JP2009136648A

JP2009136648A - 超音波式口腔洗浄器

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Publication number: JP2009136648A
Application number: JP2007341704A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sugano; 康幸菅野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】コンパクトな装置と安全な方法によってキャビテーション現象を発現させ、ブラシの届かない局所において超音波の強力な洗浄作用を発揮させることにより、ブラッシング法の欠点を補う超音波式口腔洗浄器の開発を提供する。
【解決手段】一般的に、振動数の異なる二つの波を同一方向に進行させて交わらせると、二つの波の振動数差を振動数とする共振波が合成される。上記の物理的現象が発現するように超音波振動子を設置して、水中において振動数が１５ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ異なる二つの集束性超音波振動子から、同一方向に同時に超音波を発振して交わせ、二つの超音波の振動数差に相当する振動数が１５ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの共振波を合成して、ノズルから照射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波式口腔洗浄器における超音波振動子と振動数、並びにその設置様式に関するものである。

口腔衛生の維持には、長い歴史を有する歯ブラシが、現在でも、最も効果がある清掃用具として用いられているが、超音波を利用する口腔洗浄装置も開発されていた。
しかしながら、歯面の清掃では、ブラシの刷掃作用を個々の歯牙に及ぼす従来の手法が、歯列全体の超音波暴露や各個の歯牙に対する超音波の放射よりも、安全で効率が良かったため、超音波による洗浄を口腔衛生獲得の第一手段とすることは合理的でなく、それを目的とした装置の効果も、ブラシの効果を凌駕するものではなかった。
その様に有効な歯ブラシでも、被清掃面にブラシが直接接触できなければ、刷掃作用を発揮できない欠点があるため、歯牙裂溝、隣接面、歯肉溝などの部位では、プラークの除去が不十分となって、歯科疾患の発生を許す原因となっていた。
これに対し、口腔内水中に照射された超音波は、水を伝導媒体として、ブラシが直接接触できない部位へも到達し、洗浄作用を発揮できる特徴があったため、ブラッシング後に、歯ブラシの非到達部位に対する超音波の選択的な局所照射を行って洗浄することが、歯ブラシを用いた口腔刷掃法の欠点を補う上で有効であり、確実な口腔衛生を獲得するための方法と考えられていた。
しかしながら、物体を超音波洗浄するにはキャビテーション発現能のある１５ＫＨｚ〜数百ＫＨｚ帯の超音波が一般的に利用されており、歯牙の歯冠部や歯根部の硬組織表面と、硬軟両組織間隙である歯肉溝を洗浄することが目的の口腔洗浄装置においても、キャビテーション現象を利用することが望まれたが、この周波数帯の超音波を直接発振できる種類の超音波振動子は、物理的な必然性から来る振動子の大きさが口腔内に挿入して安全に使用するには大きすぎる欠点があった。
これに対し、低強度でも高精度な洗浄を目的とする場合には、小さな振動子でも発振できるＭＨｚ帯の超音波振動子が多く用いられ、口腔内での洗浄を目的とする場合にも、このＭＨｚ帯の小さな振動子が多く用いられていた。
一方、超音波はそれぞれの振動数によって、放射圧、加速度、直進流、キャビテーション現象等の発現様相が異なり、それによって洗浄の作用機序も異なっていたため、ＭＨｚ帯の超音波放射による洗浄だけでは、効果と効率が十分でなく、コンパクトな装置と安全な方法によるキャビテーション現象の発現と、それに伴う強力な局所的洗浄作用の発揮が、口腔洗浄装置に求められる性能であった。

本発明は、口腔内に挿入するには大きすぎる超音波振動子や、接触によって歯牙を損傷しかねないホーンを用いずに、コンパクトな装置と安全な方法によってキャビテーション現象を発現させ、ブラシの届かない局所において超音波の強力な洗浄作用を発揮させることにより、ブラッシング法の欠点を補うことを目的とした超音波式口腔洗浄器の開発を課題とするものである。

一般的に、振動数の異なる二つの波を同一方向に進行させて交わらせると、二つの波の振動数差を振動数とする共振波が合成される。
本発明は、上記の物理的現象が発現するように超音波振動子を設置するもので、口腔洗浄を目的として、水中において振動数が１５ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ異なる二つの集束性超音波振動子から、同一方向に同時に超音波を発振して交わせ、二つの超音波の振動数差に相当する振動数が１５ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの共振波を合成してノズルから照射することを手段とするものである。

本発明の一実施形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は、本発明による装置の全体像を示すもので、ヘッド部（１）とハンドル部（２）とからなるハンドピースと、発振周波数が５０ＫＨｚ異なる二つの超音波発振制御回路、送水用加圧ポンプとその制御回路、並びに貯水タンク（７）とコネクター（８）（９）等を納めた本体（１０）と、ハンドピースと接続し、コネクター（１１）（１２）によって本体と接続するように構成されたホース部（１３）とからなるものである。
図２は、本発明の主な構成要素をブロック別に示したもので、ａブロックはハンドピースのヘッド部（１）、ｂブロックはハンドピースのハンドル部（２）、ｃブロックはホース部（１３）、ｄブロックは本体（１０）の構成要素を示している。
ｄブロックは、貯水タンク（７）、送水用加圧ポンプ（５）、送水用加圧ポンプ制御回路（６）とからなる送水系装置と、発振周波数が１．３０ＭＨｚと１．３５ＭＨｚの、二つの独立した超音波発振制御回路（３）（４）の他、それぞれの電源（１４）（１５）（１６）と、ホース部と接続する送水系と電気系の本体側のコネクター（８）（９）で構成されている。
ｃブロックのホース部には、本体とハンドピースとをつなげるホース側のコネクター（１１）（１２）が設置され、内部に送水用チューブ（１７）の他、送水用加圧ポンプと超音波振動子へのリード線（１８）（１９）（２０）が包埋されている。
ｂブロックのハンドル部には、送水用チューブ（１７）や上記リード線（１８）（１９）（２０）が内部に包埋されている他、外側には、送水用加圧ポンプのスイッチ（２１）が設置されている。
ａブロックのヘッド部は、開口部が帯状形態をしたノズル（２２）と、送水用加圧ポンプ（５）とつながった給水口（２３）を有し、側壁がステンレス製の超音波反射板で構成された超音波照射槽（２５）となっており、その基部に、１．３０ＭＨｚと１．３５ＭＨｚの、ラインフオ−カス機能のある二個の水中照射用樋形超音波振動子（２６）（２７）が、それぞれのラインフオ−カス位置をノズルの基部中央に合わせて設置されている。
図３は、ヘッド部（１）の開窓図であり、超音波照射槽の内部を示したものである。
ヘッド部（１）の基部にて、給水用チューブ末端が開口して超音波照射槽への給水口（２３）をなし、ノズルの対側の超音波照射槽基底部には、１．３０ＭＨｚと１．３５ＭＨｚの２個の水中照射用樋形超音波振動子（２６）（２７）が、それぞれの超音波集束位置をノズルの基部中央に合わせて設置されている。
また、ノズルを含む超音波照射槽の側壁はステンレス製の超音波反射板（２４）で構成され、その外側を、樹脂製の外套層（２９）が被覆しているものである。
図４は、ヘッド部中央の断面図であり、２個の超音波振動子（２６）（２７）のラインフオ−カスが、ノズル基底部中央（２８）にて合わさるよう設置されている。装置の作動時には、中が空洞となっている超音波照射槽（２５）に加圧洗浄水が送り込まれ、ノズル開口部（３０）から放水されるものである。
以上のようにしてなる、超音波式口腔洗浄器。

その他の実施例

図５は、前記の樋形振動子に替えて、球殻形振動子の真ん中が円形にくり抜かれた１．３０ＭＨｚの水中照射用スポットフオ−カス型ドーナツ形超音波振動子（３３）を外側に、円形をした１．３５ＭＨｚの水中照射用スポットフオ−カス型円形振動子（３４）を内側に設置して、それぞれのスポットフオ−カスがステンレス製の円筒形ノズル（３５）の基部中央にて交わるように設置した、請求項１による超音波式口腔洗浄器のヘッド部の開窓図である。
図６は、上記実施例のヘッド部の断面図である。

発明の効果

上記のように構成した本発明の効果を示す。
１．送水用加圧ポンプを稼動させ、洗浄水によって槽内の空気を抜き、放水を行いながら超音波の水中照射を行うことにより、洗浄水が超音波伝導の媒体として機能して、ノズルから口腔組織に至る直線的放水経路が、振動子から口腔組織までの超音波伝導経路となる。
２．洗浄水と歯肉のρｃ値が近いので、放水中の洗浄水内を伝導した超音波は、歯肉組織に反射されることなく歯肉組織内に浸透し、歯肉組織を通過した後、歯肉溝内の歯肉溝液に伝導して、歯肉溝に面した歯根面に到達することができる。これによって、ブラシが到達できない歯肉溝内における洗浄と、同部の歯根面の洗浄を、非接触的に行うことが可能である。
３．ラインフオ−カス機能を有した超音波振動子からの超音波が、ノズル基部中央にてライン状に集束して重なり合い、超音波密度が高まると共に、本実施例では振動数が５０ＫＨｚの共振波が合成されることから、コンパクトな装置と安全な方法によって、洗浄におけるキャビテーション現象の利用が可能である。
スポットフオ−カス機能を有した超音波振動子でも同様であり、音響工学的手段によってキャビテーション発現能のある共振波が合成され、ビーム状に照射することができるため、局所に強力な洗浄作用を及ぼすことができる。
４．ラインフオ−カス型の超音波振動子を用いた場合、集束した超音波がノズルから帯状域に照射されることから、比較的健康な頬舌側歯肉溝に対して、予防的な洗浄を行うことに適している。
一方、スポットフオ−カス型の超音波振動子では、目的とする洗浄域に正確に、超音波の強力なビームを局所照射することができるため、歯周疾患に罹患している歯肉溝内の洗浄に適している。
５．超音波を集束して被照射部における単位面積当たりの超音波密度を高めたため、歯肉溝内において菌塊を破壊し、蛋白質溶解酵素やエンドトキシン等を洗い出すことが可能である。これによって、起炎物質を除去し、歯周組織における消炎と炎症の予防効果を期待することができる。
さらに、ベースに存在するＭＨｚ帯の超音波によって、歯肉組織の静脈内やリンパ管内で放射圧と直進流が生じ、歯周組織の微小循環を促進して代謝を高めると共に、歯槽骨表層に到達した超音波が圧力刺激となって造骨細胞を活性化し、歯槽骨を緻密化させる効果が期待できる。
６．超音波洗浄による歯肉溝内からの病原体の除去と、歯肉組織における末梢循環の促進作用は、歯周組織の健康を保つ上で、それらが相乗的に作用すると期待できる。
７．被照射部では、強力洗浄に適した長波長の合成波と、精密洗浄に適した短波長の発振波の、性状の異なる二つの超音波が同時に作用して、パワーとグレイドを両立させた洗浄が可能である他、発振波による組織マッサージが、同時に可能である。
８．歯牙隣接面や裂溝深部等、歯牙表面においても、ブラシの届かない所でのプラークの除去が可能である。
９．健常者においては、感染症であり歯科の２大疾患である虫歯と歯周疾患の発生を予防する効果が期待できると共に、インプラント装着者においても、インプラント周囲の歯周組織においてインプラント周囲炎の発症を予防し、骨組織を含むインプラント周囲組織の健康を保つ効果が期待できる。

本発明による実施例の、全体像を示す斜視図である。本発明による実施例の、ブロック別の構成要素図である。本発明による実施例の、ヘッド部の開窓図である。本発明による実施例の、ヘッド部の断面図である。本発明による他の実施例の、ヘッド部の開窓図である。本発明による上記実施例の、ヘッド部の断面図である。

符号の説明

１ヘッド部
２ハンドル部
３１．３０ＭＨｚ超音波発振制御回路
４１．３５ＭＨｚ超音波発振制御回路
５送水用加圧ポンプ
６送水用加圧ポンプ制御回路
７貯水タンク
８送水用チューブコネクター
９リード線コネクター
１０本体
１１本体側送水用チューブコネクター
１２本体側リード線コネクター
１３ホース部
１４送水用加圧ポンプ制御回路電源
１５１．３０ＭＨｚ超音波発振制御回路電源
１６１．３５ＭＨｚ超音波発振制御回路電源
１７送水用チューブ
１８送水用加圧ポンプリード線
１９１．３０ＭＨｚ超音波振動子リード線
２０１．３５ＭＨｚ超音波振動子リード線
２１送水用加圧ポンプスイッチ
２２ノズル
２３給水口
２４超音波反射板
２５超音波照射槽
２６１．３０ＭＨｚ水中照射用樋形超音波振動子
２７１．３５ＭＨｚ水中照射用樋形超音波振動子
２８ノズル基部中央
２９外套層
３０ノズル開口部
３１１．３０ＭＨｚ超音波発振制御回路スイッチ
３２１．３５ＭＨｚ超音波発振制御回路スイッチ
３３１．３０ＭＨｚ水中照射用スポットフオ−カス型ドーナツ形超音波振動子
３４１．３５ＭＨｚ水中照射用スポットフオ−カス型円形超音波振動子
３５ステンレス製円筒形ノズル
３６ステンレス製円筒形ノズル基部中央
３７ステンレス製円筒形ノズル開口部

Claims

超音波式口腔洗浄器における超音波振動子において、１５ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの振動数差を持つ２個の水中照射用集束型振動子を、それぞれの超音波集束位が交わるように設置したことを特徴とする、超音波式口腔洗浄器。