技术领域
[0001] 本
发明涉及一种改良的正畸托架。更具体地，本发明提供了一种正畸托架及其方法，所述正畸托架具有集成的3D压电
传感器芯片和连接到托架
基座的可拆卸无线
频率发射器，以确保所施加的
力在
生物学限度内。
背景技术
[0002]
牙齿附着在带小橡皮筋型
纤维(称为牙周韧带)的骨骼上。韧带可使牙齿在进食或使用时产生极微小的自然运动，可在牙齿和骨骼之间提供一个微小空间，称为牙周韧带空间。现假设对牙齿施加压力，将牙齿推向一个方向。该压力可拉伸(
张力)牙齿一侧的韧带，或
挤压(压缩)牙齿另一侧的韧带。因此，牙齿可经过张力侧和压缩侧。身体长时间感觉到该力时，开始添生骨骼，成骨细胞会在身体的张力侧生长；而在压缩侧，身体的破骨细胞开始吃掉骨骼。该系统可在一侧移除骨骼，而在另一侧添加骨骼，从而使牙齿移动穿过骨骼。若力太大，则该系统的效率会降低。轻而连续的力是使牙齿移动最有效的方式。因此，若人们戴上托架，则建立了一个机械系统以便将力传递给牙齿。
[0003] 牙科正畸涉及诊断、
预防和
治疗牙齿和脸部不规则的特定牙科领域。牙齿不规则的正畸治疗涉及牙齿矫正、咬合不规则的矫正、难看缝隙的封闭、牙齿和嘴唇的正确对准。
[0004] 托架主要有两类：可移除托架和永久托架。可移除托架可由患者戴上或移除，可定制以适合每个患者的
口腔形状。永久托架，例如，金属托架是带极明显托架和
弓线系统的传统托架，需专
门技术来安装和移除。此类金属托架很便宜，较大程度地控制了所期望的牙齿运动，因此较受欢迎。虽然托架的类型会不同，但治疗的目的相同，即逐渐地使牙齿移动到期望的
位置。
[0005] 除了隐适美(Invisal ign)托架，其他所有类型的托架在每颗牙齿上均使用托架，与弓线连接以进行不规则的矫正。一段时间内，牙医需多次重复该过程，以便进行设定和对准。患者须多次回访牙医才能维持有持续的压力可逐渐地使牙齿移动。
[0006] 与使用托架进行矫正的主要缺点之一是时常会引起
疼痛；需进行持续的调整以维持作用于牙齿上的力，从而对不规则进行治疗。牙齿在所施加力的作用下移动一段时间后，压力会松弛，因而需维持压力而进行持续的调整。因此，每次仅一人可接受检查；正畸医生可进行调整，弯曲、调整、收紧线或用较粗的线来替换，以促使患者的牙齿移动。正畸医生可进一步替换用于将弓线固定在托架上的纽带，还可对托架进行其他任何必要的调整。每次调整均可使牙齿更整齐，但牙齿的移动过程很痛苦。
[0007] 本文提出的
现有技术提供了用于调整力大小的现代型托架，从而弓线不会松弛，且信息可发送到
中央处理器以便及时调整。
[0008] 在WO2007133422A3中，本发明可客观地使用具有弹性体构件的正畸托架来确定力的大小和/或方向，所述构件可使托架的一部分相对于托架的至少另一部分弹性移动。优选
实施例中，托架包括下基部构件、上托架构件和插在下托架构件和上托架构件之间的弹性体层。有利地，正畸托架可用作系统的一部分，其中，所述正畸托架包括弹性体构件，所述弹性体构件可使所述托架的至少一部分在所施加力的作用下，相对于其至少另一部分进行弹性移动，其中，可操作与正畸托架相连的所述至少一个响应传感器，以便响应所述托架的一部分或其他部分的移动而产生可检测
信号。可设有检测器，以便对通过力响应传感器产生的力响应信号进行无线检测，并发出响应的
输出信号。处理器从所述检测器接收输出信号，以指示所施加到正畸托架力的大小和/或方向。
[0009] 在EP1505921B1中，本发明涉及一种用于将紧固正畸装置固定到牙齿的正畸托架(B)，所述正畸托架(B)包括固定到牙齿(1)的托架基座(2)和用于附接力/压力和/或
扭矩施加装置的托架附件(3)。根据本发明，至少一个传感器装置设于托架基座(2)和托架附件(3)之间，用于测量通过托架附件(3)施加到托架基座(2)的力、所施加的压力和/或所施加的扭矩。本发明还涉及一种紧固正畸装置，所述紧固正畸装置包括至少一种上述类型的正畸托架。集成在托架(B)内的传感器装置(4)可实现对实际作用在牙齿(1)上的力、压力和/或转矩的测量，从而使正畸医生在使用正畸装置时可参考该数据。本发明还涉及一种可移除的正畸装置。
[0010] 此类最近的现有技术提供了现代托架来调整力的大小，从而弓线不会松弛，但现有技术中未考虑到疼痛进而调整弓线的问题。
[0011] 由于技术的匮乏，先前进行的调整未考虑到每个患者所遭受的痛苦。独特的骨骼生理机能造成疼痛感因人而异，在正畸装置的相同
应力水平下，每个会有不同的反应。多数情况下，患者忍受疼痛的能力是该调整的唯一参数。于是，需一种解决方案来克服现有技术中的缺点。因此，要求托架在体内疼痛的生物学限度内来施加力，因为疼痛是由于托架对牙齿施加压力时的血流变化而引起的。
[0012] 此外，整个现有技术将正畸托架的无线
射频识别(RFID)标签安装在托架基座上，该标签需用喷灯去除，会损坏无线发射器，因而不可
回收利用。
[0013] 此外，现有技术中，两个托架构件通过弹性体部件连接，因此，唾液中的弹性体部件的力会衰减，造成错误的力度检测。现有技术中也未提及
摩擦力检测，很多技术将
压电传感器置于托架槽中，增加了摩擦力，也未测量托架与牙齿粘合的完整性。
[0014] 本发明消除了现有技术中的所有缺点。
[0015] 发明目的
[0016] 如上所述，本发明的主要目的是提供一种安装有至少一个传感器芯片，例如，3D压电传感器芯片的智能正畸托架系统，所述传感器芯片可用于遥测地提供正畸托架系统初始设置变化的相关信息，其中，附加的
脉搏血
氧计可设于托架基座的外围，以确保力度在生物学限度内。
[0017] 本发明的另一主要目的是提供一种用于自动确定正畸托架系统中初始安装设置过程中的极小变化，例如脱丝、托架损坏、构象或空间变化以及压力、应力或力度等变化的方法，通过
电子方式将相关的变化通知牙医和/或用户，自动设置复诊或调整次数。
[0018] 本发明的另一目的是配置手持式激光
扫描仪/
光谱计，以测量弓线和托架之间的
摩擦系数，进而确定牙齿复位所需的精确力度，若弓线磨损，则建议更换弓线。
[0019] 本发明的另一目的是配置手持式激光扫描仪/光谱计，以确定用于检测
粘合剂中空隙的粘合技术。
[0020] 本发明的另一目的是配置手持式激光扫描仪/光谱计，以确定所施加的力与牙质中心之间的距离，原因是随着年龄增长、
牙龈萎缩，牙质中心会发生变化。
[0021] 本发明的另一目的是在连接翼托架上配置可拆卸的无线频率发射器，可使托架在临床上循环使用，而常规作法是用喷灯来加热托架基座，但喷灯会损坏无线发射器；本发明提供了位于连接翼托架上的可拆卸无线频率发射器，所述连接翼托架应确保可拆卸的无线频率发射器可承受该
温度。
[0022] 本发明的另一目的是将正畸托架遥测地连接到用于存储数据的
服务器。
[0023] 本发明的另一目的是使正畸托架与其他遥控/手持装置可兼容。
[0024] 本发明的另一目的是精确地确定施加在每颗牙齿上、维持安全水平的压力大小。
发明内容
[0025] 如上所述，本发明涉及一种改良的正畸托架。本发明提供了一种正畸托架，所述正畸托架具有集成的3D压电传感器芯片和可拆卸的无线频率发射器，以确保施加在每颗牙齿上的力度在生物学限度内，以及一种用于确定正畸托架系统中初始安装设置中极小变化的方法；进一步地，可通过电子方式通知用户。
[0026] 所述正畸托架包括用于固定牙齿的多个正畸托架、用于连接正畸托架的至少一根弓线，以及置于托架和/或弓线上的至少一个传感器芯片，其中，传感器芯片可遥测地收集、发送与正畸托架系统的安装变化相关的信息，提供正畸托架系统初始设置变化的相关信息，使临床医生可确定弓线是否失去效力而需更换、托架是否已断开或需更换等；由于力度不会衰减，因此无需安装弹性体部件。
[0027] 本发明的一个实施例中，本发明提供了一种安装有至少一个传感器芯片，例如，3D压电传感器芯片和可拆卸无线频率发射器的智能正畸托架系统，所述传感器芯片可确保施加在每颗牙齿上的力在生物学限度内，并可遥测地发送正畸托架系统初始设置变化的相关信息，其中，附加的脉搏血氧计可设于托架基座的外围，以确保力度在生物学限度内。
[0028] 本发明的一个实施例中，本发明可配置手持式激光扫描仪/光谱计，以测量弓线和托架之间的摩擦系数，进而确定牙齿复位所需的精确力度，若弓线磨损，则建议更换弓线；确定可检测粘合剂中空隙的粘合技术；确定所施加力与牙质中心之间的距离，原因是随着年龄增长、
牙龈萎缩，牙质中心会发生变化。
[0029] 本发明的一个实施例中，本发明提供了一种可拆卸的无线频率发射器，可置于连接翼托架的任何位置，可使托架在临床上循环使用，而常规作法是用喷灯来加热托架基座，以移除无线发射器，再进行高压灭菌；本发明提供了设于连接翼托架上的可拆卸无线频率发射器(RFID)。
[0030] 本发明的一个实施例中，本发明提供一种可在生物学限度内确定所施加力的方法，包括以下步骤：a.在托架基座的外围安装至少一个
脉搏血氧仪，以控制所施加力的大小；b.在连接翼托架上安装至少一个可拆卸的无线频率发射器，与外部和内部装置和传感器通信；C.利用至少一个手持式扫描仪来生成数据，对步骤a和b中的数据进行
整理和分析；d.将步骤c中的数据发送到中央处理器，以测量弓线和托架之间的摩擦系数，确定牙齿复位所需的精确力度，确定用于检测粘合剂中空隙的粘合技术，以及确定所施加力和牙质中心之间的距离，并将步骤d中所处理的数据通知到注册用户；所述脉搏血氧计是一种用于控制所施加力的可编程装置。所述中央处理器连接到视觉显示单元、通信单元和输入装置。优选地，所述手持式扫描仪是激光扫描仪/光谱计。
附图说明
[0031] 通过参考以下附图，可彻底理解本发明的装置和方法：
[0032] 图1是根据本发明的智能正畸托架的示意图；
[0033] 图2是所述智能正畸托架中基座的顶视图；
[0034] 图3是所述智能正畸托架中托架的顶视图；
[0035] 图4是所述智能正畸托架中托架的顶视图；和
[0036] 图5是用于测量弓线和托架之间摩擦系数的手持式激光扫描仪/光谱计的示意图。
具体实施方式
[0037] 现参照附图，对本发明进行更全面地说明，图中展示了本发明的优选实施例。然而，本技术可以多种不同形式来实施，不应受到本文所述示例性实施例的限制。提供实施例旨在对本发明进行详细说明，使本领域的技术人员可充分地了解本发明的范围。
[0038] 本发明的一个实施例中，本发明提供了一种安装有至少一个3D压电传感器芯片和RFID芯片的智能正畸托架系统，所述3D压电传感器芯片和RFID芯片可控制施加在每颗牙齿上的压力大小，并可遥测地发送在安装正畸托架的过程中所发生极小变化的相关信息。
[0039] 本发明的另一实施例中，所述正畸托架包括用于固定牙齿的多个正畸托架、用于连接正畸托架的至少一根弓线，以及置于托架和/或弓线上的至少一个传感器芯片，其中，所述传感器芯片可遥测地收集、发送与正畸托架系统的安装变化相关的信息，提供正畸托架系统初始设置变化的相关信息，使临床医生可确定弓线是否失去效力而需更换、托架是否已断开或需更换等；优选地，所述正畸托架和弓线由
钢、
钛等金属制成；最优选地，所述传感器芯片是用于测量压力、应力或力度变化的3D压电传感器芯片，但也可单独安装或组装其他传感器芯片。安装信息应包括但不限于弓线上的张力、施加在单颗牙齿上的压力、牙齿的对准(例如，挤紧或空隙)、其他任何构象或空间变化以及压力、应力或力度等变化。
[0040] 本发明的另一实施例中，本发明提供了一种自动将正畸托架系统安装中的变化通知到用户的方法。该方法包括在安装所述智能正畸托架系统时收集安装信息，并将其设为参考值；将信息存储在远程服务器和其他基于
存储器的手持装置上；以固定或可变的编程或非编程区间来收集安装信息；比较初始数据和最新数据；最后将初始安装压力、应力或力度的百分比变化通知接收方，作为参考值。
[0041] 本发明的一个实施例中，本发明提供了一种安装有至少一个传感器芯片，例如，3D压电传感器芯片，的智能正畸托架系统，所述传感器芯片可用于遥测地提供正畸托架系统初始设置变化的相关信息，其中，附加的脉搏血氧计可设于托架基座的外围，以确保力度在生物学限度内。
[0042] 本发明的一个实施例中，本发明可配置手持式激光扫描仪/光谱计，以测量弓线和托架之间的摩擦系数，进而确定牙齿复位所需的精确力度，若弓线磨损，则建议更换弓线；确定可检测粘合剂中空隙的粘合技术；确定所施加力与牙质中心之间的距离，原因是随着年龄增长、牙龈萎缩，牙质中心会发生变化。
[0043] 本发明的一个实施例中，本发明提供了设于连接翼托架上的可拆卸无线频率发射器，可使托架在临床上循环使用，而常规作法是用喷灯来加热托架基座，但喷灯会损坏无线发射器；本发明提供了位于连接翼托架上的3D压电传感器，所述3D压电传感器应确保3D压电传感器可承受该温度。所述3D压电传感器可检测摩擦力，还可测量托架与牙齿粘合的完整性。两个托架构件非通过弹性体部件连接，原因是唾液中的弹性体部件的力会衰减，造成错误的力度检测。
[0044] 如图1所示，智能正畸托架10具有连接翼4、用于粘合的凹槽5，以能感测弓线相互作用的方式、位于托架槽特定高度6的3D压电传感器2。另一传感器(未示出)位于托架的基座1处，用于检测脱粘。所述3D压电传感器芯片2和RFID芯片(未示出)安装在所述智能正畸托架系统上，所述3D压电传感器芯片2和RFID芯片(未示出)可控制施加在每颗牙齿上的压力大小，并可遥测地发送在安装正畸托架的过程中所发生极小变化的相关信息。
[0045] 图2是所述智能正畸托架中基座的顶视图。如图所示，所述基座1具有特别设计的多个凹槽5，以容纳3D压电传感器(图中未示出)；所述基座1可连接到牙齿；通过多个凹槽5提供的
牵引力，所述基座1可置于牙齿上。
[0046] 图3是所述智能正畸托架中托架的顶视图，图中展示了可拆卸的无线频率发射器8，例如，安装在连接翼上的RFID。
[0047] 图4是所述智能正畸托架中托架的顶视图，设有安装好的凹槽5，以容纳3D压电传感器2。图中展示了所述智能正畸托架的可拆卸无线频率发射器8，例如，安装在连接翼4上的RFID。安装在多个凹槽5中的3D压电传感器2确保所施加的力在生物学界限之内。此外，图中特别突出展示了可拆卸无线频率发射机8的可拆卸布置。
[0048] 本发明的一个实施例中，本发明提供一种可在生物学限度内确定所施加力的方法，包括以下步骤：a.在托架基座的外围安装至少一个脉搏血氧仪，以控制所施加力的大小；b.在连接翼托架上安装至少一个可拆卸的无线频率发射器，与外部和内部装置和传感器通信；C.利用至少一个手持式扫描仪来生成数据，对步骤a和b中的数据进行整理和分析；d.将步骤c中的数据发送到中央处理器，以测量弓线和托架之间的摩擦系数，确定牙齿复位所需的精确力度，确定用于检测粘合剂中空隙的粘合技术，以及确定所施加力和牙质中心之间的距离，并将步骤d中所处理的数据通知到注册用户；所述脉搏血氧计是一种用于控制所施加力的可编程装置。所述中央处理器连接到视觉显示单元、通信单元和输入装置。优选地，所述手持式扫描仪是激光扫描仪/光谱计。
[0049] 所述方法具有可编程脉冲血氧计，以控制所施加力的大小。所述中央处理器连接到视觉显示单元、通信单元和输入装置。优选地，所述手持式扫描仪是激光扫描仪/光谱计。
[0050] 图5是用于测量弓线和托架之间摩擦系数的手持式激光扫描仪/光谱计的示意图。图中展示了利用
探头11扩增的扫描仪/光谱计10，以确定牙齿复位所需的精确力度，确定弓线是否磨损；确定可检测粘合剂中空隙的粘合技术；确定所施加力与牙质中心之间的距离，原因是随着年龄增长、牙龈萎缩，牙质中心会发生变化。
[0051] 因此，本技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种安装有至少一个3D压电传感器芯片的正畸托架系统，所述3D压电传感器芯片可用于遥测地提供正畸托架系统初始设置变化的相关信息，使临床医生可确定弓线是否失去效力而需更换、托架是否已断开并需更换等；所收集的所有数据均需发送到本地服务器，该服务器可与牙医
数据库同步，以更新回访信息。
