二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機的製作方法

2023-05-14 22:58:11 1

專利名稱：二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，屬於口腔材料磨削修復體外模擬裝置。
背景技術：
在口腔修復學領域，利用高速牙科手機進行口腔修復以調整修復體與牙齒之間的咬合關係是口腔修復醫學中的關鍵技術難題，問題的難點包括口腔環境的複雜性，修復體去除困難，極易產生磨削修復破壞而導致修復體的早期微破壞和突發性宏觀破壞，以及動態切削力、振動和噪聲對患者所產生的不舒適性。長期以來，牙科修復過程僅能憑藉牙科醫生的經驗的、定性的判斷和患者的臨床感覺，而缺乏科學的理論依據。因此，利用高速牙科手機進行齒科材料快速精準口腔修復是一項極富挑戰性的工作，其技藝的純熟不僅依賴於大量臨床實踐活動，而且在很大程度上取決於醫生對各種物理現象的深刻理解。為了解決上述問題，馬裡蘭大學的S.C.Siegel和J.V.von Fraunhofer A等人，設計了一個簡易的模擬口腔修復切削裝置[1]，利用高速牙科手機及金剛石磨具對齒科材料進行體外模擬磨削修復，針對材料去除率這一問題進行了一系列深入的研究[1]。美國工程院院士、NIST的B.Lawn博士等利用壓痕實驗法，對齒科陶瓷的脆性斷裂和準塑性破壞進行了大量研究[2]。殷玲(L.Yin)與NIST的S.Jahanmir、L.K.Ives和X.Dong博士合作，從材料科學和摩擦學入手，研製出一種準靜態、定常磨削力的齒科陶瓷口腔修復實驗裝置，並據此探討了各種齒科陶瓷材料顯微結構和金剛石磨料粒度對磨削修復表面質量以及金剛石磨具磨損的影響[3-6]。研究結果表明在磨削力作用下，齒科陶瓷磨削表面破壞程度取決於材料的顯微結構，而金剛石磨料粒度對陶瓷磨削表面破壞起決定作用。然而，上述工作僅局限於材料學範疇，且實驗數據是在靜態或準靜態環境下獲取的，對指導口腔修復的臨床實踐還存在較大差距。因此，在齒科修復研究中，其試驗裝置在設計和製造上亟待進一步完善，需研發出能夠更加真實的模擬實際臨床修復的試驗機，從而用於齒科材料口腔磨削修復的研究。
參考文獻[1]S.C.Siegel，J.V.von Fraunhofer.Effects of handpiece load on the cutting efficiency ofdental burs，Machining Science Technology 1(1)(1997))1-13. I.M.Peterson，A.Pajares，B.R.Lawn，V.P.Thomspon，E.D.Rekow，Mechanicalcharacterization of dental ceramics by hertzian contacts，Journal of Dental Research 77(4)(1998)589-602. X.Dong，L.Yin，S.Jahanmir，L.K.Ives，E.D.Rekow.Abrasive machining ofglass-ceramics with a dental handpiece，Machining Science Technology 4(2)(2000)209-233. L.Yin，L.K.Ives，S.Jahanmir.Effects of fluids on the simulated clinical dental machiningof a glass ceramic，Journal of American Ceramic Society 87(1)(2004)173-175. L.Yin，S.Jahanmir，L.K.Ives.Abrasive machining of porcelain and zirconia with a dentalhandpiece，Wear 255(2003)975-989. L.Yin，L.K.Ives，S.Jahnamir，E.D.Rekow，E.Romberg. Abrasive machining ofglass-infiltrated alumina with diamond burs，Machining Science Technology 5(1)(2001)43-61.

發明內容
本發明的目的在於設計一種二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，該試驗機結構簡單、緊湊，操作方便。
本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，包括四個立柱1，剛性連接著下底板16和上頂板10，它們構成機架，在下底板16上依次設置測力儀2、受液盤15、夾具底板3和工件夾具4，其特徵在於，還包括在上頂板10上剛性連接一個由電動機驅動和手動的滾珠絲槓副傳動的直線滑臺81，通過設在該直線滑臺的絲槓上的滑動塊82連接一個與絲槓軸線垂直的同樣的直線滑臺83，該直線滑臺絲槓上的滑動塊84下連接高度調節器7，調節器的調節杆73的下端連接夾杆夾6，夾杆夾6與牙科手機夾子12連接。
上述的調節器7包括調節套71、調節套內的調節螺母72及與之相配合的調節杆73，在調節套的下部開設銷釘孔74，其上配置一銷釘，銷釘與調節杆上的銷釘槽相匹配。
本發明的優點在於，可將臨床用牙科手機及牙用磨料磨具用於磨削試驗研究，針對各種齒科材料進行動態的二維磨削修複試驗，並可通過動態的測力儀對磨削力隨時進行測定和監控。設計的試驗機具有結構簡單、緊湊，操作方便，製造成本低等優點。


圖1為本發明試驗機結構的立體視圖。
圖2為本發明試驗機的二維數控坐標工作檯的結構立體視圖。
圖3為本發明試驗機的高度調節器7結構的外觀視圖。
圖4為本發明試驗機的調節套71的結構外觀視圖。
圖5為本發明試驗機的調節杆73的結構外觀視圖。
圖中1立柱、2測力儀、3夾具底板、4工件夾具、5牙科磨具、6夾杆夾、7調節器、8二維數控坐標工作檯、9、11電機、10上頂板、12牙科手機夾、13牙科手機、14工件、15受液盤、16下底板、71為調節器的調節套、72為調節器的調節螺母、73為調節器的調節杆、81、83為二維數控坐標工作檯的直線滑臺、82、84為二維數控坐標工作檯的滑動塊。
具體實施例方式
本發明為一種口腔磨削修復體外模擬試驗機，此試驗機(圖1)包括下底板16和上頂板10，四個立柱1分別與上頂板和下底板剛性連接。上頂板和下底板的平行度較高，從而保證了二維數控工作檯8運行時的平行度能夠滿足試驗的要求。二維數控坐標工作檯8(圖2)包含兩個滾珠絲槓副傳動的直線滑臺81、83，上頂板10與直線滑臺81剛性連接，兩個直線滑臺在空間呈垂直交叉分布，且每個直線滑臺絲槓上分別設有滑動塊82、84，兩個伺服電機分別與兩個直線滑臺連接，通過電機/絲槓的傳動方式實現每個直線滑臺的直線運動，進而實現了工作檯的二維運動。工作檯8與牙科手機13之間設有高度調節器7，高度調節器的調節杆73可沿其軸向上下移動。調節器上部與工作檯剛性連接，下部調節杆73與夾杆夾6剛性連接，牙科手機夾子12與夾子6連接，手機夾子12與牙科手機13剛性連接，從而使牙科手機13可以隨調節杆73一起沿軸向移動。牙科手機夾子12和夾杆夾6之間由螺栓連接，牙科手機夾子12可以相對夾杆夾6繞螺栓軸旋轉一定的角度，這種設計可以根據試驗的要求較靈活的改變牙科磨具對於工件表面的磨削加工角度。工件14與工件夾具4剛性連接，工件夾具4與工件夾具底板3連接，夾具底板下部與測力儀平臺2剛性連接。此外，還設計了一受液盤15與夾具底板無縫粘接在一起，用來盛接磨削過程中噴出的冷卻液。
如圖3，高度調節器7機構，包括調節套71、調節螺母72和調節杆73。調節螺母與調節杆上段的螺紋配合，調節螺母72外部套有調節套71，調節套限制了調節螺母的軸向運動，保證螺母只能進行繞其軸向的旋轉運動。在進行高度調節時，旋轉露於調節套71外部調節螺母72，可使調節杆73相對調節螺母沿軸向移動。如圖(4、5)，在調節套的下部開設銷釘孔74，其上配置一銷釘，銷釘與調節杆上的銷釘槽相匹配。銷釘可以通過調節套上的銷釘孔74伸進調節杆上的銷釘槽內，當旋轉調節螺母時，此銷釘可以防止調節杆隨調節螺母一起轉動，從而保證調節杆能夠按照要求軸向移動。
牙科手機13由高速渦輪牙鑽機驅動，在牙科手機尾部有兩個小孔進氣孔和進水孔。在磨削過程中，牙鑽機通過牙科手機的進氣孔氣動牙科磨具5高速旋轉，同時有冷卻液通過牙科手機的進水孔不斷噴射出來。工作檯8可以根據運動控制信號動作，帶動牙科手機13按照既定軌跡對工件進行二維軌跡的磨削加工。動態測力儀平臺2與夾具底板3連接，在磨削過程中，測力儀可以對磨削力隨時進行測定和監控，並通過測試系統，對相關的磨削信號進行採集和分析。
所發明的口腔材料磨削修復體外模擬試驗機可將臨床用的牙科手機及牙用磨料磨具用於磨削試驗研究，針對各種齒科材料進行二維磨削修複試驗，並可通過動態測力儀對磨削力隨時進行測定和監控。試驗機結構簡單、緊湊，操作方便。
權利要求
1.一種二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，包括四個立柱(1)，剛性連接著下底板(16)和上頂板(10)，它們構成機架，在下底板(16)上依次設置測力儀(2)、受液盤(15)、夾具底板(3)和工件夾具(4)，其特徵在於，還包括在上頂板(10)上剛性連接一個由電動機驅動和手動的滾珠絲槓副傳動的直線滑臺(81)，通過設在該直線滑臺的絲槓上的滑動塊(82)連接一個與絲槓軸線垂直的同樣的直線滑臺(83)，該直線滑臺絲槓上的滑動塊(84)下連接高度調節器(7)，調節器的調節杆(73)的下端連接夾杆夾(6)，夾杆夾(6)與牙科手機夾子(12)連接。
2.按照權利要求1所述的二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，其特徵在於調節器(7)包括調節套(71)、調節套內的調節螺母(72)及與之相配合的調節杆(73)，在調節套的下部開設銷釘孔(74)，其上配置一銷釘，銷釘與調節杆上的銷釘槽相匹配。
全文摘要
本發明公開了一種二維自由度口腔材料磨削修復體外模擬試驗機，屬於口腔材料磨削修復體外模擬裝置。該模擬試驗機包括四個立柱，與下底板和上頂板剛性連接構成機架，在下底板上依次設置測力儀、受液盤、夾具底板和工件夾具。其特徵在於，還包括上頂板剛性連接一個由電動機驅動和手動的滾珠絲槓副傳動的直線滑臺，該直線滑臺的絲槓上的滑動塊連接一個與絲槓軸線垂直的同樣的直線滑臺，該直線滑臺絲槓上的滑動塊下連接高度調節器，調節器的調節杆的下端連接夾杆夾，夾杆夾與牙科手機夾子連接。本發明的優點在於，可將臨床用牙科手機及牙用磨料磨具用於磨削試驗研究，針對各種齒科材料進行動態的二維磨削修複試驗，結構簡單，操作方便，製造成本低。
文檔編號A61C1/00GK1644177SQ200510013149
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月27日 優先權日2005年1月27日
發明者殷玲, 宋曉菲, 李佳, 黃田, 趙學滿, 張大衛 申請人:天津大學