人类的咀嚼活动是由中枢神经系统控制并受食品性能影响的复杂生理过程和物理过程。咀嚼时,牙齿与食物接触所产生的力通过牙根传至颌骨,除了能刺激儿童颌骨的正常发育外,也能增进成人牙周组织的健康,减缓老人的牙齿松动及颌骨萎缩。所以,咀嚼力(或咬合力)的大小、方向及分布常常作为描述人类咀嚼功能的重要标志,而这种基于食物变形、断裂和研碎时所产生的随时空变化的力学信息通过人体感觉器官的感知并经中枢神经系统集成后反过来又会成为人们对食品质感性能的主观评判。弄清人体器官与食品之间相互作用特别是咀嚼力、下颌运动模式和食物性能之间的相互关系不仅对于牙齿健康水平的评价、牙齿保健(包括牙齿矫正)、咀嚼功能恢复、口腔生理及人类感官感知机制研究具有十分重要的意义,而且也可为义齿结构的设计与制造、义齿材料的研究和开发、食品品质评估和产品质量的控制提供详实可靠的科学基础。因此,测量和分析咀嚼力及下颌(或牙齿)运动模式既是了解口颌系统生理功能、评价人类咀嚼能力、弄清食品质感性能感官感知机制的客观需要,也是口腔生理学、口腔病理学、咀嚼生物力学、食品质感学等与咀嚼肌及颞下颌关节有关的临床诊断及科学研究中不可或缺的技术手段。　　 根据研究内容,本文主要由以下两部分组成:　　 1.三维咀嚼力测量系统的研制与开发　　 由于咀嚼力在牙齿咀嚼效率评估、内植假体失效和牙合紊乱疾病的生物力学因素分析以及食品质感性能本质研究等过程中特有的价值,自上世纪六十年代以来咀嚼力的测量和分析一直是口腔医学、牙科学及食品质感学等相关研究领域的关键组成部分。尽管有许多测定咀嚼力或咬合力的方法,但大部分仅涉及到垂直于颌面方向单向力的测量。事实上,当下颌横向运动或者下颌纵向运动但上、下齿尖端的倾斜部位相互接触时,食物必定受到水平力的作用。大量研究发现,食物对牙齿的水平反作用力有可能是造成牙周结构破坏和各种种植体失效的主要因素,对食品质感性能的评估也会产生较大的影响。为了精确地测量和监测人类咀嚼过程中咀嚼力的变化,我们采用具有独特设计的梁式三维力传感器和国内牙病患者常佩带的全口义齿研制与开发了一套三维咀嚼力测量系统。本文介绍该测量系统的结构设计原理、试验验证以及基于电阻应变片的梁式三维力传感器的设计与标定原理。结果表明,利用梁式三维力传感器和全口义齿研制的三维咀嚼力测量系统具有结构简单、技术可靠、成本低廉、重复性好等优点,可以满足不同学科对三维咀嚼力测量与分析的需要。　　 2.下颌运动跟踪装置的研制与开发　　 同咀嚼力一样,测量和分析下颌的三维运动轨迹也是咀嚼生物力学、口腔生理学、食品质感学等研究领域最基本的研究方法之一。在国外设备普遍昂贵而国内尚无厂家可生产类似的产品,因此我们在参照国外同类仪器的基础上,研制与开发了一种由霍尔传感器、固定面架、自由运动磁钢和相应的放大电路、A／D转换电路组成的磁性下颌运动跟踪装置。其工作原理是,当固定在下颌中心切齿上的磁钢随下颌运动时,由于其到固定面架上各个霍尔传感器间的距离发生变化,则霍尔传感器周围的磁场强度发生变化,相应地霍尔传感器的输出电压也将发生变化。根据磁场强度随距离变化的规律以及与霍尔电压间的关系,磁钢随下颌运动的瞬时位置即可被确定。本文介绍了下颌运动跟踪装置的理论设计和结构设计原理以及标定和试验验证过程。该装置不仅可用于下颌运动轨迹扫描,经过改进亦可用于其它需要无接触测量三维运动轨迹的场合。