专利名称：牙齿压力检测仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及牙齿咬合力测试仪器，包括咬合压力传感器、能够适应不同的压力传感器尺寸和翻转位置的支架和测试器，能够将牙齿咬合力和上下侧牙齿的压力分别测试，并可将压力数据动态获取，收集，存储，处理和显示。
背景技术：
在进行牙科诊断和测试的过程中，在诊断牙病以及安装假牙等场合，测量病人的牙齿所承受的压力分布是非常有帮助的。例如，在给牙病病人进行诊断或治疗前，往往需要检测上下牙的咬合情况，并且有时需要对上下牙齿分别检测。这些检测使得医生能够了解病人牙齿咬合时最先接触的部位，显示牙齿不平衡的压力点和数值，并可提供其他相关的牙齿动态的运作信息。为了对咬合提供准确地测试，测试设备最好极其薄，防止阻碍正常的牙痕印记的排列。传感器必须有较高的分辨率用以提供有用的咬合信息和区别牙齿的接触和非接触点。另外，实用的传感器对口腔来说，必须是安全卫生的。而且对没受过专业训练的人应该容易使用。然而到目前为止，这种应用于牙科的压力测试传感器是很少的。一种常用的测试咬合的方法是应用类似于复写纸一样的材料。通过在牙齿表面沉积标识物，来表示咬合的接触点。这种方法虽然便捷廉价，但提供的有用信息很少。这种方式的分辨率过低，尤其对于复杂牙齿相互作用而言，它很难在病人的档案中保留永久的记录，为以后的病例对比造成困难。另外一种咬合传感器用经病人咬过的薄塑料片提供刻上记号来分辨咬合信息。这种咬合痕迹可以使用极化光光照来分辨。这种光通过不同的颜色来区分不同的接触点。该方法的缺点是有一个很厚的传感器，需要训练有素的人分析测试结果，并且用复杂的过程来制作标有印记的咬合病理模型。还有一种方法也可以完成咬合分析，包括X射线和病人咬合样本的制作，但这些方法过于昂贵，耗费了大量的时间，并且普遍不适用于在牙科诊所的大规模使用。所以根据以上的分析，一个简单有效廉价的咬合测试方法是非常必要的，它可以提供高分辨率和永久保留病人档案。它对于牙科医生是非常有价值的，而且在对与咬合测试相关的内容做进一步研究也是很有必要的。
发明内容本实用新型的目的是提出一种牙齿压力检测仪器，该检测仪器具有高的灵敏度， 并且测试部分能够制作为具有极薄的厚度，从而能够准确地反映牙齿真实的咬合程度。所述检测仪器操作简单，使用方便，适用广泛。本实用新型的牙齿压力检测仪器包括用于感测牙齿咬合时产生的压力的传感器，用于可拆卸地夹持所述传感器的支架，和用于从传感器读取数据的测试器，其中，所述传感器具有在牙齿咬合时与牙齿接触的测试平面，所述支架在与所述传感器阵列部分接触的一侧具有沿所述测试平面的横向可调节性，以便能够适应不同尺寸的传感器将所述传感器牢牢地固定住，所述支架在与所述传感器接口部分接触的一侧将传感器的接口部分露出，便于和测试器插接，提供固定和平稳的测试。在本实用新型的牙齿压力检测仪器中，所述支架能够适应不同的传感器尺寸和翻转位置，能够保证传感器的接口与测试器相应的上下接口牢固地连接，从而能够实现检测牙齿咬合力和上下侧牙齿的单侧压力，通过使测试器与外部数据处理装置连接例如USB接口和计算机，可将压力数据动态获取，收集，存储，处理和显示。测试器的PCB板具有USB标准的转换电路，转换电路采用现有技术的已知方法，将传感器的数据转换成USB标准格式， 通过导线和计算机的USB接口将数据传输至计算机。并且可以利用计算机的USB接口的电源信号，给本身的PCB板上的电路供电，不需要另外的测试器电源。
图1是展示牙齿压力检测仪器的传感器的示意图；图2示意性显示了可调节性支架；图3显示了支架可和传感器的连接；图4显示了测试器可读取传感器的不同方向的数据读出；图5显示了牙齿压力检测仪器和计算机的连接后的工作状态。
具体实施方式
以下参考附图进一步描述本实用新型的实施方案，但是本实用新型并不限于此。在图1中，柔性压力传感器传感器包括用于测试的头部和与头部相连的柄部。所述头部包括位于外围的容纳有传输总线的框架部分和位于框架部分内的具有网格结构的咬合压力感测薄膜；所述柄部中容纳有测量电路和位于柄部端部的接口。图1中所示柔性压力传感器可测试单侧面(上面)压力数据，输出接口只在上侧。 Wl是传感器整体宽度，W2是传感器阵列宽度，W3是数据接口部分宽度。Ll是传感器整体长度，L2是传感器阵列长度，L3是电路和接口部分长度。传感器的尺寸可根据口腔大小，有不同的传感器阵列尺寸大小阵列部分的长度L2，宽度W2和网络状节点数多可增大或缩小。 电路和接口部分的长度L3和宽度尺寸W3不变。整体长度Ll和宽度Wl会随着W2和L2的变化而变化。所述压力感测薄膜是柔性的，在牙齿咬合时贴靠牙齿咬合面，并响应咬合压力产生与该压力大小具有函数关系的物理性能变化，所述测量电路能够将所述物理性能变化转换为电信号。在一个实施方案中，所述压力感测薄膜包括两片聚合物薄膜(优选聚酯薄膜， 适用于本实用新型的聚酯薄膜的例子包括杜邦公司的Kapton薄膜)，其中一片薄膜内表面铺设彼此平行的带状导体、另一片薄膜内表面铺设与前述带状导体相交的彼此平行的带状导体，两片薄膜合为一体从而构成网格状节点点阵结构。导体例如可以采用常规的导电材料制成，例如采用铜制成；在一个具体实施方案中，在一片薄膜内表面铺设彼此平行的大量带状铜导体、另一片薄膜内表面铺设与前述带状导体相垂直的彼此平行的大量带状铜导体。所述导体外表涂有压敏半导体材料涂层，外力作用到所述节点上时，半导体的阻值会随外力变化。压敏半导体材料涂层可以采用现有技术中已知方法施加。例如，将纳米石墨粉末分散在丙酮溶剂中形成的导电墨水，加入到由乙烯基树脂、丁基纤维素乙酸脂和二氧化钛填料的混合物形成的绝缘墨水中，形成涂覆组合物。采用该涂覆组合物通过丝网印刷形成压敏半导体材料涂层。导电墨水和绝缘墨水还可以在市场上购买，通过调节两种墨水的比例可以控制压敏半导体材料涂层的电阻性能。在一个具体实施方案中，采用艾奇森公司的423SS导电墨水和SSM210绝缘墨水以3 7的重量比配制的涂覆组合物，通过丝网印刷并干燥形成约50微米厚的压敏半导体材料涂层。所述压敏半导体材料涂层在压力下电阻会下降。当外力作用到所述压力感测薄膜的网格格点上时，半导体涂层的阻值会随外力呈正相关的函数关系变化，压力为零时，阻值最大，压力越大，阻值越小。对具体的压敏半导体材料没有限制，可以选择现有技术中已知的材料。在一个实施方案中，所述压力感测薄膜包括大量平行排列的行导体和大量平行排列的列导体形成网格点阵，在咬合时，格点上承受的咬合压力可以转换为作为压力值大小的函数的电信号，并且该电信号以及对应的行导体和列导体的位置(地址)一起形成测试数据。显然，这样的数据处理很容易处理为压力值和压力值分布。所述压力感测薄膜的总厚度优选小于0.2mm，甚至可以薄到约0. 1mm。因此，本实用新型的传感器可以比现有技术更准确地反映牙齿咬合的情况。所述传感器的尺寸根据被测试者口腔和牙齿尺寸确定。更具体地，根据不同的被测试者口腔和牙齿尺寸(主要是小孩和成年人)，设计几种不同尺寸的传感器，使传感器进入口腔测试时，不会对病人造成不便。在一个具体实施方案总，大尺寸的传感器的传感器点阵具有多一些的节点，小尺寸的传感器有相应少一些的节点，但都会满足所有牙齿同时测试的需要。根据实际需要，传感器的宽度和网络状节点数多可增大或缩小，但优选电路和接口部分尺寸不变，因此优选传感器的柄部具有相同的形状和尺寸。所述咬合压力感测薄膜的外围是容纳有传输总线的框架部分，形成传输总线的方法是现有技术中所熟知的。所述柄部中容纳有测量电路和位于柄部端部的接口(见图1)。为了读取所述传感器感测的信号，如图2所示，本实用新型采用支架将传感器固定住，以使得在为病人进行检测的过程中，传感器不会与测试器脱离。所述传感器具有在牙齿咬合时与牙齿接触的测试平面，沿该测试平面，所述支架在与所述传感器阵列部分接触的一侧具有横向可调节性，以便能够将不同尺寸的传感器牢牢地固定住。在一个具体实施方案中(图幻，所述的横向可调节性是通过提供两个弹性夹持臂提供的，所述弹性夹持臂能够从传感器两侧弹性地夹持所述传感器。支架中空，空隙厚度大于传感器薄膜厚度(即大于0. 2mm)，传感器可插入其中。支架与传感器阵列部分接触的一面的宽度和传感器的整体宽度一致，其长度是传感器阵列的长度，其中有一部分是卡住传感器部分的长度(例如约0. 5cm-lcm)，保证传感器和支架的固定。由于两边的夹持臂是弹性的，支架的与传感器阵列部分接触的一面的整体宽度可伸缩，适用于不同大小的传感器的固定。可以采用公知的方式使所述夹持臂在夹持时提供压紧力。在一个实施方案中，支架的夹持臂的尺寸略小于传感器两侧之间的长度，从而在夹持时提供过盈配合。优选采用挠曲模量高的塑料材料制造夹持臂，例如使用尼龙66。另外，还可以在夹持臂之间设置提高
5弹性压紧力的装置，例如弹簧。有利的是，所述夹持臂在与所述传感器接触的表面上分布有凸凹结构(例如沟槽)，所述传感器与所述夹持臂接触的表面上则分布有与所述凸凹结构相配合的结构即相对应的凸凹结构，从而在所述央持臂夹持所述传感器时相对表面上的凸凹结构能够相互配合，从而使所述夹持臂和所述传感器之间在夹持时形成牢固的但可拆卸的结合。可形成所述牢固的但可拆卸的结合的方式可以利用现有技术中公知的方式，例如采用相互配合表面之间具有螺纹配合的结构。具体在图2中，支架中空，空隙厚度大于传感器薄膜厚度，传感器可插入其中。插入时，接口部分在下，阵列部分在上。为了描述方便，将图2分为两个部分a)支架的上半部分(即和传感器阵列接触的一面)的宽度和传感器的整体宽度 Wl —致，其长度是传感器阵列的长度L2，L2的一部分是卡住传感器部分的长度是L5(约是 0.5cm-lcm)，保证传感器和支架的固定。由于两边的支架臂是弹性的，Wl可伸缩，适用于不同大小的传感器，可用于不同口腔尺寸的测试。b)支架下半部分(即和传感器接口接触的一面)的长宽与传感器的接口部分的长宽(L3和吧)一致。L4是下半部分卡住和遮蔽住传感器的电路部分，约占下半部分面积的20%，保证传感器和支架的固定。余下的部分露出接口部分，保证接口和测试器的稳定连接。所述支架在与所述传感器接口部分接触的一侧的长宽与传感器的接口部分的长宽一致，其整个面积的一部分(约20%的面积)是卡住和固定传感器的部分，并遮蔽住传感器的电路部分。其余面积露出接口部分，与测试器相连，保证传感器和测试器固定的同时， 提供稳定的传感器接口和测试器的连接，保证数据的正常稳定的检测输出。图3显示了可调节的支架可和传感器的连接，这样可用于测试咬合力(上下颚一起作用)，或者上颚的单独压力分布。支架和传感器可以一起翻转(例如按照箭头方向)， 这样可以用于分别测试上颚或者下颚的牙齿压力数据。图4显示了测试器可读取传感器的不同方向的数据读出。图4分两个部分，上部分 a)图显示传感器接口面朝上时，从左到右测试器、支架和传感器的依次连接，传感器插入支架中，传感器接口面朝上和支架一起插入测试器中。测试器具有上部和下部端口，传感器的压力数据输出可连接测试器的上部端口 ；下部分b)图显示传感器接口面朝下时，从左到右测试器、支架和传感器的依次连接，传感器插入支架中，传感器接口面下和支架一起插入测试器中，在传感器和支架一起翻转后连接到下部端口。通过这种布置，保证了上下颚分别测试的数据的读出。传感器的数据输出接口是单侧的，在有些测试中，其接口向上，有时接口向下，测试器内部具有两个对应的接口，一个面朝下，一个面朝上，只要翻转支架，无论传感器是正向还是反向插入，测试器都能将压力数据读出，通过例如USB传输给计算机进行数据的收集，存储，处理和显示。图5显示了传感器、支架和测试器相连，并通过例如USB接口与计算机连接，这样用户可通过计算机的软件收集，存储，处理并实时显示牙齿的压力分布。在一个实施方案中，所述测试器包括PCB板(印刷电路板)，该PCB板带有适于与传感器的数据接口相连的电极，PCB板还具有USB标准的转换电路，该转换电路可以使用现有技术已知方法制成，能够将电极传来的传感器测试数据通过此转换电路变成USB要求的数据格式，再经过导线和计算机的USB接口，将数据传至计算机。 测试器的PCB板上的USB转换电路还可接受来自外围计算机的USB接口的电源信号，将该计算机USB的接口的电源信号用作测试器的电源信号，供给PCB上的所有电路的运行需要，因此，所述测试器本身可不需要另外的电源。
权利要求1.一种牙齿压力检测仪器，包括用于感测牙齿咬合时产生的压力的传感器，用于可拆卸地夹持所述传感器的支架，和用于从传感器读取数据的测试器，其特征在于，所述传感器具有在牙齿咬合时与牙齿接触的测试平面，所述支架在与所述传感器阵列接触的一侧具有沿所述测试平面的横向可调节性，以便能够适应不同尺寸的传感器将所述传感器牢牢地固定住，所述支架在与所述传感器接口部分接触的一侧将传感器的接口部分露出，以便与测试器插接。
2.如权利要求1所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述支架具有两个弹性夹持臂，用于从传感器阵列两侧弹性地夹持所述传感器，所述夹持臂在与所述传感器接触的表面上分布有凸凹结构，所述传感器与所述夹持臂接触的表面上相应地分布有凸凹结构，从而在所述夹持臂夹持所述传感器时所述凸凹结构能够配合。
3.如权利要求1所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述传感器是柔性薄膜网格状触觉压力传感器，包括用于测试的头部和与头部相连的柄部，所述头部包括位于外围的容纳有传输总线的框架部分和位于框架部分内的具有网格结构的咬合压力感测薄膜，所述柄部中容纳有测量电路和位于柄部端部的接口。
4.如权利要求3所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述压力感测薄膜是柔性的， 在牙齿咬合时贴靠牙齿咬合面，并响应咬合压力产生与该压力大小具有函数关系的物理性能变化，所述测量电路能够将所述物理性能变化转换为电信号。
5.如权利要求3所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述压力感测薄膜包括两片聚合物薄膜，其中一片薄膜内表面铺设彼此平行的带状导体、另一片薄膜内表面铺设与前述带状导体相交的彼此平行的带状导体，两片薄膜合为一体从而构成网格状节点点阵结构，所述导体外表涂有压敏半导体材料涂层，外力作用到所述节点上时，半导体的阻值会随外力变化。
6.如权利要求3所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述传感器的尺寸根据被测试者口腔和牙齿尺寸确定，所述压力感测薄膜的厚度小于0. 2mm。
7.如权利要求3所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述压力感测薄膜的厚度为 0. Imm0
8.如权利要求1-7中任一项所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述传感器的数据输出接口仅设置在单侧上，所述测试器内部具有两个对应的输入接口，一个输入接口面朝下，另一个输入接口面朝上，从而所述传感器按两个方向中的任一方向插入时，所述测试器都能将压力数据读出。
9.如权利要求1-7中任一项所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述的测试器包括具有带有电极的PCB板，所述电极能够与传感器的数据接口相连，所述PCB板具有USB标准的转换电路，用于将所述电极传来的传感器测试数据转变成USB要求的数据格式。
10.如权利要求1-7中任一项所述的牙齿压力检测仪器，其特征在于，所述测试器的 PCB板上的USB转换电路能够接受外围计算机的USB接口的电源信号，用作所述测试器的电源信号，供给所述PCB上的所有电路。
专利摘要本实用新型涉及一种牙齿压力检测仪器，包括用于感测牙齿咬合时产生的压力的传感器，用于可拆卸地夹持所述传感器的支架，和用于从传感器读取数据的测试器，其中，所述传感器具有在牙齿咬合时与牙齿接触的测试平面，所述支架在与所述传感器阵列部分接触的一侧具有沿所述测试平面的横向可调节性，以便能够适应不同尺寸的传感器将所述传感器牢牢地固定住，所述支架在与所述传感器接口部分接触的一侧将传感器的接口部分露出，便于和测试器插接，提供固定和平稳的测试。
文档编号A61C19/05GK202020563SQ201120091148
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者张晨, 王慰 申请人:张晨, 王慰