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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Erhitzungsgerät zum Vorwärmen von
Dentalmaterial(ien) vor deren klinischer Verwendung und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorwärmen von einer Compule (von
Compulen) mit Dentalmaterial auf eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur
vor deren klinischer Verwendung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde festgestellt, dass viele Dentalmaterialien Eigenschaften
haben, die durch Erwärmung
kurz vor der klinischen Anwendung verbessert werden können. Beispiele
derartiger Dentalmaterialien umfassen Ätzmittel, Bleichmittel, Dentalzemente,
Abdruckmaterialien und speziell lichthärtende Materialien für Dentalrestaurationen.
All diese Dentalmaterialien können über eine
Spendervorrichtung, wie beispielsweise eine Spitze, abgegeben werden.
Gegenwärtig
ist es üblich,
Dentalmaterial(ien), insbesondere Material für Dentalrestaurationen in Einheitsdosierungen
mit einem abnehmbaren Abschnitt der Abgabevorrichtung zu verpacken,
der im Folgenden als „Compule" bezeichnet wird.
Die Verwendung eines Spenders erleichtert die Handhabung und die
Abgabe des Dentalmaterials (der Dentalmaterialien) aus der Compule direkt
in den Mund des Patienten.
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Lichthärtende Materialien
für Dentalrestaurationen
sind als Ersatz für
Silberamalgam populär
geworden und haben den Vorteil, dass sie an die Farbe der Zähne angepasst
und vor dem Aushärten
in der Zahnkavität
sowohl in ihrer Kontur als auch in ihrer Form angepasst werden können. Lichthärtende Dentalmaterialien
sind Komposite aus nichtreaktivem Monomer und Füllmaterial, die so formuliert
sind, dass sie bei Einstrahlung von Licht durch photochemische Reaktionen
polymerisieren. Im Allgemeinen sind lichthärtende Restaurationsmaterialien
für den dentalen
Gebrauch typischerweise als Paste formuliert und polymerisieren
bei Einstrahlung von Licht im Bereich von 300–500 Nanometer. Die Konzentration des
Füllmaterials
im Komposit wird so hoch wie möglich
eingestellt, um die Festigkeit zu maximieren und liegt typischerweise
zwischen 75 und 90% der Zusammensetzung. Je höher die Füllmaterialkonzentration ist,
desto viskoser und schwieriger ist das Material abzugeben, zu handhaben
und zu polymerisieren. Außerdem
ist es bei vielen Zahnärzten üblich, Compule
mit nichthärtenden
Materialien für
Dentalrestaurationen vor dem klinischen Einsatz einzufrieren. Der
Zweck der kühlen
Lagerung ist es, die natürliche Erzeugung
von freien Radikalen innerhalb des Materials zu verlangsamen und
somit die Haltbarkeit des Materials zu verlängern. Allerdings ist die Viskosität des Komposits
auch temperaturabhängig
und je niedriger die Temperatur ist, desto viskoser wird das Material.
Die Fließfähigkeit
des lichthärtenden
Materials und dessen Fähigkeit,
sich den Feinheiten der vorbereiteten Zahnkavität anzupassen wird beeinträchtigt,
wenn nicht für
einen ausreichenden Zeitraum gesorgt wird, in welchem sich das eingefrorene Kompositmaterial
wieder auf Raumtemperatur erwärmen
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wurde
festgestellt, dass wenn man Compule mit einem lichthärtendem
Kompositmaterial unmittelbar vor der klinischen Verwendung auf eine
höhere
Temperatur als die Umgebungstemperatur vorwärmt, der Umwandlungsgrad, d.
h. der prozentuale Anteil von in ein Polymer umgewandeltes unreagiertes
Monomer in dem Kavitätspräparat deutlich
erhöht
wird. Zudem wird durch Vorwärmen
der Compule mit lichthärtendem
Kompositmaterial dessen Viskosität
drastisch verringert, was eine noch höhere Füllmaterialbeladung in dem Kompositmaterial
erlaubt und dem aus der Compule herausgedrückten Restaurationsmaterial
ermöglicht, sich
besser an die Wände
der präparierten
Kavität und
an die Feinheiten des Kavitätspräparats anzupassen.
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Die
Hauptvorteile des Vorwärmens
von Compulen mit lichthärtendem
Material vor der klinischen Verwendung sind die Folgenden:
- (1) verbesserte Monomerumwandlung,
- (2) verbesserte Materialhärte,
- (3) verbesserte Verschleißfestigkeit,
- (4) verbesserte Farbstabilität,
und
- (5) verbesserte Festigkeit.
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Einige
oder alle der gleichen Vorteile werden auch verwirklicht, wenn andere
Dentalmaterialien als lichthärtende
Restaurationsmaterialien vor der klinischen Verwendung vorgewärmt werden.
Beispielsweise wird ein Bleichzusammensetzung, die ein Bleichmittel
auf Peroxidbasis enthält,
bei höheren Temperaturen
aktiver. Somit wird die Leistungsfähigkeit zahlreicher Dentalmaterialien,
die vor der klinischen Verwendung erwärmt werden, verbessert und ihre
Anwendungsdauer erfindungsgemäß verringert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Verbesserung der Aushärtung
eines lichthärtenden Kompositmaterials
für Dentalrestaurationen,
welches nichtreaktives Monomer (nichtreaktive Monomere) und Füllstoffe
enthält,
bei Bestrahlung mit Licht umfasst im wesentlichen den Schritt des
Vorwärmens des
Kompositmaterials für
Dentalrestaurationen auf eine höhere
Temperatur als die Umgebungstemperatur vor der bei der klinische
Anwendung stattfindenden Einstrahlung von Licht.
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Die
erfindungsgemäße Heizeinrichtung
zum Erwärmen
des Dentalmaterials vor dem klinischen Einsatz umfasst eine Basis,
einen oberen Abschnitt, der abnehmbar auf der Basis montiert ist
und eine oder mehrere Compule trägt,
die lichthärtendes
Kompositmaterial für
Dentalrestaurationen enthalten, wobei der obere Abschnitt aus einem
leitfähigen
Material besteht und wobei die Basis ein Gehäuse für einen Thermostaten, einen
Stromanschluss zur elektrischen Verbindung des Thermostaten mit
einer Stromquelle und ein Heizelement zur gleichmäßigen Erwärmung des
oberen Abschnitts auf eine durch den Thermostaten vorgegebene erhöhte Temperatur umfasst,
um die Compule auf die erhöhte
Temperatur vorzuwärmen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist;
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2 eine
Querschnittsdarstellung der Heizeinrichtung der 1 ist,
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3 eine
Draufsicht der Heizeinrichtung der 1 mit abgenommenem
Deckel ist,
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4 ein
Schaubild ist, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur vor
der Aushärtung und
dem Anteil der in Polymere umgewandelten Monomere darstellt;
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5 ein
weiteres Schaubild ist, das den Einfluss von verschiedenen Temperaturen
auf die Viskosität
eines typischen Kompositharzes für
Dentalzwecke vor der Aushärtung
darstellt, wobei die Viskositätsunterschiede
durch Messung der mittleren Dickenvariation des Materials bei jeder
Temperatur dargestellt sind;
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6 ein
weiteres der 5 entsprechendes Schaubild ist,
welches zeigt, dass der Zusammenhang zwischen der Temperatur und
der (durch Dickenvariation gemessenen) Viskosität des vorgehärteten Dentalmaterials
nichtlinear ist;
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7 eine
alternative Anordnung der Compule für die Heizeinrichtung der 1 zeigt;
und
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8 eine
weitere alternative Anordnung der Compule zeigt, bei der kleine
Spritzcompule mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung verwendet werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
bevorzugte erfindungsgemäße Heizeinrichtung 10 ist
in den 1, 2, 3, 7 und 8 dargestellt
und umfasst eine Basis 12 mit einem auf der Basis 12 montierten,
abnehmbaren oberen Abschnitt und einem abnehmbaren Deckel 15. Die
Heizeinrichtung 10 kann in einer beliebigen geeigneten
Geometrie und Größe ausgebildet
sein. In der Ausführungsform
der 1 ist die Basis 12 zylindrisch. Die Basis 12 weist
eine Ausnehmung 13 auf, in welcher ein Thermostat 16 und
ein Stromanschluss 17 montiert sind. Die Basis 12 trägt den abnehmbaren
oberen Abschnitt 14. Die Basis 12 kann aus einem
beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise Kunststoff oder
Metall bestehen. Der Stromanschluss 17 führt von
der Ausnehmung 13 in der Basis 12 zum Rand 18 der
Basis 12, um den Thermostaten 16 elektrisch mit
einer geeigneten (nicht dargestellten) externen elektrischen Stromquelle
zu verbinden. Obwohl nicht dargestellt, kann die Heizeinrichtung 10 auch
mit einer wiederaufladbaren Batterie betrieben werden. Der Thermostat 16 kann
auch in einer Schaltung mit einer geeigneten (nicht dargestellten)
Lichtquelle für
sichtbares Licht verbunden sein, um eine visuelle Anzeige zu vermitteln,
dass der Thermostat in Betrieb ist und die Einheit die Betriebstemperatur
erreicht hat.
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Der
Thermostat 16 ist elektrisch mit einem Heizelement 20 zur
Bildung einer elektrischen Wiederstandsheizung verbunden, um den
oberen Abschnitt 14 auf eine kontrollierte Temperatur zu
erwärmen.
Das Heizelement 20 ist ein leitfähiges Material in Form eines
faserartigen Drahtes oder eines Flachleiters aus Graphit, Wolfram,
Kupfer oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material in einer serpentinenartigen
oder anderen geometrischen Anordnung, um eine elektrische Serienschaltung
mit dem Thermostaten 16 zu bilden. Das Heizelement 20 ist
in ein Kunststoff-, Keramik- oder Gummielement eingebettet, so dass
eine ebene Oberfläche
gebildet wird, die mit einer ebenen leitfähigen Platte 21 verbunden ist,
auf welcher der obere Abschnitt 14 ruht. Die ebene Platte 21 ist
abnehmbar auf den Sockel 12 befestigt und bildet eine planare
Fläche,
um den oberen Abschnitt 14 der Heizeinrichtung 10 gleichmäßig zu erwärmen. Der
Thermostat 16 und das Heizelement 20 sind kommerziell
als einzelne Einheit erhältlich. Der
Thermostat 16 regelt die Temperatur des Heizelementes 20.
Ein beliebiger herkömmlicher
Thermostattyp kann zu diesem Zweck verwendet werden, der vorzugsweise
so eingestellt ist, dass die Temperatur des Heizelementes 20 auf
eine geeignete erhöhte
Temperatur über
Umgebungstemperatur gebracht wird, vorzugsweise aber zwischen 100°F und 140°F. Die optimale
Temperatureinstellung des Heizelementes liegt für lichthärtende Dentalmaterialien bei
etwa 130°F.
Sie könnte
für Bleichmittel
oder andere auf den Zahnschmelz aufgetragene Dentalmaterialien höher sein.
Eine zu hohe Temperatur würde
zu einer Schädigung
der Zahnpulpa führen.
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Der
abnehmbare obere Abschnitt 14 der Heizeinrichtung 10 besteht
aus einem leitfähigen
Material, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Messing oder Edelstahl
und ruht auf der ebenen Platte 21, die aus einem ähnlichen
leitfähigen
Material hergestellt sein kann. In dem oberen Abschnitt 14 der
Heizeinrichtung 10 sind ein oder mehrere Schlitze 22 vorgesehen,
um eine entsprechende Anzahl von Compulen 25 mit lichthärtendem
Restaurationsmaterial aufzunehmen. Wenn der obere Abschnitt 14 erwärmt wird,
dient er beim Abnehmen von der Basis 12 als Wärmesenke,
um die Compule über
einen längeren Zeitraum
auf einer relativ gleichmäßigen Temperatur zu
halten. In der Ausführungsform
der 1 sind vier Compule 27 dargestellt, die
symmetrisch in Schlitzen 22 angeordnet sind, welche um
90° versetzt
voneinander positioniert sind. Der Deckel 15 sitzt über der Heizeinrichtung 12,
damit die Compule 25 im wesentlichen von einem geschlossenen
Raum 27 umgeben sind, um die Erwärmung der Compule 25 zu
erleichtern. Ein Isolierelement 28, vorzugsweise ein O-Ring (oder
O-Ringe) aus Kautschuk oder Kunststoff umgibt den oberen Abschnitt 14,
damit der obere Abschnitt 14 bei der erhöhten Temperatur,
auf welche die Compule 25 erwärmt wurde, von der Basis 12 abgenommen
und zu einem Dentaltablett transportiert werden können.
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Die
Konstruktion der einzelnen Compule 25 ist nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung. Zum Einsatz mit unterschiedlichen Spendern
sind unterschiedliche Compulenkonstruktionen, kommerziell erhältlich.
Die Compule 25 wird im allgemeinen am Ende des Spenders
befestigt und haben eine definierte Form mit einer offenen Spitze 29 an
deren distalem Ende, das in einem geeigneten Winkel zur zentralen
Achse der Compule 25 angeordnet ist. Wie in den 3 und 7 gezeigt,
wird lichthärtendes Material
aus den Compulen 25 durch Befestigen jeder Compule an einer
herkömmlichen
Spenderspritze in eine Dentalkavität abgegeben. Wie in 8 gezeigt,
kann die Heizeinrichtung alternativ auch dazu verwendet werden,
eine Kombination von Compule und Spenderspitze 31 zu erwärmen. Solche
Kombinationen aus Compule und Spenderspritze(n) 31 sind
gegenwärtig
kommerziell erhältlich.
Der obere Abschnitt 14 der Heizeinrichtung weist einen
ringförmigen
Kanal 30 zur Aufnahme der Spitzen 29 der Compulen 25 auf.
Die 7 und 8 zeigen alternative Anordnungen
zur Aufnahme unterschiedlicher Compulen/Spritzen-Konstruktionen.
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Erfindungsgemäß wurde
festgestellt, dass sich das reaktive Monomer in dem lichthärtenden Material
in einer im wesentlichen linearen Beziehung über einen Temperaturbereich,
der sich von einer Tiefkühltemperatur
von –6,6°C (20°F) bis zu
einer erhöhten
Temperatur von 65,6°C
(150°F)
erstreckt, in ein Polymermaterial umwandelt. Dies konnte durch die
graphisch in 4 dargestellten Daten bestätigt werden,
wobei ein übliches
kommerziell erhältliches photoaktivierbares
Kompositmaterial verwendet wurde, das als Herculite XRV, Shade A2
bezeichnet und von Kerr/Sybron aus Orange, Kalifornien, hergestellt wird.
Eine geringe Materialmenge wurde zwischen zwei Mylarstreifen gepresst
und für
30 Minuten auf vorgegebenen Temperaturwerten konditioniert. Eine herkömmliche
Dentallichthärteeinheit
wurde ebenfalls in jeder Temperaturumgebung angeordnet. Während es
sich in der Umgebung befand, wurde der Testkörper 60 Sekunden lang einer
kontrollierten Intensität
(500 mW/cm2) des Aushärtelichtes ausgesetzt. Nach
der Belichtung wurde die Probe 24 Stunden lang im Dunkeln gelagert.
Der Grad der Monomerumwandlung wurde anschließend mittels eines Infrarotspektrometers
(FTIR) und mit standardisiertem Verfahren der statistischen Analyse
ermittelt. 4 zeigt den Zusammenhang der
Monomerumwandlung mit der Temperatur vor dem Aushärten. Die 5 und 6 zeigen
den Einfluss der Temperatur auf die Viskosität, wobei die Viskosität durch
Dickeschwankungen des Materials bestimmt wurde, d. h. ein weniger
viskoses Material zeigt eine geringere Dicke. Die 5 und 6 bestätigen das
Konzept der vorliegenden Erfindung, wonach eine Erhöhung der Temperatur
des lichthärtenden
Materials über
die Umgebungstemperatur und insbesondere über 37,8°C (100°F) und optimalerweise auf 54,4°C (130°F) vor dem
klinischen Einsatz das Aushärten unerwarteter
Weise verbessert.