DE102004016317B4 - Kieferorthopädische Vorrichtung - Google Patents

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    • A61C2201/00Material properties
    • A61C2201/007Material properties using shape memory effect

Abstract

Kieferorthopädisehe Vorrichtung (1), nämlich Bracket oder Bukkalröhrchen, mit einer Ausnehmung (3) zum Aufnehmen eines Drahtbogens (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ganz oder teilweise aus einem Formgedächtniskunststoff gefertigt ist, welcher durch Einwirkung eines externen Stimulus aus einer temporären Gestalt in eine vorgegebene ursprüngliche Gestalt übergeht, wobei durch den Übergang in die vorgegebene Gestalt der Drahtbogen (4) in der Ausnehmung (3) zurückgehalten werden kann, wobei die Ausnehmung (3) durch den Übergang des Formgedächtniskunststoffs in die vorgegebene Gestalt verriegelt oder zumindest soweit verengt wird, dass der Drahtbogen (4) die Ausnehmung (3) nicht mehr verlassen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine kieferorthopädische Vorrichtung, insbesondere in Form eines Brackets oder Bukkalröhrchens, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • 1a ein Bracket in einer Ansicht in Längsrichtung seiner schlitzförmigen Ausnehmung,
  • 1b das in 1a gezeigte Bracket beim Einbringen eines Drahtbogens,
  • 1c das in 1b gezeigte Bracket nach dem Einbringen eines Drahtbogens,
  • 2a ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brackets in einer Ansicht wie in 1b, wobei der verwendete Formgedächtniskunststoff eine temporäre Form inne hat,
  • 2b das in 2a dargestellte Bracket, bei welchem der verwendete Formgedächtniskunststoff seine vorgegebene Form eingenommen hat,
  • 3a ein Bracket in einem Vertikalschnitt mit darin angeordneten Schließteilen in ihrer Schließstellung,
  • 3b das Bracket aus 3a mit den Schließteilen in ihrer Offenstellung,
  • 4a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Brackets in einem Vertikalschnitt mit einem Schließteil in seiner Schließstellung,
  • 4b das Bracket aus 4a mit dem Schließteil in seiner Offenstellung,
  • 5a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Brackets in einer teilweise geschnittenen Draufsicht mit einem Schließteil in seiner Schließstellung,
  • 5b die Ansicht V-V auf das Bracket in 5a, und
  • 5c das Bracket aus 5a in Draufsicht in der Offenstellung seines Schließteils.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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'.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (17)

  1. Kieferorthopädisehe Vorrichtung (1), nämlich Bracket oder Bukkalröhrchen, mit einer Ausnehmung (3) zum Aufnehmen eines Drahtbogens (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ganz oder teilweise aus einem Formgedächtniskunststoff gefertigt ist, welcher durch Einwirkung eines externen Stimulus aus einer temporären Gestalt in eine vorgegebene ursprüngliche Gestalt übergeht, wobei durch den Übergang in die vorgegebene Gestalt der Drahtbogen (4) in der Ausnehmung (3) zurückgehalten werden kann, wobei die Ausnehmung (3) durch den Übergang des Formgedächtniskunststoffs in die vorgegebene Gestalt verriegelt oder zumindest soweit verengt wird, dass der Drahtbogen (4) die Ausnehmung (3) nicht mehr verlassen kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtniskunststoff aus oder mit Monomeren wie L, L-Dilactid, Diglykolid, ρ-Dioxanon, ε-Caprolacton und/oder γ-Butyrlacton gefertigt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtniskunststoff ein phasensegregiertes Polymer, bevorzugt ein phasensegregiertes Multiblockcopolymer ist, in welchem eine das Formgedächtnis zeigende kristalline Hartphase und eine amorphe Phase, mit welcher unterhalb einer Schalttemperatur die temporäre Gestalt fixiert werden kann, miteinander verknüpft sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Formgedächtniskunststoff ein solcher gewählt ist, dass der externe Stimulus, auf welchen hin der Formgedächtniskunststoff seine vorgegebene Form einnimmt, UV-Licht oder Wärme ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine von zwei einander gegenüberliegenden, die Ausnehmung (3) begrenzenden Seitenwänden (3a, 3b) einen Vorsprung (8) hat, welcher gegen die gegenüberliegende Seitenwand (3a, 3b) gerichtet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer von zwei einander gegenüberliegenden, die Ausnehmung (3) begrenzenden Seitenwänden (3a, 3b) ein quer zur Längsrichtung der Ausnehmung (3) verschieblicher Riegel (10) vorgesehen ist, der unter der Einwirkung eines Betätigungsteils (11, 12) aus einem Formgedächtniskunststoff besteht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsteil (11) ein Schaumstoffkörper ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsteil (12) eine biegsame Zunge ist, deren eines Ende in oder an der Vorrichtung festgelegt ist und deren anderes Ende auf das hintere Ende des Riegels (10) einwirkt.
  9. Vorrichtung einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer von zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden (3a, 3b) ein Bügel (14) aus einem Formgedächtnis festgelegt ist, welcher unter der Einwirkung eines Stimulus seine Krümmung ändert und sich mit wenigstens einem Abschnitt der gegenüberliegenden Seitenwand (3a, 3b) annähert.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten und Führen des Drahtbogens (4) ein Einsatzteil (5) vorgesehen ist, welches in einem Basisteil (6) verankert ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (6), nicht aber das Einsatzteil, aus einem Formgedächtniskunststoff gefertigt ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (5) aus einem verschleißfesten Werkstoff, vorzugsweise aus einem durch anorganische Füllstoffe verstärkten Kunststoff, gefertigt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gestalt so gewählt ist, dass durch den Übergang des Formgedächtniskunststoffs in seine vorgegebene Gestalt ein Formschluss mit dem Drahtbogen (4) erzeugbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gestalt so gewählt ist, dass durch den Übergang des Formgedächtniskunststoffs in die vorgegebene Gestalt ein Kraftschluss mit dem Drahtbogen (4) erzeugbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein parallel zur Ausnehmung (3) verlaufender Schlitz (7) vorgesehen ist, welcher das Erweitern der Ausnehmung (3) zum Einbringen des Drahtbogens (4) erleichtert.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz (7) parallel zur Unterseite der Vorrichtung (1) erstreckt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Schlitz (7) im Basisteil (6) eine Taille (9) gebildet wird.
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