DE3114629A1

DE3114629A1 - Pneumatischer zaehneschaber

Info

Publication number: DE3114629A1
Application number: DE19813114629
Authority: DE
Inventors: Roger E. 06278 Ashford Conn. Sargeant
Original assignee: Innovate Inc
Current assignee: Innovate Inc
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1982-02-04
Also published as: JPS56166842A; US4289486A; GB2074077A; FR2480595A1; SE8102320L

Description

DORNER & HUFNAGEL PATENTANWÄLTE

LANOWEMRSTR. 3T 8000 MONCHCN* TBL. O «8/80 »7 m*

München, den 10. April I981 Anwaltsaktenz.: 194 - Pat.

INNOVATE, INC., Ashford Lake, Connecticut O6278, Vereinigte Staaten von Amerika

Pneumatischer Zähneschaber

130065/0779

31U629

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Zähneschaber zum Entfernen von Zahnbelag.

Auf dem Gebiet der Zahnkunde geschieht gegenwärtig das Entfernen von Zahnbelag und Zahnstein entweder manuell oder mit Hilfe eines motorbetriebenen Werkzeugs, welches mit einem init verhältnismässig hoher Frequenz vibrierenden Schabstück bestückt ist. Die bekannten motorbetriebenen Schabwerkzeuge sind generell mit einem separaten Leistungsteil ausgerüstet, welches einen Hochfrequenzoszillator und einen Umformer umfasst, welch letzterer den Ausgang des Hochfrequenzoszillators in mechanische Bewegung von Ultraschallfrequenz umwandelt.

Die gegenwärtig gekannten motorbetriebenen Zähneschaber sind ebenfalls durch eine kreisende Schabstückbewegung gekennzeichnet. Diese kreisende Bewegung ist jedoch bekanntlich weit weniger günstig als eine lineare Schabbewegung. Die kreisende Bewegung ist z.B. durch eine unerwünscht hohe Wärmeerzeugung am Kontaktpunkt zwischen dem Schabstück und dem Zahn gekennzeichnet.

Andere Nachtelle der bekannten motorbetriebenen Zähneschaber sind ihr vergleichsweise komplizierter Aufbau, ihr relativ hoher Preis sowie der Umstand, dass darauf geachtet werden muss, diese Apparate nicht bei Patienten mit einem Herzschrittmacher anzuwenden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Apparate besteht in dem durch ihren relativ komplizierten Aufbau bedingten Umstand, dass eine Reparatur im zahnärztlichen Operationszimmer gewöhnlich unmöglich durchzuführen ist, und ein Entfernen der Ausrüstung aus der Zahnarztpraxis für eine Reparatur bedeutet eine grosse Unannehmlichkeit. Ein weiterer, wenn auch relativ geringfügiger Nachteil ist in der immerhin

130065/0779

31U629

vorhandenen Gefahr eines Stromschlages zu sehen, die mit dem Umgang mit stromführenden Apparaten verbunden ist.

Weiterhin ist noch zu den gegenwärtig bekannten, motorbetriebenen Zähneschabern zu sagen, dass ihre Wirkungsintensität, und damit die Gefahr einer Beschädigung eines Zahns des Patienten, primär Funktion der Geschicklichkeit und der Uebung der Bedienungsperson ist. In anderen Worten besitzen die gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Apparate kein eingebautes Sicherheitsmerkmal, durch welches die Bedienungsperson gewarnt würde, wenn durch mangelhafte Bedienung des Apparates ein Zahn potentiell geschädigt wird, a.B. durch einen zu hohen Anpressdruck des Schabstücks.

Zur Vermeiduny dieser und anderer Nachteile des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ausgehend von einem Zähneschaber der eingangs erwähnten Gattung einen verbesserten Zähneschaber mit Fluidantrieb vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch einen Zähneschaber mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmalen gelöst.

Der vorgeschlagene Zähneschaber verwendet als einzige Kraftquelle die Niederdruckluft, welche normalerweise in einer Zahnarztpraxis zum Antrieb von turbinengetriebenen Bohrern zur Verfügung steht. Der vorgeschlagene pneumatische Zähneschaber kann deshalb in Form eines Griffstücks ausgeführt werden, welches an eine vorhandene Ausrüstung angeschlossen werden kann.

Der vorgeschlagene Zähneschaber besteht in seiner bevorzugten Ausgestaltung aus nur sehr wenigen bewegten Teilen. Diese bewegten Teile stellen einen Schabstückantrieb dar, bei welchem dem Schabstück nur dann eine Bewegung vermittelt wird, wenn eine Berührung zwischen dem Schabstück und dem Zahn des Patienten hergestellt wird.

130065/0779

·": ^: "-■ '■"■ 31U629

Erfolgt eine solche Berührung, schwingt das Schabstück in einer im wesentlichen linearen Bewegungsrichtung und mit einer Frequenz von beispielsweise 30¹OOO Schwingungen pro Sekunde bei einem Hub der Schabstückspitze von beispielsweise 0,17 nun.. Diese schwingende Schabstückbewegung wird von einer gewöhnlichen pneumatischen Turbine hergeleitet, welche in dem,bevorzugter Weise ein Griffstück bildenden Apparat untergebracht ist. Die Drehbewegung der Turbinenausgangswelle wird über ein unregelmässig geformtes Nockenstück auf dieser Ausgangswelle einem tassenförmigen Element zugeleitet, welches auf einem zweiten Ende einer schwenkbar montierten Antrlebsstange befestigt ist. Es ist eine elastische, nachgiebige Lagerung vorgesehen, wodurch das tasaenförmige Element normalerweise zentriert wird, sodass das Nockenstück rotieren kann ohne dass hierbei eine Berührung mit einem dem Nockenstück im Innern des tassenförmigen Elementes zugeordneten Mitnehmerstück stattfindet, wenn die Antriebsstange sich in ihrer zentralen, nicht abgelenkten Stellung befindet. Wird ein Druck auf das Schabstück ausgeübt, so wird die Antriebsstange geschwenkt und damit ein periodischer Kontakt zwischen dem Nockenstück auf der Turbinenausgangswelle und dem zugeordneten Mitnehmerstück am tassenförmigen Element hergestellt und die Drehung der Turbine in eine schwingende Schabstückbewegung umgewandelt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen sind, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1, einen Längsschnitt durch einen pneumatischen Zähneschaber in einer bevorzugten Ausgestaltung;

Figur 2, die Ansicht auf einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 von Figur 1.

130065/0779

31U629

In Figur 1 ist der vorgescnlagene pneumatische Zähneschaber pauschal mit 10 bezeichnet. Der Zähneschaber 10 erzeugt bei Zufuhr von Niederdrucklüft über ein Fitting 12 eine schwingende Bewegung eines Schabstücks 14. Der Zähneschaber 10 hat die Form eines GriffStücks, welches in der gezeigten Ausführung aus drei gegossenen Kunststoffstücken 16, 18 und 20 besteht. In der gezeigten Ausführung sind diese drei Stücke miteinander verschraubt. Am Griffstückteil (16) wird das erwähnte, normale Fitting 12 befestigt; desweiteren definiert dieses Griffstückteil 16 Strömungswege für die Antriebsluft und den Luftaustritt. So weist das Griffstückteil 16 einen Antriebsluftkanal 22 auf, welcher stromaufwärts mit einem Nippel 24 in Verbindung steht. Der Nippel 24 steht seinerseits mit dem Antriebsluftkanal im Fitting 12 in Verbindung. Das Griffstückteil 16 enthält auch einen Austrittskanal 26, welcher stromabwärts mit einer Luftkammer in Verbindung steht; diese wird teilweise definiert durch die das Fitting aufnehmende Aussparung an der Basis des GriffStückteils 16.

Das Griffstückteil 18 stellt das Gehäuse dar für eine herkömmliche pneumatische Turbine. Die Turbine 28 rotiert in Lagern 30, welche mit Pressitz auf der Turbinenwelle sitzen und in einer axialen Bohrung aufgenommen werden, die ihrerseits im Körper des GriffStückteils 18 und einem Kunststoffeinsatz 32 definiert ist. Die Antriebsluft für die Turbine 28 wird durch einen Kanal 34 zugeführt, welcher mit dem Kanal 22 im Griffstückteil 16 fluchtet und mit diesem Kanal 22 in Verbindung steht. Der Kanal 34 weist eine oder mehrere Querbohrungen 36 auf, durch welche die durch die Kanäle 22 und 34 eintretende Druckluft gegen die Schaufeln der Turbine 28 gelenkt wird. Auf diese Weise wird durch die Zufuhr von Druckluft in das Griffstück 10 über das Fitting 12 die Turbine 28 in Umdrehung versetzt. Bei einem Prototyp der Erfindung wurde mit einem

130065/0779

"I \-^: '■:■■■■'■■■ 31U629 '->---9-

Speicadruck von 3,5 bar eine Turbinendrehzahl von 40O¹OOO Umdrehungen pro Minute erzielt.

Die Turbine 28 hat eine Ausgangswelle 38, welche sich in eine axiale Bohrung des GriffStückteils 20 hineinerstreckt. Ein viereckiges Nockenstück 40 sitzt nix t Press it ζ auf dem freien Ende der Turbinenwelle 38 und rotiert demgemäss mit der Turbine. Wie aus der gleichzeitigen Betrachtung der Figuren 1 und 2 hervorgeht _s ist das Nockenstück 40 vorzugsweise quadratisch. Die Turbinenwelle 38 besteht normalerweise aus Stahl, während das Nockenstück 40 normalerweise aus einsatzgshärtetem Stahl besteht. Falls notwendig, kann das Nackenstück 40 zur Verhinderung einer Relativbewegung auf die Welle 38 aufgekeilt werden.

Das Nockenstück 40 ragt in ein tassenförmiges Element 42 hinein, welches mit Pressitz auf einem zweiten Ende einer schwenkbar montierten Antriebsstange 44 sitzt. Die ÄKtriebsstange 44 ist innerhalb einer axialen Bohrung im Griffstückteil 20 untergebracht. Aus Gründen, die aus der weiteren Beschreibung klar werden, ist die Antriebsstange 44 drehbar auf einem Bolzen 46, welcher als Drehachse fungiert, montiert, wobei der Bolzen 46 sich quer durch den Körper des Griffstückteils 20 hindurch erstreckt. Ist die Antriebsstange 44, wie in Figur 1 gezeigt, in ihrer unabgelenkten Stellung, so ist ein Spiel zwischen dem Nockenstück 40, über dessen ganzen Umfang, und der Innenseite, des tassenförmigen Elementes 4 2 vorhanden, sodass öle Antriebsstange 44 trotz Rotation der Turbine 28 in Ruhe bleibt. Diese Ruhe- oder mittige Stellung der Äntriebsstange 44, und damit des tassenförmigen Elementes 42, wird mittels einem Ring 48 aus Kautschuk oder einem anderen elastischen Material herbeigeführt, welcher auf der

130065/0779

31U629

Antriebsstange 44 vorgesehen ist, und zwar zwischen dem tassenförmigen Element 42 und dem Bolzen 46.

Wie am besten bei gleichzeitiger Betrachtung der Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, hat die Tasse 42, welche aus Poly tetrafluorethylen bestehen kann, jedoch vorzugsweise aus Stahl besteht, eine aussermittige zylindrische Bohrung, in welcher sich ein eins at ζ gehärteter Stahldiibel 50 befindet. Ein bogenförmiger Teil des Dübels 50 erstreckt sich ins Innere der Tasse 42 sodass er sich ganz in der Nähe der Teile des Nockenstücks mit den grössten Radien befindet, jedoch normalerweise nicht mit diesen Teilen in Kontakt ' ist.

Die Antriebsstange 44 ist an ihrem einen Ende, entgegengesetzt demjenigen, auf welchem die Tasse 42 montiert ist, als Kugel 52, ausgebildet. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ragt die Kugel 52 in ein zylindrisches Sackloch an der Basis des Schabstücks 14 hinein, sodass auf diese Weise ein Kugelgelenk zwischen der Antriebsstange und dem Schabstück gegeben ist. Das Griffstückteil 20 ist in der Nähe des vorderen Endes der axialen Bohrung durch dieses Teil mit einer Ringnut versehen, welche als Lagerung für einen auf dem Schabstück 14 angebrachten O-Ring 54 dient. Der O-Ring "54 fungiert als Drehlagerung, um die sich das Schabstück 14 bei seiner schwingenden Bewegung, deren Entstehung noch beschrieben wird, bewegt.

Beim Gebrauch wird das Schabstück 14 mit einem Zahn in Kontakt gebracht, wodurch das Schabstück sich um den O-Ring 54 herumschwenkt. Diese Schwenkbewegung des Schabstücks 14 wird durch das Kugelgelenk mit der Kugel 52 auf die Antriebsstange 44 übertragen, sodass diese um den Bolzen 46 gegen die rücktreibende Kraft des Rings 48 ebenfalls herumschwenkt. Damit wird die Tasse 42 aus ihrer

130065/0779

31-U629

mittigen Lage gebracht und es entsteht eine Berührung zwischen den Erhöhungen des rotierenden Nockenstücks 40 und der hervorragenden Fläche des Dübels 50. Auf diese Weise vollführt die Tasse 4 2 bei jeder Umdrehung der Turbine 28 und in Abhängigkeit von der Form des Nockenstücks 40 einen oder mehrere Ausschläge, welche bei der Ausführung gemäss Figur 1 in der Zeichenebene liegen. Diese Ausschläge, welche annähernd in gerader Richtung stattfinden, werden über die Antriebsstange 44 auf das Schabstück 40 übertragen, sodass das Schabstück um eine Achse schwingt, welche senkrecht zu derjenigen des O-Rings 54 verläuft. Ein besonders wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass der Spitze des Schabstücks 14 durch das Vorhandensein des Drehbolzens 46 eine annähernd geradlinige Bewegung aufgezwungen wird, anstatt eine kreisende Bewegung wie dies bei motorbetriebenen Zähneschabern gemäss dem Stand der Technik der Fall ist.

Ein weiteres besonders wünscnenswertes und einmaliges Merkmal des vorgeschlagenen Apparates besteht darin, dass der auf den Zahn des Patienten ausgeübte Druck direkt in einen hörbaren Ton umgewandelt wird, welcher von der Bedienungsperson interpretiert werden kann. Ein zu grosser Druck belastet die Turbine 28 und zeigt sich sofort in einer Aenderung der Höhe des von der Turbine erzeugten Tones. Dies stellt eine eingebaute Sicherung dar, durch welche Schaden verhindert werden, die sonst bei mangelhafter Technik der Bedienungsperson auftreten wurden.

Zur Erzeugung einer rücktreibenden Kraft gegen die Antriebsstange 44 sind verschiedene Alternativen möglich, z.B. das Vorsehen je eines elastischen Ringes auf jeder Seite des Bolzens 46.

130065/0779

ΆΧ-Leerseite

Claims

JV:".' . 31U629

Patentansprüche

IJ Pneumatischer Zähneschaber, gekennzeichnet durch Mittel zur Umwandlung einer Fluidströmung in Rotation einer Ausgangswelle, Mittel zum Antrieb eines zahnärztlichen Werkzeugs, welche eine längliche, schwenbar montierte Antriebsstange(44)einbegreifen, deren erstes Ende mit einem Werkzeug (14) im Eingriff ist,

wobei diesem ersten Ende der Antriebsstange (44) durch die Schwenklagerung eine Linearbewegung aufgezwungen wird, Mittel zur Umsetzung der Ausgangswellenrotation in eine periodische Bewegung der Antriebsstange (44) um ihre Schwenklagerung (46) , wobei die genannten Umsetzungsmittel ein unregelmässig geformtes Glied (40) einbegreifen, welches fest auf der Ausgangswelle (38) der Umwandlungsmittel montiert ist, sowie ein Mitnehmerglied (42)_t welches sich von dem zweiten Ende der Antriebsstange (44) hinweg erstreckt bis in die unmittelbare Nähe des unregelmässig geformten Gliedes (40), und Mittel zur elastiscnen Halterung der Antriebsstange (44) in einer Stellung, in der bei der Rotation des unregelmässig geformten Glieds (40) zwischen diesem Glied (40) und dem Mitnehmerg Lied (42) keine Berührung stattfindet, während beim Einwirken einer Kraft auf das erste Ende der Antriebsstange (44) die elastische Halterung nachgibt und die Antriebsstange (44) herumschwenkt, wodurch das zweite Ende der Antriebsstange (44) und das Mitnehmerglied abgelenkt werden und die Abschnitte des unregelmässig geformten Gliedes (40) mit dem grossten Halbmesser das Mitnehmerglied (42) periodisch beaufschlagen, sodass die Antriebsstange (44) gegen die elastische Halterung gedruckt und dem mit dem ersten Ende der Antriebsstange (44) im Eingriff befindlichen Werkzeug (14) eine lineare Bewegung vermittelt wird.

130065/0779

31U629
2. Zähneschaber nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerglied der Umsetzungsmittel ein tassenförmiges Element (42) umfasst, dessen Hohlraum zur Aufnahme des unregelmässig geformten Gliedes (40) bestimmt ist, sowie ein am tassenförmigen Element (42) vorgesehenes Mitnehmerstück (50), welches in den Hohlraum des tassenförmigen Elementes hineinragt und sich damit direkt in der Nähe des unregeimässig geformten Elementes (40) befindet, ohne dieses jedoch normalerweise zu berühren, während bei einer Ablenkung der Antriebsstange (44) eine Berührung zwischen dem Mitnehmerstück (50) und dem unregelmässig geformten Element (40) herbeigeführt' wird.
3. Zähneschaber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ümwandlungsmittel eine pneumatische Turbine (28) einbegreifen, wobei das unregelmässig geformte Element (40) auf der Turbinenwelle (38) montiert ist.
4. Zähneschaber nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, in welchem eine Bohrung mit variablem Durchmesser vorgesehen ist, wobei die Antriebsstange (44) in dieser Bohrung untergebracht ist und um einen Stift (46) schwenkbar ist, welcher im Gehäuse zwischen den beiden Enden der Antriebsstange (44) gelagert ist.
5. Zähne schaber nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur elastischen Halterung einen an der Antriebsstange (44) vorgesehenen Ring (48) aus elastischem Material umfassen, wobei dieser Ring zum Aufbau einer rücktreibenden Kraft auf die Antriebsstange (44) mit den Bohrungswandungen des Gehäuses zusammenwirkt, wenn das zweite Ende der Antriebsstange als Folge einer Berührung zwischen dem rotierenden, unregelmässig geformten Glied (40) und dem Mitnehmerstück (50) abgelenkt wird.

130065/0779

31U629
6. Zähneschaber nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende der Antriebsstange (44) als Kugel eines Kugelgelenkes (52) ausgebildet ist, und dass der Zähneschaber ein eigentliches Schabstiick (14) zum Entfernen von Zahnstein einbegreift mit einem spitz zulaufenden ersten Ende und einem zylindrischen zweiten Ende, welches zur Aufnahme der Kugel der Antriebsstange (44) mit einer Aussparung versehen ist, sodass die Antriebsstange (44) das Schabstiick (14) sowie Mittel (54) antreiben kann, welch letztere zwischen den beiden Enden des zylindrischen Teils des Schaberstückes vorgesehen sind und eine Fläche definieren, um welche das Schabstück hin und her schwenken kann.

130065/0779