JP2005253849A - 医科歯科用ハンドピース - Google Patents

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JP2005253849A JP2004072485A JP2004072485A JP2005253849A JP 2005253849 A JP2005253849 A JP 2005253849A JP 2004072485 A JP2004072485 A JP 2004072485A JP 2004072485 A JP2004072485 A JP 2004072485A JP 2005253849 A JP2005253849 A JP 2005253849A
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Tokuyuki Tanaka
徳之 田中
Hirofumi Jikuhara
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Abstract

【課題】 術者が把持するハウジングに駆動部から伝わる振動を減少し、回転工具又は振動工具の横振れを防止し、また、駆動伝達機構に歯車を用いているハンドピースでは歯車の噛み合い不良を防止し、操作性に優れた医科歯科用ハンドピースを提供する。
【解決手段】 医科歯科用ハンドピース10において、ハンドピースの先端に取り付けた工具84に動力を伝達する駆動部74と術者がハンドピースを把持する外周部との間に制振合金からなる中央支持リング42と前方支持リング44を介在する。
【選択図】図1

Description

本発明は、医科歯科用ハンドピースに関する。
医療装置又は治療装置の一つとして、回転工具又は振動工具などの医療用工具を備えた医科歯科用ハンドピースが提供されている。この種のハンドピースは、術者が把持する外部ハウジングに伝わる振動を軽減するために、振動発生源とハウジングとの間にゴム材料からなる振動吸収部材を配置していた。
特開2002−113019号公報
しかしながら、ゴム材料は剛性が低いため、回転工具又は振動工具の軸振れが発生し、ハンドピースの操作性が低下するという問題、また、駆動伝達機構に歯車を用いているハンドピースでは歯車の噛み合い不良を生じるという問題があった。
そこで、本発明は、ゴム材料よりも剛性が高く、振動絶縁性に優れた制振部材を、ハンドピースに用いたもので、第1の形態の発明に係る医科歯科用ハンドピースは、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動部と術者がハンドピースを把持する外周部との間に制振合金からなる部材を介在したことを特徴とする。
本発明の第2の形態の医科歯科用ハンドピースは、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力伝達する駆動部と上記駆動部を収容するハウジングとの間に制振合金からなる部材を介在したことを特徴とする。
本発明の第3の形態の医科歯科用ハンドピースは、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動伝達部を制振合金で形成したことを特徴とする。
本発明の第4の形態の医科歯科用ハンドピースは、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動伝達部の支持部材を制振合金で形成したことを特徴とする。
医科歯科用ハンドピースにおいて、術者が把持するハウジングの一部又は全部を制振合金で形成したことを特徴とする。
このように構成した本発明の医科歯科用ハンドピースによれば、工具に動力を伝達する駆動部と術者がハンドピースを把持する外周部との間に介在する部材(形態1)、また工具に動力伝達する駆動部と駆動部を収容するハウジングとの間に介在する部材(形態2)を制振合金で形成している。また、工具に動力を伝達する駆動伝達部を制振合金で形成し(形態3)、工具に動力を伝達する駆動伝達部の支持部材を制振合金で形成している(形態4)。したがって、駆動部又は駆動伝達部若しくは支持部材からハウジングや工具に伝わる振動がそれらの間に介在する制振合金によって減衰される。その結果、安定したハンドピースの操作性が得られる。また、駆動系に歯車を用いたものでは、歯車の安定した噛み合いが得られ、工具の目的の治療部位に確実に当てることができる。
実施の形態1:
図1は実施の形態1に係る医科歯科用ハンドピース10の一つであるエアスケーラを示す。ハンドピース10の外形は、術者が手に持って操作できる大きさを有する円筒形の外部ハウジング12で構成されている。図示する実施の形態において、外部ハウジング12は、中心軸14に沿って配置された円筒状の複数の外部ハウジング部分、すなわち、図面左側の前方外部ハウジング部分16と、図面右側の後方外部ハウジング部分20で構成されている。これら複数の外部ハウジング部分16,20は中心軸14に沿って連結して構成されている。隣接する外部ハウジング部分を相互に連結する手段は任意に選択可能であるが、実施の形態では、前方外部ハウジング部分16と後方外部ハウジング部分20は両者の対向端部に一体的に形成した外ねじ22と内ねじ24を螺合して連結されている。
外部ハウジング12の内側には、これと同軸に内部ハウジング32が収容されている。内部ハウジング32は、複数の内部ハウジング部分を接続して構成するのが好ましい。図示する実施の形態において、内部ハウジング32は、3つの筒状内部ハウジング部分、すなわち、前方外部ハウジング部分16の前端近傍からほぼその中央部に伸びる前方内部ハウジング部分34と、前方外部ハウジング部分16のほぼ中央部から後方外部ハウジング部分20の前端近傍に伸びる中央内部ハウジング部分36と、後方外部ハウジング部分20の前端近傍から後端近傍に伸びる後方内部ハウジング部分38を連結して構成されている。
後方内部ハウジング部分38の外周部には外ねじ部材26が保持されており、例えば、この外ねじ部材26により外部ハウジング12に位置決めされている。中央内部ハウジング部分36は、その外周部に装着された中央支持リング42を介して外部ハウジング12に固定されている。前方内部ハウジング部分34は、後端部が中央内部ハウジング部分36の前端部に外装され、前端部がその外周面と外部ハウジング12の内周面との間に介在された前方支持リング44によって支持されて保持されている。支持リング42,44は、制振合金で構成されている。制振合金としては、Cu:20±5%、Ni:5±3%、Fe:2±1%を含有するマンガン基の制振合金が好適に用いられる。また、支持リングは、マンガン基制振合金の鋳造後、または加工後に700〜1100℃で焼鈍し、除冷されたものを材料として使用するのが好ましい。
後方内部ハウジング部分38には、中心軸14に沿って後端から円筒状の挿入孔46が形成されており、この挿入孔46に給気・給水用アダプタ(図示せず)が挿入されて接続できるようにしてある。挿入孔46の前端開口部は、封止ブロック48とその周囲に装着された封止部材50によって封止されている。給気・給水用アダプタから供給される空気と水を前方に移送するために給気通路52と給水通路54がそれぞれ形成されている。
中央内部ハウジング部分36は、後方内部ハウジング部分38の給気通路52と給水通路54から供給される空気と水を更に前方に移送するために、給気通路56と給水通路58が形成されている。後方内部ハウジング部分38の給気通路52及び給水通路54と中央内部ハウジング部分36の給気通路56及び給水通路58を接続するために、実施の形態では、後方内部ハウジング部分38の前端と中央内部ハウジング部分36の後端との間に、給気連結管60と給水連結管62が保持されている。
前方内部ハウジング部分34と中央内部ハウジング部分36の内側には、中心軸14に沿って円筒体64が配置されている。円筒体64は、その内部と外部を連結する複数の空気流出孔66が形成されており、外周部に装着した複数のゴム製リング68,70によって、前方内部ハウジング部分34と中央内部ハウジング部分36に保持されている。円筒体64のほぼ中央部断面には、内周面と外周面を貫通する複数の空気噴出孔72が周方向に所定の間隔をあけて形成されており、この空気噴出孔72の外側に振動発生用円筒体74が回転自在に外装されている。振動発生用円筒体74は、空気噴出孔72から噴出する空気によって振動するように、その内径が円筒体64の外径よりも僅かに大きくしてある。振動発生用円筒体74を空気噴出孔72の周囲に保持するため、円筒体64の周囲には振動発生用円筒体74の前後に2つの規制部材76が配置されている。実施の形態では、規制部材76はゴム製リングで構成されている。
円筒体64の内側にはさらに、中心軸14に沿って給水管78が配置されている。給水管78の前部は円筒体64に内部に保持されている支持筒80に挿入されて保持されている。給水管78の後部は、中央内部ハウジング部分36の給水通路58の前端部に連結管82を介して接続されている。一方、円筒体64の内部は、その後端開口部を介して中央内部ハウジング32の給気通路56に接続されている。
円筒体64の前端部には、工具(器具)84が着脱自在に取り付けてある。工具84は、中空部材からなり、中心軸に沿って形成された内部の給水通路86が、円筒体64の前端部に接続されている。
このような構成を備えたハンドピース10によれば、給気・給水アダプタから供給された空気は、後方内部ハウジング部分38の給気通路52、後方内部ハウジング部分38と中央内部ハウジング部分36の間の給気連結管60、中央内部ハウジング部分36の給気通路56、円筒体64の内部に供給された後、この円筒体64の空気噴出孔72から前方内部ハウジング部分34の空気流出孔66を介して、内部ハウジング32と外部ハウジング12の間の空間88に流出する。空間88の空気は、支持リング42と外部ハウジング12及び内部ハウジング32の隙間を通って更に後方に送られ、図示しない空気流出孔から外気に放出される。一方、給気・給水アダプタから供給された水は、後方内部ハウジング部分38の給水通路54、後方内部ハウジング部分38と中央内部ハウジング部分36の間の給水連結管62、中央内部ハウジング部分36の給水通路58、前方内部ハウジング部分34の内側に配置された給水管78を介して、工具84の給水通路86に供給された後、この工具の先端注水孔(図示せず)から外部に噴射される。
上述のように、円筒体64とその外周に回転自在に装着された振動発生用円筒体(駆動部)74との間には隙間が存在する。したがって、空気噴出孔72から噴出した空気の流れよって振動発生用円筒体74が、中心軸14の回りを旋回しながら回転し、その回転周波数に応じた振動数の振動を円筒体64に発生させる。この振動は、円筒体64から工具84に送られ、歯石除去等の効率を高める。また、振動は、円筒体64の前端部と後端部を支持しているゴム製リング68,70を介して前方内部ハウジング部分34と中央内部ハウジング部分36に伝わる。前方内部ハウジング部分34と中央内部ハウジング部分36の振動はさらに、それぞれを支持している支持リング42,44を介して外部ハウジング12に伝わる。しかし、振動はゴム製リング68,70で一次減衰し、次に制振合金の支持リング42,44で二次減衰する。したがって、外部ハウジング12に伝わる振動は殆ど無いか又は有っても極僅かである。また、実施の形態では、ゴムに比べると遥かに剛性の高い制振合金を採用しているため、工具84を支持している円筒体64の軸振れが少なく、そのため工具84の先端部を目的の位置に安定的に保持できる。
なお、以上の説明では、前方内部ハウジング部分34と中央内部ハウジング部分36を支持している支持リング42,44を制振合金で形成したが、内部ハウジング32と外部ハウジング12との間に介在する他の支持部材又は支持リング42,44を含む全ての支持部材を制振合金で形成してもよいし、内部ハウジング32を構成する複数の内部ハウジング部分又はそれらの全てを制振合金で形成してもよいし、術者が把持する外部ハウジング12の一部又は全体を制振合金で形成してもよい。
実施の形態2:
図2は実施の形態2に係る医科歯科用ハンドピース100の一つであるタービンを示す。ハンドピース100は、術者が把持する把持部102と、回転工具104を有する駆動部106からなる。把持部102は、円筒状のハウジング108を有する。ハウジング108は、後部に給気・給水アダプタ(図示せず)を収容するソケット110を収容している。ハウジング108の内部には、給気・給水アダプタから供給された空気を前部駆動部106に供給する給気管112と、前部駆動部106から排出された空気を後方に排出するための排気空間114と、給気・給水アダプタから供給された水を駆動部106の注水口115から噴射するための給水管116が収容されている。給気管112の後端給気口と給水管116の後端給水口は、ソケット110の対応する箇所に接続されており、ソケット110に装着された給気・給水アダプタから空気と水がそれぞれ供給されるようになっている。排気空間114の後端側はソケット110に保持されており、ソケット110の排気管より排出される。
駆動部106は、図3に示すように、ハウジング接続部120と、これに一体的に接続されたロータ保持部122からなる。ロータ保持部122は、上下両端を開放した椀型の筒状外部ケーシング124を有する。外部ケーシング124の内部には、筒状の下部ケーシング126と上部ケーシング134が装着されている。下部ケーシング126及び上部ケーシング134は、ロータ保持部122の中央部に配置されるロータ130を回転自在に支持する軸受132,136を保持している。軸受132,136と下部ケーシング126及び上部ケーシング134との間には、実施の形態1で説明した制振合金からなる制振リング138,140が介在されており、これにより軸受132,136から下部ケーシング126及び上部ケーシング134に伝わる振動を減少するようにしてある。
実施の形態において、下部軸受132と上部軸受136は、共に玉軸受を採用しており、それぞれ外輪と、内輪と、それらの間に保持された多数の玉で構成されている。
また、実施の形態において、軸受132,136を直接受ける下部ケーシング126と上部ケーシング134は、実施の形態1で説明した制振合金で形成されている。
下部軸受132と上部軸受136の間には、回転羽根154が配置されており、この回転羽根154はロータ130に固定されている。
ロータ保持部122の上部開口部は、キャップ又は蓋156によって閉鎖されている。この蓋156は、上部ケーシング134に外装された固定リング158に下端縁部を係合して保持されており、ばね160の付勢力によって図示する上昇位置に保持されている。
ハウジング接続部120は、ハウジング108の先端部に挿入できる大きさの軸部162を有する。軸部162は、その後端面から外部ケーシング124の内周面に伸びる給気通路164と排気通路166が形成されている。給気通路164の後端開口は給気管112の先端が接続されている。給気通路164の前端開口は、下部ケーシング126に形成された空気導入孔168を介して回転羽根154の上部外周部に対向している。排気通路166の後端開口は排気空間114に開放されている。排気通路166の前端開口は、下部ケーシング126に形成された空気排出孔170を介して回転羽根154の下部外周部に対向している。
このような構成を備えたハンドピース100によれば、給気・給水アダプタから供給された空気は、給気管112から給気通路164を介して空気導入孔168から回転羽根154の上部外周部に噴射され、この回転羽根154を所定の方向に回転する。また、回転羽根154の回転はロータ130及びロータ130に保持された工具104を回転する。回転羽根154に当たった空気は、空気排出孔170から排気通路160を介して排気空間114からハウジング108の内部空間116に排出された後、図示しない排気孔を介して外部に排出される。一方、給気・給水アダプタから供給された水は、給水管116を介して工具の先端近傍に噴射される。
回転羽根154及びロータ130の回転によって発生する振動は軸受132,136を介して下部ハウジング108と軸受支持リング134に伝わるが、軸受132,136と下部ハウジング108と軸受支持リング134の間には制振合金の制振リング138,140が介在しているため、ハンドピース100の把持部102に伝わる振動は殆ど無いか又は有っても極僅かである。また、制振合金はゴムなどの弾性材料に比べて剛性が高いため、回転工具104の軸振れが少ない。そのため、術者は回転工具104の先端を目的の治療部位に安定的に当てることができる。
なお、本実施の形態では、上述のように、軸受132,136を支持する下部ハウジング108と軸受支持リング134の間に制振合金の制振リング138,140を配置したが、軸受132,136を構成している部品、すなわち外輪、内輪、玉の少なくともいずれかを制振合金で形成してもよいし、下部ハウジング108と軸受支持リング134を直接的又は間接的に支持している他の部材、例えば上部ハウジング108、外部ハウジング108、ロータ保持部122、ハウジング接続部120、更にはハウジング108の任意の部材も制振合金で形成することができる。この場合、ハンドピース100を把持する術者の手に伝わる振動が更に減少する。また、図4に示すように、軸受132,136と下部ハウジング108及び軸受支持リング134との間には、制振リングに代えて、ゴム製のOリング172,174を配置してもよい。
実施の形態3:
図5は実施の形態3に係る医科歯科用のコントラアングル型ハンドピース(ハンドピース前部)210を示す。ハンドピース210のハウジング212は、「く」の字状に屈曲した円筒体からなる。実施の形態において、ハウジング212は複数の筒体を組み合わせて構成するのが好ましい。
屈曲部の後方にある後部ハウジング部分214の内部には、後部に筒状の駆動連結用ソケット216が固定され、前部に制振合金からなる筒状の軸受支持部材218が、同軸上に固定されている。軸受支持部材218は、前部と後部に第1の軸受220,222を保持しており、これらの第1の軸受220,222に第1の駆動伝達軸224が回転自在に保持されている。第1の駆動伝達軸224は前端部に第1の傘歯車226が固定されており、後端部に制振合金からなる前部クラッチ228が固定されている。
屈曲部の前方にある前部ハウジング部分230の内側には、制振合金からなる軸受支持筒232が固定されている。軸受支持筒232は、前部と後部に第2の軸受234,236を保持しており、これらの第2の軸受234,236に第2の駆動伝達軸238が回転自在に保持されている。第2の駆動伝達軸238は、後端部と前端部にそれぞれ第2の傘歯車240と第3の傘歯車242が固定されており、第2の傘歯車240が第1の傘歯車226に噛み合っている。また、ハウジング212の内部には、後述する動力供給アダプタ(ハンドピース後部)244(図6参照)から供給された水を前部ハウジング部分230の前端下部に形成されている注水口246に案内して噴射するための給水管248が収容されている。
前部ハウジング部分230の前端には、工具保持部250が着脱自在に設けてある。工具保持部250は、上部と下部を開放した椀型の外部ケーシング252を有し、この外部ケーシング252の内側に制振合金からなる内部ケーシング254が装着されている。内部ケーシング254の内側には、2つのロータ軸受256,258が配置されており、これらのロータ軸受256,258にロータ260が回転自在に支持されている。ロータ260は、上部のロータ軸受256との間に第4の傘歯車262が固定されており、この第4の傘歯車262が第3の傘歯車242に噛み合っている。また、外部ケーシング252の上部開口が蓋264で塞がれ、下部開口を通じて挿入された工具266がロータ260に保持されるようになっている。また、図示しないが、後部に筒状の駆動連結ソケット216が固定される医科歯科用ストレートハンドピースにおいても、実施の形態3と同様の構成を用いてもよい。
図6に示す動力供給アダプタ244は、円筒状のアダプタハウジング268を有する。アダプタハウジング268の前端には、ソケット216に着脱可能な挿入筒270が設けてある。また、アダプタハウジング268の内部には、モータ(駆動部)272が配置されている。モータ272は、前後のモータ軸受274,276に回転自在に支持された回転軸278を備えている。回転軸278の前端部には、上述の前部クラッチ228に係合可能な後部クラッチ280が固定されている。後部モータ軸受274,276は、制振合金からなるモータ軸受支持部材282,284を介してアダプタハウジング268に支持されている。なお、モータ272は、インナーロータ型モータ、アウターロータ型モータのいずれでもよい。例えば、インナーロータ型モータの場合、回転軸278に複数の永久磁石が固定され、この永久磁石を囲むようにアダプタハウジング268の内側に駆動コイルが固定される。アウターロータ型モータの場合、永久磁石とコイルの配置が逆である。また、モータは電気駆動式だけに限らず、エア駆動によるエアモータを用いてもよい。
また、アダプタハウジング268の内部には、モータ272に電流を供給する電線288と、前部の給水管248に対して水を供給するための給水通路290が形成されている。
このように構成されたハンドピース210において、動力供給アダプタ244はその前部挿入筒270をハンドピース210の後部ソケット216に挿入して連結される。このとき、モータ回転軸278の前端に設けた後部クラッチ280とハンドピース210の前部クラッチ228に駆動連結される。また、アダプタハウジング268の給水通路290がハンドピース210の給水管248に接続される。その結果、モータ272が駆動すると、回転軸278の回転は、クラッチ228,280、第1の駆動伝達軸224、第1と第2の傘歯車226、240、第2の駆動伝達軸238、第3と第4の傘歯車242、262を介してロータ260に伝達され、これによりロータ260とこれに保持された工具266が回転する。また、動力供給アダプタ244の給水通路290からハンドピース210の給水管248に供給された水は、ハンドピース前部の注水口246から工具266の先端に向けて噴射される。
また、このハンドピース210では、軸受を支持している複数の部材、すなわち軸受支持部材218、モータ軸受支持部材282,284、駆動力を伝達する前部クラッチ228、内部ケーシング264と、駆動伝達部材である前部クラッチ228が、上述した実施の形態1と同様の制振合金で形成されているため、回転軸278や駆動伝達軸224,238から外部ハウジング212に伝わる振動が減少する。また、ロータ260及び工具266の軸振れが減少する。
なお、本実施の形態では、軸受支持部材と一部の駆動伝達部材だけを制振合金で形成したが、回転軸から外部ハウジングとの間に存在する任意の部材(例えば、軸受を構成する部品やハウジング)を制振合金で形成してもよい。
また、上述した複数の実施形態では、ゴム製のOリングなどを振動減衰用に用いているが、これら振動減衰用のゴム製リングに代えて制振合金を採用すれば、医科歯科用ハンドピースの全体又はその一部を滅菌処理することができるという利点がある。
実施の形態1に係る医科歯科用ハンドピースの部分断面図。 実施の形態2に係る医科歯科用ハンドピースの部分断面図。 実施の形態2に係る医科歯科用ハンドピースの前端部に設けた駆動部の拡大断面図。 実施の形態2に係る医科歯科用ハンドピースの前端部に設けた駆動部の他の形態の拡大断面図。 実施の形態3に係る医科歯科用ハンドピースの前部拡大断面図。 実施の形態3に係る医科歯科用ハンドピースの後部拡大断面図。
符号の説明
10:医科歯科用ハンドピース(エアスケーラ)
12:外部ハウジング
14:中心軸
16:前方外部ハウジング部分
20:後方外部ハウジング部分
22:外ねじ
24:内ねじ
26:外ねじ部材
32:内部ハウジング
34:前方内部ハウジング部分
36:中央内部ハウジング部分
38:後方内部ハウジング部分
42:中央支持リング
44:前方支持リング
46:挿入孔
48:封止ブロック
50:封止部材
52:給気通路
54:給水通路
56:給気通路
58:給水通路
60:給気連結管
62:給水連結管
64:円筒体
66:空気流出孔
68:ゴム製リング
70:ゴム製リング
72:空気噴出孔
74:振動発生用円筒体
76:規制部材
78:給水管
80:支持筒
82:連結管
84:工具
86:給水通路
88:空間
100:ハンドピース
102:把持部
104:回転工具
106:駆動部
108:ハウジング
110:ソケット
112:給気管
114:排気空間
115:注水口
116:給水管
120:ハウジング接続部
122:ロータ保持部
124:外部ケーシング
126:下部ケーシング
130:ロータ
132:下部軸受
134:上部ケーシング
136:上部軸受
138:制振リング
140:制振リング
154:回転羽根
156:蓋
158:固定リング
160:ばね
162:軸部
164:給気通路
166:排気通路
168:空気導入孔
170:空気排出孔
172:Oリング
174:Oリング
210:ハンドピース(ハンドピース前部)
212:ハウジング
214:後部ハウジング部分
216:ソケット
218:軸受支持部材
220:第1の軸受
222:第1の軸受
224:第1の駆動伝達軸
226:第1の傘歯車
228:前部クラッチ
230:前部ハウジング部分
232:軸受支持筒
234:第2の軸受
236:第2の軸受
238:第2の駆動伝達軸
240:第2の傘歯車
242:第3の傘歯車
244:動力供給アダプタ
246:注水口
248:給水管
250:工具保持部
252:外部ケーシング
254:内部ケーシング
256:ロータ軸受
258:ロータ軸受
260:ロータ
262:第4の傘歯車
264:蓋
266:工具
268:アダプタハウジング
270:挿入筒
272:モータ
274:モータ軸受
276:モータ軸受
278:回転軸
280:後部クラッチ
282:モータ軸受支持部材
284:モータ軸受支持部材
288:電線
290:給水通路

Claims (5)

  1. 医科歯科用ハンドピースにおいて、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動部と術者がハンドピースを把持する外周部との間に制振合金からなる部材を介在したことを特徴とする医科歯科用ハンドピース。
  2. 医科歯科用ハンドピースにおいて、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動部と上記駆動部を収容するハウジングとの間に制振合金からなる部材を介在したことを特徴とする医科歯科用ハンドピース。
  3. 医科歯科用ハンドピースにおいて、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動伝達部を制振合金で形成したことを特徴とする医科歯科用ハンドピース。
  4. 医科歯科用ハンドピースにおいて、ハンドピースの先端に取り付けた工具に動力を伝達する駆動伝達部の支持部材を制振合金で形成したことを特徴とする医科歯科用ハンドピース。
  5. 医科歯科用ハンドピースにおいて、術者が把持するハウジングの一部又は全部を制振合金で形成したことを特徴とする医科歯科用ハンドピース。
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