CN112716626B - 一种正畸托槽及牙齿矫正器 - Google Patents

一种正畸托槽及牙齿矫正器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种正畸托槽及牙齿矫正器，其中，正畸托槽包括：本体，所述本体上设有沟槽，所述沟槽包括底壁和一对侧壁；所述底壁上具有表面微织构。通过在本体上的沟槽底壁上设置表面微织构，可以减小弓丝与正畸托槽之间的摩擦力，降低弓丝和正畸托槽的磨损。从而减轻患者在正畸治疗过程中的疼痛感，同时使得正畸治疗周期缩短，也避免因摩擦产生的重金属进入人体。

Description

一种正畸托槽及牙齿矫正器
技术领域
本发明涉及口腔正畸技术领域，具体涉及一种正畸托槽及牙齿矫正器。
背景技术
在正畸口腔治疗中，大多数人会选择佩戴轻力矫正器对牙齿进行矫正，矫正器主要由弓丝和托槽组成，弓丝和托槽产生相对移动，从而产生矫治力使得牙齿移动，这个过程中不可避免会产生摩擦力，当摩擦力过大时，就会降低矫治力，延长治疗周期，使患者产生痛苦；同时会使得弓丝和托槽表面的磨损也相应增大，让重金属析出进入人体，不利于口腔健康。
因此，如何降低弓丝与正畸托槽之间的摩擦力是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种正畸托槽及牙齿矫正器，旨在一定程度上解决现有牙齿矫正器的弓丝与正畸托槽之间的摩擦力大的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种正畸托槽，其中，包括：所述本体上设有沟槽，所述沟槽包括底壁和一对侧壁；所述底壁上具有表面微织构。
上述所述的正畸托槽，通过在本体上的沟槽底壁上设置表面微织构，可以减小弓丝与正畸托槽之间的摩擦力，降低弓丝和正畸托槽的磨损。同时使得正畸治疗周期缩短，也避免因摩擦产生的重金属进入人体。
可选地，所述的正畸托槽，其中，所述表面微织构为微沟槽型织构。
可选地，所述的正畸托槽，其中，所述微沟槽型织构中微沟槽宽度为 45-80μm。
可选地，所述的正畸托槽，其中，所述微沟槽设置为单排或多排。
可选地，所述的正畸托槽，其中，所述微沟槽的开口方向与所述沟槽的开口方向相一致。
可选地，所述的正畸托槽，其中，所述微沟槽型织构中微沟槽宽度为 50-60μm。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种牙齿矫正器，其中，包括：弓丝以及如上所述的正畸托槽。
可选地，所述的牙齿矫正器，其中，所述弓丝的材质为不锈钢、镍钛合金、β-钛合金和钴铬合金中的任一种。
可选地，所述的牙齿矫正器，其中，所述正畸托槽的材质为金属、陶瓷和塑料中的任一种。
可选地，所述的牙齿矫正器，其中，所述正畸托槽底壁上的表面微织构的加工方式为激光加工、车削加工或铣削加工。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种正畸托槽的工作表面激光加工示意图；
图2为经激光加工后的正畸托槽俯视图；
图3中(a)为本发明实施例1中普通托槽三维形貌图，(b)为普通托槽的轮廓曲线及粗糙度；
图4中(a)为本发明实施例2中具有一排微沟槽的托槽三维形貌图，(b) 为一排微沟槽的托槽轮廓曲线及粗糙度；
图5中(a)为本发明实施例3中具有两排微沟槽的托槽三维形貌图，(b) 为两排微沟槽的托槽轮廓曲线及粗糙度；
图6中(a)为本发明实施例4中具有三排微沟槽的托槽三维形貌图，(b) 为三排微沟槽的托槽轮廓曲线及粗糙度；
图7(a)为本发明实施例1中普通托槽的原始摩擦曲线；
图7(b)为本发明实施例2中一排沟槽型托槽的原始摩擦曲线；
图7(c)为本发明实施例3中两排沟槽型托槽的原始摩擦曲线；
图7(d)为本发明实施例4中三排沟槽型托槽的原始摩擦曲线；
图8(a)为本发明实施例中不同排数微沟槽型托槽的摩擦曲线；
图8(b)为本发明实施例中普通托槽与不同排数微沟槽的单个周期摩擦曲线；
图8(c)为本发明实施例中不同排数微沟槽型托槽的平均摩擦系数和最大静摩擦系数；
图9中(a)为实施例1中普通托槽的磨损照片，(b)为弓丝的磨损照片；
图10中(a)为实施例2中一排微沟槽型托槽磨损照片，(b)为弓丝的磨损照片；
图11中(a)为实施例3中两排微沟槽型托槽磨损照片，(b)为弓丝的磨损照片；
图12中(a)为实施例4中三排微沟槽型托槽磨损照片，(b)为弓丝的磨损照片；
图13为本发明实施例5中三排沟槽型托槽的原始摩擦曲线；
图14中(a)为实施例5中三排沟槽型托槽的磨损照片，(b)为弓丝的磨损照片；
图15为本发明实施例6中的表征结果，其中(a)为托槽的三维形貌图， (b)为托槽的轮廓曲线及粗糙度图；
图16为本发明实施例提供的微沟槽宽度为60μm的三排微沟槽型托槽与弓丝对磨后的原始摩擦曲线；
图17为本发明实施例6中的磨损照片，其中(a)为托槽的磨损照片，(b) 为弓丝的磨损照片；
图18为人工唾液环境下有无微沟槽与牙科蜡作用下的原始摩擦曲线，实施例7中普通托槽的原始摩擦曲线；
图19为人工唾液环境下有无微沟槽与牙科蜡作用下的原始摩擦曲线，实施例8中三排微沟槽型托槽的原始摩擦曲线；
图20为人工唾液环境下有无微沟槽与牙科蜡作用下的弓丝托槽的磨损照片，其中(a)、(b)为实施例7中普通托槽与弓丝的磨损照片，(c)、(d)为实施例8中三排微沟槽型托槽与弓丝的磨损照片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
正畸器具(牙齿矫正器)为用于患者错位牙齿的专业监督、指导和矫正的器具。正畸治疗的许多益处包括获得并且维持正确的咬合功能、提高颜面美观度并且更易于维护牙齿卫生。正畸器具被布置成与患者牙齿机械接合，并且施加将牙齿朝矫正位置逐渐移动的轻柔机械力，以实现正确的咬合(或闭合)。
一种很普遍的正畸治疗类型使用称为正畸托槽的微小的开槽器具，其粘附于患者牙齿的前表面或后表面。为使牙齿在上齿弓或下齿弓内移动，将弹性弓形线(“弓丝”)机械接合或“锁定”到每个托槽的狭槽中。弓丝的末端通常被捕集在称为臼齿管的器具中，臼齿管被附连到患者的臼齿上。当弓丝缓慢恢复为其初始形状时，其用作引导牙齿朝其所需位置移动的轨道。托槽、管和弓丝统称为“牙套”。
在上述牙齿矫正器，因为弓丝与托槽不可避免会产生摩擦力，当摩擦力过大时，会使得弓丝和托槽表面的磨损也相应增大，让重金属析出进入人体，对人体健康造成影响。
基于此，本发明提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
请参考图1至图2，本发明提供一种正畸托槽，其包括：本体10，所述本体上设有沟槽100，所述沟槽100包括底壁101和一对侧壁102；所述底壁上具有表面微织构103。
在本实施例中，所述本体为现有市面上常见的正畸产品，为了降低正畸托槽与弓丝之间的摩擦力，可以在现有的正畸托槽上的沟槽100的底壁101 上加工出微织构，具体来说，如图1至图2所示，可以采用皮秒激光20在正畸托槽的工作表面加工微沟槽型织构。容易理解的是，表面微织构的加工方式还可以是车削加工、铣削加工等。所述表面微织构可以是微沟槽型织构，也可以是微凸形织构。
在本实施例的一种实施方式中，当所述表面微织构为微沟槽型织构时，所述微沟槽的宽度可以是45μm-50μm，50μm-55μm，55μm-60μm， 60μm-65μm，65μm-70μm，70μm-75μm，75μm-80μm。将微沟槽的宽度设置在45-80μm，可以有效降低磨损。
在本实施例的一种实施方式中，所述微沟槽的排数可以设置为单排或者多排，如两排，三排等。不同的排数所取得的效果后续实施例中有相关解释。
进一步，所述微沟槽的开口方向与所述沟槽的开口方向相一致。即微沟槽的开口方向要与弓丝的设置方向一致，如图2所示的方向。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种牙齿矫正器，包括如上所述的正畸托槽及弓丝。
在本实施例中，所述正畸托槽的材质可以是金属、陶瓷和塑料等，所述弓丝的材质可以是不锈钢、镍钛合金、β-钛合金和钴铬合金等。
下面以激光织构化正畸托槽为例，探究微沟槽型托槽与弓丝在不同实验环境下的摩擦学行为；探究润滑剂对微沟槽型托槽摩擦学行为的影响。来对本发明所提供的正畸托槽做进一步的解释说明。
实施例1
首先，将普通托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图3所示。
其次，将不锈钢弓丝和普通托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加 1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线(如图7(a)所示)，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，结果如图9所示。
实施例2
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为45μm的一排沟槽。
其次，将一排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图4所示。
再次，将不锈钢弓丝和一排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线(如图7(b)所示)，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，表征结果如图10所示。
实施例3
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为45μm的两排托槽。
其次，将两排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图5所示。
再次，将不锈钢弓丝和两排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线(如图7(c)所示)，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，结果如图11所示。
实施例4
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为45μm的三排托槽。
其次，将三排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图6所示。
再次，将不锈钢弓丝和三排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线(如图7(d)所示)，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，结果如图12所示。
实施例5
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为45μm的三排托槽。
其次，将三排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图6所示。
再次，将不锈钢弓丝和三排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，并利用人工唾液滴加系统在弓丝和托槽的配合位置滴加37℃的恒温人工唾液，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线(如图13所示)，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，如图14所示。
实施例6
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为60μm的三排托槽。
其次，将三排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征，表征结果如图15中(a)所示。
再次，将不锈钢弓丝和三排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，并利用人工唾液滴加系统在弓丝和托槽的配合位置滴加37℃的恒温人工唾液，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线，如图16所示，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，如图17所示。
实施例7
首先，将普通托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征。
其次，再将商用牙科蜡均匀涂抹在托槽工作表面，将不锈钢弓丝和普通托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台 (TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，并利用人工唾液滴加系统在弓丝和托槽的配合位置滴加37℃的恒温人工唾液，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线，如图18所示，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，如图19中的(a)、(b)所示。
实施例8
首先，利用激光加工设备对普通托槽工作表面进行加工，得到沟槽宽度为60μm的三排托槽。
其次，将三排沟槽型托槽进行清洗，再利用基恩士VK-X250K激光共聚焦显微镜对其工作表面进行形貌表征。
再次，将商用牙科蜡均匀涂抹在三排沟槽型托槽工作表面，再将不锈钢弓丝和三排沟槽型托槽分别装夹在各自的固定装置上，在装夹弓丝时需给弓丝施加10N的预紧力，之后移动三轴位移台使二者配合并施加1N的载荷，由电动直线滑台(TSA50-C，ZOLIX)带动托槽做往复直线运动，实验时间设置为 4000s，移动速度为0.05mm/s，行程为1mm，并利用人工唾液滴加系统在弓丝和托槽的配合位置滴加37℃的恒温人工唾液，实验过程中利用计算机采集实验数据。
最后，绘制原始摩擦曲线，如图19所示，利用光学显微镜拍摄实验后的托槽和弓丝工作表面磨损照片，如图20中的(c)、(d)所示。
实施例9
在干燥环境下，验证不同排数沟槽型托槽的摩擦系数变化曲线，实验结果如图8(a)-8(c)所示。
通过上述实验结果可以看出，本发明实施例所提供的正畸托槽，因为在工作面设置表面微织构，从而使得正畸托槽与弓丝之间的摩擦力降低，减少了正畸托槽与弓丝的磨损。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种正畸托槽，其特征在于，包括：本体，所述本体上设有沟槽，所述沟槽包括底壁和一对侧壁；所述底壁上具有表面微织构；
所述表面微织构为微沟槽型织构；所述微沟槽的开口方向与所述沟槽的开口方向相一致；
所述微沟槽型织构中微沟槽宽度为45-80μm；所述微沟槽设置为单排或多排；
所述正畸托槽底壁上的表面微织构的加工方式为激光加工；
通过在本体上的沟槽底壁上设置表面微织构，减小弓丝与所述正畸托槽之间的摩擦力。
2.如权利要求1所述的正畸托槽，其特征在于，所述微沟槽型织构中微沟槽宽度为50-60μm。
3.一种牙齿矫正器，其特征在于，包括：弓丝以及如权利要求1-2任一所述的正畸托槽。
4.如权利要求3所述的牙齿矫正器，其特征在于，所述弓丝的材质为不锈钢、镍钛合金、β-钛合金和钴铬合金中的任一种。
5.如权利要求3所述的牙齿矫正器，其特征在于，所述正畸托槽的材质为金属、陶瓷和塑料中的任一种。
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