CN100447258C - 口腔正畸弓丝成型方法及其装置 - Google Patents

口腔正畸弓丝成型方法及其装置 Download PDF

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Abstract

口腔正畸弓丝成型方法及其装置，它涉及一种新型的口腔正畸弓丝热处理方法及装置，它解决了现有的口腔正畸弓丝在弯制定型过程中因控制弓丝加热温度困难而导致的无法自动地实时控制弓丝的温度变化及无法把握弓丝的热处理过程的问题。本发明利用存储在中央处理电路(1)中不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线，确定所要处理的弓丝在热处理温度下应该对应的电流值，然后利用中央处理电路(1)控制功率模块(4)输出恒定电流对待处理弓丝(5)进行加热。本发明通过调节加热电流来控制弓丝的加热温度，从而实现了间接地对弓丝热处理过程中温度的实时监测，达到了对弓丝的弯制成型过程的控制。

Description

口腔正畸弓丝成型方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种新型的口腔正畸弓丝热处理方法及装置。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，拥有美观整齐的牙齿不仅使一个人在社会交往中的信心提高，而且还可以避免许多口腔疾病(例如严重龋齿、牙周病等)的发生。因此，牙列畸形病人进行正畸治疗的比例大为提高，尤其是正在成长中的青少年人群，为了避免以后牙列不齐而进行牙齿矫形的人数更是猛增，口腔正畸治疗已成为口腔医学研究中最为热门的领域。
目前，固定矫治技术的发展和进步代表着口腔正畸矫治技术总的发展趋势，固定矫治技术当中最常用的正畸弓丝包括有不锈钢弓丝、镍钛合金弓丝和一些有色金属弓丝等等。不同类型的弓丝具有不同的性能，其中，镍钛合金弓丝是一种高性能、回弹性好、具有形状记忆效应或超弹性并且生物相容性良好的牙齿正畸丝，在正畸治疗中，尤其对于疑难病例，是目前最有效的矫治材料，应用也最广泛。镍钛丝主要分为两种类型，一种是超弹型正畸丝，利用合金的超弹性能，可以在一定应力状态下进行任意变形，从而在牙齿发生位置移动的过程中提供恒定的矫治力；另一种是热激活型，利用合金的形状记忆效应，在体温下发生形状恢复，从而提供使牙齿发生移动的矫治力。
无论何种正畸丝，在临床应用之前需根据患者的具体情况进行不同的变形处理，然而镍钛合金的冷变形能力一般较差，尤其是超弹性镍钛合金丝，在室温下由于其超弹性使得它的可成型性很差，强制冷弯变形不但困难和不规范，甚至会损坏合金丝，因此对弓丝的弯曲需通过热处理的方式进行，通过加热到适当的温度才能预成定型。另外，为了达到良好的治疗效果，对于同一根正畸丝，需要改变其局部性能，以提高或降低矫治力，这更需要进行恰当的热处理才能实现。所以，热处理仪是正畸治疗中不可或缺的必备工具。
现阶段对镍钛弓丝进行加热弯制的产品一般采用恒定功率进行加热，不具备控温功能，无法监控弓丝温度的变化，需要具有丰富经验的医师才能把握适当的加热时间而不损坏弓丝的性能，对弓丝的热处理比较盲目，温度过低达不到变形的目的，温度过高达不到性能要求，而且有可能使弓丝熔断，不但形成浪费，而且给患者的治疗带来不便，甚至达不到治疗效果。
发明内容
为了解决现有的口腔正畸弓丝在弯制定型过程中因控制弓丝加热温度困难而导致的无法自动地实时控制弓丝的温度变化及无法把握弓丝的热处理过程的问题，本发明提供了一种口腔正畸弓丝成型方法及其装置。本发明能够通过准确地控制加热时间和加热温度实现对弓丝的弯制成型，使用方便灵活可靠。
本发明的口腔正畸弓丝成型方法，按以下步骤进行：
步骤一、通过测量不同型号的弓丝在不同电流下所达到的温度，建立不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线；
步骤二、确定待处理弓丝的型号及待处理弓丝的温度；
步骤三、根据步骤一获得的电流-温度变化曲线，获得热处理时待处理弓丝所需要的电流值；
步骤四、设定待处理弓丝进行热处理的加热时间；
步骤五、采用直流电源对待处理弓丝通电加热，此时加热电流为步骤三所确定的电流值；
步骤六、判断步骤五的加热时间是否达到步骤四所设定的加热时间；
步骤六的判断为否，则重复执行步骤五至步骤六；
步骤六的判断为是，则执行步骤七：切断电源，停止对待处理弓丝通电加热。步骤一中采用点焊方式连接到弓丝的K型热电偶丝对待处理弓丝的处理温度进行测量。步骤四设定的加热时间等于步骤一中为获得该型号弓丝的电流-温度变化曲线时确定的电流值所对应的加热时间，其为6～8秒。
本发明的口腔正畸弓丝成型装置包括预存有上述口腔正畸弓丝成型方法的步骤一中所获得的不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线数据的中央处理电路1、数模转换器7、功率模块4、电源模块6、第一模数转换器2和第一放大电路3；中央处理电路1的电流控制信号输出端连接数模转换器7的输入端，数模转换器7的输出端连接功率模块4的功率控制端，电源模块6为功率模块4提供恒定的直流电压，功率模块4输出的恒定电流给待处理弓丝5，功率模块4输出的恒定电流的反馈信号通过第一放大电路3的放大后输入到第一模数转换器2的输入端，第一模数转换器2的输出端连接中央处理电路1的弓丝电流反馈信息输入端，中央处理电路1的一个模数转换控制端连接第一模数转换器2的控制信号端。
本发明提供了一种采用恒定电流给镍钛弓丝进行热处理、通过调节加热电流来控制温度的方法及其装置(它也可以应用于其他材质的弓丝)，它利用预存的电流-温度变化关系，通过准确地控制加热时间和加热温度实现了对弓丝的弯制成型过程的把握。本发明成型装置是基于上述方法的基础上建立的，中央处理器根据弓丝电流的反馈信息控制功率模块输出电流的大小，使得输入到弓丝的电流在加热时间内恒定不变，从而保证了在加热过程中的温度维持在目标温度，这样就实现了间接地对弓丝热处理过程中温度的实时监测，使得处理人员能够更有效的把握弓丝的热处理过程，使热处理的过程更规范了，而不是盲目地凭经验控制恒功率对弓丝的加热时间来实现对热处理过程的把握了，也就是说没有经验的医师也可以通过本发明的参数设定来进行弓丝的弯制，不但提高了效率，而且保证了治疗的安全性和有效性。本发明采用直流电源对弓丝进行加热，当达到目标温度后，可以通过锁定电流对任意长度的弓丝加热处理，而且能够在弯制过程中，保持加热区间范围内的弓丝温度不变。在现有技术中，由于对弯制过程中的弓丝进行温度测量比较困难，所以本发明的装置采用间接测量的方法，通过电流的变化反映出弓丝的加热温度。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；图2是本发明的装置的结构示意图；图3是具体实施方式一所示的型号为F1722的镍钛弓丝的电流-温度变化曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1，本具体实施方式的口腔正畸弓丝成型方法，按以下步骤进行：步骤一、采用点焊方式连接到弓丝的K型热电偶丝对待处理弓丝的处理温度进行测量，通过测量不同型号的弓丝在不同电流下所达到的温度，建立不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线，例如图3所示的型号为F1722的镍钛弓丝的电流-温度变化曲线；步骤二、确定待处理弓丝的型号及待处理弓丝的温度；步骤三、根据步骤一获得的电流-温度变化曲线，获得热处理时待处理弓丝所需要的电流值；步骤四、设定待处理弓丝进行热处理的加热时间；步骤五、采用直流电源对待处理弓丝通电加热，此时加热电流为步骤三所确定的电流值；步骤六、判断步骤五的加热时间是否达到步骤四所设定的加热时间；步骤六的判断为否，则重复执行步骤五至步骤六；步骤六的判断为是，则执行步骤七：切断电源，停止对待处理弓丝通电加热。步骤四设定的加热时间等于步骤一中为获得该型号弓丝的电流-温度变化曲线时确定的电流值所对应的加热时间，本具体实施方式中，测量不同型号的弓丝在不同电流下所达到的温度时，每个电流值对弓丝都需要加热6～8秒后，再对弓丝的温度进行测量，此6～8秒也是步骤四中设定的加热时间。
具体实施方式二：参见图1，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一在测量的过程中每个电流值对镍钛弓丝的加热时间为7秒。其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：参见图2，本具体实施方式的口腔正畸弓丝成型装置由预存有上述口腔正畸弓丝成型方法的步骤一中所获得的不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线数据的中央处理电路1、数模转换器7、功率模块4、电源模块6、第一模数转换器2和第一放大电路3组成；中央处理电路1的电流控制信号输出端连接数模转换器7的输入端，数模转换器7的输出端连接功率模块4的功率控制端，电源模块6为功率模块4提供恒定的直流电压，功率模块4输出的恒定电流给待处理弓丝5，功率模块4输出的恒定电流的反馈信号通过第一放大电路3的放大后输入到第一模数转换器2的输入端，第一模数转换器2的输出端连接中央处理电路1的弓丝电流反馈信息输入端，中央处理电路1的一个模数转换控制端连接第一模数转换器2的控制信号端。中央处理电路1采用的主芯片为Atmel公司生产的AT89S52单片机，其主要作用有：(1)接收功率模块4输出的反馈电流信号；(2)储存不同型号弓丝的电流-温度曲线；(3)控制数模转换器7发出相应模拟信号驱动功率模块4输出相应的恒定电流。将具体实施方式一的方法步骤以计算机语言编写成程序写入到中央处理电路1中即可对弓丝实现的实时加热。功率模块4为系统提供恒定的加热电流，最大输出电流为10A，峰值电流为16A，它由2个TIP122和一个2N3096组成，其中TIP122的最大输出电流为5A，属于电流粗调三级管，2N3096最大输出电流为100毫安，属于电流细调三级管，三个三级管共同接收DA转换模块提供的可控电流。第一模数转换器2采用德州仪器生产的TLC2543。电源模块6采用MC7805，为功率模块4提供+5V的电压。数模转换器7由德州仪器公司生产的TLC5628组成。第一放大电路3采用LM324运放构成的运算比例放大电路。
具体实施方式四：参见图2，本具体实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述口腔正畸弓丝成型装置还包括液晶显示输出及键盘输入电路12，所述液晶显示输出及键盘输入电路12的数据传输端与中央处理电路1的显示及控制传输端相连。所述液晶显示输出及键盘输入电路12中采用MC1602的液晶显示模块。其他组成和连接关系与具体实施方式三相同。中央处理电路1控制MC1602的液晶显示模块显示相应参数，如加热电流值、温度等，而且其还可以通过键盘获得外部控制信息。
具体实施方式五：参见图2，本具体实施方式与具体实施方式三或四的不同点是：所述口腔正畸弓丝成型装置还包括第二模数转换器8、第二放大电路9和热电偶传感器10，热电偶传感器10获得的弓丝5的温度信号通过第二放大电路9放大后送入到第二模数转换器8的输入端，第二模数转换器8的输出端连接中央处理电路1的弓丝温度信息输入端，中央处理电路1的另一个模数转换控制端连接第二模数转换器8的控制端。其他组成和连接关系与具体实施方式三或四相同。本具体施方式采用的器件与上述功能相同的模块一致。如果需要加工的弓丝的电流-温度变化曲线恰没有存储在中央处理电路1中，则可以利用本具体实施方式的添加装置根据具体实施方式一的步骤一测量该型号下弓丝的电流-温度变化曲线并存储到中央处理电路1中。本具体实施方式的装置相对于具体实施方式三更加完善，可以随时对任意型号的弓丝进行热处理并控制其热处理过程。本具体实施方式的热电偶传感器10采用K型热电偶丝，其用点焊方式连接到待处理弓丝5上。
具体实施方式六：参见图2，本具体实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述口腔正畸弓丝成型装置还包括参考电压模块11，所述参考电压模块11分别为第一模数转换器2、数模转换器7和第二模数转换器8提供参考电压。本具体实施方式采用MC 1403模块提供恒定参考电压，并利用一个可变电阻来对电压进行微调；它的作用就是为了给装置中的所有数模或模数转换器提供高精度的参考电压。其他组成和连接关系与具体实施方式五相同。

Claims (10)

1、口腔正畸弓丝成型方法，其特征在于所述方法按以下步骤进行：
步骤一、通过测量不同型号的弓丝在不同电流下所达到的温度，建立不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线；
步骤二、确定待处理弓丝的型号及待处理弓丝的温度；
步骤三、根据步骤一获得的电流-温度变化曲线，获得热处理时待处理弓丝所需要的电流值；
步骤四、设定待处理弓丝进行热处理的加热时间；
步骤五、采用直流电源对待处理弓丝通电加热，此时加热电流为步骤三所确定的电流值；
步骤六、判断步骤五的加热时间是否达到步骤四所设定的加热时间；
步骤六的判断为否，则重复执行步骤五至步骤六；
步骤六的判断为是，则执行步骤七：切断电源，停止对待处理弓丝通电加热。
2、根据权利要求1所述的口腔正畸弓丝成型方法，其特征在于所述待处理弓丝为镍钛弓丝。
3、根据权利要求1所述的口腔正畸弓丝成型方法，其特征在于步骤一中采用点焊方式连接到弓丝的K型热电偶丝对待处理弓丝的处理温度进行测量。
4、根据权利要求1、2或3所述的口腔正畸弓丝成型方法，其特征在于所述方法中，步骤四设定的加热时间等于步骤一中为获得该型号弓丝的电流-温度变化曲线时确定的电流值所对应的加热时间。
5、根据权利要求4所述的口腔正畸弓丝成型方法，其特征在于所述方法中，步骤四的加热时间为6～8秒。
6、口腔正畸弓丝成型装置，其特征在于所述口腔正畸弓丝成型装置包括预存有权利要求1所述的口腔正畸弓丝成型方法的步骤一中所获得的不同型号的弓丝的电流-温度变化曲线数据的中央处理电路(1)、数模转换器(7)、功率模块(4)、电源模块(6)、第一模数转换器(2)和第一放大电路(3)；中央处理电路(1)的电流控制信号输出端连接数模转换器(7)的输入端，数模转换器(7)的输出端连接功率模块(4)的功率控制端，电源模块(6)为功率模块(4)提供恒定的直流电压，功率模块(4)输出的恒定电流给待处理弓丝(5)，功率模块(4)输出的恒定电流的反馈信号通过第一放大电路(3)的放大后输入到第一模数转换器(2)的输入端，第一模数转换器(2)的输出端连接中央处理电路(1)的弓丝电流反馈信息输入端，中央处理电路(1)的一个模数转换控制端连接第一模数转换器(2)的控制信号端。
7、根据权利要求6所述的口腔正畸弓丝成型装置，其特征在于所述口腔正畸弓丝成型装置还包括液晶显示输出及键盘输入电路(12)，所述液晶显示输出及键盘输入电路(12)的数据传输端与中央处理电路(1)的显示及控制传输端相连。
8、根据权利要求6或7所述的口腔正畸弓丝成型装置，其特征在于所述口腔正畸弓丝成型装置还包括第二模数转换器(8)、第二放大电路(9)和热电偶传感器(10)，热电偶传感器(10)获得的弓丝(5)的温度信号通过第二放大电路(9)放大后送入到第二模数转换器(8)的输入端，第二模数转换器(8)的输出端连接中央处理电路(1)的弓丝温度信息输入端，中央处理电路(1)的另一个模数转换控制端连接第二模数转换器(8)的控制端。
9、根据权利要求8所述的口腔正畸弓丝成型装置，其特征在于所述热电偶传感器(10)采用K型热电偶丝，K型热电偶丝用点焊方式连接到待处理弓丝(5)上。
10、根据权利要求9所述的口腔正畸弓丝成型装置，其特征在于所述口腔正畸弓丝成型装置还包括参考电压模块(11)，所述参考电压模块(11)分别为第一模数转换器(2)、数模转换器(7)和第二模数转换器(8)提供参考电压。
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