DE2733081A1

DE2733081A1 - Schaltungsanordnung zum messen von zahnauslenkungen

Info

Publication number: DE2733081A1
Application number: DE19772733081
Authority: DE
Inventors: Heinz Dehnert; Elmar Koerber
Original assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Current assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1979-02-15
Also published as: US4192321A; CH623225A5; GB1589124A

Description

RolfCharrier - * -

Patentanwalt Augsburg 31 ■ Postfach 242

Rehlingenslraßc 8 Telefon: 0821/36015

Postscheckkonto: München Nr. 1547 89-801

733^/83/Ch/Fr Augsburg, 20. April 1977

Firma

Hugo Sachs Elektronik,KG

Am Bahnhof

7801 Hugstetten-March

Schaltungsanordnung zum Messen von Zahnauslenkunqen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen von.Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft auf den Zahn mittels einer Meßvorrichtung, die einen ersten Meßstab aufweist, der sich an einer Feder abstützt, wobei durch einen ersten Geber die an der Feder wirkende Kraft gemessen wird und die weiterhin mindestens einen zweiten Meßstab aufweist, wobei durch einen zweiten Geber die Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Meßstab gemessen wird.

Um das Lockern der Zähne, das durch einen Abbau des knöchernen Zahnfachs und des Zahnhalteapparats bedingt ist, quantitav erfassen zu können, sind Meßvorrichtungen be-

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kannt, welche aus drei Tastern bzw. Meßstäben bestehen. Diese Meßstäbe sind in einem Gehäuse angeordnet. Der mittlere Meßstab ist hierbei an einer Feder befestigt, die sich am Gehäuse abstützt. Die beiden anderen Meßstäbe sind mit einer sehr geringen Rückstellkraft im Gehäuse geführt. Im Gehäuse ist ein erster Geber angeordnet, der die auf die Feder wirkende Kraft mißt. Es sind zwei weitere Geber vorhanden, welche die Relativverschiebung zwischen dem mittleren Meßstab und den beiden anderen Meßstäben erfaßt. Der mittlere Meßstab wird hierbei mit dem zu messenden Zahn verbunden, während die beiden anderen Meßstäbe sich an benachbarten Zähnen abstützen. Wird nunmehr das Gehäuse von Hand in Richtung auf den Zahn gedrückt oder von Hand weggezogen, dann ist es mittels dieser Meßvorrichtung möglich, die Auslenkung des Zahnes bei Einwirken von Kräften zu messen (OS 21 62 6Θ3).

Um die bei der jeweiligen Kraft vorhandene Auslenkung des Zahns zu erfassen, ist es erforderlich, mittels eines Zweikanalschreibers die Kraftkurve und die Auslenkungskurve aufzuzeichnen und aus diesen beiden Kurven sodann eine Kraft-Auslenkungskurve zu konstruieren. Solche Auswertungen sind in wissenschaftlichen Instituten möglich, nicht jedoch beim Zahnarzt. Es wurde auch schon versucht, lediglich die Auslenkungskurve aufzuzeichnen und in diese Zacken einzublenden, die auftreten, wenn die Kraft, die auf den Zahn wirkt, jeweils um einen bestimmten Betrag zugenommen hat. Es hat sich gezeigt, daß die Auswertung auch dieser Kurve langwierig und damit dem praktischen Zahnarzt nicht zuzumuten ist.

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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nach Ansetzen der Meßvorrichtung die beiden anderen Meßstäbe um ein gewisses Maß aus ihrer Nullage ausgelenkt sind, ohne daß über den mittleren Meßstab eine Kraft auf den zu messenden Zahn ausgeübt wird. Bei der Messung der Auslenkung der Zähne ist diese Relativstellung der beiden anderen Meßstäbe in Bezug auf den mittleren Meßstab die Nullinie, von der die Messung der Zahnauslenkung auszugehen hat. Diese Nullpunktseinstellung vor Beginn der eigentlichen Messung bereitet Schwierigkeiten, denn hierbei muß das Gehäuse der Meßvorrichtung sehr ruhig gehalten werden.

Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß es zur quantitativen Auswertung der Zahnauslenkung ausreichend ist, diejenigen Auslenkungswerte zu erfassen, die bei bestimmten, auf den Zahn einwirkenden Kräften vorhanden sind. Beispielsweise genügt es, die Zahnauslenkungen zu erfassen, die bei einer Kraft vom 100 ρ und 500 ρ auftreten. Hierbei sollte die Zahnbeweglichkeit in palatinaler und lab.ialer Richtung erfaßt werden. Bei palatinaler Richtung wird der Zahn auf Druck und bei labialer Richtung auf Zug senkrecht zur Zahnachse beansprucht.

Es besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung so auszubilden, daß mit ihr die Zahnauslenkungen bei Auftreten bestimmter auf den zu messenden Zahn wirkender Kräfte auf einfache Weise möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

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Ein Ausführungsbeispiel ist auf den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung und

Fig. 2 ein Schaltbild der bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 verwirklichten Nullpunktsautomatik .

Die Geber der Meßvorrichtung sind mit 1, 2 und 3 bezichnet. Bei dem Geber 3 handelt es sich um denjenigen, der die am mittleren Meßstab auf die Feder der Meßvorrichtung wirkende Kraft mißt. Die Geber 1, 2 sind die Weggeber, die die Wege der beiden äußeren Meßstäbe in Bezug auf den mittleren Kraftmeßstab messen. Der Geber 3 ist mit vier Komparatoren ^ bis 7 verbunden. Die Komparatoren 4, 5 sind mit einem ersten Vorwahlschalter 8 und die Komparatoren 6, 7 , mit einem zweiten Vorwahlschalter 9 verbunden. Der Geber 3 ist weiterhin angeschlossen an einen Trigger 10.

Die beiden Wegmeßgeber 1, 2 sind mit einem Schaltkreis 11 verbunden, der den Mittelwert der Meßwerte der Geber 1 und 2 liefert. Der Schaltkreis 11 ist angeschlossen an eine Nullpunktsautomatik 12, deren Aufbau und Wirkungsweise später anhand der Fig. 2 erläutert wird. Die Nullpunktsautomatik 12 ist verbunden mit vier Sample and Hold-Schalt· kreisen 13 bis 16. Oeder Komparator k bis 7 ist verbunden mit jeweils einem Sample and Hold-Schaltkreis 13 bis 16. Die Komparatorausgänge liefern auf diese Weise den Sample and Hold-Schaltkreisen jeweils Haltesignale.

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Über jeweils einen Schalter 17 bis 20 sind die Ausgänge der Sample and Hold-Schaltkreise 13 bis 16 wahlweise verbindbar mit einem Analog-Digitalwandler 21, dessen Ausgang mit einer Digitalanzeige 22 verbunden ist. Über eine Steuerschaltung 23 können die Schalter 17 bis 20 einzeln betätigt werden, und zwar durch Drücken der Taster 2Ί- bis 27. Bei den Schaltern 17 bis 20 handelt es sich vorzugsweise um elektronische Schalter, der besseren Übersichtlichkeit halber sind auf der Zeichnung relaisbetätigte mechanische Schalter dargestellt.

Zur Messung wird der mittlere Meßstab der Meßvorrichtung mit dem zu messenden Zahn verankert. Die beiden anderen Meßstäbe stützen sich mit sehr geringer Kraft an den benachbarten Zähnen ab. Im Vorwahlschalter 8 wird ein erster Kraftwert eingestellt, beispielsweise 100 Pond, bei dem die Zahnauslenkung gemessen werden soll. Im zweiten Vorwahlschalter 9 wird ein zweiter Kraftwert, beispielsweise 500 Pond eingestellt. Das Gehäuse der Meßvorrichtung wird nunmehr in palatinaler Richtung bewegt, d. h. der. zu messende Zahn wird zunehmend auf Druck beansprucht. Sobald der vom Geber 3 gelieferte Kraftmeßwert die positive Schwelle des Triggers 10 überschritten hat, wird die Nullpunktsautomatik 12 betätigt, so daß am Ausgang dieser Nullpunktsautomatik 12 der Wert Null auftritt. Die positive Triggerschwelle beträgt beispielsweise 5 Pond. Wird bei zunehmender Belastung des Zahns die Kraft von 100 Pond erreicht, dann spricht der Komparator 4· an und liefert ein Haltesignal zu dem Sample and Hold-Schaltkreis 13. Dieser Schaltkreis 13 speichert den Augenblickswert der Zahnauslenkung, der vorhanden ist, wenn auf den Zahn eine Kraft von 100 ρ in palatinaler Richtung wirkt.

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Wird bei zunehmender Belastung des Zahns die Kraft von 500 ρ erreicht, spricht der Komparator 6 an und liefert ein Haltesignal zum Sample and Hold-Schaltkreis 15. Dieser speichert somit den Augenblickswert der Zahnauslenkung bei einer auf den Zahn wirkenden Kraft von 500 ρ in palatinaler Richtung.

Anschließend wird die Zahnbeweglichkeit in labialer Richtung gemessen. Zu diesem Zweck wird die Meßvorrichtung vom Zahn mit zunehmender Kraft wegbewegt.

Sobald der Geber 3 einen Meßwert in negativer Richtung der Größe des Schwellwerts des Triggers 10 liefert, wird wiederum die Nullpunktsautomatik 12 betätigt. Am Ausgang des Schaltkreises 12 tritt also ein Nullwert auf. Bei zunehmendem Zug der Meßvorrichtung in labialer Richtung wird als erstes die Kraft von 100 ρ erreicht, wodurch der Komparator 5 anspricht und ein Haltesignal an den Sample and Hold-Schaltkreis 14 liefert. Auf diese Weise wird der Augenblickswert der Zahnauslenkung im Schaltkreis 14 gespeichert, der vorhanden ist, wenn auf den Zahn eine Kraft von 100 ρ in labialer Richtung wirkt. Wird schließlich die Kraft von 500 ρ erreicht, spricht der Komparator 7 an und liefert ein Haltesignal zum Sample and Hold-Schaltkreis 16, der auf diese Weise den Augenblickswert der Zahnauslenkung bei einer auf den Zahn wirkenden Kraft von 500 ρ in labialer Richtung speichert.

Anschließend werden die in den Schaltkreisen 13 bis 16 gespeicherten Werte durch manuelles Betätigen der Tasten 24 bis 27 aufeinanderfolgend abgerufen und in der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt. Erhalten werden auf diese Weise

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die Werte der Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft von 100 ρ und 500 ρ in labialer und palatinaler Richtung.

Mit einer derartigen Schaltungsanordnung ist es also möglich, auf sehr einfache Weise die Zahnauslenkungen zu messen, ohne daß es erforderlich ist, die Meßvorrichtung oder die Schaltungsanordnung zu justieren.

Vorzugsweise sind an der Meßvorrichtung bzw. an ihrem Gehäuse vier Lämpchen vorgesehen, die aufleuchten, wenn die voreingestellten Kraftwerte von beispielsweise 100 ρ und 500 ρ in labialer und palatinaler Richtung erreicht sind. Der Zahnarzt sieht auf diese Weise an der Meßvorrichtung, wann die Messung jeweils in labialer bzw. palatinaler Richtung abgeschlossen ist. Er braucht also nicht irgendwelche Meßgeräte bei der Durchführung der Messung zu überwachen. Die Lämpchen an der Meßvorrichtung werden angesteuert durch die Ausgänge der Komparatoren k bis 7.

Die Nullpunktsautomatik wird nachfolgend anhand der Fig. beschrieben. Der Ausgang des Schaltkreises 11 ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 31 verbunden. Weiterhin liegt der Ausgang des Schaltkreises 11 über einen Schalter 29 an einem Kondensator 28 an. Dieser Kondensator 28 liegt über einen Elektrometerverstärker 30 mit einem Verstärkungsverhältnis von 1 am anderen Eingang des Differenzverstärkers 31 an. Am Ausgang 32 des Verstärkers 31 tritt ein Wert auf, welcher proportional der Differenz der Werte an den beiden Eingängen des Verstärkers 31 ist.

Wird die positive oder negative Schaltschwelle des Triggers 10 erreicht, dann wird der vorzugsweise elektronische Schalter 29 geöffnet, so daß auf diese Weise der

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Kondensator 28 vom Ausgang des Schaltkreises 11 abgetrennt wird. Die Ladung des Kondensators 28 entspricht dann dem Wert des Ausgangs des Schaltkreises 11 im Augenblick des Öffnens des Schalters 29. Alle danach auftretenden Meßwerte am Ausgang des Schaltkreises 11 werden somit um den Wert der Ladung am Kondensator 28 vermindert, so daß auf diese Weise der Ausgang 32 stets einen nullpunktskorrigierten Wert darstellt. Durch diese Schaltungsanordnung entfällt also die Justierung der Meßvorrichtung bzw. der Schaltungsanordnung, die sonst zu Beginn jeder Messung erforderlich wäre. Die jeweilige Relativstellung des mittleren Kraftmeßstabes in Bezug auf die beiden Wegmeßstäbe zu Beginn der Messung ist also völlig ohne Einfluß auf die erhaltenen Wegmeßwerte.

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Claims

Patentansprüehe

1. !Schaltungsanordnung zum Messen von Zahnauslenkungen bei Einwirken einer Kraft auf den Zahn mittels einer Meßvorrichtung, die einen ersten Meßstab aufweist, der sich an einer Feder abstützt, wobei durch einen ersten Geber die an der Feder wirkende Kraft gemessen wird, und die weiterhin mindestens einen zweiten Meßstab aufweist, wobei durch einen zweiten Geber die Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Meßstab gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Geber (3) an Komparatoren (4- bis 7) und der zweite Geber (1, 2) an Sample and Hold-Schaltkreise (13 bis 16) angeschlossen ist, den Komparatoren (4 bis 7) Vergleichssignale (Vorwahlschalter Θ, 9) zugeführt werden, die jeweils einer vorwählbaren Federkraft entsprechen und jeder Komparator (^ bis 7) mit einem Sample and HoId-Schaltkreis (13 bis 16) verbunden und diesem ein Haltesignal zum Festhalten des vorliegenden Meßwerts des zweiten Gebers (1, 2) zuführt, wenn der Meßwert des ersten Gebers (3) gleich dem Vergleichssignal am Komparator (4· bis 7) ist.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Komparatoren (^, 5 bzw. 6, 7) vorgesehen sind, von denen der eine (4 bzw. 6) auf Meßwerte des ersten Gebers

(3) anspricht, die einer auf die Feder wirkenden Druckkraft entsprechen und der zweite Komparator ( 5 bzw. 7) auf dazu umgekehrt proportionale Meßwerte anspricht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Geber (1, 2) und den Sample and Hold-Schaltkreisen (13 bis 16) eine Nullwertautomatik (12) geschaltet ist, die den bei Beginn des Ansprechens des ersten Gebers (3) vorliegenden Meßwert des zweiten Gebers (1, Z) von den nachfolgenden Meßwerten dieses zweiten Gebers (1, Z) subtrahiert.

4·. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullwertautomatik (12) aus einer Speicherschaltung (28, Z9) und einem nachgeschalteten Differenzverstärker (31) besteht und die Speicherschaltung (28, 29) durch eine Triggerschaltung (10) vom Meßwert des zweiten Gebers (1, 2) abtrennbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Triggerschaltung (10) auf vom Nullwert des Meßwerts des ersten Gebers (3) geringfügig abweichende Meßwerte anspricht.

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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweiten Gebern (1, Z) diese an eine den Mittelwert der Meßwerte der zweiten Geber (1, 2) bildende Schaltung (11) angeschlossen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Meßvorrichtung Lämpchen angeordnet sind, die durch die Haltesignale der Komparatoren (4 bis 7) angesteuert werden.

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