牙体硬组织材料磨耗实验系统的设计

发布时间：2020-09-11 08:07

　　牙体硬组织的磨耗作用是口腔中的常见现象,包括牙齿之间的磨耗、牙齿上修复材料的磨耗、刷牙过程中牙刷及牙膏对牙齿及牙齿上的修复材料的磨耗等。研究牙体硬组织或修复材料的磨耗,可以为研制新的耐磨修复材料及预防或延缓牙齿磨损提供理论基础和指导方向。由于口腔有许多不可控制的因素,很难进行磨耗试验的在体研究,因此大多数研究是在体外的磨耗实验机上进行。本课题与上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔修复科、上海市口腔病学重点实验室合作,研制了一种牙体硬组织材料磨耗实验机,为牙体硬组织材料磨耗研究提供了实验手段。本课题研制的牙体硬组织材料磨耗实验机,采用凸轮机构或偏心轮机构,模拟人体在咀嚼过程中牙体材料间的磨耗作用,为牙体硬组织材料磨耗研究提供了手段。该实验机包括磨耗运动机构、电力驱动与控制系统、咬合力检测系统三部分。在磨耗运动机构部分,设计了两种方案：第一种方案采用恒定的垂直咬合力,用偏心轮机构来控制牙体的水平位移,以此实现牙体材料之间的相对磨耗运动；第二种方案采用直动平底盘形凸轮机构来控制上牙的运动规律,采用三次多项式运动规律与正弦运动规律的组合曲线来拟合凸轮轮廓,较好地模拟了牙齿的咀嚼运动规律：既有上下牙之间可变的咬合作用力,又有上下牙间的水平相对位移。在电力驱动与控制部分,通过变频调速系统控制交流电机,驱动凸轮或偏心轮机构,可在线设置电机转速,从而实现牙体咀嚼频率的在线调节；采用PLC作为控制器,在偏心轮或凸轮上安装接近开关,可对磨耗循环次数进行在线计数和显示,可预设咀嚼循环的目标次数,实现自动停机。在咬合力检测部分,采用压力传感器检查咬合力在竖直方向上的分力,通过数据采集系统和显示面板,可在线检测咀嚼力的垂直分力,并可在线观察咬合垂直分力的变化情况。在研制的“恒咬合力磨耗实验机”的基础上,进行了牙体硬组织材料的磨耗实验,验证了本实验系统的可行性。该系统已被上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔修复科、上海市口腔病学重点实验室采用。
【学位单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：R783.1
【部分图文】：

牙科,磨耗,实验机,机械传动

料在特定磨耗机制下的磨耗特性，如通过电镜对材料表面细微变化、材料特征的观察，描述磨耗规律、材料性能。国内研制的一种v型牙科磨耗试验机[6J如图1一1所示，它一定程度减少了现存的问题。该试验机在结构上主要由控制部分、传动部分和磨耗部分(磨耗头)组成，其整体外形呈房子状，驱动及传动结构均位于试验机的内部。V型牙科磨耗实验机主要用来定量测试口腔内牙齿及修复材料的磨损情况，可测定不同刷毛硬度的牙刷及不同刷牙压力对牙齿硬组织的磨损情况，不同牙膏磨擦剂对牙齿硬组织的磨损情况，以及各种牙齿修复材料的磨耗性能的测定。通过这些测定，不但能定量评价口腔内的磨损现象，而且能为牙刷的设计、牙膏磨擦剂的选择、牙齿修复材料的配方设计提供重要的评价反馈信息。该磨耗机主要技术参数如下。弹簧加力装置滑动杆计数器试样固定架磨耗头及对磨体试样v型摆动臂连接杆合轮图1一IV型牙科磨耗实验机的机械传动结构电机功率60W，输出转数120r八nin以下可一调;磨耗头运动速度:7200次爪以下可调

马达,联结器,磨耗,简易型

牙齿,咬合面,传感器

按上述测量牙咬合力和牙位移的方法，将反射面和光纤位移传感器分别固定在测试者的被测牙齿和邻近牙齿上，准备测量牙位移[”];同时，将准备好的力传感器放入被测牙齿对之间。测量系统框图如图1一4所示。半半半半半半半半半半半导体激光器器器翼鑫鑫光光纤位移传感器器器:光电放大电路路路路路路路路路计计计计计计计计计计计计计计计算机机电电电电电电电电荷放大器器器模/数转换器器器器器器器力力传感器器器器器器器器器器器器图14人体牙齿咀嚼状况的实时测量框图这是到目前为止牙医界第一次对人体牙齿咀嚼过程的动态实时测量，得到一幅完整的人体牙齿咀嚼过程中受力分析和运动状况图。为今后解决诸如牙齿咀嚼状况的一般运动方程，牙齿相对于领骨运动的阻尼系数等研究工作提供了可能。同l时也讨论了口腔这一特殊的测量环境中一些影响测量准确度的因素。国外同类仪器的上下牙相对位移动作，多以电气线路控制电机来实现的，即卜卜牙:的咬合动作是通过两个电机带动两个丝杠来实现的。工作时要求电机要有正反转，其设计方案复杂，制作成本高，操作和控制不便，不宜推行。现有技术下，!几业企业和研究机构进行的磨耗试验多以被试件在一定作用力的情况下磨耗次数、日寸间等参数的曲线来评定试件的耐磨性能。传统的磨耗试验难以在一台仪器卜进行，因而影响了试验所得参数的准确性和可靠性。美国HAKE公司设计的磨耗试验仪!’“}为两个回转_〔作台，回转工作台可安装试件，试件可绕轴线转

【参考文献】