一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，包括底座、二自由度进给控制装置、根管锉夹持装置、离体牙模型夹持装置、多维力学信息检测装置、二自由度偏移控制装置。底座用于固定支撑二自由度进给控制装置与二自由度偏移控制装置。二自由度进给控制装置通过与根管锉夹持装置连接，使根管锉具有沿Z轴移动和绕Z轴转动两个自由度。二自由度偏移控制装置经多维力学信息检测装置与离体牙模型夹持装置固定连接，使离体牙模型具有沿X轴移动和沿Y轴移动两个自由度。多维力学信息检测装置能够实时监测运行过程中离体牙模型的受力情况。本案能够模拟牙科根管治疗手术中的根管预备操作并实现多维力学信息的检测与实时采集。

A Simulated Experimental Device for Motion Control and Force Detection in Dental Root Canal Therapy

【技术实现步骤摘要】
一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置
本技术涉及一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，属于牙科根管治疗技术。
技术介绍
现代牙科医学认为良好的根管预备是评价根管治疗充填质量的关键因素，是根管治疗手术成功的基础。根管预备的主要目的是清除根管内坏死残屑及代谢产物，去除根管壁感染的牙本质，使根管成形以利于充填。良好的根管预备要求预备后的根管在形态、锥度及解剖流向上与原根管保持基本一致，形成有利于冲洗和三维充填的形状。由于受到根管的解剖特点、使用者的操作、根管锉的特性以及根管治疗马达的输出特性的耦合性影响，在根管预备过程中易发生台阶、根管偏移、根尖孔敞开等并发症，难以保证填充质量与根尖封闭性。因此亟需研制一种实验装置，通过对根管治疗手术中根管预备过程的运动模拟，实时测量与采集运动过程中的多维力学信息，实现对上述影响因素的针对性分析与评价。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术中无法对影响根管预备质量的因素进行针对性分析与评价这一技术问题，本技术例提供了一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，以实现根管预备过程的运动模拟与运动过程中多维力学信息的实时测量与采集。技术方案：为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，底座、二自由度进给控制装置、根管锉夹持装置、离体牙模型夹持装置、多维力学信息检测装置和二自由度偏移控制装置；以Z轴作为水平轴；所述二自由度进给控制装置包括Z轴直线进给电机、L型支架和Z轴旋转步进电机；Z轴直线进给电机包括缸体I、伸缩轴I和U型支撑架，缸体I固定在底座上，U型支撑架与伸缩轴I固定连接并与伸缩轴I同步直线移动，U型支撑架罩设在缸体I外侧，并以缸体I作为导向相对缸体I直线移动；Z轴旋转步进电机包括缸体II和旋转轴II，缸体II固定在L型支架上，L型支架固定在U型支撑架上；所述伸缩轴I的移动平行于Z轴，旋转轴II的中心转轴平行于Z轴；所述根管锉夹持装置包括钻夹、钻夹套筒和根管锉，钻夹套筒与旋转轴II固定连接并与旋转轴II同步旋转运动，钻夹与钻夹套筒固定连接并与钻夹套筒同步旋转运动，钻夹夹持住根管锉；根管锉的中心线平行于Z轴；所述离体牙模型夹持装置包括上夹具、下夹具和圆柱形的传感器过渡板，所述上夹具和下夹具均固定在传感器过渡板上，通过上夹具和下夹具夹持住离体牙模型，离体牙模型正面朝向根管锉；所述多维力学信息检测装置包括移动平台过渡板和圆柱形的力学传感器，力学传感器的固定端安装在移动平台过渡板，传感器过渡板安装在力学传感器的感应端；力学传感器垂直Z轴安装并对Z轴方向的分力进行测量；所述二自由度偏移控制装置包括千分尺二维移动平台、支撑板和三角形支撑架，支撑板通过三角支撑架固定在底座上，千分尺二维移动平台的固定端安装在支撑板，移动平台过渡板安装在千分尺二维移动平台的移动端；千分尺二维移动平台垂直Z轴安装，通过千分尺二维移动平台调节移动平台过渡板在X轴方向和Y轴方向的直线移动。优选的，所述底座通过螺纹结构与缸体I和三角支撑架固定连接，在底座上设置有缸体I连接孔和三角支撑架连接孔。底座用于固定并支撑二自由度进给控制装置和二自由度偏移控制装置。底座上预留了两组连接孔，可以根据实际离体牙模型的尺寸参数调整二自由度进给控制装置在Z轴方向的安装位置。优选的，所述L型支架的一个连接面上设置有圆形通孔，旋转轴II穿过圆形通孔后伸出；L型支架的一个连接面上设置有缸体II连接孔，L型支架的另一个连接面上设置有U型支撑架连接孔，缸体II放置在L型支架的该另一个连接面上。L型支架用于过渡连接Z轴直线进给电机和Z轴旋转步进电机，将Z轴的直线移动和转动整合在一起。优选的，所述U型支撑架上设置有连接轴承，连接轴承的外圈与U型支撑架固定，内圈与伸缩轴I固定。优选的，为了保证离体牙模型能够被有效加持，采用内六角螺钉固定上夹具和下夹具；所述传感器过渡板沿中心轴均匀设置有三个连接孔，力学传感器设置有对应连接孔，传感器过渡板与力学传感器通过螺纹结构以及连接孔和对应连接孔连接。通过力传感器能够实时检测和采集该装置在工作过程中的受力情况。优选的，采用PC上位机作为控制终端，以PC上位机发送串行指令的方式实现对Z轴直线进给电机和Z轴旋转步进电机的运动控制。优选的，采用工业以太网现场总线EtherCAT技术与PC上位机进行实时数据通信。优选的，PC上位机包括设备调试模块、运动控制模块、实验操作模块和力学信息采集模块；设备调试模块用于实现设备启停、急停、节点编号配置、端口号与波特率设置，运动控制模块用于实现电机与电缸启停、电机正反转、回零点、电缸往复运动、运动参数设置与保存、运动参数的实时显示、故障代码显示与报警清除；实验操作模块用于实现根管预备各项实验操作的模拟，根据实际预备需求对进给速度、进给转速、进给距离、前进后退距离进行设置；力学信息采集模块用于实现多维力学信息的实时显示与采集，以导出文本文件的形式实现数据的存储。有益效果：本技术提供的用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，通过更换不同类型的离体牙模型能够针对性地分析不同解剖特点的根管在实际预备过程中的受力情况，通过Z轴直线进给电机的直线运动与Z轴旋转步进电机的旋转运动能够模拟实际根管预备过程中使用者的实际操作，通过更换不同类型的根管锉能够针对性地分析根管锉的特性对根管预备质量的影响，通过运动参数的设定可以模拟实际根管治疗马达的输出特性，通过多维力学信息检测装置能够实时测量与采集运动过程中根管锉在根管内的力学特性信息，从而实现对影响根管预备质量因素的针对性分析与评价。附图说明图1为本技术的立体结构示意图；图2为本技术在XOZ平面的结构示意图；图3为底座的结构示意图；图4为二自由度进给控制装置的结构示意图；图5为根管锉夹持装置的结构示意图；图6为离体牙模型夹持装置的结构示意图；图7为多维力学信息检测装置的结构示意图；图8为二自由度偏移控制装置的结构示意图；图9为本技术中控制部分的整体架构图。图中包括：1-底座，2-二自由度进给控制装置，3-根管锉夹持装置，4-离体牙模型夹持装置，5-多维力学信息检测装置，6-二自由度偏移控制装置；301-缸体I连接孔，302-三角支撑架连接孔；401-Z轴直线进给电机，402-L型支架，403-Z轴旋转步进电机，501-钻夹套筒，502-钻夹，503-根管锉，601-离体牙模型，602-上夹具，603-下夹具，604-传感器过渡板，701-力传感器，702-移动平台过渡板，801-千分尺二维移动平台，802-支撑板，803-三角形支撑架。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。如图1和图2所示，为一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，包括底座1、二自由度进给控制装置2、根管锉夹持装置3、离体牙模型夹持装置4、多维力学信息检测装置5、二自由度偏移控制装置6六部分。如图3所示，底座1上定制有10个缸体I连接孔301和4个三角支撑架连接孔302。底座1用于固定并支撑二自由度进给控制装置2和二自由度偏移控制装置6。缸体I连接孔301在底座1上等距分布，用于将二自由度进给控制装置2固定在底座1上。三角支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，其特征在于：底座(1)、二自由度进给控制装置(2)、根管锉夹持装置(3)、离体牙模型夹持装置(4)、多维力学信息检测装置(5)和二自由度偏移控制装置(6)；以Z轴作为水平轴；所述二自由度进给控制装置(2)包括Z轴直线进给电机(401)、L型支架(402)和Z轴旋转步进电机(403)；Z轴直线进给电机(401)包括缸体I、伸缩轴I和U型支撑架，缸体I固定在底座(1)上，U型支撑架与伸缩轴I固定连接并与伸缩轴I同步直线移动，U型支撑架罩设在缸体I外侧，并以缸体I作为导向相对缸体I直线移动；Z轴旋转步进电机(403)包括缸体II和旋转轴II，缸体II固定在L型支架(402)上，L型支架(402)固定在U型支撑架上；所述伸缩轴I的移动平行于Z轴，旋转轴II的中心转轴平行于Z轴；所述根管锉夹持装置(3)包括钻夹(502)、钻夹套筒(501)和根管锉(503)，钻夹套筒(501)与旋转轴II固定连接并与旋转轴II同步旋转运动，钻夹(502)与钻夹套筒(501)固定连接并与钻夹套筒(501)同步旋转运动，钻夹(502)夹持住根管锉(503)；根管锉(503)的中心线平行于Z轴；所述离体牙模型夹持装置(4)包括上夹具(602)、下夹具(603)和圆柱形的传感器过渡板(604)，所述上夹具(602)和下夹具(603)均固定在传感器过渡板(604)上，通过上夹具(602)和下夹具(603)夹持住离体牙模型(601)，离体牙模型(601)正面朝向根管锉(503)；所述多维力学信息检测装置(5)包括移动平台过渡板(702)和圆柱形的力学传感器(701)，力学传感器(701)的固定端安装在移动平台过渡板(702)，传感器过渡板(604)安装在力学传感器(701)的感应端；力学传感器(701)垂直Z轴安装并对Z轴方向的分力进行测量；所述二自由度偏移控制装置(6)包括千分尺二维移动平台(801)、支撑板(802)和三角支撑架(803)，支撑板(802)通过三角支撑架(803)固定在底座(1)上，千分尺二维移动平台(801)的固定端安装在支撑板(802)，移动平台过渡板(702)安装在千分尺二维移动平台(801)的移动端；千分尺二维移动平台(801)垂直Z轴安装，通过千分尺二维移动平台(801)调节移动平台过渡板(702)在X轴方向和Y轴方向的直线移动。...

【技术特征摘要】
1.一种用于牙科根管治疗的运动控制与力检测模拟实验装置，其特征在于：底座(1)、二自由度进给控制装置(2)、根管锉夹持装置(3)、离体牙模型夹持装置(4)、多维力学信息检测装置(5)和二自由度偏移控制装置(6)；以Z轴作为水平轴；所述二自由度进给控制装置(2)包括Z轴直线进给电机(401)、L型支架(402)和Z轴旋转步进电机(403)；Z轴直线进给电机(401)包括缸体I、伸缩轴I和U型支撑架，缸体I固定在底座(1)上，U型支撑架与伸缩轴I固定连接并与伸缩轴I同步直线移动，U型支撑架罩设在缸体I外侧，并以缸体I作为导向相对缸体I直线移动；Z轴旋转步进电机(403)包括缸体II和旋转轴II，缸体II固定在L型支架(402)上，L型支架(402)固定在U型支撑架上；所述伸缩轴I的移动平行于Z轴，旋转轴II的中心转轴平行于Z轴；所述根管锉夹持装置(3)包括钻夹(502)、钻夹套筒(501)和根管锉(503)，钻夹套筒(501)与旋转轴II固定连接并与旋转轴II同步旋转运动，钻夹(502)与钻夹套筒(501)固定连接并与钻夹套筒(501)同步旋转运动，钻夹(502)夹持住根管锉(503)；根管锉(503)的中心线平行于Z轴；所述离体牙模型夹持装置(4)包括上夹具(602)、下夹具(603)和圆柱形的传感器过渡板(604)，所述上夹具(602)和下夹具(603)均固定在传感器过渡板(604)上，通过上夹具(602)和下夹具(603)夹持住离体牙模型(601)，离体牙模型(601)正面朝向根管锉(503)；所述多维力学信息检测装置(5)包括移动平台过渡板(702)和圆柱形的力学传感器(701)，力学传感器(701)的固定端安装在移动平台过渡板(702)，传感器过渡板(604)安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵臻晖，陈桂，耿楠，李谨，李振华，丁飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32