DE2452578C3

DE2452578C3 - Arrangement for examining the human tooth supporting apparatus

Info

Publication number: DE2452578C3
Application number: DE19742452578
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 7410 Reutlingen Foerster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2452578A1; FR2290179A1; FR2290179B1; DE2452578B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Untersu· chen des menschlichen Zahnhalteapparates, in der eine Kraft auf den von der Untersuchung betroffenen Zahn einwirkt und die aus der Kraftwirkung resultierende Bewegung des Zahnes ermittelt wird, mit einem elektromagnetischen Kraftgebersystem, mit einem elektrischen Wegaufnehmersystem, mit einem Kraftgeber- und Wegaufnebmersystem beherbergenden Wandlerkopf und mit einem gleitend im Wandlerkopf gelagerten starren Medium, das die Kraft des Kraftgebersystems auf den Zahn und die Bewegung des Zahnes auf das Wegaufnehmersystem überträgtThe invention relates to an arrangement for examining the human tooth holding apparatus, in which one Force acts on the tooth affected by the examination and the resultant from the force effect Movement of the tooth is determined with an electromagnetic force transmitter system, with a electrical displacement transducer system, with a transducer head accommodating a power transducer and displacement transducer system and with a rigid medium slidingly mounted in the transducer head, which uses the power of the Force transducer system on the tooth and the movement of the tooth on the transducer system

Eine Anordnung zum Untersuchen des menschlichen Zahnhalteapparates ist bschrieben in einer Veröffentlichung von M. Hofmann im Deutschen Zahnärzteblatt, H. 6,1963, Seiten 143 bis 146. Hofmann verwend ne zur Messung der Zahnauslenkung einen im Institut Dr. Förster entwickelten elektronischen Wegaufnehmer in Verbindung mit einem in eigener Entwicklung entstandenen Kraftgeber. Bei dem Wegaufnehmer handelt es sich um einen induktion Meßtaster, während der Kraftgeber über einen Synchronmotor und ein einfaches Getriebe die Federkraft einer Schraubenfeder linear ansteigen und auf den Zahn einwirken läßtAn arrangement for examining the human tooth holding apparatus is described in a publication by M. Hofmann in the Deutsches Zahnärzteblatt, H. 6,1963, pages 143 to 146. Hofmann use ne for Measurement of tooth deflection at the Institute Dr. Förster developed electronic displacement transducers in Connection with a power generator developed in-house. The transducer is an induction probe, while the force transmitter has a synchronous motor and a simple one Gear can increase the spring force of a helical spring linearly and act on the tooth

Während bei früheren Entwicklungen der Bezugspunkt gegenüber dem die Kraft auf den Zahn sich auswirkte und die Zahnauslenkung gemessen wurde, sich außerhalb des Probanden befand, so daß jede kleinste Kopfbewegung das Meßergebnis störte, wurde von Hofmann der Bezugspunkt am Gebiß des Probanden fixiert Als solcher dieme ein Mundeinsatz in Form eines durch Zusammenfassen mehrerer Zahngruppen entstandenen starren Systems, das im Vergleich mit dem zu untersuchenden Zahn a,s unbeweglich angesehen werden konnte. Der Mundeinsau bestand aus zwei starr miteinander verbundenen Abdrucklöffeln, auf die das Kraftgeber- und Wegaufnehmersystem aufgebaut war und von denen der eine an den Zähnen des Oberkiefers, der andere an denen des Unterkiefers mittels Gips oder Kaltpolymerisat befestigt war. Sollte der Lockerungsgrad der Oberkiefer-Frontzähne bestimmt werden, so umfaßte die Befestigung des Mundeinsatzes sämtliche Unterkieferzähne und die Seitenzähne des Oberkiefers. Bei der Beweglichkeitsmessung von Unterkiefer-Frontzähnen war es umgekehrt Auf diese Weise gelang es, Kopfbewegungen des Probanden für das MeBetgebnis zu eliminieren. Allerdings mußte bei länger dauernden Untersuchungen der Kopf des Probanden durch eine Kinnstütze entlastet werden, die — in der Höhe verstellbar — an seine Körpergröße angepaßt wurde.Whereas in earlier developments the point of reference compared to which the force on the tooth is itself and the tooth deflection was measured, was outside of the test subject, so that each The smallest head movement disturbed the measurement result, Hofmann became the reference point on the dentition of the As such, test subjects fixed a mouth insert in Form of a rigid system created by combining several groups of teeth, which in comparison with the tooth to be examined a, s could be viewed immobile. The oral sow passed from two rigidly interconnected impression trays on which the force transducer and displacement transducer system and of which one on the teeth of the upper jaw, the other on those of the lower jaw was attached by means of plaster of paris or cold polymer. Should determine the degree of loosening of the maxillary anterior teeth the attachment of the mouth insert included all lower jaw teeth and the Posterior teeth of the upper jaw. When measuring the mobility of the lower anterior teeth, it was the other way around In this way it was possible to eliminate head movements of the test person for the measurement result. However, the head of the subject had to be relieved by a chin rest for longer examinations which - adjustable in height - was adapted to his body size.

Aus verständlichen Gründen erfordert der Umfang der Bevölkerungsgruppen mit degenerativen Zahnbetterkrankungen einfache, schnell und ohne großen vorbereiteten Aufwand einzusetzende diagnostische Hilfsmittel zur Früherkennung einer Erkrankung des Parodontiums, zur Beurteilung seines funktioneilen Zustandes und zur Bewertung der Wirksamkeit therapeutischer Maßnahmen. So aufschlußreich sich das ve η Hof mann entwickelte Verfahren zur exakten und reproduzierbaren Zahnbeweglichkeitsmessung für die Aufklärung der Mechanismen und Vorgänge der physiologischen und pathologischen Zahnbeweglichkeit erwiesen hat, so erscheint doch die von ihm benutzte, zuvor beschriebene Untersuchungsanordnung für problemlose schnelle Untersuchungen großer Bevölkerungskreise noch nicht hinreichend geeignet.For understandable reasons, the size of the population groups with degenerative periodontal disease requires diagnostic tools that can be used easily, quickly and without a great deal of preparation Aid for the early detection of a periodontal disease, to assess its functional Condition and to evaluate the effectiveness of therapeutic measures. That's how instructive it is ve η Hofmann developed procedure for the exact and reproducible tooth mobility measurement for the Clarification of the mechanisms and processes of physiological and pathological tooth mobility has proven, the previously described test arrangement used by him appears to be problem-free rapid examinations of large sections of the population are not yet sufficiently suitable.

Diesem Ziel kommt eine Anordnung näher, die dem eingangs definierten Gattungsbegriff entspricht und die in einem Aufsatz in Medical and Biological Engineering 1972, Vol. 10, Seiten 516-521, beschrieben ist. Ein Hubmagnet und ein linearer Wegaufnehmer sind untereinander und mit dem zu untersuchenden Zahn durch einen Taststift verbunden. Hubmagnet und Wegaufnehmer sind auf einer Schiene angebracht, dieAn arrangement that corresponds to the generic term defined at the beginning and which comes closer to this goal is described in an article in Medical and Biological Engineering 1972, Vol. 10, pages 516-521. A Lifting magnet and a linear displacement transducer are with each other and with the tooth to be examined connected by a stylus. Lifting magnet and displacement transducer are attached to a rail that

an den nicht zu untersuchenden Zähnen befestigt ist Der am schwersten wiegende Nachteil der Anordnung wird im Aufsatz ausdrücklich angegeben. Die Beziehung zwischen der an dem Hubmagnet angelegten elektrischen Spannung und der aus demselben gewonnenen Kraft ist hochgradig und nichtlinear abhängig vom Ausmaß des Eintauchens des Kolbens in den Kern. Es sind daher aufwendige Maßnahmen erforderlich, um den extrem engen Arbeitsbereich (kleiner als 0,1 mm) stets genau einzuhalten. Ein Nachteil der Anordnung besteht ferner darin, daß zu ihrer Anwendung der Proband eine liegende Lage einnehmen muß. Ein weiterer Nachteil muß darin erblickt werden, daß ein Ausgleich der Gewichtskraft des beweglichen Systems durch Federkraft erforderlich ist. Auch dies kann nur punktuell geschehen, da die Federkraft mit dem Weg variiert, während die Gewichtskraft wegunabhängig istis attached to the teeth not to be examined The most serious disadvantage of the arrangement is expressly stated in the article. The relationship between the electrical voltage applied to the solenoid and that obtained from the same Force is profound and nonlinearly dependent on the extent to which the piston is immersed in the core. It Complex measures are therefore necessary to ensure that the extremely narrow working area (less than 0.1 mm) always to be strictly adhered to. A further disadvantage of the arrangement is that to use it The test person has to assume a lying position. Another disadvantage must be seen in the fact that a Compensation of the weight of the moving system by spring force is required. This too can only happen selectively, since the spring force varies with the path, while the weight force is independent of the path

Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, eine Anordnung gemäß der eingangs definierten Gattung zu «chaffen, die innerhalb eines hinreichend großen Wegbereichs der bewegten Teile mit gleichbleibender Empfindlichkeit arbeitetThe object of the invention is to provide an arrangement according to the type defined at the outset «Create that within a sufficiently large travel range of the moving parts with a constant Sensitivity works

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung, die gemäß Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.This object is achieved by an arrangement which is characterized in accordance with patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are reproduced in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die auf den zu untersuchenden Zahn einwirkende Kraft nur von der Feldstärke des Magnetfeldes, von Länge und Anzahl der vom Magnetfeld durchsetzten elektrischen Leiter und vom durch die Leiter fließenden Strom abhängig. Eine zusätzlich wirkende Richtkraft ist nicht erforderlich. Das o. g. starre Medium kann seine Lage relativ zum Untersuchungskopf ändern, ohne daß sich innerhalb des Bereiches konstanter Feldstärke bei gegebenen Strom die Kraft ändert Auf diese Weise kann ermöglicht werden, daß auch ohne die umständliche und aufwendige Schaffung eines Fixpunktes durch einen Mundeinsatz gute Untersuchungsergebnisse erzielt werden. Der Kopf des Probanden kann dabei durch eine einfache Kopf- bzw. Kinnstütze ruhig gestellt werden. Der Wandlerkopf kann in einem einfachen Stativ oder u. U. »ogar von Hand gehalten werden. Mit Hilfe elektronischer Funktionsgeber läßt sich unschwer jede beliebige Zeitfunktion für die auf den Zahn einwirkende Kraft realisieren, gleichgültig ob sinusförmiger, rechteckiger, treppenförmiger oder sägezahnförmiger Kraftanstieg gewünscht wird.In the arrangement according to the invention, the force acting on the tooth to be examined is only of the Field strength of the magnetic field, the length and number of electrical conductors penetrated by the magnetic field and depends on the current flowing through the conductors. An additional straightening force is not required. The above rigid medium can change its position relative to the examination head without moving within the Area of constant field strength at a given current the force changes in this way can allow that even without the cumbersome and time-consuming creation of a fixed point through a mouth insert good test results can be achieved. The head of the test person can be controlled by a simple Head restraint or chin rest can be immobilized. The transducer head can be in a simple tripod or, under certain circumstances, »Can even be held by hand. With the help of electronic function generator any arbitrary Realize the time function for the force acting on the tooth, regardless of whether it is sinusoidal, rectangular, step-shaped or sawtooth-shaped force increase it is asked for.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt im einzelnenIn the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of figures. It shows in detail

F i g. I einen Wandlerkopf,F i g. I a transducer head,

F i g. 2 den Feldlinienverlauf im Magnetkreis des obigen Wandlerkopfs,F i g. 2 the course of the field lines in the magnetic circuit of the above transducer head,

F i g. 3 ein Schaltschema für den Einsatz des obigen Wandlerkopfs.F i g. 3 is a circuit diagram for employing the above Transducer head.

F i g. 4 eine Wandlerkopfaufhängung.F i g. 4 a transducer head suspension.

Die in Fig. I im Schnitt dargestellte Anordnung bietet die Möglichkeit sowohl eine statische als auch •ine periodisch wirkene Wechselkraft auf den Zahn aufzubringen. Die genannten Kräfte sind dabei getrennt voneinander dosierbar, nur von den in die Anordnung einzuspeisenden Strömen abhängig und unabhängig von der Lage des Kraft und Auslenkung übermittelnden Mediums.The arrangement shown in section in Fig. I offers the possibility of both a static and • to apply a periodically acting alternating force to the tooth. The mentioned forces are separate can be dosed from one another, only dependent on the currents to be fed into the arrangement and independent of the position of the medium transmitting the force and deflection.

Der Wandlerkopf 10 umfaßt im wesentlichen einen Kraftgeber 11, einen zusä'zlich in den Wandlerkopf hineinintegrierten dynarifi^hen Wegaufnehmer 12 undThe transducer head 10 essentially comprises a force transmitter 11, one in addition in the transducer head integrated dynamic displacement transducers 12 and einen außen angeflanschten statischen Wegsufnehmer 13. Das Verbindungsglied zwischen dem Wandlerkopf 10 und dem zu untersuchenden Zahn, eingangs als starres Medium bezeichnet, besteht hier in eineman externally flanged static displacement transducer 13. The connecting link between the transducer head 10 and the tooth to be examined, initially referred to as a rigid medium, consists here in one dünnen, stabilen Rohr 9. Die stationären Teile des Kraftgebers 11 und des Wegaufnehmers 12 werden jeweils zusammengehalten in einer Montagebuchse 14, die ihrerseits in einem zylindrischen Gehäuse 15 mit den Deckeln 16 und 17 eingebaut istthin, stable tube 9. The stationary parts of the force transducer 11 and the displacement transducer 12 are each held together in a mounting sleeve 14, which in turn is in a cylindrical housing 15 with the Lids 16 and 17 is installed

ίο Ein von den stationären Teilen des Kraftgebers 11 gebildeter Magnetkreis besteht im einzelnen aus dem ringförmigen Permanentmagneten 18, einer Weicheisenscheibe 19 mit Bohrung, einem ebenfalls aufgebohrten Weicheisenkern 20, einem Luftspalt 21 sowie ausίο One of the stationary parts of the power transmitter 11 The magnetic circuit formed consists in detail of the ring-shaped permanent magnet 18, a soft iron disk 19 with a hole, a soft iron core 20, which is also drilled out, an air gap 21 and

is einem ringförmigen Polschuh 22. Im Luftspalt 21 herrscht ein hoher magnetischer Kraftfluß 8 mit radialem Kraftlinienverlauf, dessen Konstanz über fast die gesamte Länge des Luftspaltes bis jeweils etwa eineis an annular pole piece 22. In the air gap 21 there is a high magnetic flux 8 with a radial line of force, whose constancy over almost the entire length of the air gap to about one each

halbe Spaltbreite , vom Spaltende entfernt als guthalf the slit width away from the end of the slit as well

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bezeichnet werden kann. Im Luftspe'. 21 befindet sich eine Spule 23 aus Leiterdraht, die auf em ar · Rohr 3 starr befestigtes Rundteil 24 aufgewickelt ist Bewegungen der Spule 23 werden über das Rundteil 24 und das Rohrcan be designated. In the Luftspe '. 21 is located a coil 23 of conductor wire which is rigid on em ar · tube 3 attached round part 24 is wound. Movements of the coil 23 are over the round part 24 and the tube 9, das in den Lagern 25 und 26 ruht auf den zu untersuchenden Zahn übertragen.9, which rests in bearings 25 and 26, is transferred to the tooth to be examined.

In diesem Zusammenhang sei kurz etwas über die Lager 25 und 26 gesagt die die Gleitbewegung des Rohres 9 möglichst reibungsfrei aufnehmen sollen. ImIn this context, something should be said briefly about the bearings 25 and 26 the sliding movement of the Tube 9 should take up as friction-free as possible. in the einfachsten Falle können axiale Kuniistoffgleitlager besonderer Qualität gewählt werden, meist jedoch empfiehlt sich der Einsatz von Präzisionskugelführungen. Für extreme Anforderungen kann jedoch auch die Benutzung von Luftpolsterlagern notwendig werden.The simplest case can be axial plastic plain bearings special quality can be selected, but the use of precision ball guides is usually recommended. For extreme requirements, however, the Use of air cushion bearings will be necessary.

Luftpolsterlager werden jedoch zweckmäßigerweise nicht außen an den Deckeln 18, 17 eingesetzt sondern erstrecken sich, um ein breites Luftpolster zu gewährleisten, innerhalb der Bohrungen durch die Weicheisenteile 19, 20, 28, 29. Ein gutes Fluchten der Lager 25, "»6 istHowever, air cushion bearings are expediently not used on the outside of the covers 18, 17, but rather extend to ensure a wide air cushion within the bores through the soft iron parts 19, 20, 28, 29. A good alignment of the bearings 25, "» 6 is auf jeden Fall wichtig.definitely important.

Die in der Spule auftretende Kraft K bestimmt sich aus: The force K occurring in the coil is determined by:

K = 0.32 10"' η D I H (pond) (1) K = 0.32 10 "' η DI H (pond) (1)

mit der Spulenwindungszahl n, dem Spulendurchmesser Din cm, dem Strom /in Ampere und der Spaltfeldstärke Hin Oerstedt. Bei einer Windungszahl η — 100, einem Strom von 100 mA, einer Feldstärke von 10 000 Oe und einem Spulendurchmesser von 3,8 cm (nach F i g. I)with the number of coil turns n, the coil diameter Din cm, the current / in amperes and the gap field strength Hin Oerstedt. With a number of turns η - 100, a current of 100 mA, a field strength of 10,000 Oe and a coil diameter of 3.8 cm (according to Fig. I) ergibt sich eine Kraft von 121 pond, also etwa die Maximalkraft der Hofmannschen Versuche. Die auf den Zahn wirkende Kraft kann leicht durch Strommessung bestimmt werden. Darüber hinaus kann bei gegebenen Daten f'lr Feldstärke und Spulendurchmesser dieresults in a force of 121 pond, so about the Maximum strength of Hofmann's experiments. The force acting on the tooth can easily be determined by measuring the current to be determined. In addition, given the data for field strength and coil diameter, the

Windungszahl so gewählt werden, daß die Kraft K desNumber of turns can be chosen so that the force K des Kraftgebers in pcnd zahlenmäßig genaj mit derPower giver in pcnd numerically equal with the Stromstärke / in mA übereinstimmt, so daß ein gutesCurrent strength / in mA matches, so that a good Milliamperemeter zum geeichten Kraftmesser wird.Milliammeter becomes a calibrated force meter. Da die Feldstärke in Luftspalt 21 bis nahezu zumSince the field strength in air gap 21 is up to almost

Spaltende konstant .st. ist die auf den zu untersuchenden Zahn wirkende Kraft in diesem Bereich unabhängig von Verschiebungen der Spule 23 bzw. des Rohres 9 in axialer Richtung. Im Gegensatz zu bisher benutzten Kraftgebern ist also eine kleine Änderung der Lage desColumn end constant .st. is the one to be examined Tooth acting force in this area regardless of displacements of the coil 23 or the tube 9 in axial direction. In contrast to the previously used force transducers, there is a small change in the position of the Probanden relativ zum Kraftgeber ohne Einfluß auf die wirkende Kraft. Auf des bisher notwendige Aufbringen der Kraft über zahnfixierte Bezugspunkte kann daher normalerweise verzichtet werden.Subjects relative to the force transmitter without any influence on the force acting. On the previously necessary application The force via tooth-fixed reference points can therefore normally be dispensed with.

Dem dynamischen Wegaufnehmer stellt sich die Aufgabe, die Bewegungen des zu untersuchenden Zahnes als elektrisches Signal genau wiederzugeben, und zwar unabhängig von der zufälligen Anfangslage des Zahnes zu Beginn der Bewegungen. Aus diesem ; Grunde sind Wegaufnehmer 12 und Kraftgeber 11 über das gleiche starre Medium, das Rohr 9, mit dem Zahn verbunden und bis auf die Spulenwindungszahl gleich aufgebaut.The task of the dynamic displacement transducer is to reproduce the movements of the tooth to be examined precisely as an electrical signal, regardless of the random initial position of the tooth at the beginning of the movements. For this ; Basically, displacement transducer 12 and force transducer 11 are connected to the tooth via the same rigid medium, the pipe 9, and have the same structure except for the number of coil turns.

Der Wegaufnehmer 12 besitzt wie der Kraftgeber 11 einen magnetischen Kreis, der sich aus einem Permanentmagneten 27, einer Weicheisenscheibe 28, einem Weicheisenkern 29, einem Luftspalt 30 und einem Polschuh 31 zusammensetzt. Im Luftspalt 30 ist eine Spule 32 mit großer Windungszahl auf ein Rundteil 33 ι j aufgewickelt, das starr am Rohr 9 befestigt ist.The displacement transducer 12, like the force transmitter 11, has a magnetic circuit made up of a permanent magnet 27, a soft iron disk 28, a soft iron core 29, an air gap 30 and a Pole piece 31 is composed. In the air gap 30 is a coil 32 with a large number of turns on a round part 33 ι j wound, which is rigidly attached to the tube 9.

Wesentlich ist hier wiederum die im Luftspalt 30 bis nahe an die Spaltenden 40 und 41 reichendeWhat is essential here again is that which extends in the air gap 30 up to close to the gap ends 40 and 41

Hnmnppnität ripr ICraftlinipn Al Hprpn Vprlaiif in F i σ 0 Hnmnppnität ripr ICraftlinipn Al Hprpn Vprlaiif in F i σ 0

Darin ist 61 ein Funktionsgenerator, der elektrische Wechselspannungen verschiedener Zeitverläufe abgeben kann. Über einen Leistungsverstärker 62 und einen einstellbaren Widerstand 63, mit dessen Hilfe die Stromamplitude gewählt werden kann, wird ein Strotr durch die Kraftgeberspule 23 und einen kleiner Serienwiderstand 64 geschickt. Der letztere dient dazu einen dem Spulenstrom proportionalen Spannungsabfall zu erzeugen, der mit Hilfe der Meßeinrichtung 65 gemessen werden kann. Eine Gleichstromquelle 6i ermöglicht es, über den für die Einstellung vorgesehe nen Widerstand 67 dem Spulenwechselstrom einer Spulengleichstrom zu überlagern. Auf diese Weise ist e· möglich, getrennt dosierbar sowohl eine Wechselkrafi als auch gleichzeitig eine statische Kraft auf den Zahn 6f einwirken zu lassen.In it is 61 a function generator which emits electrical alternating voltages of different time courses can. Via a power amplifier 62 and an adjustable resistor 63, with the help of which the Current amplitude can be selected, a current through the force transducer coil 23 and a smaller one Series resistor 64 sent. The latter is used for a voltage drop proportional to the coil current to generate, which can be measured with the aid of the measuring device 65. A DC power source 6i makes it possible, via the resistor 67 provided for the setting, to the coil alternating current Superimpose DC coil current. In this way it is possible to dose both an alternating force separately as well as allowing a static force to act on tooth 6f at the same time.

Die Spannung der Wegaufnehmerspule 32 wird durch Verstärker 69 verstärkt und gelangt über eint pHtprctufp 70 The voltage of the displacement transducer coil 32 is amplified by amplifier 69 and passes through a pHtprctufp 70

71 BL'f71 BL'f

noch einmal gesondert herausgezeichnet ist. Die Zahl der Kraftlinien im Weicheisenkern 29 nimmt pro Wegeinheit in Richtung von Spaltende 41 genau um so viel ab, wie pro Wegeinheit Kraftlinien in den Luftspalt austreten. Da aber die Feldstärke im Luftspalt bis nahe zum Spaltende konstant ist, muß auch die Abnahme der Kraftliniendichte pro Wegeinheit im Weicheisenkern 29 fast über die ganze Spaltlänge hinweg konstant sein. Nach dem Induktionsgesetz wird bei der Bewegung einer Spule in einem Magnetfeld an deren Klemmen eine elektrische Spannung induziert, deren Größe der jn Änderungsgeschwindigkeit des von der Spule umschlossenen magnetischen Kraftflusses entspricht. Aus dem Gesagten ergibt sich, daß bei Bewegungen der Spule 32 im Luftspalt 30 in axialer Richtung unabhängig von der zufälligen Anfangslage der Spule bei gleichen Auslen- r> kungen auch gleiche elektrische Spannungen entstehen. Bei periodischen Bewegungen ergibt sich der Betrag dieser Spannung aus der Formel:is once again drawn out separately. The number of lines of force in the soft iron core increases 29 per Unit of travel in the direction of the end of the gap 41 by exactly as much as the force lines in the air gap per unit of travel step out. But since the field strength in the air gap is constant up to near the end of the gap, the decrease in The density of lines of force per unit of travel in the soft iron core 29 must be constant over almost the entire length of the gap. According to the law of induction, when a coil is moved in a magnetic field, its terminals an electrical voltage is induced, the magnitude of which corresponds to the rate of change of that enclosed by the coil corresponds to magnetic flux. From what has been said it follows that when the coil 32 in the air gap 30 in the axial direction regardless of the random initial position of the coil with the same deflection r> the same electrical voltages arise. In the case of periodic movements, this is the amount this voltage from the formula:

E = 19.47 · μ f-D- A-H- IO ⁸ (V) E = 19.47 μ fD- AH- IO ⁸ (V)

(2)(2)

worin η die Spulenwindungszahl, / die Frequenz der Bewegung, Z/den Durchmesser des vveicheisenkern 29 in cm, A die Auslenkung der Spule in cm und H die Feldstärke in Oerstedt bedeutet. In einem angenomme- 4; nen Beispiel mit η = 1000 Windungen, f = 5 Hz, D = 3,8 cm,/< = Um = IO-⁴ cm und H = 10000Oe ergibt sich eine Spannung E — 3,7 mV. Eine Spannung dieser Größenordnung läßt sich noch mit hoher Genauigkeit störfrei messen. Damit erweist sich der Wegaufnehmer 12 bei periodischen Zahnbewegungen als geeignet für die Auflösung von Zahnauslenkungen noch unterhalb von 1 μπι.where η is the number of coil turns / the frequency of the movement, Z / the diameter of the vveicheisenkern 29 in cm, A the deflection of the coil in cm and H the field strength in Oerstedt. In an assumed 4; An example with η = 1000 turns, f = 5 Hz, D = 3.8 cm, / <= Um = IO- ⁴ cm and H = 10000Oe results in a voltage E - 3.7 mV. A voltage of this order of magnitude can still be measured without interference with a high degree of accuracy. The displacement transducer 12 thus proves to be suitable for the resolution of tooth deflections even below 1 μπι in the case of periodic tooth movements.

In manchen Fällen kann zusätzlich zum zuvor beschriebenen dynamischen Wegaufnehmer 12 noch ein statischer Wegaufnehmer 13 wünschenswert erscheinen. Ein solcher ist nach F i g. 1 in ein zylindrisches Wandlergehäuse 51 eingebaut das an den Deckel 17 angeflanscht ist Zwei elektrisch zu einer Halbbrücke geschaltete Spulen 52 und 53 sind mit einem bestimmten axialen Abstand voneinander in das Gehäuse 51 eingebaut Ein zylindrischer Kern 54 aus magnetisch hochpermeablem Material ist in der Mitte zwischen den beiden Spulen 52 und 53 sowie koaxial zu ihnen auf dem Rohr 9 befestigtIn some cases, in addition to the dynamic displacement transducer 12 described above, a static displacement transducer 13 appear desirable. Such is shown in FIG. 1 into a cylindrical Converter housing 51 built in that is flanged to cover 17, two electrical to form a half-bridge Switched coils 52 and 53 are in the housing 51 at a certain axial distance from one another installed A cylindrical core 54 made of magnetically highly permeable material is in the middle between the two coils 52 and 53 and attached coaxially to them on the tube 9

F i g. 3 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform der elektrischen Schaltung des zuvor beschriebenen Wandlersystems.F i g. 3 shows a possible embodiment of the electrical in a simplified schematic representation Circuit of the converter system described above.

Anzeigeeinrichtung 72, ein Registriergerät 73 und/odei eine beliebige andere Auswerteeinrichtung. Filterstufe 70 dient zum Unterdrücken störender Fremdsignale, die außerhalb des Bereichs der Generatorfrequenz lieger und die z. B. hervorgerufen sein können durch Kopfbewegungen des Probanden. Durch Integrator 71 wird die geschwindigkeitsproportionale Spannung de; Wegaufnehmers in eine wegproportionale Spannung umgewandelt. Der Integrator 71 bewirkt gleichzeitig daß bei Zahnbewegungen mit einer veränderlicher Frequenz des Funktionsgenerators 61 sich der Frequenzeinfluß auf die Anzeige der Zahnauslenkung heraushebt.Display device 72, a registration device 73 and / or any other evaluation device. Filter stage 70 is used to suppress interfering external signals that lieger outside the range of the generator frequency and the z. B. can be caused by Head movements of the subject. The voltage de, which is proportional to the speed, is determined by the integrator 71; Displacement transducer converted into a voltage proportional to the displacement. The integrator 71 operates simultaneously that with tooth movements with a variable frequency of the function generator 61 the frequency influence on the tooth deflection display.

Die beiden Spulen 52 und 53 sind mit der Widerständen 74 und 75 zu einer Brücke geschaltet, die von einer HF-Spannungsquelle 76 mit einer Frequenz von z. B. 100 kHz gespeist wird. Die Brückenausgangsspannung gelangt über einen Verstärker 77 und einer mittels Steuerleitung 80 von der Brückenspeisespannung gesteuerten Demodulator 78 auf eine Anzeigeeinrichtung 79 oder sonst eine beliebige Auswertestufe Brückenabgleich besteht, wenn der Kern 54 exakt in dei Mitte zwischen den beiden Spulen 52 und 53 liegt. Dei N.ern >> wird so fixiert, daß er die Abgieichiage einnimmt, wenn die Kraftgeberspule 23 und gleichfalls die Wegnehmerspule 32 sich in der Mitte des homogenen Magnetfeldbereichs des jeweiligen Luftspalts befinden. Am Ausgang des Demodulators 78 stehl also eine Signalspannung an, die in der genannten Mittellage der Spulen 23 und 32 Null ist, bzw. bei Abweichungen der Spulen von der Mittellage proportional dem Betrag der positiven oder ne~ativer Abweichung ist. Während die Anzeige dieser Signalspannung durch die Anzeigeeinrichtung 79 eine Fernüberwachung der Mittellage der Wandlerspulen ermöglicht kann andererseits durch diese Signalspannung eine Nachstelleinrichtung zum automatischer Einstellen des Wandlerkopfes in die gewünschte Mittellage gesteuert werden.The two coils 52 and 53 are connected to the resistors 74 and 75 to form a bridge, which from an RF voltage source 76 at a frequency of e.g. B. 100 kHz is fed. The bridge output voltage reaches the bridge supply voltage via an amplifier 77 and via a control line 80 controlled demodulator 78 to a display device 79 or any other evaluation stage Bridge adjustment exists when the core 54 is exactly in the dei Middle between the two coils 52 and 53 lies. Dei N.ern >> is fixed in such a way that it contains the Abgieichiage assumes when the force transmitter coil 23 and also the take-away coil 32 are in the middle of the homogeneous magnetic field area of the respective air gap. At the output of the demodulator 78 steal that is, a signal voltage which is zero in the aforementioned central position of the coils 23 and 32, or at Deviations of the coils from the central position are proportional to the amount of positive or negative Deviation is. While the display of this signal voltage by the display device 79 a On the other hand, remote monitoring of the central position of the transducer coils can be made possible by this signal voltage an adjustment device for automatically setting the transducer head to the desired one Central position can be controlled.

Fig.4 zeigt ein Stativ 85 mit darin aufgehängteir Wandlerkopf 10, wobei eine solche Nachstelleinrichtung vorgesehen ist Es besteht aus einem fahrbarer Grundgestell 86 mit Rädern 87, einem darauf angebrachten Lagerblock 88, einer schwenkbaren und höheneinstellbaren Teleskopführung 89, einem an diesei befestigten Balken 90 und einer vom Balken 90 getragenen Horizontaleinstellung 91. Die letztere besitzt eine Horizontalföhrung 92, durch die sie mit dem Balken 90 verbunden ist einen Läufer 93, der gleitend inFIG. 4 shows a stand 85 with it suspended Converter head 10, such an adjustment device being provided. It consists of a mobile one Base frame 86 with wheels 87, a bearing block 88 attached to it, a pivotable and height-adjustable telescopic guide 89, one on diesei attached beam 90 and a horizontal adjustment 91 carried by beam 90. The latter has a Horizontalföhrung 92, through which they with the Beam 90 is connected to a runner 93 which slides in

der Horizontaiführung 92 aufgehängt ist sowie einen Antriebsteil 94 mit Handgriff 95 und Auslöser 96. Am Läufer 9! ist der Wandlerkopf IO mittels der Laschen 97 befestigt. Die Horizontaiführung 92 trägt an ihrer Unterseite eine Zahnstange 98. In dieser greift ein Ritzel 99 ein, das von einem im Antriebsteil 94 befindlichen Stellmotor in Rotation versetzt werden kann. Darüber hinaur st ein Nachlaufverstärker 100 vorgesehen, der durch Leitungen 101 und 102 mit dem statischen Wegaufnehmer 13 bzw. mit dem Stellmotor des Antriebsteils 94 verbunden ist.the horizontal guide 92 is suspended and one Drive part 94 with handle 95 and trigger 96. On rotor 9! the transducer head IO is by means of the tabs 97 attached. The horizontal guide 92 carries a rack 98 on its underside. A pinion engages in this 99 a, which can be set in rotation by a servomotor located in the drive part 94. About that In addition, a tracking amplifier 100 is provided, which is connected to the static by lines 101 and 102 Position transducer 13 or is connected to the servomotor of the drive part 94.

Für die Ankopplung des im Wandlerkopf 10 frei gleitenden Rohres 9 an den Zahn 68 ist ein Gestänge 105 vorgesehen mit Gliedern 106,107, 108 und Kugelgelenken 109,110. Glied 108 ist im Rohr 9 verstellbar geführt und kann mittels einer Feststellschraube 111 fixiert werden. Glied 106 trägt an seiner Spitze einen Haftmagneten 112. Für die Verbindung zwischen Zahn 6* und Hartmagnet !12 sind U-förmig gebogene Kappen 113 aus ferromagnetische™ Material gedacht, die mittels eines schnellabbindenden Fixiermittels auf dem Zahn 68 befestigt werden. Die Position des RohresA linkage 105 is used to couple the tube 9, which slides freely in the converter head 10, to the tooth 68 provided with links 106, 107, 108 and ball joints 109, 110. Link 108 is adjustably guided in tube 9 and can be fixed by means of a locking screw 111 will. Link 106 has a holding magnet 112 at its tip. For the connection between the tooth 6 * and hard magnet! 12 are bent in a U-shape Caps 113 made of ferromagnetic ™ material, which are attached to the tooth 68 by means of a quick-setting fixative. The position of the pipe

9 im Wandlerkopf 10 kann an einer Skala 114 direkt überwacht werden.9 in the transducer head 10 can be monitored directly on a scale 114.

Bei der Inbetriebnahme der Wandlersysteme nach Fig.4 befestigt man zunächst in geeigneter Weise eine Kappe 113 auf dem zu untersuchenden Zahn 68. Dann führt man das Fahrgestell 86 in die Nähe des Probanden und arretiert die Rollen 87. Durch Schwenken des Balkens 90, Höheneinstellung der Teleskopführung 89 und a 'schließende Arretierung wird der WandlerkopfWhen putting the converter systems into operation according to FIG. 4, one is initially attached in a suitable manner Cap 113 on the tooth 68 to be examined. The carriage 86 is then brought into the vicinity of the test subject and locks the rollers 87. By pivoting the bar 90, height adjustment of the telescopic guide 89 and a 'closing detent becomes the transducer head

10 mit dem Gestänge 105 in die Nachbarschaft des Zahnes 68 gebracht. Mit dem Handgriff 95 bewegt man den Läufer weiter in Richtung des Probanden, wobei man gleichzeitig mittels der Kugelgelenke 109, 110 für Parallelität zwischen der Seitenfläche der Kappe 113 und der Kontaktfläche des Haftmagneten 112 sorgt. Die Berührung der genannten beiden Flächen stellt eine feste Verbindung zwischen Zahn 68 und Gestänge 105 > her, die mit einigen Hundert pond auf Zug belastet werden kann, durch seitliches Verschieben des Haftmagneten 112 aber leicht wieder zu lösen ist. Nachdem diese Verbindung hergestellt ist, wird durch Betätigen des Auslösers 96 vorübergehend die Nachstelleinrich-10 brought with the linkage 105 in the vicinity of the tooth 68. The handle 95 is used to move the runner further in the direction of the test subject, while at the same time by means of the ball joints 109, 110 for Provides parallelism between the side surface of the cap 113 and the contact surface of the holding magnet 112. the Contact between the aforementioned two surfaces creates a firm connection between tooth 68 and linkage 105 > here, which can be loaded with tens of hundreds of ponds by moving the holding magnet sideways 112 but is easy to solve again. After this connection is established, press of the trigger 96 temporarily the adjustment device

in tung in Betrieb gesetzt. Dabei bleibt über den Nachlaufverstärker 100 der Stellmotor solange unter Strom und bewegt dabei über Ritzel 99 und Zahnstange 98 den Wandlerkopf gegenüber dem Rohr 9 so lange, bis die gewünschte Mittellage der Spulen 23, 32 imput into operation. In this case, the servomotor remains below the follow-up amplifier 100 for as long Current and thereby moves the transducer head relative to the pipe 9 via pinion 99 and rack 98 until the desired central position of the coils 23, 32 in the

i) jeweiligen Luftspalt 21, 30 erreicht ist. Durch Freigabe des Auslösers 96 ist die Nachstelleinrichtung ausgeschaltet. Nach Arretieren der Kugelgelenke 109, 110 und der Horizontalführung 91 ist die Anordnung bereit für Untersuchungen. Wird eine höhere Nächgicuigkciii) the respective air gap 21, 30 is reached. By sharing of the trigger 96, the adjustment device is switched off. After locking the ball joints 109, 110 and the horizontal guide 91 the arrangement is ready for examination. Will a higher neighbor

2n des Gestänges 105 gegenüber Kippbewegungen des Zahnes 68 während seiner Auslenkung verlangt, so kann eines der Kugelgelenke 109,110 beweglich bleiben.2n of the linkage 105 against tilting movements of the Tooth 68 requires during its deflection, one of the ball joints 109, 110 can remain movable.

Natürlich kann auch ohne den Bedienungskomfort einer automatischen Nachstelleinrichtung gearbeitet werden. In diesem Fall stellt man die Mittellage der Spulen 23, 32 nach der Skala 114 ein und öffnet die Feststellschraube 111. Anschließend führt man mit dem Läufer 93 den Wandlerkopf 10 und das Gestänge 105 auf den Zahn 68 zu bis der Haftmagnet anzieht. NachOf course, you can also work without the ease of use of an automatic adjustment device will. In this case, one sets the center position of the coils 23, 32 according to the scale 114 and opens the Locking screw 111. Then one leads with the Runner 93 the transducer head 10 and the linkage 105 towards the tooth 68 until the holding magnet attracts. To

sn Festziehen der Feststellschraube 111 und Arretieren der Kugelgelenke 109,110 sowie der Horizontalführung 91 ist die Untersuchungsbereitschaft hergestellt. An die Stelle der automatischen Nachstelleinrichtung kann bei Bedarf auch eine mechanische Feinverstellung dersn Tighten the locking screw 111 and lock the Ball joints 109, 110 and the horizontal guide 91 are ready for examination. To the If necessary, a mechanical fine adjustment of the automatic adjustment device can also be carried out in place of the automatic adjustment device

η Wandlerkopfaufhängung treten.η step converter head suspension.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for examining the human tooth-supporting apparatus, in which a force acts on the tooth affected by the examination and the movement of the tooth resulting from the force is determined, with an electromagnetic force transducer system, with an electrical displacement transducer system, with a power transducer and displacement transducer system Transducer head and with a rigid medium slidingly mounted in the transducer head, which transmits the force of the force transducer system to the tooth and the movement of the tooth to the displacement transducer system, characterized in that the force transducer system (11) has a stationary magnetic circuit (10) built into the transducer head (10). 18, 19, 20, 21, 22) with an annular air gap (21) and a likewise ring-shaped coil (23) which is fastened to the rigid medium (9) and is located coaxially to the air gap (21) and movable in its longitudinal direction in the air gap, wherein the coil (23) is significantly shorter than the area of constant magnetic flux within b of the air gap (21)

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the transducer head (10) has an additional magnetic circuit (27, 28, 29,30,31) used in essentially the same magnetic circuit (27, 28, 29,30,31) and an additional one in the force transducer system (11). Star (11) used essentially the same coil 132) , uie is also attached to the rigid medium (9) and is movable in a relaxing manner in the air gap (30) of the additional magnetic circuit (27, 28, 29, 30, 31)

3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that said rigid medium (9) consists in a thin tube which extends through an axial bore of the former (18, 19, 10, 21, 22) or both magnetic circles (18,19,20,21, 22; 27,28,29,3Θ, 31)

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that that the tube (9) is inserted into the outer sides of the transducer head (10) Axial plain bearings (25,26) with plastic bushings or in axial ball guides.

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that the tube (9) is guided in an air cushion bearing which extends inside the bore through the former (18,19,20,21, 22) or the two magnetic circuits (18, 19, 20, 21, 22; 27, 28,29,30,31) is located.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first magnetic circuit (18, 19, 20, 21, 22) and / or the wide magnetic circuit (27, 28, 29, 30, 31) by a permanent magnet ( 18; 27) are fed.