专利名称：牙科根管长度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种长度测量装置，尤其是涉及一种人体牙齿根管长度的测量装置。
背景技术：
人体牙齿根管长度的准确测量是口腔内科在进行牙齿根管治疗中必须完成的步骤，关系到治疗的效果及成败。以往的常规手段为手感测量法及X射线成像法，前者的准确度欠佳后者在治疗过程中要进行多次拍片，既增加了患者的费用，又增加了接受辐射的危险。近年来，随着人体口腔组织学的发展，一种简单、易用、准确度高的新型根管长度电测仪发展起来了。从1979年以来，已经历了三代。第一代(阻抗法)是以牙齿根尖部位电阻的大小为设计原理，仪器简单、价廉，但准确度达不到临床要求，对口腔理化环境要求高，应用不便，已淘汰。第二代(电压梯度法、电流密度法)是以根尖部位的电阻变化率为设计原理，实现较困难，电路复杂，仪器造价高，准确度仍不理想，仅仅昙花一现。第三代(比例法、频率响应相对值法)是以根尖部位阻抗对两种不同频率交流电流的响应规律为设计原理，其典型代表仪器为日本森田制作所的ROOT-ZX根管长度测量仪。该仪器使用简便，测量准确度高，临床应用可靠，已多次见诸国内有关文章报道。该仪器应用了先进的微处理器处理技术，及专用彩色液晶显示芯片，但是造价高昂，国内售价约为每台9000元人民币，限制了其推广应用。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的采用比例法、频率响应相对值法设计的根管长度测量装置存在的操作性较差、耗电大、造价昂贵等缺陷，提供一种操作性较好、耗电省、成本低的牙科根管长度测量仪。
本发明设有测量电路，用于探测牙齿根尖部位阻抗值对两种不同频率交流电流响应的变化，并输出与牙齿根尖部位相对应的两种不同频率交流电流响应的变化成正比的两路信号，测量电路的探测头外接被测牙齿根尖部位；数字比较电路，用于将测量电路输出的两路响应信号进行比较并输出其比值的数字量，数字比较电路的输入端接测量电路的两路响应信号输出端；
逻辑控制电路，用于根据所设定的参数判断数字运算结果，并输出控制信号，逻辑控制电路的输入端接数字比较电路的比值数字量输出端；声光报警电路，用于提示测量仪所处的不同设定状态，声光报警电路的输入端接逻辑控制电路的控制信号输出端；显示电路，用于显示测量过程中数字比较结果，显示电路的输入端接数字比较电路的数字比较结果输出端。
所说的测量电路设有产生两个不同频率交流信号的振荡器、特性为恒流源性质的混合电路、探测头、两路响应信号电压的缓冲隔离电路、两路频率选频电路、两路检波电路和两路直流电压放大电路，两振荡器的输出分别经混合电路后接探测头，探测头探测到的两响应信号输出端分别接两路缓冲隔离电路的输入端，两路缓冲隔离电路的输出端分别接两路选频电路的输入端，两路选频电路的输出端分别接两路检波电路的输入端，两路检波电路的输出端分别接两路放大电路的输入端。
测量电路的功能是检取测量过程中两种不同频率正弦信号的变化，并输出与变化成正比的直流信号电压。数字比较电路将两路直流电压(模拟量)经数字运算后得到它们比值的数字量。逻辑控制电路根据不同的设定(预警、到位、过头)判断数字运算结果，输出控制信号用于控制声光报警。声光报警电路用不同讯响及不同颜色发光管提示操作者仪器所处的不同设定状态。显示电路将测量过程中数字比较结果的变化直观地显示出来。
数字比较电路采用通用模数转换芯片实现数字比例运算。将测量电路输出的两路模拟信号，一路作为转换输入信号电压，接通用模数转换芯片输入端；另一路作为基准参考电压，接通用模数转换芯片基准参考电压端；转换结果直接得到两路模拟电压比值的n位数字量，其输出端接逻辑控制电路输入端及显示电路输入端。
逻辑控制电路采用通用的逻辑控制硬件，包括两路译码器、两路触发器以及相应的数字逻辑门电路共同实现；n位数字比较电路输出信号分两路经相应的数字逻辑门电路后分别接两路译码器的输入端，两路译码器输出端(m路)经调整各设定为两路输出，分别接两路触发器的输入端，两路触发器的输出端则分别与声光报警电路的输入端相接。
本发明根据牙齿根尖部位阻抗值对两种不同频率交流电流的响应规律设计而成，由于对不同个体及口腔内不同理化环境，其阻抗变化规律虽然各不相同，但到达根尖部位时，两种响应的比值趋于一定值，因此按本发明的设计方案，其测量结果有较佳的准确度。
本发明的优点是1、由于采用ADC0804通用模数转换芯片实现数字比例运算，比起进口产品采用微处理芯片的技术大大地简化了电路，因此降低了成本，市场售价预计可降低到进口产品的1/5～1/8；其次，运算精度理论上可达到输入直流电压的1/256，(有256种输出状态)，本发明测量到位范围控制在大约16种状态，比起进口样机的大约48种状态有更强的可操作性。2、整机精选通用低功耗IC元器件，以及采用超低功耗双稳态继电器，既兼顾了产品性能和电池的消耗，又降低了产品成本。整机耗电仅20毫安，为进口样机的一半。3、探测端与采样输入端之间加入缓冲隔离级，使得探测结果不受仪器输入端阻抗的影响，对比测试结果，比进口机的响应变化线性度更好，灵敏度更高。4、增加了发光二极管报警电路，这样，本发明同时具有指示电表、声音及发光三种报警方式，更方便实际应用，临床使用证明可操作性比起进口样机有较大改进。5、重新设计的自校准电路及开机调零电路，保证了产品的一致性和测量的高准确性、高可靠性。
图1为本发明实施例的结构组成框图。
图2为本发明实施例测量电路部分的结构组成框图。
图3为本发明实施例逻辑控制电路部分的结构组成框图。
图4为本发明实施例测量电路部分的电路原理图。
图5为本发明实施例数字比较电路、逻辑控制电路、显示电路部分及声光报警电路部分的电路原理图。
具体实施例方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，本发明设有测量电路1、数字比较电路2、逻辑控制电路3、声光报警电路4和显示电路5。测量电路1用于探测牙齿根尖部位对两种不同频率交流电流变化的响应阻抗值，并输出与牙齿根尖部位对两种不同频率交流电流变化成正比的两路响应信号，测量电路1的探测头10外接被测牙齿根尖部位；数字比较电路2用于将测量电路输出的两路响应信号进行比较并输出其比值的数字量，数字比较电路2的输入端接测量电路1的两路响应信号输出端；逻辑控制电路3用于根据所设定的参数判断数字运算结果，并输出控制信号，逻辑控制电路3的输入端接数字比较电路2的比值数字量输出端；声光报警电路4用于提示测量仪所处的不同设定状态，声光报警电路4的输入端接逻辑控制电路3的控制信号输出端；显示电路5用于显示测量过程中数字比较结果，显示电路5的输入端接数字比较电路2的数字比较结果输出端。
所说的测量电路1设有产生两个不同频率交流信号的振荡器11与12、特性为恒流源性质的混合电路13、探测头10、两路响应信号电压的缓冲隔离电路14与15、两路频率选频电路16与17、两路检波电路18与19和两路直流电压放大电路20与21，两振荡器11与12的输出分别经混合电路13后接探测头10，探测头10探测到的两响应信号输出端分别接两路缓冲隔离电路14与15的输入端，两路缓冲隔离电路14与15的输出端分别接两路选频电路16与17的输入端，两路选频电路16与17的输出端分别接两路检波电路18与19的输入端，两路检波电路18与19的输出端分别接两路放大电路20与21的输入端。
作为一个实例，振荡器11及振荡器12分别产生频率为400Hz及8000Hz的正弦波，经特性为恒流源性质的混合电路后得到调制波并送至探测头10；探测头10检拾到的响应信号电压经两路缓冲隔离级送到两路频率分离电路分离出响应后的400Hz及8000Hz信号电压，然后送至各自的峰值检波电路，得到正比于响应后信号电压峰值的直流电压；再经放大器20及放大器21放大至适当的电平后送去后面的数字比较电路2。
数字比较电路采用通用模数转换芯片实现数字比例运算，通用模数转换芯片输入端接测量电路转换输入模拟信号电压输出端，通用模数转换芯片基准参考电压端接测量电路基准参考电压模拟信号输出端；转换结果直接得到两路模拟电压比值的n位数字量，其输出端接逻辑控制电路输入端及显示电路输入端。
如图3所示，所说的逻辑控制电路采用通用的逻辑控制硬件，包括两路译码器22、23，两路触发器24、25以及相应的数字逻辑门电路共同实现；n位数字比较电路输出信号分两路经相应的数字逻辑门电路后分别接两路译码器的输入端，两路译码器输出端(m路)经调整各设定为两路输出，分别接两路触发器的输入端，两路触发器的输出端则分别与声光报警电路的输入端相接。
参见图4、5，集成运算放大器AR101-1，AR102-2构成自动稳幅的文氏桥振荡电路；集成运算放大器AR102-1为缓冲隔离级；集成运算放大器AR103-1，AR103-2构成选频电路，中心频率为400Hz，Q值为2，有40db/十倍频的衰减率；集成运算放大器AR103-3构成峰值检波电路，输出直流电压经集成运算放大器AR103-4放大后输往数字比较电路。另一路8000Hz的原理相仿。
为降低成本及造价，本发明放弃以微处理器为核心的方案，采用特殊的模拟数字运算方法及相应的逻辑控制硬件实现，其中采用美国国家半导体公司ADC0804模数转换芯片，将两路模拟信号，一路作为转换输入信号电压，另一路作为基准参考电压，转换结果直接得到两路模拟电压比值的数字量，实现数字比例运算功能。
集成电路IC201完成数字比较功能，输出8位比较结果数字量，集成电路IC202实现显示电路功能(集成电路IC203为其工作提供负电源)，输出电流直接驱动电流表M201；译码器IC203、IC204，触发器IC205以及数字逻辑门电路U201、U203共同实现逻辑控制电路功能；输出信号分别控制报警发光二极管D203、D204及由集成门电路U202构成的声音报警电路。三极管Q201、低功耗继电器SW201、三端稳压电源IC207等构成定时关机和电源指示等辅助电路。
以下给出图3中的元器件参考型号与参数。
集成运算放大器AR101，AR102，AR104TL062型，AR103，AR105TL064型。
场效应管Q101，Q1022SK30A型。
二极管D101，D102，D103，D104，D105，D1061N4148(1S1588)型。
电阻R101，R102，R112，R114，R115，R116，R117，R120，R121，R122，R123180K；R103，R119，R127，R130，R145，R151，R15310K；R104，R13122K；R105，R1321M；R106，R108，R126，R133，R135，R152100K；R109，R110，R111，R136，R137，R138H47K；R1137.8K；R118，R124，R144，R150，R1546.8K；R128，R129，R140，R141，R142，R143，R146，R147，R148，R1499.1K；R139220K。
微型多圈电位器R107，R13450K；R125，R15520K。
电容C101，C102，C104，C105，C106，C107，C110，C111，C113，C114，C115，C1162200P；电解电容C103，C11210μ；C108，C109，C117，C1181μ。
以下给出图4中的元器件参考型号与参数。
集成电路IC201ADC0804型；IC202DAC0832型；IC203CW7660型；IC204，IC205CD4028型；IC206CD4027型。三端稳压电源IC207LM2931型。
逻辑门电路U203CD4023型；U202CD74HC00型；U201CD74HC04型。
集成运算放大器AR201LM358型。
三极管Q201，Q2029011型。
稳压二极管D201，D202LM336-2.5型。
发光二极管D204、D203、D205。
电阻R201，R207，R21110K；R202，R203，R206，R2142.2K；R204，R2124.7K；R205，R2133.3K；R20810M；R209，R2101K。
电位器R21520K。
电容C201100P；C202，C20310μ；C2044.7μ，C20547μ；C20622μ；C20747μ；C2080.1μ；C209100μ。
继电器SW201低功耗型。
权利要求
1.牙科根管长度测量仪，其特征在于设有测量电路，用于探测牙齿根尖部位阻抗值对两种不同频率交流电流响应的变化，并输出与牙齿根尖部位相对应的两种不同频率交流电流响应的变化成正比的两路信号，测量电路的探测头外接被测牙齿根尖部位；数字比较电路，用于将测量电路输出的两路响应信号进行比较并输出其比值的数字量，数字比较电路的输入端接测量电路的两路响应信号输出端；逻辑控制电路，用于根据所设定的参数判断数字运算结果，并输出控制信号，逻辑控制电路的输入端接数字比较电路的比值数字量输出端；声光报警电路，用于提示测量仪所处的不同设定状态，声光报警电路的输入端接逻辑控制电路的控制信号输出端；显示电路，用于显示测量过程中数字比较结果，显示电路的输入端接数字比较电路的数字比较结果输出端。
2.如权利要求1所述的牙科根管长度测量仪，其特征在于所说的测量电路设有产生两个不同频率交流信号的振荡器、特性为恒流源性质的混合电路、探测头、两路响应信号电压的缓冲隔离电路、两路频率选频电路、两路检波电路和两路直流电压放大电路，两振荡器的输出分别经混合电路后接探测头，探测头探测到的两响应信号输出端分别接两路缓冲隔离电路的输入端，两路缓冲隔离电路的输出端分别接两路选频电路的输入端，两路选频电路的输出端分别接两路检波电路的输入端，两路检波电路的输出端分别接两路放大电路的输入端。
3.如权利要求1所述的牙科根管长度测量仪，其特征在于所说的数字比较电路采用通用模数转换芯片实现数字比例运算，通用模数转换芯片输入端接测量电路转换输入模拟信号电压输出端，通用模数转换芯片基准参考电压端接测量电路基准参考电压模拟信号输出端；转换结果直接得到两路模拟电压比值的n位数字量，其输出端接逻辑控制电路输入端及显示电路输入端。
4.如权利要求1所述的牙科根管长度测量仪，其特征在于所说的逻辑控制电路采用通用的逻辑控制硬件，包括两路译码器、两路触发器和数字逻辑门电路；两路译码器的输入端接n位数字比较电路输出信号分两路经相应的数字逻辑门电路，两路译码器输出端(m路)经调整各设定为两路输出，分别接两路触发器的输入端，两路触发器的输出端分别接声光报警电路的输入端。
全文摘要
牙科根管长度测量仪，涉及一种长度测量装置，尤其是涉及一种人体牙齿根管长度测量装置。提供一种操作性较好、耗电省、成本低的牙科根管长度测量仪。设有测量电路，探测头接牙齿根尖；数字比较电路输入端接测量电路；逻辑控制电路输入端接数字比较电路比值数字量输出端；声光报警电路输入端接逻辑控制电路；显示电路输入端接数字比较电路数字比较结果输出端。采用通用模数转换芯片实现数字比例运算，比采用微处理芯片简化了电路，降低了成本，运算精度理论上可达到输入直流电压的1/256，测量到位范围控制约16种状态，可操作性强。既兼顾产品性能和电池消耗，又降低成本。探测端与采样输入端之间加缓冲隔离级，响应变化线性度好，灵敏度高。
文档编号G01B7/00GK1729948SQ200510091888
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月15日 优先权日2005年8月15日
发明者林之融, 林晨, 陈作良 申请人:厦门大学, 厦门市口腔医院