CN106308954A - 一种隐形监测矫形牙套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隐形监测矫形牙套及其制备方法，属于医疗器械技术领域。本发明通过将改性后的导电聚氨酯预聚体成型为透明隐形矫形牙套，并在该牙套上集成压力传感部分，微型电池和数据采集卡。牙齿矫形过程中隐形牙套上集成的压力传感部分将矫形力大小转变成电信号并记录在数据采集卡中，通过读取数据采集卡中的数据即可获得牙齿承受矫形力的详细数据，从而确定牙齿的矫形进度以及过程。本发明工艺具有原料易得，价格低廉，操作方便，工艺简单等优点。由本发明制备的牙套具有稳定性好，外形美观，可实时监测以及能避免传统硬质牙套可能引起的口腔疾病等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种隐形监测矫形牙套及其制备方法，属于医疗器械技术领域。
背景技术
牙齿矫正设备的使用已经逐渐普及。牙齿矫正设备主要是通过在牙齿上形成矫正力来强迫牙齿变得更加整齐，一般是用钢丝、合金以及陶瓷等一类机械强度较高的材料用标准牙模通过模塑进行成型。但是这一类材料在力量控制不好的情况下会造成牙齿错位，舒适感差，甚至会引起口腔溃疡等一些后遗症。公开号为CN
2020821670 U，发明名称为《一种新型隐形牙齿矫正牙套》的中国专利给出了一种透明的高科技记忆材料制备隐形矫形牙套的方法，利用材料的记忆功能，设计好牙齿矫正的过程并逐步实施。通过控制牙套的厚度消除严重的异物感，也较好地消除了金属陶瓷等材料可能造成的牙齿抗力控制不好引起的错位等问题。然而，此牙套的缺陷在于无法监测牙齿的矫形过程，无法根据牙齿的矫形进度进行针对性的治疗；另外此种硬质牙套的使用会刮伤口腔内膜，进而引发一系列口腔疾病。美国专利U.S.
2833278，发明名称为《PROTECTIVE MOUTHPIECE》的美国专利提供了一种往牙套中加入可硬化的柔软的高分子材料作为定形和提高舒适程度的改进方法。公开号为CN 1107327，发明名称为《一种多功能可塑性牙套》的中国专利提出了用热塑性高分子泡沫材料替代之前的合金材料，这种泡沫结构易于添加清洁和治疗牙齿的各种药物。但是热塑性高分子及其泡沫多孔结构导致材料柔软度过高，只能作为一种清洁牙齿保护牙龈的一种护具，丧失了牙套的矫形功能。
发明内容
针对上述存在不足，本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种隐形监测矫形牙套及其制备方法。为满足本发明目的的技术解决方案是：
一种隐形监测矫形牙套，所述隐形监测矫形牙套为可用于实时监测并存储牙齿矫形过程中牙齿所受矫形力大小数据的透明隐形牙套，它包括透明牙套及集成在透明牙套中的压力传感部分、微型电池和数据采集卡。
一种隐形监测矫形牙套的制备方法，包括牙套的制模，牙套材料的制备和成型，所述隐形监测矫形牙套的制备包括以下步骤：
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，制备出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将分散好的导电碳材料加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在65-80℃下持续搅拌，向反应釜中投入异氰酸酯，异氰酸酯与导电碳材料的质量比为80-300：1，反应1h后向反应釜中投入聚醚多元醇，聚醚多元醇与导电碳材料的质量比的100-600：1，继续反应1-2h，再向反应釜中投入扩链剂升温至80-95℃扩链2-3h得到导电聚氨酯预聚体，其中扩链剂与导电碳材料的质量比为30-60：1；
c 隐形矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为2-5mm，固化后得到牙套；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
所述的导电碳材料为含有羟基的石墨烯或碳纳米管其中一种。
所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯其中一种。
所述的聚醚多元醇为分子量为1000-3000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇其中一种。
所述的扩链剂为1，4-丁二醇、2，2-二羟甲基丙酸、乙二胺和丙二胺其中一种。
由于采用了以上的技术方案，本发明具有以下技术效果：聚氨酯的原料中添加了导电碳材料，导电碳材料能对聚合后的聚氨酯起到增强效果，使其固化之后拥有更大的强度，可以提供足够强的牙齿矫形力，达到牙齿矫形的作用；牙套透明能达到隐形的目的；在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽能完整构建牙套中数据接受及存储电路，使之具备实时监测功能；另外，本发明的牙齿矫正设备制作简单快捷，使用方便，能大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
一种隐形监测矫形牙套，所述隐形监测矫形牙套为可用于实时监测并存储牙齿矫形过程中牙齿所受矫形力大小数据的透明隐形牙套，它包括透明牙套及集成在透明牙套中的压力传感部分、微型电池和数据采集卡。其中牙套由含有导电碳材料的导电聚氨酯模塑成型而得，导电聚氨酯牙套具有压力传感功能，因而该牙套中的压力传感部分为该导电聚氨酯牙套。
一种隐形监测矫形牙套的制备方法，包括牙套的制模，牙套材料的制备和成型，所述隐形监测矫形牙套的制备包括以下步骤：
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，制备出标准牙模；其中软件为Matlab等计算模拟软件；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将分散好的导电碳材料加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在65-80℃下持续搅拌，向反应釜中投入异氰酸酯，异氰酸酯与导电碳材料的质量比为80-300：1，反应1h后向反应釜中投入聚醚多元醇，聚醚多元醇与导电碳材料的质量比的100-600：1，继续反应1-2h，再向反应釜中投入扩链剂升温至80-95℃扩链2-3h得到导电聚氨酯预聚体，其中扩链剂与导电碳材料的质量比为30-60：1；含羟基的导电碳材料与异氰酸酯反应进入到导电聚氨酯的分子链中，因而该导电聚氨酯牙套中由于导电碳材料分散均匀，呈现出稳定的导电性能，同时导电碳材料对聚氨酯牙套有增强作用，使之强度提高，足以提供牙齿的矫形力。
c
隐形矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为2-5mm，固化后得到牙套；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。数据采集卡会详细记录整个矫形过程中串联电路中的电阻变化情况，从而记录矫形过程中矫形力的大小情况，以达到对矫形监测的目的。
所述的导电碳材料为含有羟基的石墨烯或碳纳米管其中一种。
所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯其中一种。
所述的聚醚多元醇为分子量为1000-3000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇其中一种。
所述的扩链剂为1，4-丁二醇、2，2-二羟甲基丙酸、乙二胺和丙二胺其中一种。
实施例
1
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，用3D打印机打印出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将超声分散好的1g还原氧化石墨烯（N,N-二甲基甲酰氨分散），分散浓度为5wt%，加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在65℃下持续搅拌，向反应釜中投入80g甲苯-2，4-二异氰酸酯，反应1h后向反应釜中投入100分子量为1000的聚四氢呋喃二醇，继续反应1h，再向反应釜中投入30g 2,2-二羟甲基丙酸，升温至80℃扩链2h得到导电聚氨酯预聚体；
c 隐形监测矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为2mm；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
实施例
2
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，用3D打印机打印出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将超声分散好的1Kg多壁碳纳米管（N-甲基吡咯烷酮分散），浓度为8wt%，加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在80℃下持续搅拌，向反应釜中投入300Kg 4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯，反应1h后向反应釜中投入600Kg分子量为2000的聚乙二醇，继续反应1-2h，再向反应釜中投入60Kg 1，4-丁二醇，升温至95℃扩链3h得到导电聚氨酯预聚体；
c 隐形矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为5mm，固化后得到牙套；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
实施例
3
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，用激光刻蚀出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将超声分散好的1吨氧化石墨烯（N，N-二甲基甲酰氨分散），加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在70℃下持续搅拌，向反应釜中投入160吨二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯，反应1h后向反应釜中投入400吨分子量为1000的聚四氢呋喃二醇，继续反应2h，再向反应釜中50吨投入一缩二乙二醇，升温至80-95℃扩链2h得到导电聚氨酯预聚体；
c 隐形矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为4mm，固化后得到牙套；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
实施例
4
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，用激光刻蚀出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将超声分散好的1kg还原氧化石墨烯（N,N-二甲基甲酰氨分散），分散浓度为5wt%，加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在65℃下持续搅拌，向反应釜中投入80kg二苯基甲烷二异氰酸酯，反应1h后向反应釜中投入200kg分子量为2000的聚四氢呋喃二醇，继续反应1h，再向反应釜中投入40kg 2,2-二羟甲基丙酸，升温至80℃扩链3h得到导电聚氨酯预聚体；
c 隐形监测矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为3mm；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
Claims (6)
1.一种隐形监测矫形牙套，其特征在于：所述隐形监测矫形牙套为可用于实时监测并存储牙齿矫形过程中牙齿所受矫形力大小数据的透明隐形牙套，它包括透明牙套及集成在透明牙套中的压力传感部分、微型电池和数据采集卡。
2.一种隐形监测矫形牙套的制备方法，包括牙套的制模，牙套材料的制备和成型，其特征在于：所述隐形监测矫形牙套的制备包括以下步骤：
a 牙套的制模
采用全息相机获取患者口腔牙齿信息，通过诊断，用软件拟合出患者矫正的目标牙齿形状，制备出标准牙模；
b聚氨酯预聚体的制备
在氮氛保护下将分散好的导电碳材料加入搭建有冷凝装置和搅拌装置的反应釜中，将温度控制在65-80℃下持续搅拌，向反应釜中投入异氰酸酯，异氰酸酯与导电碳材料的质量比为80-300：1，反应1h后向反应釜中投入聚醚多元醇，聚醚多元醇与导电碳材料的质量比的100-600：1，继续反应1-2h，再向反应釜中投入扩链剂升温至80-95℃扩链2-3h得到导电聚氨酯预聚体，其中扩链剂与导电碳材料的质量比为30-60：1；
c 隐形矫形牙套的制备
将制备好的导电聚氨酯预聚体取出，涂抹在设计好的标准牙模上，涂抹厚度为2-5mm，固化后得到牙套；
d 电子元件的集成
在牙套外表面植入有微型电池和数据采集卡卡槽，数据采集卡嵌入在卡槽中，其中，微型电池、牙套和数据采集卡卡槽形成串联闭合电路。
3.如权利要求2所述的一种隐形监测矫形牙套的制备，其特征在于：所述的导电碳材料为含有羟基的石墨烯或碳纳米管其中一种。
4.如权利要求2所述的一种隐形监测矫形牙套的制备，其特征在于：所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯其中一种。
5.如权利要求2所述的一种隐形监测矫形牙套的制备，其特征在于：所述的聚醚多元醇为分子量为1000-3000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇其中一种。
6.如权利要求2所述的一种隐形监测矫形牙套的制备，其特征在于：所述的扩链剂为1，4-丁二醇、2，2-二羟甲基丙酸、乙二胺和丙二胺其中一种。
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