ВРАЩАЮЩИЙСЯ МАШИННЫЙ БОР ДЛЯ СТОМАТОЛОГИИ
ROTATING MACHINE DRILL FOR DENTISTRY

Область техники
Настоящее изобретение относится к стоматологическим вращающимся машинным режущим инструментам, например канальному дрильбору Peeso или бору Gates.
Уровень техники
При оказании стоматологической помощи встречаются случаи обработки резанием полутвердых слоев дентина или подобной ткани, сформированной на поверхности зуба и в корневом канале, где применяют стоматологический вращающийся машинный режущий инструмент, например канальный дрильбор Peeso или бор Gates, с целью обработки резанием упомянутого слоя. В упомянутых случаях канальный дрильбор Peeso и бор Gates различаются только формой режущей кромки, образованной на наконечнике, и имеют одинаковую базовую конструкцию и принцип действия при обработке резанием дентина зуба.
Инструменты, описанные в патентном документе 1 (японский патент 3375771), общеизвестны как канальный дрильбор Peeso или бор Gates. Фиг.5 содержит схему, показывающую конструкцию канального дрильбора Peeso, описанного в патентном документе 1, и на фиг.6 представлен увеличенный поперечный разрез по линии I-I на фиг.5. Как показано на фиг.5, режущий участок 1 сформирован вдоль предварительно заданной длины канального дрильбора Peeso A, с одного конца, и хвостовик 2, имеющий предварительно заданную длину, сформирован на другом конце. Утонченная часть 3 образует часть между режущим участком 1 и хвостовиком 2.
Как показано на фиг.5 и 6, на режущем участке 1 сформировано множество (3 на чертежах) режущих кромок 1a, при этом каждая из режущих кромок 1a имеет установленный угол закручивания, и внешняя форма боковых поверхностей является прямолинейной.
Канальный дрильбор Peeso A приводится во вращение и действие при захвате зажимным патроном вращательного приводного устройства, например захватным приспособлением или чем-то подобным, которое не показано на чертежах. Для этой цели хвостовик 2 содержит прямолинейный упор 2a вращения, соответствующий зажимному патрону.
Утонченная часть 3 имеет прямолинейную форму меньшего диаметра, чем внешние диаметры режущего участка 1 и хвостовика 2, и соответствующие соединительные части с каждой стороны у режущего участка 1 и хвостовика 2 сформированы с закруглением, имеющим предварительно заданный радиус кривизны.
Вышеупомянутая структура применяется также в боре Gates. Однако, в случае бора Gates, хотя участок, соответствующий режущему участку 1, показанный на фиг.5, также имеет множество режущих кромок с установленным углом закручивания, угол закручивания (угол между режущей кромкой и центральной осью) является большим, и конструкция, в которой внешняя форма режущего участка выполнена в форме сферы, отличается от конструкции канального дрильбора Peeso.
Канальный дрильбор Peeso A, сформированный как описано выше, выполнен из аустенитной нержавеющей стали. Аустенитная нержавеющая сталь обладает таким полезным свойством, что она не ржавеет, но ее невозможно закаливать резким охлаждением. Поэтому, в патентном документе 1, тонкий пруток из аустенитной нержавеющей стали подвергают холодной волочильной технологической обработке, так что кристаллическая структура вытягивается по длине и утончается до волокнистой структуры, упрочняется и, после этого, применяется. Придание такой волокнистой структуры позволяет получить предварительно заданную твердость, например, не менее Hv 500 (твердость по Виккерсу).
Кроме того, при осевом вытягивании композиции до волокон путем холодного волочения можно повысить прочность при изгибе и наблюдаемую однородность по прочности, без каких-либо флуктуаций по всей длине. Вышеупомянутый тонкий пруток разрезают на отрезки длины, соответствующие намеченному канальному дрильбору Peeso A, и, тем самым, получают заготовки, и затем заготовки механически обрабатывают для изготовления канального дрильбора Peeso A.
Материал, полученный холодным волочением аустенитной нержавеющей стали, имеет концентрическое распределение твердости. Иными словами, твердость максимальна на поверхности и постепенно снижается к центру. Следовательно, материал тверже на режущем участке 1 и хвостовике 2 и мягче в утонченной части 3.
При обработке резанием корневого канала с использованием канального дрильбора Peeso A, имеющего вышеописанную конструкцию и закрепленного в захватном приспособлении, поскольку утонченная часть 3 уже и мягче, чем другие части, она легко изгибается по кривой корневого канала и вращается в изогнутом состоянии. Режущие кромки 1a обрабатывают резанием дентин на внутренней стенке корневого канала в зависимости от упомянутого вращения, для выполнения конкретной обработки. Поскольку канальный дрильбор Peeso A вращается в изогнутом состоянии, один поворот вызывает один полный оборот изгибающего усилия, прилагаемого к утонченной части 3. При многократном применении, утонченная часть многократно изгибается по числу оборотов, и, следовательно, постепенно возрастает твердость, и накапливается усталость при изгибе. Поэтому канальный дрильбор Peeso A, в конечном счете, ломается. Однако поскольку утонченная часть 3 является узкой, то место поломки может ограничиваться утонченной частью 3, без поломки на режущем участке 1 или хвостовика 2.
Когда канальный дрильбор Peeso A ломается в утонченной части 3 в положении вблизи хвостовика 2, поломанный конец утонченной части 3 выступает из корневого канала. Поэтому канальный дрильбор Peeso A можно извлечь из корневого канала посредством защемления и обратного вращения выступающего участка щипцами или подобным инструментом. Однако, если канальный дрильбор Peeso A ломается вблизи режущего участка 1, то поломанный участок заходит в корневой канал и не предоставляет возможности для его защемления.
В результате, предлагается канальный дрильбор Peeso, который имеет сужающуюся утонченную часть 5, показанную на фиг.7. Данная утонченная часть 5 шире на стороне режущего участка 1 и уже на стороне хвостовика 2. Самый узкий участок 5a находится вблизи хвостовика 2. Согласно данной конструкции, напряжение, когда канальный дрильбор Peeso A вращается, сосредотачивается на узком участке 5a, и, когда накапливается усталость при изгибе, и происходит поломка, канальный дрильбор можно легко извлечь.
Патентный документ 1: Японский патент 3375771
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[Проблемы, подлежащие решению в изобретении]
Однако вышеупомянутая традиционная технология сталкивается с проблемой, заключающейся в том, что поломка происходит легче, чем в случае, когда утонченная часть 5 не сужается.
Настоящее изобретение разработано с учетом упомянутых проблем. Задачей изобретения является создание стоматологического вращающегося машинного режущего инструмента, который способен ограничивать местоположения поломок стороной хвостовика и с трудом ломается.
[Средства решения проблем]
Стоматологический вращающийся машинный режущий инструмент по настоящему изобретению, обеспечивающий решение вышеописанной задачи, отличается тем, что содержит режущий участок, сформированный на стороне наконечника, хвостовик, сформированный при основании, и утонение, сформированное между режущим участком и хвостовиком. Утонение содержит сужающийся участок, который шире на стороне наконечника и уже на стороне основания, и прямолинейный участок, который имеет постоянную толщину с таким же диаметром, что и диаметр конца сужающегося участка на стороне основания.
Между прямолинейным участком и хвостовиком может быть сформирована соединительная часть, которая постепенно становится толще к хвостовику, или между режущим участком и сужающимся участком может быть обеспечена соединительная часть, которая постепенно становится толще к режущемуся участку. В альтернативном варианте, материал может иметь структуру, образованную из аустенитной нержавеющей стали, вытянутой до волокнистой структуры.
[Результаты изобретения]
Стоматологический вращающийся машинный режущий инструмент по настоящему изобретению вжимается в искривленный зубной корневой канал, вращается в искривленном состоянии и обрабатывает резанием внутреннюю стенку корневого канала. Поскольку инструмент вращается в изогнутом состоянии, то сужающийся участок многократно изгибается, и, следовательно, повышается твердость, и накапливается усталость при многократном изгибе; однако, все это происходит на всем прямолинейном участке. Поэтому достигаются такие полезные результаты, как ограничение местоположения поломок самым узким местом сужающегося участка и увеличение срока службы до поломки, т.е. повышение сопротивления поломке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема, показывающая основные части канального дрильбора Peeso в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 - схема, показывающая основные части бора Gates в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3 - схема режима испытания на поломку;
Фиг.4 - таблица результатов испытания на поломку;
Фиг.5 - схема, показывающая конструкцию канального дрильбора Peeso, описанного в патентном документе 1;
Фиг.6 - увеличенный поперечный разрез по линии I-I на фиг.5; и
Фиг.7 схема обычного канального дрильбора с сужающейся утонченной частью.
[Описание позиций]
10: Канальный дрильбор Peeso
11: Режущий участок
11a: Режущая кромка
12: Хвостовик
13: Утонченная часть
13a: Сужающийся участок
13b: Прямолинейный участок
13c: Соединительная часть
13d: Соединительная часть
20: Бор Gates
21: Режущий участок
21a: Режущая кромка
22: Хвостовик
23: Утонченная часть
23a: Сужающийся участок
23b: Прямолинейный участок
23c: Соединительная часть
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вариант осуществления стоматологического вращающегося машинного режущего инструмента в соответствии с настоящим изобретением описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 представлена схема, показывающая основные части канального дрильбора Peeso 10 в соответствии с настоящим изобретением. Данный канальный дрильбор Peeso 10 содержит прямолинейный режущий участок 11 на наконечнике и хвостовик 12 при основании. Режущий участок 11 содержит множество режущих кромок 11a. Хотя на чертежах не показано, однако, хвостовик 12 содержит упор вращения, подобный упору 2a вращения в примере обычного исполнения.
Хотя между режущим участком 11 и хвостовиком 12 находится утонченная часть 13, данная утонченная часть 13 имеет сужающийся участок 13a, который шире на стороне режущего участка 11 и уже на стороне хвостовика 12. Данная конструкция аналогична конструкции в примере обычного исполнения, описанном с использованием фиг.7. Случай настоящего изобретения отличается тем, что в самом узком сужающемся месте сформирован прямолинейный участок 13b. Соединительная часть 13c между прямолинейным участком 13b и хвостовиком 12 сформирована с закруглением, имеющим предварительно заданный радиус кривизны. Похожая соединительная часть 13d сформирована между режущим участком 11 и сужающимся участком 13a.
Ниже будет описана длина каждой части. Однако нижеприведенные размеры являются всего лишь примерными, в соответствии с JIS (японскими промышленными стандартами), и не ограничивают изобретение. В настоящем варианте осуществления, общая длина канального дрильбора Peeso 10 составляет 32 мм, длина режущего участка 11 равна 8,5 мм, длина хвостовика 12 равна 13 мм, длина упора вращения равна 2,7 мм, и длина L1 утонченной части 13 равна 10,5 мм. Диаметр D1 хвостовика 12 равен 2,35 мм, и существует шесть видов диаметров D2 режущего участка 11 в пределах от 0,85 мм до 1,85 мм. При вышеприведенных размерах каждой части, длина L2 сужающегося участка 13a равна 6,45-7,2 мм, при этом существует шесть видов диаметров в пределах от 0,55 до 1,05 мм, в соответствии с диаметром режущего участка 11, причем разность между большим диаметром и меньшим диаметром составляет 0,04 мм, и длина L3 прямолинейного участка 13b равна 1,0 мм. Кроме того, длина L4 соединительной части 13c равна 2,8 мм, и длина L5 соединительной части 13d находится в пределах от 0,5 до 1,25 мм.
Поскольку обычная сужающаяся утонченная часть 5, показанная на фиг.7, имеет закругленную по радиусу соединительную часть от самого узкого участка 5a, то самый узкий участок 5a ограничен одной точкой на оси. В случае обработки резанием корневого канала, утонченная часть 5 вращается в искривленном состоянии, и повышение твердости и накопление усталости при изгибе в этом время концентрируются в упомянутой точке максимального сужения. Следовательно, утонченная часть легко ломается на ранней стадии.
Между тем, в соответствии с настоящим изобретением, длина прямолинейного участка 13b или самого узкого участка равна 1,0 мм. В результате, повышение твердости и накопление усталости при изгибе происходят на всем прямолинейном участке 13b и, тем самым, занимают большое время до поломки.
На фиг.2 представлена схема, показывающая основные части бора Gates 20 в соответствии с настоящим изобретением. Данный бор Gates 20 содержит грушевидный режущий участок 21 на наконечнике и хвостовик 22 при основании. Режущий участок 21 содержит множество режущих кромок 21a. Угол закручивания режущих кромок 21a (угол между режущей кромкой и центральной осью) больше, чем угол закручивания режущих кромок 11a канального дрильбора Peeso 10. Хотя на чертежах не показано, однако, хвостовик 22 содержит упор вращения, подобный упору 2a вращения в примере обычного исполнения. В варианте осуществления, показанном на чертеже, отсутствует закругленная соединительная часть, имеющая предварительно заданный радиус кривизны, между режущим участком 21 и утонченной частью 23.
Хотя утонченная часть 23 находится между режущим участком 21 и хвостовиком 22, данная утонченная часть 23, имеющая сужающийся участок 23a, который шире со стороны режущего участка 21 и уже со стороны хвостовика 22, является такой же, как в примере обычного исполнения, описанного с использованием фиг.7. В соответствии с настоящим изобретения, в самом узком сужающемся месте сформирован прямолинейный участок 23b. Соединительная часть 23c между прямолинейным участком 23b и хвостовиком 22 сформирована с закруглением, имеющим предварительно заданный радиус кривизны. Однако, в варианте осуществления, показанном на чертеже, отсутствует закругленная соединительная часть, имеющая предварительно заданный радиус кривизны, между режущим участком 21 и утонченной частью 23. Длина L3 прямолинейного участка 23b равна 1 мм, то есть является такой же, как в случае канального дрильбора Peeso 10, показанного на фиг.1.
Следует отметить, что поскольку поломка происходит легче из-за слишком короткой длины L3, что лишает преимущества, и наклон сужающихся участков 13a и 23a увеличивается, когда эта длина слишком велика, то напряжение концентрируется на границах между сужающимся участком 13a и прямолинейным участком 13b и между сужающимся участком 23a и прямолинейным участком 23b, что облегчает поломку. Длину L3 следует выбирать соответствующим образом, в зависимости от применяемого инструмента или его применения. Согласно эксперименту, выполненному автором(ами) изобретения, если L3 больше 0,5 мм, то можно получить более значительные преимущества по сравнению с обычным инструментом, и если L3 меньше 2 мм, то наклон сужающих участков 13a и 23a можно сделать не настолько большим, что затрудняет поломку.
Ниже приведено описание способа проведения испытания на поломку.
Если стоматологический вращающийся машинный режущий инструмент вращается в изогнутом состоянии, и число оборотов в минуту увеличивается, то инструмент со временем поломается. Как известно, между числом оборотов в минуту во время такой поломки и сроком службы существует корреляционная связь. Другими словами, когда разрушающая частота вращения низка, срок службы является небольшим, и когда разрушающая частота вращения высока, срок службы является продолжительным. Поэтому проводили нижеописанное испытание на поломку.
На фиг.3 показана схема режима испытания на поломку. Как видно на примере бора Gates 20, хвостовик 22 бора Gates 20 зажат и удерживается горизонтально, нагрузка приложена в заданном месте от наконечника, и вращение происходит в состоянии, вертикально упущенном только на предварительно заданное расстояние. Длина канального дрильбора Peeso и бора Gates равна 32 мм, и диаметры указаны для режущего участка 21 и равны: № 1 имеет ø 0,5 мм, № 2 имеет ø 0,7 мм, и № 3 имеет ø 0,9 мм.
Расстояние W от наконечника до места, в котором прилагается нагрузка, равно 4,5 мм для всех типов канального дрильбора Peeso. В случае бора Gates, расстояния W равны: для № 1 равно 1,5 мм, для № 2 равно 1,7 мм, и для № 3 равно 1,9 мм. Расстояние (расстояние прижима) S, на которое происходит опускание вниз, равно 2 мм для всех боров.
Когда по пять каждых обычных инструментов, которые не содержат прямолинейные участки 13b и 23b, и инструмент по настоящему изобретению, сформированный с прямолинейными участками 13b и 23b, с диаметрами № 1, № 2 и № 3 испытывали в вышеприведенном режиме, то все местоположения поломок находились либо на прямолинейных участках, либо в самых узких сужающихся местах. Частоты вращения во время поломок приведены на схеме.
На фиг.4 приведена таблица, содержащая результаты испытания на поломку. Числа, записанные в каждом столбце, означают числа оборотов в минуту на момент поломки. Числа на верхней стороне относятся к настоящему изобретению, и числа на нижней стороне относятся к обычному инструменту. Самая узкая кромка № 1 бора Gates в соответствии с настоящим изобретением не ломалась, даже когда число оборотов в минуту достигает ста тысяч. Кроме того, для № 1, № 2 и № 3, срок службы конструкции в соответствии с настоящим изобретением, содержащей прямолинейные участки, увеличивается. В частности, самый узкий № 1 характеризуется полезной тенденцией к увеличению срока службы.
Далее описан крутящий момент. В общем, поскольку жесткость невелика, если применяется материал с высокими характеристиками поломки от усталости (что означает продолжительный срок службы материала), максимальный крутящий момент проявляет тенденцию к уменьшению. Однако, при этом, когда проводят испытание на поломку от усталости и испытание на крутящий момент, получают почти такие же результаты, как для обычного инструмента, даже при испытании на крутящий момент. Учитываемые причины заключаются в том, что материал представляет собой волокнистую композицию, выполненную из аустенитной нержавеющей стали, и напряжение распределяется по всему прямолинейному участку.
Сначала закрепляют конец инструмента в стальном зажимном патроне и зажимают его. Затем, захватывают другой конец латунным зажимным патроном, убеждаются, что центры обоих зажимных патронов находятся на одной оси, и затягивают их, закрепляют стальной зажимной патрон и устанавливают реверсивный редукторный двигатель на вращение с частотой два оборота в минуту, и проверяют максимальный крутящий момент при поломке, с использованием прибора для измерения сопротивления кручению, обеспеченного на стороне латунного зажимного патрона.
По пять каждых обычных инструментов, которые не содержат прямолинейные участки 13b и 23b, и инструмент по настоящему изобретению, сформированный с прямолинейными участками 13b и 23b, с диаметрами № 1, № 2 и № 3 испытывали в вышеописанном режиме. Как канальные дрильборы Peeso, так и боры Gates № 1, № 2 и № 3, все показывали одинаковые или немного более высокие результаты, чем обычный инструмент. Момент для канального дрильбора Peeso № 1 составляет 476 г·см для обычного инструмента и 493 г·см для инструмента по настоящему изобретению, и момент для бора Gates № 1 составляет 244 г·см для обычного инструмента и 250 г·см для инструмента по настоящему изобретению, при этом момент для инструмента по настоящему изобретению в 1,03 раза больше, чем момент для обычного инструмента.