一种单对牙齿咬合力测量装置

技术领域

本发明属于口腔生物力学检测领域，具体涉及一种单对牙齿咬合力测量装置。

背景技术

牙齿咬合力又称咬颌力，是指当上下颌牙齿发生接触时，咀嚼肌收缩产生的咀嚼压力。一般情况下，过大的咬合力可能导致天然牙折，而牙列缺失缺损或者牙体缺损后，往往需要通过种植牙、固定桥和全瓷冠等修复方式进行牙齿的修复。在进行上述修复过程中，通常需要结合患者的年龄、咀嚼习惯、生理机能等因素制定不同的修复方案，并且需要对患者进行咬合力分析。因此，精确的咬合测量在在口腔医学研究领域中具有重要意义，尤其在改善咬合功能状态、评价治疗前后效果方面具有重要的衡量标准。此外，测定咬合力也有助于了解口颌系统功能状况，牙体、牙周及咀嚼肌等组织的健康状况，是口腔修复和正畸治疗常用的客观评价指标。

目前，市场上应用较多的是美国波士顿Tekscan公司生产的T-Scan咬合力分析仪，它能较准确地记录、分析咬合力与咬合时间的对应关系，利用计算机软件对记录数据进行分析，进而得到口腔牙齿咬合力的分布情况，一定程度上满足牙齿咬合力的测量需求。

然而，上述咬合力分析仪测量的是全口牙齿的总咬合力，仅能比较每个接触点咬合力的相对大小，无法准确测得单颗牙齿实际咬合力的绝对值。针对单对牙齿咬合力的测量，目前尚无成熟的商业产品，现有专利文献(CN201710588758.5、CN201510847598.2等)中虽然提出了一些解决方案，但是大多是通过将商业力学传感器机械式或者电容式包裹一层弹性介质后放入患者口腔进行测量。其虽然能一定程度上实现单对牙齿的测量需求，但也存在明显的缺陷，主要体现在如下方面：

(1)现有的基于力敏材料制备的测量单对牙齿咬合力的传感器均需要提供匹配的外部电源，来驱动传感器工作。受到传感器电源的限制，这些传感方法的应用范围较窄，难以长期独立工作；而且对于随机出现的工作需求，也需要长时间为传感器接通电源，不满足节约能源的要求。

(2)口腔中不同部位的牙齿形状不同，现有的测量装置大多无法进行针对性测量，不能准确地反应出不同种类牙齿的实际咬合力状况。此外，现有的测量装置其测量灵敏度往往较差，导致咬合力测试精度较差，很难满足实际应用的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种单对牙齿咬合力测量装置，能实现口腔中不同位置单对牙齿咬合力的准确测量，提升牙齿咬合力测量的精度和效率，降低牙齿咬合力测量的设备成本。

为实现上述目的，本发明提供一种单对牙齿咬合力测量装置，其包括切牙测量单元和磨牙测量单元；

两测量单元分别包括测量部和连接部；

所述测量部包括力敏传感器和包覆于该力敏传感器外周的绝缘套；所述力敏传感器以柔性电磁材料制成；所述绝缘套以柔性材料制成，且内部形成有容置所述力敏传感器的空腔，并在一侧开设有连通该空腔的缺口，用于所述绝缘套与所述连接部的连接；

所述连接部包括呈杆状结构的测量杆，其一端为连接数据采集设备的连接端，另一端为匹配连接所述绝缘套的测量端；且所述测量杆中延伸设置有导线，所述导线的一端连通所述力敏传感器，另一端用于连接所述数据采集设备；且

所述切牙测量单元的测量杆为呈直杆结构的第一测量杆；所述磨牙测量单元的测量杆为呈“L形”的第二测量杆。

作为本发明的进一步改进，所述切牙测量单元的力敏传感器呈长条状结构，且该力敏传感器的长度方向垂直于所述第一测量杆的轴向。

作为本发明的进一步改进，所述切牙测量单元的绝缘套顶面和/或底面上开设有若干第一测量槽；

所述第一测量槽的延伸方向平行于该绝缘套内力敏传感器的长度方向，且所述第一测量槽在绝缘套厚度方向上与所述力敏传感器对正。

作为本发明的进一步改进，所述磨牙测量单元的力敏传感器呈方形结构，并在该磨牙测量单元的绝缘套顶面和/或底面上开设有第二测量槽；

所述第二测量槽为同心环槽或者螺旋槽，且所述第二测量槽在绝缘套厚度方向上与该绝缘套内的力敏传感器对正。

作为本发明的进一步改进，所述磨牙测量单元的力敏传感器为中部开孔的环状结构。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘套以医用橡胶、无毒硅胶或者水凝胶制成。

作为本发明的进一步改进，所述第一测量杆的长度为6cm～15cm；所述第二测量杆的测量端长度为2cm～5cm，连接端长度为8cm～15cm。

作为本发明的进一步改进，所述力敏传感器的外周包覆设置有保护膜。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘套可拆装套设于所述力敏传感器的外周。

作为本发明的进一步改进，所述测量杆的测量端外周开设有环槽，用于所述绝缘套缺口的卡嵌。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的单对牙齿咬合力测量装置，其通过对应口腔中不同区域的牙齿分别设置切牙测量单元和磨牙测量单元，并进一步优选以柔性电磁材料制备用于感应牙齿咬合力的力敏传感器，在准确实现口腔中不同区域单对牙齿咬合力测量的基础上，进一步提升了单对牙齿咬合力测量的灵敏度和准确性，保证了单对牙齿咬合力测量的精度，为牙齿健康状况的判断和修复方案的制定提供了可靠的依据。

(2)本发明的单对牙齿咬合力测量装置，其通过测量单元中由柔性电磁材料制成的力敏传感器的应用，使得针对测量单元无需提供独立的外部电源供给，可通过将牙齿咬合力产生的机械能转化为电能，进而确保力敏传感器的可靠工作，简化测量单元结构的同时，节约了能源，延长了传感器的使用寿命。

(3)本发明的单对牙齿咬合力测量装置，其通过将绝缘套与力敏传感器之间的匹配关系设置为可拆装的形式，使得测量单元在完成一个使用者测量后，仅需更换绝缘套便可重复使用，实现了测量单元的循环利用，降低设备使用成本的同时，保证了牙齿咬合力测量的清洁性和安全性，有效避免了交叉感染等情况的出现。

(4)本发明的单对牙齿咬合力测量装置，其通过第一测量槽和第二测量槽与对应力敏传感器的匹配设置，进一步简化了单对牙齿咬合力测量的过程，提升了牙齿咬合力测量的效率和精度，为口腔修复和正畸治疗提供了客观评价指标。

(5)本发明的单对牙齿咬合力测量装置，其结构简单，设置简便，能准确实现切牙区域和磨牙区域的单对牙齿咬合力测量，提升牙齿咬合力测量的敏感性，进而保证牙齿咬合力测量的精度和准确性，降低牙齿咬合力测量的设备成本，具有较好的应用前景和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中单对牙齿咬合力测量装置的切牙测量单元A-A向剖视图；

图2是本发明实施例中单对牙齿咬合力测量装置的切牙测量单元的结构示意图；

图3是本发明实施例中单对牙齿咬合力测量装置的磨牙测量单元的结构示意图；

图4是本发明实施例中针对不同牙齿形式进行分区的结构示意图；

图5是本发明实施例中单对牙齿咬合力测量装置工作前后的示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、力敏传感器；2、绝缘套；3、保护膜；4、测量杆；5、导线；201、第一测量槽；202、第二测量槽；401、第一测量杆；402、第二测量杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～图3，本发明优选实施例中的单对牙齿咬合力测量装置包括切牙测量单元和磨牙测量单元，以分别用于图4中所示的区域1和区域2中牙齿的咬合力测量。

其中，区域1主要分布在一副牙齿的前端区域，对应于张口位置，该区域的牙齿主要分为切牙和尖牙(后切牙)，此类牙齿的特点是咬合面细长，咬合时上下牙齿的接触面积小；区域2主要分布在一副牙齿的两端区域，对应于脸颊位置，该区域的牙齿主要分为前磨牙和磨牙，此类牙齿的特点是咬合面较大，咬合时上下牙齿的接触面积大，且上下咬合时的接触面往往呈环形分布。

基于切牙、磨牙齿形结构和分布位置的差异，优选实施例中对应设置有切牙测量单元和磨牙测量单元，分别用于单对切牙和单对磨牙的咬合力测量。

具体而言，优选实施例中的切牙测量单元如图1、图2中所示，磨牙测量单元如图3中所示，分别包括测量部和连接部。其中，测量部包括力敏传感器1和可拆装设置于该力敏传感器1外部的绝缘套2，绝缘套2以柔性材料制成，可快速将牙齿的咬合力传递到力敏传感器1上。为了保证力敏传感器1设置的可靠性，将其封装在保护膜3中，以避免切牙测量单元使用过程中力敏传感器1被侵入绝缘套2中的唾液影响，保证咬合力测量的准确性。

同时，优选实施例中的连接部连接在测量部的一侧，其包括测量杆4，测量杆4的一端与保护膜3匹配连接，使得力敏传感器1可以可靠连接在测量杆4的端部，测量杆4的另一端用于与测量装置连接实现咬合力数据的采集和分析。相应地，测量杆4的中部沿轴向开设有通孔，形成中空管状结构，进一步优选为空心金属管。如图1中所示，在测量杆4内设置有导线5，其一端伸出测量杆4的端部并在伸入保护膜3后与力敏传感器1匹配，用于传输力敏传感器1的电感应信号。

此外，绝缘套2套设于力敏传感器1外部后，可对应匹配在测量杆4的外周。例如，在如图1中所述的优选实施例中，在测量杆4的外周沿环向开设有卡扣槽，使得绝缘套2的一侧开口可以刚好卡嵌在该卡扣槽中。如此，可以确保绝缘套2稳定连接在测量杆4的端部，且绝缘套2不会发生测量杆4轴向的位移，充分保证导线5端部与力敏传感器1的连接可靠性，避免导线5与力敏传感器1之间的拉扯，延长测量单元的使用寿命。

在一个具体实施例中，绝缘套2优选为医用橡胶、无毒硅胶或者水凝胶制成的块状结构，其内部形成有刚好容置力敏传感器1和保护膜3的空腔，使得力敏传感器1嵌入绝缘套2后，其外周壁面刚好抵接空腔的内周壁面。相应地，在绝缘套2的一侧开设有连通其内部空腔的开口，该开口设置为可开闭形式，用于力敏传感器1的伸入以及该绝缘套2与测量杆4端部的匹配。在实际设置时，绝缘套2的开口封闭可以采用粘贴的形式、销-孔匹配形式、卡扣形式等，只要能实现开口侧的封闭即可。

当然，根据实际的需要，绝缘套2也可以设置为别的形式，例如上下两绝缘套单元对接匹配的形式，两绝缘套单元在对接匹配后在两者之间形成力敏传感器1的容置空腔，并对应匹配测量杆4的外周。

进一步地，优选实施例中的力敏传感器1由柔性电磁材料制成，进一步具体为发明人已授权专利文献“CN201811245420.0-一种具有压电性质的柔性电磁材料及制备方法”中柔性电磁材料制成。通过柔性电磁材料的对应优选，使得力敏传感器1在工作时可将人体牙齿咬合力产生的机械能转化为电能，进而在产生感应信号的同时，为传感器提供能源，支持力敏传感器1自身的工作，有效解决了单对牙齿咬合力测量单元的独立外部电源的供给问题，无需再单独设置外部电源，简化了测量单元的结构设计。

具体地，柔性电磁材料由导电材料、磁材料、单体、引发剂组成。其中，导电材料、磁材料、单体、引发剂的重量比例为0.3～2：0.3～2：1：0.1～0.25。磁材料为连续的材料线圈/块体；或为分散的材料颗粒，颗粒的粒径为0.01～100微米；且磁材料为铁氧体、钕铁硼、钐钴磁体、铝镍钴、铁铬钴磁铁中的一种或两种以上的混合物。导电材料为连续的材料线圈；或为分散的材料颗粒，颗粒的粒径为0.01～10微米；且构成具有压电性质的柔性电磁材料的导电材料为铝、铜、金、银、汞、室温液体金属中的一种或两种以上的混合物。

同时，柔性电磁材料中的单体包括对苯二甲酸乙二酯、对苯二甲酸丙二酯、对苯二甲酸丁二酯、萘二甲酸乙二酯、对苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸环己垸对二甲酯、萘二甲酸丁二酯、己二酸丙二醇酯、碳酸酯、丙交酯、乙交酯、己内酯、羟基丁酸酯、二甲基硅氧烷、丙烯酸、酰胺中的一种或两种以上混合物。其中，丙烯酸包括丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、a-氯代丙烯酸甲酯中的一种或两种以上混合物；酰胺包括己内酰胺、己二酸己二胺、癸二酸癸二胺；或选自氨酯、醋酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、乙二醇、乙烯醇、丙烯腈、乙烯醇缩丁醛、氧化乙烯中的一种或两种以上混合物。

进一步地，引发剂包括2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯的一种或多种。

通过以上述柔性电磁材料制备优选实施例中的力敏传感器1，不仅可以降低咬合力测试装置的造价(成本较传统压电材料降低一半以上)，还能有效提升力敏传感器1的工作性能，由于上述柔性电磁材料不使用拥有导电性质的聚合物，复合材料体系的整体电阻低、输出电压时在材料内部的损耗小，从而使得材料向外输出电压较高，输出电压远超常规的压电材料，能够更快、更准确地反应出单对牙齿的咬合力状态，并能更准确地体现出不同齿形牙齿、不同部位牙齿的咬合力差异。

虽然不同齿形牙齿、不同部位牙齿的咬合力存在一定的差异，但此差异一般较小，若测量装置的灵敏性不足，便极有可能无法准确感应测量出上述差异，导致测量的精度较差。也正因如此，优选实施例中以柔性电磁材料制作力敏传感器1，以此提升力敏传感器1的敏感度，进而更准确地测量出不同位置单对牙齿的咬合力数据，为牙齿健康状态的准确判断和牙齿修复工作的准确进行提供依据。

进一步地，为了更好地匹配不同区域(区域1、区域2)的牙齿咬合力测量，优选实施例中的切牙测量单元和磨牙测量单元中的力敏传感器1和测量杆4分别进行了针对性设计。

其中，切牙测量单元的力敏传感器1呈长条形布置，其测量杆4为呈直杆状结构的第一测量杆401，且第一测量杆401的轴向优选垂直于其力敏传感器1的长度方向，即其导线5连接在该力敏传感器1的宽度方向一侧。如此设置，可以实现第一测量杆401沿入口方向伸入口腔后完成单对切牙的咬合力测量。进一步地，优选实施例中切牙测量单元的绝缘套2顶面和/或底面上分别开设有若干第一测量槽201，如图1、图2中所示。实际设置时，第一测量槽301的延伸方向平行于力敏传感器1的长度方向，并在绝缘套2的厚度方向(图1中的竖向)上对正力敏传感器1；相应地，绝缘套2顶面与底面上的第一测量槽201在厚度方向上对应设置，使得单对切牙咬入任何一对第一测量槽201中都能准确匹配力敏传感器1，进而保证切牙咬合力测量的准确性。

更详细地，优选实施例中切牙测量单元的绝缘套2长4mm、宽3mm、厚5mm，长度方向垂直于第一测量杆401的轴向，且呈直杆状的第一测量杆401长度为6cm～15cm，进一步优选为10cm。当然，在实际设置时，切牙测量单元的尺寸可根据需要进行对应优选。

进一步地，磨牙测量单元的力敏传感器1呈方形结构，其宽度大于切牙测量单元的力敏传感器1宽度。在一个优选实施例中，磨牙测量单元的力敏传感器1设置为具有一定宽度的圆环状结构，以更好的匹配咬合后的单对磨牙。同时，优选实施例中磨牙测量单元的测量杆为呈“L形”的第二测量杆402，该第二测量杆402的一端为匹配绝缘套2的测量端，另一端为用于连接数据采集设备的连接端，在实际使用时，连接端的轴向平行于进口方向。如此，可以使得磨牙测量单元准确匹配单对磨牙并进行咬合力测试。

在优选实施例中，在磨牙测量单元的绝缘套2顶面和/或底面上开设有第二测量槽202，其为螺旋槽或者如图3中所示的同心环槽，使得单对磨牙对应作用于第二测量槽202完成咬合时，便能准确匹配到绝缘套2中的力敏传感器1，进而完成单对磨牙的咬合力测量。

更具体地，优选实施例中，磨牙测量单元的绝缘套2长4mm、宽6mm、厚5mm，长度方向垂直于第二测量杆402的测量端轴向。相应地，测量端的长度为2cm～5cm，进一步优选为3cm；连接端的长度为8cm～15cm，进一步优选为10cm。

此外，对于优选实施例中的力敏传感器1而言，其厚度优选为2mm～5mm，进一步优选为3mm。同时，优选实施例中绝缘套2表面距力敏传感器1表面的距离优选为0.8mm～1.5mm，例如1mm。

在实际应用时，根据测量的不同区域，对应选择切牙测量单元或者磨牙测量单元，并将连接部连接在数据采集设备上，手持对应的测量杆4并将其测量部伸入口腔中的对应位置，使得绝缘套2上的第一测量槽201或者第二测量槽202与待测的单对牙齿上下对正，如图5中的左侧所示；发出指令让患者进行牙齿咬合，此时，单对牙齿咬合绝缘套2的上下两侧，力敏传感器1受压产生电信号，并由导线5将电信号连续不断输出，最后由数据采集设备生产该对牙齿的咬合力测量图谱。

在完成一个测量者切牙或者磨牙的检测后，只需将对应测量单元的绝缘套2取下更换，便能进行下一个测量者的牙齿咬合力测量。如此，可以有效保证牙齿咬合力测量的效率和质量，节约设备成本的同时，保证测量过程中的清洁性，杜绝交叉感染。

本发明中的单对牙齿咬合力测量装置，其结构简单，设置简便，能准确实现切牙区域和磨牙区域的单对牙齿咬合力测量，提升牙齿咬合力测量的敏感性，进而保证牙齿咬合力测量的精度和准确性，降低牙齿咬合力测量的设备成本，具有较好的应用前景和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。