一种扩弓器测力装置及测力方法

技术领域

本申请涉及矫治器技术领域，特别涉及一种扩弓器测力装置及测力方法。

背景技术

扩弓器是口腔正畸领域的常用矫治器，可以用于矫正牙弓狭窄、牙列拥挤以及协调上下牙弓宽度等。

扩弓器一般由将矫治器固定于牙齿上的固位部件和用于扩弓的扩弓部件组成，其中，扩弓部件加力变形后产生的弹性回复力作用于牙齿并传导到牙槽骨后，可以引起上下颌牙弓和牙槽骨宽度增加，从而实现扩弓效果。

现有的扩弓器在临床上使用时，只能测量出佩戴前的扩弓力，而随着时间推移，扩弓器在后期使用过程中实际产生的矫治力大小会逐渐发生变化，尤其是随着牙齿矫治过程的推进，当口腔内牙弓、牙列系统建立新的平衡时，扩弓器的矫治力会逐渐下降，继续佩戴则会降低矫治效果，导致扩弓量不足，矫治疗程长，不利于牙齿矫治工作的推进，若能在完成预期扩弓量期间内，当扩弓器的扩弓力发生下降的时间节点更换下一阶段扩弓器，有利于发挥出扩弓器的最佳矫治功效，提高矫治效率。然而，目前临床上缺乏对扩弓器在不同矫治量的矫治过程中测量矫治力的测力装置，使得无法确定不同矫治量下扩弓器各个状态下的矫治力，也无法确定扩弓器将牙弓矫治至预期位置时的最佳更换时机，需要完全依靠医生的经验，缺乏量化的指标，降低了矫治效果。

因此，在完成既定扩弓量的情况下，能够测量出扩弓器在扩弓过程中的力学变化，有利于评估扩弓器的扩弓过程的最佳更换时机，对提高矫治效果具有重要意义。

发明内容

本申请的目的在于提供一种扩弓器测力装置及测力方法，以测量扩弓器在矫治过程中的矫治力，便于人们获知最佳的矫治方案，从而解决现有技术中无法量化扩弓器的矫治力，需要依靠医生经验评估推定矫治进程的问题。

本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

一种扩弓器测力装置，用于装配牙模型，并在牙模型上连接扩弓器，以测量扩弓器在不同扩弓量下的扩弓力，

所述扩弓器测力装置包括底板、夹板组件、测力调节组件，所述夹板组件包括第一夹板、第二夹板，在力的作用下，所述第一夹板、所述第二夹板分别在所述底板上方发生横向位移，所述第一夹板及所述第二夹板顶部分别设置有装配入口，其中，位于所述第二夹板前端的装配入口为弧形滑槽，在扩弓力作用下，装配于所述夹板组件上的牙模型向外打开；

所述测力调节组件弹性连接于所述第二夹板的横向位移连接端的外侧，并通过所述底板定位连接位置，所述测力调节组件与拉力传感器连接；

测力时，所述牙模型的两个牙模瓣分别连接于所述第一夹板、所述第二夹板上方，通过所述测力调节组件向所述第二夹板施加牵引力，所述拉力传感器记录各个状态下所述测力调节组件的牵引力数值。

进一步地，所述底板包括位移槽，所述位移槽为沿所述底板长度方向设置的横向通槽，所述第一夹板包括第一连接部，所述第二夹板包括第二连接部，所述第二连接部为所述第二夹板的横向位移连接端，所述第一连接部、所述第二连接部分别与所述位移槽配合实现滑动连接。

进一步地，所述第一夹板顶部的装配入口为第一连接结构，所述第一连接结构为沿上下方向设置的盲孔结构，所述第一连接结构设置数量为两个，两个所述第一连接结构分别设置于连接在所述牙模型左侧牙模瓣的前牙牙位下方、后牙牙位下方的位置，且连接在所述牙模型后牙牙位下方的所述第一连接结构位于第一连接部上方。

进一步地，所述第二夹板包括调位组件、后装配插孔，位于所述第二夹板前端的装配入口设置于调位组件顶部上方，所述调位组件沿横向设置，且滑动连接于所述第二夹板的顶部前端外侧，通过调整所述调位组件相对于所述后装配插孔的位置，以调整所述牙模型的前后端的不同扩弓量；

所述调位组件包括位移滑块、第一调节销，所述位移滑块为设置有配合连接所述牙模型前端的连接孔的滑块，所述位移滑块与所述第一调节销连接。

进一步地，所述第二夹板还包括调位槽和固位安装板，所述调位槽为沿所述第二夹板长度方向设置的横向滑槽，所述固位安装板为连接于所述调位槽外侧的面板，所述固位安装板中部设置有螺纹孔，所述调位组件一端滑动连接于所述调位槽内，另一端螺纹连接于所述固位安装板的螺纹孔内。

进一步地，所述位移滑块滑动连接于所述调位槽内，所述位移滑块上方设置有前装配插孔，所述前装配插孔为位于所述第二夹板前端的弧形滑槽状的装配入口，所述第一调节销为螺纹销，所述第一调节销螺纹连接于所述固位安装板的螺纹孔内，通过转动调节所述第一调位销相对于所述固位安装板的连接位置，进而实现调整所述牙模型前后端的不同扩弓量。

进一步地，所述测力调节组件包括拉簧和第二调位销，所述拉簧和所述第二调位销相连接，所述测力调节组件通过所述拉簧弹性连接于所述第二夹板的横向位移连接端的外侧。

进一步地，所述第二夹板还包括牵引孔，所述牵引孔位于所述第二连接部上方的中部，所述牵引孔为沿所述第二夹板的长度方向设置的连接孔，所述拉簧容置于所述牵引孔内，且所述拉簧的一端通过所述牵引孔与所述第二夹板连接，另一端与所述第二调位销连接。

进一步地，所述底板还包括连接座，所述连接座为连接于所述位移槽的槽内外侧的固定座，所述连接座中部设置有横向贯通的螺纹通孔；

所述第二调位销螺纹连接于所述连接座，通过转动调节所述第二调位销相对于所述连接座的连接位置，进而调节并定位所述测力调节组件相对于所述第二夹板的配合状态。

一种扩弓器测力方法，使用上述的一种扩弓器测力装置，以测量扩孔器在不同扩弓量下的力，包括以下步骤：

S1：确定本次预测量的扩弓量l

S2：将牙模型的两个牙模瓣分别连接于第一夹板、第二夹板上方，按照预测量的扩弓量l

S3：通过旋转测力调节组件相对于连接座的位置，以牵引第二夹板，当第二夹板发生位移时，记录第二夹板开始位移时刻时拉力传感器显示的拉力数值f(1)，此时，f(1)为按照预测量的扩弓量l

S4：将第一夹板、第二夹板的相对位置恢复至步骤S2中确定的预测量扩弓量l

S5：通过旋转测力调节组件相对于连接座的位置，以牵引第二夹板，当第二夹板发生位移时，记录第二夹板开始位移时刻时拉力传感器显示的拉力数值f(2)；

S6：确定预测量扩弓量l

S7：取下扩弓器，重复S1进行下一组预测量扩弓量的测力操作。

本申请的实施例提供的一种扩弓器测力装置及测力方法至少具有以下有益效果：

本申请可以提供多种方式实现测量扩弓器在不同扩弓量下的扩弓力，使得人们可以测量扩弓器在扩弓过程中的力学变化，便于人们在扩弓器发生扩弓力失效的时间节点处及时更换扩弓器，以提高矫治效果、缩短矫治进程。

附图说明

图1为本申请在实际应用中的分解状态示意图；

图2为本申请一种扩弓器测力装置的整体结构示意图；

图3为本申请中底板的分解状态示意图；

图4为本申请中第一夹板的结构示意图；

图5为本申请中第二夹板的结构示意图；

图6为本申请中调位组件的结构示意图；

图7为本申请中测力调节组件的结构示意图。

图中标号

4-牙模型；5-底板；51-位移槽；52-连接座；6-夹板组件；61-第一夹板；611-第一连接部；612-第一连接结构；613-第一装配孔；62-第二夹板；620-调位组件；6201-位移滑块；6202-第一调位销；6203-前装配插孔；6204-调位配合孔；621-第二连接部；622-后装配插孔；623-第二装配孔；624-调位槽；625-牵引孔；626-固位安装板；7-测力调节组件；71-拉簧；72-第二调位销；8-拉力传感器；9-扩弓器。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大(厚)或者缩小(薄)了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

单数形式的词汇也包括复数含义，反之亦然。

在本申请实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本申请实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

为便于描述，本申请以图1所示的方向为例，X轴代表横向方向，Y轴代表前后方向，Z轴代表上下方向。

图1为本申请在实际应用中的分解状态示意图，如图1所示，一种扩弓器测力装置，用于装配连接有扩弓器9的牙模型4，并通过连接的拉力传感器8来测量扩弓器9在不同扩弓量下传导至所述扩弓器测力装置的扩弓力。

图2为本申请一种扩弓器测力装置的整体结构示意图，如图2所示，所述扩弓器测力装置包括底板5、夹板组件6、测力调节组件7，所述夹板组件6包括第一夹板61、第二夹板62，在力的作用下，所述第一夹板61、所述第二夹板62分别在所述底板5上方发生横向位移，所述第一夹板61及所述第二夹板62顶部分别设置有装配入口，用于分别连接牙模型4的两个牙模瓣，其中，位于所述第二夹板62前端的装配入口为弧形滑槽，在扩弓力作用下，装配于所述夹板组件6上的牙模型4向外呈扇形地打开；

所述测力调节组件7弹性连接于所述第二夹板62的横向位移连接端的外侧，并通过所述底板5定位连接位置，所述测力调节组件7与所述拉力传感器8连接，测力时，将所述牙模型4的两个牙模瓣分别装配在所述第一夹板61、所述第二夹板62上方，此时所述牙模型4、所述夹板组件6呈闭合状，再将扩弓器9装配于所述牙模型4的上方，通过所述测力调节组件7向所述第二夹板62施加牵引力，所述拉力传感器8记录各个状态下所述测力调节组件7的拉力数值。

以下结合附图对本申请实施例进行详细说明：

如图1所示，所述牙模型4沿牙弓中线分隔为两个独立的牙模瓣，两个所述牙模瓣的底部分别设置安装孔，用于分别连接第一夹板61、第二夹板62，以实现所述牙模型4与所述夹板组件6可拆卸连接，同时实现所述牙模型4的两个独立的牙模瓣能在扩弓器的作用下分别向所述第一夹板61、所述第二夹板62施力。

本实施例中，为便于描述，设定其中，所述牙模型4门牙所在的一侧为前侧，所述夹板组件6与所述牙模型4设置有门牙一侧相连接的一端为前端。

所述夹板组件6与所述底板5采用互相配合的凹槽与凸起或滑块与滑轨等方式配合实现滑动连接，使得所述夹板组件6可拆卸地连接于所述底板5上方，且所述第一夹板61、所述第二夹板62可以在所述底板5上分别沿指定方向(即横向的扩弓方向)滑动位移。

具体的，图3为本申请中底板的分解状态示意图，如图3所示，所述底板5包括位移槽51，所述位移槽51为沿所述底板5长度方向(即图示的横向方向)设置的横向通槽，使得所述第一夹板61、所述第二夹板62分别连接于所述底板5上方，且可以沿所述底板5的横向滑动位移。

所述底板5还包括连接座52，所述连接座52为连接于所述位移槽51槽内外侧的固定座，所述连接座52中部设置有横向贯通的螺纹通孔，当所述夹板组件6与所述底板5装配就位后，再将所述测力调节组件7装配于所述牵引孔625，并通过连接座52连接、定位所述测力调节组件7的连接位置。

在一些优选的实施例中，所述位移槽51的形状呈上窄下宽的“梯”字形，相应地，所述第一夹板61、第二夹板62均设置有与所述位移槽51的槽内形状相匹配的凸起结构，用于将所述夹板组件6的底部稳定地连接在所述位移槽51内，且不发生上下方向的窜动。

具体的，图4为本申请中第一夹板61的结构示意图、图5为本申请中第二夹板62的结构示意图，如图4、图5所示，所述第一夹板61包括第一连接部611，所述第二夹板62包括第二连接部621，所述第一连接部611与所述第二连接部621的结构相同，所述第一连接部611、所述第二连接部621分别与所述位移槽51配合实现滑动连接。

在一些优选的实施例中，所述第一夹板61还包括第一连接结构612，所述第一连接结构612为设置于所述第一夹板61顶部的装配入口，所述第一连接结构612为沿上下方向设置的盲孔结构，用于将所述牙模型4左侧的牙模瓣通过连接销连接于所述第一夹板61的第一连接结构612处。

在一些优选的实施例中，所述第一连接结构612设置数量为两个，两个所述第一连接结构612分别设置于连接在所述牙模型4左侧牙模瓣的前牙牙位下方、后牙牙位下方的位置，且连接在所述牙模型4后牙牙位下方的所述第一连接结构612位于第一连接部611上方，用于配合连接牙模瓣，更有力地向所述第一夹板61传递扩弓力。

在一些优选的实施例中，所述第一夹板61还包括第一装配孔613，所述第二夹板62包括第二装配孔623，所述第一装配孔613与所述第二装配孔623的结构相同，均为沿上下方向设置的通孔结构，用于连接螺栓，以固定所述夹板组件6相对于所述5的位置，便于测试前安装牙模型及扩弓器。

所述第二夹板62包括调位组件620、后装配插孔622，位于所述第二夹板62前端的装配入口设置于调位组件620顶部上方，所述调位组件620为可以沿向外扩弓方向调整位置的滑动调节组件，所述调位组件620沿横向设置，且滑动连接于所述第二夹板62的顶部前端外侧，所述后装配插孔622为沿上下方向设置的盲孔结构，通过调整所述调位组件620相对于所述后装配插孔622的位置，以调整所述牙模型4的前后端的不同扩弓量。

在一些优选的实施例中，所述牙模型4右侧的牙模瓣通过连接销分别连接于所述调位组件620、所述后装配插孔622处，其中，所述调位组件620连接于所述牙模型4右侧牙模瓣的前牙下方，所述后装配插孔622位于所述牙模型4右侧牙模瓣的后牙下方，用于适配扩弓器在进行扩弓时，前牙扩弓量大于后牙扩弓量的原理，便于依据使用需求调节前后牙不同扩弓量的调整需求，以满足多种情景下对扩弓力测量。

进一步地，所述第二夹板62还包括调位槽624和固位安装板626，所述调位槽624为沿所述第二夹板62长度方向设置的横向滑槽，所述固位安装板626为连接于所述调位槽624外侧的面板，所述固位安装板626中部设置有螺纹孔，所述调位组件620一端滑动连接于所述调位槽624内，另一端螺纹连接于所述固位安装板626的螺纹孔内，用于通过转动方式实现所述调位组件620沿扩弓方向的横向位置调整。

在一些优选的实施例中，设置于后牙牙位的第一连接结构612位于第一连接部611的上方，所述后装配插孔622位于第二连接部621的上方，用于扩弓器在扩弓时能够更直接有效地向所述夹板组件6施力，以进行测力。

具体的，图6为本申请中调位组件的结构示意图，如图6所示，所述调位组件620包括位移滑块6201、第一调节销6202，所述位移滑块6201为设置有配合连接所述牙模型4前端的连接孔的滑块，所述位移滑块6201滑动连接于所述调位槽624内，所述第一调节销6202为螺纹销，所述第一调节销6202螺纹连接于所述固位安装板626的螺纹孔内，所述位移滑块6021与所述第一调节销6202活动连接，调整位置时，转动调整所述620相对于所述固位安装板626的位置，进而带动所述位移滑块6201在所述调位槽624内沿扩弓方向横向位移。

在一些优选的实施例中，所述位移滑块6201的外侧设置有调位配合孔6204，所述调位配合孔6204为用于容置并连接所述第一调节销6202的连接孔，所述第一调节销6202的末端与所述调位配合孔6204的内沿可以采用互相配合的凹槽与凸起连接，以实现所述第一调节销6202转动时既可以带动所述位移滑块6201横向滑动位移，同时避免带动所述位移滑块6201转动。

所述调位组件620还包括前装配插孔6203，所述前装配插孔6203为位于所述第二夹板62前端的弧形滑槽状的装配入口，所述前装配插孔6203为弧形滑槽结构，所述前装配插孔6203的弧形滑槽用于适配扇形扩弓的扩弓原理。

其中，扇形扩弓的原理为：通常，口腔扩弓，前牙(中切牙)和后磨牙需要的扩弓量不一样，我们按照咬合关系和牙量，给出建议扩弓量，这个扩弓量的建议，通常是两个值：后端扩弓量(指的是左右后磨牙5号或者6号)连线需要向外展开的距离，以及前端扩弓量(指的是前面左右两个中切牙连线需要外展的距离)。而这两个扩弓量绝大部分情况下是不一样的，而且前端比后端要大。因此，所述前装配插孔6203需要设置成弧形，以适配扇形扩弓的扩弓原理。

所述前装配插孔6203设置于所述位移滑块6201上方，用于将所述牙模型4右侧的牙模瓣通过连接销连接于所述前装配插孔6203处。

在一些优选的实施例中，所述调位槽624侧切方向视角呈“凹”字形，相应地，所述位移滑块6201的侧切方向视角呈“凸”字形，用于通过凹凸配合实现将所述位移滑块6201限位于所述调位槽624内，避免了所述位移滑块6201在所述调位槽624内上下方向窜动。

需要补充说明的是，扩弓时的扇形打开原理即后端扩弓量(指的是左右后磨牙5号或者磨牙6号)连线需要向外展开的距离，以及前端扩弓量(指的是前面左右两个中切牙连线需要外展的距离)，这两个扩弓量大部分情况下是不一样的，而且前端比后端要大。

如图5所示，所述第二夹板62还包括牵引孔625，所述牵引孔625位于所述第二连接部621上方的中部，所述牵引孔625为沿所述第二夹板62的长度方向设置的连接孔，所述测力调节组件7通过所述牵引孔625与所述第二夹板62连接，使得可以通过所述测力调节组件7牵引所述第二夹板62位移。

在一些优选的实施例中，所述第一夹板61还包括第一装配孔613，所述第二夹板62包括第二装配孔623，所述第一装配孔613与所述第二装配孔623的结构相同，均为沿上下方向设置的通孔结构，用于连接螺栓，以固定所述夹板组件6相对于所述底板5的位置，便于测试前安装牙模型及扩弓器。

当所述夹板组件6与所述底板5装配就位后，再将所述测力调节组件7装配于所述牵引孔625，并通过连接座52连接、定位所述测力调节组件7的位置。

具体的，图7为本申请中测力调节组件的结构示意图，如图7所示，所述测力调节组件7包括拉簧71和第二调位销72，所述拉簧71为弹簧，所述第二调位销72为螺纹销，所述测力调节组件7通过所述拉簧71弹性连接于所述第二夹板62的横向位移连接端的外侧。

具体的，所述拉簧71容置于所述牵引孔625内，且所述拉簧71的一端通过所述牵引孔625与所述第二夹板62连接，另一端与所述第二调位销72连接，所述第二调位销72螺纹连接于所述连接座52，且所述第二调位销72的限位端连接于所述连接座52的外侧，用于通过转动调节、定位所述第二调位销72相对于所述连接座52的连接位置，进而带动所述拉簧71沿扩弓方向牵引所述第二夹板62位移。

在一些优选的实施例中，所述第二调位销72为内部中空的贯通结构，所述拉力传感器8的牵引端贯通于所述拉簧71的内部，并连接于所述拉簧71与所述第二调位销72之间，使得可以通过所述拉力传感器记录各个情况下所述测力调节组件7施加的牵引力。

所述拉力传感器为现有技术，其中常见的结构为所述拉力传感器主要由测量系统和连接系统组成，在操作时，将所述连接系统的柔性钢丝绳贯通于所述第二调位销72内部，并连接于所述拉簧71与所述第二调位销72之间，使得可以通过所述拉力传感器记录所述测力调节组件7施加的牵引力，具体内容在此不做进一步说明。

理想状态下，所述夹板组件6与所述底板5的相对摩擦力很小，可以忽略不计，当将装配有扩弓器9的牙模型4装配在本申请一种扩弓器测力装置上，通过传感器测量所述扩弓器9传递到所述测力调节组件7上的力，即可获知整个扩弓过程的扩弓力，但是，在具体应用中，因摩擦力的影响，扩弓器9传递至所述调节组件7的力远小于所述夹板组件6与所述底板5间的静摩擦力，因此，本申请一种扩弓器测力装置可以通过另外一种方式进行测量不同扩弓量下，所述扩弓器9施加的扩弓力。

本申请在另一方面还提供一种扩弓器测力方法，使用上述的一种扩弓器测力装置，以测量扩弓器在不同扩弓量下的扩弓力，包括以下步骤：

S1：确定本次预测量的扩弓量l

S2：将牙模型4的两个牙模瓣分别连接于第一夹板61、第二夹板62上方，按照预测量的扩弓量l

S3：通过旋转测力调节组件7相对于连接座52的位置，以牵引第二夹板62，当第二夹板62发生位移时，记录第二夹板62开始位移时刻时拉力传感器8显示的拉力数值f(1)，此时，f(1)为按照预测量的扩弓量l

S4：将第一夹板61、第二夹板62的相对位置恢复至步骤S2中确定的预测量扩弓量l

此时，所述扩弓器9会提供与所述测力调节组件7拉力方向相同的扩弓力，此时，当所述第二夹板62发生位移时的最大静摩擦力f(max)等于扩弓器9的扩弓力与所述测力调节组件7拉力的拉力和，因此，只需测得装配有扩弓器9后，所述测力调节组件7的拉力，即可推导当下扩弓量下所述扩弓器9的扩弓力，以此开始进行以下操作步骤：

S5：通过旋转测力调节组件7相对于连接座52的位置，以牵引第二夹板62，当第二夹板62发生位移时，记录第二夹板62开始位移时刻时拉力传感器8显示的拉力数值f(2)；

S6：确定预测量扩弓量l

S7：取下扩弓器9，重复S1进行下一组预测量扩弓量的测力操作。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。