專利名稱：口腔正畸弓絲成型方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的口腔正畸弓絲熱處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，擁有美觀整齊的牙齒不僅使一個(gè)人在社會(huì)交往中的信心提高，而且還可以避免許多口腔疾病(例如嚴(yán)重齲齒、牙周病等)的發(fā)生。因此，牙列畸形病人進(jìn)行正畸治療的比例大為提高，尤其是正在成長(zhǎng)中的青少年人群，為了避免以后牙列不齊而進(jìn)行牙齒矯形的人數(shù)更是猛增，口腔正畸治療已成為口腔醫(yī)學(xué)研究中最為熱門的領(lǐng)域。
目前，固定矯治技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步代表著口腔正畸矯治技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)，固定矯治技術(shù)當(dāng)中最常用的正畸弓絲包括有不銹鋼弓絲、鎳鈦合金弓絲和一些有色金屬弓絲等等。不同類型的弓絲具有不同的性能，其中，鎳鈦合金弓絲是一種高性能、回彈性好、具有形狀記憶效應(yīng)或超彈性并且生物相容性良好的牙齒正畸絲，在正畸治療中，尤其對(duì)于疑難病例，是目前最有效的矯治材料，應(yīng)用也最廣泛。鎳鈦絲主要分為兩種類型，一種是超彈型正畸絲，利用合金的超彈性能，可以在一定應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行任意變形，從而在牙齒發(fā)生位置移動(dòng)的過程中提供恒定的矯治力；另一種是熱激活型，利用合金的形狀記憶效應(yīng)，在體溫下發(fā)生形狀恢復(fù)，從而提供使牙齒發(fā)生移動(dòng)的矯治力。
無論何種正畸絲，在臨床應(yīng)用之前需根據(jù)患者的具體情況進(jìn)行不同的變形處理，然而鎳鈦合金的冷變形能力一般較差，尤其是超彈性鎳鈦合金絲，在室溫下由于其超彈性使得它的可成型性很差，強(qiáng)制冷彎變形不但困難和不規(guī)范，甚至?xí)p壞合金絲，因此對(duì)弓絲的彎曲需通過熱處理的方式進(jìn)行，通過加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔拍茴A(yù)成定型。另外，為了達(dá)到良好的治療效果，對(duì)于同一根正畸絲，需要改變其局部性能，以提高或降低矯治力，這更需要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍軐?shí)現(xiàn)。所以，熱處理儀是正畸治療中不可或缺的必備工具。
現(xiàn)階段對(duì)鎳鈦弓絲進(jìn)行加熱彎制的產(chǎn)品一般采用恒定功率進(jìn)行加熱，不具備控溫功能，無法監(jiān)控弓絲溫度的變化，需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師才能把握適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間而不損壞弓絲的性能，對(duì)弓絲的熱處理比較盲目，溫度過低達(dá)不到變形的目的，溫度過高達(dá)不到性能要求，而且有可能使弓絲熔斷，不但形成浪費(fèi)，而且給患者的治療帶來不便，甚至達(dá)不到治療效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的口腔正畸弓絲在彎制定型過程中因控制弓絲加熱溫度困難而導(dǎo)致的無法自動(dòng)地實(shí)時(shí)控制弓絲的溫度變化及無法把握弓絲的熱處理過程的問題，本發(fā)明提供了一種口腔正畸弓絲成型方法及其裝置。本發(fā)明能夠通過準(zhǔn)確地控制加熱時(shí)間和加熱溫度實(shí)現(xiàn)對(duì)弓絲的彎制成型，使用方便靈活可靠。
本發(fā)明的口腔正畸弓絲成型方法，按以下步驟進(jìn)行步驟一、通過測(cè)量不同型號(hào)的弓絲在不同電流下所達(dá)到的溫度，建立不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線；步驟二、確定待處理弓絲的型號(hào)及待處理弓絲的溫度；步驟三、根據(jù)步驟一獲得的電流-溫度變化曲線，獲得熱處理時(shí)待處理弓絲所需要的電流值；步驟四、設(shè)定待處理弓絲進(jìn)行熱處理的加熱時(shí)間；步驟五、采用直流電源對(duì)待處理弓絲通電加熱，此時(shí)加熱電流為步驟三所確定的電流值；步驟六、判斷步驟五的加熱時(shí)間是否達(dá)到步驟四所設(shè)定的加熱時(shí)間；步驟六的判斷為否，則重復(fù)執(zhí)行步驟五至步驟六；步驟六的判斷為是，則執(zhí)行步驟七切斷電源，停止對(duì)待處理弓絲通電加熱。步驟一中采用點(diǎn)焊方式連接到弓絲的K型熱電偶絲對(duì)待處理弓絲的處理溫度進(jìn)行測(cè)量。步驟四設(shè)定的加熱時(shí)間等于步驟一中為獲得該型號(hào)弓絲的電流-溫度變化曲線時(shí)確定的電流值所對(duì)應(yīng)的加熱時(shí)間，其為6～8秒。
本發(fā)明的口腔正畸弓絲成型裝置包括預(yù)存有上述口腔正畸弓絲成型方法的步驟一中所獲得的不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線數(shù)據(jù)的中央處理電路1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器7、功率模塊4、電源模塊6、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和第一放大電路3；中央處理電路1的電流控制信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器7的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7的輸出端連接功率模塊4的功率控制端，電源模塊6為功率模塊4提供恒定的直流電壓，功率模塊4輸出的恒定電流給待處理弓絲5，功率模塊4輸出的恒定電流的反饋信號(hào)通過第一放大電路3的放大后輸入到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸入端，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸出端連接中央處理電路1的弓絲電流反饋信息輸入端，中央處理電路1的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的控制信號(hào)端。
本發(fā)明提供了一種采用恒定電流給鎳鈦弓絲進(jìn)行熱處理、通過調(diào)節(jié)加熱電流來控制溫度的方法及其裝置(它也可以應(yīng)用于其他材質(zhì)的弓絲)，它利用預(yù)存的電流-溫度變化關(guān)系，通過準(zhǔn)確地控制加熱時(shí)間和加熱溫度實(shí)現(xiàn)了對(duì)弓絲的彎制成型過程的把握。本發(fā)明成型裝置是基于上述方法的基礎(chǔ)上建立的，中央處理器根據(jù)弓絲電流的反饋信息控制功率模塊輸出電流的大小，使得輸入到弓絲的電流在加熱時(shí)間內(nèi)恒定不變，從而保證了在加熱過程中的溫度維持在目標(biāo)溫度，這樣就實(shí)現(xiàn)了間接地對(duì)弓絲熱處理過程中溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使得處理人員能夠更有效的把握弓絲的熱處理過程，使熱處理的過程更規(guī)范了，而不是盲目地憑經(jīng)驗(yàn)控制恒功率對(duì)弓絲的加熱時(shí)間來實(shí)現(xiàn)對(duì)熱處理過程的把握了，也就是說沒有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師也可以通過本發(fā)明的參數(shù)設(shè)定來進(jìn)行弓絲的彎制，不但提高了效率，而且保證了治療的安全性和有效性。本發(fā)明采用直流電源對(duì)弓絲進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)溫度后，可以通過鎖定電流對(duì)任意長(zhǎng)度的弓絲加熱處理，而且能夠在彎制過程中，保持加熱區(qū)間范圍內(nèi)的弓絲溫度不變。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于對(duì)彎制過程中的弓絲進(jìn)行溫度測(cè)量比較困難，所以本發(fā)明的裝置采用間接測(cè)量的方法，通過電流的變化反映出弓絲的加熱溫度。


圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實(shí)施方式
一所示的型號(hào)為F1722的鎳鈦弓絲的電流-溫度變化曲線。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一參見圖1，本具體實(shí)施方式
的口腔正畸弓絲成型方法，按以下步驟進(jìn)行步驟一、采用點(diǎn)焊方式連接到弓絲的K型熱電偶絲對(duì)待處理弓絲的處理溫度進(jìn)行測(cè)量，通過測(cè)量不同型號(hào)的弓絲在不同電流下所達(dá)到的溫度，建立不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線，例如圖3所示的型號(hào)為F1722的鎳鈦弓絲的電流-溫度變化曲線；步驟二、確定待處理弓絲的型號(hào)及待處理弓絲的溫度；步驟三、根據(jù)步驟一獲得的電流-溫度變化曲線，獲得熱處理時(shí)待處理弓絲所需要的電流值；步驟四、設(shè)定待處理弓絲進(jìn)行熱處理的加熱時(shí)間；步驟五、采用直流電源對(duì)待處理弓絲通電加熱，此時(shí)加熱電流為步驟三所確定的電流值；步驟六、判斷步驟五的加熱時(shí)間是否達(dá)到步驟四所設(shè)定的加熱時(shí)間；步驟六的判斷為否，則重復(fù)執(zhí)行步驟五至步驟六；步驟六的判斷為是，則執(zhí)行步驟七切斷電源，停止對(duì)待處理弓絲通電加熱。步驟四設(shè)定的加熱時(shí)間等于步驟一中為獲得該型號(hào)弓絲的電流-溫度變化曲線時(shí)確定的電流值所對(duì)應(yīng)的加熱時(shí)間，本具體實(shí)施方式
中，測(cè)量不同型號(hào)的弓絲在不同電流下所達(dá)到的溫度時(shí)，每個(gè)電流值對(duì)弓絲都需要加熱6～8秒后，再對(duì)弓絲的溫度進(jìn)行測(cè)量，此6～8秒也是步驟四中設(shè)定的加熱時(shí)間。
具體實(shí)施方式
二參見圖1，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一在測(cè)量的過程中每個(gè)電流值對(duì)鎳鈦弓絲的加熱時(shí)間為7秒。其他步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三參見圖2，本具體實(shí)施方式
的口腔正畸弓絲成型裝置由預(yù)存有上述口腔正畸弓絲成型方法的步驟一中所獲得的不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線數(shù)據(jù)的中央處理電路1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器7、功率模塊4、電源模塊6、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和第一放大電路3組成；中央處理電路1的電流控制信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器7的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7的輸出端連接功率模塊4的功率控制端，電源模塊6為功率模塊4提供恒定的直流電壓，功率模塊4輸出的恒定電流給待處理弓絲5，功率模塊4輸出的恒定電流的反饋信號(hào)通過第一放大電路3的放大后輸入到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸入端，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的輸出端連接中央處理電路1的弓絲電流反饋信息輸入端，中央處理電路1的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的控制信號(hào)端。中央處理電路1采用的主芯片為Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)，其主要作用有(1)接收功率模塊4輸出的反饋電流信號(hào)；(2)儲(chǔ)存不同型號(hào)弓絲的電流-溫度曲線；(3)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器7發(fā)出相應(yīng)模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率模塊4輸出相應(yīng)的恒定電流。將具體實(shí)施方式
一的方法步驟以計(jì)算機(jī)語言編寫成程序?qū)懭氲街醒胩幚黼娐?中即可對(duì)弓絲實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)加熱。功率模塊4為系統(tǒng)提供恒定的加熱電流，最大輸出電流為10A，峰值電流為16A，它由2個(gè)TIP122和一個(gè)2N3096組成，其中TIP122的最大輸出電流為5A，屬于電流粗調(diào)三級(jí)管，2N3096最大輸出電流為100毫安，屬于電流細(xì)調(diào)三級(jí)管，三個(gè)三級(jí)管共同接收DA轉(zhuǎn)換模塊提供的可控電流。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2采用德州儀器生產(chǎn)的TLC2543。電源模塊6采用MC7805，為功率模塊4提供+5V的電壓。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7由德州儀器公司生產(chǎn)的TLC5628組成。第一放大電路3采用LM324運(yùn)放構(gòu)成的運(yùn)算比例放大電路。
具體實(shí)施方式
四參見圖2，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)是所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括液晶顯示輸出及鍵盤輸入電路12，所述液晶顯示輸出及鍵盤輸入電路12的數(shù)據(jù)傳輸端與中央處理電路1的顯示及控制傳輸端相連。所述液晶顯示輸出及鍵盤輸入電路12中采用MC1602的液晶顯示模塊。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。中央處理電路1控制MC1602的液晶顯示模塊顯示相應(yīng)參數(shù)，如加熱電流值、溫度等，而且其還可以通過鍵盤獲得外部控制信息。
具體實(shí)施方式
五參見圖2，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三或四的不同點(diǎn)是所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、第二放大電路9和熱電偶傳感器10，熱電偶傳感器10獲得的弓絲5的溫度信號(hào)通過第二放大電路9放大后送入到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的輸入端，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的輸出端連接中央處理電路1的弓絲溫度信息輸入端，中央處理電路1的另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器8的控制端。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三或四相同。本具體施方式采用的器件與上述功能相同的模塊一致。如果需要加工的弓絲的電流-溫度變化曲線恰沒有存儲(chǔ)在中央處理電路1中，則可以利用本具體實(shí)施方式
的添加裝置根據(jù)具體實(shí)施方式
一的步驟一測(cè)量該型號(hào)下弓絲的電流-溫度變化曲線并存儲(chǔ)到中央處理電路1中。本具體實(shí)施方式
的裝置相對(duì)于具體實(shí)施方式
三更加完善，可以隨時(shí)對(duì)任意型號(hào)的弓絲進(jìn)行熱處理并控制其熱處理過程。本具體實(shí)施方式
的熱電偶傳感器10采用K型熱電偶絲，其用點(diǎn)焊方式連接到待處理弓絲5上。
具體實(shí)施方式
六參見圖2，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括參考電壓模塊11，所述參考電壓模塊11分別為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、數(shù)模轉(zhuǎn)換器7和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器8提供參考電壓。本具體實(shí)施方式
采用MC1403模塊提供恒定參考電壓，并利用一個(gè)可變電阻來對(duì)電壓進(jìn)行微調(diào)；它的作用就是為了給裝置中的所有數(shù)?；蚰?shù)轉(zhuǎn)換器提供高精度的參考電壓。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
權(quán)利要求
1.口腔正畸弓絲成型方法，其特征在于所述方法按以下步驟進(jìn)行步驟(一)、通過測(cè)量不同型號(hào)的弓絲在不同電流下所達(dá)到的溫度，建立不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線；步驟(二)、確定待處理弓絲的型號(hào)及待處理弓絲的溫度；步驟(三)、根據(jù)步驟一獲得的電流-溫度變化曲線，獲得熱處理時(shí)待處理弓絲所需要的電流值；步驟(四)、設(shè)定待處理弓絲進(jìn)行熱處理的加熱時(shí)間；步驟(五)、采用直流電源對(duì)待處理弓絲通電加熱，此時(shí)加熱電流為步驟三所確定的電流值；步驟(六)、判斷步驟五的加熱時(shí)間是否達(dá)到步驟四所設(shè)定的加熱時(shí)間；步驟(六)的判斷為否，則重復(fù)執(zhí)行步驟五至步驟六；步驟(六)的判斷為是，則執(zhí)行步驟(七)切斷電源，停止對(duì)待處理弓絲通電加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔正畸弓絲成型方法，其特征在于所述待處理弓絲為鎳鈦弓絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的口腔正畸弓絲成型方法，其特征在于步驟一中采用點(diǎn)焊方式連接到弓絲的K型熱電偶絲對(duì)待處理弓絲的處理溫度進(jìn)行測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的口腔正畸弓絲成型方法，其特征在于所述方法中，步驟四設(shè)定的加熱時(shí)間等于步驟一中為獲得該型號(hào)弓絲的電流-溫度變化曲線時(shí)確定的電流值所對(duì)應(yīng)的加熱時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的口腔正畸弓絲成型方法，其特征在于所述方法中，步驟四的加熱時(shí)間為6～8秒。
6.口腔正畸弓絲成型裝置，其特征在于所述口腔正畸弓絲成型裝置包括預(yù)存有權(quán)利要求1所述的口腔正畸弓絲成型方法的步驟一中所獲得的不同型號(hào)的弓絲的電流-溫度變化曲線數(shù)據(jù)的中央處理電路(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)、功率模塊(4)、電源模塊(6)、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)和第一放大電路(3)；中央處理電路(1)的電流控制信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)的輸出端連接功率模塊(4)的功率控制端，電源模塊(6)為功率模塊(4)提供恒定的直流電壓，功率模塊(4)輸出的恒定電流給待處理弓絲(5)，功率模塊(4)輸出的恒定電流的反饋信號(hào)通過第一放大電路(3)的放大后輸入到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)的輸入端，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)的輸出端連接中央處理電路(1)的弓絲電流反饋信息輸入端，中央處理電路(1)的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)的控制信號(hào)端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的口腔正畸弓絲成型裝置，其特征在于所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括液晶顯示輸出及鍵盤輸入電路(12)，所述液晶顯示輸出及鍵盤輸入電路(12)的數(shù)據(jù)傳輸端與中央處理電路(1)的顯示及控制傳輸端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的口腔正畸弓絲成型裝置，其特征在于所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)、第二放大電路(9)和熱電偶傳感器(10)，熱電偶傳感器(10)獲得的弓絲(5)的溫度信號(hào)通過第二放大電路(9)放大后送入到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)的輸入端，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)的輸出端連接中央處理電路(1)的弓絲溫度信息輸入端，中央處理電路(1)的另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)的控制端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的口腔正畸弓絲成型裝置，其特征在于所述熱電偶傳感器(10)采用K型熱電偶絲，K型熱電偶絲用點(diǎn)焊方式連接到待處理弓絲(5)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的口腔正畸弓絲成型裝置，其特征在于所述口腔正畸弓絲成型裝置還包括參考電壓模塊(11)，所述參考電壓模塊(11)分別為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)提供參考電壓。
全文摘要
口腔正畸弓絲成型方法及其裝置，它涉及一種新型的口腔正畸弓絲熱處理方法及裝置，它解決了現(xiàn)有的口腔正畸弓絲在彎制定型過程中因控制弓絲加熱溫度困難而導(dǎo)致的無法自動(dòng)地實(shí)時(shí)控制弓絲的溫度變化及無法把握弓絲的熱處理過程的問題。本發(fā)明利用存儲(chǔ)在中央處理電路(1)中不同型號(hào)的弓絲的電流－溫度變化曲線，確定所要處理的弓絲在熱處理溫度下應(yīng)該對(duì)應(yīng)的電流值，然后利用中央處理電路(1)控制功率模塊(4)輸出恒定電流對(duì)待處理弓絲(5)進(jìn)行加熱。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)加熱電流來控制弓絲的加熱溫度，從而實(shí)現(xiàn)了間接地對(duì)弓絲熱處理過程中溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到了對(duì)弓絲的彎制成型過程的控制。
文檔編號(hào)C21D9/52GK1888090SQ20061001030
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者鄭玉峰, 李莉, 張鳳偉, 趙奇, 苗恒 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)