CH623225A5

CH623225A5 -

Info

Publication number: CH623225A5
Application number: CH304178A
Authority: CH
Inventors: Elmar Koerber; Heinz Dehnert
Original assignee: Sachs Elektronik Kg Hugo
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1981-05-29
Also published as: GB1589124A; DE2733081A1; US4192321A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen von Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft auf den Zahn mittels einer Messvorrichtung, die einen ersten Messstab aufweist, der sich an einer Feder abstützt, wobei durch einen ersten Geber die an der Feder wirkende Kraft gemessen wird und die weiterhin mindestens einen zweiten Messstab aufweist, wobei durch einen zweiten Geber die Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Messstab gemessen wird.

Um das Lockern der Zähne, das durch einen Abbau des knöchernen Zahnfachs und des Zahnhalteapparats bedingt ist,

quantitav erfassen zu können, sind Messvorrichtungen bekannt, welche aus drei Tastern bzw. Messstäben bestehen. Diese Messstäbe sind in einem Gehäuse angeordnet. Der mittlere Messstab ist hierbei an einer Feder befestigt, die sich am Gehäuse abstützt. Die beiden anderen Messstäbe sind mit einer sehr geringen Rückstellkraft im Gehäuse geführt. Im Gehäuse ist ein erster Geber angeordnet, der die auf die Feder wirkende Kraft misst. Es sind zwei weitere Geber vorhanden, welche die Relativverschiebung zwischen dem mittleren Messstab und den beiden anderen Messstäben erfasst. Der mittlere Messstab wird hierbei mit dem zu messenden Zahn verbunden, während die beiden anderen Messstäbe sich an benachbarten Zähnen abstützen. Wird nunmehr das Gehäuse von Hand in Richtung auf den Zahn gedrückt oder von Hand weggezogen, dann ist es mittels dieser Messvorrichtung möglich, die Auslenkung des Zahnes bei Einwirken von Kräften zu messen (DE-OS 2 162 683).

Um die bei der jeweiligen Kraft vorhandene Auslenkung des Zahns zu erfassen, ist es erforderlich, mittels eines Zweikanalschreibers die Kraftkurve und die Auslenkungskurve aufzuzeichnen und aus diesen beiden Kurven sodann eine Kraft-Auslenkungskurve zu konstruieren. Solche Auswertungen sind in wissenschaftlichen Instituten möglich, nicht jedoch beim Zahnarzt. Es wurde auch schon versucht, lediglich die Auslenkungskurve aufzuzeichnen und in diese Zacken einzublenden, die auftreten, wenn die Kraft, die auf den Zahn wirkt, jeweils um einen bestimmten Betrag zugenommen hat. Es hat sich gezeigt, dass die Auswertung auch dieser Kurve langwierig und damit dem praktischen Zahnarzt nicht zuzumuten ist.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass nach Ansetzen der Messvorrichtung die beiden anderen Messstäbe um ein gewisses Mass aus ihrer Nullage ausgelenkt sind, ohne dass über den mittleren Messstab eine Kraft auf den zu messenden Zahn ausgeübt wird. Bei der Messung der Auslenkung der Zähne ist diese Relativstellung der beiden anderen Messstäbe in bezug auf den mittleren Messstab die Nulllinie, von der die Messung der Zahnauslenkung auszugehen hat. Diese Nullpunkteinstellung vor Beginn der eigentlichen Messung bereitet Schwierigkeiten, denn hierbei muss das Gehäuse der Messvorrichtung sehr ruhig gehalten werden.

Praktische Untersuchungen haben gezeigt, dass es zur quantitativen Auswertung der Zahnauslenkung ausreichend ist, diejenigen Auslenkungswerte zu erfassen, die bei bestimmten, auf den Zahn einwirkenden Kräften vorhanden sind. Beispielsweise genügt es, die Zahnauslenkungen zu erfassen, die bei einer Kraft vom 100 und 500 p auftreten. Hierbei sollte die Zahnbeweglichkeit in palatinaler und labialer Richtung erfasst werden. Bei palatinaler Richtung wird der Zahn auf Druck und bei labialer Richtung auf Zug senkrecht zur Zahnachse beansprucht.

Es besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung so auszubilden, dass mit ihr die Zahnauslenkungen bei Auftreten bestimmter auf den zu messenden Zahn wirkender Kräfte auf einfache Weise möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Ansprüchen 2 bis 7 entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel ist auf den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung und

Fig. 2 ein Schaltbild der bei der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 verwirklichten Nullpunktautomatik.

Die Geber der Messvorrichtung sind mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Bei dem Geber 3 handelt es sich um denjenigen, der am mittleren Messstab auf die Feder der Messvorrichtung wirkende Kraft misst. Die Geber 1, 2 sind die Weggeber, die die Wege der beiden äusseren Messstäbe in bezug auf den mittleren Kraftmessstab messen. Der Geber 3 ist mit vier

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Komparatoren 4 bis 7 verbunden. Die Komparatoren 4, 5 sind mit einem ersten Vorwahlschalter 8 und die Komparatoren 6, 7 mit einem zweiten Vorwahlschalter 9 verbunden. Der Geber 3 ist weiterhin angeschlossen an einen Trigger 10.

Die beiden Wegmessgeber 1, 2 sind mit einem Schaltkreis 11 verbunden, der den Mittelwert der Messwerte der Geber 1 und 2 liefert. Der Schaltkreis 11 ist angeschlossen an eine Nullpunktautomatik 12, deren Aufbau und Wirkungsweise später anhand der Fig. 2 erläutert wird. Die Nullpunktautomatik 12 ist verbunden mit vier Sample und Hold-Schaltkreisen 13 und 16. Jeder Komparator 4 bis 7 ist verbunden mit jeweils einem Sample und Hold-Schaltkreis 13 bis 16. Die Kompara-torausgänge liefern auf diese Weise den Sample und Hold-Schaltkreisen jeweils Haltesignale.

Über jeweils einen Schalter 17 bis 20 sind die Ausgänge der Sample und Hold-Schaltkreise 13 bis 16 wahlweise verbindbar mit einem Analog-Digitalwandler 21, dessen Ausgang mit einer Digitalanzeige 22 verbunden ist. Über eine Steuerschaltung 23 können die Schalter 17 bis 20 einzeln betätigt werden, und zwar durch Drücken der Taster 24 bis 27. Bei den Schaltern 17 bis 20 handelt es sich vorzugsweise um elektronische Schalter, der besseren Übersichtlichkeit halber sind auf der Zeichnung relaisbetätigte mechanische Schalter dargestellt.

Zur Messung wird der mittlere Messstab der Messvorrichtung mit dem zu messenden Zahn verankert. Die beiden anderen Messstäbe stützen sich mit sehr geringer Kraft an den benachbarten Zähnen ab. Im Vorwahlschalter 8 wird ein erster Kraftwert eingestellt, beispielsweise 100 Pond, bei dem die Zahnauslenkung gemessen werden soll. Im zweiten Vorwahlschalter 9 wird ein zweiter Kraftwert, beispielsweise 500 Pond eingestellt. Das Gehäuse der Messvorrichtung wird nunmehr in palatinaler Richtung bewegt, d.h. der zu messende Zahn wird zunehmend auf Druck beansprucht. Sobald der vom Geber 3 gelieferte Kraftmesswert die positive Schwelle des Triggers 10 überschritten hat, wird die Nullpunktautomatik 12 betätigt, so dass am Ausgang dieser Nullpunktautomatik 12 der Wert Null auftritt. Die positive Triggerschwelle beträgt beispielsweise 5 Pond. Wird bei zunehmender Belastung des Zahns die Kraft von 100 Pond erreicht, dann spricht der Komparator 4 an und liefert ein Haltesignal zu dem Sample und Hold-Schaltkreis 13. Dieser Schaltkreis 13 speichert den Augenblickswert der Zahnauslenkung, der vorhanden ist,

wenn auf den Zahn eine Kraft von 100 p in palatinaler Richtung wirkt.

Wird bei zunehmender Belastung des Zahns die Kraft von 500 p erreicht, spricht der Komparator 6 an und liefert ein Haltesignal zum Sample und Hold-Schaltkreis 15. Dieser speichert somit den Augenblickswert der Zahnauslenkung bei einer auf den Zahn wirkenden Kraft von 500 p in palatinaler Richtung.

Anschliessend wird die Zahnbeweglichkeit in labialer Richtung gemessen. Zu diesem Zweck wird die Messvorrichtung vom Zahn mit zunehmender Kraft wegbewegt.

Sobald der Geber 3 einen Messwert in negativer Richtung der Grösse des Schwellwerts des Triggers 10 liefert, wird wiederum die Nullpunktautomatik 12 betätigt. Am Ausgang des Schaltkreises 12 tritt also ein Nullwert auf. Bei zumehmendem

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Zug der Messvorrichtung in labialer Richtung wird als erstes die Kraft von 100 p erreicht, wodurch der Komparator 5 anspricht und ein Haltesignal an den Sample und Hold-Schaltkreis 14 liefert. Auf diese Weise wird der Augenblickswert der Zahnauslenkung im Schaltkreis 14 gespeichert, der vorhanden ist, wenn auf den Zahn eine Kraft von 100 p in labialer Richtung wirkt. Wird schliesslich die Kraft von 500 p erreicht, spricht der Komparator 7 an und liefert ein Haltesignal zum Sample und Hold-Schaltkreis 16, der auf diese Weise den Augenblickswert der Zahnauslenkung bei einer auf den Zahn wirkenden Kraft von 500 p in labialer Richtung speichert.

Anschliessend werden die in den Schaltkreisen 13 bis 16 gespeichërten Werte durch manuelles Betätigen der Tasten 24 bis 27 aufeinanderfolgend abgerufen und in der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt. Erhalten werden auf diese Weise die Werte der Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft von 100 und 500 p in labialer und palatinaler Richtung.

Mit einer derartigen Schaltungsanordnung ist es also möglich, auf sehr einfache Weise die Zahnauslenkungen zu messen, ohne dass es erforderlich ist, die Messvorrichtung oder die Schaltungsanordnung zu justieren.

Vorzugsweise sind an der Messvorrichtung bzw. an ihrem Gehäuse vier Lämpchen vorgesehen, die aufleuchten, wenn die voreingestellten Kraftwerte von beispielsweise 100 p und 500 p in labialer und palatinaler Richtung erreicht sind. Der Zahnarzt sieht auf diese Weise an der Messvorrichtung, wann die Messung jeweils in labialer bzw. palatinaler Richtung abgeschlossen ist. Er braucht also nicht irgendwelche Messgeräte bei der Durchführung der Messung zu überwachen. Die Lämpchen an der Messvorrichtung werden angesteuert durch die Ausgänge der Komparatoren 4 bis 7.

Die Nullpunktautomatik wird nachfolgend anhand der Fig. 2 beschrieben. Der Ausgang des Schaltkreises 11 ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 31 verbunden. Weiterhin liegt der Ausgang des Schaltkreises 11 über einen Schalter 29 an einem Kondensator 28 an. Dieser Kondensator

28 liegt über einen Elektrometerverstärker 30 mit einem Verstärkungsverhältnis von 1 am anderen Eingang des Differenzverstärkers 31 an. Am Ausgang 32 des Verstärkers 31 tritt ein Wert auf, welcher proportional der Differenz der Werte an den beiden Eingängen des Verstärkers 31 ist.

Wird die positive oder negative Schaltschwelle des Triggers 10 erreicht, dann wird der vorzugsweise elektronische Schalter

29 geöffnet, so dass auf diese Weise der Kondensator 28 vom Ausgang des Schaltkreises 11 abgetrennt wird. Die Ladung des Kondensators 28 entspricht dann dem Wert des Ausgangs des Schaltkreises 11 im Augenblick des Öffnens des Schalters 29. Alle danach auftretenden Messwerte am Ausgang des Schaltkreises 11 werden somit um den Wert der Ladung am Kondensator 28 vermindert, so dass auf diese Weise der Ausgang 32 stets einen nullpunktkorrigierten Wert darstellt. Durch diese Schaltungsanordnung entfällt also die Justierung der Messvorrichtung bzw. der Schaltungsanordnung, die sonst zu Beginn jeder Messung erforderlich wäre. Die jeweilige Relativstellung des mittleren Kraftmessstabes in Bezug auf die beiden Wegmessstäbe zu Beginn der Messung ist also völlig ohne Einfluss auf die erhaltenen Wegmesswerte.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Schaltungsanordnung zum Messen von Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft auf den Zahn mittels einer Messvorrichtung, die einen ersten Messstab aufweist, der sich an einer Feder abstützt, wobei durch einen ersten Geber die an der Feder wirkende Kraft gemessen wird, und die weiterhin mindestens einen zweiten Messstab aufweist, wobei durch einen zweiten Geber die Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Messstab gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Geber (3) an Komparatoren (4 bis 7) und der zweite Geber (1, 2) an Sample und Hold-Schaltkreise (13 bis 16) angeschlossen ist, den Komparatoren (4 bis 7) Vergleichssignale (Vorwahlschalter 8, 9) zugeführt werden, die jeweils einer vorwählbaren Federkraft entsprechen und jeder Komparator (4 bis 7) derart mit einem Sample und Hold-Schaltkreis (13 bis 16) verbunden ist, dass diesem ein Haltesignal zum Festhalten des vorliegenden Messwerts des zweiten Gebers (1, 2) zuführbar ist, wenn der Messwert des ersten Gebers (3) gleich dem Vergleichssignal am Komparator (4 bis 7) ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Komparatoren (4, 5 bzw. 6, 7) vorgesehen sind, von denen der eine (4 bzw. 6) auf Messwerte des ersten Gebers (3) anspricht, die einer auf die Feder wirkenden Druckkraft entsprechen und der zweite Komparator (5 bzw. 7) auf dazu umgekehrt proportionale Messwerte anspricht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Geber (1, 2) und den Sample und Hold-Schaltkreisen (13 bis 16) eine Nullwertautomatik (12) geschaltet ist, die den bei Beginn des Ansprechens des ersten Gebers (3) vorliegenden Messwert des zweiten Gebers (1, 2) von den nachfolgenden Messwerten dieses zweiten Gebers (1, 2) subtrahiert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullwertautomatik (12) aus einer Speicherschaltung (28, 29) und einem nachgeschalteten Differenzverstärker (31) besteht und die Speicherschaltung (28, 29) durch eine Triggerschaltung (10) vom Messwert des zweiten Gebers (1, 2) abtrennbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerschaltung (10) auf vom Nullwert des Messwerts des ersten Gebers (3) geringfügig abweichende Messwerte anspricht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zweiten Gebern (1, 2) diese an eine den Mittelwert der Messwerte der zweiten Geber (1, 2) bildende Schaltung (11) angeschlossen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Messvorrichtung Lämpchen angeordnet sind, die durch die Haltesignale der Komparatoren (4 bis 7) angesteuert.werden.