PL210653B1 - Urządzenie do oceny właściwości reologicznych materiałów stosowanych w ortodoncji - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oceny właściwości reologicznych materiałów stosowanych w ortodoncji, zwłaszcza materiałów elastycznych, z których wykonywane są takie elementy jak wyciągi i sprężynki zakładane na elementy stałych aparatów ortodontycznych, generujące siły mające na celu przemieszczanie pojedynczych zębów bądź ich grup w trakcie terapii ortodontycznej.

Stosowane w leczeniu ortodontycznym elementy takie jak wyciągi elastyczne czy sprężynki mają swoje, podawane przez producenta, unikalne właściwości, od których zależna jest wartość generowanych odpowiednich sił. Zazwyczaj podawana jest wartość siły początkowej przez określenie, że wartość siły przy trzykrotnym rozciągnięciu wynosi np. 125 gramów, nie ma natomiast informacji o tym jakie są wartości spadku tej siły w czasie.

Z artykułu: Kersey ML., Glover KE., Heo G., Raboud., Major PW.: A comparison of Dynamic and Static Testing of Latex and Nonlatex Orthodontic Elastics. Angle Orthod., 2003;73:181-186, znane jest urządzenie do badania sił występujących w elementach takich jak sprężynki czy wyciągi wykonane z elastomerów, zaprojektowane i wykonane w Departamencie inżynierii Maszyn na Uniwersytecie w Albercie w USA. Urzą dzenie umożliwia jednoczesne badanie sześciu elementów zanurzonych w wodzie podgrzanej do temperatury 37°, znajdującej się w zbiorniku. Temperaturę utrzymuje układ z grzałką i wewnętrznym termostatem z dokładnością ± 0,6°. Część urzą dzenia mierząca pomiar siły generowanej przez badane elementy składa się z sześciu par ramion wyposażonymi w siłomierze. Każde z ramion jest osobno skalibrowane tak, aby zapewnić pożądaną dokładność pomiaru. Ramiona są zakończone haczykami, między którymi napięte są badane elementy. Jedno ramię z pary jest ruchome i przyłączone, tak jak pozostałe ruchome ramiona par, do płyty usytuowanej na prowadnicach, która jest sprzężona z elektrycznym silnikiem krokowym, mającym na celu symulację naprężeń dynamicznych. Tensometryczne układy mierzące siłę, której są poddawane badane elementy, są podłączone do komputera zawierającego odpowiednie oprogramowanie.

Wynalazek dotyczy urządzenia do oceny właściwości reologicznych materiałów stosowanych w ortodoncji, wyposażonego w siłomierz zawierają cy co najmniej jedną parę ramion pomiarowych zanurzonych w płynnym środowisku o regulowanej temperaturze, zakończonych zaczepami, z których nieruchome ramię ma naklejony układ tensometryczny, a ruchome jest sprzęgnięte z układem napędu.

Istota wynalazku polega na tym, że pomiarowe ramiona są zanurzone w płynie o składzie zbliżonym do śliny, wypełniającym wewnętrzny zbiornik, otoczony płaszczem wodnym znajdującym się w zewnętrznym zbiorniku, w którym są ulokowane czujnik temperatury i grzałka termostatu. Układ napędu ruchomego ramienia stanowi śruba mikrometryczna zamocowana w korpusie poprzez przesuwną tuleję, sprzęgniętą za pośrednictwem łożyskowego układu z końcówką mikrometrycznej śruby, zaś korpus wraz z pomiarowymi ramionami i napędem jest osadzony na pokrywie zewnętrznego zbiornika.

Korzystne jest, gdy korpus zamocowany jest uchylnie na pokrywie za pomocą zawiasu.

W przypadku, gdy urządzenie zawiera kilka par pomiarowych ramion, korzystne jest jeżeli wiązka przewodów z układów tensometrów przyłączona jest do wielowymiarowego wejścia członu przełączającego, którego wyjście poprzez pomiarowy wzmacniacz połączone jest z programowanym członem indykacji i rejestracji wyniku.

Urządzenie według wynalazku, dzięki zastosowaniu wewnętrznego zbiornika ze sztuczną śliną, pozwala na wytworzenie warunków oddziaływania na badane elementy ortodontyczne, takie jak wyciągi elastyczne, łańcuszki elastyczne, sprężyny zamknięte i otwarte i im podobne, zbliżonych co do składu chemicznego i temperatury do warunków występujących w jamie ustnej. Stanowi to znaczny postęp w stosunku do znanych urządzeń, które bazowały na zwykłej wodzie. Dzięki temu uzyskuje się obraz zachowania się elementów ortodontycznych w czasie i pozwala na ich dobór stosownie do zamierzonej kuracji. Możliwe staje się także porównanie oferowanych przez producentów wyrobów tego typu i ich dobór, co pozwala na zapewnienie pacjentom możliwie najkorzystniejszych efektów leczenia. Urządzenie jest proste w obsłudze, a zarazem zapewnia dokładne pomiary, nadaje się zatem do stosowania zarówno w placówkach badawczych lub u producentów, jak też w gabinetach ortodontycznych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie pracujące w układzie pomiarowym, fig. 2 przedstawia w widoku z boku jedną parę ramion pomiarowych z częściowym przekrojem pokazującym śrubę mikromePL 210 653 B1 tryczną, a fig. 3 przedstawia w widoku aksonometrycznym zestaw ramion, wraz z ich napędem, zamocowanych w korpusie usytuowanym na pokrywie zbiornika.

P r z y k ł a d

Podstawową częścią urządzenia jest siłomierz 1, który jest wyposażony w pięć par ramion pomiarowych, przy czym każda para składa się z nieruchomego ramienia 2 i ruchomego ramienia 3, zaś każde z nich zakończone jest zaczepem 4, natomiast pomiędzy zaczepami 4 każdej pary ramion 2 i 3 napięty jest badany ortodontyczny element 5, wykonany z elastycznego wyciągu lateksowego o wymiarach ¼ cala. Ramiona 2 i 3 są osadzone w pokrywie 6 zewnętrznego przezroczystego zbiornika 7, w środku którego znajduje się wewnętrzny przezroczysty zbiornik 8, wypełniony płynem 9, tak zwaną sztuczną śliną, o składzie podanym w załączonej tabeli. Dolne fragmenty ramion 2 i 3 oraz badane elementy 5 są zanurzone w płynie 9, w którym ponadto ulokowany jest kontrolny termometr 10, także osadzony w pokrywie 6. Wewnętrzny zbiornik 8 ustawiony jest na wspornikach 11, znajdujących się na dnie zewnętrznego zbiornika 7, wnętrze którego wypełnia wodny płaszcz 12, otaczający wewnętrzny zbiornik 8. W pokrywie 6 zamocowany jest ponadto czujnik 13 temperatury Pt 100 i elektryczna grzałka 14, o mocy dostosowanej do pojemności zewnętrznego zbiornika 7 i zakresu żądanych temperatur. W tym przypadku moc ta wynosi 300 W, a zakres temperatur od 35 do 37°C. Czujnik 13 i grzałka 14 połączone są z termostatem 15 o nastawnej temperaturze. Na każdym nieruchomym ramieniu 2 naklejone są tensometry 16 pracujące w układach mostkowych, których wyjścia doprowadzone są do wejść przełączającego członu 17, którego wyjście, poprzez pomiarowy wzmacniacz 18, połączone jest z komputerem 19, wyposażonym w program sterujący. Napęd ruchomego ramienia 2 stanowi mikrometryczna śruba 20, zamocowana w korpusie 21, za pomocą mocującego kołnierza 22. W korpusie osadzona jest przesuwnie tuleja 23, sprzęgnięta poprzez łożyskowy układ 24 z pomiarową końcówką 25 mikrometrycznej śruby 20. Wszystkie ruchome ramiona 3 przytwierdzone są poprzez płytkę 26 do tulei 23. Wyjścia mostków tensometrów 16 połączone są wiązką przewodów 27 z wejściami przełączającego członu 17. Korpus 21 zamocowany jest uchylnie za pomocą zawiasu 28 na pokrywie 6 zewnętrznego zbiornika (7).

Pomiary na przykładowym urządzeniu przeprowadza się następująco. Najpierw odchyla się za pomocą zawiasu 28 korpus 21 do położenia poziomego i zakłada się na zaczepy 4 ramion 2 i 3 badane ortodontyczne elementy 5. Następnie przyłącza się urządzenie i jego wyposażenie pomiarowe do źródeł zasilania i pozostawia przez dobrany odcinek czasu do uzyskania przez sztuczną ślinę 9 żądanej temperatury, a następnie wprowadza się siłomierz 1, złożony z pomiarowych ramion 2 i 3, do wewnętrznego zbiornika 8 tak, aby dolne ich odcinki znajdowały się wewnątrz sztucznej śliny 9. Pokręcając śrubą mikrometryczną 20 zmienia się poprzez tuleję 23 położenie ruchomych ramion 3 na określoną odległość, co powoduje wytworzenie siły rozciągającej badane ortodontyczne elementy 5. Po odczekaniu niezbędnego czasu załącza się program pomiarowy, co powoduje przełączanie przez człon 17 poszczególnych układów tensometrycznych, a następnie podawanie wzmocnionych sygnałów do członu indykującego i rejestrującego wyniki pomiarów, w tym przypadku do programowanego komputera 19. Otrzymuje się wyniki pomiarowe w postaci pięciu wykresów przebiegu wartości mierzonych sił w czasie. Z parametrów wykresów ocenia się wł a ś ciwoś ci reologiczne badanych ortodontycznych elementów 5.

Tabela określająca skład sztucznej śliny

Substancja	Ilość (g) na 1000 ml
NaCl	0,400
KCl	0,400
CaCl2 · 2 H2O	0,795
Mocznik	1,00
Na2S · 9 H2O	0,005
NaH2PO4	0,78

Claims (3)

1. Urządzenie do oceny właściwości reologicznych materiałów stosowanych w ortodoncji, wyposażone w siłomierz zawierający co najmniej jedną parę ramion pomiarowych i zanurzonych w płynnym środowisku o regulowanej temperaturze, zakończonych zaczepami, z których nieruchome ramię ma naklejony układ tensometryczny, a ruchome jest sprzęgnięte z układem napędu, znamienne tym, że pomiarowe ramiona (2, 3) są zanurzone w płynie (9) o składzie zbliżonym do śliny, wypełniającym wewnętrzny zbiornik (8), otoczony wodnym płaszczem (12) znajdującym się w zewnętrznym zbiorniku (7), w którym są ulokowane czujnik temperatury (13) i grzałka (14) termostatu (15), natomiast układ napędu ruchomego ramienia (3) stanowi mikrometryczna śruba (20) zamocowana w korpusie (21) poprzez przesuwną tuleję (23), sprzęgniętą za pośrednictwem łożyskowego układu (24) z końcówką mikrometrycznej śruby (20), zaś korpus (21) wraz z pomiarowymi ramionami (2 i 3) i napędem (20) jest osadzony na pokrywie (6) zewnętrznego zbiornika (7).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus (21) zamocowany jest uchylnie na pokrywie (6) za pomocą zawiasu (28).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w przypadku, gdy zawiera kilka par pomiarowych ramion (2, 3), wiązka przewodów (27) z układów tensometrów (16) przyłączona jest do wielowymiarowego wejścia przełączającego członu (17), którego wyjście poprzez pomiarowy wzmacniacz (18) połączone jest z programowanym członem (19) indykacji i rejestracji wyniku.