DK167307B1 - Apparat til fjernelse af tandsten - Google Patents

Description

i DK 167307 B1

Den foreliggende opfindelse angår et elektrisk apparat, der anvendes inden for tandlægekunsten til fjernelse af den tandsten, der befinder sig på tænderne og af den i krav l's indledning angivne art.

5 Sådanne apparater er velkendte, almindeligvis under navnet tandstensfjernelsesapparater. Da de letter tandlægens arbejde, finder de løbende anvendelse på tandklinikkerne. Disse apparater foreligger i form af en cylindrisk muffe, der kan holdes i hånden og i den ene ende omfatter et bøjβίο ligt elektrisk kabel og i den anden ende en vibrerende skraber. Når skraberen bringes i kontakt med tandstenen, gør skraberens hurtige forskydninger det muligt at spalte tandstenen og på nem måde fjerne den fra den tand, hvor den er aflejret.

15 I en udførelsesform, som er beskrevet i fransk patent skrift nr. 2 181 067, omfatter tandstensfjerneren, anbragt indvendigt i muffen, en piezoelektrisk transduktor og en elektronisk forstærker. En ende af transduktoren er.fast, f.eks. fastgjort til muffen, medens den anden ende, som 20 frit kan forskydes, udgør en forskydningsbug og bærer skraberen hvoraf en del rager uden for muffen. Transduktoren og forstærkeren er indbyrdes forbundet således at de danner en oscillator som forsynes med energi via det elektriske kabel.

I denne oscillator udgør transduktoren en resonator, som 25 vibrerer i længderetningen på sin grundfrekvens, og forstærkeren udgør et vedligeholdelseskredsløb, som kompenserer for resonatorens tab. Den frie ende af transduktoren vibrerer herved med en frekvens på omkring 30 kHz og medfører i sin langsgående bevægelse skraberen.

30 Effektiviteten af tandstensf jerneren er desto bedre jo større amplituden af skraberens vibrationer er. I den beskrevne udførelsesform, er denne lig med forskydningsamplituden for den frie ende af transduktoren, som på sin side afhænger den energi som den tilføres af oscillatoren. Denne 35 energi kan imidlertid ikke overskride en vis grænse, uden at medføre en så stor varmeafgivelse, at muffen er ubehagelig DK 167307 B1 2 at holde i hånden. Ved acceptable energiniveauer er amplituden for skraberen under disse betingelser utilstrækkelig til at give tandstensrenseren den fulde ønskede effektivitet, hvilket udgør en væsentlig ulempe eftersom tandlægens ar-5 bejdshastighed herved bliver kraftigt nedsat.

Nærværende opfindelse foreslår at tilvejebringe et tandstensfjernelsesapparat, hvori forskydningsamplituden for skraberen er større end for transduktoren, med henblik på at øge effektiviteten.

10 For at opnå dette formål, udmærker tandstensfjerneren ifølge opfindelsen sig især ved, at den bl.a. omfatter et elastisk forbindelsesled monteret på transduktoren ved positionen for forskydningsbugen, og en klods, der er monteret på forbindelsesleddet og bærer skraberen, idet klodsen og 15 skraberen sammen med forbindelsesleddet danner et vibrerende system, der har en resonansfrekvens, der er praktisk taget lig med transduktorens vibrationsfrekvens.

Andre karakteristiske træk og fordele ved den foreliggende opfindelse vil fremgå af nedenstående beskrivelse, 20 der er udarbejdet under henvisning til tegningen, og som tjener til illustrering af en udførelsesform for et sådant apparat til fjernelse af tandsten. På tegningen, hvor samme referencetal henviser til analoge elementer, viser fig. 1 en udførelsesform for det her omhandlede ap-25 parat i sin helhed, fig. 2 et tværsnit, der viser placeringen af de forskellige elementer, der udgør apparatet ifølge fig. 1, og fig. 3 transduktoren med elektroderne, skraberen og det det forstærkerskema, hvormed elektroderne er forbundet.

30 På tegningen viser fig. 1 en udførelsesform for det her omhandlede apparat til fjernelse af tandsten. Referencetallet 1 i denne figur angiver en hul muffe, der er praktisk taget cylindrisk og typisk har en længde på 15 cm og en diameter på 2 cm, og som er bestemt til at holdes i hånden 35 af den behandlede tandlæge. Muffen kan fordelagtigt omfatte flere cylindriske stykker, der er samlet ved sammenskruning, DK 167307 Bl 3 idet adskillelse af disse stykker tillader adgang til de interne elementer.

I den ene ende af muffen stikker en skraber 2 frem, der er bestemt til at fjerne tandsten, der er af lej ret på 5 en ikke-vist tand. I den modsatte ende af muffen 1 er der tilsluttet et elektrisk kabel 3. Dette kabel omfatter to ledninger, og det forbinder muffen med en kilde for fast spænding, der er forbundet med et ikke vist ledningsnet, der forsyner apparatet med den nødvendige elektriske energi 10 til at bringe skraberen 2 i bevægelse. Kablet 3's tilslutning til muffen 1 sker fortrinsvis ved hjælp af en ikke-vist uni-versalkonnector af kendt type, der gør det nemt at skille kablet fra apparatet. Det samme kabel kan således fjene til forsyning af såvel et apparat til fjernelse af tandsten som 15 f.eks. et hånd-emne omfattende et bor. Naturligvis kan kablet også være sammenkoblet med ledninger til transport af fluida, såsom vand eller luft, idet universalkonnektoren sikrer tilslutningen af disse ledninger til tilsvarende ledninger, der er anbragt i muffen og udmunder tæt ved skraberen, såle-20 des at disse fluida kan nå tanden.

Fig. 2 viser apparatets indre opbygning, set i tværsnit. Muffen 1 er sammensat af tre, successivt anbragte, hule dele, betegnet la, lb og lc, idet delen la befinder sig i midten. Hver del er skruet på nabodelen, idet helheden 25 danner et hult omdrejningslegeme.

Inde i den centrale del af muffen 1 er der anbragt en piezoelektrisk transduktor 4, der skal beskrives detaljeret nedenfor. Denne transduktor har form som en aflang cylinder, der har en symmetriakse xx', der i fig. 2 falder 30 sammen med muffens omdrejningsakse. To elastiske ringe 5 sikrer transduktorens lejring i delen la, idet den støtter på cirkulære indsnit, der er lavet i de over for hinanden liggende overflader af disse to elementer. Endelig bærer transduktorens aktive ende, dvs. den, der svarer til forskyd-35 ningsbugen, enten direkte eller ved hjælp af nedenfor beskrevne koblingselementer 6, 7, skraberen 2, der rager ud DK 167307 B1 4 fra muffen ved delen lb.

I delen lc er der en elektronisk forstærker 8. Denne forstærker omfatter en indgang, en udgang og to forsyningsledninger. Indgangen og udgangen er forbundet med transduk-5 toren 4 via ikke-viste forbindelser, medens forsyningsledningerne er forbundet med to ledninger 9, 10, der er en del af universalkonnektoren.

Transduktoren 4, der er detaljeret vist i fig. 3, omfatter i det væsentlige et fodstykke 20, et hoved 21, 10 seks piezoelektriske brikker, betegnet 22a til 22f og syv elektroder, betegnet 23a til 23g.

Fodstykket 20 er en metalcylinder, hvis symmetriakse er aksen xx'. Fodstykkets dimensioner er valgt således, at forstykkets masse udgør den overvejende del af den totale 15 transduktormasse. Fodstykket har altså stor inerti. Dette bevirker, at fodstykket forbliver praktisk taget ubevægeligt, når transduktoren vibrerer, og således udgør en forskydningsknude for transduktoren.

De peizoelektriske brikker 22a.....22f er indbyrdes 20 identiske, flade cylindriske skiver. Hver brik er fræset ud i piezoelektrisk materiale på en sådan måde, at et påtvunget aksialt tryk vil fremkalde positive ladninger på en af dens hovedydersider og negative ladninger på den anden yderside. Brikkerne 22a...22f er anbragt i række langs aksen xx', den 25 ene efter den anden, idet brikken 22a er lige over for fodstykket 20. Brikkerne er i øvrigt orienteret på en sådan måde, at tilgrænsende hovedydersider bærer ladninger med samme fortegn, når disse brikker udsættes for et aksialt pres. Op mod den frie hovedyderside af brikken 22f er anbragt 30 et hoved 21, der udgøres af en metalplade med cylindrisk form og med en mindre masse end massen af fodstykket 20. Endelig er der anbragt elektroner 23a....23g mod hovedydersiderne af brikkerne 22a.....22f. Elektroden 23a er således placeret mellem fodstykket 20 og brikken 22a, elektroden 35 23b mellem brikkerne 22a og 22b etc., og elektroden 23g mellembrikken 22f og hovedet 21.

DK 167307 Bl 5

For at gøre fig. 3 mere overskuelig er der tilvejebragt et mellemrum på hver side af brikerne 22a.....22f, idet en af elektroderne 23a.....23g er anbragt i hvert af disse mellemrum. I virkeligheden er brikkerne og elektroderne 5 sammenpresset mellem fodstykket 20 og hovedet 21 således, at de er i kontakt med hinanden. Helheden danner således en blok, hvis forskellige elementer holdes sammen ved sammenkli-ning og ved hjælp af en ikke-vist central skrue, der forbinder forstykket med hovedet.

10 Elektroderne 23a, 23c, 23e og 23g, dvs. alle de ulige elektroder, regnet ud fra en af transduktorens ender, er forbundet med en klemskrue 24 i transduktoren. Elektroderne 23d og 23f, dvs. de lige elektroder, undtagen den anden elektrode, regnet fra fodstykket 20, er forbundet med en 15 indgangsledningsforbindelse 25. Endelig er den anden elektrode 23b forbundet med en udgangsledningsforbindelse 26. Ledningsforbindelserne 25 og og 24 danner transduktorens indgang og ledningsforbindelserne 26 og 24 danner dens udgang.

Anvendelsen af en alternerende spænding mellem led-20 ningsforbindelserne 25 og 24 bevirker, at transduktoren vibrerer med denne spændings frekvens. En spænding med samme frekvens fremkommer dernæst mellem ledningsforbindelserne 26 og 24, idet denne spændings amplitude er proportionel med vibrationens amplitude.

25 Da transduktorens fodstykke 20 forbliver praktisk taget i ro, er det brikken 22f og hovedet 21, der vibrerer med den største amplitude og således udgør en forskydningsbug for transduktoren. Når frekvensen af den anvendte spænding mellem ledningsforbindelserne 25 go 24 er lig med egenreso-30 nans frekvensen for den med det her omhandlede apparat forbundne transduktor, passerer hovedets forskydningsbredde gennem et maksimum. For at denne amplitude kan svare til betingelserne for apparatets optimale funktion, bør spændingen være af størrelsesordenen 600 volt.

35 Skraberen 2 kan være monteret direkte på stedet for transduktorens forskydningsbug, idet dens vibrationsamplitude DK 167307 B1 6 i så fald er identisk med vibrationsamplituden af hovedet 21. For at forbedre effektiviteten af skraberen, er der dog interesse for at forstærke dens forskydning i forhold til hovedets forskydning. Dette opnås ved den foreliggende opfin-5 delse ved at forbinde skraberen 2 med hovedet 21 ved hjælp af koblingsorganer omfattende en klods 7, der bærer skraberen, og et elastisk forbindelsesled 6 anbragt mellem klodsen og hovedet. Klodsen med skraberen og forbindelsesleddet danner et vibrerende system. Når dette systems resonansfre-10 kvens indstilles på en frekvens, der er praktisk taget lig med hovedets vibrationsfrekvens, og hvis massen af klodsen og skraberen er lavere end massen af transduktorens aktive ende, vil skraberens forskydningsbredde være større end hovedets forskydningsbredde. Klodsen 7 har hensigtsmæssigt 15 form som en kugle, og forbindelsesleddet 6 har hensigtsmæssigt form som et omdrejningslegeme, der er frembragt af en eksponentialkurve 27, der drejer om aksen xx', idet den del af forbindelsesleddet, der har det største tværsnit, befinder sig ved siden af hovedet 21. Hovedet 21, klodsen 7 og forbin-20 delsesleddet 6 er hensigtsmæssigt udformet således, at de kun består af ét og samme stykke metal.

Spændingen i indgangen til transduktoren 4 tilføres af forstærken 8, der er vist på fig. 3. Referencetallet 30 i denne figur betegner en transformator til nedsættelse af 25 spændingen omfattende en primærvikling 31, der har to ledningsforbindelser 32 og 33, og en sekundærvikling dannet af to identiske viklinger 34 og 341, idet forholdet mellem antallet af vindinger på primærviklingen og på en af sekundærviklingens viklinger er af størrelsesordenen 1000. På 30 samme måde betegner referencetallet 35 en transformator til forhøjelse af spændingen omfattende en primærvikling 36, der er udstyret med en medianvinding, der er forbundet med en ledningsforbindelse 37, og en sekundærvikling, der har to ledningsforbindelser 39 og 40, idet forholdet mellem 35 antallet af vindinger på primærviklingen og på sekundærviklingen er ca. 1/10. Ledningsforbindelserne 33 og 40 er for- DK 167307 B1 7 bundet med en ledningsforbindelse 46, der udgør den elektriske masse i forstærkeren 8, hvis indgang udgøres af ledningsforbindelserne 32 og 46 og udgang af ledningsforbindelserne 39 og 46.

5 Mellem sekundærviklingen på transformatoren 30 og primærviklingen på transformatoren 35 er der indkoblet et inden for teknikken kendt effektforstærkerkredsløb bestående af to symmetriske dele. I en af delene har en bipolær transistor 41 af typen NPN sin emitter forbundet med en af led-10 ningsforbindelserne til viklingen 34 og med en af ledningsforbindelserne til viklingen 36. Transistorens basis er gennem en kondensator 42 på ca. 6 mikrofarad forbundet med en anden ledningsforbindelse til viklingen 34. Endelig forbinder en forspændingsmodstand 43 på ca. 2000 Ohm basis med 15 kollektoren i transistoren 41, idet kollektoren på sin side er forbundet med en ledningsforbindelse 44. Den anden del af kredsløbet består af elementerne 41', 42' og 43', der er identiske med elementerne henholdsvis 41, 42 og 43, og som er forbundet på samme måde som sidstnævnte, men mellem vik-20 lingen 34' og den anden ledningsforbindelse til viklingen 36. Ledningsforbindelserne 37 og 44 udgør forsyningsledningsforbindelser til kredsløbet, og de er forbundet med ledere henholdsvis 9 og 10 på universalkonnektoren.

Når signalerne til ledningsforbindelserne til de 25 viklinger, hvorimellem forstærkerkredsløbet er indkoblet, har svage amplituder, kan kredsløbet forsynes med en lav ensrettet spænding.

Eftersom kollektorerne i transistorerne 41 og 41' er forbundet med ledningsforbindelsen 44, er der interesse for 30 at forbinde denne ledningsforbindelse med stel på muffen 1, der ligeledes udgør apparatstel. Når kollektoren i en effekttransistor står i tæt forbindelse med en massiv elektrode, der tjener til at bortlede varme, tillader denne foranstaltning faktisk en direkte montering af elektroden på 35 muffen 1 til yderligere forbedring af transistorens køling. Ledningsforbindelserne 46 og 44, der svarer til henholdsvis DK 167307 B1 8 det elektriske stel og apparatstel, kan være uafhængige, galvanisk forbundne eller fortrinsvis være forbundet med hinanden via en afkoblingskondensator 45 på ca. 0,1 mikro-farad.

5 Transduktoren 4 er forbundet med forstærkeren 8 til dannelse af en oscillator, idet transduktoren sammenkoblet med skraberen 2 fungerer som resonator og forstærkeren som vedligeholdelseskredsløb. Forbindelsen tilvejebringes ved at forbinde ledningsforbindelserne 24, 25 og 26 med led-10 ningsforbindelserne henholdsvis 46, 39 og 32. Anvendelsen af en ensrettet forsyningsspænding U, typisk på 24 volt, der er leveret af spændingskilden og gør ledningsforbindelsen 44 positiv i forhold til ledningsforbindelsen 37, vil således bevirke igangsætning af oscillatoren, hvis forstærkerens 15 forstærkningsgrad kompenserer for transduktorens tab, idet oscillationsamplituden er afhængig af værdien af spændingen U.

Det ovenfor beskrevne apparat til fjernelse af tandsten kan naturligvis undergå forskellige modifikationer og 20 fremstå i andre, for en fagmand indlysende varianter, uden at opfindelsens rammer overskrides.

Transduktoren kan således omfatte et forskelligt antal piezoelektriske brikker, og elektroderne kan være indbyrdes forbundne på en sådan måde, at de kun tilvejebrin-25 ger to ledningsforbindelser. Forstærkeren kan ligeledes være anderledes udformet, f.eks. således at den sammen med transduktoren danner en oscillator af typen Colpitts, når transduktoren kun omfatter to ledningsforbindelser.

Claims (5)

1. Apparat til fjernelse af tandsten, omfattende en hul muffe (1) med langstrakt form, der kan holdes i hånden, og anbragt i muffen: 5. en vibrerende, piezoelektrisk transduktor (4), der omfatter en første ende eller et fodstykke (20) , en anden ende eller et hoved (21) og en elektrisk indgang (25,24) og en elektrisk udgang (26,24), idet de nævnte ender er placeret på en akse xx', der er placeret langs muffens længderetning, 10. en skraber (2) koblet til hovedet (21) ved hjælp af koblingsorganer, idet en del af skraberen rager ud fra muffen (1) via en åbning i denne, og - en forstærker (8) for elektriske signaler, der har en indgang (32,46) en udgang (39,46) og to forsyningsled- 15 ningsforbindelser (37,44) , som fra en ekstern kilde modtager den nødvendige elektriske energi for tandstenfjernerens funktion, idet forstærkerens indgang og udgang er forbundet med henholdsvis udgangen (26,24) fra og indgangen (25,24) til transduktoren (4) til dannelse af en oscillator, idet 20 forstærkeren fungerer som vedligeholdelseskredsløb og transduktoren fungerer som en resonator, der vibrerer i længderetningen langs den nævnte akse xx', idet fodstykket (20) og hovedet (21) befinder sig ved henholdsvis en forskydningsknude og en forskydningsbug, kendetegnet ved, at 25 koblingsorganerne omfatter: - et elastisk forbindelsesled (6) monteret på transduktoren ved forskydningsbugen, og - en klods (7), der er monteret på forbindelsesleddet (6) og bærer skraberen (2), idet klodsen sammen med skraberen 30 og forbindelsesleddet danner et vibrerende system, der har en resonansfrekvens, der er praktisk taget lig med transduktoren (4)'s vibrationsfrekvens.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forbindelsesleddet (6) er monteret på hovedet (21) 35 på transduktoren (4).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendete g- DK 167307 B1 10 net ved, at forbindelsesleddet (6) og klodsen (7) er omdrejnings legemer, med en fælles omdrejningsakse, der falder sammen med transduktorens symmetriakse (xx').

4. Apparat ifølge et af de foregående krav, k e n-5 detegnet ved, at massen af klodsen (7) er mindre end massen af hovedet (21), således at klodsens forskydningsamplitude ved resonansfrekvensen er større end hovedets forskydningsamplitide.

5. Apparat ifølge et af de foregående krav, k e n-10 detegnet ved, at klodsen (7), hovedet (21) og forbindelsesleddet (6), består af ét og samme metalstykke.