KR101821038B1 - 투명 디바이스의 두께 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 디바이스의 두께 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 3차원 스캐닝 기법을 이용하여 투명 디바이스, 예를 들어, 치아교정장치의 두께를 측정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금형에 금형 형상의 캐피티가 형성된 투명 디바이스를 밀착시키는 단계와, 투명 디바이스와 금형의 결합체를 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는 단계와, 투명 디바이스와 분리된 금형을 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는 단계와, 외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계와, 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 투명 디바이스의 두께 측정 방법을 사용하면 종래에는 측정이 어려웠던 투명 플라스틱 치아교정장치와 같은 캐비티를 구비한 투명 디바이스의 두께를 쉽게 측정할 수 있다.

Description

투명 디바이스의 두께 측정 방법{Thickness measuring method of transparent devices}

본 발명은 투명 디바이스의 두께 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 3차원 스캐닝 기법을 이용하여 투명 디바이스, 예를 들어, 투명 플라스틱 치아교정장치의 두께를 측정하는 방법에 관한 것이다.

교합이란 입을 다물었을 때 위아래 턱의 치아가 서로 맞물리는 상태를 말한다. 부정교합이란 어떤 원인에 의해 치아의 배열이 가지런하지 않거나 위아래 맞물림의 상태가 정상의 위치를 벗어나서 심미적, 기능적으로 문제가 되는 교합관계를 의미한다.

부정교합의 원인은 일반적으로 유전적인 영향이 큰 것으로 알려져 있으며, 치아의 모양이나 크기의 문제, 환경적 영향, 좋지 않은 습관, 잘못된 자세, 치아 우식증, 구순구개열과 같은 선천성 장애 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있다.

부정교합이 발생하면, 치열이 가지런하지 않아 치아 사이에 음식물 찌꺼기가 남아 있기 쉽다. 정확한 잇솔질로 청결하게 관리하는 것도 쉽지 않기 때문에 구강 내 치태가 증가하게 되어 치아우식증이나 잇몸 염증 등 잇몸 질환으로 진행되기 쉽다. 또한, 정상 치열에서 많이 벗어난 치아가 있거나 턱의 위치가 비정상이라면 외부에서 충격이 가해질 때 치아 파절 등 치아에 손상을 입을 가능성도 커진다.

이러한 부정교합을 치료하는 것이 치열 교정치료이다. 치열 교정치료는 치아가 힘을 받으면 이동하는 성질을 이용한다. 부정교합의 치료는 원인이나 치료시기에 따라 다양한 장치와 방법을 이용한다. 습관을 제거하도록 고안된 장치, 위아래 턱뼈의 발육을 억제하거나 증진시키는 장치, 치아를 원하는 위치로 서서히 이동시키는 장치 등이 있으며, 구강 내에 넣었다 뺐다 할 수 있는 가철성 장치와 치아에 부착한 후 치료가 끝날 때 떼어내는 고정식 장치로도 나눠 볼 수 있다.

현재 가장 많이 사용되고 있는 것은 브래킷이라는 장치를 치아에 부착하고 교정용 철사와 고무줄 등의 탄력을 사용해 치아를 이동시키는 고정식 치료법이며, 어떤 종류의 부정교합에도 흔히 사용된다. 브래킷은 금속으로 된 것이 일반적인데, 치료 기간 동안 눈에 잘 띄는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해서 투명 교정방법이 제안되었다. 투명 교정은 교정 전 치열의 상태에서 교정 후 치열의 상태로 단계별로 변화하는 투명한 치아교정장치들을 제작하고, 이를 치아에 갈아 끼면서 치열을 교정하는 시술이다. 투명 교정에 사용되는 치아교정장치는 투명 플라스틱으로 만들어지므로 심미감이 뛰어나다. 등록특허공보 제10-0657724호에는 투명 교정에 사용되는 치아교정장치에 대해서 개시되어 있다.

투명 교정에 사용되는 치아교정장치는 치열의 본을 떠서 금형을 만들고, 이 금형에 0.75 내지 1mm 정도의 투명 플라스틱 시트를 올려놓고 열을 가하면서, 금형에 음압을 걸어서 성형한 후, 치은선(잇몸선) 아래부분을 절단하는 방법으로 제작한다.

성형 가공된 치아교정장치의 두께는 치아 형상의 굴곡에 따라서 다르며, 평균 두께는 0.2 내지 0.3mm 정도가 된다. 그러나 치아에 교정력을 가하는 부분은 성형시 많이 늘어나는 부분으로서 평균 두께에 비해서 두께가 얇다. 투명 교정에 있어서, 치아교정장치에 의한 교정력은 치아교정장치가 탄성 변형할 때 발생하는 탄성 회복력에 의존하는 것으로서, 탄성 회복력은 치아교정장치의 재료인 플라스틱 재질과 치아교정장치의 두께 및 변형량에 의해서 결정된다.

따라서 플라스틱 치아교정장치의 두께를 측정할 필요가 있다. 플라스틱 치아교정장치의 내면과 외면을 각각 3차원 스캔하여 두께를 측정하는 것이 가장 정확하지만, 투명하기 때문에 빛이 투과되어 스캔할 수 없다. 또한, 투명하지 않더라도 플라스틱 치아교정장치와 같이 깊숙한 캐비티를 구비한 경우에는 음영이 생겨서 내면을 스캔하기 어렵다는 문제가 있었다.

캘리퍼를 이용해서 두께를 측정할 수도 있지만, 플라스틱 치아교정장치를 조각조각 절단한 후 측정해야 하며, 절단하는 과정에서 변형이 발생할 수 있다는 문제가 있으며, 플라스틱 치아교정장치의 모든 위치를 다 측정할 수는 없다는 문제도 있었다.

SEM을 이용하여 측정하는 경우에도 플라스틱 치아교정장치를 조각조각 절단한 후 측정해야 하므로 동일한 문제가 있었다.

등록특허공보 제10-0657724호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3차원 스캐닝 기법을 이용한 새로운 투명 디바이스의 두께 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 금형에 금형 형상의 캐피티가 형성된 투명 디바이스를 밀착시키는 단계와, 투명 디바이스와 금형의 결합체를 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는 단계와, 투명 디바이스와 분리된 금형을 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는 단계와, 외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계와, 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

또한, 외면 프로파일을 얻는 단계 전에 투명 디바이스의 표면에 반사층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

또한, 반사층을 코팅하는 단계 전에 투명 디바이스에 정전기를 발생시키는 단계를 더 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

또한, 정전기를 발생시키는 단계는 마찰 전기를 발생시키는 단계인 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

또한, 투명 디바이스는 투명 플라스틱 치아교정장치인 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

또한, 금형에 투명 디바이스를 밀착시키는 단계는 금형 위에 투명 플라스틱 시트를 배치한 후 열성형하여 투명 디바이스 제조하는 단계인 투명 디바이스의 두께 측정 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 투명 디바이스의 두께 측정 방법을 사용하면 종래에는 측정이 어려웠던 투명 플라스틱 치아교정장치와 같은 캐비티를 구비한 투명 디바이스의 두께를 쉽게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 디바이스의 두께 측정 방법의 일실시예의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 금형을 제작하는 단계에서 사용되는 상악 모형의 사진이다.
도 3은 금형을 제작하는 단계에서 사용되는 치열 모형의 사진이다.
도 4는 쾌속 조형기로 제작된 치열 금형의 사진이다.
도 5는 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 두께 측정을 위해서 투명 디바이스의 단면을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다음에 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하는 도면에 있어서, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 디바이스의 두께 측정 방법의 일실시예의 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 투명 디바이스의 두께 측정 방법은 금형을 제작하는 단계(S1)로 시작된다. 이하에서는 투명 디바이스의 하나인 투명 플라스틱 치아교정장치의 두께 측정방법을 예로 들어서 설명하지만 투명 디바이스는 투명 플라스틱 치아교정장치에 한정되지 않는다. 투명 디바이스는 열성형을 통해서 성형될 수 있는 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.

먼저, 금형 제작을 위한 모형을 제작하기 위해서, 치열의 인상을 획득한다. 치열의 인상은 알지네이트(alginate) 등 인상재가 배치되어 있는 트레이를 이용하여, 도 2에 나타난 바와 같은 상악 모형의 치열의 본을 떠서 획득할 수 있다. 그리고 획득된 인상을 석고, 플라스틱, 세라믹 등으로 채워 경화시킨 후 인상에서 분리하여, 치열 모형을 제작한다. 도 3은 이러한 방법으로 제작된 치열 모형의 사진이다.

다음, 디지털 스캐너를 이용하여 치열의 3차원 이미지 데이터를 확보한다. 즉, 레이저 등의 장비를 이용하여 치열 형상의 모형을 스캔하여 치열의 3차원 디지털 이미지 데이터를 확보한다. 얻어진 데이터는 적절한 소프트웨어가 구비된 컴퓨터 시스템에 이미지로 표현될 수 있다.

다음, 3차원 디지털 이미지 데이터를 이용하여, 도 4에 도시된 바와 같은 금형을 제작한다. 금형은 3차원 인쇄 방법으로 만들어진다. 3차원 인쇄는 연속적으로 층을 형성하여 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술이다. 예를 들어, 금형은 광조형(Sterolithography) 기술을 이용하여 제작할 수 있다. 광조형 기술은 광 경화성 수지에 빛을 조사하여 광 경화성 수지를 수 마이크로미터 두께의 얇은 층으로 계속 경화 및 적층을 하여 물체를 만들어 내는 3차원 인쇄기술이다. 또한, 선택적 레이저 소결방식의 쾌속 조형기나 압출 적층 방식의 조형기를 이용하여 제작할 수도 있다.

다음으로, 금형에 금형 형상의 캐피티가 형성된 투명 디바이스를 밀착시키는 단계(S2)에 대해서 설명한다.

본 단계는 열간 가압 성형으로 진행될 수 있다. 열간 가압 성형은 플라스틱 시트에 열과 압력을 가하여 3차원 형태로 성형하는 열성형(thermoforming)의 일종이다. 진공 성형은 널리 알려진 성형 방법이므로 간략하게 설명한다. 우선, 진공 플레이트 위에 금형을 올려놓고 그 위에 플라스틱 시트를 올리고, 플라스틱 시트의 연화점 이상으로 플라스틱 시트를 가열하여 플라스틱 시트를 유연하게 한다. 그리고 금형의 아래에 진공을 형성하여 유연하게 된 플라스틱 시트가 금형에 밀착되도록 함으로써 치열 형상의 캐비티가 형성되어 있는 플라스틱 시트를 금형에 밀착시킨다.

다음으로, 투명 디바이스의 표면에 반사막을 코팅하는 단계(S3)에 대해서 설명한다. 본 단계는 투명 디바이스에 정전기를 발생시키는 단계와 반사막 코팅물질을 분사하는 단계를 포함한다. 정전기를 발생시키는 단계는 마찰을 이용하여 정전기를 발생시키는 단계일 수 있다. 예를 들어, 투명 디바이스의 표면을 천으로 문지르는 단계일 수 있다. 투명 디바이스에 정전기를 발생시킨 후 반사막 코팅물질을 분사하면 반사막이 좀 더 균일하게 코팅된다는 장점이 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 투명 디바이스와 금형의 결합체를 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는다(S4).

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 투명 디바이스와 분리된 금형을 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는다(S5). 본 단계는 금형에서 투명 디바이스를 분리한 후에 진행될 수도 있으며, 투명 디바이스를 금형에 결합시키기 전에 진행될 수도 있다. 본 발명에서는 전체적으로 오목한 투명 디바이스의 내면을 직접 스캔하는 것이 아니라 전체적으로 볼록한 금형의 외면을 스캔하는 방식으로 투명 디바이스의 내면 프로파일을 획득하므로, 오목한 부분이 음영 발생에 따라서 스캔되지 않는 현상을 최소화할 수 있다.

다음으로, 외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계(S6)에 대해서 설명한다. 본 단계는 도 7에 도시된 바와 같이, 금형의 기준점을 기준으로 내면 프로파일과 외면 프로파일을 회전이동 및 평행 이동시켜서 정렬하는 단계이다.

마지막으로, 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계(S7)에 대해서 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리는 두께를 측정할 투명 디바이스의 단면에서 내면 프로파일 상의 한 점과 그 점의 법선과 외측 프로파일이 만나는 점 사이의 거리이다. 이 거리가 투명 디바이스의 두께가 된다.

도 9를 참조하여, 두께를 측정할 투명 디바이스의 단면을 설정하는 방법을 자세히 설명한다. 하나로 정렬된 이미지 데이터에서 제1 대구치(어금니)와 제2 대구치의 접촉점을 좌우로 연결하는 선을 그린다. 그리고 그 선과 직교하며, 좌우 측 중절치(가운데 앞니)의 접촉점과 만나는 수직선을 그린다. 두 선이 만나는 점을 기준점으로 정한다.

그리고 우측 중절치(상악이므로 도면에서는 좌측) 근원심의 중심점과 기준점을 연결한 선(a 선)을 기준으로 도 9의 가운데 그림과 같은 단면을 설정한다. 이 단면에서 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하면 우측 중절치를 둘러싸고 있는 투명 디바이스의 위치별 두께를 측정할 수 있다.

또한, 우측 대구치 근심 협측 교두점과 기준점을 연결한 선(b 선)을 기준으로 다른 도 9의 우측 그림과 같은 단면을 설정하고, 이 단면에서 외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하면 우측 대구치를 둘러싸고 있는 투명 디바이스의 위치별 두께를 측정할 수 있다.

아래의 표 1은 도 9에 표시된 위치들에서 측정된 두께와 SEM을 이용하여 측정된 두께를 비교한 것이다. 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 방법으로 측정된 값을 SEM으로 측정한 값들과 비교한 결과 0.001 ㎜에서 0.004 ㎜의 차이가 있다는 결과를 얻었다. 이 정도의 차이는 임상적으로 문제가 되지 않는 수치이다. 표에서 11번은 우측 중절치를 의미하며, 16번은 우측 대구치를 의미한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않은 한도 내에서 여러 가지 변형을 할 수 있는 것은 명백하다.

Claims (6)

1. 금형에 금형 형상의 캐피티가 형성된 투명 디바이스를 밀착시키는 단계와,
   투명 디바이스의 표면에 반사층을 코팅하는 단계와,
   투명 디바이스와 금형의 결합체를 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는 단계와,
   투명 디바이스와 분리된 금형을 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는 단계와,
   외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계와,
   외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   반사층을 코팅하는 단계 전에 투명 디바이스에 정전기를 발생시키는 단계를 더 포함하는 투명 디바이스의 두께 측정 방법.
4. 제3항에 있어서,
   정전기를 발생시키는 단계는 마찰 전기를 발생시키는 단계인 투명 디바이스의 두께 측정 방법.
5. 금형에 금형 형상의 캐피티가 형성된 투명 디바이스를 밀착시키는 단계와,
   투명 디바이스와 금형의 결합체를 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 외면 프로파일을 얻는 단계와,
   투명 디바이스와 분리된 금형을 3차원 스캐닝하여 투명 디바이스의 내면 프로파일을 얻는 단계와,
   외면 프로파일과 내면 프로파일을 정렬하는 단계와,
   외면 프로파일과 내면 프로파일 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하며,
   상기 투명 디바이스는 투명 플라스틱 치아교정장치인 투명 디바이스의 두께 측정 방법.
6. 제1항에 있어서,
   금형에 투명 디바이스를 밀착시키는 단계는 금형 위에 투명 플라스틱 시트를 배치한 후 열성형하여 투명 디바이스 제조하는 단계인 투명 디바이스의 두께 측정 방법.

Images