Стоматологический наконечник
Изобретение относится к стоматологическому оборудованию, а именно к стоматологическим наконечникам, и предназначено для использования при стоматологических процедурах в кабинете врача. Используют наконечник, содержащий ручку и корпус с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного светодиода, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения. Корпус варианта наконечника имеет второй светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен вторым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения. Корпус имеет прозрачные защитные окна у каждого оптического сенсора, наконечник имеет средство подачи сжатого воздуха на каждое прозрачное защитное окно, корпус имеет отверстия для подачи сжатого воздуха на каждое прозрачное защитное окно, соединенное со средством подачи сжатого воздуха, а в каждом отверстии расположен диффузор, который выполнен с возможностью создания воздушной струи, образующей воздушную завесу. Использование наконечника позволяет обеспечить надежную защиту оптических сенсоров благодаря реализации воздушной завесы и получение качественного объёмного изображения. Используя оптические, сенсоры можно производить сшивание 3D-модели с КТ-изображениями, что позволяет получить возможность видеть скрытые полости зуба и понимать, как расположен режущий инструмент относительно них. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к стоматологическому оборудованию, а именно к стоматологическим наконечникам, содержащим ручку и корпус с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного светодиода, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения, и может быть использовано при стоматологических процедурах в кабинете врача.
Уровень техники
Известен из уровня техники стоматологический наконечник, содержащий ручку и корпус с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного светодиода, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения, см. описание патента на полезную модель РФ №114603, опубликован в 2012 г.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и взято за прототип. Таким образом, предлагаемое в данном описании устройство будет описано в терминах отличий от прототипа.
Недостатком данного устройства является то, что оно имеет видеокамеру (оптический сенсор), которая позволяет передавать на внешний экран изображение полости рта, но не может обеспечить исключение попадания на него частиц из полости рта во время стоматологической процедуры. Действительно, во время стоматологической процедуры, различные инструменты, например, бор, могут создавать твердые осколки, которые летят с большой скоростью и могут пересекать воздух и попадать на видеокамеру.
Другим существенным недостатком прототипа является то, что он не позволяет получить качественное объёмное изображение.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить стоматологический наконечник, содержащий ручку и корпус с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного первого светодиода, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен первым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения, позволяющий обеспечить получение качественного стабильного объёмного изображения, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели
• корпус имеет второй светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен вторым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения,
• корпус имеет первое прозрачное защитное окно первого оптического сенсора и второе прозрачное защитное окно второго оптического сенсора,
• наконечник имеет средство подачи сжатого воздуха на первое и второе защитные окна,
• корпус имеет первое отверстие для подачи сжатого воздуха на первое защитное окно, и второе отверстие для подачи сжатого воздуха на второе защитное окно, соединенные со средством подачи сжатого воздуха,
• в каждом отверстии расположен диффузор, который выполнен с возможностью создания воздушной струи, образующей воздушную завесу перед защитным окном.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность не просто обдувать прозрачное защитное окно оптического сенсора и предохранять его от запотевания, а создавать мощную воздушную завесу, предохраняющую указанное защитное окно от загрязнения твердыми частицами и жидкими каплями, производимыми в процессе препарирования живых тканей пациента, то есть предохраняющую защитное окно от попадания любых частиц на внешние элементы оптики, то есть обеспечить надежную защиту оптического сенсора благодаря реализации воздушной завесы. И за счет того, что устройство имеет второй оптический сенсор, который также надежно защищен от попадания любых частиц на внешние элементы оптики, то появляется возможность создания стереоизображение полости рта.
Кроме того, используя предварительно сделанные КТ изображения, появляется возможность создания виртуальной 3D-модели и, используя оптические сенсоры, можно производить сшивание ее с КТ-изображениями. Врач получает возможность видеть скрытые полости зуба и понимать, как расположен режущий инструмент относительно них.
Существует еще один возможный, но не обязательный вариант изобретения, в котором корпус имеет третий светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен третьим оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения стоматологического наконечника, при котором три оптических сенсора создают более качественное трехмерного изображение.
Существует также возможный вариант изобретения, в котором корпус имеет четвертый светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен четвертым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения стоматологического наконечника, при котором четыре оптических сенсора создают еще более качественное трехмерного изображение.
Существует также возможный вариант изобретения, в котором каждый диффузор расположен со стороны рабочего торца корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от торца корпуса.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения стоматологического наконечника, при котором оптические сенсоры находятся дальше от торца корпуса, чем бур, и поток воздуха направляется по касательной на каждое защитное окно и направлен в сторону от торца корпуса, то есть при работе – в сторону из ротового отверстия пациента.
Существует также возможный альтернативный вариант изобретения, в котором каждый диффузор расположен со стороны ручки корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется альтернативная возможность варианта исполнения стоматологического наконечника, при котором бур находится дальше от торца корпуса, чем оптические сенсоры, и поток воздуха направляется по касательной на защитное окно и направлен в сторону торца корпуса, а затем разворачивается выступом, то есть при работе – опять же в сторону из ротового отверстия пациента.
Кроме того, за счет того, что корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°, формируется струя, состоящая из двух эшелонов с разнонаправленными потоками. Подобное сложное течение высокоскоростных струй позволяет повысить эффективность перехвата летящих частиц, расширив их диапазон по скоростям и плотностям. Это дополнительно защищает оптику от загрязнения.
Существует еще один возможный вариант изобретения, в котором каждый диффузор ориентирован перпендикулярно ручке корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в боковую сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения стоматологического наконечника, при котором оптический сенсор находится сбоку от бура, и поток воздуха направляется от центральной оси корпуса и разворачивается по аналогии с вариантом, описанным выше.
Наконец, существует также возможный вариант изобретения, в котором каждый диффузор выполнен с возможностью создания воздушной струи, имеющей скорость выходящего потока в диапазоне 6-50 м/с и составляющую угол 0-15° с плоскостью прозрачного защитного окна.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения диффузора с заданными характеристиками, обеспечивающими максимальный эффект защиты оптического сенсора.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигуры 1А и 1Б изображают вариант стоматологического наконечника по первому варианту исполнения, два оптических сенсора, продольное расположение, согласно изобретению, 1А - вид сбоку, 1Б – вид сверху.
- фигура 2 изображает вертикальный разрез стоматологического наконечника по первому варианту исполнения, два оптических сенсора, продольное расположение, согласно изобретению, вид Б-Б,
- фигуры 2А и 2Б изображают крупный разрез А стоматологического наконечника, иллюстрирующий прямой и обратный обдувы защитного стекла согласно изобретению,
- фигуры 3А и 3Б изображают разрез стоматологического наконечника по второму варианту исполнения, два оптических сенсора, поперечное расположение, согласно изобретению, 3А - вид сбоку, 3Б – вид сверху.
- фигуры 4А и 4Б изображают разрез стоматологического наконечника по третьему варианту исполнения, два оптических сенсора, расположение под углом, согласно изобретению, 4А - вид сбоку, 4Б – вид сверху,
- фигуры 5А и 5Б изображают разрез стоматологического наконечника по четвертому варианту исполнения, три оптических сенсора, прямое расположение, согласно изобретению, 5А - вид сбоку, 5Б – вид сверху,
- фигуры 6А и 6Б изображают разрез стоматологического наконечника по четвертому варианту исполнения, три оптических сенсора, инвертированное расположение, согласно изобретению, 6А - вид сбоку, 6Б – вид сверху,
- фигуры 7А и 7Б изображают разрез стоматологического наконечника по пятому варианту исполнения, четыре оптических сенсора, расположение крест-накрест продольно, согласно изобретению, 7А - вид сбоку, 7Б – вид сверху,
- фигуры 8А и 8Б изображают разрез стоматологического наконечника по шестому варианту исполнения, четыре оптических сенсора, расположение крест-накрест под углом, согласно изобретению, 8А - вид сбоку, 8Б – вид сверху.
На фигурах обозначено:
1. Роторная группа;
2. Бор;
3. Кнопка цангового зажима;
4. Крышка наконечника;
5. Корпус наконечника;
6. Шлейф оптического сенсора;
7. Фиксатор платы оптического сенсора;
8. Адаптер "Midwest 4";
9. Защита платы оптического сенсора;
10. Плата оптического сенсора;
11. Магистраль подачи воздуха;
12. Оптический сенсор;
13. Светодиод;
14. Диффузор;
15. Прозрачное защитное окно;
16. Выступ;
17. Электрический разъём подключения;
18. Магистрали подачи спрея.
Источник подачи сжатого воздуха (компрессор стоматологической установки) на фигурах не показан.
Согласно фигурам 1-8 стоматологический наконечник содержит ручку и корпус 5 с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного первого светодиода 13, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен первым оптическим сенсором 12, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения.
Корпус имеет второй светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен вторым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения. корпус 5 имеет первое прозрачное защитное окно первого оптического сенсора и второе прозрачное защитное окно второго оптического сенсора. Показаны как 15. Наконечник имеет средство подачи сжатого воздуха на первое и второе защитные окна. Корпус имеет первое отверстие для подачи сжатого воздуха на первое защитное окно, и второе отверстие для подачи сжатого воздуха на второе защитное окно, соединенные со средством подачи сжатого воздуха. В каждом отверстии расположен диффузор, который выполнен с возможностью создания воздушной струи, образующей воздушную завесу перед защитным окном. См. фигуры 1-4.
Опционально корпус имеет третий светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен третьим оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения. См. фигуры 5-6.
Опционально корпус имеет четвертый светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен четвертым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения. См. фигуры 7-8.
Каждый диффузор может быть расположен со стороны рабочего торца корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от торца корпуса. См. фигуру 2А.
Каждый диффузор может быть расположен со стороны ручки корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°. См. фигуру 2Б.
Каждый диффузор может быть ориентирован перпендикулярно ручке корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в боковую сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°.
Каждый диффузор может быть выполнен с возможностью создания воздушной струи, имеющей скорость выходящего потока в диапазоне 6-50 м/с и составляющую угол 0-15° с плоскостью прозрачного защитного окна.
При этом конструкция стоматологического наконечника реализована в нескольких вариантах подачи воздуха прямой и обратной (с разворотом потока завесы), а также в разных зонах расположения оптических сенсоров при разном их количестве от двух до четырех.
Осуществление изобретения
Стоматологический наконечник работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.
Воздух от компрессора стоматологической установки посредством трубки подачи воздушного потока 11 каналом подается в корпус 5. Пройдя сквозь корпус 5, воздух попадает в направляющие диффузоры 14, формирующие плоскую струю направленную под углом до 15 градусов к поверхности корпуса с скоростью выходящего потока 6-50 м/с. Высокоскоростная струя не позволяет проникать любым частицам с плотностями и скоростями типичными для проведения стоматологических вмешательств дальше своего ядра и увлекает их в сторону от каждого защитного окна каждого оптического сенсора.
Регулирование количественных признаков технических параметров, а именно – угол разворота воздушной струи, скорость выходящего потока воздушной струи и угол выходящего потока воздушной струи относительно плоскости прозрачного защитного окна в интервале непрерывно изменяющихся значений достигается за счёт варьирования элементов изделия, характеризующих геометрию выступа и диффузора.
Выбор конкретного интервала значений технических параметров обусловлен требованием эффективного обдува воздушной струёй защитного окна оптического сенсора и определяется экспериментально. В качестве метода контроля эффективности обдува принимается визуальный контроль читаемости передаваемого с оптического сенсора изображения, загрязнённого вследствие попадания на защитное стекло внешних частиц и капель жидкости. Загрязнённость изображения принимается за критерий эффективности обдува и делится на четыре уровня: «отсутствует» - загрязняющие частицы и капли жидкости не наблюдаются, «незначительная» - загрязняющие частицы и капли жидкости не задерживаются на поверхности защитного окна и не ухудшают читаемость передаваемого изображения, «средняя» - загрязняющие частицы и капли жидкости задерживаются на поверхности защитного окна, ухудшая передаваемое с оптического сенсора изображение сенсора, при этом читаемость изображения остаётся достаточной для точной ориентации стоматологического наконечника в пространстве, «сильная» - загрязняющие частицы и капли воды задерживаются на поверхности защитного окна делая изображение с оптического сенсора нечитаемым и непригодным для точной ориентации стоматологического наконечника в пространстве.
Регулирование угла разворота воздушной струи в диапазоне 120-140° осуществляется с помощью подбора формы поверхности выступа, ориентированной в сторону диффузора. В качестве геометрического параметра, задающего угол разворота воздушной струи, является величина угла наклона выступа. Угол наклона выступа заключён между касательной к оконечности вогнутой поверхности выступа линией и плоскостью прозрачного защитного окна. В таблице 1 приведены зависимости угла разворота воздушной струи и загрязнённость изображения от указанной выше геометрического параметра. На рисунке 1 приведен пример реализации изобретения при граничных значениях указанного диапазона.
Таблица 1. Зависимости угла разворота воздушной струи и загрязнённости изображения от величины угла наклона выступа
| № | Угол разворота воздушной струи, гард | Величина угла наклона выступа, град | Загрязнённость изображения |
| 1 | 115 | 85 | Средняя |
| 2 | 120 | 80 | Незначительная |
| 3 | 125 | 75 | Незначительная |
| 4 | 130 | 70 | Отсутствует |
| 5 | 135 | 65 | Отсутствует |
| 6 | 140 | 60 | Отсутствует |
Регулирование скорости выходящего потока воздушной струи в диапазоне 6-50 м/с осуществлялся путём подбора площади выходного сечения диффузора. В качестве геометрического параметра, характеризующего скорость выходного потока воздушной струи, принимается величина диаметра круглого сечения, эквивалентного по площади выходному сечению диффузора. В таблице 2 приведены зависимости скорости выходящего потока и загрязнённости изображения от указанного выше геометрического параметра.
Таблица 2. Зависимости скорости выходящего потока струи и загрязнённости изображения от величины диаметра эквивалентного круглого сечения
| № | Значение скорости выходящего потока, м/с | Величина диаметра эквивалентного круглого сечения, мм | Загрязнённость изображения |
| 1 | 3 | 2,8 | Сильная |
| 2 | 6 | 2 | Средняя |
| 3 | 10 | 1,6 | Незначительная |
| 4 | 20 | 1,1 | Незначительная |
| 5 | 30 | 0,9 | Незначительная |
| 6 | 40 | 0,8 | Отсутствует |
| 7 | 50 | 0,7 | Отсутствует |
Регулирование угла между направлением выходящего потока воздушной завесы и плоскостью защитного окна в диапазоне 0-15° осуществлялся путём подбора угла раскрытия выходного сечения диффузора. В качестве характерного геометрического параметра принимается величина угла раскрытия выходного сечения диффузора. В таблице 3 приведены зависимости угла между направлением выходящего потока воздушной завесы и плоскостью защитного окна и загрязнённости изображения от указанного выше геометрического параметра.
Таблица 3. Зависимости угла между направлением выходящего потока воздушной завесы и плоскостью защитного окна и загрязнённости изображения от угла раскрытия выходного сечения диффузора
| № | Значение угла между направлением выходящего потока воздушной завесы и плоскостью защитного окна, град | Величина угла раскрытия выходного сечения диффузора, град | Загрязнённость изображения |
| 1 | 0 | 0 | Отсутствует |
| 2 | 2,5 | 5 | Отсутствует |
| 3 | 5 | 10 | Слабая |
| 4 | 7,5 | 15 | Слабая |
| 5 | 10 | 20 | Средняя |
| 6 | 12,5 | 25 | Средняя |
| 7 | 15 | 30 | Средняя |
| 8 | 17,5 | 35 | Сильная |
Несколько оптических сенсоров позволяют получить объемное изображение ротовой полости. То есть во время проведения любой манипуляции в ротовой полости видит объемное изображение на дисплее.
Кроме того, используя предварительно сделанные КТ изображения, появляется возможность создания виртуальной 3D-модели и, используя оптические сенсоры, можно производить сшивание ее с КТ-изображениями. Тогда врач получает возможность видеть скрытые полости зуба и понимать, как расположен режущий инструмент относительно них.
Промышленная применимость
Стоматологический наконечник может быть осуществлен специалистом на практике, и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
С целью подтверждения работоспособности данной конструкции стоматологического наконечника в реальных условиях была проведена серия испытаний. Было показано, что не происходит загрязнения оптических окон, и все оптические сенсоры продолжают передавать четкое изображение в течение всего процесса проведения манипуляций, которое позволяет получать объемное изображение ротовой полости.
Таким образом, за счет новых признаков и достигается заявленный технический результат, а именно: обеспечить надежную защиту оптических сенсоров благодаря реализации воздушной завесы и получения качественного объёмного изображения.
1. Стоматологический наконечник, содержащий ручку и корпус с оптическим источником излучения в виде, по меньшей мере, одного первого светодиода, подключенного к источнику электрического питания, при этом он снабжен первым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения, отличающийся тем, что
• корпус имеет второй светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен вторым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения,
• корпус имеет первое прозрачное защитное окно первого оптического сенсора и второе прозрачное защитное окно второго оптического сенсора,
• наконечник имеет средство подачи сжатого воздуха на первое и второе защитные окна,
• корпус имеет первое отверстие для подачи сжатого воздуха на первое защитное окно и второе отверстие для подачи сжатого воздуха на второе защитное окно, соединенные со средством подачи сжатого воздуха,
• в каждом отверстии расположен диффузор, который выполнен с возможностью создания воздушной струи, образующей воздушную завесу перед защитным окном.
2. Стоматологический наконечник по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет третий светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен третьим оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения.
3. Стоматологический наконечник по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет четвертый светодиод, подключенный к источнику электрического питания, при этом он снабжен четвертым оптическим сенсором, выполненным с возможностью подключения к средствам визуального отображения.
4. Стоматологический наконечник по пп.1-3, отличающийся тем, что каждый диффузор расположен со стороны рабочего торца корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от торца корпуса.
5. Стоматологический наконечник по пп.1-3, отличающийся тем, что каждый диффузор расположен со стороны ручки корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°.
6. Стоматологический наконечник по пп.1-3, отличающийся тем, что каждый диффузор ориентирован перпендикулярно ручке корпуса и выполнен с возможностью направления воздушной струи в боковую сторону от ручки корпуса, при этом корпус имеет со стороны рабочего торца выступ, имеющий форму поверхности, которая разворачивает воздушную струю на 120-140°.
7. Стоматологический наконечник по пп.1-3, отличающийся тем, что каждый диффузор выполнен с возможностью создания воздушной струи, имеющей скорость выходящего потока в диапазоне 6-50 м/с и составляющей угол 0-15° с плоскостью прозрачного защитного окна.
