CN115770116A - 压力敏感的多层复合透明牙套及其形变识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于它由内层、中间层和外层复合而成，其中内层和外层均为透明矫正器材料；中间层为集成光学压力传感弹性纳米结构光子膜；所述光子膜受到机械应力时，在移动设备的摄像头扫描下呈现出颜色的变化。与传统的透明牙齿矫正器相比，本发明能通过移动设备摄像头所呈现的颜色改变来显示牙齿与矫正器之间的贴合程度，使患者对自己牙齿及附件与牙套的贴合程度有直观的认识，从而改善矫正者佩戴矫正器的依从性与佩戴效果。
Description
技术领域
本发明涉及牙齿矫正领域，具体是一种压力敏感的多层复合透明牙套及其形变识别方法。
背景技术
当今，隐形牙套矫正技术日渐兴起，这种摈弃了传统钢丝的更为舒适美观的矫正方式大受患者欢迎。在隐形矫正的治疗过程中，需要牙套与牙面或附件紧密贴合，才能保证牙套与牙齿间的相互作用力。患者一旦发现牙套与牙齿及附件之间有过大的间隙，须及时与医生联系进行线上或者线下复诊，以达到其最佳矫正效果。而患者在自我佩戴隐形牙套期间，如何让患者了解到自己的牙齿与牙套是否紧密贴合、附件是否脱落、是否产生间隙或脱套的情况，实现患者对自己牙齿及附件与牙套的贴合程度有直观的认识，目前尚未有成熟的防治方法。
发明内容
为了实现患者对自己牙齿及附件与牙套的贴合程度有直观的认识，避免患者在自我佩戴隐形牙套期间，产生牙齿与牙套存在脱套、附件脱落和产生间隙的情况，本专利设计了一种压力敏感的多层复合透明牙套及其形变识别方法。
本发明首先公开了一种压力敏感的多层复合透明牙套，它由内层、中间层和外层复合而成，其中内层和外层均为透明矫正器材料；中间层为集成光学压力传感弹性纳米结构光子膜；所述光子膜受到机械应力时，在移动设备的摄像头扫描下呈现出颜色的变化。
优选的，所述透明牙套的整体结构根据佩戴者牙体扫描结果，使用弹性体高分子材料热压力成型方式方法定制。
优选的，所述透明矫正器材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU。
优选的，所述光子膜由光子晶体球体构成，光子膜结构包括：作为框架的微流体通道，集成于微流体通道内的一系列圆形夹紧的单侧纳米结构弹性PMDS膜。
优选的，光子晶体球体的直径为800nm。
本发明还公开了一种多层复合透明牙套的形变识别方法，包括以下步骤：
S1、所述透明牙套初次被佩戴时，使用移动设备扫描透明牙套获取初始色彩图像；保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；S2、需要检测透明牙套是否产生形变时，使用者佩戴所述透明牙套，再次使用移动设备扫描透明牙套获取检测色彩图像；扫描时，保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；
S3、移动设备将检测色彩图像与初始色彩图像比对，色彩一致则判断未发生形变；否则识别为发生形变。
优选的，步骤S1和S2中，使用三角支架辅助移动设备扫描透明牙套，所述三角支架为30°直角支架，扫描时：三角支架30°角贴近佩戴者牙齿，三角支架60°对应的直角边与佩戴者牙齿保持水平，移动设备的摄像头位于三角支架60°角处。
优选的，步骤3中，图像比对采用肉眼识别。
优选的，步骤3中，图像比对采用软件识别，使用Python OpenCV计算RGB颜色参数获取识别图像颜色的变化的区域，以达到既定的效果。
本发明的有益效果
与传统的透明牙齿矫正器相比，本发明能通过移动设备摄像头所呈现的颜色改变来显示牙齿与矫正器之间的贴合程度，使患者对自己牙齿及附件与牙套的贴合程度有直观的认识，从而改善矫正者佩戴矫正器的依从性与佩戴效果。
附图说明
图1为本发明的牙套结构示意图
图2为本发明的实施例中形变识别方法流程示意图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
结合图1，一种压力敏感的多层复合透明牙套1，它由内层2、中间层3和外层4复合而成，其中内层2和外层4均为透明矫正器材料；中间层3为集成光学压力传感弹性纳米结构光子膜；所述光子膜受到机械应力时，在移动设备的摄像头扫描下呈现出颜色的变化。
所述透明牙套的整体结构根据佩戴者牙体扫描结果，使用弹性体高分子材料热压力成型方式方法定制。
所述透明矫正器材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU。
所述光子膜由光子晶体球体构成，光子膜结构包括：作为框架的微流体通道，集成于微流体通道内的一系列圆形夹紧的单侧纳米结构弹性PMDS膜。
光子晶体球体的直径为800nm。
光子膜是通过一种简单且具有成本效益的方法制备的，该方法基于2D胶体光子晶体(CPC)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)的渗透及其与微流体系统的集成。当改变微流体通道中的气动压力时，纳米结构膜产生白光衍射的变化。作为实现了无功率的压力传感器阵列，这些压力传感器根据每个传感器上产生的弯曲应力来改变其反射颜色，可以通过紫外-可见反射光谱法评估光学性质和压力-颜色关系。
本发明提供一种光子膜的制备方法：以2D CPhC为母模制备了侧纳米结构弹性层。采用气液界面法制备了2D CPhC.表面张力、蒸发温度和纳米颗粒溶液中表面活性剂的百分比是该过程中实现高阶紧密堆积单层的基本变量。将800nm聚苯乙烯纳米颗粒的水悬浮液在乙醇中稀释，以降低其表面张力，形成重量为6％的混合物。通过在倾斜角为20°的部分浸入亲水性载玻片上释放200μl溶液，在空气-水界面处产生纳米颗粒单层。先前浸没在水体积上的亲水性载玻片用于通过仔细除去水来收集纳米颗粒单层。最后，将组装好的纳米颗粒在80℃下干燥30分钟，以蒸发水分并改善结晶。将一层薄薄的PDMS纺(10：1比)涂在干燥的颗粒单层上，并立即在100℃下固化1小时。PDMS厚度以及膜的厚度，取决于旋涂速度，可制备50±2μm的PDMS薄层。在制备涂层过程中，PDMS填充在颗粒间间隙，而纳米颗粒仍然粘附在基板上。当从基材上剥离时，PDMS在固化的PDMS中留下了相反的形状，带有组装纳米颗粒的载玻片可以作为主模具重复使用。
制造的光学压力传感纳米结构膜可根据压力引起的弯曲使每个传感器显示特定的反射颜色。根据施加的压力，通过图像评估可观察到沿膜的预期颜色梯度，并且发现在使用紫外可见光谱法时，波长对焦点位置的依赖性一致。这种简单且具有成本效益的方法可用于制造悬浮光子膜。
本发明还给出了一种多层复合透明牙套的形变识别方法，包括以下步骤：
S1、所述透明牙套初次被佩戴时，使用移动设备扫描透明牙套获取初始色彩图像；保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；S2、需要检测透明牙套是否产生形变时，使用者佩戴所述透明牙套，再次使用移动设备扫描透明牙套获取检测色彩图像；扫描时，保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；
S3、移动设备将检测色彩图像与初始色彩图像比对，色彩一致则判断未发生形变；否则识别为发生形变。
优选的，步骤S1和S2中，使用三角支架辅助移动设备扫描透明牙套，所述三角支架为30°直角支架，扫描时：三角支架30°角贴近佩戴者牙齿，三角支架60°对应的直角边与佩戴者牙齿保持水平，移动设备的摄像头位于三角支架60°角处。
优选的，步骤3中，图像比对采用肉眼识别。
优选的，步骤3中，图像比对采用软件识别，使用Python OpenCV计算RGB颜色参数获取识别图像颜色的变化的区域，以达到既定的效果。
结合图2，给出了一个具体应用实施例，患者的移动设备下载专用应用程序，按照S1所示方法正确佩戴透明牙套，根据语音提示使用移动设备扫描透明牙套获取初始色彩图像，并保存；需要检测透明牙套是否产生形变时，患者再次使用移动设备扫描透明牙套获取检测色彩图像；应用程序将二者比对，判断是否存在颜色差异，从而得出透明牙套是否变形的结论；患者根据应用程序反应的颜色差异区域，可相应调整牙套。
需要说明的是，应用程序的编译在方法流程清楚介绍的前提下，本领域技术人员不通过创造性劳动可以再现，不应该作为本发明公开充分的限制。本发明的核心创新点在于光子膜与透明矫正材料的复合，从而实现形变情况时，图像色彩在移动设备摄像头捕捉下的差异展示。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于它由内层、中间层和外层复合而成，其中内层和外层均为透明矫正器材料；中间层为集成光学压力传感弹性纳米结构光子膜；所述光子膜受到机械应力时，在移动设备的摄像头扫描下呈现出颜色的变化。
2.根据权利要求1所述的一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于所述透明牙套的整体结构根据佩戴者牙体扫描结果，使用弹性体高分子材料热压力成型方式方法定制。
3.根据权利要求1所述的一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于所述透明矫正器材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU。
4.根据权利要求1所述的一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于所述光子膜由光子晶体球体构成，光子膜结构包括：作为框架的微流体通道，集成于微流体通道内的一系列圆形夹紧的单侧纳米结构弹性PMDS膜。
5.根据权利要求4所述的一种压力敏感的多层复合透明牙套，其特征在于光子晶体球体的直径为800nm。
6.一种多层复合透明牙套的形变识别方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、所述透明牙套初次被佩戴时，使用移动设备扫描透明牙套获取初始色彩图像；保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；
S2、需要检测透明牙套是否产生形变时，使用者佩戴所述透明牙套，再次使用移动设备扫描透明牙套获取检测色彩图像；扫描时，保持移动设备呈竖直状态，移动设备保持其摄像头入射光线的入射角为θ＝30°，衍射角为β＝﹣θ；
S3、移动设备将检测色彩图像与初始色彩图像比对，色彩一致则判断未发生形变；否则识别为发生形变。
7.根据权利要求6所述的一种多层复合透明牙套的形变识别方法，其特征在于步骤S1和S2中，使用三角支架辅助移动设备扫描透明牙套，所述三角支架为30°直角支架，扫描时：三角支架30°角贴近佩戴者牙齿，三角支架60°对应的直角边与佩戴者牙齿保持水平，移动设备的摄像头位于三角支架60°角处。
8.根据权利要求6所述的一种多层复合透明牙套的形变识别方法，其特征在于步骤3中，图像比对采用肉眼识别。
9.根据权利要求6所述的一种多层复合透明牙套的形变识别方法，其特征在于步骤3中，图像比对采用软件识别，使用Python OpenCV计算RGB颜色参数获取识别图像颜色的变化的区域，以达到既定的效果。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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