PL69208Y1 - Statyw do badań drgań czaszek ludzkich - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest statyw do badań drgań czaszek ludzkich.

Badania na izolowanych, suchych czaszkach ludzkich umożliwiają zrozumienie mechanizmów i następstw urazów głowy, pogłębienie wiedzy o charakterystyce dynamiki kości oraz lepsze poznanie procesów słyszenia. Wyeliminowanie połączenia głowa-szyja (nieistotne dla częstotliwości drgań powyżej 400 Hz) nie wpływa na wyniki badań, co podkreślają Stalnaker i Folgę (Stalnaker R, Folgę J. Driving point impedance characteristics of the head. J Sound Vibration 1976, 48, 35-43). Badania na suchych czaszkach mogą dostarczyć wartościowych informacji zwłaszcza odnośnie transmisji dźwięków do ślimaka, ponieważ badania in vivo są często ekstremalnie trudne do przeprowadzenia. Ze względów etycznych wykluczony jest choćby bezpośredni pomiar ruchów błony podstawnej w żywym, ludzkim ślimaku. Czaszka ludzka może być traktowana jako stale drgający układ o dużej ilości częstotliwości rezonansowych, w których pojawią się maksymalne oscylacje o amplitudzie większej niż amplituda zastosowanej wibracji. Khalil i wsp., którzy przebadali 2 suche czaszki (męską i żeńską) w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 5 kHz, układali badane czaszki na miękkich podkładkach z gąbki (Khalil TB, Viano DC, Smith DL Experimental analysis of the vibrational characteristics of the human skull. J Sound Vibration 1979, 63, 351-376). Franke mierząc drgania suchej czaszki męskiej (kość potyliczną umieszczał na twardej podporze) wyznaczył pierwszą częstotliwość rezonansową na 820 Hz (Franke EK. Response of human skull to mechanical vibration. J Acoustic Soc Am 1956, 28, 1277-1284). Istotne dla uzyskiwanych wyników były z pewnością sposoby eksperymentalnego podparcia czaszek. Nickell i Marcal wykazali, że w przypadku podparć na kości czołowej lub potylicznej różnice wynoszą do 20% (Nickell RE, Marcal PV. ln-vacuo modal dynamie response of the human skull. J Eng Ind, (Transaction of the American Society of Mechanical Engineers) 1974, 3, 490-494). Częstotliwości rezonansowe wyznaczane przy oparciu czaszki na jej podstawie są już jednak dwukrotnie wyższe. W stanie techniki znany jest statyw używany w pomiarach tomograficznych czaszki. Czaszka w statywie zamocowana jest za pomocą jednopunktowego uchwytu i tylko od spodu czaszki. (AmrRa-gab El-Beialya, Mona Salah Fayedb, Ahmed Mohammed El-Bialyc, Yehya A. Mostafad, “Accuracy and reliability of cone-beam computed tomography measurements: Influence of head orientation”, American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics Volume 140, Issue 2, August 2011, Pages 157-165). Z publikacji Kong-Geun Lee, Young-KyuRyu, Young-Chel Park, David J. Rudolph, “A study of holographic interferometry on the initial reaction of maxillofacial complex during protraction”, American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics Volume 111, Issue 6, June 1997, Pages 623-632 znany jest statyw, w którym czaszka została zamocowana za pomocą śrub do ciężkiej, metalowej podstawy przez 3 metalowe tarcze i cement epoksydowy. Z publikacji Maarten J. Koudstaal, Jeroen B.J. Smeets, Gert-Jan Kleinrensink, Alcuin J.M. Schulten, Karel G.H. van der Wal, „Relapse and Stability of Surgically Assisted Rapid Maxillary Expansion: An Anatomic Biomechanical Study”, Journal of Oral and Maxillofacial Surgery Volume 67, Issue 1, January 2009, Pages 10-14 znany jest uchwyt stosowany do pomiarów mechanizmów przesunięcia szczęki podczas poprzecznego rozpierania.

Celem wzoru użytkowego jest skonstruowanie statywu umożliwiającego przeprowadzenie wiarygodnych i powtarzalnych badań wibroakustycznych czaszek ludzkich z minimalnym możliwym ograniczeniem ich swobody drgań. W szczególności celem wzoru użytkowego jest dostarczenie statywu pozwalającego na uzyskanie powtarzalności pomiarów drgań poprzez nieporuszanie układu czaszka--urządzenie pomiarowe podczas zmian sytuacji zębowej w trakcie cyklu pomiarów, gdy wykonywane są na czaszce czynności manualne, zmniejszenie zakłócenia pomiarów poprzez zastosowanie minimalnej możliwej siły docisku czaszki, rozłożonej na wiele punktów oraz uzyskanie mierzalnej i powtarzalnej siły docisku pozwalającej zachować takie same warunki dla każdej badanej czaszki. Podczas pomiarów czaszka powinna być ustawiona stabilnie i elastycznie, z powtarzalną lecz najmniejszą siłą docisku. Dotychczas znane i wykorzystywane sposoby umocowania badanych czaszek nie spełniają zakładanych warunków.

Przedmiotem wzoru użytkowego jest statyw do badania drgań czaszek, składający się z podstawy, stojaka oraz chwytaków, charakteryzujący się tym, że na obrzeżach podstawy (A) rozmieszczone są łączniki (C) o regulowanej długości, łączące podstawę (A) z pierścieniem (D), zawierającym usztywniający kołnierz, posiadający punkty mocowania (5) łączników (C), zaś na obwodzie rzeczonego pierścienia (D) rozmieszczone są symetrycznie co najmniej trzy chwytaki (E) wyposażane w sprężynowe dynamometry i zakończone krążkami dociskowymi (F), połączonymi przegubem kulistym (11) z prętem (10) umieszczonym przesuwnie w kanale trzonu (6) chwytaka (E), przy czym co najmniej dwa chwytaki (E) połączone są z pierścieniem (D) poprzez gniazda (17) umocowane w otworze podłużnym (18), a jeden chwytak (E) bez możliwości przesuwu po obwodzie pierścienia zamocowany jest poprzez gniazdo (8), natomiast w części centralnej podstawy (A) umocowana jest podpórka (B) zawierająca gwintowany pręt (1) umieszczony w gwintowanym gnieździe, który połączony jest przegubem kulistym (11) z krążkiem dociskowym (F).

Korzystnie, chwytak posiada trzon (6) z zewnętrznym gwintem połączony z rękojeścią (7), przy czym trzon umieszczony jest w gwintowanym gnieździe pierścienia (8,17).

Korzystnie, chwytak (E) nieprzesuwalny po obwodzie pierścienia (D) ma stałe zamocowane na sztywno gniazdo (8), a nakrętka kontrująca (9) blokuje chwytak, zaś dwa przesuwalne chwytaki (E) posiadają przesuwalne w otworze (18) gniazdo (17), zaś położenie gniazda (17) na pierścieniu (D) jest blokowane nakrętką (19), a nakrętka (9) blokuje na gnieździe (17) chwytak.

Korzystnie, chwytak zawiera trzpień stalowy (13) ograniczający przesuw pręta (10) w chwytaku (E), zamocowany sztywno w pręcie (10).

Korzystnie, rękojeść (7) zawiera gniazdo dla sprężyny (15) wymuszającej ruch pręta w kierunku krążka dociskowego (F), przy czym sprężyna opiera się z jednej strony o trzpień pręta (13), a z drugiej strony o śrubę (16) wkręconą w rękojeść (7).

Korzystnie, na końcu pręta (10) chwytaka (E) naznaczone są wartości docisku (12) w postaci wytoczonych rowków.

Korzystnie, na końcu chwytaka (E) od strony krążka dociskowego (F) umieszczona jest śruba (20) do blokowania ruchu pręta (10) w trzonie (6) i rękojeści (7).

Korzystnie, krążki dociskowe (F) wykonane są ze stali i/lub pokryte są materiałem z tworzywa sztucznego o strukturze gąbki, korzystnie gąbką poliuretanową.

Korzystnie, krążki dociskowe (F) pokryte są materiałem antypoślizgowym, korzystnie gąbką gumową.

Korzystnie, łączniki (C) działają na zasadzie śruby rzymskiej.

Korzystnie, łączniki (C) wyposażone są w nakrętki kontrujące blokujące położenie.

Korzystnie, łączniki (C) wykonane są ze ściągaczy do lin stalowych.

Korzystnie, gwintowany pręt (1) podpórki (B) zawiera nakrętkę kontrującą (2) blokującą położenie.

Korzystnie, gwintowane gniazdo dla śruby (4) przytwierdzającej podpórkę do podstawy stanowi podłużny otwór (3).

Korzystnie, statyw wykonany jest ze stali.

Korzystnie, podstawa (A) statywu jest okrągła.

Statyw może być stosowany do pomiarów drgań i częstotliwości rezonansowych drgań przy swobodnych warunkach brzegowych obiektu. Zaletą stosowania statywu jest pomiar drgań badanych obiektów przy takich samych warunkach z zachowaniem powtarzalności geometrii układu obiekt--czujnik drgań. Opisywany statyw może być zastosowany do mocowania obiektów posiadających nieregularne kształty bez ich usztywnienia. W przypadku badań drgań obiektów przy użyciu wibrome-tru laserowego statyw ten jest szczególnie przydatny. Ze względu na docisk obiektu z kontrolowaną siłą poprzez elastyczne elementy możliwe są badania wibroakustyczne obiektu z minimalnym ograniczeniem swobody drgań obiektu.

Przedmiot wzoru użytkowego w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1A i 2A przedstawia widok statywu z boku, fig. IB i 2B przedstawia widok statywu z góry, fig. 3A przedstawia widok statywu z boku z zamocowaną czaszką, fig. 3B przedstawia widok statywu z góry z zamocowaną czaszką, fig. 4 przedstawia pomiar częstotliwości drgań czaszki przed i po czynnościach wykonywanych na czaszce obejmujących montaż i demontaż protez i zębów.

Stalowy, ważący 19,5 kg statyw, posadowiony na okrągłej podstawie (A) o średnicy 360 mm I wysokości 400 mm był stabilny i nie wymagał przymocowywania do podłoża. Nie zachodziła obawa jego poruszenia podczas pomiarów w zmienianych sytuacjach zębowych.

Statyw zbudowany jest z ciężkiej podstawy (A) o średnicy 360 mm i grubości 19 mm, na której jest centralnie umieszczona podpórka (B). Podpórka ma regulowaną wysokość względem podstawy dzięki gwintowanemu prętowi (1) umieszczonemu w gwintowanym gnieździe. Pręt (1) zaopatrzony jest w nakrętkę kontrującą (2) blokującą położenie. Pręt podpórki (1) połączony jest przegubem kulistym (11) ze stalowym krążkiem dociskowym (F) o średnicy 40 mm. W podpórce (B) wyfrezowany jest podłużny otwór (3) stanowiący gniazdo dla śmby (4) przytwierdzającej podpórkę (B) do podstawy (A). Otwór ten pozwala na przesunięcie podpórki (B) względem środka podstawy w każdą stronę o 54,0 mm.

Na obrzeżach podstawy (A) znajdują się punkty mocowania (5) trzech łączników (C) o zmiennej długości, działające na zasadzie śruby rzymskiej i wyposażone w nakrętki kontrujące blokujące położenie. Do wykonania łączników (C) wykorzystano ściągacze do lin stalowych. Łączniki (C) łączą podstawę (A) z pierścieniem (D) zaopatrzonym w usztywniający kołnierz posiadający punkty mocowania (5) łączników (C). Wymiary pierścienia (D): średnica zewn.: 350 mm, średnica wew. 294 mm, wysokość: 40 mm, grubość ścianki pierścienia: 4 mm, kołnierza 5 mm. W pierścieniu (D) zamontowane są trzy chwytaki (E), rozmieszczone co 120°. Pierścień (D) z chwytakami (E) w pozycji wyjściowej jest ustawiony równolegle do płaszczyzny podstawy (A). Zastosowane łączniki (C) pozwalają na zmianę położenia pierścienia (D) z chwytakami (E) względem podstawy poprzez przechylenie od płaszczyzny równoległej jak i zmianę odległości pierścienia od podstawy.

Opis chwytaków (Eł na pierścieniu (Dł

Trzy rozmieszczone symetrycznie na obwodzie co 120° chwytaki (E) wyposażono w sprężynowe dynamometry zapewniające ich kontrolowaną i powtarzalną siłę docisku. Wszystkie chwytaki (E) mają identyczną budowę. Każdy chwytak posiada trzon (6) z zewnętrznym gwintem połączony stabilnie z rękojeścią (7). Trzon umieszczony jest w gwintowanym gnieżdzie (8) pierścienia (D) i posiada nakrętkę kontrującą (9) blokującą położenie względem pierścienia (D). Cały chwytak (E) posiada przelotowy kanał. W tym kanale umieszczony jest dopasowany pręt (10) mający możliwość przesuwania się bez wyczuwalnego oporu z minimalnym luzem. Pręt (10) połączony jest przegubem kulistym (11) z krążkiem dociskowym (F) o średnicy 40 mm. Na drugim końcu pręta (10) naznaczone są wartości docisku (12) w postaci wytoczonych rowków (10,0 N, 12,0 N oraz 14,0 N). Przesuw pręta (10) w chwytaku (E) ogranicza trzpień stalowy (13) zamocowany sztywno w pręcie (10). Trzpień (13) ten porusza się swobodnie w podłużnym kanale rękojeści (7), który ogranicza jego zakres ruchu. Trzpień (13) nie wystaje poza kanał w rękojeści (7). Trzpień ten porusza się swobodnie w podłużnym kanale rękojeści (14), który ogranicza jego zakres ruchu. Część rękojeści jest rozwiercona, co stworzyło gniazdo dla sprężyny (15). Sprężyna (15) umieszczona w rękojeści wymusza ruch pręta w kierunku krążka (F), dociskając badany obiekt.

Sprężyna (15) opiera się z jednej strony o trzpień pręta (13) a z drugiej strony o śrubę (16) wkręconą w rękojeść (w gniazdo sprężyny). Śruba (16) posiada przelotowy otwór dla pręta (10).

Na części pręta (10) przy śrubie (16) naznaczone są wartości siły docisku (12). Na końcu chwytaka (E) od strony krążka (F) umieszczona jest śruba (20) służąca do blokowania ruchu pręta (10) w trzonie (6) i rękojeści (7).

Chwytaki (E) połączone są z pierścieniem (D) poprzez gniazda (8) i (17) posiadające gwint wewnętrzny.

Dociskanie badanego obiektu uzyskuje się poprzez ruch obrotowy chwytaka (E). Przekręcanie całych chwytaków (E) powoduje przesunięcie gwintowanych trzonów (6) w gniazdach gwintowanych (8) i (17). Gdy krążek dociskowy (F) napotka opór wtedy przesuwa się pręt (10) poza śrubę (16). Wywierana siła pokonuje opór sprężyny (15). Proporcjonalnie do siły docisku wysuwa się pręt (10), na którym w miarę wzrostu siły ukazują się poza śrubą (16) rowki (12) z uprzednio zmierzonymi i oznaczonymi wartościami: 10, 12 oraz 14 N. Gdy osiągnie się żądaną wartość docisku należy zablokować chwytak (E) nakrętką (9), co powoduje zablokowanie położenia chwytaka (E) względem pierścienia (D). Następnie należy zablokować pręt (10) w chwytaku (E) śrubą (20), która zapewnia zablokowanie wywieranej siły docisku.

Dwa gniazda (17) chwytaków (E) posiadają możliwość zmiany położenia na obwodzie pierścienia (D), gdyż są umocowane w podłużnych otworach (18). Istnieje możliwość zmiany położenia tych gniazd (17) na obwodzie pierścienia w zakresie do 20° w obu kierunkach względem pozycji wyjściowej. Ustawienie pozycji tych gniazd (17) jest blokowane nakrętką kontrującą (19).

Stabilne i elastyczne zawieszenie każdej czaszki zapewniają stalowe krążki dociskowe (F) 0 średnicy 40 mm połączone przegubami kulistymi (11) z końcami chwytaków (E) oraz podpórki (B). Przeguby kuliste (11) pozwalają na swobodne ułożenie się krążków (F) na powierzchni badanego obiektu i równomierne przekazanie nacisku na powierzchnię. Krążki (F) pokryte zostały gąbką poliuretanową (21)0 grubości 15 mm, średnicy 40 mm oraz antypoślizgową gąbką gumową (22) o grubości 18 mm 1 średnicy 40 mm (gumowa gąbka producenta Comensal). Warstwy gąbki równomiernie przenoszą na czaszkę siłę docisku. Zmniejsza to odkształcenia badanego obiektu pod wpływem nacisku, co zmniejsza zakłócenia pomiaru. Gąbka gumowa bezpośrednio przylega do badanego obiektu i zapobiega jego przesuwaniu się w trakcie wykonywanych czynności na czaszce. Zmniejsza to odkształcenia badanego obiektu, co minimalizuje zakłócenia pomiarów.

Przeprowadzone badania obejmowały dokonanie pomiarów i poszukiwanie ewentualnych różnic w transmisji drgań z wyrostka zębodołowego do ślimaka kostnego w czaszce ludzkiej przy zmianie liczby zębów w zębodołach szczęki oraz po założeniu na szczękę protez zębowych różnego typu. Materiał do badań stanowiły suche czaszki pozbawione żuchw. Zaplanowano pomiary transmisji drgań z wyrostka zębodołowego do puszki kostnej ślimaka w następujących stanach uzębienia: szczęka uzębiona, szczęka z odtworzonym, prawie pełnym uzębieniem (14 zębów), szczęka bezzębna, szczęka oprotezowana protezą całkowitą, szczęka z odtworzonymi zębami przednimi (kły i siekacze) i brakami bocznymi, uzupełnionymi za pomocą protezy szkieletowej. Czaszkę zębodołami (podstawą) ku górze układano częścią twarzową na wprost nieruchomego chwytaka (E) na obwodzie. Do podpórki (B) na podstawie (A) statywu dociskana była siłą własnego ciężaru. Ustalano położenie czaszki względem chwytaków (E) na obwodzie poprzez regulację wysokości podpórki (B). Chwytaki (E) ustawiano prostopadłe do JeJ ścian: kości czołowej i skroniowych. Aby to uzyskać często wykorzystywano zmianę położenia gniazd (17) chwytaków (E). W przypadku niemożności uzyskania właściwego położenia czaszki stosowano przechylenie płaszczyzny pierścienia (D) z chwytakami (E) względem podstawy statywu (A) wykorzystując zmianę długości łączników (C).Wstępnie dociskano ruchome chwytaki (E) do wartości 10 N. W wypadku, gdy wartości odczytywanych sił docisku nie były identyczne we wszystkich trzech chwytakach (E), korygowano położenie dwóch ruchomych chwytaków (E) przesuwając Je na obwodzie względem trzeciego, nieruchomego lub korygowano wymienione wcześniej punkty regulacji ustawienia. Postępowano tak, aby wartości odczytywanych sił były identyczne. Gdy na trzech obwodowych chwytakach osiągnięto identyczną wartość 10 N wtedy zwiększano siłę docisku do 12 N. Sprawdzano wartości siły docisku, gdy tDyły identyczne wtedy blokowano ustawienie wszystkich chwytaków (E) oraz łączników (C) utrzymujących pierścień (D). Jeśli siły nacisku nie były identyczne wtedy korygowano położenia chwytaków (E) lub podstawki (B). Czaszka ustawiona do badania w statywie była nieruchoma, zablokowana na obwodzie w stałej i równomiernej sile docisku, do dołu dociskana własnym ciężarem. Do wytwarzania impulsów wibracyjnych zastosowano słuchawkę kostną MAYCO B-71 mocowaną poprzez przetwornik siły PCB208C01 do czaszki. Drgania propagowane przez struktury czaszki do okolicy ślimaka mierzono przy użyciu skanującego wibrometru laserowego POLYTEC PSV400-M2. Mierzono transmisję drgań pomiędzy punktem pobudzenia, a kośćmi podstawy czaszki w rzucie ślimaka, w kiemnku prostopadłym do JeJ podstawy, w zakresie częstotliwości od 100 do 5000 Hz.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia ochronne 1. statyw do badania drgań czaszek, składający się z podstawy, stojaka oraz chwytaków, znamienny tym, że na obrzeżach podstawy (A) rozmieszczone są łączniki (C) o regulowanej długości, łączące podstawę (A) z pierścieniem (D), zawierającym usztywniający kołnierz, posiadający punkty mocowania (5) łączników (C), zaś na obwodzie rzeczonego pierścienia (D) rozmieszczone są symetrycznie, co najmniej trzy chwytaki (E) wyposażane w sprężynowe dynamometry i zakończone krążkami dociskowymi (F), połączonymi przegubem kulistym (11) z prętem (10) umieszczonym przesuwnie w kanale (6) chwytaka (E), przy czym co najmniej dwa chwytaki (E) połączone są z pierścieniem (D) poprzez gniazda (17) umocowane w otworze podłużnym (18), a Jeden chwytak (E) bez możliwości przesuwu połączony Jest w stałym punkcie pierścienia (D) poprzez gniazdo (8), natomiast w części centralnej podstawy (A) umocowana Jest podpórka (B) zawierająca gwintowany pręt (1) umieszczony w gwintowanym gnieżdzie, który połączony Jest przegubem kulistym (11) z krążkiem dociskowym (F).
2. 2. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że chwytak (E) posiada trzon (6) z zewnętrznym gwintem połączony z rękojeścią (7), przy czym trzon (6) umieszczony Jest w gwintowanym gnieżdzie pierścienia (8,17).
3. 3. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że chwytak nieprzesuwalny po obwodzie pierścienia (D) ma stałe zamocowane na sztywno gniazdo (8), a nakrętka kontrująca (9) blokuje chwytak, zaś dwa przesuwalne chwytaki posiadają przesuwalne w otworze (18) gniazdo (17), zaś położenie gniazda (17) na pierścieniu (D) Jest blokowane nakrętką (19), a nakrętka (9) blokuje na gnieżdzie (17) chwytak.
4. 4. Statyw według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że chwytak zawiera trzpień stalowy (13) ograniczający przesuw pręta (10) w chwytaku (E), zamocowany sztywno w pręcie (10).
5. 5. Statyw według jakiegokolwiek z zastrz. 1-3, znamienny tym, że rękojeść (7) zawiera gniazdo dla sprężyny (15) wymuszającej ruch pręta w kierunku krążka dociskowego (F), przy czym sprężyna opiera się z jednej strony o trzpień pręta (13), a z drugiej strony o śrubę (16) wkręconą w rękojeść (7).
6. 6. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że na końcu pręta (10) chwytaka (E) naznaczone są wartości docisku (12) w postaci wytoczonych rowków.
7. 7. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że na końcu chwytaka (E) od strony krążka dociskowego (F) umieszczona jest śruba (20) do blokowania ruchu pręta (10) w trzonie (6) i rękojeści (7).
8. 8. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że krążki dociskowe (F) wykonane są ze stali i/lub pokryte są materiałem z tworzywa sztucznego o strukturze gąbki, korzystnie gąbką poliuretanową.
9. 9. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że krążki dociskowe (F) pokryte są materiałem an-typoślizgowym, korzystnie gąbką gumową.
10. 10. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że łączniki (C) działają na zasadzie śruby rzymskiej.
11. 11. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że łączniki (C) wyposażone są w nakrętki kontrują-ce blokujące położenie.
12. 12. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że łączniki (C) wykonane są ze ściągaczy do lin stalowych.
13. 13. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że gwintowany pręt (1) podpórki (B) zawiera nakrętkę kontrującą (2) blokującą położenie.
14. 14. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że gwintowane gniazdo dla śruby (4) przytwierdzającej podpórkę (B) do podstawy (A) stanowi podłużny otwór (3).
15. 15. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonany jest ze stali.
16. 16. Statyw według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (A) statywu jest okrągła.