脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪的制作方法
【专利摘要】脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，包括用于产生电磁脉冲的U形螺线管、检测U形螺线管工作温度的温度传感器、控制系统、电源和绝缘壳体；所述控制系统由单片机及分别与单片机连接的驱动单元、输入单元和显示单元组成，所述U形螺线管与驱动单元连接，所述温度传感器安装在U形螺线管上并与单片机连接，所述电源为充电电池，用于向单片机、驱动单元、显示单元和温度传感器供电；电源及控制系统中的单片机、驱动单元安装在绝缘壳体的内腔，控制系统中的输入单元和显示单元安装在绝缘壳体的外壁。
【专利说明】脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪
【技术领域】
[0001]本发明属于牙科治疗器械，特别涉及一种牙齿正畸治疗中用以加快牙移动速度的仪器。
【背景技术】
[0002]牙齿正畸是将不整齐的牙齿通过矫正排列整齐的过程，即由矫治系统对需矫正的牙齿施力完成牙齿的移动实现牙齿的整齐排列，而又不损害牙齿及其周围组织的健康。现有牙齿正畸主要是用不锈钢托槽、陶瓷托槽等矫正器，对牙齿施加机械力量，将牙齿排列整齐，但对于较难移动的牙或严重扭转的牙，仅靠不锈钢托槽、陶瓷托槽等矫正器施力，完成牙齿的移动速度很慢，导致牙齿正畸的时间延长。因此，在正畸治疗中如何在保证组织健康的同时，有效地加速牙移动，是医患一直关注的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，以便通过该仪器产生的磁力加速难移动牙齿的移动，缩短牙齿正畸的疗程，达到更优的治疗效果。
[0004]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，包括用于产生电磁脉冲的U形螺线管、检测U形螺线管工作温度的温度传感器、控制系统、电源和绝缘壳体；所述控制系统由单片机及分别与单片机连接的驱动单元、输入单元和显示单元组成，所述U形螺线管与驱动单元连接，所述温度传感器安装在U形螺线管上并与单片机连接，输入单元用于向单片机发送要求U形螺线管产生的磁感应强度和电磁场加载时间的指令，单片机根据输入单元的指令和温度传感器输入的温度信息控制驱动单元为U形螺线管提供产生所要求的磁感应强度的交流电或截断交流电进入U形螺线管的通路，显示单元用于显示单片机输出的信息；所述电源为充电电池，用于向单片机、驱动单元、显示单元和温度传感器供电；电源及控制系统中的单片机、驱动单元安装在绝缘壳体的内腔，控制系统中的输入单元和显示单元安装在绝缘壳体的外壁。
[0005]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其U形螺线管产生的磁感应强度的调节范围为O?30mT，使用者可根据需要通过输入单元设置所要求的磁感应强度。
[0006]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其U形螺线管的工作温度为患者口腔自然温度至42°C，若温度传感器检测到的温度超过42°C，单片机则会控制驱动单元截断交流电进入U形螺线管的通路，使U形螺线管停止工作，并发出报警信号，报警信号可通过显示单元发出，也可设置与单片机连接的工作状态指示灯或蜂鸣器报警。
[0007]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其U形螺线管用铜或铜合金制作，U形螺线管和温度传感器组合体由医用塑料管包覆，所述医用塑料管上设置有用于在牙齿上定位的夹头。被医用塑料管包覆的U形螺线管和温度传感器组合体的高度h = 25mm?30mm，以适应于在口腔内放置。
[0008]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其控制系统中的驱动单元包括调压电路、光电隔离电路、开关电路、RC振荡电路和截止电路，所述调压电路用于将电源输入的电压转换成驱动单元的工作电压，所述光电隔离电路用于接收单片机的控制信号，并根据单片机的控制信号将开关电路导通或关闭，所述开关电路处于导通状态时向U形螺线管提供产生所要求的磁感应强度的交流电，所述RC振荡电路在开关电路关闭时向U形螺线管提供补偿电流(起稳幅作用)，所述截止电路用于阻止RC振荡电路产生的电流回流至调压电路。
[0009]上述驱动单元的一个优选技术方案是:调压电路由型号为LM317的集成块及其外围电路组成，光电隔离电路由型号为TLP521的光敏耦合器组成，开关电路由一只三极管VTl及与该三极管并联的一个电阻R6和一只二极管VD3、与上述电阻R6串联的电阻R7组成，RC振荡电路由两个电阻R8和R9、一个电容C7并联连接组成，所述电容C7位于两个电阻R8和R9之间，截止电路由两只二极管VD4、VD5串联连接组成。
[0010]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其单片机优选八位单片机，显示单元优选LED显示屏。输入单元可以是触摸屏，也可以是按键。
[0011]本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪的使用方式:使用时，将被医用塑料管包覆的U形螺线管和温度传感器组合体放入患者口腔并置于被矫正牙齿处(所述组合体与被矫正牙齿的相对位置关系见图1)，然后接通仪器电源，设置磁感应强度和电磁场加载时间，继后启动仪器工作。工作过程中，若U形螺线管的温度超过限定的最高温度，仪器发出报警信号并自动停止电磁场加载。使用结束后，关闭电源，从患者口腔中取出被医用塑料管包覆的U形螺线管和温度传感器组合体。
[0012]本发明具有以下有益效果:
[0013]1、本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪为被矫正牙齿的移动提供了一种新的作用力一磁力，磁力可增加牙移动过程中各时相的细胞活动，因而不会损害牙齿及其周围组织，并可加快牙的移动，起到缩短疗程的作用。
[0014]2、本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪由于以U形螺线管作为脉冲电磁场发生器，且U形螺线管和温度传感器由医用塑料管包覆，所述医用塑料管上设置有用于在牙齿上定位的夹头，因而不仅便于安装定位，而且便于调整U形螺线管底部的弧度，适应不同大小和形状的被矫正牙齿。
[0015]3、本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪设置了温度传感器，工作过程中，若U形螺线管的温度超过限定的最高温度，仪器会发出报警信号并自动停止电磁场加载，因而使用安全。
[0016]4、本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪结构简单，易于加工制作，因而成本低，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所述本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪的结构示意图，该图还表示出了使用时被医用塑料管包覆的U形螺线管和温度传感器组合体的放置位置；
[0018]图2是本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪中控制系统的结构框图；
[0019]图3是控制系统中驱动单元的结构框图；
[0020]图4是驱动单元的一种电原理图；
[0021]图5是控制系统中的显示单元、输入单元在绝缘壳体外壁的安装示意图。
[0022]图中，1:U形螺线管，2:温度传感器，3:控制系统，3-1:单片机，3_2:驱动单元，3-2-1:调压电路，3-2-2:光电隔离电路，3-2-3:开关电路，3_2_4:RC振荡电路，3_2_5:截止电路，3-3:输入单元，3-3-1:磁感应强度和加载时间设定键，3-3-2:磁感应强度和加载时间调节键，3-4:显示单元，4:绝缘壳体，5:电源，6:医用塑料管，7:夹头，8:被矫正牙齿，9:电源开关，10:电源指示灯，11 ;工作状态指示灯。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图，通过实施例对本发明所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪作进一步说明。
[0024]本实施例中，脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪如图1所示,包括用于产生电磁脉冲的U形螺线管1、检测U形螺线管I工作温度的温度传感器2、控制系统3、电源5和绝缘壳体4。控制系统3如图2所示，由单片机3-1及分别与单片机连接的驱动单元3-2、输入单元3-3和显示单元3-4组成；单片机3-1选用型号为STC89C52的八位单片机(深圳宏晶科技公司生产)，显示单元3-4为LED显示屏(市售商品)，输入单元包括磁感应强度和加载时间设定键3-3-1、磁感应强度和加载时间调节键3-3-2(见图5)。驱动单元3-2如图3所示，包括调压电路3-2-1、光电隔离电路3-2-2、开关电路3-2-3、RC振荡电路3_2_4和截止电路3-3-5 ;上述各电路的具体结构如图4所示，调压电路由型号为LM317的集成块(意大利安美森林半导体公司生产)及其外围电路组成，LM317集成块的I脚为可调端，2脚为输入端，与电源连接，3脚为输出端，所述外围电路包括电容Cl、电容C2和二极管VDl组成的输入端的稳压电路，电阻R1、二极管VD2和电容C3组成的可调端与输出端的保护电路，C4组成的可调端与输出端的滤波电路，电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C6组成的可调端与输出端的调压滤波电路，电容C5组成的可调端与输出端的稳压电路；光电隔离电路由型号为TLP521的光敏耦合器(日本东芝公司生产)组成，TLP521光敏耦合器的I脚与单片机连接，三脚与开关电路连接，开关电路由三极管VTl及与该三极管并联的电阻R6、二极管VD3,与电阻R6串联的电阻R7组成，所述电阻R7与U形螺线管(U形螺线管在图4中用HLl表示)串连；RC振荡电路由电阻R8、电阻R9和电容C7并联连接组成，所述电容C7位于电阻R8、电阻R9之间，截止电路由二极管VD4、二极管VD5串联连接组成。当STC89C52单片机输出高电平到TLP521光敏耦合器的I脚时，TLP521光敏耦合器的3脚、4脚导通，驱动三极管VTl的上下极导通，则电流通过电阻R6、R7在进入U形螺线管形成模拟磁场，当STC89C52单片机输出低电平到到TLP521光敏耦合器的的I脚时，TLP521光敏耦合器的的3、4脚断路，三极管VTl关闭，停止向U形螺线管形提供交流电，当三极管VTl关闭时，RC振荡电路向U形螺线管提供补偿电流，起到稳幅作用，截止电路用于阻止RC振荡电路产生的电流回流至调压电路。
[0025]U形螺线管I用铜合金制作，U形螺线管I磁感应强度的调节范围为O?30mT，工作温度为患者口腔自然温度至42°C，温度传感器2为型号是TS100-4DWR41AA的微型温度传感器(上海奇正电子公司生产)，该温度传感器安装在U形螺线管I上并与STC89C52单片机连接。U形螺线管I和温度传感器2的组合体用便于弯曲的聚乙烯管6包覆，所述聚乙烯管6上设置有夹头7 (见图1)，被聚乙烯管所包覆的U形螺线管和温度传感器组合体的高度系列为25mm、28mm和30mm。所述电源5为充电锂电池(5V)，用于向单片机3-1、驱动单元3-2、显示单元3-4和温度传感器2供电。
[0026]本实施例中的脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪设置有电源指示灯10和工作状态指示灯11，电源指示灯10与电源连接，用于显示仪器是否接通电源，工作状态指示灯11与单片机连接，用于发送报警信号。
[0027]本实施例中，绝缘壳体用塑料制作，电源开关9、电源指示灯10、工作状态指示灯
11、磁感应强度和加载时间设定键3-3-1、磁感应强度和加载时间调节键3-3-2、LED显示屏3-4均安装在绝缘壳体4的外壁，如图5所示；电源5及控制系统中的单片机3-1、驱动单元3-2安装在绝缘壳体4的内腔。
【权利要求】
1.一种脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于包括用于产生电磁脉冲的U形螺线管(I)、检测U形螺线管(I)工作温度的温度传感器(2)、控制系统(3)、电源(5)和绝缘壳体(4)； 所述控制系统(3)由单片机(3-1)及分别与单片机连接的驱动单元(3-2)、输入单元(3-3)和显示单元(3-4)组成，所述U形螺线管(I)与驱动单元(3-2)连接，所述温度传感器(2)安装在U形螺线管上并与单片机连接，输入单元(3-3)用于向单片机发送要求U形螺线管产生的磁感应强度和电磁场加载时间的指令，单片机根据输入单元的指令和温度传感器输入的温度信息控制驱动单元(3-2)为U形螺线管(I)提供产生所要求的磁感应强度的交流电或截断交流电进入U形螺线管的通路，显示单元(3-4)用于显示单片机输出的信息； 所述电源(5)为充电电池，用于向单片机(3-1)、驱动单元(3-2)、显示单元(3-4)和温度传感器⑵供电； 电源(5)及控制系统中的单片机(3-1)、驱动单元(3-2)安装在绝缘壳体(4)的内腔，控制系统中的输入单元(3-3)和显示单元(3-4)安装在绝缘壳体(4)的外壁。
2.根据权利要求1所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于U形螺线管(I)产生的磁感应强度的调节范围为O?30mT，U形螺线管(I)工作温度为患者口腔自然温度至42。。。
3.根据权利要求1或2所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于U形螺线管用铜或铜合金制作，U形螺线管和温度传感器组合体由医用塑料管(6)包覆，所述医用塑料管(6)上设置有用于在牙齿(8)上定位的夹头(7)。
4.根据权利要求3所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于被医用塑料管(6)包覆的U形螺线管和温度传感器组合体的高度(h)为25mm?30mm。
5.根据权利要求1或2所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于驱动单元(3-2)包括调压电路(3-2-1)、光电隔离电路(3-2-2)、开关电路(3-2-3)、RC振荡电路(3_2_4)和截止电路(3-3-5)，所述调压电路(3-2-1)用于将电源输入的电压转换成驱动单元的工作电压，所述光电隔离电路(3-2-2)用于接收单片机的控制信号，并根据单片机的控制信号将开关电路导通或关闭，所述开关电路(3-2-3)处于导通状态时向U形螺线管提供产生所要求的磁感应强度的交流电，所述RC振荡电路(3-2-4)在开关电路关闭时向U形螺线管提供补偿电流，所述截止电路(3-3-5)用于阻止RC振荡电路产生的电流回流至调压电路。
6.根据权利要求3所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于驱动单元(3-2)包括调压电路(3-2-1)、光电隔离电路(3-2-2)、开关电路(3-2-3)、RC振荡电路(3_2_4)和截止电路(3-3-5)，所述调压电路(3-2-1)用于将电源输入的电压转换成驱动单元的工作电压，所述光电隔离电路(3-2-2)用于接收单片机的控制信号，并根据单片机的控制信号将开关电路导通或关闭，所述开关电路(3-2-3)处于导通状态时向U形螺线管提供产生所要求的磁感应强度的交流电，所述RC振荡电路(3-2-4)在开关电路关闭时向U形螺线管提供补偿电流，所述截止电路(3-3-5)用于阻止RC振荡电路产生的电流回流至调压电路。
7.根据权利要求4所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于驱动单元(3-2)包括调压电路(3-2-1)、光电隔离电路(3-2-2)、开关电路(3-2-3)、RC振荡电路(3_2_4)和截止电路(3-3-5)，所述调压电路(3-2-1)用于将电源输入的电压转换成驱动单元的工作电压，所述光电隔离电路(3-2-2)用于接收单片机的控制信号，并根据单片机的控制信号将开关电路导通或关闭，所述开关电路(3-2-3)处于导通状态时向U形螺线管提供产生所要求的磁感应强度的交流电，所述RC振荡电路(3-2-4)在开关电路关闭时向U形螺线管提供补偿电流，所述截止电路(3-3-5)用于阻止RC振荡电路产生的电流回流至调压电路。
8.根据权利要求5所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于调压电路由型号为LM317的集成块及其外围电路组成，光电隔离电路由型号为TLP521的光敏耦合器组成，开关电路由一只三极管(VTl)及与该三极管并联的一个电阻(R6)和一只二极管(VD3)、与上述电阻(R6)串联的电阻(R7)组成，RC振荡电路由两个电阻(R8、R9)、一个电容(C7)并联连接组成，所述电容(C7)位于两个电阻(R8、R9)之间，截止电路由两只二极管(VD4、VD5)串联连接组成。
9.根据权利要求6所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于调压电路由型号为LM317的集成块及其外围电路组成，光电隔离电路由型号为TLP521的光敏耦合器组成，开关电路由一只三极管(VTl)及与该三极管并联的一个电阻(R6)和一只二极管(VD3)、与上述电阻(R6)串联的电阻(R7)组成，RC振荡电路由两个电阻(R8、R9)、一个电容(C7)并联连接组成，所述电容(C7)位于两个电阻(R8、R9)之间，截止电路由两只二极管(VD4、VD5)串联连接组成。
10.根据权利要求1或2所述脉冲电磁场牙齿正畸治疗仪，其特征在于单片机(3-1)为八位单片机，显示单元(3-4)为LED显示屏。
【文档编号】A61C7/00GK104161597SQ201410401643
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】谭理军, 赵志河, 张智, 张朔琛 申请人:四川大学