مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

تحلیل تئوری و تجربی تأثیر شکل هندسی ابزار جرم‌گیری دندان توسط امواج فراصوتی بر روی میزان رسوب‌زدایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
امین اله محمدی 1
علیرضا فدائی تهرانی 2
هومن رهنما 3
1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
3 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
10.22034/ijme.2024.434413.1908
چکیده
تجمع میکرو ارگانیزم‌های باکتریایی بر روی سطوح دندان باعث ایجاد زیست ‌لایه‌ای به نام جرم دندان می‌شود و نیاز به برداشتن دوره‌ای آن‌ها است. در روش‌های جدیدتر، این کار توسط یک ابزار فراصوت انجام می‌شود که با ایجاد کاویتاسیون باعث برداشت آن‌ها از روی سطح دندان می‌شود. شکل هندسی ابزار جرم‌گیر دندان در ایجاد کاویتاسیون در نوک ابزار نقش دارد. در این تحقیق با استفاده از روابط تئوری، ابزارهای یک نمونه دستگاه جرم‌گیر دندان‌پزشکی مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است. سپس با استفاده از نرم‌افزار المان محدود کامسول، فرکانس طبیعی مجموعه ترانسدیوسر و هر یک از ابزارها به دست آمد و با نتایج حاصل از روابط تئوری مقایسه گردید. در ادامه فرکانس طبیعی ابزارها به‌وسیله دستگاه تحلیل‌گر امپدانس مشخص گردید. با مقایسه تغییر شکل ابزارها تأثیر میزان تغییر شکل در ناحیه انحنا و نوک ابزارها مورد بررسی قرار گرفت. با قرار دادن ابزارها در شرایط عملی برداشت جرم از روی سطح دندان نیز مشخص شد که نتایج تئوری و عملی تطابق یکسانی دارند.
کلیدواژه‌ها
زیست‌ لایه
فراصوت
کاویتاسیون
کامسول
ابزار جرم‌گیری

عنوان مقاله English

Theoretical and experimental analysis of the dental scaling tool geometry by ultrasonic waves on the rate of descaling

نویسندگان English

Aminollah Mohammadi 1
Alireza Fadaei Tehrani 2
Houman Rahnama 3
1 Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 MSc Student, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده English

Since the bacterial microorganism accumulation on the teeth surface causes a biofilm called dental plaque, periodical removal is essential. In novel methods, it is done by an ultrasonic tool creating cavitation; therefore, the dental plaque will be removed from the tooth surface. The dental scaling tool geometry plays an important role in the tool nose cavitation. In this study, the dental scaling tools of one device have been investigated and analyzed by the theoretical equations. Then the natural frequency of the transducer and each of the dental scaling tools were determined by the COMSOL Limited element software and were compared with the results of the theoretical equations. Also, the natural frequency of the tools was known by the impedance analyzer. The effect of the deformation on the nose and curve was investigated by the tools deformation comparison. The dental plaque performed practically displayed a desired accordance between experimental and practical findings.

کلیدواژه‌ها English

Biofilm
Ultrasonic
Cavitation
COMSOL
Scaling Tool
[1] Kouidhi B, Al Qurashi YMA., Chaieb K. Drug resistance of bacterial dental biofilm and the potential use of natural compounds as alternative for prevention and treatment. Microbial pathogenesis. 2015 Mar;80:39-49. doi: 10.1016/j.micpath.2015.02.007
[2] Phway TPP, Zurek S, Meydan T, Walmsley AD. Control of tip oscillation in magneto strictive dental scalers. Sensors and Actuators A: Physical. 2006 May 24;129(1–2):167-71. doi: 10.1016/j.sna.2005.11.036
[3] Felver B, King DC, Lea SC, Price GJ, Damien Walmsley A. Cavitation occurrence around ultrasonic dental scalers. Ultrasonics Sonochemistry. 2009 Jun;16(5):692-7. doi: 10.1016/j.ultsonch.2008.11.002
[4] Lea SC, Felver B, Landini G, Walmsley AD. Three dimensional analyses of ultrasonic scaler oscillations. Journal of clinical periodontology. 2009 Jan 15;36(1):44-50. doi. 10.1111/j.1600-051X.2008.01339.x
[5] Manmi KMA, Wu WB, Vyas N, Smith WR, Wang QX, Walmsley AD. Numerical investigation of cavitation generated by an ultrasonic dental scaler tip vibrating in a compressible liquid. Ultrasonics Sonochemistry. 2020 May;63:1-8. doi: 10.1016/j.ultsonch.2020.104963
[6] Maruyama Y, Takasaki M, Kutami T, Mizuno T. Application of ultrasonic dental scaler for diagnosis. Journal of System Design and Dynamics. 2007 May 31;1(2):192-9. doi: 10.1299/jsdd.1.192
[7] Rao S S, Yap FF. Mechanical vibrations. Addison-Wesley New York; 1995
[8] Zhang YR, Du W, Zhou XD, Yu HY. Review of research on the mechanical properties of the human tooth. International journal of oral science. 2014 Jun;6(2):61-9. doi: 10.1038/ijos.2014.21
[9] Nicoletti R. On the natural frequencies of simply supported beams curved in mode shapes. Journal of Sound and Vibration. 2020 Oct 27;485:115597. doi: 10.1016/j.jsv.2020.115597
[10] Lee SK, Mace B, Brennan M. Wave propagation, reflection and transmission in curved beams. Journal of sound and vibration, 2007 Oct 9;306(3-5):636-56. doi: 10.1016/j.jsv.2007.06.001
[11] Pak A, Shirin Abadi Farahani A, Shahidi A. Design, modeling and manufacturing a novel continues ultrasonic cleaning tank by harmonic response analysis. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2022 Jan 22;9(10):21-7. doi: 10.22034/IJME.2023.391622.1767 [In Persian]
[12] Mohammadi A, Fadaei Tehrani A, Abdullah A. Analytical and experimental study of material removal mechanism in turning process by ultrasonic-assisted wire electrical discharge. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2016 March 21,3(1):1-9. [In Persian]