Устройство для исследования взаимного влияния на поверхность тканей зубов, образцов стоматологических материалов и средств гигиены

Полезная модель относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использована для исследования взаимного влияния очищающих, истирающих характеристик средств гигиены: зубных щеток, паст; стоматологических материалов: поверхностей композитных материалов, керамики, пластмассы, имплантатов, поверхностей тканей зубов, а также контртел, используемых для замены тканей зуба.
В современных технических решениях широко используются машины трения для различных механических испытаний.
Например, известно имитационное устройство для чистки зубов для испытания стоматологического протезного материала на истирание. Устройство содержит стойку, на которой закреплены стальной уголок, линейная направляющая и основание подъемного стола; двигатель закреплен на стальном уголке и связан с механизмом возвратно-поступательного движения; механизм возвратно-поступательного движения соединен с хвостовым концом стержня зубной щетки; хвостовой конец стержня зубной щетки закреплен на соединительном блоке; соединительный блок закреплен на линейном направляющем блоке скольжения; блок скольжения линейной направляющей расположен на линейной направляющей; головной конец стержня зубной щетки соединен с головкой зубной щетки; на основании подъемного стола установлен подъемный стол; на подъемном столе закреплен резервуар для искусственной слюны, в котором расположен образец и нижняя сторона головки зубной щетки. Устройство может совершать миллионы возвратно-поступательных движений, имитирующих чистку зубов, и достигать точной регулировки скорости и подсчета; различные столы для образцов могут быть установлены или заменены в соответствии с требованиями тестирования; возможность одновременного моделирования с использованием многомерных образцов; моделирование среды чистки зубов, а регулировка и контроль напряжения материала могут быть достигнуты с помощью объективного стола, вмещающего фрикционную среду, а также регулировку температуры и высоты (CN 103226911 А, 31.07.2013).
Также известны способ и машина для испытания на истирание (FR 2560383 A1, 30.08.1985). Способ заключается в активации средств трения для горизонтального движения вперед и назад относительно тестируемой поверхности в присутствии жидкой или пастообразной абразивной суспензии, отличается по емкости, в частности, тем, что средства трения предотвращаются от опрокидывания во время движения вперед и назад, перемешивание суспензии в резервуаре выполняется независимо от перемешивания, которое может возникнуть в результате этого движения, чтобы гарантировать однородность присутствия и состава абразивной суспензии без отклонения условий испытаний от реальных.
Также из уровня техники известен тестер для проверки долговечности щетинок зубных щеток (CN 104458458 B, 14.07.2017). Тестер содержит основание, зубную щетку и резервуар в форме седла для теплой воды, установленный неподвижно на горизонтальном противовесном устройстве. Основание прибора снабжено горизонтальным противовесным устройством, а основание тестера снабжено кронштейном, на кронштейне установлено устройство регулировки угла. Приводное устройство зажима установлено на устройстве регулировки угла, а зажим зубной щетки расположен на приводном устройстве зажима. Зубная щетка неподвижно зафиксирована зажимом, ее щетинки проходят в резервуар в форме седла с теплой водой, чтобы соприкоснуться с образцом. Полезными эффектами настоящего изобретения являются автоматическое тестирование, экономия времени и усилий, а также хороший эффект тестирования.
Некоторые из вышеуказанных устройств обеспечивают перемешивание подаваемого раствора, поддержание заданной температуры. Основным недостатком известных решений является незначительный диапазон образцов для исследования взаимного влияния на исследуемый объект и ограниченные условия для проведения исследования, например, наличие резервуара с фрикционной средой, что подразумевает значительный расход фрикционной среды и средств гигиены.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является обеспечение возможности проведения исследования взаимного влияния на поверхность тканей зубов образцов стоматологических материалов и средств гигиены, например, зубных щеток.
Технический результат - расширение арсенала средств для проведения исследования взаимного влияния на поверхность тканей зубов, образцов стоматологических материалов и средств гигиены.
Устройство для исследования взаимного влияния на поверхность тканей зубов, образцов стоматологических материалов и средств гигиены выполнено в виде каркасной конструкции, состоящей из трех соосно расположенных и соединенных элементами крепления частей, при этом нижняя часть - основание, средняя часть, в которой установлен шаговый двигатель, соединенный с возможностью вращения с держателем щеток, и верхняя часть, выполненная в виде установленной с возможностью вертикального перемещения платформы, на которой установлена гиря и к которой прикреплен держатель образцов, с внутренней полостью которого соединены последовательно патрубок и шланг, причем между держателем щеток и шаговым двигателем установлен защитный элемент с выпуклой наружной поверхностью. При этом выпуклая наружная поверхность защитного элемента выполнена воронкообразной или конусообразной. На держателе щеток и держателе образцов закреплены хомуты для усиления фиксации щеток, образцов зубов, стоматологических материалов, средств гигиены. Кроме того, устройство снабжено установочными фиксаторами, которые используются при обслуживании устройства между исследованиями.
Выполнение устройства в виде каркасной конструкции, состоящей из трех соосно расположенных и соединенных элементами крепления частей обеспечивает быструю смену исследуемых элементов, сборку всей конструкции и ее отдельных частей. Конструкция не позволяет привести к разбалансировке конструкции при проведении исследований. Выполнение верхней платформы с возможностью вертикального перемещения позволяет быстро менять положение образцов относительно держателя щеток. Выполнение выпуклой наружной поверхности защитного элемента (воронкообразной, конусообразной) предотвращает попадание жидких растворов в двигатель, что обеспечивает бесперебойную его работу во время исследований.
Полезная модель поясняется чертежами, где на
Фиг. 1 - общий вид устройства;
Фиг. 2 - вид устройства с вертикальным разрезом;
Фиг. 3 - конструкция внешнего каркаса устройства;
Фиг. 4 - конструкция держателя щеток с шаговым двигателем;
Фиг. 5 - конструкция держателя образцов.
Основными элементами устройства являются каркас (Фиг. 3), нижняя часть (Фиг. 4), состоящей из держателя щеток 9, соединенного с подвижной частью шагового двигателя 10 и зарытой защитным элементом 12. Верхняя часть (Фиг. 5) состоит из установленной с возможностью вертикального перемещения верхней платформы 8 с держателем образцов. Образцами могут быть средства гигиены: зубные щетки, пасты; стоматологические материалы: поверхности композитных материалов, керамики, пластмассы, имплантатов, поверхности тканей зубов, а также контртела, используемые для замены тканей зуба, например, держатель образцов 2 выполнен в виде фрагментов зубов 1, залитых в эпоксидную смолу, к которому через отверстие присоединяется патрубок 3,  или зубная паста подается через шланг 4, подсоединенный к патрубку 3, или зубные щетки крепятся к держателю щеток 9. Образцы стоматологических материалов и средств гигиены во время работы зажимаются хомутами 6. На верхней платформе 8 сверху устанавливается гиря 7. Фиксаторы 11 используются для обслуживания устройства между проведением испытаний.
Конструкция внешнего каркаса, представленная на фиг.3, состоит из основания 13, средней пластины 14 и верхней пластины 15 неподвижно соединенные с помощью шпилек и набора креплений. Нижняя и средняя пластины соединены с помощью трех шпилек 16. Жесткое соединение шпильки к пластине обеспечивается с помощью гаек 17, шайб 18 и шайб-гроверов 19.
Нижняя, средняя и верхняя пластины также соединены шпилькой 20. Шпилька 20 находиться внутри полой трубки 21 зажатой между верхней и средней пластиной. Средняя пластина прижимается к трубке с помощью двух гаек 22, шайбы 23 и торцевой прокладкой 24. Верхняя пластина прижимается с помощью гайки 25, шайбы 26, шайбы-гровера 27 и торцевой прокладкой 28. Соединение шпильки с нижней пластиной 13, такое же как у шпильки 16.
Винт 29 с двумя гайками 30 жестко фиксируют набор шайб 31 и 32, которые образуют ось для свободного вращения фиксатора 11.
В средней части устройства установлен шаговый двигатель 10. Внешний корпус двигателя крепится к переходной планке 34 с помощью винтов 35 и гаек 36 и шайбы-гровера 37.
Переходная планка 34 через шпильки 38 крепится к основанию 13. Переходная планка 34 крепится к шпильке 31 с помощью двух гаек 39 и шайбы-гровера 40. Нижняя пластина крепится к шпильке с помощью гаек 41, шайб 42 и шайб-гроверов 43.
Шаговый двигатель 10 соединен с защитным элементом 12 хомутом 44 с помощью винтов 45 и гаек 46. Щетки 5 в держателе щеток 9 крепятся хомутом 6 с помощью винтов 47 и гаек 48.
Держатель образцов 49 крепится к верхней платформе 8 с помощью винтов 50 и гаек 51. Образец с зубами 1 залитый в смолу 2 зажимается хомутом 52 с помощью винтов 53 и гаек 54.
Верхняя платформа 8 может скользить вдоль трубок 21 благодаря втулке 55 и цилиндрическим направляющим 56, которые крепятся с помощью винтов 57 и гаек 58. К верхней платформе 8 крепится кольцевое ограждение 59 с помощь винтов 60, которое ограничивает место установки гири 7.
Три шпильки 62 позволяют временно зафиксировать подвижную платформу 8 к неподвижной пластине 15. Шпилька 62 крепится к подвижной платформе 8 с помощью гаек 63 и шайб-гроверов 64. Гайка 65 позволяет временно зафиксировать подвижную платформу 8 в верхнем положении.
Подача пасты или любого (жидкого, вязкого) вещества через шланг 4 и патрубок 3 от дозатора (не показан) осуществляется через распределительный вентиль 66, которым возможна и регулировка скорости, напора вещества.
Принцип работы заключается в имитации механического воздействия на твердые ткани зуба, стоматологические материалы с помощью контролируемой нагрузки на щетку, подачи пасты аналогичную процессу чистки зубов.
Подготовка образца осуществляется следующим образом: фрагменты зубов 1 помещаются в оправку и заливаются эпоксидной смолой.
Держатель образцов 2 с фрагментами зубов через патрубок 3 присоединен шлангом 4 к дозатору зубной пасты (не показан). Исследования проводятся на различных образцах. Полезная модель позволяет исследовать взаимное влияние на поверхность тканей зубов, образцов стоматологических материалов и средств гигиены.
Держатель образцов 2 размещен соосно по вертикали с щетками 5, размещенными в держателе щеток 9, зафиксированном хомутом 6 при помощи гайки и винта. Сверху устройства устанавливается гиря 7, которая имитирует механическое нажатие на щетки в реальных условиях. Вес верхней платформы 8 составляет 150 г и это минимальный прикладываемый вес конструкции данной полезной модели. Для образца из 6 зубов вес самой гири составляет 1050 г. (общий вес 1200 г.), из расчета 200 г. на один зуб. Верхнюю платформу можно зафиксировать в верхнем положении с помощью гайки.
Двигатель 10 совершает 240 полных поворотов, что соответствует нагрузке, которой зуб подвергается за день при чистке (для держателя с тремя щетками). Имитация года соответствует 87600 оборотам двигателя.
Основание конструкции 13 может быть закреплено на фиксаторах 11 на емкости для отработанной зубной пасты (не показана), что соответствует положению «Обслуживание». В рабочем режиме конструкция помещается в емкость целиком, отработанная паста стекает в эту емкость.
В держатель 9 помещается до трех щеток. Щетки пред заливкой подвергаются обработке: удаляется ручка, часть с щетиной делится на несколько фрагментов. Щетки расположены плотно друг к другу.
Нагрузка, состоящая из веса гири 7 и верхней платформы 8 прижимает образцы к щеткам. Минимальное усилия, которые можно приложить 150 г (вес верхней платформы), максимальное - 10 кг (определяются техническими характеристиками мотора шагового двигателя).
Данная полезная модель имеет ряд преимуществ перед аналогами. Автоматическая подача зубной пасты осуществляется через шланг подачи пасты 4 на держатель образцов 2. Скорость подачи пасты регулируется вентилем 66. Установочные фиксаторы 11 позволяют упростить доступ к области испытания, упрощают обслуживание устройства между исследованиями.
Во время работы конструкция стоит на дне емкости (не показана). Двигатель мотора, приводящего во вращение держатель щеток, закрыт защитным элементом 12 с выпуклой наружной поверхностью (воронкообразной, конусообразной), которая предотвращает попадание жидких растворов (например, зубной пасты) в двигатель.
Основные достоинства этой полезной модели - возможность быстрой смены образцов, в том числе и щеток, заправки дозатора. Простота проведения испытаний за счет того, то существует свободный доступ к области исследования, простота замены контейнера с раствором (переключение трубки). Конструкция имеет небольшое количество надежных, простых деталей. Легкий доступ к области испытаний. Позволяет проводить испытания с различными растворами: зубная паста, вода, физ. раствор (имитация слюны). Возможность изменения веса нагрузки, за счет гири 7, свободно установленной на верхней платформе. Ускоренная имитация чистки зубов. На максимальной скорости - один час испытаний соответствует половине года нормальной эксплуатации щеток.