EP1331896A1 - Medizinisches, vorzugsweise dentales handstück zur behandlung von geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen schwingungen - Google Patents

Medizinisches, vorzugsweise dentales handstück zur behandlung von geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen schwingungen

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EP1331896A1
EP1331896A1 EP00979543A EP00979543A EP1331896A1 EP 1331896 A1 EP1331896 A1 EP 1331896A1 EP 00979543 A EP00979543 A EP 00979543A EP 00979543 A EP00979543 A EP 00979543A EP 1331896 A1 EP1331896 A1 EP 1331896A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibration generator
handpiece according
medical handpiece
coupling body
medical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00979543A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Hahn
Uwe Grotz
Michael Thoms
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Dental SE
Original Assignee
Duerr Dental SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Dental SE filed Critical Duerr Dental SE
Publication of EP1331896A1 publication Critical patent/EP1331896A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/02—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools
    • A61C1/07—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools with vibratory drive, e.g. ultrasonic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/14—Tool-holders, i.e. operating tool holders, e.g. burr holders
    • A61C1/148—Non-rotating tool holders, e.g. vibrating, oscillating, nutating
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    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
    • A61C17/20—Power-driven cleaning or polishing devices using ultrasonics
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61C3/00—Dental tools or instruments
    • A61C3/02—Tooth drilling or cutting instruments; Instruments acting like a sandblast machine
    • A61C3/03—Instruments operated by vibration

Definitions

  • Medical preferably dental handpiece for the treatment of tissues with preferably high-frequency mechanical vibrations
  • the present invention relates to a medical, preferably dental, handpiece for treating tissues with preferably high-frequency mechanical vibrations according to the preamble of claim 1.
  • a dental handpiece of the type mentioned is described in DE 42 38 384 AI.
  • the vibration generator is housed in the handle section. It drives an annular deflection body, which works in resonance and deflects the vibrations of the vibration generator, which run parallel to the longitudinal axis of the handle section of the handpiece, into the output direction desired perpendicular to the handle axis for ergonomic and medical reasons, along which the tool is then moved axially. This is maintained in good visibility in the vicinity of the tool.
  • Another resultant advantage of the present invention is that all functional parts of the Handpiece, that is, the entire drive unit, are accommodated in the head section, so that easy access and quick interchangeability are ensured in the event of maintenance.
  • Coupling body increases the amplitudes generated by the vibration generator. This is made possible by the coupling body specified in claim 2.
  • the arrangement according to the invention of the vibration generator and the coupling body of the medical handpiece according to claim 3 is particularly space-saving.
  • the vibrator specified in claim 4 is easy to build. So he can e.g. consist of several axially packed disc-shaped piezo elements.
  • the development of the invention according to claim 6 has the advantage that the vibration generator produced in this way is stable, which is advantageous when the vibration generator is arranged close to the tool.
  • the forms of a corresponding coupling body specified in claim 7 fit particularly well with the forms of the vibration generator specified in claim 6. They determine the direction of movement of the tool in two spatial directions without torsional load on the coupling body.
  • the amplitude that can be achieved on the tool is easily doubled by the design of the medical device.
  • an inert mass is provided between the rear coupling body and the housing of the handpiece, via which the rear coupling body is supported on the housing.
  • the development of the invention according to claim 11 has the advantage that the arrangement formed from vibration generator, coupling bodies and mass is safely performed under strong lateral loads. At the same time, the parts mentioned form an easily assembled and interchangeable unit.
  • the vibrator specified in claim 13 is very stable and can generate relatively large vibration amplitudes.
  • the electromagnet of the electromagnetic actuator is fixed to the housing, according to claim 14, the heat generated in it can be dissipated well.
  • the mass of the oscillating system can be kept small, which enables higher oscillation frequencies.
  • the formation of the vibration generator according to claim 15 is inexpensive and stable.
  • the movement of the membrane is facilitated by the vent opening according to claim 18.
  • cooling gas can flow in or out through them.
  • Amplitude amplification can be achieved by resonance operation.
  • the sound emitted to the air is lower in the coupling body specified in claim 22, so that the medical handpiece designed in this way operates more quietly, provided the frequency of the vibration generator is in the audible range and the energy losses to the air are smaller.
  • an alternative embodiment of a medical handpiece is specified, which does not require a coupling body.
  • This medical handpiece is particularly simple and therefore inexpensive and easy to maintain.
  • the achievable vibration amplitude on the tool of the medical handpiece of claim 23 is particularly large.
  • Figure 1 an axial section through the head section and an adjacent neck section of a first embodiment of a dental
  • Figure 2 is an enlarged side view of the vibration generator and a coupling body of Figure 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged side view of the vibration generator from FIG. 1 with an alternative coupling body
  • Figure 4 a view similar to Figure 1, in the Head portion and an adjacent neck portion of a second embodiment of a dental handpiece is shown;
  • Figure 5 is a perspective view of a first embodiment of a plate-shaped vibration generator
  • Figure 6 is a perspective view of a second embodiment of a plate-shaped
  • Figure 7 is a perspective view of a third embodiment of a plate-shaped vibration generator
  • Figure 8 shows a longitudinal section through the drive unit of a third embodiment of a dental handpiece
  • FIG. 9 a longitudinal section through the drive unit of a fourth exemplary embodiment of a dental handpiece
  • Figure 10 is a view similar to Figure 1 showing a head portion and a neck portion of a fifth embodiment of a dental handpiece.
  • Figure 11 is a view similar to Figure 9, but showing a modified mounting of the tool collet.
  • a dental handpiece bears the overall reference number 10.
  • the handpiece 10 comprises a housing 11 with an elongated tubular neck section 12, which is carried by an essentially coaxial handle section (not shown in the drawing), which is not shown.
  • a head section 14 is formed on the neck section 12 and has an opening 18 delimited by a cylindrical connecting piece 16, the longitudinal axis of which extends approximately perpendicular to the longitudinal axis of the neck section 1.2.
  • the longitudinal axis of the opening 18 can also be set at an angle other than 90 to the longitudinal axis of the neck section 12, the overall setting angle preferably being in the range between 60 and 90.
  • a drive unit 20 is arranged in the head section 14. This comprises a rod-shaped package of axially stacked piezoelectric disks (without reference numerals) which are axially clamped together. The package forms a vibrator 22.
  • the vibration generator 22 can also have a monolithic peizoelectric block, which then need not have a bias.
  • the drive unit 20 further comprises two identical coupling bodies 26 and 28, which are each arranged above the opposite upper and lower longitudinal sides of the vibration generator 22.
  • the coupling bodies 26 and 28 each consist of an elongated spring clip with connecting sections 30 at its two ends and an interposed one, bent away from the vibration generator 22 and in each case via a transition section 31 molded bending section 32 (for reasons of clarity, only the sections of the lower coupling body 26 in FIG. 1 are provided with reference numerals).
  • the bending section 32 can be open or closed (pot shape), a ventilation hole being provided if necessary.
  • the bending section 32 can also be bent toward the vibration generator 22. This is shown in Figure 3.
  • Spring bronze or spring steel is particularly suitable as the material for the coupling bodies 26 and 28.
  • the connection sections 30 lie flat on the respective longitudinal side of the vibration generator 22 and are clamped to this via a clamping ring (not shown) or soldered or glued to it.
  • a clamping sleeve 34 is fastened to the bending section 32 of the coupling body 26, in which a tool 38 can be clamped via a clamping nut 36.
  • the vibration generator 22 is detachably connected to the housing 11 of the handpiece 10 by way of bearing journals lying outside the sectional plane, which are arranged on both longitudinal sides of the vibration generator 22 in its axial center. In this way, the drive unit 20 is detachably held in a simple manner in the opening 18 in the head section 14 of the handpiece 10.
  • the sockets 44 and 46 are connected by cables 48 and 50 which run through the neck section 12 to an operating unit, not shown in the figure, which provides alternating current with an ultrasound frequency (possibly also a hearing frequency or infrasound frequency).
  • the neck section 12 also carries a nozzle 52 which is directed towards the tip of the tool 38 and is supplied with working fluid containing abrasive material via a hose 54 which likewise leads through the neck section 12 to the operating unit.
  • working fluids are e.g. Water or aqueous solutions of active substances.
  • a lamp 56 is also present in the neck section 12, likewise directed towards the tip of the tool 38, from which connection cables 58 also lead to the operating unit.
  • the oscillation generator 22 in this exemplary embodiment is not in the form of a rod but in the form of a circular disk (cf. FIG. 5). Accordingly, the two coupling bodies 26 and 28 are not bow-shaped but rather plate-shaped parts, which are also connected at their circumferential edge to the vibration generator 22 in one of the ways described above Have connection section 30, a transition section 31 and a bending section 32.
  • a fully cylindrical counter-mass 60 is fastened to the bending section 32 of the coupling body 28 located in FIG. 4.
  • Their outer surface is connected (e.g. soldered, glued or screwed) to the inner outer surface of a pot-like holder 62 which is open in the tool direction in a manner not shown in the figure. Pressing is also possible for the connection.
  • the lower end of the holder 62 extends beyond the counter mass 60 and beyond the vibration generator 22, with a slight play being present between the outer lateral surface of the vibration generator 22 and the inner lateral surface of the holder 62. In this way, an undesired friction-related limitation of the vibration amplitude of the vibration generator 22 is prevented.
  • An opening 63 is provided in an upper end wall 61 of the holder 62.
  • the head section 14 has a conically tapering wall section 64, on the lower one of which An annular disk 66 which defines the opening 18 and partially closes the head section 14 at the bottom is formed on the end.
  • This has said circular central opening 18, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the vibration generator 22.
  • the holder 62 in which the vibration unit 20 is accommodated, is fastened with its lower edge to the annular disk 66 and in this way with the Handpiece 10 connected.
  • the vibration generator 22 is from the ring disk 66 arranged somewhat spaced so that the connecting portion 30 of the lower coupling body 26 does not touch the annular disk 66 during operation.
  • a nozzle 52 Distributed over the circumference of the annular disk 66 are three oblique connecting pieces 70, in each of which a nozzle 52 is introduced for supplying working fluid, in particular a fluid mixed with abrasive agents.
  • the inclination of the nozzle 70 is chosen so that the nozzles 52 are directed towards the front section (eg front third or front half) of the tool 38, where the working liquid impinges at a flat angle, so that the liquid flows as a ring flow on the outer surface of the tool moved to the tip.
  • an opening 71 is also provided, into which the end of a light guide 56 is inserted.
  • the opening 71 which receives the light guide 56, is aligned so that the area of the tip of the tool
  • FIGS. 6 and 7 show further exemplary embodiments of vibration generators 22.
  • the vibration generator in Figure 6 is in contrast to that of Figure
  • the corresponding coupling bodies would also be plate-shaped and round.
  • the vibration generator 22 is square.
  • a corresponding coupling body would then have to be formed in the shape of a bowl with a square base area.
  • FIGS. 8 and 9 show further exemplary embodiments of drive units 20 which can be integrated into the head section 14 of the handpiece 10 and which are not equipped with piezo electrical, but work with electromagnetic vibrators 22.
  • Parts that are functionally equivalent to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 7 have the same reference numerals. They will no longer be discussed in detail here.
  • only the drive units 20 are shown, but not the parts of the handpiece 10 surrounding and supporting them.
  • the drive units 20 shown in FIGS. 8 and 9 each also comprise a coupling body 26 designed as a membrane.
  • a tool 38 can be fastened to this via the collet chuck 34, which is only indicated schematically.
  • the vibration generator 22 is designed as an electromagnetic actuator and comprises, in FIG. 8, a pot-shaped housing 72, the longitudinal axis of which is aligned with the longitudinal axis of the tool 38 and which has a circumferential wall 74. In the center of the housing 72 there is a stepped depression 76 which serves as a seat for one U-shaped core 78 with high saturation magnetization (preferably made of a soft magnetic material), around which in turn a magnet coil 80 is wound.
  • the membrane 26 is stretched over the recess delimited by the annular peripheral wall 74 and fastened to the edge of the peripheral wall 74. In the middle, it carries an anchor plate on its side facing the core 78
  • the anchor plate 82 made of a material with high saturation magnetization (preferably made of soft magnetic material).
  • the anchor plate 82 can be made of a permanent magnet material.
  • the anchor plate 82 can be attached to the membrane 26, for example by gluing, riveting, etc. Ge sacrificeen- if necessary, the anchor plate 82 can also be connected to the collet 34 for the tool 38 arranged on the other side of the membrane 26 and the membrane 26 can be clamped between them.
  • Openings 83 can be present in the membrane 26, which serve to reduce the sound radiation from the membrane
  • the magnetic actuator 22 shown in FIG. 9 also comprises a housing 72 with an annular peripheral wall 74 ', the height of which, however, is small compared to the peripheral wall 74 shown in FIG.
  • the housing 72 is made of a permanent magnetic material.
  • the field lines run in the radial direction.
  • annular groove 84 instead of a stepped depression, however, there is an annular groove 84, the longitudinal axis of which is aligned with the axis of the tool 38.
  • a membrane 26 is also stretched over the recess delimited by the peripheral wall 74 ', and a sleeve-shaped coil body 86 with a magnet coil 80 carried by the coil body 86 is fastened on its side facing the housing 72.
  • the diameter and the position of the coil body 86 and the magnetic coil 80 are selected such that these parts can be moved in the slot 84 with little play in the installed position.
  • the space formed between the membrane 26 and the housing 72 can be forced to flow through by a cooling gas (not shown) which can enter and exit through two openings (not shown in the figure) which are provided in the wall delimiting the space.
  • cooling can be brought about by a coolant channel is provided in the housing 72, through which a coolant flows.
  • the handpiece 10 finally shown in FIG. 10 does not require any coupling body.
  • functionally equivalent parts are identified by the same reference numerals as in the previous figures, and only the essential differences from the previous exemplary embodiments are dealt with:
  • a metal plate 88 is cast into its upper boundary wall, to which the one end wall of a piezoelectric oscillation generator 22 is fastened.
  • the vibration generator 22 has a rod shape and is constructed in the same way as that in FIGS. 1 and 4, but its vibration axis is arranged parallel to the axis of movement of the tool 38.
  • the collet 34, to which the tool 38 can be fastened via a clamping nut 36, is directly on the other end wall of the vibration generator
  • the drive unit 20 specified here has a simpler construction and is therefore less expensive to manufacture and less prone to maintenance.
  • the dental x handpiece 10 shown in FIG. 1 and described above works as follows:
  • the vibration generator 22 is controlled via the cables 48 and 50 in such a way that it contracts and expands in its longitudinal axis at high frequency, ie its length at high frequency changed.
  • the distance between the two connection sections 30 of the lower coupling body 26 thus also changes with the same frequency and amplitude.
  • the bending section 32 bends at the same frequency, but a larger amplitude due to the geometric conditions, in the direction perpendicular to the axis of the rod-shaped vibrator 22, and the tool 38 attached to it is thus moved in the direction perpendicular to the axis of the neck section 14.
  • the smaller the rest deflection of the bending section 32 the greater the deflection when the vibration generator 22 is completely contracted. In this way it is possible to arrange the vibration generator 22 in the head section 14 of the handpiece 10 and still use the coupling body 26 to achieve the required amplitudes in the desired direction of the axis of the tool 38.
  • the second exemplary embodiment of a handpiece 10 shown in FIG. 4 works in a similar way:
  • the drive unit 20 is more stable overall and thus the tool 38 is guided more securely in the necessary work orientation.
  • the vibration generator 22 via the upper coupling body 28 and the counterweight 60 and the bracket 62 is attached to the housing 11 of the handpiece 10, the vibration amplitudes of the coupling bodies 26 and 28 add up in the output direction.
  • the overall size of the vibration generator 22 shown in FIG. 4 being substantially the same as the vibration generator 22 shown in FIG. 1, twice the vibration amplitude is achieved on the tool 38.
  • the nozzles 52 distributed over the circumference furthermore enable a particularly uniform supply of the liquid mixed with abrasive, which further improves the treatment result.
  • alternating current flows through the magnetic coil 80 during operation.
  • the armature plate 82 is attracted and repelled by the magnetic coil 80.
  • the spring constant of the membrane 26 and the total mass of the moving parts of the drive unit 20 are so matched to the frequency of the alternating current that they vibrate in resonance.
  • the heat generated in the magnetic coil 80 can be efficiently dissipated through the connection between the core 78 and the metallic housing 72.
  • alternating current flows through the magnet coil 80 connected to the membrane 26.
  • a force is exerted on the magnet coil 80 in cooperation with the permanent magnetic housing 72.
  • the membrane 26 and the tool 38 connected to it are set in vibration, the vibration frequency corresponding to the frequency of the alternating current.
  • the heat induced in the magnet coil is effectively dissipated.
  • damping of the vibratory system can be adjusted, if desired.
  • the total amplitude of the movement of the tool 38 is between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 10 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the frequency with which the tool 38 is moved is preferably in the range from 20 to 30 kHz.
  • the frequency can also be raised above the first-mentioned preferred frequency range, e.g. up to 100 kHz in order to provide sufficient vibration energy through higher frequency, if from geometric
  • the vibration generator 22 according to FIG. 11 differs from that according to FIG. 9 in that a disk-shaped recess 90 is provided on the top and on the bottom of the core 72, the lower one through the membrane 26, the upper one through a membrane 26 ' is covered, which is firm on its edge is connected to the core 72. Between the two recesses 90, a rod-shaped extension 92 of the clamping sleeve 34 extends through a bore 94 of the core 72. At the end of the extension 92, a head 96 is provided which is fixedly connected to the upper membrane 26 'in a similar manner to that shown in FIG Adapter sleeve 34 with the lower membrane 26.
  • the mode of operation of the drive unit according to FIG. 11 is essentially the same as that of the drive unit according to FIG. 9, only the tool is better secured against tilting, since the clamping sleeve 34 is mounted on two axially spaced diaphragms 26, 26 'via its shoulder 92.

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Abstract

Ein medizinisches, insbesondere dentales Handstück (10), mit dem vorzugsweise mit hochfrequenten mechanischen Schwingungen Gewebe behandelt werden kann, weist ein Gehäuse (11) mit einem Nackenabschnitt (12) und einem Kopfabschnitt (14) auf. In dem Gehäuse ist ein Schwingungserzeuger (22) untergebracht. Dieser treibt über einen in einem Kopfabschnitt (14) des Handstücks (10) angeordneten Koppelkörper (26) ein Werkzeug (38) an, dessen Bewegungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Nackenabschnitts (12) verläuft. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, den Schwingungserzeuger (22) ebenfalls im Kopfabschnitt (14) des Handstücks (10) anzuordnen.

Description

Medizinisches, vorzugsweise dentales Handstück zur Behandlung von Geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen Schwingungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches, vorzugsweise dentales Handstück zur Behandlung von Geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen Schwingungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein dentales Handstück der eingangs genannten Art ist in der DE 42 38 384 AI beschrieben. Bei ihm ist der Schwingungserzeuger im Griffabschnitt untergebracht . Er treibt einen ringförmigen Umlenkkörper an, der in Resonanz arbeitet und die parallel zur Längsachse des Griffabschnitts des Handstücks verlaufenden Schwingungen des Schwingungserzeugers in die aus ergonomischen und medizinischen Gründen gewünschte, zur Griffachse senkrechte Abtriebsrichtung umlenkt, längs welcher dann das Werkzeug axial bewegt wird. Dies wird bei guten Sichtverhältnissen in der Nachbarschaft des Werkzeugs erhalten.
Für einige Anwendungen ist es jedoch wünschenswert, ein solches Handstück ohne einen ringförmigen in Resonanz arbeitenden Umlenkkörper zur Verfügung zu haben, wobei der Kopfabschnitt des Handstücks jedoch weiterhin in Abtriebsrichtung kurz bauen soll .
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein medizinisches Handstück mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Ein sich hieraus ergebender weiterer Vorteil der vorlie- genden Erfindung ist, daß sämtliche funktionale Teile des Handstücks, also die gesamte Antriebseinheit, im Kopfabschnitt untergebracht sind, so daß im Wartungsfalle ein leichter Zugang und eine schnelle Austauschbarkeit gewährleistet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf einen möglichst kompakten Aufbau des Kopf- abschnitts des Handstücks von Vorteil. Damit der Schwingungserzeuger nämlich im Kopfabschnitt des Handstücks angeordnet werden kann, muß dieser relativ klein sein. Um dennoch die für die Behandlung notwendigen Amplituden am Werkzeug zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn der
Koppelkörper die vom Schwingungserzeuger erzeugten Amplituden vergrößert . Dies wird durch den im Anspruch 2 angegebenen Koppelkörper ermöglicht .
Besonders platzsparend ist die erfindungsgemäße Anordnung des Schwingungserzeugers und des Koppelkörpers des medizinischen Handstücks gemäß Anspruch 3.
Der in Anspruch 4 angegebene Schwingungserzeuger ist leicht zu bauen. So kann er z.B. aus mehreren axial zusammengepackten scheibenförmigen Piezoelementen bestehen.
Ein einfach und preiswert herzustellender Koppelkörper mit verschiedenen vorteilhaften Konturen ist in Anspruch 5 angegeben.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß der so hergestellte Schwingungserzeuger stabil ist, was bei der werkzeugnahen Anordnung des Schwingungserzeugers von Vorteil ist. Zu den in Anspruch 6 angegebenen Formen des Schwingungs- erzeugers passen besonders gut die in Anspruch 7 angegebenen Formen eines entsprechenden Koppelkörpers. Sie le- gen die Bewegungsrichtung des Werkzeugs ohne Torsionsbelastung des Koppelkörpers in zwei Raumrichtungen fest .
In Anspruch 8 ist eine bzgl . des Schwingungserzeugers symmetrische Anordnung zweier Koppelkörper offenbart . Im Betrieb führt dies zu einer gleichfalls symmetrischen Belastung des Schwingungserzeugers, was dessen Lebensdauer verlängert .
Die am Werkzeug erzielbare Amplitude wird durch die in Anspruch 9 angegebene Ausbildung der medizinischen Einrichtung auf einfache Weise verdoppelt.
Um auch die vom Schwingungserzeuger in Rückwärtsrichtung erzeugten Schwingungen für den Antrieb des Werk- zeugs nutzen zu können, ist gemäß Anspruch 10 eine träge Masse zwischen hinterem Koppelkörper und dem Gehäuse des Handstücks vorgesehen, über welche der hintere Koppelkörper am Gehäuse abgestützt ist.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß die aus Schwingungserzeuger, Koppelkörpern und Masse gebildete Anordnung unter starken seitlichen Belastungen sicher geführt ist . Zugleich bilden so die genannten Teile eine leicht montierbare und austauschbare Einheit.
In Anspruch 12 ist eine alternative und preiswerte Ausführung eines Koppelkörpers angegeben.
Der in an Anspruch 13 angegebene Schwingungserzeuger ist sehr stabil und kann relativ große Schwingungsamplituden erzeugen.
Wenn der Elektromagnet des elektromagnetischen Aktors gehäusefest ist, entsprechend Anspruch 14, kann die in ihm erzeugte Wärme gut abgeleitet werden. Außerdem kann die Masse des schwingenden Systems klein gehalten werden, wodurch höhere Schwingungsfrequenzen möglich sind.
Die Ausbildung des Schwingungserzeugers gemäß Anspruch 15 ist preiswert und stabil.
Der Vorteil der in Anspruch 16 angegebenen Weiterbildung des Schwingungserzeugers liegt in der guten Führung des Magnetfeldes.
Bei der Beaufschlagung der Magnetspule mit Wechselstrom wird auch Wärme frei, die abgeleitet werden sollte. Dies kann gemäß Anspruch 17 einfach und zuverlässig ge- schehen.
Die Bewegung der Membran wird durch die Entlüftungsöffnung gemäß Anspruch 18 erleichtert. Außerdem kann durch sie gegebenenfalls Kühlgas ein- oder ausströmen.
Eine Amplitudenverstärkung ist durch den Resonanzbetrieb gemäß Anspruch 19 erzielbar.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 ergibt eine gut verkippfreie Lagerung des Werkzeuges.
In Anspruch 21 ist eine einfache Befestigung des Schwingungserzeugers angegeben. Ggf. kann der Schwingungserzeuger mit seinen Anschlußf hnen einfach in entsprechende Buchsen am Handstück .eingesteckt werden. Hierdurch ist er im Wartungsfalle leicht austauschbar.
Die Schallabgabe an die Luft ist bei dem in Anspruch 22 angegebenen Koppelkörper geringer, so daß das derart ausgestaltete medizinische Handstück leiser arbeitet, soweit die Frequenz des Schwingungserzeugers im hörbaren Bereich liegt, und auch die Energieverluste an die Luft kleiner sind.
In Anspruch 23 ist eine alternative Ausbildung eines medizinischen Handstücks angegeben, welches ohne Koppelkörper auskommt. Dieses medizinische Handstück ist besonders einfach und somit preiswert und wartungsfreundlich.
Gemäß Anspruch 24 ist die erzielbare Schwingungsamplitude am Werkzeug des medizinischen Handstücks von Anspruch 23 besonders groß.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 : einen axialen Schnitt durch den Kopfabschnitt und einen benachbarten Νackenabschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines dentalen
Handstücks;
Figur 2 : eine vergrößerte Seitenansicht des Schwingungserzeugers und eines Koppelkδrpers von Figur 1;
Figur 3 : eine vergrößerte Seitenansicht des Schwingungs- erzeugers von Figur 1 mit einem alternativen Koppelkörper;
Figur 4: eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, in der ein Kopfabschnitt und ein benachbarter Nackenabschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines dentalen Handstücks gezeigt ist;
Figur 5 : eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines plattenförmigen Schwingungserzeugers ;
Figur 6 : eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines plattenförmigen
Schwingungserzeugers ;
Figur 7 : eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines plattenförmigen Schwingungserzeugers;
Figur 8 : einen Längsschnitt durch die Antriebseinheit eines dritten Ausführungsbeispiels eines dentalen Handstücks;
Figur 9 : einen Längsschnitt durch die Antriebseinheit eines vierten Ausführungsbeispiel eines dentalxen Handstücks ;
Figur 10: eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, in der ein Kopfabschnitt und ein Nackenabschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels eines dentalen Handstücks gezeigt ist; und
Figur 11: eine ähnliche Ansicht wie Figur 9, wobei jedoch eine abgewandelte Lagerung der Werkzeug-Spannzange gezeigt ist .
In Figur 1 trägt ein dentalxes Handstück insgesamt das Bezugszeichen 10. Das Handstück 10 umfaßt ein Gehäuse 11 mit einem länglichen rohrförmigen Nackenabschnitt 12, der von einem in der Zeichnung links zu denkenden nicht gezeigten im wesent- liehen koaxialen Griffabschnitt getragen ist. An den Nackenbschnitt 12 ist ein Kopfabschnitt 14 angeformt, welcher eine durch einen zylindrischen Stutzen 16 begrenzte Öffnung 18 aufweist, deren Längsachse in etwa senkrecht zur Längsachse des Naσkenabschnitts 1.2 verläuft. Es versteht sich, daß man die Längsachse der Öffnung 18 auch unter anderem Winkel als 90 zur Längsachse des Nackenabschnittes 12 anstellen kann, wobei der Anstellwinkel insgesamt vorzugsweise im Bereich zwischen 60 und 90 liegt.
Im Kopfabschnitt 14 ist eine Antriebseinheit 20 angeordnet. Diese umfaßt ein stabförmiges Paket aus axial gestapelten piezoelektrischen Scheiben (ohne Bezugszeichen) , die miteinander axial verspannt sind. Das Paket bildet einen Schwingungserzeuger 22.
Anstelle eines Scheibenpaketes kann der Schwingungserzeuger 22 auch einen monolithischen peizoelektrischen Block aufweisen, der dann keine Vorspannung zu haben braucht.
Die Antriebseinheit 20 umfaßt ferner zwei identische Koppelkörper 26 und 28, die jeweils über den einander gegenüberliegenden oberen bzw. unteren Längsseiten des Schwin- gungserzeugers 22 angeordnet sind. Wie besonders gut aus Figur 2 ersichtlich ist, bestehen die Koppelkörper 26 und 28 jeweils aus einem länglichen Federbügel mit Anschlußabschnitten 30 an dessen beiden Enden und einem zwischen diesen angeordneten, vom Schwingungserzeuger 22 weggebogenen und jeweils über einen Übergangsabschnitt 31 angeformten Biegeabschnitt 32 (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur die Abschnitte des in Figur 1 unteren Koppelkδrpers 26 mit Bezugszeichen versehen) .
Der Biegeabschnitt 32 kann in Abwandlung offen oder geschlossen (Topfform) sein, wobei gegebenenfalls eine Entlüftungsbohrung vorgesehen wird.
Alternativ kann der Biegeabschnitt 32. auch zum Schwingungs- erzeuger 22 hin gebogen sein. Dies ist in Figur 3 dargestellt.
Als Material kommt für die Koppelkörper 26 bzw. 28 insbesondere Federbronze oder Federstahl in Frage. Die Länge der Koppelkörper 26 und 28 entspricht seitlich gesehen in etwa der Länge des Schwingungserzeugers 22. Die Anschlußabschnitte 30 liegen flach auf der jeweiligen Längsseite des Schwingungserzeugers 22 auf und sind mit diesem über einen Klemmring (nicht dargestellt) verklemmt oder mit diesem verlötet oder verklebt.
An dem Biegeabschnitt 32 des Koppelkörpers 26 ist eine Spannhülse 34 befestigt, in der über eine Spannmutter 36 ein Werkzeug 38 verklemmbar ist.
An den beiden Stirnseiten des Schwingungserzeugers 22 sind Anschlußfahnen 40 und 42 vorhanden, die in entsprechende Steckbuchsen 44 und 46 eingesteckt sind. Der Schwingungserzeuger 22 ist über in der Figur nicht sieht- bare, da außerhalb der Schnittebene liegende Lagerzapfen, die an beiden Längsseiten des Schwingungserzeugers 22 in dessen axialer Mitte angeordnet sind, mit dem Gehäuse 11 des Handstücks 10 lösbar verbunden. Auf diese Weise ist die Antriebseinheit 20 auf einfache Weise lösbar in der Öffnung 18 im Kopfabschnitt 14 des Handstücks 10 gehalten. Die Steckbuchsen 44 und 46 sind durch Kabel 48 und 50, die durch den Nackenabschnitt 12 hindurch verlaufen, mit einer in der Figur nicht dargestellten Betriebseinheit verbunden, die Wechselstrom mit Ultraschallfrequenz (ggf. auch Hörfrequenz oder Infraschallfrquenz) bereitstellt.
Im Bereich des Kopfabschnitts 14 trägt der Nackenabschnitt 12 ferner eine auf die Spitze des Werkzeugs 38 gerichtete Düse 52, die über einen ebenfalls durch den Nackenabschnitt 12 zur Betriebseinheit führenden Schlauch 54 mit Abrasiv- material enthaltender Arbeitsflüssigkeit versorgt wird. Andere Arbeitsflüssigkeiten sind z.B. Wasser oder wässrige Lösungen von Wirksubstanzen.
Neben der Düse 52 ist im Nackenabschnitt 12 schließlich eine ebenfalls auf die Spitze des Werkzeugs 38 gerichtete Lampe 56 vorhanden, von der ebenfalls Anschlußkabel 58 zur Betriebseinheit führen.
Nun wird auf das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Handstücks 10 Bezug genommen. Funktionsäquivalente Teile tragen das gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungs- beispielen eingegangen:
Der Schwingungserzeuger 22 ist bei diesem Ausführungs- beispiel im Gegensatz zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht stabförmig sondern kreisscheibenförmig ausgebildet (vergl . Figur 5). Entsprechend handelt es sich bei den beiden Koppelkörpern 26 und 28 nicht um bügel- sondern um tellerförmige Teile, welche ebenfalls an ihrem umlaufenden Rand einen mit dem Schwingungserzeu- ger 22 auf eine der oben beschriebenen Weisen verbundenen Anschlußabschnitt 30, einen Übergangsabschnitt 31 und einen Biegeabschnitt 32 aufweisen.
An dem Biegeabschnitt 32 des in Figur 4 obenliegenden Koppelkörpers 28 ist eine vollzylindrische Gegenmasse 60 befestigt. Deren Mantelfläche ist auf in der Figur nicht dargestellte Art und Weise mit der inneren Mantelfläche einer in Werkzeugrichtung offenen topfartigen Halterung 62 verbunden (z.B. verlötet, verklebt oder verschraubt) . Für die Verbindung kommt auch Pressung in Frage. Das untere Ende der Halterung 62 erstreckt sich über die Gegenmasse 60 und über den Schwingungserzeuger 22 hinaus, wobei zwischen der äußeren Mantelfläche des Schwingungs- erzeugers 22 und der inneren Mantelfläche der Halterung 62 ein geringes Spiel vorhanden ist. Auf diese Weise wird einer ungewünschten reibungsbedingten Beschränkung der Schwingungsamplitude des Schwingungserzeugers 22 vorgebeugt, In einer oberen Stirnwand 61 der Halterung 62 ist eine Öffnung 63 vorhanden.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel und dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel von Figur 4 betrifft die Ausbildung der Öffnung 18 im Kopfabschnitt 14 des Handstücks 10. Anstelle eines rohrförmigen Stutzens weist der Kopfabschnitt 14 einen konisch zulaufenden Wandabschnitt 64 auf, an dessen unteres Ende eine die Öffnung 18 vorgebende und den Kopfabschnitt 14 unten teilweise verschließende Ringscheibe 66 angeformt ist. Diese weist die besagte kreisrunde mittige Öffnung 18 auf, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des Schwingungserzeugers 22. Die Halterung 62, in der die Schwingungseinheit 20 aufgenommen ist, ist mit ihrem unteren Rand an der Ringscheibe 66 befestigt und auf diese Weise mit dem Handstück 10 verbunden. Der Schwingungserzeuger 22 ist von der Ring- scheibe 66 etwas beabstandet angeordnet, so daß der Anschlußabschnitt 30 des unteren Koppelkörpers 26 die Ringscheibe 66 im Betrieb nicht berührt.
Über den Umfang der Ringscheibe 66 verteilt sind drei schräge Stutzen 70 angeformt, in denen jeweils eine Düse 52 zur Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit, insbesondere einer mit Abrasivmitteln vermischten Flüssigkeit eingeführt ist. Die Schrägstellung der Stutzen 70 ist dabei so gewählt, daß die Düsen 52 auf den vorderen Abschnitt (z.B. vorderes Drittel oder vordere Hälfte) des Werkzeugs 38 gerichtet sind, wo die Arbeitsflüssigkeit unter flachem Winkel auftrifft, so daß sich die Flüssigkeit als Ringstrom auf der Mantelfläche des Wrkzeuges zu dessen Spitze hin bewegt.
Im Nackenabschnitt 12 des Handstücks 10 ist in der Nähe des Kopfabschnitts 14 ferner eine Öffnung 71 vorgesehen, in die das Ende eines Lichtleiters 56 eingeführt ist. Die Öffnung 71, die den Lichtleiter 56 aufnimmt, ist so ausgerichtet, daß der Bereich der Spitze des Werkzeugs
38 beleuchtet wird.
In den Figuren 6 und 7 sind weitere Ausführungsbeispiele von Schwingungserzeugern 22 dargestellt. Der Schwingungs- erzeuger in Figur 6 ist im Gegensatz zu dem von Figur
5 nicht kreisscheiben- sondern kreisringförmig. Die entsprechenden Koppelkörper wären in diesem Falle jedoch ebenfalls tellerförmig und rund. In Figur 7 ist der Sσhwingungserzeuger 22 quadratisch. Ein entsprechender Koppelkörper müßte dann also schüsseiförmig mit quadratischer Grundfläche ausgebildet sein.
In den Figuren 8 und 9 sind weitere Ausführungsbeispiele von in den Kopfabschnitt 14 des Handstücks 10 integrierbaren Antriebseinheiten 20 dargestellt, welche nicht mit piezo- elektrischen, sondern mit elektromagnetischen Schwingungs- erzeugern 22 arbeiten. Zu den in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen funktionsäquivalente Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Auf sie wird hier nicht mehr im Detail eingegangen. Ferner sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur die Antriebseinheiten 20, jedoch nicht die sie umgebenden und tragenden Teile des Handstücks 10 dargestellt .
Neben dem elektromagnetischen Schwingungserzeuger 22, der weiter unten im Detail beschrieben ist, umfassen die in den Figuren 8 und 9 dargestellten Antriebseinheiten 20 jeweils noch einen als Membran ausgebildeten Koppelkörper 26. An diesem ist über die nur schematisch angedeutete Spannzange 34 ein Werkzeug 38 befestigbar.
Der Schwingungserzeuger 22 ist als elektromagnetischer Aktor ausgebildet und umfaßt in Figur 8 ein topfförmiges Gehäuse 72, dessen Längsachse mit der Längsachse des Werkzeugs 38 fluchtet und das eine Umfangswand 74 aufweist Mittig ist in dem Gehäuse 72 eine gestufte Vertiefung 76 vorhanden, welche als Sitz für einen U-förmigen Kern 78 mit hoher Sättigungsmagnetisierung (vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material) dient, um den wiederum eine Magnetspule 80 gewickelt ist.
Die Membran 26 ist über die von der ringförmigen Umfangswand 74 begrenzte Ausnehmung gespannt und am Rand der Umfangswand 74 befestigt. In Ihrer Mitte trägt sie auf ihrer dem Kern 78 zugewandten Seite eine Ankerplatte
82 aus einem Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung (vorzugsweise aus weichmagnetischem Material) . Alternativ kann die Ankerplatte 82 aus einem Permanentmagnetmaterial bestehen. Die Ankerplatte 82 kann an der Membran 26 z.B. durch Kleben, Nieten etc. befestigt sein. Gegebenen- falls kann die Ankerplatte 82 auch mit der auf der anderen Seite der Membran 26 angeordneten Spannzange 34 für das Werkzeug 38 verbunden und die Membran 26 dazwischen verklemmt sein.
In der Membran 26 können Durchbrechungen 83 vorhanden sein, welche dazu dienen, die Schallabstrahlung der Membran
26 im Betrieb zu reduzieren.
Der in Figur 9 dargestellte magnetische Aktor 22 umfaßt ebenfalls ein Gehäuse 72 mit einer ringförmigen Umfangswand 74', deren Höhe jedoch im Vergleich zu der in Figur 8 dargestellten Umfangswand 74 klein ist. Das Gehäuse 72 ist aus einem permanentmagnetischen Material hergestellt. Die Feldlinien verlaufen dabei in radialer Richtung.
Anstelle einer gestuften Vertiefung ist in ihm jedoch eine ringförmige Nut 84 vorhanden, deren Längsachse mit der Achse des Werkzeugs 38 fluchtet.
Über die durch die Umfangswand 74' begrenzte Ausnehmung ist ebenfalls eine Membran 26 gespannt, an der auf ihrer zum Gehäuse 72 zeigenden Seite ein hülsenförmiger Spulenkörper 86 mit einer von diesem getragenen Magnetspule 80 befestigt ist . Der Durchmesser und die Lage des Spulen- körpers 86 und der Magnetspule 80 sind so gewählt, daß diese Teile in Einbaulage unter geringem Spiel in der Nut 84 bewegbar sind.
Der zwischen der Membran 26 und dem Gehäuse 72 gebildete Raum kann von einem Kühlgas (nicht dargestellt) zwangdurchströmt sein, welches durch zwei in der Figur nicht sichtbare Öffnungen, die in der den Raum begrenzenden Wand vorgesehen sind, ein- und austreten kann.
Alternativ kann man eine Kühlung dadurch bewirken, daß man in dem Gehäuse 72 einen Kühlmittelkanal vorsieht, der von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
Das schließlich in Figur 10 dargestellte Handstück 10 kommt ohne jeglichen Koppelkörper aus. Auch hier sind funktionsäquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet und es wird nur auf die wesentlichen Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eingegangen:
Im Kopfabschnitt 14 des Gehäuses 11 des Handstücks 10 von Figur 10 ist in dessen obere Begrenzungswand eine Metallplatte 88 eingegossen, an der die eine Stirnwand eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers 22 befestigt ist. Der Schwingungserzeuger 22 hat Stabform und ist gleich wie jene in den Figuren 1 und 4 aufgebaut, er ist jedoch mit seiner Schwingungsachse parallel zur Bewegungsachse des Werkzeugs 38 angeordnet. Die Spannzange 34, an der über eine Spannmutter 36 das Werkzeug 38 befestigbar ist, ist direkt an der anderen Stirnwand des Schwingungserzeugers
22 befestigt. Da die Amplitudenverstärkung durch den Koppelkörper fehlt, sind die am Werkzeug 38 erzielbaren Schwingungsamplituden kleiner als bei den in den Figuren 1 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen. Andererseits ist die hier angegebene Antriebseinheit 20 einfacher aufgebaut und somit preiswerter herstellbar sowie weniger wartungs- anfällig.
Das in Figur 1 dargestellte und oben beschriebene dentalxe Handstück 10 arbeitet folgendermaßen:
Von der Betriebseinheit her wird der Schwingungserzeuger 22 über die Kabel 48 und 50 so angesteuert, daß er sich in seiner Längsachse mit hoher Frequenz zusammenzieht und wieder ausdehnt, seine Länge also mit hoher Frequenz verändert . Somit verändert sich auch der Abstand zwischen den beiden Anschlußabschnitten 30 des unteren Koppelkörpers 26 mit der gleichen Frequenz und Amplitude. In der Folge biegt der Biegeabschnitt 32 mit derselben Frequenz, jedoch einer aufgrund der geometrischen Verhältnisse größeren Amplitude in zur Achse des stabförmigen Schwingungserzeugers 22 senkrechter Richtung aus, und das an ihm befestigte Werkzeug 38 wird so in zur Achse des Nackenabschnittes 14 senkrechter Richtung bewegt . Je geringer dabei die Ruhedurchbiegung des Biegeabschnitts 32 ist, desto größer ist die Auslenkung bei vollständiger Kontraktion des Schwingungserzeugers 22. Auf diese Weise ist es also möglich, den Schwingungserzeuger 22 im Kopfabschnitt 14 des Handstücks 10 anzuordnen und dennoch mit Hilfe des Koppelkδrpers 26 die erforderlichen Amplituden in der gewünschten Richtung der Achse des Werkzeugs 38 zu erreichen.
Die Wirksamkeit der Behandlung wird durch die Zufuhr von mit Abrasivmitteln vermischter Flüssigkeit durch die Düse
52 deutlich gesteigert. Ein präzises Arbeiten wird durch die Beleuchtung des Behandlungsgebiets mit Hilfe der Lampe 56 ermöglicht.
Das in Figur 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Handstücks 10 arbeitet ähnlich:
Aufgrund der scheibenförmigen Ausbildung des Schwingungs- erzeuger 22 und der tellerförmigen Ausbildung der beiden Koppelkörper 26 und 28 ist die Antriebseinheit 20 insgesamt stabiler und somit auch das Werkzeug 38 sicherer in der notwendigen Arbeitsorientierung geführt .
Dadurch, daß der Schwingungserzeuger 22 über den oberen Koppelkörper 28 und die Gegenmasse 60 sowie die Halterung 62 am Gehäuse 11 des Handstücks 10 befestigt ist, addieren sich die Schwingungsamplituden der Koppelkörper 26 und 28 in Abtriebsrichtung. Somit wird bei insgesamt im wesentlichen gleicher Baugröße des in Figur 4 dargestellten Schwingungserzeugers 22 gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Schwingungserzeuger 22 am Werkzeug 38 die doppelte Schwingungsamplitude erzielt.
Aufgrund der näher am Werkzeug 38 liegenden Anordnung der Düsen 52 und der Beleuchtung 56 ist dabei eine noch präzisere Gewebebehandlung möglich. Die über den Umfang verteilten Düsen 52 ermöglichen ferner eine besonders gleichmäßige Zuführung der mit Abrasivmittel versetzten Flüssigkeit, was das Behandlungsergebnis weiter verbessert.
Bei der in Figur 8 dargestellten Antriebseinheit 20 fließt im Betrieb Wechselstrom durch die Magnetspule 80. Hierdurch wird die Ankerplatte 82 von der Magne spule 80 angezogen und abgestoßen.
Die Federkonstante der Membran 26 und die Gesamtmasse der beweglichen Teile der Antriebseinheit 20 sind so auf die Frequenz des Wechselstroms abgestimmt, daß sie in Resonanz schwingen. Die in der Magnetspule 80 erzeugte Wärme kann durch die Verbindung zwischen dem Kern 78 und dem metallischem Gehäuse 72 effizient abgeleitet werden.
Beim Betrieb der in Figur 9 dargestellten Antriebseinheit 20 fließt Wechselstrom durch die mit der Membran 26 verbundene Magnetspule 80. Hierdurch wird in Zusammenarbeit mit dem permanentmagnetischen Gehäuse 72 auf die Magnetspule 80 eine Kraft ausgeübt. Auf diese Weise wird die Membran 26 und das mit ihr verbundene Werkzeug 38 in Schwingungen versetzt, wobei die Schwingungsfrequenz der Frequenz des Wechselstroms entspricht. Durch die Zwangs- durchStrömung des zwischen dem Basiskörper 72 und der Membran 26 liegenden Raums mit einem Kühlfluid wird die in der Magnetspule induzierte Wärme effektiv abgeführt . Je nach dem Druck, der in dem Kühlfluid zwischen Membran 26 und Gehäuse 72 herrscht, kann eine Dämpfung des schwingessen Systems eingestellt werden, falls gewünscht.
Die Gesamtamplitude der Bewegung des Werkzeuges 38 beträgt in der Praxis zwischen 5μm und 100 μm, vorzugsweise zwischen lOμm und 40μm.
Die Frequenz, mit welcher das Werkzeug 38 bewegt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 kHz. Für bestimmte Arbeiten sind aber auch kleinere Frequenzen bis herab zu Frequenzen im hörbaren Bereich und im Bereich des Infraschalles möglich. Umgekehrt kann man die Frequenz auch über den erstgenannten bevorzugten Frequenzbereich anheben, z.B. bis 100 kHz um so durch höhere Frequenz für ausreichende Bereitstellung von Schwingungsenergie zu sorgen, wenn aus geometrischen
Gründen die Bewegungsamplitude des Werkzeuges 38 nur klein sein kann.
Bei der abgewandelten Antriebseinheit nach Figur 11 sind Bauelemente, die obenstehend schon unter Bezugnahme auf Figur 9 erläutert wurden, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Bauelemente werden nachstehend nicht nochmals beschrieben.
Der Schwingungserzeuger 22 nach Figur 11 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 9 dadurch, daß auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite des Kernes 72 eine scheibenförmige Vertiefung 90 vorgesehen ist, von denen die untere durch die Membran 26, die obere durch eine Membran 26' überdeckt ist, die an ihrem Rande fest mit dem Kern 72 verbunden ist . Zwischen den beiden Vertiefungen 90 erstreckt sich ein stabförmiger Ansatz 92 der Spannhülse 34 durch eine Bohrung 94 des Kernes 72. Am Ende des Ansatzes 92 ist ein Kopf 96 vorgesehen, der mit der oberen Membran 26' auf ähnliche Weise fest verbunden ist, wie dies die Spannhülse 34 mit der unteren Membran 26 ist. Die Wirkungsweise der Antriebseinheit nach Figur 11 ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige der Antriebseinheit nach Figur 9, nur ist das Werkzeug besser gegen Verkanten gesichert, da die Spannhülse 34 über ihren Ansatz 92 an zwei axial beabstandeten Membranen 26, 26' gelagert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Medizinisches, vorzugsweise dentales Handstück zur Behandlung von Geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen Schwingungen, mit einem Gehäuse (11) , welches einen Nackenabschnitt (12) und einen Kopfabschnitt (14) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (11) angeordneten Schwingungserzeuger (22) , welcher über einen im Kopfabschnitt (14) des Handstücks (10) angeordneten Koppelkörper (26; 28) ein Werkzeug (38) antreibt, dessen Bewegungsrich- tung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Nackenabschnitts (12) verläuft,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schwingungserzeuger (22) ebenfalls im Kopfabschnitt (14) des Handstücks (10) angeordnet ist.
2. Medizinisches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennkennzeichnet, daß die Koppelkörper (26, 28) mindestens zwei mit dem Schwingungserzeuger (22) verbundene Anschlußabschnitte (30) und einen dazwischenliegenden konvexen oder konkaven Biegeabschnitt (32) aufweisen.
3. Medizinisches Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Schwingungserzeuger (22) zwischen gegenüberliegenden Anschlußabschnitten (30) des Koppel- körpers (26, 28) angeordnet ist.
4. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs- erzeuger (22) Stabform hat und im Betrieb in Stablängsachse schwingt .
5. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkörper (26, 28) von der Seite gesehen z.B. im wesentlichen kreisseg- mentförmige, dachförmige oder mehrecksegmentförmige Kontur hat .
6. Medizinisches Handstück nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (22) plattenförmig ist und rechteckige, insbesondere quadratische, oder ring- oder scheibenförmige Randkontur aufweist.
7. Medizinisches Handstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkörper (26, 28) die
Form eines KugelSegments, einer Pyramide oder eines Tellers hat, entsprechend der Ausbildung des Schwin- gungserzeugers (22) .
8. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Werkzeug (38) abgewandten Seite des Schwingungserzeugers (22) ein zweiter Koppelkδrper (28) angeordnet ist.
9. Medizinisches Handstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Koppelkörper (28) mit dem Gehäuse (11) des Handstücks (10) verbunden ist.
10. Medizinisches Handstück nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Koppelkörper (28) und dem Gehäuse (11) des Handstücks (10) eine träge Masse (60) angeordnet ist.
11. Medizinisches Handstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (22) , der zweite Koppelkörper (28) , vorzugsweise auch der erste Koppelkörper (26) , und die träge Masse (60) in einer in Abtriebsrichtung offenen topfartigen Halterung (62) angeordnet sind und die träge Masse (60) am Gehäuse (11) des Handstücks (10) befestigt ist.
12. Medizinisches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkörper ein Federelement, insbesondere eine Membran (26) umfaßt, mit der einerseits das Werkzeug (38) verbindbar ist und die andererseits vom Schwingungserzeuger (22) in Schwingungen versetzt wird.
13. Medizinisches Handstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger einen elektromagnetischen Aktor (22) umfaßt.
14. Medizinisches Handstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Aktor (22) einen gehäusefesten Elektromagneten (78) und einen an der Membran (26) befestigten Anker (82) umfaßt.
15. Medizinisches Handstück nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektromagnetische Aktor (22) einen gehäusefesten Magneten, insbesondere Permanentmagneten (72) , und eine an der Membran (26) befestigte Magnetspule (80) umfaßt .
16. Medizinisches Handstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet einen Kern (72) mit einer ringförmigen Nut (84) aufweist, in die eine ringförmige Magnetspule (80) eingeführt ist.
17. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 12 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum hinter der Membran (26) von einem gasförmigen Fluid zwangsdurch- strömt wird.
18. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 12 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand des hinter der Membran (26) liegenden Raumes eine Entlüftungsöffnung aufweist.
19. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante der Membran (26) und die Masse des schwingfähigen Systems, welches durch die bewegten Teile des Schwingungserzeugers (22) gebildet ist, und die Schwingungsfrequenz des Schwingungserzeugers (22) so aufeinander abgestimmt sind, daß das System in Resonanz arbeitet .
20. Medizinisches Handstück nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (38) bzw. eine Werkzeug-Spannhülse (34) von zwei axial beabstandeten Federelementen, insbesondere Membranen (26, 26') geführt ist, die zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt (92) sind.
21. Medizinisches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger lösbare Anschlußelemente aufweist, mit denen er mit dem Gehäuse des Handstücks verbunden ist .
22. Medizinisches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkörper (26; 28) Materialausnehmungen aufweist.
23. Medizinisches Handstück zur Behandlung von Geweben mit vorzugsweise hochfrequenten mechanischen Schwingungen, mit einem Gehäuse (11) , welches einen Nackenabschnitt (12) und einen Kopfabschnitt (14) aufweist, mit einem in dem Gehäuse angeordneten Schwingungserzeuger (22) , welcher ein Werkzeug (38) antreibt, dessen Bewegungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Nackenabschnitts (12) verläuft,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schwingungserzeuger (22) ein Festkörperschwinger ist, welcher senkrecht zur Achse des Nackenabschnitts (12) angeordnet, an einer ersten Stelle am Gehäuse (11) abgestützt und an einer von der ersten Stelle entfernten zweiten Stelle mit Mitteln (34) zum Anbringen eines Werkzeugs (38) versehen ist.
24. Medizinisches Handstück nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stelle eine erste Stirnfläche des Festkörperschwingers (22) und die zweite Stelle eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche des Festkörperschwingers (22) ist.
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