一种适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置

摘要

本发明公开了一种适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，属于牙科治疗设备技术领域，其包括：治疗机械手，所述治疗机械手包括多自由度调姿平台，所述多自由度调姿平台上安装有治疗工具；机械手口腔固定器；照明灯和摄像头，所述照明灯和摄像头安装在所述多自由度调姿平台上；控制操作台，所述控制操作台上设置有处理器、显示器和指令输入设备；治疗床。本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，为牙齿缺损修补的智能化治疗提供了条件，治疗机械手上集成了多种治疗工具，可完成窝洞制备、窝洞消毒、充填材料、光固化处理、抛光处理操作。治疗过程中，治疗机械手置于机械手口腔固定器内，可以有效防止治疗过程中损伤患者口腔软组织，安全性高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，属于牙科治疗设备技术领域。

背景技术

牙洞即龋洞，分为浅龋、中龋和深龋。浅龋和中龋在治疗时通常先用牙钻清除龋洞内的腐败、坏死组织，然后制备一定的洞形，再用填充材料进行填充以达到修补治疗的目的。目前，牙科医生一般采用手动修补治疗的方法，需要医生对患者口腔进行近距离的观察和操作，在这个过程中，医生需要长时间保持低头等姿势，容易产生疲劳，而且耗费体力大，影响手术质量；而且，治疗过程中患者口腔内有会产生各种液体飞溅，给患者造成不适感的同时也增加了治疗难度。

随着科技的进步，目前已经出现了各种牙科手机来代替牙科医生的手动操作，以期达到减少牙科医生工作量、实现智能化牙科治疗的目的。牙科手机中安装有摄像头和照明装置，可将患者口腔内部的牙齿图像发送至显示器，进而医生可根据该显示器的显示进行手术操作。因此，医生无需对患者口腔长时间近距离观察和手术操作，大大降低了医生手术操作过程中所耗费的体力和精力，减轻了医生的疲劳感，相对提高了手术质量。然而，现有的牙科手机通常仅包含钻头这样的操作机械手，医生只能利用机械手通过简单的控制实现手术的操作，应用范围较窄，并且操作机械手完全暴露在患者口腔中，且对人工操作的依赖性大，安全性低，而且难以实现智能化控制。本发明旨在现有技术的基础上，提出一种集成多种治疗工具且方便采用智能化控制的治疗装置，以提高修补牙齿缺损治疗的效率和精确度。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，可提高修补牙齿缺损治疗的效率和精确度。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

一种适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，包括：

治疗机械手，所述治疗机械手包括多自由度调姿平台，所述多自由度调姿平台上安装有治疗工具；

机械手口腔固定器，所述机械手口腔固定器包括固定器本体，所述固定器本体内设置有安装所述治疗机械手的腔室，所述固定器本体具有相对设置的上咬面和下咬面，所述上咬面或下咬面上开设有供所述治疗工具伸出的操作口；

照明灯和摄像头，所述照明灯和摄像头安装在所述多自由度调姿平台上；

控制操作台，所述控制操作台上设置有处理器、显示器和指令输入设备，所述指令输入设备用于供医生输入关于治疗机械手的控制参数，所述处理器用于接收及处理来自所述治疗机械手、指令输入设备的输入信号，并将处理结果输出至所述治疗机械手、照明灯和摄像头，所述显示器用于显示输入信号及处理结果；

治疗床，所述治疗床开设有供患者俯卧时面部露出的孔洞。

可选的，所述固定器本体的顶部和底部均设置有两道挡边，所述挡边用于挡靠在牙齿的两侧。

可选的，所述多自由度调姿平台为六自由度Stewart平台，所述六自由度Stewart平台包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的六个伸缩支链，六个伸缩支链分为呈中心对称的三组，每组的两个伸缩支链两端分别与定平台和动平台铰接，并且每组的两个伸缩支链共用与动平台的铰接轴；所述伸缩支链采用电机驱动滚珠丝杠驱动方式，或者采用液压电动混合执行器驱动方式，所述治疗工具安装在动平台上。

可选的，所述治疗工具包括钻孔磨削头、喷水头、消毒剂喷涂头、填充材料注射头和光固化照射灯。

具体的，所述钻孔磨削头用于钻扩出修补牙齿所需要的窝洞及彻底清除窝洞内病变的感染组，也可用于牙齿修补后的抛光处理，防止填充材料着色，同时清理口腔中的残渣；所述消毒剂喷涂头用于涂抹消毒药液，一般在窝洞制备完成后进行，根据牙齿病变的程度不同消毒的时间和次数也不同；所述喷水头用于喷洒水来冲洗残渣和消毒药液；所述填充材料注射头用于注射牙齿填充材料，注意填充材料注射到清理后的窝洞中时不要超过咬合面高度；所述的光固化照射灯用于使人工材料填凝固定型。

可选的，所述填充材料注射头设置在所述多自由度调姿平台的中部，所述钻孔磨削头套于所述填充材料注射头的外部，所述照明灯、摄像头、喷水头、消毒剂喷涂头、光固化照射灯环绕分布在所述钻孔磨削头的外周。通常摄像头设置两个，两个摄像头对称分布在钻孔磨削头的外周。

可选的，所述定平台的中部设置有通孔，所述动平台设置成上大下小的锥状结构，所述动平台内设置有多个内腔，所述内腔用于存储填充材料、消毒剂。

可选的，每个内腔均设置有进气口，所述进气口通过导气管与外部的压缩空气气源导通，所述进气口位于内腔的顶部，填充材料和消毒剂的导出管伸入内腔底部；所述喷水头通过水管与外部的水源导通；所述治疗机械手还通过缆线与处理器连接，所述缆线包括信号线和电源线。

可选的，所述适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括设置在所述控制操作台上的3D观察眼镜以及设置在治疗床的孔洞斜下方的显示器，所述3D观察眼镜及显示器用于显示输入信号及处理结果。

所述显示器将摄像头的成像放大1-20倍。

可选的，所述指令输入设备包括触摸屏或输入键盘，所述触摸屏或输入键盘用于供医生输入关于治疗机械手的控制参数，所述控制参数包括多自由度调姿平台的运动姿态、钻孔磨削头的转速、消毒剂阀门的启闭指令、进水阀门的启闭指令、填充材料阀门的启闭指令、光固化照射灯的启闭指令。

可选的，所述治疗机械手上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测钻孔磨削头的工作压力并传递给处理器；通常，所述压力传感器安装在多自由度调姿平台与钻孔磨削头之间，能够检测钻孔磨削头的工作压力。

所述指令输入设备还包括操作手柄，所述操作手柄用于控制所述多自由度调姿平台的运动姿态。

可选的，所述治疗机械手通过缆线与处理器连接，所述缆线包括信号线和电源线。

可选的，所述适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括急停按钮，所述急停按钮设置在控制操作台以及患者手边，用于发生意外或特殊情况时及时停止治疗机械手(包括多自由度调姿平台以及治疗工具的动作)，避免患者口腔受到伤害。

可选的，所述治疗床包括：

床体，所述床体上设置有头部固定器640；

基座，所述床体安装在基座上，所述基座用于调整所述床体的高度及俯仰角度。

可选的，所述适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括设置在孔洞下方的污水槽。

可选的，所述适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括收纳盒，所述收纳盒用于收纳治疗机械手以及设置在治疗机械手上的照明灯、摄像头等。

所述适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置的工作过程包括如下步骤：

(1)调整治疗床的高度和角度，使患者面部对准治疗床上的孔洞并通过头部固定器640固定患者的头部，患者将内置治疗机械手的机械手口腔固定器咬合固定在病患处；

(2)照明灯及摄像头工作，根据显示器上显示的摄像头获取的图像，医生在指令输入设备描绘或者通过处理器计算得到窝洞轮廓形状、消毒剂喷出时间、水喷出时间、填充材料注射时间、光固化时间、抛光处理时间并传输给伸缩支链、消毒剂阀门、进水阀门、填充材料阀门、光固化照射灯等执行终端；

(3)窝洞制备、窝洞消毒、充填材料、光固化处理、抛光处理：钻孔磨削头通过各伸缩支链动作伸出机械手口腔固定器上的操作口后切出相应的窝洞轮廓形状；消毒剂阀门、进水阀门、填充材料阀门、光固化照射灯启闭相应的时间；钻孔磨削头再次动作对牙齿修补部位进行抛光打磨；患者手边和控制操作台上分别设有急停按钮，治疗过程中患者如感觉任何不适或医生发现任何意外特殊情况，均可直接按下急停按钮暂停治疗过程。

本申请的有益效果包括但不限于：

本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，为牙齿缺损修补的智能化治疗提供了条件，治疗机械手上集成了多种治疗工具，可用于去龋、备洞、消毒、修补、光固化、打磨等完整的牙齿缺损修补工作，医生可根据摄像头传输到显示器上的图像在指令输入设备描绘或者通过处理器计算得到窝洞轮廓形状、消毒剂喷出时间、水喷出时间、填充材料注射时间、光固化时间、抛光处理时间并传输给多自由度调姿平台、消毒剂喷涂头、喷水头、填充材料注射头、光固化照射灯等执行终端，完成窝洞制备、窝洞消毒、充填材料、光固化处理、抛光处理操作。治疗过程中，治疗机械手置于机械手口腔固定器内，可以有效防止治疗过程中损伤患者口腔软组织，安全性高。

治疗时，医生坐在控制操作台前，不与病人直接接触，并且还能通过3D观察眼镜获得立体的治疗视野，控制机械手来完成牙科修补治疗，使医生和患者能以一个舒服的姿势进行治疗或接受治疗，降低了疲劳感同时提高了治疗精度。患者俯卧在治疗床上进行治疗，可以降低患者呛水、坠针的风险，缓解患者的紧张情绪，患者能够通过显示器实时观察治疗情况，并且手边还设有急停按钮，能让患者在感觉不适时迅速安全地暂停治疗。治疗机械手上安装的压力传感器传递给操作手柄，能使医生把握牙齿修补治疗中的力度和范围，实现精准治疗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置的结构示意图；

图2为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中控制操作台的结构示意图；

图3为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中治疗床的结构示意图；

图4为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中患者用显示器、收纳盒等部件的结构示意图；

图5为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中治疗机械手置于机械手口腔固定器内时的结构示意图；

图6为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中治疗机械手的结构示意图；

图7为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置的工作状态示意图；

图8为本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置中治疗机械手的结构示意图(动平台为锥形结构)；

图9为动平台中内腔的结构示意图；

图中，100、治疗机械手；110、多自由度调姿平台；111、定平台；1110、通孔；112、动平台；1121、内腔；1122、进气口；113、伸缩支链；121、钻孔磨削头；122、喷水头；123、消毒剂喷涂头；124、填充材料注射头；125、光固化照射灯；210、固定器本体；220、操作口；230、挡边；300、照明灯；400、摄像头；500、控制操作台；510、显示器；520、3D观察眼镜；531、输入键盘；532、操作手柄；600、治疗床；610、孔洞；620、床体；630、基座；640、头部固定器；700、压力传感器；910、急停按钮；920、收纳盒。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1、图2中所示，本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，包括治疗机械手100、机械手口腔固定器、照明灯300和摄像头400、控制操作台500，以及治疗床600。

具体的，如图6中所示，治疗机械手100包括多自由度调姿平台110，多自由度调姿平台110上安装有治疗工具。

如图5中所示，机械手口腔固定器包括固定器本体210，固定器本体210内设置有安装治疗机械手100的腔室，固定器本体210具有相对设置的上咬面和下咬面，上咬面或下咬面上开设有供治疗工具伸出的操作口220；

照明灯300和摄像头400安装在多自由度调姿平台110上，照明灯300为患者口腔内的治疗操作提供光源，保证摄像头400获取明亮清晰的治疗图像。

控制操作台500上设置有处理器、显示器510和指令输入设备，指令输入设备用于供医生输入关于治疗机械手100的控制参数，处理器用于接收及处理来自治疗机械手100、指令输入设备的输入信号，并将处理结果输出至治疗机械手100、照明灯300和摄像头400，显示器510用于显示输入信号及处理结果；

如图3中所示，治疗床600开设有供患者俯卧时面部露出的孔洞610。

如图5中所示，机械手口腔固定器采用橡胶等质地偏软的材料制成，患者找准病患处直接咬住机械手口腔固定器的上下两侧，既可以固定治疗机械手100，还可以有效防止治疗过程中损伤患者口腔软组织。在其中一具体实施方式中，固定器本体210的顶部和底部均设置有两道挡边230，挡边230用于挡靠在牙齿的两侧，能够防止机械手口腔固定器脱出。

在优选的实施方式中，多自由度调姿平台110为六自由度Stewart平台，是具有六条UPS运动支链的六自由度并联机构，六自由度Stewart平台包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的六个伸缩支链113，六个伸缩支链分为呈中心对称的三组，每组的两个伸缩支链113两端分别与定平台111和动平台112铰接，并且每组的两个伸缩支链113共用与动平台112的铰接轴；伸缩支链采用电机驱动滚珠丝杠驱动方式，或者采用液压电动混合执行器驱动方式，治疗工具安装在动平台112上。

进一步的，治疗工具可根据具体需要进行选择，如图6中所示，通常包括钻孔磨削头121、喷水头122、消毒剂喷涂头123、填充材料注射头124和光固化照射灯125。

具体的，钻孔磨削头121用于钻扩出修补牙齿所需要的窝洞及彻底清除窝洞内病变的感染组，也可用于牙齿修补后的抛光处理，防止填充材料着色，同时清理口腔中的残渣；消毒剂喷涂头123用于涂抹消毒药液，一般在窝洞制备完成后进行，根据牙齿病变的程度不同消毒的时间和次数也不同；喷水头122用于喷洒水来冲洗残渣和消毒药液；填充材料注射头124用于注射牙齿填充材料，注意填充材料注射到清理后的窝洞中时不要超过咬合面高度；的光固化照射灯125用于使人工材料填凝固定型。

更进一步的，填充材料注射头124设置在多自由度调姿平台110的中部，钻孔磨削头121套于填充材料注射头124的外部，照明灯300、摄像头400、喷水头122、消毒剂喷涂头123、光固化照射灯125环绕分布在钻孔磨削头121的外周。

通常摄像头400设置两个，两个摄像头400对称分布在钻孔磨削头121的外周。

进一步的，照明灯300和光固化照射灯125均为环形灯管，能够套设在钻孔磨削头121的外周，以充分照亮治疗区域。

如图8中所示，在优选的实施方式中，定平台111的中部设置有通孔1110，动平台112设置成上大下小的锥状结构，动平台112内设置有多个内腔1121，内腔用于存储填充材料、消毒剂。锥状结构的动平台112与通孔1110配合，既能增大内腔1121的空间，又不干扰动平台112的运动。

进一步的，如图9中所示，每个内腔1121均设置有进气口1122，进气口1122通过导气管与外部的压缩空气气源导通，进气口1122位于内腔1121的顶部，填充材料和消毒剂的导出管伸入内腔1121底部，如此设置可在有限的空间内通过压缩空气将内腔1121中的液体喷射使用。喷水头122通过水管与外部的水源导通；治疗机械手还通过缆线与处理器连接，缆线包括信号线和电源线。导气管、水管、缆线从通孔1110穿出。

进一步的，本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括设置在控制操作台500上的3D观察眼镜520以及设置在治疗床600的孔洞610斜下方的显示器510，3D观察眼镜520及显示器510用于显示输入信号及处理结果。患者可以从治疗床600的孔洞610内看到显示器510上的治疗画面，减轻患者的心理负担。

优选的，显示器510能对摄像头400的成像进行放大，例如放大1-20倍。

在其中一具体实施方式中，指令输入设备包括触摸屏或输入键盘531，触摸屏或输入键盘531用于供医生输入关于治疗机械手100的控制参数，控制参数包括多自由度调姿平台110的运动姿态、钻孔磨削头121的转速、消毒剂阀门的启闭指令、进水阀门的启闭指令、填充材料阀门的启闭指令、光固化照射灯125的启闭指令。

在另一具体实施方式中，治疗机械手100上设置有压力传感器700，压力传感器700用于检测钻孔磨削头121的工作压力并传递给处理器；通常，压力传感器700安装在多自由度调姿平台110与钻孔磨削头121之间，能够检测钻孔磨削头121的工作压力。

指令输入设备还包括操作手柄532，操作手柄532操作手柄用于控制所述多自由度调姿平台的运动姿态。

在另一具体实施方式中，治疗机械手100通过缆线与处理器连接，缆线包括信号线和电源线。

在另一具体实施方式中，本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括急停按钮910，急停按钮910设置在控制操作台500以及患者手边，用于发生意外或特殊情况时及时停止治疗机械手100(包括多自由度调姿平台110以及治疗工具的动作)，避免患者口腔受到伤害。

如图3中所示，在一具体实施方式中，治疗床600包括床体620和基座630，具体的，床体620上设置有头部固定器640；床体620安装在基座630上，基座630用于调整床体620的高度及俯仰角度。

在另一具体实施方式中，头部固定器640为一可罩设在患者头部的弧形板。基座630通过多个液压缸支撑床体620，通过各液压缸的配合来调节床体620的高度及俯仰角度，使患者的口腔朝向适于治疗的方位。

进一步的，本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括设置在孔洞610下方的污水槽930。

更进一步的，如图4中所示，本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置，还包括收纳盒920，收纳盒920用于收纳治疗机械手100以及设置在治疗机械手100上的照明灯300、摄像头400等。

本发明提供的适用于修补牙齿缺损的牙齿治疗装置的工作过程包括如下步骤：

(1)调整治疗床600的高度和角度，患者趴于治疗床600上，患者面部对准治疗床600上的孔洞610并通过头部固定器640固定患者的头部，如图7中所示，患者将内置治疗机械手100的机械手口腔固定器咬合固定在病患处；

(2)照明灯300及摄像头400工作，治疗医生坐在远离患者的控制操作台500处控制治疗机械手100，通过3D观察眼镜520实时观察口腔内情况；医生根据显示器510上显示的摄像头400获取的图像，在指令输入设备描绘或者通过处理器计算得到窝洞轮廓形状、消毒剂喷出时间、水喷出时间、填充材料注射时间、光固化时间、抛光处理时间并传输给伸缩支链、消毒剂阀门、进水阀门、填充材料阀门、光固化照射灯125等执行终端；

(3)窝洞制备、窝洞消毒、充填材料、光固化处理、抛光处理：医生坐在控制操作台500前，通过操作手柄532控制多自由度调姿平台110的动作，使钻孔磨削头121通过各伸缩支链动作伸出机械手口腔固定器上的操作口220后切出相应的窝洞轮廓形状，消毒剂阀门、进水阀门、填充材料阀门、光固化照射灯125启闭相应的时间；

具体的，窝洞制备过程中，喷水头122喷水冲洗磨削的残渣，冲洗完后消毒剂喷涂头123喷出消毒剂对窝洞进行消毒，等待适当时间后喷水头122冲洗消毒剂完成一次窝洞消毒操作；窝洞消毒完成后，操作填充材料注射头124向窝洞内注射适量填充材料；填充材料注射完后，光固化照射灯125亮起固化填充材料使其硬化定型；填充材料硬化定型后，操作钻孔磨削头121靠近填充后的牙齿修补部位，对其进行磨削抛光，同时喷水头122喷出水冲洗残渣。

在上述过程中患者可以随时将口内污水吐在正对其口部的污水槽930内；而且治疗过程中患者如感觉任何不适或医生发现任何意外特殊情况，均可直接按下急停按钮910暂停治疗过程。治疗结束后，患者可根据自身需要进一步提出是否需要进一步处理。

在上述治疗过程中，①医生可以保持一个舒适的体位坐在远离患者的控制台前操作，减轻了医生的疲劳感，提高了牙齿修补治疗的质量和效率。②患者俯卧在治疗床600上进行治疗，可以降低患者呛水、坠针的风险，缓解患者的紧张情绪，患者能够通过显示器510实时观察治疗情况，并且患者手边还设有急停按钮910，能让患者在感觉不适时迅速安全地暂停治疗，凸显了人性化设计；③摄像头400获取的图像显示在显示器510上，使医生清楚地看到患者口内的立体影像，治疗机械手100上安装的压力传感器700传递给操作手柄532，能使医生把握牙齿修补治疗中的力度和范围，实现精准治疗；④治疗机械手100上集成了多种治疗工具，可用于去龋、备洞、消毒、修补、光固化、打磨等完整的牙齿缺损修补工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。