CN114989955B - 一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，包括菌液池、设在菌液池内用于固定种植体的固定夹具、与菌液池连接的菌液更新模组、设在菌液池上的传感器组、设在菌液池上的加载孔以及控制单元，控制单元用于根据传感器组的反馈驱动菌液更新模组，使菌液池内的菌液处于流动状态和生长旺盛期。本申请公开的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，通过模拟口腔微生物腐蚀环境的方式实现牙种植体的动态测试。
Description
技术领域
本申请涉及医疗技术领域，尤其是涉及一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统。
背景技术
牙种植体也称为人工牙根，能够在种植完成后与颌骨结合，用来替代天然牙根，为后续的牙体种植提供基础。目前的测试多是在空气中进行，这种方式的反映不够全面，因为口腔环境是一个湿润环境，并且该环境中还存在多种细菌，口腔中的唾液具有一定的腐蚀性并处于流动状态，空气环境下的测试无法真实模拟种植体在口腔唾液腐蚀性环境中的实际服役性能。
发明内容
本申请提供一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，通过模拟口腔唾液微生物环境的方式来测试种植体的抗腐蚀疲劳性能。
本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
本申请提供了一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，包括：
菌液池；
固定夹具，设在菌液池内，用于固定种植体；
菌液更新模组，与菌液池连接；
传感器组，设在菌液池上；
加载孔，设在菌液池上；以及
控制单元，用于根据传感器组的反馈驱动菌液更新模组，使菌液池内的菌液处于流动状态和生长旺盛期。
在本申请的一种可能的实现方式中，菌液更新模组包括：
菌液循环装置，与菌液池连接，用于驱动菌液池内的液体循环流动；
菌液供给装置，与菌液池或菌液循环装置连接；以及
菌液回收装置，与菌液池或菌液循环装置连接。
在本申请的一种可能的实现方式中，传感器组包括液位传感器、温度传感器和氧气浓度传感器中的至少一种。
在本申请的一种可能的实现方式中，固定夹具包括：
底座，位于菌液池内；
滑块，与底座滑动连接，包括第一滑块和可拆卸固定在第一滑块上的第二滑块；
定位螺纹孔，包括设在第一滑块上的第一定位半螺纹孔和设在第二滑块上的第二定位半螺纹孔；
过渡套，设在定位螺纹孔内；以及
固定螺纹孔，设在过渡套上。
其中，滑块在底座上具有多个固定位置，滑块位于不同的固定位置，固定螺纹孔具有不同的倾斜角。
在本申请的一种可能的实现方式中，过渡套包括对称设置的第一半套和第二半套；
固定螺纹孔包括设在第一半套上的第一固定半螺纹孔和设在第二半套上的第二固定半螺纹孔。
在本申请的一种可能的实现方式中，过渡套外壁上的螺纹与定位螺纹孔内壁上的螺纹均为梯形螺纹。
在本申请的一种可能的实现方式中，第一半套和第二半套上互相抵接的面垂直于第一滑块和第二滑块上互相抵接的面。
在本申请的一种可能的实现方式中，底座与菌液池滑动连接；
第一滑块和第二滑块均与底座滑动连接；
还包括：
第一驱动组，设在菌液池或者底座上，用于驱动底座移动；以及
第二驱动组，设在底座或者滑块上，用于驱动滑块移动，滑块的移动轨迹为曲线。
在本申请的一种可能的实现方式中，第一驱动组包括：
第一电机和第一齿条，分别设在菌液池和底座上；
第一齿轮，设在第一电机上并与第一齿条啮合；以及
第一分控单元，设在菌液池或者底座上，用于将控制单元下发的指令传递给第一电机并向第一电机供电。
在本申请的一种可能的实现方式中，第二驱动组包括：
第二电机和第二齿条，分别设在底座和滑块上；
第二齿轮，设在第二电机上并与第二齿条啮合；
第二分控单元，设在底座和滑块上，用于将控制单元下发的指令传递给第二电机并向第二电机供电。
附图说明
图1是本申请提供的一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统的结构性示意图。
图2是本申请提供的另一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统的结构性示意图。
图3是本申请提供的一种固定夹具的结构性示意图。
图4是本申请提供的一种滑块的结构性示意图。
图5是本申请提供的一种过渡套的结构性示意图。
图6至图8是本申请提供的几种不同直径的过渡套与种植体的配合示意图。
图9是本申请提供的一种菌液池和固定夹具的连接性示意图。
图10是本申请提供的一种第一驱动组和第二驱动组的结构性示意图。
图11是本申请提供的一种第一分控单元的结构性示意框图。
图12是本申请提供的一种第二分控单元的结构性示意框图。
图13是本申请提供的一种控制单元的结构性示意框图。
图14是本申请提供的一种无线通讯器的结构性示意框图。
图中，1、菌液池，2、固定夹具，3、菌液更新模组，4、传感器组，5、加载孔，6、控制单元，21、底座，22、第一驱动组，23、滑块，231、第一滑块，232、第二滑块，24、第二驱动组，25、定位螺纹孔，251、第一定位半螺纹孔，252、第二定位半螺纹孔，26、过渡套，261、第一半套，262、第二半套，27、固定螺纹孔，271、第一固定半螺纹孔，272、第二固定半螺纹孔，221、第一电机，222、第一齿条，223、第一齿轮，224、第一分控单元，241、第二电机，242、第二齿条，243、第二齿轮，244、第二分控单元，31、菌液循环装置，32、菌液供给装置，33、菌液回收装置，601、CPU，602、RAM，603、ROM，604、系统总线，701、压头，702、制氧机，703，恒温装置，801、天线，802、射频装置，803、基带装置。
具体实施方式
以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。
请参阅图1，为本申请公开的一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，动态测试系统由菌液池1、固定夹具2、菌液更新模组3、传感器组4和控制单元6等组成，固定夹具2安装在菌液池1，作用是固定进行测试的种植体。菌液池1的作用是使用菌液来模拟口腔唾液环境。
应理解，口腔是一个具有一定温度且湿润的环境，同时还存在有多种细菌（例如变形链球菌、白色念珠菌、血链球菌等），因此在本申请中，使用浸泡并冲刷的方式来模拟该环境，也就是在实际的服役环境中测试，菌液池1内的菌液会将固定夹具2和固定夹具2上的种植体浸没并保持流动状态。
加载孔5设在菌液池1上，用于使压头701能够伸入到菌液池1内并对固定在夹具2上的种植体施加压力，当然，在一些可能的实现方式中，请参阅图2，压头701也可以通过加载孔5安装在菌液池1上。
在一些可能的实现方式中，加载孔5的内壁上安装有密封圈，同时菌液池1的上端面和下端面上也安装了密封圈，这样能够提供一个密闭环境，因为细菌生长过程中，如果受到外界环境污染很容易影响细菌的活性。
在一些可能的实现方式中，压头701上用于与牙种植体接触的面为圆弧面，这样可以使压头701与牙种植体的接触为面接触，相比于点接触的方式，面接触能够将压力均匀的传递到种植体上，能够更加真实的模拟牙种植体的实际工作场景。
传感器组4设在菌液池1上，目的是采集菌液池1内的环境数据，例如液位、温度和含氧量等，这些数据作为菌液更新模组3工作的依据。传感器组4采集到的数据发送给控制单元6，然后由控制单元6驱动菌液更新模组3工作，菌液更新模组3的作用有两个，第一个是使菌液池1的菌液处于流动状态，第二个是使菌液池1的菌液处于生长旺盛期。
菌液处于流动状态能够模拟口腔中的液体冲刷状态，使得模拟环境更加真实，菌液处于生长旺盛期同样能够使模拟环境更加真实。
在一些可能的实现方式中，传感器组4包括液位传感器、温度传感器和氧气浓度传感器中的至少一种。
液位传感器的作用是监测菌液池1内的液面高度，目的是使固定夹具2能够始终浸泡在菌液中，并同时在菌液流动过程中，菌液池1内的液面高度能够保持稳定。
氧气浓度传感器的作用是监控菌液池1内的氧气浓度，使菌液池1内的氧气浓度能够满足菌液生长的需要，使菌液池1内的菌液处于生长旺盛期。对于氧气的提供，可以使用外接的制氧机702，制氧机702的控制端与控制单元6连接，也可以将制氧机702集成到本申请公开的测试系统中，制氧机702的输出端与菌液池1连接。
温度传感器的作用是使菌液池1内的温度能够满足菌种处于生长旺盛期的需要，例如图1中所示，在菌液池1的内壁上增加加热装置703（加热丝或者加热片），加热装置703的控制端与控制单元6连接。
或者，加热装置703安装在菌液更新模组3上。
应理解，菌液中细菌的活性和温度、含氧量与菌种存活时间等具有关系，在温度和含氧量合适的情况下，菌液中的细菌活性就高，反之菌液中的细菌活性就低，另外，菌液在使用一段时间后，活性也会下降。因此需要通过温度控制、含氧量控制和更换部分菌液的方式来使菌液处于生长旺盛期，用以得到更准确的腐蚀疲劳实验数据。
请参阅图1，作为申请提供的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统的一种具体实施方式，菌液更新模组3由菌液循环装置31、菌液供给装置32和菌液回收装置33等组成，具体而言，菌液循环装置31与菌液池1连接，作用是驱动菌液池1内的液体循环流动，目的是模拟口腔中的液体冲刷状态。
菌液供给装置32和菌液回收装置33均与菌液池1连接，菌液供给装置32的作用是向菌液池1中提供新鲜的菌液，菌液回收装置33的作用是将菌液池1中的部分菌液移出。
当然，菌液供给装置32和菌液回收装置33还可以与菌液循环装置31连接。
具体地说，菌液供给装置32和菌液回收装置33是通过部分更新的方式使菌液池1内的菌液处于旺盛期，因为如果全部更换，那么新加入的菌液就需要一个适应期，然后才会转入到旺盛期，很明显，这会导致模拟环境与实际环境的不一致。
这种方式还会使种植体暴露在空气中一段时间，与测试过程中需要种植体始终浸泡在菌液中的初衷相悖。采用部分更新的方式既能够将菌液的活性波动控制在很小的范围内，又能够使菌液池1内的液面高度基本保持不变。
在一些可能的实现方式中，菌液循环装置31由泵和管道组成，管道将泵和菌液池1连接在一起，使得菌液池1内的菌液能够循环流动。
在一些可能的实现方式中，菌液供给装置32由泵和存储箱等组成，泵的输入端和存储箱连接，输出端与菌液循环装置31或者菌液池1连接。
在一些可能的实现方式中，菌液回收装置33由泵和回收箱等组成，泵的输入端与菌液循环装置31或者菌液池1，输出端与回收箱连接。
请参阅图3，作为申请提供的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统的一种具体实施方式，固定夹具2由底座21、滑块23和过渡套26等组成，底座21设置在菌液池1内，滑块23由第一滑块231和第二滑块232两部分组成，第二滑块232可拆卸连接在第一滑块231上。
在一些可能的实现方式中，底座21也可以分为两半，每一半上均开设有弧形引导槽，第一滑块231的一部分和第二滑块232的一部分分别伸入到与之对应的一半底座21上的弧形引导槽内。
请参阅图4，定位螺纹孔25分为第一定位半螺纹孔251和第二定位半螺纹孔252两个部分，第一定位半螺纹孔251设在第一滑块231上，第二定位半螺纹孔252设在第二滑块232上。过渡套26设在定位螺纹孔25内，具体而言，将种植体采用过渡套26对其抱紧连接，然后再将过渡套26采用抱紧连接到定位螺纹孔25内。
应理解，定位螺纹孔25需要先在滑块23上加工出来，然后再将滑块23切割成第一滑块231和第二滑块232两个部分，设计时留有抱紧间隙，可以使第一滑块231和第二滑块232能够抱紧过渡套26，相比于直接的螺纹连接方式，这种连接方式的可靠性和稳定性更高。
请参阅图5，过渡套26上设有固定螺纹孔27，固定螺纹孔27用于与种植体进行连接。结合上文中的内容，如果在测试过程中过渡套26发生了倾斜或者晃动，就会导致测试数据出现偏离。使用本申请提供的固定方式后，能够使种植体与夹具连接稳定可靠，测试结果更加准确。
进一步地，过渡套26包括对称设置的第一半套261和第二半套262，固定螺纹孔27包括设在第一半套261上的第一固定半螺纹孔271和设在第二半套262上的第二固定半螺纹孔272。将过渡套26分为两个部分的方式能够提高过渡套26与种植体的连接可靠性，可以使种植体在承压过程中的位置不发生变化，进一步提高测试结果的准确性。
在一些可能的实现方式中，过渡套26外壁上的螺纹与定位螺纹孔25内壁上的螺纹均为梯形螺纹。梯形螺纹的强度高，并且具有良好的对中性，保证种植体与夹具连接可靠，最终保证测试结果准确可靠。
更进一步地，第一半套261和第二半套262上互相抵接的面垂直于第一滑块231和第二滑块232上互相抵接的面。第一滑块231和第二滑块232将压力均匀的传递给过渡套26（第一半套261和第二半套262），然后再传递给与过渡套26螺纹连接的种植体。
第一半套261和第二半套262上互相抵接的面和第一滑块231和第二滑块232上互相抵接的面互相垂直时，能够使压力均匀的分布在种植体的四周，可以最大程度的保证种植体在试验过程中不出现偏移，提高种植体在承压过程中的稳定性。
应理解，过渡套26的数量可以是多个，每个过渡套26上的固定螺纹孔27的直径均不相同，这样就可以对不同直径的种植体进行测试，如图6至图8所示，图6至图8所示的内容中，三个过渡套26的外径相同，但是固定螺纹孔27的直径均不相同。
在实际的测试过程中，还要在不同的倾斜角度下对种植体进行测试，因此作为申请提供的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统的一种具体实施方式，使用第一驱动组22和第二驱动组24来自动调整种植体的倾斜角度。
具体而言，第一滑块231和第二滑块232均与底座21滑动连接，同样的，底座21与菌液池1滑动连接。第一驱动组22设在菌液池1或者底座21上，用于驱动底座21移动，第二驱动组24设在底座21或者滑块23上，用于驱动滑块23移动。
底座21的移动轨迹为直线，滑块23的移动轨迹为曲线，通过两个移动的结合，就能够调整种植体的倾斜角度并且能够使种植体始终位于加载孔5的下方。应理解，滑块23移动时，种植体的倾斜角度会发生变化，同时，其在水平方向上的位置也会发生变化，因此需要底座21移动来消除水平方向上移动产生的影响。
例如种植体需要进行五个不同倾斜角度下的测试，通过上述内容中记载的结构，五个测试都能够在菌液浸泡的条件下进行，测试具有连贯性。同时考虑到种植体倾斜角度变化导致的竖直方向上的位置变化，可以借助菌液供给装置32和菌液回收装置33来实现菌液液面高度的调整，液面高度需要增加时，菌液供给装置32向菌液池1内注入一定量的菌液，液面高度需要降低时，菌液回收装置33将菌液池1内的一部分菌液移出。
请参阅图9和图10，第一驱动组22由第一电机221、第一齿条222、第一齿轮223和第一分控单元224等组成，第一齿轮223安装在第一电机221的转轴上，第一电机221和第一齿条222分别安装在菌液池1和底座21上，第一分控单元224位于菌液池1或者底座21上，作用是将控制单元6下发的指令传递给第一电机221并向第一电机221供电。
第一齿条222和第一齿轮223啮合，当第一电机221输出动力时，能够带动第一齿轮223转动，通过与第一齿条222啮合，实现底座21的移动。
第一电机221使用防水电机，同时电机的速度可以调整，电机转速的调整方式有两种，第一种是使用伺服电机，第二种是使用变频器对电机的转速进行调整。
请参阅图11，第一分控单元224由分控制器、无线通讯器和电源等组成，分控制器、无线通讯器和电源等都安装在一个密封盒内，无线通讯器用于与控制单元6进行通讯，分控制器根据无线通讯器接收到的指令驱动第一电机221动作，电源向分控制器、无线通讯器和第一电机221供电。
请参阅图10，第二驱动组24由第二电机241、第二齿条242、第二齿轮243和第二分控单元244等组成，第二齿轮243安装在第二电机241的转轴上，第二电机241和第二齿条242分别安装在底座21和滑块23上，第二分控单元244位于菌液池1或者底座21上，作用是将控制单元6下发的指令传递给第二电机241并向第二电机241供电。
第二电机241使用防水电机，同时电机的速度可以调整，电机转速的调整方式有两种，第一种是使用伺服电机，第二种是使用变频器对电机的转速进行调整。
第二齿条242和第二齿轮243啮合，当第二电机241输出动力时，能够带动第二齿轮243转动，通过与第二齿条242啮合，实现滑块23的移动。
请参阅图12，第二分控单元244由分控制器、无线通讯器和电源等组成，分控制器、无线通讯器和电源等都安装在一个密封盒内，无线通讯器用于与控制单元6进行通讯，分控制器根据无线通讯器接收到的指令驱动第二电机241动作，电源向分控制器、无线通讯器和第二电机241供电。
请参阅图13，应理解，控制单元6主要由CPU601、RAM602、ROM603和系统总线604等组成，其中，CPU601，RAM602和ROM603均连接在系统总线604上。
菌液循环装置31、菌液供给装置32和菌液回收装置33均通过控制电路连接在系统总线604上；传感器组4通过通讯电路连接在系统总线604上；第一分控单元224和第二分控单元244通过无线通讯器与控制单元6进行数据通讯，无线通讯器通过无线驱动器连接在系统总线604上。
请参阅图14，应理解，无线通讯器由天线801、射频装置802和基带装置803组成，天线801与射频装置802连接。在上行方向上，射频装置802通过天线801接收终端发送的信息，将终端设备发送的信息发送给基带装置803进行处理。在下行方向上，基带装置803对终端的信息进行处理，并发送给射频装置802，射频装置802对终端设备的信息进行处理后经过天线801发送给终端。
为了方便调节，请参阅图3和图10，在菌液池1的底面和底座21上增加了刻度，刻度用于在水平方向上进行位置调整的参考。请参阅图3，在底座21和滑块23上还增加了另外一组刻度，这组刻度用于调整定位螺纹孔25的倾斜角度时的参考。
本具体实施方式的实施例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，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，包括：
菌液池（1）；
固定夹具（2），设在菌液池（1）内，用于固定种植体；
菌液更新模组（3），与菌液池（1）连接；
传感器组（4），设在菌液池（1）上；
加载孔（5），设在菌液池（1）上；以及
控制单元（6），用于根据传感器组（4）的反馈驱动菌液更新模组（3），使菌液池（1）内的菌液处于流动状态和生长旺盛期；
固定夹具（2）包括：
底座（21），位于菌液池（1）内；
滑块（23），与底座（21）滑动连接，包括第一滑块（231）和可拆卸固定在第一滑块（231）上的第二滑块（232），第一滑块（231）和第二滑块（232）之间存在抱紧间隙；
定位螺纹孔（25），包括设在第一滑块（231）上的第一定位半螺纹孔（251）和设在第二滑块（232）上的第二定位半螺纹孔（252）；
过渡套（26），设在定位螺纹孔（25）内；以及
固定螺纹孔（27），设在过渡套（26）上；
其中，滑块（23）在底座（21）上具有多个固定位置，滑块（23）位于不同的固定位置，固定螺纹孔（27）具有不同的倾斜角；
过渡套（26）包括对称设置的第一半套（261）和第二半套（262）；
固定螺纹孔（27）包括设在第一半套（261）上的第一固定半螺纹孔（271）和设在第二半套（262）上的第二固定半螺纹孔（272）。
2.根据权利要求1所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，菌液更新模组（3）包括：
菌液循环装置（31），与菌液池（1）连接，用于驱动菌液池（1）内的液体循环流动；
菌液供给装置（32），与菌液池（1）或菌液循环装置（31）连接；以及
菌液回收装置（33），与菌液池（1）或菌液循环装置（31）连接。
3.根据权利要求1或2所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，传感器组（4）包括液位传感器、温度传感器和氧气浓度传感器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，过渡套（26）外壁上的螺纹与定位螺纹孔（25）内壁上的螺纹均为梯形螺纹。
5.根据权利要求1所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，第一半套（261）和第二半套（262）上互相抵接的面垂直于第一滑块（231）和第二滑块（232）上互相抵接的面。
6.根据权利要求1或4或5所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，底座（21）与菌液池（1）滑动连接；
第一滑块（231）和第二滑块（232）均与底座（21）滑动连接；
还包括：
第一驱动组（22），设在菌液池（1）或者底座（21）上，用于驱动底座（21）移动；以及
第二驱动组（24），设在底座（21）或者滑块（23）上，用于驱动滑块（23）移动，滑块（23）的移动轨迹为曲线。
7.根据权利要求6所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，第一驱动组（22）包括：
第一电机（221）和第一齿条（222），分别设在菌液池（1）和底座（21）上；
第一齿轮（223），设在第一电机（221）上并与第一齿条（222）啮合；以及
第一分控单元（224），设在菌液池（1）或者底座（21）上，用于将控制单元（6）下发的指令传递给第一电机（221）并向第一电机（221）供电。
8.根据权利要求6所述的种植体微生物实时腐蚀动态测试系统，其特征在于，第二驱动组（24）包括：
第二电机（241）和第二齿条（242），分别设在底座（21）和滑块（23）上；
第二齿轮（243），设在第二电机（241）上并与第二齿条（242）啮合；
第二分控单元（244），设在底座（21）和滑块（23）上，用于将控制单元（6）下发的指令传递给第二电机（241）并向第二电机（241）供电。
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