牙科治疗机特点、结构及工作原理

        一、气涡轮牙钻特点
        气涡轮牙钻是口腔科经常使用的一种治疗设备。20世纪50年代英国首先发明了气涡 辁牙钻，一问世便引起了人们的重视，因为具有转速高、治疗效果好等特点，许多国家相继开始生产气涡轮牙钻机，我国于20世纪70年代研制出气涡轮牙钻。气涡轮牙钻的优点很多，如噪声低；转速较高，高达300 000r/min；切削力小，磨削时患者痛苦小；工作效率高，钻磨时间短，做一个窝洞一般只需10~30秒，普通牙钻至少要3～5分钟，所以临床使用气涡轮牙 钻，患者更容易接受。 此外气涡轮牙钻只用软性胶管连接车头，头部小巧所以它还具有工作灵活、活动范围 大的特点。 气涡轮牙钻的结构
        （一）整机

        1.气涡轮牙钻整机结构如图1- 1所示，整机南控制电路、水路系统、气路系统、治疗 1具、地箱和辅助设备等几部分组成。整机同定在牙科椅扶手附近的立柱上，设有痰盂和器械盘。在立柱上部同定有冷光手术灯，在立柱中部，牙科椅扶手附近垃有痰盂一个。在立桂中部伸出一臂，在臂上设有器械盘和操作台。 在操作台的面板上装有操纵机器的按钮及控制开关，并在操纵台表面装有器械盘。在控制面板处设有带压合开关的j用喷枪，低速气马达手机，高速气涡轮手机固定穴，在控制 面板上装有观片灯。

        2.主要性能指标
        输入功率：1100kW
        高速涡轮手机转速：300 000r/min
        高速涡艳手机转矩：0. 06N．cm
 

        气马达手机转速：14 000r/min
        气马达手机转矩：1N•cm
        吸唾器负压：27kPa
        强力吸引器负压：10kPa
        漱口水温度：40℃±5℃ 椅子大负荷：l33kg
        椅子净重：100kg
        口腔灯,800-15 000lx
        坐垫面离地面低高度；480mm
        坐垫面离地两高高度：800mm
        坐垫后倾大角度：10°
        靠背后倾范围：110° ~170°
        头架上下滑动行程：120mm
        （二）主要零部件
        L. 控制电路控制电路南主控电路和电源电路组成。控制电路的作川是控制牙科椅的升降、靠背的翻转运动。为口腔手术灯和观片灯供电。

        2．水气路系统由水路供给系统、污水回流和压缩空气系统两部分组成。水路中供水方式有两种，一种是由水箱提供，另一种由自来水管提供。气源由空气压缩机提供。

        3．治疗工具 (l)手机：手机是气涡轮牙钻的车头，手机有钻、磨等功能，是直接进行治疗的工具。手
机主要南车头、连接管和油雾器组成。 手机使用气压的范围：高速气涡轮手机为 0 23 -~26MPa；低速气马达手机为0.3 ~0 32MPa。手机结构外形如图1-2所示。 

        车头内装有轴承、气涡轮及卡芯等零件。轴承为单列向心轴承，车头柄内避振图中有进气、 进水、排气管路。压缩空气由进气管进入车头，推 动涡轮高速旋转，带动固定在涡轮上下卡内的车 针高速旋转，气体再由排气管排出车头外。在车 头内，其下部是冷却水的通路，水从右边流人头部下边的空腔内．再南两个喷水孔喷出，实现对年头的冷却。车头内的轴承有两种类型。一种是滚动轴承，其连接方式有刚性连接和弹 性连接，刚性连接是轴承外圈直接与车头内腔相配合。弹性连接是轴承外图与车头内腔之间加一非金属垫圈，多用聚四氟乙烯制成。刚性连接因噪声大而很少应州。另一种轴承为空 气轴承，空气轴承被采用以后，较大地改善了车头运行状态，不但提高了年头的寿命，减少了噪 声，还提高了工作转速和效率。 
        空气轴承是利用空气作为润滑剂的一种滑动轴承。可分为两种，一种是轴承内充有一定压力的空气，产生气垫的静压式空气轴承。另一种是轴承高速旋转后产生气垫的动压式轴承。一般以静压式空气轴承应用为多。 车针的夹具。车针的夹持力是来自夹具的弹陛变形。夹具有金属央具和塑料夹具，存 涡轮轴内设有开槽的弹簧筒式夹具，当旋转套筒时，螺纹使套筒前移，借锥形将车针柄部夹 紧，这种结构能使车针同定较牢同，不易松动。
        三瓣夹具是利用三瓣铜簧片的弹性来夹持车 针，特点是车头装拆方便，夹紧力较小，但簧片易磨损需常更换。塑料夹具呈管状，外表有螺 纹，旋转的涡轮轴更换比较方便，由于夹具与车针桶是弹性配合，所以对车针柄部直径的尺寸精度要求比较低，配合面积也较大，但车针柄部的插入长度必须超过夹具长度的2/3，才能保证车针旋转时的稳定陛。 在手机工作时如需要立即停机还需要有急停装拦。
        手机急停装黄是一种利用改变车头 内的气流方向，制止涡轮的惯性转动，在短时间内使它完全静止的装簧。气涡轮车头是在环 境比较差的环境中工作，周围充满了水雾和粉末的混合物，每当关闭压缩空气时，气源不再供气，而涡轮由于其惯性还会继续转动，使车头壳内产生瞬时负压，混合污物会从间隙进入车头壳，侵蚀轴承，加快轴承的磨损，在车头内壳装防护垫圈的方法，虽有一定作用，但效果 不理想。气涡轮车头在起、停过程中，会产生轴承与转轴的南接摩擦，为减短这个过程，也应陔采取一种制动措施使车头迅速停止转动。

        (2)三用喷枪：三用喷枪的作用是喷水、喷气、喷雾。枪身内的气和水均是玲的，不宦直接人口，不宜直接喷向牙齿部位。常在喷射过程中对气、水加温，喷dj热的水、气、雾，所以又可称之为六用喷枪。 三用喷枪主要由气路、水路、电路、阀、按钮、加热开关、喷管等组成。如图1-3所示。

        (3)吸唾器：机器设有吸唾器和强力吸引器两个抽吸器，只需将吸唾器或强力吸引嚣从 搁架上拿起来，抽吸器即可开始工作。吸唾器的吸力是通过管道由空吸作用产生负压形成 的。吸唾器结构外形如图1-4所示。

 

        (4)地箱：地箱外壁设有电源开关和气、水开关旋钮，气压表、水脏表。箱内有气压渊节阀、水压调节阀，气水连接管路，气控水压阀，开关电源。 4观片灯观片灯主要用于观看牙齿X线片，由普通的日光灯管灯箱组成。

        5.口腔手术灯口腔治疗中需要有适度的照明以提高工作效率，减轻医生的视疲劳。 口腔手术灯是一种光斑无影、热度小、没有灼热感的特殊照明灯。

        (1)光线要求；对口腔手术灯照度范围在1×104-13×104lx。医生能看清细小的物体，而 没有炫耀感。局部照明与室内照明不能相差太大，一般相差在10倍左右．否则医生会感到不适。

        (2)光色温：照明光线需要较好的颜色，防止医生视觉疲劳，正确反映患者的脸色，有利 于义齿的配色。一般光色温为4000-6000K。

        (3)光线温度：灯光聚焦后热度不高，患者没有灼热感。

        (4)照射野：照射野（照射面积）能集中，医生能看清手术部位，光斑上下宽为6-10cm， 左右长为l4-16cm，光斑外散光少。

        (5)无影：口腔手术时，要减少因操作时器械造成的阴影。手术灯活动范围能满足医生要求，照明距离一般为80-100cm，在患者仰位时，照射距离为65cm。无影就是南若干数目的友光点组成的光源。在抛物面的反光器上沿四线方向制作成若十小平面。当位于抛物面中心的灯亮时，光线照射到小平面上形成若干小光源，它们同时都照射到工作面上，其巾的一些平面 被操作者遮挡时，其余的小平面上光源仍把光线照射到工作面上，亮度虽有下降，但没有阴影。

        (6)矩形光斑：矩形光斑用两种方法获得，一是光阑法，二是展开法。光阑法是在光反射器前设嚣横条光阑板，将反射光线遮去一部分，使被照处形成近似矩形的光斑，上下部散 光可完全消除。展开法是利用反射曲面将光线聚成方形光斑，再由灯面玻璃将方形展开成 矩形光斑，这种方法得到的矩形光斑利用率更高。

        (7)冷光：冷光手术灯的光源常以石英卤素灯泡(24V，l50W)来充当。其好处是体积 小，灯丝集中，接近理想焦点。

        （三）辅助设备 
        口腔科治疗中，除牙科治疗机外，通常还配用另一些设备，如牙科椅、空气压缩机、真空 泵等辅助设备，为治疗机的使用创造必要条件，扩大治疗机的功能，口腔科技工室的操作中， 咀需要使用一些特殊装备，这些是附属装置，主要有吸引器、活力测验器、烧灼器、口腔镜、熔金器、口腔技工打磨机等。

        1.牙科椅牙科椅是牙科治疗机的部件之一，分机械式、液压式两种。机械式牙科椅 是利用电机、丝杠、连杆控制椅子的升降和转背运动。液压式牙科椅足依靠液压油缸的压力 推动连杆实现椅子上升下降运动的。牙科椅可与各种类型牙科综合治疗机配套。牙科椅是 口腔科进行诊疗时给患者所坐的椅子，便于对患者进行诊断治疗．它总是与治疗机配套使用。进行口腔科疾病治疗时，为使诊疗丁作进行得顺利、方便，就要使患者的头部保持一定的姿势，而且对患者的坐卧位也有一定的要求，否则治疗工作效率会很低。 
        无论是医生还是患者，对牙科椅都有一定的要求。医生的要求是，在正确而义自然的姿势下进行治疗工作，有足够的照明、调节患者体位方便，当要患者改变体位以适应不同的诊疗时，调节方便，不必经常改变医生本身体位来适应不同的工作需要．即使工作时间辕长，也不容易感到疲劳。患者的要求是舒适、安全，除了牙病所引起的疼痛不舒服感觉外不能有其他不舒服感。再者要有一种安全感．椅子要稳固牢靠，没有意外的恐惧感。 为满足医生和患者对牙科椅提出的要求，设计时需考虑牙科椅的升降、旋转及后倾等动 作，并要求调节时灵活、轻便，活动部件紧同可靠。牙科椅的使用量较大，一般口腔诊治科室．至少要配备一套牙科治疗设备和牙科椅，才能开展口腔病治疗工作．而口腔专业医院牙科椅的数量就更多了。 
        无论是哪种牙科椅，其结构可以分椅身和底座两部分。椅身是与人体直接接触的部分，由头架、靠背、椅座等组成。椅身的靠背椅座和头架部分要柔软．使患者在比较舒适的情况下接受治疗，底座用于支撑和调节椅身部分，有脚踏油泵式（液压式）、电动油泵式、电动机械式几种。

        牙科椅主要技术条件：
        Cl)各锁紧装置：枕架、靠背、座架、扶手、底座等必须保证在使用时能自锁。

        (2)坐垫面离地面高度：大高度，低高度。

        (3)椅身负重和椅身上升高度。

        (4)动力方面：椅身上升下降的速度，椅身升降应平稳，不得抖动，噪声大或卡住。 牙科椅可平躺和直坐，整机为机械传动式。椅背和椅座分别由机械传动机构单独控制，动作有椅座升降，椅背座仰和整机联动复位三种，分别南三个两位开关控制，各种位置的极限都有行程开关控制。 头托是用来托住患者的头部，治疗时不使患者头部向两侧任意活动。头托可随人体的高矮以及治疗需要进行调节，调节时只需按住按钮．即可调整其角度和高低。按钮松开•其位置随之同定。图1- 5为独立牙科椅结构。

        牙科椅按工作原理分为电动式、气动式和液压式三种；按牙科椅是否与治疗机相连分为 独立式和连体式。 治疗机与牙科椅连在一起的连体式，器械盘（治疗部分）的运动是由牙科椅实现的。牙科 倚采用全自动电脑控制，选用低压电机传动。牙科椅有上升、下降、转背三个运动，牙科椅的运 动是由电机带动丝杠转动，通过连杆机构来实现的。椅子的位置可自行设定，医生根据患者情况没定椅位，椅位有记忆功能．由电脑控制。电动牙科椅运动原理如图1-6、图1-7所示。

        2．空气压缩机空气压缩机为需要使用压缩空气的医疗设备提供洁净气源。对空气压缩机的主要要求是供气压力和供气量两项技术指标。空气压缩机采用单级无油润滑油塞式结构，连接在电机上，直接由电机输出轴作传动力，使活塞运动。当电机带动空气压缩机 活塞向下运动时，空气经安装在空压机进气口上的空气过滤器滤除机构内杂质和油水等进 入空压机气缸中，当活塞向上运动时，气缸内空气经出气口、散热消声器、安全阀、电磁阀到 贮气罐内。气缸内的空气经活塞做功压缩后温度升高，故需散热器散热，同时南消声器降 噪。安全阀保证气路系统中气体不致升得过高而造成危险。 
        空气压缩机采用旋转式的螺杆泵，虽然采用了无油压缩机或本身配备有高效油气分离 器，但是排气含油量还是有2~ 3mg/m3，并且含有较高相对湿度的水分，还含有很多杂质， 气体质量远没有达到医用气体的使用要求，所“不能被直接使用。压缩空气中主要杂质有 三种，分别是固体颗粒、水和油，其他污染物还包括微生物和气态污柒物。压缩空气中的杂质不但会对患者造成很大危害，还对系统有很强的破坏性，固体粒子将加速用气设备的磨 损，导致密封失效，另外还容易堵塞管道；水分是设备管道和阀门锈蚀的根本原因，冬天结冰还会阻塞气动系统中的小孔通道，空气中油的危害是大的．在气动控制系统中，一滴油能 改变气孔的状况，有时油还会将气动阀门的密封圈和柱体胀大，造成操作迟缓，严重的甚至堵塞。 
        压缩空气必须达到无臭无味、干燥洁净的高品质要求。对空气压缩机的输出气体进行处理，去除空气中含量比较多的水分，可以利用冷冻式压缩空气干燥器和无热再生压缩空气干燥器，再配上控制器、高效水分离器和自动排水阀，就可以得到相对干燥的气体，再通过三 级过滤来进一步净化。初过滤，用于压缩机及储气罐之后或冷冻式干燥器及其他过滤器之前，来保护整个系统，可滤除大量液体及同体颗粒，达到低残留油含量；精过滤，用于机械 设备和超高效除油过滤器之前，或吸附式干燥器之后以滤除水分及粉尘；超高效除油过滤，用于二级过滤器之后使空气处于无油状态，达到低残留油含量。 压缩空气是一种很好的动力源，具有清晰透明、输送方便、不凝结的特点，没有特殊的有害性质，具有优良的应用性能。
        作为牙科设备机组的动力，用于吹除污物，驱动牙钻。 3真空泵真空泵是强力吸引器的负压源。电机是真空泵的动力源，以较高的转速带动离心泵旋转。离心泵内具有三级叶轮，能产生较高的负压和流量，抽人的气流通过离心泵 由电机端盖的排气孔排出，冷却电机，然后从底部的排气孔排出。泵内隔板将定子分成前后两个泵室，即高真空室和低真空室，串联构成两级真空泵，并在两个系室内分别装有排气阀， 高真空室中阀是为了使泵在排大气时，更快地将抽容器中气体抽出，当容器中的压强减低到一定值时，排气阀就停止排气，而当低真空室的压强大于一个大气压时，排气阀可继续工作。 两个排气阀部位装有分离挡油板，并在油箱上盖装有消音胶板以降低泵的噪声。泵身带有 渗气阀，可抽除可凝性气体。泵在运转时是采用水玲却，其冷却系统是由两个水嘴盖板构成的水套。 
        旋片真空泵是利用机械运转来获得真空的。工作过程是，由转子装配在定子偏心位置中，在转子槽内装有两个用弹簧支撑的滑片，这样将定子腔分成A和B两个空间，转子 带动滑片在定子内回转，使其定子空间A和B两容积（滑片在离心力和弹簧张力的作用下与定子内壁保持适宜接触再借助油的密封将定子腔分为两个互不相通的气室）周期地扩大而膨胀（吸人），减少而被压缩（排气），从而达到吸气和排气，空间A吸完毕，空间B逐渐缩小使其中的气体受到压缩，等到这里的气体压强超过一个大气压时，则排气阀被 冲开进行排气。这样连续运转就可达到抽气和排气的目的，若将进气嘴连接抽容器就可获得一定的真空。
 

        三、牙科治疗机工作原理
        （一）牙科治疗机工作原理框图
        牙科治疗机工作原理如同1-8所示。

 

        （二）水气路系统工作原理
        水气路系统由水箱、压水器、手机操作阀、三H{喷枪、吸唾器、空气压缩机等组成，如图1-9所示。

        l.水路工作过程水靠自重从水箱底部分别流人手机胍水器和三用喷枪压水器。两个压水器下部装有进气管，工作时手机和三用喷枪可根据使用情况调节水量。 从气罐出来的压缩空气进入分水滤气器分水滤气后，水在通气的情况下暂存在透明杯 里，在空气压缩机停止转动后透明杯里面的水会自动排出。经分水滤气后的压缩空气分成两路。一路进人压水器，使压水器压出的水与气压相同以满足器械盘上的三用喷枪水压和 高速手机喷雾用水。另一路进入吸唾器，通过空吸作用产生负压进行吸唾。

        2．气路的工作过程由空气压缩机产生的压缩空气通过冷却盘进入气罐内，气罐内没 有气过滤芯，可将气体中的一部分油液、水分及其他杂质滤掉，滤出的油液滴人气罐供压缩 机润滑用。因为水和杂质的比重在一般情况下要比油的比重大，容易沉积在油水分离器的 下部，可以定期人工排除。安全阀起过载保护作用，进气口引到箱外是使空气压缩机能吸人 较清洁干燥的空气。 
        空气压缩机将经过滤芯的压缩空气除油、水分，滤除污物后储存在旷气罐中，水和杂质 在油水分离器的下部沉积。洁净的压缩空气分两路流出，一路通过琏力表显示压力。另一路通过分水滤器进入调压压力表，再分成三路：路经电磁阀、手机渊节阀供手机冷却并推动涡轮钻工作和空气轴承工作需要；第二路分别进人手机，矗水器和j用喷枪压水器，将水 压人手机和三用喷枪；第三路通过电磁阀进入吸唾器，吸唾器靠压缩空气流出时，在管道中产生负压将唾液和污液吸入贮液器中。 还有一路压缩空气进入电磁阀，在电磁阀上部的螺纹匕连接一个分流闽，分流阀供给三 用喷枪用气，多余气排空，因为三用喷枪耗气量很少，如果不将过多的气体排出，将产生憋泵 现象。 
        当拿起高速手机向前拉动并踩动脚闸使踏板存左端时，宅气玉缩帆转动同时电磁阀吸合，气路则通过油雾润滑器及其两端的电磁阀进入器械盘内的与阀连在一起的端盖式三通内，三通的其中一路进入压杆式气阀作为高速手机工作用气，同时作为气控水阀的控制用通气，如果气量大则可用气节流阀进行节流。气节流阀之后还引出-路进入气控气阀用以屁示每一路高速手机的压力，压力由压力表显示，控制气由端盖式三通的另一路提供，停止工作后，气控阀放气使压力表显示为零，以备下次工作。 压杆式气阀之后的气压由高速手机处排出，压杆式气阀之前的气压巾电磁阀排出，空气 压缩机中的气压由电磁阀E的分流阀排出。

        （三）控制电路工作原理 控制电路由主电路和辅助控制电路两部分组成。主电路中有脚闸、电磁阀、空压机和接触器、继电器等器件组成。辅助控制电路由直流12V电源、电源指示灯、接触器K2等元件 组成。牙科治疗机控制电路如图1-10、图1-11所示。

        工作原理：将电源开关S．闭合，踩下脚踏开关或按下手动开关曼，接触器得电．其接点K1-1、K1-2吸合，空气压缩机电机启动运行。手动开关S3控制向手机供气的电磁阀。三用 爱枪的吸唾器供气由继电器K2-1控制．继电器的导通由辅助控制电踣控制，手动开关.S4、 S5、S6分别控制涡轮钻、三用喷枪和吸唾器的工作。

        （四）治疗工具工作原理

        1.手机 手机使用气压的范围：高速气涡轮手机（0.23～0.26MPa）．低速气马达手机(0.3～0.32MPa)。 工作原理：压缩空气由进气管进入车头．推动涡轮高速旋转带南湎定在涡轮上下卡内的车针高速旋转，气体再由排气管排出车头外。车头内气体流动情况如图1-12所示。

        手机转速的高低由压缩机空气的压力来决定，压力高，流量大，转速就高，转矩也大。压缩 机输出空气的压力为0 25MPa、流量为30L/min时转速可达到300 000 ~ 360 000r/min。转速 还与零件的制造工艺和装配质量有荚，目前国外手机转速已能达到1 200 000r/min。 手机急停装置工作原理：在气涡轮车头的进气和排气通道中各装有一只两位三通电磁 阀，压缩空气经过减压和过滤后接到两个电磁阀的进气端，通常两个电磁阀均处于关闭状态，即车头的进、排气道都与大气相通，开启个阀，压缩空气进入车头壳，推动涡轮旋转，废气从第二个阀排出，如果使车头迅速停止转动，则关闭个阀，在这同时开启第二个阀， 压缩空气即由第二个阀进入车头的排气道rt，使车头壳内气流方向急变．反向推动涡轮，在 1-2秒内涡轮就可以完全静止。但是应当注意的是，在涡轮静止时，第二个阀就立即戈闭，否则会使涡轮倒转。

        2.三用喷枪的工作原理三用喷枪的气压由空气压缩机提供，水是由静水瓶提供。气体进入枪身之后，经气压阀，气压闽南按钮A键控制，按下键时，气体流人加热管内7L，被加 热的气体从加热管中流出，进入气体喷管，从枪的前端喷出。水流人枪身后，经过水闽，水阀由按钮B键控制。按下B键时，水就流人加热管内孔，被加热的水从加热管中流出进入喷管再从枪前端喷出。 需要喷雾时，将A键与B键同时按下，气体和水流同时进入各自的喷管，当水和气体混 合喷出时，气体将水流雾化，从枪前端喷出水雾。 三用喷枪加热电源电压很低，属安全电压。按下A键或B 键时，电源开关将接通，气、水被加热喷出。注意无水时使用加热开关极容易烧断加热丝。

        3．吸唾器的工作原理是利用空吸作用的原理工作的。当流体在水平管中流动时，由于高度不变，压强只与流速有关，截面积小处流速大，压强小，当压强低于大气压时，可把容器内的液体 吸人，并随同管道内的流体一起被带走，这就是空吸作用。空吸 作用原理如图l-13所示。

        （五）口腔灯冷光原理灯泡发出的光，含有红光和红外光，这是产生光线热度的根本原因，为避免光聚焦产生
过热，常用滤光片进行滤除，结果亮度损耗很大，光色电不理想。近年来冷光膜技术被普遍采用，并取得了非常理想的效果，聚光用反射器以透明玻璃制成．反射面上镀有反光层（用氟 化镁和硫化锌交替涂覆15-20层），镀层能使红光及红外光透过，白光被反射聚光。灯面玻璃上也镀有这种镀膜，只是反射红光和红外光，透过白光．使热光进一步被滤除。这样便可 得到温升<5℃的光斑。其原理如图1-14所示。