CN102814590A - 一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法。本发明将正畸托槽通过夹具放置于激光光路路径中，利用指示激光，通过变动正畸托槽夹具与光束整形聚焦系统之间的位置来调整指示光斑，使指示激光光斑能够完全覆盖正畸托槽；根据正畸托槽的类型和底板结构，设定准分子激光器输出特性后对正畸托槽进行辐照，并通过实时监控系统观察正畸托槽表面状况，粘结剂去除完成后结束辐照。该发明能够直接实现各类型正畸托槽，装配、拆卸方便，去除工艺简单，整个过程快速有效，无需任何冷却条件配置，单件正畸托槽底板粘结剂的整个去除过程最快仅约30秒左右，且不引入外来污染，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法。
背景技术
正畸矫治通过生物力学原理完成牙齿移动，达到矫正牙齿、解除牙齿畸形和错位的目的。正畸托槽粘结技术在正畸矫治中应用非常广泛，但初次粘结时正畸托槽发生位置不当的情形时有发生，已粘接正畸托槽也会在患者日常使用中发生脱落，正畸托槽底板材质和粘结剂种类的不同对正畸托槽的粘结强度具有十分重要的影响，选用不当则会造成较为频繁的正畸托槽脱落，使重新粘结正畸托槽无法避免。有调查表明正畸矫治中，正畸托槽的总脱落率高达18.42%（“临床正畸托槽脱落相关因素分析”．《北京口腔医学》．2008，16(1)：29～31．何明宜等）。单个新正畸托槽的价格一般在几十到几百元不等，而脱落的正畸托槽并没有任何品质损伤，因此，如果重新粘接中废弃脱落正畸托槽而使用新正畸托槽，在增加患者的经济负担的同时也会造成资源的严重浪费，且研究通过对正畸托槽底板粘接剂的去除，达到正畸托槽回收再利用的社会和经济意义十分重大。喷砂法和打磨法是两种常用的去除粘结剂的方法（“喷砂法和打磨法处理后脱落托槽粘结强度比较”．《山东医药》．2008，48(20)：80～81．张秀乾等）。利用喷砂法对正畸托槽进行去胶处理，会对正畸托槽底板的精细结构造成一定程度的机械损伤，影响正畸托槽的使用寿命；而打磨法对正畸托槽底板凹槽处粘结剂的残留往往无计可施，无法彻底清除干净，可回收再利用价值低。
2009年德国研究者Kulandaivelu TA在《The Journal of OralLaser Applications》第9期上发表文章，声称采用波长2940 μm的Er:YAG激光处理脱落金属正畸托槽底板上的粘结剂。红外激光的长波长效应导致粘结剂去除时热效应明显，去除工艺繁琐，整个过程需要有冷却水作用，且去除效果和质量稳定性不佳。目前对于正畸托槽的回收大多集中在金属类正畸托槽，而陶瓷正畸托槽由于其材质的硬脆性，且正畸托槽底板结构大多为微晶结构，因此对其进行粘结剂去除的难度较大。紫外波段的激光短波长效应使其对物质的作用更偏向于光解反应，而非焦耳热作用，能有效抑制去除热损伤，有望在最大限度不损失正畸托槽表面的前提下获得粘结剂高质量的去除效果。
发明内容
本发明的目的是采用短波长紫外准分子激光实现正畸托槽底板粘结剂的去除，为包括陶瓷类正畸托槽的回收再利用提供一种高质量、高效率、低污染的新处理技术。
为达到上述目的，本发明提供了一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法，其特征在于，应用如下装置依次包括：具有可见光波段指示用准分子激光器、光束整形聚焦系统、具有滤波单元的实时监控系统、正畸托槽夹具，并按照图1顺序放置。
该方法包括以下步骤：
1）将待处理的正畸托槽固定于正畸托槽夹具中，正畸托槽无需进行前期处理；随后将装配好的正畸托槽夹具置于准分子激光器的光束传输路径中；
2）利用指示激光，通过变动正畸托槽夹具与光束整形聚焦系统之间的位置来调整指示光斑，其间距范围为40~45cm，使指示激光光斑能够完全覆盖正畸托槽；
3）按照所要处理的正畸托槽类型和底板结构，设定准分子激光器的输出功率、脉冲个数和辐照频率，对正畸托槽进行脉冲辐照，通过具有滤波单元的实时监控系统，观察正畸托槽底板状态，直至底板残余粘结剂完全去除殆尽后停止辐照。去除过程中，准分子激光器的输出功率为625mJ~820mJ，激光在正畸托槽底板处的能量密度为1.3J/cm2~1.7J/cm2，脉冲数为50~200个，采用2Hz~8Hz的低频辐照。
在步骤3）后采用退火热处理，可使该激光回收处理方法应用于陶瓷正畸托槽底板的粘结剂去除。陶瓷正畸托槽的退火温度为800℃~1000℃，在空气或氧气中保温半小时以上后随炉冷却即可恢复本色。具体退火实施温度需按陶瓷正畸托槽变色程度确定：浅黄色至明黄色为800℃~850℃，明黄色至黄褐色为850℃~1000℃。
与常用的粘结剂去除方法相比，本发明的有益效果是：
1、去除工艺简单，整个过程快速有效，无需任何冷却条件配置，单件正畸托槽底板粘结剂的整个去除过程最快仅约30秒左右。
2、激光去除粘结剂过程当中，不引入外来污染，绿色环保无环境污染。具有紫外波段的准分子激光还能对正畸托槽底板进行杀菌，使其表面鲜亮，且具有一定的抛光效果。
3、激光辐照去除的柔性及非机械接触方式的特点，能够在去除过程中不产生摩擦或冲击应力作用，保证了回收再利用正畸托槽的良好机械性能。
4、能够有效实现对陶瓷类正畸托槽粘结剂的有效高质量去除。
附图说明：
图1为装置示意图。
图2为实施例1脱落正畸托槽底板表面扫描电镜图。
图3为实施例1激光处理可再利用正畸托槽底板表面扫描电镜图。
图4为实施例2脱落正畸托槽底板表面拉曼图。
图5为实施例2激光处理可再利用陶瓷正畸托槽底板表面拉曼图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
将正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，调整光学聚焦整形系统与正畸托槽夹具的间距，使指示激光的光斑应完全覆盖正畸托槽底板；调节准分子激光器出光口、光学聚焦整形系统光轴以及装配好的正畸托槽夹具，使已装配样品与光学聚焦整形系统、准分子激光器出光口在同一轴线上。
根据正畸托槽结构类型以及材质，采用准分子激光以不同的脉冲输出功率和脉冲个数辐照正畸托槽。所使用的具有滤波单元的实时监控系统可以辅助判定去除过程何时结束。对陶瓷类正畸托槽进行后续退火热处理，可实现其回收再利用。
实施例1：
对美国3M Victory金属正畸托槽应用准分子激光进行粘结剂去除。全新3M正畸托槽的表面形貌如图2所示。
（1）将沾有粘结剂的美国3M Victory金属正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，待处理的正畸托槽的表面形貌如图2。之后将装配好的正畸托槽夹具置于激光传输光路中。
（2）打开激光器指示光，调整正畸托槽夹具与光学聚焦整形系统距离为45cm，使其指示光光斑完全覆盖正畸托槽，随后关闭指示光。
（3）设定准分子激光器功率为单脉冲能量625mJ左右，脉冲个数为50，辐照频率为8Hz，之后开始对正畸托槽进行辐照，通过实时监控系统进行观察，直至完全去除底板表面粘结剂。此时所使用的激光输出能量密度约为1.3 J/cm2。激光处理过后的正畸托槽底板表面形貌十分洁净，与新正畸托槽并无明显变化，如图3所示。由此可见准分子激光对去除正畸托槽粘结剂具有非常良好的效果。
实施例2：
对美国3M Victory陶瓷正畸托槽应用准分子激光去除粘结剂。
（1）将沾有粘结剂的美国3M Victory多晶氧化铝陶瓷正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，之后将装配好的正畸托槽夹具置于激光传输光路中。
（2）打开激光器指示光，调整正畸托槽夹具与光学聚焦整形系统距离为43cm，使其指示光光斑完全覆盖正畸托槽，随后关闭指示光。
（3）设定准分子激光器功率为单脉冲能量720mJ左右，脉冲个数为200，辐照频率为2Hz，之后开始对正畸托槽进行辐照，通过实时监控系统进行观察，直至完全去除底板表面粘结剂。此时所使用的激光输出能量密度约为1.5 J/cm2。对比激光处理前后的陶瓷正畸托槽表面拉曼谱线，如图4和图5，可以看出处理后的陶瓷正畸托槽为单相Al2O3，无杂质相。
（4）将处理过后的陶瓷正畸托槽放入退火炉中，跟据实际的变色情况，设定加热温度为810℃，在空气或氧气中保温时间半小时，之后随炉冷却。陶瓷正畸托槽经过退火工艺后能够恢复本色。
实施例3：
对德国非凡金属正畸托槽应用准分子激光进行粘结剂去除。
（1）将沾有粘结剂的德国非凡金属正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，之后将装配好的正畸托槽夹具置于激光传输光路中。
（2）打开激光器指示光，调整正畸托槽夹具与光学聚焦整形系统距离为40cm，使其指示光光斑完全覆盖正畸托槽，随后关闭指示光。
（3）非凡正畸托槽底板表面结构起伏较大，因此设定准分子激光器功率为单脉冲能量820mJ左右，脉冲个数为150，辐照频率为3Hz，之后开始对正畸托槽进行辐照，通过实时监控系统进行观察，直至完全去除底板表面粘结剂。此时所使用的激光输出能量密度约为1.7 J/cm2。激光处理过后的正畸托槽底板表面形貌十分洁净，与新正畸托槽相比无明显变化。
Claims (2)
1.一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法，其特征在于，应用如下装置依次包括：具有可见光波段指示用准分子激光器（1）、光束整形聚焦系统（2）、具有滤波单元的实时监控系统（3）、正畸托槽夹具（4）；
该方法包括以下步骤：
1）将待处理的正畸托槽固定于正畸托槽夹具（4）中；随后将装配好的正畸托槽夹具（4）置于准分子激光器（1）的光束传输路径中；
2）利用指示激光，通过变动正畸托槽夹具（4）与光束整形聚焦系统（2）之间的位置来调整指示光斑，其间距范围为40~45cm，使指示激光光斑能够完全覆盖正畸托槽；
3）按照所要处理的正畸托槽类型和底板结构，设定准分子激光器（1）的输出功率、脉冲个数和辐照频率，对正畸托槽进行脉冲辐照，通过具有滤波单元的实时监控系统（3），观察正畸托槽底板状态，直至底板残余粘结剂完全去除殆尽后停止辐照；去除过程中，准分子激光器的输出功率为625mJ~820mJ，激光在正畸托槽底板处的能量密度为1.3J/cm2~1.7J/cm2，脉冲数为50~200个，采用2Hz~8Hz的低频辐照。
2.根据权利要求1所述的一种脱落正畸托槽底板粘结剂的激光去除方法，其特征在于在步骤3）后采用退火热处理应用于陶瓷正畸托槽底板的粘结剂去除；陶瓷正畸托槽的退火温度为800℃~1000℃，在空气或氧气中保温半小时以上后随炉冷却即可恢复本色。
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