CN101355915A - 用于修形并清洗齿根管的牙科设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于利用根管锉清洗齿根管的设备。根管锉安装在通过电机驱动的钻头中。通常沿一个向前的方向驱动电机，但是周期性地使电机在很短时间内反转。电机反转持续的时间很短，以致于虽然电机沿相反方向转动，电机输出轴和钻头之间的传动装置中的惯量和游隙使得根管锉在齿根管内的转动方向不变。

Description

用于修形并清洗齿根管的牙科设备

技术领域

[01]本申请涉及牙齿根管的操作，且特别涉及用于修形并清洗齿根管以预备填充所述齿根管的设备。

背景技术

[02]根管治疗术是称呼齿根管治疗的用语。根管治疗通常包括除去完全损坏的神经组织或者牙髓及某种牙质，接下来清洗并消毒齿根管空间，接着封闭或者填充齿根管，以便形成可预防将来细菌侵入的密封。

[03]利用根管锉进行对齿根管的修形和清洗，所述根管锉可安装在机动的钻机中或者可手动加以操作。根管锉可移进齿根管内和从齿根管中移出，并且当手动操作时，根管锉可以如旋紧手表那样在两个方向上转动，并且也可以持续地在一个方向上转动。

[04]根管锉是带有工作部的非常纤细的探针，其具有逐渐变细为一点的螺旋状凹槽，并至少具有一定的柔性，以便能够沿不完全是直的齿根管引导自身。根管锉设计为通过电机驱动或者用手来驱动。(正是本说明书所涉及的)电机驱动的根管锉具有心轴部，所述心轴部安装在钻头中并且与钻头接合，从而可驱动根管锉转动。在本说明书中，使根管锉在齿根管内转动的过程将被称为修形和填充。

[05]然而根管锉会被碎屑阻塞，所述碎屑常常不能沿着根管锉的螺旋形凹槽被带离根管锉的切削刃，而本发明试图解决这个问题。这会导致切削效率降低，并在严重的情况下会导致根管锉在牙齿内折断。

发明内容

[06]根据本发明提供一种用于修形并清洗齿根管的设备，该设备包括：由电机通过传动系统驱动的钻；用于将根管锉安装在钻头内的装置；用于使电机沿正常转动方向以正常速度转动、并间歇性地使电机以与正常速度或正常方向基本不同的速度和/或方向转动很短时间的装置。

[07]优选的是与正常速度基本不同的速度是沿相反转动方向的速度，即：间歇性地使电机沿与正常速度方向相比相反的方向转动。

[08]在带有用于转动钻夹头的电机的常规牙钻中，在电机本身和钻头之间的驱动系统、即在牙科手机齿轮中具有一定程度的间隙。所述间隙可以是齿轮系内的游隙造成的，或者可以是任意其它类型的间隙，或者可是电机和根管锉之间的能量吸收所导致的。在所述驱动系统和电机内还具有应当考虑的惯性。

[09]根管锉具有凹槽，当根管锉被驱动时，凹槽中的至少一些与齿根管壁摩擦接触。与齿根管壁接触的部分与安装在钻头内的部分之间的根管锉部分将通过扭转而被加载，并且将因此存储扭转能形式的能量。当发生该扭转时，根管锉将“卷绕”，且根管锉的这种卷绕将导致与齿根管壁摩擦接触的部分与安装在钻头内的部分之间的根管锉部分发生径向扩张。

[10]使电机方向颠倒、接着恢复初始的转动方向，这会使电机和钻头之间的传动装置中产生脉冲。该脉冲导致电机与钻的凹槽之间的连接中断，由此，通过凹槽的前次扭转而存储在根管锉内的能量被释放，以驱动凹槽。

[11]当释放扭转能量时，凹槽可展开并且直径减小。根据沿其长度的位置——根管锉在此与齿根管壁摩擦接触，展开的根管锉部分可暂时朝任一方向转动。

[12]优选的是，为了中断电机的正常速度，驱动电机的电流方向换向。短时间颠倒电流方向会或者不会使电机实际上朝相反方向转动，但是将会导致电机的正常速度中断。

[13]通过间歇性地以一频率使电机减速或者加速，也可获得传动装置中的脉冲，所述频率会确保转动速度变化，但不会改变电机转动方向。这可包括使电机减速到停止，并使电机加速回到其正常的操作速度。

[14]电机转动中的间歇性变化优选规律地发生，尽管所述变化的随机程控可能也有效。

[15]所述正常速度一般可在300转/分钟到650转/分钟的范围内。

[16]所述正常速度中断的很短时间例如可在1毫秒到4毫秒的范围内，且所述中断例如可在高至100Hz的频率发生。然而该频率很大程度地依赖于转速。所需要的是保持与驱动系统内的齿轮啮合，并且不管速度是多少，这都将要求相同数量的转动度。由此这个速度将影响实现“展开”的速率。在较高的向前转速时，反向脉冲的时间段需要比低速时的更短，或者反向脉冲可具有的幅值用于以一速度反向驱动电机，该速度不同于且小于沿向前方向的速度。在后一种情况下，正常速度被中断的很短时间可高达10毫秒。

[17]特别对于较快转动(高达2000转/分钟)的根管锉而言，仅需要转动速度产生较大程度的减小以实现本发明的效果，尽管它可能需要反向电流来实现足够的减速。

[18]电机优选是很容易被导致改变速度和/或方向的步进电机，但是本发明也可以采用连续转动的电机，特别是在可以将正常电机转动中的间歇性中断的频率和程度在电机驱动电路内设定并程控的情况下。

[19]本发明还扩展到采用由电机驱动的牙钻修形并清洗齿根管的方法，其特征在于：根管锉安装在钻头内；所述电机沿正常转动方向以正常速度运转，其中所述根管锉的凹槽处于切削模式；并且当所述根管锉位于所述齿根管内时，以与正常速度或正常方向基本不同的速度和/或方向短时间内间歇性地驱动所述电机。

[20]优选的是，与正常速度基本不同的速度是沿相反转动方向的速度，即：使电机在与正常速度方向相比相反的方向上间歇性地转动。

[21]本发明不限于齿根管牙科操作(它还可能用于后腔预备)或者甚至普通的牙科操作。本发明的方法可应用于任何希望向正在工作中的转动刀头(例如钻或锉)引入脉冲或振动的操作，同时不停止刀头转动和切削。

[22]广泛地认为，旋转的根管锉上的载荷的很大一部分与通过切削作业——摩擦分量(component)及管理/排放分量两者——产生的牙质碎屑相关联。

[23]为了评定切削效率，测量达到由试验材料制造的样品内的要求切削深度所完成的顺时针(切削)转动的数量，并且这种技术可用于评定电机转动的最佳参数。所完成的顺时针(切削)转动的数量可用作评定碎屑排放效率的方式。

附图说明

[24]现在将参照附图通过示例对本发明做进一步说明，附图中：

[25]图1示出放大的并处于松弛状态的根管锉；

[26]图2示出图1的根管锉接合在齿根管内的情形，并且根管锉“卷绕”；

[27]图3是牙科手机的示意图，其带有电机和位于电机和钻头之间的驱动系统；

[28]图4示出穿过连接到电机的牙科手机的剖视图；及

[29]图5是用于实施本发明的控制电路的示意图。

具体实施方式

[30]图1所示的根管锉10具有成形为可装配到牙钻手机的钻头中的心轴12、和锥形的螺旋凹槽式工作部14。所述根管锉设计成沿一个方向转动，且凹槽具有从牙齿根管壁切削或刮擦牙质的前缘。随着根管锉转动，它们从牙齿壁切削牙质，并且还收集剩余的柔软的牙髓组织。

[31]根管锉由柔性金属合金制造，由此它可以弯曲，同时仍能转动，以便沿可能随着曲折路线的齿根管的曲线前行。合金的柔性也意味着根管锉会“卷绕”，即当扭矩施加到根管锉头部并且当根管锉部分与齿根管壁摩擦接触时，根管锉会发生扭曲。根管锉的这种卷绕将导致位于与齿根管壁摩擦接触的部分与心轴12之间的根管锉部分径向扩张。

[32]当根管锉卷绕时刀刃展开。根管锉直径增大，并且其长度增大。这可在图2中看出，其中示出根管锉位于牙齿15的齿根管内。直径增大导致刀刃保持其与牙质壁之间的接合，并产生沿齿根管的纵向轴线的填充动作(除由转动的轴向矢量所造成的填充动作以外)。随着根管锉卷绕，凹槽间距也随之增大。

[33]当根管锉松开时，刀刃卷绕并且离开齿根管壁，并另外轴向移动，凹槽间距也变小——这会移动牙质碎渣，并且由于刀刃离开齿根管壁，因而不会向顶端(即不会朝齿根管的底部)传送碎渣。这就是“泵抽”牙质碎渣。这产生去除碎屑的另一种机构。

[34]根管锉的填充机构涉及刀面角(凹槽前缘与齿根管壁之间所成的角度)和其它参数如转动速度、驱动扭矩和提升力。正的刀面角能更好地泵出，并且恢复凹槽的切削松驰位置，且不会使物料向顶端移动——它用作止逆阀。商标名称为Hero Shaper、GT和Pro-Taper的根管锉可能特别适合。

[35]所述机构还与根管锉的直径成正比——越大直径的根管锉越不容易进行与纤细根管锉一样的这种大的改进。

[36]本发明适用于设计来被持续转动的根管锉。虽然图示的根管锉是呈锥形的，但是此处描述的技术还可应用于具有其它形状的根管锉。

[37]图3示出用于驱动根管锉10的配置。根管锉安装在牙科手机18的头部16内。牙科手机连接到壳体20并且电机22容纳在该壳体内。当牙科手机连接到壳体20时，电机将驱动根管锉10转动。

[38]电机通过分开的控制单元24来控制。控制单元设置成朝向前的方向驱动电机(所述电机优选为步进电机)，并且规律地使电机的转动方向颠倒。在电流回复到前进运动之前，电机仅逆向操作(如果有也只是)很短的时间(例如可施加逆电流2毫秒)，并且从电机到根管锉的传动装置中的间隙意味着根管锉事实上绝不会反向转动。虽然如果从前进旋转转变到反向旋转时电机转动确实倒转的话将存在暂时的零转速状态，但是电机绝不会停止转动。然而，根管锉的前进运动将减速并接着加速，这将在根管锉中诱发脉冲。

[39]图4示出常规牙钻手机的传动路径，电机22通过该传动路径转动钻头16。电机具有在部位42处通过花键接合到电机转子的输出轴40。轴40的外端具有卡块44，所述卡块压配合到带有弹簧的插孔46内，插孔接着与第一驱动轴部48接合。该驱动轴部在万向接头52中与第二驱动轴部50相接。驱动轴部50终止于伞齿轮54，该伞齿轮与配套的伞齿轮56啮合，其安装成用于围绕与轴部50的转动方向成直角的轴线转动。伞齿轮56与驱动板58配合，该驱动板58与牙钻的心轴上的非圆形部或者在此种情形下与根管锉接合。

[40]在该驱动系统的这些组成件中的每一个之间，存在很小的间隙或游隙，并且整体上这将使得短期的电机反转不会驱使驱动板58本身反转。

[41]脉冲可以是施加到根管锉心轴的扭矩的短暂变化。可以相信的是，当扭矩减小时根管锉会稍稍松开，并且接着当重新施加更大扭矩时根管锉将再次卷绕。改变根管锉内所存储的扭矩能量的数量，将会导致凹槽物理尺寸发生变化。甚至还可能的是，凹槽物理尺寸的变化可能导致根管锉的凹槽部的一部分沿相反方向转动，从而短时间内凹槽的后缘变成前缘。

[42]图5示出电机控制单元24的细节。操作者控制模块26允许操作者设置脉冲宽度(即电机反转的持续时间)和速度(电机反转的频率)，并且显示器28显示电机每分钟转数、转向、电压和电流。电流和电压可用于测量根管锉在齿根管内的特定切削深度上所实施的工作。模块26反馈给微处理器30，微处理器30产生在选定频率的脉冲宽度调制脉冲串。微处理器还测量电机的电流及电压。

[43]电机控制器32提供电机电源的输出开关、电流限制以及方向控制，并且编码器34将转动数据反馈给处理器28。供电装置36向所有处理器运行供电，并为电机22提供直流电。

[44]所需求的反向脉冲的幅度和/或频率可与根管锉直径成反比，并可与根管锉被驱动的速度成正比。

[45]如果脉冲频率增大，这将减少足可使根管锉慢下来以对根管锉穿过齿根管的前进速度产生适当效果的时间。

[46]根管锉的柔性越大，脉冲越长。

[47]由于本发明可以实现的提高性能，因此可以利用由不同的合金或者甚至是复合材料制成的根管锉。例如，在非常低的每分钟转数下可以采用不锈钢。

[48]试验显示当在很短时间内反向驱动电机时有非常好的效果。通过施加短暂的向前加速和减速脉冲，也可以产生相同的效果。这对于使用刚性钻头将非常有利。

[49]这还将覆盖快速后退和前进的“清洗”的可能应用或者“打磨”应用或者带有特定波形的真实振动的应用。

[50]电机反转的频率可随着根管锉插入齿根管内的深度而发生变化。由于根管锉的锥形形状，当根管锉进入到齿根管内时，根管锉在齿根管内的部分逐渐增大的直径将需要更短时间的或者增大频率的脉冲。

[51]还可以电子控制顶端行进的速度，并且来自该控制的反馈可用于调节电机中断的时间和/或频率，以实现最佳的行进。

Claims (19)

1.一种用于修形并清洗齿根管的设备，该设备包括：由电机通过传动系统驱动的钻；用于将根管锉安装在钻头内的装置；用于使电机沿正常方向以正常速度转动、并间歇性地使电机以与正常速度或正常方向基本不同的速度和/或方向转动很短时间的装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：与正常速度基本不同的速度是沿相反转动方向的速度。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述电机是步进电机。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：所述传动系统包括轴驱动装置、与啮合齿轮和/或卡块。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的设备，其特征在于：电机反转的时间短于使根管锉产生反向转动所需要的时间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：电机转动中的间歇性变化优选规律地发生。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：所述正常速度在300转/分钟到650转/分钟的范围内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：所述正常速度中断的很短时间在1毫秒到4毫秒的范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：所述中断在高至100Hz的频率发生。

10.一种采用由电机驱动的牙钻修形并清洗齿根管的方法，其特征在于：根管锉安装在钻头内；所述电机沿正常转动方向以正常速度运转，其中所述根管锉的凹槽处于切削模式；并且当所述根管锉位于所述齿根管内时，以与正常速度或正常方向基本不同的速度和/或方向短时间内间歇性地驱动所述电机。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：与正常速度基本不同的速度是沿相反转动方向的速度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：电机反转的时间短于使根管锉产生反向转动所需要的时间。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其特征在于：电机转动中的间歇性变化优选规律地发生。

14.根据权利要求10到13中任一项所述的方法，其特征在于：所述正常速度在300转/分钟到650转/分钟的范围内。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的方法，其特征在于：所述正常速度中断的很短时间在1毫秒到4毫秒的范围内。

16.根据权利要求10到15中任一项所述的方法，其特征在于：所述中断以高至100Hz的频率发生。

17.一种采用由电机驱动的钻来操作转动工具的方法，其特征在于：转动刀头安装在钻头中；沿第一方向操作所述电机，其中所述刀头沿向前的方向转动；并且当所述刀头与加工件接合时，沿反向驱动所述电机一段时间，该段时间足够短，以便不会导致所述刀头的转动方向发生任何变化。

18.一种参照附图在此处大致描述的用于修形和清洗齿根管的设备。

19.一种参照附图在此处大致描述的用于修形和清洗齿根管的方法。

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