用于制造牙髓器械的方法

申请号 CN200680005499.9 申请日 2006-02-23 公开(公告)号 CN101123926A 公开(公告)日 2008-02-13
申请人 厄耳他拉登脱产品股份有限公司; 发明人 P·刘易斯; J·尼尔森;
摘要 具有所想要的切削刃的 牙髓 器械是至少部分地使用冷成形工艺来形成的。成形牙髓器械(32)的方法包括:提供坯料金属线或金属丝以及辊轧成形装置(30),该辊轧成形装置包括具有切削刃的阴模腔的模具(34a、34b)。模具(34a、34b)以足够的 力 压靠在坯料(32)上,从而模具(34a、34b)在坯料(32)中至少部分地形成切削刃。通过 选定 模具使其具有合适的对应阴模腔,任何所想要的形状可形成在坯料(32)中。适于形成牙髓器械的冷成形技术包括辊轧成形、扁平孔型 轧制 、径向成形、冷拔和类似技术。可在冷成形之前或之后,使用诸如切削、 研磨 和化学 铣削 之类的技术来使锉刀变锋利或以其它方式修正锉刀。
权利要求

1.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的 至少部分形成的切削刃;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有三个或多个至少部分形成的切削刃的牙髓器械。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,冷成形是通过辊轧成形、径向 成形、扁平孔型轧制、或冷拔中的至少一种来实施的。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述坯料包括金属线或金属丝。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述可变形材料包括不锈合金
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括使所述三个或多个切削 刃中的至少一个变锋利。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述切削刃通过切削、研磨、 机加工、化学铣削、电化学铣削、激光显微机械加工喷丸处理中的一种或多种来 变锋利。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阴模腔对应于三个最终的 切削刃,从而对所述坯料进行冷成形产生最终的切削刃。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(a)包括提供由冷成形、 切削、研磨、机加工、化学铣削、电化学铣削、激光显微机械加工或喷丸处理中的 至少一种来形成的有锥度的金属线或金属丝。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括通过化学铣削使来自于 步骤(c)的所述牙髓器械成锥度。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阴模腔还对应于有锥度的 牙髓锉刀,从而步骤(c)产生有锥度的牙髓器械。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阴模腔还对应于牙髓器械 的钝端,从而步骤(c)产生具有钝端的牙髓器械。
12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括通过切削、研磨、机加 工、化学铣削、电化学铣削、激光显微机械加工、喷丸处理或它们的组合中的至少 一种来使所述牙髓器械的末端钝化
13.一种根据权利要求1所述的方法形成的牙髓器械,从而具有比由研磨或 机加工形成的牙髓器械更少的微裂纹或裂缝。
14.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的 至少部分形成的切削刃;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有至少部分形成的切削刃的牙髓器械。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,步骤(c)包括辊轧成形、扁 平孔型轧制、或它们的组合中的一种。
16.如权利要求14所述的方法,其特征在于,步骤(c)产生具有多边形横 截面的牙髓器械。
17.如权利要求16所述的方法,其特征在于,还包括扭转所述牙髓器械以 产生螺旋状切削刃。
18.如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述多边形横截面是方形、 三形、具有平直表面的多边形、具有凹入表面的多边形、或具有凸出表面的多边 形中的至少一种。
19.如权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括对所述切削刃的至少 一部分进行化学铣削。
20.如权利要求19所述的方法,其特征在于,化学铣削是通过以预定的速 率逐渐地将来自于步骤(c)的所述牙髓器械插入化学铣削混合物和/或从所述化学 铣削混合物中抽出所述牙髓器械来实施的。
21.如权利要求19所述的方法,其特征在于,使用氢氟酸和/或硝酸以 及润湿剂的溶液来对所述矫牙锉刀进行化学铣削。
22.如权利要求18所述的方法,其特征在于,步骤(c)形成螺旋状切削刃。
23.一种根据权利要求14所述的方法形成的牙髓器械,从而具有比由研磨 或机加工形成的牙髓器械更少的微裂纹或裂缝。
24.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供包括阴模腔的冷成形模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的至 少部分形成的切削刃;
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有至少部分形成的切削刃和多边形横截面的牙髓器械;以及
(d)扭转所述牙髓器械以使所述切削刃成螺旋状。
25.如权利要求24所述的方法,其特征在于,所述冷成形步骤包括辊轧成 形、径向成形、扁平孔型轧制、或冷拔中的一种。
26.如权利要求24所述的方法,其特征在于,所述多边形横截面是方形、 三角形、具有平直表面的多边形、具有凹入表面的多边形、或具有凸出表面的多边 形中的至少一种。
27.如权利要求24所述的方法,其特征在于,步骤(c)产生部分形成的切 削刃,且所述部分形成的切削刃随后通过化学铣削来变锋利。
28.一种根据权利要求27所述的方法形成的牙髓器械,以具有比由研磨或 机加工形成的切削刃更锋利的切削刃。
29.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的 部分形成的切削刃和锥度;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有至少部分形成的切削刃和锥度的牙髓器械;
(d)对所述牙髓器械进行化学铣削,以使所述部分形成的切削刃变锋 利。
30.如权利要求29所述的方法,其特征在于,对所述坯料进行冷成形包括 辊轧成形、径向成形、扁平孔型轧制、冷拔、或它们的组合中的一种。
31.如权利要求29所述的方法,其特征在于,步骤(d)包括将所述牙髓锉 刀放置在酸浴液中。
32.一种根据权利要求29所述的方法形成的牙髓器械,从而具有比由研磨 或机加工形成的牙髓器械更少的微裂纹或裂缝。
33.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;以及
(b)至少部分地使用冷成形来由所述坯料形成具有三个或多个切削 刃的牙髓器械的步骤。
34.一种根据权利要求33所述的方法形成的牙髓器械,从而具有比由研磨 或机加工形成的牙髓器械更少的微裂纹或裂缝。
35.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的无锥度的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于有锥度的牙 髓器械;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述无锥度的坯料进行 冷成形,以形成有锥度的牙髓器械。
36.如权利要求35所述的方法,其特征在于,所述阴模腔对应于牙髓器械 的至少部分形成的切削刃,从而步骤(c)还包括在所述牙髓器械中形成至少部分 形成的切削刃。
37.如权利要求35所述的方法,其特征在于,还包括:
(a)提供至少一个包括阴模腔的第二模具,所述阴模腔对应于牙髓器 械的至少部分形成的切削刃;以及
(b)使用所述至少一个第二模具和足够的力来对来自于步骤(c)的 所述牙髓器械进行冷成形,以形成至少部分形成的切削刃。
38.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的 至少部分形成的螺旋状切削刃;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有至少部分形成的螺旋状切削刃的牙髓器械。
39.一种制造牙髓器械的方法,包括:
(a)提供包括可变形材料的坯料;
(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,所述阴模腔对应于牙髓器械的 至少部分形成的切削刃;以及
(c)使用所述至少一个模具和足够的力来对所述坯料进行冷成形,以 形成具有一个或多个至少部分形成的切削刃的牙髓器械;以及
(d)通过化学铣削使所述一个或多个切削刃变锋利。

说明书全文

技术领域

发明涉及牙髓器械的制造。更具体地说,本发明涉及一种用于制造牙髓锉刀 的冷成形工艺。

背景技术

当天然牙齿根管被感染或脓肿、不适时以及在许多情况下,会导致剧烈的疼 痛。在牙科医学的早期,唯一的解决方式是拔牙。然而最近,牙科医生发现可成功 地去除已感染的形成牙神经的牙髓材料,并且在小心预处理了包含神经材料的根管 之后,用诸如古塔波胶之类的惰性填充材料来重新充填根管,从而能保留病人的牙 齿。
为了实现成功的根管修复,牙科医生必须小心地并且尽可能完全地去除牙齿的 感染牙髓材料,以防止周围组织的继续或将来的感染。该去除过程通常包括修整根 管,从而它可以有效地和成功地被惰性材料充填和密封。充填和密封减小了在已清 洁和修整的根管内发生进一步感染的几率。
在密封和充填根管的准备过程中,对于根管的清洁和修整是通过使用金属锉刀 来实现的。金属锉刀具有用于去除根管中的组织的切削面。切削面通常由形成在锉 刀中的螺旋状凹槽来形成。可设置一个或多个螺旋状切削面,它们可以根据需要轴 向地间隔。
在美国专利第4,934,934号、美国专利第5,653,590号和美国专利第5,762,541 号中描述了一些已有的牙髓器械和制造方法。
因为根管很少是直的而通常是弯曲和扭曲的,所以至少一些牙髓锉刀有利的是 柔性的。目前较佳的构成材料包括不锈以及最近出现的镍(Ni-Ti)合金。这 些材料,尤其是Ni-Ti合金显示出良好的柔性、弹性和强度,并且不太可能在使用 中失效。对于避免在清洁过程中锉刀断裂来说,柔性和强度是很重要的。
目前制造金属牙髓锉刀的方法要求耗时和昂贵的方法。例如,不锈钢牙髓锉刀 通常加工形成切削刃,然后扭曲以制成沿着锉刀轴线的凹槽。制造已有牙髓锉刀的 另一已有方法使用研磨技术来形成切削刃。在研磨操作中,金属(通常是钛合金) 杆以相对较慢的馈送速率前进越过转动的磨轮。切削深度可以沿着杆的长度变化, 从而形成具有螺旋状凹槽的锥形牙髓锉刀。在美国专利第5,762,541号中揭示了这 种方法。
尽管目前的制造方法能够使用各种不同的金属来制造具有各种不同形状的牙 髓锉刀,但是仍然非常需要减少制造牙髓锉刀的成本。目前,从原材料形成牙髓锉 刀是在牙髓制造工艺中的巨大花费。目前工艺的一个问题是形成每个工件所耗费的 时间。例如,对于每个工件来说,通过研磨金属丝来形成切削刃可能会花费一分钟 多,而且研磨机可能要耗费几十万美金。
牙髓制造工艺的另一问题是,它们无法减少或者有时会引起锉刀金属中的应 破裂或削弱。甚至牙髓锉刀的金属中的微小缺陷也会很成问题。牙髓锉刀非常薄, 因此小的缺陷会引起锉刀在使用过程中断裂。在根管中断裂的锉刀很难去除,并且 因此会损伤根管。
因此,需要一种能够减少牙髓锉刀的制造成本同时保持或提高牙髓锉刀的强度 的制造工艺。

发明内容

本发明提供了用于制造诸如牙髓锉刀之类的牙髓器械的改进方法。本发明的方 法使用一种或多种冷成形技术来在可变形材料工件中形成切削刃或部分形成的切 削刃。
在示例性实施例中,本发明涉及以下步骤:(a)提供包括可变形材料的坯料; (b)提供至少一个包括阴模腔的模具,该阴模腔对应于牙髓器械的至少部分形成 的切削刃;以及(c)使用至少一个模具和足够的力来对坯料进行冷成形,以在坯 料中形成至少部分形成的切削刃。
冷成形可以使用任何合适的技术来实施。合适技术的例子包括冷轧、扁平孔型 轧制、径向成形和冷拔。
可使用冷成形模具来形成任何数量的切削刃以及形成具有任何所想要的形状 的切削刃。在一个实施例中,用一个或多个模具来对坯料进行冷成形,从而产生具 有多边形横截面的坯料。多边形横截面的顶点产生至少部分形成的切削刃。
阴模腔的形状可以决定在冷成形步骤之后切削刃变得怎样锋利。在一个实施例 中,切削刃在冷成形过程中形成这样的形状:切削刃已准备好供使用而无需进一步 处理。在另一实施例中,切削刃是部分形成的,且在形成最终切削刃之间需要进一 步处理。例如,切削刃可能需要使用诸如化学铣削之类的工艺来变锋利。是否需要 变锋利取决于冷成形工艺的精度、器械上切削刃的尺寸、以及器械的具体使用所要 求的锋利度。
可包含在本发明的各种实施例中的附加制造步骤包括切削、研磨、机加工、化 学铣削、电化学铣削、激光显微机械加工喷丸处理以及它们的组合。这些附加的 处理技术可用在本发明的各种实施例中以使部分形成的切削刃进一步变锋利,钝化 牙髓器械的末端,和/或沿牙髓器械形成锥度。
本发明超越了现有技术方法而提供了许多制造牙髓器械的优点。因为切削刃是 通过冷成形工艺来至少部分地形成的,所以切削刃形成起来非常便宜。本发明的切 削刃工艺可在几秒内形成切削刃。许多现有系统需要几分钟来形成切削刃。此外, 用来实施冷成形的机器与用于制造牙髓器械的现有方法的机器的成本相比相对便 宜。
在牙髓器械的制造中使用冷成形步骤的另一重要优点是材料性能的改进。本发 明的方法能够生产优于现有牙髓器械的牙髓器械,因为冷成形步骤硬化了材料和/ 或去除了诸如微裂纹或裂缝之类的缺陷。由于这些改进的材料性能,本发明的改进 的牙髓器械不太可能疲劳和断裂在根管内。因为在人体的根管内进行工作会是非常 困难的,所以对于牙科医生和他们的顾客来说,通过使用根据该公开方法制造的牙 髓器械来避免牙髓器械断裂会是非常有利的。
从下面的描述和所附的权利要求书中,本发明的这些和其它的益处、优点和特 征将会变得更显而易见。
附图说明
为了阐明本发明的以上和其它优点及特征,将参考本发明的具体实施例来对本 发明进行更具体的描述,这些实施例示于附图中。应该理解,这些附图仅仅描述了 本发明的典型实施例,因此并不认为限制其范围。通过使用附图将更具体和详细地 描述和说明本发明,其中:
图1是牙齿的剖视图,且牙髓器械定位在两个根管的一个中;
图2是示例性牙髓器械的切削部分的立体图;
图3A-3G示出了根据本发明的方法制造的若干示例性牙髓器械的切削部分的 不同的多边形横截面。
图4A是根据本发明的示例性实施例的、使用辊轧成形装置来形成牙髓器械的 切削刃的示意图;
图4B是图4A的辊子和坯料的俯视分解图,其中已经实施了辊轧成形以在坯 料上形成切削刃;
图5是根据本发明的示例性实施例的、使用扁平孔型轧制装置来形成牙髓器械 的切削刃的示意图;
图6是根据本发明的示例性实施例的、使用径向成形装置来形成牙髓器械的切 削刃的示意图;
图7A是根据本发明的示例性实施例的、使用拔丝技术来形成牙髓器械的切削 刃的示意图;
图7B是图7A所示的拔丝技术中所采用的模具的立体图;以及
图8是对多个牙髓器械实施化学铣削以使多个牙髓器械中的每一个的切削刃 都变得锋利的示意图。

具体实施方式

现在将具体参照示出本发明较佳实施例的附图来提供对于本发明的牙髓器械 以及制造方法的详细描述。应该理解,相同的结构将采用相同的附图标记。为了给 上下文说明本发明的范围,现在将定义在整个申请中使用的某些术语。
作为这里所使用的,术语“器械”是指用在根管或其它牙髓手术中的牙髓锉刀 和其它器械。
作为这里所使用的,术语“多边形”和“多边形的”是指由直边或曲边封闭和 界围的形状。非限制性的例子包括三形、正方形、矩形、五边形、球面三角形、 或任何其它各种规则的或不规则的形状。
作为这里所使用的,术语“化学铣削”、“剥离”和“铣削”是指材料通过暴露 于化学浴而加工或成形的过程。当暴露于化学浴时,以金属层形式存在的成形是由 于浴液的化学作用而被“剥离”或“铣削”掉的。
I.示例性牙髓器械
参见图1和2,示出了示例性牙髓器械10,该牙髓器械10包括金属杆12,该 金属杆12具有近端14和远端16。金属杆12的至少一部分包括切削部分18,该切 削部分18设置在近端14和远端16之间。在此实施例中,切削部分18包括至少一 个螺旋切削刃20,该切削刃20围绕金属杆12螺旋地延伸。手柄19设置成邻近金 属杆12的近端14,从而有利于使用者握持牙髓器械10或者附连至牙科工具(例 如,旋转式或往复式机头)。
切削部分18较佳地在近端14和远端16之间成锥度,且朝向远端16逐渐减小 直径或宽度。锥度可以是连续的或递增的(即,步进的)。锥度可以是任何所想要 的量,但是较佳的是在约0.02-0.06mm/mm之间。任何器械的特定锥度取决于预期 的用途和牙科医生的偏爱。例如,当准备根管以接纳锥度为约0.02mm/mm的古塔 波胶锥体时,0.0225mm/mm的锥度可能是较佳的。
切削部分18可具有从约2mm一直到杆12的整个长度的长度,杆12的整个 长度可以长达约30mm或更长。在所示的实施例中,切削部分18具有足以基本延 伸牙根管的整个长度的长度,如图1所示。然而应该理解,切削部分可在到达远端 16之前终止而成为冠状锉刀,或者包括接近远端16的小长度而成为顶端锉刀。在 接近远端16处终止或减小切削部分18的长度产生了钝端,该钝端有助于防止器械 10不想要地刺入或凸入齿根或穿过根尖。
如图1和2所示的器械的切削部分18具有三角形的且由三个直边构成的横截 面构造,如图3A所最佳显示的。三角形的顶点22a形成切削刃20。在其它实施例 中,切削部分18可以具有任何多边形的横截面,从而当杆扭转时可形成螺旋状切 削刃。
在图3A-3G中示出了合适的多边形横截面的若干非限制性例子。图3A示出了 三角形横截面,其中顶点22a形成三个切削刃20。图3B示出了方形横截面,其中 直线交点22b形成四个切削刃。图3C示出了由四个曲边界围的横截面,其中两个 曲边是凹入的,两个曲边是凸出的。凸出边和凹入边之间的交点22c形成四个切削 刃。
图3D和3E示出了替换的球面三角形横截面,图3D的三角形横截面具有在 三角形的顶点22d之间凹入的表面,而图3E的三角形横截面具有在三角形的顶点 22e之间凸出的表面。
图3F示出了由四个直边隔开的四个凹入曲边的组合所界围的横截面。直边和 曲边之间的交点22f形成八个切削刃。图3G示出了由三个凸出曲边隔开的三个凹 入曲边界围的不规则多边形的横截面。六个曲边之间的交点22g形成六个切削刃。
在示例的实施例中,各种横截面的顶点或边缘22a-22g形成螺旋状切削刃。在 一个实施例中,螺旋是与切削刃或部分形成的切削刃同时形成的。在另一实施例中, 使用扭曲的中间步骤来形成螺旋刃。
如下所述,本发明的牙髓器械是通过实施冷成形步骤来至少部分地实施的。在 示例性的实施例中,在冷成形步骤过程中,牙髓器械是冷加工制成的。这种冷加工 通过去除一些或所有微裂纹和裂缝(即,通过减少坯料金属的晶格中位错的数量) 来改进牙髓锉刀的材料性能。因为所有的大裂纹都是由微裂纹或裂缝开始的,所以 本发明的牙髓器械不易破裂和断裂。
II.制造方法
制造根据本发明的牙髓器械的示例性方法包括使用冷成形技术在材料工件中 形成至少部分形成的切削刃。示例性实施例的步骤包括:(a)提供包括可变形材料 的坯料;(b)提供至少一个包括阴模腔的模具,该阴模腔对应于牙髓器械的至少部 分形成的切削刃;以及(c)使用至少一个模具和足够的力来对坯料进行冷成形, 以在坯料中形成至少部分形成的切削刃。除了形成至少部分形成的切削刃之外,本 发明的方法还包括对冷成形的牙髓器械作出各种修正。示例性的修正包括:形成锥 度,使牙髓器械的末端更钝,和/或诸如通过扭曲牙髓器械来成形切削刃以形成螺 旋状。
A.提供坯料
在示例性的实施例中,在本发明的方法中使用的坯料是金属线或金属丝。金属 线或金属丝可以选定为具有接近牙髓器械的所想要的最终直径的直径。对于金属丝 的厚度,牙髓器械可根据已制定的标准来定尺寸,厚度从在远端16处的1.4mm(140 号)的厚度变化至在远端16处的0.06mm(06号)的厚度。将直径选定为接近或 等于最终产品的直径减少了在冷成形工艺中材料必须经受的流动量和/或减少了在 后续修正步骤中必须去除的材料量。
制造者通常能够在冷成形之前和之后修正坯料。因此,坯料可以具有任何所想 要的特征,诸如锥度或在冷成形之前部分形成的切削刃。换句话说,坯料只要是其 特征在冷成形工艺过程中形成的“坯料”就可以。
在本发明的方法中使用的坯料可以由任何可充分变形材料制成,从而坯料可冷 成形。用于形成本发明的牙髓器械的较佳材料包括不锈钢和诸如镍钛合金之类的钛 基合金。不锈钢合金由于其相对便宜的成本、良好的性能和生物学惰性而是较佳的。 钛基合金通常由于其强度和柔性而是较佳的。
合适的钛基合金的例子包括镍钛合金、镍钛铬合金、镍钛合金、镍钛铌合金、 以及任何其它超弹性的金属合金。尽管任何合适的材料可用于制造本发明的牙髓器 械,但钛基合金是较佳的,因为它们坚固而又具有柔性和弹性。在一个较佳的实施 例中,镍钛合金的钛含量较佳的是约20-80%,更佳的是30-70%,最佳的是40-60 %。在一个实施例中,合金的剩余部分可包括镍或少量其它成分,它们不会不利地 影响材料用作牙髓器械的适用性。
另一示例性的钛基合金包括选自IV族和V族过渡金属的金属原子以及。这 些合金的例子包括具有结构式为1Ti-12Ta-9Nb-3V-6Zr-1O和1Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-lO (摩尔百分比)的合金。在2004年7月9日提交的名称为“Dental Abrading Instruments Made From Super-Elastic Alloys”的共同待审查的美国临时专利申请第 60/586,738号中描述了关于这些合金的附加细节。
其它适于冷成形的材料可用在本发明的方法中。熟悉冷成形技术领域的技术人 员熟知可用在冷成形工艺中的不同类型的材料和技术。熟悉本领域的技术人员容易 地习惯于确定特定的金属是否将在特定的系统中起作用。
B.提供至少一个模具
本发明的方法利用了一个或多个模具,以将坯料模印、模制或以其它方式形成 为所想要的形状。模具具有阴模腔,该阴模腔对应于牙髓器械的最终切削刃或部分 形成的切削刃。图3A-3G所示的且如上所述的切削刃是模具的阴模腔可对应特征 的例子。阴模腔还可对应于牙髓器械的诸如锥度或钝端之类的其它特征。
阴模腔可完全地形成在单个模具中,或者阴模腔可展开在多于一个模具上从而 多个模具的使用可产生合适的对应切削刃。阴模腔还可通过考虑到在冷成形工艺中 模具相对于坯料的移动来形成。使用多个模具的一个优点是,在冷成形工艺中产生 的力可展开在多于一个模具上,从而减小局部力。
阴模腔可通过研磨或铣削模具或者使用其它已知技术来形成在模具中。熟悉冷 成形技术领域的技术人员熟知形成对应于在冷成形工艺中形成的所想要的特征的 阴模腔。
C.冷成形
本发明的方法包括使用至少一种冷成形技术来形成最终的切削刃或部分形成 的切削刃。可使用各种冷成形技术来在坯料中形成切削刃。合适的冷成形技术包括 辊轧成形、径向成形、扁平孔型轧制、冷拔、以及类似的技术。
图4示意地示出了用于在坯料32中辊轧成形切削刃的示例性装置30。辊轧成 形装置30包括辊轧模具34a和34b。辊轧模具34a和34b具有一个或多个压入坯 料32中的所想要的特征的阴模腔。辊轧模具34a和34b附连至框架36,且围绕 平轴线转动。辊轧模具34b可以通过致动液压机38而相对于辊轧模具34a移动。 固定器40将坯料32定位在辊轧模具34a和34b之间。在辊轧成形工艺过程中,液 压机38迫使辊轧模具34a和34b朝向彼此,直到模具接合坯料32为止。辊轧模具 34a和34b被迫沿相同方向转动,这导致坯料32沿相反方向转动。当辊轧模具34a 和34b转动时,模具34a和34b上的阴模腔压入坯料32中。
图4B示出了与坯料32a接合的模具34a和34b的分解立体图。表面42a和42b 或模具34a和34b分别示出了模具34a和34b的阴模腔。阴模腔对应于牙髓器械的 至少部分形成的切削刃和锥度。模具34a和34b的转动已经在坯料32a中形成了至 少部分形成的切削刃和锥度。
在示例性的实施例中,坯料32a是金属丝或金属线的工件。可使用各种技术来 将坯料32a馈送入辊轧模具34a和34b中。例如,坯料32a可以是通过辊子的螺纹 力连续地馈送入辊子34a和34b的金属丝。或者,坯料32a可以被辊轧和移除。此 外,坯料32a可在冷成形之前、期间或之后切割至准确的长度。
在本发明的另一实施例中,坯料通过扁平孔型轧制来冷成形。图5示出了可用 在扁平孔型轧制装置中以形成根据本发明的牙髓器械的模具44a和44b。在此实施 例中,模具44a的表面46具有对应于至少部分形成的切削刃的阴模腔。模具44b 的相对表面同样具有对应于至少部分形成的切削刃的阴模腔。
模具44a和44b用于通过使用扁平孔型轧制装置来在坯料32b中形成至少部分 形成的切削刃,该扁平孔型轧制装置一起挤压模具44a和44b以接合坯料32b,如 箭头47a所示。模具42a和42b还被迫相对于彼此滑动,如箭头47b和47c所示。 当模具44a和44b相对于彼此滑动时,坯料32b被轧制,且模具44a和44b的表面 上的阴模腔形成至少部分形成的切削刃。在另一实施例中,模具44a和44b构造成 除了形成切削刃之外还在坯料中形成锥度。
在本发明的另一实施例中,使用径向成形工艺来形成牙髓器械。图6示出了致 动环49内的一组径向模具48。这组径向模具48和致动环49用在熟悉本领域的技 术人员所大体知道的径向成形装置中。模具48在表面上具有形成型腔50的阴模腔。 阴模腔对应于牙髓器械的至少部分形成的切削刃和/或锥度。通过使致动环49围绕 模具48向上的力,这些特征形成在定位于模具48内的坯料32c中。当致动环49 向上移动时,模具48被迫径向朝向坯料32c。模具48接合坯料32c,且模具46上 的阴模腔在坯料32c中形成至少部分形成的切削刃和/或锥度。
在另一实施例中,使用冷拔工艺来在坯料中形成切削刃或至少部分形成的切削 刃。图7示出了以未切割的金属丝的形式存在的坯料32d,该金属丝被拉拔穿过模 具52且缠绕在拔丝卷筒54上。如图7B所示,模具52具有对应于三角形的阴模 腔53。当坯料32d被拉拔穿过模具52时,坯料32d形成为三角形。坯料32d可以 在被拉拔穿过模具52之前或之后切割至合适的长度。坯料32d还可以仅仅部分地 拉拔穿过模具52,从而坯料32d的一部分不是三角形的。剩下坯料32d的一部分 未被成形可以是有利的,因为给牙髓器械添加手柄。此外,如同下面所更全面讨论 的,具有多边形横截面的冷拔工件可被扭曲以形成螺旋状切削刃。
在本发明的一些实施例中,实施两个或多个冷成形步骤以形成所想要的特征。 在示例性的实施例中,在第一冷成形步骤中,锥度或部分形成的锥度行形成于坯料 中。在后面的步骤中,切削刃或部分形成的切削刃形成在坯料中。然而,在另一实 施例中,锥度和切削刃可在单个冷成形工艺中形成。熟悉本领域的技术人员将能够 (根据现有的公开内容)确认可在特定材料上实施的冷成形技术的次数和类型。
可使用附加的冷成形技术来形成根据本发明的牙髓器械的至少部分形成的切 削刃和/或其它特征。例如,可以使用其它辊轧形式,即使用非对称的辊轮或多于 两个辊轮。此外,还可使用诸如挤压和模锻的技术来形成切削刃或部分形成的切削 刃。
根据本发明的使用冷成形来形成牙髓器械的方法可形成具有几乎任何所想要 的横截面的牙髓器械。牙髓器械可具有任何所想要的锥度,且可具有不均匀的特征。 因此使用本发明的冷成形技术,可选定牙髓器械的形状以提供除了所想要的切削性 能之外的诸如柔性之类的有益性能。
在本发明的一些实施例中,冷成形并不产生最终产品。例如,在一些实施例中, 冷成形并不产生足够锋利或成锥度的切削刃。牙科器械是否足够锋利取决于牙科医 生的偏爱或器械将使用的用途。因此,在本发明的一些实施例中,可能需要下面描 述的附加步骤或修正。在这些情况下,冷成形工艺产生了中间器械。然而即使冷成 形只产生了中间器械,但是本发明的冷成形步骤可以通过消除昂贵的制造工艺、减 少使用昂贵的制造工艺或者通过提供使用完全新的和更便宜的工艺的可能而具有 许多节省成本的优点。
D.对于中间器械的附加修正
可以实施附加的步骤以进一步修正冷成形坯料从而提供附加的或改进的特征。 例如,制造牙髓器械可包括:形成锥度,使切削刃变锋利,钝化末端,形成螺旋状 切削刃,形成把手或类似的部件。
可使用各种工艺来使切削刃变锋利和/或形成锥度。
在示例性的实施例中,使用化学铣削工艺来使部分形成的切削刃变锋利,从而 产生最终的切削刃。图8示出了用于对中间牙髓器械56进行化学铣削的示例性装 置55,该中间牙髓器械56沿着切削部分60具有锥度和部分形成的切削刃58。任 何数量的中间器械可同时进行化学铣削,如同图8中示出的附加中间牙髓器械所 示。
为了沿着部分60对切削刃58进行化学铣削,中间牙髓器械浸入化学铣削混合 物62中。在示例性的实施例中,化学铣削混合物包括酸、水和润湿剂。合适的酸 包括氢氟酸硝酸。一种目前较佳的混合物包括约10%的氢氟酸、约20%的硝酸、 约0.8%的Dapco 6001、润湿剂和平衡水(体积百分比)。
在另一实施例中,电极连接至化学铣削装置和牙髓器械,从而电流通过化学铣 削混合物和牙髓器械。通过混合物的电流可加热混合物以增大化学铣削反应的速率 和/或通过电解来从中间牙髓锉刀的表面上去除材料。对于本发明来说,使用化学 铣削和电解是指电化学铣削。
对部分形成的切削刃进行化学铣削使刃变得锋利,因为化学铣削工艺从表面上 去除了均匀材料层。当材料被均匀地去除之后,切削刃的宽度逐渐变薄,从而使切 削刃变锋利。
在另一实施例中,中间器械还可使用化学铣削工艺来成锥度。通过逐渐将切削 部分60插入化学铣削混合物62或从化学铣削混合物62中抽出切削部分60,而使 每个中间器械的切削部分60成锥度。牙髓器械保持在化学铣削混合物62中一段较 长时间的部分去除了更多的材料。通过以较慢的连续速率从化学铣削混合物中抽出 牙髓器械,可形成均匀的锥度。
在通过研磨或机加工对器械进一步处理的情况下,可使用化学铣削来去除由研 磨引起的微裂缝或裂纹,这些微裂缝或裂纹会在使用过程中容易地扩散,从而引起 锉刀在人体的牙根管中破裂。化学铣削可去除这些裂纹,产生超连续的表面和在使 用过程中更能抵抗断裂的锉刀。
在2003年5月13日提交的名称为“Methods of Manufacturing Endodontic Instruments”的共同待审查的美国专利申请第10/436,938号、以及在2004年11月 17日提交的名称为“Methods for Manufacturing Endodontic Instruments”的共同待 审查的美国专利申请第10/991,178号中描述了对牙髓器械进行化学铣削的附加方 面。
本发明的牙髓器械的制造方法可包括使用其它已知的技术,诸如切削、研磨、 机加工、激光显微机械加工、喷丸处理以及这些技术的组合。对于机加工或研磨来 说,在美国专利第5,762,541号中提出了示例性机加工或研磨工艺的更详细说明, 但该机加工或研磨工艺根据本发明进行了修正和改进从而包括在此所述的冷成形 工艺。这些技术可用来使切削刃变锋利,产生锥度,或以其它方式修正牙髓器械。 例如,医学牙髓器械形成为具有一定程度的钝端,从而牙髓器械的末端不会刺穿根 管的壁或引起凸出。钝化末端可经济地通过使用研磨机来实施。
在一些示例性实施例中,冷成形产生了中间器械,该中间器械要求扭转或扭曲 来形成螺旋状的切削刃。扭转通常是通过保持切削部分的一端固定而扭曲相对端来 实现的。扭转中间器械可引起多边形器械的顶点扭曲以形成沿着切削部分的螺旋状 切削面。牙髓器械通常具有螺旋状的切削刃。螺旋状的切削刃是有利的,因为当医 生在根管中转动器械或在根管内上下移动器械时,它们可切削或去除组织。
根据本发明的牙髓器械和制造牙髓器械的方法提供了克服现有技术的器械和 方法的许多优点。在此所述的使用冷成形工艺来形成切削刃或部分形成的切削刃显 著减少了制造牙髓器械的时间和花费。此外,对牙髓器械进行冷成形改进了器械的 材料性能,从而减少了在牙髓手术中断裂的可能性。
本发明可以其它具体形式来实施,而并不脱离本发明的精神或实质。无论从哪 一点来看,所述的实施例都被认为仅仅是说明性的而不是限制性的。因此,本发明 的范围由所附的权利要求书来指出,而不是由前面的描述来指出。落入权利要求书 的含义和等同范围内的所有变化都包含在其范围内。
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