부 정 교 합- 개 요 -“ 덧니가 귀여운 아이 ”라는 표현은 지금도 사용 될 만큼 우리나라는 덧니가 있더라도 본인이나 주위사람들 눈에 거슬리지 않는다는 것이라 생각된다. 본인 또한 그러하다.서양인(서양에서는 덧니는 흡혈귀 드라큘라를 연상하는 것이라 한다.)과 한국인 사이에는 부정교합에 대한 의식에 차이가 있고 , 치열에 대한 무관심은 서양인에게는 이해 할수 없는 것이라 한다. 그 들에게는 얼굴이나 머리를 아름답게 다듬었더라도 웃었을 때 고르지 못한 치열을 가졌다면 나쁜 인상을 갖게 된다고 한다.이렇듯 인간의 평가는 타인이 내리는 것이고 주관적이기 때문에 주위사람에게 주는 인상의 좋고 나쁜 것을 평가하는데 큰 요소가 된다.물론 ‘타인을 지나치게 의식하는 것이 아닌가?’하는 치열교정을 회의적으로 볼 수 있으나 국제화가 진전되고 무한경쟁시대에 돌입한 현재 서양인과의 접촉이 늘어난 만큼 경쟁력 있는 사람이 되기 위해서 치열문제도 고려해야 할 대상인 것 같다.뿐만 아니라 개인적인 심미적 만족과 구강 질병의 예방으로 건강한 치아를 가질 수 있으므로 일거다득(一擧多得)의 경우라 할 수 있다.- 목 표 -경제적인 풍요로움에 힘입어 요즘 건강과 아름다움에 대한 관심이 커짐에 따라 치아에도 ‘ Well-Being ’의 바람이 불고 있다. 이에 부응하고자 치아교정에 대한 이해를 돕고 건강한 치아를 유지 할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.(부정교합은 치아교정과 맞물려 있기 때문에...)실제사진을 부분적 인용함으로써 정상교합의 이해를 돕고 또한 부정교합의 원인, 치료법, 및 그 예방법을 대략적으로 파악하여 본인 뿐만 아니라 주위지인들에게 치아건강의 의미를 상기시키는데 있다.- 목 차 -1. 정상교합의 정의 ??????????????????????????????????????????????????? 12. 정상교합의 성립조건 ??????????????????????????????????????????????? 13. 부정교합의 정의 ??????????????????????????? 기능을 영위함으로써 정상적인 교합기능도 성립된다. 악관절에 문제가 생기면 악골의 편위나 운동장애를 일으켜 정상적인 교합을 이루지 못한다.3. 부정교합의 정의부정교합이란 치아 배열이 가지런하지 못하거나 아래 위 치아와 턱뼈의 위치 관계가 알맞지 못한 상태를 말한다. 이런 부정교합은 단순히 치아배열만 가지런하지 못한 경우에서 부터 턱뼈의 성장 차이로 인한 치아의 배열 문제까지 그 정도가 매우 다양하다. 정상교합인 사람에서는 치아 배열이 가지런하고 아래윗니를 지긋이 다물면 윗니가 아랫니를 덮게 된다. 그리고 아래 위 치아는 마치 톱니가 맞물리듯 서로 꼭 맞게 물리게 된다.- 2 -(1) 개개 치아의 위치 이상< 그림 2 > 개개 치아의 위치이상< 그림 3 > 부정교합 모형의 측면과 정면에서의 위치① 전 위치열궁 내의 정상적인 위치에서 편위하고 있는 상태를 말한다. 근심전위, 원심 전위, 순측 전위, 협측 전위, 설측 전위 등이 있다.② 경 사치아의 순설축 및 근원심 축에 대해 회전한 상태를 말한다. 근심 경사, 원심 경사, 순측 경사, 설측 경사 등이 있다.③ 저 위교합선에 도달하지 못한 위치에 있는 것을 말한다.④ 고 위교합선을 초과한 위치에 있는 것을 말한다.- 3 -⑤ 염 전(회전변위)치아의 장축에 대해 회전하고 있는 것을 말한다.⑥ 전환위< 그림 4 > 전환위 (3,2 치아의 위치가 바뀌어 맹출한 모습)2개의 치아가 서로 그 위치를 바꾸고 있는 것을 말한다. 단지 본래의 위치에서 현저히 다른 위치에서 맹출한 겨우를 말하는 경우도 있다.(2) 치열궁 형태의 이상< 그림 5 > ⓐ‘V’자형 치열궁 (상악) ⓑ 안상 치열궁 (하악)4. 부정교합의 원인부정교합의 원인은 유전적 요인과 환경적 요인으로 크게 나눌 수 있다. 환경적 요인 때문에 부정교합은 발전되고 도시화된 인구에서 나타나므로 문명병으로 불려진다.Trowell 은 산업화된 세계에서는 흔하지만 미개한 곳에서는 거의 발생하지 않는 심장병이나 고혈압 같은 질병을 Western disease로 분류하였다. 서구면 종종 변위가 된다. 만일 치아가 순측이나 설측으로 쓰러지면 치근은 때때로 손상을 받지만, 사고 직후에 손상을 받지 않은 치아는 빠르고 쉽게 원래 위치로 돌려놓을 수 있다. 그러나 치유된 후에도 적절한 치열궁 선상으로 돌려놓는데 수 개월의 교정 장치가 필요하다.㉰ 구강 주위의 습벽㉠ 엄지손가락 빨기< 그림 12 > 손가락 빨고 있는 유치열 아동으로 상악전치가 전돌되고 교합이 벌어짐엄지흡인벽이라고도 하며, 엄지를 빠는 버릇의 빈도와 흡인력 등에 따라 증상이 다양하다. 일반적으로 상악 전치는 치아 사이에 공간이 생기면서 전방으로 돌출하거나 수측으로 경사하고, 하악은 하후방으로 밀려 내려가기 때문에 상악전돌이 되며, 소구치부와 견치부의 폭경이 좁아져서 “V”자 형태의 악궁을 나타내거나 구치부 반대교합을 초래하기도 한다.㉡ 혀 내밀기< 그림 13 > 혀 내미는 습관으로 유발된 전치부 개방교합- 8 -상하 전치 사이에 혀끝을 내미는 버릇으로, 설돌출벽이라고도 한다. 젖 먹이 시절의 연하습관이 아직도 남아 있게 되어서 생기는 버릇이다. 전치부는 개교상태를 초래한다.이런 버릇은 교정치료에 대하여 강한 저항을 나타내거나, 보정기간 중에 다시 교정치료 전의 상태로 되돌아가기도 하므로 설벽을 제거하는 훈련을 함께 할 필요가 있다.㉢ 입술빨기주로 하순을 빠는 버릇으로, 흡순벽이라고도 한다. 보통 상악 전치의 순측 경사, 하악 전치의 설측 경사를 일으킨다. 엄지손가락 빨기와 혀내밀기도 3세 이전에 중지하도록 지도하면 이 버릇에 의한 부정교합은 모두 자연치유된다.㉱ 비인강질환과 구호흡장기간에 걸친 코막힘과 같은 만성 비질환 아데노이드, 편도선 등과 같은 조직의 비대 등으로 비강 통로를 꽉 메우고 있는 경우에는 토로 숨을 쉬기가 어려워 구호흡하는 경우가 있다. 입을 벌리고 있기 때문에 전방에서 구륜근의 힘과 후방에서의 혀의 힘으로 균형을 취하고 있던 중절치는 전돌하게 된다.호흡통로를 확보를 위해 하악골을 전방 이동시켜 전치부 반대교합을 일으킬 수도 있다. 더불어 전안면 고경이 증가된2세경에 많이 발생하고 어떤 충격에 의해 치근인대의 일부가 천공되고, 이 부분의 Lamina dura와 백악질이 유합된 경우가 나타난다. 유치가 유착되어 영구치 맹출을 방해 할 경우 외과적 적출을 시행한다.- 12 -⑧ 기 타< 그림 20 > ⓐ 두꺼운 상순소대로 인하여 중절치 사이 간격이 벌어짐ⓑ 설소대가 혀끝에 부착되어 혀의 정상적인 기능이 어렵다.상순소대의 비대와 하방위치는 중절치 사이의 공간을 초래하며, 설소대는 혀의 정상적인 운동을 제한하여 비정상적인 연하습관이나 혀의 저위치 등으로 인해 구호흡과 하악전돌 등을 유발할 수 있다.5. 부정교합의 장애① 치아우식 발생의 원인이 된다.치열이 불량하고 총생상태(몇 개의 치아가 전위되어 있고, 인접치아와의 접촉관계가 비정상적인 것)가 되면, 칫솔을 자유로이 사용할 수 없게 된다. 이렇게 되면 치아의 인접 면에서 치아우식이 발생될 가능성이 높아진다. 전치부에서의 인접면 치아우식은 심미적으로도 매우 나쁘다. 구치부의 교합이 양호하지 않은 경우 혹은 상?하악 치아 중 한쪽에 치아우식이 흔히 발생한다.② 치주질환을 유발한다.치아들의 총생, 회전된 치아, 경사진 치아 등 치아의 배열에 이상이 나타나는 경우에는 치태 제거가 불완전하기 때문에 치석이 발생하기 쉽다. 이와 같은 상태를 방치해 두면, 당연히 치은염을 비롯한 치주질환을 유발하게 된다. 그래서 입 안에 냄새가 항상 사라지지 않아 대인관계에 거리를 두게 된다.③ 치아 손상 가능성이 높다.부정교합 중에서도 상악 전치의 돌출은 치아 손상의 가능성을 증가시킬 수 있다. 상악전치가 돌출된 아이는 일상적인 사고에서 외상을 받을 수 있고, 이로 인해 치아 파절과 치수의 생활력을 상실 할 수 있다.과개교합이 심한 환자에서는 하악 절치가 심하게 마모될 수 있다.- 13 -④ 발음 장애를 일으킨다.치아의 위치나 수의 이상, 치아와 입술 및 상?하 입술 간의 접촉이상, 혀의 운동장애 등에 의해 발음장애가 생길 수 있다.치아 사이에 공간들이 존재하거나 전치부 반대교합이 있는 경우 그리정한 것과 안면 골격 자체의 불균형을 무시한 것 등은 단점으로 지적되고 있다. 그렇지만 모든 것을 완벽하게 교려한 분류법은 지나치게 복잡하기 때문에 일반화되기에는 무리가 따르게 되어 널리 쓰이지 못한다.(1)Ⅰ급< 그림 21 > Angle의 Ⅰ급 부정교합- 16 -상하치열궁이 정상적인 근원심적 관계에 있는 것을 말한다. 즉 상악 제1대구치의 근심협측 교두가 하악 제1대구치의 근심협측구에 접촉하면서 개개 치아가 잘목 배열되거나 또는 회전되거나 또 다른 원인에 의해 교합선이 바르지 않은 경우를 말한다.(2)Ⅱ급상?하악 제1대구치 관계는 하악 치열궁이 상악 치열궁에 대해 정상보다 원심에 있는 것을 말한다.① 1류< 그림 22 > Angle의 Ⅱ급 1류 부정교합양측성 하악 원심교합으로서, 상악 전치가 전돌하고 있으며, 이로 인해 overjet이 심하고 curve of spee가 심하다. 편측성인 것도 있으며, 근기능의 이상이 동반된 경우 상악 견치와 소구치부의 협착이 진행하여 V-shape의 악궁으로 변화된다. 일반적으로 구호흡을 동반하는 경우가 많다.② 2류< 그림 22-1 > Angle의 Ⅱ급 2류 부정교합양측성인 하악 원심교합으로서, 상악 전치가 후퇴되어 설측 경사를 보이게 된다.- 17 -상악 중절치는 직립 혹은 설측 전위되고 상악 측절치는 순측 전위되는 것이 특징적인 모습이다. 전치부가 납작한‘ㄷ’자 모양의 악궁형태를 보이며, 과도한 curve of spee와 심한 전치부 피개교합을 보인다. 상악 전치부 직립에 의항 교합장애로 악관절의 변위 초래 가능성이 매우 높다.(3) Ⅲ급< 그림 23 > Angle의 Ⅲ급 부정교합대구치 관계는 하악치열궁이 상악치열궁에 대해 정상보다 근심에 있는 것을 말한다. 상하 전치의 crossbite을 동반하는 경우가 일반적으로 많으며, 편측성인 것도 있다. 전치부 반대교합이 심화될수록 상악 전치부는 순측 경사되고 하악 전치는 설측 경사를 보인다. 상악궁의 협착이 나타나기도 하며, 혀가 구강저에 위치하기도 한다.7. 부정교합의 용어
- 실 험 요 약 -도립진자 시스템(Inverted Pendulum System)은 카트 위에 올려 진 진자가 불안정한 평형점에서 쓰러지지 않도록 수직인 상태를 유지하면서, 카트의 위치 압력을 따라가는 장치이다. 진자의 기울어진 각도와 카트의 수평위치는 각각 포텐셔미터로 검출하고, 이에 의해 검출된 각각의 오차 신호는 feedback 되어 도립진자의 자세 및 위치제어에 이용된다.feedback 되어 도립진자의 자세 및 위치제어에 이용된다.불안정한 시스템을 안정화하기 위하여 feedback 제어를 사용하며, 이를 불안정한 시스템의 출력이 기준 입력 신호에 따라가도록 할 수 있다. 이 시스템의 제어 방식으로 ED-4800A를 이용한 아날로그 제어와 도스, 윈도우, Matlab/Simulink를 이용하는 디지털 제어 장식을 제공하는데, 본 실험에서는 윈도우용 프로그램을 이용한 도립진자 제어를 실행하기로 한다.Data는 PC모니터에 그래픽으로 표시 되며, 획득 Data의 분석이 가능하도록 구성하였다. 이를 위해 12Bit A/D 및 D/A 변환기를 사용한다.- 실 험 목 적 -도립진자의 이론상의 원리와 수학적 모델링을 알아보는데 있다.실험기구를 다루는 요령과 원리 등을 습득한다.도립진자의 응용 예를 알아보는데 있다.- 목 차 -1. 실험목적 ??????????????????????????????????????????????????????????? 12. 실험장치 ??????????????????????????????????????????????????????????? 23. 실험방법 ??????????????????????????????????????????????????????????? 44. 결과분석 및 고찰 ??????????????????????????????????????????????????? 45. 참고문헌 ??????????????????????????????????????????????????????????? 111. 실험 목적* 물리 시스템의 수학적 이용하여 컴퓨터에 입출력하는 방법을 배운다.* C언어 실습을 통한 디지털 제어 알고리즘 구현C언어를 이용하여 PID 제어 알고리즘을 디지털로 구현하는 방법을 배우고, 독자적인 제어 프로그램을 작성할 수 있는 능력을 키운다. 윈도우 프로그램을 이용하여 시스템의 제어기를 설계하고, 취득한 Data의 모니터링 및 저장을 할 수 있다. 또한 설계한 제어기의 파라미터를 면화시키면서 시스템의 특성과 안정도를 실험할 수 있다.* PID 제어 이론에 대한 이해PID 제어는 산업 현장에서 많이 사용되는 대표적인 제어기이다. 비례(Proportional )제어는 오차에 비례하는 크기의 힘을 가하는 방법이며, 적분(Integral)제어는 누적된 오차를 방영하여 정상상태 오차를 줄이려는 방법이고, 미분( Derivative )제어는 오차의 변화에 비례한 신호를 가하는 방법이다.이러한 PID 제어 이론이 실제 시스템에서 어떻게 적용되고 각각의 제어 요소가 시스템의 동작에 어떠한 영향을 미치는 가를 실제 눈으로 확인함으로써 PID 제어 이론의 개념을 파악할 수 있게 한다.- 1 -2. 실험 장치? 플랜트① 진자 : 길이는 35cm 와 50cm 두 종류이다. 카트에 연결되어 나사로 고정되며, 좌 우로 기울어진다. 진자의 기울어짐을 측정하기 위해 각도 포텐셔미터와 축을통해 연결되어 있다.② 각도 포텐셔미터 : 10kΩ이며, 전자의 기울어짐을 측정한다.오른쪽으로 기울어졌을 때 (+)전압이 왼쪽으로 기울어졌을 때 (-)전압이 측정된다. 진자와 축을 통해 연결되어 있다.③ 카트 : 모터의 회전에 의해 레일 위를 이동한다. 모터와 카트는 타이밍 벨트로 연 결되어 있다. 전면에 진자가 후면에 각도 포텐셔미터가 연결되어 있다.④ 타이밍 벨트 : 모터, 위치 포텐셔미터, 카트를 연결하여 모터의 회전에 의해 포텐셔 미터, 카트도 같이 움직인다.⑤ DC서보 모터 : 모터의 회전으로 카트를 이동 시킨다. 타이밍벨트에 의해 카트 및위치 포텐셔미터와 연결되어 있다.⑥ 위치 포텐셔미터 : 10kΩ 이며, 카트른쪽으로기울어지면 (+), 왼쪽으로 기울어지면 (-) 가 측정된다.⑤ Cart Position Out : 카트의 위치 전압을 측정할 수 있다. 중앙을 기준으로 오른쪽에위치하면 (+), 왼쪽에 위치하며(-)가 측정된다.⑥ Analog Control : 아날로그 제어일 경우 이단자를 통해서 제어 신호를 인가 할 수 있다. ED-4800A 와 잭으로 연결된다.⑦ 모드 선택 스위치 : 제어모드를 아날로그 또는 디지털로 선택할 수 있다.⑧ PWM 단자 : 모터 드라이버 IC 로 들어가는 Direction 신호를 측정할 수 있다.⑨ Direction 단자 : 모터 드라이버 IC 로 들어가는 Direction 신호를 측정할 수 있다.⑩ Out Range LED : 카트의 위치가 범위를 벗어났을 때 ON 된다.⑪ Over Current LED : 과도 전류가 모터에 흐르면 ON 된다.⑫ Reference : 아날로그 제어일 경우, ED-4800A 의 기준 입력이 잭으로 연결된다.프로그램에서 모티터링 하기 위해서 연결한다.⑬ GND : 접지이다.- 3 -3. 실험 방법① 윈도우 제어 프로그램 메뉴에서 디지털 제어/ 도립 진자를 선택한다.그래프 출력, 이득 결정, 동작보기 등을 포함하는 메인 화면이 나타날 것이다.② “시작” 메뉴를 클릭하여 프로그램을 실행 시킨다.③ 진자를 수직으로 세운 상태에서 전원을 켠다. 이때부터 장비의 센서 신호가 PC 입력되어 PC 알고리즘을 통한 계산 결과가 출력된다. 기준 입력이 OV 로 설정 되 어 있으므로 카트는 중앙에서 도립한다.초기 상태로 그래프보기가 모두 체크되어 있지 않으므로 그래프가 출력되지 않 는다. 세 개의 그래프를 모두 체크하여 기준 입력과 센서 신호가 제대로 모니터 링 되는지 확인한다.④ 화면 우측 하단의 동작보기를 선택한다. 실제 도립진자의 움직임을 화면에 보여준다.⑤ Reference값을 OV에서 -1V~1V로 바꾼다. 이는 카트의 위치를 중앙에서 1V~1V에 위치 시키면서 진자를 도립하라는 의미이다.진자가 좌우로 기울어지면 PID 제어 이론과 그 밖의 제어 이론?? 개폐(on-off) 혹은 두 점간(two-position) 제어두 점간의 제어시스템은 대부분의 경우 그 작동부가 개폐만 되는 간단한 두 가지의 기능을 가진다. 두 점간 제어 혹을 개폐제어는 비교적 간단하고 비싸지도 않으므로 산업용이나 가정용 제어시스템에서 널리 사용되고 있다.제어기로부터 출력신호를 c(t)라 두고 오차제어동작신호를 e(t)라고 하자. 두 점간 제어에서는 신호 c(t)가 오차제어동작신호 e(t)의 부호에 따라서 최대 또는 최소값으로 유지된다.- 4 -여기서 과 는 상수이며, 최소값 는 영이거나 값 중 하나가 된다.두 점간 제어기는 전기장치가 일반적인데 전기적인 솔레노이드(solenoid) 작동밸브가 그러한 제어기로 광범위하게 사용되고 있다. 매우 높은 이득을 가진 공압비례제어기도 두 점간의 제어기로 활용되고 있는데 이를 공압 두 점간 제어기(pneumatic two-position controllers)라 한다.그림 4-1 (a) 개폐제어기의 블록선도 (b) 차동갭을 가진 개폐제어기의 블록선도오차제어동작신호가 스위칭이 일어나기 전까지 지연되는 범위를 차동갭(differential gap)이라 한다. 그림 4-1 (b)는 그러한 차동갭을 나타내고 있다. 이러한 차동갭은 제어기의 출력 m(t)를 오차제어동작신호가 조금이라도 영(0)보다 큰 값일 때는 m(t)의 현재값을 유지해 주는 작용을 한다. 어떤 경우에는 이 차동갭이 고의적이 아닌 마찰이나 손실 운동(lost motion)의 결과로 나타나기도 한다. 그러나 그것은 개폐기구나 너무 민감하게 자주 동작되는 것을 방지하기 위해서 의도적으로 주어질 때가 많다.- 5 -? 비례제어(proportional control. P제어)172비례제어동작 제어기에서는 제어기의 출력 c(t)와 오차제어동작신호 e(t)의 관계가이며, 또 Laplace 변환량 사이에는여기서 는 비례감도(proportional sensitivity) 혹은 이득(gain)이라 한다. 실제의 기구은 일정한 값을 유지한다. 때로는 이 적분 제어 동작을 리셋 제어(re-set control)라 하기도 한다. 그림 4-3은 그러한 제어기의 블록선도이다.그림 4-3 적분제어기의 블록선도? 비례-적분제어(proportional-plus-integral control, PI제어)비례-적분제어기의 제어동작은 아래 식에 의해 정의되며그 전달함수는여기서 는 비례감도 혹은 이득이며, 는 적분시간을 나타낸다. 와 는 조정 가능한데 적분시간 는 적분제어동작을 조절하는 반면에 는 적분제어동작 및 비례제어동작 전체에 영향을 미친다. 적분시간 의 역수를 리셋율(reset rate)이라 한다.이 리셋율은 시간당 제어동작의 비례부가 중복되는 횟수인데 단위시간당의 반복횟수로 측정된다. 그림 4-4는 비례적분제어기의 블록선도를 나타내고 있다. 만약 오차제어동작신호 e(t)가 단위스텝함수[그림 4-4(b)]일 때 제어기의 출력 m(t)는 그림 4-4(c)와 같이 나타난다.- 7 -? 비례-미분제어(proportional-plus-derivative control, PD제어)비례-미분제어기의 제어동작은 아래 식에 의해 정의되며전달함수는여기서 는 비례감도를 나타내며 는 미분시간을 나타낸다. 와 는 조정가능하다. 미분제어동작을 때로는 레이트 제어(rate control)라고 하는데, 여기에서는 제어 기 출력의 크기가 오차 제어동작신호의 변화율에 비례한다. 미분시간 는 레이트 동작(rate action)이 비례제어동작을 앞서 나가는 시간간격이다. 그림 4-5는 비례-미분제어기의 블록선도를 나타내고 있다. 그림 4-5(c)로부터 알 수 있는 바와 같이 미분제어동작은 어떤 의미의 예견 특성이 있다. 그러나 이 미분제어동작이 아직 일어나지 않은 어떠한 동작을 예견할 수 있다는 의미는 아니다.미분제어동작이 예견할 수 있는 유리한 점을 가진 반면에 오차신호를 증폭시켜 작동 기에 포화효과를 야기 시킬지도 모르는 불리한 점도 동시에 가지고 있다.미분제어동작은 단독으로는 사용하지 않는데 그 이유는 이 제어동