【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隐形牙套，具体涉及一种基于口腔咬合发电的自发光抗菌隐形牙套及其制备方法。
技术介绍
1、最近，伴随可穿戴设备的进步发展，在人体口腔医学领域中逐渐成为健康监测、病理实验相关研究和优化矫治器械的未来发展方向之一。值得注意的是，口腔健康不仅在保持整体健康中起着至关重要的作用，而且对个人的生活质量有显著影响。
2、在人体健康领域，细菌感染日益普遍，由于其治疗难度和高发病率及死亡率，对全球公共卫生构成严重威胁，成为各种医学领域的主要挑战，包括心内膜炎、骨关节、皮肤和牙科医学。龋齿和牙周炎是由多种微生物引起的，当围绕牙龈线上下的微生物种群失衡导致菌群失调时，就会发生，最终在牙齿和周围组织上形成生物膜。导致龋齿和牙周炎的细菌感染，以及咬合错位，是相互关联的风险因素，不仅会相互加剧，而且对口腔健康构成威胁。此外，最近的研究表明，口腔是潜在的抗生素耐药基因库，这些基因可以通过水平基因转移在口腔生物膜中的细菌之间传递。目前的治疗技术涉及定期机械破坏口腔微生物生物膜或在口腔内维持抗菌药物的治疗浓度，这两种方法都有局限性。光诱导细菌灭活是一种有吸引力的非侵入性抗菌和抗生物膜方法，因其高空间时间精度和最小化抗菌耐药性风险而受到广泛关注。然而，驱动相关设备的外部光源是不可或缺的，尤其在日常和家庭保健中将有严重限制。因此，开发一种方便、操作友好和免维护的口腔健康维护灭菌和感染控制系统是非常需要的。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种基于口腔咬合发电的自发
2、为实现上述目的，是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
3、一种基于口腔咬合发电的自发光抗菌隐形牙套，所述自发光抗菌隐形牙套主要包括红外发光元件和用于包覆牙齿的牙套结构，
4、该牙套结构包括对应单颗牙齿构成的牙齿牙套结构，在任意一个或多个牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上包埋有中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片，或是在所述牙齿牙套结构中内嵌有与牙齿牙套结构形状一致并由中空pvdf-trfe/mxene复合织物构成的压电夹层，所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片和压电夹层都是由中空pvdf-trfe/mxene复合织物薄膜和金属电极构成，总厚度为50～70μm，其中所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物薄膜的厚度为10～15μm；
5、当所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物薄膜的厚度为10～15μm时，其受到15n力的开路电压至少为60v；
6、所述红外发光元件包埋/嵌入设置于任意一个牙齿牙套结构中，并通过导线与中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片/压电夹层之间电连接；
7、在包埋/嵌入设置有红外发光元件的牙齿牙套结构对应牙齿的一面上，涂覆有一层抗菌水凝胶层，构成该抗菌水凝胶层的抗菌水凝胶于波长范围为808～850nm且光强度至少为0.8w/cm2的红外光照射下，对变形链球菌和卟啉单胞菌的抑菌率至少为98％；
8、所述红外发光元件在3～5v电压驱动下，可产生波长范围为808～850nm且光强度至少为0.8w/cm2的红外光。
9、在本文中，所述用于包覆牙齿的牙套结构，该牙套结构既可以是对应上颌和/或下颌牙列，也可以是对应位于上颌和/或下颌牙列中的多颗牙齿组成的牙列片段。而关于牙套结构其它所必须的结构等同于常规隐形矫治器，可按照常规隐形矫治器的结构进行设计和制作，例如牙套包覆附件的结构、牙套包覆牙龈的结构、牙套上的精密切割等。
10、本领域技术人员知晓，现有的隐形矫治器通常是依靠牙套本身的弹性形变和限位的方式对牙齿施加作用力，因此现有的隐形矫治器通常是完全包覆牙齿的牙套构型，且该构型不具有可供牙齿移动的空间，类似于隐形矫治器与牙齿之间构成静配合的包覆设计。而本专利技术技术方案主要针对牙齿的光诱导抗菌，因此上述隐形矫治器中牙套对牙齿施加作用力的结构设置可包含在内也可不包含在内。
11、在本文中，所述牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上，为实际口腔上下颌进行咬合时的咬合面，在该咬合面方向上的牙齿牙套结构会因各种行为所产生的咬合承受力作用，从而传导力作用于中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片/压电夹层。
12、在其中一种技术方案中，所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片在单个牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上可多个设置，以对应例如左右两侧中切牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙等牙齿上多个咬合受力点。
13、需说明的是，本专利技术的专利技术点之一在于，通过跨学科合作研发了一种适于本专利技术对应口腔自然咬合压力发电的新型压电材料，从而实现该压电材料能够与现有技术中的隐形矫治器结合的同时，通过人体自然咬合活动产生足够供应红外发光元件工作的电能。该专利技术点源于本专利技术的专利技术人在调研过程中发现，现有技术中研究者所提出的将可穿戴设备与隐形矫治器进行结合的设想，绝大部分受限于常规压电材料无法兼顾厚度等尺寸与压电性能，在压电材料领域技术人员公知可知，压电制件的压电发电能力与压电制件的厚度等尺寸呈现正相关，且同时对应的压电制件厚度等尺寸需与隐形矫治器相匹配，因此现有技术中尚未见到完全利用口腔咬合行为进行自发电功能的隐形矫治器类可穿戴设备，少数几例隐形矫治器类可穿戴设备也需要在口腔内部或外部设置额外的电源，对口腔正常活动咬合构成显著影响，且还具有相应的风险和危害。
14、基于上述专利技术点，在其中一种更为优选的技术方案中，所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片厚度为10～15μm，长和宽不低于5mm。
15、需要补充说明的是，之所以本专利技术所提供的技术方案需要进行跨学科合作研发，是因为在现有技术中，局限于厚度为10～15μm且受到15n力的开路电压至少为60v的条件制约影响下，同时若还要具有可重复使用性能，应当一定的强度和柔韧性，经查询现有技术文献及报道中不存在同时符合上述压电性能和机械性能的压电材料，因此在实际研发过程中进行了跨学科合作。
16、为了更好地说明本专利技术，并提供一种厚度为10～15μm且受到15n力的开路电压至少为60v，同时还具备一定的强度和柔韧性的压电制件，所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物薄膜，其优选制备方法包括以下步骤：
17、将n,n-二甲基甲酰胺(dmf)与丙酮按照体积比为3：2的10ml混合液与0.0075gmxene纳米片共混，然后在室温下超声分散处理2h，超声分散处理完后加入1.5g pvdf-trfe粉末和0.8g聚乙烯吡咯烷酮(pvp-90)粉末，60℃下搅拌2h使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于口腔咬合发电的自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述自发光抗菌隐形牙套主要包括红外发光元件和用于包覆牙齿的牙套结构，
2.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物压电片在单个牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上可多个设置，以对应左右两侧中切牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙其中任意牙齿上多个咬合受力点。
3.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物压电片厚度为10～15μm，长和宽不低于5mm。
4.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物薄膜，其制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述牙套结构的构成材料为PDMS硅橡胶、热塑性聚氨酯、聚乙烯醇醋酸酯共聚物、热塑性弹性体其中任意一种。
6.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述抗菌水凝胶，其具体制备方法如下：
7.根据权利要求1所述自发
8.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上包埋有中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物压电片，中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物压电片在模具注胶/注塑过程中放入，以使得制备牙套结构用材料在固化/塑化前完全包覆中空PVDF-TrFE/MXENE复合织物片。
9.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述红外发光元件包埋/嵌入设置于任意一个牙齿牙套结构中，该红外发光元件可设置于牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上，或是牙齿牙套结构的舌面/唇面/颊面上。
10.如权利要求1～9任一项所述基于口腔咬合发电的自发光抗菌隐形牙套作为可穿戴设备的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于口腔咬合发电的自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述自发光抗菌隐形牙套主要包括红外发光元件和用于包覆牙齿的牙套结构，
2.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片在单个牙齿牙套结构对应牙齿咬合面的方向上可多个设置，以对应左右两侧中切牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙其中任意牙齿上多个咬合受力点。
3.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物压电片厚度为10～15μm，长和宽不低于5mm。
4.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述中空pvdf-trfe/mxene复合织物薄膜，其制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于：所述牙套结构的构成材料为pdms硅橡胶、热塑性聚氨酯、聚乙烯醇醋酸酯共聚物、热塑性弹性体其中任意一种。
6.根据权利要求1所述自发光抗菌隐形牙套，其特征在于所述抗菌水凝胶，其具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，冯毫，裴锡波，宋文昊，廖璇，李怡俊，倪磊，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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