DE19513615A1 - Kontakterkennungsschaltung, Lasttreibervorrichtung und zahnmedizinische Spritze mit eingebauter Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontakterkennungsschaltung zum Erkennen des offenen oder geschlossenen Zustands eines elek­ trischen Kontakts, eine Lasttreibervorrichtung zum Erkennen des offenen oder geschlossenen Zustands eines elektrischen Kontakts und zum Betreiben solcher Lasten wie einer Licht­ quelle, eines Motors usw., und eine zahnmedizinische Spritze mit eingebauter Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten zahn­ medizinischer Arbeitsbereiche usw.

Zur zahnmedizinischen Behandlung wird eine Vielzahl von Handstücken, wie Luftturbinenhandstücke, Mikromotorhand­ stücke, Zahnstein-Entfernungseinrichtungen, Dreiwegespritzen und Saugspritzen zum Einschneiden in Zähne, zum Entfernen von Zahnbelag, zum Waschen des Arbeitsbereichs, zum Entfer­ nen von Schnitteilen und Speichel usw., verwendet. Wenn zahnmedizinische Arbeiten mit solchen Handstücken im Mund­ raum ausgeführt werden, wird ein unabhängig an einer zahn­ medizinischen Einheit oder dergleichen angebrachtes Licht eingeschaltet, um den Mundraum auszuleuchten, um die zahn­ medizinische Arbeit zu erleichtern.

Änderungen der Haltung des Patienten oder der Arbeitsrich­ tung können die Ausleuchtung des Mundraums stören und einen Schatten werfen, der den Blick des Zahnarzts behindert, und gelegentlich ist es erforderlich, die Belichtungsquelle neu zu positionieren, was den Arbeitswirkungsgrad verringert.

Beim Versuch, diesen Nachteil zu überwinden, wurde in jünge­ rer Zeit ein Handstück entwickelt und verwendet, das eine Lampe und einen Lichtleiter innerhalb seines Körpers bein­ haltet und das so ausgebildet ist, daß es Licht durch seine Spitze emittiert, um zahnmedizinische Arbeitsbereiche auszu­ leuchten (Veröffentlichungen 3-13301 (1991) und 3-19869 (1991) zu geprüften japanischen Gebrauchsmustern).

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau eines herkömmlichen Handstücks zeigt. Der Handstückkörper 1 verfügt über eine eingebaute Lichtquelle 2 zur Ausleuchtung, während eine Laststeuerschaltung 4 zum Betreiben der Licht­ quelle 2 mit einem Lichtschalter 5 zum Steuern des Lichtein­ schaltvorgangs versehen ist. Spannung wird von der Last­ steuerschaltung 4 über eine Ansteuerleitung 3 zugeführt. Der Lichtschalter 5 besteht aus einem Bedienungsschalter, der von der Bedienperson mit einer Hand oder einem Fuß betätigt wird, und einem Relaisschalter, der synchron mit der Betäti­ gung von in den Handstückkörper 1 eingesetzten zahnmedizini­ schen Werkzeugen öffnet und schließt.

Im Fall herkömmlicher Spritzen ist getrennt von einem Licht­ schalter zum Einschalten einer eingebauten Lichtquelle ein Hebel vorhanden, der einen Luftkanal und einen Wasserkanal öffnet und schließt. Dieser getrennte Aufbau verkompliziert die Innenstruktur von Spritzen und verhindert eine Verklei­ nerung.

Spritzen müssen immer saubergehalten werden, was durch Des­ infektionsbehandlung, Sterilisationsbehandlung bei Hochtem­ peratur und Feuchtigkeit usw. in geeigneten Intervallen er­ folgt. Jedoch haben elektrische Komponenten wie ein Licht­ schalter im allgemeinen schlechte Beständigkeit hinsichtlich Sterilisationsbehandlungen und dergleichen. Außerdem sind beständige Schalter und dergleichen im allgemeinen teuer und voluminös.

Ferner muß der Arbeitsbereich ausgeleuchtet werden, wenn bei normaler zahnmedizinischer Arbeit ein Wasser- oder Luftstrom auf ihn gerichtet wird. Aufgrund der getrennten Anordnung des Fluideinspritzhebels und des Lichtschalters ist es je­ doch ziemlich mühselig, den Hebel und den Schalter gleich­ zeitig zu betätigen, was zahnmedizinische Arbeit behindert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kontakterkennungs­ schaltung zu schaffen, die zuverlässige Erkennung des offe­ nen oder geschlossenen Zustands eines Kontakt wie desjeni­ gen eines Schalters, ermöglicht.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lasttreiber­ vorrichtung zu schaffen, die zuverlässige Erkennung des of­ fenen oder geschlossenen Zustands eines Kontakts, wie desje­ nigen eines Schalters, und fehlerfreies Betreiben einer Last ermöglicht.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine eine Be­ leuchtungseinrichtung enthaltende zahnmedizinische Spritze zu schaffen, die verbesserte Beständigkeit gegen Sterilisa­ tionsbehandlung und dergleichen sowie eine geringere Anzahl von Teilen aufweist und die leicht und kompakt ist und ein­ facher bedient werden kann. Hinsichtlich der Kontakterken­ nungsschaltung ist die Erfindung durch die Lehre von An­ spruch 1 gegeben.

Eine Signalerkennungsschaltung, wie sie bei der Erfindung verwendet wird, legt ein Wechselspannungssignal an eines von zwei elektrisch leitenden Teilen, die einen elektrischen Kontakt bilden, und sie richtet das Signal vom anderen Teil gleich und glättet es, wobei selbst dann, wenn der Gleich­ stromwiderstand des Kontakts unter dem Einfluß von Abrieb, Korrosion, Oxidation, Verschmutzung usw. der leitenden Teile zunimmt, die Wechselspannungsimpedanz niedriger wird, wenn die zwei leitenden Teile einander näher kommen, wodurch der Öffnungs- oder Schließvorgang hinsichtlich eines Kontakts zuverlässig erkannt werden kann.

Hinsichtlich der Lasttreibervorrichtung ist die Erfindung durch die Lehre von Anspruch 2 gegeben.

Dabei ist es bevorzugt, daß die Frequenz des Wechselspan­ nungssignals 1 kHz oder mehr beträgt. Außerdem ist es bevor­ zugt, daß die Lasttreiberschaltung über eine Langsamstart- Schaltung verfügt, die das Ansteigen und Fallen des Aus­ gangssignals der Komparatorschaltung mäßigt. Auch ist es bevorzugt, daß die Lasttreiberschaltung über einen Schalt­ regler verfügt, um eine Last mit Energie zu versorgen.

Für die erfindungsgemäße Lasttreibervorrichtung gilt das zur erfindungsgemäßen Kontakterkennungsschaltung ausgeführte entsprechend. Außerdem dient ein Vergleich zwischen dem Aus­ gangssignal der Signalerkennungsschaltung und einem vorgege­ benen Bezugswert dazu, das Vorliegen oder Fehlen eines Öff­ nungs- oder Schließvorgangs hinsichtlich eines Kontakts deutlich zu erkennen. Ferner liefert die Lasttreiberschal­ tung beim Erkennen eines Öffnungs- oder Schließvorgangs eines Kontakts auf Grundlage des Vergleichsergebnisses Ener­ gie an eine Last wie eine Lichtquelle oder einen Motor. Zu­ verlässige Erkennung eines Öffnungs- oder Schließvorgangs hinsichtlich eines Kontakts ermöglicht auf diese Weise feh­ lerfreies Ansteuern eines Last.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 3 ändert sich die Wechsel­ spannungsimpedanz beim Öffnungs- oder Schließvorgang eines Kontakts stark, und das Ausmaß der Änderung des Erkennungs­ signals wird größer, was eine zuverlässigere Erkennung er­ möglicht.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 4 steigt die an die Last angelegte Spannung allmählich an oder fällt allmählich ab. Demgemäß können plötzliche Änderungen des Laststroms, z. B. ein Stromstoß, gelindert werden, wodurch die Last nicht nachteilig beeinflußt werden kann.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 5 läßt sich eine Ansteue­ rung mit geringen Verlusten erzielen.

Eine erfindungsgemäße zahnmedizinische Spritze mit eingebau­ ter Beleuchtungseinrichtung ist durch die Lehre von Anspruch 6 gegeben, mit einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß An­ spruch 7.

Wenn eine Gleich- oder Wechselspannung zwischen den Ventil­ körper und die Verstelleinrichtung gelegt wird, um das Vor­ liegen oder Fehlen von Kontakt zwischen den beiden elek­ trisch zu erkennen und die Beleuchtungseinrichtung erfin­ dungsgemäß anzusteuern, ist kein getrennter Lichtschalter zum Einschalten der Lichtquelle erforderlich, wodurch es möglich wird, die Anzahl der Teile zu verringern und den Aufbau zu vereinfachen. Außerdem kann die ganze Spritze Des­ infektionsbehandlungen, Sterilisationsbehandlungen usw. un­ terzogen werden, da keine elektrischen Komponenten verwendet sind, die nur schlechte Beständigkeit aufweisen. Da das Vor­ liegen oder Fehten eines Bedienungsvorgangs zum Ausspritzen eines Fluids wie Wasser oder Luft leicht erkannt werden kann, kann die Beleuchtung synchron mit einem solchen Vor­ gang ausgeführt werden, wodurch der Wirkungsgrad bei zahn­ medizinischen Arbeiten verbessert ist.

Ferner dient das Anordnen eines Hebels zum Verstellen der Verstelleinrichtung dazu, die Kraft zu verringern, die zum Betätigen des Ventilkörpers erforderlich ist. Da der Ventil­ körper und die Verstelleinrichtung aus elektrisch leitendem Material bestehen, kann ihr Kontakt auf zuverlässige Weise erkannt werden. Da der Hebel und die Verstelleinrichtung elektrisch voneinander isoliert sind, besteht keine Gefahr, daß durch die Erkennungsschaltung fließender Strom zum Hebel ausleckt, wodurch ein auf die Bedienperson wirkender Elek­ troschock zuverlässig verhindert ist.

Eine andere zahnmedizinische Spritze mit eingebauter Be­ leuchtungseinrichtung ist durch die Lehre von Anspruch 8 ge­ geben. Bei dieser Spritze bilden der Ventilkörper und die Verstelleinrichtung einen elektrischen Kontakt. Die Verwen­ dung einer Kontakt- oder Signalerkennungsschaltung hinsicht­ lich dieses Kontakts führt zu denselben Vorteilen, wie sie oben für die Kontakterkennungsschaltung gemäß Anspruch 1 an­ gegeben sind. Außerdem dient ein Vergleich zwischen dem Aus­ gangssignal der Signalerkennungsschaltung und einem vorgege­ benen Bezugswert dazu, das Vorliegen oder Fehlen eines Öff­ nungs- oder Schließvorgangs des Kontakts deutlich zu erken­ nen. Ferner steuert eine Beleuchtungseinrichtung-Treiber­ schaltung die Beleuchtungseinrichtung dann an, wenn auf Grundlage des Vergleichsergebnisses ein Öffnungs- oder Schließvorgang hinsichtlich des Kontakts erkannt wird. Eine zuverlässige Erkennung des Vorliegens oder Fehlens von Kon­ takt zwischen dem Ventilkörper und der Verstelleinrichtung zum Ansteuern der Beleuchtungseinrichtung auf diese Weise beseitigt das Erfordernis eines gesonderten Lichtschalters zum Ansteuern der Lichtquelle, wodurch es möglich ist, die Anzahl von Teilen zu verringern und die Konstruktion zu ver­ einfachen. Da keine elektrischen Komponenten mit schlechter Beständigkeit verwendet werden müssen, kann die gesamte Spritze Desinfektionsbehandlungen, Sterilisationsbehandlun­ gen usw. unterzogen werden. Außerdem können Beleuchtungsvor­ gänge synchron mit einer Fluidaufspritzbedienung ausgeführt werden, wodurch der Wirkungsgrad zahnmedizinischer Arbeiten verbessert ist, da das Vorliegen oder Fehlen eines Bedie­ nungsvorgangs zum Einspritzen eines Fluids wie Wasser oder Luft leicht erkannt werden kann.

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Er­ findung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher, in denen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das den Grundaufbau der Erfin­ dung zeigt;

Fig. 2 eine Modifizierung der in Fig. 1 dargestellten Kon­ struktion ist;

Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das eine Lasttreibervorrich­ tung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Schaltbild ist, das einen konkreten Aufbau für die in Fig. 3 dargestellte Lasttreibervorrichtung 10 zeigt;

Fig. 5 ein Querschnitt durch eine Dreiwegespritze 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 6A eine Stirnansicht der in Fig. 5 dargestellten Düse 47 ist, Fig. 6B ein Querschnitt entlang der Linie B1-B1 in Fig. 5 ist und Fig. 6C ein anderer Querschnitt entlang der Linie B2-B2 in Fig. 5 ist;

Fig. 7 eine Ansicht ist, die die Form des in Fig. 5 darge­ stellten Lichtleiters 30 veranschaulicht, wobei Fig. 7A eine Draufsicht ist, Fig. 7B eine Vorderansicht ist und Fig. 7C eine Unteransicht ist;

Fig. 8 ein vergrößerter Teilschnitt zu Fig. 5 ist; und

Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, das den elektrischen Aufbau eines herkömmlichen Handstücks zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachfolgend be­ vorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Ein Handstückkörper 11 ist mit einer Lichtquelle 12, z. B. einer Lampe mit Wendel oder einer lichtemittierenden Diode, und auch einem Schalter 13 versehen, durch den der Ein­ schaltvorgang für die Lichtquelle 12 ausgeführt wird. Eine Laststeuerschaltung 16 erkennt den offenen oder geschlosse­ nen Zustand des Schalters 13 über eine Signalleitung 15 und legt auch bei geschlossenem Schalter 13 über eine Ansteuer­ leitung 14 Spannung an die Lichtquelle 12, um diese einzu­ schalten. Der auf diese Weise mit dem Schalter 13 versehene Handstückkörper 11 verfügt über verbesserte Bedienbarkeit hinsichtlich zahnmedizinischer Arbeiten.

Fig. 2 ist eine Modifizierung der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion. Drei Leitungen 17a bis 17c verbinden den Hand­ stückkörper 11 und die Laststeuerschaltung 16 miteinander, wobei die Leitungen 17a, 17c als Ansteuerleitung bzw. Si­ gnalleitung arbeiten, während die Leitung 17b als gemeinsame Leitung arbeitet. Auf diese Weise verfügt der Aufbau von Fig. 2 über eine geringere Anzahl von Leitungen als der von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Lasttreibervorrich­ tung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Diese Lasttreiberschaltung 10 besteht aus einem Handstück­ körper 11 und einer Laststeuerschaltung 16. Der Handstück­ körper 11 ist mit einer Lichtquelle 12, z. B. einer Lampe mit Wendel oder einer lichtemittierenden Diode, und auch mit einem Schalter 13 versehen, der aus elektrisch leitenden Teilen 13a, 13b besteht, die aufgrund einer Relativverstel­ lung voneinander getrennt sind oder miteinander in Kontakt stehen.

Die Laststeuerschaltung 16 umfaßt eine Oszillatorschaltung 21 zum Erzeugen eines über die Signalleitung 15 anzulegenden Wechselsignals an das leitende Teil 13a, eine Signalerken­ nungsschaltung zum Gleichrichten und Glätten des Signals vom leitenden Teil 13b, wenn der Schalter 13 geschlossen ist, eine Komparatorschaltung 23 zum Vergleichen des von der Si­ gnalerkennungsschaltung 22 ausgegebenen Signals mit einem vorgegebenen Bezugswert, eine Steuerschaltung 24 zum Ausge­ ben eines Steuersignals auf das von der Komparatorschaltung 23 ausgegebene Signal hin, und eine Treiberschaltung 25 zum Versorgen der Lichtquelle 12 mit von einer Spannungsversor­ gungsschaltung 26 gelieferten Spannung über eine Treiberlei­ tung 14 auf ein Steuersignal von der Steuerschaltung 24 hin.

Es wird nun der Betrieb der Schaltungen erläutert. Zunächst wird darauf hingewiesen, daß, solange der Schalter 13 nicht durch eine Bedienperson betätigt wird, das an das leitende Teil 13a angelegte Wechselsignal nicht an das andere leiten­ de Teil 13b weitergeleitet werden kann, da diese beiden Tei­ le voneinander getrennt sind. Demgemäß ist der von der Si­ gnalerkennungsschaltung 22 erfaßte Signalpegel eine Spannung von ungefähr 0 Volt. In diesem Fall erkennt die Komparator­ schaltung 23, daß der Signalpegel unter einem vorgegebenen Bezugswert liegt und sie gibt z. B. ein Signal hohen Pegels aus. In der längeren Signalleitung 15 besteht die Tendenz, daß Störsignale von außen induziert werden, jedoch ist die Störsignal-Unempfindlichkeit dadurch verbessert, daß die Komparatorschaltung 23 Pegel unterscheidet. Wenn das Aus­ gangssignal der Komparatorschaltung 23 hohen Pegel einnimmt, betätigt die Steuerschaltung 24 die Treiberschaltung 25 nicht, weswegen die Lichtquelle 12 nicht eingeschaltet wird.

Wenn die Bedienperson den Schalter 13 betätigt, um Beleuch­ tungslicht zu erhalten, nähert sich das leitende Teil 13a dem leitenden Teil 13b und kommt schließlich mit diesem in Kontakt, wodurch elektrische Leitung zwischen diesen beiden Teilen 13a, 13b hergestellt wird. Dennoch besteht die Ten­ denz, daß der Gleichstromwiderstand des Kontakts im Verlauf der Zeit wegen Abrieb, Korrosion, Oxidation, Verunreinigung usw. der leitenden Teile 13a, 13b ansteigt. Insbesondere dann, wenn ein hoch korrosionsbeständiges Metall wie Titan oder rostfreier Stahl als Material für die leitenden Teile 13a, 13b verwendet wird, besteht die Tendenz, daß ein Oxid­ überzug auf der Oberfläche einen Leitungsvorgang für Gleich­ strom destabilisiert. Aus diesem Grund ist es erwünscht, daß zur Erkennung des offenen oder geschlossenen Zustands des Kontakts ein Wechselsignal verwendet wird, da dann, wenn sich elektrisch isolierendes Material zwischen den leitenden Teilen 13a, 13b ansammelt, die Wechselspannungsimpedanz niedriger wird, wenn die zwei Teile sich einander annähern.

Hierbei beträgt die Frequenz des Wechselsignals vorzugsweise 1 kHz oder mehr, um eine größere Signaländerung zu erzielen.

Wenn das leitende Teil 13a näher an das leitende Teil 13b rückt, wird das an das leitende Teil 13a angelegte Wechsel­ signal auf das leitende Teil 13b übertragen und in die Si­ gnalerkennungsschaltung 22 eingegeben. Diese richtet das Wechselsignal gleich, glättet es und setzt es in ein Gleich­ signal um. Wenn die Komparatorschaltung 23 erkennt, daß der Signalpegel höher als ein vorgegebener Bezugswert ist, gibt sie ein Signal niedrigen Pegels aus. Wenn das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 23 auf niedrigem Pegel ist, betätigt die Steuerschaltung 24 die Treiberschaltung 25, um die Lichtquelle 12 einzuschalten. Die zuverlässige Erkennung der Betätigung des Schalters 13 auf diese Weise ermöglicht ein Ansteuern der Lichtquelle 12 ohne Fehlfunktion.

Fig. 4 ist ein Schaltbild, das einen konkreten Aufbau für die in Fig. 3 dargestellte Lasttreibervorrichtung 10 zeigt. Der Handstückkörper 11 ist mit einer Lichtquelle 12 zur Be­ leuchtung, z. B. einer Lampe mit Wendel oder einer licht­ emittierenden Diode, und auch mit einem Schalter 13 verse­ hen, der aus elektrisch leitenden Teilen 13a, 13b besteht, die durch jeweilige Verstellung in Kontakt miteinander ge­ bracht werden oder voneinander getrennt werden.

Die mit drei hintereinandergeschalteten Invertern G1-G3 versehene Oszillatorschaltung 21 schwingt vorzugsweise mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr, z. B. 10 kHz, und zwar durch Kopplung über einen Widerstand und einen Kondensator, um z. B. ein Rechtecksignal mit TTL(Transistor-Transistor- Logik)-Pegel (0-5 Volt) zu erzeugen, wobei Gleichspan­ nungskomponenten durch einen Kondensator C6 und einen Wider­ stand 09 abgetrennt werden, wodurch ein Wechselsignal mit einer Untergrenze von -2,5 Volt und einer Obergrenze von 2,5 Volt ausgegeben wird. Das von der Oszillatorschaltung 21 ausgegebene Wechselsignal wird über einen Widerstand R10 und eine Signalleitung 15 an das leitende Teil 13a des Schalters 13 gelegt.

Andererseits ist das leitende 13b über eine Signalleitung 15 mit einer Signalerkennungsschaltung 22 verbunden. Diese ist mit einer Gleichrichterdiode und einem Glättungskondensator C1 versehen, und-sie setzt ein aus der Oszillatorschaltung 21 eingegebenes Wechselsignal dann, wenn der Schalter 13 ge­ schlossen ist, in ein Gleichsignal um, das dem Wechselsi­ gnalpegel entspricht.

Die Komparatorschaltung 23 besteht z. B. aus einem TTL-In­ verter, und sie gibt dann ein Signal hohen Pegels aus, wenn das von der Signalerkennungsschaltung 22 bei offenem Schal­ ter 13 erkannte Signal auf einem Pegel unter einem vorgege­ benen Bezugspegel ist. Dagegen wird ein Signal niedrigen Pegels ausgegeben, wenn das bei geschlossenem Schalter 13 erfaßte Signal über dem vorgegebenen Bezugspegel liegt. Die Komparatorschaltung 23 kann ein Differenz-Operationsverstär­ ker, ein Komparator oder dergleichen sein.

Der Ausgang der Komparatorschaltung 23 ist über einen Wider­ stand Rl mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers Q1 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers Q1 ist mit seinem invertierenden Ein­ gangsanschluß verbunden, wodurch ein Pufferverstärker gebil­ det ist. Außerdem sind ein Kondensator Q2 und ein Widerstand R2 mit großer Zeitkonstante zwischen den nichtinvertierenden Eingangsanschluß und eine Spannungsleitung VA geschaltet, um eine Langsamstart-Schaltung aufzubauen. Diese schwächt den Anstieg und den Abfall des Ausgangssignals der Komparator­ schaltung 23 ab, um plötzliche Änderungen des Laststroms zu verhindern, wodurch eine Beeinträchtigung der Lichtquelle unterdrückt wird.

Der Ausgang des Operationsverstärkers Q1 ist über einen Wi­ derstand R3 und eine Diode D2 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines anderen Operationsverstärkers Q2 ver­ bunden. Auch sind ein Überwachungswiderstand Rm, der den Laststrom der Lichtquelle 12 erfaßt, und ein Widerstand R11 an den nicht invertierenden Eingangsanschluß angeschlossen.

Der Operationsverstärker Q2 ist zur Gegenkopplung mit Wider­ ständen R5, R6 und R7 verbunden, um eine nicht invertierende Verstärkerschaltung mit vorgegebenem Verstärkungsfaktor zu bilden, die ebenfalls eine Addierschaltung für das Span­ nungssignal vom Überwachungswiderstand Rm und das Signal vom Operationsverstärker Q1 ist.

Der Ausgang des Operationsverstärkers Q2 ist über einen Wi­ derstand R8 mit dem Rückkopplungsanschluß FB eines Schalt­ regler Q3 (Modell "LM2575T-ADJ", geliefert von National Semiconductor, Inc.) verbunden. Der Schaltregler Q3 führt, wenn er an seinem Eingangsanschluß EIN mit einer instabilen Gleichspannung versorgt wird, eine Impulsbreitenmodulation (PWM) aus, um die Impulsbreite abhängig vom Spannungssignal zu ändern, das am Rückkopplungsanschluß FB eingegeben wird, und die geschaltete Energie wird am Ausgangsanschluß AUS ausgegeben. Dieser Ausgangsanschluß AUS ist mit einer Spule L1 und einem Kondensator C3 zur Glättung und auch mit einer Diode D5 zum Absorbieren der elektromotorischen Gegenkraft der Spule L1 verbunden. Die Verwendung des Schaltregler Q3 auf diese Weise zum Zuführen von Energie zur Lichtquelle 12 ermöglicht eine Lastansteuerung mit geringen Verlusten.

Die geglättete Spannung wird der Lichtquelle 12 über eine Ansteuerleitung 14 zugeführt. Der Laststrom von der Licht­ quelle 12 fließt über den Überwachungswiderstand Rm nach Masse, und an diesem Überwachungswiderstand Rm fällt ein Spannungssignal proportional zum Laststrom ab. Andererseits wird die an die Lichtquelle 12 angelegte Spannung durch eine Zenerdiode D4 und einen Widerstand R4 erfaßt und über eine Diode D3 am nicht invertierenden Anschluß des Operationsver­ stärkers Q2 eingegeben, der die genannte Addierschaltung bildet.

Der Laststrom der Lichtquelle 12 wird auf diese Weise durch den Überwachungswiderstand Rm erfaßt und über den Opera­ tionsverstärker Q2 in den Rückkopplungsanschluß FB des Schaltreglers Q3 eingegeben, wodurch die Spannungsversorgung über den Ausgangsanschluß AUS geregelt wird. Wenn z. B. das Spannungssignal vom Überwachungswiderstand Rm höher wird, wenn der Laststrom ansteigt, steigt die Eingangsspannung am Rückkopplungsanschluß FB entsprechend an, und es wird Span­ nungsversorgung über den Ausgangsanschluß AUS unterdrückt. Dagegen wächst die Energieversorgung am Ausgangsanschluß AUS an, wenn das Spannungssignal vom Überwachungswiderstand Rm fällt. Auf diese Weise wird eine Funktion zum Konstanthalten des Laststroms der Lichtquelle 12 errichtet.

Wenn dagegen der Schalter 13 offen ist und die Komparator­ schaltung 23 ein Signal hohen Pegels ausgibt, wird in den Operationsverstärker Q2 ein Spannungssignal hohen Pegels eingegeben, und die Eingangsspannung am Rückkopplungsan­ schluß FB wird zwangsweise auf den Maximalwert gebracht. Im Ergebnis wird der vorstehend angegebene Konstantstrombetrieb nicht ausgeführt, und demgemäß nähert sich die Energiever­ sorgung über den Ausgangsanschluß AUS dem Wert 0 und kann damit die Lichtquelle 12 nicht einschalten. Wenn dagegen der Schalter 13 geschlossen ist und die Komparatorschaltung 23 ein Signal niedrigen Pegels ausgibt, wird dieses in den Ope­ rationsverstärker Q2 eingegeben, und der vorstehend genannte Konstantstrombetrieb wird ausgelöst und die Lichtquelle 12 wird eingeschaltet. Auf diese Weise wird der Schalter 13 be­ tätigt, um den Konstantstrombetrieb für die Lichtquelle 12 zu steuern, um diese dadurch ein- oder auszuschalten.

Ferner steigt dann, wenn die an die Lichtquelle 12 angelegte Spannung über einen vorgegebenen Wert steigt, die über die Zenerdiode D4 an den Operationsverstärker Q2 angelegte Span­ nung an, wodurch die Ausgangsspannung an den Rückkopplungs­ anschluß FB ansteigt, wodurch der Laststrom verringert wird.

So ist für die Last eine Strombegrenzerschaltung gebildet. Getrennt davon ist eine Spannungsversorgungsschaltung 26 vorhanden, um dem Eingangsanschluß EIN des Schaltreglers Q3 Spannung zuzuführen. In dieser Spannungsversorgungsschaltung 26 wird durch eine Wechselspannungsversorgung PS, wie das öffentliche Stromnetz, zugeführte Wechselspannung durch eine Diodenbrücke D6 gleichgerichtet und mittels eines Kondensa­ tors C4 geglättet, um eine instabile Gleichspannung auszuge­ ben. Diese Spannung wird dann durch einen Konstantspannungs­ regler Q4 (Modell "NJM78MI2FA", hergestellt von Shin Nihon Musen, Inc.) in eine stabile Gleichspannung umgesetzt, und diese fließt über einen Kondensator C5 zu einer Spannungs­ leitung Va.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Dreiwegespritze 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese ist mit zwei Hebeln 43 versehen, die betätigt werden können, um eine Wahl zwischen drei Alternativen zu ermöglichen, d. h. zwi­ schen Wasser, Luft und Wassernebel (Mischung aus Wasser und Luft), die von der Spitze einer Düse 47 ausgehend als Fluid­ strom auf einen zahnmedizinischen Arbeitsbereich abgestrahlt werden können. In einen mit einer Leitung 48 verbundenen Sockelabschnitt 42 ist ein Griffabschnitt 41 lösbar einge­ führt, und eine Sterilisationsbehandlung, eine Desinfek­ tionsbehandlung oder dergleichen kann für den Griffabschnitt 41 alleine ausgeführt werden.

Die Leitung 48 nimmt eine Fluidleitung für Wasser oder Luft sowie eine elektrische Leitung auf, die mit externen Versor­ gungseinrichtungen verbunden sind. Der Hebel 43 kann so be­ tätigt werden, daß er ein belastetes Kugelventil 45 über einen Ventilstift 44 verstellt, um die Fluidleitung 46 in den durchlassenden Zustand zu überführen, wodurch ein Fluid zur Düse 47 geführt werden kann. Irgendwo entlang der Fluid­ leitung 46 ist ein Leitungsverbindungssystem vorhanden, das ein Ansetzen und Trennen des Griffabschnitts 41 ermöglicht.

Andererseits verfügt der Griffabschnitt 41 über eine einge­ baute Lichtquelle, wie eine Lampe oder eine lichtemittieren­ de Diode, die durch Spannung eingeschaltet werden kann, wie sie über eine elektrische Leitung 50, eine Kontaktelektrode 51, einen Kontaktstift 52, einen Kontaktstift 53 usw. zuge­ führt wird. Die Düse 47 enthält einen Lichtleiter 30 aus mehreren optischen Fasern, und die Lichteintritts-Endfläche 31a des Lichtleiters 30 liegt in engem Kontakt an der Licht­ quelle 12. Andererseits ist die Lichtaustritts-Endfläche 32a des Lichtleiters 30 als Ring ausgebildet, der Fluidleitungen umgibt, zu denen eine Wasserleitung 70, eine Luftleitung 71 usw. gehören, und sie strahlt Beleuchtungslicht ab, das ro­ tationssymmetrisch zur Achse der Düse 47 ist.

Gemäß Fig. 6A erstreckt sich die Wasserleitung 70 durch die Mitte der Endfläche der Düse 47, und um diese herum ist die Luftleitung 71 auf konzentrische, ringförmige Weise angeord­ net, wobei diese wiederum durch die konzentrische, ringför­ mige Lichtaustrittsendfläche 32a des Lichtleiters 30 umgeben ist. Gemäß Fig. 6B erstreckt sich die Wasserleitung 70 eben­ falls durch die Mitte des Querschnitts, jedoch wird sie nun von einer Luftleitung 71 mit drei Bogensegmenten umgeben, um die herum der Lichtleiter 30 mit ringförmigem Querschnitt gelegt ist. Andererseits liegt in Fig. 6C der Lichtleiter 30 mit kreisförmigem Querschnitt in der Mitte der Anordnung, wobei sich die Wasserleitung 70 und die Luftleitung 71 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt direkt daran anschließen. Mit diesem Aufbau kann die Größe der Düse 47 verkleinert werden.

Der Lichtleiter 30 ist gemäß den Fig. 7A bis 7C ein Bündel aus vielen optischen Fasern, deren eine Enden mittels eines Halters 31 zu einem Bündel zusammengefaßt sind, um eine kreisförmige Lichteintritts-Endfläche 31a auszubilden. Ihre anderen Enden sind mittels eines zylindrischen Halters 32 zum Ausbilden der ringförmigen Lichtaustritts-Endfläche 32a zu einem Bündel zusammengefaßt.

Der Lichtleiter 30 ist mit einem wärmebeständigen, gummiähn­ lichen Kunststoff, z. B. Siliconkautschuk oder dergleichen, imprägniert oder beschichtet, der dazu dient, die Festigkeit der optischen Fasern zu erhöhen, während ihre Flexibilität aufrechterhalten bleibt. Insbesondere im Fall einer Drei­ wegespritze 40, bei der die Luftleitung 71 im Zwischenraum zwischen dem Lichtleiter 30 und der Düse 47 ausgebildet ist und Luft mit hohem Druck von ungefähr 4 kg/cm² durch sie hindurchströmt, sind die optischen Fasern vorzugsweise mit einem gummiähnlichen elastischen Material verstärkt, um der Strömung standzuhalten. Außerdem bestehen die optischen Fasern vorzugsweise aus Glasfasern oder dergleichen, die mit einem wärmebeständigen, feuchtigkeitsdichten Kleber und/oder einem Beschichtungsmaterial vom obenangegebenen Typ behan­ delt sind, wodurch eine Autoklavbehandlung des Griffab­ schnitts 41 mit darin eingesetztem Lichtleiter 30 bei erhöh­ ten Temperaturen und hohen Feuchtigkeitswerten möglich ist.

Fig. 8 ist ein vergrößerter Teilschnitt zu Fig. 5. Zunächst wird die Strömung von Fluiden erläutert. Im Griffabschnitt 41 durchläuft ein Fluid wie Luft, das von rechts in der Zeichnung her geliefert wird, eine Fluidleitung 46 innerhalb eines Metallrohrs 46a und erreicht einen zylindrischen Ku­ gelventilhalter 66 aus rostfreiem Stahl. Durch eine Metall­ feder 65 wird ein Kugelventil 45 aus rostfreiem Stahl in der Zeichnung nach links gedrückt, wodurch es in engem Kontakt mit einem Dichtungsteil 45a aus Siliconkautschuk oder der­ gleichen steht, und die Fluidleitung 46 wird mittels eines Ventilstifts 44 versperrt, der entfernt vom Kugelventil 45 liegt, wie in Fig. 8 dargestellt.

Wenn sich der Ventilstift 44 aus rostfreiem Stahl in der Zeichnung nach rechts bewegt und mit dem Kugelventil in Kon­ takt kommt, das dann in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Kugelventil 45 und dem Abdichtungsteil 45a, und dadurch wird die Fluidlei­ tung 46 in den durchlassenden Zustand überführt. Wenn dies auftritt, läuft das Fluid im Kugelventilhalter 66 durch den Zwischenraum in den den Ventilstift 44 umgebenden Raum und wird über ein Verbindungsloch 68a in einem Abstandshalter 68, der das gesamte Ventilsystem hält, in die Fluidleitung 46 im Rohr 46a eingespeist. Der Ventilstift 44 wird durch eine Feder 64 in der Zeichnung nach links gedrückt, und er gleitet über einen O-Ring 44a im Abstandshalter 68.

Es wird nun die Schaltungsanordnung zum Erkennen des Kon­ taktzustands zwischen dem Ventilstift 44 und dem Kugelventil 45 erläutert. Hierbei arbeitet der Ventilstift 44 auf die­ selbe Weise wie das leitende Teil 13a in Fig. 3, während das Kugelventil 45 auf dieselbe Weise wie das leitende Teil 13b in Fig. 3 arbeitet; die Kombination dieser zwei Teile arbei­ tet auf dieselbe Weise wie der Schalter 13 in Fig. 3, die durch Relativverstellung miteinander in Kontakt gebracht werden oder voneinander getrennt werden.

Wenn der Hebel 43 betätigt wird, erfährt er eine Winkelver­ stellung um eine Achse 43a in Gegenuhrzeigerrichtung, wo­ durch ein Halter 61 in der Zeichnung nach rechts verstellt wird, der seinerseits über ein elektrisch leitendes, kugel­ förmiges Teil 62 aus Kunststoff auf eine Elektrode 63 drückt. Die Elektrode 63 verfügt über eine Struktur, mittels der sie gewindemäßig in Eingriff mit dem Ventilstift 44 steht, und sie ist so konzipiert, daß sie in eine gewünschte Position verstellt wird. Wenn Druck auf die Elektrode 63 er­ folgt, wird der durch die Feder 64 belastete Ventilstift 44 in der Zeichnung nach rechts verschoben, um in Kontakt mit dem Kugelventil 45 zu kommen, wodurch die Fluidleitung 46 in den durchlassenden Zustand gebracht wird. Zwischen dem Ku­ gelventil 45 und der Elektrode 67 entsteht über die Feder 65, den Kugelventilhalter 66 und das Rohr 46a eine elektrische Verbindung. Da das Kugelventil 45 und der Ventilstift 44 aus rostfreiem Stahl bestehen, was ein hoch korrosionsbeständi­ ges, elektrisch leitendes Material ist, kann der Kontakt zwischen den beiden zuverlässig erkannt werden. Da der Hebel 43 und der Ventilstift 44 über das elektrisch isolierende, kugelförmige Teil 62 elektrisch voneinander isoliert sind, ist außerdem ein elektrischer Leckstrom zum Hebel 43 verhin­ dert.

Die jeweiligen Elektroden 63 und 67 sind mit der Oszillator­ schaltung 21 und der Signalerkennungsschaltung 22 verbunden, die die in Fig. 3 dargestellte Laststeuerschaltung 16 bil­ den Fig. 8 enthält der Deutlichkeit halber auch die elek­ trische Schaltungsanordnung, jedoch ist bei praktischen An­ wendungen die Signalleitung 15 aus der in Fig. 5 dargestell­ ten Leitung 48 herausgezogen.

Die Laststeuerschaltung 16 umfaßt die Oszillatorschaltung 21 zum Erzeugen des über die Signalleitung 15, die Elektrode 63 usw. an den Ventilstift 44 anzulegenden Wechselsignals, die Signalerkennungsschaltung 22 zum Gleichrichten und Glätten des Signals vom Kugelventil 45, wenn der Ventilstift 44 mit diesem in Kontakt steht, die Komparatorschaltung 23 zum Ver­ gleichen des von der Signalerkennungsschaltung 22 ausgegebe­ nen Signals mit einem vorgegebenen Bezugswert, eine Steuer­ schaltung 24 zum Ausgeben eines Steuersignals auf das von der Komparatorschaltung 23 hin ausgegebene Signal, und die Treiberschaltung 25 zum Versorgen der Lichtquelle 12 mit Spannung, wie von der Spannungsversorgungsschaltung 26 ge­ liefert, und zwar über eine Ansteuerleitung 14 auf das Steuersignal von der Steuerschaltung 24 hin.

Es wird nun die Funktion der Schaltungen erläutert. Zunächst ist zu beachten, daß, solange der Hebel 43 nicht durch eine Bedienperson betätigt wird, das an den Ventilstift 44 ange­ legte Wechselsignal nicht an das Kugelventil 45 übertragen werden kann, da der Ventilstift 44 und das Kugelventil 45 voneinander getrennt sind. Demgemäß hat der Pegel des von der Signalerkennungsschaltung 22 erkannten Signals einen Wert von ungefähr 0 Volt. In diesem Fall erkennt die Kompa­ ratorschaltung 23, daß der Signalpegel unter einem vorgege­ benen Bezugswert liegt, und sie gibt z. B. ein Signal hohen Pegels aus. Wenn das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 23 hohen Pegel hat, aktiviert die Steuerschaltung 24 die Treiberschaltung 25 nicht, weswegen die Lichtquelle 12 nicht eingeschaltet wird.

Wenn die Bedienperson den Hebel 43 betätigt, um Beleuch­ tungslicht zu erhalten, rückt der Ventilstift 44 näher zum Kugelventil 45 und kommt mit diesem in Kontakt, wodurch elektrische Leitung zwischen diesen beiden errichtet wird. Der Gleichstromwiderstand am Kontakt tendiert dazu, im Lauf der Zeit durch Abrieb, Korrosion, Oxidation, Verunreinigung usw. des Ventilstifts 44 und/oder des Kugelventils 45 zuzu­ nehmen. Insbesondere dann, wenn ein hoch korrosionsbeständi­ ges Metall wie Titan oder rostfreier Stahl als Material für den Ventilstift 44 und das Kugelventil 45 verwendet ist, macht eine Oxidationsbeschichtung der Oberfläche den Lei­ tungsvorgang von Gleichstrom instabil. Aus diesem Grund wird ein Wechselsignal zum Erkennen des offenen oder geschlosse­ nen Zustands des Kontakts verwendet, da dann, wenn sich elektrisch isolierendes Material zwischen dem Ventilstift 44 und dem Kugelventil 45 ansammelt, die Wechselspannungsimpe­ danz niedrig wird, wenn sich die zwei Teile einander annä­ hern.

Wenn sich der Ventilstift 44 an das Kugelventil 45 annähert, wird das an den Ventilstift 44 angelegte Wechselsignal auf das Kugelventil 45 übertragen und in die Signalerkennungs­ schaltung 22 eingegeben. Diese richtet das Wechselsignal gleich, glättet es und setzt es in ein Gleichsignal um. Wenn der Komparator erkennt, daß der Signalpegel höher als ein vorgegebener Bezugswert ist, gibt er ein Signal niedrigen Pegels aus. Wenn das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 23 auf niedrigem Pegel ist, betätigt die Steuerschaltung 24 die Treiberschaltung 25 zum Einschalten der Lichtquelle 12. Auf diese Weise erzielte zuverlässige Erkennung einer Betä­ tigung des Hebels 23 ermöglicht ein Ansteuern der Lichtquel­ le 12 ohne Fehlfunktion.

Wie vorstehend angegeben, kann das Vorliegen oder Fehlen von Kontakt zwischen dem Kugelventil 45 und dem Ventilstift 44 mittels eines Wechselsignals erkannt werden, um die Licht­ quelle 13 ein- oder auszuschalten, weswegen es nicht erfor­ derlich ist, einen gesonderten Lichtschalter anzubringen. Ferner wird die Lichtquelle 13 jedesmal dann betätigt, wenn der Hebel 43 bedient wird, wodurch die Bedienbarkeit verbes­ sert ist. Da die Erkennung mittels elektrischer Leitung am Kontakt zwischen dem Kugelventil 45 und dem Ventilstift 44 erfolgt, ist es erwünscht, daß der Aufbau dergestalt ist, daß hoher Widerstand vorliegt, wenn die zwei voneinander ge­ trennt sind, und vorzugsweise wird ein Fluid mit hohem spe­ zifischem Widerstand, z. B. Luft oder reines Wasser, in die Fluidleitung 46 eingespeist.

Die vorstehende Erläuterung erfolgte unter spezieller Bezug­ nahme auf den Fall, daß als Last eine Lichtquelle verwendet ist. Jedoch gilt die Erläuterung entsprechend dann, wenn an­ dere Lasten, z. B. Motoren, Heizer usw., angesteuert werden.

Claims (8)

1. Kontakterkennungsschaltung, gekennzeichnet durch

• - eine Kontakteinrichtung (13) aus zwei elektrisch leitenden Teilen (13a, 13b), die durch eine Relativverschiebung mit­ einander in Kontakt gebracht oder voneinander getrennt wer­ den können;
• - eine Oszillatorschaltung (21) zum Erzeugen eines an eines der zwei leitenden Teile anzulegenden Wechselsignals und
• - eine Signalerkennungsschaltung (22) zum Gleichrichten und Glätten des Signals vom anderen leitenden Teil.

2. Lasttreibervorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - eine Kontakterkennungsschaltung gemäß Anspruch 1;
• - eine Komparatorschaltung (23) zum Ausführen eines Ver­ gleichs zwischen dem von der Signalerkennungsschaltung (22) zum Vergleichen des von der Signalerkennungsschaltung (22) ausgegebenen Signals mit einem vorgegebenen Bezugswert; und
• - eine Lasttreiberschaltung (25) zum Versorgen einer Last mit Energie auf das Ausgangssignal der Komparatorschaltung (23) hin.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselsignals 1 kHz oder mehr ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasttreiberschaltung (25) eine Lang­ samstart-Schaltung (C2, R2) aufweist, die den Anstieg und den Abfall des Ausgangssignals der Komparatorschaltung (23) abschwächt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasttreiberschaltung (25) einen Schaltregler (Q3) zum Versorgen der Last mit Energie auf­ weist.

6. Zahnmedizinische Spritze mit

• - einer Beleuchtungseinrichtung (12) zum Erzeugen von Be­ leuchtungslicht;
• - einer Fluidleitung (46) zum Einlassen eines von außen zu­ geführten Fluids und zum Abspritzen des Fluids durch die Spitze oder die Umgebung der Spitze des Körpers (40) der Spritze;
• - einem Ventilkörper (45) zum Öffnen und Schließen der Fluidleitung (46) und
• - einer Verstelleinrichtung (44) zum Verstellen des Ventil­ körpers, die in Kontakt mit diesem oder entfernt von ihm steht; gekennzeichnet durch
• - eine Beleuchtungssteuereinrichtung (25) zum elektrischen Erkennen des Vorliegens oder Fehlens von Kontakt zwischen dem Ventilkörper (45) und der Verstelleinrichtung (44) und zum Ansteuern der Beleuchtungseinrichtung (12).

7. Spritze nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Hebel (43) zum Verstellen der Verstelleinrichtung (44), wo­ bei der Ventilkörper (45) und die Verstelleinrichtung aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und der Hebel elektrisch gegen die Verstelleinrichtung isoliert ist.

8. Zahnmedizinische Spritze mit

• - einer Beleuchtungseinrichtung (12) zum Erzeugen von Be­ leuchtungslicht;
• - einer Fluidleitung (46) zum Einlassen eines von außen zu­ geführten Fluids und zum Abspritzen des Fluids durch die Spitze oder die Umgebung der Spitze des Körpers (40) der Spritze;
• - einem Ventilkörper (45) zum Öffnen und Schließen der Fluidleitung (46) und
• - einer Verstelleinrichtung (44) zum Verstellen des Ventil­ körpers, die in Kontakt mit diesem oder entfernt von ihm steht; gekennzeichnet durch
• - eine Oszillatorschaltung (21) zum Erzeugen eines Wechsel­ signals, das entweder an den Ventilkörper (45) oder die Ver­ stelleinrichtung (44) anzulegen ist;
• - eine Signalerkennungsschaltung (22) zum Gleichrichten und Glätten des Signals vom jeweils anderen Teil unter dem Ven­ tilkörper (45) und der Verstelleinrichtung (44);
• - eine Komparatorschaltung (23) zum Vergleichen des von der Signalerkennungsschaltung ausgegebenen Signals mit einem vorgegebenen Bezugswert und
• - einer Beleuchtungstreiberschaltung (25) zum Betreiben der Beleuchtungseinrichtung abhängig vom Ausgangssignal der Kom­ paratorschaltung (23).