專利名稱：牙科根管長度測量儀的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種長度測量裝置，尤其是涉及一種人體牙齒根管長度的測量裝置。
背景技術(shù)：
人體牙齒根管長度的準確測量是口腔內(nèi)科在進行牙齒根管治療中必須完成的步驟，關(guān)系到治療的效果及成敗。以往的常規(guī)手段為手感測量法及X射線成像法，前者的準確度欠佳后者在治療過程中要進行多次拍片，既增加了患者的費用，又增加了接受輻射的危險。近年來，隨著人體口腔組織學的發(fā)展，一種簡單、易用、準確度高的新型根管長度電測儀發(fā)展起來了。從1979年以來，已經(jīng)歷了三代。第一代(阻抗法)是以牙齒根尖部位電阻的大小為設計原理，儀器簡單、價廉，但準確度達不到臨床要求，對口腔理化環(huán)境要求高，應用不便，已淘汰。第二代(電壓梯度法、電流密度法)是以根尖部位的電阻變化率為設計原理，實現(xiàn)較困難，電路復雜，儀器造價高，準確度仍不理想，僅僅曇花一現(xiàn)。第三代(比例法、頻率響應相對值法)是以根尖部位阻抗對兩種不同頻率交流電流的響應規(guī)律為設計原理，其典型代表儀器為日本森田制作所的ROOT-ZX根管長度測量儀。該儀器使用簡便，測量準確度高，臨床應用可靠，已多次見諸國內(nèi)有關(guān)文章報道。該儀器應用了先進的微處理器處理技術(shù)，及專用彩色液晶顯示芯片，但是造價高昂，國內(nèi)售價約為每臺9000元人民幣，限制了其推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有的采用比例法、頻率響應相對值法設計的根管長度測量裝置存在的操作性較差、耗電大、造價昂貴等缺陷，提供一種操作性較好、耗電省、成本低的牙科根管長度測量儀。
本發(fā)明設有測量電路，用于探測牙齒根尖部位阻抗值對兩種不同頻率交流電流響應的變化，并輸出與牙齒根尖部位相對應的兩種不同頻率交流電流響應的變化成正比的兩路信號，測量電路的探測頭外接被測牙齒根尖部位；數(shù)字比較電路，用于將測量電路輸出的兩路響應信號進行比較并輸出其比值的數(shù)字量，數(shù)字比較電路的輸入端接測量電路的兩路響應信號輸出端；
邏輯控制電路，用于根據(jù)所設定的參數(shù)判斷數(shù)字運算結(jié)果，并輸出控制信號，邏輯控制電路的輸入端接數(shù)字比較電路的比值數(shù)字量輸出端；聲光報警電路，用于提示測量儀所處的不同設定狀態(tài)，聲光報警電路的輸入端接邏輯控制電路的控制信號輸出端；顯示電路，用于顯示測量過程中數(shù)字比較結(jié)果，顯示電路的輸入端接數(shù)字比較電路的數(shù)字比較結(jié)果輸出端。
所說的測量電路設有產(chǎn)生兩個不同頻率交流信號的振蕩器、特性為恒流源性質(zhì)的混合電路、探測頭、兩路響應信號電壓的緩沖隔離電路、兩路頻率選頻電路、兩路檢波電路和兩路直流電壓放大電路，兩振蕩器的輸出分別經(jīng)混合電路后接探測頭，探測頭探測到的兩響應信號輸出端分別接兩路緩沖隔離電路的輸入端，兩路緩沖隔離電路的輸出端分別接兩路選頻電路的輸入端，兩路選頻電路的輸出端分別接兩路檢波電路的輸入端，兩路檢波電路的輸出端分別接兩路放大電路的輸入端。
測量電路的功能是檢取測量過程中兩種不同頻率正弦信號的變化，并輸出與變化成正比的直流信號電壓。數(shù)字比較電路將兩路直流電壓(模擬量)經(jīng)數(shù)字運算后得到它們比值的數(shù)字量。邏輯控制電路根據(jù)不同的設定(預警、到位、過頭)判斷數(shù)字運算結(jié)果，輸出控制信號用于控制聲光報警。聲光報警電路用不同訊響及不同顏色發(fā)光管提示操作者儀器所處的不同設定狀態(tài)。顯示電路將測量過程中數(shù)字比較結(jié)果的變化直觀地顯示出來。
數(shù)字比較電路采用通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)數(shù)字比例運算。將測量電路輸出的兩路模擬信號，一路作為轉(zhuǎn)換輸入信號電壓，接通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入端；另一路作為基準參考電壓，接通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片基準參考電壓端；轉(zhuǎn)換結(jié)果直接得到兩路模擬電壓比值的n位數(shù)字量，其輸出端接邏輯控制電路輸入端及顯示電路輸入端。
邏輯控制電路采用通用的邏輯控制硬件，包括兩路譯碼器、兩路觸發(fā)器以及相應的數(shù)字邏輯門電路共同實現(xiàn)；n位數(shù)字比較電路輸出信號分兩路經(jīng)相應的數(shù)字邏輯門電路后分別接兩路譯碼器的輸入端，兩路譯碼器輸出端(m路)經(jīng)調(diào)整各設定為兩路輸出，分別接兩路觸發(fā)器的輸入端，兩路觸發(fā)器的輸出端則分別與聲光報警電路的輸入端相接。
本發(fā)明根據(jù)牙齒根尖部位阻抗值對兩種不同頻率交流電流的響應規(guī)律設計而成，由于對不同個體及口腔內(nèi)不同理化環(huán)境，其阻抗變化規(guī)律雖然各不相同，但到達根尖部位時，兩種響應的比值趨于一定值，因此按本發(fā)明的設計方案，其測量結(jié)果有較佳的準確度。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、由于采用ADC0804通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)數(shù)字比例運算，比起進口產(chǎn)品采用微處理芯片的技術(shù)大大地簡化了電路，因此降低了成本，市場售價預計可降低到進口產(chǎn)品的1/5～1/8；其次，運算精度理論上可達到輸入直流電壓的1/256，(有256種輸出狀態(tài))，本發(fā)明測量到位范圍控制在大約16種狀態(tài)，比起進口樣機的大約48種狀態(tài)有更強的可操作性。2、整機精選通用低功耗IC元器件，以及采用超低功耗雙穩(wěn)態(tài)繼電器，既兼顧了產(chǎn)品性能和電池的消耗，又降低了產(chǎn)品成本。整機耗電僅20毫安，為進口樣機的一半。3、探測端與采樣輸入端之間加入緩沖隔離級，使得探測結(jié)果不受儀器輸入端阻抗的影響，對比測試結(jié)果，比進口機的響應變化線性度更好，靈敏度更高。4、增加了發(fā)光二極管報警電路，這樣，本發(fā)明同時具有指示電表、聲音及發(fā)光三種報警方式，更方便實際應用，臨床使用證明可操作性比起進口樣機有較大改進。5、重新設計的自校準電路及開機調(diào)零電路，保證了產(chǎn)品的一致性和測量的高準確性、高可靠性。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
圖2為本發(fā)明實施例測量電路部分的結(jié)構(gòu)組成框圖。
圖3為本發(fā)明實施例邏輯控制電路部分的結(jié)構(gòu)組成框圖。
圖4為本發(fā)明實施例測量電路部分的電路原理圖。
圖5為本發(fā)明實施例數(shù)字比較電路、邏輯控制電路、顯示電路部分及聲光報警電路部分的電路原理圖。
具體實施例方式
以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1、2所示，本發(fā)明設有測量電路1、數(shù)字比較電路2、邏輯控制電路3、聲光報警電路4和顯示電路5。測量電路1用于探測牙齒根尖部位對兩種不同頻率交流電流變化的響應阻抗值，并輸出與牙齒根尖部位對兩種不同頻率交流電流變化成正比的兩路響應信號，測量電路1的探測頭10外接被測牙齒根尖部位；數(shù)字比較電路2用于將測量電路輸出的兩路響應信號進行比較并輸出其比值的數(shù)字量，數(shù)字比較電路2的輸入端接測量電路1的兩路響應信號輸出端；邏輯控制電路3用于根據(jù)所設定的參數(shù)判斷數(shù)字運算結(jié)果，并輸出控制信號，邏輯控制電路3的輸入端接數(shù)字比較電路2的比值數(shù)字量輸出端；聲光報警電路4用于提示測量儀所處的不同設定狀態(tài)，聲光報警電路4的輸入端接邏輯控制電路3的控制信號輸出端；顯示電路5用于顯示測量過程中數(shù)字比較結(jié)果，顯示電路5的輸入端接數(shù)字比較電路2的數(shù)字比較結(jié)果輸出端。
所說的測量電路1設有產(chǎn)生兩個不同頻率交流信號的振蕩器11與12、特性為恒流源性質(zhì)的混合電路13、探測頭10、兩路響應信號電壓的緩沖隔離電路14與15、兩路頻率選頻電路16與17、兩路檢波電路18與19和兩路直流電壓放大電路20與21，兩振蕩器11與12的輸出分別經(jīng)混合電路13后接探測頭10，探測頭10探測到的兩響應信號輸出端分別接兩路緩沖隔離電路14與15的輸入端，兩路緩沖隔離電路14與15的輸出端分別接兩路選頻電路16與17的輸入端，兩路選頻電路16與17的輸出端分別接兩路檢波電路18與19的輸入端，兩路檢波電路18與19的輸出端分別接兩路放大電路20與21的輸入端。
作為一個實例，振蕩器11及振蕩器12分別產(chǎn)生頻率為400Hz及8000Hz的正弦波，經(jīng)特性為恒流源性質(zhì)的混合電路后得到調(diào)制波并送至探測頭10；探測頭10檢拾到的響應信號電壓經(jīng)兩路緩沖隔離級送到兩路頻率分離電路分離出響應后的400Hz及8000Hz信號電壓，然后送至各自的峰值檢波電路，得到正比于響應后信號電壓峰值的直流電壓；再經(jīng)放大器20及放大器21放大至適當?shù)碾娖胶笏腿ズ竺娴臄?shù)字比較電路2。
數(shù)字比較電路采用通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)數(shù)字比例運算，通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入端接測量電路轉(zhuǎn)換輸入模擬信號電壓輸出端，通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片基準參考電壓端接測量電路基準參考電壓模擬信號輸出端；轉(zhuǎn)換結(jié)果直接得到兩路模擬電壓比值的n位數(shù)字量，其輸出端接邏輯控制電路輸入端及顯示電路輸入端。
如圖3所示，所說的邏輯控制電路采用通用的邏輯控制硬件，包括兩路譯碼器22、23，兩路觸發(fā)器24、25以及相應的數(shù)字邏輯門電路共同實現(xiàn)；n位數(shù)字比較電路輸出信號分兩路經(jīng)相應的數(shù)字邏輯門電路后分別接兩路譯碼器的輸入端，兩路譯碼器輸出端(m路)經(jīng)調(diào)整各設定為兩路輸出，分別接兩路觸發(fā)器的輸入端，兩路觸發(fā)器的輸出端則分別與聲光報警電路的輸入端相接。
參見圖4、5，集成運算放大器AR101-1，AR102-2構(gòu)成自動穩(wěn)幅的文氏橋振蕩電路；集成運算放大器AR102-1為緩沖隔離級；集成運算放大器AR103-1，AR103-2構(gòu)成選頻電路，中心頻率為400Hz，Q值為2，有40db/十倍頻的衰減率；集成運算放大器AR103-3構(gòu)成峰值檢波電路，輸出直流電壓經(jīng)集成運算放大器AR103-4放大后輸往數(shù)字比較電路。另一路8000Hz的原理相仿。
為降低成本及造價，本發(fā)明放棄以微處理器為核心的方案，采用特殊的模擬數(shù)字運算方法及相應的邏輯控制硬件實現(xiàn)，其中采用美國國家半導體公司ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將兩路模擬信號，一路作為轉(zhuǎn)換輸入信號電壓，另一路作為基準參考電壓，轉(zhuǎn)換結(jié)果直接得到兩路模擬電壓比值的數(shù)字量，實現(xiàn)數(shù)字比例運算功能。
集成電路IC201完成數(shù)字比較功能，輸出8位比較結(jié)果數(shù)字量，集成電路IC202實現(xiàn)顯示電路功能(集成電路IC203為其工作提供負電源)，輸出電流直接驅(qū)動電流表M201；譯碼器IC203、IC204，觸發(fā)器IC205以及數(shù)字邏輯門電路U201、U203共同實現(xiàn)邏輯控制電路功能；輸出信號分別控制報警發(fā)光二極管D203、D204及由集成門電路U202構(gòu)成的聲音報警電路。三極管Q201、低功耗繼電器SW201、三端穩(wěn)壓電源IC207等構(gòu)成定時關(guān)機和電源指示等輔助電路。
以下給出圖3中的元器件參考型號與參數(shù)。
集成運算放大器AR101，AR102，AR104TL062型，AR103，AR105TL064型。
場效應管Q101，Q1022SK30A型。
二極管D101，D102，D103，D104，D105，D1061N4148(1S1588)型。
電阻R101，R102，R112，R114，R115，R116，R117，R120，R121，R122，R123180K；R103，R119，R127，R130，R145，R151，R15310K；R104，R13122K；R105，R1321M；R106，R108，R126，R133，R135，R152100K；R109，R110，R111，R136，R137，R138H47K；R1137.8K；R118，R124，R144，R150，R1546.8K；R128，R129，R140，R141，R142，R143，R146，R147，R148，R1499.1K；R139220K。
微型多圈電位器R107，R13450K；R125，R15520K。
電容C101，C102，C104，C105，C106，C107，C110，C111，C113，C114，C115，C1162200P；電解電容C103，C11210μ；C108，C109，C117，C1181μ。
以下給出圖4中的元器件參考型號與參數(shù)。
集成電路IC201ADC0804型；IC202DAC0832型；IC203CW7660型；IC204，IC205CD4028型；IC206CD4027型。三端穩(wěn)壓電源IC207LM2931型。
邏輯門電路U203CD4023型；U202CD74HC00型；U201CD74HC04型。
集成運算放大器AR201LM358型。
三極管Q201，Q2029011型。
穩(wěn)壓二極管D201，D202LM336-2.5型。
發(fā)光二極管D204、D203、D205。
電阻R201，R207，R21110K；R202，R203，R206，R2142.2K；R204，R2124.7K；R205，R2133.3K；R20810M；R209，R2101K。
電位器R21520K。
電容C201100P；C202，C20310μ；C2044.7μ，C20547μ；C20622μ；C20747μ；C2080.1μ；C209100μ。
繼電器SW201低功耗型。
權(quán)利要求
1.牙科根管長度測量儀，其特征在于設有測量電路，用于探測牙齒根尖部位阻抗值對兩種不同頻率交流電流響應的變化，并輸出與牙齒根尖部位相對應的兩種不同頻率交流電流響應的變化成正比的兩路信號，測量電路的探測頭外接被測牙齒根尖部位；數(shù)字比較電路，用于將測量電路輸出的兩路響應信號進行比較并輸出其比值的數(shù)字量，數(shù)字比較電路的輸入端接測量電路的兩路響應信號輸出端；邏輯控制電路，用于根據(jù)所設定的參數(shù)判斷數(shù)字運算結(jié)果，并輸出控制信號，邏輯控制電路的輸入端接數(shù)字比較電路的比值數(shù)字量輸出端；聲光報警電路，用于提示測量儀所處的不同設定狀態(tài)，聲光報警電路的輸入端接邏輯控制電路的控制信號輸出端；顯示電路，用于顯示測量過程中數(shù)字比較結(jié)果，顯示電路的輸入端接數(shù)字比較電路的數(shù)字比較結(jié)果輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的牙科根管長度測量儀，其特征在于所說的測量電路設有產(chǎn)生兩個不同頻率交流信號的振蕩器、特性為恒流源性質(zhì)的混合電路、探測頭、兩路響應信號電壓的緩沖隔離電路、兩路頻率選頻電路、兩路檢波電路和兩路直流電壓放大電路，兩振蕩器的輸出分別經(jīng)混合電路后接探測頭，探測頭探測到的兩響應信號輸出端分別接兩路緩沖隔離電路的輸入端，兩路緩沖隔離電路的輸出端分別接兩路選頻電路的輸入端，兩路選頻電路的輸出端分別接兩路檢波電路的輸入端，兩路檢波電路的輸出端分別接兩路放大電路的輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的牙科根管長度測量儀，其特征在于所說的數(shù)字比較電路采用通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)數(shù)字比例運算，通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入端接測量電路轉(zhuǎn)換輸入模擬信號電壓輸出端，通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片基準參考電壓端接測量電路基準參考電壓模擬信號輸出端；轉(zhuǎn)換結(jié)果直接得到兩路模擬電壓比值的n位數(shù)字量，其輸出端接邏輯控制電路輸入端及顯示電路輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的牙科根管長度測量儀，其特征在于所說的邏輯控制電路采用通用的邏輯控制硬件，包括兩路譯碼器、兩路觸發(fā)器和數(shù)字邏輯門電路；兩路譯碼器的輸入端接n位數(shù)字比較電路輸出信號分兩路經(jīng)相應的數(shù)字邏輯門電路，兩路譯碼器輸出端(m路)經(jīng)調(diào)整各設定為兩路輸出，分別接兩路觸發(fā)器的輸入端，兩路觸發(fā)器的輸出端分別接聲光報警電路的輸入端。
全文摘要
牙科根管長度測量儀，涉及一種長度測量裝置，尤其是涉及一種人體牙齒根管長度測量裝置。提供一種操作性較好、耗電省、成本低的牙科根管長度測量儀。設有測量電路，探測頭接牙齒根尖；數(shù)字比較電路輸入端接測量電路；邏輯控制電路輸入端接數(shù)字比較電路比值數(shù)字量輸出端；聲光報警電路輸入端接邏輯控制電路；顯示電路輸入端接數(shù)字比較電路數(shù)字比較結(jié)果輸出端。采用通用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)數(shù)字比例運算，比采用微處理芯片簡化了電路，降低了成本，運算精度理論上可達到輸入直流電壓的1/256，測量到位范圍控制約16種狀態(tài)，可操作性強。既兼顧產(chǎn)品性能和電池消耗，又降低成本。探測端與采樣輸入端之間加緩沖隔離級，響應變化線性度好，靈敏度高。
文檔編號G01B7/00GK1729948SQ200510091888
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者林之融, 林晨, 陳作良 申請人:廈門大學, 廈門市口腔醫(yī)院