正畸生物力學特性體內測試實驗臺的製作方法

2023-06-17 04:06:01

專利名稱：正畸生物力學特性體內測試實驗臺的製作方法
技術領域：
本發明屬於口腔牙齒正畸中力學測試技術領域，具體涉及正畸牙齒移動生物力學特性體內測試實驗臺。
背景技術：
口腔正畸是指將正畸力直接或間接作用於牙齒及其支持組織上，從而引起一系列的組織生化反應，達到牙齒移動的目的，在這一過程中，正畸力是牙齒移動的外在誘因，牙周組織生物力學響應是引起牙齒移動和牙齒移動速度的決定因素。牙周組織生物力學特性是正確理解正畸牙齒移動、組織響應和制定正畸治療計劃的關鍵。當前對牙周組織生物力學特性的研究主要是數值模擬和測試實驗相結合的方法，準確的數值模擬能夠精確地預測正畸中牙周組織生物力學響應，然而良好的模擬預測需要建立準確的生物力學模型，模型的建立離不開牙周組織生物力學材料特性的實驗測試數據的支撐和驗證。目前，牙周組織 生物力學特性的實驗測試多基於牙周組織切片試樣的拉伸、剪切等傳統力學測試方法，另一種是將牙齒組分包埋於樹脂塊中以近似正畸狀態條件進行實驗測試，還有一種是直接對人活體進行測試實驗(即體內實驗)，但由於人體牙周組織的特殊性及口腔空間的局限性，造成體內測試難以精確開展，尤其是測試裝置固定於固定平臺上的時候，人體頭部的輕微運動會嚴重影響測試精度，因此，國內外真正能夠用於體內測試的實驗臺幾乎是空白。相對於第三種體內測試方法，前兩種測試方法與實際正畸狀態存在差距，難以保證組織的活性，牙周組織切片會影響及甚至改變原有的力學特性。本發明是牙齒正畸生物力學特性研究體內測試實驗臺，避免了測試過程的人體運動對實驗測試的影響，測試準確性相對較高。

發明內容
技術問題本發明提供了一種能夠提高測試準確性的正畸生物力學特性研究的體內測試實驗臺。技術方案一種正畸生物力學特性體內測試實驗臺，包括基體、支撐板、左支架、右支架及測試組件，在支撐板上設有方孔、左球面支座及右球面支座，測試組件位於支撐板的方孔中，左支架的一端與右支架的一端分別與支撐板的左右兩側連接，在支撐板上設有拉板且支撐板與拉板的一端轉動連接，在拉板的另一端設有螺母座，在螺母座內設有調節螺母，所述調節螺母螺紋連接有拉杆，在拉杆上轉動連接有頭箍。所述基體包括支撐牙套及中心軸，在中心軸上固設有螺紋軸套，螺紋軸套設在支撐牙套內且螺紋軸套與支撐牙套之間為軸向滑動連接，在支撐牙套的右端設有圓螺母座，在圓螺母座內設有調節圓螺母，所述螺紋軸套穿過調節圓螺母並與調節圓螺母螺紋連接，在中心軸的右端軸向滑動連接有右內齒圈，在右支架上設有能與右內齒圈配合的右外齒圈，在右內齒圈的端面與中心軸之間設有用於右內齒圈復位的右彈簧，在右彈簧的作用下，右外齒圈嵌入右內齒圈內；在中心軸的左端軸向滑動連接有左內齒圈，在左支架上設有能與左內齒圈配合的左外齒圈，在左內齒圈的端面與中心軸之間設有用於左內齒圈復位的左彈簧，在左彈簧的作用下，左外齒圈嵌入左內齒圈內。所述測試組件包括千分尺、力傳感器及推桿，在千分尺的微分筒上固設有球面套管，所述球面套管由左球面支座及右球面支座支撐，並且，球面套管與左球面支座、右球面支座形成球副，千分尺的測微螺紋軸與力傳感器的一端連接，力傳感器的另一端與推桿的一端連接。所述千分尺的測微螺紋軸與力傳感器的一端之間設有連接套，並且，連接套的一端與千分尺的測微螺紋軸轉動連接，連接套的另一端與力傳感器的一端連接。所述推桿的另一端上設有導向座，且推桿的另一端與導向座之間為可脫卸式連接。與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明是口腔正畸體內測試實驗臺，直接在人體進行測試,對人體無傷害,測試操作簡單，成本低。而現有的技術基本上都是進行的體外測試，不能夠對人活體的牙周組織力學進行測試，體內測試實驗臺由於是在臨床狀態下進行的活體測試，得到的測試數據可靠 性高，更準確反映實際情況。國內外有極少對人體牙周組織進行體內測試的報導，其位移的測試是利用光學儀器進行獲得的，且整個實驗裝置是固定於實驗臺上的，難以避免人體頭部的運動而造成影響測試的準確性，實驗設備成本較高，操作複雜，牙齒的移動位移方向和施加力的方向保證一致較為困難。而本實驗臺將力傳感器和千分尺安裝在同一軸向上，利用導向結構保證了牙齒的整體移動，且移動方向與力傳感器和千分尺的方向一致，簡化了其力學測試問題，同時，本體內測試實驗臺是固定在人體頭部的，即測試實驗臺與頭部相對靜止，即使是人頭部發生運動也不會嚴重影響測試的精度。本實驗臺的導向座採用的孔軸配合導向，相比於滑槽導向更容易控制，況且推桿的轉動也不會對牙齒產生附加的轉矩。


圖I是測試實驗臺示意圖。圖2是實驗臺基體的爆炸視圖。圖3是實驗臺基體的剖視圖。圖4是實驗臺的測試組件剖視圖。圖5是壓軸結構示意圖。圖6是壓軸剖結構視圖示意圖。圖7是中心軸結構示意圖。圖8是內牙套結構示意圖。圖9是螺紋軸套結構示意圖。圖10是支架結構示意圖。圖11是支撐板結構示意圖。圖12是球面支座結構示意圖。圖13是球面套管結構示意圖。圖14是測微螺紋軸結構示意圖。圖15是固定螺紋筒結構示意圖。圖16是微分筒結構示意圖。圖17是調節棘輪結構示意圖。
圖18是彈性接頭結構示意圖。圖19是連接套結構剖視示意圖。圖20是U型銷結構示意圖。圖21是力傳感器結構示意圖。圖22是推桿結構示意圖。圖23是導向座結構示意圖。圖24是拉板結構示意圖。圖25是拉杆結構示意圖。 圖26是頭箍結構示意圖。圖中有1.壓軸，2.螺紋軸套，3.左滑動內牙套，4.左支架，5.軸端頂圈，6.螺釘，7.緊固螺釘，8.固定螺紋筒，9.微分筒，10.調節棘輪，11.千分尺墊片，12.右球面支座，13.螺栓，14.支撐板，15.拉板，16.調節螺母，17.拉杆，18.螺栓，19.頭箍，20.調節圓螺母，21.右支架，22.螺釘，23.軸端頂圈，24.右內滑動內牙套，25.銷軸，26.彈簧，27.彈簧，28.中心軸，29.球面套管，30.左球面支座，31.測微螺紋軸，32. U型銷，33.連接套，34.力傳感器，35.推桿，36.導向座，37.彈性接頭，38.方孔，39.圓螺母座，40.右外齒圈，41.左外齒圈。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發明做進一步說明。本發明的正畸生物力學特性體內測試實驗臺，包括基體、支撐板14、左支架4、右支架21及測試組件，在支撐板14上設有方孔38、左球面支座30及右球面支座12，測試組件位於支撐板14的方孔38中，左支架4的一端與右支架21的一端分別與支撐板14的左右兩側連接，在支撐板14上設有拉板15且支撐板14與拉板15的一端轉動連接，在拉板15的另一端設有螺母座，在螺母座內設有調節螺母16，所述調節螺母16螺紋連接有拉杆17，在拉杆17上轉動連接有頭箍19。所述基體包括支撐牙套I及中心軸28，所述中心軸28為兩端對稱的階梯軸結構，在其中間部分開設有通過並垂直於軸線的圓孔，且中間軸段的圓柱面軸向上設置有鍵形滑條，中心軸28兩端面分別螺紋連接有螺釘6和螺釘22，並在螺釘6和螺釘22與中心軸28兩端面之間分別套設有軸端頂圈5和軸端頂圈23 ;在中心軸28上固設有螺紋軸套2，螺紋軸套2的一端外圓面為外螺紋，其中間開設有與中心軸28通過銷軸25進行定位的圓孔，另一端外圓面和內圓面分別設有軸向鍵形滑條和軸向滑槽，所述螺紋軸套2設在支撐牙套I內且螺紋軸套2與支撐牙套I之間為軸向滑動連接，在支撐牙套I的右端設有帶有徑向缺口的圓螺母座39，在圓螺母座39內設有調節圓螺母20，在支撐牙套I的外圓面上設有兩耳，供兩側牙齒咬著起固定支撐裝置的作用；所述螺紋軸套2穿過調節圓螺母20並與調節圓螺母20螺紋連接，在中心軸28的右端軸向滑動連接有右內齒圈24，在右支架21上設有能與右內齒圈24配合的右外齒圈40，在右內齒圈24的端面與中心軸28之間設有用於右內齒圈24復位的右彈簧27，在右彈簧27的作用下，右外齒圈40嵌入右內齒圈24內；在中心軸28的左端軸向滑動連接有左內齒圈3，在左支架4上設有能與左內齒圈3配合的左外齒圈41，在左內齒圈3的端面與中心軸28之間設有用於左內齒圈3復位的左彈簧26，在左彈簧26的作用下，左外齒圈41嵌入左內齒圈3內；右內齒圈24和左內齒圈3均為圓筒狀結構，其內圈設置有內齒，外圈設有軸向的滑條，能夠與螺紋軸套2配合併在其內進行軸向滑動，在滑條的一端設有徑向的方柄，所述左支架4和右支架21均為V字形結構，在其頂端設置有與中心軸配合的軸孔以及與內齒圈配合的外齒圈41、40，在另外兩端設有與支撐板14進行螺栓連接的圓孔，在左、右支架4、21的軸孔所在端面分別由軸端頂圈5和軸端頂圈23進行軸向壓緊限位。所述的測試組件包括千分尺、力傳感器34及推桿35，在千分尺的微分筒9上固設有球面套管29，所述球面套管29由左球面支座30及右球面支座12支撐，並且，球面套管29與左球面支座30、右球面支座12形成球副，千分尺的測微螺紋軸31與力傳感器34的一端連接，力傳感器34的另一端與推桿35的一端連接，在推桿35的另一端上設有導向座36，且推桿35的另一端與導向座36之間為可脫卸式連接，推桿35為階梯軸狀結構，與力傳感器相連的一端開設有螺紋孔，另一端為細長杆，導向座36底座為一方形平板，平板上設有圓筒，其圓筒的內孔與推桿的細長杆為軸孔配合併可分離；千分尺的測微螺紋軸31與力傳感器34的一端之間設有連接套33，並且，連接套33的一端設有圓孔，在頸部開有卡槽，通過U型銷32與千分尺的測微螺紋軸31轉動連接，測微螺紋軸31與連接套33相連的一端外 圓柱面上開有環形槽與U型銷32轉動配合，連接套33的另一端設有螺紋孔與力傳感器34的一端連接；所述千分尺包括固定螺紋筒8、微分筒9、調節棘輪10、千分尺墊片11、測微螺紋軸31及彈性接頭37 (千分尺在市場上普遍存在，很容易購買到，因此其內部結構及連接關係不作說明了);所述球面套管29為球體去除兩端球缺部分，兩平行平面中間開設有通孔與固定螺紋筒8相配合，在球面上開設有一螺紋孔，通過緊定螺釘鎖緊固定螺紋筒8，使其固定於球面套管29內；所述左球面支座30和右球面支座12均設有與球面套管29配合的半環球面，在外半球面中間處設有一支撐平板，支撐平板上開有圓孔，通過螺栓與支撐板14相連接，外半球環面上設有與緊固螺釘7螺紋連接的螺紋孔，通過調節緊定螺釘7使得球面套管29在左球面支座30和右球面支座12內定位；所述支撐板14通過螺栓13轉動連接拉板15，拉板15 —端設置有軸套，另一端為F形的螺母座，螺母座的凹槽兩側板開有圓孔，調節螺母16放置於凹槽中與穿過凹槽兩側板圓孔的拉杆17螺紋連接，旋轉調節螺母16可以調整拉杆17在螺母座中的軸向位置，拉杆17的一端為螺紋，另一端為與頭箍19通過螺栓18轉動連接的軸套。採用本測試實驗臺進行測試的操作步驟I.實驗測試前先將導向座36粘帖在要測試的牙周膜所對應的牙齒(比如中切牙)的牙冠外表面上，然後將實驗臺的壓軸I放入到口腔中，用兩邊的磨牙咬緊壓軸I的兩耳，將頭榧19套在頭上。2.調整實驗臺使推桿35頂端對準導向座36的圓柱孔。旋轉調節圓螺母15使得螺紋軸套2直接帶動中心軸28軸向移動，從而帶動左右支架4、21、支撐板14及測試主體(包括千分尺主體、力傳感器34和推桿35)移動，使得測試主體所在豎直平面儘量靠近所測牙齒長軸軸線；用兩手指軸向向中間壓緊左右滑動內牙套3、24，然後調節支架4、21繞著中心軸28轉動，同時鬆開緊固螺釘7，使球面支座30、12與球面套管產生滑動，反覆重複上述三種調節，使推桿35對準導向座36圓孔，將頭箍19固定在頭上，旋轉調節螺母16拉緊拉板15和拉杆17。
3.旋轉調節棘輪10，使得彈性接頭37漲開，撐緊微分筒9，致使彈性接頭9、調節棘輪10和測微螺紋軸31固定為一體，旋轉微分筒9即可使得測微螺紋軸31發生轉動及軸向移動，由於連接套33的作用，使得推桿35插入到導向座36孔內直至力傳感器開始有讀數(非零)時，記錄力傳感器34和千分尺顯示的示數。4.繼續旋轉微分筒9，記錄力傳感器34和千分尺讀數，這樣就獲得了一些力和位 移對應的測試數據，測試結束。
權利要求
1.一種正畸生物力學特性體內測試實驗臺，其特徵在於，包括基體、支撐板(14)、左支架(4)、右支架(21)及測試組件，在支撐板(14)上設有方孔(38)、左球面支座(30)及右球面支座(12)，測試組件位於支撐板(14)的方孔(38)中，左支架(4)的一端與右支架(21)的一端分別與支撐板(14)的左右兩側連接，在支撐板(14)上設有拉板(15)且支撐板(14)與拉板(15)的一端轉動連接，在拉板(15)的另一端設有螺母座，在螺母座內設有調節螺母(16)，所述調節螺母(16)螺紋連接有拉杆(17)，在拉杆(17)上轉動連接有頭箍(19); 所述基體包括支撐牙套(I)及中心軸(28)，在中心軸(28)上固設有螺紋軸套(2)，螺紋軸套(2)設在支撐牙套(I)內且螺紋軸套(2)與支撐牙套(I)之間為軸向滑動連接，在支撐牙套(I)的右端設有圓螺母座(39)，在圓螺母座(39)內設有調節圓螺母(20)，所述螺紋軸套(2)穿過調節圓螺母(20)並與調節圓螺母(20)螺紋連接，在中心軸(28)的右端軸向滑動連接有右內齒圈(24)，在右支架(21)上設有能與右內齒圈(24)配合的右外齒圈(40)，在右內齒圈(24 )的端面與中心軸(28 )之間設有用於右內齒圈(24 )復位的右彈簧(27 )，在右彈簧(27)的作用下，右外齒圈(40)嵌入右內齒圈(24)內；在中心軸(28)的左端軸向滑動連接有左內齒圈(3)，在左支架(4)上設有能與左內齒圈(3)配合的左外齒圈(41)，在左內齒圈(3 )的端面與中心軸(28 )之間設有用於左內齒圈(3 )復位的左彈簧(26 )，在左彈簧(26)的作用下，左外齒圈(41)嵌入左內齒圈(3)內； 所述的測試組件包括千分尺、力傳感器(34)及推桿(35)，在千分尺的微分筒(9)上固設有球面套管(29)，所述球面套管(29)由左球面支座(30)及右球面支座(12)支撐，並且，球面套管(29)與左球面支座(30)、右球面支座(12)形成球副，千分尺的測微螺紋軸(31)與力傳感器(34)的一端連接,力傳感器(34)的另一端與推桿(35)的一端連接。
2.根據權利要求I所述的正畸生物力學特性體內測試實驗臺，其特徵在於，在千分尺的測微螺紋軸(31)與力傳感器(34)的一端之間設有連接套(33)，並且，連接套(33)的一端與千分尺的測微螺紋軸(31)轉動連接，連接套(33)的另一端與力傳感器(34)的一端連接。
3.根據權利要求I所述的正畸生物力學特性體內測試實驗臺，其特徵在於，在推桿(35)的另一端上設有導向座(36)，且推桿(35)的另一端與導向座(36)之間為可脫卸式連接。
全文摘要
一種正畸生物力學特性體內測試實驗臺，包括基體、支撐板、左、右支架及測試組件，基體的中心軸兩端與左、右支架轉動連接，調節基體的調節圓螺母及左、右內齒圈可實現左、右支架的轉動及軸向移動，支撐板上設有方孔、左、右球面支座，測試組件位於支撐板的方孔中，左、右支架的一端分別與支撐板兩側連接，支撐板與拉板一端轉動連接，在拉板另一端螺母座內設有調節螺母，調節螺母螺紋連有拉杆，在拉杆上轉動連接有頭箍，測試組件的千分尺與球面套管固連，一端與力傳感器連接，球面套管與左、右球面支座構成球副配合，以調節測試組件的方向。本發明結構相對簡單，直接用於體內力學測試，避免了頭部運動的影響，測試方便、準確性高、成本低。
文檔編號A61C19/04GK102871761SQ20121036630
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者湯文成, 黃輝祥, 吳斌, 嚴斌, 吳文娟, 陳浩, 龔俊, 侯捷 申請人:東南大學