ES2944439T3 - Sistema y procedimiento para la determinación de características estructurales de un objeto - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere en general a un sistema y método para medir las características estructurales de un objeto. El objeto está sujeto a un proceso de aplicación de energía y proporciona una medida objetiva y cuantitativa de las características estructurales de un objeto. El sistema puede incluir un dispositivo, por ejemplo, un instrumento de percusión, capaz de colocarse de forma reproducible contra el objeto que se somete a dicha medición para un posicionamiento reproducible. Las características estructurales definidas en este documento pueden incluir capacidades de amortiguación de vibraciones, capacidades de amortiguación acústica, integridad estructural o estabilidad estructural. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento para la determinación de características estructurales de un objeto

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a la evaluación de las propiedades estructurales de un objeto; y más específicamente se refiere a la evaluación de las características estructurales que reflejan la integridad de un objeto; tras someterlo a una aplicación de energía sobre el mismo.

Antecedentes de la invención

Cuando un objeto se somete a una fuerza de impacto, se transmite una onda de tensión a través del objeto. Esta onda de tensión provoca deformaciones en la estructura interna del objeto. Cuando el objeto se deforma actúa, en parte, como un absorbente del choque, disipando una parte de la energía mecánica asociada con el impacto. La capacidad del objeto para disipar energía mecánica, a la que se hace comúnmente referencia como la “capacidad de amortiguación” del objeto, depende de varios factores, incluyendo el tipo y la integridad estructural de los materiales que componen el objeto.

Hay instrumentos que son capaces de medir la capacidad de amortiguación de un objeto. Un ejemplo de un instrumento de este tipo se describe en la Patente de los Estados Unidos Núm. 6.120.466 (“la patente 466”), presentada el 19 de septiembre de 2000 y titulada “System and Method for Quantitative Measurements of Energy Damping Capacity”. El instrumento divulgado en la patente 466 proporciona una medición objetiva, cuantitativa de la capacidad de amortiguación de un objeto, a la que se hace referencia como el coeficiente de pérdidas 17. La energía de una onda elástica se atenúa relativamente con rapidez en materiales con un coeficiente de pérdidas relativamente alto, mientras que la energía de una onda elástica se atenúa relativamente de modo lento en materiales con un coeficiente de pérdidas relativamente bajo.

La capacidad de amortiguación de un objeto es un parámetro importante en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, en el campo de la odontología, cuando se somete a un diente sano a una fuerza de impacto, la energía mecánica asociada con el impacto se disipa principalmente por el ligamento periodontal. Pueden detectarse cambios en la estructura del ligamento periodontal que reducen su capacidad para disipar la energía mecánica asociada con una fuerza de impacto, y por ello reducen la estabilidad global del diente, mediante la medición del coeficiente de pérdidas del diente.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para la medición de características estructurales de un objeto como se define en la reivindicación 1.

El sistema puede incluir un dispositivo, por ejemplo, un instrumento de percusión, capaz de ser colocado de forma reproducible directamente sobre el objeto sometido a dicha medición para mediciones reproducibles, y puede incluir características desechables para ayudar a eliminar o minimizar la contaminación o la contaminación cruzada de la herramienta de aplicación de energía u objeto sometido a la medición a través de la transferencia desde el sistema o el objeto, o la contaminación cruzada de objetos anteriores sometidos a las mediciones sin limpiar o esterilizar en autoclave la herramienta de aplicación de energía antes de su uso.

Las características estructurales, tal como se definen en la presente memoria, pueden incluir capacidades de amortiguación de vibraciones; capacidades de amortiguación acústica; defectos, incluidos defectos inherentes, por ejemplo, al hueso o al material que compone el objeto; fisuras, microfisuras, fracturas, microfracturas; pérdida del sellado de cemento del objeto, por ejemplo, al anclaje y/o los cimientos; fallo del cemento entre, por ejemplo, el objeto y el anclaje y/o los cimientos; fallo de la unión entre, por ejemplo, el objeto y el anclaje y/o los cimientos; microfugas, por ejemplo, del objeto y/o entre el objeto y el anclaje y/o los cimientos; lesiones; caries; integridad estructural general o estabilidad estructural general. Para un objeto anatómico, tal como una estructura de diente, un diente natural, un diente natural que tenga una fractura debida a desgaste o trauma, un diente natural que haya quedado al menos parcialmente infectado, o un diente natural que es sometido a un procedimiento de aumento óseo, una estructura de implante dental prostética, una estructura dental, una estructura ortopédica o un implante ortopédico, dichas características pueden indicar la salud del objeto, o la salud de la base subyacente a la que el objeto puede anclarse o fijarse. La salud del objeto y/o la base subyacente pueden también estar correlacionadas con densidades o densidades del hueso o un nivel de integración ósea; cualesquiera defectos, inherentes o de otro tipo; o fisuras, fracturas, microfracturas, microfisuras; pérdida del sellado de cemento; fallo de cemento; fallo del hueso; microfiltraciones; lesiones o caries. Para objetos en general, por ejemplo, estructuras de compuesto poliméricas que incluyen panales de abeja o panales de abeja en capas o estructuras compuestas metálicas; planos, automóviles, barcos, puentes, edificios, estructuras industriales que incluyen, sin limitarse a, instalaciones de generación de energía, estructuras en arco u otras estructuras físicas similares; dichas mediciones pueden correlacionarse también con cualquier integridad estructural, o estabilidad estructural, tal como defectos o fisuras, incluso fracturas de tamaño de un pelo o microfisuras, y así sucesivamente.

Además, pueden detectarse cambios en la estructura del diente que reducen su capacidad para disipar la energía mecánica asociada con una fuerza de impacto, y por ello reducen la estabilidad estructural general del diente, mediante la evaluación de los datos de retorno de energía en comparación con una muestra no dañada ideal.

En una realización ejemplar, el dispositivo puede incluir una pieza de mano que tiene una carcasa con un extremo abierto y una herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo, o barra de impacto montada en el interior de la carcasa para movimiento en el extremo abierto. La carcasa tiene un eje longitudinal y la herramienta de aplicación de energía tiene una longitud con una configuración de reposo y una configuración activa.

En una realización, la configuración de reposo puede ser una forma retraída y la configuración activa puede ser una forma extendida cuando la herramienta de aplicación de energía se mueve axialmente a lo largo del eje longitudinal de la carcasa, siendo la forma retraída retraída desde, o sustancialmente coextensiva con, el extremo abierto de la carcasa. El movimiento de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo, puede efectuarse mediante el mecanismo de accionamiento montado en el interior de la carcasa para el accionamiento de la barra de golpeteo axialmente dentro de la carcasa entre una posición retraída y una posición extendida durante la operación. En la posición extendida, el extremo libre de la barra de golpeteo es capaz de extenderse o sobresalir del extremo abierto de la carcasa.

En otra realización, la configuración de reposo puede ser una forma sustancialmente paralela al eje longitudinal de la carcasa, y la configuración activa puede ser una forma cuando la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo, o barra de impacto montada dentro de la carcasa forma un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa, tal como, por ejemplo, balanceándose hacia adelante y hacia atrás sobre un punto de pivote en el eje longitudinal. Así, la herramienta de aplicación de energía oscila desde la posición sustancialmente paralela al eje longitudinal de la carcasa hasta una posición que forma un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa en un punto de pivote. La herramienta de aplicación de energía puede sostenerse horizontalmente o en otras posiciones durante la medición, y puede tener una porción de punta que es sustancialmente perpendicular a la porción mayor de la herramienta y mantiene una longitud constante ya sea en reposo o en impacto. El movimiento de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo, puede efectuarse mediante un mecanismo de accionamiento montado en el interior de la carcasa para conducir la barra de golpeteo desde una posición sustancialmente paralela al eje longitudinal de la carcasa hasta una posición que forme un ángulo agudo con el eje en un punto de pivote y viceversa, mientras, a su vez, la punta oscila hacia arriba y hacia abajo. Utilizando esta realización, las mediciones pueden llevarse a cabo en sitios que son relativamente inaccesibles tal como, por ejemplo, en el área molar de los dientes de un paciente.

El mecanismo de accionamiento puede ser un mecanismo electromagnético, y puede incluir una bobina electromagnética. En una realización, el mecanismo de accionamiento puede incluir un imán permanente fijado al extremo posterior de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo, y la bobina magnética puede disponerse axialmente por detrás de este imán permanente. Junto con la parte posterior de la carcasa de la pieza de mano y cualquier línea de alimentación eléctrica, la bobina magnética forma una unidad estructural que puede ser integralmente operativa y que puede estar, por ejemplo, conectada al dispositivo restante mediante una conexión extraíble adecuada, por ejemplo, una conexión de tipo tornillo o una conexión de tipo enchufe. Esta conexión extraíble puede facilitar la limpieza, reparación y otros.

La herramienta de aplicación de energía, tal como la barra de golpeteo, está ubicada en la parte frontal de la carcasa y el mecanismo de montaje para la barra de golpeteo puede incluir apoyos sin fricción. Estos apoyos pueden incluir una o más aberturas axiales de modo que las cámaras contiguas formadas por la carcasa y la barra de golpeteo están en comunicación entre sí para el intercambio de aire.

En una realización, la barra de golpeteo puede tener una construcción de sección transversal sustancialmente constante en toda su longitud, con un conjunto magnético permanente montado en el extremo apartado del extremo libre, como se ha indicado anteriormente. La bobina electromagnética del mecanismo de accionamiento puede situarse por detrás del otro extremo de la barra de golpeteo, como también se ha indicado anteriormente, dando como resultado un diámetro exterior relativamente pequeño para la pieza de mano. En esta realización, el diámetro exterior de la carcasa de la pieza de mano puede definirse sustancialmente solo por la sección transversal de la barra de golpeteo, el mecanismo de montaje de la barra de golpeteo en la carcasa, y el grosor de las paredes de la carcasa.

En una realización ejemplar de la invención, la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de percusión o una barra de golpeteo puede tener una porción frontal con una punta separable unida a esta, que puede ser sustancialmente paralela a la mayor parte de la barra o sustancialmente perpendicular a la mayor parte de la barra de golpeteo, y una porción anterior adyacente al mecanismo de accionamiento. La porción de punta puede entrar en contacto con una superficie de prueba, tal como el diente de un paciente u otra superficie de trabajo, y puede estar conectada a la porción frontal de la barra de golpeteo mediante magnetismo. En un aspecto, el extremo de la porción frontal puede tener un imán situado en este. En otro aspecto, el extremo de la porción frontal puede tener un elemento magnéti

En una realización de la invención, el dispositivo puede incluir una membrana que se puede formar integralmente sobre la punta del montaje de la herramienta de aplicación de energía de modo que revista substancialmente la totalidad de la punta y la carcasa de la pieza de mano que reviste el resto del montaje de la herramienta de aplicación de energía. La punta puede o no ser separable o tener que ser desechable. La membrana puede seleccionarse para que tenga un efecto mínimo en la operación de la herramienta de aplicación de energía, tal como una barra de golpeteo. En un aspecto, la característica desechable puede incluir la membrana sin o con un extremo abierto orientado hacia el mecanismo de accionamiento. La conexión a la porción frontal del montaje de la barra de golpeteo por la punta, si es separable, puede formarse a través del imán y, dado que la punta no entra en contacto con la superficie de prueba, puede reutilizarse. En otro aspecto, la membrana puede revestir toda la punta e incluye pliegues o estrías a ambos lados de la carcasa frontal que reviste el montaje de la barra de golpeteo, de modo que pueda permitir que la barra de golpeteo se extienda y contraiga sin desgarrar la membrana.

En otra realización de la invención, la característica desechable puede incluir una punta y una membrana separadas. La membrana puede tener un interior hueco con un extremo abierto, y una forma y tamaño sustancialmente similares a la porción frontal de la carcasa de la pieza de mano que reviste el montaje de la herramienta de aplicación de energía, tal como un montaje de barra de golpeteo, de modo que pueda ajustarse firmemente sobre o fijarse al extremo frontal de la carcasa de la pieza de mano que reviste el montaje de barra de golpeteo con el extremo cerrado orientado hacia la punta separable que está conectada al extremo frontal de la barra de golpeteo. La membrana no reviste la punta separable, de modo que esta queda expuesta al objeto sometido a medición y, por tanto, es desechable. El ensamble desechable puede ensamblarse en la fabricación y comercializarse como una unidad o ensamblarse en la consulta dental y comercializarse por separado. En una realización, un imán o elemento magnético puede estar presente en el extremo frontal de la herramienta de aplicación, tal como una barra de golpeteo. En otra realización, un imán o elemento magnético puede estar presente en la punta separable. En un aspecto, la punta separable puede conectarse al extremo frontal del ensamble de barra de golpeteo a través de la membrana que reviste el extremo frontal de la carcasa de la pieza de mano que reviste la barra de golpeteo magnéticamente a través del imán o elemento magnético en el extremo frontal del ensamble de barra de golpeteo que también está cubierto por la membrana. En otro aspecto, la punta separable puede conectarse al extremo frontal de la barra de golpeteo a través de la membrana que reviste el extremo frontal del ensamble de barra de golpeteo magnéticamente a través del imán o elemento magnético que se encuentra en la punta separable y, por lo tanto, también está expuesto y, por lo tanto, es desechable.

En otra realización de la invención, la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de percusión o barra de golpeteo puede tener una porción frontal que entra en contacto con la superficie de prueba tal como el diente de un paciente o cualquier otra superficie de trabajo, y una porción posterior adyacente al mecanismo de accionamiento. La porción frontal encerrada en la carcasa de la pieza de mano puede estar envuelta en un elemento desechable, tal como una membrana, de modo que no entre en contacto con la superficie de prueba. En una realización, la porción frontal de la barra de golpeteo puede tener una punta que puede ser perpendicular a la mayor parte de la barra de golpeteo y la membrana puede tener pliegues o estrías a ambos lados de la porción frontal de la carcasa de la pieza de mano que reviste el ensamble de la barra de golpeteo. Los pliegues o estrías permiten que la barra de golpeteo oscile desde una posición sustancialmente paralela con el eje longitudinal de la carcasa de la pieza de mano hasta una posición que forma un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa de la pieza de mano en un punto de pivote sin desgarrar la membrana. En otra realización, los pliegues o estrías pueden no ser necesarios cuando la herramienta de aplicación de energía se mueve desde una posición sustancialmente paralela con el eje longitudinal de la carcasa de la pieza de mano a una posición que forma un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa de la pieza de mano en un punto de pivote si la membrana sólo reviste la punta de la barra de golpeteo que es sustancialmente perpendicular a la mayor parte de la barra de golpeteo. En una realización, en ausencia de un manguito, la membrana desechable puede estar retenida mediante un collarín. En presencia de un manguito, el cuello y el manguito pueden estar integrados y la membrana desechable puede estar retenida por el manguito y el cuello combinados y partes del manguito pueden estar revestidas por la membrana desechable, o ser desechables. En un aspecto, la membrana puede estar sujeta por el manguito de forma integral o extraíble, y tanto el manguito completo como la membrana pueden ser desechables. En otro aspecto, la membrana puede estar sujeta por el manguito de forma integral o extraíble, y sólo la membrana puede ser desechable.

En un aspecto, el manguito puede revestir la porción mayor de la carcasa y la porción frontal del manguito que entra en contacto con el objeto puede ser separable del resto y esa porción separable puede ser desechable. En otro aspecto, todo el manguito que reviste la porción mayor de la carcasa puede ser desechable.

La pieza de mano propiamente dicha puede estar sujeta a una fuente de alimentación externa o ser alimentada por una fuente eléctrica incluida en el interior de la carcasa, tal como, por ejemplo, una batería, un condensador, un transductor, una célula solar, una fuente externa y/o cualquier otra fuente apropiada.

En una aplicación, la comunicación entre el mecanismo de accionamiento y la herramienta de aplicación de energía, tal como la barra de golpeteo, puede ser a través de un conductor o línea de cable eléctricamente conductor, aislado, que puede bobinarse en espiral de forma concéntrica alrededor de la barra de golpeteo y que tiene propiedades de resorte elástico. Esto puede permitir también un requisito de espacio mínimo con respecto a la gestión de la línea. Además, un resorte helicoidal, que puede formarse por el hilo devanado en espiral, puede ayudar a evitar o impedir el ondulado o retorcido de la conexión del hilo.

En otra realización, la comunicación entre el mecanismo de accionamiento puede transmitirse de forma inalámbrica a través de cualquier conexión inalámbrica adecuada. En caso de que esté presente, el resorte helicoidal puede estar compuesto por cables trenzados con dos cables individuales retorcidos o de una línea coaxial. En su condición de carga, el resorte puede comprimirse hasta un grado en que la fuerza de su pretensión corresponde a la fuerza de fricción y se opone a esta fuerza de fricción durante el movimiento de avance de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo desde la posición retraída a la posición extendida, o desde una posición sustancialmente paralela al eje longitudinal de la carcasa a una posición que crea un ángulo agudo con el eje en un pivote. El recorrido de pretensión del resorte puede por lo tanto ser bastante mayor que el recorrido de la barra de golpeteo de modo que la potencia del resorte permanezca sustancialmente constante a lo largo de todo el recorrido de la barra de golpeteo. Cualquier fuerza de fricción indeseable de los apoyos del mecanismo de montaje para la barra de golpeteo durante el movimiento de avance puede compensarse también sustancialmente por este resorte.

De acuerdo con la invención reivindicada, el mecanismo de accionamiento incluye un dispositivo de medición, por ejemplo, un sensor de fuerza piezoeléctrico, ubicado dentro de la carcasa de la pieza de mano para el acoplamiento con la herramienta de aplicación de energía, tal como la barra de golpeteo. El dispositivo de medición está adaptado para la medición de la desaceleración de la barra de golpeteo tras el impacto con un objeto durante la operación, o cualquier vibración provocada por la barra de golpeteo sobre el espécimen. El sensor de fuerza piezoeléctrico puede detectar cambios en las propiedades del objeto y puede cuantificar objetivamente sus características internas. Los datos transmitidos por el sensor de fuerza piezoeléctrico pueden procesarse mediante un programa del sistema, a ser explicado adicionalmente a continuación.

En otro aspecto, el mecanismo de accionamiento puede incluir un transformador diferencial variable lineal adaptado para la detección y/o medición del desplazamiento de la herramienta de aplicación de energía tal como la barra de golpeteo, antes, durante y después de la aplicación de energía. El transformador diferencial variable lineal puede ser un sensor de desplazamiento lineal sin contacto. El sensor puede utilizar tecnología inductiva y por ello capaz de detectar cualquier objetivo metálico. También, la medición de desplazamientos sin contacto puede permitir a un ordenador determinar la velocidad y aceleración justamente antes del impacto de modo que puedan eliminarse de los resultados los efectos de la gravedad.

De acuerdo con la invención reivindicada, un manguito está ubicado en el extremo abierto de la carcasa de la pieza de mano. El manguito puede estar unido y/o rodear al menos una longitud del extremo libre de la carcasa y sobresale de la carcasa una distancia que es sustancialmente coextensiva con el extremo de la barra de golpeteo en su forma extendida si la barra de golpeteo se mueve axialmente. Por ello, la longitud del manguito puede depender de la longitud deseada de saliente de la barra de golpeteo extendida. El extremo libre del manguito puede colocarse contra un objeto a ser sometido a medición. El contacto con el manguito ayuda a estabilizar la pieza de mano sobre el objeto. En otra realización, el manguito puede estar unido al extremo de la carcasa y ser sustancialmente perpendicular a esta cuando la barra de golpeteo se mueve desde la posición de ser sustancialmente paralela para formar un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa en un pivote cuando está en operación. El manguito puede ser sustancialmente cilíndrico. En otra realización, el manguito puede ser una extensión de la carcasa y tener una forma sustancialmente semicilíndrica para permitir que la barra de golpeteo se mueva libremente cuando la barra de golpeteo pasa de ser sustancialmente paralela a formar un ángulo agudo con el eje longitudinal de la carcasa durante la operación. Por el uso de este sistema se pueden realizar mediciones en sitios relativamente inaccesibles tal como, por ejemplo, en el área molar de los dientes de un paciente.

En una realización, la carcasa puede estar ahusada hacia el extremo rodeado por el manguito de modo que el dispositivo pueda tener una dimensión sustancialmente uniforme cuando se une el manguito. En otra realización, la carcasa puede tener una dimensión sustancialmente uniforme y el manguito puede expandir la dimensión del extremo que él rodea hasta un cierto grado. En una realización adicional, el manguito en sí puede tener un estrechamiento inverso hacia su extremo libre para incrementar el área plana de contacto con el objeto.

Durante la medición, el dispositivo puede entrar en contacto con el objeto con el extremo del manguito. La presión de contacto puede variar en función del operador. Es deseable que la presión se aplique de forma constante en un intervalo determinado y que dicho intervalo no sea excesivo. Un sensor, tal como un sensor de fuerza, puede estar incluido en la pieza de mano para detectar esta aplicación de presión y puede ir acompañado de una señal visual o una lectura digital. Este sensor puede emplearse también para asegurar que se obtiene la alineación adecuada contra el objeto durante la medición.

En una realización ejemplar, el manguito incluye una pestaña que sobresale de una porción de su extremo de modo que cuando el extremo abierto del manguito está en contacto con al menos una porción de una superficie del objeto a ser sometido a la medición, la pestaña puede reposar sobre una porción de la parte superior del objeto. La pestaña y el manguito juntos ayudan en un posicionamiento repetible de la pieza de mano con respecto al objeto, de modo que los resultados son más reproducibles que sin la pestaña. Además, la pestaña puede adaptarse para colocarse repetidamente sustancialmente en la misma localización sobre la parte superior del objeto cada vez. En una realización, la pestaña puede ser sustancialmente paralela al eje longitudinal del manguito.

En otra realización ejemplar, el manguito incluye una pestaña y una característica, por ejemplo, una cresta, saliente u otra característica sustancialmente ortogonal a la superficie de la pestaña sobre el lado adaptado para estar orientado a la superficie del objeto. Por ejemplo, para los dientes, la cresta o saliente puede encajar entre dientes adyacentes u otra superficie ortogonal y puede ayudar así a impedir cualquier movimiento lateral o vertical sustancial de la pestaña a través de la superficie del objeto y/o ayudar adicionalmente a la repetitividad. La pestaña puede ser de longitud o ancho suficiente, dependiendo de la longitud o ancho de la parte superior del objeto de modo que la cresta o resalte pueda localizarse apropiadamente durante la operación. De nuevo, la pestaña y la característica ayudan también a resultados más reproducibles que sin la pestaña.

En un aspecto, por ejemplo, si el objeto es un diente, la característica puede ser corta y de espesor lo suficientemente pequeño de modo que pueda encajar entre dientes adyacentes. En otro aspecto, por ejemplo, si el objeto es un diente, la característica puede ser corta y estar conformada para encajar entre las porciones superiores de dientes adyacentes. En otro aspecto adicional, por ejemplo, si el objeto es un diente, y la característica ha de reposar contra la superficie posterior o frontal del diente, puede ser de una dimensión que revista una porción mayor de la superficie posterior o frontal mientras la pestaña reposa sobre la superficie superior de un diente.

La pestaña, y/o pestaña y característica, no sólo sirven para facilitar el posicionamiento repetible del instrumento sobre un objeto, tal como un diente o estructura mecánica o industrial, materiales de composite y similares, como se ha mencionado anteriormente, sino que la pestaña, y/o pestaña y característica, sirven también para ayudar a conservar el objeto, tal como un diente o estructura mecánica o industrial, materiales de composite y similares, como se ha mencionado anteriormente, frente al movimiento en direcciones distintas a la dirección paralela a la dirección de aplicación de energía o golpeteo. Esto ayuda a minimizar cualquier perturbación innecesaria del objeto y/o la base a la que está anclado y/o complicaciones que puedan surgir de estas otras perturbaciones durante el ensayo, contribuyendo así adicionalmente a la sensibilidad y/o precisión de detección.

El extremo del manguito que no tiene la pestaña sobresaliendo de este puede ser plano o sustancialmente plano y la parte de la pestaña en contacto con la parte superior del objeto puede ser también plana o sustancialmente plana. La pestaña puede extenderse en una dirección sustancialmente paralela desde el extremo del manguito. En un aspecto, la pestaña puede ser parte integral con el manguito en una distancia antes de sobresalir desde el extremo del manguito, manteniendo sustancialmente el diseño de la sección transversal del manguito tras sobresalir del manguito. En otro aspecto, la pestaña puede sobresalir uniformemente desde la parte superior o inferior del manguito, pero con un diseño de sección transversal sustancialmente diferente al del manguito tras sobresalir del manguito.

En una realización ejemplar de la presente invención, la pestaña puede tener una superficie de contacto que es sustancialmente especular con el contorno de la superficie de un objeto con el que se pone en contacto durante el uso para facilitar un posicionamiento reproducible del dispositivo directamente sobre un objeto.

En una realización, la porción que sobresale de la pestaña puede tener una sección transversal rectangular. En otra realización, la parte que sobresale de la pestaña puede tener una parte superior ligeramente en arco. En otra realización más, la parte que sobresale de la pestaña puede adaptarse al contorno de la superficie que se pone en contacto con el objeto.

En cualquiera de las realizaciones, las esquinas de la pestaña son suaves o redondeadas o sustancialmente suaves o redondeadas para evitar cualquier enganche sobre el objeto sobre el que puedan reposar.

En general, el dispositivo de la presente puede ser útil en la realización de cualquier medición mediante la que se genere vibración a través de la aplicación de energía, por ejemplo, el golpe de, tal como una barra de golpeteo, sobre un objeto. Las ventajas son que el dispositivo puede mantenerse en contacto con el objeto durante la aplicación del golpeteo, en contraste con dispositivos tradicionales que no están en contacto.

El manguito y la pestaña, y/o el manguito, la pestaña y la característica, pueden estar fabricados con cualquier material que tenga propiedades de amortiguación de la vibración, amortiguación acústica, o de atenuación de la vibración, y el manguito puede ser de una longitud tal que cualquier vibración que se desplace a través del manguito a la carcasa de la pieza de mano puede quedar sustancialmente atenuada. En una realización, el manguito y el extremo de la carcasa adyacente al manguito pueden fabricarse del mismo material. En otra realización, el manguito y el extremo de la carcasa al que se fija pueden fabricarse de materiales que tengan propiedades similares de atenuación de la vibración. En otra realización más, el manguito y el extremo de la carcasa a la que se fija pueden fabricarse de materiales diferentes. En una realización adicional, el manguito y el extremo de la carcasa a la que se fija pueden fabricarse de materiales que tengan diferentes propiedades de atenuación de la vibración. En una realización adicional más, el manguito puede fabricarse de cualquier material con un recubrimiento de atenuación de la vibración sobre su superficie o superficies. En aún otra realización más, el manguito, pestaña y/o característica pueden fabricarse de diferentes materiales que tengan similares propiedades de expansión térmica.

Además, el manguito y la pestaña, y/o el manguito, la pestaña y la característica, pueden estar fabricados con materiales reciclables, compostables o biodegradables, especialmente útiles en aquellas realizaciones que están dirigidas a ser desechadas después de un uso.

En una realización ejemplar, un dispositivo puede incluir una pieza de mano que tiene una carcasa con un extremo abierto y una herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo, o barra de impacto, montada en el interior de la carcasa para movimiento en el extremo abierto. La carcasa tiene un eje longitudinal y la herramienta de aplicación de energía tiene una longitud con una configuración de reposo y una configuración activa. Un sensor ubicado en el interior de dicha carcasa está adaptado para controlar que se aplica una fuerza adecuada cuando el manguito reposa sobre el objeto. En el extremo abierto de la carcasa puede estar ubicado un manguito, adaptado para apoyarse contra un objeto con al menos una porción de su extremo abierto. En el interior de la carcasa puede estar ubicado un sensor, tal como un sensor de fuerza, adaptado para controlar que un operario aplica una fuerza adecuada cuando el manguito se apoya sobre un objeto sometido a medición. El sensor también puede emplearse para asegurar que se obtiene la alineación adecuada contra el objeto durante la medición, como se ha indicado anteriormente. A continuación se describen detalles adicionales del sensor. El manguito puede tener o no una pestaña, o una pestaña con un elemento unido a esta, como se ha indicado anteriormente.

En una realización ejemplar, la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de percusión o una barra de golpeteo puede tener una punta separable unida a la porción frontal y una porción trasera adyacente al mecanismo de accionamiento. La punta separable puede ser la característica desechable de la invención. La punta separable puede entrar en contacto con una superficie de prueba, tal como el diente de un paciente u otra superficie de trabajo, y estar conectada a la porción frontal de la barra de golpeteo mediante magnetismo. En un aspecto, el extremo de la porción frontal puede tener un imán o elemento magnético ubicado en este para sujetar la punta mediante la fuerza magnética. En otro aspecto, la punta separable puede tener un imán o elemento magnético en esta para unión a la porción frontal de la barra de golpeteo. La característica desechable puede utilizarse sin interferir con la medición o la capacidad del sistema. El sistema puede incluir o no una característica para facilitar el reposicionamiento.

En una realización, el manguito y la pestaña, y/o el manguito y la pestaña y la característica para facilitar el reposicionamiento pueden estar conectados de forma extraíble a la carcasa de la pieza de mano y la característica desechable puede incluir el manguito y la pestaña, y/o el manguito, la pestaña y la característica, y la punta separable. En otra realización, la característica desechable puede incluir el manguito y la pestaña, y/o el manguito, la pestaña y la característica, y una membrana que puede estar formada integralmente sobre la punta separable de modo que revista sustancialmente toda la punta. La membrana se selecciona de modo que tenga un efecto mínimo en la operación de la barra de golpeteo, y la punta puede o no tener que ser desechable. En un aspecto, la membrana puede revestir toda la punta separable y la conexión con el extremo frontal de la barra de golpeteo puede formarse a través de la membrana magnéticamente. En otro aspecto, la membrana puede tener aberturas en uno o ambos extremos y la conexión con la barra de toma puede realizarse directamente mediante fuerzas magnéticas.

En otra realización, el manguito y la pestaña, y/o el manguito y la pestaña y la característica, pueden estar conectados de forma extraíble a la carcasa de la pieza de mano y la característica desechable puede incluir una porción del extremo frontal del manguito y la pestaña, y/o porciones del extremo frontal del manguito, la pestaña y la característica, una punta separada y una membrana. El elemento desechable puede ensamblarse durante la fabricación y comercializarse como una unidad, o ensamblarse en la consulta dental y comercializarse por separado o en conjunto. La membrana puede tener un interior hueco con uno o dos extremos abiertos, con una forma y tamaño sustancialmente similares a la porción posterior del manguito, de modo que el manguito pueda insertarse o fijarse firmemente a él y la punta pueda conectarse al extremo anterior de la barra de golpeteo a través del elemento magnético. En un aspecto, el imán o elemento magnético puede estar presente en el extremo frontal de la barra de golpeteo. En otro aspecto, el imán o elemento magnético puede estar presente en la punta separable.

En una realización ejemplar, el manguito, la pestaña y/o la característica pueden ser reutilizables. El material utilizado para la construcción puede ser susceptible de ser sometido a limpieza y/o autoclave.

En otra realización ejemplar, el manguito, la pestaña y/o la característica, así como la membrana, tal como se ha descrito anteriormente, o la punta de la barra de roscar y la membrana, tal como se ha descrito anteriormente, pueden ser desechables.

En otra realización ejemplar, la punta separable y la membrana desechable pueden estar adaptadas para uso en cualesquier piezas de mano disponibles comercialmente que no están adaptadas para el contacto con un objeto bajo medición, de modo que puedan conseguirse también las ventajas de la presente invención.

En aún otra realización ejemplar, el manguito, la punta separable y la membrana desechable pueden estar adaptadas para uso en cualesquier piezas de mano de percusión comercialmente disponibles que no están adaptadas para el contacto con un objeto bajo medición, de modo que puedan alcanzarse también las ventajas de la presente invención.

La evaluación de tales características estructurales mencionadas anteriormente puede realizarse mediante en un número de procedimientos, utilizando un número de instrumentos, por ejemplo, un instrumento adecuado es el descrito en la Patente de los Estados Unidos Núm. 6.120.466 (“la patente 466”), presentada el 19 de septiembre de 2000 y titulada “System and Method for Quantitative Measurements of Energy Damping Capacity”. Otros instrumentos y procedimientos pueden incluir aquellos como los desvelados en las Patentes de los Estados Unidos Núm.

6.997.887 y 7.008.385. Estas mediciones pueden incluir el uso de un instrumento para medir, durante un intervalo de tiempo, la energía reflejada desde el objeto como un resultado del golpeteo o aplicación de energía, que puede incluir la creación de un perfil de tiempo-energía basándose en la energía reflejada desde el objeto durante el intervalo de tiempo, y/o la valoración del perfil de tiempo-energía para determinar la capacidad de amortiguación del objeto. Pueden usarse también dispositivos adicionales, tales como el divulgado en las Patentes de Estados Unidos N.° 4.482.324 y 4.689.011. Todos estos instrumentos y dispositivos pueden modificarse con la presente configuración de manguito para tener una capacidad de reposicionamiento repetitivo.

Como se ha mencionado anteriormente, el manguito en cualquiera de las realizaciones anteriormente indicadas puede ser extraíble. De acuerdo con una realización de la invención, el manguito puede ser desechable. De acuerdo con otra realización de la invención, el manguito puede ser reutilizable. En un aspecto, el manguito desechable puede ser esterilizable y desechable después de múltiples usos. En otro aspecto, el manguito puede ser para un uso, o bien fabricado de material esterilizable o bien no esterilizable.

El manguito puede estar unido a la carcasa mediante cualquier modo de unión adecuado incluyendo, pero sin limitarse a, unión roscada, encaje por fricción, formaciones de bayoneta coincidentes, formaciones de tipo pestaña y ranura, encaje por presión, formaciones de pasador y orificio entrelazadas, cerrojos y otras estructuras de interconexión. En una realización ejemplar, el manguito y la carcasa pueden ser un sistema roscado de fabricación personalizada para un mejor encaje.

De acuerdo con otra realización de la invención, el manguito puede encajarse a otras piezas de mano disponibles comercialmente que no están adaptadas para el contacto con un objeto bajo medición, de modo que puedan conseguirse también las ventajas de la presente invención.

Como se ha mencionado anteriormente, el sistema y el procedimiento de la presente invención no son destructivos. Esto es aplicable a un sistema que puede o no tener piezas desechables y/o características para facilitar el reposicionamiento. La presente invención se refiere además a un sistema y procedimiento para la medición de características estructurales que minimiza el impacto, incluso mínimo, sobre el objeto sometido a medición, sin comprometer la sensibilidad de la medición o la operación del sistema. En una realización, el sistema incluye una herramienta de aplicación de energía que es de peso liviano y / o capaz de desplazarse a una velocidad más lenta de manera tal que minimiza la fuerza de impacto sobre el objeto durante la medición, mientras que exhibe o mantiene una mejor sensibilidad de la medición. En un aspecto, la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo, puede estar fabricada con un material más liviano para minimizar el peso de la pieza de mano. En otra realización, la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo, puede fabricarse de modo que sea más corta y/o de menor diámetro, de modo que el tamaño de la pieza de mano también puede reducirse al mínimo. En otra realización, el sistema puede incluir un mecanismo de accionamiento que puede disminuir la aceleración de la herramienta de aplicación de energía. Por ejemplo, el mecanismo de accionamiento puede incluir una bobina de accionamiento más pequeña para disminuir la aceleración de la herramienta de aplicación de energía, sea o no de peso liviano, y/o de menor longitud o diámetro, y la fuerza de impacto sobre el objeto durante la operación, manteniendo al mismo tiempo la sensibilidad de la medición. Estas realizaciones pueden combinarse con una o más de las realizaciones descritas anteriormente, incluida la carcasa más liviana de la pieza de mano. La velocidad de realización de la medición también puede ser deseable sin aumentar la velocidad inicial de impacto para minimizar el impacto sobre el objeto durante la medición. La presente invención se refiere a otro sistema y procedimiento para la medición de características estructurales que tiene un mecanismo de accionamiento que puede disminuir la distancia de desplazamiento de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 2 mm, manteniendo la misma velocidad inicial en el contacto y, por lo tanto, es posible una medición más rápida sin comprometer la operación del sistema. El sistema puede o no tener piezas desechables y/o características para facilitar a la reposicionamiento y/o disminuir el impacto con las características antes mencionadas.

En cualquiera de los sistemas mencionados anteriormente, ya sea con o sin una herramienta de aplicación de energía de menor peso, una herramienta de aplicación de energía más corta o de menor diámetro, o un mecanismo de accionamiento que puede incluir una bobina de accionamiento más pequeña para disminuir la aceleración de la herramienta de aplicación de energía, si la medición se va a realizar mientras una porción del manguito está en contacto con el objeto, la fuerza que un operador ejerce sobre el objeto también puede ser importante y puede requerir ser supervisada, ya que, por ejemplo, una fuerza insuficiente o excesiva ejercida por un operador puede complicar las mediciones, e incluso puede producir resultados menos precisos. En una realización, con cualquiera de las realizaciones de la invención discutidas anteriormente, la pieza de mano puede incluir extensómetro para medir las fuerzas aplicadas a un objeto bajo medición. Un extensómetro, de estar presente, puede estar unido o ensamblado en un voladizo entre la pieza de mano y el manguito, de modo que al presionar el manguito sobre el objeto también se deforme el voladizo, lo que se mide con el extensómetro, proporcionando así una medición de la fuerza.

En otra realización, con cualquiera de las realizaciones de la invención discutidas anteriormente, la pieza de mano puede incluir elementos piezoeléctricos para medir directamente la fuerza discutida anteriormente.

En algunas realizaciones, se pueden utilizar múltiples extensómetros montados en un solo voladizo o en voladizos separados. El voladizo o voladizos también pueden, por ejemplo, estar presentes en un componente separado del resto de la pieza de mano o del manguito, como, por ejemplo, en un dispositivo de ensamble.

En un aspecto, la medición de fuerza puede estar conectada a una salida visual, tal como luces. En una realización, se puede incluir un sistema de múltiples luces. Por ejemplo, una luz verde puede indicar la cantidad correcta de fuerza, mientras que una luz roja puede indicar demasiada fuerza. En otra realización, se puede incluir un sistema de una luz.

Por ejemplo, ninguna luz puede dar una señal de la cantidad correcta de fuerza y una luz roja puede dar una señal de demasiada fuerza. En otra realización, una luz roja intermitente puede indicar demasiada fuerza.

En otro aspecto, la medición de fuerza puede estar conectada a una salida audible. En una realización. La salida audible puede incluir un pitido para indicar demasiada fuerza. En otra realización, la salida audible puede incluir un pitido con una luz roja intermitente para indicar demasiada fuerza. En otra realización, la medición de fuerza puede estar conectada a un sistema de alerta por voz para alertar de un exceso de fuerza. En otra realización adicional, la medición de la fuerza puede estar conectada a un sistema de alerta por voz y a una luz roja intermitente para alertar de un exceso de fuerza.

Como se ha indicado anteriormente, la pieza de mano puede ser parte de un sistema que incluye hardware informatizado y software de instrumentación que puede programarse para activar, introducir y seguir la acción y respuesta de la pieza de mano para la determinación de las características estructurales del objeto. El hardware puede incluir un ordenador para el control de la pieza de mano y para el análisis de cualquier dato recogido, por ejemplo, la desaceleración de la herramienta de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo, tras el impacto con un objeto. En una realización, la pieza de mano y el hardware pueden comunicar a través de una conexión por cable. En otra realización, la pieza de mano y hardware pueden comunicar a través de una conexión inalámbrica.

En una realización, el proceso de aplicación de energía de la pieza de mano puede activarse a través de un mecanismo mecánico, tal como un mecanismo de interruptor. En un aspecto, puede localizarse un dedo en una localización conveniente de la pieza de mano para una activación fácil por el operador. En otro aspecto, el mecanismo de interruptor puede activarse por la presión aplicada al objeto a través del manguito. En otra realización, el proceso de aplicación de energía de la pieza de mano puede activarse a través de un control por voz o control por pedal.

Tras la activación, la barra de golpeteo se extiende a una velocidad hacia un objeto y la desaceleración de la barra de golpeteo tras el impacto con el objeto puede medirse mediante un dispositivo de medición, por ejemplo, un sensor de fuerza piezoeléctrico, instalado en la pieza de mano, y transmitirse al resto del sistema para análisis. En un aspecto, la barra de golpeteo puede programarse para golpear un objeto un cierto número de veces por minuto a sustancialmente la misma velocidad y la información de desaceleración se registra o compila para análisis por el sistema.

El manguito y/o una parte de la carcasa pueden tener también un revestimiento antimicrobiano revestido sobre el mismo capaz de eliminar, impedir, retardar o minimizar el crecimiento de microbios, minimizando así el uso de procesos de autoclave a alta temperatura o fuertes productos químicos y puede incrementar la clase y número de materiales útiles como sustratos para la realización de dichas herramientas o instrumentos.

Además, el instrumento puede ser útil para asistir en la selección de materiales, tal como un material mecánicamente biocompatible, o material biomiméticamente compatible usado en la construcción de y/o selección de un material para una estructura anatómica, por ejemplo, un implante. Para dientes saludables normales, la energía de percusión generada por la masticación es atenuada por el ligamento periodontal en la interfaz hueso-diente natural saludable. Sin embargo, cuando un implante sustituye al diente natural debido a daño o enfermedad, el ligamento se pierde generalmente y el implante puede transmitir las fuerzas de percusión directamente al hueso. Diversos materiales tales como compuestos, oro, circonio y otros similares, usados para fabricar el pilar del implante han mostrado ser efectivos en numerosos estudios. Aunque los estudios han demostrado la supervivencia de restauraciones de implantes que utilizan pilares de resina de compuesto, oro o circonio tras la construcción de los pilares, no ha habido una investigación de ese tipo realizada para medir la respuesta dinámica a la carga de dichos materiales de pilar. El instrumento de la presente invención puede usarse para dichas finalidades y puede ser útil para predecir la idoneidad o compatibilidad previamente al implante, o para elegir materiales adecuados para proteger los dientes naturales adyacentes a los implantes. Por lo tanto, la selección de materiales puede minimizar la disparidad entre la forma en que los implantes y los dientes naturales manejan el impacto.

Además, el instrumento puede ser útil para asistir en la selección de materiales, tal como materiales mecánicamente o químicamente duraderos o compatibles, usados en la construcción de y/o selección de un material para, por ejemplo, un avión, un automóvil, un barco, un puente, un edificio, cualesquiera estructuras industriales incluyendo, pero sin limitación, instalaciones de generación de energía, estructuras de arco, u otras estructuras físicas similares o material de amortiguación adecuado para facilitar a la construcción de dichas estructuras. El instrumento de la presente invención puede usarse para dichas finalidades y puede ser útil para predecir la idoneidad de un material previamente a la construcción además de la detección de fisuras, fracturas, microfisuras, fallos de cementado, fallos de unión o localización de defectos, etc., tras la construcción.

Además, la presente invención también es útil para distinguir entre defectos inherentes en el material que compone la estructura u objeto, y fisuras o fracturas, etc., como se ha explicado anteriormente debido a traumas o desgastes o cargas repetidas. Los defectos inherentes en el hueso o material de construcción de un implante, o una estructura física, por ejemplo, pueden incluir lesiones del hueso, efectos similares en la construcción del implante o fabricación de polímero, compuestos de polímeros o aleaciones, o compuestos metálicos o aleaciones.

La estabilización del instrumento por la pestaña, o la pestaña y/o la característica, puede minimizar también cualquier acción errática que pueda confundir los resultados de la prueba, por ejemplo, cualquier defecto inherente en la estructura del hueso o estructura física o industrial puede enmascararse por una acción errática del individuo a cargo de la prueba. Este tipo de detección de defecto es importante debido a que la localización y extensión del defecto puede impactar dramáticamente en la estabilidad del implante o estructuras físicas o industriales. En general cuando se detectan lesiones, por ejemplo, en un implante, tal como un defecto crestal o apical, la estabilidad del implante puede afectarse tanto si está presente un defecto crestal como apical. En el pasado, no había otra forma de capturar este tipo de información que costosos procesos intensivos en radiación. Con la presente invención, este tipo de información puede recogerse, y puede realizarse de una manera no obstructiva.

En general, la presente invención representa además una nueva forma de precisión de evaluación de riesgos en salud dental o integridad estructural de estructuras físicas y una oportunidad para diagnosticar de una nueva manera. La presente invención proporciona la administración de energía cinética al espécimen, carga y tasas de desplazamiento que pueden determinarse por el espécimen, medición de la desaceleración tras el impacto y análisis de la respuesta mecánica dinámica para una previsión más precisa de fisuras, fracturas, microfisuras, microfracturas; pérdida de sellado de cemento; fallo del cementado; fallo de la unión; microfiltraciones; lesiones, caries; integridad estructural general; estabilidad estructural general o localización de defectos.

Además, también pueden ser posibles múltiples indicadores de integridad estructural, tal como LC (coeficiente de pérdidas) y ERG (gráfico de retorno de energía) así como también carga de percusión en una dirección crítica. El presente sistema proporciona una forma conveniente y fácil de proporcionar cargas bucales y son posibles otras direcciones de carga tales como la dirección lingual para ensayo de las propiedades estructurales mencionadas anteriormente.

La carga bucal es importante porque es típicamente el tipo más peligroso de carga encontrada por, por ejemplo, un diente. En general, la carga vertical induce relativamente bajas tensiones en los dientes. Sin embargo, el movimiento de trabajo y/o no trabajo produce carga lateral como resultado del movimiento lateral de la mandíbula y geometrías inclinadas de las superficies oclusales de dientes y restauraciones. Esta carga lateral puede inducir concentraciones de tensiones mucho más altas en superficies externas e internas y por debajo del margen. Así, usando el sistema de la presente invención, dichos ensayos pueden realizarse fácilmente. Brevemente, el sistema no solo está adaptado para la detección de la estabilidad estructural, integridad, fisuras, etc., de una estructura de implante dental prostético, una estructura dental, una estructura ortopédica o un implante ortopédico, sino que puede estar adaptado también para su uso en el proceso de construcción y sustitución actual a través del ensayo bajo las tensiones que pueden encontrarse posteriormente tras el implante.

La carga natural es típicamente pulsante (en oposición a, por ejemplo, sinusoidal). Muscular, cardiovascular, carreras, saltos, contracciones/sujeciones, y así sucesivamente, producen todos cargas, por ejemplo, carga pulsante. La carga de percusión es pulsante y por lo tanto fisiológica. La carga de percusión puede usarse para medir las propiedades visco-elásticas y detectar daños en una estructura.

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención proporciona la facilidad y velocidad de aplicación y puede emplearse para detectar y evaluar microfiltraciones, caries recurrente extendida, flojedad posterior al proceso de trabajo, caries en espacio posterior, si el diente no es restaurable, caries extendida, exposición casi pulpar, fisuras de esmalte y dentina, fractura de la aleación interna, incluso cualquier desajuste de bioingeniería, cualquier defecto que pueda crear movimiento dentro de la estructura, y otros similares en una forma no destructiva. Esto es verdad también en estructuras industriales o físicas como se ha hecho notar anteriormente.

Además, como se ha indicado anteriormente, la presente invención contribuye también a la precisión de la localización de detección de defectos, fisuras, microfisuras, fracturas, microfracturas, fugas, lesiones, pérdidas de sellado de cemento; microfiltraciones; caries; fallo de la integridad estructural del cementado; fallo de la unión; estabilidad general o estructural general.

La presente invención puede ejemplificarse adicionalmente por la siguiente descripción detallada de las realizaciones y dibujos mostrados a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un sistema de la presente invención;

La FIG. 1a y 1b muestran realizaciones ilustrativas de la pestaña de la presente invención;

La FIG. 2a ilustra una vista en perspectiva lateral de una realización de un manguito y pestaña de la presente invención;

La FIG. 2b ilustra una vista en perspectiva desde el extremo de una realización de un manguito y pestaña de la presente invención;

La FIG. 2c ilustra una vista en sección transversal en perspectiva de una realización de un manguito y pestaña de la presente invención;

La FIG. 2d ilustra una vista en sección transversal desde el extremo de una realización de un manguito y pestaña de la presente invención;

La FIG. 2e ilustra una vista en sección transversal lateral de una realización de un manguito y pestaña de la FIG. 2a de la presente invención;

La FIG. 3 muestra una vista lateral en perspectiva de una realización de un manguito de la presente invención; La FIG. 3a muestra una vista lateral de la realización de un manguito de la FIG. 3;

La FIG. 3b muestra una vista lateral de otra realización de un manguito de la presente invención;

La FIG. 3c muestra una vista en sección transversal del manguito de la FIG. 3b visto desde el extremo del manguito;

La FIG. 3d muestra una vista en sección transversal del manguito de la FIG. 3a visto desde el extremo del manguito a ser fijado a la pieza de mano;

Las FIGS. 4a-b ilustran realizaciones del manguito de la pieza de mano de la presente invención;

La FIG. 5 ilustra una vista en sección transversal longitudinal de una realización de una pieza de mano de la presente invención;

La FIG. 6 ilustra una vista en sección transversal tomada a lo largo de las líneas III-III de la FIG. 5 de la presente invención;

La FIG. 7a ilustra una vista lateral de una realización del manguito y pestaña de cualquiera de las FIGS. 2ad cuando se posiciona sobre un objeto;

Las FIGS. 7b y c ilustran realizaciones de una vista superior y una vista frontal, respectivamente, de realizaciones de un manguito y pestaña de la presente invención durante la operación;

Las FIGS. 8 ilustra otra realización del manguito y pestaña de la presente invención;

Las FIGS. 8a y 8b ilustran la realización de manguito y pestaña de la FIG. 8 durante la operación;

La FIG. 9 ilustra un diagrama de flujo de un programa de software en una realización de la invención;

Las FIGS. 10, 10a, 11 y 11a muestran gráficos de un estudio in vitro de densidades óseas de cuatro implantes de titanio roscados usando el sistema y procedimiento de la presente invención;

La FIG. 12 muestra la fuerza que se aplica durante el impacto por la barra de golpeteo de un instrumento de la presente invención;

La FIG. 13 muestra la respuesta dinámica del objeto tras el impacto por la barra de golpeteo del instrumento de la presente invención;

Las FIGS. 14 y 15 muestran la fórmula usada en el cálculo del coeficiente de pérdidas y gráfico de retorno de energía de una situación ideal;

La FIG. 16 muestra un instrumento de la presente invención;

La FIG. 16a muestra los gráficos de coeficiente de pérdidas y retorno de energía generados tras el impacto por la barra de golpeteo de la presente invención y como se comparan con el ajuste ideal;

La FIG. 16b muestran los gráficos de una estructura normal y anormal tras numerosas mediciones y como se compara con el ajuste ideal;

Las FIGS. 17a-h representan un diente ensayado con el sistema y procedimiento de la presente invención y otros procedimientos existentes;

Las FIGS. 18 y 18a-f muestran un procedimiento repetido sobre un diente diferente al de las FIGS. 17, 17ah;

Las FIGS. 19, 19a-c representan 3 dientes ensayados con el sistema y procedimiento de la presente invención y otros procedimientos existentes;

Las FIGS. 20, 20a-f muestran un diente y su perfil de respuesta de percusión en el tiempo antes y después del trabajo dental, usando el sistema de la presente invención;

Las FIGS. 21 y 21a-b muestran rayos X y perfiles de respuesta de percusión en el tiempo usando el sistema de la presente invención del mismo diente;

Las FIGS. 22 y 22a muestran el perfil de respuesta de percusión visual y en el tiempo usando el sistema de la presente invención del mismo diente;

Las FIGS. 23 muestra datos del análisis por elementos finitos, usando una barra de vidrio para simular un diente y una curva creada por el impacto en un modelo de elementos finitos;

Las FIGS. 24 y 24b muestran una placa laminada de compuesto libre de defectos y una muestra de laminado de compuesto con un defecto colocado en el centro de la muestra entre capas, respectivamente;

Las FIGS. 24a y c muestran gráficos de respuesta a la percusión para los compuestos de las FIGS. 24 y 24b, respectivamente, usando Análisis por Elementos Finitos;

Las FIGS. 25 y 25a muestran una medición repetida de compuestos de las FIGS. 24 y 24b;

La FIG. 26 muestra una imagen de una realización del sistema de la presente invención;

Las FIGS. 26a-b muestran el dispositivo de medición del sistema de la presente invención;

Las FIGS. 27 y 28 muestran los perfiles de respuesta de percusión en el tiempo generados por el sistema y procedimiento de la presente invención;

La FIG. 29 muestra un esquema de una realización del sistema e instrumento de la presente invención; La FIG. 30 muestra la vista en sección transversal del extremo frontal de una realización de la herramienta de aplicación de energía de la presente invención con punta y membrana separables;

La FIG. 30a y 30b muestra la vista trasera y frontal de una punta con imán de retención de la realización de la FIG. 30;

La FIG. 31 muestra la vista en sección transversal del extremo frontal de otra realización de una herramienta de aplicación de energía de la presente invención con la punta separable, la membrana y las ubicaciones de unión del manguito mostradas;

La FIG. 32 muestra la vista en sección transversal del extremo frontal de otra realización de la herramienta de aplicación de energía de la presente invención con punta separable, membrana y manguito con ubicaciones de unión de pestaña mostradas;

La FIG. 33 muestra la vista en sección transversal de aún otra realización de la herramienta de aplicación de energía con membrana plegada y con punta separable;

La FIG. 34 muestra una vista en sección transversal de una pieza de mano de la presente invención incluyendo el extremo frontal de la FIG. 32;

La FIG. 34a muestra la vista en despiece de la pieza de mano de la FIG. 34;

La FIG. 34b y b1 muestran la vista en despiece del extremo frontal FIG. 34;

La FIG. 34c muestra la vista desde arriba de la FIG. 34 sin las tapas;

Las FIGS. 35 a, b y c muestra la pieza de mano de la FIG. 34 en varias vistas;

Las FIGS. 36, a, b, c, y d muestran la vista en despiece detallado de la FIG. 34;

La FIG. 37, 37a y 37b muestran otra realización de la pieza de mano de la presente invención que tiene una punta perpendicular con o sin una membrana desechable;

La FIG. 38 muestra una vista desde arriba del montaje del extensómetro; y

La FIG. 38a muestra una vista de perfil lateral de un montaje de extensómetros que ilustra la dirección de deflexión.

Descripción detallada de la invención

La descripción detallada expuesta a continuación se pretende como una descripción del sistema, dispositivos y procedimientos actualmente ejemplificados proporcionados de acuerdo con aspectos de la presente invención y no se pretende que representen las únicas formas en las que la presente invención puede prepararse o utilizarse. Se ha de entender, por el contrario, que las mismas funciones y componentes o equivalentes pueden conseguirse mediante diferentes realizaciones que se dirigen también a estar englobadas dentro del espíritu y alcance de la invención.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente memoria tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un experto en la técnica a la que pertenece la presente invención. Aunque pueden usarse en la práctica o ensayo de la presente invención cualesquiera procedimientos, dispositivos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento, se describen ahora los procedimientos, dispositivos y materiales ejemplares.

Todas las publicaciones mencionadas en la presente memoria se incorporan por referencia con el fin de describir y desvelar, por ejemplo, los diseños y metodologías que se describen en las publicaciones que podrían utilizarse en relación con la invención descrita actualmente. Las publicaciones enumeradas o discutidas explicadas anteriormente, a continuación y a lo largo del texto se proporcionan únicamente por su divulgación previa a la fecha de presentación de la presente solicitud. Nada en el presente documento ha de interpretarse como una admisión de que los inventores no están autorizados a preceder dicha divulgación en virtud de una invención previa.

La presente invención puede usarse para someter a prueba objetos de prácticamente cualquier tamaño y forma, para obtener información sobre sus características estructurales. Dichas características estructurales no incluyen solo las características físicas de un objeto o la base a la que el objeto puede anclarse, sino también información tal como sus localizaciones, compatibilidad o idoneidad de un material para su uso en el trabajo dental previamente al trabajo real, si una estructura dental es restaurable previamente al trabajo real, si un procedimiento de restauración tiene éxito, cuándo la estructura del diente que se sometió a cualquier procedimiento se ha remodelado, la flojedad de la estructura del diente antes y después del trabajo dental, y combinaciones de los mismos.

Las características estructurales tal como se definen en la presente memoria pueden incluir capacidades de amortiguación de vibraciones; capacidades de amortiguación acústica; defectos que incluyen defectos inherentes en, por ejemplo, el hueso o el material que compone el objeto; fisuras, microfisuras, fracturas, microfracturas; pérdida del sellado de cemento; fallo del cementado; fallo del hueso; microfiltraciones; lesiones; caries; integridad estructural general o estabilidad estructural general. Para un objeto anatómico, tal como un diente, un diente natural, una estructura de implante dental prostético, una estructura dental, una estructura ortopédica o un implante ortopédico, dichas características pueden indicar la salud del objeto, o la salud de la base subyacente a la que el objeto puede anclarse o fijarse. La salud del objeto y/o los cimientos subyacentes pueden correlacionarse también con densidades o densidades del hueso o un nivel de integración ósea; cualesquiera defectos, inherentes o de otro tipo; o fisuras, fracturas, microfracturas, microfisuras; pérdida del sellado de cemento; fallo del cemento; fallo de la unión; microfiltraciones; lesiones; o sus combinaciones. Para objetos en general, por ejemplo, estructuras de composite poliméricas que incluyen panales de abeja o panales de abeja en capas o estructuras de composite metálicas; una estructura de un aeroplano, un automóviles, un barcos, un puente, un edificio, estructuras industriales que incluyen, pero sin limitación, instalaciones de generación de energía, estructuras en arco, u otras estructuras físicas similares; dichas mediciones pueden correlacionarse también con cualquier integridad estructural, o estabilidad estructural, tal como defectos o fisuras, incluso fracturas del tamaño de un pelo o microfisuras, y así sucesivamente, como se ha indicado con anterioridad.

Por ejemplo, en la medición de las características de amortiguación de dientes, tanto naturales como restaurados, estructuras de implante dental, estructuras de implante ortopédico, y una variedad de otras aplicaciones en las que se utiliza la medición de las características de amortiguación, incluyendo, pero sin limitación, pruebas de estructuras de aviones, estructuras de composite, ingeniería de materiales o la seguridad de implantes médicos, y es particularmente ventajoso en ubicaciones en las que es difícil acceder o en las que no se pueden utilizar acoplamientos líquidos. La integridad estructural, tal como la flojedad de un tornillo, fisuras de dientes así como huesos y huecos óseos, restauraciones desunidas, y daños en materiales de circuitos integrados. Sin embargo, la lista anterior no se pretende que sea exhaustiva.

La presente invención proporciona una medición efectiva y repetible de las características estructurales de un objeto, mencionadas anteriormente.

El objeto puede someterse a un proceso de aplicación de energía proporcionada a través de una pieza de mano, que forma parte de un sistema informatizado capaz de recoger y analizar cualquier dato animado del objeto. Como se hecho notar anteriormente, pueden determinarse muchas características estructurales diferentes usando el sistema y procedimientos de la presente invención, incluyendo capacidades de amortiguación de la vibración, capacidades de amortiguación acústica, integridad estructural o estabilidad estructural de objetos tanto mecánicos como anatómicos y cualquier base sobre la que pueden anclarse los mismos, como se ha hecho notar anteriormente. Para un objeto anatómico, tal como un diente, natural o restaurado, estructura de implante dental prostética, una estructura dental, o un implante ortopédico, ejemplos de las características estructurales tal como se definen en el presente documento pueden incluir capacidades de amortiguación de la vibración, capacidades de amortiguación acústica, o estabilidades estructurales y puede indicar la salud del objeto. La salud del objeto, puede correlacionarse también con densidades óseas o un nivel de integración ósea; la integridad estructural tal como defectos o fisuras, indicadas anteriormente. Para objetos en general, dichas mediciones pueden correlacionarse también con su integridad estructural tales como defectos o fisuras, como se ha hecho notar también anteriormente. Para una estructura física, tal como un avión, un automóvil, un barco, un puente, un edificio u otras estructuras físicas similares o materiales de amortiguación adecuados para ayudar a la construcción de dichas estructuras, ejemplos de las características estructurales tal como se definen en el presente documento pueden incluir capacidades de amortiguación de vibraciones, capacidades de amortiguación acústica, o estabilidades estructurales y pueden indicar la salud de la integridad estructural del objeto.

El instrumento de la presente invención puede usarse para dichos propósitos y puede ser útil para predecir la idoneidad de un material antes de la construcción, además de la detección de pérdida de sellado de cemento; fallo del cementado; fallo de la unión; microfiltraciones; caries y así sucesivamente tras la construcción, como se ha mencionado anteriormente. Además, la presente invención es útil también para la distinción entre defectos inherentes en el material que compone la estructura del objeto, y fisuras o fracturas tal como se han explicado anteriormente debidas a traumas o desgaste o cargas repetidas. Los defectos inherentes en el hueso o material de construcción de un implante, o una estructura física, por ejemplo, pueden incluir lesiones en el hueso o defectos similares en la construcción o polímero del implante, compuestos o aleaciones de polímeros, cualquier tipo de cerámica, o compuestos o aleaciones metálicas.

En una realización, la pieza de mano 104 puede ser, por ejemplo, tal como se ejemplifica en las FIGS. 1, 35a, b y c, en la forma de un instrumento de percusión. La pieza de mano 104 puede tener una carcasa cilíndrica 132 con un extremo abierto 132a y un extremo cerrado 132b. El extremo abierto 132a está ahusado tal como se ejemplifica en el presente documento, aunque se contemplan también otras configuraciones. Una herramienta 120 de aplicación de energía, por ejemplo, una barra de golpeteo 120, puede montarse en el interior de la carcasa 132 para movimiento axial, como se ha hecho notar anteriormente. La pieza de mano incluye también un mecanismo 160 de accionamiento, montado en el interior de la carcasa 132 para el accionamiento de la barra de golpeteo 120 axialmente dentro de la carcasa 132 entre una posición retraída 128 y una posición extendida 129 durante la operación. En la posición extendida 129, el extremo libre de la barra de golpeteo 120 se extiende o sobresale del extremo abierto 132a de la carcasa 132, tal como se muestra. El mecanismo 160 de accionamiento puede incluir una bobina electromagnética 156, tal como se muestra en la FIG. 5, a ser explicada adicionalmente a continuación. En un aspecto, la barra de golpeteo 120 puede tener una construcción de sección transversal sustancialmente constante a lo largo de toda su longitud y tiene un conjunto 157 magnético permanente montado en el extremo separado del extremo libre. La bobina electromagnética 156 del mecanismo 160 de accionamiento puede situarse por detrás del otro extremo de la barra de golpeteo 120, dando como resultado un diámetro exterior relativamente pequeño para la pieza de mano 104.

El mecanismo de montaje para la herramienta 120 de aplicación de energía, por ejemplo, la barra de golpeteo 120 puede formarse mediante apoyos 1003 y 1004, tal como se muestra en la FIG. 6, para la recepción o soporte de la barra de golpeteo 120 en una forma ampliamente libre de fricción. En un ejemplo, la carcasa 132 puede ser de aproximadamente 150 mm de larga y aproximadamente 15 mm de gruesa. La bobina magnética o de propulsión 156 puede situarse en la carcasa 132 adyacente al imán permanente 157 y está axialmente por detrás del imán permanente 157. La bobina magnética 156 y el imán permanente 157 forman un actuador para el movimiento de avance y retorno de la barra de golpeteo 120. La bobina de accionamiento 156 puede ser un componente integral de la carcasa 130 y puede conectarse a una manguera o línea de alimentación 1000.

Los dos apoyos 1003 y 1004 pueden ser sustancialmente sin fricción y pueden incluir, tal como se muestra en la FIG.

6, una pluralidad de crestas que se extienden radialmente hacia el interior separadas por aberturas axiales 1400. Las aberturas axiales 1400 del apoyo 1003 permiten el movimiento del aire entre una cámara 1500 que está separada por el apoyo 1003 de una cámara 1600, cámaras que se forman entre una superficie de la pared interior de la carcasa 132 y la barra de golpeteo 120. El movimiento del aire entre estas cámaras 1500 y 1600 puede compensar así el movimiento de la barra de golpeteo 120.

En referencia nuevamente a la FIG. 1, se posiciona un manguito 108 hacia el extremo 132a y se extiende más allá de él. El manguito 108 envuelve el extremo de la carcasa 132a y está aplanado en su extremo 116 para facilidad de posicionamiento contra una superficie de un objeto 112 durante la operación. El manguito 108 tiene una pestaña 110, tal como se muestra en la FIG. 2a, que sobresale de una parte de su extremo 116, de modo que cuando el extremo abierto 116 del manguito 108 está en contacto con una superficie del objeto 112 sometido a la medición, la pestaña 110 puede reposarse sobre la zona de la parte superior del objeto 112, tal como se muestra aquí en las FIGS. 6, 26a y 26b. La pestaña 110 y el manguito 108 pueden ayudar ambos en el posicionamiento repetible de la pieza de mano 104 con respecto al objeto 112 y la pestaña 110 puede colocarse sustancialmente a la misma distancia de la parte superior del objeto 112 cada vez para una mejor reproducibilidad. Esto puede verse mejor en las FIGS. 2b, 2c y 2d, FIG^s . 7a-d, o FIGS. 26a y b, aunque el objeto 112 no se muestra específicamente en las FIGS. 2b-d. Como se ha hecho notar anteriormente, el objeto puede incluir una estructura anatómica o una estructura física o industrial, aunque se muestra en las figuras mencionadas en este caso una estructura anatómica.

El extremo 116 del manguito 108 que no tiene la pestaña 110 sobresaliendo de este es plano o sustancialmente plano, tal como se muestra en las FIGS. 1, 2a, 2b, 2c y 26b, y la parte de la pestaña 110 en contacto con la parte superior del objeto 112 es también plana o sustancialmente plana, tal como se muestra en las FIGS. 2a, 2b, 2c y 26b. La pestaña 110 puede extenderse en una dirección sustancialmente paralela desde el extremo del manguito 108, tal como se muestra en las FIGS. 2a, 2b, 2c y 29b. En un aspecto, la pestaña 110 puede ser parte integral con el manguito 108 en una distancia antes de sobresalir desde el extremo del manguito 108, tal como se muestra en la FIG. 2b, manteniendo sustancialmente el diseño de la sección transversal del manguito 108, antes y después de sobresalir desde el extremo 116 del manguito 108. En esta realización, la parte que sobresale de la pestaña 110 puede tener una parte superior en arco tal como se muestra en la FIG. 2b. En otro aspecto, la pestaña 110 puede sobresalir desde la parte superior del manguito 108, sin mantener el diseño de la sección transversal del manguito 108, antes y después de sobresalir desde el extremo 116 del manguito 108, tal como se muestra en las FIGS. 2a y 2c. En esta realización, la zona que sobresale de la pestaña 110 puede tener una sección transversal rectangular, tal como se muestra en las FIGS. 2c y 26b. En cualquiera de las realizaciones, las esquinas de las pestañas 110 son suaves o redondeadas o sustancialmente suaves o redondeadas para evitar cualquier agarre sobre el objeto 112 sobre el que puede reposar, tal como se muestra en la FIG. 1a. En otras realizaciones, la pestaña 110 puede ser suave, aunque las esquinas pueden no estar necesariamente redondeadas, tal como se muestra en la f Ig . 1b. En una realización adicional, tal como se muestra en la sección transversal de la FIG. 2d, la sección transversal de la pestaña 110 no se extiende al exterior de la periferia de la sección transversal del manguito 108.

Las FIGS. 3 y 3a muestran una vista lateral en perspectiva y lateral de una realización de un manguito 108 de la presente invención. En esta realización, el manguito 108 está ahusado hacia el extremo libre 116 con una parte roscada 116a para fijación al extremo abierto de la carcasa 132a. La FIG. 3d muestra una vista en sección transversal del manguito de la FIG. 3a visto desde el extremo del manguito a ser fijado a la pieza de mano 104.

En otra realización, el manguito 108 puede ser sustancialmente no ahusado, como se muestra en la FIG. 3b. En esta realización, la sección transversal del extremo del manguito 108 es sustancialmente redonda, tal como se muestra en la FIG. 3c.

En estas realizaciones, el manguito 108 puede fijarse a la pieza de mano 104 por medio de roscas 116a. La parte roscada 116a puede tener una dimensión que permita una fijación segura.

En las FIGS. 4a-b, se muestran otras realizaciones del manguito 108 de la pieza de mano 104. En las FIGS. 4a y 4b, unos manguitos 108 de polímero presentan puntas planas 116 aproximadamente ortogonales a la superficie del objeto 112 para ayudar adicionalmente con la alineación de la pieza de mano 104. En la FIG. 4b, el diámetro exterior es al menos varias veces mayor que el diámetro interior del manguito 108. Son posibles otras formas y configuraciones del manguito 108, siempre que el diseño o forma usados ayude con la alineación aproximadamente ortogonal de la pieza de mano 104 y la atenuación de vibraciones desde el objeto 112 provocadas por el procedimiento de medición que podrían viajar a través del manguito 108 y al interior de la carcasa 132 de la pieza de mano 104 donde se están tomando las mediciones sensibles.

La FIG. 7a ilustra una vista lateral del manguito 108 y pestaña 110 de cualquiera de las realizaciones de las FIGS. 1ab y 2a-2d cuando se posicionan sobre un objeto 112 durante la operación. El manguito 108 toca un objeto 112, tal como un diente, mientras que la pestaña 110 reposa sobre la parte superior del diente 112, tal como se muestra en las FIGS. 7b y c. La superficie de la pestaña 110 en contacto con el objeto 112 puede estar contorneada para posicionarse mejor sobre la parte superior de un diente 112 o puede ser plana. Las FIG^s .7b y c ilustran realizaciones de una vista superior y una vista frontal, respectivamente, de realizaciones de un manguito y pestaña de las FIGS. 1a y 1b durante la operación, respectivamente.

En otras realizaciones, el manguito 108 puede incluir una característica 111, por ejemplo, una cresta, saliente u otras características similares sustancialmente ortogonales a la superficie de la pestaña 110 sobre el lado que mira a la superficie del objeto 112, tal como se muestra en la FIG. 8. Por ejemplo, para unos dientes, la cresta o resalte puede encajarse entre dientes adyacentes y puede así ayudar a prevenir cualquier movimiento lateral sustancial de la pestaña 110 a través de la superficie del objeto 112, tal como se muestra en la FIG. 8a o reposar sobre una superficie ortogonal, tal como la superficie interior del diente a ser ensayado, tal como se muestra en la FIG. 8b. El manguito 108 que tiene una pestaña 110 y característica 111 puede ayudar adicionalmente en la repetitividad o posicionamiento de la herramienta de aplicación de energía tal como la barra de golpeteo 120 sobre el objeto 112. Para la realización de la FIG. 8a, la pestaña 110 puede extenderse desde el manguito en una longitud suficiente para permitir que la cresta o resalte 111 repose apropiadamente entre los dientes adyacentes. Para la realización de la FIG. 8b, la pestaña 110 puede ser de un ancho suficiente para permitir que la cresta o resalte 111 repose apropiadamente sobre la superficie interior del diente a ser ensayado.

En un aspecto, por ejemplo, si el objeto 112 son dientes, la característica 111 puede ser corta y de un espesor lo suficientemente pequeño de modo que pueda encajar entre dientes adyacentes 112. En otro aspecto, por ejemplo, si el objeto 112 es un diente, la característica 111 puede ser corta y conformada para encajar entre las partes superiores de dientes adyacentes 112. En otro aspecto más, por ejemplo, si el objeto 112 es un diente, y la característica 111 ha de reposar contra la superficie posterior, puede ser de una dimensión que cubra una parte principal de la superficie posterior.

Para otros objetos 112, la característica 111 puede ser conformada e en consecuencia o ser de una dimensión adecuada para el objeto 112.

Para facilitar la operación de la pieza de mano 104, el manguito 108 puede estar fabricado con cualquier material que tenga propiedades de atenuación de la vibración y puede ser de una longitud tal que cualquier vibración que viaje a través del manguito 108 a la carcasa 132 de la pieza de mano 104 pueda atenuarse. En una realización, el manguito 108 y/o la pestaña 110, y el extremo de la carcasa 132b a la que se fija el manguito 108 pueden fabricarse del mismo material. En otra realización, el manguito 108, y/o la pestaña 110 y el extremo de la carcasa 132b a la que se fija el manguito 108 pueden fabricarse de materiales que tengan propiedades de atenuación de la vibración similares. En otra realización más, el manguito 108 y/o la pestaña 110 y el extremo de la carcasa 132b a la que el manguito 108 se fija pueden fabricarse de materiales diferentes, por ejemplo, la carcasa 132 puede fabricarse de metal o compuesto, mientras que el manguito 108 y/o pestaña 110 pueden fabricarse de un polímero o compuesto. En una realización adicional, el manguito 108 y/o pestaña 110 y el extremo de la carcasa 132b al que se fija el manguito 108 puede fabricarse de materiales que tengan diferentes propiedades de atenuación o amortiguación de la vibración. En cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, la característica 111, tanto si es un resalte, una cresta u otras características similares o características que tengan funcionalidades similares, si están presentes, pueden fabricarse también de los mismos materiales que el manguito 108.

En general, puede ser deseable que el manguito 108 tenga una rigidez suficiente de modo que pueda encajar consistentemente sobre o dentro de una carcasa 132 de la pieza de mano y pueda no colapsar durante el uso. Si se contemplan múltiples usos, el manguito 108 puede construirse en general para soportar múltiples procedimientos de esterilización, tal como mediante autoclave, si se desea, a menos que se utilice un revestimiento desechable, según se discute a continuación. En otras realizaciones, el manguito 108 puede ser desechable, junto con revestimientos desechables, de ser utilizados, según se discute a continuación, y por ello puede construirse a partir de cualquier material que pueda formarse como un manguito 108. Ejemplos de materiales apropiados pueden incluir, pero sin limitarse a, por ejemplo, un polímero que pueda moldearse, termoformarse o fundirse. Los polímeros adecuados incluyen polietileno; polipropileno; polibutileno; poliestireno; poliéster; politetrafluoroetileno (PTFE); polímeros acrílicos; cloruro de polivinilo; polímeros de acetal tal como polioximetileno o Delrin (disponible a partir de DuPont Company); caucho natural o sintética; poliamida, u otros polímeros de alta temperatura tal como polieterimida como ULTIM®, una aleación polimérica tal como una resina Xenoy®, que es un composite de policarbonato y tereftalato de polibutileno, plástico Lexan®, que es un copolímero de policarbonato y resina de isoftalato tereftalato resorcinol (todos disponibles a partir de GE Plastics); polímeros de cristal líquido, tal como un poliéster aromático o un poliéster amida aromático que contiene, como un constituyente, al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un ácido hidroxicarboxílico aromático (tal como hidroxibenzoato (monómero rígido), hidroxinaftoato (monómero flexible), una hidroxiamina aromática y una diamina aromática, (ejemplificadas en las Patentes de los Estados Unidos Núm.

6.242.063, 6.274.242, 6.643.552 y 6.797.198, cuyos contenidos se incorporan en la presente como referencia), anhídridos de poliesterimida con grupo anhídrido terminal o anhídridos laterales (ejemplificados en la Patente de los Estados Unidos Núm. 6.730.377, cuyo contenido se incorpora en la presente como referencia) o sus combinaciones. Algunos de estos materiales son reciclables o pueden fabricarse de modo de ser reciclables. Pueden usarse también materiales compostables o biodegradables y pueden incluir cualquiera de los poliésteres biodegradables o biocompostables tal como una resina de ácido poliláctico (que comprende ácido L-láctico y ácido D-láctico) y ácido poliglicólico (PGA), resina de polihidroxivalerato/ hidroxibutirato (PHBV) (copolímero de ácido 3-hidroxi butírico y ácido 3-hidroxi pentanoico (ácido 3-hidroxi valérico) y copolímeros de polihidroxialcanoatos (PHA), y resina de poliéster/uretano. Algunos materiales no compostables o no biodegradables pueden hacerse también compostables o biodegradables mediante la adición de ciertos aditivos, por ejemplo, cualquier aditivo oxo-biodegradable tal como D2W™ suministrado por (Symphony Environmental, Borehamwood, Reino Unido) y TDPA® fabricado por EPI Environmental Products Inc. Vancouver, Columbia Británica, Canadá.

Además, puede usarse también cualquier compuesto polimérico tal como compuestos preimpregnados de ingeniería o materiales de composite, que son polímeros rellenos con pigmentos, partículas de carbono, sílice, fibras de vidrio, o sus mezclas. Por ejemplo puede usarse una mezcla de policarbonato y ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) para la carcasa 132 y manguito 108. Como ejemplo adicional, puede usarse también fibra de carbono y/o fibra de vidrio reforzada con plástico.

Los cauchos sintéticos pueden ser, por ejemplo, materiales elastoméricos y pueden incluir, pero sin limitación, varios copolímeros o copolímeros de bloque (Kratons®) disponibles en Kraton; polímeros tal como caucho de estirenobutadieno o, caucho de estireno isopreno, caucho de EPDM (monómero de etileno propileno dieno), caucho de nitrilo (acrilonitrilo butadieno), y similares.

En algunas realizaciones, el manguito 108 y/o la carcasa 132 pueden estar también fabricados con materiales metálicos y/o cerámicos que pueden revestirse adicionalmente y/o tratarse con un material adecuado, tal como un polímero o compuesto como los anteriores. Por ejemplo, puede utilizarse un material metálico y/o cerámico que pueda ser sustancialmente amortiguador/absorbente/reflectante de la vibración. Puede emplearse también un recubrimiento visco-elástico y/u otro de modo que las vibraciones y otra energía mecánica no puedan trasladarse al interior de los componentes metálicos y/o cerámicos del manguito 108 y/o carcasa 132.

En una realización, puede utilizarse e titanio y aleaciones de titanio tal como níquel-titanio, para el manguito 108 y/o la carcasa 132, o componentes/porciones de los mismos.

En otra realización, pueden utilizarse materiales piezoeléctricos, tal como cerámicas piezoeléctricas. Los materiales piezoeléctricos pueden utilizarse generalmente para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

En una realización específica de la invención, el manguito de polímero 108 de la pieza de mano 104 se extiende hacia fuera de modo que la distancia desde la punta 116 del manguito de polímero 108 en contacto con el espécimen 112 a la cabeza 128 de la barra de golpeteo 120 en su posición fija retraída oscila generalmente desde, por ejemplo, aproximadamente 3,5 milímetros a aproximadamente 5,5 milímetros, y más por ejemplo, aproximadamente 3,75 milímetros a aproximadamente 4,5 milímetros. En una realización ejemplar, la distancia desde la punta 116 del manguito de polímero 108 de la pieza de mano 104 en contacto con el espécimen 112 a la cabeza 128 de la barra de golpeteo 120 en su posición fija retraída puede ser de aproximadamente 4 milímetros. Estas mediciones de la barra de golpeteo 120 son simplemente ejemplares y no son limitativas. La longitud del manguito 108 de polímero en una realización depende de la longitud de la barra de golpeteo 120 y de la distancia total que la barra de golpeteo 120 puede recorrer cuando se activa sin una degradación significativa en el proceso de avance debido a la fricción y gravedad.

Como se ha indicado anteriormente, el manguito 108 puede ser extraíble y puede fijarse a la carcasa 132 en cualquiera de unión roscada, encaje por fricción, formaciones de bayoneta coincidentes, formaciones de tipo pestaña y ranura, encaje por presión, formaciones de pasador y agujero entrelazadas, cerrojos y otras estructuras de interconexión. En una realización ejemplar, el manguito y la carcasa pueden ser un sistema roscado de fabricación personalizada para un mejor encaje.

En una realización ejemplar, el otro extremo 136 del manguito 108 de polímero puede ser roscado 116a de modo que se conecte a la carcasa 132 de la pieza de mano con un roscado similar, tal como se ilustra en la FIG. 3. El plano que incluye el extremo 116 del espécimen del manguito 108 de polímero es aproximadamente ortogonal al eje de la carcasa de la pieza de mano. También, el área superficial del extremo 116 del espécimen del manguito 108 de polímero puede ser suficientemente grande. Éste y la pestaña 110 ayudan a la colocación aproximadamente ortogonal y estabilidad de posición de la pieza de mano 104. En una realización, el diámetro exterior del extremo del espécimen en la punta 116 está generalmente dentro del intervalo de, por ejemplo, desde aproximadamente 6 milímetros a aproximadamente 14 milímetros, y más por ejemplo, dentro del intervalo de aproximadamente 8 milímetros a aproximadamente 11 milímetros. En una realización ejemplar, el diámetro exterior es de aproximadamente 9,5 milímetros. El diámetro interior del extremo del espécimen de la punta 116 está generalmente dentro del intervalo de, por ejemplo, desde aproximadamente 3 milímetros a aproximadamente 6 milímetros, y más por ejemplo, dentro del intervalo desde aproximadamente 4 milímetros a aproximadamente 5 milímetros. En una realización ejemplar, el diámetro interior es de aproximadamente 4,7 milímetros.

El manguito puede tener también diámetros interiores variables que disminuyen desde donde está enroscado 136 el manguito al extremo 116 del espécimen del manguito 108. La FIG. 1 muestra una realización en donde el manguito 108 de polímero tiene tres diámetros interiores discretos. Otras realizaciones tienen más o menos que tres diámetros interiores, teniendo una realización un diámetro interior continuamente decreciente desde donde el manguito de polímero se rosca 136 al extremo del espécimen 116 del manguito 108 de polímero. Diámetros interiores decrecientes pueden ayudar a guiar la barra de golpeteo 120 para golpear el espécimen 112 en una localización consistente y en un ángulo de inclinación consistente. El manguito 108 con la pestaña 110 puede proporcionar una mayor precisión y precisión de posicionamiento sobre el objeto 112. Por ejemplo, un manguito 108 polimérico que tenga una capacidad de amortiguación y de una longitud tal de modo que atenúe cualquier onda de tensión que pueda interferir con el procedimiento de medición permite que la punta 116 del manguito 108 de polímero se coloque directamente contra el objeto 112 durante la operación. Colocar la punta 116 del manguito 108 de polímero de la pieza de mano 104 directamente contra el objeto 112 tiene la ventaja de mantener la distancia entre el objeto 112 y la punta 116 del manguito 108 de la pieza de mano 104 y el posicionamiento de la punta 116 del manguito y una superficie del objeto 112 a ser anclado adicionalmente por la pestaña 110, y la característica 111, si está presente, ser sustancialmente consistente con la misma, resultando una mejor reproducibilidad de datos y mayor precisión. Esta capacidad elimina la suposición de distancia y posicionamiento y elimina errores debidos a, por ejemplo, temblores de la cabeza del paciente o de las manos del operador incluso ligeramente durante las mediciones.

En una realización de la presente invención, la punta 116 del manguito 108 con la pestaña 110 de la pieza de mano 104 está ubicada directamente sobre el espécimen 112 para proporcionar la capacidad de recreación consistente y mediciones precisas esencialmente independientes de las evaluaciones del operador y los movimientos ligeros en el espécimen 112, si están presentes.

En otra realización, también, la punta 116 del manguito 108 con la pestaña 110 y la característica 111 de la pieza de mano 104 están ubicadas directamente sobre el espécimen 112 para proporcionar la capacidad de recreación consistente y mediciones precisas esencialmente independientes de las evaluaciones del operador y los movimientos ligeros en el espécimen 112, si están presentes.

Además, el reposo de la punta 116 y la pestaña 110, o la pestaña 110 y característica 111 del manguito 108, directamente sobre el objeto 112 también facilita al operador mantener la pieza de mano 104 estable y mantener una distancia consistente entre la punta 116 del manguito 108 y el objeto 112 mientras se están realizando las mediciones. El manguito 108 que tiene una punta aplanada 116, tal como se muestra en la FIG. 1, ayuda adicionalmente en la alineación de la pieza de mano 104 aproximadamente ortogonal a la superficie del objeto 112 cuando la punta 116 se coloca en contacto con el objeto 112. La auto-alineación a través del contacto entre la punta 116, la pestaña 120 y el objeto 112, o la punta 116, la pestaña 110 y la característica 111, da como resultado mediciones más exactas y precisas manteniéndose constante el ángulo con el que la barra de golpeteo 120 golpea el objeto 112, tanto durante las mediciones como en mediciones posteriores.

Además, el uso de un polímero u otro material con propiedades de atenuación de la vibración para el manguito 108 de la pieza de mano 104 puede dar como resultado también una señal más limpia impidiendo que las ondas de tensión se propaguen hacia arriba a la carcasa 132 de la pieza de mano 104. En una realización ejemplar, puede usarse PTFE como el manguito 108. En otra realización, puede usarse polioximetileno para el manguito 108. El PTFE y el polioximetileno son utilizables en autoclave y de una capacidad de amortiguación suficientemente alta para amortiguar las ondas de tensión desde el objeto 112. El material del manguito 108 puede tener generalmente una capacidad de amortiguación tal como se representa por su coeficiente de pérdidas, que varía desde aproximadamente, por ejemplo, 0,03 a aproximadamente 0,2, y más por ejemplo, dentro del intervalo desde aproximadamente 0,06 a aproximadamente 0,1. En una realización ejemplar, el coeficiente de pérdidas puede ser de aproximadamente 0,08. El PTFE tiene también la ventaja de ser un lubricante sólido que reduce la fricción entre el manguito 108 y la barra de golpeteo 120 cuando la barra de golpeteo 120 se traslada adelante y atrás durante el procedimiento de medición.

Con la punta 116 aplanada y la pestaña 120 del manguito 108 que se alinea automáticamente con el objeto 112, el operador es ayudado a mantener la pieza de mano 104 aproximadamente horizontal respecto al suelo y aproximadamente ortogonal a la superficie del objeto 112 que se somete a medición. La pieza de mano 104 puede tener también un indicador de nivel 140 fijado a la carcasa 132 de la pieza de mano 104 para ayudar adicionalmente al operador a mantener la pieza de mano 104 aproximadamente horizontal durante el ensayo. En una realización de la presente invención, el indicador de nivel 140 puede incluir una burbuja de aire 144 atrapada en un líquido contenido en una carcasa transparente. El usuario mantiene simplemente la burbuja de aire 144 centrada entre dos marcas 148 y 152 en la mitad de la carcasa transparente para asegurar que la pieza de mano 104 está en una posición aproximadamente horizontal.

Volviendo nuevamente a la FIG. 1, la pieza de mano puede ser parte del sistema que incluye un mecanismo 160 de accionamiento que puede incluir un sensor 160a de fuerza piezoeléctrico, un sistema de hardware 164, por ejemplo, un ordenador 164 que tenga capacidad de adquisición de datos a alta velocidad que pueda ser efectuada por una tarjeta de adquisición de datos a alta velocidad. En una realización, puede usarse un canal analógico a digital de dieciséis bits en la tarjeta de adquisición de datos alojada en el ordenador 164. En otra realización, puede usarse un canal puramente digital. En la FIG. 1a, el mecanismo 160 de accionamiento puede incluir un transformador 160b diferencial variable lineal para la detección y medición del desplazamiento de la herramienta de aplicación de energía tal como la barra de golpeteo 120, tal como se muestra en la FIG. 1 y 1a, antes, durante y después de la aplicación de la energía. El transformador 160b diferencial variable lineal puede ser un sensor lineal sin contacto. El sensor puede utilizar tecnología inductiva y por ello capaz de detectar cualquier objetivo metálico.

En una realización, el proceso de aplicación de la energía de la pieza de mano 104 puede activarse a través de un mecanismo mecánico, tal como mediante un mecanismo de interruptor 140, por ejemplo, tal como se muestra en la FIG. 1, un interruptor de dedo colocado en una localización conveniente sobre la pieza de mano para una activación fácil por parte del operador.

En otra realización, el proceso de aplicación de la energía de la pieza de mano 104 puede activarse a través de un control con el pie.

En una realización adicional, el proceso de aplicación de la energía de la pieza de mano 104 puede activarse, por ejemplo, a través de un control de voz. El control de voz puede acoplarse a un dispositivo de control eléctrico. El dispositivo de control eléctrico puede incluir un microprocesador y un interruptor tal como un interruptor electromecánico o un interruptor de estado sólido. Puede usarse una tecnología de circuito electrónico de control por voz, similar a la tecnología usada en dispositivos electrónicos tales como juguetes, teléfonos celulares, automóviles y otra electrónica de consumo, para activar el proceso de aplicación de la energía. En aún una realización adicional, el proceso de aplicación de la energía de la pieza de mano 104 puede activarse a través de un control remoto inalámbrico. El control remoto inalámbrico puede acoplarse al mecanismo de interruptor 140 que puede incluir un microprocesador y un interruptor tal como un interruptor electromecánico o un interruptor de estado sólido. El interruptor puede activarse por medio de radiación infrarroja o por medio de señales de radio inalámbricas o por medio de luz de la parte visible del espectro electromagnético.

En una realización ejemplar, para comenzar la prueba de un objeto 112, la punta 116 del manguito 108 de la pieza de mano 104 se coloca contra el espécimen 112 y la barra de golpeteo 120 en el interior de la pieza de mano 104 se activa con la pulsación de un interruptor de dedo 124 ubicado en la pieza de mano 104, tal como se muestra en la FIG. 1.

Tras la activación del interruptor 124 de dedo u otros interruptores de la pieza de mano 104, un control con el pie, control por voz o inalámbrico, se acciona una barra de golpeteo 120 móvil mediante la bobina 156 de propulsión a través de un orificio en el manguito 108 para impactar en el objeto 112, por ejemplo, dieciséis veces en cuatro segundos. Cuando se mueve la barra de golpeteo 120, un imán 157 localizado en la barra de golpeteo 120 se desplaza con respecto a una bobina 158 de medición. Puede medirse la aceleración de la barra de golpeteo 120 por el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico, o puede detectarse el desplazamiento de la barra de golpeteo 120 y medirse por el transformador 160b diferencial variable lineal. Durante la operación, después de la aplicación de la energía, tal como el golpeteo con la barra de golpeteo, cuando se está realizando la medición por el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico, las señales que corresponden a la onda de choque resultantes de dicho impacto se recogen y envían al ordenador 164, tal como se muestra en la FIG. 1. En una realización, puede usarse un sensor 160a de fuerza piezoeléctrico para producir señales correspondientes a la onda de choque resultante de cada impacto. En un aspecto, puede usarse un canal de convertidor analógico a digital de dieciséis bits en una tarjeta de adquisición de datos alojada en un ordenador 164. En dichas realizaciones, el ordenador 164 funciona con una tasa de muestreo de al menos aproximadamente 800 kHz; aunque en otras realizaciones, el ordenador 116 puede operar con una tasa de muestreo de al menos aproximadamente 600 kHz; más por ejemplo, puede usarse una tasa de muestreo de al menos aproximadamente 500 kHz. Las señales generadas por el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico pueden proporcionarse a una tarjeta de adquisición de datos alojada en el ordenador 164 través de cualquier interfaz de instrumentación. En un aspecto, las señales pueden transmitirse desde el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico al ordenador 164 través de un cable coaxial 168 a la tarjeta de adquisición de datos de alta velocidad. En otro aspecto, la interfaz de instrumentación puede incluir un acondicionador de señal y una fuente de alimentación independiente. En otro aspecto más, puede incorporarse una realización modificada de la interfaz de instrumentación dentro del ordenador 164.

El software almacenado en el ordenador 164 adquiere y analiza, por ejemplo, diez de los dieciséis impactos para determinar cuantitativamente las características estructurales, por ejemplo, capacidad de amortiguación u otras características anteriormente enumeradas del objeto 112 o su entorno o cimientos a los que está unido. Típicamente, tres a diez impactos son suficientemente adecuados para el muestreo del coeficiente de pérdidas para un objeto dado, por ejemplo. Por ejemplo, en una realización, la barra de golpeteo 120 impacta en el objeto 112 aproximadamente dieciséis veces en un período de cuatro segundos. En otras realizaciones, se usan tasas de repetición de impacto más rápidas o más lentas. En una realización ejemplar, la barra de golpeteo 120 se acciona mediante una o más bobinas 156 de propulsión activadas electrónicamente por un interruptor de dedo (no mostrado), aunque las bobinas 156 de propulsión pueden activarse remotamente en otras realizaciones, como se ha indicado anteriormente.

Cuando la barra de golpeteo 120 impacta en el objeto 112, cierta cantidad de la energía cinética de la barra de golpeteo 120 se convierte en energía mecánica que se propaga a través del objeto 112 como una onda de tensión. La mayor parte del resto de la energía cinética se convierte (disipa) en calor, como es dictado por el coeficiente de pérdidas y estructura del objeto 112. Una parte de la energía mecánica propagada se refleja de vuelta a la barra de golpeteo 120, en donde puede detectarse por un sensor 160a de fuerza piezoeléctrico montado dentro de la carcasa 106. El sensor 160a de fuerza piezoeléctrico produce señales que corresponden a la energía mecánica reflejada resultante del impacto entre la barra de golpeteo 120 y el objeto 112.

En una realización ilustrada, el ordenador 164 puede incluir software de instrumentación virtual capaz de analizar las señales recibidas desde el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico. Puede usarse una amplia variedad de diferentes tipos de software de adquisición de datos para recibir datos desde el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico. En una realización, puede usarse software de adquisición de datos personalizado desarrollado usando el entorno de programación LabVIEW, disponible de National Instruments (Austin, Texas), aunque pueden usarse otros entornos de programación en otras realizaciones.

Tras recibir las señales desde el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico, el software de procesamiento de datos es capaz de medir cuantitativamente las características deseadas, por ejemplo, la capacidad de amortiguación del objeto 112, que puede expresarse frecuentemente en términos de coeficiente de pérdidas 17. Para una serie de impactos, como se ha descrito anteriormente, pueden realizarse varios cálculos de la capacidad de amortiguación. Por ejemplo, en una realización la barra de golpeteo 120 impacta en el objeto 112 dieciséis veces, y la capacidad de amortiguación del objeto 112 puede calcularse para diez de los dieciséis impactos. En dichas realizaciones, puede calcularse la desviación estándar de la medición de capacidad de amortiguación, proporcionando de ese modo al usuario una indicación de la precisión de las mediciones. Específicamente, si la pieza de mano 104 no está apropiadamente alineada con el objeto 112, o si se introduce otra fuente de error dentro del proceso de medición, este error se manifestará probablemente a sí mismo en la forma de una desviación estándar elevada de una serie de mediciones de capacidad de amortiguación. Las diversas realizaciones de cualquier parte del sistema, tal como el manguito con la pestaña y/o características citadas anteriormente pueden usarse en la realización de cualquier ensayo o medición de cualquier característica estructural de cualquiera de los objetos previamente explicados.

Como se ha indicado anteriormente, la presente invención también tiene aplicaciones en la detección de daños internos tal como microfisuras, fracturas, microfracturas y deslaminación en estructuras de composite y otros materiales de ingeniería. Los compuestos son generalmente más susceptibles al desarrollo de daños que metales sin reforzar, particularmente cuando están sometidos a tensiones que se aproximan a la resistencia a la tracción del material. La presente invención es útil para la detección de daños a través de un ensayo no destructivo de materiales y estructuras de compuesto.

La FIG. 9 muestra un diagrama de flujo 300 de una realización ejemplar de procedimiento de software. Después de que el programa se cargue y ejecute 304 la siguiente etapa 308 determina si es necesaria una calibración. Si se debe implementar una configuración de ensayo familiar, entonces el programa carga valores de calibración previamente determinados, almacenados en un archivo 312. Puede elegirse un archivo de calibración de entre los muchos archivos de calibración previos almacenados en la memoria. Si se está usando una nueva configuración de ensayo, entonces se completa un procedimiento 316 de calibración y los nuevos valores de calibración se almacenan en un nuevo archivo antes de que se implementen los nuevos valores de calibración en la etapa 320. En la siguiente etapa 324, el programa acepta la señal del sensor de fuerza piezoeléctrico 324, convierte la señal en datos de energía 328, mostrando los datos de energía en forma gráfica y textual en el monitor del ordenador 332, calculando, por ejemplo, el coeficiente de pérdida, etc. 336; y/o calcular la desviación estándar de las mediciones del coeficiente de pérdida y el Error de Ajuste Ideal Normalizado; y luego descartar o guardar en un archivo los datos de energía dependiendo de la discreción del operador 340.

A continuación, el operador selecciona de entre tres opciones: realizar más mediciones en esa serie de mediciones 357; comenzar una nueva serie de mediciones 358, o salir del programa 359. En una realización del programa, una interfaz de usuario gráfica visualiza las tres opciones anteriores a partir de las que puede elegir el operador. Esa interfaz se refleja por la caja 356 dibujada en el diagrama de flujo 300 que tiene tres trayectorias que conducen al exterior de la caja 357, 358 y 359.

Si se requieren más mediciones en la serie de mediciones 357, el programa regresa a la etapa en la que el programa aceptó la señal del sensor de fuerza piezoeléctrico 324. Si no se requieren más mediciones en la serie de mediciones, pero se requiere en su lugar una nueva serie de mediciones, entonces el programa o bien descarta o bien guarda en un archivo los datos de energía dependiendo de la decisión discrecional del operador 352 antes de volver atrás a la etapa en la que el programa aceptó la señal del sensor de fuerza piezoeléctrico 324. Si no se requieren más mediciones en la serie de mediciones y no se requieren nuevas series de mediciones 359, el programa o bien descarta o bien guarda en un archivo los datos del coeficiente de pérdidas dependiendo de la decisión discrecional del operador 360 antes de finalizar el programa 366.

También, la energía mecánica asociada con un impacto contra un diente natural, por ejemplo, se disipa principalmente por el ligamento periodontal. Más específicamente, cuando se somete un diente a una fuerza de impacto, se transmite una onda de tensión a través del diente y al interior del ligamento periodontal, que funciona para conectar el diente al hueso subyacente. Debido a la manera en que se deforma, el ligamento periodontal actúa como un absorbente de choque, disipando mucha de la energía asociada con el impacto. Este proceso de amortiguación reduce ventajosamente la fuerza de impacto resultante transmitida al hueso circundante. Por el contrario, las prótesis de implante dental no tienen frecuentemente ningún mecanismo mediante el que disipar cantidades significativas de energía mecánica debido a la naturaleza de los materiales usados. Por ello, la energía mecánica tiende a pasar desde una estructura del implante al hueso subyacente con relativamente poca amortiguación. Esa diferencia de comportamiento mecánico puede ser particularmente crítico para gente que habitualmente rechina y/o aprieta sus dientes, dado que dicho comportamiento imparte fuerzas de impacto relativamente grandes sobre los dientes. Para una estructura física, tanto si se incorpora como si no material de amortiguación dentro de la estructura, la energía mecánica asociada con un impacto contra la estructura puede generar una respuesta diferente cuando hay una fisura, microfisura, fractura, microfractura, deslaminación, defecto o cualquier inestabilidad estructural que para una estructura sin una fisura, microfisura, fractura, defecto o cualquier inestabilidad estructural.

La extensión relativa a la que el material disipa energía mecánica elástica puede caracterizarse usando el coeficiente de pérdidas, como se ha explicado previamente. Los valores del coeficiente de pérdidas pueden determinarse para cualquiera de los objetos mencionados anteriormente incluyendo dientes naturales, así como para una amplia variedad de superestructuras de soporte de implante, tal como superestructuras fabricadas con materiales de composite de matrices de resina, aleaciones de oro, porcelana fundida con laminados de oro, todas las restauraciones cerámicas o cualquier otro material adecuado para su uso en la cavidad oral. La estructuras de soporte del implante disipan típicamente menos energía mecánica que sus contrapartes de diente natural. Sin embargo, la capacidad del implante para disipar energía mecánica depende del nivel de integración ósea alrededor del implante: una pobre integración ósea entre un implante y el hueso que lo rodea puede provocar anormalmente altos niveles de disipación de energía. Por ello, la disipación de energía se incrementa inicialmente tras la colocación del implante, por ejemplo, debido al remodelamiento del hueso pero a continuación normalmente disminuye cuando progresa la integración ósea. Eventualmente, la capacidad de disipación de la energía (amortiguación) del implante se hace constante cuando el proceso de integración ósea progresa hasta finalizar. Como se ha hecho notar anteriormente, para dientes saludables normales, la energía de percusión generada por la masticación se atenúa por el ligamento periodontal en la interfaz hueso-diente natural saludable. Cuando un diente natural se daña o enferma, un implante lo reemplaza, pero probablemente, y puede ser definitivo, habiéndose perdido el ligamento generalmente. En la mayor parte de los casos, en un implante integrado con éxito, no hay ligamento. Por ello, el implante puede transmitir las fuerzas de percusión directamente al interior del hueso. Para compensar esta pérdida, el uso de, por ejemplo, algunos compuestos, circonio y otros similares, para fabricar el pilar del implante se ha mostrado que es efectivo en numerosos estudios. El instrumento de la presente invención puede servir a ayudar a la construcción o fabricación de, y/o selección de, un material para una estructura anatómica, por ejemplo, un implante. La medición de la respuesta dinámica a la carga de dichos materiales de pilar puede usarse para dichas finalidades y puede ser útil para predecir la idoneidad del material de restauración para el implante previamente al implante o previamente a la restauración.

Dado que la carga bucal es el tipo más peligroso de tensión encontrado, la capacidad para correlacionar resultados del ensayo con la respuesta real cuando se implanta es otro aspecto de la presente invención. En general, el apriete oclusal induce relativamente bajas tensiones, el movimiento de trabajo y/o no trabajo puede producir cargas laterales y puede inducir tensiones mucho más altas que pueden generar altas concentraciones de tensión en la superficie interna y por debajo del margen cemento-esmalte. Por lo tanto, los diagnósticos de percusión cuantitativos, usando el sistema de la presente invención, pueden facilitar la selección del mejor material o diseño de construcción en o para un implante o un diente natural.

La determinación del coeficiente de pérdida puede realizarse de acuerdo con lo descrito en la Patente de los Estados Unidos Núm. 6.120.466. Las FIGS. 14 y 15 muestran fórmulas usadas para el cálculo del coeficiente de pérdidas y la 16a muestra un ejemplo de una medición del coeficiente de pérdidas.

Otras determinaciones, tal como la medición, durante un intervalo de tiempo, de la energía reflejada desde el objeto como resultado del golpeteo o aplicación de energía, lo que puede incluir la creación de un perfil de tiempo - energía con base en la energía reflejada desde el objeto durante el intervalo de tiempo, y/o puede determinarse la evaluación del perfil de energía - tiempo para determinar la capacidad de amortiguación del objeto, tal como se desvela en la Patente de los Estados Unidos Núm. 6.997.887 y 7.008.385.

Por ejemplo, tal como se ilustra también en la FIG. 1, el ordenador 164 puede incluir adicionalmente registros de memoria, tal como la respuesta de percusión respecto al tiempo, por ejemplo, puede registrarse la cantidad de energía reflejada por el objeto 112 en varios puntos a lo largo de un periodo de tiempo discreto. En dichas realizaciones, la energía devuelta desde el objeto 112 puede trazarse como una función del tiempo en una pantalla adjunta al ordenador 164. Esta configuración permite al usuario ver y analizar el perfil tiempo-energía de la energía reflejada desde el espécimen 114.

Además de la generación de un perfil de tiempo-energía, también pueden realizarse otros análisis sobre las señales regresadas desde el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico. Por ejemplo, puede evaluarse la cantidad de trabajo asociado con el impacto mediante la integración de la fuerza aplicada a la barra de golpeteo 120 con respecto al desplazamiento del espécimen. La fuerza aplicada a la barra golpeteo 120 durante su impacto con el objeto 112 puede medirse usando el sensor 160a de fuerza piezoeléctrico. Tras el impacto, la cantidad de trabajo depende parcialmente de la cantidad de defectos presentes en el objeto 112. En particular, defectos en el objeto 112 disipan la energía cinética de la barra 120 cuando impacta en el objeto 112, reduciendo de ese modo la cantidad de energía elástica disponible para ser devuelta a la barra de golpeteo 120.

En una realización, puede usarse una comparación de la cantidad de energía elástica regresada a la barra de golpeteo 120 y el trabajo total asociado con el impacto para determinar la cantidad y naturaleza de los defectos estructurales presentes en el objeto 112. En otra realización, un pico de distribución gaussiana u otro pico deducido matemáticamente, puede ajustarse a la respuesta de percusión medida tales como datos de energía, tensión o fuerza. El residuo o error medio puede usarse para determinar cómo de cerca son representativos los datos medidos de un objeto 112 libre de defectos.

La FIG. 16b muestra ejemplos de la forma de la respuesta de tiempo respecto a percusión, por ejemplo, perfiles tiempo-energía generados sobre el diente. Para un diente normal, se genera una curva suave, bien conformada, tal como se muestra. Para un diente anormal, se genera una curva que tiene varias formas, por ejemplo, perfil asimétrico o perfil de picos múltiples, tal como se muestra. Incluso aunque los perfiles mostrados son en referencia a un diente, los perfiles pueden generalizarse a cualesquiera otros objetos mencionados anteriormente, tanto anatómicos como industriales o físicos.

El dispositivo y sistema de la presente invención pueden usarse también en otras mediciones del factor de amortiguación tal como las desveladas en las Patentes de Estados Unidos Núm. 5.476.009 y 5.614.674; la determinación de manera no invasiva de la pérdida de densidad de una pieza discreta de tejido biológico, tal como la desvelada en la Patente de Estados Unidos Núm. 5.836.891 y 5.402.781; un factor de amortiguación modal de una estructura, tal como el desvelado en la Patente de Estados Unidos Núm. 5.652.386; para la detección de una imperfección incipiente en un objeto mediante la medición de la capacidad de amortiguación específica del objeto, tal como se desvela en la Patente de Estados Unidos Núm. 4.231.259; ensayos no destructivos, tal como se desvela en la Patente de Estados Unidos Núm. 4.519.245; instrumentos usados para provocar liberación y analizados mediante transformada de Fourier, tal como se desvela en la patente de Estados Unidos Núm. 5.951.292; para la detección de la estabilidad del diente en la encía o un implante en el cuerpo, tal como se desvela en la Patente de Estados Unidos Núm. 6.918.763; para la determinación de la movilidad de un diente o implante dental, tal como se desvela en la Patente de Estados Unidos Núm. 5.518.008; o cualesquiera otras mediciones que usen un instrumento de percusión para la generación de vibración en un objeto.

La herramienta de aplicación de energía 120, por ejemplo, una barra de golpeteo 120, puede tener una punta 108a que puede ser sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la pieza de mano 104, tal como se muestra en la FIG. 37 o 37a. La barra de golpeteo 120 puede ser una palanca oscilante alargada asentada de manera pivotante en su centro de gravedad sobre un eje de pivote 18 dispuesto en ángulos sustancialmente rectos con respecto a un eje longitudinal de la carcasa 132 de la pieza de mano 104, y estando la punta 108a en ángulos sustancialmente rectos con respecto al eje longitudinal o palanca oscilante 120. La pieza de mano 104 de esta realización puede adaptarse para funcionar independientemente de la altitud o inclinación de la pieza de mano 120 con respecto a la horizontal, de modo que no haya influencia de la gravedad si no se desea. Además, como resultado de la disposición angular de la punta 108a, las mediciones pueden realizarse en sitios relativamente inaccesibles tal como, por ejemplo, en el área molar de los dientes de un paciente.

La punta 108a puede tener una superficie circular, que golpea contra el objeto 112 a ser sometido a prueba. El sensor de fuerza piezoeléctrico 160a puede colocarse en la punta 108a o relativamente cerca de esta para que esté relativamente más cerca del objeto 112 siendo sometido a prueba. Esto tiene la ventaja de que, debido a que el mayor movimiento de la barra de golpeteo 120 se produce en ese lugar, se puede utilizar un detector 160a más pequeño.

Los implantes bien integrados presentan un nivel bajo de disipación de energía con un perfil de tiempo-energía elástica suave, simétrico, bien conformado, tal como se muestra en la curva superior de la FIG. 16b. Como se usa en este contexto, la expresión “energía elástica” se refiere a la energía cinética impartida a la barra 120 del instrumento de percusión 100. La energía elástica Ee está dada por Ec = kF2, en la que la constante k varía inversamente con el módulo elástico efectivo de la barra de golpeteo 120 y en la que la fuerza F es proporcional tanto a la masa de la barra de golpeteo 120 como a la desaceleración máxima de la barra de golpeteo 120 como resultado de la onda de tensión creada a partir del impacto.

A diferencia de los implantes bien integrados, los implantes que padecen de pobre integración ósea, pérdida ósea, defectos internos, o una estructura dañada, pueden presentar típicamente un perfil de respuesta de tiempo versus percusión no uniforme. Por ejemplo, la FIG. 27 ilustra un perfil 200 de respuesta tiempo respecto a percusión “normal” para un implante saludable, así como un perfil 210 de respuesta tiempo respecto a percusión “anormal” para una estructura de implante que no está bien integrada, como se muestra también en la FIG. 16b para un implante normal y anormal. Como se ha ilustrado, el perfil 200 de respuesta tiempo respecto a percusión para el diente saludable tiene una forma suave, simétrica, bien conformada, mientras que el perfil 210 de respuesta tiempo respecto a percusión para la estructura de implante anormal es no suave y asimétrico, o puede tener un máximo 212 secundario. La forma del perfil de respuesta tiempo respecto a percusión para la estructura de implante anormal indica que hay presentes defectos, tales como tornillos sueltos, estructura interna dañada, pérdida ósea en la interfaz hueso/implante, o pobre integración ósea. Además del máximo secundario, otras anormalidades en la forma del perfil de respuesta tiempo respecto a percusión que son indicativos de defectos estructurales, incluyen datos dispersos, asimetrías y formas irregulares.

Un ejemplo adicional de este principio se proporciona en la FIG. 28, que ilustra un perfil 300 de respuesta tiempo respecto a percusión “normal” de un implante bien integrado, así como un perfil 310 de respuesta tiempo respecto a percusión “anormal” para una estructura de implante que no está bien integrada. Ambas de estas estructuras de implante se localizan, por ejemplo, en la boca de un paciente anciano de función fuertemente desviada. Como se ha explicado previamente, la presencia del máximo 312 secundario indica que están presentes en el lugar de implante defectos tales como tornillos perdidos, una estructura interna dañada, pérdida ósea en la interfaz hueso/implante, o pobre integración ósea.

Los ejemplos anteriores ilustran que el análisis del perfil de respuesta de tiempo versus percusión de una estructura dental puede proporcionar información acerca de la integridad y estabilidad de esa estructura. Estas técnicas de análisis proporcionan a los médicos clínicos una herramienta precisa, rápida y simple que proporciona información sobre la estabilidad de las estructuras dentales naturales y prostéticas sin requerir ningún procedimiento invasivo. La pestaña y/o característica se añade a la repetitividad de estas mediciones y por ello produce desviaciones estándar más pequeñas.

Para estructuras de composite, el instrumento de la presente invención descrito anteriormente puede usarse también en campos distintos de la odontología. Por ejemplo, dicha instrumentación puede usarse en la evaluación de la capacidad de amortiguación local de estructuras compuestas, tales como compuestos de paneles de abeja en capas o cualesquiera otras estructuras. En particular, el uso de dicha instrumentación en el ensayo de estructuras compuestas permite ventajosamente que se evalúe la capacidad de amortiguación de estas estructuras sin dañar las estructuras. La instrumentación divulgada en el presente documento es también ligera, portátil, fácil de usar, rápida y barata en comparación con aparatos convencionales para la evaluación de la capacidad de amortiguación.

Debido a que la capacidad de amortiguación mide la capacidad de un material para absorber y aislar la vibración, la capacidad de amortiguación es de interés particular con respecto a materiales usados para aislamiento acústico, tal como en los campos aeroespaciales, de navegación, de los puentes, estructuras en arco, ingeniería civil e ingeniería de la automoción. De ese modo se busca frecuentemente ensayar la capacidad de amortiguación de los materiales bajo desarrollo, así como materiales convencionales después de un uso sostenido.

Como un ejemplo, las estructuras de paneles de abeja en capas tienen una capacidad de amortiguación relativamente alta, y por ello se usan frecuentemente como aisladores acústicos en estos campos. Las estructuras típicas de paneles de abeja en capas tienen dos caras relativamente delgadas que tienen alta resistencia y rigidez. Las caras encierran una estructura de núcleo de paneles de abeja que es relativamente gruesa, pero ligera y con alta resistencia en la dirección perpendicular a las caras. Por ejemplo, la estructura central del panel de abeja puede incluir una estructura de panel de abeja Nomex®, disponible en E.l. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, Del.). Las caras y el núcleo se unen generalmente, o bien mecánicamente o con adhesivos (tal como, por ejemplo, con una resina fenólica u otro adhesivo estructural o reactivo), dando así a la estructura propiedades de compuesto. En la estructura de compuesto, las caras pueden soportar las tensiones de curvado, mientras que el núcleo soporta las tensiones cortantes. Cuando se expone a vibraciones acústicas durante un período prolongado, la degradación en las uniones entre las capas, así como en el núcleo de panel de abeja en sí, puede provocar una estructura de núcleo de panel de abeja en capas que haya disminuido su capacidad de aislamiento acústico.

En referencia ahora a la FIG. 29, se ilustra una realización ejemplar de un aparato configurado para la evaluación de la capacidad de actuación de estructuras compuestas. El aparato incluye una realización del sistema 100 de la presente invención montado dentro de un soporte 150 de seguridad configurado para estabilizar el instrumento 100 te percusión. El sistema 100 puede equiparse opcionalmente con un nivel 152 para ayudar a la alineación del instrumento 100 sustancialmente perpendicular a un objeto o espécimen 112 que ha de ser ensayado. En una realización ejemplar, el espécimen 112 se monta en un tornillo en ángulo 154 que tiene un accionador de tornillo 156 ajustable manualmente, permitiendo de ese modo que el espécimen 112 se mantenga en compresión durante el ensayo. En una realización modificada, el tornillo en ángulo 154 puede equiparse con agarradores de caucho para reducir las fuentes externas de ruido de vibración que podrían detectarse por el sistema 100.

Aún en referencia a la FIG. 29, el sistema 100 se conecta electrónicamente a un ordenador 164 a través de una interfaz 168 de instrumentación. En dichas realizaciones, el ordenador 164 puede incluir una pantalla 180 capaz de presentar gráficamente datos generados por el sistema 100, tal como un perfil de respuesta tiempo respecto a percusión.

El aparato de prueba ilustrado en la FIG. 29 puede usarse para evaluar la capacidad de amortiguación de una amplia variedad de materiales. Por ejemplo, en una aplicación, este aparato puede usarse para evaluar la capacidad de amortiguación de especímenes compuestos de panel de abeja en capas. En dicha aplicación, el espécimen 112 a ser ensayado se monta en el tornillo en ángulo 154, que se aprieta usando el accionador de tornillo 156 hasta un par de aproximadamente 0,2712 N m (2765 g cm), aunque en otras realizaciones, el espécimen 112 puede cargarse con un par diferente.

En una realización ejemplar, el instrumento de la presente invención puede detectar diferencias de amortiguación entre diferentes materiales de restauración para facilitar la selección del material más biomemético para proteger la boca de daños de impacto, tal como actividades de desviación normales, actividad de carga repetitiva y no limitada hasta justamente eventos extraordinarios. Además, puede emplearse también para evaluar qué tipo de restauración soportada por implantes (por ejemplo, resina de compuesto CAD/CAM y pilares de circonio combinados con resina de compuesto CAD/CAM y coronas e injertos cerámicos) responderían más biomeméticamente a carga dinámica relevante fisiológicamente, pueden emplearse mediciones de coeficiente de pérdidas. Después de que el conjunto de implante/pilar/restauración pueda fabricarse con un material elegido, el instrumento de la presente invención puede posicionarse perpendicularmente al tercio coronal de la superficie bucal de cada restauración. El diente puede mantenerse en un ángulo para mantener la sonda horizontal, tal como se muestra en la FIG. 26b. Las mediciones para un objeto o espécimen 112 elegido pueden usarse para predecir el material más adecuado a ser empleado para el implante, restauración, etc. Por ejemplo, injertos de resina de compuesto unidos a pilares de implantes de circonio pueden presentar la respuesta dinámica más biomemética a la carga cuando se comparan con dientes en una estructura simulada de soporte de hueso.

En otras realizaciones ejemplares, el instrumento de la presente invención puede emplearse también para probar la flojedad de una estructura del diente tras el trabajo dental o colocación de un implante dental por medios quirúrgicos. Cuando una estructura de diente está solamente suelta, sin defectos o fisuras como se ha indicado anteriormente, puede tener un perfil de respuesta de tiempo respecto a percusión relativamente plana, tal como se muestra en las FIGS. 19b, d y f, o en las FIG^s .20, 20a-b cuando solo se han aflojado previamente al trabajo dental y a continuación de un movimiento ortodóntico de los dientes. Después de permitir un tiempo para que el trabajo dental se asiente y el hueso sane alrededor de la nueva estructura y el posicionamiento ortodóntico de los dientes, un perfil normal bien conformado se muestra en las FIGS. 20c-e. Con otra realización ejemplar, la presente invención puede usarse por ortodentistas para medir la estabilidad de los dientes después del movimiento ortodóntico.

Además, perfiles bajos o planos con picos anormales o múltiples, tal como se muestra en las FIGS. 21b y 22a, pueden corresponder a movilidad extrema y un fallo de grieta estructural, que indique que el diente puede no ser restaurable.

En cualquiera de las mediciones anteriormente mencionadas, el manguito 108 de la presente invención puede ajustarse para otras piezas de mano comercialmente disponibles que no están adaptadas para el contacto con un objeto bajo medición, de modo que puedan alcanzarse también las ventajas de la presente invención. Puede usarse cualquier manera adecuada de fijación del manguito 108 a las piezas manuales disponibles para modificar las piezas manuales.

Como se ha indicado, en algunas realizaciones, el manguito 108 y/o partes de la carcasa 132 pueden incluir revestimientos capaces de eliminar, impedir, retardar o minimizar el crecimiento de los microbios, minimizando así el uso de procesos de autoclave a alta temperatura o productos químicos fuertes y puede incrementar la clase y número de materiales útiles como sustratos para la realización de dichas herramientas o instrumentos.

Los revestimientos pueden incluir materiales o compuestos químicos antimicrobianos que sean capaces de ser unidos sustancialmente de modo permanente, al menos durante un período tal como la vida útil del manguito 108, o mantener sus efectos antimicrobianos cuando se revisten con la ayuda de agentes de revestimiento, sobre las superficies expuestas del manguito 08. En un ejemplo, los productos químicos pueden depositarse sobre la superficie del manguito 108 mediante enlace o enlaces covalentes.

En otras realizaciones, los revestimientos pueden incluir materiales o compuestos antimicrobianos químicos que pueden depositarse de una manera no permanente de modo que puedan disolverse, filtrarse o proporcionarse de otra forma sustancias antimicrobianas útiles a un campo; tal como la boca, durante el uso.

En realizaciones aún adicionales, los revestimientos pueden incluir fuentes de agentes antimicrobianos que pueden filtrarse y/o liberar agentes en un entorno húmedo o tras el contacto con humedad. Estas fuentes pueden incorporarse dentro de materiales del sustrato usados para la fabricación del manguito, o incluirse en los recubrimientos depositados sobre las superficies expuestas del manguito 108. La incorporación de las fuentes es especialmente adecuada para sustratos poliméricos.

Los materiales o compuestos antimicrobianos químicos pueden incluir una variedad de sustancias que incluyen, pero sin limitación, antibióticos, antimicóticos, agentes antimicrobianos generales, materiales que generan iones metálicos, o cualesquiera otros materiales capaces de generar un efecto antimicrobiano. Los materiales o compuestos antimicrobianos químicos pueden seleccionarse también para, por ejemplo, minimizar cualquier efecto adverso o incomodidad al paciente.

El compuesto antimicrobiano puede incluir, pero sin limitación, antibióticos, cationes de amonio cuaternario, una fuente de iones metálicos, triclosán, clorhexidina, y/o cualquier otro compuesto apropiado o sus mezclas.

En realizaciones aún adicionales, la actividad antimicrobiana puede lograrse mediante la utilización de las propiedades antimicrobianas de diversos metales, especialmente metales de transición que tienen poco o ningún efecto sobre los seres humanos. Los ejemplos pueden incluir fuentes de iones de plata libre, que pueden destacar por sus efectos antimicrobianos y pocos efectos biológicos sobre seres humanos. La actividad antimicrobiana del ion metálico puede crearse mediante una variedad de procedimientos que pueden incluir, por ejemplo, la mezcla de una fuente de un ion metálico con el material de un instrumento dental durante la fabricación, recubrimiento de la superficie mediante procedimientos tales como deposición por plasma, complicando en líneas generales la estructura de ion metálico mediante la afectación de la superficie del instrumento dental para formar lugares de afinidad o enlace mediante procedimientos tales como grabado o descarga coronal, y depósito de un metal sobre la superficie por medios tales como electroplateado, fotorreducción y precipitación. La superficie del manguito 108 puede liberar entonces lentamente iones metálicos libres durante su uso que pueden producir un efecto antimicrobiano.

En algunas realizaciones, la fuente de iones metálicos puede ser una resina de intercambio de iones. Las resinas de intercambio de iones son sustancias que transportan iones en lugares de enlace sobre las superficies del material. Las resinas de intercambio de iones pueden impregnarse con especies de iones particulares para las que tienen una afinidad dada. La resina de intercambio de iones puede colocarse en un ambiente que contenga diferentes especies de iones para las que ha generado mayor afinidad, provocando que los iones impregnados se filtren al ambiente, siendo sustituidos por las especies de iones originalmente presentes en el entorno.

En una realización, un manguito puede incluir una resina de intercambio de iones que contiene una fuente de iones metálicos, tal como, por ejemplo, plata. Las resinas de intercambio de iones que contienen fuentes de iones metálicos pueden incluir, por ejemplo, Alphasan® (Milliken Chemical), que es una resina de intercambio de iones, cerámica, basada en fosfato de circonio, que contiene plata. Una resina de intercambio de iones puede recubrirse sobre el manguito 108 o puede incorporarse dentro del material del manguito 108.

En una realización aún adicional, el manguito 108 puede estar fabricado con materiales vegetales naturales, revestimientos de materiales naturales o sus mezclas, que tienen efectos antimicrobianos inherentes. Dichos materiales incluyen materiales como el bambú, que se cree posee una actividad antimicrobiana debido a algún novedoso péptido de unión a quitina.

La presente invención también proporciona un sistema y un procedimiento para medir las características estructurales mencionadas anteriormente utilizando una herramienta de aplicación de energía, tal como una barra de golpeteo, e incluye características desechables para facilitar la eliminación o reducción de la contaminación del objeto sometido a la medición a través de la transferencia desde el sistema o la contaminación cruzada de objetos anteriores sometidos a las mediciones, sin interferir con la medición o la capacidad del sistema. El sistema puede incluir o no una característica para facilitar el reposicionamiento.

En una realización de la invención, una característica desechable puede incluir una punta separable y desechable 108a de la herramienta de aplicación de energía 120, tal como una barra de golpeteo 120. La punta 108a puede estar conectada al resto de la barra de golpeteo a través de un imán 801 o elemento magnético 801. En un aspecto, el imán o elemento magnético 801 puede estar presente en la punta 108a y por lo tanto también es desechable. En otro aspecto, la punta 108a puede estar conectada al resto de la barra de golpeteo a través de un imán o elemento magnético presente en el extremo frontal 120a.

En otra realización de la invención, la característica desechable puede incluir una membrana desechable 800 y una punta desechable y separable 108a, la membrana desechable 800 no revistiendo la punta 108a para que la membrana permanezca intacta a través de la extensión de la herramienta de aplicación de energía 120, o a través de la oscilación de la herramienta de aplicación de energía 120 alrededor de un punto de pivote, como se ha descrito anteriormente, durante la medición.

En un aspecto, la punta separable 108a se muestra en la FIG. 30 sin ningún elemento que facilite su reposicionamiento, por ejemplo, un manguito 108 y una pestaña 110. La punta 108a también se extiende desde el extremo de la membrana desechable 800, pero se sostiene en esta por un ajuste a presión con un pequeño collarín 80b. Se muestra una vista en sección transversal del extremo frontal 120a de una realización de la herramienta de aplicación de energía 120, por ejemplo, una barra de golpeteo 120. La punta 108a está unida magnéticamente a la porción frontal 120a de la barra de golpeteo 120. La punta 108a tiene una superficie de contacto 120c con el objeto 112, como se muestra en la FIG. 30a. En una realización, la punta 108a incluye un imán o elemento magnético 801, no mostrado específicamente en la presente. En otra realización, la porción frontal 120a de la barra de golpeteo 120 incluye un imán o elemento magnético 801 u 80a, como se muestra en la FIG. 36d. La membrana 800 es retenida por un collarín de retención 80b y reviste la porción frontal 120a, pero dejando expuesta la punta 108a, como se muestra en las FIGS. 30, 30a, 30b y 36c. Las FIGS. 30a y 30b muestran la vista trasera y frontal de la punta 108a de la FIG. 30, respectivamente, con el imán de retención 801 o el elemento magnético 801. Como se muestra en la presente memoria, la membrana no reviste la punta 108a y tanto la punta 108a como la membrana 800 son desechables. En otras realizaciones, la membrana 800 puede revestir también la punta 108a, como la membrana 800 que tiene pliegues 800b, como se muestra en la FIG. 33, o la punta 108a puede ser perpendicular al resto de la barra de golpeteo 120, y así la punta 108a puede ser reutilizable.

Un manguito no está presente en la realización de la FIG. 30 y, por lo tanto, la carcasa 132 de la pieza de mano 104 que reviste la barra de golpeteo 120 no entra en contacto con un objeto 112 sometido a medición, por lo que no facilita el reposicionamiento. El extremo frontal 120c de la punta 108a entra en contacto directo con la superficie de prueba, tal como un diente 112.

En otro aspecto, una punta separable 108a como se muestra en la FIG. 31 con características que facilitan el reposicionamiento, por ejemplo, un manguito 108. La FIG. 31 muestra una vista en sección transversal del extremo frontal 120a de la herramienta de aplicación de energía 120 de la presente invención con una punta separable 108a, una membrana 800 y un manguito 108 junto con una ubicación de unión del manguito 109b a lo largo de la parte exterior de la pieza de mano 104. La punta 108a se extiende desde el extremo de la membrana desechable 800 pero se sostiene en esta por un ajuste a presión con un pequeño collarín 80b u 80b-1, como se muestra en la FIG. 36c. El collarín de retención 80b puede usarse para asegurar la membrana 800 al manguito 108 y el collarín de retención 80b-1 puede usarse para asegurar la punta 108a a la membrana 800, como se muestra en la FIG. 36c. La FIG. 31 también muestra una característica 109a, por ejemplo, una hendidura, un canal, una depresión o similar hacia la sección media de la porción frontal 104a para fijar el manguito 108 a la pieza de mano 104. Esta característica puede acoplarse con una cresta, una protuberancia o similar en la pieza de mano, no mostrada específicamente en la presente, para efectuar dicha unión. También puede haber otras características para asegurar aún más el manguito 108 a la carcasa 132, por ejemplo, un clip de guía 109b, como se muestra en las FIGS. 31 y 32. De acuerdo con un aspecto, una porción del manguito 108 también puede estar expuesta. La porción expuesta 108b es separable del resto del manguito 108, como se muestra en la FIG. 36, excepto sin la pestaña 110, de modo que sólo la parte expuesta 108b sea desechable. De acuerdo con otro aspecto, todo el manguito 108 puede estar expuesto, como se muestra en las FIGS.

34b1 y 2, excepto sin la pestaña 110, y todo el manguito 108 es desechable.

En otro aspecto, una punta separable 108a como se muestra en la FIG. 31 o 32, con características que facilitan el reposicionamiento, por ejemplo, un manguito 108 y una pestaña 110, como se muestra en la FIG. 32. La FIG. 32 muestra una vista en sección transversal del extremo frontal 120a de la herramienta de aplicación de energía 120 de la presente invención con una punta separable 108a, una membrana 800 y un manguito 108 con pestaña 110 con una ubicación de unión del manguito 108c a lo largo de la parte externa de la pieza de mano 104. La punta 108a se extiende desde el extremo de la membrana desechable 800, pero se sostiene en esta por un ajuste a presión con un pequeño collarín 80b. La FIG. 31 también muestra una característica 109a, por ejemplo, una hendidura, un canal, una depresión o similar hacia la sección media de la porción frontal 104a para fijar el manguito 108 a la pieza de mano 104. Esta característica puede acoplarse con una cresta, una protuberancia o similar en el manguito 108, que no se muestra específicamente en la presente, para efectuar dicha unión. De acuerdo con un aspecto, una porción 108b del manguito 108 también puede estar expuesta. La porción expuesta 108b puede ser separable del resto del manguito 108, como se muestra en la FIG. 36, de modo que sólo la parte expuesta 108b sea desechable. De acuerdo con otro aspecto, todo el manguito puede estar expuesto, como se muestra en las FIGS. 34b1 y 2, y todo el manguito 108 es desechable. El ensamblaje de la herramienta de aplicación de energía puede estar encapsulado o encerrado en una carcasa 109, como se muestra en las FIGS. 31 y 32, que encajan en el interior de la carcasa de la pieza de mano 132.

En otro aspecto adicional, un manguito 108, una pestaña 110 y una característica 111, como se ha descrito anteriormente, también pueden estar presentes para facilitar el reposicionamiento, y también son desechables.

En una realización aún adicional de la invención, una característica desechable puede incluir una membrana desechable 800 que reviste o envuelve la punta 108a de la porción frontal 120a de la herramienta de aplicación de energía 120.

En una realización, la herramienta de aplicación de energía 120 tiene una membrana desechable 800 rodeando la punta 108a, como se muestra en la FIG. 33. La membrana 800 puede estar plegada o estriada a ambos lados de la carcasa 104 alrededor de la punta 108a, de modo que cuando la herramienta de aplicación de energía esté en posición extendida, los pliegues 800b o estrías 800b se desplieguen para proteger la punta 108a de la contaminación, y sin desgarrar o rasgar la membrana 800. En un aspecto, la herramienta de aplicación 120 puede tener una porción frontal 120a con una ligera porción de cuello, no mostrada específicamente, hacia la punta 108a para la ubicación de un collarín 80b para retener la membrana 800. En otro aspecto, la herramienta de aplicación 120 puede tener una porción frontal 120a que tiene una punta separable 108a para la ubicación de un collarín 80b para retener la membrana 800 sobre el punto de separación.

En otra realización, la herramienta de aplicación de energía 120 es como se muestra en las FIGS. 37 y 37a. La característica desechable puede incluir una membrana desechable 800 que rodea la punta 108a, como se muestra en la FIG. 37b.

Por referencia a las FIGS. 37, 37a, y 37b, una porción de punta 108a puede golpear un objeto de prueba 112 a una velocidad constante cuando la herramienta de aplicación de energía 120 es una barra de golpeteo 120. La barra de golpeteo 120 puede ser una palanca oscilante alargada asentada de manera pivotante en su centro de gravedad sobre un eje de pivote 18 dispuesto en ángulo recto con respecto a un eje longitudinal de la carcasa 132 de la pieza de mano 104, y estando la punta 108a en ángulo sustancialmente recto con respecto al eje longitudinal de la carcasa o palanca oscilante en reposo 120. De este modo, la barra de golpeteo 120 puede oscilar hacia adelante y hacia atrás en el eje de pivote 18, por ejemplo, desde una orientación sustancialmente paralela al eje longitudinal de la carcasa 132 hasta una orientación de ángulo agudo, para generar el movimiento oscilatorio hacia arriba y hacia abajo de la punta 108a. La membrana 800 está retenida por un collarín 80b, como se muestra en la FIG. 37b, y la punta 108a no está expuesta al objeto de prueba 112. La pieza de mano 104 de esta realización se puede sostener a una posición que no sea horizontal paralela al eje longitudinal del revestimiento 104 y así para una operación no trabajosa independientemente de la altitud o de la inclinación de la pieza de mano 120 con respecto al plano horizontal, y no hay influencia de la gravedad si no es deseada. Además, debido a la disposición angular de la punta 108a, las mediciones pueden realizarse en sitios relativamente inaccesibles tal como, por ejemplo, en el área molar de los dientes de un paciente, como se ha mencionado anteriormente. La punta 108a puede tener una superficie circular que puede golpear contra el objeto 112 a ser sometido a prueba. El sensor de fuerza piezoeléctrico 160a puede colocarse en la punta 108a o relativamente cerca de esta para que esté relativamente más cerca del objeto 112 siendo sometido a prueba. Esto tiene la ventaja de que, debido a que el mayor movimiento de la barra de golpeteo 120 se produce en ese lugar, se puede utilizar un detector 160a más pequeño, como se ha mencionado anteriormente. De acuerdo con la invención reivindicada, la pieza de mano comprende un manguito 108, aunque no se muestra específicamente en las FIGS. 37, 37a y 37b. En otro aspecto, la pieza de mano puede tener un manguito 108 y una pestaña 110 y/o característica 111, aunque no se muestra específicamente en las FIGS. 37, 37a y 37b.

La FIG. 34 muestra una vista en sección transversal de una pieza de mano 104 de la presente invención que tiene el extremo frontal de la herramienta de aplicación de energía 120 de la FIG. 32, quedando expuesta la superficie de contacto 120c del objeto 112. En un aspecto, el manguito 108 también puede tener un extremo frontal 108b que es separable del resto del manguito 108, como se muestra en las FIGS. 34, 34a, b, b1, c y d, y 35a. Esta parte separable 108b puede ser la única parte del manguito 108 que es desechable cuando se separa. En otra realización, todo el manguito 108 puede ser desechable. Si todo el manguito es desechable, la membrana 800 puede revestir la pieza de mano lejos del manguito 108 o incluyendo el manguito 108 para una protección extra.

La membrana desechable 800 de cualquiera de las realizaciones anteriores puede fijarse al manguito 108 de varias maneras. En una realización, la membrana desechable puede retenerse en el manguito 108 mediante unión ultrasónica. En otra realización, la membrana desechable puede retenerse en el manguito 108 mediante sellado térmico. En otra realización, la membrana desechable puede retenerse en el manguito 108 mediante sobremoldeo.

Las FIGS. 34a, 34b1, b2, 34c, 36c y 36d muestran las vistas en despiece de las diversas partes de la pieza de mano 104 de la FIG. 34. La FIG. 34a muestra la vista en despiece de toda la pieza de mano 104 de la FIG. 34. La pieza de mano incluye un revestimiento superior 132a y un revestimiento inferior 132b, como se muestra en las FIGS. 34a. Una luz, por ejemplo, un LED de estado 90 debajo del revestimiento 132a puede estar presente para indicar el encendido y apagado de la pieza de mano 104 y un tubo de luz LED correspondiente 90a ubicado en el revestimiento superior 132a hacia el extremo frontal 104a, como se muestra en la FIG. 34a, para transmitir luz a la superficie. La pieza de mano 104 también puede incluir un interruptor 124, que puede ser un interruptor basculante o un pulsador. El interruptor también puede activarse mediante un pedal conectado por cable o de forma inalámbrica, o el interruptor puede activarse a la distancia o de forma inalámbrica. Las partes operativas del interruptor 124 pueden estar situadas en una PCBA 130 (placa de circuito impreso). La carcasa 132 también puede incluir una tapa 132c para cerrar el extremo de la carcasa lejos de la barra de golpeteo 120, así como un revestimiento exterior 132d para revestir toda la carcasa 132 que puede proporcionar una porción de agarre para el operador. En un aspecto, la pieza de mano puede estar conectada a una fuente de alimentación externa, como se muestra en la FIG. 1, o ser alimentada por una fuente eléctrica incluida dentro de la carcasa, tal como, por ejemplo, una batería 131, como se muestra en la FIG. 34a, un condensador, un transductor, una célula solar, una fuente externa y/o cualquier otra fuente apropiada.

La FIG. 34b, 34b1 y 36c muestran la vista en despiece del extremo frontal de la FIG. 34a. La FIG. 34b muestra una porción frontal separable del manguito 108b, y la porción trasera 108 no rodeada por una membrana desechable 800. Las FIGS. 34b1 y 36c muestran el resto del manguito 108 con una membrana 800 revistiéndolo, quedando expuesta la porción frontal separable 108b. La FIG. 34c muestra la vista desde arriba de la FIG. 34 sin el revestimiento superior 132a, mostrando así todas las partes indicadas también en la FIG. 34a, incluida la vista ampliada del extremo frontal de la barra de golpeteo 120, con el manguito 108, la pestaña 110, la punta 108a y el extremo frontal 108b del manguito 108 que pueden entrar en contacto con la superficie del objeto sometido a medición.

En una realización, como se mencionó anteriormente, la pieza de mano 104 puede ser alimentada por baterías 131, como se muestra en la FIG. 34a. En otra realización, la pieza de mano 104 puede estar conectada a una fuente de energía, como se muestra en la FIG. 1.

El manguito 108 puede incluir un agarre de manguito 104e y una tapa de extremo 104f, como se muestra en la FIG.

34b.

Las FIGS. 35 a, b y c muestra la pieza de mano de la FIG. 34 en varias vistas, mostrando todos los componentes exteriores de la pieza de mano 104 desde diferentes ángulos, completamente ensamblada.

Las FIGS. 36, a, b, c, y d muestran las vistas detalladas de la FIG. 34. Las FIGS. 36a y b muestran el manguito 108 ajustado sobre la barra de golpeteo 120 en una vista desde arriba y una vista desde el costado sin carcasa para la herramienta de aplicación de energía 120 o carcasa 132.

La FIG. 36d muestra una vista en despiece de la pieza de mano completa con más detalle que la FIG. 34a. Como se describe en las FIGS. 1 y 5 anteriores, la herramienta de aplicación de energía 120, tal como una barra de golpeteo 120, puede estar encapsulada o encerrada en su propia carcasa, con la porción frontal 120e y la porción trasera 120f, como se muestra en las FIGS. 36a y 36d, que luego se revisten dentro de la carcasa 132. Un imán o elemento magnético 80a asegura que la punta 108a permanezca en contacto con el resto de la barra de golpeteo 120. Un sensor 160a, que puede incluir un chip piezoeléctrico, un pasador 160c y un soporte ajustable para precargar el chip. El chip puede generar tensión cuando es golpeado por la barra de golpeteo 120 y el pasador 160c proporciona contacto eléctrico entre el chip y el resto del sensor 160a.

Los componentes de la barra de golpeteo 120 pueden fijarse en su posición de varias maneras, por ejemplo, con un tornillo 160e. En referencia nuevamente a las FIGS. 36a, 36b y 36d, la carcasa trasera 120f aloja los componentes primarios de la barra de golpeteo 120, incluyendo una bobina 160f que la rodea y que puede llevar la señal desde el pasador 160c. Hacia el extremo de la carcasa posterior 120f se puede ubicar un tornillo de ajuste par 160g para ajustar o limitar las carreras de la barra de golpeteo 120, por ejemplo, el número de carreras. Como se mencionó anteriormente, se puede emplear una bobina electromagnética 156 para propulsar la barra de golpeteo cuando está energizada. Para facilitar el retorno o la contracción de la barra de golpeteo, puede emplearse un dispositivo 156a como un imán de propulsión. Un dispositivo 156b, tal como un núcleo de hierro puede facilitar tanto la propulsión como el retorno de la barra de golpeteo 120.

Como se ha mencionado anteriormente, el sistema y el procedimiento de la presente invención no son destructivos. Esto es aplicable a un sistema que puede o no tener piezas desechables y/o características para facilitar el reposicionamiento. La presente invención se refiere además a un sistema y procedimiento de medición de características estructurales que minimiza el impacto, incluso el más diminuto, sobre el objeto sometido a medición, sin comprometer la sensibilidad de la medición o la operación del sistema. En una realización de la invención, el sistema incluye una herramienta de aplicación de energía 120 que es de peso liviano y/o capaz de moverse a una velocidad más lenta de tal manera que minimiza la fuerza de impacto sobre el objeto 112 durante la medición mientras exhibe o mantiene una mejor sensibilidad de medición. En una realización, la herramienta de aplicación de energía 120, por ejemplo, la barra de golpeteo 120, puede estar fabricada con un material más liviano para minimizar el peso de la pieza de mano 104. La barra de golpeteo 120 más liviana también puede reducir la fuerza de impacto sobre el objeto 112 durante la medición. La carcasa 120e y f que reviste la barra de golpeteo 120 también puede estar fabricada con un material más liviano, aunque esto sólo facilitar la reducción del peso total de la pieza de mano 104 y no tiene ningún efecto sobre la operación de la pieza de mano 104. En otra realización, la herramienta de aplicación de energía 120, por ejemplo, la barra de golpeteo 120, puede hacerse más corta y/o de menor diámetro de forma que se minimice el tamaño de la pieza de mano 104 así como la fuerza de impacto sobre el objeto 112 durante la medición. Esto también puede combinarse o no con el hecho de que las carcasas 120e y f que revisten la barra de golpeteo 120 estén fabricadas con un material más liviano. En otra realización, el sistema puede incluir un mecanismo de accionamiento 160 que puede disminuir la aceleración de la herramienta de aplicación de energía 120. Por ejemplo, el mecanismo de accionamiento 160 puede incluir una bobina de accionamiento 160a más pequeña para disminuir la aceleración de la herramienta de aplicación de energía 120, y la fuerza de impacto sobre el objeto 112 durante la operación manteniendo la sensibilidad de la medición, ya sea o no de peso liviano, y/o más pequeña en longitud o diámetro, o que la carcasa 120e2 y f que reviste la barra de golpeteo 120 esté fabricada con un material más liviano. Estas realizaciones también pueden combinarse con cualquiera de las anteriores para obtener ventajas adicionales.

La velocidad de realización de la medición también puede ser deseable sin aumentar la velocidad inicial del impacto para minimizar el impacto sobre el objeto 112 durante la medición. La presente invención se refiere a otro sistema y procedimiento para medir características estructurales que tiene un mecanismo de accionamiento 160 que puede disminuir la distancia de desplazamiento de la herramienta de aplicación de energía 120, por ejemplo, de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 2 mm, manteniendo la misma velocidad inicial en el contacto y, por lo tanto, siendo posible una medición más rápida sin comprometer la operación del sistema. El sistema puede o no tener piezas y/o características desechables para facilitar el reposicionamiento y/o disminuir el impacto con las características mencionadas anteriormente, o incluyendo las otras realizaciones sobre la reducción de la fuerza de impacto sobre el objeto 112 por la herramienta de aplicación de energía 120. Esta realización también puede combinarse con cualquiera de las realizaciones anteriores para mayor ventaja, ya sea o no de peso liviano, y/o más pequeño en longitud o diámetro, o la carcasa 120 f que reviste la barra de golpeteo 120 siendo de un material más liviano.

Como se ha mencionado anteriormente, durante la medición, la pieza de mano 104 puede entrar en contacto con el objeto 112 con el extremo del manguito 108. La presión de contacto puede variar en función del operador. Es deseable que la presión se aplique de forma constante en un intervalo determinado y que dicho intervalo no sea excesivo. Puede incluirse un sensor de fuerza en la pieza de mano 104 para detectar esta aplicación de presión y puede ir acompañado de una señal visual, de voz o de lectura digital. Este sensor puede emplearse también para asegurar que se obtiene la alineación adecuada contra el objeto durante la medición. El sensor puede incluir extensómetros o elementos piezoeléctricos.

En algunas realizaciones, se pueden utilizar múltiples extensómetros montados en un solo voladizo o en voladizos separados. Por ejemplo, también pueden estar presentes voladizos en un componente separado del resto de la pieza de mano 104 o del manguito 108, tal como, por ejemplo, en un dispositivo de montaje. De acuerdo con la invención, se utiliza un dispositivo de montaje para montar elementos de medición de fuerza entre el manguito y la pieza de mano, como, por ejemplo, el dispositivo de montaje 900, mostrado en la vista desde arriba de la FIG. 38. Estos elementos de medición de fuerza pueden ser extensómetros. El dispositivo de montaje 900 incluye un canal central 901 en el cuerpo principal 906, a través del cual la punta, tal como la punta 108a (no mostrada), puede pasar a través de un manguito, tal como el manguito 108 (no mostrado). El dispositivo de montaje 900 puede, para su uso con extensómetros, incluir al menos un brazo en voladizo, tal como los brazos en voladizo 902, que pueden pivotar o flexionarse generalmente en una conexión con el cuerpo principal 906, tal como en las conexiones 904, de modo que los brazos en voladizo 902 pueden deformarse o desviarse (tal como en la dirección A) del plano principal B del cuerpo principal 906 mediante la aplicación de una fuerza normal (dirección A) a la superficie de los brazos en voladizo 902, como se ilustra en la vista lateral del dispositivo de montaje 900 de la FIG. 38a. Los extensómetros, tal como los extensómetros 910, pueden montarse generalmente en los brazos en voladizo 902 de forma que puedan medir la deformación o deflexión de los brazos en voladizo 902 en las conexiones 904 o cerca de estas.

En algunas realizaciones, tal como se ilustra en la FIG. 38, el dispositivo de montaje 900 puede ser un componente separado y puede incluir además características de unión, tal como orificios pasantes 903 en el cuerpo principal 906. Los orificios pasantes 903 pueden utilizarse generalmente pasando pernos de seguridad (no mostrados) u otros sujetadores a través de ellos, tal como a una pieza de mano, manguito, o ambos. En otras realizaciones, el dispositivo de montaje 900 puede ser una porción integral de una pieza de mano, un manguito, o ambos.

El dispositivo de montaje 900 también puede incluir múltiples brazos en voladizo 902 y extensómetros 910, como se ilustra en la FIG. 38. Por ejemplo, tres brazos en voladizo separados 902 pueden estar unidos al cuerpo principal 906, tal como, por ejemplo, separados 120° alrededor del cuerpo principal 906, como se ilustra. En general, se pueden utilizar múltiples brazos en voladizo 902 y extensómetros 910, por ejemplo, para normalizar la medición de la deformación y, posteriormente, la fuerza medida.

En un aspecto, la medición de fuerza puede estar conectada a una salida visual, tal como luces. Las luces, individuales o múltiples, pueden colocarse en cualquier lugar conveniente de la pieza de mano 104 para que el operador que realiza la medición pueda verlas fácilmente. En una realización, se puede incluir un sistema de múltiples luces. Por ejemplo, una luz verde puede indicar la cantidad correcta de fuerza, mientras que una luz roja puede indicar demasiada fuerza. En otra realización, puede utilizarse un sistema de una luz. Por ejemplo, ninguna luz puede dar una señal de la cantidad correcta de fuerza y una luz roja puede dar una señal de demasiada fuerza. En otra realización, una luz roja intermitente puede indicar demasiada fuerza.

En otro aspecto, la medición de fuerza puede estar conectada a una salida audible. El mecanismo audible puede estar ubicado en la pieza de mano 104 o en el resto del sistema del que forma parte la pieza de mano 104. En una realización, la salida audible puede incluir un pitido para indicar demasiada fuerza. En otra realización, la salida audible puede incluir un pitido con una luz roja intermitente para indicar demasiada fuerza. En otra realización, la medición de fuerza puede estar conectada a un sistema de alerta por voz para alertar demasiada fuerza. En otra realización adicional, la medición de la fuerza puede estar conectada a un sistema de alerta por voz y a una luz roja intermitente para alertar de un exceso de fuerza.

Ejemplos

Ejemplo 1: Estudios in vitro de densidad ósea

Los implantes usados para este estudio fueron cuatro geometrías de implante de titanio roscado de:

1 y 2: Nobel Biocare (revestido con TiO₂, de 13 mm de longitud): Branemark Mark IV (diámetro máx. 4 mm); sustitución seleccionada cónica (diámetro máx. 4,3 mm);

3 y 4: Dentsply (13 mm de largo, diámetro máx. de 5,5 mm); Frialit-2 (diseño escalonado); XIVE (diseñado para carga intermedia).

Procedimientos:

Se fabricaron bloques de espuma de 2,5 x 2,5 x 4 cm. Los implantes se colocaron “quirúrgicamente” por los fabricantes. Los orificios se taladraron manualmente en el bloque de hueso simulado, a continuación se colocaron los implantes con una llave de par. Se fijaron pilares de ensayo a los implantes y los bloques colocados en un tornillo con desplazamiento de montaje consistente. Se realizaron tres mediciones (30 percusiones) para cada espécimen.

Los resultados de la prueba se muestran en las FIGS. 10 y 10a para 1 y 2; y 11 y 11a para 3 y 4. Estas muestras habrían producido gráficos similares, ajustándolos con ligeras diferencias por los materiales en sí. Sin embargo, los gráficos mostraron diferencias, incluso aunque los objetos se prepararon idénticamente, pero con diferentes operadores o el mismo operador usando una ligera variación en la técnica, por ejemplo, podrían haberse taladrado orificios de diferente tamaño para el montaje del objeto. Estas diferencias fueron recogidas por el instrumento, mostrando la diferencia en los gráficos, que muestran que las diferencias en el entorno circundante fueron rebeladas por el instrumento de la presente invención.

Ejemplo 2: Evaluación de la importancia de la carga de percusión bucal

La carga de percusión bucal, como se ha mencionado anteriormente, típicamente es la dirección de carga más peligrosa. En general, la carga oclusal induce relativamente pocas tensiones. El movimiento de trabajo y/o no trabajo produce cargas laterales e induce tensiones mucho más altas que pueden generar una elevada concentración de tensión en las superficies externa e interna y margen inferior. Por ello, una realización de la presente invención se usó para realizar el ensayo a continuación.

Procedimiento:

Usando el sistema de la presente invención, con cargas tal como las mostradas en la FIG. 12, se realizaron mediciones. Se usó en general la carga del instrumento de una fuerza máxima de 1-15 néwtones, con cargas máximas elegidas dependiendo del objeto o espécimen. La barra de golpeteo flotó libremente. Se controló la energía cinética. La velocidad de impacto fue de 60 mm/s.

El instrumento de la presente invención se colocó sobre el objeto, como se representa en la FIG. 26b. Usando los cálculos representados en la FIG. 13, la barra de golpeteo tenía una masa de 8 gramos. La energía de entrada, U, fue de 0,5 mv2, es decir, la energía cinética de la barra de golpeteo. Se usó la fuerza máxima (F) para determinar la energía disipada (D). Se midió la desaceleración, a, y se calculó la energía de retorno, ER=U-D. La respuesta dinámica medida tras el impacto del objeto con el instrumento de la presente invención se realizó y representó en la FIG. 16. Se produjeron los gráficos de respuesta de coeficientes de pérdida y retorno de energía respecto a percusión usando las ecuaciones representadas en las FIGS. 14 y 15: Los gráficos resultantes, como se muestra en la FIG. 16b, representan lo que es normal y anormal. Para la estructura normal, se obtuvo un gráfico suave, casi bien conformado. Para una estructura anormal, que podría tener cualquiera de los defectos o fisuras, como se ha hecho notar anteriormente, se generó un gráfico irregular.

Ejemplo 3: Análisis por Elementos Finitos

Este procedimiento de análisis implicó el uso de modelos numéricos para simular la prueba real usando el sistema y procedimiento de la presente invención.

Se usaron estructuras en capas en el presente experimento, una estructura sin ningún defecto en la capa de composite laminada (FIG. 24) y una con un defecto en el centro de la capa laminada de compuesto (FIG. 24b).

La FIG. 23 midió el tiempo de residencia de la barra de golpeteo contra un objeto. Se usó una barra de vidrio o cilindro para simular una estructura de diente para la medición mostrada en la FIG. 23. El gráfico de la FIG. 23 mostró las posiciones relativas de la barra de golpeteo y barra de vidrio con el tiempo. Cuando la barra de golpeteo golpeó la superficie de la barra de vidrio, sus posiciones respectivas coinciden en el inicio. Según progresa el tiempo, la barra de golpeteo se mueve gradualmente a separarse de la superficie de la barra de vidrio y a 250 ps, se separaron, indicando el tiempo de residencia de la barra de golpeteo sobre la superficie que es de 250 ps.

Usando este tiempo de residencia, se realizó un análisis sobre las placas de composite de las FIGS. 24 y 24b. Los resultados se muestran en las FIGS. 24a y 24c, respectivamente. El gráfico de la FIG. 24c confirmó el efecto de las capas de compuesto, una deslaminación de las capas en la estructura de compuesto. Se realizó una medición repetida y los resultados se muestran en las FIGS. 25 y 25a. Por ello, puede usarse el análisis para simular el sistema y procedimiento de la presente invención.

Ejemplo 4: Para valorar el Coeficiente de pérdidas para la determinación del material más biomeméticamente compatible para su uso en implantes, restauraciones, etc.

Para evaluar el coeficiente de pérdidas de dientes humanos extraídos y evaluar qué tipo de restauración soportada por implantes (resina de compuesto CAD/CAM y pilares de circonio combinados con resina de compuesto CAD/CAM e injertos y coronas cerámicas) respondería de forma más biomimética a cargas dinámicas relevantes en términos fisiológicos, se usó el instrumento de la presente invención, tal como se muestra en la FIG. 27b para medir el coeficiente de pérdidas (LC) de algunos materiales. Los materiales más adecuados generaron gráficos en forma de campana similares al gráfico superior de la FIG.16b, mientras que los materiales menos adecuados generaron gráficos irregulares similares al del gráfico inferior de la FIG. 16b o demostraron un valor de LC que fue muy inferior al que se halló en un diente natural, facilitando así la elección de materiales previamente a la restauración sin tener que basarse en prueba y error, que puede requerir tiempo y es costoso si se indica el retratamiento, mientras se expone a los pacientes a incomodidades y peligros potenciales de recibir más daños.

Ejemplo 5: Sensibilidad y precisión del instrumento de la presente invención para medir fisuras, defectos, etc.

Se usaron en este estudio dientes humanos reales dentro de la boca de un paciente. La información de las FIGS. 17 y 17a-h se generó sobre el mismo diente. Las FIGS. 17 y 17a muestran radiografías de un diente de paciente que no muestra patología. La FIG. 17b muestra una imagen de una restauración de aleación antigua que tampoco muestra ninguna patología. De ese modo las radiografías y la inspección visual mostraron ambas que el diente era normal, es decir, sin defectos o fisuras. Basándose en estos procedimientos de ensayo usuales, se esperaba un perfil o gráfico de respuesta de tiempo respecto a percusión simétrico o bien conformado (o uno similar a la curva sombreada ligera en la FIG. 17c, calculada basándose en la fórmula de las FIGS. 13, 14 y 15).

Sin embargo, en el mismo día, se realizó un gráfico de respuesta de tiempo versus percusión usando el instrumento de la presente invención tal como se muestra en las FIGS. 1 y 16, usando el manguito con una pestaña, tal como se muestra en la FIG. 27d. La FIG. 17c mostró que el mismo diente que en las FIGS. 17 y 17a, mostró un gráfico de respuesta de tiempo respecto a retorno de energía de percusión anormal indicando alguna anormalidad. El gráfico anormal indicó que el diente tenía fisuras en diferentes lugares dentro de la estructura del empaste antiguo, tal como se indicó por las flechas en la FIG. 17c, con una curva asimétrica o no bien conformada. Se realizaron numerosas mediciones y todas ellas mostraron la misma forma irregular, así como la reproducibilidad de las mediciones. Por ello, el instrumento de la presente invención fue capaz de detectar cualquier anormalidad. Los picos secundarios anormales se indicaron por flechas en la FIG. 17f también, mostrando fisuras.

La FIG. 17d muestra una imagen del mismo diente que la FIG. 17 durante el retiro del viejo empaste de aleación, mostrando una fisura significativa en el empaste de aleación que había desarrollado microfiltraciones y una caries extendida por debajo del empaste. El empaste de aleación fracturado se filtró y permitió que se desarrollara caries bajo el viejo empaste. Esto confirmó la anormalidad detectada por el instrumento de la presente invención.

Las FIGS. 17e y 17f muestran el mismo gráfico de respuesta de tiempo de pretratamiento respecto a percusión para la retirada de la aleación. La investigación mostró que las mediciones de la fisura fueron reproducibles, tal como se muestra en las FIGS. 17e-f.

La FIG. 17g muestra el gráfico de respuesta de tiempo respecto a percusión tomado en el mismo día que la FIG. 17e después de que se retiraran la vieja aleación y la caries, y se colocara una nueva restauración de composite bien sellada. El gráfico de respuesta de tiempo respecto a percusión del diente fue de nuevo normal.

La FIG. 17h muestra la nueva restauración de compuesto que se ensayó como normal en la FIG. 17g después de que se sustituyera la vieja restauración de aleación anteriormente en el día. Las FIGS. El drama de este ejemplo fue que el perfil de retorno de energía de las FIGS. 17f y 17g fue para el mismo diente en el mismo día, siendo la diferencia que se eliminaron el empaste viejo y la caries, y se colocó la nueva restauración de composite unida, correspondiente a la foto 17h.

Este experimento se repitió con otro diente. Los resultados se muestran en las FIGS. 18, 18a-f. La FIG. 18 mostró un diente sin ninguna patología mostrada en una radiografía. La FIG. 18a muestra un gráfico de respuesta tiempo respecto a percusión anormal para el diente mostrado en la FIG. 18 radiografiado. La FIG. 18b es una fotografía del diente evaluado en las FIGS. 18 y 18a no mostrando ninguna patología significativa tras inspección visual. Sin embargo, tras el retiro del empaste, estaba presente una profunda caries y microfiltraciones bajo el viejo empaste. Las FIGS. 18c y 18d y el mismo gráfico repetido mostraron el defecto previamente a la retirada de la vieja aleación. La FIG. 18e muestra un ERG normal para el mismo diente después de que se completó la restauración final. La FIG. 18f muestra el mismo diente mostrado en 18b con la nueva restauración que fue ensayada normalmente. Esto indicó de nuevo la precisión del instrumento de la presente invención.

Además, como se ha mencionado anteriormente, el sistema de la presente invención puede usarse también para detectar flojedad de una estructura de un diente directamente tras el trabajo dental. Las FIGS. 19-19g muestran radiografías de pretratamiento y gráficos de respuesta tiempo respecto a percusión para tres diferentes dientes anteriores superiores.

Las FIGS. 19, 19a, c, e y g muestran pequeños trabajos dentales, viejos, es decir, las manchas blancas representan empastes y la mancha blanca grande es una corona de porcelana fundida sobre oro. Los gráficos producidos con una realización del instrumento de la presente invención fueron normales, es decir simétricos, pero bajos, tal como se muestra en las FIGS. 19b, d y f, y la FIG. 20. El diente estaba suelto y no estable debido a que el paciente completó recientemente un movimiento ortodóntico de sus dientes, aunque estructuralmente sano.

Las FIGS. 20, 20a y 20b también muestran las curvas de respuesta de tiempo respecto a energía de retorno de percusión de dientes que estaban sueltos previamente al tratamiento. Las FIG^s . 20c, 20d, 20e fueron gráficos de respuesta de tiempo respecto a percusión tras la restauración para los mismos dientes. La FIG. 20f muestra la foto final de los dientes restaurados y estructuralmente normales. Los gráficos fueron más altos en este caso debido a que los dientes estaban más estables en el hueso tras el tratamiento. El hueso había podido ser remodelado tras el tratamiento de ortodoncia y los dientes eran estructuralmente fuertes. Por ello, tras permitir un tiempo para que se asentara el trabajo dental y la estructura del diente se fijara más firmemente, resultó un perfil normal con forma de campana y con perfiles más altos que indican una mayor estabilidad del diente (menos movilidad del diente debido a una maduración ósea normal).

Por el otro lado, cuando se produjeron perfiles bajos o planos con picos anormales o múltiples, tal como se muestra en las FIGS. 21b y 22a, la extrema movilidad y fallo de grieta estructural fueron indicativos del hecho de que el diente no era restaurable. Las FIGS. 21 y 21a son rayos X del diente usado en la FIG. 21b, mostrando múltiples empastes en la FIG. 22 que muestran la caries extendida y profunda bajo esta vieja corona, profunda en la estructura de la raíz y este diente necesitó una extracción debido a una caries terminal extensiva. La FIG. 22a muestra el perfil tiempo energía realizado usando el sistema de la presente invención del mismo diente, mostrando una anormalidad extrema en forma y altura.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para la determinación de características estructurales de un objeto, que comprende:

una pieza de mano que tiene una carcasa (132) con un extremo abierto (132a) en su porción frontal y un eje longitudinal;

una herramienta de aplicación de energía (120) montada dentro de la carcasa para el movimiento entre una forma activa y una forma en reposo, siendo la herramienta de aplicación de energía una barra de golpeteo con una punta sustancialmente paralela o sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la pieza de mano;

un manguito (108) que sobresale una distancia del extremo abierto de la carcasa, estando dicho manguito adaptado para apoyarse directamente contra dicho objeto (112) con al menos una porción de reposo de su extremo abierto;

un sensor (160a) colocado dentro de dicha carcasa y adaptado para detectar una cantidad de una fuerza entre dicho manguito y el objeto cuando dicho manguito descansa sobre el objeto, comprendiendo dicho sensor un dispositivo de montaje (900) que tiene un canal central (901) a través del cual pasa la punta de dicha barra de golpeteo hacia dicho manguito (108), montando dicho dispositivo de montaje elementos de medición de fuerza entre dicho manguito y dicha carcasa; y

un dispositivo de medición montado dentro de dicha carcasa y acoplado a la barra de golpeteo, estando dicho dispositivo de medición adaptado para medir una energía mecánica reflejada o un movimiento lineal de dicha herramienta de aplicación de energía.

2. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además mecanismos de salida visuales, audibles o digitales acoplados a dicho sensor.

3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, que comprende además una pestaña (110) que se extiende desde el manguito en una dirección perpendicular a la porción de reposo del extremo abierto del manguito.

4. El sistema de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que dicho dispositivo de montaje comprende una pluralidad de brazos en voladizo (902) adaptados para flexionarse en una conexión con un cuerpo principal de dicho dispositivo de montaje y al menos un extensómetro (910) montado y posicionado en cada uno de dichos brazos en voladizo para detectar la deflexión de dichos brazos en voladizo (902) con respecto a dicho cuerpo principal en dichas conexiones.

5. El sistema de las reivindicaciones 1 y 2, que comprende además un elemento desechable para envolver al menos una porción de dicha pieza de mano, teniendo dicho elemento desechable una forma retraída y una forma extendida adaptada para acomodar las formas en reposo y activas de la herramienta de aplicación de energía (120) durante una medición.

6. El sistema de la reivindicación 5, que comprende además un ordenador (164) acoplado a dicho dispositivo adaptado para determinar las características estructurales de dicho objeto.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que dicha herramienta de aplicación de energía comprende una palanca oscilante alargada que tiene una porción frontal que es sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la carcasa y que está asentada de manera pivotante en su centro de gravedad alrededor de un eje de pivote.

8. El sistema de la reivindicación 1,2 o 3, en el que dicho dispositivo de medición comprende un sensor seleccionado del grupo que comprende un sensor de fuerza piezoeléctrico y un transformador diferencial variable lineal.

9. El sistema de la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de medición está adaptado para medir la desaceleración y/o vibración de dicha herramienta de aplicación de energía.

10. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un ordenador acoplado a dicho dispositivo adaptado para determinar las características estructurales de dicho objeto.

11. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un mecanismo de accionamiento soportado dentro de dicha carcasa, estando dicho mecanismo de accionamiento adaptado para mover dicha herramienta de aplicación de energía entre dichas formas de reposo y activas.

12. El sistema de la reivindicación 1, en el que dicho sensor comprende además al menos un elemento piezoeléctrico.

13. El sistema de reivindicación 1, en el que dichos brazos en voladizo están dispuestos circunferencialmente alrededor de dicho canal central de dicho dispositivo de montaje.

14. El sistema de las reivindicaciones 1 y 2 que comprende además un elemento desechable para envolver al menos una porción de dicho dispositivo.

15. El sistema de la reivindicación 14, en el que dicha característica desechable comprende un extremo cerrado.