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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte orthodontische Klammer
und eine Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht, die zusammen für erhöhte Haftfestigkeit
zwischen der Klammer und dem Zahn und insbesondere unter einem mittleren Abschnitt
des Klammerbodens sorgen.
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Bei
der orthodontischen Behandlung werden die Zähne in die gewünschte Richtung
geschoben, um korrekte Okklusion zu erhalten. Während der Behandlung werden
winzige geschlitzte orthodontische Vorrichtungen, die als Klammern
bekannt sind, mit den Zähnen
verbunden, und ein Bogendraht wird in den Schlitz jeder Klammer
eingeführt.
Der Bogendraht bildet eine Bahn zur Führung der Verschiebung der
Zähne in
die orthodontisch korrekten Stellungen.
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Viele
handelsübliche
orthodontische Klammern können
mit einem orthodontischen Kleber direkt mit der Zahnoberfläche der
Patienten verbunden werden. Einige Kleber, wie z. B. der Kleber
der Marke CONCISE (von 3M Unitek) werden in Form von zwei zunächst separaten
Komponenten geliefert, die nach dem Vermischen selbsthärtend sind.
Diese Zweikomponenten-Kleber haben aber eine eingeschränkte „Arbeitszeit", während der
der Kieferorthopäde
den Kleber auf den Boden der Klammer aufbringen, die Klammer auf
den Zahn setzen und sie in eine bestimmte gewünschte Position auf dem Zahn
schieben kann, bevor der Kleber beginnt auszuhärten.
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Andere
Kleber, wie z. B. der Kleber der Marke TRANSBOND (auch von 3M Unitek),
sind lichthärtbar
und beginnen auszuhärten,
sobald eine Lichtquelle auf den Kleber gerichtet wird. Lichthärtbare Kleber
werden von vielen Kieferorthopäden
bevorzugt, weil die Länge
der „Arbeitszeit" je nach Bedarf gewählt werden
kann. Im Gebrauch kann die Klammer vorsichtig auf den Zahn des Patienten
platziert und je nach Wunsch so lange verschoben werden, bis der
Kieferorthopäde
mit der Position der Klammer zufrieden ist. Vorteilhaft härtet der
Kleber erst, wenn eine Lichtquelle auf den Kleber gerichtet wird.
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Im
Lauf der Jahre wurde schon häufig
versucht, die Festigkeit der Verbindung zwischen Klammer und Zahn
zu verbessern. Einige Klammern besitzen beispielsweise am Boden
eine Außenseite,
die aufgeraut, eingeritzt oder leicht vertieft ist, während andere
Klammern eine Bodenfläche
aufweisen, die ein oder mehrere Schichten unregelmäßig geformter Fragmente
oder kugelförmiger
Teilchen aufweist. Solche Bodenflächen bieten einen vergrößerten Oberflächenbereich
für den
Kontakt mit dem Kleber, um die Festigkeit der Verbindung zwischen
Klammer und Zahn zu erhöhen.
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Bestimmte
Klammern haben Böden
mit hinterschnittenen Regionen. Hinterschneidungen im Boden ermöglichen
es dem Kleber nach dem Aushärten eine
mechanische Verriegelung mit der Klammer einzugehen. Die oben erwähnten unregelmäßig geformten
Fragmente oder kugelförmigen
Teilchen können beispielsweise
hinterschnittene Regionen darstellen. Als weiteres Beispiel haben
die Böden
einiger Klammern ein feinmaschiges Metall"gitter" oder Polster, das für mechanische Verriegelung
sorgt, wenn es in den ausgehärtete
Kleber eingebettet ist. Andere Klammern, wie z. B. die in US Designpatent
Nr. 290.040 gezeigte, besitzen eine Reihe von hinterschnittenen
Rillen, die eine mechanische Verriegelung mit dem ausgehärteten Kleber
bereitstellen. US Patente Nr. 4.094.068, 4.952.142 und 5.435.720
beschreiben Klammern mit Böden
mit peripheren Löchern
oder Kerben, durch die der Kleber fließen kann und einen vergrößerten Kopf
formen kann, der zur Verbesserung der Retention der Klammer auf
dem Zahn dient. US-A-4 952 142 wurde zur Definition von Anspruch
1 in der zweiteiligen Form verwendet.
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Es
besteht im Stand der Technik aber nach wie vor ein Bedarf zur Verbesserung
der Festigkeit der Verbindung zwischen bestimmten Arten von Klammern
und den Zähnen
des Patienten, um spontanes, unbeabsichtigtes Ablösen der
Klammer während
der Behandlung zu vermeiden. In einigen Fällen kann die Festigkeit der
Verbindung nicht ausreichen, um die Klammer auf dem Zahn zu halten,
wenn die Klammer relativ hohen Kräften ausgesetzt wird, beispielsweise
wenn der Patient in ein relativ hartes Nahrungsmittel beißt. In anderen
Fällen
kann sich die Klammer durch Kräfte,
die auf den Bogendraht aufgebracht werden, durch orthodontische
Hilfsmittel oder durch mit der Klammer verbundene orthodontische
Befestigungen lösen.
Vorzeitiges Ablösen
von orthodontischen Klammern ist sowohl für den Kieferorthopäden als
auch für
den Patienten ein Ärgernis, das
vermieden werden sollte, weil der Patient normalerweise wieder den
Kieferorthopäden
aufsuchen muss, damit die gelöste
Klammer wieder festgeklebt oder durch eine neue Klammer ersetzt
werden kann, um die Behandlung wieder aufzunehmen.
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In
jüngster
Zeit richteten sich die Versuche auf die Erhöhung der Haftfestigkeit bei
Gebrauch eines lichthärtbaren
Klebers in Verbindung mit einer Metallklammer. Bei der Verwendung
eines lichthärtbaren
Klebers mit einer Klammer aus durchscheinendem oder durchsichtigem
Kunststoff, Keramik oder einem anderen Material, geht das Licht
vom Härtungsgerät in der
Regel durch die Klammer und härtet
den größten Teil
des Klebers, oder den gesamten Kleber, zwischen Klammerbasis und
Zahn. Metallklammern blockieren aber erheblich den Durchgang von
Licht zum mittleren Abschnitt der Klammerbasis, so dass Kleber neben
dem mittleren Abschnitt nicht härtet.
Das für
die Härtung
verwendete Licht wird häufig über zwei
oder mehr Ränder
der Basis von Metallklammern auf den Kleber gerichtet, aber dabei kann
es sein, dass keine ausreichende Menge des Klebers soweit gehärtet wird,
dass unbeabsichtigtes Ablösen
der Klammer beim Aufbringen einer relativ hohen Kraft verhindert
wird.
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Eine
weitere Schwierigkeit, die manchmal beim Ankleben von orthodontischen
Klammern anzutreffen ist, hängt
mit der Entfernung von überschüssigem Kleber
nach der Platzierung der Klammer, aber vor der Aushärtung des
Klebers zusammen. Oftmals wird die Klammer vorsichtig an einer ausgewählten Stelle
positioniert, wonach auf die Klammer Druck aufgebracht wird, damit
die Klammer im Kleber sitzt. Der Kieferorthopäde bringt auf der Klammerbasis
vor dem Setzen häufig
eine überschüssige Klebermenge auf,
um sicherzustellen, dass die gesamte Fläche der Basis mit dem Kleber
in Berührung
ist und die Möglichkeit
von Luftbläschen
oder Leerräumen
zwischen der Klammer und dem Zahn an Stellen ohne Kleber verhindert
wird. Beim Setzen wird der überschüssige Kleber
unter der Klammerbasis heraus und in Bereiche des Zahns des Patienten
neben der Peripherie der Klammerbasis gedrückt. Mit einem Dentaluntersuchungsgerät oder einem
anderen Instrument wird dann der herausgedrückte Kleber von der Oberfläche des
Zahns aufgenommen und entfernt.
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Bei
der Entfernung des überschüssigen Klebers
kann das Untersuchungsgerät
aber an der Klammer anschlagen und sie leicht aus ihrer beabsichtigten
Stellung verschieben. In diesen Fällen ist es häufig nicht
ratsam, die Klammer einfach wieder zurück in ihre ursprüngliche
Stellung zu schieben, weil der unter der Klammerbasis zurückbleibende Kleber
unter Umständen
für eine
zufriedenstellende Verbindung nicht mehr ausreicht und Leerräume entstehen
können.
Statt dessen wird in der Praxis in der Regel empfohlen, die Klammer
und den Kleber vom Zahn zu entfernen, eine zusätzliche Klebermenge auf die
Klammerbasis aufzubringen, die Klammer wieder auf dem Zahn zu positionieren
und zu setzen und den frisch herausgedrückten Kleber zu entfernen.
Dieser Vorgang ist etwas zeitraubend.
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EP-A-0
920 840 offenbart eine Lichthärtungsanordnung
für den
Dentalgebrauch. Die Lichthärtungsanordnung
hat einen kleinen Lichtleiter an ihrer Spitze zum Aushärten von
Verbundharz oder einem Inlay in einer Zahnhöhle. In EP-A-0 920 840 wird aber
nicht vorgeschlagen, dass die Lichtanordnung mit einer orthodontischen
Klammer verbunden oder in Verbindung mit dieser verwendet werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die oben im Zusammenhang mit herkömmlichen Klammern, Lichthärtungseinrichtungen
und Verfahren aufgeführten
Probleme, indem sie verbesserte Verfahren und Geräte zum Verbinden
eines Teils des Klebers, der sich direkt zwischen einem mittleren
Abschnitt der Klammerbasis und dem Zahn des Patienten befindet,
bereitstellt. Falls gewünscht
können
die hierin beschriebenen Verfahren und Geräte vorteilhaft zum vorübergehenden
Fixieren der Klammer auf dem Zahn ohne Aushärten des Klebers, der aus den peripheren
Rändern
der Klammerbasis beim Setzen der Klammer gedrückt wurde, verwendet werden. Wenn
die Klammer auf diese Weise vorübergehend auf
dem Zahn befestigt wurde, kann der überschüssige herausgedrückte Kleber
problemlos mit einem Dentaluntersuchungsgerät oder einem anderen Instrument
entfernt werden, während
der ausgehärtete Teil
des Klebers eine Bewegung der Klammer verhindert, wenn das Untersuchungsgerät versehentlich dagegen
stößt. Nach
der Entfernung des herausgedrückten
Klebers kann die Aushärtungseinrichtung zum
Aushärten
von Teilen des Klebers zwischen den peripheren Rändern der Klammerbasis und
dem Zahn verwendet werden, um die Festigkeit der Klebeverbindung
auf einen für
die kieferorthopädische
Behandlung nützlichen
Wert zu erhöhen.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung in einem Aspekt die Kombination aus einer
orthodontischen Klammer und einer Einrichtung zum Aushärten mittels
Licht. Die Kombination weist eine orthodontische Klammer mit einer
Basis mit einer Außenfläche zum direkten
Verbinden mit einem Zahn auf, wobei die Basis einen mittleren Abschnitt
mit mindestens einer Öffnung
aufweist. Die Basis weist ferner einen Körper auf, der sich von der
Basis in einer von der Außenfläche weg
weisenden Richtung erstreckt. Die Klammer weist ferner mindestens
einen Zugflügel
auf, der sich von einem Körper
aus nach außen
erstreckt, und den Schlitz neben dem (den) Zugflügel(n) zum Aufnehmen eines
Bogendrahts. Der Körper
weist einen mittleren Abschnitt mit einem Durchgang aufweist, der mit
der (den) Öffnung(en)
in der Basis ausgerichtet ist. Die Kombination weist ferner eine
Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht mit einem Gehäuse
mit einem äußeren Endabschnitt
auf, der eine Größe aufweist,
die zur Aufnahme im Durchgang des Klammerkörpers ausreicht. Die Einrichtung
zum Aushärten mittels
Licht weist eine Lichtquelle auf, die mit dem Gehäuse verbunden
ist, um Licht vom äußeren Endabschnitt
auszusenden, um den Kleber in Kontakt mit dem mittleren Abschnitt
der Klammerbasis auszuhärten,
wenn der äußere Endabschnitt
des Gehäuses
im Durchgang aufgenommen ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine orthodontische Klammer
mit einer Basis mit einer Außenfläche zum
direkten Verbinden mit einem Zahn, wobei die Basis einen mittleren
Abschnitt mit mindestens einer Öffnung
aufweist. Die Klammer weist ferner einen Körper auf, der sich von der
Basis in einer von der Außenfläche weg
weisenden Richtung erstreckt. Der Körper weist einen mittleren
Abschnitt mit einem Durchgang auf. Mindestens ein Zugflügel erstreckt
sich vom Körper
aus nach außen und
ein Schlitzt befindet sich neben dem (den) Zugflügel(n) zum Aufnehmen eines
Bogendrahts. Der Körper
weist einen Durchgang auf, der mit der (den) Öffnung(en) in der Basis zur
Aufnahme einer Lichtquelle zum Aushärten eines lichthärtbaren
Klebers in Kontakt mit dem mittleren Abschnitt der Basis ausgerichtet
ist.
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Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn sie in Verbindung mit
Klammern aus einem opaken Material, wie z. B. Edelstahl oder anderen
Metallen, verwendet wird, weil durch den Durchgang in der Klammer
Licht zu Kleber unter einem mittleren Abschnitt der Klammerbasis
gelangen kann, der ansonsten im Wesentlichen ungehärtet bleiben
würde. Die
Haftfestigkeit zwischen der Klammer und dem Zahn wird dadurch erhöht und die
Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten spontanen Ablösens der Klammer
im Behandlungsverlauf wird wesentlich verringert.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind in den Merkmalen der Ansprüche definiert.
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Die
Erfindung wird nun in Verbindung mit den Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
vordere Draufsicht auf eine orthodontische Klammer, die gemäß den Prinzipien
eines Aspekts der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, mit Blick
auf eine bukkal-labiale Seite der Klammer;
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2 eine
hintere Draufsicht auf die in 1 gezeigte
Klammer, mit Blick auf eine zum Zahn weisende Basisfläche der
Klammer;
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3 eine
Seitenquerschnittsansicht der in 1–2 gezeigten
Klammer entlang Linie 3-3 in 1;
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4 eine
Seitendraufsicht der in 1–3 gezeigten
Klammer mit Blick auf eine okklusale Seite der Klammer;
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5 eine
perspektivische Ansicht (nicht maßstabsgerecht) einer Einrichtung
zum Aushärten mittels
Licht gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung zur Verwendung mit der in 1–4 gezeigten
Klammer;
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6 eine
Ansicht, die etwas der in 3 ähnelt, mit
der Ausnahme, dass die Klammer im Bild auf dem Zahn platziert ist
und mit einer Klebermenge in Kontakt ist;
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7 eine
Ansicht, die etwas der in 6 ähnelt, die
aber zusätzlich
die in 5 gezeigte Einrichtung zum Aushärten mittels
Licht bei deren Bewegung zu einem Durchgang der Klammer zeigt;
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8 eine
perspektivische Ansicht der Klammer und Einrichtung zum Aushärten mittels Licht
wie in 7 gezeigt;
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9 eine
Ansicht, die etwas der in 7 ähnelt, mit
der Ausnahme, dass die Einrichtung zum Aushärten mittels Licht vollständig im
Durchgang der Klammer aufgenommen ist, damit der Kieferorthopäde die Klammer
zunächst
präzise
auf dem Zahn positionieren kann, und bei der das Licht anschließend aktiviert
wurde, um einen Teil des Klebers direkt unter dem Durchgang auszuhärten;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Klammer und Einrichtung zum Aushärten mittels Licht
aus 9;
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11 eine
Ansicht, die etwas der in 9 ähnelt, mit
der Ausnahme, dass Kleber unter dem Durchgang ausgehärtet ist
und die Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht aus dem Durchgang entfernt wurde;
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12 eine
perspektivische Ansicht (nicht maßstabsgerecht) einer Einrichtung
zum Aushärten mittels
Licht gemäß einer
anderen Ausführungsform der
Erfindung;
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13 eine
fragmentäre
perspektivische Ansicht (nicht maßstabsgerecht) einer Einrichtung zum
Aushärten
mittels Licht gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung; und
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14 eine
fragmentäre
perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Aushärten mittels
Licht gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung zusammen mit einer Klammer und einer Klebermenge nach
der Platzierung auf einem Zahn.
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Eine
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierte orthodontische Klammer wird in 1–4 und 6–11 grob
mit der Ziffer 20 bezeichnet. Zunächst mit Bezug auf 1–4 weist
die Klammer 20 eine Basis 22 mit einer Außenfläche mit
einer bestimmten konkaven Gestalt auf, die der direkten Verbindung
mit einem bestimmten Zahn dient. Vorzugsweise hat die konkave Gestalt eine
kompakte Kontur, die der konvexen Außenfläche des Zahns entspricht.
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Die
Basis 22 weist einen mittleren Abschnitt mit einer kreisförmigen Öffnung 24 auf (2–3).
Zusätzlich
weist die Basis 22 eine Reihe von aufrecht stehenden Zapfen 26 auf,
die die Öffnung 24 umgeben.
Obwohl dies in den Zeichnungen nicht detailliert zu sehen ist, haben
die Zapfen 26 vorzugsweise Außenenden, die in einem Rollverfahren
zu pilzförmigen
Köpfen
umgehämmert
werden, die eine mechanische Verriegelung mit einem Kleber einer
orthodontischen Klammer nach dem Aushärten des Klebers herstellen.
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Die
Klammer 20 weist einen Körper 28 auf, der sich
von der Basis 22 in einer von der Außenfläche der Basis 22 weg
weisenden Richtung erstreckt. In der in 1 und 3–4 gezeigten
speziellen Ausführungsform
ist die mesial-distale Länge
des Körpers 28 (d.
h. in einer Richtung, die sich zwischen den mesialen und distalen
Seiten des Körpers 28 erstreckt)
kleiner als die mesial-distale Länge
der Basis 22. Darüber
hinaus ist die okklusal-gingivale Höhe des Körpers 28 (d. h. in
einer Richtung zwischen den okklusalen und gingivalen Seiten des
Körpers 28) kleiner
als die okklusal-gingivale
Höhe der
Basis 22.
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Die
Klammer 20 weist ferner ein Paar beabstandete okklusale
Zugflügel 30 auf,
die sich in einer bukkal-labialen
Richtung (d. h. in einer Richtung zu den Lippen oder Wangen des
Patienten) und einer okklusalen Richtung (d. h. in einer Richtung
zu den Außenenden
oder Spitzen der Zähne
des Patienten) vom Körper 28 weg
erstrecken. Darüber
hinaus weist die Klammer 20 zwei beabstandete gingivale
Zugflügel 32 auf,
die sich in einer bukkal-labialen Richtung und in einer gingivalen
Richtung (d. h. in einer Richtung zum Zahnfleisch des Patienten)
erstrecken. Die Zugflügel 30, 32 sind
integral mit dem Körper 28 verbunden,
der wiederum vorzugsweise integral mit der Basis 22 verbunden
ist.
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Ein
Bogendrahtschlitz 34 erstreckt sich in einer allgemein
mesial-distalen Richtung über
die Klammer 20. Der Bogendrahtschlitz 34 besteht
aus einem mesialen Schlitzteil zwischen dem okklusalen Zugflügel 30 und
dem gingivalen Zugflügel 32,
die mit einer mesialen Seite des Körpers 28 verbunden
sind, und einem distalen Schlitzteil zwischen dem okklusalen Zugflügel 30 und
dem gingivalen Zugflügel 32,
die mit der distalen Seite des Körpers 28 verbunden
sind. Wie beispielsweise in 3 gezeigt
ist der Boden des Bogendrahtschlitzes 34 (d. h. die Wand
des Bogendrahtschlitzes 34, die der Basis 22 der
Klammer 20 am nächsten
liegt) in einer bukkal-labialen Richtung leicht von einer bukkal-labialen Seite des
Körpers 28 beabstandet.
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Der
Körper 28 weist
einen mittleren Abschnitt zwischen der mesialen Seite des Körpers 28 (die
mit dem mesialen Zugflügelpaar 30, 32 verbunden
ist) und der distalen Seite des Körpers 28 (die mit
dem distalen Zugflügelpaar 30, 32 verbunden
ist) auf. Der mittlere Abschnitt des Körpers 28 weist einen
umschlossenen, mittleren Durchgang 36 auf, der an beiden
Enden offen ist und vorzugsweise eine zylindrische Seitenwand besitzt.
Der Durchgang 36 erstreckt sich von der bukkal-labialen
Seite des Körpers 28 zur lingualen
Seite des Körpers 28 (d.
h. in einer Richtung zu den Wangen des Patienten) und ist mit der kreisförmigen Öffnung 24 der
Klammerbasis 22 ausgerichtet.
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Der
Durchgang 36 ist sowohl in einer okklusal-gingivalen Richtung
als auch in einer mesial-distalen Richtung mit der Öffnung 24 ausgerichtet
und in der gezeigten Ausführungsformen
hat die kreisförmige Öffnung 24 denselben
Durchmesser und ist am lingualen Ende des Durchgangs 36 angeordnet.
Die Mittelachse des Durchgangs 36 verläuft im gestreckten Zustand
durch den Bogendrahtschlitz 34 und vorzugsweise durch die
Mitte des Bogendrahtschlitzes 34 bei Ansicht in einer okklusal-gingivalen
Richtung. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, verläuft die
Mittelachse des Durchgangs 36 parallel zu den okklusalen
und gingivalen Wänden,
die den Bogendrahtschlitz 34 definieren.
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Eine
Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird mit der Ziffer 40 bezeichnet
und ist in 5 und 7–11 zu
sehen. Wie in 5 gezeigt weist die Einrichtung 40 in
dieser Ausführungsform
ein Fach 42 auf, das eine tragbare Energiequelle, wie z. B.
eine aufladbare Batterie, enthält.
Das Fach 42 ist mit einem länglichen Gehäuse 44 verbunden.
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Das
Gehäuse 44 ist
vorzugsweise derart konstruiert, dass seine Konfiguration repositionierbar ist
und in jede einer Vielzahl verschiedener sicht selbst tragender
Konfigurationen verändert
werden kann. Beispielsweise kann das Gehäuse 44 eine gerade
Längsachse
aufweisen oder so repositioniert werden, dass es eine gekrümmte Längsachse
in einem beliebigen von mehreren unterschiedlichen Bögen aufweist.
Das Gehäuse 44 kann
durch Bereitstellung einer miteinander verbundenen Reihe von ringförmigen Abschnitten, ähnlich denen,
die für
gekröpfte
Klemmen und dergleichen verwendet werden, konstruiert werden.
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Das
Gehäuse 44 hat
einen äußeren Endabschnitt 46 mit
einer Lichtquelle. Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung 48 (nur 5),
wie z. B. eine Leuchtdiode. Wie hierin verwendet bedeutet der Begriff „Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung" jede Vorrichtung,
die elektrische Energie durch die Rekombination von Löchern und
Elektronen in elektromagnetische Strahlung umwandelt. Beispiele
für Festkörper-Lichtemissionsvorrichtungen
sind Halbleiter-Leuchtdioden, Halbleiter-Laserdioden,
Polymer-Leuchtdioden
und Elektrolumineszenzvorrichtungen (d. h. Vorrichtungen, die elektrische
Energie mittels einem festen Phosphor, der einem alternierenden
elektrischen Feld ausgesetzt wird, in Licht umwandeln).
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Fakultativ
kann der äußere Endabschnitt 46 eine
Fokussierlinse für
die Emissionsvorrichtung 48 aufweisen, beispielsweise die
kuppelförmige
Linse, die herkömmliche
Leuchtdioden abdeckt. Diese Linse ist vorzugsweise so geformt, dass
eine überwiegende
Mehrheit des von der Emissionsvorrichtung ausgesendeten Lichts in
einer Vorwärtsrichtung
gelenkt wird, die im Allgemeinen parallel zur Längsachse des Gehäuses 44 verläuft.
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Die
Emissionsvorrichtung 48 ist durch ein Drahtpaar (nicht
gezeigt), das im Gehäuse 44 zur Batteriequelle
im Fach 42 verläuft,
verbunden. Eine federbelasteter Fingerschalter 50 ist beweglich
mit dem Fach 42 verbunden und elektrisch mit einem der zwischen
der Emissionsvorrichtung 48 und der Energiequelle verlaufenden
Drähte
verbunden. Beim Drücken
des Schalters 50 schließt der Schalter 50 den Kreislauf
und ermöglicht
es der Emissionsvorrichtung 48 Strom von der Energiequelle
zu empfangen.
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Der äußere Endabschnitt 46 weist
eine Größe auf,
die so gering ist, dass er in den Durchgang 36 passt. Wenn
der Durchgang 36 einen Durchmesser von 0,04 Inch (1 mm)
aufweist und der äußere Endabschnitt 46 die
Form einer Halbkugel aufweist, beträgt der Durchmesser der Halbkugel
beispielsweise 0,03 Inch (0,75 mm). Die Halbkugel weist einen Durchmesser
auf, der vorzugsweise nur knapp kleiner ist als der Durchmesser
des Durchgangs 36.
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Fakultativ
ist der äußere Endabschnitt 46 mit einem
Mittel zum problemlosen Lösen
von einem orthodontischen Kleber, mit dem er in Berührung steht, ausgestattet.
Ein solches Mittel könnte
beispielsweise eine Freisetzungsschicht, wie z. B. ein Silikon-Polymer
oder einen harten Überzug ähnlich den
für die Beschichtung
von Brillengläsern
verwendeten Überzügen aufweisen.
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Die
Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht weist ferner eine Lasche 52 auf, die mit
dem Gehäuse 44 verbunden
ist. In der gezeigten Ausführungsform
ist ein Paar Laschen 52 vorgesehen, das sich in entgegengesetzten
Richtungen voneinander und vom Gehäuse 44 nach außen weg
erstrecken. Die Laschen 52 sind mit einem mittleren zylindrischen Element
verbunden, das direkt neben dem äußeren Endabschnitt 46 angeordnet
ist. Das Gehäuse 44 erstreckt
sich durch eine Bohrung, die durch die Mitte des zylindrischen Elements
verläuft.
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Die
Laschen 52 besitzen eine transversale Querschnittskonfiguration,
die der Querschnittskonfiguration des Bogendrahtschlitzes 34 komplementär entspricht.
Insbesondere besitzen die Laschen 52 eine Breite, die nur
knapp kleiner ist als die okklusal-gingivale Breite des Bogendrahtschlitzes 34.
In der Regel gibt es orthodontische Klammern mit rechteckigen Bogendrahtschlitzen
mit nominalen okklusal-gingivalen Abmessungen von 0,018 Inch (0,46 mm)
und 0,022 Inch (0,56 mm). Die Breite der Laschen 52 ist ähnlich wie
die okklusal-gingivalen Abmessungen der passenden Bogendrähte etwas
kleiner als diese entsprechenden Bogendrahtschlitzabmessungen, damit
die Laschen problemlos und ohne unangebrachtes Spiel oder „Hängen" in den Bogendrahtschlitz 34 eingeführt und
wieder aus diesem entfernt werden können.
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Vorzugsweise
ist der Abstand zwischen den äußeren Enden
der Laschen 52 gleich dem oder etwas größer als der Abstand zwischen
den mesialen und distalen Enden des Bogendrahtschlitzes der breitesten
zu erwartenden Klammer, so dass eine gute Kontrolle über die
Bewegung der Klammer erzielt werden kann, wenn dies gewünscht ist.
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Fakultativ
sind die Laschen 52 mit dem mittleren zylindrischen Element
lösbar
im Gehäuse 44 aufgenommen
und werden durch Reibung oder eine andere Konstruktion, wie z. B.
einen Riegel, festgehalten. Dadurch können die Laschen 52,
wenn gewünscht,
aus dem Gehäuse 44 entfernt
und durch andere Laschen ersetzt werden, beispielsweise Laschen
mit einer anderen okklusal-gingivalen Abmessung, die anderen Klammern
entspricht. Vorzugsweise verhindert die Konstruktion, die die Laschen 52 mit dem
Gehäuse 44 verbindet,
eine Relativdrehung der Laschen 52 in einem Bogen um die
Längsachse
des Gehäuses 44,
so dass das Gehäuse 44 gedreht
werden kann, um die Bewegung und ultimative Platzierung der Klammer 20 zu
steuern. Damit die Laschen 52 entfernt werden können, kann
das Gehäuse 44 lösbar mit
dem Fach 42 verbunden sein oder alternativ kann der äußere Endabschnitt 46 lösbar mit
dem Rest des Gehäuses 44 verbunden
sein.
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Fakultativ
besitzen die Laschen 52 eine Farbe, die mit dem Material
der Klammer 20 kontrastiert, so dass die Laschen 52 leichter
beobachtet werden können.
Die Laschen 52 können
beispielsweise eine schwarze Farbe haben oder mit einem schwarzen Überzug versehen
sein, um den Kontrast zwischen den Laschen 52 und der Metallfarbe
der Klammer 20 zu verstärken.
Dieser Farbkontrast ermöglicht
es dem Kieferorthopäden,
die Laschen 52 problemlos auszurichten und somit auch den
Bogendrahtschlitz 34 mit der gewünschten Okklusalebene des Patienten
auszurichten, wenn die Klammer 20 in ihrer beabsichtigte
Endposition auf dem Zahn des Patienten geschoben wird.
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Ein
Verfahren zur Anwendung der Einrichtung 40 zum Aushärten mittels
Licht mit der Klammer 20 wird durch die Schritte in 6–11 gezeigt. Zunächst wird
lichthärtbarer
Kleber 56 (beispielsweise der Kleber der Marke TRANSBOND
von 3M Unitek) auf die Klammerbasis 22 in Kontakt mit den
Zapfen 26 und über
der Öffnung 24 aufgebracht.
Danach wird die Klammer 20 mit dem Kleber 56 auf
die Außenseite
eines Zahns 58 des Patienten gesetzt.
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Vorzugsweise
ist die Menge des zunächst auf
die Basis 20 aufgebrachten Klebers 56 größer als die
Menge des Klebers 56, der zum letztendlichen Verbinden
der Klammer 20 mit dem Zahn 58 benötigt wird.
Dadurch werden Teile 60 des Klebers 56 aus den
vier peripheren Seiten der Klammerbasis 22 herausgedrückt, wenn
die Klammer 20 zum Zahn 58 geschoben wird, bis
sie fest sitzt. Die Schiebebewegung und das Herausdrücken des
Klebers 56 verringert die Gefahr von Lücken oder Leerräumen im
Kleber 56 in den Regionen zwischen der Klammerbasis 22 und
der Oberfläche
des Zahns 58.
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Als
nächstes
und wie in 7–8 gezeigt wird
das Gehäuse 44 der
Einrichtung 40 zum Aushärten
mittels Licht in der in 7 durch den Pfeil gezeigten
Richtung zur Klammer 20 geschoben, derart, dass die mittlere
Längsachse
des Gehäuses 44 mit dem äußeren Endabschnitt 46 mit
der mittleren Längsachse
des Durchgangs 36 linear verläuft. Darüber hinaus wird das Gehäuse 44 bei
Bedarf um seine Längsachse
gedreht, um die Laschen 52 mit dem Bogendrahtschlitz 34 auszurichten.
Die Einrichtung 40 zum Aushärten mittels Licht bewegt sich
weiter zur Klammer 20, bis der äußere Endabschnitt 46 in den
Durchgang 36 eintritt und die Laschen 52 im Bogendrahtschlitz 34 in
der in 9 und 10 gezeigten verbundenen Weise
aufgenommen werden.
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Als
nächstes
verschiebt der Kieferorthopäde die
Klammer 20 relativ zum Zahn 58 leicht, um die Klammer 20 in
die präzise
gewünschte
Position auf dem Zahn 58 zu bringen. Der Kieferorthopäde kann beispielsweise
die Klammer 20 verschieben, bis der Bogendrahtschlitz 34 mit
der Okklusalebene des Patienten ausgerichtet ist und die Ränder der
Zugflügel 30, 32 mit
der Längsachse
des Zahns 58 ausgerichtet sind. Die Positionierung der
Klammer 20, einschließlich
Bewegungen in okklusal-gingivalen
Richtungen, mesial-distalen Richtungen oder Drehbewegungen um die
Mittelachse des Durchgangs 36 erfolgen durch Bewegung des
Gehäuses 44 relativ
zum Zahn 58, da die Laschen 52 und der äußere Endabschnitt 46 der
Steuerung der Bewegung der Klammer 20 dienen. Die Laschen 52 dienen
auch als Kupplung zur Verbindung des äußeren Endabschnitts 46 mit
der Klammer 20.
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In
einigen Fällen
muss die Konfiguration des Gehäuses 44 unter
Umständen
geändert
werden, um die Platzierung bestimmter Klammern zu erleichtern. Der
Kieferorthopäde
kann es beispielsweise vorziehen, das Gehäuse 44 in eine gebogene
Konfiguration wie in 5 gezeigt zu biegen, wenn die
Einrichtung 40 zum Aushärten
mittels Licht zum Ankleben von Klammern an Backenzähnen verwendet
wird. Alternativ kann der Kieferorthopäde es vorziehen, die Konfiguration
des Gehäuses 44 in
Fällen, in
denen die Klammer 20 auf relativ gut erreichbare Zähne geklebt
werden soll, wie z. B. die mittleren oder seitlichen Zähne des
Patienten, in eine gerade Konfiguration zu ändern.
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Wie
in 9 gezeigt wird dann die Festkörper-Emissionsvorrichtung 48 aktiviert,
indem der Schalter 50 gedrückt wird. Von der Emissionsvorrichtung 48 ausgesendetes
Licht erreicht einen Teil des Klebers (mit der Bezeichnung 62 in 11),
der sich zwischen dem mittleren Abschnitt des Klammerkörpers 28 und
dem Zahn 58 befindet. Der Kleberteil 62 härtet aus
und sorgt für
eine „Klebe"verbindung, die die
Klammer 20 vorübergehend
auf dem Zahn 58 fixiert.
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Als
nächstes
wird wie in 11 gezeigt die Einrichtung 40 zum
Aushärten
mittels Licht von der Klammer 20 entfernt, indem das Gehäuse 44 vom Klammerkörper 28 weg
in Richtung des Pfeils bewegt wird, bis der äußere Endabschnitt 46 vom
Durchgang 36 und die Laschen 52 vom Bogendrahtschlitz 34 entfernt
wurden. Vorzugsweise verwendet der Kieferorthopäde dann ein Dentaluntersuchungsgerät oder ein
anderes Instrument, um die herausgedrückten Kleberteile 60 vom
Zahn 58 neben den vier peripheren Rändern der Klammerbasis 22 zu
entfernen. Der gehärtete
Kleberteil 62 verbindet die Klammer 20 mit dem
Zahn 58 mit einer Kraft, die ausreicht, um die Klammer 20 normal
festzuhalten, wenn beispielsweise beim Reinigungsvorgang gegen die
Klammer 20 gestoßen
wird. Die Verwendung von Licht im Durchgang 34 führt jedoch
nicht zur erheblichen Aushärtung
des Klebers 56 außer
dem gehärteten
Teil 62, so dass die herausgedrückten Kleberteile 60 nicht
gehärtet
werden und sich problemlos von der Oberfläche des Zahns 58 entfernen
lassen.
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Anschließend werden
die restlichen Teile des Klebers 56 zwischen der Klammerbasis 22 und dem
Zahn 58 ausgehärtet,
indem Licht auf die peripheren Ränder
der Klammerbasis 22 gerichtet wird. Wenn gewünscht kann
die Einrichtung 40 zum Aushärten mittels Licht bei dieser
peripheren Härtung von
der Klammer 20 getrennt sein oder eine andere Einrichtung
zum Aushärten
mittels Licht, die möglicherweise
eine größere Lichtintensität aussendet, kann
verwendet werden. Vorzugsweise wird das Licht auf mindestens zwei
der vier peripheren Ränder der
Basis 22 gerichtet, wie z. B. der mesiale und distale Seitenrand
der Basis 22.
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Als
alternatives Verfahren kann die Einrichtung 40 zum Aushärten mittels
Licht verwendet werden, um die Klammer 20 fest auf den
Zahn 58 zu drücken,
zusätzlich
zur Kontrolle der Bewegung der Klammer 20. Falls gewünscht kann
die Klammer 20 vor der Platzierung der Klammer 20 auf
der Oberfläche
des Zahns 58 mit den Laschen 52 verbunden werden.
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Ein
bedeutender Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, dass der Kieferorthopäde Kleber
verwenden kann, die weniger viskos sind als herkömmliche für direkte Verklebung verwendete
orthodontisch Kleber. Weniger viskose Kleber fließen leichter
um die Hinterschneidungen und andere Mikrostrukturen der Klammerbasis 22 als
dickere, viskosere Kleber und können
so höhere
Haftfestigkeiten ergeben als dickere Kleber. Verrutschen der Klammer 20 auf
dem Zahn 58 vor Aushärtung
des Klebers kann verhindert werden, weil die Einrichtung 40 zum
Aushärten
mittels Licht die Bewegung der Klammer 20 bis zur Verklebung
kontrolliert. In der Vergangenheit wurden jedoch relativ Kleber
im Allgemeinen bevorzugt, weil diese Kleber ein Verrutschen der
Klammer 20 nach der Platzierung auf dem Zahn 58 verhindern.
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Vorzugsweise
ist die Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung 48 eine
blaue Leuchtdiode, die Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen im Bereich von
ca. 413 Nanometer bis ca. 535 Nanometer und vorzugsweise die größte Lichtintensität bei einer
Wellenlänge
von ca. 450 Nanometer aussendet. Geeignete blaue Leuchtdioden sind
Nr. NLPB 500 von Nichia Chemical Industries, Ltd. Andere Wellenlängen sind
ebenfalls möglich.
Die äußere halbkugelförmige Linse
der LED ist vorzugsweise so geformt, dass sie in den Durchgang 36 passt
und den größten Teils
des Lichts entlang der Längsachse
des Durchgangs 36 leitet. Vorzugsweise hat das von der
Emissionsvorrichtung 48 ausgesendete Licht im Durchgang 36 eine
Intensität,
die ausreicht, um den Kleberteil 62 in weniger als ca.
10 Sekunden und insbesondere in weniger als ca. 4 Sekunden auszuhärten.
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Eine
zweite Ausführungsform
der Einrichtung 40a zum Aushärten mittels Licht gemäß einem anderen
Aspekt der Erfindung ist in 12 gezeigt. Die
Einrichtung 40a weist ein Fach 42a auf, das in diesem
Fall eine Lichtquelle, wie z. B. eine Glühbirne 43a, enthält. Alternativ
kann anstelle der Glühbirne 43a eine
einzelne Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung,
oder eine Reihe von Festkörper-Lichtemissionsvorrichtungen
(wie die oben erwähnten
blauen Leuchtdioden) aufweisen.
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Das
Fach 42a weist ferner eine Energiequelle mit einer Batterie 41a auf,
die elektrisch mit der Glühbirne 43a verbunden
ist. Ein federbelasteter Fingerschalter 50a ist beweglich
mit dem Fach 42a verbunden. Wenn der Schalter 50a gedrückt wird,
aktiviert die Batterie 41a die Glühbirne 43a.
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Die
Einrichtung 40a weist ferner ein längliches Gehäuses 44a auf,
das in diesem Fall ein Lichtleitfaserbündel aufweist. Das Lichtleitfaserbündel ist etwas
flexibel, aber dennoch ausreichend steif, um bei der Repositionierung
eine gewünschte
Konfiguration beizubehalten. Das Gehäuse 44a in dieser
Ausführungsform
wird von der äußeren Umkleidung
der Fasern um den Umfang des Bündels
gebildet. Alternativ kann das Lichtleitfaserbündel in einem flexiblen Gehäuse (z.
B. der oben erwähnte
Gooseneck) aufgenommen werden. Als weitere Alternative kann eine einzelne
Lichtleitfaser verwendet werden und in diesem Fall kann das Gehäuse 44a die
Umkleidung dieser Faser oder statt dessen ein separates, flexibles röhrenförmiges Element
um diese Umkleidung aufweisen.
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Das
Gehäuse 44a weist
einen vergrößerten äußeren Endabschnitt 46a auf,
der vorzugsweise mit einer Freisetzungsschicht oder einem anderen
Freisetzungsmittel wie oben erwähnt
versehen ist. Darüber
hinaus sind ein Paar Laschen 52a direkt neben dem äußeren Endabschnitt 46a mit
dem Gehäuse 44a verbunden.
Die Laschen 52a sind mit den oben beschriebenen Laschen 52 identisch.
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Eine
Einrichtung 40b zum Aushärten mittels Licht gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist in 13 gezeigt.
Die Einrichtung 40b weist ein Fach 42b auf, das
in diesem Fall relativ klein ist und nicht maßstabsgerecht dargestellt ist.
Das Fach 42b weist einen nur etwas größeren Durchmesser auf als der Durchmesser
einer herkömmlichen „AAA" Batterie, die darin
enthalten ist. Vorzugsweise hat das Fach 42b eine ähnliche
Form wie ein Stift, damit es leicht gegriffen und manipuliert werden
kann. Das Fach 42b ist fakultativ lösbar mit einem relativ kurzen
Gehäuse 44b mit
einem äußeren Endabschnitt 46b verbunden.
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Eine
Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung (wie
die oben erwähnte
blaue Leuchtdiode) ist im äußeren Endabschnitt 46b enthalten.
Darüber
hinaus sind ein Paar Laschen 52b ähnlich den oben beschriebenen
Laschen 52 mit dem Gehäuse 44b verbunden.
Ein Druckschalter 50b ist auf der Seite des Fachs 42b angebracht,
um den Kreislauf zu schließen
und die Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung auf
Wunsch zu aktivieren.
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Eine
Einrichtung 40c zum Aushärten mittels Licht gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist in 14 gezeigt. Die Einrichtung 40c ähnelt in
etwa der Einrichtung 40 zum Aushärten mittels Licht, die in 5 und 7–11 zu
sehen ist, mit der Ausnahme, dass die Einrichtung 40c eine Messlehre 70c für die Klammerhöhe aufweist,
die am Gehäuse 44c befestigt
ist. Fakultativ weist die Messlehre 70c eine Hülle auf,
die gleitend im Gehäuse 44c aufgenommen
wird und durch Reibung festgehalten wird, so dass die Messlehre 70c vom
Gehäuse 44c entfernt
und auf Wunsch durch eine ähnliche
oder eine andere Messlehre ersetzt werden kann.
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Die
Messlehre 70c hat eine allgemein L-förmige Konfiguration mit einem
ersten Schenkel 72c und einem zweiten Schenkel 74c,
der integral mit dem ersten Schenkel 72c verbunden ist.
Die Länge des
ersten Schenkels 72c ist derart gewählt, dass der Bogendrahtschlitz
der Klammer 20 in einem bestimmten Abstand in okklusal-gingivaler
Richtung vom äußersten
Ende (d. h. dem okklusalen oder Schneidezahnrand) des Zahns 58 entfernt
angeordnet ist, wenn ein unterer Randabschnitt des zweiten Schenkels 74c mit
dem okklusalen Rand des Zahns 58 in Kontakt ist. Die Messlehre 70c positioniert
daher die Klammer 20 in einer vorbestimmten Höhe auf dem
Zahn 58, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Licht von einem äußeren Endabschnitt 46c der
Einrichtung 40c ausgesendet wird, um danach die Klammer 20 festzuhalten.
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Vorzugsweise
weist der erste Schenkel 72c eine Reihe von Indizien als
zusätzliche
Struktur zur Bestimmung des Abstands des Bogendrahtschlitzes der
Klammer 20 vom okklusalen Rand des Zahns 58 aus.
In der gezeigten Ausführungsform
weisen die Indizien ein Paar Ränder
oder Schulter 76c auf, die in Fällen, in denen die Klammer 20 auf
einer anderen Höhe
als der Höhe,
wenn sich der zweite Schenkel 74c mit dem okklusalen Rand
in Kontakt befindet, auf dem Zahn 58 positioniert werden
soll, auf Wunsch visuell mit dem okklusalen Rand des Zahns ausgerichtet
werden können.
Andere Indizien und eine verstellbare Höhemesslehre sind ebenfalls
möglich.
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Der
Fachmann kann erkennen, dass andere Abwandlungen und Variationen
der oben ausführlich beschriebenen
Ausführungsformen
ebenfalls möglich
sind. Die in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Einrichtungen
zum Aushärten
mittels Licht erwähnten
Batterien können
durch eine Grundeinheit ersetzt werden, die mit Netzstrom verbunden
ist, wobei sich ein Paar Drähte
von der Grundeinheit zum die Lichtquelle tragenden Gehäuse erstrecken.
Alternativ kann eine mit Netzstrom verbundene Grundeinheit (wie
z. B. die Einrichtung zum Aushärten
mittels Licht der Marke ORTHOLUX XT, Katalog Nr. 704–804; von
3M Unitek) eine Lichtquelle aufweisen, die optisch und lösbar über eine einzelne
Lichtleitfaser mit dem äußeren Endabschnitt des
Gehäuses
verbunden ist. Darüber
hinaus können
die fingerbetätigten
Schalter 50, 50a oder 50b durch einen
Fußpedalschalter
oder alternativ einen auf druckempfindlichen Schalter, der die Emissionsvorrichtung
aktivieren kann, sobald durch die Einrichtung 40, 40a, 40b, 40c zum
Aushärten
mittels Licht ausreichend Druck auf die Klammer 20 aufgebracht wird,
ersetzt werden.
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Darüber hinaus
kann die Klammer 20 mit einer Basis mit einem Maschengeflecht
versehen sein, das einem feinmaschigen Maschengitter ähnelt. Wenn
das Maschenpolster eine Schicht aus Metallfolie aufweist, die mit
dem Maschengitter verbunden ist, wird die Folie mit ein oder mehreren
Löchern
versehen, die dann als Öffnung
für die
Basis dienen würden.
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Klammern
aus anderen Materialien als Metalle können ebenfalls verwendet werden.
Die Klammer kann beispielsweise aus durchsichtigem, durchscheinendem oder
opakem Kunststoff oder Keramikmaterial bestehen. Wenn die Klammer
aus einem Licht übertragenden
Material besteht, ist die Intensität des von der Einrichtung zum
Aushärten
mittels Licht ausgesendeten Lichts relativ niedrig. Eine solche
niedrige Intensität
reicht zum Aushärten
des Klebers direkt unter dem mittleren Abschnitt des Klammerkörpers aus,
aber nicht zum Aushärten
von Kleber in der Nähe
der peripheren Ränder
der Klammerbasis, so dass herausgedrückter Kleber problemlos von
der Zahnfläche
entfernt werden kann.
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Klammern
mit Bogendrahtschlitzauskleidungen können in Verbindung mit der
vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendet werden. Geeignete Klammern
mit Auskleidungen sind beispielsweise in US Patent Nr. 5.380.196
und 5.366.372 beschrieben. In diesem Fall würde die Auskleidung einen Teil
des Klammerkörpers
und ein Loch als Durchgang, der mit einer Öffnung in der Klammerbasis
ausgerichtet ist, damit Licht zum Kleber unter einem mittleren Abschnitt
der Klammerbasis gelangen kann, aufweisen.
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Die
Erfindung kann auch mit indirekten Klebeverfahren verwendet werden.
In einem indirekten Klebeverfahren wird ein Klammersatz in einem
Labor vorübergehend
an einem Modell der Zähne
des Patienten befestigt, während
jede Klammer in einer bestimmten Position relativ zur jeweils anderen
und relativ zu den Modellzähnen
des Patienten gehalten wird. Der Klammersatz wird dann als Einheit
vom Modell entfernt und unter Beibehaltung der Relativpositionen
an den tatsächlichen
Zähnen
des Patienten festgeklebt.