KR101877514B1

KR101877514B1 - 치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 이를 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법

Info

Publication number: KR101877514B1
Application number: KR1020170071503A
Authority: KR
Inventors: 송준엽; 김용진; 이재학; 김승만; 정연호; 최광선
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-07-11

Abstract

치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 제조 방법에서 상기 치아 교정용 와이어의 제조 시스템은, 환자의 현재 치아 상태에 관한 현재 치아 데이터를 생성하는 현재 치아 데이터 생성부, 상기 현재 치아 데이터를 전처리 및 가공한 교정 치아 데이터를 생성하는 교정 치아 데이터 생성부, 상기 현재 치아 데이터와 상기 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산하는 연산부, 상기 연산된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시키는 벤딩부 및 상기 와이어의 탄성 복원 변형률을 정량화하여 상기 와이어의 변형값을 보정하는 보정부를 포함한다.

Description

치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 이를 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법{SYSTEM OF MANUFACTURING ORTHODONTIC WIRE AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE ORTHODONTIC WIRE USING THE SAME}

본 발명은 치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 이를 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 빠르게 제작이 가능하며, 다양한 환자의 상태에 따른 적합성을 향상시킬 수 있고, 정교한 규격으로 생산이 가능한 개인 맞춤형 치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 이를 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법에 관한 것이다.

교정치료란 불규칙한 치아를 가지런히 하는 치료 행위를 의미한다. 일반적으로 치아의 교정은 치아에 브라켓을 부착하고, 교정용 아치 와이어(archwire)을 결찰함으로써 호선의 복원력에 의해 치아의 위치나 기울어짐이나 방향을 가지런하게 정렬하는 방식으로 이루어진다.

최근에는 환자의 이상적인 치아상태를 셋업모델로 만든 다음 컴퓨터 소프트웨어를 이용해 브라켓의 위치나 와이어의 형상을 설계하는 맞춤형 교정 기술이 소개되고 있다.

3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY사의 EP2736444 "ORTHODONTIC ARCHWIRES WITH REDUCED INTERFERENCE AND RELATED METHODS"에서는 환자의 치아 위치에 부합하는 호선의 형상을 획득하고, 이로부터 다수의 세그먼트로 이루어진 설측교정용 맞춤형 와이어를 제작하는 기술을 공지하고 있다.

상기한 EP2736444와 같은 종래기술은 벤딩할 위치와 각도가 입력되면, 별도의 벤딩장비를 이용하여 기성의 각형 와이어(rectangular wire)를 벤딩함으로써 맞춤형 와이어를 제작한다.

이러한 종래기술은 환자의 치아 상태에 따라 정밀한 토크와 인아웃의 콘트롤을 제공한다는 장점을 내세우고 있으나, 실제로는 기성 각형 와이어의 제조방식에 기인하는 문제점과 벤딩 공정 자체의 본질적인 한계로 인하여 충분한 정도의 정밀도를 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 이러한 기성의 와이어를 벤딩하는 경우, 실제로는 소재 자체의 탄성에 의하여 의도한 위치에서 정확한 각도로 벤딩된 상태를 유지하지 못하는 문제점이 발생한다.

특히, 치아 교정시 흔히 사용되는 니티놀(Nithinol) 재질의 와이어의 경우에는 원래 상태로 돌아오려는 성질 때문에 고온으로 가열하지 않는 이상 의도대로 정확하게 벤딩이 되지 않는 문제점이 있다.

EP2736444 "ORTHODONTIC ARCHWIRES WITH REDUCED INTERFERENCE AND RELATED METHODS"

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 교정 환자의 개별적인 치아 구조에 맞춰 치아 교정용 와이어를 가공하는 경우, 상대적으로 짧은 시간 안에 상기 와이어의 재질에 따라 정확한 모양의 치아 교정용 와이어를 성형할 수 있는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 치아 교정용 와이어 제조 시스템을 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 치아 교정용 와이어의 제조 시스템은, 환자의 현재 치아 상태에 관한 현재 치아 데이터를 생성하는 현재 치아 데이터 생성부, 상기 현재 치아 데이터를 전처리 및 가공한 교정 치아 데이터를 생성하는 교정 치아 데이터 생성부, 상기 현재 치아 데이터와 상기 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산하는 연산부, 상기 연산된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시키는 벤딩부 및 상기 와이어의 탄성 복원 변형률을 정량화하여 상기 와이어의 변형값을 보정하는 보정부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 현재 치아 데이터 생성부는 3D 스캐닝을 기반으로 상기 현재 치아 데이터를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교정 치아 데이터에 관한 정보를 기 저장하는 데이터 베이스부를 더 포함할 수 있다.

상기 교정 치아 데이터 생성부는, 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열한 교정 치아 데이터를 생성하는 제1 교정 치아 데이터 생성부 및 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 교정이 완료된 치아 상태를 유지시키기 위한 제2 교정 치아 데이터를 생성하는 제2 교정 치아 데이터 생성부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 벤딩부는 상기 와이어를 일방향(X축 방향)으로 이동시키는 피딩유닛, 상기 와이어의 위치를 센싱하는 센싱유닛, 상기 피딩유닛의 일측에 구비되어 상기 와이어를 상기 일방향을 회전축으로 회전시키는 토션유닛, 상기 와이어를 상기 이동 방향에 대하여 소정 각도로 벤딩시키는 디플렉션유닛 및 상기 와이어를 커팅하는 커팅유닛을 포함할 수 있다

일 실시예에서, 상기 벤딩부는 상기 토션유닛의 일단에 고정되어 토출되는 상기 와이어를 고정하는 가변형 지그를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가변형 지그는 별도의 모터에 의해 작동되는 상부 및 하부 지그들을 포함하여, 상기 상부 및 하부 지그들이 상기 와이어 방향으로 접근하여 상기 와이어를 고정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 벤딩부는 상기 와이어의 형상에 따라 분류하여 트레이에 수용시키는 트레이유닛을 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 치아 교정용 와이어의 제조 방법은, 3D 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터를 획득한다. 상기 환자의 치아 교정이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 상기 환자의 치아 교정의 완료 여부에 따라 교정 치아 데이터를 생성한다. 상기 현재 치아 데이터와 상기 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산한다. 상기 와이어의 탄성 복원 변형률을 정량화하여 상기 와이어의 변형값을 보정한다. 상기 보정된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시킨다.

일 실시예에서, 상기 환자의 치아 교정이 완료되지 않았다고 판단되는 경우, 상기 교정 치아 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열한 제1 교정 치아 데이터를 생성하고, 상기 현재 치아 데이터와 상기 제1 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성하는 단계에서 상기 현재 치아 데이터에서 치아 기준선(가상의 아치 선)을 기준으로 이탈 정도에 따라 교정이 필요한 치아를 추출하고, 치아의 확장, 회전, 복귀 과정을 통해 상기 치아 기준선과 정렬되도록 치아를 교정 처리하여 상기 교정 치아 데이터를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 환자의 치아 교정이 완료되었다고 판단되는 경우, 상기 교정 치아 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 환자의 치아 상태를 유지시키기 위한 제2 교정 치아 데이터를 생성하고, 상기 현재 치아 데이터와 상기 제2 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 와이어의 변형값은, 상기 와이어의 벤딩 위치 및 각도를 포함할 수 있다.

본 발명의 치아 교정용 와이어의 제조 시스템 및 제조 방법을 통해, 와이어의 재질에 따른 탄성 복원력을 고려하도록 하여, 와이어 성형의 정확성을 향상시키며, 상기 와이어가 의도한 위치에서 정확한 각도로 벤딩되게 하고, 벤딩된 상태를 유지하도록 할 수 있다.

특히, 종래 치 기공사 등에 의해 상대적으로 많은 시간이 소요되었던 치아 교정용 와이어의 제작을, 상대적으로 빠른 시간 안에 보다 정확하게 제작할 수 있다.

또한, 상기 가변형 지그를 상기 토션유닛의 끝단에 결합함으로써, 상기 와이어에 대하여 고정력을 향상시킬 수 있고, 다양한 직경을 갖는 와이어의 직경에 무관하게 고정을 용이하게 할 수 있어 상대적으로 적은 제작 설비 비용 및 제작 시간을 통해 치아 교정용 와이어를 제작할 수 있게 된다.

즉, 상기 와이어는 환자의 치아의 상태, 연령, 성별, 치료의 목적 등의 이유로 다양한 직경을 가진 와이어가 사용될 수 있으며, 각각의 직경에 따라 상기 토션유닛 전체를 교체하는 것은 제작 설비 비용의 증가 및 제작 시간의 증가 등의 문제가 야기될 수 있다. 따라서, 상기 와이어의 직경과 무관하게 와이어를 고정할 수 있도록 가변 이동이 가능한 가변형 지그를 사용함으로써, 다양한 직경의 와이어에 대하여 고정력을 향상시킬 수 있어, 상대적으로 적은 제작 설비 비용 및 제작 시간을 통해 치아 교정용 와이어를 제작할 수 있게 된다.

또한, 커팅유닛과 트레이유닛을 동기화하여 커팅유닛에 의해 절단된 와이어를 형상에 따라 분류하여 트레이에 수용시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 치아 교정용 와이어의 제조 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 현재 데이터 생성부에서 생성된 환자의 치아 정보의 예를 도시한 이미지이다.
도 3은 도 1의 교정 치아 데이터 생성부에서 생성되는 교정 치아 데이터의 조건을 예시한 이미지이다.
도 4는 도 1의 치아 교정용 와이어의 제조 시스템에서 벤딩부를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 1의 벤딩부에서 벤딩된 와이어가 환자의 치아에 고정된 예를 도시한 이미지이다.
도 6은 도 1의 치아 교정용 와이어의 제조 시스템을 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 치아 교정용 와이어의 제조 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 현재 데이터 생성부에서 생성된 환자의 치아 정보의 예를 도시한 이미지이고, 도 3은 도 1의 교정 치아 데이터 생성부에서 생성되는 교정 치아 데이터의 조건을 예시한 이미지이고, 도 4는 도 1의 치아 교정용 와이어의 제조 시스템에서 벤딩부를 도시한 모식도이고, 도 5는 도 1의 벤딩부에서 벤딩된 와이어가 환자의 치아에 고정된 예를 도시한 이미지이고, 도 6은 도 1의 치아 교정용 와이어의 제조 시스템을 이용한 치아 교정용 와이어의 제조 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서는, 본 실시예에 의한 치아 교정용 와이어의 제조 시스템(10) 및 상기 치아 교정용 와이어 제조 시스템(10)을 이용한 상기 치아 교정용 와이어의 제조 방법(20)에 대하여 동시에 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 치아 교정용 와이어의 제조 시스템(10)은 현재 치아 데이터 생성부(100), 교정 치아 데이터 생성부(200), 연산부(300), 벤딩부(500), 보정부(400), 및 데이터 베이스부(600)를 포함한다.

상기 현재 치아 데이터 생성부(100)는 현재 치아 데이터를 생성하는 역할을 하는 것으로, 상기 현재 치아 데이터는 도 2에 도시된 바와 같이 치아 교정 또는 치아 교정 후 유지를 위한 환자의 치아 상태에 대하여 촬영 또는 3D 스캐너를 이용한 3D 스캐닝을 통해 획득될 수 있다(단계 S100).

상기 촬영 과정을 통해 환자의 골격 및 연조직의 정보를 획득할 수 있으며, 치과학 분야에 적합한 Cone-Beam CT(CBCT)에 의해서 실행될 수 있다. 상기 CBCT의 경우 방사선 조사량이 적고 구강 내 금속 보철물 등의 영향을 적게 받기 때문에 적용에 적합하나, 상기 환자의 치아 데이터 획득에 있어 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 레이저 스캐닝과 같은 상기 3D 스캐닝을 통해 치열 및 치아 정보를 추가적으로 얻을 수 있다. 여기서, 레이저 스캐닝을 위해 인트라오랄 레이저 스캐너(intraoral laser scanner)가 적용될 수 있다. 상기 3D 스캐닝을 통한 3차원적 영상에서 치관 및 치근의 크기와 형태, 치조골의 높이나 골질에 대한 정보를 획득할 수 있다.

나아가, 상기 현재 치아 데이터는 환자의 치아 X-ray 사진, 환자의 정면 및 측면 사진, 주치의가 작성한 교정 지시사항, 환자의 치아 본 등 환자의 치아와 관련된 모든 데이터를 포함할 수 있다.

특히, 환자가 성장기에 있는 경우라면, 잇몸 외측으로 돌출된 치아에 관한 정보 뿐만 아니라 잇몸 내부의 치아에 관한 정보도 중요하므로, 이에 대한 데이터도 당연히 포함되어야 한다.

상기 교정 치아 데이터 생성부(200)는 3D 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터를 전처리 및 가공하며, 제1 교정 치아 데이터 생성부(210) 및 제2 교정 치아 데이터 생성부(220)를 포함한다.

상기 교정 치아 데이터 생성부(200)는 상기 생성된 현재 치아 데이터에 대하여 치아 기준선(이상적인 치아 배열인 경우의 가상의 아치선)으로부터 치아가 이탈한 정도가 설정 범위 이내 인지 여부를 확인하여 교정 완료 여부를 판별할 수 있다(단계 S200).

환자의 치아 교정이 완료되지 않았다고 판단되는 경우, 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)는 상기 환자의 치아 교정을 위해 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열한 제1 교정 치아 데이터를 생성한다. 또한, 상기 현재 치아 데이터를 전처리하고, 주치의가 작성한 교정 지시사항이 있는 경우 상기 교정 지시사항을 반영하여 교정 처리된 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성한다(단계 S310).

한편, 상기 환자의 치아 교정을 처음 시작하는 경우는 곧 환자의 치아 교정이 완료되지 않았다고 판단되는 것과 동일하게 취급된다.

이 경우, 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)는 상기 데이터 베이스부(600)로부터 상기 제1 교정 치아 데이터 생성에 있어, 기 저장된 교정 치아 데이터에 관한 정보를 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)는 상기 3D 스캐닝된 현재 치아 데이터 중 불필요한 영역을 제거하고, 설정된 해상도 및 사이즈로 자동 설정하여 전처리를 수행한다. 그 다음, 상기 현재 치아 데이터에서 상기 치아 기준선을 기준으로 이탈 정도에 따라 교정이 필요한 치아를 추출하고, 치아의 확장, 회전, 복귀 과정을 통해 상기 치아 기준선과 정렬되도록 치아를 교정 처리하여 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성한다.

한편, 상기 데이터 베이스부(600)는 기 치료되었던 환자들의 교정 치아에 관한 정보, 및 국내 환자들의 연령별, 성별 평균 치아에 관한 정보 등을 저장하며, 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)는 상기 데이터 베이스부(600)로부터 관련 정보를 참조하여 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성한다.

이 경우, 상기 생성되는 제1 교정 치아 데이터의 대략적인 형태 또는 제한 조건의 일 예는 도 3에 도시된 바와 같다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 교정 치아 데이터에서 리테이너(1)는 아치로 이루어지고, 그 전체적인 형상은 포물선이다. 상기 아치의 이러한 전체적인 형상은 상기 리테이너(1)가 삽입되는 각자의 상악골의 형상에 의해 결정된다. 아치는 2개의 카테고리로 분할될 수 있는 국부적 개별 형상부(4)를 포함한다. 제1 카테고리는 상기 리테이너(1)를 인접한 치아의 개별적인 토포그래피에 맞추도록 구성된 파형부(5)의 형태인 상기 형상부(4)를 지칭한다. 따라서, 이들 상기 파형부(5)는 이에 따라 환자의 개별적인 치아 형태에 맞게 된다. 제2 카테고리는 인접한 치아들 간의 치간 공간에 진입하는 상기 아치의 포인트를 형성하는 팁(6)을 말한다. 상기 팁(6)에서, 상기 아치는 작은 곡률 반경을 갖는데, 이 곡률 반경은 0.1mm 이내의 범위이다. 상기 팁(6)은 상기 아치의 전체적인 형상에 대한 그 진폭에 의해 파형부(5)와 상이하다.

이는 상기 아치를 둘러싸고 도 1에 점선으로 도시된 2개의 엔벨로프 포물선(7, 8)을 기초로 하여 나타낼 수 있다. 상기 엔벨로프 포물선(7, 8)은 상기 리테이너(1)의 내부 경계선과 외부 경계선을 나타내고, 상기 내부 엔벨로프 포물선(7)은 상기 리테이너(1)의 형상에 대해 최내측에 배치되는 포인트를 포함하고, 상기 외부 엔벨로프 포물선은 상기 리테이너(1)의 형상에 대해 최외측에 배치되는 포인트를 포함한다. 따라서, 상기 외부 엔벨로프 포물선(8)은 상기 팁(6)의 최대 포인트를 통해 실질적으로 연장된다.

도시된 예에서, 상기 내부 엔벨로프 포물선(7)과 상기 외부 엔벨로프 포물선(8) 사이에서 상기 내부 엔벨로프 포물선(7)에 수직으로 측정된 거리는 약 2 mm이다. 동시에, 이 값은 전술한 상기 팁(6)의 진폭을 설명한다. 실질적으로 상기 파형부(5)의 최대 포인트를 통해 놓이는 포물선은 내부 엔벨로프 포물선(7)으로부터 훨씬 작은 거리를 갖는다. 즉, 팁(6)에 비해 파형부(5)의 진폭은 작다. 이는 도시된 리테이너(1)의 형태에서 명백하게 확인된다.

또한, 상기 리테이너(1)가 6개의 치아(9)에 결합되는데, 이 때 상기 치아(9) 간 이루는 간격의 범위는 0.2mm 이내이다.

상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)는 컴퓨터 그래픽을 통해 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 컴퓨터 소프트웨어 상에 셋업모델을 만들 수도 있다.

한편 상기 환자의 치아 교정이 완료되었다고 판단되는 경우, 상기 제2 교정 치아 데이터 생성부(220)는 상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 현 치아 상태를 유지시키기 위한 제2 교정 치아 데이터를 생성한다(단계 S320).

마찬가지로 이 경우에도, 상기 제2 교정 치아 데이터 생성부(220)는 상기 데이터 베이스부(600)로부터 상기 제2 교정 치아 데이터 생성에 있어, 기 저장된 교정 치아 데이터에 관한 정보를 사용할 수 있다.

다만, 상기 환자의 치아 교정이 완료되었다고 판단되는 경우는, 곧 현재 치아 데이터가 환자의 현 치아 상태를 유지시키기 위한 제2 교정 치아 데이터와 동일할 수 있다. 따라서, 상기 제2 교정 치아 데이터는 곧 상기 환자의 현재 치아 데이터일 수 있다.

이와 달리, 환자의 치아 교정이 완료되었다 하더라도, 목표로 하였던 교정 치아와 그 형태가 다를 수 있으며, 이 경우 상기 제2 교정 치아 데이터는 환자의 현재 치아 데이터와는 상이할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)를 통해 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열하기 위한 교정 치아 데이터를 생성할 수 있으며, 이와 달리, 상기 제2 교정 치아 데이터 생성부(220)를 통해 교정이 완료된 환자의 치아 상태를 스캐닝하여 현재의 교정 완료된 상태를 유지하기 위한 교정 치아 데이터를 생성할 수도 있다.

상기 연산부(300)는 상기 교정 치아 데이터, 즉 제1 교정 치아 데이터 생성부 및 제2 교정 치아 데이터 생성부로부터 생성된 교정 치아 데이터와 상기 현재 치아 데이터를 비교하여 벤딩하고자 하는 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산한다(단계 S400).

이때, 상기 와이어의 변형값은 상기 와이어의 벤딩 위치 및 각도를 포함하는 값으로, 상기 변형값에 따라 와이어 상에 다수의 절곡점(bending point)의 위치를 결정하고, 상기 절곡점에서의 절곡 각도를 결정한 다음 절곡하여 와이어를 제조할 수 있다.

상기 벤딩부(500)는 상기 연산부(300)에서 연산된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시키도록 한다.

다만 이때 상기 와이어는 금속으로 구성되어 탄성 복원력을 가지므로, 상기 벤딩부에서 상기 와이어가 상기 연산부에서 연산된 상기 와이어의 변형값만큼 벤딩되지 않을 수 있으며, 치아에 교정된 상태에서는 시간이 흘러감에 따라, 상기 탄성 복원력에 의하여 의도한 위치에서 정확한 각도로 절곡된 상태를 유지하지 못할 수도 있다.

예를 들어, 상기 벤딩부(500)는 상기 연산부(300)에서 연산된 상기 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 소정 각도로 벤딩시키고자 하나, 상기 와이어의 탄성 복원력에 의해 상기 각도보다 모자란 각도 만큼만 벤딩될 수 있다. 이 경우, 상기 보정부(400)는 상기 와이어의 탄성 복원 변형률을 고려하여 최종적으로 상기 와이어를 목표 각도로 벤딩시키기 위해 상기 와이어의 변형값을 보정하여 상기 벤딩부에서 상기 와이어를 목표 각도로 벤딩되기 위한 각도로 벤딩하도록 할 수 있다.

따라서 상기 보정부(400)는 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)에서 생성한 상기 교정 치아 데이터를 기반으로 상기 와이어의 탄성 복원력을 고려하여 상기 와이어의 변형값을 보정한다. 이 후, 상기 벤딩부(500)는 상기 보정된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시킨다.

한편, 상기 와이어는 환자의 치아에 교정된 상태에서, 상기 치아의 힘에 의해서 상기 벤딩부(500)에서 벤딩된 상태를 유지하지 못할 수도 있다.

이 경우, 상기 보정부(400)는 상기 제1 교정 치아 데이터 생성부(210)에서 생성한 상기 교정 치아 데이터를 기반으로 상기 치아의 힘을 고려하여 상기 와이어의 변형값을 보정한다. 그 다음, 상기 벤딩부는 상기 보정된 와이어의 변형값에 따라 상기 와이어를 벤딩시킨다.

즉, 상기 보정부(400)는 상기 와이어의 탄성 복원력에 따른 탄성 복원 변형률을 정량화하여 상기 와이어의 변형값을 보정한다(단계 S500).

이 때, 상기 와이어의 재질에 따라 상기 탄성 복원 변형률이 다를 수 있으므로, 상기 와이어의 재질에 따른 탄성 복원 변형률을 정량화하여 보정 알고리즘을 구한다. 이러한 보정 알고리즘은 후술하는 벤딩부(500)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)에 데이터베이스 형태로 저장될 수 있다.

마지막으로, 상기 벤딩부(500)는 상기 와이어의 보정된 변형값에 따라 상기 와이어 상에 다수의 절곡점(bending point)의 위치를 결정하고, 상기 절곡점에서의 절곡 각도를 결정하여 상기 와이어를 벤딩시킨다(단계 S600).

보다 구체적으로, 상기 벤딩부(500)는 도 4에 도시된 바와 같이, 피딩유닛(feeding unit, 510), 센싱유닛(seingsing unit, 512), 토션유닛(torsion unit, 520), 디플렉션유닛(deflection unit, 540), 커팅유닛(cutting unit, 미도시) 및 트레이 유닛(tray unit, 550)을 포함한다.

상기 피딩유닛(510)은 상기 와이어를 일방향(X축 방향)으로 미리 결정된 거리만큼 상기 토션유닛(520)을 향해 이송시킨다.

상기 센싱유닛(512)은 상기 와이어의 위치를 센싱하는 역할을 하는 것으로, 상기 와이어의 위치에 따라 상기 토션유닛(520)으로 이송되는 상기 와이어의 거리를 결정할 수 있다.

상기 토션유닛(520)은 상기 피딩유닛(510)과 연결되어 상기 와이어를 상기 일방향(X축 방향)을 회전축으로 회전한다. 이 경우, 상기 토션유닛(520)은 상기 와이어를 ??180도 내지 +180도 범위의 각도에서 미리 결정된 각도만큼 회전시켜 벤딩할 수 있다.

한편, 상기 일방향으로 연장된 상기 토션유닛(520)의 일단에는 가변형 지그(530)가 구비된다. 상기 가변형 지그는(530) 상기 일방향을 중심으로 각각 돌출되는 한 쌍의 상부 지그(531) 및 하부 지그(532)로 형성되며, 상기 일방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 상부 지그(531) 및 하부 지그(532)는 상기 일방향으로 토출되는 상기 와이어의 직경에 맞도록 서로 접근하는 방향으로 이동되어, 상기 와이어를 고정한다.

그리하여, 상기 토션유닛(520)으로부터 토출되는 상기 와이어의 직경과 관계없이 상기 한 쌍의 상부 및 하부 지그들(531, 532)를 통해 상기 와이어가 고정될 수 있다.

즉, 상기 와이어가 상기 토션유닛(520)으로부터 토출되는 부분이 상기 가변형 지그(530)에 의해 보다 견고하게 고정될 수 있다.

즉, 상기 와이어는 환자의 치아의 상태, 연령, 성별, 치료의 목적 등의 이유로 다양한 직경을 가진 와이어가 사용될 수 있으며, 각각의 직경에 따라 상기 토션유닛(520) 전체를 교체하는 것은 제작 설비 비용의 증가 및 제작 시간의 증가 등의 문제가 야기될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 상기 가변형 지그(530)를 상기 토션유닛(520)의 끝단에 결합함으로써, 상기 와이어에 대하여 고정력을 향상시킬 수 있고, 다양한 직경을 갖는 와이어의 직경에 무관하게 고정을 용이하게 할 수 있어 상대적으로 적은 제작 설비 비용 및 제작 시간을 통해 치아 교정용 와이어를 제작할 수 있게 된다.

상기 디플렉션 유닛(540)은 상기 와이어를 상기 이동 방향에 대하여 소정 각도로 벤딩시키는 역할을 한다.

상기 가변형 지그(530)를 통과한 상기 와이어는 상기 디플렉션유닛(540)에서 미리 결정된 각도만큼 회전을 하게 되며, 상기 디플렉션유닛(540)에 의해 상기 와이어의 벤딩각도가 결정된다.

이 경우, 상기 센싱유닛(512)이 작동하여 상기 와이어의 위치를 감지함에 따라, 상기 와이어의 위치에 따라 상기 와이어가 상기 디플렉션유닛(540)에 의해 벤딩되는 부분이 결정될 수 있다.

한편, 상기 디플렉션유닛(540)에서 벤딩되는 상기 와이어는 상기 가변형 지그(530)를 향해 벤딩되어 상기 가변형 지그(530)의 외면까지 벤딩 될 수 있다.

즉, 상기 와이어는 상기 가변형 지그(530)의 외면과 접촉하는 정도까지도 벤딩될 수 있는데, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가변형 지그(530)는 원뿔형상을 가지므로, 상기 가변형 지그(530)가 원기둥 형상 등의 형상인 경우보다 상기 벤딩될 수 있는 범위가 증가하게 된다.

따라서, 보다 다양한 형태의 와이어 벤딩이 가능하여, 환자에 보다 적합한 치아 교정용 와이어의 제작이 가능하게 된다.

나아가, 상기 벤딩부(500)은 상기 피딩유닛(510), 상기 센싱유닛(512), 상기 토션유닛(520) 및 상기 디플렉션유닛(540)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 와이어의 재질에 따른 상기 피딩유닛(510), 상기 토션유닛(520) 및 상기 디플렉션유닛(540)의 제어변수를 생성하는 알고리즘 및 생성된 제어변수가 저장되는 데이터베이스를 포함할 수 있다.

따라서, 와이어의 재질과 상관없이, 작업자가 와이어의 재질과 함께 와이어의 목표 성형 형상에 대한 굽힘점, 굽힘점 간격, 굽힘 방향 및 굽힘 각도 등의 정보만을 입력하면 상기 제어부는 각각의 와이어의 재질에 따라 각각의 상기 피딩유닛(510), 상기 토션유닛(520) 및 상기 디플렉션유닛(540)의 제어변수를 생성한 후 상상기 피딩유닛(510), 상기 토션유닛(520) 및 상기 디플렉션유닛(540)을 제어할 수 있다.

한편, 상기 커팅유닛(미도시)은 모터에 의해 회전하는 커터날을 구비하여, 상기 디플렉션부(540)에서 벤딩된 상기 와이어를 일정 길이로 절단하는 역할을 수행한다.

상기 커팅유닛에 의해 절단된 상기 와이어는 트레이로 이송되어 적재된다. 이때, 상기 절단된 와이어는 형상에 따라 분류되어 상기 트레이에 수용되는데 이를 위해 상기 트레이 위에 놓이는 위치를 설정하는 상기 트레이 유닛(550)이 구비될 수 있다. 따라서, X축과 Y축 좌표에 입력된 값에 따라 상기 트레이 위에 상기 와이어가 놓이는 위치가 결정되기 때문에, 사용자가 원하는 상기 트레이로 상기 절단된 와이어를 분류하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 상기 와이어가 벤딩 및 절단되어 치아 교정용 와이어가 제작된 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 환자의 치아에 고정되어 환자의 치아에 대한 교정을 수행하게 된다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 와이어의 재질에 따른 탄성 복원력을 고려하도록 하여, 와이어 성형의 정확성을 향상시키며, 상기 와이어가 의도한 위치에서 정확한 각도로 벤딩되게 하고, 벤딩된 상태를 유지하도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 현재 치아 데이터 생성부
200 : 교정 치아 데이터 생성부
210 : 제1 교정 치아 데이터 생성부
220 : 제2 교정 치아 데이터 생성부
300 : 연산부 400 : 보정부
500 : 벤딩부

Claims

3D 스캐닝을 통해 환자의 현재 치아 상태에 관한 현재 치아 데이터를 생성하는 현재 치아 데이터 생성부;
상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열한 제1 교정 치아 데이터를 생성하는 제1 교정 치아 데이터 생성부, 및 교정이 완료된 환자의 치아 상태를 스캐닝하여, 교정이 완료된 치아 상태를 유지하기 위한 제2 교정 치아 데이터를 생성하는 제2 교정 치아 데이터 생성부를 포함하는 교정 치아 데이터 생성부;
상기 현재 치아 데이터와 상기 제1 교정 치아 데이터 또는 제2 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산하는 연산부;
상기 와이어의 탄성 복원력 및 상기 치아의 힘을 고려하여 상기 치아 교정용 와이어의 변형값을 보정하는 보정부; 및
상기 보정된 와이어의 변형값의 벤딩 위치 및 각도를 바탕으로 상기 와이어를 벤딩시키는 벤딩부를 포함하고,
상기 교정이 완료된 환자의 치아와 목표로 한 교정 치아를 비교하여, 동일하면 상기 제2 교정 치아 데이터는 상기 현재 치아 데이터와 동일하고, 다르면 상기 제2 교정 치아 데이터는 상기 현재 치아 데이터와 상이하고,
상기 벤딩부는, 토출되는 와이어를 고정하며 와이어의 토출방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가지며, 상기 와이어의 직경에 맞도록 서로 접근하는 한 쌍의 상부 및 하부 지그들을 포함하는 가변형 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 교정 치아 데이터에 관한 정보를 기 저장하는 데이터 베이스부를 더 포함하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 벤딩부는,
상기 와이어를 일방향(X축 방향)으로 이동시키는 피딩유닛;
상기 와이어의 위치를 센싱하는 센싱유닛;
상기 피딩유닛의 일측에 구비되어, 상기 와이어를 상기 일방향을 회전축으로 회전시키는 토션유닛;
상기 와이어를 상기 이동 방향에 대하여 소정 각도로 벤딩시키는 디플렉션유닛; 및
상기 와이어를 커팅하는 커팅유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
제7항에 있어서, 상기 가변형 지그는,
상기 토션유닛의 일단에 고정되는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
제8항에 있어서,
상기 상부 및 하부 지그들은 별도의 모터에 의해 작동되어 상기 와이어 방향으로 접근하여 상기 와이어를 고정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
제7항에 있어서, 상기 벤딩부는,
상기 와이어의 형상에 따라 분류하여 트레이에 수용시키는 트레이유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 시스템.
3D 스캐닝된 환자의 현재 치아 데이터를 획득하는 단계;
상기 환자의 치아 교정이 완료되었는지의 여부를 판단하는 단계;
상기 환자의 치아 교정의 완료 여부에 따라 제1 교정 치아 데이터 또는 제2 교정 치아 데이터를 생성하는 단계;
상기 현재 치아 데이터와 상기 제1 교정 치아 데이터 또는 제2 교정 치아 데이터를 비교하여 치아 교정용 와이어의 변형값을 연산하는 단계;
상기 와이어의 탄성 복원 변형력 및 상기 치아의 힘을 고려하여 상기 치아 교정용 와이어의 변형값을 보정하는 단계; 및
상기 보정된 와이어의 변형값의 벤딩 위치 및 각도를 바탕으로 상기 와이어를 벤딩시키는 단계를 포함하되,
상기 환자의 치아 교정이 완료되지 않은 경우,
상기 현재 치아 데이터를 가공하여 상기 환자의 치아를 정상적인 위치로 재배열한 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성하고,
상기 환자의 치아 교정이 완료된 경우,
교정이 완료된 환자의 치아 상태를 스캐닝하여 교정이 완료된 치아 상태를 유지시키기 위한 제2 교정 치아 데이터를 생성하고,
상기 교정이 완료된 환자의 치아와 목표로 한 교정 치아를 비교하여, 동일하면 상기 제2 교정 치아 데이터는 상기 현재 치아 데이터와 동일하고, 다르면 상기 제2 교정 치아 데이터는 상기 현재 치아 데이터와 상이하고,
상기 와이어를 벤딩시키는 단계에서, 토출되는 와이어를 고정하며 와이어의 토출방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상을 가지며, 상기 와이어의 직경에 맞도록 서로 접근하는 한 쌍의 상부 및 하부 지그들을 포하하는 가변형 지그로 상기 와이어를 고정하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 방법.
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제11항에 있어서, 상기 제1 교정 치아 데이터를 생성하는 단계에서
상기 현재 치아 데이터에서 치아 기준선(가상의 아치 선)을 기준으로 이탈 정도에 따라 교정이 필요한 치아를 추출하고, 치아의 확장, 회전, 복귀 과정을 통해 상기 치아 기준선과 정렬되도록 치아를 교정 처리하여 상기 교정 치아 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어의 제조 방법.
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