[发明专利]用于制造正牙器具的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月26日提交的美国临时专利申请序列号61/638,617的优先权，其公开内容在此全文引入作为参考。

技术领域

本发明通常涉及一种用于制造正牙器具的系统和方法。

背景技术

正牙治疗通常包括将矫治器附着至牙齿。施加至该矫治器的力则传递至牙齿并因此移动牙齿。这样，正牙器具代表了致力于改善患者齿系的正牙矫正治疗的主要部件。正牙器具可包括托架、弓丝或其他装置。

使用正牙托架作为示例，正牙医生可将正牙托架通过粘合剂粘附于患者牙齿，并将弓丝啮合至每个托架的槽沟中。弓丝在正牙托架上施加弯曲应力和/或扭曲应力以产生恢复力，其包括旋转、倾斜、挤出、侵入、平移和/或扭曲力，它们倾于将牙齿引向期望位置。传统的结扎线，诸如小的弹性O环或细的金属丝，可用来将弓丝保持在每个托架槽沟中。由于在将单个结扎线施加至每个托架时遇到各种困难，已经开发了自锁式正牙托架，其通过依靠诸如插销、夹、或滑块等可动部分或部件将弓丝保持在托架槽沟中从而消除了对结扎线的需要。

各种材料基于它们的强度、韧性、美学、抗生物性/耐蚀性、以及可制造性的特征组合支配着正牙市场。例如，早期用于正牙治疗的弓丝可由具有带耐蚀性的超弹性性能的形状记忆合金(SMA)制成。镍钛诺是一种公知的形状记忆合金并且是镍(Ni)和钛(Ti)的合金。通过另外的实例，弓丝可由不锈钢或含钛合金制成，诸如钛钼合金(TMA)。这些材料中的每种都结合了一定程度的强度、韧性、以及耐蚀性。类似地，正牙托架通常由强力的、非吸收性的、可焊的、且相对容易形成和加工的不锈钢制成。钛和钛合金托架也可作为针对不锈钢的无镍替代品。虽然钛比不锈钢更具耐蚀性，但钛比不锈钢更加昂贵且更难以制造。

作为金属正牙托架的替代品，某些正牙托架结合有透明或半透明非金属材料、诸如陶瓷的托架主体，其呈现或模拟下层牙齿的颜色或色调。然而，对比于它们的金属对应物，陶瓷托架具有相对低的强度和韧性。此外，陶瓷矫治器制造困难且昂贵。

注射成型工艺能够生产复杂形成的部件，诸如金属或陶瓷正牙器具。所形成的部件通常称为生坯，并包括由未烧结的粉末和粘结剂形成的混合物。未烧结的粉末可包括金属或陶瓷粉末。采用这些粉末中的任一种的粉末注射成型(PIM)可分别称为金属注射成型(MIM)或陶瓷注射成型(CIM)。将未烧结的粉末和粘结剂的混合物加热以软化粘结剂，然后将加热了的混合物注射到模具中。一旦注射，粘结剂冷却并且变硬，从而将颗粒以注射成型形式保持在一起。为形成最终产品而将粘结剂移除。然后将无粘结剂的坯体加热至高温以便将颗粒烧结在一起，从而使粉末颗粒加固为烧结的坯体。可能需要后续精整工序来将烧结的坯体转化为最终的正牙器具。

为了通过MIM或CIM工艺形成正牙器具，必须在后续加工期间将粘结剂材料移除。该过程可称为粘结剂脱除。通常，生坯因此要经受移除粘结剂的过程。粘结剂的移除通常通过在熔炉中将生坯加热至粘结剂分解或气化的高温来实现。熔炉中的气流将气化或分解的粘结剂从生坯中运走。除了熔炉或热基系统，化学基系统和水基系统也是用于从生坯中移除粘结剂的公知方法。基于生坯的尺寸和粘结剂的类型，以及其他因素，粘结剂的移除可能需要相当一段时间，通常数小时，如果不是更长时间的话。因此，粘结剂移除所需要的较长时间会延迟后续烧结工序，并导致制造过程整体延长。此外，这些过程中的每个可能都利用大量能量，需要昂贵和/或笨重的装备，以及产生废气流或通常是环境管制对象的其他化学物。

因此，需要用于制造正牙器具的改善的系统和方法以克服这些和其他缺陷。

发明内容

本发明克服了迄今已知的制造正牙器具使用的系统和方法的前述及其他不足和缺陷。虽然本发明将结合某些实施方式进行描述，应该理解的是，本发明并不限于这些实施方式。相反，本发明包括那些可包含于本发明精神和范围内的所有替代、修改和等效物。