способ измерения гальванических процессов в полости рта

Формула изобретения

Способ измерения гальванических процессов в полости рта, заключающийся в измерении величины постоянного тока, протекающего через металлические конструкции в полости рта, отличающийся тем, что измерения тока проводят при прямой обратной полярности подключения исследуемой системы к источнику напряжения и питания, а импеданс системы рассчитывают как среднее значение сопротивления цепи при двух измерениях, величина которого характеризует уровень гальванических процессов в полости рта, при этом полость рта на исследуемом участке предварительно осушивают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается проблем диагностики гальванических процессов в полости рта, в частности измерения патологий, обусловленных наличием в полости рта металлических включений.

В стоматологии для изготовления зубных коронок и мостов применяются различные материалы, нахождение которых в электролитической среде (в частности, слюне) полости рта приводит к возникновению гальванических процессов. В результате взаимодействия металлических зубных протезов и пломб у некоторых пациентов развивается патологическая "непереносимость металлических включений в полости рта". Возможны три основных вида подобного патологического воздействия на организм человека: токсико-химическое, электрогальваническое и аллергическое.

Клиническая картина характеризуется следующими признаками: изменение вкуса (привкус металла, соли, горечи), парестезии, глоссалгии, гипо- или гиперсаливации, чувство "прохождения тока" при введении металлических предметов в полость рта. Возможны и следующие реактивные проявления: ринит, крапивница, дерматит, экзема.

Наиболее объективной характеристикой для гальванических процессов является величина тока, протекающего в гальванической системе. В полости рта такая система образуется из металлических включений, соединенных проводником, в качестве которых служат ткани полости рта, непосредственный контакт конструкций или металлический инструмент между ними.

Эквивалентная схема подобной системы показана на фиг.1. Величина тока для такой схемы определяется уравнением

I=Е/(R_TK+R_BH),

где I - ток в системе,

Е - ЭДС гальванического элемента,

R_TK - сопротивление тканей полости рта,

R_BH - внутреннее сопротивление гальванического элемента, образованного металлическими включениями в полости рта.

Известен способ выявления электрохимических процессов в полости рта, при котором измеряют разность потенциалов (РП) между металлическими конструкциями или между ними и слизистой оболочкой полости рта. Для этого параллельно R_TK подключают прибор для измерения напряжения (Рубежова И.С. "Явления гальваноза в полости рта и их лечение. Методическое пособие для врачей" Л., 1972 г. ). Однако степень выраженности патологических изменений не всегда пропорциональна величине РП. Считалось, что при РП, не превышающей 100 мВ, патологические проявления незначительны, однако известны случаи, когда пациенты страдали выраженным гальванизмом и при меньшем значении РП.

В той же работе Рубежовой И.С. описан другой способ оценки электрохимических процессов, который заключается в непосредственном измерении токов гальванической системы с помощью низкоомного микроамперметра, включенного в цепь параллельно R_TK.

Этот способ также обладает существенными недостатками. Подключение низкоомного прибора шунтирует сопротивление тканей полости рта и приводит к искажению результатов измерения.

В патенте РФ 2151546, А 61 В 5/05, от 11.10. 99 г. описан способ диагностики гальваноза, который по утверждению авторов позволяет повысить информативность и достоверность измерений. Суть изобретения заключается в том, что контролируемый параметр измеряют на исследуемом участке слизистой оболочки полости рта, результат измерений сравнивают с контрольным значением, и по результатам сравнения диагностируют гальваноз. В качестве контролируемого параметра в данном изобретении выбран индекс биомагнитной реактивности, обусловленный электрической составляющей электромагнитных колебаний, наведенных в ткани электромагнитными полями в результате ее биомагнитной активности. В качестве контрольного значения принимают показания измерительного прибора в физрастворе. Гальваноз диагностируют при превышении на 30% контролируемого параметра над контрольным значением.

Однако на практике указанный способ оказался достаточно сложным и не достаточно достоверным.

Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать способ, описанный в приведенной выше работе Рубежовой И.С. и заключающийся в измерении тока, включенного в гальваническую систему полости рта.

Задача предлагаемого решения - повышение достоверности результатов измерения гальванических процессов в полости рта.

Для решения поставленной задачи в способ измерения гальванических процессов в полости рта, основанном на измерении величины постоянного тока, протекающего через металлические конструкции в полости рта, внесены некоторые усовершенствования. Измерения производят при прямой и обратной полярности подключения исследуемой гальванической системы к источнику напряжения. Далее рассчитывают полное внутреннее сопротивление (импеданс) гальванической цепи на постоянном токе как среднее значение сопротивления цепи при двух измерениях.

Это устраняет влияние внутренней ЭДС гальванического элемента на конечный результат, что позволяет повысить достоверность измерений.

Импеданс Z содержит реактивную составляющую, которая возникает в реальной схеме из-за наличия двойных электрических слоев на границе раздела фаз между электродом и электролитом, межэлектродной емкости, емкости диэлектрика на электродах и т.д. Поскольку измерения производятся на постоянном токе, учитываются только активные составляющие сопротивлений, входящих в эквивалентную схему (фиг.2). Таким образом импеданс Z содержит в себе только R_TK и R_BH, которые определяют ток в системе.

Важным отличием предлагаемого способа от прототипа является существенное снижение искажений, вносимых измерительной схемой в исследуемую гальваническую систему.

Для устранения влияния внутренней ЭДС гальванического элемента на результат в два этапа проводятся измерения отношения падения напряжения на измерительном сопротивлении. Для вычисления импеданса измеряют ток источника напряжения U, протекающий через систему. Этот ток равен R_ип к величине этого сопротивления. Сначала измеряют ток, протекающий через гальваническую систему при подключении к ней источника напряжения U. Этот ток I" равен отношению падения напряжения U на измерительном сопротивлении R_TK. На втором этапе определяют ток I"" от источника напряжения U при обратной полярности его подключения.

Значение импеданса определяется как среднее значение от результатов измерений при разноименной полярности и вычисляется по формуле

Z=2U/(I"+I").

Подобная последовательность измерений позволяет устранить влияние собственной ЭДС измеряемого объекта на результат измерения.

На фиг.3 приведена блок-схема устройства для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит источник напряжения 1, датчик 2 контроля напряжения, включенный параллельно источнику 1, переключатель полярности 3, включенный параллельно другим выходам источника 1, амперметр 4, подключенный к выходу переключателя. К выходу амперметра подключены электроды 5 и 6 в виде щупов, которые присоединяются к стоматологическим конструкциям.

Измерения производятся следующим образом.

Включают питание 1 измерительного устройства. С помощью датчика 2 измеряют величину напряжения. Если значение напряжения соответствует номинальному, приступают к измерениям.

Устанавливают выбранную полярность напряжения с помощью переключателя 3.

Прикасаются концами щупов 5 и 6 к заданным точкам исследуемых стоматологических конструкций. При этом следует избегать контакта щупов с увлажненными участками полости рта, так как это может закоротить цепь и исказить результаты измерений. Для исключения подобного контакта полость рта на исследуемом участке предварительно осушается.

После установления контакта измеряют величину протекающего в цепи тока.

Далее меняют с помощью переключателя 3 полярность напряжения, подводимого к щупам 5 и 6, и повторно измеряют ток в цепи при новой полярности.

Сопротивление измеряемого участка цепи вычисляют как среднее значение сопротивления Z, измеренного при двух разных полярностях

Z=2U/(I"+I"),

где U - напряжение источника питания,

I" - величина тока в измерительной цепи при первой полярности напряжения на щупах,

I" - величина тока в измерительной цепи при второй полярности напряжения на щупах.

Полученное соотношение позволяет сделать следующие практические выводы:

- увеличение импеданса системы приводит к снижению протекающих в ней гальванических токов; это снижение может быть достигнуто с равной эффективностью увеличением R_TK или R_BH;

- снижения величины тока можно добиться также снижением разности потенциалов между металлическими элементами системы.

Добиться снижения разности потенциалов можно подбором материалов металлических конструкций в полости рта, а также изменением различных факторов, влияющих на ЭДС (водородного показателя среды полости рта, условий аэрации электродов и т. д.). Очевидно, что этот путь малоэффективен в практическом отношении.

Более перспективным является увеличение внутреннего сопротивления системы, т. е. импеданса. Это может быть достигнуто путем нанесения диэлектрического слоя на металлическую поверхность металлических элементов зубных протезов. За счет изоляции поверхности металлических конструкций от электролита (слюны) увеличивается как внутреннее сопротивление гальванического элемента R_BH, так и сопротивление цепи, через которую этот ток замыкается, т.е. сопротивление тканей полости рта R_TK.

Предлагаемый способ прост в реализации и может быть осуществлен на стандартном оборудовании.