牙齒矯治器測試裝置及方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N牙齒矯治器測試裝置，其包括能夠與牙列模型中感興趣的牙齒相耦連的力傳導部件、以及與所述力傳導部件相耦連的測力傳感器部件。在進行測試時，待測的牙齒矯治器被佩戴到牙齒模型上，該牙齒矯治器施加給感興趣的牙齒的矯治力經由所述力傳導部件被傳導到所述測力傳感器部件，以通過所述測力傳感器部件對該矯治力的參數進行測量。本申請還提供了一種利用所述牙齒矯治器測試裝置對牙齒矯治器進行測試的方法。
【專利說明】牙齒矯治器測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種牙齒矯治器測試裝置及方法，其能夠對牙齒矯治器進行多維物理參數測量，從而對牙齒矯治器的性能進行評估。
【背景技術】
[0002]為了對患者的牙齒進行醫(yī)學矯正和治療，目前已開發(fā)出多種牙齒矯治器械。尤其是無托槽的隱形牙齒矯治器，由于其佩戴方便和美觀的特點，在高端牙齒矯治領域得到越來越普遍的應用。然而，目前還沒有一種標準化的手段，能夠在患者實際佩戴前對牙齒矯治器的性能和預計治療效果進行全方位的測試。由于實際牙齒的形狀復雜，且實體尺寸較小，給準確測量矯治器的矯治力數據帶來了很大的困難。
[0003]因此，希望有一種能夠對牙齒矯治器的物理參數進行多維測試的手段，從而為醫(yī)學工作者探索更為有效的矯治方案提供依據。
【發(fā)明內容】
[0004]從上述需求出發(fā)，本申請的目的在于提供一種簡便地對牙齒矯治器進行測試的裝置和方法，其能夠全方位地測量牙齒矯治器的力學參數，為改進醫(yī)學矯治方案、探索新型矯治附件提供幫助，并能有效地評估不同材料和幾何形狀對牙齒矯治器的性能及使用壽命的影響。
[0005]為解決上述問題，根據本申請的一個方面，提供了一種牙齒矯治器測試裝置，其包括能夠與牙列模型中感興趣的牙齒相耦連的力傳導部件、以及與所述力傳導部件相耦連的測力傳感器部件。在進行`測試時，待測的牙齒矯治器被佩戴到牙齒模型上，該牙齒矯治器施加給感興趣的牙齒的矯治力經由所述力傳導部件被傳導到所述測力傳感器部件，以通過所述測力傳感器部件對該矯治力的參數進行測量。
[0006]根據本申請的一種實施方式，所述牙齒矯治器測試裝置可包括一牙模安裝底板，用于在進行測試時固定牙列模型。
[0007]根據本申請的另一實施方式，所述牙齒矯治器測試裝置還可包括一安裝架，所述牙模安裝底板和所述測力傳感器部件被支撐在該安裝架上。
[0008]優(yōu)選地，本申請所述牙齒矯治器測試裝置采用的測力傳感器部件可以是六維力傳感器。該六維力傳感器能夠同時測量牙齒矯治器在空間笛卡爾坐標系內產生的3個力分量和3個力矩分量。
[0009]根據本申請的一個可選實施方式，所述力傳導部件可以是一傳力桿，所述傳力桿可通過所述感興趣的牙齒底部的安裝孔與之固定。
[0010]根據本申請的一種實施方式，所述牙齒矯治器測試裝置還可包括數據處理裝置，由所述測力傳感器部件測得的數據被送入該數據處理裝置以供進一步分析，例如在所述數據記錄分析裝置中被存儲和/或顯示。
[0011]根據另一可選實施方式，本申請所述的牙齒矯治器測試裝置還可包括一人工唾液槽，用于模擬口腔環(huán)境。
[0012]根據本申請的另一個方面，提供了一種用于測試牙齒矯治器的方法，包括以下步驟:將所述牙列模型中感興趣的牙齒固定在力傳導部件上，所述力傳導部件耦連到測力傳感器部件；將待測的牙齒矯治器佩戴到所述牙列模型上；并且通過所述測力傳感器部件測量待測牙齒矯治器施加到所述感興趣的牙齒上的力學參數。
[0013]根據本申請的一個實施方式，所述牙列模型可以是根據患者實際牙齒狀態(tài)提供的物理牙列模型。
[0014]根據本申請的另一可選實施方式，可以在所述感興趣的牙齒底部形成安裝孔，使該牙齒通過所述安裝孔被固定到所述力傳導部件上。
[0015]優(yōu)選地，該上述方法中所采用的測力傳感器部件可以是六維力傳感器。該六維力傳感器能夠同時測量牙齒矯治器在空間笛卡爾坐標系內產生的3個力分量和3個力矩分量。
[0016]根據本申請的另一實施方式，可以在測量之前將牙列模型固定到牙模安裝底板上?？蛇x的是，所述牙模安裝底板和所述測力傳感器部件可通過一安裝架來支撐。
[0017]根據本申請的一個可選實施方式，該方法還可以包括:從所述牙列模型上切割下感興趣的牙齒，在將切割下的牙齒固定在力傳導部件上之后，再將該牙齒和牙列模型固定到牙模安裝底板上，從而在該牙齒與相鄰牙齒之間形成切割縫隙。這樣，在進行測試時避免了感興趣的牙齒與相鄰牙齒發(fā)生碰撞，從而提高了測量的準確性。
[0018]為了在安裝牙列模型的過程中保持上述切割縫隙的寬度，可選的是，在將切割下的牙齒和牙列模型固定到所述牙模安`裝底板上時，可以在該牙齒與相鄰牙齒之間插入填充墊片，該填充墊片的厚度相當于所述切割縫隙的寬度，當安裝好之后，再抽除所述填充墊片。
[0019]根據本申請的另一可選實施方式，該方法還可以包括:根據所述牙列模型制作一初始矯治器，將該初始矯治器佩戴到牙列模型上，并通過所述測力傳感器部件對該初始矯治器進行測量，以便利用該測量結果對測力傳感器部件進行校準。例如，可以在測得該初始矯治器的力學參數后使測力傳感器的讀數清零。
[0020]根據本申請的一種實施方式，可以將所述測力傳感器部件測得的數據送入到數據處理裝置中以供進一步分析，例如在所述數據記錄分析裝置中被存儲和/或顯示。
[0021]根據本申請的另一可選實施方式，可以將佩戴了牙齒矯治器的牙列模型置于一人工唾液槽中，以模擬口腔環(huán)境。
[0022]通過上面所述的牙齒矯治器測試裝置及方法，能夠方便、快速地全方位測量牙齒矯治器的力學參數，并對其進行評估。例如，可以通過模擬患者的真實牙齒狀態(tài)和口腔環(huán)境，對牙齒矯治器的預期矯治力施加效果、抗老化程度、使用壽命等進行準確的分析，從而為改進矯治方案、提聞矯治器性能提供可罪的依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]本申請的上述及其他特征將通過下面結合附圖及其詳細描述作進一步說明。應當理解的是，這些附圖僅示出了根據本申請的若干示例性的實施方式，因此不應被視為是對本申請保護范圍的限制。除非特別說明，附圖不必是成比例的，并且其中類似的標號表示類似的部件。
[0024]圖1示出了根據本申請的一個示意性實施例的牙齒矯治器測試裝置的整體立體圖；
[0025]圖2A示出了圖1所示牙齒矯治器測試裝置的示意性側視圖；
[0026]圖2B示出了沿圖2A中的A-A線的剖視圖；
[0027]圖2C示出了圖2A中C部分的局部放大視圖；以及
[0028]圖3示出了根據一個示例性實施方式所執(zhí)行的矯治器測試過程。
【具體實施方式】
[0029]以下的詳細描述中引用了構成本說明書一部分的附圖。說明書和附圖所提及的示意性實施方式僅僅出于是說明性的目的，并非意圖限制本申請的保護范圍。本領域技術人員可以理解，也可以采用許多其他的實施方式，并且可以對所描述實施方式做出各種改變，而不背離本申請的主旨和保護范圍。應當理解的是，在此說明并圖示的本申請的各個方面可以按照很多不同的配置來布置、替換、組合、分離和設計，這些不同配置都包含在本申請中。
[0030]圖1示出了根據本申請的一個示意性實施例的牙齒矯治器測試裝置的整體視圖。圖中的牙齒矯治器測試裝置具有一安裝架，用于裝配牙模安裝底板和測力傳感器部件。如圖1所示，該安裝架包括大體上成方形的上表面和下表面，在所述上表面和下表面之間由四根支撐立柱來支撐。圖1所示的牙模安裝底板被設計成一塊大體上成平面狀的板，其通過四個安裝墊塊被裝配在所述安裝架的 上表面上。在圖1的示意圖中，一牙列模型已經被放置在所述牙模安裝底板上。在牙模安裝底板的上表面可形成有多個凹坑或孔，以便于牙列模型的安裝定位。在這個示例性實施方式中，測力傳感器部件(圖1中未示出)被設置在安裝架的上表面與下表面之間。本領域技術人員可以理解，也可以采用其他構型的安裝架和/或牙模安裝底板，以對各部件進行組裝。例如，也可以不設置牙模安裝底板和安裝架，而是通過另外的托架(圖中未示出)來保持牙齒模型與測力傳感器之間的相對位置。
[0031]如圖1所示，該牙齒矯治器測試裝置還包括一數據處理裝置。該數據處理裝置可以是帶有數據存儲功能的電子設備，由測力傳感器部件測得的力學參數可以被轉換成電信號，通過有線或無線的耦連方式傳送至該數據處理裝置，并在其中被存儲。該數據處理裝置可通過具備分析及處理功能的專用或通用計算機來實現(xiàn)，以根據測得的數據值對牙齒矯治器的性能做進一步分析處理，例如判斷矯治力是否達到要求，或者計算出矯治器的預期使用壽命?？蛇x地，該數據處理裝置可具有輸入/輸出操作接口，例如小鍵盤和/或顯示器，操作人員可通過該設備對牙齒矯治器測試裝置進行操控，并直觀地讀取數據。
[0032]圖2A示出了圖1所示牙齒矯治器測試裝置的示意性側視圖。如圖2A所示，作為測力傳感器部件的六維力傳感器被設置在安裝架的上表面與下表面之間，并由一個固定托架來支撐。
[0033]本申請的發(fā)明人注意到，牙齒矯治器的性能指標可以通過笛卡爾坐標系中X、Y、Z三個坐標軸上的力和力矩組合來限定。目前已經開發(fā)出多種可同時測量3個力分量和3個力矩分量的六維力傳感器，其可以通過電阻應變式、壓電式、光學式、電容式、電感式等多種原理實現(xiàn)。例如，對于應用較為廣泛的電阻應變式六維力傳感器而言，其基本工作原理是:在外力作用下，彈性體結構發(fā)生形變，使得貼在彈性體上的應變片發(fā)生應變，從而引起電阻值的變化，再經電路將電阻值變化轉換成電壓或電流的變化。而在壓電式六維力傳感器中，在外部應力作用下使得壓電材料產生電荷，當外力變化時，壓電材料表面的電荷隨之變化，導致輸出電壓信號的變化。采用六維力傳感器能夠很好地測量牙齒矯治器在三維立體空間中施加的作用力和轉動力矩，從而對人體生理狀態(tài)進行智能模擬。
[0034]另外，如圖2A所示，在該牙齒矯治器測試裝置中設置有一剛性的傳力桿，作為力傳導部件。所述傳力桿的一端與牙列模型中感興趣的牙齒固定連接，另一端連接到六維力傳感器，用于將待測矯治器施加到感興趣牙齒的力傳遞給六維力傳感器。
[0035]圖2B示出了沿圖2A中A-A線的剖視圖。如圖2B所示，待測試的牙齒矯治器、例如由聚合物制成的無托槽隱形牙套被佩戴在牙列模型上，牙列模型中感興趣的牙齒通過其底部的安裝孔被固定到所述傳力桿的上端。從而，可以通過傳力桿將牙齒矯治器施加到感興趣的牙齒上的矯治應力傳遞到下方的六維力傳感器，以進行測量。
[0036]圖2C示出了圖2A中C部分的局部放大視圖。如圖2C所示，牙列模型被安放在牙列安裝底板上，由于切割過程，感興趣的牙齒與相鄰牙齒之間形成了寬度為d的切割縫隙。為了使測量更為準確，在將牙列模型定位在牙列安裝底板上時，在切割下來的牙齒與相鄰牙齒之間插入了厚度為d的填充墊片，固定之后再將填充墊片抽除，這樣使得切割縫隙的位置得以保持。在測量矯治力時，由于牙齒矯治器施加的應力使得感興趣的牙齒發(fā)生移動或扭轉，在其運動過程中由于間隙d的存在，該牙齒不會與相鄰牙齒發(fā)生碰撞、擠壓，從而避免了對測量精度造成影響。
[0037]下面借助圖3描述根據本申請的一個示例性實施方式所執(zhí)行的矯治器測試過程。首先，例如可按照患者在進行矯治之前的初始牙齒狀態(tài)制備牙列模型。該牙列模型可以通過咬模取得，或者也可以 例如通過口腔掃描獲得患者牙列的數字模型、再制作出相應的物理牙列模型。
[0038]根據該實施例，可以將感興趣的某顆牙齒從該牙列模型上完整地切割下來，并測量所產生的切割縫隙的寬度d。隨后，在切割下來的牙齒底部鉆出一安裝孔，通過該安裝孔使該牙齒與傳力桿固定連接。
[0039]將切割后的牙列模型與切割下來的牙齒按照原先的位置安裝到牙模安裝底板上，其中在該牙齒與相鄰牙齒之間插入填充墊片，在安裝固定之后抽除填充墊片，從而在感興趣的牙齒與相鄰牙齒之間留出相當于切割縫隙寬度d的間距(如參照圖2C所做的說明)。這樣可以避免在測試時該牙齒與相鄰牙齒之間的碰撞。
[0040]然后，將待測的牙齒矯治器佩戴到固定好的牙列模型上。例如，可以基于患者按照治療計劃經過一個階段的矯治后的牙齒狀態(tài)取得另一牙列模型，該牙列模型代表了患者牙齒的當前狀態(tài)，并由該牙列模型制作出待測的牙齒矯治器、例如由聚合物壓制而成的無托槽透明牙套，其相對于患者牙齒的初始狀態(tài)具有一定偏移量。當把由此制備的牙齒矯治器佩戴到代表患者牙齒初始狀態(tài)的牙列模型上時，該牙齒矯治器將對牙列模型中的相應牙齒施加矯治應力。
[0041]通過力傳導部件將牙齒矯治器所施加的應力傳導到六維力傳感器，由六維力傳感器測量得到在三個坐標軸方向上的力和力矩。所得到的力學參數可以被轉換成電信號，由另外的數據處理裝置進行存儲、顯示和/或分析。例如，可以根據測得的六維力學參數對該牙齒矯治器所產生的治療效果進行評估。
[0042]為了進行校準，可預先按照原牙列模型制作出另一校準矯治器(圖中未示出)。由于該校準矯治器的形狀與原來的牙列模型完全相符，當把其佩戴到牙列模型上時，應當不會對感興趣的牙齒產生矯治應力。通過六維力傳感器對該校準矯治器的測量，可以對傳感器進行校準，例如將讀數清零。
[0043]可選地，也可以將本申請所述的牙齒矯治器測試裝置倒置，使安裝在其上的待測矯治器的至少一部分浸入到一人工唾液槽(圖中未示出)中，從而在充分模擬真實口腔環(huán)境的條件下對牙齒矯治器進行測量，進而分析其預期使用壽命。
[0044]盡管在此公開了本申請的各個方面和實施例，但其他方面和實施例對于本領域技術人員而言也是顯而易見的。在此公開的各個方面和實施例僅用于說明目的，而非限制目的。本申請的保護范圍和主旨僅`通過后附的權利要求書來確定。
【權利要求】
1.一種牙齒矯治器測試裝置，其包括能夠與牙列模型中感興趣的牙齒相耦連的力傳導部件、以及與所述力傳導部件相耦連的測力傳感器部件，在進行測試時，待測的牙齒矯治器被佩戴到牙齒模型上，該牙齒矯治器施加給感興趣的牙齒的矯治力經由所述力傳導部件被傳導到所述測力傳感器部件，以通過所述測力傳感器部件對該矯治力的參數進行測量。
2.如權利要求1所述的牙齒矯治器測試裝置，其還包括一牙模安裝底板，用于在進行測試時固定牙列模型。
3.如權利要求2所述的牙齒矯治器測試裝置，其還包括一安裝架，所述牙模安裝底板和所述測力傳感器部件被支撐在該安裝架上。
4.如權利要求1所述的牙齒矯治器測試裝置，其特征在于，所述測力傳感器部件是六維力傳感器。
5.如權利要求1所述的牙齒矯治器測試裝置，其特征在于，所述力傳導部件是一傳力桿，所述傳力桿通過所述感興趣的牙齒底部的安裝孔與之固定。
6.如權利要求1所述的牙齒矯治器測試裝置，其還包括數據處理裝置，由所述測力傳感器部件測得的數據被送入該數據處理裝置以供進一步分析。
7.如權利要求6所述的牙齒矯治器測試裝置，其特征在于，由所述測力傳感器部件測得的數據在所述數據記錄分析裝置中被存儲和/或顯示。
8.如權利要求1所述的牙齒矯治器測試裝置，其還包括一人工唾液槽，以模擬口腔環(huán)境。
9.一種用于測試牙齒矯治器的方法，包括以下步驟: 將牙列模型中感興趣的牙齒固定在力傳導部件上，所述力傳導部件耦連到測力傳感器部件；` 將待測的牙齒矯治器佩戴到所述牙列模型上，以便向感興趣的牙齒施加矯治力；并且 通過所述測力傳感器部件測量經由所述力傳導部件傳導的矯正力的參數。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述牙列模型是根據患者實際牙齒狀態(tài)所提供的物理牙列模型。
11.如權利要求9或10所述的方法，其特征在于，在進行測量之前，將所述牙列模型固定到牙模安裝底板上。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述牙模安裝底板和所述測力傳感器部件通過一安裝架來支撐。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述感興趣的牙齒底部形成安裝孔，使該牙齒通過所述安裝孔被固定到所述力傳導部件上。
14.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述測力傳感器部件是六維力傳感器。
15.如權利要求11所述的方法，其還包括:從所述牙列模型上切割下感興趣的牙齒，在將切割下的牙齒固定在力傳導部件上之后，再將該牙齒和牙列模型固定到牙模安裝底板上，從而在該牙齒與相鄰牙齒之間形成切割縫隙。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，在將切割下的牙齒和牙列模型固定到所述牙模安裝底板上時，在該牙齒與相鄰牙齒之間插入填充墊片，該填充墊片的厚度相當于所述切割縫隙的寬度，當安裝好之后，抽除所述填充墊片。
17.如權利要求9所述的方法，其還包括:根據所述牙列模型制作一初始矯治器，將該初始矯治器佩戴到牙列模型上，并通過所述測力傳感器部件對該初始矯治器進行測量，以便利用該測量結果對測力傳感器部件進行校準。
18.如權利要求9所述的方法，其特征在于，將所述測力傳感器部件測得的數據送入數據處理裝置，以供進一步分析。
19.如權利要求16所述的牙齒矯治器測試裝置，其特征在于，由所述測力傳感器部件測得的數據在所述數據記錄分析裝置中被存儲和/或顯示。
20.如權利要求9所述的方法，其還包括:將佩戴了牙齒矯治器的牙列模型置于一人工唾液槽中，以模擬口腔環(huán)境。`
【文檔編號】A61C19/04GK103860284SQ201210543610
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權日:2012年12月14日
【發(fā)明者】徐季平 申請人:無錫時代天使醫(yī)療器械科技有限公司