СТЕНД ЖЕВАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ Российский патент 2000 года по МПК G09B23/28 A61C11/00 

Изобретение относится к ортопедической и хирургической стоматологии, в частности к устройствам для испытаний зубных протезов, имплантатов, пломбировочных материалов и т.д.

Известно устройство для пришлифовывания зубных протезов [1], воспроизводящее относительные движения челюстей в трех направлениях - вертикальном, сагиттальном (вперед-назад) и трансверзальном (боковом). Кинематика механизма этого устройства такова, что движения челюсти человека воспроизводятся весьма приближенно. Так, движение нижней челюсти вниз (в рассматриваемом устройстве - движение верхней челюсти вверх) совмещается с боковым движением, а смыкание челюстей идет одновременно с движением вбок и назад, что не соответствует движениям челюсти человека [2].

Известен артикулятор [3] , однако с его помощью можно воспроизводить взаимосвязанные во всех трех направлениях движения только с помощью руки человека, т. е. артикулятор по своей сути не может быть использован для многократного повторения движений в режиме испытаний.

Известен имитатор движения нижней челюсти [4], выбранный в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Имитатор состоит из основы нижней челюсти и опорного каркаса, на котором смонтирован поворотный механизм, а в центре основания нижней челюсти выполнено овальное отверстие, по краю которого со стороны суставной части челюсти установлен кулачок, поворотный механизм выполнен в виде эксцентрика со штифтом, взаимодействующим с кулачком, причем эксцентрик расположен в овальном отверстии.

Недостатком такого устройства является отсутствие сагиттального движения (вперед-назад), а также отсутствие элемента конструкции, имитирующего разжевываемую пищу.

Изобретение решает задачу полного воспроизведения жевательных движений нижней челюсти человека с заданным усилием сжатия челюстей и имитацией разжевываемой пищи в режиме многократных повторений (испытаний).

Поставленная задача достигается тем, что в стенде жевательных движений, содержащем основу нижней челюсти и опорный каркас, на котором смонтирован поворотный механизм, поворотный механизм выполнен из двух узлов сочленения, состоящих каждый из направляющей и ползуна, каждый из ползунов через рычажную систему связан со своим кулачковым механизмом, а между собой - осью основы нижней челюсти, сама основа через шатун связана с другим кулачковым механизмом, при этом стенд снабжен прокладкой из эластичного материала, размещенной между испытуемыми челюстями.

На фиг. 1 показан стенд жевательных движений, вид сбоку, на фиг. 2 - разрез по А-А, на фиг. 3 - сечение Б-Б, на фиг. 4 - конструкция кулачковой пары 20 для варианта исполнения стенда без пружины 23.

Стенд содержит основу нижней челюсти 1, опорный каркас 2, на котором смонтирован поворотный механизм, выполненный в виде двух узлов сочленения. Левый узел сочленения состоит из направляющей 3 и ползуна 4, правый - из направляющей 5 и ползуна 6. Направляющие 3 и 5 неподвижно закреплены на опорном каркасе 2. Каждый ползун имеет сферическое углубление, которое является опорой для оси 7, жестко связанной с основой нижней челюсти 1.

На опорном каркасе 2 размещен редуктор 8 с электродвигателем 9 для привода трех кулачковых пар. Кулачковая пара 10 с пазовым кулачком через рычаги 11, 12, закрепленные на полуоси 13, передает посредством оси 14 поступательное движение ползуну 4 левого узла сочленения.

Аналогично кулачковая пара 15 через рычаги 16, 17, закрепленные на полуоси 18, передает посредством оси 19 поступательное движение ползуну 6 правого узла сочленения. Кулачки пар 10 и 15 закреплены на одной оси редуктора. Направление движения ползунов 4, 6 составляет угол α = 30...35 град. относительно окклюзионной плоскости I.

Кулачковая пара 20 посредством шатуна 21 передает вращательное относительно оси 7 движение основе нижней челюсти 1, на одно плечо которой через серьгу 22 действует усилие N₁, создаваемое пружиной 23. Пружина 23 через механизм регулирования усилия натяжения 24 связана с каркасом 2. Ось кулачка пары 20 связана с осью кулачков 10, 15 через зубчатую передачу. В случае исполнения конструкции стенда без пружины 23 и деталей 22, 24, кулачковая пара 20 выполняется с пазовым кулачком, как показано на фиг. 4.

На другом плече основы 1 закреплена пластина 25, а на каркасе 2 - пластина 26, к которым крепятся нижняя 27 и верхняя 28 челюсти с помощью винтов 29 и 30.

Между челюстями установлена прокладка из эластичного материала, выполненная, например, в виде диска из резины 31, закрепленного на оси 32, которая связана с приводом в виде шагового электродвигателя 33. Над диском 31 установлено устройство смачивания 34, выполненное, например, в виде капельницы.

Стенд работает следующим образом.

Начальным моментом цикла жевательных движений является положение центральной окклюзии, челюсти сжаты усилием N₂, задаваемым пружиной 23 и механизмом регулирования усилия натяжения 24, при этом положение кулачка в паре 20 такое, что шатун 21 имеет небольшой люфт в осевом направлении. Ползуны 4, 6 вдвинуты (втянуты) назад (на фиг. 1, 2 это крайнее правое положение ползунов).

При вращении двигателя 8 выполняются циклы жевательных движений. В каждом цикле можно выделить четыре фазы.

В первой фазе цикла кулачки пар 10, 15 поворачиваются, выдвигая ползуны 4, 6 вперед ( на фиг. 1, 2 это крайнее левое положение) и смещая вперед ось 7 вместе с основой 1, а кулачок пары 20 смещает шатун 21 в крайнее верхнее положение, поворачивая основу 1 вокруг оси 7. При этом нижняя челюсть опускается и перемещается вперед.

Во второй фазе цикла кулачковая пара 15 смещает посредством рычагов 16, 17 ползун 6 правого узла сочленения назад, при этом нижняя челюсть совершает боковое движение вправо.

В третьей фазе кулачковая пара 20 разгружает шатун 21 от осевого усилия, и под действием пружины 23 правое плечо основы 1 опускается вниз, а нижняя челюсть при этом поднимается, сжимая эластичный диск 31 между челюстями.

В четвертой фазе кулачковая пара 10 смещает через рычаги 11, 12 ползун 4 левого узла сочленения назад, при этом нижняя челюсть совершает боковое движение влево, пока не вернется в исходное положение.

Далее цикл повторяется, но боковые движения нижней челюсти совершаются в противоположную сторону, т.е. во второй фазе она движется влево, а в четвертой фазе - вправо. Полный оборот кулачков пар 10, 15, 20 совершается за два цикла.

Величина хода ползунов 4, 6 во много раз меньше длины оси 7, возникающий при этом осевой люфт незначителен, и не требуется дополнительных устройств для его компенсации.

Эластичный диск 31, имитирующий разжевываемую пишу, поворачивается после каждого цикла на небольшой угол за счет привода от шагового двигателя 33, который получает команду на вращение от системы управления стендом (не показан). Диск 31 может иметь по площади переменную жесткость и (или) твердость, имитируя различные физико-механические свойства разжевываемой пищи.

Устройство смачивания 34 периодически выделяет несколько капель жидкости на диск 31, имитируя физико-химическое воздействие слюны.

Механизм регулирования усилия натяжения 24 может иметь электропривод (не показан) и по команде от системы управления может менять усилие натяжения пружины 23 и, соответственно, усилие сжатия челюстей.

В случае исполнения конструкции стенда без пружины 23 и механизма 24, кулачковая пара 20 выполняется с пазовым кулачком, как показано на фиг. 4. При таком исполнении задается не максимальное усилие сжатия челюстей, а величина наибольшего хода при их сжатии, независимо от усилия.

Отличия предлагаемого устройства от прототипа заключаются в следующих признаках;
1) Движение нижней челюсти в трех направлениях осуществляются за счет приложения сил к основе нижней челюсти в трех точках посредством трех кулачковых пар, что позволяет воспроизвести движения нижней челюсти, полностью соответствующие движениям челюсти человека.

2) Передача вертикального движения челюсти через шатун 20, ось которого при выполнении жевательных циклов незначительно отклоняется от вертикального положения, позволяет свести к минимуму влияние двух других движений на вертикальное движение, т.е. это влияние можно скомпенсировать профилем кулачка пары 20 и в конечном итоге реализовать движение челюсти в трех направлениях при минимальном уровне сложности конструкции.

3) Размещение эластичной прокладки между зубами челюстей позволяет распределить нагрузку на зубы независимо от точности выполнения моделей верхней и нижней челюсти и от качества контакта между отдельными парами зубов, а совместно с точной имитацией движения челюсти позволяет многократно воспроизвести процесс жевания, максимально приближенный к реальному процессу.

Таким образом, решается главная задача испытаний конструкций зубных протезов, имплантатов, пломбировочных материалов и т.д.

Источники информации
1. Авт.св. 431872, СССР, МКИ A 61 C 19/00, БИ N 22, 1975.

2. Гаврилов Е. Н., Окоман И.М., Ортопедическая стоматология. М.: Медицина, 1978, с.38).

3. Авт.св. 1718893, СССР, МКИ A 61 C 11/00, БИ N 10, 1992.

4. Авт. св. 1364330, СССР, МКИ A 61 C 11/00, заявлено 05.03.90, опубл. 15.03.92, N 10.

Изобретение относится к ортопедической и хирургической стоматологии, в частности к устройствам для испытаний зубных протезов, имплантатов и пломбировочных материалов. Стенд содержит основу нижней челюсти и опорный каркас с поворотным механизмом, выполненный из двух узлов сочленения, состоящих каждый из направляющей и ползуна. Каждый ползун через рычажную систему связан со своим кулачковым механизмом, а между собой - осью основы нижней челюсти. Сама основа связана через шатун с другим кулачковым механизмом, а через пружину и устройство регулирования натяжения - с опорным каркасом. На основе закреплена пластина для крепления нижней челюсти. На опорном каркасе - пластина для крепления верхней челюсти. Между челюстями размещена прокладка из эластичного материала. Конструкция стенда позволяет многократно воспроизводить процесс жевания, максимально приближенный к реальному процессу. 3 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Стенд жевательных движений, содержащий основу нижней челюсти и опорный каркас с поворотным механизмом, отличающийся тем, что поворотный механизм выполнен из двух узлов сочленения, состоящих каждый из направляющей и ползуна, каждый из ползунов через рычажную систему связан со своим кулачковым механизмом, а между собой - осью основы нижней челюсти, сама основа связана через шатун с другим кулачковым механизмом, а через пружину и устройство регулирования натяжения - с опорным каркасом, при этом на основе закреплена пластина для крепления нижней челюсти, а на опорном каркасе - пластина для крепления верхней челюсти, между челюстями размещена прокладка из эластичного материала. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что прокладка выполнена в виде вращающегося диска из эластичного материала определенной твердости. 3. Стенд по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен устройством смачивания эластичной прокладки. 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования натяжения снабжено приводом.