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Gebiet der
Neuerung
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Die
Neuerung betrifft eine Versuchsanordnung mit einem Basiselement,
mit einem Tisch, wobei der Tisch mittels zumindest einer linearen
Antriebsvorrichtung in einer Raumrichtung x gegenüber dem
Basiselement hin- und herfahrbar ist, mit einem sich in Richtung
orthogonal zur Ebene des Tischs erstreckenden Tragarm, wobei der
Tragarm mit einem Ende an dem Basiselement fixiert ist, und mit
einer Haltevorrichtung, wobei die Haltevorrichtung an dem anderen
Ende des Tragarms angebracht und eine hier eingerichtete Aufnahme
um zumindest eine Schwenkachse gegenüber dem Tragarm verschwenkbar
ist.
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Stand
der Technik und Hintergrund der Neuerung Versuchsanordnungen des
eingangs genannten Aufbaus sind aus verschiedenen technischen Gebieten
aus der Praxis bekannt. Es handelt sich hierbei um sog. Scanner,
wobei in der Aufnahme verschiedene Instrumente, wie beispielsweise
Sensoren, angebracht sein können.
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Seit
einiger Zeit ist der Einsatz der Lasertechnologie in der Zahnmedizin
zur Bearbeitung von Weichgewebe (Muccosa, Gingiva) und Hartgewebe (Zahn
und Knochen) bekannt. Die Anwendungen haben sich in den letzten
Jahren im Weichgewebemanagement, in der Bearbeitung von Hartgewebe
und bei der Implantalogie klinisch bewährt. Für das Arbeiten in Weichgewebe,
Hartgewebe und im unmittelbaren Kontakt von Implantaten kommen derzeit
beispielsweise die Lasertypen ER:YAG und ER,CR:YSGG zur Anwendung,
da sich deren Absorptionsspektren im H2O-Bereich
finden und außerdem
mit regelbarer, kontinuierlicher H2O- und
Luftzuführung
arbeiten. Mit diesen Lasertypen entfällt jegliche Karbonisierung
und die damit verbundene verzögerte
Wundheilung.
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Zur
Knochenbearbeitung, Gewinnung von autogenen (autologen) Knochen
(Knochenspan), zur Vergrößerung eines
Implantatlagers, Sinusbodenelevation nach Tatum und für die Wurzelspitzenresektion
liegen klinische Erfahrungen vor. Auch sind Studien über Versuche
an Tierpräparaten
sowie histologische Untersuchungen bekannt. Hierbei ist jedoch anzumerken,
dass verschiedene Studien nicht vergleichbar sind, da in den Veröffentlichungen
und vermutlich auch bei den Experimenten keine eindeutigen Parameterkombinationen
reproduzierbar wiedergegeben bzw. eingehalten werden. zwar werden meist
die Leistungsparameter des verwendeten Lasers beschrieben, nicht
beschrieben aber sind konstante Zeit- und Abstandsparameter zu den
untersuchten Präparaten.
Dies liegt daran, dass das Laserhandstück in der Regel per Hand von
einer untersuchenden Person geführt
wird. Aufgrund der dadurch einfließenden subjektiven Parameter
ist eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Studien nahezu
unmöglich.
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Wünschenswert
wäre somit
eine standardisierte Methode zur Untersuchung der Wirkung von zahnmedizinischen
Laserinstrumenten auf natürliches
Gewebe, insbesondere Weichgewebe und Hartgewebe. Erst eine standardisierte
Untersuchungsmethode, welche ohne subjektiv variable Parameter arbeitet,
würde eine
Vergleichbarkeit gewonnener Ergebnisse gewährleisten.
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Technisches
Problem der Neuerung
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Der
Neuerung liegt somit das technische Problem zugrunde, Mittel zur
Untersuchung der Wirkung von medizintechnischen Laserinstrumenten, insbesondere
zahnmedizintechnischen Laserinstrumenten, auf biologische Präparate anzugeben,
welche standardisiert arbeiten und folglich eine Vergleichbarkeit
verschiedener Untersuchungen erlauben.
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Grundzüge der Erfindung und bevorzugte
Ausführungsformen
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Zur
Lösung
dieses technischen Problems lehrt die Neuerung eine Versuchsanordnung
zur Untersuchung der Wirkung von medizintechnischen Laserinstrumenten,
insbesondere zahnmedizintechnischen Laserinstrumenten, auf biologische
Präparate, mit
einem Basiselement, mit einem Präparatetisch, wobei
der Präparatetisch
mittels zumindest einer linearen Antriebsvorrichtung in einer Raumrichtung
x gegenüber
dem Basiselement hin- und herfahrbar ist, mit einem sich in Richtung
orthogonal zur Ebene des Präparatetischs
erstreckenden Tragarm, wobei der Tragarm mit einem Ende an dem Basiselement
fixiert ist, und mit einer Haltevorrichtung, welche eine an das
medizintechnische Laserinstrument angepasste Aufnahme aufweist,
wobei die Haltevorrichtung an dem anderen Ende des Tragarms angebracht
und die Aufnahme um zumindest eine Schwenkachse gegenüber dem
Tragarm verschwenkbar ist.
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Mit
einer neuerungsgemäßen Versuchsanordnung
lassen sich standardisierte Untersuchungen an biologischen Präparaten
durchführen,
wodurch wertvolle Informationen über
die Handhabung der zahnmedizintechnischen Laserinstrumente gewonnen
werden. Insbesondere können
unterschiedliche Versuchsserien von verschiedenen Personen durchgeführt werden,
ohne dass subjektive Parameter die gewonnenen Ergebnisse beeinflussen.
Insgesamt wird eine Vergleichbarkeit verschiedener Untersuchungen,
beispielsweise mit verschiedenen Laserinstrumenten, erhalten.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass neben den rein geometrischen
Einwirkungsparametern für
die Laserstrahlung auch die zeitliche Einwirkung ein wesentlicher
Parameter ist. Mit einer neuerungsgemäßen Versuchsanordnung wird
nicht nur die geometrische Lage des medizintechnischen Laserinstruments
gegenüber
dem biologischen Präparat
fixiert und reproduzierbar eingestellt, vielmehr ist durch gezielte
Ansteuerung der linearen Antriebsvorrichtung auch die zeitliche
Einwirkung auf einen definierten Gewebebereich reproduzierbar und
somit vergleichbar.
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Bevorzugt
ist es, wenn der Präparatetisch mittels
zweier orthogonal zueinander wirkenden linearen Antriebsvorrichtungen
in den Raumrichtungen x und y gegenüber dem Basiselement hin- und
herfahrbar ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass bei einem einzigen
biologischen Präparat
mehrere Versuche durchgeführt
werden können,
wobei auch insbesondere die zeitliche Einwirkung durch Variation
der Vorschubgeschwindigkeit variiert werden kann. Dadurch, dass
gleichsam mehrere Bahnen unter unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten
abgefahren werden können,
wird zur Untersuchung unterschiedlicher Zeiteinwirkungen lediglich
ein einziges biologisches Präparat
benötigt.
Dies ist insbesondere auch deshalb vorteilhaft, da insofern Variationen
aufgrund unterschiedlicher biologischer Präparate ausgeschlossen sind.
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Zweckmäßigerweise
ist die Haltevorrichtung an dem Tragarm in der Raumrichtung z verschieblich und
fixierbar. Hierdurch lässt
sich letztendlich die Höhe
des Laserinstruments gegenüber
dem biologischen Präparat
ohne Variation sonstiger geometrischer Parameter verändern. Ebenso
wird es sich empfehlen, wenn das Laserinstrument in der Aufnahme
in Richtung seiner Längsachse
verschieblich und/oder um seine Längsachse rotierbar befestigt und
fixierbar ist. Ein besonders hoher geometrischer Freiheitsgrad in
Hinblick auf Abstand, Winkel und Vortriebsrichtung des Laserinstruments
wird erreicht, wenn die Haltevorrichtung eine Einschubeinrichtung, in
welche ein Montageelement einer Winkeleinstellvorrichtung einschiebbar
und in beliebigem Rotationswinkel um eine armnahe Rotationsachse
rotierbar und fixierbar ist, aufweist, wobei die Winkeleinstellvorrichtung
einen Aufnahmehalter aufweist, welcher gegenüber dem Montageelement um eine Schwenkachse,
die orthogonal zu der Rotationsachse steht, verschwenkbar ist, und
wobei die Aufnahme gegenüber
dem Aufnahmehalter um beide zueinander und zur Schwenkachse orthogonalen
armfernen Rotationsachsen rotierbar und fixierbar ist. Durch Verbindung
einer im Betrieb festen Rotationsachse sowie einer über die
Winkeleinstellvorrichtung mit der festen Rotationsachse verschwenkbaren
Rotationsachse lassen sich Position und Winkel des Laserinstrumentes
auf einfache Weise beliebig einstellen. Dies ist insbesondere auch
deshalb von Bedeutung, da der Winkel des auf das biologische Präparat auftreffenden
Laserlichts im Verhältnis
zur Vortriebsrichtung von beachtlicher praktischer Bedeutung ist. Denn
diese Parameter bestimmen beispielsweise, in welche Richtungen abgetrenntes
Material von dem biologischen Präparat
abgesprengt werden kann.
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Grundsätzlich können die
linearen Antriebsvorrichtungen mit relativ einfachen Steuerungen
ausgestattet sein. Eine solche einfache Steuerung umfasst beispielsweise
die Einstellung über
ein Einstellelement der Antriebsgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtungen.
Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die lineare Antriebsvorrichtung
bzw. die linearen Abtriebsvorrichtungen an eine Steuereinheit angeschlossen sind,
wobei die Steuereinheit einen Prozessor umfasst, welcher ein Betriebsprogramm
zum definierten Verfahren des Präparatetischs
enthält.
Hierdurch lassen sich automatisiert an einem einzigen biologischen
Präparat
verschiedene Bahnen fahren, beispielsweise indem bei aktiviertem
Laserinstrument zunächst
in x-Richtung mit einer ersten Vortriebsgeschwindigkeit gearbeitet
wird und nach Beendigung einer solchen ersten Bahn eine in y-Richtung
versetzte zweite Bahn angesteuert wird, bei welcher mit einer zweiten
definierten Vortriebsgeschwindigkeit gefahren wird. Anhand der nebeneinander
liegenden Bahnen lässt
sich dann unmittelbar der Einfluss der zeitlichen Einwirkung (aufgrund
der unterschiedlichen Vortriebsgeschwindigkeiten) bei einem einzigen biologischen
Präparat
untersuchen.
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Um
realitätsnahe
Bedingungen entsprechend dem praktischen zahnärztlichen Einsatz simulieren
zu können,
ist es vorteilhaft, wenn an dem Basiselement oder an dem Präparatetisch
eine Wasserzuführungsvorrichtung
und, optional, eine Wasserabsaugungsvorrichtung angebracht ist.
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Im
Folgenden wird die Neuerung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Figuren näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Aufsicht auf eine neuerungsgemäße Versuchsanordnung,
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2:
eine schematische Seitenansicht einer neuerungsgemäßen Versuchsanordnung,
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3:
eine Detailansicht einer Einschubeinrichtung für den armnahen Rotationsfreiheitsgrad und
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4:
eine Winkeleinstellvorrichtung mit daran angeschlossenem Aufnahmehalter,
wobei zwei armferne Rotationsfreiheitsgrade erkennbar sind.
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In
der Aufsicht der 1 erkennt man, dass ein Basiselement 1 mit
einem Präparatetisch 2 eingerichtet
ist, wobei der Präparatetisch 2 mittels
zweier orthogonal zueinander wirkenden linearen Antriebsvorrichtungen 3a, 3b in
den Raumrichtungen x und y gegenüber
dem Basiselement 1 hin- und
herfahrbar ist. Die Verbindung des Präparatetischs 2 mit
den Antriebsvorrichtungen 3a, 3b kann in üblicher
Weise, beispielsweise mittels eines Kreuzsupports, ausgebildet werden.
In diesem Falle handelt es sich bei den linearen Antriebsvorrichtungen 3a, 3b um
Spindelantriebe, die mittels Schrittschaltmotoren antreibbar sind.
Die Schrittschaltmotoren werden durch die Steuereinheit 14 angesteuert.
Die Steuereinheit 14 umfasst einen Prozessor, welcher ein
Betriebsprogramm zum definierten Verfahren des Präparatetischs 2 enthält. Dieses
Betriebsprogramm lässt
sich je nach Vorgaben für
die Experimente variieren und einstellen. Der Darstellung der 1 ist
der Übersichtlichkeit
halber der Tragarm 4 mit angeschlossenen Komponenten nicht
entnehmbar.
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In
der Seitenansicht der 2 sind dagegen der Tragarm 4 sowie
die weiteren Elemente erkennbar. Der Tragarm 4 erstreckt
sich in Richtung orthogonal zur Ebene des Präparatetischs 2. Abweichend von
der Darstellung der 2 kann dies auch in schräger Richtung,
im Bogen oder dergleichen erfolgen. Der Tragarm 4 ist mit
einem Ende an dem Basiselement fixiert. An dem anderen Ende des
Tragarms 4 ist eine Haltevorrichtung 5 angebracht.
Die Haltevorrichtung 5 weist eine Aufnahme 7 auf,
welche an das zu testende zahnmedizinische Laserinstrument 6 angepasst
ist. Der schematischen Darstellung der 2 nicht
entnehmbar ist, dass die Aufnahme 7 um zumindest eine Schwenkachse
gegenüber
dem Tragarm 4 verschwenkbar ist.
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Die
Verschwenkbarkeit der Aufnahme 7 gegenüber dem Tragarm 4 lässt sich
jedoch durch vergleichende Betrachtung der 3 und 4 im
Detail entnehmen. In der 3a erkennt
man, dass an dem basiselementfernen Ende des Tragarms 4 eine Einschubeinrichtung 8 angebracht
ist, in welche ein Montageelement 9 einschiebbar ist. Die 3b ist eine
Seitenansicht der Einschubeinrichtung 8. Durch vergleichende
Betrachtung der 3a und 3b erkennt
man, dass das Montageelement 9 in beliebigem Rotationswinkel
um eine armnahe Rotationsachse A rotierbar und fixierbar ist. Die
Fixierung erfolgt dabei mittels des Fixierelements 15,
welches in der Einschubeinrichtung 8 exzentrisch gelagert
ist, wodurch sich ein Fixierdorn 16 hin- und herschieben lässt. Zum
Einschieben und Rotieren des Montageelements 9 wird der
Fixierdorm 16 in eine untere Position gebracht. Nach Rotation
um die Rotationsachse A in der gewünschten Weise wird das Fixierelement 15 betätigt, wodurch
der Fixierdorn 16 nach oben gedrückt wird, wodurch das Montageelement 9 gegenüber der
Einschubeinrichtung 8 fixiert wird. Das Montageelement 9 ist
starr mit einer Winkeleinstellvorrichtung 10 verbunden.
Die Winkeleinstellvorrichtung 10 weist einen Aufnahmehalter 11 auf,
welcher gegenüber
dem Montageelement 9 um eine Schwenkachse, die orthogonal
zu der Rotationsachse A steht, verschwenkbar ist. Der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist, dass die Winkeleinstellvorrichtung 10 mittels
eines Fixierelements nach Einstellung des gewünschten Winkels festsetzbar
ist.
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In
der 4 erkennt man des Weiteren, dass die Aufnahme 7 für das Laserinstrument
gegenüber dem
Aufnahmehalter 11 um beide zueinander und zur Schwenkachse
orthogonalen armfernen Rotationsachsen B, C rotierbar und fixierbar
ist. Es versteht sich hierbei, dass diese Winkelbeziehung zwischen der
Rotationsachse C sowie der Schwenkachse B nur in der dargestellten
Position gilt. Wenn dagegen die Aufnahme 7 um die Rotationsachse
B aus der Darstellungsebene herausgeschwenkt wird, so kann die Rotationsachse
C auch achsparallel zur Schwenkachse stehen. Wesentlich ist, dass
zwischen der Aufnahme 7 und dem Aufnahmehalter 11 zwei
Rotationsfreiheitsgrade eingerichtet sind, welche zueinander orthogonal
stehen.
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Die
Aufnahme 7 ist mit der Maßgabe gestaltet, dass sie ein
zahnmedizintechnisches Laserinstrument 6 in der Halteöffnung 17 aufzunehmen
vermag, wobei das Laserinstrument 6 durch das Feststellelement 18 in
der Aufnahme 7 fixierbar ist. Man erkennt unmittelbar,
dass das Laserinstrument 6 in der Aufnahmeöffnung 17 in
Richtung der Längsachse des
Laserinstruments 6 (senkrecht zur Darstellungsebene) verschieblich
und/oder um seine Längsachse rotierbar
und fixierbar ist.
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Bei
Einsatz üblicher
zahnmedizintechnischer Laserinstrumente empfehlen sich Vorschubgeschwindigkeiten
im Bereich von 0,1 mm/sek bis 10 mm/sek, insbesondere 0,2 mm/sek
bis 1 mm/sek.
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- 1
- Basiselement
- 2
- Präparatetisch
- 3,
3a, 3b
- Antriebsvorrichtungen
- 4
- Tragarm
- 5
- Haltevorrichtung
- 6
- Laserinstrument
- 7
- Aufnahme
- 8
- Einschubeinrichtung
- 9
- Montageelement
- 10
- Winkeleinstellvorrichtung
- 11
- Aufnahmehalter
- 12
- Wasserzuführungsvorrichtung
- 13
- Wasserabsaugungsvorrichtung
- 14
- Steuereinheit
- 15
- Fixierelement
- 16
- Fixierdorn
- 17
- Aufnahmeöffnung
- 18
- Feststellelement
- 19
- Präparat