口腔正畸牙体黏结托槽测试抗拉伸剪切强度用胎夹具

摘要

所发明“口腔正畸牙体黏结托槽测试抗拉伸剪切强度用胎夹具”涉及口腔正畸在口外离体牙上黏结托槽，用这几套胎夹具测试抗拉伸、剪切强度；用粘结剂将托槽15-1与离体牙16黏结，固化后用自凝树脂17，固位在拉伸定位胎夹具框架18中，将拉伸中心定位轴杆(下)19紧固在机座24中，托槽拉伸微型夹咀钳(左、右)8、9沿中心夹住托槽15-1的翼钩15-2扭紧螺母12夹住翼钩。拉伸中心定位轴杆(上)2，用拉伸夹头(上左、上右)1-1、1-2夹紧，拉伸机启动后夹头1-1、1-2向上拉动，托槽粘结处拉断完成拉伸测试；用基座胎胎夹具完成托槽剪切强度测试；用粘结剂基座胎剪切胎夹具完成粘结剂材料拉伸、剪切强度测试。胎夹具结构简单，测试精确，操作简单。

说明书

技术领域：本发明涉及口腔正畸过程模拟口内在牙体上黏结托槽，即在离体牙釉质面上用某种粘结剂黏结托槽固化后，再在万能拉伸机上进行抗拉伸或抗剪切强度值的测试，就是运用所发明的“口腔正畸牙体黏结托槽测试抗拉伸剪切强度用胎夹具”来完成。用这套测试胎夹具就可以在口外完成模拟口内牙体黏结托槽(金属托槽、陶瓷托槽、自锁托槽等)后其抗拉伸和抗剪切粘结强度的测试；有了这套胎夹具，也可完成模拟舌侧托槽粘结强度的测试、可以进行树脂粘结剂材料粘结性能的试验研究和各种托槽粘结性能的试验研究，提供开展科学试验研究用、培养研究生用或教学实验用。

技术背景：患儿临床实施口腔牙齿正畸矫正过程，要在牙体(舌侧或唇侧)釉质面上黏结金属托槽、陶瓷托槽、自锁托槽、带环等；黏结是将国产或进口树脂粘结剂材料涂复在要黏结托槽的背板上并黏结在牙体釉质表面(压紧)，由于树脂粘结剂材料不同，要黏结托槽的背板(网状、燕尾状、激光成型……)，不同人的操作其得到的粘结强度都不同，有很大差异，也很难控制，这样临床中掌握不好就出现托槽黏结经过一年多矫治后拆除时，在牙体釉质粘结面上多点处会造成牙体釉质面的损伤——釉质面微观剥离，那么树脂粘结材料与牙体粘结强度控制剪切或拉伸力值多大，拆除托槽时才可避免不会发生造成牙体釉质面的损伤？当一两年后要拆除托槽时应控制多大的拉伸剪切最佳的力值？为尽力减少由于托槽在牙体釉质面上的黏结对釉质面造成的损伤就必须通过科学的试验研究，对不同树脂粘结剂材料性能不同配比、不同托槽不同背板，测试模拟拆除托槽时不会造成牙体釉质面最小损伤的最佳拆除剪切、拉伸力值，就需在口外进行模拟口内拆除托槽时的剪切、拉伸力值的大量测试研究，为临床提供参考依据；如何进行这种力值的测试，国内有的医学院、研究所仅采用在拉伸机上用弹簧丝垂直方向拉托槽(翼钩)，当托槽从离体牙上被拉断后测得拉伸力值的方法，并观察拉断的背板和黏结托槽的釉质面上有无釉质面的损伤，而剪切力的测试尚无有效精确的方法，国外是用微型夹子夹托槽再拉的测试方法但不是在一个中心线上拉，测得数据误差大不准确；而本发明的这套测试胎夹具，一是保证在离体牙上黏结托槽的定位精确，从而保证托槽在基座托架里中心定位——垂直中心准确。拉伸部分：是用刚性结构整体并在拉伸机垂直中心线上的托槽(翼钩)，夹住托槽(翼钩)，保证在同一中心线上对托槽进行拉伸过程，这样可准确测得模拟口内在离体牙上去托槽时的拉伸力值；而剪切测试(研究)，是用线切割加工完成的由座胎框架内用自凝树脂固位离体牙保证托槽中心垂直基座胎基面并在与基面垂直的中心线上，再用沿中心线垂直于基座胎面的剪切压板在垂直槽孔中上、下移动，测试托槽粘结剪切力时，剪切压板压在托槽翼钩水平面上，测试时剪切压板在拉伸机上受压后直至将托槽从离体牙上断裂完成剪切力值的准确测试；还有特制的多功能基座胎剪切胎夹具、拉伸胎夹具可用来单独测试粘结剂材料性能的拉伸或剪切强度，这种测试胎夹具国内外尚无报导。

发明内容：

本发明包括离体牙上黏结托槽后测试其粘结拉伸和剪切强度的测试用基座胎剪切、拉伸胎夹具；各种树脂粘结剂材料性能抗拉伸、剪切强度的测试用基座胎剪切拉伸胎夹具。

离体牙黏结托槽后可分别用托槽拉伸定位、基座胎拉伸胎夹具在万能拉伸机上完成黏结托槽抗拉伸强度力值的测试；用基座胎剪切胎夹具在万能拉伸机上加压，完成黏结托槽抗剪切强度力值的测试。

各种粘结材料性能拉伸、剪切强度力值的测试，一是用拉伸上、下粘结剂样本容杯园胎一次装入树脂粘结剂材料，当固化后再在万能拉伸机上进行拉伸测试抗拉力值；将同一上下粘结剂样本容杯园胎置入基座胎剪切胎夹具中定位夹紧完成测试粘结剂抗剪切力值。

总之，本发明几套胎夹具可用来模拟测试托槽粘结抗拉、剪切强度值及树脂粘结剂的拉伸、剪切强度力值的测试研究，可为临床不同患儿牙体黏结托槽选取何种树脂粘结剂材料、选取何种托槽及背板等才不会造成或防止牙釉质面微量损伤，提供科学依据。

图1是本发明的托槽万能微型夹咀钳机构示意图；图2是图1的侧视图；图3是本发明的托槽微型夹咀钳与固位支撑架的组合示意图；图4-1是图3的侧视图；图4-2是图3的立体图；图5-1是托槽微型夹咀钳(左)结构示意图；图5-2是托槽微型夹咀钳(右)结构示意图；图6-1是图5-1的侧视图；图6-2是图5-1的立体图；图6-3是图5-2的侧视图；图6-4是图5-2的立体图；图7是固位支架结构示意图；图8-1是图7B-B剖视图；图8-2是图7的俯视图；图9是图7的立体图；图10是导向定位轴的结构示意图；图11是导向轴杆结构示意图；图12是本发明的基座胎拉伸定位胎夹具机构示意图；图13是图12的A向视图；图14是基座胎拉伸定位胎夹具框架结构示意图；图14-1是图14的立体图；图15是图14的A-A向剖视图；图16是图14的侧视图；图17是拉伸中心定位轴杆(下)结构示意图；图18是本发明的托槽剪切胎座机构示意图；图19是图18的侧视图；图20是托槽垂直剪切压板的结构示意图；图21是图20的侧视图；图22是本发明的树脂粘结剂剪切测试胎座机构示意图；图22-1是粘结剂垂直剪切压板结构示意图；图22-2是图22-1的侧视图；图23是图22的A向视图；图24是树脂样本容杯园胎定位座胎结构示意图；图25是本发明的粘结剂拉伸测试胎座机构示意图；图26是托槽立体图放大示意图。

1-1万能拉伸机拉伸夹头(上左)；1-2万能拉伸机拉伸夹头(上右)；2拉伸中心定位轴杆(上)；3托槽拉伸中心定位连接螺栓(上)；4-1定位销孔(左)；4-2定位销孔(右)；5内螺母；6定位销；7托槽拉伸连接螺栓(下)；8托槽拉伸微型夹咀钳(左)；8-1啮合园(左)；8-2啮合园轴孔(左)；8-3钳口(左)；8-4定位孔(左)；9托槽拉伸微型夹咀钳(右)；9-1啮合园(右)；9-2啮合园轴孔(右)；9-3钳口(右)；9-4定位孔(右)；10导向轴杆(有压缩弹簧)；10-1凸台；10-2螺栓；11压缩弹簧；12元宝螺母；13导向定位轴；14-1固位支撑架；14-2固位支撑架凹槽；14-3固位支撑架凹槽孔(左)；14-4固位支撑架凹槽孔(右)；15-1测试托槽；15-2托槽翼钩；15-3托槽背板；15-4托槽立体图；16离体牙；17自凝树脂； 18基座胎拉伸定位胎夹具框架；19拉伸中心定位轴杆(下)；19-1轴杆螺栓；20定位框；21内螺母；22拉伸中心定位连接螺栓(下)；23-1万能拉伸机机座夹头(下左)；23-2万能拉伸机机座夹头(下右)24万能拉伸机机座台面；25-1托槽剪切定位胎座主体；25-2万能拉伸机机座平台；25-3万能拉伸机压头；25-4压板垂直槽孔；26托槽剪切样本定位框；27-1托槽垂直剪切压板；27-2托槽垂直剪切压板垂直槽孔；28紧固螺孔；28-1螺栓；29紧固螺孔；30紧固螺孔；31剪切测试托槽；32树脂粘结剂；33离体牙；34自凝树脂；35-1粘结剂剪切胎座主体；35-2压板垂直槽孔；36粘结剂垂直剪切压板；37剪切样本定位孔；37-1定位轴孔；38树脂粘结剂样本容杯园胎(左)；39-1树脂粘结剂样本容杯园胎(右)；39-2内螺母孔；40定位轴杆；40-1螺栓；41树脂粘结剂；42容杯园胎内凸台(左)；43容杯园胎内凸台(右)；44粘结剂拉伸中心定位轴杆；45定位销杆；46定位销孔；47定位轴杆螺栓；48定位座胎；49座胎定位轴孔；52定位轴；53树脂粘结剂。

具体实施方法

具体实施方式一：

图1在离体牙釉质面上黏结托槽，进行拉伸强度值测试，其工作过程：根据临床对患者所确定的矫治的牙，是上颌或下颌选取模拟离体牙16、树脂粘结剂53、托槽15-1，按中心线位置定位黏合，在人工唾液环境固化24h后，在基座胎拉伸定位胎夹具框架18的定位框20中，按垂直中心线定位托槽后灌入配好的自凝树脂17，即作好测试样本。

先将基座胎拉伸定位胎框架18的内螺母21与拉伸中心定位轴杆(下)19连接为一体后，用万能拉伸机机座夹头(下左、下右)23-1、23-2将拉伸中心定位轴杆(下)19夹紧，再把拉伸测试样本自凝树脂17置入基座胎拉伸定位胎夹具框架18定位框20中，调整托槽中心对准框架18垂直中心位置后，用螺钉紧固好自凝树脂块17；组装托槽万能微型夹咀钳机构，先把托槽拉伸微型夹咀钳(左)8及托槽拉伸微型夹咀钳(右)9，在其一端啮合园(左)8-1及啮合园(右)9-1，对合一起先在固位支撑架14-1的固位支撑架凹槽14-2中锒入，并用导向定位轴13插入左14-3、右14-4凹槽孔及托槽拉伸微型夹咀钳(左、右)8、9一端啮合园(左、右)8-1、9-1的定位孔(左、右)8-4、9-4中，将拉伸中心定位轴杆2的拉伸中心定位连接螺栓(上)3扭入固位支撑架14-1的内螺母5完成连接，把拉伸中心定位轴杆2置入万能拉伸机拉伸夹头(上左)1-1、夹头(上右)1-2中夹紧，启动万能拉伸机电机，拉伸夹头以2mm/min速度匀速移动，调整左右微型夹咀钳8、9，沿垂直中心线运动至托槽翼钩15-2位置下停机，手动扭元宝螺母12沿导向轴杆10向内合拢，夹咀钳刚刚夹住托槽翼钩15-2即可。最后再启动电机，夹咀钳拉托槽15-1沿垂直中心线向上匀速移动，此时自动记录载荷与位移曲线直至拉断可测试托槽粘结抗拉强度力值。

具体实施方式二：

进行离体牙釉质面黏结托槽测试抗剪切强度力值，其工作过程：根据临床对患者所确定 的矫治牙是上颌或下颌来选取模拟离体牙33、树脂粘结剂53、托槽15-1，按牙体中心线位置托槽定位黏合，并在人工唾液环境下固化24h后，在托槽剪切样本定位框26中，托槽立面中心与万能拉伸机垂直中心重合后定位并灌入自凝树脂34(口内托槽黏结样本均按此过程准备)，固化后取出自凝树脂块34待用，测试时，将托槽剪切定位胎座主体25-1，放在万能拉伸机机座平台25-2上，把自凝树脂块34置入定位框20中，立面托槽在定位框20外的尺寸，应在托槽垂直剪切压板垂直槽孔27-2处插入托槽垂直剪切压板27-1刚好落在剪切托槽上为准，再在紧固螺孔30用螺栓扭紧固位自凝树脂块34后，启动拉伸机电机，万能拉伸机压头25-3下移接触到托槽垂直剪切压板27-1后停止，再启动压头25-3以2mm/min匀速下压，直至将托槽15-1从离体牙33上切掉，自动记录剪切力值。

具体实施方式三：

对树脂粘结剂材料的性能剪切强度进行测试。其工作过程：在万能拉伸机机座台面24上平放定位座胎48，将树脂粘结剂样本容杯园胎(左)38的定位轴杆40置入座胎定位轴孔49中，再扣上树脂粘结剂样本容杯园胎(右)39-1，将调好的树脂粘结剂通过树脂粘结剂样本容杯园胎(右)39-1上的内螺母孔39-2把要测试的粘结剂53置入有容杯园胎(左、右)内凸台42、43腔中，固化24h后将样本定位轴杆40水平放入粘结剂53剪切胎座主体35-1剪切样本定位孔37中。取粘结剂垂直剪切压板36插入粘结剂剪切胎座主体35-1上的压板垂直槽孔35-2中，刚好压在树脂粘结剂样本容杯园胎(右)39-1上，启动电机，垂直移动万能拉伸机压头25-3与粘结剂垂直剪切压板36接触后停机，再正式启动万能拉伸机压头25-3匀速以2mm/min速度沿垂直中心线压垂直剪切压板36，直至树脂粘结剂样本容杯园胎(右)39-1被剪切掉完成树脂粘结剂精确抗剪切测试。

具体实施方式四：

对树脂粘结剂材料的性能抗拉强度进行测试。其工作过程：树脂粘结剂拉伸样本的制作同剪切样本的制作，固化24h后，将树脂粘结剂样本容杯园胎(左)38上的定位轴杆40用万能拉伸机机座夹头(上左)23-1、夹头(上右)23-2夹紧，而将拉伸定位轴杆(下)19一端定位轴杆螺栓22扭入树脂粘结剂样本容杯园胎(右)39-1内螺母孔39-2中，使其连成一体，并置入万能拉伸机机座夹头下左、下右23-1、23-2之中夹紧，再启动电机，匀速拉伸，直至从树脂样本容杯园胎(左)38、容杯园胎(右)39-1之间断开，即完成树脂粘结剂拉伸强度测试精确，在左、右容杯园胎38、39-1中因为有内凸台42、43，树脂粘结剂材料只能从截面最小直径处拉断。

工作原理：

本发明装置是专用口腔正畸过程模拟口内牙体黏结托槽，去除时测试其抗拉伸和剪切强度就是用这四种胎夹具来完成。

首先，托槽万能微型夹咀钳机构是在万能拉伸机上有同一的中心线(见图1)，拉伸中心 定位轴杆(上)2与固位支撑架14-1由中心内螺母5连接一体。而托槽拉伸微型夹咀钳(左)8和托槽拉伸微型夹咀钳(右)9其上定位销孔(左、右)4-1、4-2是用定位销6插入保证中心定位，左、右夹咀钳8、9上的啮合园(左、右)8-1，9-1保证是在中心线上绕定位销6开、合动作；另外，样本——离体牙16上黏结托槽15-1是按牙体中心线粘结，托槽15-1在定位框20中心位置确立后即灌入自凝树脂(块)17直至固化定位，因定位框20与拉伸中心定位轴杆(下)19是由中心内螺母21中扭入轴杆螺栓(下)19-1连接即保证中心定位。

其二，托槽剪切定位胎座主体25-1(见图18)，垂直水平放置在万能拉伸机座台面台面24上，其托槽垂直剪切压板27-1是沿托槽垂直剪切压板垂直槽孔27-2可上下移动，压板27-1一端是水平的与中心线垂直，样本一离体牙33沿牙体中心线黏结剪切测试托槽31并在托槽剪切样本定位框20中，则保证托槽31受剪切面是水平的，再用万能拉伸机压头25-3沿中心线对托槽垂直剪切压板27-1施压时保证剪切是沿垂直中心线进行，保证测试数据的准确性。

其三，树脂粘结剂剪切胎座主体35-1(见图22)，也是水平放置在万能拉伸机机座24上，粘结剂垂直剪切压板36是沿压板垂直槽孔35-2上下运动，压板36一端也是水平的与中心线垂直。将粘结剂样本容杯园胎(左)38和粘结剂样本容杯园胎(右)39-1对口合起来置入定位座胎48中(见图24)再将样本一测试粘结剂调配好后通过粘结剂样本容杯园胎(右)39-1一端的容杯园胎内螺母孔39-2注满两容杯园胎合后的内腔，待固化后取出，样本容杯园胎(左)38的定位轴杆40插入剪切样本定位孔37中，保证托槽是沿中心线进行垂直剪切测试粘结剂剪切强度；进行粘结剂拉伸强度测试，即将拉伸中心定位轴杆(上)2上的拉伸连接螺栓(上)3沿中心线扭入粘结剂样本容杯园胎(右)39-1内螺母39-2上组成一体。这样，拉伸中心定位轴杆(上)2和样本容杯园胎(左)38上的定位轴杆40分别被万能拉伸机拉伸夹头(上左、上右)1-1、1-2，万能拉伸机机座夹头(下左、下右)23-1、23-2夹紧，保证是沿中心线完成粘结剂拉伸测试。