专利名称：牙齿触觉功能数字测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够对牙齿触觉功能进行三维多向检测的牙齿触觉功能数字测 试系统。
背景技术：
牙齿触觉是口腔行使功能的基础。在咀嚼食物的过程中，牙周机械感受器的反馈 信息帮助口颂系统及时调整咀嚼活动，顺利完成咀嚼食物的过程；在临床治疗中，牙周机械 感受器的触觉功能可协助医师判定修复体的咬合情况。牙齿触觉功能有神经生理学和心理 物理学两种研究方法，后者为非侵入性，因而应用广泛。心理物理学研究中，可以通过将逐 渐增加的力量施加到牙齿上，询问受试者有没有感觉来判断触觉的敏感度，受试者刚刚能 感觉到的力值为被动(即牙齿不咬合，而是将力量施加到牙齿上)触觉阈限，它的值越低， 表明触觉越敏感。由于牙齿的触觉非常敏锐，因此，要求施力装置有很高的分辨率，使其测 量范围下限低于天然牙的触觉阈限；由于现在口腔种植体应用日益广泛，相关触觉功能研 究日益增多，因此，要求施力装置的测量范围的上限高于种植体支持单冠的触觉阈限；由于 牙齿从前向后有不同的牙位，因此，要求仪器能对上下颂不同牙位的牙齿进行测量；由于牙 齿各个方向的触觉阈限不同，因此，要求施力装置能灵活地改变施力方向，以进行不同方向 的检测；由于牙齿外形的不规则性，需要一套测试辅助装置来引导施力装置沿特定的方向 施力；由于心理物理学研究易受各种因素的影响，因此采用适当的实验方案和心理物理学 方法。好的牙齿触觉功能的测试系统可以较好地满足这六个要求，辅助牙医制作更完善的 口腔修复体(如烤瓷冠、全瓷冠和种植体支持单冠等等)，更好地保障人类的口腔健康。目 前，国内相关研究是一个空白，国外心理物理学研究中所应用的测试系统有可以直接应用 于被动触觉阈限检测的银汞合金充填器(工作端有传感器)，还有与相应的辅助装置结合 的各种电动或气动的施力装置，但是均不能完全满足上述要求；神经生理学研究中的测试 系统虽然与本发明应用领域不同，尤其是分辨率不能满足天然牙的要求，但是能满足被动 触觉阈限测试的其它要求。综上所述，现有技术中存在如下技术问题现有测试系统不能完全满足牙齿触觉 功能测试的各项要求，往往需要重新开发。
发明内容为了克服现有的牙齿触觉功能的测试系统存在的不足，本发明提供一种牙齿触觉 功能数字测试系统，能够灵活地对多个牙齿沿多个方向测试牙齿的触觉功能，其测量范围 下限低于天然牙触觉阈限，上限高于种植体支持单冠的触觉阈限；同时采用适当的心理物 理学研究方法用于对牙齿触觉功能进行心理物理学研究。本发明的牙齿触觉功能数字测试系统，能完成天然牙和种植体支持单冠(上下颂 中切牙至第一磨牙近中半部)的六个正交(垂直于施力面)方向，即唇颊向、舌向、近中向、 远中向、向下(向根方)和向上(向冠方)被动触觉阈限的检测。该系统中的施力装置分辨率高、适合触觉功能灵敏的天然牙的测量，其测量范围下限低于天然牙的触觉阈限，上限高 于种植体支持单冠的触觉阈限。本发明中的实验方案主要包括戴用眼罩和使用宽频噪音， 心理物理学方法为最小触觉阈限法。关键在于，施力装置的分辨率高，测量范围的下限低于 天然牙的触觉阈限；施力装置和测试辅助装置便于准确地沿六个正交方向对牙齿施力；采 用心理物理学最小触觉阈限法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是—种牙齿触觉功能数字测试系统，包括施力装置和测试辅助装置。施力装置称为 触觉阈限测试仪，包括触觉阈限探针、测控盒和PC端数据分析软件系统；测试辅助装置包 括金属固位体、尼龙方块和尼龙环。触觉阈限探针尖端的尼龙球与尼龙方块五个表面的接触是球面接触，通过减小二 者之间的摩擦系数的措施使探针能垂直于尼龙方块表面施力，如果不垂直，探针就会在尼 龙方块表面打滑。减少摩擦力的措施包括依次用600目和2000目的砂纸打磨尼龙方块表 面，测试过程中在尼龙方块和尼龙球表面涂少许石蜡油。触觉阈限探针的体部采用方柱形设计，较之圆柱形设计更易准确控制施力方向， 使之与内部的电阻应变片相垂直。触觉阈限探针的体部内置电阻应变片，可以对通过探针施加力量的大小进行检 测，并通过测控盒和PC端数据分析软件系统进行动态显示和记录；电阻应变片受到5000mN 及以下的力时不会发生永久变形，保证仪器测量范围上限高于种植体支持单冠的被动触 觉阈限；触觉阈限测试仪的分辨率能达到lmN，保证仪器测量范围下限低于天然牙被动触 觉阈限值。测控盒采用触摸式液晶屏，可以方便地对触觉阈限测试仪进行标定及归零操作。触觉阈限探针尖端的尼龙球、尼龙方块和尼龙环采用尼龙材料，因此相互作用时 既不易变形，又不易产生冲击力，后者避免产生干扰性冲击波激活内耳感受器，影响测量数 据的准确性。金属固位体的作用是将尼龙方块和尼龙环固定到牙齿上，它的位置可以从中切 牙到第一磨牙近中半部，从而保证了对不同牙位的牙齿的触觉阈限的检测；尼龙方块边长 3mm，因此，避免尼龙球接触牙齿表面，同时避免过度张口激活肌肉关节感受器；尼龙环位于 金属固位体组织面的小凹陷内，避免了对固位力的影响。施力装置和测试辅助装置的结合可以实现六个正交方向被动触觉阈限的检测。当施加唇颊向、舌向、近中、远中、向下(向根方)五个正交方向的力量时，触觉阈 限探针尖端的尼龙球垂直于与尼龙方块五个表面施力。当施加向上(向冠方)的力量时，触觉阈限探针尖端要向上提拉尼龙环。可以用于心理物理学被动触觉阈限的测量。心理物理学的实验方案包括戴用眼罩和耳机分别隔绝眼睛和内耳感受器的干扰， 受试者坐于牙椅上，上身直立。采用的心理物理学方法为最小触觉阈限法，先将触觉阈限探针尖端的尼龙球仔细 放置到尼龙方块测试面的中央，轻微接触而不要有压力，之后从0开始施加稳定的力量直 到受试者报告感觉到了牙齿上的刺激，记录下此时的力值大小，并取3次的均值作为被动 触觉阈限值。[0020]本发明的有益效果是，仪器的分辨率高、测试方向数目多和采用心理物理学方法。 ImN的分辨率使得测量范围的下限基本能包括天然牙的触觉阈限；测试方向数目增加到六 个，即可以进行三维多向检测；采用心理物理学最小触觉阈限法。
图1为触觉阈限测试仪的结构和组成部分图2为触觉阈限探针的模式图(a)和测控盒的电路图(b)图3为测试辅助装置的组成和原理图图4为测试辅助装置的制备和使用流程图图5为实验方案和心理物理学方法
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实 施例。图1所示为本发明中的触觉阈限测试仪的结构和组成部分，该触觉阈限测试仪有 三个主要的部分触觉阈限探针1;测控盒2，采用精密仪用运算放大器INA114+16位模数转换器AD7705+双串口单片 机STC12C5A32S2+RS232 口触摸液晶屏；其中AD7705和单片机间通过SPI 口协议通讯，触摸 液晶屏和单片机之间通过串口连接，单片机和上位PC间也通过串口连接。测力计采用多点 标定，多段折线插值实现高精度测量。PC端数据分析软件系统3。图2所示为本发明中的触觉阈限探针的模式图(a)和测控盒的电路图(b)。触觉阈限探针的模式图中，有以下结构和参数尼龙球11，直径2mm细金属杆12，直径Imm电阻应变片压力传感器13探针体部14长13cm引线I5图3所示为本发明中的测试辅助装置的组成和原理图(a和b)测试辅助装置由金属固位体4、尼龙方块5和尼龙环6组成。测试辅助装置的原理是施力方向垂直于尼龙方块的五个表面从而施加唇颊向51、 舌向52、近中53、远中M和向下55五个正交方向的力量。通过尼龙环施加向上61的力量。图4所示为测试辅助装置的制备和使用流程图(a、b、c*d)金属固位体蜡型的制作41金属固位体铸造及打磨完毕42金属固位体、尼龙方块和尼龙环就位于模型上43金属固位体、尼龙方块和尼龙环粘接到天然牙上44[0046]使用600目和2000目的砂纸依次打磨尼龙方块的五个表面，可以提高表面的光滑 度，减小尼龙球和尼龙方块之间的摩擦系数；口内测试前在尼龙方块和触觉阈限探针表面 的尼龙球上涂少许石蜡油可以进一步降低二者之间的摩擦系数。因此，尼龙球和尼龙方块 进行球面接触时，力量若不垂直于方块表面，则出现打滑现象，无法施力。图5所示为本发明所采用的实验方案和心理物理学方法实验方案7，主要包括戴用眼罩71和耳机72用于隔绝眼睛和内耳感受器的干扰 (a)，操作者受试者的体位73(b)心理物理学方法8(c)，采用的为最小触觉阈限法81，要求从0开始施加稳定的力 量，直到受试者报告感觉到了牙齿上的刺激上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用 于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求1.一种牙齿触觉功能数字测试系统，包括施力装置和测试辅助装置，其特征在于，施力 装置称为触觉阈限测试仪，包括触觉阈限探针(1)、测控盒⑵和PC端数据分析软件系统 (3)；测试辅助装置包括金属固位体G)、尼龙方块( 和尼龙环(6)。
2.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，触觉阈限探针尖端 的尼龙球(11)与尼龙方块( 五个表面的接触是球面接触，通过减小二者之间的摩擦系数 的措施使探针能垂直于尼龙方块表面施力，如果不垂直，探针就会在尼龙方块表面打滑；减 少摩擦力的措施包括依次用600目和2000目的砂纸打磨尼龙方块表面，测试过程中在尼龙 方块和尼龙球表面涂少许石蜡油。
3.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，触觉阈限探针的体 部(14)采用方柱形设计，较之圆柱形设计更易准确控制施力方向，使之与内部的电阻应变 片(13)相垂直。
4.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，触觉阈限探针的体 部内置电阻应变片(13)，可以对通过探针施加力量的大小进行检测，并通过测控盒和PC端 数据分析软件系统进行动态显示和记录；电阻应变片受到5000mN及以下的力时不会发生 永久变形，保证仪器测量范围上限高于种植体支持单冠的被动触觉阈限；触觉阈限测试仪 的分辨率能达到lmN，保证仪器测量范围下限低于天然牙被动触觉阈限值。
5.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，测控盒采用触摸式 液晶屏O)，可以方便地对触觉阈限测试仪进行标定及归零操作。
6.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，触觉阈限探针尖端 的尼龙球(11)、尼龙方块( 和尼龙环(6)采用尼龙材料，因此相互作用时既不易变形，又 不易产生冲击力，后者避免产生干扰性冲击波激活内耳感受器，影响测量数据的准确性。
7.如权利要求1所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，金属固位体(4)的作 用是将尼龙方块和尼龙环固定到牙齿上，它的位置可以从中切牙到第一磨牙近中半部，从 而保证了对不同牙位的牙齿的触觉阈限的检测；尼龙方块(5)边长3mm，因此，避免尼龙球 接触牙齿表面，同时避免过度张口激活肌肉关节感受器；尼龙环(6)位于金属固位体组织 面的小凹陷内，避免了对固位力的影响。
8.如权利要求1-6所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，施力装置和测试 辅助装置的结合可以实现六个正交方向被动触觉阈限的检测。
9.如权利要求8所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，当施加唇颊向(51)、 舌向(52)、近中(53)、远中(54)、向下(55)五个正交方向的力量时，触觉阈限探针尖端的尼 龙球垂直于与尼龙方块五个表面施力。
10.如权利要求8所述的牙齿触觉功能数字测试系统，其特征在于，当施加向上(61)的 力量时，触觉阈限探针尖端要向上提拉尼龙环。
专利摘要本实用新型涉及一种牙齿触觉功能数字测试系统，包括施力装置和测试辅助装置，所用的心理物理学方法为最小触觉阈限法。施力装置称为触觉阈限测试仪，包括触觉阈限探针、测控盒和PC端数据分析软件系统；测试辅助装置包括金属固位体、尼龙方块和尼龙环。触觉阈限探针尖端的尼龙球垂直于与尼龙方块五个表面施力或尖端向上提拉尼龙环可以实现对天然牙和种植体支持单冠施加唇颊向、舌向、近中、远中、向下(向根方)和向上(向冠方)六个正交方向的被动触觉阈限分别测量。
文档编号A61C19/04GK201855314SQ20102027105
公开日2011年6月8日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者李娜, 谢秋菲, 郑琦 申请人:北京大学口腔医学院