DE2219761B2

DE2219761B2 - Zahnärztliches Handstück

Info

Publication number: DE2219761B2
Application number: DE19722219761
Authority: DE
Inventors: Eugen 6148 Heppenheim Hohmann; Bernd Dipl.-Ing. 6140 Bensheim Nickel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2219761A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnärztliches Handstück mit einem im Handstück angeordneten.

mit bochtrequentem Strom erregbaren elektro-mechanischen Wandler und einem am vorderen Ende des Handstückes angeordneten, die mechanischen Schwingungen des Wandlers aufnehmenden Werkzeug.

Solche Handstücke werden in der zahnmedizrnischen Technik im wesentlichen zum Entfernen von Zahnstein, Stopfen von Amalgam und zum Schneiden von Geweben bei chirurgischen Eingriffen eingesetzt. Bei einem bekannten derartigen Handstück ist ein magnetostriktiver Wandler vorgesehen, der im wesentlichen aus einem von einer Spule umgebenen Nickelkern besteht. Die Spule wird zur Erregung des Wandlers mit hochfrequentem Wechselstrom gespeist, der aus einem separaten, vom Handstück räumlich getrennten Generator entnommen wird. Der Hochfrequenzgenerator ist meist in einem speziellen Gehäuse untergebracht und über einen Zuleitungsschlauch mit dem Handstück verbunden.

Handstücke dieser Art haben den Nachteil, daß zu jedem Handstück ein separater Hochfrequenzgenerator mit dazugehörigem Zuleitungsschlauch erforderlich ist. Das bedeutet, bezogen auf eine zahnärztliche, mit diversen Bohr- und Spritzhandstücken ausgestattete Dentaleinrichtung, daß zusätzlicher Platzbedarf für die Unterbringung der Schlauchführung und des Generatorteils erforderlich ist, wenn ein solches eingangs beschriebenes Handstück an der Dentaleinrichtung vorgesehen werden soll. Um auch mit diesem Handstück dann annähernd die gleiche Grifflage wie für die übrigen Handstücke zu haben, müßte das Handstück mit der Schlauchführung unmittelbar im Bereich der Handstüekhalterungseinheit der übrigen Handstücke angeordnet sein. Dies zu verwirklichen bereitet aber meist Schwierigkeiten, denn der Platz an der Handstückhalterungseinheit zur Unterbringung der ohnehin baulich schon sehr zusammengedrängten Bohr- und Spritzhandstücke ist häufig sehr knapp und kann auch ohne eine Verschlechurung der Grifftechnik und eine schlechtere Handhabung der Handstücke in Kauf nehmen zu müssen, nicht beliebig vergrößert werden. Diese Schwierigkeiten bestehen auch bei einem Nachrüsten einer zahnärztlichen Einrichtung mit einem derni'igen Handstück. Wenngleich Handstücke der eingangs genannten Art im Vergleich zu den elektromotorisch- oder turbinenbetriebenen Bohrhandstücken weniger häufig gebraucht werden, können diese jedoch nicht vom Bedienungskomfort her gesehen als zweitrangig angesehen werden und an einer weniger griffgünstigen Stelle angeordnet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zahnärztliches Handstück der eingangs genannten Art anzugeben, dem die genannten Nachteile nicht anhaften; das Handstück soll ebenso griffgünstig in der Handhabung sein, wie die an einer Handstückhalterungseinheit angeordneten Bohr- und SprUzhandftucl.e. Das Handstück soll ferner — unter Beibehaltung der Vorzüge, die diesen Handslükken im Gebrauch zukommen — einfach aufgebaut und billig herzustellen sein. Das Handstück soll sich ferner in die Handstückanordnung einer an einem Gerät bereits vorhandenen Handstückhalterungseinheit leicht anfügen lassen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zur Erregung des elektro-mechanischen Wandlers dienenden Bauteile im Handstück eingebaut sind. Durch den erfindungsgemäßen

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Vorschlag entfällt der in einem Dentalgerät oder in Wandlers 2 angeordnet. Die elektrischen Verbintinem separaten Geräteteil unterzubringende Gene- dungsleitungen zwischen Wandler 2 und Steuereiniatorteil; ebenso der spezielle, die hochfrequenten richtung 3 sind mit 13 und 14 bezeichnet. Das Griffftröme leitende Zuleitungsschlauch Das Handstück stück 1 ist an einen Zuleitungsschlauch 7 anschließ- |>enötigt lediglich eine Versorgungsspannung, die oh- « bar, der im wesentliche!! elektrische Leitungen 8 zur »ehin für andere Vorrichtungen und Einrichtungen Zuführung elektrischer Energie an die Steuereinrich- |jei einem Dentalgerät bereits vorhanden ist. Die tung3 sowie einen Leitungskanal 9 zur Zuführung Bauteile sind vorteilhafterweise im Handgriff des von Kühl- oder Spülmitteln an das Werkzeug ent-Handstückes angeordnet. Eine weitere Vereinfa- hält. Der elektro-mechanische Wandler! besteht aus chung und gute Anpassung an die Handstücksfonn ₁₀ mehreren dünnen sandwichartig übereinander zu ist gegeben, weno, wie in weiterer Ausgestaltung der einem Schwingerpaket angeordneten plattenförmigen Erfindung vorgeschlagen wird, die Bauteile zu einem piezokeramischen Einzelschwingern 10. An der Ober-Block zusammengefaßt an dem dem Werkzeug abge- seite des Wandlers 2 ist ein die mechanischen Schwinwandten Ende des elektro-mechanischen Wandlers gungen aufnehmendes Rückkopplungsglied 11 anangeordnet sind. _λ5 geordnet. Das Rückkopplungsglied 11 wandelt die Der schaltungstechnische Aufwand zur Erzeugung mechanischen Schwingungen in elektrische Impulse der Schwingungen ist besonders gering und damit um, die über die elektrische Verbindungsleitung IS auch der gesamte Aufbau des Ha"dstückes einfach, der Steuereinrichtung 3 zugeführt werden. Der fvenn, wie in einer Weiterbildung der Erfindung vor- Rückkopplungsschwinger kann auch in Paketmitte geschlagen wird, der elektro-mechanische Wandler ₂₀ oder auf der Unterseite des Schwingerpakets anmit einem Rückkopplungsglied mechanisch verbun- geordnet sein Einzelheiten des Aufbaues des den ist, welches am Eingang einer aus den elektri- Schwingerpakets sowie den Aufbau der Steuereinfchen Bauteilen gebildeten Steuereinrichtung für den richtung3 zeigen die Fig. 2 und 3.
Wandler angeschlossen ist. Das Rückkopplungsglied Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Einzelschwinger besteht vorteilhafterweise aus piezokeramischem Ma- 25 10 in Parallelschaltung elektrisch miteinander verlerial. bunden sind. Die Parallelschaltung ist konstruktiv so In einer Weiterbildung der Erfindung, die den gelöst, daß zwischen den Einzelschwingern 10 dünne Zweck verfolgt, das Handstück kostenmäßig noch Metallfolien 12 eingelegt sind, die ihrerseits zu den weiter zu vereinfachen und die Handhabung zu er- metallisierten Flächen der Einzelschwinger 10 eine leichtern, wird vorgeschlagen, den Wandler aus meh- ₃₀ gut leitende Verbindung herstellen. Das an der Oberreren Einzelschwingern aus piezokeramischem Mate- sehe des, Schwingerpakets 2 aufgesetzte Rückkopprial herzustellen. Dadurch ist es möglich., mit einer lungsglied 11 besteht ebenfalls aus piezokeramirelativ kleinen Versorgungsspannung auszukommen schem Material, ist in der gleichen Technik wie die und das Handstück an eine im Gerät meist schon Einzelschwinger 10 aufgebaut und mechanisch mit vorhandene Niederspannungsquelle anzuschließen. ₃₅ dem Schwingerpaket verbunden. Wird an die Verbin-Ist in der Dentaleinrichtung beispielsweise ein elek- dungsleitungen 13 und 14 eine Gleichspannung Uv tro-motorisch betriebenes Bohrhandstück mit im angelegt, so beginnt der elektro-mechanische Wand-Handstück untergebrachtem Motor vorhanden, so ist ler 2 zu schwingen. Da der piezoelektrische Effekt es vorteilhaft, das erfindungsgemäße Handstück an umkehrbar ist, d. h. bei mechanischer Beanspruchung dessen Zuleitungsschlauch anzuschließen. Es entfällt 40 des Wandlers sich an den metallisierten Flächen Ladadurch eine separate Hochfrequenzleitung, wie sie düngen bilden, die der deformierenden Kraft (mebei bekannten Handstücken notwendig ist. Ein weite- chanischen Schwingungen) proportional sind, kann rer Vorteil ist, daß das Handstück in der von den durch das Rückkopplungsglied 11 der elektro-me-Bohr- und Spritzhandstücken gewohnten Grifftech- chanische Wandler 2 auf einfachste Art und Weise in nik gehandhabt werden kann. 45 seiner Eigenfrequenz erregt werden. Der Vorteil des Weitere Vorteile sowie der Aufbau des erfindungs- Rückkopplungsgliedes ist, daß sich eine sehr einfache gemäßen Handstückes werden nachstehend in den Erregerschaltung aufbauen läßt, wie aus F i g. 3 erFiguren an Hand der Beschreibung eines Ausfüh- sichtlich ist.

rungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt Die Steuereinrichtung 3 besteht aus einem zweistu-Fig. 1 ein zahnärztliches Hands^fück zum Zahn- 50 figen Verstärker mit den Transistoren 16, 17 und den steinentfemen in schaubildlicher Ansicht mit teil- Widerständen 18 bis 21. Mit 22 ist eine Drossel beweise aufgeschnittenem Griffstück, zeichnet, welche als Kollektorwiderstand für den F i g 2 den Aufbau des elektro-mechanischen Transistor 17 vorgesehen ist und die zudem verhin-Wandlers und die Anordnung des Rückkopplungs- dem soll, daß Wechselströme zurück in die Gleichgliedes in schematischer Darstellung und 55 spannungsspeisequelle fließen können. Mit 23 ist ein Fig. 3 die elektrische Schaltungsanordnung der Ein- und Ausschalter bezeichnet, mit dem die Steuereinrichtung für den elektro-mechanischen Gleichspannung Uv an die Steuereinrichtung 3 gelegt Wandler. wird. Der Schalter kann am Handstück selbst oder Die Fig. 1 zeigt ein zahnärztliches Handstück, h auch an einer anderen geeigneten Stelle, z.B. einer dessen Griffstück 1 ein c^ktro-mechanischer Wand- 60 Dentaleinrichtung, angeordnet sein. Die Wirkungsler 2 und die Bauteile einer Steuereinrichtung 3 zur weise ist folgende: Nach Schließen des Schalters 23 Erregung des Wandlers 2 untergebracht sind. Am wird eine positive GleichspannungUv über den Anvorderen Ende des elektro-mechanischen Wand- Schluß 14 an den Wandler 2 gelegt und dieser zu lers 2 ist ein Kupplungsteil 4 angeordnet, an dem be- einer gedämpften Schwingung in der Eigenfrequenz triebsmäßig lösbar ein Werkzeugs gehaltert ist. Die 65 des elektro-mechanischen Wandlers erregt. Die Erelektrischen Bauteile der Steuereinrichtung 3 sind zu regerfrequenz liegt bei 20 bis 40 kHz, also im Ultraeinem Block zusammengefaßt und an dem dem schallbereich. Die Schwingungen erzeugen im wewerkzeugseitigen Ende gegenüberliegenden Ende des sentlichen eine Längskontraktion des Schwingerpa-

ketes. Diese Längsschwingungen werden (vgt.Fig. 1) über das Kupplungsteil4 dem Werkzeugs übertragen. Die Längskontraktionen erzeugen durch die mechanische Kopplung mit dem Rückkopplungsglied 11 eine elektrische Spannung, die über die Leitung 15 der Basis des Transistorverstärkers 17 zugeführt wird, in dessen Ausgang über die Leitung 14 der elektro-.mechanische Wandler 2 liegt. Die rückgekoppelte verstärkte Spannung gelangt dadurch wieder auf den Wandler, so daß dieser nunmehr eine ungedämpfte Schwingung durchführt. Durch ein Verändern der Gleichspannung Uv wird die Sch*vingungsamplitude und damit die Ausgangsleistung des Wandlers verändert. Es wird dadurch ermöglicht, durch ein Verändern der Gleichspannung eine Leistungsregelung durchzuführen. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß der Aufwand an elektrischen Bauteilen für die Erregerschahung sehr klein ist. Da durch ist es besonders leicht möglich, die Gesamten Bauteile im Handstück unterzubringen nrd das Handstück im Querschnitt sehr klein zu halten. Dies ist auch dadurch möglich, daß die Abmessungen der Einzelschwinger 10 relativ klein sind. Der Wandler 2 ist nur 30 bis 50 mm lang, die Einzelschwinger — etwa dreißig an der Zahl — haben eine Stärke von etwa 0,3 mm und eine Kantenlänge von etwt; 8 bis 10mm. Wie aus der Darstellung in Fig. 1 ersichtlich ist, liegen die Einze'schwinger mit ihren Längsachsen parallel zur Längsachse des Handstückes.

Wie eingangs bereits erwähnt, sind lediglich zwei Leitungen für die Zuführung der elektrischen Energie erforderlich. Die Grundspannung der Gleichspannungsquelle Uv liegt bei 24 V. Bildet man das Anschlußteil des Handstücke« für den Zoleitungs- schlauch so aus, daß es an die üblichen Anschlußleitungen zur Versorgung elektro-motorischer Bohrantriebe angeschlossen werden kann, so kann das erfindungsgemäße Handstück an die regelbare Steuerelek- tronik eines elektromotorisch angetriebenen Bohrhandstückes angeschlossen werden. Der Vorteil liegt dann, daß an ein und denselben Versorgungsschlauch wahlweise ein elektro-motorich betriebenes Bohrhandstück oder auch das erfindungsgemäße Handstück angeschlossen werden kann. Die Bauteile der Steuereinrichtung zur Erregung des elektm-mechanischen Wandlers können auch im handstiickseiligen Anschlußteil de«. Zulcitungsschlauches angeordnet sein.

Das erfindungsgemäße Handstück kann je nach Ausführung des auf das Kupplungsteil 4 aufgesetzten Werkstücke= zum Z^hnsteinentfernen, zum Stopfen von Amalgam oder als Schneidwerkzeug verwendet werden. Als piezokcrarnischc: Material hat sich Barium-Titanat als besondcis vorteilhaft erwiesen. Es wird noch darauf hingewiesen, daß es auch im Rahmen der Erfindung liegt, als Wandler einen magr.etostriktiven Wandler vorzusehen, der mit dem Rückkopplungsglied mechanisch verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnärztliches Handstück mit einem darin angeordneten, mit hochfrequentem Strom erregbaren elektro-mechanischen Wandler und einem am vorderen Ende des Handstückes angeordneten, die mechanischen Schwingungen des Wandlers aufnehmenden Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erregung des elektro-mechanischen Wandlers dienenden Bauteile {16 bis 22) im Handstück eingebaut sind.

2. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (16 bis 22) im Handgriff (1) des Handstückes eingebaut sind.

3. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (16 bis 22) zu einem Block zusammengefaßt an dem dem Werkzeug abgewandten Ende des elektro-mechanischen Wandlers (2) angeordnet sind.

4. Zahnärztliches Handsück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-mechanische Wandler (2) mit einem Rückkopplungsglied (11) mechanisch verbunden ist, welches am Eingang einer Steuereinrichtung (3) angeschlossen ist.

5. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsglied (11) aus piezokeramischem Material besteht.

6. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-mechanische Wandler (2) aus einem sich in Längsrichtung des Handstückes erstrekkenden Körper aus piezokeramischem Material besteht.

7. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das werkzeugseitige Ende des elektro-mechanischen Wandlers (2) ein Kupplungsstück (4) zur betriebsmäßig lösbaren Halterung eines Werkzeuges (5) aufweist.

8. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem am Handstück angeschlossenen Zuleitungsschlauch zur Zuführung elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (16 bis 22) der Steuereinrichtung im handstückseitigen Anschlußteil des Zuleitungsschlauches (7) angeordnet sind.

9. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das dem Werkzeug abgewandte Ende des Handstückes mit einem Anschlußteil für den betriebsmäßig lösbaren Anschluß des Zuleitungsschlauches eines mit elektrischem Strom mpeisten. in seiner Speisespannung veränderbaren Handstückes versehen ist

10. Zahnärztliches Handstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektio-mechanische Wandler (2) aus mehieren plattenförmigen Einzelschwingern (10) besteht.

11. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisenennspannuni!: der Steuereinrichtung (3) 24 V beträgt.