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Die
Erfindung betrifft eine kieferorthopädische Vorrichtung, insbesondere
in Form eines Brackets oder Bukkalröhrchens, mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Kieferorthopädische Vorrichtungen
wie Brackets oder Bukkalröhrchen
werden an einem Zahn befestigt und verfügen über eine Ausnehmung zum Aufnehmen
eines Drahtbogens, durch welchen eine Kraft oder ein Drehmoment
mittels der Vorrichtung in einen Zahn eingeleitet wird. Der Drahtbogen
wirkt üblicherweise
nicht auf einen einzelnen Zahn ein, sondern auf eine ganze Reihe
von Zähnen,
an welchen jeweils ein Bracket oder ein Bukkalröhrchen in einer durch die gewünschte Zahnstellungskorrektur
bestimmten Lage und Orientierung geklebt ist. Um die Lage des Drahtbogens
in der Ausnehmung der kieferorthopädischen Vorrichtung zu sichern,
sind bei metallischen Brackets Schlösser bekannt, im wesentlichen
bestehend aus einem verschwenkbaren Bügel, welcher über die
Ausnehmung geschwenkt werden kann, um sie zu verschließen. Derartige
Brackets sind als selbstligierende Brackets bekannt. Sie haben den
Vorteil, das Einbringen, Sichern und Austauschen eines Drahtbogens
in relativ kurzer Zeit zu erlauben. Wegen der geringen Größe kieferorthopädischer
Vorrichtungen ist es aber nicht nur schwierig, den Bügel aus
seiner Offenstellung in seine Schließstellung zu bewegen, vielmehr
ist der Bügel
dabei auch einer mechanischen Beanspruchung unterworfen, welche
nahe an der Elastizitätsgrenze
der in Frage kommenden Metalle liegt. Wird der Bügel beim Schließen beispielsweise über einen
nicht ganz korrekt in der Ausnehmung positionierten Drahtbogen gezwängt, so
kann dies zu einer Belastung des Bügels über seine Elastizitätsgrenze
hinaus führen,
was zur Folge hat, dass der Bügel
beschädigt
ist und die gesamte Vorrichtung ausgetauscht werden muss. Im Laufe
einer kieferorthopädischen
Behandlung wird der Drahtbogen mehrmals ausgetauscht, wobei Drahtbögen unterschiedlichen
Durchmessers und Querschnitts verwendet werden. Der Austausch eines
Drahtbogens sollte deshalb so einfach und mühelos wie möglich sein.
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Bei
Brackets aus Kunststoff ist es aus der
DE 44 34 209 A1 bekannt,
im oberen Bereich einer schlitzförmigen
Ausnehmung Noppen oder dergleichen Vorsprünge auszubilden, hinter welche
der Drahtbogen einrasten kann. Die Wirksamkeit solcher Noppen hängt davon
ab, dass die Breite der schlitzförmigen
Ausnehmung und die Dicke des Drahtbogens zueinander passen. Der
Umgang mit derartigen Brackets erfordert großes handwerkliches Geschick, da
es insbesondere bei Verwendung von im Querschnitt rechteckigen Drahtbögen leicht
vorkommen kann, dass die Noppen beim Einpressen des Drahtes in die
schlitzförmige
Ausnehmung abgeschert werden. In diesem Fall muss die gesamte Vorrichtung ausgetauscht
werden, was für
den Kieferorthopäden ebenso
wie für
den Patienten aufwendig und unangenehm ist.
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Aus
der
DE 699 17 224
T2 sind biologisch abbaubare shape-memory-Polymere bekannt,
die zur Herstellung von Gegenständen
für die
Verwendung für
biomedizinische Zwecke geeignet sind. Als Beispiele werden in dieser
Veröffentlichung
Nahtmaterialien, orthodontische Materialien, Knochenschrauben, Nägel, Platten,
Katheter, Schläuche,
Filme, Stents, orthopädische
Klammern, Schienen, Bänder
zur Herstellung von Gusskörpern,
Gerüste für den Gewebeaufbau,
Kontaktlinsen, Arzneimittelzuführungseinrichtung,
Implantate und thermische Indikatoren genannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Drahtbogen
in einer Ausnehmung einer kieferorthopädischen Vorrichtung einfacher
festgelegt und die Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung beim
Einbringen und/oder Festlegen des Drahtbogens herabgesetzt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine kieferorthopädische Vorrichtung in Form
eines Brackets oder Bukkalröhrchens
mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Formgedächtniskunststoffe
haben die Eigenschaft, nach einer Verformung in eine temporäre Gestalt,
welche eine Streckung des Materials um 100 % und mehr beinhalten
kann, auf einen externen Stimulus hin, bei welchem es sich zum Beispiel
um eine Temperaturänderung,
Licht oder elektrische Impulse handeln kann, wieder in ihre ursprünglich vorgegebene,
also in die "gespeicherte" Form zurückzukehren, an
welche sich das Material "erinnert". Formgedächtniskunststoffe
sind, wie andere Kunststoffe auch, aus Polymerketten aufgebaut,
welche untereinander vernetzt sind. Durch den externen Stimulus
werden Formgedächtniskunststoffe
zum Beispiel aus einem glasigen, vergleichsweise harten Zustand
in einen kautschukelastischen oder viskosen Zustand überführt. Während in
dem glasigen Zustand die Beweglichkeit von Segmenten der Polymerketten
stark eingeschränkt
ist, sind im kautschukelastischen Zustand einzelne Segmente der
Polymerketten gegeneinander beweglich. Deshalb kann ein Formgedächtniskunststoff
in seinem kautschukelastischen Zustand um 100 % und mehr elastisch
verformt werden. Die Polymerketten erzeugen auf eine Verformung
hin eine Rückstellkraft,
welche der Verformung entgegenwirkt und danach strebt, den Formgedächtniskunststoff
wieder in seine ursprüngliche
Form zu bringen. Wird ein Formgedächtniskunstoff zum Beispiel nach
einer Verformung bei erhöhter
Temperatur in einer kautschukelastischen Phase wieder abgekühlt, so
geht der Formgedächtniskunststoff
in seinen glasigen Zustand über,
in welchem die Segmente der Polymerketten nur noch sehr eingeschränkt gegeneinander
beweglich sind, wodurch seine temporäre Gestalt fixiert wird. Dies
kann beispielsweise durch eine lokale Kristallisation geschehen.
In dem glasigen Zustand reicht die vorhandene Rückstellkraft wegen der eingeschränkten Beweglichkeit
der Polymerketten nicht aus, um den Formgedächtniskunststoff wieder in
seine ursprünglich
Form zu bringen. Erst wenn der Formgedächtniskunststoff durch einen
externen Stimulus wieder in seine kautschukelastische Phase überführt wird,
sind die einzelnen Segmente der Polymerketten zueinander hinreichend
beweglich, so dass die vorhandene Rückstellkraft den Formgedächtniskunststoff
wieder in seine vorgegebene "erinnerte" Form bringen kann.
Der Formgedächtniskunststoff
kann in seiner kautschukelastischen Phase wiederholt verformt werden.
Eine Verformung in eine temporäre
Gestalt wird durch einen Übergang
in die glasige Phase sozusagen eingefroren und verschwindet beim
erneuten Übergang
in die kautschukelastische Phase wieder.
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Eine
erfindungsgemäße kieferorthopädische Vorrichtung
ist ganz oder teilweise aus einem solchen Formgedächtniskunststoff
gefertigt. In einem Bracket oder Bukkalröhrchen aus dem verwendeten Formgedächtniskunststoff
ist die Ausnehmung zum Aufnehmen eines Drahtbogens so beschaffen,
dass ein in ihr befindlicher Drahtbogen zurückgehalten wird, wenn die Ausnehmung
ihre programmierte, vorgegebene Gestalt eingenommen hat. Durch eine Verformung
des verwendeten Formgedächtniskunststoffes
läßt sich,
gegebenenfalls bereits im Herstellungswerk, unter Einfluß des externen
Stimulus die Ausnehmung soweit vergrößern, dass sich ein Drahtbogen
mühelos
in sie einführen
läßt. Vorteilhaft
ermöglicht
es die vorliegende Erfindung daher, einem Kieferorthopäden eine
Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, welche er wie gewohnt am Zahn eines Patienten befestigen
kann und in deren Ausnehmung er ohne Schwierigkeit einen Drahtbogen
einführen kann.
Anschließend
wird auf den in der kieferorthopädischen
Vorrichtung enthaltenen Formgedächtniskunststoff
mit dem externen Stimulus, beispielsweise mit Wärme oder UV-Licht, eingewirkt,
woraufhin er in die vorgegebene Form zurückkehrt und so den Drahtbogen
in der Ausnehmung festlegt.
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Ein
wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sich durch
das erleichterte Festlegen des Drahtbogens in der Ausnehmung, zum
Beispiel beim Ligieren eines Brackets, für den Kieferorthopäden eine
wesentliche Zeitersparnis und Arbeitserleichterung ergeben. Die
vorliegende Erfindung erlaubt es einem Kieferorthopäden, in
derselben Zeit mehr Patienten zu betreuen.
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Ein
weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass
der Kieferorthopäde
beim Arbeiten mit der Vorrichtung wegen der großen Verformbarkeit von Formgedächtniskunststoffen,
welche eine Streckung von 100 % und mehr vertragen, eine Beschädigung beim
Einbringen des Drahtbogens nicht zu befürchten braucht. Jede eventuell
auftretende Verformung des verwendeten Formgedächtniskunststoffes ist nur
temporär
und verschwindet, sobald der Formgedächtniskunststoff ohne eine
verformende Kraft dem externen Stimulus ausgesetzt wird, woraufhin
er in seine vorgegebene Gestalt zurückkehrt.
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Geht
der Formgedächtniskunststoff
in seine vorgegebene Gestalt über,
so wird bevorzugt ein Formschluß der
Vorrichtung mit dem Drahtbogen gebildet. Durch einen solchen Formschluß läßt sich
verhindern, dass der Drahtbogen ungewollt wieder aus der Ausnehmung
entweicht. Beispielsweise können am
oberen Rand der Ausnehmung Vorsprünge vorgesehen sein, welche
in der vorgegebenen Gestalt des Formgedächtniskunststoffes die Ausnehmung
so weit verengen, dass der kleinste verwendete Drahtbogen nicht
mehr durchpasst. Anstelle oder zusätzlich zu einem Formschluß ist es
auch möglich,
dass beim Übergang
des Formgedächtniskunststoffes
in seine vorgegebene Gestalt ein Kraftschluß mit dem Drahtbogen gebildet
wird. Durch einen Kraftschluß läßt sich
vorteilhaft erreichen, dass der Drahtbogen nicht nur gegen ein Entweichen
aus der Ausnehmung gesichert ist, sondern zusätzlich auch einer Bewegung
in Längsrichtung
des Drahtbogens in der Ausnehmung entgegengewirkt wird. Auf diese
Art und Weise läßt sich
der Drahtbogen in der Ausnehmung noch besser fixieren, als dies
bei herkömmlichen
Vorrichtungen der Fall ist. Für
einen Kraftschluss genügt es,
wenn sich nach dem Einbringen des Drahtbogens die Ausnehmung beim Übergang
des Formgedächtniskunststoffs
in die vorgegebene Gestalt soweit verengt, dass der Drahtbogen in
der Ausnehmung kein Spiel mehr hat und sich die Seitenwände der
Ausnehmung gegen ihn pressen. Mit Formgedächtniskunststoffen lassen sich vorteilhaft
nennswerte Anpresskräfte
auf den Drahtbogen erreichen, da diese Kunststoffe, wie erwähnt, in
ihrer temporären
Gestalt um 100 % und mehr gegenüber
der vorgegebenen Gestalt gestreckt sein können.
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Eine
erfindungsgemäße kieferorthopädische Vorrichtung
kann vollständig
aus einem Formgedächtniskunststoff
gefertigt sein oder auch noch andere Materialien enthalten. Möglich ist
es beispielsweise, bei einem an sich bekannten Bracket aus Edelstahl
lediglich einen Bügel,
mit welchem die Ausnehmung für
den Drahtbogen verschlossen wird, aus einem Formgedächtniskunststoff
zu bilden. Aufgrund der großen
temporären
Verformbarkeit von Formgedächtniskunststoffen
läßt sich
ein solcher Bügel
im Gegensatz zu einem Metallbügel
ohne weiteres auch über
einen nicht ganz optimal in der Ausnehmung sitzenden Drahtbogen
hinüberzwängen, ohne
dass dies zu einer Beschädigung
des Bügels
führt.
Ist der Bügel
geschlossen, so läßt er sich
durch Einwirken des externen Stimulus in seine ursprüngliche
Form zurückbringen,
in welcher er ebenso zuverlässig
sitzen kann, wie herkömmliche
Metallbügel.
Vorteilhaft lassen sich so ohne große Änderungen die bekannten Edelstahlbrackets
hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit wesentlich verbessern. Durch eine
Ausführung des
Formgedächtniskunststoffes
in Zahnfarbe läßt sich
darüber
hinaus auch vorteilhaft der ästhetische Gesamteindruck
verbessern.
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Möglich ist
es aber auch, die kieferorthopädische
Vorrichtung vollständig
aus Kunststoff herzustellen. Dabei kann die Vorrichtung vollständig aus
einem Formgedächtniskunststoff
bestehen, was die Fertigung vereinfacht, aber sie kann auch aus
verschiedenen Kunststoffen gefertigt sein, welche hinsichtlich der
jeweiligen Aufgabe eines jeweiligen Teils der Vorrichtung optimiert
sind und von denen nur ein Kunststoff-Formgedächtnis zeigt. Es genügt, nur
jene Teile der Vorrichtung, welche ein Schließen der Ausnehmung nach Einbringen
des Drahtbogens bewirken aus einem Formgedächtniskunststoff zu bilden. Hierzu
kann insbesondere das die Ausnehmung zum Aufnehmen des Drahtbogens
umgebende Material ein Formgedächtniskunststoff
sein, welcher die Ausnehmung auf einen externen Stimulus hin schließt oder
verengt und den Drahtbogen fixiert. Bevorzugt ist es aber, wenn
der Drahtbogen nicht unmittelbar mit dem Formgedächniskunststoff in Berührung kommt,
sondern mit einem anderen, verschleißfesteren Material, welches
bevorzugt ein mit anorganischen Füllstoffen verstärkter Kunststoff
oder ein Metall ist. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass
die Ausnehmung in einem Einsatzteil ausgebildet ist, welches in
der Vorrichtung verankert ist, welche im übrigen aus einem Formgedächtniskunststoff
bestehen kann, der beim Übergang
in seine bei der Herstellung vorgegebene Gestalt eine solche Kraft
auf das Einsatzteil ausübt,
dass dieses bewegt oder verformt und die Ausnehmung verschlossen
oder verengt wird.
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Das
Einsatzteil kann vorteilhaft von dem Formgedächtniskunststoff durch Schrumpfung
umschlossen werden, was für
die Fertigung besonders günstig
ist. Ein aufwendiges Umspritzen des Einsatzteils kann so vermieden
werden und aufgrund der Formgedächtniseigenschaften
des Kunststoffs wird trotzdem eine unerwünschte Lockerung des Einsatzteils
in der Vorrichtung ausgeschlossen.
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Bevorzugt
ist der Formgedächtniskunststoff aus
oder mit Monomeren wie L, L-Dilactid, Diglykolid, ρ-Dioxanon, ε-Caprolacton
und/oder γ-Butyrlacton gebildet.
Diese Monomere haben den Vorteil, gut körperverträglich zu sein und sind deshalb
für den
Einsatz im Mund besonders gut geeignet.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem Formgedächtniskunststoff
um ein phasensegregiertes Polymer, besonders bevorzugt um einen
phasensegregiertes Multiblockcopolymer. Diese Materialien haben
mindestens zwei segregierte Phasen. Eine Phase, in der Regel jene
mit dem höchsten
thermischen Übergang,
wirkt als physikalische Vernetzung, die die vorgegebene Form bestimmt.
Sind beide Phasen aufgeschmolzen, so liegt das Polymer als Schmelze vor
und kann mit konventionellem Verfahren wie Extrusion oder Spritzguß verarbeitet
werden. Eine zweite Phase dient als molekularer Schalter und ermöglicht die
Fixierung einer temporären
Form. Durch Einwirken eines externen Stimulus, beispielsweise eine Erwärmung über eine Übergangstemperatur
der zweiten Phase oder UV-Licht, kann der Formgedächtniskunststoff
mit geringem Kraftaufwand in eine temporäre Form gebracht werden, welche
durch Wegnahme des externen Stimulus fixiert wird. Erneutes Einwirken
mit dem externen Stimulus die Fixierung der temporären Form
wieder und das Material geht aufgrund seiner Entropieelastizität in die
vorgegebene Gestalt zurück.
Geeignete phasensegregierte Multiblockcopolymere sind beispielsweise
Polyurethansysteme. Vorteilhaft läßt sich durch das Volumenverhältnis der
segregierten Phasen und insbesondere auch durch die Wahl der ersten
Phase, welche eine physikalische Vernetzung bewirkt und die permanente
Gestalt bestimmt, Einfluß auf
die mechanischen Eigenschaften des Formgedächtniskunststoffes nehmen,
so dass beispielsweise dessen Härte
oder Kerbfestigkeit den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles
angepasst werden kann.
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Der
externe Stimulus, auf welchen hin der Formgedächtniskunststoff seine vorgegebene
Gestalt wieder einnimmt, ist bevorzugt UV-Licht. UV-Lampen haben
Kieferorthopäden
und Zahnärzte heute
regelmäßig in der
Praxis, zum Beispiel um Zahnfüllungen
auszuhärten,
so dass das Arbeiten mit erfindungsgemäßen Brackets oder Bukkalröhrchen für einen
Kieferorthopäden
oder Zahnarzt keine aufwendigen Investitionen in neue Geräte verlangt.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen
beschrieben. Gleiche und einander entsprechende Teile sind in den
verschiedenen Beispielen mit übereinstimmenden
Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
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1a ein
Bracket in einer Ansicht in Längsrichtung
seiner schlitzförmigen
Ausnehmung,
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1b das
in 1a gezeigte Bracket beim Einbringen eines Drahtbogens,
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1c das
in 1b gezeigte Bracket nach dem Einbringen eines
Drahtbogens,
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2a ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Brackets in einer Ansicht wie in 1b, wobei der
verwendete Formgedächtniskunststoff
eine temporäre
Form inne hat,
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2b das
in 2a dargestellte Bracket, bei welchem der verwendete
Formgedächtniskunststoff
seine vorgegebene Form eingenommen hat,
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3a ein
Bracket in einem Vertikalschnitt mit darin angeordneten Schließteilen
in ihrer Schließstellung,
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3b das
Bracket aus 3a mit den Schließteilen
in ihrer Offenstellung,
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4a ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Brackets in einem Vertikalschnitt mit einem Schließteil in
seiner Schließstellung,
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4b das
Bracket aus 4a mit dem Schließteil in
seiner Offenstellung,
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5a ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Brackets in einer teilweise geschnittenen Draufsicht mit einem
Schließteil
in seiner Schließstellung,
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5b die
Ansicht V-V auf das Bracket in 5a, und
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5c das
Bracket aus 5a in Draufsicht in der Offenstellung
seines Schließteils.
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Bei
dem in 1a bis c dargestellten Ausführungsbeispiel
einer kieferorthopädischen
Vorrichtung 1 handelt es sich um ein Bracket. Dieses Bracket 1 hat
ein Fußteil 2,
mit welchem es bestimmungsgemäß auf die
Oberfläche
eines Zahns geklebt wird. Dem Fußteil 2 abgewandt
weist das Bracket 1 eine schlitzförmige Ausnehmung 3 zum
Aufnehmen eines Drahtbogens 4 auf. Die schlitzförmige Ausnehmung 3 des
Brackets 1 befindet sich in einem Einsatzteil 5,
welches in einem auf dem Fußteil 2 angebrachten
Basisteil 6 verankert ist. Das Einsatzteil 5,
welches bestimmungsgemäß den Drahtbogen 4 formschlüssig fixiert,
besteht aus einem mit anorganischen Füllstoffen verstärkten Kunststoff.
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Bei
dem in 1a bis 1c gezeigten
Bracket 1 ist das Basisteil 6 aus einem Formgedächtniskunststoff
gefertigt. Formgedächtniskunststoffe
haben die Eigenschaft, aus einer temporären Gestalt durch Einwirkung
eines externen Stimulus, wie zum Beispiel Wärme oder UV-Licht, in eine
vorgegebene Gestalt zurückzukehren.
In den 1 und 1c ist das
aus einem Formgedächtniskunststoff
gefertigte Basisteil 6 in seiner vorgegebenen Gestalt gezeigt. Um
das Einbringen des Drahtbogens 4 in die schlitzförmige Ausnehmung 3 des
Brackets 1 zu erleichtern, kann diese durch eine Verformung
des Basisteils 6 gemäß den in 2 eingezeichneten Kraftpfeilen F so weit
erweitert werden, dass sich der Drahtbogen 4 leicht einbringen
läßt. Hierfür kann das Bracket 1 bereits
vom Hersteller in die in 1b gezeigte
temporäre
Gestalt verformt werden. Ebenso gut ist es aber auch möglich, dass
diese Verformung in der Praxis eines Kieferorthopäden durchgeführt wird.
Auch um die Elastizität
des Formgedächtniskunststoffes
zeitweise zu erhöhen
und damit die für das
Verbreitern der schlitzförmigen
Ausnehmung nötige
Verformung des Formdedächtniskunststoffes
zu erleichtern, kann auf den Formgedächtniskunststoff mit einem
externen Stimulus eingewirkt werden. Bevorzugt handelt es sich bei
diesem externen Stimulus um UV-Licht. Wird der Formgedächtniskunststoff
mit UV-Licht bestrahlt, so erhöht
sich seine Elastizität
erheblich und das Bracket 1 läßt sich leicht in die 1b gezeigte
Gestalt verformen. Nimmt man das stimulierende UV-Licht weg, so
verbleibt der Formgedächtniskunststoff
in der in 1b gezeigten temporären Gestalt,
aus welcher er erst bei erneutem Einwirken mit UV-Licht als Stimulus
wieder in seine vorgegebene ursprüngliche Gestalt zurückkehrt,
welche in 1a und 1c gezeigt
ist. Nimmt das aus Formgedächtniskunststoff
gefertigte Basisteil 6 nach Einbringen des Drahtbogens 4 seine
vorgegebene ursprüngliche
Form ein, so wird dabei die schlitzförmige Ausnehmung 3 des
Brackets 1 so weit verengt, dass der Drahtbogen 4 im
Einsatzteil 5 formschlüssig aufgenommen
und allenfalls noch in seiner Längsrichtung
beweglich ist. Bei einer entsprechenden Wahl der Abmessungen der
schlitzförmigen
Ausnehmung 3 in der vorgegebenen Form des Einsatzteils 5 bzw.
der Dicke des Drahtbogens 4 kann über die Seitenwände 3a, 3b zusätzlich Druck
auf den Drahtbogen 4 ausgeübt werden, so dass dieser in
der Ausnehmung 3 zusätzlich
spielfrei geklemmt werden kann. Die schlitzförmige Ausnehmung 3 ist
im Beispiel der 1a bis 1c in
ihrem oberen Bereich durch Vorsprünge 8 des Einsatzteils 5 verengt,
welche von jeder der beiden die Ausnehmung 3 begrenzenden
Seitenwände 3a, 3b in
den Schlitz 3 hineinragen. Auf diese Art und Weise wird
an der schlitzförmigen
Ausnehmung 3 ein Hinterschnitt gebildet, durch welchen
der Drahtbogen 4 formschlüssig in der schlitzförmigen Ausnehmung 3 gehalten
ist. Um das Einführen
des Drahtbogens 4 in die schlitzförmige Ausnehmung 3 zu
erleichtern sind die Vorsprünge 8 mit
einer Fase 8a versehen.
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Um
das in 1b gezeigte Aufbiegen des Brackets 1 zu
erleichtern, ist im Basisteil 6 ein parallel zur Ausnehmung 3 und
parallel zur Unterseite des Basisteils 6 verlaufender Schlitz 7 vorgesehen,
welcher nur an seinen beiden Enden offen ist. Dieser Schlitz 7 verläuft unterhalb
der Ausnehmung 3 für den
Drahtbogen 4 und erstreckt sich ebenso wie diese über die
volle Länge
des Brackets 1. Der Schlitz 7 definiert eine Biegeebene
beim Aufbiegen des Brackets 1 und bildet die Funktion eines
Gelenkes nach.
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In 2a und 2b ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Brackets 1 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem in den 1a bis 1c dargestellten
Bracket 1 dadurch, dass der parallel zur Unterseite des Brackets 1 verlaufende
Schlitz 7, welcher das Aufbiegen der Ausnehmung 3 erleichtert, über seine
Länge ein
Fortsatz der schlitzförmigen
Ausnehmung 3 für
den Drahtbogen 4 ist. Der Schlitz 7 schneidet
die Seitenwände 3a, 3b des
Einsatzteils 5 am Grund der Ausnehmung 3 und erweitert
sich in einen außenseitlich des
Einsatzteils 5 gelegenen Kanal 7'.
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Der
Schlitz 7 bewirkt bei beiden Ausführungsbeispielen, dass das
Basisteil 6 im Querschnitt gesehen oberhalb des Fußteils 7 des
Brackets 1 eine Taille 9 aufweist, welche eine
Art Gelenk darstellt und ein Aufbiegen des Brackets 1 erleichtert.
In den Schlitz 7 bzw. in den Kanal 7' hinein kann
beim Auf- und Zubiegen des Brackets 1 Material ausweichen.
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Das
in 3a und 3b dargestellte
Bracket besteht aus einem für
Brackets üblichen
Werkstoff (Metall, Keramik, Kunststoff) ohne Formgedächtniseigenschaft.
Zu beiden Seiten der schlitzförmigen
Ausnehmung 3 sind in dem Bracket zwei einander gegenüberliegende
Riegel 10 angeordnet, auf deren Rückseite ein Schaumstoffkörper 11 aus
einem Formgedächtniskunststoff
angeordnet ist. In ihrer in 3a dargestellten
vorgegebenen Gestalt sind die Schaumstoffkörper 11 expandiert
und halten die Riegel in einer Schließstellung, in welcher sie in die
schlitzförmige
Ausnehmung 3 hineinragen, so dass ein dort liegender Drahtbogen
zurückgehalten wird.
In ihrer in 3b dargestellten temporären Gestalt
sind die Schaumstoffkörper 11 komprimiert,
so dass die Riegel 10 sich in einer zurückgezogenen Stellung befinden,
in welcher die schlitzförmige
Ausnehmung 3 vollständig
geöffnet
ist. In die komprimierte, temporäre
Gestalt können
die Schaumstoffkörper zum
Beispiel dadurch überführt werden,
dass sie über
eine vorgegebene Schalttemperatur hinaus erwärmt, danach zusammengedrückt werden
und zusammengedrückt
gehalten abgekühlt
werden. Durch erneutes Erwärmen über die
Schalttemperatur könne sie
dann ihre ursprüngliche
vorgegebene Gestalt, wie in 3a dargestellt,
wieder einnehmen, wobei sie die Riegel bis gegen einen Anschlag
in ihre Schließstellung
verschieben.
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Das
in den 4a und 4b dargestellte Bracket
unterscheidet sich von dem in den 3a und 3b dargestellten
Bracket darin, dass nicht zwei gegeneinander arbeitende Riegel,
sondern nur ein einziger Riegel vorgesehen ist, welcher in einem quer
zur schlitzförmigen
Ausnehmung 3 verlaufenden Kanal auf einer Seite der schlitzförmigen Ausnehmung 3 verschiebbar
ist. Dieser Riegel 10 steht unter der Einwirkung einer
Zunge 12 aus einem Formgedächtniskunststoff, deren eines
Ende im Fußteil 2 des
Brackets 1 festgelegt ist und deren anderes Ende auf das
außenliegende
Ende des Riegels 10 einwirkt. 4a zeigt
den Riegel 10 in seiner Schließstellung, in welcher der Riegel 10 die
schlitzförmige
Ausnehmung 3 durchquert und mit seinem vorderen Ende in
einer Mulde 13 gefangen ist. Die Zunge 12 befindet
sich in ihrer vorgegebenen geradlinigen Gestalt und verhindert,
dass sich der Riegel 10 ungewollt aus der Mulde 13 zurückbewegt.
In der in 4b dargestellten Offenstellung
befindet sich die Zunge 12 in ihrer temporären Gestalt,
in welcher sie nach außen
weggebogen ist, so dass der Riegel 10 zurückgezogen
werden kann und die schlitzförmige
Ausnehmung 3 freigibt. Die in 4b dargestellte Gestalt
kann die Zunge 12 zum Beispiel dadurch einnehmen, dass
sie oberhalb ihrer Schalttemperatur gebogen und dann in gebogenem
Zustand abgekühlt wird.
Ihre ursprüngliche,
vorgegebene Gestalt, die in 4a dargestellt
ist, nimmt sie ein, wenn sie erneut über ihre Schalttemperatur erwärmt wird.
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Das
in den 5a bis 5c dargestellte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von den in den 3a bis 4b dargestellten
Ausführungsbeispielen
darin, dass das Teil, welches die schlitzförmige Ausnehmung 3 verriegelt,
selbst aus einem Formgedächtniskunststoff
besteht. Es handelt sich in diesem Fall um einen Bügel 14,
welcher in seinem mittleren Abschnitt in einer längs verlaufenden, zur schlitzförmigen Ausnehmung 3 offenen
Nut 15 zum Beispiel durch Klemmen oder Kleben festgelegt
ist. In der der Nut 15 gegenüberliegenden Seitenwand 3b der
schlitzförmigen
Ausnehmung 3 sind an den Enden zwei zusätzliche Ausnehmungen 16 vorgesehen,
in welche in der Schließstellung
des Bügels 14 dessen
Enden eingreifen, wie in 5a dargestellt. In
der Offenstellung befindet sich der Bügel 14 in seiner temporären Gestalt
und die ist in diesem Fall geradlinig. In der Offenstellung ragen
die Enden des Bügels 14 nicht
in die schlitzförmige
Ausnehmung 3 hinein, siehe 5c. Seine
temporäre
Gestalt kann der Bügel 14 dadurch
erhalten, dass man ihn über seine
Schalttemperatur erwärmt,
dann gerade biegt, ihn in seiner geraden Gestalt festhält und wieder
auf Zimmertemperatur abkühlt.
Seine temporäre
Gestalt wird dadurch "eingefroren". Durch erneutes
Erwärmen über seine
Schalttemperatur nimmt der Bügel seine
ursprüngliche
gebogene Gestalt wieder ein, wie in 5a dargestellt.
Der Stimulus, der zur Folge hat, dass sich der Bügel an seine ursprüngliche,
vorgegebene Gestalt erinnert, ist in diesem Fall Wärme.
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Es
ist klar, dass je nach Wahl des Formgedächtniskunststoffes dieser nicht
unbedingt Wärme als
Stimulus benötigt,
sondern zum Beispiel auch mit UV-Licht als Stimulus aktiviert werden
kann.
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Der
Formgedächtniskunststoff
wird zum Beispiel mit Dilactid, Diglykolid, Dioxanon, Caprolacton und/oder
Butyrlacton gefertigt; diese Materialien haben den Vorteil, gut
körperverträglich zu
sein. Für
das Einsatzteil 5 eignet sich beispielsweise ein Polyaryletherketon
oder ein Polyoximethylenhomopolymer, welche jeweils mit anorganischen
Füllstoffen,
beispielsweise mit Glas- oder Keramikpulver, gefüllt sein können.
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Der
Formgedächtniskunststoff
kann ein phasensegregiertes Multiblockcopolymer sein mit einer ersten
Phase, beispielsweise auf Polyurethanbasis, welche durch ihre Vernetzung
die vorgegebene Form bestimmt, und mit einer zweiten Phase, welche
als molekularer Schalter wirkt und die temporäre Gestalt fixiert.
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- 1
- Bracket
- 2
- Fußteil
- 3
- schlitzförmige Ausnehmung
- 3a
- Seitenwand
- 3b
- Seitenwand
- 4
- Drahtbogen
- 5
- Einsatzteil
- 6
- Basisteil
- 7
- Schlitz
- 7'
- Kanal
- 8
- Vorsprünge
- 8a
- Fase
- 9
- Taille
- 10
- Riegel
- 11
- Schaumstoffkörper
- 12
- Zunge
- 13
- Mulde
- 14
- Bügel
- 15
- Nut
- 16
- zusätzliche
Ausnehmungen