本發(fā)明涉及根管成形評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代根管治療學(xué)認(rèn)為良好的根管預(yù)備是嚴(yán)密根管充填的前提，是根管治療術(shù)成功的關(guān)鍵。根管預(yù)備的主要目的在于利用機(jī)械清除根管感染牙髓的同時(shí)形成適合充填的根管形態(tài)，要求盡可能維持根管原有的解剖走向。因此，根管成形是根管預(yù)備的主要方面。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)根管成形效果主要受操作者的操作、根管銼特性、根管治療馬達(dá)的輸出特性、牙齒及根管生物特性等多方面因素有關(guān)，以上因素具有耦合特性，無法較好地對相應(yīng)的影響因素進(jìn)行針對性地分析評價(jià)。其中前三種因素（操作者的操作、根管銼特性、根管治療馬達(dá)的輸出特性）具有主觀特性，也是影響根管成形效果的主要因素。

然而目前卻沒有一個(gè)能夠綜合評價(jià)影響根管成形效果影響因素的裝置。因此，亟需研制一種測量設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)根管預(yù)備操作的模擬以及多維力學(xué)信息的實(shí)時(shí)采集。

另外，機(jī)用鎳鈦器械因其富有彈性和記憶性可以對比較細(xì)小彎曲的根管進(jìn)行有效連續(xù)錐度的預(yù)備，能夠更好地保持原始形態(tài)，減少偏移，形成較好的根管成形效果。

本發(fā)明的多維力學(xué)信息測量裝置也正是基于鎳鈦器械在根管預(yù)備過程中對力學(xué)信息的采集與測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置，該用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)根管預(yù)備操作的模擬以及多維力學(xué)信息的實(shí)時(shí)采集。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置，包括三維位移控制裝置、三維偏角控制裝置、六維力測量裝置和離體牙固定裝置。

三維位移控制裝置包括X軸位移調(diào)整滑臺、Y軸位移調(diào)整滑臺和Z軸位移調(diào)整滑臺；

X軸位移調(diào)整滑臺包括能沿X軸軸向滑移的X軸滑塊；Z軸位移調(diào)整滑臺包括能沿Z軸軸向滑移的Z軸滑塊；Y軸位移調(diào)整滑臺包括Y軸安裝底座和Y軸滑塊，其中，Y軸安裝底座沿Y軸軸向布置，且Y軸安裝底座固定在Z軸滑塊上，Y軸滑塊能沿Y軸安裝底座軸向滑移。

三維偏角控制裝置包括均沿X軸軸向布置的力傳感器連接件和三個(gè)舵機(jī)，三個(gè)舵機(jī)并列布置，位于前端的一個(gè)舵機(jī)與力傳感器連接件固定連接，相鄰兩個(gè)舵機(jī)之間轉(zhuǎn)動連接，其中一個(gè)舵機(jī)底部固定在X軸滑塊上。

六維力測量裝置沿X軸軸向依次包括根管銼和與根管銼固定連接的六維力傳感器，六維力傳感器與力傳感器連接件固定連接。

離體牙固定裝置包括固定設(shè)置在Y軸滑塊上的離體牙，該離體牙能與根管銼相配合。

X軸位移調(diào)整滑臺、Y軸位移調(diào)整滑臺和Z軸位移調(diào)整滑臺均包括絲桿和與絲桿相連接的步進(jìn)電機(jī)，X軸滑塊、Y軸滑塊和Z軸滑塊均套裝在相應(yīng)的絲桿上。

絲桿的一側(cè)或兩側(cè)并行設(shè)置有滑桿導(dǎo)軌，X軸滑塊、Y軸滑塊和Z軸滑塊從相應(yīng)的滑桿導(dǎo)軌上穿過，并能沿滑桿導(dǎo)軌滑移。

X軸滑塊、Y軸滑塊和Z軸滑塊與相應(yīng)滑桿導(dǎo)軌的連接處均設(shè)置有直線軸承。

X軸滑塊、Y軸滑塊和Z軸滑塊與相應(yīng)絲桿的連接處設(shè)置有絲桿螺母。

步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與對應(yīng)的絲桿相連接。

三維偏角控制裝置中的三個(gè)舵機(jī)分別為X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)和Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)；X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的一端與力傳感器連接件固定連接，X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的另一端與Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接，Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)與Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接；Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)固定在X軸滑塊上。

X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過XZ軸U型連接件與Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接，Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)通過YZ軸U型連接件與Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接。

Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)通過底側(cè)連接件固定在X軸滑塊上。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，一方面能夠模擬根管預(yù)備過程中操作者的手部姿態(tài)影響因素以及根管治療馬達(dá)的輸出特性；二、能夠?qū)崟r(shí)全面地反饋根管銼在根管內(nèi)的力學(xué)特性信息，從而實(shí)現(xiàn)對影響根管成形效果的因素的評價(jià)。

附圖說明

圖1顯示了本發(fā)明一種用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2顯示了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖3顯示了本發(fā)明中三維位移控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖4顯示了本發(fā)明中X-Z軸位移調(diào)整滑臺的結(jié)構(gòu)圖。

圖5顯示了本發(fā)明中Y軸位移調(diào)整滑臺的結(jié)構(gòu)圖。

圖6顯示了本發(fā)明中三維偏角控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖7顯示了本發(fā)明中六維力測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖8顯示了本發(fā)明中離體牙固定裝置的結(jié)構(gòu)圖。

其中有：

1.三維位移控制裝置；

101.X-Z軸位移調(diào)整滑臺；

601.X軸步進(jìn)電機(jī)；602.X軸聯(lián)軸器；603.X軸直線軸承一；604.X軸滑塊；605.X軸滑桿導(dǎo)軌一；606.X軸絲桿；607.Z軸滑桿導(dǎo)軌一；608.Z軸滑塊；609.Z軸直線軸承一；610.Z軸聯(lián)軸器；611.Z軸步進(jìn)電機(jī)；612.Z軸絲桿；613.Z軸絲桿螺母；614.Z軸直線軸承二；615.Z軸滑桿導(dǎo)軌二；616.L型安裝底座；617.X軸滑桿導(dǎo)軌二；618.X軸直線軸承二；619.X軸絲桿螺母；

102.Y軸位移調(diào)整滑臺；

501.Y軸步進(jìn)電機(jī)；502.Y軸安裝底座；503.Y軸直線軸承一；504.Y軸滑塊；505.Y軸滑桿導(dǎo)軌一；506.Y軸滑桿導(dǎo)軌二；507.Y軸絲桿；508.Y軸直線軸承二；509.Y軸絲桿螺母；510.Y軸聯(lián)軸器；

2.三維偏角控制裝置；

201.力傳感器連接件；202.X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)；203.XZ軸U型連接件；204.YZ軸U型連接件；205.Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)；206.底側(cè)連接件；207.Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)；

3.六維力測量裝置；

301.根管銼；302.根管銼連接裝置；303.六維力傳感器；

4.離體牙固定裝置；

401.離體牙；402.固定底座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1和圖2所示，一種用于根管成形能力評價(jià)的多維力學(xué)信息測量裝置，包括三維位移控制裝置1、三維偏角控制裝置2、六維力測量裝置3和離體牙固定裝置4四部分。

如圖3所示，三維位移控制裝置1包括X-Z軸位移調(diào)整滑臺101和Y軸位移調(diào)整滑臺102。

如圖4所示，X-Z軸位移調(diào)整滑臺101包括X軸位移調(diào)整滑臺、Z軸位移調(diào)整滑臺和直角型的L型安裝底座616。其中，L型安裝底座616可以根據(jù)需要設(shè)置。

X軸位移調(diào)整滑臺優(yōu)選包括X軸步進(jìn)電機(jī)601、X軸聯(lián)軸器602、X軸絲桿606、X軸絲桿螺母619、X軸滑桿導(dǎo)軌、X軸直線軸承和X軸滑塊604。

X軸滑塊604能沿X軸軸向滑移，X軸滑塊沿X軸的軸向滑移主要由X軸絲桿及X軸步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動。但作為替換，X軸滑塊沿X軸的軸向滑移還可以有其他的驅(qū)動方式，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

X軸滑塊套裝在X軸絲桿606上，X軸絲桿606優(yōu)選通過X軸聯(lián)軸器602與X軸步進(jìn)電機(jī)601的輸出軸固定連接，X軸滑塊與X軸絲桿的連接處優(yōu)選設(shè)置有X軸絲桿螺母619，X軸絲桿螺母619與X軸滑塊604固定連接。

X軸滑桿導(dǎo)軌的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，可以為一根、兩根或多根，均在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中，X軸滑桿導(dǎo)軌優(yōu)選為兩根，分別對稱設(shè)置在X軸絲桿的兩側(cè)。

X軸滑塊均從兩根X軸滑桿導(dǎo)軌上穿過，并能沿X軸滑桿導(dǎo)軌滑移，X軸滑塊與每根X軸滑桿導(dǎo)軌的連接處均優(yōu)選設(shè)置有X軸直線軸承，每個(gè)X軸直線軸承均與X軸滑塊固定連接。

兩根X軸滑桿導(dǎo)軌分別為X軸滑桿導(dǎo)軌一605和X軸滑桿導(dǎo)軌二617。X軸滑桿導(dǎo)軌一605與X軸滑塊的連接處設(shè)置有X軸直線軸承一603，X軸滑桿導(dǎo)軌二617與X軸滑塊的連接處設(shè)置有X軸直線軸承二618。

兩根X軸滑桿導(dǎo)軌均優(yōu)選固定在L型安裝底座616的水平方向上，兩個(gè)X軸直線軸承分別套裝在兩根X軸滑桿導(dǎo)軌上，從而能夠通過X軸步進(jìn)電機(jī)601驅(qū)動X軸滑塊604沿著兩根X軸滑桿導(dǎo)軌直線運(yùn)動。

Z軸位移調(diào)整滑臺主要包括Z軸滑塊608、Z軸聯(lián)軸器610、Z軸步進(jìn)電機(jī)611、Z軸絲桿612、Z軸絲桿螺母613、Z軸滑桿導(dǎo)軌和Z軸直線軸承。

Z軸滑塊608能沿Z軸軸向滑移，Z軸滑塊沿Z軸的軸向滑移主要由Z軸絲桿及Z軸步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動。但作為替換，Z軸滑塊沿Z軸的軸向滑移還可以有其他的驅(qū)動方式，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

Z軸滑塊套裝在Z軸絲桿上，Z軸絲桿優(yōu)選通過Z軸聯(lián)軸器與Z軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，Z軸滑塊與Z軸絲桿的連接處優(yōu)選設(shè)置有Z軸絲桿螺母，Z軸絲桿螺母與Z軸滑塊固定連接。

Z軸滑桿導(dǎo)軌的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，可以為一根、兩根或多根，均在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中，Z軸滑桿導(dǎo)軌優(yōu)選為兩根，分別對稱設(shè)置在Z軸絲桿的兩側(cè)。

Z軸滑塊均從兩根Z軸滑桿導(dǎo)軌上穿過，并能沿Z軸滑桿導(dǎo)軌滑移，Z軸滑塊與每根Z軸滑桿導(dǎo)軌的連接處均優(yōu)選設(shè)置有Z軸直線軸承，每個(gè)Z軸直線軸承均與Z軸滑塊固定連接。

兩根Z軸滑桿導(dǎo)軌分別為Z軸滑桿導(dǎo)軌一607和Z軸滑桿導(dǎo)軌二615。Z軸滑桿導(dǎo)軌一607與Z軸滑塊的連接處設(shè)置有Z軸直線軸承一609，Z軸滑桿導(dǎo)軌二615與Z軸滑塊的連接處設(shè)置有Z軸直線軸承二614。

兩根Z軸滑桿導(dǎo)軌均優(yōu)選固定在L型安裝底座616的垂直方向上，兩個(gè)Z軸直線軸承分別套裝在兩根Z軸滑桿導(dǎo)軌上，從而能夠通過Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動Z軸滑塊沿著兩根Z軸滑桿導(dǎo)軌直線運(yùn)動。

X-Z軸位移調(diào)整滑臺101能夠?qū)崿F(xiàn)X軸的推進(jìn)運(yùn)動和Z軸位移偏差調(diào)整，X軸的推進(jìn)運(yùn)動用于模擬操作者手的進(jìn)給動作。

如圖5所示，Y軸位移調(diào)整滑臺102包含Y軸安裝底座502、Y軸步進(jìn)電機(jī)501、Y軸聯(lián)軸器510、Y軸絲桿507、Y軸滑桿導(dǎo)軌、Y軸直線軸承和Y軸絲桿螺母509。

Y軸安裝底座沿Y軸軸向布置，且Y軸安裝底座固定在Z軸滑塊上。

Y軸滑塊能沿Y軸軸向或沿Y軸安裝底座軸向滑移，Y軸滑塊沿Y軸的軸向滑移主要由Y軸絲桿及Y軸步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動。但作為替換，Y軸滑塊沿Y軸的軸向滑移還可以有其他的驅(qū)動方式，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

Y軸滑塊套裝在Y軸絲桿上，Y軸絲桿優(yōu)選通過Y軸聯(lián)軸器與Y軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，Y軸滑塊與Y軸絲桿的連接處優(yōu)選設(shè)置有Y軸絲桿螺母，Y軸絲桿螺母與Y軸滑塊固定連接。

Y軸滑桿導(dǎo)軌的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，可以為一根、兩根或多根，均在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中，Y軸滑桿導(dǎo)軌優(yōu)選為兩根，分別對稱設(shè)置在Y軸絲桿的兩側(cè)，并均固定在Y軸安裝底座上。

Y軸滑塊均從兩根Y軸滑桿導(dǎo)軌上穿過，并能沿Y軸滑桿導(dǎo)軌滑移，Y軸滑塊與每根Y軸滑桿導(dǎo)軌的連接處均優(yōu)選設(shè)置有Y軸直線軸承，每個(gè)Y軸直線軸承均與Y軸滑塊固定連接。

兩根Y軸滑桿導(dǎo)軌分別為Y軸滑桿導(dǎo)軌一505和Y軸滑桿導(dǎo)軌二506。Y軸滑桿導(dǎo)軌一505與Y軸滑塊的連接處設(shè)置有Y軸直線軸承一503，Y軸滑桿導(dǎo)軌二506與Y軸滑塊的連接處設(shè)置有Y軸直線軸承二508。

上述Y軸步進(jìn)電機(jī)501驅(qū)動Y軸滑塊504沿著Y軸滑桿導(dǎo)軌直線運(yùn)動。Y軸安裝底座502與Z軸滑塊608固定連接，分別實(shí)現(xiàn)Y軸與Z軸的位移偏差調(diào)整，用于模擬操作者手的位置偏差量。

如圖6所示，三維偏角控制裝置2包括均沿X軸軸向布置的力傳感器連接件201和三個(gè)舵機(jī)，三個(gè)舵機(jī)并列布置，位于前端的一個(gè)舵機(jī)與力傳感器連接件固定連接，相鄰兩個(gè)舵機(jī)之間轉(zhuǎn)動連接，其中一個(gè)舵機(jī)底部固定在X軸滑塊上。

其中，三個(gè)舵機(jī)優(yōu)選分別為X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)202、Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)207和Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)205。

X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的一端與力傳感器連接件固定連接，X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的另一端優(yōu)選通過XZ軸U型連接件203與Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接。

Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸上優(yōu)選各固定設(shè)置有一個(gè)法蘭盤，U型連接件203與法蘭盤固定連接，而法蘭盤與Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸優(yōu)選花鍵配合，從而形成轉(zhuǎn)動連接。

Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)優(yōu)選通過YZ軸U型連接件204與Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接。

Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)優(yōu)選通過底側(cè)連接件固定在X軸滑塊上。

上述X軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)202能夠模擬根管治療馬達(dá)的輸出模式（如速度和扭矩的控制），Y軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)205與Z軸角度偏差調(diào)整舵機(jī)203分別用于模擬操作者手的角度偏差量。

如圖7所示，六維力測量裝置3沿X軸軸向依次包括根管銼301和六維力傳感器303。六維力傳感器的一端優(yōu)選通過根管銼連接裝置302與根管銼固定連接，六維力傳感器的另一端與力傳感器連接件201固定連接。

在測量裝置工作過程中，利用六維力傳感器303實(shí)時(shí)反饋根管銼的受力情況，從而能夠根據(jù)力學(xué)信息定量評價(jià)影響根管成形效果的因素。

六維力傳感器優(yōu)選采用型號為ATI NANO17。

如圖8所示，離體牙固定裝置4包括離體牙401，離體牙401優(yōu)選通過固定底座402固定設(shè)置在Y軸滑塊上，離體牙能與根管銼相配合，通過Y軸步進(jìn)電機(jī)501和Z軸步進(jìn)電機(jī)611調(diào)整離體牙的位移偏移量。

本發(fā)明裝置通過X軸舵機(jī)實(shí)現(xiàn)對根管治療馬達(dá)的輸出模式進(jìn)行模擬。

操作者的手部姿態(tài)主要由六個(gè)參數(shù)決定，分別為三個(gè)方向位移偏差、三個(gè)方向角度偏差。其中X軸位移與X軸角度對根管成形效果沒有影響，因此不予考慮。

力學(xué)信息的定量評價(jià)方法是通過發(fā)明裝置保持某些影響因素固定不變，僅改變其中一種因素，利用六維力傳感器實(shí)時(shí)檢測的受力情況。然后利用目前常用的根管中心偏移法評價(jià)根管的成形效果，通過橫向?qū)Ρ然蚪y(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行分析評價(jià)。