CN114224530B - 一种矫治器监控器及监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种矫治器监控器及监控方法，涉及医疗器械的技术领域，其监控器包括安装于矫治器上的电源模块、检测模块、处理模块和传输模块；矫治器包括上颌矫治器和下颌矫治器；电源模块用于产生交流电；检测模块连接电源模块，安装于上颌矫治器和下颌矫治器上，用于根据患者佩戴时间产生相应时长的感生电动势，输出电压检测信号；处理模块连接检测模块，用于计算感生电动势的频数，并用于测量电压检测信号所反映的电压值，以输出监控信号；传输模块与电源模块以及处理模块安装于同一侧，传输模块连接处理模块，用于接收并传递监控信号。本申请能够对矫治器佩戴时间和佩戴效果进行监控。

Description

一种矫治器监控器及监控方法

技术领域

本申请涉及医疗器械的领域，尤其是涉及一种矫治器监控器及监控方法。

背景技术

随着人们生活水平日益提高，正畸技术迅速发展和兴起。每个患者在整个正畸周期的不同阶段时都需要定制一副矫治器，因此，矫治器的需求量也在不断增加。

相关技术中，患者在开始佩戴矫治器后，医生会嘱咐患者佩戴1个月或2个月来复查，以便于医生能够及时了解矫治情况，并对矫治方案进行进一步调整。虽然为了及时跟进矫治情况已经将复查周期控制在2个月以内，但是并不能对患者每天的佩戴时间进行监控，进而造成患者的矫治效果与理想效果偏差较大，或者是矫治失败，甚至发生较为严重的医疗事故。

发明内容

为了对患者佩戴矫治器的时间和效果进行监控，本申请提供了一种矫治器监控器及监控方法。

第一方面，本申请提供一种矫治器监控器，采用如下的技术方案：

一种矫治器监控器，包括安装于矫治器上的电源模块、检测模块、处理模块和传输模块；

所述矫治器包括上颌矫治器和下颌矫治器；

所述电源模块用于产生交流电；

所述检测模块连接所述电源模块，安装于所述上颌矫治器和下颌矫治器上，用于根据患者佩戴时间产生相应时长的感生电动势，输出电压检测信号；

所述处理模块连接所述检测模块，用于计算感生电动势的频数，并用于测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出监控信号；

所述传输模块与所述电源模块以及所述处理模块安装于同一侧，所述传输模块连接所述处理模块，用于接收并传递所述监控信号。

通过采用上述技术方案，当患者佩戴矫治器的时候，检测模块能够进行工作，并产生相应时长的感生电动势，处理模块对感生电动势的频数和电压进行分析，并通过传输模块传输至终端，以根据感生电动势的频数和电压对矫治器佩戴时间和佩戴效果进行监控。

可选的，所述电源模块安装于所述下颌矫治器，所述电源模块包括电池和逆变单元；所述逆变单元连接电池，用于将直流电转换为交流电并输出。

通过采用上述技术方案，选用电池进行供电较便于患者使用，安装于矫治器中也较为安全，电池所提供的直流电经过逆变单元变为交流电以便于检测模块产生感生电动势。

可选的，所述检测模块包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；

所述第一线圈安装于所述下颌矫治器上，所述第一线圈的两端与所述逆变单元的输出端连接；

所述第二线圈和第三线圈安装于所述上颌矫治器上，所述第二线圈设置于与所述第一线圈相对应的位置，所述第二线圈和第三线圈串联形成闭合回路；

所述第四线圈安装于所述下颌矫治器上，设置于与所述第三线圈相对应的位置，用于产生感生电动势，输出电压检测信号。

通过采用上述技术方案，当有交流电流过第一线圈时，变化的电场能够产生变化磁场。当患者佩戴矫治器时第二线圈与第一线圈之间的距离较小，此时第二线圈接收变化的磁场，并产在第二线圈和第三线圈所在的回路中形成交变电流，使得第三线圈上产生变化的磁场，第四线圈能够接收并产生感生电动势。当患者没有佩戴矫治器时，第一线圈和第二线圈以及第三线圈和第四线圈之间距离较大，尽管第一线圈中流过交变电流，第二线圈也无法接收到变化的磁通量，进而可以通过电磁感应同步佩戴矫治器的时间。

可选的，所述第二线圈和所述第三线圈形成的闭合回路上还设置有电容器。

通过采用上述技术方案，电容器能够尽可能地在减少电能损失的情况下传输电流。

可选的，所述处理模块包括计数单元、测量单元和处理器；

所述计数单元连接所述第四线圈的两端，用于接收所述电压检测信号，并计算感生电动势的频数，以输出计数信号；

所述测量单元连接所述第四线圈的两端，用于实时测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号；

所述处理器分别连接所述计数单元和所述测量单元，用于根据所述计数信号和所述电压信号生成所述监控信号并输出。

通过采用上述技术方案，感生电动势一个脉冲周期所需的时间与其频数的乘积即为患者佩戴矫治器的时间，因此通过计算感生电动势的频数就能够对患者佩戴矫治器的时间进行监控。当患者佩戴矫治器时佩戴不规范，使得第二线圈和第四线圈接收到部分磁通量，导致感生电动势的电压发生变化，因此，通过测量感生电动势的电压值，可以对患者佩戴矫治器的效果进行监控。

可选的，所述测量单元包括整流电路和电压检测件；

所述整流电路连接所述第四线圈的两端，用于将流过所述第四线圈的感应电流转换为感应直流电并输出；

所述电压检测件连接所述整流电路，用于测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号。

可选的，所述传输模块包括信号收发单元、信号转换单元和信号收发端；

所述信号收发单元连接所述处理器，用于接收并传输所述监控信号；

所述信号转换单元连接所述信号收发单元，用于将所述监控信号转换为适于所述信号收发端发射的监控信号。

通过采用上述技术方案，转换单元能够将监控信号转换为信号收发端能够收发的类型，并由信号收发端输出。

第二方面，本申请提供一种矫治器监控器的监控方法，采用如下的技术方案：

一种矫治器监控器的监控方法，包括：

根据感生电动势的频数和电流频率确定佩戴时间；

根据电势能损失量判断矫治效果是否达到预期。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当患者佩戴矫治器的时候，检测模块能够进行工作，并产生相应时长的感生电动势，处理模块对感生电动势的频数和电压进行分析，并通过传输模块传输至终端，以根据感生电动势的频数和电压对矫治器佩戴时间和佩戴效果进行监控；

2.通过设置第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，可以利用电磁感应同步佩戴矫治器的时间，同时根据第二线圈和第四线圈所接收到的磁通量进而产生的感生电动势能够对佩戴效果进行监控。

附图说明

图1是本申请实施例的矫治器监控器的系统示意图。

图2是本申请实施例的矫治器监控器的电源模块的电路示意图。

图3是本申请实施例的矫治器监控器的处理模块的电路示意图。

图4是本申请实施例的矫治器监控器的传输模块的系统示意图。

附图标记说明：1、电源模块；2、检测模块；3、处理模块；4、传输模块；5、逆变单元；6、计数单元；7、测量单元；71、整流电路；72、电压检测件；8、处理器；9、信号收发单元；10、信号转换单元；11、信号收发端。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种矫治器监控器，应用于矫治器。矫治器包括上颌矫治器和下颌矫治器。

参照图1，矫治器监控器包括安装于矫治器上的电源模块1、检测模块2、处理模块3和传输模块4，能够对患者佩戴矫治器的佩戴时间和佩戴效果进行监控。

具体的，电源模块1安装于下颌矫治器上，用于产生交流电。

参照图2，电源模块1包括电池和逆变单元5。

其中，电池用于输出直流电。在本申请中，电池相较于其他电源来说，更适用于矫治器上，也较为安全。

逆变单元5连接电池，用于将直流电转换为交流电并输出。优选的，逆变单元5为桥式逆变电路。由于桥式逆变电路为相关领域技术人员的常规技术手段，故本申请实施例中不再对其进行详细介绍。

参照图1，检测模块2连接电源模块1，安装于上颌矫治器和下颌矫治器上，用于根据患者佩戴时间产生相应时长的感生电动势，输出电压检测信号。

参照图1和图2，检测模块2包括第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3和第四线圈L4。其中，第一线圈L1安装于下颌矫治器上，第一线圈L1的两端与逆变单元5的输出端连接。根据变化的电场产生变化的磁场，可以了解的是，当直流电经过逆变单元5转换为交流电，并从第一线圈L1中流过时，第一线圈L1中产生了变化的磁通量。

参照图1，进一步的，第二线圈L2和第三线圈L3安装于上颌矫治器上，并且第二线圈L2和第三线圈L3串联形成闭合回路。其中，第二线圈L2设置于与第一线圈L1相对应的位置，用于接收第一线圈L1所产生的磁通量。根据变化的磁场产生变化的电场，第二线圈L2在接收到变化的磁通量的同时还产生交变电流。

同样的，交变电流在流经第三线圈L3时，第三线圈L3内产生变化的磁场。

考虑到交变电流在传输的过程中会产生电能损耗，为此在第二线圈L2和第三线圈L3所组成的闭合回路中还设置有两个电容器。

第四线圈L4安装于下颌矫治器上，设置于与第三线圈L3相对应的位置上，用于接收第三线圈L3所产生的磁通量，并产生感生电动势同时输出电压检测信号。

参照图1和图3，处理模块3连接检测模块2，也设置于下颌矫治器上，用于计算感生电动势的频数，并用于测量电压检测信号所反映的电压值，以输出监控信号。

具体的，处理模块3包括计数单元6、测量单元7和处理器8。

计数单元6连接第四线圈L4的两端，用于接收电压检测信号，并计算感生电动势的频数，以输出计数信号。可以了解的是，当患者佩戴矫治器时，第二线圈L2靠近第一线圈L1，第四线圈L4靠近第三线圈L3，此时，第二线圈L2能够接收变化的磁通量进而产生交变电流，同时第四线圈L4也能够接收变化的磁通量进而产生感生电动势。反之，当患者未佩戴矫治器时，第二线圈L2和第一线圈L1之间的距离不足以使得第二线圈L2接收变化的磁通量以产生交变电流，进而第二线圈L2和第三线圈L3处于断路状态，故第四线圈L4也不会产生感生电动势。因此，产生的感生电动势的持续时间能够反映出患者的佩戴时间，具体计算方式为：感生电动势的持续时间＝感生电动势一个周期的时间*感生电动势持续时间内的频数，或者感生电动势的持续时间＝感生电动势持续时间内的频数/感应电流的频率。其中，计数单元6选用计数器芯片即可。计数器芯片技术为相关领域内的成熟技术，故此处不对其计数原理再进行介绍。

可以了解的是，虽然患者佩戴矫治器时检测模块2能够持续产生表征佩戴时间的感生电动势，但是由于一些患者由于佩戴矫治器的佩戴方式不规范会造成矫治效果较差。因此，需要在监控患者佩戴矫治器的佩戴时间的同时，对患者佩戴矫治器的矫治效果也进行监控。具体的，当患者佩戴矫治器不规范的时候，第二线圈L2只能接收到部分磁通量或者第四线圈L4只能接收到部分磁通量，使得感生电动势有所损耗。因此，通过检测感生电动势的幅值，分析其幅值变化即能够反映患者佩戴矫治的矫治效果。

进一步的，测量单元7连接第四线圈L4的两端，用于实时测量电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号。具体的，测量单元7包括整流电路71和电压检测件72。

其中，整流电路71连接第四线圈L4的两端，用于将感生电动势产生的流过第四线圈L4的感应电流转换为感应直流电并输出。优选的，整流电路71为桥式整流电路。整流电路71为相关领域技术人员的常规技术手段，故本申请不再做过多赘述。

电压检测件72连接整流电路71的输出端，用于测量电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号。在本申请中，电压检测件72优选为霍尔电压传感器。当然，也可以选用其他具有测量电压功能的测量仪器。

处理器8分别连接计数单元6和测量单元7，接收计数信号和电压信号，用于根据计数信号和电压信号生成监控信号并输出。

这里需要注意的是，为了保证患者在佩戴矫治器时监控器能够更加准确地进行监控，上述提及的第二线圈L2设置于上颌矫治器上与第一线圈L1相对的位置是指第二线圈L2的位置与第一线圈L1的位置完全对应。同样的，第四线圈L4的位置与第三线圈L3的位置完全对应。

参照图1和图4，传输模块4也安装于下颌矫治器上，连接处理模块3，用于接收并传输监控信号。传输模块4包括信号收发单元9、信号转换单元10和信号收发端11。

信号收发单元9连接处理器8，用于接收并传输监控信号，优选为射频收发器。

信号转换单元10连接信号收发单元9，用于将监控信号转换为适于信号收发端11发射的监控信号，以将监控信号传输至手机等终端设备。其中，信号收发端11优选为蓝牙，相应的，信号转换单元10需要将监控信号转换适用于蓝牙传输的信号。信号转换单元10优选为平衡非平衡转换器。

可以了解的是，传输模块4不仅能够用于将监控信号传输至手机等终端设备，以使得医生等监控方能够通过手机等终端设备实时监控患者佩戴矫治器的佩戴时间和矫治效果，传输模块4还能够用于接收医生等检控方通过手机等终端设备传输的反馈信号，以在患者佩戴矫治器时佩戴时间或佩戴效果达到预期效果时及时提醒患者。在一个具体的示例中，处理器8还连接有震动电机或者发光装置，当信号收发端11接收到手机等终端设备发出的反馈信号时，反馈信号通过信号收发单元9和信号转换单元10传输至处理器8中，处理器8在接收到反馈信号时控制震动电机启动或者控制发光装置发光，以提醒患者。在另一个具体的示例中，当医生等监控方发现患者矫治偏移过大时，也可以通过信号收发端11将反馈信号传输至处理器8中，以进一步提醒患者及时复诊。

上述提及的电源模块1、处理模块3和传输模块4也可以安装于上颌矫治器上，相应的，检测模块2中的第一线圈L1和第四线圈L4安装于上颌矫治器上，第二线圈L2和第三线圈L3安装于下颌矫治器上。

本申请实施例还公开一种矫治器监控器的控制方法，其步骤包括：

S101：根据感生电动势的频数和电流频率确定佩戴时间。

S102：根据电势能损失量判断矫治效果是否达到预期。

具体的，当患者佩戴矫治器时，上颌矫治器和下颌矫治器完全贴合，本申请的监控器系统有固定能量衰减。由于电路中电荷q数量不变，电动势E＝电势能W/电荷q，所以第四线圈L4接收的电势能损失可以由电动势E的减小替代衡量。通过霍尔电压传感器测量的电压值可以计算损失的电动势E的值。

当矫治效果达到预期时，第四线圈L4与第三线圈L3完全贴合，整体电势能损失量等于固定能量衰减。

当矫治效果未达到预期时，第四线圈L4与第三线圈L3不能完全贴合，相对应的磁感线有效面积S减少或角度偏差，因而磁通量变化量也随之减少，电势能随之相应减少，产生感生电动势将远远高于固有能量衰减。其中，磁通量Φ＝B·S·cosθ；感生电动势E＝n*ΔΦ/Δt(Δt→0)。

因而，最终通过计算机计算电频数量计算出患者佩戴时间；通过衡量电势能损失量体现矫治效果是否最终达到预期，损失越大，偏差越大。

本申请实施例一种矫治器监控器及监控方法的实施原理为：基于上颌矫治器和下颌矫治器的结构和工作原理，设置的检测模块2能够当患者佩戴矫治器时进行工作，并产生相应时长的感生电动势，处理模块3对感生电动势的频数和电压进行分析，并通过传输模块4传输至终端，以根据感生电动势的频数和电压对矫治器佩戴时间和佩戴效果进行监控。以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (4)

1.一种矫治器监控器，其特征在于：包括安装于矫治器上的电源模块(1)、检测模块(2)、处理模块(3)和传输模块(4)；

所述矫治器包括上颌矫治器和下颌矫治器；

所述电源模块(1)安装于所述下颌矫治器，用于产生交流电；所述电源模块(1)所述电源模块(1)包括电池和逆变单元(5)；

所述逆变单元(5)连接电池，用于将直流电转换为交流电并输出；

所述检测模块(2)连接所述电源模块(1)，安装于所述上颌矫治器和下颌矫治器上，用于根据患者佩戴时间产生相应时长的感生电动势，输出电压检测信号；所述检测模块(2)包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；所述第一线圈安装于所述下颌矫治器上，所述第一线圈的两端与所述逆变单元(5)的输出端连接；所述第二线圈和第三线圈安装于所述上颌矫治器上，所述第二线圈设置于与所述第一线圈相对应的位置，所述第二线圈和第三线圈串联形成闭合回路；所述第四线圈安装于所述下颌矫治器上，设置于与所述第三线圈相对应的位置，用于产生感生电动势，输出电压检测信号；所述第二线圈和所述第三线圈形成的闭合回路上还设置有电容器；

所述处理模块(3)连接所述检测模块(2)，用于计算感生电动势的频数，并用于测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出监控信号；所述处理模块(3)包括计数单元(6)、测量单元(7)和处理器(8)；所述计数单元(6)连接所述第四线圈的两端，用于接收所述电压检测信号，并计算感生电动势的频数，以输出计数信号；所述测量单元(7)连接所述第四线圈的两端，用于实时测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号；所述处理器(8)分别连接所述计数单元(6)和所述测量单元(7)，用于根据所述计数信号和所述电压信号生成所述监控信号并输出；

所述传输模块(4)与所述电源模块(1)以及所述处理模块(3)安装于同一侧，所述传输模块(4)连接所述处理模块(3)，用于接收并传递所述监控信号。

2.根据权利要求1所述的矫治器监控器，其特征在于：所述测量单元(7)包括整流电路(71)和电压检测件(72)；

所述整流电路(71)连接所述第四线圈的两端，用于将流过所述第四线圈的感应电流转换为感应直流电并输出；

所述电压检测件(72)连接所述整流电路(71)，用于测量所述电压检测信号所反映的电压值，以输出电压信号。

3.根据权利要求1所述的矫治器监控器，其特征在于：所述传输模块(4)包括信号收发单元(9)、信号转换单元(10)和信号收发端(11)；

所述信号收发单元(9)连接所述处理器(8)，用于接收并传输所述监控信号；

所述信号转换单元(10)连接所述信号收发单元(9)，用于将所述监控信号转换为适于所述信号收发端(11)发射的监控信号。

4.一种矫治器监控器的监控方法，其特征在于，用于监控如权利要求1-3中任意一项的矫治器监控器的使用情况，所述监控方法包括：

根据感生电动势的频数和电流频率确定佩戴时间；

根据电势能损失量判断矫治效果是否达到预期；

所述根据电势能损失量判断矫治效果是否达到预期包括：

获取霍尔电压传感器测量的电压值；

根据霍尔电压传感器测量的电压值计算损失的电动势，电势能损失量由电动势的减小替代衡量，通过衡量电势能损失量体现矫治效果是否最终达到预期，损失越大，偏差越大。