RU2654399C2

RU2654399C2 - Device for electrodiagnosis of hard tooth tissue

Info

Publication number: RU2654399C2
Application number: RU2016107037A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Шелковников; Андрей Игоревич Кириллов; Татьяна Львовна Рединова; Антон Анатольевич Тимофеев; Татьяна Юрьевна Метелева
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2018-05-17
Also published as: RU2016107037A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment. Device for electrodiagnosis of hard tooth tissues contains active and passive electrodes, a power source and a microprocessor with a display. Device also includes a first switch, the first output of which, via a current-voltage converter, a first amplifier, a first ADC, is connected to the first input of the microprocessor, the second input of which is connected to the output of a second ADC whose input is connected to the output of a second amplifier, the first and second inputs of which are respectively connected to the first and second terminals of the first switch, the second terminal of which is connected to the third terminal of the second switch, the first terminal of which is connected to the output of the current source whose input is connected to the output of the power source and to the input of the voltage source, whose output is connected to the second terminal of the second switch, and the control inputs of the first and second switches are respectively connected to the third and fourth inputs of the microprocessor, connected by a data bus to a PC, wherein the active electrode being connected to the third terminal of the first switch, the fourth terminal of which is connected to the passive electrode, braided shielding of shielded wires of the active and passive electrodes are connected respectively to the outputs of the first and second voltage emitter followers, the inputs of which are respectively connected to the active and passive electrodes, and the active electrode is made in the form of a microsyringe with an electrolyte solution, at the tip of the needle of which a convex meniscus is formed when the needle is soaked in the electrolyte solution.

EFFECT: high accuracy and reliability of measurements and broader functional capabilities.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в диагностических целях.The invention relates to medical equipment and can be used for diagnostic purposes.

Известно устройство «СтИЛ» [Иванова Г.Г., Леонтьев В.К., Питаева А.Н., Жорова Т.Н. Разработка и научное обоснование новых способов диагностики, прогнозирования и повышения резистентности эмали зубов к кариесу. - Клиническая стоматология. - 1988. - С. 32-37] для электрометрической диагностики твердых тканей зубов, содержащее активный и пассивный электроды, стрелочный микроамперметр и источник питания. Источник питания может работать в режиме источника напряжения и источника тока. Он представляет собой стабилизатор тока (протекающего через зуб), собранный на транзисторе, включенном по схеме с общей базой. Рабочая точка транзистора выбрана таким образом, чтобы получить высокое выходное сопротивление каскада порядка сотен килоом (режим стабилизации тока), что обеспечивает неизменность тока через зуб в интервале его сопротивлений от 0 до 10 кОм и ослабление чувствительности по току устройства при сопротивлениях, соответствующих значительным поражениям тканей зубов. В данном случае использование источника тока позволяет ограничить максимальный ток между электродами в случае значительных поражений тканей зуба и уменьшить болевые ощущения у пациентов. В области малых значений тока через зуб и больших значений его сопротивления (соответствующих начальному кариесу) транзистор насыщается, при этом стабилизируется падение напряжения на сопротивлении зуба (транзистор переходит в режим стабилизации напряжения) и обеспечивается высокая чувствительность по току. Об электропроводности зуба судят косвенно и только по току через зуб, и хотя напряжение на зубе, измеряемое между активным и пассивным электродами, изменяется, оно не регистрируется. Недостатками устройства являются недостаточные точность, надежность, а также низкие функциональные возможности электродиагностики.The known device "STYLE" [Ivanova GG, Leontiev VK, Pitaeva AN, Zhorova TN Development and scientific justification of new methods for diagnosing, predicting and increasing the resistance of tooth enamel to caries. - Clinical dentistry. - 1988. - S. 32-37] for electrometric diagnostics of hard tooth tissues, containing active and passive electrodes, an arrow microammeter and a power source. The power source can operate in the voltage source and current source mode. It is a current stabilizer (flowing through a tooth) assembled on a transistor connected according to a scheme with a common base. The operating point of the transistor is selected in such a way as to obtain a high output impedance of the cascade of the order of hundreds of kilo-ohms (current stabilization mode), which ensures constant current through the tooth in the range of its resistances from 0 to 10 kOhm and weakening the current sensitivity of the device at resistances corresponding to significant tissue damage teeth. In this case, the use of a current source allows you to limit the maximum current between the electrodes in case of significant damage to the tooth tissue and reduce pain in patients. In the region of small values of the current through the tooth and large values of its resistance (corresponding to the initial caries), the transistor saturates, while the voltage drop across the tooth resistance stabilizes (the transistor goes into voltage stabilization mode) and high current sensitivity is ensured. The conductivity of a tooth is judged indirectly and only by the current through the tooth, and although the voltage on the tooth, measured between the active and passive electrodes, varies, it is not recorded. The disadvantages of the device are insufficient accuracy, reliability, as well as low functionality of electrodiagnostics.

Известно устройство [Аппарат электродиагностический «ПульпЭст». Руководство по эксплуатации. - Производитель ЗАО «Геософт Дент». - Москва, 2-й Троицкий пер., 6А, строение 13] для электродонтодиагностики зуба (т.е. для определения клинического состояния его пульпы), содержащее активный (щуп) и пассивный (загубник в виде крючка) электроды, регулируемый стабилизатор тока, микропроцессор с жидкокристаллическим дисплеем. Прибор позволяет не только определять состояние пульпы (пульпит), но и проводить диагностику твердых тканей зубов (интактный зуб, кариес, глубокий кариес). Регулируемый стабилизатор тока позволяет плавно увеличивать ток через исследуемый зуб (от 0 до 80 мкА). Применение микропроцессора дает возможность автоматически изменять скорость нарастания тока. Недостатком устройства являются его работа, основанная на использовании болевой реакции пациента, отсутствие функций сбора данных (для их долговременного хранения), а также автоматической интерпретации результата по окончании измерения.A device is known [Electrodiagnostic apparatus PulpEst. Manual. - Manufacturer ZAO Geosoft Dent. - Moscow, 2nd Troitsky per., 6A, building 13] for electrode diagnostics of a tooth (that is, for determining the clinical condition of its pulp), containing active (probe) and passive (mouthpiece in the form of a hook) electrodes, an adjustable current stabilizer, microprocessor with a liquid crystal display. The device allows not only to determine the condition of the pulp (pulpitis), but also to diagnose the hard tissues of the teeth (intact tooth, caries, deep caries). An adjustable current stabilizer allows you to smoothly increase the current through the studied tooth (from 0 to 80 μA). The use of a microprocessor makes it possible to automatically change the slew rate of the current. The disadvantage of the device is its work, based on the use of the patient’s pain response, the lack of data collection functions (for their long-term storage), as well as automatic interpretation of the result at the end of the measurement.

Наиболее близким по составу и сущности к заявляемому является устройство [Аппарат электродиагностический «ДентЭст». Руководство по эксплуатации. - Производитель ЗАО «Геософт Дент». - Москва, 2-й Троицкий пер., 6А, строение 13] для электрометрической диагностики твердых тканей зубов, содержащее активный (щуп-шприц) и пассивный (стоматологическое зеркало) электроды, цифровой микроамперметр, источник питания, микропроцессор с жидкокристаллическим дисплеем. Цифровой электродиагностический аппарат «ДентЭст» работает только в режиме источника напряжения, без возможности ограничения тока через зуб, что может вызывать при его значениях больших, чем 100 мкА, болезненные ощущения у пациента [Общие сведения о поражении электрическим током [Электронный ресурс] URL: http://www/energostandart.kz/pages/html?id=10]. Применение микропроцессора позволяет осуществлять регистрацию измерительной информации, ввести графическую шкалу показаний, а также относительную диагностику (т.е. отношение измеряемого электрометрического параметра к норме, выраженное в процентах). Об электропроводности зуба судят косвенно и только по току через зуб, и хотя напряжение на зубе, измеряемое между активным и пассивным электродами, изменяется - оно не регистрируется. Недостатками устройства являются его недостаточные точность, надежность, а также низкие функциональные возможности электродиагностики. Это - отсутствие функций: автоматической интерпретации результата по окончании измерения, автоматического переключения шкал, а также сбора данных электродиагностики (для их долговременного хранения).The closest in composition and essence to the claimed is the device [Device electrodiagnostic "DentEst". Manual. - Manufacturer ZAO Geosoft Dent. - Moscow, 2nd Troitsky per., 6A, building 13] for electrometric diagnostics of hard tooth tissues, containing active (probe-syringe) and passive (dental mirror) electrodes, digital microammeter, power supply, microprocessor with a liquid crystal display. The DentEst digital electrodiagnostic device operates only in the voltage source mode, without the possibility of limiting the current through the tooth, which can cause painful sensations in the patient at values greater than 100 μA [General information about electric shock [Electronic resource] URL: http : //www/energostandart.kz/pages/html? id = 10]. The use of a microprocessor allows the registration of measurement information, a graphical scale of indications, as well as relative diagnostics (i.e., the ratio of the measured electrometric parameter to the norm, expressed as a percentage). The conductivity of a tooth is judged indirectly and only by the current through the tooth, and although the voltage on the tooth, measured between the active and passive electrodes, varies, it is not recorded. The disadvantages of the device are its lack of accuracy, reliability, as well as low functionality of electrodiagnostics. This is the lack of functions: automatic interpretation of the result at the end of the measurement, automatic switching of scales, as well as the collection of electrodiagnostic data (for their long-term storage).

Задачей изобретения является повышение точности, надежности и расширение функциональных возможностей электродиагностики твердых тканей зубов. Поставленная задача решается тем, что введен первый переключатель, первый вывод которого через преобразователь ток-напряжение, первый усилитель, первый АЦП подключен к первому входу микропроцессора, второй вход которого соединен с выходом второго АЦП, вход которого подключен к выходу второго усилителя, первый и второй входы которого соответственно подсоединены к первому и второму выводам первого переключателя, второй вывод которого подключен к третьему выводу второго переключателя, первый вывод которого соединен с выходом источника тока, вход которого подключен к выходу источника питания и к входу источника напряжения, выход которого соединен с вторым выводом второго переключателя, а управляющие входы первого и второго переключателей соответственно подключены к третьему и четвертому входам микропроцессора, соединенного шиной обмена данных с ПЭВМ, при этом активный электрод подключен к третьему выводу первого переключателя, четвертый вывод которого соединен с пассивным электродом, экранирующие оплетки экранированных проводов активного и пассивного электродов подключены соответственно к выходам первого и второго эмиттерных повторителей напряжения, входы которых соответственно соединены с активным и пассивным электродами, а активный электрод выполнен в виде микрошприца с раствором электролита, на конце иглы которого формируется выпуклый мениск при обмакивании иглы в раствор электролита.The objective of the invention is to improve the accuracy, reliability and functionality of the electrodiagnostics of hard tissues of teeth. The problem is solved by the fact that the first switch is introduced, the first output of which through the current-voltage converter, the first amplifier, the first ADC is connected to the first input of the microprocessor, the second input of which is connected to the output of the second ADC, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the first and second the inputs of which are respectively connected to the first and second terminals of the first switch, the second terminal of which is connected to the third terminal of the second switch, the first terminal of which is connected to the output of the source an eye whose input is connected to the output of the power source and to the input of the voltage source, the output of which is connected to the second output of the second switch, and the control inputs of the first and second switches are respectively connected to the third and fourth inputs of the microprocessor connected to the data exchange bus with the PC, while the electrode is connected to the third terminal of the first switch, the fourth terminal of which is connected to the passive electrode, the shielding braids of the shielded wires of the active and passive electrodes in respectively connected to the outputs of the first and second emitter voltage followers, the inputs of which are respectively connected to the active and passive electrodes, and the active electrode is made in the form of a microsyringe with an electrolyte solution, at the end of the needle of which a convex meniscus is formed when the needle is dipped in the electrolyte solution.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для электродиагностики твердых тканей зуба. Устройство содержит активный 1 и пассивный 2 электроды для подключения к исследуемому участку зуба, источник питания 3, источник тока 4, источник напряжения 5, второй 6 и первый 7 переключатели, преобразователь ток-напряжение 8, первый 9 и второй 10 усилители, первый 11 и второй 12 аналого-цифровые преобразователи, микропроцессор с дисплеем 13, ПЭВМ 14, первый 15 и второй 16 эмиттерные повторители напряжения, экранирующие оплетки экранированных проводов 17, 18 активного 1 и пассивного 2 электродов, соответственно.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for electrodiagnostics of hard tooth tissues. The device contains active 1 and passive 2 electrodes for connecting to the studied area of the tooth, power supply 3, current source 4, voltage source 5, second 6 and first 7 switches, current-voltage converter 8, first 9 and second 10 amplifiers, first 11 and second 12 analog-to-digital converters, a microprocessor with a display 13, PC 14, the first 15 and second 16 emitter voltage followers, shielding the braids of the shielded wires 17, 18 of the active 1 and passive 2 electrodes, respectively.

Устройство для электродиагностики твердых тканей зуба работает следующим образом. Пассивный электрод 2 (стоматологическое зеркало) помещают в преддверии полости рта, обеспечивая при этом его хороший контакт с мягкими тканями полости рта. В микрошприц (активный электрод 1) набирают раствор электролита (10% раствор хлорида кальция) и обмакивают активную поверхность электрода (кончик иглы микрошприца, обрезанный под углом 90°) в раствор таким образом, чтобы на торце иглы образовался выпуклый мениск из электролита. Активный электрод 1 устанавливают на тщательно просушенный исследуемый участок зуба (при этом электрод должен находиться в неподвижном состоянии во время измерения). При установлении контактного элемента (кончика иглы с раствором) активного электрода 1 с касанием исследуемой поверхности зуба происходит смачивание последней раствором электролита из мениска, при этом обеспечивается устойчивый надежный электрический контакт между контактным элементом и исследуемой поверхностью зуба. Следует отметить, что применение смачивания каплей раствора одинакового объема из выпуклого мениска позволяет обеспечить повторяемость измерений и необходимый контакт при пломбировании (особенно, верхних и боковых кариозных полостей). Далее измерения осуществляются автоматически (либо в режиме источника тока, либо в режиме источника напряжения) по командам микропроцессора 13. Сначала выбирается режим источника тока с помощью переключателя 6. Источник питания 3 (батарейка, аккумулятор) обеспечивает работу источника тока 4

и источника напряжения 5

(где

- выходное сопротивление источника тока 4;

- выходное сопротивление источника напряжения 5; R₃ - сопротивление зуба между активным 1 и пассивным 2 электродами). По сигналу микропроцессора 13 источник тока 4 выдает стабилизированный ток I_cт через зуб I_з = 1; 10; 100 мкА = const (чтобы не вызывать болезненных ощущений у пациента при I_з>100 мкА [Общие сведения о поражении электрическим током [Электронный ресурс] URL: http://www.energostandart.kz/pages.html?id=10]). Измеренное падение напряжения на зубе U_з1 между активным 1 и пассивным 2 электродами через переключатель 7, дифференциальный усилитель 10, аналого-цифровой преобразователь 12 подается для регистрации в микропроцессор 13. Напряжения на экранирующих оплетках экранированных проводов 17, 18 создаются соответственно эмиттерными повторителями 15, 16 (равными соответственно напряжениям на активном 1 и пассивном 2 электродах). Измеренное значение тока через зуб I_з1 через переключатель 7, преобразователь ток-напряжение 8, усилитель 9, аналого-цифровой преобразователь 11 также подается для регистрации в микропроцессор 13. Микропроцессор 13 вычисляет сопротивление зуба по формуле R_з1=U_з1/I_з1. Если значение сопротивления R_з1 меньше граничного сопротивления устройства R_гр (которое определяется по формуле R_гр=U_ИН/I_cт), то переключатель 6 сохраняет свое положение (что соответствует определению источника тока

). Если R_з1≥R_гр, микропроцессор 13 с помощью переключателя 6 подключает к активному 1 и пассивному 2 электродам источник напряжения 5. Далее (аналогично режиму источника тока) измеряется падение напряжения на зубе U_з1 между активным 1 и пассивным 2 электродами, а также ток через зуб I_з1 в последовательности, описанной выше. Затем, чтобы избавиться от влияния на результат измерений поляризации биотканей зуба [Электропроводность живых тканей [Электронный ресурс] URL: http://www.studfiles.ru/preview/1823137/] и возникающей при этом ЭДС ~ 60 мВ [Тимофеев А.А. Гальванические проявления в полости рта // Стоматолог-практик. - 2014. - №2. - С. 64-67] микропроцессор 13 подает управляющий сигнал на переключатель 7 для изменения полярности активного 1 и пассивного 2 электродов. Выполняется измерение падения напряжения на зубе U_з2 между активным 1 и пассивным 2 электродами, а также тока через зуб I_з2. Микропроцессор 13 вычисляет уточненное значение электропроводности зуба по формуле

и уточненное значение тока через зуб I_зт=U_з⋅ρ_зт. Далее микропроцессор 13 сравнивает уточненные результаты измерений с шкалой электрометрической диагностики кариеса [Леонтьев В.К., Иванова Г.Г., Жорова Т.Н. Электрометрическая диагностика начального, фиссурного, рецидивного кариеса и других поражений твердых тканей зубов с законченной минерализацией эмали. Методические рекомендации министерства здравоохранения РСФСР. - Омск: ОМИ. - 1988] и в зависимости от степени поражения твердых тканей зуба высвечивает на дисплее экспресс-диагноз: интактная эмаль (0-0,2 мкА); предкариозное состояние (0,3-3,8 мкА); начальный кариес (3,9-7,9 мкА); поверхностный кариес (8,0-27,7 мкА); средний кариес (27,8-50,0 мкА); глубокий кариес (>50 мкА). Вся измерительная информация поступает в микропроцессор 13 для ее хранения и передачи в ПЭВМ 14 для дальнейшей обработки.A device for electrodiagnostics of hard tooth tissues works as follows. A passive electrode 2 (dental mirror) is placed in front of the oral cavity, while ensuring its good contact with the soft tissues of the oral cavity. An electrolyte solution (10% calcium chloride solution) is drawn into the microsyringe (active electrode 1) and the active surface of the electrode (tip of the microsyringe needle cut off at an angle of 90 °) is dipped into the solution so that a convex meniscus from the electrolyte forms on the end of the needle. The active electrode 1 is installed on a thoroughly dried test area of the tooth (while the electrode must be stationary during measurement). When a contact element (the tip of the needle with the solution) of the active electrode 1 is established by touching the tooth surface being examined, the last meniscus is wetted with the electrolyte from the meniscus, and a stable reliable electrical contact between the contact element and the tooth surface being studied is ensured. It should be noted that the use of wetting a drop of a solution of the same volume from a convex meniscus allows us to ensure repeatability of measurements and the necessary contact when filling (especially, the upper and lateral carious cavities). Further, the measurements are carried out automatically (either in the current source mode or in the voltage source mode) according to the instructions of the microprocessor 13. First, the current source mode is selected using the switch 6. The power source 3 (battery, battery) ensures the operation of the current source 4

and voltage source 5

(Where

- output impedance of current source 4;

- output impedance of voltage source 5; R ₃ - tooth resistance between active 1 and passive 2 electrodes). According to the signal of the microprocessor 13, the current source 4 produces a stabilized current I _ct through the tooth I _s = 1; 10; 100 mA = const (not to cause pain in the patient _of when I> 100 mA [General Electric shock [electronic resource] URL: http://www.energostandart.kz/pages.html?id=10]) . The measured voltage drop across the tooth U _z1 between the active 1 and passive 2 electrodes through a switch 7, a differential amplifier 10, an analog-to-digital converter 12 is supplied for registration to the microprocessor 13. The voltages on the shielding braids of the shielded

wires

17, 18 are created respectively by emitter followers 15, 16 (equal respectively to the voltages on the active 1 and passive 2 electrodes). The measured value of the current through the tooth I _z1 through the switch 7, the current-voltage converter 8, the amplifier 9, the analog-to-digital converter 11 is also supplied for registration to the microprocessor 13. The microprocessor 13 calculates the tooth resistance according to the formula R _z1 = U _z1 / I _z1 . If the resistance value R _{z1 is} less than the boundary resistance of the device R _gr (which is determined by the formula R _gr = U _IN / I _ct ), then switch 6 retains its position (which corresponds to the definition of the current source

) When R _P1 ≥R _c, the microprocessor 13 via the switch 6 connects the active and passive 1 two electrodes voltage source 5. Furthermore (similar to the current source mode) is measured by the voltage drop U _P1 on the tooth between the active and passive 1 2 electrodes and current through tooth I _z1 in the sequence described above. Then, in order to get rid of the influence on the result of measurements of the polarization of tooth biological tissues [Conductivity of living tissues [Electronic resource] URL: http://www.studfiles.ru/preview/1823137/] and resulting EMF of ~ 60 mV [Timofeev A.A . Galvanic manifestations in the oral cavity // Dentist-practitioner. - 2014. - No. 2. - S. 64-67] the microprocessor 13 supplies a control signal to the switch 7 to change the polarity of the active 1 and passive 2 electrodes. The measurement of the voltage drop across the tooth U _z2 between the active 1 and passive 2 electrodes, as well as the current through the tooth I _{z2, is carried out} . The microprocessor 13 calculates the updated value of the conductivity of the tooth according to the formula

and a refined value of the current through the tooth I = U _sin _of _sin ⋅ρ. Next, the microprocessor 13 compares the updated measurement results with the scale of the electrometric diagnosis of caries [Leontyev V.K., Ivanova G.G., Zhorova T.N. Electrometric diagnosis of initial, fissure, recurrent caries and other lesions of hard tissues of teeth with complete mineralization of enamel. Guidelines of the Ministry of Health of the RSFSR. - Omsk: OMI. - 1988] and depending on the degree of damage to the hard tissues of the tooth, the express diagnosis is displayed on the display: intact enamel (0-0.2 μA); precarious state (0.3-3.8 μA); initial caries (3.9-7.9 μA); superficial caries (8.0-27.7 μA); average caries (27.8-50.0 μA); deep caries (> 50 μA). All measurement information enters the microprocessor 13 for storage and transmission to the PC 14 for further processing.

По сравнению с прототипом предложенное устройство обладает следующими преимуществами.Compared with the prototype of the proposed device has the following advantages.

1. Повышается точность электродиагностики твердых тканей зуба. В прототипе об электропроводности зуба судят косвенно по току I_з через зуб, при этом напряжение U_з на зубе не регистрируется, хотя U_з≠const. В предложенном устройстве измеряются ток I_з через зуб и напряжение U_з на зубе (как для режима источника тока, так и для режима источника напряжения). Затем вычисляются уточненное значение электропроводности ρ_зm зуба и уточненное значение тока I_зт через зуб, в результате чего повышается точность электродиагностики твердых тканей зуба.1. Improves the accuracy of electrodiagnostics of hard tooth tissues. In the prototype, the conductivity of a tooth is judged indirectly by the current I _s through the tooth, while the voltage U _s on the tooth is not recorded, although U _s ≠ const. In the proposed device, the current I _s through the tooth and the voltage U _s on the tooth are measured (both for the current source mode and for the voltage source mode). Then, the updated value of the electrical conductivity ρ _{Зm of the} tooth and the specified value of the current I _З through the tooth are calculated, which increases the accuracy of the electrodiagnostics of hard tooth tissues.

2. В прототипе при измерении тока через зуб не учитывается емкостная составляющая биотканей [Аппаратные подходы к практике измерения импеданса биотканей in vivo в условиях различной помеховой обстановки ЛПУ // Д.В. Белик, К.Д. Белик. - Сибирский научно-исследовательский и испытательный центр медицинской техники [Электронный ресурс] URL: http://www.sibniicmt.ru/UserFiles/File/O%20sist%20izmere%20imp%20biotok.doc], возникающая между активным 1 и пассивным 2 электродами из-за наличия мембраны клеток, которая является диэлектриком. Необходимо отметить, что электропроводность живых тканей (биотканей) связана с присутствием в них ионов, которые являются носителями зарядов, при этом при действии постоянного тока на биоткани происходит процесс поляризации и возникает ЭДС, направленная противоположно внешнему полю [Электропроводность живых тканей [Электронный ресурс] URL: http://www.studfiles.ru/preview/1823137/]. Это создает дополнительную погрешность при измерении электропроводности твердых тканей зуба. В предложенном устройстве микропроцессор 13 изменяет полярность электродов с помощью переключателя 7. При этом микропроцессор считывает значение тока I_з через электроды 1, 2 и напряжения U_з на электродах до и после смены полярности. Это позволяет исключить емкостную составляющую и ЭДС ~ 60 мВ [Тимофеев А.А. Гальванические проявления в полости рта // Стоматолог-практик - 2014 - №2 - С. 64-67] при вычислении уточненной электропроводности зуба, вследствие чего повышается точность измерения.2. In the prototype, when measuring the current through the tooth, the capacitive component of biological tissues is not taken into account [Hardware approaches to the practice of measuring the impedance of biological tissues in vivo in different interference conditions of medical facilities // D.V. Belik, K.D. Belik. - Siberian Research and Testing Center for Medical Technology [Electronic resource] URL: http://www.sibniicmt.ru/UserFiles/File/O%20sist%20izmere%20imp%20biotok.doc], arising between active 1 and passive 2 electrodes due to the presence of a cell membrane, which is an insulator. It should be noted that the electrical conductivity of living tissues (biological tissues) is associated with the presence of ions that are carriers of charges, while under the influence of direct current on biological tissues, a polarization process occurs and an emf appears that is opposite to the external field [Electrical conductivity of living tissues [Electronic resource] URL : http://www.studfiles.ru/preview/1823137/]. This creates an additional error in measuring the electrical conductivity of hard tooth tissues. In the proposed device, the microprocessor 13 changes the polarity of the electrodes using the switch 7. In this case, the microprocessor reads the current value I _s through the electrodes 1, 2 and voltage U _s on the electrodes before and after the polarity is changed. This allows us to exclude the capacitive component and the EMF of ~ 60 mV [Timofeev A.A. Galvanic manifestations in the oral cavity // Dentist-practitioner - 2014 - No. 2 - P. 64-67] when calculating the specified electrical conductivity of the tooth, thereby increasing the accuracy of measurement.

Схемное устройство медицинских приборов на переменном токе для измерений импеданса биотканей значительно сложнее, чем на постоянном, однако они обладают тем неоценимым преимуществом, что позволяют в значительной степени избавиться от влияния поляризации [Аппаратные подходы к практике измерения импеданса биотканей in vivo в условиях различной помеховой обстановки ЛПУ // Д.В. Белик, К.Д. Белик. - Сибирский научно-исследовательский и испытательный центр медицинской техники [Электронный ресурс] URL: http://www.sibniicmt.ru/UserFiles/File/O%20sist%20izmere%20imp%20biotok.doc]. В предложенном устройстве переключение полярности электродов 1 и 2 «имитирует» работу устройства на переменном токе и позволяет избавиться от влияния поляризации (при этом схемотехнически устройство является более простым по сравнению с устройствами на переменном токе), вследствие чего повышается точность электродиагностики твердых тканей зуба.Schematic design of medical devices with alternating current for measuring the impedance of biological tissues is much more complicated than with direct, but they have the invaluable advantage of eliminating the influence of polarization to a large extent [Hardware approaches to the practice of measuring the impedance of biological tissues in vivo under conditions of various interference conditions of medical facilities // D.V. Belik, K.D. Belik. - Siberian Research and Testing Center for Medical Technology [Electronic resource] URL: http://www.sibniicmt.ru/UserFiles/File/O%20sist%20izmere%20imp%20biotok.doc]. In the proposed device, the polarity switching of the electrodes 1 and 2 “imitates” the operation of the device on alternating current and eliminates the effect of polarization (the circuitry is more simple in comparison with devices on alternating current), thereby increasing the accuracy of the electrodiagnostics of hard tooth tissues.

3. Предложенное устройство, использующее микропроцессор 13 и переключатель 7, позволяет также ввести дополнительный информационный параметр, характеризующий степень жизнеспособности живых тканей зуба по абсолютной разности электропроводностей до и после смены полярности. Чем выше этот параметр, тем выше уровень обмена веществ тканей зуба.3. The proposed device, using a microprocessor 13 and switch 7, also allows you to enter an additional information parameter characterizing the degree of viability of living tooth tissues by the absolute difference in electrical conductivity before and after polarity reversal. The higher this parameter, the higher the level of metabolism of tooth tissues.

4. Предложенное устройство для электродиагностики твердых тканей зуба является интеллектуальным, так как в нем микропроцессор 13 сравнивает уточненные результаты измерений с шкалой электрометрической диагностики кариеса и в зависимости от степени поражения твердых тканей зуба высвечивает на дисплее экспресс-диагноз (интерпретация результата): интактная эмаль (0-0,2 мкА); предкариозное состояние (0,3-3,8 мкА); начальный кариес (3,9-7,9 мкА); поверхностный кариес (8,0-27,7 мкА); средний кариес (27,8-50,0 мкА); глубокий кариес (>50 мкА). Для сравнения используется формула I_зт=U_з⋅ρ_зт, где I_зт - эквивалентный ток, по которому выполняется сравнение; ρ_зт - электропроводимость зуба, вычисленная микропроцессором 13 после измерения тока и напряжения; U_з - напряжение на зубе. Необходимо отметить, что согласно шкалы интерпретации результатов [Леонтьев В.К., Иванова Г.Г., Жорова Т.Н. Электрометрическая диагностика начального, фиссурного, рецидивного кариеса и других поражений твердых тканей зубов с законченной минерализацией эмали. Методические рекомендации министерства здравоохранения РСФСР. - Омск: ОМИ. - 1988] при диагностике зуба (особенно, интактной эмали (0-0,2 мкА) и предкариозного состояния (0,3-3,8 мкА)) погрешность измерений 0,1 мкА на границах диапазонов шкал соответствует вероятности поставить неправильный диагноз при однократном измерении. В предложенном устройстве посредством усреднения результатов многократных измерений повышается точность электродиагностики твердых тканей зуба, при этом выбор шкалы измерений осуществляется автоматически с помощью микропроцессора 13, в который поступает вся измерительная информация для ее хранения и передачи в ПЭВМ 14 для дальнейшей обработки. В предложенном устройстве подводящие провода к активному 1 и пассивному 2 электродам экранированы. За счет низкоомных выходов повторителей напряжения 15 и 16 разность потенциалов между электродами и экранирующими оплетками экранированных проводов 17, 18 равна нулю, вследствие чего, уменьшается емкость проводов, повышается помехозащищенность и надежность измерений.4. The proposed device for the electrodiagnostics of hard tooth tissues is intelligent, since the microprocessor 13 compares the updated measurement results with the scale of electrometric diagnosis of caries and, depending on the degree of damage to the hard tissues of the tooth, displays an express diagnosis (interpretation of the result) on the display: intact enamel ( 0-0.2 μA); precarious state (0.3-3.8 μA); initial caries (3.9-7.9 μA); superficial caries (8.0-27.7 μA); average caries (27.8-50.0 μA); deep caries (> 50 μA). For comparison, using the formula I = U _sin _of _sin ⋅ρ where _sin I - equivalent current on which comparison is made; ρ _HW - the conductivity of the tooth, calculated by the microprocessor 13 after measuring the current and voltage; U _s - stress on the tooth. It should be noted that according to the scale of interpretation of the results [Leontiev V.K., Ivanova G.G., Zhorova T.N. Electrometric diagnosis of initial, fissure, recurrent caries and other lesions of hard tissues of teeth with complete mineralization of enamel. Guidelines of the Ministry of Health of the RSFSR. - Omsk: OMI. - 1988] when diagnosing a tooth (especially intact enamel (0-0.2 μA) and precary state (0.3-3.8 μA)), the measurement error of 0.1 μA at the borders of the scale ranges corresponds to the probability of making an incorrect diagnosis with a single measurement. In the proposed device, by averaging the results of multiple measurements, the accuracy of the electrodiagnostics of hard tooth tissues increases, and the measurement scale is selected automatically using a microprocessor 13, which receives all the measurement information for storage and transmission to PC 14 for further processing. In the proposed device, the lead wires to the active 1 and passive 2 electrodes are shielded. Due to the low-resistance outputs of voltage followers 15 and 16, the potential difference between the electrodes and the shielding braids of the shielded wires 17, 18 is equal to zero, as a result of which, the capacitance of the wires decreases, the noise immunity and reliability of measurements are increased.

5. У предложенного устройства активный электрод выполнен в виде микрошприца с раствором электролита хлорида кальция, на конце иглы которого образуется выпуклый мениск при обмакивании иглы в раствор электролита (10% раствора хлорида кальция). Это обеспечивает одинаковую контактную смачиваемую площадь зуба и, как следствие, повторяемость результатов измерений.5. In the proposed device, the active electrode is made in the form of a microsyringe with a solution of calcium chloride electrolyte, at the end of the needle of which a convex meniscus is formed when the needle is dipped in an electrolyte solution (10% calcium chloride solution). This provides the same contact wetted area of the tooth and, as a result, the repeatability of the measurement results.

Таким образом, отличительные особенности заявляемого устройства позволяют повысить точность, надежность, а также расширение функциональных возможностей электродиагностики твердых тканей зуба.Thus, the distinctive features of the claimed device can improve the accuracy, reliability, as well as expanding the functionality of the electrodiagnostics of hard tooth tissues.

Claims

A device for electrodiagnostics of hard tissues of a tooth, containing an active and passive electrodes, a power source, a microprocessor with a display, characterized in that the first switch is inserted, the first switch of which through the current-voltage converter, the first amplifier, the first ADC is connected to the first input of the microprocessor, the second input which is connected to the output of the second ADC, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the first and second inputs of which are respectively connected to the first and second outputs of the first switch , the second output of which is connected to the third output of the second switch, the first output of which is connected to the output of the current source, the input of which is connected to the output of the power source and to the input of the voltage source, the output of which is connected to the second output of the second switch, and the control inputs of the first and second switches, respectively connected to the third and fourth inputs of the microprocessor connected to the data exchange bus with the PC, while the active electrode is connected to the third terminal of the first switch, the fourth pin which is connected to the passive electrode, the shielding braids of the shielded wires of the active and passive electrodes are connected respectively to the outputs of the first and second emitter voltage followers, the inputs of which are respectively connected to the active and passive electrodes, and the active electrode is made in the form of a microsyringe with an electrolyte solution, at the end of the needle which forms a convex meniscus when dipping a needle into an electrolyte solution.