CN112274275A - 牙齿正畸装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种牙齿正畸装置及其制作方法,装置包括卡环固位体和基托,所述卡环固位体和基托呈U形,所述基托位于卡环固位体内侧,所述卡环固位体和基托的两端分别采用第一连接件和第二连接件固定连接,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件为一体式呈双层U形体;所述基托的厚度小于基托的厚度阈值。方法包括:S100采用三维激光扫描仪扫描使用者的牙齿模型,得到牙齿模型立体图;S200根据牙齿模型立体图,进行共同就位道、唇颊侧卡环固位体和舌腭侧基托的设计,形成牙齿正畸装置的三维设计图;S300根据三维设计图,以金属粉用其粘接剂为材料,采用3D打印方式制作牙齿正畸装置;S400进行表面打磨与抛光,在使用者的牙齿模型上试戴与调整。

Description

牙齿正畸装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及牙齿矫正辅助器具技术领域,特别涉及一种牙齿正畸装置及其制作方法。
背景技术
正畸保持器是一种牙齿正畸装置,是为了巩固牙颌畸形矫治完成后的疗效、保持牙位于理想的美观及功能位置而采取的措施,叫做保持;而此时戴用的装置称为保持器。在矫正完牙齿,取下矫治器后,因为牙齿在新的位置上还不稳定,往往还要戴上保持器,来保持牙齿在牙槽骨上的新的位置,等待牙槽骨的改建。目前,分可摘型的保持器与固定保持器。本技术适用可摘型的保持器的技术改进。
可摘型的牙齿正畸装置是用铸造或弯制的方法制作。传统的工艺制作的可摘型的牙齿正畸装置,制作工艺繁复;连接各部分的基托厚,患者的异物感明显。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种牙齿正畸装置,包括卡环固位体和基托,所述卡环固位体和基托呈U形,所述基托位于卡环固位体内侧,所述卡环固位体和基托的两端分别采用第一连接件和第二连接件固定连接,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件为一体式呈双层U形体;所述基托的厚度小于基托的厚度阈值。
可选的,所述厚度阈值即最大厚度Dmax,所述基托的最大厚度Dmax满足以下计算公式:
Figure BDA0002704559240000011
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到。
可选的,所述卡环固位体设有多个向U形内侧的凸起,所述凸起与使用者的牙齿缝隙位置相对应。
可选的,所述基托设有多个向U形外侧突出的尖齿,所述尖齿与使用者的牙齿缝隙位置相对应。
可选的,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件都采用金属材料制作。
可选的,所述卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿厚度相同,所述间距与使用者的牙齿的配合偏差满足以下公式:
Figure BDA0002704559240000021
上式中,δmin表示卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的最小配合偏差;L1表示卡环固位体的长度;L2表示基托的长度;Fmin表示保持牙齿固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体和基托使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体的厚度;D2表示基托的厚度。
可选的,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件的表面光滑。
本发明还提供了一种牙齿正畸装置制作方法,包括以下步骤:
S100采用三维激光扫描仪扫描使用者的牙齿模型,得到牙齿模型立体图;
S200根据牙齿模型立体图,进行共同就位道、唇颊侧卡环固位体和舌腭侧基托的设计,形成牙齿正畸装置的三维设计图;
S300根据三维设计图,以金属粉用其粘接剂为材料,采用3D打印方式制作牙齿正畸装置;
S400进行表面打磨与抛光,在使用者的牙齿模型上试戴与调整。
可选的,在S200步骤中,进行舌腭侧基托的设计时,采用以下公式计算基托的最大厚度:
Figure BDA0002704559240000022
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到;
根据计算结果,设计时选择采用小于基托的最大厚度Dmax的厚度值进行基托设计。
可选的,在S200步骤中,采用以下公式计算卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的配合偏差:
Figure BDA0002704559240000031
上式中,δmin表示卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的最小配合偏差;L1表示卡环固位体的长度;L2表示基托的长度;Fmin表示保持牙齿固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体和基托使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体的厚度;D2表示基托的厚度。
可选的,在S400步骤中,在使用者的牙齿模型内、外表面镶嵌压力传感器,在使用者的牙齿模型上进行试戴时,通过压力传感器测量的压力数值进行夹持力验证。
本发明的牙齿正畸装置及其制作方法,采用数字化加工技术,使金属的正畸保持器实现了体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性;同时,采用3D打印技术,解决了传统铸造技术中容易变形的缺陷,大大提高了可摘型保持器的精密度;用金属替代传统的树脂基托,热传导性增加,基托部位覆盖下的口腔粘膜能直接感受冷热食物的温度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例中一种牙齿正畸装置结构示意图;
图2为传统采用树脂采用制作基托的牙齿正畸装置结构示意图;
图3为本发明的牙齿正畸装置实施例使用示意图;
图4为本发明的牙齿正畸装置制作方法流程图。
图中:1-卡环固位体,2-基托,3-第一连接件,4-第二连接件,5-凸起,6-尖齿,7-牙齿。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
图2为传统采用树脂采用制作基托的牙齿正畸装置结构示意图,传统可摘型的牙齿正畸装置是用铸造或弯制的方法制作,传统的工艺制作的可摘型的牙齿正畸装置,制作工艺繁复;连接各部分的基托厚,患者的异物感明显,本发明解决了传统可摘型的牙齿正畸装置的这些缺点。
如图1所示,如图1和3所示,本发明实施例提供了一种牙齿正畸装置,包括卡环固位体1和基托2,所述卡环固位体1和基托2呈U形,所述基托2位于卡环固位体1内侧,所述卡环固位体1和基托2的两端分别采用第一连接件3和第二连接件4固定连接,所述卡环固位体1、基托2、第一连接件3和第二连接件4为一体式呈双层U形体;所述基托的厚度小于基托的厚度阈值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:本发明的牙齿正畸装置,体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性,提升了患者的使用体验。该装置采用数字化加工技术,使金属制作实现了体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性;同时,采用3D打印技术,解决了传统铸造技术中容易变形的缺陷,大大提高了可摘型保持器的精密度;用金属替代传统的树脂基托,热传导性增加,基托部位覆盖下的口腔粘膜能直接感受冷热食物的温度。
在一个实施例中,所述厚度阈值即最大厚度Dmax,所述基托的最大厚度Dmax满足以下计算公式:
Figure BDA0002704559240000051
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:本方案采用傅里叶定律和热量计算公式推导出基托的最大厚度计算公式,通过该公式计算得到的结果来控制基托的厚度,可以保证患者使用该装置时享受食物时的冷热温度感应的真实性,公式中与食物有关的参数可以选择采用主食米饭的参数来计算;通过此公式对厚度的控制,实现基托体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性。
在一个实施例中,如图1和3所示,所述卡环固位体1设有多个向U形内侧的凸起5,所述凸起5与使用者的牙齿7缝隙位置相对应;所述基托2设有多个向U形外侧突出的尖齿6,所述尖齿6与使用者的牙齿7缝隙位置相对应;所述卡环固位体1、基托2、第一连接件3和第二连接件4都采用金属材料制作,如不锈钢材料;所述卡环固位体1和基托2的间距与使用者的牙齿7厚度相同,所述间距与使用者的牙齿7的配合偏差满足以下公式:
Figure BDA0002704559240000052
上式中,δmin表示卡环固位体1和基托2的间距与使用者的牙齿7的最小配合偏差;L1表示卡环固位体1的长度;L2表示基托2的长度;Fmin表示保持牙齿7固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体1和基托2使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体1的厚度;D2表示基托2的厚度;所述卡环固位体1、基托2、第一连接件3和第二连接件4的表面光滑。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:用金属替代传统的树脂基托,热传导性增加;基托部位覆盖下的口腔粘膜能直接感受冷热食物的温度,根据制作所使用的金属材料的物理特性,装置对牙齿夹持力的大小与装置使用材料的弹性变形量成正比,弹性变形量反映的是装置与使用者牙齿的配合偏差,因此最小夹持力要求与最小配合偏差对应,采用上述公式控制装置与使用者(患者)牙齿的配合偏差,以保证装置对牙齿有足够的夹持力,提高正畸的质量。
如图4所示,本发明实施例还提供了一种牙齿正畸装置制作方法,包括以下步骤:
S100采用三维激光扫描仪扫描使用者的牙齿模型,得到牙齿模型立体图;
S200根据牙齿模型立体图,进行共同就位道、唇颊侧卡环固位体和舌腭侧基托的设计,形成牙齿正畸装置的三维设计图;
S300根据三维设计图,以金属粉用其粘接剂为材料,采用3D打印方式制作牙齿正畸装置;
S400进行表面打磨与抛光,在使用者的牙齿模型上试戴与调整。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:本方案采用数字化加工技术进行制作,使牙齿正畸装置实现了体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性;采用3D打印技术,解决了传统铸造技术中容易变形的缺陷,大大提高了牙齿正畸装置的精密度;用金属替代传统的树脂基托,热传导性增加,基托部位覆盖下的口腔粘膜能直接感受冷热食物的温度。
在一个实施例中,在S200步骤中,进行舌腭侧基托的设计时,采用以下公式计算基托的最大厚度:
Figure BDA0002704559240000061
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到;
根据计算结果,设计时选择采用小于基托的最大厚度Dmax的厚度值进行基托设计。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:本方案采用傅里叶定律和热量计算公式推导出基托的最大厚度计算公式,通过该公式计算得到的结果来控制基托的厚度,可以保证患者使用该装置时享受食物时的冷热温度感应的真实性,公式中与食物有关的参数可以选择采用主食米饭的参数来计算;通过此公式对厚度的控制,实现基托体积小而薄,提高了患者的戴用的舒适性。
在一个实施例中,在S200步骤中,采用以下公式计算卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的配合偏差:
Figure BDA0002704559240000071
上式中,δmin表示卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的最小配合偏差;L1表示卡环固位体1的长度;L2表示基托2的长度;Fmin表示保持牙齿固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体1和基托2使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体1的厚度;D2表示基托2的厚度。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:根据制作所使用的金属材料的物理特性,装置对牙齿夹持力的大小与装置使用材料的弹性变形量成正比,弹性变形量反映的是装置与使用者牙齿的配合偏差,因此最小夹持力要求与最小配合偏差对应,采用上述公式控制装置与使用者(患者)牙齿的配合偏差,以保证装置对牙齿有足够的夹持力,提高正畸的质量。
在一个实施例中,在S400步骤中,在使用者的牙齿模型内、外表面镶嵌压力传感器,在使用者的牙齿模型上进行试戴时,通过压力传感器测量的压力数值进行夹持力验证。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:本方案在装置制作完成后,在使用者的牙齿模型上进行试戴,以便对装置与牙齿的配合情况进行调整,避免患者使用时感觉太松或者太紧,影响装置的使用或者患者进食体验,或者影响患者使用过程中的临时自行摘下及重新戴上。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种牙齿正畸装置,其特征在于,包括卡环固位体和基托,所述卡环固位体和基托呈U形,所述基托位于卡环固位体内侧,所述卡环固位体和基托的两端分别采用第一连接件和第二连接件固定连接,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件为一体式呈双层U形体;所述基托的厚度小于基托的厚度阈值。
2.根据权利要求1所述的牙齿正畸装置,其特征在于,所述厚度阈值即最大厚度Dmax,所述基托的最大厚度Dmax满足以下计算公式:
Figure FDA0002704559230000011
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到。
3.根据权利要求1所述的牙齿正畸装置,其特征在于,所述卡环固位体设有多个向U形内侧的凸起,所述凸起与使用者的牙齿缝隙位置相对应。
4.根据权利要求1所述的牙齿正畸装置,其特征在于,所述基托设有多个向U形外侧突出的尖齿,所述尖齿与使用者的牙齿缝隙位置相对应。
5.根据权利要求1所述的牙齿正畸装置,其特征在于,所述卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿厚度相同,所述间距与使用者的牙齿的配合偏差满足以下公式:
Figure FDA0002704559230000012
上式中,δmin表示卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的最小配合偏差;L1表示卡环固位体的长度;L2表示基托的长度;Fmin表示保持牙齿固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体和基托使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体的厚度;D2表示基托的厚度。
6.根据权利要求1所述的牙齿正畸装置,其特征在于,所述卡环固位体、基托、第一连接件和第二连接件的表面光滑。
7.一种牙齿正畸装置制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S100采用三维激光扫描仪扫描使用者的牙齿模型,得到牙齿模型立体图;
S200根据牙齿模型立体图,进行共同就位道、唇颊侧卡环固位体和舌腭侧基托的设计,形成牙齿正畸装置的三维设计图;
S300根据三维设计图,以金属粉用其粘接剂为材料,采用3D打印方式制作牙齿正畸装置;
S400进行表面打磨与抛光,在使用者的牙齿模型上试戴与调整。
8.根据权利要求7所述的牙齿正畸装置制作方法,其特征在于,在S200步骤中,进行舌腭侧基托的设计时,采用以下公式计算基托的最大厚度:
Figure FDA0002704559230000021
上式中,Dmax表示基托的最大厚度;λ表示基托的导热系数;A表示基托的面积;Δt1表示设定的最大导热温差;c表示食物的比热;m表示假定的单次进入口腔的食物质量,单位kg;Δt2表示进入口腔的食物的最大温度变化,预先通过试验测量得到;
根据计算结果,设计时选择采用小于基托的最大厚度Dmax的厚度值进行基托设计。
9.根据权利要求7所述的牙齿正畸装置制作方法,其特征在于,在S200步骤中,采用以下公式计算卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的配合偏差:
Figure FDA0002704559230000022
上式中,δmin表示卡环固位体和基托的间距与使用者的牙齿的最小配合偏差;L1表示卡环固位体的长度;L2表示基托的长度;Fmin表示保持牙齿固位需要的最小夹持力,通过预先试验测量得到;E表示卡环固位体和基托使用材料的弹性模量;D1表示卡环固位体的厚度;D2表示基托的厚度。
10.根据权利要求7所述的牙齿正畸装置制作方法,其特征在于,在S400步骤中,在使用者的牙齿模型内、外表面镶嵌压力传感器,在使用者的牙齿模型上进行试戴时,通过压力传感器测量的压力数值进行夹持力验证。
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