表面处理的多晶陶瓷正牙托槽及其制造方法[0001] 本申请是申请号为200910249078. 6、申请日为2009年11月13日、发明名称为"表 面处理的多晶陶瓷正牙托槽及其制造方法"的发明专利申请的分案申请。[0002] 相关申请的交叉引用[0003] 本申请请求享受美国专利申请序列号No. 61/114, 565申请日的权利，发明名称 为《表面处理的多晶陶瓷正牙托槽及其制造方法》（"Surface Treated Polycrystalline Ceramic Orthodontic Bracket and Method of Making Same")，申请日为2008年 11 月 14 日，其公开内容通过引用全文结合于此。 [0005] 正牙托槽是一种专用于改善患者牙齿咬合情况的正牙治疗的基本组件。在传统的 正牙治疗中，整形牙医将托槽贴附于患者的牙齿上并将弓丝（archwire)接合进每个托槽 的槽中。弓丝施加矫正压力，该压力强制没有对齐的牙齿移动到矫正的正确位置上的。矫 形线（ligature)，比如小的弹性0形圈或细金属线，被用来将弓丝保持在每个托槽槽里。备 选地，已经研究出不需要矫形线的自合式正牙托槽。不同于使用矫形线，自合式托槽依靠可 移动闭锁件或滑块将弓丝限定在托槽槽里。 [0006] 传统的正牙托槽通常是用不锈钢制成的，其坚固，无吸收性，可焊接，并相对容易 成形和进行机械加工。但是，使用金属正牙托槽接受正牙治疗的患者可能会由于金属托槽 容易被看见而感到难为情，因为即使不仔细观察也很容易地看到患者在进行治疗，更重要 的是，这并不美观。为了改善其外观，某些正牙托槽利用了由透明或半透明非金属材料制成 的托槽主体，比如聚合树脂（polymer resin)或陶瓷。托槽透明或半透明的性质使得下面 的牙齿颜色或色度可以透过托槽显现出来。基于这个原因，与金属托槽相比，透明或半透明 托槽更不显眼，因而也更受欢迎。 [0007] 尽管从美观的角度上陶瓷托槽超越了金属托槽，但众所周知陶瓷托槽比金属托槽 更容易破裂，金属托槽更易发生变形而非毁灭性损坏。因此，就需要一种陶瓷托槽，其对拉 伸和弯曲应力具有更大抵抗性，并能克服已知陶瓷托槽的不足。



[0008] 为达到这些目的，在本发明的一个实施方式中，用于将弓丝联结到牙齿上的正牙 托槽包含陶瓷注射成型（CM)托槽主体，所述主体被构造成安装在牙齿上并包括弓丝槽， 所述弓丝槽被构造成将弓丝容纳在其中。CM托槽主体包含多晶陶瓷和氧化铝或二氧化 硅第一涂层，所述涂层连续和直接地与CM托槽主体的至少包括弓丝槽表面的一部分相接 触。
[0009] 在另一个实施方式中，用于将弓丝联结到牙齿上的正牙托槽包含陶瓷注射成型 (CM)托槽主体，所述主体被构造成安装在牙齿上并包括弓丝槽，所述弓丝槽被构造成将弓 丝容纳在其中。CM托槽主体包含多晶陶瓷和第一涂层，所述涂层基本上由氧化铝组成，其 与CM托槽主体的至少包括弓丝槽表面的一部分相接触。
[0010] 在另一个实施方式中，用于将弓丝联结到牙齿上的正牙托槽包含陶瓷注射成型 (CM)托槽主体，所述主体被构造成安装在牙齿上并包括弓丝槽，所述弓丝槽被构造成将弓 丝容纳在其中。CM托槽主体包含多晶陶瓷和氧化铝或二氧化硅第一涂层，所述多晶陶瓷所 具有的粒度分布的特征在于平均粒度在大于3. 4 μ m到约6 μ m范围内，所述涂层连续和直 接地与CM托槽主体的至少包括弓丝槽表面的一部分相接触。
[0011] 在另一个实施方式中，用于将弓丝联结到牙齿上的正牙托槽的制造方法包括提供 陶瓷粉末和粘合剂的混合物；将混合物注入模腔形成模制托槽主体；加热模制托槽主体以 将粘合剂基本上从模制托槽主体上去除；烧结模制托槽主体形成陶瓷注射成型（CM)托槽 主体，所述主体被构造成安装在牙齿上；在CM托槽主体中形成弓丝槽，所述槽被构造成将 弓丝容纳在其中；以及形成氧化铝或二氧化硅第一涂层，所述涂层在CIM托槽主体的至少 包括弓丝槽表面的一部分上方连续和直接地与CIM托槽主体相接触。
[0012] 在又另一个实施方式中，用于将弓丝联结到牙齿上的正牙托槽包含陶瓷注射成型 (CM)托槽主体，所述主体被构造成安装在牙齿上并包括弓丝槽，所述弓丝槽被构造成将弓 丝容纳在其中。CM托槽主体包含多晶陶瓷和陶瓷涂层，所述多晶陶瓷所具有的粒度分布的 特征在于平均粒度在大于3. 4 μ m到约6 μ m范围内，所述陶瓷涂层连续和直接地与CM托 槽主体的包括弓丝槽的表面的至少一部分相接触。




[0013] 作为本说明书的组成部分，附图画出了本发明的实施方式，与上面给出的一般说 明，与下面给出的细节说明一起，起到解释本发明各方面的作用。
[0014] 图1是依照本发明一个实施方式的正牙托槽的透视图；
[0015] 图2A，2B和2C是陶瓷注射成型（CM)托槽主体的初步形成（as-formed)的弓丝 槽表面取500倍放大的电子显微图，描绘了关于陶瓷注射成型处理过程的缺陷；
[0016] 图2D是陶瓷注射成型（CM)托槽主体的初步形成的弓丝槽表面取160倍放大的 电子显微图，描绘了与陶瓷注射成型处理过程有关的多处缺陷；
[0017] 图3是依照本发明一个实施方式CM托槽主体上多层涂层的示意图；
[0018] 图4A是CM托槽主体表面取1000倍放大的电子显微图，描绘了依照本发明一个 实施方式的CIM托槽主体表面的微结构；
[0019] 图4B是CM托槽主体横截面的电子显微图，描绘了依照本发明一个实施方式的 CIM托槽主体内部的微结构；
[0020] 图5A是依照正牙托槽抗扭强度的测量程序，固定到不锈钢球轴承（ball bearing)上的托槽的透视图；
[0021] 图5B是依照正牙托槽抗扭强度的测量程序，与扭转臂组装在一起的图5A所示的 托槽/球轴承组件的透视图；
[0022] 图5C是依照正牙托槽抗扭强度的测量程序，与臂定位器组装在一起的图5B所示 的扭转臂的透视图；
[0023] 图?是图5B所示的扭转臂与图5C所示的臂定位器组装在一起的侧视图，画出了 它们与拉伸强度试验机5542压缩锤体的相对位置；
[0024] 图5E是臂定位器和拉伸强度试验机5542压缩锤体的前视图，画出了与压缩锤体 中凹进对齐的扭转臂枢轴；以及
[0025] 图6A和6B是本发明实施方式暴露的断裂面取1000倍放大的电子显微图。


[0026] 依照本发明一个实施方式的示例性正牙托槽10在图1中画出。正牙托槽10包括 陶瓷注射成型（CIM)的托槽主体12,所述主体包含多晶陶瓷和涂层14,所述涂层是氧化铝 (A1 203)，二氧化硅（Si02)，氧化锆（Zr02)或其他陶瓷，比如其他氧化物，氮化物，或硼化物， 该涂层覆盖了 CM托槽主体12的至少一部分。发明人发现涂层14出乎预料地改进了 CIM 托槽主体12的抗扭强度并抵消了与陶瓷注射成型处理过程相关的独特表面缺陷所造成的 影响，这些缺陷通常在其他制造方法中并未遇到。涂层14在下面进行更详细介绍。
[0027] 正牙托槽10还可包括联结到CM托槽主体12的可移动闭合部件。该可移动闭合 部件可包括绑缚（ligating)滑块16或其他与CIM托槽主体12联结的机械闭锁件。绑缚 滑块16可在图1所示的开放位置和关闭位置（未示出）之间移动。尽管在图1中描绘了 自合式托槽（self-ligating bracket),本发明的实施方式不限于自合式托槽，还同样适于 各种其他类型的正牙托槽，包括正牙治疗领域已知的绑翼式（tiewing-type)正牙托槽（也 就是需要缚线的那些托槽）。
[0028] 参见图1，CM托槽主体12包括形成于其中并适于容纳弓丝20(用虚线表示）的 弓丝槽18,其用于在将(ΠΜ托槽主体12固定到患者牙齿时将矫正力作用到牙齿上。当被 安装到患者上颌牙齿的唇面上时，CIM托槽主体12具有舌侧22,咬合侧24,牙龈侧26,中 间（mesial)侧28,远侧30,和唇侧32。CM托槽主体12的舌侧22被构造为以任何传统方 式固定在牙齿上，比如通过适当的正牙黏固粉或粘合剂或通过围绕在相邻牙齿周围的绑带 (未示出）进行固定。舌侧22可进一步具有垫33,所述垫限定出适于固定到牙齿表面的接 合基部34。CM托槽主体12包括基部表面36和一对相对的槽表面38、40,它们从基部表面 36向唇突出，共同限定出弓丝槽18,沿着中间向远端的方向从中间侧28延伸到远侧30。
[0029] 相应地，参见图1，在本发明的一个实施方式中，涂层14至少覆盖弓丝槽18的表面 36, 38和40。然而，涂层14也可设置在CM托槽主体12的其他表面上，比如侧面22, 24， 26, 28, 30和32中的任一个或多个。例如，涂层14可被设置在与弓丝20接触的表面上，放 置在CM托槽主体12的已知从注射成型处理过程中会发生缺陷的区域，和/或在使用或安 装过程中受到拉伸应力的表面上。备选地，涂层14可以充分地覆盖CIM托槽主体12的全 部可见表面。能够理解到涂层14的设置取决于用来形成涂层14的处理过程。
[0030] 如上所提到的，本领域公知CM托槽主体12由陶瓷注射成型处理过程形成，并 可用陶瓷注射模具制成，如日本东京的Tosoh Corporation和加利福尼亚Costa Mesa的 Ceradyne Inc.。例如，CM托槽主体12可以通过将陶瓷粉末如氧化铝粉末和一种或多种 粘合剂混合形成膏体或浓浆来制造。可以调配粘合剂（例如，热塑性或热固性聚合物或蜡） 以便在注入和灼烧（burnout)过程中促进膏体流动，或在随后的去粘合或预烧结操作过程 中便于去除。膏体在注入之前可被加热到100°C至200°C之间。可以使用高压液压机将加 热的膏体在高达lOOMPa的压力下注入模具腔，但是，根据膏体粘度、粉末类型及其他处理 因素也可用到更高或更低的压力。模具腔至少部分地与CM托槽主体12的形状相对应，在 随后的烧结操作过程中，所述主体形状会考虑到收缩（如果有的话）而进行调节。另外，弓 丝槽18可完全由模具腔形成、或部分形成，或不形成（unformed)。
[0031] 在注射成型之后，模制的CM托槽主体受热，达到本领域公知去除粘合剂的温度。 例如，对于氧化铝来说，粘合剂的去除发生在200°C至700°C之间的温度。在去除粘合剂之 后，模制的CIM托槽主体通过继续加热而预烧结。高纯度氧化铝（约99. 95wt%的氧化铝） 的预烧结发生在900°C至1200°C之间的温度下。预烧结之后，经过预烧结的CM托槽主体 被烧结。烧结温度可在140(TC至1800°C之间，这取决于，例如，起始粉末的颗粒尺寸分布， 其他处理因素，和多晶陶瓷的粒度分布，这将在下面进行详细解释。在另一实施方式中，预 烧结注射成型CM主体在1300°C至1600°C之间的温度下受到压力为68MPa到207MPa的高 温等静压（HIPed)，这是本领域所公知的。能够理解到高温等静压法（HIPing)可用于烧结 操作以外的过程中。烧结和/或高温等静压法（HIPing)之后，CIM托槽主体12包含以粒 度分布为特征的多晶陶瓷。在一个实施方式中，多晶陶瓷包含氧化铝，其具有的粒度分布的 特征在于其平均粒度在大于3. 4 μ m到约6 μ m范围内。如下所述，具有在此范围内平均粒 度的多晶陶瓷表现出了出乎预料的高抗裂韧度。
[0032] 在一个实施方式中，在烧结和/或高温等静压法之后，CM托槽主体12被退火处 理，也就是被加热到一定温度然后保持一段足以进一步更改粒度分布的时间。对粒度分布 的更改可发生在约1300°C或更高的温度下。然而，温度高于或低于1300°C都可以更改粒 度分布，这取决于CM托槽主体12保持在退火温度的时间长短。例如，CM托槽主体12可 被保持在约1300°C约1小时的时间。另外，托槽主体可在各种气氛中受热，例如包括氢气 (?)，氮气（N 2)，和氩气（Ar)。
[0033] 在上述操作之后，在弓丝槽18仅部分由注射成型处理过程形成或未由注射成型 形成的情况下，就需要研磨操作在CIM托槽主体12中完全形成弓丝槽18。例如但不限于该 例，弓丝槽18由240/320网格（mesh)的金刚石掺结砂轮研磨。
[0034] 尽管陶瓷注射成型是形成复杂形状如正牙托槽的一种经济的处理方法，它也在陶 瓷粉末形成操作中造成了独特的缺陷。产生缺陷的原因有搅拌不足，注入过程中对压力或 温度的控制不足，模型设计，或操作磨损造成的模型缺陷等。与陶瓷注射成型相关的表面缺 陷的例子在图2八，28,2(：，和20中画出。上述缺陷包括但不限于(：頂托槽主体12中的局部 粉末/粘合剂密度变化，这会造成表面瑕疵，如在粘合剂多的区域出现浮泡（blister)。浮 泡经常会在粘合剂灼烧操作过程中爆裂而留下表面缺陷，如图2A所示。另外的例子是，图 2B画出了具有多处缺陷的弓丝槽表面的底边缘。相似地，图2C画出了弓丝槽中的其他缺 陷，而取较低放大倍数的图2D画出了在弓丝槽表面中缺陷众多的状况。其他缺陷包括裂 缝、孔、或裂缝和孔。这些缺陷可能是由于工具磨损、粘合剂和模型表面粘结、或浮泡等所造 成的，这里仅指出一些。有时，粉末/粘合剂密度改变会导致不均匀的区域，所述区域会在 CM托槽主体12中产生残余应力，所述应力随后通过产生微裂纹的方式释放。
[0035] 当缺陷发生在弓丝槽18其中或周围时，如图2A-2D所示，或发生在高拉伸应力区 时，缺陷的存在就特别成问题。本领域技术人员能理解到为了矫正牙齿不齐的问题，弓丝20 可向CIM托槽主体12施加扭矩以促使牙齿到达其正牙正确的位置。弓丝20的扭矩在正牙 托槽10中形成拉伸应力。该拉伸应力由于上述缺陷的存在而被放大。如果拉伸应力在被 任意单个缺陷放大时超过了陶瓷托槽的强度，陶瓷托槽就会发生破裂。典型地，陶瓷托槽会 在远低于根据陶瓷材料理论强度所预测出的应力等级时发生损坏。
[0036] 为了解决与通过陶瓷注射成型制成的托槽主体特定相关的问题，发明人发现在 CM托槽主体12的一部分上，包括在弓丝槽18的表面36、38、和40上施加涂层14能够出 乎预料地改进正牙托槽10的抗扭强度。特别地，本发明的正牙托槽10的特征在于比相同 设计但没有涂层14的托槽主体具有更高的抗扭强度。例如，仅作为例子，抗扭强度比生坯 (as-molded)托槽主体可至少提高近似5% ;在进一步的例子中，抗扭强度可至少提高近似 20% ;并且，在进一步的例子中可至少提高近似60%。有利地，正牙托槽10在处理、安装、 或更重要地在临床使用过程中都不容易发生损坏。从而患者吞下或吸入破裂托槽的风险就 较小；患者要容忍的托槽移位更少，如果有的话；并且正牙治疗也进行得更快。此外，正牙 托槽10外形美观，从而患者在治疗过程中感觉更自然。
[0037] 在一个实施方式中，涂层14是非晶态的（amorphous)(非晶态材料缺乏长程有 序的原子结构并且没有清晰的X线衍射峰）。在另一实施方式中，与非晶态不同，涂层14 包含纳米晶体（nanocrystal)，其横向测量仅为二或三个晶胞，但大体在任一维度都小于 100nm。在一个实施方式中，涂层14包含晶体，从而涂层14的微结构比CM托槽主体12的 微结构更精细。例如，涂层14中晶体的平均尺寸小于CIM托槽主体12的平均粒度。在一 个实施方式中，涂层14包含高纯度氧化铝或二氧化硅。氧化铝或二氧化硅晶体或纳米晶体 不被包含在另一种材料基体如玻璃基体中，哪怕是一部分。相反地，纳米晶体形式或非晶体 形式的氧化铝或二氧化硅连续且直接地与CM托槽主体12相连通。另外，在另一个实施方 式中，氧化铝涂层14至少是约87. 5wt. %的氧化铝。在进一步的例子中，氧化铝至少是约 99wt. %的氧化铝。在又另一例子中，氧化铝至少是约99. 5wt. %的氧化铝。在一个实施方 式中，涂层14基本由氧化铝组成。此处用到的"基本由……组成"是指不故意向涂层14中 添加其他成分。然而，可以预见到，在原料中或加工过程中会引入其他成分的杂质。
[0038] 在一个实施方式中，涂层14可以是通过气相沉积涂层14所形成的氧化铝或二氧 化硅薄膜。气相沉积涂层可通过本领域公知的膜沉积技术形成，比如物理气相沉积（PVD) 或化学气相沉积（CVD)，但是其他膜沉积技术也同样适用。
[0039] 涂层14的厚度从几个埃（例如，氧化铝或二氧化硅的二或三个原始晶胞厚）到约 15 μ m，或可能是其他不减损CIM托槽主体12外观的同时可提供改进抗扭强度的厚度。例 如，考虑到CIM托槽主体12表面粗糙度，涂层14可具有生成连续涂层的最小厚度。具体来 说，如果CM托槽主体12的表面粗糙度是0. 1 μ m Ra，那么涂层厚度平均可为约0. 1 μ m厚 或略厚一些，以便在CIM托槽主体12表面上形成连续涂层。在进一步的例子中，涂层厚度 可在约Ιμπι至约2μπι之间，而在另一实施方式中，涂层14约为1.5μπι厚。
[0040] 参见图3,在另一实施方式中，在涂层14上形成了额外的涂层从而在CM托槽主 体12上形成了多层涂层42。例如，第二涂层44可通过与上述用来形成涂层14相似的方 法形成在涂层14的至少一部分上。在图3所示的一个实施方式中，第二涂层44与涂层14 连续且直接相连通。第二涂层44可以是贴附于涂层14上的陶瓷，如氧化铝，另一种透明氧 化物，氮化物或硼化物。备选地，第二涂层44可以是本身不透明或半透明的材料，但其厚度 可以非常薄足以使得包含第二涂层44的多层涂层42容易地成为透明或半透明。第二涂层 44的范围从几个埃厚到约15 μπι厚。在进一步的例子中，第二涂层44的厚度可在约Ιμπι 至约2μηι之间，或，在又另一例子中，约1. 5μηι厚。
[0041] 如图3所示，在另一实施方式中，第三涂层46可被形成在第二涂层44的至少一部 分上。第三涂层46可以是与第二涂层44或涂层14相同的材料，或者第三涂层46可以是 贴附于第二涂层44以及涂层14和CIM托槽主体12未被第二涂层44所覆盖的任意部分上 的不同陶瓷材料。与具有基本相同厚度不同（如图3所示），各个涂层14,44,46也可具有 不同的厚度。多层涂层42整体上是透明或半透明的，从而使得托槽的美观特性不会被多层 涂层42所损害。尽管多层涂层42是画出包含三层，本领域技术人员能够理解到依照在此 介绍的原理还可增添额外的层。
[0042] 如图3所示，形成多层涂层42的额外层可通过例如转动CM托槽主体12的方式 实现，所述主体具有从一个涂层处理过程所得到的任意在先加上的涂层并将进入一个或多 个额外涂层处理过程的。备选地，多层涂层42可通过脉冲调节或循环运行涂层处理过程的 电源而形成，从而形成一个或多个额外的离散层。
[0043] 在本发明的另一实施方式中，CM托槽主体12表面的一部分在涂层之前被去除。 例如，去除的表面部分包括CIM托槽主体12的所有可见表面或可包括弓丝槽内的表面。经 确认，在对CM托槽主体12施加涂层之前从CM托槽主体12上去除已形成的表面缺陷将 会进一步增强抗扭强度。抗扭强度比生坯（as-molded)托槽主体可至少提高近似5% ;在 进一步的例子中，抗扭强度可至少提高近似20% ;并且，在进一步的例子中可至少提高近似 60%。去除的深度要足以去除与上述注射成型和其他后续处理过程相关的缺陷。在一个实 施方式中，在进行涂层之前去除了厚达约15μπι的CM托槽主体12表面。去除表面的一部 分可包括研磨，使用等离子源蚀刻表面，使用酸蚀刻表面（例如，磷酸，硫酸，或其他能够蚀 刻陶瓷材料的酸），离子统削（ion milling)表面，或激光烙蚀表面，或它们的组合。
[0044] 在又另一实施方式中，CM托槽主体12表面可进行离子轰击表面处理。离子轰击 发生在去除一部分CIM托槽主体12表面之后或涂覆生坯表面之前。离子轰击可包括金属离 子轰击，以便将离子植入CIM托槽主体12表面或可包括在惰性气体离子轰击之后的混合金 属离子轰击。经确认，经由一个或多个将离子植入表面的在前处理过程将会使得CIM托槽 主体12表面具有压缩残余应力。可观测到抗扭强度比生坯托槽主体增加了至少近似5% ; 在进一步的例子中，抗扭强度可至少提高近似20%;并且，在进一步的例子中可比生坯托槽 主体增加了至少近似60%。在不约束于理论的情况下参见图1，发明人相信氧化铝或二氧 化硅涂层14出乎预料地改进了 CM托槽主体12的平均抗扭强度，这是因为涂层14减小了 弓丝20和弓丝槽18之间的摩擦并防止了弓丝20在任意单个位置或沿弓丝槽18内的直线 磨蚀或戳进（dig) CM托槽主体12中。这最大程度地减小了在CIM托槽主体12中诱发微裂 纹的可能性。进一步，涂层14可防止CIM托槽主体12在受到拉伸负荷时其表面裂缝（例 如，在图2A-2D中所示的那些）张开。涂层14还可以在CM托槽主体12表面中形成压缩 应力。因此，弓丝20扭矩所生成的拉伸应力必须首先要克服在表面中感生的压缩应力，然 后拉伸净应力才会施加在CIM托槽主体12的表面中。
[0045] 有时，应力会被转移到涂层14上，从而形成的裂缝更可能会形成在涂层14的表面 而不是形成在CIM托槽主体12内。在涂层14表面起始的裂缝被认为行进到涂层14和CM 托槽主体12之间的界面处，在那里它们发生偏离。通过偏离裂缝，裂缝长度必定会增加。通 过增加裂缝长度，裂缝传播进入CIM托槽主体12中所需的拉伸应力也增加了，并且因此，改 进了抗扭强度。参见图3，如果使用了多层涂层，裂缝传播路径48将被进一步延长，不仅由 于每层的厚度，还由于所示裂缝沿每层之间界面传播的趋势。
[0046] 为了帮助对本发明更完整的理解，提供了接下来的非限定性实例。
[0047] 实例
[0048] 两个不同自合式托槽设计（分别是模型A和模型C)的托槽样品是从日本东京的 Tosoh公司购买的。两种不同的多晶氧化铝化合物被用来模制模型A和模型C托槽。Tosoh 公司的一种氧化铝化合物称作PXA-800-A (此后称为"#1氧化铝化合物"），而另一种称作 PXA-801-A (此后称为"#2氧化铝化合物"）。两种氧化铝化合物之间的已知差异在于在陶 瓷注射成型处理过程中所使用的粘合剂/粉末比。#2氧化铝化合物具有比#1氧化铝化合 物更多的粘合剂。除了指定形成托槽的氧化铝化合物（也就是#1氧化铝化合物或#2氧化 铝化合物）之外，托槽微结构的期望平均粒度也是指定的。例如，仅作为实施例而不起限定 作用，从Tosoh收到的CIM托槽主体的外表面微结构在图4A中表示出来，而CIM托槽主体 的内部微结构在图4B中表示出来。已收到的托槽的一部分受到如下所述进一步的表面处 理并因而分组。每个托槽的抗扭强度测量如下。
[0049] 参见图5A，每个样品托槽50,经表面处理之后，如果有的话，被各自用粘结剂（例 如，480, P/N48040, Henkel Loctite Corporation, Rocky Hill, Connecticut) 附加在一个半英寸钢珠支撑件（bearing) 52上（钢珠表面在附加之前被蚀刻）。支撑件52 和样品托槽50的组件被用加速器（例如,Loctite(l) 712)喷射到完全将粘结剂固化。矩 形弓丝54(例如，0.018英寸乘0.025英寸的不锈钢弓丝，Ormco Part No. 254-1825,或者 0. 0215英寸乘0. 028英寸的不锈钢弓丝，Ormco Part No. 254-1528)被切成1英寸的长度 以便与托槽一起使用。不同尺寸大小的其他弓丝也被用到，如下所述。每个托槽的自合式 特征被去除。切成适当大小的弓丝被插入每个样品托槽50的弓丝槽中。每个弓丝54通过 弹性0形圈绑缚在托槽上，所述弹性0形圈为Ormco公司（Ormco Part No. 640-0074)的 Molded Power〃0〃（0.110 英寸），其使用 了弹性定位器（Ormco Part No. 801-0039)防止弓 丝和弓丝槽之间出现松配合。换句话说，所选弓丝要紧密地配合又位于弓丝槽内。
[0050] 参见图5A和5B，附加在球支撑件52上的样品托槽50的缚式弓丝54与扭转臂56 接合，用于在Instron5542上进行抗扭强度测量。如图5A所示，托槽50的牙龈侧定位成面 向上方的形式与扭转臂56联结。扭转臂56,如图5B和5C所示，是带有叉形末端57的钢 杆，该叉形末端具有在垂直方向上用做围绕托槽50的间隙的凹口，和在水平方向上使其能 够与从样品托槽50每个边上突出的弓丝54接合的凹口。为了适配不同弓丝尺寸，会用到 许多扭转臂，每个都具有不同的水平凹口尺寸。叉形末端57中的水平凹口尺寸设定为与一 种弓丝尺寸相配（例如，与0. 019英寸乘0. 025英寸，0. 021英寸乘0. 028英寸，或0. 021英 寸乘0.025英寸的弓丝相配）。然而扭转臂的其他尺寸大小保持不变。每个扭转臂56从 叉形末端57到施加负载的扭转臂枢轴62有近似1. 6英寸（4. 06cm)长。除了长度之外，叉 形末端57部分到垂直凹口的每一侧为0. 150英寸宽，而用做围绕托槽50的间隙的垂直凹 口测量为0. 200英寸宽乘0. 150英寸深。参见图5C，扭转臂56被夹持在臂定位器60的夹 持槽中，所述定位器与Instron5542共同作用。球支撑件52被钳夹在一个半英寸5C的夹 头（未画出）中来水平地夹持扭转臂56和臂定位器60,并垂直于Instron5542的压缩锤 头（ram)58所施加负荷的方向，如图5D所示。参见图5E，臂定位器60在形成于压缩锤头 58末端中的凹进64内与扭转臂枢轴62对齐。Instron5542具有± 100N的静载荷单元并 使用Bluehill2软件版本2. 13操作。
[0051] 每个样品的抗扭强度通过用压缩锤头58以20mm/min的速率移动扭转臂/臂定位 器（在扭转臂枢轴62处）直到样品托槽损坏为止的方式进行测量。每组的平均抗扭强度 是从依照在前程序损坏时的每个托槽负荷计算得出的。
[0052] 表1-模型A托槽
[0053]