專利名稱：牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)ρ例X觸覺功能進行三維多向檢測的牙齒觸覺功能數(shù)字測 試系統(tǒng)。
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 信息幫助口頌系統(tǒng)及時調(diào)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(xié)助醫(yī)師判定修復體的咬合情況。牙齒觸覺功能有神經(jīng)生理學和心理 物理學兩種研究方法，后者為非侵入性，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 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，要求儀器能對上下頌不同牙位的牙齒進行測量；由于牙 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；由于牙齒外形的不規(guī)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；由于心理物理學研究易受各種因素的影響，因此采用適當?shù)膶嶒灧桨负托睦砦锢韺W 方法。好的牙齒觸覺功能的測試系統(tǒng)可以較好地滿足這六個要求，輔助牙醫(yī)制作更完善的 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(nèi)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(tǒng)有可以直接應用 于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(jié)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(jīng)生理學研究中的測試 系統(tǒng)雖然與本發(fā)明應用領域不同，尤其是分辨率不能滿足天然牙的要求，但是能滿足被動 觸覺閾限測試的其它要求。綜上所述，現(xiàn)有技術中存在如下技術問題現(xiàn)有測試系統(tǒng)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(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的牙齒觸覺功能的測試系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明提供一種牙齒觸覺 功能數(shù)字測試系統(tǒng)，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；同時采用適當?shù)男睦砦?理學研究方法用于對牙齒觸覺功能進行心理物理學研究。本發(fā)明的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(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)的六個正交(垂直于施力面)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(tǒng)中的施力裝置分辨
4率高、適合觸覺功能靈敏的天然牙的測量，其測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。關鍵在于，施力裝置的分辨率高，測量范圍的下限低于 天然牙的觸覺閾限；施力裝置和測試輔助裝置便于準確地沿六個正交方向?qū)ρ例X施力；采 用心理物理學最小觸覺閾限法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是—種牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，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(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)；測試輔助裝置包 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涂少許石蠟油。觸覺閾限探針的體部采用方柱形設計，較之圓柱形設計更易準確控制施力方向， 使之與內(nèi)部的電阻應變片相垂直。觸覺閾限探針的體部內(nèi)置電阻應變片，可以對通過探針施加力量的大小進行檢 測，并通過測控盒和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)進行動態(tài)顯示和記錄；電阻應變片受到5000mN 及以下的力時不會發(fā)生永久變形，保證儀器測量范圍上限高于種植體支持單冠的被動觸覺 閾限；觸覺閾限測試儀的分辨率能達到lmN，保證儀器測量范圍下限低于天然牙被動觸覺 閾限值。測控盒采用觸摸式液晶屏，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(huán)采用尼龍材料，因此相互作用時 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，影響測量數(shù) 據(jù)的準確性。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(jié)感受器；尼龍環(huán)位于 金屬固位體組織面的小凹陷內(nèi)，避免了對固位力的影響。施力裝置和測試輔助裝置的結(jié)合可以實現(xiàn)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于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(huán)。可以用于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(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，之后從0開始施加穩(wěn)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，并取3次的均值作為被動 觸覺閾限值。
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本發(fā)明的有益效果是，儀器的分辨率高、測試方向數(shù)目多和采用心理物理學方法。 ImN的分辨率使得測量范圍的下限基本能包括天然牙的觸覺閾限；測試方向數(shù)目增加到六 個，即可以進行三維多向檢測；采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(jié)構(gòu)和組成部分圖2為觸覺閾限探針的模式圖和測控盒的電路3為測試輔助裝置的組成和原理4為測試輔助裝置的制備和使用流程5為實驗方案和心理物理學方法
具體實施例方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實 施例。圖1所示為本發(fā)明中的觸覺閾限測試儀的結(jié)構(gòu)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，采用精密儀用運算放大器INA114+16位模數(shù)轉(zhuǎn)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(xié)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。測力計采用多點 標定，多段折線插值實現(xiàn)高精度測量。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和測控盒的電路圖。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細金屬桿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測控盒的電路圖中，AB⑶和1234表示圖紙的長和寬方向的劃分。圖3所示為本發(fā)明中的測試輔助裝置的組成和原理圖測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。測試輔助裝置的原理是施力方向垂直于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54和向下55五個正交方向的力量。通過尼龍環(huán)施加向上61的力量。圖4所示為測試輔助裝置的制備和使用流程圖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
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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系數(shù)；口內(nèi)測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 進行球面接觸時，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用于隔絕眼睛和內(nèi)耳感受器的干擾， 操作者受試者的體位73心理物理學方法8，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， 直到受試者報告感覺到了牙齒上的刺激上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(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)思和技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應用 于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，包括施力裝置和測試輔助裝置，其特征在于，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(2)和PC端數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)(3)；測試輔助裝置包括金屬固位體(4)、尼龍方塊(5)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(5)五個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)采用方柱形設計，較之圓柱形設計更易準確控制施力方向，使之與內(nèi)部的電阻應變 片(13)相垂直。
4.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針的體 部內(nèi)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，并通過測控盒和PC端 數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)進行動態(tài)顯示和記錄；電阻應變片受到5000mN及以下的力時不會發(fā)生 永久變形，保證儀器測量范圍上限高于種植體支持單冠的被動觸覺閾限；觸覺閾限測試儀 的分辨率能達到lmN，保證儀器測量范圍下限低于天然牙被動觸覺閾限值。
5.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，測控盒采用觸摸式 液晶屏(2)，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(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，觸覺閾限探針尖端 的尼龍球(11)、尼龍方塊(5)和尼龍環(huán)(6)采用尼龍材料，因此相互作用時既不易變形，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，影響測量數(shù)據(jù)的準確性。
7.如權(quán)利要求1所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(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(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)字測試系統(tǒng)，其特征在于，施力裝置和測試 輔助裝置的結(jié)合可以實現(xiàn)六個正交方向被動觸覺閾限的檢測。
9.如權(quán)利要求8所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，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 龍球垂直于與尼龍方塊五個表面施力。
10.如權(quán)利要求8所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，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(huán)。
11.如權(quán)利要求1-6所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，可以用于心理物 理學被動觸覺閾限的測量。
12.如權(quán)利要求11所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，心理物理學的實 驗方案包括戴用眼罩(71)和耳機(72)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(73)。
13.如權(quán)利要求11所述的牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，其特征在于，采用的心理物理學方法為最小觸覺閾限法(81)，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，之后從0開始施加穩(wěn)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，并取3次的均值作為被動觸覺閾限值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種牙齒觸覺功能數(shù)字測試系統(tǒng)，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(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)；測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表面施力或尖端向上提拉尼龍環(huán)可以實現(xiàn)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A61C19/04GK101912316SQ20101023674
公開日2010年12月15日 申請日期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 申請人:北京大學口腔醫(yī)學院