CN114466632A - 抗应力松弛正畸矫治器 - Google Patents
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Abstract
正畸矫治器，其由包括互穿聚合物网络材料或半互穿聚合物网络材料的材料形成，以防止或减少材料在由患者使用期间的应力松弛。由包括互穿聚合物网络材料或半互穿聚合物网络材料的材料形成正畸矫治器的方法，以防止或减少材料在由患者使用期间的应力松弛。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求获得于2019年6月19日提交的美国临时申请第62/863,868号的权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本公开的主题总体上涉及正畸装置领域。更具体地，本公开涉及用户可移除的正畸装置。
背景技术
正畸的一个目标是将患者的牙齿移动到功能和/或美观优化的位置上。传统上，由主治医师将诸如牙套等的器具施加到患者的牙齿上，并且该组牙套对牙齿施加持续的力并逐渐将它们推向其预期位置。随着时间的推移，经过一系列的临床检查和医生对牙套的反应性调整，矫治器将牙齿移向它们的最终目的地。
最近，使用传统固定器具(例如牙套)的传统正畸治疗的替代方案已经成为可能。例如，包括一系列模制塑料矫正器的系统已经在美国加利福尼亚州圣何塞市由AlignTechnology Inc.上市，商品名为
系统。
系统在转让给AlignTechnology,Inc.的众多专利和专利申请中有所描述，包括例如美国专利号第6,450,807号和第5,975,893号。
现有技术的正畸矫治器通常由单一(或多种非互穿聚合物)构造并且承受材料的应力松弛。这种矫治器主要由单股热塑性聚合物形成，使用的热塑性聚合物具有不受约束的承受应力松弛的聚合物链。因此，通常需要每周更换一次矫正器，并且制造商必须将一些超调量预设到矫治器中以解决应力松弛问题，这对于矫治器而言是不希望的品质。
发明内容
本公开的实施方式涉及如以下段落中总结的正畸矫治器、系统和使用方法。一些实施方式涉及使工作弹性最大化的正畸矫治器。
一些实施方式涉及一种正畸矫治器，该正畸矫治器具有可以由多种交联聚合物形成的互穿聚合物网络(IPN)材料。
一些实施方式涉及一种正畸矫治器，该正畸矫治器具有可以由第一交联聚合物和第二非交联聚合物形成的半互穿聚合物网络(SIPN)材料。
在一些实施方式中，一种增塑溶剂可以被配置为从IPN材料或SIPN材料中渗漏出来，以在创建后逐渐降低正畸矫治器的柔韧性。
一些实施方式涉及一种用于形成正畸矫治器的方法。该方法包括获得物理牙齿模型的模具，在模具上热成形材料以形成正畸矫治器的形状，以及在形成正畸矫治器的形状后交联材料的一部分，使材料变成半互穿聚合物网络材料。
一些实施方式涉及一种用于形成正畸矫治器的方法。该方法包括获得物理牙齿模型的模具，以及使用模具热成形可热成形的互穿聚合物网络材料以形成正畸矫治器。
附图说明
为了更好地理解至少某些实施方式，将参考以下详细描述，该详细描述将结合附图进行阅读。
图1是根据一些实施方式的颌骨和正畸矫治器的立体图。
图2是根据一些实施方式的用于模制正畸矫治器的过程的立体图。
附图仅出于说明的目的而描绘了本发明的各种实施方式，其中附图使用相同的附图标记来标识相同的元件。本领域技术人员将从以下讨论中容易地认识到，可以采用在附图中所示的结构和方法的替代实施方式而不背离在本文中所描述的本发明的原理。
具体实施方式
公开了涉及由多种聚合物形成的互穿聚合物网络(IPN)或半互穿聚合物网络(SIPN)构造的正畸矫治器的实施方式。使用此类材料可以解决热成形材料由于具有非交联结构而承受的应力松弛问题。可能的益处包括减少治疗系列中使用的正畸矫治器的数量，并提供更精确的正畸矫治器，该矫治器不需要设计参数超调量，并且可以按预期达到最终治疗目标。
在更详细地描述本发明之前，应理解本发明不限于所描述的特定实施方式，因此当然可以有所不同。还应理解，在本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不是旨在限制性的，因为本发明的范围将仅由所附权利要求限制。
在提供数值范围的情况下，应理解，除非上下文另有明确规定，每个中间值，至下限单位的十分之一，在该范围的上限和下限与该规定范围内的任何其他规定或中间值之间的值，包括在本发明中。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小范围内并且也包括在本发明内，但受限于所述范围内的任何明确排除的限制。当所述范围包括一个或两个限制时，排除那些包括的限制中的一个或两个的范围也包括在本发明中。
除非另有定义，在本文中使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同。尽管与在本文中所描述的那些相似或等效的任何方法和材料也可以用于本发明的实践或测试中，但现在描述的是代表性的说明性方法和材料。
应注意，如在本文中和所附权利要求中使用的，单数形式“a”、“an”和“the”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。还应注意，可以起草权利要求以排除任何可选元素。因此，本声明旨在作为在引用权利要求元素或使用“否定”限制时使用诸如“唯一”、“仅”等排他性术语的先行基础。
如本领域技术人员在阅读本公开内容后将显而易见的，在本文中描述和说明的每个单独的实施方式具有离散的组件和特征，它们可以容易地与其他数个实施方式中的任何一个的特征分离或组合而不脱离本发明的范围或精神。任何列举的方法都可以按照列举的事件的顺序或任何其他逻辑上可能的顺序来执行。
图1提供了在本发明的各种实施方式的详细讨论中关于被设计为向牙齿施加重新定位力的牙齿重新定位矫治器的合适的起点。患者可以佩戴正畸矫治器10，以便实现在颌12中的各个牙齿的逐步重新定位。正畸矫治器10可以包括具有容纳牙齿并弹性地重新定位牙齿的牙齿容纳腔的外壳。在一些实施方式中，聚合物矫治器可以由一片合适的聚合物材料层形成。一种矫治器可以适用于上颌或下颌中的所有牙齿，或者少于所有牙齿。
在一些实施方式中，只有被矫治器容纳的某些牙齿会被矫治器重新定位，而其他牙齿可以提供一个基部或锚定区域，用于在矫治器对要重新定位的目标牙齿施加力时将其固定在适当的位置。在某些情况下，许多或大部分甚至所有牙齿将在治疗期间的某个时间点重新定位。移动的牙齿也可以作为基部或锚，用于在患者佩戴时固定住矫治器。通常，不会提供用于将矫治器固定在牙齿上方的线材或其他装置。然而，在某些情况下，可能需要或有必要在矫治器中提供具有相应容座或孔的牙齿上的个体锚，以便该矫治器可以在牙齿上施加选定的力。使用一系列逐步矫治器来确定正畸治疗规划的基本方法以及用于模制正畸矫治器的说明在美国专利号第6,450,807号和第5,975,893号中进行了描述，通过引用将其并入本文，但仅限于这些专利不与在本文中公开的更新教导相抵触的程度。
可以将矫治器设计和/或提供为一组多个矫治器的一部分。在这样的实施方式中，每个矫治器可以被配置为使得牙齿容纳腔具有对应于用于矫治器的中间或最终牙齿排列的几何形状。通过将一系列逐步位置调节矫治器放置在患者牙齿上，可以将患者的牙齿从初始牙齿排列逐渐重新定位到目标牙齿排列。目标牙齿排列可以是在所有规划的正畸治疗结束时为患者的牙齿选择的规划的最终牙齿排列。或者，目标排列可以是在正畸治疗过程中用于患者牙齿的许多中间排列之一。因此，应当理解，目标牙齿排列可以是针对患者牙齿的任何规划得到的排列，该排列遵循一个或多个逐步重新定位阶段。同样，初始牙齿排列可以是患者牙齿的任何初始排列，随后为一个或多个逐步重新定位阶段。
正畸矫治器可以在同一阶段或成组或分批生产，例如在治疗阶段开始时，患者佩戴每个矫治器直到感觉不到每个矫治器对牙齿的压力或已产生该给定阶段的表示的最大牙齿移动量。可以在患者佩戴多个矫治器中的任何矫治器之前设计甚至制造多个不同的矫治器(例如，组)。在佩戴矫治器一段适当的时间后，患者用该系列中的下一个矫治器替换当前矫治器，直到没有更多矫治器剩余。正畸矫治器通常不固定在牙齿上，并且患者可以在过程中随时放置和更换矫治器(例如，患者可移除矫治器)。
最终的正畸矫治器或该系列中的多个矫治器可以具有被选择为过度矫正牙齿排列的一个或多个几何形状，即具有将(如果完全实现)个体牙齿移动到被选为“最终”的牙齿排列之外的几何形状。这种过度矫正可能是合乎需要的，以便在重新定位方法终止后抵消潜在的退回原位，即，允许个体牙齿向矫正前的位置移动。过度矫正也可以有利于加快矫正速率，即，通过使矫治器的几何形状定位为超出所需的中间或最终位置，个体牙齿将以更大的速率移向该位置。在这种情况下，可以在牙齿到达由矫治器限定的位置之前终止矫治器的使用。
矫治器的厚度范围为0.001-0.030英寸，并且可以由聚酯、共聚酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯共聚物、丙烯酸、环状嵌段共聚物、聚醚醚酮、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯或其组合构成。
为了解决应力松弛问题，正畸矫治器可以由具有由多种聚合物形成的互穿聚合物网络(IPN)或半互穿聚合物网络(SIPN)的材料形成。形成IPN和SIPN的细节和方法公开于Klempner et al.,Interpenetrating Polymer Networks Advances in Chemistry；American Chemical Society:Washington,DC,1994,Roland,Interpenetrating PolymerNetworks(IPN):Structure and Mechanical Behavior；Encyclopedia of PolymericNanomaterials,2013,US8883915B2和US6720402B2，其均通过引用并入本文。简言之，IPN是至少部分交错(化学或物理)且不可分离的两个或多个聚合物网络。SIPN具有类似的结构，但是其中一种聚合物在结构上是线性的，并且可以从网络中分离出来，例如，通过使用溶剂。
现有技术的正畸矫治器通常由单一(或多种非互穿聚合物)构造并且承受材料的应力松弛。这种矫治器主要由单股热塑性聚合物形成，使用的热塑性聚合物具有不受约束的承受应力松弛的聚合物链。因此，通常需要每周更换一次矫正器，并且制造商必须将一些超调量预设到矫治器中以解决应力松弛问题。通常，由于应力松弛，矫治器无法到达最终所需的位置。
由IPN和SIPN形成的正畸矫治器对应力松弛的抵抗力更强，因为互穿聚合物受到限制。因此，避免了热塑性塑料中发现的主要失效模式，也避免了交联所有或部分非互穿聚合物的需要，这可能导致脆性和弹性损失。根据配方的不同，IPN和SIPN还可以提供不同聚合物物理特性的优势，诸如弹性和透明性。
在一些实施方式中，由IPN和SIPN形成的正畸矫治器也可以用溶剂增塑剂诸如生物相容性溶剂(例如柠檬烯、丁香酚)改性。此类溶剂描述于Nakamura et al.,Nontoxicorganic solvents identified using an a priori approach with Hansen solubilityparameters,Chem.Commun.,2017,53,4096-4099，其通过引用并入本文。包含溶剂可以提供有助于缓解患者不适的初始柔韧性。该矫治器可以被配置为缓慢地将溶剂渗漏出来(例如，超过1-3天)，这会导致矫治器逐渐加强并使患者轻松进入治疗方案，而不是提供突然和可能的痛苦治疗。
图3描绘了用于形成正畸矫治器的基本过程30的示例。如图所示，可热成形的IPN或SIPN材料32可以形成正畸矫治器36。材料32可以是一层以形成单个外壳，或者是多个非固定材料层以一次形成多个外壳。在该示例过程中，可以使用物理牙齿模型或模具34来生产正畸矫治器36。可以通过加热可热成形材料32然后在物理牙齿模型34中的牙齿上真空或压力成形材料来生产正畸矫治器36。正畸矫治器36是物理牙齿模型的直接表示。
一些IPN是可热成形的，可以与上述方法一起使用。热塑性IPN材料是聚合物共混物和IPN之间的混合物，涉及物理交联而不是化学交联。此类材料在高温下流动，就像热塑性材料一样，在使用温度下交联并表现得像IPN。交联的类型包括嵌段共聚物形态、离子基团和半结晶度。
许多IPN，诸如连续或同时形成的IPN，是在形成后无法成型的热固性材料。对于此类材料，可能需要对构成IPN的基础单体和交联剂进行注塑成型。
SIPN可由已建立的基于热成形的方法形成，其中材料32包括用于形成正畸矫治器36的形状的可热成形聚合物。可热成形聚合物为股线形式并且材料32还包括非交联单体。在热成形步骤之后，单体可以交联(例如，通过UV或/或热)以形成具有股线状聚合物的半互穿聚合物结构。
单体或单体制剂可以与通过UV或通过热或通过两者活化的引发剂混合。与聚合物相容并与单体配方混溶的溶剂可以将单体带入基质中以创建互穿网络。可能需要从成品矫正器中清洗或提取未反应的单体。在一些实施方式中，可以使用具有铂催化剂的有机硅预聚物和丙烯酸酯改性的有机硅单体而无需这样的提取步骤。
一个或一系列物理牙齿模型，诸如上述模型，可以用于生成用于正畸治疗的弹性重新定位矫治器。与上述过程类似，可以通过在所需牙齿排列的模具上将多层聚合材料热成形以形成牙科矫治器，来产生每个矫治器。所需牙齿排列的牙齿定位矫治器通常与患者的牙齿一致，但与初始牙齿布局稍微不对齐。将弹性定位器放置在牙齿上会在特定位置施加受控的力，以逐渐将牙齿移动到所需的布局中。用包括新布局的连续矫治器重复该过程，最终使牙齿通过一系列中间布局移动到最终所需的布局。
在整个前述描述中，并且为了说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所描述技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，这些技术可以在没有这些具体细节中的一些的情况下被实践。尽管已经详细示出和描述了结合这些教导的各种实施方式，但是本领域技术人员可以容易地设计出许多其他变化的实施方式或机制来结合这些技术。此外，实施方式可以包括如上所述的各种操作、更少的操作或更多的操作；或按某顺序操作。因此，本发明的范围和精神应根据所附权利要求及其法律等同物来判断。
Claims (5)
1.正畸矫治器，其包括由多种交联聚合物形成的互穿聚合物网络(IPN)材料。
2.正畸矫治器，其包括由第一交联聚合物和第二非交联聚合物形成的半互穿聚合物网络(SIPN)材料。
3.根据权利要求1或2所述的正畸矫治器，其还包括增塑溶剂，所述增塑溶剂被配置为从所述IPN或所述SIPN材料中渗漏出来，以逐渐降低所述正畸矫治器的柔韧性。
4.用于形成正畸矫治器的方法，所述方法包括：
获得物理牙齿模型的模具；
在所述模具上热成形材料以形成所述正畸矫治器的形状；以及
在形成所述正畸矫治器的形状后，使所述材料的一部分交联，使所述材料变成半互穿聚合物网络(SIPN)材料。
5.用于形成正畸矫治器的方法，所述方法包括：
获得物理牙齿模型的模具；以及
使用所述模具热成形可热成形的互穿聚合物网络(IPN)材料以形成所述正畸矫治器。
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