CN109381266A - 壳状牙科器械及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的一方面提供了一种壳状牙科器械，其为一体的壳状并且形成容纳牙齿的空腔，其中，所述壳状牙科器械的表面的至少部分经第一工艺改性形成改性部，其中，所述改性部的特性与改性前不同。
Description
技术领域
本申请总体上涉及壳状牙科器械及其制作方法。
背景技术
由于美观、便捷以及利于清洁等优点，基于高分子材料的壳状牙科器械(如隐形矫治器以及保持器)越来越受欢迎。
当前，壳状牙科器械一般是基于热压膜成型工艺制作，由于膜片材料的选择有限，无法满足许多对壳状牙科器械的材料有特别要求的应用场景。以其他技术，比如3D打印技术，制作的壳状牙科器械也有类似的问题。
鉴于以上，有必要提供一种新的壳状牙科器械及其制作方法。
发明内容
本申请的一方面提供了一种壳状牙科器械，其为一体的壳状并且形成容纳牙齿的空腔，其中，所述壳状牙科器械的表面的至少部分经第一工艺改性形成改性部，其中，所述改性部的特性与改性前不同。
在一些实施方式中，所述改性部位于所述壳状牙科器械的外表面，其中，所述外表面是与所述空腔内表面相对的表面。
在一些实施方式中，所述特性为以下任意之一：表面亲水性、表面疏水性、生物相容性、表面硬度、表面粗糙度、抗污性、透光率、漫射度以及以上的任意组合。
在一些实施方式中，所述第一工艺是以下之一：氧化改性工艺、枝接改性工艺、等离子改性工艺、辐射改性工艺以及生物酶改性工艺。
在一些实施方式中，所述氧化改性工艺是以下之一：酸氧化工艺、过氧化物氧化工艺、络合物处理工艺以及碱处理工艺。
在一些实施方式中，所述枝接改性工艺是以下之一：偶联剂处理工艺以及高分子表面改性剂处理工艺。
在一些实施方式中，所述改性部的材料与改性前的原始材料不同，所述改性部的厚度小于所述壳状牙科器械的总厚度。
在一些实施方式中，所述空腔具有将牙齿从第一牙齿布局重新定位到预定的第二牙齿布局的几何形状。
本申请的又一方面提供了一种壳状牙科器械的制作方法，包括：获取壳状牙科器械的本体，其中，该本体为一体的壳状并且形成容纳牙齿的空腔；以及以第一工艺对所述本体表面的至少部分区域进行改性形成改性部，获得壳状牙科器械，其中，所述改性部的特性与改性前不同。
在一些实施方式中，所述壳状牙科器械的制作方法还包括：基于热压膜成型工艺制作获得所述本体。
在一些实施方式中，所述空腔具有将牙齿从第一牙齿布局重新定位到预定的第二牙齿布局的几何形状。
在一些实施方式中，以所述第一工艺对所述本体的外表面的至少部分进行改性，其中，所述外表面是与所述空腔内表面相对的表面。
在一些实施方式中，所述特性为以下任意之一：表面亲水性、表面疏水性、生物相容性、表面硬度、表面粗糙度、抗污性、透光率、漫射度以及以上的任意组合。
在一些实施方式中，所述第一工艺是以下之一：氧化改性工艺、枝接改性工艺、等离子改性工艺、辐射改性工艺以及生物酶改性工艺。
在一些实施方式中，所述氧化改性工艺是以下之一：酸氧化工艺、过氧化物氧化工艺、络合物处理工艺以及碱处理工艺。
在一些实施方式中，所述枝接改性工艺是以下之一：偶联剂处理工艺以及高分子表面改性剂处理工艺。
在一些实施方式中，所述第一工艺如此，使得所述改性部的材料与改性前的原始材料不同，所述改性部的厚度小于所述本体的总厚度。
附图说明
以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。
图1为本申请一个实施例中壳状牙科器械制作方法的示意性流程图；
图2示意性地展示了本申请一个实施例中的壳状牙科器械；
图3为图2所示壳状牙科器械的截面图；以及
图4示意性地展示了本申请一个实施例中的壳状牙科器械的材料横截面。
具体实施方式
以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性之目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。
当前，壳状牙科器械一般是基于热压膜成型工艺制作得到。由于膜片材料的选择有限，无法满足许多对壳状牙科器械的材料有特别要求的应用场景。而以其他技术，如3D打印技术，制作的壳状牙科器械也有类似的问题。这在一定程度上限制了壳状牙科器械的性能及适用范围。
鉴于以上，本申请的发明人经过大量工作与研究发现，可以根据具体需求，对壳状牙科器械的相应部位进行表面改性，使其满足具体应用场景的要求。
请参图1，为本申请一个实施例中壳状牙科器械制作方法100的示意性流程图。
在101中，获取壳状牙科器械的本体。
在一个实施例中，可以基于热压膜成型工艺制作壳状牙科器械的本体。该工艺的基本步骤包括把经加热软化的高分子材料膜片在牙模上压膜成型获得相应的阴模，然后对该阴模进行裁剪，去除多余部分，获得壳状牙科器械的本体。
在一个实施例中，壳状牙科器械的本体可以是由单层材料制作而成。在又一实施例中，壳状牙科器械的本体也可以包括两层或以上材料。
壳状牙科器械的本体为一体的壳状，形成容纳牙齿的空腔。在一个实施例中，壳状牙科器械的本体的空腔能够容纳整个牙列。在又一实施例中，壳状牙科器械的本体的空腔用于容纳部分牙列(多颗牙齿)。
在一个实施例中，壳状牙科器械可以是壳状正畸矫治器，用于把患者牙齿从当前的第一布局重新定位到预定的第二布局。在该例子中，用于制作壳状牙科器械本体的牙模可以与患者牙齿的第二布局基本相符，或者向矫正方向偏离一些，使得壳状牙科器械能够把患者牙齿重新定位到所述第二布局。
在又一实施例中，还可以利用3D打印技术制作壳状牙科器械的本体。在又一实施例中，还可以利用数控机床切削胚料制作壳状牙科器械的本体。壳状牙科器械的本体的制作方法已为业界所熟知，不再赘述。
在103中，对本体表面的至少部分区域进行改性形成改性部，获得壳状牙科器械。
通过改性，能够改变的本体表面的特性包括但不限于：表面亲水性、表面疏水性、生物相容性、表面硬度、表面粗糙度、抗污性、透光率、漫射度以及以上的任意组合。
在一个实施例中，若应用场景仅对壳状牙科器械局部区域的特性有特殊要求，可以仅对本体表面的该局部区域进行改性，使其符合所述要求。
在又一实施例中，若应用场景对壳状牙科器械全局的特性有特殊要求，可以对本体表面全局进行改性，使其符合所述要求。
在一个实施例中，可以根据具体需求仅对本体的外表面进行改性，也可以仅对本体的内表面(容纳牙齿的空腔的表面)进行改性，还可以对本体的外表面和内表面均进行改性。
在一个实施例中，可以对本体表面的一个区域进行单次改性，也可以对其进行多次改性。
在一个实施例中，可以采用氧化工艺对本体表面进行改性。
在一个实施例中，可以采用酸氧化工艺对本体表面进行改性。例如，可以采用无水铬酸-四氯乙烷体系、铬酸-醋酸体系、氯酸-硫酸体系、重铬酸盐-硫酸体系等试剂对本体表面进行改性，利用其强氧化作用使聚合物表面分子被氧化，在表面层生成不饱和键，从而使聚合物表面活化以增加粗糙度，进而提高聚合物表面张力。
在又一实施例中，可以采用过氧化物氧化工艺对本体表面进行改性。例如，可以采用如臭氧对包含聚丙烯成分的共聚物表面进行氧化，反应主要发生在材料表面非晶态中的3°H上。经臭氧处理可使材料表面接触角下降，从而使表面张力增大。
在又一实施例中，可以采用络合物处理工艺对本体表面进行改性。例如，可以采用如钠-萘溶液对本体表面进行处理，以破坏C-F键，保留C＝O、C＝C、-COOH等极性基团，从而增强材料表面能，进而提高润湿性。
在又一实施例中，可以采用碱处理工艺对本体表面进行改性。例如，可以采用碱溶液对本体表面进行处理，使其表面形成凹坑结构，以改善材料的吸湿、染色性能。
在一个实施例中，可以采用枝接工艺对本体表面进行改性。
在一个实施例中，可以采用偶联剂，例如硅烷、钛酸酯、铝酸酯、双金属、木质素等，与本体表面材料进行反应，以改变其性能。以铝酸酯为例，合成原料无腐蚀性或腐蚀性小，易通过改变相应的酸而得到不同结构和性能的酯，从而改善制品的冲击强度等物理性能。
在又一实施例中，还可以采用高分子表面改性剂与本体表面材料发生反应(例如嵌段或者共聚反应)，以改变其性能。
在一个实施例中，可以采用等离子改性工艺对本体表面进行改性。可以根据具体的要求选择原料气体、放电方式以及反应条件等。放电方式可以是电晕放电、辉光放电以及射流放电等。
在一个实施例中，可以采用辐射改性工艺对本体表面进行改性。辐射方法包括但不限于共辐射法和预辐射法。
电离辐射可以使高分子材料的物理、化学性能得到改善，从而提高材料的应用价值，拓宽其应用范围。
例如，通过辐射交联可以提高聚烯烃融点、机械强度、耐油性等；辐射接枝可以提高基材的亲水性、离子交换性等。
在一个实施例中，可以采用生物酶改性工艺对本体表面进行改性。可以根据本体表面材料和具体要求选择生物酶的种类和反应条件。
以下对等离子改性工艺的一个具体实施例进行详细说明。
具体实施例一
采用脉冲磁控溅射技术，在本体上施加负高压脉冲，在等离子体与本体之间建立强电场，使得离子体在该强电场作用下加速冲击本体表面，实现材料表面的离子注入。
根据本体材料(例如TPU、PETG或者多种高分子材料的复合材料，以及单层膜或多层堆叠结构膜)在设定波长范围内(例如250nm-2500nm)的综合光谱吸收特性(透射率、吸收率、反射率)，计算本体材料的光学常数(折射系数n和消光系数k)。可以将本体材料的表面粗糙度作为影响光学性能的一个变量，连同其他工艺参数一起建立预测离子注入改性吸收比、发射率的数学模型，以对工艺过程进行精确控制。
若不采取任何温度控制措施，在等离子注入过程中，本体表面的温度可能达到150-200℃，而壳状牙科器械常用材料(如TPU、PETG等)在长时间处于超过70℃的温度时，就会出现物理机械性能的下降。因此可以控制离子注入过程中本体的温度。冷却装置可以采用紫铜导热加循环油冷的方式。
等离子体源采用射频气体等离子源，射频功率设定为100W，压强设定为25Pa。
基于以上参数，对本体表面材料进行改性，处理时长设定为3分钟。本体经处理后获得成品壳状牙科器械。
在一个实施例中，可以把多种表面改性工艺组合使用。例如，把冷等离子体发生装置与紫外光组合，对材料进行改性。若本体材料含有PTFE(聚四氟乙烯)成分，则可以用等离子体配合紫外光辐射进行处理。例如，将H2(在121.5nm波长的辐射可被PTFE吸收)和He(在59.0nm波长的辐射可被PTFE吸收)的混合等离子体，在紫外光的辐射下，对本体表面进行改性，以使本体表面材料的接触角减小。
请参图2和图3，其中，图2示意性地展示了本申请一个实施例中的壳状牙科器械200，图3是图2所示壳状牙科器械200在A-A处的截面图。
壳状牙科器械200包括本体201以及改性部203(斜线标出部分)。在该实施例中，仅对本体201的局部进行改性。
其中，本体201为一体的壳状，并且形成容纳牙齿的空腔205。在一个实施例中，壳状牙科器械201是正畸矫治器，空腔205具有把患者牙齿从第一布局重新定位到预定的第二布局的几何形状。
请再参图4，示意性地展示了壳状牙科器械的材料横截面。本体201的部分经改性形成改性部203。在一些实施例中，改性部203的表面可以高于也可以低于本体上未经改性的部分的表面。在一些实施例中，改性部203的材料可以与该性前的原始材料不同。
在本申请的启发下，可以理解，以不同的改性工艺，在壳状牙科器械的本体的不同的部位，加工形成改性部，能够起到不同的作用，此处不再赘述。
尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。
同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。
除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。
Claims (17)
1.一种壳状牙科器械，为一体的壳状并且形成容纳牙齿的空腔，其中，所述壳状牙科器械的表面的至少部分经第一工艺改性形成改性部，其中，所述改性部的特性与改性前不同。
2.如权利要求1所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述改性部位于所述壳状牙科器械的外表面，其中，所述外表面是与所述空腔内表面相对的表面。
3.如权利要求1所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述特性为以下任意之一：表面亲水性、表面疏水性、生物相容性、表面硬度、表面粗糙度、抗污性、透光率、漫射度以及以上的任意组合。
4.如权利要求1所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述第一工艺是以下之一：氧化改性工艺、枝接改性工艺、等离子改性工艺、辐射改性工艺以及生物酶改性工艺。
5.如权利要求4所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述氧化改性工艺是以下之一：酸氧化工艺、过氧化物氧化工艺、络合物处理工艺以及碱处理工艺。
6.如权利要求4所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述枝接改性工艺是以下之一：偶联剂处理工艺以及高分子表面改性剂处理工艺。
7.如权利要求1所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述改性部的材料与改性前的原始材料不同，所述改性部的厚度小于所述壳状牙科器械的总厚度。
8.如权利要求1所述的壳状牙科器械，其特征在于，所述空腔具有将牙齿从第一牙齿布局重新定位到预定的第二牙齿布局的几何形状。
9.一种壳状牙科器械的制作方法，包括：
获取壳状牙科器械的本体，其中，该本体为一体的壳状并且形成容纳牙齿的空腔；以及
以第一工艺对所述本体表面的至少部分区域进行改性形成改性部，获得壳状牙科器械，其中，所述改性部的特性与改性前不同。
10.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，它还包括：基于热压膜成型工艺制作获得所述本体。
11.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述空腔具有将牙齿从第一牙齿布局重新定位到预定的第二牙齿布局的几何形状。
12.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，以所述第一工艺对所述本体的外表面的至少部分进行改性，其中，所述外表面是与所述空腔内表面相对的表面。
13.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述特性为以下任意之一：表面亲水性、表面疏水性、生物相容性、表面硬度、表面粗糙度、抗污性、透光率、漫射度以及以上的任意组合。
14.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述第一工艺是以下之一：氧化改性工艺、枝接改性工艺、等离子改性工艺、辐射改性工艺以及生物酶改性工艺。
15.如权利要求14所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述氧化改性工艺是以下之一：酸氧化工艺、过氧化物氧化工艺、络合物处理工艺以及碱处理工艺。
16.如权利要求14所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述枝接改性工艺是以下之一：偶联剂处理工艺以及高分子表面改性剂处理工艺。
17.如权利要求9所述的壳状牙科器械制作方法，其特征在于，所述第一工艺如此，使得所述改性部的材料与改性前的原始材料不同，所述改性部的厚度小于所述本体的总厚度。
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