CN216908150U - 一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，包括：可调节唇挡和矫治力传感系统；矫治力传感系统安装在可调节唇挡内；矫治力传感系统能够检测可调节唇挡在矫治过程中的力学变化。本实用新型可实现矫治过程中的力学监测，始终确保矫治力处于最适力，制定了患者个性化的唇挡矫治器；通过可伸缩的唇挡杆，实现矫治力的自由控制；将唇挡分为弱矫治力(1.5N)/强矫治力(3.0N)两种矫治模式；将矫治力降低至1.5N，此时患者无明显不适，对容貌影响较小。将矫治力增加至3.0N，最大限度发挥矫治器的作用；通过矫治力传感系统的监测，可以实现患者矫治力的自行调整，简化临床操作，避免患者反复就诊。

Description

一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡

技术领域

本实用新型属于口腔医学技术领域，特别涉及一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡。

背景技术

唇挡是一种可以摘戴的正畸活动矫治器，主要用于替牙期解决由于磨牙前移引起的牙弓轻、中度拥挤和恒牙期固定矫治过程中磨牙支抗的增强。唇挡的矫治原理是将唇部肌肉与牙齿隔开，消除唇部肌肉对前牙的作用力，打破了原有的牙列内外的肌肉平衡，并将唇肌张力传递至磨牙，阻止磨牙近中移动或将磨牙进行远中移动。在消除异常的唇肌作用后，舌肌发挥了主要作用，下前牙唇向倾斜，牙弓周长相应增加。此外，唇挡常延伸至前庭沟处底，牵拉骨膜，刺激新骨形成，促进颌骨发育。对于存在不良唇习惯的患者，唇挡也可以发挥了较明显的作用，可以纠正了不良的唇肌习惯。目前，唇挡在正畸领域应用较广，唇挡根据位置可以分为上颌唇挡和下颌唇挡。上颌唇挡主要用于牙列轻中度拥挤伴磨牙远中关系的患者，而下颌唇挡则主要用于牙列轻中度拥挤伴磨牙近中关系的患者。

有关利用唇挡进行磨牙远中移动的效果，不同研究报道不一致。有的研究报道上颌唇挡可以使上颌磨牙远中移动2.9mm，然而Korn的研究发现使用唇挡后，上颌第一磨牙仅远中平行移动0.3mm。国内学者腾敏的研究发现，使用下颌唇挡后下颌磨牙远中移动1.38mm，远中倾斜4.12度。唇挡的治疗效果与矫治力的大小显著相关，适宜的矫治力可以实现显著的磨牙远中移动。矫治力过大，患者唇部出现不适，易出现溃疡，患者闭唇困难，会影响患者外观。矫治力过小，无法实现有效的治疗效果。Sakudu的研究报道唇肌作用于唇挡的力量约为0.98-2.94N，可产生显著的磨牙远中移动效果。此外当患者行使口腔功能(如说话、咀嚼和吞咽等)时，唇肌的力量明显增大，现阶段研究缺乏唇挡矫治过程中矫治力的动态监测。

矫治力的大小与唇挡距离牙面的距离以及唇挡的形态厚度有关。唇挡离开牙面越远，矫治力越大。Hodge的研究发现唇挡离开切牙2mm时可产生5.53gm的力，当唇挡离开切牙4mm时可产生16.68gm的力，当患者进行吞咽动作时，矫治力可高达32gm。唇挡越厚，矫治力越大。Buschang 的研究发现唇挡前段塑料屏增加至2.7mm时，牙弓长度可以增加7.4mm，而唇挡前段塑料屏厚度为1.5mm时，牙弓长度2.7mm。

传统的唇挡需要患者全天戴用唇挡，嘱患者注意闭唇，发挥唇挡最大作用。每3-4周加力一次，调整唇挡位置与最初一致，确保矫治力值恒定。

但是传统的唇挡无法进行矫治过程中的力学监控，患者最适矫治力无法确定。矫治力过大，患者唇部出现不适，易出现溃疡，患者闭唇困难，会影响患者外观，患者常因不适和美观考虑难以坚持唇挡治疗。而矫治力过小，则无法实现有效的治疗效果。

随着磨牙远中移动，唇挡的力量会逐渐减弱，唇挡距离前牙位置逐渐靠近，此时需要患者就诊，医生临床上调整U型曲的位置，恢复唇挡最初的位置。患者需要3-4周复诊一次。现阶段缺乏可以用于唇挡矫治力的持续监测装置，患者矫治过程中矫治力无法测量。

传统唇挡距离前牙位置一般2.5-3.0mm，唇挡厚度约为2.5-3.0mm。患者需全天戴用，唇部突出明显，影响患者外观。唇挡矫治装置中的U型曲为刚性装置，患者无法自行调整，在矫治过程中需要患者多次就诊，医生进行临床调整。

此外矫治力的大小与患者唇肌力量显著相关。患者个体间唇肌力量差异较大，有些患者唇肌紧张，有些患者唇肌松弛，相同的唇挡对于不同患者产生的矫治力不同。现阶段临床上并没有根据患者个体的实际情况进行唇挡的设计，治疗过程中唇挡产生的矫治力并未进行持续的监测。为了确保患者在唇挡治疗过程中始终保持适宜的矫治力，亟需一种可以动态监测矫治力并可进行调节的唇挡。

实用新型内容

本实用新型提出了一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，包括：可调节唇挡和矫治力传感系统；

所述矫治力传感系统安装在所述可调节唇挡内；

所述矫治力传感系统能够检测可调节唇挡在矫治过程中的力学变化。

进一步地，所述可调节唇挡内设置有调节装置，使用调节装置调节可调节唇挡，可调节唇挡能够产生不同的矫治力。

进一步地，所述可调节唇挡包括唇挡屏、可伸缩唇挡杆、U型曲和可调节旋钮；

所述唇挡屏位于前牙前方2mm，双侧延伸至尖牙远中，下缘下降至前庭沟；

所述唇挡屏两端各连接有可伸缩唇挡杆；

所述可伸缩唇挡杆为双管结构，侧段离开前磨牙4mm，前段进入唇挡屏内，后段设有可调节旋钮；

两个所述可调节旋钮分别位于两个U型曲的前端，

所述U型曲抵在磨牙带环口外弓管的近中，朝向下方。

进一步地，所述调节装置为可调节旋钮；

调节可调节旋钮能够对可伸缩唇挡杆进行长度调节；

所述可伸缩唇挡杆调节长度后，所述可调节唇挡在矫治过程中产生矫治力范围为1-3N。

进一步地，矫治力传感系统还包括传感器模块、信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块；

所述传感器模块位于唇挡屏的唇面，与唇肌直接接触；

所述传感器模块用于测量施加在唇肌上的正压力；

所述唇挡屏内安装有芯片；

信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块设置在芯片内；

所述传感器模块与芯片电路连接。

进一步地，所述传感器模块包括由下至上的硬质垫片、敏感层和传力压片；

所述敏感层由柔性衬底与金属薄膜组成，所述金属薄膜贴合在柔性衬底上；

所述金属薄膜拉伸过程中，金属薄膜表面产生微裂纹，电阻增大，在撤去拉力后电阻减小至初始值；

所述传力压片为T型结构，设置于唇挡屏的唇面上，其面积较大侧为直接受力面，其面积较小侧与敏感层接触；

所述硬质垫片贴合并固定敏感层。

进一步地，所述硬质垫片具有凹槽结构；

当敏感层拉伸时，敏感层产生形变并进入凹槽；

当施加压力超过传感器模块的传感范围时，敏感层与凹槽底部接触，不再继续拉伸。

进一步地，所述敏感层由具备亚微米级微结构的柔性衬底与热蒸发蒸镀的钛金薄膜组成。

进一步地，所述控制模块与信号处理模块、通信模块、供电模块电路连接；

所述信号处理模块用于将传感器模块传来的信号进行阻抗匹配与信号放大；

所述通信模块使用NFC进行通信；所述通信模块与控制模块协同，接收工作指令和输出传感数据。

进一步地，所述供电模块包括供电内部组件；

所述供电内部组件包括内部电感线圈和稳压器，所述内部电感线圈和稳压器内嵌在可调节式唇挡中；

所述可调节式唇挡还包括供电外部组件；

所述供电外部组件包括外部电感线圈和主动NFC装置；

所述供电外部组件能够与供电内部组件的内部电感线圈产生互感，向供电内部组件提供能量。

本实用新型所设计的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，在唇挡中加入矫治力实时监测传感系统，可实现矫治过程中的力学监测，始终确保矫治力处于最适力，制定了患者个性化的唇挡矫治器；通过增加可伸缩的唇挡杆，可以实现矫治力的自由控制；将唇挡分为弱矫治力(1.5N)/ 强矫治力(3.0N)两种矫治模式；在有社交等美观需求时患者自行缩短唇挡杆，将矫治力降低至1.5N，此时患者无明显不适，对容貌影响较小。在无社交等美观需求时延长唇挡杆，将矫治力增加至3.0N，最大限度发挥矫治器的作用；通过矫治力传感系统的监测，可以实现患者矫治力的自行调整，简化临床操作，避免患者反复就诊。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡正面结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡组织面观示意图；

图3示出了本实用新型实施例的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡传感器模块结构示意图。

图中：1、唇挡屏；2、可伸缩唇挡杆；3、U型曲；4、可调节旋钮；5、传感器模块；51、传力压片；52、敏感层；53、硬质垫片。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供了一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，包括：可调节唇挡和矫治力传感系统；所述矫治力传感系统安装在所述可调节唇挡内；所述矫治力传感系统能够检测可调节唇挡在矫治过程中矫治力力学变化；本实用新型在唇挡中增加了矫治力传感系统，可以实时检测矫治过程中力学的变化，实现矫治过程中的力学监测。

唇挡(lip bumper)是一种正畸矫治装置，常用于增加磨牙支抗，纠正不良唇习惯，保持牙弓长度或扩展牙弓宽度等。

本实用新型所设计的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，具有可调节功能，通过调节能够产生不同的矫治力。患者可以自己调节，以适应不同的应用场合。所述可调节唇挡内设置有调节装置，使用调节装置调节可调节唇挡，可调节唇挡能够产生不同的矫治力。

如图1、图2所示，所述可调节唇挡包括唇挡屏1、可伸缩唇挡杆2、 U型曲3和可调节旋钮4；

所述唇挡屏1位于前牙前方2mm，双侧延伸至尖牙远中，厚度为3mm，下缘下降至前庭沟，边缘圆钝，在唇系带处进行缓冲；

所述唇挡屏1两端各固定连接有可伸缩唇挡杆2；

所述可伸缩唇挡杆2为双管结构，侧段离开前磨牙4mm，前段进入唇挡屏1内，后段设有可调节旋钮4；

可伸缩唇挡杆2靠近唇挡屏1为细管，远离唇挡屏1为粗管，粗管为中空结构；粗管套接在细管上；

两个所述可调节旋钮4分别位于两侧两个U型曲3的前端；

所述U型曲3抵在磨牙带环口外弓管的近中，朝向下方。

U型曲3有两种实现方式，一种是U型曲3单独制作，两个所述可调节旋钮4另一侧分别与U型曲3前端固定连接；另一种是U型曲3与可伸缩唇挡杆2一体制作，使用粗管弯成U型曲3，所述可调节旋钮4设置在可伸缩唇挡杆2与U型曲3之间，位于U型曲3的前端。

所述调节装置为可调节旋钮4；

调节可调节旋钮4能够对可伸缩唇挡杆2进行长度调节；调节可调节旋钮4使可伸缩唇挡杆2伸长或变短，从而控制唇挡屏1的位置。

松开可调节旋钮4后，粗管能够前后移动，从而进行长度调节。当调节好适当长度后，旋紧可调节旋钮4即完成长度调节。

所述可伸缩唇挡杆2调节长度后，所述可调节唇挡在矫治过程中产生矫治力范围为1-3N。若需弱矫治力时，调整伸缩唇挡杆2使得矫治力传感系统显示矫治为1.5N，若需强矫治力时，调整伸缩唇挡杆2使得矫治力传感系统显示矫治为3.0N，此外矫治力值也可由临床医生根据病例需要进行调节，确保矫治力适宜。

矫治力传感系统由两部件组成，一个为传感器模块5，另一个为芯片，芯片内设置有信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块。所述传感器模块5安装于唇挡屏1的唇面，与唇肌直接接触；所述传感器模块5用于测量施加在唇肌上的正压力；唇挡屏1内安装有芯片；所述传感器模块5 与芯片电路连接。

如图3所示，所述传感器模块5包括由下至上的硬质垫片53、敏感层 52和传力压片51。所述敏感层52由柔性衬底与金属薄膜组成，所述金属薄膜贴合在柔性衬底上。优选的，所述敏感层52由具备亚微米级微结构的柔性衬底与热蒸发蒸镀的钛金薄膜组成。金属薄膜在拉伸过程中，金属薄膜表面产生微裂纹，电阻增大，在撤去拉力后，金属薄膜恢复原样，其电阻减小至初始值，最大拉伸下可承受约100％的应变。

所述传力压片51为T型结构，设置于唇挡屏1的唇面上，其面积较大侧与唇挡屏1的唇面所在平面平行。面积较大侧为直接受力面，其面积较小侧与敏感层52接触，用于将矫治力传递到敏感层52上，将压力转变为敏感层52的应变。该设计利用了敏感层52的可拉伸性；在受力前后敏感层52具有大应变率，获得高灵敏度的压力传感，同时仍保持类似传统薄膜传感器的形态，便于嵌入可调节唇挡内部。所述硬质垫片53贴合并固定敏感层52边缘区域，同时提供支撑。所述硬质垫片53具有凹槽结构；硬质垫片53的凹槽区域为敏感层52的拉伸预留足够的空间，

当矫治力产生后，传力压片51面积较大侧受力，并由面积较小侧向内挤压敏感层52；敏感层52拉伸，同时产生形变并进入凹槽；凹槽的大小独特设计。当施加压力超过传感器模块5的传感范围时，敏感层52将与凹槽底部接触，不再继续拉伸，从而保证敏感层52不会在短时的大压力下直接断裂，从而提高传感器模块5的抗压性，防止造成传感器模块5损坏。

芯片内设置有信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块，四者之间电路连接。

信号处理模块：信号处理模块主要包括跟随器与放大器，进行模拟信号的初步处理，将传感器模块5传来的信号进行阻抗匹配与信号放大。为了获得传感器模块5的电阻响应变化，需要测定传感器模块5的电压电流值，在信号较小时，直接进行信号传输会导致信号内夹带较大的环境噪音，使测定值精确度下降。因此通过跟随器和放大器进行模拟信号的原位放大，经过放大后的信号具备更大的抗干扰能力，有利于进行后续数据处理。

控制模块：控制模块为微控制单元MCU，内部包含时钟、模数转换器 ADC、随机存储器RAM、I/O串行接口。控制模块接收信号处理模块处理后的模拟信号，实现模拟信号的模数转换、数据存储、数据流控制，即：将信号处理模块放大的模拟信号转化为数字信号，并存储到随机存储器中，控制模块与通信模块协同，接收外界的工作指令，并将传感器信号从随机存储器输出到外部通信设备中。

通信模块：通信模块采用NFC(Near Field Communication，近距离无线通讯技术)架构，内部设置有NFC芯片，包括RF收发器(射频收发器) 和内部电感线圈，通信模块使用NFC进行通信。通信模块与控制模块协同，用于接收工作指令和输出传感数据。

供电模块：包括内部电感线圈和稳压器，其中内部电感线圈和通信模块共用。内部电感线圈接收的能量将经过稳压器，传递到NFC芯片，使其稳定在额定工作电压，驱动传感器模块5与各电路模块工作。

所述可调节式唇挡还包括外部组件，外部组件包括供电外部组件和外部控制组件。所述供电外部组件包含有外部电感线圈。所述供电外部组件与所述供电内部组件为主动-被动式NFC装置。所述供电外部组件能够与供电模块产生互感，产生能量，从而将能量传递给可调节式唇挡的内嵌电路 (传感器模块5、芯片)。外部组件通过外部电感线圈与可调节式唇挡内部电感线圈互感，实现通信与供电功能。外部控制组件能够接收通信模块传来的传感数据并显示给使用者，同时使用者可以通过外部控制组件向通信模块发出工作指令。

本实用新型所设计的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，使用如下方式进行矫治：

(1)矫治器的临床制作：取患者牙列模型，在模型第一磨牙处安装带有口外弓的带环，根据患者模型设计带有传感装置的可调节式唇挡。其中唇挡屏位于前牙前方2mm，双侧延伸至尖牙远中，厚度为3mm，下缘下降至前庭沟，边缘圆钝，在唇系带处进行缓冲；可伸缩式唇挡杆为双管结构，可调节旋钮进行唇挡杆长度的调节，唇挡杆侧段离开前磨牙段4mm，前段进入唇挡屏内；U型曲抵在磨牙带环口外弓管的近中，方向朝向下方；传感器模块位于唇挡屏的唇面，与唇肌直接接触；信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块位于唇挡屏内的芯片中。

(2)矫治器的临床应用：患者全天戴用唇挡，仅在进食和刷牙时取下。唇挡矫治器可以分为弱矫治力/强矫治力两种模式，患者可自行调节。白天由于患者有社交、美观等需求，患者可通过矫治力监测系统，自行缩短唇挡杆，将矫治力调节在1.5N，此时唇挡对患者面型影响不大。夜间等非社交需求时，将唇挡杆伸长，将矫治力调节在3.0N。若患者认为唇挡不影响正常社交，则全天戴用，将矫治力调节在3.0N。

患者用以下方式使用：

(1)启动外部组件，将外部组件NFC通信线圈与唇挡屏唇面对准，对准精度在10cm内。

(2)建立能量传输通道，驱动可调节式唇挡内部电路启动工作，建立通信通道，发送指令使可调节唇挡内嵌矫治力传感系统启动工作。

(3)传感器模块5获取可调节唇挡的矫治力信号，经过信号处理模块放大、控制模块进行模数转换后输出到外部组件。

(4)外部组件开始接收传感信号，将监测到矫治力读取并保存在外部组件或传送到其他设备中。

本实用新型所设计的一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，在唇挡中加入矫治力实时监测传感系统，可实现矫治过程中的力学监测，始终确保矫治力处于最适力，制定了患者个性化的唇挡矫治器；通过增加可伸缩的唇挡杆，可以实现矫治力的自由控制；将唇挡分为弱矫治力(1.5N)/ 强矫治力(3.0N)两种矫治模式；在有社交等美观需求时患者自行缩短唇挡杆，将矫治力降低至1.5N，此时患者无明显不适，对容貌影响较小。在无社交等美观需求时延长唇挡杆，将矫治力增加至3.0N，最大限度发挥矫治器的作用；通过矫治力传感系统的监测，可以实现患者矫治力的自行调整，简化临床操作，避免患者反复就诊。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，包括：可调节唇挡和矫治力传感系统；

所述矫治力传感系统安装在所述可调节唇挡内；

所述矫治力传感系统能够检测可调节唇挡在矫治过程中的力学变化。

2.根据权利要求1所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述可调节唇挡内设置有调节装置，使用调节装置调节可调节唇挡，可调节唇挡能够产生不同的矫治力。

3.根据权利要求2所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述可调节唇挡包括唇挡屏(1)、可伸缩唇挡杆(2)、U型曲(3)和可调节旋钮(4)；

所述唇挡屏(1)位于前牙前方2mm，双侧延伸至尖牙远中，下缘下降至前庭沟；

所述唇挡屏(1)两端各连接有可伸缩唇挡杆(2)；

所述可伸缩唇挡杆(2)为双管结构，侧段离开前磨牙4mm，前段进入唇挡屏(1)内，后段设有可调节旋钮(4)；

两个所述可调节旋钮(4)分别位于两个U型曲(3)的前端，

所述U型曲(3)抵在磨牙带环口外弓管的近中，朝向下方。

4.根据权利要求3所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述调节装置为可调节旋钮(4)；

调节可调节旋钮(4)能够对可伸缩唇挡杆(2)进行长度调节；

所述可伸缩唇挡杆(2)调节长度后，所述可调节唇挡在矫治过程中产生矫治力范围为1-3N。

5.根据权利要求4所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

矫治力传感系统还包括传感器模块(5)、信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块；

所述传感器模块(5)位于唇挡屏(1)的唇面，与唇肌直接接触；

所述传感器模块(5)用于测量施加在唇肌上的正压力；

所述唇挡屏(1)内安装有芯片；

信号处理模块、控制模块、通信模块和供电模块设置在芯片内；

所述传感器模块(5)与芯片电路连接。

6.根据权利要求5所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述传感器模块(5)包括由下至上的硬质垫片(53)、敏感层(52)和传力压片(51)；

所述敏感层(52)由柔性衬底与金属薄膜组成，所述金属薄膜贴合在柔性衬底上；

所述金属薄膜拉伸过程中，金属薄膜表面产生微裂纹，电阻增大，在撤去拉力后电阻减小至初始值；

所述传力压片(51)为T型结构，设置于唇挡屏(1)的唇面上，其面积较大侧为直接受力面，其面积较小侧与敏感层(52)接触；

所述硬质垫片(53)贴合并固定敏感层(52)。

7.根据权利要求6所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述硬质垫片(53)具有凹槽结构；

当敏感层(52)拉伸时，敏感层(52)产生形变并进入凹槽；

当施加压力超过传感器模块(5)的传感范围时，敏感层(52)与凹槽底部接触，不再继续拉伸。

8.根据权利要求7所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述敏感层(52)由具备亚微米级微结构的柔性衬底与热蒸发蒸镀的钛金薄膜组成。

9.根据权利要求8所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述控制模块与信号处理模块、通信模块、供电模块电路连接；

所述信号处理模块用于将传感器模块(5)传来的信号进行阻抗匹配与信号放大；

所述通信模块使用NFC进行通信；所述通信模块与控制模块协同，接收工作指令和输出传感数据。

10.根据权利要求9所述的可以实时监测矫治力的可调节式唇挡，其特征在于，

所述供电模块包括供电内部组件；

所述供电内部组件包括内部电感线圈和稳压器，所述内部电感线圈和稳压器内嵌在可调节式唇挡中；

所述可调节式唇挡还包括供电外部组件；

所述供电外部组件包括外部电感线圈和主动NFC装置；

所述供电外部组件能够与供电内部组件的内部电感线圈产生互感，向供电内部组件提供能量。

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