CN115153939A - 一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置。所述感应线圈装置的本体为哑铃型；主要包括：外壳，外环次级线圈，内环初级线圈和铁芯。外环次级线圈为激励输出；内环初级线圈为反馈输入。本发明装置配合安装在牙种植体上的传感装置使用，利用共振频率分析法，简称RFA法，通过电磁转换，输出固定功率、设定频率范围的交变磁脉冲，通过漏磁与外磁场刺激安装在种植体上的感应器产生共振，共振频率最终反馈给感应线圈装置。这一共振频率可以直接反应牙齿种植体的稳定性情况。本发明装置在牙齿种植前期和后期复位时有较高的实用价值。

Description

一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置

技术领域

本发明属于牙科医疗设备技术领域，特别涉及一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置。

背景技术

自从 60 年代应用钛金属牙科种植体为缺牙病患治疗以来，牙科种植学已被广泛接受。回顾牙科种植学在牙科的发展，经历了由一开始确定材料的生物相容性，探讨种植成功率，到目前转而追求种植修复美观和时效性的过程。近几年来，牙科种植治疗的评估也逐渐向缩短治疗时程的方向发展，希望种植过程更加简化、方便、迅速。自现代种植体系建立以来，牙种植体的稳固度对植牙成功与否是非常重要的因素。是顺利完成骨整合的重要保障。临床医师在评估牙科种植体的稳固度是否合适进行上部结构的修复时，往往依赖经验或者是参考文献报告，而不论是以咬合的力量或是 X线片为依据，均含有主观判断的因素且无法连续追踪与测量。由于必须确定骨愈合与种植体达到良好的骨整合后才可开始制作种植体上部结构，因此带有主观判断的安全时间点，可能使患者必须花费较多的等待时间，也可能使患者过早接受种植体上部结构修复，造成种植体骨整合不完全或骨整合被破坏。所以在进行第二阶段的修复之前，极需要一种适当方法来测量此时种植体的稳固度，以判断种植体的骨整合是否完成。

现阶段临床常用的牙种植体稳固度测试方法有扭力测试法和Periotest 法。前者仅用于放置种植体时，不可以测量后期稳定性。在第二阶段使用时带有损伤性；后者属于机械锤击叩诊方法，容易受测试角度以及位置的干扰，反映实际的生物力学参数存在一定偏差，敏感度较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置。

为达到上述目的，本发明引入共振频率分析法，测量牙种植体在愈合过程中骨边界变化所导致的共振频率变化，作为牙科种植体与周围骨质密合度判断的参考依据。

本发明提供以下技术方案：一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，感应线圈的本体为哑铃型，感应线圈的本体包括：外壳，外环次级线圈，内环初级线圈和铁芯；内环初级线圈包覆在铁芯设置在哑铃型的外壳内部的中间段，内环初级线圈包覆在铁芯外璧；外环次级线圈包覆在哑铃型的外壳的中间段；外环次级线圈为激励输出；内环初级线圈为反馈输入。

所述感应线圈装置的本体作为换能器探头模块，采用过盈式卡槽的方式安装在手持检测装置的头部；外壳的侧壁还固定设置两片对称的扇形的耳板，耳板的中心线上开设一条卡槽，卡槽过盈卡设在手持检测装置的头部内的两根对称的固定板上；固定板与手持检测装置的内壁一体成型。

作为本发明的优选方案，所述的一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述感应线圈装置长度约为8 mm 至10mm，头尾直径约为5.5至6.5 mm，中间直径约为4mm至5 mm。

作为本发明的优选方案，所述外环次级线圈匝数约为250~300匝，所述内环初级线圈匝数约为85~100匝。

作为本发明的优选方案，所述外环次级线圈直径约为0.05mm~0.7 mm，总长度约为15mm~17 mm，所述内环初级线圈直径约为0.15 mm~0.2mm，总长度约为6mm~8 mm。

作为本发明的优选方案，所述铁芯直径约为3.0 mm~4.0mm，内环直径约为4 mm~5mm，外环直径5.0mm~6mm。

作为本发明的优选方案，所述外环次级线圈通过电磁转换输出固定频率的交流磁场；输出频率f（Hz）与输入电压U（V）之间的关系如下：

f = 0.2·ln(U) - 0.89。

作为本发明的优选方案，所述外环次级线圈产生的交变磁场激安装在牙种植体上的传感装置产生共振，共振频率随骨愈合刚度变化，范围为3500 Hz至8500 Hz。

作为本发明的优选方案，所述内环初级线圈通过漏磁与传感装置外磁场发生作用，产生感生电动势，并向主控芯片适配反馈。产生的感应电动势U（V）与传感装置共振频率f（Hz）之间的关系如下：

U =(2μ/h) ·f

其中μ为磁矩，h为普朗克常量。

作为本发明的优选方案，所述牙种植体传感器产生的共振频率f（Hz）与种植体稳固度数值（ISQ）之间的转换关系如下：

。

本发明装置的有益效果在于，1、采用独创的哑铃型结构设计，减小线圈体积，减少生产成本。2、哑铃型结构可以减少内外环线圈的交叉耦合。3、哑铃型结构便于固定安装在牙种植体稳固度检测仪中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，如附图所示的仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置示意图。

图2为一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置透视示意图

图3为外环次级线圈与内环初级线圈示意图。

图4为安装在牙种植体稳固度检测装置内的感应线圈装置。

图5为检测牙种植体稳固度示意图。

1-外壳，11-耳板，卡槽111，2-外环次级线圈，3-内环初级线圈，4-铁芯，5-固定板，10-感应线圈的本体，20-手持检测装置，30-传感装置。

具体实施方式

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。

参考附图1，本发明优选实例的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置。

参考附图2、3、4和5，所述发明装置外形为哑铃型。感应线圈装置包括：外壳，外环次级线圈，内环初级线圈和铁芯。外环次级线圈为激励输出；内环初级线圈为反馈输入。

为阐述本发明装置检测牙种植体稳固度的原理，现进行如下说明：

一个长度固定的杆状结构物的共振频率会随着其边界稳固的程度而改变。例如当调整一根小提琴的琴弦松紧时，这根琴弦所发出的声音频率会有所改变，当弦被束缚得愈紧绷时，其共振频率便会愈高。同样的道理，当种植体的稳固度愈好时，其共振频率也会愈高。本发明装置外环次级线圈通过电磁转换，输出固定功率、设定频率范围的交变磁场，内环初级线圈通过漏磁与安装在牙种植体上传感装置30的外磁场发生作用，通过电磁感应现象产生感生电动势，并向主控芯片适配反馈。

由于传感装置30的外磁场对外环次级线圈主动产生的交变磁场产生阻尼，对内环初级线圈产生感生电动势形成微小变化(Δ u)，主控芯片通过对这个Δ u 的量化，对应到稳固度值，以供显示。

本发明包括手持检测装置20与传感装置30，感应线圈装置的本体10设置在手持检测装置20的头部；感应线圈装置的本体10为哑铃型；感应线圈装置的本体10主要包括：外壳1，外环次级线圈2，内环初级线圈3和铁芯4；

内环初级线圈3包覆在铁芯4设置在哑铃型的外壳1内部的中间段，内环初级线圈3包覆在铁芯4外璧；外环次级线圈2包覆在哑铃型的外壳1的中间段；

外环次级线圈2为激励输出，内环初级线圈3为反馈输入。

在设计线圈结构时，为减少内外环线圈的交叉耦合，提高牙种植体稳固度检测准确性，对传统对称式线圈结构进行技术革新，将线圈设计为哑铃型，可以在一定程度上减少交叉耦合对探测产生的影响。

所述感应线圈装置的本体10作为换能器探头模块，采用过盈式卡槽的方式安装在手持检测装置20的头部；外壳1的侧壁还固定设置两片对称的扇形的耳板11，耳板11的中心线上开设一条卡槽111，卡槽111过盈卡设在手持检测装置20的头部内的两根对称的固定板5上；固定板5与手持检测装置20的内壁一体成型。

所述感应线圈装置的本体10长度约为8 mm 至10mm，头尾直径约为5.5至6.5 mm，中间直径约为4mm至5 mm。

所述外环次级线圈2匝数约为250~300匝，所述内环初级线圈3匝数约为85~100匝。

所述外环次级线圈2直径约为0.05~0.7 mm，总长度约为 15mm~17 mm，所述内环初级线圈3直径约为0.15 mm~0.2mm，总长度约为6mm~8 mm。

所述铁芯4直径约为3.0 mm~4.0mm，内环直径约为4 mm~5mm，外环直径5.0mm~6.0mm。

所述外环次级线圈2通过电磁转换输出固定频率的交流磁场；输出频率f（Hz）与输入电压U（V）之间的关系如下：

f = 0.2·ln(U) - 0.89。

所述外环次级线圈2产生的交变磁场激安装在牙种植体上的传感装置30产生共振，共振频率随骨愈合刚度变化，范围为3500 Hz至8500 Hz。

所述内环初级线圈3通过漏磁与传感装置30外磁场发生作用，产生感生电动势，并向主控芯片适配反馈；产生的感应电动势U（V）与传感装置30共振频率f（Hz）之间的关系如下：

U =(2μ/h) ·f

其中μ为磁矩，h为普朗克常量。

所述牙种植体传感器产生的共振频率f（Hz）与种植体稳固度数值ISQ之间的转换关系如下：

。

为了得到骨边界刚度与所述发明装置共振频率的关系，同时调整线圈参数，进行了如下体外实验：所述牙种植体的传感装置30植入树脂块的中央孔洞（直径：5.0 mm，深度：17 mm）中，装置和树脂块之间填充白石膏。白石膏逐渐固化，在10，15，20，25，30，35，40，45分钟时分别测量装置的共振频率值，重复多次进行该实验，调整本发明装置设计参数，已到达最佳测量效果。

为验证本发明的实用性，现举出以下实施例：

优选地，医疗人员通过专用医疗工具把牙种植体的传感装置30安装在牙种植体上；使用时，医疗人员将手持检测仪20设有感应线圈的本体10的一端移置患者口腔内部至距所述种植体的传感装置30小于第一距离的位置。优选地，为了保证测试精度，第一距离小于2 mm。

通常，种植体在不同方位的稳定度是一致的。然而，有时候种植体周围骨边界的情况不同从而影响了种植体在不同方位的稳定性。优选地，为了更准确的测量牙种植体稳定度数值，医疗人员需从不同角度及位置测量取平均值。优选地，本发明实施例的技术方案提高了医疗人员的工作效率。因此，本发明实施例可以提高牙种植体稳定度检测的操作便捷性、提高测试效率，以及提高检测结果的准确性。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于牙科种植体稳固度检测的感应线圈装置，包括手持检测装置（20）与传感装置（30），其特征在于，感应线圈装置的本体（10）设置在手持检测装置（20）的头部；

感应线圈装置的本体（10）为哑铃型；感应线圈装置的本体（10）主要包括：外壳（1），外环次级线圈（2），内环初级线圈（3）和铁芯（4）；

内环初级线圈（3）包覆在铁芯（4）设置在哑铃型的外壳（1）内部的中间段，内环初级线圈（3）包覆在铁芯（4）外璧；外环次级线圈（2）包覆在哑铃型的外壳（1）的中间段；

外环次级线圈（2）为激励输出，内环初级线圈（3）为反馈输入。

2.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述感应线圈装置的本体（10）作为换能器探头模块，采用过盈式卡槽的方式安装在手持检测装置（20）的头部；外壳（1）的侧壁还固定设置两片对称的扇形的耳板（11），耳板（11）的中心线上开设一条卡槽（111），卡槽（111）过盈卡设在手持检测装置（20）的头部内的两根对称的固定板（5）上；固定板（5）与手持检测装置（20）的内壁一体成型。

3.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述感应线圈装置的本体（10）长度约为8 mm 至10mm，头尾直径约为5.5至6.5 mm，中间直径约为4mm至5 mm。

4.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述外环次级线圈（2）匝数约为250至300匝，所述内环初级线圈（3）匝数约为85至100匝。

5.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述外环次级线圈（2）直径约为0.05mm至0.7 mm，总长度约为 15mm至17 mm，所述内环初级线圈（3）直径约为0.15 mm至0.2mm，总长度约为6mm至8 mm。

6.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述铁芯（4）直径约为3.0 mm至4.0mm，内环直径约为4 mm至5mm，外环直径5.0至6mm。

7.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述外环次级线圈（2）通过电磁转换输出固定频率的交流磁场；输出频率f与输入电压U之间的关系如下：

f = 0.2·ln(U) - 0.89。

8.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述外环次级线圈（2）产生的交变磁场激安装在牙种植体上的传感装置（30）产生共振，共振频率随骨愈合刚度变化，范围为3500 Hz至8500 Hz。

9.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述内环初级线圈（3）通过漏磁与传感装置（30）外磁场发生作用，产生感生电动势，并向主控芯片适配反馈；产生的感应电动势U与传感装置（30）共振频率f之间的关系如下：

U =(2μ/h) ·f

其中μ为磁矩，h为普朗克常量。

10.如权利要求1所述的一种用于牙种植体稳固度检测的感应线圈装置，其特征在于，所述牙种植体传感器产生的共振频率f与种植体稳固度数值ISQ之间的转换关系如下：

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