JP2007504848A - バキューム開放式による低ノイズ吸い込み装置、それを使用したコントロール可能な吸引装置 - Google Patents

Abstract

本発明考案は、吸入器の管上で吸入力を制御、コントロールするためのバキューム開放式吸い込み装置に関連したものであり、それらは歯科治療、手術または美容用ツールをふくむ分野において吸引器として使われるものと思ってよい。以前の発明になるそうしたツールは、稼動させるとたいがいの場合、そのツールの使用者や、そのツールを使って治療を受ける患者にとって有害なノイズを発生させている。より正確には、本発明考案になる吸い込み装置では、入り口経路と出口経路とがボデー内部において定義しているチャンバー、チャンバー長さ方向軸に対して鋭角に交差しているバイパス入り口経路らを包括しており、それらにより、流れの分離や乱気流が起こるのを最小に抑えるとともに、空気動力学的ノイズの最低化を計りながら、主たる液体の流れを生じさしめるようにしたものである。

Description

本発明考案は吸い込み装置一般に関連するものである。より正確には、本発明考案はバキューム開放による低ノイズ吸い込み装置、及びその使用によるコントロール可能な吸引装置を考案したものである。

バキューム発生源が先端が空洞になっているノズルに接続された吸引器は、多くの専門分野とりわけ医療機器、器具の分野で広範囲に多用されている。たとえば、歯科治療においては歯科医、歯科ハイジニストまたはアシスタント等によって治療、手術の過程で患者の口から唾液、血液、水や歯の沈着物の吸引器として使われている。したがって、吸引ツールそのものとその使用者の二者間には相反する留意点が生じるので、応用上それへの対処が必要となってくる。

先ず最初に身体に有害なすべての液体、固形物とアエロゾルなどは効率的に排除されねばならない。ハイテクポリマーやその他毒性のある樹脂気化物を発生させる化合物の多用、回転する器機による切削、すりへらし、磨いたさいに出来る珪酸化合物、石英等の微片物などによって患者と医療に携わる人へのリスクは増加しがちである。これらの物質は銀アマルガム充填物を取りかえる時にしばしば使われ、再充填された時に有毒性の水銀気化物を発生させる。したがって、比較的強力な吸引力と強めな空気の流れが望ましい。しかし、吸引器の先端が舌やそのほか柔らかい口内の表皮と接触すると空気の流れが妨げられ、発生した負の圧力で表皮が吸引器先端に強く吸い寄せられることになり、それが患者へ不快感を与え、患者と治療に携わる人のストレス増加の原因につながる。そういった原因で、医療用の吸引器にはバキューム開放の手法が施されていることが多い。

このバキューム開放口は一般的にはメインの吸引口より小さく、吸引管に沿った補助のバイパス口である。これらがメインの吸引口が塞がったとき吸引管へ空気を送り込むことになり、これによってバキュームの突入や水による衝突現象を防ぐことになる。以前の開放式による吸引器のデザインは、１９７０年６月Leffler に認可された米国特許第３，５１６，１６０号明細書（特許文献１）中の引用図４で「Tip-A-Daily（商標）」吸引器１００として発表されている。吸引器１００は、上流方向が吸引口先端１０６へとつながるメイン入り口経路１０７を備えた１０５部分で終わる二つのバイパス口１０１，１０２と、下流方向はバキュームホースへの接続用の出口経路部分１０４で終わる装置１０３とを包括している。運用上では、バキュームを適用すると空気、体液と固形沈着物などを含んだ液体の流れ１０８がメイン入り口経路１０７の中で起こることとなる。と同時に、周囲の空気は先端の口１０１、１０２を通じてボデー１０３へ入り、主流１０８とまざった混合液体物の流れ１０９として装置上の出口経路１０４から外へと出る。

もしも入り口経路の先端１０６がたとえば、身体の粘膜などに触れて塞がった場合、先端口入り口経路の有効断面積とバイパスの開きくち１０１，１０２の有効断面積の比率が変わり、先端が粘膜に引っ掛かっていることや突然に吸入率が上がるのを抑えようとするため、自動的に開口部を通してより多くの空気を吸い込もうとする。けれども、ボデー１０３の内部チャンバーの小さな孔を通して高速で通過中の空気は、ボデー１０３の内部チャンバーと出口経路部１０４の間にある鋭い角度による急激な膨張によっておこる乱気流に開口部の内部において遭遇することになる。この乱気流が、内部チャンバーの共鳴洞によって同調された音響波を発して、シューシューした音を出すこととなる。

そうした開放型医療用吸引器のその他の例は、特許文献２〜５などに記載されている。

医療吸引器のノイズ、とりわけ広範囲に使われている歯科治療用の吸引器のノイズはかなり深刻な問題として認識されている。それは確かに疲労、ストレスの蓄積の原因であり、治療に携わる人々にとって聴力減退のリスクともなっている。これらノイズに関する課題は、Nolnit et al.にMarch 1993 に認可され、「the Grab Free（商標）」となった特許文献６で明確に論じられている。

図５にあるように「the Grab Free（商標）」は、しっかりしたボデー１１３の中で小型で細長く伸びた複数のバイパスポート１１１，１１２を含んだ装置１００となる。ボデー１１３は、出口経路部１１４と、取り外しの利く吸引先端部を差し込むためのとがった開口部１１６を持った入り口経路部１１５とを含む。吸い込み先端口から流れ出すメインの液体の主な流れは、装置の出口まで一定の断面積をもつメイン吸い込み口経路１１７から入る。メインの入り口経路が塞がったときバイパス口を通じて空気が吸い込まれ、鋭い入射角のため主たる流れとなめらかに混合する。したがって、液体はなめらかに流れ、装置出口で混ざり合い装置出口経路において混合液体１１９となり、最小の分離、乱気流および共鳴などにより、ノイズのレベルはかなり軽減されることになる。しかしながら、この装置がもつ固定されたバキューム補完機能は使用者が吸引率をコントロールしようとしてもバイパス口１１１，１１２を自在に止めることは出来ない。しかもなお、装置１１０の流れ後部に位置する金属ボデーの重さが、バキューム管と接続装置の重さを増加させている。これが使用者の手首の回転モーメントを増加させ、このため吸引口を持ち上げようとするなど使用者の肉体疲労や不快感をひきおこしている。

吸い込み力のコントロールは、例えば歯科治療や脂肪切除、傷口からの廃液医療手術に関わる分野ではたしかに望ましい機能である。それによって吸引器を適切に使いこなし、粘膜からの強すぎる吸い上げ力を防ぐのに役立っている。したがって、以前の発明によるある吸引システムなどでは、吸い込み力のコントロール、制御装置など二種類の装置が正当化され記述されている。最初のタイプでは、比較的小さな有効面積をもった開放口の孔をもち、吸入力を一定に保つためスリーブの上げ下げをそのまま開けっ放しにして置いたり、吸入力の短時間内での強弱コントロールは、指を使ってそのつど孔を開けたり塞いだりして行っている。制御つき吸引器の最初のタイプは、特許文献７〜１１で範例となっている。

それより数少ない第二の吸引装置は、使用者が与えられた範囲内で連続的に吸入力を変えられるように設計されている。そうした装置のなりたちは、特許文献１２〜１４に記述されている。

Schultzによって開示された出願（特許文献１４）は図６に引用されており、それは吸い込み力調節用の幅広で細長い入り口を備え、手で持つことが出来る医療用コンポーネントである。吸い込み力は入り口経路部１２５と出口経路部１２４から成り立つボデー１２３により成り立っている。この装置はさらに大きな開放口と、比較的大きめでボデーを内部チャンバー１２２まで通過する、くびれ形のバイパス入り口経路とを備えている。バイパス入り口経路１２１の大型で細長い開き口は、使用者が吸い込み管の入り口経路１２６でいろいろ選択しながら指で塞ぐことによって吸い込み力を調整出来るように設計されている。そうした機能は多くの場合非常に有用だが、その装置からでるノイズは、歯科治療用でさらに広範囲に使われるにはまだ大きすぎる問題をかかえている。もっともながら、液体の主な流れ１２８は急激に膨張し、入り口経路１２５からより大きな断面積をもつチャンバー１２２へ通過しながら分離してしまう。同様に、入り口経路１２１からそのチャンバーへ通り抜ける空気流を補填しようとする圧力は、メインの流れと混じり合うさい、それらが互いに直交しているため、接続部の鋭い角度によっておこる分離や乱気流に遭遇する。したがって、メインとバイパス上の流れは、出てくる液体の流れ１２９と流れの分離、乱気流、強い不快音の音響発生につながり、チャンバー１２２のサイズに同調した音の発振なしでは混じり合うことが不可能となる。

Solnitの出願を除く前述された全ての特許は、吸引器の外壁を通して真っ直ぐに伸びるバイパス入り口経路をもつ。取り込まれる空気の流れは、装置のメイン空洞の中を流れる液体とほぼ直角になっている。また、補助の開き口の形状は、空気音のための考慮がされた明確な設計とはなっていない。すなはち、音響を発生させるエネルギーの最低化と、音が出た場合周囲への音響伝達の最小化などへの考慮が充分施されてはいない。

上述の例で吸入コントロールバイパス装置や、コントロールされた吸引器では、前の発明において考慮されているものがいくつかあるが、にもかかわらず気に障るノイズの最低化を計りながら、医療上で必要となる吸入率の適切なコントロールを考慮するなどの重要な機能がまだ欠けている。

したがって、コントロールされた吸引器での低ノイズ吸い込み力コントロールと、そうした装置を使用した吸引器の本発明考案は顕著な進歩である。それは使用者の指やスリーブをスライドさせながら、本発明考案で考案されているより好ましい構造によって、不快なノイズを最低に抑えながら吸入率の広範囲な選択を可能ならしめている。しかも、重量のバランス、自然に変換のできる先端角度など、人間動力工学（Ergonomic）の適用を通じて使用者の肉体的快適感を増進させる吸引器を本発明考案で作れるのは望ましいことである。
米国特許第３，５１６，１６０号明細書 米国特許第５, ４２５，６３７号明細書 米国特許第５，５０９，８０２号明細書 米国特許第５，５４２，９２９号明細書 米国特許５, ９６４，７３３号明細書 米国特許第５，１９５，９５２号明細書 米国特許第４，５３４，５４２号明細書 米国特許第５，８５５，５６２号明細書 米国特許第５，９７５，８９７号明細書 米国特許第６，０４５，５１６号明細書 カナダ国特許第２，０４２，５２３号明細書 米国特許第４，２２１，２２０号明細書 米国特許第５，０１３，３００号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１０８６１４号明細書

本発明考案の目的は、したがって低ノイズ吸引コントロールポートと、それを使用した吸引器を与えるにある。

本発明考案に沿いより明確にいえば、そこにはバキューム源へ接続可能な吸引器用の吸い込み装置、外装表面を含むボデーをもった吸い込み装置、ボデーの最初の終結部に位置する入り口経路ポート、二番目の終結部にある出口経路ポート、ボデー内部で入り口経路ポートから出口経路ポートへ長さ軸方向に伸びているチャンバー、入り口経路ポートから出口経路ポートへの流れを決めるチャンバー、さらに吸い込み装置はボデーを通して外装表面からチャンバーに沿って先太りになっているバイパス経路等が存在し備えられている。

そこではさらに、バキューム源への接続可能な吸引器用の吸い込み装置、外装表面を含めた吸い込み装置、ボデーの最初の終結部に位置する入り口経路ポート、二番目のボデー終結部にある出口経路ポート、ボデー内部で入り口経路ポートから接続部へ長さ軸方向に先太りになっている部分と、接続部から出口経路ポートへ先細りになっている部分とで定義づけられるチャンバー、さらに入り口経路ポートあたりから接続部分のあたりのチャンバーへ伸びているバイパス入り口経路等が存在し、かつ備えられている。

さらにはバキューム源への接続可能な吸い込み装置、外装表面を含めた吸い込み装置、ボデーの最初の終結部に位置する入り口経路ポート、ボデー二番目の終結部にある出口経路ポート、ボデー内部で入り口経路ポートから出口経路ポートへ長さ軸方向に伸びているチャンバー、入り口経路ポートから出口経路ポートへの流れを定義しているチャンバー、さらに吸い込み装置は外表面にある細長い開き口からチャンバーへ、流れ方向と鋭角に伸びているバイパス入り口経路等が存在し、かつ備えられている。

さらにバキューム源への接続可能な吸引器用の吸い込みシステム、外装表面をもつボデーを含んだ吸い込み装置、ボデーの最初の終結部に位置する入り口経路ポート、二番目の終結部にある出口経路ポート、ボデー内部で入り口経路ポートから出口経路ポートへ長さ軸方向に伸びているチャンバー、入り口経路ポートから出口経路ポートへの流れを定義づけているチャンバー、さらに吸い込み装置はボデーを通して外装表面からチャンバーに沿って先太りになっているバイパス経路等を備えている。この吸い込み装置はさらにボデー上の外側開口部からチャンバー内部の内側開口部へ伸び、流れ方向に鋭角になっているバイパス入り口経路を包括している。その上さらに吸い込み装置は、操作上バイパス入り口経路を塞いだりするための外側開口部の上に設置された手段を含み、それによって、出口経路ポートへ密閉して装着されているバキューム源を稼動させることにより、最初の吸い込み力は入り口経路ポートで発生し、最初の吸い込み力はコントロール手段の起動によって可変であることとなる。

その上、微片物または液体吸入用に、バキューム源への接続可能な吸引器（外装表面を含む）、ボデーの最初の終結部に位置する入り口経路ポート、ボデー二番目の終結部にある出口経路ポート、ボデー内部で入り口経路ポートから出口経路ポートへ長さ軸方向に伸びているチャンバー、ボデーを通して外装表面からチャンバーに沿って先太りになっているバイパス入り口経路などが装備されている。それらによって出口経路ポートで密閉状態装着されているバキューム源を稼動させると、最初に吸い込まれた流れと、二番目に吸い込まれた流れは内部の開口部近辺のチャンバー内で混じり合うように最初の吸い込みの流れは入り口経路ポートで発生し、二番目の吸い込みの流れはバイパスの入り口経路で発生する。

ここと補随申請項目上でいわくところのバキューム源の意味は、稼動しているシステム上で吸入力、もしくは吸い込み管を含む独立してマイナスの圧力を作り出すことが出来るシステムの意味で捉えられていることに留意せられたい。

本発明考案における他の目的と利点、機能については以下制約のない参照用のみの目的から引用されている図解などにより、その具体化案を読むことによって明白となるだろう。

一般的な言い方をすれば、図１、図２及び図３で図解されているように、本発明考案は吸入管内で空気動力学的ノイズを最低化し、吸い込み率コントロールのための、バキューム開放又は吸い込み装置２０に関連したものである。さらに本発明考案は医療、例えば歯科治療用または手術時に使われ、患者の体液、唾液、水、血液や歯の沈着物吸入のための、手持ち型吸引器と関連したものと言えよう。ここで考案されている吸引器はコントロール可能な本発明考案になる低ノイズの吸い込み装置２０である。

以前の考案になる吸い込み機能をもった吸引器の例は、図４〜図６で引用図解されている。

装置２０を本発明考案の具体化された案にしたがって以下に記述する。

装置２０は最初の終結部、またはメインの入り口経路部２４と、二番目の終結部、またはメインの出口経路部２６からなるボデー２２をもっている。メイン入り口経路部２４は吸引ツールに装着されるようになっている入り口経路ポート２８をもち、盛り上がった部分３０、Ｏ型リング・シール品目（図解省略）を保持する溝（図解省略）、またツールや、追加延長チューブを液体密閉状態で繋げるように、その他のしっかりした接脱着可能な構造等から成り立っている。メインの出口経路部２６は、バキューム源（図解省略）に装着できるようになった出口経路ポート３２を備えている。

この装置のボデー２２は、さらに入り口経路ポート２８と出口経路ポート３２の間に設けられたチャンバー３４をはじめ、おおむねボデー２２を通し、それをとおして外気に開放するチャンバー３４へと接続するバイパス入り口経路３６とを含んでいる。

チャンバー３４は断面積が入り口経路ポート２８からバイパス入り口経路３６へと徐々に増加し、逆に出口経路ポート３２へ向かっては減少する二個のおおむね半円錐体で構成されている。

はじめにあるなめらかで先太りの半円錐体部分３８は、入り口経路ポート２８からおおむねチャンバー３４がバイパス入り口経路３６と結合するあたりへ向かって伸びており、したがってチャンバー３４の断面積はその方向に徐々に増加することとなる。

この配置法は一般的にメインの流れ４２の速度を下げることになる。とりわけ、バイパス入り口経路３６あたりでの急激な流れ方向の変化などのリスクを最低化させながら、二つの流れ４２，４３が層流、またはほぼ層流のまま混ざり合うのを促進している。

二番目のなめらかで先細りの半円錐体部４０は、チャンバー３４がバイパス入り口経路３６連結するあたりから、出口経路ポートへ向かって伸びている。

入り口経路の半円錐体部における傾斜角度θｉは、チャンバー３４の長さ軸方向４６に対して好適角３．５度をもち、それに沿って約２度〜７度間で有利になるように選択されている。一方出口経路部４０における増加角度θoは７度を好適角とし、それにそって約３度〜１０度の間で有利になるように選択されている。

図３からもよく分かるように、バイパス入り口経路３６は、装置２０のボデー２２を通って伸び、その中で低部傾斜面４８、高部傾斜面５０、外部開口部５２と内部開口部５４などを含んでいる。バイパス入り口経路３６は、また外側開口部５２の近くにあるとがった曲面部５６をふくみ、ボデー２２を通して伸びながら種々の形状輪郭に適合するようになっている。

バイパス入り口経路３６の展開された組み合わせの一例は、図１、図２、図３、図７、及び図８に示されている。この組み合わせ法は航空学の分野で「NACA inlet (NACA 取り込み経路方式)」の輪郭で、今日のNASA の前身にあたるNational Advisory Committee for Aeronautics により、分離と乱気流を最低化せしめて空気を取り込む方法として示唆されている。読者は詳細を知るためにMossman et al.(January 8, 1948) 著「An Experimental Investigation of the Design Variable for NACA Submerged Duct Entrances」と題されたNACA のリサーチメモを参照されたい。ここではこの文献は、参考文献として取り上げている。

こうした形状において、バイパス入り口経路３６にある外部開口部５２はボデーの外装表皮面とほぼ平らになる形状、ないしは曲面をなしており、バイパス入り口経路３６はボデー２２におおむね沈みこむような格好で覆われている。外部開口部５２の曲面は、例えば図７に示すように、図８にある相互関連表に沿って定義されている。

より正確には、図７に見られるように外部開口部５２は、おおむね上向き流れの終末部（装置２０の入り口経路２４の近辺）で幅Ｗ１をもつ細い先端部５８と、逆の下流終末部（装置２０の出口経路部分２６の近辺）でとがった曲線部５６を形成する幅Ｗ２をもつ幅広の先端部６０等を含んでいる。一般的には、先端部５８と６０は、いったん長さ方向の位置ｘで外部開口部５２の幅が与えられると、図８の表により定義される横向き曲線状をなした縁で接続される。外縁部６２，６４の長さはほぼ三角形をなす入り口経路の直線的な縁から概算される。外側の開き口５２の全長L は一般にＷ２より大きく、それはＷ１より大きくなっている。

Ｗ１は好適長さ約０〜８ミリメートルの長さをもち、それにマッチする約０〜２０ミリメートルの範囲を占め、Ｗ２は好適長さ約１０ミリメートルの長さをもち、約５〜２５ミリメートルの範囲を占めている。 さらに長さL は好適長さ約３０ミリメートルの長さをもち、約１０〜５０ミリメートルの範囲を占めている。

図３にたちかえって、本発明考案では、流れは経路上を以下各種のパラメーターによって方向づけされるものとする。バイパス入り口経路３６からチャンバー３４の出口経路に向かう空気の流れ４４は、好適角約７度をもち鋭角な入射角約３〜１０度、低部傾斜面４８と高部傾斜面５０の角度はαLとαUでそれぞれ好適角約７度をもち、長さ方向軸に対しては約３〜１０度の範囲を占める。傾斜面４８，５０はかなり平行に近く（およそαLとαUと同等）内部開口部５４へ向かって多少広がっている。バイパス入り口経路３６にある低部傾斜面４８と高部傾斜面５０は、チャンバー３４の長さ方向軸に沿って測った場合、それは進行移動方向軸（図解省略）に対してはほぼ直交するが、好適距離約２〜６５ミリメートルをもちながら約１〜５ミリメートルの間隔をもつように設けられている。

さらに乱気流を招く空気流分離を最小化するため、とがった曲面部５６はボデー２２の外装表皮面とバイパス入り口経路３６へと、なめらかに変換するように設計が施されている。

このとがった曲面部５６のひとつの可能な形状は図９で示されており、そこでは与えられた長さ方向の位置ｘに対して、上部の縁Yu と下部の縁Ylの位置の値が与えられている。これは図３で上部と下部の傾斜面４８，５０上下間の距離であり、下記の方程式（Ａ）によって計算される。

（Ａ） d = L tan α / [1.481-0.75 tan α]

ここでのαは傾き角（α=αL=αU）で、Lは図７で示されているように外部開口部５２の全長である。なお空気流の分離を防ぐため、図３にある曲面半径r が５ミリメートル以下にならないよう、低部傾斜面４８の入り口におけるなめらかな変換がじゅうぶんに考慮されている。

必要とされる空気音響ノイズを最低に抑えるため、バイパス入り口経路５２は流れの分離や乱気流を最小に抑えるように組み合わされている。図２に立ちもどって、吸い込み口２０のバキューム源は稼動中マイナスの圧力すなわち出口経路３２においての吸引力を発生させる。それがメイン入り口経路２８とバイパス経路３６とからメインの流れ４２とバイパスの流れ４４とを引き出し、内部開口部に近い交差部位置５４ａで混合、排出液４５となる。バイパスの流れ４４は普通外気から、またメインの流れ４２は入り口経路部２４に繋がった吸入ツールが取り出す空気、気体、液体や固体などである。

メイン入り口経路２８とバイパス入り口経路３６を通る液体の流れは、一般的には適用されるバキュームの強さと、それぞれの入り口経路や空洞の特性から出てくる流れ抵抗の関数である。液体流の特性を決めるひとつは、入り口経路２８，３６の有効断面積と配管の長さにある。したがって、たとえば回転式のアダプターや吸い込み先端部（図解省略）の例で見るように、それはメイン入り口経路２８や、そこに接続されている吸入具の与えられた特性に対しのバイパス入り口経路３６における外部開口部５２での有効断面積を変え、すなわち吸引力、メイン入り口経路２８における流れと最大圧力を変化させることとなる。外部開口部５２の断面積は、メインの入り口経路２８における望ましい流れと圧力を決めるように設計されている。使用上においては、使っている間いつでも必要に応じて吸引力を欲しいレベルに増減させるため、指や手のある部分、またはその他の塞ぐことが出来る要素で部分的またはバイパス入り口経路全体を塞ぐことが可能である。

使用者はまた, 比較的大きなバイパス入り口経路の開口部５２を指や他の方法、たとえばスリーブ（図解省略）をスライドさせて使うなどして、最大と最小の吸引力を連続的にコントロールすることもよかろう。また、本設計においてはこうしたことで起こる接触を最小限にし、汚染、けがなどのリスクを防ぐのに有利な設計となっているが、スリーブ(図解省略)をオプション的に使用するのは使用者の手袋が装置２０を流れる液体に直接触れるのを防ぐためには有用であろう。

ここで上記されている装置２０は、患者の口から水、唾液、血液とともに微砕片を取り除くための吸引器のような種々のかたちでの応用が可能である。そうした具体化案は図１１〜図１５を通して図解されている。

低ノイズ吸い込み装置または吸引器７０は上で記述されているように、低ノイズバキューム開放式吸い込み装置７０の中心部７２を含む。メイン出口経路部２６は、オス型取り外し可能なアダプター７４に接続するメス型組み込み方式を含むと思ってよい。オス型アダプター７４は、各種のバキュームホース、弁または他の接続装置（図解省略）に接続するのもよいだろう。押し込み式装着またはＯ型リング７５ａは溝部分７５ｂと一体となってはたらく液体密閉式での接続が考えられる。

吸引器７０の上流部端末、入り口経路部９０に掴まっている曲がったツールを備えているツールアダプター７６は、吸引器７０の長さ軸の回りで回転するようにメイン入り口経路部分２４の上方で組み込まれている。目盛り表示用のメカニズムは、図１４及び図１５で示されているように、例えば吸引器７０とツールアダプター７６のそれぞれの８０、８２に設けられツールアダプター７６の角度を使用者がよいと思うところでセットし、そこで明確に保持できるようになっている。ツールアダプター７６を吸引器７０の長さ方向軸の周りで連続的に３６０度の回転を可能にするためには、代わりにツールアダプター７６の空洞内のメイン入り口経路部２４上で、マッチする溝部（図解省略）があっても無くても、Ｏ型リングもしくは凹凸（図解省略）をもった液体密閉式の回転型接続部の使用もよいと思われる。

図１２から分かるように、使用者は吸い込み先端部８４の入り口経路８６の部分での吸引力を変えるために、親指でバイパス入り口経路３６の有効面積を変えることが出来る。それに加え、ツールアダプター７６の外殻と中心にある空洞との間隙には、吸引器７０の後部の重量を増やしてバランスをよくし、ストレスや使用者の手首の疲労を軽減させる目的で密度の高いステンレス製のブッシング（輪がね）を入れたりして吸引器７０の重心をずらしてある。

歯科治療用には吸引器７０の長さ方向軸に対するツール保持部７８での角度記号φのありかたは、一般的に好適角度約３０度をもち、１０〜約４５度間でセットされている。ツールアダプター７６には、吸引器７０の長さ方向軸の周囲で吸い込み口先端部８４の角度調整のため、グルグル回せるような方法(図解省略)をつけるのもよいと思われる。

そうした応用面では、吸引力の好適値を約７０グラムとし、バイパス外部経路の開口部３６が全開の状態のもとでは、先端口入り口経路８６において３５〜約７０グラムが最適と考えられる。バイパス入り口経路が完全に閉じた状態では、吸引器７０が発生させそれに与える最大の吸引力は約２５インチ水銀柱である。これは吸い込み入り口経路の断面積が先端口入り口経路８６で約４７平方ミリメートル、バイパスの断面積が内部開口部５４で約２７平方ミリメートルのときに達せられる。これにしたがえば、模範的な装置の外部バイパス開口部５２の大きさは次のようになる：

１０ｍｍ ＜ L ＜ ５０ｍｍ；

５ｍｍ ＜ Ｗ２ ＜ ２５ｍｍ；そして、

０ｍｍ ＜ Ｗ１ ＜ ２０ｍｍとなる。

ひとつの例として、計算上ではｄ＝２、６５ミリメートルとなるL＝３０ミリメートル、Ｗ２=１０ミリメートルＷ１=０、８ミリメートルの大きさをもつプロトタイプを作成した。流れの分離を避けるため下部傾斜面４８(図３参照)の入り口における曲面半径r は好適値約７、５ミリメートルとし、約２ミリメートルと５０ミリメートルの間であるはずだ。

図１６は、図４〜図６にある以前の三つの発明による吸引器のノイズレベルと、本発明考案による吸い込み装置２０をもつプロトタイプ吸引器７０とを比較したグラフ図である。この図からも分かるように、バイパス入り口経路を全開にし、米国スタンダードを通じて２５インチ水銀柱をもつバキューム管へつないだ場合、このプロトタイプが発生するトータル音響力は、同じ条件下での「the Grab Free（商標）」吸引器のそれより約５デシベル低く、「Tip-A-Dilly（商標）」より１２デシベル低くなっている。またヨーロッパスタンダード接続をもち、吸引器は商品化されているが、シーメンス社製のそれより約１４デシベル低い。読者は、音響力での５デシベルの違いは、音響エネルギーでは６８パーセントの低減であり、１０デシベルの違いは９０パーセント低い音響エネルギーの大気への発振となることに留意しなければならない。

これら聴力テスト結果に加え、吸引器７０のプロトタイプによって引き起こされるノイズについての聴き取りテストでは、１，０００ヘルツ〜６０，０００ヘルツの間での異なる周波数分布により、聴き手にとってずっと気に障ることが少ないと思われた。これは主として可聴周波帯のなかでも高い周波における強さがずっと少ないのと、低周波帯で記録された高いレベルがほぼ心地よいハミング音となるためだ。医学リサーチによれば人間の耳は１，０００ヘルツ〜６，０００ヘルツの周波数からなる、高くしかも甲高い周波数にもっとも鋭敏であることが示されている。

ひとは上述の本発明考案が、使用者にとって広い範囲の吸引力をもちながらノイズの低減に有効な解決を与えることに、容易にそのありがたみを感じることが出来るであろう。したがい、低ノイズの圧力開放式吸引装置と、それを備えたコントロール可能な吸引器は多用雑多な応用をもつことが分かる。とりわけ、使用者が経験するノイズによって起こる疲労を低減させることで、歯科治療への応用は有用であることが伺える。

上述の本発明考案では、より好ましい具体化案の方法として記述されているが、添付されている「請求されている事項」にある本発明考案の精神とその性格からかけ離れないで修正することは可能である。

本発明考案の具体化案に沿った吸い込み装置の平面図である。 図１において２−２の線に沿っての断面図である。 図２の囲いから見たバイパス入り口経路の詳細を示す図である。 「以前の発明考案」として、最初の発明での吸い込み装置の長さに沿った断面を示す図である。 「以前の発明考案」として、第二の発明での吸い込み装置の長さに沿った断面を示す図である。 「以前の発明考案」として、第三の発明での吸い込み装置の長さに沿った断面を示す図である。 図１で見る外部開口部の曲面を示すための平面図である。 図７で示されている外部開口部の曲面部パラメーターを表で示す。 図３の囲み９−９に示す、とがった曲面部の詳細を示す図である。 図９で示されている、とがった曲面部のパラメーターを表で示す。 本発明考案上での吸い込み装置を備えた吸引器を示す平面図である。 図１１上で１２−１２の線に沿って見た断面を示す図である。 図１１にある吸引器の拡大投影図である。 図１１中の吸引器を含めた吸い込み装置を示す部分投影図である。 図１１で示す吸引器に含まれるアダプター・ツールを示す部分投影図である。 吸い込み装置によって起こるノイズレベルを本発明考案の吸い込み装置と、以前に考案された三つの装置との比較を示すチャートである。

符号の説明

２０ 吸い込み装置
２２ ボデー
２４ メインの入り口経路部
２６ メインの出口経路部
２８ 入り口経路ポート
３０ 盛り上がった部分
３２ 出口経路ポート
３４ チャンバー
３６ バイパス入り口経路
４０ 半円錐体部、出口経路部
４２、４３ 流れ
４６ 長さ軸方向
４８ 低部傾斜面
５０ 高部傾斜面
５２ 外部開口部
５４ 内部開口部
５６ 曲面部
５８、６０ 先端部
６２、６４ 外縁部
７０ 吸引器
７２ 中心部
７４ アダプター
７６ ツールアダプター
７８ ツール保持部

Claims (36)

1. バキューム源に接続可能な吸引器のための吸い込み装置において、
   ａ）外装表面を含むボデーと、
   ｂ）当該ボデー最初の終結部にある入り口経路ポートと、
   ｃ）当該ボデー二番目の終結部にある出口経路ポートと、
   ｄ）ボデー内部で入り口経路ポートから出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸びているチャンバーであって、前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸び、流れの方向を定義付けているチャンバーと、
   ｅ）前期ボデーを通して外装表面から前記出口経路ポートへ向けて先太りであるバイパス入り口経路と、
   を含んでなることを特徴とする吸い込み装置。
2. 前記バイパス入り口経路が前記ボデーを通して前記長さ方向軸に対し、前以て決められた角度をもって伸びていることを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
3. 決められた前記角度が、前記長さ方向軸に対して鋭角性をもつことを特徴とする請求項２に記載の吸い込み装置。
4. 前記長さ方向軸は流れ方向に沿っていることを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
5. 前記チャンバーは、前記入り口経路ポートから前記バイパス入り口経路へ伸びている先太り部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
6. 前記先太り部と前記先細り部とはおおむね半円錐体であることを特徴とする請求項５に記載の吸い込み装置。
7. 前記先太り部分は、前記長さ方向軸に対して２〜７度の範囲をもつ角度で上り下りしていることを特徴とする請求項５に記載の吸い込み装置。
8. 前記先細り部分は、前記長さ方向軸に対して３〜１０度の範囲をもつ角度で上り下りしていることを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
9. 前記バイパス入り口経路は前記ボデーを通して伸びている前記下部と上部の傾斜通過路を含み、前記下部と上部の傾斜通過路が内部と外部の開口部を定義し、前記外部の開口部が前記外装表面上で前記流れ方向に先太りになっていることを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
10. 前記バイパス経路上で前期先太りの外部開口部が横方向曲線で囲まれていることを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
11. 前記下部と上部の前記傾斜通過路が前記長さ方向軸に対して鋭角的に伸びていることを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
12. 前記鋭角は３〜１０度の範囲をもっていることを特徴とする請求項１１に記載の吸い込み装置。
13. 前記下部と前記上部の傾斜通過路が前記外部開口部から前記内部開口部へと互いに先が広がったようになっていることを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
14. 前記下部と前記上部の傾斜通過路はかなり平行していることを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
15. 前記バイパス入り口経路は、前記外部開口部から前記上部傾斜面間の連結部にあるとがった曲線部を含むことを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
16. 前記バイパス入り口経路は、前記外部開口部から前記下部傾斜面の間にある丸みのある連結部を含むことを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
17. 前記バイパス入り口経路は「NACA タイプ式入り口経路（NACA inlet）」の成り立ちをしていることを特徴とする請求項９に記載の吸い込み装置。
18. 当該装置は、さらに前記バイパス入り口経路のあたりに装着され、前記バイパス経路上で吸引力コントロールができるよう、前記ボデー上でスライドできるスリーブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の吸い込み装置。
19. バキューム源に接続可能な吸引器のための吸い込み装置において、
    ａ）外装表面を含むボデーと、
    ｂ）当該ボデー最初の終結部にある入り口経路ポートと、
    ｃ）当該ボデー二番目の終結部にある出口経路ポートと、
    ｄ）前記入り口経路ポートから連結位置へ向かっている先太り部分と当該連結部分から前記出口経路ポートへ向かう先細り部分とで定義されたチャンバーと、
    ｅ）前記ボデーを通して前記入り口経路ポートあたりの外装表面から前記連結部分近辺の当該チャンバー出口経路ポートへ伸びるバイパス入り口経路と、
    を含んでなることを特徴とする吸い込み装置。
20. 前記バイパス入り口経路が前記ボデーを通して前記外装表面から前記チャンバーへ向けて先太りになっていることを特徴とする請求項１９に記載の吸い込み装置。
21. 前記バイパス入り口経路が、前記ボデーを通して前記チャンバーの長さ方向軸に対して鋭角に伸びていることを特徴とする請求項２０に記載の吸い込み装置。
22. バキューム源に接続可能な吸引器のための吸い込み装置において、
    ａ）外装表面を含むボデーと、
    ｂ）当該ボデー最初の終結部にある入り口経路ポートと、
    ｃ）当該ボデー二番目の終結部にある出口経路ポートと、
    ｄ）前記ボデー内部で前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸びているチャンバーであって、前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸び、流れの方向を定義付けているチャンバーと、
    ｅ）前記ボデーを通して、外装表面の細長い開口部から前記チャンバーへと流れ方向に対し鋭角的に伸びているバイパス入り口経路と、
    を含んでなることを特徴とする吸い込み装置。
23. 前記チャンバーは入り口経路ポートからバイパス入り口経路ポートへ先太りに伸びている部分と、バイパス入り口経路から出口経路ポートへ先細りに伸びている部分と、を含んでいることを特徴とする請求項２２に記載の吸い込み装置。
24. バキューム源へ接続可能な吸引器用の吸入システムにおいて、
    ａ）吸い込み装置を、
    i.外部表面を含むボデーと、
    ii.当該ボデー最初の終結部にある入り口経路ポートと、
    iii.当該ボデー二番目の終結部にある出口経路ポート
    iv.前記ボデー内部で前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸びているチャンバーであって、前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへの流れの方向を定義付けているチャンバーと、
    v.前記ボデーを通し、前記外部表面上で外部開口部から前記チャンバー内、当該バイパス入り口経路の内部開口部へ、流れ方向に対して鋭角的に伸びているバイパス入り口経路と、
    を含んでなるようにする段階と、
    ｂ）前記バイパス入り口経路を少なくとも部分的に塞ぐように、コントロール手段を操作しやすいように外部開口部上に装着する段階と、を含んでなり、
    これによって、前記出口経路ポートへ密閉して装着されているバキューム源が稼動し、最初の吸引力は前記入り口経路ポートで、二番目の吸引力は前記バイパス入り口経路で発生し、当該最初の吸引力は前記コントロール手段を作動させることによって可変となることを特徴とする吸入システム。
25. 前記コントロール手段がスリーブであることを特徴とする請求項２４に記載の吸い込み装置。
26. 前記コントロール手段が使用者の身体の一部であることを特徴とする請求項２４に記載の吸い込み装置。
27. 微片物や液体を吸引するためにバキューム源に接続可能な吸引器において、
    ａ）外装表面を含むボデーと、
    ｂ）当該ボデー最初の終結部にある入り口経路ポートと、
    ｃ）当該ボデー二番目の終結部にある出口経路ポートと、
    ｄ）前記ボデー内部で前記入り口経路ポートから前記出口経路ポートへと長さ方向軸に沿って伸びているチャンバーと、
    ｅ）前記ボデーを通して当該外表面から前記チャンバーへ先太りになっているバイパス入り口経路と、
    を備えた吸い込み装置を含んでなり、
    前記出口経路ポートへ密閉して装着されたバキューム源が稼動すると、最初の吸い込みの流れは前記入り口経路ポートで、二番目の吸い込みの流れは前記バイパス入り口経路で起こり、この二つの流れは前記チャンバー内の前記内部開口部付近で混ざり合うことを特徴とする吸い込み装置。
28. 前記吸引器は、さらには密閉状態で入り口経路ポートへ装着されている最初の終末部と、二番目の終末部間の通過路を定義しているツールアダプターから成り、前記最初の吸い込みの流れは当該ツールアダプターの二番目の終末部で発生することを特徴とする請求項２７に記載の吸い込み装置。
29. 前記吸引器はさらに入り口経路と出口経路を包括する中空の吸入先端部を含み、該出口経路は取り外しができるようにツールアダプターの後部に挿入されており、前記最初の吸い込みの流れは吸入先端部の入り口経路で発生することを特徴とする請求項２８に記載の吸い込み装置。
30. 前記吸引器及び前記ツールアダプターは、前記吸引器に対して前記ツールアダプターを回転式に位置決めする目盛り表示機構を含んでなることを特徴とする請求項２８に記載の吸い込み装置。
31. 前記ツールアダプターは、前記入り口経路へ少なくとも一つの凹凸組み合わせで、回転可能に装着されていることを特徴とする請求項２８に記載の吸い込み装置。
32. 前記ツールアダプターは、少なくとも一つのＯ型リング接続を通して前記入り口経路ポートに密閉装着されていることを特徴とする請求項２８に記載の吸い込み装置。
33. 前記ツールアダプターは、前記最初と前記二番目の終末部で定義される、外筒及び中間の孔の空いた部分と、その間に存在する高密度をもった物質で出来たブッシング（輪がね）と、を更に含んでなることを特徴とする請求項２８に記載の吸い込み装置。
34. 前記吸引器はバキューム源と前記出口経路ポートへ密閉接続され、取り外しが利くアダプターを含んでなることを特徴とする請求項２７に記載の吸い込み装置。
35. 前記取り外し可能なアダプターは、前記出口経路ポートと前記バキューム源へ押し込みフィット方式で装着されていることを特徴とする請求項３４に記載の吸い込み装置。
36. 前記取り外し可能なアダプターは、少なくともひとつの凹凸組み合わせを通し、前記出口経路ポートと前記バキューム源へ装着されていることを特徴とする請求項３４に記載の吸い込み装置。

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