RU56154U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE CENTRAL RELATIONSHIP OF THE JAWS - Google Patents

Abstract

Полезная модель касается конструкции прибора для использования в ортопедической стоматологии, а именно для определения центрального соотношения челюстей. Задача предлагаемого решения - повышение точности результатов измерений и повышение удобства пользования. Для решения поставленной задачи в прибор для определения центрального соотношения челюстей, содержащий емкостной датчик 1 в виде двух изолированных пластин, закрепленных между челюстями измерительный генератор 3, преобразователь сигнала 5, индикатор 1, а также источник стабилизированного напряжения, введены новые блоки, а некоторые функциональные блоки имеют иное схемное построение. Так в прибор введены счетчик-делитель 4 и генератор эталонной частоты 6, датчик 1 включен в задающую схему 2 измерительного генератора 3, преобразователь сигнала 5 выполнен цифровым, индикатор 7 выполнен жидкокристаллическим. Кроме того, электронные блоки прибора собраны на основе микропроцессора. 2 п.ф., 1 рис.The utility model relates to the design of the device for use in orthopedic dentistry, namely to determine the central ratio of the jaws. The objective of the proposed solution is to increase the accuracy of measurement results and improve ease of use. To solve this problem, a device for determining the central ratio of the jaws, containing a capacitive sensor 1 in the form of two isolated plates fixed between the jaws, a measuring generator 3, a signal converter 5, an indicator 1, as well as a stabilized voltage source, introduced new blocks, and some functional blocks have a different circuit design. So, the counter-divider 4 and the reference frequency generator 6 are introduced into the device, the sensor 1 is included in the driving circuit 2 of the measuring generator 3, the signal converter 5 is made digital, the indicator 7 is made liquid crystal. In addition, the electronic components of the device are assembled on the basis of a microprocessor. 2 p.p., 1 pic.

Description

Полезная модель касается конструкции прибора для использования в ортопедической стоматологии, а именно для определения центрального соотношения челюстей.The utility model relates to the design of the device for use in orthopedic dentistry, namely to determine the central ratio of the jaws.

Методика проведения подобных исследований описана в статье авторов А.В.Цимбалистова, И.В.Войтяцкой, М.С.Михайлова, Р.А.Садикова «Функциональная диагностика а ортопедической стоматологии», журнал «Медицинский бизнес», №4 (82), 2001 г. Аппаратура, используемая при указанных исследованиях, представлена в книге авторов И.Ю.Лебеденко, Т.И.Ибрагимова, А.Н.Ряховского «Функциональные и аппаратные методы исследования в ортопедической стоматологии», «Медицинское информационное агентство», Москва, 2005 г.The methodology for conducting such studies is described in the article by the authors A.V. Tsimbalistov, I.V. Voyatyatskaya, M.S. Mikhailov, R. A. Sadikov "Functional diagnostics and orthopedic dentistry", the journal "Medical Business", No. 4 (82) , 2001. The equipment used in these studies is presented in the book of the authors I.Yu. Lebedenko, T.I. Ibragimov, A.N. Ryakhovsky "Functional and apparatus research methods in orthopedic dentistry", "Medical News Agency", Moscow 2005

Из описанных аппаратов наиболее близким по конструктивному решению к предлагаемому прибору можно считать аппарат для определения центральной окклюзии АОЦО КФ2.893.006, изготовленный в 1991 г. ЛНПО «Азимут» (схема прибора из паспорта прилагается). Описание работы на этом приборе приведено в «Руководстве по ортопедической стоматологии. Протезирование при полном отсутствии зубов». Под редакцией И.Ю.Лебеденко, Э.С.Каливраджияна, Т.И.Ибрагимова.Of the apparatuses described, the apparatus closest to the proposed device in terms of design is the apparatus for determining central occlusion of AOsO KF2.893.006, manufactured in 1991 by LNPO "Azimut" (a device diagram from the passport is attached). A description of the operation of this device is given in the “Guide to orthopedic dentistry. Prosthetics in the absence of teeth. " Edited by I.Yu. Lebedenko, E.S. Kalivrajiyan, T.I. Ibrahimova.

Известный аппарат содержит датчик емкостного типа, который включен в диагональ диодно-емкостного моста на входе измерительного генератора, представляющего собой генератор прямоугольных импульсов. Выход моста соединен с интегрирующей RC-цепью, которая выделяет постоянную составляющую из сигнала, поступающего с моста. Выделенный сигнал поступает на усилитель постоянного тока и далее на преобразователь сигнала, который The known apparatus contains a capacitive type sensor, which is included in the diagonal of the diode-capacitive bridge at the input of the measuring generator, which is a rectangular pulse generator. The bridge output is connected to an integrating RC circuit, which isolates the DC component from the signal coming from the bridge. The selected signal is fed to a DC amplifier and then to a signal converter, which

содержит пиковый детектор и схему деления напряжения. Преобразованный сигнал отображается на экране индикатора путем отклонения стрелки по шкале, отградуированной в единицах силы Н (Ньютон). Шкала имеет 3 диапазона измерений (0-50, 50-150, 150-500). Питание аппарата - автономное, от блока аккумуляторов. Аппарат снабжен устройством установки нуля для сброса показаний перед началом измерений.contains a peak detector and a voltage division circuit. The converted signal is displayed on the indicator screen by deflecting the arrow on a scale graduated in units of force H (Newton). The scale has 3 measuring ranges (0-50, 50-150, 150-500). The device is powered independently from the battery pack. The device is equipped with a zero-setting device for resetting readings before starting measurements.

Аппарат работает следующим образом. Емкостной датчик, состоящий из двух изолированных друг от друга пластинок (они и являются обкладками конденсатора), фиксируется при помощи специального крепления на нижней челюсти. На верхней челюсти устанавливается площадка, в которую упирается датчик. При сжатии челюстей датчик, установленный на нижней челюсти, упираясь в площадку, установленную на верхней челюсти, подвергается упругой деформации (сдавлению). В результате изменяется расстояние между двумя изолированными друг от друга пластинами (происходит их сближение), из которых состоит датчик, что и приводит к изменению его емкости (она возрастает). Чем больше сжатие, тем больше емкость. Это ведет к изменению постоянной составляющей, которая поступает с выхода интегрирующей цепочки на вход усилителя постоянного тока. Далее сигнал преобразуется и поступает на индикатор, где отклонение стрелки увеличивается с увеличением сигнала, т.е. с увеличением усилия сжатия челюстей.The device operates as follows. The capacitive sensor, consisting of two plates isolated from each other (they are the plates of the capacitor), is fixed using a special mount on the lower jaw. On the upper jaw, a platform is installed in which the sensor abuts. When compressing the jaws, a sensor mounted on the lower jaw, abutting against a platform mounted on the upper jaw, undergoes elastic deformation (compression). As a result, the distance between two plates isolated from each other changes (they approach each other) of which the sensor consists, which leads to a change in its capacitance (it increases). The greater the compression, the greater the capacity. This leads to a change in the DC component, which comes from the output of the integrating circuit to the input of the DC amplifier. Next, the signal is converted and fed to the indicator, where the deviation of the arrow increases with increasing signal, i.e. with an increase in the force of compression of the jaws.

Положение нижней челюсти по отношению к верхней может изменяться в течение жизни человека. Это происходит в результате потери зубов (высота прикуса снижается, нижняя челюсть может смещаться в каком то направлении). При ортопедическом лечении возникает вопрос, как определить исходное (правильное) положение нижней челюсти по отношению к верхней, т.е. центральное соотношение челюстей. Известно, что только при определенном расположении челюстей по отношению друг к другу (т.е. в центральном соотношении), жевательный аппарат человека способен развить максимальное усилие сжатия. Следовательно, максимальное значение жевательного усилия, определяемое в серии измерений, показывает центральное соотношение челюстей. Эта высота The position of the lower jaw in relation to the upper jaw may change during the course of a person's life. This occurs as a result of tooth loss (the height of the bite decreases, the lower jaw can move in some direction). With orthopedic treatment, the question arises of how to determine the initial (correct) position of the lower jaw in relation to the upper, i.e. central jaw ratio. It is known that only with a certain arrangement of the jaws in relation to each other (i.e., in a central ratio), the human chewing apparatus is able to develop maximum compression force. Therefore, the maximum value of the chewing force, determined in a series of measurements, shows the central ratio of the jaws. This height

фиксируется и в дальнейшем используется при протезировании пациента.It is fixed and subsequently used for prosthetics of the patient.

При изменении (повышении) высоты прикуса путем установки на датчик специальных штифтов, которые делают его выше, меняются усилия сжатия, развиваемые жевательными мышцами. Оптимальная высота прикуса определяется по наибольшему усилию сжатия.When changing (increasing) the height of the bite by installing special pins on the sensor that make it higher, the compressive forces developed by the masticatory muscles change. The optimal bite height is determined by the greatest compression force.

К недостаткам прибора можно отнести следующее. Изменение емкости датчика преобразуется в изменение сопротивления моста и далее амплитуды сигнала. Измерения происходят за счет аналогового преобразования сигнала с датчика. Датчик включен в диагональ диодно-емкостного моста, который на выходе дает большую погрешность. В схеме прибора присутствует дорогой по себестоимости усилитель постоянного тока, который также не обеспечивает достаточной точности измерений и который подвержен температурному дрейфу. Кроме того, реализованный в известном приборе алгоритм измерений требует постоянной корректировки нуля.The disadvantages of the device include the following. A change in the sensor capacitance is converted into a change in the bridge resistance and then the signal amplitude. Measurements occur due to analog conversion of the signal from the sensor. The sensor is included in the diagonal of the diode-capacitive bridge, which at the output gives a large error. The instrument circuit contains a cost-effective DC amplifier, which also does not provide sufficient measurement accuracy and which is prone to temperature drift. In addition, the measurement algorithm implemented in the known device requires constant adjustment of zero.

Таким образом, известный прибор характеризуется низкой точностью и субъективностью результатов измерений из-за использованного алгоритма обработки сигнала, а также из-за использования стрелочного прибора.Thus, the known device is characterized by low accuracy and subjectivity of the measurement results due to the used signal processing algorithm, as well as due to the use of a pointer device.

Кроме того необходимость менять шкалу измерений и перед каждым измерением производить калибровку шкалы аппарата на 0 создает неудобства в работе и низкую оперативность. Прибор неудобен также и по своим габаритным и весовым параметрам.In addition, the need to change the scale of measurements and before each measurement to calibrate the scale of the apparatus to 0 creates inconvenience in work and low efficiency. The device is also inconvenient in its overall and weight parameters.

Задача предлагаемого решения - повышение точности результатов измерений и повышение удобства пользования.The objective of the proposed solution is to increase the accuracy of measurement results and improve ease of use.

Для решения поставленной задачи в приборе выбран другой алгоритм обработки сигнала, поступающего с датчика. Датчик в виде двух изолированных пластин, закрепленных между челюстями, включен в задающую цепь измерительного генератора, где изменение емкости преобразуется в изменение частоты с помощью счетчика-делителя частоты. Сигнал со счетчика-делителя частоты сравнивается с сигналом генератора эталонной частоты. Результаты сравнения преобразуется цифровым преобразователем сигнала и поступают на жидкокристаллический индикатор. Таким образом, в приборе для определения центрального соотношения челюстей, включающем датчик в To solve the problem in the device, another algorithm for processing the signal from the sensor is selected. The sensor in the form of two insulated plates fixed between the jaws is included in the driving circuit of the measuring generator, where the change in capacitance is converted into a change in frequency using a counter divider frequency. The signal from the counter-divider frequency is compared with the signal of the reference frequency generator. The comparison results are converted by a digital signal converter and fed to a liquid crystal display. Thus, in the device for determining the central ratio of the jaws, including the sensor in

виде двух изолированных пластин, закрепленных между челюстями, измерительный генератор, преобразователь сигнала, индикатор, а также источник стабилизированного напряжения, введены новые блоки, а некоторые функциональные блоки имеют иное схемное построение. Так в прибор введен счетчик-делитель и генератор эталонной частоты, датчик включен в задающую цепь генератора, преобразователь сигнала выполнен цифровым, индикатор выполнен жидкокристаллическим, при этом выход измерительного генератора соединен со входом счетчика-делителя, выход которого соединен с первым входом преобразователя сигнала, второй вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, выход цифрового преобразователя сигнала соединен со входом жидкокристаллического индикатора.in the form of two insulated plates fixed between the jaws, a measuring generator, a signal converter, an indicator, as well as a stabilized voltage source, new blocks are introduced, and some functional blocks have a different circuit design. So, a counter-divider and a reference frequency generator are introduced into the device, the sensor is included in the master circuit of the generator, the signal converter is digital, the indicator is liquid crystal, and the output of the measuring generator is connected to the input of the counter-divider, the output of which is connected to the first input of the signal converter, the second the input of which is connected to the output of the reference frequency generator, the output of the digital signal converter is connected to the input of the liquid crystal indicator.

Схема прибора может быть реализована на основе микропроцессора.The circuit of the device can be implemented based on a microprocessor.

Предлагаемое схемное решение прибора позволило реализовать другой алгоритм обработки сигнала и повысить тем самым точность вычислений и точность индикации его результатов. Исключен диодно-емкостной мост, усилитель постоянного тока и аналоговые блоки. Кроме того, предлагаемый прибор удобнее для пользования за счет автоматической калибровки прибора и удобства считывания результатов измерений. Индикатор содержит одну шкалу на весь диапазон измерений. Схема прибора позволяет использовать современные источники питания, которые существенно эффективнее, чем в прототипе, экономнее в расходовании за счет отключения прибора на время паузы в измерениях, что также повышает удобство пользования прибором.The proposed circuit solution of the device made it possible to implement a different signal processing algorithm and thereby increase the accuracy of calculations and the accuracy of the indication of its results. Excluded diode-capacitive bridge, DC amplifier and analog blocks. In addition, the proposed device is more convenient to use due to the automatic calibration of the device and the convenience of reading the measurement results. The indicator contains one scale for the entire measurement range. The circuit of the device allows the use of modern power sources, which are much more efficient than in the prototype, more economical in spending due to turning off the device for a pause in measurements, which also increases the usability of the device.

Предлагаемая схема обладает возможностью дальнейшего совершенствования, например, подключения ее к персональному компьютеру, что повысит удобство измерений, обработки и хранения данных.The proposed scheme has the possibility of further improvement, for example, connecting it to a personal computer, which will increase the convenience of measurement, processing and storage of data.

Предлагаемый прибор поясняется фиг.1, где показана блок-схема прибора.The proposed device is illustrated in figure 1, which shows a block diagram of the device.

Прибор содержит емкостной датчик 1 в виде двух изолированных пластин, которые предназначены для крепления между челюстями и включены в задающую цепь 2 измерительного генератора The device contains a capacitive sensor 1 in the form of two insulated plates, which are designed for mounting between the jaws and are included in the driving circuit 2 of the measuring generator

3. Сигнал с выхода генератора 3 поступает на вход счетчика-делителя 4 и далее с его выхода на вход цифрового преобразователя 5. Другой вход цифрового преобразователя 5 соединен с выходом генератора эталонной частоты 6. Обработанный цифровым преобразователем 6 сигнал поступает на жидкокристаллический индикатор 7. Блоки прибора питаются от источника стабилизированного напряжения 8.3. The signal from the output of the generator 3 is fed to the input of the divider counter 4 and then from its output to the input of the digital converter 5. The other input of the digital converter 5 is connected to the output of the reference frequency generator 6. The signal processed by the digital converter 6 is fed to the liquid crystal indicator 7. Blocks devices are powered by a stabilized voltage source 8.

Схема прибора может быть построена на микропроцессоре, осуществляющем цифровые преобразования сигнала.The circuit of the device can be built on a microprocessor that performs digital signal conversion.

Прибор работает следующим образом. Емкостной датчик 1, состоящий из двух пластин (обкладок), помещается между челюстями и сдавливается пациентом. От величины сжатия меняется емкость датчика. Например, с увеличением сжатия увеличивается емкость датчика. Увеличение емкости ведет к увеличению периода сигнала измерительного генератора 3. Сигнал с выхода измерительного генератора поступает на счетчик-делитель 4, где период сигнала Т_изм умножается. При таком алгоритме обработки сигнала относительная погрешность не превысит значения 1,2×10^-4, что значительно ниже, чем в прототипе, где сигнал с моста поступал на интегрирующую цепь и усилитель постоянного тока. В результате информация преобразуется в десятичный код. Эта информация далее выводится на жидкокристаллический индикатор в единицах силы (Н) с точностью до десятых долей.The device operates as follows. A capacitive sensor 1, consisting of two plates (plates), is placed between the jaws and is compressed by the patient. The capacitance of the sensor changes from the amount of compression. For example, with increasing compression, the capacitance of the sensor increases. An increase in capacitance leads to an increase in the period of the signal of the measuring generator 3. The signal from the output of the measuring generator is supplied to the counter-divider 4, where the period of the signal T _ism is multiplied. With this signal processing algorithm, the relative error will not exceed 1.2 × 10 ^-4 , which is significantly lower than in the prototype, where the signal from the bridge was fed to an integrating circuit and a DC amplifier. As a result, the information is converted to decimal code. This information is then displayed on the liquid crystal indicator in units of force (N) with an accuracy of tenths.

Питание прибора осуществляется от четырех элементов ААА через стабилизатор напряжения.The device is powered by four AAA elements through a voltage regulator.

Перед каждым измерением прибор самостоятельно осуществляет калибровку датчика и устанавливается на ноль.Before each measurement, the device independently calibrates the sensor and sets it to zero.

Прибор требует значительно меньшего расхода напряжения, чем прототип, и позволяет работать дольше без замены элементов питания. Кроме того, в приборе предусмотрен режим ожидания в момент паузы в измерениях, когда питание не потребляется.The device requires significantly less voltage than the prototype, and allows you to work longer without replacing the batteries. In addition, the device has a standby mode at the time of a pause in measurements when power is not consumed.

Таким образом, новое схемное решение позволило создать удобный компактный прибор с экономичным питанием. Схема преобразования сигнала и выведения сигнала на индикатор обеспечивает более высокую точность измерений, оперативность и удобство считывания показаний прибора.Thus, the new circuit solution allowed us to create a convenient compact device with economical power supply. The scheme of signal conversion and signal output to the indicator provides higher measurement accuracy, efficiency and ease of reading instrument readings.

Claims (2)

1. Прибор для определения центрального соотношения челюстей, содержащий емкостной датчик, измерительный генератор, преобразователь сигнала, индикатор, а также источник стабилизированного напряжения, отличающийся тем, что в прибор введены счетчик-делитель и генератор эталонной частоты, преобразователь сигнала выполнен цифровым, а индикатор выполнен жидкокристаллическим, при этом датчик включен в задающую цепь измерительного генератора, выход которого соединен со входом счетчика-делителя, выход последнего соединен с первым входом преобразователя сигнала, второй вход преобразователя сигнала соединен с генератором эталонной частоты, а выход преобразователя сигнала соединен со входом жидкокристаллического индикатора.1. The device for determining the central ratio of the jaws, containing a capacitive sensor, a measuring generator, a signal converter, an indicator, and a stabilized voltage source, characterized in that a counter divider and a reference frequency generator are introduced into the device, the signal converter is digital, and the indicator is made liquid crystal, while the sensor is included in the driving circuit of the measuring generator, the output of which is connected to the input of the counter-divider, the output of the latter is connected to the first input of the pre the signal generator, the second input of the signal converter is connected to the reference frequency generator, and the output of the signal converter is connected to the input of the liquid crystal indicator. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что электронные блоки прибора собраны на основе микропроцессора.

2. The device according to claim 1, characterized in that the electronic components of the device are assembled on the basis of a microprocessor.