RU2835076C1 - Dental anthropomorphic robot smart jaw - Google Patents
Dental anthropomorphic robot smart jaw Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835076C1 RU2835076C1 RU2023130435A RU2023130435A RU2835076C1 RU 2835076 C1 RU2835076 C1 RU 2835076C1 RU 2023130435 A RU2023130435 A RU 2023130435A RU 2023130435 A RU2023130435 A RU 2023130435A RU 2835076 C1 RU2835076 C1 RU 2835076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- smart
- jaw
- tooth
- crowns
- teeth
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 241000928517 Cathedra <angiosperm> Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Группа изобретений относится к стоматологии и может быть использована для обучения и совершенствования навыков студентов при различных стоматологических вмешательствах.The group of inventions relates to dentistry and can be used for training and improving students' skills in various dental interventions.
Известно устройство для обучения навыкам препарирования зубов, представляющее собой smart-челюсть, содержащую проводящую подложку с измерительными и функциональными датчиками и установленными в проводящей подложке съемными smart-зубами с внутренними сигнальными прослойками для контакта со стоматологическим инструментом (О.О. Янушевич и др. Стоматологический антропоморфный робот. Новая эра в имитации врачебных манипуляций и клинического приема // Cathedra. Стоматологическое образование, 2021, № 78, с. 64-67).A device for teaching dental preparation skills is known, which is a smart jaw containing a conductive substrate with measuring and functional sensors and removable smart teeth installed in the conductive substrate with internal signal layers for contact with a dental instrument (O.O. Yanushevich et al. Dental anthropomorphic robot. A new era in imitation of medical manipulations and clinical reception // Cathedra. Dental education, 2021, No. 78, pp. 64-67).
Сложность конструкции, объединяющей smart-зубы и smart-челюсть относится к недостаткам известного технического решения.The complexity of the design combining smart teeth and a smart jaw is one of the disadvantages of the known technical solution.
Более близкими аналогами изобретений, составляющих группу, можно считать Smart-челюсть для стоматологического антропоморфного робота, известную из описания изобретения к патенту RU 2814393 С1, 28.02.2024 и Smart-зуб для стоматологического антропоморфного робота, который известен из описания изобретения к патенту RU 2813332 С1, 12.02.2024.Closer analogues of the inventions that make up the group can be considered the Smart jaw for a dental anthropomorphic robot, known from the description of the invention to patent RU 2814393 C1, 02/28/2024, and the Smart tooth for a dental anthropomorphic robot, which is known from the description of the invention to patent RU 2813332 C1, 02/12/2024.
Известные устройства могут использоваться друг с другом, но не полная имитация реального стоматологического вмешательства относится к их недостаткам.The known devices can be used with each other, but their disadvantage is that they do not fully simulate real dental intervention.
Изобретение направлено на решение технической проблемы, заключающейся в создании smart-челюсти и smart-зуба, не имеющих недостатков известных конструкций.The invention is aimed at solving the technical problem of creating a smart jaw and smart tooth that do not have the disadvantages of known designs.
Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности обучения путем расширения имитационного функционала искусственной smart-челюсти, содержащей съемные smart-зубы.The technical result of the group of inventions is to increase the efficiency of training by expanding the simulation functionality of an artificial smart jaw containing removable smart teeth.
Сущность группы изобретений выражается в совокупности существенных признаков, в которой smart-челюсть для стоматологического антропоморфного робота, содержащая основание с измерительными и функциональными датчиками, крепежными выемками и с установленными на основании съемными smart-зубами с коронками, корневыми частями и сигнальными средствами контакта smart-зуба со стоматологическим инструментом, отличается от ближайшего агалога тем, что съемные smart-зубы содержат упругие установочные стаканы с отверстиями для фиксации к smart-челюсти и корневые части, которые расширяются от коронок и расположены в сужающихся к коронкам полостях упругих установочных стаканов, выполненных для извлечения расширяющихся корневых частей из сужающихся к коронкам полостей, при этом основание выполнено в виде двух пластин, соединенных крепежными пружинами и шаровой опорой, выполненной с возможностью установки в крепежной площадке верхней пластины, снабженной постоянными неодимовыми магнитами, размещенными напротив аналоговых датчиков Холла SS49E, расположенных на нижней пластине для определения расстояния между пластинами, причем нижняя пластина, выполнена с, как минимум, одной контактной площадкой из материала константан для определения температуры smart-зуба путем формирование термопары J-типа с ответной стальной площадкой в smart-зубе и снабжена разъемом для подключения контроллера, а сигнальные средства контакта smart-зуба со стоматологическим инструментом выполнены в виде сигнальных контактных площадок, соединенных с микросхемой.The essence of the group of inventions is expressed in a set of essential features, in which a smart jaw for a dental anthropomorphic robot, containing a base with measuring and functional sensors, fastening recesses and with removable smart teeth with crowns, root parts and signaling means of contact of the smart tooth with a dental instrument installed on the base, differs from the closest agalog in that the removable smart teeth contain elastic mounting cups with holes for fixation to the smart jaw and root parts that expand from the crowns and are located in cavities of elastic mounting cups tapering toward the crowns, made for extracting expanding root parts from cavities tapering toward the crowns, wherein the base is made in the form of two plates connected by fastening springs and a ball support made with the possibility of installation in the fastening platform of the upper plate, equipped with permanent neodymium magnets placed opposite the analog Hall sensors SS49E, located on the lower plate for determining the distance between the plates, wherein the lower plate is made with at least one contact pad made of constantan material for determining the temperature of the smart tooth by forming a J-type thermocouple with a mating steel pad in the smart tooth and is provided with a connector for connecting the controller, and the signal means for contacting the smart tooth with the dental instrument are made in the form of signal contact pads connected to the microcircuit.
Сменный smart-зуб для smart-челюсти содержит установочный стакан с отверстием для фиксации к smart-челюсти, коронку и расширяющуюся от коронки корневую часть, которая расположена в сужающейся к коронке полости установочного стакана, выполненного из упругого материала для извлечения расширяющейся корневой части из сужающейся к коронке полости.A replacement smart tooth for a smart jaw contains a mounting cup with a hole for fixation to the smart jaw, a crown and a root part expanding from the crown, which is located in a cavity of the mounting cup narrowing towards the crown, made of an elastic material for extracting the expanding root part from the cavity narrowing towards the crown.
Сущность группы изобретений поясняется чертежом, где на фиг. 1 дан общий вид smart-челюсти, на фиг. 2 - структура smart-зуба, на фиг. 3 - схема крепления отдельного smart-зуба в основании smart-челюсти и на фиг. 4 и 5 - нижняя и верхняя пластины, образующие основание smart-челюсти.The essence of the group of inventions is explained by the drawing, where Fig. 1 shows a general view of the smart jaw, Fig. 2 shows the structure of the smart tooth, Fig. 3 shows a diagram of the attachment of a separate smart tooth to the base of the smart jaw, and Fig. 4 and 5 show the lower and upper plates forming the base of the smart jaw.
Smart-челюсть представляет собой полимерное или металлическое основание 1 с формой, приближенной к натуральной. В месте расположения smart-зубов в основании 1 выполнены выемки 2, предназначенные для крепления съемных smart-зубов и установочные выемки 3, предназначенные для крепления Smart-челюсти, например, на стоматологическом антропоморфном роботе. Smart-челюсть снабжена измерительными датчиками, функциональными датчиками и установленными на основании 1 съемными smart-зубами. Smart-зубы содержат коронки 4, корневые части 5, сигнальные средства контакта со стоматологическим инструментом и установочные стаканы 6 с отверстиями 7 для фиксации к smart-челюсти. Корневые части 5 smart-зубов расширяются от коронок 4 и расположены в сужающихся к коронкам 4 полостях установочных стаканов 6. Стаканы 6 выполнены из упругого материала для извлечения расширяющихся корневых частей 5 из сужающихся к коронкам 4 полостей. Основание 1 выполнено в виде двух пластин 8 и 9. Пластины 8 и 9 основания 1 соединены крепежными пружинами 10 и шаровой опорой 11. Шаровая опора 11 выполнена с возможностью установки в крепежной площадке 12 верхней пластины 9, снабженной постоянными неодимовыми магнитами 13. Магниты 13 размещены напротив аналоговых датчиков 14 (датчиков Холла SS49E), расположенных на нижней пластине 8 для определения расстояния между пластинами 8 и 9. Нижняя пластина 8 выполнена с, как минимум, одной контактной площадкой 15 из материала константан для определения температуры smart-зуба путем формирование термопары J-типа с ответной стальной площадкой в smart-зубе и снабжена разъемом 16 для подключения контроллера. Сигнальные средства контакта smart-зуба со стоматологическим инструментом выполнены в виде сигнальных контактных площадок 17, соединенных с микросхемой 18.The smart jaw is a polymer or metal base 1 with a shape close to natural. In the location of the smart teeth in the base 1, there are recesses 2 intended for fastening removable smart teeth and installation recesses 3 intended for fastening the smart jaw, for example, on a dental anthropomorphic robot. The smart jaw is equipped with measuring sensors, functional sensors and removable smart teeth installed on the base 1. The smart teeth contain crowns 4, root parts 5, signal means of contact with the dental instrument and installation cups 6 with holes 7 for fixation to the smart jaw. The root parts 5 of the smart teeth expand from the crowns 4 and are located in the cavities of the installation cups 6 tapering towards the crowns 4. The cups 6 are made of an elastic material for extracting the expanding root parts 5 from the cavities tapering towards the crowns 4. The base 1 is made in the form of two plates 8 and 9. The plates 8 and 9 of the base 1 are connected by fastening springs 10 and a ball joint 11. The ball joint 11 is designed with the possibility of installation in the fastening platform 12 of the upper plate 9, equipped with permanent neodymium magnets 13. The magnets 13 are placed opposite the analog sensors 14 (SS49E Hall sensors) located on the lower plate 8 for determining the distance between the plates 8 and 9. The lower plate 8 is made with at least one contact pad 15 made of constantan material for determining the temperature of the smart tooth by forming a J-type thermocouple with a mating steel pad in the smart tooth and is provided with a connector 16 for connecting the controller. The signal means for contacting the smart tooth with the dental instrument are made in the form of signal contact pads 17 connected to a microcircuit 18.
Использование, как минимум, одной контактной площадки 15 из различных материалов (константан и железо/сталь) позволяет сформировать термопару J-типа в месте крепления smart-зуба к smart-челюсти, что в свою очередь позволяет обеспечить измерение температуры smart-зуба в реальном времени.The use of at least one contact pad 15 made of different materials (constantan and iron/steel) allows the formation of a J-type thermocouple at the point where the smart tooth is attached to the smart jaw, which in turn allows for the measurement of the smart tooth temperature in real time.
Наличие крепежных пружин 10 между нижней 8 и верхней 9 половинами smart-челюсти позволяет изменять расстояние от датчиков 14 (датчиков Холла) до магнитов 13 в точках их нахождения в зависимости от величины давления на соответствующий сегмент smart-челюсти. Обработка полученных данных о расстоянии в указанных точках позволяет получить данные о величине давления.The presence of fastening springs 10 between the lower 8 and upper 9 halves of the smart jaw allows changing the distance from the sensors 14 (Hall sensors) to the magnets 13 at their locations depending on the amount of pressure on the corresponding segment of the smart jaw. Processing the obtained data on the distance at the specified points allows obtaining data on the amount of pressure.
Наличие датчиков касания позволяет обеспечить отслеживание факта касания проводящими медицинскими инструментами (в том числе, пневматическими, в которых электрический контакт обеспечивается через подшипники инструмента) проводящего материала, располагаемого в требуемых местах smart-зуба. Частным случаем может являться отслеживание факта успешного попадания инструментом в требуемые участки зубной ткани.The presence of touch sensors allows tracking the fact of contact with conductive medical instruments (including pneumatic ones, in which electrical contact is provided through the instrument bearings) of the conductive material located in the required places of the smart tooth. A special case may be tracking the fact of successful instrument entry into the required areas of the dental tissue.
Коронка 4 (внешняя часть) smart-зуба, выполненная из полимерного материала. Выполняется аддитивным методом (один из возможных вариантов - 3D-печатью из порошковых полимерных материалов или фотоотверждаемого полимера).Crown 4 (external part) of a smart tooth, made of polymer material. It is made by an additive method (one of the possible options is 3D printing from powder polymer materials or photocurable polymer).
Корневая часть 5 smart-зуба, обеспечивающая его удержание в состоянии без нагрузки, а также сопротивление усилиям, оказываемым в осевом направлении. При необходимости детектирования соприкосновения стоматологического инструмента с поверхностью корневой (фиксирующей) части 5 smart-зуба может покрываться проводящим покрытием, обеспечивающим электрический контакт стоматологического инструмента и сенсоров smart-челюсти.The root part of the 5th smart tooth, ensuring its retention in a state without load, as well as resistance to forces exerted in the axial direction. If it is necessary to detect contact of the dental instrument with the surface of the root (fixing) part of the 5th smart tooth, it can be covered with a conductive coating, ensuring electrical contact between the dental instrument and the smart jaw sensors.
Форма корневой (фиксирующей) части 5 smart-зуба выбирается таким образом, чтобы обеспечить механическое сопротивление основному извлекающему усилию в осевом направлении. Один из вариантов такой формы - «ласточкин хвост» показан на Фиг. 3. При выборе такой формы величина сопротивления напрямую зависит от угла расклинивания. Таким образом может быть обеспечена оптимизация/регулировка усилия, необходимого для извлечения зуба.The shape of the root (fixing) part 5 of the smart tooth is selected in such a way as to provide mechanical resistance to the main extraction force in the axial direction. One of the variants of such a shape - "dovetail" is shown in Fig. 3. When choosing such a shape, the resistance value directly depends on the wedging angle. In this way, optimization/adjustment of the force required to extract the tooth can be ensured.
Клеящий состав (один из возможных вариантов - клеевые составы на основе натуральных и синтетических каучуков), наносимый, при необходимости на поверхность корневой (фиксирующей) части 5 smart-зуба, предназначен для создания дополнительного сопротивления усилию, динамически уменьшающегося в процессе многократной деформации клеевого соединения и выполнения обучаемым характерных действий, направленных на «расшатывание» smart-зуба.The adhesive composition (one of the possible options is adhesive compositions based on natural and synthetic rubbers), applied, if necessary, to the surface of the root (fixing) part of the 5th smart tooth, is designed to create additional resistance to force, dynamically decreasing in the process of multiple deformation of the adhesive joint and the performance by the trainee of characteristic actions aimed at “loosening” the smart tooth.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2835076C1 true RU2835076C1 (en) | 2025-02-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10217691C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-06-18 | Robert Riener | Dental training apparatus for learning and practicing dental treatment techniques on jaw model, releases tooth when appropriate force characteristics are measured |
| WO2012156287A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | Materialise Dental N.V. | Endodontic treatment simulation system |
| JP5363181B2 (en) * | 2009-04-27 | 2013-12-11 | 公益財団法人電磁材料研究所 | Tooth model, dentition model, jaw model, head model, medical training device |
| JP2017009838A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | 株式会社テムザック | Tooth model, teeth model for dental treatment exercise, dental treatment exercise device and robot for dental treatment exercise |
| RU2737584C1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России) | Method for determining therapeutic position of lower jaw with enhanced dental abrasion |
| RU2814393C1 (en) * | 2022-11-30 | 2024-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России) | Smart jaw for dental anthropomorphic robot |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10217691C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-06-18 | Robert Riener | Dental training apparatus for learning and practicing dental treatment techniques on jaw model, releases tooth when appropriate force characteristics are measured |
| JP5363181B2 (en) * | 2009-04-27 | 2013-12-11 | 公益財団法人電磁材料研究所 | Tooth model, dentition model, jaw model, head model, medical training device |
| WO2012156287A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | Materialise Dental N.V. | Endodontic treatment simulation system |
| JP2017009838A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | 株式会社テムザック | Tooth model, teeth model for dental treatment exercise, dental treatment exercise device and robot for dental treatment exercise |
| RU2737584C1 (en) * | 2020-02-10 | 2020-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России) | Method for determining therapeutic position of lower jaw with enhanced dental abrasion |
| RU2814393C1 (en) * | 2022-11-30 | 2024-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России) | Smart jaw for dental anthropomorphic robot |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Morneburg et al. | In vivo forces on implants influenced by occlusal scheme and food consistency. | |
| Vanden Bulcke et al. | Location of the centers of resistance for anterior teeth during retraction using the laser reflection technique | |
| Carr | A Comparison of Impression Techniques for a Five-Implant Mandibular Model. | |
| Sakaguchi et al. | Independent movement of cusps during occlusal loading | |
| Jantarat et al. | Comparison of methods for measuring cuspal deformation in teeth | |
| Mericske-Stern et al. | In vivo force measurements on maxillary implants supporting a fixed prosthesis or an overdenture: a pilot study | |
| Shohet | Relative magnitudes of stress on abutment teeth with different retainers | |
| US11452585B2 (en) | Device and method for measuring a movement of a mandible | |
| Seedorf et al. | Impact of posterior occlusal support on the condylar position | |
| Fernandes et al. | Three-axis capacitive sensor arrays for local and global shear force detection | |
| Prombonas et al. | Comparison of the midline stress fields in maxillary and mandibular complete dentures: A pilot study | |
| Picton | Distortion of the jaws during biting | |
| Kawaguchi et al. | In vivo 3-dimensional measurement of the force exerted on a tooth during clenching | |
| RU2835076C1 (en) | Dental anthropomorphic robot smart jaw | |
| Prombonas et al. | Effects of the position of artificial teeth and load levels on stress in the complete maxillary denture | |
| Becker et al. | Miniaturized six-degree-of-freedom force/moment transducers for instrumented teeth | |
| RU2838628C1 (en) | Dental anthropomorphic robot smart tooth | |
| Alemzadeh et al. | Prototyping Artificial Jaws for the Bristol Dento-Munch Robo-Simulator;A parallel robot to test dental components and materials' | |
| Kawata et al. | Behaviours of three‐dimensional compressive and tensile forces exerted on a tooth during function | |
| JP5468257B2 (en) | Method for determining the central position of human dentition | |
| Cho et al. | Strain gauge analysis of occlusal forces on implant prostheses at various occlusal heights. | |
| Prombonas et al. | Analysis of stresses in complete upper dentures with flat teeth at differing inclinations | |
| CN103565447A (en) | Sensor for measuring occlusal force | |
| Hsieh et al. | A wearable walking monitoring system for gait analysis | |
| Raabe et al. | Improved single-and multi-contact life-time testing of dental restorative materials using key characteristics of the human masticatory system and a force/position-controlled robotic dental wear simulator |