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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einweg-Austragkartusche der Art, die dafür ausgelegt ist,
lösbar
in einem Handapplikator, der einen beweglichen Druckkolben hat,
aufgenommen zu werden.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Es
ist eine Zahl von Hand-Austragvorrichtungen zum Austragen verschiedener
Arten von Materialien verfügbar.
In vielen Fällen
ist die Austragvorrichtung eine Baugruppe, die einen wiederverwendbaren
Spender oder Applikator und eine Einwegkartusche einschließt. Die
Kartusche enthält
eine auszutragende Menge einer Zusammensetzung oder eines Materials
und wird lösbar
in einer Aufnahme des Applikators aufgenommen.
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Bei
einigen Austragvorrichtungen, die einen Applikator und eine Kartusche
einschließen,
hat der Applikator einen Druckkolben, der während eines Austragvorgangs
durch den Benutzer vorgeschoben wird. Häufig wird der Druckkolben in
einem offenen Ende der Kartusche aufgenommen und liegt an einem
Kolben innerhalb der Kartusche an. Wenn der Druckkolben vorgeschoben
wird, um den Kolben zu bewegen, stößt der Kolben durch eine vordere
Auslassöffnung
der Kartusche eine Menge an Material aus.
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Austragvorrichtungen,
die einen wiederverwendbaren Applikator und eine Einwegkartusche einschließen, werden
in vielen Fällen
bevorzugt, insbesondere in Fällen,
in denen der Applikator im Vergleich zu den Kosten der Kartusche
verhältnismäßig teuer
ist. Zum Beispiel haben viele Applikatoren einen beweglichen Hebel
oder Arm, um das Vorschieben des Druckkolbens zu erleichtern. Einige
Applikatoren haben einen dem Arm oder Hebel zugeordneten Sperrklinkenmechanismus,
um die Kontrolle über die
Bewegung des Druckkolbens zu verbessern. Offensichtlich ist es wünschenswert,
solche Applikatoren wiederzuverwenden, um die Kosten zu verringern
und Entsorgungsfragen zu vermeiden.
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Austragvorrichtungen
mit Einwegkartuschen werden häufig
auf dem Gebiet der Zahnheilkunde verwendet, um Dentalzusammensetzungen,
wie beispielsweise Wiederherstellungsstoffe, Klebstoffe, Zemente, Ätzgels,
Dichtungsmassen und dergleichen, auszutragen. In einigen Fällen sind
die Kartusche und der vordere Abschnitt des Applikators, der die Kartusche
aufnimmt, verhältnismäßig klein,
so dass die Kartusche während
eines Austragvorgangs leicht in der Mundhöhle manövriert werden kann. Auf diese Weise
kann das in der Kartusche enthaltene Dentalmaterial zweckmäßig nach
Bedarf unmittelbar auf die Zahnstruktur ausgetragen werden.
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Beispiele
von Handapplikatoren (ebenfalls als Spender oder Ausstoßpistolen
bezeichnet), die in der Zahnheilkunde verwendet worden sind, werden in
den US-Patentschriften
Nr. 4,198,756, 4,391,590 und 4,472,141 beschrieben. Beispiele von
Kartuschen (ebenfalls als Kapseln bekannt), die mit diesen Applikatoren
verwendet werden können,
werden zum Beispiel in den US-Patentschriften
Nr. 4,391,590, 4,767,326, 5,100,320 und 5,624,260 beschrieben.
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Auf
dem Gebiet der Zahnheilkunde sind Austragkartuschen häufig verhältnismäßig klein
und dafür
eingerichtet, bei einem einzigen Patienten verwendet zu werden.
Die Kartusche wird entsorgt, nachdem das Verfahren ausgeführt worden
ist, und der Applikator wird vor der Verwendung mit einem nachfolgenden
Patienten desinfiziert. Auf diese Weise wird die Gefahr, eine ansteckende
Krankheit von einem Patienten zu einem anderen zu übertragen, wesentlich
verringert. Jedoch sind viele der Dentalapplikatoren und Einwegkartuschen,
die gegenwärtig
im Handel erhältlich
sind, nicht zufriedenstellend für
eine Verwendung zum Austragen pastenartiger Zusammensetzungen, die
eine verhältnismäßig hohe
Viskosität
haben. In solchen Fällen
muss der Benutzer eine verhältnismäßig hohe
Kraft auf den Hebel des Applikators anwenden, um die Zusammensetzung
aus der Kartusche auszustoßen.
Wie zu erkennen sein wird, kann die genaue Kontrolle über das
Platzieren der abgegebenen Zusammensetzung in der Mundhöhle immer
dann behindert werden, wenn der Benutzer eine übermäßige Anstrengung aufwenden
muss, um die Zusammensetzung aus der Kartusche auszustoßen.
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Im
Ergebnis dessen haben Dentalpraktiker in der Vergangenheit häufig einen
Spatel oder ein anderes ähnliches
Instrument verwendet, um hoch viskose pastenartige Zusammensetzungen
(wie beispielsweise Wiederherstellungsmaterialien) in der Mundhöhle zu platzieren.
Diese Praxis schließt
ein, eine kleine Menge des Materials auf dem Spatel zu platzieren
und danach den Spatel nach Bedarf zu manövrieren, um das Material zu
platzieren und auf die Zahnstruktur des Patienten zu übertragen.
Wie zu erkennen sein wird, ist eine solche Praxis etwas zeitaufwändig und
nicht so zweckmäßig wie
Austragverfahren, die das Austragen von Dentalzusammensetzungen
aus einer Kartusche unmittelbar auf die Zahnstruktur einschließen.
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In
einigen Fällen
sind Spritzen, die einen Druckkolben haben, der durch eine Flügelschraube vorgeschoben
wird, zum Austragen von viskosen Dentalzusammensetzungen verwendet
worden. Die Flügelschraube
stellt eine wesentliche mechanische Übersetzung bereit, so dass
verhältnismäßig viskose Zusammensetzungen
ohne übermäßige Anstrengung
ausgetragen werden können.
Jedoch schließt ein
solches Austragen typischerweise den Gebrauch beider Hände des
Praktikers ein, wobei die eine Hand zum Halten des Körpers der
Spritze gebraucht wird, während
die andere Hand zum Drehen der Flügelschraube gebraucht wird.
Darüber
hinaus werden solche Vorrichtungen im Allgemeinen nicht verwendet,
um eine Zusammensetzung unmittelbar auf die Zahnstruktur eines Patienten
auszutragen.
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Daher
besteht auf dem Gebiet ein Bedarf an einer Kartusche, die besonders
für die
Verwendung zum einhändigen
Austragen von Zusammensetzungen mit hoher Viskosität eingerichtet
ist. Vorzugsweise könnte
eine solche Kartusche mit im Handel erhältlichen Applikatoren verwendet
werden, so dass ein besonders hergestellter Applikator unnötig ist. Darüber hinaus
besteht auf dem Gebiet ein Bedarf, eine Austragkartusche für die Verwendung
mit Zusammensetzungen mit hoher Viskosität bereitzustellen, die besonders
geeignet ist für
die Verwendung durch Dentalpraktiker, um ohne übermäßige Anstrengung nach Bedarf
eine genaue Menge solcher Zusammensetzungen unmittelbar auf eine
Zahnoberfläche
und an einer genauen Position auszutragen.
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US 4,767,325 offenbart eine
Verbundwerkstoffampulle, die einen Verbundwerkstoffbehälter, der einen
erweiterten oberen Innenabschnitt und einen kleineren unteren Innenabschnitt
hat, und einen innerhalb des Behälters
beweglichen Kolben einschließt.
Der Druckkolben des Kolbens hat die Form eines Zylinders und ist
dafür ausgelegt,
den unteren Innenabschnitt wesentlich auszufüllen.
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US 5,165,890 offenbart eine
Dentalkartusche, die beim Austragen von Dentalmaterial verwendet
wird. Die Kartusche schließt
einen gekrümmten
Körperabschnitt,
der eine erste Bohrung hat, und eine gekrümmte Düse ein, die eine zweite Bohrung hat,
die einen gleichbleibenden Durchmesser hat, der kleiner ist als
der Durchmesser der ersten Bohrung. Die Kartusche schließt ebenfalls
einen Kolben ein, der ein geformtes Ende, das ein Abgabeende des
Körperabschnitts
ergänzt,
und einen Ansatz hat, der sich von dem geformten Ende des Kolbens
aus erstreckt, dafür
eingerichtet, in die zweite Bohrung der Düse zu passen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird mit den Merkmalen der Ansprüche definiert.
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Die
Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten, wie sie oben beschrieben
werden, hat einen bedeutsamen Vorzug darin, dass weniger Kraft benötigt wird,
um die Zusammensetzung aus dem zweiten Abschnitt der Kammer auszutragen.
Im Ergebnis dessen ist die Erfindung besonders verwendbar für das Austragen
von pastenartigen Materialien, die eine verhältnismäßig hohe Viskosität haben,
wie beispielsweise stark mit Füllstoffen
versehene Dental-Wiederherstellungszusammensetzungen.
Solche Materialien können
leicht ohne übermäßige Anstrengung
mit einer Hand des Benutzers ausgetragen werden, so dass der Austragvorgang
erleichtert wird und das Material, wie beabsichtigt, in einer genauen
Position ausgetragen werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Austragkartusche, aufgebaut nach
einer Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ist
eine vergrößerte seitliche
Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
Austragkartusche, die einen äußeren Körper der
Kartusche sowie einen inneren Kolben der Kartusche illustriert,
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3 ist
eine Ansicht, die 2 etwas ähnelt, außer, dass der Kolben vorgeschoben
worden ist, um eine Zusammensetzung aus der Kartusche auszustoßen,
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4 ist
eine verkleinerte seitliche Querschnittsansicht eines Handapplikators
zusammen mit der Austragkartusche von 1 bis 3,
wobei die Austragkartusche für
die Verwendung bei einem Austragvorgang in einer Aufnahme des Applikators
aufgenommen wird, und
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5 ist
eine vergrößerte, fragmentarische Unteransicht
eines vorderen Abschnitts des Applikators, der in 4 gezeigt
wird, allein.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein
Beispiel einer nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebauten
Austragkartusche wird in 1 bis 4 illustriert
und wird allgemein durch die Zahl 10 bezeichnet. Die Kartusche 10 schließt einen
Körper 12 ein,
der eine Kammer 14 hat. Die Kartusche 10 schließt ebenfalls
einen Kolben 16 ein, der in der Kammer 14 bewegt
werden kann, um, wenn das gewünscht
wird, eine Zusammensetzung 18 aus der Kammer auszutragen.
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Im
Einzelnen schließt
der Körper 12 ein
offenes Einlassende 20 und einen Auslass oder eine Auslassöffnung 22,
die vom offenen Ende 20 entfernt ist, ein. Die Auslassöffnung 22 ist
Teil eines Durchgangs, der sich durch eine Austragdüse 24 erstreckt, die
integral mit dem Körper 12 verbunden
ist. Die Kammer 14 ist länglich und erstreckt sich vom
offenen Ende 20 bis zu einer der Auslassöffnung 22 benachbarten
Position.
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Die
Kammer 14 schließt
einen ersten, hinteren, zylindrischen Abschnitt 26 und
einen zweiten, vorderen, zylindrischen Abschnitt 28 ein.
Der erste Abschnitt 26 ist dem offenen Ende 20 benachbart, und
der zweite Abschnitt 28 ist der Auslassöffnung 22 benachbart.
Die Millelängsachsen
der beiden Abschnitte 26, 28 liegen in einer Linie
mit der Längsachse
der Kammer 14. In 2 und 3 wird
die Längsachse
der Kammer 14 durch die zahl 30 bezeichnet.
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Der
Durchmesser des zweiten Kammerabschnitts 28 ist geringer
als der Durchmesser des ersten Kammerabschnitts 26. Demzufolge
ist die Querschnittsfläche
des zweiten Kammerabschnitts 28 geringer als die Querschnittsfläche des
ersten Kammerabschnitts 26, wenn sie in Bezugsebenen quer zur
Längsachse 30 betrachtet
werden. Daher zeigt die Kammer 14 eine abgestufte Konfiguration,
wobei die Querschnittsfläche
bei Annäherung
an die Auslassöffnung 22 kleiner
wird.
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Vorzugsweise
zeigt die Außenfläche des Körpers 12 ebenfalls
eine abgestufte Erscheinung, deren Vorteil in den folgenden Abschnitten
beschrieben wird. Wie in den Zeichnungen gezeigt wird, ist der Außendurchmesser
des Körpers 12 angrenzend an
den zweiten Kammerabschnitt 28 geringer als der Außendurchmesser
des Körpers 12 angrenzend
an den ersten Kammerabschnitt 26. Wahlweise erstreckt sich
eine verjüngte Übergangswand,
welche die Form eines Kegelstumpfs hat, zwischen der Hauptausdehnung
der Außenwand,
die den ersten Kammerabschnitt 26 umschließt, und
der Hauptausdehnung der Außenwand,
die den zweiten Kammerabschnitt 28 umschließt.
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Der
Kartuschenkörper 12 schließt ebenfalls vorzugsweise
einen hinteren Flansch 32 ein, der das offene Ende 20 umschließt. Der
hintere Flansch 32 ist nützlich, um die Kartusche 10 in
einem Applikator festzuhalten, wie weiter unten beschrieben wird. Wahlweise
ist eine hintere Außenwand
des hinteren Flanschs 32 abgeschrägt, wie es zum Beispiel unter Bezugnahme
auf 2 und 3 zu erkennen ist, obwohl der
Flansch 32 als Alternative dazu, falls es gewünscht wird,
eine hintere Außenecke
von 90 Grad haben könnte.
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Als
eine andere Option schließt
das offene Ende 20 einen abgeschrägten Abschnitt ein, der zur Kammer 14 führt. Die
Abschrägung
nahe dem offenen Ende 20 erleichtert das Einsetzen des
Kolbens 16 während
des Zusammenbaus der Kartusche 10. Zusätzlich wird wahlweise eine
kleine Abschrägung in
der Kammer 14 zwischen den Abschnitten 26, 28 bereitgestellt,
um dazu beizutragen, Spannungskonzentrationen im Körper 12 zu
verringern.
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Der
Kolben 16 ist länglich
und schließt
einen Kopfabschnitt 34 und einen Endabschnitt 36 ein.
Der Kolben 16 schließt
ebenfalls einen länglichen
Schaft 38 ein, der den Kopfabschnitt 34 und den
Endabschnitt 36 integral miteinander verbindet.
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Der
Kopfabschnitt 34 des Kolbens 16 schließt ein zylindrisches
Segment 40 und ein verjüngtes,
vorzugsweise kegelstumpfförmiges,
Segment 42, das integral mit dem zylindrischen Segment 40 verbunden
ist, ein. Das kegelstumpfförmige
Segment 42 hat ein flaches vorderes Ende. Das zylindrische
Segment 40 hat einen Außendurchmesser, der annähernd der
gleiche ist wie der Innendurchmesser des zweiten Kammerabschnitts 28.
Vorzugsweise ist das Segment 40 integral mit den restlichen
Abschnitten des Kolbens 16, obwohl andere Konstruktionen ebenfalls
möglich
sind. Zum Beispiel ist das Segment 40 bei einer alternativen
Konstruktion ein anfangs gesonderter Dichtungs- oder O-Ring, der
mit einem Kolbenkopf verbunden wird.
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Der
Endabschnitt 36 des Kolbens 16 hat ebenfalls eine
zylindrische Form und hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der annähernd der gleiche
wie der Durchmesser des ersten Kammerabschnitts 26 oder
geringfügig
kleiner ist. Der Schaft 38 hat eine Querschnittsfläche in Abschnitten
quer zur Längsachse
des Kolbens 16, die kleiner ist als die Querschnittsfläche des
Kopfabschnitts 34 und des Endabschnitts 36 in
Abschnitten quer zur Längsachse
des Kolbens 16. Die verringerte Querschnittsfläche des
Schafts 38 trägt
dazu bei, den Reibungswiderstand gegen das Vorschieben des Kolbens 16 zu verringern.
Wahlweise hat der Schaft 38 ebenfalls eine zylindrische
Konfiguration mit einer Mittelachse, die mit den Mittelachsen des
zylindrischen Segments 40 und des Endabschnitt 36 in
einer Linie liegt.
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Geeignete
Materialien für
den Kolben 16 schließen
Kunststoffe, wie beispielsweise Polypropylen, ein. Ein Beispiel
eines geeigneten Polypropylenmaterials ist Nr. 3467 von Fina.
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Geeignete
Materialien für
den Körper 12 schließen ebenfalls
Kunststoffmaterialien ein. Ein Beispiel eines geeigneten Kunststoffmaterials
für den Körper 12 ist
ein Nylonharz, wie beispielsweise das Nylonharz der Marke Zytel,
Nr. 101L von DuPont. Andere Beispiele geeigneter Materialien für den Kartuschenkörper 12 werden
in den US-Patentschriften Nr. 5,624,260 und 5,100,320 beschrieben.
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Vorzugsweise
hat das zylindrische Segment 40 des Kolbenkopfabschnitts 34 einen
Außendurchmesser,
der ausreichend groß ist,
um eine Dichtung zwischen dem Kolbenkopfabschnitt 34 und
den Innenwandabschnitten des Körpers 12,
die den zweiten Abschnitt 28 umschließen, bereitzustellen, so dass
die Zusammensetzung 18 wirksam durch die Auslassöffnung 22 abgegeben
wird, wenn der Kolben 16 vorgeschoben wird. Vorzugsweise
zeigt das zylindrische Segment 40 eine leichte Presspassung
mit den Kammerwandabschnitten, die den zweiten Kammerabschnitt 28 umschließen, um
eine wirksame Dichtung zu gewährleisten.
Als Beispiel kann, wenn der Kartuschenkörper 12 aus dem oben
beschriebenen Nylonharz hergestellt ist und der Kolben 16 integral
aus einem Polypropylenmaterial, wie oben beschrieben, hergestellt
ist, das zylindrische Segment 40 einen Außendurchmesser
von 0,132 Zoll (3,35 mm) haben, während die Innenwandabschnitte
des Körpers 12,
die den zweiten Kammerabschnitt 28 umschließen, einen
Innendurchmesser von 0,130 Zoll (3,3 mm) haben können.
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Vorzugsweise
reicht der Durchmesser des Endabschnitts 36 aus, um die
Längsachse
des Kolbens 16 in wesentlicher Ausrichtung mit der Längsachse 30 der
Kammer 14 zu halten. Es ist jedoch vorzuziehen, dass der
Außendurchmesser
des Endabschnitts 36 nicht übermäßig groß ist, so dass er keinen bedeutsamen
Reibungswiderstand gegen das Vorschieben des Kolbens 16 in
der Kammer 14 zeigt. Als Beispiel kann der Endabschnitt 36 einen Außendurchmesser
von 0,166 Zoll (4,2 mm) haben, während
der erste Kammerabschnitt 26 einen Durchmesser von 0,170
Zoll (4,3 mm) hat.
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Bei
der in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsform ist die Austragdüse 24 integral
mit dem Körper 12 verbunden
und hat eine Längsmittelachse, die
sich in einem spitzen Winkel im Verhältnis zur Längsachse der Kammer 14 erstreckt.
Es sind jedoch ebenfalls andere Konstruktionen möglich. Zum Beispiel könnte sich
die Austragdüse 24 längs einer
Achse erstrecken, die in einer Linie mit der Längsachse 30 der Kammer 14 liegt.
Als eine andere Option kann die Austragdüse 24 von Hand zu
einer beliebigen einer Zahl von Konfigurationen gebogen werden,
dafür eingerichtet,
dem vorliegenden Austragvorgang am besten zu dienen. Wahlweise ist
die Austragdüse 24 aus
einer von Hand formbaren Metallkanüle hergestellt, die, einmal
gebogen, ihre Form beibehält.
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Vorzugsweise,
und wie in 2 gezeigt, füllt die Zusammensetzung 18 anfangs
den Durchgang, der sich durch die Austragdüse 24 erstreckt, sowie den
zweiten Kammerabschnitt 28 in Bereichen vor dem Kolbenkopf
abschnitt 34. Auf diese weise wird der leere Raum innerhalb
der Kammer 14 verringert, und die Zusammensetzung 18 wird
wesentlich gleichzeitig mit dem anfänglichen Vorschieben des Kolbens 16 aus
der Kartusche 10 gespritzt.
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Ein
Beispiel einer Austragvorrichtung, die zum Austragen der Zusammensetzung 18 aus
der Kartusche 10 verwendet werden kann, ist ein Handapplikator,
wie beispielsweise der in 4 und 5 gezeigte
Applikator 50. Der Applikator 50, wie er illustriert
wird, ist identisch mit gut bekannten Applikatoren, die auf dem
Dentalgebiet verwendet werden (wie beispielsweise dem Dentalapplikator
Nr. 5706SD von 3M) und schließt
ein Gehäuse 52 mit
einem herabhängenden
Griff 54 ein. Ein hinterer Hebel 56 des Applikators 50 ist
durch einen Drehpunkt 58 mit dem Gehäuse 52 verbunden,
für eine
Schwenkbewegung um eine horizontale Bezugsachse, wenn sich der Griff 54 in
einer vertikalen Richtung erstreckt.
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Der
Vorderteil des Gehäuses 52 schließt einen
röhrenförmigen Vorsprung
ein, der eine innere zylindrische Aufnahme 60 zum lösbaren Aufnehmen der
Kartusche 10 hat. Wenn die Kartusche 10 in der Aufnahme 60 aufgenommen
wird, erstreckt sich die Kartusche 10 durch eine am Vorderende
des Gehäuses 52 angeordnete
kreisförmige Öffnung.
Die kreisförmige Öffnung hat
einen Durchmesser, der etwas größer ist
als der Außendurchmesser
des Körpers 12 in
den Bereichen, die den ersten Kammerabschnitt 26 umschließen. Jedoch
hat die kreisförmige
vordere Öffnung
des Gehäuses 52 einen
Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des hinteren
Flanschs 32, um die Kartusche 10 in der Aufnahme 60 zurückzuhalten.
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Der
vordere röhrenförmige Vorsprung
des Gehäuses 52 schließt ebenfalls
eine obere Öffnung 62 (4)
angrenzend an die Aufnahme 60 ein, um die Kartusche 10 in
die Aufnahme 60 einzusetzen, wenn es gewünscht wird.
Die enge Öffnung 62 ist seitlich
von der Aufnahme 60 angeordnet. Der Applikator 50 ist
manchmal als „Hinterlader"-Applikator bekannt.
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Vorzugsweise
schließt
der vordere röhrenförmige Vorsprung
des Gehäuses 52 einen
unteren länglichen
Schlitz 64 ein, der in 5 gezeigt
wird. Der Schlitz 64 erstreckt sich vom vorderen Ende des Gehäuses 52 aus
und ist der Aufnahme 60 benachbart. Der Schlitz 64 stellt
zweckmäßigerweise
zusätzlichen
Freiraum für
den Vorderteil der Kartusche 10 einschließlich der
Düse 24 bereit,
wenn die Kartusche 10 in die Aufnahme 60 eingesetzt
oder daraus entfernt wird.
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Der
Applikator 50 schließt
einen länglichen Druckkolben 66 mit
einem hinteren, etwas halbkugelförmigen
erweiterten Kopf 68 ein. Der Druckkolben 66 schließt ebenfalls
einen länglichen
zylindrischen Schaft 70 ein, der vorzugsweise aus einem
verhältnismäßig starken,
verschleißfesten
Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt ist.
Wie in 4 gezeigt, umschließt eine Schraubendruckfeder 72 den
Druckkolben 66 und ist zwischen dem Kopf 68 und
einer hinteren Öffnung
eines Durchgangs durch den röhrenförmigen Vorsprung
des Gehäuses 52, der
zur Aufnahme 60 führt,
angeordnet.
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Ein
Antriebsmittel des Applikators 50 schließt ein Paar
von gekrümmten
Nockenflächen 74 ein,
von denen eine in 4 illustriert wird. Die Nockenflächen 74 sind
an einem oberen, inneren Abschnitt des Hebels 56 geformt
und sind für
einen gleitenden Eingriff mit der gekrümmten Oberfläche des Druckkolbenkopfes 68 ausgerichtet.
Wenn der Hebel 56 in der Richtung des in 4 gezeigten
Pfeils in einem Bogen um den Drehpunkt 58 gedreht wird,
gleitet der Kopf 68 längs
der Nockenflächen 74 und
bewegt den Druckkolben 66 in einer Vorwärtsrichtung hin zur Kartusche 10,
wenn die Kartusche 10 in der Aufnahme 60 aufgenommen
wird.
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Der
Außendurchmesser
des Schafts 70 ist etwas kleiner als der Durchmesser des
ersten Kammerabschnitts 26 der Kartusche 10. Wenn
der Hebel 56 in der Richtung des Pfeils geschwenkt wird
und der Druckkolben zur Kartusche 10 hin vorgeschoben wird,
tritt der Schaft 70 in das offene Ende 20 der
Kartusche 10 ein und liegt am Endabschnitt 36 des
Kolbens 16 an. Ein fortgesetztes Vorschieben des Hebels 56 in
der Richtung des Pfeils bewegt den Kolben 16 vorwärts, woraufhin
der Kopfabschnitt 34 des Kolbens 16 einen Druck
auf die Zusammensetzung 18 ausübt und die Zusammensetzung 18 durch
die Auslassöffnung 22 leitet.
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Als
eine bevorzugte Option wird die Länge des Kolbenschafts 38 so
gewählt,
dass der Kolben 16 seine Endstellung in einer Vorwärtsrichtung
erreicht, sobald die vordere ringförmige Wand des Endabschnitts 36 den
Absatz berührt,
der in der Kammer 14 zwischen dem ersten Abschnitt 26 und
dem zweiten Abschnitt 28 angeordnet ist. Vorzugsweise ist,
wenn der Kolben 16 diese vordere Endstellung erreicht hat,
der Kolbenkopfabschnitt 34 dem Vorderende der Kammer 14 sehr
nahe, um zu sichern, dass im Wesentlichen die gesamte Zusammensetzung 18 aus
dem zweiten Kammerabschnitt 28 ausgestoßen worden ist. Als eine andere
Option wird die Länge
des Kolbenschafts 38 jedoch so gewählt, dass der Kolben 16 seine
vordere Endstellung erreicht, wenn der Kopfabschnitt 34 die
Innenwandabschnitte der Kammer 14 nahe oder an dem Vorderende
des zweiten Kammerabschnitts 28 berührt.
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Der
verhältnismäßig kleine
Durchmesser des zweiten Kammerabschnitts 28 erleichtert
das Austragen von Materialien mit vergleichsweise hoher Viskosität, wie beispielsweise
Dentalpasten. Der verhältnismäßig kleine
Durchmesser des zweiten Kammerabschnitts 28 verringert
das Volumen der Zusammensetzung 18, das pro Längeneinheit
des Vorschiebens des Kolbens 16 aus der Kartusche 10 ausgestoßen wird,
und als eine Folge dessen wird pro Längeneinheit weniger Kraft benötigt, um
den Kolben 16 vorzuschieben, als sonst mit einer Kammer
benötigt würde, die
einen größeren Innendurchmesser
hat. Im Einzelnen kann, falls der Druck (in Krafteinheiten pro Flächeneinheit),
der zum Vorschieben des Kolbens 16 und Ausstoßen der
Zusammensetzung 18 benötigt
wird, auf Grund einer Zunahme der Viskosität der Zusammensetzung 18 zunimmt,
das Maß der
benötigten
Kraft gleich bleiben, falls die Querschnittsfläche des Kolbens 16 verringert
wird. Darüber
hinaus ist der kleinere Innendurchmesser des zweiten Kammerabschnitts 28 in
der Querschnittsfläche
dem Durchgang durch die Auslassöffnung 22 und
die Abgabedüse 24 näher, mit
dem Ergebnis, dass es weniger Widerstand gegen das Fließen der
Zusammensetzung 18 aus der Kammer 14 gibt.
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Die
abgestufte Konfiguration der Kammer 14 ermöglicht vorteilhafterweise,
dass die Kartusche 10 mit herkömmlichen Applikatoren, wie
beispielsweise dem Applikator 50, verwendet wird. Im Vergleich wäre ein einfaches
Verringern des Innendurchmessers von herkömmlichen Kartuschen nicht so
vorteilhaft wie die vorliegende Erfindung, weil der sich ergebende
Innendurchmesser einer solchen Kartusche kleiner sein kann als der
Außendurchmesser
des Druckkolbenschafts 70 eines herkömmlichen Applikators, mit dem
Ergebnis, dass es entscheidend erforderlich wäre, dass der Benutzer einen
neuen Applikator kauft, der einen Druckkolbenschaft mit einem kleinere
Durchmesser hat. Da der erste Kammerabschnitt 26 der Kartusche 10 der
vorliegenden Erfindung vorzugsweise ausreichend lang ist, um den Druckkolbenschaft 70 herkömmlicher
Applikatoren, wie beispielsweise des Applikators 50, aufzunehmen,
kann die Kartusche 10 mit Applikatoren verwendet werden,
die bereits in der Zahnarztpraxis und auf dem Markt verfügbar sind.
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Die
abgestufte Konfiguration des Kartuschenkörpers 12 ist ebenfalls
ein Vorteil insofern, als das Einsetzen und das Entfernen der Kartusche 10 aus
der Aufnahme 60 erleichtert werden. Zum Beispiel kann sich
der Benutzer entscheiden, die Kartusche 10 während des
Einsetzens der Kartusche im Verhältnis
zur Aufnahme 60 zu kippen, um die Kartusche leichter zu
einer vollständig
eingesetzten oder festsitzenden Position zu bewegen, wobei der hintere Flansch 32 so
weit wie möglich
nach vorn hin zur kreisförmigen Öffnung am
Vorderende des Gehäuses
bewegt wird. Die abgestufte Konfiguration des Körpers 12 stellt einen
Freiraum bereit, um solche Kipp- und Vorschubbewegungen zu erleichtern.
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Darüber hinaus
gewährleistet
die längliche Konfiguration
des Körpers 12 und
des Kolbens 16 ein verbessertes Platzieren der ausgetragenen
Zusammensetzung 18 an ihrem vorgesehenen Ort. Falls die Kartusche 10 zum
Beispiel in einem Dentalverfahren verwendet wird, erleichtert die
gesteigerte Länge
der Kartusche 10 das Anordnen der Abgabedüse 24 in eingeschränkten Bereichen
der Mundhöhle,
wie beispielsweise den hinteren Regionen, einschließlich der
Bereiche der Mahlzähne
des Patienten. Die verhältnismäßig lange
Kartusche 10 verbessert ebenfalls die Sichtmöglichkeit
des Benutzers während
eines Austragvorgangs, da die Hände
des Benutzers am Applikator 50 etwas weiter entfernt von
der Abgabedüse 24 und
dem zum Empfangen der ausgetragenen Zusammensetzung 18 vorgesehenen
Bereich angeordnet sind.
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Die
Kartusche 10 der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein
Vorteil insofern, als der verhältnismäßig lange
Körper 12 im
Vergleich zu herkömmlichen Kartuschen
leichter zu ergreifen und zu handhaben ist. Die Länge der
Kartusche 10 erleichtert das Einsetzen und das Entfernen
der Kartusche 10 aus dem Applikator, insbesondere in Fällen, in
denen ein Hinterlader-Applikator,
wie beispielsweise der Applikator 50, eingesetzt wird.
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Die
Kartusche 10 ist besonders nützlich zum Austragen von Dentalzusammensetzungen
mit hoher Viskosität,
wie beispielsweise Wiederherstellungsmaterialien. Obwohl der Durchmesser
des zweiten Kammerabschnitts 28 kleiner ist als der des ersten
Kammerabschnitts 26, ist das Volumen des ersten Abschnitts 28 ausreichend,
um (zusammen mit der in der Abgabedüse 24 enthaltenen
Menge der Zusammensetzung) genügend
Zusammensetzung 18 zu enthalten, um den Erwartungen eines
Dentalpraktikers zu entsprechen (z.B., etwa 0,2 g an Wiederherstellungsmaterial,
wenn der zweite Kammerabschnitt 28 einen Durchmesser von
0,13 Zoll hat). Jedoch können
alternativ dazu andere Dentalmaterialien, wie beispielsweise Zemente
(z.B. Dichtungszemente und orthodontische Zemente), Ätzgels,
Glasionomerzemente, Dichtungsmassen und dergleichen, verwendet werden.
Die Kartusche 10 kann ebenfalls verwendet werden, um andere
als Dentalzusammensetzungen, wie beispielsweise Klebstoffe oder
andere Materialien für
Haushalt-, Industrie-, Medizin- oder andere Anwendungen, auszutragen.
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Darüber hinaus
kann die Kartusche 10 mit anderen Applikatoren als dem
in 4 und 5 gezeigten Applikator 50 verwendet
werden. Zum Beispiel können
Applikatoren der Art eingesetzt werden, die eine Seitenladeraufnahme
haben. Beispiele geeigneter alternativer Applikatoren werden in
den US-Patentschriften
Nr. 4,198,756, 4,391,590, 4,472,141 und 5,743,436 gezeigt.
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BEISPIEL
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Es
wurden Spritzprüfungen
sowohl an herkömmlichen
Dentalkartuschen als auch an nach der Erfindung aufgebauten Dentalkartuschen
durchgeführt.
Bei jeder Prüfung
war der Kartuschenkörper aus
Nylonharz der Marke Zytel 101L hergestellt, und der Kolben war aus
Polypropylen hergestellt. Bei der herkömmlichen Kartusche betrug der
Innendurchmesser der Kartuschenkammer 0,1575 Zoll (4 mm). Bei den
Kartuschen der vorliegenden Erfindung betrug der Innendurchmesser
des zweiten Kammerabschnitts (entsprechend dem Kammerabschnitt 28, wie
oben beschrieben) 0,128 Zoll (3,25 mm). Es wurde eine Instron-Universalprüfmaschine
benutzt, um die zum Vorschieben des Kartuschenkolbens benötigte Druckkraft
zu bestimmen, unter Verwendung einer Querkopfgeschwindigkeit von
50,8 mm/min. Die Prüfungen
wurden in einem Raum ausgeführt,
in dem die Temperatur und die Feuchtigkeit gleichbleibend gehalten
wurden.
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Fünf leere
Kartuschen von herkömmlichem Aufbau
wurden geprüft,
um die zum Vorschieben der Kolben in der Abwesenheit jeglicher Zusammensetzung
in den Kammern benötigte
Kraft zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden gemittelt, und es zeigte
sich, dass sie 0,20 kg, bei einer Standardabweichung von 0,08, betrugen.
Die Prüfung
wurde mit den Kartuschen der vorliegenden Erfindung wiederholt,
und die gemittelten Ergebnisse betrugen 3,51 kg mit einer Standardabweichung
von 0,3.
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Zehn
Kartuschen von herkömmlichem
Aufbau und zehn Kartuschen der Erfindung erhielten eine Menge von
Dental-Wiederherstellungspaste Z100 (von der 3M Company). Die Paste
wurde unter Verwendung eines Füllschlauchs
in den Kartuschen platziert und danach von Hand festgestampft; anschließend wurde
in jeder Kartusche ein Kolben platziert und in das offene Ende geschoben.
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Die
zum vorschieben der Kolben der zehn gefüllten herkömmlichen Kartuschen benötigte Kraft wurde
bestimmt und betrug im Mittel 26,97 kg, mit einer Standardabweichung
von 2,2. Die Reibungskraft von 0,20 kg (d.h., die zum Vorschieben
des Kolbens einer ähnlichen
leeren Kartusche benötigte
Kraft) wurde abgezogen, was ein Ergebnis von 26,77 kg erbrachte.
Die Prüfung
wurde für
die zehn gefüllten Kartuschen
der Erfindung wiederholt, und es wurde festgestellt, dass die zum
Vorschieben der Kolben im Mittel 19,34 kg betrug, mit einer Standardabweichung
von 2,2. Die Reibungskraft von 3,5 wurde danach abgezogen, um ein
Ergebnis von 15,82 kg zu erbringen, eine Verringerung beim Maß der Kraft
von 40,9%.
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Die
Daten zeigen, dass durch die vorliegende Erfindung eine wesentliche
(d.h., 40,9%) Verringerung der zum Austragen einer Dentalzusammensetzung
notwendigen Spritzkraft bereitgestellt wurde, obwohl der Innendurchmesser
der Kapselkammern nur um ein verhältnismäßig kleines Maß (d.h.,
von 4 mm auf 3,25 mm) verringert wurde.
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Fachleute
auf dem Gebiet werden erkennen, dass an den gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen,
die weiter oben ausführlich
beschrieben werden, verschiedene Hinzufügungen und Modifikationen vorgenommen
werden können,
ohne vom Rahmen der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert
wird, abzuweichen. Im Ergebnis dessen sollte die Erfindung nicht
als auf die spezifischen Ausführungsformen,
die oben dargelegt werden, begrenzt, sondern als nur durch den Rahmen der
folgenden Ansprüche
begrenzt, erachtet werden.