CN109298146B - 模仿口腔牙齿釉质脱矿的实验装置及牙齿釉质脱矿作用的研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可模仿饮料在口腔内浓度变化的实验装置及一种研究方法，目的在于解决传统的饮料对釉质的脱矿的实验装置不能够真实反应口腔内饮料浓度的变化，以及现有的实验装置在调节过程中使用不便的问题，本发明可通过流速控制装置精准控制进入容器内的唾液，进而实现在实验观察时间段内对容器内饮料浓度进行控制，使得容器内溶液浓度与真实口腔内的变化情况相一致，使得实验模拟情形更加靠近真实，实验结果也更加的可信，说服力更强。

Description

模仿口腔牙齿釉质脱矿的实验装置及牙齿釉质脱矿作用的研 究方法

技术领域

本发明涉及实验用具，特别涉及一种模仿口腔牙齿釉质脱矿的实验装置，以及一种牙齿釉质脱矿作用的研究方法。

背景技术

近年来，儿童及青少年人群中用饮料代替饮用水的现象屡见不鲜且随着经济水平的增长呈现增长趋势。父母对孩子口腔卫生的疏忽以及医护人员口腔宣教的力度达不到满意效果，饮料造成的乳牙脱矿现象较为常见。为达到证实作用，已有许多研究对此进行了深入研究和探讨，而本研究作为众多已有研究的一种补充，尽可能于口外模仿口内进食饮料，补充验证饮料对乳牙釉质的脱矿作用以及多乐氟对其的防护作用。

关于饮料对釉质的脱矿作用相关的研究很多，但是均采用“静置浸泡法”，即将釉质块或者牙齿置于饮料内静置浸泡不同时间后再进行观察。但是静置浸泡不能说明口腔内饮料浓度变化，不能真实的反应饮料对牙齿的作用效果，导致实验的真实性受到质疑。

另现有的装置在具体使用时，实验装置的滴定装置调节费力使用十分不便，无法满足使用需求。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种模仿口腔牙齿釉质脱矿的实验装置，目的在于解决传统的饮料对釉质的脱矿的实验装置不能够真实反应口腔内饮料浓度的变化，以及现有的实验装置在调节过程中使用不便，调节困难的问题。

其技术方案是，包括用于盛放唾液的唾液瓶，所述唾液瓶的下方设有用于放置乳牙块和盛放实验用液体的容器，所述容器的一端与所述唾液瓶之间连通且设有流速控制装置，所述流速控制装置用于控制唾液瓶进入所述容器内的速度，所述容器的另一端设有出液口，所述出液口设置有控制出液口开合的开关。

在一实施例中，所述容器为柔性材料制成的袋式结构，所述容器的上端设有一开口，所述开口的边沿向上延伸形成折边，所述折边与所述开口的另一边侧扣合连接，所述容器内的底部设有一乳牙放置架，所述乳牙放置架上设有与所述出液口连通的通孔。

在一实施例中，所述乳牙放置架由柔性塑料材料制成，包括一椭圆柱形的环形部，所述环形部用于与所述容器的内壁和底壁接触配合，所述环形部的上端设有一下凹的盖体，所述盖体用于放置乳牙块，所述通孔位于盖体及环形部上。

在一实施例中，还包括台架，所述台架包括用于放置在平面上并可拆卸固定连接架杆的底座，所述架杆上套接有一调节套，所述调节套可沿架杆长度方向调节位置并进行固定，所述调节套上固定有一用于固定唾液瓶的固定环。

在一实施例中，所述架杆上设有关于架杆轴线对称设置的滑道，所述滑道为沿架杆长度方向的槽体结构，所述滑道的底部固定敷设有沿槽体方向设置的垫片，所述垫片由柔性摩擦材料制成，所述调节套上设置有与所述滑道抵紧并摩擦配合的摩擦块，所述摩擦块与垫片摩擦配合，所述摩擦块的转轴与调节套之间设有可控弹性件，所述可控弹性件用于分离摩擦块与垫片，形成摩擦块与滑道进行可控的分离或抵紧的结构。

在一实施例中，所述固定环与调节套为一体结构，所述调节套的两侧分别向外延伸形成相互靠近的环形固定臂，两所述环形固定臂之间设有开口。

在一实施例中，所述调节套的两侧分别向外延伸形成固定部，所述固定部与调节套为刚性的一体结构，各所述固定部的端部分别固定延伸设有弧形结构的弹簧片，各所述弹簧片分别插接固定由柔性可塑材料制成的夹臂。

本发明还提供一种模仿口腔环境并检测常见饮品对于涂氟和不涂氟乳牙块的影响的牙齿研究方法。

其技术方案是：

STP1、确定多个观察组，各观察组选取相同份数不同成分的饮料作为作用液，同时确定对照组，所述对照组选用与观察组同样份数的唾液作为作用液；

STP2、将洁净的相同大小的乳牙块中随机分组，每组四块，并在每组内随机选取两块乳牙块用多乐氟涂布于乳牙块，4min后用医用蒸馏水冲洗；

STP3、将各观察组、对照组的乳牙块分别浸入人工唾液静置12h；

STP4、将经过STP3处理的各观察组、对照组的乳牙块分别浸入各组对应的作用液中，各组作用液分别向外排出模仿作用液在口腔内不断稀释变化的现象，作用液向外流出的速度为Vb，作用液向外流出的同时向作用液中补充人工唾液，所述人工唾液向作用液中流入的速度为Va；

STP5、所述对照组、观察组在各自作用液浸泡12h；

STP6、取出各组乳牙块，将各组中的涂氟和不涂氟乳牙块取出并进行扫描电镜观察，记录观察结果，将各组中的涂氟和不涂氟乳牙块取出并进行P,Ca,C,O,F元素的能谱分析，并记录结果。

在一实施例中，步骤STP4中2Va=Vb。

在一实施例中，所述观察组的作用液为纯牛奶、苏打汽水、鲜橙多、可乐汽水。

本发明可通过流速控制装置精准控制进入容器内的唾液，进而实现在实验观察时间段内对容器内饮料浓度进行控制，使得容器内溶液浓度与真实口腔内的变化情况相一致，使得实验模拟情形更加靠近真实，实验结果也更加的可信，说服力更强。另调节套与架杆之间的调节更加的快捷方便，本方案中摩擦块和垫片均为柔性材料，整个调节过程无刚性冲击且相互间配合间隙可控，避免了传统类似调节机构容易出现的噪音以及卡死现象。另容器内的乳牙放置架用于放置乳牙块时，乳牙块通过通孔的设置可全方位接触溶液，而且还避免了乳牙块堵塞出液口，而且在乳牙放置架支撑作用下所述容器更便于观察。

附图说明

图1为本专利的使用示意图。

图2为本发明中架杆的结构示意图。

图3为本发明一实施例中调节套与固定臂的配合示意图。

图4为图3中B部分的放大示意图。

图5为本发明中乳牙放置架的结构示意图。

图6为图5中C-C的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对具体实施方式做进一步详细说明。

如图1至图4所示，台架400，台架400用于固定实验装置的相对位置并利于观察实验过程和效果，包括底座401，在本实验的过程当中，为避免晃动和不稳定，底座401可进行一定的配重，也可采用具有一定重量的底座401，架杆403的端部可可设置螺栓头或者插头，在底座401的中部设置与之配合的螺栓孔或插孔，实现架杆403与底座401的可拆卸固定连接，当然考虑到唾液瓶100的滴定的高度，架杆403可以设置成多段式结构，也即各架杆403的端部分别设有可相互连接的螺栓孔或者插头，实现架杆403高度可调的结构。架杆403上的滑道406内壁与摩擦块900的两端面之间可以是可相对滑动的间隙配合，为了使得摩擦块900与垫片407之间更好的实现摩擦配合，摩擦块900的可以设置成由轮式基体和位于轮式基体周面上的摩擦材料制成的摩擦面构成，这里的摩擦材料包括但不限于柔性硅胶。所述架杆403上套接有一调节套402，所述调节套402可沿架杆403长度方向调节位置并进行固定，调节套包括一个柱状的环形套404，环形套404内径与架杆直径适配并套接在架杆上，环形套404外周壁上设有一用于安装摩擦块900的狭缝405，狭缝405一端延伸至调节套的端部，狭缝405另一端则为封闭的结构，同时狭缝405还径向延伸连通调节套内外，使得摩擦块900部分突出于调节套的内壁并进入到滑道406内与垫片407抵紧配合，如图2、3所示摩擦块900的转轴903的两端处配合有滑动孔901，滑动孔901的外端与转轴903之间压缩有圆柱弹簧902，以便于摩擦块900更好与垫片407抵紧，同时转轴903的一端伸出连接可控弹性件600的端部，可控弹性件600的主体结构为一半圆弧状结构，且为由弹簧钢制成的簧片状结构，调节套的外周壁上设有用于安装可控弹性件600的内陷的安装槽408，可控弹性件600隐蔽没入安装在安装槽408内，且可控弹性件600的中部设有一按钮601，当按压按钮601时，可控弹性件600的两端向外变形，并驱动转轴903带动摩擦块900远离垫片407，此时可自由滑动，当需要进行固定时，松开可控弹性件600，可控弹性件600恢复之间位置并在圆柱弹簧902的作用下压紧摩擦块900与垫片407，摩擦块900与转轴903之间为过渡配合或者其他固定连接，也即摩擦块900与转轴903之间不能发生相对转动。

固定环700，固定环700与调节套之间可以是分体式的结构也可以是一体式的结构。在一实施例中，固定环700与调节套402为一体结构，所述调节套402的两侧分别向外延伸形成相互靠近的环形固定臂，两所述环形固定臂之间设有开口。在另一实施例中，所述调节套402的两侧分别向外延伸形成固定部701，所述固定部701与调节套402为刚性的一体结构，各所述固定部701的端部分别固定延伸设有弧形结构的弹簧片702，各所述弹簧片702分别插接固定由柔性可塑材料制成的夹臂703，如包括但不限于弹性橡胶。

容器200的一端与所述唾液瓶100之间连通且设有流速控制装置，流速控制装置用于控制唾液瓶100进入所述容器200内的速度，这里的流速控制装置800可采用单不限于流量控制阀或者医用输液管调节器等，容器200的另一端设有出液口，出液口设置有控制出液口开合的开关300，在本实验中唾液瓶与容器之间通过柔性橡胶管连通，因此此时的开关可采用夹子。

在一实施例中，如图1所示，容器，所述容器200为柔性材料制成的袋式结构，所述容器200的上端设有一开口，所述开口的边沿向上延伸形成折边201，所述折边201与所述开口的另一边侧扣合连接，所述容器200内的底部设有一乳牙放置架500，所述乳牙放置架500上设有与所述出液口连通的通孔501。

在一实施例中，如图5、6所示，乳牙放置架500由柔性塑料聚乙烯材料制成，包括一椭圆柱形的环形部502，所述环形部502用于与所述容器200的内壁和底壁接触配合，所述环形部502的上端设有一下凹的盖体503，所述盖体503用于放置乳牙块，所述通孔501位于盖体503及环形部502上。

采用上述实验装置进行实验：

通过市场调查，选取郑州市小学生最爱喝的四种饮料：纯牛奶，可乐汽水，鲜橙多，苏打汽水为作为观察组的作用液，同时增加人工唾液为对照。

将10颗无色素，无龋坏，无菌斑的乳牙，用牙科手机去除牙根部, 牙冠进行超声清洗,磨去釉质表面菌斑及色素，将每颗乳牙依照其大小分成约4mm×4mm×4mm乳牙块，超声清洗3 min,去除标本表面的油脂和食物残渣,置于人工唾液中，实验开始前在每个乳牙块的唇面留出3mm×3mm的开窗区，余处涂两层抗酸指甲油，为了方便记录，涂氟牙与不涂氟牙分别用不同颜色指甲油涂布。

在20块乳牙块中随机分成5组，每组4块，并在每组内随机选取2块乳牙块用多乐氟涂布于牙块的唇面开窗区，4min后用医用蒸馏水冲洗涂氟区。

上述材料准备完毕后，将所有乳牙块置于盛有人工唾液的容器中，静置12小时。

准备好作为观察组作用液的所需饮料各500ml，同时分别测定和记录每一种饮料的ph值，人工唾液6.8，纯牛奶6.29，苏打汽水4.85，鲜橙多3.08，可乐汽水2.10。

在唾液瓶中用注射器分别注入250ml人工唾液，同时将处理好的乳牙块按上述分组，其中组置于盛有30ml人工唾液的输液袋即容器中作为对照组，其余组置于盛有30ml不同饮料的作用液的容器中作为观察组。

如实验装置所示附图，为了模拟饮料在口腔内浓度的变化，调节唾液瓶、容器两个装置的液体流速，使得2Va=Vb，Va流速为每分钟5滴。

每90min用各自的注射器向所有装置容器中分别加入相应作用液各30ml，在第12小时末时，关闭b装置的流速阀门。

将处理好的所有牙块在各组液体内浸泡12小时，取出每组乳牙块，用随机选取15块乳牙块（每组选取3块，即涂氟2块，不涂氟1块）扫描电镜观察并记录结果，随机选取10块乳牙块（每组选取2块，即涂氟1块，不涂氟1块）P,Ca,C,O,F元素的能谱分析。

肉眼观察结果

A组人工唾液对照组和实验前几乎无差别;B组纯牛奶观察组可见釉质表面颜色略发白;C组苏打汽水观察组可见釉质略呈白垩色，表面可见大量点状缺损;D组鲜橙多观察组釉质呈现明显白垩色改变，釉质部分脱落，E组可乐观察组呈现深棕色着色，部分区域釉质脱落。其中五组涂多乐氟的釉质块中只有可乐处理的釉质块部分着深棕色，其他釉质块和实验前暂无肉眼可视差异。

观察结果

A 组浸泡在人工唾液中的釉质，2000倍电镜下，可见表面平整、较为完整的釉质表面；同组多乐氟处理后2000倍电镜下，可见表面平整，较为致密的釉质表面。

B 纯牛奶组的釉质，2000倍镜下可见表面粗糙，釉质表面釉柱部分脱矿呈凹凸不平的结构；20000倍镜下见釉柱脱矿呈凹凸不平的缺损结构。同组中多乐氟处理釉质块2000倍镜下釉质表面高低起伏，呈粗糙绒毛地毯状，20000倍下可见部分区域部分脱矿，大部分区域呈现完整的釉质表面形态。

C苏打汽水观察组，2000倍镜下可见釉质表面呈气泡样缺损，20000倍镜下可见釉质表面呈现大小不一的气泡样缺失，釉质表面结构不完整；同组多乐氟处理釉质2000倍镜下可见釉质表面高低起伏，呈粗糙绒毛地毯状，20000倍下可见釉质表面结构相对完整。

D鲜橙多观察组釉质2000倍镜下可见釉质明显缺损，呈现凹凸不平的蜂窝状，20000 倍镜下见釉柱与釉间质相间排列呈树丛状，排列不规则，且有部分区域釉质缺失，釉柱低于相间的釉间质，釉间质呈薄壁状，部分变软呈坍塌倒伏状，局部表面硬组织甚至整体丧失；同组多乐氟涂布组的釉质，2000 倍镜下见釉质表面呈绒布状，只有少许几个区域有釉质缺损，20000倍镜下可见釉质表面结构相对完整。

E可乐组釉质2000倍镜下可见釉质缺损，形成明显的凹凸不平的蜂窝状，20000倍镜下可观察到釉柱排列极其不规则，同组多乐氟观察组2000倍镜下可见釉质表面结构相对完整，呈地毯状改变，20000倍镜下未见釉柱结构，釉质表面结构相对完整。

乳牙釉质Ca2+、P3+、F-含量检测结果

X 射线能谱仪检测5 组（10样，每组涂多乐氟1个，未涂多乐氟1个）Ca2+、P3+含量，从低到高依次为 可乐组（E组）＜鲜橙多组（D组）＜苏打汽水组（C组）＜纯牛奶组（B组）＜人工唾液对照组（A 组）。对照组釉质表面成分主要元素为Ca、P、O、C。酸性含乳饮料组主要元素Ca、P的含量显著减少，C 含量增加。其中同组涂多乐氟与不涂多乐氟的釉质相比相比，涂多乐氟的釉质Ca2+、P3+、F-含量均较高。

结论

随着人们生活水平的提升, 饮料种类不断增多, 市售饮料大多均呈酸性, 且pH值比较低, 大部分果汁饮料的pH 值均小于6.8，且饮料中的糖分、含量不同, 脱矿能力也不同。本研究结果显示,有3 种饮料pH 值低于釉质脱矿的临界5.0~5.5, 且可乐饮料的pH值最低；饮料pH 值低直接造成牙齿表面酸蚀、破坏, 乳牙釉质中含有较多不稳定型的磷酸钙盐, 在酸性环境下发生化学反应, 损害牙釉质表面结构。本研究中SEM 结果显示, 未涂多乐氟釉质块中对照组（人工唾液）组示釉质表面平整；处于不同饮料中的釉质块，随饮料的pH降低，釉质块脱矿程度逐渐加重，表现为表面粗糙呈蜂窝状，釉质排列杂乱不整齐。涂多乐氟釉质块则表面平坦，釉柱完整清晰，且在釉柱和釉间质间有再矿化物沉积。因此，随着饮料pH的降低，对釉质的脱矿作用也增加。饮料与牙釉质接触后, 酸可直接进入釉质裂隙, 引起釉质中的羟基磷灰石晶体溶解, 造成牙釉质脱矿。

上述结果提示，釉质表层对抵御酸的侵蚀有重要防护作用。表层存在时，酸的攻击始于柱间质处表层，通过晶体间裂隙进入深层造成进一步脱矿；而在釉质完全崩解后，釉柱中心更易受到酸的攻击而脱矿。Torres 等的研究也发现，碳酸类饮料对釉质的侵蚀始于柱间质处。鲜橙多（PH=3.08）酸性虽然比可乐（PH=2.10）弱，但对牙釉质的侵蚀性更强；表现为在相同条件下使釉质表层完全崩解，釉柱及柱间质暴露。这可能的原因是：橙汁含有的解离态H+ 虽然比雪碧少，但由于细菌酵解等原因有更多的非解离态的有机酸（如乳酸）；这些不带电荷的、非解离态乳酸比带电荷的离子（H+）或分子更容易扩散进入釉质，在釉质深层解离，降低PH 值，攻击釉质；同样，钙离子也能以不带电荷的乳酸钙形式从釉质失去，从而增加了对釉质的侵蚀。

多乐氟是目前最常用的釉质保护剂之一；涂布于釉质表面后，能迅速与釉质钙质结合形成氟磷灰石，发挥抵御釉质脱矿的作用。新生氟磷灰石覆盖于釉质表面或填塞于HA晶体裂隙内，一方面修补了釉质脱矿造成的缺损隔绝了H+ 的进一步攻击；另一方面形成再矿化保护层，降低了釉质溶解度，增强了釉质对酸的抵抗力。本研究中涂布多乐氟的釉质块釉质表层相对完整，印证了多乐氟可增强牙釉质抗酸能力的作用。本发明可通过流速控制装置精准控制进入容器内的唾液，进而实现在实验观察时间段内对容器内饮料浓度进行控制，使得容器内溶液浓度与真实口腔内的变化情况相一致，使得实验模拟情形更加靠近真实，实验结果也更加的可信，说服力更强。另调节套与架杆之间的调节更加的快捷方便，本方案中摩擦块和垫片均为柔性材料，整个调节过程无刚性冲击且相互间配合间隙可控，避免了传统类似调节机构容易出现的噪音以及卡死现象。另容器内的乳牙放置架用于放置乳牙块时，乳牙块通过通孔的设置可全方位接触溶液，而且还避免了乳牙块堵塞出液口，而且在乳牙放置架支撑作用下所述容器更便于观察。

Claims (4)

1.模仿口腔牙齿釉质脱矿的实验装置，包括用于盛放唾液的唾液瓶（100），所述唾液瓶（100）的下方设有用于放置乳牙块和盛放实验用液体的容器（200），所述容器（200）的一端与所述唾液瓶（100）之间连通且设有流速控制装置，所述流速控制装置用于控制唾液瓶（100）进入所述容器（200）内的速度，所述容器（200）的另一端设有出液口，所述出液口设置有控制出液口开合的开关（300），所述容器（200）为柔性材料制成的袋式结构，所述容器（200）的上端设有一开口，所述开口的边沿向上延伸形成折边（201），所述折边（201）与所述开口的另一边侧扣合连接，所述容器（200）内的底部设有一乳牙放置架（500），所述乳牙放置架（500）上设有与所述出液口连通的通孔（501），所述乳牙放置架（500）由柔性塑料材料制成，包括一椭圆柱形的环形部（502），所述环形部（502）用于与所述容器（200）的内壁和底壁接触配合，所述环形部（502）的上端设有一下凹的盖体（503），所述盖体（503）用于放置乳牙块，所述通孔（501）位于盖体（503）及环形部（502）上；还包括台架（400），所述台架（400）包括用于放置在平面上并可拆卸固定连接架杆（403）的底座（401），所述架杆（403）上套接有一调节套（402），所述调节套（402）可沿架杆（403）长度方向调节位置并进行固定，所述调节套（402）上固定有一用于固定唾液瓶（100）的固定环（700）；所述架杆（403）上设有关于架杆（403）轴线对称设置的滑道（406），所述滑道（406）为沿架杆（403）长度方向的槽体结构，所述滑道（406）的底部固定敷设有沿槽体方向设置的垫片（407），所述垫片（407）由柔性摩擦材料制成，所述调节套（402）上设置有与所述滑道（406）抵紧并摩擦配合的摩擦块（900），所述摩擦块（900）与垫片（407）摩擦配合，所述摩擦块（900）的转轴（903）与调节套（402）之间设有可控弹性件（600），所述可控弹性件（600）用于分离摩擦块（900）与垫片（407），形成摩擦块（900）与滑道（406）进行可控的分离或抵紧的结构；所述固定环（700）与调节套（402）为一体结构，所述调节套（402）的两侧分别向外延伸形成相互靠近的环形固定臂，两所述环形固定臂之间设有开口；所述调节套（402）的两侧分别向外延伸形成固定部（701），所述固定部（701）与调节套（402）为刚性的一体结构，各所述固定部（701）的端部分别固定延伸设有弧形结构的弹簧片（702），各所述弹簧片（702）分别插接固定由柔性可塑材料制成的夹臂（703）。

2.齿釉质脱矿作用的研究方法，其特征在于：

STP1、确定多个观察组，各观察组选取相同份数不同成分的饮料作为作用液，同时确定对照组，所述对照组选用与观察组同样份数的唾液作为作用液；

STP2、将洁净的相同大小的乳牙块中随机分组，每组四块，并在每组内随机选取两块乳牙块用多乐氟涂布于乳牙块，4min后用医用蒸馏水冲洗；

STP3、将各观察组、对照组的乳牙块分别浸入人工唾液静置12h；

STP4、将经过STP3处理的各观察组、对照组的乳牙块分别浸入各组对应的作用液中，各组作用液分别向外排出模仿作用液在口腔内不断稀释变化的现象，作用液向外流出的速度为Vb，作用液向外流出的同时向作用液中补充人工唾液，所述人工唾液向作用液中流入的速度为Va；

STP5、所述对照组、观察组在各自作用液浸泡12h；

STP6、取出各组乳牙块，将各组中的涂氟和不涂氟乳牙块取出并进行扫描电镜观察，记录观察结果，将各组中的涂氟和不涂氟乳牙块取出并进行P,Ca,C,O,F元素的能谱分析，并记录结果。

3.根据权利要求2所述的齿釉质脱矿作用的研究方法，其特征在于，步骤STP4中2Va=Vb。

4.根据权利要求2、3任一所述的齿釉质脱矿作用的研究方法，其特征在于，所述观察组的作用液为纯牛奶、苏打汽水、鲜橙多、可乐汽水。

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