Die Erfindung betrifft einen intraoral zu tragenden kieferorthopädischen Apparat. Solche Apparate müssen, um ihre Wirkung ausüben zu können, vom Patienten über längere Zeitperioden getragen werden. Weil aber solche Apparate meistens nicht angenehm zu tragen sind, werden sie oft von den Patienten entfernt, die dann oft dem Zahnarzt noch unwahre Angaben über die effektive Tragzeit machen. Dadurch wird dem Zahnarzt die Kontrolle über die Wirkung des Apparates ausserordentlich erschwert oder gar verunmöglicht.
Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Diese primäre Aufgabe, die der Erfindung zugrundelag, wird erfindungsgemäss gelöst durch eine die effektive Tragzeit des Gerätes bestimmende im Apparat integrierte Zeitmesseinrichtung.
Sekundär ergab sich somit die Aufgabe, eine Zeitmesseinrichtung zu konstruieren, die einfach aufgebaut, klein in den Abmessungen, genügend präzise, sich mit einfachem Einsetzen der kieferorthopädischen Apparatur einschalten lässt, in feuchtem Milieu arbeitsfähig bleibt, einfach abzulesen ist, genügend Ladungskapazität für mindestens ein Jahr hat, vom Zahntechniker leicht einbaubar ist, so dass sie in alle Typen von kieferorthopädischen Apparaten, welche intraoral getragen werden, eingebaut werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Sinne vorgesehen, dass die Zeitmesseinrichtung ein Präzisionscoulometer aufweist, welches über einen strombegrenzenden Widerstand und eine selbsttätig wirkende Schaltvorrichtung an eine Batterie angeschlossen ist.
Obwohl die Zeitmesseinrichtung von ihrer Zeitmesskapazität her für alle Langzeitmessungen geeignet ist, ist sie doch in erster Linie für die Zeitmessung der Tragdauer von kieferorthopädischen Apparaten bestimmt, insbesondere von Zeitintervallen in der Grössenordnung von 1000 Stunden, obschon beliebig andere Intervalle durch einfaches Dimensionieren des strombegrenzenden Widerstandes bis zu 24 Stunden oder 10 000 Std. möglich sind.
Für die Bestimmung der Tragdauer von kieferorthopädischen Apparaten ist eine Schalteinrichtung notwendig, welche beim Einsetzen des Apparates in den Mund betätigt wird. Es kann dies durch Druck gegen die Zahnreihe, durch das Eintauchen in die Speichelflüssigkeit, durch die erhöhte Temperatur in der Mundhöhle oder durch den elastischen Zug von Gummizügen oder ähnlichen Kräften geschehen.
So wurde für den Einbau in kieferorthopädische Apparate ein mechanischer Schalter entwickelt, bei welchem mit Hilfe eines Permanentmagneten, welcher sich axial entlang einem Reedschalter bewegen lässt und beim Einsetzen der Apparatur in den Mund den Magneten in eine Position bringt, so dass der Reedschalter geschlossen wird.
Ebenso wurde eine elektronische Schaltung entwickelt, welche beim Eintauchen in die Speichelflüssigkeit den Stromkreis schliesst.
Es erweist sich von Vorteil, den Stromkreisschluss von zwei Bedingungen abhängig zu machen: a) der Leitfähigkeit des Speichels und b) der erhöhten Temperatur in der Mundhöhle gegenüber der Raumtemperatur.
Der thermostatische Schalter, welcher in die elektronische Schaltung integriert werden kann, beruht auf dem Prinzip des Verlustes der Magnetisierbarkeit beim Erreichen der Curietemperatur. Ein kleiner Permanentmagnet wird beim Erreichen der Curietemperatur nicht mehr angezogen und schliesst dabei den Stromkreis. Ebenso liessen sich Bimetall-Thermoschalter dazu verwenden, wenn sie genügend klein zu konstruieren sind.
Im Nachstehenden sollen für die Zeitmessung der Tragdauer einer kieferorthopädischen Apparatur geeignete Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsart der Zeitmesseinrichtung schematisch dargestellt. Mit 1 ist die Quecksilberbatterie, mit 2 der strombegrenzende Widerstand, mit 3 der Schalter (durch Druck gegen die Zahnreihe, durch Speichel oder Temperatur betätigt), mit 4 das elektrolytische Präzisions-Mikrocoulometer bezeichnet. In bezug auf letzteres wird auf den diesbezüglichen Aufsatz in Heft 12 von ELEKTRONIK , Jahrgang 1973, verwiesen.
Die ganze Schaltung ausser dem Schalter ist auf einseitig mit Kupfer kaschierter Epoxy-Platte aufgebaut und findet gemäss Fig. 2a, 2b, 2c Einbau in die kieferorthopädische Apparatur.
In Fig. 3 ist der Schalter schematich dargestellt, welcher vorzugsweise in OK-Platten eingebaut wird. Er besteht aus einem Reedschalter (Hamlin), welcher in eine Bohrung von
2 mm eingepasst wird. Die Bohrung 6 befindet sich in einem Stück Acrylglas 5. In einer zweiten Bohrung 7 parallel dazu ist eine Feder 8 eingebaut, so dass die Länge der Feder einen Permanentmagneten 9 aus seltenen Erden (BBC) so weit über den Reedkontakt 10 hinaus schiebt, dass dieser ge rade offen bleibt. Mit einem Stift 11 aus Chromnickelstahl, welcher den Abschluss bildet, kann der Permanentmagnet in diejenige Region gedrückt werden, wo sich der Reedschalter schliesst. Es muss dabei ein Weg von ca. 1 mm zurückgelegt werden. Damit der Schalter, welcher mit seinem Stift 11 mit der Speichelflüssigkeit in Kontakt kommt, nicht rostet oder korrodiert, muss auch die Feder 8 aus rostfreiem Stahl ange fertigt sein.
Die elektrische Schaltung ohne den Schalter kann als Print ausgeführt werden, um die notwendige Festigkeit zu erhalten. Der Zahntechniker hat dann nur noch den Schalter in die richtige Position gegenüber der Zahnreihe zu bringen, damit dieser die Schaltfunktion übernehmen kann. Auf dem Print finden die Halterung für die Batterie 1(4 mm x 3 mm), das Coulometer 4 und der strombegrenzende Widerstand 2 Platz. Unter dem Coulometer wird eine Skala mit linearer Einteilung entsprechend der Zeitmesskapazität eingebaut.
Derjenige Teil der Skala, welcher direkt unter das Coulometer zu liegen kommt, ist mit Vorteil schwarz zu halten, damit leichter abgelesen werden kann.
Unter Umständen ist es vorteilhaft, einen Subminiatur Umschalter 2polig auf dem Print zu montieren, damit nach einem Durchlauf des Coulometers dieses umgepolt werden kann, und dann wiederum für eine neue Periode zur Verfügung steht. Damit können kleinere Intervalle mit grösserer Genauigkeit gemessen werden. Es ist dabei allerdings darauf zu achten, dass nicht die ganze Hg-Säule abgeschieden wird, da sonst der Vorgang irreversibel wird.
Eine Sonderausführung der Zeitmesseinrichtung besteht darin, dass man an Stelle des mechanischen Schalters eine elektronische Schaltung (Fig. 4) mit zwei Transistoren 12, 13 vessvendet. Durch die Leitfähigkeit des Speichels fliesst im offenen Basis-Collectorkreis des Transistors 12 ein Strom, welcher bewirkt, dass dieser leitend wird. Zwei an die Oberfläche des kieferorthopädischen Apparates herausgeführte Drähte 14, 15, welche dort bündig mit der Oberfläche abgeschnitten sind und aus nicht korrodierendem Material bestehen, bilden diesen offenen Stromkreis. Bei Benetzung der Oberfläche des kieferorthopädischen Apparates wird sich die offene Strecke in einen Widerstand ändern. Transistor 12 wird leitend. Der nun fliessende Collector-Emitter-Strom bewirkt, dass auch Transistor 13 leitend wird. Nun kann der durch R3 begrenzte Strom durch das Coulometer 4 fliessen.
Auch in dieser Schaltung ist es vorteilhaft, das Coulometer 4 so zu schalten, dass es umgepolt werden kann. Diese ganze Schaltung findet auch auf einem Print Platz, der diesmal auf beiden Seiten beschichtet ist. Die Schaltung wird dabei nicht wesentlich grösser als beim ersten Beispiel, da die platzbrauchenden Elemente Batterie, Schalter und Coulometer ebenfalls im ersten Beispiel auf dem Print zu montieren sind.
Beide elektrischen Schaltungen können entweder direkt in den klardurchsichtigen Kunststoff der kieferorthopädischen Apparatur einpolymerisiert werden, oder zuerst in einem weichbleibenden Kunststoff als Zeitmessblock, welcher dann sekundär in die kieferorthopädische Apparatur einpolymerisiert wird. Die Öffnung zum Wechseln der Batterie und diejenige zum Umpolen des Coulometers sollen dabei nur mit einer dünnen Kunststoffschicht bedeckt sein, so dass dies der Zahnarzt selbst in der Praxis ausführen kann.
The invention relates to an orthodontic appliance to be worn intraorally. In order to be able to exert their effect, such devices must be worn by the patient for long periods of time. However, because such devices are usually not comfortable to wear, they are often removed by the patient, who then often gives the dentist false information about the effective gestation period. This makes it extremely difficult or even impossible for the dentist to control the effectiveness of the device.
The invention is intended to provide a remedy here. This primary object, on which the invention is based, is achieved according to the invention by a time measuring device which is integrated in the device and determines the effective wearing time of the device.
Secondly, the task arose of constructing a timing device that was simply constructed, small in size, sufficiently precise, can be switched on by simply inserting the orthodontic appliance, remains capable of working in a damp environment, is easy to read, and has sufficient charge capacity for at least one year can be easily installed by the dental technician so that it can be built into all types of orthodontic appliances which are worn intraorally.
In a preferred embodiment it is provided in this sense that the time measuring device has a precision coulometer which is connected to a battery via a current-limiting resistor and an automatically operating switching device.
Although the time measurement device is suitable for all long-term measurements in terms of its time measurement capacity, it is primarily intended for the time measurement of the wearing time of orthodontic appliances, in particular time intervals of the order of magnitude of 1000 hours, although any other intervals by simply dimensioning the current-limiting resistance to 24 hours or 10,000 hours are possible.
To determine the length of time orthodontic appliances are worn, a switching device is required that is actuated when the appliance is inserted into the mouth. This can be done through pressure against the row of teeth, through immersion in the saliva, through the increased temperature in the oral cavity or through the elastic pull of elastic bands or similar forces.
For example, a mechanical switch was developed for installation in orthodontic appliances, in which, with the help of a permanent magnet, which can be moved axially along a reed switch and when the appliance is inserted into the mouth, it brings the magnet into a position so that the reed switch is closed.
An electronic circuit was also developed which closes the circuit when immersed in the saliva.
It has proven to be advantageous to make the circuit connection dependent on two conditions: a) the conductivity of the saliva and b) the increased temperature in the oral cavity compared to room temperature.
The thermostatic switch, which can be integrated into the electronic circuit, is based on the principle of loss of magnetizability when the Curie temperature is reached. A small permanent magnet is no longer attracted when the Curie temperature is reached and thereby closes the circuit. Bimetal thermal switches can also be used if they can be constructed sufficiently small.
In the following, for the time measurement of the wearing time of an orthodontic appliance, suitable embodiments will be explained with reference to the drawing, for example.
In Fig. 1, a first embodiment of the timing device is shown schematically. 1 with the mercury battery, with 2 the current-limiting resistor, with 3 the switch (operated by pressure against the row of teeth, by saliva or temperature), with 4 the electrolytic precision microcoulometer. With regard to the latter, reference is made to the relevant article in issue 12 by ELEKTRONIK, year 1973.
The entire circuit, except for the switch, is built on an epoxy plate clad with copper on one side and is installed in the orthodontic apparatus as shown in FIGS. 2a, 2b, 2c.
In Fig. 3 the switch is shown schematically, which is preferably installed in OK plates. It consists of a reed switch (Hamlin), which is inserted into a bore of
2 mm is fitted. The bore 6 is located in a piece of acrylic glass 5. In a second bore 7 parallel to it, a spring 8 is installed, so that the length of the spring pushes a permanent magnet 9 made of rare earths (BBC) so far beyond the reed contact 10 that the latter just remains open. With a pin 11 made of chromium-nickel steel, which forms the end, the permanent magnet can be pressed into the region where the reed switch closes. A distance of approx. 1 mm must be covered. So that the switch, which comes into contact with the saliva with its pin 11, does not rust or corrode, the spring 8 must also be made of stainless steel.
The electrical circuit without the switch can be designed as a print in order to obtain the necessary strength. The dental technician then only has to bring the switch into the correct position opposite the row of teeth so that it can take over the switching function. The holder for the battery 1 (4 mm x 3 mm), the coulometer 4 and the current-limiting resistor 2 can be found on the print. A scale with linear graduation according to the time measuring capacity is built in under the coulometer.
The part of the scale that is directly below the coulometer should be kept black so that it can be read more easily.
Under certain circumstances it is advantageous to mount a 2-pole subminiature changeover switch on the print so that the polarity of the coulometer can be reversed after the coulometer has passed through and is then available for a new period. This allows smaller intervals to be measured with greater accuracy. However, it is important to ensure that not the entire Hg column is deposited, as otherwise the process becomes irreversible.
A special version of the time measuring device consists in using an electronic circuit (Fig. 4) with two transistors 12, 13 instead of the mechanical switch. Due to the conductivity of the saliva, a current flows in the open base collector circuit of the transistor 12, which causes it to become conductive. Two wires 14, 15 led out to the surface of the orthodontic appliance, which are cut off flush with the surface and consist of non-corrosive material, form this open circuit. When the surface of the orthodontic appliance is wetted, the open distance will change into resistance. Transistor 12 becomes conductive. The now flowing collector-emitter current causes transistor 13 to also become conductive. The current limited by R3 can now flow through the coulometer 4.
In this circuit, too, it is advantageous to switch the coulometer 4 so that the polarity can be reversed. This whole circuit can also be found on a print, which this time is coated on both sides. The circuit is not significantly larger than in the first example, since the space-consuming elements battery, switch and coulometer must also be mounted on the print in the first example.
Both electrical circuits can either be polymerized directly into the transparent plastic of the orthodontic appliance, or first in a plastic that remains flexible as a timing block, which is then polymerized secondarily into the orthodontic appliance. The opening for changing the battery and the opening for reversing the polarity of the coulometer should only be covered with a thin layer of plastic so that the dentist can do this himself in the practice.