本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種咬合力檢測裝置及咬合力檢測方法。
背景技術(shù)：
：咬合系統(tǒng)功能衰退是老年人群體中一個普遍現(xiàn)象，在進食過程中，有些食物無法咀嚼咬碎，若自身或護理人員不了解其咀嚼能力，進食了超過口腔咀嚼硬度范圍的食物，則很容易發(fā)生噎食、卡食等危險情況。了解老年人咀嚼能力，進食硬度適宜的食物，可以防止此類事件的發(fā)生，從而對老人進行更好的照顧和護理?，F(xiàn)有的有關(guān)咬合力檢測裝置專利，如公開號為cn1066974a、cn103565447a、cn105686838a的專利，為電阻應(yīng)變式測量儀，其利用電阻應(yīng)變片因壓力產(chǎn)生的電阻應(yīng)變來測量咬合力，但不能檢測咬合力的動態(tài)變化；如公開號為cn105496430a、cn104997569a、cn105012039a的專利，為電容式測量儀，原理為電容隨絕緣介質(zhì)受壓力形變而變化，但電容介電性受溫度有一定影響，影響測量的準(zhǔn)確性；如公開號cn103083107a的專利測算出牙齒咬合時牙面間隙的變化，構(gòu)建牙齒三維模型的方法，再進行咬合力分析，而直接分析咀嚼肌咬合力的檢測方法多用肌電分析法，但其應(yīng)用的是針電極和電刺激技術(shù)了解肌肉功能狀態(tài)，檢測過程中會對被測人造成一定傷害，不適用于對老年人咬合力的檢測?？v觀文獻可發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今研究方向多傾向于檢測牙齒受力大小，主要功效在于輔助義齒修復(fù)、牙齒矯正，發(fā)展方向單一，如遇牙齒缺失、咬合功能下降的老年人則測量結(jié)果可能不盡如人意。對于牙齒缺失的人群來說，實際咀嚼時食物不止會單由牙磨面磨碎食物，齒齦也會接觸到食物，忽視上述情況會造成檢測誤差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為了克服以上現(xiàn)有問題，提供一種咬合力檢測裝置及方法，檢測咀嚼肌咬合力，分析口腔咀嚼食物硬度的能力，裝置結(jié)構(gòu)簡單，安全衛(wèi)生，氣囊柔軟，咬合較為輕松，特別適合牙齒缺失的老年人，能夠同時測量牙齒和牙齦的咬合力，更能直觀的反映老年人的綜合食物咀嚼能力，免去了其他儀器需要牙齒和牙齦分別測量才能綜合評估的麻煩，方便護理人員對老人進行照顧，防止老人進食過硬食物，發(fā)生噎食、卡食等危險情況。為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種咬合力檢測裝置，包括氣囊、導(dǎo)管、手柄、電路板和外殼；所述殼體分為下半部和與下半部配合設(shè)置的上半部，氣囊設(shè)置在殼體中，氣囊為橡膠材質(zhì)，內(nèi)充氣體為空氣；所述手柄為中空結(jié)構(gòu)，手柄的一端與殼體的下半部固定連接，手柄、電路板設(shè)置在手柄的輕體中；所述電路板上設(shè)置有電池、壓力傳感器、主控芯片、顯示器、通信模塊、指示燈、a/d轉(zhuǎn)換模塊和聲光報警裝置；傳感器、顯示器、通信模塊、指示燈、a/d轉(zhuǎn)換模塊和聲光報警裝置均與主控芯片之間電連接，電池為傳感器、主控芯片、顯示器、通信模塊、指示燈、a/d轉(zhuǎn)換模塊和聲光報警裝置提供電能；所述導(dǎo)管的一端與氣囊可拆卸式連通，另一端與壓力傳感器連接。進一步改進，所述導(dǎo)管為橡膠導(dǎo)管，手柄為塑料絕緣管，外殼的材質(zhì)是絕緣塑料。進一步改進，所述主控芯片為stm32f103rct6單片機，顯示器包括oled顯示屏，將顯示屏控制接口和數(shù)據(jù)接口分別與主控芯片i/o口相連。進一步改進，所述電池為可充電電池，電池與主控芯片之間設(shè)置有穩(wěn)壓、濾波電路。進一步改進，所述氣壓傳感器為飛思卡爾mpxv4006g傳感器，傳感器通過由電阻r1、電容c1組成的濾波電路，以及運算放大器op07與主控芯片的輸入端口連接。進一步改進，使用nrf24l01無線通信模塊，將其控制接口與主控芯片i/o口相連，發(fā)送測量信息到pc端上位機。進一步改進，所述聲光報警裝置包括由聲led、電阻、蜂鳴器和三極管組成的聲光報警電路。一所述咬合力檢測裝置進行咬合力檢測的方法，包括以下步驟：步驟一：打開殼體上半部，露出氣囊，在氣囊上套上一次性衛(wèi)生薄膜，開啟咬合力檢測裝置開關(guān)；步驟二：判斷該儀器是否記錄過氣囊氣壓差值與咬合力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，若有記錄，則進入步驟四，進行實際咬合力測量；否則，進入步驟三，用所述咬合力檢測裝置檢測氣囊內(nèi)部的初始氣壓值和不同外壓力下氣囊內(nèi)部的氣壓值，并求取氣壓差值，建立氣囊氣壓差值與咬合力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表；步驟三：測量開啟咬合力檢測裝置時氣囊內(nèi)部的初始氣壓值，對該氣囊施加5kg的外壓力，測量此時氣囊內(nèi)部的氣壓值，計算出施加5kg外壓力后，氣囊內(nèi)部產(chǎn)生的氣壓差值；并依次將外壓力增加5kg，記錄下5kg-70kg內(nèi)氣囊在外壓力作用下內(nèi)產(chǎn)生的氣壓差值，建立氣囊氣壓差值與外壓力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，進入步驟四；步驟四：測量開啟咬合力檢測裝置時氣囊內(nèi)部的初始氣壓值，將氣囊伸入被測患者口中，患者咀嚼肌發(fā)力，牙齒或牙齦咬合氣囊，氣囊發(fā)生形變，內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，氣體通過導(dǎo)管將壓力傳遞給氣壓傳感器；步驟五：氣壓傳感器不斷測量氣囊的氣壓變化，并將測量信號經(jīng)濾波電路，以及運算放大器送到a/d采集模塊，單片機不斷采集a/d信號，并對采集數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否達到穩(wěn)定值，若穩(wěn)定，發(fā)出聲光報警，提示數(shù)據(jù)采集完畢，求出當(dāng)前氣壓值和初始氣壓的差值，把該氣壓差值記錄為p0；若不穩(wěn)定，則繼續(xù)采集，直至數(shù)據(jù)完畢；步驟六：通過檢查氣囊氣壓差值與外壓力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，找到當(dāng)前氣壓差值p0所處的氣壓差區(qū)間，獲取該區(qū)間的起始氣壓差值p1和終止氣壓差值p2以及起始氣壓差值對應(yīng)的外壓力值f1和終止氣壓差值對應(yīng)的外壓力值f2，則當(dāng)前氣壓差值對應(yīng)的壓力值該壓力值即為所求的咬合力值；步驟七：將測量的咬合力值顯示在顯示屏上，并通過通信模塊將測量信息發(fā)送到pc端，在pc端對患者咬合力進行分析，評估出患者的綜合食物咀嚼能力；步驟八：取出氣囊，撕下衛(wèi)生薄膜，對氣囊進行消毒，關(guān)閉電源，蓋殼體上半部，結(jié)束。本裝置的工作原理是利用人體牙齒或牙齦咬合充有一定氣壓的氣囊時，氣囊內(nèi)部氣壓和氣囊初始氣壓的差值會隨著咬合力大小的變化而變化；本裝置利用單片機分析采集氣壓，分析氣壓差的變化，從而獲取咬合力并進行數(shù)據(jù)顯示存儲。本裝置既可以實現(xiàn)氣囊氣壓差與咬合力的對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)定；也可以通過實測氣壓差自動獲取口腔咬合力值。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，安全衛(wèi)生，其測量氣囊柔軟，特別適合牙齒缺失的老年人，能夠同時測量牙齒和牙齦的咬合力，更能直觀的反映老年人的綜合食物咀嚼能力，免去了其他儀器需要牙齒和牙齦分別測量才能綜合評估的麻煩，方便護理人員更好的照顧老人。本發(fā)明的方法是通過檢測橡膠氣囊內(nèi)氣體壓力變化，從而分析出咬嚼肌咬合力的大小。當(dāng)牙齒或牙齦咬合氣囊時，橡膠氣囊發(fā)生形變引起氣囊內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，連接在導(dǎo)管一端的氣壓傳感器不斷測量氣囊內(nèi)氣壓值，并將測量信號經(jīng)過信號調(diào)理電路后輸送至a/d轉(zhuǎn)換模塊，單片機采集a/d信號并對數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否達到穩(wěn)定值，當(dāng)測量值穩(wěn)定后，將測得的氣囊氣壓與初始條件下氣囊氣壓做差，計算出咬合力大小，將測量信息顯示在顯示屏上，并通過通信模塊將測量信息發(fā)送到pc端，pc端對測量信息進行分析，評估出咀嚼食物硬度的能力。本發(fā)明可以達到的技術(shù)效果是：本發(fā)明所述裝置通過檢測橡膠氣囊內(nèi)氣體壓力變化，從而分析出咬嚼肌咬合力的大小。當(dāng)牙齒或牙齦咬合氣囊時，橡膠氣囊發(fā)生形變引起氣囊內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，連接在導(dǎo)管一端的氣壓傳感器不斷測量氣囊內(nèi)氣壓值，并將測量信號經(jīng)過信號調(diào)理電路后輸送至a/d轉(zhuǎn)換模塊，單片機采集a/d信號并對數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否達到穩(wěn)定值，當(dāng)測量值穩(wěn)定后，將測得的氣囊氣壓與初始條件下氣囊氣壓做差，計算出咬合力大小，將測量信息顯示在顯示屏上，并通過通信模塊將測量信息發(fā)送到pc端，pc端對測量信息進行分析，評估出咀嚼食物硬度的能力。本發(fā)明所述檢測方法通過檢測橡膠氣囊內(nèi)氣體壓力變化，實現(xiàn)咬合力測量，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，安全衛(wèi)生，其測量氣囊柔軟，特別適合牙齒缺失的老年人，能夠同時測量牙齒和牙齦的咬合力，更能直觀的反映老年人的綜合食物咀嚼能力，免去了其他儀器需要牙齒和牙齦分別測量才能綜合評估的麻煩，方便護理人員更好的照顧老人。附圖說明圖1為一種咬合力檢測裝置示意圖。圖2為行咬合力檢測的流程圖。圖3為一種咬合力檢測裝置具體實施電路功能框圖。圖4為一種咬合力檢測裝置具體實施的電路圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖與實施案例對本發(fā)明作進一步說明。圖1為一種咬合力檢測裝置示意圖，包括氣囊1、導(dǎo)管2、手柄3、電路板4、顯示屏5和外殼6。本實施例中，所用氣囊為直徑50mm、厚度20mm的扁圓形充氣橡膠，嵌在直徑56mm、厚度26mm的扁圓形塑料絕緣外殼內(nèi)，橡膠氣囊的材質(zhì)厚度為3mm，塑料外殼的材質(zhì)厚度為2mm，絕緣外殼的蓋子可打開，露出氣囊的一半以便被測患者咬住。手柄由長20cm、直徑30mm的塑料絕緣圓管制成，內(nèi)置氣體導(dǎo)管、電路板和顯示屏，氣體導(dǎo)管由長10cm、直徑4mm的橡膠軟管制成，連接氣囊和氣壓傳感器。圖2為利用咬合力檢測裝置進行咬合力檢測的方法：一種咬合力檢測的方法，包括以下步驟：步驟一：打開殼體上半部，露出氣囊，在氣囊上套上一次性衛(wèi)生薄膜，開啟咬合力檢測裝置開關(guān)；步驟二：判斷該儀器是否記錄過氣囊氣壓差值與咬合力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，若有記錄，則進入步驟四，進行實際咬合力測量；否則，進入步驟三，用所述咬合力檢測裝置檢測氣囊內(nèi)部的初始氣壓值和不同外壓力下氣囊內(nèi)部的氣壓值，并求取氣壓差值，建立氣囊氣壓差值與咬合力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表；步驟三：測量開啟咬合力檢測裝置時氣囊內(nèi)部的初始氣壓值1atm，對該氣囊施加5kg的外壓力，測量此時氣囊內(nèi)部的氣壓值2.05atm，計算出施加5kg外壓力后，氣囊內(nèi)部產(chǎn)生的氣壓差值1.05atm；并依次將外壓力增加5kg，記錄下5kg-70kg內(nèi)氣囊在外壓力作用下內(nèi)產(chǎn)生的氣壓差值，建立氣囊氣壓差值與外壓力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，氣壓差值2.3atm2.1atm1.9atm1.7atm1.5atm1.3atm1.1atm1.05atm咬合力70kg60kg50kg40kg30kg20kg10kg5kg注：正常1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為100kpa，記作1atm；進入步驟四；步驟四：測量開啟咬合力檢測裝置時氣囊內(nèi)部的初始氣壓值1atm，將氣囊伸入被測患者口中，患者咀嚼肌發(fā)力，牙齒或牙齦咬合氣囊，氣囊發(fā)生形變，內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，氣體通過導(dǎo)管將壓力傳遞給氣壓傳感器；步驟五：氣壓傳感器不斷測量氣囊的氣壓變化，并將測量信號經(jīng)濾波電路，以及運算放大器送到a/d采集模塊，單片機不斷采集a/d信號，并對采集數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否達到穩(wěn)定值，若穩(wěn)定，發(fā)出聲光報警，提示數(shù)據(jù)采集完畢，求出當(dāng)前氣壓值和初始氣壓的差值，把該氣壓差值記錄為p0，如p0＝1.2atm；若不穩(wěn)定，則繼續(xù)采集，直至數(shù)據(jù)完畢；步驟六：通過檢查氣囊氣壓差值與外壓力的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表，找到當(dāng)前氣壓差值p0＝1.2atm所處的氣壓差區(qū)間，獲取該區(qū)間的起始氣壓差值p1＝1.1atm和終止氣壓差值p2＝1.3atm以及起始氣壓差值對應(yīng)的外壓力值f1＝10kg和終止氣壓差值對應(yīng)的外壓力值f2＝20kg，則當(dāng)前氣壓差值對應(yīng)的壓力值f0為：該壓力值即為所求的咬合力值，為15kg；步驟七：將測量的咬合力值顯示在顯示屏上，并通過通信模塊將測量信息發(fā)送到pc端，在pc端對患者咬合力進行分析，評估出患者的綜合食物咀嚼能力；步驟八：取出氣囊，撕下衛(wèi)生薄膜，對氣囊進行消毒，關(guān)閉電源，蓋殼體上半部，結(jié)束。圖3為具體實施電路功能框圖，圖4為具體實施的電路圖。選用飛思卡爾mpxv4006g(u2)作為氣壓傳感器，將氣體導(dǎo)管接在傳感器的氣嘴上。使用運算放大器op07(u4)及由r1和c1組成的rc濾波電路構(gòu)成信號調(diào)理電路，將傳感器的輸出接入信號調(diào)理電路。使用stm32f103rct6(u1)單片機及其最小系統(tǒng)構(gòu)建主控電路，將調(diào)理電路的輸出信號接入stm32帶有adc功能的i/o口上，使用單片機內(nèi)部的adc模塊對信號采集測量，使用蜂鳴器(u6)及其功率放大電路(q1)構(gòu)建報警電路，使用led和電阻構(gòu)成指示燈電路，并分別將它們的控制接口接入單片機的i/o口上。使用oled(u5)液晶顯示屏，將其控制接口和數(shù)據(jù)接口分別與單片機i/o口相連。使用nrf24l01(u3)無線通信模塊，將控制接口與單片機i/o口相連，發(fā)送測量信息到pc端上位機。實施搭建電路完畢，加電運行。首先讀取當(dāng)前氣囊內(nèi)氣壓值，并標(biāo)定為此次測量的參考氣壓值，測量完畢后，指示燈為綠色，即準(zhǔn)備就緒，可以開始測量。被測患者咀嚼肌發(fā)力，牙齒或牙齦咬合氣囊，氣囊發(fā)生形變，內(nèi)部氣壓發(fā)生變化，導(dǎo)管將壓力傳遞給氣壓傳感器，氣壓傳感器輸出模擬信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路，輸送到單片機，單片機讀取氣壓值并判斷是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，則繼續(xù)等待測量穩(wěn)定，若穩(wěn)定，則發(fā)出聲光提醒，測量完畢，可取出氣囊，將當(dāng)前氣壓值與初試參考氣壓值做差，計算咬合力大小，將咬合力顯示在oled顯示屏上，并通過無線通信模塊nrf24l01將測量信息發(fā)送到pc端，綜合分析和評估出患者的咬合能力。應(yīng)當(dāng)指出的是,盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明,以上所述實施內(nèi)容,是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式的一種,是對本發(fā)明所作的進一步詳細說明,不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明,而是要求符合與本文所公開的思路和原理相一致的最寬的范圍，如通過測量咬合過程中氣囊內(nèi)氣壓的變化量，評估出患者綜合食物咀嚼能力。對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干簡單改進或替換。在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的原理范圍內(nèi),都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁12