DE69515632T2

DE69515632T2 - Dentales behandlungssytem

Info

Publication number: DE69515632T2
Application number: DE69515632T
Authority: DE
Inventors: J. Gallant; N. Gleeman; S. Parker
Original assignee: American Dental Tech
Current assignee: American Dental Tech
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: EP0726737A1; NZ290590A; CN1135713A; AU709490B2; US5525058A; EP0726737A4; EP0726737B1; AU3137195A; WO1996002207A1; CN1051917C; US5746596A; ATE190480T1; DE69515632D1; DE726737T1; CA2179912A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme, die in der Praxis der Zahnheilkunde verwendet werden, und insbesondere auf Systeme zum Abfräsen, Aushöhlen und Mattschleifen von Zähnen oder zugeordneten Zahnstrukturen mittels feinverteilter Schleifmaterialien, die in einem Fluidstrom enthalten sind.
Die Verwendung von schleifmittelhaltigen Fluidströmen zur Zahnbehandlung ist seit langem bekannt. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 2,661,537 von Angelt eine Anlage zur Zahnbehandlung mit einem unter relativ hohem Druck stehenden Strahl, der mit Schleifmittelteilchen beladen ist. Die Verwendung solcher Anlagen hat im Zusammenhang mit dem Reinigen der Zähne zwar ein beträchtliches Maß an Erfolg erzielt, im allgemeinen aber ist in der zahnmedizinischen Industrie in bezug auf die Verwendung solcher Anlagen zum Abfräsen, Aushöhlen oder Mattschleifen der Zähne bisher kein Erfolg zu verzeichnen. Der Anmeldet hat festgestellt, daß dieser mangelnde Erfolg auf einige bisher unerkannte Nachteile zurückzuführen ist, die im Zusammenhang mit Anlagen des von Angelt beschriebenen Typs stehen.
Beispielsweise erfordert das Abfräsen oder das Mattschleifen der Zähne mit Gas/Schleifmittel- Strömen häufig eine Fluidquelle bei einem Druck von wenigstens etwa 120 psig (1 psi absolut = 0,0689 bar = 1 psi atm. + 1 psig).
Leider ist Druckluft im Bereich von etwa 60 bis 80 psig jedoch im allgemeinen der höchste in einer Zahnarztpraxis verfügbare Druck. Um diese Beschränkung aufzuheben, beschreibt das Angell-Patent die Verwendung von Zylindern, die CO&sub2;-Gas unter einem Druck von etwa 800 psig enthalten, als Quelle für Druckfluid.
Der Anmeldet stellte jedoch fest, daß die Verwendung von Druckgas in dieser Form mit zahlreichen Nachteilen verbunden ist. Beispielsweise fand der Anmeldet heraus, daß ein wichtiger Faktor zur erfolgreichen Durchführung des Abfräsens, Mattschleifens und/oder Aushöhlens von Zahnschmelz eine richtige Regulierung und Steuerung des Drucks ist, bei dem solche Behandlungen durchgeführt werden. Eine solche genaue Steuerung und Regulierung ist aber bei dem von Angelt beschriebenen System schwer zu erzielen. Ein Grund für diese Schwierigkeit sind die sehr großen Druckunterschiede zwischen dem zum Betrieb des Systems erforderlichen Druck (z. B. 100 bis 120 psig) und dem Druck, mit dem das Gas geliefert wird (800 psig). Dabei ist insbesondere die Genauigkeit der Druckregulierungseinrichtung meist umgekehrt proportional zum Druckunterschied innerhalb des Regulierungsgerätes. Daher nimmt die Genauigkeit des regulierten Drucks meist ab, wenn sich der Druckunterschied erhöht.
Ein weiterer Nachteil der bei Angelt beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß sie nur zwei Druckniveaus für das zum Betreiben des Systems verwendete Fluid liefern kann. Der Anmeldet hat festgestellt, daß dies ein weiterer Grund für den mangelnden Erfolg bekannter Geräte ist. Es ist aufgrund der Vielfalt zahnmedizinischer Arbeiten, die der Zahnarzt durchführt, äußerst wünschenswert, mit mehr als zwei verschiedenen und unterschiedlichen Druckniveaus zu arbeiten. Die bei Angelt beschriebene Einrichtung kann Fluid jedoch nur mit zwei verschiedenen Drücken liefern. Dies hat zur Folge, daß es beim Arbeiten mit dem zahnmedizinischen Instrument an der erforderlichen Präzision fehlt.
Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, daß eine Zufuhr von Gas in komprimierter Form in Zylindern vorgesehen ist. Angesichts des eingesetzten, beträchtlichen Gasvolumens wird der Zylinderaustausch zu einer großen Erschwernis. Somit stellte der Anmeldet fest, daß die Verwendung einer Einrichtung der von Angelt beschriebenen Art bei Behandlungsschritten, bei denen mit schleifmittelhaltigen Fluidströmen gearbeitet wird, von Nachteil ist.
Die bisherige Verwendung schleifmittelhaltiger Fluidströme zur Behandlung von Zähnen hatte auch den Nachteil, daß eine beträchtliche Menge an überschüssigen und/oder nach der Verwendung übriggebliebenen Schleifmittelteilchen während der Operation im Bereich des Mundes verbleiben. Die Gegenwart solcher Schleifmitteiteilchen ist nicht nur unangenehm für den Patienten, der behandelt wird, sondern kann auch für den die Operation durchführenden Zahnarzt ein Hindernis darstellen. Dieser Nachteil ist beim Abfräsen und beim Mattschleifen der Zähne besonders relevant, da der relativ hohe Druck, der für solche Vorgänge erforderlich ist, manchmal zu einer Wolke oder einem Nebel aus überschüssigen oder nach der Verwendung verbleibenden Schleifmittelteilchen führt, die dem Zahnarzt die Sicht auf den zu behandelnden Bereich erschweren. Dieser Nachteil wurde bisher nicht vollständig überwunden.
In unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 634914, die unter die Bestimmungen gemäß Artikel 54(3) EPÜ fällt, ist ein Zahnbehandlungsgerät zur Verwendung in Kombination mit einer Druckfluid- Quelle bei einem Anfangsdruck beschrieben und beansprucht, wobei das Gerät folgendes umfaßt:
(a) eine Druckwähleinrichtung zur wahlweisen Bereitstellung des Fluids zumindest unter einem ersten und einem zweiten Druck, wobei der erste und der zweite Druck relativ zum Anfangsdruck erniedrigt sind;
(b) eine Schleifmittel-Mischeinrichtung zum Zusammenbringen von Schleifmittelteilchen mit dem Fluid aus der Druckwähleinrichtung, um einen schleifmittelhaltigen Fluidstrom bereitzustellen;
(c) eine Düseneinrichtung zur Zufuhr des schleifmittelhaltigen Fluidstroms an die Zähne oder eine zugeordnete Zahnstruktur eines Patienten, und
(d) eine Einrichtung zum Reinigen des Gerätes stromabwärts der Schleifmittel-Mischeinrichtung, wobei die Einrichtung zum Reinigen einen Abzweigungskanal zwischen der Schleifmittel- Mischeinrichtung und der Düseneinrichtung aufweist. Das Gerät dieser gleichzeitig anhängenden Anmeldung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Reinigen für ein Abziehen von Schleifmittelteilchen durch den Abzweigungskanal durch Anwendung eines unteratmosphärischen Drucks eingerichtet ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte Zahnbehandlungssysteme bereitzustellen, die Schleifmittelteilchen enthaltende Druckfluidströme einsetzen, um Zähne oder eine zugeordnete Zahnstruktur wirksam abzuschleifen, auszuhöhlen und abzufräsen. Mit einer zugeordneten Zahnstruktur sind hier Füllungen, Komposite, Facetten, Kronen, Kappen, Amalgam und dergleichen gemeint.
Die vorliegende Erfindung stellt ein System zur Durchführung einer zahnmedizinischen Behandlung an Zähnen oder einer zugeordneten Zahnstruktur mittels von einem Fluidstrom getragener Schleifmittelteilchen bereit, wobei das Gerät folgendes umfaßt:
(a) eine Quelle für unter Druck stehendes Fluid;
(b) eine Drucksteuereinrichtung mit einem Einlaß, der mit der Quelle für unter Druck stehendes Fluid verbunden ist, um den Druck des von einem Auslaß der Steuereinrichtung zugeführten Fluids zu steuern;
(c) eine Quelle für Schleifmittelteilchen;
(d) eine Mischeinrichtung, die mit dem Auslaß und mit der Quelle für Schleifmittelteilchen verbunden ist, um das Fluid und die Schleifmittelteilchen zur Bildung eines schleifmittelhaltigen Fluidstroms zusammenzubringen, und
(e) eine Düseneinrichtung zur Abgabe des schleifmittelhaltigen Stroms an den Zahn oder die Zahnstruktur, der (die) der zahnmedizinischen Behandlung unterzogen wird,
und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drucksteuereinrichtung ein Servoventil mit dem Einlaß und dem Auslaß, elektrisch steuerbare Ventilmittel, die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnet sind, und ein elektrisches Steuerterminal umfaßt, wobei die Ventilmittel auf Änderungen des Pegels eines elektrischen Steuersignals an dem elektrischen Steuerterminal zum Anpassen der Ventilmittel an irgendeinen aus einer Vielzahl wählbarer Zustände gewählten Zustand reagieren, um den Druck des Fluids am Auslaß auf einen Druckwert aus einer entsprechenden Vielzahl unterschiedlicher Druckwerte einzustellen. Vorzugsweise gibt es mindestens drei dieser wählbaren Zustände. Die Merkmale (a) bis (e) sind ebenfalls in der EP-A-634 914 (Gallant) offenbart.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Servoventil durch manuell betätigbare Steuereinrichtungen auf den gewählten Zustand einstellbar.
Vorzugsweise werden Mittel bereitgestellt, die auf den Druck des Fluids am Auslaß reagieren und ein entsprechendes Ausgangssignal liefern. In einem solchen Fall kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein, die auf das Ausgangssignal anspricht, um den erfaßten Druck visuell anzuzeigen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und als Beispiel für ihre Durchführung werden nun Zahnbehandlungssysteme zur Durchführung einer Dentalbehandlung an Zähnen oder einer zugeordneten Zahnstruktur mittels von einem Fluidstrom getragener Schleifmittelteilchen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die Bauteile eines Zahnbehandlungssystems darstellt;
die Fig. 2 bis 4 Blockdiagramme, welche die Druck-Wähleinrichtung 103 aus Fig. 1 zeigen, die auch in unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 634 914 beschrieben ist. Wenngleich sie nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, so ist sie doch mit aufgenommen, um bestimmte Aspekte der Anforderungen für Druckwähleinrichtungen zu illustrieren;
die Fig. 5 und 5A Blockdiagramme, die ein System aus Fig. 1 in Vergrößerung zeigen, und Fig. 5B eine Ansicht zur Darstellung der Schleifmittelzuführeinrichtung aus Fig. 1 mit ihren Steuerelementen;
Fig. 6 ein weiteres Blockdiagramm, das die Bauteile eines Zahnbehandlungssystems zeigt;
Fig. 6A ein Absaugsystem;
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweistufige Absaugdüse;
Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm, das die allgemeine Anordnung einer Drucksteuereinrichtung zur Verwendung bei einem Zahnbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Steuereinrichtung eine Druckwähleinrichtung 103 aufweist und mit einem Servoventil versehen ist, und
die Fig. 9 und 10 ausführlichere schematische Blockdiagramme von Teilen der Anordnung aus Fig. 8.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Zahnbehandlungssysteme und Dentalkomponenten, die zur Verwendung in Verbindung mit solchen Systemen bestimmt sind. Der Begriff "Behandlung" bezieht sich, so wie er hier verwendet wird, auf jede Operation zum Ändern des physischen Zustandes der Zähne oder des Zahnfleisches durch Beaufschlagung derselben mit einem schleifmittelhaltigen Fluidstrom; und der Begriff "Zähne" bezieht sich auf Zähne in ihrem natürlichen Zustand sowie auf Zähne, die durch frühere zahnärztliche Behandlung gefüllt oder anderweitig verändert wurden.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Zahnbehandlungssystems, das mit einem Betriebsfluid-Strom arbeitet, der durch eine Leitung 100 geliefert wird. Das dargestellte System umfaßt die folgenden Komponenten: eine Fluid-Zuführeinrichtung 101, die an die Leitung 100 angeschlossen ist, um einen Strom dieses Fluids bei einem Anfangsdruck in eine zweite Leitung 102 zu liefern; eine Druckwähleinrichtung 103, die mit dem Strom in der Leitung 102 verbunden ist, um wahlweise einen Fluidstrom in einer Leitung 104 bei wenigstens einem ersten oder zweiten Druck bereitzustellen, wobei jeder dieser Drücke niedriger als ungefähr der Anfangsdruck des Stroms in der Leitung 102 ist; Mittel 105, die mit der Leitung 104 verbunden sind, um den Fluidstrom in Leitung 104 mit Schleifmittelteilchen zu kombinieren und damit einen schleifmittelhaltigen Fluidstrom in einer Zuführleitung 106 zu bilden; und eine Griffeinrichtung 107, die mit der Leitung 106 zur Abgabe oder Bereitstellung eines Stromes oder Fluidstrahls 108 gegen den Zahn oder die Zahnstruktur des zu behandelnden Patienten verbunden ist.
Die Druckwähleinrichtung 103 weist vorzugsweise auch Mittel zur wahlweisen Lieferung eines im wesentlichen schleifmittelfreien Druckfluid-Stroms zur Griffeinrichtung 107 über eine Leitung 109 auf. Somit können bevorzugte Systeme des in Fig. 1 dargestellten Typs alternativ und wahlweise in einer ersten Betriebsart, bei der der schleifmittelhaltige Strom zur Griffeinrichtung 107 geliefert wird, oder in einer zweiten Betriebsart, bei der ein im wesentlichen schleifmittelfreier Strom in die Griffeinrichtung geleitet wird, betrieben werden. Der Anmelder hat herausgefunden, daß äußerst wünschenswerte und vorteilhafte Eigenschaften mit Zahnbehandlungssystemen verbunden sind, die eine derartige Druckwähleinrichtung aufweisen. Die Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung dienen z. B. dazu, schleifmittelhaltige Fluidströme zum Abfräsen von Zähnen bereitzustellen, wie dies bei der Vorbereitung zum Füllen von Löchern mit Amalgam oder dergleichen erforderlich ist. Während das Loch durch den schleifmittelhaltigen Strom erweitert wird, können die Schleifmittelteilchen manchmal dazu neigen, sich in dem Loch abzusetzen oder anzusammeln und in dem Loch eine Schicht aus Schleifmittelteilchen zu bilden. Die Gegenwart dieser Schicht kann wiederum die Wirksamkeit des Schneidevorgangs unter bestimmten Bedingungen vermindern. Daher ist es äußerst wünschenswert, daß das Zahnbehandlungssystem der vorliegenden Art wahlweise zwischen einem mit Schleifmittel arbeitenden Modus und einem ohne Schleifmittel arbeitenden Modus betreibbar ist, so daß eine solche Schicht durch Anblasen mit einem Luftstrom leicht entfernt werden kann. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung schleifmittelfreier Luft ein Trocknen des behandelten Zahns bewirkt, wodurch die Wirksamkeit beim Fräsen und beim Abschleifen verbessert wird.
Wie oben beschrieben, besteht eine wichtige Überlegung zum Erreichen eines erfolgreichen Betriebs von Zahnbehandlungssystemen darin, in welchem Maße das System die präzise Steuerung und Regulierung des Fluid-Betriebsdrucks zuläßt. Diese Überlegung ist insofern wichtig, als die Regulierung des Fluiddrucks die Steuerung des Einflusses des schleifmittelhaltigen Stromes auf den Zahn unterstützt. Die Geschwindigkeit, mit der Schleifmittelteilchen dem Fluidstrom zugeführt werden, ist jedoch häufig auch ein wichtiger Faktor für das Erreichen eines erfolgreichen Systembetriebs. Der Fluiddruck und die Schleifmittel-Zuführgeschwindigkeit beeinflussen nämlich beide die Fräs- oder Schleifeigenschaften des Fluidstroms. Zudem wurde festgestellt, daß eine spezifische Übereinstimmung oder Beziehung zwischen dem Fluiddruck und der Schleifmittel- Zuführgeschwindigkeit bestehen sollte, um Ergebnisse zu erzielen, die durchweg gewerblich akzeptabel sind. Eine ungeeignete Einstellung dieser zwei Betriebsparameter kann jedoch einen effizienten Betrieb des Zahnbehandlungssystems verhindern. Die Druckwähleinrichtung 103 umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals 110 zur Steuerung der Rate, mit der die Schleifmittel-Zuführeinrichtung 105 dem Fluidstrom in der Leitung 104 Schleifmittel zuführt. Das vorliegende System arbeitet vorzugsweise so, daß das Steuersignal 110 dem gewählten Druck entsprechend moduliert wird. Auf diese Weise sind die Systeme in der Lage, eine Schleifmittel- Zuführrate zu erzeugen, die genau an den gewählten Druck und damit auch an den gewünschten Betrieb angepaßt ist. Allgemein läßt sich feststellen, daß Schleifmittelpulver bei relativ niedrigem Druck dazu neigt, sich an relativ niedrigen Stellen im System anzusammeln, während höhere Drücke oberhalb eines bestimmten Druckes, je nach Auslegung der Systeme, durch Bewegen von Luft mit einer höheren Geschwindigkeit die Bewegung des gesamten verfügbaren Pulvers bewirken.
Das vorliegende System weist gegebenenfalls eine (in den Fig. 6 und 7 dargestellte) Einrichtung 112 zum Ansetzen am Mund der zu behandelnden Person auf, um überschüssige und/oder nach dem Einsatz verbliebene Schleifmittelteilchen in dem und um den Mund herum zu entfernen.
Die vorliegenden Systeme können wahlweise auch einen Dentallaser der Art, wie sie z. B. in den US- Patenten Nr. 5,055,048, erteilt am B. Oktober 1991, und 4,940,411, erteilt am 10. Juli 1990, beschrieben sind, umfassen oder mit diesen verbunden sein. Gemäß solchen bevorzugten Ausführungsformen weisen die vorliegenden Behandlungssysteme außerdem noch Mittel auf, um einen Laserlichtstrahl auf die Zähne des zu behandelnden Patienten zu richten. Auf diese Weise kann der Zahnarzt oder ein anderer auf zahnmedizinischem Gebiet Tätiger das vorliegende System verwenden, um alternativ und wahlweise die Zähne des Patienten mit einem schleifmittelhaltigen Fluidstrom oder mit einem Dentallaser zu behandeln.
Die Komponenten der vorliegenden Systeme können zusammen oder getrennt in einem oder mehreren geeigneten Gehäuse(n) untergebracht sein. Bei bestimmten Ausführungsformen wird es jedoch bevorzugt, wenn die Zahnbehandlungssysteme in eine für sich stehende, tragbare Einheit aufgenommen sind, die an zahlreiche Orte transportiert und an die entsprechende örtliche Stromversorgung und Fluidquelle angeschlossen werden kann. Bei diesen Ausführungsformen sind die Bauteile vorzugsweise zusammen an oder in einem relativ kompakten Gehäuse angebracht.

A. Fluidzuführeinrichtung

Die Natur und der Charakter der Fluidzuführeinrichtung 101 der vorliegenden Erfindung können in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren, wie dem jeweils verwendeten Betriebsfluid, sehr unterschiedlich sein. Das Material, das den durch die Leitung 100 zugeführten Fluidstrom umfaßt, kann im Rahmen der Erfindung ebenfalls stark variieren, was von solchen Faktoren wie Kosten und Verfügbarkeit abhängt, und die Verwendung einer großen Vielfalt von Materialien liegt im erfindungsgemäßen Bereich. Das Fluid gemäß der vorliegenden Erfindung weist jedoch vorzugsweise ein gasförmiges Material und besonders bevorzugt Luft auf.
Es versteht sich auch, daß die Bauweise der Fluidzuführeinrichtung 101 in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie dem Druck des verwendeten Betriebsfluids unterschiedlich sein kann. Beispielsweise ist vorgesehen, daß bei bestimmten Ausführungsformen die Fluidquelle in der Leitung 100 bei einem Druck bereitgestellt wird, der hoch genug ist, um die Zahnbehandlungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung ohne eine zusätzliche Verdichtung zu betreiben. Bei diesen Ausführungsformen kann die Fluidzuführeinrichtung 101 z. B. einfach eine Zuführleitung zum Transport des Fluids von dessen Quelle zur Druckwähleinrichtung 103 umfassen. Wie oben erwähnt, ist das bevorzugte Fluid, d. h. Luft, jedoch im allgemeinen in Zahnarztpraxen nur bei Drücken vorhanden, die auf etwa 60 bis höchstens etwa 90 psig begrenzt sind. Diese Betriebsfluidquelle ist aufgrund ihrer guten Verfügbarkeit und ihrer niedrigen Kosten bevorzugt. Luft bei diesen Drücken kann zwar für zahlreiche zahnmedizinische Anwendungen akzeptabel sein, aber der Anmeldet stellte fest, daß diese Drücke nicht ausreichen, um die bevorzugten Mattschleif- und Fräsvorgänge durchzuführen, für die das vorliegende System besonders gut geeignet ist. Insbesondere stellte der Anmeldet fest, daß erfolgreiche Fräs-, Schleif- und Mattschleifvorgänge eine Gasquelle mit einem Druck von etwa 80 bis 200 psig erfordern. Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die bevorzugte Fluidquelle daher Betriebsluft mit einem Druck von weniger als etwa 80 bis etwa 90 psig auf, und die Fluidzuführeinrichtung 101 umfaßt Mittel zum Erhöhen des Drucks der Betriebsluft auf mehr als etwa 80 psig, und noch bevorzugter auf einen Druck von etwa 80 bis etwa 200 psig.
Die Druckerhöhungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine von mehreren bekannten Strukturen zur Erhöhung des Drucks des gewählten Fluidmediums umfassen. Die Wahl einer bestimmten Druckerhöhungseinrichtung hängt von zahlreichen Faktoren, wie der Flußrate, Druckunterschieden, Abdichtungsverfahren, Schmierverfahren, Stromverbrauch, Wartbarkeit und Kosten, ab. Es ist daher vorgesehen, daß die Druckerhöhungseinrichtung im Rahmen der Erfindung zahlreiche Formen aufweisen kann. Für Ausführungsformen, bei denen das Betriebsfluid ein Gas ist, wird in Betracht gezogen, daß die Druckerhöhungseinrichtung z. B. folgendes umfassen kann: Ventilatoren, und zwar sowohl axiale als auch zentrifugale; Kompressoren, sowohl axiale wie auch zentrifugale; Kreiselgebläse; Kolbenverdichter, sowohl einstufige als auch zweistufige; und Ejektoren. Für Ausführungsformen, bei denen das bevorzugte Fluid Luft ist, umfaßt die bevorzugte Einrichtung zur Erhöhung des Fluiddrucks einen Luftdruckverstärker des Typs, wie er z. B. von Haskel Incorporated, Burbank, Kalifornien 97502, als Modell Nr. MAA-2.5. vertrieben wird.
Die Fluidzuführeinrichtung 101 weist gemäß bevorzugten Ausführungsformen auch eine Einrichtung zum Speichern des Druckfluids auf. Vorzugsweise umfaßt die Fluidzuführeinrichtung 101 außerdem auch eine Einrichtung zur Stabilisierung des Drucks des Fluidstroms in der Leitung 102. Gemäß einfachen und wirksamen Ausführungsformen dienen die Mittel zum Speichern des Druckfluids auch als Mittel zur Stabilisierung des Drucks des Fluidstroms 102. Beispielsweise wird die Luft, die aus der Druckerhöhungseinrichtung austritt, bei der bevorzugten Ausführungsform zu einem Fluidzuführbehälter transportiert, der zur Erhaltung eines Druckluft-Reservoirs eingerichtet ist. Dieser Fluidzuführbehälter bildet nicht nur ein Hochdruck-Reservoir, sondern dient auch zum Puffern oder Dämpfen der Druckspitzen oder -fluktuationen, die bei Betriebsluft zur Zahnbehandlung häufig auftreten. Für bevorzugte Ausführungsformen, insbesondere diejenigen, bei denen das vorliegende System ein im wesentlichen tragbares System ist, umfaßt der Fluidzuführbehälter eine Luftspeicherflasche, die in der Lage ist, wenigstens einen Kubikfuß Luft bei einem Druck von etwa 250 psi zu halten. Auf diese Weise werden Fluktuationen des Drucks des Fluids, das aus der Fluidzuführeinrichtung austritt, minimiert.

B. Einrichtung zum wahlweisen Verringern des Fluiddrucks

Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Zahnbehandlungssysteme besteht in der Bereitstellung einer Einrichtung 103 zum wahlweisen Verringern des Drucks des Fluidstroms in der Leitung 102. Insbesondere wird durch die Einrichtung 103 das Betriebsfluid bei mindestens zwei und bevorzugt mindestens drei verschiedenen Druckniveaus wahlweise verfügbar, wobei diese verschiedenen Druckniveaus vorzugsweise jeweils niedriger als etwa der Anfangsdruck des durch die Fluidzuführleitung 101 gelieferten Fluids sind, aber im wesentlichen über dem atmosphärischen Druck liegen. Es ist zwar vorgesehen, daß zahlreiche Strukturen zur Verwendung für die Druckwähleinrichtung in Fig. 2 eingerichtet werden können, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, aber die Druckwähleinrichtung 103 umfaßt eine Einlaßverteileinrichtung 114, die an die Fluidzuführeinrichtung 101 angeschlossen ist, um zumindest eine erste und eine zweite Strömungsbahn 116 bzw. 117 für das Betriebsfluid zu bilden. Die erste und die zweite Strömungsbahn 116 bzw. 117 weisen jeweils bevorzugt eine Druckreguliereinrichtung 118 bzw. 119 zum genauen Regulieren des Drucks in einem stromabwärtigen Abschnitt der Strömungsbahn auf. Sofern sich aus dem Zusammenhang nicht klar anderes ergibt, bezieht sich der Begriff "stromabwärts" auf den Bereich der Strömungsbahn, der stromabwärts der Druckreguliereinrichtung liegt, und "stromaufwärts" weist auf den Bereich der Strömungsbahn hin, der sich stromaufwärts der Druckreguliereinrichtung befindet. Jede Strömungsbahn ist somit durch ihre jeweilige Druckreguliereinrichtung in einen stromaufwärtigen Hochdruckabschnitt und in einen stromabwärtigen Niederdruckabschnitt aufgeteilt.
Die Strömungsbahnen können in paralleler Anordnung angeschlossen sein. Das bedeutet, daß die Verteileinrichtung 114 so ausgebildet ist, daß der stromaufwärtige Druck in der ersten Strömungsbahn 116 im wesentlichen etwa gleich dem stromaufwärtigen Druck in der zweiten Strömungsbahn 117 ist. Die Einrichtung 103 zur wahlweisen Druckverringerung ist mühelos anpaßbar und gut dazu geeignet, das Betriebsfluid wahlweise bei drei oder mehr Druckniveaus zu liefern, wobei jedes dieser Druckniveaus geringer als etwa der Anfangsdruck des von der Fluidzuführeinrichtung bereitgestellten Fluids ist. Der Anmeldet stellte fest, daß dies besonders vorteilhaft für die Bereitstellung eines Zahnbehandlungssystems ist, das gut zur Verwendung bei jeder der folgenden drei Zahnbehandlungen geeignet ist: Abfräsen, Mattschleifen und Abschleifen. Somit ist es besonders bevorzugt, daß die Einlaßverteileinrichtung 114 Mittel zur Ausbildung einer ersten Strömungsbahn, einer zweiten Strömungsbahn und einer dritten Strömungsbahn aufweist, wobei jede dieser Strömungsbahnen in einer parallel verlaufenden Anordnung angeschlossen ist. Die Verwendung einer derartigen Anordnung läßt den Einsatz von drei verschiedenen, genau steuerbaren Betriebsdrücken für das Zahnbehandlungsinstrument zu. Der Anmeldet stellte fest, daß dies ein wichtiges Merkmal solcher bevorzugten Ausführungsformen ist, da es eine Flexibilität der Anwendung unter gleichzeitiger Beibehaltung einer genauen Steuerung und Regulierung des erforderlichen Fluidstroms ermöglicht. Zum Einsatz bei Anwendungen, bei denen das Reinigen der Zähne vorgesehen ist, kann eine vierte parallel verlaufende Strömungsbahn vorgesehen werden, wobei der Druck in der vierten Strömungsbahn auf ein Niveau eingestellt wird, das niedriger als die anderen Druckniveaus ist.
Nun sei speziell auf Fig. 3 Bezug genommen, in der die Einrichtung 103 zur wahlweisen Druckverringerung, die nicht zur Erfindung gehört, vorzugsweise selektive Ventilmittel 120 und 121 in einem Abschnitt, bevorzugt in einem stromabwärtigen Abschnitt, jeder der Strömungsbahnen 116 und 117 zur wahlweisen Blockierung und Freigabe des Fluidstroms durch die entsprechenden Strömungsbahnen aufweist. Es ist vorgesehen, daß zahlreiche Ventile des bekannten Typs, die in der Industrie erhältlich sind, zur Verwendung für diesen Zweck anpaßbar sind. Diese Ventile sind vorzugsweise Magnetventil-betätigte Hochdruckventile einer dem Fachmann bekannten Art. Jede der Strömungsbahnen weist bevorzugt auch in einem stromabwärtigen Abschnitt derselben Mittel 124 und 125 zum Vermeiden eines Rückstroms von Druckfluid auf. Die Rückstrom-Sperrmittel sind vorzugsweise in einem Abschnitt der Strömungsbahn angebracht, der stromabwärts der Ventilmittel 120 und 121 liegt. Bei einer typischen Anordnung umfassen die Mittel 124 und 125 jeweils ein Sperrventil in der unmittelbar stromabwärts der Ventilmittel 120 bzw. 121 verlaufenden Strömungsbahn, wobei jedes dieser Sperrventile von jeder beliebigen, dem Fachmann bekannten Art und Bauweise sein kann. Zusätzlich sollten Filter 122 zum Entfernen unerwünschter Bruchstücke oder Teilchen aus dem Fluid in einem stromabwärtigen Abschnitt der Strömungsbahnen aufgenommen sein. Die Filter sind besonders wichtig, um zu verhindern, daß Schleifmittel zurück in die Magnetventilbetätigten Ventile und in die Sperrventile gelangt, wodurch ein Versagen der Anlage vermieden wird.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist die direkte Zufuhr von Gas in den Einlaß des Schleifmittelteilchen-Zuführsystems bei einem Druck nahe bei, jedoch etwas unterhalb des niedrigeren jedes der mit der Einrichtung zur wahlweisen Druckverringerung erzeugten Betriebsdrücke vorgesehen. Aus Gründen, die später noch deutlich werden, ist es wichtig, daß das Schleifmittelteilchen-Zuführsystem beim Starten, vor der Auswahl eines bestimmten Betriebsdrucksniveaus, sofort durch die Zufuhr regulierter Luft unter Druck aktiviert wird. Zu diesem Zweck liefert eine Abzweigungsleitung 123 bei Systemen, in denen Betriebsluft bei Drücken von etwa 80 psig in der Leitung 100 verfügbar ist, regulierte Luft direkt von der Leitung 100 zur Luft/Schleifmittel-Einheit 105. Zur Regulierung des Drucks dieser Luftzufuhr ist ein Druckregulator 126 vorgesehen, der den Druck in der Leitung 123 bei einer voreingestellten Grenze, z. B. zwischen etwa 60 und etwa 80 psig, hält.
Die Einrichtung 103 zur wahlweisen Druckverringerung umfaßt vorzugsweise eine Steuereinrichtung 127 zur Bereitstellung eines Steuersignals (mit gestrichelter Linie dargestellt) an die Ventilmittel 120 und 121, um dadurch die Ventilmittel wahlweise zu öffnen und/oder zu schließen. Wenn das Ventilmittel ein Magnetventil ist, kann die Steuereinrichtung ein Magnetventil für jedes der Ventile und einen elektrisch betätigten Schaltkreis zum Öffnen und Schließen des Magnetventils umfassen, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.
Die Druckverringerungseinrichtung 103 weist vorzugsweise auch eine Auslaßverteileinrichtung 128 auf, die an die Strömungsbahnen 116 und 117 angeschlossen ist. Die Funktion der Auslaßverteileinrichtung 28 besteht darin, der Luft/Schleifmittel-Einrichtung 105 eine Fluidquelle 104 mit dem gewählten Druck zur Verfügung zu stellen. Deshalb umfaßt die Auslaßverteileinrichtung 128 bevorzugt eine zwischen einem stromabwärtigen Abschnitt jeder der Strömungsbahnen 116 und 117 und der Schleifmittel-Abgabeeinrichtung angeschlossene Leitung.
Die Einrichtung 103 zum wahlweisen Verringern des Druckes weist vorzugsweise auch eine Druckabbaueinrichtung zum Abbau von Fluiddruck auf, der über dem für den jeweiligen Vorgang gewählten Druck liegt. Wichtige Funktionen der Druckabbaueinrichtung bestehen darin, sicherzustellen, daß der Druck des Fluids sofort auf den gewählten Druck eingestellt wird, und außerdem, daß er aufgrund einer Systemstörung nicht unerwartet und unerwünscht in deutlichem Maße den Druck übersteigt, der von dem Zahnarzt oder einem anderen auf dem Dentalgebiet Tätigen gewählt wurde. Vorzugsweise ist auch eine Steuereinrichtung vorgesehen, um die Abbaueinrichtung wahlweise so zu steuern, daß der Aktivierungsdruck der Abbaueinrichtung dem maximalen Druck in dem von den Zahnärzten gewählten Druckbereich entspricht oder etwas größer als dieser ist. Der Begriff "Aktivierungsdruck" bezieht sich, so wie er hier verwendet wird, auf den Druck, bei dem das Druckabbausystem den Druckaufbau im System herabsetzt.
Es versteht sich, daß die Bereitstellung eines solchen Druckabbaus eine wichtige Überlegung darstellt. Beispielsweise bietet die Abbaueinrichtung eine Möglichkeit, sofort einen gewählten Druck herzustellen, und läßt den im Gesundheitswesen Tätigen darauf vertrauen, daß das gewünschte Druckniveau zuverlässig auf den gewählten Druck eingestellt ist. Außerdem wäre es unerwünscht und möglicherweise schädlich für den Patienten, wenn der Betriebsdruck im Zahnbehandlungssystem plötzlich und unbeabsichtigt über den gewählten Betriebsdruck steigen würde. Sollte dies geschehen, würden die Flußrate und der Druck des Düsenstrahls, der aus dem Dental-Handgerät austritt, unerwartet über den gewünschten Druckbereich hinaus ansteigen. Dieser unerwartete und unerwünschte Anstieg kann nicht nur die Wirksamkeit der gewünschten Zahnbehandlung vermindern, sondern in Abhängigkeit vom Ausmaß des Druckanstiegs dem Patienten bei der Behandlung auch Schaden und Verletzungen zufügen. Deshalb ist es wichtig und äußerst wünschenswert, daß die Zahnbehandlungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung Mechanismen aufweisen, die gewährleisten, daß der gewünschte Druck zuverlässig erzeugt wird und ein solch unerwarteter Druckanstieg nicht auftritt.
In Fig. 4 ist eine Anordnung für den stromabwärtigen Abschnitt der Druckwähleinrichtung 103 dargestellt, die ebenfalls nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Gemäß Fig. 4 weist das System, wie auch in Fig. 1 gezeigt, Mittel zur Bereitstellung eines im wesentlichen schleifmittelfreien Stroms 109 an das Handstück 107 auf. Der Anmelder stellte fest, daß die Bereitstellung einer solchen Einrichtung, insbesondere wenn diese Einrichtung getrennt und unabhängig von den übrigen Abschnitten der Druckwähleinrichtung betätigt werden kann, wie zuvor beschrieben, höchst wünschenswert ist. Deshalb umfaßt die im wesentlichen schleifmittelfreie Zuführeinrichtung, bezugnehmend auf Fig. 4, beispielsweise eine Leitung 129, die von einem stromabwärtigen Abschnitt der Strömungsbahn 116 aus verläuft, und eine selektiv betätigbare Ventileinrichtung 131 in der Strömungsbahn zum wahlweisen Blockieren und Freigeben des Fluidstromes durch dieselbe. Die Leitung 129 weist auch einen Druckregulator 130 zum Regulieren des Drucks der schleifmittelfreien Luft auf, die zur Düse fließt. Eine Steuereinrichtung 127 ist an die Ventilmittel 131 zu deren wahlweiser und unabhängiger Betätigung angeschlossen. Ein Sperrventil 132 und ein Filter 133 sind vorzugsweise stromabwärts der Ventileinrichtung 131 angeordnet, um dadurch den Rückfluß von Fluid oder von Verunreinigungen und Schleifmitteln zu verhindern.
Wie weiter in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die Druckabbaueinrichtung eine Druckabbaueinrichtung, die jedem auswählbaren Druckbereich zugeordnet ist. Beispielsweise sind Druckabbaueinrichtungen 134 und 135 mit der Auslaßverteileinrichtung 128 verbunden, um den Fluiddruck im Auslaßverteiler in dem Maße zu verringern, in dem dieser den ausgewählten Fluiddruck übersteigt. Der Auslaßverteiler 128 wird, in Abhängigkeit von dem gewählten Betriebsdruck, zumindest unter einem relativ hohen Druck und unter einem relativ niedrigen Druck stehen. Wenn der relativ niedrige Druck gewählt wird, treten keine Schwierigkeiten auf. Andererseits würde die Gegenwart der Niederdruckabbaueinrichtung in Fluidverbindung mit dem Auslaßverteiler in Abwesenheit der Druckabbau-Blockiereinrichtung den Betrieb in einem Modus mit relativ hohem Druck verhindern. Deshalb ist jede Druckabbaueinrichtung 134 und 135 vorzugsweise an eine Steuereinrichtung 127 so angeschlossen, daß die Abbaueinrichtung wirksam ist, wenn der Druckbereich der ihr zugeordneten Strömungsbahn ausgewählt wird, und unwirksam, wenn ein höherer Druckbereich gewählt wird. Somit weist jede Druckabbaueinrichtung 134 und 135 bevorzugt eine Ventileinrichtung auf, die mit der Steuereinrichtung 127 verbunden ist, um den Druckfluidstrom zum entsprechenden Druckabbaumechanismus in Abhängigkeit von dem zum Betrieb des Systems gewählten Druck wahlweise zu blockieren und freizugeben. Beim Betrieb wird daher die Ventileinrichtung für jeden Abbaumechanismus in der freigegebenen Position aktiviert, wenn der dieser Abbaueinrichtung zugeordnete Betriebsdruckbereich ausgewählt wird. Umgekehrt bleibt die Ventileinrichtung in der unwirksamen, blockierten Position, wenn alle Bereiche mit höherem Druck ausgewählt werden, um somit zu gewährleisten, daß der gewünschte Druck der Bedienungsperson sofort und zuverlässig zur Verfügung steht.

C. Steuersystem, Schleifmittelzuführ- und Druckabbaueinrichtung

Die Fig. 5 und 5A zeigen Einzelheiten einer selektiven Druckabbaueinrichtung, einschließlich ihrer Steuerungssysteme und ihrer Druckabbaueinrichtung. Wie nachfolgend ausführlich erläutert, sorgt das dargestellte System für die wahlweise Zufuhr von Luft und Schleifmittel bei drei unterschiedlichen Druckniveaus oder für eine Zufuhr von schleifmittelfreier Luft. Zunächst sei auf Fig. 5 Bezug genommen, in der das dargestellte System eine Quelle für ein Fluid, vorzugsweise Luft, bei einem Druck von etwa 60 bis etwa 90 psig und eine Luftzuführeinrichtung 101 aufweist, mit Mitteln zur Erhöhung des Luftdrucks, um einen Luftstrom durch die Leitung 102 bei einem Druck von etwa 80 bis etwa 200 psig zu liefern. Ein mit einem Magnetventil 139 betätigtes Ventil 138 ist stromaufwärts der Zuführeinrichtung 101 angeordnet. Das Ventil 138 ist ein normalerweise geschlossenes Ventil (im folgenden als NC-Ventil bezeichnet), das durch das Magnetventil 139 nach dem Schließen eines Hauptschalters 140 in die geöffnete Stellung verbracht wird. Durch das Öffnen des Ventils 138 kann der Luftstrom zu einem Druckregulator 141 in der Leitung 123 und zu einer Zuführeinrichtung 101 sowie einer Leitung 102 fließen, wobei ein Sperrventil 142 zu einer Einlaßverteileinrichtung die übliche Verteilerleitung 143, die dem Verteiler 20 in Fig. 2 entspricht, und Verteilabzweigungsleitungen 144 bis 146 sowie die Anschlüsse für diese umfaßt.
Jede Abzweigungsleitung 144 bis 146 umfaßt eine Strömungsbahn für die Druckluft und weist Druckregulatoren 148 bis 150 zum Regulieren des Drucks in einem stromabwärtigen Abschnitt der entsprechenden Leitung auf. Die stromabwärtigen Drücke in den Leitungen 144 bis 146 können sich zwar in Abhängigkeit von den jeweils in Betracht gezogenen Behandlungen unterscheiden, es ist aber bevorzugt, daß sie auf einen Druck in einem Hochdruckbereich, einem Mitteldruckbereich bzw. einem Niederdruckbereich eingestellt werden. Dabei werden insbesondere ein Hochdruckbereich von etwa 160 bis 180 psig zum Fräsen und Aushöhlen des Zahnschmelzes, ein Mitteldruckbereich von etwa 120 bis 140 psig zum Mattschleifen des Zahnschmelzes und ein Niederdruckbereich von etwa 80 bis 100 psig zum Reinigen der Zähne bevorzugt. Außerdem sorgt eine Verteilabzweigungsleitung 152, in der sich ein Druckregulator 153 befindet, für die Zufuhr einer Menge an regulierter, schleifmittelfreier Luft, und eine Verteilerabzweigungsleitung 154, in der ein Regulator 155 angebracht ist, für die Zufuhr von schleifmittelfreier Luft an die Zähne oder für das Absaugen von Schleifmittel aus dem System stromabwärts der Schleifmitteleinheit, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Unmittelbar stromabwärts der Druckregulatoren 148 bis 150 und 153 befinden sich NC-Ventile 148A bis 150A, die jeweils mittels Magnetventilen 1488 bis 1508 betätigt werden. Stromabwärts der Ventile 148A bis 150A sind Sperrventile 156 bis 158 vorzufinden.
Eine Auslaßverteileinrichtung mit einer Verteilerleitung 160 und einem Druckmesser 161 ist an einen stromabwärtigen Abschnitt jeder der Leitungen 144 bis 146 angeschlossen und steht in Fluidverbindung mit dieser. Ebenfalls in Fluidverbindung an die Verteilerleitung 160 angeschlossen ist eine Druckabbaueinrichtung mit drei Reduzierventilen 162 bis 164, die durch NC-Ventile 166 bis 168 geschützt sind, welche über Magnetventile 169 bis 171 betätigt werden.
Die Auslaßverteilleitung 160 führt von jeder der Leitungen 144 bis 146 zur Schleifmittelzuführeinrichtung 105, um einen Strom aus schleifmittelhaltigem Gas mit dem gewünschten Druck über eine Leitung 172 zu einem Handstück 107 zu erzeugen.
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß das NC-Ventil 138 nach dem Schließen des Hauptschalters 140 geöffnet wird. Dadurch kann Betriebsluft durch den Druckregulator 141 direkt zum Verteiler 160 fließen, um das Luft-Schleifmittel-Zuführsystem, das vorzugsweise wie in der US 4,708,534 dargestellt und beansprucht und wie allgemein in Fig. 5B gezeigt ist, mit Druck zu versorgen.
Das System kann zudem noch mit einem Schalter 101A ausgestattet sein, der zusammen mit dem Luftreservoir in der Fluidzuführeinrichtung 101 untergebracht ist. Dieser Schalter 101A verhindert einen Betrieb des Systems, außer wenn ein geeignetes Druckniveau im Reservoir vorhanden ist.
Mit besonderer Bezugnahme auf Fig. 5B wird nun kurz die bevorzugte Form des Schleifmittelzuführsystems 105 beschrieben. Das System umfaßt eine dichte untere Kammer 175, die auf einer Basis 176 montiert ist, und ein Schleifpulverzuführgefäß 177, das am oberen Teil der Kammer 175 angeschraubt oder anderweitig befestigt ist. In der Kammer 175 befindet sich ein nach oben offenes, zylindrisches Teilchenzuführgefäß 178, das auf einer Vibrationsvorrichtung 179 montiert ist, wie sie insbesondere in dem zuvor erwähnten US-Patent Nr. 4,708,534 beschrieben ist. Das zylindrische Zuführgefäß 178 ist auf seiner Innenfläche mit einer schraubförmigen Zuführnut 180 versehen, deren unteres Ende mit dem Boden des Zylinders und deren oberes Ende mit einem Zuführrohr 181 in Verbindung steht, welches das Teilchenmaterial durch einen Abschnitt aus einem elastischen, biegsamen Schlauch einem Auslaßrohr 183 zuführt, das durch die Wand des Gefäßes 175 läuft. Mit dem Rohr 183 ist ein zweiter Abschnitt aus einem elastischen, biegsamen Schlauch 184 verbunden, der wiederum an einen Kanal 172 angeschlossen ist, der zum Handstück 107 führt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.
Das Pulverzuführgefäß 177 dient dazu, einen Vorrat an teilchenförmiger Schleifsubstanz, die allgemein mit dem Bezugszeichen P bezeichnet ist, aufzunehmen und zu speichern, und dazu, diese in einer gleichmäßigen Form dem Boden der zylindrischen Zuführeinrichtung 178 durch ein Zuführrohr 186 in einer Weise zuzuführen, die in der US 4,708,534 noch näher beschrieben ist.
Um das Pulverzuführsystem auf einen Druck zu bringen, bei dem es betriebsbereit ist, wird Luft unter einem Druck von beispielsweise etwa 80 psi über eine Verbindung 187, die an die Leitung 160 angeschlossen ist, welche durch das Schließen des Ventils 138 bei geschlossenem Hauptsteuerschalter 140 unter Druck gesetzt wird, der Kammer 175 zugeführt. Eine Abzweigungsleitung 188 führt der Pulverzuführkammer 177 mittels einer Verbindung 189, die mit dem Inneren der Zuführkammer 177 in Verbindung steht, ebenfalls Luft mit demselben Druck zu.
Die Vibrationseinrichtung 179 ist eine elektrisch betriebene Einrichtung, die vorzugsweise über das Handstück 107 mit später noch zu beschreibenden Mitteln betätigt wird. Im allgemeinen wird die Zuführgeschwindigkeit unter Vibration mittels einer voreingestellten, regulierbaren Steuereinrichtung 190 gesteuert, die an einer geeigneten Stelle auf dem Steuerpult der Anordnung angebracht ist. Die Einrichtung 190 kann von der Bedienungsperson manuell auf eine gewünschte Vibrationsrate eingestellt werden, oder es kann sich dabei gegebenenfalls um eine druckempfindliche Einrichtung handeln, die sich über Anschlüsse an den Schalter 191 automatisch so einstellt, daß für das mit dem Schalter 191 gewählte Betriebsdruckniveau eine geeignete Rate geliefert wird.
Das Schleifmittelzuführsystem ist vorzugsweise auch mit einem normalerweise geschlossenen Ventil 192 ausgestattet, bei dem es sich vorzugsweise um ein Klemmventil handelt, wie es spezieller in Fig. 10 der zuvor erwähnten US 4,708,534 dargestellt ist. Das Klemmventil 192 wird über ein Magnetventil 193 direkt oder über eine Fluiddruckeinrichtung gesteuert. Das Magnetventil 193 wird vorzugsweise beim Schließen eines Schalters aktiviert, der über das Handstück betätigt wird, um das Klemmventil 192 jedesmal dann in der offenen Position zu halten, wenn der Vibrator 179 in Betrieb ist.
Zusammenfassend werden, wenn der Hauptschalter 140 geschlossen ist, die Kammern 175 und 177 sofort unter einen Druck am unteren Ende des Betriebsdruckbereiches gesetzt, so daß das Schleifmittelabgabesystem für die Zufuhr eines teilchenhaltigen Luftstromes durch den elastischen Schlauch 184 an die Leitung 185 bereit ist, wenn dies von der Bedienungsperson gewünscht wird.
Nach der Aktivierung des Vibrators und dem Öffnen des Klemmventils 192 durch die nachfolgend beschriebene Steuerschaltung, bewegt sich Teilchenmaterial in der Spiralnut 180 durch den Kanal 181 nach oben, wo es in einen elastischen, biegsamen Schlauch 182 und in ein Auslaßrohr 183 eintritt, über das es den Behälter 175 verläßt und durch das Rohr 184 läuft, um in die Leitung 185 zu gelangen.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß es erwünscht sein kann, unterschiedliche Schleifmittel und/oder Schleifmittel mit unterschiedlicher Teilchengröße für unterschiedliche Zahnbehandlungen einzusetzen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Schleifmittelteilchen mit einer Gruppe von Eigenschaften für eine erste Zahnbehandlung und solche mit einer zweiten Gruppe von Eigenschaften für eine zweite Zahnbehandlung zu verwenden. Es ist zwar möglich, die Art des verwendeten Schleifmittels manuell zu ändern, aber bevorzugt weist das Schleifmittelabgabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung Mittel zur wahlweisen Bereitstellung erster Schleifmittelteilchen oder zweiter Schleifmittelteilchen zum Vermischen mit dem Fluidstrom auf. Eine Vorrichtung, mit der sich dieses Ergebnis erzielen läßt, ist in der US-PS 2,661,537 von Angell beschrieben.
Wie oben erläutert, ermöglicht das Schließen des Hauptschalters 140 auch die Zufuhr von Betriebsluft an den Luftdruckverstärker 101, der vorzugsweise den Druck der verfügbaren Luft, die zugeführt werden soll, bis auf ein Niveau von etwa 200 psig erhöht. Luft bei diesem Druck wird dann durch die Leitung 143 zugeführt.
Fig. 5 zeigt weiter das System, das zur Steuerung der Einrichtung zur wahlweisen Druckabsenkung und zur wahlweisen Zuführung reiner Luft unter Druck oder eines Gemisches von Druckluft und Schleifmittel, je nach Bedarf, an das Handstück vorgesehen ist. Das Steuerungssystem arbeitet vorzugsweise mit einem getrennten Druckwählschalter 191 und weist zusätzlich Steuerungen am Zahnbehandlungs-Handstück 107 auf, wobei nun zuerst die Betätigung der selektiven Druckabsenkungseinrichtung beschrieben wird.
Der Druckwählschalter 191 befindet sich an einer geeigneten Position auf dem Steuerpult oder kann wahlweise und/oder zusätzlich in einer fußbetätigten Schalteinrichtung einer dem Fachmann bekannten Art aufgenommen sein. Wie in Fig. 5 dargestellt, bleiben die NC-Ventile 148A bis 150A, wenn der Schalter 191 sich in der (dargestellten) offenen Stellung befindet, geschlossen, und der Fluß des Betriebsfluids durch jedes der Ventile 148A bis 150A ist somit blockiert.
Wenn sich der Schalter 191 in einer seiner geschlossenen Stellungen befindet, wird das entsprechende Magnetventil 1488 bis 1508 aktiviert, so daß Fluid durch die entsprechende Leitung 144 bis 146 fließen kann. Wie in den Fig. 5 und 5A zu sehen ist, liefern die Leitungen 144 bis 146 Luft mit einem durch den zugeordneten Druckregulator 148 bis 150 erzeugten Druck an den Verteiler 160.
Da der Druck in der Leitung 160 in einem der drei oben beschriebenen Druckbereiche liegen kann, weist die Druckabbaueinrichtung erste, zweite und dritte Ablaßventile zum Verringern des Druckes, der den ersten, zweiten bzw. dritten Druckbereich übersteigt, auf. Das erste Ablaßventil 162 ist auf einen Aktivierungsdruck geeicht, der gleich dem maximalen Betriebsdruck im stromabwärtigen Abschnitt der Strömungsbahn 144 oder etwas größer als dieser ist, während die Ablaßventile 163 und 164 so geeicht sind, daß ihre Aktivierungsdrücke gleich dem maximalen Betriebsdruck in den stromabwärtigen Abschnitten der Strömungsbahnen 145 bzw. 146 oder etwas größer als dieser sind. Wenn ein Steuersignal zum Öffnen des Ventils 148A an das Magnetventil 148 übertragen wird, wird das Magnetventil 169 durch dasselbe Steuersignal aktiviert, wodurch die Sperrventileinrichtung 166 geöffnet wird. Die Sperrventile 167 und 168 bleiben jedoch geschlossen, wodurch die Ablaßventile 163 und 164 vom Betriebsfluid isoliert sind, wenn das System im Hochdruckmodus betrieben wird. Es versteht sich, daß ein ähnlicher Vorgang auch im Mittel- und im Niederdruck-Modus stattfindet.
Wie oben erwähnt, sind Mittel vorgesehen, um Luft mit einem relativ niedrigen Druck, der durch den Druckregulator 153 erzeugt wird, über die Leitung 152 zuzuführen. Diese Leitung umgeht die Schleifmittelzuführeinheit 105 und liefert eine regulierte Menge an Luft mit einem relativ niedrigen Druck direkt an den Einlaß des Handstücks 107, um der Bedienungsperson einen Strom schleifmittelfreier Luft bereitzustellen, die zum Trocknen des Zahnbereichs benutzt werden kann, wie dies oft erwünscht ist. Zu diesem Zweck wird das normalerweise geschlossene Ventil 151A in der Leitung 152 durch Aktivierung eines Magnetventils 151 B geöffnet, das vorzugsweise über einen druckbetätigten Schalter gesteuert wird, der durch das Schließen einer von mehreren Steuerungsöffnungen am Handstück 107, wie nachfolgend beschrieben, aktiviert wird. Die Leitung 152 ist zudem mit einem Filter 152A und einem Sperrventil 159 versehen, um die Ventilbauteile gegenüber dem Gemisch aus Luft und Schleifmittel zu isolieren.
Bei einem Betriebszustand des Systems, wie dies später noch beschrieben wird, kann die durch die Leitung 152 gelieferte Luft auch zur Erzeugung eines Vakuums stromabwärts des Schleifmittelzuführsystems derart eingesetzt werden, daß ein Entfernen des Gemisches aus Schleifmittel und/oder Bruchstücken aus dem Inneren des Handstücks erfolgt.
Wie schon weiter oben erwähnt, ermöglichen eine Vielzahl von auf dem Handstück 107 vorgesehenen Steueröffnungen bestimmte Funktionen des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist das Handstück vorzugsweise mit vier Fluid-Steueröffnungen 194 bis 197 ausgestattet, deren jede zweckmäßigerweise so angebracht ist, daß sie mit einem Finger der Bedienungsperson verschlossen werden kann. Die Öffnungen 194 bis 197 sind in Reihe zu einer Luftzufuhr unter relativ niedrigem Druck, die z. B. durch den Abzweigungskanal 154 zugeführt und durch den Druckregulator 155 reguliert wird, angeordnet (Fig. 5). Die Öffnungen 194 bis 197 steuern drei normalerweise offene Membran-betätigte Druckschalter 198, 199 und 201 und einen Membran-betätigten Rastschalter 200, deren jeder Druckluft aus dem Kanal 154 erhält. Solange die Handstück-Öffnungen 194 bis 197 unbedeckt sind, strömt Luft mit einem relativ niedrigen Druck durch die Membrankammer jedes der Schalter 198 bis 201 und tritt durch die Öffnungen aus. Nach dem Schließen einer ausgewählten der Öffnungen 194, 195 und 197 werden jedoch einer oder mehrere der normalerweise offenen Schalter 198, 199 und 201 aufgrund des Druckanstiegs, dem die Membran im Schalter ausgesetzt wird, geschlossen. Im Falle des Rastschalters 200 bewirkt ein momentanes Verschließen der Öffnung 196, daß der Schalter 200 in seine geschlossene Stellung verbracht wird, wenn er ursprünglich geöffnet war, und in die offene Stellung zurückkehrt, wenn er geschlossen war.
Wie in Fig. 5A gezeigt, ist die Öffnung 194 eine Lampen-Aktivierungsöffnung, die mit der Membrankammer des Schalters 198 zusammenwirkt, der, wenn er geschlossen ist, einen Stromkreis mit Strom versorgt, der eine Lampe 202 erleuchtet (gegebenenfalls mit einer faseroptischen Einrichtung), die einen Lichtstrahl durch eine Öffnung im entfernten Ende des Handstücks 107 wirft, mit dem Zweck, den Bereich eines Zahns oder einer verwandten Zahnstruktur, den die Bedienungsperson bearbeitet, zu beleuchten. Solange die Öffnung 194 verschlossen ist, bleibt die Lampe 202 erleuchtet.
Die Öffnung 195 ist eine Licht- und Luft-Aktivierungsöffnung, die über eine Leitung 204 und 205 in Verbindung mit dem normalerweise offenen Lampenschalter 198 sowie über die Leitungen 204 und 205 in Verbindung mit der Membrankammer des normalerweise offenen, Membran-betätigten Schalters 198 steht, um das Schließen der Schalter 198 und 199 zu bewirken, wenn die Öffnung 195 geschlossen wird, wodurch die Lampe 202 eingeschaltet und das Magnetventil 212 so aktiviert wird, daß es ein Ventil 213 schließt, damit schleifmittelfreie Luft aus der Leitung 152 zum Handstück geliefert wird.
Die Öffnung 196 ist eine Pulverabzugs-Aktivatoröffnung, die über die Leitung 206 in Verbindung mit dem Rastschalter 200 steht und mittels einer Abzweigungsleitung 207 auch in Verbindung mit dem Lichtschalter 199 stehen kann. Nach dem Verschließen der Öffnung 196 wird das Licht eingeschaltet und der Schalter 200 geschlossen, um ein Magnetventil 191A mit Strom zu versorgen, das den Schalter 191 betätigt, um ein Vakuum 221 einzuschalten, wie dies nachfolgend in bezug auf Fig. 6 noch beschrieben wird.
Die Öffnung 197 ist die Öffnung zur Aktivierung des Pulverzuführsystems und steht über die Leitungen 208 und 211 in Verbindung mit dem normalerweise offenen, Membran-betätigten Schalter 201. Wenn man den Schalter 201 schließt, indem man einen Finger über die Öffnung 197 legt, wird das Magnetventil 193 so betätigt, daß es das Klemmventil 192 öffnet und den Vibrator 179 einschaltet. Gleichzeitig wird das Magnetventil 212 so betätigt, daß es das normalerweise geöffnete Ablaßventil 213 schließt. Das unter relativ hohem Druck stehende Luft-Schleifmittel-Gemisch wird durch die Leitung 172 und durch die Düse 107A nach außen geführt. Da der Druck des Gemisches aus Luft und Schleifmittel relativ zum Druck der Luft in der Leitung 152 hoch ist, blockiert das Sperrventil 159 den Fluß reiner Luft durch die Leitung 152. Sobald die Bedienungsperson jedoch ihren Finger von der Öffnung 197 nimmt, um die Zufuhr des Gemisches aus Luft und Schleifmittel zu beenden, fließt wieder reine Luft durch das Sperrventil 159. Durch ein Öffnen des Schalters wird das Magnetventil 212 deaktiviert, um ein Klemmventil 214 so zu öffnen, daß Luft durch die Ablaßleitung 214 hinausfließt. Da in der Spitze des Handstücks 107 relativ zum Querschnitt der Ablaßleitung nur eine kleine Öffnung ausgebildet ist, erzeugt der Luftstrom ein Vakuum.
Wie in den Fig. 5 und 5A gezeigt, sind die verschiedenen Abzweigungskreise mit Sperrventilen versehen, um sicherzustellen, daß das Schließen einer bestimmten Öffnung nur bestimmte Schalter aktiviert, welche zum Ausführen der angegebenen Funktionen erforderlich sind. Zusätzlich gewährleisten in den Leitungen 152 und 160 angebrachte Filter 152A und 217, daß kein Schleifmittel in das Verteilsystem gelangt.
Der Einsatz der oben beschriebenen Fluidöffnungen stellt zwar ein bevorzugtes Steuerungsverfahren dar, aber es versteht sich, daß elektrisch betätigte Schalter, die an dem Handstück angebracht sind und mit einer Stromquelle mit niedriger Spannung arbeiten, ebenfalls eingesetzt werden könnten.

D. Handstückeinrichtung zur Zahnbehandlung

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die besondere Form des Handstücks 107 in Abhängigkeit von solchen Faktoren, wie Kosten und Tragbarkeit, sehr unterschiedlich sein kann. Im allgemeinen ist es bevorzugt, wenn das Handstück so eingerichtet ist, daß es vom Zahnarzt oder einem anderen auf dem Dentalgebiet Tätigen getragen und betätigt werden kann. Aus diesem Grunde ist das Handstück 107 allgemein in Form eines länglichen Zylinders ausgebildet, der über die Leitung 172 an die Schleifmittel/Fluid-Zuführeinrichtung 105 angeschlossen ist (siehe Fig. 5), wobei diese Leitung zur besseren Handhabung biegsam sein sollte. Eine Mittelbohrung im Handstück führt das schleifmittelhaltige Fluid einer am distalen Ende desselben angeordneten Düseneinrichtung 107A zu.
Zusätzlich ist das Handstück mit einem Faseroptik-Kanal zur Aufnahme einer Lampe 202 und einer faseroptischen Einrichtung, die am distalen Ende des Abschnitts 107A ausläuft, versehen, um Licht auf den Auftreffbereich der Schleifmittelteilchen zu richten. Die Düseneinrichtung 107A kann z. B. kegelstumpfförmig ausgebildet sein und damit einen Strömungsbereich mit einem Querschnitt liefern, der sich vom Querschnitt etwa der Mittelbohrung zu einer relativ kleinen Öffnung am Ende der Düse hin allmählich verringert. Diese Verringerung des Strömungsbereiches führt zu einem gleichzeitigen Anwachsen der Fluidgeschwindigkeit, wodurch ein schleifmittelhaltiger Fluidstrom- oder -strahl 108 erzeugt wird, der in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des Systems zum Fräsen, Mattschleifen oder Reinigen von Zähnen oder einer zugehörigen Zahnstruktur wirksam ist. Die besondere Anordnung und Bauweise solcher Handstücke ist allgemein wohlbekannt, und alle diese Bauweisen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Ein solches Handstück ist in der US-PS Nr. 2,696,049 dargestellt. Wie im Patent Nr. '049 gezeigt, ist der Düsenabschnitt der Zuführeinrichtung vorzugsweise leicht abnehmbar am Handstück angebracht. Eitee solche Abnehmbarkeit ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Zunächst ist ersichtlich, daß der Strom von Schleifmitteln mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse 107A der vorliegenden Zahnbehandlungssysteme üblicherweise zu einem Verschleiß und Abrieb des inneren Kanals der Düse führt. Dies könnte wiederum die Wirksamkeit des Systems herabsetzen. Daher läßt die Bereitstellung einer abnehmbaren Düse den Austausch der Düse zu, der erforderlich ist, um die Wirksamkeit des Systems beizubehalten. Zusätzlich sieht der Anmelder vor, daß die Düse 107A bei bestimmten Ausführungsformen aus einem relativ kostengünstigen Material, wie Kunststoff, bestehen kann. Bei solchen Ausführungen geht man davon aus, daß die Düse nach jeder Verwendung weggeworfen wird. Die Bereitstellung einer solchen billigen, kostengünstigen und austauschbaren Düse weist den offensichtlichen Vorteil einer geringeren Wahrscheinlichkeit der Übertragung einer ansteckenden Krankheit von einem Patienten zum nächsten auf. Es wird in Betracht gezogen, daß die Abnehmbarkeit der vorliegenden Düse dadurch erreicht werden kann, daß die Düse mit einem Gewindeabschnitt, wie er im Patent Nr. '049 beschrieben ist, oder mit einer anderen Einrichtung, wie z. B. einer bajonettartigen Verbindung zwischen der Düse und dem Rest des Griffabschnittes, versehen wird. Außerdem sollte das gesamte Handstück trennbar von der Leitung 172 und von deren zugeordneten Steuerungsleitungen sein, um ein Autoklavieren zuzulassen.
Vorzugsweise kann der Abschnitt der Düse, der in Kontakt mit dem schleifmittelhaltigen Fluidstrom gelangt, aus einem harten, abriebfesten Material, wie Carbid, gebildet sein. Dabei kann die Düse selbst aus diesem Carbidmaterial oder aus weniger teuren Materialien, die mit Carbid oder ähnlichen abriebfesten Materialien beschichtet sind, hergestellt werden.

E. System zum Entfernen von Schleifmaterial

Das Zahnbehandlungssystem der vorliegenden Erfindung umfaßt bevorzugt die Bereitstellung von Mitteln zum wirksamen und effizienten Entfernen überschüssiger Schleifmittelteilchen aus dem Mundbereich nach der Behandlung. Wie zuvor erwähnt, hat die mangelnde Eignung bekannter Zahnbehandlungssysteme, ein kontinuierliches Entfernen von Schleifmittelteilchen aus dem Mund wirksam anzugehen, zur fehlenden Akzeptanz dieser Systeme beigetragen. Mit besonderer Bezugnahme auf die Fig. 6, 6A und 7 ist dort eine allgemein mit 220 bezeichnete, zweiteilige Vakuum-Düseneinrichtung so eingerichtet, daß sie in den Mund eines Patienten verbracht werden kann, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in der Düseneinrichtung so vorgesehen, daß die Schleifmittelteilchen und Bruchstücke entfernt werden können.
Gemäß Fig. 7 weist die Düseneinrichtung 220 vorzugsweise einen äußeren rohrförmigen Gehäuseabschnitt 222 und einen inneren rohrförmigen Abschnitt 223 auf, der durch Mittel wie eine Stützplatte 224 koaxial innerhalb des Abschnitts 222 angebracht ist. Das innere Rohrelement 223 ist vorzugsweise mit einem nach außen erweiterten Abschnitt 225 versehen, der dazu dient, während der Behandlung benachbart dem Mundbereich des Patienten angesetzt zu werden. In einer Platte 224 sind eine Vielzahl von in einem Abstand zueinander angebrachten Öffnungen 226 ausgebildet.
Der innere rohrförmige Leitungsabschnitt 223 sitzt vorzugsweise reibschlüssig in einer Hülse oder Manschette 227, die mit der Stützplatte 224 verbunden ist. Die reibschlüssig miteinander in Kontakt stehenden Abschnitte bilden eine Einrichtung, die eine Längenausrichtung des inneren rohrförmigen Elementes relativ zum äußeren Abschnitt 222 derart zuläßt, daß der erweiterte Abschnitt 225 zur Anpassung an Patienten mit unterschiedlich großem Mund bewegt werden kann und/oder eine Anpassung derart ermöglicht wird, daß der erweiterte Abschnitt in verschiedene Bereiche des Mundes verbracht werden kann.
Die Abzugsdüse 220 ist an einen nachgiebigen Schlauch 230 angeschlossen, der an das Ende des äußeren rohrförmigen Gehäuseabschnittes 222 angeschlossen ist. Die Querschnittsflächen der Öffnungen 226 und des inneren rohrförmigen Abschnittes 223 sollten vorzugsweise etwa gleich der Querschnittsfläche des Schlauches 230 sein, um ein unerwünschtes Verschlucken der aus dem Mund des Patienten abgezogenen Luft zu verhindern. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Leitung 230 vorzugsweise an die Vakuumeinrichtung 221 angeschlossen, die ein herkömmliches, mit einem Elektromotor betriebenes Saugsystem umfaßt, das bei einer Ausführungsform einen starren, abnehmbaren Einwegbehälter 232 aufweist, in dem das verbrauchte Schleifmittel und die Bruchstücke gesammelt werden. Ein Ventil 233 in der Leitung 230 blockiert ein Durchströmen der Leitung. Wie in Fig. 6 dargestellt, wird das Ventil 233 manuell betätigt. Zudem betätigt der Druckwählschalter 191 den Elektromotor für das Vakuum 221, um Luft aus der Düse 107A und aus dem Mundbereich des Patienten abzuziehen, sobald ein bestimmter Druck ausgewählt ist, wodurch ein mögliches Entweichen von überschüssigem Schleifmittel in die Atmosphäre vermieden wird. Mit dem beschriebenen System wird im wesentlichen das gesamte dem Mund des Patienten zugeführte Schleifmittel wie auch die durch die Reinigungs-, Schleif- und Fräsvorgänge erzeugten Bruchstücke von dem Saugsystem aufgenommen und dem starren Einwegbehälter 232 zugeführt, der vorzugsweise zur getrennten Handhabung leicht verschließbar ist und, falls erforderlich, auf einer medizinischen Mülldeponie entsorgt werden kann.
Fig. 6 zeigt auch noch eine Spülleitung 214, die, wie zuvor erläutert, geöffnet wird, um Schleifmittel stromabwärts der Luft-Schleifmittel-Einrichtung 105 aus dem System abzuführen, wenn der Benutzer seinen Finger von der Handstück-Öffnung 197 abnimmt. Erwünschterweise filtert ein Filter 233 jegliches Schleifmittel aus, das von der Saugeinrichtung 221 durch die Leitungen 230 oder 214 abgezogen wird.
Fig. 6A zeigt eine alternative Form einer Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums. Gemäß Fig. 6A umfaßt die Saugeinrichtung ein mit 221 bezeichnetes Wasser-Venturirohr. Beide Leitungen 214 und 230 sind an die Engstelle des Venturirohres angeschlossen. Der Wasserfluß durch das Venturirohr erzeugt an dessen Engstelle einen unteratmosphärischen Druck, der überschüssiges Schleifmittel aus der Abziehdüse 220 und aus der Spülleitung 214 abzieht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 kann das System auch eine Abzweigungsleitung 234 mit einem Anschluß 235 aufweisen, der eine Verbindung mit dem herkömmlichen Saugsystem 236 zuläßt, das in den meisten Zahnarztpraxisräumen verfügbar ist.
Nun soll die Betriebsweise eines Zahnbehandlungssystems unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B kurz zusammengefaßt werden:
Wenn der Hauptstromschalter 140 eingeschaltet wird, bewirkt das Magnetventil 139 das Öffnen des Ventils 138 und liefert Luft mit einem Druck im Bereich von etwa 60 bis 90 psig an den Druckverstärker 101. Gleichzeitig wird eine regulierte Luftmenge durch die Leitungen 123 und 160 der Luft-Schleifmittel-Zuführeinheit zugeführt, wobei diese Einheit durch die Druckerzeugungskammer 175 und die Pulverzufuhr 177 befüllt wird.
Die Bedienungsperson wählt den speziellen Betriebsdruck für die Zufuhr des Luft-Schleifmittel- Gemisches unter Verwendung des Wählschalters 191 aus, der zweckmäßigerweise auf dem Instrumentenbedienpult angebracht sein kann, oder alternativ dazu mit einem nicht dargestellten, fußbetätigten Vier-Positionen-Schalter, der vier Betätigungspositionen aufweist, die an die Kontakte des Schalters 191 parallel angeschlossen sind.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Vorrichtung voll betriebsbereit, was durch wahlweise Steuerung mittels Schließen einer geeigneten Öffnung auf dem Zahnbehandlungs-Handstück 107 erreicht wird. Wenn die Bedienungsperson nur den zu bearbeitenden Zahn oder die zugeordnete Zahnstruktur beleuchten möchte, so schließt sie die Fingeröffnung 194, wodurch der Lampenstromkreis geschlossen und die Lampe 202 erleuchtet wird. Möchte die Bedienungsperson dann einen Trocknungsluftstrahl auf den Zahn oder die Zahnstruktur richten, wird die Fingeröffnung 195 verschlossen, was dazu führt, daß der Lampenstromkreis mit Strom versorgt und das Ablaßventil 213 geschlossen wird.
Durch das Schließen der Öffnung 196 wird der Schalter 200 in seine geschlossene Stellung umgelegt, wodurch das Absaugsystem aus Fig. 6 aktiviert wird. Wenn die Bedienungsperson schließlich bereit ist, das Luft-Schleifmittel-Gemisch am Zahn oder am Zahnbereich anzuwenden, verschließt sie die Öffnung 197, wodurch das Magnetventil 193 so betätigt wird, daß es das Klemmventil 192 öffnet, den Vibrator 179 einschaltet und das normalerweise offene Ablaßventil 213 schließt. Wenn die Öffnung 197 freigegeben wird, stoppt der Luft- und Schleifmittel-Strom; das Ablaßventil 213 wird geöffnet und Luft durch die Leitung 152 spült Schleifmaterialien aus den stromabwärts der Schleifmitteleinheit 105 gelegenen Abschnitten des Systems. Wie gezeigt, wird das Absaugsystem immer dann aktiviert, wenn der Druckwählschalter 191 eingeschaltet wird, was dazu führt, daß Schleifmittelteilchen und Zahnbruchstücke aus dem Mundbereich des Patienten abgezogen werden, wenn ein Luft/Schleifmittel-Gemisch durch das Handstück zugeführt wird, und auch dann, wenn Trocknungsluft alleine zugeführt wird und die Bedienungsperson den zu behandelnden Bereich nur überprüft.
Durch die einzigartige Kombination von Druckabbauventilen 162 bis 164 und Sperrventilen 166 bis 168 kann der zum Einsatz bei einer Zahnbehandlung gewählte Druck leicht und rasch durch Verwendung des Wählschalters 191 verändert werden. Beim Umschalten von einem höheren zu einem niedrigeren Betriebsdruck erfolgt die Änderung sofort, so daß die Bedienungsperson zuverlässig und ohne Verzögerung arbeiten kann. Obendrein kann das Umschalten vom Fräsen und Schleifen zur alleinigen Verwendung von Luft zum Reinigen und Trocknen des in Bearbeitung befindlichen Zahnbereichs oder zum alleinigen Einsatz von Licht mittels Steuereinrichtungen, die auf dem Zahnbehandlungs-Handstück angebracht sind, leicht und rasch vorgenommen werden.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine kürzlich entwickelte Druckwähleinrichtung 103 zur Verwendung bei einem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die in dem gestrichelten Block in Fig. 8 dargestellte Druckwähleinrichtung 103 weist ein weiter unten beschriebenes Servoventil 300 bekannter Form auf, dem das Hochdruckfluid aus der Fluidzuführeinrichtung 101 über die Leitung 103, wie in Fig. 1 gezeigt, zugeführt wird. Das Servoventil 300 wird aus der Systemstromversorgung 302 über die Leitung 304 auch mit dem Betriebsversorgungsstrom für die Einrichtung versorgt, und es ist auch ein Erdanschluß 306 vorgesehen. Das Servoventil 300 dient zur Bereitstellung von Druckfluid über die Leitung 104 an die Schleifmittelzufuhr 105, von der das schleifmittelhaltige Fluid über die Leitung 106 in das Handstück 107 der Bedienungsperson fließt, um den Operationsstrahl 108 zu bilden, wobei die Bezugszeichen denen in Fig. 1 für entsprechende Teile entsprechen.
Der Druck, welcher der Leitung 104 über das Servoventil 300 geliefert wird, wird durch Steuersignale gesteuert, die diesem über die Steuerleitung 310 vom Steuer- und Anzeigeschaltkreis 314 geliefert werden. Die Steuerung des Schaltkreises 314 durch die Bedienungsperson wird durch die Operatorschnittstelle 316 ermöglicht; die Bedienungsperson erhöht den Druck stufenweise durch mehrmaliges Drücken des AUF-Knopfes 320 und reduziert ihn stufenweise durch mehrmaliges Drücken des AB-Knopfes 322.
Das Ventil ist vorzugsweise eines vom Typ QB1TFEE30, das von Proportion-Air Inc. in McCordsville, Indiana, hergestellt wird. Es weist eine Ventilanordnung auf, die durch eine Steuerspannung auf unterschiedliche Zustände (bei diesem Beispiel: 6 Zustände) eingestellt werden kann, in denen es verschiedene Drücke in seinem Fluidausgabestrom erzeugt. Das Ventil weist auch einen Sensor auf, der die Ventilausgabedrücke erfaßt, um eine interne Rückkopplungsspannung zu erzeugen, die den Ausgangsdruck anzeigt, die Rückkopplungsspannung mit der Steuerspannung vergleicht, um ein Fehlersignal zu erzeugen, und den Ventilmechanismus in die Richtung bewegt, in der dieser Fehler auf im wesentlichen Null verringert wird, um sicherzustellen, daß der angeforderte Ausgangsdruck erzeugt wird.
Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Anordnung zur Steuerung des Servoventils 330 gemäß den Befehlen der Bedienungsperson. Die Druckknöpfe AUF und AB sind an einen herkömmlichen 3-Bit-Auf- und Abwärtszähler 360, der sieben Ausgabezustände (Binär 0-6) aufweist, von denen nur 1-6 verwendet werden, elektrisch angeschlossen. Eine Gruppe von sieben Fest-Gleichspannungsstromquellen 366, 368, 370, 372, 374, 376, 378 ist vorgesehen, z. B. in Form von Zapfen an einem regulierten Spannungsteiler; die Nullspannung wird nicht verwendet, es sei denn, vor der anfänglichen Auswahl eines Drucks. Diese festen Spannungen werden an einen Wähler 390 angelegt, der an ein Steuerspannungskabel 310 eine Festspannung überträgt, die dem Zählwert entspricht, der vom 3-Bit- Zähler als Reaktion auf die Betätigung der AUF-AB-Knöpfe durch die Bedienungsperson ausgegeben wird, d. h. für jeden der Zähler 1 bis 6 wird eine entsprechende Festspannung über den Wähler an das Steuerkabel 310 geliefert. Die gewählte Spannung bewirkt dann, daß sich das Servoventil zum gewünschten Zustand für eine Erzeugung des gewünschten Ventilausgabedrucks bewegt und dort verbleibt. Der Wähler kann eine herkömmliche integrierte Schaltung des im Handei allgemein erhältlichen Typs CD 4051 sein.
Der Rest des Schaltkreises dient vorwiegend dazu, den nächsten von der Bedienungsperson angeforderten Druck (den "Zieldruck") sowie den tatsächlich am Servoventilausgang vorhandenen Druck anzuzeigen. Zu diesem Zweck liefert der 3-Bit-Zähler 360 seinen Ausgabewert an eine Anzeige-Logikschaltung 379, die folgendermaßen funktioniert. Wenn die Bedienungsperson den Druck auf einen neuen Wert zu ändern wünscht, betätigt sie die AUF-AB-Knöpfe, während eine entsprechende der Barograph-LED-Lampen 382, 384, 386, 388, 390, 392, die an die Anzeige- Logikschaltung angeschlossen sind, blinkt, bis der gewünschte Druck erreicht ist, wobei sie die Knöpfe dann nicht mehr drückt, und alle Lampen, einschließlich derjenigen, die den gewünschten Druck anzeigt, bleiben weiterhin auf EIN. Zur Bereitstellung der Blinkfunktionen kann jeder LED- Beleuchtungsschaltkreis mit einem Gatter versehen sein, durch das jedem offenen Gatter eine intermittierende Spannung aus einem Blinker-Spannungsgenerator im Logikanzeigeschaltkreis zugeführt wird; die Binärzahl, die vom 3-Bit-Zähler durch einen Wählschaltkreis im Logikanzeigeschaltkreis geliefert wird, bestimmt, welches Gatter offen ist, und somit, welche Lampe blinkt, um den vorhandenen Druck anzuzeigen. Die Lampen 381 bis 392 können z. B. einem Servoventil-Ausgabedruck von 1 107 196.2, 221 439.5, 2 767 990.6, 3 321 588.7, 3 875 186.9 bzw. 4 428 785 kg/m³ (40, 80, 100, 120, 140 bzw. 160 Pfund pro Quadrat-Inch) entsprechen, und wenn der Druck zunächst bei 100 psi liegt, leuchten die Lampen für 40, 80 und 100 psi allesamt auf; wenn die Bedienungsperson dann zweimal den AUF-Knopf drückt, blinkt die 140 psi-Lampe, bis der Servoventil-Ausgabedruck 140 erreicht, wobei dann die Lampen für 40, 80, 100, 120 und 140 psi allesamt ständig leuchten.
Die Änderung vom Blinken der "Ziellampe" zu dem Zustand, in dem alle Lampen ständig feuchten, wird als Reaktion auf eine analoge Kontrollspannung erreicht, die auf einer Leitung 400 aus dem Servoventil empfangen wird. Diese analoge Kontrollspannung ist üblicherweise bei Servoventilen, einschließlich des oben angegebenen Modells, erhältlich. Die empfangene Kontrollspannung wird an einen Eingang jedes Komparators einer Gruppe 540, 542, 544, 546, 548 und 550 angelegt, und zwar eine für jedes Spannungsniveau.
Jeder Komparator wird auch mit einer Ausgangs-Festspannung aus den entsprechenden Quellen 500, 502, 504, 506, 508 und 510 versorgt. Die Spannung jeder derartigen Quelle liegt etwas über der entsprechenden Festspannung in der Steuerspannungsgruppe 366 bis 378, aber unter der nächsthöheren Festspannung in dieser Gruppe. Dies bedeutet, daß die Festspannung für den niedrigsten Komparator 500 bei 0,94 V liegt, also größer als Null, aber kleiner als die 1,25 V der Steuergruppe ist, usw. für die anderen Festspannungen. Dies führt dazu, daß die Ausgangsleitungen 540 bis 552 fortlaufend betätigt werden, sobald die Kontrollspannung aufgrund der ansteigenden Servo-Ausgangsspannung von Null aus ansteigt; d. h. alle Leitungen 640 bis 652, die an Komparatoren angeschlossen sind, welche festgelegte Spannungseingänge aufweisen, die niedriger als die Rückkopplungs-Kontrollspannung sind, werden zu jeder beliebigen Zeit aktiviert. Die Anzeige- Logikschaltung 379 wird dadurch in die Lage versetzt, alle Lampen, die den betätigten Ausgangsleitungen der Komparatoren entsprechen, dauerhaft einzuschalten, wie es für diese Art Anzeige erwünscht ist.
Die Steuer- und Anzeigeschaltung 314 aus Fig. 8 kann sich auf einer Schalttafel des Hauptsystemschranks oder in manchen Fällen zur zweckmäßigen Verwendung auch im Handstück selbst befinden.
Ein (in den Fig. 8-10 nicht dargestellter) Schalter, der z. B. durch ein Fußpedal betätigt wird, kann eingesetzt werden, um, falls erwünscht, den Strahl mit reiner, schleifmittelfreier Luft für den Fluidstrahl bereitzustellen und gleichzeitig den Strom vom Schleifmitteltank zu sperren.
Es sei nun auf Fig. 10 Bezug genommen, die eine bevorzugte Form eines Anzeige-Schaltkreises zeigt, wobei die Bezugszeichen, die denen in den vorhergehenden Figuren entsprechen, entsprechende Teile kennzeichnen. Gezeigt sind der 3-Bit-Zähler 360, der Wähler 390, die Lampen 381-392, die Gatter 540-550, die Festspannungsquellen 500-510 und die analoge Kontrollspannungsleitung 400, die auch in den Fig. 8 und 9 dargestellt sind. Das Anzeigeschaltkreis-Teil ist in dem mit gestrichelten Linien gezeichneten Kasten 379 detaillierter gezeigt. Es weist eine Blinkanlage 700 auf, die, wenn sie eingeschaltet ist, einen pulsierenden Strom für das Blinken der Lampen erzeugt. Die Blinkanlage wird durch eine Blinkanlagensteuerung 710 eingeschaltet, wenn ein Bit-Änderungssensor 702 eine Veränderung des Ausgabewertes des 3-Bit- Zählers 360 aufgrund einer Befehlsänderung durch eine Bedienungsperson feststellt, die einen Aufwärts- oder Abwärtssteuerknopf 320 oder 322 drückt. Welche Lampe aufleuchten soll, wird durch einen herkömmlichen Wähler 716 unter der Steuerung des Ausgangssignals festgelegt, das ihm vom 3-Bit-Zähler 360 über eine Leitung 724 geliefert wird. Auf diese Weise wird die gewünschte "Ziellampe" zum Blinken gebracht.
Wenn das Servoventil auf die Steuerspannung reagiert und sich selbst auf den Zieldruck einstellt, stimmt die vom Sensorventil über die Leitung 400 zurückgeführte Spannung mit der Steuerspannung überein; die Spannung auf der Leitung 400 wird einem Eingang eines Komparators 750 über die Leitung 400A zugeführt, deren anderer Eingang mit der Steuerspannung aus dem Wähler 390 versorgt wird. Wenn der Servoventildruck dem angeforderten Wert entspricht, erfaßt der Sensor dies und erzeugt ein Ausgangssignal für die Blinkanlagensteuerung 710, die Blinkanlage zu blockieren, wie dies beim Erreichen des Zieldrucks erwünscht ist.
Zusätzlich kann man bei manchen Ausführungsformen auch ein Saugsystem zum Entfernen von Schleifmaterial aus dem Mund einsetzen, wie dies in der weiter oben erwähnten Anmeldung Nr. 08/029,732 von Ben J. Gallant beschrieben und beansprucht ist.

Claims

1. System zur Durchführung einer zahnmedizinischen Behandlung an Zähnen oder einer zugeordneten Zahnstruktur mittels von einem Fluidstrom getragener Schleifmittelteilchen, wobei das Gerät folgendes umfaßt:

(a) eine Quelle (101, 102) für Druckfluid;

(b) eine Drucksteuereinrichtung (103) mit einem Einlaß, der mit der Druckfluidquelle verbunden ist, um den Druck des von einem Auslaß (104) der Steuereinrichtung zugeführten Fluids zu steuern;

(c) eine Quelle für Schleifmittelteilchen;

(d) eine Mischeinrichtung (105), die mit dem Auslaß und mit der Quelle für Schleifmittelteilchen verbunden ist, um das Fluid und die Schleifmittelteilchen zur Bildung eines schleifmittelhaltigen Fluidstroms zusammenzubringen, und

(e) eine Düseneinrichtung (107) zur Abgabe des schleifmittelhaltigen Stroms an den Zahn oder die Zahnstruktur, der (die) der zahnmedizinischen Behandlung unterzogen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung ein Servoventil (300) mit elektrisch steuerbaren Ventilmitteln, die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnet sind, und ein elektrisches Steuerterminal umfaßt, wobei die Ventilmittel auf Änderungen des Pegels eines elektrischen Steuersignals (310) an dem elektrischen Steuerterminal zum Anpassen derselben an irgendeinen aus einer Vielzahl wählbarer Zustände gewählten Zustand reagieren, um den Druck des Fluids am Auslaß auf einen Druckwert aus einer entsprechenden Vielzahl unterschiedlicher Druckwerte einzustellen.

2. System nach Anspruch 1, mit einer manuell steuerbaren Einrichtung zum Einstellen des Steuersignal-Pegels, um den Druck auszuwählen.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die manuell steuerbare Einrichtung Tastschalter-Steuerungen zum Einstellen des Steuersignal-Pegels umfaßt.

4. System nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem mindestens drei wählbare Zustände vorliegen.

5. System nach einem vorhergehenden Anspruch mit einer Anzeigeeinrichtung zur Bereitstellung einer Sichtanzeige des Drucks am Auslaß.

6. System nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem Mittel vorgesehen sind, die auf den Druck des Fluids am Auslaß reagieren und ein entsprechendes Ausgangssignal liefern.

7. System nach Anspruch 5 und Anspruch 6, bei dem die Anzeigeeinrichtung so angeschlossen ist, daß sie das Ausgangssignal empfängt.

8. System nach einem vorhergehenden Anspruch, mit Mitteln zur Bereitstellung einer Blinklichtanzeige für den gewählten Zieldruckpegel, zu dem hin sich der Auslaßdruck des Regelventils bewegt.