DE19546634C2

DE19546634C2 - Vorrichtungselement zur reproduzierbaren Bestimmung der Farbe, vorzugsweise für die Humanmedizin

Info

Publication number: DE19546634C2
Application number: DE1995146634
Authority: DE
Inventors: Mirko Cornelius; Kurt Brethauer
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: DE19546634A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtungselement zur reproduzierbaren Bestimmung der Farbe, vorzugsweise für die Humanmedizin, bestehend aus Griff- und Endstück sowie Signalleitungen, mit einem am Endstück angeordneten optischen Meßkopf, der eine Vielzahl von Signalleitungen aufweist, wobei die Signalleitungen an ein Meßgerät zur Farbbestimmung anschließbar sind.

Die Vorrichtung eignet sich sowohl auf dem Gebiet der Zahnprothetik, zum objektiven Angleich von Zahnersatz, als auch zur reproduzierbaren Bestimmung der Farbe des Zahnfleisches (Gingiva) im Zusammenhang mit einer objektiven Bewertung des Entzündungsgrades. Die Vorrichtung ist auch für Anwendungen außerhalb der Humanmedizin geeignet.

Für technische Bereiche existieren Geräte zur spektralen Farbanalyse, die die Farbe des Objektes messen, anschließend spektralen Charakteristika zuordnen und damit den Vergleich durchführen. Diese Geräte sind mit einem Sensor ausgestattet, der auf der Meßoberfläche positioniert wird und die übertragung der Meßsignale über Lichtwellenleiter ermöglicht.

Aus der DE 90 12 977 U1 ist eine Vorrichtung speziell zum Messen der Farbe eines Zahnes bekannt. Die Vorrichtung weist einen Meßkopf mit einer Vielzahl von äußeren Wellenlitern zur Beleuchtung des Zahns und einem inneren Wellenleiter zur Aufnahme des vom Zahn reflektierten Lichtes auf. Beim Aufsetzen der Wellenleiter auf einer Oberfläche wird ein zusätzlicher Lichtweg unterbrochen, um über einen Lichtdetektor ein Schaltsignal auszulösen. Die Vorrichtung ist nur bedingt für Farbbestimmungen in der Humanmedizin geeignet, bei denen die Aufdruckkraft des Meßkopfes die Farbbestimmung beeinflußt.

Aus der DE 26 31 770 A1 ist ein Kolorimeter und ein Verfahren zum Verwenden desselben zur Herstellung von künstlichen Zähnen oder dergleichen bekannt. Das Kolorimeter ist durch Mittel zum Beleuchten bzw. Bestrahlen einer Probe und durch Mittel zum Messen des Lichts zumindest zweier verschiedener Farben von der beleuchteten Probe und weiteren Einzelheiten gekennzeichnet.

In der Druckschrift wird insbesondere ein sogenanntes Ring- und Muffenglied beschrieben, das sich gegen eine Feder abgestützt. Diese federnde Abstützung dient dazu, die Sondenspitze zunächst auf den Zahn abzustützen, um nach weiterem Druck die Stirnseite eines Glasstabes an den Zahn anzulegen. Damit soll sichergestellt werden, daß schädliches Seitenlicht von diesem Glasstab bzw. dessen Stirnseite ferngehalten wird.

Der meßwertverfälschenden Einfluß der Aufdruckkraft an der Meßoberfläche bei Farbbestimmungen wird mit dieser Ausführung nicht beseitigt.

Aus der DE 21 27 305 B2 ist ein elektrischer Pulpenprüfer bekannt, mit dem auch schlecht zugängliche Zahnpartien im Patientenmund, insbesondere im moralen Zahnbereich, sicher getestet werden können und bei dem der Stromkreis zur Elektronik oder zur Prüfspitze nur während der tatsächlichen Prüfzeit geschlossen ist.

Bei diesem Pulpenprüfer sind miteinander korrespondierende Kontaktelemente angeordnet, die durch eingelegte Federelemente derart gegeneinander abgestützt sind, daß sowohl beim Kippen als auch beim axialen Verschieben des Prüfkopfes ein Stromkreis geschlossen wird.

Von der Druckschrift ist die Signalübertragung mit optischen Bauelementen nicht berührt.

Schließlich ist aus der DE 32 15 499 C2 ein zahnärztliches Instrument mit einem vorzugsweise längsbeweglich geführten Stößel bekannt, der mittels eines Antriebes eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Dieses zahnärztliche Instrument entspricht in seiner Funktion sogenannten Perkussions instrumenten ohne eine optische Signalübertragung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den meßwertverfälschenden Einfluß der Aufdruckkraft an der Meßoberfläche bei Farbbestimmungen auszuschließen und/oder die Auslösung des Vorganges zur Bestimmung der Farbe sicher zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen angegeben.

Das Vorrichtungselement bewirkt eine kraftsensitive Messung, da bei Erreichung immer derselben wählbaren Grenzkraft eines Kraftelementes der Vorgang zur Bestimmung der Farbe ausgelöst und ggf. auch beendet wird. Durch die Kraftkonstanz bei aufeinander folgenden Messungen an einer bestimmten Meßoberfläche werden reproduzierbare Meßbedingungen erzielt, und die subjektiven Einflüsse durch den Menschen ausgeschlossen.

Das Endstück, mit dem optischen Meßkopf, ist vom Griffstück abnehmbar und sterilisierbar ausgeführt. Zur Sterilisierbarkeit wird das Endstück aus wärmebeständigen und nicht korrodierenden Werkstoffen hergestellt, und der Meßkopf in einer luftdicht abschließenden Buchse geführt. Damit ist die Vorrichtung für die medizinische Anwendung geeignet.

Als Kraftelemente, gegen die der Meßkopf verschiebbar gelagert ist, eignen sich Federn jeglicher Art, Federkombinationen, sowie Kraftaufnehmer oder -sensoren. Diese können nahezu beliebig im Endstück angeordnet werden. Wesentlich ist, daß bei der Verschiebung des Meßkopfes im Endstück eine Kraftwirkung auf das Kraftelement erfolgt, und immer bei gleicher Kraft oder Kräften die Auslösung des Meßvorganges und ggf. auch die Beendigung erfolgt. Die Kraftbereiche sind durch die geometrische Ausführung der Federn und Kraftaufnehmer konstruktiv vorbestimmt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Vorrichtungselementes besteht darin, daß bei Farbbestimmungen, die dem Einfluß der Aufdruckkraft des Meßkopfes an der Meßoberfläche unterliegen, reproduzierbare Ergebnisse von aufeinander folgenden Messungen erzielbar sind. Besonders bei der Anwendung in der Humanmedizin, bei Farbmessungen am Zahnfleisch, auf der Haut u. ä. werden vom Menschen hervorgerufene Meßfehler, durch differierende Aufdruckkräfte, ausgeschlossen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Endstück im Schnitt, mit einer Blattfeder als Kraftelement

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Endstück im Schnitt, mit einem Miniaturring-Kraftsensor als Kraftelement

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Vorrichtungselement mit Endstück, Griffstück und Signalleitungen

Ausführungsbeispiel 1

In der Fig. 1 wird ein erfindungsgemäßes Endstück 1 im Schnitt gezeigt. Das Endstück besteht zunächst aus Gehäuse 3, einem Deckel 7 und dem Rohr 4. Gehäuse 3 und Rohr 4 sind in einem Winkel von ca. 100° miteinander verbunden. Diese Abwinkelung hat sich bei Arbeiten im Mundbereich oder an anderen sensiblen Körperzonen als besonders günstig erwiesen. Die Abmessungen des Endstück 1 betragen vertikal 11 mm und horizontal 21 mm.

Innerhalb des Gehäuses 3 befinden sich in horizontaler Anordnung der Reihenfolge nach vom Meßkopf 5 beginnend der Bügel 13 als Kraftübertragung und eine einfach gebogene Blattfeder als Kraftelement 6. Diese ist am Deckel 7 befestigt und kann über einen Gewindestift 8 im Deckel eine Vorspannung erhalten. Die Kraftjustage erfolgt über den Einsatz entsprechend dimensionierter Federn in Hinblick auf verschiedene Elastizitätsmodule. Der sich daraus ergebende Verfahrweg für den Meßkopf 5 mit den darin eingeklebten Lichtwellenleitern 9 beträgt bei Positionierung 0,5-1 mm. Diese Größenordnung entspricht in der beschriebenen Anordnung Kräften im Bereich von 0,9-1 N.

Die Meßauslösung erfolgt durch eine Lichtschranke, die durch das Zusammenwirken eines Spiegels 10, am Meßkopf 5 befindlich, und zweier Lichtwellenleiter 11 (hintereiander), die als Sender und Empfänger fungieren, realisiert wird. Tritt der Spiegel 10 durch die Wegänderung des Meßkopfes 5 in die Reflexposition, erhält der Empfängerlichtwellenleiter einen Lichtimpuls.

Der Meßkopf 5 läuft in einer Gleitführung 12. Deren Ausführung ermöglicht das Fügen des montierten Meßkopfes von unten her. Der Stift 14 realisiert eine Verdrehsicherung und eine Wegbegrenzung bis zu einem Verfahrweg von 1 mm für den Meßkopf 5.

Der Meßkopf 5 wurde aus PTFE hergestellt. Das Gehäuse 3, der Deckel 7, das Rohr 4 und die Gleitführung 12 wurden in Messing ausgeführt.

Verbindungselemente und der Bügel 13 bestehen aus nichtrostenden Stahl. Bei den Lichtwellenleitern handelt es sich um Glasfaserkabel.

Ausführungsbeispiel 2

An Hand der Fig. 2 soll die Erfindung an einem weiteren Beispiel erläutert werden. Das gesamte Endstück ist zunächst wie das Endstück im Ausführungsbeispiel 1 ausgeführt. Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausführung des Kraftelementes 6 durch einen Miniaturring-Kraftsensor, der unterhalb des Deckels 7 angeordnet ist. Somit liegt er in einer Achse zum Meßkopf 5 und kann über einen Stift 15, der den Meßkopf 5 und den inneren Ring des Kraftsensors verbindet, angesteuert werden.

Der Kraftaufnehmer arbeitet in einem Meßbereich von 0-1 N. Es ist somit möglich, Grenzkräfte in diesem Bereich zu erfassen und Maßnahmen zu treffen, die den Meßprozeß kraftsensitiv in seinem Beginn und Ende eingrenzen.

Bei der Auswahl des Kraftsensors ist zu beachten, daß sein Arbeitsbereich eine Sterilisation nach DIN 58 946 und/oder DIN EN 1422 gestattet. Weitere elektronische Baugruppen werden außerhalb des sterilisierbaren Endstücks angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt die gesamte Vorrichtung mit dem Endstück 1, dem Griffstück 2 und den Signalleitungen 9, 11. Endstück 1 und Griffstück 2 sind über die Koppelstelle 16 trennbar miteinander verbunden. Die Signalleitungen werden an ein hier nicht dargestelltes Farbmeßgerät angeschlossen.

Bezugszeichenliste

1

- Endstück

2

- Griffstück

3

- Gehäuse

4

- Rohr

5

- Meßkopf

6

- Kraftelement

7

- Deckel

8

- Gewindestift

9

- Lichtwellenleiter

10

- Spiegel

11

- Lichtwellenleiter

12

- Gleitführung

13

- Bügel

14

- Stift

15

- Stift

16

- Koppelstelle

Claims

1. Vorrichtungselement zur reproduzierbaren Bestimmung der Farbe, vorzugsweise für die Humanmedizin, bestehend aus Griff- (2) und Endstück (1) sowie Signalleitungen (9, 11), mit einem am Endstück (1) angeordneten optischen Meßkopf (5), der eine Vielzahl von Signalleitungen (9) aufweist, wobei die Signalleitungen an ein Meßgerät zur Farbbestimmung anschließbar sind, bei dem der optische Meßkopf (5) im Endstück (1) gegen ein durch ein Element (8) einstellbares Kraftelement (6) verschiebbar gelagert und in seiner Ausgangslage fixiert ist, und die Auslösung oder/und die Beendigung des Farbmeßvorganges während der Wegänderung des Meßkopfes (5) mittels einer optischen Signalübertragung (10, 11) gesteuert wird.

2. Vorrichtungselement nach Anspruch 1, bei dem das Kraftelement (6) eine Feder oder Federkombination ist, die in Berührung mit dem Meßkopf (5) steht, und bei der Wegänderung der Meßvorgang durch die Betätigung einer Lichtschranke (10, 11) ausgelöst wird.

3. Vorrichtungselement nach Anspruch 2, bei dem die Beendigung des Meßvorganges im Farbmeßgerät gesteuert wird.

4. Vorrichtungselement nach Anspruch 1, bei dem das Kraftelement (6) ein Kraftaufnehmer ist, der in Berührung mit dem Meßkopf (5) steht, und der Impuls für die Meßauslösung oder/und Beendigung vom Kraftaufnehmer erzeugt wird.

5. Vorrichtungselement nach Anspruch 1 bis 4, bei dem das Endstück (1) mit dem Griffstück (2) trennbar verbunden ist.

6. Vorrichtungselement nach Anspruch 1 bis 5, bei dem der Innenraum des Endstückes (1) gekapselt und das Endstück (1) sterilisierbar ist.

7. Vorrichtungselement nach Anspruch 1 bis 6, bei dem der optische Meßkopf (5) im Endstück (1) in einer Gleitführung (12) verschiebbar gelagert ist.