KR102144776B1 - 리테이너 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치아 배열을 3차원 스캐닝 한 데이터를 토대로 치아 별 경사도, 치아 굴곡 형태, 치간 형태가 모두 반영된 2차원 데이터를 토대로 형상 기억 합금을 레이저 커팅하여 제작하기 위한 리테이너 제작 방법에 관한 것이다.

Description

리테이너 제작 방법{METHOD FOR MAKING A RETAINER}

본 발명은 리테이너 제작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 치아 배열을 3차원 스캐닝 한 데이터를 토대로 치아 별 경사도, 치아 굴곡 형태, 치간 형태가 모두 반영된 2차원 데이터를 토대로 형상 기억 합금을 레이저 커팅하여 제작하기 위한 리테이너 제작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리테이너(Retainer)는 치아 교정 치료가 끝난 후 교정장치를 제거하고 치아 배열의 유지를 위해 사용되는 일종의 치아 배열 유지장치이다.

이러한 리테이너는 크게 치아에 부착하는 접착식 리테이너와, 마우스 피스처럼 임의로 탈착이 가능한 가철식 리테이너로 나뉠 수 있다.

현재 대부분의 접착식 리테이너는 세 가닥의 와이어를 꼬아서 만든 트리플렉스 와이어(triflex wire)를 치과용 본드를 이용하여 치아에 부착하는 방식을 이용하고 있다.

한편, 트리플렉스 와이어를 이용한 접착식 리테이너의 경우, 환자의 치열 형태를 분홍색의 알지네이트라는 재료로 본뜬 후 이를 토대로 석고 모형을 제작하고, 제작된 석고모형의 치면 굴곡에 맞추어 제작자가 트리플렉스 와이어를 직접 구부려 제작하게 된다.

이렇게 제작된 트리플렉스 와이어는 변형이 가능하기 때문에 제작과정이 수월하다는 장점과, 어느 정도의 탄성을 가지기 때문에 각 치아가 힘을 받을 경우 미세한 생리적 움직임을 허용한다는 장점을 가지고 있는데 반해, 치아면에 완벽하게 밀착하지 못하기 때문에 치아 안쪽면의 치간 오목한 부위를 가로지르기 때문에 혀가 불편하다는 점과, 해당 오목한 부위에 음식물이 끼거나 프라그가 형성되어 염증 및 충치를 유발한다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 트리플렉스 와이어는 변형이 가능하기 때문에 치열이 틀어질 수 있으며, 끊어지거나 구부린 곳이 펴지면서 또는 꼬인 세 가닥이 풀리면서 치열이 변형되는 등의 문제점을 가지고 있다.

한국공개특허 제10-2014-0115520호

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 치아 배열을 3차원 스캐닝 한 데이터를 토대로 치아 별 경사도, 치아 굴곡 형태, 치간 형태가 모두 반영된 2차원 데이터를 토대로 형상 기억 합금을 레이저 커팅하여 제작하기 위한 리테이너 제작 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리테이너 제작 방법은, 3차원 스캐닝 장치를 이용하여 치아 배열의 3차원 스캐닝 데이터를 획득하는 단계; 획득된 3차원 스캐닝 데이터를 레이저 가공을 위한 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계; 및 상기 레이저 가공용 데이터를 토대로 형상 기억 합금 재질의 모재를 레이저 가공하여 리테이너를 제작하는 단계;를 포함하고, 상기 리테이너를 제작하는 단계는, 상기 모재를 고정하기 위한 지그를 준비하는 단계; 상기 지그에 모재를 안착 및 고정하는 단계; 및 상기 지그에 고정된 상기 모재를 레이저 가공하여 레이저 가공용 데이터에 상응하는 리테이너를 제작하는 단계;를 포함하며, 상기 지그는, 레이저 컷팅 영역에 대응하는 상면 중심부가 설정 깊이로 함몰 형성되며, 상기 중심부의 상단 둘레를 따라 상기 모재의 가장자리가 안착되는 안착부가 형성되는 하측 바디; 및 상기 중심부 외측의 상기 하측 바디 상면 형상에 대응하는 틀 형상으로 형성되며, 상기 모재가 안착된 상기 하측 바디에 결합되어 상기 모재의 가장자리를 상기 하측 바디와의 사이에 구속하는 상측 바디;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상측 바디는 금속 소재로 형성되고, 상기 하측 바디에는 상면 가장자리를 따라 다수의 마그네틱이 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 치아 배열의 3차원 스캐닝 데이터는 stl 파일 포맷에 해당하는 파일이며, 상기 획득된 3차원 스캐닝 데이터를, 레이저 가공을 위한 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계는, 상기 stl 파일 포맷에 해당하는 상기 3차원 스캐닝 데이터 상에서 가상의 리테이너 위치를 설정하는 단계; 상기 3차원 스캐닝 데이터 상에서 기준면 위치(Datum plane section)를 설정하는 단계; 상기 기준면 상에서 치아 배열의 외각선을 따라 리테이너 형태를 형성하는 단계; 및 형성된 리테이너 형태에 따라, 2차원의 레이저 가공용 데이터를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 모재는, 니티놀(Nitinol) 재질인 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 일 측면에 따르면, 형상 기억 합금을 레이저 커팅하여 제작되되 치아 배열을 3차원 스캐닝 한 데이터를 토대로 치아 별 경사도, 치아 굴곡 형태, 치간 형태가 모두 반영됨에 따라, 각각의 치아와 빈틈없이 완전히 밀착되는 이점을 가진다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 스캐닝을 한 후 단기간(예컨대, 당일)에 제작이 가능하기 때문에, 리테이너의 제작 및 부착에 소요되는 기간 동안 치열이 변형되지 않아 치아와 완벽한 밀착력을 제공할 수 있는 이점을 가진다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 3D 스캐닝 방식을 통해 치면 굴곡, 치면 경사도 등을 정확히 파악할 수 있기 때문에, 접착제를 통한 부착 시 치면과 리테이너 간의 부착면적이 최대가 되어 견고한 부착력을 유지할 수 있는 이점을 가진다.

도 1은 종래의 일반적인 트리플렉스 와이어가 적용된 리테이너 및 이러한 리테이너에 의해 발생되는 다양한 문제점을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리테이너 제작 방법을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 모재를 레이저 가공하여 리테이너를 제작하는 단계를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 지그를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 1은 종래의 일반적인 트리플렉스 와이어가 적용된 리테이너 및 이러한 리테이너에 의해 발생되는 다양한 문제점을 도시한 도면이다.

도 1(a)을 살펴보면, 종래의 일반적인 트리플렉스 와이어가 적용된 리테이너는 세 가닥의 트리플렉스 와이어(a)를 꼬아서 한 묶음(b)으로 만들어진 기성 와이어를 구부린 후, 이를 치아용 본드를 통해 치면에 부착시키는 방식을 이용하게 된다.

이러한 트리플렉스 와이어가 적용된 리테이너는 다음과 같은 다양한 문제점을 가지게 된다.

도 1(b)를 살펴보면, 트리플렉스 와이어가 치간의 오목한 부위를 가로 질러 위치함에 따라 혀와의 간섭이 발생하고, 해당 오목한 부위에 음식물이 끼임으로써 치석 및 프라그가 발생함은 물론 염증 및 충치도 유발하는 문제점을 가지게 된다.

또한, 트리플렉스 와이어의 특성 상 변형이 가능하기 때문에, 구부린 곳이 다시 펴지면서 치열이 쉽게 변형되거나, 세 가닥의 와이어 꼬임이 풀리면서 치아 각도가 변형되는 등 다양한 문제점을 가지게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리테이너 제작 방법을 일련의 순서대로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계를 보다 구체적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 모재를 레이저 가공하여 리테이너를 제작하는 단계를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.

먼저 도 2를 살펴보면, 본원발명에서는 3차원 스캐닝 장치를 이용하여 치아 배열의 3차원 스캐닝 데이터를 획득한다(S201).

이때, 3차원 스캐닝 데이터는 상악 및 하악 별 치아를 3D 카메라를 이용하여 촬영한 촬영 데이터를 의미하며, 이때 3차원 스캐닝 데이터에는 치아 배열, 각 치아 별 치면 굴곡, 치아 형태, 치간 형태, 치면 경사도 등이 모두 포함된다.

따라서, 레이저 커팅기에 이러한 3차원 스캐닝 데이터가 입력됨에 따라, 레이저 커팅기를 통해 치아 배열, 각 치아 별 치면 굴곡, 치아 형태, 치간 형태, 치면 경사도 등이 모두 반영되며, 이러한 3차원 스캐닝 데이터는 stl 파일 포맷에 해당하는 파일일 수 있다.

그 다음, 본원발명에서는 획득된 3차원 스캐닝 데이터를 레이저 가공을 위한 레이저 가공용 데이터로 변환하게 된다(S202). 이에 대해서는 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3을 살펴보면, 먼저 stl 파일 포맷에 해당하는 3차원 스캐닝 데이터 상에서 가상의 리테이너 위치를 설정하고, 해당 3차원 스캐닝 데이터 상에서 가상의 리테이너가 위치하는 기준면 위치(Datum plane section)를 설정하게 된다.

그 후, 치아 배열과 기준면이 접하는 외각선을 따라 리테이너 형태를 형성하게 된다.

이렇게 형성된 리테이너 형태에 따라, 2차원의 캐드 파일에 해당하는 레이저 가공용 데이터가 생성되게 된다.

이때, 형성된 리테이너 형태는 각 치간(pronunciation)에 빈틈없이 밀착되기 위한 하나 이상의 굴곡 돌출부가 형성된다.

굴곡 돌출부는 서로 인접한 치아와 치아 사이의 간격에 형성되는 함몰 부위에 밀착되도록 일부가 내측 방향으로 돌출된 영역을 의미한다.

이러한 굴곡 돌출부는 3차원 스캐닝 데이터에 기초하여 레이저 커팅 시에 형성되기 때문에, 치간의 함몰 부위에 오차없이 정확히 일치하게 된다.

다시 도 2로 돌아와서, 본원발명에서는 레이저 가공용 데이터를 토대로, 모재(base material)를 레이저 가공(커팅)하여 리테이너를 제작하게 된다(S203). 이에 관해서는 도 4를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 4를 살펴보면, 먼저 모재를 고정할 지그(jig)를 준비한다. 여기에서 모재라 함은 니티놀(Nitinol) 재질의 금속 박판이 될 수 있다.

그 다음, 지그에 모재를 안착 및 별도의 고정장치를 이용하여 움직이지 않도록 고정한다.

그 다음, 레이저 커팅기의 설정값(알고리즘 조건값)을 세팅(부여)하게 되는데, 예를 들어 가공속도 200mm/s, 가공가속도 3000mm/s, 펄스타입의 펄스파워 300w, 펄스 주파수 600hz, 펄스타임 400us, 아르곤가스압 3.0mpa 등과 같이 레이저 커팅기를 세팅하게 된다.

그 다음, 세팅된 설정값에 따라 모재를 레이저 커팅하여, 2차원의 레이저 가공용 데이터에 상응하는 리테이너를 형성하게 된다.

그 다음, 모재로부터 리테이너를 분리하게 되는데, 이때 리테이너는 모재로부터 분리되어 지그에 수용될 수 있다.

이때, 지그는 모재(니티놀 박판)의 레이저 컷팅 시 발생하는 모재의 미세 진동(충격)을 흡수하고, 모재를 투과하여 반사되는 빔을 소멸시키거나 최소화하게 되는데, 이에 대해서는 도 5를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 5는 도 4에 도시된 지그를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.

도 5를 살펴보면, 지그는 크게 상측 바디(Top body) 및 하측 바디(Bottom body)로 구분된다.

이때, 하측 바디의 중심부는 레이저 컷팅 시 모재를 투과하는 레이저 빔이 소멸되거나 또는 반사되는 빔의 영향이 최소화되도록 일정한 깊이(거리)를 가지게 된다.

또한, 중심부에는 박판 형태의 니티놀 모재의 가장자리 하측이 안착 및 고정되기 위한 안착부가 형성되며, 상측 가장자리면을 따라서는 다수의 원형 마그네틱(예컨대, 적어도 8개 이상의 원형 마그네틱)이 일정한 거리 간격으로 배치된다.

하측 바디의 상부에는 상측 바디가 위치하게 된다.

이때, 상측 바디는 하측 바디의 상부면과 상응하는 형태 및 크기로 형성되는데, 상측 바디가 하측 바디의 상측에 적층되어 포개어짐에 따라, 상측 바디와 하측 바디 사이에는 니티놀 모재가 단단히 고정된다.

다수의 원형 마그네틱에 의해 금속 재질의 상측 바디가 자력으로 고정됨에 따라, 니티놀 모재가 레이저 컷팅 시 움직이지 않고 견고하게 고정될 수 있다.

한편, 하측 바디의 상측면에는 다수의 위치고정용 돌기가 돌출 형성되고, 상측 바디에는 이와 상응하는 위치에 다수의 위치고정용 홈이 형성된다.

따라서, 상측 바디가 하측 바디에 포개지는 경우 위치고정용 홈이 위치고정용 돌기에 끼움 결합됨에 따라 상측 바디가 하측 바디에서 움직이지 않고 견고히 고정된 상태가 유지될 수 있다.

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

Claims (5)

1. 3차원 스캐닝 장치를 이용하여 치아 배열의 3차원 스캐닝 데이터를 획득하는 단계;
   획득된 3차원 스캐닝 데이터를 레이저 가공을 위한 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계; 및
   상기 레이저 가공용 데이터를 토대로 형상 기억 합금 재질의 모재를 레이저 가공하여 리테이너를 제작하는 단계;를 포함하고,
   상기 리테이너를 제작하는 단계는,
   상기 모재를 고정하기 위한 지그를 준비하는 단계;
   상기 지그에 모재를 안착 및 고정하는 단계; 및
   상기 지그에 고정된 상기 모재를 레이저 가공하여 레이저 가공용 데이터에 상응하는 리테이너를 제작하는 단계;를 포함하며,
   상기 지그는,
   레이저 컷팅 영역에 대응하는 상면 중심부가 설정 깊이로 함몰 형성되며, 상기 중심부의 상단 둘레를 따라 상기 모재의 가장자리가 안착되는 안착부가 형성되는 하측 바디; 및
   상기 중심부 외측의 상기 하측 바디 상면 형상에 대응하는 틀 형상으로 형성되며, 상기 모재가 안착된 상기 하측 바디에 결합되어 상기 모재의 가장자리를 상기 하측 바디와의 사이에 구속하는 상측 바디;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리테이너 제작 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상측 바디는 금속 소재로 형성되고,
   상기 하측 바디에는 상면 가장자리를 따라 다수의 마그네틱이 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 리테이너 제작 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 치아 배열의 3차원 스캐닝 데이터는 stl 파일 포맷에 해당하는 파일이며,
   상기 획득된 3차원 스캐닝 데이터를, 레이저 가공을 위한 레이저 가공용 데이터로 변환하는 단계는,
   상기 stl 파일 포맷에 해당하는 상기 3차원 스캐닝 데이터 상에서 가상의 리테이너 위치를 설정하는 단계;
   상기 3차원 스캐닝 데이터 상에서 기준면 위치(Datum plane section)를 설정하는 단계;
   상기 기준면 상에서 치아 배열의 외각선을 따라 리테이너 형태를 형성하는 단계; 및
   형성된 리테이너 형태에 따라, 2차원의 레이저 가공용 데이터를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리테이너 제작 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 모재는,
   니티놀(Nitinol) 재질인 것을 특징으로 하는, 리테이너 제작 방법.
   
5. 삭제

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