込むことができるアーチワイヤー
である。

【０００７】歯の移動の良好な三次元コントロールは歯
を対応の所望の位置に移動及び配列するために歯科矯正
処置において重要である。歯の移動の正確な三次元コン
トロールは、アーチワイヤーの咬合側壁と歯肉側壁との
間に及びアーチワイヤースロットの咬合壁部と歯肉壁部
との間に比較的小さな「ゆるみ（ｓｌｏｐ）」又は遊び
があるようにブラケットのスロットを実質的に埋めるよ
うなアーチワイヤーを利用することによって達し得る。
残念ながら、もし歯がひどく不正咬合しているなら、ア
ーチワイヤーの咬合側壁と歯肉側壁との間及びアーチワ
イヤースロットの咬合壁部と歯肉壁部との間の遊びの縮
小はスロットの中へのアーチワイヤーの設置の難しさを
高めてしまう。

【０００８】長方形の断面形態を有するアーチワイヤー
は数多くの矯正歯科業者から入手できる。しかしなが
ら、処置の初期段階の際に利用されたときの長方形のア
ーチワイヤーは往々にして唇側−舌側方向において不正
咬合となっている歯に対して余分な力をかけてしまい、
その理由はより大きな寸法の長方形形状が唇側−舌側面
において広がっているからである。このようにして、長
方形のアーチワイヤーは往々にして、あるにしてもわず
かな唇側−舌側方向の移動が必要とされるようなケース
を除き、初期アーチワイヤーとして利用するのに適して
いない。

【０００９】患者の不快感を回避するため、歯科矯正医
は時折り、丸型アーチワイヤーにより歯の初期的なレベ
ル合わせを行った後に、ある程度の三次元コントロール
を達成せしめるため、見かけ上０．０１８インチ（０．
４６mm）のアーチワイヤースロットを有するブラケット
において、正方形の断面形状を有する見かけ上０．０１
６インチ（０．４１mm）のアーチワイヤーを使用する。
残念ながら、見かけ上０．０１８インチ（０．４６mm）
のスロットにおける見かけ上０．０１６インチ（０．４
１mm）の正方形アーチワイヤーは比較的大きな遊びをも
たらしてしまい、そして歯の移動の満足たる三次元コン
トロールが往々にして達せられない。一般に、かかるア
ーチワイヤーは歯の移動のコントロール性を改善するた
めに見かけ上０．０１８インチ（０．４６mm）のアーチ
ワイヤーによって数週間以内に交換する。

【００１０】多くの医師は現在、超弾性特性を示す形状
記憶合金より成るアーチワイヤーを使用する。公知の形
状記憶合金は、主としてニッケル及びチタンより成るニ
チノール合金を含むが、しかし少量のその他の成分、例
えば銅又はコバルトも含みうる。かかるアーチワイヤー
は例えば米国特許第４，０３７，３２４号に記載されて
いる。

【００１１】超弾性特性を示す形状記憶合金より成るア
ーチワイヤーは有利であり、なぜならかかるアーチワイ
ヤーはそれらを変形させてから加熱した後に予め設定さ
れた形状へと戻る記憶力を示すからである。かかる合金
は、マルテンサイト状態からオーステナイト状態に至る
転移温度である臨界温度より低いとき、マルテンサイト
剪断メカニズムにより成形可能である。アーチワイヤー
をこの臨界温度より高く加熱したとき、このアーチワイ
ヤーはそのもとの予備変形形状へと戻る性質にある。ア
ーチワイヤーがそのもとの形状に戻ったら、それは歯の
所望の位置への移動を助けるための歯に対するねじり、
傾斜又は回転力を供しうる。

【００１２】その結果、超弾性特性を示す形状記憶合金
より成るアーチワイヤーは臨界温度より低いときに往々
にしてかなり延性であり、従って歯がひどく不正咬合で
ある場合にブラケットのスロットの中に比較的挿入し易
い。かかるアーチワイヤーが人間の体温に近い臨界温度
を有するとき、このアーチワイヤーはそれが室温にまで
又は室温より低温に冷却されたときにかかる比較的延性
の特徴を示す。しかしながら、アーチワイヤーを装着し
てからその温度が患者の体温より高くなると、この合金
はマルテンサイト状態からオーステナイト状態へと変化
し、その結果歯をその歯科矯正学的に正しい位置へと移
動させるのに及ぼす力の値は高まる。

【００１３】残念ながら、市販のニチノールアーチワイ
ヤーは一定の処理計画において総合的に満足たるもので
ない。例えば、見かけ上０．０１８インチ（０．４６m
m）の咬合−歯肉寸法を有する市販のニチノール長方形
アーチワイヤーは、咬合−歯肉方向において０．０１７
４インチから０．０１８０インチ（０．４４２mm〜０．
４５７mm）の実寸に範囲してよいが、しかし歯がひどく
不正咬合である場合は往々にして剛性でありすぎる。見
かけ上０．０１６インチ（０．４１mm）の咬合−歯肉寸
法を有するニチノール正方形アーチワイヤーは、アーチ
ワイヤーと、咬合−歯肉方向において見かけ上０．０１
８インチ（０．４６mm）のスロットを有するブラケット
との間に余分な遊びをもたらしてしまい、歯の移動の完
全で正確な三次元コントロールが達成できない。ニチノ
ールのその他の正方形アーチワイヤー、例えば０．０１
７５インチ×０．０１７５インチ（０．４４５mm×０．
４４５mm）を有する正方形アーチワイヤーもあり、そし
てかかるアーチワイヤーの咬合側壁と歯肉側壁とは０．
０１７３インチ〜０．０１７６インチ（０．４３９mm〜
０．４４７mm）の範囲の距離で離れていてよいが、しか
しかかるアーチワイヤーは正常な体温域においてマルテ
ンサイト状態からオーステナイト状態に至る転移温度も
示さず、それ故これも総合的に満足たるものではない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】見かけ上０．０１８イ
ンチ（０．４６mm）のアーチワイヤースロットをもつブ
ラケットと一緒に使用したときに歯の移動の正確なコン
トロールを担い、且つ患者に余分な不快感を与えること
なく歯科矯正処置の初期段階においても使用できうる歯
科矯正アーチワイヤーが当業界において要求されてい
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は患者の歯に一組
のブラケットを固定する工程を含んで成る歯科矯正処置
方法に関し、ここで各ブラケットは咬合壁部と歯肉壁部
とが互いと０．０１８２インチ〜０．０１９２インチ
（０．４６２mm〜０．４８mm）の範囲における距離で離
れている概して長方形のアーチワイヤーを有する。この
方法は更に、超弾性特性を示し、且つ９５°Ｆ（３５
℃）以上のマルテンサイト状態からオーステナイト状態
に至る転移温度を有する形状記憶合金より成るアーチワ
イヤーを施す工程も含み、ここでこのアーチワイヤーは
咬合側壁と歯肉側壁とが互いと０．０１６９インチ〜
０．０１７２インチ（０．４２９mm〜０．４３７mm）の
範囲における平均距離で離れており、且つ唇側壁と舌側
壁とが互いと０．０１６９インチ〜０．０１７６インチ
（０．４２９mm〜０．４４７mm）の範囲における平均距
離で離れている概して正方形の断面形態を有する。この
方法は更にアーチワイヤーを各ブラケットに接続してア
ーチワイヤーがブラケットに対して回転不能式に結合す
るようにする工程を含む。

【００１６】本発明の別の観点は超弾性特性を示す形状
記憶合金より成る歯科矯正アーチワイヤーに関する。こ
のアーチワイヤーは９５°Ｆ（３５℃）以上のマルテン
サイト状態からオーステナイト状態に至る転移温度を有
する。このアーチワイヤーは、咬合側壁と歯肉側壁とが
互いと０．０１６９〜０．０１７２インチ（０．４２９
mm〜０．４３７mm）の範囲の平均距離で離れている概し
て正方形の断面形態で有する。このアーチワイヤーは唇
側壁と舌側壁とが互いと０．０１６９インチ〜０．０１
７６インチ（０．４２９mm〜０．４４７mm）の範囲で平
均して離れてもいる。

【００１７】本発明のアーチワイヤーは室温で軟性且つ
柔軟性であり、従ってアーチワイヤースロットによる物
理的な障害を伴うことなく、且つ不要な患者の不快感を
伴うことなく、歯科矯正ブラケットの見かけ上０．０１
８インチ（０．４６mm）のアーチワイヤースロットに簡
単に結合させることができうる。ところで、かかるアー
チワイヤーは一旦装着されると、体温付近の温度におい
てマルテンサイト状態からオーステナイト状態に至る変
形を受け、その結果歯を比較的長い距離にわたって移動
させるのに足りる力が生ずる。この力は不要な外傷抜き
で適用され、従って処置を完了するまでアーチワイヤー
の一層少ない交換しか必要とされないであろう。更に、
このアーチワイヤーは比較的大きい活動作業距離を有
し、そして処置は、医師がアーチワイヤーを変換する又
はアーチワイヤーの屈曲、ひねり等の程度を高めること
により頻繁に再生する必要なく、比較的短期間で完了で
きうる。これらのアーチワイヤーは歯の移動の良好な三
次元コントロールも供し、従って歯をその所望の位置に
向って容易に誘導することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る歯科矯正アーチワイ
ヤーを図１〜９に示し、そして符号２０により大まかに
表示する。図１に示している通り、アーチワイヤー２０
は平面図において概してＵ字型の形態を有する。このＵ
字型形態は歯を歯科矯正学的に正しい咬合のために所望
される位置にまで移動させるときに、患者の上歯弓又は
下歯弓のＵ字型形態と若干似ていることが好ましいこと
がある。

【００１９】図２に関し、アーチワイヤー２０は横断面
において（即ち、アーチワイヤー２０の中心縦軸に対し
て鉛直方向の対照面において）概して正方形の形態を有
する。このアーチワイヤー２０は咬合側壁２２、歯肉側
壁２４、唇側壁２６及び舌側壁２８を含み、それらはそ
れぞれ患者の歯の頂部、患者の歯肉、患者の頬又は唇、
及び患者の舌を面する方向を向くようになっている。

【００２０】咬合側壁２２と歯肉側壁２４との間の距離
は図２において文字「Ａ」で示し、そして０．０１６９
インチ〜０．０１７２インチ（０．４２９mm〜０．４３
７mm）の範囲である。唇側壁２６と舌側壁２８との平均
距離は図２において文字「Ｂ」で示し、そして０．０１
６９インチ〜０．０１７６インチ（０．４２９mm〜０．
４４７mm）の範囲である。より好ましくは、この寸法
「Ｂ」は０．０１６９インチ〜０．０１７２インチ
（０．４２９mm〜０．４３７mm）である。

【００２１】上記の平均距離「Ａ」及び「Ｂ」は、アー
チワイヤー２０が片方の犬歯の中心から他方の犬歯の中
心に広がる領域におけるアーチワイヤー２０の長さ伝い
で間隔を置いた位置で５回以上測定することにより決定
される。この測定はマイクロメーターを用いて、そして
好ましくは０．００００５インチ（０．００１３mm）の
精度を有するデジタルマイクロメーターを用いて行って
よい。この測定はアーチワイヤー２０の製造が完了して
から行い、そして測定値の合計を測定回数で除して平均
値を得る。

【００２２】アーチワイヤー２０は超弾性特性を示す形
状記憶合金より成る。適当な合金はニチノール合金（こ
れはニッケル及びチタンより成る）を含み、そして任意
的にニッケルを代替する少量の銅、コバルト、鉄、パラ
ジウム、プラチナ、ニオブ（コロンビウム）、ジルコニ
ア又はその他の元素を有する。その他の形状記憶合金、
例えば３６原子量％のアルミニウムと合金せしめたニッ
ケル又はその誘導体を基礎とするものも使用してよい。
適当な合金は米国特許第４，０３７，３２４号に記載さ
れ、そしてＲａｙｃｈｅｍ（例えばＲａｙｃｈｅｍ合金
（「ＢＢ」）より得られる。

【００２３】形状記憶合金は９５°Ｆ（３５℃）以上、
そしてより好ましくは約９８．６°Ｆ（３７℃）以上の
臨界温度においてマルテンサイト状態からオーステナイ
ト状態に至る転移を示す。この臨界温度未満では、合金
は延性又は柔軟性であり、従って容易に変形しうる。そ
の結果、アーチワイヤー２０を、ひどい不正咬合歯に装
着したブラケットに挿入するとき、アーチワイヤー２０
は不要な力又は患者の不快感を伴うことなく各ブラケッ
トのスロットに装着してその場に組合させることができ
る。

【００２４】アーチワイヤー２０を臨床温度より高く加
熱すると、例えばアーチワイヤーを患者の口腔の中に設
置すると、この合金は強められた機械的記憶力を発揮
し、そしてそのもとの又は予備変形形状へと戻ると傾向
となる。アーチワイヤーの力はブラケットに一体化した
歯に及ぼされ、そしてブラケット及び一体歯を、アーチ
ワイヤーが図１に示すＵ字型形態へと戻るような方向に
向って圧迫する。処置の際、かかる力は歯のレベル合わ
せ、傾斜又は直立させるのにも利用でき、そして隣り合
う歯の間の空間を近づけることを担いうる。所望するな
ら、歯科矯正医は、特定の型の力又は一定方向における
力が必要である選定の箇所においてアーチワイヤーに屈
曲又はひねりを施すこともある。

【００２５】好ましくは、このアーチワイヤーは、三点
屈曲試験による決定に従い、約１５０ｇ〜約３５０ｇの
範囲の剛性を有する。この屈曲試験は０．５インチ
（１．３cm）で離れ合った一組の支持体を利用し、その
支持体の上に載った長さ約１．０インチ（２．５cm）の
アーチワイヤーの切片を利用し、０．５インチ／min.
（１．３cm／min.）のクロスヘッドスピードによる万能
試験装置（例えばＩＮＳＴＲＯＮブランド装置）を利用
し、そして３．０mmのアーチワイヤー切片についての撓
み距離を利用し（例えば図１０において位置「Ａ」によ
り示す）、行う。更に、このアーチワイヤーは、出発点
から０．５mmの距離において測定したときに（例えば、
図１０における位置「Ｅ」と「Ｆ」との間の部分）、上
記の三点屈曲試験による決定に従い（但し、戻りの際、
即ち、アーチワイヤー区画の弛緩の際に）、好ましくは
約５０ｇ〜約１５０ｇの範囲の剛性、そしてより好まし
くは約８０ｇの剛性を有する。

【００２６】アーチワイヤー２０は好都合には０．０１
８インチ（０．４６mm）の見かけ上の咬合−歯肉アーチ
ワイヤースロット寸法を有する慣用の歯科矯正ブラケッ
トと共に利用するように仕上げられている。例示目的の
ため、ブラケット３０を図３〜８に示し、そして患者の
口腔における所定の歯に固定されるように仕上げられて
いる。むろん、見かけ上０．０１８インチ（０．４６m
m）の咬合−歯肉スロット寸法を有する様々なその他の
ブラケットも利用してよい。

【００２７】図３及び４に示す通り、ブラケット３０は
概してＵ字型形状のアーチワイヤースロットを有し、そ
れは患者の歯の頂部に最も近いアーチワイヤースロット
側面の上にある咬合壁部３３及び患者の歯肉に最も近い
アーチワイヤースロット側面上にある歯肉壁部３４を有
する。図３において、寸法「Ｃ」は咬合壁部３３と歯肉
壁部３４との間の距離を示している。見かけ上０．０１
８インチ（０．４６mm）のスロットを有する慣用のブラ
ケットにおいて、距離「Ｃ」は往々にして事実上０．０
１８２インチ〜０．０１９２インチ（０．４６２mm〜
０．４８８mm）の範囲にある。

【００２８】図３及び４は本発明に係る２個のアーチワ
イヤー２０の対比を示す。図３において、アーチワイヤ
ー２０は０．０１６９インチ×０．０１６９インチ
（０．４２９mm〜０．４２９mm）の全体的な実寸を有す
る。図４においては、アーチワイヤー２０は０．０１７
２インチ×０．０１７２インチ（０．４３７mm〜０．４
３７mm）の実寸を有する。図３及び４の双方において、
ブラケット３０の咬合壁部３３と歯肉壁部３４との距離
は見かけ上０．０１８インチ（０．４６mm）であり、そ
してこれらの実例においては０．０１９２インチ（０．
４８８mm）である。図３において、「θ」で表示してい
る角度は８°であり、これは本発明の最小小型のアーチ
ワイヤー２０がアーチワイヤースロットの境界内のその
縦軸を中心に回転できる最大の角度を示している。

【００２９】図３及び４の双方において、比較的小さい
角度θ及びβは、アーチワイヤー２０を屈曲又はその縦
軸を中心にひねりを入れたとき、アーチワイヤー２０が
ブラケット３０、それ故その下にある歯の移動の良好を
コントロールを供する。更に、咬合壁部と歯肉壁部との
間に一層短い距離を有するその他のアーチワイヤーは本
発明のアーチワイヤー２０と同程度の正確なコントロー
ルを供することができないものと解され、その理由はか
かるその他のアーチワイヤーの可能回転角が上記の角度
θ及びβより大きいであろうからである。

【００３０】図５は典型的なブラケット３０ａ〜３０ｅ
を伴うアーチワイヤー２０の例示であり、それぞれはブ
ラケット３０に若干似ている見かけ上０．０１８インチ
（０．４６mm）のブラケットである。ブラケット３０ａ
は患者の上中央歯３２ａに固定され、一方ブラケット３
０ｂは患者の下側方歯３２ｂに固定されている。ブラケ
ット３０ｃは犬歯３２ｃに固定され、そしてブラケット
３０ｄ及び３０ｅは患者の第１小臼歯３２ｄ及び第２小
臼歯３２ｅのそれぞれに固定されている。図５は処置の
完了近くで認められうる患者の歯の所望の最終位置を示
している。

【００３１】図６は図５に示しているのと同じ歯及びブ
ラケットの仮説目的のための例示であり、ここで患者の
第１小臼歯３２ｄは歯３２ａ〜ｃ及びｅに対して歯肉側
方向（即ち、患者の歯肉に向って）において上方で閉じ
られている。かかる状況下で、本発明のアーチワイヤー
２０は、「０．０１６インチ×０．０２２インチ」
（０．４１mm×０．５６mm）の長方形アーチワイヤー
（これは咬合−歯肉方向において０．０１６インチ
（０．４１mm）の見かけ上の寸法及び唇−舌方向におい
て０．０２２インチ（０．５６mm）の見かけ上の寸法を
有する）と同じほどに満足たるものである。図６に示し
ている実施例において、本発明のアーチワイヤー２０及
び見かけ上０．０１６インチ×０．０２２インチ（０．
４１mm×０．５６mm）のアーチワイヤーは咬合及び歯肉
方向において比較的柔軟性であり、そして必須の歯移動
にとって満足たるコントロールを供する。

【００３２】図７は図５に若干類似するが、但し患者の
第１小臼歯３２ｄは歯３２ａ〜ｃ及びｅに対し、舌方向
（即ち、患者の舌に向って）に内側に向って不正咬合と
なっている。このような状況下で、本発明のアーチワイ
ヤー２０は上記の見かけ上０．０１６インチ×０．０２
２インチ（０．４１mm〜０．５６mm）のアーチワイヤー
より優れ、その理由は一層大きな寸法（即ち、見かけ上
０．０２２インチ（０．５６mm）の寸法）が唇−舌平面
において広がっており、それ故第１小臼歯に一体化した
ブラケット３０ｄと結合するためのこの方向におけるア
ーチワイヤーの屈曲を妨げるからである。見かけ上０．
０１６インチ×０．０２２インチ（０．４１mm×０．５
６mm）のアーチワイヤーはかかる唇−舌移動に関して、
多くの医師により剛性でありすぎると考えられている。

【００３３】図８は図５に若干似ている別の例示であ
り、それにおいては患者の第１小臼歯３２ｄは歯３２ａ
〜ｃ及びｅに対し、舌方向及び歯肉方向の双方において
内側に向って不正咬合となっている。このような状況下
で、本発明のアーチワイヤー２０はここでも従来技術に
係る見かけ上０．０１６インチ×０．０２２インチ
（０．４１mm×０．５６mm）のアーチワイヤーより優れ
ており、その理由はアーチワイヤー２０はブラケット３
０ｄのアーチワイヤースロットを結合させるのに必要で
ありうる屈曲に対する弱い耐久力を供するからである。
図７と同じように、多くの医師は見かけ上０．０１６イ
ンチ×０．０２２インチ（０．４１mm×０．５６mm）の
アーチワイヤーが、図８に示しているような状況での使
用によって剛性でありすぎると考える。

【００３４】図９は、典型的なブラケット３０ｆのアー
チワイヤースロットの中に収容したアーチワイヤー２０
の例示である。例えば、もしアーチワイヤー２０の咬合
側壁及び歯肉側壁が互いと０．０１６９インチ（０．４
２９mm）の距離で離れているのなら、そしてブラケット
３０ｆが互いと０．０１８２インチ（０．４６２mm）の
距離で離れた咬合壁部と歯肉壁部とを有するなら、角度
αは０度３３分６秒である。角度αは、アーチワイヤー
スロットの縦軸と、スロット内に収容したアーチワイヤ
ー部分の縦軸（そのアーチワイヤー部分がブラケット３
０ｆの反対側上のアーチワイヤースロットの対立角区域
と接しているときの）との角度である。（アーチワイヤ
ースロットはブラケット３０ｆの基部タイウィングの基
部側からブラケット３０ｆの末梢タイウィングの末梢側
に広がる）。

【００３５】ところで、もし図９におけるアーチワイヤ
ー２０を、咬合側壁と歯肉側壁とが互いと０．０１８０
インチ（０．４６mm）の距離で離れているアーチワイヤ
ーと交換するとき、角度αは０度５分６秒に相当する。
この状況における小さい角度αは、ブラケット３０ｆの
アーチワイヤースロット内へのアーチワイヤーの挿入の
困難性を高め、その理由はブラケット３０ｆと隣りのブ
ラケットとの間のワイヤー区画に若干鋭利な屈曲が必要
とされるであろうからである。比較的鋭利な屈曲はアー
チワイヤーの永久的な変形をも及ぼしてしまうことがあ
り、もとの形状へと自己復帰できなくなりうる。その結
果、歯を所望の位置に移動させるのに別のワイヤーが必
要となりうる。本発明のアーチワイヤー２０は有利であ
り、その理由は挿入を助長するのに足りる遊びが施され
ており、しかもワイヤーは歯の移動の満足たる回転コン
トロールを担うのに十分な断面形態を有するからであ
る。

【００３６】図１０〜１２は本発明に係るアーチワイヤ
ー及び一定の従来技術アーチワイヤーの力／撓み力デー
ターを示す。この力／撓みデーターは三点屈曲試験を利
用して得られ、それにおいてはアーチワイヤーを長さ約
１cmの切片に切り、そして互いと約０．５インチ（１．
３cm）離れて置かれた２個のブロックの上に載せた。こ
のアーチワイヤー切片を２個のブロック上の目視的に中
央に置き、そしてこの切片の縦軸がブロックの対面縁に
対して鉛直となるように必要なだけこの切片を調節し
た。Ｉｎｓｔｒｏｎ圧縮プローブを、０．５インチ／mi
n （１．３cm／min.）のクロスヘッドスピードを利用し
てアーチワイヤーと接触するように下げ、次いで更に下
げてプローブにより１ｇの力がアーチワイヤー切片にか
かるようにした。次に、プローブを更に、プローブの下
のアーチワイヤー切片の中央が、１ｇの力をかけたとき
に認められたこの切片の中央の位置から３．０mmの距離
下方向に撓むまで下げた。このアーチワイヤー切片の力
及び撓みはプローブを下降させるに従い測定した。次
に、プローブを上方に引き、そして力及び撓みデーター
をプロープが上昇するに従い測定した。三点屈曲試験は
ほぼ体温又は９８．６°Ｆ（３７℃）に温めたチャンバ
ーの中で行った。

【００３７】図１０はアーチワイヤー２０の如くの本発
明のアーチワイヤーの切片についての力／撓み（又は負
荷／延伸）曲線を示す。このアーチワイヤー切片は咬合
−歯肉方向において０．０１７２インチ（０．４３７m
m）の平均寸法、そして唇−舌方向において０．０１７
３インチ（０．４３９mm）の平均寸法を有する。この曲
線上に「Ａ」〜「Ｇ」で表示された様々な位置は上記の
方法によって得られたデーターを示し、そしてまたアー
チワイヤーを歯科矯正処置において利用したときに生じ
うるアーチワイヤー切片により及ぼされる力に相当す
る。例えば、曲線上の位置「Ａ」は、アーチワイヤーを
不正咬合歯に固定されたブラケットに固定するとき生じ
うる、アーチワイヤーを３．０mm撓ませたときに歯科矯
正医が感じとる結合力をある程度示す。しかしながら、
この試験は加熱チャンバーの中で行うため、そして実際
にはアーチワイヤーは装着後直ちに臨界温度に到達する
ものではないであろうため、患者により感じとられる実
際の力は幾分もっと弱いであろう。「Ａ」での結合力は
約２２０ｇである。アーチワイヤーをブラケットに接続
し、そして解放すると、患者により最初に感じとられる
力は約１８０ｇであり、これは位置Ｂを示す（これはプ
ローブに基づく力を解放してから直ちにアーチワイヤー
切片により及ぼされる力に担当する）。ブラケットに一
体化した歯がその所望の位置にまで移動し始めたら、そ
の力は２mmの撓み距離（位置「Ｄ」）において及び１０
０ｇにまで下がり、次いで、所望の位置から１mmの撓み
距離において位置「Ｅ」で示す約９０ｇにまで下がる。
この力は撓み距離が位置「Ｆ」で示すように０．２５mm
となったとき８５ｇにまで下がり、次いで、所望の位置
から０．１５mm未満離れた撓み距離において位置「Ｇ」
で示す５０ｇ未満にまで下がる。かかる処置の際、歯の
完全な三次元コントロールのアーチワイヤーの正方形断
面に基づき達成されうる。

【００３８】図１１は従来技術において公知の方法に従
って利用した丸型アーチワイヤーの切片についての力／
撓み曲線を示す。丸型アーチワイヤーは０．０１６イン
チ（０．４１mm）の見かけ上の直径を有し、それは一般
には０．０１５４インチ〜０．０１６２インチ（０．３
９１mm〜０．４１１mm）の直径の実際の範囲であり、そ
して本件においては３Ｍ Ｕｎｉｔｅｋ（由来のニチノ
ールＳＥブランドアーチワイヤー（カタログno．２９６
−８０７）である。ここでも、図１１における曲線上の
位置「Ａ」は歯科矯正医により感じとられる結合力をあ
る程度示し、本件においては、アーチワイヤーの３mmの
撓みに関して約２０５ｇであった。アーチワイヤーをブ
ラケットに接続して解放すると、患者により最初に感じ
とられる力は約１５０ｇであり、そして位置「Ｂ」によ
り示す。この力はアーチワイヤーの撓みを２mmにまで抑
えたときに位置「Ｄ」の約１３０ｇにまで下がり、そし
てアーチワイヤーの撓みを約１mmにまで抑えたときに位
置「Ｅ」の約１００ｇにまで下がった。撓みが位置
「Ｇ」に示すように約０．５mmにまで下がると、力は５
０ｇ未満にまで下がり、それは歯を移動させるのには一
般に不十分と考えられる。

【００３９】図１１におけるデーターは、従来技術の見
かけ上０．０１６インチ（０．４１mm）の丸型ニチノー
ルワイヤーが、そのワイヤーの撓みが０．５mmのときに
歯を移動するのに不十分であることを示す。比較によ
り、図１０に示すデーターにより示されている通り、本
発明のアーチワイヤーにより発揮される力は撓み距離が
所望の位置より約０．１５mm未満となるまで、５０ｇ未
満のレベルにまで下がらない。従って、本発明のアーチ
ワイヤーは、見かけ上０．０１６インチ（０．４１mm）
の丸型ニチノールアーチワイヤーよりも、不正咬合歯を
所望の最終位置よりもはるかに近い位置に移動させるの
に十分な力を供し、そしてこれにより一層剛性はワイヤ
ーによる交換を必要とせずにより長い時間にわたって使
用時に保持されうる。更に、丸型アーチワイヤーは、本
発明の正方形ワイヤーのように、ブラケット及び一体歯
の回転コントロールを司ることがない。

【００４０】図１２は、見かけ上０．０２２インチ
（０．５６mm）の寸法にわたる方向において撓ませたと
きの、ニチノール合金製の見かけ上０．０１６インチ×
０．０２２インチ（０．４１mm×０．５６mm）の長方形
アーチワイヤーについての力／撓み曲線を示す。本件に
おけるアーチワイヤーは３Ｍ Ｕｎｉｔｅｋ由来のニチ
ノールＳＥアーチワイヤー（カタログno．２９７−８０
１）であり、これは３ＭＵｎｉｔｅｋ由来のニチノール
ＸＬアーチワイヤーと同じように熱処理してある。図１
２における曲線上の位置「Ａ」は、ワイヤーを３．０mm
撓ませたときに歯科矯正医が感じとる結合力を示し、そ
して本件においては５３５ｇである。かかる比較的強い
力は往々にして過剰であると考えられ、そして患者に多
くの外傷を与えすぎてしまうであろう。図１２における
データーは、３．０mm（位置「Ｂ」、２．５mm（位置
「Ｃ」）、２．０mm（位置「Ｄ」）及び１mm（位置
「Ｅ」）のそれぞれの撓み距離での３４０ｇ，３１０
ｇ，２６０ｇ及び１９０ｇの復帰力をも示す。しかしな
がら、多くの医師は、このような力は実際に歯をかかる
距離移動させるには過剰であると考える。その結果、こ
のアーチワイヤーは往々にして歯科矯正処置の初期段階
の際の初期アーチワイヤーとして使用するには不満足た
るものであり、その代わりに図１１に示すデーターに関
して説明したような見かけ上０．０１６インチ（０．４
１mm）の丸型アーチワイヤーにより達成される初期レベ
ル合わせのみに幅広く利用される。

【００４１】このデーターは本発明のアーチワイヤー
が、優しい力で比較的長い距離歯を移動させることがで
きることを示す。更に、本発明のアーチワイヤーは、歯
がその所望の最終位置に比較的近いときでさえも、歯を
移動させるのに足りる力を供する。また、このアーチワ
イヤーは、過剰の自由な遊び又は「ゆるみ」を伴うこと
なく、処置の初期段階で開始する歯の移動の良好な三次
元コントロールを供する。

【００４２】本発明のアーチワイヤーは一連の低温作
業、アニーリング及び熱処理工程であって、所望の臨界
変形温度及び剛性を有する最終アーチワイヤーを供する
ように選定された工程により製造される。低温作業工程
は、丸型ワイヤー（例えばニチノール）をダイに通して
ワイヤーを延伸し、そして断面積を小さくすることによ
り実施する。一連の各低温作業工程の後（最後の低温作
業工程を除く）、ワイヤーをスプールの上に巻き、そし
てそのスプールを１３００°Ｆ（７００℃）の温度にま
で加熱したオーブンの中に３０〜４５分入れておくこと
によりアニールする。この低温作業及びアニーリング工
程は、丸型ワイヤーが直径約０．０２１４インチ（０．
５４４mm）に延伸されるまで繰り返し、その次の低温作
業工程の際に０．０１６９インチ〜０．０１７２インチ
（０．４２９mm〜０．４３７mm）の範囲の寸法を有する
正方形断面形状を有するワイヤーへと変形できるように
する。

【００４３】最終低温作業工程の際、ワイヤーを十分に
延伸してワイヤーに必須の剛性授ける。次にこのワイヤ
ーを、まずワイヤーを楕円形状マンドレルのまわりに、
巻き線が次の巻き線と重ならないようにして巻き付ける
ことにより熱処理工程にかける。次いでこのワイヤー付
きマンドレルをオーブンに入れ、そして加熱する。時間
及び温度は合金及びマンドレルの形態に依存する。一般
に、ワイヤーは約１０００°Ｆ（５４０℃）の温度で約
１時間加熱し、ワイヤーが９８．６°Ｆ（３７℃）の臨
界転移温度を示すようにする。

【００４４】次に、このワイヤーをマンドレルから、各
巻き線の半分がそれぞれ１本のアーチワイヤーを形成す
るように切り取る。次いでこのアーチワイヤーを洗浄工
程にかける。洗浄工程は、セラミック媒質を利用しての
ドラムミルの中での反転操作及び反転に続く化学エッチ
ング工程を含む。歯科矯正医にとっての見当合わせガイ
ドを担う中央線マークをステンシルを用い、そしてアー
チワイヤーの中央をエッチングする酸性溶液を適用する
ことによってアーチワイヤーの中央に施した。

【００４５】当業者は本発明の範囲を逸脱することなく
様々な変更、改良及び付加を上記の構造及び方法に施す
ことができることを認識しうる。例えば、上記の特定の
合金の代わりに体温で活性化するその他の形状記憶合金
を使用してよい。更に、本アーチワイヤーは上記の一体
構造の代わりに、同軸、編組又はひねり型構造でありう
る。従って、本発明は上記の詳細な特定の態様に限定さ
れることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構築したアーチワイヤーの上面
図を示す。

【図２】図１に示したアーチワイヤーの拡大横断面図を
示す。

【図３】典型的な歯科矯正ブラケットと一緒の図１に示
したアーチワイヤーの拡大横断面図を示し、ブラケット
のスロット内のアーチワイヤーの回転の制約が示されて
いる。

【図４】図３に若干類似する図を示すが、但し本図に示
しているアーチワイヤーの咬合側壁と歯肉側壁との間の
距離は、図３に示しているアーチワイヤーの咬合側壁と
歯肉側壁との間の距離よりも若干広い。

【図５】患者の歯の上に装着した一組のブラケットと一
緒の本発明のアーチワイヤーを示す典型的な例であり、
ここで歯は歯科矯正学的に正しい咬合のための所望の最
終位置にまで移動する。

【図６】図５に若干類似する図であるが、但し対比の目
的で、患者の第１小臼歯は、処置の初期段階の際にあり
うるよう歯肉方向において不正咬合している。

【図７】図６に若干類似する図であるが、但し第１小臼
歯は舌方向において不正咬合となっている。

【図８】図６に若干類似する図であるが、但し第１小臼
歯は舌方向及び歯肉方向の双方において不正咬合となっ
ている。

【図９】ブラケットと一緒の本発明のアーチワイヤーの
別の典型例を示し、ここでアーチワイヤーは例示目的で
咬合方向において屈曲されている。

【図１０】本発明のアーチワイヤーによる三点屈曲試験
を利用する力／撓み曲線のグラフ図である。

【図１１】図１０と類似のグラフ図であるが、但し対比
の目的のために従来技術のアーチワイヤーを用いてい
る。

【図１２】図１０と若干類似するグラフ図であるが、但
し対比の目的のために更に別の従来技術の歯科矯正用ア
ーチワイヤーを使用している。

【符号の説明】

２０…アーチワイヤー ２２…咬合側壁 ２４…歯肉側壁 ２６…唇側壁 ２８…舌側壁 ３０ａ〜ｅ…ブラケット ３２…歯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超弾性特性を示す形状記憶合金より成
   り、且つ３５℃以上のマルテンサイド状態からオーステ
   ナイト状態に至る転移温度を有する歯科矯正用アーチワ
   イヤー（２０）であって、互いと０．４２９mm〜０．４
   ３７mmの平均距離で離れている咬合側壁と歯肉側壁（２
   ２，２４）とを有する概して正方形の断面形態を有し、
   そして更に互いと０．４２９mm〜０．４４７mmの平均距
   離で離れている唇側壁と舌側壁（２６，２８）とを有す
   る、前記アーチワイヤー（２０）。