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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Das Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf orthodontische Brackets und
insbesondere auf selbstligierende orthodontische Brackets, die eine Basis,
zumindest einen Schlitz zur Aufnahme eines Bogendrahts, eine ligierende
Abdeckung und ein flexibles Filmgelenk enthalten.
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2. Die relevante
Technologie
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Die
Kieferorthopädie
ist ein Spezialgebiet der Zahnmedizin, das die Anwendung mechanischer Kräfte umfasst,
um schlecht positionierte oder gekrümmte Zähne in die richtige Ausrichtung
und Orientierung zu drängen.
Orthodontische Prozeduren können
zur kosmetischen Verbesserung der Zähne sowie zur medizinisch notwendigen
Bewegung von Zähnen
zur Korrektur von Unterbissen oder Überbissen verwendet werden.
Zum Beispiel kann die orthodontische Behandlung den Zahnreihenschluss
des Patienten verbessern oder die räumliche Anpassung der entsprechenden
Zähne verbessern.
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Die
gebräuchlichste
Form der orthodontischen Behandlung umfasst die Verwendung orthodontischer
Brackets und Drähte,
die zusammen übli cherweise
als "Zahnspangen" bezeichnet werden. Orthodontische
Brackets und insbesondere die orthodontischen Basen sind kleine
geschlitzte Körper,
die für
die direkte Anbringung an den Zähnen
des Patienten oder alternativ für
die Anbringung an Bändern,
die wiederum an die Zähne
zementiert oder auf andere Weise an ihnen befestigt sind, ausgestaltet
sind. Wenn die Brackets wie etwa mittels Klebemittel oder Zement
an den Zähnen
des Patienten befestigt worden sind, wird in den Schlitz jedes Brackets
ein gekrümmter
Bogendraht eingeführt.
Der Bogendraht wirkt als eine Schablone oder Spur, um die Bewegung
der Zähne
in die richtige Ausrichtung zu führen. Die
Endabschnitte des Bogendrahts sind typisch in winzigen als "Bukkalrohre" bekannten Einrichtungen erfasst,
die an den Backenzähnen
des Patienten befestigt sind.
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Es
gibt zwei verschiedene Klassen orthodontischer Brackets: jene, die
die Verwendung von Ligaturen zum Befestigen des Bogendrahts an dem
Bracket erfordern, und jene, die selbstligierend sind. In Brackets
der ersten Klasse werden typisch kleine Ligaturdrähte verwendet,
um den Bogendraht in einer festsitzenden Position in den Brackets
zu halten. Ligaturen oder eine andere Form von Befestigungsmitteln
sind wesentlich, um sicherzustellen, dass der gespannte Bogendraht
richtig um den Zahnbogen positioniert ist, und um zu verhindern,
dass sich der Draht während
des Kauens von Nahrung, während
des Zähneputzens
oder während
der Anwendung anderer Kräfte
von den Bracket-Schlitzen löst.
Ein Typ einer kommerziell verfügbaren
Ligatur ist ein kleiner elastomerer O-Ring, der dadurch eingebaut
wird, dass der O-Ring um als "Bindeflügel" bekannte kleine Flügel gedehnt
wird, die mit dem Bracket-Körper
verbunden sind. Außerdem
werden Metallligaturen verwendet, um die Bogendrähte in den Bracket-Schlitzen
zu halten.
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Im
Bemühen,
den Prozess des Einbaus von Zahnspangen zu vereinfachen, sind eine
Vielzahl selbstligierender Brackets entwickelt worden. Der Begriff "selbstligierendes
Bracket" bezieht
sich auf eine Klasse orthodontischer Brackets, die eine Art Abdeckung
enthalten, gleich, ob von der Basis getrennt oder schwenkbar oder
verschiebbar an der Basis angebracht, die den Bogendraht in dem
Schlitz der Basis einschließt
oder auf andere Weise hält.
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Selbstligierende
Brackets haben wegen ihrer zweckmäßigen Merkmale zunehmend Beliebtheit
erlangt, zeigen aber dennoch bestimmte Nachteile. Häufig sind
Spezialwerkzeuge erforderlich, um vorhandene selbstligierende Brackets
entweder zu öffnen
oder zu schließen,
diese müssen
aus äußerst kleinen
Teilen zusammengesetzt werden, sie können Spezialbearbeitungsschritte
erfordern und sie können
recht zerbrechlich sein. Beispiele selbstligierender Brackets sind
in den US-Patenten Nr. 3,748,740, 4,077,126, 5,857,849 und 6,071,118
offenbart. Im Allgemeinen besitzen die vorhandenen selbstligierenden
Brackets einen komplizierten Entwurf, sind komplex zusammenzusetzen
und in der Praxis schwierig zu verwenden. Häufig erfordern sie viele Besuche beim
Kieferorthopäden
für die
periodische Nachstellung und Wartung.
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Somit
besteht ein Bedarf an neuen Entwürfen
und Werkstoffen, die den Einbau und die nachfolgende Wartung orthodontischer
Brackets vereinfachen können.
Insbesondere besteht ein Bedarf an orthodontischen Brackets, die
leicht zu öffnen
und zu schließen
sind, keine komplizierten Werkzeuge für ihre Verwendung erfordern,
leicht und preiswert hergestellt und durch den Kieferorthopäden eingebaut werden
können
und zusammen mit einem vereinfachten Entwurf eine größere Vielseitigkeit
schaffen, während
sie gleichzeitig Festigkeit und Dauerhaftigkeit zeigen.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Allgemein
enthalten die orthodontischen Brackets der vorliegenden Erfindung
eine Bracket-Basis, eine Ligaturabdeckung, einen Bogendrahtschlitz
zur Aufnahme eines Bogendrahts, ein lang gestrecktes Filmgelenk
und eine gekrümmte oder
Nockenstruktur, die mit dem Filmgelenk und/oder mit der Bracket-Basis
in Wechselwirkung tritt. Die orthodontischen Brackets gemäß der vorliegenden
Erfindung sind allgemein preiswert, einfach herzustellen, kompakt
in der Konstruktion und enthalten eines oder mehrere der hier offenbarten
erfinderischen Merkmale und Verbesserungen.
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Vorzugsweise
ist das orthodontische Bracket als ein einziges Stück geformt,
das keinen Zusammenbau erfordert. Dies verringert die Kosten und
die Komplexität
der Herstellung und verhindert eine unerwünschte Trennung der Bracket-Teile.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das erfindungsgemäße orthodontische
Bracket aus einem einzigen Materialtyp, z. B. aus einem flexiblen
Polymermaterial oder Metall (z. B. aus einer flexiblen Nickel-Titan-Legierung),
hergestellt sein. Obgleich andere Verfahren verwendet werden können, ist
dadurch, dass das Bracket durch Spritzguss eines thermoplastischen
Harzes gebildet wird, eine preiswerte Herstellung möglich.
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Die
Brackets der vorliegenden Erfindung sind selbstligierend, d. h.,
der Bogendraht ist zwischen die Ligaturabdeckung und die Bracket-Basis geklemmt
oder auf andere Weise dazwischen gehalten. Die Ligaturabdeckung
ist durch das lang gestreckte Filmgelenk an der Basis angebracht
und die Abdeckung ist zwischen einer offenen, nicht ligierenden
Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz und einer geschlossenen,
ligierenden Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz relativ zu
der Bracket-Basis um das Filmgelenk drehbar. Mit dem Filmgelenk
kann eine gekrümmte Struktur
zusammenwirken, um die Funktionalität des Brackets zu verbessern.
Außer oder
anstelle der gekrümmten
Struktur kann eine Nockenstruktur vorgesehen sein, die die Ligaturabdeckung
zu der offenen, nicht ligierenden Position vorbelastet, wenn die
Ligaturabdeckung nicht relativ zu der Bracket-Basis gerastet ist.
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In
einem Aspekt ist das lang gestreckte Filmgelenk durch seine Fähigkeit
gekennzeichnet, Kräfte und
Belastungen im Zusammenhang mit der Wirkungsweise des Gelenks entlang
eines signifikanten Abschnitts seiner Gesamtlänge (z. B. zumindest etwa 20
% der Länge
des lang gestreckten Filmgelenks) zu verteilen. Dies steht im Gegensatz
zu anderen Arten von Filmgelenken, bei denen die Kräfte und Belastungen
an einem Punkt oder an einer Linie konzentriert sind, die dort,
wo das Filmgelenk radikaler belastet ist und leichter brechen kann,
einen lokalisierten Bereich erzeugt. Da das lang gestreckte Filmgelenk über einen
Teil seiner Länge
oder über
seine Gesamtlänge
gebogen werden kann, kann es aus einer dickeren dauerhafteren Konstruktion
hergestellt sein, während
es weiter eine angemessene Biegsamkeit, Elastizität und Federung
schaffen kann. Im Allgemeinen ist das Gelenk ausreichend dick, um
angemessene Festigkeit zu schaffen, aber ausreichend dünn, um angemessene
Elastizität,
Biegsamkeit und Federung zu schaffen. Das Ergebnis ist ein verbessertes
Filmgelenk, das dem Bruch widerstehen kann, wenn es Schub- und Biegekräften ausgesetzt
wird, wie sie etwa während
der Anordnung und Verwendung orthodontischer Brackets auftreten
können.
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In
einem weiteren Aspekt kann das lang gestreckte Filmgelenk so konstruiert
sein, dass die Ligaturabdeckung in einer offenen, nicht ligierenden Position
relativ zu der Bracket-Basis verbleibt, während sie sich in einem entspannten,
nicht verriegelten Zustand relativ zu der Bracket-Basis befindet
(wobei das Gelenk z. B. so konstruiert sein kann, dass die Abde ckung
zumindest etwa 20° relativ
zu der Bracket-Basis offen bleibt, wenn das Gelenk in einem entspannten
Zustand ist). Die Fähigkeit
der Ligaturabdeckung, in einer offenen, nicht ligierenden Position
zu verbleiben, ohne dass auf die Ligaturabdeckung eine Kraft angewendet
zu werden braucht, hilft, die Anordnung eines Bogendrahts in dem
Bogendrahtschlitz zu erleichtern.
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Die
Wirkungsweise des orthodontischen Brackets kann durch eine Nockenstruktur
verbessert werden, die an einer Innenoberfläche der Ligaturabdeckung angebracht
ist und zu der Bracket-Basis verläuft. Die Nockenstruktur kann
so ausgestaltet sein, dass sie zumindest eines der beiden folgenden schafft:
(1) eine Steueroberfläche,
die mit der Basis in Wechselwirkung tritt, um die Abdeckung zu einer
offenen, nicht ligierenden Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz
der Bracket-Basis vorzuspannen, wenn die Ligierungsabdeckung nicht
relativ zu der Basis gerastet oder verriegelt ist; und (2) die Bereitstellung
einer gekrümmten
Oberfläche,
die sicherstellen hilft, dass sich das lang gestreckte Filmgelenk eher
allmählich über einen
signifikanten Abschnitt seiner Gesamtlänge als abrupt an irgendeinen
spezifischen Ort biegt. Auf diese Weise können die mechanischen Kräfte über einen
signifikanten Abschnitt der Gesamtlänge des Filmgelenks verteilt
werden, wodurch die Neigung des Filmgelenks, während der normalen Verwendung
zu ermüden
und zu brechen, verringert wird.
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Wenn
die Ligaturabdeckung in der geschlossenen, ligierenden Position
ist, ist die Nockenstruktur vorzugsweise in einer Ausnehmung aufgenommen, die
zwischen der Basis und dem Filmgelenk vorhanden ist. Dies führt zu einer
gleichmäßigen und
ununterbrochenen glatten Oberfläche
an der Außenseite der
Klammer, die zu höherem
Komfort und zu höherer
Sicherheit führt.
Außerdem
hilft es zu verhindern, dass Nahrung oder andere Verunreinigungen
in der Klammer (z. B. in dem Raum, der ansonsten zwischen der Bracket-Basis
und dem Filmgelenk vorhanden wäre)
stecken bleiben.
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Das
Bracket der vorliegenden Erfindung ist selbstligierend, d. h., der
Bogendraht wird zwischen die Abdeckung und die Basis geklemmt. Die
Ligaturabdeckung kann vorteilhaft ein Rastelement enthalten, das
mit einer entsprechenden Ausnehmung der Bracket-Basis in Wechselwirkung
tritt, um die Abdeckung relativ zu der Basis wahlweise zu verriegeln und
zu entriegeln.
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Außerdem kann
die Ligaturabdeckung optional einen Lagerungsvorsprung enthalten,
der auf den Bogendrahtschlitz aufgerichtet ist oder teilweise in ihn
verläuft,
um eine Kraft zu liefern, wenn die Abdeckung in der Weise geschlossen
wird, dass der Lagerungsvorsprung den Bogendraht befestigt. Alternativ kann
die Ligaturabdeckung optional eine Feder oder ein federartiges Merkmal
enthalten, die bzw. das eine ununterbrochene Kraft auf den Bogendraht
liefert, während
der Bogendraht während
des gewünschten Zähnebegradigungsprozesses
besser in dem Bogendrahtschlitz zu sitzen kommt.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen
umfassender aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Ansprüchen hervor
oder können
durch die im Folgenden dargelegte Praxis der Erfindung gelernt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um
die obigen und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
weiter zu erklären,
wird anhand spezifischer Ausführungsformen davon,
die in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt sind, eine genauere Beschreibung der Erfindung
gegeben. Es ist klar, dass diese Zeichnungen lediglich typische
Ausführungsformen
der Erfindung zeigen und somit nicht als Beschränkung ihres Umfangs zu verstehen
sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Einzelheit
unter Verwendung der beigefügten
Zeichnungen beschrieben und erläutert,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines beispielhaften orthodontischen Brackets
gemäß der Erfindung
ist, bei dem die Ligaturabdeckung in einer offenen, nicht ligierenden
Position ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Brackets ist, bei dem die Ligaturabdeckung in einer geschlossenen,
ligierenden Position ist;
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3A-3E die
Wirkungsweise des in 1 gezeigten Brackets veranschaulichen,
während
die Ligaturabdeckung aus der offenen, nicht ligierenden Position
in die geschlossene, ligierende Position bewegt wird; und
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4A und 4B ein
beispielhaftes orthodontisches Bracket gemäß der Erfindung zeigen, das eine
Bracket-Basis mit einer abgerundeten Oberfläche enthält, die das lang gestreckte
Filmgelenk führen
hilft, so dass es sich im Wesentlichen über seine Gesamtlänge biegt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
orthodontischen Brackets der vorliegenden Erfindung enthalten eine
Basis, eine Ligaturabdeckung, einen Bogendrahtschlitz zur Aufnahme
eines Bogendrahts, ein lang gestrecktes Filmgelenk und zumindest
eine gekrümmte
bzw. Nockenstruktur. Optional kann das Bracket als ein einzel nes
Stück geformt
sein, das keinen Zusammenbau erfordert. Dies verringert die Kosten
und die Komplexität
der Herstellung und verhindert eine unerwünschte Trennung der Bracket-Teile.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann das erfindungsgemäße orthodontische
Bracket (z. B. durch Spritzguss) aus einem einzelnen Werkstofftyp, z.
B. aus einer Polymerzusammensetzung oder -mischung, hergestellt
werden. Das glatte, nicht haftende Wesen von Polymerwerkstoffen
im Vergleich zu steifen Metallen oder anderen Werkstoffen, die herkömmlich in
der Bracket-Konstruktion verwendet werden, verbessert die Fähigkeit,
die Zähne
mit weniger erforderlicher Einstellung effektiv zu begradigen, da
die Verwendung eines Polymerwerkstoffs im Gegensatz zu Metall oder
einem anderen Werkstoff unerwünschte
oder unnötige
Reibung zwischen dem Bogendraht und dem Bracket im Zusammenhang
mit der gewünschten
Bewegung der Zähne
verringert. Außerdem
können
die orthodontischen Brackets flexible Metalle oder Legierungen (z.
B. Nickel-Titan-Legierungen)
umfassen.
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Die
Aufmerksamkeit wird nun auf die Zeichnungen gerichtet, die beispielhafte
Ausführungsformen
orthodontischer Brackets gemäß der Erfindung veranschaulichen.
Die 1 und 2 zeigen ein orthodontisches
Bracket 10 mit einer Bracket-Basis 12, an der
eine Ligaturabdeckung 14 angelenkt angebracht ist. In der
Nähe der
Mitte der Basis 12 ist ein Bogendrahtschlitz 16 vorgesehen,
der zur Oberseite der Bracket-Basis 12 offen ist und zur
Aufnahme eines Bogendrahts 18 darin dient. Der mit einem
quadratischen Querschnitt (wobei irgendein anderer in dem Gebiet
bekannter Querschnitt verwendet werden könnte) gezeigte Bogendraht 18 ist
in dem Bogendrahtschlitz 16 angeordnet und hilft auf bekannte Weise
dabei, die erforderlichen Kräfte
zur Korrektur der Zähne
zu liefern. Wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, kann das orthodontische Bracket 10 einen zusätzlichen
Bogendrahtschlitz 16a enthalten. Die Ligatur eines zusätzlichen
oder alternativen Bogendrahts (nicht gezeigt) kann in der gleichen
Weise wie die Ligatur eines Bogendrahts im Schlitz 16,
d. h. durch Schließen
der Ligaturabdeckung 14 über der Bracket-Basis 12,
ausgeführt
werden.
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Ferner
enthält
das orthodontische Bracket 10 ein lang gestrecktes Filmgelenk 20,
das an einem Ende an der Bracket-Basis 12 angebracht ist
und an einem entgegengesetzten Ende an der Ligaturabdeckung 14 angebracht
ist. Auf diese Weise ist die Ligaturabdeckung 14 an der
Bracket-Basis 14 angelenkt angebracht und kann wahlweise
zwischen einer offenen, nicht ligierenden Position und einer geschlossenen,
ligierenden Position relativ zu der Bracket-Basis 12, insbesondere
zu dem Bogendrahtschlitz 16, gedreht werden. Die Ligaturabdeckung
deckt in der geschlossenen, ligierenden Position zumindest einen Abschnitt
des Bogendrahtschlitzes 16 ab bzw. verdeckt ihn. Das lang
gestreckte Filmgelenk 20 ist eine Änderung und Verbesserung des
integralen Filmgelenks der Erfinder, das zuerst in der US-Anmeldung lfd.
Nr. 09/784,525, eingereicht am 15. Februar 2001, offenbart wurde.
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Da
die Filmgelenke der orthodontischen Brackets der Erfindung lang
gestreckt sind, können
sie sich eher allmählich über einen
signifikanten Abschnitt ihrer Gesamtlänge als an einem einzelnen Punkt
oder an einer Linie biegen. Dies führt zu einem Gelenk, das federnder
und während
der Zeit dauerhafter ist, da es nicht an irgendeinem besonderen Punkt
oder an irgendeiner besonderen Linie übermäßig gebogen oder belastet wird.
Da sich das lang gestreckte Filmgelenk allmählich über einen signifikanten Abschnitt
seiner Gesamtlänge
biegen kann, kann es außerdem
im Vergleich zu einem Filmgelenk, das sich an einem einzelnen Punkt
oder an einer einzelnen Linie biegt, eine dickere, festere Konstruktion
haben.
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Dies
führt zu
einem Gelenk, das im Vergleich zu früheren Ausführungsformen des Filmgelenks
signifikant fester und bruchbeständiger
ist.
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Das
lang gestreckte Filmgelenk gemäß der Erfindung
ist typisch so konstruiert, dass es sich zumindest entlang etwa
20 % seiner Gesamtlänge,
vorzugsweise zumindest entlang etwa 40 % seiner Gesamtlänge, bevorzugter
zumindest entlang etwa 60 % seiner Gesamtlänge und am meisten bevorzugt zumindest
entlang etwa 80 % seiner Gesamtlänge biegt.
In einigen Fällen
können
sich lang gestreckte Filmgelenke gemäß der Erfindung entlang ihrer
Gesamtlänge
oder im Wesentlichen entlang ihrer Gesamtlänge biegen.
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Um
die Festigkeit zu maximieren und gleichzeitig eine ausreichende
Biegsamkeit zu schaffen, sind die lang gestreckten Filmgelenke gemäß der Erfindung
vorteilhaft so dick wie möglich
ausgebildet, um maximale Festigkeit zu schaffen, während sie ausreichend
dünn sind,
um zu ermöglichen,
dass sich das Gelenk im Gebrauch mit ausreichend Flexibilität und Federung
biegt. Im Allgemeinen haben die lang gestreckten Filmgelenke gemäß der Erfindung vorzugsweise
eine Dicke im Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,4 mm, bevorzugter
im Bereich von etwa 0,15 mm bis etwa 0,3 mm und am meisten bevorzugt
im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 0,26 mm.
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In
einigen Ausführungsformen
hat das lang gestreckte Filmgelenk eine Querschnittsdicke, die kleiner
als die Querschnittsdicke der angrenzenden Ligaturabdeckung und
der Bracket-Basis ist. Dennoch liegt es im Umfang der Erfindung,
dass das lang gestreckte Filmgelenk einen Werkstoffquerschnitt hat,
der genauso dick wie oder dicker als die angrenzende Ligaturabdeckung
und/oder die Bracket-Basis ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann das lang gestreckte Filmgelenk so konstruiert
sein, dass die Ligaturabdeckung in einer offenen, nicht ligierenden
Position relativ zu der Bracket-Basis bleibt, wenn das Gelenk in
einem entspannten, nicht verriegelten Zustand ist. In einer Ausführungsform bleibt
die Ligaturabdeckung zumindest etwa 20° relativ zu der Bracket-Basis
offen, wenn das Gelenk in einem entspannten Zustand ist. Die Fähigkeit
der Ligaturabdeckung, in einer offenen, nicht ligierenden Position
zu bleiben, ohne dass auf die Ligaturabdeckung eine Kraft angewendet
zu werden braucht, hilft, die Anordnung eines Bogendrahts in dem
Bogendrahtschlitz zu erleichtern.
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Gleich,
ob die Ligaturabdeckung offen bleibt oder nicht oder ob sie relativ
zu der Bracket-Basis geschlossen ist, wenn das lang gestreckte Filmgelenk in
einem entspannten Zustand ist, ist das lang gestreckte Filmgelenk
allgemein ausreichend flexibel, um zu ermöglichen, dass die Ligaturabdeckung
zumindest etwa 20° relativ
zu der Bracket-Basis offen bleibt. In einer Ausführungsform ist das lang gestreckte
Filmgelenk ausreichend flexibel, um zu ermöglichen, dass sich die Ligaturabdeckung
zumindest etwa 40° relativ
zu der Bracket-Basis öffnet.
In einer anderen Ausführungsform
ermöglicht
das lang gestreckte Filmgelenk, dass sich die Ligaturabdeckung zumindest
etwa 60°,
vorzugsweise zumindest etwa 90°,
bevorzugter zumindest 160° und
am meisten bevorzugt zumindest etwa 180° relativ zu der Bracket-Basis öffnet. In
einigen Fällen
kann es erwünscht
sein, die Ligaturabdeckung mehr als etwa 180° relativ zu der Bracket-Basis
(z. B. bis zu 220° oder
mehr) zu öffnen.
Die lang gestreckten Filmgelenke gemäß der Erfindung können so
konstruiert sein, dass sie an diese Möglichkeit angepasst sind.
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In
einer Ausführungsform
kann das orthodontische Bracket eine gekrümmte Oberfläche enthalten, die mit dem
lang gestreckten Filmgelenk in Wechselwirkung tritt, um das Gelenk
unterbringen zu helfen, so dass es sich allmählich entlang eines signifikanten
Abschnitts seiner Gesamtlänge
biegt, während
die Ligaturabdeckung wahlweise relativ zu der Bracket-Basis gedreht
wird. Diese gekrümmte
Oberfläche
kann entweder einen integralen Bestandteil der Ligaturabdeckung
oder der Bracket-Basis oder alternativ ein getrenntes Stück, das
an der Abdeckung oder an der Bracket-Basis angebracht ist, umfassen.
In einer Ausführungsform
kann die gekrümmte
Oberfläche
ein Teil einer Nockenstruktur sein, die wie in 1 gezeigt
integral an der Ligaturabdeckung angebracht ist.
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In 1 ist
eine Nockenstruktur 22 veranschaulicht, die eine Steueroberfläche 24 und
eine gekrümmte
Gelenkführungsoberfläche 26 besitzt.
Die Gelenkführungsoberfläche 26 ist
ein Beispiel einer gekrümmten
Oberfläche,
die mit dem lang gestreckten Filmgelenk 20 in Wechselwirkung
tritt, um das Filmgelenk allmählich
entlang eines signifikanten Abschnitts seiner Gesamtlänge biegen
zu helfen, während
die Ligaturabdeckung relativ zu der Bracket-Basis gedreht wird.
Die Gelenkführungsoberfläche 26 ist
vorteilhaft so gekrümmt,
dass sie mit dem lang gestreckten Filmgelenk 20 in Wechselwirkung
tritt, indem sie die Kräfte
entlang eines signifikanten Abschnitts seiner Gesamtlänge verteilt,
während
die Ligaturabdeckung 14 gedreht wird. Das Verteilen der Kräfte eher
entlang eines signifikanten Abschnitts der Länge des lang gestreckten Filmgelenks 20 als
zu ermöglichen,
dass sich die Kräfte
an einem einzigen Ort konzentrieren, führt zu einem angelenkten Bracket,
das im Vergleich zu Brackets, in denen das Filmgelenk an einem spezifischen
Punkt oder an einer spezifischen Linie abrupt gebogen wird, gegenüber einem
Bruch des Filmgelenks beständiger
ist. In einer Ausführungsform
kann die Gelenkführungsoberfläche 26 helfen,
die Ligaturabdeckung 14 (gemeinsam mit einem im Folgenden
ausführlicher
diskutierten beispielhaften Rastmechanismus) durch Ausüben eines
nach außen
gerichteten Drucks gegen das lang gestreckte Filmgelenk 20 in
der verriegelten Position zu halten. Dies verkürzt wiederum effektiv die Länge der
Ligaturabdeckung 14 und veranlasst dadurch, dass der beispielhafte
Rastmechanismus die Ligaturabdeckung 14 fester hält.
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Die
Steueroberfläche 24 ist
in der Weise gekrümmt
oder abgewinkelt, dass sie mit der Bracket-Basis 12 in
Wechselwirkung tritt, um die Ligaturabdeckung 14 zu der
offenen, nicht ligierenden Position vorzuspannen, wenn die Abdeckung
relativ zu der Bracket-Basis 12 in einer entriegelten Konfiguration
ist. Dies verbessert den Zugang zu dem Bogendrahtschlitz 16 und
erleichtert die Einführung oder
Entnahme eines Bogendrahts in den bzw. aus den Bogendrahtschlitz 16.
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In
der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die Nockenstruktur 22 in
der Weise integral an der Innenoberfläche der Ligaturabdeckung 14 angebracht,
dass sie zu der Bracket-Basis 12 verläuft. Ferner ist die Nockenstruktur 22,
wie auch insbesondere in 2 gezeigt ist, zwischen der
Bracket-Basis 12 und dem lang gestreckten Filmgelenk 20 in
einer Ausnehmung 27 aufgenommen, wenn die Ligaturabdeckung 14 in
der geschlossenen Position ist. Dies führt zu einer gleichmäßigen, glatten,
ununterbrochenen Oberfläche
entlang der Oberseite des Bracket 10. Eine gleichmäßige, glatte
und ununterbrochene Oberfläche
führt zu
höherer
Sicherheit und zu höherem
Komfort für
den Patienten, während
sie außerdem
verhindert, dass Nahrungspartikel oder andere Verunreinigungen in
dem Bracket stecken bleiben. Außerdem
belegt die Nockenstruktur 22 den Platz 27, um
Trümmer
zu verdrängen,
die andernfalls dort stecken bleiben könnten.
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Die
orthodontischen Brackets gemäß der Erfindung
können
vorteilhaft ein Verriegelungssystem enthalten, um die Ligaturabdeckung 14 in
einer ge schlossenen, ligierenden Position zu halten, wenn die Abdeckung
relativ zu der Bracket-Basis geschlossen worden ist. Die veranschaulichte
Ausführungsform
zeigt einen beispielhaften Rastmechanismus, in dem erhöhter Druck
durch einen Bogendraht, der gegen die Ligaturabdeckung 14 nach
oben drückt,
zu einer engeren Verriegelung der Abdeckung 14 mit der
Bracket-Basis 12 führt.
In der veranschaulichten Ausführungsform
ist in der Nähe
eines Endes der Bracket-Basis 12 ein abgewinkelter Kanal 28 vorgesehen.
Die Ligaturabdeckung 14 enthält eine entsprechende Verriegelungszunge 30,
die in den abgewinkelten Kanal 28 einführbar ist. Alternativ können alternative
Rastmechanismen wie etwa die in der US-Anmeldung lfd. Nr. 09/953,400,
eingereicht am 12. September 2001, beschriebenen verwendet
werden. Die Wirkungsweise des beispielhaften Verriegelungssystems
wird im Folgenden bei der Diskussion der 3A-3E ausführlicher
erläutert.
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An
der Innenseite und in der Mitte der Ligaturabdeckung 14 kann
ein Auflagevorsprung 32 vorgesehen sein, der zu dem Bogendraht 16 verläuft, wenn
die Ligaturabdeckung 14 in der geschlossenen Position ist.
Der Auflagevorsprung 32 hilft, den Bogendraht 18 in
dem Bogendrahtschlitz 16 zu befestigen, wenn die Ligaturabdeckung
in dem geschlossenen Zustand ist (2). Der
Auflagevorsprung 32 hilft insbesondere dann, wenn der Bogendraht 18 vollständig in
dem Bogendrahtschlitz 16 sitzt, den richtigen Druck durch
die Ligaturabdeckung 14 auf den Bogendraht 18 aufrechtzuerhalten.
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Die 3A-3E sind
vorgesehen, um die Wirkungsweise des orthodontischen Brackets 10 besser
zu beschreiben und zu veranschaulichen, während die Ligaturabdeckung 14 aus
einer offenen Position (wie in 3A zu
sehen) in eine geschlossene Position (wie in 3E zu
sehen) bewegt wird.
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3A ist
eine Seitenansicht, die das orthodontische Bracket 10 mit
der Ligaturabdeckung 14 in einer offenen Position relativ
zu der Bracket-Basis 12 deutlicher in einer nicht ligierenden
Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz 16 zeigt. Die
Ligaturabdeckung 14 kann manuell geöffnet werden, indem sie in der
Weise um das lang gestreckte Filmgelenk 20 gedreht wird,
dass die Nockenstruktur 22 gerade kaum an die obere Oberfläche der
Bracket-Basis 12 angrenzt. Allerdings ist klar, dass die
Ligaturabdeckung 14 je nach dem Wesen des lang gestreckten
Filmgelenks 20 entweder zu der Bracket-Basis 12 hin
oder von der Bracket-Basis 12 weg vorgespannt sein kann,
wenn die Ligaturabdeckung 14 relativ zu der Bracket-Basis 12 in
einer vollständig
offenen Position ist. Allerdings spannt das lang gestreckte Filmgelenk 20 die
Ligaturabdeckung 14 in der in
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3A gezeigten
Ausführungsform
sanft zu der Bracket-Basis 12 vor, damit die Nockenstruktur 22 eine
Oberseite der Bracket-Basis 12 schwach berührt, während die
Ligaturabdeckung 14 in einer offenen, nicht ligierenden
Position relativ zu der Bracket-Basis 12 ist.
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Wenn
die Ligaturabdeckung 14 wie in 3B zu
sehen zu der Bracket-Basis 12 nach
unten gedrückt
wird, berührt
die Steueroberfläche 24 der Nockenstruktur 22 angrenzend
eine obere Oberfläche
der Bracket-Basis 12 und gleitet gegen sie, wodurch veranlasst
wird, dass die Nockenstruktur 22 in federartiger Weise
zu dem lang gestreckten Filmgelenk 20 vorgespannt wird.
Im Ergebnis kann die Nockenstruktur 22 als eine Feder wirken,
die eine entgegengerichtete Vorspannkraft ausübt, die gemeinsam mit der Steuerwirkung
oder Steueroberfläche 24 die Ligaturabdeckung 14 relativ
zu der Bracket-Basis 12 in die offene, nicht ligierende
Position vorspannt oder drückt.
Somit kann das Bracket 10, wenn es in der in 3B gezeigten
Konstellation ist und die Ligaturabdeckung 14 freigelassen
wird, spontan in eine Konstellation wie die in 3A veranschaulichte
zurückspringen.
Allerdings ist klar, dass die genaue Ruhekonstellation der Liga turabdeckung 14 von
der Größe, von
der Form und von den relativen Positionen der Nockenstruktur 22 und
der oberen Oberfläche der
Bracket-Basis 12,
mit der sie in Kontakt gelangt, abhängt.
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Während die
Ligaturabdeckung 14 wie in 3C gezeigt
weiter zu der Bracket-Basis 12 heruntergedrückt wird,
berührt
die Steueroberfläche 24 der
Nockenstruktur 22 weiter die Bracket-Basis 12, um
somit die Nockenstruktur 22 weiter zu dem lang gestreckten
Filmgelenk 20 zu drücken.
Somit springt das Bracket 10, wenn es in der in 3C gezeigten Konstellation
ist und die Ligaturabdeckung 14 freigegeben wird, spontan
in eine Konstellation wie die in 3A gezeigte
zurück
(die der tatsächlichen
Größe, der
tatsächlichen
Form und den tatsächlichen Winkeln
der Nockenstruktur 22 und der Bracket-Base 12 entspricht).
Diese Neigung der Ligaturabdeckung 14, in Abwesenheit einer äußeren Kraft
in einer offenen, nicht ligierenden Position zu bleiben, ist für den Dentalpraktiker
vorteilhaft, da sie die Einführung
eines Bogendrahts in dem Bogendrahtschlitz erleichtert. Es ist leichter
für einen
Dentalpraktiker, einen Bogendraht in den Bogendrahtschlitz 16 einzuführen, wenn
ein Bracket verwendet wird, das sich spontan in eine nicht ligierende
Position öffnet,
im Gegensatz zu einem Bracket, in dem die Ligaturabdeckung ununterbrochen
vorgespannt ist, um den Bogendrahtschlitz abzudecken oder zu verdecken.
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Außerdem ist
die gekrümmte
Gelenkführungsoberfläche 26 der
Nockenstruktur 22 in Kontakt mit der Innenoberfläche des
lang gestreckten Filmgelenks 20, wenn das Bracket 10 in
der in 3C gezeigten Konstellation ist.
Dieser Kontakt zwischen der gekrümmten
Oberfläche 26 und
dem lang gestreckten Filmgelenk 20 verteilt die Kräfte im Zusammenhang
mit dem Schließen
der Ligaturabdeckung 14 (d. h. während des Biegens des Gelenks)
allmählich
entlang der gesamten Kontaktlänge
zwischen der ge krümmten
Oberfläche 26 und
dem lang gestreckten Filmgelenk 20, während die Abdeckung 14 fortschreitend
geschlossen wird. Dies führt
dazu, dass sich das lang gestreckte Filmgelenk 20 eher entlang
seiner Gesamtlänge
oder zumindest eines signifikanten Abschnitts seiner Gesamtlänge als
an einem einzelnen Punkt oder an einer Linie biegt, während die
Abdeckung 14 geschlossen wird. Diese Eigenschaft ermöglicht,
dass sich das lang gestreckte Filmgelenk 20 biegt, ohne
zu knicken, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Ermüdung und
unerwünschtem
Bruch verringert wird. Da sich das lang gestreckte Filmgelenk 20 eher
allmählich
entlang eines signifikanten Abschnitts seiner Gesamtlänge als
abrupt an einem bestimmten lokalisierten Biegewinkel biegt, kann
das Filmgelenk 20 signifikant dicker sein als Filmgelenke,
die sich in einem diskreten lokalisierten Biegewinkel biegen. Die
Kombination dieser Eigenschaften führt zu einem viel festeren
und dauerhafteren Gelenk, das einem Bruch widersteht, wenn es Schub-
oder Biegekräften
ausgesetzt wird.
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Wie
ebenfalls in 3C zu sehen ist, beginnt das
Ende der Ligaturabdeckung 14, das die Verriegelungszunge 30 enthält, die
Bracket-Basis 12 zu berühren.
Während
die Ligaturabdeckung 14 weiter zugedrückt wird, gleitet der Abschnitt
der Abdeckung, der die Basis 12 berührt, entlang der Oberseite
der Bracket-Basis 12, was veranlasst, dass sich die Ligaturabdeckung 14 nach
außen
beugt, so dass die Verriegelungszunge 30 über die
Nase 29 der Bracket-Basis 12 und in den abgewinkelten
Kanal 28 gehen kann.
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Weiteres
Schließen
der Ligaturabdeckung 14 relativ zu der Bracket-Basis 12 veranlasst,
dass die Verriegelungszunge 30 (wie in 3D gezeigt)
in den abgewinkelten Kanal 28 eingeführt wird. In der in 3D gezeigten
Konstellation ist das orthodontische Bracket 10 und insbesondere
die Ligaturabdeckung 14 in der geschlossenen, ligierenden
Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz 16 verriegelt.
Da die Ligaturabdeckung 14 flexibel ist, übt sie eine
federartige Wirkung aus, die veranlasst, dass sie ihre ursprüngliche
Form wieder annimmt. Im Ergebnis wird die Verriegelungszunge 30 durch
die Ligaturabdeckung 14 in den abgewinkelten Kanal 28 heraufgezogen.
Um die Ligaturabdeckung 14 zu öffnen, kann die Verriegelungszunge 30 körperlich
aus dem abgewinkelten Kanal 28 und über die Nase 29 der
Bracket-Basis 12 herausgezogen werden. Jenseits dieses
Punkts öffnet
sich die Ligaturabdeckung 14 wegen der federartigen Wirkung
der Nockenstruktur 22 spontan.
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Wenn
es in dem Bogendrahtschlitz 16 keinen Bogendraht gibt oder
wenn der Bogendraht 18 vollständig in dem Bogendrahtschlitz 16 sitzt
(3D), ist die Verriegelungszunge 30 in
der in 3D gezeigten Ausführungsform
nur halb in den abgewinkelten Kanal 28 eingeführt. Allerdings
wird die Verriegelungszunge 30 noch tiefer in den abgewinkelten
Kanal 28 gezogen, falls der Bogendraht 18 nicht
vollständig
in dem Bogendrahtschlitz 16 sitzt, so dass er mit ausreichend
Kraft gegen die Ligaturabdeckung 14 (z. B. gegen den Auflagevorsprung 32)
drückt,
um zu veranlassen, dass sich die Ligaturabdeckung 14 relativ
zu der Bracket-Basis 12 nach oben wölbt. Dies bewirkt, dass der
Verriegelungsmechanismus weiter angezogen wird. 3E zeigt,
dass die Verriegelungszunge 30 im Ergebnis dessen, dass
der Bogendraht 18 gegen die Ligaturabdeckung 14 nach
oben drückt,
tiefer in den abgewinkelten Kanal 28 gezogen wird.
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Dementsprechend
dient die Wechselwirkung der Verriegelungszunge 30 und
des abgewinkelten Kanals 28 dazu, einen festeren Verriegelungsmechanismus
zu schaffen, der ein versehentliches Entriegeln und Öffnen der
Ligaturabdeckung 14, falls ein Bogendraht mit ausreichend
Kraft gegen die Ligaturabdeckung 14 nach oben drückt, um
zu veranlassen, dass sie sich von der Bracket-Basis weg wölbt, verhindert.
Somit veranlasst der in
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3A-3E gezeigte
bevorzugte Verriegelungsmechanismus anders als andere Rastmechanismen,
in denen, wenn ein Bogendraht gegen die Ligaturabdeckung nach oben
drückt,
dies veranlassen könnte,
dass sich die Abdeckung versehentlich löst, dass die Ligaturabdeckung 14 fester
mit der Bracket-Basis 12 verriegelt wird, wenn der Bogendraht 18 einen
nach oben gerichteten Druck relativ zu der Ligaturabdeckung 14 ausübt.
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Die 4A und 4B zeigen
eine alternative Ausführungsform
eines orthodontischen Brackets 50 gemäß der Erfindung, das keine
Nockenstruktur enthält.
Stattdessen enthält
das in den 4A und 4B gezeigte
orthodontische Bracket 50 eine Bracket-Basis 52 und
eine mittels eines lang gestreckten Filmgelenks 56 an der
Bracket-Basis 52 angebrachte Ligaturabdeckung 54.
Ferner enthält
die Bracket-Basis 52 ein gekrümmtes Ende 58, das
als eine Gelenkführung
wirkt, um zu veranlassen, dass sich das lang gestreckte Filmgelenk 56 allmählich über einen
signifikanten Abschnitt seiner Gesamtlänge biegt. Auf diese Weise
wirkt das gekrümmte
Ende 58 der Bracket-Basis 52 auf ähnliche
Weise wie die gekrümmte
Gelenkführungsoberfläche 24 der
Nockenstruktur 22 des in den 1-3 gezeigten orthodontischen Brackets 10.
Somit grenzt das lang gestreckte Filmgelenk 56 zumindest
teilweise an das gekrümmte
Ende 58 an, während
die Ligaturabdeckung 54 aus einer offenen, nicht ligierenden
Position (4A) in eine geschlossene, ligierende
Position (4B) bewegt wird. Das Angrenzen
zwischen dem lang gestreckten Filmgelenk 56 und dem gekrümmten Ende 58 veranlasst,
dass sich das lang gestreckte Filmgelenk 56 allmählich um
das gekrümmte Ende 58 biegt,
um die Biegekräfte
und Biegewinkel besser im Wesentlichen entlang der Gesamtlänge des
lang gestreckten Filmgelenks 56 zu verteilen.
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Die
vorliegende Erfindung kann in weiteren spezifischen Formen verkörpert werden,
ohne von ihrem Erfindungsgedanken oder von ihren wesent lichen Eigenschaften
abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder
Beziehung nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu
betrachten. Somit ist der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als
durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen,
die im Sinn und im Umfang der Entsprechung der Ansprüche liegen,
sind in ihrem Geltungsbereich enthalten.
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Zusammenfassung
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Ein
orthodontisches Bracket umfasst eine Bracket-Basis, einen Bogendrahtschlitz,
der so ausgestaltet ist, dass er einen Bogendraht darin aufnimmt,
eine Ligaturabdeckung, ein lang gestrecktes Filmgelenk, das die
Bracket-Basis und die Ligaturabdeckung miteinander verbindet, und
eine Nockenstruktur. Die Ligaturabdeckung ist wahlweise relativ zu
der Bracket-Basis zwischen einer offenen, nicht ligierenden Position
und einer geschlossenen, ligierenden Position relativ zu dem Bogendrahtschlitz
um das Filmgelenk drehbar. Die Nockenstruktur enthält eine
gekrümmte
Oberfläche
proximal zu dem lang gestreckten Filmgelenkt, die die Kräfte über einen
signifikanten Abschnitt der Gesamtlänge des Filmgelenks zu verteilen
hilft, während
die Abdeckung relativ zu der Bracket-Basis gedreht wird. Außerdem enthält die Nockenstruktur
eine Steueroberfläche,
die die Ligaturabdeckung zu der offenen, nicht ligierenden Position
vorspannt. In der geschlossenen, ligierenden Position bedeckt die
Ligaturabdeckung wenigstens einen Abschnitt des Schlitzes.