一种用于根管预备的多维度人为操作力测量装置的制作方法

本发明涉及多维力测量技术领域，特别涉及一种用于根管预备的多维度人为操作力测量装置。

背景技术：

现代根管治疗学中认为良好的根管预备是严密根管填充的前提，是牙齿根管治疗术成功的关键。根管预备的主要目的在于利用机械清除根管感染牙髓的同时形成适合充填的根管形态，要求尽可能地维持根管原有的解剖走向。机用镍钛器械因其富有弹性和记忆性可以对比较细小弯曲的根管进行有效连续锥度的预备，能够更好地保持原始形态，减少偏移，形成较好的根管成形效果。

经研究发现根管的成形效果主要受操作者的操作经验、根管锉特性、根管治疗马达的输出特性、牙齿以及根管生物特性等多方面因素相关。机用根管锉在根管中进行切削运动时产生丰富的力学信息，因此，以上多种因素均能够通过根管锉在根管内运动时的多维力学信息进行综合评价其作用及影响，如发明专利cn201710118735.8中提出的力学信息测量装置，虽能够精确实时地测量根管预备过程中的六维力，但该力学信息仅能间接地反映以上多种因素对根管成形的影响，却无法从该装置的力学信息中直接分析出操作者对根管成形的影响，因此，亟需研制一种测量设备，能够实现根管预备过程中的多维度人为操作力的实时测量，分析人为因素对根管成形的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种用于根管预备的多维度人为操作力测量装置，该测量装置能够实现根管预备操作过程中的多维人为操作力的实时测量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种用于根管预备的多维度人为操作力测量装置，包括用于对仿真牙进行根管预备的牙科手机，仿真牙安装在用于测量仿真牙在根管预备过程中六维度受力信息的牙体六维力测量装置上，并且牙科手机上套装有用于测量操作者在根管预备过程中手部施加在牙科手机上的三维受力信息的三维力测量装置；三维力测量装置由轴向通透加工有牙科手机套装孔的中心受力球以及两个对称地安装在中心受力球左右两侧的三维力测量单元组成；牙体六维力测量装置由能安装到试验台上的底板以及六维力传感器、u型牙体固定槽和u型牙体挡板组成；六维力传感器固定在底板的中心，u型牙体固定槽固定在六维力传感器的转接板的中心，该u型牙体固定槽成型有用于安装仿真牙的牙体定位槽，u型牙体挡板通过紧固螺栓与u型牙体固定槽连接配合将仿真牙夹紧固定在u型牙体固定槽的牙体定位槽中。

为优化上述技术方案，采取的技术措施还包括：

上述的中心受力球包括中间的长立方体和一体成型在长立方体两侧面的半球体，牙科手机套装孔成型在长立方体上，半球体上加工有用于配合螺母连接三维力测量单元的螺柱。

上述的三维力测量单元由传感器底座、传感器盖板和四个一维力传感器组成；传感器底座的一端成型有与中心受力球的半球体相配合的半球腔，传感器底座的另一端成型有方便操作者手指放置的弧形容指槽；半球腔的底部加工有轴向贯通至弧形容指槽的连接孔，半球体上的螺柱穿设在连接孔中；传感器盖板通过螺钉与传感器底座固定相连接将四个一维力传感器扣装在传感器底座的半球腔中，每个一维力传感器的接触球均与中心受力球的半球体的表面相接触。

上述的传感器底座的半球腔中等弧度加工有四个用于卡装一维力传感器的定位斜槽，定位斜槽具有倾角为45度的倾斜角，一维力传感器固定卡扣在定位斜槽中，并且四个一维力传感器的中垂线的相交点在中心受力球的半球体的球心。

安装在中心受力球左侧的三维力测量单元的弧形容指槽用于放置操作者的拇指，该左侧的三维力测量单元测量操作者的拇指作用在牙科手机上的三维受力信息；安装在中心受力球右侧的三维力测量单元的弧形容指槽用于放置操作者的中指，该右侧的三维力测量单元测量操作者的中指作用在牙科手机上的三维受力信息。

将左侧的三维力测量单元中的每个一维力传感器的单维力分解为水平方向和垂直方向上的两个分力，并根据作用力和反作用力的关系，将各个分力在中心受力球的左侧半球体的球心位置进行合成得到左侧的三维受力信息；同理，将右侧三维力测量单元中的每个一维力传感器的单维力分解为水平方向和垂直方向上的两个分力，并根据作用力和反作用力的关系，将各个分力在中心受力球的右侧半球体的球心位置进行合成得到右侧的三维受力信息。

将左侧的三维力测量单元输出的三维受力和右侧三维力测量单元输出的三维受力在中心受力球的中心位置进行合成，得到该点的综合三维受力信息。

与现有技术相比，本发明在牙科手机上套装有三维力测量装置；能利用三维力测量装置来测量操作者在根管预备过程中手部施加在牙科手机上的三维受力信息。本发明将仿真牙安装在牙体六维力测量装置上，牙体六维力测量装置能测量仿真牙在根管预备过程中仿真牙承受的六维度力学信息。从而使本发明能通过对仿真牙根管预备过程中的多维度测量，获取能影响根管成形的精确数据。本发明具有以下有益效果是：

一、能够实时地测量根管预备过程中操作者手部施加的多维力学信息，为分析人为操作力对根管成形的影响提供直接分析数据；

二、该测量装置具有简单的机械结构、易于集成至多种型号的牙科手机。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中牙体六维力测量装置的立体结构示意图；

图3是本发明的三维力测量装置的立体结构示意图；

图4是本发明三维力测量装置的中心受力球的结构示意图；

图5是本发明三维力测量装置的三维力测量单元的结构示意图；

图6是本发明一维力传感器的力分解示意图；

图7是本发明三维力测量装置的三维力合成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

其中的附图标记为：定位斜槽d、接触球q、仿真牙t、牙科手机1、三维力测量装置2、中心受力球21、牙科手机套装孔21a、长立方体211、半球体212、螺柱213、三维力测量单元22、半球腔22a、弧形容指槽22b、连接孔22c、传感器底座221、传感器盖板222、一维力传感器223、螺母23、牙体六维力测量装置3、底板31、六维力传感器32、转接板321、u型牙体固定槽33、u型牙体挡板34、紧固螺栓35。

图1至图5为本发明的结构示意图，如图所示，本发明的一种用于根管预备的多维度人为操作力测量装置，包括用于对仿真牙t进行根管预备的牙科手机1，仿真牙t固定安装在牙体六维力测量装置3上，牙体六维力测量装置3能够测量出仿真牙t在根管预备过程中承受的六维度受力信息，即施加在仿真牙t上的六维力学信息数据。为了能使牙体六维力测量装置3不会在操作的过程中移动，牙体六维力测量装置3固定在试验台的平台上。本发明最大的贡献在于在牙科手机1上还固定套装有三维力测量装置2，三维力测量装置2能够实时地测量操作者在根管预备过程中手部施加在牙科手机1上的三维受力信息，从而获得操作者手部施加的多维力学信息数据，为分析人为操作力对根管成形的影响提供直接分析数据。

由本发明的图3可以看出，三维力测量装置2由中心受力球21和两个三维力测量单元22组装构成。中心受力球21上轴向通透加工有牙科手机套装孔21a，牙科手机1穿装在牙科手机套装孔21a中。两个三维力测量单元22对称设置，一个三维力测量单元22安装在中心受力球21的左侧，另一个三维力测量单元22安装在中心受力球21的右侧。

如图2所示，本发明的牙体六维力测量装置3由底板31以及六维力传感器32、u型牙体固定槽33和u型牙体挡板34组成。其中，底板31上加工有装配孔，用于固定安装到试验台上。六维力传感器32则通过螺丝固定在底板31的中心，六维力传感器32的顶面加工有转接板321，u型牙体固定槽33固定在六维力传感器32的转接板321的中心，u型牙体固定槽33成型有用于安装仿真牙t的牙体定位槽，u型牙体挡板34通过两棵紧固螺栓35与u型牙体固定槽33连接配合将仿真牙t夹紧固定在u型牙体固定槽33的牙体定位槽中。本发明通过安装的六维力传感器32能够实时地测量仿真牙t在预备过程中的多个维度的力信息。

如图4所示，本发明的中心受力球21包括处于中间的长立方体211和一体成型在长立方体211左右两侧面上的半球体212。上述的牙科手机套装孔21a成型在长立方体211上，并且牙科手机套装孔21a的中心轴线与长立方体211的中心轴线相重合。每个半球体212上均加工有螺柱213，螺柱213配设有螺母23，三维力测量单元22通过螺柱213与螺母23的螺旋配合安装在中心受力球21上。

如图5所示，三维力测量单元22由传感器底座221、传感器盖板222和四个一维力传感器223组装构成；传感器底座221呈圆柱形，其一端加工成型有内凹的半球腔22a，半球腔22a恰好与中心受力球21的半球体212相配合。传感器底座221的另一端成型有凹弧形的弧形容指槽22b，弧形容指槽22b可以方便操作者的手指放置。半球腔22a的底部加工有沿传感器底座221的轴向贯通至弧形容指槽22b的连接孔22c，半球体212上的螺柱213穿设在连接孔22c中；弧形容指槽22b中位于连接孔22c的尾端扩径形成有沉孔，螺母23位于沉孔中与螺柱213旋转相连接。传感器盖板222通过螺钉与传感器底座221固定相连接，四个一维力传感器223通过传感器盖板222扣装在传感器底座221的半球腔22a中，每个一维力传感器223的接触球q均与中心受力球21的半球体212的表面相接触。

实施例中，本发明的传感器底座221的半球腔22a中等弧度加工有四个用于卡装一维力传感器223的定位斜槽d，定位斜槽d具有倾角为45度的倾斜角，一维力传感器223固定卡扣在定位斜槽d中。四个定位斜槽d在半球腔22a中周向相距90度，相应地四个一维力传感器223在半球腔22a中为周向相距90度分布，并且四个一维力传感器223的中垂线的相交点在中心受力球21的半球体213的球心。

本发明安装在中心受力球21左侧的三维力测量单元22的弧形容指槽22c用于放置操作者的拇指，该左侧的三维力测量单元22测量操作者的拇指作用在牙科手机1上的三维受力信息；安装在中心受力球21右侧的三维力测量单元22的弧形容指槽22c用于放置操作者的中指，该右侧的三维力测量单元22测量操作者的中指作用在牙科手机1上的三维受力信息。

图6是本发明一维力传感器的力分解示意图；本发明单侧三维受力信息的获得方法是：将三维力测量单元22中各个一维力传感器223的单维力分解为水平方向和垂直方向上的两个分力，并根据作用力和反作用力的关系，将各个分力在中心受力球21的半球体213的球心位置进行合成即可得到三维受力信息。也就是说安装在右侧的三维力测量单元22中的四个一维力传感器223的单维力在中心受力球21右侧的半球体213的球心位置进行合成，可以得到右侧的三维受力信息。安装在左侧的三维力测量单元22中的四个一维力传感器223的单维力在中心受力球21左侧的半球体213的球心位置进行合成，可以得到左侧的三维受力信息。

操作者在根管预备过程中手部施加在牙科手机1上的综合三维受力信息的获得方法为：将左侧的三维力测量单元22输出的三维受力和右侧三维力测量单元22输出的三维受力在中心受力球21的中心位置进行合成，得到该点的综合三维受力信息。

本发明能通过三维力测量装置能够实时地测量根管预备过程中操作者手部施加的多维力学信息，为分析人为操作力对根管成形的影响提供直接分析数据。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。