一种超短脉冲激光辐照方式去除脱落正畸托槽底板粘结剂的方法
【专利摘要】本发明是一种超短脉冲激光辐照方式去除脱落正畸托槽底板粘结剂的方法。所用装置包括、具有可见指示光的超短脉冲激光器、光束能量整形系统、具有滤波单元的实时监控系统、正畸托槽夹具。通过光束能量整形系统，在能量分布上对超短脉冲激光器输出的光束进行了变换，其80％以上的能量都集中在光斑总面积四分之一的中心圆形区域内，配合兆赫兹以上的脉冲频率，引发热弹性波机制，使粘结剂由块状变为粉末状而自动脱离托槽底板表面。该方法利用了高频率的超短脉冲激光所引发的热弹性波机制，使得陶瓷托槽的美观性基本未受到损伤，仅在其底板表面浅层留有小黑点，但不影响其进行牙面粘结后的美观性，因此具有较高的临床应用价值。本方法简单高效。
【专利说明】一种超短脉冲激光辐照方式去除脱落正畸托槽底板粘结剂 的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超短脉冲激光辐照方式去除脱落正畸托槽底板粘结剂的方法。
【背景技术】
[0002] 正畸托槽粘结技术作为一种十分高效的矫治技术，能够完成对各种复杂多样牙齿 错颌情形的正畸矫治，因此在正畸治疗中有着非常广泛的应用。正畸托槽作为正畸托槽粘 结技术中的核心部分，在正畸治疗中经常发生脱落现象，且影响其脱落的因素有很多，例如 在初次粘结时，患者配合程度的不同、口腔环境的差异都会使得正畸托槽发生脱落的概率 上升。有研究表明，正畸矫治中正畸托槽的脱落率可高达54. 3% ("正畸托槽脱落的原因 探讨".《上海口腔医学》.2001，10(3):228-230.潘慧瑋）。单个托槽价格不菲，质量较好 的进口托槽就达到上百元一个，而在临床初次粘结需要的托槽量一般在二十至三十个，因 此患者所支付的托槽费用就需达到几千元甚至上万元不等，因此临床上普遍采用喷砂法或 火焰烧蚀法等对脱落的正畸托槽进行残余粘结剂处理（"不同处理方法的陶瓷托槽再黏结 抗剪切强度比较".《中国实用口腔科杂志》.2010, 3(1) :24-26.林艺晕，等），实现对其回 收利用，并能够有效减轻患者负担，减少资源浪费，因而具有很强的临床意义。
[0003] 传统的回收方式对金属正畸托槽上残余粘结剂尚可进行去除，并且能实现金属正 畸托槽的回收，但对底板固位结构存在损伤或者粘结剂碳化造成污染的情况，而陶瓷正畸 托槽由于其基体材质的硬脆性和对处理完毕后美观性的要求，因此传统的处理回收方式则 往往无计可施。目前在国内临床上，对于脱落的陶瓷正畸托槽因无有效的残余粘结剂去除 方法，往往对其直接弃用，而重新使用全新托槽，造成了资源的大大浪费。已有方法能够使 用准分子激光来对陶瓷正畸托槽进行残余粘结剂的去除，实现其回收，但经过处理后，陶瓷 托槽会发生色变现象，影响其美观性，并需要经过长时间退火处理才能恢复美观性，因而使 得这种方法变得繁琐，并且不具备临床应用的即时性要求。所以，采用新方法来去除脱落陶 瓷正畸托槽的残余粘结剂，并且保留其美观性，实现快速回收，社会及经济意义重大。
[0004] 当超短脉冲的高频率激光作用于物体表面时，因其对材料极其快速的加热与冷却 效应而产生热弹应力，并以应力波的形式在物体中扩散开来，以一种力学方式进行材料的 去除，形成一种热弹性波机制，由于其能量密度很低，该清洗机制对基材的破坏往往微乎其 微。因此通过对超短脉冲激光光束能量分布的整形，使中心小面积区域的能量分布远高于 周边，并对脱落正畸托槽进行大面积光斑辐照。由于中心区域与周边区域在能量及表面温 度上的差异，以中心区域为应力波源，瞬时向周围扩散应力波，引发热弹性波去除机制，达 到瞬间粉粹正畸托槽表面残余粘结剂的目的，并且对正畸托槽表面基本无损，是一种超快 速的粘结剂去除方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是采用超短脉冲激光器完成正畸托槽底板残余粘结剂的去除，实现 陶瓷正畸托槽的回收利用，并保证其原本透亮的美观性，提供一种新型高效的回收处理技 术。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供了一种超短脉冲激光扫描方式去除脱落正畸托槽底 板粘结剂的方法，其特征在于，应用如下装置，包括：具有可见指示光的超短脉冲激光器1、 光束能量整形系统2、具有滤波单元的实时监控系统3、正畸托槽夹具4,并按照图1顺序放 置。
[0007] 该方法包括以下步骤：
[0008] 1)将需要处理的脱落正畸托槽放置于正畸托槽夹具中，并通过可见指示光，将装 配好的正畸托槽夹具置于超短脉冲激光器的光束传输路径中。
[0009] 2)通过调整正畸托槽夹具和光束能量整形系统之间的位置，使得指示光能够基本 覆盖正畸托槽底板表面。通过光束能量整形系统可以将激光光束能量分布进行变换，使其 80%以上的能量都集中在光斑总面积四分之一的中心圆形区域内，配合兆赫兹以上的脉冲 频率引发热弹性波机制而使粘结剂由块状粉碎为粉末状。
[0010] 3)设定超短脉冲激光器的输出功率，辐照脉冲频率，对正畸托槽进行短时辐照，并 通过具有滤波单元的实时监控系统，滤去加工过程中所产生的各种影响观测效果的光波， 从而监控正畸托槽底板表面残余粘结剂的粉碎去除情况，直到粘结剂完全粉碎而自动脱落 托槽表面后停止辐照。整个去除过程中，超短脉冲激光器的输出功率为60W?70W，在正畸 托槽底板出的能量密度为0. 85 μ J/cm2?10 μ J/cm2,脉冲频率为1MHz?10MHz，辐照时间 为5s?6s〇 toon] 与常用的粘结剂去除方法相比，本发明的有益效果是：
[0012] 1、整个去除过程快速有效，去除操作前与操作后都无需任何额外处理；
[0013] 2、由于引发热弹性波去除机制，该方法能够保证陶瓷正畸托槽底板结构及其美观 性无损伤，仅在需要粘结牙面的托槽底板浅层表面留有黑点，但无损其进行粘结后的美观 性；
[0014] 3、单个托槽上残余粘结剂的去除时间极为迅速，仅需五到六秒。
【专利附图】
【附图说明】：
[0015] 图1为装置示意图。
[0016] 图2为实施例1脱落正畸托槽底板辐照去除前后，与新托槽的外观对比图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0018] 将固定有脱落正畸托槽的正畸托槽夹具4放置于超短脉冲激光器1的辐照光路 中，调整光束能量整形系统2与正畸托槽夹具4的间距，使可见指示光的光斑能基本覆盖正 畸托槽底板；
[0019] 根据正畸托槽残余粘结剂的数量，设定超短脉冲激光器1的输出功率以及脉冲频 率，而后对正畸托槽底板进行短时间辐照。激光光束在光束能量整形系统2作用后，能量分 布发生改变，其80%以上的能量都集中在光斑总面积四分之一的中心圆形区域内，配合兆 赫兹以上的脉冲频率，引发粘结剂的热弹性波机制去除。使用具有滤波单元的实时监控系 统3,滤去加工过程中所产生的各种影响观测效果的光波，从而对正畸托槽底板进行实时观 测监控，判断辐照时间，以免辐照时间过长而对正畸托槽底板结构造成损伤。辐照完成后， 粘结剂以粉末状自动脱离正畸托槽底板，达成去除的目的。
[0020] 实施例1 :
[0021] 对3M Clarity陶瓷正畸托槽应用超短脉冲激光辐照方式去除底板处的残余粘结 剂。
[0022] (1)将脱落的3M Clarity陶瓷正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，之后将其置于超 短脉冲激光器的辐照传输光路中。
[0023] (2)根据可见指示光调整正畸托槽夹具和光束能量整形系统之间的位置，使可见 指示光能够基本覆盖托槽底板。
[0024] (3)设定超短脉冲激光器的输出功率为70W，脉冲频率1MHz而后对正畸托槽底板 残余粘结剂进行辐照去除，激光光束在光束能量整形系统下，其80%以上的能量都集中在 光斑总面积四分之一的中心圆形区域内，引发正畸托槽表面残余粘结的热弹性波机制去 除。通过实时监控系统观测正畸托槽底板，当残余粘结剂完全由块状变为粉末状自动脱离 底板表面后，停止辐照，辐照时间为5s。此时设定的激光输出能量密度约为10 μ J/cm2。对 比进行扫描去除前后的3M Clarity陶瓷正畸托槽及全新托槽，如图2所示，可以看到底板 处残余的粘结剂已经去除殆尽，并且辐照去除后的陶瓷托槽仅在底板表面浅层留有小黑 点，基体色泽与新托槽无异。进行牙面粘结后，美观性与全新3M Clarity陶瓷正畸托槽无 差异。
[0025] 实施例2 :
[0026] 对3M Clarity SL陶瓷自锁正畸托槽应用超短脉冲激光辐照方式去除底板处的残 余粘结剂。
[0027] (1)将脱落的3M Clarity SL陶瓷自锁正畸托槽固定在正畸托槽夹具中，之后将其 置于超短脉冲激光器的传输光路中。
[0028] (2)根据可见指示光在托槽底板上的面积大小，调整正畸托槽夹具和光束能量整 形系统之间的位置，使可见指示光能够基本覆盖托槽底板。
[0029] (3)设定超短脉冲激光器的输出功率为60W，脉冲频率10MHz而后开始对正畸托槽 底板残余粘结剂进行辐照去除，通过实时监控系统进行观观测，辐照6s后，残余粘结剂完 全去除。此时设定的激光输出能量密度约为0.85yj/cm 2。辐照去除后，粘结剂由块状变为 粉末状，自动脱离3M Clarity SL陶瓷自锁正畸托槽底板表面，在美观性上仅在底板浅层留 有黑点，进行牙面粘结后，美观性与新托槽无异。
【权利要求】
1. 一种超短脉冲激光辐照方式去除脱落正畸托槽底板粘结剂的方法，其特征在于，应 用如下装置，包括：具有可见指示光的超短脉冲激光器（1)、光束能量整形系统（2)、具有滤 波单元的实时监控系统（3)、正畸托槽夹具（4); 该方法包括以下步骤： 1) 将需要处理的脱落正畸托槽放置于正畸托槽夹具（4)中，并通过可见指示光，将装 配好的正畸托槽夹具（4)置于超短脉冲激光器（1)的光束传输路径中； 2) 通过调整正畸托槽夹具（4)和光束能量整形系统（2)之间的位置，使得指示光能够 基本覆盖正畸托槽底板表面；通过光束能量整形系统（2)将激光光束能量分布进行变换， 其80%以上的能量都集中在光斑总面积四分之一的中心圆形区域内，配合兆赫兹以上的脉 冲频率，引发热弹性波机制而使粘结剂由块状粉碎为粉末状； 3) 设定超短脉冲激光器（1)的输出功率，辐照脉冲频率，对正畸托槽进行短时辐照，并 通过具有滤波单元的实时监控系统（3)，监控正畸托槽底板表面残余粘结剂的粉碎去除情 况，直到粘结剂完全粉碎而自动脱落托槽表面后停止辐照；整个去除过程中，超短脉冲激光 器的输出功率为60W?70W，在正畸托槽底板出的能量密度为0. 85 μ J/cm2?10 μ J/cm2,脉 冲频率为1MHz?10MHz，辐照时间为5s?6s。
【文档编号】B23K26/36GK104057205SQ201410270017
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】季凌飞, 凌晨, 杨凯, 韩若乔, 鲍勇, 闫胤洲 申请人:北京工业大学