Система изготовления индивидуальных ортодонтических аппаратов и соответствующие процессы

Система изготовления индивидуальных ортодонтических аппаратов и соответствующие процессы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится главным образом к области ортодонтии и в особенности к изготовлению ортодонтических аппаратов. Настоящее изобретение также относится к системе, программному продукту и соответствующим способам проектирования и изготовления ортодонтических аппаратов, предназначенных для выпрямления зубов пациента, и к индивидуальным прецизионным брекетам, изготовленным в соответствии с этими способами.

Уровень техники

Ортодонтическое лечение, применяющееся для выпрямления или выравнивания зубов пациента, известно уже сотни лет. Такое лечение обычно включало использование проволоки, крепящейся вокруг зубов пациента. Примерно в середине 1970-х годов, благодаря развитию технологии адгезивных материалов, предпочтение стало отдаваться клеящимся брекетам, накладываемым непосредственно на зубы, с эластичными проволочными стержнями прямоугольного сечения, пропущенными через пазы в брекетах. Такие брекеты обычно являются серийно производимыми изделиями. В большинстве случаев они адаптированы к определенным типам зубов, например - к верхним клыкам, но не к индивидуальным зубам отдельного пациента. Адаптация брекета к индивидуальному зубу обычно осуществляется путем заполнения промежутка между поверхностями зуба и брекета адгезивным материалом, чем обеспечивается связь брекета и зуба таким образом, что паз брекета, после того как зубы приходят в конечное положение, лежит в горизонтальной плоскости. Движущее усилие для приведения зубов в желаемое конечное положение создается ортодонтической проволочной дугой. Например, для лингвальных брекетов Томас Крикмор (Thomas Creekmore) разработал систему, имеющую вертикальные пазы. Такая система обеспечивает большее удобство при пропускании проволоки. Длинная сторона ортодонтической проволоки, таким образом, ориентируется вертикально.

Проволока, применяемая при ортодонтическом лечении, в настоящее время также обычно является готовым изделием. Если ортодонт вынужден приспособить ее к индивидуальному пациенту, то обычно стараются достичь этого путем минимального числа модификаций. Согласно этому способу брекеты устроены таким образом, что в конце лечения, когда зубы выравниваются, предполагается, что пазы в брекетах расположены и ориентированы планарно. Это означает, что проволока, пассивно проходящая через пазы без приложения какого-либо усилия, будет планарной. Этот режим лечения известен как "прямая проволока". Чем дальше проволочная дуга расположена от поверхности зуба, тем труднее достигнуть точного конечного положения для каждого зуба. Ошибка всего в 10 градусов, например, создает крутящий момент при повороте вокруг оси проволоки, который вполне может привести к ошибке в вертикальном положении зуба свыше 1 мм. Таким образом, заявитель осознает необходимость использования прецизионных брекетов с пазами, расположенными насколько возможно ближе к поверхностям зубов, каковые брекеты, используемые вместе с ортодонтической проволочной дугой, рассчитанной на индивидуального пациента, позволят создать прецизионное взаимодействие проволока - паз брекета и тем самым минимизировать ошибку крутящего момента.

Еще одной проблемой ортодонтии является определение правильного положения брекетов. На момент установки ортодонтического аппарата зубы могут быть ориентированы весьма далеко от желаемого положения. Таким образом, задача установки брекетов, заключающаяся в том, чтобы планарная ортодонтическая проволочная дуга привела зубы в желаемое надлежащее положение, требует большого опыта и визуального воображения. В результате в конечном периоде лечения это приводит к большим затратам времени на проведение необходимых корректировок как положения брекетов, так и формы проволоки. Эта проблема может быть решена путем идеальной установки ортодонтического аппарата, чего добиваются либо виртуально путем использования данных трехмерного сканирования зубного аппарата, либо физически при помощи создания модели зубного аппарата путем его разбиения на отдельные зубы и установки зубов в парафиновой основе в идеальное положение. Например, Патент США (U.S. Patent No 6648640), принадлежащий Руберту и др. (Rubert et al.), озаглавленный «Интерактивная система ортодонтического лечения на основе внутриротового сканирования зубов», описывает подход с использованием готовых брекетов и индивидуально изготовленной проволочной дуги. Такая проволочная дуга может иметь сложные скруты и изгибы и, таким образом, не обязательно является плоской планарной проволокой. Указанный патент также описывает систему сканирования для создания виртуальной трехмерной модели зубного аппарата и интерактивную компьютеризованную систему планирования лечения, основанную на моделях сканированного зубного аппарата. Планирование лечения включает расположение виртуальных брекетов на виртуальных зубах и виртуальное приведение зубов в желаемое положение. Эти виртуальные процессы осуществляются оператором - медицинским работником, проводящим клиническую оценку предстоящего лечения. Трехмерная вертикальная модель зубного аппарата вместе с брекетами для зубов, нарушающих прикус, экспортируется в машину для быстрого изготовления прототипов, которая изготавливает как физическую модель зубного аппарата, так и соответствующие брекеты.

Патент США №6776614, принадлежащий Вичмену и др. (Wiechmann et al.) и озаглавленный «Модульная система для индивидуальных ортодонтических аппаратов», описывает проволочный подход к ортодонтии на основании индивидуальных ортодонтических брекетов и индивидуальной ортодонтической проволочной дуги. Кроме того, этот патент описывает проектирование брекетов при помощи компьютера как комбинацию трехмерных виртуальных объектов, включая виртуальную подложку для крепления брекетов, и виртуального тела брекета, которое извлекается из библиотеки виртуальных тел брекетов. Виртуальные брекеты могут быть представлены в виде компьютерного файла, содержащего цифровые данные о форме, которые могут экспортироваться в машину для быстрого изготовления прототипа.

Последние тенденции в развитии ортодонтии включают использование технологий быстрого изготовления прототипов для формовки брекетов. Машины быстрого изготовления прототипов можно применять для создания моделей брекетов, которые используются как формы для изготовления брекетов. Обычно эти формы имеют полость, поверхность которой отвечает поверхности брекета, и канал для заливки материала брекета в форму. После затвердевания этого материала тот материал, который находился в канале, необходимо удалить. Если паз в брекете не изготовляется в процессе отливки брекета, то этот паз затем прорезается в теле брекета.

Различные способы изготовления паза в брекете могут включать литье, сверление или пиление. Заявка WO 94/10935, принадлежащая Андрейко и др. (Andreiko et al.), озаглавленная «Способ и оборудование для формирования индивидуального ортодонтического аппарата», описывает формирование брекетов путем прорезания индивидуальных пазов в заготовках брекетов при сохранении углов наклона оснований брекетов, или, наоборот, путем наклона основ или подложек брекетов; или формирования основ брекетов либо в оконтуренном виде, для того чтобы они отвечали форме поверхности зуба, либо с заполнением связывающим агентом зазора между основанием брекета и поверхностью зуба. Андрейко и др. (Andreiko et al.) главным образом описывает механическое формирование брекета при помощи режущей пластины, но также указывает, без дальнейших уточнений, что для этого могут быть применены и другие технологии, такие как электроискровая обработка (обработка электрическим разрядом - искрой), фрезерование, литье или стереолитография.

Эти процессы не содержат описания систем, инструментов или способов для создания высокоточных пазов брекетов, создания подреза в боковых стенках паза брекета, отделения высокоточной отливки брекета от литника или прорезки высокоточной трубы в теле брекета. Хотя желательность создания высокоточных брекетов была выражена Д.Вичменом (D.Wiechmann) в работе "Новая система брекетов для лингвального ортодонтического лечения. Часть 2: первые клинические опыты и дальнейшее развитие», журнал «J.Orofac. Orthop.» 2003, однако до сих пор не имеется признания необходимости создания системы, инструментария, программного продукта и способов формирования брекетных пазов повышенной точности или трубок, обладающих такими желательными качествами, при помощи технологии электроискровой обработки, например планарной обработанной поверхности с низкими допусками, позволяющей добиться точной подгонки примыкающей дуги.

Цель изобретения

Ввиду всего вышеизложенного целью настоящего изобретения является преодоление недостатков известных систем брекетов и способов их изготовления.

Общее описание изобретения

Настоящее изобретение достигает вышеуказанной цели путем создания системы, программного продукта и способа изготовления ортодонтических аппаратов, которые способны обеспечить повышенную точность при формировании прецизионных индивидуальных пазов в каждом теле брекета данного ортодонтического аппарата. Например, согласно реализациям настоящего изобретения можно создавать такие конфигурации паза в брекете, которые ранее было невозможно сформировать. Кроме того, согласно реализациям настоящего изобретения индивидуальная проволочная дуга и каждый из индивидуальных пазов могут формировать высокоточный интерфейс прилегания дуга-паз, который может существенно уменьшить или минимизировать ошибку крутящего момента. Проволочная дуга обычно имеет U-образную или арочную форму, и ее форма и поверхность отвечают внутренней поверхности линии зубов в полости рта. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что применение электроискровой обработки вместе с виртуальным проектированием брекетов для формирования паза в теле брекета позволяет достичь повышенной точности обработки и удалять литник. Более того, согласно реализациям настоящего изобретения электроискровая обработка в комбинации с виртуальным проектированием брекетов позволяет достичь повышенной точности и позволяет создать процесс изготовления, включающий эффективное удаление литника. Предпочтительно, чтобы литник удалялся одновременно с выполнением машинной обработки паза в брекете, например, процесс машинной обработки паза эффективно сочетается с удалением литника. Это достигается в реализациях изобретения, в которых литник или секция крепления, соответственно, прикреплен к секции тела брекета, находящегося в плоскости или примыкающего к плоскости, открытой поверхности брекетного паза, который будет подвергаться машинной обработке. Соответственно, обработка паза в брекете в сочетании с удалением материала, заполняющего брекетный паз, приводит к одновременному удалению литника или секции крепления, примыкающего к нему.

Более подробно, в реализации настоящего изобретения система изготовления ортодонтического аппарата может включать компьютер для виртуального проектирования ортодонтического аппарата, каковой компьютер включает процессор, устройство памяти, соединенное с процессором, и программу проектирования ортодонтического аппарата, хранящуюся в памяти этого компьютера. Компьютерная программа проектирования ортодонтического аппарата может включать инструкции на выполнение операций на получение данных о зубном аппарате пациента, каковые данные обычно получаются при помощи различных способов, известных специалистам в этой области, и могут включать инструкции на выполнение операций на проектирование виртуального объемного представления ортодонтического аппарата, в котором определяются параметры виртуального проектирования, в ответ на получение данных о зубном аппарате пациента. Ортодонтический аппарат может включать проволочную дугу, которая, например, может быть изготовлена для индивидуального пациента, и набор прецизионных индивидуальных брекетов, каждый из которых включает тело брекета с лицевой поверхностью для крепления к зубу, подложку брекета, соединенную с телом брекета, и паз брекета. Соответственно, брекет включает тело брекета, имеющее паз брекета, и подложку брекета, имеющую поверхность крепления к зубу. В наиболее предпочтительной реализации брекет является цельным элементом, включающим тело брекета, паз брекета и подложку брекета.

Система может также включать аппарат для формовки, который может основываться на различных принципах, таких, например, как быстрое изготовление прототипов для создания формы, применяемой для формовки индивидуальных брекетов. Согласно реализации настоящего изобретения пресс-форма может конфигурироваться таким образом, чтобы одновременно изготовлять тело брекета и подложку брекета; при этом пресс-форма располагается таким образом, чтобы принять материал, из которого изготавливается брекет. Аппарат для изготовления пресс-форм также включает устройство для распределения материала в пресс-формы. Каждая пресс-форма в общем случае имеет полость для каждого брекета и для определения контура брекета, когда материал для изготовления брекета заливается в пресс-форму, и канал для определения контура литника при заполнении пресс-формы материалом для изготовления брекета. Каждое отлитое тело брекета может быть соединено с литником во время его удаления из пресс-формы. Предпочтительно, чтобы литник включал секцию крепления, которая могла бы быть расположена в принимающей секции системы для ориентирования брекета при его электроискровой обработке. Таким образом, секция крепления может применяться для ориентирования брекета при его машинной обработке независимо от данных о зубном аппарате пациента, включая, например, форму поверхности крепления к зубу, или, что более предпочтительно, в соответствии с данными о зубном аппарате пациента, например о поверхности крепления к зубу, и/или о наклоне паза брекета по направлению к поверхности крепления к зубу.

Альтернативой для случая отливки тела брекета, имеющего литник, включающий секцию крепления, является случай, когда тело брекета может включать секцию крепления, независимую от литника. Кроме того, тело брекета может изготовляться при помощи иного технологического процесса, например путем создания его трехмерной формы при помощи машинной обработки или, что более предпочтительно, путем плавления предшествующего материала с дальнейшим приданием ему желаемой трехмерной формы. Последний способ может, например, включать применение лазерного луча для селективного плавления предшествующего материала по границам заданной модели тела брекета в условиях цифрового управления. Если тело брекета создается из металлического сплава, то предшествующий материал может включать частицы металлического сплава.

Система может также включать компьютер для обработки данных, соединенный, например, с компьютером, использующимся для виртуального проектирования ортодонтического аппарата, через компьютерную сеть, и имеющий память, в которой хранится программа компьютеризированного изготовления. Программа компьютеризированного изготовления может включать инструкции на выполнение операций по электроискровой обработке для соответствующей машины для формирования паза брекета в ответ на данные виртуального проектирования ортодонтического аппарата.

Система также включает устройство электроискровой обработки материалов, подключенное к компьютеру для обработки данных, например, через компьютерную сеть, или иной канал передачи информации, известный специалистам в данной области. Устройство для электроискровой обработки материала может включать контроллер, имеющий память, обеспечивающую цифровое управление от компьютера. Контроллер может включать программу обмена данными, хранящуюся в его памяти, каковая программа может включать инструкции на выполнение операций по получению или импортированию управляющих команд для устройства электроискровой обработки материала. Контроллер также может включать программу обмена данными, которая может включать команды на получение управляющего сигнала, содержащего команды устройства электроискровой обработки материала, выданные в ответ на команды, полученные устройством электроискровой обработки материала.

Устройство электроискровой обработки материала может также включать узел электродов для электроискровой обработки материала, каковой узел может включать электрод. Электроды устройства электроискровой обработки материала, например, могут иметь форму двух видов, а именно передвижной проволочный искровой электрод, или передвижной проволочный электрод, или электрод объемного фрезерования. Устройство электроискровой обработки материала может включать по крайней мере одну секцию привода, адаптированную для позиционирования брекета в электрическом разряде при контакте с электродом для изготовления паза в брекете в ответ на управляющий сигнал в зависимости от типа изготовляемого брекета.

Согласно реализации настоящего изобретения система для изготовления или образования ортодонтических аппаратов может включать процессор для данных цифрового управления, определяющий контроллер с памятью, в которой хранится управляющая программа. Управляющая программа может включать инструкции на выполнение операций по получению цифрового управляющего сигнала, содержащего команды управления устройством электроискровой обработки материала на формирование паза в теле брекета у ортодонтического аппарата, и на удаление литника, присоединенного к телу брекета. Система также может включать устройство электроискровой обработки материала, соединенное с контроллером. Устройство электроискровой обработки материала может иметь электродную сборку (узел), включающую электрод, и по крайней мере одну секцию привода, приспособленную для приведения тела брекета в электрический контакт с электродом для образования электрического разряда в ответ на цифровой сигнал управления на формирование паза в брекете и одновременное удаление литника с тела брекета во время проделывания паза брекета.

Согласно реализации настоящего изобретения система для изготовления или образования ортодонтических аппаратов может включать контроллер с памятью, в которой хранится программа обмена данными, включающая инструкции на выполнение операций по получению управляющих команд устройства электроискровой обработки материала, в каковых командах описывается виртуальное трехмерное представление паза в теле брекета у ортодонтического аппарата, и хранится также управляющая программа, включающая инструкции на выполнение операций по получению управляющего сигнала, несущего управляющие команды устройства электроискровой обработки материала, выпущенные в ответ на управляющие команды для устройства электроискровой обработки материала. Система может также включать устройство электроискровой обработки материала, подключенное к контроллеру и имеющее электродный узел, включающий электрод с по меньшей мере одной секцией привода, адаптированной для позиционирования брекета в электрическом разряде при контакте с электродом для изготовления паза в брекете в ответ на управляющий сигнал согласно заданному профилю резки электрической искрой, например, для обеспечения наилучшего соответствия размерам заранее выбранной проволочной дуги. Это дает в особенности то преимущество, что позволяет достигать высокой точности интерфейса с проволочной дугой.

Кроме того, реализации настоящего изобретения также включают способы изготовления ортодонтических аппаратов. Например, согласно реализации настоящего изобретения способ изготовления ортодонтических аппаратов включает этап выделения управляющего сигнала, несущего управляющие команды для устройства от виртуального объемного представления паза в теле брекета у ортодонтического аппарата. В целях этого описания, виртуальное объемное представление может ссылаться на массив данных, определяющий пространственное представление, например на размеры, положение контуров и/или точности и допуски для поверхностей. Управляющие команды для устройства, например, описывают операции по выполнению схемы резки электрической искрой по контуру брекетного паза, который задается индивидуально для обеспечения наилучшего соответствия размерностям заранее выбранной проволочной дуги, чем обеспечивается высокая точность подгонки интерфейса с проволочной дугой. Этот способ может также включать шаг по выполнению схемы резки электрической искрой в ответ на управляющий сигнал сформировать паз в брекете, например, путем управления аппаратом электроискровой резки и/или его секции привода, при помощи цифровых данных управляющего сигнала, действующих в качестве управляющего сигнала. Если тело брекета соединено с литником, то, например, способ может также включать шаг по выполнению схемы электроискровой резки, включая отрезку литника от тела брекета при формировании паза брекета. В случае незамкнутого паза в брекете паз может быть прорезан рядом с литником таким образом, чтобы удаление литника с тела брекета произошло одновременно с прорезкой паза. Согласно реализации настоящего изобретения поперечный промежуток, определяющий подрезку в пазе брекета, тоже может быть сформирован в теле брекета рядом с закрытым концом брекетного паза. Кроме того, где паз брекета имеет форму трубы, паз может быть сначала прорезан с применением первой схемы резки, и соответствующий литник, если он прикреплен, может быть отделен от тела брекета согласно второй схеме резки.

Согласно реализации настоящего изобретения способ изготовления ортодонтических аппаратов может включать шаг по получению управляющего сигнала, несущего команды по управлению устройством от данных виртуального пространственного представления паза в теле брекета у ортодонтического аппарата, описывающие операции по выполнению схемы электроискровой резки вдоль периметра брекетного паза и индивидуально подобранные для обеспечения подгонки к соответствующим размерам заранее выбранной проволочной дуги. Преимущество заключается в результате, включающем достижение повышенной точности интерфейса проволочной дуги и паза брекета, имеющего закрытый периметр, который образует брекетную трубку. Этот способ может также включать шаг по выполнению схемы электроискровой резки в ответ на управляющий сигнал, для создания брекетной трубки. Соответственно, преимуществом ортодонтического аппарата и способа его изготовления согласно настоящему изобретению является то, что по крайне мере одна из поверхностей паза брекета или трубки брекета, соответственно, или, что более предпочтительно, две противоположные стороны указанного паза или трубки, или, что еще более предпочтительно, две противоположные стороны, а также основание указанного паза или трубки, в обеих реализациях, то есть как для паза с открытым концом, так и для паза с закрытым концом, создаются таким образом, чтобы обеспечить высокоточное прилегание проволочной дуги, например с максимальными допусками 30 микрон или, более предпочтительно, максимум 20 микрон.

Согласно другой реализации настоящего изобретения способ изготовления ортодонтических аппаратов может включать шаг по получению управляющего сигнала, несущего команды по управлению устройством от виртуального пространственного представления (модели) паза в теле брекета у ортодонтического аппарата, описывающие операции по выполнению схемы электроискровой резки для образования паза в брекете. Паз в брекете, согласно этой реализации, имеет открытый конец и закрытый конец основания и две разнесенные боковые стороны, находящиеся между этими концами. Этот способ может также включать шаг по выполнению схемы электроискровой резки в ответ на управляющий сигнал. Контур электроискровой резки может протягиваться по периметру брекетного паза и может быть вытянут в поперечном направлении в теле брекета от одной из двух разнесенных сторон на основании паза брекета, тем самым определяя подрезку паза брекета.

Способ изготовления ортодонтического аппарата может включать шаги по получению управляющего сигнала, несущего команды для управления устройством, описывающие операции для выполнения схемы электроискровой резки для удаления литника с тела брекета ортодонтического аппарата и выполнения схемы электроискровой резки в ответ на управляющий сигнал.

Преимуществом реализации настоящего изобретения является то, что они обеспечивают систему и способы изготовления высокоточных пазов в брекетах, создавая подрезку в боковых стенках пазов в брекетах, удаляя литник с тела брекета, созданного прецизионным литьем, и обеспечивая прорезку высокоточной трубки в теле брекета. Реализации настоящего изобретения обеспечивают систему изготовления по крайней мере одного элемента конструкции ортодонтического аппарата или его части, включая системы обработки данных, получающие управляющий сигнал, несущий команды для устройства машинной обработки от виртуального пространственного представления этого элемента конструкции, и систему изготовления, изготавливающую этот элемент конструкции и включающую электроискровую обработку, которая способна обеспечить уровень точности и эффективность, которая не может быть достигнута системами, использующими другие технологии машинной обработки материалов, нежели электроискровая обработка. Реализации настоящего изобретения относятся к системам и способам изготовления конструктивных элементов ортодонтических аппаратов и их частей с применением электроискровой обработки материалов, в случае реализации с проволочным электродом это может быть, например, система MITSUBISHI WIRE EDM SX 10.

Детальное описание изобретения

Для того чтобы особенности и преимущества изобретения, а также другие его свойства, которые в дальнейшем проявятся, были поняты более детально, более подробное описание приведенного выше обобщенного изложения может быть дано в виде ссылок на приложенные чертежи, которые являются частью настоящей спецификации. Следует, однако, отметить, что эти чертежи иллюстрируют только различные реализации изобретения, и поэтому их не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения, поскольку оно может также включать и другие эффективные реализации.

Чертежи:

ФИГ.1: Блок-схема системы изготовления ортодонтических аппаратов согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.2: Блок-схема процесса изготовления ортодонтических аппаратов согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.3: Перспективный вид ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.4: Перспективный вид брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.5: Перспективный вид брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.6: Перспективный вид паза брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.7: Перспективный вид паза брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.8: Перспективный вид формовочного аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.9: Перспективный вид литьевого дерева согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.10: Перспективный вид электроискрового аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.11: Перспективный вид электроискрового аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.12: Блок-схема способа изготовления ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.13: Блок-схема способа изготовления ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.14: Перспективный вид брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.15-19: Перспективный вид части формовочного аппарата и отформованного брекета ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.20: Блок-схема способа изготовления ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.21: Перспективный вид брекета ортодонтического аппарата с наложенной схемой резки паза согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.22: Схематический вид брекета ортодонтического аппарата с наложенной схемой резки паза согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.23: Последовательность кодов ASCI - команды на выполнение электроискровой резки паза, показанного на ФИГ.22, согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.24: Блок-схема способа изготовления ортодонтического аппарата согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.25: Перспективный вид брекета ортодонтического аппарата с наложенной схемой резки паза согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.26: Схематический вид брекета ортодонтического аппарата с наложенной схемой резки паза согласно реализации настоящего изобретения.

ФИГ.27: Последовательность кодов ASCII - команды на выполнение электроискровой резки паза, показанного на ФИГ.26, согласно реализации настоящего изобретения.

Настоящее изобретение будет описано более полно со ссылками на приложенные чертежи, иллюстрирующие реализации изобретения. Настоящее изобретение может иметь множество реализации, и его не следует считать сводящимся только к реализациям, содержащимся в настоящем описании. Цифрами обозначены соответствующие элементы. Одной и той же цифрой обозначается аналогичный элемент в различных реализациях.

Как показано на ФИГ.1-27, реализации настоящего изобретения успешно представляют новую систему, программный продукт, и способы для изготовления элементов ортодонтического аппарата или его частей с использованием электроискровой обработки материалов, и при осуществлении реализации, «резку» различных элементов ортодонтического аппарата, или придания им формы при помощи технологии обработки материала перемещающимся проволочным электродом. Понятие «CAD» включает, без ограничения, любую и все технологии автоматизированного проектирования. Понятие «САМ» включает, без ограничения, любую и все технологии автоматизированного изготовления. Понятие «CNC», или «машинное управление» включает, без ограничения, любую и все технологии цифрового компьютерного управления, относящиеся к производственному оборудованию и системам, включая, без ограничения, системы и устройства быстрого изготовления прототипов. Понятие «резка» включает осуществление электрической эрозии. Понятие «EDM», или «EDM-обработка», включает, без ограничения, любую и все технологии электроискровой обработки. Понятие «3D» обозначает трехмерные объекты. Слова, которые используются в настоящей спецификации для описания настоящего изобретения и различных его реализаций следует понимать не только по их основным значениям, но с включением специальных определений в структуре, материале и актах настоящей спецификации за пределами обычных значений этих слов.

Как показано на ФИГ.1 и 2, реализация системы 30, предназначенной для фабрикации или изготовления ортодонтических аппаратов, может включать компьютер 31 для виртуального проектирования ортодонтических аппаратов, имеющий процессор 33, и память 35, подключенную к процессору 33, и программный продукт 37 для виртуального проектирования ортодонтических аппаратов, хранящийся в памяти 35. Программа 37 для виртуального проектирования ортодонтических аппаратов может включать инструкции на выполнение операций по получению данных о зубном аппарате пациента, полученные различными способами, известными специалистам в данной области, и может включать инструкции на выполнение операций по созданию виртуального пространственного представления ортодонтического аппарата 41, определяющего данные виртуального проектирования ортодонтического аппарата в ответ на полученные данные о зубном аппарате пациента.

Как показано на ФИГ.4-7, ортодонтический аппарат 41 может включать индивидуально изготовленную проволочную дугу 43 и множество прецизионных индивидуально изготовленных брекетов 45, каждый из которых включает тело брекета 47, подложку брекета 49, соединенную с телом брекета 47, и паз брекета 51, 53, в теле брекета 47, с шириной паза брекета 55. Тело брекета 47 может также включать крыло брекета 57, крючок брекета 59 и прочие конструктивные элементы, известные специалистам в данной области. Открытый паз брекета 51 может включать конец открытой поверхности 61, конец закрытого основания 63 и две стороны 65 и 66, находящиеся между концами. Паз с открытым концом 51 (см. ФИГ.4 и 6) может также включать поперечный участок или участки, примыкающие к концу основания 63, и продолжающийся в тело брекета 47 от одной или обеих сторон 65 и 66, образуя подрез 67, имеющий ширину, превосходящую ширину паза 55. Часть тела брекета 47, примыкающая к открытому концу 61, может быть дугообразной или иметь более планарную форму. Стороны 65 и 66 и основание 63 паза брекета 51 могут иметь в целом планарную поверхность и, соответственно, могут быть определены как имеющие пространственный допуск менее 30 микрон и, предпочтительно, вплоть до 8 микрон, например вдоль ширины паза 55. Паз с закрытым концом 53 (см. ФИГ.5 и 7) может включать поверхность закрытого конца 69, но в остальном он подобен пазу с открытым концом 51. То есть паз с закрытым концом 53 также включает основу 63', две стороны 65' и 66', ширину 55' и может включать подрезку 67'. Аналогично трубообразный паз 53 можно определить как имеющий допуск менее 30 микрон и, предпочтительно, вплоть до 8 микрон вдоль ширины паза 55'.

Как показано на ФИГ.8, система 30 может также включать формовочный аппарат 71, известный специалистам в этой области, который может применять различные технологии, такие как, например, быстрое изготовление прототипов для образования формы 73, применяющейся для формовки индивидуально изготовленных брекетов 45. Различные технологии быстрого изготовления прототипов, например, могут включать стереолитографию, изготовление ламинированных объектов, селективное лазерное спекание, моделирование наплавкой, выдержку твердеющего материала, трехмерную струйную печать и т.д. и т.п. Согласно реализации настоящего изобретения форма 73 конфигурируется таким образом, чтобы одновременно образовать тело брекета 47 и подложку брекета 49. Форма 73 устанавливается так, чтобы принять материал 75, из которого изготавливается брекет, а устройство распределения материала 77 служит для подачи материала 75, из которого изготавливается брекет, в форму 73. В реализации настоящего изобретения, как это, возможно, наилучшим образом описано в патенте США №6776614, принадлежащем Вичмену и др. (Wiechman et al.) и озаглавленном «Модульная система для индивидуальных ортодонтических аппаратов», включенном в настоящую заявку путем сноски на ее полноту, применяется компьютерное проектирование брекета 45, включая тело брекета 47 и подложку брекета 49, осуществляется по данным трехмерного сканирования оттиска зубов пациента, а технология быстрого изготовления прототипов применяется для изготовления моделей брекета 45 из парафина или смолы, каковые модели затем используются для изготовления форм 73 из, например, цемента, для изготовления брекетов 45. Каждая форма 73 обычно имеет полость 79 для каждого из брекетов 45 и для определения контуров тела брекета 47 и подложки брекета 49, когда материал для изготовления брекета 75 помещается в форму, и канал 81, определяющий контуры литника 83 (ФИГ.9) при наполнении формы материалом 75. Как, возможно, это лучше показано на ФИГ.14, каждое отформованное тело брекета 47 может быть соединено с литником 83 после извлечения из формы 73.

Как показано на ФИГ.1 и 2, система 30 может также включать компьютер для обработки данных 91, соединенный, например, с компьютером 31, предназначенным для проектирования ортодонтического аппарата, через компьютерную сеть 93 и имеющий память 95 и программу компьютеризированного проектирования 97, хранящуюся в памяти 95. Программа компьютеризированного проектирования 97 может включать инструкции на выполнение операций по формированию команд управления устройством эл