KR102230739B1 - 치아의 이동과 위치 측정, 모니터 및 제어를 위한 치열 교정 시스템 - Google Patents

치아의 이동과 위치 측정, 모니터 및 제어를 위한 치열 교정 시스템 Download PDF

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Abstract

환자의 상악 또는 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 치열 교정 시스템과 방법. 상기 시스템과 방법에서 제공될 수 있는 적어도 하나의 치아 교정 장치는 상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위한 힘을 가하는 적어도 하나의 힘 전달 멤버, 치아 이동 데이터를 획득하기 위한 치아 이동 센서, 및 상기 치아 이동 데이터로부터 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하기 위한 치아 이동 모니터를 포함할 수도 있다. 전자 제어 콘솔은, 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 이용하여 상기 힘 전달 멤버의 동작을 제어하기 위해, 상기 힘 전달 멤버에 조작적으로 연동될 수도 있고 상기 치아 이동 모니터와 데이터 통신할 수도 있다.

Description

치아의 이동과 위치 측정, 모니터 및 제어를 위한 치열 교정 시스템
본 발명은 치열 교정술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 치열 교정 치료 중에 치아의 이동과 위치를 측정, 모니터, 및 제어하기 위한 치열 교정 시스템에 관한 것이다.
부정 교합은 치아의 비정상적인 정렬이며, 비뚤어진 치아, 덧니, 돌출된 치아 및 적절하게 맞지 않는 상부 및 하부 치아같은 전형적인 특징이 있다. 치열 교정 치료는 상기 치아를 적절히 정렬하여 부정 교합을 치료하고자 한다. 일반적인 치열 교정 치료법 중 하나는 치열 교정 장치를 사용하여 상기 치아를 적절히 정렬하는 것이다.
치열 정렬을 위해서는 다수의 주지된 치열 교정 장치가 있다. 가장 일반적으로 알려진 치열 교정 장치는, 치료가 완료될 때까지 상기 치아에 대하여 영구적으로 고정되는 교정기가 있다. 교정기는 일반적으로 적절한 접착제를 사용하여 개별 치아에 접착되는 브래킷과 각 브래킷의 일부를 관통하거나 감싸는 와이어를 포함한다. 상기 와이어는 상기 브래킷을 통해 상기 치아에 힘을 가하여 점차적으로 상기 치아를 정렬시킨다.
지난 수십 년 동안, 밤낮의 부분적으로 또는 대부분의 시간 동안 착용되는 착탈식 치열 교정 장치가 개발되어왔다. 이러한 장치는 상기 치아에 대해 힘을 가할 수 있도록 상기 구강 내에 끼워맞춰지며, 상기 치아를 정렬 상태로 점진적으로 이동시키고, 상기 환자가 상기 구강 내에서 쉽게 제거하고 다시 끼울 수 있다. 이러한 제거 가능한 치열 교정 장치는 미국 특허 제 7819661 호 및 미국 특허 출원 제 15/059,140 호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 개시 내용은 본원에 참고로서 포함된다.
상기 치열 교정 장치가 상기 치아에 가하는 상기 힘의 상기 크기 및 상기 지속 시간은, 상기 치열 교정 장치와 관련된 치근 흡수 및/또는 통증 및 불편과 같은 바람직하지 않은 영향을 피하기 위해 상기 치열 교정 치료 과정 동안 제어되어야한다.
따라서, 교정 치료 동안 치아 이동 및 위치 측정, 모니터링 및 제어가 가능한 치열 교정 시스템이 필요하다.
본 명세서에는 환자의 상악 또는 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 치열 교정 장치, 및 상기 환자의 상악의 적어도 하나의 치아 및/또는 상기 환자의 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 적어도 하나의 치열 교정 장치를 포함하는 시스템이 개시된다. 상기 치아 교정 장치는 상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위한 힘을 가하는 힘 전달 멤버, 치아 이동 데이터를 획득하기 위한 치아 이동 센서 멤버, 및 상기 치아 이동 데이터로부터 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 적어도 하나의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하기 위한 치아 이동 모니터를 포함할 수도 있다.
이에, 상기 시스템에 포함될 수 있는 전자 제어 콘솔이 더 개시된다. 상기 전자 제어 콘솔은, 상기 적어도 하나의 상기 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 이용하여 상기 힘 전달 멤버의 동작을 제어하기 위해, 상기 힘 전달 멤버에 조작적으로 연동될 수도 있고 상기 치아 이동 모니터와 데이터 통신할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 치열 교정 장치는 마우스피스를 더 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 힘 전달 멤버는 상기 마우스피스와 연계되어 적어도 하나의 상기 힘 전달 멤버와 상기 적어도 하나의 치아 사이의 물리적 연계가 가능하도록 할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 치아 이동 센서는 상기 마우스피스와 연계되어 상기 적어도 하나의 치아와의 물리적 연계 또는 상기 적어도 하나의 치아 중 적어도 하나와의 광학적 통신을 하도록 할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 힘 전달 멤버는 적어도 하나의 팽창식 요소를 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 치아 이동 센서는 매스 플로우 센서를 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소가 상기 적어도 하나의 치아에 힘을 가하고 유지할 수 있도록 하는 유체에 의하여 팽창될 수도 있으며, 상기 매스 플로우 센서는 상기 적어도 하나의 팽창식 요소를 확장시키기 위해 쓰이는 상기 유체의 질량을 측정할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소는 복수개일 수도 있으며, 상기 복수개의 팽창식 요소와 연결된 멀티 포트 솔레노이드 밸브 또는 복수개의 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수도 있되, 상기 멀티 포트 솔레노이드 밸브 또는 복수개의 솔레노이드 밸브는 상기 복수개의 팽창식 요소를 개별적으로 선택하여, 선택된 팽창식 요소를 팽창시키는데 이용된 유체의 질량을 측정할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 적어도 하나의 제2 치아 이동 센서는 상기 마우스피스와 연계되어 상기 적어도 하나의 치아와의 물리적 연계 또는 상기 적어도 하나의 치아 중 적어도 하나와의 광학적 통신을 하도록 할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 적어도 하나의 제2 치아 이동 센서가 제공될 수도 있으며, 이는 적어도 하나의 힘 센서, 적어도 하나의 광학 이미지 센서, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 힘 센서는 적어도 하나의 접촉 힘 센서, 적어도 하나의 유연한 힘 센서, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있으며, 상기 적어도 하나의 광학 이미지 센서는 적어도 하나의 마이크로 비디오 카메라, 적어도 하나의 마이크로 스틸 카메라, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 힘 센서는 상기 적어도 하나의 치아에 의해 가해진 적어도 하나의 힘과 상기 가해진 힘의 위치를 측정할 수도 있으며 상기 적어도 하나의 광학 이미지 센서는 상기 적어도 하나의 치아 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 광학 이미지를 획득할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 치아 이동 모니터는, 상기 치아 이동 센서 멤버를 감시하고 그에 따라 상기 치아 이동 센서로부터의 치아 이동 데이터를 수신하는 제어부를 포함할 수도 있되, 상기 제어부는 상기 치아 이동 데이터로부터 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 계산할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔은 상기 힘 전달 멤버가 상기 적어도 하나의 치아에 상기 힘을 가하도록 하는 유체 펌프를 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔은 상기 유체 펌프의 작동을 선택적으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔은, 상기 제어부가 상기 유체 펌프의 작동을 선택적으로 제어하는 동작을 보조하기 위한 적어도 하나의 유체 센서와 밸브를 더 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔은 프로그래밍 가능할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터는 각각 통신 인터페이스를 포함할 수도 있으며, 상기 각각의 통신 인터페이스는 상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터 사이의 상기 데이터 통신을 가능하게 할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 상기 환자에 의해 작동되는 통신 장치와의 데이터 통신을 가능하게 할 수도 있으며 실시간으로 얻어진 또는 저장된 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치가 상기 환자의 상기 통신 장치에 의하여 원격에 위치한 타 사용자 또는 치과의사의 원격에 위치한 통신 장치로 통신가능하도록 할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 상기 치과의사 또는 타 사용자들에 의해 작동되는 상기 원격에 위치한 통신 장치로부터 상기 전자 제어 콘솔의 상기 제어부를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 상기 환자에 의해 작동하는 상기 통신 장치를 통해 수신할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 치과의사 또는 타 사용자들에 의해 작동되는 원격에 위치한 통신 장치로부터 상기 전자 제어 콘솔의 상기 제어부를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 수신할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터의 상기 통신 인터페이스는 치과의사 또는 타 사용자가 상기 치과의사에 의해 작동되는 통신장치와 상기 환자에 의해 작동되는 통신장치를 통해 상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터에 원격으로 접근가능하도록 할 수도 있으며, 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 치아의 상기 현재 위치에 대한 실시간 측정을 시작하거나, 상기 전자 제어 콘솔에 저장된 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 치아의 상기 현재 위치를 획득할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 치열 교정 시스템은 제2 치열 교정 장치를 더 포함할 수도 있되, 상기 제1 치열 교정 장치와 제2 치열 교정 장치 중 하나는 상기 환자의 상악의 적어도 하나의 치아를 정렬하고 상기 제1 치열 교정 장치와 제2 치열 교정 장치 중 다른 하나는 상기 환자의 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬할 수도 있다.
이에, 환자의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 방법이 더 개시된다. 힘 전달 멤버를 통해 상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위한 힘을 가하고, 치아 이동 센서를 통해 치아 이동 데이터를 획득하고, 상기 치아 이동 센서를 통해 획득된 상기 치아 이동 데이터로부터 상기 적어도 하나의 치아가 움직인 적어도 하나의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하고, 상기 적어도 하나의 치아가 움직인 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 이용하여 전자 제어 콘솔을 통해 상기 힘 전달 멤버의 동작을 제어함을 포함하는 방법.
어떤 실시예들에서는, 상기 획득단계에서, 제어부를 통해 상기 치아 이동 센서를 감시하고 그에 따라 상기 치아 이동 센서가 획득한 상기 치아 이동 데이터를 수신하는 제어부를 포함할 수도 있되, 상기 제어부는 상기 치아 이동 데이터로부터 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 계산할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전자 제어 콘솔의 통신 인터페이스를 통해, 상기 환자의 통신 장치로 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 환자의 상기 통신 장치를 통해, 원격에 위치한 치과의사 또는 타 사용자의 원격에 위치한 통신 장치로, 수신된 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 전송은 실시간으로 수행된다.
어떤 실시예들에서는, 상기 통신 인터페이스를 통해, 상기 치과의사 또는 타 사용자들에 의해 작동되는 원격에 위치한 상기 통신 장치로부터 상기 전자 제어 콘솔의 상기 제어부를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서는, 상기 통신 인터페이스를 통해 치과의사 또는 타 사용자에 의해 작동되는 원격에 위치한 상기 통신장치로부터, 원격으로 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치에 대한 측정을 시작하거나, 상기 제어부에 저장된 상기 적어도 하나의 치아가 이동한 상기 적어도 하나의 상기 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 상기 현재 위치를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치열 교정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 환자의 상악의 상기 치아를 정렬하기 위한 제1 또는 상부 정렬기와 상기 환자의 하악의 상기 치아를 정렬하기 위한 제2 또는 하부 정렬기를 포함하는 상기 시스템(모바일 프로그래머블 전자 제어 콘솔은 미도시)의 일 실시예를 나타낸 도면이며, 각 정렬기는 치아 이동 센서로서 동작하는 매스 플로우 센서(미도시)를 포함한다.
도 3은 치아 이동 모니터의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 4A는 팽창식 요소를 지닌 치아 이동 센서로서 동작하는, 매스 플로우 센서를 포함하는 상기 정렬기의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4B는 복수개의 팽창식 요소를 지닌 치아 이동 센서로서 동작하는, 매스 플로우 센서를 포함하는 상기 정렬기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5A는 개별적으로 또는 일괄적으로 치아 이동 센서로 사용될 수 있는 매스 플로우 센서와 하나 이상의 접촉 힘 센서를 포함하는 상기 정렬기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5B는 개별적으로 또는 일괄적으로 치아 이동 센서로 사용될 수 있는 매스 플로우 센서와 하나 이상의 유연한 힘 센서를 포함하는 상기 정렬기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5C는 개별적으로 또는 일괄적으로 치아 이동 센서로 사용될 수 있는 매스 플로우 센서와 하나 이상의 광학 이미지 센서를 포함하는 상기 정렬기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5D는 개별적으로 또는 일괄적으로 치아 이동 센서로 사용될 수 있는 매스 플로우 센서와 하나 이상의 광학 이미지 센서를 포함하는 상기 정렬기의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5D는 상기 환자의 상기 상악의 상기 치아를 정렬하기 위한 제1 정렬기와 상기 환자의 상기 하악의 상기 치아를 정렬하기 위한 제2 정렬기를 포함하는 상기 시스템(상기 모바일 프로그래머블 전자 제어 콘솔은 미도시)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 각각의 상기 정렬기는, 개별적으로 또는 일괄적으로 치아 이동 센서로 사용될 수 있는 매스 플로우 센서와 하나 이상의 광학 이미지 센서를 포함한다.
도 1은 교정 치료 동안 치아 이동 및 위치 측정, 모니터링 및 제어가 가능한 치열 교정 시스템(10)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 상기 치열 교정 시스템(10)은 일반적으로 환자의 상기 상악 또는 하악의 상기 치아들(40)을 받치도록 구성된 적어도 하나의 치열 교정 장치 또는 정렬기(20)와 모바일 프로그래머블 전자 제어 콘솔(50)을 포함한다.
상기 치열 교정 시스템(10)의 상기 정렬기(20)는 상기 제어 콘솔(50)의 상기 제어를 통해, 기설정된 삼차원 경로에 따라 정렬이 필요한 각 치아(42)를 이동시키고 정렬시킨다. 상기 정렬이 필요한 치아들(42)은 바로 옆에 위치하거나, 서로로부터 떨어져서 위치하거나, 그룹으로 배열되어 있거나, 상기 구강 내 동일한 치조궁의 모든 상기 치아들일 수 있다. 상기 정렬기(20)는 상기 정렬이 필요한 치아들(42) 중 하나 이상을 설측 방향 L 및/또는 구강/순측 방향 B로 이동시키도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 정렬기(20)는 일반적으로 U자 모양의 마우스피스(22), 하나 이상의 팽창식 요소들(2개의 팽창식 요소 321과 322는 설명의 목적으로 예시된 것임), 및 치아 이동 모니터(46)를 포함할 수도 있다. 상기 정렬기(20)의 상기 마우스피스(22)는 구부러진 순/구강측 (안면측) 벽(24), 구부러진 설측 벽(26), 상기 안면측 벽(24)과 상기 설측 벽(26)을 연결하는 절치/교합 (베이스) 벽(28), 및 상기 안면측 벽(24)과 상기 설측 벽(26)의 후부들을 연결하는 후벽들(29)에 의해 구성되는 채널(30)을 포함할 수 있다. 상기 마우스피스(22)는, 견고하거나 또는 최소한 상기 마우스피스(22)가 치아 정렬시의 힘들에 의해 변형되지 않을 정도로 견고한, 투명, 반투명 또는 불투명한 치아적합 물질로 만들어질 수 있다. 상기 마우스피스(22)에 적합한 물질은 서모플라스틱 폴리카보네이트, 아크릴릭 레진, 및 이와 비슷한 물질을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 계속 참조하면, 상기 마우스피스(22)의 상기 채널(30)은 환자의 상악 또는 하악의 치아들(40)을 받치도록 구성된다. 상기 마우스피스(22)가 상기 입안에 삽입되면, 상기 안면측 벽(24)과 상기 설측 벽(26)은 각각 상기 턱의 상기 치조궁의 상기 치아들(40)의 상기 안면측과 설측 면들(401 와 402)을 따라 모두 연장되며, 상기 베이스 벽(28)은 도 2의 상기 치아들(40)의 상기 절단면(403)을 따라 연장된다. 상기 안면측 벽(24)과 설측 벽(26)이 상기 베이스 벽(28)에 연결된 상태인 어떤 실시예들에 따르면, 상기 후벽들(29)은 생략되어 상기 채널(30)의 말단부가 열려있을 수 있다. 이러한 실시예들은, 상기 안면측과 설측 벽들(24와 26)의 길이를 줄여서 정렬이 필요없는 특정 치아(44)를 넘어서까지 연장되지 않도록함이 바람직한 경우 유용할 수 있다. 이때, 상기 특정 치아는 제2대구치 및/또는 제3대구치, 또는 상기 치조궁의 다른 치아들(44)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도1에 도시된 상기 팽창식 요소들(321, 322)은, 적절한 유체로 팽창되면, 정렬이 필요한 하나 이상의 치아들(42)에 힘을 가하도록 구성된다. 그러한 유체는 공기와 같은 기체, 물과 같은 액체, 또는 다른 어떠한 적절한 유체를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 팽창식 요소들(321, 322)은 유체로 팽창시키고 확장시킬 수 있는 팽창식 슬리브들, 풍선들, 또는 다른 기기들을 포함할 수 있다. 상기 팽창식 요소들(321, 322)은 상기 마우스피스(22)의 상기 안면측 벽(24) 및/또는 상기 설측 벽(26), 및/또는 베이스 벽(28)의 내면에 부착되거나 부분적으로 임베드될 수 있다. 가지 유체 도관 또는 튜브 (361, 362)는 각 팽창식 요소(321, 322)로부터 연장될 수 있으며, 그로부터, 유체를 이용하여 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 선택적으로 팽창시키고 수축시키도록 구성된 상기 프로그래머블 전자 제어 콘솔(50)로의 유체 연결을 가능하게 한다. 전형적으로, 상기 팽창식 요소들(321, 322)은 수축되었을 때는 상기 정렬이 필요한 치아들(42)에 대해 힘을 가하지 않으며, 그와 접촉을 할 수도 또는 안 할 수도 있다. 상기 팽창식 요소들(321, 322)은 팽창되었을 때는 확장되어 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)과 접촉하며, 상기 원하는 기설정된 삼차원 경로를 따라 상기 치아들(42)이 이동하도록 하는 힘을 가하게 된다.
계속 도1을 참조하면, 상기 팽창식 요소들(321, 322)은 상기 마우스피스(22) 내부에 선택적으로 배치되어, 각 치아(42)를, 해당 치아(42)에 적합하도록 기설정된 상태인 삼차원 경로를 통해 이동하도록, 상기 정렬을 필요로 하는 하나 이상의 치아들(42)에 힘을 가하도록 한다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 팽창식 요소들 중 하나(321)가 정렬을 필요로 하는 복수의 치아들(42)과 상기 마우스피스(22)의 상기 설측 벽(26) 사이에 위치하여 이 치아들(42)의 상기 설측 면(421)에 힘을 가하도록 할 수 있다. 다른 상기 팽창식 요소(322)는 정렬을 필요로 하는 다른 치아(42)와 상기 마우스피스(22)의 상기 안면측 벽(24) 사이에 위치하여 그 치아(42)의 상기 안면측면 (422)에 힘을 가하도록 할 수 있다. 필요한 상기 치열 교정에 따라, 상기 정렬기는 단일 및/또는 복수개의 치아 팽창식 요소들의 그 어떠한 조합으로도 제공될 수 있다. 도1에 도시된 것과 같이, 모든 상기 팽창식 요소들은 상기 정렬이 필요한 치아들의 같은 면 (설측 또는 안면측) 또는 그 반대 면들에 위치할 수 있다.
도1을 계속 참조하면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 마우스피스(22)의 외곽면에 위치할 수 있다. 상기 정렬기의 다른 실시예들에 따르면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 마우스피스(22)의 상기 외곽면에 부분적으로 임베드될수 있다. 또 다른 실시예들에 따르면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 마우스피스(22)에 완전히 임베드될수 있다.
이제 도3을 참조하면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 제어부(90), 상기 제어부(90)에 연결된 파워서플라이(92), 및 상기 제어부(90)에 연결된 메모리(94)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(90)는, 상기 정렬을 필요로 하는 하나 이상의 치아들(42)에 상기 힘을 가하고 유지하기 위해 상기 하나 이상의 팽창식 요소들로 펌프되어 들어간 상기 유체(예를 들어 공기 또는 물)의 상기 질량을 측정하는 도1의 매스 플로우 센서(100)로부터 입력을 받으며, 이에 대해서는 나중에 자세히 설명될 것이다. 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 치아 이동 모니터(46)와 상기 프로그래머블 전자 제어 콘솔(50)의 통신을 가능하게 하는, 상기 제어부(90)에 연결된 통신 인터페이스(96)를 더 포함할 수 있다. 상기 치아 이동 모니터(46)의 상기 제어부(90)는 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 상기 환자의 상기 상악의 상기 치아들(40)을 받치는 전술한 상기 정렬기들, 즉 제1 정렬기(20a), 2개와 상기 환자의 상기 하악의 상기 치아들(40)을 받치는 제2 정렬기(20b)를 포함하는 상기 시스템(상기 모바일 프로그래머블 전자 제어 콘솔은 미도시)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 상기 정렬기(들) 20a와 20b는 상기 환자의 상기 상악과 하악의 하나 이상의 치아들(42a, 42b)을 이동시켜서 정렬시키도록 구성된다. 상기 정렬기들(20a, 20b)은 각각 하나 이상의 팽창식 요소들(32a, 32b)과 치아 이동 모니터들(46a, 46b)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 하나의 상기 정렬기에만 상기 치아 이동 모니터가 포함될 수도 있다. 그러한 실시예들에서는, 상기 하나의 치아 이동 모니터가 각 정렬기에 연계된 상기 매스 플로우 센서들로부터 획득된 유체 흐름 측정값을 수신할 것이다.
다시 도1을 참조하면, 상기 치열 교정 시스템(10)의 상기 프로그래머블 전자 제어 콘솔(50)은 유체 마이크로 펌프(57), 유체 센서 배열(58), 솔레노이드 밸브(54), 상기 마이크로 펌프(57)의 동작을 제어하기 위한 제어부(52) 및 통신 인터페이스(56)를 포함할 수 있다. 상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 마이크로 펌프(57)는 그의 가지 유체 도관들 (361, 362), 메인 유체 튜브(36), 및 멀티포트 솔레노이드 밸브 또는 복수개의 솔레노이드 밸브들(34)을 통해 상기 정렬기(20)의 상기 하나 이상의 팽창식 요소들(321, 322)에 연결되어 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 상기 유체로 팽창 또는 축소시킬 수 있다. 커넥터(38)는 상기 메인 유체 튜브(36)의 자유단에 위치하여, 외부의 상기 전자 제어 콘솔(50)에 위치한 상기 마이크로 펌프(57)의 배출구(66)에 착탈식으로 연결되도록 할 수 있다. 상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 솔레노이드 밸브(54)는, 상기 전자 제어 콘솔(50)로부터 상기 유체 튜브(36)를 분리하기 전에, 상기 환자, 의사 및/또는 다른 사용자가 상기 마이크로 펌프(57)의 상기 유체 압력을 조절하고 상기 하나 이상의 팽창식 요소들(321, 322)을 수축시키기 위해 상기 유체 압력을 방출할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 마이크로 펌프(57)는 전술한 그 어떠한 상기 유체(예를 들어 공기, 물 등)에 의해 상기 하나 이상의 팽창식 요소들(321, 322)을 팽창시킬 수 있는 그리고 상기 모바일 제어 콘솔(50) 내부에 설치될 수 있는, 압전식 마이크로 펌프, 정전식 마이크로 펌프, 공기식 마이크로 펌프, 리니어 펌프, 시린지 펌프, 또는 그 어떠한 적합한 펌프일 수도 있다.
상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)는, 상기 팽창식 요소들(321, 322)에 의해 상기 정렬이 필요한 치아들(42)에 가해진 상기 힘이 일정하거나 변동하거나 또는 이들의 조합일 수 있도록 상기 마이크로 펌프(57)의 상기 동작을 선택적으로 제어할 수 있는 그 어떠한 적합한 마이크로 콘트롤러일 수도 있다. 상기 제어부(52)는 치과의사, 치기공사, 및/또는 환자에 의해 로컬 또는 원격으로 프로그래밍되도록 구성될 수 있다. 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)이 자신들의 기설정된 삼차원 경로를 따라 이동할 때, 상기 팽창식 요소들(321, 322)은, 상기 제어부(52)가 상기 마이크로 펌프(57)에 동력을 공급하도록 프로그램함으로써, 상기 정렬이 필요한 치아들(42)에 원하는 크기의 일정한 힘을 가하도록 하여 상기 팽창 요소들(321, 322)을 확장시키고 상기 원하는 힘을 가하여 유지하도록 하는 압력으로 팽창하도록 할 수 있다.
상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)는 또한, 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)에 변동적으로, 예를 들면, 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)에 맥동하는 힘을 가하는 주기적 펄스의 형태로, 힘을 가하도록 상기 마이크로 펌프(57)는 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 팽창시키고 확장시키며 상기 솔레노이드 밸브(54)는 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 수축시키고 축소시키도록, 상기 마이크로 펌프(57)와 상기 솔레노이드 밸브(54)를 선택적으로 동작시키게 프로그램될 수 있다. 그렇게 프로그램되었을 때, 상기 제어부(52)는 주기적으로 (상기 치과의사 또는 치기공사가 선택한 원하는 주파수로) 상기 마이크로 펌프(57)와 솔레노이드 밸브(54)에 적절한 시간에 동력을 공급하고 단절하여, 상기 마이크로 펌프(57)는 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 팽창시키고 확장시켜서 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)에 상기 원하는 힘을 소정의 시간 동안 가하도록 하며, 그 후 상기 마이크로 펌프(57)로의 동력을 단절하고 상기 솔레노이드 밸브(54)를 소정의 시간 동안 열어서 상기 유체 압력을 해방하고 상기 팽창식 요소들(321, 322)을 수축시키도록 한다.
상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)는, 상기 마이크로 펌프(57)의 상기 동작을 멈추고 상기 솔레노이드 밸브(54)를 열어서 상기 팽창식 요소들(321, 322)에 의해 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42)에 가해진 상기 힘을, 이들이 최종 위치에 다다르면, 중단하도록 상기 치과의사 또는 치기공사에 의하여 프로그램될 수 있다. 상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)는, 상기 시스템(10)의 상기 각 정렬기(20)의 치아 이동 모니터(46)에 의해 획득된 치아 이동 데이터 및/또는 치아 위치 데이터를 저장할 수 있다. 상기 제어 콘솔 제어부(52)는 마이크로 콘트롤러, 외부 메모리를 가진 마이크로 프로세서, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
계속 도1을 참조하면, 상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 유체 센서 배열(58)은 상기 제어부(52)에 마이크로 펌프 성능 데이터를 제공하며 이는 상기 제어부(52)에 의해 상기 마이크로 펌프(57)의 동작을 선택적으로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상기 유체 센서 배열(58)은 유체 압력 센서(60), 유체 플로우 센서(62), 및 유체 볼륨 센서(64)를 포함할 수 있다. 상기 유체 압력 센서(60)는 상기 마이크로 펌프(57)의 상기 유체 압력을 검출하고, 상기 유체 플로우 센서(62)는 상기 마이크로 펌프(57)의 상기 유체 흐름률을 측정하며, 상기 유체 볼륨 센서(64)는 상기 마이크로 펌프(57)의 유량을 측정한다. 상기 유체 압력, 흐름, 유량 측정은 상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)에 의해 사용되어, 상기 펌프의 상기 동력공급과 상기 속도를 제어함으로써 상기 마이크로 펌프(57)가 원하는 팽창 압력과 해당하는 치아 이동 힘을 유지하도록 할 수 있다.
상기 전자 제어 콘솔(50)의 상기 콘솔 통신 인터페이스(56)는, 이후 설명되는 바와 같이, 치아 이동 모니터(46)에 의해 획득된 치아 이동 데이터 및/또는 치아 위치 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다.
이제 도 4A 와 4B를 참조하면, 상기 정렬기(20)의 상기 매스 플로우 센서(100)는 도 4A의 상기 팽창식 요소(32) 또는 도 4B의 팽창식 요소들(321-6)을 팽창시키는데 쓰이는 유체의 상기 질량을 측정하는 치아 이동 센서로서 동작할 수 있다. 상기 유체 흐름 측정값은 그후 상기 치아 이동 모니터(46)로 전송되어 이전의 치아 이동 및/또는 치아 위치 계산 이후의 치아 이동 및/또는 치아 위치 및/또는 치아 이동 및/또는 치아 위치의 상기 양을 결정하는데 쓰일 수 있다. 상기 매스 플로우 센서(100)는, 상기 정렬을 필요로 하는 치아들(42, 421-6)이 상기 원하는 경로를 따라 이동하여 적절하게 정렬되도록 하는 힘을 상기 팽창식 요소(32) 또는 요소들(321-6)이 가하게 되는 압력까지 상기 팽창식 요소(32) 또는 요소들(321-6)을 팽창시키는데 쓰이는 유체의 제1볼륨의 질량을 측정한다. 상기 치아들(42, 421-6)이 이동하는 동안, 상기 팽창식 요소(32) 또는 팽창식 요소들(321-6)은 내부의 상기 압력을 유지하기 위한 추가 유체량에 의해 팽창되어 상기 치아들(42, 421-6)에 가해지는 상기 힘을 유지하도록 한다. 상기 추가 유체량은 상기 팽창식 요소(32) 또는 팽창식 요소들(321-6)의 크기(볼륨)를 해당하는 만큼 증가시킨다. 그러면, 상기 팽창식 요소(32) 또는 팽창식 요소들(321-6)의 상기 크기 또는 볼륨의 증가는, 상기 치아 이동 모니터(46)가 상기 치아들(42, 421-6)이 이동한 상기 위치 및/또는 거리를 결정하는데 사용된다.
도 4A와 4B에 도시된 바와 같이, 상기 팽창식 요소(32) 또는 각각의 상기 팽창식 요소들(321-6)로 펌프되는 상기 유체(기체 도는 액체)의 질량을 측정하기 위해 상기 매스 플로우 센서(100)는 상기 메인 유체 튜브(36)와 직렬 혹은 병렬로 연결될 수 있다. 상기 매스 플로우 센서(100)는, 상기 유체 흐름 측정값을 이용하여 치아 위치 및/또는 치아 이동을 계산하는 상기 치아 이동 모니터(46)로 상기 유체 흐름 측정값을 전송하도록 구성될 수 있다. 도 4B에 도시된 바와 같은 복수개의 팽창식 요소들(321-6)을 가진 상기 정렬기의 실시예들은, 멀티포트 솔레노이드 밸브 또는 복수개의 솔레노이드 밸브(102) 및 개별 유체 튜브들(361-6)을 포함할 수 있다. 이때, 개별 유체 튜브들(361-6)은 복수개의 팽창식 요소들(321-6)과 메인 유체 튜브(36)를 각각 유체적으로 연결할 수도 있다. 상기 솔레노이드 밸브 또는 밸브들(102)은, 개별 상기 유체 튜브들(361-6) 중 선택된 하나와 상기 메인 유체 튜브(36) 사이의 유체 전달이 되도록 하여, 상기 선택된 팽창식 요소(321-6)로 펌프된 상기 유체의 질량을 상기 매스 플로우 센서(100)가 측정하도록 할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 매스 플로우 센서는 각각의 상기 개별 유체 튜브들과 연결되어 각각의 팽창식 요소(321-6)로의 상기 유체 흐름을 측정할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 상기 메인 유체 튜브가 생략되고 각 개별 유체 튜브가 직접 상기 제어 콘솔에 연결될 수도 있다. 그러한 실시예들에서는, 매스 플로우 센서는 각각의 상기 개별 유체 튜브들과 연결되어 각각의 팽창식 요소(321-6)로의 상기 유체 흐름을 측정할 수 있다.
상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 제어부(90)를 통해, 상기 매스 플로우 센서(100)를 감시하고 그에 따라 상기 매스 플로우 센서(100)가 획득한 유체 흐름 측정값을 수신하도록 구성될 수 있다. 그러면, 상기 치아 이동 모니터(46)의 상기 제어부(90)는 상기 유체 흐름 측정값을 이용하여, 실시간으로 상기 팽창식 요소(32) 또는 팽창식 요소들(321-6)의 상기 볼륨(증가)을 계산, 즉, 정렬이 필요한 각 치아(42)가 이동한 상기 양 및/또는 상기 치아의 상기 현재 위치를 계산 및/또는 상기 모니터(46)에 의해 상기 메모리에 저장된, 이전에 계산된 치아 위치로부터 상대적으로 정렬이 필요한 각 치아(42)가 이동한 상기 거리 및/또는 상기 현재 위치를 결정할 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 환자를 위해 제작되는 상기 마우스피스(22)에 사용하기 위한, 상기 치아들의 치료전 위치와 셋업(상기 치아들의 최종 위치)을 나타내는 3D 파일들이 획득된다. 그러면, 상기 치아 이동 모니터(46)와 관련하여 전술된 바와 같이, 상기 치료전 위치와 상기 셋업 사이의 그 어떠한 하위 단계도 유도될 수 있다. 상기 치아 이동 모니터(46)의 상기 제어부(90)에 의해 수행된 상기 연산은 상기 하나 이상의 팽창식 요소들(32, 321-6)의 상기 볼륨 변화에 기반할 수 있다.
도 3에 도시된 상기 치아 이동 모니터(46)의 상기 통신 인터페이스(96)와 도 1에 도시된 상기 프로그래머블 전자 제어 콘솔(50)의 상기 통신 인터페이스(56)는 서로 유선, 무선 또는 광학 통신을 하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 상기 치아 이동 모니터(46)는 치아 이동 및 위치 데이터를 상기 제어 콘솔(50)로 전송할 수 있다. 이에 더하여, 상기 치아 이동 모니터(46)와 상기 제어 콘솔(50) 사이의 양방향 통신을 통해, 치과의사 또는 다른 치기공사는 상기 제어 콘솔(50)을 사용하여 상기 치아 이동 모니터(46)를 통해 실시간 치아 이동 및/또는 위치 측정값을 획득할 수 있다. 무선 통신은 블루투스®, 와이어리스 피델리티 (Wi-Fi), 근거리 무선 통신 (NFC), 및/또는 전자태그(RFID)를 포함하는 그 어떠한 적절한 무선 주파수 (RF) 수단으로도 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 광학 통신은 적외선(IR)과 같은 그 어떠한 적절한 광학 통신 수단으로도 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
어떤 실시예들에서는, 상기 제어 콘솔 통신 인터페이스(56)는 환자에 의해 사용되는, 스마트폰과 같은 휴대용 이동통신 장비, 태블릿 컴퓨터, 및/또는 개인용 컴퓨터를 포함하되 이에 한정되지 않는 통신 장치(70)와 전술한 상기 유선, 무선 및/또는 광학 수단으로 통신하도록 추가로 구성될 수 있다. 상기 통신 장치(70)는 휴대폰망과 같은 셀 이동 통신망 및/또는 인터넷과 같은 컴퓨터망에 통신가능하도록 연결될 수 있다. 상기 컴퓨터망은 로컬 서버 또는 개인용 컴퓨터 또는 상기 인터넷에 호스팅된 원격 서버들의 망(예를 들어 클라우드 컴퓨팅 배열)일 수 있다. 그와 같이 구성된 상기 콘솔 통신 인터페이스(56)는 상기 제어 콘솔(50)로 하여금, 실시간 또는 상기 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52) 및/또는 상기 치아 이동 모니터(46)의 상기 제어부(90)에 저장된 치아 이동 및/또는 위치 데이터를 환자의 상기 통신 장치(70)를 통해 원격에 위치한 치과의사나 치기공사가 사용하는 통신 장치(72)로 전송하도록 한다. 상기 치과의사 또는 치기공사가 사용하는 상기 통신 장치(72)는 스마트폰과 같은 휴대용 이동통신 장치, 태블릿 컴퓨터, 및/또는 개인용 컴퓨터를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 그러면, 상기 제어 콘솔(50)로부터 수신된 상기 치아 이동 데이터에 응하여, 상기 치과의사 또는 치기공사는 상기 통신 장치(72)를 사용하여 상기 원격 위치로부터 환자의 상기 통신 장치를 통해 새 프로그램을 상기 제어 콘솔(50)의 상기 제어부(52)로 전송한다. 이에 더하여, 상기 치과의사 또는 치기공사는 통신 장치들(70, 72)을 통해 상기 제어 콘솔(50)에 원격접속하여 상기 치아 이동 모니터(46)와 제어 콘솔을 통해 치아 이동과 위치의 실시간 측정을 시작하거나, 상기 제어 콘솔(50)에 저장된 치아 이동과 위치 데이터를 획득할 수 있다.
상기 시스템의 어떤 실시예들에서는, 상기 매스 플로우 센서로부터 획득된 유체 흐름 측정값은 추가적인 치아 이동 및/또는 치아 위치 측정 수단과 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 1, 2, 4A, 및 4B 중에 도시되고 전술된 상기 정렬기들과 유사한 정렬기(120)를 포함하는 일 실시예가 도 5A에 도시되지만, 상기 정렬기(120)는 접촉 힘 센서들(80)의 형태를 가지는 하나 이상의 추가 치아 이동 센서들을 더 포함한다. 상기 접촉 힘 센서들은 상기 정렬기(120)의 상기 마우스피스(22) 안에 배열되어, 각 힘 센서(80)가 정렬을 필요로 하는 치아(42)에 인접하도록 한다. 상기 팽창식 요소(32)에 의해 이동한 치아(42)가 상기 힘 센서(80)에 닿으면, 상기 센서(80)는 상기 치아(42)에 의해 가해진 힘의 크기를 측정하고 상기 측정된 힘의 크기를 나타내는 신호(유선, 무선, 또는 광학)를 생성한다. 그러면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 유체 흐름 측정값, 상기 힘 측정값, 또는 상기 유체 흐름 측정값과 힘 측정값 모두를 선택적으로 사용하여 각 치아(42)의 이동 및/또는 상기 위치의 실시간 양 및/또는 이전 치아 이동 및/또는 치아 위치 계산 이후의 각 치아(42)의 치아 이동 및/또는 위치의 양을 계산할 수 있다. 상기 하나 이상의 힘 센서들(80)은 각각 압저항 힘 센서, 스트레인 게이지, 로드셀 또는 다른 어떠한 적절한 압력 센서와 같지만 이에 한정되지 않는 압력 센서를 포함할 수 있다. 상기 마우스피스(22)의 상기 안면측 벽(24) 및/또는 상기 설측 벽(26) 및/또는 상기 베이스 벽(28)의 상기 내측면에는 상기 하나 이상의 접촉 힘 센서들(80)이 부착 또는 부분적으로 임베드되어, 각 센서(80)가 상기 팽창식 요소(32)의 반대쪽에 위치한 상기 치아(42)의 상기 면에 접촉한다.
도 1, 2, 4A, 및 4B 중에 도시되고 전술된 상기 정렬기들과 유사한 정렬기(220)를 포함하는 상기 시스템의 다른 실시예가 도 5B에 도시되지만, 상기 정렬기(220)는 정렬을 필요로 하는 하나 이상의 치아들(42)에 인접한 상기 정렬기(20)의 상기 마우스피스(22) 내부에 배열된, 치아 이동 센서들로서 기능하는, 유연한 힘 센서들(84)을 더 포함한다. 상기 팽창식 요소(32)에 의해 이동한 하나 이상의 상기 치아들(42)이 상기 유연한 힘 센서(84)에 닿으면, 상기 센서(84)는 각 치아(42)에 의해 상기 유연한 힘 센서(84)에 가해진 상기 힘과 상기 위치의 측정값을 나타내는 입력을 측정한다. 그러면, 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 유체 흐름 측정값, 상기 힘 측정값, 또는 상기 유체 흐름 측정값과 힘 측정값 모두를 선택적으로 사용하여 각 치아(42)의 상기 이동 및/또는 상기 위치의 실시간 양 및/또는 이전 치아 이동 및/또는 치아 위치 계산 이후의 각 치아(42)의 치아 이동 및/또는 위치의 양을 계산할 수 있다. 각각의 상기 하나 이상의 유연한 힘 센서들(84)은 Tekscan®사에 의해 판매되는 FlexiForce® 힘 센서, Interlink Electronics®사에 의해 판매되는 FSR 400 Force Sensing Resistor® Faraday-Sensoren사에 의해 판매되는 K90cN 힘 센서, Pressure Profile Systems, Inc. 사에 의해 판매되는 S8-1N SingleTact 힘 센서, 또는 ALPS Electric Co., LTD.사에 의해 판매되는 HSFPAR003A 힘 센서를 포함할 수 있다. 상기 마우스피스(22)의 상기 안면측 벽(24) 및/또는 상기 설측 벽(26) 및/또는 상기 베이스 벽(28)의 상기 내측면에는 상기 하나 이상의 유연한 힘 센서들(84)이 부착 또는 임베드되어, 각 센서(84)가 상기 하나 이상의 팽창식 요소(32)의 반대쪽에 위치한 상기 치아(42)의 상기 면에 접촉한다.
도 1, 2, 4A, 및 4B 중에 도시되고 전술된 상기 정렬기들과 유사한 정렬기(320)를 포함하는 상기 시스템의 또 다른 실시예가 도 5C에 도시되지만, 상기 정렬기(320)는 상기 정렬을 필요로 하는 최소한 하나 이상의 치아들(42)의 상기 위치의 광학 이미지를 캡처하는, 상기 마우스피스(22) 내부에 배열된, 치아 이동 센서들로서 기능하는, 하나 이상의 광학 이미지 센서들(86)을 더 포함한다. 각 광학 이미지 센서(86)는 상기 캡처된 광학 이미지(동영상 또는 정지이미지)를 나타내는 신호(유선, 무선, 또는 광학)를 생성하며, 이는 실시간으로 상기 이미지 내의 각 치아의 상기 이동과 위치 또는 이전에 계산된 치아 위치 이후의 상기 이동량을 계산하는 데 쓰일 수 있다. 상기 치아 이동 모니터(46)는 상기 유체 흐름 측정값, 상기 캡처된 광학 이미지들, 또는 상기 유체 흐름 측정값과 상기 캡처된 광학 이미지들 모두를 선택적으로 사용하여 상기 치아들(42)의 상기 이동 및/또는 위치의 실시간 양 및/또는 이전 치아 이동 및/또는 치아 위치 계산 이후의 상기 치아들(42)의 상기 치아 이동 및/또는 상기 위치의 양을 계산할 수 있다. 각각의 상기 이미지 센서들(86)은 마이크로 비디오 카메라, 마이크로 스틸 카메라, 또는 그 어떠한 적합한 다른 이미지 센서를 포함할 수 있으며 이에 한정되지는 않고, 이는 상기 정렬기(320)의 상기 마우스피스(22)의 내부에 드러나지 않게 통합될 수 있고 광학 이미지들을 신호들(유선, 무선, 또는 광학)로 변환할 수 있다. 상기 마우스피스(22)의 상기 안면측 벽(24) 및/또는 상기 설측 벽(26) 및/또는 상기 베이스 벽(28)의 상기 내측면에는 상기 하나 이상의 광학 이미지 센서들이 부착 또는 임베드되어, 각 센서가 상기 정렬을 필요로 하는 최소한 하나 이상의 치아들(42)의 광학 이미지를 획득할 수 있다.
도 5D는, 상기 상악에 있는 정렬을 필요로 하는 하나 이상의 치아들(42)을 정렬하는, 본 실시예에서는 투명한 제1 정렬기(420a) 및 상기 하악에 있는 정렬을 필요로 하는 하나 이상의 치아들(42b)을 정렬하는, 본 실시예에서는 투명한 제2 정렬기(420b)를 포함하는 상기 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 정렬기들(420a, 420b) 역시 도 1, 2, 4A, 및 4B 중에 도시되고 전술된 상기 정렬기들과 유사하지만, 상기 제1 정렬기(420a)는 적어도 하나의 제1 광학 이미지 센서(86a)를 더 포함할 수 있으며, 이는 치아 위치 센서로 기능하고, 상기 제1 정렬기의 마우스피스(22)의 상기 베이스 벽(28a)의 외부면에 부착되거나 부분적으로 임베드되거나 상기 베이스 벽(28a)에 완전히 임베드될 수 있다. 상기 제1 광학 이미지 센서(들)(86a)는 상기 투명한 제2 정렬기(420b)를 통해 상기 반대편 하악에 위치하는 상기 정렬을 필요로 하는 적어도 하나 이상의 치아들(42b)의 위치의 광학 이미지를 캡처할 수 있다. 상기 제2 정렬기(420b)는 적어도 하나의 제2 광학 이미지 센서(86b)를 더 포함할 수 있으며, 이는 치아 이동 센서로 기능하고, 상기 제2 정렬기의 마우스피스(22b)의 상기 베이스 벽(28b)의 외부면에 부착되거나 부분적으로 임베드되거나 상기 베이스 벽(28b)에 완전히 임베드될 수 있다. 상기 제2 광학 이미지 센서(들)(86b)는 상기 투명한 제1 정렬기(420a)를 통해 상기 반대편 상악에 위치하는 상기 정렬을 필요로 하는 적어도 하나 이상의 치아들(42a)의 위치의 광학 이미지를 캡처할 수 있다. 상기 광학 이미지 센서들(86a, 86b)은 상기 캡처된 광학 이미지들(동영상 또는 정지이미지)를 나타내는 신호들(유선, 무선, 또는 광학)을 생성하며, 이는 상기 치아 이동 모니터들(46a, 46b)로 하여금 실시간으로 각 치아(42a, 42b)의 상기 이동과 위치 또는 이전에 계산된 치아 위치 이후의 상기 치아 이동량을 계산하는 데 쓰일 수 있다. 상기 치아 이동 모니터들(46a, 46b)은 상기 유체 흐름 측정값, 상기 캡처된 광학 이미지들, 또는 상기 유체 흐름 측정값과 상기 캡처된 광학 이미지들 모두를 선택적으로 사용하여 각 치아(42a, 42b)의 상기 이동 및/또는 상기 위치의 실시간 양 및/또는 이전 치아 이동 및/또는 치아 위치 계산 이후의 각 치아(42a, 42b)의 치아 상기 이동 및/또는 상기 위치의 양을 계산할 수 있다. 각각의 상기 광학 이미지 센서들(86a, 86b)은 마이크로 비디오 카메라, 마이크로 스틸 카메라, 또는 그 어떠한 적합한 다른 이미지 센서를 포함할 수 있으며 이에 한정되지는 않고, 이는 상기 정렬기(420a, 420b)의 상기 마우스피스(22a, 22b)의 내부에 드러나지 않게 통합될 수 있고 광학 이미지들을 신호들(유선, 무선, 또는 광학)로 변환할 수 있다.
다른 실시예들에서는, 상기 시스템은 상기 하나 이상의 접촉 힘 센서들(80) 중 하나 이상과 상기 매스 플로우 센서, 하나 이상의 유연한 힘 센서들(84), 및 하나 이상의 상기 광학 이미지 센서들(86, 86a, 86b)을 포함할 수 있다. 상기 접촉 힘 센서들(80), 유연한 힘 센서들(84), 및 광학 이미지 센서들(86, 86a, 86b)은 자신들과 연관된 치아 이동 모니터들과 통신가능하도록 연결(예를 들어, 유선, 무선 또는 광학적으로)될 수 있다. 상기 무선 연결은 블루투스®, 와이어리스 피델리티 (Wi-Fi), 및/또는 전자태그(RFID)를 포함하는 그 어떠한 적절한 무선 주파수 (RF) 수단으로도 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 광학 연결은 적외선(IR)과 같은 그 어떠한 적절한 광학 통신 수단으로도 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 치열 교정 시스템, 그의 개별 구성부분들, 및 이들의 해당 동작과 사용 수단이 설명적 실시예들에 대해 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 덧붙여지는 청구항들은 통상의 기술자들이 본 명세서와 동등한 권리와 범위로부터 멀어지는 일 없이 시행될 수 있는 상기 치열 교정 시스템, 그의 개별적 구성부분들, 및 이들의 해당 동작과 사용 수단의 실시예들과 다양한 변형예들을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (51)

  1. 치열 교정 시스템에 있어서,
    환자의 상악 또는 하악의 치아 세트의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 제1 치열 교정 장치; 및
    전자 제어 콘솔(console); 을 포함하되,
    상기 제1 치열 교정 장치는
    마우스피스(mouthpiece);
    상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위한 힘을 가하는 힘 전달 멤버 - 상기 힘 전달 멤버는 적어도 하나의 팽창식(inflatable) 요소를 포함하되, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소가 상기 적어도 하나의 치아에 상기 힘을 가하고 유지하도록 하는 유체에 의하여 팽창됨 - ;
    추가 유체량의 질량 - 상기 추가 유체량의 상기 질량은 그에 해당하는 만큼 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 볼륨을 증가시키며, 상기 볼륨의 증가는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 가해진 힘에 응하여 상기 적어도 하나의 치아가 이동함에 따라 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 상기 적어도 하나의 치아에 가해지는 상기 힘이 유지되도록 함 - 을 측정하는 매스 플로우 센서(mass flow sensor)를 포함하는 치아 이동 센서; 및
    상기 마우스피스에 위치되거나 적어도 부분적으로 임베드(embed)되는 치아 이동 모니터 - 상기 치아 이동 모니터는, 상기 매스 플로우 센서로부터 측정되고 전송된 유체 질량 측정값을 수신하도록 구성된 제1 제어부를 포함하되, 상기 제1 제어부는, 유체 질량 데이터로부터 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 상기 볼륨의 증가를 계산하도록 구성되며, 상기 계산된 상기 볼륨의 증가로부터, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하도록 더 구성됨 - ;
    를 포함하고;
    상기 전자 제어 콘솔은 유체 펌프 및 제2 제어부를 포함하되, 상기 유체 펌프는 상기 유체를 이용하여 상기 적어도 하나의 팽창식 요소를 팽창시키고, 상기 제2 제어부는, 상기 유체 펌프의 작동을 선택적으로 제어하며, 상기 치아 이동 모니터에 의해 계산된, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치 중 적어도 하나, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 저장하고,
    상기 전자 제어 콘솔 및 상기 치아 이동 모니터는 각각 통신 인터페이스를 포함하되, 상기 통신 인터페이스는 상기 전자 제어 콘솔 및 상기 치아 이동 모니터 사이의 데이터 통신을 유선, 무선 또는 광학 통신을 통해 가능하게 하는 치열 교정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팽창식 요소는 상기 마우스피스와 연계되어 상기 적어도 하나의 팽창식 요소와 상기 적어도 하나의 치아 사이의 물리적 연계가 가능하도록 하는 치열 교정 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팽창식 요소와 연결된 멀티 포트 솔레노이드 밸브(multiport solenoid valve) 또는 복수개의 솔레노이드 밸브를 더 포함하되, 상기 멀티 포트 솔레노이드 밸브 또는 상기 복수개의 솔레노이드 밸브는 상기 적어도 하나의 팽창식 요소를 개별적으로 선택하여, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소 중 선택된 팽창식 요소를 팽창시키는데 이용된 상기 유체의 상기 질량을 측정하는 치열 교정 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마우스피스와 연계되는 적어도 하나의 제2 치아 이동 센서를 더 포함하여 상기 적어도 하나의 치아와의 물리적 연계 또는 상기 적어도 하나의 치아와의 광학 통신을 하도록 하는 치열 교정 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 추가 치아 이동 센서;를 더 포함하되, 상기 하나 이상의 추가 치아 이동 센서는 하나 이상의 힘 센서, 하나 이상의 광학 이미지 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 치열 교정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 힘 센서는 적어도 하나의 접촉 힘 센서, 적어도 하나의 유연한 힘 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하며, 상기 적어도 하나의 광학 이미지 센서는 적어도 하나의 마이크로 비디오 카메라, 적어도 하나의 마이크로 스틸 카메라, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 치열 교정 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 힘 센서는 상기 적어도 하나의 치아에 의해 가해진 적어도 하나의 힘과 상기 가해진 힘의 위치 중 적어도 하나를 측정하며 상기 적어도 하나의 광학 이미지 센서는 상기 적어도 하나의 치아 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 광학 이미지를 획득하는 치열 교정 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔은, 상기 제2 제어부가 상기 유체 펌프의 작동을 선택적으로 제어하는 동작을 보조하기 위한 적어도 하나의 유체 센서와 밸브를 더 포함하는 치열 교정 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔의 상기 제2 제어부는 프로그래밍 가능한 치열 교정 시스템.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 상기 환자에 의해 작동되는 통신 장치와의 데이터 통신을 가능하게 하여 상기 데이터 - 상기 데이터는 실시간으로 얻어진 또는 저장된 것임 - 로부터의, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치 중 적어도 하나가 상기 환자의 상기 통신 장치에 의하여 원격에 위치한 타 사용자 또는 치과의사의 원격에 위치한 통신 장치로 통신가능하도록 하는 치열 교정 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 상기 치과의사 또는 타 사용자들에 의해 작동되는 상기 원격에 위치한 통신 장치로부터 상기 전자 제어 콘솔의 상기 제2 제어부를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 상기 환자에 의해 작동하는 상기 통신 장치를 통해 수신하도록 하는 치열 교정 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔의 상기 통신 인터페이스는 치과의사 또는 타 사용자들에 의해 작동되는 원격에 위치한 통신 장치로부터 상기 전자 제어 콘솔의 상기 제2 제어부를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 수신하도록 하는 치열 교정 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터의 상기 통신 인터페이스는 치과의사 또는 타 사용자가 상기 치과의사에 의해 작동되는 통신장치와 상기 환자에 의해 작동되는 통신장치를 통해 상기 전자 제어 콘솔과 상기 치아 이동 모니터에 원격으로 접근가능하도록 하여 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치 중 적어도 하나에 대한 실시간 측정을 시작하거나, 상기 전자 제어 콘솔에 저장된 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리와 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치 중 적어도 하나를 획득하는 치열 교정 시스템.
  22. 제1항에 있어서,
    제2 치열 교정 장치를 더 포함하되 상기 제1 치열 교정 장치와 제2 치열 교정 장치 중 하나는 상기 환자의 상악의 적어도 하나의 치아를 정렬하고 상기 제1 치열 교정 장치와 제2 치열 교정 장치 중 다른 하나는 상기 환자의 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬하는 치열 교정 시스템.
  23. 환자의 상악 또는 하악의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 치열 교정 장치에 있어서,
    마우스피스(mouthpiece);
    상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위한 힘을 가하는 힘 전달 멤버 - 상기 힘 전달 멤버는 적어도 하나의 팽창식(inflatable) 요소를 포함하되, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소가 상기 적어도 하나의 치아에 상기 힘을 가하고 유지하도록 하는 유체에 의하여 팽창됨 - ;
    추가 유체량의 질량 - 상기 추가 유체량의 상기 질량은 그에 해당하는 만큼 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 볼륨을 증가시키며, 상기 볼륨의 증가는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 가해진 힘에 응하여 상기 적어도 하나의 치아가 이동함에 따라 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 상기 적어도 하나의 치아에 가해지는 상기 힘이 유지되도록 함 - 을 측정하는 매스 플로우 센서(mass flow sensor)를 포함하는 치아 이동 센서; 및
    상기 마우스피스에 위치되거나 적어도 부분적으로 임베드(embed)되는 치아 이동 모니터 - 상기 치아 이동 모니터는, 상기 매스 플로우 센서로부터 측정되고 전송된 유체 질량 측정값을 수신하도록 구성된 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 유체 질량 데이터로부터 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 상기 볼륨의 증가를 계산하도록 구성되며, 상기 계산된 상기 볼륨의 증가로부터, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하도록 더 구성됨 - ;를 포함하는 치열 교정 장치.
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  45. 환자의 적어도 하나의 치아를 정렬하기 위한 치열 교정 시스템의 제어 방법에 있어서,
    마우스피스(mouthpiece) 내에 상기 환자의 상기 적어도 하나의 치아를 수용하는 단계;
    상기 적어도 하나의 치아를 이동시키기 위해 힘 전달 멤버를 통해 힘을 가하 는 단계 - 상기 힘 전달 멤버는 적어도 하나의 팽창식(inflatable) 요소를 포함하되, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소가 상기 적어도 하나의 치아에 상기 힘을 가하고 유지하도록 하는 유체에 의하여 팽창됨 - ;
    매스 플로우 센서(mass flow sensor)를 사용하여, 추가 유체량의 질량 - 상기 추가 유체량의 상기 질량은 그에 해당하는 만큼 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 볼륨을 증가시키며, 상기 볼륨의 증가는, 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 가해진 힘에 응하여 상기 적어도 하나의 치아가 이동함에 따라 상기 적어도 하나의 팽창식 요소에 의해 상기 적어도 하나의 치아에 가해지는 상기 힘이 유지되도록 함 - 을 측정하는 단계;
    치아 이동 모니터의 제1 제어부를 사용하여, 상기 매스 플로우 센서로부터 측정되고 전송된 유체 질량 측정값을 수신하는 단계;
    상기 제1 제어부를 사용하여, 유체 질량 데이터로부터 상기 적어도 하나의 팽창식 요소의 상기 볼륨의 증가를 계산하는 단계;
    상기 제1 제어부를 사용하여, 상기 계산된 상기 볼륨의 증가로부터, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 계산하는 단계;
    전자 제어 콘솔의 유체 펌프를 사용하여, 상기 유체를 이용하여 상기 적어도 하나의 팽창식 요소를 팽창시키는 단계;
    상기 전자 제어 콘솔의 제2 제어부를 사용하여, 상기 유체 펌프의 작동을 제어하는 단계; 및
    상기 제2 제어부를 사용하여, 상기 치아 이동 모니터에 의해 계산된, 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리 및 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치 중 적어도 하나, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 이동 거리, 또는 상기 적어도 하나의 치아의 현재 위치를 저장하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 전자 제어 콘솔 및 상기 치아 이동 모니터는 각각 통신 인터페이스를 포함하되, 상기 통신 인터페이스는 상기 전자 제어 콘솔 및 상기 치아 이동 모니터 사이의 데이터 통신을 유선, 무선 또는 광학 통신을 통해 가능하게 하는, 치열 교정 시스템의 제어 방법.
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