具有用于结扎盖的安全锁定部件的自结扎畸齿矫正托架的制作方法

专利名称：具有用于结扎盖的安全锁定部件的自结扎畸齿矫正托架的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种畸齿矫正托架，特别是涉及自结扎畸齿矫正托架，其包括一托架基座，至少一个槽或用于接收弓丝的其它部件，和一结扎盖。
相关技术畸齿矫正是牙科医学中的一个特殊领域，其涉及使用机械力迫使异位或畸形的牙齿进入正确对准位置或正确定向。畸齿矫正方法可被用于牙齿美容，还可用于医学上必需的牙齿移动，以矫正反颌或覆咬合(“獠牙”)。畸齿矫正治疗能够改善患者的牙咬合，或提高相对应牙齿的空间配合。
最普通的畸齿矫正治疗形式涉及使用畸齿矫正托架和弓丝，它们通常一起被合称为“矫正架”。畸齿矫正托架，特别是托架基座，开有小槽，并被构造成直接连接到患者的前齿、犬齿、和两尖齿的前(或“唇”)表面上，或者被构造成连接到粘合或通过其它方式固定在牙齿周围的带上。一旦例如使用粘合剂或粘结剂将托架固定到患者的牙齿上，一弯曲的弓丝就被插入每个托架的槽中。该弓丝用作模板或导轨，从而引导牙齿移动进入正确的对准位置。弓丝的端部通常被置入附装到患者的臼齿上的被称为“颊面管”的微小器具中。
畸齿矫正托架有两种不同的类型一类是需要使用结扎丝将弓丝固定到托架上的，一类是自结扎的。在自结扎托架出现之前，必需细小的结扎丝或弹性体带将弓丝保持在托架中的牢固的座靠位置。结扎丝或一些其它形式的紧固装置对于确保张紧的弓丝围绕齿弓适当定位是关键的，且对于在咀嚼食物、刷牙或其它力的作用过程中防止弓丝从托架槽中移出也是关键的。一种类型的市售结扎丝是细小的弹性体O形环，其是通过围绕连接到托架体的被称为“打结翼”的小翼状部拉伸所述O形环而被安装的。金属结扎丝也可以被用于将弓丝保持在托架槽中。
在简化“矫正架”的安装过程的努力中，已经开发了各种自结扎托架。术语“自结扎托架”是指包括某种将弓丝封闭或以其它方式保持在基座的槽中的结扎盖或扣钩的一类畸齿矫正托架。有“被动的”和“主动的”的两种自结扎畸齿矫正托架。术语“被动的”托架是指仅松弛地将弓丝保持在其中的托架，以便弓丝和托架基座之间可进行较大程度的运动。术语“主动的”托架是指这样的托架，其中自结扎弓丝盖施加力到弓丝上，从而使牙齿的运动更加精确和可控制。
第一种自结扎托架称为拉塞尔托架，这种托架在二十世纪三十年代早期由Dr.Jacob Stolzenberg研制。这种使用一固定螺钉结扎在螺纹基座的槽中的弓丝托架是革命性的，但对于那个时代可能是超前的，这是因为自结扎托架的概念直到二十世纪七十年代早期都或多或少地不为人知。
在1971年，俄勒冈州西部的一座城市尤金(Eugene)的Dr.Jim Wildman研制了EDGELOK托架，该托架具有一带有刚性唇形滑动盖的圆形主体。使用一特定打开工具咬合地移动滑动体以插入弓丝。当使用手指压力将所述盖闭合在弓丝上时，托架槽就变为一个管。这种EDGELOK托架是第一种“被动”自结扎托架。即，这种在其中保持有弓丝的托架不对弓丝施加压力。而是，弓丝相对于托架自由滑动。在1998年，Dr.Wildman提出了双锁定(TWIN-LOCK)托架，该托架包括一容纳在边缘朝外的双托架的打结翼之间的一扁平矩形滑动体。
一种称为可动-锁定(MOBIL-LOCK)托架的类似于EDGELOK托架的托架由德国乌尔姆市的Dr.Franz Sander研制，其需要一种特殊工具以旋转半圆形唇状盘进入打开或关闭位置。
在1976年和1980年之间，加拿大安大略省汉密尔顿的Dr.HerbertHanson开发了一种SPEED托架，其特征在于弯曲的弹簧夹咬合齿龈地围绕一小型托架体。使用特殊工具咬合地移动所述夹，以允许弓丝放置，然后使用手指压力使其与齿龈相关地座靠。所述夹限制弓丝并在某种程度上与弓丝相互作用，因此所述SPEED托架是第一种“主动”托架系统。
在1986年，Dr.Erwin Pletcher研制了ACTIVA托架，该托架具有一非挠性的弯曲臂，该臂围绕圆柱状托架体咬合齿龈地(occluso-gingivally)旋转。可使用手指压力打开和关闭该臂。
在1995年，奥地利因斯布鲁克的Dr.Wolfgang Heiser研制了TIME托架，该托架外观上类似于SPEED托架，其特征在于一刚性弯曲臂咬合齿龈地围绕托架体的唇形部分。使用一特殊工具使臂或者与齿龈相关地枢轴旋转到槽打开位置，或者咬合地枢轴旋转到槽闭合位置。托架臂的硬度防止任何与弓丝的实质相互作用，从而使所述TIME托架成为一种被动托架。
在1996年和1999年，华盛顿斯波坎的Dr.Dwight Damon分别研制了Damon SL I和Damon SL II托架。它们都是边缘朝外式双托架。二者之间的差别在于，第一个的特征是唇形盖跨骑所述打结翼，而第二个的特征是在所述打结翼之间容纳一扁平、矩形滑动体。在两种类型中，滑动体均在上颌骨托架上切割式移动，且在颚托架上与齿龈相关地移动。需要特定的打开和关闭钳来移动滑动体。
其它人已经开发了前述自结扎托架的许多变型及与其配合的部件。
通常，传统的自结扎托架的设计是复杂的，且难于组装，而且在实际使用中比较困难。传统的畸齿矫正托架通常需要正牙医生多次进行周期性的调节和维护。因此，长期以来试图找到新的设计和材料，来简化畸齿矫正托架的制造，以及这种托架的安装和随后的维护。特别是，需要使畸齿矫正托架易于打开和关闭，从而提供主动的结扎，而不需要特殊工具来打开和关闭弓丝限制装置，且易于正牙医生的制造和安装，并且提供更大的多功能性且简化设计。
例如，该技术中的一项改进是提供一种单件式、自结扎畸齿矫正托架，其可以在一个单独的成型步骤中制造。另一个改进之处在于提供这样的自结扎托架，该托架包括多种制成基座和盖的塑料材料，从而使每种塑料材料的有益特性最大化。另外一个改进之处在于提供在结扎盖和托架基座之间具有特殊铰链和锁定部件的畸齿矫正托架，或者增加了的使用的安全性和容易程度。一种改进之处在于提供一种畸齿矫正托架，在牙齿被重新对准时能够动态地主动结扎弓丝，从而减少或消除随后的调节需求。再一个改进之处在于，提供畸齿矫正托架，其具有两个或多个最初开放的弓丝槽，其能够由单独的结扎盖结扎。又一个改进之处在于，提供一被偏压的结扎盖，从而理想地保持在一打开和/或关闭位置。
包含这些和其它改进中的一个或多个的畸齿矫正托架在本文中被公开，并被要求权利。

发明内容
按照本发明的畸齿矫正托架包括一个或多个本文中公开的改进及特征，从而实现了制造简单、结构紧凑、且易于安装和调节的通常低成本的托架。
通常，按照本发明的畸齿矫正托架包括以下改进特征中的至少一个1.一结扎盖，包括一薄膜铰链，该铰链为减小了截面厚度的一个局部区域，结扎盖的至少一部分能够绕该铰链转动，从而相对于托架基座打开和关闭；2.一从结扎盖的下侧延伸的弹簧元件，其能从弓丝吸收机械能，且当随着时间的流逝释放该能量时，以为弓丝提供连续的主动结扎；3.一与结扎盖相联或并入结扎盖中的通用弹簧部件，其能够从弓丝吸收机械能，然后随着时间的流逝释放该能量，以便为与托架基座相联的弓丝提供动态主动结扎；4.一畸齿矫正托架，其包括一可变形的或柔性的结扎盖，该盖便于相对于托架基座的锁定和解锁，所述托架基座包括一个凸缘、突出部或其它结构，所述结扎盖可滑动地插入该托架基座或从其拔出；5.一弹簧元件，其将结扎盖和托架基座相互连接起来，并在打开位置迫使结扎盖相对于托架基座保持打开和/或在关闭位置迫使结扎盖相对于托架基座保持关闭；6.一结扎盖，当处于打开位置时被偏压保持打开，而在关闭位置时被偏压保持关闭，这样每次需要正压力或力来选择性地打开和关闭盖，从而即使当结扎盖没有被牢固地锁定到托架基座上时，盖也能任选地将一结扎力施加到与托架相联的弓丝上；7.一畸齿矫正托架，其是通过使用不同类型的塑料材料的双色成型制造的，例如使用较硬的、耐久力较强的塑料制造托架基座，且使用柔性和弹性更大的塑料制造结扎盖；8.一种畸齿矫正托架，包括至少两个最初开放的弓丝槽，所述槽被构造成接收或容纳两条或多条单独的弓丝，所述弓丝能够被一个单独的结扎盖在结扎盖相对于托架基座的一个单独的锁定或关闭动作中至少部分地闭锁，从而结扎所述弓丝；或9.一畸齿矫正托架，其具有一安全锁定部件，相应于弓丝支撑向上抵靠结扎盖的增加的压力，增强结扎盖与托架的锁定。
通常，取决于上述哪个特征包含在一具体畸齿矫正托架中，该畸齿矫正托架可以为与托架基座相联的弓丝提供被动或主动的结扎。所述托架可以包括模制成一个单独、整体部件的托架基座和结扎盖，或者包括模制成分离部件然后被连接在一起的托架基座和结扎盖。所述结扎盖可以包括或不包括特殊铰链结构或区域，但用作替代的是沿着结扎盖的实际长度的弯曲或挠曲。畸齿矫正托架可以单独由塑料或金属材料制成，或者由多种材料制成，例如金属和塑料或两种或多种塑料。结扎盖可以是柔性的或刚性的。托架基座可以包括一单独弓丝槽或可以包括多个弓丝槽。在某些情况下，结扎盖将被设计成覆盖单个弓丝槽，在其它情况下，其可以结扎两个或多个打开的槽。在某些情况下，可以具有不被结扎盖结扎的一个或多个槽，这样需要常规的结扎丝对设置于槽中的弓丝进行结扎。除非另有说明或限制，本领域公知的畸齿矫正托架、基座和结扎盖的任何特征可以与具有上述和下文进行更加全面说明的改进特征的至少一个特殊的畸齿矫正托架结合应用。
通过下文的说明和附加的权利要求，或者通过对下文阐述的发明的实践而得到的教导，本发明的这些和其它特征将变得更加清楚。
附图简要说明为了获得本发明的具有上述和其它优点的本发明的方式，借助由附解说明的本发明的特定实施例，对上文的简要说明将进行更加详细的说明。应理解，这些附图仅描绘了本发明的示范性实施例，并不因此而限制其范围，通过使用这些附图，将对本发明的附加特征和细节进行说明和解释，其中

图1A为铰接的、单件式畸齿矫正托架的横截面视图，该畸齿矫正托架包括一托架基座，一结扎盖，以及一将结扎盖和托架基座相互连接起来的弹簧元件，且所述盖相对于基座的弓丝槽是“打开”的；图1B示出了图1A中的畸齿矫正托架，其中结扎盖相对于弓丝槽是“关闭”或“锁定”的；图2为一两件式畸齿矫正托架的截面图，其中结扎盖与托架基座是分离的；图3A和3B示出了图2的畸齿矫正托架的一种变型，其中借助一皮条将结扎盖松弛地连接到托架基座上；图4A为一铰接的畸齿矫正托架的透视图，其包括一结扎盖，该结扎盖被构造成当处于关闭或锁定位置时，基本上包住或环绕托架基座；图4B示出了图4A的畸齿矫正托架，其中结扎盖相对于弓丝槽“关闭”或“锁定”；图5A为一透视图，示出一铰接的、单件式畸齿矫正托架，其包括一从结扎盖的下侧延伸的片簧，该片簧被构造成与连到托架基座的弓丝相接合；图5B和5C为图5A的畸齿矫正托架的截面图，示出了将结扎盖和托架基座相互连接起来的弹簧元件的运动；图6A和6B为截面、特写图，示出用于将结扎盖锁定到托架基座的不同锁定凹口；图7A-7C为一铰接的畸齿矫正托架的截面图，其包括一结扎盖，一托架基座，一将盖和基座相互连接的弹簧元件，一用于接合弓丝的支承弹簧，和用于增强与牙齿的附着力的沟槽或底切部(under cut)；图8绘出了图7A-7C的畸齿矫正托架的一种变型，所不同的是，结扎盖是单独的并且能够从托架基座上拆卸下来；图9A为一特写图，示出一局部地延伸到弓丝槽中的螺旋形支承弹簧；图9B为一特写图，示出一局部地延伸到弓丝槽中的锯齿形支承弹簧；图9C为一特写图，示出一局部地延伸到弓丝槽中的盘簧；
图9D为一特写图，示出一局部地延伸到弓丝槽中的双片簧；图10A绘出了图7A-7C的畸齿矫正托架被人的手指甲打开的情景；图10B绘出了图7A-7C的畸齿矫正托架被通用牙齿工具打开的情景；图11A-11B绘出了不同数量的梯形底切部，其用于改善畸齿矫正托架和牙齿之间的粘附；图12A-12B绘出了一种畸齿矫正托架，其具有一螺旋形支承弹簧，其由于弓丝相对于托架基座的定向而处于不同阶段的压缩变形中；图13A为透视图，示出一畸齿矫正托架，其包括一种特殊的锁定部件，该锁定部件相应于来自弓丝的相对于结扎盖的增加的向上压力，更加紧固地将结扎盖锁定到托架基座上；图13B为图13A中的畸齿矫正托架的透视图，其中结扎盖处于锁定位置。
图13C为图13A的畸齿矫正托架的下侧的透视图；图14A和14B分别为图13A和13B中绘出的畸齿矫正托架的侧视图；图15A和15B为图13和图14的畸齿矫正托架的截面图，示出了结扎盖如何相应于弓丝的压力向上拱起，从而使结扎盖的锁定舌更紧地退回到托架基座的带角度的键槽中；图16A为一截面图，示出了除去结扎盖的两件式畸齿矫正托架，在其两侧包括特殊锁定部件；图16B为一截面图，示出了安装有结扎盖的图16A中的畸齿矫正托架；图17A和17B示出了铰接的单件式畸齿矫正托架的另一个实施例，其具有图13-15的畸齿矫正托架的特殊锁定部件；图18A和18B示出了铰接的两件式畸齿矫正托架的另一个实施例，其具有图13-15的畸齿矫正托架的特殊锁定部件；图18C示出了铰接的两件式畸齿矫正托架的另一个实施例，其具有图13-15的畸齿矫正托架的特殊锁定部件，以及将结扎盖和托架基座相互连接起来的单独的铰链部件；图19A和19B绘出了具有带角度的弓丝槽的畸齿矫正托架；图20A和20B绘出了铰接的、两件式畸齿矫正托架，其具有类似于图13-15的托架的弹簧元件和特殊锁定部件；图21A为畸齿矫正托架的透视图，在该托架中由不同类型的塑料材料形成的结扎盖和托架基座被熔合或通过其它方式粘合在一起，形成实际上为一件的整体式畸齿矫正托架；图21B为图21A的畸齿矫正托架的截面图，示出了结扎盖如何铰接地围绕连接结扎盖和托架基座的一体式铰链元件旋转；图21C为图21A和21B的畸齿矫正托架的截面图，示出了结扎盖如何能够从向上抵靠盖的弓丝吸收机械能。
图22为类似于图21A-21C的托架的畸齿矫正托架的透视图，所不同的是，结扎盖较短，且仅延伸过托架基座的一部分；图23A-23C绘出了一种畸齿矫正托架，其具有挠性结扎盖，由于盖的柔性以及其可滑动地插入托架基座的凸缘或突出部中或从其中拔出的能力，该盖能够相对于托架基座被锁定和解锁；图24A和24B示出了两件式畸齿矫正托架，其中结扎盖和托架基座被分别形成，并被机械地连接和固定在一起；图25A和25B示出了两件式畸齿矫正托架，其中借助机械铰链，结扎盖被铰接到托架基座上，该托架能够包含两个最初开放的弓丝槽；图25C为两件式畸齿矫正托架的截面图，其中结扎盖被完全从托架基座上拆卸下来，且能够包含三个最初开放的弓丝槽；图26A和26B示出了两件式畸齿矫正托架，该托架在不同于结扎盖连接到托架基座的位置上具有一薄膜铰链。
优选实施例的详细说明介绍和定义本发明包含多个独立的但是相关的创造性概念和实施例，大大地提高了容易性，简单性和效率，有了这些，牙科从业者能够安装和调节被称为畸齿矫正托架且通常称为“矫正架”的畸齿矫正器具。它们也增加了疗效，降低了患者的不舒适性。在许对情况下，这种创造性的畸齿矫正托架的制造是廉价的，这是因为它们能够在一个单独的步骤中通过注射成型。
由于在制造和安装畸齿矫正托架中大大缩减了时间、降低了成本和工作量，本发明能够使畸齿矫正托架及其过程被更广泛地用于不富裕的地区。与传统的托架相比，它们增加了舒适性，且使得它们对于所有的畸齿矫正托架的用户有更大的吸引力。
根据本发明的畸齿矫正托架包括一托架基座和一结扎盖或扣钩。所述结扎盖可选择性地被打开然后关闭，当其打开时，允许将弓丝插入基座中的弓丝槽或其它部件中，当其关闭或被锁住时，能够将弓丝保持在所述槽或其它部件内。
根据本发明的畸齿矫正托架包括被动和主动结扎托架(即，结扎盖施加压力到弓丝上的那些托架和盖不施加压力的托架)；托架基座和结扎盖被制成一体式的托架以及基座和盖被单独成型然后被连接在一起的托架；具有特别成型的铰链结构或区域(例如，薄膜铰链或枢轴销)的盖和没有特别铰链结构或区域的盖；由一种材料(例如塑料或金属)制成的托架和包含多种材料(例如，塑料和金属和/或两种或多种不同塑料)的托架；柔性的和刚性的盖；包括单个弓丝槽的基座和包括两个或多个槽的基座；只有通过关闭或锁定结扎盖才能结扎弓丝的基座和另外还包括允许使用传统结扎丝进行可选择结扎的结构的基座。
畸齿矫正托架可选择地包括一个或多个特别部件，例如片簧和类似部件，其从盖朝着弓丝槽延伸，以便当随着时间弓丝更加完全地座靠在弓丝槽中时提供动态主动结扎。它们可选择地包括从柔性结扎盖延伸的一硬度较大的突起，其能够从弓丝吸收机械能，然后随着时间的流逝将这种能量传递到牙齿上，以便以一种不同的方式提供动态主动结扎。该托架可选择地包括一位于基座和盖之间的特殊的安全锁定部件，从而使盖紧固到基座上，以对应于从弓丝对盖施加的向上的增加的压力。所述托架可选择地包括一弹簧部件，该弹簧部件促使闭合的盖保持闭合，和/或促使打开的盖保持打开，这样需要积极的力以将盖从打开位置移动到闭合位置，和/或从闭合位置移动到打开位置。
说明书和附加的权利要求书中的术语“畸齿矫正托架”和“托架”，除非另有说明或限制，应当被广义理解为是指畸齿矫正器具，其能够安装牙齿上，用于使牙齿变直。除非另有说明或限制，这种“畸齿矫正托架”将最少包括一托架基座和一结扎盖。除非另有说明或限制，术语“畸齿矫正托架”和“托架”应当不被理解为暗示使用任何特定类型的材料，包含任何特定的设计特征，提供任何特定功能的能力，或对其使用模式进行的任何限制。
说明书和附加的权利要求书中的术语“托架基座”和“基座”，除非另有说明或限制，应当被理解为是指畸齿矫正托架的连接到牙齿上的部分，和包括至少一个槽或其它用于在其中接收或保持弓丝的结构特征。除非另有说明或限制，术语“托架基座”应当被理解为在其中包含任何本文中公开的示例性基座，和任何畸齿矫正领域中公知的托架基座，除非另有说明或限制，术语“基座”应当不被理解为暗示使用任何特定类型的材料，包含任何特定的设计特征，提供任何特定功能的能力，或对其使用模式进行的任何限制。
说明书和附加的权利要求书中的术语“弓丝槽”，除非另有说明或限制，应当被理解为是指畸齿矫正托架的基座中的任何与一个或多个突起或抬升部分邻接的凹陷处、沟槽、包围部、区域，或空间，且被设计成至少部分地在其中或在其位置处接收弓丝。根据本发明的术语“弓丝槽”不被限制为任何特定尺寸、形状或布置。除非另有说明或限制，术语“弓丝槽”应当被理解为包含任何本文公开的示例性弓丝槽，以及畸齿矫正技术领域中公知的任何弓丝槽。
说明书和附加的权利要求书中的术语“弓丝”，除非另有说明或限制，应当被理解为是指任何起初是直的或弯曲的丝或拉长的结构，其被用于将至少一个畸齿矫正托架与另一个畸齿矫正托架或构件相互连接起来，以便将一个或多个错位的牙齿重新对准。除非另有说明或限制，术语“弓丝”应当被理解为包括本文中公开的任何示范性示例中的任何一个，还包括畸齿矫正技术领域中公知的弓丝中的任何一个。除非另有说明或限制，术语“弓丝”不应当被理解为隐含使用任何特定类型的材料，包含任何特定设计特征例如尺寸或截面形状，或除了将约束力施加到一个或多个错位牙齿上之外提供任何特殊功能的能力。
说明书和附加的权利要求书中的术语“结扎盖”，除非另有说明或限制，应当被理解为是指畸齿矫正托架的这样的一部分，它用于将弓丝保持、锁定、固定或以其它方式保持在基座内用于接收或保持弓丝的槽、结构特征或区域的至少一部分中，这种固定等操作是通过例如至少部分地封闭一个或多个弓丝槽而完成的。除非另有说明或限制，只要在结扎盖处于相对于基座的闭合或锁定位置时发生弓丝的结扎，这种“结扎盖”可以被设计成覆盖弓丝槽的全部或任何部分，基座的全部或任何部分。除非另有说明或限制，术语“结扎盖”应当被理解为包括本文中公开的任何示范性的结扎盖，以及畸齿矫正技术领域中公知的任何结扎盖。除非另有说明或限制，术语“结扎盖”不应当被理解为隐含使用任何特定类型的材料，包含任何特定设计特征，除了选择性地结扎和释放至少一条弓丝之外提供任何特殊功能的能力，或对其被连接到基座上的方式进行的任何限制。
说明书和附加的权利要求书中的术语“铰链”，除非另有说明或限制，应当被理解为是指结扎盖中或结扎盖和基座之间的一个或多个结构部件或区域，其使结扎盖能够相对于与该结扎盖相连接的托架基座作枢轴转动或旋转。因此，“铰链”可以限定一个区域，在该区域，结扎盖的一端铰连到托架基座上，和/或限定一结扎盖可以绕其旋转的吣点或中心线。铰链也可以使一弹簧与结扎盖和/或托架基座相互连接。除非另有说明或限制，术语“铰链”应当被理解为包括本文中公开的示例性铰链，以及畸齿矫正或通用机械领域中公知的任何铰链。除非另有说明或限制，术语“铰链”不应当被理解为隐含使用任何特定类型的材料，包含任何特定设计特征，除了通用铰链所提供的普通功能之外提供任何特殊功能的能力。
说明书和附加的权利要求书中的术语“将结扎盖锁定到基座上的锁(闩)”(或简称为“锁元件”或“盖锁定扣钩”)，除非另有说明或限制，应当被理解为包括任何锁定装置、机构、槽、凹陷处，凸缘或突起，或任何成套的互锁、搭接或相互作用的机械部件，其用于将结扎盖的起初自由的、可旋转或柔性的端部固定到托架基座，这样就实现了至少部分地位于弓丝槽中的弓丝的结扎。虽然永久的或不可逆转的用于锁定的“锁”或“扣钩”可被用在本发明的领域中，但优选的是，这种“锁元件”或“盖锁定扣钩”容许选择地将结扎盖锁定到基座上或从基座上解锁。虽然在某些情况下，术语“锁”或“扣钩”是指与结扎盖和基座成一体的特殊机械部件，但它们并非限定于此，还可以包括与结扎盖和基座分离的附加机械结构或部件。因此，除非另有说明或限制，术语“锁”或“扣钩”应当被理解为包括本文中公开的任何示例性的锁定扣钩或锁，以及畸齿矫正或通用机械领域中公知的任何锁定用锁或扣钩。除非另有说明或限制，术语“锁”和“扣钩”不应当被理解为隐含使用任何特定类型的材料，包含任何特定设计特征，除了通用锁定扣钩所提供的普通功能之外提供任何特殊功能的能力。
说明书和附加的权利要求书中的术语“弹簧”，除非另有说明或限制，应当被理解为包括任何这样的装置或材料，即当其松弛时通常趋向于呈现一种特定的构造，且为了使弹簧呈现一种不同的构造则需要施加一个外力，例如被压缩或拉长。术语“弹簧”包括具有以下特征的任何装置或材料，即当借助一个力对其进行压缩、拉长或其它操作时，其不再处于松弛的构造，而是连续地施加相反的力直到它再呈现松弛的构造，这样其能够储存机械能。因此，除非另有说明或限制，术语“弹簧”应当被广义地理解为包括任何本文中公开的“能量存储弹簧”，以及畸齿矫正和通用机械技术领域中公知的任何这种弹簧。
然而，术语“弹簧”，在某些规定的情况下，也包括那些称为具有“弹性记忆”的装置和材料，这样，当被迫使呈现一特定构造一段时间，以便足以使任何初始的反作用力至少部分地衰减时，它们能够变得至少部分地“松弛”。换言之，有聚合物和其它材料，当它们呈现原始松弛构造时，首先抵抗并施加与构造转变力相反的力，但该力经过一段时间在一种新的构造中基本上变得松弛，这样它们可实际上抵抗试图使材料返回原始构造的构造转变力。因此，术语“弹簧”在某些情况下也指具有这种“弹性记忆”的材料。
为了简单起见，说明书和附加的权利要求书中的方向术语例如“顶部”，“底部”，“向上”，“向下”，“上部”，“下部”和“下侧”应当被理解为参照畸齿矫正托架附着或试图附着的牙齿表面牙齿表面位于托架的“下方”，且托架座在牙齿表面“上方”。这样，除非另有说明，应当设想，从牙齿表面移离的任何方向为“向上”，朝着牙齿表面移动的任何方向为“向下”。通常，在处于锁定位置时，结扎盖在托架基座的“上部”表面或区域的至少一部分上延伸。托架基座的最紧密靠近或毗邻牙齿表面的表面或区域为基座的“底部”或“下侧”。处于锁定位置中的毗邻托架基座的结扎盖的区域或侧面为盖的“下侧”。
畸齿矫正托架根据本发明的畸齿矫正托架通常包括一托架基座和一结扎盖。该基座为畸齿矫正托架连接或粘附到牙齿上的部分。附图中示出并在下文中更全面地说明的示例性基座包括一个或多个弓丝槽，它们能够接收或通常将弓丝固定或保持在最初未结扎形态。所述结扎盖是将弓丝结扎或保持在弓丝槽中的机构或装置。由一个或多个弓丝施加在基座和/或盖上的对准力被转移到牙齿上，以便迫使牙齿进入正确的对准位置。本发明设想使用具有不同机械和功能特征的广泛多种不同的托架基座和结扎盖。下文的论述旨在仅仅示例具体实施例或可用于制造按照本发明的畸齿矫正支托的大量托架基座和结扎盖的种类。应当理解，根据本文的启示和公开，本领域公知的任何实际的基座和结扎盖能够被使用或进行改进，从而以一种本发明所设想的方式发挥作用。
A.材料根据本发明的托架基座和结扎盖可以由具有所希望的特性，例如强度、硬度、耐久性、柔形、弹性、可塑性，或机械加工性的任何适合的材料或材料组制成。广泛用于制造基座和结扎盖的两种适合类型的材料包括金属和塑料。或者可选择陶瓷或其它刚性材料制造本发明所使用的基座。在使用塑料或陶瓷的情况下，可加入强化纤维来提高最终的基座和/或结扎盖的强度、韧性和弹性。
可用于制造基座和结扎盖的一种适合的金属包括例如不锈钢。制造基座所选用的金属在放入口腔中时应当是安全的。换言之，当被咽下时产生危险的金属通常应当被避免使用，除非它们被以某种方式密封起来，或被防止大量扩散到人的唾液中。
用于制造基座和结扎盖的适合的塑料包括但不限于聚甲醛，PEEK(聚醚醚酮)，聚碳酸酯，PET，其它聚酯，聚酰胺，芳族聚酰胺，及类似物质。为了简短，术语“塑料”应当广义地包括热塑性材料和热固性材料。术语“塑料”实际上可以被用于描述任何具有适合的可塑性和可硬化性的有机聚合物或共聚物。通常首选较硬的塑料，以便提供刚性且稳定的托架基座。当然，实际上任何放入人口腔中是安全的且具有足够强度、韧性和硬度的塑料用作基座都在本发明的范围内。然而，较软、较易弯曲的塑料例如聚乙烯和聚丙烯通常不适合用于制造托架基座，这是因为，对于基座的基本要求是具有高硬度和耐久力，但它们可优选用于制造结扎盖，特别是结扎盖需要比托架基座具有更大的柔韧性时。
下文将更加充分地说明，托架基座和结扎盖可以由相同材料制成。在某些情况下，从制造成本的观点来看，将基座和盖模制成一个单独工件更加节约成本，且提供更大的易用性。在使用具有较大刚性的塑料制造基座和使用具有较大柔性的塑料制造盖的情况下，通常优选地分别模制托架基座和结扎盖，然后将它们热熔合在一起以形成一个单独的、一体连接的托架。有时，该工序在成型领域中称为“双色模制成型(two-color moulding)”，即是指两种不同的塑料材料被模制或熔合在一起，以形成一个单独的整体式，或单件式制品。
下文将更加充分地进行说明，结扎盖和基座通过使用桥接纤维或织物连接在一起而形成一个弹性接头。在这种情况下，所述纤维或织物可有利地被部分嵌入用于形成基座和结扎盖的处于塑性或熔融状态下的材料(例如，塑料)中。
在制造畸齿矫正托架时，使用两种或多种材料的组合，例如金属基座和塑料结扎盖或塑料基座和金属结扎盖属于本发明的范围。两种或多种材料，例如塑料和金属，可以被用于制造基座，或用于制造结扎盖，每种材料具有其唯一的和独特的功能。例如借助一种或多种机械紧固件(例如，铰链，铆钉，销，螺丝，联锁件等)、焊料、粘结剂或粘合剂，分别成型的金属材料可以被连接在一起。如下文将更加充分地讨论，塑料基座可以借助金属附件或插入件加固，以提供更大的耐久性和抗磨寿命，特别是在金属件(例如，弓丝)与基座强力地接触处。结扎盖同样可以包含一直接与弓丝接触的金属部件，以提供更大的耐久力。一种更易于接收粘合剂的材料可被用于紧邻牙齿的基座底部上。
B.示例的畸齿矫正托架图1至26描述了示例性的畸齿矫正托架，其包含此处说明的一种或多种创造性设想。根据示例性托架的特定描述，结合此处所述的基本原理，或者一般地或者在不同实施例的前后关系中，本领域的普通技术人员易于对任何的示例性托架进行变型以包括此处说明或提出的任何其它特征。而且，本领域的普通技术人员将易于认识到根据阅读本说明时变得显然的优点，现有的畸齿矫正托架也是易于改变的，以便包含此处说明的一种或多种创造性观念或特征。
图1A-1B示出第一示例性畸齿矫正托架。畸齿矫正托架10包括一个通常为砧骨形的托架基座12和一个连接到那里的结扎盖14。托架基座12包括一个用于在其中容纳弓丝18的弓丝槽16。尽管示出的弓丝具有正方形的横截面，但弓丝18可以具有任何希望的横截面，例如矩形、圆形、椭圆形及其组合(例如局部有角和局部弯曲)。弓丝槽16可以具有任何希望的结构。因为弓丝通常由金属制成，而且在托架基座12由塑料制成的情况中，如图1A和1B中所示，有利的是包括一个由金属、陶瓷或较耐用的塑料制成的加强嵌衬20，以便托架基座在它与弓丝接触时具有更大的耐用性和抗磨损性。在一种示例性成型工艺中，塑料基座12可以在金属或陶瓷加强嵌衬如嵌衬20的周围模制。托架基座12还包括位于任一侧上的辅助凹槽38，所述凹槽可以用来任选地使用传统的金属丝或弹性体结扎丝将弓丝18固定在槽16内，例如在那里结扎盖14已经被永久地取下或从托架基座12分离(例如通过切断或撕开)时。因此，当结扎盖14被取下时，基座12至少可以类似于传统的托架。
所示结扎盖14大致为L形，以便在“L”的一端铰接到到托架基座12上(通过下面所述的铰链元件22)，在“L”的一另端覆盖并锁定在基座12的周围。锁元件31内的多个锁定凹口32帮助将结扎盖14通过突起34锁定在托架基座12内。凹口32提供结扎盖14的多个锁定位置或锁紧级别，以便使畸齿矫正从业者能够将不同级别的力施加在弓丝18上。一个支撑或保持凸块36从结扎盖14向下延伸，并当盖14处于关闭或锁定位置(图1B)时部分地进入弓丝槽16中，以便向弓丝18施加直接的压力并由此提供主动结扎。
在图1A和1B所示的塑料结扎盖14具有足够的柔性和弹性的情况中，结扎盖14将能向上弯曲并因此吸收弓丝未完全座靠在弓丝槽16内的弓丝18中的机械能，例如在畸齿矫正托架10所连接的牙齿(未示出)未在舌头方向上对准的情况下。这样，当基座12在牙齿重新对准期间向外移动时，即使起初未座靠在槽16内的弓丝逐渐座靠在槽内时，结扎盖14也能提供连续的主动结扎。而且，当牙齿移动到正确的对准位置时，由结扎盖14吸收的弓丝的能量被连续地释放并通过基座12传递到牙齿。因此，在牙齿的重新对准期间，与托架10提供的弓丝18的连续主动结扎一起，通过结扎盖14的弯曲和随后的机械能释放有利地导致弓丝在大范围的牙齿位置上的动态主动结扎。这又消除了牙齿重新对准过程中对调节畸齿矫正托架10的需要，或者至少减少了调节的频率。
如图1A和1B所示的畸齿矫正托架10包括一个铰链元件22，该元件一体地将结扎盖14连接到托架基座12上并包含相同的材料。这样，结扎盖14和托架基座12可以在单独的模制步骤被模制成型，例如通过塑料注射成型，以产生一体的、单件式畸齿矫正托架10。在一优选实施例中，一体铰链22包括一个局部减小横截面厚度的区域，为得是在铰接区域提供增加的挠性/柔性。这样一种铰链可以被称作一种“薄膜铰链”。这样，薄膜铰链2 2提供了一转动中心点或中心线，结扎盖14可以绕其在一打开位置和一关闭或锁定位置之间来回转动，其中在打开位置中弓丝槽16被完全打开(图1A)，在关闭或锁定位置中弓丝槽16被完全关闭以向设置在其中弓丝提供结扎(图1B)。
使结扎盖14和基座12互相连接的是一个弹簧元件24。该弹簧元件24也被描述为具有和结扎盖14及托架基座12相同的材料，因此整个托架10可以被模制为一个单独件。弹簧元件24通过铰链元件26连接到基座；通过铰链元件28连接到结扎盖14。铰链元件26和28也被描述为包括横截面厚度减小的薄膜铰链。不过，在后面的实施例将要示出，可以使用现有技术中已知的任何要求的铰接或其它连接装置将弹簧元件24连接到盖14和基座12上。当盖处于关闭和锁定位置时，为了使弹簧24设置得和结扎盖14齐平，盖14可以包括一个横截面减小的区域30，在结扎盖14关闭期间，弹簧24可以将其自身插入该区域中。这样，在关闭时，结扎盖14和弹簧24产生了一个平滑、连续而均匀的上表面。在畸齿矫正托架10的使用期间，这又会减少食物、齿菌斑或其它碎片沉积在托架10内的趋向。与传统的托架相比，它还产生一种具有最小化的不舒服锯齿状边缘的托架。
弹簧元件24用于迫使结扎盖14在图1A所示的打开位置中保持打开；在图1B所示的关闭位置中保持关闭。弹簧元件24如何完成这些的动力学过程在图1中更为具体地示出。如其中所示，当盖14选择地在打开和关闭位置之间运动时，弹簧24与结扎盖14相连的点(即在铰链元件28处)沿圆弧A1运动，该圆弧的原点在铰链元件22处，且由半径R1限定。另一方面，如果(它)不是用于弹簧元件24和结扎盖14之间的铰链元件28处的连接，那么改为弹簧元件24的一个假想自由端将沿理论圆弧A2运动，该圆弧的原点位于连接弹簧24和托架基座12的铰链元件26处且由半径R2限定。因此，由于弹簧24和盖14在铰链28处的连接，远离铰链26的弹簧24的一端被迫使远离圆弧A2并沿圆弧A1运动，从而当盖14在打开和关闭位置之间运动时，使弹簧24弹性变形。
弹簧元件24的最大延伸表示为距离X，其为圆弧A1和A2之间的最大距离。因此，需要力来使盖14在朝向距离X的位置的任一方向上运动。相反地，弹簧24将收缩并因此迫使盖14沿任一方向远离距离X的位置。因此，弹簧24是迫使盖进入打开位置还是关闭位置取决于铰链28相对于距离X的位置所处的位置。尽管示出的距离X位于结扎盖14的打开和关闭位置之间的近似中间位置，但本领域的普通技术人员将认识到畸齿矫正托架可以被设计得使距离X位于任何需要的位置一这取决于他希望弹簧24如何动作。
图2示出一种类似于图1A和1B所示的托架的畸齿矫正托架10’，只是它是两件式托架之外，即结扎盖14’不一体地连接到基座12上。结扎盖14’类似于盖14，只是它在相对端包括一个锁元件31的镜像(即锁元件31’)，而不是在锁元件31相对的盖14中设置的铰链和弹簧。第二锁元件31’内的附加锁定凹口32’能锁定在托架基座12内的第二突起34’上，其锁定方式和凹口34锁定在突起34上的一样。在很多其它方面，结扎盖14’实际上和结扎盖14相同。畸齿矫正托架10’可以被简单地设置成两件式组件，或者它可以如此得到，即首先除去图1A和1B中所示的一体结扎盖14，例如使用解剖刀，然后用图2中所示的可分离结扎盖14’代替它。为了例如由于狭的牙齿位置而充分地暴露弓丝槽16，这样一种步骤在难以弹开结扎盖14的情况中是必须的。可以提供一成套工具，其中包括一体的、单件式畸齿矫正托架10和辅助的结扎盖14’，在必须取下结扎盖14的情况中，辅助的结扎盖可以被可选地使用来结扎弓丝。
图3A-3B示出图2中畸齿矫正托架10’的一种变型，它们之间的主要差别是图3A和3B中描述的畸齿矫正托架10″包括一个连接托架基座12和结扎盖14’的柔性皮带元件39。皮带元件39的主要目的是防止从业者由于疏忽将结扎盖14’放错位置，或者更糟糕地，在结扎或调整期间，意外地将它掉落到患者的喉咙中。例如，首先可以将组装的托架10″连接到牙齿(未示出)上，接着拆下结扎盖14’，将弓丝18放到弓丝槽16中，并再连接盖14’，同时减少或消除了取下的结扎盖14’被放错位置、掉落或落入患者喉咙的危险。
图4和5中描述了铰接的畸齿矫正托架的另一实施例。畸齿矫正托架40包括一个托架基座42和一个通过连接元件50连接到该基座的结扎盖44。基座42包括一个弓丝槽46和一个横向于槽46的辅助槽48。辅助槽48可以用来以传统的方式帮助将弓丝固定在弓丝槽46内，例如通过金属丝或弹性体结扎丝。结扎盖44以罩状方式形成并通过一体铰链52一体地连接到连接元件50上，所述铰链最好是一种薄膜铰链。连接元件50的设计和图1A及1B所示的实施例中的弹簧元件24的类似，只是连接元件50不用作弹簧，而是仅作为盖44和基座42之间的连接件。这是因为结扎盖44不是通过不同于连接元件50的任何装置单独连接到基座42上的。凹槽54有利地设置在盖44的外侧，以便连接元件50和盖44能套在一起并能在关闭或锁定盖44时与基座42形成一个光滑的外表面。
基座42、结扎盖44和连接元件50或者可以在一个步骤中一体模制，以便产生一个一体的、单件式畸齿矫正托架；或者可以首先从基座42上拆下与一体铰链52相对的连接元件50的一端，然后将它连接到基座42上，例如通过以形状锁定的方式将连接元件50的端部推入基座42内的相应槽中。这样，结扎盖44和连接元件50被可插入地固定到基座42上。在每一实施例中，另一个一体铰链53，例如一个薄膜铰链可以被设置在连接元件50和基座42之间的连接区域中，以便连接元件50和由此结扎盖44能绕铰链53转动，从而便于结扎期间盖44在基座42上的转动。
周边锁定凹口(未示出)可以设置在结扎盖44的内表面上，以帮助将盖44锁定或夹紧到基座42上。在结扎盖44的各侧上设置一个出口孔56(图4B)，以容许在位于弓丝槽46内的弓丝(未示出)周围完全关闭结扎盖44。在盖44的打开和关闭期间，从出口孔56延伸到结扎盖44下边缘的一个插入槽58容许弓丝通入各出口孔56并从其出来。
图5-8描述了类似于图1-2中的托架的畸齿矫正托架，只是图5-8的托架还包括一个支承弹簧，该弹簧从结扎盖延伸并当结扎盖处于关闭位置时部分地延伸进入弓丝槽中，以便提供一种替换的或另一种装置，在牙齿随时间而进入正确的对准位置期间，所述装置用于提供弓丝的动态主动结扎。一些实施例还包括基座下侧的下切口或凹槽，用以帮助将托架附装到牙齿上。但是，本领域的普通技术人员将易于认识到，托架基座的下侧还可以是有纹理的或弄成粗糙的，以促进基座到牙齿的更好附着。
图5A-5C描述了由例如塑料材料制成的单件式畸齿矫正托架60(例如通过塑料注射成型)。畸齿矫正托架60包括一个横截面形状类似于砧座的托架基座62和一个以铰接方式一体地连接到基座62上的结扎盖74。托架基座62包括一个主弓丝槽64，该槽向上打开以将弓丝(未示出)接收到其中。如图1-2所示的实施例，托架基座62可以选择地包括一个加强嵌衬(未示出)，以提供更大的耐用性和抗磨损性。可以将任何适当的弓丝插入槽64中并使用盖74结扎。
托架基座62还包括一个与弓丝槽64相邻的上端66，在上端66距离弓丝槽64较远的一侧形成一个锁定突起或边缘68。锁定突起68用于接合结扎盖74内一弯曲锁元件76内的若干锁定凹口78。在边缘68下方是一个辅助的弓丝槽70，其中可以用于容纳辅助弓丝(未示出)。通过简单地关闭或锁定托架基座62上的结扎盖74的单一动作可以同时结扎槽64和70内的弓丝。再往下，托架基座62包括一第二凹槽72和另一侧上相对应的凹槽72′，如果需要，其可以用来将传统的结扎丝固定到基座62上。
结扎盖74形成一个保护罩，以便在锁定位置中基本覆盖托架基座62的上表面和弓丝槽64。结扎盖74具有近似为肾状的横截面并通过第一一体铰链82如薄膜铰链整体地连接到基座62上。一个弹簧元件84在一端以铰接方式通过第一连接件86连接到托架基座62上，在另一端通过第二连接件88连接到结扎盖74上，这两个连接件可以是薄膜铰链，即横截面厚度局部减小的区域，其中弹簧元件84和图1-2中的弹簧元件24类似，但被弯曲得横截面近似为圆弧。
在图5C中可以更具体地看出，当盖74相对于托架基座62处于锁定位置时，弹簧元件84被设计并取向以与结扎盖74相互作用而产生一基本平滑和均匀的外表面。合起来，盖74和弹簧84在基座62上方形成一个罩状、肾形的保护壳。为了便于弹簧元件84套入结扎盖74中，在盖74的上侧设置一凹陷处90(图1)。锁定凹口78给结扎盖74提供相对于基座62的不同的锁定位置，以便给弓丝施加不同级别的压力。
板簧80从盖74的内表面延伸并被定位，以便当盖74相对于基座62处于锁定或关闭位置时，部分延伸到弓丝槽64中。板簧80是支承弹簧的一个例子。板簧80的目的是在位于弓丝槽64内的弓丝上提供向下的压力。因为板簧80能压缩或延伸，所以当和畸齿矫正托架60连接的牙齿移动到正确的对准位置时，支承弹簧80包括用于随时间的流逝而提供弓丝的动态主动结扎的手段，其中板簧的压缩或延伸取决于弓丝(未示出)座靠在弓丝槽64内的完全程度。支承弹簧80或者单独或者和弹性结扎盖一起能从起初朝向支承弹簧80向上承载的弓丝吸收对准能量，然后在弓丝变得更完全地座靠在弓丝槽64内时，能随时间的过去递增地释放该能量，从而提供弓丝的动态主动结扎(见图12A和12B)。由支承弹簧80施加到弓丝上的压力可以通过相对于基座62抬高或降低结扎盖74而调节，其中抬高或降低是通过改变锁76内与锁定边缘68的哪个锁定凹口78接合而实现的。
基座62、盖74、弹簧元件84和支承弹簧80可以通过对适当的塑料原料注射成型而一体地模制成为单个元件。或者，可以单独模制不同的元件，然后使用加热、粘结或其它现有技术中已知的机械固定方法将它们连接在一起。弹簧元件84和基座62之间的连接件86优选地位于基座62底部和上侧之间的近似中途处，而弹簧84和结扎盖74之间的连接件88被连接到盖74上，以便当结扎盖74关闭时(图5C)直接座靠在弓丝槽64上方。为了使耐用性最大化，各薄膜铰链82、86和88优选地横跨托架基座62的整个宽度延伸。支承弹簧80还可以横跨基座62的整个宽度或其任何部分延伸，具体如何延伸取决于所需的硬度。
从图6A中可以更清楚地看出，锁定凹口78可以采用这样的形状以便在其间形成弯曲的凹陷处，或者它们可以具有更多的锯齿状或锋利边缘结构，如图6B所示。锁定凹口78的形状通常取决于基座62上侧66内相应锁定边缘68的形状。
弹簧元件84工作以迫使结扎盖74在打开位置时保持打开，在关闭位置时保持关闭。从图5B和5C中可以更具体地看出，如果弹簧84未通过铰链88连接到结扎盖74上，那么弹簧84的一个相应假想自由端将绕连接弹簧84和托架基座62的铰链86转动并沿假想圆弧A2运动，该圆弧由原点位于所述铰链86处的半径R2限定。但是，因为弹簧84还通过铰链88固定到结扎盖74上，所以在铰链88处连接到盖74上的弹簧84的端部被迫使沿圆弧A1运动，该圆弧由原点位于连接结扎盖74和托架基座62的铰链82处且由半径R1限定。这样，弹簧元件84基本以和图1A及1B中所示弹簧元件24相同的方式工作，这是因为当结扎盖74在打开和关闭位置之间转动时，它被弹性变形。所不同的是，即使当结扎盖74转动到关闭或锁定位置时，弹簧元件84能用很大的向下力连续推动结扎盖74以保持关闭。这样，即使在锁定凹口78从锁定边缘68脱开时，结扎盖74也能提供连续的结扎压力。
即使盖74关闭时，弹簧元件84也能在结扎盖74上施加很大的闭合力，这是因为即使在使盖74转动到关闭位置后，弹簧元件84也保持局部张紧或弹性拉伸。如图5B所示，弹簧84迫使盖74向打开或关闭位置运动的过渡处位于距离X的区域中，该距离是圆弧A1和A2之间的最大偏移距离。由于半径R1和R2的相对原点位置，当结扎盖74转动到一个关闭位置时，弹簧84不会完全松弛，但保持拉伸一个圆弧A1和A2间的距离Y。由于上述运动学关系，当结扎盖74关闭时，由弹簧元件84施加的弹簧力不会为零，但相对于距离X区域中的最大弹簧力，会减少70％。因此，即使当锁定凹口78不与锁定突起68接合时，支承弹簧80与弹簧元件84所施加的连续力相结合也能提供设置在弓丝槽64内的弓丝的主动结扎。
结扎盖74还能提供位于辅助弓丝槽70内的第二弓丝的被动结扎，其中槽70平行于槽64，但远离主弓丝槽64侧向开口并向外开口在托架基座62的一侧上。由于弹簧元件84所提供的闭合力，即使在锁定凹口78不与锁定突起68接合时，结扎盖74也能提供位于辅助弓丝槽70内弓丝的安全而可靠的被动结扎。而且，由辅助槽70内的第二弓丝施加的力不会包括足够力的力矢量，以克服迫使盖74保持关闭的弹簧元件84的力。这样，在结扎盖74被无意打开，例如通过主弓丝槽64内的主弓丝的向上压力无意打开的情况下，弹簧元件84能提供重要的安全特性。
图7A-7C描述了畸齿矫正托架100的一个实施例，其基本上和图5A-5C中描述的畸齿矫正托架60类似，只是畸齿矫正托架100还包括位于托架基座底面中的底切部(under cuts)，用以增强畸齿矫正托架附着到牙齿上的能力。例如在用于制造畸齿矫正托架100的塑料是无粘性材料的哪些情况中，这是有帮助的，其中所述材料排斥异物的粘附。
从图7A中可以更具体地看出，畸齿矫正托架100包括一个托架基座102，一对平行的底切部104已经在其中形成。底切部104向内增大，以便与它们在基座102底部的开口处相比，在基座102内具有较大的横截面。这样，进入底切部104的粘结剂或粘合剂一硬化就可以与托架基座102机械地互锁。这样，即使粘合剂不能与用来形成畸齿矫正托架100的塑料形成坚固的化学连接或粘着连接，粘合剂也能将畸齿矫正托架100固定到牙齿上。在所有的其它方面中，畸齿矫正托架100基本上和图5A-5C中所示的托架60类似。
畸齿矫正托架100包括一个结扎盖101，所述盖101通过一体铰链103(例如薄膜铰链)一体地连接到托架基座102的上端106。一个弹簧元件105连接结扎盖101和托架基座102，以便迫使结扎盖101在打开位置时保持打开，并在关闭位置时保持关闭。弹簧元件105在一端通过一基座铰链107连接到托架基座102上，在另一端通过一盖铰链108连接到结扎盖101上，它们两者都可以包括薄膜铰链。弹簧元件105和结扎盖101之间的力的运动学基本上和上面参照畸齿矫正托架60所述的类似。结扎盖101还包括一个弯曲的锁元件109，该锁元件还包括设计用于和托架基座102的上端114的突出边缘112配合的多个锁定凹口110。当结扎盖101处于关闭或锁定位置时，一个支承片簧115从结扎盖101的内表面延伸到托架基座102内的弓丝槽116中。畸齿矫正托架100和畸齿矫正托架60之间的显著区别是畸齿矫正托架100内的弹簧元件105和结扎盖101之间的空间117比畸齿矫正托架60内的相应空间小，因此一关闭结扎盖101，当使弹簧105朝向结扎盖101的表面时(图7B-7C)，空间117几乎被完全消除。相反地，在图5A-5C所示的畸齿矫正托架60的弹簧元件84、基座62和结扎盖74之间保留一定的空间。如图7B和7C中所示，锁定凹口110保证结扎盖101相对于托架基座102的不同程度的关闭。这容许畸齿矫正从业者调节由片簧115施加到位于弓丝槽116内的弓丝(未示出)上的力的大小。
图8示出和畸齿矫正托架100基本相同的另一畸齿矫正托架100’，只是为了支持相应的弯曲锁元件109’而除去了弹簧元件105和铰链103，而且包含位于畸齿矫正托架100的弹簧元件105远侧的弯曲锁元件109的镜像。这样，结扎盖101’可以从托架基座102’上拆下，因此提供一种两件式畸齿矫正托架100’。可以设置一个连接托架基座102’和结扎盖101’的柔性皮带元件111，以防止在结扎或调整期间由于疏忽将结扎盖101’放错位置或者掉落到患者的喉咙中。弯曲锁元件109’包括若干锁定凹口110’，它们能提供相对于位于和上端114相对的上端114’中的第二突起112’的不同的锁定位置。
图9A-9D描述了另一种支承弹簧，其可以用来提供从结扎盖到设置在弓丝槽内的弓丝的动态主动结扎。例如，图9A描述了一种具有多个(例如三个)弯曲过渡段的螺旋弹簧118，而不是图7-8中所示的单弯曲片簧115。这样，螺旋弹簧118将能弹性地压缩和拉伸较大的距离，以便对弓丝提供较大范围的动态主动结扎。与单片簧相比，图9B中所示的Z(锯齿)形弹簧120同样提供了较大范围的压缩和延伸。
图9C中所示的盘簧122提供了另一种主动结扎弓丝的方式。图9D中所示的双片簧设置124在结扎的弓丝上提供了一种两级支承效果。特别是，一个较长的片簧126更完全地延伸到弓丝槽中，并将给设置在其中的弓丝连续地提供结扎力。取决于弓丝距离完全座靠的程度远近，一个较短的弹簧128可以提供附加的结扎压力到不完全地座靠在弓丝槽内的弓丝上。这样，较大的结扎力可以被施加到未完全座靠的弓丝上，例如在畸齿矫正托架被安装到特别不对齐的牙齿上时。这样，双片簧124能施加相当大的对准压力到非常差地排列的牙齿上，而且然后在牙齿变得部分地重新对准时放松。
图10A-10B示出了不需要特殊工具或复杂的技术就能轻易打开和关闭畸齿矫正托架100的情况。如图10A所示，结扎盖101可以通过人的手指甲130轻易地打开。图10B示出了使用所用牙医通常使用的简单的牙科工具或丁字橇(pick)132来打开结扎盖101。显然盖101易于由人的手指关闭。
图11A-11B示出了可以被包含在托架基座102″内的若干其它数目的底切部，以促进基座到牙齿的粘结。图11A示出了单个的梯形底切部104′，而图11B示出了三个平行的梯形底切部104″。将认识到畸齿矫正托架基座内的底切部可以采用任何需要的形状或取向。一般而言，底切部的数量越多，使粘结剂或粘合剂机械地附着到畸齿矫正托架基座底部的能力就越大。而且，假设所有其它方面都相同都是等同的，底切部被制成锥形，以便它们朝向托架基座的内部逐渐增大(见图7-8和10-11)，这样的底切部会比那些不具有这种锥形结构的底切部提供更大的机械保持力。当然，本领域的普通技术人员将认识到多种设计特征可以用来促进畸齿矫正托架到牙齿的粘结，包括纹理结构或使下表面粗糙，或者现有技术中任何其它的粘结促进设计。
图12A-12B示出了通过畸齿矫正托架100″的动态主动结扎的设想。特别是，图12A示出一种蜿蜒支承弹簧118，该弹簧以压缩状态设置在结扎盖101″上并向下支承在一未完全座靠在弓丝槽116内的弓丝134上。随着时间的过去，当弓丝134变得越来越完全地座靠在弓丝槽116内时(更确切地说，当牙齿和相联的畸齿矫正托架100″朝向弓丝134移动时)，支承弹簧118伸长并连续地提供主动的结扎压力到弓丝134上。这样，支承弹簧118能提供连续的结扎压力，而不需要重新调整结扎盖101″相对于基座102的位置或紧度。支承弹簧118能一开始吸收从图12A所示的不偏地座靠的弓丝134传递的机械能量。即使在阻尼状态中，该机械能量也能被传递到正被重新对准的牙齿上，以便迫使牙齿进入正确的对准位置。随着时间的过去，当牙齿进入正确的对准时，由支承弹簧118储存的机械能量被递增地释放或减小。由支承弹簧118吸收的弓丝的能量还在力的数量上提供了阻尼效果，所述力否则将由弓丝134施加到被重新对准的牙齿上，因此能给患者提供更大的舒适性和更小的痛苦。
现在参照图13-15，其中描述了一种一体模制的单件式托架140，其包括一个具有特定的安全锁定装置的铰接结扎盖。正如其中更具体的描述，畸齿矫正托架140包括一个座在黏结平台144顶上的托架基座142，而且该基座包括一个设计用于容纳弓丝147的主弓丝槽146。设置一个辅助弓丝槽148用于选择地包含一种辅助弓丝(未示出)，该槽平行于弓丝槽146，但开口方向基本垂直于其纵轴线。
结扎盖150铰接地连接到托架基座142上并被如此构造以便在单一的关闭或锁定动作中覆盖弓丝槽146、托架基座142的上侧150和辅助弓丝槽148。结扎盖150包括一个弯曲的锁元件152，该元件具有一个从其延伸的通常为梯形的舌键154。梯形舌键154被如此构造，以便被可滑动地保持在从辅助弓丝槽148向外延伸的成一定角度的键槽156中。由于结扎盖150的柔性，锁定舌键154能咬合在托架基座142上侧151的外突起153上，这允许锁152向外弯曲并远离铰接区域(下面描述)。当锁定舌键154已经向外弯曲而且经过并绕过突起153以与带角度的键槽156结合时，结扎盖150的类弹簧弹力使锁元件152回退并返回到其原始构造，从而将锁定舌键154部分地拉入带角度的键槽156中(图14B-15A)。梯形舌键154和带角度的键槽156用来提供更安全的锁定机构的方式将在此后描述，其中的锁定机构用于保持结扎盖150和托架基座142锁定的设置。
结扎盖150通过一体铰链162(例如，薄膜铰链)铰接地连接到托架基座142上。一个弹簧元件160连接结扎盖150和托架基座142，以便给结扎盖150的无意关闭和打开提供希望的阻力。在其它的实施例中，弹簧元件160迫使结扎盖150在打开位置时保持打开，在关闭位置时保持关闭。需要正向积极的力来选择地将结扎盖150从关闭位置到打开位置或者从打开位置到关闭位置转动。弹簧160通常被弯曲，通过一体铰链164整体地连接到托架基座142上，并通过一体铰链166整体地连接到结扎盖150上，这两个铰链可以有利地是薄膜铰链。支承突起158从结扎盖150延伸，而且当结扎盖150相对于托架基座142关闭时部分地进入弓丝槽146中或位于其上，以便施加结扎压力到弓丝147上并因此提供主动结扎。
锁定舌键154和带角度的键槽156的相互作用用来提供更安全的锁定机构，防止结扎盖150的无意解锁和打开。特别是，当弓丝147未完全座靠在弓丝槽146内，而是用足够的力推压结扎盖150的支承突起158，以使盖150相对于托架基座142向上凸出，而不是使舌键154从带角度的键槽156退出(这可能导致锁元件152的不需要的脱开)时，使锁定舌键154被更深入地拉到带角度的键槽156中，从而使锁定机构变紧(图15A和15B)。
一般地，当结扎盖150相对于托架基座142处于锁定位置时，锁定舌键154的第一侧与锁定键槽156的上表面157可滑动地靠接。锁定舌键154的相对侧与带角度的键槽156的带角度支承表面159可滑动地靠接。这样，锁定舌键154被有角度地限制，因此它仅能沿图14中所示的向量V运动。向量V平行于限定锁定舌键154的梯形的角度和带角度键槽156的倾斜角。因此当结扎盖150远离托架基座142向外凸出时，可以防止锁定舌键154向外弯曲。因此，当弓丝147施加向上的压力到结扎盖150时，结扎盖150相对于托架基座142有效地缩短，而不是延长，因此结扎盖150只能将锁定舌键154更深入地拉到带角度的键槽156中。简言之，键槽156的限制作用和结扎盖150的有效缩短一起可靠地防止锁定舌键154沿向量V向下运动而从带角度的键槽156意外地滑出。或者，弓丝147提供的向上压力只具有使锁定舌键154和带角度的键槽156之间的锁定力变紧而不是松弛的效果，如图15A和15B所示。
当需要打开或开启结扎盖150时，可以使用一种适当的工具、例如手指甲或图10B中所示类型的弯曲的牙科工具来与一个从锁元件152延伸的突起155(图14B)接合，以便向外弯曲锁152和相联的锁定舌键154并使舌键从带角度的键槽156弯出来。因此，结扎盖150的柔性容许弯曲的锁152在被适当的工具向外拉时从带角度的键槽156脱开；或者在弓丝向上推而使结扎盖150向外凸出并远离托架基座142时，被更深入地拉到带角度的键槽156中。
最后，如图13C中更明显地所示，托架基座142内的平台144包括一个凹进区域168和设置在凹进区域168内的若干突起169。凹进区域168和突起169的目的是提供增大的表面积和与粘合剂的机械互锁，这用于更好地将平台144粘结到牙齿上。所述增大的表面积在平台144和牙齿之间提供了较大的粘结力，以便防止托架沿嘴唇方向从牙齿脱离。而且，突起169对畸齿矫正托架140相对于牙齿表面侧向运动提供了机械阻力。
图16A-16B描述了一种和图13-15中描述的畸齿矫正托架140类似的两件式畸齿矫正托架140′。主要差别是畸齿矫正托架140′包括一个即不是铰接地连接到托架基座142′上，又不是和托架基座142′一体成型为单一元件的结扎盖150′。而是，结扎盖150′是一种独立的和可完全拆下式元件。和畸齿矫正托架140中一样，结扎盖150′包括一个配合并锁定在带角度的键槽156内的梯形锁定舌键154。由于结扎盖150′在另一端处不是铰接或通过其它方式连接的，所以它还包括一用于和带角度的键槽156′锁合并容纳在其中的第二梯形锁定舌键154′，因此它们以和锁定舌键154与带角度的键槽156相同的方式一起互相作用。如上所述，锁定舌键154由带角度键槽156的范围限制，因此它仅能沿第一向量V1移动，这与限定锁定舌键154的梯形角和带角度键槽156的倾斜角相对应。同样地，锁定舌键154′由带角度键槽156′的范围限制，因此与锁定舌键154′的梯形角和带角度键槽156′的倾斜角相对应，它仅能沿第二向量V2移动。因此，结扎盖150′包括双重安全锁定部件，每一侧一个，在来自弓丝147的向上压力使结扎盖150′向上凸出并远离托架基座142′的情况下，所述部件用于使结扎盖151′和托架基座142′之间的连接变紧。
托架基座142′还包括一第二辅助弓丝槽148′，其通过带角度的键槽156′而张开。因此，畸齿矫正托架140′包括三个最初打开的弓丝槽，其可以通过只将结扎盖151′安装在托架基座142′上而在一步中迅速、容易地结扎。可以设置一个可选择的皮带元件(未示出)以防止结扎盖150′的由于疏忽的丢失。
图17A-17B描述了根据本发明的畸齿矫正托架的另一备选实施例。特别是，图17A和17B描述了一种基本类似于图13-15的畸齿矫正托架140的畸齿矫正托架170，只是托架170不包括弹簧元件160。而是，结扎盖174通过单个一体铰链176(例如薄膜铰链)一体连接到托架基座172上。这容许结扎盖174在打开和关闭位置之间更自由地转动，而且与图13-15中所示的结扎盖150相比，打开和关闭需要较小的力。在大多数其它方面，畸齿矫正托架170与畸齿矫正托架140类似。
例如，畸齿矫正托架170包括和畸齿矫正托架140相同的安全部件，包括一个梯形的锁定舌键178，其被如此构造以便可滑动地配合在托架基座172内的带角度的键槽179中。另外，一个支承突起177从结扎盖174向下延伸，并在结扎盖174相对于托架基座172处于关闭和锁定位置时被定位成部分延伸到弓丝槽175中。一辅助弓丝槽173与带角度的键槽176邻接，用于在其中容纳一辅助弓丝(未示出)，通过关闭结扎盖174，辅助弓丝可以在一步中和弓丝147同时被结扎，以便锁定舌键178被插入带角度的键槽179中。第二辅助弓丝槽171可以选择地容纳第二辅助弓丝(未示出)，该弓丝可以使用传统的结扎丝(未示出)结扎。
图18A-18B描述了一种类似于图17A-17B的畸齿矫正托架170的畸齿矫正托架180，只是托架基座182和结扎盖184分别成型，然后通过传统铰链186铰接在一起，例如通过穿过托架基座182和结扎盖184内相应凹孔的铰销188连接在一起。畸齿矫正托架180还包括前述实施例中所述的安全锁定特征，包括一个配合在托架基座182内的带角度键槽187中的锁定舌键185。托架基座182包括辅助弓丝槽(未标出)。
图18C描述了一种和前述实施例基本类似的畸齿矫正托架190，只是结扎盖194和托架基座192分别成型，然后通过单独的接合或连接部件196连接在一体。例如，连接部件196可以包括一种弹性体的粘结剂或粘合剂，或者一体地嵌入结扎盖194的端部和托架基座192的相应端部的纤维或织物，它们都会产生一种柔性连接。或者，连接部件196可以包括一种刚性粘结剂或粘合剂，因此连接部件196将不包含柔性连接。在那种情况中，结扎盖194需要具有充分的柔性以便它不需要柔性连接或铰链区域的帮助就能打开和关闭。
和前述实施例相同，畸齿矫正托架190包括上述安全锁定特征/部件，包括一个锁定舌键197和一个带角度的键槽198。通过相对于托架基座192关闭和打开结扎盖194，结扎盖194还能选择地结扎并释放一对弓丝147、147′。如果需要，可以选择地将第三弓丝147″插入第二辅助弓丝槽199中。因为结扎盖194没有用来封闭辅助弓丝槽199，所以必需其它结扎装置如传统的结扎丝来结扎辅助弓丝147″。
图19A-19B描述了一种类似于图13-15的畸齿矫正托架140的畸齿矫正托架140″，但该托架包括一个弓丝槽146′，所述弓丝槽偏移一角度以使其不垂直于托架基座平台144的底部。相应带角度的支承突起158′从结扎盖150″延伸，并被如此设置以便当结扎盖150″关闭时部分地延伸到弓丝槽146′中，以给弓丝147施加结扎压力并因此提供主动结扎。为了提供不同扭转矩力以弄直特殊的牙齿，与不带角度的弓丝槽相比，带角度的弓丝槽可能是需要的。在这种特殊情况中，包含带角度的弓丝槽导致畸齿矫正托架140″具有比畸齿矫正托架140低的轮廓。在多数其它方面，畸齿矫正托架140″基本和畸齿矫正托架140类似。
图20A-20B描述了根据本发明的畸齿矫正托架的另一实施例。图20A-20B中所示的畸齿矫正托架200和畸齿矫正托架140的不同之处在于结扎盖和弹簧连接到托架基座的方式不同。结扎盖204不是通过一体铰链连接，而是通过传统的销铰206铰接到托架基座202上。弹簧元件208与结扎盖204一体模制并在一端通过一体薄膜铰链210连接到结扎盖204上，在另一端通过传统的销铰212铰接到托架基座202上。这样，结扎盖204和弹簧208可以在一步中被注射成型为单个元件，然后通过前述的传统销铰206和212连接到单独模制的托架基座202上。但是，本领域的普通技术人员易于认识到弹簧元件206可以以任何适当的方式连接到结扎盖204上，例如通过柔性粘结剂或粘合剂或者传统销铰连接。本领域的普通技术人员将能选择适合于特定的制造方法的任何连接装置。
图21A-21C描述了根据本发明的一种畸齿矫正托架230，其包括一个托架基座232和结扎盖234，它们首先由不同类型的塑料模制，然后被连接或熔合在一起，例如通过双色模制成型工艺(two-color molding process)。即使结扎盖234和托架基座232原来由不同类型的塑料模制，它们也能熔合在一起而形成一体的、单件式畸齿矫正托架230，其中结扎盖234通过一体铰链236(例如薄膜铰链)铰接到托架基座232上。托架基座232包括一个用于在其中容纳弓丝240的主弓丝槽233。如图21B和21C所示，托架基座232还包括用于提高和牙齿的粘结力的若干底切部249和两个开口在托架基座232任一侧上的辅助弓丝槽248和248′。
结扎盖234还包括一个绕过托架基座232上侧246的突出部244的锁定扣钩242。一个支承突起238从结扎盖234的下侧延伸，以便在结扎盖234相对于托架基座232处于关闭或锁定位置时部分地延伸到弓丝槽233中或者至少在其上延伸。如图21C所示，结扎盖234的柔性和弹性容许它向上弯曲并从不完全座靠在弓丝槽233内的弓丝240吸收机械能量。这样，随着时间的过去，在弓丝240逐渐完全地座靠在弓丝槽233内期间，弹性结扎盖234能提供动态主动结扎。
易于认识到图21A-21C的畸齿矫正托架230可以由一种材料注射成型，例如一种塑料材料，以形成一种在一步中一体成型的单件式托架。
图22描述了一种作为图21A-21C的畸齿矫正托架230的一种变型的畸齿矫正托架230′，它包括一个尺寸减小的较短的结扎盖234’，所述盖具有一个弯曲的锁定扣钩242’，并可以通过将锁定扣钩242’插入形成在托架基座232’的上侧246’中的锁定槽231中被锁定到托架基座232’上。在大部分其它方面中，图22的畸齿矫正托架230′基本上和图21A-21C中所示的畸齿矫正托架230相似。因为结扎盖234’具有较短的长度，所以在所有(其它)情况相同时，它将倾向于具有比畸齿矫正托架230的结扎盖234小的挠性。
如图22中所述，结扎盖234’和托架基座232’包括不同类型的塑料材料，它们可以被单独成型并在然后通过双色模制工艺结合在一起。易于认识到，图22的畸齿矫正托架230′也可以由一种塑料材料注射成型，以形成一种在一步中一体成型的单件式托架。
图23A-23C描述了一种畸齿矫正托架250，该托架首先被形成为两件，然后通过如双色模制结合或熔合在一起。特别是，畸齿矫正托架250包括一个最好由较硬的、更耐用的塑料制成的托架基座252，而结扎盖254最好由较柔软和有弹性的塑料制成。和前述实施例不同，结扎盖254不包括锁定扣钩或锁(闩)；而是，它仅终止于通常平直的端部256，该端部滑入或塞入位于一个锁定凸缘或突出部258下方的锁定槽或区域中，所述锁定凸缘或突出部258设置在托架基座252的上端处或形成在托架基座252的上端内。因此，结扎盖254能主要由于其所具有的弹性而锁定或打开，而不是具有特定的锁定部件，这样它可以从托架基座252向外弯曲并且从突出部或凸缘258限定的槽抽出，例如通过传统的牙科丁字撬(未示出)。这种弹性还给结扎盖254提供了从朝向盖254向上抵靠的弓丝259吸收机械能量的能力。随着时间的过去，当弓丝259变得更完全地座靠在弓丝槽内时，结扎盖254的弹性使它释放储存的机械能量，在重新对准过程中所述能量被传递到弓丝259和/或牙齿上。
易于认识到，图23A-23C的畸齿矫正托架250还可以由一种塑料材料注射成型，以形成一种在一步中一体成型的单件式托架。在托架基座252和/或结扎盖254由金属制成的情况中，基座的一端和结扎盖的相应一端可以通过焊接、一个或多个螺钉、铆钉、销、机械铰链或现有技术中已知的其它连接方式固定在一起。
图24A-24B描述了一种两件式畸齿矫正托架260，其包括一个托架基座262和一个结扎盖264，它们首先单独成型，然后再机械地连接到一起。托架基座262包括一个槽268，相应的结扎盖264上的舌键266能插入该槽中。舌键266最好相对于槽268的宽度确定尺寸，以便舌键266将在槽268内形成一种紧密配合。这样，可以防止结扎盖264相对于托架基座262脱开或滑落。在一替换实施例中，舌键266可以相对于槽268确定尺寸，以便该舌键可以被滑动地设置在槽268内。可以采用现有技术中已知的粘合、焊接或其它紧固方式将舌键266固定在槽268内。
结扎盖264可以由任何适当的材料，如图24A和24B中所述的金属制成，只要它足够地柔韧以便结扎盖264能充分弯曲而选择地在位于一锁定凸缘或突出部270下方的锁定槽或区域内被锁定或解锁就可以，其中所述锁定凸缘或突出部270形成在托架基座262内。如前述实施例中所述，结扎盖264可以有利地包括一个支承突起272，当结扎盖264相对于托架基座262处于关闭位置时，所述突起部分地延伸到托架基座262内的一主弓丝槽274中，或者至少位于其上。支承突起272与设置在主弓丝槽274内的弓丝276靠接，以便提供主动结扎。弹性结扎盖264可以从弓丝276吸收机械能并且然后随着时间的过去释放机械能，如图24B所示以及上面参照前述实施例所述。托架基座262可以有利地包括位于下侧内的若干凹槽278，用以改善到牙齿的粘结。
图25A-25B描述了一种两件式畸齿矫正托架280，其中结扎盖284通过传统的销铰286铰接到托架基座282上。结扎盖284可以由任何材料制成，例如图25B中所述的金属，或者塑料(未示出)。结扎盖284被制成一定的形状以便以和上述特定的锁定部件类似的方式作用，当结扎盖284由于弓丝288的向上压力而从托架基座282向外凸出时，其能变紧并在结扎盖284和托架基座282之间形成一种更安全的锁定。结扎盖还被如此设计以便结扎主弓丝288和辅助弓丝287两者。托架基座282包括用于增强粘结的凹槽289。
图25C描述了一种畸齿矫正托架280′，其为图25A和25B的畸齿矫正托架280的一种变型，只是结扎盖284′未铰接到托架基座282′上，而是独立的并完全可拆下的。结扎盖284′被制成一定的形状，以便在盖284′的任一侧上包括特定的梯形锁定部件285和285′，这与前述实施例中所述类似，当结扎盖284′通过未完全座靠在主弓丝槽内的弓丝远离托架基座282′向上弯曲时，所述锁定部件变紧。在将结扎盖284′连接到托架基座282′的单个结扎步骤中，结扎盖284′还能和主弓丝288同时地结扎两个辅助弓丝287和287′。当从托架基座282′取下结扎盖284′时，所有三个弓丝槽288、287和287′都完全打开并能在其中容纳弓丝。
图26A和26B描述了一种畸齿矫正托架290，其制成两个或三个元件，然后装配在一起以形成一个畸齿矫正托架，该托架具有一个固定到托架基座292上的铰接结扎盖294。结扎盖294或者由一种材料如塑料或金属制成，或者由两种单独的材料制成，如图26B中所示，例如一种用于铰接部分296的塑料材料和一种用于连接部分300的金属，其中铰接部分296打开和关闭以便结扎弓丝298。连接部分300的一侧滑到一个形成在托架基座292内的切口302中，而且另一侧被卷边，或者通过如适当的粘合剂或粘结剂固定到铰接部分296上。连接部分300可以滑动地或者固定地连接到托架基座292上。结扎盖294还包括一个位于铰接部分296内的薄膜铰链304。这容许结扎盖294的铰接部分296绕位于结扎盖本身中的薄膜铰链枢转或转动，而不是在结扎盖和托架基座之间的接合处，这和前述实施例中相同。托架基座292可以有利地包括若干凹槽306，用于提高托架基座292到牙齿的粘结力。铰接部分296有利地是能柔性变形的，以有助于将铰接部分远离铰链304的一端插在与托架基座292相连的相应的凸缘、突出部或其它锁定部件下方。
尽管前述实施例被讨论和描述为能通过结扎盖相对于托架基座的锁定和开启(或打开和关闭)而结扎和释放弓丝，但是应该知道，如果需要，结扎盖可以在任何时候通过在位于结扎盖和托架基座之间的扣钩、锁或其它锁定机构处或附近使用适当的粘合剂或粘结剂材料而被永久地固定到托架基座上。
C.改进的结构和功能特征概述前述部分中所述的示例性畸齿矫正托架包括一种或多种结构和/或功能特征，它们被认为是在传统的畸齿矫正托架上的改进。为了更好地认识到这种改进的优点，现在将给出更精炼的概述。
1.具有包含薄膜铰链的结扎盖的畸齿矫正托架该技术的第一种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座、一个结扎盖和一个薄膜铰链，至少一部分结扎盖可以绕所述铰链转动，以便容许选择地锁定和开启结扎盖，从而结扎由托架基座容纳的弓丝。如上所述，术语“薄膜铰链”指的是横截面厚度减小的局部区域，这便于物体或装置在薄膜铰链区域处的优先局部弯曲。在畸齿矫正托架的结扎盖的上下文中，薄膜铰链容许所述盖绕薄膜铰链转动或枢转，因此薄膜铰链限定了结扎盖的圆弧或旋转半径的原点。这样，薄膜铰链提供了一明确的点或线，结扎盖将总是绕该点或线转动，这减少或消除了盖其它处(除薄膜铰链本身处之外的与托架相连之处)的不需要的弯曲应力。
而且，有弹性的塑料材料内的减小横截面部分产生一种活动铰链，该铰链可以被来回转动数次而不会疲劳到早期断裂点。当然，普通技术人员将易于认识到，畸齿矫正托架的结扎盖在托架寿命期间很少会打开和关闭多于数次，其中包括安装托架、结扎其中的弓丝以及需要时的随后调整。因此，薄膜铰链可以被用在由其它材料如金属和更硬的塑料制成的结扎盖中。
包含薄膜铰链的畸齿矫正托架可以制成单个的一体件(见图1，4，5，7，10，12-15和17)或者先制成两件，然后结合或使用不同塑料的双色模制熔合在一起(见图20-22)。它们可以包括两种或多种截然不同的元件和/或材料，所述元件和/或材料被机械地连接在一起(见图26)。薄膜铰链可以设置在结扎盖和托架基座相连之处，或者设置在其它位置。托架基座可以包括具有可接受的耐用性的任何所需材料，例如金属、陶瓷或刚性塑料，而盖可以包括具有可接受的柔性和弹性的任何所需材料，例如塑料或金属。使用本文所述或现有技术中已知的任何锁定或连接机构可以将包括薄膜铰链的结扎盖锁定或连接到托架基座上。结扎盖可以覆盖托架基座的全部或仅一部分上表面。畸齿矫正托架可以包括一个或多个所需的薄膜铰链。
2.包含位于结扎盖内的弓丝支承弹簧的畸齿矫正托架该技术的第二种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座、一个结扎盖和一个从结扎盖向下延伸的支承弹簧，该弹簧能被一弓丝压缩以便从弓丝吸收机械能，其中所述弓丝未完全座靠在与基座相联的槽或其它弓丝保持装置内。在牙齿的重新对准期间，随着时间的过去，该机械能然后被传递到牙齿和/或返回到弓丝，期间原来压缩的弹簧膨胀或延伸以便保持作用在弓丝上的连续压力，随着时间的过去，所述弓丝趋向于相对托架基座更好地座靠。这样，在牙齿的重新对准期间，支承弹簧保证弓丝的动态主动结扎。示例性的弓丝如图5，7-10，12中所示。这样，支承弹簧给出了一种畸齿矫正托架，在牙齿重新对准期间，在弓丝相对于结扎盖运动并变得更好地座靠在弓丝槽内时，随着时间的过去，该托架能提供所述弓丝的动态主动结扎。
结扎盖可以一体地连接到托架基座上，例如通过注射成型为单个元件或者通过双色模制连接在一起。或者，结扎盖可以是完全独立的并可从托架基座上分开。所述基座可以是任何刚性的或耐用的材料，例如金属、塑料或陶瓷，而盖可以是任何柔韧的和有弹性的材料，例如塑料或金属。支承弹簧可以与结扎盖一体形成，而且因此包括同样的塑料或金属材料，或者它可以包括一种不同于盖的材料，例如一种金属性的支承弹簧，当这种弹簧与连接到结扎盖上的弓丝接触时，具有增加的抗磨损性。
3.用于动态主动结扎的从结扎盖到弓丝的弹性作用该技术的第三种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座和一个结扎盖，所述盖包括装置，在牙齿重新对准期间，所述装置用于从弓丝吸收机械能并随时间的过去将所述能量释放回弓丝和/或牙齿上。前一部分中所述的弓丝支承弹簧构成了用于从弓丝吸收并释放机械能的装置的例子，以保证在牙齿重新对准期间的动态主动结扎。提供另一种从弓丝吸收并释放机械能的装置也是在本发明的范围内，例如一种具有足够柔性和弹性的结扎盖，以使它能暂时变形或弯曲并从向上压靠盖的弓丝吸收能量。其后，这种储存的机械能被释放回弓丝和/或牙齿，以便迫使牙齿移往正确的对准位置并使弓丝更多地座靠在槽中。尽管其它实施例被描述为可选择地或明确地提供这种功能，但被明确地描述为已经吸收弓丝能量的结扎盖的例子包括图15B，21C，23C和24B。
在依靠弹性盖提供弓丝的动态主动结扎的唯一方式时，优选的是结扎盖以这样一种方式被连接到托架基座上，以便在选择的结扎和释放弓丝期间，结扎盖不会相对于托架基座滑动。更优选的是，结扎盖在一端通过铰链部件连接，所述铰链部件容许结扎盖绕铰链转动。
畸齿矫正托架可以包括任何适当的材料，而且可以是一种单件或多件式托架。
4.包括可变形的结扎盖以便于锁定和打开的畸齿矫正托架该技术的第四种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座；一个锁定槽、固定凸缘、突出部或其它与基座相互作用的锁定扣钩，用于可滑动地在其中容纳弹性结扎盖的一端；和一个结扎盖，所述结扎盖在一端固定到托架基座上并具有足够的柔性和弹性以便可滑动地插入与托架基座相互作用的锁定扣钩或者从其移开。这种托架的例子见图23，24和26。
托架基座和结扎盖可以包括任何适当的材料，例如金属、塑料或陶瓷。它们可以制成一体的、单件式托架，或者先分别成型然后再连接在一起，例如通过机械方式、粘结或熔合而连接在一起(例如两个单独成型的塑料元件的双色模制)。柔性结扎盖相对于托架基座可以或可以不例如通过薄膜或销铰铰接。
5.用于给结扎盖绕铰链的转动提供阻力的弹簧该技术的第五种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座、一个铰接到基座上的结扎盖，和一个弹簧元件，弹簧元件连接托架基座和结扎盖，并迫使结扎盖相对于托架基座在打开位置时保持打开和/或在关闭位置时保持关闭。提供前述功能的弹簧装置或元件的例子如图1，5，7，10，12-15和20中所示。将认识到，除了附图中明确描述的之外，涉及托架基座和结扎盖的其它弹簧设计和布置是可以设想的并属于本发明的范围内。
托架基座、结扎盖和弹簧可以包括任何适当的材料，例如金属、塑料或陶瓷。弹簧元件可以通过任何适当的方式连接到托架基座和结扎盖上，所述适当的方式例如包括一体模制到基座和盖上，使用粘结剂(例如化学或可光硬化的)，将弹簧熔合在盖和基座之间的双色模制或其它方法(例如将塑料或金属件焊接在一起)，或者通过机械铰链连接。
6.向保持在打开或关闭位置偏压的结扎盖该技术的第六种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座、一个铰接到基座上的结扎盖，和弹性装置，所述弹性装置迫使结扎盖相对于托架基座在打开位置时保持打开和/或在关闭位置时保持关闭。前一部分所述的连接托架基座和结扎盖的弹簧元件构成迫使结扎盖保持打开和/或关闭的装置的例子。设置迫使结扎盖保持打开和/或关闭的替换装置也是在本发明的范围内。例子包括弹性体铰链和具有弹性记忆的材料(见图18C)。例如，一个或多个弹性体弹簧元件可以以这样一种方式设置在结扎盖和托架基座之间，以便使结扎盖或者朝向保持在关闭位置或者朝向保持在打开位置偏压。弹性体弹簧元件倾向于使盖偏压到保持在打开位置还是关闭位置将取决于其相对于结扎盖和基座的位置。
具有“弹性记忆”的材料包括下述材料，即其分子结构在短期内，如数秒或数分钟内抵抗拉伸、弯曲或其它形式的变形，但将放松并呈现新的变形位置并抵抗被变形到一新位置—即使是被变形到原始位置。本领域的普通技术人员将能选择一种具有所述“弹性记忆”功能的适当材料。
托架基座和结扎盖可以包括任何适当的材料，例如金属、塑料或陶瓷。它们可以制成一体的、单件式托架，或者先分别成型然后再连接在一起，例如通过使用弹性体材料或具有弹性记忆的材料粘结。
7使用不同类型塑料的托架基座和结扎盖的双色模制该技术的第七种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座和一个结扎盖，所述基座使用一种类型的塑料模制，所述盖使用另一种类型的塑料模制并且使用双色模制工艺熔合或固定到托架基座上。采用双色模制容许托架基座由用于制造基座有利的第一种塑料材料制成，而且容许结扎盖由用于制造盖有利的第二种塑料材料制成。
例如，通常需要托架基座是刚性并耐用的，以便保持被固定到牙齿上，同时抵抗由一个或多个弓丝施加到其上的力引起的变形或损坏。弹性通常不益于托架基座的操作和功能。另一方面，通常希望结扎盖更柔韧并更有弹性，例如以容许盖相对于基座锁定或打开和/或从弓丝吸收、储存并释放能量，以便提供对弓丝的动态主动结扎。如果使用弹簧元件来提供打开或关闭结扎盖的附加阻力，那么所述弹簧元件可以由用于制造托架基座或结扎盖的同样塑料一体地制成，或者它可以使用第三种类型的塑料材料模制，然后再使用双色模制连接到基座和盖上。
基于使用双色模制的优点，易于认识到当阅读本说明内容时，本领域的普通技术人员将能选择利用双色模制制造畸齿矫正托架的适当塑料材料。本领域的普通技术人员将知道如何结合现有技术中已知的常用双色模制工艺，其中所述工艺用于制造包含两种或多种不同类型塑料材料的制品。被描述为包括多种不同类型塑料材料的畸齿矫正托架如图21-23所示。
8.可以由单个盖结扎的两个或多个最初打开的弓丝槽该技术的第八种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座和一个结扎盖，所述基座包括两个或多个不同的弓丝槽，所述盖能在相对于基座的一次关闭或锁定动作中结扎两个或多个不同的弓丝。包括至少两个最初打开的槽的托架的例子如图5，7，8，10，12-20和25所示，其中所述打开的槽可以通过将结扎盖锁定或连接到托架基座的一次动作结扎。
托架基座和结扎盖可以包括任何适当的材料，例如金属、塑料或陶瓷。它们可以制成一体的、单件式托架，或者先分别成型然后再连接在一起，例如通过机械方式、粘结或熔合而连接在一起(例如两个单独成型的塑料元件的双色模制)。如果结扎盖与托架基座独立地制成，那么它或者在基座的一端处连接到基座或者通过将盖移向基座而连接在基座上。在该实施例中，结扎盖优选地不可滑动地连接到基座上。
9.具有安全锁定部件以提供结扎盖到托架基座的增强锁定效果的托架该技术的第九种改进是一种自结扎畸齿矫正托架，其至少包括一个用于连接到牙齿上的托架基座、一个能从弓丝吸收机械能的结扎盖，和一个特定的锁定部件，当更多的力从弓丝施加到盖上时，该部件能用渐增的力将盖锁定到基座上。这样，特定的锁定部件防止向外抵靠结扎盖的弓丝不希望地使结扎盖相对于托架基座打开或开启。这提供了一种安全特征，其能防止或阻止连接到特殊弯曲的牙齿上的畸齿矫正托架由于疏忽或过早地释放或松开其在弓丝上的夹持，这通常需要正牙医生重新调整或更换托架。包括提供这种所需功能的锁定部件的畸齿矫正托架的例子如图13-20和25所示。
托架基座和结扎盖可以包括任何适当的材料，例如金属、塑料或陶瓷。它们可以制成一体的、单件式托架，或者先分别成型然后再连接在一起，例如通过机械方式、粘结或熔合而连接在一起(例如两个单独成型的塑料元件的双色模制)。结扎盖可以在一端处铰接并在自由端处包括锁定部件，或者盖可以是完全可从托架基座上拆下的并在两端包括锁定部件。
在不偏离本发明的精神和实质特征的情况下，可以以其它特定方式实施本发明。所述实施例在所有方面被认为是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求限定，而不是由前述说明限定。属于权利要求等效含义和范围内的所有变化将被包含在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种畸齿矫正托架，包括一个适于接纳至少一个弓丝的托架基座；一个结扎盖，其可在相对于托架基座至少部分打开的非结扎的位置和相对于托架基座关闭的结扎的位置之间运动，以便弓丝相对于托架基座被结扎；和锁装置，用于在处于关闭的结扎位置期间响应弓丝向结扎盖所施加的向上压力增加托架基座和结扎盖之间的锁定力。
2.根据权利要求1所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述锁装置包括一个从结扎盖的一端延伸的带角度舌键，该舌键被如此构造以便可滑动地容纳在托架基座内的一个相应的带角度凹槽中。
3.根据权利要求2所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述锁定舌键被如此构造，以便在没有由弓丝向靠结扎盖施加的向上压力时，仅部分地容纳在带角度的凹槽中。
4.根据权利要求3所述的畸齿矫正托架，其特征在于当结扎盖响应弓丝向结扎盖施加的向上压力而远离托架基座变形时，所述锁定舌键更完全地缩进带角度的凹槽中。
5.根据权利要求2所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述锁定舌键为梯形并具有和带角度的凹槽相对应的角度。
6.根据权利要求5所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述带角度的凹槽包括一个带角度的键槽，所述键槽具有以这样一种方式滑动地接合梯形舌键的相应上表面的一个上表面和滑动地接合梯形舌键的相应下表面的一个下支承表面，以便梯形舌键仅沿和带角度键槽的角度相对应的运动向量在带角度的键槽内运动。
7.根据权利要求6所述的畸齿矫正托架，其特征在于由弓丝向结扎盖所施加的向上压力使结扎盖以这样一种方式从托架基座向外凸出，以便有效地缩短结扎盖并因此沿所述运动向量向内拉梯形舌键且使舌键更完全地位于带角度的键槽内。
8.根据权利要求1所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖远离锁装置的一端被铰接到托架基座上，以便所述结扎盖可选择地绕一铰链在相对于托架基座的打开非结扎位置和关闭结扎位置之间转动。
9.根据权利要求8所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖通过一薄膜铰链铰接到托架基座上，所述薄膜铰链包括横截面厚度局部减小的区域。
10.根据权利要求9所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖和托架基座一体地模制为单个元件。
11.根据权利要求9所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖和托架基座包括不同的塑料，它们被单独成型，然后熔合在一起以形成一个一体的托架。
12.根据权利要求8所述的畸齿矫正托架，还包括一个以这样一种方式连接结扎盖和托架基座的弹簧，以便迫使结扎盖在打开时保持打开。
13.根据权利要求12所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖、托架基座和弹簧由至少一种塑性材料一体成型。
14.根据权利要求8所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖通过一机械铰链铰接地连到托架基座上。
15.根据权利要求8所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖通过纤维铰链(fiber hinge)或弹性体铰链中的至少一种铰接到托架基座上。
16.根据权利要求1所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖是独立的并完全可从托架基座上拆下。
17.根据权利要求1所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述托架基座包括金属或塑料中的至少一种。
18.根据权利要求1所述的畸齿矫正托架，其特征在于所述结扎盖包括金属或塑料中的至少一种。
全文摘要
自结扎畸齿矫正托架包括一个托架基座、一个结扎盖和一个特定的安全锁定部件，所述部件防止盖的无意打开。该部件由一个结扎盖(150)和一个梯形锁定舌键(154)提供，前者通过薄膜铰链(162)铰接到基座(144)上，后者可滑动地容纳在相应的带角度键槽内。锁定舌键(154)的运动对应于盖(150)的弯曲性而限制。弓丝(147)通过使盖在中部相对于基座(144)向上凸出而使盖(150)缩短。限定带角度键槽的表面(157，159)限制锁定舌键(154)的运动，以便它被必需地更紧地拉入带角度键槽中，导致盖(150)和基座(144)之间的更紧锁定。
文档编号A61C7/12GK1494402SQ01823129
公开日2004年5月5日 申请日期2001年9月11日 优先权日2001年2月15日
发明者克劳斯·H·巴克斯, 诺贝特·阿贝尔斯, 阿贝尔斯, 克劳斯 H 巴克斯 申请人:诺贝特·阿贝尔斯, 克劳斯·H·巴克斯, 诺贝特 阿贝尔斯