DE102015113612A1

DE102015113612A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Drähten für kieferorthopädische Anwendungen

Info

Publication number: DE102015113612A1
Application number: DE102015113612.0A
Authority: DE
Inventors: Eleftherios Kondylis; Lilian Ines Natalie Bauer; Tomasz Gedrange
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zange zur Behandlung eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung. Die Zange (1) weist zwei gelenkig aneinander befestigte Zangenschenkel (2a, 2b) auf, die einerseits Griffenden (3a, 3b) und andererseits Zangenenden (4a, 4b) mit Klemmbacken (5a, 5b) zum Erfassen und Halten des Drahtes (21) besitzen. Dabei ist vorgesehen, dass an einer Klemmbacke (5a) zwei Elektroden (6) zum Führen von elektrischem Strom durch einen zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21) angeordnet sind, wobei die Elektroden (6) unter Ausbildung eines Zwischenraumes (7) voneinander beabstandet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Drähten für kieferorthopädische Anwendungen. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Behandlung von Drähten unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine der Aufgaben der Kieferorthopäden ist das Einsetzen von Drähten in die Schlitze von Klammern oder Röhren, um eine kieferorthopädische Zahnbewegung zu erreichen. Klammern und Röhren sind kieferorthopädische Vorrichtungen, die an den Zähnen eines Patienten befestigt werden können. Sie werden im Folgenden gemeinsam als Befestigungselemente bezeichnet.
Die Befestigungselemente weisen Schlitze auf, durch die der Draht geführt wird. Im Falle der Röhren sind die Schlitze rohrförmig ausgebildet. Die Schlitze werden in der Fachsprache häufig auch Slots genannt. Klammern, die in der Praxis auch Brackets genannt werden, werden an den Schneide-, Eck- und Backenzähnen eines Patienten befestigt. Röhren, auch Bukkalröhren oder Tubes genannt, werden an den Backenzähnen eines Patienten befestigt. Die Drähte werden aufgrund ihrer Form, die sie nach dem Einsetzen in die Schlitze aufweisen, auch als Bögen oder Bogendraht bezeichnet.
Üblicherweise werden die Befestigungselemente auf den Zähnen des Patienten mittels eines Klebstoffes befestigt. Anschließend wird der Draht durch die Schlitze der Befestigungselemente geführt. Nach dem Einsetzen des Drahtes stehen die beiden Enden des Drahtes an jeweils einem der Befestigungselemente über. Der zwischen der Stirnseite eines Drahtes und dem angrenzenden Befestigungselement liegende Abschnitt des Drahtes wird im Folgenden auch als Drahtende bezeichnet. In 1 sind Befestigungselemente, nämlich Klammern 101 und Röhren 102 gezeigt, die an Zähnen 103 befestigt sind. Die Befestigungselemente 101, 102 sind über einen Draht 104 miteinander verbunden. An dem äußeren Befestigungselement 102 liegt ein Abschnitt des Drahtes 104, das Drahtende 105, frei. Das Drahtende 105 ist in 1 als umgebogenes Drahtende gezeigt.
Der Kieferorthopäde hat nach dem Einsetzen des Drahtes mehrere Möglichkeiten, mit den Drahtenden umzugehen. Er kann erstens die Drahtenden so belassen, wie sie sind. Diese Möglichkeit wird als das „Geradelassen“ der Drahtenden bezeichnet. Er kann zweitens an den Enden Stoppelemente, beispielsweise Clips, anbringen oder die Drahtenden mit einem Abdeckmaterial, beispielsweise Kunststoff, abdecken. Er kann drittens die Drahtenden unmittelbar an dem angrenzenden Befestigungselement kürzen. Schließlich kann er die Drahtenden umbiegen.
Die letzte Möglichkeit ist die am häufigsten gewählte Möglichkeit, weil sie ein Herausrutschen des Drahtes aus dem Schlitz der angrenzenden kieferorthopädischen Vorrichtung verhindern und Druckstellen auf weichem Gewebe innerhalb der Mundhöhle verhindert werden. Die erste und die dritte Möglichkeit bergen hingegen ein Verletzungsrisiko. Nach der Nivellierungsphase sind häufig die Drahtenden länger, als sie sein sollten, und dies kann Verletzungen der Mundschleimhaut verursachen. Ein zusätzlicher Nachteil ist die Rutschgefahr des Drahtes, welche ebenso zu Druckstellen oder zu eingeschränkter Wirkung des Drahtes führen könnte.
Die zweite Möglichkeit ist effektiver als die erste und dritte Möglichkeit, minimiert das Verletzungsrisiko gegenüber diesen Möglichkeiten und verhindert das Gleiten des Drahtes aus dem Schlitz des Befestigungselementes. Jedoch sind die Materialkosten und die Stuhlzeit erhöht, da bei dieser Methode das Einsetzen der Stoppelemente oder das Anbringen des Abdeckmaterials an den Drahtenden einen erhöhten Zeitaufwand bedeutet.
Die vierte Möglichkeit ist letztlich die schnellste und effektivste Methode, die der Kieferorthopäde anwenden kann. Bei dieser Methode biegt er direkt intraoral die Drahtenden.
Allerdings sind 30 % der verwendeten Drähte in der Kieferorthopädie Nickel-Titan-Drähte (NiTi-Drähte). NiTi-Drähte verfügen über ein Formgedächtnis, das auch als „Shape Memory Effect“ oder SME bezeichnet wird. Das heißt, dass sie nicht effektiv gebogen werden können, weil die Drähte unter Einwirkung von Wärme, beispielsweise der Körpertemperatur des Patienten, warmen Getränken, die der Patient zu sich nimmt, ihre originale Form einnehmen. Aufgrund dieses Effektes werden Drahtenden von NiTi-Drähten nach deren Einsetzen meistens einer Behandlung gemäß der ersten, zweiten oder dritten Möglichkeit unterzogen.
Sollen die Drahtenden von NiTi-Drähten jedoch umgebogen werden, wie es die vierte Möglichkeit vorsieht, so können zwei verschiedene Techniken angewendet werden:

1. Kaltformgebung („Cold forming“) des NiTi-Drahtes: Das Drahtende des NiTi-Drahtes wird solange gebogen, bis eine permanente Deformierung der kristallinen Struktur des NiTi-Drahtes im Bereich des Drahtendes erreicht wird.
2. Wärmebehandlung („Heat Treatment“) des NiTi-Drahtes: Dabei erfolgt eine Behandlung des NiTi-Drahtes mit Wärme, bis die elastischen Eigenschaften des NiTi-Drahtes eliminiert werden. Anschließend lässt sich der NiTi-Draht einfach intraoral, direkt im Mund biegen.

Die erste Technik birgt immer das Risiko, dass das behandelte Drahtende des NiTi-Drahtes wieder teilweise oder vollständig seine originale Form einnehmen wird. Dieser Vorgang wird als Zurückspringen („springback“) bezeichnet. Dieses Zurückspringen könnte zu Druckstellen und Gleiten des NiTi-Drahtes führen.
Die zweite Technik ist die, die von Kieferorthopäden am häufigsten angewendet wird. Nach der Eliminierung der Elastizität des NiTi-Drahtes an dessen Drahtende kann der Kieferorthopäde das Drahtende biegen. Das Drahtende bleibt verbogen, da das Zurückspringen und die Elastizität eliminiert wurden. Das bisher genutzte, herkömmliche Verfahren für die Eliminierung der elastischen Eigenschaften von NiTi-Drähten ist die Behandlung des Drahtendes mit Feuer. Dabei glüht der Behandler die Drahtenden mit Feuer an. Nach der Behandlung verfügt das Drahtende über keine Elastizität mehr. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das Leiten der Wärme durch den NiTi-Draht schwer kontrollierbar ist. Die elastischen Eigenschaften des NiTi-Drahtes können nicht nur lokal an den Enden beeinflusst werden, weil während dieses Verfahrens die Wärme durch den NiTi-Draht geleitet werden kann. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es ein offenes Feuer unmittelbar vor dem Patienten erfordert. Die Brandschutzordnung der Kliniken und der Praxen (DIN 14096) verbietet jedoch offenes Feuer vor den Patienten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, die eine Behandlung eines Drahtendes aus einem Formgedächtnismaterial ohne offenes Feuer und beschränkt auf das Drahtende ermöglichen, so dass das Drahtende nach der Behandlung gebogen werden kann und die Eigenschaften des Drahtes ansonsten nicht beeinflusst werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Zange zur Behandlung eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung vorgesehen. Die Zange weist zwei gelenkig aneinander befestigte Zangenschenkel auf, die einerseits Griffenden und andererseits Zangenenden mit Klemmbacken zum Erfassen und Halten des Drahtes besitzen. An einer Klemmbacke sind zwei Elektroden zum Führen von elektrischem Strom durch einen zu behandelnden Abschnitt des Drahtes angeordnet. Dabei sind die Elektroden unter Ausbildung eines Zwischenraumes voneinander beabstandet.
Die erfindungsgemäße Zange ermöglicht es, einen Abschnitt eines Drahtes mit elektrischem Strom zu behandeln, ohne dass andere Abschnitte des Drahtes von dieser Behandlung beeinflusst werden. Nur der Abschnitt des Drahtes, der zwischen den beiden Elektroden liegt, wird von dem elektrischen Strom beeinflusst. Wird durch die Elektroden Strom geführt, so bewirkt der Strom nur in diesem Abschnitt eine Erhöhung der Temperatur der Formgedächtnislegierung. Die Temperaturerhöhung ist darauf zurückzuführen, dass die Elektronen des elektrischen Stroms mit den Atomen des Drahtes kollidieren und dabei ihre kinetische Energie zu den Atomen der Formgedächtnislegierung übertragen. Stromstärke und Spannung des elektrischen Stroms sowie die Zeitdauer der Anwendung des elektrischen Stroms auf den zu behandelnden Abschnitt des Drahtes sollten so gewählt werden, dass ein Ausglühen dieses Abschnittes erreicht wird. Damit wird sichergestellt, dass die Elastizität des behandelten Abschnittes des Drahtes eliminiert wird.
Die erfindungsgemäße Zange ermöglich es, den Draht in dem Abschnitt festzuhalten, der der Behandlung mit elektrischem Strom unterzogen werden soll, um die Elastizität in genau diesem Abschnitt zu eliminieren. Bei diesem Abschnitt kann es sich um das Drahtende oder einen am Drahtende liegenden Abschnitt des Drahtes handeln. Der Abschnitt, der einer solche Behandlung unterzogen werden soll, wird in der vorliegenden Erfindung auch als zu behandelnder Abschnitt bezeichnet. Er wird während und nach der Behandlung auch als behandelter Abschnitt bezeichnet.
Der Draht ist ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung, vorzugsweise ein NiTi-Draht. Eine Formgedächtnislegierung besitzt in der Regel zwei Phasen, eine Hochtemperaturphase, die als Austenit bezeichnet wird, und eine Niedrigtemperaturphase, genannt Martensit. Wird eine Formgedächtnislegierung in der Hochtemperaturphase auf eine Zielgeometrie eingestellt, was auch als Programmieren bezeichnet wird, so erfolgt nach Abkühlung der Legierung eine Phasenumwandlung zur Niedrigtemperaturphase. In der Niedrigtemperaturphase kann die Legierung leicht verformt werden. Wird die verformte Legierung wieder erwärmt, so dass sie erneut in die Hochtemperaturphase gelangt, so kehrt die Legierung zu ihrer Zielgeometrie zurück. Durch die Behandlung mit elektrischem Strom wird die Formgedächtnislegierung in dem behandelten Abschnitt in seine Hochtemperaturphase überführt. Die Behandlung mit elektrischem Strom wird durchgeführt, bis die Formgedächtnislegierung glüht, wodurch eine programmierte Zielgeometrie beseitigt wird, d. h. die Elastizität der Formgedächtnislegierung in diesem Abschnitt des Drahtes beseitigt wird. Die Glühtemperatur kann dabei über 400 °C, beispielsweise über 500 °C betragen. Die Anwendungsdauer des elektrischen Stroms sollte so gewählt werden, dass der Draht glüht, bevor die Behandlung mit elektrischem Strom beendet wird, ohne zu schmelzen.
Die Stromstärke und die Spannung des elektrischen Stroms können in Abhängigkeit von der Stärke des Drahtes und dessen Querschnittsgeometrie gewählt werden. Bei einem Runddraht, der einen Durchmesser von 0,012 bis 0,016 inch (ca. 0,305 bis 0,406 mm) aufweist, kann die Stromstärke beispielsweise bei 4 bis 6 A liegen. Bei einem Draht mit quadratischem Querschnitt, der eine Stärke von 0,012 bis 0,016 inch (ca. 0,305 bis 0,406 mm) aufweist, kann die Stromstärke über 8 A liegen. Sie sollte 12 A jedoch nicht übersteigen. Die Spannung sollte unter 5 V liegen. Die Anwendungsdauer des elektrischen Stromes kann in einem Beispiel bei 10 s liegen.
Bei den Drähten kann es sich beispielsweise um Drähte für kieferorthopädische Zwecke handeln. Drähte für kieferorthopädische Zwecke umfassen Drähte, die als Teil von Spangen und anderen Vorrichtungen zur Korrektur von Fehlstellungen von Zähnen und Kiefern eingesetzt werden. Ein Beispiel eines solchen Drahtes ist ein Draht, der in den Slot von Brackets, Tubes oder beide eingesetzt wird, um eine kieferorthopädische Zahnbewegung zu erreichen.
Vorzugsweise sind die beiden Elektroden an einander gegenüberliegenden Längskanten eines Zangenschenkels ausgebildet. Zur Kühlung von Bereichen des Drahtes, die an den zu behandelnden Abschnitt des Drahtes angrenzen, können die Elektroden als Kühlkörper ausgebildet sein. Beispielsweise können die Elektroden Dimensionen aufweisen, die ein Vielfaches über der Dimension des zu behandelnden Abschnittes des Drahtes liegen. Die Dimension des zu behandelnden Abschnittes entspricht dessen Volumen, das sich aus der Querschnittsfläche des Drahtes und der Länge des zu behandelnden Abschnittes ergibt. Die Elektroden können beispielsweise würfel-, quader- oder zylinderförmig ausgebildet sein. Ihre Dimensionen können jeweils das Zehnfache, bevorzugt das Zwanzigfache, stärker bevorzugt das Fünfzigfache und besonders bevorzugt das Hundertfache der Dimension des zu behandelnden Abschnittes des Drahtes betragen. Die Elektroden können aus einem beliebigen festen Material, das den elektrischen Strom leitet, bestehen. Beispiele derartiger Materialien sind Metalle wie Kupfer und Aluminium und metallische Legierungen.
Die Elektroden können über Leitungsmittel, insbesondere Kabel oder Leitungsdrähte, mit elektrischem Strom versorgt werden. Die Leitungsmittel können an oder in dem Zangenschenkel angeordnet sein, an dem die Elektroden angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass für jede Elektrode ein Leitungsmittel, beispielsweise ein Kabel oder Leitungsdraht, vorgesehen ist. Zur Führung der Leitungsmittel können in dem Zangenschenkel Kanäle ausgebildet sein. Die Leitungsmittel können mit einer Stromquelle verbunden sein. Bei der Stromquelle kann es sich um eine Stromquelle handeln, die an oder in einem der Zangenschenkel angeordnet ist. Solche Stromquellen werden im Folgenden als interne Stromquellen bezeichnet. Beispiele einer internen Stromquelle sind eine Batterie oder ein Akkumulator. Zur Aufnahme einer internen Stromquelle kann an oder in einem der Zangenschenkel eine Aufnahme, beispielsweise ein Gehäuse, vorgesehen sein, in die die interne Stromquelle eingesetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine externe Stromquelle vorgesehen sein, die nicht an oder in der erfindungsgemäßen Zange angeordnet ist.
Der Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden kann beispielsweise in einem Bereich von 5 bis 50 mm, bevorzugt 10 bis 40 mm und besonders bevorzugt 20 bis 30 mm liegen.
Die Elektroden können Teil der Klemmbacke sein, an der sie angeordnet sind. Die Klemmbacke kann ganz oder teilweise aus den Elektroden bestehen. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen den Elektroden ein Steg angeordnet ist, der sich von dem Zangenende ausgehend zwischen die Elektroden erstreckt und den Zwischenraum begrenzt. Der Steg ist vorzugsweise einstückig mit dem Zangenschenkel ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass an der zweiten Klemmbacke Schutzkörper angeordnet sind, die die zweite Klemmbacke gegen eine Erwärmung während der Behandlung des Drahtes schützen sollen. Die zweite Klemmbacke ist die Klemmbacke der erfindungsgemäßen Zange, die der Klemmbacke, an der die Elektroden angeordnet sind, gegenüberliegt. Bei den Schutzkörpern kann es sich um Platten handeln. Die Platten können an der Oberseite der zweiten Klemmbacke, d. h. der Seite, die den Elektroden, die an der gegenüberliegenden Klemmbacke angeordnet sind, zugewandt ist, ausgebildet sein. Die Schutzkörper können aus einem Metall wie Kupfer, Eisen oder Aluminium oder einer metallischen Legierung bestehen. Die Schutzkörper sollen nicht mit elektrischem Strom versorgt werden. Die Schutzkörper bewirken eine Abführung von Wärme und verhindern somit eine Beschädigung der zweiten Klemmbacke während der Behandlung. Außerdem sorgen die Schutzkörper dafür, dass der Draht während der Behandlung von den Teilen der erfindungsgemäßen Zange beabstandet ist, die sich nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Draht befinden. Der Kontakt ist dann auf die Elektroden und Schutzkörper beschränkt. Auf diese Weise sorgen die Schutzkörper dafür, dass die erfindungsgemäße Zange während der Behandlung des Drahtes nicht beschädigt wird und dass die Wärme besser durch den Draht weitergeleitet wird. Wenn der Draht Kontakt mit der zweiten Klemmbacke hätte, dann würde er die erwünschte Temperatur schwieriger oder gar nicht erreichen, wenn die Klemmbacke Wärme ziehen würde.
Vorzugsweise sind die Schutzkörper an der zweiten Klemmbacke so angeordnet, dass sie den Elektroden gegenüberliegen. In der Ausführungsform der Erfindung sind somit zwei Schutzkörper vorgesehen, die den beiden Elektroden gegenüberliegen und an einander gegenüberliegenden Längskanten des Zangenschenkels ausgebildet sind, zu dem die zweite Klemmbacke gehört. Der Abstand zwischen den beiden Schutzkörpern entspricht dann dem Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden.
Die Zangenschenkel bestehen vorzugsweise aus einem Material, das den elektrischen Strom nicht leitet, sondern isolierende Eigenschaften aufweist, beispielsweise Glas, Kunststoff oder Keramik. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Zangenschenkel ganz oder teilweise aus einem durchsichtigen Material besteht. Es können beide Zangenschenkel ganz oder teilweise aus einem durchsichtigen Material bestehen. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine oder auch beide Klemmbacken aus einem durchsichtigen Material gebildet sind. Bei dem durchsichtigen Material kann es sich beispielsweise um einen Kunststoff oder um Glas handeln. Das durchsichtige Material ermöglicht es, die Behandlung des Abschnittes des Drahtes, der zwischen den Klemmbacken gehalten wird, zu beobachten.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zange ein Federelement aufweist. Mittels des Federelementes sind die Griffenden auseinandergespreizt und die Klemmbacken gegeneinander gedrückt. Bei dem Federelement kann es sich um eine Feder, beispielsweise eine Schenkelfeder handeln. Die Feder kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff bestehen. Das Federelement kann das Gelenk der erfindungsgemäßen Zange bilden. Über das Federelement können die beiden Zangenschenkel der erfindungsgemäßen Zange miteinander verbunden sein. Das Federelement ist bevorzugt im Bereich der Zangenmitte oder in einem zwischen den Griffenden und der Zangenmitte liegenden Bereich, jeweils bezogen auf die Länge der Zange, angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Zange eine elektrische Lichtquelle auf. Die Lichtquelle soll den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden beleuchten. Die Lichtquelle erleichtert es, den Abschnitt des Drahtes, der zwischen den beiden Elektroden liegt, während der Behandlung zu beobachten. Vorzugsweise ist die Lichtquelle an dem Zangenschenkel angeordnet, an dessen Klemmbacke sich die Elektroden befinden. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode („LED“) handeln. Die Zange kann eine Stromquelle für die Lichtquelle aufweisen. Die Lichtquelle kann über ein Leitungsmittel, das den elektrischen Strom leitet, beispielsweise ein Kabel oder Leitungsdrähte, mit der Stromquelle verbunden sein und auf diese Weise mit elektrischem Strom versorgt werden. Zur Führung des Leitungsmittels können in dem Zangenschenkel Kanäle ausgebildet sein. Die Stromquelle kann dabei als interne Stromquelle an oder in einem Zangenschenkel angebracht sein, zweckmäßigerweise an oder in dem Zangenschenkel, an dem sich die Lichtquelle befindet. Beispiele einer internen Stromquelle sind eine Batterie oder ein Akkumulator. Zur Aufnahme einer internen Stromquelle kann an oder in einem der Zangenschenkel eine Aufnahme, beispielsweise ein Gehäuse, vorgesehen sein, in die die interne Stromquelle eingesetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine externe Stromquelle vorgesehen sein, die nicht an oder in der erfindungsgemäßen Zange angeordnet ist. Bei der Stromquelle kann es sich um die Stromquelle handeln, die auch die Elektroden mit Strom versorgt. Es können aber auch gesonderte Stromquellen für die Elektroden oder die Lichtquelle vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle über eine interne Stromquelle mit Strom versorgt wird, während die beiden Elektroden über eine externe Stromquelle mit Strom versorgt werden.
Die erfindungsgemäße Zange kann eine eigenständige Vorrichtung sein. In diesem Fall weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßigerweise eigene interne oder externe Stromquellen auf. Die erfindungsgemäße Zange kann aber auch als Zubehör für andere Geräte verwendet werden, beispielsweise Punktschweißgeräte. Derartige Punktschweißgeräte sind beispielsweise unter den Bezeichnungen „Dentaurum Master 3000“, „Assistent 3000“, „Junior 3000“ erhältlich. Bei den Geräten kann es sich um geprüfte Geräte handeln. Ist die erfindungsgemäße Zange ein Zubehör zu einem Gerät, so kann die Zange über das Gerät mit Strom versorgt werden. Dabei wird die Stromquelle, mit der das Gerät mit Strom versorgt wird, zur Versorgung der Elektroden und, wenn vorhanden, der Lichtquelle, genutzt.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Behandeln eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung mittels einer erfindungsgemäßen Zange vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

(a) Auseinanderspreizen der Klemmbacken der Zange durch Ausüben von Druck auf die Griffenden der Zangenschenkel;
(b) Einlegen des Drahtes zwischen die Klemmbacken, so dass der zu behandelnde Abschnitt des Drahtes beide Elektroden kontaktiert;
(c) Gegeneinanderdrücken der Klemmbacken durch Lösen des Druckes auf die Griffenden der Zangenschenkel; und
(d) Führen von Strom über die Elektroden durch den zu behandelnden Abschnitt des Drahtes.

In Schritt (d) kann vorgesehen sein, dass Strom über die Elektroden durch den zu behandelnden Abschnitt des Drahtes geführt wird, bis der Abschnitt des Drahtes sein Formgedächtnis verliert. Dabei wird seine Elastizität eliminiert. Alternativ oder zusätzlich kann in Schritt (d) vorgesehen sein, dass Strom über die Elektroden durch den zu behandelnden Abschnitt des Drahtes geführt wird, bis der zu behandelnde Abschnitt des Drahtes glüht. Das ist an der roten Färbung des Drahtabschnittes zu erkennen. Aufgrund dieser Färbung kann das Glühen des behandelten Drahtabschnittes auch als Rotglut bezeichnet werden.
Im Anschluss an Schritt (d) können folgende Schritte vorgesehen sein:

(e) erneutes Auseinanderspreizen der Klemmbacken der Zange durch Ausüben von Druck auf die Griffenden der Zangenschenkel; und
(f) Entnehmen des Drahtes aus der Zange.

Der zu behandelnde Abschnitt des Drahtes kann das Drahtende oder ein am Drahtende liegender Abschnitt des Drahtes sein. Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zange erläutert worden. Hierauf wird verwiesen.
Nach Maßgabe der Erfindung ist überdies die Verwendung der erfindungsgemäßen Zange zur Behandlung von Drähten aus einem Formgedächtnismaterial für kieferorthopädische Zwecke vorgesehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Verbindung von Brackets und Tubes mit einem Draht;
2 eine erste perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zange;
3 eine zweite perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zange;
4 eine Ansicht der in 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zange von vorn;
5 eine Ansicht der in 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zange von der Seite; und
6 eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Ausführungsform entlang Schnittlinie A-A von 5, wobei zusätzlich ein Draht zwischen den Klemmbacken der Zange gehalten wird.
In 1, die bereits im Zusammenhang mit dem Gebiet der Erfindung erläutert worden ist, ist ein umgebogenes Drahtende 105 eines Drahtes 104 gezeigt. Die in den 2 bis 6 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zange ermöglicht es, das Drahtende 105 eines NiTi-Drahtes derart zu behandeln, dass das Drahtende 105 anschließend gebogen werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass es sich in seine Lage vor dem Biegen zurückstellt. Das wird erreicht, indem am Drahtende 105, und zwar nur dort, die Elastizität des Formgedächtnismaterials, aus dem der Draht besteht, eliminiert wird.
Die erfindungsgemäße Zange 1 weist einen ersten Zangenschenkel 2a und einen zweiten Zangenschenkel 2b auf, die über eine als Gelenk dienende Feder 13 (siehe 5) gelenkig aneinander befestigt sind. Die Buchstaben „a“ und „b“ eines Bezugszeichens kennzeichnen im Folgenden einen Bestandteil des ersten Zangenschenkels 2a bzw. einen Bestandteil des zweiten Zangenschenkels 2b. Die beiden Zangenschenkel 2a, 2b weisen jeweils einander gegenüberliegende Griffenden 3a, 3b und Zangenenden 4a, 4b auf. An den Zangenenden 4a, 4b sind einander zugewandte Klemmbacken 5a, 5b ausgebildet, zwischen die der zu behandelnde Abschnitte des Drahtes eingeführt und gehalten werden kann. Es ist in den 2 bis 6 zu erkennen, dass sich die zweite Klemmbacke 5b des zweiten Zangenschenkels 2b über dessen gesamte Breite (Breitenrichtung y in 3) erstreckt. Die zweite Klemmbacke 5b ist als Bestandteil des Zangenschenkels 2b einstückig mit diesem ausgebildet. Die erste Klemmbacke 2a des ersten Zangenschenkels 2a wird von zwei Elektroden 6 gebildet, die an dem Zangenende 4a an dem ersten Zangenschenkel 2a befestigt sind. Dabei sind die Elektroden 6 unter Ausbildung eines Zwischenraums 7 voneinander beabstandet. Die beiden Elektroden liegen an den Längskanten des ersten Zangenschenkels 2a, so dass der Zwischenraum 7 mittig, bezogen auf die Breitenrichtung y, ausgebildet ist. Der Zwischenraum 7 erstreckt sich nicht über die gesamte Höhe der Elektroden 6 (Höhenrichtung z in 3), sondern ist von einem Steg 9 begrenzt, der Bestandteil des ersten Zangenschenkels 2a ist und sich mittig, bezogen auf die Breitenrichtung y, in Richtung der Klemmbacke 5b des zweiten Zangenschenkels 2b erstreckt, jedoch kürzer als die Elektroden 6 ist. An der zweiten Klemmbacke 5b sind zwei plattenförmige Schutzkörper 16 aus Metall angeordnet, und zwar so, dass jeder Elektrode 6 ein Schutzkörper 16 gegenüberliegt. Der Abstand zwischen den beiden Schutzkörpern 16 entspricht dem Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 6.
Zur Stromversorgung der Elektroden 6 sind Leitungsmittel 8 vorgesehen, die in dem ersten Zangenschenkel 2a verlaufen. Dabei ist für jede der Elektroden 6 ein gesondertes Leitungsmittel 8 vorgesehen. Ein Leitungsmittel 8 kann beispielsweise ein isolierter Leitungsdraht sein. In der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die Leitungsmittel 8 zur elektrischen Verbindung mit einer externen Stromquelle (nicht gezeigt) bestimmt.
Die ersten und zweiten Schenkel 2a, 2b, einschließlich der zweiten Klemmbacke 5b, bestehen aus einem transparenten Material, um den Abschnitt des Drahtes, der mit der Zange 1 behandelt wird, beobachten zu können. Zusätzlich ist eine elektrische Lichtquelle 10 vorgesehen, deren Lichtkegel auf den Zwischenraum 7 gerichtet ist. Die Lichtquelle 10, beispielsweise eine Leuchtdiode, ist in dem ersten Zangenschenkel 2a mittig, bezogen auf dessen Breite, angeordnet. Sie grenzt an die Seite des Steges 9 an, die dem Zangenende 4a abgewandt ist. Auf der Außenseite des ersten Zangenschenkels 2a, d. h. der Seite des Zangenschenkels 2a, die dem zweiten Zangenschenkel 2b abgewandt ist, ist ein Gehäuse 11 zur Aufnahme einer internen Stromquelle, beispielsweise einer Batterie oder eines Akkumulators, angeordnet. Die Lichtquelle 10 ist über ein Leitungsmittel 12, beispielsweise ein Kabel, mit der internen Stromquelle verbunden. Das Leitungsmittel 12 verläuft in dem ersten Zangenschenkel 2a.
An den Innenseiten der beiden Zangenschenkel 2a, 2b – d. h. den Seiten der beiden Zangenschenkel 2a, 2b, die einander zugewandt sind – befinden sich gegenüberliegende Ausnehmungen 14 und 15 (siehe 3), die sich über die gesamte Breite der Zangenschenkel 2a, 2b erstrecken. Die Ausnehmungen 14, die zwischen der, bezogen auf die Länge der Zange 1 (Längsrichtung x in 3), Mitte und den Griffenden 3a, 3b angeordnet sind, dienen zur Aufnahme der Feder 13. Die Feder 13 spreizt die Griffenden 3a, 3b auseinander und drückt die Klemmbacken 5a, 5b an den Zangenenden 4a, 4b gegeneinander. Die Ausnehmungen 15, die zwischen der, bezogen auf die Länge der Zange 1 (Längsrichtung x in 3), Mitte und den Zangenenden 4a, 4b angeordnet sind, dienen der Abfuhr von Wärme während der Behandlung des Drahtendes. Die Ausdehnung der Ausnehmungen 15 in Höhenrichtung entspricht annähernd der Ausdehnung der Elektroden 6 in dieser Richtung.
Zur Behandlung eines Abschnitt des Drahtes, insbesondere des Drahtendes oder eines am Drahtende liegenden Abschnittes des Drahtes werden die Klemmbacken 5a, 5b der Zange 1 durch Ausüben von Druck auf die Griffenden 3a, 3b der Zangenschenkel 2a, 2b auseinandergespreizt. Anschließend wird der zu behandelnde Abschnitt des Drahtes zwischen die Klemmbacken 5a, 5b eingelegt, so dass der Abschnitt des Drahtes die Elektroden 6 beide kontaktiert, wenn der Druck auf die Griffenden 3a, 3b der Zangenschenkel 2a, 2b gelöst wird. Dadurch werden die Klemmbacken 5a, 5b gegeneinandergedrückt und der Abschnitt des Drahtes zwischen den Klemmbacken 5a, 5b unter Kontaktierung beider Elektroden 6 und beider Schutzkörper 16 fixiert. Mittels der Lichtquelle 10 wird der Zwischenraum 7 zwischen den Elektroden 6 beleuchtet. Dazu wird die Lichtquelle 10, eine LED, mit Strom von der Stromquelle im Gehäuse 11 über die Leitungsmittel 12 versorgt. Die Stromversorgung der Lichtquelle 10 kann mittels eines Schalters ein- und – nach Abschluss der Behandlung – abgeschaltet werden.
6 zeigt einen Draht 21 mit einem an seiner Stirnseite 22 liegenden zu behandelnden Abschnitt 23, der zwischen den Klemmbacken 5a, 5b liegt und dabei die Elektroden 6, die in der Klemmbacke 5a des ersten Zangenschenkels 2a ausgebildet sind, und die Schutzkörper 16 kontaktiert. Bei dem Draht 21 handelt es sich um einen kieferorthopädischen Draht. Der Zweck des überstehenden Abschnittes 24 wird im nachfolgenden Anwendungsbeispiel erläutert.
Über die Leitungsmittel 8 und die Elektroden 6 wird der Abschnitt 23 des Drahtes 21 mit Strom beaufschlagt. Der Strom, insbesondere die Stromstärke und die Spannung, werden mittels eines geeigneten Reglers (nicht gezeigt) eingestellt. Der Abschnitt 23 des Drahtes 21 wird solange mit Strom beaufschlagt, bis der Abschnitt 23 rot glüht, also Rotglut erreicht. Damit ist sichergestellt, dass die Elastizität des Abschnittes 23 durch die Behandlung eliminiert ist. Sobald der Abschnitt 23 rot glüht, wird die Stromversorgung der Elektroden 6 und damit die Beaufschlagung des Abschnittes 23 mit Strom beendet. Die Elektroden 6 wirken gleichzeitig als Kühlkörper, so dass die Behandlung des Drahtes 21 auf den Abschnitt 23 beschränkt ist, während die Eigenschaften der außerhalb der Zange 1 befindlichen Abschnitte des Drahtes 21 nicht beeinflusst werden. Damit bleiben deren Elastizität und deren Formgedächtnis unverändert erhalten. Die Behandlung des Drahtes erfolgt somit selektiv im Abschnitt 23.
Zur Entnahme des Drahtes 21 aus der Zange 1 werden dann die Klemmbacken 5a, 5b der Zange 1 durch Ausüben von Druck auf die Griffenden 3a, 3b der Zangenschenkel 2a, 2b erneut auseinanderspreizt. Der Draht 21 kann dann aus der Zange 1 genommen werden.
Anwendungsbeispiel
Das Anwendungsbeispiel beschreibt die Behandlung eines Drahtes für kieferorthopädische Zwecke. Dabei soll ein NiTi-Draht als Teil einer Zahnspange verwendet werden. Die dafür erforderlichen Brackets und Tubes sind bereits an den Zähnen befestigt. Der Draht soll nach einem endgültigen Einsetzen in die Brackets und Tubes an beiden Enden umgebogen werden. Aus diesem Grunde muss an beiden Drahtenden eine Behandlung mit der erfindungsgemäßen Zange durchgeführt werden.
Zunächst wird der Draht intraoral probeweise in die Schlitze der Brackets und Tubes eingesetzt. Dabei wird die Länge des Drahtes so eingestellt, dass er an beiden Enden ca. 10 bis 15 mm länger als seine gewünschte Therapielänge ist. Diese an den Enden liegenden Abschnitte von 10 bis 15 mm sind in 6 als überstehende Abschnitte mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Die Therapielänge des Drahtes ist die Länge, die der Draht für die kieferorthopädische Therapie besitzen soll. Die Biegepunke, an denen die Drahtenden gebogen werden sollen, können markiert werden, beispielsweise mittels eines Markers. Übersteigt die Länge des Drahtes 21 die Summe aus erwünschter Therapielänge und zweimal 10 bis 15 mm an beiden Drahtenden, so wird der Draht gekürzt, bis seine Länge dieser Summe entspricht.
Der so erhaltene Draht wird mit einem ersten Abschnitt in die Zange zwischen deren Klemmbacken, wie oben beschrieben, eingelegt, so dass der erste Abschnitt die beiden Elektroden kontaktiert. Der erste Abschnitt ist dabei ein Abschnitt am ersten Drahtende. Anschließend wird der elektrische Strom eingestellt, der für die Behandlung des Drahtabschnittes, der zwischen den Klemmbacken liegt, erwünscht ist. Der Stromfluss, kann, falls erforderlich, justiert werden. Der Strom fließt dann solange durch den Drahtabschnitt, bis der Drahtabschnitt rot aufglüht. Die Stromzufuhr wird dann beendet, die Zange geöffnet und der Draht aus der Zange entnommen.
Danach wird ein zweiter Abschnitt in die Zange zwischen deren Klemmbacken, wie oben beschrieben, eingelegt, so dass der zweite Abschnitt die beiden Elektroden kontaktiert. Der zweite Abschnitt ist dabei ein Abschnitt am zweiten Drahtende. Anschließend wird der elektrische Strom eingestellt, der für die Behandlung des Drahtabschnittes, der zwischen den Klemmbacken liegt, erwünscht ist. Der Stromfluss kann, falls erforderlich, justiert werden. Der Strom fließt dann solange durch den Drahtabschnitt, bis der Drahtabschnitt rot aufglüht. Die Stromzufuhr wird dann beendet, die Zange geöffnet und der Draht aus der Zange entnommen.
Nach Abkühlen des ersten und zweiten Drahtabschnittes kann der Draht an den beiden Stirnseiten jeweils um 10 bis 15 mm gekürzt werden, wodurch die Therapielänge des Drahtes eingestellt wird. Der Draht kann dann intraoral in die Schlitze der Brackets und Tubes eingesetzt werden. Die nun hervorstehenden Drahtenden können mit einer beliebigen Zange oder einem anderen Biegeinstrument an den zuvor markierten Biegepunkten gebogen werden. Diese Drahtenden sind – aufgrund des Abschneidens der überstehenden Abschnitte (überstehende Abschnitte 24 in 6) – die Abschnitte, die der Behandlung mit elektrischem Strom in der Zange unterzogen worden sind. Sie haben durch die Behandlung ihre Elastizität verloren und stellen sich nicht zurück.
Bezugszeichenliste

1: Zange
2a: erster Zangenschenkel
2b: zweiter Zangenschenkel
3a: Griffende
3b: Griffende
4a: Zangenende
4b: Zangenende
5a: Klemmbacke
5b: Klemmbacke
6: Elektrode
7: Zwischenraum
8: Leitungsmittel
9: Steg
10: Lichtquelle
11: Gehäuse
12: Leitungsmittel
13: Feder
14: Ausnehmung
15: Ausnehmung
16: Schutzkörper
21: Draht
22: Stirnseite
23: zu behandelnder Abschnitt
24: überstehender Abschnitt
101: Klammer
102: Röhre
103: Zahn
104: Draht
105: Drahtende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 14096 [0012]

Claims

Zange zur Behandlung eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, wobei die Zange (1) zwei gelenkig aneinander befestigte Zangenschenkel (2a, 2b) aufweist, die einerseits Griffenden (3a, 3b) und andererseits Zangenenden (4a, 4b) mit Klemmbacken (5a, 5b) zum Erfassen und Halten des Drahtes (21) besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Klemmbacke (5a) zwei Elektroden (6) zum Führen von elektrischem Strom durch einen zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21) angeordnet sind, wobei die Elektroden (6) unter Ausbildung eines Zwischenraumes (7) voneinander beabstandet sind.
Zange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (6) an einander gegenüberliegenden Längskanten eines Zangenschenkels (2a) ausgebildet sind.
Zange nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (6) als Kühlkörper zur Kühlung von Abschnitten des Drahtes (21), die an den zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21) angrenzen, ausgebildet sind.
Zange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Zangenschenkel (2a, 2b) ganz oder teilweise aus einem durchsichtigen Material besteht.
Zange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Klemmbacken (5a, 5b) ganz oder teilweise aus einem durchsichtigen Material gebildet ist.
Zange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Federelementes (13) die Griffenden (3a, 3b) auseinandergespreizt und die Klemmbacken (5a, 5b) gegeneinander gedrückt sind.
Zange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) eine Schenkelfeder ist.
Zange nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektrische Lichtquelle (10) aufweist, deren Licht den Zwischenraum (7) zwischen den beiden Elektroden (6) beleuchtet.
Zange nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) an dem Zangenschenkel (2a) angeordnet ist, an dessen Klemmbacke (5a) sich die Elektroden (6) befinden.
Zange nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Stromquelle für die Lichtquelle (10) aufweist, wobei die Stromquelle an einem Zangenschenkel (2a) angebracht ist.
Verfahren zum Behandeln eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung mittels einer Zange gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte (a) Auseinanderspreizen der Klemmbacken (5a, 5b) der Zange (1) durch Ausüben von Druck auf die Griffenden (3a, 3b) der Zangenschenkel (2a, 2b); (b) Einlegen des Drahtes (21) zwischen die Klemmbacken (5a, 5b), so dass der zu behandelnde Abschnitt (23) des Drahtes (21) beide Elektroden (6) kontaktiert; (c) Gegeneinanderdrücken der Klemmbacken (5a, 5b) durch Lösen des Druckes auf die Griffenden (3a, 3b) der Zangenschenkel (2a, 2b); und (d) Führen von Strom über die Elektroden (6) durch den zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) Strom über die Elektroden (6) durch den zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21) geführt wird, bis der Abschnitt (23) des Drahtes (21) sein Formgedächtnis verliert.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) Strom über die Elektroden (6) durch den zu behandelnden Abschnitt (23) des Drahtes (21) geführt wird, bis der zu behandelnde Abschnitt (23) des Drahtes (21) Rotglut erreicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Abschnitt (23) des Drahtes (21) das Drahtende oder ein am Drahtende liegender Abschnitt des Drahtes (21) ist.
Verwendung einer Zange gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Behandlung von Drähten aus einem Formgedächtnismaterial für kieferorthopädische Zwecke.