工作尖的运动方式
当超声洁牙机手柄内的换能器与前端工作尖进行连接后,在交变电场(或磁场)的作用下,电信号的变化引发换能器中的核心部件(压电陶瓷或铁氧陶瓷)发生规律性的高频形变,同时带动换能器前端的工作尖一起振动,从而在工作尖的顶端产生超声效应。
工作尖顶端的振动(运动)方式影响超声洁牙机的操作要求和工作效率。既往的研究认为,不同类型的换能器引发超声工作尖的运动方式是有所区别的,这也就决定了不同类型的超声洁牙机对手柄的工作要求并不一致。
传统的观念认为,以压电陶瓷为代表的超声洁牙机换能器引发的工作尖前端的运动形式是线性运动。所谓线性运动,是指工作尖在一个平面上做前后纵向的往复运动。这种运动方式决定了换能器的能量只能传递到工作尖尖端的正反两个面。而在将工作尖与牙面或牙石接触时,正反两个面在瞬间将巨大的振动能量以接近垂直的方式直接传递给牙面,从而产生较大的瞬间应力,而这种应力能够产生较大的破坏力,从而产生疼痛或牙釉质裂纹等相关可能并发症。除此之外,换能器启动瞬间的能量通常是最大的,因此在设备启动之初,应避免工作尖与牙面接触,待启动能量传递稳定、手柄喷水正常之后,再将工作尖与牙面或根面进行接触。基于上述理论分析,既往的研究认为,应该避免将压电陶瓷型超声洁牙机的工作尖的正反两个面与牙面或根面进行接触,而是利用能量传递较小的两个侧缘接触牙面或牙石。
以磁致伸缩为代表的超声洁牙机换能器的工作尖的运动形式则被认为是椭圆形的。椭圆形运动的尖端轨迹涉及多个平面,因此其能量的传递也是多平面的。这就避免了因为某个面能量或应力过于集中导致的牙面疼痛或釉质裂纹等不良并发症。工作尖的每个面都能够得到使用,既提高了操作效率,又降低了技术敏感性的门槛。
然而,上述这些研究的结论多数是基于早期对较粗工作尖光学显微镜下研究得出的结论。较为近期的研究发现,基于3D激光扫描技术的测量证实了压电陶瓷洁牙机和磁致伸缩洁牙机工作尖端运动的轨迹均为椭圆形,而其侧向运动的位移幅度与工作尖的外形和功率的大小相关。研究者通过对不同直径工作尖和不同换能器输出功率的研究发现,当工作尖越细、换能器输出的功率越高时,其尖端产生的运动轨迹越接近阔椭圆形;而当工作尖越粗,换能器输出的功率越小时,其尖端产生的运动轨迹越接近窄椭圆形,当尖端的侧向运动位移幅度接近零时,其运动的轨迹为单个平面上的线性运动。综上所述,粗工作尖产生的振动往往是单个平面且线性的,因此其对牙面单个位点上的冲击力较大,应注意减少侧向压力,避免其对牙齿固有结构的损伤。