Устройство для испытания прочности пломб дефектных зубов
Использование: в стоматологической испытательной технике для определения прочностных характеристик пломб дефектных зубов. Устройство содержит испытываемый зуб, блок формирования нагрузки, зуб-антагонист, прикрепленный к основанию с возможностью вертикального перемещения и состоящий из четырех продольных сегментов, при этом между сегментами зуба-антагониста и основанием расположены соответственно четыре датчика давления. Выходы датчиков давления соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам электронного блока сбора и оцифровки измерительной информации, выход которого подсоединен к входу ЭВМ, а пятый вход подключен к выходу ультразвукового датчика обнаружения начала разрушения пломбы дефектного зуба. Ультразвуковой датчик размещен на блоке крепления дефектного зуба и в механическом контакте с пломбой, при этом вход блока формирования нагрузки подсоединен к выходу ЭВМ. Технический результат - автоматизация испытаний, повышение их точности и расширение диапазона получаемой информации.
Изобретение относится к стоматологической испытательной технике и может быть использовано для выбора адгезивных систем при пломбировании кариозных полостей, а также при определении прочностных характеристик и кинетики разрушения образцов широкого класса.
Известен способ оценки состояния и эффективности пломбировки твердых тканей зуба [Патент Р.Ф. №2112427 от 06.10.98, МПК А 61 В 6/00. Оценки состояния и эффективности пломбировки твердых тканей зуба /М.Т.Александров, С.Ю.Козьма, И.МТаубинский и др.], включающий формирование полости испытываемого дефектного зуба, заполнение ее пломбировочным материалом, полировку полученной поверхности, определение состояния и эффективности пломбировки по величине зазора (возникающего при некачественном пломбировании) между зубом и пломбой путем оценки флюоресценции введенного в зазор фотохрома (например, фотосенса) при регистрации с помощью спектрофотометра инфракрасного спектра отраженного от полированной поверхности пломбы излучения гелий-неонового лазера. Недостатком способа является то, что о прочности пломб дефектных зубов судят без формирования нагрузки на дефектный зуб и только по качеству краевого прилегания пломбы на ее внешней полированной поверхности.
Известна установка для испытаний материалов на контактную выносливость [А.с. СССР №1536264 от 15.01.90, МПК G 01 N 3/56. Установка для испытаний материалов на контактную выносливость /С.Г.Костогрыз, В.ВКовалевский, В.Г.Каплун и др.],содержащая корпус, установленные в нем на опорах в одной плоскости три параллельных вала, средний из которых предназначен для размещения образца материала, а два крайних - для нажимных контробразцов, нагружающее устройство и пульсатор для создания циклической нагрузки на образец. Недостатками устройства являются невозможность
автоматизации испытаний из-за отсутствия датчика начала разрушения образца, сложность установки.
Известен способ диагностики состояния зубочелюстной системы [Патент РФ №2138981 от 10.10.99, МПК А 61 В 5/00. Способ диагностики состояния зубочелюстной системы /P.M.Мулюков, Л.М.Бакусов]. Устройство для реализации этого способа содержит устройство дозированного удара, чувствительный элемент (миниатюрный микрофон, воспринимающий ответную на удар вибрацию зуба и механически связанный с зубом), устройство усиления и преобразования информации, устройство анализа и представления информации (в качестве которого использован компьютер), при этом анализ осуществляется путем сравнения амплитудно-частотной характеристики исследуемого зуба либо с эталонной (характерной для здорового зуба, с учетом возраста и диагноза) либо с симметричным зубом этого же больного (если заведомо известно, что он здоров). Недостатком устройства является отсутствие возможности определения прочностных характеристик пломб дефектных зубов.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для испытания зубьев колес [А.с. СССР №815559 от 23.03.81, МПК G 01 M 13/02. Устройство для испытания зубьев колес /О.И.Кузьменков, О.В.Берестнев, М.П.Бирюков]. Устройство является блоком формирования нагрузки на испытываемый зуб и содержит связанный с приводом вал, установленный на нем многопрофильный кулачок (участки рабочей поверхности которого идентичны рабочей поверхности зуба, сопрягаемого с испытуемым), регулятор эксцентриситета кулачка относительно вала, связанный с валом механизм создания статической нагрузки (направленной перпендикулярно оси вала и контактной линии взаимодействующих поверхностей), пульсатор (взаимодействующий с валом в плоскости, перпендикулярной плоскости приложения статической нагрузки), при этом для осуществления прочностных испытаний испытываемый зуб с помощью опоры подводится вершинной зоной под рабочую поверхность кулачка и нагружается требуемой величиной нагрузки от механизма
статического нагружения и за счет установки соответствующей величины эксцентриситета кулачка, далее при вращении кулачка от приводного вала боковой профиль испытываемого зуба нагружается через выступы кулачка переменной циклической нагрузкой, а задаваемое пульсатором колебательное движение кулачка (в плоскости, перпендикулярной плоскости приложения статической нагрузки) имитирует при испытании процесс проскальзывания испытываемого зуба в зоне зацепления. Недостатками устройства являются использование для испытаний зуба неуниверсального, сменного (сопрягаемого только с профилем испытываемого зуба) кулачка, невозможность автоматизации испытаний из-за отсутствия датчика начала разрушения зуба, а также отсутствие информации о реальной нагрузке на различные участки зуба в процессе испытаний, низкая точность измерений.
Задачей изобретения является автоматизация испытаний, повышение их точности, а также расширение диапазона получаемой информации.
Задача решается тем, что в устройство, содержащее испытываемый зуб, блок формирования нагрузки введен зуб-антагонист, прикрепленный к основанию с возможностью вертикального перемещения и состоящий из четырех продольных сегментов, при этом между сегментами зуба-антагониста и основанием расположены соответственно четыре датчика давления, выходы которых соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам электронного блока сбора и оцифровки измерительной информации, выход которого подсоединен к входу ЭВМ, а пятый вход подключен к выходу ультразвукового датчика обнаружения начала разрушения пломбы дефектного зуба, размещенного на блоке крепления дефектного зуба и в механическом контакте с пломбой, при этом вход блока формирования нагрузки подсоединен к выходу ЭВМ.
Структурная схема устройства для испытания прочности пломб дефектных зубов приведена на фиг.1, на фиг.2 - временные диаграммы с датчика давления на сегмент зуба-антагониста.
Устройство содержит испытываемый дефектный зуб 1 с пломбой 2, блоком 3 его крепления к устройству 4 формирования нагрузки на дефектный
зуб, четыре сегмента зуба-антагониста 5 с датчиками давления 6, ультразвуковой датчик обнаружения начала разрушения пломбы 7, электронный блок 8 сбора и оцифровки измерительной информации, ЭВМ 9.
Устройство работает следующим образом. По заданной программе ЭВМ управляет блоком 4 формирования нагрузки на дефектный зуб, который создает изменяющееся давление на зуб 1 (в частности, блок 4 может представлять собой блок формирования нагрузки прототипа).
Верхний зуб-антагонист распилен на четыре сегмента 5, каждый из которых имеет возможность перемещения в небольшом диапазоне (˜0-3 мм) в вертикальном направлении с последующей его фиксацией с целью создания локального давления в изучаемой области дефектного зуба. Между сегментами 5 зуба-антагониста и основанием устройства закреплены 4 измерительных датчика давления 6. Аналоговая информация о давлении на каждый сегмент 5 оцифровывается аналогово-цифровым преобразователем блока 8 и поступает в ЭВМ 9. ЭВМ по программе может задавать различные нагрузки на дефектный зуб 1 и записывать всю измерительную информацию о нагрузке на пломбу 2 с помощью четырех измерительных датчиков давления 6, закрепленных на каждом из четырех сегментов зуба-антагониста. При возникновении трещины между пломбой и дефектным зубом по началу акустической эмиссии ультразвуковой датчик 6 регистрирует начало разрушения пломбы 2 [Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И.П.Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - С.391-393].
Устройство обладает следующими преимуществами. Во-первых, с помощью вертикальных перемещений четырех сегментов регулируемого зуба-антагониста имеется возможность подбора одинакового давления на них (и тем самым, осуществления сопряжения с любым дефектным зубом), а также можно создавать локальное давление в любой части дефектного зуба, т.е. всесторонне исследовать процесс разрушения пломбы при имитации жевательного процесса. Во-вторых, измерительные датчики давления (например, тензорезисторы) позволяют получать информацию о реальной нагрузке на различные
участки дефектного зуба с целью изучения прочности пломб. В-третьих, блок формирования нагрузки на дефектный зуб позволяет имитировать жевательный процесс и в автоматическом режиме осуществлять в вертикальной и горизонтальной плоскостях любые виды нагрузок на дефектный зуб (по максимальному значению нагрузки, по форме ее изменения во времени (синусоидальная, прямоугольная, трапецеидальная, специальная и т.д.)). В-четвертых, ультразвукой датчик позволяет по началу акустической эмиссии обнаружить начало разрушения пломбы и повысить, тем самым, точность испытаний, а также осуществить их автоматизацию. В-пятых, ЭВМ по специально разработанной программе автоматически производит обработку экспериментальных данных, управляет в динамике параметрами жевательного процесса (амплитудой давления, формой его изменения во времени, давлением на любой сегмент зуба), а также считает общее количество жевательных движений до разрушения пломбы.
Устройство для испытания прочности пломб дефектных зубов, содержащее испытываемый зуб, блок формирования нагрузки, отличающееся тем, что введен зуб-антагонист, прикрепленный к основанию с возможностью вертикального перемещения и состоящий из четырех продольных сегментов, при этом между сегментами зуба-антагониста и основанием расположены соответственно четыре датчика давления, выходы которых соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам электронного блока сбора и оцифровки измерительной информации, выход которого подсоединен к входу ЭВМ, а пятый вход подключен к выходу ультразвукового датчика обнаружения начала разрушения пломбы дефектного зуба, размещенного на блоке крепления дефектного зуба и в механическом контакте с пломбой, при этом вход блока формирования нагрузки подсоединен к выходу ЭВМ.
