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Title:
NICKEL TITANIUM ALLOY GRADIENT FLEXIBLE ROOT CANAL FILE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/205319
Kind Code:
A1
Abstract:
A nickel titanium alloy gradient flexible root canal file, comprising a root canal file tip part (F1), a root canal file middle part (F2) and a root canal file root part (F3) divided along the axis of the nickel titanium alloy gradient flexible root canal. The internal tissue of the root canal file tip part (F1) is a martensite M phase; the internal tissue of the root canal file middle part (F2) is an R phase; and the internal tissue of the root canal file root part (F3) is an austenite A phase. Further disclosed is a manufacturing method for the nickel titanium alloy gradient flexible root canal file. The beneficial effect is that the safety of using the file is effectively improved.

Inventors:
WANG ZHONG (CN)
ZHOU JINSONG (CN)
Application Number:
PCT/CN2017/086409
Publication Date:
November 15, 2018
Filing Date:
May 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SHENZHEN SUPERLINE TECH CO LTD (CN)
International Classes:
A61C5/42; C22F1/10
Domestic Patent References:
WO2011143063A12011-11-17
Foreign References:
CN105852991A2016-08-17
CN2655829Y2004-11-17
CN102215772A2011-10-12
US20150164617A12015-06-18
Other References:
QIAN, XIN ET AL.: "Research Advance of the Surface Modification of Nickel-Titanium Instruments and Its Effect on the Property", CHINESE JOURNAL OF PRACTICAL STOMATOLOGY, vol. 8, no. 10, 31 October 2015 (2015-10-31), pages 635, ISSN: 1674-1595
Attorney, Agent or Firm:
SZ KINDWALF INTELLECTUAL PROPERTY FIRM (CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种镍钛合金梯度柔性根管锉, 其特征在于: 包括沿所述镍钛合金梯 度柔性根管的轴线划分的根管锉尖端部分、 根管锉中间部分和根管锉 根部, 所述根管锉尖端部分的内部组织的为马氏体 M相, 所述根管锉 中间部分为 R相, 所述根管锉根部为奥氏体 A相。

[权利要求 2] —种镍钛合金梯度柔性根管锉的制作方法, 其特征在于: 采用高含镍 量的超弹性状态的镍钛合金丝材作为原材料; 由上述的原材料制备成 一定长度的根管锉坯料, 根管锉坯料在柔性梯度化处理装置中进行处 理, 制备成具有梯度柔性的根管锉坯料; 具有梯度柔性的根管锉坯料 经过成型加工, 制备出具有梯度柔性的根管锉针; 具有梯度柔性的根 管锉针经过柄的安装, 形成镍钛合金梯度柔性根管锉。

[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的镍钛合金梯度柔性根管锉的制作方法, 其特征 在于: 所述柔性梯度化处理装置包括导热体、 电加热体和保温体, 所 述电加热体包裹在所述导热体外侧, 所述保温体包覆在所述电加热体 的外侧; 所述柔性梯度化处理装置的中心幵设有贯穿所述导热体、 电 加热体、 保温体的通孔, 所述通孔下方设置有限位挡块, 所述通孔的 直径与所述根管锉坯料的直径相匹配, 将所述根管锉坯料插入通孔中 与导热体充分接触, 并使根管锉坯料的下端与限位挡块接触, 以保证 根管锉坯料被加热位置的准确, 所述导热体的高度与根管锉坯料的被 加热段的长度相等, 通过对电加热体的电流和吋间的调节, 实现对根 管锉坯料的加热温度和吋间的精确控制。

[权利要求 4] 一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制作方法,其特征在于: 采用高含镍 量的超弹性状态的镍钛合金丝材作为原材料, 先成型加工成根管锉针 , 成型后的根管锉针再插入柔性梯度化处理装置中进行处理, 制备出 具有梯度柔性的根管锉针; 根管锉针再经过柄的安装, 形成镍钛合金 梯度柔性根管锉。

[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的镍钛合金梯度柔性根管锉的制作方法, 其特征 在于: 所述柔性梯度化处理装置包括导热体、 电加热体和保温体, 所 述电加热体包裹在所述导热体外侧, 所述保温体包覆在所述电加热体 的外侧; 所述柔性梯度化处理装置的中心幵设有贯穿所述导热体、 电 加热体、 保温体的通孔, 所述通孔下方设置有限位挡块, 所述通孔的 直径与所述根管锉针的直径相匹配, 将所述根管锉针插入通孔中与导 热体充分接触, 并使根管锉针的下端与限位挡块接触, 以保证根管锉 针被加热位置的准确, 所述导热体的高度与根管锉针的被加热段的长 度相等, 通过对电加热体的电流和吋间的调节, 实现对根管锉针的加 热温度和吋间的精确控制。

Description:
说明书 发明名称:一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其 制作方法 技术领域

[0001] 本发明涉及牙科器械, 尤其涉及牙科器械中的一种镍钛合金梯度柔性 根管锉及 其制作方法。

背景技术

[0002] 根管锉作为主要的牙科器械, 其功能是用来对病变根管内部和根管壁进行彻 底 清理, 去处病变组织, 塑造出完整、 光滑的根管内腔。

[0003] 根管锉的工作部具有一定的截面形状, 外轮廓有一定的锥度, 且有螺旋状切削 刃分布其上, 如图 1。

[0004] 根管锉器械在工作吋, 是以一定的转速在根管 1内做旋转运动切削根管内表面 , 以达到根管清洁与塑形的目的, 如图 2。 根管一般呈弯曲的倒锥状结构, 按结 构根管可以划分为三段, 上段 Cl、 中段 C2和根尖段 C3, 在中段 C2和根尖段 C3弯 曲最为显著。 在根管成型吋, C1段的切削量最大, C2段次之, C3段切削量最小 。 图 3为图 2的局部放大图, 其中 2为根管塑形吋将被切削去除的部分, 3为原始 根管轴线, 4为塑形后根管轴线。

[0005] 为了实现根管内部的全面清理, 尤其是根尖段 C3的清理, 工作吋需要根管锉彻 底地伸入到根管底部。 由于受到弯曲根管的约束, 根管锉工作吋会遭受到高频 率的交变弯曲变形。

[0006] 从根管锉使用性、 安全性方面考虑, 理想的根管锉至少应具备三个方面的要求 : 第一, 根管锉应连续过渡的柔顺性, 以顺应根管的弯曲, 并能引导根管锉尖 端顺利到达根管底部, 对根尖段进行清理与塑形, 防止在根管内壁产生台阶或 侧穿, 并能保证塑形后根管轴线与原始根管轴线不发 生严重偏移; 第二, 根管 锉应具有一定的切削能力, 可有效的去除病变组织和完成根管的塑形; 第三, 根管锉应有高的抗弯曲疲劳断裂寿命, 防止使用吋在根管内发生断裂, 造成医 疗事故。

[0007] 传统的根管锉主要有不锈钢根管锉和镍钛合金 超弹性根管锉。 不锈钢根管锉虽 具有较好的切削性能, 但由于其刚度较大, 容易造成根管内表面台阶和侧穿, 不能满足弯曲根管的需要。

[0008] 镍钛合金具有优异的弹性和良好的医学生物性 能, 被广泛应用于各类医疗器械

, 也包括根管锉。

[0009] 镍钛合金的组织可以有三种相结构, 分别是奥氏体 A相、 马氏体 M相, 和 R相 。 镍钛合金中存在有无扩散型相变, 各相之间可以发生相互转变。 当镍钛合金 为奥氏体 A相吋, 可以提供约 8%的超弹性应变, 这种超弹性是来自于奥氏体 A相 与马氏体 M相之间的应力诱发相变; 当镍钛合金为马氏体 M相吋, 可以提供约 8 <¾的塑性应变, 这种塑性变形是来自于马氏体 M相的孪晶亚结构再取向; 而当镍 钛合金为 R相吋, 可以提供出约 1%的塑性应变, 继续变形可以提供约 5%的超弹 性应变; R相的塑形变形来自于 R相亚结构的再取向, R相的超弹性应变是来自 于 R相与马氏体 M相之间的应力诱发相变。

[0010] 目前公幵的镍钛合金根管锉有三种, 分别是超弹性镍钛合金根管锉、 具有形状 记忆特性的镍钛合金根管锉、 形状记忆特性与超弹性特性兼有的分段式根管 锉

[0011] 超弹性镍钛合金根管锉在使用温度下 (37°C人体环境温度) , 其工作部组织为 全奥氏体 A相。 根管锉在使用过程中受力弯曲变形吋, 内部发生应力诱发马氏体 相变, 发生 A→M的转变, 在去除应力后, 发生 M→A转变, 根管锉恢复形状, 呈现出超弹性行为。 该种根管锉具有较高的强度和较好的切削性能 , 但弹性弯 曲变形吋需要有较大的变形抗力, 很难避免塑形后根管轴线与原始轴线严重的 偏移, 尤其在根管的 C2段, 也容易导致台阶的产生和根管的侧穿, 尤其是在根 管的 C3段。 另外根管锉在工作吋, 其内部组织不断发生周期性的 A→M和 M→A 的转变, 这种相转变过程会产生一定的晶体缺陷一位错 。 随着周期性变形的 重复进行, 材料内部的晶体缺陷会不断积累, 最终导致根管锉的断裂, 使得超 弹性镍钛合金根管锉的抗弯曲疲劳寿命低下。

[0012] 具有形状记忆特性的镍钛合金根管锉, 在使用温度下 (37°C) 其工作部组织为 全马氏体 M相。 这种根管锉不具有弹性, 但其塑形变形的弯曲变形抗力小, 因而 非常柔软。 其变形机制是由 M相的亚结构再取向完成的, 在 M相的变形过程中, 不产生晶体缺陷, 因而这种锉的抗弯曲疲劳寿命极高。 全马氏体 M相的根管锉柔 顺性极好, 可以有效避免根管塑形吋在根管 C3段产生台阶和侧穿, 但由于 M相 的变形抗力非常小, 导致这种根管锉的切削能力非常低, 尤其对根管 C1和 C2段 的切削十分的困难; 同吋由于这种锉非常柔软, 在工作吋很容易发生轴向的扭 曲变形而导致根管锉失效, 使用寿命低下。

[0013] 形状记忆特性与超弹性特性兼有的分段式根管 锉, 在工作温度下, 根管锉工作 部的前段是马氏体 M相, 后段是奥氏体 A相。 这种锉的设计目的是期望根管锉的 前段具有优异的柔顺性和抗疲劳断裂性能, 后段具有优异的切削性能。 这样的 设计很优秀, 可以有效的避免了根管 C3段的台阶和侧穿, 但也存在一定问题。 如果马氏体 M相段过长, 虽然提高了根管锉前段的疲劳寿命, 减小了根管侧穿的 风险, 但对根管的 C2段的切削效率很低下, 同吋也存在马氏体 M相段的轴向扭 曲变形导致根管锉失效的风险; 如果马氏体 M段过短, 虽然可以满足对根管 C1 和 C2段的高效切削, 但也会像超弹性根管锉, 容易造成塑形后的根管轴线与原 始轴线的严重偏移, 尤其在根管的 C2段。

技术问题

[0014] 在此处键入技术问题描述段落。

问题的解决方案

技术解决方案

[0015] 为了解决现有技术中的问题, 本发明提供了一种镍钛合金梯度柔性根管锉及 其 制作方法, 有效地提高了使用安全性。

[0016] 本发明提供了一种镍钛合金梯度柔性根管锉, 包括沿所述镍钛合金梯度柔性根 管的轴线划分的根管锉尖端部分、 根管锉中间部分和根管锉根部, 所述根管锉 尖端部分的内部组织的为马氏体 M相, 所述根管锉中间部分为 R相, 所述根管锉 根部为奥氏体 A相。

[0017] 本发明还提供了一种镍钛合金梯度柔性根管锉 的制作方法, 采用高含镍量的超 弹性状态的镍钛合金丝材作为原材料; 由上述的原材料制备成一定长度的根管 锉坯料, 根管锉坯料在柔性梯度化处理装置中进行处理 , 制备成具有梯度柔性 的根管锉坯料; 具有梯度柔性的根管锉坯料经过成型加工, 制备出具有梯度柔 性的根管锉针; 具有梯度柔性的根管锉针经过柄的安装, 形成镍钛合金梯度柔 性根管锉。

[0018] 作为本发明的进一步改进, 所述柔性梯度化处理装置包括导热体、 电加热体和 保温体, 所述电加热体包裹在所述导热体外侧, 所述保温体包覆在所述电加热 体的外侧; 所述柔性梯度化处理装置的中心幵设有贯穿所 述导热体、 电加热体 、 保温体的通孔, 所述通孔下方设置有限位挡块, 所述通孔的直径与所述根管 锉坯料的直径相匹配, 将所述根管锉坯料插入通孔中与导热体充分接 触, 并使 根管锉坯料的下端与限位挡块接触, 以保证根管锉坯料被加热位置的准确, 所 述导热体的高度与根管锉坯料的被加热段的长 度相等, 通过对电加热体的电流 和吋间的调节, 实现对根管锉坯料的加热温度和吋间的精确控 制。

[0019] 本发明还提供了一种镍钛合金梯度柔性根管锉 的制作方法,采用高含镍量的超弹 性状态的镍钛合金丝材作为原材料, 先成型加工成根管锉针, 成型后的根管锉 针再插入柔性梯度化处理装置中进行处理, 制备出具有梯度柔性的根管锉针; 根管锉针再经过柄的安装, 形成镍钛合金梯度柔性根管锉。

[0020] 作为本发明的进一步改进, 所述柔性梯度化处理装置包括导热体、 电加热体和 保温体, 所述电加热体包裹在所述导热体外侧, 所述保温体包覆在所述电加热 体的外侧; 所述柔性梯度化处理装置的中心幵设有贯穿所 述导热体、 电加热体 、 保温体的通孔, 所述通孔下方设置有限位挡块, 所述通孔的直径与所述根管 锉针的直径相匹配, 将所述根管锉针插入通孔中与导热体充分接触 , 并使根管 锉针的下端与限位挡块接触, 以保证根管锉针被加热位置的准确, 所述导热体 的高度与根管锉针的被加热段的长度相等, 通过对电加热体的电流和吋间的调 节, 实现对根管锉针的加热温度和吋间的精确控制 。

发明的有益效果

有益效果

[0021] 本发明的有益效果是: 由于该镍钛合金梯度柔性根管锉的根管锉尖端 部分比较 柔软, 顺应性好, 能够引导镍钛合金梯度柔性根管锉顺利到达根 管底部, 因而 可有效防止根管尖部的台阶和侧穿; 这种镍钛合金梯度柔性根管锉的根管锉中 间部分具有适度的柔顺性和较好的切削能力, 可有效地对根管 C2段进行塑形的 同吋, 又可避免塑形后根管轴线与原始根管轴线过多 的偏移; 这种镍钛合金梯 度柔性根管锉的根管锉根部具有高的切削能力 , 可保证根管 C1段的高效塑形, 又由于该根管锉尖端部分和根管锉中间部分分 别为马氏体 M相和 R相, 因而该镍 钛合金梯度柔性根管锉具有高的抗疲劳断裂性 能, 可有效地提高使用安全性。 对附图的简要说明

附图说明

[0022] 图 1是传统根管锉结构图。

[0023] 图 2是传统根管锉工作原理图。

[0024] 图 3是图 2的局部放大图。

[0025] 图 4是 A相、 R相和 M相的根管锉的疲劳断裂寿命示意图。

[0026] 图 5是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的根管锉坯料的示意图

[0027] 图 6是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的根 锉针的示意图。

[0028] 图 7是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的根管锉坯料与柔性梯 度化处理装置的配合示意图。

[0029] 图 8是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的根管锉坯料与柔性梯 度化处理装置的配合示意图。

[0030] 图 9是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的柔性梯度化处理后的 根管锉坯料的示意图。

[0031] 图 10是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的根管锉坯料、 根管锉 针与根管锉的示意图。

[0032] 图 11是本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 方法的根管锉针与柔性梯度 化处理装置的配合示意图。

[0033] 图 12本发明一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制作 法的根管锉针与柔性梯度化 处理装置的配合示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0034] 在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。 本发明的实施方式

[0035] 下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作 进一步说明。

[0036] 在已经公幵的镍钛合金根管锉的文献中, 主要是利用了镍钛合金奥氏体 A相的 超弹性特性和马氏体 M相的形状记忆特性, 从而达到提高根管锉的实用性和安全 性的目的。

[0037] 事实上, 镍钛合金中的 R相同样具有非常优异的性能。 如前所述, 当镍钛合金 的组织为 R相吋, 可以提供出约 1%的塑性变形应变, 继续变形可以提供约 5%的 超弹性应变, 这种超弹性是来自于 R相与马氏体 M相之间的应力诱发相变, 由 R →M产生的超弹性的变形抗力与 A→M产生的超弹性的变形抗力要小的多, 同吋 R相的抗疲劳断裂性能也比奥氏体 A相的也优越的多。

[0038] 图 4示出了同一种规格的根管锉分别处理成奥氏 A相、 R相和马氏体 M相后, 在相同的测试条件下的循环疲劳断裂寿命, 测试条件为: 测试弯角 45°, 转速 300 rpm, 测试温度 37°C。 由图 4可见, 当根管锉的组织是奥氏体 A相吋, 其疲劳寿命 较低; 当组织是 R相吋, 其疲劳寿命是奥氏体 A相根管锉的 2.5倍以上; 当组织是 马氏体 M相吋, 其疲劳寿命最高, 是奥氏体 A相根管锉的 4倍以上。

[0039] 根据现已公幵的镍钛合金根管锉性能上存在的 不足和镍钛合金 R相的特点, 本 发明提出了一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其 制作方法。

[0040] 本发明涉及一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制 作方法, 采用已经处理成超弹性 状态的镍钛合金作为原材料, 合金的含镍量应大于 50.6at%Ni (原子比) 。 为了 提高合金的强度, 镍钛合金需要进行冷拔处理制备成一定直径的 丝材, 冷拔的 变形量应该在 35-45%的范围。 经冷拔的合金丝材再经过 450-600°C、 30- 120分钟 的退火校直处理, 作为制造梯度柔性根管锉的根管锉坯料 5, 如图 5。 根管锉坯 料 5经过机械加工形成梯度柔性的根管锉针 6, 如图 6。 梯度柔性的根管锉针 6安 装柄后形成根管锉, 如图 6。

[0041] 本发明涉及一种镍钛合金梯度柔性根管锉,从 根管锉尖端部分幵始,沿根管锉的 长度方向,

在 37°C温度下各段内部具有不同的组织, 如图 6。 在根管锉尖端部分 F1段, 合金 的内部组织为马氏体 M相, 根管锉中间部分 F2段的组织为 R相, 根管锉根部 F3段 的组织为奥氏体 A相。

[0042] 如此, 这种镍钛合金梯度柔性根管锉的 F1段比较柔软, 顺应性好, 可有效防止 根管尖部的台阶和侧穿; F2段具有适度的柔顺性和较好的切削能力, 可避免塑 形后根管轴线与原始根管轴线过多的偏移; F3段具有高的切削能力和优良的弹 性, 可保证根管的高效塑形。 又由于该镍钛合金梯度柔性根管锉的 F1段和 F2段 的组织分别为马氏体 M相和 R相, 因而具有高的抗疲劳断裂性能, 可有效地提高 使用安全性。

[0043] 为了实现本发明涉及的根管锉, 使得根管锉在各段具有不同的相组织, 本发明 提出了一种柔性梯度化处理装置。

[0044] 该柔性梯度化处理装置由导热体 7、 电加热体 8和保温体 9构成。 电加热体 8紧密 包裹在导热体 7外侧, 外层又包覆有保温体 9, 以防止热量的散失, 在中心幵设 有通孔 10, 在通孔 10下方设置有限位挡块 11, 如图 7和图 8。 通孔 10的直径与根 管锉坯料 5的直径相匹配, 使得根管锉坯料 5插入通孔 10中可以与导热体 7充分的 接触, 以确保根管锉坯料 5被加热, 根管锉坯料 5的下端与限位挡块 11接触, 以 保证根管锉坯料 5被加热位置的准确。 导热体 7的高度与根管锉坯料 5的被加热段 的长度相等。 通过对电加热体 8的电流和吋间的调节, 可实现对根管锉坯料 5的 加热温度和吋间的精确控制。

[0045] 图 7是对根管锉坯料 5的 F2段加热处理吋的示意图, 通过调节加热体 8的加热温 度和吋间, 可以使根管锉坯料 5的 F2段的组织转变成 R相。 图 8是对根管锉坯料 5 的 F1段加热处理吋的示意图, 通过调节加热体 8的加热温度和吋间, 可以使根管 锉坯料 5的 F1段的组织转变成马氏体 M相。 如此获得了各段具有不同的相组织的 镍钛合金坯料 12,如图 9。

[0046] 分段处理后的镍钛合金坯料 12经加工成型, 获得所要求的具有柔性梯度的根管 锉针 6, 如图 6。 根管锉针 6再经过柄的安装, 形成了本发明说述的镍钛合金梯度 柔性根管锉,过程如图 10所示。

[0047] 另外一种镍钛合金梯度柔性根管锉的制作方法 是, 将镍含量大于 50.6at%Ni ( 原子比) 的镍钛合金进行冷拔处理, 制备成一定直径的丝材, 冷拔的变形量应 该在 35-45%的范围。 经冷拔的合金丝材再经过 450-600°C、 30- 120分钟的退火校 直处理, 然后经机械成型加工成超弹性根管锉针 13。 加工成型后的超弹性根管 锉针 13插入处理装置的通孔 10中进行热处理, 如图 11和图 12。 超弹性根管锉针 1 3经过装置处理后形成了梯度柔性根管锉针 6。

[0048] 图 11是机械成型后的超弹性根管锉针 13的 F2段加热处理吋的示意图, 通过调节 加热体 8的加热温度和吋间, 可以使根管锉针 F2段的组织转变成 R相。 图 12是机 械成型加工后的超弹性根管锉针 13的 F1段加热处理吋的示意图, 通过调节加热 体 8的加热温度和吋间, 可以使根管锉针 F1段的组织转变成 M相。 装置中的通孔 1 0可以是仿形的, 以便导热体 7和超弹性根管锉针 13有良好的接触。

[0049] 梯度柔性的根管锉针 6再经过柄部安装, 形成了本发明说述的镍钛合金梯度柔 性根管锉。

[0050] 本发明提供的一种镍钛合金梯度柔性根管锉及 其制作方法, 由于该镍钛合金梯 度柔性根管锉的根管锉尖端部分比较柔软, 顺应性好, 能够引导镍钛合金梯度 柔性根管锉顺利到达根管底部, 因而可有效防止根管尖部的台阶和侧穿; 这种 镍钛合金梯度柔性根管锉的根管锉中间部分具 有适度的柔顺性和较好的切削能 力, 可有效地对根管 C2段进行塑形的同吋, 又可避免塑形后根管轴线与原始根 管轴线过多的偏移; 这种镍钛合金梯度柔性根管锉的根管锉根部具 有高的切削 能力, 可保证根管 C1段的高效塑形, 又由于该根管锉尖端部分和根管锉中间部 分分别为马氏体 M相和 R相, 因而该镍钛合金梯度柔性根管锉具有高的抗疲 劳断 裂性能, 可有效地提高使用安全性。

[0051] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说明, 不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做出若干简单推演或替换, 都应当视为属于本发明的保护范围。

工业实用性

[0052] 在此处键入工业实用性描述段落。

序列表自由内容

[0053] 在此处键入序列表自由内容描述段落。