CN104644274A - 具有穿透指示带的牙科工具 - Google Patents

Abstract

用于实施截骨的牙科器具1，其包括：装配杆2和在装配杆的延长部上的作业段3，作业段包括切割区3A，切剧区中至少一部分被富含碳的碳化钨覆层覆盖，除了沿作业段的长度分布的多个环形带10之外，环形带用于指示工具在下颌骨部分中穿透的深度。

Description

具有穿透指示带的牙科工具

发明领域

本发明涉及钻头、铣刀或铰刀类型的一种牙科器具，其作业表面具有耐磨硬质覆层。

背景技术

这种器具通常为伸长形的形状，具有操纵部分和作业部分，操纵部分用于手动或机动地嵌合在旋转的驱动设备中，作业部分的作业表面自一端部延伸，作业表面保证钻孔或镗孔功能。

已知如截骨这样的牙科手术通常意味着在下颌骨中形成或放大一个通道，有时是通过被驱动高速旋转的器具进行的，这常常要求这种牙科器具具有与下颌骨的小摩擦系数(润滑剂的存在对此有利，有时要穿过器具)，大的机械硬度赋予良好的耐磨性、尤其是针时唾液的酸的良好的耐腐蚀性、和良好的热传导性，以有效排出在钻通道时产生的热量，同时具有生物相容性。

为了满足这种需要结合，尤其通过文件US-5 299 937提出，通过金刚石类型的硬碳覆层(经常使用首字母缩略词DLC表示Diamond-Like-Carbon，类金刚石碳)至少覆盖牙科器具作业表面；最近，文献EP-1 128 777主张选择包含5％至35％的氢的硬碳覆层。

事实上，在使用手动地或通过旋转驱动的发动机带动的用于截骨的牙科器具时，其能够尽可能精确地估计器具端部到达骨中的深度。这是为了满足已提出的、尤其在文献EP-1 128 777中提出的需要：在器具的作业表面上形成可视的深度标记，比如在器具的作业部分中围绕器具的环形带，环形带实施为与该作业部分的其余表面形成可视对比；实际上，通过局部地移除金刚石类型硬碳覆层的全部或部分厚度来形成这些深度带条。实际上，这些带条间是等距的；另外，有这样的器具，其上带条所具有的宽度基本等于条带间隔的距离。

这种构型满足许多情况，但是观察到，在一些定向上，在一些手术时，深度带条间的可视对比不足以能够可靠估计所用器具的端部到达的深度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牙科器具，其适用于截骨手术，可满足应用这种器具的各种约束条件，尤其是上面所阐述的各种约束条件，同时相对金刚石型硬碳覆层(DLC)所允许的对比，具有改进的对比。

为此，本发明提供一种适用于实施截骨的牙科器具，其具有装配杆和在装配杆的延长部上的作业段，作业段包括切割区，切割区中至少一部分被富含碳的碳化钨覆层覆盖，除了沿作业段的长度分布的多个环形带之外，环形带用于指示工具在下颌骨部分中穿透的深度。

完全意外地，观察到，即使富含碳的碳化钨没有DLC黑(DLC是深黑色的，而接下来以首字母缩写CTEC指示的富含碳的碳化钨是深灰色的)，相对DLC，富含碳的碳化钨允许环形带的更好的检测。事实上，最初已提出，为了改善在环形带与覆层之间的对比，需要增加在这些环形带与覆层之间颜色间的差异；然而已观察到，虽然颜色差异弱，可用CTEC改善该可视对比，这是因为该覆层是亚光的，而DLC在某些照明构型中可呈现反射。换句话说，为了改善对环形带的检测，可更有效地寻求以得到大的表面(闪耀或发光)的差异，而不是颜色差异的最大化；对比可从颜色角度来改善，但也可特别从光泽角度来改善。

有利地，所述覆层具有的厚度包括在1微米至5微米之间，甚至在1微米至3微米之间，例如至少大约等于2微米。

根据本发明另一有利的特征，所述环形带间是等距的；另外，优选地，环形带所具有的纵向尺寸等于它们的间距。

独立于带的纵向尺寸，环形带的间距优选地包括在1毫米至3毫米之间，例如为2毫米；以此类推，独立于环形带之间的间距的纵向尺寸(其可从一个位置到另一个位置变化)，环形带的纵向尺寸有利地包括在1毫米至3毫米之间，例如等于2毫米。

附图说明

本发明的目的、特征和优点通过接下来参照附图作为非限制性示例给出的说明得以显示，其中唯一的图1示出符合本发明的牙科器具。

具体实施方式

以通常的方式，牙科器具1具有大体圆柱形的伸长形的形状，圆柱形的直径远小于其长度。

在此处考虑的实施例中，牙科器具是钻头，但作为变型可以尤其是铰刀、丝锥，或能参与截骨手术的任何其它器具。

以传统的方式，该钻头包括：握持杆2，其用于被嵌合在高速旋转的驱动装置的端头中；以及，作业段3，其具有纵向延伸的切割区(此处为棱)3A，有利地为螺旋形的；在此，这些区域终止于距作业段的端部一较小距离处，作业段的端部具有的直径比这些切割区域被布置在其中的部分更小。

在此，环形厚度余量4被布置在握持杆2和作业段3之间。

根据本发明，作业段的至少一个部分承载富含碳的碳化钨覆层，即CTEC覆层。

优选地，该覆层从作业段的端部延伸直到在该作业段与握持杆之间的分离处(在厚度余量4附近)。换句话说，该覆层在作业段的几乎全部长度上延伸。作为变型，覆层可仅在该长度的一部分(实际上至少50％、优选至少75％)上延伸。

优选地，在所示的实施例中，该覆层不仅覆盖作业段的外部表面，还覆盖相对于工具局部具有的圆柱形形状朝轴线凹进的区域的内部，即在容置有切割棱的区域中。作为变型，所有的或部分的这些区域不能被该覆层覆盖。

即使覆层延伸在作业段长度的相当大的部分上，但由于出现不具有(或几乎不具有)该覆层的环形带10，覆层是不连续的。因此，这些带的表面是几乎自覆层厚度相对于具有覆层的区域的外表面非常小地凹进的。

在此，这些带自端部的一定距离规律地布置(事实上作业段的端部段是被完全涂覆的)。

在此，这些带具有的长度(即与工具长度相平行的尺寸)至少大约等于它们的纵向间距，以使这些带的各个边缘本身构成深度指示标志；在此，这些带具有2毫米的长度和2毫米的间隔。作为变型，带的纵向尺寸从一个带到另一个带可以变化，有利地包括在1毫米到3毫米之间(包括端子)；同样，间隔的纵向尺寸从一个间隔到另一个间隔可以变化，有利地包括在1毫米到3毫米之间；这些值能够在相继的带之间给出良好区分，同时允许带的检测良好，不超出给定的应用。

由于构成工具的作业段的材料与CTEC覆层呈现强烈对比，这些带10与涂覆段呈现对比。

可通过仅将该覆层布置在作业部分的窄端部上和布置在浅淡带10之间来得到这些带；然而，更容易进行的是，将覆层布置在全部浅淡区域上并使作业段颜色变深，然后在带10位置选择性地移除覆层。

覆层可通过任何已知的适当技术来布置，例如通过气相沉积(即CVD，“Chemical Vapor Deposition”的首写字母缩写)。这涉及薄层沉积，例如在约为10^-2巴数量级的真空下用碳化钨制的靶来执行，并在其中加入给予覆层以富含碳特性的电离碳气体。

有利地，该覆层具有的厚度包括在1微米至5微米之间，优选在1微米至3微米之间，例如基本等于3微米。

在将来的浅淡覆层10的位置处，对该覆层的选定移除可通过化学的、机械的洗除或激光洗除来进行。特别地，激光洗除能够不仅移除作业段的外表面上的覆层，还能够移除容置切割棱的凹槽内部的覆层。

意外地，出现了由CTEC涂覆的牙科工具使摩擦特佂与涂覆DLC硬碳的牙科工具的摩擦特征完全可相比较，同时具有更好的耐磨性，尤其在浅淡带和颜色变深的涂覆带之间提供更好的强烈的对比。

在针对牙科工具在深度指示带与覆层其余部分之间呈现更好的对比的设置开始过程中，发明人最初假设应使覆层颜色加深到至少与DLC一样，而已知DLC为深黑色。

因此发明人研究以确认也具有黑色的另一覆层；这引起了其对AITiN氮化钛铝类型的合金的注意，并测试了多种市场上可得的成分变化。

已观察到，根据已测试的成分变化，移除待成为浅淡带处的覆层的有效与否导致要测试不使用粘结层、或带有铬粘结层而难以进行移除的成分变化。

对于传统的粘结层(TiN，厚度典型地等于0.2微米)，已观察到，在被移除区域上存在的黄色颜色来自激光洗除烧毁该粘合层；这是为什么趋于使用铬粘结层的原因，出现更接近祼牙科工具的颜色的银色颜色。覆层在组件中保持生物相容性，但是该银色颜色不允许具有与DLC的更好的对比。没有粘合层，覆层的机构强度是不够的。

使AITiN合金的对比不够的原因之一是该材料不是黑色而是灰色。

在考虑测试CTEC覆层时，由于已知该材料不具有与DLC同样良好的机械性能，首先进行负面先验；在该方面，可参考文献US-5299+937，其提出了对DLC型覆层的兴趣，举了碳化钨工具的例子；另外，该材料首先呈现了与氮化铝钛相同的缺点，即其具有的颜色是灰色而不是黑色。最后，碳化钨已知用于常常含有钴(由于其联结作用，具有一定的百分比)，这使得与要求生物相容性的应用具有不相容的先验。最后，碳化钨的硬度小于DLC的硬度，尤其是氢化DLC(1500HV对2000HV)的硬度。因此这导致了先验的该覆层在对于寻求更，得到与DLC的更好对比的应用中是不适用的。

然而，当承认有效地控制测试时，观察到碳化钨的实际威分变化不包含钴，尤其在真空下沉积后(CVD型，或更高的)以及，在根据该材料匹配覆层洗除条件后，出现了在被洗除带与涂覆区域之间的更好的可视对比，在大多情况下，是与DLC之间的；另外，CTEC覆层出现了具有比DCL更大的耐磨性，这似乎与该材料较软相矛盾。最后该材料表现出是生物相容的。

事实上，不管无影灯的照明能力，似乎CTEC覆层很少发生反射；该覆层实际上具有亚光外表。另外，该覆层的洗除不导致被洗除表面的任何黄化，以使这些表面比具有如AITiN材料的洗除区域更浅淡。严格来说，这种CTEC覆层相对下伏表面(事实上不锈钢表面)呈现出的颜色差比用DLC得到的颜色差更小，但是来自覆层亚光表面的更好的对比的感受，允许在任何照明构型中保留浅淡带的鉴别性，这不是用DLC的情况，DLC的表面在具有反射的点上有时是发光的。

值得注意的是，即使提出在浅淡带被形成于设置有DLC覆层的牙科工具上之前用激光洗除来形成浅淡带(例如见文献EP-1 128 777)，出现的是实际上(可能由于技术困难或成本的原因)这种浅淡带是通过机械加工得到的，承认的事实是，其余的覆层在容置切割棱的凹槽中保持完好(其中浅淡带是不太可见的)；或者，如果希望保证覆层全部移除以得到良好的颜色对比，这样的加工需要透入工具的质量内，仅几十微米，有局部移除耐蚀保护层的风险和形成引起使用工具断裂的裂缝诱因的风险，这被证明是令人望而却步的；补充的是，在使用牙科工具时，由这种加工产生的边界产生覆层脱落的风险。然而，对于CTEC覆层，出现了激光洗除能够有效地去除该覆层，包括在容置切割棱的凹槽中的该覆层，而不劣化材料的抗蚀强度或是机械强度尤其抗弯机械强度。在本领域技术人员的范围定义操作条件，以根据下伏材料理行这种洗除，下伏材料实际上为不锈钢。

但是，CTEC覆层的沉积在温度大于DLC沉积的温度(约400℃对约200℃)进行，技术通常意味着比DLC沉积(通过等离子辅助气相的沉积为PACVD“Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition”)需要更多的能量，这使得意味着CTEC沉积比DLC覆层更难洗除。然而，似乎在所考虑的应用中在CTEC覆层的可预见缺点之间有协同作用，即CTEC覆层的高沉积温度导致该覆层在工具表面上的更好贴合；由此，该覆层比DLC具有更好的耐磨损强度；同时，由于CTEC与DLC比较软，因此其比DLC更容易洗除，没有下伏面的发黄或变色，其中性能的最终结合与所能预测的性能相反，性能的最终结合是最好使用CTEC而非DLC。可以补充的是，CTEC覆层的磨损比DLC覆层的磨损慢，具有的优点是，相较涂覆DLC的工具，设置有本发明覆层的工具更长时间地保护切割质量。

CTEC具有的摩擦系数为0.15，与对于DLC的0.1相比，不构成决定性的差异，CTEC覆层提供的热传导性可与DLC提供的热传导性相当。

可指出的是，CTEC具有金属结构(如碳化钨的金属结构)，而现有技术中中阐述的覆层，即DLC，具有无定形的结构。

容易理解的是，上面的评论不仅适用于所示出的钻头，还适用于可被用于截骨的其它类型的牙科工具。

Claims (6)

1.用于实施截骨的牙科器具，其包括：装配杆(2)和在装配杆的延长部上的作业段(3)，作业段包括切割区(3A)，切割区中至少一部分被富含碳的碳化钨覆层覆盖，除了沿作业段的长度分布的多个环形带(10)之外，环形带用于指示工具在下颌骨部分中穿透的深度。

2.根据权利要求1所述的用于实施截骨的牙科器具，其中，所述碳化钨覆层具有的厚度包括在1微米至5微米之间。

3.根据权利要求1或2所述的用于实施截骨的牙科器具，其中，所述环形带是等间距的。

4.根据权利要求3所述的用于实施截骨的牙科器具，其中，所述环形带具有的纵向尺寸等于它们的间距。

5.根据权利要求1到4其中任意一项所述的用于实施截骨的牙科器具，其中，在相继的两个环形带之间的每个间距包括在1毫米至3毫米之间。

6.根据权利要求1到5其中任意一项所述的用于实施截骨的牙科器具，其中，所述环形带的每一个的纵向尺寸有利地包括在1毫米至3毫米之间。