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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung,
speziell eine Kraftübertragungsvorrichtung
mit einem flexiblen Kraftübertragungskabel
zum Antreiben eines zahnärztlichen
Handstückes.
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Praktizierende
Zahnärzte
benutzen eine Vielzahl von Werkzeugen für zahnärztliche Behandlungen, wie
etwa Bohren, Schleifen, Polieren, Zahnsteinentfernung und andere
periodontale Behandlungen, Wurzelkanaltherapie und dergleichen.
Ein Zahnarzt benutzt oft eine Vielzahl von Werkzeugen für einen
einzelnen Behandlungsvorgang. Ein Bohrwerkzeug, eine Lichtquelle,
Spülluft
und Spülwasser
werden häufig
benötigt,
um eine einzelne Behandlung durchzuführen. Da ein Mund ein kleiner
Raum ist, in dem man arbeiten muss, und Kinder sowie solche, die
an einem Trismus leiden oder anderweitig in ihrer Fähigkeit
eingeschränkt
sind, ihren Mund zu öffnen, ist
es häufig
schwierig, gut zu sehen und Instrumente in allen Bereichen des Mundes
zu betätigen.
Wenn ein Zahnarzt nicht deutlich im Arbeitsbereich sehen kann oder
einen Zahn oder Zahnfleischbereich nicht unter einem besonderen
Winkel erreichen kann, ist es eher wahrscheinlich, dass ein schmerzhaftes
Abgleiten auftreten kann oder die Behandlungsprozedur anderweitig
eingeschränkt
ist. Außerdem
wird mehr als eine Hand und/oder Person gebraucht, um Vorrichtungen
für Luft,
Wasser, Licht und Bohren gleichzeitig oder übergangslos zu bedienen.
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Zahnärztliche
Bohrer werden normalerweise pneumatisch oder elektrisch angetrieben,
wobei der Motor direkt an ein abnehmbares Handstück gekuppelt ist. Pneumatische
Bohrer sind in Hochdrehzahlkonfigurationen nützlich, aber schwierig genau
mit einem Fußpedal
zu bedienen, und stellen oft kein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung. Elektrisch angetriebene
Bohrer schaffen bessere Steuerung und höheres Drehmoment, was aber
ein größeres und
viel schwereres Handstück
aufgrund der Verwendung eines Elektromotors und zugehöriger Komponenten
unmittelbar am Handstück
zur Folge hat. Das größere Ausmaß und Gewicht
des elektrisch angetriebenen Handstückes behindert die Fingerfertigkeit,
ermüdet
den Zahnarzt schneller und verstellt die Mundöffnung und den Blickwinkel
des Zahnarztes.
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Was
deshalb gebraucht wird ist ein zahnärztliches Werkzeug, das ein
Handstück
hat mit den Eigenschaften eines pneumatischen Bohrers mit dem gesteigerten
Drehmoment und mit der Drehzahlpräzision eines Elektromotors.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Kurz
gesagt ist die vorliegende Erfindung ausgerichtet auf ein längliches
flexibles Kraftübertragungskabel
zum Ankuppeln eines Elektromotors innerhalb einer Steuereinheit
mit einem zahnärztlichen Handstück. Das
Handstück
hat ein drehbares Werkzeug, welches zur Durchführung zahnärztlicher Arbeit innerhalb
des Mundes eines Patienten benutzt wird. Die Kraftübertragungsvorrichtung
umfasst eine im Allgemeinen flexible und längliche Hülle, welche ein proximales
Anschlussende, ein distales Anschlussende und eine Längsachse
hat, die sich zwischen dem proximalen und distalen Anschlussende erstreckt.
Das proximale Anschlussende ist an der Steuereinheit befestigbar,
und das distale Anschlussende ist am zahnärztlichen Handstück befestigbar. Ein
gewöhnlich
flexibles und längliches
Antriebskabel ist drehbar innerhalb der Hülle angeordnet. Das Antriebskabel
ist allgemein um die Längsachse
verdrehbar und hat ein proximales Ende zum Kuppeln mit dem Elektromotor
und ein distales Ende zum Kuppeln mit dem und zum Antreiben des
zahnärztlichen
Handstückes.
Das Antriebskabel überträgt Drehmoment
vom Elektromotor zum zahnärztlichen Handstück.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Erfindung ausgerichtet auf eine Kraftübertragungsvorrichtung zum
Antreiben eines dentalen Handstückes,
das ein drehbares Werkzeug zur Durchführung zahnärztlicher Arbeit innerhalb
des Mundes eines Patienten hat. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst
eine Steuereinheit, die einen Elektromotor aufnimmt, und ein flexibles
Kraftübertragungskabel.
Das flexible Kraftübertragungskabel
schließt
eine allgemein flexible und längliche
Hülle ein,
welche ein proximales Anschlussende, ein distales Anschlussende
und eine Längsachse
hat, die sich zwischen dem proximalen und dem distalen Anschlussende
erstreckt. Das proximale Anschlussende ist an der Steuereinheit
angebracht, und das distale Anschlussende ist am zahnärztlichen
Handstück
befestigbar. Ein im Allgemeinen flexibles und längliches Antriebskabel befindet
sich verdrehbar innerhalb der Hülle.
Das Antriebskabel ist allgemein um die Längsachse verdrehbar und hat
ein proximales Ende, welches mit dem Elektromotor gekuppelt ist,
und ein distales Ende zum Kuppeln mit dem und zum Antreiben des
zahnärztlichen
Handstückes
derart, dass Drehmoment vom Elektromotor zum zahnärztlichen
Handstück übertragen
wird.
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Nach
einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf eine Kraftübertragungsvorrichtung
zum Antreiben eines zahnärztlichen
Handstückes
ausgerichtet, welches ein drehbares Werkzeug zur Durchführung zahnärztlicher
Arbeiten innerhalb des Mundes eines Patienten hat. Die Kraftübertragungsvorrichtung
umfasst eine Steuereinheit, die einen elektrischen Motor aufnimmt.
Die Steuereinheit hat einen Anzeigebildschirm und zumindest einen
Steuerknopf. Das flexible Kraftübertragungskabel schließt eine
allgemein flexible und längliche
Hülle ein,
die ein proximales Anschlussende, ein distales Anschlussende und
eine Längsachse
hat, die zwischen dem proximalen und dem distalen Anschlussende
verläuft.
Das proximale Anschlussende hat einen Gewindekragen, der abnehmbar
an der Steuereinheit befestigt ist, und das distale Anschlussende
ist entfernbar am zahnärztlichen
Handstück
befestigbar. Ein gewöhnlich
flexibles und längliches
Antriebskabel ist verdrehbar innerhalb der Hülle angebracht. Das Antriebskabel
ist allgemein um die Längsachse drehbar
und hat ein proximales Ende, das mit dem Elektromotor gekuppelt
ist, und ein distales Ende, welches mit dem zahnärztlichen Handstück gekuppelt
ist und dieses antreibt, sodass Drehmoment vom elektrischen Motor
zum zahnärztlichen
Handstück übertragen
wird. Eine Wasserleitung verläuft
von der Steuereinheit durch das flexible Kraftübertragungskabel zum zahnärztlichen
Handstück.
Eine Luftleitung erstreckt sich von der Steuereinheit aus durch das
flexible Kraftübertragungskabel.
Ein Versorgungssystem, das an die Steuereinheit angeschlossen ist,
liefert Luft und Wasser zu den jeweiligen Luft- und Wasserleitungen.
Ein Fußpedal,
welches die Drehzahl des elektrischen Motors steuert, ist an das Versorgungssystem
angeschlossen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
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Die
vorausgegangene Zusammenfassung wie auch die folgende detaillierte
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden besser
verstanden, wenn sie in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen
gelesen werden. Zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung ist in
den Zeichnungen eine Ausführungsform
dargestellt, wie sie gegenwärtig
bevorzugt wird. Es sollte jedoch verständlich sein, dass die Erfindung
nicht auf die dargestellten bestimmten Anordnungen und Mittel eingeschränkt ist.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Kraftübertragungsvorrichtung mit
einer Steuereinheit und einem flexiblen Kraftübertragungskabel gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die an ein zahnärztliches Handstück angeschlossen
ist und schematisch mit einem Versorgungssystem und Fußpedal verbunden
ist;
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2 eine
linke Seitenansicht des in 1 gezeigten
flexiblen Kraftübertragungskabels;
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3 eine
Querschnittsansicht, teilweise weggebrochen, des in 2 gezeigten
Kabels entlang der Linie 3-3 in 2;
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4 eine
rechtsseitige Ansicht einer in 1 gezeigten
Handstückkupplung;
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5 eine
rechtsseitige Ansicht des flexiblen Kraftübertragungskabels in 1;
und
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6 eine
Querschnittsansicht der Handstückkupplung
gemäß 5 entlang
der Linie 6-6 der 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur der
Einfachheit wegen benutzt und ist nicht einschränkend. Die Wörter „rechts", „links", „unten" und „oben" bezeichnen Richtungen
in der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. Die Wörter „einwärts" und „auswärts" beziehen sich auf
Richtungen jeweils in Richtung auf das und weg vom geometrischen
Zentrum einer Kraftübertragungsvorrichtung
zum Antreiben eines zahnärztlichen
Handstückes
gemäß der vor liegenden
Erfindung und ihrer vorgesehenen Teile. Wenn es nicht ausdrücklich dargelegt
ist, sind die Begriffe „ein" und „eine" und „der", „die" und „das" nicht auf ein Element beschränkt, sondern
sollten stattdessen mit der Bedeutung „zumindest ein" solches Element
gelesen werden. Die Terminologie schließt oben aufgeführte Wörter, deren
Ableitungen und Wörter
mit ähnlicher Bedeutung
ein.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern durchweg gleiche Elemente
bezeichnen, ist in den 1–6 eine Kraftübertragungsvorrichtung,
die allgemein mit 10 bezeichnet ist, zum Antreiben eines
zahnärztlichen
Handstückes (Handstück) 12 gezeigt.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 10 hat
ein flexibles Kraftübertragungskabel 14,
welches eine Steuereinheit 16 an einen lösbaren Bohrer
oder anderes Handstück 12 kuppelt.
Das Handstück 12 ist
aus dem Stand der Technik bekannten Handstücken ähnlich, die abnehmbar mit dem
antreibenden Ende eines pneumatischen oder elektrischen Motors verriegelt
oder gekuppelt sind. Das Handstück 12 dient
zur Durchführung
zahnärztlicher Arbeiten
an einem Zahn oder zugehörigen
Bereich, wie es weiter im Detail unten diskutiert wird.
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Die
Steuereinheit 16 nimmt elektrische Komponenten und einen
elektrischen Motor 18 zum Versorgen und Antreiben des Handstückes 12 auf.
Die Steuereinheit 16 schließt eine Anzahl Einlassanschlüsse, teilweise
bei 26 gezeigt, für
die Zufuhr von Wasser und Luft zwecks Verwendung im Handstück 12 ein.
Die Steuereinheit 16 ist operativ mit einem Versorgungssystem 20 (schematisch
dargestellt) in Nähe
des Behandlungsstuhles (nicht dargestellt) und einem Fußpedal 22 (schematisch
dargestellt) verbunden, welches mit dem Versorgungssystem 20 verbunden
ist. Das Fußpedal 22 steuert
die Drehzahl des elektrischen Motors 18. Das Fußpedal 22 ist
auf dem Boden in nähe
des Behandlungsstuhles platziert, um es dem Zahnarzt bzw. der Zahnärztin zu
ermöglichen,
die Drehzahl des Handstückes
mit seinem oder ihrem Fuß zu
steuern. Die Steuer einheit 16 schließt vorzugsweise einen Anzeigebildschirm 28 ein.
Der Anzeigebildschirm 28 ist vorzugsweise ein LCD-Bildschirm
oder ähnlicher
elektronischer Bildschirm zur Anzeige von Einstellungen und Betriebszuständen der
Steuereinheit 16. Die Steuereinheit 16 schließt auch
vorzugsweise zumindest einen Steuerknopf oder Schalter 30 zum
Steuern verschiedener Einstellungen der Steuereinheit 16 ein.
Alternativ können
die Steuerknöpfe 30 von
der Steuereinheit 16 entfernt angeordnet sein, wie etwa
auf den Behandlungsstuhl, dem Versorgungssystem 20, dem
Fußpedal 22 oder
auf dem flexiblen Kraftübertragungskabel 14 nahe
dem Handstück 12.
Die Drehzahl des Elektromotors 18 kann auf dem Bildschirm 28 angezeigt werden.
Die Steuerknöpfe 30 erlauben
es einem Anwender, Drehmoment- und Drehzahlgrenzen des flexiblen
Kraftübertragungskabels 14 einzustellen.
Andere Einstellungen schließen
ein, sind aber nicht beschränkt
auf das Einschalten einer Lampe 66 (weiter unten beschrieben),
die Einstellung eines Auto-Reverse-Betriebs, das Programmieren,
welcher spezifische Anschluss oder welches besondere Handstück 12 gerade
benutzt wird, und auch verschiedene weitere Vorgaben für die Kraftübertragungsvorrichtung 10.
Die Steuereinheit 16 wird vorzugsweise durch ein Netzteil 24 versorgt.
Jedoch kann die Steuereinheit 16 alternativ durch das Versorgungssystem 20 versorgt
werden.
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Mit
Bezug auf die 1–3 enthält die flexible
Kraftübertragungsvorrichtung 10 ein
proximales Anschlussende 32 und ein distales Anschlussende 34.
Eine Längsachse 36 (3)
erstreckt sich zwischen dem proximalen und dem distalen Anschlussende 32, 34.
Das flexible Kraftübertragungskabel 14 schließt ein Antriebskabel 38 ein,
welches allgemein um die Längsachse 36 drehbar
ist. Das Antriebskabel 38 ist vorzugsweise ein metallisches
Kabel des geflochtenen oder gewickelten Typs, aber das Antriebskabel 38 kann
aus nahezu jedem Material bestehen und jede Gestaltung derart haben,
dass beim Antriebskabel 38 der dünnste Querschnitt stark genug
ist, um dem Drehmoment Stand zu halten, wel ches zum Antreiben des
zahnärztlichen
Handstückes 12 notwendig
ist. Das Antriebskabel 38 hat ein kodiertes proximales
Ende 38a, welches so bemessen und geformt ist, dass es
in die Abtriebswelle (nicht dargestellt) des elektrischen Motors 18 passt oder
auf andere Weise an der Abtriebswelle befestigt ist. Alternativ
kann das proximale Ende 38a einen Gewindekragen (nicht
dargestellt) einschließen,
der durch Verschrauben an der Abtriebswelle des Elektromotors 18 befestigt
ist. Das distale Ende des Antriebskabels 38 ist an einer
Abtriebswelle 44 angebracht und treibt diese an. Das Antriebskabel 38 ist vorzugsweise
starr an der Abtriebswelle 44 (siehe 6)
befestigt, das Antriebskabel 38 und die Abtriebswelle 44 können aber
auch einstückig
geformt sein.
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Die
flexible Kraftübertragungsvorrichtung 10 schließt eine
flexible und längliche
Kabelabdeckung oder Kabelhülle 40 ein.
Die Hülle 40 ist
eine flexible äußere Abdeckung,
um das Antriebskabel 38 und die Luft- und Wasserleitungen 42 zu
schützen.
Die Kabelabdeckung 40 ist bevorzugt aus einem Polymermaterial
gestaltet, sie ist speziell eine PEEK-Abdeckung. Jedoch kann die Kabelabdeckung 40 aus
jedem geeigneten Material gebaut sein, wie etwa als gewickelte Metallabdeckung,
um eine flexible, leichtgewichtige und haltbare Schutzhülle zu schaffen.
Die Hülle 40 ist
vorzugsweise am Antriebskabel 38 an den proximalen und
distalen Anschlussenden 32, 34 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 montiert oder
befestigt. Die Hülle 40 ist
bevorzugt am Antriebskabel 38 mittels eines Kugellagerringes 68 oder eines
sonstigen geeigneten Verbinders derart angeschlossen, dass sich
das Antriebskabel 38 relativ zur Hülle 40 drehen kann.
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Das
proximale Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 ist
vorzugsweise abnehmbar an der Steuereinheit 16 befestigt,
obwohl das Kraftübertragungskabel 14 auch
starr mit der Steuereinheit 16 verbunden sein kann. Das
proximale Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 schließt vorzugsweise
einen mit Gewinde versehenen Kragen 46 ein, der verdrehbar
am proximalen Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 montiert
ist und durch Verschrauben an der Steuereinheit 16 befestigt
ist. Das proximale Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 hat
auch vorzugsweise ein Endgehäuse 48.
Der Kragen 46 ist drehbar über dem Endgehäuse 48 montiert.
Das Anziehen des Kragens 48 in der passenden Richtung zieht
das proximale Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 in
Richtung auf die Steuereinheit 16 und bringt das Antriebskabel 38 in
Eingriff mit dem elektrischen Motor 18.
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Unter
Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 schließt das proximale
Anschlussende 32 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 vorzugsweise zumindest
einen Stift und bevorzugt zwei beabstandete Stifte 50 zum
Einstecken in die und zur elektrischen Verbindung mit der Steuereinheit 16 ein.
Die Stifte 50 werden zur Bildung eines elektrischen Anschlusses
für jede
der elektrischen Komponenten des Handstückes 12 benutzt. Das
proximale Anschlussende 32 hat ebenfalls bevorzugt eine
Anzahl Anschlüsse 42a als
Verbindung zu den Luft- und Wasserleitungen 42. Die Anschlüsse 420 stehen
vorzugsweise in fluidischer Verbindung mit einer entsprechenden
Anzahl von Luft- und Wasserleitungen 42 innerhalb der Steuereinheit 16.
Die Anschlüsse 42a und
entsprechende Luft- und Wasserleitungen 42 sind bevorzugt
so angeordnet, dass zumindest ein Luftanschluss zum Kühlen der
Lampe 66 und anderer Komponenten und ein Anschluss 42c zur
Bereitstellung von Spülwasser
gebildet werden. Die Luft- und Wasserleitungen 42 verlaufen
entlang der Seite des Antriebskabels 38 und sind radial
nach außen vom
Antriebskabel 38 beabstandet und haben vorzugsweise ringsum
innerhalb der Höhle 14 einen
Abstand zueinander.
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Gemäß den 3 und 6 ist
die Abtriebswelle 44 innerhalb einer Handstückkupplung 52 am
distalen Anschlussende 34 des flexiblen Kraftübertragungskabels 14 untergebracht.
Die Abtriebswelle 44 hat ein t- förmiges
distales Ende 44a. Die Handstückkupplung 52 schließt ein Kupplungsendgehäuse 54 ein,
welches sich bevorzugt starr teilweise über das distale Ende der Hülle 40 erstreckt.
Ein Handstückstecker
(Stecker) 56 erstreckt sich vom distalen Ende der Handstückkupplung 52 aus
und überdeckt
vorzugsweise die Abtriebswelle 44, um Anwender vor der
Abtriebswelle 44 zu schützen, wenn
das Handstück
abgenommen ist. Das Handstück 12 nimmt
den Stecker 56 auf und schnappt rastend in lösbaren Eingriff
mit der Handstückkupplung 52.
Eine federvorgespannte lösbare
Arretierung 58 ist bevorzugt innerhalb der Handstückkupplung 52 angeordnet.
Wenn das Handstück 12 von
der Handstückkupplung 52 mit
ausreichender Kraft abgezogen wird, gibt die Arretierung 58 das
Handstück 12 radial
von der Handstückkupplung 52 frei.
Eine Endkappe 70 ist vorzugsweise am distalen Ende der Handstückkupplung 52 angebracht
und wird durch eine Anzahl Schrauben 72 (5)
an ihrem Platz gehalten.
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Das
distale Ende 440 der Abtriebswelle 44 steht in
Eingriff mit einer Antriebswelle 60 innerhalb des Handstückes 12.
Die Antriebswelle 60 treibt ein Getriebe 62 für das Antreiben
eines rotierenden Werkzeugs an, wie etwa eines Bohrerbits 64.
Die Wasserleitung 42 hat Verbindung mit der Wasserleitung 42c im
Handstück 12.
Das Wasser wird von einer Düse 68 im
Handstück 12 aus
versprüht
und wird benutzt zum Freispülen
und Kühlen
des Bohrerbits 64 und zum Räumen oder Reinigen des Arbeitsbereiches.
Die Glühlampe 66,
die in Richtung auf das distale Ende der Handstückkupplung 52 positioniert
ist, strahlt Licht vom Ende der Düse 68 aus in die Umgebung
des Bohrerbits 64 und in den Arbeitsbereich, um eine bessere
Sicht zu ermöglichen,
wenn innerhalb des Mundes gearbeitet wird. Das Licht von der Glühlampe 66 wird
durch das Handstück 14 zum
Arbeitsbereich durch ein Lumen 66b gebracht. Die Glühlampe 66 ist
an stromführende
Drähte 660 innerhalb
der Hülle 44 mit
Hilfe von gecrimpten AMP-Verbindern oder anderen Verbindern (nicht
dargestellt) angeschlossen.
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Fachleute
werden sich bewusst sein, dass Änderungen
an der oben beschriebenen Ausführungsform
gemacht werden könnten,
ohne von ihrem weiten Erfindungskonzept abzuweichen. Es ist deshalb
verständlich,
dass diese Erfindung nicht auf die besondere offenbarte Ausführungsform
beschränkt ist,
sondern dass es beabsichtigt ist, Modifikationen innerhalb des Geistes
und Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die anliegenden
Ansprüche
bestimmt ist, zu erfassen.