相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2015年九月24日提交的编号为62/232079的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的公开以其全部内容通过引用结合在本文中。
本发明涉及用于在牙科器具中使用的正畸矫治器，并且具体地涉及用于与正畸托槽一起使用的衬垫、具有衬垫的正畸托槽、以及制造衬垫和正畸托槽的方法。
背景技术：
每年有上百万美元花费到对齐牙齿和/或矫正咬合错位。在正畸的领域中，矫正这样的问题的技术包括将正畸矫治器附着到患者牙齿以强化或矫正所述患者牙齿相对于彼此和患者骨骼结构的对齐。为此，正畸矫治器(诸如托槽)和颊面管等附着到牙齿表面以将矫正力从正畸弓丝或其它弹性装置传递到牙齿。
在可用的正畸矫治器中，临床医师通常使用正畸托槽以矫正咬合错位。通常的正畸托槽可以包括托槽体，弓丝槽配置在所述托槽体中以接收弓丝，所述正畸托槽还可以包括与托槽体成一体或紧固到托槽体用于将弓丝结扎到托槽的系翼或其它结扎结构。这样的托槽结构通常配置有牙齿接合结构，托槽利用所述牙齿接合结构紧固到牙齿表面。
正畸矫治器通常利用粘接剂紧固到患者牙齿。粘接剂通常应用到牙齿，其中正畸矫治器接下来按压到粘接剂上。一旦固化，则粘接剂形成粘接剂与牙齿之间的化学和/或机械粘结部以及与托槽上的结构的化学和/或机械粘结部。以类似方式，多个正畸托槽中的每个粘接到牙齿。托槽可以接下来通过弓丝耦连到一起以开始治疗。
在这方面而言，托槽上的牙齿接合结构通常包括衬垫，所述衬垫可以与托槽体成一体地形成或作为单独片材形成并且接下来紧固到托槽体。衬垫可以限定粘结面并且可以包括特定特征以有助于形成到患者牙齿的粘接剂粘结部。
例如粘结面通常包括结构元件，诸如网孔或其它质地极度不平的结构，所述其它质地极度不平的结构包括咬边，凸起，或凹陷或这些特征的组合。粘接剂可以在将托槽附着到牙齿期间进入并且围绕这些特征流动在。一旦粘接剂硬化或固化，则粘接剂提供衬垫与牙齿之间的机械或互连粘结部。这样的粘结面可以成为“机械粘结基部”。
在使用中，正畸托槽受到通过弓丝施加在托槽上的力之外的各种力影响。更具体地，当物体(诸如食物)在咬合期间强行接触正畸托槽时，力通过托槽直接地传送到将托槽紧固到牙齿的粘接剂粘结部。当力超过粘结部的强度时，粘结部可能灾难性地失效，托槽可能从牙齿脱粘。通常是正常咀嚼产生将托槽从患者牙齿脱粘的力。
可观比例的托槽在治疗期间脱粘。某些研究示出脱粘率可能高达10％。在美国每年开始大致两百万次正畸治疗，其中每个正畸治疗通常每次使用二十个托槽，治疗平均持续大约两年，可以预料到每年会发生可观数量的失效(大致四千万次)。每个正畸医师可以因此预料到平均每年处理大约四百次托槽脱粘。按照每次脱粘花费$75计算，每年损失的时间和金钱可以是大约$30000。因此，托槽脱粘是对于正畸医师而言的巨大收入损失。
为了解决脱粘，已存在增加矫正器与牙齿之间的粘结部的强韧性的多种尝试。例如已使用均匀尺寸颗粒以提供用于粘结到粘接剂的更大接触表面以产生更好的粘结部。已开发出托槽的基部部分与牙齿上的附着点之间的线网孔。丝网具有多个开口，粘接剂穿过所述多个开口以允许粘接剂与网孔之间的更可靠的机械粘结部。另外一些结构包括具有蚀刻表面的薄片或板，以及扩散粘结到蚀刻表面的网孔材料层。蚀刻表面提供次要粘结部互连，而网孔提供主要粘结部互连，由此增加附着到托槽的粘结衬垫与牙齿之间的粘结部的强度。
尽管现有技术的正畸矫治器具有改进的粘结，但这样的改进并非没有缺点。强化粘结部并且具有有害效果。利用托槽与牙齿之间的更强的粘结部，粘接剂界面可以显著增强。托槽脱粘可能将釉质的一部分从牙齿上撕下。作为结果，强粘结部可以使得临床医师难以在不损伤牙齿的情况下将托槽移除。撕下釉质不仅引起患者疼痛，而且还需要进行既不方便又昂贵的修补。
因此，还存在开发设计成在脱粘期间消除牙釉质损伤的正畸矫治器的尝试。这包括用于正畸陶瓷托槽的柔性粘结衬垫或基部。利用这种衬垫或基部，临床医师应用力(即，利用牙医钳)，所述力将衬垫扣上或弯曲并且破坏基部与粘接剂之间的粘结部。托槽的移除因此以基本上低于足以折断托槽或撕下牙釉质的力实现。
尽管已存在尝试以解决托槽脱粘同时消除带给患者牙齿损伤，但仍需要提供一种粘结衬垫，正畸托槽，或用于附着到牙齿的其它矫正器，其在正常咀嚼期间不脱粘但可以在不损伤患者牙齿的情况下有意地脱粘。
技术实现要素：
本发明克服此前已知在正畸治疗中使用的正畸托槽的在前和其它不足和缺点。尽管本发明将会依照特定实施方式描述，但应当理解的是，本发明不限于这些实施方式。与此相反，本发明包括如可以包括在本发明的精神和范围内的所有替代例，改型和等同方案。依据本发明的原理，提供用于与正畸托槽一起使用的衬垫，所述衬垫包括有孔超弹性金属结构。有孔超弹性金属结构配置成接收用于将正畸托槽粘结到牙齿的粘接剂。
在一个实施方式中，有孔超弹性金属结构是圆片并且在将正畸托槽粘结到牙齿之前利用粘接剂浸渍。
在一个实施方式中，正畸托槽包括托槽体，有孔超弹性金属结构形成粘结部，所述粘结部耦连到托槽体并且限定粘结面。粘结面接收粘接剂。
在一个实施方式中，有孔超弹性金属结构限定在粘结部的整个厚度上基本上均匀地分布的有孔体积。
在一个实施方式中，有孔超弹性金属结构限定有孔体积，在所述有孔体积中，紧邻托槽体位置的孔隙的体积比例与紧邻粘结面位置的孔隙的体积比例不同。
在一个实施方式中，衬垫还包括用于将粘结部附着到托槽体的附着部。附着部是基本上实心的。在一个实施方式中，附着部由与有孔超弹性金属结构的金属不同的金属制成。在一个实施方式中，附着部由与托槽体的金属不同的金属制成。
在一个实施方式中，托槽体和有孔超弹性金属结构成一体地形成。
根据本发明的一个方面，在一个实施方式中，正畸托槽包括托槽体和衬垫，所述衬垫从托槽体延伸并且包括有孔超弹性金属圆片。圆片在将正畸托槽粘结到牙齿之前利用粘接剂浸渍。
在一个实施方式中，托槽体和衬垫成一体地形成。
在一个实施方式中，有孔超弹性金属结构形成粘结部，所述粘结部耦连到托槽体并且限定配置成接收粘接剂的粘结面。
在一个实施方式中，衬垫还包括用于将粘结部附着到托槽体的附着部。附着部是基本上实心的。
根据本发明的一个方面，制造用于正畸托槽的衬垫的方法包括制造用于放置在正畸托槽与牙齿之间的有孔超弹性金属结构。有孔超弹性金属结构配置成接收用于将有孔超弹性金属结构粘结到牙齿的粘接剂。
在一个实施方式中，正畸托槽包括托槽体，有孔超弹性金属结构形成粘结部。所述方法还包括制造用于耦连到本体部和托槽体的附着部。
在一个实施方式中，制造附着部包括通过喷涂熔融金属或将金属片材点焊到粘结部的一侧而将粘结部的一侧上的孔隙闭合。
在一个实施方式中，制造有孔超弹性金属结构包括产生有孔超弹性金属结构中的孔隙的体积比例中的渐变，其中孔隙的最高体积比例在一个表面处。
在一个实施方式中，制造有孔超弹性金属结构包括将含镍粉末和含钛粉末混合，将混合物加压以形成坯体，以及点燃坯体中的含镍粉末与含钛粉末之间的反应。
在一个实施方式中，制造有孔超弹性金属结构包括将超弹性金属的粉末和聚合物粘结剂的粉末混合，将混合物放置在聚合物前体泡沫中，以及将超弹性金属颗粒烧结。
在一个实施方式中，制造有孔超弹性金属结构包括将超弹性金属气相沉积在预制碳骨架上。
在一个实施方式中，制造有孔超弹性金属结构包括将在冷却时形成超弹性金属的合成物熔化，将填充材料混合在熔化物中，将熔化的金属和填料的混合物倾倒到模具中，将混合物冷却，以及将填料移除。
附图说明
被纳入并构成本说明书一部分的附图示意出本发明的实施方式，该附图与下面给出的具体实施方式一起用于解释本发明的各个方面。
图1是根据本发明的一个实施方式的牙科组件的立体图。
图2是图1的牙科组件的横截面图。
图2a是根据本发明的实施方式的有孔超弹性金属结构的示例性扫描电子显微镜(sem)显微照片。
图2b是根据本发明的实施方式的有孔超弹性金属结构的照片。
图3是根据本发明的一个实施方式的牙科组件的立体图。
图4是牙科组件的一个实施方式的横截面图。
图5是根据本发明的一个实施方式的牙科组件的立体图。
图6a和6b是本发明的一个实施方式的分别将牙科组件放置在牙齿上之前和之后的示意性横截面图。
图7a，7b，7c，和7d是根据本发明的示例性实施方式的托槽的照片。
具体实施方式
总体上参照图1-4并且具体地参照图1，本发明的实施方式包括正畸矫治器，诸如用于附着到牙齿(未示出)的正畸托槽10。如图所示，正畸托槽10包括托槽体12和衬垫14。托槽体12可以紧固到衬垫14或可以与衬垫14成一体地形成，如下文描述的那样。衬垫14包括至少部分地由有孔结构(例如有孔超弹性金属结构)制成的本体。孔隙打开并且从而连接到衬垫14的外表面。在这方面而言，当正畸托槽10利用粘接剂紧固到牙齿时，粘接剂可以穿透到孔中。一旦粘接剂固化，则托槽体12与牙齿之间的机械互连粘结部形成。托槽体12通过有孔超弹性金属结构与牙齿隔开。在这种配置中，正畸托槽10可以抵抗从患者牙齿的意外脱粘，因为衬垫14的超弹性金属可以吸收与正常咀嚼相关的剪切力和震动以及在治疗期间偶尔出现的其它不频繁但更严重的冲击。这些事件可以包括诸如来自运动事件的冲击力或向托槽体12的其它事故冲击。
如已知的那样，超弹性金属在受到阈值载荷影响时表现出大弹性变形(和复原)。装置变形吸收能量。超弹性金属层，尽管至少部分地有孔，也将会从冲击和在正畸治疗期间偶尔经历的其它力中吸收更多能量。在衬垫14中或周围的能量吸收减小托槽体12上的力直接传递到牙齿(未示出)与托槽10之间的粘接剂粘结部的可能性。托槽10从而不太可能从牙齿上松脱。通过实施例的方式，niti可以充当减震器。更具体地，niti可以弹性地应变约6至8％。从而，niti的衬垫可以在衬垫14与牙齿表面之间的粘结部通过外部力显著施加应力之间显著变形。
此外，正畸托槽10与牙齿之间的粘结部的强度可以处于一范围中，在所述范围中，当临床医师在治疗结束时有意地将正畸托槽10脱粘时，患者牙齿不受损伤。有利地，根据本发明牙科矫正器可以示出改进的粘结部强度。
为此以及其它方面并且参照示出自结扎式正畸托槽的图1，正畸托槽10包括耦连到托槽体12可移动闭合构件。在一个实施方式中，可移动闭合构件可以包括与托槽体12可滑动地耦连的结扎滑动件16。托槽体12包括形成在其中的弓丝槽18，所述弓丝槽适于接收用于将矫正力应用到牙齿的弓丝20(以虚线示出)。结扎滑动件16能够在打开位置(图1)与闭合位置(图3)之间移动，在所述打开位置，弓丝20能够插入到弓丝槽18中，在所述闭合位置，弓丝20维持在弓丝槽18内。托槽体12和结扎滑动件16共同形成在矫正正畸治疗中使用的正畸托槽10。此外，尽管可移动闭合构件在本文中描述为结扎滑动件，但本发明不受限于此。可移动闭合构件可以包括能够在打开位置与闭合位置之间移动的其它可移动结构(例如闩锁、弹簧夹、门等)。还应当理解的是，本发明的实施方式不限于自结扎式正畸托槽。仅通过实施例的方式，正畸托槽，绑带，颊面管，锚形件，帽形件或其它硬件可以附着到牙齿。正畸托槽可以包括在专利号为8585398的美国专利和公开号为2014/00272758的美国专利公开中描述的那些，所述美国专利和所述美国专利公开的内容在此通过引用的方式以其整体结合在本文中。通过附加实施例的方式，双系翼型正畸托槽(例如在图7a-7d中示出)已知可以粘接地紧固到牙齿。
继续参照图1-3，弓丝槽18可以包括基部表面22以及从基部表面22向外凸伸的一对相对的槽表面24，26，所述基部表面和所述一对相对的槽表面共同限定沿近中-远方向延伸的弓丝槽18。如已知的那样，弓丝槽18可以设计成以任何适当方式接收正畸弓丝20。尽管未示出，但双系翼型托槽还包括弓丝槽但依靠单独结扎诸如弹性o形环或线以将弓丝紧固在弓丝槽内。
除非另作说明，否则正畸托槽10在本文中描述为使用附着到下颌上的前牙的向唇表面的基准框架。因此，如在本文中使用的那样，用于描述托槽10的诸如向唇、向舌、近中、远、咬合、和牙龈的术语是相对于选定基准框架而言的。然而，本发明的实施方式不限于选定基准框架和描述性术语，因为正畸托槽10可以在其它牙齿上使用并且沿口腔内的其它朝向。例如托槽10还可以耦连到牙齿的向舌表面并且在本发明的范围内。本领域中的一般技术人员将会认识到的是，当基准框架变化时，在本文中使用的描述性术语不可以直接地应用。尽管如此，本发明的实施方式旨在与口腔内的位置和朝向无关，用于描述正畸托槽的实施方式的相对术语仅提供附图中的实施方式的清晰描述。因此，相对术语向唇、向舌、近中、远、咬合、和牙龈不以任何方式将本发明限制到具体的位置或朝向。
当安装到承载在患者的下颌上的牙齿(未示出)的向唇表面时并且具体参照图1，托槽体12具有向舌侧28、咬合侧30，牙龈侧32、近中侧34、远侧36、和向唇侧38。托槽体12配置成通过适当的正畸胶或粘接剂紧固到牙齿。
在图1-3中示出的一个实施方式中，向舌侧28配置有限定本体或粘结基部的衬垫14，所述本体或粘结基部配置成紧固到牙齿的表面。衬垫14可以作为单独的部件或元件耦连到托槽体12，或替代地，衬垫14可以与托槽体12成一体地形成，每种情况均在下文中描述。此外，衬垫14可以特定地塑形以装配在患者牙齿的表面上。在这方面而言，衬垫14可以在形状和曲率方面定制并且可以因此具有与在图1-3中示出的不同的多种配置。在这方面而言，应当认识到的是，本发明的实施方式不限于衬垫14的任何具体形状。
衬垫14具有粘结面40，所述粘结面可以轮廓设定以配合牙齿的表面并且可以限定外周面或边缘42，所述外周面或边缘限定粘结区域。如下文描述的那样，在本发明的实施方式中，粘结面40的至少一部分通过粘结部44限定，所述粘结部包括有孔超弹性金属结构，所述有孔超弹性金属结构具有穿透到衬垫14中的打开孔。从而，当正畸托槽10粘接地紧固到牙齿时，粘接剂可以覆盖粘结区域并且越过边缘42延伸同时穿透到有孔超弹性金属结构的孔中。即粘接剂穿透到粘结部44中。一旦固化，则粘接剂提供正畸托槽10与牙齿之间的机械互连。
进一步在这方面而言，孔延伸到衬垫14中并且可以称为显现孔隙，在所述显现孔隙中，孔向粘结面40打开，从而使得流体(诸如，粘接剂)可以穿透到孔中。显现孔隙可以称为打开孔隙。相比之下，本发明的实施方式可以排除闭合孔隙，在所述闭合孔隙中，孔相对于表面闭合或不连接到所述表面，尽管可以容许有限数量的闭合孔隙。有孔结构可以包括超弹性金属的实体体积，所述实体体积具有限定衬垫14中的打开体积的孔。应当认识到的是，打开孔隙可以呈任何形式，但可以包括通过金属区域彼此孤立的独立的包。包可以不孤立而是可以互连以形成衬垫14内的通道网络。孔隙可以是互连的通道和孤立的孔或包的结合。
参照图2和2a，在一个实施方式中，衬垫14包括有孔超弹性金属结构48，所述有孔超弹性金属结构具有超弹性金属的实体体积52。如图所示，有孔结构48包括超弹性金属的三维框架(即，实体体积52)，所述三维框架限定有孔体积50。如在图2a和2b中最佳示出的那样，有孔体积50各个孔向粘结面40打开并且从而能够接收流体(诸如粘接剂)。实体体积52可以随机地构造并且从而与图案化机械加工的网孔或模压的网格不同。实体体积52到有孔体积50的特性可以改变。
在一个实施方式中，有孔体积50比例可以在整个衬垫14中恒定。在这方面而言，粘结部44可以包括在衬垫14的整个厚度上的实体体积52相对于有孔体积50的均匀分布率。其它分布和比率也是可能的。例如有孔体积50可以分布在整个有孔结构48中不均匀分布。在一个特定实施例中，有孔体积50可以在紧邻粘结面40的区域处最高并且可以接下来沿朝向托槽体12的方向减小。在另一个实施例中，粘结部44可以包括一个以上的材料层。实心超弹性金属层可以耦连到超弹性金属的有孔层。以这种方式，粘结部44包括粘结到一起的两个金属离散层。在这个实施方式中，可以存在实心金属与有孔金属之间的边界。这种双层本体可以接下来利用限定粘结面40的有孔层耦连到托槽体12。
替代两个离散层的是，在一个实施方式中并且参照图2，有孔体积50粘结部44的整个厚度上持续改变。有孔结构48的有孔体积50与实体体积52的比例可以从邻近于托槽体12的向舌侧28处的接近100％实心(无孔隙)改变到邻近于粘结面40处的小于100％实心(有孔体积的平衡)。这种分布可以是实体体积52中的渐变的结果，所述渐变以处于或靠近托槽体12的向舌侧28处的100％实心开始并且变化到在粘结面40处的更大部分的有孔体积50。这可以包括这样的分布，在所述分布中，孔隙的最大体积比例处于或靠近粘结面40，其中孔隙的体积比例在粘结部44中最远离粘结面40的距离处减小。渐变可以与粘结部44的厚度呈线性关系或是粘结部44的厚度的非线性函数。孔隙中的渐变可以在例如衬垫14粘结到托槽体12时是有利的。在这方面而言，衬垫14的粘结部44的较少有孔表面可以改进托槽体12与衬垫14之间的界面的机械完整性。孔隙中的渐变在图2中最佳示出。
用于衬垫14的包括孔隙的示例性微观结构在图2a和2b中示出。通过实施例的方式，孔隙可以模仿在牙齿釉质中发现的自然孔隙。釉质中的孔通常可以通过直径大约4μm至大约8μm的棒限定并且通常垂直于底层牙本质朝向。棒鞘可以围绕每个棒并且与棒间釉质一起可以限定在釉质中发现的自然孔隙。在这方面而言，有孔超弹性金属结构可以具有类似的棒和孔结构的特征并且具有与釉质中的自然孔隙类似的朝向并且延伸到类似的深度。
在示例性实施方式中，有孔体积50的各个孔可以具有与牙釉质的孔类似的孔直径。通过实施例的方式而非限制，孔直径可以是大约5μm。此外，有孔体积50从粘结面40开始的深度可以改变。在一个实施方式中，有孔体积50可以延伸到几十微米的深度，最高到达大约250μm深度。就在釉质中发现的孔隙与在超弹性金属衬垫中形成的孔隙之间的类似之处而言，可以相信的是，利用适当粘接剂的粘结强度将会是大约40兆帕。
此外，有孔体积50的各个孔通常可以彼此对准。在示例性实施方式中，孔通常可以与牙齿表面成直角。在一个实施方式中，孔通常可以呈45°角对准牙齿表面。微观结构中的这种各向异性可以产生沿不同方向的不同程度的性能(例如弹性模量)以解决脱粘力。
如在上文中描述的那样，衬垫14至少部分地由超弹性金属制成。仅通过实施例的方式而非限制，超弹性金属可以是镍钛(niti)合金，铜铝锰(cualmn)合金，铜铝铍(cualbe)合金，或铜铝镍(cualni)合金等。如下文描述的那样，超弹性金属可以制造成具有各向异性，具体是就孔隙的分布而言。
在一个实施方式中，并且参照图1，整个衬垫14可以是有孔的并且从而充当粘结部44。在这个实施方式中，衬垫14直接耦连到托槽体12。衬垫14可以诸如通过焊接或利用粘接剂而紧固到托槽体12。
作为一个替代，并且参照图3，在一个实施方式中，衬垫14可以包括附着部46的耦连到粘结部44的组件。类似于在图1中示出的实施方式，粘结部44限定用于利用粘接剂将正畸托槽10粘结到牙齿的粘结面40。附着部46可以有助于粘结部44附着到托槽体12。在不受理论束缚的情况下，异种金属的结合有时能够出现问题。因此，将非超弹性金属托槽体(例如由不锈钢制成)粘结到超弹性金属可以通过由不同金属制成的附着部46协助。为此，附着部46定位在托槽体12与粘结部44之间。以这种方式，附着部46可以是与粘结部44不同的金属层，尽管所述金属层可以形成衬垫14的一部分，如图所示。继续参照图3，在一个实施方式中，粘结部44可以是超弹性金属网孔。附着部46可以是实心超弹性金属或不同金属以有助于粘结部44附着到托槽体12。
在一个实施方式中，并且参照图4，托槽体12和衬垫14可以成一体地形成。即本体12和衬垫14由具有粘结面40处的打开孔隙(即，孔隙体积)的单一超弹性金属件形成，类似于在上文中描述并且在图1和3中示出的实施方式。
在一个实施方式中，衬垫14可以使用自蔓延高温合成工艺制造，也被称为燃烧合成。这种工艺利用高反应温度(例如1200℃)和短处理时间(例如数秒或数分)导致期望化学计量的均质合金。在形成超弹性金属的示例性实施方式中，镍和钛的精细且高纯度的粉末(用于超弹性niti)可以在预热温度(例如300℃至400℃)和压力(例如高达200兆帕)下在惰性气体中混合以形成生(即，未烧结或未反应)坯。生坯可以接下来通过点燃自蔓延燃烧反应而烧结以形成实体。可以选择指定最大预热温度以启动这种反应，所述反应是大量放热的。
通过这种工艺，生坯在一端处点燃。反应直接进行到另一端以形成实体。通过实施例的方式，用于niti的反应化学式可以通过公式1示出：
ni+ti→niti+67kj/mol
这种反应可以通过例如盐或反应化学计量而控制并且可以导致具有期望形状(诸如衬垫14或替代地托槽体12的形状)的有孔超弹性金属。衬垫14可以包括大约45％至大约65％的具有互连孔隙的超弹性金属的实体体积。孔隙的百分比可以取决于包括压实压力和颗粒尺寸分布的因素，仅举这几个例子。孔隙可以呈孤立包或形成通道的互连包的形式。包或通道可以具有测量出多达0.5mm的横截面尺寸。
在替代实施方式中，有孔超弹性金属可以使用热等静压制造。在这种工艺中，例如ni和ti的元素粉末可以在熔化温度或接近熔化温度(例如大约1310℃)下加压，这驱动反应和合金的固态化。空气由于在反应中使用的高温和压力的结合而受到控制。压力决定衬垫中的孔隙的程度。如涉及燃烧合成的实施方式所述，这种反应可以受到控制，从而使得产生的有孔niti本体具有期望形状。
在替代实施方式中，超弹性粉末可以使用放电等离子烧结而熔合并且塑形成有孔体。这种工艺依靠压缩和电能以将金属颗粒烧结成实心体。在这方面而言，脉冲电流通过模具(例如由石墨制成)诱导以加热并且驱动颗粒之间的缩颈(即，烧结)。孔隙的数量和类型可以通过温度和压力而控制。在这方面而言，较低的温度和压力可以导致增加的孔隙。
在其它示例性实施方式中，可以使用“烧尽”工艺以将超弹性金属粉末烧结成具有期望形状的有孔体。例如niti粉末和聚合物粘结剂的混合物可以倾倒到聚合物前体泡沫中。这种加载的泡沫可以接下来加热以将粘结剂和泡沫蒸气化并且开始将niti粉末烧结。孔隙通常可以通过前体泡沫的特性而控制。在示例性实施方式中，聚合物前体泡沫可以塑形由形成衬垫14中的孔隙渐变(在上文中已描述)。
制造有孔超弹性金属的其它方法包括各种沉积技术。在一个实施方式中，例如有孔niti本体可以通过将niti经由化学气相沉积(cvd)或化学气相渗透(cvi)沉积在预制碳骨架上而制造。碳骨架不形成有孔体的一部分。替代地，将所述碳骨架机械地或化学地移除以留下沉积的niti本体。在示例性实施方式中，niti蒸气可以沉积在预制碳骨架上，所述预制碳骨架塑形以形成孔隙中的渐变。
其它技术可以包括传统铸造技术涉及将超弹性金属的熔化物倾倒在模具中的盐上，所述盐随后被化学地分解，或通过将气体引入倾倒的熔化物以形成孔隙。在这些示例性实施方式中，孔隙可以基于引入的气体或盐的量而控制。
在一个实施方式中，衬垫14可以在其厚度上具有均匀孔隙。可以使用后续热喷涂工艺以通过在一个表面上将打开的孔封盖而形成孔隙中的渐变。例如有孔体可以利用另一种金属(例如316不锈钢)等离子喷涂在一侧上。熔融或液体金属液滴填充在有孔体积50的一部分中或封盖有孔体积的一部分。在一个表面上封盖或填充在孔中可以通过在一个表面上减小或消除孔隙而形成衬垫14中的有孔体积50中的渐变。液滴的穿透程度决定有孔体积50中的渐变并且可以导致超弹性金属和喷涂金属在一个表面处的实心混合物。通过实施例的方式，等离子喷涂可以导致衬垫14的完全密封(例如实心)侧。具有可变孔隙程度的一个以上的超弹性金属层可以粘结到一起以建立粘结部44中的孔隙的渐变。应当意识到的是，可以存在其它方法以形成有孔衬垫中的渐变。作为替代，金属片材可以点焊到粘结部44的一侧以提供平台，粘结部44通过所述平台附着到托槽体12。
一旦如本文描述的那样制造出来，则衬垫14可以接下来附着到托槽体12，如图1所示。这可以例如通过将衬垫14激光粘结到托槽体12或通过另一种金属结合或焊接工艺而实现。
参照图5，在一个实施方式中，临床医师可以将粘接剂56添加到衬垫14或衬垫14可以预填充有粘接剂56并且打包为现成使用套件。在一个实施方式中，粘结部44可以利用孔隙的目标体积设计。粘接剂的针对性体积可以注射到孔隙的所述体积中。这可以在具有预加载粘接剂的托槽10打包用于分发的情况下在生产设施中发生。粘接剂56可以是通过有孔结构48部分地或全部地吸收的非聚合正畸粘接剂。这种打包的正畸托槽可以作为打包产品提供，以便临床医师在粘结时利用，并且因此可以消除在将托槽10粘接到牙齿之前手动涂敷大量粘接剂的繁琐中间步骤。有利地，打包产品在办公室中节省大量时间并且允许在整个齿列中的更好的粘结一致性。
无论粘接剂56是由临床医师手动地添加还是在打包之前注射到有孔结构48中，粘接剂56的量都可以足以实质上填充衬垫14的所有有孔体积50或有孔体积的一部分。超弹性金属可以是亲水的并且从而有利地提升粘接剂56到粘结部44的有孔体积50中的穿透性。粘接剂56可以是可光聚合的或在本领域中已知的另一种可聚合的化合物。
在这方面而言，合成物包含光引发剂，所述光引发剂在利用光化辐射进行照射时开始合成物的聚合(或硬化)。这样的可光聚合合成物可以是可自由基聚合或可阳离子聚合的。能够在本文中公开的合成物中使用的适当的可光聚合成分包括，例如环氧树脂(包含阳离子活性环氧基团)，乙烯基醚树脂(包含阳离子活性乙烯基醚基团)，烯类不饱和化合物(包含自由基活性不饱和基团，例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)，以及其组合。还适当的是在单一化合物中既包含阳离子活性官能团又包含自由基活性官能团的可聚合材料。实施例包括环氧官能丙烯酸酯，环氧官能甲基丙烯酸酯，以及其组合。
在一个实施方式中，有孔结构48充当海绵以将预加载粘接剂保持在针对性的位置。在安装期间，临床医师可以将托槽10抵靠牙齿按压。衬垫14上的这种轻微手动压力可以引起有孔结构48弹性地压缩。在所述压缩期间，有孔结构48的厚度减小。这可以暂时地减小有孔体积50并且引起粘接剂56从粘结部44中挤出。粘接剂56可以以受控方式从衬垫14向外延伸，如图5所示。当压力释放时，有孔结构48可以弹性地复原其原始尺寸的至少一部分，在所述复原期间，任何多余的粘接剂56可以重新吸收。这可以将对于粘结后清洁的需求最小化。一旦挤出，则粘接剂56可以通过标准方法(例如光引发)聚合。
在一个实施方式中，并且参照图6a和6b，厚度和孔隙受控的超弹性金属(例如niti)的有孔圆片60可以嵌入到定位在衬垫14上的粘接剂56中。圆片60可以包括类似于在上文中描述的有孔结构48。粘接剂56可以在制造商的设施处预加载而非由临床医师手动地分配，并且可以填充有孔体积50。参照图6a，有孔圆片60可以充当预加载粘接剂56中的结构性或功能性元件。圆片60可以维持粘接剂56在聚合之前与衬垫接触。如图所示，粘接剂56可以包封有孔圆片60。粘接剂56可以将有孔圆片60润湿并且从而不太可能在安装之前脱离衬垫14。有孔圆片60可以在运输期间和在聚合之前将低粘性粘接剂在衬垫14上保持在位。在安装期间，有孔圆片60可以有助于粘接剂56在托槽10与牙齿t之间的均匀喷涂。
现在参照图6b，一旦聚合，则有孔圆片60可以结构性加强粘接剂56。结构性加强可以附加于粘接剂56或圆片60中的任何填料并且可以替代在常规粘接剂中发现的填料。一旦粘接剂聚合，则圆片60可以在处理期间结构性支撑固化的粘接剂。有孔圆片60可以在厚度方面从大约50μm到大约500μm。
继续参照图5和6b，一旦安装在牙齿上的期望位置，则粘接剂56可以接下来硬化，以使得托槽体12粘结到牙齿。固化可以通过可见光照射或本领域中已知的其它方法而实现。当粘接剂固化时，其“扎根”在衬垫14中。应当认识到的是，粘结部44与粘接剂56之间的紧密接触通过二者之间(即通过实体体积52提供的相对较大表面区域与粘接剂56之间)的大接触面区域而推动。具有多个互连粘结处迫使脱粘的失效机制破坏每个独立粘结处。可以相信的是，粘接剂粘结内的牙齿与衬垫14之间的裂纹传播可以由于在遇到多个互连粘结处时需要额外能量以形成新裂纹而减弱。
在本发明的另一方面中，衬垫14可以充当生物贮槽。在这方面而言，有孔体积50的至少一部分可以容置旨在改进托槽体12到牙齿的粘结质量的添加剂。在示例性实施方式中，抗菌，抗染色(化妆品)，漂白，和/或再矿化剂可以结合到牙科密封剂或树脂中。衬垫14可以接下来通过利用密封剂(未示出)填充有孔体积50的至少一部分而浸渍。生物活性剂可以以有效速率缓慢释放到邻近于牙齿表面的区域。生物活性剂在衬垫14内的位置可以基于邻近于牙齿的最危险的一个或多个区域(即，在卫生方面受到阻碍的区域)而选择。
为了有助于更完整地理解本发明的实施方式，提供以下非限制性实施例。
实施例1
有孔niti基部粘结到ormcomini-twintm托槽。组装好的托槽和衬垫在图7a和7b中示出。衬垫的粘结面在图7b中最清晰地示出。托槽是不锈钢的(即，ss17-4)。来自porosteon的有孔niti衬垫是大体上矩形的块或片材并且包括经由等离子喷涂系统喷涂的316ss层。个体衬垫由片材机械加工(即，经由edm)而成。有孔niti衬垫在1950°f下黄金钎焊到托槽体，具体是黄金钎焊到316ss层。
包括有孔niti衬垫的托槽利用牙齿与衬垫之间的标准ormco粘接剂粘接到牙釉质。粘结到牙齿的托槽在图7c和7d中示出。有孔niti基部使用标准临床手术良好地粘结到釉质。在剪切粘结测试中，托槽在大约5kgf下从牙釉质脱粘。脱粘发生在釉质与衬垫之间而非在衬垫与托槽之间。得出的结论是，有孔niti衬垫与牙釉质之间的粘结是成功的并且证明了正畸的实用性。
尽管已通过描述各种优选实施方式展示本发明，并且尽管已经比较详细地描述这些实施方式，但发明者的目的并非在于将随附权利要求的范围约束或以任何方式限制在这种细节中。从而，其他优点和改型对于本领域中的技术人员而言是显而易见的。本发明的各种特征可根据使用者的需要和偏好而单独或以任何组合方式使用。