三維咀嚼力測(cè)量系統(tǒng)及下頜運(yùn)動(dòng)跟蹤裝置的研制.pdf

1、人類的咀嚼活動(dòng)是由中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制并受食品性能影響的復(fù)雜生理過(guò)程和物理過(guò)程。咀嚼時(shí),牙齒與食物接觸所產(chǎn)生的力通過(guò)牙根傳至頜骨,除了能刺激兒童頜骨的正常發(fā)育外,也能增進(jìn)成人牙周組織的健康,減緩老人的牙齒松動(dòng)及頜骨萎縮。所以,咀嚼力(或咬合力)的大小、方向及分布常常作為描述人類咀嚼功能的重要標(biāo)志,而這種基于食物變形、斷裂和研碎時(shí)所產(chǎn)生的隨時(shí)空變化的力學(xué)信息通過(guò)人體感覺器官的感知并經(jīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)集成后反過(guò)來(lái)又會(huì)成為人們對(duì)食品質(zhì)感性能的主觀評(píng)判

2、。弄清人體器官與食品之間相互作用特別是咀嚼力、下頜運(yùn)動(dòng)模式和食物性能之間的相互關(guān)系不僅對(duì)于牙齒健康水平的評(píng)價(jià)、牙齒保健(包括牙齒矯正)、咀嚼功能恢復(fù)、口腔生理及人類感官感知機(jī)制研究具有十分重要的意義,而且也可為義齒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造、義齒材料的研究和開發(fā)、食品品質(zhì)評(píng)估和產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供詳實(shí)可靠的科學(xué)基礎(chǔ)。因此,測(cè)量和分析咀嚼力及下頜(或牙齒)運(yùn)動(dòng)模式既是了解口頜系統(tǒng)生理功能、評(píng)價(jià)人類咀嚼能力、弄清食品質(zhì)感性能感官感知機(jī)制的客觀需要,也是

3、口腔生理學(xué)、口腔病理學(xué)、咀嚼生物力學(xué)、食品質(zhì)感學(xué)等與咀嚼肌及顳下頜關(guān)節(jié)有關(guān)的臨床診斷及科學(xué)研究中不可或缺的技術(shù)手段。
　　 根據(jù)研究?jī)?nèi)容,本文主要由以下兩部分組成:
　　 1.三維咀嚼力測(cè)量系統(tǒng)的研制與開發(fā)
　　 由于咀嚼力在牙齒咀嚼效率評(píng)估、內(nèi)植假體失效和牙合紊亂疾病的生物力學(xué)因素分析以及食品質(zhì)感性能本質(zhì)研究等過(guò)程中特有的價(jià)值,自上世紀(jì)六十年代以來(lái)咀嚼力的測(cè)量和分析一直是口腔醫(yī)學(xué)、牙科學(xué)及食品質(zhì)感學(xué)等相關(guān)研究領(lǐng)

4、域的關(guān)鍵組成部分。盡管有許多測(cè)定咀嚼力或咬合力的方法,但大部分僅涉及到垂直于頜面方向單向力的測(cè)量。事實(shí)上,當(dāng)下頜橫向運(yùn)動(dòng)或者下頜縱向運(yùn)動(dòng)但上、下齒尖端的傾斜部位相互接觸時(shí),食物必定受到水平力的作用。大量研究發(fā)現(xiàn),食物對(duì)牙齒的水平反作用力有可能是造成牙周結(jié)構(gòu)破壞和各種種植體失效的主要因素,對(duì)食品質(zhì)感性能的評(píng)估也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。為了精確地測(cè)量和監(jiān)測(cè)人類咀嚼過(guò)程中咀嚼力的變化,我們采用具有獨(dú)特設(shè)計(jì)的梁式三維力傳感器和國(guó)內(nèi)牙病患者常佩帶的全口

5、義齒研制與開發(fā)了一套三維咀嚼力測(cè)量系統(tǒng)。本文介紹該測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、試驗(yàn)驗(yàn)證以及基于電阻應(yīng)變片的梁式三維力傳感器的設(shè)計(jì)與標(biāo)定原理。結(jié)果表明,利用梁式三維力傳感器和全口義齒研制的三維咀嚼力測(cè)量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、成本低廉、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),可以滿足不同學(xué)科對(duì)三維咀嚼力測(cè)量與分析的需要。
　　 2.下頜運(yùn)動(dòng)跟蹤裝置的研制與開發(fā)
　　 同咀嚼力一樣,測(cè)量和分析下頜的三維運(yùn)動(dòng)軌跡也是咀嚼生物力學(xué)、口腔生理學(xué)、食品質(zhì)感

6、學(xué)等研究領(lǐng)域最基本的研究方法之一。在國(guó)外設(shè)備普遍昂貴而國(guó)內(nèi)尚無(wú)廠家可生產(chǎn)類似的產(chǎn)品,因此我們?cè)趨⒄諊?guó)外同類儀器的基礎(chǔ)上,研制與開發(fā)了一種由霍爾傳感器、固定面架、自由運(yùn)動(dòng)磁鋼和相應(yīng)的放大電路、A／D轉(zhuǎn)換電路組成的磁性下頜運(yùn)動(dòng)跟蹤裝置。其工作原理是,當(dāng)固定在下頜中心切齒上的磁鋼隨下頜運(yùn)動(dòng)時(shí),由于其到固定面架上各個(gè)霍爾傳感器間的距離發(fā)生變化,則霍爾傳感器周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化,相應(yīng)地霍爾傳感器的輸出電壓也將發(fā)生變化。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離變化的規(guī)