WO2011074864A2 - 치아의 교합력 측정장치 및 방법 - Google Patents

치아의 교합력 측정장치 및 방법 Download PDF

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WO2011074864A2
WO2011074864A2 PCT/KR2010/008956 KR2010008956W WO2011074864A2 WO 2011074864 A2 WO2011074864 A2 WO 2011074864A2 KR 2010008956 W KR2010008956 W KR 2010008956W WO 2011074864 A2 WO2011074864 A2 WO 2011074864A2
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tooth
strain gauge
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occlusal force
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전윤식
박선형
박지만
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • A61C19/05—Measuring instruments specially adapted for dentistry for determining occlusion

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for measuring bite force of a tooth, and more particularly, to an apparatus and method for measuring bite force of a tooth which can measure bite force of a tooth in real time using a strain gauge.
  • dental implants can be used to replace a missing natural tooth if the natural tooth is partially or totally lost due to tooth decay, flavor, trauma or accident, or to correct the state of tooth distortion and malocclusion. It can be used to be placed in the alveolar bone (gum bone) of.
  • Known occlusal pressure measuring instruments include "Dental Prescale system", “Photoocclusion” and “T-Scan” which use pressure-sensitive recording materials.
  • the existing occlusal pressure measuring equipment has to interpose the recording paper between the upper and lower teeth, there is a disadvantage that can record only the moment of the maximum fit to occlusion, the problem that the limitation of the number of occlusal pressure measurement because the recording paper is wrinkled There is this.
  • T-Scan occlusion measuring equipment
  • the present invention provides a device and method for measuring the bite force of the tooth capable of measuring the bite force of the tooth in real time.
  • the present invention provides an apparatus and method for measuring the bite force of a tooth that can measure the bite force of dynamic properties in real time using a strain gauge.
  • the present invention provides an apparatus and method for measuring the bite force of the teeth that can objectize and quantify the bite force before and after dental treatment for the actual chewing process.
  • the present invention also provides an apparatus and method for determining the bite force of a tooth that enables accurate bite force measurement and contributes to the improvement of the long-term prognosis of the implant restoration.
  • the method of measuring the bite force of the tooth for continuously measuring the tooth bite force of the patient the step of attaching a strain gauge on the side of the target tooth, object Providing a measurement signal generated from the strain gauge in response to repeated masticatory of the broken tooth, and calculating the occlusal force acting on the desired tooth using the measurement signal.
  • Providing a measurement signal generated from the strain gauge includes: continuously detecting a change in the electrical resistance signal of the strain gauge in response to repeated chewing of the desired tooth, converting the detected resistance signal into a voltage signal, And amplifying the voltage signal.
  • each strain gage may be attached to one side of a desired tooth, or alternatively, multiple strain gages may be attached to a plurality of points.
  • each strain gauge may be attached to the labial and lingual surfaces of the tooth, respectively.
  • a tooth occlusal force measuring device for continuously measuring a tooth occlusal force of a patient corresponds to a strain gauge attached to a side of a target tooth, and a repeated masticatory of the desired tooth. It includes a control unit for measuring the bite force of the teeth by using the measurement signal generated from the strain gauge. In addition, the control unit includes a conversion unit for converting a change in the electrical resistance signal of the strain gauge corresponding to repeated chewing of the target tooth into a voltage signal, and an amplifier for amplifying the voltage signal.
  • the bite force of the tooth can be measured in real time.
  • the occlusal force before and after the dental treatment can be objectively and quantified compared to the actual chewing process, thereby enabling objective and professional treatment for each patient. Let's do it.
  • the present invention enables accurate measurement of occlusal force and contributes to the improvement of the long-term prognosis of the implant restoration.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a method for measuring bite force of a tooth according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the mounting structure of the bite force measuring device of the present invention.
  • Figure 3 is a control block diagram of the bite force measuring device of the present invention.
  • 4 and 5 are views for explaining the process of measuring the bite force using the device for measuring the bite force of the teeth in accordance with the present invention.
  • Figure 6 is a graph showing the occlusal force measured by the bite force measuring device of the tooth according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a method for measuring bite force of a tooth according to the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a mounting structure of the device for measuring bite force of a tooth according to the present invention
  • Figures 4 and 5 is a view for explaining the process of measuring the occlusal force by using the occlusal force measuring device of the present invention
  • Figure 6 is a bite force measured by the occlusal force measuring device of the present invention It is a graph shown.
  • the method of measuring the bite force of the tooth for continuously measuring the tooth bite force of the patient according to the present invention, the step of attaching the strain gauge 20 to the side of the target tooth 10 Providing a measurement signal generated from the strain gauge 20 in response to repeated masticatory of the desired tooth 10, and an occlusal force acting on the desired tooth 10 using the measurement signal. Comprising the step of calculating.
  • the objective tooth in the present invention may include both natural teeth as well as implant prostheses.
  • a strain gauge 20 is attached to the side of the desired tooth 10.
  • the side of the tooth 10 refers to the labial surface 14 or lingual surface surface 12 of the tooth 10
  • the strain gauge 20 is the target tooth ( After cleaning the surface of 10) can be attached through a conventional attachment method.
  • strain gauge 20 may be attached to only one point on the side of the target tooth 10, alternatively may be attached to a plurality of points.
  • each strain gauge 20 may be attached to the labial surface 12 and the lingual surface 14 of the tooth 10, respectively. have.
  • the strain gauge 20 is for measuring the state and the amount of deformation of the structure (tooth) by the applied force, and the electrical strain gage (electrical strain gage) to measure largely mechanically and mechanically measured It can be classified as a strain gage (mechanical strain gage).
  • the electrical strain gauge can change the electrical resistance when the structure (tooth) causes deformation, thereby measuring the strain (strain).
  • the strain gauge 20 may include strain sensing alloys, a base material portion, and a tab portion.
  • the strain sensing resistor is a part that senses the actual strain, and can be provided in series by arranging resistance strands of several strands in one direction, and depending on the usage, the material may be constantan or nickel. ), Manganin, Karma (Ni + Cr + Al + Fe), Lsaclastic (Ni + Cr + Fe + Mo), Pure Nickel, Platinum, Soft Iron, Copper, etc. Can be.
  • the base material portion maintains the shape of the deformation sensing resistor and at the same time serves as a medium for adhering to the structure, the material may be polyimide, epoxy, etc., depending on the purpose.
  • a lead wire for connecting to a strain meter or an amplifier may be connected to the tab portion.
  • the strain sensing resistor is formed in the form of a resistive thin wire, but in some cases, the strain sensing resistor may be formed in a form in which a resist foil, a semiconductor single crystal, a metal, or a semiconductor is deposited.
  • providing a measurement signal generated from the strain gauge 20 includes detecting a change in the electrical resistance signal of the strain gauge 20 in response to repeated chewing of the desired tooth 10. Converting the detected resistance signal into a voltage signal, and amplifying the voltage signal.
  • a change in the electrical resistance signal of the strain gauge 20 is detected in response to repeated chewing of the desired tooth 10, and thus, strain occurring in the tooth 10 during chewing of the tooth 10 is detected. ) May be transmitted to the strain gauge 20 (substantially, the amount of deformation occurring in the tooth may be transmitted to the deformation detecting resistor through the base material part), and thus, the strain gauge 20 may be stretched and contracted. The change of 20 will change the electrical resistance of the strain gauge 20.
  • ⁇ is the strain
  • K is a coefficient for calculating the strain from the resistance change of the gauge when strain is measured using the strain gauge 20, this is called a gage factor, generally K 2.0 to 4.0 can be used.
  • the resistance signal is converted into a voltage signal.
  • the resistance signal may be converted into a voltage signal through a conventional converter (see 32 in FIG. 2).
  • a Wheatstone bridge circuit is used as the converter 32 will be described. do.
  • the occlusal force acting on the target tooth 10 may be calculated using the measurement signal. That is, the voltage signal amplified as described above may be digitally output through a conventional output device or output to a printer, or alternatively, it may be interpreted using a separate processing device. For example, in the case of static strain measurement, which has a slow strain change in time, it can be output digitally through a conventional output device or output to a printer, and in the case of dynamic strain measurement that deals with a time-fast phenomenon such as vibration or shock. After being deceived by the recorder, a separate PC can be used to perform data analysis.
  • the bite force measuring device of the present invention is a strain gauge 20 attached to the side of the target tooth 10, and repeated masticatory (masticatory) of the target tooth 10
  • strain gauge 20 strain gauges of various kinds and materials may be used according to required conditions, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the strain gauge 20.
  • the control unit 30 converts a change in the electrical resistance signal of the strain gauge 20 corresponding to repeated chewing of the target tooth 10 into a voltage signal, and an amplification unit for amplifying the voltage signal. And part 34.
  • a conventional converter capable of converting a resistance signal into a voltage signal may be used.
  • a Wheatstone bridge circuit may be used as the change unit.
  • a circuit such as a quarter bridge circuit, a full bridge circuit, or the like may be used as the converter.
  • a conventional amplifier may be used as the amplifying unit 34, and a voltage signal may be amplified by approximately 1000 to 10,000 times through the amplifying unit 34.
  • strain gauge 20 may be attached to the labial surface 12 of the intended tooth 10 as shown in FIG. 4, or alternatively, the labial surface 12 of the intended tooth 10 as shown in FIG. 5.
  • strain gauges 20'20 may be attached to the lingual surface 14, respectively.
  • FIG. 6 is a graph showing the occlusal force measured via strain gauges 20'20 attached to the labial surface 12 and lingual surface 14 of the desired tooth 10, respectively.
  • red represents the measured value from the strain gauge 20 'mounted on the labial side with respect to the mandibular molar and yellow is measured from the strain gauge 20 mounted on the lingual side with respect to the mandibular molar. The measured value is shown.
  • the measured value measured from each strain gauge 20'20 can be converted using a conventional load cell, it is possible to accurately measure the occlusal force acting on the target tooth 10 by using the converted value.
  • the present invention it is possible to accurately calculate the bite force acting on the teeth using the strain gauge.
  • the occlusal force of the dynamic property can be measured in real time.
  • the strain gauge is attached to the side of the tooth, so that the occlusal force acting on the tooth during the actual chewing process of the food can be measured in real time.
  • the bite force measuring device using a strain gauge has the advantage that the gain adjustment can be easily calibrated from 1 to 11,000 times.
  • all strain gauged sensors can be measured, and measurements at high levels are also possible.
  • the input impedance is high (> 100M ⁇ ) it is possible to measure the minute signal of the sensor, and a separate monitoring connector can be provided for easy diagnosis and measurement of the amplifier.
  • the frequency response time can be measured up to 25KHz (-0.5dB) in a wide band, and an active filter capable of filtering four frequency bands (10Hz, 100Hz, 1KHz, 10KHz) may be provided.
  • the amplifier can be provided with a self-calibration power source can be calibrated, it can be provided with an automatic balance circuit has the advantage of easy zero adjustment.
  • Apparatus and method for measuring bite force of teeth according to the present invention can be used to measure the bite force of teeth in real time.

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Abstract

치아의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있으며, 치과 치료 전후의 교합력을 객관화 및 정량화할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법이 개시된다. 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정방법은, 목적된 치아의 측면에 스트레인 게이지를 부착하는 단계, 목적된 치아의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계, 및 측정신호를 이용하여 목적된 치아에 작용하는 교합력을 산출하는 단계를 포함한다.

Description

치아의 교합력 측정장치 및 방법
본 발명은 치아의 교합력 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 스트레인 게이지를 이용하여 치아의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 치과용 임플란트(Dental Implant)는 자연 치아가 충치나 풍치, 외상, 사고 등으로 인해서 부분적 또는 전체적으로 상실된 경우 상실된 자연 치아를 대신하거나, 치아의 뒤틀림 및 부정교합(malocclusion) 상태를 교정하기 위해 환자의 치조골(잇몸뼈)에 식립되어 사용될 수 있다.
한편, 개인에 따라 음식을 저작(씹기)하는 효율과 저작압이 다르고, 이갈이 및 이악물기 등과 같은 구강악습관(oral parafunction)이 있거나, 교근(masseter muscle)이 발달하여 교합압이 큰 사람의 경우, 측방 하중에 취약한 임플란트의 예후에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
따라서, 임플란트를 식립한 환자의 시술 전후 교합압을 측정하여 교합압의 양상에 따라 환자 개개인에 맞는 교합 디자인을 적용함으로써 임플란트 수복물의 장기적인 예후를 개선시킬 필요가 있다.
기존에 알려진 교합압 측정장비로서는, 압력을 감지하는 기록 재료를 사용하는 "Dental Prescale system", "Photoocclusion" 및 "T-Scan" 등이 있다. 그런데, 기존 교합압 측정장비는 상하악 치아 사이에 기록지를 개재하여야 하므로, 교합을 하는 최대감합의 순간만을 기록할 수 있는 단점이 있으며, 기록지가 구겨지기 때문에 교합압 측정 회수에 제약이 따르게 되는 문제점이 있다.
더욱이, "T-Scan"과 같은 기존 교합압 측정장비는 최대 교합력을 단회성 반복 측정만 가능하기 때문에, 교합의 동적이면서 연속적인 특성을 측정하기 어려운 문제점이 있고, 표시되는 교합력의 세기 또한 구체적인 수치로 정량화되기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 치아의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 스트레인 게이지를 이용하여 동적인 성질의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 실제 저작 과정을 대상으로 치과 치료 전후의 교합력을 객관화 및 정량화할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 정확한 교합력을 측정을 가능하게 하고, 임플란트 수복물의 장기적인 예후의 개선에 기여할 수 있는 치아의 교합력 측정장치 및 방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정방법은, 목적된 치아의 측면에 스트레인 게이지를 부착하는 단계, 목적된 치아의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계, 및 측정신호를 이용하여 목적된 치아에 작용하는 교합력을 산출하는 단계를 포함한다.
스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계는, 목적된 치아의 반복된 저작에 대응하여 스트레인 게이지의 전기적 저항 신호의 변화를 연속적으로 검출하는 단계, 검출된 저항 신호를 전압 신호로 변환하는 단계, 및 전압 신호를 증폭하는 단계를 포함한다.
아울러, 스트레인 게이지는 목적된 치아의 측면에 단 한 지점에 하나만 부착될 수 있으며, 다르게는 복수의 지점에 여러개가 부착될 수도 있다. 또한, 목적된 치아에 복수개의 스트레인 게이지를 부착하는 경우, 상기 각 스트레인 게이지는 치아의 순측 표면 및 설측 표면에 각각 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정장치는 목적된 치아의 측면에 부착되는 스트레인 게이지, 및 목적된 치아의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 이용하여 치아의 교합력을 측정하는 제어부를 포함한다. 아울러, 제어부는 목적된 치아의 반복된 저작에 대응되는 스트레인 게이지의 전기적 저항 신호의 변화를 전압 신호로 변환하는 변환부, 및 전압 신호를 증폭하는 증폭부를 포함한다.
본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치 및 방법에 의하면, 치아의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 스트레인 게이지를 이용하여 동적인 성질의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면 치아의 최대 교합력을 단회성으로 측정하는 것이 아니라, 실제 저작 과정을 대상으로 치과 치료 전후의 교합력을 객관화 및 정량화하여 비교할 수 있기 때문에, 환자 개개인 별로 객관적이며 전문적인 치료를 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따르면 정확한 교합력의 측정을 가능하게 하고, 임플란트 수복물의 장기적인 예후의 개선에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치의 제어블록도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치를 이용하여 교합력을 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치에 의해 측정된 교합력을 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이며, 또한, 도 3은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치의 제어블록도이다.
또한, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치를 이용하여 교합력을 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치에 의해 측정된 교합력을 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정방법은, 목적된 치아(10)의 측면에 스트레인 게이지(20)를 부착하는 단계, 상기 목적된 치아(10)의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지(20)로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계, 및 상기 측정신호를 이용하여 목적된 치아(10)에 작용하는 교합력을 산출하는 단계를 포함한다.
참고로, 본 발명에서 목적된 치아라 함은 자연 치아를 포함함은 물론 임플란트 보철물을 모두 포함할 수 있다.
먼저, 스트레인 게이지(20)를 목적된 치아(10)의 측면에 부착한다. 참고로, 치아(10)의 측면이라 함은 치아(10)의 순측 표면(labial surface)(14) 또는 설측(lingual surface) 표면(12)을 의미하며, 스트레인 게이지(20)는 목적된 치아(10)의 표면을 깨끗하게 정리한 후 통상의 부착방법을 통해 부착될 수 있다.
아울러, 상기 스트레인 게이지(20)는 목적된 치아(10)의 측면에 단 한 지점에 하나만 부착될 수 있으며, 다르게는 복수의 지점에 여러개가 부착될 수도 있다. 또한, 목적된 치아(10)에 복수개의 스트레인 게이지(20)를 부착하는 경우, 상기 각 스트레인 게이지(20)는 치아(10)의 순측 표면(12) 및 설측 표면(14)에 각각 부착될 수 있다.
상기 스트레인 게이지(strain gauge)(20)는 가해진 힘에 의해 구조체(치아)가 변형되는 상태와 양을 측정하기 위한 것으로서, 크게 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인 게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인 게이지(mechanical strain gage)로 구분될 수 있다.
이하에서는 상기 스트레인 게이지(20)로서, 통상의 전기식 금속 스트레인 게이지가 적용된 예를 들어 설명하기로 한다. 이러한 전기식 스트레인게이지는 구조체(치아)가 변형을 일으킬 때에 전기적 저항이 변하며 이를 통해 변형률(스트레인)을 측정할 수 있다.
일 예로, 상기 스트레인 게이지(20)는 변형량 감지 저항체(Strain Sensing Alloys), 베이스 재질부(Backing), 탭(Tab)부를 포함하여 구성될 수 있다. 변형량 감지 저항체는 실제적인 변형량을 감지하는 부분으로서 여러 가닥의 저항선을 한 방향으로 배열하여 직렬 연결한 형태로 제공될 수 있으며, 용도에 따라 그 재질은 용도에 따라서 콘스탄탄(Constantan), 니크롬(Nichrome), 망가닌(Manganin), Karma(Ni+Cr+Al+Fe), Lsaclastic(Ni+Cr+Fe+Mo), 순수 니켈(Nickel), 백금(Platinum), 연철(Soft Iron), 구리 등이 사용될 수 있다. 상기 베이스 재질부는 변형량 감지 저항체의 형상을 유지함과 동시에 구조체에 접착시키기 위한 매개체의 역할을 수행하며, 용도에 따라 그 재질은 폴리이미드(Polyimide), 에폭시(Epoxy) 등이 사용될 수 있다. 상기 탭부에는 스트레인미터(strain meter)나 증폭기와 연결되기 위한 리드선이 연결될 수 있다. 상술한 설명에서는 변형량 감지 저항체가 저항세선 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 변형량 감지 저항체가 저항박, 반도체 단결정, 금속 또는 반도체가 증착된 형태로도 형성될 수 있다.
다음, 상기 목적된 치아(10)의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지(20)로부터 발생되는 측정신호를 제공한다. 실질적으로, 상기 스트레인 게이지(20)로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계는, 상기 목적된 치아(10)의 반복된 저작에 대응하여 상기 스트레인 게이지(20)의 전기적 저항 신호의 변화를 검출하는 단계, 검출된 상기 저항 신호를 전압 신호로 변환하는 단계, 및 상기 전압 신호를 증폭하는 단계를 포함한다.
먼저, 목적된 치아(10)의 반복된 저작에 대응하여 상기 스트레인 게이지(20)의 전기적 저항 신호의 변화를 검출하게 되는 바, 치아(10)의 저작시 치아(10)에 발생하는 변형량(strain)은 스트레인 게이지(20)로 전달(실질적으로 치아에 발생하는 변형량은 베이스 재질부를 경유하여 변형량 감지 저항체로 전달)될 수 있는 바, 이에 따라 스트레인 게이지(20)가 신축될 수 있으며, 이러한 스트레인 게이지(20)의 변화는 스트레인 게이지(20)의 전기 저항값을 변화시키게 된다.
예를 들어, 최초 길이가 L인 저항체가 ΔL만큼 늘어나고, 최초 R이었던 저항값이 ΔR만큼 증가한다고 하면 다음 [수학식 1]이 성립된다.
수학식 1
Figure PCTKR2010008956-appb-M000001
여기서, ε는 변형률이고, K는 스트레인 게이지(20)를 사용해서 변형을 측정하는 경우 게이지의 저항변화에서 변형률을 산출하기 위한 계수가 되며, 이를 게이지율(gage factor)이라 하고, 일반적으로 K가 2.0~4.0인 것이 사용될 수 있다.
다음, 검출된 상기 저항 신호 전압 신호로 변환한다. 저항 신호는 통상의 변환부(도 2의 32 참조)를 통해 전압 신호로 변환될 수 있는 바, 이하에서는 변환부(32)로서 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge)회로가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다.
다음, 변환된 전압 신호를 증폭한다. 휘스톤 브리지회로로부터 출력되는 출력 전압은 매우 작기 때문에 통상의 증폭부(도 2의 34 참조)에서 대략 1000~10000배로 증폭될 수 있다.
그 후, 상기 측정신호를 이용하여 목적된 치아(10)에 작용하는 교합력을 산출할 수 있다. 즉, 상기와 같이 증폭된 전압 신호는 통상의 출력장치를 통해 디지털로 출력되거나 프린터로 출력될 수 있으며, 다르게는 별도의 처리장치를 이용하여 해석될 수 있다. 예를 들어, 시간적으로 스트레인의 변화가 늦은 정적 스트레인 측정의 경우에는 통상의 출력장치를 통해 디지털로 출력되거나 프린터로 출력될 수 있으며, 진동이나 충격 등 시간적으로 빠른 현상을 다루는 동적 스트레인 측정의 경우에는 기록기에 기혹한 후 별도의 PC를 이용하여 데이터의 처리 해석을 수행할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치는 목적된 치아(10)의 측면에 부착되는 스트레인 게이지(20), 및 상기 목적된 치아(10)의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 스트레인 게이지(20)로부터 발생되는 측정신호를 이용하여 치아(10)의 교합력을 측정하는 제어부(30)를 포함한다.
상기 스트레인 게이지(20)로서는 요구되는 조건에 따라 다양한 종류 및 재질의 스트레인 게이지가 사용될 수 있으며, 스트레인 게이지(20)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 제어부(30)는 목적된 치아(10)의 반복된 저작에 대응되는 스트레인 게이지(20)의 전기적 저항 신호의 변화를 전압 신호로 변환하는 변환부(32), 및 상기 전압 신호를 증폭하는 증폭부(34)를 포함한다.
상기 변환부(32)로서는 저항 신호를 전압 신호로 변환 가능한 통상의 변환기가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 변화부로서는 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge)회로가 사용될 수 있다. 이외에도 변환부로서 쿼터 브리지 회로, 풀 브리지 회로 등과 같은 회로가 사용될 수도 있다. 상기 증폭부(34)로서는 통상의 증폭기가 사용될 수 있으며, 상기 증폭부(34)를 통해 전압 신호가 대략 1000~10000배로 증폭될 수 있다.
한편, 상기 스트레인 게이지(20)는 도 4와 같이 목적된 치아(10)의 순측 표면(12)에 하나만 부착될 수 있으며, 다르게는 도 5와 같이 목적된 치아(10)의 순측 표면(12) 및 설측 표면(14)에 각각 스트레인 게이지(20'20)가 부착될 수 있다.
한편, 도 6은 목적된 치아(10)의 순측 표면(12) 및 설측 표면(14)에 각각 부착된 스트레인 게이지(20'20)를 통해 측정된 교합력을 도시한 그래프이다. 도 6에서, 적색은 하악측 어금니를 기준으로 순측에 장착된 스트레인 게이지(20')로부터 측정된 측정값을 나타내며, 황색은 하악측 어금니를 기준으로 설측에 장착된 스트레인 게이지(20)로부터 측정된 측정값을 나타낸다. 아울러, 각 스트레인 게이지(20'20)로부터 측정된 측정값은 통상의 로드셀을 이용하여 환산될 수 있으며, 환산된 값을 이용하여 목적된 치아(10)에 작용하는 교합력을 정확하게 측정할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 스트레인 게이지를 이용하여 치아에 작용하는 교합력을 정확하게 산출할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면 특정 시점에서 순간적인 세기만을 측정할 수 있도록 구성된 기존 장비와 달리, 동적인 성질의 교합력을 실시간으로 측정할 수 있다.
더욱이, 치아의 저작 면에 기록지가 개재되는 기존 장비와 달리, 본 발명에서는 스트레인 게이지가 치아의 측면에 부착되기 때문에 음식물의 실제 저작 과정 동안 치아에 작용하는 교합력을 실시간으로 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 스트레인 게이지의 장착 방향에 따라 치아의 교합력을 측정할 수 있음은 물론, 치아의 근원심 이동, 협설 이동, 접촉점에서의 압력 등을 다양하게 측정할 수 있다.
한편, 스트레인 게이지를 이용한 교합력 측정장치는, 게인 조정이 1배에서 11,000배까지 용이하게 교정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 모든 스트레인 게이지형 센서를 측정이 가능하며, 하이 레벨에서의 측정도 가능하다. 또한, 입력 임피던스가 높기 때문에(>100M Ω) 센서의 미소한 시그널을 측정할 수 있으며, 별도의 모니터링 컨넥터가 구비될 수 있어 증폭부의 진단 및 측정이 용이하다. 또한, 광대역(wide band)에서 주파수 응답시간은 25KHz(-0.5dB)까지 측정 가능하며, 4개의 주파수대(10Hz,100Hz,1KHz,10KHz)를 필터링할 수 있는 액티브 필터가 제공될 수 있다. 또한 증폭부 자체 보정용 파워소스가 구비될 수 있어 교정이 가능하고, 자동밸런스 회로가 구비될 수 있어 영점 조정이 용이한 이점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 치아의 교합력 측정장치 및 방법 치아의 교합력을 실시간으로 측정하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정방법에 있어서,
    목적된 치아의 측면에 스트레인 게이지를 부착하는 단계;
    상기 목적된 치아의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 상기 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계; 및
    상기 측정신호를 이용하여 상기 목적된 치아에 작용하는 교합력을 산출하는 단계;
    를 구비하는 치아의 교합력 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 제공하는 단계는,
    상기 목적된 치아의 반복된 저작에 대응하여 상기 스트레인 게이지의 전기적 저항 신호의 변화를 연속적으로 검출하는 단계;
    검출된 상기 저항 신호를 전압 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 전압 신호를 증폭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교합렵 측정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는 상기 목적된 치아의 측면에 적어도 1지점 이상에 부착되는 것을 특징으로 하는 치아의 교합력 측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 목적된 치아에 복수개의 상기 스트레인 게이지를 부착하는 경우,
    상기 각 스트레인 게이지는 상기 치아의 순측 표면 및 설측 표면에 각각 부착되며,
    상기 각 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 이용하여 상기 목적된 치아에 작용하는 교합력을 산출하는 것을 특징으로 하는 치아의 교합력 측정방법.
  5. 환자의 치아 교합력을 연속적으로 측정하기 위한 치아의 교합력 측정장치에 있어서,
    목적된 치아의 측면에 부착되는 스트레인 게이지; 및
    상기 목적된 치아의 반복된 저작(masticatory)에 대응하여 상기 스트레인 게이지로부터 발생되는 측정신호를 이용하여, 상기 치아의 교합력을 측정하는 제어부;
    를 포함하는 치아의 교합력 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목적된 치아의 반복된 저작에 대응되는 상기 스트레인 게이지의 전기적 저항 신호의 변화를 전압 신호로 변환하는 변환부; 및
    상기 전압 신호를 증폭하는 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 교합력 측정장치.
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