根管器械的制作方法

1.本发明涉及一种用于医治牙齿的根管的根管器械及用于制备其的方法。此外，还描述了一种镍钛合金的用于制备根管器械的应用。


背景技术：

2.根管器械从现有技术中、例如从de 202012012526 u1中是已知的。根管器械必须具有一定的柔性，以能够遵从根管的弯曲和蜿蜒，以能够执行相应的根管医治。为此，根管器械从根管器械的工作区域开始具有核芯、即实心材料芯，其朝向根管器械的柄区域连续地锥形扩展。尤其地，臼齿具有相对复杂的根管系统，在根管系统中根管器械也必须遵从根管的小半径。为此，根管器械的工作区域还必须更加柔性。到目前为止，这通过根管器械的核芯进一步变细来实现，然而这导致工作区域的较小的机械稳定性并且因此工作区域的一部分在根管医治过程中潜藏一定的折断风险。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提供一种牙科的根管器械及用于制备其的方法，该根管器械在构造简单而稳定且具有简单、成本效益高的可制造性的同时具有改进的柔性，并且尤其还可以遵从牙齿的根管的程度高的蜿蜒。
4.该目的通过具有独立权利要求的特征的根管器械、用于其制造的方法及其应用来实现。从属技术方案给出了本发明的优选的改进方案。
5.根据本发明的具有权利要求1的特征的牙科的根管器械的优点在于，根管器械的特征在于优异的柔性。由此，在医治根管时，即使在难以进入的臼齿根管中，利用根据本发明的根管器械也可以极好地遵从根管的弯曲和蜿蜒，而不会存在折断根管器械的工作区域的风险。因此，可以以高安全性从根管中完全去除坏死的或感染的牙髓组织。由此实现尽可能消除位于根管中的微生物。
6.这根据本发明通过如下方式来实现，即根管器械包括柄和紧固在柄处的工作区域，其中工作区域由镍钛合金构成，镍钛合金包括38至46at％的镍、46至53at％的钛和5.5至8.8at％的铜。根据本发明的根管器械的几何形状可以在此常规地构造，即尤其从工作区域的与柄连接的第一端部到工作区域的裸露的第二端部锥形延伸地构造。工作区域在此用作用于根管的切割区域并且尤其包括沿着核芯布置的多个切割部。通过使用如上所限定的镍钛合金，工作区域由柔性佳的材料形成，在具有良好的延展性的同时，其特征仍在于高的机械稳定性、尤其是至少800mpa的高拉应力，以及高弯曲性或大的杨氏模量，由此在使用根管器械时可以有效地防止折断。含铜的镍钛合金由于其物理和机械特性最佳地适合用于形成用于根管器械的高柔性的工作区域。
7.为了改善疲劳强度，镍钛合金还可以优选地包括0.05至0.15at％的铬。
8.根据特别优选的改进方案，镍钛合金基本上由40.5至43.1at％的镍、48.7至50.8at％的钛、6.3至8.4at％的铜和0.08至0.13at％的铬构成，并且尤其是由42.50at％的
镍、49.90at％的钛、7.50at％的铜和0.10at％的铬构成。在此，“基本上”是指没有主动添加其他合金金属或添加物，然而可能的极小的数量份额的金属或添加剂可能以所用材料的杂质的形式存在。
9.为了进一步稳定合金结构，镍钛合金根据astm f 2063-15包括最大500ppm的氧和氮和/或最大500ppm的碳和/或最大50ppm的氢。尤其地，氧和氮的总含量低于500ppm，碳的含量低于500ppm，并且氢的含量低于50ppm。
10.为了改善工作区域的弯曲性，镍钛合金在350℃至450℃的温度范围内退火。这意味着，形成工作区域的镍钛合金在约5分钟至4小时的时段内在350℃至450℃的温度范围内被热处理，由此优化合金晶格的晶格结构。
11.被证明有利的是，借助感应在500℃
±
20℃的温度的情况下热处理1秒至60秒。由此也可以实现合金晶格的晶格结构的改善。
12.进一步有利的是，镍钛合金在机械加工之前(即例如在切削加工以形成工作区域之前)被冷作硬化至21％至40％、尤其是35％。
13.为了除了弯曲性外还改善在延展性方面的机械稳定性，由此尤其克服工作区域在高扭曲力的情况下折断，镍钛合金在热处理或退火后被淬火至室温。在此按本发明的意义，淬火(quenchen)被理解为从退火温度或热处理温度淬火(abschrecken)到室温、即约20℃至25℃。这尤其通过将退火的或热处理的镍钛合金与被保持在室温的介质接触来成功实现。介质不被具体限制，并且可以包括诸如氮或二氧化碳的气体，或者也可以包括诸如水和其他惰性溶剂的液体。
14.特别有利的是，在水中执行淬火。已经证明，水由于其高的热容量而导致镍钛合金的特别快速的冷却，由此进一步改善工作区域的弯曲性和延展性。
15.此外有利的是，根管器械在轴向方向上包括设有不同的扭转角并且分别由镍钛合金构成的区域。基于其几何形状不同地构造的区域可以成型得到一种工作区域，该工作区域的特征在于在朝裸露的第二端部的方向上程度特别强烈地变细的形状，然而由于使用镍钛合金，该工作区域的特征在于足够高的机械稳定性和弯曲性，而不会受到折断的风险。
16.此外根据本发明，还描述了一种用于制备如上所公开的根管器械的方法。换句话说，根据本发明的方法用于制备根据本发明的根管器械。在此，方法首先包括下述步骤：提供条的形式的镍钛合金，其中镍钛合金包括38至46at％的镍、46至53at％的钛和5.5至8.8at％的铜。在随后的方法步骤中，加工条，以形成工作区域。加工在此可以包括各种适合用于镍合金的加工方法，并且尤其是包括机械加工。在工作区域完工后，将其与柄连接。柄在此具体不被限制，并且例如也可以同样由金属物料或塑料构成。
17.针对根据本发明的根管器械所描述的优点、有利效果和改进方案也应用于根据本发明的用于制备根管器械的方法。此外，在可能的限定方面，补充地参考上面的解释。
18.有利的是，为了改善工作区域的弯曲性，镍钛合金在350℃至450℃的温度范围内退火。如上已经执行的，为了退火，形成工作区域的镍钛合金在约5分钟至4小时的时段内在350℃至450℃的温度范围内被热处理，由此可以优化合金晶格的晶格结构。退火有利地在氧气气氛下在熔炉中执行。一种变型方案还可以包括在真空中和/或在氩气氛下退火。
19.根据替选的热处理方案，镍钛合金借助感应在500℃
±
20℃的温度的情况下被热处理1秒至60秒，这也导致合金晶格的晶格结构的改善，然而明显更节省时间。感应加热的
另一个有利的改进方案是局部地限制热区。
20.进一步有利的是，镍钛合金在加工条之前被冷作硬化至21至40％，尤其是35％。如果材料被冷作硬化，则用于热处理的温度范围可以变动。在这种情况下，30％的冷作硬化会导致在热处理过程中的温度升高约100℃。
21.此外有利的是，镍钛合金的淬火在退火后进行，尤其在使用被保持在室温的水的情况下进行。尤其地，将所加工的镍钛合金在热处理或退火后、即例如在从熔炉中取出后立即与被保持在约20℃至25℃的介质、如尤其是水接触，其中对镍钛合金进行淬火，通过淬火改变晶格结构，使得除了弯曲性外还改善了在工作区域的延展性方面的机械稳定性。
22.优选地，工作区域与柄的连接通过挤压、焊接或注塑来进行。尤其地，当柄由金属材料形成时，前述两种方法特别适合。当柄由可注塑的塑料材料构成时，则尤其执行柄到工作区域、即到工作区域的第一端部处的直接注塑。例如在此使用注射成型技术。
23.此外根据本发明，还描述了镍钛合金的应用，该镍钛合金基本上由38至46at％的镍、46至53at％的钛、5.5至8.8at％的铜和0.05至0.15at％的铬构成，其中铬的份额尤其为0.08至0.13at％并且还尤其为0.01at％。该应用规定了利用镍钛合金来制备根管器械，由此根管器械的特征在于特别柔性的和可弯曲的工作区域。根据本发明的根管器械的实施方案和有利的改进方案也适用于根据本发明的应用。
附图说明
24.在下文中结合附图参考实施例来描述本发明。其中示出：
25.图1示出了根据本发明的实施方式的根管器械的示意性侧视图。
具体实施方式
26.图1详细示出了根管器械1，该根管器械具有柄2和通过连接区域3与柄2连接的工作区域4。在柄2的远端处设有连接件5。连接件5在此用于与驱动器或与握持件连接，牙医利用该握持件可以操作根管器械1。
27.工作区域4被视为切割区域，利用切割区域可以去除根管的坏死的或细菌感染的牙髓组织。工作区域4具有第一端部6和第二端部7。第一端部6在连接区域3中与柄2连接，而第二端部7裸露并且具有尖端。总的来说，工作区域2的从第一端部6到第二端部7的走向大致是锥形的，其中工作区域2在轴向方向x-x上包括设有不同的扭转角的多个区域，其中扭转角从第一端部6到第二端部7逐渐减小。
28.工作区域4由镍钛合金构成，镍钛合金包括38至46at％的镍、46至53at％的钛和5.5至8.8at％的铜。此外，镍钛合金可以包括0.05至0.15at％的铬、最大500ppm的氧和氮、最大500ppm的碳和最大50ppm的氢。由于使用镍钛合金，工作区域4的特征在于特别好的弯曲性和高的延展性。由此使得工作区域本身可以挺进到难以进入的根管中，以从那里去除组织残留物并构造锥形的根管。由于工作区域4的高的弯曲性和延展性，工作区域4的直径可以构造得非常小，这是因为工作区域4尽管由于使用镍钛合金但其特征仍在于高的机械稳定性，使得不会发生工作区域的折断。
29.优选地，镍钛合金在350℃至450℃的温度范围内退火，并利用水淬火至室温(约20℃至25℃)，由此可以在高的断裂强度的同时改善延展性和弯曲性。
30.示例
31.由表1中给出的合金来制备、构造用于根管器械的如图1示出的工作区域。
32.为此，由给出的合金来制备材料条，其首先储存在室温(20℃至25℃)下。材料没有被冷作硬化。随后将材料条在350℃至450℃的情况下在熔炉中储存30分钟的时长(该时长可以尤其在5至60分钟之间并且优选在20至40分钟之间)。在熔炉中的加热在没有经历温度斜坡的情况下实现。随后将经过热处理的工作区域在具有室温的水中淬火。由从此获得的合金材料通过切削加工来制备用于根管器械的工作区域。表1还给出了所使用的合金的物理和机械特性。
33.表1
[0034] 示例1对比示例1镍42.50at％50.10at％钛49.90at％49.90at％铜7.50at％ 铬0.10at％ 氧和氮最大500ppm220ppm碳最大500ppm320ppm氢最大50ppm50ppm延展最小30％10％拉应力最小800mpa1100mpa熔点1310℃-弹性模量(奥氏体)25-35gpa(60-80gpa)-[0035]
强度和延展根据2018版的astm f 2516来确定。为了查明最大拉应力(σz)使用以下公式：σz＝f/s(f＝力(单位为mpa)，s＝横截面积(单位为mm2))。
[0036]
以下述参数在拉伸和挤压测试机上查明力(f)：
[0037]
十字头速度＝1mm/min。
[0038]
参考直径(材料)＝1.0mm和1.2mm。
[0039]
弹性模量借助拉伸试验作为直至材料屈服点的斜率(根据胡克线(hookscher gerade)开始的塑性变形)来查明。
[0040]
如从表1可以看出，示例1中的合金的特征在于特别高的延展和拉应力，由此获得高的弯曲性和延展性。因此，由示例1的合金形成的用于根管器械的工作区域的特征还在于特别高的柔性。
[0041]
附图标记列表
[0042]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
根管器械
[0043]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
柄
[0044]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接区域
[0045]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工作区域
[0046]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接件
[0047]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一端部
[0048]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二端部。

技术特征：
1.一种根管器械，包括柄(2)和紧固在所述柄(2)处的工作区域(4)，其中所述工作区域(4)由镍钛合金构成，所述镍钛合金包括38至46at％的镍、46至53at％的钛和5.5至8.8at％的铜。2.根据权利要求1所述的根管器械，所述镍钛合金还包括0.05至0.15at％的铬。3.根据前述权利要求中任一项所述的根管器械，其中所述镍钛合金基本上由40.5至43.1at％的镍、48.7至50.8at％的钛、6.3至8.4at％的铜和0.08至0.13at％的铬构成，尤其是由42.50at％的镍、49.90at％的钛、7.50at％的铜和0.10at％的铬构成，和/或其中所述镍钛合金根据astm f 2063-15包括最大500ppm的氧和氮和/或最大500ppm的碳和/或最大50ppm氢。4.根据前述权利要求中任一项所述的根管器械，其中所述镍钛合金在350℃至450℃的温度范围内退火，或者其中所述镍钛合金借助感应在500℃
±
20℃的温度的情况下被热处理1秒至60秒。5.根据前述权利要求中任一项所述的根管器械，其中所述镍钛合金被冷作硬化至21％至40％、尤其是35％。6.根据权利要求4或5所述的根管器械，其中所述镍钛合金在所述热处理后或所述退火后淬火至室温，其中所述淬火尤其在水中执行。7.一种用于制备根据前述权利要求中任一项所述的根管器械(1)的方法，所述方法包括以下步骤：-提供条的形式的镍钛合金，所述镍钛合金包括38至46at％的镍、46至53at％的钛和5.5至8.8at％的铜，-加工所述条，以形成工作区域(4)，以及-将所述工作区域与柄(2)连接，其中所述工作区域(4)与所述柄(2)的连接尤其是通过挤压、焊接或注塑来执行。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：所述镍钛合金在350℃至450℃的温度范围内退火，或所述镍钛合金借助感应在500℃
±
20℃的温度的情况下被热处理1秒至60秒。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述镍钛合金在加工所述条之前被冷作硬化至21至40％、尤其是35％。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：经热处理的或经退火的所述镍钛合金尤其在使用水的情况下被淬火至室温。11.一种镍钛合金用于制备根管器械(1)的应用，所述镍钛合金基本上由38至46at％的镍、46至53at％的钛、5.5至8.8at％的铜以及0.05至0.15at％的铬构成。

技术总结
本发明涉及一种根管器械(1)，具有柄(2)和紧固在柄(2)处的工作区域(4)，其中工作区域(4)由镍钛合金构成，镍钛合金包括38至46At％的镍、46至53At％的钛和5.5至8.8At％的铜。46至53At％的钛和5.5至8.8At％的铜。46至53At％的钛和5.5至8.8At％的铜。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：布莱斯勒兄弟有限公司
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2023/7/20