牙齒觸覺功能數字測試系統的製作方法

2023-05-15 02:13:46 1

專利名稱：牙齒觸覺功能數字測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠對牙齒觸覺功能進行三維多向檢測的牙齒觸覺功能數字測 試系統。
背景技術：
牙齒觸覺是口腔行使功能的基礎。在咀嚼食物的過程中，牙周機械感受器的反饋 信息幫助口頌繫統及時調整咀嚼活動，順利完成咀嚼食物的過程；在臨床治療中，牙周機械 感受器的觸覺功能可協助醫師判定修復體的咬合情況。牙齒觸覺功能有神經生理學和心理 物理學兩種研究方法，後者為非侵入性，因而應用廣泛。心理物理學研究中，可以通過將逐 漸增加的力量施加到牙齒上，詢問受試者有沒有感覺來判斷觸覺的敏感度，受試者剛剛能 感覺到的力值為被動(即牙齒不咬合，而是將力量施加到牙齒上)觸覺閾限，它的值越低， 表明觸覺越敏感。由於牙齒的觸覺非常敏銳，因此，要求施力裝置有很高的解析度，使其測 量範圍下限低於天然牙的觸覺閾限；由於現在口腔種植體應用日益廣泛，相關觸覺功能研 究日益增多，因此，要求施力裝置的測量範圍的上限高於種植體支持單冠的觸覺閾限；由於 牙齒從前向後有不同的牙位，因此，要求儀器能對上下頌不同牙位的牙齒進行測量；由於牙 齒各個方向的觸覺閾限不同，因此，要求施力裝置能靈活地改變施力方向，以進行不同方向 的檢測；由於牙齒外形的不規則性，需要一套測試輔助裝置來引導施力裝置沿特定的方向 施力；由於心理物理學研究易受各種因素的影響，因此採用適當的實驗方案和心理物理學 方法。好的牙齒觸覺功能的測試系統可以較好地滿足這六個要求，輔助牙醫製作更完善的 口腔修復體(如烤瓷冠、全瓷冠和種植體支持單冠等等)，更好地保障人類的口腔健康。目 前，國內相關研究是一個空白，國外心理物理學研究中所應用的測試系統有可以直接應用 於被動觸覺閾限檢測的銀汞合金充填器(工作端有傳感器)，還有與相應的輔助裝置結合 的各種電動或氣動的施力裝置，但是均不能完全滿足上述要求；神經生理學研究中的測試 系統雖然與本發明應用領域不同，尤其是解析度不能滿足天然牙的要求，但是能滿足被動 觸覺閾限測試的其它要求。綜上所述，現有技術中存在如下技術問題現有測試系統不能完全滿足牙齒觸覺 功能測試的各項要求，往往需要重新開發。
發明內容為了克服現有的牙齒觸覺功能的測試系統存在的不足，本發明提供一種牙齒觸覺 功能數字測試系統，能夠靈活地對多個牙齒沿多個方向測試牙齒的觸覺功能，其測量範圍 下限低於天然牙觸覺閾限，上限高於種植體支持單冠的觸覺閾限；同時採用適當的心理物 理學研究方法用於對牙齒觸覺功能進行心理物理學研究。本發明的牙齒觸覺功能數字測試系統，能完成天然牙和種植體支持單冠(上下頌 中切牙至第一磨牙近中半部)的六個正交(垂直於施力面)方向，即唇頰向、舌向、近中向、 遠中向、向下(向根方)和向上(向冠方)被動觸覺閾限的檢測。該系統中的施力裝置解析度高、適合觸覺功能靈敏的天然牙的測量，其測量範圍下限低於天然牙的觸覺閾限，上限高 於種植體支持單冠的觸覺閾限。本發明中的實驗方案主要包括戴用眼罩和使用寬頻噪音， 心理物理學方法為最小觸覺閾限法。關鍵在於，施力裝置的解析度高，測量範圍的下限低於 天然牙的觸覺閾限；施力裝置和測試輔助裝置便於準確地沿六個正交方向對牙齒施力；採 用心理物理學最小觸覺閾限法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是—種牙齒觸覺功能數字測試系統，包括施力裝置和測試輔助裝置。施力裝置稱為 觸覺閾限測試儀，包括觸覺閾限探針、測控盒和PC端數據分析軟體系統；測試輔助裝置包 括金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環。觸覺閾限探針尖端的尼龍球與尼龍方塊五個表面的接觸是球面接觸，通過減小二 者之間的摩擦係數的措施使探針能垂直於尼龍方塊表面施力，如果不垂直，探針就會在尼 龍方塊表面打滑。減少摩擦力的措施包括依次用600目和2000目的砂紙打磨尼龍方塊表 面，測試過程中在尼龍方塊和尼龍球表面塗少許石蠟油。觸覺閾限探針的體部採用方柱形設計，較之圓柱形設計更易準確控制施力方向， 使之與內部的電阻應變片相垂直。觸覺閾限探針的體部內置電阻應變片，可以對通過探針施加力量的大小進行檢 測，並通過測控盒和PC端數據分析軟體系統進行動態顯示和記錄；電阻應變片受到5000mN 及以下的力時不會發生永久變形，保證儀器測量範圍上限高於種植體支持單冠的被動觸 覺閾限；觸覺閾限測試儀的解析度能達到lmN，保證儀器測量範圍下限低於天然牙被動觸 覺閾限值。測控盒採用觸摸式液晶屏，可以方便地對觸覺閾限測試儀進行標定及歸零操作。觸覺閾限探針尖端的尼龍球、尼龍方塊和尼龍環採用尼龍材料，因此相互作用時 既不易變形，又不易產生衝擊力，後者避免產生幹擾性衝擊波激活內耳感受器，影響測量數 據的準確性。金屬固位體的作用是將尼龍方塊和尼龍環固定到牙齒上，它的位置可以從中切 牙到第一磨牙近中半部，從而保證了對不同牙位的牙齒的觸覺閾限的檢測；尼龍方塊邊長 3mm，因此，避免尼龍球接觸牙齒表面，同時避免過度張口激活肌肉關節感受器；尼龍環位於 金屬固位體組織面的小凹陷內，避免了對固位力的影響。施力裝置和測試輔助裝置的結合可以實現六個正交方向被動觸覺閾限的檢測。當施加唇頰向、舌向、近中、遠中、向下(向根方)五個正交方向的力量時，觸覺閾 限探針尖端的尼龍球垂直於與尼龍方塊五個表面施力。當施加向上(向冠方)的力量時，觸覺閾限探針尖端要向上提拉尼龍環。可以用於心理物理學被動觸覺閾限的測量。心理物理學的實驗方案包括戴用眼罩和耳機分別隔絕眼睛和內耳感受器的幹擾， 受試者坐於牙椅上，上身直立。採用的心理物理學方法為最小觸覺閾限法，先將觸覺閾限探針尖端的尼龍球仔細 放置到尼龍方塊測試面的中央，輕微接觸而不要有壓力，之後從0開始施加穩定的力量直 到受試者報告感覺到了牙齒上的刺激，記錄下此時的力值大小，並取3次的均值作為被動 觸覺閾限值。[0020]本發明的有益效果是，儀器的解析度高、測試方向數目多和採用心理物理學方法。 ImN的解析度使得測量範圍的下限基本能包括天然牙的觸覺閾限；測試方向數目增加到六 個，即可以進行三維多向檢測；採用心理物理學最小觸覺閾限法。

圖1為觸覺閾限測試儀的結構和組成部分圖2為觸覺閾限探針的模式圖(a)和測控盒的電路圖(b)圖3為測試輔助裝置的組成和原理圖圖4為測試輔助裝置的製備和使用流程圖圖5為實驗方案和心理物理學方法
具體實施方式
下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實 施例。圖1所示為本發明中的觸覺閾限測試儀的結構和組成部分，該觸覺閾限測試儀有 三個主要的部分觸覺閾限探針1;測控盒2，採用精密儀用運算放大器INA114+16位模數轉換器AD7705+雙串口單片 機STC12C5A32S2+RS232 口觸摸液晶屏；其中AD7705和單片機間通過SPI 口協議通訊，觸摸 液晶屏和單片機之間通過串口連接，單片機和上位PC間也通過串口連接。測力計採用多點 標定，多段折線插值實現高精度測量。PC端數據分析軟體系統3。圖2所示為本發明中的觸覺閾限探針的模式圖(a)和測控盒的電路圖(b)。觸覺閾限探針的模式圖中，有以下結構和參數尼龍球11，直徑2mm細金屬杆12，直徑Imm電阻應變片壓力傳感器13探針體部14長13cm引線I5圖3所示為本發明中的測試輔助裝置的組成和原理圖(a和b)測試輔助裝置由金屬固位體4、尼龍方塊5和尼龍環6組成。測試輔助裝置的原理是施力方向垂直於尼龍方塊的五個表面從而施加唇頰向51、 舌向52、近中53、遠中M和向下55五個正交方向的力量。通過尼龍環施加向上61的力量。圖4所示為測試輔助裝置的製備和使用流程圖(a、b、c*d)金屬固位體蠟型的製作41金屬固位體鑄造及打磨完畢42金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環就位於模型上43金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環粘接到天然牙上44[0046]使用600目和2000目的砂紙依次打磨尼龍方塊的五個表面，可以提高表面的光滑 度，減小尼龍球和尼龍方塊之間的摩擦係數；口內測試前在尼龍方塊和觸覺閾限探針表面 的尼龍球上塗少許石蠟油可以進一步降低二者之間的摩擦係數。因此，尼龍球和尼龍方塊 進行球面接觸時，力量若不垂直於方塊表面，則出現打滑現象，無法施力。圖5所示為本發明所採用的實驗方案和心理物理學方法實驗方案7，主要包括戴用眼罩71和耳機72用於隔絕眼睛和內耳感受器的幹擾 (a)，操作者受試者的體位73(b)心理物理學方法8(c)，採用的為最小觸覺閾限法81，要求從0開始施加穩定的力 量，直到受試者報告感覺到了牙齒上的刺激上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式 的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用 於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求1.一種牙齒觸覺功能數字測試系統，包括施力裝置和測試輔助裝置，其特徵在於，施力 裝置稱為觸覺閾限測試儀，包括觸覺閾限探針(1)、測控盒⑵和PC端數據分析軟體系統 (3)；測試輔助裝置包括金屬固位體G)、尼龍方塊( 和尼龍環(6)。
2.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，觸覺閾限探針尖端 的尼龍球(11)與尼龍方塊( 五個表面的接觸是球面接觸，通過減小二者之間的摩擦係數 的措施使探針能垂直於尼龍方塊表面施力，如果不垂直，探針就會在尼龍方塊表面打滑；減 少摩擦力的措施包括依次用600目和2000目的砂紙打磨尼龍方塊表面，測試過程中在尼龍 方塊和尼龍球表面塗少許石蠟油。
3.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，觸覺閾限探針的體 部(14)採用方柱形設計，較之圓柱形設計更易準確控制施力方向，使之與內部的電阻應變 片(13)相垂直。
4.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，觸覺閾限探針的體 部內置電阻應變片(13)，可以對通過探針施加力量的大小進行檢測，並通過測控盒和PC端 數據分析軟體系統進行動態顯示和記錄；電阻應變片受到5000mN及以下的力時不會發生 永久變形，保證儀器測量範圍上限高於種植體支持單冠的被動觸覺閾限；觸覺閾限測試儀 的解析度能達到lmN，保證儀器測量範圍下限低於天然牙被動觸覺閾限值。
5.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，測控盒採用觸摸式 液晶屏O)，可以方便地對觸覺閾限測試儀進行標定及歸零操作。
6.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，觸覺閾限探針尖端 的尼龍球(11)、尼龍方塊( 和尼龍環(6)採用尼龍材料，因此相互作用時既不易變形，又 不易產生衝擊力，後者避免產生幹擾性衝擊波激活內耳感受器，影響測量數據的準確性。
7.如權利要求1所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，金屬固位體(4)的作 用是將尼龍方塊和尼龍環固定到牙齒上，它的位置可以從中切牙到第一磨牙近中半部，從 而保證了對不同牙位的牙齒的觸覺閾限的檢測；尼龍方塊(5)邊長3mm，因此，避免尼龍球 接觸牙齒表面，同時避免過度張口激活肌肉關節感受器；尼龍環(6)位於金屬固位體組織 面的小凹陷內，避免了對固位力的影響。
8.如權利要求1-6所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，施力裝置和測試 輔助裝置的結合可以實現六個正交方向被動觸覺閾限的檢測。
9.如權利要求8所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，當施加唇頰向(51)、 舌向(52)、近中(53)、遠中(54)、向下(55)五個正交方向的力量時，觸覺閾限探針尖端的尼 龍球垂直於與尼龍方塊五個表面施力。
10.如權利要求8所述的牙齒觸覺功能數字測試系統，其特徵在於，當施加向上(61)的 力量時，觸覺閾限探針尖端要向上提拉尼龍環。
專利摘要本實用新型涉及一種牙齒觸覺功能數字測試系統，包括施力裝置和測試輔助裝置，所用的心理物理學方法為最小觸覺閾限法。施力裝置稱為觸覺閾限測試儀，包括觸覺閾限探針、測控盒和PC端數據分析軟體系統；測試輔助裝置包括金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環。觸覺閾限探針尖端的尼龍球垂直於與尼龍方塊五個表面施力或尖端向上提拉尼龍環可以實現對天然牙和種植體支持單冠施加唇頰向、舌向、近中、遠中、向下(向根方)和向上(向冠方)六個正交方向的被動觸覺閾限分別測量。
文檔編號A61C19/04GK201855314SQ20102027105
公開日2011年6月8日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者李娜, 謝秋菲, 鄭琦 申請人:北京大學口腔醫學院