CN110461272A - 用于控制牙髓马达的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述用于控制电动马达，特别地用于移动牙髓仪器的电动马达(9)的方法和设备。设备具有第一传感器(8)和控制单元(2)。控制单元(2)具有驱动单元(4)、第二传感器(6)和处理单元(3)。处理单元(3)被配置成使牙髓仪器(7)执行运动序列(M1，M2)。该运动序列(M1，M2)包括连续前向运动(M1)和至少一个交替运动(M2)。该序列可包括额外的交替运动(M3)和/或反向运动(M4)。在该序列中的要执行的运动的数量和顺序取决于借助于传感器测量的反映施加到仪器的转矩负载的一组预定义阈值。

Description

用于控制牙髓马达的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于控制用于移动牙髓仪器的电动马达的设备和方法。
本发明还涉及被设计成移动牙髓仪器的电动马达。
背景技术
存在市场上可买到的牙髓设备，其主要包括被设计成钻牙齿表面的牙根管仪器(特别是一个或多个可互换的牙髓锉)以及被设计成在预定工作运动(通常是单向旋转)中驱动所述仪器的相关电动马达。
特别地，使用用于牙髓护理的不同类型的专用微型马达，所有微型马达具有非常类似的特性，与由设备在工作期间使用的锉的类型有关。所使用的马达都具有在大约8N/cm的最大转矩限制的情况下的在100和1000rpm之间的锉旋转速度。
近年来，用于牙髓制备的镍钛仪器的使用变得更普遍。
所述仪器可在具有由连接到牙髓马达的机头提供的连续旋转运动的牙根管中被使用，该马达能够实现在100和1000rpm之间的旋转速度。
在该速度下的连续旋转能实现高性能高速工作。
这样的旋转速度可以用在Ni-Ti仪器上，但不能用在传统钢制仪器上，因为Ni-Ti合金是超弹性的且因此是柔性的和弹性的(或具有形状记忆)，例如以使仪器能够在旋转时进入管，沿圆周切割牙质而没有变形，即使在顺着弯曲路径前进时。
已知在往复或交替运动中驱动仪器的设备，其在旋转方向上在给定角度下首先顺时针以及然后逆时针旋转仪器，反之亦然。该顺时针/逆时针旋转循环可在治疗期间非常快速地重复。此外，在具有两个旋转方向时，仪器具有两个潜在的有用的方向，每个方向具有特定的功能。例如，锉可被设计有双重功能，其中锉在顺时针旋转时切割并在逆时针旋转时抛光，或者反过来。
在这样的已知设备中，往复动作在预设角速度和不能被改变的角度下出现，且所述往复动作从运动的开始被维持，直到运动的结束为止。
在当今时代，镍钛(Ni-Ti)牙根管仪器已经被开发出来，其能够执行往复运动并且其需要在两个旋转方向上的特定的旋转速度和角速度值，以便优化仪器的性能并最小化其缺点，例如在使用期间的损坏。
特别地，仪器连续地运行并被促使在达到预定的设定阻抗转矩时以固定角度做往复运动。
由Morita提交的US 2015086937 Al描述了用于根据由切割工具检测到的负载/转矩来驱动控制直接和反向旋转的牙髓仪器的方法。特别地，马达以连续旋转运动开始，直到达到某个转矩值为止。当达到预定转矩值之一时，预定往复动作开始。
由Schlumbohm提交的DE 102007011725 B4描述了有具有预定值的往复或扭转功能的牙髓仪器。当从连续运动和扭转运动切换时存在延迟的时刻，反之亦然。
由Nakanishi提交的EP 2 431 004公开了用于牙科机头的马达控制方法，牙科机头被配置成当施加到切割工具的特定负载转矩超过预设极限时限制流经马达的马达电流。锉的旋转方向仅偶尔改变。
由Forum Engineering提交的WO2010/109464公开了用于牙髓治疗的系统，牙髓治疗包括锉以某个频率并从某个角位置开始的沿着弧α(例如120°)的振荡。在某个时间之后，振荡中心的位置被推进(例如60°)，同时维持其它参数不变。振荡中心的位置沿着圆弧的推进被重复，直到整个圆被描绘完为止。
由Morita Manufacturing提交的US2013/0224677公开了牙科治疗装置，其包括能够执行法向旋转、与法向旋转相反的旋转和所谓的扭转驱动的驱动单元。牙科装置包括控制器，其比较所检测到的施加于切割工具的负载与预定义的参考负载。当超过了这一参考负载时，控制器减小与反向旋转相对的法向旋转的旋转角速度，或者减小与反向旋转的旋转角度相对的法向旋转中的旋转角度。
该现有技术的一个缺点是对用于牙髓仪器的材料的类型的依赖性，因为这些参数是苛刻的并且是所使用的特定材料预先设置的。已知的牙髓设备的另一缺点是当在管内部移动时仪器卡住或折断的风险。实际上，当在移动时，如果仪器由于太长而碰撞管壁，仪器可能经历意外的不受控制的前向加速度，其可能使仪器在牙根管内部卡住、被损坏和甚至折断。
已知的牙髓设备的另一缺点是，与连续运动期间施加的压力相比，需要在往复运动期间在机头上和因此在牙髓仪器上施加更大的手动压力。这增加了牙髓仪器折断、碎屑朝着顶端被压紧以及牙本质缺陷(微裂缝)出现的风险，牙本质缺陷可能损坏牙齿并引起损失(抽取出来)。
已知的牙髓设备的另一缺点是在具有固定往复运动的仪器的前向运动期间牙科材料会被朝着牙根管的底部推动。
现有技术的另一缺点是，在设计对所测量的转矩做出响应的马达控制时，并不总是考虑牙髓仪器的移动的周期性往复运动(也被称为扭转驱动)的有益效果。
现有技术的另一缺点是，虽然降低施加到牙髓锉的负载的旋转模式在本领域中是公知的，但没有公开允许切割力根据由仪器经受的阻力而减小或加强的模式。然而，提供增加前向旋转角和/或前向旋转角速度以防止牙科医生具有仪器的“停转”的感知并因此在仪器上施加不必要的力的功能就变得很重要。
发明内容
本发明的主要目的是提供用于控制电动马达、特别地能移动牙髓仪器的电动马达，以便在所有运动模式中并利用任何类型的牙髓仪器实现例如完全不间断的运动的设备和方法。
本发明的另一方面是提供用于控制用于移动牙髓仪器的电动马达，以例如在牙髓成形期间在向前移动仪器所需的压力的必然减小的情况下实现牙根管的容易和流动的渗透的设备和方法。
本发明的另一方面是提供用于控制用来移动牙髓仪器的电动马达，例如以与采用固定的预定参数和角度的固定往复动作相比减少被推离顶端的碎屑以及微裂缝的设备和方法。
本发明的另一方面是提供用于控制用来移动牙髓仪器的电动马达的既有效又安全的设备和方法。
本发明的另一方面是提供用于控制电动马达，特别地用来移动由任何镍钛合金制成的牙髓仪器的电动马达的使用简单的设备和方法。
根据本申请，用于控制电动马达，特别地用于移动牙髓仪器的电动马达的设备和方法具有下面的优点：
-提供在用于牙髓仪器的材料中的高程度的柔韧性，其针对常规的Ni-Ti仪器和热处理的Ni-Ti仪器进行了优化，
-总是在适当的速度和转矩值下实现操作，
-减小过大的转矩和压力被施加到仪器上的风险，
-减小在牙髓仪器的材料内部的应力的累积，
-减小停转的风险，
-实现材料和碎屑从牙根管的连续移除，
-用根据被治疗的牙根管的类型和所使用的仪器而连续和自动地调节的运动来实现牙髓仪器的激活。
本发明涉及用于控制电动马达，特别地用于移动牙髓仪器的电动马达的设备，如在所附权利要求1中和由其优选实施方式定义的，如在权利要求2到20中所述的。
本发明还涉及一种被设计成使用例如在所附权利要求21中定义的设备来旋转牙髓仪器的电动马达。
本发明还涉及一种如在所附权利要求22到25中定义的用于控制电动马达，特别地用于移动牙髓仪器的电动马达的方法，以及一种如在权利要求26中定义的用于控制牙髓仪器的方法。
用于控制用来移动工具，特别地移动牙髓仪器的电动马达的设备解决了在现有技术中依然存在的上面提到的问题，所述设备被配置成使工具根据从至少一个传感器接收的信号来执行运动序列(M1，M2)。该运动序列(M1，M2)包括初始运动(M1)，其是连续前向旋转，其中马达在法向旋转方向上被驱动，引起在工具上的高转矩强度，并维持这样的运动，直到第一最大阈值极限(LM1)被超过为止。当所述第一最大阈值极限(LM1)被超过时，设备被配置成切换到第一交替运动(M2)，其中马达以交替旋转被驱动，引起在工具上的比初始运动(M1)低的转矩强度，并维持这样的运动，直到落在第一最小阈值(Lm1)之下为止。当落在第一最小阈值(Lm1)之下时，设备被配置成切换回到初始运动(M1)，并在(M1)中观察用于维持运动(M1)或切换回到运动(M2)的条件。
电动马达可以例如是AC、DC或BL-DC(无刷式DC)马达或已知类型的微型马达。
至少一个传感器被设计成从所述电动马达接收信号(S_mtr1)并将指示马达的一组特征操作参数的信号(S_snr1)转发到处理单元。
当如所预期地被使用时，设备被配置成根据运动序列来移动工具。运动可以是连续旋转运动或可以是交替运动，其是在法向方向上的重复旋转，它们中的每个都紧接着在反方向上的旋转。根据旋转速度、根据施加到设备的功率、根据分别为法向和反向运动选择的旋转角并根据当驱动轴的旋转方向被反转时采用的暂停，运动具有不同的强度。
法向运动或连续前向运动被理解为在旋转方向上绕着仪器的纵轴的旋转，其中仪器(优选地为牙髓锉)将相当大的切割力施加在牙根管上。
反向运动被理解为在旋转方向上与法向旋转相反的绕着仪器的纵轴的旋转，其中工具(优选地为牙髓锉)施加比在法向旋转期间施加的切割力低的切割力。在反向运动中，牙髓锉可以只具有抛光功能。
扭转运动或交替运动被理解为以第一旋转角在法向方向上绕着牙髓仪器的纵轴的旋转，后面接着是以第二旋转角在反向方向上绕着牙髓仪器的同一纵轴的旋转，在此期间法向和反向旋转周期性地重复。交替运动是前向运动，虽然不是连续运动。它遵循有规律的模式并引起在工具上的比法向运动小的转矩强度。
法向旋转/反向旋转是否遵循顺时针或逆时针方向取决于工具的刀片的各自的表面性质。特别地，它取决于刀片以顺时针或逆时针方向旋转时的切割能力和/或抛光能力。
本发明的优点是，根据为每个运动(M1，M2)选择的参数，并由于当预定义的最大或最小阈值被超过时从一个运动切换到另一运动的可能性，产生对每个牙根管的唯一的治疗序列。序列是基于由传感器测量的结果来逐步建立的，而不需要由牙科医生决定后续的步骤。
基于传感器接收并通过处理单元与预定义阈值比较的反馈值来自动选择从一个运动到下一运动(从M1到M2)的切换以及从后期运动到以前运动之一(M2到M1)的切换。从传感器接收的值可在它与预定义阈值的比较之前被处理。优选地，反馈值反映由工具承受的转矩负载。
使序列的选择基于由传感器提供的这样的反馈信号被证明是比由牙科医生略显随意性地选择的序列更准确的和更不易出错的。换句话说，借助于所公开的仪器执行的牙根管治疗不取决于牙科医生的技能。当使用牙髓仪器的常规驱动装置时，牙科医生必须执行“连续敲击”运动或“向上和向下”运动，以便避免停转并连续地推进牙根管处理，同时允许视情况松缓张紧的仪器。当使用根据本发明的设备时，由于设备具备了切换到工具的较高转矩负载旋转治疗或切换到工具的较低转矩负载旋转治疗的能力，这样的向上和向下运动不再是必要的。在不同水平的转矩强度运动之间的自动切换避免锉的阻塞并替代地带来了进步。均存在仪器的破坏的风险的过大的转矩或未控制的连续敲击运动可被减少。由于运动序列的适应性，牙科医生可通过朝着尖端施加连续的轻度压力来治疗牙根管。由仪器承受的转矩负载被监控并保持在合理的限制内。更安全和连续的推进能得到确保。
在本发明的优选实施方式中，设备被配置成使工具另外执行第二交替运动(M3)，引起在工具上的比第一交替运动(M2)低的转矩强度。当第一交替运动(M2)在执行期间超过了第二最大阈值(LM2)时，从第一交替运动(M2)到第二交替运动(M3)的切换被触发。在第二交替运动(M3)中，当落在第二最小阈值(Lm2)或第三最小阈值(Lm3)之下时，设备被配置成切换回到以前运动之一(M1或M2)。特别地，当落在第三最小阈值(Lm3)之下时，设备切换回到初始运动(M1)，以及当落在第二最小阈值(Lm2)之下时，设备切换回到第一交替运动(M2)。当执行这样的以前运动(M1，M2)时，用于维持以前运动(M1，M2)之一或用于切换到邻近运动的条件再次被观察。
该优选实施方式的优点是，设备提供施加到仪器的更多级别的转矩以及由此更多级别的治疗强度。这允许更精确的治疗，其能更好地适配于牙根管的被处理区域的形状和硬度。
从交替运动之一(M2或M3)开始，如果反馈值落在两个预定义阈值中的至少一个之下，则序列可跳回到以前运动之一。由于该切换回到较高强度，不会诱使牙科医生通过朝着牙根管的尖端部分推动仪器来施加不必要的力。由仪器承受的不必要的应变可被避免，因而可减小损坏的风险。
在优选实施方式中，设备被配置成使得在第一交替运动(M2)中或在第二交替运动(M3)中，在预定义旋转角α2(αeffective>α2)或旋转角α3(αeffective>α3)分别完成之后，设备自动切换到以前的较高转矩运动或随后的较低转矩，而不考虑被达到的任何阈值。到较低转矩强度运动或高转矩强度运动的切换是否发生取决于从马达接收的特征参数(S_snrl，S_snr2)是否高于或低于RS的平均值、由马达获取(draw)的电流、由马达吸收的力或超过预定义RS误差值。本实施方式的优点是，用户不会遭受停滞。停滞的这样的感觉可能因仪器在很长的时间内保持在交替运动而产生。最大旋转角α2和α3因此可提高设备的受控操纵。
未预见到序列跳过随后的运动，例如未预见到第二交替运动(M3)正好在运动M1之后被执行。连续推进通过治疗的强度的直接受控降低来允许从(M1)继续进行到(M2)并到(M3)运动而没有中断。然而，跳过强度降低水平虽然不是优选的，但仍然在本发明的范围内。
不言而喻，引起在工具上的甚至更低的转矩强度的更多交替运动M3'、M3”、M3”'等可遵循交替运动M3。在这种情况下，当在第二交替运动(M3)的执行期间第三最大阈值(LM3)被超过时，触发从第二交替运动(M3)到随后的交替运动(M3')的切换。
在本发明的另一优选实施方式中，设备被配置成使工具另外执行最后运动(M4)，其中马达以连续反向旋转被驱动，引起在工具上的低转矩强度。当在第二交替运动(M3)的执行期间第三最大阈值(LM3)被超过时，触发从第二交替运动(M3)到最后运动(M4)的切换。
当执行最后运动(M4)时，可特别好地从牙根管移除设备。最后运动也可支持碎屑从牙根管的移除。所谓最后运动(M4)意指终止一个治疗循环的运动。最后运动引起比在一个治疗循环内的它的前身运动引起的在仪器上的更小转矩。
在优选实施方式中，设备被配置成使得在运动M4中在预定义旋转角α4(αeffective>α4)的完成之后，设备自动切换到初始运动(M1)而不考虑达到的任何阈值。设备因此可被配置以在M4的出现之后重复治疗循环，且这样的配置是优选的。治疗循环的重复的优点是，治疗的连续推进被确保，而不需要用户朝着尖端施加压力。下面更详细地讨论循环的这样的重复。
在优选实施方式中，用于控制用来移动工具、特别地用来移动牙髓仪器的电动马达的设备包括第一传感器，其被设计成从所述电动马达接收信号(S_mtr1)并产生指示马达的第一特征操作参数(RS；RD；RP；PS)的信号(S_snr1)。
设备还包括与所述马达和所述第一传感器进行数据通信的控制单元，控制单元包括：
-驱动单元，其被设计成借助于电源电压(S_drv)来给马达供电；
-第二传感器，其被设计成产生与从马达接收的第二操作参数成比例的反馈信号(S_snr2)，所述第二传感器与驱动单元进行数据通信；以及
-处理单元，其与所述驱动单元、所述第一传感器和所述第二传感器进行数据通信。
所述处理单元被设计成使牙髓仪器通过根据从第一传感器接收的第一信号(S_snr1)和从第二传感器接收的第二信号(S_snr2)作用于所述电动马达来执行前向运动序列(M1，M2)，该运动序列(M1，M2)包括以连续前向运动(M1)开始，其中马达在旋转中以第一供应功率(PS1)、第一旋转速度(RS1)和第一旋转方向(RD1)被驱动。当第一阈值极限(LM1)被超过时，第一交替运动(M2)开始。在第一交替运动中，马达在旋转中以第二供应功率值(PS2)、第二旋转速度(RS2)、第一顺时针旋转角(CWA2)、第一逆时针旋转角(CCWA2)以及在所述第一顺时针旋转角(CWA2)和所述第一逆时针旋转角(CCWA2)之间的第二暂停(RP2)被驱动。
优选地，设备被配置成使得在第一交替运动(M2)中比在初始运动M1中将更低的转矩强度施加在工具上。运动(M2)被维持直到落在第一最小阈值(Lm1)之下为止。在落在Lm1之下的情况下，设备被配置成切换回到初始运动(M1)，并在M1中观察用于维持初始运动(M1)或切换回到第一交替运动(M2)的条件。
为了本发明的目的，马达的特征参数“RSX”被理解为驱动轴的旋转速度；马达的特征参数“RDX”被理解为驱动轴的旋转方向；马达的特征参数“CWAX”被理解为驱动轴的顺时针旋转角；马达的特征参数“CCWAX”被理解为驱动轴的逆时针旋转角；马达的特征参数“RPX”被理解为当驱动轴的旋转方向被反转时在交替运动之一(M2或M3)中的暂停时间。
在优选实施方式中，设备包括被设计成从电动马达接收信号(S_mtr1)的第一传感器。传感器将信号(S_snr1)转发到在控制单元内的处理单元。该信号指示出马达的一组第一特征操作参数。特征参数特别地包括RSX、RDX、CWAX、CCWAX和RPX。
在优选实施方式中，第一传感器是霍尔效应传感器，其更优选地由能够实现马达的前向运动的六个不同阶段的识别的且三个为一组的霍尔效应传感器组成。第一传感器可以优选地是将驱动轴的角位置转换成数字值的编码器位置传感器。借助于一个或多个霍尔效应传感器，可检测速度误差，其为与所设置的速度的偏差。速度误差可由适当地校准的比例-微分控制器计算。借助于三个霍尔效应传感器，马达的相关特征参数是可检测的。来自额外的可选传感器的反馈可用作用于验证所计算的值的准确度的指示器。
在优选实施方式中，控制单元与马达和第一传感器进行数据通信。控制单元包括驱动单元，控制单元包括第二传感器，并且控制单元包括处理单元。
驱动单元被设计成借助于供电电压(S_drv)来给马达供电。驱动单元优选地从功率调节器接收信号(S_drv)以调节要发送到马达的电功率，以及此外来自处理单元的信号。特别地，控制单元调节要发送到驱动器的PWM信号的周期，同时功率调节器调节要发送到驱动器的PWM信号的占空比。
第二传感器被设计成接收马达的第二操作参数。优选地，第二传感器测量由马达消耗的电流。然而，第二传感器可以是被设计成转发与由马达吸收的力成比例的反馈信号(S_snr2)的力传感器。第二传感器用作马达所受的负载的指示器，以便确定任何的运动切换。
本发明的优点是，控制系统能够基于一个、优选地两个传感器单元的反馈来评估施加到仪器的转矩。
在讨论例子和附图的章节中给出了关于第一和第二传感器、控制单元、驱动单元、处理单元和在单元之间的数据通信的更多细节。
处理单元从第一和第二传感器接收信号(S_snr1，S_snr2)，并被设计成使工具执行前文中描述的该运动序列(M1，M2)。处理单元特别地比较从传感器接收的数据，并比较该数据与存储在存储器单元中的预定义值。基于从传感器接收的信号，处理单元可计算可与预定义阈值LM1、LM2、Lm1、Lm2、Lm3中的至少一个比较的值。阈值LM1、LM2、Lm1、Lm2、Lm3反映由牙髓仪器承受的转矩。
在优选实施方式中，处理单元被设计成使牙髓仪器执行前向运动序列(M1，M2，M3)。当第二阈值极限(LM2)被超过时，第二交替运动(M3)开始，其中马达在旋转中以第三供应功率值(PS3)、第三旋转速度(RS3)、第三顺时针旋转角(CWA3)、第三逆时针旋转角(CCWA3)以及在所述第三顺时针旋转角(CWA3)和所述第三逆时针旋转角(CCWA3)之间的第三暂停(RP3)被驱动。
第二阈值极限LM2是最大值，以及开始的第二交替运动(M3)引起在工具上的比第一交替运动(M2)更低的转矩强度。
在第二交替运动(M3)中，设备进一步被配置成当落在第二最小阈值(Lm2)或第三最小阈值(Lm3)之下时切换回到以前运动之一(M1或M2)。特别地，当落在第三最小阈值(Lm3)之下时，设备切换回到初始运动(M1)，以及当落在第二最小阈值(Lm2)之下时，设备切换回到第一交替运动(M2)。当执行以前运动(M1，M2)时，用于维持以前运动(M1，M2)之一或用于切换到邻近运动的条件被观察。
在本发明的优选实施方式中，设备被配置成当第三阈值极限(LM3)被超过时开始第四反向运动(M4)，其中马达被驱动以从管撤回牙髓仪器。例如，可以用一种方式构造锉的刀片，使得当执行反向运动(M4)时，工具仅仅具有抛光功能。第四运动允许应变的减轻和仪器的安全移除。优选地，最后运动(M4)是连续反向旋转，其中马达通常以第四供应功率(PS4)、第四旋转速度(RS4)和第四旋转方向(RD4)被驱动。
具有几个交替运动和反向运动的益处是序列(M1，M2，M3，M4)对牙根管的经处理区域的形状和硬度的适应性得到了改进。前文中描述了从低转矩强度运动切换回到较高转矩强度运动的优点。
在一个实施方式中，选择涉及前向运动(M1，M2，M3)的马达(9)的特征操作参数，以满足下列规则中的一个或多个：
a)如果第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA2>CCWA2；
b)如果第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA2<CCWA2；
c)如果第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA3>CCWA3；
d)如果第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA3<CCWA3；
e)RS1>RS2>RS3；
f)|CWA2-CCWA2|>|CWA3-CCWA3|；
g)PS1<PS2<＝PS3。
规则a和b的优点是，不考虑锉的切割刀片的特性，在第一交替运动中，法向或前向运动的旋转角大于反向运动的旋转角。可以确保相当可观的切割活动。
规则c和d的优点是，不考虑锉的切割刀片的特性，在第二交替运动中，法向或前向运动的旋转角大于反向运动的旋转角。可以确保相当可观的切割活动。
规则e的优点是，旋转速度RS从初始运动(M1)通过第一交替运动(M2)到第二交替运动M3连续减小。通过选择递减参数，可以确保没有过大的力或负载施加到仪器，且损坏的风险减小了。而且，速度的减小允许减小的循环疲劳累积，其为Ni-Ti牙髓锉术中损坏的主要原因之一。旋转速度减小是通常在具有低循环抗疲劳性的牙根管治疗的成形阶段中使用的大尺寸的仪器的优点。具有低循环抗疲劳性的仪器通常还具有高扭转抗力，因此规则e可指示Ni-Ti牙髓仪器何时在窄和狭缩的牙根管中使用，其中扭转应力可能非常高。
规则f的效果是，通过设置如所定义的用于交替的参数，可避免施加到仪器的过大的力或负载。根据规则f，法向旋转的旋转角减去反向旋转的旋转角的旋转角的增量在第一交替运动(M2)期间比在第二交替运动M3期间更大。具有高切割力的锉的定向表面因此在第一交替运动(M2)中比在第二交替运动(M3)中在更大的程度上处理牙根管。这个规则特别适用于在滑道的创建之后、即在成形阶段期间所使用的成形仪器。它们应从它们的使用的开始时切割。然而，从第一交替运动(M2)到第二交替运动(M3)的在法向和反向角之间的减小的增量允许牙根管的逐渐成形和减少碎屑的产生。所产生的减小量的碎屑可容易地被移除。
当仪器用于牙根管的成形阶段时，规则e和f都是特别合适的。当在牙根管治疗的成形阶段中使用热处理的Ni-Ti仪器时，规则e是特别合适的。当在牙根管治疗的成形阶段中使用传统的Ni-Ti仪器时，规则e可改变为规则e’。根据可替换的规则e”，旋转速度可从运动(M1)到运动(M2)增加，并从运动(M2)到运动(M3)再次减小(RS1<RS2>RS3)。
当序列切换到较低切割力运动(例如M2或M3)时，被供应到马达的功率优选地增加或至少保持恒定。该规则(g)的优点是，当仪器承受持续增加的摩擦力时，供应功率也会增加。通过提供这样的增加的功率，可减小锉的阻塞的风险。
可选地，在交替运动期间在法向旋转和反向旋转之间的暂停的持续时间也可从第一交替运动(M2)到第二交替运动(M3)而增加，以便减轻应变。
在可替换的实施方式中，选择涉及前向运动(M1，M2，M3)的马达的特征操作参数，以满足规则a、b、c、d和g中的一个或多个。然而在该实施方式中，选择特征参数以满足下面的可替换规则e’和f’中的一个或多个：
e’)RS1<RS2<RS3
f’)|CWA2-CCWA2|<|CWA3-CCWA3|
当仪器用于牙根管的滑道阶段时，可替换的规则e’和f’是特别合适的。当在牙根管治疗的滑道阶段中使用热处理的Ni-Ti仪器时，规则e’是特别合适的。当在牙根管治疗的滑道阶段中使用传统Ni-Ti仪器时，又一可替换的规则e”是合适的。根据可替换的规则e”，旋转速度可从运动(M1)到运动(M2)增加，并从运动(M2)到运动(M3)再次减小(RS1<RS2>RS3)。
当可通过将较高的离心力施加到仪器来减小转矩负载时，可替换的规则e’可以是合适的。在仪器上施加的转矩的减小降低了扭转应力累积——这是Ni-Ti牙髓仪器的手术中损坏的主要原因之一。增加旋转速度对于通常在具有低扭转抗力的牙根管治疗的滑道阶段中使用的小尺寸的仪器来说具有优点。具有低扭转抗力的仪器通常具有高循环抗疲劳性。因此，可替换的规则e’可指示何时在弯曲牙根管中使用Ni-Ti牙髓仪器，其中循环疲劳应力可能非常高。
类似地，当可通过提供具有在M3中的比M2更高的切割力的锉来减小扭矩负载时，可替换的规则f’可能是合适的。这在紧接着在牙根管被接近之后、即当滑道仪器被应用以便创建光滑的滑道时对高容量推进是有利的。从第一交替运动(M2)到第二交替运动(M3)在法向和反向角之间的增加的增量允许锉在牙根管内部的容易推进。
一般说来，相对于M3增加或减小在M2中的旋转速度和/或旋转角增量将取决于所使用的材料(钢、传统Ni-Ti、热处理的Ni-Ti)和它们的相关特性(柔韧性、屈服强度、硬度、转矩抗力、循环抗疲劳性)、仪器的尺寸以及待治疗的牙根管的类型(弯曲形状、窄形状)。它也取决于待执行的牙根管治疗的类型和阶段。
通过为一个运动到另一运动的过渡提供不同的操作模式和不同的特征参数，本发明被证明是适用性很广的工具。
优选地，设备的第二传感器是被设计成产生与由马达获取的电流成比例的反馈信号(S_snr2)并将所述信号发送到处理单元的电流传感器。然而，在可替换的实施方式中，设备的第二传感器是被设计成产生与由马达吸收的力成比例的反馈信号(S_snr2)并将所述信号发送到处理单元的力传感器。
在优选的实施方式中，设备被配置成存储该前向运动序列(M1，M2，M3)的每个运动(Mi)的第一特征参数(RSX；RDX；CWAX；CCWAX；RPX)的参考值(RSi；RDi；CWAi；CCWAi；RPi)，其在与处理单元进行数据通信的存储器模块中被预先设置。所存储的值允许处理单元比较参考值与有效值，并监测可能的偏差和差异。
在优选实施方式中，设备被配置成存储每个最大阈值极限(LMi)和每个最小阈值极限(Lmi)的参考值(MDi；MPCi；mPCi；mDi)。每个最大阈值极限(LMi)和每个最小阈值极限(Lmi)包括下列值中的一个或多个：
a)在前向运动(Mi)期间电动马达的最大驱动功率消耗(MPCi)；
b)高于最大驱动功率消耗(MPCi)的电动马达的能量获取时间(MDi)；
c)在前向运动(Mi)期间电动马达的最小驱动功率消耗(mPCi)；
b)低于最小驱动功率消耗(mPCi)的电动马达的能量获取时间(mDi)。
在操作期间，处理单元可连续地处理所取回的值RSX、RDX、CWAX、CCWAX、RPX、PSX。处理单元可接着将这样的随时间推移而累积的处理结果与参考值MDi、MPCi、mPCi、mDi进行比较。
为了本发明的目的，LMi应意指最大阈值，而Lmi应意指最小阈值，都是反映由工具承受的转矩或负载的参数。根据本发明的一个实施方式，当通过处理单元在控制信号(S_drv)的发送和来自第一传感器的进入的反馈信号(S_snr1)的接收之间消逝的时间Ti超过预定值(MDi)时，最大阈值极限LMi被超过：
Ti>MDi
或当由电动马达获取的功率(S_snr2)在大于预定义最大时间(MDi)的时间(Ti)期间超过马达的预定最大驱动功率消耗值(MPCi)时：
在(Ti>MDi)期间(消耗>MPCi)
基于在发送控制信号和进入的反馈信号之间的时间差的方法的优点是，检测由马达获取的力或电流的第二传感器变得冗余。
基于随着时间的推移而测量的功率消耗的方法的优点是，落在预定义最小值mPCi之下的值可被检测到。
根据本发明，当由电动马达获取的功率(S_snr2)在大于预定义最大时间(mDi)的时间(Ti)期间落在马达的预定最小驱动功率消耗值(mPCi)之下时，落在最小阈值极限Lmi之下。
在(Ti>mDi)期间(消耗<mPCi)
通过以上升的索引顺序M1、M2、M3、M4的运动序列而前进，由此减小了施加到仪器的转矩。
在讨论例子和附图的章节中给出阈值转矩、RS、CWA、CCWA的更多细节和典型值。
在优选实施方式中，设备被配置成使得在交替运动(M2和M3)期间，马达的特征参数只在法向旋转的阶段期间被确定，因为当产生馈送的角被描述时，摩擦和由此转矩最高。
在甚至更优选的实施方式中，马达的特征参数只在法向旋转阶段期间被确定，其中旋转描述位于初始法向旋转角αi和最终法向旋转角αf之间的内旋转角α。忽略通过法向旋转阶段的初始角αi而测量的特征参数被证明是有利的，优选地，αi＝0°到10°。更优选地，要忽略的参数是通过法向旋转阶段的角αf＝0°到6°而测量的那些参数。同样忽略通过法向旋转阶段的最终角αf、优选地αf＝(角α-20°)到(角α-0°)、例如在法向旋转角是180°的情况下通过162°到180°的角而测量的特征参数证明是有利的。
该法向旋转的阶段适合于传送最佳地反映施加到仪器的转矩的值。初始阶段通常遭受电流的高消耗和/或仪器的慢响应，因为一定量的能量被用于反转旋转方向。另一方面，最终阶段可能遭受电流的低消耗和/或仪器的响应的小延迟。特别地，在特征参数被确定之前强制使用定义好的最小角αi实现值的较大的稳定性和可靠性。
在优选实施方式中，设备被配置成当超过了反向运动M4的开始的预定义数量nI、优选地在5和15之间的预定义数量时自动激活警告声音。可借助于计数器来估计反向运动的开始的数量，计数器对M4的开始的数量nR计数。除了发出警告信号以外，定义运动(M4)的持续时间的角α4可增加，例如加倍或成三倍，以便允许牙科医生中断治疗和/或冲洗牙齿。如果操作员通过释放踏板来选择中断治疗，则计数器nR被重置。否则，计数器进一步递增，当下一次进入反向运动(M4)时重复相同的行为。最优选地，循环的数量nI是10。
该特征提醒牙科医生周期性地从仪器移除碎屑。当没有在适当的时候移除碎屑时，不仅刀片的切割力可能被削弱，还存在牙科医生朝着顶点推动碎屑并产生将阻碍治疗的推进的牙本质碎屑堵塞物的风险。该特征给患者提供安全性。然而，如果牙科医生认为适当，则牙科医生有选择来重新启动引擎以用于另一数量nI的治疗循环。
在另一实施方式中，设备被配置成当超过了反向运动(M4)的开始的预定义数量nS时，自动激活延长的警告声音并永久地维持反向运动(M4)。为了退出反向运动M4，用户必须释放踏板并因而停止引擎。该特征被提供以指示仪器已经多次承受相当大的转矩，且应被更换，以便减小破裂的风险。
在nI个完成的治疗循环和ns个完成的治疗循环之后的警告声音都具有如下优点：它们请求牙科医生重新评估情况。它们提供了对何时考虑冲洗和何时更换仪器的指导。
此外，系统可更好地适配于要治疗的牙根管的类型和形状。例如，如果要治疗的管不太窄，则在仪器上将几乎没有转矩，且将难以达到引发反向运动(M4)和治疗循环结束的值。在仪器的大幅的推进之后将发出警告信号。反之，在要治疗的管非常紧的情况下，在仪器上将有很大转矩，且非常容易达到导致警告信号的发出的值。假定在紧的管中的仪器经受高的应变，牙科医生被提醒停止并冲洗紧的管的次数较多是适当的。由于周期性地建议管的冲洗的自动信号，仪器的阻塞和顶端碎屑堵塞物的形成被防止。
本发明还涉及用于控制电动马达以移动工具、特别地牙髓仪器的方法，控制方法包括根据从传感器接收的信号的运动序列(M1，M2)。该方法可另外包括第二交替运动(M3)和/或最后运动(M4)。
每个运动的所述特性和从一个运动切换到另一运动的条件在上面被描述，并且将在描述例子和附图的章节中被给出。
本发明还涉及用于控制电动马达、特别地以移动牙髓仪器的方法，其包括下面的阶段：接收指示马达的第一特征操作参数(RSX；RDX；RPX；PSX)的信号(S_snr1)；用电源电压(S_drv)给马达供电；接收与马达的第二操作参数成比例的反馈信号(S_snr2)；通过作用于所述电动马达上来使牙髓仪器执行该运动序列(M1，M2，M3，M4)。
上面描述了每个运动的所述特性和从一个运动切换到另一运动的条件。
附图说明
在参考附图经由非限制性示例给出的非排他的优选实施方式及其变形的描述中，给出了本发明的其它特性和优点，其中：
-图1是根据本发明的一个实施方式的牙髓设备的示意性功能方框图，以及
-图2A和2B是根据本发明的第一实施方式的用于控制电动马达、特别地用于移动牙髓仪器的电动马达的方法的示意性流程图；
-图3是包括图1中的设备的牙髓系统的示意图；
-图4是在反向运动M4的执行期间可执行的用于控制电动马达的方法的示意性流程图；
-图5是在反向运动M4的执行期间可执行的用于控制电动马达的可替换方法的示意性流程图。
具体实施方式
参考图1，使用附图标记1作为整体来指示根据本发明的一个实施方式的牙髓设备。
设备1主要包括被设计成使牙髓仪器7执行运动序列的控制单元2和被设计成以旋转来驱动牙髓仪器7的马达9。
减速齿轮10优选地布置在马达9和牙髓仪器7之间。
马达9优选地是电动马达，且可以例如包括AC、DC或BL-DC(无刷式DC)马达或已知类型的微型马达。
电动马达9优选地具有布置在管状座(如图3所示)中的圆柱形主体。
电动马达9能够移动经由机头连接到牙髓仪器7的驱动轴。
电动马达9与被设计成从马达9接收信号S_mtr1并实时地产生指示马达9的第一特征操作参数RS、RD、RP、PS的信号S_snr1的第一传感器8相关联。
马达9的第一特征参数可包括下列项中的一个或多个：驱动轴的旋转速度RSi、驱动轴的旋转方向RDi、驱动轴的顺时针旋转角CWAi、驱动轴的逆时针旋转角CCWAi、当驱动轴9的旋转方向反转时的暂停时间RPi(其中i在范围1到4内，例如RS1、RD1、RP1、RS2；RD2、RP2、CWA2、CCWA2等)。
第一传感器8优选地是耦合到驱动轴并被设计成检测轴的角位置并实现对于刚性地连接到驱动轴的元件的位置的反馈控制的感应无刷式传感器。第一位置传感器8优选地是实现对马达的前向运动的六个不同阶段的识别的一组三个霍尔效应传感器。
第一传感器8包括刚性地连接到驱动轴的转子，以及承载在电动马达9的壳体上并布置成在使用时面向转子的定子。
第一传感器8可以优选地是编码器位置传感器。这样的传感器或编码器将驱动轴的角位置转换成数字值(适当地按比例缩放)。
所使用的编码器可以是电阻的、光学的或磁性的。
控制设备还包括与电动马达9和第一传感器8进行数据通信的控制单元2。
控制单元2包括被设计成用电源电压S_drv给马达9供电的驱动单元4和被设计成产生与马达9的第二操作参数成比例的反馈信号S_snr2的第二传感器6。第二传感器6与驱动单元4进行数据通信。
第二传感器6可以是被设计成产生与由马达9获取的电流成比例的反馈信号S_snr2并将所述信号发送到处理单元3的电流传感器。
反馈信号S_snr2优选地是在电动马达9的功率供应范围内的模拟电压值。
可替换地，第二传感器6可以是被设计成产生与由马达9吸收的力成比例的反馈信号S_snr2并将所述信号发送到处理单元3的力传感器。
控制单元2还包括与驱动单元4、第一传感器8和第二传感器6进行数据通信的处理单元3。
控制单元2也优选地连接到被设计成将信号S_pwr1发送到驱动单元4的功率调节器5。信号S_pwr1用于通过发送信号S_drv来调节由驱动器4发送到马达9的电功率。特别地，控制单元3调节要发送到驱动器4的PWM信号的周期，而功率调节器5调节要发送到驱动器4的PWM信号的占空比。通常，应注意，在本上下文中和在随后的权利要求中，控制单元2仅为了清楚和充分地描述其功能的目的而被描述为分成不同的功能模块(存储器模块或操作模块)。
事实上，所述控制单元2可以是适当地被编程为执行所述功能的单个电子设备，且不同的模块可以是包括在在编程设备中的硬件单元和/或软件例程。可替换地或另外地，这样的功能可由包含前述的功能模块的多个电子设备执行。
控制单元2也可具有用于运行在存储器模块中包含的指令的一个或多个处理器。
前述功能模块也可以根据包含其的网络的架构来在不同的本地或远程处理器之间分开。
系统还包括实现在所描述的相应方法中描述的功能所需的所有装置和/或存储器模块和/或操作模块。
处理单元3被配置成通过根据来自第一传感器8的进入的第一信号S_snr1和从第二传感器6接收的第二信号S_snr2而作用于电动马达9上来使牙髓仪器7执行运动序列(M1，M2，M3，M4)。
该运动序列(M1，M2，M3，M4)包括以连续前向运动(运动“M1”)开始，其中电动马达9以第一供应功率PS1、第一旋转速度RS1和第一旋转方向RD1以旋转被驱动。
当第一阈值极限L1被超过时，处理单元3使马达开始第一往复或交替运动(“M2”)，其中马达9以第二供应功率值PS2、第二旋转速度RS2、第一顺时针旋转角CWA2、第一逆时针旋转角CCWA2以及在第一顺时针旋转角CWA2和第一逆时针旋转角CCWA2之间的第二暂停RP2以旋转被驱动。
当第二阈值极限L2被超过时，处理单元3使驱动轴执行优选地不同于M2的第二交替运动(“M3”)，其中马达(9)以第三供应功率值PS3、第三旋转速度RS3、第三顺时针旋转角CWA3、第三逆时针旋转角CCWA3以及在所述第三顺时针旋转角CWA3和所述第三逆时针旋转角CCWA3之间的第三暂停RP3以旋转被驱动。
优选地，当第三阈值极限L3被超过时，处理单元3使马达执行第四反向运动M4，其中马达9被驱动以从管撤回牙髓仪器7。随后，在某个时间(或延迟)之后，优选地在几毫秒和几秒之间，马达可继续运动M1。
该运动序列M1、M2、M3、M4的每个运动Mi的第一特征参数的参考值RSi、RDi、CWAi、CCWAi、RPi在与所述处理单元3进行数据通信的存储器模块11中被预先设置。例如，存储器还包含第一交替运动M2的参考值RS2、RD2、CWA2、CCW2、RP2。
下面的两个表经由非限制性示例列出阈值转矩、驱动轴的旋转以及顺时针和逆时针角旋转的值(对于交替运动M2和M3)。第一表涉及传统的Ni-Ti牙髓仪器，以及第二表涉及热处理的Ni-Ti牙髓仪器。这两个表涉及适于牙根管治疗的成形阶段的序列。
连续前向运动M1优选地根据所使用的特定牙髓仪器顺时针或逆时针以完整360°旋转出现。如果牙髓仪器在连续前向运动M1期间遇到在牙根管中的相当大的阻力，使运动M2的转矩在360°旋转完成之前被超过，则随后的运动的切换立即出现。例如，如果转矩突然上升，则运动M1可在仅仅150°、200°、300°等之后立即切换到运动M2。
连续运动M1可以是顺时针的或逆时针的(使用适当的按钮被预先设置)，其取决于所使用的牙髓仪器。事实上，所有运动Mi可改变方向。例如，如果仪器被设计成顺时针切割，则运动M1-M2和M3中的全部的角普遍的是顺时针的(CW)，以及M4是反向的和逆时针的(CCW)。另一方面，如果所使用的仪器被设计为逆时针旋转，如之前在设备中设置的，参数M1、M2和M3中的全部可以是相同的但在相反的方向上，即，逆时针(CCW)的普遍的前向运动分量，以及运动M4是反向的和顺时针的。
在一个实施方式中，对于传统的Ni-Ti牙髓仪器，驱动轴具有如下的旋转速度值是有利的：M1＝270rpm、M2＝300rpm、M3＝220rpm。
优选地，在反向运动M4中的旋转速度与运动M1的旋转速度相同但在相反的方向上。
在所述实施方式中，对于热处理的Ni-Ti牙髓仪器，驱动轴具有如下的旋转速度值是有利的：M1＝370rpm、M2＝320rpm、M3＝270rpm。
下面的两个表列出阈值转矩、驱动轴的旋转以及顺时针和逆时针角旋转的值(对于交替运动M2和M3)。与上面的例子相反，所述表涉及适于牙根管治疗的滑道阶段的序列。第一表涉及传统的Ni-Ti牙髓仪器，以及第二表涉及热处理的Ni-Ti牙髓仪器。
根据规则e”，驱动轴的旋转速度RS在M1中是250rpm，在M2中是320rpm以及在M3中是200rpm被证明是有利的。进一步优选的是，在M2中的法向角是102°(CWA)而在M2中的反向角是60°(CCWA)；优选的是，在M3中的法向角是84°(CWA)而在M3中的反向角是24°(CCWA)。
在用于驱动热处理的Ni-Ti仪器的可替换例子中，选择阈值转矩、驱动轴的旋转、以及顺时针和逆时针角旋转的值(对于交替运动M2和M3)，如在下面的表中列出的：
根据规则e’，驱动轴的旋转速度RS在M1中是480rpm，在M2中是580rpm，在M3中是750rpm以及在M4中是300rpm被证明是有利的。
可替换地，根据规则e，驱动轴的旋转速度RS可被选择为在M1中是600rpm，在M2中是580rpm以及在M3中是500rpm。
进一步优选的是，在M2中的法向角是90°(CWA)而在M2中的反向角是60°(CCWA)；优选的是，在M3中的法向角是72°(CWA)而在M3中的反向角是30°(CCWA)。
存储器模块11优选地还包含每个阈值极限Li的参考值。
每个阈值极限Li(其中i＝1、2、3、4)的参考值MDi、MPCi、mPCi、mDi包括下面的值中的一个或多个：
a)在前向运动Mi期间电动马达的最大驱动功率消耗MPCi，
b)由电动马达9获取的能量大于最大驱动功率消耗MPCi的最大时间MDi，
c)在前向运动Mi期间电动马达的最小驱动功率消耗mPCi，
d)由电动马达9获取的能量小于最小驱动功率消耗mPCi的最小时间MDi。
优选地，至少对于传统的Ni-Ti仪器和/或成形仪器和对于热处理的Ni-Ti仪器和/或滑道仪器，每个阈值极限Li的参考值MDi、MPCi、mPCi、mDi和该前向运动序列的每个运动Mi的第一特征参数的参考值RSi、RDi、CWAi、CCWAi、RPi存储在存储器11中。当操作员使用适当的按钮来设置所使用的Ni-Ti仪器的类型时，预设值由存储器11加载到处理单元3内。
优选地，加载到处理单元内的一些预设值可由操作员使用在控制面板22上的适当按钮25来修改，控制面板22包括与用户接口模块进行数据连接的显示器23，用户接口模块又连接到处理单元3。特别地，可由操作员修改的预设参数可包括旋转角CW和CCW，以及旋转速度。
因此，牙髓仪器的运动是自动的并根据锉的类型(传统的Ni-Ti或热处理的Ni-Ti)和/或治疗的阶段(成形阶段、滑道阶段)被预先设置，但其速度和角阈值是可自由修改的。
在患者身上的牙髓操作开始之前，操作员仅需要设置下面的两个选项，其取决于所使用的牙髓仪器并涉及选择：
1.旋转方向(如果以用于切割CW或CCW的刀片完成，根据仪器而得出CW或CCW的方向是普遍的)，
2.根据所使用的仪器(传统的Ni-Ti或热处理的Ni-Ti)和/或要执行的治疗阶段(成形阶段/滑道阶段)的运动的类型。牙髓设备1的操作员使用控制面板13例如通过推动按钮12来选择用于给定牙髓治疗的特定的牙髓仪器或锉。一旦特定的牙髓仪器被选择，处理单元3就从存储器11加载针对所述仪器和牙髓治疗而优化的参数。因此，一旦特定的预编程操作方法被选择，单元3就为一个或两个旋转方向自动加载交替运动操作值。
处理单元3还能够对马达9的第一特征操作参数执行一个或多个操作规则，包括在上文中概述的可替换的规则e’、e”和f’。涉及每个前向运动M1、M2、M3的马达9的第一特征操作参数优选地被选择以满足下列规则中的一个或多个：
a)如果第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA2>CCWA2；
b)如果第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA2<CCWA2；
c)如果第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA3>CCWA3；
d)如果第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA3<CCWA3；
e)RS1>RS2>RS3；
f)|CWA2-CCWA2|>|CWA3-CCWA3|；
g)PS1<PS2<＝PS3。
本发明还涉及用于控制电动马达9，特别地用于移动牙髓仪器7的电动马达9的方法，如在图2A和2B中的流程图中所示的。一旦牙髓仪器的操作员决定了是否使用传统的Ni-Ti仪器或热处理的Ni-Ti仪器，操作员就使用控制台22的按钮25来将该信息输入到系统内。如上所示，操作员必须也输入所使用的牙髓仪器是否以用于顺时针(CW)或逆时针(CCW)地切割的刀片来制造。控制设备将所使用的牙髓仪器的阈值特性自动加载到处理单元3内。
特别地，控制方法包括下面的阶段：
-从电动马达9接收且优选地经由连接到马达9的第一传感器8从电动马达9接收指示马达9的第一特征操作参数RSi、RDi、RPi、PSx的信号S_snr1，
-用电源电压S_drv给马达9供电，
-优选地从第二传感器6接收与马达9的第二操作参数成比例的反馈信号S_snr2，
-通过优选地借助于由驱动器4产生的信号S_drv作用于电动马达9上来使牙髓仪器7执行运动序列M1、M2、M3、M4。
该运动序列M1、M2、M3、M4包括：
-以连续前向运动M1开始(32；34)，其中马达9以第一供应功率PS1、第一旋转速度RS1和第一旋转方向RD1以旋转被驱动；
-当第一阈值极限L1被超过时(38)，第一交替运动M2开始(40)，其中马达9以第二供应功率值PS2、第二旋转速度RS2、第一顺时针旋转角CWA2、第一逆时针旋转角CCWA2以及在第一顺时针旋转角CWA2和所述第一逆时针旋转角CCWA2之间的第二暂停RP2以旋转被驱动；
-当第二阈值极限L2被超过时(44)，第二交替运动M3开始(48)，其中马达9以第三供应功率值PS3、第三旋转速度RS3、第三顺时针旋转角CWA3、第三逆时针旋转角CCWA3以及在第三顺时针旋转角CWA3和第三逆时针旋转角CCWA3之间的第三暂停RP3以旋转被驱动。
用于从连续前向运动M1切换到第一交替前向运动M2的第一阈值极限L1由下列条件中的至少一个给出(在图3中的阶段38)：
a)在控制信号S_drv的发送和来自第一传感器8的进入的反馈信号S_snr1的接收之间消逝的时间t1超过预定值MD，或
b)由电动马达9获取的功率在大于由电动马达9获取的能量高于MPC1的最大时间MDi的时间t2期间超过马达的预定最大驱动功率消耗值MPC1。如果在(a)和(b)中的这两个条件未被满足，则连续前向运动M1被维持(在图3中的阶段36)。
用于从第一交替前向运动M1切换到第二交替前向运动M3的第二阈值极限L2由下列条件中的至少一个给出(在图3中的阶段44)：
a)在控制信号S_drv的发送和来自第一传感器8的进入的反馈信号S_snr1的接收之间消逝的时间t1超过预定值MD，或
b)由电动马达9获取的功率在大于由电动马达9获取的能量高于MPC2的最大时间MD2的时间t3期间超过马达的预定最大驱动功率消耗MPC2。
如果在(a)和(b)中的这两个条件未被满足，则该方法跳到图3中的阶段46，其中如果在第一交替运动M2期间，由电动马达9获取的功率在大于能量获取时间mD2的时间t3期间小于电动马达9的最小驱动功率消耗mPC2，则处理单元3使牙髓仪器7执行连续前向运动M1。否则，运动M2被维持(阶段42)。
图3示出包括图1中的设备1的牙髓系统20的实施方式。特别地，系统20包括操作地耦合到把手21的控制台22。在一个实施方式中，把手21包括电动马达9、可选地减速齿轮10、以及机头27，机头27的头部可耦合到牙髓仪器7。如前面所示的，系统20被设计成顺时针或逆时针地旋转仪器7。虽然顺时针旋转在本文被描述为仪器的前向运动的方向而逆时针旋转被描述为相反的方向，这个描述通过非限制性示例被提供，且本发明的实施方式不限于在前向运动或反向运动的方向和顺时针或逆时针旋转之间的特定关系。在图3所示的实施方式中，控制台22可包括显示器23以及例如用于打开和关闭系统或用于配置用于治疗患者的牙髓仪器的类型的多个按钮25。系统20可优选地包括可由医生启动来停止或重新开始牙髓仪器的运动Mi的踏板24。
图4示出在反向运动M4期间操作的机制的实施方式。当在M3中的最大阈值极限被超过时(R)，反向运动M4的参数被设置。在进入M4内时，计数器从nR递增到nR+1。虽然nR值仍然低于预定义参考值nI，但反向运动M4在某个旋转角α4的持续时间期间被维持。预定义参考值nR优选地在5和15之间，且最优选地是10。在旋转角α4的完成之后，设备切换回到法向前向运动M1。所计数的nR值一超过预定义参考值nI，警告声音就被激活。反向运动M4在某个旋转角α4的持续时间期间被维持，直到设备切换回到法向前向运动M1为止。反向运动M4可以延长。
图5示出在反向运动M4期间操作的机制的另一实施方式。当在M3中的最大阈值极限被超过时(R)，反向运动M4的参数被设置。在进入M4内时，计数器从nR递增到nR+1。虽然nR值仍然低于预定义参考值nI，但反向运动M4在某个旋转角α4的持续时间期间被维持，如关于图4所描述的。然而，所计数的nR值一超过预定义参考值nI，另一评估就运行。所计数的值nR与高于nI的另一参考值nS比较。虽然nR仍然低于参考值nS，但警告声音被激活且反向运动M4在某个旋转角α4的持续时间期间被维持，直到设备切换回到法向前向运动M1为止，如关于图4所描述的。然而，当Sn值被超过时，设备发出延长的警告声音并永久地执行反向运动4。提供该循环方面以请求用户更换经受了很多次相当大的应变的锉。优选地，nS值被选择为在50和90之间。最优选的值是70。

Claims (26)

1.一种用于控制用于移动工具、特别地用于移动牙髓仪器的电动马达的设备，所述设备被配置成当如所预期地被使用时使工具根据从传感器接收的信号来执行运动序列(M1，M2)，所述运动序列(M1，M2)包括：
-初始运动(M1)，其是连续前向旋转，其中所述马达(9)在法向旋转方向上被驱动，引起在所述工具上的高转矩强度，并维持这样的运动，直到第一最大阈值极限(LM1)被超过为止；其中
-当第一最大阈值极限(LM1)被超过时，所述设备被配置成切换到第一交替运动(M2)，其中所述马达(9)以交替旋转被驱动，引起在所述工具上的比初始运动(M1)低的转矩强度，并维持这样的运动，直到落在第一最小阈值(Lm1)之下为止；其中
-当落在第一最小阈值(Lm1)之下时，所述设备被配置成切换回到初始运动(M1)，并进一步观察用于维持初始运动(M1)或切换到第一交替运动(M2)的条件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置成当如所预期地被使用时使所述工具执行第二交替运动(M3)，其中所述马达以交替旋转被驱动，引起在所述工具上的比所述第一交替运动(M2)低的转矩强度，以及
-其中当在第一交替运动(M2)的执行期间第二最大阈值(LM2)被超过时，从所述第一交替运动(M2)到所述第二交替运动(M3)的切换被触发；以及
-其中在所述第二交替运动(M3)中，当落在第二最小阈值(Lm2)或第三最小阈值(Lm3)之下时，所述设备被配置成切换回到以前运动(M1或M2)之一，特别地，当落在第三最小阈值(Lm3)之下时，所述设备切换回到所述初始运动(M1)，以及当落在第二最小阈值(Lm2)之下时，所述设备切换回到第一交替运动(M2)；以及
-其中当执行所述以前运动(M1，M2)时，用于维持所述以前运动(M1，M2)之一或用于切换到邻近运动的条件被观察。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备被配置成当如所预期地被使用时使所述工具执行最后运动(M4)，其中所述马达以连续反向旋转被驱动，引起在所述工具上的低转矩强度，其中当在所述第二交替运动(M3)的执行期间第三最大阈值(LM3)被超过时，从所述第二交替运动(M3)到最后运动(M4)的切换被触发。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述设备被配置成使得在最后运动M4中在预定义旋转角α4(αeffective>α4)的完成之后，所述设备被配置成自动切换到初始运动(M1)并进一步观察用于维持初始运动(M1)或切换到第一交替运动M2的条件。
5.一种用于控制用于移动工具、特别地用于移动牙髓仪器的电动马达(9)的设备，特别地根据权利要求1到4中的任一项所述的设备，所述设备包括：
-第一传感器(8)，其被设计成从所述电动马达(9)接收信号(S_mtr)并产生指示所述马达(9)的第一特征操作参数(RS；RD；RP；PS)的信号(S_snr1)。
-控制单元(2)，其与所述马达(9)和所述第一传感器(8)进行数据通信，所述控制单元(2)包括：
-驱动单元(4)，其被设计成借助于电源电压(S_drv)来给所述马达(9)供电；
-第二传感器(6)，其被设计成产生与所述马达(9)的第二操作参数成比例的反馈信号(S_snr2)，所述第二传感器(6)与所述驱动单元(4)进行数据通信；
-处理单元(3)，其与所述驱动单元(4)、所述第一传感器(8)和所述第二传感器(6)进行数据通信，所述处理单元(3)被设计成使所述牙髓仪器(7)通过根据从所述第一传感器(9)接收的所述第一信号(S_snr1)和从所述第二传感器(6)接收的所述第二信号(S_snr2)作用于所述电动马达(9)上来执行前向运动序列(M1，M2)，所述运动序列(M1，M2)包括：
-以连续前向运动(M1)开始，其中所述马达(9)以第一供应功率(PS1)、第一旋转速度(RS1)和第一旋转方向(RD1)以旋转被驱动；
-当第一阈值极限(LM1)被超过时，第一交替运动(M2)开始，其中所述马达(9)以第二供应功率值(PS2)、第二旋转速度(RS2)、第一顺时针旋转角(CWA2)、第一逆时针旋转角(CCWA2)以及在所述第一顺时针旋转角(CWA2)和所述第一逆时针旋转角(CCWA2)之间的第二暂停(RP2)以旋转被驱动。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述处理单元(3)被设计成使所述牙髓仪器(7)执行前向运动序列(M1，M2，M3)，其中当第二阈值极限(LM2)被超过时，第二交替运动(M3)开始，其中所述马达(9)以第三供应功率值(PS3)、第三旋转速度(RS3)、第三顺时针旋转角(CWA3)、第三逆时针旋转角(CCWA3)以及在所述第三顺时针旋转角(CWA3)和所述第三逆时针旋转角(CCWA3)之间的第三暂停(RP3)以旋转被驱动。
7.根据权利要求2到6中的任一项所述的设备，其中当所述第三阈值极限(LM3)在运动M3中被超过时，第四反向运动M4开始，其中所述马达(9)被驱动以从所述管撤回所述牙髓仪器(7)。
8.根据权利要求3到7中的任一项所述的设备，其中所述运动M4是连续反向旋转，其中所述马达(9)以第四供应功率(PS4)、第四旋转速度(RS4)和第四旋转方向(RD4)被驱动。
9.根据权利要求2到8中的任一项所述的设备，其中涉及所述前向运动(M1，M2，M3)的所述马达(9)的所述第一特征操作参数被选择，以满足下列规则中的一个或多个：
a)如果所述第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA2>CCWA2；
b)如果所述第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA2<CCWA2；
c)如果所述第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA3>CCWA3；
d)如果所述第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA3<CCWA3；
e)RS1>RS2>RS3；
e”)RS1<RS2>RS3；
f)|CWA2-CCWA2|>|CWA3-CCWA3|；
g)PS1<PS2<＝PS3。
10.根据权利要求2到8中的任一项所述的设备，其中涉及所述前向运动(M1，M2，M3)的所述马达(9)的所述第一特征操作参数被选择，以满足下列规则中的一个或多个：
a)如果所述第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA2>CCWA2；
b)如果所述第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA2<CCWA2；
c)如果所述第一旋转方向(RD1)是顺时针的，则CWA3>CCWA3；
d)如果所述第一旋转方向(RD1)是逆时针的，则CWA3<CCWA3；
e’)RS1<RS2<RS3；
f’)|CWA2-CCWA2|<|CWA3-CCWA3|；
g)PS1<PS2<＝PS3。
11.根据权利要求1到10中的任一项所述的设备，其中所述第二传感器(6)是被设计成产生与由所述马达(9)获取的电流成比例的反馈信号(S_snr2)并将所述信号发送到所述处理单元(3)的电流传感器。
12.根据权利要求1到10中的任一项所述的设备，其中所述第二传感器(6)是被设计成产生与由所述马达(9)吸收的力成比例的反馈信号(S_snr2)并将所述信号发送到所述处理单元(3)的力传感器。
13.根据权利要求1到12中的任一项所述的设备，其中所述前向运动序列(M1，M2，M3)的每个运动(Mi)的所述第一特征参数(RSX；RDX；CWAX；CCWAX；RPX)的参考值(RSi；RDi；CWAi；CCWAi；RPi)在与所述处理单元(3)进行数据通信的存储器模块(11)中被预先设置。
14.根据权利要求1到13中的任一项所述的设备，其中每个阈值极限(Li)的参考值(MDi；MPCi；mPCi；mDi)包括下列规则中的一个或多个：
a)在所述前向运动(Mi)期间所述电动马达的最大驱动功率消耗(MPCi)；
b)高于所述最大驱动功率消耗(MPCi)的所述电动马达(9)的能量获取时间(MDi)；
c)在所述前向运动(Mi)期间所述电动马达的最小驱动功率消耗(mPCi)；
d)低于所述最小驱动功率消耗(mPCi)的所述电动马达(9)的能量获取时间(mDi)。
15.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，其中用于从所述第一连续前向运动(M1)切换到所述第一交替前向运动(M2)的第一阈值极限(LM1)由下列条件中的至少一个给出：
a)在所述控制信号(S_drv)的发送和来自所述第一传感器(8)的进入的反馈信号(S_snrl)的接收之间消逝的时间(t1)超过预定值(MD)；或
b)由所述电动马达(9)获取的功率在大于由所述电动马达(9)获取的能量高于(MPC1)的最大时间(MDi)的时间(t2)期间超过所述马达的预定最大驱动功率消耗值(MPC1)。
16.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，其中如果在所述运动(M2)期间由所述电动马达(9)获取的功率在大于所述能量获取时间(mD2)的时间(t3)期间小于所述电动马达(9)的最小驱动功率消耗(mPC2)，则所述处理单元(3)使所述牙髓仪器(7)执行所述连续前向运动(M1)。
17.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，其中如果下列条件之一在所述第二交替前向运动(M3)期间出现：
-由所述电动马达(9)获取的功率在大于所述能量获取时间(mD3)的时间(t)期间小于所述电动马达(9)的最小驱动功率消耗(mPC31)，则所述处理单元(3)使所述牙髓仪器(7)执行所述连续前向运动(M1)；或如果
-由所述电动马达(9)获取的功率在大于所述能量获取时间(mD3)的时间(t)期间小于所述电动马达(9)的最小驱动功率消耗(mPC32)，则所述处理单元(3)使所述牙髓仪器(7)执行所述第一往复前向运动(M2)。
18.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，被配置成使得在所述交替运动M2和M3期间，所述马达的所述特征参数只在法向旋转的阶段期间、优选地在位于初始旋转角αi和最终旋转角αf之间的内旋转角α期间被确定。
19.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，其中所述设备被配置成当最后运动M4的开始的预定义数量n1、优选地在5和15之间的预定义数量被超过时自动激活警告声音。
20.根据前述权利要求中的一个或多个所述的设备，其中所述设备被配置成当最后运动M4的开始的预定义数量nS、优选地在50和90之间的预定义数量被超过时自动激活延长的警告声音并永久地维持最后运动M4。
21.一种被设计成旋转牙髓仪器(7)的电动马达(9)，包括根据权利要求1到20中的一个或多个所述的控制设备。
22.一种用于控制用于移动工具、特别地牙髓仪器(7)的电动马达(9)的方法，所述控制方法包括根据从至少一个传感器接收的信号的运动序列(M1，M2)，所述运动序列(M1，M2)包括：
-初始运动(M1)，其是连续前向旋转，其中所述马达(9)在法向旋转方向上被驱动，引起在所述工具上的高转矩强度，并维持这样的运动，直到第一最大阈值极限(LM1)被超过为止；其中
-当第一最大阈值极限(LM1)被超过时，所述序列切换到第一交替运动(M2)，其中所述马达(9)以交替旋转被驱动，引起在所述工具上的比初始运动(M1)低的转矩强度，并维持这样的运动，直到落在第一最小阈值(Lm1)之下为止；其中
-当落在第一最小阈值(Lm1)之下时，所述序列切换回到初始运动M1，其中在(M1)中用于维持初始运动(M1)或切换到第一交替运动(M2)的条件被进一步被观察。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述运动序列(M1，M2)包括第二交替运动(M3)，其中所述马达以交替旋转被驱动，引起在所述工具上的比所述第一交替运动(M2)低的转矩强度，以及
-其中当在第一交替运动(M2)的执行期间第二最大阈值(LM2)被超过时，从所述第一交替运动(M2)到所述第二交替运动(M3)的切换被触发；以及
-其中在所述第二交替运动(M3)中，当落在第二最小阈值(Lm2)或第三最小阈值(Lm3)之下时，所述序列切换到以前运动(M1或M2)之一，特别地，当落在第三最小阈值(Lm3)之下时，所述序列切换到所述初始运动(M1)，以及当落在第二最小阈值(Lm2)之下时，所述序列切换到所述第一交替运动(M2)；以及
-其中当执行所述以前运动(M1，M2)时，用于维持所述以前运动(M1，M2)之一或用于切换到以前或随后运动的条件被观察。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中所述方法包括最后运动(M4)，其中所述马达以连续反向旋转被驱动，引起在所述工具上的低转矩强度，其中当在所述第二交替运动(M3)的执行期间第三最大阈值(LM3)被超过时，从所述第二交替运动(M3)到最后运动(M4)的切换被触发。
25.一种用于控制电动马达(9)以特别地移动牙髓仪器(7)的方法(30)，优选地根据权利要求22到24中的任一项所述的方法，所述控制方法包括下面的阶段：
-从所述电动马达(9)接收指示所述马达(9)的第一特征操作参数(RSX；RDX；RPX；PSX)的信号(S_snr1)。
-用电源电压(S_drv)给所述马达(9)供电；
-接收与所述马达(9)的第二操作参数成比例的反馈信号(S_snr2)；
-使所述牙髓仪器(7)通过作用于所述电动马达(9)上来执行前向运动序列(M1，M2，M3，M4)，所述运动序列(M1，M2，M3，M4)包括：
-以连续前向运动(M1)开始(32；34)，其中所述马达(9)以第一供应功率(PS1)、第一旋转速度(RS1)和第一旋转方向(RD1)以旋转被驱动；
-当第一阈值极限(L1)被超过时(38)，第一交替运动(M2)开始(40)，其中所述马达(9)以第二供应功率值(PS2)、第二旋转速度(RS2)、第一顺时针旋转角(CWA2)、第一逆时针旋转角(CCWA2)以及在所述第一顺时针旋转角(CWA2)和所述第一逆时针旋转角(CCWA2)之间的第二暂停(RP2)以旋转被驱动。
-当第二阈值极限(L2)被超过时(44)，第二交替运动(M3)开始(48)，其中所述马达(9)以第三供应功率值(PS3)、第三旋转速度(RS3)、第三顺时针旋转角(CWA3)、第三逆时针旋转角(CCWA3)以及在所述第三顺时针旋转角(CWA3)和所述第三逆时针旋转角(CCWA3)之间的第三暂停(RP3)以旋转被驱动。
26.一种根据前述权利要求中的任一项所述的用于控制和移动牙髓仪器的方法，其特征在于，所述方法由电子处理器实现。
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