Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастной термоодонтометрии с жидкостным охлаждением

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастной термоодонтометрии с жидкостным охлаждением

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии.

Определение реакции зуба на температурные раздражители - один из самых старых физических методов исследования, широко применяемый для определения состояния пульпы. Изучение реакции пульпы на раздражители показало, что зуб с нормальной пульпой реагирует на значительные температурные отклонения. Индифферентная зона (зона отсутствия реакции) составляет 30°С (50÷52°С - реакция на тепло, 17÷22°С - на охлаждение).

Зубы обладают как холодовой, так и тепловой чувствительностью. Адекватная реакция (если нагревание и охлаждение вызывают соответствующее ощущение) свидетельствует о нормальном состоянии пульпы. При воспалении пульпы происходит сужение индифферентной зоны и при незначительных отклонениях от температуры тела (на 5÷7°С) уже возникает ответная реакция в виде продолжительных интенсивных или ноющих болей. Кроме того, при воспалении отмечается неадекватная реакция: от холодного и от теплого возникает боль. Зубы с некротизированной пульпой на температурные раздражители не реагируют.

В качестве прототипа рассмотрено термоэлектрическое устройство для температурной диагностики и электроодонтометрии состояния зубов [1], содержащее воздействующий элемент, включающий в себя размещенные в корпусе медный зонд, термоэлектрическую батарею, находящуюся в тепловом контакте с медным зондом и проточным радиатором, источник постоянного тока, выполненный с возможностью задания температуры воздействия, и датчик температуры, расположенный внутри корпуса.

Недостатками данного устройства являются его значительные габаритные размеры и низкая точность температурной диагностики в результате:

- малой контактной площади и неплотного прилегания медного зонда к поверхности зуба;

- инерционности процесса теплового воздействия ввиду больших габаритных размеров прибора;

- удаленности датчика температуры от воздействующей части наконечника;

- отсутствия автоматической смены температурных режимов;

- отсутствия обратной связи с пациентом.

Целью изобретения является повышение точности диагностики, контроля и регулировки температуры воздействия, создание температурного градиента между исходным и соседними зубами, улучшение массогабаритных показателей устройства, повышение качества контакта с поверхностью зуба, уменьшение инерционности процесса при смене температурных режимов, повышение скорости учета обратной реакции пациента.

Цель достигается тем, что воздействующий элемент состоит из набора воздействующих съемных насадок и теплопроводящего опорного блока. Каждая воздействующая съемная насадка состоит из диэлектрических прижимных пластин различной формы, фиксирующих насадку на зубе, высокотеплопроводной гелевой прокладки, приводимой в контакт с поверхностью зуба, эластичность которой обеспечит ее плотное прилегание к поверхности зуба, полупроводникового термоэлектрического модуля с выступающими электрическими выводами, алюминиевой пластины, имеющей форму четырехгранной усеченной пирамиды для создания направляющей боковой поверхности воздействующей съемной насадки. При этом высокотеплопроводная гелевая прокладка находится в тепловом контакте с рабочими спаями полупроводникового термоэлектрического модуля, опорные спаи которого находятся в тепловом контакте с алюминиевой пластиной, а внутренняя поверхность гелевой прокладки содержит датчик температуры, связанный с блоком контроля и регулировки температуры воздействия. Теплопроводящий опорный блок включает в себя короб с ручкой, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, полость которого представляет собой жидкостный теплообменник, ограниченный с внутренней стороны алюминиевой пластиной и имеющий перегородку. Ручка теплопроводящего опорного блока имеет штуцера для подключения гибких трубок при подаче воды в жидкостный теплообменник. Боковые стенки опорного блока имеют скошенные направляющие у основания для возможности вставки и фиксации алюминиевой пластины воздействующей съемной насадки, а также две пары пазов с электрическими контактами под выступающие электрические выводы полупроводникового термоэлектрического модуля. При этом блок контроля и регулировки температуры воздействия снабжен портативным размыкающим ключом, связанным с блоком питания.

Конструкция предлагаемого устройства приведена на фиг. 1.

Устройство состоит из набора воздействующих съемных насадок 1, теплопроводящего опорного блока 2 и блока контроля и регулировки температуры воздействия 3. В свою очередь каждая воздействующая съемная насадка 1 состоит из диэлектрических прижимных пластин 4 различной формы, фиксирующих насадку на зубе, высокотеплопроводной гелевой прокладки 5, приводимой в контакт с поверхностью зуба, эластичность которой обеспечит ее плотное прилегание к поверхности зуба, полупроводникового термоэлектрического модуля 6 с выступающими электрическими выводами 7, алюминиевой пластины 8, имеющей форму четырехгранной усеченной пирамиды для создания направляющей боковой поверхности воздействующей съемной насадки. При этом высокотеплопроводная гелевая прокладка 5 находится в тепловом контакте с рабочими спаями 9 полупроводникового термоэлектрического модуля 6, опорные спаи 10 которого находятся в тепловом контакте с алюминиевой пластиной 8, а внутренняя поверхность гелевой прокладки 5 содержит датчик температуры 11, связанный с блоком контроля и регулировки температуры воздействия 3. Теплопроводящий опорный блок 2 включает в себя короб 12 с ручкой 13, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, при этом полость короба представляет собой жидкостный теплообменник 14 с внутренней перегородкой 15, ограниченный с внутренней стороны алюминиевой пластиной 16, а ручка 13 имеет штуцера 17 для подключения гибких трубок 18 при подаче воды в жидкостный теплообменник 14. При этом боковые стенки опорного блока 2 имеют скошенные направляющие 19 у основания для возможности вставки и фиксации алюминиевой пластины 8 воздействующей съемной насадки 1 и две пары пазов (левый 20 и правый 21 соответственно) с электрическими контактами 22 под выступающие электрические выводы 7 полупроводникового термоэлектрического модуля 6. Блок контроля и регулировки температуры воздействия 3 включает в себя блок питания 23, связанный с программируемым блоком управления 24, на который поступает сигнал от датчика температуры 5, содержащий цифровое табло 25, а также портативный размыкающий ключ 26, связанный с блоком питания 23.

Принцип работы предлагаемого устройства следующий.

Перед началом использования устройства в теплопроводящий опорный блок 2 вставляются воздействующие съемные насадки 1, подобранные в соответствии с формой зубов, предназначенных для диагностики. При этом необходимо учитывать, что крайние воздействующие съемные насадки 1 посредством выступающих электрических выводов 7 полупроводникового термоэлектрического модуля 6 должны контактировать с электрическими контактами 22 в левой паре пазов 20, а центральная воздействующая съемная насадка 1 посредством выступающих электрических выводов 7 полупроводникового термоэлектрического модуля 6 должна контактировать с электрическими контактами 22 в правой паре пазов 21. Такой подход к электропитанию воздействующих съемных насадок 1 необходим для дифференциации величины тока питания центральной воздействующей съемной насадки и крайних воздействующих съемных насадок с последующей возможностью зеркального изменения. Расстояние между воздействующими съемными насадками 1 может варьироваться в соответствии с геометрией зубов пациента, а диэлектрические прижимные пластины 4 позволят при контакте устройства с ними прижать его плотнее для улучшения теплового контакта с высокотеплопроводной гелевой прокладкой. К штуцерам 17 подключаются гибкие трубки 18, по которым в жидкостный теплообменник 14 подается вода. Далее на программируемом блоке управления 24 задается температура воздействия центральной воздействующей съемной насадки 1, которая отображается на цифровом табло 25. В соответствии с заданной температурой с программируемого блока управления 24 подается электрический сигнал на блок питания 23, который питает полупроводниковый термоэлектрический модуль 6 центральной воздействующей съемной насадки 1 величиной тока, соответствующей заданной температуре воздействия, а на полупроводниковые термоэлектрические модули крайних воздействующих съемных насадок 1 от блока питания 23 подается величина электрического тока, соответствующая температуре воздействия величиной 36,6°С. При подаче электрического тока на полупроводниковые термоэлектрические модули 6 их рабочие спаи 9 начинают охлаждаться либо нагреваться в соответствии с заданной температурой воздействия и посредством теплового контакта охлаждать либо нагревать высокотеплопроводную гелевую прокладку 5, температура которой фиксируется датчиком температуры 11 и передается на программируемый блок управления 24, формирующий величину подаваемого тока. Стабилизация температуры опорных спаев 10 полупроводниковых термоэлектрических модулей 6 всех используемых воздействующих съемных насадок 1 осуществляется через их тепловой контакт с алюминиевыми пластинами 8 и единым теплопроводящим опорным блоком 2. Температура от алюминиевых пластин 8 посредством теплового контакта передается алюминиевой пластине 16, термостабилизация которой осуществляется ее контактом с водой, протекающей по жидкостному теплообменнику 14. При смене температуры воздействия центральной съемной воздействующей насадки 1 добиваются болевой реакции пациента по верхней и нижней границам температурного интервала, которую он фиксирует нажатием кнопки на портативном размыкающем ключе 26, электрически связанном с блоком питания 23. Питание полупроводниковых термоэлектрических модулей 6 в этом случае прекращается, а температура воздействия фиксируется на цифровом табло 25.

Литература

1. Патент US №4350488 А, 21.09.1982 г. Dental pulp tester / Lau-rance В. Devis.

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастной термоодонтометрии с жидкостным охлаждением, содержащее воздействующий элемент с термоэлектрической системой изменения температуры воздействия, блок контроля и регулировки температуры, связанный с датчиком температуры, отличающееся тем, что воздействующий элемент состоит из набора воздействующих съемных насадок и теплопроводящего опорного блока, причем каждая воздействующая съемная насадка состоит из диэлектрических прижимных пластин различной формы, фиксирующих насадку на зубе, высокотеплопроводной гелевой прокладки, приводимой в контакт с поверхностью зуба, эластичность которой обеспечит ее плотное прилегание к поверхности зуба, полупроводникового термоэлектрического модуля с выступающими электрическими выводами, алюминиевой пластины, имеющей форму четырехгранной усеченной пирамиды для создания направляющей боковой поверхности воздействующей съемной насадки, при этом высокотеплопроводная гелевая прокладка находится в тепловом контакте с рабочими спаями полупроводникового термоэлектрического модуля, опорные спаи которого находятся в тепловом контакте с алюминиевой пластиной, а внутренняя поверхность гелевой прокладки содержит датчик температуры, связанный с блоком контроля и регулировки температуры воздействия, в свою очередь теплопроводящий опорный блок включает в себя короб с ручкой, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, полость которого представляет собой жидкостный теплообменник, ограниченный с внутренней стороны алюминиевой пластиной, боковые стенки же опорного блока имеют скошенные направляющие у основания для возможности вставки и фиксации алюминиевой пластины воздействующей съемной насадки, а также две пары пазов с электрическими контактами под выступающие электрические выводы полупроводникового термоэлектрического модуля, при этом блок контроля и регулировки температуры воздействия снабжен портативным размыкающим ключом, связанным с блоком питания.