CN112785906B - 一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具,包括义齿模型，底座，伸缩机构，PLC控制器和电源；底座为透明材质；义齿模型包括固定桥和基牙；PLC控制器设置于底座一侧；底座包括固定板；固定板顶面沿同一直线开设有若干固定槽；固定槽内侧壁等间距开设有若干安装孔；安装孔内固定安装有显压装置；显压装置与基牙相抵触；固定槽底部滑动连接有伸缩机构；固定桥及底座为透明结构，可以直观观察不同外力作用下，基牙牙根的运动趋势，牙周组织的压力变化以及固定桥与基牙牙冠位置的相对变化，本发明可以真实模拟和呈现固定桥固位稳定原理学习中外力作用下固定桥各结构的运动趋势和变化。

Description

一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具

技术领域

本发明涉及口腔修复学固定义齿的教学领域，特别是涉及一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具。

背景技术

固定局部义齿(固定桥)是一种修复牙列中一个至数个缺失牙的修复体，借助粘固剂、粘接剂或固定装置与缺牙两侧预备好的基牙或种植体连接在一起，从而恢复一个或几个缺失牙的解剖形态与生理功能。固定桥是种植义齿修复技术出现和成熟前唯一可利用并被广泛使用的固定修复方式，目前在临床上仍有较高比例的应用，其中，固定桥在牙列缺损各类修复方式中所占比例最高，达到62.68％。

口腔医学是注重理论与实践相结合的学科，口腔临床上的常见病和多发病以及相关的诊疗技术均是教学大纲中明确规定的需掌握的重点内容。在口腔本科生使用的各版人卫出版社《口腔修复学》一书中，“牙列缺损的固定局部义齿修复”作为九大章节之一，课时占该章节总教学时长的1/8，超过平均章节课时数，更加提示了该章节的重要性。

“牙列缺损的固定局部义齿修复”一章的教学内容中，“固定义齿的固位及稳定原理”单独作为一节，是固定义齿所有设计依据的理论基础，是否符合固位稳定原理的要求亦是判断固定义齿设计是否正确的标准。固位稳定是指固定义齿在功能运动时，固定桥能抵抗外力、发挥功能而不至于松动、翘动或下沉移位，实现良好的固位和稳定是固定桥修复能够在口内长期稳定地行使功能的必要条件，而固位和稳定的不足或不当将引发修复体损坏、脱落，甚至影响基牙健康，最终导致临床失败，只有掌握了固定桥修复的固位稳定原理，才能在临床操作中设计出能够最大限度恢复缺失牙功能且保护口颌系统健康的固定局部义齿。

“固定义齿的固位及稳定原理”一节的内容是关于固定义齿生物力学基础性的理论分析，尽管重要，但基本上是抽象的概念性知识，其教学难点主要在于让学生真正理解固定桥受力后的运动趋势。固定桥受力后基牙的运动与单颗牙的运动趋势存在极大差别，固定桥自身的固位体、连接体和桥体以及基牙连接成为整体后，任何一点受到的外力都会传递到固定桥全部以及基牙，与此同时，基牙及固定桥结构又将收到受力点之外的其他部分的牵制，由于2个甚至多个基牙的存在，基牙牙周个体条件间的差异，固定桥体与各个基牙连接间的差异等多种因素，固定桥的不同部位在承受颊舌向、近远中向和垂直向外力，外力可能为均衡或不均衡性质时，固定桥结构的应力将呈现错综复杂的变化，固定桥整体也将出现多样的运动趋势；另外，不同类型的固定桥，固定桥在牙弓不同位置，以及特殊基牙存在时，固定桥结构应力和运动趋势的表现也将呈现不同。

在目前的教学中，教师主要是通过幻灯片投影中的文字和图示，口头讲解这种复杂的运动分析，学生需要凭借想象、甚至死记硬背来学习这一知识点，由于缺乏实物展示，这导致学生的理解困难，甚至可能出现偏差，不仅如此，即使是理解能力较好的学生在课堂上能够暂时明白教师传授的知识，但由于缺乏直观印象，这部分知识又极容易被遗忘，这对于将来学生进入临床实习后，设计合理的固定桥，掌握这一基础口腔修复技能是极大的障碍。因此，“牙列缺损的固定局部义齿修复”，“固定义齿的固位及稳定原理”这一章节的教学中，亟需有一种教具能够模拟固定桥不同区域承受颊舌向、近远中向和垂直向的，均匀或不均匀的外力时，展现出与真实情况相同的运动趋势和结构变化，以提升教学效果，而当前并无这类教具可供使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现真实模拟和呈现固定桥固位稳定原理学习中外力作用下固定桥各结构的运动趋势和变化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，包括义齿模型，底座，伸缩机构，PLC控制器和电源；所述义齿模型包括固定桥和基牙；所述PLC控制器设置于所述底座一侧；

所述底座包括固定板；所述固定板顶面沿同一直线开设有若干固定槽；所述固定槽内侧壁固接有硅胶层；所述硅胶层与所述基牙相适配；所述固定槽侧壁等间距开设有若干安装孔；所述安装孔内固定安装有显压装置；所述显压装置分别与所述电源，所述PLC控制器电性连接；所述显压装置与所述基牙相抵触；所述固定槽底部开设有通孔；所述通孔内滑动连接有伸缩机构；所述安装孔和所述通孔均贯穿所述硅胶层；所述固定桥和所述底座为透明材质。

优选的，固定槽内壁相对应基牙牙根颈部、中部和根尖区分别设置显压装置，直观显示基牙各向受力后不同部位的运动情况。

优选的，设置硅胶层可以使基牙在固定槽内具有一定的活动量，能够保证为显压装置压力端受力提供足够的空间。

所述固定桥包括固位体，桥体；任意相邻的两个所述固位体或任意相邻的所述固位体、所述桥体之间固定连接有连接体；所述固位体底面开设有吸合槽；

所述基牙包括牙冠和牙根；所述牙冠和所述牙根一体成型；所述牙冠通过所述吸合槽与所述固位体间隙配合；所述牙根与所述硅胶层相适配；所述牙根底部开设有让位孔；所述让位孔底部中心开设有滑孔；所述牙根通过所述滑孔与所述伸缩机构滑动连接。

优选的，桥体为单颗牙齿的宽度，连接体的宽度可忽略不计。

优选的，固位体，桥体和连接体相互之间进行固定连接，并位于同一直线上，且桥体和连接体具有一定的弹性模量，能够在桥体受到向下的压力时，产生肉眼可见的弯曲，压力消失后，即可自行恢复。

优选的，固定桥根据义齿模型的实际情况包括多种结构，为教学提供了全面的素材。

优选的，牙冠与固位体间隙配合，为牙冠在固位体内部活动提供了空间。

所述吸合槽内侧壁和所述牙冠侧面对应位置均嵌设有若干磁扣；所述固位体通过若干所述磁扣与所述牙冠可拆卸连接。

优选的，固位体和牙冠通过磁扣相互吸合，模拟了牙冠和固位体的固定连接关系。

优选的，牙冠和固位体施加外力破坏磁力后可分开，用于模拟固定桥粘接固定及受外力后粘接破坏脱落。

所述伸缩机构包括滑杆；所述滑杆通过所述滑孔与所述牙根滑动连接；所述滑杆底面固接有万向节的一端；所述万向节的另一端固定连接有连接杆的一端；所述连接杆通过所述通孔与所述底座滑动连接；所述连接杆底端外侧开设有螺纹；所述连接杆底端螺接有固定盘；所述固定盘顶面固定安装于所述底座底面；所述连接杆底端贯穿所述固定盘，并螺接有拨杆的一端，所述连接杆通过所述滑孔与所述牙根滑动连接。

优选的，连接杆上部为直杆结构，用于与底座滑动连接，连接杆下部为螺杆结构，用于与固定盘螺接，连接杆上部与下部直径相等。

优选的，万向节的应用，实现了牙根与滑杆滑动连接后，牙根可以在固定槽活动。

相邻两所述固定槽之间的距离为所述桥体宽度的整数倍。

优选的，基牙根据上颌第二前磨牙备牙后标准解剖形态制作，便于制作及模拟示意；可根据教学需求中固定桥牙位制作不同牙位的基牙，以更好的模拟真实情景下的固定桥受力方式。

所述显压装置包括压力传感器和灯珠；所述压力传感器和所述灯珠分别与所述PLC控制器电性连接；所述压力传感器与所述牙根相抵触。

所述底座底面四角部固接有四个支腿。

所述让位孔深度为所述牙根高度的0.33-0.4倍，所述让位孔直径大于所述滑孔直径。

本发明公开了以下技术效果：

本发明能够将基牙的各向受力情况进行一个直观的展示，为教学提供了良好的指导；基牙在固定槽内具有一定的活动量，为显压装置的结果显示提供了一定的压力；并且基牙也可以固定于固定槽内，实现了模拟牙周健康及不健康人群固定桥修复受力后的运动情况。

固位体和牙冠通过磁扣相互吸合，模拟了牙冠和固位体的固定连接关系，牙冠和固位体施加外力破坏磁力后可分开，用于模拟固定桥粘接固定及受外力后粘接破坏脱落。

本发明整体结构简单，电路元件可拆卸更换，制造及维护成本不高，有利于大规模推广使用；仿真度高，真实模拟和呈现固定桥固位稳定原理学习中外力作用下固定桥各结构的运动趋势和变化。

本发明制作教具的比例可根据需要进行等比例扩大或缩小，以分别适应大、小教室课堂展示的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明俯视结构示意图。

图3为A-A剖视示意图。

图4为本发明整体结构示意图。

图5为本发明实施例2结构示意图。

图6为本发明实施例3结构示意图。

其中，固定桥-11，固位体-111，桥体-112，连接体-113，磁扣-114，基牙-12，牙冠-121，牙根-122，让位孔-1221，固定板-21，显压装置-22，压力传感器-221，灯珠-222，安装孔-23，通孔-24，固定盘-31，连接杆-32，万向节-33，滑杆-34，拨杆-35，PLC控制器-4，电源-5，支腿-6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，包括义齿模型，底座，伸缩机构，PLC控制器4和电源5；义齿模型包括固定桥11和基牙12；PLC控制器4设置于底座一侧；

底座包括固定板21；固定板21顶面沿同一直线开设有若干固定槽；固定槽内侧壁固接有硅胶层；硅胶层与基牙12相适配；固定槽侧壁等间距开设有若干安装孔23；安装孔23内固定安装有显压装置22；显压装置22分别与电源5，PLC控制器4电性连接；显压装置22与基牙12相抵触；固定槽底部开设有通孔24；通孔24内滑动连接有伸缩机构；安装孔23和通孔24均贯穿硅胶层；固定桥11和底座为透明材质。

固定桥11包括固位体111，桥体112；任意相邻的两个固位体111或任意相邻的固位体111、桥体112之间固定连接有连接体113；固位体111底面开设有吸合槽；

基牙12包括牙冠121和牙根122；牙冠121和牙根122一体成型；牙冠121通过吸合槽与固位体111间隙配合；牙根122与硅胶层相适配；牙根122底部开设有让位孔1221；让位孔1221底部中心开设有滑孔；牙根122通过滑孔与伸缩机构滑动连接。

吸合槽内侧壁和牙冠121侧面对应位置均嵌设有若干磁扣114；固位体111通过若干磁扣114与牙冠121可拆卸连接。

伸缩机构包括滑杆34；滑杆34通过滑孔与牙根122滑动连接；滑杆34底面固接有万向节33的一端；万向节33的另一端固定连接有连接杆32的一端；连接杆32通过通孔24与底座滑动连接；连接杆32底端外侧开设有螺纹；连接杆32底端螺接有固定盘31；固定盘31顶面固定安装于底座底面；连接杆32底端贯穿固定盘31，并螺接有拨杆35的一端，连接杆32通过滑孔与牙根122滑动连接。

相邻两固定槽之间的距离为桥体112宽度的整数倍。

显压装置22包括压力传感器221和灯珠222；压力传感器221和灯珠222分别与PLC控制器4电性连接；压力传感器221与牙根122相抵触。

底座底面四角部固接有四个支腿6。

让位孔1221深度为牙根122高度的0.33-0.4倍，让位孔1221直径大于滑孔直径。

如图4，在本发明的实施例1中，固定桥11由两个固位体111，一个桥体112和两个连接体113组成(即双端固定桥)，底座上开设有三个固定槽，其中相邻的两个固定槽之间间距分别为单颗牙齿的宽度和两颗牙齿宽度的间距；两基牙12之间间距为两颗牙齿的宽度；两基牙12与固定桥11可拆卸连接，模拟了缺失一个颗牙齿的口腔内，实施固定桥修复后的受力情况。

如图5，在本发明的实施例2中，固定桥11由相邻的两个固位体111，一个桥体112和两个连接体113组成(即单端固定桥)，底座上开设有三个固定槽，其中相邻的两个固定槽之间间距分别为单颗牙齿的宽度和两颗牙齿宽度的间距；两基牙12之间间距为单颗牙齿的宽度；两基牙12与固定桥11可拆卸连接，模拟了缺失一个颗牙齿且有两个相邻固位体111的口腔内，实施固定桥修复后的受力情况。

如图6，在本发明的实施例3中，固定桥11由三个固位体111，两个桥体112和四个连接体113组成(即复合固定桥)，底座上开设有三个固定槽，其中相邻的两个固定槽之间间距分别为单颗牙齿的宽度和两颗牙齿宽度的间距；三个基牙12分别与固定槽相适配；三个基牙12与固定桥11可拆卸连接，模拟了相邻两颗牙齿两侧各缺失一个颗牙的口腔内，实施固定桥修复后的受力情况。

在本发明的实施例4中，固位体111与基牙12可拆卸连接，固位体111内部嵌设的磁扣与基牙12的牙冠121外侧嵌设的磁扣相吸合，模拟了牙冠121和固位体111的粘结固定时的连接关系，牙冠121和固位体111施加外力破坏磁力后分开，模拟了固定桥11受外力后粘接破坏脱落的情况；旋转底座底部的拨杆35，实现了螺接在固定盘31上的连接杆32旋转上升，将万向节33底面与让位孔1221底面相平，滑杆34滑入滑孔内，给固定桥11施加各向外力，可以观察到牙根122挤压固定安装于安装孔23内的压力传感器221，压力传感器221给PLC控制器4相应的信号，PLC控制器4控制灯珠222发出亮光，即提示该处受到了压力的作用；继续旋转拨杆35，将连接杆32顶端与牙根122滑动连接后，实现了牙根122的固定，实现了牙周健康人群口腔情况的模拟展示。

本发明公开了以下技术效果：

本发明能够将基牙的各向受力情况进行一个直观的展示，为教学提供了良好的指导；基牙在固定槽内具有一定的活动量，为显压装置的结果显示提供了一定的压力；并且基牙也可以固定于固定槽内，实现了模拟牙周健康及不健康人群固定桥修复受力后的运动情况。

固位体和牙冠通过磁扣相互吸合，模拟了牙冠和固位体的固定连接关系，牙冠和固位体施加外力破坏磁力后可分开，用于模拟固定桥粘接固定及受外力后粘接破坏脱落。

本发明整体结构简单，电路元件可拆卸更换，制造及维护成本不高，有利于大规模推广使用；仿真度高，真实模拟和呈现固定桥固位稳定原理学习中外力作用下固定桥各结构的运动趋势和变化。

本发明制作教具的比例可根据需要进行等比例扩大或缩小，以分别适应大、小教室课堂展示的需要。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于，包括义齿模型，底座，伸缩机构，PLC控制器(4)和电源(5)；所述义齿模型包括固定桥(11)和基牙(12)；所述PLC控制器(4)设置于所述底座一侧；

所述底座包括固定板(21)；所述固定板(21)顶面沿同一直线开设有若干固定槽；所述固定槽内侧壁固接有硅胶层；所述硅胶层与所述基牙(12)相适配；所述固定槽侧壁等间距开设有若干安装孔(23)；所述安装孔(23)内固定安装有显压装置(22)；所述显压装置(22)分别与所述电源(5)，所述PLC控制器(4)电性连接；所述显压装置(22)与所述基牙(12)相抵触；所述固定槽底部开设有通孔(24)；所述通孔(24)内滑动连接有伸缩机构；所述安装孔(23)和所述通孔(24)均贯穿所述硅胶层；所述固定桥(11)和所述底座均为透明材质；

所述固定桥(11)包括若干固位体(111)，若干桥体(112)；任意相邻两个所述固位体(111)或任意相邻的所述固位体(111)、所述桥体(112)之间固定连接有连接体(113)；所述固位体(111)底面开设有吸合槽；

所述基牙(12)包括牙冠(121)和牙根(122)；所述牙冠(121)和所述牙根(122)一体成型；所述牙冠(121)通过所述吸合槽与所述固位体(111)间隙配合；所述牙根(122)与所述硅胶层相适配；所述牙根(122)底部开设有让位孔(1221)；所述让位孔(1221)底部中心开设有滑孔；所述牙根(122)通过所述滑孔与所述伸缩机构滑动连接；

所述显压装置(22)包括压力传感器(221)和灯珠(222)；所述压力传感器(221)和所述灯珠(222)分别与所述PLC控制器(4)电性连接；所述压力传感器(221)与所述牙根(122)相抵触。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于：所述吸合槽内侧壁和所述牙冠(121)侧面对应位置均嵌设有若干磁扣(114)；所述固位体(111)通过若干所述磁扣(114)与所述牙冠(121)可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于：所述伸缩机构包括滑杆(34)；所述滑杆(34)通过所述滑孔与所述牙根(122)滑动连接；所述滑杆(34)底面固接有万向节(33)的一端；所述万向节(33)的另一端固定连接有连接杆(32)的一端；所述连接杆(32)通过所述通孔(24)与所述底座滑动连接；所述连接杆(32)底端外侧开设有螺纹；所述连接杆(32)底端螺接有固定盘(31)；所述固定盘(31)顶面固定安装于所述底座底面；所述连接杆(32)底端贯穿所述固定盘(31)，并螺接有拨杆(35)的一端，所述连接杆(32)通过所述滑孔与所述牙根(122)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于：相邻两所述固定槽之间的距离为所述桥体(112)宽度的整数倍。

5.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于：所述底座底面四角部固接有四个支腿(6)。

6.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的模拟固定桥受力后运动方式的教具，其特征在于：所述让位孔(1221)深度为所述牙根(122)高度的0.33-0.4倍，所述让位孔(1221)直径大于所述滑孔直径。

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