DE60220042T2

DE60220042T2 - Zahnärztliches bürstenhandstück und verfahren zu dessen benutzung

Info

Publication number: DE60220042T2
Application number: DE60220042T
Authority: DE
Inventors: John W. Saint Paul DUBBE; Yvonne I. Saint Paul LUND
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: DE60220042D1; WO2002089632A1; JP2005500091A; EP1383407B1; ATE361686T1; EP1383407A1; US6554614B1

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine drehbare Bürste zum Gebrauch mit zahnärztlichen Handstücken. Die Bürste ist zum Glätten und Polieren von verschiedenen Zahnstrukturen wie etwa Zahnoberflächen, direkte Restaurationen und indirekte Restaurationen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In der Technik sind verschiedene zahnärztliche Geräte zum Glätten und Polieren von Zahnstrukturen bekannt. Viele dieser Geräte sind zu ihrer Verbindung mit einem zahnärztlichen Handstück mit Drehantrieb geeignet. Wenn das Gerät in der Mundhöhle eines Patienten benutzt wird, ermöglicht eine lösbare Verbindung zwischen dem Handstück und dem Gerät es dem Arzt, das Gerät zu seiner Entsorgung oder zur Desinfektion vor dem Gebrauch bei einem folgenden Patienten abzunehmen.
Bestimmte Arten zahnärztlicher Glätt- und Poliergeräte sind aus einer Mischung aus einem Grundmaterial, wie etwa Kunstharz, und einem Schleifmaterial, wie etwa Aluminiumoxid- oder Zirkonoxid-Partikeln, hergestellt. Das Kunstharz ist häufig aus einem flachen Material hergestellt, das es dem Gerät ermöglicht, sich während des Gebrauchs zu biegen und zu verformen, um die Berührung mit unregelmäßigen Zahnstrukturen zu erleichtern, wenn sich das Gerät dreht. Derartige Geräte sind in großer Formenvielfalt erhältlich, darunter Scheibenformen, Schalenformen, Flammenformen und Kegel oder „Spitzen".
Schalenförmige zahnärztliche Poliergeräte beispielsweise werden häufig als zum Polieren der Okklusalfläche von Zähnen am besten geeignet erachtet, weil die Höcker der Zähne in der Aussparung der Schale aufgenommen sein können. Andererseits werden zahnärztliche Poliergeräte mit kegelförmiger Gestaltung oder flammenförmiger Gestaltung als zum Polieren von Fissuren und interproximalen Zahnflächen am besten geeignet erachtet, da die Spitze des Kegels zum Gelangen in schmale Vertiefungen besser geeignet ist. Man ist allgemein der Meinung, dass scheibenförmige Poliergeräte am besten die Front- oder Labialflächen von Zähnen behandeln, da die Scheibe, wenn sich das Gerät dreht, zum Berühren einer größeren Fläche einer verhältnismäßig flachen Oberfläche besser geeignet ist.
Andere Arten von Glätt- und Poliergeräten, die mit einem zahnärztlichen Handstück benutzt werden, sind aus mehreren Borsten hergestellt, die mit einem Mittelstück verbunden sind. In manchen Fällen weisen die Borsten zusammen eine im Allgemeinen schalenförmige Gestaltung mit einer mittleren Aussparung auf, wobei die freien Enden der Borsten im Allgemeinen in einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sind. In anderen Fällen weisen die Borsten eine unterschiedliche Länge auf und sind derart angeordnet, dass die Borsten zusammen eine zugespitzte oder flammenförmige Gesamtgestaltung aufweisen, wobei sich die längeren Borsten in der Nähe der mittleren Drehachse des Mittelstücks befinden. Die Borsten sind separat hergestellt und durch Klammern der Borsten in einer Aussparung eines Metallmittelstücks miteinander verbunden.
Das Glätten und Polieren von Zahnstrukturen wird als wichtige Aufgabe für den Arzt erachtet, da es bei glatten Oberflächen in der Mundhöhle weniger wahrscheinlich ist, über einen Zeitraum hinweg Zahnbelag zurückzubehalten. Zudem ist es, wenn sich Zahnbelag angesammelt hat, etwas leichter, Zahnbelag von einer glatten Oberfläche in der Mundhöhle zu entfernen als im Vergleich zu einer Oberfläche, die rau ist. Infolgedessen wird der Arzt normalerweise Schritte unter nehmen, die zu gewährleisten helfen, dass jegliche neu angeordnete Restauration glatt und von Unebenheiten, Vertiefungen und dergleichen frei ist.
Außerdem ist eine Restauration mit einer glatten Außenfläche bei Berührung mit der Zunge, den Lippen oder anderem Gewebe in der Mundhöhle angenehmer. Ferner wird eine Restauration mit einer glatten Oberfläche häufig als ästhetisch ansprechender erachtet, da die glatte Oberfläche in höherem Maße Licht reflektiert als eine Oberfläche, die nicht so glatt ist. Eine glatte Oberfläche einer Zahnrestauration reflektiert Licht auf ähnliche Art und Weise wie die Lichtreflexion von benachbartem, natürlichen Zahnschmelz und ist infolgedessen weniger auffällig und strebt danach, mit der Oberfläche benachbarter Zähne zu verschmelzen.
Obgleich die oben beschriebenen zahnärztlichen Geräte heutzutage allgemein gebräuchlich sind, besteht ein andauernder Bedarf, den Stand der Technik zu verbessern, sodass das Glätten und Polieren von Zahnstrukturen erleichtert wird und Ergebnisse des Verfahrens aufgewertet sind. Vorzugsweise würden jegliche derartiger Verbesserungen die Effizienz des Arztes steigern und die Gesamtkosten der Zahnbehandlung nicht übermäßig erhöhen.
US-A-4 561 214 beschreibt ein Schleifwerkzeug für jeglichen Reib-, Feinschleif-, Polier- oder Glanzschleifzweck, beispielsweise zahnärztliche Anwendungen, mit einem Drehhalter, dessen Schaft drehbar ist, und mehreren winklig gleichmäßig beabstandeten, gestreckten Stücken, die axial von dem Halter vorstehen.
In US-A-6 126 533 ist eine geformte Schleifbürste mit einer Verstärkung mit mehreren Borsten, die sich davon erstrecken, beschrieben.
US-A-5 983 434 offenbart ein Borstendrehwerkzeug mit einer Verstärkung mit mehreren Borsten, die sich davon erstrecken, wobei die Borsten einen Querschnitt und bevorzugte Ausrichtung zum Steuern der Durchbiegung während der Drehung des Werkzeugs aufweisen.
In US-A-5 211 560 ist ein zahnärztlicher Polierapplikator zum Gebrauch mit einem zahnärztlichen Drehhandstück und ein Verfahren zu seiner Benutzung beschrieben, welcher durch einen Ringabschnitt und einen abnehmbar angebrachten Einwegspitzenabschnitt gekennzeichnet ist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich an eine verbesserte zahnärztliche Handstückbürste, die mit mehreren Borsten hergestellt ist. Wenn die Bürste nicht in Gebrauch ist, sind die Borsten in einer im Allgemeinen parallelen Gruppierung ausgerichtet. Bei der Drehung der Bürste konvergieren die äußeren Enden der Borsten jedoch und bilden eine konisch zulaufende Gesamtgestaltung mit einer verengten äußeren Spitze aus, wenn die Borsten mit Zahnstruktur in Berührung kommen. Die konisch zulaufende Gestaltung der Borsten ist besonders zum Glätten und Polieren von Vertiefungen in Zahnstruktur nützlich, wie etwa die interproximalen Flächen zwischen benachbarten Zähnen.
Vorzugsweise sind die Borsten einstückig mit einem Mittelstück als einheitlicher Körper geformt. Die Steifigkeit jeder Borste ist derart ausgewählt, dass jede Borste verhältnismäßig flexibel ist. Vorzugsweise ermöglicht es die Borstensteifigkeit den Borsten, mit verhältnismäßig niedrigen Drehgeschwindigkeiten zu konvergieren und sich mit verhältnismäßig hohen Drehgeschwindigkeiten, und/oder wenn erhöhter Druck ausgeübt wird, nach außen auszustellen, sodass bei Antreffen von verhältnismäßig flacher Zahnstruktur diese schnell geglättet oder poliert werden kann.
Die Dentalbürste der vorliegenden Erfindung passt sich gut an verschiedenerlei anatomische Oberflächen der Zähne an, darunter Höcker und Rillen von Okklusalflächen, durch interproximale Flächen definierte Vertiefungen und Labialflächen, die verhältnismäßig flach sind. Als solche muss der Arzt nicht mehr als eine Bürstenart während einer zahnärztlichen Glätt- und Polierprozedur benutzen. Die unabhängigen Borsten der Bürste biegen sich außerdem bei Berührung mit Zahnfleischgewebe leicht, sodass die Gefahr von unnötigem Gewebeabrieb oder -schaden vermieden ist.
Die Erfindung richtet sich in einem Aspekt außerdem an eine einstückig geformte Bürste, die ein Mittelstück und mehrere Borsten aufweist, die mit dem Mittelstück verbunden sind. Jede der Borsten weist eine Längsachse auf, die normalerweise einen Weg entlang verläuft, der parallel zu einer Bezugsachse ist, wobei die Borsten einstückig mit dem Mittelstück geformt sein, und wobei mindestens einige der Borsten eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,27 kg/m (0,015 lb/in) bis ungefähr 7,1 kg/m (0,4 lb/in) aufweisen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich an ein Verfahren zum Behandeln von Zahnstruktur. Das Verfahren weist die Tätigkeit des Bereitstellens von mehreren Borsten auf, die in Ruhestellung normalerweise entlang jeweiliger Wege ausgerichtet sind, die im Allgemeinen parallel zu einer bestimmten Bezugsachse verlaufen. Das Verfahren weist zusätzlich die Tätigkeit des Anwendens des freien Endes der Borsten auf die Zahnstruktur auf. Das Verfahren weist außerdem die Tätigkeit des Drehens der Borsten in einem Bogen um die Bezugsachse mit einer Geschwindigkeit auf, die zum Konvergieren eines freien Endes der Borsten zueinander genügt, um eine konisch zulaufende Gesamtgestaltung aufzuweisen, während die Borsten sich drehen und mit der Zahnstruktur in Berührung sind.
Weitere Details der Erfindung sind in den Merkmalen der Ansprüche definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht einer Bürste für ein zahnärztliches Mittelstück gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Seitenquerschnittsansicht der in 1 dargestellten Bürste;
3 ist eine Endansicht der in 1 und 2 dargestellten Bürste in Blickrichtung auf ein Vorderende der Bürste;
4 ist eine Endseitenansicht der in 1 bis 3 gezeigten Bürste in Blickrichtung auf ein rückwärtiges Ende der Bürste;
5 ist eine Perspektivansicht eines Dorns, der speziell zum Gebrauch mit der in 1 bis 4 gezeigten Dentalbürste angepasst ist; und
6 ist eine reduzierte Perspektivansicht eines Gebrauchsbeispiels der Dentalbürste gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Borsten der Bürste zum Konvergieren während der Drehung der Bürste streben, um das Glätten und Polieren einer Vertiefung zwischen benachbarten Zähnen eines Zahnarztpatienten zu erleichtern.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Bürste für ein zahnärztliches Handstück, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist, ist in 1 bis 4 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Bürste 10 weist ein Mittelstück 12 zusammen mit mehreren Borsten 14 auf, die mit dem Mittelstück 12 verbunden sind. In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, sind 35 Borsten 14 bereitgestellt, obgleich als Alternative auch eine größere oder kleinere Anzahl Borsten Benutzung finden kann.
Jede der Borsten 14 weist eine Längsachse auf, die normalerweise einen Weg entlang verläuft, der im Allgemeinen parallel zu einer Bezugsachse 16 ist, welche in 2 gezeigt ist. Die Bezugsachse 16 ist vorzugsweise entlang einer Mittelachse des Mittelstücks 12 ausgerichtet. Im Gebrauch wird die Bürste 10 in einem Bogen um die Mittelachse 16 gedreht, wie in den folgenden Absätzen detaillierter beschrieben wird.
Vorzugsweise weist jede der Borsten 14 eine konisch zulaufende Gestaltung mit einer Querschnittsform auf, die bei Annäherung an das freie, äußere Ende 18 der Borste 14 in der Fläche abnimmt. Ein Beispiel einer geeigneten Konizität ist 2,4 Grad, obgleich Konizitäten anderer Größenordnung ebenfalls möglich sind. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, liegen die äußeren Enden 18 aller Borsten 14 in einer gemeinsamen Bezugsebene, die senkrecht zu der mittleren Bezugsachse 16 verläuft, wie in 3 gezeigt.
Es sind mehrere verschiedene Bauweisen der Bürste 10 möglich. Beispielsweise liegt die Gesamtlänge der Borsten 14 vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,05 in (1,3 mm) bis ungefähr 0,25 in (6,3 mm), weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,10 in (2,5 mm) bis ungefähr 0,2 in (5 mm) und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,15 in (3,8 mm) bis ungefähr 0,2 in (5 mm). Zusätzlich weist das äußere freie Ende 18 jeder Borste 14 vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von ungefähr 0,008 in (0,2 mm) bis ungefähr 0,02 in (0,5 mm), weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,008 in (0,2 mm) bis ungefähr 0,016 in (0,4 mm) und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,008 in (0,2 mm) bis ungefähr 0,012 in (0,3 mm) auf. Das gegenüberliegende Ende jeder Borste 14 (d.h. die Basis der Borste 14) weist einen Durchmesser auf, der vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,012 in (0,3 mm) bis ungefähr 0,03 in (0,8 mm), weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,012 in (0,3 mm) bis ungefähr 0,02 in (0,5 mm) und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,012 in (0,3 mm) bis ungefähr 0,016 in (0,4 mm) liegt.
Die Anzahl der Borsten 14 kann ebenfalls schwanken. Die Anzahl der Borsten 14 befindet sich vorzugsweise im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 60, weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 30 bis ungefähr 55 und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 35 bis ungefähr 54. Eine größere oder kleinere Anzahl Borsten 14 ist jedoch ebenfalls möglich.
Die Länge des Mittelstücks 12 in Richtungen entlang der Bezugsachse 16 kann ebenfalls schwanken. Beispielsweise liegt die Gesamtlänge des Mittelstücks 12 vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,15 in (3,8 mm) bis ungefähr 0,25 in (6,3 mm), weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,175 in (4,4 mm) bis ungefähr 0,22 in (5,6 mm) und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,175 in (4,4 mm) bis 0,2 in (5,1 mm).
Die Bürste 10, die das Mittelstück 12 und die Borsten 14 aufweist, ist vorzugsweise als einzelne, einheitliche Komponente aus einem elastomeren Kunstharzmaterial einstückig geformt. Zu Beispielen von geeigneten Elastomermaterialien gehören segmentierte, thermoplastische Polyesterelastomere, segmentierte, thermoplastische Polyamidelastomere, Mischungen von thermoplastischen Elastomeren und thermoplastischen Polymeren und thermoplastische Ionomerelastomere. Besondere Beispiele von geeigneten, thermoplastischen Elastomeren sind die Elastomere Nr. 6356 und 5526 der Marke „Hytrel" von du Pont.
Vorzugsweise ist eine Anzahl Schleifpartikel in das Elastomermaterial eingebettet, das die Borsten 14 aufweist. Zu Beispielen geeigneter Schleifpartikel gehören Partikel aus geschmolzenem Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, wärmebehandeltem Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Titandiborid, Aluminium-Zirkonoxid, Diamant, Borkarbid, Zerdioxid, Aluminiumsilikaten, kubischem Bornitrid, Granat, Siliciumoxid und Kombinationen dieser Partikel. Ein Beispiel von besonders bevorzugten Schleifpartikeln weist eine Mischung von Aluminiumoxidpartikeln und Aluminium-Zirkonoxid-Partikeln auf.
Vorzugsweise weisen die Schleifpartikel eine Durchschnittsgröße im Bereich von ungefähr 0,1 Mikrometer bis ungefähr 1500 Mikrometer, weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 1 Mikrometer bis ungefähr 1000 Mikrometer und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 50 Mikrometer bis ungefähr 500 Mikrometer auf. Die Ladung der Partikel liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10 Gew.-Prozent bis ungefähr 50 Gew.-Prozent und weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 35 Gew.-Prozent bis ungefähr 40 Gew.-Prozent. Die Partikeldurchschnittsgröße wird typischerweise über die längste Dimension gemessen.
Die Schleifpartikel können eine präzise Form aufweisen oder unregelmäßig oder beliebig geformt sein. Zu Beispielen derartiger dreidimensionaler Formen gehören: Pyramiden, Zylinder, Kegel, Kugeln, Blöcke, Würfel, Vielecke und dergleichen. Alternativ können die Schleifpartikel verhältnismäßig flach sein und eine Querschnittform wie etwa Raute, Kreuz, Kreis, Dreieck, Rechteck, Quadrat, Oval, Achteck, Fünfeck, Sechseck, Vieleck und dergleichen aufweisen.
Optional weist das Harzmaterial ein Schmiermittel zur Verminderung der Reibung der Borsten 14 gegen die Zahnstruktur und der Wärmemenge auf, die andernfalls erzeugt würde. Da einige Schmiermittel für Verfeinerungsanwendungen geeignet sind, ist es bevorzugt, dass das geformte Polymer 28 ein Schmiermittel aufweist. Das Vorhandensein eines Schmiermittels in dem formbaren Polymer 28 vermindert die Reibung der Borste, die die Werkstückoberfläche berührt. Dies vermindert die Hitze, die beim Verfeinern des Werkstücks entsteht. Übermäßige Hitze kann bewirken, dass die Bürste einen Rückstand auf dem Werkstück zurücklässt oder das Werkstück anderweitig beschädigt. Zu geeigneten Schmiermitteln gehören Lithiumstearat, Zinkstearat, Kalziumstearat, Aluminiumstearat, Ethylenbisstearamid, Graphit, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Silikonverbindungen, beispielsweise nützlich mit Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren.
Ein Beispiel eines bevorzugten Silikonmaterials, das in der US-Patentschrift Nr. 5,849,052 beschrieben ist, ist ein Polysiloxan mit hohem Molekulargewicht mit folgender Formel (A):
wobei R, R', R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden sein könnte und ein Alkyl, Vinyl, Chloralkyl, Epoxid, Fluoralkyl, Chloro, Fluoro oder Hydroxy sein kann, und n 500 oder größer, vorzugsweise 1.000 oder größer, weiter bevorzugt 1.000 bis 20.000 und besonders bevorzugt 1.000 bis 15.000 ist.
Ein anderes bevorzugtes Polysiloxan ist ein Polydimethylsiloxan mit folgender Formel (B):
wobei R und R' gleich oder verschieden sein könnte und ein Alkyl, Vinyl, Chloralkyl, Aminoalkyl, Epoxid, Fluoralkyl, Chloro, Fluoro oder Hydroxy sein kann, und n 500 oder größer, vorzugsweise 1.000 oder größer, weiter bevorzugt 1.000 bis 20.000 und besonders bevorzugt 1.000 bis 15.000 ist.
Polysiloxane sind in zahlreichen verschiedenen Formen erhältlich, z.B. als die Verbindung selbst oder als Konzentrat. Zu Beispielen der Polymere, in die das Polysiloxan verbunden sein kann, gehören Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyamide, Polyacetal, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Poyesterelastomer, die alle handelsüblich sind. Silikonmodifiziertes Hytrel^TM ist als BY27-010 (oder M850-010) handelsüblich, und silikonmodifiziertes Nylon 6,6 ist als BY27-005 (oder M850-005) handelsüblich, beides von Dow Corning Company, Midland, Michigan, USA. Typischerweise könnten handelsübliche Konzentrate ein Polysiloxan in einem Massenanteil in Prozent im Bereich von 40 bis 50 enthalten; für die Zwecke der Erfindung ist jedoch jeglicher Massenanteil annehmbar, solange der gewünschte Massenanteil im Endprodukt erzielt sein kann. Schmiermittel können vorzugsweise in dem formbaren Polymer in einem Massenanteil von bis zu ungefähr 20 Prozent vorhanden sein (abgesehen von Schleifpartikelgehalt), und bevorzugt in einem Massenanteil von ungefähr 1 bis 15 Prozent, obwohl nach Wunsch mehr oder weniger verwendet werden kann.
Vorzugsweise weist jede der Borsten 14 eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,27 kg/m (0,015 lb/in) bis ungefähr 7,1 kg/m (0,4 lb/in), weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,36 kg/m (0,02 lb/in) bis unge fähr 6,6 kg/m (0,37 lb/in) und besonders bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,36 kg/m (0,02 lb/in) bis ungefähr 2,7 kg/m (0,15 lb/in) auf. Die Steifigkeit wird durch Messen der Kraft bestimmt, die zum Verschieben des äußeren Endes 18 der Borste 14 über eine bestimmte Entfernung notwendig ist, wenn das gegenüberliegende Ende derselben Borste 14 in einer ortsfesten Position gehalten ist. Es wurde beobachtet, dass die resultierenden Borsten 14 Prellen und Springen reduzieren, wenn die Bürste 10 über verschiedene Oberflächengestaltungen bewegt wird. Man geht davon aus, dass die Benutzung der Bürste 10 mit Borsten 14 mit einer Steifigkeit in den oben ausgeführten Bereichen das Glätten und Polieren von Zahnstrukturen erleichtert, weil sich Borsten 14 in der Nähe der Mitte des Mittelstücks 12 leicht biegen, um es den restlichen Borsten 14 in der Nähe des Umfangs des Mittelstücks 12 zu ermöglichen, in eine bessere Berührungsposition mit der Zahnstruktur zu kommen. Man geht davon aus, dass eine derartige Bauweise eine bessere, einheitlichere Kräfteverteilung auf die interessierende Zahnstruktur vorsieht, selbst wenn die Struktur verhältnismäßig uneben ist. Ferner sind in diesem Fall mehr der Borsten 14 mit der Oberfläche in Berührung.
Vorzugsweise sind die Borsten aus einem Material mit einem Biegemodul hergestellt, der im Bereich von ungefähr 50.000 psi bis ungefähr 120.000 psi und weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 60.000 psi bis ungefähr 110.000 psi liegt. Besonders bevorzugt sind die Borsten aus einem Material mit einem Biegemodul im Bereich von ungefähr 65.000 psi bis ungefähr 100.000 psi hergestellt. Der Biegemodul wird durch Befolgen des in ASTM D790 dargelegten Verfahrens bestimmt und unter Verwendung des Materials nach dem Schmelzen (d.h. mit jeglichen Schleifpartikeln oder anderem Zusatz) ausgeführt.
Vorzugsweise weist jede der Borsten 14 eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,27 kg/m (0,015 lb/in) bis ungefähr 7,1 kg/m (0,4 lb/in) und außerdem einen Biegemodul im Bereich von ungefähr 50.000 psi bis ungefähr 120.000 psi auf. Weiter bevorzugt weist jede der Borsten 14 eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,36 kg/m (0,02 lb/in) bis ungefähr 6,6 kg/m (0,37 lb/in) und außerdem einen Biegemodul im Bereich von ungefähr 60.000 psi bis ungefähr 110.000 psi auf. Besonders bevorzugt weist jede der Borsten 14 eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,36 kg/m (0,02 lb/in) bis ungefähr 2,7 kg/m (0,15 lb/in) und außerdem einen Biegemodul im Bereich von ungefähr 65.000 psi bis ungefähr 100.000 psi auf.
Ein Beispiel einer derzeit bevorzugten Bürste 10 weist 35 Borsten 14 auf, jede mit einer Gesamtlänge von ungefähr 0,2 in (5,1 mm). Jede der derartigen Borsten 14 weist ein äußeres, freies Ende 18 mit einem Durchmesser von ungefähr 0,012 in (0,3 mm) und einen Basisdurchmesser von ungefähr 0,02 in (0,5 mm) auf. Zudem beträgt die Gesamtlänge des Mittelstücks 12 ungefähr 0,2 in (5,1 mm). Der Durchmesser des Mittelstücks 12 neben der Basis der Borsten 14 beträgt ungefähr 0,25 in (6,3 mm). Vorzugsweise ist ein kleiner Übergang (wie etwa 0,005 in (0,13 mm)) an der Basis jeder Borste 14 zur Verbindung mit dem Mittelstück 12 vorgesehen, um dabei zu helfen, Belastungen, der die Bürste 10 beim Gebrauch ausgesetzt ist, zu verteilen und außerdem dabei zu helfen, die Gefahr unbeabsichtigter Abtrennung der Borsten 14 von dem Mittelstück 12 zu verringern. Die Bürste 10 ist unter Verwendung einer Mischung aus Elastomer der Marke „Hytrel", silikonmodifiziertes Schmiermittel der Marke „Hytrel" Nr. 6356 (Nr. MB50-010) in einer Menge von 10 bis 12 Gewichtsprozent und Schleifpartikeln in einer Menge von 35 bis 40 Gewichtsprozent hergestellt, und die Partikel sind Aluminiumoxidpartikel mit einer Größe von entweder 400 grit oder 220 grit (wie durch FEPA-Standards festgelegt).
Mehrere andere Kunstharzmaterialien, Schleifpartikel, Schmiermittel und Zusätze sind außerdem möglich. Beispiele von derartigen anderen Materialien sind in den US-Patentschriften Nr. 5,679,067 , 5,903,951 , 5,915,436 und 6,126,533 des Anmelders dargelegt.
Wie in 4 gezeigt, weist das Mittelstück 12 der Büste 10 eine Aussparung 20 auf, die vom rückwärtigen Ende des Mittelstücks 12 zu den Borsten 14 hin verläuft. Die Aussparung 20 weist ein Paar flacher, paralleler Seiten, die einander zugekehrt sind, zusammen mit zwei gekrümmten Endwänden auf, die die parallelen Seiten miteinander verbinden. Die Aussparung 20 ist dazu geeignet, einen Dorn abnehmbar aufzunehmen, der seinerseits mit einer Spannvorrichtung eines zahnärztlichen Handstücks verbunden ist.
5 stellt einen beispielhaften Dorn 30 zum Gebrauch mit der Bürste 10 dar. Der Dorn 30 weist eine Zunge 32 mit einer Form auf, die die Form der Aussparung 20 ergänzt. Vorzugsweise ist die Gesamtform der Zunge 32 in Bezugsebenen senkrecht zu einer Mittelachse des Dorns 30 etwas größer als die Form der Aussparung 20, sodass die Zuge 32 in Reibungseinpassung in der Aussparung 20 aufgenommen ist. Die Reibungseinpassung ist ausreichend raumfest, um die Bürste 10 bei gewöhnlichem Gebrauch auf dem Dorn 30 zu halten, und ist doch derart gebaut, dass die Bürste 10 durch Wegziehen der Bürste 10 von dem Dorn 30 unter Ausübung von Fingerdruck ohne übermäßige Kraft entkoppelt werden kann.
Der Dorn 30 weist außerdem einen Flansch 34 auf, der sich der Zunge 32 benachbart befindet. Der Flansch 34 begrenzt die Einfügung der Zunge 32 in die Aussparung 20. Zudem sieht der Flansch 34 eine unnachgiebige Fläche zum Kontakt mit dem Mittelstück 12 beim Gebrauch der Bürste 10 vor, um weiter zu gewährleisten, dass sich die Bürste 10 nicht übermäßig verformt und bei einem zahnärztlichen Vorgang versehentlich von dem Dorn 30 löst.
Der Dorn 30 weist außerdem einen Schaft 36 mit einer etwa zylinderförmigen Gestaltung auf. Das äußere Ende des Schafts 36 weist einen abgeflachten Bereich sowie Kerbe 38 zur lösbaren Verbindung mit einer Schnelllösekupplung eines zahnärztlichen Handstückantriebs auf. Es sind verschiedene zahnärztliche Handstücke erhältlich, und auf Wunsch kann die Gestaltung des Schafts 36 von der in der Zeichnung gezeigten abweichen, damit es mit einem bestimmten interessierenden Handstück zusammenpasst. Beispielsweise kann der Schaft glatt sein und keine Kerbe aufweisen.
Als Alternative können die Bürste 10 und der Dorn 30 permanent miteinander verbunden sein. Optional sind die Bürste 10 und der Dorn 30 gleichzeitig als einzige Einheitskomponente geformt. Als andere Option sind die Bürste 10 und der Dorn 30 durch einen Spritzprozess (unter Verwendung gleicher oder unähnlicher Materialien) zusammen geformt oder durch Überformen (oder einen Stapelgussprozess) geformt.
6 ist eine Darstellung einer beispielhaften Benutzung der Bürste 10 und des Dorns 30 während einer zahnärztlichen Glätt- und Polierprozedur. Wie gezeigt, ist die Bürste 10 mit dem Dorn 30 und der Dorn wiederum mit dem zahnärztlichen Handstück 50 verbunden. Wenn das Handstück 50 in Betrieb gesetzt ist, wird die Bürste 10 um die Bezugsmittelachse 16 gedreht. Vorzugsweise liegt die Drehgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 4.000 U/min bis ungefähr 12.000 U/min. Es sind auch niedrigere oder höhere Geschwindigkeiten anwendbar.
Wenn das Mittelstück 12 um die Bezugsachse 16 gedreht wird, streben die äußeren Enden 18 der Borsten 14 danach zu konvergieren, wenn sie mit Zahnstruktur in Berührung sind. Wenn sie konvergiert sind, bilden die Borsten 14 zusammen eine konisch zulaufende, Kegelstumpfgesamtgestaltung, wobei die äußeren Enden 18 simultan alle die äußeren Enden 18 jeder benachbarten Borste 18 berühren. Als solches sind im Wesentlichen mehr der äußeren Enden 18 von den äußeren Enden 18 von benachbarten Borsten beabstandet. Vorzugsweise verlaufen die äußeren Abschnitte der Borsten 14 zu einem Punkt hin, der von den äußeren Enden 18 beabstandet ist. Als Alternative könnten die Borsten 14 jedoch derart geformt sei, dass die äußeren Abschnitte der Borsten 14 zusammen eine konische Gesamtgestaltung aufweisen, wenn das Mittelstück 12 gedreht wird.
Das in 6 gezeigte Gebrauchsbeispiel stellt die Borsten 14 zu einer im Allgemeinen kegelstumpfförmigen Gesamtgestaltung hin konvergierend dar. Die konisch zulaufende Form stellt die Gesamtform der kombinierten Borsten 14 und nicht lediglich der Borsten 14 dar, die derzeit mit der Struktur in Berührung sind, wenn sich die Bürste 10 dreht. Diese konisch zulaufende Form ist zum Glätten und Polieren von Vertiefungen in Zahnstruktur besonders nützlich. Zu Beispielen von Vertiefungen in Zahnstruktur gehören Flächen (wie etwa Rillen) in der Nachbarschaft von Höckern der Zähne, wie in 6 gezeigt. Zu anderen Beispielen geeigneter Vertiefungen in Zahnstruktur gehören jedoch Fissuren, interproximale Flächen und Hohlraumherstellungen von natürlicher Zahnstruktur. Zudem können zu den Vertiefungen eine Oberfläche einer Krone, Brücke oder anderen Restauration gehören. Auf Wunsch kann die Bürste 10 auf die Vertiefung einer indirekten Restauration Anwendung finden, bevor die Restauration in der Mundhöhle des Patienten angeordnet wird.
In bestimmten Fällen können die Borsten 14 der zahnärztlichen Bürste 10 danach streben, sich nach außen auszustellen anstatt zu konvergieren, wenn die Borsten 14 mit einer verhältnismäßig flachen Oberfläche in Berührung kommen und die Bezugsachse 16 senkrecht zu dieser Fläche steht. Ein Ausstellen der Borsten 14 kann bei Drehung des Mittelstücks 12 mit höheren Geschwindigkeiten und/oder erhöhtem Druck gegen die Zahnstruktur beobachtet werden. Eine derartige Ausstellbewegung ermöglicht es dem Arzt, verhältnismäßig große Flächen von Zahnstruktur und Restaurationen wie etwa Labial- oder Frontflächen der Zähne des Patienten schnell zu glätten und zu polieren. Die ausgestellte Gestaltung verhilft dazu, die vom Arzt zur Fertigstellung der Behandlung benötigte Zeit zu verringern, sodass sowohl für den Arzt als auch für den Patienten eine Zeitersparnis verwirklicht ist.
Ein weiterer Vorteil der Dentalbürste 10 ist, dass sich die Borsten 14 beim Gebrauch unabhängig voneinander verschieben können und sich leicht biegen oder verformen können, wenn Kontakt mit oralem Gewebe hergestellt ist. Infolgedessen können sich die Borsten beim Gebrauch leicht biegen und damit zu einer Anpassung an die Form der interessierenden Fläche verhelfen. Zudem ist es weniger wahrscheinlich, dass die unabhängig beweglichen Borsten 14 Zahnfleischgewebe oder anderes Weichgewebe zu verletzen, falls die Bürste 10 diese versehentlich berührt.
Die Bürste 10 ist bei Orthodontieprozeduren ebenfalls nützlich. Beispielsweise kann die Bürste 10 zum Präparieren einer Zahnfläche vor dem Verkleben einer Orthodontieklammer mit dem Zahn benutzt werden. Zudem kann die Bürste 10 zum Entfernen von Klebstoff von der Zahnschmelzfläche benutzt werden, wenn die Klammern bei der Beendigung einer Orthodontiebehandlung abgenommen werden.
Im Allgemeinen umgehen die Schleifpartikel, die in den Borsten 14 eingebettet sind, das Erfordernis, eine Paste zum Polieren der Zahnstruktur zu benutzen. Es kann auf Wunsch jedoch eine Paste mit der Bürste 10 benutzt werden. Wenn eine Paste benutzt wird, kann das Streben der Borsten 14 zum Konvergiere nach innen dabei helfen, die Paste in der Bürste 10 zu halten, sodass weniger Paste von den Borsten 14 freigeschleudert und vergeudet wird.
Der Fachmann wird erkennen, dass an der Bürste 10 vielerlei Modifikationen und Zusätze vorgenommen werden können. Entsprechend soll die Erfindung nicht als auf die besonderen Bauweisen und Benutzungsverfahren wie detailliert oben und in den beiliegenden Zeichnungen dargelegt begrenzt erachtet werden, sondern stattdessen nur durch einen angemessenen Anwendungsbereich der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims

Dentalbürste, aufweisend: ein Mittelstück (12), das zur Verbindung mit einem zahnärztlichen Handstückdorn (30) angepaßt ist; und mehrere Borsten (14), die mit dem Mittelstück (12) verbunden sind, wobei jede der Borsten eine Längsachse aufweist, die normalerweise einen Weg entlang verläuft, der parallel zu einer Bezugsachse (16) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten (14) einstückig mit dem Mittelstück (12) geformt sind, und wobei mindestens einige der Borsten (14) eine Steifigkeit im Bereich von ungefähr 0,27 kg/m (0,015 lb/in) bis ungefähr 7,1 kg/m (0,4 lb/in) aufweisen.
Bürste für ein zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, wobei die Borsten (14) aus einem thermoplastischen Material hergestellt sind und eine Anzahl Schleifpartikel aufweisen.
Bürste für ein zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2, wobei alle der Borsten (14) aus einem Elastomermaterial hergestellt sind.
Bürste für ein zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel Aluminiumoxidpartikel, Aluminium-Zirkonoxid-Partikel oder eine Kombination aus Aluminiumoxidpartikeln und Aluminium-Zirkonoxid-Partikeln aufweisen.
Bürste für ein zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Borsten (14) eine im Allgemeinen konisch zulaufende Gestaltung mit einer Querschnittsform aufweist, die bei Annäherung an das äußere Ende (18) in der Fläche abnimmt.
Bürste für ein zahnärztliches Handstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Borsten (14) ein thermoplastisches Material mit einem Biegemodul im Bereich von ungefähr 50.000 psi bis ungefähr 120.000 psi aufweisen.
Verfahren zum Behandeln von Zahnstruktur, aufweisend: Bereitstellen von mehreren Borsten (14), die in Ruhestellung normalerweise entlang jeweiliger Wege ausgerichtet sind, die im Allgemeinen parallel zu einer bestimmten Bezugsachse (16) verlaufen; Anwenden des freien Endes (18) der Borsten (14) auf die Zahnstruktur; und Drehen der Borsten (14) in einem Bogen um die Bezugsachse (16) mit einer Geschwindigkeit, die zum Konvergieren eines freien Endes (18) der Borsten (14) zueinander genügt, um eine konisch zulaufende Gesamtgestaltung aufzuweisen, während die Borsten (14) sich drehen und mit der Zahnstruktur in Berührung sind.
Verfahren zum Behandeln von Zahnstruktur nach Anspruch 7, wobei die Tätigkeit des Anwendens des freien Endes (18) der Borsten (14) auf die Zahnstruktur die Tätigkeit des Polierens oder Glättens der Zahnstruktur aufweist.
Verfahren zum Behandeln von Zahnstruktur nach Anspruch 7 oder 8, wobei die konisch zulaufende Gesamtgestaltung eine kegelförmige oder kegelstumpfförmige Gestaltung ist.
Verfahren zum Behandeln von Zahnstruktur nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei jede der Borsten (14) eine konisch zulaufende Gesamtgestaltung aufweist.