DE102011077607A1 - Handpiece for e.g. ultrasonic scaler system for removing tartar from teeth of patient, has supply unit supplying electrical power to LEDs, where electrical power is branched off from electrical power supplied to electromechanical vibrator - Google Patents

Handpiece for e.g. ultrasonic scaler system for removing tartar from teeth of patient, has supply unit supplying electrical power to LEDs, where electrical power is branched off from electrical power supplied to electromechanical vibrator Download PDF

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Abstract

The handpiece (20) has an electromechanical vibrator (21) i.e. piezo transducer, vibrating a dental tool (22) held on the handpiece. Interchangeable LEDs (23) illuminate a working area of the dental tool. A supply unit (10) of an adapter e.g. connecting plug, supplies electrical power to the LEDs, where the electrical power is branched off from the electrical power supplied to the vibrator. The supply unit comprises a multi-stage electronic circuit with a transformation stage, a rectifier stage and a control stage. The LEDs generate light for exciting fluorescence radiation.

Description

Die Erfindung betrifft ein zahnmedizinisches Handstück für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung, gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Art. The invention relates to a dental handpiece for dental treatment and in particular for medical teeth cleaning, according to the type specified in more detail in the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft ferner auch einen Adapter zum Anschluss eines zahnmedizinischen Handstücks für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung an ein Steuergerät, gemäß der im Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs näher angegebenen Art. The invention further relates to an adapter for connecting a dental handpiece for dental treatment and in particular for the medical cleaning of teeth to a control unit, according to the type specified in more detail in the preamble of the independent claim.

Zur Zahnbehandlung und insbesondere zur medizinischen Zahnreinigung werden in der zahnärztlichen Praxis häufig so genannte Schall- und Ultraschall-Scalersysteme eingesetzt. Diese Scalersysteme umfassen ein Handstück und ein Steuergerät, mit dem das Handstück über ein Verbindungskabel (oder auch über einen Verbindungsschlauch) verbunden ist. Im Betrieb versetzt ein im Handstück befindlicher elektromechanischer Schwingungserzeuger ein am Handstück gehaltenes zahnmedizinisches Werkzeug in Schwingung, bzw. regt dieses zahnmedizinische Werkzeug zum Schwingen an. Durch Kontakt des schwingenden zahnmedizinischen Werkzeugs (bzw. einer Arbeitsspitze dieses Werkzeugs) mit der Zahnoberfläche findet ein Abtrag von Zahnstein, Plaque und dergleichen statt. For dental treatment and in particular for medical tooth cleaning so-called sonic and ultrasonic scaler systems are often used in the dental practice. These scalers systems include a handpiece and a controller to which the handpiece is connected via a connecting cable (or also via a connecting tube). In operation, an electro-mechanical vibrator located in the handpiece vibrates a dental tool held on the handpiece or stimulates this dental tool to vibrate. By contact of the vibrating dental tool (or a working tip of this tool) with the tooth surface, an erosion of tartar, plaque and the like takes place.

Moderne Handstücke umfassen ferner eine Beleuchtungseinrichtung, um unabhängig von sonstigen Lichtquellen das Arbeitsfeld des zahnmedizinischen Werkzeugs in der Mundhöhle ausleuchten zu können. Die Energieversorgung der Beleuchtungseinrichtung kann direkt vom Steuergerät aus erfolgen, wozu in dem Verbindungskabel zum Handstück wenigstens eine separate Versorgungsleitung für die Beleuchtungseinrichtung vorhanden sein muss. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass diese Art der Energieversorgung der Beleuchtungseinrichtung diverse Nachteile mit sich bringt. Um das Handstück reinigen und sterilisieren zu können, muss dieses vom Verbindungskabel abtrennbar sein, was durch eine Steckverbindung oder dergleichen realisiert wird. Derartige Verbindungen sind jedoch fehleranfällig: Feuchtigkeit kann eindringen, Steckkontakte können abknicken oder Verschmutzungen können einen elektrischen Fehlstrom (Ableitstrom) im Patienten begünstigen. Die zusätzliche Versorgungsleitung im Verbindungskabel kann ferner den Handlingkomfort beeinträchtigen und verursacht zusätzliche Kosten.Modern handpieces further comprise a lighting device in order to illuminate the working field of the dental tool in the oral cavity independently of other light sources. The power supply of the lighting device can be carried out directly from the control unit, for which purpose at least one separate supply line for the lighting device must be present in the connecting cable to the handpiece. In practice, however, it has been shown that this type of energy supply to the lighting device brings various disadvantages. In order to clean and sterilize the handpiece, it must be separable from the connection cable, which is realized by a connector or the like. However, such compounds are prone to failure: moisture can penetrate, plug contacts can bend or contamination can promote an electrical fault current (leakage current) in the patient. The additional supply line in the connection cable can also affect the handling comfort and causes additional costs.

In der DE 698 12 036 T2 ist ein Handstück beschrieben, bei dem die Beleuchtungseinrichtung über eine elektronische Schaltung mit elektrischer Energie aus der elektrischen Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers versorgt wird. Die elektrische Energie zur Versorgung der Beleuchtungseinrichtung wird quasi direkt im Handstück von der elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers abgezweigt. Eine separate Versorgungsleitung zwischen Steuergerät und Handstück für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung ist somit nicht erforderlich. Nachteilig bei diesem bekannten Handstück ist es jedoch, dass die Energieabzweigung für die Beleuchtungseinrichtung zu Störungen in der Steuerung oder Regelung des elektromechanischen Schwingungserzeugers, insbesondere beim Nachführen der Resonanzfrequenz, führen kann. Ferner erfordert das vorbekannte Handstück eine Stromversorgung durch das Steuergerät mit einer fest vorgegebenen Wechselspannung (160 V Effektivwert bei 25 kHz bis 30 kHz). Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Gerätes ist die Abhängigkeit der Helligkeit der Beleuchtung von der Stromversorgung. Bei fest vorgegebener Spannung wird die Leistung über eine Impulsweitenmodulation variiert, wodurch die Leuchtstärke bei der vorbekannten Ausführung schwankt.In the DE 698 12 036 T2 is a handpiece described in which the lighting device is supplied via an electronic circuit with electrical energy from the electrical supply of the electromechanical vibrator. The electrical energy for supplying the illumination device is quasi branched off directly in the handpiece from the electrical energy for supplying the electromechanical vibration generator. A separate supply line between the control unit and handpiece for the operation of the lighting device is thus not required. A disadvantage of this known handpiece, however, is that the energy branching for the illumination device can lead to disturbances in the control or regulation of the electromechanical vibration generator, in particular when tracking the resonance frequency. Furthermore, the prior art handpiece requires a power supply by the controller with a fixed AC voltage (160 V rms at 25 kHz to 30 kHz). Another disadvantage of this known device is the dependence of the brightness of the lighting of the power supply. At fixed voltage, the power is varied over a pulse width modulation, whereby the luminance varies in the prior art design.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Handstück der eingangs genannten Art anzugeben, das störungsfrei und flexibel einsetzbar ist. The invention is therefore based on the object to provide a handpiece of the type mentioned, which is trouble-free and flexible.

Diese Aufgabe wird gelöst von einem erfindungsgemäßen Handstück mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Handstücks. This object is achieved by a handpiece according to the invention with the features of claim 1. The dependent of claim 1 claims relate to preferred developments and refinements of the handpiece according to the invention.

Das erfindungsgemäße Handstück weist einen elektromechanischen Schwingungserzeuger auf, der direkt oder indirekt ein am Handstück gehaltenes zahnmedizinisches Werkzeug in Schwingung versetzen kann bzw. in Schwingung versetzt. Der elektromechanische Schwingungserzeuger ist insbesondere ein Piezowandler, der von einem externen (d. h. nicht zum Handstück gehörenden) Steuergerät angesteuert oder geregelt wird. Bei dem elektromechanischen Schwingungserzeuger kann es sich auch um einen magnetostriktiven Schwingungserzeuger handeln. Ferner weist das erfindungsgemäße Handstück eine Beleuchtungseinrichtung auf, die der Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs dient. Zudem weist das erfindungsgemäße Handstück auch eine Versorgungseinrichtung auf, die die Beleuchtungseinrichtung mit einer elektrischen Energie versorgen kann bzw. versorgt, welche hierfür von der elektrischen Versorgung für den elektromechanischen Schwingungserzeuger abgezweigt wird. Die elektrische Energie zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung wird somit direkt im Handstück von der dem Handstück zugeführten, elektrischen Energie für den elektromechanischen Schwingungserzeuger abgezweigt. Hierzu kann ein Eingang der Versorgungseinrichtung mit dem elektromechanischen Schwingungserzeuger in Reihe geschaltet sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass ein Eingang der Versorgungseinrichtung mit dem elektromechanischen Schwingungserzeuger parallel geschaltet ist. Die Beleuchtungseinrichtung ist mit einem Ausgang der Versorgungseinrichtung verbunden.The handpiece according to the invention has an electromechanical oscillation generator which can directly or indirectly set a dental tool held on the handpiece into oscillation or vibrate. The electromechanical vibration generator is in particular a piezoelectric transducer, which is controlled or regulated by an external (ie not belonging to the handpiece) control unit. The electromechanical vibration generator may also be a magnetostrictive vibration generator. Furthermore, the handpiece according to the invention has a lighting device which serves to illuminate the working field of the dental tool. In addition, the handpiece according to the invention also has a supply device which can supply or supply the illumination device with an electrical energy, which is branched off from the electrical supply for the electromechanical oscillation generator for this purpose. The electrical energy for operating the lighting device is thus directly in the handpiece of the handpiece supplied, electrical energy for the branched off electromechanical vibrator. For this purpose, an input of the supply device can be connected in series with the electromechanical oscillation generator. Preferably, however, it is provided that an input of the supply device is connected in parallel with the electromechanical vibration generator. The illumination device is connected to an output of the supply device.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Versorgungseinrichtung eine mehrstufige elektronische Schaltung mit einer Transformationsstufe, einer Gleichrichterstufe und einer Regelstufe aufweist. Diese mehrstufige elektronische Schaltung ermöglicht einen störungsfreien Betrieb des elektromechanischen Schwingungserzeugers und der Beleuchtungseinrichtung. Insbesondere sind die aus der zusätzlichen elektrischen Belastung resultierenden Einflüsse bei der Regelung der elektromechanischen Schwingungserzeugung, insbesondere beim Nachführen der Resonanzfrequenz, minimiert. According to the invention, it is provided that the supply device has a multistage electronic circuit with a transformation stage, a rectifier stage and a control stage. This multi-stage electronic circuit allows trouble-free operation of the electromechanical vibrator and the lighting device. In particular, the influences resulting from the additional electrical load are minimized in the regulation of the electromechanical oscillation generation, in particular when tracking the resonance frequency.

Ferner ermöglicht die mehrstufige elektronische Schaltung den Betrieb des erfindungsgemäßen Handstücks an verschiedenen Steuergeräten und/oder mit unterschiedlichen Einstellungen eines Steuergeräts. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Handstück für eine nicht fest vorgegebene Stromversorgung durch ein Steuergerät mit einer Wechselspannung zumindest im Bereich von 100 V bis 200 V, bevorzugt zumindest im Bereich von 75 V bis 230 V und insbesondere zumindest im Bereich von 20 V bis 250 V (Effektivwert) ausgelegt ist. Die Wechselspannung der Stromversorgung kann hierbei in einem Frequenzbereich von 25 kHz bis 30 kHz, bevorzugt von 22,5 kHz bis 32,5 kHz und insbesondere von 20 kHz bis 35 kHz liegen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Wechselspannung beim Betrieb des erfindungsgemäßen Handstücks durch Modulation verändert wird, um z. B. die Resonanzfrequenz und/oder die Schwingamplitude im Betrieb anpassen zu können, was z. B. auch in einem Regelkreis erfolgen kann. Die Versorgungseinrichtung, die die Beleuchtungseinrichtung mit einer elektrischen Energie versorgt, ist entsprechend der angegebenen Bereiche ausgelegt. Furthermore, the multi-stage electronic circuit enables the operation of the handpiece according to the invention on different control devices and / or with different settings of a control device. It is preferably provided that the handpiece according to the invention for a non-predefined power supply by a control unit with an AC voltage at least in the range of 100 V to 200 V, preferably at least in the range of 75 V to 230 V and in particular at least in the range of 20 V to 250 V (RMS) is designed. The alternating voltage of the power supply can in this case be in a frequency range from 25 kHz to 30 kHz, preferably from 22.5 kHz to 32.5 kHz and in particular from 20 kHz to 35 kHz. In particular, it is provided that the AC voltage is changed during operation of the handpiece according to the invention by modulation to z. B. to adapt the resonant frequency and / or the amplitude of oscillation during operation, which z. B. can also be done in a control loop. The supply device that supplies the lighting device with an electrical energy is designed according to the specified ranges.

Das erfindungsgemäße Handstück kann auch an älteren Steuergeräten verwendet werden. Gerade ältere Scalersysteme bieten häufig nicht den Komfort einer Ausleuchtung des Arbeitsfeldes. Hier schafft die Erfindung Abhilfe, indem alte Steuergeräte mit einem erfindungsgemäßen Handstück mit integrierter Beleuchtungseinrichtung betrieben werden können, ohne das komplette Scalersystem ersetzen zu müssen.The handpiece according to the invention can also be used on older control devices. Especially older scaler systems often do not offer the convenience of illuminating the working field. Here, the invention remedy by old control devices can be operated with a handpiece according to the invention with integrated lighting device without having to replace the entire scaling system.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Transformationsstufe durch einen Transformator, die Gleichrichterstufe durch einen Vollweg-Gleichrichter und die Regelstufe durch einen Abwärtsregler realisiert ist, wobei diese Schaltgruppen in dieser Reihenfolge zwischen einem Eingang und einem Ausgang der Versorgungseinrichtung angeordnet und entsprechend verschaltet sind. Die Schaltgruppen können, bspw. als Module, getrennt ausgebildet oder baulich zusammengefasst sein. Bei der Auslegung oder Dimensionierung der Schaltgruppen ist der Strombedarf für die Beleuchtungseinrichtung entsprechend zu berücksichtigen. Dieser Strombedarf kann im Bereich von 100 mA liegen. It is preferably provided that the transformation stage is realized by a transformer, the rectifier stage by a full-wave rectifier and the control stage by a buck regulator, these switching groups are arranged in this order between an input and an output of the supply device and connected accordingly. The switching groups can, for example. As modules, be formed separately or structurally summarized. When designing or dimensioning the switching groups, the power requirement for the lighting device must be taken into account accordingly. This power requirement can be in the range of 100 mA.

Mit dem Transformator wird das für die elektrische Versorgung der Beleuchtungseinrichtung abgegriffene Wechselspannungssignal herunter transformiert. Das vorgegebene Übersetzungsverhältnis beträgt z. B. in etwa 4:1 (Verhältnis der Windungszahlen). Mittels des Vollweg-Gleichrichters (Brückengleichrichter) wird das herunter transformierte Wechselspannungssignal gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Spannungssignal kann mit Kondensatoren geglättet werden. Der Abwärtsregler erzeugt aus dem gleichgerichteten Spannungssignal und weitgehend unabhängig von dessen momentanen Spannungswert eine niedrigere Gleichspannung mit einem konstanten Spannungswert, der für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung erforderlich ist. Dieser Wert beträgt z. B. 5 V. Geeignete Abwärtsregler sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Abwärtsregler um ein verbaufertiges Modul, das als Zukaufteil am Markt erhältlich ist. With the transformer, the tapped for the electrical supply of the illumination device AC signal is transformed down. The predetermined transmission ratio is z. B. in about 4: 1 (ratio of turns). By means of the full-wave rectifier (bridge rectifier), the down-converted AC signal is rectified. The rectified voltage signal can be smoothed with capacitors. The buck regulator generates from the rectified voltage signal and largely independent of its instantaneous voltage value a lower DC voltage with a constant voltage value required for the operation of the illumination device. This value is z. B. 5 V. Suitable buck regulators are known in the art. The downwards regulator is preferably a verbaufertiges module, which is available on the market as a purchased part.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Versorgungseinrichtung des erfindungsgemäßen Handstücks am Eingang eine Impedanzwandlerstufe aufweist, die insbesondere der Transformationsstufe bzw. dem Transformator vorgeschaltet ist. Diese Impedanzwandlerstufe kann z. B. durch einen als Zweitor ausgebildeten passiven Impedanzwandler realisiert sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Impedanzwandlerstufe als RLC-Eingangsstufe ausgebildet ist. Die Steuerung oder Regelung des elektromechanischen Schwingungserzeugers durch das Steuergerät geht von einer spezifischen Impedanz des elektromechanischen Schwingungserzeugers aus. Die Impedanzwandlerstufe am Eingang der Versorgungseinrichtung stellt sicher, dass sich die Gesamtimpedanz des am Steuergerät angeschlossenen erfindungsgemäßen Handstücks trotz der Energieabzweigung für die Beleuchtungseinrichtung nicht wesentlich verändert. Furthermore, it is preferably provided that the supply device of the handpiece according to the invention has at the input an impedance converter stage, which is in particular upstream of the transformation stage or the transformer. This impedance converter stage can, for. B. be realized by a designed as a two-port passive impedance converter. In particular, it is provided that the impedance converter stage is designed as RLC input stage. The control of the electro-mechanical vibrator by the controller is based on a specific impedance of the electro-mechanical vibrator. The impedance converter stage at the input of the supply device ensures that the total impedance of the handpiece according to the invention connected to the control unit does not change significantly despite the energy branching for the illumination device.

Die Beleuchtungseinrichtung erzeugt ein Licht im sichtbaren Bereich, mit dem das Arbeitsfeld des zahnmedizinischen Werkzeugs ausgeleuchtet werden kann. Bevorzugt ist die Beleuchtungseinrichtung optional einschaltbar, wozu am Handgriff ein entsprechender Schalter vorgesehen sein kann. Ferner ist die Beleuchtungseinrichtung bevorzugt auch dazu ausgebildet, Licht in einem bestimmten und typischerweise nicht sichtbaren Frequenzspektrum zum Anregen von Fluoreszenzstrahlung zu erzeugen. Eine Fluoreszenzstrahlung ermöglicht das einfachere Erkennen von Ablagerungen an den Zähnen, wie insbesondere Zahnstein. The illumination device generates a light in the visible range, with which the working field of the dental tool can be illuminated. Preferably, the illumination device is optionally switched on, for which purpose a corresponding switch can be provided on the handle. Furthermore, the illumination device is preferably also designed to generate light in a specific and typically invisible frequency spectrum for exciting fluorescence radiation. Fluorescence radiation makes it easier to detect deposits on the teeth, in particular tartar.

Die Beleuchtungseinrichtung des erfindungsgemäßen Handstücks umfasst bevorzugt mehrere parallel am Ausgang der Versorgungseinrichtung angeschlossene Lichtquellen. Durch das Vorsehen von mehreren Lichtquellen kann die Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs verbessert werden. Ferner bleibt auch beim Ausfall einer einzelnen Lichtquelle weiterhin die Beleuchtungsfunktion sichergestellt. Im Vergleich zu einer Reihenschaltung kann durch den parallelen Anschluss der Lichtquellen die Ausgangsspannung am Ausgang der Versorgungseinrichtung niedrig gehalten werden. Beim Arbeiten an einem Patienten ist es immer vorteilhaft mit möglichst geringen Spannungen zu arbeiten, um einen möglichen Ableitstrom über den Patienten so klein wie möglich zu halten. The illumination device of the handpiece according to the invention preferably comprises a plurality of light sources connected in parallel at the output of the supply device. By providing multiple light sources, the illumination of the working field of the dental tool can be improved. Furthermore, even if one single light source fails, the lighting function remains ensured. Compared to a series connection, the parallel connection of the light sources makes it possible to keep the output voltage at the output of the supply device low. When working on a patient, it is always advantageous to work with the lowest possible voltages in order to minimize the possible leakage current across the patient.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei den Lichtquellen um austauschbare Leuchtdioden (LEDs) handelt. Die Leuchtdioden können einzeln mittels Steckhalterungen lösbar am erfindungsgemäßen Handstück befestigt und unter Beachtung der Polarität parallel mit dem Ausgang der Versorgungseinrichtung verbunden sein. Das Vorsehen von Steckhalterungen ermöglicht das einfache Auswechseln defekter Leuchtdioden mit geringem Aufwand. Die Lichtfarbe der Leuchtdioden ist insbesondere weiß, wobei sich eine resultierende Lichtfarbe auch aus einzelnen Farben zusammen setzen kann. Particularly preferably, it is provided that the light sources are exchangeable light-emitting diodes (LEDs). The light-emitting diodes can be individually fastened by means of plug-in holders releasably attached to the handpiece according to the invention and be connected in parallel with the output of the supply device, taking into account the polarity. The provision of plug-in supports allows easy replacement of defective LEDs with little effort. The light color of the light-emitting diodes is especially white, whereby a resulting light color can also be composed of individual colors.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst von einem Adapter zum Anschluss eines Handstücks für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung an ein Steuergerät, wobei das anzuschließende Handstück einen elektromechanischen Schwingungserzeuger, der (im Betrieb) ein am Handstück gehaltenes zahnmedizinisches Werkzeug in Schwingung versetzt, und eine Beleuchtungseinrichtung für die Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs aufweist. Es ist vorgesehen, dass dieser Adapter eine Versorgungseinrichtung aufweist, über die von der elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers eine elektrische Energie zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung abgezweigt wird, wobei diese Versorgungseinrichtung eine mehrstufige elektronische Schaltung mit einer Transformationsstufe, einer Gleichrichterstufe und einer Regelstufe umfasst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Adapters ergeben sich analog zum erfindungsgemäßen Handstück.The above-mentioned object is further achieved by an adapter for connecting a handpiece for dental treatment and in particular for medical tooth cleaning to a control unit, wherein the handpiece to be connected vibrates an electromechanical vibration generator which (in operation) vibrates a dental tool held on the handpiece, and a lighting device for illuminating the working field of the dental tool. It is envisaged that this adapter has a supply device via which an electrical energy for the operation of the illumination device is branched off from the electrical energy for supplying the electromechanical oscillation generator, this supply device comprising a multi-stage electronic circuit with a transformation stage, a rectifier stage and a regulation stage. Further developments and embodiments of the adapter according to the invention are analogous to the handpiece according to the invention.

Der erfindungsgemäße Adapter ermöglicht den Betrieb eines herkömmlichen Handstücks mit einem elektromechanischen Schwingungserzeuger und einer Beleuchtungseinrichtung unter Nutzbarmachung der oben erläuterten Vorteile. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Adapter als Verbindungsstecker (bzw. als Verbindungsstück) ausgebildet ist, der an der ohnehin vorhandenen Steckverbindung zwischen dem Handstück und dem Verbindungskabel eingesteckt werden kann. Eine separate Versorgungsleitung zwischen dem Steuergerät und dem Handstück zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung ist nicht erforderlich. Der erfindungsgemäße Adapter eignet sich natürlich auch zum Nachrüsten älterer Scalersysteme. The adapter according to the invention enables the operation of a conventional handpiece with an electromechanical vibration generator and a lighting device with utilization of the advantages explained above. It is preferably provided that the adapter is designed as a connecting plug (or as a connecting piece), which can be inserted at the already existing plug connection between the handpiece and the connecting cable. A separate supply line between the control unit and the handpiece for operating the lighting device is not required. Of course, the adapter according to the invention is also suitable for retrofitting older scalersystems.

Durch die Versorgung des Handstücks mit nur zwei Leitungen ergibt sich ein weiterer Vorteil: Aus Gründen der elektrischen Sicherheit erfolgt die Versorgung des Handstücks in der Regel mit einer floatenden Wechselspannung. Wenn nun – wie beim Stand der Technik – eine zusätzliche Gleichspannung für die Versorgung der Beleuchtung in das Handstück geführt wird, ist das elektrische Potential des Handstücks nicht mehr frei floatend. Um dies sicherzustellen, müsste extra Aufwand betrieben werden, der bei der Lösung gemäß der Erfindung entfällt.By supplying the handpiece with only two lines, there is another advantage: For reasons of electrical safety, the supply of the handpiece is usually done with a floating AC voltage. If now - as in the prior art - an additional DC voltage for the supply of lighting is performed in the handpiece, the electrical potential of the handpiece is no longer floating freely. To ensure this, extra effort would have to be made, which is eliminated in the solution according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail below in a non-restrictive manner with reference to FIGS.

1 zeigt schematisch ein Scalersystem mit einem erfindungsgemäßen Handstück. 1 schematically shows a scaling system with a handpiece according to the invention.

2 zeigt schematisch den Aufbau der im Handstück der 1 eingesetzten Versorgungseinrichtung. 2 schematically shows the structure of the handpiece in the 1 used supply device.

3 zeigt einen an einem herkömmlichen Handstück verwendeten erfindungsgemäßen Adapter. 3 shows an adapter according to the invention used on a conventional handpiece.

1 zeigt ein insgesamt mit 100 bezeichnetes Scalersystem für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung. Das Scalersystem 100 umfasst ein Handstück 20, das über ein Verbindungskabel 30 an ein Steuergerät 50 angeschlossen ist. Das Handstück 20 ist über eine trennbare Steckverbindung 41/42 mit dem Verbindungskabel 30 verbunden. 1 shows a total of 100 designated scaling system for dental treatment and in particular for medical teeth cleaning. The scalersystem 100 includes a handpiece 20 that has a connection cable 30 to a control unit 50 connected. The hand piece 20 is via a separable connector 41 / 42 with the connection cable 30 connected.

Das Handstück 20 umfasst ein auswechselbares zahnmedizinisches Werkzeug 22, sowie einen elektromechanischen Schwingungserzeuger 21, der im Betrieb das zahnmedizinische Werkzeug 22 direkt in Schwingung versetzt. Bei dem elektromechanischen Schwingungserzeuger 21 handelt es sich um einen Piezowandler, der von dem Steuergerät 50 mit elektrischer Energie versorgt und bezüglich Schwingfrequenz und/oder Schwingamplitude gleichfalls gesteuert oder geregelt wird. Das Handstück 20 umfasst ferner eine Beleuchtungseinrichtung, zu der mehrere Leuchtdioden 23 gehören, die stirnseitig am Handstück 20 angeordnet sind und die der Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs 22 dienen. Die Leuchtdioden 23 sind mittels Steckhalterungen lösbar am Handstück 20 befestigt und können somit leicht ausgetauscht werden. The hand piece 20 includes a replaceable dental tool 22 , as well as an electromechanical vibrator 21 In operation, the dental tool 22 directly vibrated. In which electromechanical vibrator 21 it is a piezo-transducer, that of the control unit 50 supplied with electrical energy and is also controlled or regulated with respect to oscillation frequency and / or oscillation amplitude. The hand piece 20 further comprises a lighting device, to which a plurality of light-emitting diodes 23 belong, the front side of the handpiece 20 are arranged and the illumination of the working field of the dental tool 22 serve. The light-emitting diodes 23 are detachable by means of plug holders on the handpiece 20 attached and can therefore be easily replaced.

Eine im Handstück 20 verbaute Versorgungseinrichtung 10 versorgt die Beleuchtungseinrichtung bzw. die Leuchtdioden 23 mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Energie zum Betrieb der Leuchtdioden 23 direkt im Handstück 20 von der vom Steuergerät 50 bereitgestellten elektrischen Energie zur Versorgung bzw. zum Betrieb des elektromechanischen Schwingungserzeugers 21 abgezweigt wird. Die Leitungsverbindungen sind unabhängig von der Anzahl der Adern schematisch und punktiert dargestellt. Um einen störungsfreien und flexiblen Betrieb des Handstücks 20 zu ermöglichen ist vorgesehen, dass die Versorgungseinrichtung 10 eine mehrstufige elektronische Schaltung mit einer Impedanzwandlerstufe, einer Transformationsstufe, einer Gleichrichterstufe und einer Regelstufe aufweist, wie nachfolgend im Zusammenhang mit der 2 näher erläutert. One in the handpiece 20 built supply device 10 supplies the lighting device or the light-emitting diodes 23 with electrical energy, wherein the electrical energy to operate the light-emitting diodes 23 directly in the handpiece 20 from the control unit 50 provided electrical energy for the supply or operation of the electromechanical vibrator 21 is branched off. The cable connections are shown schematically and dotted regardless of the number of wires. To ensure trouble-free and flexible operation of the handpiece 20 it is envisaged that the supply device 10 a multi-stage electronic circuit having an impedance converter stage, a transformation stage, a rectifier stage and a control stage, as hereinafter in connection with the 2 explained in more detail.

2 zeigt schematisch den Aufbau der im Handstück 20 der 1 eingesetzten Versorgungseinrichtung 10. Die einzelnen Kästchen entsprechen den einzelnen Stufen der elektronischen Schaltung, die durch eine jeweilige Schaltgruppe realisiert sind. Die Schaltgruppen können baulich zusammengefasst sein. Die elektrische Energie zur Versorgung der Leuchtdioden 23 wird direkt im Handstück 20 von der vom Steuergerät 50 bereitgestellten elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers 21 abgezweigt. Hierzu ist der Eingang E der Versorgungseinrichtung 10 parallel zum elektromechanischen Schwingungserzeuger 21 geschaltet, was durch parallelen Abgriff an der Leitungsverbindung zum elektromechanischen Schwingungserzeuger 21 erfolgt. Direkt am Abgriff ist gegebenenfalls ein kapazitiver Spannungsteiler vorgesehen. Der Eingang E der Versorgungseinrichtung 10 wird von einer Impedanzwandlerstufe 11 gebildet, der die Transformationsstufe 12, die Gleichrichterstufe 13 und die Regelstufe 14 folgen. Der Ausgang der Regelstufe 14 bildet zugleich den Ausgang A der Versorgungseinrichtung 10. Die einzelnen Leuchtdioden 23 sind parallel mit diesem Ausgang A der Versorgungseinrichtung 10 verbunden. 2 schematically shows the structure of the handpiece 20 of the 1 used supply device 10 , The individual boxes correspond to the individual stages of the electronic circuit, which are realized by a respective switching group. The switching groups can be structurally combined. The electrical energy to supply the LEDs 23 gets directly in the handpiece 20 from the control unit 50 provided electrical energy to supply the electromechanical vibrator 21 diverted. For this purpose, the input E of the supply device 10 parallel to the electromechanical vibrator 21 connected, which by parallel tap on the line connection to the electromechanical vibrator 21 he follows. If necessary, a capacitive voltage divider is provided directly at the tap. The input E of the supply device 10 is from an impedance transformer stage 11 formed the transformation stage 12 , the rectifier stage 13 and the control level 14 consequences. The output of the control stage 14 at the same time forms the output A of the supply device 10 , The individual light-emitting diodes 23 are in parallel with this output A of the utility 10 connected.

In der Transformationsstufe 12 wird das für die elektrische Versorgung der Leuchtdioden 23 abgegriffene Wechselspannungssignal, das z. B. einen Effektivwert von 20 V bis 250 V aufweisen kann, mit einem festen Übersetzungsverhältnis (z. B. 4:1) herunter transformiert. In der Gleichrichterstufe 13 wird das herunter transformierte Wechselspannungssignal, das z. B. einen Effektivwert von 5 V bis 62,5 V aufweisen kann, gleichgerichtet und gegebenenfalls auch geglättet. In der Regelstufe 14 wird aus dem zuvor gleichgerichteten Spannungssignal, unabhängig von dessen momentanen Spannungswert der von der augenblicklichen elektrischen Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers 21 durch das Steuergerät 50 abhängig ist, eine niedrigere Gleichspannung mit einem konstanten Spannungswert, der z. B. konstant 5 V betragen kann, generiert, die am Ausgang A zur Verfügung steht. Die der Transformationsstufe 12 vorgeschaltete Impedanzwandlerstufe 11 sorgt dafür, dass sich die Gesamtimpedanz des am Steuergerät 50 angeschlossenen Handstücks 20 trotz der Energieabzweigung für die Leuchtdioden 23 im Wesentlichen nicht verändert.In the transformation stage 12 This will be for the electrical supply of the LEDs 23 tapped AC signal, the z. B. may have an effective value of 20 V to 250 V, with a fixed gear ratio (eg 4: 1) transformed down. In the rectifier stage 13 is the down transformed AC signal, the z. B. may have an effective value of 5 V to 62.5 V, rectified and possibly also smoothed. In the control level 14 becomes from the previously rectified voltage signal, regardless of its instantaneous voltage value that of the instantaneous electrical supply of the electromechanical vibrator 21 through the control unit 50 depends, a lower DC voltage with a constant voltage value, the z. B. may be constant 5 V, generated, which is available at the output A. The transformation stage 12 upstream impedance converter stage 11 Ensures that the total impedance of the control unit 50 connected handpiece 20 despite the energy branching for the LEDs 23 essentially not changed.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Impedanzwandlerstufe 11 durch ein RLC-Glied, die Transformationsstufe 12 durch einen Transformator, die Gleichrichterstufe 13 durch einen Vollweg-Gleichrichter und die Regelstufe 14 durch einen Abwärtsregler realisiert sind. It is preferably provided that the impedance converter stage 11 by an RLC member, the transformation stage 12 through a transformer, the rectifier stage 13 through a full-wave rectifier and the control stage 14 realized by a buck regulator.

Die Versorgungseinrichtung 10 kann auch in einem Adapter untergebracht sein, wie in 3 gezeigt. Der Adapter 60, mit der darin befindlichen Versorgungseinrichtung 10, dient hier dem Anschluss eines herkömmlichen Handstücks 20a, das einen elektromechanischen Schwingungserzeuger 21 und eine Beleuchtungseinrichtung in Form mehrerer Leuchtdioden 23 aufweist. Der elektromechanische Schwingungserzeuger 21 und die Leuchtdioden 23 werden über das Steckerteil 42 separat mit elektrischer Energie versorgt. Im Adapter 60, der an der Steckverbindung 41/42 zwischen dem Handstück 20a und dem Verbindungskabel 30 eingesteckt ist, wird die elektrische Energie zur Versorgung der Leuchtdioden 23 von der vom Steuergerät 50 bereitgestellten elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers 21 abgezweigt, was in der zuvor erläuterten Weise mittels der im Adapter 60 befindlichen Versorgungseinrichtung 10 erfolgt. The supply device 10 can also be accommodated in an adapter, as in 3 shown. The adapter 60 , with the supply device therein 10 , here serves to connect a conventional handpiece 20a that is an electromechanical vibrator 21 and a lighting device in the form of a plurality of light emitting diodes 23 having. The electromechanical vibrator 21 and the light emitting diodes 23 be over the plug part 42 supplied separately with electrical energy. In the adapter 60 that at the connector 41 / 42 between the handpiece 20a and the connection cable 30 is plugged in, the electrical energy to supply the LEDs 23 from the control unit 50 provided electrical energy to supply the electromechanical vibrator 21 branched off, which in the manner previously explained by means of the adapter 60 located supply device 10 he follows.

Mit dem Adapter 60 können herkömmliche Handstücke 20a an Steuergeräten 50 und/oder mit Verbindungskabeln 30 betrieben werden, bei denen keine separate Versorgung der Beleuchtungseinrichtung bzw. der Leuchtdioden 23 durch entsprechende Versorgungsleitungen vorgesehen ist. With the adapter 60 can conventional hand pieces 20a at control units 50 and / or with connection cables 30 operated, in which no separate supply to the lighting device or the light-emitting diodes 23 is provided by appropriate supply lines.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 69812036 T2 [0005] DE 69812036 T2 [0005]

Claims (10)

Handstück (20) für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung, mit: – einem elektromechanischen Schwingungserzeuger (21), der ein am Handstück (20) gehaltenes zahnmedizinisches Werkzeug (22) in Schwingung versetzt; – einer Beleuchtungseinrichtung, für die Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs (22); und – einer Versorgungseinrichtung (10), die die Beleuchtungseinrichtung mit einer elektrischen Energie versorgt, welche von der elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers (21) abgezweigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (10) eine mehrstufige elektronische Schaltung mit einer Transformationsstufe (12), einer Gleichrichterstufe (13) und einer Regelstufe (14) aufweist. Handpiece ( 20 ) for dental treatment and in particular for medical tooth cleaning, comprising: - an electro-mechanical vibrator ( 21 ), one on the handpiece ( 20 ) held dental tool ( 22 ) vibrated; - a lighting device, for the illumination of the working field of the dental tool ( 22 ); and a supply device ( 10 ), which supplies the illumination device with an electrical energy, which of the electrical energy for supplying the electromechanical vibration generator ( 21 ), characterized in that the supply device ( 10 ) a multi-stage electronic circuit with a transformation stage ( 12 ), a rectifier stage ( 13 ) and a control level ( 14 ) having. Handstück (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für eine Stromversorgung durch ein Steuergerät (50) mit einer Wechselspannung zumindest im Bereich von 100 V bis 200 V, bevorzugt zumindest im Bereich von 75 V bis 230 V und insbesondere zumindest im Bereich von 20 V bis 250 V ausgelegt ist. Handpiece ( 20 ) according to claim 1, characterized in that this for a power supply by a control unit ( 50 ) is designed with an alternating voltage at least in the range of 100 V to 200 V, preferably at least in the range of 75 V to 230 V and in particular at least in the range of 20 V to 250 V. Handstück (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsstufe (12) durch einen Transformator, die Gleichrichterstufe (13) durch einen Vollweg-Gleichrichter und die Regelstufe (14) durch einen Abwärtsregler realisiert ist, die in dieser Reihenfolge zwischen einem Eingang (E) und einem Ausgang (A) der Versorgungseinrichtung (10) angeordnet sind. Handpiece ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the transformation stage ( 12 ) by a transformer, the rectifier stage ( 13 ) by a full-wave rectifier and the control stage ( 14 ) is implemented by a step-down controller, which in this order between an input (E) and an output (A) of the supply device ( 10 ) are arranged. Handstück (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (10) am Eingang (E) eine Impedanzwandlerstufe (11) aufweist. Handpiece ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply device ( 10 ) at the input (E) an impedance converter stage ( 11 ) having. Handstück (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung geeignet ist, auch Licht zum Anregen von Fluoreszenzstrahlung zu erzeugen. Handpiece ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination device is adapted to also generate light for exciting fluorescence radiation. Handstück (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung mehrere parallel am Ausgang (A) der Versorgungseinrichtung (10) angeschlossene Lichtquellen aufweist. Handpiece ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination device is connected in parallel at the output (A) of the supply device ( 10 ) has connected light sources. Handstück (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Lichtquellen um austauschbare Leuchtdioden (23) handelt. Handpiece ( 20 ) according to claim 6, characterized in that the light sources are exchangeable light-emitting diodes ( 23 ). Handstück (20) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Schwingungserzeuger (21) ein Piezowandler ist. Handpiece ( 20 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the electromechanical vibrator ( 21 ) is a piezo converter. Adapter (60) zum Anschluss eines Handstücks (20a) für die Zahnbehandlung und insbesondere für die medizinische Zahnreinigung an ein Steuergerät (50), wobei das anzuschließende Handstück (20a) einen elektromechanischen Schwingungserzeuger (21), der ein am Handstück (21) gehaltenes zahnmedizinisches Werkzeug (22) in Schwingung versetzt, und eine Beleuchtungseinrichtung für die Ausleuchtung des Arbeitsfelds des zahnmedizinischen Werkzeugs (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Adapter (60) eine Versorgungseinrichtung (10) aufweist, über die von der elektrischen Energie zur Versorgung des elektromechanischen Schwingungserzeugers (21) eine elektrische Energie zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung abgezweigt wird, wobei diese Versorgungseinrichtung (10) eine mehrstufige elektronische Schaltung mit einer Transformationsstufe (12), einer Gleichrichterstufe (13) und einer Regelstufe (14) umfasst. Adapter ( 60 ) for connecting a handpiece ( 20a ) for the dental treatment and in particular for the medical tooth cleaning to a control unit ( 50 ), the handpiece to be connected ( 20a ) an electromechanical vibrator ( 21 ), one on the handpiece ( 21 ) held dental tool ( 22 ) and a lighting device for illuminating the working field of the dental tool ( 22 ), characterized in that this adapter ( 60 ) a supply device ( 10 ), via which the electrical energy for supplying the electromechanical oscillator ( 21 ) is branched off an electrical energy for operation of the illumination device, said supply device ( 10 ) a multi-stage electronic circuit with a transformation stage ( 12 ), a rectifier stage ( 13 ) and a control level ( 14 ). Adapter (60) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Weiterbildung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 2, 3 oder 4. Adapter ( 60 ) according to claim 9, characterized by a development according to at least one of claims 2, 3 or 4.
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