一种新型正畸摩擦力实验装置

张玉华，梁甲兴，林 立，李 多，林 斌

一种新型正畸摩擦力实验装置

张玉华，梁甲兴，林 立，李 多，林 斌

力学；结扎术；牙科设备；牙；牙移动；正畸矫正器；正畸学，矫正

托槽与弓丝间的相对滑动所产生的摩擦阻力是众多正畸学者所关注的问题。矫治力必须先克服摩擦力，才能作用于牙齿，使牙周组织发生反应直至牙齿移动［1］。如何控制摩擦力一直是学者们研究的热点所在［2］。

既往有关正畸摩擦力的实验多在万能材料试验机上进行，托槽固定在底座或底盘上，弹力结扎圈或结扎丝将弓丝结扎入托槽，然后牵引弓丝进行匀速滑动［3－7］。由于摩擦力的大小直接受结扎压力的影响，结扎力增大，摩擦力随之增大［8］，而直接使用结扎丝或结扎圈使结扎压力难以准确控制和测量，导致摩擦力研究结果差异较大甚至相互矛盾，因此，如何控制结扎因素对实验的影响成为正畸摩擦力实验的关键所在。

为克服以往实验装置难以调控结扎压力的问题，笔者设计一种新型的正畸摩擦力实验装置，以符合摩擦力规律，满足正畸摩擦力实验需要［9－11］，现介绍如下。

1 临床资料

1.1 实验装置 由托槽标尺板、托槽标尺板基座及双导轨等效结扎力加载装置组成（图1，2）。

1.1.1 托槽标尺板 由普通灰铸铁定制而成，外形尺寸为4mm×4mm×65mm，可定制多个托槽标尺板以便实验中快速更换托槽样本。

1.1.2 托槽标尺板基座与砝码悬挂装置 托槽标尺板基座由普通灰铸铁定制成，外形尺寸30mm×12mm×130mm，基座正面正中有一纵向凹槽，凹槽宽4mm，深2mm。基座上端两侧各有一孔，直径2mm，两孔左右对称，基座背面与砝码悬挂装置相连，砝码悬挂装置由白色合成树脂板加不锈钢丝定制而成，上端可通过滑轮悬挂砝码，下端固定于托槽标尺板基座背面。

图1 实验装置正、侧面图Fig 1 The front and profile view of the experimental device

图2 实验装置示意图Fig 2 The diagram of the experimental device

1.1.3 双导轨等效结扎力加载装置 由白色合成树脂板加不锈钢丝定制而成，是摩擦力的加载结构，承载结扎丝并与砝码相连，并由此施加结扎压力，双导轨间距与托槽标尺板基座的孔距一致。双导轨等效结扎力加载装置保证结扎压力的稳定性，砝码的调节实现结扎压力的可控性。

1.1.4 拉力实验机 万能材料实验机（HT-9102型，台湾宏达公司）。

1.2 工作原理 托槽用釉质粘结剂粘结于托槽标尺板将托槽标尺板卡入托槽标尺板基座，基座固定于实验机下部夹具。弓丝上端固定于实验机上夹具，下端位于托槽槽沟内。将双导轨等效结扎力加载装置的导轨安放于托槽标尺板基座相应的孔内，结扎力加载装置的结扎丝就位于托槽两侧的弓丝上，后根据实验所需的结扎压力加载砝码进行实验。

1.3 拉力实验 将万能材料实验机设置为定速模式，测试开始前实验机自动归零，实验装置就位后测试开始，以10mm／min的速度拉弓丝沿托槽槽沟匀速滑动，位移10mm后测试结束。记录托槽弓丝间滑动时的摩擦力和位移。全部实验均在恒温恒湿实验室完成。

1.4 结果 电脑软件记录的典型摩擦力—位移波形图：弓丝开始滑动时出现第一个峰值，该值为最大静摩擦力值；弓丝匀速运动后，摩擦力呈略小于第1个峰值的波浪形，滑动开始后，每隔2mm读取1次摩擦力值，共5次，取5次的平均值作为平均滑动摩擦力值（图3）。

图3 弓丝沿托槽槽沟滑动过程中的摩擦力数值记录图Fig 3 The frictional force recording when the wire slided along the bracket slot

2 讨 论

当两物体间有相对滑动或相对滑动的趋势时，物体表面之间存在阻碍物体相对滑动的相对作用力称为滑动摩擦力，其大小与正压力成正比，并受接触物体的材料性质及接触表面的状况所影响［12］。托槽与弓丝发生相互滑动时，结扎方式和结扎的松紧度直接影响两者间的压力，结扎压力越大，摩擦力越大，两者成线性关系［8］。

在既往有关正畸摩擦力的研究中，较多学者使用弹力结扎圈将弓丝结扎入托槽内［3－5］，由于不同厂家的结扎圈的材质、弹性和大小有差异，且不同托槽弓丝组合的外形尺寸不同导致结扎圈的牵拉程度不同，实验中结扎压力难以定量和调节；也有学者使用不锈钢丝结扎［13－14］，结扎力度完全由实验者手感控制，不能精确定量，如何控制结扎因素的影响成为正畸摩擦力实验的重点和难点所在。

本研究设计的新型正畸摩擦力实验装置是在总结以往正畸摩擦力实验装置优缺点的基础上进行改进完成的，主要由托槽标尺板基座和等效结扎力加载装置组成，等效结扎力加载结构承载结扎丝并与砝码相连，对弓丝施加正压力，调节砝码即可调节对弓丝的压力，避免正畸摩擦力实验直接使用结扎圈或结扎丝导致结扎压力难以准确控制和调节。

采用本实验装置进行的摩擦力实验结果显示，弓丝开始滑动时出现第一个峰值为最大静摩擦力值；弓丝匀速运动后，摩擦力呈略小于第一个峰值的波浪形，该值为平均动摩擦力数值。经反复实验并多次运用于正畸摩擦力的实验研究，本实验装置的实验结果符合摩擦力规律，并对Free-edge矫治技术的评价起关键作用［9－11］。

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（编辑：张慧茹）

R783.5；R197.39；R322.41

B

1672-4194（2014）01-0063-02

2013-12-19

福建省教育厅基金（JA01068）

福建医科大学 附属协和医院口腔科，福州 350001

张玉华（1971－），女，副主任医师，医学硕士

梁甲兴.Email：liangjxaa＠me.com