[发明专利]测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器及方法

说明书

一种测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器及方法，绝缘介质的上下表面各粘贴一层作为电解质的离子凝胶，这两种物质是柔软、透明的，在若干点处粘贴离子凝胶，形成若干个可随咬合力变化的电容，将这些电容并联，并在其上下表面各粘贴一层绝缘介质，避免外部寄生电容的影响，通过总线连接到采集卡得到全口咬合力作用下的总电容值，从而测得全口牙齿咬合力大小；该电容传感器合力测量装置利用并联简单电路便可得到全口咬合力，而压阻式合力测量装置只能单路测量，无法完成累加和的测量，采用新型凝胶材料保证了在尽量真实还原牙齿咬合情况下得到全口牙齿咬合力，而且该材料具有良好的重复测量精度，成本低廉，易于加工，可一次性使用，干净卫生。

技术领域

本发明属于一种电容式压力传感器，具体涉及一种测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器及方法。

背景技术

过大的咬合力可导致牙周组织进入病理性改建，直至牙齿松动、脱落，测量全口牙齿咬合力大小，对牙科疾病的诊断和治疗具有重要的意义。传统咬颌测试材料，如咬颌纸，能测出“咬合结果印记”，却无法表示全口咬合力的相对大小，准确性欠佳。因此需通过一种准确测量全口咬合力的装置，提供全口接触时咬合力大小，比如在种植治疗完成后，通过咬合力分析可以获取植体上部义齿的受力大小信息，避免种植体因长期受力过大而脱落导致种植失败。但是传统的牙齿咬合力测量传感器存在如下问题：首先，首先，如果合力测量装置采用电容式传感器，全口咬合力大小与所有并联电容传感器单元的总电容值相关，在并联电路中总电容值等于各支路电容值的简单相加，然而目前的类似压阻式合力测量装置无法用这种简单并联电路来实施，必须单路测量，无法完成累加和的测量；其次，以往的机械式、电阻应变计式或基于压电效应等均属于硬质传感器探头，受试者在咬硬质探头时会出现自我保护的反射性抑制机制，此时所测得的咬合力值通常偏低于正常情况下的咬合力值，而且传统材料不透明，测量过程中无法观测到牙齿的变化；最后，以往的硬质传感器探头外面通常需覆盖一层弹性物质或橡胶套起保护作用，但传感器的厚度对咬合力值的测量影响较大，且此类橡胶套在临床测量中难以保证彻底消毒。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器及方法，本发明采用了新型柔软、薄且透明的凝胶材料制作可实时测量全口牙齿咬合力的电容式传感器，因此本发明在用于测量全口牙齿咬合力时不会激起受试者的自我保护反射性抑制机制，同时传感器厚度极小，可达到微米量级，选用若干点，形成若干个可变电容，通过测量所有电容并联后的总电容从而能得到全口咬合力的大小。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器，包括绝缘介质3，绝缘介质3的上层若干点处粘接若干个立方体凝胶，该若干个立方体凝胶形成上离子凝胶2，绝缘介质3的下层整体粘接有下离子凝胶4，所述绝缘介质3和下离子凝胶4与上离子凝胶2中的若干个立方体凝胶分别形成若干个电容器，上离子凝胶2的上表面整体粘贴一层上绝缘介质1，下离子凝胶4的下表面粘贴一层下绝缘介质5，在上绝缘介质1和上离子凝胶2中的若干个上离子凝胶之间通过金属电极引出若干条导线分别连接到上总线6，在下绝缘介质5和离子凝胶4连接处粘贴的金属电极引出下总线7。

所述上离子凝胶2和下离子凝胶4采用的材料为水凝胶离子导体，其厚度为微米量级；所述绝缘介质3、上绝缘介质1和下绝缘介质5的厚度也为微米量级。

所述上离子凝胶2和下离子凝胶4以及绝缘介质3、上绝缘介质1和下绝缘介质5均柔软透明。

测量中由直流稳压电源供电，金属电极与离子凝胶形成电子-离子混合电流回路传递电信号，几乎所有的电压降都发生在绝缘介质上，金属电极-电解质交界面的双电层处电压降远小于1V，使得离子凝胶不会发生电化学反应，并且离子凝胶在多次加载后，电容与压力的关系只有很小的漂移，几乎可以忽略，因此具有良好的重复测量精度。