一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置及使用方法转让专利
申请号 : CN202010154788.7
文献号 : CN111272322B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 姜金刚 , 郭亚峰 , 王磊 , 叶鑫 , 张永德 , 左晖
申请人 : 哈尔滨理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置,它包含X方向滑台(1)、正畸力测量机构(2)、Z方向主动滑台(3)、十字双滑块机构(4)、Z方向从动滑台(5)、Y方向滑台(6),其特征在于:所述的X方向滑台(1)包括X方向移动平台(1‑1),所述的正畸力测量机构(2)包括方向转台(2‑1)、传感器支架(2‑2)、六维力传感器(2‑3),所述的方向转台(2‑1)包括旋紧螺丝(2‑
1‑1),所述的Z方向主动滑台(3)包括Z方向主动移动平台(3‑1),所述的十字双滑块机构(4)包括电机支架(4‑1)、十字双滑块架(4‑2)、双滑块上连杆(4‑3)、双滑块下连杆(4‑4)、双滑块驱动曲柄(4‑5)、双滑块驱动电机(4‑6)、牙槽模型(4‑7)、十字滑块组(4‑8)、牙槽滑块(4‑
9),所述的十字滑块组(4‑8)包括十字滑块I(4‑8‑1)、十字滑块II(4‑8‑2),所述的Z方向从动滑台(5)包括Z方向从动移动平台(5‑1),所述的Y方向滑台(6)包括Y方向移动平台(6‑1),所述的X方向滑台(1)通过螺钉连接在Y方向滑台(6)的Y方向移动平台(6‑1)上,Z方向主动滑台(3)通过螺钉连接Y方向滑台(6)的左侧,Z方向从动滑台(5)通过螺钉连接Y方向滑台(6)的右侧,十字双滑块机构(4)的左端连接Z方向主动滑台(3)的Z方向主动移动平台(3‑
1),十字双滑块机构(4)的右端连接Z方向从动滑台(5)的Z方向从动移动平台(5‑1),正畸力测量机构(2)连接在X方向滑台(1)的X方向移动平台(1‑1)上,从而在三维空间上模拟出矫正时微种植体与牙槽的位置关系;所述的十字双滑块机构(4)中电机支架(4‑1)上承载双滑块驱动电机(4‑6),双滑块驱动电机(4‑6)连接双滑块驱动曲柄(4‑5)一端,并且双滑块驱动曲柄(4‑5)另一端通过轴承连接在双滑块上连杆(4‑3)上,双滑块上连杆(4‑3)的一端通过轴承连接十字滑块I(4‑8‑1)的上端,双滑块上连杆(4‑3)的另一端通过轴承连接十字滑块II(4‑8‑2)的上端,十字滑块组(4‑8)安装在十字双滑块架(4‑2)的滑槽内,十字滑块组(4‑
8)可以在十字双滑块架(4‑2)滑槽内滑动,十字双滑块架(4‑2)通过螺钉连接电机支架(4‑
1),十字滑块I(4‑8‑1)下端通过轴承连接双滑块下连杆(4‑4)的一端,十字滑块II(4‑8‑2)下端通过轴承连接双滑块下连杆(4‑4)的另一端,双滑块下连杆(4‑4)连接牙槽滑块(4‑9),牙槽滑块(4‑9)滑槽连接于牙槽模型(4‑7)轨道,牙槽模型(4‑7)通过螺钉连接十字双滑块架(4‑2),并且双滑块驱动曲柄(4‑5)和双滑块下连杆(4‑4)上都有开槽设计从而适应不同患者的个性化类椭圆牙槽外形。
2.根据权利要求1所述的一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置,其特征在于:所述的正畸力测量机构(2)的方向转台(2‑1)下端通过螺钉连接在X方向滑台(1)的X方向移动平台(1‑1)上,方向转台(2‑1)上端依次连接传感器支架(2‑2),六维力传感器(2‑3),方向转台(2‑1)上装有旋紧螺丝(2‑1‑1),旋紧螺丝(2‑1‑1)控制着方向转台(2‑1)与传感器支架(2‑
2)配合的松紧程度。
3.根据权利要求1所述的一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置,其特征在于:所述的Z方向主动滑台(3)使用丝杠滑台结构,Z方向从动滑台(5)使用光杆滑台机构。
4.根据权利要求1所述的一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置,其特征在于:装置启动后,双滑块驱动电机(4‑6)驱动双滑块驱动曲柄(4‑5)做圆周运动,双滑块驱动曲柄(4‑
5)通过双滑块上连杆(4‑3)为十字滑块组(4‑8)在十字双滑块架(4‑2)中滑动提供动力,十字滑块组(4‑8)的滑动又带动双滑块下连杆(4‑4),双滑块下连杆(4‑4)连接着牙槽滑块(4‑
9),通过改变双滑块驱动曲柄(4‑5)的长度以及双滑块下连杆(4‑4)与牙槽滑块(4‑9)连接点的位置使得牙槽滑块(4‑9)适应在X,Y平面内不同患者的牙槽的类椭圆外形,并且牙槽滑块(4‑9)在牙槽模型(4‑7)内滚动,进一步模拟矫正的部位;六维力传感器(2‑3)通过X方向滑台(1)的X方向移动平台(1‑1)到达X方向指定位置,六维力传感器(2‑3)通过Y方向滑台(6)的Y方向移动平台(6‑1)到达Y方向指定位置,通过旋出方向转台(2‑1)上的旋紧螺丝(2‑
1‑1)来旋转传感器支架(2‑2)从而改变六维力传感器(2‑3)在X,Y平面上与X方向滑台(1)的夹角,当六维力传感器(2‑3)的方向确定时,再将旋紧螺丝(2‑1‑1)旋进,以固定六维力传感器方位,牙槽模型(4‑7)通过Z方向主动滑台(3)的Z方向主动移动平台(3‑1)和Z方向从动滑台(5)的Z方向从动移动平台(5‑1)实现牙槽模型(4‑7)在Z方向上位置的改变;通过牙槽滑块(4‑9)和六维力传感器(2‑3)分别模拟待矫正牙齿和微种植体,这样就为不同的患者在三维空间上模拟了种植支抗情况下微种植体与待矫正牙齿的空间位置关系,在牙槽滑块(4‑
9)和六维力传感器(2‑3)之间连接正畸时所用的不同材质的橡皮圈,进而进行正畸力和正畸力矩的测量,从而计算出微种植体支抗情况下微种植体和待矫正牙齿的受力情况。
说明书 :
一种十字双滑块式正畸微种植体测力装置及使用方法
技术领域
背景技术
法,口外弓方法采用一个弓形的金属装置从口内的矫治器附件连接到口外,再利用橡皮筋
连接戴在颅部或者颈部的头帽,从而实现将口外的力量作用于口内,来移动牙齿或者进行
颌骨矫形。口外弓加强支抗虽然效果明显,但是由于使用条件的限制以及外形的不美观所
以没有得到患者的广泛接受。微种植体支抗技术正逐渐获得人们的青睐。所谓微种植体支
抗是通过在口腔内种植微种植体,通过种植体利用橡皮圈来拉动希望移动的牙齿,由于该
技术具有手术植入部位广泛、操作简单、创伤小及手术费用低等优点,正越来越多的应用于
临床。
的问题。常用的种植体的材料主要是钛,涂层也以钛或钛合金为基材。种植体的形状也多为
螺钉形状。但是微种植体的不同植入深度、角度、方向、位置等因素以及相同微种植体与不
同橡皮圈的配合,并且不同患者的牙槽形状具有个异性,这些因素的改变都会呈现出不同
的拉力和力矩。就目前看来缺少专用的仪器对正畸力和正畸力矩进行测量,使得测量过程
复杂,测量结果误差大。
力和力矩。保证了支抗植入的质量,以便为不同患者制定最稳定的和最适合他们的治疗方
案。
发明内容
台、Y方向滑台,所述的X方向滑台包括X方向移动平台,所述的正畸力测量机构包括方向转
台、传感器支架、六维力传感器,所述的方向转台包括旋紧螺丝,所述的Z方向主动滑台包括
Z方向主动移动平台,所述的十字双滑块机构包括电机支架、十字双滑块架、双滑块上连杆、
双滑块下连杆、双滑块驱动曲柄、双滑块驱动电机、牙槽模型、十字滑块组、牙槽滑块,所述
的十字滑块组包括十字滑块I、十字滑块II,所述的Z方向从动滑台包括Z方向从动移动平
台,所述的Y方向滑台包括Y方向移动平台,所述的X方向滑台通过螺钉连接在Y方向滑台的Y
方向移动平台上,Z方向主动滑台通过螺钉连接Y方向滑台的左侧,Z方向从动滑台通过螺钉
连接Y方向滑台的右侧,十字双滑块机构的左端连接Z方向主动滑台的Z方向主动移动平台,
十字双滑块机构的右端连接Z方向从动滑台的Z方向从动移动平台,正畸力测量机构连接在
X方向滑台的X方向移动平台上。从而在三维空间上模拟出矫正时微种植体与牙槽的位置关
系。所述的十字双滑块机构中电机支架上承载双滑块驱动电机,双滑块驱动电机连接双滑
块驱动曲柄一端,并且双滑块驱动曲柄另一端通过轴承连接在双滑块上连杆上,双滑块上
连杆的一端通过轴承连接十字滑块I的上端,双滑块上连杆的另一端通过轴承连接十字滑
块II的上端,十字滑块组安装在十字双滑块架的滑槽内,十字滑块组可以在十字双滑块架
滑槽内滑动,十字双滑块架通过螺钉连接电机支架,十字滑块I下端通过轴承连接双滑块下
连杆的一端,十字滑块II下端通过轴承连接双滑块下连杆的另一端,双滑块下连杆连接牙
槽滑块,牙槽滑块滑槽连接于牙槽模型轨道,牙槽模型通过螺钉连接十字双滑块架,并且双
滑块驱动曲柄和双滑块下连杆上都有开槽设计从而适应不同患者的个异性类椭圆牙槽外
形。
者的牙槽形状,更为准确的模拟矫正关系。
丝,旋紧螺丝控制着方向转台与传感器支架配合的松紧程度。
块组可以穿过十字双滑块架4‑2的上面和下面并分别与双滑块上连杆和下连杆相连。
近的椭圆形状,增加了本装置的适用性。
感器方位,精确模拟正畸过程位置关系。
摩擦力,保证了本测量装置测量数据的准确性。
微种植体的受力。
附图说明
平台;4、十字双滑块机构;4‑1、电机支架;4‑2、十字双滑块架;4‑3、双滑块上连杆;4‑4、双滑
块下连杆;4‑5、双滑块驱动曲柄;4‑6、双滑块驱动电机;4‑7、牙槽模型;4‑8、十字滑块组;4‑
8‑1、十字滑块I;4‑8‑2、十字滑块II;4‑9、牙槽滑块;5、Z方向从动滑台;5‑1、Z方向从动移动
平台;6、Y方向滑台;6‑1、Y方向移动平台。
具体实施方式
围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的
概念。
动滑台3、十字双滑块机构4、Z方向从动滑台5、Y方向滑台6,其特征在于:所述的X方向滑台1
包括X方向移动平台1‑1,所述的正畸力测量机构2包括方向转台2‑1、传感器支架2‑2、六维
力传感器2‑3,所述的方向转台2‑1包括旋紧螺丝2‑1‑1,所述的Z方向主动滑台3包括Z方向
主动移动平台3‑1,所述的十字双滑块机构4包括电机支架4‑1、十字双滑块架4‑2、双滑块上
连杆4‑3、双滑块下连杆4‑4、双滑块驱动曲柄4‑5、双滑块驱动电机4‑6、牙槽模型4‑7、十字
滑块组4‑8、牙槽滑块4‑9,所述的十字滑块组4‑8包括十字滑块I4‑8‑1、十字滑块II4‑8‑2,
所述的Z方向从动滑台5包括Z方向从动移动平台5‑1,所述的Y方向滑台6包括Y方向移动平
台6‑1,所述的X方向滑台1通过螺钉连接在Y方向滑台6的Y方向移动平台6‑1上,Z方向主动
滑台3通过螺钉连接Y方向滑台6的左侧,Z方向从动滑台5通过螺钉连接Y方向滑台6的右侧,
十字双滑块机构4的左端连接Z方向主动滑台3的Z方向主动移动平台3‑1,十字双滑块机构4
的右端连接Z方向从动滑台5的Z方向从动移动平台5‑1,正畸力测量机构2连接在X方向滑台
1的X方向移动平台1‑1上。
连接在双滑块上连杆4‑3上,双滑块上连杆4‑3的一端通过轴承连接十字滑块I4‑8‑1的上
端,双滑块上连杆4‑3的另一端通过轴承连接十字滑块II4‑8‑2的上端,十字滑块组4‑8安装
在十字双滑块架4‑2的空槽内,并且十字滑块组4‑8可以在十字双滑块架4‑2空槽内滑动,十
字滑块I4‑8‑1下端通过轴承连接双滑块下连杆4‑4的一端,十字滑块II4‑8‑2下端通过轴承
连接双滑块下连杆4‑4的另一端,双滑块下连杆4‑4连接牙槽滑块4‑9,牙槽滑块4‑9滑动连
接于牙槽模型4‑7轨道,牙槽模型4‑7通过螺钉连接十字双滑块架4‑2,十字双滑块架4‑2通
过螺钉连接电机支架4‑1。
转台2‑1上装有旋紧螺丝2‑1‑1,旋紧螺丝2‑1‑1控制着方向转台2‑1与传感器支架2‑2配合
的松紧程度。
是为了使十字滑块组4‑8可以穿过十字双滑块架4‑2的上面和下面并分别与双滑块上连杆
和下连杆相连。
配合。
动曲柄(4‑5)的长度并且增大牙槽滑块(4‑9)与双滑块下连杆(4‑4)中点的距离;当患者的
牙槽模型弓高D大,弓宽W小时需要增加双滑块驱动曲柄(4‑5)的长度并且减少牙槽滑块(4‑
9)与双滑块下连杆(4‑4)中点的距离,根据十字双滑块机构4的性质,通过改变双滑块驱动
曲柄(4‑5)的长度以及双滑块下连杆(4‑4)与牙槽滑块(4‑9)连接点的位置,这样就可以适
应不同患者的牙槽形状,提高本装置的适用性。
向指定位置,Y方向滑台6的Y方向移动平台6‑1控制六维力传感器2‑3到达装置左侧Y方向的
指定位置,牙槽模型4‑7通过Z方向主动滑台3的Z方向主动移动平台3‑1和Z方向从动滑台5
的Z方向从动移动平台5‑1实现牙槽模型在Z方向上位置的改变,双滑块驱动电机4‑6通过驱
动双滑块驱动曲柄4‑5做圆周运动,双滑块驱动曲柄4‑5通过双滑块上连杆4‑3为十字滑块
组4‑8在十字双滑块架4‑2中滑动提供动力,十字滑块组4‑8的滑动又将动力传递给双滑块
下连杆4‑4,双滑块下连杆4‑4连接着牙槽滑块4‑9,这样就使牙槽滑块4‑9可以在牙槽水平
面内适应牙槽的类椭圆外形,并且牙槽滑块4‑9可以滚动到牙槽模型4‑7左侧的指定矫正位
置,通过旋出方向转台2‑1上的旋紧螺丝2‑1‑1,可以改变六维力传感器2‑3在X、Y平面上与X
方向滑台的夹角,当六维力传感器2‑3与牙槽滑块4‑9位置关系确定时,再将旋紧螺丝(2‑1‑
1)旋进,确定了待矫正部位位于牙槽的左侧时种植体与待矫正牙齿的空间位置关系。
向指定位置,Y方向滑台6的Y方向移动平台6‑1控制六维力传感器2‑3到达装置右侧Y方向的
指定位置,牙槽模型4‑7通过Z方向主动滑台3的Z方向主动移动平台3‑1和Z方向从动滑台5
的Z方向从动移动平台5‑1实现其在Z方向上位置的改变,双滑块驱动电机4‑6通过驱动双滑
块驱动曲柄4‑5做圆周运动,双滑块驱动曲柄4‑5通过双滑块上连杆4‑3为十字滑块组4‑8在
十字双滑块架4‑2中滑动提供动力,十字滑块组4‑8的滑动又将动力传递给双滑块下连杆4‑
4,双滑块下连杆4‑4连接着牙槽滑块4‑9,这样就使牙槽滑块4‑9可以在牙槽水平面内适应
牙槽的类椭圆外形,并且牙槽滑块4‑9可以滚动到牙槽模型4‑7右侧的指定矫正位置,通过
旋出方向转台2‑1上的旋紧螺丝2‑1‑1,可以改变六维力传感器2‑3在X,Y平面上与X方向滑
台的夹角,当六维力传感器2‑3与牙槽滑块4‑9位置关系确定时,再将旋紧螺丝(2‑1‑1)旋
进,确定了待矫正部位位于牙槽的右侧时种植体与待矫正牙齿的空间位置关系。
出牙槽模型与微种植体的空间位置关系,改变双滑块驱动曲柄的长度以及双滑块下连杆与
牙槽滑块连接点的位置,这样就可以适应不同患者的牙槽形状,然后通过十字双滑块机构4
模拟不同患者的牙槽,在三维空间上模拟了种植支抗情况下微种植体与待矫正牙齿的空间
关系,然后在牙槽滑块4‑9与六维力传感器2‑3之间连接正畸时所使用的橡皮圈,通过正畸
力测量机构2测量出此状态下力和力矩,从而计算出微种植体支抗情况下微种植体和待矫
正牙齿的受力情况。
发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。