DE3111303C2

DE3111303C2 - Okklusionsdrucksensor

Info

Publication number: DE3111303C2
Application number: DE3111303A
Authority: DE
Inventors: Shuhei Shiga Furuichi; Michiaki Uji Kyoto Okano
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1982-11-18
Also published as: US4390028A; JPS6148852B2; JPS56142430A; DE3111303A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Okklusionsdrucksensor.

Im Rahmen der Dentalbehandlung ist es wichtig, die Okklusion richtig einzustellen. Bisher war es üblich, zur Kontrolle der Okklusion den Patienten auf Okklusionspapier (ähnlich dem zur Herstellung von Durchschlägen benutzten Kohlepapier) ein Okklusionsband (ähnlich einem Farbband für Schreibmaschinen) oder ein Okklusionswachs (in Form eines dünnen Wachsblattes) beißen zu lassen und dann die von den Zähnen bewirkten Eindrücke zu analysieren, und zwar anhand der auf die Okklusionspunkte oder Okklusionsfläche der Zähne übertragenen Farbe, der Stärke der Farbe, der Muster der durch Farbübergang auf die Zähne entfärbten Teile, der Eindrücke und dergleichen.

Das vorstehend geschilderte Vorgehen liefert zwar gewisse Informationen hinsichtlich des allgemeinen Okklusionsdrucks. Es gestattet jedoch nicht, die genaue Verteilung der Stärke des Okklusionsdrucks zu bestim men. Außerdem können nur die Ergebnisse Tür eine einmal ausgeführte Okklusion oder für mehrmals hintereinander vorgenommene Okklusionen ermittelt werden. Es war dementsprechend unmöglich, den zeitabhängigen Fortschritt der Okklusion von dem Stadium des gerade beginnenden Kontakts der Zähne miteinander bis zum Stadium einer starken Okklusion zu verfolgen. Beim Einstellen der Okklusion ist es jedoch gerade auch wichtig, den Zustand des anfänglichen Kontakts zu überprüfen. Außerdem ist es wichtig, beim Justieren der Okklusion der Zähne nicht nur die obere Okklusion und die untere Okklusion zu analysieren, sondern auch die Okkiusion bei Bewegungen nach rechts und nach links sowie nach hinten und nach vorne. Die Anwendung von Okklusionspapier, Okklusionsband und Okklusionszuwachs hat es nicht erlaubt, die Okklusion und gleichzeitig die Auswirkung von solchen Gleitbewegungen zu prüfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckempfindlichen Sensor zu schaffen, der es gestattet, Informationen bezüglich des Okklusionsdrucks an verschiedenen Okklasionspunkten in Form eines elektrischen Signals zu liefern, wenn der Patient einfach die oberen und die unteren Zähne miteinander in Eingriff bringt. Der Zahnarzt soll Informationen bezüglich des Okklusionsdrucks an den Okklusionspunkten zeitlich gleichlaufend mit dem Zusammenbeißen der Zähne gewinnen können. Der druckempfindliche Sensor soll auch Informationen bezüglich einer Änderung des Okklusionsdrucks während der Zeitspanne liefern können, die vom beginnenden gegenseitigen Kontakt der Zähne bis zu dem Zeitpunkt reicht, wo die Zähne fest zusammengebissen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Okklusionsdrucksensor gelöst durch ein zusammenge setztes druckempfindliches Element, dessen elektrische Eigenschaften in Abhängigkeit von dem auf das Element mittels der Zähne ausgeübten Okklusionsdruck änderbar sind und das eine Gleichrichterschicht, eine druckempfindliche Schicht, eine obere und eine untere

se Elektrode sowie eine das druckempfindliche Element zusammen mit den Elektroden umschließende isolierende Abdeckung aufweist, wobei die Elektroden aus dünnen Streifen oder Segmenten bestehen, die auf der Oberseite bzw. der Unterseite des Elements in einander regelmäßig kreuzenden oder miteinander koordinierten Gruppen unter Bildung einer Mehrzahl von gegeneinander abgegrenzten druckempfindlichen Blöcken angeordnet sind, die zum Ableiten eines den Okklusionspunkten und dem Okklusionsdruck entsprechenden elektrischen Signals nacheinander elektrisch abtastbar sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines druckempfindlichen Elements,

Fig.2 und 3 die Ausbildung der oberen bzw. der abgewandelten Ausführungsform, wobei das zusam-

unteren Elektrode, mengesetzte druckempfindliche Element 4 in einer

F i g. 4 einen Teillängsschnitt durch den Okklusions- Abdeckung 8 in Form eines isolierenden Films

drucksensor, eingeschlossen ist

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer abgewan- 5 Bei beiden dargestellten Ausführungsformen kommt

delten Ausführungsform von druckempfindlichen Blök- es bezüglich der Gleichrichterschicht 1 nur darauf an,

ken, daß diese Schicht Strom in einer Richtung durchläßt,

F i g. 6 und 7 eine abgewandelte Ausführungsform der einen Stromfluß in der entgegengesetzten Richtung

oberen bzw. der unteren Elektrode, aber verhindert Solange diese Bedingung erfüllt ist,

F i g. 8 einen Teillängsschnitt durch eine abgewandel- io kann die Schicht 1 aus beliebigem entsprechendem

te Ausführungsform der Erfindung, Material oder aus Verbundanordnungen aufgebaut sein.

Fig.9 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Okklu- Beispielsweise kommen in Betracht ein Selengleich-

sionsdrjcksensors, richtermaterial in Form einer Se-Schicht und einem

Fig. 10 die Anwendung des Okklusionsdrucksensors zusammengesetzten laminierten Fe-Material mit

bei einem Patienten während der Dentalbehandlung, 15 OdS-Schicht und Ou₂S-Schicht, ein Selengleichrichter-

sowie material mit einer Al-Schicht und einer Se-Schicht, ein

Fig. 11, 12 und 13 die Kurvenverläufe eines Kupferoxid-Gleichrichtermaterial aus einer Cu-Schicht

Zeilenabtastimpulses, eines Spaltenabtastimpulses und und einer Cu₂O-Schicht, ein Schottky-Gleichrichterma-

eines Ausgangsimpulssignals des Okklusionsdrucksen- terial mit einem auf der Oberfläche einer Si-, Ge- oder

sors. 20 GaAs-Schicht ausgebildeten Film aus Au, Ni, W, Mo

F i g. 1 zeigt ein dünnes, plattenartiges, zusammenge- und/oder V, sowie ein Si- oder Ge-Halbleiter mit einem

setztes druckempfindliches Element 4 mit einer pn-übergang. Als druckempfindliche Schicht 2 eignet

druckempfindlichen Schicht 2, die auf die i 'nterseite sich eine Schicht 21 aus einem Polyvinylidtnfluorid-Film

einer Gleichrichterschicht 1 aufgebracht ist Die (PVDF-FiIm) oder aus einem Zirkoniumtitanat-Film

druckempfindliche Schicht 2 ändert ihre elektrischen 25 (PZT-FiIm). Als druckempfindliche Schicht kann ferner

Eigenschaften, wenn sie einem externen Druck ausge- eine Schicht 22 vorgesehen sein, deren elektrischer

setzt wird. Die F i g. 2 und 3 lassen die Ausbildung einer Widerstund sich in Abhängigkeit von einem extern

oberen Elektrode 5 bzw. einer unteren Elektrode 6 aufgebrachten Druck ändert, beispielsweise eine Schicht

erkennen, die jeweils nebeneinanderliegende Elektro- aus druckempfindlichem Gummi, bei dem die Druk-

denstreifen 50 aufweisen, die durch Isolierstoffstreifen 30 kempfindlichkeit dadurch erhalten v/ird, daß Metall-

71 voneinander getrennt sind. Die Zuleitungen zu den oder Kohlenstoffteilchen in Gummi eingemischt wer-

Elektrodenstreifen 50 sind mit a, b, c, d... bzw. 1, 2,3,4 den, ein Film mit Druck/Widerstands-Effekt, bei dem ein

... bezeichnet Wie in F i g. 10 angedeutet ist, sitzen die Halbleiter, beispielsweise Si, vorgesehen ist, oder eine

Zuleitungen in einem flachen Isolierschlauch, der aus Kohlenstoffteilchen enthaltende Zelle. Auch andere

dem Okklusionsdrucksensor herausgeführt ist. Sie 35 Anordnungen können vorgesehen werden, solange sich

erlauben es, das von dem Okklusionsdrucksensor nur eine ihrer elektrischen Eigenschaften unter dem

erzeugte elektrische Signal (ein Okklusionsdrucksignal) Einfluß eines externen Druckes ändert. Die obere

nach außen zu leiten. Elektrode 5 und die untere Elektrode 6 können

Bei dem veranschaulichten Okklusionsdrucksensor beispielsweise dadurch ausgebildet werden, daß ein

sitzen die Elektrodenstreifen 50 der Elektrode 5 auf der 40 elektrisch leitendes Metall, beispielsweise Aluminium

Oberseite de. zusammengesetzten druckempfindlichen und/oder Silber, an entsprechenden Stellen auf den

Elements 4 der F i g. 1, während die Elektrodenstreifen betreffenden Seiten des druckempfindlichen Elements 4

50 der Elektrode 6 (Fig.3) an der Unterseite des unmittelbar aufgedampft oder galvanisch aufgebracht Elements 4 angeordnet sind, so daß das Element 4 wird. Die Elektroden können aber auch hergestellt zwischen den Elektroden 5 und 6 eingeschlossen ist und 45 werden, indem ein elektrisch leitender Werkstoff, die Elektrodenstreifen der Elektroden 5 und 6 einander beispielsweise Aluminium oder Silber, getrennt auf rechtwinklig schneiden. Auf diese Weise werden den einem isolierenden Substrat, beispielsweise aus einem Elektrodenstreifen auf der Oberseite und der Unterseite keramischen Werkstoff oder aus Kunstharz, aufgedes Elements 4 zugeordnete druckempfindliche Blöcke dampft oder galvanisch abgeschieden wird. Auch jedes

51 gebildet. Eine isolierende Abdeckung 8 umschließt 50 beliebige andere Vorgehen ist anwendbar, solange nur das druckempfindliche Ele;nent 4. ein druckempfindliches Element 4 erhalten wird, bei

Fig.5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer dem druckempfindliche Blöcke 51 in Gitterform

abgewandeiien Ausführungsform, bei welcher ein abgegrenzt sind.

zusammengesetztes druckempfindliches Element der in F i g. 9 zeigt ein Ersatzschaltbild des Okklusions-F i g. 1 veranschaulichten Art mittels isolierender Teile 55 drucksensors mit den druckempfindlichen Blöcken 51, 71 gitterförmig unterteilt ist. Im Bereich der auf diese wobei die Gleichrichterschicht 1 durch Dioden symboli-Weise abgegrenzten Teile werden segmentförmige siert ist. Der Sensor stellt also in elektrischer Hinsicht Elektroden 50 in regelmäßiger koordinierter Zuord- eine Diodenmatrix dar. Mit einem Schalter SW1 wird nung sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite die aus den Elektrodenstreifen 50 oder den Elektrodenmontiert. 60 Segmenten 50' ausgebaute obere Elektrode 5 des

In den Fig. 6 und 7 sind die obere bzw. die untere Sensors an Spannung gelegt und abgefragt, während ein

Elektrode für das zusammengesetzte druckempfindliche Schalter SWl in entsprechender Weise den Elektro-

Element 4 der Fig.4 dargestellt Die Elektrodenseg- denstreifen oder Elektrodensegmenten der unteren

mente 50' an der Oberseite und der Unterseite des Elektrode 6 zugeordnet ist. Eine Gleichspannungsquelle

Elements 4 sind dabei innerhalb jeder Zeile bzw. 65 E wird vorgesehen, wenn es sich bei der Änderung der

innerhalb jeder Spalte über dünne Leiter 72 untereinan- elektrischen Eigenschaften der druckempfindlichen

der verbunden. Blöcke 51 um eine Widerstandsänderung handelt. Bei

F i g. 8 zeigt den Okk'.riionsdrucksensor gemäß der anderen Ausführungsformen der druckempfindlichen

Blöcke 51 kann die Gleichspannungsquelle gegebenenfalls entfallen.

Bei der Anwendung des Okklusionsdrucksensors beißt der Benutzer in der in Fig. 10 angedeuteten Weise mit den oberen und den unteren Zähnen auf den Sensor 5. Es brauchen jetzt nur die druckempfindlichen Blöcke 51 abgetastet zu werden, um von den Blöcken 41 ein dem Okklusionsdruck entsprechendes elektrisches Signal abzuleiten.

Das Ableiten des elektrischen Signals erfolgt durch Betätigen der Schalter SlV 1 und SW2, bei denen es sich zweckmäßig um elektronische Schalter handeln kann. Während die in jeder Zeile der oberen Elektrode 5 liegenden Elektrodenstreifen oder -Segmente über den Schalter SWI an Spannung gelegt werden (vorliegend als Zeilenabtastung bezeichnet), werden nacheinander die Elektrodenstreifen oder -Segmente der unteren Elektrode 6 in den Stromkreis eingeschaltet (SpaltenabtSS'.Ung}. Auf diese Wpisp wprdpn dip in dittexform angeordneten druckempfindlichen Blöcke 51 sukzessive abgefragt. Eine durch den Okklusionsdruck bewirkte Änderung einer elektrischen Kenngröße der Blöcke 51 wird in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt. Die Fig. 11 und 12 zeigen die Signalverläufe für eine Zeilenabtastung und eine Spaltenabtastung dieser Art. In Fig. 13 ist das Okklusionsdrucksignal (Impulssignal) veranschaulicht, das von den druckempfindlichen Blöcken abgegeben wird. Bei der Anordnung nach F i g. 9 wird das elektrische Signal in eine Spannung umgewandelt und über einen Widerstand R nach außen geleitet. Das Betätigen der Schalter 5Wl und SW2 erfolgt in Synchronismus mit der Horizontal- und Vertikalablenkung einer Elektronenstrahlröhre, wobei das Ausgangssignal des Okklusionssensors 5 einer Helligkeitsmodulationsschaltung zugeführt wird. Die Wiedergabe des Ausgangssignals als Bild auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre läßt eine Okklusionsdruckänderung der Zähne in Panoramadarstellung und Echtzeitwiedergabe erkennen.

Der Okklusionsdrucksensor läßt sich im übrigen auch in Verbindung mit einem Videobandaufzeichnungsgerät oder einem grafischen Wiedergabegerät verwenden. Ein Einsatz des Sensors in Verbindung mit anderen zweckentsprechenden Einrichtungen macht es möglich, den Okklusionsdruck nicht nur in Form eines bewegten Bildes, sondern auch in Form eines stillstehenden Bildes darzustellen.

Der Okklusionsdrucksensor stellt insofern eine wesentliche Hilfe bei der Dentalbehandlung dar, als er es erlaubt, die Okklusion^druckverteilung über die gesamten Kiefer hinweg klar und in Echtzeitwiedergabe zu erfassen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnu·. .;en

Claims

Patentansprüche;

1. Okklusionsdrucksensor gekennzeichnet durch ein zusammengesetztes druckempfindliches Element (4), dessen elektrische Eigenschaften in Abhängigkeit von dem auf das Element mittels der Zähne ausgeübten Okklusionsdruck änderbar sind und das eine Gleichrichterschicht (1), eine drukkempfindliche Schicht (2), eine obere und eine untere Elektrode (S, 6) sowie eine das druckempfindliche Element zusammen mit den Elektroden umschließende isolierende Abdeckung (8) aufweist, wobei die Elektroden aus dünnen Streifen oder Segmenten (50, 50') bestehen, die auf der Oberseite bzw. der Unterseite des Elements (4) in einander regelmäßig kreuzenden oder miteinander koordinierten Gruppen unter Bildung einer Mehrzahl von gegeneinander abgegrenzten druckempfindlichen Blöcken (51) angeordnet sind, die zum Abtasten eines den Okklusionsnunkten und den Okklusionsdruck entsprechenden elektrischen Signals nacheinander elektrisch abtastbar sind.

2. Okklusionsdrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) als die Elektroden (5,6) tragender Film ausgebildet ist.

3. Okklusionsdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß <us druckempfindliche Element (4) eine auf die Unterseite der Gleichrichterschicht (1) aufgebrachte piezoelektrische Schicht aufweist

4. Okklusionsdrucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Schicht als piezoelektrischer lünnfilm ausgebildet ist.

5. Okklusionsdrucksensor nacJ· Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Element (4) eine auf die Unterseite der Gleichrichterschicht (1) aufgebrachte druckempfindliche Widerstandsschicht aufweist.

6. Okklusionsdrucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Widerstandsschicht aus druckempfindlichem Gummi besteht.

7. Okklusionsdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschicht (1) aus Selengleichrichterwerkstoff aufgebaut ist.

8. Okklusionsdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschicht (1) aus Schottkygleichrichterwerkstoff aufgebaut ist.

9. Okklusionsdnicksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindlichen Blöcke (51) in regelmäßiger Gestalt ausgebildet und gitterartig angeordnet sind.