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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Drehbohrinstruments für Zahnbehandlungen
zur Verbindung mit einem Drehwerkzeug im Gebrauch.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Solch
ein Verfahren ist aus der WO 90/05498 bekannt. Das Drehbohrinstrument
besteht aus rostfreiem Stahl oder einem anderen harten Material.
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Die
JP 61 223123 A offenbart
ein Verfahren zur Herstellung eines handbetriebenen Zahnwurzelkanal-Reamers.
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Bei
Zahnbehandlungen muss eine relativ harte Schicht, wie zum Beispiel
eine Zahnfläche
oder am Wurzelkanal gebildetes Dentin, geöffnet oder gebohrt werden,
und Instrumente, wie zum Beispiel der Peeso-Reamer und Gates-Bohrer,
haben zum Bohren solch einer Schicht gedient. Obgleich derzeit Implantationsbehandlungen
durchgeführt
werden, bei denen nach Implantation eines Stifts in den Kiefer eines
Patienten ein Kunstzahn auf dem Stift befestigt wird, werden Drehbohrinstrumente
oder Implantationsbohrer selbst für das Bohren des Kiefers verwendet.
Diese Drehbohrinstrumente für
die Zahntechnik können
durch Wärmezuführung nach
der maschinellen Bearbeitung zu ihrer Form ihre Härte erreichen, die
in der Lage ist, das Dentin und den Knochen zu bohren. Diese Drehbohrinstrumente
bestehen aus Materialen, die durch Abschrecken gehärtet werden, wie
zum Beispiel Kohlenstoff-Werkzeugstahl und rostfreier Martensitstahl.
Solche Drehbohrinstrumente werden sterilisiert, indem sie bei jeder
Behandlung einer hohen Temperatur und Dampfatmosphäre in zum
Beispiel einem Autoklaven ausgesetzt werden, und sie werden meistens
wiederholt benutzt, bis ihre Lebensdauer zu Ende ist.
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Da
herkömmliche
Drehbohrinstrumente aus Stahl oder rostfreiem Martensitstahl bestehen,
wie oben beschrieben, besteht das Problem, dass die Instrumente
möglicherweise
rosten, wenn sie nicht nach der Sterilisation einer ausreichenden
Rostschutzbehandlung unterworfen werden. Zum Beispiel bestehen die
meisten endodontischen Instrumente, wie zum Beispiel handbetriebene
Reamer, Feilen (siehe
JP
61 223123 A ), Reiniger und Ahlen, aus rostfreien Austenitstählen, die
niemals rosten. Jedoch hat man nicht daran gedacht, dass die Peeso-Reamer,
der Gates-Bohrer und der Implantationsbohrer aus rostfreien Austenitstählen hergestellt
werden würden,
die nicht härtbar
sind, denn solche Instrumente benötigen eine bestimmte Härte, um
das Dentin und den Knochen bohren zu können. In den Fällen, in
denen die medizinischen Instrumente rostfrei sein müssen, ist
es derzeit erforderlich, den Peeso-Reamer oder den Gates-Bohrer rostfrei
zu entwickeln.
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Im
Allgemeinen ist es schwierig, beim Härten das gesamte Material gleichförmig zu
erwärmen,
so dass ein aus dem rostfreien Martensitstahl oder Werkzeugstahl
hergestelltes Drehbohrinstrument dazu neigt, lokale Abweichungen
von der gleichförmigen
Härte aufzuweisen.
Deshalb besteht bei diesen Instrumenten insofern ein Problem, als
sie keine ausreichende Härte
zum Bohren von Dentin besitzen. Insbesondere muss beim Bohren eines
Wurzelkanals ein Instrument insgesamt eine gleichförmige Härte aufweisen,
und für
den Fall, dass das Instrument zerbricht, muss es an einer Sollbruchstelle
mit Ausnahme ihrer Messer zerbrechen. Demgemäß führen solche Härteabweichungen
zu einem fatalen Problem.
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Diese
Drehbohrinstrumente sind an einem als Handstück bezeichneten Drehantriebswerkzeug befestigt,
das von einem Zahnarzt zur Durchführung einer Zahnbehandlung
gehandhabt wird. Im Allgemeinen können der Peeso-Reamer und der Gates-Bohrer
nicht immer ihre Drehachse gerade halten, und somit neigt die Drehachse
zu einer Krümmung,
so dass das Instrument wiederholt Biegespannungen ausgesetzt ist.
Wenn bei den Instrumenten Härteabweichungen
vorliegen, verlieren sie ihre gleichförmige Lebensdauer, wodurch
die Zuverlässigkeit
ihrer Qualität
beeinträchtigt
wird.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens
zur Herstellung eines rostfreien Drehbohrinstruments, das eine längere Lebensdauer
aufweist als bekannte Drehbohrinstrumente.
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Zur
Lösung
des obigen Problems wird ein Verfahren zur Herstellung eines Drehbohrinstruments
bereitgestellt, das die Merkmale von Anspruch 1 umfasst. Weiterentwicklungen
dieser Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.
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Das
Drehbohrinstrument besteht aus einem rostfreien Austenitstahl mit
einem sich in Längsrichtung
erstreckenden faserförmigen
Gefüge
und weist eine eine vorbestimmte Härte aufweisende Fläche auf.
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Das
Drehbohrinstrument rostet selbst bei wiederholter Verwendung und
wiederholter Sterilisation in einem Autoklaven nie und kann zu jeder
Zeit einen sauberen Zustand bewahren, weil das Instrument aus dem
rostfreien Austenitstahl besteht. Ein Metallgefüge des Instruments, das durch
Kaltziehen des rostfreien Austenitstahls in Längsrichtung mechanisch gestreckt wird,
um faserförmig
zu werden, kann eine stabile gleichförmige Härte bewirken, wobei eine Fläche des
Stahls auf eine vorgeschriebene Härte (zum Beispiel 500 HV oder
darüber)
stabil gehärtet
und die Härte
stabil erhöht
werden kann. Demgemäß werden
bei Zahnbehandlungen keine Teile abgesplittert.
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Da
das faserförmige
Metallgefüge
im Gegensatz zu einem körnerigen
Gefüge
wie die bei rostfreiem Martensitstahl eine hohe Biegefestigkeit
besitzt, kann das Drehbohrinstrument mit dem stetig gebogenen Halsteil
gut für
eine Behandlung von Molaren verwendet werden, obgleich das Handstück nicht
genau auf den betroffenen Bereich ausgerichtet werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obige und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen für den Fachmann
aus den folgenden bevorzugten Ausführungsformen davon hervor,
wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet
werden; darin zeigen:
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1 eine
Darstellung, die eine Ausführung eines
Peeso-Reamers gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 einen
Querschnitt entlang Linie II-II in 1, die den
Reamer zeigt;
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3 eine
Darstellung, die eine Ausführung eines
Gates-Bohrers gemäß der Erfindung
zeigt; und
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4 eine
Darstellung, die einen Implantationsbohrer gemäß der Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Auf
die 1, 2 Bezug nehmend, wird ein als
Drehbohrinstrument dienender Peeso-Reamer einer ersten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
beschrieben. 1 ist eine Seitenansicht, die den
Aufbau des Peeso-Reamers
zeigt, 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II
in 1. Der Peeso-Reamer ist ein Intrakanal-Instrument
zur Zahnbehandlung und wird zum Bohren von Zahndentin verwendet,
indem ein Ende des Reamers an einem Handstück zum Drehen des Reamers befestigt
wird.
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In 1 ist
der Peeso-Reamer A mit einem sich zwischen der Spitze und einem
Mittelpunkt eines Reamerkörpers
befindenden Schneidabschnitt 1 ausgebildet, der eine vorbestimmte
Länge aufweist und
mit einem Schaft 2 mit vorbestimmter Länge ausgebildet ist, der sich
am anderen Ende des Reamerkörpers
befindet. Zwischen dem Schneidabschnitt 1 und dem Schaft 2 ist
ein Halsabschnitt 3 ausgebildet. Drei Messer 1a sind
am Schneidabschnitt 1 vorgesehen; jedes Messer 1a ist
in einem vorgeschriebenen Verdrehwinkel angeordnet; eine Seitenkontur
des Messers 1a ist gerade ausgebildet. Der Peeso-Reamer
A ist an einem Spannfutter einer Drehantriebsvorrichtung befestigt,
wie zum Beispiel einem nicht gezeigten Handstück, und wird drehgesteuert.
Der Schaft 2 erstreckt sich deshalb gerade und ist mit
einem dem Spannfutter entsprechenden Ausrichtungsteil 2a ausgebildet.
Der Halsteil 3 erstreckt sich gerade und weist einen kleineren
Durchmesser als der Außendurchmesser
des Schneidabschnitts 1 und der Außendurchmesser des Schafts 2 auf.
Der Halsteil 3 weist abgerundete Anschlüsse mit einer vorbestimmten
Krümmung
auf, die mit dem Schneidabschnitt 1 und dem Schaft 2 verbunden
sind. Der Halsabschnitt 3 zerbricht als erstes durch darauf
ausgeübte
Torsions- und Biegebe anspruchung und wirkt somit wie eine Sicherung
für den
Fall, dass ein Bohrvorgang während
der Behandlung gestört
wird.
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Der
so gebildete Reamerkörper
des Peeso-Reamers besteht aus einem rostfreien Austenitstahl. Der
rostfreie Austenitstahl rostet nicht, kann aber nicht durch Abschrecken
gehärtet
werden, sondern wird nur durch Kaltziehen gehärtet. Der rostfreie Austenitstahl
wird durch Kaltziehen mit einer vorbestimmten Querschnittsverminderungsrate
gehärtet, um
einen Durchmesser zu erreichen, der im Wesentlichen dem Durchmesser
(ca. 2,3 Millimeter) des Schafts 2 des Peeso-Reamers entspricht,
und bei einer ordnungsgemäßen Einstellung
der Querschnittsverminderungsrate kann der rostfreie Austenitstahl so
modifiziert werden, dass er eine gewünschte Härte, zum Beispiel 500 HV und
darüber,
aufweist.
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Durch
Kaltziehen des rostfreien Austenitstahls, um dessen Gefüge in Axialrichtung
des gezogenen Materials faserförmig
zu längen,
kann die Biegefestigkeit des rostfreien Austenitstahls verbessert und
eine gleichförmige
Festigkeit des gesamten gezogenen Materials ohne Abweichung bewirkt
werden. Nach dem Schneiden des gezogenen Materials auf eine dem
Ziel-Peeso-Reamer entsprechende Länge wird das geschnittene Material
maschinell bearbeitet, um den Peeso-Reamer A zu bilden.
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Das
durch Kaltziehen aus dem rostfreien Austenitstahl erhaltene Material
weist ein koaxiales Härteprofil
auf. Das heißt,
die Oberfläche
des Materials wird am härtesten,
während
das Material näher zur
Materialmitte weicher wird. Zur Bildung eines Zwischenmaterials
für den
Peeso-Reamer A wird die härteste
Oberflächenschicht
durch maschinelle Bearbeitung entfernt. Da die endbearbeitete Oberfläche dank
der Wirkung dieses Entfernens oberflächig gehärtet wird, kann die Oberflächenhärte des
Reamerkörpers
des Peeso-Reamers A bei Einstellen der Oberflächenhärte des gezogenen Materials
auf 500 HV oder darüber
auf den obigen Wert gehalten werden.
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Der
Schneidabschnitt 1 und der Halsabschnitt 3 werden
durch Schleifen des Zwischenmaterials zu einer zylindrischen Form
hergestellt, in der der rostfreie Austenitstahl somit bearbeitet
worden ist. Insbesondere wird der Schneidabschnitt 1 mit
spiralförmigen
Messern 1a ausgebildet, indem das Material durch Schieben
einer Honahle in einem spiralförmigen
Kontakt mit der Materialfläche
geschliffen wird. Der Halsteil 3 wird durch Schleifen einer
runden Außenfläche des
zylindrischen Körpers
zur Verringerung des Durchmessers des Körpers gebildet. Da sich das
Härteprofil
des zylindrischen Zwischenmaterials koaxial ändert, wie oben beschrieben,
weist der durch Schleifen der runden Außenfläche gebildete Halsteil 3 eine
Härte auf,
die im Verhältnis
geringer als die des Schneidabschnitts 1 und des Schafts 2 ist, die
die abgerundete Außenfläche davon
bleiben. Wenn ein vorgeschriebenes Gewicht auf den Halsteil 3 ausgeübt wird,
neigt der Halsteil 3 deshalb dazu, schneller zu zerbrechen
als der Schneidabschnitt 1, wodurch ein sicherer Peeso-Reamer
gebildet wird, bei dem verhindert wird, dass ein Teil des Schneidabschnitts 1 absplittert.
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Wenn
der so aufgebaute Peeso-Reamer A an einem Handstück befestigt wird, um eine
Behandlung durchzuführen,
dreht sich der Halsteil 3, während seine Achse sich aufgrund
einer Wirkung des Bohrwiderstands und der Lagebeziehung zum Handstück flexibel
krümmt,
weil das gesamte Material eine gleichförmige Härte aufweist und der Halsteil 3 einen kleineren
Durchmesser aufweist als andere Teile. Die Messer 1a bohren
das Dentin durch diese Drehung zur Durchführung der Behandlung. Wiederholte
Biegebewegungen bei wiederholter Verwendung des Peeso-Reamers A
können
die Härte
erhöhen
und zu Biegeermüdung
am Halsteil 3 führen.
Deshalb kann der Peeso-Reamer nur am Halsteil 3 abgesplittert werden.
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Auf 3 Bezug
nehmend, wird ein Gates-Bohrer B gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Gates-Bohrer B weist einen Schneidabschnitt 11 in
Tropfenform an einem distalen Ende eines Bohrerkörpers und einen Schaft 12 mit
einer vorbestimmten Länge
auf, der sich am anderen Ende des Bohrerkörpers befindet. Ein Halsteil 13 mit
einem kleineren Durchmesser ist zwischen dem Schneidabschnitt 11 und
dem Schaft 12 ausgebildet.
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Dieser
Gates-Bohrer B weist nur am distalen Ende einen Schneidabschnitt 11 auf;
der Schneidabschnitt 11 weist mehrere spiralförmige Messer 11a auf,
die in einem vorbestimmten Verdrehwinkel angeordnet sind, und besitzt
eine kugelförmige
Kontur. Bei dem Gates-Bohrer nach der Ausführungsform wird der rostfreie
Austenitstahl kaltgezogen und maschinell bearbeitet, um den Schneidabschnitt 11 und
den Halsteil 13 an jeweiligen Seiten des Bohrerkörpers zu bilden.
Ein Ende des Schafts 12 ist zum Bilden eines mit dem Handstück zu verbindenden
Ausrichtungsteils 12a zugeschnitten.
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Auf 4 Bezug
nehmend, wird ein Implantationsbohrer gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Der Implantationsbohrer C ist ein Drehbohrinstrument,
das zum Bohren eines Kiefers oder eines Zahns zum Bilden eines Lochs
verwendet wird, in das während
einer chirurgischen Implantationsbehandlung ein Stift vergraben
und darin befestigt wird, wobei der Stift zum Abstützen eines
Kunstzahns im Kiefer oder Zahn implantiert wird. Der Implantationsbohrer
sowie der Peeso-Reamer und der Gates-Bohrer sind mit einem Schneidabschnitt 21 am
distalen Ende eines Bohrerkörpers
und mit einem sich am anderen Ende des Bohrerkörpers befindenden, einen Ausrichtungsteil 22a aufweisenden
Schaft 22 ausgebildet.
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Zwischen
dem Schneidabschnitt 21 und dem Schaft 22 ist
ein Halsteil 23 mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet.
Eine Hülse 24 ist
an einem Teil des Schafts 22 ausgebildet, um beim Bohren
eines Kiefers unter Verwendung dieses Implantationbohrers C als
Anschlag zur Steuerung der Bohrtiefe zu dienen. Der Implantationsbohrer
C ist mit spiralförmigen
Messern 21a über
den gesamten Schneidabschnitt 21 und einem Paar breiter,
leicht spiralförmiger
Nuten 22b ausgebildet. Beim Implantationsbohrer C gemäß der Ausführungsform
wird der rostfreie Austenitstahl kaltgezogen, um einen Stab zu bilden,
und dann wird die Oberfläche
des Stabs maschinell bearbeitet, um den Schneidabschnitt 21 und
den Halsabschnitt 23 auf jeweiligen Seiten des Bohrerkörpers zu
bilden.
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Wie
oben beschrieben, treten beim Peeso-Reamer, beim Gates-Bohrer und
beim Implantationsbohrer keine Härteabweichungen
auf, weil die Oberflächenhärte auf
einen vorbestimmten Wert (500 HV oder darüber) eingestellt ist, während der
rostfreie Austenitstahl mit dem zu einer Faserform gelängten Gefüge für die jeweiligen
Körper
verwendet wird, und diese Instrumente weisen im Wesentlichen die
gleiche Bohrfähigkeit
wie aus einem gehärteten Stahl
oder rostfreien Martensitstahl hergestellte Drehbohrinstrument auf.
Insbesondere können
der Peeso-Reamer und der Gates-Bohrer zwar unter gekrümmten Bedingungen
verwendet werden, aber der Halsteil dieser Instrumente ist flexibel
gebogen und kann das Dentin bohren, da das in Längsrichtung langgestreckte
faserförmige
Gefüge
biegefest ist. Der Halsteil weist eine geringere Härte auf
als der Schneidabschnitt und der Schaft, weil die härtere Fläche am Halsteil
weggeschliffen ist, so dass nur der Halsteil zerbrochen werden kann,
wodurch die Sicherheit bei Behandlungen erhöht wird. Des Weiteren können diese
Instrumente dank des rostfreien Austenitstahls selbst bei wiederholter
Verwendung und Sterilisation einen sauberen Zustand ohne Rost bewahren.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei der obigen Ausführungsform die gezeigten Formen
des Peeso-Reamers, des Gates-Bohrers und des Implantationsbohrers
lediglich Beispiele sind, und es versteht sich, dass diese Instrumente
zu verschiedenen Formen gemäß den Formen
zu behandelnder Zähne und
Behandlungen modifiziert werden können. Obgleich alle der obigen
Ausführungsformen
beispielhaft Instrumente mit spiralförmigen Messern darstellen,
können
die Instrumente natürlich
auch gerade Messer aufweisen, die sich parallel zur Achse des Instrumentes
erstrecken.
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Die
vorhergehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient nur der Veranschaulichung und Beschreibung und
soll nicht erschöpfend
sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Die
Beschreibung wurde gewählt,
um die Grundzüge
der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern, um
es anderen Fachleuten zu ermöglichen,
die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und verschiedenen
Modifikationen entsprechend der in Frage kommenden besonderen Verwendung
am besten zu nutzen. Der Schutzbereich soll durch die Beschreibung
nicht eingeschränkt
werden, sondern durch die nachfolgenden Ansprüche definiert werden.