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Die
Erfindung betrifft eine Elastomervorrichtung, die in der Mundhöhle im Verlauf
einer kieferorthopädischer
Behandlung verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
elastomeres kieferorthopädisches
Kraftmodul, das zum Bewegen eines oder mehrerer Zähne in Sollstellungen
entlang einem Zahnbogen oder zum Bewegen eines Zahnbogens relativ
zum anderen von Nutzen ist.
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Die
Kieferorthopädie
ist ein Spezialbereich auf dem allgemeinen Gebiet der Zahnmedizin.
Bei der kieferorthopädischen
Behandlung werden fehlpositionierte Zähne in korrekte Stellungen
entlang dem Zahnbogen bewegt. In einigen Fällen gehört zur kieferorthopädischen
Behandlung auch die Bewegung eines Zahnbogens als Einheit relativ
zum anderen Zahnbogen. Die kieferorthopädische Behandlung kann zu verbesserter
Okklusion sowie zu einem ästhetischeren
Aussehen führen.
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Bei
einer Art von kieferorthopädischer
Behandlung wird ein Satz aus Komponenten verwendet, die gemeinsam
als "Klammern" bekannt sind. Bei
dieser Art von Behandlung werden kleine geschlitzte Vorrichtungen,
als Brackets bekannt, an den Frontalzähnen, Eckzähnen und Prämolaren des Patienten befestigt.
Ein Bogendraht wird in den Schlitzen der Brackets aufgenommen und
bildet eine Führungsbahn,
um die Bewegung der Zähne
in Sollpositionen zu leiten.
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Enden
kieferorthopädischer
Bogendrähte werden
oft in umschlossenen Durchgängen
kleiner Vorrichtungen aufgenommen, die als Bukkalröhrchen bekannt
und mit den Molaren des Patienten verbunden sind. Die Durchgänge von
Bukkalröhrchen
helfen zu verhindern, daß die
Enden des Bogendrahts das Weichteilgewebe des Patienten in der Mundhöhle berühren, was
an sonsten zu Schmerzen und Verletzungen führen könnte. Wichtiger noch ist, daß Bukkalröhrchen oft
als Verbindungspunkte für
Komponenten dienen, die Kräfte
in der Mundhöhle
ausüben,
da die Molaren im Zusammenhang mit den Bukkalröhrchen relativ große Wurzeln
haben. Diese großen
Wurzeln sorgen für
relativ stabile Verankerung gegen die ausgeübten Kräfte, so daß die mit den Kraftkomponenten
verbundenen anderen Zähne
als Ergebnis bewegt werden.
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Bei
der kieferorthopädischen
Behandlung steht eine Reihe von Optionen zum Ausüben von Kräften auf Zähne zur Verfügung, um
die Zähne
in Sollpositionen zu bewegen. Oft nutzt der Arzt die Eigenelastizität des Bogendrahts,
um eine Kraft auf ein oder mehrere Brackets auszuüben und
die zugehörigen
Zähne zu
bewegen, während
der Bogendraht dazu neigt, in seine entspannte Normalkonfiguration zurückzukehren.
Bei Bedarf können
eine oder mehrere Schleifen, Biegungen, Drehungen oder andere Konfigurationen
vom Arzt im Bogendraht geformt sein, um dazu beizutragen, die Bewegung
der Zähne wie
gewünscht
zu führen.
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In
einigen Fällen
kann zur kieferorthopädischen
Behandlung die Korrektur der Ausrichtung des oberen Zahnbogens zum
unteren Zahnbogen gehören.
Zum Beispiel leiden bestimmte Patienten unter sogenannter Malokklusion
(Bißanomalie)
der Klasse II, wobei der untere Zahnbogen in übermäßig weitem Abstand in Rückwärtsrichtung
relativ zur Lage des oberen Zahnbogens liegt, wenn die Kiefer geschlossen
sind. Dagegen leiden andere Patienten unter sogenannter Malokklusion
der Klasse III, wobei der untere Zahnbogen bei geschlossenen Kiefern
in Vorwärtsrichtung
vor seiner Sollstellung relativ zur Position des oberen Zahnbogens
liegt.
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Gewöhnlich erfolgt
die kieferorthopädische Behandlung
von Malokklusionen der Klasse II und Klasse III durch Bewegung des
oberen Zahnbogens als eine Einheit relativ zur Bewegung des unteren Zahnbogens
als eine Einheit. Dazu werden oft Kräfte auf jeden Zahnbogen als
Einheit ausgeübt,
indem Kraft auf die Brackets oder Bukkalröhrchen, die Bogendrähte oder
Ansätze
ausgeübt
wird, die mit den Brackets, Bukkalröhrchen oder Bogendrähten verbunden
sind. So läßt sich
eine Malokklusion der Klasse II oder Klasse III zeitgleich mit dem
Ge brauch der Bogendrähte
und Brackets korrigieren, um einzelne Zähne entlang dem Zahnbogen in
Sollpositionen relativ zueinander zu bewegen.
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Mitunter
erfolgt die Korrektur von Malokklusionen der Klasse II und Klasse
III durch Einsatz eines als "Headgear" (Kopfgestell) bekannten
kraftausübenden
Systems. Zum Headgear gehört
oft ein Band, das sich um die Rückseite
des Patientenkopfs erstreckt. Häufig
ist das Band mit Zugfedern verbunden, die ihrerseits mit den Bukkalröhrchen,
den Brackets oder einem der Bogendrähte verbunden sind. Zusätzlich und
als Alternative zur Korrektur von Malokklusionen der Klasse III
kann das Band durch Zugfedern mit einer Kinnkappe verbunden sein,
die das Patientenkinn von außen
ergreift. In beiden Fällen dienen
das Band und die Federn zum Ausüben
einer nach hinten gerichteten Kraft auf den zugehörigen Kiefer.
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Allerdings
gilt das Headgear oft als unbefriedigend, da es deutlich zu sehen
ist. Besonders heranwachsende Patienten schämen sich eventuell für das Headgear,
da sie von ihren Mitschülern
vielleicht gehänselt
werden. Etwas weniger peinlich kann es sein, wenn der Kieferorthopäde den Patienten
anweist, das Headgear nur nachts zu tragen. Leider kann dies die
Behandlungszeit verlängern,
da die gewünschten
Korrekturkräfte
nur im Verlauf eines Teils jedes Kalendertags ausgeübt werden.
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Folglich
favorisieren viele Ärzte
und Patienten den Gebrauch intraoraler Apparaturen zur Korrektur
von Malokklusionen der Klasse II und Klasse III. Oft liegen solche
Apparaturen nahe den Eck-, Seiten- und Backenzähnen und weg von den Vorderzähnen des
Patienten. Daher sind intraorale Apparaturen zur Korrektur von Malokklusionen
der Klasse II und Klasse III nach dem Einbau im wesentlichen verdeckt
und beseitigen größtenteils
die Peinlichkeit, die für
den Patient oft mit einem Headgear einhergeht.
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Zur
Behandlung von Malokklusionen der Klasse II und Klasse III sind
vielfältige
Kraftmodule bekannt. Die US-A-6120289
beschreibt ein Kraftmodul in Form einer Blattfeder, die eine gekrümmte Orientierung über ihre
Länge annimmt,
wenn die Patientenkiefer geschlossen sind. Im Gebrauch drückt die Eigenelastizität des Moduls
das Modul in der Tendenz in seine normalerweise gerade Konfiguration und
bewegt dadurch die zugehörigen
Zahnbögen
relativ zueinander.
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Zu
anderen Arten von Kraftmodulen zur Korrektur von Malokklusionen
der Klasse II und Klasse III gehören
Teleskopanordnungen, die optional eine Feder aufweisen können. Ein
Beispiel für
ein verbessertes Teleskopkraftmodul ist in der US-A-5964588 des Anmelders
beschrieben. Bei Apparaturen dieser allgemeinen Art werden die Zahnbögen durch
die Kraft einer Spiralfeder oder durch einen Festanschlag, wenn
der Kolben den Boden des Zylinders erreicht, oder durch eine Kombination
aus beiden relativ zueinander bewegt.
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Kieferorthopädische Kraftmodule,
die aus einem Elastomermaterial hergestellt sind, wurden in der
Vergangenheit auch zur Behandlung von Malokklusionen der Klasse
II und Klasse III verwendet. Elastomere Kraftmodule werden zwischen
den Zahnbögen
verbunden und oft in Zugspannung verwendet, um die Kiefer zusammenzuziehen.
Der durch die Module ausgeübte
Zug zieht in der Tendenz die Kiefer in einer Richtung entlang einer
Bezugslinie zusammen, die sich zwischen den Befestigungspunkten
des Kraftmoduls erstreckt.
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Bekannt
sind vielfältige
elastomere kieferorthopädische
Kraftmodule. Zu Beispielen für
solche Kraftmodule gehören
Körper
mit der Form eines großen
O-Rings und kettenartige Module, die aus einer Anzahl kleinerer
O-Ringe hergestellt sind, die einstückig miteinander verbunden
sind. Zu anderen Arten elastomerer Kraftmodule zählen "hundeknochenförmige" Module mit einem länglichen geraden Mittelteilstück und einem
runden Ösenteilstück, das
mit jedem Ende des geraden Mittelteilstücks verbunden ist.
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Während die
in den vorstehenden Absätzen beschriebenen
elastomeren Kraftmodule für
viele Kieferorthopäden
allgemein als zufriedenstellend gelten, besteht in der Technik nach
wie vor Bedarf an der Verbesserung der Kraftmodule, die derzeit
verfügbar
sind. Beispielsweise wäre
es vorteilhaft, ein verbessertes Kraftmodul bereitzustellen, das
bei einer bestimmten Zugbelastung bruchfester ist, ohne die Gesamtsteifigkeit
des Moduls zu erhöhen.
Dazu wurde vielfach versucht, alterna tive Elastomermaterialien zu
ermitteln, die zum Einsatz als Kraftmodule in der Mundhöhle geeignet
wären.
Bisher stehen aber wenige kieferorthopädische Kraftmodule mit alternativen
Materialien zur Verfügung.
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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes kieferorthopädisches Kraftmodul mit einer
Form, die im Gebrauch für
gleichmäßigere Spannung über seine Länge sorgt.
Vermeiden lassen sich dadurch vorzeitige Beeinträchtigung des Materials und
Bruch, was ansonsten Folge hoher konzentrierter Spannungen in bestimmten
Gebieten sein könnte.
Das Kraftmodul der Erfindung kann in relativ großem Maß ohne Reißen gestreckt werden.
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Das
kieferorthopädische
Kraftmodul der Erfindung hat eine Anzahl wichtiger Vorteile. Einmal
hilft ein Kraftmodul, das im Behandlungsverlauf nicht so leicht
bricht, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß sich die gesamte Behandlungszeit
verlängert,
da die gewünschten
Korrekturkräfte
ohne Unterbrechung kontinuierlich bereitgestellt werden. Außerdem tragen
die relativ geringen Spannungen, auf die das Kraftmodul der Erfindung
beim Gebrauch trifft, dazu bei, die Verwendungszeit des Moduls zu
verlängern,
bis es ausgetauscht werden muß.
Die Grundsätze
der Erfindung können
zum Aufbau jedes kieferorthopädischen
Kraftmoduls unabhängig
von der Zusammensetzung des Elastomermaterials zum Einsatz kommen.
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Näher beschrieben
betrifft die Erfindung in einer Ausführungsform ein kieferorthopädisches Kraftmodul,
das aus einem Elastomermaterial hergestellt ist und eine Längsachse
hat. Das Kraftmodul weist ein Ösensegment
mit einer Öffnung,
einem ersten Teilstück
und einem zweiten Teilstück
auf. Das erste Teilstück
und das zweite Teilstück
erstrecken sich entlang jeweiliger Wege, die auf entgegengesetzten
Seiten der Öffnung
liegen. Das erste Teilstück
und das zweite Teilstück
haben jeweils eine bestimmte Querschnittfläche in Richtungen senkrecht zu
ihrem jeweiligen Weg. Außerdem
weist das Kraftmodul ein Verbindersegment auf, das mit dem Ösensegment
gekoppelt ist und eine bestimmte Querschnittfläche in Richtungen senkrecht
zur Längsachse
des Kraftmoduls hat. Die Gesamtfläche der bestimmten Querschnittflächen des
ersten Teil stücks und
des zweiten Teilstücks
liegt im Bereich von etwa 80% bis etwa 120% der Querschnittfläche des
Verbindersegments, wenn das Kraftmodul entspannt ist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung betrifft ebenfalls ein kieferorthopädisches
Kraftmodul, das aus einem Elastomermaterial hergestellt ist und
eine Längsachse
hat. Das Kraftmodul dieser Ausführungsform
weist ein Ösensegment
auf, das eine Öffnung
mit einer Längsachse
hat, die sich in einer Richtung allgemein parallel zur Längsachse
des Kraftmoduls erstreckt, wenn das Kraftmodul entspannt ist. Ferner
weist das Kraftmodul ein Verbindersegment auf, das mit dem Ösensegment
gekoppelt ist.
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Ein
kieferorthopädisches
Kraftmodul gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist auch aus einem Elastomermaterial hergestellt und hat
eine Längsachse.
In dieser Ausführungsform weist
das Kraftmodul ein Ösensegment
auf, das eine Öffnung,
ein erstes Teilstück
und ein zweites Teilstück
hat. Das erste Teilstück
und das zweite Teilstück
erstrecken sich entlang entgegengesetzter Seiten der Öffnung.
Das erste Teilstück
und das zweite Teilstück
weisen jeweils einen im wesentlichen geraden ersten Abschnitt und
einen im wesentlichen geraden zweiten Abschnitt auf, wenn das Kraftmodul entspannt
ist. Mindestens ein erster Abschnitt und mindestens ein zweiter
Abschnitt haben eine Längsachse,
die sich in einem spitzen Winkel relativ zur Längsachse des Kraftmoduls erstreckt,
wenn das Kraftmodul entspannt ist. Außerdem weist das Kraftmodul
ein Verbindersegment auf, das mit dem Ösensegment gekoppelt ist.
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Eine
zusätzliche
Ausführungsform
der Erfindung betrifft auch ein kieferorthopädisches Kraftmodul, das aus
einem Elastomermaterial hergestellt ist und eine Längsachse
hat. Das Kraftmodul dieser Ausführungsform
weist ein Ösensegment
auf, das eine Öffnung,
ein erstes Teilstück
und ein zweites Teilstück
hat. Das erste Teilstück
und das zweite Teilstück
erstrecken sich entlang entgegengesetzter Seiten der Öffnung und
haben jeweilige Mittelachsen. Ferner weist das Kraftmodul ein Verbindersegment auf,
das mit dem Ösensegment
gekoppelt ist und eine Mittelachse hat. Das Verbindersegment, das erste Teilstück und das
zweite Teilstück
strecken sich etwa im gleichen Maß im Hinblick auf Richtungen entlang
ihrer jeweiligen Mittelachsen, wenn eine Zugkraft auf das Kraftmodul
in Richtungen entlang der Längsachse
ausgeübt
wird.
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Nähere Einzelheiten
der Erfindung sind in den Merkmalen der Ansprüche festgelegt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines kieferorthopädisch behandelten
Patienten und zeigt ein exemplarisches Kraftmodul der Erfindung, das
mit dem oberen und unteren Zahnbogen des Patienten verbunden ist;
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2 ist
eine fragmentarische, vergrößerte Seitenansicht
des Kraftmoduls von 1 mit der Ausnahme, daß das Kraftmodul
in seiner entspannten Konfiguration gezeigt ist;
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2a ist
eine Querschnittansicht an Linien 2a-2a von 2;
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2b ist
eine Querschnittansicht an Linien 2b-2b von 2;
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3 ist
eine Ansicht eines Abschnitts des Kraftmoduls von 2 mit
der Ausnahme, daß das Kraftmodul
infolge einer ausgeübten
Zuglast gestreckt wurde;
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4 ist
eine vergrößerte, fragmentarische Seitenansicht
eines kieferorthopädischen
Kraftmoduls gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
eines kieferorthopädischen
Kraftmoduls gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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5a ist
eine Querschnittansicht des kieferorthopädischen Kraftmoduls von 5 an
Linien 5a-5a von 5;
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5b ist
eine Querschnittansicht des kieferorthopädischen Kraftmoduls von 5 an
Linien 5b-5b von 5;
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6 ist
eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht
eines exemplarischen kieferorthopädischen Kraftmoduls des Stands
der Technik;
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6a und 6b sind
Querschnittansichten an Linien 6a-6a bzw. 6b-6b;
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7 ist
eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht
eines weiteren kieferorthopädischen Kraftmoduls
des Stands der Technik;
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7a und 7b sind
Querschnittansichten an Linien 7a-7a bzw. 7b-7b;
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8 ist
eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht
eines Abschnitts des kieferorthopädischen Kraftmoduls des Stands
der Technik von 7 und zeigt das Aussehen des
Kraftmoduls, wenn eine relativ geringe Zugkraft ausgeübt wird;
und
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9 ist
eine 8 etwas ähnelnde
Ansicht mit der Ausnahme, daß das
Aussehen des Kraftmoduls gezeigt ist, wenn eine etwas höhere Zugkraft ausgeübt wird.
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1 ist
eine Darstellung eines exemplarischen Gebrauchs eines kieferorthopädischen
Kraftmoduls 20, das gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist. Das Kraftmodul 20 ist in der Mundhöhle eines
Kieferorthopädiepatienten
eingebaut, der sich einer Behandlung unterzieht. In diesem Beispiel
ist das Kraftmodul 20 zur Korrektur einer Malokklusion
der Klasse II angeordnet, indem es den unteren Zahnbogen des Patienten
relativ zum oberen Zahnbogen des Patienten in Vorwärtsrichtung
drückt.
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Näher dargestellt
ist ein erster Satz unterer Zahnbrackets 22 an entsprechenden
Zähnen
des unteren Zahnbogens des Patienten befestigt, und ein Bogendraht 24 ist
in den Schlitzen der Brackets 22 plaziert. Enden des Bogendrahts 24 sind
in Bukkalröhrchen 26 (nur
eines gezeigt) aufgenommen, die an den unteren Molaren des Patienten
angeordnet sind. Jedes der unteren Bukkalröhrchen 26 hat einen Haken 28,
der sich in distaler Richtung erstreckt (d. h. in einer von der
Mitte des Zahnbogens des Patienten wegführenden Richtung).
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Ähnlich ist
ein Satz oberer kieferorthopädischer
Brackets 30 an Zähnen
des oberen Zahnbogens des Patienten befestigt, und ein Bogendraht 32 ist
in den Schlitzen der Brackets 30 plaziert. Enden des Bogendrahts 32 sind
in Bukkalröhrchen 34 (nur eines
gezeigt) aufgenommen, die an den oberen Molaren des Patienten angeordnet
sind. Außerdem
hat eines der oberen Brackets 30 einen Haken 36,
der sich in gingivaler Richtung erstreckt (d. h. in Richtung zur
Gingiva oder zum Zahnfleisch des Patienten).
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Das
Kraftmodul 20 ist mit dem Haken 28 sowie mit dem
Haken 36 verbunden. Die Länge des Kraftmoduls 20 ist
vom Arzt so ausgewählt,
daß das Kraftmodul 20 unter
Zug steht, wenn die Kiefer des Patienten geschlossen sind. Diese
Zugkraft drückt
in der Tendenz den unteren Zahnbogen in Vorwärtsrichtung relativ zum oberen
Zahnbogen, um im Laufe der Zeit die Malokklusion der Klasse II zu
korrigieren.
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In 2 ist
das Kraftmodul 20 näher
gezeigt. Darstellungsgemäß hat das
Kraftmodul 20 eine Anzahl von Ösensegmenten 38, die
durch Verbindersegmente 40 in einem Stück miteinander gekoppelt sind.
Ist das Kraftmodul 20 in seiner entspannten, normalen Konfiguration,
sind die Ösensegmente 38 und
die Verbindersegmente 40 alle entlang einem geraden Weg
ausgerichtet, der mit einer mittleren Längsbezugsachse 42 des
Kraftmoduls 20 zusammenfällt.
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Jedes
der Ösensegmente 38 hat
eine unrunde Öffnung 44,
die die Allgemein- und Gesamtform eines Parallelogramms mit vier
gleichlangen Seiten hat. Vorzugsweise ist mindestens eine und stärker bevorzugt
sind alle der Innenecken des Parallelogramms abgerundet. Jede der Öffnungen 44 hat
eine Längsachse,
die mit der Mittelbezugsachse 42 des Kraftmoduls 20 zusammenfällt. Die Öffnungen 44 sind
ausreichend groß,
um einen Haken oder eine andere Komponente eines kieferorthopädischen Systems
aufzunehmen, z. B. die Haken 28, 36 von 1.
Vorzugsweise sind die äußersten Ösensegmente 38,
die an entgegengesetzten Enden des Kraftmoduls 20 liegen,
mit kleinen Verlängerungen verbunden,
die dazu dienen, die benachbarten Öffnungen 44 zu verstärken, an
denen hohe Kontaktspannung leicht auftritt.
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Ferner
weisen die Ösensegmente 38 ein
erstes Teilstück 46 und
ein zweites Teilstück 48 auf.
Das erste Teilstück 46 und
das zweite Teilstück 48 haben jeweilige
Mittelachsen, die sich entlang jeweiliger Wege erstrecken, die entlang
entgegengesetzter Seiten der entsprechenden Öffnung 44 liegen.
Jedes erste Teilstück 46 weist
einen im wesentlichen geraden ersten Abschnitt 50 und einen
im wesentlichen geraden zweiten Abschnitt 52 auf, der mit
dem ersten Abschnitt 50 in einem Stück verbunden ist. Ähnlich weist
jedes der zweiten Teilstücke 48 einen
im wesentlichen geraden ersten Abschnitt 54 und einen im wesentlichen
geraden zweiten Abschnitt 56 auf, der mit dem ersten Abschnitt 54 in
einem Stück
verbunden ist.
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In 2 ist
das Kraftmodul 20 in seiner normalen, entspannten Konfiguration
dargestellt. In dieser Konfiguration erstrecken sich die Längsachsen der
ersten Abschnitte 50, 54 und die Längsachsen der
zweiten Abschnitte 52, 56 alle in einem spitzen Winkel
relativ zur Mittellängsachse 42 des
Kraftmoduls 20. Optional sind alle derartigen spitzen Winkel etwa
gleich. Ein Beispiel für
einen geeigneten Winkel ist 20 Grad, wenngleich andere Winkel auch
möglich sind.
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Als
Ergebnis ist die Längsachse
des ersten Abschnitts 50 in einem stumpfen Winkel relativ
zur Längsachse
des zweiten Abschnitts 52 orientiert, wenn das Kraftmodul 20 entspannt
ist. Ebenso ist die Längsachse
des ersten Abschnitts 54 in einem stumpfen Winkel relativ
zur Längsachse
des zweiten Abschnitts 56 orientiert, wenn das Kraftmodul 20 entspannt
ist. Vorzugsweise sind benachbarte Enden des ersten und zweiten
Abschnitts 50, 52 so aufgebaut, daß sie ineinander übergehen,
um eine glatte gekrümmte
Konfiguration gemäß 2 zu
bilden. Ein ähnlicher
Aufbau ist für
benachbarte Enden des ersten und zweiten Abschnitts 54, 56 vorgesehen.
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Die
Verbindersegmente 40 haben jeweils eine Mittellängsachse,
die mit der Mittellängsachse des
Kraftmoduls 20 zusammenfällt. Außerdem liegen die Seiten der
Verbindersegmente 40 in Bezugsebenen, die parallel zur
Mittelachse 42 sind. Die Verbindersegmente 40 sind
in der Ausführungsform
von 2 gleich lang, wenngleich andere Aufbauten auch
möglich
sind.
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2a ist
eine Querschnittansicht durch eines der Verbindersegmente 40 in
einer Bezugsebene, die senkrecht zur Mittelachse 42 ist. 2b ist eine
Querschnittansicht eines der zweiten Abschnitte 52 in einer
Bezugsebene, die senkrecht zur Mittellängsachse dieses Abschnitts
ist. Für
die ersten Abschnitte 50, 54 oder für die zweiten
Abschnitte 56 sind keine Querschnittansichten dargestellt,
aber vorzugsweise sind alle mit der für den zweiten Abschnitt 52 in
der gezeigten Ausführungsform
dargestellten Querschnittansicht identisch.
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Vorzugsweise
liegt die Querschnittfläche
des Verbindersegments 40 gemäß 2 im Bereich
von etwa 80% bis etwa 120% der Summe der Querschnittflächen des
ersten Teilstücks 46 und
des zweiten Teilstücks 48 der Ösensegmente 38.
Stärker
bevorzugt liegt die Querschnittfläche der Verbindersegmente 40
im Bereich von etwa 90% bis etwa 110% der Summe der Querschnittflächen des
ersten Teilstücks 46 und
des zweiten Teilstücks 48 der Ösensegmente 38.
Am stärksten
bevorzugt ist die Querschnittfläche
des Verbindersegments 40 etwa gleich der Summe der Querschnittflächen des
ersten und zweiten Teilstücks 46, 48,
und die Querschnittflächen des
ersten und des zweiten Teilstücks 46, 48 sind
wie zuvor erwähnt
etwa gleich.
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3 ist
eine Darstellung des Kraftmoduls 20, wie es aussehen könnte, wenn
eine Zugkraft auf seine entgegengesetzten Enden in Richtungen entlang
der Mittelachse 42 ausgeübt wird, die durch die Pfeile
angegeben sind. Darstellungsgemäß streckt sich
das Zugmodul 20 unter Zugspannung. Insbesondere strecken
sich jedes der Ösensegmente 38 und
jedes der Verbindersegmente 40, wenn eine Zugkraft auf
entgegengesetzte Enden des Kraftmoduls 20 ausgeübt wird.
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Vorteilhaft
ist die prozentuale Streckung je Längeneinheit des ersten und
zweiten Teilstücks 46, 48 in
Richtungen entlang ihrer jeweiligen Längsachsen etwa gleich der prozentualen
Streckung je Längeneinheit
der Verbindersegmente 40 für eine bestimmte ausgeübte Zugkraft.
Eine solche Beziehung ist möglich,
da die Gesamtquerschnittfläche
des ersten und zweiten Teilstücks 46, 48 im
wesentlichen die gleiche wie die Querschnittfläche der Verbindersegmente 40 ist.
Infolgedessen werden Spannungen gleichmäßig über das gesamte Kraftmodul 20 verteilt,
und unwahrscheinlich ist, daß relativ
hohe lokalisierte Spannungen auftreten.
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Wie
weiterhin aus dem Vergleich von 2 und 3 hervorgeht, ändert sich
die Gesamtkonfiguration der Ösensegmente 38,
darunter die Winkelorientierung der Längsachsen der Abschnitte 50, 56, nicht
wesentlich, wenn das Kraftmodul 20 aus seiner normalen
entspannten Konfiguration gemäß 2 in die
gestreckte Konfiguration gemäß 3 gereckt wird.
Ein solcher Aufbau hilft zu gewährleisten,
daß die
Spannung im wesentlichen die gleiche unabhängig davon ist, ob das Kraftmodul 20 anfangs
entspannt ist, wenn Zugkräfte
ausgeübt
werden, oder ob das Kraftmodul 20 etwas gestreckt ist,
wenn zusätzliche
Zugkräfte
ausgeübt
werden.
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Das
Kraftmodul 20 kann aus jedem Elastomermaterial hergestellt
sein, das zum Gebrauch in der Mundhöhle geeignet ist und ausreichende
Festigkeit hat, um die zur betreffenden kieferorthopädischen
Anwendung benötigten
Kräfte
ohne Reißen bereitzustellen.
Zu Elastomermaterialien gehört
ein natürliches
oder künstliches
Polymer, das bei Raumtemperatur auf mindestens das Doppelte seiner
ursprünglichen
Länge wiederholt
gereckt werden kann und das nach Wegfall der Zugspannung schnell
und zwangsweise etwa in seine ursprüngliche Länge zurückkehrt. Zu geeigneten Materialien
zählen
dauerhafte, härtungsbeständige thermoplastische
Urethanelastomere, z. B. Urethan der Marke Texin Nr. 285 von Bayer
Corporation. Beispiele für
geeignete dauerverformungsbeständige
Elastomere sind in der US-A-5461133 des Anmelders aufgeführt. Das
Kraftmodul 20 ist ein integrierter, einteiliger Aufbau,
der z. B. durch ein Spritzgießverfahren,
ein Formpreßverfahren
oder durch Ausstanzen eines Teilstücks aus vorab geformten Material
hergestellt sein kann.
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In 4 ist
ein Kraftmodul 20a gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung veranschaulicht. Das Kraftmodul 20a weist
eine Folge von Ösensegmenten 38a und
eine Folge von Verbindersegmenten 40a auf, die mit den Ösensegmenten 38a gekoppelt
sind. Jedes der Ösensegmente 38a hat eine Öffnung 44a zusammen
mit einem ersten Teilstück 46a und
einem zweiten Teilstück 48a,
die sich entlang entgegengesetzter Seiten der Öffnung 44a erstrecken.
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Die
Verbindersegmente 40a sind im wesentlichen die gleichen
wie die zuvor beschriebenen Verbindersegmente 40 mit der
Ausnahme, daß die
Verbindersegmente 40a etwas kürzer in Richtungen entlang
der Längsmittelachse
des Kraftmoduls 20a als die Länge der Verbindersegmente 40 in
gleicher Richtung sind.
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Optional
können
die Verbindersegmente 40a visuell nicht stark auffallend
sein. In diesem Fall können
das erste Teilstück 46a und
das zweite Teilstück 48a eines Ösensegments 38a so
aussehen, als liegen sie direkt neben dem ersten bzw. zweiten Teilstück 46a, 48a des
benachbarten Ösensegments 38a.
Andere Längen
können
bei bedarf auch für
die Verbindersegmente 40a ausgewählt sein.
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Weitere
Merkmale des Kraftmoduls 20a sind im wesentlichen die gleichen
wie die entsprechenden Merkmale des Kraftmoduls 20. Daher
erübrigt
sich eine nähere
Beschreibung der ähnlichen
Merkmale.
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In 5 ist
ein Kraftmodul 20b gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Das Kraftmodul 20b hat nur zwei Ösensegmente 38b und
ein einziges Verbindersegment 40b, das die Ösensegmente 38b miteinander
verbindet.
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Jedes
der Ösensegmente 38b weist
ein erstes Teilstück 46b und
ein zweites Teilstück 48b auf, die
sich entlang entgegengesetzter Seiten einer Öffnung 44b erstrecken.
Zusätzlich
verbindet ein Endteilstück 58b das
erste und zweite Teilstück 46b, 48b miteinander.
Die Öffnung 44b hat
eine Längsachse, die
mit der Mittellängsachse 42b des
Kraftmoduls 20b zusammenfällt.
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5a ist
eine Querschnittansicht in einer Bezugsebene senkrecht zur Mittelachse 42b des Verbindersegments 40b im
Blick entlang von Linien 5a-5a von 5. 5b ist
eine Querschnittansicht im Blick in einer Richtung entlang einer
Mittellängsachse
des zweiten Teilstücks 48b und
in der Darstellung entlang von Linien 5b-5b von 5.
Eine ähnliche
Querschnittansicht durch das erste Teilstück 46b ist nicht gezeigt,
ist aber mit der Querschnittansicht von 5b identisch.
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Die
Gesamtfläche
der Querschnittflächen der
Teilstücke 46b, 48b in
Bezugsebenen senkrecht zu ihren jeweiligen Längsachsen ist etwa gleich der Querschnittfläche des
Verbindersegments 40b in einer Bezugsebene senkrecht zur
Mittellängsachse des
Kraftmoduls 20b. Eine solche Beziehung geht aus dem Vergleich
von 5a mit 5b hervor,
da die Querschnitt fläche
von 5a etwa doppelt so groß wie die Querschnittfläche von 5b ist.
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Optional
ist die Querschnittfläche
der Endteilstücke 58b größer als
die Querschnittfläche
des zweiten Teilstücks 48b gemäß 5b.
Ein solcher Aufbau dient zum Verstärken des Endteilstücks 58b, um
zur Bruchbeständigkeit
beizutragen, wenn das Kraftmodul 20b mit Haken, Pfosten
oder anderen kieferorthopädischen
Komponenten verbunden wird. Verstärkte Endteilstücke ähnlich wie
die Endteilstücke 58b können bei
Bedarf auch an den äußersten Ösensegmenten
der Kraftmodule 20, 20a verwendet werden.
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Als
zusätzliche
Option gemäß 5 weist das
Kraftmodul 20b eine Lasche 60b auf, die durch einen
Formsteg mit einem der Endteilstücke 58b einstückig verbunden
ist. Die Lasche 60b ist als Griff beim Einbau für das Kraftmodul 20b von
Nutzen. Als Beispiel kann die Öffnung 44b des
freien Endes des Kraftmoduls 20b mit einer kieferorthopädischen Komponente
verbunden werden, und die Lasche 60b kann dann vom Arzt
genutzt werden, um das Kraftmodul 20b zu strecken und die Öffnung 44b am
entgegengesetzten Ende des Kraftmoduls 20b über eine
zweite kieferorthopädische
Komponente zu führen.
Danach werden die Lasche 60b und der zugehörige Steg
von den übrigen
Abschnitten des Kraftmoduls 20b abgeschnitten und entsorgt.
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Vorteilhaft
dient die Lasche 60b auch als Stelle zur Anzeige von Informationen
oder Kennmarkierungen. Zum Beispiel kann die Lasche 60b gemäß 5 die
Zahl "28" tragen, um die Einbaulänge oder Arbeitslänge des
Kraftmoduls 20b in Millimetern anzugeben, wenn sich das
Kraftmodul 20b an Ort und Stelle befindet. Vorzugsweise
stellt die Längenangabe
eine Länge
zwischen den Mitten der Öffnungen 40b dar.
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Weiterhin
kann die Lasche 60b einen Überlaufspeicher im Verlauf
eines Spritzgießverfahrens bilden.
Ist der Speicher vorgesehen, wird gewährleistet, daß eine massive
Verbindung im Material erreicht werden kann, wenn das benachbarte Ösensegment 38b gebildet
wird. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, wird das Elastomermaterial
in einem solchen Spritzgießverfahren
in den Formhohlraum durch einen Kanal eingeleitet, der am entgegengesetzten Ende
des Kraftmoduls 20b liegt, vorzugsweise neben dem Endteilstück 58b und
in Ausrichtung zur Mittelachse 42b.
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Optional
ist eine Anzahl von Kraftmodulen 20b mit variierenden Längen paarweise
an einem einzelnen Anguß zur
zweckmäßigen Lagerung, Handhabung
und zum Versand an die Praxis vorgesehen. Andere Merkmale des Kraftmoduls 20b sind vorzugsweise
die gleichen wie die entsprechenden Merkmale, die im Zusammenhang
mit dem Kraftmodul 20 beschrieben wurden.
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6 ist
eine Darstellung eines exemplarischen Kraftmoduls 80 des
Stands der Technik, das durch ein Spritzgießverfahren hergestellt ist.
Das Kraftmodul 80 weist eine Anzahl kreisförmiger Ösensegmente 82 und
eine Anzahl gerader Verbindersegmente 84 auf, die zwischen
benachbarten Paaren von Ösensegmenten 82 gekoppelt
sind. Die Ösensegmente 82 und
die Verbindersegmente 84 sind in Folgen entlang einer Mittellängsachse 86 angeordnet.
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6a ist
eine Querschnittansicht eines Verbindersegments 84 an Linien
6a-6a von 6 und in Richtungen parallel
zur Mittelachse 86. 6b stellt die
Ansicht an Linien 6b-6b von 6 dar und
ist eine Querschnittansicht eines der Ösensegmente 82. Der
Querschnitt des Ösensegments 82 gemäß 6b ist
im wesentlichen der gleiche über
die gesamte kreisförmige
Länge des Ösensegments 82 und
ist im wesentlichen identisch mit dem Querschnitt des Verbindersegments 84 gemäß 6a.
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7 ist
eine Darstellung eines weiteren kieferorthopädischen Kraftmoduls 80a gemäß dem Stand
der Technik. Das Kraftmodul 80a ist im Gegensatz zum Spritzgießverfahren
zur Herstellung des Kraftmoduls 80 durch ein Stanzverfahren
hergestellt. Das Kraftmodul 80a weist eine Folge kreisförmiger Ösensegmente 82a auf,
die durch Verbindersegmente 84a miteinander verbunden sind.
Die Querschnittansichten von 7a und 7b an
Linien 7a-7a bzw. 7b-7b von 7 zeigen
die im wesentlichen identischen Querschnittkonfigurationen der Verbindersegmente 84a bzw.
der Ösensegmente 82a.
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8 ist
eine fragmentarische, etwas schematische Ansicht eines Abschnitts
des Kraftmoduls 80a in seinem Aussehen, wenn eine Zugkraft
in entgegengesetzten Richtungen ent lang der Mittelachse 86 ausgeübt wird,
was durch die Pfeile angegeben ist. Die Strichlinien in 8 stellen
das Gesamtaussehen desselben Kraftmoduls 80a im entspannten Zustand
dar. Darstellungsgemäß verschieben
sich die Ösensegmente 82a aus
einer kreisförmigen
Konfiguration in eine gerade gerichtete Konfiguration mit parallelen
Teilstücken
auf entgegengesetzten Seiten der nunmehr geschlossenen Ösenöffnung,
wenn Zug ausgeübt
wird.
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9 ist
eine 8 ähnelnde
Ansicht mit der Ausnahme, daß die
auf das Kraftmodul 80a ausgeübte Zugkraft in 9 größer als
die Zugkraft ist, die auf das Kraftmodul 80a in 8 ausgeübt wird. Gemäß 9 tendiert
die erhöhte
Zugkraft dazu, das gesamte Kraftmodul 80a zu strecken,
wobei man aber eine größere Streckung
in Bereichen der Verbindersegmente 84a verglichen mit der
Streckung der Ösensegmente 82a beobachtet.
Dieses Merkmal einer ungleichmäßigen Streckung
liegt zumindest teilweise daran, daß die Querschnittfläche über die
zwei Teilstücke
des Ösensegments 82a doppelt
so groß wie
die Querschnittfläche
des Verbindersegments 84a ist, was 7a und 7b zeigen
und zuvor beschrieben wurde. Infolgedessen tendieren die Verbindersegmente 84a zu
stärkerer
Streckung als die Ösensegmente 82a,
wenn eine Zugkraft ausgeübt wird.
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Außerdem tritt
mit erneutem Bezug auf 8 die Anfangsstreckung des Kraftmoduls 80a auf,
wenn die Ösensegmente 82a kollabieren.
Die zum Kollabieren der Ösensegmente 82a erforderliche
Kraft ist normalerweise kleiner als die Kraft, die zum Strecken
der Verbindersegmente 84a in spürbarem Maß erforderlich ist. Dadurch
leistet das Kraftmodul 80a Widerstand gegen die Streckung
auf zwei unterschiedlichen Kraftebenen: erstens die zum Kollabieren
der Ösensegmente 82a erforderliche
Kraft und zweitens die zum Strecken der Verbindersegmente 84a gemäß 9 erforderliche
Kraft, sobald die Ösensegmente 82a kollabiert
sind. Ein solches Merkmal ist in einigen kieferorthopädischen
Anwendungen möglicherweise
nicht befriedigend, in denen ein im wesentlichen gleichmäßiger Widerstand
gegen Streckung unabhängig
vom vorab vorhandenen Streckungsbetrag erwünscht ist.
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Die
zuvor beschriebenen Kraftmodule 20, 20a, 20b können in
vielfältigen
Anwendungen zum Einsatz kommen. Zu exemplarischen Einsatzfällen zählen Anwendungen
zur Korrektur von Malokklusion der Klasse II, z. B. gemäß 1,
sowie Anwendungen zur Korrektur von Malokklusion der Klasse III. Andere
Verwendungen sind aber auch möglich.
Beispielsweise können
die Kraftmodule der Erfindung zum Schließen von Zwischenräumen verwendet
werden, die entlang von einem oder mehreren Zahnbögen vorhanden
sind, z. B. solchen, die bei Entfernung eines Zahns auftreten können. Zum
Schließen
von Zwischenräumen
können
die Kraftmodule zwischen Haken, Pfosten oder anderen Strukturen
verbunden werden, die auf Brackets, Bukkalröhrchen oder an Stellen entlang
einem einzelnen Bogendraht vorgesehen sind. Außerdem können die Kraftmodule zur Konsolidierung
eines Zahnbogens verwendet werden, wobei sich jedes Bracket einer
Folge von Brackets entlang einem einzelnen Zahnbogen durch eine
entsprechende Öffnung
erstreckt.
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Dem
Fachmann wird klar sein, daß eine
Anzahl von Variationen und Zusätzen
an den derzeit bevorzugten Ausführungsformen
möglich
ist, die zuvor beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht
sind. Somit ist die Erfindung nicht auf die näher beschriebenen spezifischen
Ausführungsformen
beschränkt,
sondern lediglich durch den Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche und
ihrer Äquivalente.