專利名稱：牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)ρ例X觸覺功能進(jìn)行三維多向檢測(cè)的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè) 試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
牙齒觸覺是口腔行使功能的基礎(chǔ)。在咀嚼食物的過程中，牙周機(jī)械感受器的反饋 信息幫助口頌系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整咀嚼活動(dòng)，順利完成咀嚼食物的過程；在臨床治療中，牙周機(jī)械 感受器的觸覺功能可協(xié)助醫(yī)師判定修復(fù)體的咬合情況。牙齒觸覺功能有神經(jīng)生理學(xué)和心理 物理學(xué)兩種研究方法，后者為非侵入性，因而應(yīng)用廣泛。心理物理學(xué)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(dòng)(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。由于牙齒的觸覺非常敏銳，因此，要求施力裝置有很高的分辨率，使其測(cè) 量范圍下限低于天然牙的觸覺閾限；由于現(xiàn)在口腔種植體應(yīng)用日益廣泛，相關(guān)觸覺功能研 究日益增多，因此，要求施力裝置的測(cè)量范圍的上限高于種植體支持單冠的觸覺閾限；由于 牙齒從前向后有不同的牙位，因此，要求儀器能對(duì)上下頌不同牙位的牙齒進(jìn)行測(cè)量；由于牙 齒各個(gè)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(jìn)行不同方向 的檢測(cè)；由于牙齒外形的不規(guī)則性，需要一套測(cè)試輔助裝置來引導(dǎo)施力裝置沿特定的方向 施力；由于心理物理學(xué)研究易受各種因素的影響，因此采用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案和心理物理學(xué) 方法。好的牙齒觸覺功能的測(cè)試系統(tǒng)可以較好地滿足這六個(gè)要求，輔助牙醫(yī)制作更完善的 口腔修復(fù)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(nèi)相關(guān)研究是一個(gè)空白，國外心理物理學(xué)研究中所應(yīng)用的測(cè)試系統(tǒng)有可以直接應(yīng)用 于被動(dòng)觸覺閾限檢測(cè)的銀汞合金充填器(工作端有傳感器)，還有與相應(yīng)的輔助裝置結(jié)合 的各種電動(dòng)或氣動(dòng)的施力裝置，但是均不能完全滿足上述要求；神經(jīng)生理學(xué)研究中的測(cè)試 系統(tǒng)雖然與本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域不同，尤其是分辨率不能滿足天然牙的要求，但是能滿足被動(dòng) 觸覺閾限測(cè)試的其它要求。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問題現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)不能完全滿足牙齒觸覺 功能測(cè)試的各項(xiàng)要求，往往需要重新開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的牙齒觸覺功能的測(cè)試系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明提供一種牙齒觸覺 功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，能夠靈活地對(duì)多個(gè)牙齒沿多個(gè)方向測(cè)試牙齒的觸覺功能，其測(cè)量范圍 下限低于天然牙觸覺閾限，上限高于種植體支持單冠的觸覺閾限；同時(shí)采用適當(dāng)?shù)男睦砦?理學(xué)研究方法用于對(duì)牙齒觸覺功能進(jìn)行心理物理學(xué)研究。本發(fā)明的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，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(gè)正交(垂直于施力面)方向，即唇頰向、舌向、近中向、 遠(yuǎn)中向、向下(向根方)和向上(向冠方)被動(dòng)觸覺閾限的檢測(cè)。該系統(tǒng)中的施力裝置分辨率高、適合觸覺功能靈敏的天然牙的測(cè)量，其測(cè)量范圍下限低于天然牙的觸覺閾限，上限高 于種植體支持單冠的觸覺閾限。本發(fā)明中的實(shí)驗(yàn)方案主要包括戴用眼罩和使用寬頻噪音， 心理物理學(xué)方法為最小觸覺閾限法。關(guān)鍵在于，施力裝置的分辨率高，測(cè)量范圍的下限低于 天然牙的觸覺閾限；施力裝置和測(cè)試輔助裝置便于準(zhǔn)確地沿六個(gè)正交方向?qū)ρ例X施力；采 用心理物理學(xué)最小觸覺閾限法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，包括施力裝置和測(cè)試輔助裝置。施力裝置稱為 觸覺閾限測(cè)試儀，包括觸覺閾限探針、測(cè)控盒和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)；測(cè)試輔助裝置包 括金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環(huán)。觸覺閾限探針尖端的尼龍球與尼龍方塊五個(gè)表面的接觸是球面接觸，通過減小二 者之間的摩擦系數(shù)的措施使探針能垂直于尼龍方塊表面施力，如果不垂直，探針就會(huì)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(cè)試過程中在尼龍方塊和尼龍球表面涂少許石蠟油。觸覺閾限探針的體部采用方柱形設(shè)計(jì)，較之圓柱形設(shè)計(jì)更易準(zhǔn)確控制施力方向， 使之與內(nèi)部的電阻應(yīng)變片相垂直。觸覺閾限探針的體部?jī)?nèi)置電阻應(yīng)變片，可以對(duì)通過探針施加力量的大小進(jìn)行檢 測(cè)，并通過測(cè)控盒和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和記錄；電阻應(yīng)變片受到5000mN 及以下的力時(shí)不會(huì)發(fā)生永久變形，保證儀器測(cè)量范圍上限高于種植體支持單冠的被動(dòng)觸 覺閾限；觸覺閾限測(cè)試儀的分辨率能達(dá)到lmN，保證儀器測(cè)量范圍下限低于天然牙被動(dòng)觸 覺閾限值。測(cè)控盒采用觸摸式液晶屏，可以方便地對(duì)觸覺閾限測(cè)試儀進(jìn)行標(biāo)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(huán)采用尼龍材料，因此相互作用時(shí) 既不易變形，又不易產(chǎn)生沖擊力，后者避免產(chǎn)生干擾性沖擊波激活內(nèi)耳感受器，影響測(cè)量數(shù) 據(jù)的準(zhǔn)確性。金屬固位體的作用是將尼龍方塊和尼龍環(huán)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(duì)不同牙位的牙齒的觸覺閾限的檢測(cè)；尼龍方塊邊長(zhǎng) 3mm，因此，避免尼龍球接觸牙齒表面，同時(shí)避免過度張口激活肌肉關(guān)節(jié)感受器；尼龍環(huán)位于 金屬固位體組織面的小凹陷內(nèi)，避免了對(duì)固位力的影響。施力裝置和測(cè)試輔助裝置的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)正交方向被動(dòng)觸覺閾限的檢測(cè)。當(dāng)施加唇頰向、舌向、近中、遠(yuǎn)中、向下(向根方)五個(gè)正交方向的力量時(shí)，觸覺閾 限探針尖端的尼龍球垂直于與尼龍方塊五個(gè)表面施力。當(dāng)施加向上(向冠方)的力量時(shí)，觸覺閾限探針尖端要向上提拉尼龍環(huán)。可以用于心理物理學(xué)被動(dòng)觸覺閾限的測(cè)量。心理物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案包括戴用眼罩和耳機(jī)分別隔絕眼睛和內(nèi)耳感受器的干擾， 受試者坐于牙椅上，上身直立。采用的心理物理學(xué)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(xì) 放置到尼龍方塊測(cè)試面的中央，輕微接觸而不要有壓力，之后從0開始施加穩(wěn)定的力量直 到受試者報(bào)告感覺到了牙齒上的刺激，記錄下此時(shí)的力值大小，并取3次的均值作為被動(dòng) 觸覺閾限值。[0020]本發(fā)明的有益效果是，儀器的分辨率高、測(cè)試方向數(shù)目多和采用心理物理學(xué)方法。 ImN的分辨率使得測(cè)量范圍的下限基本能包括天然牙的觸覺閾限；測(cè)試方向數(shù)目增加到六 個(gè)，即可以進(jìn)行三維多向檢測(cè)；采用心理物理學(xué)最小觸覺閾限法。

圖1為觸覺閾限測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)和組成部分圖2為觸覺閾限探針的模式圖(a)和測(cè)控盒的電路圖(b)圖3為測(cè)試輔助裝置的組成和原理圖圖4為測(cè)試輔助裝置的制備和使用流程圖圖5為實(shí)驗(yàn)方案和心理物理學(xué)方法
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí) 施例。圖1所示為本發(fā)明中的觸覺閾限測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)和組成部分，該觸覺閾限測(cè)試儀有 三個(gè)主要的部分觸覺閾限探針1;測(cè)控盒2，采用精密儀用運(yùn)算放大器INA114+16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705+雙串口單片 機(jī)STC12C5A32S2+RS232 口觸摸液晶屏；其中AD7705和單片機(jī)間通過SPI 口協(xié)議通訊，觸摸 液晶屏和單片機(jī)之間通過串口連接，單片機(jī)和上位PC間也通過串口連接。測(cè)力計(jì)采用多點(diǎn) 標(biāo)定，多段折線插值實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)3。圖2所示為本發(fā)明中的觸覺閾限探針的模式圖(a)和測(cè)控盒的電路圖(b)。觸覺閾限探針的模式圖中，有以下結(jié)構(gòu)和參數(shù)尼龍球11，直徑2mm細(xì)金屬桿12，直徑Imm電阻應(yīng)變片壓力傳感器13探針體部14長(zhǎng)13cm引線I5圖3所示為本發(fā)明中的測(cè)試輔助裝置的組成和原理圖(a和b)測(cè)試輔助裝置由金屬固位體4、尼龍方塊5和尼龍環(huán)6組成。測(cè)試輔助裝置的原理是施力方向垂直于尼龍方塊的五個(gè)表面從而施加唇頰向51、 舌向52、近中53、遠(yuǎn)中M和向下55五個(gè)正交方向的力量。通過尼龍環(huán)施加向上61的力量。圖4所示為測(cè)試輔助裝置的制備和使用流程圖(a、b、c*d)金屬固位體蠟型的制作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(huán)就位于模型上43金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環(huán)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(gè)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系數(shù)；口內(nèi)測(cè)試前在尼龍方塊和觸覺閾限探針表面 的尼龍球上涂少許石蠟油可以進(jìn)一步降低二者之間的摩擦系數(shù)。因此，尼龍球和尼龍方塊 進(jìn)行球面接觸時(shí)，力量若不垂直于方塊表面，則出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，無法施力。圖5所示為本發(fā)明所采用的實(shí)驗(yàn)方案和心理物理學(xué)方法實(shí)驗(yàn)方案7，主要包括戴用眼罩71和耳機(jī)72用于隔絕眼睛和內(nèi)耳感受器的干擾 (a)，操作者受試者的體位73(b)心理物理學(xué)方法8(c)，采用的為最小觸覺閾限法81，要求從0開始施加穩(wěn)定的力 量，直到受試者報(bào)告感覺到了牙齒上的刺激上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用 于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，包括施力裝置和測(cè)試輔助裝置，其特征在于，施力 裝置稱為觸覺閾限測(cè)試儀，包括觸覺閾限探針(1)、測(cè)控盒⑵和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng) (3)；測(cè)試輔助裝置包括金屬固位體G)、尼龍方塊( 和尼龍環(huán)(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針尖端 的尼龍球(11)與尼龍方塊( 五個(gè)表面的接觸是球面接觸，通過減小二者之間的摩擦系數(shù) 的措施使探針能垂直于尼龍方塊表面施力，如果不垂直，探針就會(huì)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(cè)試過程中在尼龍 方塊和尼龍球表面涂少許石蠟油。
3.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針的體 部(14)采用方柱形設(shè)計(jì)，較之圓柱形設(shè)計(jì)更易準(zhǔn)確控制施力方向，使之與內(nèi)部的電阻應(yīng)變 片(13)相垂直。
4.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針的體 部?jī)?nèi)置電阻應(yīng)變片(13)，可以對(duì)通過探針施加力量的大小進(jìn)行檢測(cè)，并通過測(cè)控盒和PC端 數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和記錄；電阻應(yīng)變片受到5000mN及以下的力時(shí)不會(huì)發(fā)生 永久變形，保證儀器測(cè)量范圍上限高于種植體支持單冠的被動(dòng)觸覺閾限；觸覺閾限測(cè)試儀 的分辨率能達(dá)到lmN，保證儀器測(cè)量范圍下限低于天然牙被動(dòng)觸覺閾限值。
5.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)控盒采用觸摸式 液晶屏O)，可以方便地對(duì)觸覺閾限測(cè)試儀進(jìn)行標(biāo)定及歸零操作。
6.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針尖端 的尼龍球(11)、尼龍方塊( 和尼龍環(huán)(6)采用尼龍材料，因此相互作用時(shí)既不易變形，又 不易產(chǎn)生沖擊力，后者避免產(chǎn)生干擾性沖擊波激活內(nèi)耳感受器，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
7.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，金屬固位體(4)的作 用是將尼龍方塊和尼龍環(huán)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(duì)不同牙位的牙齒的觸覺閾限的檢測(cè)；尼龍方塊(5)邊長(zhǎng)3mm，因此，避免尼龍球 接觸牙齒表面，同時(shí)避免過度張口激活肌肉關(guān)節(jié)感受器；尼龍環(huán)(6)位于金屬固位體組織 面的小凹陷內(nèi)，避免了對(duì)固位力的影響。
8.如權(quán)利要求1-6所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，施力裝置和測(cè)試 輔助裝置的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)正交方向被動(dòng)觸覺閾限的檢測(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)施加唇頰向(51)、 舌向(52)、近中(53)、遠(yuǎn)中(54)、向下(55)五個(gè)正交方向的力量時(shí)，觸覺閾限探針尖端的尼 龍球垂直于與尼龍方塊五個(gè)表面施力。
10.如權(quán)利要求8所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)施加向上(61)的 力量時(shí)，觸覺閾限探針尖端要向上提拉尼龍環(huán)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種牙齒觸覺功能數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)，包括施力裝置和測(cè)試輔助裝置，所用的心理物理學(xué)方法為最小觸覺閾限法。施力裝置稱為觸覺閾限測(cè)試儀，包括觸覺閾限探針、測(cè)控盒和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)；測(cè)試輔助裝置包括金屬固位體、尼龍方塊和尼龍環(huán)。觸覺閾限探針尖端的尼龍球垂直于與尼龍方塊五個(gè)表面施力或尖端向上提拉尼龍環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天然牙和種植體支持單冠施加唇頰向、舌向、近中、遠(yuǎn)中、向下(向根方)和向上(向冠方)六個(gè)正交方向的被動(dòng)觸覺閾限分別測(cè)量。
文檔編號(hào)A61C19/04GK201855314SQ20102027105
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者李娜, 謝秋菲, 鄭琦 申請(qǐng)人:北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院