CN117281635B - 一种口腔龋齿自动磨钻装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牙科医疗器械，具体公开了一种口腔龋齿自动磨钻装置，包括安装架，所述安装架上设置有两个保持架，所述安装架的底部通过驱动组件连接有支撑板，所述的支撑板底部设置有钻头组件，所述支撑板上还设置有视觉识别模块。本发明的优点是保持架在使用的过程中与患者的牙齿保持实时的相对静止状态，无需频繁校正，简化操作步骤。

Description

一种口腔龋齿自动磨钻装置

技术领域

本发明涉及牙科医疗器械，特别是一种口腔龋齿自动磨钻装置。

背景技术

目前口腔牙体牙髓科针对牙齿龋坏的传统操作流程依然是手动去除龋坏组织—酸蚀处理牙齿表面—粘接修复材料，其中去除龋坏组织是流程中耗时最长的部分，也是决定治疗效果的关键。手工去除龋坏组织过程中，医生需要确认磨除的牙体组织量，并将窝洞底与壁应尽量打磨光滑。传统治疗方式由于口腔狭小的空间与光照、牙齿颜色、医生状态与经验和临场判断能力等不确定性因素的影响，不同医生的治疗效果差距极大。口腔困难的操作环境也常常让窝洞的预备质量无法全部达标，手工操作的穿髓风险也带来了极大的医疗安全隐患，严重影响备牙质量。目前种植科，修复科等口腔科室设计制造了口腔机器人以辅助医生进行种植牙，基牙预备等临床操作。但是目前口腔机器人均固定在牙椅或地面上，占据较大空间的同时无法与患者保持相对静止。患者一旦在检查或治疗的过程中发生移动，则必须重新进行校正以保持原有的位置关系。这些问题限制了自动化口腔治疗机器人的普及，也让治疗过程变得复杂冗余。因此，开发可以保持相对静止的自动化龋齿预备机器人，成为了目前改善龋齿治疗效果的可行方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种口腔龋齿自动磨钻装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种口腔龋齿自动磨钻装置，包括安装架，所述安装架上设置有两个保持架，所述安装架的底部通过驱动组件连接有支撑板，所述的支撑板底部设置有钻头组件，所述支撑板上还设置有视觉识别模块。

具体的，所述的驱动组件包括连接耳、驱动电机和连接杆，所述的驱动电机固定设置在连接耳上，所述驱动电机的输出端连接有转动框，所述连接杆的一端与转动框铰接，另一端铰接有一万向接头，所述万向接头与支撑板铰接。

具体的，所述的驱动组件设置有三个，三个驱动组件呈三角分布。

具体的，所述的钻头组件包括立柱，所述立柱上设置有一第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端设置有旋转框，所述旋转框上设置有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端设置有气钻。

具体的，所述气钻包括壳体和旋转轴，所述旋转轴转动设置在壳体内，所述旋转轴上设置有扇叶，所述旋转轴的一端延伸出壳体并连接有钻头，所述的壳体内设置有进气通道，所述进气通道的出气端沿壳体径向设置，所述进气通道连接有进气管道，所述壳体连通有出气管。

具体的，所述的出气管直径小于进气通道的直径。

具体的，所述视觉识别模块包括固定夹和摄像头，所述的固定夹设置在支撑板上，所述摄像头固定在固定夹上，所述支撑板上设置有透光孔，所述摄像头位于透光孔的上方，所述摄像头四周设置有补光灯。

具体的，所述的支撑板底部外围设置有滑槽，所述立柱的上端设置有滑块，所述滑块滑动设置在滑槽内，所述支撑板的侧壁上设置有锁止槽连通滑槽，所述滑块上设置有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉与锁止槽配合将滑块锁紧在滑槽内。

具体的，所述的壳体底部位于钻头的四周设置有出水孔和出气孔，所述出水孔连通有进水管。

一种采用口腔龋齿自动磨钻装置进行切削的方法，包括以下步骤：

S1、将保持架安装在患者口腔内，通过保持架将患者的口腔撑开，患者通过自然咬合力将保持架固定在口腔内使其与牙齿定位；

S2、通过摄像头采集牙齿的图像信息并上传至人工智能图像识别系统，人工智能图像识别系统分析获得牙齿边缘轮廓，龋坏部分，并规划切削轨迹与范围；

S3、控制系统控制三个所述驱动电机转动带动支撑板使其带动气钻到达预设位置，然后系统通过进气管道向进气通道供气带动钻头转动，控制系统通过控制驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机带动钻头移动对牙齿进行切削，切削的同时控制系统通过进水管供水，出水孔喷水带走切削产生的热量，喷水的同时壳体内的气体从出气孔喷出将切削下来的碎屑吹散；

S4、随着钻头不断下降，下降1mm时控制系统对驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机停止供电，此时出水孔和出气孔分别喷气和喷水清洗牙齿表面，然后摄像头再次采集牙齿图像信息并上传至人工智能图像识别系统进行后续切削规划，然后重复S3直至切削完成。通过多次识别多次切削的方式能保持将坏掉的部分切削干净。

本发明具有以下优点：

本发明的龋齿去除器械能与人工智能图像识别系统配合，自动化判断龋坏部分边缘与规划切削位置，实现快速、实时、安全的龋齿基牙预备，且能控制切削深度的同时保证窝洞底和壁的光滑，提升备牙效率的同时改善治疗效果。

本发明的保持架在使用的过程中与患者的牙齿保持实时的相对静止状态，无需频繁校正，简化操作步骤。

附图说明

图1 为本发明的龋齿去除器械整体结构示意图（一）；

图2 为本发明的龋齿去除器械整体结构示意图（二）；

图3 为本发明的钻头组件结构示意图；

图4 为本发明的壳体内部结构示意图；

图5 为本发明的支撑板底部结构示意图；

图中：1-保持架，2-连接耳，4-立柱，5-第三驱动电机，6-壳体，7-钻头，8-旋转框，9-支撑板，10-万向接头，11-连接杆，12-驱动电机，13-转动框，14-安装架，15-补光灯，16-摄像头，17-固定夹，18-第二驱动电机，19-滑块，20-进气管道，21-出气管，22-进水管，23-锁紧螺钉，24-进气通道，25-旋转轴，26-扇叶，27-滑槽，28-锁止槽，29-透光孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图5所示，一种口腔龋齿自动磨钻装置，包括安装架14，所述安装架14上设置有两个保持架1，所述安装架14的底部通过驱动组件连接有支撑板9，所述的支撑板9底部设置有钻头组件，所述支撑板9上还设置有视觉识别模块。本实施例中通过设置一安装架14用于安装两个保持架1，安装架14为一平板结构，两个保持架1设置在安装架14的外部，在使用时将两个保持架1放入患者的口腔内，通过患者自然的咬合力实现保持架与患者牙列间的稳定关系，这样就能使龋齿去除器械与患者的牙齿保持相对静止，这样患者头部移动时不会使龋齿去除器械与牙齿产生相对移动，使用更方便，支撑板9通过驱动组件设置在安装架14的底部，并且支撑板9上设置钻头组件和视觉识别模块，进入治疗前，视觉识别模块自动采集龋齿的图像并上传至分析系统，系统综合分析获得牙齿边缘轮廓，龋坏部分，并自动化规划切削轨迹与范围，为后续自动化切削准备，驱动组件带动支撑板9移动使钻头组件驱动至预设位置后，切削开始，钻头组件通过离断式电路进行控制，离断长度控制在1mm，当切削开始时，随着不断切削，钻头组件不断下降，下降至1mm时电路自动离断停止供电，然后视觉识别模块再次自动采集图像并上传至分析系统进行后续切削规划通过多次的切削后就能完成龋坏组织的去除。

本实施例中，所述的驱动组件设置有三个，三个驱动组件呈三角分布，所述的驱动组件包括连接耳2、驱动电机12和连接杆11，所述的驱动电机12固定设置在连接耳2上，所述驱动电机12的输出端连接有转动框13，所述连接杆11的一端与转动框13铰接，另一端铰接有一万向接头10，所述万向接头10与支撑板9铰接。本实施例中通过对三个驱动组件的驱动电机12进行控制，驱动电机12转动带动转动框13转动，转动框13转动带动连接杆11移动，由于连接杆11的一端通过万向接头10与支撑板9铰接，这样三个驱动电机12配合就能使带动支撑板9上下升降移动和平行移动，这样就能将钻头组件移动至预设位置。

进一步的，所述的钻头组件包括立柱4，所述立柱4上设置有一第二驱动电机18，所述第二驱动电机18的输出端设置有旋转框8，所述旋转框8上设置有第三驱动电机5，所述第三驱动电机5的输出端设置有气钻。由于龋齿内的形状不规则，需要对钻头组件进行控制使其能适应不规则的龋齿坏处去除，立柱4固定在支撑板9的底部，在立柱4的底部固定一个第二驱动电机18，旋转框8固定在第二驱动电机18的输出端，并将第三驱动电机5固定在旋转框8上，气钻设置在第三驱动电机5的输出端，且第二驱动电机18的输出轴与第三驱动电机5的输出轴垂直，这样通过控制第二驱动电机18和第三驱动电机5就能带动气钻倾斜，就能调整气钻至最佳磨削龋齿角度。

本实施例中，所述气钻包括壳体6和旋转轴25，所述旋转轴25转动设置在壳体6内，所述旋转轴25上设置有扇叶26，所述旋转轴25的一端延伸出壳体6并连接有钻头7，所述的壳体6内设置有进气通道24，所述进气通道24的出气端沿壳体6径向设置，所述进气通道24连接有进气管道20，所述壳体6连通有出气管21。本实施例中壳体6固定在第三驱动电机5的输出端，旋转轴25转动设置在壳体6内，通过高压气体对旋转轴25进行驱动，使其能达到20000r/min的速度对龋齿进行切削，具体的，通过在旋转轴25的外壁上设置多个扇叶26，通过进气管道20连接气源，高压气体通入进气管道20内并通过进气通道24通入壳体6内吹动扇叶26，进而带动旋转轴25转动，旋转轴25转动就能带动钻头7对龋齿进行切削，壳体6内的气体通过出气管21排出。

本实施例中，所述的出气管21直径小于进气通道24的直径。这样能使壳体6内形成气压差，带动旋转轴25旋转。

本实施例中，所述视觉识别模块包括固定夹17和摄像头16，所述的固定夹17设置在支撑板9上，所述摄像头16固定在固定夹17上，所述支撑板9上设置有透光孔29，所述摄像头16位于透光孔29的上方，所述摄像头16四周设置有补光灯15。本实施例中固定夹17设置在支撑板9上用于固定摄像头16，摄像头16通过支撑板9上设置的透光孔29对龋齿的图像进行采集，为了使采集的图像清晰，本实施例中在固定夹17上位于摄像头16的四周设置补光灯15进行照明。

本实施例中，所述的支撑板9底部外围设置有滑槽27，所述立柱4的上端设置有滑块19，所述滑块19滑动设置在滑槽27内，所述支撑板9的侧壁上设置有锁止槽28连通滑槽27，所述滑块19上设置有锁紧螺钉23，所述锁紧螺钉23与锁止槽28配合将滑块19锁紧在滑槽27内。本实施例中为了能对不同位置的牙齿进行去除，通过在支撑板9的底部设置滑槽27，并在立柱4的顶部设置滑块19，滑块19滑动设置在滑槽27内，通过使滑块19在滑槽27内移动就能调整气钻的位置，进而适应不同位置的牙齿，在滑块19移动到位后通过拧紧锁紧螺钉23就能使滑块19固定在支撑板9上，这样就达到调整的目的，调整后的气钻位置通过摄像头16进行定位。

本实施例中，所述的壳体6底部位于钻头7的四周设置有出水孔和出气孔，所述出水孔连通有进水管22。由于磨龋齿时会产生高温，所以需要进水管22对其龋齿部位进行喷淋降温。

一种采用口腔龋齿自动磨钻装置进行切削的方法，包括以下步骤：

S1、将保持架1安装在患者口腔内，通过保持架1将患者的口腔撑开，患者通过自然咬合力将保持架1固定在口腔内使其与牙齿定位；

S2、通过摄像头16采集牙齿的图像信息并上传至人工智能图像识别系统，人工智能图像识别系统分析获得牙齿边缘轮廓，龋坏部分，并规划切削轨迹与范围；

S3、控制系统控制三个所述驱动电机12转动带动支撑板9使其带动气钻到达预设位置，然后系统通过进气管道20向进气通道24供气带动钻头7转动，控制系统通过控制驱动电机12、第二驱动电机18和第三驱动电机5带动钻头7移动对牙齿进行切削，切削的同时控制系统通过进水管22供水，出水孔喷水带走切削产生的热量，喷水的同时壳体6内的气体从出气孔喷出将切削下来的碎屑吹散；

S4、随着钻头7不断下降，下降1mm时控制系统对驱动电机12、第二驱动电机18和第三驱动电机5停止供电，此时出水孔和出气孔分别喷气和喷水清洗牙齿表面，然后摄像头16再次采集牙齿图像信息并上传至人工智能图像识别系统进行后续切削规划，然后重复S3直至切削完成。通过多次识别多次切削的方式能保持将坏掉的部分切削干净。

所述S2中通过人工智能图像识别系统对采集的图像进行分析对钻头7进行定位。

Claims (6)

1.一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：包括安装架（14），所述安装架（14）上设置有两个保持架（1），使用时将两个保持架（1）放入患者的口腔内，通过患者自然的咬合力实现保持架（1）与患者牙列间的稳定关系，所述安装架（14）的底部通过驱动组件连接有支撑板（9），所述的支撑板（9）底部设置有钻头组件，所述支撑板（9）上还设置有视觉识别模块，所述的钻头组件包括立柱（4），所述立柱（4）固定在支撑板（9）的底部，所述立柱（4）上设置有一第二驱动电机（18），所述第二驱动电机（18）的输出端设置有旋转框（8），所述旋转框（8）上设置有第三驱动电机（5），所述第三驱动电机（5）的输出端设置有气钻，所述第二驱动电机（18）的输出轴与第三驱动电机（5）的输出轴垂直；所述的驱动组件包括连接耳（2）、驱动电机（12）和连接杆（11），所述的驱动电机（12）固定设置在连接耳（2）上，所述驱动电机（12）的输出端连接有转动框（13），所述连接杆（11）的一端与转动框（13）铰接，另一端铰接有一万向接头（10），所述万向接头（10）与支撑板（9）铰接；所述的驱动组件设置有三个，三个驱动组件呈三角分布。

2.根据权利要求1所述的一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：所述气钻包括壳体（6）和旋转轴（25），所述旋转轴（25）转动设置在壳体（6）内，所述旋转轴（25）上设置有扇叶（26），所述旋转轴（25）的一端延伸出壳体（6）并连接有钻头（7），所述的壳体（6）内设置有进气通道（24），所述进气通道（24）的出气端沿壳体（6）径向设置，所述进气通道（24）连接有进气管道（20），所述壳体（6）连通有出气管（21）。

3.根据权利要求2所述的一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：所述的出气管（21）直径小于进气通道（24）的直径。

4.根据权利要求1所述的一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：所述视觉识别模块包括固定夹（17）和摄像头（16），所述的固定夹（17）设置在支撑板（9）上，所述摄像头（16）固定在固定夹（17）上，所述支撑板（9）上设置有透光孔（29），所述摄像头（16）位于透光孔（29）的上方，所述摄像头（16）四周设置有补光灯（15）。

5.根据权利要求2所述的一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：所述的支撑板（9）底部外围设置有滑槽（27），所述立柱（4）的上端设置有滑块（19），所述滑块（19）滑动设置在滑槽（27）内，所述支撑板（9）的侧壁上设置有锁止槽（28）连通滑槽（27），所述滑块（19）上设置有锁紧螺钉（23），所述锁紧螺钉（23）与锁止槽（28）配合将滑块（19）锁紧在滑槽（27）内。

6.根据权利要求2所述的一种口腔龋齿自动磨钻装置，其特征在于：所述的壳体（6）底部位于钻头（7）的四周设置有出水孔和出气孔，所述出水孔连通有进水管（22）。