TWI782886B - 產生咬合載荷的系統 - Google Patents

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Abstract

提供一種產生咬合載荷的系統，包括載荷器具和控制器。載荷器具包括三個載荷傳遞元件和三個致動器。所述載荷傳遞元件分別適於定位在患者的上下前牙之間以及患者嘴巴左右兩側的上下後牙之間。所述載荷傳遞元件彼此分開。所述致動器分別與所述載荷傳遞元件耦接。控制器配置用於控制三個致動器以單獨、依序的方式致動三個載荷傳遞元件，在三個載荷傳遞元件的連續動作之間具有休息時間，從而將來自三個致動器的振動能量傳遞到患者的前牙、左後牙和右後牙的牙周組織。

Description

產生咬合載荷的系統
本揭露係關於一種在牙齒和牙周組織上產生咬合載荷(occlusal loading)的系統和方法，特別係有關於一種基於模擬的人類攝食動作(simulated human ingestion actions)對牙齒和牙周組織產生咬合載荷的系統和方法。
現有技術中使用的裝置將振動能量從口外來源(extraoral source)傳遞到患者嘴巴中的牙齒。例如，可以將一個帶有振動源的U形咬合板放在患者的嘴巴中，然後患者將咬合板咬住，得以免手持裝備，每日使用20分鐘。
現有技術的振動裝置在可能變化的頻率和幅度範圍內操作，聲稱增強了矯正牙齒的移動、增加了矯正器(aligner)的貼合性以及增強了牙齒周圍的骨骼重塑(bone remodeling)。如此概念係為，動態載荷(dynamic loading)或循環力(cyclic force)會比靜態力產生更大的骨骼重塑，並且牙齒移動是通過重塑周圍的牙槽骨來完成的。在骨骼重塑中，骨骼形成的步驟是骨骼重塑的限制因素，而循環力可以加速骨骼形成。
在另一示例中，棒狀的振動裝置可以藉由被夾在上下牙齒之間而保持在適當位置。振動棒可以移動到不同位置以接觸指定的牙齒。可以對裝置進行編程(programmed)，以指示使用者將振動棒移動到特定的牙齒，以將聚焦的能量傳遞到那些牙齒。
需要患者持續咬住振動裝置之咬合板，其問題在於咬合力不穩定並且會導致肌肉疲勞。振動棒聲稱僅使用重力來固定裝置，可通過改變振動棒的位置和牙齒接觸的位置，來調整傳遞到兩側顎的力。實際傳遞的力還取決於患者緊咬住棒的力度。此外，現有振動裝置的振動模式(vibration patterns)與人類實際咀嚼的方式不同，容易引起患者不適並且減慢牙齒移動。
有鑑於上述習知問題點，本發明的一目的係提供一種可以根據患者咀嚼和吞嚥的習慣順序和持續時間，產生振動力而模擬(simulating)對牙齒和牙周組織的咬合載荷效應(occlusal loading effects)的系統和方法。
本揭露之一實施例提供一種產生咬合載荷的系統，包括載荷器具(loading appliance)和控制器。載荷器具包括第一載荷傳遞元件、第二載荷傳遞元件和第三載荷傳遞元件。第一載荷傳遞元件適於定位在患者嘴巴的上下前牙之間，第二載荷傳遞元件和第三載荷傳遞元件分別適於定位在患者嘴巴左右兩側的上下後牙之間，其中第一、第二和第三載荷傳遞元件彼此分開。載荷器具還包括三個致動器，分別與第一、第二和第三載荷傳遞元件耦接。控制器配置用於控制三個致動器以單獨、依序的方式致動第一、第二和第三載荷傳遞元件，在第一、第二和第三載荷傳遞元件的連續動作之間具有休息時間，從而將來自三個致動器的振動能量傳遞到患者的前牙、左後牙和右後牙的牙周組織。
在一些實施例中，所述系統更包括檢測器具，配置用於檢測患者的攝食動作(ingestion actions)的順序和持續時間，所述攝食動作包括上下前牙對食物的切割、嘴巴左右兩側的上下後牙對食物的咀嚼以及吞嚥食物，並且配置用於將檢測數據傳輸到控制器，使得控制器根據檢測器具的檢測數據控制三個致動器，在患者沒有實際攝食動作的情況下。
在一些實施例中，檢測器具還配置用於檢測切割食物時上下前牙和咀嚼食物時嘴巴左右兩側的上下後牙的咬合力及咬合頻率。
在一些實施例中，載荷器具更包括咬合板(mouthpiece)，適於裝設在患者的上下牙弓之間的空間中並且具有符合上下牙弓的形狀的U形結構，其中咬合板的厚度從咬合板的近心端(mesial end)向遠心端(distal end)逐漸減小。第一、第二和第三載荷傳遞元件被插入咬合板中並且彼此間隔開。
在一些實施例中，第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者具有延伸到咬合板中的第一部分以及留在咬合板外部的第二部分。三個致動器分別與第一、第二和第三載荷傳遞元件的第二部分接觸，且三個致動器中的每一者係振動馬達。
在一些實施例中，三個致動器與第一、第二和第三載荷傳遞元件的第二部分被容納在內嵌有控制器的外殼中，且第一、第二和第三載荷傳遞元件的第二部分中的每一者的一端設置有吸振座(vibration absorbing mount)。
在一些實施例中，載荷器具更包括第一齒段(teeth segment)、第二齒段和第三齒段。第一齒段包括上支撐部和下支撐部，適於裝設在上下前牙之間的空間中，其中第一載荷傳遞元件被配置為插入第一齒段的上支撐部和下支撐部之間。第二齒段包括上支撐部和下支撐部，適於裝設在患者嘴巴左側的上下後牙之間的空間中，其中第二載荷傳遞元件被配置為插入第二齒段的上支撐部和下支撐部之間。第三齒段包括上支撐部和下支撐部，適於裝設在患者嘴巴右側的上下後牙之間的空間中，其中第三載荷傳遞元件被配置為插入第三齒段的上支撐部和下支撐部之間。第一、第二和第三齒段彼此分開。
在一些實施例中，第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者係軸件(shaft)並且具有與第一、第二或第三齒段接觸的壓力載荷部(pressure loading part)，其中三個致動器分別與三個軸件耦接。
在一些實施例中，所述致動器中的每一者係旋轉馬達，且壓力載荷部具有橢圓形橫截面。
在一些實施例中，所述致動器中的每一者係旋轉馬達，且壓力載荷部具有圓形橫截面並且帶有一凸起。
在一些實施例中，所述致動器中的每一者係振動馬達。
在一些實施例中，第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者具有與第一、第二或第三齒段接觸的壓力載荷部，且三個致動器中的每一者位於相應的壓力載荷部附近。
本揭露之另一實施例提供一種產生咬合載荷的方法，包括：將載荷器具的三個載荷傳遞元件分別定位在患者嘴巴的上下前牙之間以及患者嘴巴左右兩側的上下後牙之間，其中三個載荷傳遞元件彼此分開；以及通過控制器控制三個致動器以單獨、依序的方式致動三個載荷傳遞元件，在三個載荷傳遞元件的連續動作之間具有休息時間，從而將來自三個致動器的振動能量傳遞到患者的前牙、左後牙和右後牙的牙周組織。
在一些實施例中，所述方法更包括：利用檢測器具檢測患者的攝食動作的順序和持續時間，所述攝食動作包括上下前牙對食物的切割、嘴巴左右兩側的上下後牙對食物的咀嚼以及吞嚥食物；以及將檢測數據從檢測器具傳輸到控制器，其中控制器配置用於根據檢測數據控制三個致動器，在患者沒有實際攝食動作的情況下。
在一些實施例中，檢測器具還檢測切割食物時上下前牙和咀嚼食物時嘴巴左右兩側的上下後牙的咬合力及咬合頻率，且檢測數據還包括每個攝食動作的咬合力及咬合頻率。
在一些實施例中，載荷器具更包括咬合板，適於裝設在患者的上下牙弓之間的空間中並且具有符合上下牙弓的形狀的U形結構。三個載荷傳遞元件被插入咬合板中並且彼此間隔開。
在一些實施例中，載荷器具更包括三個齒段，分別適於裝設在上下前牙之間的空間中、患者嘴巴左側的上下後牙之間的空間中以及患者嘴巴右側的上下後牙之間的空間中，其中三個齒段彼此分開。三個載荷傳遞元件分別與三個齒段接觸。
下面詳細討論用於產生咬合載荷的系統和方法的實施例。然而，應當理解，這些實施例提供了許多可應用的發明概念，這些概念可以體現在各種各樣的特定上下文中，所討論的具體實施例僅用於說明製造和使用這些實施例的具體方式，並不限制本揭露的範圍。
除非另有定義，否則本文中使用的所有技術和科學用語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同涵義。應當理解，在常用詞典中定義的每一個用語應被解釋成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以理想化或過度正式的方式解讀，除非在此另有定義。
再者，空間相關用語，例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“在…上方”、“較高的”及類似的用語，是為了便於描述圖式中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用語意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞同樣可以相應地解釋。
下面實施例涉及一種由於模擬的人類攝食動作(simulated human ingestion actions)而對牙齒和牙周組織產生咬合載荷效應(occlusal loading effects)的系統，其根據從檢測攝食動作的順序和時間所獲得的參數來控制所述載荷的傳遞。咬合載荷效應包括由振動引起的載荷效應。此種系統的優點將在後面解釋。也會描述一些實施例的變形。在各個視圖和說明性實施例中，共同的元件使用相同的參考符號。
根據一些實施例，這樣的系統包括檢測器具(detection appliance)和載荷器具(loading appliance)。首先，檢測器具檢測攝食動作的順序和持續時間，所述攝食動作包括前牙對食物的切割、牙弓左右兩側的後牙對食物的咀嚼以及對食物的吞嚥。一段時間的休息提供了吞嚥的時間。然後，在沒有實際攝食的情況下，載荷器具模擬由於這些攝食動作對牙周組織和牙槽骨的咬合載荷效應。
載荷器具的操作係由檢測器具檢測到的攝食動作的計算順序和持續時間獲得的參數來控制。以此種方式操作，載荷器具可根據患者咀嚼和吞嚥的習慣順序和持續時間將模擬咬合載荷效應的振動力個別地(separately)傳遞到前牙、左後牙和右後牙的牙周組織。
一般來說，人類的攝食包括切割食物、於嘴巴左右兩側咀嚼食物以及吞嚥等動作，如第1圖所示。正常的順序是從上下前牙切割食物開始，然後切好的食物塊被舌頭移向嘴巴的一側，由上下大臼齒和小臼齒咀嚼。於此同時，對牙周組織的咬合載荷會刺激神經，導致唾液腺分泌唾液。在咀嚼過程中，唾液與咀嚼過的食物混合形成柔軟且平滑的食物團。舌頭作用(acts)以將食物保持在嘴巴的一側咀嚼一段時間，然後將食物移到另一側進行另一次咀嚼。最後，吞嚥動作將食物團送入食道。
有些人可能習慣性地在吞嚥前只用嘴巴的一側咀嚼食物。在攝食過程中，左側咀嚼、右側咀嚼和吞嚥步驟的順序因患者而異。這是由於隨著時間發展而形成的習慣。人類咀嚼頻率從1赫茲(Hz)到2赫茲不等，每次咀嚼時間(chewing episodes)從13秒(sec.)到35秒不等。人類第一大臼齒的正常咀嚼力從30牛頓(N)到150牛頓不等，且最大咬合載荷從300牛頓到800牛頓不等。
因此，一個模擬自然咬合載荷效應的系統可以首先檢測患者的攝食習慣，然後使用獲得的檢測數據來控制對牙周組織傳遞模擬的咬合載荷效應。已經發現到，這種模仿人類咀嚼習慣的系統(也可稱為一振動力產生系統，因為咬合載荷效應是由振動源引起的)適用於各種牙科應用(稍後將進一步描述)。
參考第2圖，其是示出根據一些實施例的用於產生咬合載荷的系統200的方塊圖。系統200包括一檢測器具210、一控制器220和一載荷器具230。可以將附加特徵或部件添加到系統200，及/或在其他實施例中可以替換或消除下面描述的一些特徵。
檢測器具210用於檢測攝食動作的順序和持續時間，所述攝食動作包括前牙對食物的切割、牙弓左右兩側的後牙對食物的咀嚼以及對食物的吞嚥等(如上所述)。在一些實施例中，檢測器具210還用於檢測切割食物時上下前牙的咬合力和咬合頻率，以及咀嚼食物時嘴巴左右兩側的上下後牙的咬合力和咬合頻率。可以使用各種類型的檢測裝置。
在一示例中，檢測器具210是具有內置(built-in)壓力感應器的口內(intraoral)裝置。此種口內裝置的詳細設計可參考US8226581和US10485642等現有技術。檢測方法是讓患者在正常條件下進食、咀嚼和吞嚥，並記住下顎肌肉的時間和移動。然後，在不進食的情況下，將檢測器具210放入患者嘴巴中，要求患者重複記憶動作進行切割、咀嚼和吞嚥動作。壓力感應器檢測並記錄來自這些動作的檢測器具210上的咬合載荷和頻率，並且這些動作的順序和持續時間由檢測數據來計算，包括吞嚥的時間。
在另一示例中，檢測器具210是具有感應器的口外(extraoral)裝置，該感應器接觸耳朵和顳顎關節(temporomandibular joint)附近的皮膚以檢測攝食動作期間骨髁(condyles)的移動。可通過分析攝食期間骨髁移動的差異來檢測這些動作。舉例來說，當前牙切割食物時，兩個骨髁往往會一起移動以執行咬合動作。然而，在嘴巴的一側咀嚼時，在工作側的骨髁的移動方式與下顎另一側的骨髁的移動方式則不同。在吞嚥時，上下牙齒往往會一起咬下，且舌頭同時做出推動動作。這種檢測器具210記錄骨髁的移動並分析差異，以確定切割、左側咀嚼、右側咀嚼和吞嚥動作的順序和持續時間。此種口外裝置的詳細設計可參考US20110276312A1等現有技術。
在又另一示例中，檢測器具210是可以在進食時配戴的口內裝置。舉例來說，可以在進食過程中配戴具有嵌入式感應器的咀嚼式器具(masticatory appliance)以檢測切割、咀嚼和吞嚥等動作，以獲得這些動作的順序和持續時間等檢測數據，包括吞嚥的時間，以及這些動作的咬合載荷和咬合頻率。此種口內裝置的詳細設計可參考US6613001等現有技術。
在其他示例中，檢測器具210的檢測方法是基於在進食時拍攝患者的視頻片段。基於視頻的人臉檢測與追踪(face detection and tracking)技術已應用於醫學診斷。使用臉部特徵識別和運動追踪的步驟對視頻片段進行分析，以檢測攝食的動作。使用時間資訊，可以計算切割、咀嚼和吞嚥動作的順序和持續時間。舉例來說，一個手機應用程式可控制手機的攝像頭在患者進食時捕捉患者臉部的視頻，然後分析患者臉部特徵的移動，以確定患者攝食動作的順序和持續時間。最後，這些檢測數據通過有線或無線的方式傳送到控制器220。
控制器220根據來自檢測器具210的檢測數據(可以通過上述裝置或方法中的一種或組合來檢測)獲得控制參數，例如通過處理（如信號轉換、計算等）和分析檢測數據，然後根據控制參數控制載荷器具230的個別的載荷傳遞元件232(將在下面描述)。控制參數可以包括載荷器具230要執行的模擬的攝食動作的順序和持續時間，以及每個模擬的攝食動作的咬合載荷和咬合頻率。選擇控制參數以使載荷器具230能夠在沒有實際攝食的情況下模擬由於這些攝食動作而對牙周組織和牙槽骨的咬合載荷效應。
在一些實施例中，控制器220是包括處理單元(未示出)和記憶體單元221的計算機裝置。處理單元可以以多種方式實現，例如通過使用微代碼(microcode)或軟體指令編程以執行本文所述功能的專用硬體、或通用硬體(如單個處理器、多個處理器或能夠並行計算(parallel computations)的其他合適的電路組件等)。記憶體單元221可以是唯讀記憶體(read only memory，ROM)、隨機存取記憶體(random access memory，RAM)等。控制器220的更多細節係為本領域技術人員所熟知的，故在此不再贅述。
載荷器具230用於模擬對前牙、左後牙和右後牙個別的牙周組織和牙槽骨的咬合載荷效應，該咬合載荷效應係由於振動源(由控制器220控制)產生的模擬的進食動作。所述載荷器具230根據檢測到的攝食動作的順序和持續時間來傳遞振動力，所述攝食動作包括前牙切割食物、右側後牙咀嚼食物、左側後牙咀嚼食物以及吞嚥食物團。而且，所述載荷器具230根據檢測到的攝食動作的咬合力和咬合頻率來傳遞振動力。
在一些應用中，使用患者檢測到的模式(pattern)的平均值的載荷器具230用於提供治療。這種治療應用可能對咀嚼功能惡化的患者有益。治療的目標是刺激或激發大腦中更多的神經反應。
在另一些應用中，多個患者檢測到的模式的平均值被用於控制參數。在此情況下，載荷器具230用於治療或調整隨著時間推移而出現異常模式的患者的咀嚼習慣(即，訓練患者採取不同的攝食習慣，這可以改善以前的習慣)。
在又另一些應用中，在矯正治療期間，配戴載荷器具230可加速牙齒移動。這是基於下述的牙齒移動理論。由於咬合力對牙周組織的壓力通過靜水壓效應(hydrostatic pressure effect)分佈到周圍的牙槽骨，且來自相鄰牙齒的分佈力最終在齒間牙槽骨的鬆質骨區域(cancellous bone region)相遇和碰撞，進而在該區域引起骨微裂縫(bone microfractures)，這些微裂縫能夠加速牙齒移動。
在一些實施例中，載荷器具230包括多個致動器231(即，振動源)、多個載荷傳遞元件232以及一或多個支撐件233，如第2圖所示。載荷器具230的各種配置的示例介紹如下。
第3圖示出根據一些實施例的載荷器具230的平面圖(參見第3(A)圖)和橫截面圖(參見第3(B)圖)。在第3圖的示例中，載荷器具230包括三個致動器231、三個載荷傳遞元件232以及一個支撐件233。
支撐件233是一適於裝設在患者的上牙弓和下牙弓之間的空間中(參見第4圖)並且具有符合牙弓的形狀的U形結構的咬合板(mouthpiece)。而且，兩個限位結構2330從咬合板的上下表面突出，並沿著咬合板的前牙區的內外邊緣設置。當支撐件233被放入口中時，患者的上下前牙可位於兩個限位結構2330之間(如第4圖所示)，此有助於防止支撐件233在配戴時滑動(即，提高配戴穩定性)。在一些實施例中，咬合板的厚度T從咬合板的近心端(即，前端)向遠心端(即，後端)逐漸減小，如第3(B)圖和第4圖所示。如此一來，當支撐件233被放入口中時，它起到支撐件的作用以保持下顎打開，這允許患者在保持姿勢的同時休息下顎肌肉。支撐件233可由適合口內牙科使用的矽樹脂材料製成。
三個載荷傳遞元件232可以是細長的平板(例如，由如不銹鋼、鈦合金等金屬或其他合適的剛性材料製成)，並且可以從支撐件233的前側可拆卸地插入到支撐件233中。三個載荷傳遞元件232彼此分開，並且分別對應於支撐件233的前牙區、右後牙區和左後牙區定位。三個致動器231分別與三個載荷傳遞元件232耦接(例如接觸)，以提供振動力來個別地致動載荷傳遞元件232。在此示例中，每個致動器231是振動馬達，例如偏心重量馬達(eccentric weight motor)。然而，也可以使用其他合適的振動致動器。
通過上述配置，在控制器220的控制下，個別的載荷傳遞元件232(及其對應的致動器231)可以以單獨、依序的方式模擬對前牙、左後牙和右後牙的牙周組織和牙槽骨的咬合載荷效應(即，產生振動力)，其中在載荷傳遞元件232的連續動作之間(以及在所有動作之後)具有休息時間。
在一些實施例中，每個載荷傳遞元件232具有延伸到支撐件233中的第一部分和留在支撐件233外部的第二部分，如第3圖所示。三個致動器231分別與三個載荷傳遞元件232的第二部分接觸。再者，所述致動器231和載荷傳遞元件232的第二部分可被容納在內嵌有控制器220及/或其他部件例如電池等(未示於第3圖中)的一外殼240中，並且外殼240還可以在其外表面上具有顯示器、按鈕等(未示出)以方便患者操作。在此示例中，每個載荷傳遞元件232靠近對應的致動器231的一端還設置有一吸振座(vibration absorbing mount)234(例如，彈性彈簧或其他合適的減振器)以減少載荷傳遞元件232之間的振動干擾。此外，第4圖還示出了，可以在外殼240與支撐件233之間的界面處安裝一屏蔽件242(例如，由橡膠製成)以防止唾液進入外殼240。
可以對本揭露的實施例進行許多變化及/或修改。舉例來說，支撐件233不限於第3圖和第4圖所示的單個咬合板，它也可以包括多個分開的齒段(teeth segments)，例如第一齒段(也可以稱為前齒段)、第二齒段(也可以稱為左後齒段)以及第三齒段(也可以稱為右後齒段)，它們分別適於裝設在上下前牙之間的空間中、患者嘴巴左側的上下後牙之間的空間中以及患者嘴巴右側的上下後牙之間的空間中。
第一、第二和第三齒段(即，三個支撐件233)中的每一者可以包括用於支撐上齒的上支撐部233U和用於支撐下齒的下支撐部233L(例如，參見第5圖或第6圖)，其中上支撐部233U和下支撐部233L可以是分開的部件或一體成型。三個載荷傳遞元件232分別與第一、第二和第三齒段接觸，例如，每個載荷傳遞元件232插入相應的齒段的上支撐部233U和下支撐部233L之間。
另外，每個載荷傳遞元件232可以具有各種實施方式。在第5圖的示例中，載荷傳遞元件232是一軸件並且具有與相應的齒段(支撐件233)接觸的一壓力載荷部(pressure loading part)232P，例如，壓力載荷部232P插入或定位在相應的齒段的上支撐部233U和下支撐部233L之間。軸件與壓力載荷部232P相對的一段耦接到一致動器231(未示出)，例如振動馬達或旋轉馬達。這樣一來，旋轉的軸件使壓力載荷部232P旋轉，或者振動的軸件使壓力載荷部232P振動，從而通過對應的齒段對上下牙齒和牙周組織施加振動力。
在第6圖的示例中，致動器231(例如，振動馬達或旋轉馬達)設置在壓力載荷部232P附近，且一電源控制線235將致動器231連接到一口外控制器220(參見第2圖)。口內致動器231可以旋轉或振動以致動載荷傳遞元件232。
第7圖示出根據一些實施例的壓力載荷部232P的不同配置的橫截面圖以及它們的運作方式。
在第7(A)圖的示例中，壓力載荷部232P具有橢圓形橫截面。當旋轉時，橢圓形橫截面的壓力載荷部232P沿實線箭頭所示的方向同時推開上支撐部233U和下支撐部233L。虛線輪廓表示壓力載荷部232P轉動90度後的位置，此時載荷最大。從零度到90度，壓力逐漸增大，從90 度到180 度，壓力減小。
更具體來說，最初，上下牙齒係靠在載荷器具上休息(但不咬住載荷器具，因此咀嚼肌得以放鬆)。接著，同時對上下牙齒的咬合壓力逐漸增加，以將它們推開。在達到最大壓力點後，咬合壓力再逐漸降低，直至牙齒回到初始休息位置。已經瞭解到，載荷器具同時對上下牙齒施加咬合載荷效應是一種較自然的方式，並且對患者來說較為舒適。
在第7(B)圖的示例中，壓力載荷部232P具有圓形橫截面並且帶有一凸起P。當旋轉時，壓力載荷部232P依次(in turn)撞擊上支撐部233U和下支撐部233L。在第7(C)圖的示例中，圓形橫截面的壓力載荷部232P在垂直方向上振動(例如，由振動馬達驅動)以依次撞擊上支撐部233U和下支撐部233L。應當理解的是，雖然第7(B)圖和第7(C)圖中的壓力載荷部232P(或載荷傳遞元件232)在不同時間點撞擊上下牙齒，但它們仍可用於模擬對牙周組織和牙槽骨的咬合載荷效應。
第8圖示出根據一些實施例的用於產生咬合載荷的方法800的流程圖。方法800開始於操作810，其中由一檢測器具210(例如，參見第2圖)檢測患者實際進食動作的順序和持續時間。在一些實施例中，檢測器具210也檢測切割食物時上下前牙以及咀嚼食物時嘴巴左右兩側的上下後牙的咬合力和咬合頻率。然後方法800進行到操作820，其中控制器220(例如，參見第2圖)根據檢測器具210的檢測數據獲得控制參數。最後，方法800進行到操作830，其中控制器220根據控制參數控制載荷器具230(例如，參見第2圖或第3圖)對前牙、左後牙和右後牙的牙周組織個別地、依序地產生模擬咬合載荷效應的力。
值得一提的是，在載荷器具230用於治療或調整隨著時間推移而出現異常模式的患者的咀嚼習慣的一些情況下，多個患者的進食模式的平均值被用於控制參數。由於這些控制參數(例如，模擬的進食動作的順序和時間，以及每個模擬的進食動作的咬合力和頻率)也可以由牙醫直接在控制器220上設定，因此可以省略(對於實際的攝食動作的)檢測操作。
綜上所述，本揭露的實施例提供了一種基於模擬的人類攝食動作在牙齒和牙周組織上產生咬合載荷效應的系統和方法。咬合載荷效應包括由振動引起的載荷效應。由於所提供的振動模式更符合人類實際咀嚼的方式，因此患者的不適感減少，並且可以加快牙齒的移動。另外，除了加速牙齒移動外，所揭露的系統和方法也適用於許多其他的牙科應用，例如治療或調整患者的咀嚼習慣。
以上雖然詳細描述了本揭露的實施例及它們的優勢，但應當理解，在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下，可以對本揭露作出各種變化、替代和修改。例如，本領域技術人員將容易理解，本文中描述的許多特徵、功能、製程和材料可以變化，同時保持在本揭露的範圍內。此外，本申請的範圍不旨在限制於說明書中所述的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解，根據本揭露，可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露所述的對應實施例基本上相同的功能或實現基本上相同的結果的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外，每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例，且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。
200:系統 210:檢測器具 220:控制器 221:記憶體單元 230:載荷器具 231:致動器 232:載荷傳遞元件 232P:壓力載荷部 233:支撐件 2330:限位結構 233L:下支撐部 233U:上支撐部 234:吸振座 235:電源控制線 240:外殼 242:屏蔽件 800:方法 810,820,830:操作 P:凸起 T:厚度
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。須強調的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製，僅供說明之用。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。 第1圖是示出人類攝食動作的順序的示意圖。 第2圖是示出根據一些實施例的用於產生咬合載荷的系統的方塊圖。 第3圖示出根據一些實施例的載荷器具的平面圖和橫截面圖。 第4圖是示出患者配戴第3圖的載荷器具的示意圖。 第5圖是示出根據一些實施例的用於後牙齒段(posterior teeth segment)的載荷傳遞元件的示意圖。 第6圖是示出根據一些實施例的用於後牙齒段的載荷傳遞元件的示意圖。 第7圖示出根據一些實施例的壓力載荷部(pressure loading parts)的不同配置的橫截面圖以及它們的運作方式。 第8圖示出根據一些實施例的用於產生咬合載荷的方法的流程圖。
230:載荷器具
231:致動器
232:載荷傳遞元件
233:支撐件
2330:限位結構
234:吸振座
240:外殼
T:厚度

Claims (12)

  1. 一種產生咬合載荷的系統，包括： 一載荷器具，包括： 一第一載荷傳遞元件，適於定位在一患者嘴巴的上下前牙之間； 一第二載荷傳遞元件及一第三載荷傳遞元件，分別適於定位在該患者嘴巴左右兩側的上下後牙之間，其中該第一、第二和第三載荷傳遞元件彼此分開；以及 三個致動器，分別與該第一、第二和第三載荷傳遞元件耦接；以及 一控制器，配置用於控制該三個致動器以單獨、依序的方式致動該第一、第二和第三載荷傳遞元件，在該第一、第二和第三載荷傳遞元件的連續動作之間具有休息時間，從而將來自該三個致動器的振動能量傳遞到該患者的前牙、左後牙和右後牙的牙周組織。
  2. 如請求項1之產生咬合載荷的系統，更包括： 一檢測器具，配置用於檢測該患者的攝食動作的順序和持續時間，所述攝食動作包括該上下前牙對食物的切割、嘴巴左右兩側的該上下後牙對食物的咀嚼以及吞嚥食物，並且配置用於將檢測數據傳輸到該控制器，使得該控制器根據該檢測器具的該檢測數據控制該三個致動器，在該患者沒有實際攝食動作的情況下。
  3. 如請求項2之產生咬合載荷的系統，其中該檢測器具還配置用於檢測切割食物時該上下前牙和咀嚼食物時嘴巴左右兩側的該上下後牙的咬合力及咬合頻率。
  4. 如請求項1之產生咬合載荷的系統，其中該載荷器具更包括： 一咬合板，適於裝設在該患者的上下牙弓之間的空間中並且具有符合該上下牙弓的形狀的一U形結構，其中該咬合板的厚度從該咬合板的一近心端向一遠心端逐漸減小，其中該第一、第二和第三載荷傳遞元件被插入該咬合板中並且彼此間隔開。
  5. 如請求項4之產生咬合載荷的系統，其中該第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者具有延伸到該咬合板中的一第一部分以及留在該咬合板外部的一第二部分，其中該三個致動器分別與該第一、第二和第三載荷傳遞元件的該些第二部分接觸，且該三個致動器中的每一者係一振動馬達。
  6. 如請求項5之產生咬合載荷的系統，其中該三個致動器與該第一、第二和第三載荷傳遞元件的該些第二部分被容納在內嵌有該控制器的一外殼中，且該第一、第二和第三載荷傳遞元件的該些第二部分中的每一者的一端設置有一吸振座。
  7. 如請求項1之產生咬合載荷的系統，其中該載荷器具更包括： 一第一齒段，包括一上支撐部和一下支撐部，適於裝設在該上下前牙之間的空間中，其中該第一載荷傳遞元件被配置為插入該第一齒段的該上支撐部和該下支撐部之間； 一第二齒段，包括一上支撐部和一下支撐部，適於裝設在該患者嘴巴左側的該上下後牙之間的空間中，其中該第二載荷傳遞元件被配置為插入該第二齒段的該上支撐部和該下支撐部之間；以及 一第三齒段，包括一上支撐部和一下支撐部，適於裝設在該患者嘴巴右側的該上下後牙之間的空間中，其中該第三載荷傳遞元件被配置為插入該第三齒段的該上支撐部和該下支撐部之間， 其中該第一、第二和第三齒段彼此分開。
  8. 如請求項7之產生咬合載荷的系統，其中該第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者係一軸件並且具有與該第一、第二或第三齒段接觸的一壓力載荷部，其中該三個致動器分別與該三個軸件耦接。
  9. 如請求項8之產生咬合載荷的系統，其中該些致動器中的每一者係一旋轉馬達，且該壓力載荷部具有橢圓形橫截面。
  10. 如請求項8之產生咬合載荷的系統，其中該些致動器中的每一者係一旋轉馬達，且該壓力載荷部具有圓形橫截面並且帶有一凸起。
  11. 如請求項8之產生咬合載荷的系統，其中該些致動器中的每一者係一振動馬達。
  12. 如請求項7之產生咬合載荷的系統，其中該第一、第二和第三載荷傳遞元件中的每一者具有與該第一、第二或第三齒段接觸的一壓力載荷部，且該三個致動器中的每一者位於相應的該壓力載荷部附近。
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