Zahnärztliches Behandlungsinstrument mit Kopplungseinrichtung zur Bewegungsübertragung und lösbaren Befestigung eines Behandlungswerkzeugs

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zahnärztliches Behandlungsinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches eine Antriebseinheit sowie eine Kopplungseinrichtung aufweist, welche zur übertragung einer von der Antriebseinheit generierten Bewegung auf ein lösbar mit dem Behandlungsinstrument zu verbindendes Behandlungswerkzug aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Kopplungseinrichtung zur Verwendung bei einem derartigen zahnärztlichen Behandlungsinstrument. Bei diesem zahnärztlichen Behandlungsinstrument handelt es sich insbesondere um ein sog. Zahnsteinentfernungsgerät.

In der medizinischen oder dentalmedizinischen Technik kann eine Behandlung bzw. Bearbeitung des menschlichen oder tierischen Körpers oder von künstlichen Teilen davon mit einem Behandlungsinstrument auf unterschiedliche Weise erfolgen. üblicherweise allerdings erfolgt zumindest teilweise eine abhebende Bearbeitung des Gewebes mittels eines entsprechenden Werkzeugs. Als spanabhebende Werkzeuge können bspw. Rotationswerkzeuge wie Bohrer oder Fräser eingesetzt werden, auch Feilen und andere derartige Werkzeuge, deren wenigstens eine Arbeitsfläche flächig abrasiv ist, können verwendet werden. Im letzteren Fall wird dann das Werkzeug vorzugsweise durch einen Vibrationsantrieb schwingend angetrieben. Insbesondere bei der Verwendung derartiger Vibrationsantriebe stellt sich dabei das Problem, dass die von der - oftmals pneumatisch oder elektro-mechanisch ausgeführten - Antriebseinheit generierte Bewegung in effektiver Weise auf das Behandlungswerkzeug übertragen werden muss. Da das Werkzeug allerdings aus hygienischen Gründen nicht dauerhaft mit dem Behandlungsinstrument verbunden sein kann, muss eine Kopplungseinrichtung verwendet werden, welche ein lösbares Befestigen des Behandlungsinstruments ermöglicht, gleichzeitig allerdings eine zuverlässige Halterung und damit übertragung der Bewegung sicherstellt.

In diesem Zusammenhang ist aus der früheren Anmeldung DE 199 47 325 Al der Anmelderin eine spezielle Schraubverbindung bekannt, welche zum Verbinden eines zahnärztlichen Behandlungswerkzeugs mit einem Gerät vorgesehen ist. Wesentlicher Bestandteil ist ein in dem hülsenartig ausgebildeten Kopplungsbereich vorgesehenes Innengewinde, welches in Zusammenwirkung mit dem Aussengewinde des Werkzeugschafts eine Schraubverbindung ermöglicht. Durch eine spezielle

Ausgestaltung des Innengewindes wird bei der aus der DE 199 47 325 Al bekannten Lösung ermöglicht, dass die Schraubverbindung verhältnismäßig schnell und einfach hergestellt werden kann. Gleichzeitig sind die Ansatzflächen des Kopplungsbereichs sich leicht verjüngend ausgebildet, um hierdurch die axiale Anordnung des Werkzeugs in dem Kopplungsbereich sicherzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Kopplungseinrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die Kopplung zwischen dem zahnärztlichen Behandlungsinstrument bzw. der Antriebseinheit des Behandlungsinstruments und dem Behandlungswerkzeug optimiert wird. Einerseits soll hierbei die übertragung der Antriebsbewegung weiter verbessert werden, andererseits soll allerdings auch die Handhabung vereinfacht werden. Insbesondere soll dabei das Erstellen der Verbindung zwischen Behandlungsinstrument und Behandlungswerkzeug sowie das spätere Lösen vereinfacht werden.

Die Aufgabe wird durch ein zahnärztliches Behandlungsinstrument, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht zunächst auf dem Gedanken, mittels einer kraftflüssigen Verbindung zwischen Kopplungseinrichtung und Behandlungswerkzeug die Bewegungsübertragung zu optimieren. Hierzu ist vorgesehen, dass die hülsenartig ausgebildete Kopplungseinrichtung zunächst einen ersten Abschnitt zur Aufnahme eines sich verjüngenden, zapfenartigen Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts aufweist, wobei - wie später noch näher spezifiziert wird — dieser Abschnitt eine bestimmte Länge aufweist. Es wird also eine verhältnismäßig großflächige Anlagefläche zwischen Werkzeugschaft und Kopplungseinrichtung geschaffen, durch welche die Bewegungsübertragung und Halterung verbessert wird. Um gleichzeitig allerdings auch ein unbeabsichtigtes Lösen des Werkzeugs im Betrieb zu vermeiden, ist ferner vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung einen zweiten, ebenfalls mit dem Werkzeugschaft zusammenwirkenden Abschnitt aufweist, der zur Ausbildung einer in Axialrichtung wirkenden Sicherung ausgebildet ist. Durch diese Sicherung, die bspw. in Form einer Schraubverbindung oder einer Bajonettverbindung ausgebildet sein kann, wird - wie später noch näher erläutert wird - die Anbindung des Werkzeugs an das Behandlungsinstrument zusätzlich verbessert. Ferner wird auch das Befestigen bzw. Lösen des Werkzeugs erleichtert, da im Falle einer Schraub- oder Bajonettverbindung die Sicherung gleichzeitig auch eine Hilfestellung beim Lösen des Werkzeugs darstellt.

Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein zahnärztliches Behandlungsinstrument vorgeschlagen, welches eine längliche Griffhülse, eine in der Griffhülse angeordnete Antriebseinheit sowie eine am vorderen Ende der Griffhülse befindliche Kopplungseinrichtung zur übertragung einer von der Antriebseinheit generierten Bewegung auf ein lösbar mit dem Behandlungsinstrument zu verbindendes Behandlungswerkzeug aufweist, wobei die Kopplungseinrichtung hülsenartig ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt zur Aufnahme eines sich verjüngenden zapfenartigen Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts sowie einen zweiten, ebenfalls mit dem Werkzeugschaft zusammenwirkenden Abschnitt zur Ausbildung einer in Axialrichtung wirkenden Sicherung aufweist, und wobei die Länge des ersten

Abschnitts der Kopplungseinrichtung zumindest gleich groß ist wie die Länge des zweiten Abschnitts.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Kopplungseinrichtung zur Aufnahme eines kegelstumpf- förmigen

Werkzeugschafts ausgebildet ist. Der Konuswinkel kann hierbei zwischen 0,01° und 10°, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5° und 2° liegen. Durch diesen verhältnismäßig flachen Winkel wird eine große Anlagefläche zwischen Kopplungseinrichtung und Werkzeugschaft geschaffen, durch welche die Halterung des Werkzeugs sowie die Bewegungsübertragung verbessert wird.

Die Kopplungseinrichtung kann ferner einen Durchgangskanal zu Zuführung eines Behandlungsmediums an das Behandlungswerkzeug aufweisen. Auf diesem Wege können bspw. im späteren Betrieb Luft und/oder Wasser zu der Behandlungsstelle geführt werden. Die Antriebseinheit ist - wie bereits erwähnt - vorzugsweise durch einen Schwingungsantrieb gebildet. Das Behandlungsinstrument stellt ferner insbesondere ein sog. Zahnsteinentfemungsgerät dar.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die allgemeine Ausgestaltung eines üblichen Zahnsteinentfernungsgeräts;

Fig. 2 die seitliche Ansicht eines Schwingungserregers mit einer am vorderen Ende befindlichen Kopplungseinrichtung zur lösbaren Halterung eines

Behandlungswerkzeugs;

Fig. 3 einen Schnitt I-I von Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des vorderen Endes des Schwingungserregers bei gelöster Werkzeugspitze;

Fig. 5 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung;

Fig. 6 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung und

Fig. 7 den vorderen Endbereich des Kopplungseinrichtung gemäß Fig. 6 im Schnitt.

Fig. 1 zeigt zunächst die allgemeine Ausgestaltung eines üblichen

Zahnsteinentfernungsgeräts, wobei hierbei eine Kopplung zwischen Antriebseinheit und Behandlungswerkzeug vorliegt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Hauptelemente des allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Zahnsteinentfernungsgeräts sind ein längliches bzw. stabförmiges Handstück 2 mit einer Griffhülse 3, in deren vorderen Endbereich eine Halte- bzw.

Kopplungseinrichtung 4 zur Halterung eines Behandlungswerkzeugs 5 mit einem Werkzeugschaft 5a angeordnet ist. Innerhalb der Griffhülse 3 ist ein Vibrationsantrieb 6 angeordnet, der eine Schwingungsbewegung des Werkzeugs 5 bewirken soll. Der vorzugsweise pneumatisch bzw. elektro-mechanisch ausgebildete Vibrationsantrieb 6 weist hierzu einen Schwingungserreger 7 auf, der bei entsprechendem Betrieb der

Antriebseinheit eine oszillierende Bewegung mit einer Frequenz von beispielsweise 4 kHz bis 8 kHz oder im Ultraschallbereich erzeugt, welche auf das Werkzeug 5 übertragen wird. Mittels einer Arbeitsspitze 5b des Werkzeugs 5, welche eine abrasive Oberfläche aufweist, kann dann Zahnstein von der Zahnoberfläche abgetragen werden.

Aus hygienischen Gründen ist es erforderlich, dass das Werkzeug 5 nach jeder durchgeführten Behandlung entfernt und gereinigt bzw. sterilisiert wird. Dementsprechend muss das Werkzeug 5 lösbar mit dem Schwingungserreger 7 verbunden sein, was mit Hilfe der Kopplungseinrichtung4 erfolgt, die am vorderen Ende des Schwingungserregers 7 ausgebildet ist. Die Kopplungseinrichtung 4 weist bei der Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik ein Innengewinde 9 auf, welches mit einem Außengewinde 10 des hinteren Werkzeugschaft- Abschnitts im Sinne einer Schraubverbindung zusammenwirkt. Dementsprechend kann also das Werkzeug 5 auf das vordere Ende des Behandlungsinstruments 1 aufgeschraubt werden. Eine zentrale Anordnung des Werkzeugschafts in der hülsenförmig ausgestalteten Kopplungseinrichtung 4 wird dabei dadurch sichergestellt, dass die stirnseitigen Endflächen 4a der Kopplungseinrichtung 4 sich konisch verjüngend ausgebildet sind und mit einem Kegelstumpf- Abschnitt des Werkzeugschafts zusammenwirken.

Ausgehend von dieser bekannten Ausgestaltung eines Zahnsteinentfernungsgeräts wird nunmehr eine neuartige Kopplungseinrichtung vorgeschlagen, durch welche einerseits die übertragung der Bewegung des Schwingungserregers auf das Werkzeug optimiert wird. Andererseits wird die Handhabung insbesondere im Hinblick auf das Befestigen bzw. Lösen des Werkzeugs vereinfacht. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung soll nunmehr nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert werden.

Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist zunächst, dass die

Bewegungsübertragung durch Vergrößerung der Anlagefläche zwischen Kopplungsvorrichtung und Werkzeugschaft optimiert wird. Hierzu weist die Kopplungseinrichtung einen ersten Abschnitt zur Aufnahme eines sich verjüngenden zapfenartigen Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts auf. Der Kopplungsbereich des Werkzeugschafts kann dabei insbesondere kegelstumpf- förmig ausgebildet sein, so dass sich bei entsprechender Ausgestaltung des ersten Abschnitts ein konischer Passsitz zwischen Werkzeugschaft und Kopplungseinrichtung ergibt. Bei einer geeigneten Dimensionierung dieses Anlagebereichs würde allein aufgrund der aufeinander abgestimmten Formen von Kopplungsvorrichtung und Werkzeugschaft und der hierbei vorliegenden Haftreibung eine ausreichend stabile Halterung des Werkzeugs vorliegen, sofern die Anlageflächen ausreichend glatt gestaltet sind. Da allerdings insbesondere im dentalmedizinischen Betrieb niemals vollständig ausgeschlossen werden kann, dass sich im Anlagebereich geringe Staub- oder anderweitige Partikel anlagern, welche bei Inbetriebnahme des Schwingungserregers bzw. bei einer Frequenzänderung zu einem unbeabsichtigten Lösen des Werkzeugs führen könnten, ist femer vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung einen zweiten Abschnitt aufweist, der zum Zusammenwirken mit dem Werkzeugschaft vorgesehen ist, um eine in Axialrichtung wirkende Sicherung zu bilden.

Wie nunmehr die Fig. 2 bis 4 zeigen, in denen in erster Linie der Schwingungserreger 7 mit der am vorderen Ende befindlichen, erfindungsgemäß ausgestalteten Kopplungseinrichtung 20 sowie das hintere Ende des Werkzeugschafts 30 dargestellt sind, weist die hülsenartig ausgebildete Kopplungseinrichtung 20 im Endbereich eine öffnung zum Einführen des Werkzeugschafts 30 mit einem sich leicht verjüngenden Abschnitt 21 mit einer glatten Innenfläche auf. Dieser erste Abschnitt 21 wirkt mit dem kegelstumpf- förmigen Bereich 31 des Werkzeugschafts 30 zusammen. An diesen ersten Abschnitt 21 der Kopplungseinrichtung 20 schließt sich ferner ein Innengewinde 22 an, welches mit einem entsprechenden stirnseitigen Außengewinde 32 des Werkzeugschafts 30 zusammenwirkt.

Wichtig ist zunächst, dass der öffhungswinkel γ des ersten Abschnitts 21 der Kopplungseinrichtung 20 verhältnismäßig klein ist und lediglich im Bereich zwischen 0,01° und 10° liegt. Ferner ist die axiale Länge d des ersten Abschnitts 21 zumindest gleich groß wie die Länge des zweiten Abschnitts 22 mit dem Innengewinde. Sie kann beispielsweise im Bereich zwischen lmm und 15mm liegen. Dies fuhrt dazu, dass die Halterung des Werkzeugs sowie die Bewegungsübertragung in erste Linie über die Anlageflächen des ersten Abschnitts 21 der Kopplungseinrichtung 20 sowie des kegelstumpf-förmigen Werkzeugschaft-Bereichs 31 erfolgt. Aufgabe der Schraubverbindung ist es lediglich, eine zusätzliche Sicherung in Axialrichtung zur Verfügung zu stellen, durch die verhindert wird, dass sich das Werkzeug - aus welchen Gründen auch immer — während des Betriebs unbeabsichtigt löst. Hierfür ist eine verhältnismäßig einfache Schraubverbindung ausreichend, die sich lediglich über eine kurze Länge des vorderen Endbereichs erstreckt.

Eine weitere Funktion der Schraubverbindung besteht ferner auch darin, dass hierdurch das Lösen des Werkzeugs von dem Schwingungserreger 7 vereinfacht wird. Würde die Verbindung lediglich durch einen passgenauen Sitz des Werkzeugschafts in dem konusartigen ersten Abschnitt 21 der Kopplungseinrichtung 20 erfolgen, so müsste das Werkzeug mit einem hohen Kraftaufwand in Axialrichtung abgezogen werden.

Mitunter wäre es sogar erforderlich, durch leichte Schläge ein Lösen des Werkzeugs zu bewirken. Derartige Maßnahmen sind nunmehr allerdings nicht erforderlich, da durch ein gleichzeitiges Verdrehen des Werkzeugs aufgrund der Schraubverbindung eine Axialbewegung hervorgerufen wird, durch welche der Reibschluss zwischen den Anlageflächen gelöst wird. Der Schraubtrieb sorgt dementsprechend für eine zusätzliche Erleichterung der Handhabung des Instruments.

Anzumerken ist ferner, dass die Kopplungseinrichtung sowie der Werkzeugschaft auch miteinander korrespondierende Kanäle aufweisen können, durch welche eine sich durch das Behandlungsinstrument bis zu Werkzeugspitze erstreckende Medienleitung gebildet wird, welche zum Zufuhrung von Luft und/oder Wasser bzw. eines anderweitigen Behandlungsmediums während der Behandlung genutzt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung. Hierbei ist die axiale Sicherung in Form eines Bajonettverschlusses 40 ausgebildet. Innerhalb des ersten Abschnitts 21 der Kopplungseinrichtung 20 sind dementsprechend Führungsbahnen 41 zum Einfuhren der an dem Werkzeugschaft 30 seitlich abstehenden Stifte 42 vorgesehen. Diese Bajonettverbindung 40 stellt eine besonders einfache Art der Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen des

Werkzeugs dar, wobei allerdings das Lösen und Befestigen des Werkzeugs an dem Schwingungserreger 7 besonders einfach gehalten wird. Anstelle der dargestellten Form mit zwei seitlich vorstehenden Stiften 42 wäre es auch denkbar, lediglich einen einzigen Stift vorzusehen, der im Sinne einer Bajonettverbindung für eine Sicherung in Axialrichtung sorgt.

Schließlich zeigen die Fig. 6 und 7 noch eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 20. Hierbei ist ein besonders einfach gehaltenes Schraubgewinde vorgesehen, welches allerdings ebenfalls ausreichend ist, um eine Sicherung in Axialrichtung zu bewirken. Nochmals ist daraufhinzuweisen, dass dieses Gewinde im Sinne einer Schnellschlussverbindung sehr einfach, z.B. als zweigängiges Gewinde - ausgebildet werden kann, da die Kraft- und Bewegungsübertragung in erster Linie durch den Sitz des kegelstumpf- förmigen Bereichs 31 des Werkzeugschafts 30 in dem ersten Abschnitt 21 der Kopplungseinrichtung 20 bewirkt wird.

Abschließend bleibt anzumerken, dass die Reihenfolge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der Kopplungseinrichtung auch vertauscht werden könnte. Mit anderen Worten, es wäre auch denkbar, dass das Innengewinde zur Realisierung der Axial-Sicherung unmittelbar am Stirnbereich des Schwingungserregers vorgesehen ist und erst anschließend daran der sich leicht verjüngende erste Abschnitt zur Aufnahme des zapfenartigen Kopplungsbereichs des Werkzeugschafts ausgebildet ist. Auch bei dieser Variante wird einerseits eine optimale Kraftübertragung sichergestellt und andererseits die Handhabung des Behandlungsinstruments vereinfacht.