PL208387B1 - Sposób realizacji przyspieszonych badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych i symulator żucia - Google Patents

Abstract

Sposób realizacji cyklicznych obciążeń mechanicznych polega na dociskaniu współpracujących próbek ze stałą siłą i wykonywaniu przez jedną z próbek ruchów o trajektorii zbliżonej do trajektorii ruchu żuchwy. Symulator żucia charakteryzuje się tym, że górna próbka (8) przymocowana jest do mechanizmu (3) suwakowego za pośrednictwem gumowego elementu (6) sprężystego i dociskana do próbki (9) dolnej. Dolna próbka (9) przymocowana jest do plotera, wykonującego ruchy odwzorowujące ruch żuchwy w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły docisku.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób realizacji przyspieszonych badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych i symulator żucia.

Dotychczas znane są metody realizacji badań zmęczeniowych zębów ludzkich polegające na cyklicznym przykładaniu siły w celu wywołania zmiennych naprężeń w strukturze dwóch współpracujących próbek zębów. Symulator żucia dociska do siebie powierzchnie żujące dwóch zębów a wzajemny ruch próbek odbywa się w jednej osi. Takie metody realizacji badań zmęczeniowych oraz zastosowane do tego celu urządzenia nie pozwalają na odtworzenie stanu naprężeń występujących w zębach podczas aktu ż ucia.

W publikacji pt.: „ln-vitro Testverfahren zur Evaluation Dentaler Restaurationssysteme I. Kreci, T. Reich, F. Lutz, M. Albertoni, Schweiz Monatsschr Zachnmed, Vol. 100: 8/1990, str. 953-960 opisano sposób i urządzenie, które pozwala na realizację cyklicznych obciążeń mechanicznych jednakże przyłożenie siły wywołuje wyłącznie naprężenia normalne w badanych próbkach. W rzeczywistych warunkach fizjologicznych współpraca zębów składa się z ruchu odwodzenia i przywodzenia żuchwy oraz ruchów bocznych. W związku z powyższym powstaje trójwymiarowy układ naprężeń normalnych i tną cych.

Inny znany sposób oraz urządzenie do realizacji tego sposobu z publikacji pt: „In Vitro Wear Device for Determining Posteriori Composite Wear, K. Leinfelder, S. Suzuki, JADA, Vol. 30, September 1999, str. 1347-1353 pozwala na wywoływanie cyklicznych obciążeń poprzez dociskanie rylca do badanej próbki, a następnie obracanie rylca względem badanej próbki. Jednakże metoda ta również nie odwzorowuje rzeczywistego układu naprężeń panującego podczas aktu żucia.

Znane jest także urządzenie służące do dokładnego odwzorowywania ruchu żuchwy ze zgłoszenia patentowego USA nr 5320528A. W urządzeniu tym wykorzystano mechanizm dźwigniowy, w którym gł ównym elementem jest krzywka lub walec poruszają cy się po wzorniku o kształ cie powodującym, że wzajemne przemieszczanie się obu elementów odwzorowuje ruch żuchwy. Zastosowanie tego urządzenia ogranicza się jednak wyłącznie do obserwacji współpracy zębów. Urządzenie umożliwia wzajemne przemieszczanie próbek zębów jednakże bez możliwości wywoływania sił zbliżonych do tych występujących podczas aktu żucia.

Sposób realizacji przyspieszonych badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych realizowany jest poprzez poddawanie dwóch próbek zębów z wypełnieniami cyklicznym obciążeniom mechanicznym i charakteryzuje się tym, że dwie próbki zębów dociska się do siebie ze stałą siłą osiową, przy czym jedna z próbek wykonuje ruchy posuwisto zwrotne, a druga wykonuje ruchy odwzorowujące trajektorię ruchu żuchwy w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły docisku. Korzystnie jedna z próbek odchyla się sprężyście od położenia spoczynkowego z jednoczesnym wywoływaniem siły bocznej proporcjonalnej do odchylenia.

Istotą symulatora żucia do badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych składającego się z mechanizmu suwakowego, do którego przymocowana jest jedna z badanych próbek zębów oraz dwuosiowego plotera, do którego przymocowana jest druga z badanych próbek zębów jest to, że posiada korpus składający się z części poziomej i części pionowej, do którego części pionowej przymocowane są prowadnice pionowe mechanizmu suwakowego, zaś mechanizm suwakowy w dolnej części połączony jest poprzez gumowy element sprężysty z uchwytem próbki, zaś do poziomej części korpusu przymocowany jest ploter dwuosiowy, składający się z dwóch mechanizmów suwakowych połączonych ze sobą pod kątem prostym, na którym znajduje się uchwyt próbki.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że umożliwia on dokładne odwzorowanie trójwymiarowego stanu naprężeń panującego podczas aktu żucia. D2:ięki zastosowaniu gumowego elementu sprężystego uzyskiwany rozkład sił tnących jest efektem wzajemnego odchylenia próbek od punktu zwarcia centralnego oraz ugięcia elementu sprężystego. Takie rozwiązanie zapewnia uzyskiwanie powtarzalnego rozkładu naprężeń oraz zabezpieczenie badanych próbek przed uszkodzeniami mechanicznymi będącymi skutkiem działania sił bocznych występujących pomiędzy współpracującymi próbkami na skutek znacznych kątów tarcia oraz znacznych kątów nachylenia powierzchni żujących.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok symulatora żucia z boku, fig. 2 - rozkład sił w punkcie zwarcia centralnego, a fig. 3 - rozkład sił przy wychyleniu dolnej próbki względem punktu zwarcia centralnego.

Symulator żucia składa się z korpusu 1 z przymocowanymi do niego pionowymi prowadnicami 2 mechanizmu 3 suwakowego łożyskowanego za pomocą łożysk 4 liniowych. Mechanizm 3 suwakowy

PL 208 387 B1 napędzany jest przez siłownik 5 pneumatyczny. Do mechanizmu 3 suwakowego za pośrednictwem gumowego elementu 6 sprężystego przymocowany jest uchwyt 7 próbki 8. W uchwycie 7 znajduje się górna próbka 8 zęba dociskana do dolnej próbki 9 ze stałą siłą Fz osiową. Dolna próbka zęba 9 umieszczona jest w uchwycie 10 połączonym z naczyniem 11, w którym znajduje się sól fizjologiczna. Naczynie 11 z uchwytem 10 umieszczone jest na ploterze złożonym z dwóch mechanizmów 12 oraz 13 suwakowych połączonych ze sobą pod kątem prostym.

Działanie symulatora żucia polega na realizacji cyklicznych obciążeń mechanicznych próbek 8 oraz 9 zębów. Każdy z cykli obciążeń rozpoczyna się od opuszczenia górnej próbki 8 przymocowanej do mechanizmu 3 suwakowego za pomocą gumowego elementu 6_sprężystego oraz uchwytu 7. Kiedy górna próbka 8 zetknie się z dolną próbką 9 w punkcie zwarcia centralnego, siła Fz docisku zaczyna narastać do ustalonej wartości. Po ustaleniu się siły docisku dolna próbka 9 wykonuje ruch odwzorowujący ruch żuchwy w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły Fz docisku. Jednoczesny ruch mechanizmów 12 oraz 13 suwakowych powoduje, że dolna próbka 9 wykonuje ruch zbliżony do ruchu żuchwy. W miarę wzajemnego przemieszczania się próbek 8 i 9 względem punktu zwarcia centralnego gumowy element 6 sprężysty ulega odkształceniu wywołując wzrost siły Fx tnącej, proporcjonalny do odchylenia w danym kierunku.

Trajektoria ruchu dolnej próbki 9 stanowi krzywą zamkniętą i po wykonaniu całego zaprogramowanego ruchu wzajemne położenie próbek 8 i 9 odpowiada zwarciu centralnemu. Po zatrzymaniu dolnej próbki 8 w punkcie zwarcia centralnego próbka 9 górna jest unoszona i urządzenie jest gotowe do wykonania kolejnego symulowanego cyklu żucia.

Claims (3)

1. Sposób realizacji przyspieszonych badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych odbywający się poprzez poddawanie dwóch próbek zębów z wypełnieniami cyklicznym obciążeniom mechanicznym, znamienny tym, że dwie próbki zębów dociska się do siebie ze stałą siłą osiową, przy czym jedna z próbek wykonuje ruchy posuwisto zwrotne, a druga wykonuje ruchy odwzorowujące trajektorię ruchu żuchwy w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania siły docisku.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jedna z próbek odchyla się sprężyście od położenia spoczynkowego z jednoczesnym wywoływaniem siły bocznej proporcjonalnej do odchylenia.

3. Symulator żucia do badań zmęczeniowych materiałów stomatologicznych składa się z mechanizmu suwakowego, do którego przymocowana jest jedna z badanych próbek zębów oraz dwuosiowego plotera, do którego przymocowana jest druga z badanych próbek zębów, znamienny tym, że posiada korpus (1) składający z części poziomej i części pionowej, do którego części pionowej przymocowane są prowadnice pionowe (2) mechanizmu (3) suwakowego, zaś mechanizm (3) suwakowy w dolnej części połączony jest poprzez gumowy element (16) sprężysty z uchwytem (7) próbki (8), zaś do poziomej części korpusu (1) przymocowany jest ploter dwuosiowy, składający się z dwóch mechanizmów (12) i (13) suwakowych połączonych ze sobą pod kątem prostym, na którym znajduje się uchwyt (10) próbki (9).