CAMPO DE APLICAÇÃO

Trata o presente relatório descritivo de Patente de Invenção de um "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL", que tem por objetivo o de mensurar, comparar e informar a força de fixação aplicada em parafusos de implantes dentários, com a possibilidade da determinação da força máxima necessária à operação, visando prevenir possíveis danos à arcada dentária do paciente e a respectiva estrutura óssea, além de garantir uma adequada e permanente fixação dos parafusos, e, consequentemente, da prótese.

CONVENCIMENTO

Importante destacar que o cirurgião dentista deve tomar todo um cuidado para efetivar a fixação, no torque adequado, de componentes mecânicos em algumas situações, como, por exemplo, após realização do furo no tecido ósseo, em que o pino onde será encaixado o implante do dente, sendo que ao aparafusar este pino, existe o risco do tecido ósseo vir a ser danificado pelo excesso do momento de força estabelecido no parafuso, e, quando isto ocorre, todo trabalho precisa ser refeito, aumentando, assim, o tempo de trabalho e o sofrimento do paciente. Também é fato que o torque poderá ficar aquém do adequado causando outras não conformidades.

Após anos de experiência alguns profissionais conseguem desenvolver uma sensibilidade capaz de identificar a intensidade da força que deve ser aplicado ao pino, sem danificar o tecido; no entanto, independentemente, desta perícia, ainda tem-se o inconveniente de que não há qualquer registro sobre os parâmetros utilizados na operação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" , integra à construtividade do dispositivo mecânico um sistema eletrônico que possibilita aplicar a exata força de torque dimensionada em projeto, permitindo o aperto limite, sem risco de danificar o material e/ ou a arcada, além de prever ainda a possibilidade de armazenamento de dados durante a cirurgia.

ANTECENDETES DA TÉCNICA

O torquímetro, também conhecido como chave dinamométrica, é uma ferramenta amplamente conhecida, principalmente na área da mecânica, e sua utilização se destina ao ajuste, com precisão, da aplicação da força de torque, adequada ao aperto de uma porca ou parafuso, tendo, normalmente, a forma aproximada de uma alavanca, e cuja extremidade livre se apresenta dotada de meios para receber soquetes de encaixe, de diversas formas e medidas, tendo ainda algum tipo de recurso mecânico que será responsável pela medição ou limitação do esforço aplicado, de forma que, ao se atingir a força de torque necessária, o soquete é desarmado ou algum tipo de aviso é enviado ao operador, o que, por um lado, evita a utilização de esforços inferiores ao recomendado, e, por outro, danos a peça resultado de aperto excessivo.

Os modelos de torquímetros odontológicos e/ou cirúrgicos conhecidos, em sua essência, não diferem muito dos modelos mais convencionais e acima comentados, visto que seus funcionamentos seguem princípios básicos comuns.

As variações de modelos resultam, fundamentalmente, das diferentes soluções que podem ser propostas para que este tipo de equipamento cumpra suas funções de medir e limitar forças de aperto, para determinada aplicação específica.

Tem-se, no entanto, que, no campo odontológico, as forças de aperto são extremamente diminutas, ficando, em geral, na faixa de 20 a 80 N.cm, diferentemente da mecânica, onde isso corresponderia a cerca de apenas alguns poucos décimos de N.m. Esta faixa de medida e intensidade, demasiadamente reduzidas, particulariza os torquímetros odontológicos como ferramentas delicadas e sensíveis, exigindo uso cauteloso, devendo seu manuseio ser efetuado por profissionais capacitados.

O atual estado da técnica antecipa o documento de patente EP 1655106 que se refere a um torquímetro odontológico, para fixação, por exemplo, de prótese dentária, cujo ajuste do torque é fetio numa mola localizada na alça.

O produto acima é de atuação puramente mecânica, que, devido a reduzida intensidade das forças aplicadas no segmento odontológico, por vezes não propicia a exatidão ncessária para o procedimento.

Numa evolução do estado da técnica acima citado o documento de patente PI 9102596, versa sobre torquímetro dinâmico óptico em frequência modulada, o qual se destina à medição de torque em eixos rotativos, utilizando sinal modulado em frequência, para o transporte das informações, obtidas por extensômetros elétricos, em Ponte de Wheatstone, sobre um eixo de torção, e um acoplamento óptico para a transmissão do sinal do eixo rotativo para o referencial estacionário.

Ainda de acordo com o documento de Patente em referência, existem, na atualidade, diversas técnicas para medição de torque em eixos rotativos, como tais transdutores capacitivos, indutivos, ópticos ou resistivos, e onde o sinal pode ser encaminhado por anéis deslizantes, pelo campo magnético ou por radiotelemetria, dentre os quais, somente aqueles que se utilizam de extensômetros elétricos e radiotelemetria podem ser aplicados a um eixo de diâmetro qualquer, sem alteração do conjunto a ser analisado. O torquímetro dinâmico óptico em frequência modulada, descrito no documento de Patente em referência, utiliza um acoplamento óptico para a transmissão do sinal modulado em frequência, em substituição ao contato mecânico entre os elementos transportadores do sinal, proporcionando uma baixa geração de ruído e isolamento elétrico, facilitando o seu acoplamento aos sistemas de processamento de dados.

No torquímetro dinâmico óptico em frequência modulada, descrito no documento de Patente em referência, a voltagem, gerada, pelo desequilíbrio na Ponte de Wheatstone, pela deformação do eixo no qual foi transmitido torque, é amplificada, sendo as altas frequências, provenientes de ruídos, filtradas, para que, posteriormente, este sinal seja convertido em frequência modulada, e, em seguida, em sinal óptico, e onde o circuito eletrônico que realiza essas funções gira solidário ao eixo, acondicionado em uma carcaça, tendo, em referencial estacionário, captador do sinal óptico emitido pelos diodos, amplificando-o e filtrando-o em circuito eletrônico projetado para isto, que eliminará as baixas frequências originárias do acoplamento óptico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O desenvolvimento do presente "TORQUÍMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" objetivou a obtenção de um instrumento de fácil manuseio, de dimensões reduzidas, comercialmente viável, eficaz na medição do torque gerado pela força aplicada, e, principalmente, capaz de armazenar dados relativos aos procedimentos adotados.

O presente "TORQUÍMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" além de determinar, com exatidão, o torque a ser estabelecido com vistas à obtenção de uma fixação que não produza danos ou afrouxamento, possibilita ainda, devido à sua capacidade de armazenamento dos procedimentos adotados, no caso da ocorrência de fissura óssea, diagnosticar se houve realmente imperícia ou se o paciente já possuía alguma disfunção óssea que justifique a fratura; ou seja, todo o procedimento pode ser revisto, tanto pelo paciente como por outro profissional, para sua análise, pois o equipamento poderá armazenar eletronicamente os dados, por exemplo, de torque, a data, dia e hora da intervenção, dentre outros.

O presente "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" incorpora um console com mostrador, tendo uma placa de circuito impresso, de dimensões reduzidas, capazes de medir grandezas da ordem de alguns poucos N.cm, que após processados eletronicamente, serão transmitidos ao mostrador.

O presente "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" além de incorporar o arranjo estrutural mecânico proporcionado ao torquímetro propriamente dito, incorpora também um console com mostrador, que pode, ou não, estar integrado ao corpo do torquímetro, tendo, internamente ao dito console, placa de circuito impresso com software embarcado, capazes de medir grandezas da ordem de alguns poucos N.cm.

No desenvolvimento do presente "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" se buscou substituir todo o conjunto mecânico, responsável pela limitação das forças de aperto, por um sistema eletrônico capaz de medir este esforço e o sinalizar de modo visual e/ou sonoro. Para isso, internamente ao torquímetro são alojados elementos eletrônicos que promoverão a leitura da força aplicada e a sua conversão em sinal elétrico. O equipamento permitirá também a amplificação e a transmissão através de um sistema sem fio para o console. Neste console os dados serão indicados através de display que também emite sinais sonoros para orientação quanto à aproximação aos valores limites. O sistema eletrônico do presente "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL", desde a recepção do sinal elétrico, passando por sua amplificação; sua transformação em sinal digital; sua modulação, e sua transmissão ao console, se constituem em uma inovação deste tipo de instrumento cirúrgico odontológico.

O console utilizado no presente "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" se constitui em uma parte exclusivamente dedicada a esta aplicação, e se apresenta composto por um circuito computadorizado, que será responsável pela recepção e pelo processamento do sinal lido; e pelo armazenamento destas informações, e pela emissão de avisos de orientação ao profissional durante sua utilização, e, por se tratar de hardware específico para este fim, com software dedicado desenvolvido especialmente para o desempenho das funções próprias do trabalho do odontólogo, se constitui, juntamente com o sistema eletrônico incorporado ao torquímetro, também em uma inovação deste tipo de instrumento cirúrgico odontológico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para o melhor entendimento do "TORQUIMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL", ora proposto, faz-se referência às figuras em anexo, onde:

Figura 1 - Ilustra uma vista esquemática de uma versão construtiva do torquímetro eletrônico odontológico com o console não incorporado;

Figura 2 - Ilustra o diagrama de blocos do sistema de leitura dos dados pelas células de carga do torquímetro eletrônico odontológico;

Figura 3 - Ilustra o diagrama de blocos do sistema de processamento de dados no console do torquímetro eletrônico odontológico; Figura 4 - Ilustra o diagrama de blocos funcional do sistema de processamento de dados do torquímetro eletrônico odontológico.

Em conformidade com o quanto ilustram as figuras em anexo, o presente "TORQUÍMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" se constitui de um dispositivo mecânico, configurado por um torquimetro (1) dotado de célula de carga e componentes eletrônicos ou por placa de circuito integrado incorporado em um console (2) opcional com display (3), no interior do qual se acha instalada placa de circuito integrado, com software específico, pelo qual se poderá medir a força de torque aplicada pelo usuário, comparando-a com a força de torque dimensionada em projeto, de forma a permitir o máximo de aperto, sem o risco de danos ao material.

O sistema eletrônico do presente "TORQUIMETRO ELETRÔNICO ODONTOLÓGICO PARA APLICAÇÃO EM IMPLANTODONTIA" pelo torquímetro, em separado, ser capaz de medir, por meio de células de carga, a força de torque que está sendo aplicada, e sinalizá-la, por meio visual e/ou sonoro, e, para isso, são previstos, alojados internamente ao torquímetro, elementos eletrônicos que promovem a leitura/ aquisição da força aplicada (E1); sua conversão em sinal elétrico (E2) por sistema de ponte de Wheatstone; sua amplificação (E3) e tratamento no firmware do microcontrolador (E4) para então o valor ser exibido (E5) no display do torquímetro.

O sistema eletrônico do presente "TORQUÍMETRO ELETRÔNICO

ODONTOLÓGICO PARA APLICAÇÃO EM IMPLANTODONTIA" na etapa de aquisição dos sinais da força aplicada (E1) os sensores irão detectar a deflexão da haste mecânica por meio da variação do sinal de tensão. Na etapa de conversão em sinal elétrico (E2) é realizada a estabilização através da ponte Wheatstone, onde é comparada a deformação dos sensores em função da tensão aplicada, gerando um sinal de retorno a ser processado. Na etapa de amplificação do sinal (E3), como o referido sinal emitido pela ponte Wheatstone é muito baixo é necessário amplificá-lo e filtrar os ruídos presentes durante a deformação dos sensores. Na etapa fírmware/ microcontrolador (E4) uma lógica de programação é utilizada para tratar o sinal adquirido e transformá-lo em dados de leitura. Na etapa de exibição (E5) o valor de torque é mostrado no display do torquímetro.

O sistema eletrônico do presente "TORQUÍMETRO ELETRÔNICO ODONTOLÓGICO PARA APLICAÇÃO EM IMPLANTODONTIA" pela comparação do valor de torque aplicado com o valor de torque determinado em projeto, com emissão de sinais sonoros, para orientar o usuário quanto à aproximação aos valores limites estabelecidos ser realizado no console (1) o qual possui uma placa de circuito integrado, com software específico que será responsável pela recepção (B1) e pelo processamento do sinal lido pelas células de carga através da comparação (B2), calibração (B3) e conversão do sinal de analógico para digital (B4), sendo as informações armazenadas e mostradas no display (B5).

O sistema eletrônico do presente "TORQUÍMETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" no bloco de recepção (B1) a entrada do sinal dos sensores ser um valor analógico, sendo que nesta etapa o fírmware adquire tal valor e inicia o processamento. No bloco de comparação (B2) o sinal adquirido é comparado com uma referência padrão com o objetivo de saber o nível de tensão para posterior transformação em valor de torque. No bloco de calibração (B3) a tensão é referenciada e, conforme o valor oscila numa certa faixa de torque, é indicada garantindo uma curva de calibração progressiva de subida ou descida do valor do torque em função da deflexão da haste mecânica. No bloco de conversão do sinal (B4) analógico em digital, necessário para dirimir os ruídos daquele, com o objetivo de facilitar o processo de tratamento dos dados e simplificar o layout físico do sistema, uma vez que, toda a lógica de funcionamento é realizada por um algoritmo lógico, dispensando os chaveamentos com transistores e demais componentes, que de certa forma, limitam o espaço físico da placa. O bloco de impressão (B5) o valor do sinal, já convertido em sinal digital, é transferido e mostrado no display do console em escala de torque, exibindo para o usuário final ler o valor da aplicação.

O sistema eletrônico do presente "TORQUI ETRO ODONTOLÓGICO DIGITAL" funcionalmente ter início (I) em uma primeira fase (F1) com o cadastro do paciente no sistema; numa segunda fase (F2) com a gravação dos dados no SD card; numa terceira fase (F3) com a inserção do SD card no console; numa quarta fase (F4) com energização do console; numa quinta fase (F5) com a busca pelo ID do dispositivo; numa sexta fase (6F) com a calibração do torquímetro; numa sétima fase (F7) com a configuração modo "operação"; numa oitava fase (F8) com a indicação do torque máximo; numa nona fase (F9) com a confirmação do início da operação; numa décima fase (F10) com a realização da inserção do implante; numa décima primeira fase (F11) com a captura dos dados e seu armazenamento no SD card; numa décima segunda fase (F12) com a exibição do valor de troque em tempo real; para na décima terceira fase (F13) o console emitir um sinal sonoro quando da chegada no torque máximo programado; para na décima quarta fase (F14) os dados armazenados no SD card serem transferidos para o software; para na décima quinta fase (F15) se dar o tratamento dos dados junto a ficha do paciente.