CN115120366A - 正畸器具性能监测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了正畸器具性能监测器。用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的装置和方法。正畸器具可以包括被成形为将患者的牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，以及被配置成确定牙齿运动(基于位置和/或定向)和/或施加到牙齿的力的一个或更多个传感器。传感器可以分布在附接件和与附接件相配合的矫正器之间。

Description

正畸器具性能监测器

本申请是申请日为2017年06月19日，申请号为201710464543.2，发明名称为“正畸器具性能监测器”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2016年6月17日提交的第62/351,408号美国临时专利申请的优先权，并且该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。

通过引用并入

本说明书中提及的所有公开和专利申请均通过引用以其整体并入本文，其程度如同每个单独的公开或专利申请被明确地和单独地指出通过引用并入。

背景

正畸过程通常涉及将患者的牙齿重新定位成所期望的排列，以便纠正错位咬合和/或改善美观。为了实现这些目的，诸如支具、壳矫正器(shell aligners)等的正畸器具可以由正畸医生应用于患者的牙齿。该器具可以被配置为对一个或更多个牙齿施加力，以便根据治疗计划实现期望的牙齿移动。

在一些实例中，通过正畸器具实际施加到患者牙齿的力可能与预期用于治疗牙齿的力不同。计划重新定位的力和实现的重新定位的力之间的差异可能导致不完整或不期望的牙齿移动和与规定的治疗计划的偏离。因此，需要用于监测正畸器具性质和治疗进展的改进的方法。

公开的概述

本公开提供了用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的改进的装置(例如，***和设备)和方法。在一些实施例中，本文所描述的装置包括一个或更多个传感器，其被配置为生成与通过正畸器具重新定位患者牙齿相关的传感器数据。例如，数据可以指示所实现的牙齿移动的量、由器具实际施加到牙齿的力和/或压力的量，或其组合。如本文所使用的，术语力可以包括线性力或角/旋转力，例如矩/扭矩(例如力矩)或两者。如本文所使用的，变形和位移可以是线性的、有角度的或两者。

有利地，本文所描述的实施例提供了高价值数据，高价值数据允许医生定量评估正畸器具是否按计划重新定位患者的牙齿。可选地，矫正器性能数据可以用作反馈以调整患者的治疗计划，也称为“自适应闭环治疗”，并且还可以通知未来基于器具的正畸过程的设计和计划。

例如，本文描述的是用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的装置。该装置可以包括正畸器具，其包括被成形为将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔。可选地或另外，正畸装置可以包括用于附接到牙齿的支具和线。该装置可以包括一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器被配置为生成与通过正畸器具重新定位患者牙齿相关的传感器数据。该装置还可以包括处理器，该处理器被配置为处理传感器数据，以便在实现对患者牙齿的重新定位时评估正畸器具的性能。

本文所描述的装置中的任一个可以包括运动传感器。运动传感器也可以被称为位置传感器或位置/定向传感器，因为它可以提供指示相对位置(例如，两个轴(诸如x、y位置)、三轴(诸如x、y、z位置)等)或相对定向(例如，两个角定向(诸如倾斜、偏航)，或三个角定向(诸如倾斜、滚动、偏航)等)的数据。例如，本文描述的是用于重新定位患者牙齿和跟踪牙齿运动的正畸装置。这些装置可以包括：矫正器主体，该矫正器主体包括被成形为将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；多个运动传感器，其耦合到矫正器主体或配置成与矫正器主体耦合，其中每个运动传感器被配置成生成运动传感器数据，该运动传感器数据指示患者牙齿的位置和患者牙齿的定向中的一个或更多个；以及处理器，其被配置为接收和存储运动传感器数据并且确定来自运动传感器数据的牙齿运动。

本文描述的装置中的任一个可以包括运动传感器(例如，位置/定向传感器)和力传感器。例如，用于重新定位患者牙齿和跟踪牙齿运动的正畸装置可以包括：矫正器主体，该矫正器主体包括被成形以将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；多个运动传感器，其耦合到矫正器主体或在被配置成将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，其中多个运动传感器各自被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；耦合到矫正器主体或在被配置为将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上的多个力传感器，其中多个力传感器各自被配置为生成指示以下项中的一个或更多个的力传感器数据：施加到患者的牙齿的力的量和施加到患者牙齿的力的方向；以及被配置为接收和存储运动传感器数据和力传感器数据的处理器。

在本文描述的装置的任一个中，装置可以包括运动传感器(例如位置传感器)，其包括电磁目标(例如，磁体、线圈等)，其可以在存在电磁场时指示牙齿的位置和/或定向。例如，用于重新定位患者牙齿和跟踪牙齿运动的正畸装置可以包括：一个或更多个矫正器主体，该一个或更多个矫正器主体各自包括被成形为将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；耦合到一个或更多个矫正器主体或在被配置成将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上的多个运动传感器，其中多个运动传感器各自包括电磁目标，电磁目标被配置为生成指示以下项中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；耦合到一个或更多个矫正器主体之一的电磁场发生器；以及配置成接收和存储运动传感器数据的处理器。

在这些装置中的任一个中，处理器可以被配置为以1小时至2周之间的间隔重复地接收和存储运动传感器数据(例如，每小时、每两小时、每3小时、每四小时、每5小时、每6小时、每7小时、每8小时、每9小时、每10小时、每11小时、每12小时、每24小时、每36小时、每48小时、每3天、每4天、每5天、每周等)。因此，该装置可以包括存储器、时钟、电源等。

如上所述，这些装置中的任一个还可以包括多个力传感器，其被耦合到矫正器主体或在被配置成将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上。这些力传感器可以被配置成生成指示以下中的一个或更多个的力传感器数据：施加到患者牙齿的力的量和施加到患者牙齿的力的方向。处理器可以被配置为接收和存储运动传感器数据和力传感器数据。

如上所述，多个运动传感器中的每个运动传感器可以包括被配置为生成运动传感器数据的电磁目标。例如，多个运动传感器中的每个运动传感器包括磁体、扁平线圈或圆柱形线圈。这些装置中的任一个还可以包括电磁场发生器，其可以耦合到矫正器主体或与矫正器主体分离(例如，在与第一矫正器同时佩戴的第二矫正器上或者在矫正器外部)。运动传感器可以被配置为通过测量施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的位置。

通常，处理器可以被配置为基于运动传感器数据跟踪患者牙齿相对于彼此的运动(例如，相对于其他牙齿、上颌、下颌等)。

通常，运动传感器(例如，电磁目标)可以定位在矫正器主体上，或者它们可以直接安装到患者的牙齿上。例如，可以使用这些运动传感器检测矫正器在被患者的牙齿移位时的位置/运动。可选地或另外地，位置(例如，位置和定向)可以直接跟踪运动传感器(例如，传感器的电磁目标部分)附接到的牙齿的运动。因此，在本文所述的方法和装置变型的任一个中，将传感器或传感器的一部分包括在附接件上可能是有益的。例如，多个运动传感器中的至少一些运动传感器可以在被配置成将矫正器主体耦合到患者牙齿上的附接件上。附接件通常结合到牙齿上，并且可以用于将矫正器主体保持在适当位置和/或从矫正器向牙齿施加力。在治疗计划中，附接件可以与多个矫正器一起使用。当包括但不限于运动传感器(包括电磁目标)的传感器耦合到附接件或附接件的一部分时，附接件可以包括用于经由电连接与矫正器通信的电接触件以用于从传感器传输数据。

这些装置中的任一个还可以包括电源、耦合到处理器并且被配置为无线地传输运动传感器数据的无线通信电路、存储器、定时器等，其可以是处理器的一部分或者耦合到处理器。

本文还描述了使用本文所描述的装置的任一个来设计患者的正畸治疗计划的方法，所述装置包括(但不限于)用于检测牙齿运动的装置。一种方法可以包括：接收来自具有矫正器主体的正畸器具的多个运动传感器的运动传感器数据，该矫正器主体具有被成形为根据第一正畸治疗计划将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，其中该多个运动传感器耦合到在该矫正器主体或在被配置成将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，其中运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者的牙齿的位置和患者的牙齿的定向；根据运动传感器数据确定牙齿运动；以及基于所确定的牙齿运动来修改第一正畸治疗计划。

例如，设计患者的正畸治疗计划的方法可以包括：提供包括矫正器主体的正畸器具，该矫正器主体具有被成形以根据第一正畸治疗计划将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，其中多个运动传感器耦合到矫正器主体或者在被配置成将矫正器主体耦合到患者的牙齿上的附接件上；周期性地从耦合到矫正器主体的电磁场发生器施加电磁场；在处理器中接收来自多个运动传感器的运动传感器数据，其中运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；根据运动传感器数据确定牙齿运动；以及通过修改以下中的一项或多项来基于所确定的牙齿运动修改第一正畸治疗计划：由患者佩戴的第二正畸器具的矫正器主体的多个牙齿接收腔的配置，或缩短或延长正畸器具被患者佩戴的持续时间。

因此，修改治疗计划可以包括调整矫正器设计和/或调整矫正器佩戴的持续时间。例如，修改可以包括修改由患者佩戴的第二正畸器具的矫正器主体的牙齿接收腔的配置。修改可以包括修改由患者佩戴正畸器具的持续时间。

本文所描述的方法中的任一个可以包括提供被配置为将矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件。矫正器主体可以包括用于耦合到附接件的附接点。

本文所描述的方法中的任一个还可以包括对传感器进行周期性采样和/或记录传感器值。例如，接收可以包括以每小时和每2周之间的间隔来接收运动传感器数据。对于使用电磁目标的运动/位置传感器，周期性采样可以包括从耦合到矫正器主体的电磁场发生器施加电磁场。该方法可以包括周期性地从电磁场发生器施加电磁场，包括在每两个小时和每两周之间施加电磁场。

该方法可以包括在处理器中接收来自耦合到矫正器主体或在附接件上的多个力传感器的力传感器数据，其中力传感器数据指示以下中的一个或更多个：施加到患者牙齿的力的量以及施加到患者牙齿的力的方向。

这些方法中的任何一种可以包括根据力传感器数据确定作用在患者牙齿上的力。修改可以包括基于所确定的牙齿运动和作用在患者牙齿上的力来修改第一正畸治疗计划。

数据可以在本地(例如，在矫正器上)或远程地传送到处理器。例如，这些方法中的任何一种可以包括将运动传感器数据从正畸器具无线传输到处理器，其中处理器包括远程处理器。接收可以包括在处理器中接收运动传感器数据，其中在正畸器具佩戴在患者口中时处理器耦合到正畸器具。

提供可以包括提供多个附接件，其被配置成将矫正器主体耦合到患者的牙齿，其中矫正器主体包括用于耦合到附接件的附接点。

这些方法中的任一个可以包括在处理器中接收来自耦合到矫正器主体或在附接件上的多个力传感器的力传感器数据，其中力传感器数据指示以下中的一个或更多个：施加到患者牙齿的力的量以及施加到患者牙齿的力的方向。此外，该方法可以包括根据力传感器数据确定作用在患者牙齿上的力。修改可以意味着基于所确定的牙齿运动和作用在患者牙齿上的力来修改第一正畸治疗计划。

本文还描述了用于重新定位患者牙齿和跟踪牙齿运动的正畸装置，其中传感器位于附接件和/或附接件所耦合的矫正器主体上的接合部位上。例如，该装置可以包括：矫正器主体，其包括被成形为将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，该矫正器主体具有多个接合部位；多个附接件，其被配置成接合该接合部位并将矫正器主体耦合到患者的牙齿；其中多个附接件中的每一个包括传感器，该传感器被配置为生成与由正畸器具施加到患者牙齿的力或患者牙齿的运动相关的传感器数据；以及处理器，其耦合到矫正器主体并被配置为接收和存储传感器数据。

一种用于重新定位患者牙齿和跟踪牙齿运动的正畸装置可以包括：矫正器主体，其包括被成形为将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收器，该矫正器主体具有在矫正器主体的颊侧或舌侧中的一个或更多个上的多个接合部位；多个附接件，其被配置成将接合部位接合并将矫正器主体耦合到患者的牙齿；多个传感器，其中每个传感器至少部分地在多个接合部位的每一个内延伸，其中多个传感器中的每个传感器被配置为生成与通过正畸器具施加到患者牙齿的力或引起的患者牙齿的运动有关的传感器数据；以及处理器，其耦合到矫正器主体并被配置为接收和存储传感器数据。

多个附接件中的每一个的传感器可以是本文所描述的任何类型的传感器，包括运动(位置)传感器、被配置成测量由正畸器具施加到一个或更多个牙齿的力或压力的力或压力传感器等等。多个附接件中的每一个可以包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。多个附接件中的每一个可以包括电磁目标，其被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；此外，其中，矫正器主体包括电磁场发生器。

这些装置中的任一个可以包括附接件和矫正器主体之间的电触点。多个接合部位可以包括通过矫正器主体形成的开口或凹部。

多个接合部位可以位于矫正器主体的舌侧或矫正器主体的颊侧中的一个或更多个上。

在这些方法的任一种中，处理器可以被配置为例如通过使用传感器数据确定以下中的一个或更多个来评估正畸器具的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、力或压力在患者牙齿上的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速率。处理器可以被配置为通过确定由正畸器具施加到患者的牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估正畸器具的性能。

多个附接件中的每一个的传感器可以包括被配置成测量一个或更多个牙齿的运动的运动传感器。例如，运动传感器可以被配置为通过测量施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的运动。如上所述，这些装置中的任一个可以包括电源、存储器和/或耦合到所述处理器的无线通信电路。

还描述了使用这些装置的方法。例如，设计患者的正畸治疗计划的方法可以包括：接收来自具有矫正器主体的正畸器具的多个传感器的传感器数据，该矫正器主体具有被成形以根据第一正畸治疗计划将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，其中患者牙齿上的多个附接件接合矫正器主体上的接合部位，以将矫正器主体耦合到患者的牙齿，其中多个传感器位于附接件上，在处理器中确定以下中的一个或更多个：来自传感器数据的牙齿运动和对患者牙齿的力；以及基于来自传感器数据的牙齿运动和对患者牙齿的力中的所确定的一个或更多个来修改第一正畸治疗计划。

设计患者的正畸治疗计划的方法可以包括：接收来自具有矫正器主体的正畸器具的多个传感器的传感器数据，该矫正器主体具有被成形以根据第一正畸治疗计划将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，其中患者牙齿上的多个附接件各自接合矫正器主体上的接合部位，以将矫正器主体耦合到患者的牙齿，其中多个传感器至少部分地在接合部位内，在处理器中确定以下中的一个或更多个：来自传感器数据的牙齿运动和对患者牙齿的力；以及基于来自传感器数据的牙齿运动和对患者牙齿的力中所确定的一个或更多个来修改第一正畸治疗计划。

如上所述，修改可以包括修改由患者佩戴的第二正畸器具的矫正器主体的牙齿接收腔的配置。修改可以包括修改由患者佩戴的正畸器具的持续时间。修改可以包括基于从来自传感器数据的牙齿运动和对患者牙齿的力中的所确定的一个或更多个来修改第一正畸治疗计划。在本文描述的方法中的任何一个中，修改治疗计划可以包括修改治疗计划的组成部分中的任何组成部分，特别包括，修改履行治疗/疗法的器具。例如，修改治疗计划可以包括修改一系列矫正器中的一个或更多个矫正器的一个或更多个特征，例如，包括修改矫正器形状和/或厚度中的一个或更多个。

接收传感器数据可以包括接收来自力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器的传感器数据。接收传感器数据可以包括接收由正畸器具施加到患者牙齿的力或压力数据。接收可以包括在处理器中接收运动传感器数据，其中正畸器具佩戴在患者口中时处理器耦合到正畸器具。

本文所描述的装置中的任一个可以是模块化器具。因此，感测组件(例如，传感器、电源、处理器、存储器和/或无线传输电路等)可以分布在正畸器具(例如，矫正器)和直接结合到该器具可附接的受试者的牙齿上的附接件之间。可以使用附接件和器具(例如，器具上的接合部位)之间的电连接(连同机械连接)来传输电力和/或传感器数据。因此，当佩戴一系列矫正器时，患者可以置换装置的感测子***的部分，包括电源、存储器、处理器等。

例如，用于重新定位患者牙齿并用于感测患者口腔中的一个或更多个特征的正畸装置可以包括矫正器主体，该矫正器主体包括被成形以将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，该矫正器主体具有接合部位；附接件，其被配置成结合到患者牙齿并且与矫正器主体上的接合部位接合且可以接收将矫正器主体到患者的牙齿的力并/或对其进行固定；传感器，其被配置为生成传感器数据；处理器，其被配置为接收来自传感器传感器数据，并且执行以下中的一个或更多个：存储、分析和传输所接收的传感器数据；以及在附接件上的第一电触点和在矫正器主体上的第二电触点，其中当附接件与接合部位接合时，第一电触点和所述第二电触点形成电连接；其中传感器位于附接件或矫正器上，并且其中当附接件与接合部位接合时，传感器通过由第一电触点和第二电触点形成的电连接与处理器电连通。

传感器可以在附接件上并且处理器在矫正器主体上；可选地，处理器在附接件上并且传感器在矫正器主体上。在一些变型中，电源在矫正器上(例如，传感器在附接件上和/或存储器或其他处理器组件在附接件或矫正器主体上)。可选地，电源可以在附接件上。处理器可以包括以下中的一个或更多个：存储器、无线通信电路和定时器。如上所述，这些组件可以分布在矫正器主体和/或附接件之间。

可以使用任何传感器(例如，温度传感器、pH传感器、力传感器、压力传感器等)。例如，传感器可以包括力或压力传感器，该力或压力传感器被配置为测量由正畸器具施加到一个或更多个牙齿的力或压力。传感器可以包括例如力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。传感器可以包括电磁目标，其被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；此外，其中，矫正器主体包括电磁场发生器。

通常，接合部位可以包括通过矫正器主体形成的开口或凹部。接合部位可以位于矫正器主体的舌侧或矫正器主体的颊侧中的一个或更多个上。

这些装置中的任一个可以包括矫正器主体上的多个附加接合部位以及多个附加的附接件，其被配置成结合到患者的牙齿并与附加接合部位接合且可以接收矫正器主体对患者的牙齿的力并/或将其固定。传感器、处理器、存储器、电源和无线通信电路可以分布在所有的附接件和器具主体(例如，矫正器主体)之间。

例如，用于重新定位患者牙齿并用于感测患者口腔中的一个或更多个特征的正畸装置可以包括：矫正器主体，其包括被成形以将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，该矫正器主体具有接合部位；附接件，其被配置成结合到患者牙齿并且与矫正器主体上的接合部位接合；附接件上的传感器，其被配置为生成传感器数据；矫正器上的处理器，其被配置为接收来自传感器的传感器数据，并且执行以下中的一个或更多个：存储、分析和传输所接收的传感器数据；以及在附接件上的第一电触点和在矫正器主体上的第二电触点，其中当附接件与接合部位接合时，第一电触点和第二电触点形成电连接；其中当附接件与接合部位接合时，传感器通过由第一电触点和第二电触点形成的电连接与处理器电连通。

本文还描述了操作这些模块化/分布式矫正器中的任何一个的方法，包括在矫正器主体和附接件之间形成机械和电气连接，使得传感器通过电连接电耦合到处理器和/或存储器和/或电源。

本申请还提供了以下内容：

1)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并用于感测患者口腔中的一种或更多种特征，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形以将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，所述矫正器主体具有接合部位；

附接件，所述附接件被配置成结合到患者牙齿并且与在所述矫正器主体上的所述接合部位接合；

传感器，所述传感器被配置为生成传感器数据；

处理器，所述处理器被配置为接收来自所述传感器的传感器数据，并且执行以下中的一个或更多个：存储、分析和传输所接收的传感器数据；以及

在所述附接件上的第一电触点和在所述矫正器主体上的第二电触点，其中当所述附接件与所述接合部位接合时，所述第一电触点和所述第二电触点形成电连接；

其中，所述传感器在所述附接件上或在所述矫正器主体上，并且其中当所述附接件与所述接合部位接合时，所述传感器通过由所述第一电触点和所述第二电触点形成的电连接与所述处理器电连通。

2)根据1)所述的装置，其中，所述传感器在所述附接件上，并且所述处理器在所述矫正器主体上。

3)根据1)所述的装置，其中，所述处理器在所述附接件上，并且所述传感器在所述矫正器主体上。

4)根据1)所述的装置，还包括在所述矫正器主体上的电源。

5)根据1)所述的装置，还包括在所述附接件上的电源。

6)根据1)所述的装置，其中，所述处理器包括存储器、无线通信电路和定时器中的一个或更多个。

7)根据1)所述的装置，其中，所述传感器包括力或压力传感器，所述力或压力传感器被配置为测量由所述正畸装置施加到一个或更多个牙齿的力或压力。

8)根据1)所述的装置，其中，所述传感器包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。

9)根据1)所述的装置，其中，所述传感器包括电磁目标，所述电磁目标被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；此外，其中，所述矫正器主体包括电磁场发生器。

10)根据1)所述的装置，其中，所述接合部位包括通过所述矫正器主体形成的开口或凹陷。

11)根据1)所述的装置，其中，所述接合部位位于所述矫正器主体的舌侧或所述矫正器主体的颊侧中的一个或更多个上。

12)根据1)所述的装置，还包括在所述矫正器主体上的多个附加接合部位以及多个附加的附接件，所述多个附加的附接件被配置成结合到患者牙齿并与所述多个附加接合部位接合。

13)根据1)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过使用所述传感器数据确定以下中的一个或更多个来评估所述正畸装置的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、力或压力在患者牙齿上的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速率。

14)根据1)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过确定由所述正畸装置施加到患者牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估所述正畸装置的性能。

15)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并用于感测患者口腔中的一种或更多种特征，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形以将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，所述矫正器主体具有接合部位；

附接件，所述附接件被配置成结合到患者牙齿并且与在所述矫正器主体上的所述接合部位接合；

传感器，所述传感器在所述附接件上，所述传感器被配置成生成传感器数据；

处理器，所述处理器在所述矫正器主体上，所述处理器被配置为接收来自所述传感器的所述传感器数据，并且执行以下中的一个或更多个：存储、分析和传输所接收的传感器数据；以及

在所述附接件上的第一电触点和在所述矫正器主体上的第二电触点，其中当所述附接件与所述接合部位接合时，所述第一电触点和所述第二电触点形成电连接；

其中，当所述附接件与所述接合部位接合时，所述传感器通过由所述第一电触点和所述第二电触点形成的电连接与所述处理器电连通。

16)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形为将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；

多个运动传感器，所述多个运动传感器耦合到所述矫正器主体或被配置成与所述矫正器主体耦合，其中每个运动传感器被配置成生成运动传感器数据，所述运动传感器数据指示患者牙齿的位置和患者牙齿的定向中的一个或更多个；以及

处理器，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据并且根据所述运动传感器数据确定牙齿运动。

17)根据16)所述的装置，其中，由所述多个运动传感器中的每一个生成的所述运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者牙齿的两个或更多个空间位置和患者牙齿的两个或更多个角位置。

18)根据16)所述的装置，其中，所述处理器被配置为以1小时和2周之间的间隔重复地接收和存储所述运动传感器数据。

19)根据16)所述的装置，还包括多个力传感器，所述多个力传感器耦合到所述矫正器主体或在被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，并且被配置成生成指示施加至患者牙齿的力的量和施加到患者牙齿的力的方向中的一个或更多个的力传感器数据，此外，其中，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据和所述力传感器数据。

20)根据16)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括被配置为生成所述运动传感器数据的电磁目标。

21)根据20)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括磁体、扁平线圈或圆柱形线圈。

22)根据20)所述的装置，还包括耦合到所述矫正器主体的电磁场发生器。

23)根据16)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的位置。

24)根据16)所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述运动传感器数据跟踪患者牙齿相对于彼此的运动。

25)根据16)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的至少一些运动传感器在被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上。

26)根据16)所述的装置，还包括电源和无线通信电路，所述无线通信电路耦合到所述处理器并且被配置为无线地传输所述运动传感器数据。

27)根据16)所述的装置，还包括第二矫正器主体，所述第二矫正器主体包括多个牙齿接收腔。

28)根据16)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每一个运动传感器耦合到所述矫正器主体。

29)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形为将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；

多个运动传感器，所述多个运动传感器耦合到所述矫正器主体或在附接件上，所述附接件被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿，其中所述多个运动传感器均被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；

多个力传感器，所述多个力传感器耦合到所述矫正器主体或在被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，其中所述多个力传感器均被配置为生成指示以下中的一个或更多个的力传感器数据：施加到患者牙齿的力的量和施加到患者牙齿的方向；以及

处理器，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据和所述力传感器数据。

30)根据29)所述的装置，其中，由所述多个运动传感器中的每一个生成的所述运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者牙齿的两个或更多个空间位置和患者牙齿的两个或更多个角位置。

31)根据29)所述的装置，其中，所述处理器被配置为以1小时和2周之间的间隔重复地接收和存储所述运动传感器数据和所述力传感器数据。

32)根据29)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括被配置为生成所述运动传感器数据的电磁目标。

33)根据32)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括磁体、扁平线圈或圆柱形线圈。

34)根据32)所述的装置，还包括耦合到所述矫正器主体的电磁场发生器。

35)根据29)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的位置。

36)根据29)所述的装置，其中，所述处理器被配置为确定以下中的一个或更多个：患者牙齿的运动速率、施加到患者牙齿的力的变化速率以及作用在所述患者牙齿上的力矢量。

37)根据29)所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述运动传感器数据跟踪患者牙齿相对于彼此的运动。

38)根据29)所述的装置，还包括电源和无线通信电路，所述无线通信电路耦合到所述处理器并且被配置为无线地传输所述运动传感器数据。

39)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

一个或更多个矫正器主体，每个矫正器主体包括被成形为将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；

多个运动传感器，所述多个运动传感器耦合到所述一个或更多个矫正器主体或在附接件上，所述附接件被配置成将所述一个或更多个矫正器主体耦合到患者牙齿，其中所述多个运动传感器均包括电磁目标，所述电磁目标被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；

电磁场发生器，所述电磁场发生器耦合到所述一个或更多个矫正器主体中的矫正器主体；以及

处理器，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据。

40)根据39)所述的装置，其中，由所述多个运动传感器中的每一个生成的所述运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者牙齿的两个或更多个空间位置和患者牙齿的两个或更多个角位置。

41)根据39)所述的装置，其中，所述处理器被配置为以1小时和2周之间的间隔重复地接收和存储所述运动传感器数据。

42)根据39)所述的装置，还包括多个力传感器，所述多个力传感器耦合到所述一个或更多个矫正器主体或在被配置成将所述一个或更多个矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，并且被配置成生成指示施加至患者牙齿的力的量和施加到患者牙齿的力的方向中的一个或更多个的力传感器数据，此外，其中，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据和所述力传感器数据。

43)根据39)所述的装置，其中，所述多个运动传感器的每个电磁目标包括磁体、扁平线圈或圆柱形线圈中的一个或更多个。

44)根据39)所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的位置。

45)根据39)所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述运动传感器数据跟踪患者牙齿相对于彼此的运动。

46)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形以将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔，所述矫正器主体具有多个接合部位；

多个附接件，所述多个附接件被配置成接合所述多个接合部位并将所述矫正器主体耦合到患者牙齿；

其中，所述多个附接件中的每一个包括传感器，所述传感器被配置为生成与由所述正畸装置施加到患者牙齿的力或患者牙齿的运动相关的传感器数据；以及

处理器，所述处理器耦合到所述矫正器主体并且被配置为接收和存储所述传感器数据。

47)根据46)所述的装置，其中，所述多个附接件中的每一个附接件的所述传感器包括力或压力传感器，所述力或压力传感器被配置为测量由所述正畸装置施加到一个或更多个牙齿的力或压力。

48)根据46)所述的装置，其中，所述多个附接件的每一个包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。

49)根据46)所述的装置，其中，所述多个附接件中的每一个包括电磁目标，所述电磁目标被配置为生成指示以下中的一个或更多个的运动传感器数据：患者牙齿的位置和患者牙齿的定向；此外，其中，所述矫正器主体包括电磁场发生器。

50)根据46)所述的装置，还包括在所述附接件和所述矫正器主体之间的电触点。

51)根据46)所述的装置，其中，所述多个接合部位包括通过所述矫正器主体形成的开口或凹部。

52)根据46)所述的装置，其中，所述多个接合部位位于所述矫正器主体的舌侧或所述矫正器主体的颊侧中的一个或更多个上。

53)根据46)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过使用所述传感器数据确定以下的一个或更多个来评估所述正畸装置的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、力或压力在患者牙齿上的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速率。

54)根据46)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过确定由所述正畸装置施加到患者牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估所述正畸装置的性能。

55)根据46)所述的装置，其中，所述多个附接件中的每一个附接件的所述传感器包括被配置成测量一个或更多个牙齿的运动的运动传感器。

56)根据55)所述的装置，其中，所述运动传感器被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量所述一个或更多个牙齿的运动。

57)根据46)所述的装置，还包括电源、存储器和耦合到所述处理器的无线通信电路。

58)一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形为从初始排列向目标排列重新定位患者牙齿的多个牙齿接收腔，所述矫正器主体具有在所述矫正器主体的颊侧或舌侧的一个或更多个上的多个接合部位；

多个附接件，所述多个附接件被配置成接合所述多个接合部位并将所述矫正器主体耦合到患者牙齿；

多个传感器，其中每个传感器至少部分地在所述多个接合部位的每一个接合部位内延伸，其中所述多个传感器中的每个传感器被配置为生成与通过所述正畸装置施加到患者牙齿的力或患者牙齿的运动有关的传感器数据；以及

处理器，所述处理器耦合到所述矫正器主体并且被配置为接收和存储所述传感器数据。

59)根据58)所述的装置，其中，所述多个传感器中的每个传感器包括力或压力传感器，所述力或压力传感器被配置为测量由所述正畸装置施加到一个或更多个牙齿的力或压力。

60)根据58)所述的装置，其中，所述多个传感器中的每个传感器包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。

61)根据58)所述的装置，其中，所述多个传感器中的每个传感器包括被配置为测量一个或更多个牙齿的运动的运动传感器。

62)根据61)所述的装置，其中，所述运动传感器被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量所述一个或更多个牙齿的运动。

63)根据58)所述的装置，其中，所述多个接合部位包括通过所述矫正器主体形成的开口或凹部。

64)根据58)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过使用所述传感器数据确定以下的一个或更多个来评估所述正畸装置的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、力或压力在患者牙齿上的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速率。

65)根据58)所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过确定由所述正畸装置施加到患者牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估所述正畸装置的性能。

66)根据58)所述的装置，还包括电源、存储器和耦合到所述处理器的无线通信电路。

附图简述

本公开的新特征特别在所附权利要求中进行阐述。通过参考以下详细描述将获得对本公开的特征和优点的更好理解，该详细描述阐述了利用本公开的原理的说明性实施例和附图，在附图中：

图1A示出了牙齿重新***具。

图1B示出了牙齿重新定位***。

图2示出使用多个器具的正畸治疗的方法。

图3A示意性地示出了监测设备。

图3B示意性地示出了包括具有本文所述的一个或更多个传感器的口内器具的***以及器具和/或患者牙齿的数字扫描数据。分析引擎(其可以是口内器具的一部分或与口内器具分离)可以整合远端信息和传感器信息，并且可以使用数字扫描数据将特定传感器信息与患者的牙齿相关联。

图4示出了具有激活机构的监测设备。

图5A示出了包括集成监测设备的正畸器具。

图5B是图5A的器具的横截面视图。

图6示出了包括第一器具和第二器具的监测***。

图7A-图7C示出了包括口内器具和安装在牙齿上的附接件的***。

图7D是被配置为测量一颗或多颗牙齿的机械阻抗的口内设备的示例。

图7E以图形方式示出了在特定牙齿(或对应于特定牙齿的矫正器部分)处随时间变化的加速度的检测。图7F以图形方式示出了在如图7E中所示对其确定加速度的相同牙齿(或矫正器区域)处随时间变化的力的检测。诸如图7D中所示的装置的被配置成测量机械阻抗的口内设备可以关联随时间变化的加速度和随时间变化的力以估计对于牙齿的机械阻抗。

图7G显示了被配置为测量机械阻抗的口内器具的一部分。在该示例中，一个或更多个运动传感器(例如，加速度计)可以耦合到牙齿(作为附接件的一部分，如图所示)，并且可以与口内器具上的电子部件(例如，存储器、处理器、电源、无线通信等)进行通信。该装置还可以包括机械致动器或可以与机械致动器一起使用以提供已知(或测量的)扰动振动，并且处理器可以使用已知的力输入和来自加速度计的输出来确定对于一颗或多颗牙齿的机械阻抗。

图8A示出了被配置为测量正畸器具和患者牙齿之间的力和/或压力的监测设备。

图8B示出了其中大部分矫正器表面包括电容式触摸传感器材料的口内器具的示例。图8C示出了放大图，显示了分布在图8B的口内器具的表面上的电容式触摸传感器的网格图案。

图9A示出了被配置为测量正畸器具与患者牙齿上的一个或更多个附接件之间的力和/或压力的监测设备。

图9B是图9A的设备的横截面视图。

图10A示出了用于电磁牙齿跟踪的监测设备。

图10B示出了图10A的监测设备的可选方案，其中手持式读取器设备可以由医生或患者用于读取牙齿的位置和/或定向。

图11示出了用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的方法。

图12A至图12D示出了用于制造具有集成监测设备的正畸器具的方法。

图13A至图13C示出了用于制造具有集成监测设备的正畸器具的方法。

图14是数据处理***的简化方框图。

图15A是具有对应于每个牙齿的多个力和/或压力传感器的阵列的矫正器的示例，以提供可由本文所述的装置使用的力和/或压力的牙齿内图案，以确定牙齿运动的准确估计并且因此修改治疗(适应性治疗)。图15A中所示的口内器具是矫正器，但是可以使用任何器具，并且虽然仅单个牙齿被示出有阵列，但是可以包括与图8B-8C中所示的示例相似的多个阵列(在多个牙齿上)，例如电容式触摸传感器阵列。

图15B示出了具有佩戴在受试者的牙齿上的、类似于图15A中所示的力传感器的阵列的矫正器的一部分；在该示例中，示出了多个阵列(每个齿至少一个n个传感器的阵列)。

图16A是包括电迹线的装置的示例，其直接结合到受试者的牙齿并被配置为与可佩戴的正畸件(例如，矫正器)上的电路和/或电力相互作用。在这个示例中，在牙齿上正确佩戴矫正器完成了矫正器中可以精确跟踪依从性和/或可激活传感器(例如生物传感器)的电路。图16B示出了当器具未被佩戴在牙齿上或未被适当地佩戴时在器具(例如，左侧的矫正器)和牙齿上的导电迹线之间的开路电路。图16C显示了当器具被佩戴时使得牙齿上的节点耦合到器具上的节点的闭合电路。

图17A显示了包括多个接合部位的矫正器。图17B显示了患者的牙齿和被配置成与图17A中的矫正器接合的附接件。传感器子***可以分布在矫正器和在这些附接件中的将矫正器固定到牙齿上的一个或更多个附接件之间；并且可以在附接件和矫正器之间进行电接触，并且传感器可以通过电触点与存储器、处理器等电通信(例如，传输传感器数据)。例如，参考图17C，显示了附接点的放大图，传感器被集成到附接件中，其还包括电接触点。图17D显示了附接件和矫正器的接合部位之间的连接，其还包括电接触点。

图17E显示了可选配置，其中传感器子***的一部分(例如，处理器和/或电池)而不是传感器位于附接件上。该部分可以通过附接件和在矫正器上的接合部位之间的电触点与处理器电连接，如图17F所示。

详细描述

通常，本文描述的是提供用于监测基于器具的正畸治疗的进展的装置(例如，***和设备)和方法。本文描述的装置和方法在一个或一系列正畸矫正器的背景中被举例说明，然而应当理解，本文描述的原理并且特别是本文描述的装置和方法可以应用于任何正畸器具，包括但不限于：正畸矫正器、腭扩张器、保持器、护牙托等。

本文描述的装置被配置为监测治疗。因此，这些装置中的任一个可以被认为是监测设备。在一些实施例中，监测设备包括一个或更多个传感器，其被配置为生成与使用正畸器具重新定位患者牙齿相关的传感器数据。可以对传感器数据进行处理和分析，以确定器具是否根据规定的治疗计划成功重新定位牙齿。有利地，本文所描述的实施例提供了集成电子感测和记录(logging)***，其能够生成更可靠和准确的矫正器性能数据，该数据可由治疗医生用于跟踪治疗进展并且根据需要调整患者的治疗计划。本公开的监测设备可以提供用于自适应闭环治疗计划和器具设计的高价值感测数据。

在一个方面中，提供了一种用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的设备。该设备可以包括正畸器具，其包括被成形为将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔。该设备可以包括一个或更多个传感器，其被配置为生成与通过正畸器具重新定位患者牙齿相关的传感器数据。该设备可以包括处理器，该处理器被配置为处理传感器数据，以便在实现对患者牙齿的重新定位时评估正畸器具的性能。

正畸器具的性能可以通过各种方式进行测量。例如，在一些实施例中，处理器被配置为通过使用传感器数据确定以下的一个或更多个来评估正畸器具的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、力或压力在患者牙齿上的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速率。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括力或压力传感器，该力或压力传感器被配置为测量由正畸器具施加到一个或更多个牙齿的力或压力。力或压力传感器可以包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。例如，处理器可以被配置为通过确定由正畸器具施加到患者的牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估正畸器具的性能。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括被配置成测量一个或更多个牙齿的运动的运动传感器。运动传感器可以包括被配置为生成电磁场的电磁场发生器。运动传感器可以被配置为通过测量电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的运动。例如，运动传感器可以包括被布置成响应于一个或更多个齿的运动而移动的一个或更多个电磁目标，使得一个或更多个电磁目标的运动产生电磁场的变化。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括可操作地耦合到正畸器具的不同部分的多个不同的传感器。一个或更多个传感器可以与正畸器具集成、耦合到牙齿或其组合。

在一些实施例中，处理器与正畸具集成或耦合到牙齿。可选地，处理器可以位于患者的口腔外部。在一些实施例中，设备还包括通信模块，其被配置为将传感器数据或经处理的传感器数据中的一个或更多个传输到远程设备。

在另一个方面中，提供了一种用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的方法。该方法可以包括接收来自一个或更多个传感器的与通过正畸器具重新定位患者牙齿相关的传感器数据。正畸器具可以包括被成形为将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔。可以处理传感器数据，以便评估正畸器具在实现患者牙齿的重新定位时的性能。

在一些实施例中，通过使用传感器数据来确定以下中的一个或更多个来评估正畸器具的性能：施加到患者牙齿的力或压力的量、在患者牙齿上的力或压力的分布、患者牙齿的运动的量或患者牙齿的运动速度。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括力或压力传感器，该力或压力传感器被配置为测量由正畸器具施加到患者牙齿的力或压力。例如，力或压力传感器可以包括力敏膜或压敏膜、电阻膜、电容膜或压电触觉传感器。可以通过确定由正畸器具施加到患者牙齿的力或压力的量是否在目标范围内来评估正畸器具的性能。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括被配置成检测患者牙齿的移动的运动传感器。运动传感器可以包括被配置为生成电磁场的电磁场发生器。运动传感器可以被配置为通过测量电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的运动。可选地，运动传感器包括被布置成响应于一个或更多个齿的运动而移动的一个或更多个电磁目标，使得一个或更多个电磁目标的运动产生电磁场的变化。

在一些实施例中，一个或更多个传感器包括可操作地耦合到正畸器具的不同部分的多个不同的传感器。例如，一个或更多个传感器可以与正畸器具集成、耦合到牙齿或其组合。

在一些实施例中，处理步骤通过与正畸具集成或耦合到牙齿的处理器来执行。可选地，处理器可以位于患者的口腔外部。

在一些实施例中，方法还包括将传感器数据或经处理的传感器数据中的一个或更多个传输到远程设备。

本公开的各种实施方式能够结合各种类型的正畸器具来使用。例如，关于图1A通常示出了具有牙齿接收腔的器具，其例如经由由于器具弹性而施加的力来接收和重新定位牙齿。图1A示出了可以由患者佩戴的示例性牙齿重新***具或矫正器100，以便实现颌中各个牙齿102的递增重新定位。该器具可以包括具有接收并弹性地重新定位牙齿的牙齿接收腔的壳。可以使用牙齿的物理模型间接地制造器具或其部分。例如，可以使用牙齿的物理模型和合适的聚合物材料层的薄片来形成器具(例如，聚合物器具)。在一些实施例中，物理器具根据器具的数字模型例如使用快速原型制造技术来直接制造。

尽管参考了包括聚合物壳式器具的器具，但是本文公开的实施例非常适于与接收牙齿的许多器具一起使用，例如不具有聚合物或壳中的一种或更多种的器具。该器具可以用例如诸如金属、玻璃、增强纤维、碳纤维、复合材料、增强复合材料、铝、生物材料及其组合的许多材料中的一种或更多种制成。该器具可以以许多方式成形，例如，诸如利用热成型或直接制造(例如，3D印刷、添加制造)。可选地或组合地，器具可以利用机械加工制造，诸如用计算机数字控制机械加工从材料块制造的器具。

器具可以安装在上颌或下颚中存在的所有牙齿上，或少于所有牙齿。该器具可以专门设计用于容纳患者的牙齿(例如，牙齿接收腔的拓扑结构与患者牙齿的拓扑结构匹配)，并且可以基于由印模、扫描等生成的患者牙齿的正或负模型来制造。可选地，该器具可以是被配置为接收牙齿但不一定成形以匹配患者牙齿的拓扑结构的通用器具。在某些情况下，仅仅由器具接收到的某些牙齿将被器具重新定位，而其他牙齿可以提供用于将器具保持在适当位置的基部或锚固区域，因为它对针对重新定位的一颗或多颗牙齿施加力。在一些实施方案中，在治疗期间的某些时刻，一些、大多数、或甚至全部牙齿将被重新定位。被移动的牙齿也可以用作用于在其被患者佩戴时保持器具的基部或锚固件。通常，不会提供用于将器具保持在牙齿上适当位置的钢丝或其它装置。然而，在一些情况下，可能希望或需要在牙齿102上提供单独的附接件或其它锚固元件104，其中器具100中具有对应的接受器(receptacles)或孔106，使得器具可以对牙齿施加选定的力。包括

***中使用的示例性器具在受让给Align Technology公司的许多专利和专利申请(包括例如美国专利第6,450,807号和第5,975,893号)以及可以在万维网上访问(参见例如URL“invisalign.com”)的公司网站中被描述。适用于与正畸器具一起使用的牙齿安装的附接件的示例也在受让给Align Technology公司的专利和专利申请(包括例如美国专利第6,309,215号和第6,830,450号)被描述。

图1B示出了包括多个器具112、114、116的牙齿重新定位***110的示例。本文所描述的器具中的任何一种可以被设计和/或提供为在牙齿重新定位***中使用的一组多个器具的一部分。每个器具可以被配置成使得牙齿接收腔具有对应于意图用于该器具的中间或最终牙齿排列的几何形状。患者的牙齿可以通过在患者的牙齿上放置一系列递增位置调节器具，从初始牙齿排列递增重新定位到目标牙齿排列。例如，牙齿重新定位***110可以包括对应于初始牙齿排列的第一器具112、对应于一个或更多个中间排列的一个或更多个中间器具114和对应于目标排列的最终器具116。目标牙齿排列可以是在所有计划的正畸治疗结束时为患者的牙齿选择的计划的最终牙齿排列。可选地，目标排列可以是在正畸治疗过程期间对于患者牙齿的一些中间排列之一，其可以包括各种不同的治疗方案，包括但不限于其中推荐手术的情况、其中邻间减少(IPR)是适当的情况、其中安排进度检查的情况、其中锚固位置最好的情况、其中需要进行腭扩张的情况、其中涉及修复牙科学(例如，镶嵌、贴片、冠、桥、植入物、贴面等)的情况等。因此，应当理解，目标牙齿排列可以是跟随一个或更多个递增重新定位阶段的患者牙齿的任何计划的结果排列。类似地，初始牙齿排列可以是对于患者牙齿的任何初始排列，其后面是一个或更多个递增重新定位阶段。

本文提出的正畸器具的各种实施例可以以各种各样的方式制造。作为示例，可以使用间接制造技术诸如通过阳模或阴模上的热成型来生产本文的器具(或其部分)的一些实施例。正畸器具的间接制造可以包括以目标排列(例如，通过快速成型、铣削等)产生患者牙列的阳模或阴模，并在模具上热成型一个或更多个材料薄片，以便生成器具壳。可选地或组合地，本文的器具的一些实施例可以直接制造，例如使用快速成型、立体光刻、3D打印等。

本文的正畸器具的配置可以根据患者的治疗计划来确定，例如，涉及连续施用用于递增重新定位牙齿的多个器具的治疗计划。可以使用基于计算机的治疗计划和/或器具制造方法以便促进器具的设计和制造。例如，本文所描述的一个或更多个器具组件可以借助于计算机控制的制造设备(例如，计算机数控(CNC)铣削、计算机控制的快速成型(诸如3D打印等))进行数字设计和制造。本文提出的基于计算机的方法可以提高器具制造的准确性、灵活性和便利性。

在一些实施例中，正畸器具(诸如图1A所示的器具)在器具的牙齿接收腔和接收的牙齿和/或附接件之间的一个或更多个接触点处，将力施加到牙齿的冠部和/或位于牙齿上的附接件。这些力中的每一个的大小和/或其在牙齿表面上的分布可以确定导致的正畸牙齿移动的类型。牙齿移动可以在空间的任何平面中的任何方向上，并且可以包括沿着一个或更多个轴的旋转或平移中的一个或更多个。如本文进一步讨论的那样，牙齿移动的类型包括挤压、入侵、旋转、倾翻、平移和根部移动及其组合。冠部的牙齿移动大于根部的移动可以称为倾翻。冠部和根部的等效移动可以称为平移。根部大于冠部的移动可以称为根部移动。

图2示出了使用多个器具的正畸治疗的方法200。方法200可以使用本文所述的器具或器具组中的任一个来实施。在步骤210中，将第一正畸器具应用到患者的牙齿上，以便将牙齿从第一牙齿排列重新定位到第二牙齿排列。在步骤220中，将第二正畸器具应用到患者的牙齿上，以便将牙齿从第二牙齿排列重新定位到第三牙齿排列。方法200可以根据需要使用连续器具的任何合适的数量和组合来重复，以便将患者的牙齿从初始排列递增地重新定位到目标排列。器具可以在相同的阶段或时间处、以组或批(例如，在治疗的一个或更多个阶段的开始处)全部生成，或一次一个生成，并且患者可以佩戴每个器具直到每个器具对牙齿的压力不能再被感觉到，或者直到达到了对于给定阶段的所表示的牙齿移动的最大量。多个不同的器具(例如，一组)可以在患者佩戴多个器具中的任一个之前被设计和甚至被制造。在佩戴器具适当的时间段之后，患者可以用一系列中的下一个器具替换当前器具，直到不再有器具剩余。器具通常不固定在牙齿上，并且患者可以在手术过程期间的任何时间处放置和替换器具(即，患者可移除的器具)。该系列中的最终器具或几个器具可以具有被选择用于过度校正牙齿排列的几何形状或多个几何形状。例如，一个或更多个器具可以具有将(如果完全实现)移动单独牙齿超过已经被选择为“最终”的牙齿排列的几何形状。为了在重新定位方法已经终止之后抵消潜在的复发(例如，允许单独的齿回到其预先校正的位置)，可能需要这种过度校正。过度校正也可能有助于加快校正速率(例如，具有位于超出期望的中间位置或最终位置的几何形状的器具可以以更大的速率将单个牙齿移向位置)。在这种情况下，可以在牙齿到达器具所限定的位置之前终止使用器具。此外，可能故意应用过度校正，以便补偿器具的任何不准确或限制。

正畸器具可以可操作地耦合到被配置为提供与牙齿重新定位相关的数据(诸如牙齿运动数据(例如，牙齿运动的幅度和/或方向、牙齿运动速率等)和/或器具和患者牙齿之间的相互作用(例如，器具与牙齿之间的接触、由器具对牙齿施加的力和/或压力的量、牙齿上的力和/或压力的分布等))的监测设备。这样的数据可用于评估用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能，如本文更详细地讨论的。例如，如本文所述的器具性能信息可以包括关于由正畸器具产生的力、压力和/或牙齿运动是否与用于计划的正畸治疗的预期值相关联的信息。

本文描述的监测设备可以被设计用于在患者的口腔中使用。例如，可以限制监测设备的尺寸以避免患者不适和/或便于将其集成到正畸器具中，如下所述。在一些实施例中，监测设备具有小于或等于约1.5mm、或小于或等于约2mm的高度或厚度。在一些实施例中，监测设备具有小于或等于约4mm、或小于或等于约5mm的长度或宽度。监测设备的形状可以根据需要改变，例如圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形等。例如，在一些实施例中，监测设备可以具有直径小于或等于约5mm的圆形形状。

可以使用相对薄且灵活的监测设备来提供更大的表面积，同时减少患者不适。在一些实施例中，本文的监测设备的尺寸设计成符合牙冠表面(例如，牙冠的颊面、舌面和/或咬合面)。例如，可以使用具有大约10mm乘大约5mm的尺寸的监测设备来覆盖臼齿牙冠(molar crown)的颊面。作为另一示例，具有大约10mm乘大约20mm的尺寸的监测设备可用于覆盖牙冠的颊面、咬合面和舌面。监测设备可以根据需要与单个牙齿的冠部或多个牙齿的冠部接触。

监测设备的其他属性(例，体积，重量)可以被设计以便减少患者不适。例如，监测设备的重量可以被选择为不超过将对下面的牙齿施加不期望的力的水平。

在可选实施例中，监测设备可以主要用于研究和表征目的，而不是用于患者治疗，并且因此可能不会受到减少患者不适的尺寸限制。例如，在其中监测设备在口腔外部使用的实施例中(例如，矫正器性能的台式测试)，与设计用于口内使用的设备相比，监测设备的尺寸可能相对较大。

图3A示意性地示出了根据实施例的监测设备300。监测设备300可以与本文所述的***和设备的任何实施例组合使用，并且监测设备300的组件同样适用于本文所述的监测设备的任何其他实施例。监测设备300可以被实现为包括以下组件中的一个或更多个的专用集成电路(ASIC)：处理器302、存储器304、一个或更多个传感器306、时钟308、通信单元310、天线312、电力管理单元314或电源316。

在本文中也称为控制器的处理器302(例如，中央处理单元(CPU)、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑或状态机电路等)可以被配置为执行本文所描述的各种方法。存储器304包括本领域技术人员已知的各种类型的存储器，诸如RAM(例如，SRAM、DRAM)、ROM(EPROM、PROM、MROM)或混合存储器(例如，闪存、NVRAM、EEPROM)等等。存储器304可以用于存储可由处理器302执行的指令以执行本文提供的方法。另外，存储器可以用于存储由传感器306获得的传感器数据，如下面更详细地讨论的。

监测设备300可以包括任何数量的传感器306，诸如一个、两个、三个、四个、五个或更多个(例如，十四、十五、十六个等)传感器。在一些实施例中，使用多个传感器提供冗余以增加结果数据的准确性和可靠性。传感器306中的一些或全部可以是相同类型。传感器306中的一些或全部可以是不同类型。适用于本文所述监测设备的传感器类型的示例包括：触摸或触觉传感器(例如，电容式、电阻式)、接近传感器、运动传感器(例如，电磁场传感器)、力传感器(例如，力敏电阻或电容材料)、压力传感器(例如，压敏电阻或电容材料)、应变计(例如，基于电阻或MEMS的)、电传感器、光学传感器(例如，LED/光电检测器)或其组合。

传感器306可以可操作地耦合到和/或位于正畸器具的任何部分处，诸如在远端部分或附近、中间部分、颊部、舌部、牙龈部分、咬合部分或其组合。当器具佩戴在患者的口中时，传感器306可以定位在感兴趣的组织附近，诸如在牙齿、牙龈、上颚、嘴唇、舌头、脸颊、呼吸道或其组合的附近或邻近。例如，当器具被佩戴时，传感器306可以覆盖单个牙齿或单个牙齿的一部分。可选地，传感器306可以覆盖多个牙齿或其部分。在使用多个传感器306的实施例中，一些或全部的监测设备可以位于器具和/或口腔的不同部分处。可选地，传感器306中的一些或全部可以位于器具和/或口腔的相同部分处。

如果需要，可以使用模数转换器(ADC)(未示出)将模拟传感器数据转换为数字格式。如本文所述，处理器302可以处理由传感器306获得的传感器数据，以便确定器具使用和/或患者依从性。传感器数据和/或处理结果可以存储在存储器304中。可选地，存储的数据可以与由时钟308(例如，实时时钟或计数器)生成的时间戳相关联。

在一些实施例中，监测设备300包括被配置为将存储在存储器中的数据(例如，传感器数据和/或处理结果)发送到远程设备的通信单元310。通信单元310可以利用任何合适的通信方法，诸如有线或无线通信方法(例如，RFID、近场通信、蓝牙、ZigBee、红外线等)。通信单元310可以包括用于向远程设备发送数据和天线312的发射器。可选地，通信单元310包括用于从远程设备接收数据的接收器。在一些实施例中，通信单元310使用的通信信道也可用于为设备300供电，例如在数据传输期间或者如果设备300无源地使用。

远程设备可以是任何计算设备或***，诸如移动设备(例如，智能电话)、个人计算机、膝上型计算机、平板电脑、可穿戴设备等。可选地，远程设备可以是云计算***的一部分或连接到云计算***(“在云中”)。远程设备可以与患者、治疗医生，医疗医生、研究人员等相关联。在一些实施例中，远程设备被配置为处理和分析来自监测设备300的数据，例如，以便评价器具性能，以用于研究目的等。

监测设备300可以由诸如电池的电源316供电。在一些实施例中，电源316是诸如锌-碳柔性电池、锌-二氧化锰印刷柔性电池或固态薄膜锂磷氮氧化物电池的印刷和/或柔性电池。使用印刷和/或柔性电池对于减小监测设备300的整体尺寸并避免患者不适是有利的。例如，印刷电池可以制造成各种各样的形状，并且可以被堆叠以形成三维结构，例如以符合器具和/或牙齿几何形状。类似地，柔性电池可以被成形为与器具和/或牙齿的表面齐平。可选地或组合地，可以使用其它类型的电源或电力储存(诸如电池、电容器等)。在一些实施例中，电源316可以利用较低功率能量收集方法(例如，热力学、电动力学、压电)，以便为监测设备300生成电力。可选地，电源316可以例如经由电感或无线方式被再充电。在一些实施例中，当器具未被使用时，患者可对电源316再充电。例如，患者可以在刷牙时去除正畸器具，并将器具放置在感应电力集线器上以对电源316再充电。

可选地，监测设备300可以包括连接到电源316的电力管理单元314。电力管理单元314可以被配置为控制监测设备300何时处于活动状态(例如，使用来自电源316的电力)以及设备300何时不活动(例如，不使用来自电源316的电力)。在一些实施例中，监测设备300仅在某些时间期间活动，以便降低电力消耗并减小电源316的尺寸，从而允许较小的监测设备300。

在一些实施例中，监测设备300包括用于控制监测设备300何时处于活动状态(例如，通电、监测器具使用)以及监测设备300何时处于休眠状态(例如，断电、未监测器具使用)的激活机构(未示出)。激活机构可以作为监测设备300的分立组件提供，或者可以由处理器302、电力管理单元314或其组合来实现。激活机构可以用于例如通过在不使用时使监测设备300不活动来减少由监测设备300所使用的电力的量，这可以有益于减小电源316的尺寸，并且从而有助于减小整体设备尺寸。

在一些实施例中，监测设备300在被递送给患者之前是休眠的(例如，在存储、装运等期间)，并且仅在准备使用时被激活。这种方法可以有益于节省电力支出。例如，监测设备300的组件可以在组装时电耦合到电源316，但是可以处于休眠状态直到被激活，例如通过外部设备，诸如移动设备、个人计算机、膝上型计算机、平板电脑、可穿戴设备、电力集线器等。外部设备可以向监测设备300发送信号，使得激活机构激活监测设备300。作为另一示例，激活机构可以包括开关(例如，机械、电子、光学、磁性等)，使得电源316未电耦合到监测设备300的其他组件，直到开关被触发。例如，在一些实施例中，开关是由磁体保持打开的舌簧开关或其它磁性传感器。磁体可以可移除地附接到监测设备300，或者例如可以集成到用于设备300或器具的包装中。当监测设备与磁体分离时(例如，通过移除磁体或从包装中移除设备和器具)，开关闭合并连接电源316。作为另一示例，监测设备300可以包括诸如按钮的机械开关，其被手动地致动以连接电源316。在一些实施例中，激活机构包括锁定功能，其在首次致动时锁定开关以保持与电源的连接，从而保持监测设备300的激活。可选地，用于激活机构的开关可以由患者的口腔中的组件(例如，耦合到患者的牙齿的磁体)激活，使得仅当该器具被患者佩戴时，监测设备300才是活动的，并且当器具从患者口中移除时，它是不活动的。可替换地或组合地，开关可以被诸如光学信号的其它类型的信号激活。

通常，本文所描述的装置中的任一个可以与数字模型或扫描或患者的牙齿和/或口内器具结合使用。例如，图3B示意性地示出了包括具有一个或更多个传感器的口内器具377的***383以及器具和/或患者牙齿379的数字扫描数据。分析引擎381(其可以是口内器具的一部分或与口内器具分离)可以整合远端信息和传感器信息，并且可以使用数字扫描数据将特定传感器信息与患者的牙齿相关联。

图4示出了根据实施例的具有激活机构的监测设备400。与本文所述的所有其他监测设备一样，监测设备400可以类似于监测设备300，并且可以包括本文关于图3A中的监测设备300描述的组件中的一些或全部。设备400(例如，经由封装材料404)耦合到正畸器具402。设备400可以包括激活机构403，其包括磁性开关。在使用之前，设备400可以可移除地耦合到磁体406(例如，使用胶带408)，并且磁体406可以将磁性开关保持在打开位置，使得设备400不活动。当器具402准备使用时，用户可以移除磁体406，从而闭合磁性开关并将监测设备400的组件连接到电源。

本文描述的正畸器具和监测设备可以以许多不同的方式配置。在一些实施例中，如本文所描述的正畸器具可操作地耦合到单个监测设备。可选地，正畸器具可以可操作地耦合到多个监测设备，诸如至少两个、三个、四个、五个或更多个监测设备。一些或全部的监测设备可以是相同类型(例如，收集相同类型的数据)。可选地，一些或全部的监测设备可以是不同类型(例如，收集不同类型的数据)。本文所描述的监测设备的实施例中的任一个可以与单个正畸器具中的其它实施例结合使用。

监测设备可以位于器具的任何部分处，诸如在远端部分或附近、中间部分、颊部、舌部、牙龈部分、咬合部分或其组合处。当器具佩戴在患者口中时，监测设备可以定位在感兴趣的组织附近，诸如靠近或邻近牙齿、牙龈、上颚、嘴唇、舌头、脸颊、呼吸道或其组合。例如，当器具被佩戴时，监测设备可以覆盖单个牙齿或单个牙齿的一部分。可选地，监测设备可以覆盖多个牙齿或其部分。在使用多个监测设备的实施例中，一些或全部的监测设备可以位于器具的不同部分处。可选地，监测设备中的一些或全部可以位于器具的相同部分处。

监测设备可以以各种方式可操作地耦合到正畸器具。例如，通过将监测设备耦合到器具的一部分(例如，使用粘合剂、紧固件、闭锁、层压、模制等)，监测设备可以与正畸器具物理地集成。耦合可以是允许从器具移除监测设备的可释放耦合，或者可以是其中监测设备被永久地固定在器具的永久耦合。可选地或者组合地，通过封装、嵌入，打印或以其他方式随器具形成监测设备，监测设备可以与正畸器具物理地集成。在一些实施例中，该器具包括成形为接收患者牙齿的壳，并且该监测设备与壳物理地集成。监测设备可以位于壳的内表面(例如，与接收的牙齿相邻的表面)上、壳的外表面(例如，远离接收的牙齿的表面)上或壳的壁内。可选地，如本文进一步讨论的，壳可以包括成形为接收监测设备的接受器。本文将进一步详细描述用于制造具有物理集成的监测设备的器具的示例性方法(例如，通过在器具的直接制造期间结合监测设备的组件的一些或全部)。

图5A和图5B示出了根据实施例的包括集成监测设备502的正畸器具500。器具500包括具有多个牙齿接收腔的壳504，并且监测设备502耦合到邻近牙齿接收腔506的壳504的外部颊面。在所描绘的实施例中，监测设备502耦合到对于臼齿的牙齿接收腔506。应当认识到，在可选实施例中，监测设备502可以耦合到壳504的其他部分，诸如内表面、舌面、咬合面、用于其它类型的牙齿(例如，门牙、犬牙、前臼齿)的一个或更多个牙齿接收腔等。监测设备502可以被成形为符合相应的器具部分(例如，腔306的壁)的几何形状，以便提供低的表面轮廓并减少患者的不适。在一些实施例中，器具500包括形成在壳504的外表面上的接受器508，并且监测设备502定位在接受器内。下面详细描述用于形成具有接受器508和集成监测设备502的器具的示例性方法。

监测设备502可以包括本文先前关于图3A的监测设备300描述的组件中的任一个。例如，监测设备502可以包括传感器510、电源512(例如，电池)和/或通信单元514(例如，无线天线)。可以根据需要改变监测设备502的组件的布置。在一些实施例中，传感器508位于牙齿接收腔506邻近。可以在与传感器510相邻的壳504中形成间隙，以便允许直接接入所接收的牙齿。通信单元514(或其部件，例如天线)可以位于接受器508的邻近或外表面上，以便于数据传输。

在一些实施例中，监测设备的一些组件可以与设备的其他组件分开包装和提供。例如，监测设备可以包括与第一正畸器具物理集成的一个或更多个组件以及与第二正畸器具物理集成的一个或更多个组件。例如，第一正畸器具和第二正畸器具可以佩戴在相对的颌上。监测设备的组件中的任一个(例如，图3A的设备300的组件)可以位于用于上颌的器具、用于下颌的器具或其组合上。在一些实施例中，例如，为了适应空间限制、适应功率限制和/或改进感测，将监测设备的组件分布在多个器具上是有益的。此外，监测设备的组件中的一些可以用作对于其他组件的基板(例如，电池用作天线的基板)。

图6示出了根据实施例的包括第一器具602和第二器具604的监测***600。第一器具602可以被成形为接收患者的上牙弓的牙齿，并且第二器具604可以被成形为接收患者的下牙弓的牙齿。***600可以包括分离成与第一器具602物理地集成的第一子单元606和与第二器具608物理地集成的第二子单元608的监测设备。在一些实施例中，第一子单元606是包括电源610的电源子单元，并且第二子单元608是包括监测设备的其余组件的感测子单元，诸如电力管理单元612、处理器(例如，CPU614)、传感器616、存储器(例如，诸如SRAM或DRAM的RAM 618；诸如EPROM、PROM或MROM的ROM；或诸如EEPROM 620、闪存或NVRAM的混合存储器)、通信单元(例如，天线622)或本文所描述的任何其它组件624(例如，关于图3A的监测设备300)。第一子单元606和第二子单元608可以经由电源610和电力管理单元612之间的电感耦合可操作地彼此耦合，例如当第一器具602和第二器具604通过患者颌部的闭合而相互接近。

应理解的是，图6的配置可以根据需要变化。例如，第一子单元606可以与第二器具604物理地集成，而第二子单元608可以与第一器具602物理地集成。作为另一示例，在第一子单元606和第二子单元608之间的监测设备组件的分布可以与所描绘的实施例不同。

可选地或组合地，监测设备可以包括与正畸器具物理地集成的一个或更多个组件以及与患者口腔外部的另一个设备物理地集成的一个或更多个组件。例如，外部设备可以是佩戴在患者身体的另一部分上的可穿戴设备(例如，头饰、智能手表、可佩戴的计算机等)。作为另一示例，外部设备可以是电力集线器、移动设备、个人计算机、笔记本电脑、平板电脑等。监测设备的组件中的任一个(例如，图3A的设备300的组件)可以被定位在外部设备上。在一些实施例中，监测设备包括集成到正畸器具中的天线和通信单元，其将来自患者的口腔的传感器数据传输到外部设备，并且可选地从外部设备接收数据。集成到外部设备中的监测设备组件可以提供额外的功能(例如，处理和/或分析能力)，其增强了正畸器具内的监测设备组件的功能。正畸器具内的监测设备组件能够在有或没有增强功能的情况下运行。

可选地或组合地，监测设备可以包括与正畸器具物理集成的一个或更多个组件以及位于患者的口腔中与器具分离的一个或更多个组件。口内组件可以被定位以便在器具被佩戴时与器具中的集成组件交互(例如，物理接触、通信)。在一些实施例中，口内组件耦合到口腔的一部分，诸如患者牙齿的冠部。例如，口内组件可以物理地集成到安装在患者牙齿上的附接件中。可选地或组合地，监测设备可以手术植入例如在患者颌骨中。监测设备的组件中的任一个(例如，图3A的设备300的组件)可以位于患者的口腔中，而不是在正畸器具中。在一些实施例中，可以独立于口内组件从患者口中移除器具和集成组件。有利地，该方法可以通过允许相同的设备组件与多个不同的器具一起使用来降低成本，例如当应用一系列的壳式器具来重新定位患者的牙齿时。

图7A-7C示出了根据实施例的包括正畸器具702和安装在牙齿706上的附接件704的***700。器具702可以包括壳，其具有被成形以接收牙齿706的牙齿接收腔和成形为容纳牙齿706上的附接件(附接件704)的接受器。在一些实施例中，***700包括具有物理地集成到器具702中的第一子单元(例如，根据本文所述的方法中的任一个)和物理地集成到附接件704中的第二子单元的监测设备。在一些实施例中，集成到附接件704中的第二子单元包括监测设备的相对庞大的组件，诸如电源、存储器和/或传感器。例如，附接件704可以包括电池或其他电源，其可操作地例如经由电感耦合或使用电极708的直接接触而被耦合到被集成到器具702中的监测设备组件。在可选实施例中，可以反转该配置，其中电源安装在器具702中而其余的监测设备组件位于附接件704中。当使用多个器具时，这种方法可以降低成本，因为只有电源被每个新器具所取代。作为另一示例，附接件704可以包括通过位于器具702中的一个或更多个监测设备组件驱动的无源感测元件。在又一示例中，附接件704可以包括用于触发集成在器具702中的开关的导电元件。

本公开的监测设备可以利用传感器的许多不同类型和配置。以下对某些示例性监测设备的描述不旨在是限制性的，并且应当认识到，本文描述的各种实施例的特征可以与其他实施例的特征结合使用。例如，下面讨论的监测设备还可以包括先前关于图3A的监测设备300描述的组件中的任一个。单个监测设备可以包括本文所描述的传感器类型和传感器配置的任何组合。

本文中监测设备可以包括用于评估器具性能的一个或更多个力和/或压力传感器。例如，监测设备可以包括力敏和/或压敏材料，诸如膜或片。本文所述的力和/或压力传感器可以是电阻式传感器、电容式传感器、应变计、压电晶体传感器或其组合。在一些实施例中，力和/或压力传感器包括位于正畸器具中的两个薄电极之间的电阻材料，并且当力和/或压力施加在材料上时，例如通过牙齿和器具之间的相互作用，材料的电阻可以增加或减小。

监测设备可以包括单个力和/或压力传感器，或多个力和/或压力传感器。传感器可以定位在器具中的任何位置处，诸如在内表面、外表面、颊面、舌面、咬合面、中间部分、远端部分、牙龈部分或其组合上。在其中正畸器具包括具有多个牙齿接收腔的壳的实施例中，传感器可以定位在牙齿接收腔的内表面上。可选地，至少一些传感器可以位于器具的外表面上，诸如咬合面，以便测量由上牙齿和下牙齿之间的接触所生成的力和/或压力。

当器具被佩戴时传感器可以定位成在某些牙齿附近，例如，在要被重新定位的牙齿附近和/或在器具被预期对牙齿施加力的位置处。例如，力和/或压力传感器可以位于待重新定位的牙齿的颊面、舌面和/或咬合面处或附近，以便提供在牙冠上的力和/或压力值的图。在一些实施例中，监测设备被配置为以预定顺序和期望的频率从颊、舌和咬合传感器获得数据，以便提供关于颊面、舌面和咬合面上的力和/或压力图。可选地或组合地，如果器具被成形为接合安装在牙齿上的附接件以便向牙齿施加力，则力和/或压力传感器可以位于器具和附接件之间的接合位置处或其附近。

力和/或压力传感器可以被配置为生成指示器具与患者牙齿中的一个或更多个之间的接触力和/或压力(例如，量、大小、方向、分布等)的测量数据。可选地，力和/或压力传感器可以被配置为生成指示器具与耦合到牙齿的附接件之间的接触力和/或压力的测量数据。测量数据可以被处理(例如，通过监测设备或远程设备)来确定所测量的力和/或压力值是否在例如用于重新定位牙齿、产生锚固等的目标范围内。在一些实施例中，测量数据用于计算施加到牙齿的压力和/或力的变化速率，这可能与牙齿运动速率相关。力和/或压力的变化速率也可用于确定器具随时间变化的应力松弛。可选地，测量数据可以用于计算与牙齿重新定位相关的其它生物力学参数，诸如施加到牙齿的一个或更多个力矩、施加到牙齿上的一个或更多个力耦和/或由器具施加到牙齿的力和力矩之间的比率(力矩比)。

本文描述的装置中的任一个(例如，监测设备)可以被配置为使用施加到牙齿和/或器具的力来确定牙齿和/或口内器具的机械阻抗。例如，本文描述的装置中的任一个可以被配置为导出牙齿、多个牙齿或一组牙齿和/或器具的机械阻抗。通常，机械阻抗可以指给定了施加力的运动阻力：

Z(w)＝F(w)/v(w)，其中，F＝力，v＝速度，并且w＝角频率。

图7D示出了包括运动传感器971(诸如加速度计)和一个或更多个力传感器969、969'、969”的口内器具977(在该示例中示出为矫正器)的截面的一个示例。可选地或另外地，运动传感器和力传感器中的一个或更多个可以直接定位在牙齿上(包括在适于接收来自口内器具的力的和/或将口内器具固定到牙齿上的力的附接件上)，并且可以与矫正器上的处理器/分析引擎、电池、通信电路等进行通信。

然后，处理器/分析引擎可以使用随着时间变化的运动(例如，加速度)数据(其示例在图7E中示出)以及随时间变化的相应的力数据(其示例在图7F中所示)，并且可以关联该数据以估计机械阻抗。

可选地或另外地，***可以基于欠阻尼二阶***估计机械阻抗(例如，作为欠阻尼二阶***的对数减量)。在这种情况下，该装置可以被配置成测量对扰动力的牙齿(和/或器具)响应，该扰动力诸如为施加到牙齿的输入振动或力。例如，装置可以被配置成测量对机械脉冲输入的自由振动响应。装置然后可以确定欠阻尼振荡的峰到峰衰减和***的周期；根据这些值，装置然后可导出阻尼固有频率、固有频率和阻尼比。在二阶***中，这些值可以定义阻抗。

对于线性***，该装置可以将机械阻抗的参数模型的参数拟合到测量的波特图。对于非线性***，该装置可以使用广义频率响应函数来分析非线性***(例如，强迫振动响应、正弦频率扫描等等，包括机器学习)。

例如，图7G示出了用于测量一颗或多颗牙齿的机械阻抗的装置的另一示例的侧视图。在该示例中，使用多个附接件982来将正畸器具(例如，矫正器989)固定到牙齿。矫正器包括处理器991、无线通信电路，并且可以包括用于检测传感器数据以确定牙齿和/或矫正器的机械阻抗的附加硬件、软件和/或固件。附接件可以包括一个或更多个传感器，包括运动(例如，加速度计)和/或力传感器；这些一个或更多个传感器可以直接(例如经由电接触)与矫正器上的处理器991通信。

在图7G中，该配置可以如上所述地被使用，和/或可以用于确定对所施加的输入信号的频率响应。例如，这些设备中的任一个可以包括用于向牙齿施加振动或力输入的致动器(例如，振动马达、微型活塞等)。致动器施加的力可以进行测量或估计并结合检测到的响应(例如，运动/加速度数据)来使用。可选地，装置可以考虑到自然产生的力输入(例如，咀嚼力)，并且可以测量或估计它们；如上所述，使用一个或更多个力传感器。力数据以及响应运动/加速度数据可用于确定机械阻抗。

所得到的机械阻抗数据然后可用于评估牙齿运动的健康状况。

图8A示出了被配置为测量正畸器具802和患者牙齿之间的力和/或压力的监测设备800。设备800包括多个力和/或压力传感器804(例如，依赖于压力的电阻膜)，其电耦合(例如，经由印刷线805或其它连接元件)到控制器806。多个力和/或压力传感器804可以在器具802的内表面上被图案化，以便生成指示器具802和患者牙齿之间的力和/或压力的传感器数据。在一些实施例中，器具802包括多个牙齿接收腔，并且力和/或压力传感器804位于腔的颊面、舌面和/或咬合面上。如本文所述，控制器806可以包括被配置为处理力和/或压力数据以便评估器具802在重新定位牙齿方面的性能的组件(例如，如先前关于图3A所描述的)。可选地，控制器806可以包括用于将传感器数据和/或处理结果传输到远程设备的无线天线808，如本文所述。

在一些变型中，大多数(或全部)的口内器具(在该示例中示出为矫正器，但如上所述，可以被配置为任何其他口内器具)可以包括电容式触摸传感器材料。在如图8B所示，矫正器890包括电容式触摸传感器材料893的形成表面。图8C示出了可以分布在图8B的口内器具的表面上的电容式触摸传感器的网格图案的放大图。

电容式触摸传感器可以涉及触摸信息的强度和位置，并且可以从口内器具导出患者牙齿上的力(力矩和力方向)。在一些变型中，器具可以包括用于从电容式传感器的网格接收触摸信息的一个或更多个处理器，并且可以将该信息与该器具在牙齿上施加的力相关联。例如，可以使用患者牙齿和/或矫正器的数字模型(如上文通常在图3B中讨论的)，来将电容式触摸数据与特定牙齿相关联。

图9A和图9B示出了被配置为测量正畸器具902与患者牙齿906上的一个或更多个附接件904之间的力和/或压力的监测设备900。设备900包括电耦合到控制器910的多个力和/或压力传感器908(例如，依赖于压力的电阻膜)。多个力和/或压力传感器908可以在器具902的内表面上被图案化，以便生成指示患者牙齿906上的器具902和附接件904之间的力和/或压力的传感器数据。在一些实施例中，器具902包括被成形有一个或更多个接受器912的多个牙齿接收腔，以接收患者牙齿上的对应的附接件904，并且压力传感器和/或力传感器908可以定位在一个或更多个接受器912的内表面。控制器910可以包括被配置为处理传感器数据以确定器具902是否被佩戴的组件(例如，如先前关于图3A所描述的)。

在一些实施例中，监测设备被配置为通过测量对递送到口腔内的力和/或压力脉冲信号的响应信号来评估器具性能。例如，监测设备能够包括被配置成向患者的牙齿递送力和/或压力脉冲信号的致动器(例如，微型活塞、振动马达或压电晶体)。可以用与牙齿接触的运动传感器(例如，加速度计)记录振动响应信号。模型拟合和***识别方法可用于基于响应信号推导牙齿牙周韧带(PDL)-牙槽骨***的机械特性。统计和实验方法可用于将响应信号反应与牙齿运动(诸如由于由器具壳施加的正畸力的运动)的不同阶段相关联，因为牙齿PDL的刚度可以随着牙齿运动的不同阶段而变化。该反应也可以与牙齿、牙根和/或PDL健康相关并用于评估牙齿、压根和/或PDL健康。

可选地或组合地，其他类型的传感器可以用于间接测量由器具施加到牙齿的力和/或压力。例如，在一些实施例中，向患者牙齿施加力和/或压力在口部结构中产生电流(例如，经由压电效应)。骨骼和胶原的压缩可能导致电子在晶格中的运动，并且在牙齿上施加力可导致对牙槽骨的短的压电效应，这可以通过适当的接收传感器(诸如电极)来检测。由牙槽和牙周韧带(PDL)在负荷下产生的电信号可以刺激骨代谢的变化。可以测量该压电效应以确定器具何时装载或过载牙齿。诸如电极的电传感器也可以用于例如通过监测电压的变化来检测这些电信号。

可选地或组合地，本文的监测设备可以包括响应于与患者牙齿直接接触的一个或更多个触觉传感器。本文描述的触觉传感器可以是例如电容式传感器、电阻式传感器、电感式传感器或压电传感器。例如，触觉传感器可以是包括一种或更多种呈现压电特性的材料(诸如石英、陶瓷或聚合物(例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)))的压电传感器。

在一些实施例中，触觉传感器可以是能够检测二维表面区域上的接触的传感器阵列。可选地，可以提供触觉传感器作为能够符合器具形状的透明的、可热成型的屏幕或膜。一些类型的触觉传感器可以仅能够提供接触数据(例如，指示存在或不存在直接接触的二元数据)，而其他类型的触觉传感器还可以能够提供除了接触数据之外的其他类型的数据(例如，能够提供力和/或压力数据的电阻式触觉传感器)。

监测设备可以包括单个触觉传感器或多个触觉传感器。传感器可以定位在器具中的任何位置处，诸如内表面、外表面、颊面、舌面、咬合面、中间部分、远端部分、牙龈部分或其组合。在正畸器具包括具有多个牙齿接收腔的壳的实施例中，传感器可以定位在牙齿接收腔的内表面上。可选地，至少一些传感器可以位于器具的外表面上，诸如咬合面，以便检测上牙齿和下牙齿之间的接触。

当器具被佩戴时传感器可以定位成在某些牙齿附近，例如，在要被重新定位的牙齿附近和/或在其中器具被预期对牙齿施加力的位置处。例如，触觉传感器可以位于待重新定位的牙齿的颊面、舌面和/或咬合面处或附近，以便提供在牙冠上的接触点的图。在一些实施例中，监测设备被配置为以预定顺序和期望的频率从颊、舌和咬合传感器获得数据，以便在颊面、舌面和咬合面上提供接触图。可选地或组合的，如果器具被成形为接合安装在牙齿上的附接件，则触觉传感器可以位于器具和附接件之间的接合位置处或其附近。

触觉传感器可以被配置为生成指示器具与患者牙齿中的一个或更多个之间的接触的测量数据。可选地，触觉传感器可以被配置为生成指示器具与耦合到牙齿的附接件之间的接触的测量数据。可以处理测量数据(例如，通过监测设备或远程设备)来确定患者的牙齿和器具之间的接触是否与规定的治疗计划一致。

可选地或组合地，监测设备可以包括一个或更多个运动传感器，以用于测量一个或更多个牙齿的运动(例如，平移和/或旋转运动)。例如，运动传感器可用于跟踪一个或更多个牙齿相对于下颌部(例如，下颌骨或上颌骨)的运动。作为另一示例，运动传感器可以用于跟踪一个或更多个牙齿的第一组相对于一个或更多个牙齿的第二组的运动，诸如当在牙弓或腭部扩张期间跟踪单个牙弓的相对侧的运动。可选地，诸如当校正牙弓的相对定位以便处理覆咬合或反颌时，可以使用运动传感器来跟踪上牙弓和下牙弓相对于彼此的运动。

可以使用各种类型的运动传感器。在一些实施例中，运动传感器包括集成到安装到患者牙齿上的正畸器具或附接件中的电磁场发生器(例如，电磁线圈、发生器天线)。发生器可以被配置为在口腔内生成电磁场(例如，电场、磁场或其组合)。运动传感器还可以包括集成到正畸器具中(例如，与发生器相同的器具、佩戴在相对颌部上的不同器具，或其组合)的一个或更多个电磁目标(例如，圆柱形或扁平线圈、磁体等)。电磁目标可以定位在预期发生牙齿运动的位置处或其附近的器具中(例如，耦合到将被重新定位的牙齿的牙齿接收腔)，使得牙齿的运动产生电磁目标的相应运动。可选地或组合地，监测设备可以包括集成到耦合至患者牙齿的附接件中的一个或更多个电磁目标，使得牙齿和相关联的目标的运动直接相关。

在一些实施例中，电磁目标被动地影响由发生器产生的电磁场，并且运动传感器被配置成通过测量由运动所导致的电磁场的变化来检测目标的空间部署的变化(例如，使用一个或更多个电磁传感器或场发生器本身)。可选地或组合地，电磁目标可以主动地产生由监测设备检测到的并用于确定目标的空间部署的变化的电磁信号(例如，使用一个或更多个电磁传感器或场发生器本身)。目标的空间部署可以相对于位置上的多达三个自由度和定向上的三个自由度以及足够的精度来测量，以使得监测设备能够确定患者牙齿的相应运动。可以将确定的运动与牙齿的计划运动进行比较，以便评估器具性能。

图10A示出了根据实施例的用于电磁牙齿跟踪的监测设备1000。设备1000包括耦合到佩戴在患者颌部上的第一正畸器具1004的电磁场发生器1002(例如，线圈)和耦合到佩戴在相对颌部上的第二正畸器具1010的多个电磁目标(例如，圆柱形线圈1006、扁平线圈1008)。在可选实施例中，一些或全部的目标也可以耦合到第一器具1004。可选地，场发生器1002和目标可以位于两个器具1004、1010上。设备1000可以包括位于第一器具1004上的第一控制器子单元1012和位于第二器具1010上的第二控制器子单元1014。第一控制器子单元1012和第二控制器子单元1014可以各自包括控制器、电源和/或本文(例如，关于图3A)所描述的其它监测设备组件中的任一个。第一控制器子单元1012可以电耦合到场发生器1002并被配置成控制场发生器1002的操作，而第二控制器子单元1014可以电耦合到电磁目标并且被配置成控制电磁目标的操作。在一些实施例中，当第一器具1004和第二器具1010被患者佩戴时，患者牙齿的运动在第二器具1010中产生偏转，这又导致电磁目标的空间部署的变化，其影响由场发生器1002产生的磁场的特征(例如，大小、方向)。这些变化可由场发生器1002检测到并由监测设备1000(例如，由第一控制器子单元1012和/或第二控制器子单元1014)分析，以便确定患者牙齿的运动。

可选地或另外，电磁目标可以定位在耦合到各个牙齿的一个或更多个附接件上。可选地或另外，一个或更多个电磁目标可以直接定位在一颗或多颗牙齿上，并且可以直接跟踪运动。

可选地或组合地，监测设备可以包括一个或更多个应变计(例如，基于电阻或基于MEMS的)，以检测正畸器具中的一个或更多个位置处的应力和/或应变。在一些实施例中，牙齿位置的变化导致正畸器具上的应力和/或应变的相应变化。可选地，由牙齿位置变化产生的应变量可能落在器具材料的线性行为范围内。因此，监测设备可以处理和分析应力和/或应变数据，以便检测和跟踪患者牙齿的运动。

可选地或组合地，监测设备可以包括用于测量牙齿表面电荷的一个或更多个电传感器(例如，电极)。正畸牙齿运动期间的牙槽骨重建可由牙齿表面上应力诱导的生物电位来调节。例如，施加到下门牙的唇面的力可以使牙齿在其牙槽中移位，使牙槽骨在前沿处中凸地朝向牙根变形，并且在后缘处朝向牙根产生凹面。在一些实施方案中，以成骨细胞活性为特征的凹骨表面是负电性的，而以破骨细胞活性为特征的凸骨表面是正电性或电中性的。因此，监测设备可以测量牙齿表面上的电荷改变，以便确定牙齿运动速率和/或方向。

可选地或组合地，监测设备可以包括被配置为测量周围环境中的流体(例如唾液)的电导率的一个或更多个电导率传感器。在一些实施例中，在正畸牙齿运动期间的骨重建导致唾液含量的变化，并且这些变化可以基于唾液中的矿物质的离子电荷来测量。可影响唾液导电性的矿物质的示例包括但不限于NH4+、Ca2+、PO43-、HCO3-和F-。

作为图10A中所示的其中感测线圈(“主线圈”)位于相对齿弓上的用于确定牙齿的定向的替代方式或额外方式，图10B示出了这样的例子，其中，可以被用于感测的线圈在手持式设备1055上，医生或患者可以将该手持式设备***口中以读取牙齿的位置和定向，然后，读取器1055可以被移出。如所述的，读取器可以包括一个或更多个线圈和/或场发生器。

通常，这里描述的线圈可以是无源的(例如，不需要电池或芯片)或者有源的(例如，附接到电池或其他电源)。无源线圈可以经由感应充电。在需要时，个体线圈或多个线圈可以连接到标签或数据记录器用于记录数据。

在这里描述的任意变化形式中，可以检测电容式感测电极的3D配置。

图11根据实施例示出了用于监测用于重新定位患者牙齿的正畸器具的性能的方法1100。可以使用本文所述的***和设备的任何实施例来执行方法1100。在一些实施例中，使用可操作地耦合到正畸器具的监测设备的处理器来执行步骤中的一部分或全部。可选地或组合地，可以由患者口腔外部的设备的处理器(例如，单独的计算设备或***)来执行步骤中的一些或全部。

在步骤1110中，从可操作地耦合到正畸器具的一个或更多个传感器接收传感器数据。一个或更多个传感器可以包括本文描述的传感器类型中的任一个，包括但不限于：触摸或触觉传感器(例如电容式、电阻式)、接近传感器、运动传感器(例如，电磁场传感器)、力传感器(例如，力敏膜)、压力传感器(例如，压敏膜)、应变计(例如，基于电阻的或基于MEMS的)、电传感器或其组合。

如本文所述，正畸器具可以由患者佩戴作为用于逐渐重新定位患者牙齿的治疗计划的一部分。在一些实施例中，正畸器具包括牙齿接收腔，其被成形以根据规定的治疗计划重新定位一个或更多个牙齿，并且传感器可以在邻近或靠近将被重新定位的牙齿的位置处与正畸器具物理地集成(例如，耦合、嵌入、形成等)。根据本文所述的实施例，传感器数据可以与由正畸器具重新定位患者牙齿有关。例如，传感器数据可以提供关于一个或更多个牙齿的运动(例如，旋转、平移)的信息。作为另一示例，传感器数据可以提供关于正畸器具与患者的牙齿或安装在其上的附接件之间的相互作用的信息，诸如由器具施加到牙齿和/或附接件的力和/或压力。

在一些实施例中，连续地生成和记录传感器数据。可选地，为了降低功耗，可以以预定的时间间隔(诸如每15分钟、30分钟、1小时、2小时、5小时、12小时或24小时)获得传感器数据。传感器数据收集的定时可以基于预期由正畸器具产生的牙齿运动而变化。例如，在一些实施例中，牙齿倾翻预期在患者开始佩戴器具之后相对快速地发生，使得在器具使用的前12小时期间执行牙齿倾翻的监测。

在步骤1120中，对传感器数据进行处理，以便评估正畸器具在重新定位患者牙齿时的性能。例如，传感器数据可以包括由器具施加到牙齿的力和/或压力的测量结果，并且处理步骤可以涉及确定力和/或压力测量结果是否落在例如用于重新定位牙齿的目标值范围内。可选地或组合地，传感器数据可以包括测量一个或更多个牙齿的空间部署(例如，位置和/或定向)的变化，并且处理步骤可以涉及确定空间部署的变化是否对应于患者牙齿的所计划的运动。可选地，处理步骤可以涉及将传感器数据与表示何时获得数据的时间戳相关联，使得可随时间变化来测量器具性能信息。

经处理的传感器数据可以包括器具性能信息，例如，由器具产生的力、压力和/或牙齿运动是否与计划的正畸治疗的预期值良好相关。计划治疗的预期值可以通过计算机模拟来确定。例如，如果出现以下情况则正畸器具可以被认为实行得令人满意：(1)测量的力和/或压力值在这些值的预期范围内，或者在目标值的70％内；(2)牙齿上的力和/或压力施加的图案匹配或类似于对于力和/或压力施加的计划图案；(3)实现的牙齿运动量在计划运动的70％以内；(4)牙齿运动方向匹配或类似于牙齿运动的计划方向；或其组合。如果出现以下情况则正畸器具可以被认为是被实行得不能令人满意：(1)测量的力和/或压力值超出这些值的预期范围，或偏离目标值超过30％；(2)牙齿上的力和/或压力施加的图案不同于力和/或压力施加的计划图案；(3)实现的牙齿运动量偏离计划运动超过30％；(4)牙齿运动的方向不同于计划的牙齿运动方向；或其组合。

在步骤1130中，在步骤1110中生成的传感器数据和/或在步骤1120中生成的经处理的传感器数据可选地被发送到远程设备。远程设备可以是移动设备(例如，智能电话)、个人计算机、膝上型计算机、平板电脑、可穿戴设备、云计算服务器等。可以根据需要使用无线或有线通信方法来执行步骤1130。步骤1130可以自动执行(例如，以预定的时间间隔)或响应于从远程设备接收到的指令(例如，传输传感器数据和/或器具使用的命令)来执行。

在步骤1140中，基于在步骤1110中生成的传感器数据和/或在步骤1120中生成的经处理的传感器数据，可选地修改给患者规定的正畸治疗计划。修改步骤可以由患者口腔外部的处理器(诸如步骤1130中的远程设备)执行。修改治疗计划可以涉及修改患者牙齿的计划的中间或最终排列，修改对应于计划的中间或最终牙齿排列的正畸器具的牙齿接收腔的几何形状，修改用于佩戴一个或更多个器具的时间，修改用于佩戴一系列器具的顺序，或其组合。例如，如果器具性能信息指示由正畸器具实现的牙齿重新定位不令人满意并且牙齿偏离轨迹，则可以修改治疗计划以便将患者的牙齿移回轨道(例如，中途校正)。作为另一示例，如果器具性能信息指示器具不在牙齿上产生期望的力和/或压力图案，则可以相应地调整后续器具的几何形状以提供更准确的力和/或压力施加。通过使用器具性能信息作为反馈，本公开的***、方法和设备允许基于患者牙齿对治疗的实际响应的自适应闭环正畸治疗。

本文描述的监测设备可以以各种方式物理地集成到正畸器具中。在一些实施例中，在器具制造期间或之后，将监测设备集成到器具中。例如，在已经制造器具之后，监测设备可以使用粘合剂、紧固件、闭锁机构或其组合来附接到器具。可选地，器具可以形成有互补特征或结构(例如，凹部、接受器、引导件、孔等)，其被成形为接收和容纳监测设备或其组件。

在一些实施例中，监测设备在器具制造过程期间或之后作为预制单元耦合到器具，诸如通过***并密封到器具中的接受器中、附接到器具(例如通过闭锁机构、粘合剂、紧固件)。可选地，监测设备可以在器具制造期间或之后在器具上原位组装。例如，在通过直接制造(例如，3D打印)制造器具的实施例中，可以在制造期间或在组装的器具已经被制造之后，监测设备可以与器具同时打印、被***到器具中。可选地，监测设备组件中的一些可以是预制的，并且其他组件可以在原位进行组装。应当认识到，本文所描述的各种制造方法可以以各种方式组合，以便制作具有集成的监测设备组件的器具。

图12A至图12D示出了根据实施例的用于制造具有集成监测设备的正畸器具的方法。该方法可以应用于本文所描述的监测设备和器具的任何实施例，并且可以与本文所述的其它制造方法中的任一个组合使用。在第一步骤(图12A(顶视图)和图12B(侧视图))中，预制监测设备1200耦合到患者牙列的正模型(positive model)1202。例如，监测设备1200可以使用粘合剂和/或机械紧固件来附接。可选地，监测设备1200可以在附接到模型1202之前被气密密封。在第二步骤(图12C)中，在监测设备1200和模型1202上形成(例如，热成型)材料，以便制作器具壳1204。在第三步骤(图12D)中，移除模具1202，从而产生具有嵌入式监测设备1200的设备壳1204。可选地，监测设备1200可以使用生物相容性粘合剂1206(例如，UV固化胶)、材料层或其它密封元件进行封装。

图13A至图13C示出了根据实施例的用于制造具有集成监测设备的正畸器具的方法。该方法可以应用于本文所描述的监测设备和器具的任何实施例，并且可以与本文所述的其它制造方法中的任一个组合使用。在第一步骤(图13A)中，在患者牙列的正模型1302上形成(例如，热成型)器具1300。在第二步骤(图13B)中，例如使用粘合剂层1306和/或紧固件将预制监测设备1304附接到器具1300，并且热塑性材料1308附接到监测设备1304的外表面。在第三步骤(图13C)中，热塑性材料1308被热成型以便形成将监测设备1304封装到器具1300中的覆盖物。可以例如在第三步骤之前或之后去除正模型1302。

可选地或组合地，该方法可以包括形成对应于正模型1302上的监测设备1304的几何形状的正几何形状(例如，通过3D打印、CNC铣削等)，使得器具1300被热成型具有用于监测设备1304的接受器。然后可以将监测设备1304放置并密封到接受器中。

可选地或组合地，可以通过制造器具(例如，通过间接或直接制造)，然后例如使用粘合剂、紧固件、锁闭机构等将预制监测设备附接到制造的器具，来制作具有集成监测设备的正畸器具。可选地，监测设备可以在附接到器具之前被气密地密封(例如，通过模制)。

可选地或组合地，具有集成监测设备的正畸器具可以通过在形成器具期间或之后将监测设备的柔性和/或印刷组件耦合到器具上来制造。组件可以以各种方式耦合，诸如热成型、层压、粘合剂、涂层等。

可选地或组合地，可以通过3D打印用于监测设备的基部，然后将用于监测设备的电子组件建造到基部上，来制造具有集成监测设备的正畸器具。在一些实施例中，基部被成形为符合其中监测设备将被定位的牙齿接收腔和/或目标牙齿的几何形状。监测设备的3D打印部分可以被成形为与器具的表面齐平，以便于监测设备与器具的集成。

可选地或组合地，可以通过(例如，使用掩膜工艺)蚀刻器具的表面然后将导电油墨、可拉伸材料等沉积到蚀刻部分上来制造具有集成监测设备的正畸器具，以建立器具上的监测设备的电子组件(例如，电线、连接件、电极等)。

图14是可用于执行本文所描述的方法和过程的数据处理***1400的简化框图。数据处理***1400通常包括经由总线子***1404与一个或更多个***设备进行通信的至少一个处理器1402。这些***设备通常包括存储子***1406(存储器子***1408和文件存储子***1414)、一组用户接口输入和输出设备1418以及到外部网络1416的接口。该接口示意性地示出为“网络接口”块1416，并且经由通信网络接口1424耦合到其他数据处理***中的对应的接口设备。数据处理***1400可以包括例如一个或更多个计算机，诸如个人计算机、工作站、大型机、膝上型计算机等。

用户接口输入设备1418不限于任何特定设备，并且通常可以包括例如键盘、定点设备(pointing device)、鼠标、扫描仪、交互式显示器、触摸板、操纵杆等。类似地，各种用户接口输出设备可以在本公开的***中使用，并且可以包括例如打印机、显示器(例如，视觉、非视觉)***/子***、控制器、投影设备、音频输出等中的一个或更多个。

存储子***1406维护基本所需的编程，包括具有指令(例如，操作指令等)的计算机可读介质和数据结构。本文讨论的程序模块通常存储在存储子***1406中。存储子***1406通常包括存储器子***1408和文件存储子***1414。存储器子***1408通常包括许多存储器(例如，RAM1410、ROM 1412等)，包括用于在程序执行期间储存固定指令、指令和数据的计算机可读存储器、基本输入/输出***等。文件存储子***1414提供用于程序和数据文件的持久(非易失性)储存器，并且可包括一个或更多个可移动或固定的驱动器或介质、硬盘、软盘、CD-ROM、DVD，光驱等。存储***、驱动器等中的一个或更多个可以位于远程位置处，如此经由网络上的服务器或经由互联网/万维网来耦合。在这种情况下，术语“总线子***”通常被使用，以便包括用于使各种组件和子***按预期彼此通信的任何机构，并且可以包括将被认识或被认为适合于本文使用的各种适合的组件/***。将认识到，***的各种组件可以是但不一定在相同的物理位置处，但是可以经由各种局域网或广域网媒体、传输***等连接。

扫描仪1420包括用于获得患者牙齿的数字表示(例如，图像、表面拓扑结构数据等)的任何装置(例如，通过扫描牙齿的物理模型，诸如铸件(casts)1421，通过扫描从牙齿获得的压痕，或通过直接扫描口腔)，其可以从患者或从治疗专业人员(诸如整牙医生)获得，并且包括将数字表示提供给数据处理***1400用于进一步处理的装置。扫描仪1420可以位于相对于***的其它组件遥远的位置处，并且可以例如经由网络接口1424将图像数据和/或信息传送到数据处理***1400。制造***1422基于包括从数据处理***1400接收的数据集信息(data set information)的处理计划来制造器具1423。制造机器1422可以例如位于远程位置处，并经由网络接口1424从数据处理***1400接收数据集信息。

本文描述的装置和方法中的任一个可以包括多个传感器(包括力传感器)，其布置成在每个齿上的阵列；多个齿可以每个被传感器阵列覆盖。这些传感器可用于确定在受试者的一颗或多颗牙齿上的力或压力图案。力或压力的图案可以例如与受试者的牙齿的扫描相关联，如以上参考图3B和图14所提及的。因此，传感器信息可以与患者牙齿的形态的数字扫描信息组合。对受试者牙齿的一个或更多个的力/压力的空间分布图案可以用于确定由牙科器具施加的力相对于牙齿的定向，并且可以用于基于施加到牙齿的当前和/或建议的力来确定对于牙齿运动的预测。

任何数量的传感器可以布置在每个牙齿上。例如，每个牙齿可以由两个、三个、四个或更多个(例如，n个)力传感器覆盖(例如，在矫正器上、在被配置成与牙齿耦合或者直接在牙齿上并配置成与正畸器具耦合的牙科附接件上)。在一些变型中，传感器以其他方式相似或相同，但是以阵列(例如，n个传感器的l乘w的阵列)布置。这例如在图15A中示出，显示了将要佩戴在受试者牙齿上的牙科器具1500(被配置为矫正器)。该器具被配置为具有主体的矫正器，该主体具有被成形为接收患者的牙齿并且施加力以将患者的牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔。在图15A中，传感器阵列示出仅在对应于矫正器的一部分的单个牙齿1503上。在一些变型中，在矫正器中仅包括单颗牙齿或几颗牙齿可能是有益的，包括特别针对运动的牙齿。可选地，可以使用力传感器的阵列监测要保持在装置中的任何数量(包括所有)的牙齿，如图15B所示。

图15B示出了如图15A所示的正畸器具的一部分的放大视图，包括被配置为在每个牙齿的表面上布置的力传感器的多个阵列1505、1507、1509。在该示例中，矫正器还包括处理器1591，其接收来自多个传感器的输入，并且可以分析、存储和/或传输来自传感器的信号。处理器可以包括存储器、通信电路(例如，无线通信电路等)、电源(例如，电池)等。在图15A和图15B中，传感器的阵列被示为规则间隔的力传感器；可选地或另外，力传感器可以是不同地间隔开的，并且可以在例如耦合到器具的牙齿的前(颊)、后(舌)或侧面上间隔开。每个传感器可以与器具上的处理器电连接和/或保持在一颗或多颗牙齿上的附接件上。

如上所述，本文所描述的装置中的任一个可以包括器具上的和/或经由附接件或其他牙齿耦合技术(例如，结合等)直接连接到牙齿的传感器、传感器处理器、电源、存储器等的一部分。因此，一颗牙齿/多颗牙齿上的组件可与患者佩戴的正畸器具上的一部分集成。例如，图16A-16C示出了包括被直接结合到受试者牙齿1600的至少一部分(示出为迹线1601、1603)的装置的示例，该部分与正畸器具(例如，在该例中被示为矫正器)上的一部分集成。在图16A中，该装置包括直接附接到牙齿的一条或多条迹线(例如，可拉伸的导电迹线1601、1603)。在该示例中，迹线将节点A和B连接到可以在矫正器(例如，矫正器1605)上的电源节点C和D。当矫正器不在口部中时，该配置可以消除从电池到组件(X)的泄漏电流。在一个示例中，图16A-16C中通常称为“X”的组件可以包括一个或更多个传感器、电子器件(例如，控制器、存储器、电源、无线通信等)。例如，该装置可以被配置为当矫正器被佩戴时，每隔几分钟(例如，每分钟、2分钟、3分钟、5分钟、10分钟、15分钟等等，或可变间隔/次)发射BLE信号。接收器(例如，智能电话和/或专用接收器)可以跟踪BLE脉冲并监测器具何时在口部中。

在图16A中，牙齿1600上示出的迹线1603、1601可用于连接到矫正器上的刚性组件。当矫正器在口中时和当矫正器在口外时可以使用不同的电子电路。例如，如上所示的迹线可用作对于矫正器或牙齿运动的性能测量。节点1607可以放置在矫正器上的已知位置处，并与牙齿上的节点位置进行比较。在一些变型中，打印的电位计可以应用于牙齿。如在图16B中所示，在矫正器被佩戴之前，接触点(A、B)或节点1607未连接到可能在矫正器上的电源(左侧的节点D和C)。当矫正器被佩戴(如图16C所示)时，由于节点A和D连接并且节点B和C通过牙齿上的导电迹线连接，电路完整了。至少，这个完整的电路可用于指示依从性，因为它只会在器具被佩戴且被正确佩戴时使电路完整。可选地，包括一个或更多个传感器的附加传感器也可以连接到受试者的牙齿上(在一颗牙齿/多颗牙齿上或矫正器上)的迹线，并且在器具佩戴时被激活。在一些变型中，使用可能与矫正器上的接触点相互作用的牙齿上的导电迹线也可以用于检查矫正器的安装。

在一些变型中，诸如图16A-16C所示的迹线可以是磁性的，其可以允许迹线的自修复，或者也可以用于其它目的，包括检测(例如，经由舌簧开关或霍尔效应传感器等)包括检测牙齿。

分布式监测/感测装置

如上所述，并在图7D-7G、9A-9B和16A-16C中所示，本文所述的这些方法和装置中的任一种可以是分布式装置，其中包括多个部件(例如，矫正器主体和附接件)和传感器子***的正畸器具分布在各部件之间。

如图17A-17B中所示，该装置可以包括矫正器主体1700，其具有被成形为将患者牙齿从初始排列朝向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔1705。矫正器主体可以包括用于附接到附接件1707(图17B所示)的一个(或优选地，多于一个)接合部位1709。如所示，附接件可被结合到患者的一颗牙齿/多颗牙齿并且可与在矫正器主体上的接合部位接合以将矫正器主体固定到患者牙齿(箭头1719)。

通常，装置的传感器子组件的任何部分可以在附接件和矫正器上，并且可以分布在它们之间。这可以允许在保持其他部分附接到牙齿的同时，被定期移除的矫正器上的部分被再充电、下载/上载等。例如，处理器、存储器和/或电池可以在矫正器上，并且传感器可以在附接件上。可选地，处理器、存储器和/或电池可以在附接件上，并且传感器可以在矫正器上。

例如，在图17C和图17D中，传感器连接到附接件。图17C显示了耦合到附接件1707的传感器1722的示例(例如，被配置为生成传感器数据的任何适当的传感器)。在该示例中的传感器1722嵌入或附接到附接件1707，并且附接件1707被结合到(或配置成结合到)牙齿1719。例如，牙科接合剂或粘合剂1721可以将附接件固定到牙齿1719上。附接件1707可以包括从牙齿突出并且与矫正器主体上的接合部位接合的表面。在一些变型中，传感器是附接件和接合部位之间的表面的一部分。

附接件还可以包括用于与矫正器主体上的互补电接触点1728之间形成电连接的电触点1718。在图17C中，第一电接触点1718包括在传感器1722上或与之电接触的附接件1707上。如图17D所示，当矫正器由附接件保持时，附接件1707上的第一电触点1718可以与矫正器主体上的第二电触点1728形成电连接。当附接件1707与矫正器1700上的接合部位接合时，第一电触点1718和第二电触点1728可以形成电连接，并且传感器数据可以通过该连接被传送。

可选地，传感器可以在矫正器上，并且其它组件(例如，电池、处理器和/或存储器)可以在附接件上。例如，在图17E中，处理器1732和/或电池在附接件1707中被示出。在这个示例中，当附接件与接合部位接合时，传感器可以通过由附接件上的第一电触点1718和矫正器主体上的第二电触点1728形成的电连接与处理器和/或电连通。因此，在图17E中，传感器不在附接件1707上，但是处理器1732的至少一部分在附接件上(例如，处理器和/或存储器、定时器等)和/或电池是附接件的一部分并且可以通过电连接器1718连接到感测子***(包括传感器)的其它部分，电连接器1718在矫正器被佩戴在牙齿上并在附接件之上时与矫正器上的另一个电连接器1728电接触，如图17F所示。

本文描述的方法中的任一个(包括用户界面)可以被实现为软件、硬件或固件，并且可以被描述为存储能够由处理器执行的一组指令的非暂时性计算机可读存储介质(例如，计算机、平板电脑、智能电话等)，该一组指令当由处理器执行时使处理器执行步骤中的任一个，包括但不限于：显示、与用户进行通信、分析、修改参数(包括定时、频率、强度等)、确定、警报等。

当特征或元件在本文被描述为“在另一特征或元件上”时，它可直接在其他特征或元件上，或也可能存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被描述为“直接在”另一特征或元件“上”时，没有中间的特征或元件存在。应当理解，当特征或元件被描述为“连接”、“附接”或“耦合”到另一特征或元件时，它可直接连接、附接或耦合到其他特征或元件，或可存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦合”到另一特征或元件时，没有中间的特征或元件存在。虽然相对于一个实施例进行了描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其他实施例。本领域技术人员将认识到，参考“邻近”另一特征设置的结构或特征可具有与相邻特征重叠或在相邻特征下方的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。例如，除上下文明确说明之外，如本文所用的，单数形式“a(一)”、“an(一)”和“the(所述)”旨在同样包括复数形式。应当进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所用的，术语“和/或”包括一种或更多种的相关联的所列项目中的任一组合和所有组合，并且可缩写为“/”。

空间相关的术语，诸如“在...下(under)”、“在...下(below)”、“低于(lower)”、“在...上(over)”、“上部(upper)”等可在本文中使用，以便于描述如附图所示的一个元件或特征到另一个元件或特征或多个元件或特征的关系。将理解的是，空间相对的术语旨在包括除了附图中描绘的取向之外的使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果附图中的设备被反向，如元件被描述为“在其它元件或特征下(under)”、“在其它元件或特征下(beneath)”，所述元件然后将被定位成“在其它元件或特征上(over)”。因此，示例性术语“在...下(under)”可涵盖在...上和在...下的两种方向。该装置可以另外地取向(旋转90度或在其他方位)，并且本文使用的空间相对描述词被相应地解释。类似地，除另外特别说明之外，术语“向上(upwardly)”、“向下(downwardly)”、“垂直(vertical)”、“水平(horizontal)”等在本文中用于说明的目的。

虽然术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种特征/元件(包括步骤)，但是这些特征/元件不应该受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可以用于将一个部件/元件与另一个部件/元件区分开。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。

在本说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，单词“包括”，并且诸如“包括”和“包括”的变化形式意味着可以在方法和制品中共同使用各种组分(例如组合物以及包括装置和方法的装置)。例如，术语“包括”将被理解为暗示包含任何所述元件或步骤，但不排除任何其它元件或步骤。

通常，本文描述的任何装置和方法应被理解为包容性的，但是组件和/或步骤的全部或子集可以可选地是排他的，并且可以表示为“由...组成”或“组成”基本上是“各种组件，步骤，子组件或子步骤。

如本文在说明书和权利要求书中所用的，包括在实施例中所用的，除非另有明确说明，所有数字可以被读作好像以单词“约(about)”或“约(approximately)”开头，即使该术语没有明确出现。当描述幅度和/或位置以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内时，可以使用短语“约”或“大约”。例如，数值可以具有为设定值(或值的范围)的+/-0.1％、设定值(或值的范围)的+/-1％、设定值(或值的范围)的+/-2％、设定值(或值的范围)的+/-5％、设定值(或值的范围)的+/-10％的值等。本文所给出的任何数值应被理解为包括约该值或大约该值，除非上下文另有说明。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。本文所述的任何数值范围旨在包括包含在其中的所有子范围。还应当理解的是，如本领域技术人员所适当理解的那样，当值被公开为“小于或等于”该值时，“大于或等于该值”和值之间的可能范围也被公开。例如，如果值“X”被公开了，则“小于或等于X”以及“大于或等于X”(例如，其中X是数值)也被公开。还应当理解，在整个申请中，以多种不同格式提供了数据，并且该数据表示对于数据点的任何组合的结束点和起始点以及范围。例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，则应当理解，大于、大于或等于、小于、小于或等于以及等于10和15被认为与在10到15之间一样被公开。还应当理解，还公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。

虽然上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本公开的范围的情况下，可以对各种实施例进行若干改变中的任一个。例如，在可选实施例中，通常可以改变执行各种所描述的方法步骤的顺序，并且在其他可选实施例中，可以一起跳过一个或更多个方法步骤。各种设备和***实施例的可选特征可以被包括在一些实施例中而不被包括在其他实施例中。因此，前面的描述主要被提供用于示例性目的，并且不应被解释为限制如在权利要求中阐述的本公开的范围。

本文所包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出其中可以实践主题的具体实施例。如所提到的，可以利用和从其导出其他实施例，使得可以做出结构和逻辑替换和改变而不脱离本公开的范围。仅为了方便，公开性主题的这样的实施例在本文中可单独地或共同地由术语“公开”来提及，并且不旨在将本申请的范围主动地限制为任何单个公开或公开概念，如果实际上多于一个被公开的话。因此，虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是被计算为实现相同目的的任何布置可以替代所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变型。在阅读以上描述后，本领域的技术人员将明白以上实施例的组合以及本文未具体描述的其他实施例。

Claims (10)

1.一种正畸装置，其用于重新定位患者牙齿并跟踪牙齿运动，所述装置包括：

矫正器主体，所述矫正器主体包括被成形为将患者牙齿从初始排列向目标排列重新定位的多个牙齿接收腔；

多个运动传感器，所述多个运动传感器耦合到所述矫正器主体或被配置成与所述矫正器主体耦合，其中每个运动传感器被配置成生成运动传感器数据，所述运动传感器数据指示患者牙齿的位置和患者牙齿的定向中的一个或更多个；以及

处理器，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据并且根据所述运动传感器数据确定牙齿运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，由所述多个运动传感器中的每一个生成的所述运动传感器数据指示以下中的一个或更多个：患者牙齿的两个或更多个空间位置和患者牙齿的两个或更多个角位置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置为以1小时和2周之间的间隔重复地接收和存储所述运动传感器数据。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括多个力传感器，所述多个力传感器耦合到所述矫正器主体或在被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上，并且被配置成生成指示施加至患者牙齿的力的量和施加到患者牙齿的力的方向中的一个或更多个的力传感器数据，此外，其中，所述处理器被配置为接收和存储所述运动传感器数据和所述力传感器数据。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括被配置为生成所述运动传感器数据的电磁目标。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的每个运动传感器包括磁体、扁平线圈或圆柱形线圈。

7.根据权利要求5所述的装置，还包括耦合到所述矫正器主体的电磁场发生器。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述运动传感器被配置成通过测量所施加的电磁场的变化来测量一个或更多个牙齿的位置。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置为基于所述运动传感器数据跟踪患者牙齿相对于彼此的运动。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个运动传感器中的至少一些运动传感器在被配置成将所述矫正器主体耦合到患者牙齿的附接件上。

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