[发明专利]对形状记忆合金牙弓丝的形状设置

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于8/24/2010提交的名称为“SHAPE SETTING A SHAPE MEMORY ALLOY DENTAL ARCH(对形状记忆合金牙弓丝的形状设置)”的美国临时专利申请第61/376,608号的优先权。

本专利申请可以与以下待审的美国专利申请相关：于2007年12月3日提交的名称为“HYPERELASTIC SHAPE SETTING DEVICES AND FABRICATION METHODS(超弹性形状设置装置和制造方法)”的US第11/949,663号。该专利申请通过引用全文并入本文。

通过引用并入

本说明书中提到的所有出版物和专利申请都通过引用全文并入本文，达到如同每个单独的出版物或专利申请被专门地且单独地表示为通过引用并入相同的程度。

发明领域

本文描述了用于对形状记忆合金(SMA)线进行形状设置的改进的且另外的方法，以及通过该方法制造的装置。本文描述的SMA材料可以是单晶SMA材料。

发明背景

在口腔正畸学中，为了矫正错位咬合，标准的程序是将单个牙齿附接于被称为弓丝的柔性部件。弓丝通常具有简单的弯曲形状，如图1A和1B所示。市售的弓丝由不锈钢或镍钛(例如镍钛诺，亦称TiNi或NiTi)形成。诸如镍钛诺的形状记忆合金(SMA)对于用作弓丝来说是特别有吸引力的，因为这种材料在高于特征温度时具有“高弹性”性质，以及在加热超过那些温度时的形状记忆机制。这些特征性质由于这样的材料所经历的马氏体转变而出现。与产生常规位错的应变不同，马氏体转变(例如从奥氏体构型向马氏体构型的转变)通过原子沿晶体中的孪晶面的重排来操作，以适应合金上受到的固有的应力。最终结果是出现完全新的晶体结构(马氏体)或晶相。

在口腔正畸学中使用的镍钛合金充分利用了由这种相变导致的高弹性，其经常提供高至6％的完全恢复。然而，对这些材料来说，还存在很大的改进空间。例如，严重的错位咬合表现出在弓丝上的很大的力、滑动和高弹性预期。此外，镍钛合金线表示出在初始的弹性性质被消耗之后对应变的大的应力滞后。从临床角度来说，这意味着：1)力可能经常超出患者感觉舒适的水平；2)在托架中进行滑动的阻力主要是托架/线之间的粘合力；以及3)线受到高应变时采取永久变形或呈现出不完全恢复。镍钛合金还可以在卸载时无需足够的力就展示出完全应变恢复，以有效地移动牙齿，这是由于受到高应变时的滞后增长。这以图形表示为低锥形的卸载曲线，其可以或可以不返回至零应变。这些力学变化经常由不一致的退火或冷加工导致。

当被用于口腔正畸治疗时，弓丝被通过连接于牙弓的托架系统连续地分配。每当尺寸和/或横截面形式需要调整时，这都需要更换线。情况通常是从小的圆形(例如0.014″)线开始并且以大的矩形(例如0.021×0.025″)线完成(见例如表1)。早期阶段的线通常是具有高弹性性质的圆形的形状记忆合金。这些线被预期提供大挠度同时递送低的恒力。在临床上，该治疗阶段通过侵入/挤出、旋转、平移和倾斜使牙齿平齐和对准。在需要扭矩来矫正错位咬合的每一种情况中引入矩形的横截面。

表1：示例性的线尺寸和几何构形

  尺寸[英寸]  几何构形  0.014  圆形  0.016  圆形  0.018  圆形  0.016×0.016  方形