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Die Erfindung bezieht sich auf ein Dentalinstrument oder ein medizinisches Instrument mit einem mit Schneiden versehenen Kopf, welcher an einem Schaft befestigt ist.
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Instrumente der genannten Art können beispielsweise in Form von Fräsern oder Bohrern ausgebildet sein. Ein typischer Anwendungsfall sind Rosenbohrer, welche insbesondere verwendet werden, um kariöses Dentin abzutragen.
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Bei der Behandlung eines Patienten, insbesondere bei der Exkavation im Rahmen einer Kavitätenpräparation, ist es erforderlich, Reibungsflächen zu vermeiden, um thermischen Schäden vorzubeugen. Dies ist insbesondere dann von großer Wichtigkeit, wenn der Zahnarzt in der Nähe der Pulpa arbeitet.
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Ein weiterer Aspekt derartiger rotierender Instrumente liegt darin, dass es je nach Ausführung und Einsatzbedingungen bei den aus dem Stand der Technik bekannten Instrumenten zu unterschiedlichsten Vibrationen kommt. Die Frequenz der Vibrationen ist dabei abhängig von der Anzahl der Schneiden oder Schleifspitzen am Umfang, die jeweils in Eingriff gelangen. Bei einer Drehzahl von beispielsweise 2.500 min–1, bei der derartige Instrumente üblicherweise zum Einsatz kommen, können sowohl der Patient, als auch der Zahnarzt, diese Vibrationen als unangenehm und störend empfinden.
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Die Vibrationen entstehen durch eine Abfolge von schneidenden Eingriffen der einzelnen Schneiden und nachfolgenden Bereichen, in denen kein schneidender Einsatz stattfindet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dentalinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine gute Abtragsleistung sowie einen vibrationsarmen oder vibrationsfreien Einsatz ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kopf als Hohlkörper ausgebildet ist und dass in Schneidrichtung vor der Schneide eine den Innenraum des Kopfes zur Umgebung verbindende Ausnehmung ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist der Kopf somit als Hohlkörper ausgebildet, beispielsweise in Form einer hohlen Kugel oder eines hohlen, an seinem stirnseitigen Ende abgerundeten Zylinders oder in ähnlicher Weise. Die Außenkontur des Kopfes bildet somit eine im Wesentlichen stetige Form, welche in Rotationsrichtung des Kopfes und somit in Schneidrichtung vor der Schneide eine Ausnehmung zur Spanabfuhr aufweist. Diese Ausnehmung ist bevorzugterweise schlitzartig ausgebildet und erstreckt sich längs der gesamten Länge der Schneide. Somit können sämtliche Späne, die von der Schneide geschnitten wurden, in den Innenraum des Kopfes gefördert werden. Es wird somit vermieden, dass die Außenkontur des Kopfes durch die Späne zugesetzt wird oder verschmiert.
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Das erfindungsgemäße Instrument zeichnet sich durch ein hohes Maß an Vibrationsarmut aus.
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Die Vibrationen bei derartigen Dentalinstrumenten treten bevorzugt dadurch auf, dass sich die Schneide in Anlage an einem festen Material, beispielsweise gesundem Dentin, befindet. Krankes Dentin ist relativ weich und kann problemlos abgetragen werden. Bei hartem, gesundem Dentin liegt die Schneide während des Schneidvorgangs gegen die zu bearbeitende Oberfläche an. Bei einer Drehung des Instruments verlässt die Schneide diesen Bereich, wodurch der direkte Kontakt zur Schneide entfällt. In dem nachfolgenden Schneidenzwischenraum weist das Dentalinstrument üblicherweise einen geringeren Durchmesser auf. Hierdurch würde das Dentalinstrument sich der zu bearbeitenden Oberfläche annähern und diese gegebenenfalls berühren, bevor die nächste Schneide das Dentalinstrument wieder etwas abhebt und in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche gelangt. Diese schwingende Bewegung, deren Frequenz mit zunehmender Drehzahl höher wird, erzeugt gemäß dem Stand der Technik die unerwünschten Vibrationen. Hier schafft die erfindungsgemäße Konstruktion eine Abhilfe, indem zwischen benachbarten Schneiden die Außenkontur des im Wesentlichen stetig verlaufenden Kopfes zur Anlage an die zu bearbeitende Oberfläche dient und somit sowohl eine Abstützung bildet, als auch eine Relativbewegung zwischen dem Kopf und der zu bearbeitenden Oberfläche und damit das Auftreten von Vibrationen verhindert.
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Erfindungsgemäß wird die Schneide bevorzugterweise von einer Flanke der Ausnehmung gebildet. Die Ausbildung der Schneide durch eine Flanke der Ausnehmung wird dadurch verbessert, dass die Schneide durch eine virtuelle Teilkugel gebildet wird, deren Mittelachse zur Rotationsachse des Instruments in radialer Richtung versetzt angeordnet ist. Somit ergibt sich ein geringer Freiwinkel an der Schneidkante, so dass diese in effektiver Weise arbeiten kann. Dieser Effekt tritt insbesondere am Umfangsbereich des Kopfes auf, er verringert sich zum vorderen Endbereich des Kopfes. Auch hier kann jedoch vorgesehen sein, dass virtuelle Teilkugeln oder ähnliche Formkörper durch geeignete gegenseitige Ausrichtung die Schneiden definieren.
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Erfindungsgemäß können sich die Schneiden über die gesamte axiale Länge des Kopfes erstrecken, es ist jedoch auch möglich, die Schneiden nur über einen Teil der axialen Länge auszubilden. Bei mehreren Schneiden kann deshalb vorgesehen sein, dass sich eine Schneide vom unteren Ende des Kopfes aus bis zu einem mittleren oder von dem Scheitel des Kopfes beabstandeten Bereich erstreckt, während eine andere Schneide erst im mittleren Bereich beginnt und bis zum Scheitel des Kopfes verläuft.
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Besonders günstig ist es, wenn das Instrument als Einmal-Instrument ausgebildet ist. Es bedarf somit keiner Reinigung, vielmehr können die Späne in dem Hohlraum des Kopfes verbleiben. Alternativ hierzu ist es auch möglich, das Instrument als Mehrfach-Instrument auszugestalten. Für diesen Fall kann eine Spülausnehmung durch den Hals oder den Schaft des Instruments vorgesehen sein, um den Innenraum des Kopfes zu spülen.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, durch geeignete Maßnahmen einen Überdruck oder einen Unterdruck in dem Innenraum des Kopfes auszubauen, um während des Betriebs die Späne in den Innenraum des Kopfes zu fördern oder um während oder zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten den Kopf zu spülen.
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Erfindungsgemäß kann des Instrument aus Stahl, Hartmetall, Titan, Titanlegierungen oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dieses aus Kunststoff zu fertigen.
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Besonders günstig ist es, wenn das erfindungsgemäße Instrument mittels eines additiven Herstellungsverfahrens gefertigt ist. Durch derartige Verfahren (Laseraufschmelzverfahren, DLD, Elektronenstrahlauftragsschweißverfahren oder Ähnliches) ist es in effektiver Weise möglich, den hohlen Kopf zu erzeugen und die schlitzartigen Ausnehmungen sowie die Schneiden auszubilden.
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Ebenfalls günstig kann es sein, die Oberfläche des Instruments zu härten oder mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen.
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Das erfindungsgemäße Instrument kann insbesondere in Form eines Rosenbohrers ausgebildet sein, der zur Kavitätenpräparation zum Einsatz kommt. Es sind jedoch auch vielfältige andere Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Dentalmedizin oder der allgemeinen Medizin möglich.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine vereinfachte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Instruments,
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2 eine Seitenansicht des Kopfes gemäß 1,
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3 eine weitere Ansicht des Kopfes, wie in 1 dargestellt,
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4 eine axiale Schnittansicht des Kopfes gemäß den 1 bis 3,
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5 eine stirnseitige Ansicht des Kopfes gemäß den 1 bis 4,
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6 und 7 jeweils eine perspektivische und eine stirnseitige Ansicht der zur Ausbildung der Schneiden zugrundegelegten virtuellen Teilkugeln bei drei Schneiden, und
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8 eine Ansicht, analog 7, bei zwei Schneiden.
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Das erfindungsgemäße Instrument umfasst einen um eine Rotationsachse 8 drehbaren Schaft 2, welcher an seinem Ende mit Einspannmitteln 9 versehen ist. Diese sind in üblicher Weise ausgebildet, so dass auf den Stand der Technik verwiesen werden kann.
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Am anderen Endbereich des Schaftes 1 ist über einen Hals 10 ein Kopf 3 angeordnet. Der Kopf 3 ist in Form eines Rosenbohrers ausgebildet und hohl ausgestaltet, so dass sich ein Innenraum 4 ergibt (s. 4). Um den Umfang des Kopfes sind mehrere schlitzartige Ausnehmungen 5 angeordnet, deren Kanten jeweils Schneiden 2 bilden. In Rotationsrichtung des Kopfes (bezogen auf die Darstellung der 5 erfolgt die Drehung in Gegenuhrzeigerrichtung) befinden sich somit die schlitzartigen Ausnehmungen 5 vor der Schneide 2. Späne, die von der Schneide 2 abgehoben werden, werden somit durch die Ausnehmungen 5 in den Innenraum 4 des Kopfes 3 gefördert.
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Wie sich insbesondere aus der Darstellung der 5 ergibt, ist die der Schneide 2 gegenüberliegende Kante 11 der Ausnehmung 5 abgerundet.
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Die Abbildungen zeigen, dass sich die Schneiden in unterschiedlicher axialer Länge um den Umfang des Kopfes 3 erstrecken. Auch dies trägt sowohl zu einem vibrationsfreien Lauf als auch zu einer guten Schneidleistung bei.
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Die 6 und 7 zeigen jeweils die drei sich bei einem dreischneidigen Instrument bildenden virtuellen Teilkugeln 6. Diese sind, wie in 7 dargestellt, hinsichtlich Ihrer Mittelachse 7 zur Rotationsachse 8 außermittig versetzt. Durch diese Verschiebung ergeben sich die Schneiden 2 mit dem bereits erwähnten geringen Freiwinkel. Es versteht sich, dass die Darstellungen der 6 bis 8 zur Verdeutlichung in einem übertrieben großen Maßstab dargestellt sind. In der Praxis ist die radiale Versetzung der Mittelachse 7 der jeweiligen virtuellen Teilkugel 6 zur Rotationsachse 8 geringer.
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Es versteht sich, dass virtuelle Teilkugeln nur bei einer im Wesentlichen kugelförmigen Form der kugelförmigen Ausgestaltung des Kopfes vorgesehen sind. So ergibt sich beispielsweise bei einer zylindrischen Kopfform am zylindrischen Teil, dass dort virtuelle Teilzylinder vorgesehen sind. Entsprechendes gilt bei anderen Kopfformen, beispielsweise einer Flammenform oder Ähnlichem.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 zeigen jeweils ein Instrument mit zwei Schneiden. Die 8 verdeutlicht, dass es mit dem erfindungsgemäßen Konzept auch möglich ist, einen Kopf 3 mit zwei Schneiden zu fertigen. Es ist auch möglich, mehr als drei Schneiden vorzusehen.
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Die Schnittansicht der 4 zeigt, dass mittels eines Fluidkanals 12, welcher sich bis in den Innenraum 4 des Kopfes 3 erstreckt, eine Spülung des Kopfes, sei es zum Reinigen des Instruments oder während der Bearbeitung möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaft
- 2
- Schneide
- 3
- Kopf
- 4
- Innenraum
- 5
- Ausnehmung
- 6
- virtuelle Teilkugel
- 7
- Mittelachse von 6
- 8
- Rotationsachse
- 9
- Einspannmittel
- 10
- Hals
- 11
- Kante
- 12
- Fluidkanal
