DE865631C

DE865631C - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Zaehnen

Info

Publication number: DE865631C
Application number: DEB2263A
Authority: DE
Inventors: Robert Beauregard Black
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-02-24
Filing date: 1950-02-25
Publication date: 1953-02-02
Also published as: NL82633C; GB706710A; GB706684A; FR1015647A; US2696049A; NL206506A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Zahnheilkunde und betrifft insbesondere die Schaffung verbesserter Mittel zum Schneiden von Zähnen. Hierbei verwendet sie einen mit Schleifmittel geladenen Gasstrom im Gegensatz zu dem üblichen, mechanisch angetriebenen Bohrer und 'umfaßt sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung.

Wie bekannt, verursacht der gewöhnliche, mechanisch angetriebene Bohrer, der in unmittelbaren Kontakt mit dem Zahn kommt, quälende Vibrationen und die Entwicklung von Wärme, wobei diese Wärme nach Ansicht führender Zahnärzte besonders schädlich und manchmal sogar zerstörend auf den Nerv und die Blutzufuhr des Zahnes wirkt. Zusätzlich bereiten die Vibration und die Wärme dem Patienten im allgemeinen erhebliche Schmerzen, so daß man der zahnärztlichen Arbeit stets mit mehr oder weniger Furcht gegenübersteht. Diementsprechend ist es die Hauptaufgabe der Erfindung, für den üblichen Bohrer einen Ersatz durch solche Mittel zu geben, 'die jede Schwingung und Wärmeentwicklung und damit im wesentlichen alle Schmerzen bei der Vorbereitung von Zahnhöhlungen beseitigen.

Weiterhin befaßt sich die Erfindung mit der Sichaffung eines Verfahrens und eines Gerätes der beschriebenen Art, mit dem die zur Vorbereitung der Höhlungen erforderliche Zeit wesentlich verkürzt und der Schock der Zahnnerven im wesentlichen, wenn nicht vollständig, beseitigt wird. Die

Vermeidung des Schocks ist naturgemäß ein Faktor von größter Bedeutung für die Erhaltung der Lebensfähigkeit des Zahnes.

Die ErfimdiMig macht ©s außierdem möglich, im großen Uimfang von der Notwendigkeit der örtlichen Betäubung abzusehen, deren Verwendung in vielen Fällen 'eine unbeabsichtigte Beeinträchtigung der Lebensfähigkeit des Zahnes einschließt, da die abtötende Wirkung des Bietäubungsmittels die xo Empfindlichkeit des Patienten gegen Schmerzen in einem solchen Grad herabsetzen, daß die Wachsamkeit, idiie mit der normalen Reaktion auf das Bohren verknüpft ist, beseitigt wird.

Die Erfindung- betrifft !weiterhin ,andere und mehr ins !einzelne gehende Gegenstände, wie z. B. dia . richtige Abstimmung der Faktoren des Gasdruckes, des .. Diüsenquerschnittes, der Größe der Schleifmittelteilcben, der Anzahl der Teilchen je Gaseinheit und der Geschwindigkeit des Stromes.

Solche gegenseitigen Beziehungen, wie sie weiter unten im einzelnen beschrieben werden, ermöglichen nicht nur eine wesentliche Verkürzung der zur Vorbereitung 'einer Höhlung erforderlichen Zeit, sondern außerdem erheblich gelungene Abnutzung der Diüsie, die Vermeidung der Sichtbehinderung des Behandelnden und das Erreichen der .nahezu vollständigen Auffangung des verbrauchten Schleifmittels, so daß die Staubientwickl'ung im Raum unterbunden wird. Die Erfindung befaßt sichaußerdem sowohl mit der definierten Gleichmäßigkeit als auch mit der Anpassungsfähigkeit und der schnellen Justierbarkeit der Menge des Schleifmittels, das dem Diruidkgasstrom zugeführt wird, und ganz allgemein liefert die Verwendung eines mit schlsifendem Material beladenen Gasstromes ein sehr handliches Verfahren zur Vorbereitung von Höhlungen in Zähmen.

Im folgenden werden ein bevorzugtes Verfahren und lein bevorzugtes Gerät beschrieben, bei denen die erwähnten Aufgaben zusammen mit anderen, später erwähnten oder mit der Erfindung im Zusammenhang stehlenden Aufgaben gelöst werden, und im · Zusammenhang mit der .Beschreibimg werden idie Zeichnungen erläutert. In diesen ist Fig. ι einie schematische Skizze eines Systems und einer Vorrichtung für die Ausführung der Erfindung,

Fig. 2 teilweise eine Vorderansicht und teilweise ein- senkrechter Schnitt mit gewissen Merkmalen, die sich insbesondere auf die Mittel zur Einführung des Schleifmittels in den Gasstrom beziehen,:

Fig. 3 eine Bodenansicht des in Fig. 2 gezeigten Behälters für das Schleifmittel, Fig". 4 !eine Draufsicht auf die Lochplatte, durch welche 'die Schleifmittelteilchen von dem Trichter, in dem¹ sie sich befinden, in die Kammer geliefert werden, in der sie mit dem Druckgas gemischt werden,

Fig. 5 ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführung des Handgriffes und der Düse für die Anwendung bei der Erfindung.

Zunächst wird der in den Zeichnungen dargestellte Apparat beschrieben. Er umfaßt einen Zylinder oder eine Hochdruckgasquelle6, z.B. für Kohlendioxyd, das inert und ungiftig ist und das sich bei der Erreichung des Erfindungszieles besonders bewährt hat. Es können jedoch auch andere Gase unter Druck benutzt werden, und die allgemeine Erfindung ist nicht auf die Verwendung dieses besonderen Gases beschränkt.

Das Gas verläßt den Zylinder 6 durch einen geeigneten Anschluß7 'und geht durch einen Druckregler 8. Vom Druckregler 8 aus fließt es durch eine Leitung 9, die von geeigneter biegsamer Bauart sein kann, falls dies z. B. erforderlich ist zur Berücksichtigung der Schwingungen 'des weiter unten erläuterten Behälters 10, der das Schleifmittel enthält. Die Leitung 9 tritt in den Boden des Behälters 10 ein und ist an eine Mischkammer 11 angeschlossen, in der das Schleifmittel mit dem Gas gemischt wird. Die Mischung verläßt dann den Behälter durch eine andere Teilleitung 12, die im¹ Bedarfsfall ebenfalls biegsam sein kann; es ist zu beachten, daß die ankommende Leitung 9 und die ausgehende Leitung 12 im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, Wobei der Anschluß der ausgehenden Leitung vorzugsweise in der Mischkammerwand eine Kleinigkeit höher liegt. Diese baulichen Einzelheiten und insbesondere 'der Richtungsweehsel zwischen dem !ankommenden und 'dem ausgehenden Gas -wirken alle zusammen, um in der Mischkammer ι χ eine große Turbulenz zu erhalten, die genügt, uim alle pulverförmigen Teilchen des Schleifmittels, die der Mischkammer zugeführt werden, aufzunehmen und mit dem Gas fortzuführen.

Die Leitung 12 führt zu dem Handgriff oder Werkzeug 13, das am Ende mit einer Austrittsdüse 14 ausgerüstet ist, aus der der Strom des mit Schleifmittel beladenen Gases schließlich in Form eines sehr feinen Strahles austritt. Die Einzelheiten des Handstückes werden weiter unten beschrieben. Vorzugsweise ist in der Leitung 12 ein geeignetes Ventil zur Steuerung des Flusses der Mischung vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat dieses Ventil die Gestalt eines Klemmverschlusses 15, der sich normalerweise durch Federkraft 'in der Schließstellung für die Leitung befindet, iwiie dies 'die schematische Skizze der Fig. 1 zeigt. Dieses Ventil kann mittels des Soletooids 16 geöffnet werden, dessen Spule zum Anheben des am Ende der Armatur 18 getragenen Klemmstückes 17 gespeist wird, wenn mittels des Fußschalters 19 der Stromkreis der elektrischen Speiseleitung 20 geschlossen wird. Das Klemmstück 17 steht in Wechselwirkung mit einem Block 21, durch den ein biegsamer Teil der Leitung 12 hindurchgeht, der sich in Linie mit dem unteren Ende des KJemmstückes befindet, so daß der Durchgang durch die Leitung durch, das einfache Hilfsmittel des Quet-Sehens der Leitungswände abgesperrt werden kann, wie dies in der Figur deutlich zu erkennen ist.

Insbesondere aus der Fig. 2 ersieht man, daß der Behälter 10 für das Schleifmittel mit einem konischen trichterförmigen Boden versehen ist, der das Schleifmittel gegen die Oberfläche einer Loch-

platte 23 leitet, welche gegen einen geeigneten Flansch in der Grundplatte 24 des Behälters paßt. Diese Lochplatte dient als Deckglied der Mischkammer 11.

Die Lochplatte ist mit einer ringförmig angeordneten Reihe kleiner Löcher 25 versehen, deren Zahl und Größe ®o gewählt ist, daß bei nicht arbeitendem¹ Gerät das Schleifpulver nicht in die Mischkammer 11 hindurchfallen kann. In der dargestellten Ausführungsform hat eine Reihe von 24 Löchern, von denen jede einen Durchmesser von 0,5 mm hat, sehr befriedigende Ergebnisse geliefert.

Der Behälter 10 ist luftdicht und ist oben mittels einer Deckplatte oder Kappe 26 verschlossen, die gegen ieine 'mit ihr zusammenarbeitende Dichtung 27 geschraubt oder in anderer Weise gegen sie gesichert sein kann.

Das Gas, welches durch die Leitung 9 hereinkommt, befindet sich unter einem beträchtlichen

ao Druck, wie dies weiter unten genauer beschrieben wird. Um¹ diesen Druck innerhalb des Behälters und der Mischkammer so schnell als möglich auszugleichen, ist ein sich nach oben erstreckendes Ausgleichsrohr 28 vorgesehen, das in eine vergrößerte Aussparung 29 auf der Unterseite der Schraubkappe 26 hineinreicht. Das obere Ende des Rohres 28 ist vorzugsweise geschlossen, um ein unbeabsichtigtes Hereinfallen des Schleifpulvers in das Ausgleichsrohr während des Füllens zu verhindern, wenn die Kappe 26 abgenommen ist. Seitliche öffnungen 30 in der Nähe des oberen Endes des Rohres 'erlauben den Durchtritt des Gases aus dem Innern des Rohres in das Innere des Behälters 10 an einem Punkt oberhalb des Schleifmittelspiegeis, welcher sich naturgemäß in Abhängigkeit von der im Behälter befindlichen Schleifpulvermenge ändert. Der Querschnitt des Ausgleichsrohres 28 ist ein Mehrfaches von dem der Ausgangsleitung 12, so daß der Druck in der Mischkammer 11 und in dem Raum des Behälters 10 über dem Schleifmittel jederzeit so weitgehend ausgeglichen ist, daß die Förderung des Schleifmittels in die Mischkammer nicht beeinträchtigt wird.

4-5 Das untere Ende des Ausgleichsrohres paßt dicht in 'eine mit ihr zusammenwirkende Öffnung in der Lochplatte 23 ,· diese Öffnung liegt innerhalb des Kreises der ringförmigen Reihe von Löchern 25. Dies ist der Fig. 2 der Zeichnungen klar zu entnehmen. Der innere Durchmesser des Ausgleichsrohres kann etwa 10mm betragen; mit diesem Durchmesser wurden ausgezeichnete Ergebnisse erhalten, wenn auch naturgemäß erheblich andere Werte in einem weiten Bereich gewählt werden können.

Die Leitung 12 weist einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser, z.B. 1,5mm, auf, die Düse 14 einen noch kleineren Innendurchmesser, wie dies weiter unten beschrieben wird. Beim Fehlen des Ausgleiehsrohres würde dies, insbesondere beim' ersten Anschalten des Gasdruckes, zu einem instabilen Zustand führen, und die Anordnung würde dazu neigen, das Schleifmittel in ungleichmäßigen Stoßen in die Mischkammer 12 hineinzuzwingen und SiO' ein zeitweilig aussetzendes und nicht zufriedenstellendes Arbeiten hervorrufen.

Der Mechanismus, durch den die Schleifmittelteilchen dem· Gasstrom zugeführt werden, wird im folgenden beschrieben. Der Schleifmittelbiehältcr 10 ist fest auf einer waagerechten Trägerplattform 31 befestigt, beispielsweise mittels Bolzen 3 2, die senkrecht durch die Plattform- in die Grundplatte 24 geben. Die Plattform ist an ihren Enden mit nach unten reichenden Flanschen 33 und 34 versehen, die mittels geeigneter Klemmbolzen 37 und Klemmriegel 38 an Blattfedern 35 bzw. 36 befestigt sind. An ihrem unteren Ende sind die Federn in ähnlicher Weise mittels der Klemmbolzen 40 und der Klemmriegel 41 an einem schweren gußeisernen Sockel 39 befestigt, wobei die Feder 3 5 an diem Verlängerungsstück 42 und die Feder 36 an der Wand einer Tasche 43 angebracht sind, wie dies alles deutlich der Fig. 2 zu entnehmen ist. Wie man sieht, sind die Federn 35 und 36 in einem¹ Winkel von ungefähr 20⁰ zur Senkrechten angeordnet. Dieser Winkel kann jedoich in gewissem Umfang geändert werden, wenn auch Versuche gezeigt haben, daß ein Winkel von 20⁰ sehr gute Ergebnisse liefert.

Ein Elektromagnet 44 mit einem Kern 45 ist mittels einer Klemmplatte 46 und Bolzen 47 starr am¹ Sockel 39 befestigt, wobei die Platte verstellbar ist, um eine Justierung der Luftspaltbreite 48 zwischen dem Kern 45 und dem Anker 49 zu ermöglichen; dieser Anker ist am Flansch 33 an einem Punkt genau auf der Rückseite des Klemmriegels 38 befestigt und wird in irgendeiner geeigneten Weise an seiner Stelle festgehalten, beispielsweise dadurch, daß die Bolzen 37 in mit passendem Gewinde versehene Löcher des Ankers hineinreichen.

Der Sockel 39, der die eben beschriebene Anordnung trägt, ist mit tragenden Polstern oder Füßen 50 aus Gummi oder mit anderen puffernden Mitteln versehen.

Der Strom zur Betätigung des Elektromagneten wird von einer geeigneten Quelle, z. B. dem Netz 20 von 110 Volt und 60 Hertz, geliefert. In diesen; Stromkreis ist ein Selengleichrichter 52 eingeschaltet. Durch dieses Unterdrücken der einen Halbwelle wird der Strom in pulsierenden Strom verwandelt, was zur Halbierung der Zahl der magnetischen Impulse führt, so daß bei einer 60-Hertz-Speiseleitung sich 3600 Impulse je Minute statt 7200 Impulsen ergeben. Die Spannung an der Spule 44 kann mittels eines Vorsehaltwiderstandes

53 geregelt und durch Anschalten eines Voltmeters

54 an die Leitung gemessen werden.

Man sieht, daß bei geschlossenem Stromkreis der Tisch oder die Plattform 31, welche den Behälter 10 trägt, in Vibration versetzt wird und daß die erteilte Bewegung sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Komponente hat. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß der Winkel zwischen dem Magnetkern 45 und der waagerechten, Plattform 21 ebenso groß ist wie der Winkel zwischen den Federn 3 5 und der Senkrechten, nämlich 20".

Bei der ■ Arbeit - reißt deswegen der Elektromagnet die Plattform abwärts und rückwärts, und die Federn 35 und 36 führen sie dann wieder aufwärts und vorwärts. Diese Bewegung veranlaßt die Zuführung des Schleifmittelpulvers im Behälter 34 durch die Öffnungen 25 im 'die Mischkammer 11; - dabei ist 'die Bewegung so gewählt, 'daß. das Pulver danach· strebt, senkrecht berabzufallen, wenn die Plattform¹ rückwärts und abwärts gerissen wird. Wenn danin- die Federn 3 5 und 36 die Plattform¹ aufwärts und vorwärts zurückführen, besteht 'das Bestneben, das Pulver mitzunehmen. Dies veranlaßt die Schleifpulverteilchen, 'die auf der Lochplatte 23 liegen, über die Löcher 25 herüberzugehen, und da das Pulver in seinem Abmessungen kleiner ist als· der Durchmesser der Öffnungen, ergibt sich eine ständige Zufuhr von Teilchen, durch die Öffnungen in die Mischkammer ri, wo sie in den Gasstrom hineingezogen und in 'die Leitung 12 hinübergeführt werden. Dias Gas wirbelt durch die Mischkammer, indem es das Pulver auf seinem Weg aufnimmt, solange die Vibration fortgesetzt wird. Sobald jedoch 'die Vibration aufhört, hört auch die Zufuhr der Schleifmitteltedlchen in die Mischkammer auf, selbst wenn weiterhin Gas hindurchfließt. Nicht alle Teilchen auf der Lochplatte 23 geben durch das Loch, sondern einige werden dazu neigen, ihnen Weg unter dem¹ Einfluß der bereits beschriebenen Bewegung fortzusetzen, und sie werden sogar auf der geneigten Oberfläche des Trichters 22 aufsteigen oder aufzusteigen suchen. Daraus ergibt sich, daß die Teilchen sich in einem ständigen Zustand der Bewegung oder des Flusses befinden, und sie folgen einer sehr regelmäßigen und definierten Eorm der umlaufenden Bewegung sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung; infolge dieser Bewegung ist es möglich, einen völlig gesteuerten Fluß des Pulvers durch 'die Lochplatte 23 zu sichern. Weiterhin kann durch die Änderung der Vibrationsamplitode die der Misch-. kammer zugeführte Pulvermenge leicht geändert oder variiert werden.

Bei der beschriebenen Anordnung kann der S'chleifmittelpulverfliuß in den Gasstrom an der Skala des Voltmeters aufgetragen werden, so daß der jeweilige Teilchenfluß aus einer gegebenen Spannungsablesung bekannt sein kann. Darüber hinaus ist es möglich, im Bedarfsfall die Voltmeterskala unmittelbar in Gewichts- oder Volumeinheiteh des Schleifmittelpulvers je Zeiteinheit zu eichen.

Es ist zu beachten, daß jede solche Eichung für das betreffende Vibrationssystem genau ist. Wenn z. B. irgendeine der Variablen geändert wird, etwa der Luftspalt, die Größe und 'die Zahl der Löcher oder die Art oder Teilchengröße des Schleifmittelpulvers, sio kann eine etwas andere Eichkurve erwartet werden. Dieses kann jedoch ziemlich schnell durch !einfachen Versuch festgelegt wenden, und innerhalb der unten gegebenen Grenzen hat es keinem oder nur geringen Einfluß auf die Arbeitsweise des Verfahrens.

Weiterhin ist zu beachten, daß in etwas überraschender Weise für eine gegebene Magnetspannung das eben beschriebene Vibrationssystem einen im¹ wesentlichen gleichmäßigen Fluß des Schleifmittelpulvers liefert, unabhängig von der Standhöhe des Schleifmittelpulvers in dem zylindrischen Querschnitt des Behälters 10.

Es ist nun die Tatsache zu beachten, daß sowohl der Stromkreis des Solenoids 16, 'das den Klemm-Verschluß 15 betätigt, als auch der Stromkreis des Elektromagneten 44, der den Vibrator betätigt, ansprechen, wenn der Fußschalter 19 geschlossen wird. Es ist zweckmäßig, 'diese beiden Vorrichtungen gleichzeitig' zu betätigen, so daß das Schleifmittel dem Gas nur dann zugeführt wird, wenn die Leitung 12 zum Handstück 13 offen ist. Auf diese Weise wird sich kein Schleifmittel in der Mischkammer 11 ansammeln, wodurch sonst eine Ungleichmäßigkeit der von der D|üse 14 gelieferten Mischung hervorgerufen würde. Ein solcher Zustand würde nur zeitweise wirken und keinen grundsätzlichen Schaden bringen, jedoch ist Gleichmäßikeit und Stetigkeit der Arbeit wünschenswert, und diese kann durch die Gleichzeitigkeit des Öffnens des Klemmverschlusses 15 und des Vibrierens des Mischgefäßes gesichert werden.

Diajs Handstück 13 umfaßt einen rohrförmigen Handgriff teil 55 mit einem erweiterten Ende 56, durch das die biegsame Leitung 12 eingeführt ist. Am' anderen Ende ist der Handteil SS bei 57 mit einem Innengewinde zur Aufnahme des mit Außengewinde versehenen Teils 58 am rückwärtigen Ende des Verbindungsgliedes 59 versehen. Der vordere Teil 60 des Verbindungsstückes hat einen hohlen Sockelteil 61, der mit der Kugel 62 des hohlen Armes 63 zusammenarbeitet. Die Kugel wird an ihrem Ort durch die mit Flansch versehene Muffe 64 gehalten, wobei zwischen dem Flansch und der Kugel eine geeignete Packung 65 vorgesehen ist, die durch Aufschrauben auf den Flansch 64 gegen die Kugel angedrückt wird. Zu diesem Zweck sind der einen kleineren Durchmesser aufweisende Teil 60 und das Innere des Flansches 64 mit zusammenarbeitenden Gewinden 66 versehen.

Das Verbindungsstück 59 ist innen mit einer geeigneten Bohrung 67 in Verlängerung der Bohrung

68 des hohlen Armes 63 versehen. Innerhalb der Kugel 62 des hohlen Armes ist die Bohrung 68 bei

69 erweitert, um eine schwingende Bewegung des Armes 63 ohne Beeinträchtigung des für die Leitung des Gemisches aus Gas und Schleifmittel zur Verfügung stehenden Querschnittes zu ermöglichen.

Der rückwärtige Teil des Stückes 59 ist mit einer Verlängerung 70 von geringerem Durchmesser versehen, die 'eine Endverdickung 71 aufweist. Das Ende des biegsamen Rohres 12 ist über diese Verlängerung herübergespannt und ist dann in geeigneter Weise mit einem Draht 72 bewickelt, um eine dichte Verbindung herzustellen.

Dias äußere Ende des hohlen Armes ist außen bei mit einem Gewinde versehen, das mit dem entsprechenden Innengewinde des Kniestückes 74 zusammenarbeitet, welches die Düse 14 trägt.

In Verbindung mit dem bisher beschriebenen Gerät sind gewisse andere Faktoren zu beachten,

um alle sich aus der Erfindung gegebenen Vorteile vollständig zu erhalten. Beispielsweise wurde durch sorgfältige Prüfung und experimentelle Arbeit gefunden, daß eine mehr oder weniger abgestimmte Beziehung bestehen soll zwischen dem Druck des benutzten Gases, der Größe der Austrittsdüse, der Größe und Art der Schleifmittelteilchen, der Zahl der Schleifmitielteilchen je Gaseinheit und der Geschwindigkeit des austretenden Stromes. Diese

ίο Faktoren werden im folgenden ausführlich erörtert. Zunächst soll das Schleifmittel vorzugsweise eine Härte von 7 bis einschließlich g der Mohrschen Skala haben. Aluminiumoxyd fällt in diesen Bereich, da es eine Härte von etwa g in dieser Skala hat, und es wird bevorzugt benutzt, weil es nicht giftig ist und reichlich zur Verfügung steht. Andere Schleifmittel können auch benutzt werden,, wie Silicirankarbid oder Siliciumdioxyd, jedoch besteht hierbei die Gefahr der Silikose.

Zur Erzielung der besten Ergebmsse ist es wichtig, daß das Schleifmittel so hergestellt wird, daß die einzelnen Teilchen scharfe Ecken und Spitzen haben, statt verhältnismäßig glatter und abgerundeter Oberfläche. Dies ist notwendig, um einen sauberen und verhältnismäßig schnellen Schnitt der Zahnstruktur zu ermöglichen.

Die Größe der einzelnen Teilchen ist ebenfalls von beträchtlicher Bedeutung für die Erreichung der besten Ergebnisse, und es zeigte sich bisher, daß ein Schleifmittel, in dem das Korn der Teilchen zwischen 10 und 44 Mikron variiert, ein ausgezeichnetes und völlig befriedigendes Ergebnis gab, wobei jedoch unter manchen Bedingungen der Bereich zwischen 20 und 30 Mikron wahrscheinlich noch bessere Ergebnisse liefert. In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß es nach Abschluß der Arbeit des Stromes von Gas und Schleifmittel am Zahn des Patienten sehr wünschenswert ist, die Schleifmittelteilchen von der Luft zu trennen und sie derart zu sammeln, daß sie keinen Nebel im Behandlungsraum des Zahnarztes bilden. Zu diesem Zweck wurden geeignete Sauggeräte entwickelt, die in der vorliegenden Erfindung nicht dargestellt sind, da sie den Gegenstand einer besonderen Erfindung bilden. Es genügt zu sagen, daß zum wirksamen Sammeln der verbrauchten Schleifmittelteilchen nach der Durchführung ihrer Arbeit beim Ausschneiden einer Höhlung die einzelnen Schleifmittelteilchen nicht kleiner sein sollten als etwa 10 Mikron und nicht größer ,als etwa 44 Mikron, wie dies oben ,angegeben wurde. Wenn die Teilchen unter die angegebene Größe heruntergehen, ist es außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich, sie vollständig von der Luft zu trennen und in einen Staubsammler nieder zuschlagen, und wenn sie zu groß sind, ist es ebenfalls sehr schwierig, sie aufzunehmen, wenn sie den Mund des Patienten verlassen, da das Gewicht eines größeren Teilchens es schwieriger macht, sie mittels eines Sauggerätes wiederzugewinnen.

Zusätzlich treten, sobald irgendein großer Prozentsatz der Schleifmittelteilchen aus dem oben angegebenen Bereich herausfällt, andere Schwierigkeiten auf. Sind die Teilchen beispielsweise zu klein, so neigen sie dazu, ein merkliches Gefühl des Schmerzes beim Schneiden der Zahnstruktur hervorzurufen, und wenn sie zu groß sind, neigen sie dazu, den. Patienten zu verletzen, wenn sie die weichen Gewebe des Mundes treffen, wie dies gelegentlich vorkommt, wenn der gemischte Strom aus Gas und Schleifmitteln kurzzeitig gegen solche Gewebe gerichtet wird oder wenn die Teilchen vom Zahn zurückprallen. Selbst bei der sorgfältigsten Richtung des Schleifmittelstromes wird dies gelegentlich vorkommen. Innerhalb des gegebenen Bereichs hat jedoch der Versuch gezeigt, daß der Patient in keiner Weise gestört wird, wem die Schleifmittelteilchen die weichen Gewebe des Mundes treffen. Außerdem ist zu beachten, daß jenseits der oberen Grenze des gegebenen Größenbereichs die Teilchen zu roh oder grob in ihrer Schneidwirkung sind.

Der nächste zu betrachtende Faktor ist die Größe der Öffnung in der Düse 14. Zunächst muß diese Düse naturgemäß aus einem extrem verschleißfesten Werkstoff hergestellt sein, damit sie in angemessenem Maße der schleifenden Wirkung des Staubes zu widerstehen vermag. Eine Anzahl von Werkstoffen ist für diesen Zweck geeignet, wie z. B. Saphir, Borkarbid, Siliciumkarbid, Wolframkarbid und gesinterte Karbide von Wolfram¹, Titan, Tantal und Niob; jedoch wird von diesen Stoffen gesintertes oder verkittetes (cemented) Wolframkarbid bevorzugt.

Bei einer Düse mit kreisförmiger Austrittsöffnung wurde durch zahlreiche Versuche festgestellt, daß die besten Ergebnisse durch die Verwendung einer Düse mit einem Durchmesser zwischen 0,35 und 0,64 mm erhalten werden. In Flächenmaß ausgedrückt bedeutet dies, daß die Düse eine Öffnung zwischen 9,7· 10-⁸ und 31,7· io-³mm² hat. Ein bevorzugter Bereich für die meisten Arbeitsbedingungen ist eine Düse mit einer Bohrung zwischen 0,38 und 0,5 mm Durchmesser.

Wenn die Düsenöffnung zu klein ist, so wird die Schneidfläche zu sehr beschränkt, und es wird mehr Zeit gebraucht, um eine gegebene Arbeit durchzuführen. Ferner ist die Gefahr, daß die Düse verstopft wird, um so größer, je kleiner die Düsenöffnung ist. Weiterhin ist bei einer zu kleinen Öffnung der Gaisfiuß durch sie leicht so bemessen, daß er nicht zur Sicherung 'einer ausreichendem Mischung des Schleifmittels mit dem Gas in der Kammer 11 genügt. Andererseits ist es bei zu großer Düse unmöglich, die anderen Faktoren ausreichend zu berücksichtigen, die zur Erzielung eines befriedigenden Arbeitens wichtig sind; einige dieser Faktoren wurden oben erwähnt und andere werden weiter unten erörtert.

Ein Wort muß auch noch über die Länge der Düse gesagt werden. Dieser Faktor ist nicht besonders kritisch, und es wurden gute Ergebnisse über den Bereich von 0,317 bis 1,27 cm erhalten, obgleich für 'einen großen Prozentsatz der Schneidarbeit eine Düsenlänge von 0,63 bis 0,95 cm die befriedigendsten Ergebnisse lieferte.

Die benutzte Zahl der Schleifmittelteilchen je Gaseinheit ist ebenfalls ein sehr bedeutender Faktor zum völligen Erreichen der Vorteile der Erfindung. Dace Verwendung von zu wenig Teilchen erhöht z. B. die zur Ausführung einer gewünschten Arbeit erforderliche Zeit. Zu viele Teilchen, je Kubikzentimeter des Gases verursachen eine -Herabsetzung der Schneidgeschwindigkeit, sehr wahrscheinlich, weil ein Teil der vom Zahn zurückprallenden Teileben die sich deim Zahn nähernden Teilchen stört. Zu viele Teilchen trüben. außerdem¹ die Sicht des Zahnarztes über die Arbeitsfläche. Unter Berücksichtigung dieser und andener Faktoren wurde durch viele Versuche gefunden, 'daß die besten Ergebnisse gesichert werden,, können, wenn die Anzahl der Schleifmittelteilchen, die dem Gasstrom zugeführt werden,, zwischen. 1,84· io⁴ und 1,84· io⁵ Teilchen je Kubikzentimeter des Gases liegt. Die Maximalzahl der Teilchen, die in den. Mund des Patienten ohne' ernste Störung der Sicht des Zahnarztes gelangen,: liegt in der Nähe von 1,84· io⁶ je Sekunde. Alle;" Angaben, über das Gasvoluimen beruhen auf Messungen mit Gas bei- Atmosphärendruck.

Wienn man sich mit.Teilchen beschäftigt, die so klein sind,, wie 'die hier benutzten, ist es naturgemäß außerordentlich schwierig, ihre Zahl zu messen, insbesondere wenn das benutzte Schleifmittel , leime beträchtliche Abweichung in der Partikelgr.öße zeigt. Daher kann jede Berechnung hierüber nur eine Art Näherungswert sein. Wenn man jedoch 'die oben angegebenen Grenzen zu--. gründe liegt, kann .das folgende Berechnungsverfahren. benutzt, werden, und .es wird Ergebnisse liefern, die bei' der Erreichung, des Erfindungszieles benutzt werden kön]nen<.

Der erste zu betrachtende Gegenstand ist naturgemäß die Größenverteilung im benutzten Schleifmittel, da es bei der Herstellung so feiner Schleifmittel, wie sie für die Erfindung benutzt werden, unmöglich ist, eine absolute Gleichförmigkeit der Größe zu !erzielen. Beispielsweise kann eine Reihe von Aluminiumoxydpulvern von 400 Maschen amerikanisches Maß. beträchtliche Abweichungen in der Größenverteilung der Teilchen zeigen. Dies kann durch die Benutzung einer' -Wßjsserabschlämmuhg und durch die Berechnung der Partikelgröße unter ; Zugrundelegung des Stokeschen Gesetzes erhalten werden. Die Anzahl der Teilchen je Zeiteinheit kann dann· durch Multiplikation des je Zeiteinheit benutzten Teilchengewichtes mit der Teilchehzahl je Gewichtseinheit' errechnet werden. Dividiert man dais so erhaltene Produkt durch die Zahl der Kubikzentimeter Gas bei Atmosphärendruck, die je Zeiteinheit benutzt-werden, so; gibt dies einen gienügend geniauien Näherungswert für die Zahl der Teilchen, die je Kubikzentimeter des Gases bei der praktischen Ausführung der Erfindung benutzt wer den.

In Vierbindung mit der benutzten Teilchenzahl könnte die Frage erhoben werden, ob es nicht etwas einfacher WaBe₃ diese ' Größe als' Teilchen je Zeit-

. einheit- zu definieren.- Es wurde jedoch gefunden; daß die Angabe - dieses Faktors in Einheiten der Tieilchenzahl je Kubikzentimeter Gas ein Maß gibt, das nicht votn Düsendurchmesser abhängt.

Als nächster Faktor soll die Geschwindigkeit des Stromes betrachtet werden. Dieser ist sehr schwierig zu· messen, aber die im folgenden !angegebene Technik liefert eine Vorstellung, die für den Zweck der Anwendung der Erfindung genau genug ist. Dias Volumen des benutzten Gases, gemessen; bei Atmosphärendruck, wird durch die Fläche der Austrittsöffnung der Düse geteilt, um eine errechnete Geschwindigkeit zu geben, und durch Verwendung dieser Formel wurde nach zahlreichen Versuchen gefunden, daß diese Geschwindigkeit irgendwo zwischen 5 · io⁴ und 25 · ro⁴ cm/sec liegen soll. Unter 5'1O⁴OmZSeC ist die Schneidgeschwindigkeit unangenehm niedrig, und über einer Geschwindigkeit von etwa 25· io⁴cm/sec wird bei Benutzung der oben beschriebenen günstigen Zahl der Schleifmittelteilchen die Schneidgeschwindigkeit ebenso· herabgesetzt, wahrscheinlich wiederum¹ wegen gegenseitiger Störung der Teilchen. Auch ist bei höheren Geschwindigkeiten die Abnutzung der Düse sowohl als der anderen Teile des Gerätes größer als bei niederen Geschwindigkeiten.

Der Gasdruck ist naturgemäß ebenfalls ein Faktor von Bedeutung, jedoch wurde gefunden, daß er nicht so- kritisch ist, wie beispielsweise die Zahl der Teilchen je Gaseinheit und die.Geschwindigkeit des Stromes. Tatsächlich kann der Druck, wie er vom Druckregler 8 in die Leitung 9 geliefert wird, über einen sehr weiten Bereich wechseln. Für die Bedingungen, die vorzugsweise in einem normalen zahnärzüichen Behandlungsraum angestrebt werden sollen, findet man, daß ein Gasdruck etwa zwischen 2,, 5 und 5,6 kg/dm² an Regulator 8 benutzt werden kann, Um' die gewünschten Ergebnisse zu liefern, und daß die meiste Schneidarbeit wahrscheinlich aim besten beim Druck von 4,3 bis 4,7 kg/dm² geleistet wird. Andererseits kann das Verfahren auch mit Drücken in der Nähe von 14,2 kg/dm² angewandt werden, doch ist es in diesem¹ Zusammenhang interessant zu bemerken, daß in der Schneidgeschwindigkeit sehr geringe Unterschiede zwischen etwa 5,6 kg/cm² und 13,8 kg/cm² entstehen, falls naturgemäß die anderen Faktoren dieselben bleiben.

In Verbindung mit der Frage des Diruckes soll gesagt werden, -daß, obgleich bei den meisten Patienten das erfindungsgemäße Verfahren zum Schneiden der Zahnstruktur praktisch schmerzlos istj doch gelegentlich ein Patient gefunden wird, dessen Zähne ungewöhnlich empfindlich zu sein scheinen. In solchen Fällen bringt eine Reduktion des Druckes eine Reduktion des ,an sich geringen, bei der Arbeit entstehenden Schmerzes. Jedoch fällt die Schnieidgeschwindigkeit unterhalb eines Druckes von etwa 2,5 kg/cm² am Regler schnell auf einen Punkt, bei dem das Verfahren unpraktisch wird."

Alle für den Druck oben angegebenen Werte sind am¹ Riegler 8 gemessen, und man müßte sich vergegenwärtigen, daß zwischen dem Regler und der Düse ein kleiner Druckabfall erfolgt. Der Druckabfall hängt naturgemäß von einer Zahl von

Faktoren ab, wie der Länge der Leitung und der Absorbtion in dem Mischer und im Klemmversehluß, aber für die Bedingungen in einem zahnärztlichen Behandlungsraum üblicher Größe liegt dieser Druckabfall zwischen dem Regler und der Düse wahrscheinlich in der Gegend von 0,3 5 kg/c'm². Nach etwas Erfahrung kann der Zahnarzt schnell bestimmen, welcher Druck am Regler die besten Resultate für den jeweiligen Fall gibt,

ίο aber die oben angegebenen Zahlen können als Anhalt benutzt werden und liefern ausgezeichnete Ergebnisse.

Im folgenden soll nun kurz das Arbeitsverfahren beschrieben werden. Der Zahnarzt wird zuerst -die Natur der "erforderlichen Schneidarbeit bestimmen, und dies wird naturgemäß in der üblichen Weise geschehen, die den in der zahnärztlichen Behandlung Erfahrenen geläufig ist. Dann wird er den Widerstand für das Voltmieter 54 in eine Stellung bringen, die ihm die geeignete Zufuhr des Schleifmittels für die beabsichtigte Arbeit liefert. Weiterhin wird er dafür sorgen, daß der Gasdruck vom Behälter 6 angeschaltet wird und daß der Gasdruck mittels des Reglers 8 auf den gewünschten Wert gebracht wird, worauf hin er bereit ist, mit seiner Arbeit fortzufahren. Er wird das Handstück derart in Stellung bringen, daß der Strom van Gas und Schleifmittel, der von der Düse 14 ausgeht, genau auf den fortzuschneidenden Teil der Zahnstruktur gerichtet wird. Wenn er zum Weiterarbeiten fertig ISt₃ wird er den. Fußschalter 19 schließen, der, wie beschrieben, den Klemmverschluß 15 öffnet und den Vibrator in Bewegung setzt. Die Düse 14 wird in einem¹ solchen Abstand vom Zahn gehalten, wie es notwendig¹ ist, um die besten Ergebnisse für die gerade vorliegende Arbeit zu erhalten, und dies kann leicht nach einer geringen Erfahrung in der Benutzung des Gerätes bestimmt werden. Es genügt zu sagen, je näher sich die Düse am Zahn befindet, desto schärfer und feiner wird die Sichnieidfläche definiert sein und desto, näher werden die Seiten parallel sein. Wenn die Düse weiter vom Zahn entfernt wird, ist 'die Neigung für den Strom;, sich auszubreiten, größer, was naturgemäß dazu führt, daß die Schneidwirkung sich ändert und die Form der Wandung der Höhlung anders wird.

Die Tätigkeit wird fortgesetzt, bis die erforderliche Arbeit beendet ist, wobei der Zahnarzt., den Strahl mittels des Schalters 19 je nach den Erfordernissen an- und abschaltet.

Wenn die Schneidarbeit eine Einregelung während der Arbeit erfordert, kann die Zuführung des Schleifmittels schnell und einfach durch Änderung der Einstellung des Widerstandes 53 zwecks Änderung der Spannung an dem Vibrator geändert werden, und das Voltmeter 54 gibt naturgemäß die Änderung wieder und liefert eine Anzeige, die nach Bedarf unmittelbar in Einheiten der Zuführung oder der Spannung gegeben sein kann.

" In Verbindung mit der Zuführungsvorrichtung ist die außerordentliche Anpassungsfähigkeit dieser Arbeitsart in bezug auf die Zuführung des Schleifmittels hervorzuheben. Jene Menge des Schleifmittels, die dem Strom des Druckgases zugeführt wird, kann in der beschriebenen Weise in weitem Umfang geändert werden, und in allen Einstellungen ist die zugeführte Menge bemerkenswert konstant; dies gilt unabhängig davon, ob der Behälter 10 nahezu mit Schleifmittel gefüllt oder nahezu leer ist. Die Fähigkeit, die Zuführung zu ändern, während gleichzeitig die Konstanz der Zuführung bei jedem Eingangspegel aufrechterhalten wird, ist eine der bedeutendsten Eigenschaften der Erfindung und ist insbesondere bemerkenswert, wenn man sich vorstellt, daß das Gewicht des vollen Behälters beträchtlich größer ist als das Gewicht des nahezu leeren Behälters. Zur Erläuterung mag dienen, daß bei dem Gerät, mit dem ein großer Teil der Versuche durchgeführt wurde, der Behälter 10 etwa ι S cm hoch ist und, wenn er im wesentlichen mit einiem· bestimmten Aluminiumoxydschleifmittel gefüllt ist, dessen Eigenschaften innerhalb des oben definierten Bereichs liegen, 2,3 kg wiegt; wenn er aber nur zu einiem Viertel mit demselben Schleifmittel gefüllt ist, so wiegt er nur 1,75 kg. Naturgemäß führt diesie Gewichtsdifferenz zwischen eimern vollen Behälter und einem nur zu einem Viertel gefüllten Behälter zu einer erheblichen Differenz· der zu vibrierenden Masse, und trotzdem bleibt für jede gegebene Spannung am Vibrator die Zufuhr des Schleifmittels in den Gasstrom¹ so nahe konstant, daß es wirklich auffällig ist. Naturgemäß wird die aufgezwungene Vibrationsamplitude sich mit der Menge des Schleifmittels im Behälter 10 ändern, und es ist anzunehmen, daß diese Tatsache den Gewichtswechsel ausgleicht und es möglich macht, eine gleichmäßige Zuführung für jede gegebene Spannung zu erreichen.

Als besondere Bestätigung des vorhin Gesagten wurde die dem Behälter 10 erteilte Schwingungsamplitude sorgfältig und -genau gemessen, und es Wurde die Amplitude des vollen Behältersi imitldier des zu einem Viertel gefüllten Behälters verglichen. Die Horizontalkoimponentie wurde in Höhe des Bodens des Sockelplattengliedes 24 und die Vertikalkoinponente an der Spitze des kappenförmigen Gliedes in der Mitte auf den Deckel 26 abgelesen. Für eine bestimmte Art des Schleif mittels, das mit einer mittleren Geschwindigkeit geliefert wurde, war die Horizöntalkomponente der Bewegung bei im wesentliehen mit Schleifmitteln gefülltem Behälter 10 0,38 mm. Gleichzeitig war die Vertikalkomponente mit demselben Schleifmittel o„i 3 mm, aber mit nur zu einem Viertel gefülltem Behälter war die Horizontalkomponente 0,43 mm, während die Vertikalkomponente 0,35 mm betrug. Diese Amplitudenänderungen der beiden Bewegungskamp onenten zwischen dem vollen und dem zu einem Viertel gefüllten Behälter waren ohne Zweifel für die Tatsache verantwortlich, daß die Zuführung absolut gleichmäßig war ,^ und unter diesen "beiden Bedingungen war die Zahl der zugeführten Teilchen 1,12 · ι o⁵ je Kubikzentimeter Gas.

Wenn die Zuführungsmenge in der Nähe der Minimalmenge des Schleifmittels innerhalb der oben angegebenen Anweisungen lag, z.B. 2,2 · io⁴ Teilchen je Kubikzentimeter Gas, war die Horizontal-

komponente der Bewegung für einen vollen Behälter 0,22 mm und die vertikale Komponente 0,02 mm, während 'die !entsprechenden Komponenten für einen zu einem Viertel gefüllten Behälter 0,25 bzw. 0,15 mm waren.

Beim: anderen Extrem, nämlich für eine Zuführungsgeschwindigkeit, bei der 'die Mischung nahezu die oben beschriebene Maximialzahl der Teilchen enthielt, insbesondere r,8 · io⁵ Teilchen je Kubikzentimeter Gas, war die Horizontalkomponente des vollen Behälters 0,44 mm und die Vertikalkomponente ο, 18 mm, während für einen zu einem Viertel gefüllten Behälter die entsprechenden Komponenten 0,5 und 0,44 mm waren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schneiden der Zähne mittels eines mit Schleifmittehi beladenen Gasstromes, gekennzeichnet durch Zuführung gepulverten

: Schleifmittels in einen, unter Druck stehenden Gasstrom' in einer Menge von, 1,85-10* bis 1,85 . io⁵ Teilchen je Kubikzentimeter und durch Abgabe des Stromes durch eine Düse, deren Öffnung: entsprechend dem Gasdruck derart bemessen ist, 'daß sich eine Austrittsgeschwindigkeit zwischen 508 und 254om/sec ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korn des Schleifmittels eine Teilchengröße zwischen 10 bis 44 Mikron, aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da-. ..durch gekennzeichnet, daß 'die Düse eine Aus-.trittsöffnung zwischen _:g S bis 320 Mikron² aufweist.

4. Verfahren, nach einem' der vorhergehenden ..__ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das

Schleifmittel in den Strom durch Durchführen

-des Gases unter Docuck durch ein verschlossenes Gefäß 'eingeführt wird, das das Schleifmittel enthält, wobei das Gefäß in Vibration versetzt wird, um die notwendige Anzahl von Teilchen pro Kubikzentimeter zuzuführen.

5. Vorrichtung zum> Schneiden der Zähne nach dem Verfahren einer der vorhergehenden

. Ansprüche, gekennzeichnet durch eine eine; Gas-. quelle (6) mit einer Düse (13) verbindende Leitung (9,12), durch ein in der Leitung befindüches Steuerventil (15), durch eine Verbindung (11) zur Zuführung das Schleifmittels von einem Behälter (10) zur Leitung, und durch 'Mittel, durch 'die der Behälter in Vibration versetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 'die dem Behälter in Schwingungen versetzenden Mittel (44) dem Behälter sowohl eine senkrechte als auch eine waagerechte Bewegungiskomponente erteilen.

7. Vorrichtung, nach Anspruchs oder 6, gekennzeichnet durch Mittel (53) zur Änderung der Amplitude der dem Behälter erteilten Schwingung,

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, 'daß der Behälter (10) mit einem Trichter versehen ist, der 'das Schleifmittel in eine Mischkammer (11) verhältnismäßig geringen Volumens entlädt, und daß die Leitung (9,12) das Gas in der Mischkammer (11) an einer Seite einführt und die Mischung an der anderen Seite abführt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (23) zwischen 'dem Trichter und der .Mischkammer (11) mit Löchern (25) angeordnet ist, 'die so Hein sind, daß das Schleifmittel nicht durch sie hindurchfallen kann, wenn der Behälter in Ruhe ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Leitungsverbindungen zur Mischkammer (11) im rechten Winkel zueinander stehen.

11. Vorrichtung nach einem der Anspruches bis 10, gekennzeichnet durch Mittel (19) zur gleichzeitigen Betätigung des Ventils (15) und des Vibrators (44).

12. Vorrichtung nach 'einem der Anspruches bis 11, dadurch gekennzeichnet, 'daß 'die Düse eine Austritts öffnung von 95 bis 33oMikron² aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche S bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Be- go hälter (10) so ausgebildet ist, daß er Schleifmittel mit einer Teilchengröße zwischen 10 bis 44 Mikron abgibt und 'daß die Gasquelle so gewählt ist, daß durch die Düse ein Schleifmittelstrom mit einer "Geschwindigkeit von 508 bis 254om/sec !entladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen