阅读说明：本技术 具有高唇牵拉强度的陶瓷自锁托槽 (Ceramic self-ligating bracket with high lip pull strength ) 是由 赖明来 劳伦特·叶普 威廉·E·怀利二世 大卫·D·林德曼 于 2019-01-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有正畸期望尺寸的高强度自锁器具。该器具包括门,该门以可滑动方式接合到主体中的通道；该门可根据门上的整体突起部的平衡位置而打开或闭合。主体和门上的配合沟槽和导轨可在打开位置和闭合位置之间引导门,并且减轻意外脱离。本发明公开了包括引起改善的唇牵拉强度的导轨的器具。(The invention discloses a high-strength self-locking appliance with orthodontic expected size. The appliance includes a door slidably engaged to a channel in the body; the door may be opened or closed depending on the equilibrium position of the integral projection on the door. Mating grooves and rails on the body and door can guide the door between open and closed positions and mitigate inadvertent disengagement. Appliances including a rail that results in improved lip pull strength are disclosed.)

具有高唇牵拉强度的陶瓷自锁托槽

背景技术

正畸学是与错位牙齿的专业监督、指导和矫正相关联的牙科领域。正畸治疗的好处包括获得和维持正确的咬合功能、提高颜面美观度和改善口腔卫生。为了实现这些目标，正畸专业人员通常使用矫正器具，矫正器具接合到患者牙齿上，并且施加轻柔治疗力，以使牙齿朝正确位置移动。

一种常用类型的治疗使用被称为正畸托槽的极小的开槽器具，其以粘结方式附接到牙齿的前表面或后表面。开始治疗时，弹性弓形线(“弓丝”)被接纳在每个托槽的狭槽中。弓丝的末端通常被捕集在称为臼齿管的器具中，臼齿管被附连到患者的臼齿上。当弓丝缓慢恢复为其初始形状时，其用作引导牙齿朝所需位置移动的轨道。托槽、管和弓丝统称为“牙套”。

用于接合和激活正畸托槽上的弓丝的手术称为结扎。借助于托槽主体上的一对或多对相背的绑翼或楔状突出部将传统的托槽结扎至弓丝。将弓丝放置在弓丝狭槽中，并且通常在弓丝上方和位于弓丝狭槽的相背侧上的绑翼的底切部分下方绷紧极小的弹性O形环结扎线，或可替代地金属结扎丝。从而结扎线将弓丝固定在每个托槽的弓丝狭槽内，并且提供这些主体之间的精确机械联接。

结扎线具有许多缺点。例如，弹性结扎线具有随时间推移失去其弹性的趋势，从而导致不一致的弓丝滑动机制。虽然这些结扎线可以出于美观治疗的目的而被制成半透明的，但它们也往往容易受污染。另一方面，使用结扎丝结扎可能会相当麻烦和耗时。由于由金属制成，结扎丝还通常被视为不美观的。

自锁托槽为上述问题提供了解决方案。这些器具通常使用内置于托槽自身中的夹子、弹簧构件、门、闸板、吊环或其他结扎机构，以将弓丝保持在狭槽中，从而避免使用单独的结扎线。使用自锁托槽可获得若干优点。例如，与用弹性结扎线结扎的托槽相比，这些器具可减小在弓丝与托槽之间的摩擦，从而可以在治疗的早期阶段更快地将牙齿校平和对齐。根据结扎机构，这些器具还可以简化弓丝的安装和移除，从而显著地缩短治疗专业人员的诊疗时间。最后，与使用可导致食物陷入并引起牙斑的弹性结扎线和结扎丝的常规托槽相比，自锁托槽还可以提供更好的卫生效果。

发明内容

本发明提供了一种正畸器具，所述正畸器具包括具有粘结表面的基部；从所述基部向外延伸的主体，所述主体包括近中面-远中面延伸的弓丝狭槽，所述弓丝狭槽具有底壁和大致垂直于所述弓丝狭槽取向的通道；和以可滑动方式联接到主体的门，所述门能够在打开状态和闭合状态之间移动，在打开状态下，弓丝可结扎在弓丝狭槽中，在闭合状态下，弓丝可保持在弓丝狭槽中，其中所述门包括从舌面表面延伸的支柱，其中所述支柱以可滑动方式接纳在所述通道中，并且其中所述支柱包括第一导轨，所述第一导轨具有0.0254mm至0.200mm的第一导轨高度h₁，所述第一导轨沿着所述支柱的近中面侧或远中面侧延伸，并且其中所述通道包括第一凹形凹陷部，并且其中所述第一导轨以可滑动方式接合在所述第一凹形凹陷部中。

在考虑

具体实施方式

以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1为朝其颜面侧、齿龈面侧和远中面侧观看的根据一个实施方案的正畸器具的透视图。

图2为朝其颜面侧观看的图1的器具的平面图。

图3为朝其齿龈面侧、颜面侧和远中面侧观看的图1至图2的器具的分解透视图；

图4为朝其远中面侧观看的图1至图3的器具的侧视图；

图5为朝其远中面侧观看的图1至图4的器具的侧视图；

图6A为朝其远中面侧观看的图1至图5的器具的剖视图，其中门打开以允许进入弓丝狭槽；

图6B为朝其远中面侧观看的图1至图5的器具的剖视图，其中门闭合以限制进入弓丝狭槽；

图7为图1至图5的器具的透视图，其中门被移除以暴露器具的隐藏特征部；

图8为朝其颜面侧观看的图7的器具的平面图；

图9为朝其齿龈面侧、舌面侧和远中面侧观看的图1至图6的器具的门的透视图；

图10为朝其咬合面侧观看的图1至图6的器具的平面图；

图11为在弓丝狭槽中包括弓丝的图10的器具的透视图；

图12为图10的器具的横截面透视图，该器具包括具有大于0.200mm的最大导轨高度的导轨；

图13为图10的器具的横截面透视图，该器具包括具有小于0.200mm的最大导轨高度的导轨；

图14为图10的器具的门的透视图，其包括标记以示出如何确定导轨高度“h”；

图15为朝其咬合面侧观看的其中门被移除的图1至图5的器具的平面图，并且该平面图包括标记以示出如何确定凹形凹陷部深度“d”。

方向的定义

如本文所用：

“近中面”意指朝向患者牙弓曲线中心的方向。

“远中面”意指背向患者牙弓曲线中心的方向。

“咬合面”意指朝向患者牙齿外顶端的方向。

“齿龈面”意指朝向患者牙龈或齿龈的方向。

“颜面”意指朝向患者嘴唇或面颊的方向。

“舌面”意指朝向患者舌的方向。

具体实施方式

以下部分描述了针对自锁正畸器具的例示性实施方案以及涉及自锁正畸器具的方法。这些实施方案是示例性的，并且因此不应被理解为对本发明的不当限制。例如，应当理解普通技术人员可调整所公开的器具和方法，以用于附接到牙齿的唇面或舌面、附接到在相同牙弓内的不同牙齿(例如，牙弓的近中半块和远中半块上的对应器具)或附接到位于上牙弓或下牙弓上的牙齿。

本文所述的器具和方法可以任选地对于正在接受治疗的单独患者而言是定制的。在不脱离受权利要求书保护的本发明的范围的情况下，材料和尺寸规格也可以不同于本文公开的那些。除非另外指明，所提供的器具和部件可由本领域技术人员已知的多种金属、陶瓷、聚合物和复合材料中的任一种构成。此外，除非另外指明，否则与器具以及器具的部件相关联的尺寸不是关键性的，并且附图未必按比例绘制。

根据一个实施方案的用数字100表示的正畸器具在图1和图2中以组装形式示出，并且在图3中以拆开形式示出。器具100具有基部102和主体104，主体104从基部102向外延伸。基部102的底部具有粘结表面106，粘结表面106具有凹形三维表面轮廓，该轮廓与器具100要粘合到的相应牙齿的轮廓大体近似。在某些实施方案中，粘结表面106可具有复合轮廓，该复合轮廓具有在近中面-远中面和咬合-齿龈方向两者上的曲率。

粘结表面106A可以任选地包括网片、孔、***块、凹陷部、底切、微蚀刻表面、玻璃碎粒、粘结的颗粒、有机硅烷处理表面、或任何其他已知的机械或化学改性，以增强基部102和下面牙齿之间的粘合剂粘结。另选地，基部102可还具有带状的构型，在该构型中，基部102完全环绕牙齿。在其他具体实施中，基部102可包括固定的可压缩材料以有助于填充基部102和牙齿结构之间的空隙。合适的可压缩材料描述于美国公布号2009/0233252(Cinader)中。

除非另外指示，否则在本文中使用附接至上颌或下颌上的牙齿的颜面表面的参考系描述本实施方案的正畸器具100和其他实施方案的正畸器具。结果，用于描述正畸器具100的诸如唇面、舌面、近中面、远中面、咬合面和齿龈面的术语是相对于所选择的参考系的。然而，该实施方案不限于所选择的参考系和描述性术语，因为正畸器具100可用于其他牙齿上以及口腔内的其他取向上。例如，正畸器具100也可联接到牙齿的舌面表面。本领域的普通技术人员将认识到，当参考系中存在改变时，本文使用的描述性术语不能直接应用。然而，该实施方案旨在独立于口腔内的位置和取向，并且用于描述正畸托槽的实施方案的相对术语仅提供附图中的实施方案的清楚描述。

具有大体直线构型的弓丝狭槽108沿大体近中面-远中面方向横跨主体104的大体面向颜面的表面延伸。具体参见图4中的远中面视图，弓丝狭槽108包括底部舌面壁110以及齿龈面侧壁111和咬合面侧壁112。咬合面壁111至少部分地由主体104的齿龈面侧上的门支撑节段114的表面限定(参见图3和图8)。弓丝(未示出)接纳在弓丝狭槽108中，并且通常具有基本上对应于弓丝狭槽108的壁110、111、112的大致矩形的横截面。弓丝和弓丝狭槽108的尺寸之间的紧密对应可提供弓丝和器具100之间的精确联接，从而给予治疗医师对牙齿的移动的高度控制。然而，应当理解，可使用不紧密接近狭槽壁的尺寸的其他弓丝几何形状。

器具100可针对扭矩和测角进行预调节。牙齿测角可根据Dr.Lawrence F.Andrews的教导内容定义为临床牙冠的颜面轴(“FACC”)相对于垂直于咬合面平面的线的近中面远中面倾斜(参见例如Lawrence F.Andrews的直丝线、概念和器具(Straight Wire,TheConcept and Appliance,by Lawrence F.Andrews)，(L.A.Wells Co.,(C)1989))。托槽测角可被定义为托槽的弓丝狭槽相对于托槽的基部的特定角度取向，以便提供牙齿测角。当从垂直于咬合面平面的线测量时，牙齿扭矩可被定义为FACC的颊面-舌面倾斜。因此，托槽扭矩可被定义为弓丝狭槽相对于托槽基部的取向，使得获得期望的牙齿扭矩。托槽扭矩通常经由弓丝狭槽或通道的指定角度提供(即，“狭槽中的扭矩”)，或者在托槽的牙齿安装表面中形成角度(即，“基部中的扭矩”)。在任一种构型下，器具100可设置有由图4中的字母“T”表示的特定扭矩。扭矩或角度T等于包含弓丝狭槽108的底壁110的基准平面175与基准线177之间的角度。基准线177在咬合面-齿龈面方向上延伸，并且在位于弓丝狭槽108的近中面-远中面中心和咬合面-齿龈面中心下方的舌面方向上的点处与基部104相切。基准线177因此位于器具100的扭矩平面内。

以可滑动方式接纳在主体104中的门130控制对弓丝狭槽108的进入，并且在图1、图2和图4中示出为处于其闭合位置。门130的一部分横跨弓丝狭槽108的中心部分延伸，从而防止弓丝(未示出)相对于器具100的狭槽108进入或离开。在图1所示的构型中，弓丝将牢固地结扎到器具100，使得弓丝不会由于患者口中发生的正常咀嚼和刷牙活动而意外脱落。门130能够在咬合面方向和齿龈面方向两者上滑动，以在打开位置和闭合位置之间来回切换，该打开位置允许进入弓丝狭槽108(如图3和图5所描绘)。对于附接到上弓或下弓的器具100，门130可在咬合面方向或齿龈面方向中的任一个方向上滑动以打开，并且在相背方向上滑动以闭合。弓丝可以并且通常应该能够沿着弓丝狭槽108的长度滑动，从而允许弓丝用作引导咬合不正牙齿的移动的轨道。当牙齿在治疗的校平和对齐阶段期间散开时，此类滑动尤其突出。

在大多数情况下，门130本身足以将弓丝结扎到器具100。然而，如果需要，治疗专业人员可选择在位于主体104上的底切116、117和绑翼118的辅助下手动结扎弓丝。例如，通过将弹性O形环或结扎丝固定在底切116、117下方、在被接纳在狭槽108中的弓丝上方、以及在绑翼118下方，可实现结扎。如果需要，底切116、117和绑翼118还可用于将链状橡皮圈固定到两个或更多个牙齿。

转到图7和图8，在该实施方案中，主体104在主体104的颜面表面的咬合面部分上具有一对引导轨115。每个引导轨115在通道120的近中面侧和远中面侧中的一者上沿大体咬合面-齿龈面方向延伸。门130包括互补的沟槽138、139(参见图9和图10)，当在大体咬合面-齿龈面方向上将力施加到门时，该沟槽沿着引导轨115滑动，如下文进一步所述。如本领域技术人员可以理解的，在引导轨115与沟槽138、139之间可以具有适当的公差，以便于门130的滑动并避免粘结。

复合竖直通道120从主体104的齿龈面侧延伸到咬合侧。通道120在绑翼118和引导轨115之间穿行，从而将主体104基本上分成近中面半块和远中面半块。如图所示，通道120可包括弓丝狭槽108的齿龈面侧上的较窄近中面-远中面厚度。在主体104咬合至弓丝狭槽108的一侧上，通道120包括主要通道节段121和沿长度的一部分延伸至通道120的相背的凹形凹陷部123、124。在所描绘的实施方案中，凹形凹陷部123、124形成在通道120的底壁122上方的主体104的门支撑节段114中，从而在每个凹陷部和底壁122之间留下壁节段125和126。尽管被描绘为凹形，但凹陷部123、124可具有不同的横截面形状(例如，矩形、梯形、正方形等)以适应给定的门130构型。然而，在当前优选的情况下，凹陷部是凹形的，以便于门130在打开位置和闭合位置之间滑动。在一些实施方案中，凹形凹陷部123、124具有由图15中的字母“d”表示的最大凹形凹陷部深度。凹形凹陷部深度d可通过记录如图15所示的测量值“X”和“Y”，并且然后将这些测量值代入式I中来计算：

d＝(Y–X)/2(I)

在一些实施方案中，d可小于或等于0.200mm、小于或等于0.199mm、或小于或等于0.198mm(例如，0.197mm)。在一些实施方案中，d可大于或等于0.0254mm、大于或等于0.0508mm、大于或等于0.0762mm、大于或等于0.102mm、大于或等于0.110mm、或大于或等于0.120mm(例如，0.121mm)。在一些实施方案中，h可为0.0254mm至0.200mm、0.0508mm至0.200mm、0.0762mm至0.199mm、0.102mm至0.199mm、0.110mm至0.198mm、或0.120mm至0.198mm(例如，0.121mm至0.197mm)。凹陷部123、124通向通道120的咬合面端，并且尺寸被设计成接纳门130上的互补导轨141。通道120和凹陷部123、124两者的开放咬合面端允许通过将门130在大体齿龈面方向上滑动到主体104中来组装器具100，并且通过将门130在大体咬合面方向上滑动来拆卸器具100。凹陷部123、124朝向其相应的齿龈面端开放，因为凹陷部123、124至少部分地通向弓丝狭槽108。在某些具体实施中，并且如图所示，凹陷部123、124可在其相应的咬合面端和齿龈面端两者上开放，其中器具组件依赖于限制门130相对于主体104的不期望的滑动的其他装置，诸如下文所述的梁。另选地，凹陷部123、124可朝向它们相应的齿龈面端闭合并且终止于壁112处。

在一些实施方案中，通道120至少部分地限定位于底壁122与粘结表面106之间的易碎幅材，并且通过压裂易碎幅材以及使器具100的近中面半块和远中面半块朝彼此枢转来使得器具被便利地挤压脱粘。在发布的美国专利号5,366,372(Hansen等人)中描述了更多选择和优点。

可以在通道120内实现各种机制以使门130在分立的位置之间(例如，打开和闭合位置之间)切换。为门130提供局部平衡位置的临时性闩锁机制可有利地防止门130在治疗专业人员将弓丝放入狭槽108中时自发闭合，或相反地，在治疗过程期间自发打开。在所描绘的实施方案中，闩锁是可偏转梁160，该可偏转梁在近中面-远中面方向上横跨通道120的一部分大体垂直于门130的滑动方向延伸。用于暂时阻挡门130的位置的机制的另外示例可见于国际公布号WO2014/018095(Lai等人)。

可偏转梁160与通向通道120的咬合面入口间隔开，并且被接纳在延伸穿过主体104的近中面门支撑节段和远中面门支撑节段114中的至少一者的侧向通道162中。在一些实施方案中，侧向通道162延伸穿过近中面门支撑节段和远中面门支撑节段114两者，从而将通道分成两个通道节段(即，近中面和远中面)，但情况并非如此。梁160可延伸穿过每个通道162节段的全部或一部分。在一个特别有利的具体实施中，梁延伸穿过近中面门支撑节段和远中面门支撑节段114两者中的侧向通道162的部分。梁160的一端可使用粘合剂等固定在通道162的近中面节段或远中面节段中，而另一端在相背的通道节段中是自由的。梁160的该保持结构防止在通过例如如发布的美国专利号5,366,372(Hansen等人)中所述的易碎幅材的断裂而脱粘期间的无意拆卸，因为仅梁160的固定端通常将保持在通道162中。

在门130的组装中，梁160通过以下方法充当闩锁：朝通道120的底壁122弹性地偏转以在门130在齿龈面方向上抵靠梁160推进时允许门130通过。因此，梁160用于防止门的意外咬合面-齿龈面移动，特别是在打开位置和闭合位置之间。下文详细讨论门130和梁160之间的相互作用的附加方面。

如图所示，梁160包括大致圆形的横截面，然而其他横截面构型诸如矩形或卵形也是可能的。另外，合适的梁几何形状是例如关于国际公布号WO 2014/018095的图20至图25描述的那些。梁160优选地由以下弹性金属合金制成，诸如不锈钢、钛、钴-铬合金(诸如由伊利洛伊州埃尔金市的埃尔吉特殊金属公司(Elgiloy Specialty Metals,Elgin,IL)制成)，或者形状记忆合金诸如镍和钛的合金(例如，镍钛合金)。在本优选具体实施中，梁160是足够有弹性的，使得在治疗的过程期间，在松弛时梁160的形状不会显著改变。

门130包括与颜面表面132相背的舌面表面131。门具有与器具100的总体近中面-远中面宽度基本上匹配的近中面-远中面宽度。门130包括齿龈面边缘区域133，当门130处于闭合位置时，该齿龈面边缘区域在弓丝狭槽108上方延伸(参见图2和图4)。因此，当弓丝接纳在弓丝狭槽108中时，在边缘区域133之下的舌面表面131的一部分将接触弓丝，如果规定此种接触的话。再次参考图2可以理解，边缘区域133延伸弓丝狭槽108的基本上整个近中面-远中面长度。当门处于闭合位置时，边缘区域133的一部分可邻接与弓丝狭槽108的齿龈面壁111相邻的主体的壁表面113。

齿龈面边缘区域133包括近中面弓丝接触表面和远中面弓丝接触表面134，当门处于闭合位置时，该近中面弓丝接触表面和远中面弓丝接触表面设置在弓丝狭槽108的近中面端和远中面端处。每个接触表面134限定至少基本上平行于弓丝狭槽108的底壁110(和平面175)的平面(在图4中标记为“O”)。如本文所用，如果与平行的偏差不大于5度，则接触表面基本上平行于底壁。在当前优选的实施方案中，接触表面134平行于底壁110，至少在典型的制造公差内(即，限定相关表面的平面之间的角度不大于2度)。然而，接触表面134不一定平行于门130的滑移表面137，该滑移表面137接触咬合面主体102的部分，如下文进一步所述。此外，限定接触表面134的平面O可相对于扭矩平面(例如，基准线177)以锐角取向。在一些实施方案中，在基准线177处的扭矩平面与基准平面P之间形成的角度α介于-30度至+30度之间。

接触表面134部分地延伸到狭槽108长度中，并且有效地控制狭槽108的端部处的颜面-舌面狭槽高度109。在所描绘的实施方案中，由于接触表面134，有效狭槽高度109在近中面端和远中面端处比在与狭槽108的近中面-远中面中心相邻的区域处的狭槽高度109更短。通过减小在狭槽的近中面端和远中面端处的高度109，组装好的器具可更好地表现给定器具和弓丝处方中的一者或两者，而不牺牲托槽主体102的强度。因为门130可在沿着近中面-远中面方向彼此间隔开的两个位置处接合弓丝，所以可以减小弓丝中的角斜率并且实现比通过在单个位置处接合弓丝以其他方式可实现的更大的旋转控制。此外，接触表面134可通过在不会不期望地打开门130的情况下允许弓丝对器具100施加很大的扭矩(即，扭转力)来提供更牢固的结扎。如本领域的技术人员可以理解的，门130的边缘区域133的近中面-远中面宽度可以延伸以类似地跨越弓丝狭槽的长度。

在某些实施方案中，边缘区域133可包括通向接触表面134的至少一个倒角或其他表面构型的齿龈面，以充当用于将弓丝引导至弓丝狭槽108中的推动元件。推动元件的附加属性和构型可见于美国专利号8,469,704(Oda等人)中。

咬合到齿龈面边缘区域133的近中面边缘135和远中面边缘136包括在门的宽度上方间隔开的大体平坦的滑移表面137。滑移表面137之间的宽度大体对应于引导轨115的外边缘之间的距离。当门130被接纳在通道120中时，滑移表面137通常从主体104的门支撑表面114偏移，使得当门130被打开和闭合时，滑移表面137在主体104上方移动，但不接触主体104。在本公开的某些具体实施中，滑移表面137可驻留在基准平面(图4中的“P”)中，该基准平面至少基本上平行于器具的扭矩平面。提供平行于或基本上平行于扭矩平面的滑移表面有助于确保托槽安置在规定或以其他方式期望的位置，并且进一步减小器具的颜面-舌面高度以用于增强患者舒适度。

在所描绘的实施方案中，滑移表面137基准平面P相对于弓丝狭槽108的底壁110和包含弓丝接触表面134的平面O以钝角β取向。在一些实施方案中，在滑移表面平面P和接触表面平面O之间形成的角度β为至少约140度、至少约150度、或至少约160度。在一些实施方案中，在平面O和平面P之间形成的角度β为最多至约175度、最多至约170度或最多至约165度。

门130还包括支柱140和在舌面表面138的至少一部分上在咬合面齿龈面方向上延伸的一对沟槽138、139。如图9和图10最佳地描绘，该对沟槽138、139形成到门的舌面表面131中，其中每个沟槽设置在滑移表面137与支柱140之间。沟槽138、139在尺寸和相对位置上对应于主体104的颜面表面上的引导轨115。如上所述，沟槽138、139沿着该对引导轨115滑动，并且因此是开放式的以有助于易于组装。引导轨115和沟槽138、139一起引导门130的操作性滑动运动。沟槽138、139可如图所示延伸门130的整个咬合面-齿龈面长度，或者可邻近齿龈面边缘区域133终止。如上所述，当门130处于闭合位置时，被沟槽138或139覆盖的弓丝狭槽108的区域中的有效狭槽高度109将更大。

在舌面表面131中使用沟槽138、139允许减小门130的颜面-舌面轮廓，并且因此减小器具100。通过结合在舌面方向上与沟槽间隔开的弓丝接触表面134，可在不牺牲门130或主体104的结构完整性的情况下保持期望的弓丝狭槽高度109。结构完整性增加了门在发生高应力和失效之前可承受的唇拉力的量。较高的唇拉力对于自锁托槽是特别期望的，该自锁托槽在粘结、治疗、弓丝交换和正畸治疗期间通常遇到高的力。

扩大的支柱140从门130的舌面表面131向外延伸。当组装时，支柱140接纳在器具主体的门支撑节段114之间的通道120中(参见例如图4)。支柱包括各自朝向通道120的底部122延伸的齿龈面前缘142和咬合面后缘143。虽然描绘了单个支柱140，但可替代的器具构型可包括在组装时延伸到通道120中的两个支柱。支柱140沿着大致垂直于滑移表面137基准平面P的轴线S从门130的近中面-远中面中心区域在舌面方向上延伸。然而，根据门130的期望旋转，支柱140可沿着以相对于滑移表面137基准平面P的倾斜角度延伸的轴线S突出。

支柱140包括一对导轨141，该对导轨141沿相背的近中面侧和远中面侧延伸，从舌面表面131偏移。每个导轨141的尺寸被设定成滑动地接纳在通道120中的对应的近中面凹陷部123和远中面凹陷部124中。尽管描绘为大致凸形的，但导轨141可具有不同的横截面形状(例如，矩形、梯形、正方形等)以适应给定的凹陷部123、124构型。当前优选的具体实施的特征在于近中面导轨和远中面导轨两者，然而，根据本公开的其他器具构型的特征可在于单个导轨或不具有导轨。然而，在优选的具体实施中，相背的导轨141增加了门结构的强度，并且防止由于来自坐置弓丝的颜面侧力而引起的门的不期望的旋转。导轨141具有由图14中的字母“h”表示的最大导轨高度。导轨高度h可通过记录如图14所示的测量值“A”和“B”，并且然后将这些测量值代入式II中来计算：

h＝(B–A)/2 (II)

已发现，具有小于0.200mm的导轨高度h的托槽通过唇牵拉强度测试(参见下文的实施例)确定的平均拉伸强度值令人惊讶地比具有大于0.200mm的导轨高度h的的类似器具(即，托槽)的平均力值高约10％至50％以上。在一些实施方案中，h可小于或等于0.200mm、小于或等于0.199mm、小于或等于0.198mm、小于或等于0.197mm、小于或等于0.196mm、或小于或等于0.195mm(例如，0.195mm)。在一些实施方案中，h可以大于或等于0.0254mm、大于或等于0.0508mm、大于或等于0.0762mm、大于或等于0.102mm、或大于或等于0.127mm(例如，0.140mm)。在一些实施方案中，h可为0.0254mm至0.200mm、0.0508mm至0.199mm、0.0762mm至0.198mm、0.102mm至0.197mm、0.127mm至0.196mm、0.130mm至0.195mm、或0.140mm至0.195mm。在一些实施方案中，托槽具有小于或等于0.200mm、小于或等于0.199mm、小于或等于0.198mm，小于或等于0.197mm、小于或等于0.196mm、或小于或等于0.195mm的导轨高度，该托槽具有的可通过唇面牵拉强度测试(参见以下实施例)确定的平均拉伸强度值比具有大于0.200mm的导轨高度h_s的类似托槽的平均拉伸强度值大至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％、至少8％、至少9％、至少10％、至少12％、至少14％、至少16％、至少18％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％或至少50％的平均拉伸强度值。在一些实施方案中，第一导轨可具有第一导轨高度h₁(例如，0.160mm)，并且第二导轨可具有大于第一导轨高度h₁的第二导轨高度h₂(例如，0.185mm)。在一些实施方案中，第一导轨可具有第一导轨高度h₁(例如，0.160mm)，并且第二导轨可具有小于第一导轨高度h₁的第二导轨高度h₂(例如，0.155mm)。在一些实施方案中，第一导轨高度h₁和第二导轨高度h₂可为相同的(例如，h₁＝h₂＝0.170mm)。

如图6A、图6B和图9中进一步所示，支柱140的舌面部分包括一对大致凹形的凹入部144、145，该对大致凹形的凹入部144、145沿着齿龈面前缘142和咬合面后缘143之间的门140的行进方向彼此间隔开。突起部146设置在凹入部144、145之间并且在大致舌面方向上向外延伸。突起部146和突出壁节段142a、143a配合以将梁160保持捕获在凹入部144、145内并且防止门110从主体104移出。除非门110被主动地打开或闭合，否则梁160通常呈现由凹入部144、145限定的分别对应于门110的打开位置和闭合位置的两个位置中的一个位置。如图6A和图6B所示，可以通过在可偏转梁160的咬合面侧和齿龈面侧上的区域之间来回滑动突起部146，将门140可逆地打开和闭合。

前缘突出部142a用作正向止动表面，从而防止门130在没有足够的所期望力的情况下发生咬合面移动和拆卸。前缘突出部142a的咬合面147可以包括相对于梁160的凸曲率，在某些优选的实施方案中包括复合凸曲率。在具有复合曲率的具体实施中，凸形咬合面表面147可以呈现连续弯曲表面，或者可以包括与近中面-远中面中心相邻的平坦降落区域。在此类具体实施中，咬合面表面147的近中面边缘和远中面边缘通常将包括相对于咬合面表面147的其他区域更大的曲率半径。当门130打开时，咬合面表面147将直接邻近梁160的齿龈面表面设置。在该表面147上存在的曲率可用于在门在咬合面方向上被拉动的情况下消散来自梁160的在边缘突出部142a上的力。力跨弯曲咬合面表面147的传递可防止前缘突出部142a压裂并基本上破坏门的操作并因此破坏患者治疗。

从该构型，可在齿龈面方向上将额外的力施加到门130，以将门130闭合并且限制颜面侧进入弓丝狭槽108。在达到阈值量的力时，梁160可弹性地偏转以允许突起部146进入第二位置。在该位置，梁160设置在咬合面凹入部145下方，并且突起部146位于梁160的齿龈面侧上(参见图6B)。此处，梁160可被约束在突起部146和后缘突出部143a之间的第二平衡位置中。在突起部146位于梁160的齿龈面的情况下，门130闭合。梁160可朝其在通道120中的初始取向往回偏转，以接合咬合面凹入部145并防止门130自发地打开。后咬合面边缘突出部143a防止食物或其他材料进入器具100。

在一些实施方案中，突起部146的几何形状还可以受到调控，以调整打开和闭合门130所需的力。例如，打开力和闭合力通常可通过使用具有大致梯形轮廓(如从近中面或远中面方向观察)并且具有合适的侧壁角的突起部146来减小。在一些实施方案中，侧壁角小于约45度、小于约35度或小于约30度。相反地，可通过使用大于约45度、大于约55度或大于约60度的侧壁角来增大打开力和闭合力。如果需要，可通过使用具有显著不同的侧壁角(即，图6A中的如γ₁和γ₂)的梯形突起部146来实现不对称的打开力和闭合力。例如，相对于突起部的基部，突起部146的前缘(或面向齿龈面的边缘)可具有40度的侧壁角γ₁，并且突起部146的后缘(或面向咬合面的边缘)可具有60度的侧壁角γ₂。此类构型允许有意地增大阈值打开力，从而防止门130在咀嚼时意外打开。

再一次，因为梁160的弹性性质，可以使打开和闭合门130的过程可逆。当治疗专业人员施加咬合面力和齿龈面力以打开和闭合门130时，梁160能够朝向通道120的底壁122偏转，从而允许突起部146分别在驻留在梁160的齿龈面侧和咬合面侧之间切换。

打开和闭合门的力尤其由材料性质、突起部尺寸和梁160的横截面尺寸确定。在当前优选的具体实施中，梁160是超弹性镍钛合金的线段。在一个示例性实施方案中，梁160具有直径为0.18毫米(0.007英寸)的圆形横截面构型。其他实施方案的特征可在于梁具有至少0.13毫米(.005英寸)且不大于0.38毫米(0.015英寸)的直径。突起部146可具有0.20毫米(0.008英寸)的高度和0.356毫米×0.25毫米(0.014英寸×0.010英寸)的面积。当器具100被组装并且未转换时，梁160的顶部与突起部146的底部之间的干涉(例如，重叠)通常为至少0.127毫米(.0005英寸)并且通常不大于0.381毫米(0.015英寸)，其中干涉提供进一步确保防止门130意外或以其他方式不期望地打开。当组装两个主体时，门130和主体104上的其他表面之间的间隙平均为约19微米(0.00075英寸)。

当门130位于其闭合位置时，弓丝狭槽108被四个大体刚性的壁封闭。任选地，狭槽108具有咬合面壁，该咬合面壁由位于主体104上的部分咬合面壁111和对应于支柱140上的齿龈面前缘142的部分底壁表面共同限定。部分咬合面壁112沿着狭槽108的近中面部分和远中面部分延伸，并且横跨由前缘142限定的部分壁表面，该前缘在门处于闭合位置时沿着狭槽108的中心部分延伸。在该具体实施方案中，狭槽108具有专门由门130的接触表面134限定的颜面壁和专门由主体104限定的齿龈面壁111。

上述构型的一个好处是在导轨与相应的沟槽之间的界面变长。通过增大这些配合表面沿着其彼此接合的咬合面-齿龈面长度，该构型提高了稳定性，并且在门130沿着主体104滑动打开和闭合时减轻门的晃动。在为了患者舒适度而将器具100制备成尽可能小和主体104上的空间有限的情况下，这是特别有用的。

在示例性实施方案中，基部102、主体104和门110中的一些或全部由半透明的陶瓷材料制成。可用于本公开的实施方案的陶瓷材料包括在发布的美国专利号6,648,638(Castro等人)中描述的细晶粒多晶氧化铝材料。这些陶瓷材料已知具有高强度，并且还提供比金属材料更佳的美观度，因为它们透射光线，并可以在视觉上与下面牙齿表面的颜色混同。可用于本公开的实施方案中的其他陶瓷材料包括在美国专利号9,657,152(Kolb等人)中描述的半透明氧化锆材料、在国际公布号WO 2012/125885(Schechner等人)中描述的包括ZrO₂和Al₂O₃的着色陶瓷材料、以及在国际公布号WO 2014/02264(Hauptmann等人)中描述的预烧结多孔氧化锆材料。在一些实施方案中，陶瓷材料选自由以下各项组成的组：细晶粒多晶氧化铝材料、半透明氧化锆材料、包括ZrO₂和Al₂O₃的着色陶瓷材料、预烧结多孔氧化锆、以及它们的组合。

在某些实施方案中，基部102和主体104可例如经由机器或模具由以下材料一体地制成：如在美国专利号4,536,154(Garton等人)中公开的聚合物材料，或聚合物-陶瓷复合材料，诸如如在美国专利号5,078,596(Carberry等人)和5,254,002(Reher等人)中公开的玻璃-纤维增强的聚合物复合材料。其他合适的材料包括例如金属材料(诸如不锈钢、钛和钴-铬合金)和塑料材料(诸如纤维增强的聚碳酸酯)、以及它们的组合。例如，器具可包括由陶瓷材料制成的基部102和主体104以及由聚合物复合材料制成的门110；其他材料迭代和组合是可能的。在一些实施方案中，

以上呈现的器具门优选地具有力特征，这种力特征使得治疗专业人员能够容易地用常见的正畸手动器械(诸如正畸探测器)打开和关闭门。任选地，可以用专用的手动器械来限制门的滑动运动；例如，可将平探头***在门的前缘与主体之间的缝中，然后通过扭转将门打开。这可以有助于降低意外脱粘的风险。在目前优选的情况下，打开和闭合门所需的力足够低以使得医师能够容易地操作，但也足够高以使得门在治疗期间发生的正常患者活动(诸如咀嚼和刷牙)期间不会自发地脱离。优选地，施加以打开门的力的阈值量为至少约0.45牛顿(0.1lbf)、至少约0.9牛顿(0.2lbf)、至少约2.2牛顿(0.5lbf)、或至少约4.4牛顿(1lbf)。阈值力可为最多至约25.8牛顿(5.8lbf)、最多至约11.6牛顿(2.5lbf)、或最多至约8.9牛顿(2lbf)。

有限元分析(FEA)可以用于检查器具在经受唇拉力时的强度，唇拉力被定义为在失效之前向唇(例如，与狭槽的底壁相背)牵拉门所需的力。使用ANSYS工程模拟软件(版本15，得自美国宾夕法尼亚州卡农斯堡(Canonsburg,PA)的ANSYS公司)对器具构型进行FEA。例如，器具100被示出为在发生高应力或失效之前承受高达15.4磅力的唇拉力。使用0.021英寸×0.021英寸的正方形不锈钢线段测试唇拉力。

本文还设想了所述器具的套件和组件。例如，可在本文所述器具中的一种或多种器具上预先涂覆合适的正畸粘合剂，并且将其封装在容器或一系列容器中，例如在美国专利号4,978,007(Jacobs等人)、5,015,180(Randklev)、5,429,229(Chester等人)、和6,183,249(Brennan等人)以及美国专利公布号2008/0286710(Cinader等人)中所述。作为另一个选择，这些器具中的任一种器具还可以与允许间接粘合到患者的放置装置结合使用，如在美国专利号7,137,812(Cleary等人)中所述。

作为另外的选择，上述器具中的任一种器具可包括具有逐渐变细以提高扭矩强度的相背侧壁的弓丝狭槽，如在国际公布号WO2013/055529(Yick等人)中所述。

实施例

除非另有说明，否则实施例及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。

方法

唇牵拉强度测试：在闭合门之前，将“0.021×0.021”不锈钢弓丝251-121(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,Saint Paul,MN))放置在托槽弓丝狭槽中(参见图11)。托槽基部用3M ESPE RELYX陶瓷底漆2721(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,SaintPaul,MN))涂底漆，并且用TRANSBOND XT光固化粘合剂底漆712-034(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，Saint Paul，MN))和TRANSBOND XT光固化粘合剂糊剂712-036(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,Saint Paul,MN))粘结到固定的0.9"直径的滚花不锈钢环。丝线的两端由Instron 4204框架(马萨诸塞州诺伍德的英斯特朗公司((Instron,Norwood,MA))进行唇牵拉，该框架包括具有100N负荷传感器的MTS RENEW升级包(明尼苏达州伊甸普雷利的MTS系统公司(MTS Systems Corporation，Eden Prairie，MN))，直至断裂，并且负荷被记录为托槽的唇拉伸强度。

实施例1：

用于上中心门齿的左正畸托槽和右正畸托槽，如图1至图10大体所示并且在上文中描述，由美国专利号6,648,638(Castro等人)中所述的细晶粒多晶氧化铝材料通过在瑞士利斯的SPT Roth公司(SPT Roth AG，Lyss，Switzerland)的注塑成型和烧结来制备。对于托槽设计1(其横截面在图12中示出)和托槽设计2(其横截面在图13中示出)，三个尺寸D1、D2和D3记录在表1中。

使设计1和设计2的左托槽和右托槽经受唇牵拉强度测试。托槽设计1和2的唇牵拉强度测试结果示于表2中。

表1.设计1和2的尺寸

表2.唇牵拉强度测试结果

参考表2中的数据，观察到设计2的平均拉伸强度值比设计1的平均拉伸强度值高约12％至约20％，并且设计2的标准偏差比设计1的标准偏差低得多。

如表1中的数据所示，两种设计的托槽主体的总体近中面-远中面宽度相同，即，3.505mm。然而，设计2的导轨高度“D1”(0.195mm)显著小于设计1的导轨高度“D1”(0.297mm)。令人惊讶的是，较小的导轨高度提供对托槽中的裂缝引发和裂缝蔓延的更好抗性，如表2中的数据所示。

实施例2。

如实施例1所述制备两组正畸托槽，版本1和版本2，每组包括：上中心托槽；上侧向托槽；上犬齿托槽；以及上两尖齿托槽(每颗牙齿十个左托槽和十个右托槽)。图14示出了如何为每个装置测量“A”和“B”的尺寸。图15示出了如何为每个装置测量尺寸“X”和“Y”。托槽组版本1和托槽组版本2的尺寸列于表3中。

使版本1和版本2的托槽经受如上所述的唇牵拉强度测试。托槽版本1和2的唇牵拉强度测试结果以及相关联的标准偏差示于表3中。

参考表3，与最大导轨高度大于0.200mm的版本1托槽相比，最大导轨高度小于0.200mm的版本2托槽的测试结果示出了高出约10％至约54％的平均拉伸强度和较低标准偏差。数据表明，版本2托槽应比版本1托槽更有可能经受住正畸治疗期间可能发生的侵蚀性口腔环境。

以上提到的所有专利和专利申请均据此明确地并入本说明书中。出于清楚和理解目的，已通过举例说明和示例对上述发明进行了详细描述。然而，可使用各种替代形式、修改形式和等同形式，并且不应当将上述说明视为限于由以下权利要求书及其等同形式所限定的本发明的范围内。