用于将弓丝与牙耦合的正牙支架.pdf

一种用于将弓丝(18)与牙耦合正牙支架(10)包括支架体(12)，其具有适于接收弓丝(18)的弓丝槽(16)。可移动部件(14)与支架体(12)啮合，并且可在打开位置和闭合位置之间移动。支架体(12)和可移动部件(14)由透明或半透明陶瓷制成，用于提高美观性。支架体(12)可以包括一个或多个止动表面，其限制可移动部件(14)在齿龈方向上的移动。支架体(12)可以包括支撑表面(40)，其定位在弓丝槽(16)唇缘舌侧。支架体(12)可以由多晶陶瓷支撑，其粒度分布特征在于平均粒度在大于3.4μm至约6μm的范围内。

1.  一种用于将弓丝与牙耦合的正牙支架，包括：
配置成安装至牙的支架体，支架体包括适于在其中接收弓丝的弓丝槽、支撑表面、由所述支撑表面承载并且局部位于所述支撑表面上方的一对相对的引导部、以及在所述一对相对的引导部中的一个或两个与所述支撑表面之间延伸以便相对于所述弓丝槽局部闭合所述支撑表面的中间壁，所述中间壁具有第一接触表面；以及
可移动部件，其与支架体的所述支撑表面啮合并且相对于支架体的所述支撑表面可在所述相对的引导部之间从打开位置移动到闭合位置，在打开位置可以将弓丝插入弓丝槽中，而在闭合位置可移动部件将弓丝保持在弓丝槽中,所述可移动部件包括具有第二接触表面的肩状部；
固定机构，用于限制可移动部件朝向打开位置的移动；以及
第一停止结构，其与固定机构分离，用于当所述可移动部件被向着闭合位置移动时通过所述第一接触表面与所述第二接触表面之间的接触在闭合位置停止所述可移动部件与所述支架体之间的相对移动。

2.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，所述固定结构用作保持机构以防止所述可移动部件与所述支架体非故意地分离。

3.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，固定机构包括：
在所述支架体和所述可移动部件之一上的突出部分，以及
在所述支架体和所述可移动部件的另一个上的接收部分。

4.  根据权利要求3所述的正牙支架，其特征在于，突出部分与支架体相关，支架体还包括用于在其中接收突出部分的孔。

5.  根据权利要求4所述的正牙支架，其特征在于，至少孔的一部分包括锥形构造，以有利于将突出部分插入孔中。

6.  根据权利要求4所述的正牙支架，其特征在于，孔包括用于接收突 出部分的第一部分，和用于接收用于将突出部分固定在孔中的咬合部件的第二部分。

7.  根据权利要求6所述的正牙支架，其特征在于，孔的第二部分的横截面的尺寸大于孔的第一部分的横截面的尺寸，以有助于将突出部分插入其中。

8.  根据权利要求4所述的正牙支架，其特征在于，所述支架体还包括设置在用于支撑突出部分的孔周围的凸起凸出部。

9.  根据权利要求3所述的正牙支架，其特征在于，突出部分是能够径向膨胀和收缩的弹簧销。

10.  根据权利要求3所述的正牙支架，其特征在于，接收部分与所述可移动部件相关，接收部分包括腔。

11.  根据权利要求10所述的正牙支架，其特征在于，腔包括开口端、闭合端和基底面。

12.  根据权利要求11所述的正牙支架，其特征在于，所述可移动部件还包括形成在基底面中并且适于在其中接收突出部分的保持槽。

13.  根据权利要求11所述的正牙支架，其特征在于，腔的闭合端由突键部件闭合，突键部件具有接触表面，适于在所述可移动部件处于闭合位置时接触支架体。

14.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，支架体还包括系翼和从系翼延伸的吊钩，其中系翼和吊钩中至少之一适于接收用于将支架耦合至相邻正牙装置的连接部件。

15.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，所述第一停止结构包括位于可移动部件和支架体之间的第一接触区域，第一接触区域大于当所述固定机构与所述可移动部件和所述支架体中之一之间存在接触时所述固定机构与所述可移动部件和所述支架体中之一之间的接触区域。

16.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，还包括：
第二停止结构，用于停止所述可移动部件与所述支架体之间的相对移动，第二停止结构与固定机构和第一停止结构分离。

17.  根据权利要求16所述的正牙支架，其特征在于，第二停止结构包括位于可移动部件和支架体之间的第二接触区域，第二接触区域大于大于当所述固定机构与所述可移动部件和所述支架体中之一之间存在接触时所述固定机构与所述可移动部件和所述支架体中之一之间的接触区域。

18.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，固定机构还包括：
在支架体和可移动部件之一上的突出部分；以及
在支架体和可移动部件的另一个上的接收部分，接收部分具有端部，并且随着可移动部件在打开和闭合位置之间移动，突出部分相对于接收部分移动；
其中，突出部分和接收部分之间的啮合限制了可移动部件朝向打开位置的移动。

19.  根据权利要求16所述的正牙支架，其特征在于，所述可移动部件还包括具有接触表面的突键部件，所述第二停止结构通过所述突键部件的所述接触表面与所述支架体的表面之间的接触停止所述可移动部件与所述支架体之间的相对移动。

20.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，所述中间壁形成所述弓丝槽的一部分。

21.  根据权利要求20所述的正牙支架，其特征在于，所述中间壁的表面与所述弓丝槽的至少一个表面齐平。

22.  根据权利要求1所述的正牙支架，其特征在于，所述第一接触表面背离所述弓丝槽。

用于将弓丝与牙耦合的正牙支架
本申请是2009年8月13日提交的发明名称为“美观正牙支架及其制造方法”的200980105523.X号中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及正牙支架，并且尤其涉及具有诸如滑动装置或插销的可移动闭合部件的美观正牙支架。
背景技术
正牙支架是用于改善患者咬合的矫正正牙治疗的基本部件。在常规正牙治疗中，正牙医生或助手将支架固定至患者牙齿，并且将弓丝啮合在每个支架的槽中。弓丝施加矫正力，其强迫牙齿移动至正牙学上正确位置。采用诸如小弹性O－环或细金属丝的传统绑扎线，以将弓丝保持在每个支架槽中。由于在将独立绑扎线应用于每个支架中时遇到的困难，已经开发了自绑扎正牙支架，依赖于用于将弓丝抓握在支架槽中的可移动插销或滑动装置，而不再需要绑扎线。
常规正牙支架通常由不锈钢制成，其坚固、不可吸收、可焊接，并且相对易于形成和加工。然而，经历使用金属正牙支架的正牙治疗的患者，可能由于金属的可见性而感到尴尬，这在美容方面是令人不快的。为了改善美容外观，一些常规正牙支架包括透明或半透明非金属材料制成的支架体，诸如聚合树脂或陶瓷，其呈现或酷似下层牙的颜色或色度。这种正牙支架可能依赖于加衬弓丝槽的金属插入物，用于增强和加固弓丝槽附近的支架体。结果，患者嘴中金属的外观虽然在一定程度上仍然存在，但是一 般看来不引人注目，并且因而特征在于非金属支架体的支架从美学上更令人愉快。由于美学上改进，由例如陶瓷材料的透明/半透明材料形成支架体，已经变得令人满意。然而，陶瓷材料易碎，并且在使用中更可能破裂。因此，需要陶瓷支架，其能抵抗将牙齿移动至正牙学上正确的位置所需的压力。
虽然使用透明或半透明材料形成传统的非自绑扎支架体已经普遍地改善了这些支架的美感，但是改进自绑扎支架的美感迄今仍存在问题。作为实例，当前美学自绑扎正牙支架可以使用透明或半透明支架体，但是继续使用金属制成的闭合部件(例如，绑扎滑动装置)。这种设置的一个这种实例公开在美国专利公开号No.2004/0072117中，所述文献的公开内容在此全文引入作为参考。这些金属闭合部件可能可见的降低了大部分患者所需的美学外观，尤其是对于连接至位于口腔前部的门齿和犬齿的支架。这些自绑扎支架已经维持使用金属闭合部件，大体上是因为这种部件所需的强度、延展性和韧性。因而，仍然需要实现完全的自绑扎支架的美观性。
因而，需要一种改进的、更完全美观的自绑扎正牙支架，其克服了常规自绑扎正牙支架的这些和其它不足。
发明内容
为此，一种用于将弓丝与牙耦合的正牙支架包括配置成安装至牙的支架体。支架体包括适于在其中接收弓丝的弓丝槽和与支架体啮合的可移动部件。可移动部件相对于支架体可在打开位置和闭合位置之间移动，在打开位置可以将弓丝插入弓丝槽中，而在闭合位置可移动部件将弓丝保持在弓丝槽中。支架体和可移动部件由透明或半透明陶瓷材料制成。
在一个实施例中，正牙支架包括用于限制可移动部件朝向打开位置移动的保持机构，以及与用于限制可移动部件朝向打开位置移动的保持机构分离的第一停止结构。保持机构包括位于保持机构与可移动部件和支架体 中之一之间的表观接触区域。第一停止结构包括位于可移动部件和支架体之间的第一接触区域，其大于表观接触区域。
在一个实施例中，支架体包括支撑表面，其至少局部地限定滑动啮合轨道。可移动部件啮合滑动啮合轨道。至少一部分支撑表面定位在弓丝槽的唇缘舌侧。
在一个实施例中，支架体包括多晶陶瓷，其粒度分布特征在于其平均粒度的范围为大于3.4μm至约6μm。在一个实施例中，正牙支架还包括绑扎滑动装置，其包括多晶陶瓷。
在又一实施例中，正牙支架包括配置成安装至牙的支架体，其包括配置成在其中接收弓丝的弓丝槽，支架体包括多晶陶瓷，其粒度分布特征在于其平均粒度的范围为约3.5μm至约5μm，其高达约50％的颗粒尺寸小于3μm，其高达约90％的颗粒尺寸小于10μm，尺寸大于10μm的颗粒占支架体体积的约50％。多晶陶瓷的断裂韧度至少为4.0MPa·m^1/2。
在本发明的又一实施例中，一种制造正牙支架的方法包括由陶瓷粉末模制支架体，并且烧结模制体以形成粒度分布特征在于其平均粒度的范围为大于3.4μm至约6μm的烧结体。
附图说明
包括在本说明书中并且构成其一部分的随附附图，示出了本发明的实施例，并且与上述给出的基本描述和下文给出的详细描述一同，用于说明本发明的各个方面。
图1是根据本发明一个实施例的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为处于打开位置；
图2是图1中所示的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为处于闭合位置；
图3是图1所示的自绑扎正牙支架的正视图；
图4是图1中所示的自绑扎正牙支架的透视图，其中移除了滑动装置；
图5是图1中所示的绑扎滑动装置的后视图；
图6是图2中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线6－6获取的横截面视图；
图7是图1中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线7－7获取的横截面视图；
图8是图2中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线8－8获取的横截面视图；
图9是图1中所示的绑扎滑动装置的侧视图；
图10是图1中所示的自绑扎正牙支架的后视图；
图11是图6中所示的已环绕部分11的放大视图；
图12是根据备选实施例的自绑扎正牙支架的后视透视图；
图13是图1中所示的自绑扎正牙支架的前视图；
图14是图1中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线7－7获取的类似于图7的横截面视图；
图15是根据本发明另一实施例的自绑扎正牙支架的透视图；
图16是根据本发明一个实施例的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为处于闭合位置；
图17是图16中所示的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为与支架体分离；
图18是图16中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线18－18获取的横截面视图；
图19是图16和17中所示的绑扎滑动装置的后视图；
图19A是图19中的绑扎滑动装置沿着线19A－19A的横截面视图；
图20是图16中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线20－20获取的横截面视图；
图21是根据本发明一个实施例的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为处于闭合位置；
图22是图21中所示的自绑扎正牙支架的透视图，其中绑扎滑动装置示为与支架体分离；
图23是图21中所示的自绑扎正牙支架大体上沿着线23－23获取的横截面视图；
图24是图21和22中所示绑扎滑动装置的后视图；
图24A是图24中所示的绑扎滑动装置沿着线24A－24A获取的横截面视图；
图25是示出表面裂纹对多晶氧化铝的挠曲强度的影响的图表；
图26A、26B和26C是根据本发明的实施例在440×的放大倍率获取的多晶氧化铝支架材料的显微图；
图26D是在110×放大倍率获取的多晶氧化铝支架材料的显微图；
图27A、27B、27C和27D是根据本发明的实施例在440×的放大倍率获取的多晶氧化铝支架材料的显微图；
图28A、28B、28C和28D分别是示出图27A、27B、27C和27D中所示的显微结构的粒度分布的图表；
图29是根据本发明一个实施例的，对于图27B中所示的显微结构的三种粒度范围所计算的体积分数的图表；以及
图30是根据本发明一个实施例的，对于图27C中所示的显微结构的三种粒度范围所计算的体积分数的图表。
具体实施方式
虽然下面将结合特定实施例描述本发明，但是本发明不局限于任一特定类型的正牙支架。本发明实施例的描述意于覆盖可能包括在由随附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有备选、修改和等效设置。尤其， 本领域技术人员将意识到，本文所述的本发明的实施例的部件可以以多种不同方式设置。
现在参考附图，尤其参考图1和2，正牙支架10包括支架体12和耦合至支架体12的可移动闭合部件。在一个实施例中，可移动闭合部件可以包括可滑动地与支架体12耦合的绑扎滑动装置14。支架体12包括形成于其中的弓丝槽16，其适于接收对牙施加矫正力的弓丝18(以虚线所示)。绑扎滑动装置14可以在打开位置(图1)和闭合位置(图2)之间移动，在打开位置可以将弓丝18插入弓丝槽16中，而在闭合位置将弓丝18保持在弓丝槽16中。支架体12和可绑扎滑动装置14共同形成用于矫正正牙治疗的自绑扎正牙支架10。而且，虽然本文描述可移动闭合部件为绑扎滑动装置，但本发明不局限于此，因为可移动闭合部件可以包括其它可移动结构(例如，插销、弹性锁片、门等)，其能够以任何合适的方式在打开和闭合位置之间移动。
除非特别指出，本文使用连接至上颌牙的唇面上的支架10的参考系而描述正牙支架10。因此，如本文中所使用的，用于描述支架10的术语，诸如唇的、舌的、近中的、远端的、咬合面的以及齿龈的，是相对于所选的参考系。然而，本发明的实施例不局限于所选的参考系和说明性术语，因为正牙支架10可以用于其它牙上并且在口腔中处于其它方向。例如，支架10还可以耦合至牙的舌面，或者位于下颌上并且也在本发明的范围内。本领域普通技术人员将意识到，当参考系存在变化时，本文所用的描述性术语可能不直接适用。然而，本发明意于不依赖于在口腔中的定位和定向，并且用于描述正牙支架的实施例的相对术语仅提供了对附图中实例的清楚描述。同样地，相对术语唇的、舌的、近中的、远端的、咬合面的和齿龈的并不将本发明限制于特定位置或方向。
当安装至患者上颌上的牙的唇面时，支架体12具有舌侧20、咬合侧22、齿龈侧24、近中侧26、远端侧28和唇侧30。支架体12的舌侧20配 置成任意常规方式固定至牙，诸如举例而言，借助于合适的正牙粘固粉或粘合剂或者借助于围绕邻近牙(未示出)的带。舌侧20还可以设置有垫32，其限定了适于固定至牙表面的连接基底33。垫32可以作为独立工件或元件耦合至支架体12，或者作为选择地，垫32可以与支架体12集成形成。支架体12包括基底面34和从基底面34唇向突出的一对相对槽表面36、38，其共同限定了在近中－远方向上从近中侧26延伸至远端侧28的弓丝槽16。槽表面36、38和基底面38大体上密封或嵌入在支架体12的材料中。支架体12的弓丝槽16可以设计成任何合适的方式接收正牙弓丝18。
参考图4，支架体12还包括从槽表面38在大体上齿龈－咬合方向上延伸的支撑表面40。一对相对的引导部42、44由支撑表面40承载，并且分别定位在其近中侧26和远侧28上。引导部42、44大体上是L－形的，并且各自包括从支撑表面40在唇向上突出的第一支柱42a、44a。引导部42具有在远端方向上突出的第二支柱42b或耳状部，而引导部44具有在近中方向上突出的第二支柱44b或耳状部，从而引导部42、44共同地局部位于支撑表面40上方。支撑表面40和引导部42、44共同限定了用于在支架体12中支撑和引导绑扎滑动装置14的滑动啮合轨道46。
支撑表面40包括近中部分48、远端部分50以及位于近中部分48和远端部分50之间的中央部分52。引导部42、44配置成分别位于近中部分48和远端部分50上，但与其分离，以接收绑扎滑动装置14。中央部分52包括凸起的凸出部54，其大体上在唇向上突出，下文将更详细讨论其目的。这种结构大体上在支撑表面40中限定了齿龈－咬合方向的导轨或凹槽56、58。另外，支撑表面40的中央部分52包括位于其咬合端的凹进或切口60，其限定了止动表面。如下文更详细所述的，止动表面配置成与绑扎滑动装置14协作，以改进的方式适应施加在支架10上的力(例如，咀嚼力)。
如上所述，为了改进正牙支架10的美观性，支架体12由半透明或透明非金属材料制成。例如，支架体12可以由透明或半透明陶瓷材料制成。 另外，支架体12可以是牙色的。在一个实施例中，陶瓷材料可以是多晶氧化铝或铝氧化物。然而，作为实例而非限制，可以使用其它多晶陶瓷材料，诸如多晶氧化锆或锆氧化物。因此，在一个实施例中，支架体12可以通过陶瓷喷射模塑法(CIM)、随后烧结和/或热等静压(HIPing)而形成。
在又一实施例中可以处理支架体12的一部分或其整个表面，以增加支架体12的转矩强度。作为实例，支架体12可以具有沉积或以别的方式形成于其上的涂层。例如，涂层可以通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)沉积，厚度高达15μm。此外，涂层可以是非结晶的、纳米晶，或者其微结构所含的颗粒比支架体12的颗粒更精细。在一个实施例中，不是研磨和/或抛光表面，支架体12的表面的一部分或全部可以进行离子碾磨或酸蚀刻，以移除表面瑕疵并且在其中产生压缩表面应力，由此加固支架体12。另外，或者作为选择的，表面可以进行金属离子轰击、混合金属离子轰击或者激光融化，以改善断裂韧性。将意识到，可以使用一种或多种表面处理的组合，以增加支架体12的转矩强度。
如图3中所示，绑扎滑动装置14包括近中部分62、远端部分64以及位于近中部分62和远端部分64之间的中央部分66。引导部42、44配置成分别位于近中部分62和远端部分64之上，并且中央部分66配置使得中央部分66的唇侧大体上与引导部42、44的唇侧齐平(图2)。这种结构大体上在绑扎滑动装置14的唇侧中限定了齿龈－咬合方向的轨道或凹槽68、70，随着绑扎滑动装置14在打开位置和闭合位置之间移动，所述绑扎滑动装置14沿着引导部42、44移动。近中部分62和远端部分64不延长绑扎滑动装置14的完整齿龈－咬合范围，但是作为代替，其突然停止齿龈侧72以分别限定两个大体上平面的平坦表面74、76。如图2中所示，并且如下文更详细讨论的，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，平坦表面74、76可以邻近或形成弓丝槽16的一部分，并且更特别地，形成槽表面38的一部分，其捆绑了弓丝18的一侧。
与许多美学自绑扎支架不同，绑扎滑动装置14还可以由半透明或透明材料形成。例如，绑扎滑动装置14可以由透明或半透明陶瓷材料制成。在一个实施例中，陶瓷材料可以与用于形成支架体12的材料相同。然而，本领域普通技术人员将意识到，还有其它合适的材料，将提供美观的绑扎滑动装置14。另外，为了改进强度和美观性，绑扎滑动装置14可以以类似于上述对支架体12所述的类似方式进行表面处理。有利地是，由透明或半透明材料形成的支架体12和绑扎滑动装置14将减少正牙支架固定至患者牙时的可见性。
如图4和5中所示，正牙支架10包括固定机构，其将绑扎滑动装置14固定在至少闭合位置。为此，固定机构包括位于支架体12或绑扎滑动装置14之一中的突出部分，以及位于支架体12或绑扎滑动装置14另一者中的接收部分，两者协作以将绑扎滑动装置14保持在至少闭合位置。固定机构还可以防止绑扎滑动装置14与支架体12脱离。在一个典型实施例中，固定机构包括耦合至支架体12的弹性啮合部件，诸如大体上细长的、圆柱形、管形弹簧销78(图4)，还包括形成在绑扎滑动装置14中的保持槽80(图5)。虽然使用与支架体12相关的弹簧销78和与绑扎滑动装置14相关的保持槽80描述了该实施例，但是本领域普通技术人员将意识到本发明不局限于此。例如，弹簧销可以耦合至绑扎滑动装置，而可以在支架体中形成合适的保持槽。
如图4、6和7所示，弹簧销78包括第一部分和第二部分。弹簧销78的第一部分配置成接收在形成于支撑表面40中的孔82中。弹簧销78的第二部分以大体上唇向突出远离支撑表面40，以延伸进入滑动啮合轨道46。弹簧销78包括切口或裂口84，下文将描述其目的，其形成在侧壁上，并且沿着弹簧销78的至少长度的一部分延伸。弹簧销78例如可以通过卷起处理形成以限定裂口84，或者作为选择，可以通过切割管形部件以形成裂口84而形成。另外，弹簧销78可以由包括不锈钢、钛合金、镍钛型超弹性材 料或其它合适的材料制成。
孔82定位在弓丝槽16的咬合方向上，并且从齿龈侧20延伸至支架体12的支撑表面40。另外，孔82可以形成在中央部分52的凸起凸出部54中。将弹簧销78定位在凸起凸出部54中向弹簧销78提供了附加支撑，以防止或减少弹簧销78的悬臂弯曲或折曲。孔82包括通向支撑表面40并且适于在其中接收弹簧销78的第一部分86，以及在支架体12的齿龈侧20处打开并且适于接收配置成将弹簧销78固定在孔82中的闭塞部件的第二部分88。在一个实施例中，闭塞部件可以是球90。然而，闭塞部件不局限于此，因为还可以使用其它闭塞部件将弹簧销78固定在孔82中。可以将大体上锥形的过渡区域92设置在第一和第二孔部分86、88之间。
在组装期间，将弹簧销78从齿龈侧20插入孔82(并且使绑扎滑动装置与支架体12啮合)，以将其定位在第一孔部分86中。将球90插入第二孔部分88中，并且固定至孔82。作为实例，球90可以粘合地与孔82耦合。本领域普通技术人员将意识到其它方法将球90固定在孔82中。第二孔部分88的横截面尺寸可能大于第一孔部分的横截面尺寸，而有助于将弹簧销78插入孔82中。尤其，锥形过渡区域92可能有助于在组装处理期间将弹簧销78插入孔82中。在一个实施例中，球90可以由锆制成，但是还可以使用诸如PMMA、聚碳酸酯、玻璃等的其它合适材料形成球90。虽然弹簧销78可以由金属制成，但是弹簧销78(以及球90假设以非美观材料制成)定位在正牙支架10中相对较深，以减小对支架体10的美观的影响。
如图5中所示，绑扎滑动装置14的舌侧94包括腔96，其具有基底面98、齿龈端100和咬合端102。齿龈端100敞开以随着绑扎滑动装置14在打开和闭合位置之间移动时在其中接收凸起的凸出部54。腔96的咬合端102由突键部件104闭锁，其从舌侧94向外延伸(例如，舌向的)，并且具有面向腔96的接触表面106，下文将更详细的讨论其目的。
保持槽80形成在腔96的基底面98中，并且大体上在齿龈－咬合方向 (例如，在绑扎滑动装置14的移动方向上)延伸。保持槽80可以形成使得在唇侧－舌侧方向上完全延伸通过滑动装置14(未示出)，或者以使得仅局部延伸通过滑动装置14，并且因而从滑动装置14的唇侧108不可见(例如，盲槽)，如图3和5所示。这种盲槽结构减少了口腔中食物或其它材料可能聚集在支架10的唇侧上的位置，由此改进了整体卫生。在一个实施例中，保持槽80在槽80的咬合端112上具有放大部分110，其与具有闭合齿龈端116的笔直段部分114。放大部分110可以是圆形的，如图所示，或者具有其它合适的形状。圆形部分110的横截面尺寸大于笔直段部分114的横截面尺寸，以在其间的过渡区域限定一对相对的突出部分118。
当将绑扎滑动装置14耦合至支架体12时，弹簧销78接收在保持槽80中，其随着滑动装置14在打开和闭合位置之间移动而相对于弹簧销78移动。弹簧销/保持槽结构用于将绑扎滑动装置14固定在至少闭合位置。为此，弹簧销78的裂口84允许将至少裂口部分相对于其中心轴69大体上径向弯曲或弹性变形。正如本文中所使用的，径向弯曲不仅包括均匀的径向改变，还包括不均匀或局部径向改变，诸如在弹性C夹的挤压期间产生的。换句话说，至少一部分弹簧销78具有第一有效曲率直径或半径(诸如在未偏压状态)，但是能够弯曲，诸如通过挤压弹簧销78，以使得具有小于第一有效曲率直径或半径的第二有效曲率直径或半径。虽然弹簧销78中的裂口84允许径向收缩/扩张，但是可以以其它方式实现这种运动。
在操作中，当绑扎滑动装置14处于闭合位置(图2)时，弹簧销78设置在保持槽80的放大部分110中，并且允许径向扩张，从而弹簧销78啮合放大部分110的壁。本领域普通技术人员将意识到弹簧销78无需啮合放大部分110的壁，但是必须其至少横截面尺寸(例如，直径)当径向扩张时大于笔直段部分114的横截面尺寸。当这样设置在放大部分110，突出部分118提供了对绑扎滑动装置14移动远离闭合位置和朝向打开位置的抵抗力的阈值水平。然而，例如，如果在咬合方向上将足够大的开启力施加在 绑扎滑动装置14上，那么保持槽80和弹簧销78之间的相互作用使销78径向收缩(由于槽80施加的挤压)，从而弹簧销78移动通过突出部分118，并且进入保持槽80的笔直段部分114。
一旦定位在笔直段部分114中，弹簧销78承载其侧部，从而必须施加小于并且可能显著小于开启力的阈值滑动力，以克服拖拉力，并且随着弹簧销78穿过笔直段部分114而相对支架体12移动绑扎滑动装置14。因而，一旦打开，绑扎滑动装置14并不仅自由滑动或下降至完全打开位置，而必须有目的地朝向打开位置移动。如果绑扎滑动装置14仅局部打开，滑动装置14可以配置成维持其相对于支架体12的位置(由于，例如，弹簧销78和滑动装置14之间的摩擦力)，直到施加阈值滑动力以继续朝向打开位置移动滑动装置14。这种结构减少了在例如正牙治疗期间非故意闭合滑动装置14的可能性。当绑扎滑动装置14朝向闭合位置移动时，随着弹簧销78进入放大部分110，弹簧销78恢复或迅速恢复至其径向扩展位置，以再一次将绑扎滑动装置固定在闭合位置。
正如上述介绍的，在绑扎滑动装置14打开和闭合期间，凸起凸出部54支撑弹簧销78。在这点上，当绑扎滑动装置14朝向打开位置移动时，由弹簧销78接触保持槽80而产生的拖拉力可以在销78上形成剪切型的力。凸起凸出部54减少了当绑扎滑动装置14移动通过销78时销78将弹性形变或断裂的可能性，因为其支撑销78从表面40延伸出的距离。作为对比，没有凸起凸出部54并且销78的长度唇向从支撑表面40突出，销78将更可能经历悬梁式或转矩力，其当滑动装置14在任意方向上移动时，足以围绕孔82的边沿弯曲或断裂销78。
在未决美国专利申请序列号No.12/127877(‘877申请)中更完整地公开了包括弹簧销78和保持槽80的固定机构，所述文献的公开内容在此全文引入作为参考。另外，‘877申请中公开的其它固定机构还可以用于本文中公开的美观正牙支架10。因而，固定机构不局限于附图所示和上述的弹 簧销/保持槽结构。
除了足以将绑扎滑动装置14固定在至少闭合位置，固定结构还可以作为保持机构，以在使用期间，诸如当绑扎滑动装置14处于打开位置时，防止或减少绑扎滑动装置14意外或非故意地与支架体12分离。为此，保持槽80的长度可以限制绑扎滑动装置14相对于支架体12的齿龈－咬合行进。例如，当绑扎滑动装置14处于完全打开位置时，弹簧销78可以邻接保持槽80的齿龈端116。由于齿龈端116闭合保持槽80，禁止了绑扎滑动装置14在咬合方向上相对于支架体12的进一步移动，并且绑扎滑动装置14不可能与支架体12分离或脱离。
相似地，在绑扎滑动装置14的完全闭合位置，弹簧销78定位在保持槽80的咬合端112处的放大部分110中，这可以禁止绑扎滑动装置14相对于支架体12在齿龈方向上的进一步移动。如下文更详细讨论的，正牙支架可以包括其它特征，代替固定机构或作为除其之外，防止绑扎滑动装置14相对于支架体12在齿龈方向上的移动。
在这点上，仅使用弹簧销78限制或停止绑扎滑动装置14相对于支架体12的齿龈移动的设计，可能受到固定机构的过早破坏的影响。在这些设计中，诸如在咀嚼期间施加在绑扎滑动装置14上的所有力，经由弹簧销78传送至支架体12。由于弹簧销78和绑扎滑动装置14之间的接触区域较小，通过弹簧销78传送至支架体12的力可能足以剪切、开槽或以另外方式损坏弹簧销78。因而，如下更完整描述的，可能需要使用绑扎滑动装置14和支架体12之间的接触区域增大的止动表面，以限制绑扎滑动装置14的齿龈向移动。增大的接触区域大体上将施加在绑扎滑动装置14上的负荷散布在支架体12的更大区域上。这种结构将防止或减少固定机构过早破坏的风险。在这点上，止动表面可以减少或防止弹簧销78在保持槽80的咬合端112上降到最低点。另外，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，止动表面限定的接触区域大于没有止动表面时弹簧销78和保持槽80之间的表观接 触区域。
为此，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，绑扎滑动装置14的齿龈侧72可以配置成啮合支架体的第一接触或止动表面。在这点上，如图6和7所示，正牙支架10可以包括超越特征，其配置为形成在邻接槽表面36的支架体12的唇侧30中的切口120。切口120限定了凸缘122，其延伸在槽表面36上，并且配置成当滑动装置14处于闭合位置时啮合或邻接绑扎滑动装置14的舌侧94。提供了这种超越特征减弱了耦合绑扎滑动装置14和支架体12时可接受公差，以当处于闭合位置时覆盖弓丝槽16。
切口120还限定了齿龈壁124，当处于闭合位置时悬垂在绑扎滑动装置14的齿龈侧72之上，如图6所示。该悬垂防止或减少了口腔中的食物或其它材料接触滑动装置14的齿龈侧72和无意地将滑动装置14移向打开位置。切口120的齿龈壁124还可以提供第一接触表面。在这点上，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，滑动装置14的齿龈侧72可以配置成在弹簧销78在保持槽80的咬合端112上降至最低点之前啮合切口120的齿龈壁124。绑扎滑动装置14的齿龈侧72和支架体12的齿龈壁124之间的接触增加了从其上将施加在绑扎滑动装置14上的力传送至支架体12的区域。而且，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，可以将一部分保持槽80暴露至弓丝槽16，如图6中所示。
如图中所示，正牙支架10可以包括工具容器126，其与用于移动绑扎滑动装置14远离闭合位置和朝向打开位置的工具(未示出)协作。参考图4、6和7，支架体12的唇侧30包括工具容器126，其限定了齿龈壁128、近中壁130、远端壁132和唇壁134。然而，容器126沿着其咬合端打开，以使得可接触至少一部分绑扎滑动装置14。在美国专利申请序列号No.12/124854中更完整地公开了使用工具容器126的各种工具和方法，所述文献的公开内容在此全文引入作为参考。如这些图中所示的，工具容器126和切口120的交叉点减少了绑扎滑动装置14的齿龈侧72和切口120的 齿龈壁124之间的第一接触表面的区域。例如，通过在支架体12中形成工具容器126，第一接触表面可以是分别沿着近中壁130、远端壁132和唇壁134的咬合边缘的条带。
正牙支架10还可以包括位于绑扎滑动装置14和支架体12之间的第二接触或止动表面，其限制或停止绑扎滑动装置14相对于支架体12的齿龈向移动。第二接触表面可以独自或如上所述与第一接触表面协同运作。在这点上，并且如图6和7所示，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，突键部件104的接触表面106可以配置在弹簧销78在保持槽80的咬合端112上降至最低点之前啮合支架体12。更特别地，支架体12的咬合侧22可以提供第二接触表面。为此，突键部件104的接触表面106包括第一啮合部分136和第二啮合部分138，分别啮合支架体12的第一啮合部分140和第二啮合部分142。绑扎滑动装置14的突键104部件和支架体12之间的接触增加了从其上将施加在绑扎滑动装置14上的力传送至支架体12的区域。因而，可以减少固定机构过早破坏的可能性。
突键部件104和支架体12之间的关系可以具有其它优点。例如，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，突键部件104定位在支撑表面40的凹口60中，并且至少局部地填充邻近支架体12的咬合侧22的引导部件42、44之间的空间。使用突键部件104填充这种空间减少了牙斑和/或食物集结的部位。而且，如图6和7所示，第二啮合部分138、142可以与第一啮合部分136、140成角度或成斜面。绑扎滑动装置14上的斜面构造允许增加滑动装置14的部分的壁厚。例如，如图6中所示，绑扎滑动装置14在齿龈－咬合方向上的厚度t1和绑扎滑动装置14在唇－舌方向上的厚度t2可以相对于更传统的非斜面构造而增加。增加的厚度向绑扎滑动装置14提供了额外的强度和硬度。
除了上述各个特征之外，正牙支架10可以包括许多其它结构，其向支架和/或向在正牙治疗期间支架的实施过程提供了有利之处。作为实例，一 个特征是绑扎滑动装置14相对于支架体12的位置，并且尤其是相对于弓丝槽16的位置。在这点上，常规自绑扎支架通常具有形成弓丝槽并且在其一侧包住弓丝槽的支架体。随后，由可移动闭合部件闭合弓丝槽未受限侧。如果不是全部，将闭合部件的主要部分大体上定位在弓丝槽的唇侧，并且结果支架体可鄙许包括在弓丝槽唇向延伸的结构，以诸如在打开和闭合位置之间移动期间容纳闭合部件。结果，自绑扎正牙支架的唇－舌宽度大体上相对较大。增加的唇－舌宽度不仅使得支架更显而易见，而且因而美观上更令人不悦，而且还可以降低患者的舒适度。此外，由于例如咀嚼力，相对较大的唇－舌宽度增加了连接故障的发生。
为了解决常规自绑扎支架的这种缺点，设计正牙支架10以提供唇－舌宽度减少的自绑扎特征，因而改进了美观和患者舒适度。在这点上，已经绑扎滑动装置14已经在支架体12内相对于常规自绑扎支架设计而舌向移动。因而，如图8中所示，限定滑动啮合轨道46(图4)的支撑表面40不再是弓丝槽16的唇侧，而是包括现在位于弓丝槽16的唇缘143的舌向的一部分。在一个实施例中，滑动啮合轨道46在中间位置与槽表面38交叉，如图8中所示(即，在基底面34和唇缘143之间)。然而，作为选择，滑动啮合轨道46可以借助中间壁(图16中所示，并且将在下文描述)而相对于弓丝槽16局部闭合，但是仍然定位在弓丝槽16的唇缘143的舌向。
在支架体12中舌向地移动滑动啮合轨道46，在绑扎滑动装置14中产生了大量设计，以适应这种移动。如图2和9中所示，绑扎滑动装置14包括与支架体12相对的支架啮合部分144，以及当处于闭合位置时与弓丝槽16相对的槽覆盖部分146。两个部分之间的过渡区域发生在平坦表面74、76附近。参考图9，除了停止缺乏齿龈侧72的近中部分62和远端部分64形成平坦表面74、76(图3和5)之外，槽覆盖部分146的舌侧94a在例如大体上唇向上与支架啮合部分144的舌侧94b偏离。以148所示的偏离提供了绑扎滑动装置14沿着滑动啮合轨道46的移动，其已经在支架体12 中舌向移动并且允许槽覆盖部分146覆盖弓丝槽16，以使得不干扰弓丝槽18，如果没有偏离148，其可能会干扰弓丝槽18。而且，在槽覆盖部分146的舌侧和平坦表面74、76之间形成的拐角149不锋利，而是弯曲或圆角的，以减少绑扎滑动装置14在转角149的应力集中。作为实例，转角149的曲率半径可以大于约0.003英寸。
在所示的特定实施例中，当处于闭合位置时，绑扎滑动装置14面对和大体上在唇向(例如，如图6中所示的弓丝18的一侧)上限制弓丝18。另外，并且作为绑扎滑动装置14在支架体12中舌向移动的结果，平坦表面74、76还与弓丝18相对，并且例如也可以通过形成槽表面38的一部分而限制弓丝18(例如图8中所示的弓丝18的第二侧)。在这点上，平坦表面74、76可以配置成与槽表面38齐平，或者可以稍低于槽表面38(例如，与其在咬合方向上间隔开)。将平坦表面74、76定位稍低于槽表面38可以减少弓丝18和弓丝槽16之间的摩擦啮合。
在正牙支架10的支架体12中舌向移动绑扎滑动装置14减少了支架10的唇－舌宽度。在该方向上宽度减小，通过使得支架不显著而改进了美观，提高了患者对支架的舒适度，并且还进一步减少了连接故障的发生。
在另一方面，正牙支架10的功能和用途可以通过在垫32的连接基底33上包括附加特征而增强。在这点上，常规支架相对于与牙的连接过程具有许多缺点。例如，其对于用于将支架连接至牙的过多粘合剂以至于泄漏超出支架的连接基底的外周，并无非凡之处，因而需要监视和清理。在一些支架设计中，支架未能在连接过程期间包含对相关区域的粘合，因而也需要监视和清理。另外，在许多常规支架中，支架的连接基底可能未设计成相对易于从牙移除支架。在这点上，支架可能未包括与松解工具协作用于从牙移除支架的便利特征。而且，一些设计未能包括有助于支架和牙之间连接以在其间产生更可靠连接的任何特征。
图6、7和10示出了设计以解决常规支架的这些和其它缺点的正牙支 架10的连接基底33。在一方面，连接基底33包括沿着连接基底33的周边152的至少一部分的舌向延伸边缘150。在一个实施例中，边缘150大体上沿着连接基底33的整个周边延伸。如图6和7中所示，边缘150限定了开口井或腔156的内侧壁154。当支架10将连接至牙时，连接粘合剂适于设置在腔156内。侧壁154限制粘合剂，并且防止或减少粘合剂从连接基底33的周边152漏出的可能性。因而，消除或减少清理粘合剂的时间、费用和令人不悦。
除了在连接基底33的周边152包含连接粘合剂之外，边缘150的构造可以提供其它优点。例如，如图11中所示，连接基底33的外侧壁160和垫32的外侧壁162(例如咬合、齿龈、近中和/或远端侧)之间的转角158可以配置成有利于从牙上移除正牙支架10。在这点上，转角158是辐射式的或者成斜面，以提沿着连接基底33的周边152在牙和支架10之间形成小缝隙164。在一个实施例中，例如，转角158是辐射式的，其曲率半径在约0.005英寸和约0.010英寸之间。本领域普通技术人员将意识到，根据特地应用，曲率半径可以小于或大于该范围。缝隙164不仅作为松解过程中的裂缝引发器，还提供了松解过程期间提供示意性由166指示的工具的支点。
除上述之外，连接基底33上包括边缘150还可以用于适应从牙上松解支架10的松解强度。在这点上，特定边缘几何形状可能以可预测方式影响连接强度，从而边缘几何形状可以特定地配置成提供所需的松解强度。尤其，边缘150的高度、边缘150的厚度和/或内侧壁154的构造(例如，光滑、波状、开槽等)可以影响松解强度。另外，转角158的构造(例如曲率半径)可以影响正牙医师施加在工具上用于从牙移除支架10的力的大小。
而且，连接基底33可以包括用于增强支架10和牙之间连接的附加特征。在这点上，并且如图10中所示，连接基底33可以包括用于提高连接强度的多个栓或柱168。柱168增加了粘合剂和支架的接触区域，并且由此 增加连接强度。另外，柱168还配置成增加连接强度。例如，柱168在其外端可以是平坦或变形的，以创建底切(未示出)。粘合剂填充底切以从实质上创建连接基底33和粘合剂之间的机械锁定。
在一个实施例中，柱168可以与连接基底33集成形成。例如，正牙支架10可以由陶瓷材料形成，如上讨论的使用陶瓷喷射模塑法(CIM)过程。形成这种柱168的一种技术包括在CIM过程的绿色和棕色状态期间激光成形连接基底33。在美国公开号No.2006/0163774和2006/0166159中更完整地公开了典型的激光成形技术，所述文献在此全文公开作为参考。除了激光成形连接基底33以形成柱168之外，本领域技术人员将意识到用于形成柱168的其它技术。
可以包括除了柱168之外或者作为其代替的其它特征，以增强经由合适的粘合剂在支架10和牙之间的连接强度。这种特征可以包括在连接基底33中形成突起、凹进、底切等。例如，另一种技术包括基于连接基底33的球。球基使用连接基底上的单层小、大体上球形微粒，以有效地形成底切。如美国专利号No.5071344更完整公开地，所述文献在此全文引入作为参考，通过例如冲刷或喷涂技术而将一层粘合剂施加至连接基底。其后，将小、大体上球形微粒(图12中以虚线所示)喷洒在连接基底33上，或者将支架10填充一堆微粒，从而提供了相对浓厚的微粒单层。随后在熔炉中加热支架，以将微粒扩散结合至连接基底33。
如图12中所示，用于接收弹簧销78的孔82通向连接基底33。如上所述，在组装期间，弹簧销78经由开口插入孔82。制造工艺在将弹簧销78插入孔82之前在连接基底33上大体上形成连接增强特征。因此，可能需要防止粘合剂或其它材料进入孔82，诸如球基技术中使用的微粒。在这点上，连接基底33可以包括围绕孔82的开口的舌向延伸的边缘170。例如，边缘170可以沿着孔82的外周定位，或者与其径向地具有相对小的间隔。边缘170防止或者至少减少了粘合剂和/或微粒进入孔82的可能性，并且 可能使得将弹簧销78插入孔82成为问题。
在另一方面，并且如图13中所示，正牙支架10可以包括单一齿龈系翼172和两个咬合系翼182，其有助于使用缚线、弹性带或本领域中已知的其它连接部件而将支架耦合至其它邻接正牙装置。与更传统的两个系翼设计相比，可能更需要单一系翼172，因为其提供了食物和口腔中其它材料可以承载于其上的更少表面区域。结果，连接可靠性可以得以改善。系翼172可以在近中－远端方向上位于支架体12中央。结果，翼172的近中和远端侧174、176可以具有斜面或圆齿构造，并且因而以缓和光滑的方式倾斜。系翼172的这种成形增强了正牙支架10的舒适度。
此外在这一点上，正牙支架的厂商不断寻找对支架设计的改进，其对患者提供更好的舒适度。例如，许多常规正牙支架包括不规则或不连续的唇侧。在一些情况下，这些不规则可以引起患者的不适感，因为例如软的口腔组织重复地啮合支架的唇表面。正牙支架10通过以光滑和持续方式配置支架10的表面，解决了这些缺点。因而，支架的相邻侧之间的边缘或过渡区域的特征在于一个或多个弯曲各自具有大体上较大的曲率半径。
例如，大体上以178所示的唇侧30以及近中和远端侧26、28之间的过渡区域可以大体上是弓形的，并且曲率半径在约0.015英寸和约0.025英寸之间。另外，唇侧30和咬合侧22之间的过渡区域180的曲率半径也可以在上述提供的范围内。而且，通过使用其相对较大的曲率半径，还可以使系翼172的边缘光滑。支架的相邻侧之间的光滑过渡区域产生了对正牙支架10的舒适度的整体改进。
如图14中所示，另一特征包括配置正牙支架10使得绑扎滑动装置14相对于弓丝槽16的基底面34成角度地沿着滑动啮合轨道46移动。在这点上，啮合轨道46大体上沿着过渡平面46a延伸，其相对于与基底面34相关的底平面34a呈锐角。这种角度特征公开在臼齿自绑扎支架的美国专利No.7267545中。在臼齿应用中，角度特征有助于避免绑扎部件和周围齿龈 的接触。如图14中所示，正牙支架10中的滑动啮合轨道46的角度特征提供了咬合系翼182(示出一个)的壁厚t₃相对于更传统平行啮合构造(以虚线184所示)的增加。因此，增加了咬合系翼182的强度。调节滑动装置14的角度以实现系翼厚度的增加可以特别与高转矩支架相关。而且，在高转矩应用中，滑动啮合轨道46的角度特征还提供了系翼182下的间隔的增加。因而，各种连接部件(例如，缚线、O－环、动力链等)可以更牢固地耦合至支架10。
在图15中相同的附图标记指示与图1－14中相同的特征，其示出了根据备选实施例的正牙支架210。正牙支架210类似于正牙支架10，而将仅详细讨论其区别。首先，如图所示，还参考应用于上颌牙的坐标系配置和描述支架210。然而，如上所讨论的，本领域普通技术人员将意识到本发明不局限于此。在许多应用中，需要包括具有牙科支架的吊钩，用于耦合至相邻正牙装置。通常，吊钩是独立元件，其永久地固定在支架体上。作为选择，吊钩可以是辅助设备，其暂时或可释放地耦合至支架体。例如，这可以通过使用形成在支架体中、在其中接收吊钩的轴(未示出)的辅助槽(例如，垂直槽)而实现。
如图15中所示，在一个实施例中，正牙支架210可以包括大体上以212所示的吊钩，其与支架体12集成形成。更特别地，在一个实施例中，吊钩212可以包括杆214，其从系翼172上在大体上齿龈方向上延伸，并且终止于放大头部216。组合系翼/吊钩特征允许正牙支架210以更有效地方式保持两者的能力，其消除了需要分离的部件或者形成于穿过支架体12的辅助槽。然而，本发明不局限于此，因为吊钩212可以与支架体12集成形成在与系翼172(未示出)不同的位置，这取决于正牙医师的特定应用和/或需求。例如，吊钩212可以与不具有系翼的支架体(例如臼齿支架)集成形成。
图16和17中相同的附图标记指示与图1－14中相同的特征，其示出 了根据备选实施例的正牙支架220。正牙支架220类似于正牙支架10，并且将仅详细讨论其区别。与支架10和210相同，也参考应用于上颌牙的坐标系配置和描述支架220。如上所述，仅使用销78限制或停止绑扎滑动装置14相对于支架体的齿龈向移动的支架设计，易于受到过早破坏的影响，因为施加在绑扎滑动装置14上的大部分负荷将主要通过销14传递至支架体12。由于销78和绑扎滑动装置14之间的接触区域较小，这些负荷的幅度可能足以剪切、开槽或以其它方式损坏销78、绑扎滑动装置14和/或支架体12。通过增加绑扎滑动装置14和支架体12之间的接触区域，将所施加的负荷分散在更大的区域上。换句话说，所施加的负荷从滑动装置14直接分配至支架体12，而不是经由销78分配至支架体12。如上参考正牙支架10所述，通过使得突键104接触切口60，可以增加接触区域。在其它实施例中，由附加或备选特征可以增加绑扎滑动装置14和支架体12之间的接触区域。
例如，并且参考图16和17中所示的典型实施例，正牙支架220包括与支架体12集成形成的中间壁222、224。如图17中最佳所示，支撑表面40承载中间壁222、224，中间壁222、224定位成邻近表面40的近中侧26和远端侧28上的引导部42、44。因而，大体上，中间壁222、224局部地封锁邻近弓丝槽16的滑动啮合轨道46的近中和远端侧。尤其，在所示实施例中，近中中间壁222从引导部42的第一支柱42a向远端突出，而远端中间壁224从引导部44的第一支柱44a向近中突出。因而，中间壁222、224在滑动啮合轨道46中形成接触或止动表面。止动表面与上述的止动表面相同，限制了绑扎滑动装置14在齿龈方向上的移动，并且当绑扎滑动装置14处于闭合位置时(如图16中所示)，增加了绑扎滑动装置14和支架体12之间的接触区域。尤其，各个中间壁222、224在滑动啮合轨道46的近中侧26和远端侧28上形成了接触表面或肩状部226、228。如上所述，肩状部226、228邻接绑扎滑动装置14的一部分。而且，这些接触表面可 以独自起作用，或者与上述或下述的任意接触表面协作，以将滑动装置14上的负荷分散在支架体12上。
而且，关于分散由弓丝施加的负荷并且参考图17，中间壁222、224从支撑表面40延伸至各个引导部42、44的第二支柱42b、44b，或者换句话说，中间壁222、224形成了角撑板，其将弓丝施加在引导部42、44上的负荷分散到支架体12。特别地，角撑板减少了每个引导部42、44的耳状部所承受的转矩。这一构造提高了各个引导部42、44的强度和刚性。虽然中间壁222、224示为在各个第二支柱42b、44b的整个近中－远端宽度上延伸，但是壁222、224不需要延伸引导部42、44的整个近中－远端宽度，并且仍然在滑动装置14和支架体12之间传递负荷。例如，近中中间壁222可从近中引导部42的第一支柱42a上向远端突出的距离，小于引导部42的第二支柱42b的整个远端突出部。类似地，远端中间壁224突出的距离可以小于引导部44的第二支柱44b的整个近中－远端距离。
在一个实施例中，如图17中所示，中间壁222、224邻近或形成弓丝槽16的一部分，并且更特别地形成槽表面38的一部分。然而，中间壁222、224可以设置在弓丝槽16的咬合向上。在这点上，中间壁222、224可以配置一与槽表面38齐平，或者与槽表面38在咬合向上间隔开。
结果，并且如图17中所示，中间壁222、224可以补充或替换支架10和210中的特征。例如，凸起凸出部54(例如，如图4中所示)可以不存在。然而，本领域普通技术人员将观察到，支架体12可以配置同时具有中间壁222、224和凸起凸出部54。该实施例中，即，没有凸出部54，滑动啮合轨道46可以包括单一凹槽230，而不是凸出部54分隔开的两个凹槽56、58。那么，绑扎滑动装置14可以具有对单一凹槽230的补充特征，如下所述。
与没有凸起凸出部54类似，同样在上所述和图4中所示的切口60也可以不存在。如图4中所示，切口60在支架体12中形成止动表面。切口 60与例如在图5中所示的绑扎滑动装置14上的突键部件104协作。然而，如图17中所示，在支架体12包括中间壁222、224时，支架体12可以不具有切口60，因为中间壁222、224提供了至少部分止动表面。因此，绑扎滑动装置14可以不包括突键104，如下文更完整所述。
参考图18，在一个实施例中，通过延长支架体12约0.010英寸(例如，由虚线或支架10的垫32’和支架220的垫32之间的距离所示)并且与支架10的支架体12的咬合侧22’相比在咬合侧22上提供锥形侧230、232，孔82可以移离弓丝槽16。尤其，支架220的孔82可以从弓丝槽16在咬合向上移离。图1的支架10的相关孔标注为82’。类似地，支架10和支架220的咬合侧的相对位置通过分别比较咬合侧22’和22而示出。另外，当不存在切口60时，支架体12具有单一咬合系翼234，而不是由切口60间隔开的近中和远端咬合系翼182。单一咬合系翼234可以延伸接近支架体12的完整宽度。该构造可能易于将连接部件(未示出)连接在其中，可能增加支架体12的强度以及减少牙斑和/或食物可集结的位置。
与图1和2中所示的绑扎滑动装置14类似，图16、17和19中所示的绑扎滑动装置14包括近中和远端部分62、64，其不延伸绑扎滑动装置14的整个齿龈－咬合范围。然而，参考图19，近中部分62和远端部分64限定了肩状部236、238，其配置成在弹簧销78在保持槽80的咬合端112上降至最低点之前啮合支架体12。特别地，当绑扎滑动装置14移动至闭合位置时，近中部分62和远端部分64的肩状部236、238邻接中间壁222、224的一部分，诸如肩状部226、228。
为此，近中部分62和远端部分64的肩状部236、238或接触表面包括远端啮合部分240和近中啮合部分242，其分别啮合支架体12的部分，并且尤其啮合壁222、224的部分，例如肩状部226、228。如上所述并且参考图17，绑扎滑动装置14的啮合部分和支架体12的啮合部分之间的表面接触增加了支架体12和滑动装置14之间的接触区域，由此将更多的负荷直 接分散在滑动装置14和支架12之间。
而且，虽然近中部分62或远端部分64的部分可能均未延伸超过中间壁222、224或者形成槽表面38的一部分(如图16所示)，近中部分62和远端部分64中之一或两者的一部分可以邻接或形成槽表面48的一部分，类似于上述和图2、5中所示的平坦表面74、76。例如，局部平坦表面(未示出)可以存在于中间壁222、224沿着引导部42、44的近中－远端范围的仅一部分延伸之处。该构造相当于具有肩状部234、236和平坦表面74、76(图5中所示)的绑扎滑动装置的组合。
参考图19和19A中所示的绑扎滑动装置14，绑扎滑动装置14具有大体上平面的舌侧94b，其可滑动地与上述的单一凹槽230协作。具体地，当不存在凸出凸出部54时，绑扎滑动装置14不包括例如图5中所示的腔96。换句话说，保持槽80可以直接形成在舌侧94a、94b中，而不是形成在腔96中。
另外，并且参考图18、19和19A，当如上所述将孔82移动更靠近支架体12的咬合侧22时，保持槽80同样可以形成更靠近绑扎滑动装置14的咬合侧。有利地是，并不将保持槽80形成在槽覆盖部分146，如图6中所示，而是将保持槽80完全形成在支架啮合部分144中。在一个实施例中，保持槽80的齿龈端116定位在转角149的咬合方向。因此，沿着大体上在舌－唇方向上定向通过槽覆盖部分146的平面获得的近中－远端横截面与保持槽80不相交。由于滑动装置14的该部分中的材料的增益，定位保持槽远离槽覆盖部分146可以提高滑动装置14的负荷承载能力或刚性。而且，将保持槽80移动到支架啮合部分144具有其它优点。例如，参考图20，在这点上，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，保持槽80未暴露至弓丝槽16。
进一步关于图19和19A中所示的典型绑扎滑动装置14，在绑扎滑动装置14的中央部分66中形成中央平坦表面244。例如，分别如图4、5中所 示，不存在凸出凸出部54和腔96时，中央平坦表面244可以包括朝向齿龈向并且可以形成在转角149和舌侧94b之间的表面。参考图20，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时，中央平坦表面244可以邻近或形成弓丝槽16的一部分，并且尤其形成槽表面38的一部分。
在另一典型实施例中，并且参考图21和22，其中相同的附图标记指示与图1－14中相同的特征，正牙支架250包括支架体12，其具有连接相对耳状部或引导部42、44的桥状部252。与支架10、210和220相同，还参考应用于上颌牙的坐标系配置和描述支架250。如图22中最佳所示，在一个实施例中，桥状部252连接相对的引导部42、44，从而支撑表面40、引导部42、44和桥状部252共同地限定了D－形啮合轨道254，用于支撑和在打开和闭合位置之间引导绑扎滑动装置14。一般地，通过在滑动啮合轨道46唇向的支架体12的相对近中和远端部分之间延伸，可以提高支架体12的刚性和/或强度。而且，桥状部252可以围绕或封装滑动装置14的支架啮合部分144的至少一部分，并且可以因此使绑扎滑动装置14的该侧(即唇侧108)的一部分与颊粘膜分离。
不仅支架啮合部分144的舌侧108与颊粘膜表面分离，槽啮合部分146的舌侧108也与颊粘膜分离。例如，并且参考图23，当滑动装置14处于闭合位置，滑动啮合部分146的唇侧108可以定位在支架体12的唇侧30的舌向上(例如，更接近垫32)。两侧(30和108)之间的相对位置差形成了悬垂256。悬垂256还可以防止或减少槽覆盖部分146的唇侧108和颊粘膜或将趋向于将驱动绑扎滑动装置14朝向打开位置的食物之间的接触。
例如，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时(如图21和23中所示)，趋向于牵拉弓丝槽16中的弓丝(未示出)的负荷，诸如牙齿移动所必须的正常矫正负荷，向外推动支架啮合部分144的一部分，在此处其被桥状部252抓握。由于桥状部252在引导部42、44之间延伸，其将负荷从绑扎滑动装置14直接分散至支架体12。
参考图22、23、24和24A，在一个实施例中，绑扎滑动装置14具有大体上D－形横截面或者配置成可滑动地啮合由桥状部252、引导部42、44和支撑表面40限定的啮合轨道254的另一横截面。支架啮合部分144的舌侧94b大体上是平面的，并且配置成可滑动地与支撑表面40协作。通过转角149，槽覆盖部分146的舌侧94a与舌侧94b偏移。转角149延伸绑扎滑动装置14的近中－远端宽度，并且因而可以形成边缘或平坦表面256，类似中央平坦表面240。然而，平坦表面256延伸绑扎滑动装置14的近中－远端宽度。而且，平坦表面256可以邻近或形成弓丝槽16的一部分，并且更特别地，形成槽表面38的一部分。
由于具有关于支架220所述的绑扎滑动装置14，保持槽80的齿龈端116可以完全形成在支架啮合部分144中。例如，槽80的齿龈端116可以形成在槽覆盖部分146的咬合向上。或者，在另一实例中，如图24A中所示的槽80的齿龈端116可以形成在转角149的咬合向。因此，沿着大体上在舌－唇方向上定向通过槽覆盖部分146的平面获得的近中－远端横截面与保持槽80不相交。如上所述，当保持槽80完全形成在支架啮合部分144中时，滑动装置14可以展现提高的强度。而且，当绑扎滑动装置14处于闭合位置时(如图23中所示)，槽80可以不暴露至弓丝槽16。因而，进入弓丝槽16的任何食物或其它碎片将存在保持槽80中，其将可能阻碍滑动装置14移动至打开位置。
一般地参考图1－22中所示的任何正牙支架，但是特别参考正牙支架10，正牙支架12包括多晶陶瓷，例如氧化铝或铝氧化物(Al₂O₃)。并且，在另一实施例中，支架体12和绑扎滑动装置14包括多晶陶瓷。包括多晶陶瓷的支架体12以及任选地绑扎滑动装置14，当承载张力和弯曲应力时，更易于抵抗断裂，所述应力诸如由与弓丝18啮合产生的或者在正牙治疗期间常常发生的。作为实例但不局限于，图1－22所示的正牙支架可以由本文所述的多晶陶瓷形成。将意识到，虽然本文示出和描述的自绑扎支架， 但是本发明的实施例不局限于自绑扎支架。
如本领域中已知的是，陶瓷支架易碎，并且在正牙治疗期间过于常常出现故障。当然，支架故障是有问题的。例如，断裂的支架致使牙齿移动无效。更令人烦恼的问题是，如果当支架在患者嘴中时发生断裂，可能咽下或呼吸入支架碎片。正如下文结合实例更完整描述的是，本发明已经发现部分地平均粒度范围大于3.4μm至约6μm的粒度分布的多晶陶瓷，具有料想不到的高断裂韧度。例如，平均粒度范围大于3.4μm至约6μm的多晶陶瓷，平均断裂韧度至少约3.85MPa·m^1/2，并且在又一实例中，平均粒度在约4μm至约4.3μm的多晶陶瓷，其平均断裂韧度超过约5.0MPa·m^1/2。比较而言，平均粒度43μm的多晶氧化铝的平均断裂韧度约3.28MPa·m^1/2。
例如并且参考图1，包括本文所述的多晶陶瓷的正牙支架10有利地减少了患者摄入和呼吸入部分断裂支架的风险，并且即使要进行支架替换，患者忍耐地较少。全面地，包括多晶陶瓷的正牙支架10允许更快速地进行正牙治疗。另外，正牙支架10是半透明的，从而在治疗期间患者不太有自我意识。
在一个实施例中，通过喷射模塑陶瓷粉末和粘合剂混合物以形成支架体，而制造正牙支架10。随后，通过将喷射模塑支架体加热至例如200℃和700℃之间的温度，可以从喷射模塑支架体移除粘合剂。在移除粘合剂之后，随后喷射模塑支架体可以预烧结，随后烧结。作为实例，陶瓷粉末可以是氧化铝粉末。可以以900℃和1200℃之间的温度将高纯度氧化铝粉末(约99.95wt.％氧化铝)预烧结，随后以1400℃和1800℃之间的温度烧结。在其它实施例中，预烧结喷射模塑支架体可以进行热均衡受压(HIPed)。例如，氧化铝的预烧结喷射模塑支架体可以进行热均衡受压，其温度在1300℃和1600℃之间，施加的压力约68至约207MPa。
在其它实施例中，在烧结或HIP之后，支架体12进行退火，即加热至 一定温度并保持一定时间，足以进一步改变粒度分布。对氧化铝，可以在约1300℃或更高的温度进行对粒度分布的修改。然而，比1300℃更高或更低的温度可以根据支架体保持在特定温度的时间而修改粒度分布。作为实例，支架体可以保持在约1300℃约1小时。另外，支架体12可以在各种气体环境中加热，包括例如氢气(H₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)或氩气(Ar)。
为了评估陶瓷材料的性能，使用三点弯曲机构测量材料的挠曲强度。三点弯曲测试的实例大体上是长方形杆的形式。在三点弯曲机构中，该材料的杆支撑在沿着杆长度的两个位置上的一侧。每个支撑位置邻近杆的一端。相对支撑装置的距离称为支撑跨距。在与支撑装置之间相对并且在其中央的表面上的杆施加负荷。负荷逐渐增加，直到杆断裂。该设置(即，两个支撑装置位于一侧上，而施加在支撑装置上的负荷位于另一侧上)在杆的一面上产生张应力。可以根据已知公式，基于杆的尺寸和断裂时的负荷，计算挠曲强度：
σ=3PS2wt2]]>
其中σ是挠曲强度，P是断裂时的负荷，S是支撑跨距，w是杆宽度，而t是杆厚度。
发明者已经注意到，存在许多变量影响材料样本的挠曲强度。例如，制造、制造或处理测试样本或其组合的方法可以相当地影响挠曲强度，因为每一个都在样本表面中形成裂纹。已知表面裂纹(例如，微裂纹、孔隙、表面损伤、异常颗粒或另一局部微结构不均匀性或者外来夹杂物等)集中或放大应力。应力放大发生在每个裂纹尖端处。同样地，每个裂纹尖端的局部张应力大于所施加的张力负荷。当聚集在一个裂纹尖端的应力超过材料的理论强度，从裂纹发生的裂缝将快速传播通过材料。因而，挠曲强度测量固然受样本的表面状况的影响。例如，发明者测量了平均粒度4.5μm的多晶氧化铝在不同裂缝尺寸下的挠曲强度，其人为地引入金刚石压痕计。多晶氧化铝的挠曲强队对增加裂缝尺寸的灵敏度示出在图5中。
另外，挠曲强度数据还可以受到大量其它因素中任一个的影响，包括例如样本结构、所执行测试的数量，以及与样本中应力状态相比实际支架中的应力状态等。总之，挠曲强度数据并非必须提供陶瓷正牙支架在临床 环境中性能的准确预测。
意识到上述挠曲强度测量的不可靠行，还确定本文所述的多晶陶瓷的断裂韧度。断裂韧度是材料属性，其指示包含表面裂纹(例如，在有槽口的样本中的槽口)的材料将如何响应张应力，并且尤其材料块如何抵抗裂缝从表面裂纹延伸。因而，与上述的挠曲强度测量不同，断裂韧度测量是测量当发生表面瑕疵时大块材料将如何响应应力。考虑影响断裂的已知因素，断裂韧度测量提供了对多晶陶瓷支架在临床环境中性能的更准确预测。
断裂韧度可以由至少两种方法确定。使用用于挠曲强度测量的三点弯曲机构，可以根据从破坏包含裂纹或具有受控或已知尺寸裂缝的材料制成的杆而获得的断裂时的负荷，而计算断裂韧度。可以根据以下等式从断裂时的负荷计算断裂韧度：
KIC=(PSwt32){32(at)12·Y(at)}]]>
其中K_IC是样本在定向垂直裂纹的张应力下的断裂韧度，P是断裂时的负荷，S是支撑跨距，w是杆宽度，t是杆厚度，以及
Y(at)=1.964-2.873(at)+13.711(at)2-23.250(at)3+24.129(at)4]]>
a=a1+a2+a33]]>
其中a是三次裂缝长度测量的平均，a₁、a₂和a₃是已知裂纹的深度。
根据另一方法，可以从维氏硬度测量计算断裂韧度。在该情况下，可以根据下列等式计算断裂韧度，
Kc=0.018(EHV)12(Pc32)]]>
其中K_c是断裂韧度，P是压力负荷，E是模量，HV是测得的维氏硬度，而c是维氏硬度压痕计产生的裂缝长度平均值的一半。
在一个实施例中，多晶陶瓷的所述粒度分布部分地平均粒度范围大于3.4μm至约6μm。根据样线截取法可以确定平均粒度。根据该方法，在材 料的抛光横截面的显微图上绘制已知长度的线。统计所绘制的线与每个颗粒的边界的交叉数。颗粒长度的平均长度通过将线长度分成所统计的交叉数而确定。根据等式D＝1.56(L)计算平均粒度，其中L是颗粒的平均长度。
不意于受到理论的束缚，多晶陶瓷对裂缝传播的抵抗力，即其断裂韧度，可能受到其微结构的影响，但是多晶微结构对裂缝传播的影响不能完全可预测。与例如蓝宝石的单晶陶瓷或例如玻璃的各向同性材料制成的支架体不同，多晶陶瓷的断裂韧度可以取决于大量因素，包括例如粒度、粒度分布、密度和在单晶或玻璃中不存在的其它因素。
尤其，颗粒边界的存在可能影响裂缝传播方向和/或裂缝传播的模式。方向的改变和/或模式的改变所消耗的能量可能相当大于沿着笔直路径传播裂缝所需的能量。在多晶陶瓷中裂缝传播的模式是在晶粒间的或者是晶内的或两者。晶粒间的裂缝传播沿着颗粒边界(即，在颗粒之间)，而晶内裂缝传播通过颗粒。因此，当正传播的裂缝遇到颗粒边界或颗粒，可能迫使裂缝改变方向，改变其传播模式(即，从晶粒间至晶内或者反之亦然)或者既改变方向又改变传播模式。通过迫使形成方向和/或裂缝传播模式的改变，裂缝通路的长度增加，这消耗了更多能量，并且因此断裂韧度可能增加。
在本发明一个实施例中，具有由平均粒度范围大于3.4μm至约6μm所描述的粒度分布的多晶陶瓷，可以迫使裂缝沿着相对于现有技术的多晶陶瓷而言更长的路径行进。因而，如本文所述，可能需要更大的应力以传播裂缝通过多晶陶瓷，从而多晶陶瓷制成的正牙支架特征在于意料不到的断裂抵抗性。
在另一实施例中，组合具有平均粒度的大小颗粒的混合物可能进一步延长了通过多经陶瓷的裂缝路径，并且还提高了多晶陶瓷的断裂韧度。作为实例，具有由平均粒度范围大于3.4μm至约6μm所描述的粒度分布的 多晶陶瓷还可能具有尺寸大于6μm的颗粒和尺寸小于3.4μm的颗粒。
在一个实施例中，借助并非对数正态分布的粒度分布，可以获得多晶陶瓷的断裂韧度的进一步提高。作为定义，对数正态分布特征在于随机变量，其对数围绕平均值正态分布。作为实例，根据一个实施例的粒度分布是多峰分布。尤其，粒度分布可以是双峰分布。
在一个实施例中，双峰分布具有粒度在约1μm和约5μm之间的第一峰或模式以及粒度大于约5μm的第二峰或模式。作为实例，第二峰可以在约5.5μm和约7μm之间。然而，将意识到，第二峰或附加峰可以发生在大于7μm的粒度。还将意识到，双峰粒度分布并不是描述双微结构。在一个实施例中，平均粒度范围大于3.4μm至约6μm以及至少双峰粒度峰部的多晶陶瓷的平均断裂韧度大于4.0MPa·m^1/2。
另外，发明者已经确定，特征在于具有小于约3μm的颗粒和较大颗粒之间的特定比例的粒度分布，可能进一步增强了对裂缝传播的抵抗性。作为实例，多晶陶瓷的粒度分布中，尺寸小于约3μm的颗粒数量高达约50％。作为又一实例，多晶陶瓷的粒度分布中，尺寸小于3μm的颗粒数量至少10％，从而在一个实施例中，例如尺寸小于3μm的颗粒数量在颗粒总数量的约10％和约50％之间。在又一实例中，多晶陶瓷特征在于其粒度分布中，尺寸小于约10μm的颗粒总数量高达90％。在另一实例中，尺寸小于约10μm的颗粒总数量至少70％。因而，在一个实施例中，尺寸小于约10μm的颗粒总数量在颗粒总数量的约70％和约90％之间。
根据一个实施例，在体积分数方面，多晶陶瓷特征在于其粒度分布中，尺寸大于10μm的颗粒可能占了总体积高达50％。作为实例，在一个实施例中，尺寸大于10μm的颗粒占了总体积的至少10％，并且在另一实例中，尺寸大于10μm的颗粒可能占总体积的约10％至高达50％。大于10μm的颗粒的体积分数，可以通过确定特定尺寸范围的颗粒的体积、将该体积乘以该尺寸范围内的颗粒总数，并且随后除以所有颗粒的总体积而计算获得。
关于大于10μm的颗粒所占的体积分数，发明者认为，由于上述的体积分数比例，通过包括多晶陶瓷的正牙支架的实施例的裂缝传播可以是混合模式。即，如果裂缝传播进入多晶陶瓷，随着其进行通过多晶陶瓷，根据其遇到颗粒的尺寸，多晶陶瓷可以迫使裂缝改变其传播模式一次或多次。例如，存在尺寸小于10μm的颗粒可以促进晶粒间裂缝传播。然而，尺寸10μm或更大的颗粒可以迫使裂缝改变成晶内传播。因而，如上所述，颗粒尺寸的混合可以迫使裂缝在模式之间改变，并且因而还可以延长传播路径。因此，所述的颗粒的体积分数可以增加多晶陶瓷的断裂韧度。
如前所述，正牙支架10美观上令人愉悦，并且在这点上是半透明的。正如本领域中已知的，例如氧化铝的多晶陶瓷的透明度受其微结构的影响。例如，粒度分布、任何孔隙的量和位置以及起始粉末的纯度，可以影响正牙支架10的透明度以及透射光的颜色。一般地，随着密度、粒度以及多晶陶瓷的纯度增加，透明度增加。因而，100％密度、高纯度和大平均粒度的多晶陶瓷正牙支架将允许更多的光通过，从而正牙支架10掺入下层牙的颜色。通过测量透射通过多晶陶瓷的特定波长的光量，可以量化透明度。在本发明一个实施例中，将预期，包括平均粒度约3.5μm或更大的多晶氧化铝的正牙支架10，其透光率大于45％但是小于85％。
实例
为了有助于更完整地理解本发明的实施例，提供了下列非限制性实例。
从日本东京的Tosoh Corporation购买尺寸为约25.4mm×约38.1mm×约1mm的两批不同的(标注为批#1和批#2)多晶氧化铝样品。通过将批#1样品切割成所需尺寸，以接近支架体的厚度和宽度的薄板形式用批#1准备24个样本。类似地，通过将批#2样品切割成所需尺寸，用批#2准备8个样本。由批#1和批#2样品切割的每个样本，厚度约1.00±0.1mm，宽度约3.00±0.01mm，而长度约12.00±0.01mm。
将批#1样本分成三组，标注为批#1A、批#1B和批#1C。批#1A和 批#2的样本不经受进一步热处理。图26A和26B中分别示出了批#1A和批#2样本的典型显微图。
批#1B样本还进一步在氩气中进行热处理至约1400℃的温度，并且维持在该温度约1小时，以改变粒度分布。在图26C中示出批#1B样本的典型显微图。
批#1C样本还进一步在氩气中进行热处理至约1800℃的温度，并且维持在该温度约1小时，以改变粒度分布。在图26D中示出批#1C样本的典型显微图。
抛光各组的四个样本进行挠曲强度测试，并且机械加工另四个以在其中形成跨越宽度的槽口，用于断裂韧度测试。槽口设计以模拟正牙支架中弓丝槽的几何形状，诸如图1中所示的正牙支架10的弓丝槽16。每个槽口的尺寸的宽度小于0.57mm，并且深度在约0.050mm和约0.100mm之间。机械加工在槽的底部沿着相对的边缘形成0.08mm半径。通过使用240/320目金刚石砂轮对样本进行机械加工，形成槽口。
如上所述，使用三点弯曲机构破坏每组中的已开槽和已抛光样本。支撑跨距测得约9mm。以每分钟约1mm的速率向每个样本施加负荷，直到样本断裂。使用断裂时的负荷计算已开槽和未开槽或已抛光样本的挠曲强度，并且根据断裂时的负荷计算已开槽样本的断裂韧度。为了计算断裂韧度，假设测得的凹槽深度(测得从约0.050mm至约0.100mm)时裂缝长度或a，并且与断裂时的三点弯曲负荷或P一同用于根据上述等式计算K_IC。表1提供了每组的已计算得的平均值。
表1


如上所述，表1还提供了每组样本的平均粒度。为了测量粒度，通过本领域中已知的标准抛光和蚀刻技术准备样本。每个样本以约110×至约440×的放大率获取5个典型显微图。对每条线和颗粒边界的交叉计数。将每条线的长度分成颗粒边界交叉的数量，并且对该放大进行调整，以获得每条线的颗粒平均长度。根据上述的样线截取法，通过将颗粒的平均长度乘以1.56，计算每条线的粒度。依次平均化每条线的粒度，以提供每组的平均粒度，其提供在表1中。表中提供的标准偏差表示一个标准偏差。
参考表1，虽然预期随着平均粒度减少，平均断裂韧度和平均挠曲强度均增加，但是观察到断裂韧度在近似3.4μm或以下的平均粒度，下降相当大。在约4.5μm以及在断裂韧度开始下降的一些尺寸，观察到最大断裂韧度。换句话说，认为在3.4μm以上以及在约6μm处或以下之处，并且最可能在约3.5μm至约5μm的范围内，平均断裂韧度到达最高点。例如，批#1B中的样本(平均粒度4.5μm)的平均断裂韧度超过4.0MPa·m^1/2，与其相比，批#1A(平均粒度3.4μm)和批#1C中的样本(平均粒度43.0μm)的平均断裂韧度分别大约是2.9MPa·m^1/2和3.3MPa·m^1/2。即，批#1B样本示出了大于批#1C样本约30％的平均断裂韧度的增加。
使用每个ASTM E1348－02的漫射可见光测量批#1A和批#1B(平均粒度分别3.4μm和4.5μm)的每一个中的一个样本的透光率。使用10°获得的D56漫射光在BYK－Gardner、TCS Plus、Model8870测量透光率。 样本是直径20mm的圆盘。通过研磨圆盘的相对侧以获得1mm的厚度，而准备圆盘，并且随后使用600目砂纸、随后使用3微米金刚石研膏、以及1微米金刚石研膏抛光圆盘的底侧，直到以200×放大率在已抛光表面上不可见任何划痕。批#1A的样本(平均粒度3.4μm)具有45％的透光率，而批#1C的样本(平均粒度43.0μm)具有高于50％的透光率。为了参考目的，使用漫射可见光通过单晶氧化铝的透光率是85％。
另外，从日本东京的Tosoh Corporation获得来自两个不同模子(模子A和模子C)的多晶氧化铝的支架体。来自两个模子的支架体是自绑扎支架设计。
下文参考表2，来自模子A和模子C的每一个的5个支架的硬度和平均粒度在表2中标注为模子A(*)和模子C(*)。在图27A中示出了如已接收的模子C(*)微结构(即，如已接收的支架)的典型显微图。模子C的其余支架分成3组，每组经受附加热处理以修改它们的微结构，如下所述。
模子C的五个支架在氩气(Ar)中在约1300℃的温度经受附加热处理约1小时。该组支架在表2中标注为模子C(Ar)。在图27B中示出模子C(Ar)微结构的典型显微图。
五个支架还在氢气(H₂)中在约1300℃的温度进一步热处理约1小时。该组支架在表2中标注为模子C(H₂)。在图27C中示出模子C(H₂)微结构的典型显微图。
五个支架还在氧气(O₂)中在约1300℃的温度进一步热处理约1小时。该组支架在表2中标注为模子C(O₂)。在图27D中示出模子C(O₂)微结构的典型显微图。
根据上述程序测量每组的每个支架的硬度和平均粒度。根据上述等式基于维氏硬度测量计算平均断裂韧度。
表2列出了通过上述热处理而分离的所有模子A和模子C支架的平均维氏硬度、平均断裂韧度和平均粒度。平均断裂韧度和平均粒度的每一个 的偏差示出了一个标准偏差。
表2

如表2中所示，支架的平均断裂韧度与表1中的多晶氧化铝样本中所示，具有相似的趋势，其中在约4.0μm和约4.3μm之间的平均粒度观察到最高硬度和断裂韧度。作为实例，根据硬度方法计算的平均断裂韧度，在约4.0μm(模子C(O₂))的平均粒度达到近似5.6MPa·m^1/2的平均值。
另外，并且参考图27A－27D，多晶陶瓷的微结构是非常小的颗粒和大颗粒的混合物。使用粒度模块，从宾夕法尼亚州森特瓦利的奥林巴斯美国有限公司可获得的分析软件，测量图27A－27D的每个微结构的粒度分布。使用分析软件测得的图27A－27D中所述的微结构的粒度分布，分别示出在图28A－28D的图中。
如图28A－28D所示，粒度分布包括尺寸小于3.4μm的颗粒和大于6μm的颗粒。例如，图28A示出了平均粒度约3.5并且颗粒总数的31％小于约3μm的粒度分布，并且在又一实例中，图28B示出的粒度分布具有约3.6μm的平均粒度，并且小于3μm的颗粒总数约39％。
特别参考图28B，已经提供了两条曲线以更清楚地示出双峰粒度分布。这些模式中的一种位于约3.4μm。另一或第二模式位于约6.0μm。
图29和30是示出分别基于图27B和27C所示的粒度分布而进行的计算的颗粒的体积分数。参考图29，作为实例，尺寸大于10μm的颗粒占颗粒总体积的约37％。参考图30，作为另一实例，尺寸大于10μm的颗粒占总体积的约50％。
虽然通过描述各个优选实施例已经描述了本发明，而且虽然已经相当详细地描述了这些实施例，但是发明者的目的并不是将随附权利要求限制或以任何方式限制于这种细节。因而，对于本领域技术人员而言，其它优点和修改方式将易于显现。可以根据用户的需求和喜好，单独或以任意组合使用本发明的各种特征。