CS201490B1

CS201490B1 - Scanner of the chewing force

Info

Publication number: CS201490B1
Application number: CS238679A
Authority: CS
Inventors: Josef Cihak; Miroslav Eber; Marcela Bernardova; Frantisek Machala
Original assignee: Josef Cihak; Miroslav Eber; Marcela Bernardova; Frantisek Machala
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1980-11-28

Description

Předmětem vynálezu je snímač žvýkací sílv pro přesná dynamická á statická měření ve stomatologii.The subject of the invention is a chewing force sensor for accurate dynamic and static measurements in dentistry.

Dosud známá provedení snímačů žvýkací síly využívají klasických siloměrů mechanické produkce, založené na přímém měření stisku zubů pomocí mechanického převodu pružinami a táhly. Uvedený princip zařízení je sice konstrukčně velmi jednoduchý, nenáročný a levný; zařízeni má však nízkou přesnost, veliké rozměry a váhu a neumožňuje přitom další zpracování signálu. Jiné přístroje využívají tlakových snímačů různých provedení a to tak, že tlakový snímač je připojen na trubičku nebo hadičku vyplněnou kapalinou, která má zakončení s ploškami, na které působí měřená žvýkací sila. Tímto systémem je měřená sílá převedena, na hydraulický tlak. Řešení dává značné variabilní výsledky, které závisí na velikosti a konstrukci plošek. Převedení na hydraulický tlak znesnadňuje vyhodnocený výsledků a je malá reprodukovatelnost. Nepřímé metody založené na indikaci kontrakce žvýkacích svalů neumožňují přesná diskrétní měření z důvodu existujícího* periodontomus/kulárního reflexu. Pro měření tímto systémem je využíváno mechanických snímačů na principu ručkových indikátorů. Je dosaženo jen malé přesnosti a reprodukovatel201490 nosti. Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny snímačem žvýkací síly podle vynálezu, tvořeného deskovou základnou a opatřeného čidly mechanického napětí, kupříkladu tenzometry, jehož podstatou je to, že na deskovou základnu je připevněn nosník, který je ve střední části opatřen zeslabenou měrnou ploškou. Na zeslabenou měrnou plošku jsou připevněny měrný polovodičový těňzometř. a odlišně nasměrovaný kompenzační polovodičový tenzometr, které jsou kryty vrstvou kaučuku. Nosník je pak opatřen horním nástavcem se žlábkem, popřípadě kolíkem. Desková základna je opatřena dolním nástavcem.The known chewing force transducers of the prior art utilize conventional mechanical production load cells based on direct measurement of tooth compression by mechanical transmission by springs and rods. The above-mentioned principle of the device is very simple in design, simple and cheap; however, the device has low accuracy, large dimensions and weight and does not allow further signal processing. Other devices utilize pressure sensors of various embodiments, such that the pressure sensor is connected to a tube or tubing filled with a liquid having an end with flats on which the measured chewing force acts. With this system the measured force is converted to hydraulic pressure. The solution gives considerable variable results depending on the size and construction of the pads. Converting to hydraulic pressure makes it difficult to evaluate the results and has low reproducibility. Indirect methods based on the indication of contraction of the masticatory muscles do not allow accurate discrete measurements due to the existing * periodontomus / spherical reflex. For the measurement by this system is used mechanical sensors on the principle of pointer indicators. Low accuracy and reproducibility are achieved. The aforementioned drawbacks are overcome by the chewing force sensor according to the invention consisting of a plate base and provided with mechanical stress sensors, for example strain gauges, which is based on the fact that a beam is attached to the plate base and has a weakened measuring surface in the middle. A specific semiconductor strain gauge is attached to the attenuated measuring surface. and a differently oriented compensating semiconductor strain gauge which is covered with a rubber layer. The beam is then provided with an upper extension with a groove or pin. The plate base is provided with a lower extension.

Snímač žvýkací síly podle vynálezu může být opatřen' vrstvou pružného* materiálu, umí-stěnou mezi nosníkem a deskovou základnou. Je zhotovena například ze silikonového* kaučuku nebo pryže. Snímač žvýkací síly podle vynálezu může být na měrné plošce popřípadě opatřen izolační slídovou fólií.The chewing force sensor according to the invention may be provided with a layer of resilient material positioned between the beam and the plate base. It is made, for example, of silicone rubber or rubber. The chewing force sensor according to the invention may optionally be provided with an insulating mica foil on the measuring surface.

Snímač žvýkací síly podle vynálezu umožňuje jednoduchá a reprodukovatelná měření síly ve stomatologii, například měření žvýkací síly na definované části zubořadí přirozeného, nebo' nahrazeného* protetickou náhradou. Převodem mechanické síly na analogový elektrický signál pomocí polovodičových tenzomettů j,e umožněno výhodné elektronické zpracování, při čemž je dosaženo vysoké přesnosti a. reprodukovatelnosti měření. Snímač žvýkací síly vyniká malou nelinearitou, nepatrnou hystěrezi, dobroustabilitou parametrů'a vysokou citlivostí. Je velmi snadno desinfikovatelný a jeho klinická aplikace je rovněž velmi jednoduchá a operativní. Vhodná volba tloušťky zeslabené měrné plošky umožňuje konstrukci snímače jak pro nízké, tak i vysoké hodnoty žvýkacích sil, přičemž použití vrstvy pružného materiálu, umístěného mezi deskovou základnou a nosníkem, dává možnost Citlivého měření .malých hodnot žvýkacích sil, při současné možnosti indikace extrémně vysokých hodnot žvýkacích sil. Použití izolační slídové fólie dokonale izoluje polovodičové tenzometry od kovových částí snímače i v případě částečného navlhnutí lepidla. Snímač žvýkací síly má velmi malé rozměry a váhu, přičemž jen minimálně obtěžuje pacienta a neovlivňuje měření. Je velmi snadno kalibrovatelný/ trvanlivý a spolehlivý.The chewing force sensor according to the invention allows simple and reproducible force measurements in dentistry, for example measuring the chewing force on a defined part of a natural or replaceable tooth part. By converting the mechanical force into an analogue electrical signal by means of semiconductor strain gauges, advantageous electronic processing is possible, while achieving high accuracy and reproducibility of the measurements. The chewing force sensor is characterized by low non-linearity, low hysteresis, good stability of parameters and high sensitivity. It is very easy to disinfect and its clinical application is also very simple and operative. Appropriate choice of the thickness of the attenuated measuring surface allows the sensor to be designed for both low and high chewing forces, while the use of a layer of resilient material located between the slab base and the beam gives the possibility of sensitive measurement of low chewing forces while providing extremely high readings chewing forces. The use of insulating mica foil perfectly insulates the semiconductor strain gauges from the metal parts of the sensor even in the case of partial wetting of the adhesive. The chewing force transducer is very small in size and weight, with minimal inconvenience to the patient and does not affect measurement. It is very easy to calibrate / durable and reliable.

Na přiložených výkresech je příkladné provedení, kde na obr. 1 je znázorněn snímač žvýkací síly podle vynálezu, který sestává z deskové základny 1, na kterou je připevněn nosník 2, který je opatřen ve střední části zeslabenou měrnou ploškou 3, na kterou jsou připevněny měrný polovodičový tenzometr 4 a odlišně nasměrovaný kompenzační polovodičový tenzometr 5, přičemž jsou překrytý vrstvou kaučuku 13. •Nosník 2 je opatřen horním nádstavcem 6 se žlábkem 7. Desková základna 1 je opatřena dolním nástavcem 8. Poňiocí kabelu 14 je měrný polovodičový tenzometr 4 propojen ,s odlišně nasměrovaným kompenzačním polovodičovým těnzometrem 5 a vnějšími ohmickými odpory ve Wheatstonově můstku.1 shows a chewing force sensor according to the invention, which consists of a plate base 1, on which a beam 2 is attached, which is provided with a weakened measuring surface 3 in the middle, to which the the beam 2 is provided with an upper extension 6 with a groove 7. The plate base 1 is provided with a lower extension 8. By means of a cable 14, a specific semiconductor strain gauge 4 is connected, with a semiconductor strain gauge 4 and a differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5. a differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 and external ohmic resistors in the Wheatstone bridge.

Na obr. je znázorněn snímač žvýkací síly podle vynálezu, v provedení, které má nosník 2 opatřen kolíkem 9.The chewing force sensor according to the invention is shown in an embodiment in which the support 2 has a pin 9.

Obr. 3 znázorňuje půdorys nosníku 2 se zeslabenou měrnou ploškou 3, na které je znározněno rozmístění měrného polovodičového tenzometru 4 a odlišně nasměrovaného kompenzačního polovodičového tenzometru 5.Giant. 3 shows a plan view of a beam 2 with a weakened measuring surface 3 on which the distribution of the specific semiconductor strain gauge 4 and the differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 are shown.

Obr. 4 znázorňuje provedení snímače žvýkací síly podle vynálezu s vrstvou pružného materiálu 10, zhotoveného například ze silikonového' kaučuku nebo pryže, umístěného mezi nosník 2 a deskovou základnu 1.Giant. 4 shows an embodiment of the chewing force sensor according to the invention with a layer of resilient material 10 made, for example, of silicone rubber or rubber, placed between the beam 2 and the plate base 1.

Na obr. 5 je znázorněno připevnění měr-FIG.

Claims

Chewing force sensor consisting of a plate base and provided with mechanical strain sensors, for example by strain gauges, characterized in that a plate (2 J, λ) is provided on the plate base (1J), which is provided with a weakened measuring surface (3J). attached to the semiconductor strain gauge 4 and the differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 to the attenuated measuring surface 3 of the beam 2, which is provided with an insulating mica foil 12.

The chewing force sensor according to the invention consists of a plate base 1 on which is fixed a beam 2, which in the middle part is provided with a weakened measuring surface 3, which is deformed to a bending by a chewing force. The lower extension 8 'mounted on the plate base 1 and the upper extension 6 with a groove 7, which is fixed to the beam 2, allow easy and defined squeezing for the frontal section of the toothing and the application of a chewing force. The deformation of the attenuated measuring plate 3, which is proportional to the applied chewing force, is sensed by means of a specific semiconductor strain gauge 4 which is located at the point of maximum mechanical stress, thereby achieving a high sensitivity. A differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 is also located on the attenuated measuring surface 3, but at the point of minimal mechanical stress. By this arrangement, good thermal stability of the chewing force sensor is achieved, since the specific semiconductor strain gauge 4 and the differently oriented compensating semiconductor strain gauge S are located on the same component in close proximity so that the temperature conditions are the same for both. The design of the chewing force sensor using a pin 9 mounted on the beam 2 allows the measurement of the chewing force for the lateral tooth section. An embodiment of a chewing force sensor with a layer of resilient material 10 made, for example, of silicone rubber or rubber, located between the plate base. 1 and by the beam 2 a high sensitivity is obtained at low chewing forces, the layer of elastic material 10 preventing higher deformation of the weakened measuring surface. 3 at high chewing force values, allowing for informative measurements even at high ranges.

By attaching the specific semiconductor strain gauge 4 and the differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 to the attenuated measuring surface 3 of the beam 2 via the insulating mica foil 12, a high resistance is obtained between the specific semiconductor strain gauge 4, the differently oriented compensating semiconductor strain gauge 5 and good mechanical-electrical properties.

A semiconductor strain gauge (4J) and a compensating semiconductor strain gauge (5) differently oriented, which are covered by a layer of rubber (13), the beam (2J being provided with a wedge adapter (6J with a groove (7) or a pin (9J) the positive (1) is provided with a lower extension /

- (8) .-; ·· '·

Chewing force sensor according to claim 1, characterized in that a layer of resilient material (10), for example silicone rubber or rubber, is arranged between the support (2) and the plate base (1).

Chewing force sensor according to Claims 1 and 2, characterized in that the weakened measuring surface (3) of the beam (2) is provided with an insulating mica foil (12).