Автоматизированная термоэлектрическая система для термоодонтометрии с жидкостным охлаждением
AUTOMATED THERMOELECTRIC SYSTEM FOR LIQUID-COOLED THERMO-ODONTOMETRY

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии.
Определение реакции зуба на температурные раздражители - один из самых старых физических методов исследования, широко применяемый для определения состояния пульпы. Изучение реакции пульпы на раздражители показало, что зуб с нормальной пульпой реагирует на значительные температурные отклонения. Индифферентная зона (зона отсутствия реакции) составляет 30°С (50÷52°С - реакция на тепло, 17÷22°С - на охлаждение).
Зубы обладают как холодовой, так и тепловой чувствительностью. Адекватная реакция (если нагревание и охлаждение вызывают соответствующее ощущение) свидетельствует о нормальном состоянии пульпы. При воспалении пульпы происходит сужение индифферентной зоны и при незначительных отклонениях от температуры тела (на 5÷7°С) уже возникает ответная реакция в виде продолжительных интенсивных или ноющих болей. Кроме того, при воспалении отмечается неадекватная реакция: от холодного и от теплого возникает боль. Зубы с некротизированной пульпой на температурные раздражители не реагируют.
В качестве прототипа рассмотрено термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастной термоодонтометрии [1], содержащее воздействующий элемент с термоэлектрической системой изменения температуры воздействия, блок контроля и регулировки температуры, связанный с датчиком температуры. Недостатками данного устройства являются: неудобство проведения процедуры в результате необходимости смещения насадок вдоль зубной поверхности и отсутствия автоматизации процесса.
Целью изобретения является повышение комфортности проведения процедуры за счет автоматизации процессов термоодонтометрии и сокращения времени диагностического воздействия, а также снижение энергопотребления.
Цель достигается тем, что система состоит из двух наборов, отличающихся размерами в соответствии с формой челюсти пациента: набора пластин с проволочными тензорезисторными датчиками и набора диагностических пластин с термоэлектрическими модулями; программируемого блока питания и управления (ПБПУ); датчиков температуры и портативного ключа.
Конструкция предлагаемой системы приведена на фиг. 1.
Система содержит наборы, представляющие собой набор пластин с проволочными тензорезисторными датчиками и набор диагностических пластин. Пластина 1 с проволочными тензорезисторными датчиками выполнена из медицинской стали, имеет форму зубного ряда с бортиками 2 по ребрам, и содержит проволочные тензорезисторные датчики 3 на верхней поверхности, связанные с ПБПУ 4, технологический канал 5 для проводов от проволочных тензорезисторных датчиков 3 на внутреннем ребре пластины, при этом технологический канал для проводов 5 и верхняя поверхность пластины 1 с проволочными тензорезисторными датчиками 3 покрыта слоем силикона 6 для защиты от механических повреждений и электроизоляции. Диагностическая пластина 7 также имеет форму зубного ряда и выполнена из жесткого материала с низкой теплопроводностью, на которой закреплены термоэлектрические микромодули 8, рабочие спаи 9 которых находятся в тепловом контакте с высокотеплопроводной гелевой прослойкой 10, содержащей датчик температуры 11, а опорные спаи 12 термоэлектрических микромодулей 8 находятся в тепловом контакте с жидкостным теплообменником 13. Каждая из пластин 1 и 7 имеет контрольную насечку 14 для их правильного размещения в ротовой полости пациента. При этом ПБПУ 4 снабжен портативным ключом 15 и цифровым табло 16 и электрически связан с термоэлектрическими микромодулями 8, проволочными тензорезисторными датчиками 3 и датчиками температуры 11.
Принцип работы предлагаемого устройства следующий.
Перед началом использования системы врач определяет номер (размер) подходящих пластин: пластины 1 с проволочными тензорезисторными датчиками 3 и диагностической пластины 7 из наборов.
Для проведения процедуры автоматической термоодонтометрии необходимо определить геометрическое месторасположение каждого зуба относительно термоэлектрических микромодулей 8 диагностической пластины 7. Для этого в ротовую полость пациента помещают пластину 1 с проволочными тензорезисторными датчиками 3, в соответствии с контрольной насечкой 14 относительно центра передних резцов, после чего пациент осуществляет прижимное давление на пластину 1 и сигналы с проволочных тензорезисторных датчиков 3 поступают на ПБПУ 4, в котором происходит анализ геометрии поверхности зубного ряда пациента и определение группы воздействующих термоэлектрических микромодулей 8 по каждому отдельному зубу. После определения геометрического месторасположения зубного ряда пластина 1 с проволочными тензорезисторными датчиками 3 заменяется на диагностическую пластину 7, которая помещается в ротовую полость пациента также в соответствии с контрольной насечкой 14 относительно центра передних резцов. Для плотного прилегания высокотеплопроводных гелевых прослоек 10 к поверхности зубного ряда пациент осуществляет прижимное давление на диагностическую пластину 7, после чего ПБПУ 4 питает группу воздействующих термоэлектрических микромодулей 8 в соответствии с заданной врачом на ПБПУ 4 температурой воздействия и с определенным ранее геометрическим положением крайнего зуба зубного ряда пациента. По истечении 5 секунд группа воздействующих термоэлектрических микромодулей 8, соответствующая положению крайнего зуба зубного ряда пациента отключается и включается группа воздействующих термоэлектрических микромодулей 8, соответствующая положению следующего за ним зуба зубного ряда пациента. Каждые 5 секунд происходит смена группы воздействующих термоэлектрических микромодулей 8 в соответствии с геометрическим положением каждого зуба зубного ряда пациента. В течение времени воздействия пациент отслеживает свое состояние и при наступлении болевых ощущений нажимает кнопку портативного ключа 15, фиксируя температуру болевых ощущений искомого зуба. Таким образом, врач, устанавливая на каждый цикл диагностической процедуры температуру воздействия, значение которого фиксируется на цифровом табло 16, определяет ответную реакцию пульпы зуба на температурное раздражение. При подаче электрического тока на термоэлектрические микромодули 8 их рабочие спаи 9 начинают охлаждаться либо нагреваться в соответствии с заданной температурой воздействия и посредством теплового контакта охлаждать либо нагревать высокотеплопроводную гелевую прослойку 10, температура которой определяется датчиком температуры 11 и передается на ПБПУ 4, формирующего величину подаваемого тока. Стабилизация температуры опорных спаев 12 термоэлектрических микромодулей 8 осуществляется через их тепловой контакт с воздушным радиатором 13. Таким образом, питание устройства электрической энергией и управление режимами работы термоэлектрических микромодулей 8 осуществляется ПБПУ 4, к которому поступают сигналы от проволочных тензорезисторных датчиков 3 и датчиков температуры 11.
Литература
1. Патент РФ №2624804 МПК А61С 19/04, 06.07.2017 г. БИ №19. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастной термоодонтометрии / Исмаилов Т.А. и др.