JP2003250814A - 振動付加型歯科用ハンドピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転刃具に振動を付加することにより麻酔効
果を与えることが可能で、心臓ペースメーカーを装着し
た患者にも安心して使用可能な、振動付加型タービンハ
ンドピースを提供する。 【解決手段】 ハンドピース（10）の先端のヘッド部
（14）には、切削穿孔用刃具（38）を回転駆動するため
のタービン装置（24）に加えて、圧縮空気駆動の振動発
生装置（26）が組み込んである。ハンドピース（10）に
歯科用ホースを接続し、圧縮空気を供給すると、タービ
ンが回転すると同時に振動発生装置（26）が作動する。
振動発生装置（26）は回転刃具（38）を高振動数で加振
し、歯牙の神経に麻酔効果を与えると共に、切削抵抗を
低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンハンドピ
ースのような歯科用ハンドピースに関する。本発明は、
特に、歯牙を切削又は穿孔するための回転刃具に振動を
付加することにより麻酔効果を与えるようになった振動
付加型歯科用ハンドピースに関する。

【０００２】

【従来の技術】歯牙を切削又は穿孔するために圧縮空気
駆動のタービン又はエアモータを備えたハンドピースが
広く使用されている。タービンハンドピースなどによる
歯牙の切削又は穿孔は、殆どの場合、患者に疼痛を与え
る。そこで、先行技術には、切削穿孔中の歯牙に超音波
振動を伝えることにより麻酔効果を与え、麻酔注射によ
ることなく無痛で歯科治療を行うようになった歯牙切削
装置が提案されている（例えば、特公昭60-58853号）。
この装置は、切削刃具を回転する回転装置と、歯牙或い
は切削刃具に超音波ねじり振動或いは超音波縦振動を与
える電歪式振動発生装置とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の装置の第１
の問題点は、電歪式振動発生装置の電歪変換器から放射
された電磁波によって心臓ペースメーカー等の人体埋込
式その他の医療用電子機器が誤動作するおそれがあると
いうことである。この装置の他の問題点は、回転装置へ
の圧縮空気の供給の他に、電歪式の超音波振動発生装置
を作動させるために電力を供給しなければならないの
で、ハンドピースと歯科用ユニットとの間に、圧縮空気
を供給するための通常の歯科用ホースとは別に、専用の
電気コードを設けるか、歯科用ユニットとは別の電源装
置を設けなければならないということである。更に他の
問題点は、ねじり振動子と切削刃具との間に長い可撓軸
が配置してあり、装置の全長が長くなるので、切削刃具
を口腔内の所望の任意の被処置箇所に挿入し位置決めす
るのが非常に難かしいということである。

【０００４】そこで、本発明の目的は、心臓ペースメー
カーその他の人体埋込式医療用電子機器などに悪影響を
与えることのない振動付加型歯科用ハンドピースを提供
することにある。本発明の他の目的は、余計な電気コー
ドや別の電源装置を必要とせず、圧縮空気を供給するた
めの歯科用ホースに接続するだけで使用可能な、コンパ
クトで構造簡素な振動付加型歯科用ハンドピースを提供
することにある。本発明の他の目的は、小型のヘッドを
備え、口腔内の所望の部位に刃具を容易に持ち来すこと
の可能な振動付加型歯科用ハンドピースを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の振動付加型歯科
用ハンドピースは、ヘッド部を備え歯科用ホースに接続
可能なハンドピース本体と、ヘッド部に組み込まれた圧
縮空気駆動式刃具回転装置（タービンやエアモータ）
と、この回転装置に装着された歯牙切削又は穿孔用の回
転刃具に振動を伝達するべく配置された圧縮空気駆動式
振動発生装置、とを備えている。

【０００６】このように、本発明によれば、麻酔効果を
得るための振動は圧縮空気駆動の振動発生装置によって
発生され、この圧縮空気駆動の振動発生装置は心臓ペー
スメーカーなどに悪影響を与える電磁波を放射すること
がないので、本発明のハンドピースは誰に対してでも安
心して使用することができる。また、この圧縮空気駆動
式振動発生装置は刃具回転装置と共通に圧縮空気によっ
て駆動されるので、本発明のハンドピースは電気コード
を必要としない。

【０００７】好ましい実施態様においては、振動発生装
置は円盤状の振動子を備え、振動発生装置は前記振動子
の軸線と回転刃具の軸線とがほぼ整列（即ち、整線）す
るようにヘッド部に組み込まれている。この構成によれ
ば、振動発生装置で発生した弾性波振動（縦振動）が効
果的に切削刃具に伝達される。

【０００８】他の実施態様においては、振動発生装置は
回転刃具の軸線に対して振動子の軸線が交差するように
ハンドピース本体に組み込まれている。このように振動
発生装置をハンドピース本体に組み込んだ場合には、ハ
ンドピースのヘッドを小型化することができ、歯科処置
を容易にすることができる。好ましくは、圧縮空気駆動
式振動発生装置は約12,000Hz以上、より好ましくは約1
5,000Hz以上の振動数で作動する。このように超音波帯
域の下限（約20,000Hz）に近い振動数で作動させれば、
高い麻酔効果が得られると共に、騒音が低減する。

【０００９】

【発明の実施の形態】添付図面には刃具回転装置として
タービンを用いた実施例を示す。図１を参照するに、本
発明の歯科用ハンドピース１０は手で把持するようにな
った細長いハンドピース本体１２を備え、このハンドピ
ース本体１２は先端にヘッド部１４を有する。ハンドピ
ース本体１２の後端には歯科用ユニット（図示せず）か
ら延長する歯科用ホース１６を接続するためのホース接
続部１８（図面には概念的に示す）が設けてあり、歯科
用ユニットのエアコンプレッサ２０から歯科用ホース１
６を介して圧縮空気の供給を受けるようになっている。

【００１０】ヘッド部１４には、本体１２にほぼ垂直に
段付き孔２２が形成してあり、この段付き孔２２内に刃
具回転用タービン装置２４および圧縮空気駆動式の振動
発生装置２６が組み込んである。図示した実施例では、
タービン装置２４と振動発生装置２６は金属で形成され
た段付き円筒形の共通の外ケーシング２８を備え、この
外ケーシング２８がヘッド部１４の段付き孔２２に嵌合
されている。段付き孔２２と外ケーシング２８の外周面
との間は複数のＯリング（その１つを３０で示す）によ
って防振支持かつシールされている。

【００１１】タービン装置２４は、外ケーシング２８の
下部にボールベアリング装置３２を介して回転可能に支
持された回転軸３４と、この回転軸３４と一体回転する
べく回転軸３４に固定されたタービン羽根３６とを備え
ている。回転軸３４は周知のようにダイヤモンドバーそ
の他の歯牙切削用回転刃具３８を着脱自在に取付けるよ
うになっている。

【００１２】タービン装置２４のタービン羽根３６は従
来形状のもので、三方切替弁４２と圧縮空気通路４８と
環状の空気充満室５０と接線方向噴射ノズル５２を介し
てタービン羽根３６に接線方向に圧縮空気を噴射するこ
とにより高速回転せられ、これに伴い歯牙切削刃具３８
が高速で回転駆動される。図示した実施例では切替弁４
２はハンドピース本体１２の後部に内蔵してあるが、歯
科用ユニット（図示せず）に設けてもよいし、或いはフ
ットペダル操作の切替弁として床上に設置してもよい。

【００１３】振動発生装置２６は特開平10-314673号に
開示された原理に基づくもので、その軸線とタービン装
置２４の軸線とが整列するように配置してある。より詳
しくは、図２（Ａ）の拡大図から良く分かるように、振
動発生装置２６は、中央開口を夫々備えた上下一対の円
盤状の側板５４および５６と、側板５４と５６の間に挟
持された空気噴射リング５８を備えている。これらの部
品５４、５６、５８は、外ケーシング２８の内周面に形
成した肩部６２に下側側板５６を押し付けながら外ケー
シング２８に保持ナット６０を螺合することにより、外
ケーシング２８内に一体に保持される。

【００１４】側板５４および５６と空気噴射リング５８
により円盤状の作用室６４が形成され、この作用室６４
内には穴あき円盤状の振動子６６が運動自由に配置して
ある。振動子６６と側板５４および５６は高速度鋼のよ
うな耐摩耗性に優れた材料で形成されている。振動発生
装置２６が発生する振動の周波数は振動子６６の寸法を
小さくすればするほど高くなるので、振動発生装置２６
を超音波帯域に近い高い振動数で作動させるには振動子
６６は充分小さくする必要がある。しかし、振動子６６
を小さくすれば、反面、その耐久性が犠牲になるという
不利がある。

【００１５】噴射リング５８には例えば３つの噴射ノズ
ル６８が形成してある。図面を簡素化するため図１には
概念的にしか示してないが、実際には図２（Ｂ）の断面
図に示したように、噴射ノズル６８は作用室６４に対し
て接線方向に開口しており、噴射ノズル６８から作用室
６４内に噴射された空気が旋回流６９を発生するように
なっている。噴射リング５８の噴射ノズル６８は、外ケ
ーシング２８に形成した環状の空気充満室７０と、入口
ポート７２と、ハンドピース本体１２に形成した圧縮空
気通路７４を介して三方切替弁４２に接続されている。

【００１６】特開平10-314673号の教示に従い、振動発
生装置２６の各側板５４、５６の中央開口には、各側板
の内側面よりも僅かに作用室６４内に突出するカラー７
６および７８が圧入してあり、振動発生装置２６の非作
動時に振動子６６が側板５４、５６の内側面に密着する
のを防止するようになっている。ヘッド部１４に組み込
まれたタービン装置２４および振動発生装置２６はヘッ
ド部１４に螺合したキャップ８０によって締結されてい
る。ハンドピース本体１２とヘッド部１４には、回転刃
具３８を冷却すると共に切削部を洗浄するための水回路
８２が設けてある。

【００１７】次に、このハンドピース１０の使用の態様
と作動を説明するに、切替弁４２を操作することにより
圧縮空気をタービン装置２４に送って回転刃具３８を高
速回転させ、刃具３８の切削又は穿孔作用により窩洞形
成などの歯科処置を行う。

【００１８】切替弁４２を切替えることにより、同時に
振動発生装置２６にも圧縮空気を供給すると、作用室６
４内に発生した圧縮空気旋回流６９により振動子６６は
特開平10-314673号に開示されたように回転しながら揺
動し、側板５４、５６を打撃して振動を発生する。発生
した振動は外ケーシング２８を介して回転刃具３８に伝
達される。振動発生装置２６が発生する振動は、振動子
６６が側板５４、５６を打撃することによる弾性波振動
（縦振動）と、旋回する卓上のコインのように運動する
振動子６６が側板５４、５６に与える揺動運動であると
考えられる。これにより、回転刃具３８は軸方向に振動
すると共に、回転刃具３８の軸線を中心とした首振り運
動を行う。回転刃具３８の振動は切削穿孔中の歯牙の神
経に麻酔効果を与えると共に、回転刃具３８の切削抵抗
を低減させる。切削抵抗の減少は、また、患者の疼痛を
軽減することに寄与する。振動子６６の小型化と適当な
圧縮空気圧力の設定により約15,000Hz以上の高い振動数
で作動させれば、高い麻酔効果が得られると共に、騒音
が低減する。

【００１９】図３から図７には本発明の他の実施例を示
す。これらの図においては、前述した実施例の構成要素
と共通する構成要素は共通する参照番号で示し、重複す
る説明は省略する。相違点のみ説明するに、図３に示し
た第２実施例では、ヘッド部１４に適宜防振支持された
外ケーシング２８には振動発生装置２６のみが組み込ん
であり、側板５４および５６と空気噴射リング５８と振
動子６６と外ケーシング２８と保持ナット６０からなる
振動発生装置２６は交換可能或いは使い捨て可能なモジ
ュールとして構成されている。タービン装置２４はボー
ルベアリング３２によって直接にヘッド部１４に回転支
持されており、ボールベアリング３２のアウターレース
はＯリング３０によってヘッド部１４に対して防振支持
されている。外ケーシング２８の下面中央には円錐形の
突起８４が形成してあり、この円錐形突起８４は回転軸
３４の上端面に形成した円錐形の凹み８６と点接触によ
り係合している。

【００２０】この実施例では、振動発生装置２６の外ケ
ーシング２８は回転軸３４に直かに接触しているので、
振動発生装置２６に発生した振動を縦振動と首振り振動
の双方において効果的に回転刃具３８に伝達することが
でき、麻酔効果を向上させる。外ケーシング２８と回転
軸３４との間の接触は点接触であるので、タービン装置
２４の回転をさほど干渉することがない。振動子６６や
側板５４および５６の摩耗により振動発生装置２６の出
力が低下した場合には、振動発生装置２６を外ケーシン
グ２８および保持ナット６０ごとそっくりと交換するこ
とができる。

【００２１】図４に示した第３実施例は、振動発生装置
２６をタービン装置２４の回転軸３４と一体に回転する
ように構成したこと、および、タービン装置２４の排気
を利用して振動発生装置２６を駆動するようにしたこと
を特徴としている。

【００２２】より詳しくは、図４を参照するに、振動発
生装置２６の外ケーシング２８はタービン回転軸３４と
一体に形成してあり、この外ケーシング２８の内側に側
板５４および５６と空気噴射リング５８が配置してあっ
て保持ナット６０により締結してある。タービン回転軸
３４および外ケーシング２８はボールベアリング装置３
２および８８によって夫々回転支持され、ボールベアリ
ング装置３２および８８のアウターレースはＯリング３
０および９０によって夫々防振支持されている。外ケー
シング２８には複数の半径方向貫通孔９２が設けてあ
り、タービン羽根３６とボールベアリング装置８８との
間の空間を噴射リング５８の噴射ノズル６８に連通する
ようになっている。

【００２３】この第３実施例のハンドピースでは、使用
に当たりタービン装置２４に圧縮空気を送ると、振動発
生装置２６はタービン羽根３６および回転軸３４と一体
に回転する。タービン羽根３６を駆動した圧縮空気は外
ケーシング２８の貫通孔９２を介して噴射ノズル６８か
ら噴射され、振動発生装置２６を作動させる。第２実施
例と同様に、振動は効果的に回転刃具３８に伝達され、
回転刃具３８に縦振動と首振り振動を与え、歯牙に麻酔
効果を与えると共に、切削抵抗を低減する。この実施例
では、振動発生装置２６の構成部品やボールベアリング
装置３２又は８８が摩耗した場合には、キャップ８０を
取り外し、振動発生装置２６とタービン装置２４との組
立体をそっくりと交換することができる。

【００２４】図５に示した第４実施例は、振動発生装置
２６をハンドピース本体１２内に配置したことを特徴と
している。また、振動発生装置２６はタービン装置２４
の排気を利用して駆動される。

【００２５】図５を参照するに、この実施例では、ハン
ドピース１０は、ハンドピース本体１２と、ヘッド部１
４を備えた首部９４とで構成され、首部９４はＯリング
９６などによってハンドピース本体１２に対して振動自
在に防振支持されている。ヘッド部１４には従来のター
ビンハンドピースと同様にタービン装置２４が組み込ん
である。

【００２６】振動発生装置２６はハンドピース本体１２
に組み込んであり、振動発生装置２６の軸線がタービン
装置２４の軸線に交差するようになっている。振動発生
装置２６の外ケーシング２８はＯリング９８などによっ
てハンドピース本体１２に対して防振支持してある。こ
の実施例の振動発生装置２６は、実質的に、図１に示し
たものと同じ構造を有し同じ様に作動する。振動発生装
置２６の外ケーシング２８と首部９４とは例えばねじ１
００により強固に連結されており、振動発生装置２６に
発生した振動がヘッド部１４に直に伝達されるようにな
っている。振動発生装置２６への圧縮空気の供給は、図
５に破線で示した圧縮空気通路１０２などを介して、タ
ービン装置２４の排気を利用して行われる。

【００２７】ホース接続部１８に歯科用ホースを接続
し、圧縮空気の供給を開始すると、タービン装置２４が
作動すると共に、その排気により振動発生装置２６が作
動する。振動発生装置２６および首部９４はハンドピー
ス本体１２に対して弾性支持してあるので、ヘッド部１
４およびそこに組み込まれたタービン装置２４はハンド
ピース本体１２に対して高振動数で首振り運動をする。
また、振動発生装置２６に発生した縦振動も首部９４を
介してヘッド部１４に伝達され、回転刃具３８を振動さ
せる。この第４実施例では、振動発生装置２６はハンド
ピース本体１２に組み込んであるので、ヘッド部１４を
コンパクトにすることができるという利点がある。

【００２８】図６および図７は、前述した振動発生装置
２６とは異なる原理に基づく振動発生装置を用いた実施
例を示す。前述した実施例の構成要素と共通する構成要
素は共通する参照番号で示し、相違点のみ説明する。図
６および図７の実施例は、円筒形振動子を備えた振動発
生装置を組み込んだことを特徴としている。

【００２９】図６を参照するに、この実施例でも、図５
の実施例と同様に、ハンドピース１０はハンドピース本
体１２に対して弾性支持された首部９４を備え、ヘッド
部１４には従来型のタービン装置２４が組み込んであ
る。タービン装置２４への圧縮空気の供給は圧縮空気通
路４８を介して行われる。

【００３０】振動発生装置１１０は米国再発行特許29,6
87号の原理に基づくもので、中空の撓みロッド１１２と
円筒形の振動子１１４を備えている。ロッド１１２の一
端は例えばねじ結合により首部９４に強固に連結されて
おり、図示しない他端はハンドピース本体１２に弾性支
持されている。米国再発行特許29,687号の教示に従い、
振動子１１４は撓みロッド１１２の最大振幅位置に配置
してあり、ロッド１１２には振動子１１４の内側に接線
方向に圧縮空気を噴射するための噴射ノズル１１６が穿
孔してある。振動発生装置１１０はタービン装置２４の
排気を利用して駆動され、圧縮空気通路１０２およびロ
ッド１１２の内部通路１１８を介して噴射ノズル１１６
に圧縮空気が供給される。

【００３１】使用にあたり歯科用ホースを接続し、圧縮
空気の供給を開始すると、タービン装置２４が作動す
る。タービンの排気は通路１０２および１１８を介して
振動発生装置１１０に送られ、噴射ノズル１１６から振
動子１１４の内側に向かって噴射される。これにより振
動子１１４が回転してロッド１１２を加振し、ロッド１
１２に撓み振動を生じさせる。ロッド１１２の撓み振動
は首部９４およびヘッド部１４の首振り振動を生じさ
せ、回転する刃具３８を振動させる。この第５実施例で
も、振動発生装置１１０がハンドピース本体１２に組み
込んであるので、ヘッド部１４をコンパクトにすること
ができるという利点がある。しかし、円筒形振動子１１
４の回転運動により振動を発生させるので、振動数に限
界があるという不便がある。

【００３２】図７に示した実施例では、振動発生装置１
１０は図６に示したものと同様の構造を有し、噴射ノズ
ル１１６を備えた撓みロッド１１２と円筒形振動子１１
４を備えている。但し、この実施例では、撓みロッド１
１２の中央部は例えばＯリング１２０などによってハン
ドピース本体１２に対して弾性支持してあり、振動発生
装置１１０は撓みロッド１１２の図中右端付近に配置し
てある。撓みロッド１１２の左自由端にはピン１２２が
設けてあり、図３の構造と同様にタービン装置２４の回
転軸３４の端面と点接触により係合するようになってい
る。

【００３３】この実施例では、振動発生装置１１０への
圧縮空気の供給はタービン装置２４とは独立に行われる
ので、切換弁４２（図１参照）の操作によりタービン装
置２４だけを作動させることもできるし、タービン装置
２４と振動発生装置１１０とを同時に作動させることも
できる。両者を同時に作動させた時には、振動発生装置
１１０に発生した振動はロッド１１２の撓み振動を惹き
起し、この振動はピン１２２を介してタービン回転軸３
４に伝えられタービン回転軸３４を軸方向に加振する。

【００３４】以上には本発明の特定の実施例を説明した
が、本発明は図示した実施例に限定されるものではな
く、種々の設計変更を施すことができる。例えば、圧縮
空気駆動式の刃具回転装置としては、タービン装置に代
えて、より低速のエアモータを採用してもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、麻酔効果を得るための
振動は圧縮空気駆動の振動発生装置によって発生される
ので、心臓ペースメーカーなどに悪影響を与える電磁波
を放射することがない。従って、本発明のハンドピース
は誰に対してでも安心して使用することができる。ま
た、麻酔効果を得るための振動は圧縮空気駆動の振動発
生装置によって発生され、この圧縮空気駆動式振動発生
装置はタービン装置と共通に圧縮空気によって駆動され
るので、電気コードを省略することができる。従って、
本発明のハンドピースは圧縮空気供給用の歯科用ホース
に接続するだけで簡単に使用することができる。

【００３６】ハンドピースのヘッド部には刃具回転装置
と振動発生装置とがコンパクトに組み込まれており、ヘ
ッド部は小型であるので、切削刃具を口腔内の所望の任
意の箇所に容易に挿入することができる。振動発生装置
をハンドピース本体内に配置した場合には、ヘッド部の
サイズが増大することがないので、使い勝手のよいハン
ドピースが提供される。本発明のハンドピースの刃具回
転装置および振動発生装置は圧縮空気駆動式であり、そ
の構成部品は容易にオートクレーブ滅菌することができ
るので、患者間感染のおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るハンドピースの一部
断面図で、ホース接続部は模式的に示してある。

【図２】（Ａ）は図１に示した振動発生装置の拡大断面
図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った噴射
リングの断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るハンドピースの一部
断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係るハンドピースの一部
の断面図である。

【図５】本発明の第４実施例に係るハンドピースの一部
断面図である。

【図６】本発明の第５実施例に係るハンドピースの一部
断面図である。

【図７】本発明の第６実施例に係るハンドピースの一部
の断面図である。

【符号の説明】

１０： ハンドピース １２： ハンドピース本体 １４： ヘッド部 ２４： タービン装置 ２６、１１０： 振動発生装置 ３４： タービン回転軸 ３８： 回転刃具 ６６： 振動子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド部を備え歯科用ホースに接続可能
   なハンドピース本体と、前記ヘッド部に組み込まれた圧
   縮空気駆動式刃具回転装置と、前記回転装置に装着され
   た回転刃具に振動を伝達するべく配置された圧縮空気駆
   動式振動発生装置、とを備えた振動付加型歯科用ハンド
   ピース。
2. 【請求項２】 前記振動発生装置は圧縮空気によって駆
   動される円盤状の振動子を備え、前記振動発生装置は前
   記振動子の軸線と回転刃具の軸線とがほぼ整列するよう
   にヘッド部に組み込まれていることを特徴とする請求項
   １に基づく振動付加型歯科用ハンドピース。
3. 【請求項３】 前記振動発生装置は前記刃具回転装置の
   回転軸に振動を伝達するべく配置されていることを特徴
   とする請求項２に基づく振動付加型歯科用ハンドピー
   ス。
4. 【請求項４】 前記振動発生装置は前記刃具回転装置の
   回転軸と一体に回転するべく配置されていることを特徴
   とする請求項３に基づく振動付加型歯科用ハンドピー
   ス。
5. 【請求項５】 前記振動発生装置は圧縮空気によって駆
   動される円盤状の振動子を備え、前記振動発生装置は回
   転刃具の軸線に対して前記振動子の軸線が交差するよう
   にハンドピース本体内に配置されていることを特徴とす
   る請求項１に基づく振動付加型歯科用ハンドピース。
6. 【請求項６】 前記振動発生装置は約12,000Hz以上の振
   動数で作動することを特徴とする請求項１から５のいづ
   れかに基づく振動付加型歯科用ハンドピース。
7. 【請求項７】 前記振動発生装置は圧縮空気によって駆
   動される円筒形の振動子を備え、前記振動発生装置は回
   転刃具の軸線に対して前記振動子の軸線が交差するよう
   にハンドピース本体に組み込まれていることを特徴とす
   る請求項１に基づく振動付加型歯科用ハンドピース。