JP2021053258A - 歯科用ハンドピース - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて切削工具を高速回転できる歯科用ハンドピースを提供する。【解決手段】利用者が保持する連結部，ボディ及びネック部と連接するヘッド部とで構成されたモータハンドピースであって、ヘッド部には、施術対象部位を施術する切削工具３を保持するとともに、回転駆動する駆動部２ａの回転に基づいて回転し、切削工具３を回転させる工具回転機構５０が備えられ、工具回転機構５０の回転速度は、駆動部２ａの回転速度の少なくとも５．５倍以上であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

この発明は、歯科医療の分野において、患部である齲歯を切削する切削工具を保持して高速回転させる歯科用ハンドピースに関する。

歯科医療の分野における切削器具として、患者の患部である齲歯を、モータの駆動力によって切削するモータハンドピース、あるいはエアタービンの回転力によって切削するエアタービンハンドピースが知られている。

これらのハンドピースは、ヘッド部の内部に設けたチャックで保持した切削工具を高速回転することで歯牙を切削することができる。なお、切削工具の一分間の回転数（ｒｐｍ）、つまり、回転速度が速ければ速いほど、歯牙を滑らかに切削することができる。しかしながら、モータハンドピースで用いられる一般的なモータによる切削工具の回転は、エアタービンハンドピースの回転に比べて回転トルクはあるものの、エアタービンハンドピースのような高速回転が得られなかった。

そこで、例えば、特許文献１に開示されているモータハンドピースでは、モータの回転を切削工具に伝達する回転伝達機構に２つの増速歯車機構を設けることで、モータの回転を増速させて切削工具を高速回転させるようにしている。これにより、歯牙を滑らかに切削できるとされている。

しかしながら、上述したような、従来の増速させる工夫をしたモータハンドピースであっても、歯牙を効率よく切削するための十分な回転速度は得られず、さらなる回転速度の増加が望まれていた。

特開２００９−２８５１２号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、従来に比べて切削工具を高速回転できる歯科用ハンドピースを提供することを目的とする。

この発明は、利用者が保持する本体部と、前記本体部と連接するヘッド部とで構成された歯科用ハンドピースであって、前記ヘッド部には、施術対象部位を施術する切削工具を保持するとともに、回転駆動する駆動部の回転に基づいて回転し、前記切削工具を回転させる工具回転機構が備えられ、前記工具回転機構の回転速度は、前記駆動部の回転速度の少なくとも５．５倍以上であることを特徴とする。なお、回転速度は単位時間当たりの回転数ともいう。

この発明の態様として、前記本体部には、前記駆動部の回転が伝達される第１回転軸と、前記第１回転軸の回転が伝達される第２回転軸と、前記第２回転軸の回転が伝達される第３回転軸とが備えられ、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間には、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸へ伝達する第１歯車機構が備えられ、前記第２回転軸と前記第３回転軸との間には、前記第２回転軸の回転を前記第３回転軸へ伝達する第２歯車機構が備えられ、前記第３回転軸と前記工具回転機構との間には、前記第３回転軸の回転を前記工具回転機構へ伝達する第３歯車機構が備えられてもよい。

またこの発明の態様として、前記第１歯車機構は、前記第２回転軸の回転速度が、第１回転軸に伝達された前記駆動部の回転速度の１．６４〜４．５０倍となるように、前記駆動部の回転を前記第２回転軸へ伝達し、前記第２歯車機構は、前記第３回転軸の回転速度が、前記第２回転軸の回転速度の１．００〜２．４３倍となるように、前記駆動部の回転を前記第３回転軸へ伝達し、前記第３歯車機構は、前記工具回転機構の回転速度が、前記第３回転軸の回転速度の０．８０〜２．００倍となるように、前記駆動部の回転を前記工具回転機構へ伝達し、前記切削工具を回転させてもよい。

またこの発明として、利用者が保持する本体部と、前記本体部と連接するヘッド部とで構成された歯科用ハンドピースであって、前記本体部には、回転駆動する駆動部の回転が伝達される第１回転軸と、前記第１回転軸の回転が伝達される第２回転軸と、前記第２回転軸の回転が伝達される第３回転軸とが備えられ、前記ヘッド部には、施術対象部位を施術する切削工具を保持するとともに、前記駆動部の回転に基づいて回転し、前記切削工具を回転させる工具回転機構が備えられ、前記第２回転軸の回転速度を、前記第１回転軸の回転速度の１．６４〜４．５０倍となるように、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸へ伝達する第１歯車機構と、前記第３回転軸の回転速度を、前記第２回転軸の回転速度の１．００〜２．４３倍となるように、前記第２回転軸の回転を前記第３回転軸へ伝達する第２歯車機構と、前記工具回転機構の回転速度を、前記第３回転軸の回転速度の０．８０〜２．００倍となるように、前記第３回転軸の回転を前記工具回転機構へ伝達し、前記切削工具を回転させる第３歯車機構とを備え、前記第１歯車機構、前記第２歯車機構及び前記第３歯車機構のそれぞれは、前記工具回転機構の回転速度を、前記駆動部の回転速度の少なくとも５．５倍以上になるように組み合わせてもよい。

またこの発明の態様として、前記第３歯車機構は、前記工具回転機構の回転速度が、前記第３回転軸の回転速度の１．００〜２．００倍となるように、前記駆動部の回転を前記工具回転機構へ伝達するとともに、前記工具回転機構の回転速度が、前記駆動部の回転速度の６．５倍以上７．２倍以下としもよい。

またこの発明の態様として、前記第３歯車機構は、前記第３回転軸に備わる傘歯車である第３回転軸側歯車と、前記工具回転機構に備わる傘歯車で、前記第３回転軸側歯車と噛合するヘッド側歯車で構成され、前記第３回転軸側歯車の歯数が、１４〜２０であり、前記ヘッド側歯車の歯数が、１０〜１４であってもよい。

またこの発明の態様として、前記第１歯車機構又は前記第２歯車機構の少なくともに一方は、回転を伝達する側の内歯車と、回転が伝達される側の前記内歯車よりも径小である外歯車とで構成されてもよい。
またこの発明の態様として、前記内歯車の歯は、歯面が前記内歯車の径外側に向けて凸状の円弧となるように構成されてもよい。

またこの発明の態様として、前記本体部は、前記第２回転軸が備えられた略円筒状の第１本体部と、前記第３回転軸の先端が備えられた略円筒状の第２本体部とで構成され、前記第２本体部は、前記ヘッド部側が前記第１本体部側よりも径小であってもよい。
またこの発明の態様として、前記第２回転軸と前記第３回転軸とが鈍角をなしてもよい。

またこの発明の態様として、前記駆動部の最大回転速度は、４００００ｒｐｍであり、前記工具回転機構の最大回転速度が、２８５０００ｒｐｍであってもよい。
またこの発明の態様として、前記第１歯車機構、前記第２歯車機構及び前記第３歯車機構におけるそれぞれの回転速度変化率が、この順で小さくなってもよい。

本発明により、従来に比べて切削工具を高速回転できる歯科用ハンドピースを提供することができる。

歯科用ハンドピースの外観を示す外観斜視図。 歯科用ハンドピースの内部に備えられた回転伝達機構の外観斜視図。 歯科用ハンドピースの断面図。 第１回転体の説明図。 第２回転体の側面図。 ピニオンギヤ部の説明図。 ベベルギヤ部の部分断面斜視図。 ベベルギヤ部の説明図。 第３回転体の側面図。 ミドルギヤ部の部分断面斜視図。 ミドルギヤ部の説明図。 倍速ギヤ部の説明図。 分解状態におけるヘッド部の外観を示す分解斜視図。 工具回転機構の断面図。 噛合されたドライブギヤ部とピニオンギヤ部の側面図。 噛合されたドライブギヤ部とピニオンギヤ部との正面図。 噛合されたベベルギヤ部とミドルギヤ部の平面図。 噛合されたベベルギヤ部とミドルギヤ部の側方断面図。 噛合された倍速ギヤ部とヘッド側ギヤ部の断面図。 歯車機構におけるギヤ比の表。

この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
モータハンドピース１は、歯牙を切削する切削工具３を保持して高速回転させる歯科用ハンドピースであり、モータの駆動を切削工具３に伝達し、切削工具３を高速回転させている。

＜全体構成＞
このようなモータハンドピースの全体構成を図１から図１９を用いて説明する。
まず、ハンドピースの概要を図１及び図２に基づいて説明する。モータハンドピース１は、基端側Ｂに接続されたモータ保持部２の駆動部２ａの回転を、内部に配置した回転伝達機構１０によって増速して、長手方向の先端側Ｆ（図１中の左側）で保持した切削工具３を高速回転するように構成されている。

具体的には、回転伝達機構１０は、第１歯車機構１０Ａ、第２歯車機構１０Ｂ、及び第３歯車機構１０Ｃが備えられており、駆動部２ａから入力された回転の速度を各歯車機構１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれにおいて所定の回転速度変化率で増速させる。このため、駆動部２ａの回転速度を所定の回転速度変化率で増速させた回転速度で切削工具３を回転させて患部を切削することができる。各歯車機構１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれにおける所定の回転速度変化率の詳細については後述する。

モータハンドピース１を構成する各要素について、以下で詳細に説明する。
まず、モータハンドピース１の基端側Ｂに接続されるモータ保持部２について説明すると、モータ保持部２は、回転駆動するモータで構成された駆動部２ａ（図２参照）が内部に備えられており、モータハンドピース１の基端側Ｂに対して着脱可能に構成されている。

次に、モータハンドピース１のヘッド部７の内部機構により保持し、回転させて歯牙を切削する切削工具３について図３に基づいて説明する。
切削工具３は、図３に示すように、ヘッド部７の内部機構により保持される一端である略柱状の基軸３ａと、基軸３ａの軸中心に沿った方向に延設された切削刃部３ｂとで一体構成されている。例えば、切削刃部３ｂは、歯牙を切削する切削刃が成形された略円錐台形状に形成されている。また、基軸３ａの軸中心に沿った方向における切削工具３の両端のうち、基軸３ａの側を刃基側とし、切削刃部３ｂの先端側を刃先側とする。

切削工具３をヘッド部７の内部機構により保持するとともに高速回転させるモータハンドピース１は、図１及び図３に示すように、モータハンドピース１の長手方向の基端側Ｂ（図１中の右側）から先端側Ｆ（図１中の左側）に向けて、連結部４、ボディ部５、ネック部６、及びヘッド部７が備えられている。

連結部４は、モータハンドピース１の基端側Ｂに設けられ、先端側Ｆに向かうに伴って徐々に縮径する中空状の略円筒体であり、基端側Ｂにおいてモータ保持部２と着脱可能に構成されている。
ボディ部５は、第１本体部であって、連結部４の先端に連接された中空状の略円筒体であり、施術者やメンテナス作業者などの利用者が把持するグリップ部分を構成している。このボディ部５は、利用者がモータハンドピース１を、切削工具３を下方にヘッド部７を上方に連結部４を水平にして持った場合に、長手方向の中央部分において上方へ屈曲するとともに、先端側Ｆに向かうに伴って徐々に縮径している。換言すると、ボディ部５は中央部分から先端側Ｆを、ヘッド部７で保持する第２回転軸３３の軸方向における基軸３ａ側（図１では上側）に屈曲させている。

これにより、口腔内に挿入されるモータハンドピース１の先端側Ｆが径小となるため、狭隘な口腔内での施術における取り扱い性が向上するとともに、施術中における患者への負担を軽減できる。また、施術者は患部である齲歯を目視しやすくなる。

ネック部６は、第２本体部であり、ボディ部５の先端に連接された中空状の略円筒体である。なお、このように形成され、基端側Ｂから先端側Ｆに向かって配置された連結部４、ボディ部５及びネック部６の外周面は面一となる。

ヘッド部７は、側面視において、ネック部６を介してボディ部５と連接され、ネック部６の長手方向に対して略直交する方向（図１において上下方向）を軸方向とする略円筒体で構成されている。

さらにヘッド部７は、ハウジング本体部７１、キャップ部７２とが備えられ、内部に工具回転機構５０及び回転機構保持部６０が収容されている。
ハウジング本体部７１は、装着される切削工具３の長手方向（図１において上下方向）に沿って伸びる中空状の略円筒体で構成されている。なお、ハウジング本体部７１の上端及び下端は開口されており、上端部分にはキャップ部７２が螺合できるネジ山が設けられている。
また、キャップ部７２は、刃先側に向かってスライド可能なスライド部を内部に設けたヘッド部７に対する切削工具３の着脱操作を行うキャップであるが、ここでは詳細な説明を省略する。

ヘッド部７には、ハウジング本体部７１の内部に、保持した切削工具３を回転駆動させる工具回転機構５０と、工具回転機構５０をヘッド部７の内部に保持する回転機構保持部６０とが収容されている。

このように形成されたヘッド部７は、歯牙を切削する切削工具３の基軸３ａの一端を保持する機能とネック部６からの回転駆動力を切削工具３に伝達する機能とを有する。なお、工具回転機構５０及び回転機構保持部６０の構成の詳細については後述する。

このように構成された連結部４、ボディ部５、ネック部６、ヘッド部７は、基端側Ｂから先端側Ｆに向けてこの順番で配置され、一体構成されたモータハンドピース１の内部には、モータ保持部２の駆動部２ａから入力された回転を増速して切削工具３に伝達するための回転伝達機構１０が内蔵されている。

＜各回歯車機構＞
歯車機構について詳細に説明する。上述したように、第１歯車機構１０Ａ、第２歯車機構１０Ｂ、及び第３歯車機構１０Ｃは回転伝達機構１０に備えられ、入力された回転を所定の回転速度変化率で増速して伝達するものである。この回転伝達機構１０には、図２及び図３に示すように、第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０が備えられている。
なお、回転伝達機構１０を構成する第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０は、モータハンドピース１の内部において基端側Ｂから先端側Ｆに向けてこの順番で配置されている。

これら第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０、及び工具回転機構５０のそれぞれについて以下で詳細に説明する。
第１回転体２０には、図２乃至図４に示すように、モータ連結部２１、第１回転軸２２、２つの第１軸受部２３、ベアリングスペーサ２４及びドライブギヤ２５が備えられている。
なお、図４（ａ）は第１回転体２０の側面図を示し、図４（ｂ）は第１回転体２０の正面図を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）におけるα部の拡大正面図を示している。

モータ連結部２１は、後述する第１回転軸２２の基端側Ｂに設けられ、基端側Ｂが開放され、駆動部２ａの軸部（図示省略）が挿入可能な筒状に形成されている。このように構成されたモータ連結部２１に、基端側Ｂから駆動部２ａの軸部が挿入されることで、駆動部２ａとモータ連結部２１とを連結することができる。

第１回転軸２２は、図３に示すように、長尺状に構成された中空状の略円柱体であり、ステンレス及び銅合金で構成されている。この第１回転軸２２は、連結部４の内部において、その長手方向に沿って配置されており、当該長手方向に対する連結部４の長さと略同じ長さで形成している。

第１軸受部２３は、図３及び図４に示すように、第１回転軸２２の先端側Ｆの端部近くに装着されるボールベアリングで構成する軸受であり、長手方向に所定の間隔を隔てて２つ配置されている。なお、第１軸受部２３は一般的なボールベアリングであるため、その構造の詳細な説明を省略する。
また、ベアリングスペーサ２４は、長手方向に所定の間隔を隔てて配置された第１軸受部２３の間に設けられ、それぞれの第１軸受部２３に作用する負荷を分散することができる。

ドライブギヤ２５は、図４に示すように、第１回転軸２２の先端側Ｆの端部に配置されたステンレス製の内歯車である。
詳述すると、ドライブギヤ２５は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１回転軸２２の先端側Ｆから視た正面視円形状の周縁部に沿って、所定間隔を隔てて、等間隔に配置し、円の中央且つ先端側Ｆに向かって突出する複数の歯を有する内歯車であり、傘歯車でもある。

ドライブギヤ２５には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、略円盤状のギヤ本体部２５ａと、ギヤ本体部２５ａの先端側Ｆにおける周縁部に沿って配置されたドライブギヤ歯２５ｂとが備えられている。なお、ドライブギヤ歯２５ｂ同士の間にドライブギヤ溝２５ｃが形成されている。

ギヤ本体部２５ａは、外径が第１回転軸２２の外径のおよそ４倍である直径の円盤状である。
ドライブギヤ歯２５ｂは、先端側Ｆから視た正面視において、径内側に凸な三角形状であり、円の中央且つ先端側Ｆに突出する略三角柱状で形成されている。このように略三角柱状に形成されたドライブギヤ歯２５ｂは、正面視円形状のギヤ本体部２５ａの外周縁に沿って、周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に複数配置されている。なお、本実施形態では、ドライブギヤ２５は２３個のドライブギヤ歯２５ｂが設けられている。

ドライブギヤ溝２５ｃは、上述のように、ギヤ本体部２５ａの外周縁に沿って、周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に複数配置したドライブギヤ歯２５ｂ同士の間に形成されている。ドライブギヤ溝２５ｃは、先端側Ｆから視た正面視において、径外側に凸な三角柱状の溝形状であり、且つ側面視で径方向に沿うインボリュート形状の略半円状に形成されている。

このように構成されたドライブギヤ２５は、先端側Ｆにおいてギヤ本体部２５ａとドライブギヤ歯２５ｂとで囲まれ、先端側Ｆが開放されるとともに、ドライブギヤ溝２５ｃと連通するドライブギヤ空間２５ｄが形成されている。

このように各要素が構成された第１回転体２０は、回転伝達機構１０として、モータハンドピース１の内部に組み付けられた状態では、図３に示すように、モータ連結部２１及び第１回転軸２２が連結部４の内部に配置される。また、第１軸受部２３及びベアリングスペーサ２４が連結部４とボディ部５との境界を跨いで配置され、ドライブギヤ２５が連結部４から先端側Ｆに突出し、ボディ部５の基端部分に内蔵される。
なお、第１回転体２０は、連結部４の内部において、第１回転軸２２が回転自在に支持されている。

第２回転体３０は、回転伝達機構１０において、第１回転体２０と第３回転体４０との間に配置され、第１回転体２０に伝達された駆動部２ａの回転速度を増速させて先端側Ｆに設けられた第３回転体４０に伝達するものである。

この第２回転体３０には、図３，図５乃至図８に示すように、後述する第２回転軸３３の基端側Ｂの端部に設けられたピニオンギヤ３１、第２回転軸３３の基端側Ｂに装着された第２軸受部３２、長尺状に構成された第２回転軸３３、第２回転軸３３の先端側Ｆに装着された第２軸受部３２、及び第２回転軸３３の先端側Ｆの端部に設けられたベベルギヤ３４が備えられている。

なお、図６（ａ）はピニオンギヤ３１の背面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図を示している。また、図８（ａ）はベベルギヤ３４の正面図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図を示している。なお、図７では第２軸受部３２の図示を省略している。

ピニオンギヤ３１は、第１回転体２０に設けられた駆動歯車であるドライブギヤ２５に対する従動歯車であり、図６（ａ）に示すように、所定数のギヤ歯を有する外歯車であり、傘歯車でもある。
このピニオンギヤ３１は、後述する第２回転軸３３の基端側Ｂの端部に設けられ、円柱部３１ａ、及びピニオン歯３１ｂが備えられ、ピニオン歯３１ｂ同士の間にピニオン溝３１ｃが形成されている。

円柱部３１ａは、第２回転軸３３の長手方向に沿って基端側Ｂへ延出する略円柱体であり、第２回転軸３３と一体構成されている。
ピニオン歯３１ｂは、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、円柱部３１ａの外周面から径外側に突出する円弧状の外歯であり、円柱部３１ａの長手方向の中央部分から基端側Ｂの端部に亘って設けられている。

詳しくは、ピニオン歯３１ｂは、図６（ａ）に示すように、長手方向の基端側Ｂから視て、先端がとがったインボリュート形状で形成されている。
このように構成されたピニオン歯３１ｂは、円柱部３１ａの周方向に沿って所定間隔を隔てて等間隔で複数設けられている。なお、本実施形態では、ピニオンギヤ３１は７枚のピニオン歯３１ｂが設けられている。

ピニオン溝３１ｃは、周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に配置されたピニオン歯３１ｂ同士の間に形成されるとともに、円柱部３１ａの外表面を断面半円状に窪ませた溝で形成されている。なお、ピニオン溝３１ｃは、長手方向における円柱部３１ａの全長に亘って形成されている。

第２軸受部３２は、後述する第２回転軸３３の先端側Ｆ及び基端側Ｂに装着する軸受であり、上述の第１回転体２０に装着した第１軸受部２３と同様の構成であるため、詳細な説明は省く。
第２回転軸３３は、図３に示すように、長尺状に構成された中実状の略円柱体であり、第１回転軸２２と同様に、ステンレス及び銅合金で構成されている。なお、第２回転軸３３は、第１回転軸２２より細径で形成されている。具体的には、本実施形態において、第２回転軸３３の外径は、第１回転軸２２の外径のおよそ０．６倍で構成されている。

このように構成された第２回転軸３３の長さは、ボディ部５の長手方向の長さに対して３分の２程度の長さで形成されている。
なお、第２回転軸３３は、回転伝達機構１０としてモータハンドピース１の内部に配置された状態で、ボディ部５の内部においてその長手方向に沿って配置される。また、第２回転軸３３は、ボディ部５の長手方向の中央部分に内蔵される。

ベベルギヤ３４は、図５、図７及び図８に示すように、第１回転体２０から伝達された駆動部２ａの回転を、軸方向が異なる第３回転体４０に伝達するためのステンレス製の傘歯車である。
詳述すると、図５、図７及び図８に示すように、ベベルギヤ３４は第２回転軸３３の先端側Ｆの端部に設けられた内歯車であり、傘歯車でもある。そして、先端側Ｆから視て円盤状のベベルギヤ本体部３４ａと、ベベルギヤ歯３４ｂとが備えられ、ベベルギヤ歯３４ｂ同士の間にはベベルギヤ溝３４ｃが形成されている。
ベベルギヤ本体部３４ａは、第１回転体２０のドライブギヤ２５を構成するギヤ本体部２５ａより小径、且つピニオンギヤ３１を構成する円柱部３１ａより大径な円盤状ある。

ベベルギヤ歯３４ｂは、ベベルギヤ本体部３４ａの外周縁に沿って設けられている。なお、ベベルギヤ歯３４ｂは、ベベルギヤ本体部３４ａの径外側面と面一となる径外側を先端側Ｆに突出する高さ方向とし、先端側Ｆを径内側に向かって徐々に基端側Ｂに傾斜する傾斜方向とする断面直角三角形状に形成されている。
また、ベベルギヤ歯３４ｂは、径外側から視て、長手方向の先端側Ｆの半分程度が先端側Ｆに向かって幅狭となる略五角形状に形成されている。

このような形状で形成されたベベルギヤ歯３４ｂは、ベベルギヤ本体部３４ａの外周縁に沿って、周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に複数設けられている。なお、本実施形態では、ベベルギヤ３４は１３枚のベベルギヤ歯３４ｂが設けられている。

また、ベベルギヤ溝３４ｃは、上述したような形状で形成されたベベルギヤ歯３４ｂ同士の間に形成されている。なお、ベベルギヤ溝３４ｃは、ベベルギヤ本体部３４ａの径外側の周縁部を長手方向に切り欠いて逃げ溝を構成している。

また、このように構成されたベベルギヤ３４は、先端側Ｆにおいてベベルギヤ本体部３４ａとベベルギヤ歯３４ｂとで囲まれ、先端側Ｆが開放されるとともに、ベベルギヤ溝３４ｃと連通するベベルギヤ空間３４ｄが形成されている。

第３回転体４０は、回転伝達機構１０において、第２回転体３０と工具回転機構５０との間に配置され、第２回転体３０の第２回転軸３３の先端側Ｆの端部に備えられたベベルギヤ３４と噛合して、駆動部２ａの回転を先端側Ｆに伝達するものである。

この第３回転体４０は、図３、図５、図９乃至図１２に示すように、第３回転軸４３の基端側Ｂの端部に設けられたミドルギヤ４１、第３回転軸４３の基端側Ｂに装着された第３軸受部４２、長尺状の第３回転軸４３、第３回転軸４３の先端側Ｆに装着された第３軸受部４２、及び第３回転軸４３の先端側Ｆの端部に設けられた倍速ギヤ４４が備えられている。

なお、図１０は、ミドルギヤ歯４１ｂにおける歯先の最頂部を通過するように径方向に沿って切断した切断面を表示した部分断面斜視図を示すものの、第３軸受部４２の図示を省略している。
図１１（ａ）はミドルギヤ４１の背面図を示し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図を示している。同様に、図１２（ａ）は倍速ギヤ４４の正面図を示し、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視断面図を示している。

ミドルギヤ４１は、第２回転軸３３に備えられた駆動歯車であるベベルギヤ３４に対する従動歯車であり、図９乃至図１１に示すように、第３回転軸４３の基端側Ｂの端部に設けられている。このミドルギヤ４１は、基端側Ｂに向けて突出する歯を径外側に有するステンレス製の外歯車であり、傘歯車でもある。

詳述すると、ミドルギヤ４１は、図９乃至図１１に示すように、略円筒状の円筒部４１ａと、ミドルギヤ歯４１ｂとが備えられ、ミドルギヤ歯４１ｂ同士の間にミドルギヤ溝４１ｃが形成されている。

ミドルギヤ歯４１ｂは、図１０に示すように、円筒部４１ａの外表面から基端側Ｂ且つ径外側に突出するように、略楕円体状に形成されている。このように、略楕円体状に形成されたミドルギヤ歯４１ｂは、円筒部４１ａの外周面に対して、周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に複数配置している。

なお、本実施形態において、ミドルギヤ４１に８枚のミドルギヤ歯４１ｂが設けられている。また、複数のミドルギヤ歯４１ｂが設けられたミドルギヤ４１は、上述の第２回転体３０のピニオンギヤ３１より径大に形成されている。

また、ミドルギヤ溝４１ｃは、所定間隔を隔てて、等間隔に配置されたミドルギヤ歯４１ｂ同士の間に、先端側Ｆに向かうに伴って円筒部４１ａを径方向外側に向けて円弧状に窪ませて形成されている。すなわち、ミドルギヤ歯４１ｂ同士の間に形成されるミドルギヤ溝４１ｃは、先端側Ｆに向かうに伴って径外側に向けて徐々に伸びる半円の溝状に形成されている。

第３軸受部４２は、第３回転軸４３の先端側Ｆ及び基端側Ｂに装着する軸受であり、第１軸受部２３や第２軸受部３２と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
第３回転軸４３は、図３、図１０及び図１１に示すように、中実状の略円柱体である。なお、第３回転軸４３はステンレスで構成されている。また、第３回転軸４３は、第２回転軸３３より太径、且つ第１回転軸２２より細径である。具体的には、第３回転軸４３は、第１回転軸２２の外径の０．６倍程度の外径で形成した第２回転軸３３の外径のおよそ１．２倍の外径で形成している。

また、第３回転軸４３は、ネック部６の長手方向に対する長さの２倍程度の長さで形成されている。そして、回転伝達機構１０としてモータハンドピース１の内部に配置された状態では、第３回転軸４３の先端部分はネック部６の内部に配置され、第３回転軸４３の基端部分はボディ部５の内部に配置されることとなる。

倍速ギヤ４４は、第２回転体３０から伝達されたモータ保持部２の回転を、軸方向が異なる工具回転機構５０に伝達し、工具回転機構５０に装着した切削工具３を回転させるための傘歯車である。

倍速ギヤ４４は、先端側Ｆから視て略円盤状の倍速ギヤ本体部４４ａと、先端側Ｆに向かって突出する倍速ギヤ歯４４ｂとが備えられている。倍速ギヤ歯４４ｂは、略円盤状の倍速ギヤ本体部４４ａの周縁部に沿って、所定間隔を隔てて、等間隔に複数設けられている。

倍速ギヤ本体部４４ａは、第２回転体３０のベベルギヤ３４を構成するベベルギヤ本体部３４ａより小径、且つミドルギヤ４１を構成する円筒部４１ａより径大な円盤状である。
倍速ギヤ歯４４ｂは、長手方向に沿う断面において、径外側が長手方向に沿うとともに、径外側が先端側Ｆに向かって先細り方向に傾斜する片傾斜台形状に形成されている。

また、倍速ギヤ歯４４ｂは、長手方向の正面側から視て、径外側が径内側よりわずかに広い扇形形状で形成されている。
なお、本実施形態において、倍速ギヤ４４は１６個の倍速ギヤ歯４４ｂが設けられている。

倍速ギヤ溝部４４ｃは、上述のように倍速ギヤ本体部４４ａの周縁部に沿って周方向に所定間隔を隔てて、等間隔に配置された複数の倍速ギヤ歯４４ｂ同士の間に形成されている。なお、倍速ギヤ溝部４４ｃは、倍速ギヤ本体部４４ａの先端側Ｆの主面よりも深く形成している。

＜工具回転機構＞
工具回転機構５０について詳細に説明する。工具回転機構５０は、図１３に示すように、ヘッド部７の内部に配置され、第３回転体４０と接続される。この工具回転機構５０は、工具保持部５１及びヘッド部軸受部５２とが備えられている。
また、工具保持部５１は、切削工具３を着脱自在に保持する機構が内蔵されるとともに、切削工具３の長手方向に沿った回転軸を回転中心として回転するように構成されている。

この工具保持部５１は、図１３に示すように、切削工具３の長手方向（図１３の上下方向）に沿って伸びる略円筒状のヘッド側ギヤ５３、チャック５４、バネ５５、スライド体５６、第１ストッパ５７、及び第２ストッパ５８が備えられている。

チャック５４、バネ５５、スライド体５６、第１ストッパ５７、及び第２ストッパ５８は、切削工具３の刃先側（図１３において下方）から刃基側（図１３において上方）に向けてこの順番でヘッド側ギヤ５３の内部に収容される。

ヘッド側ギヤ５３は、図１３及び図１４に示すように、円筒状に形成されたヘッド側歯車である。詳しくは、ヘッド側ギヤ５３は、チャック５４、バネ５５、スライド体５６、第１ストッパ５７、及び第２ストッパ５８を収容可能な内径と、ヘッド部軸受部５２の内輪に嵌合可能な外径とを有する略円筒状である。

さらに、ヘッド側ギヤ５３は、ネック部６の長手方向に沿った軸を回転軸とした第３回転体４０の回転を、切削工具３の長手方向（図１３において上下方向）に沿った軸を回転軸とした工具回転機構５０の回転に変換することができる。

このヘッド側ギヤ５３は、図１３及び図１４に示すように、略円筒体である軸本体５３ａと、ヘッド側ギヤ歯５３ｂとが備えられ、ヘッド側ギヤ歯５３ｂ同士の間にヘッド側ギヤ溝５３ｃが形成された傘歯車である。

軸本体５３ａは、回転機構保持部６０に収容可能な略円筒体である。
ヘッド側ギヤ歯５３ｂは、軸本体５３ａの外周面から径外側に突出するとともに、断面視において刃先側の面が径外側に向かうに伴って下方に傾斜している。

このように構成されたヘッド側ギヤ歯５３ｂは、軸本体５３ａの外周に沿って、所定間隔を隔てて、等間隔で複数備えられている。なお、本実施形態では、ヘッド側ギヤ５３は、１２枚のヘッド側ギヤ歯５３ｂが設けられている。

ヘッド側ギヤ溝５３ｃには、ヘッド側ギヤ歯５３ｂ同士の間に、軸本体５３ａの長手方向に沿って軸本体５３ａの外周面を径内側に向けて半円状に窪ませて形成されている。
このように、複数のヘッド側ギヤ歯５３ｂが備えられたヘッド側ギヤ５３は、ベベルギヤであり、第３回転体４０の倍速ギヤ４４に噛合する従動歯車を構成することができる。

また、チャック５４は、図１３に示すように、ヘッド側ギヤ５３の内部において、切削工具３の長手方向の略中央よりも刃先側（下方）に配設される。このチャック５４は、切削工具３の長手方向に沿って挿通された切削工具３の基軸３ａを保持可能に構成されている。

バネ５５は、圧縮方向に変形可能な圧縮バネであって、図１３に示すように、ヘッド側ギヤ５３の内部においてチャック５４の上部に外嵌される。
スライド体５６は、図１３に示すように、略円柱状に構成され、バネ５５より軸端側に収容され、バネ５５を押圧可能に構成されている。

このように構成された工具保持部５１では、圧縮変形する前のバネ５５がチャック５４における刃基側の端部近傍を押圧し、バネ５５の押圧によって縮径されたチャック５４は、切削工具３を保持することができる。一方、バネ５５が圧縮変形すると、チャック５４による切削工具３の保持を開放できる。

第１ストッパ５７及び第２ストッパ５８は、図１３に示すように、略リング状に構成され、切削工具３の刃先側からこの順でスライド体５６の軸端側の部分に外嵌している。この第１ストッパ５７及び第２ストッパ５８は、キャップ部７２が刃先側に向かってスライド移動することを規制している。
ヘッド部軸受部５２は、略リング状に形成され、回転機構保持部６０の内部において、工具保持部５１の刃先側端部及び刃基側端部を回転自在に支持している。

＜回転機構保持部＞
回転機構保持部６０は、図１３に示すように、上述したように構成された工具回転機構５０を、ネック部６と一体構成されたヘッド部７におけるハウジング本体部７１の内部に保持するように構成している。また、回転機構保持部６０によってハウジング本体部７１の内部に収容される工具回転機構５０は、その回転軸が第３回転体４０の回転軸に対して略直交する向きに配置される。

＜組み立て＞
第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０のそれぞれが上述のように構成された回転伝達機構１０をモータハンドピース１の内部に配置すると、第１回転体２０は連結部４の内部に配置される。また、第２回転体３０はおよそボディ部５の内部に配置され、第３回転体４０はおよそネック部６の内部に配置され、工具回転機構５０はヘッド部７の内部に配置される。

このとき、第１回転体２０のドライブギヤ２５のドライブギヤ空間２５ｄに第２回転体３０のピニオンギヤ３１が配置され、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１とが噛合する。これにより第１歯車機構１０Ａが構成される。
また、第２回転体３０のベベルギヤ３４のベベルギヤ空間３４ｄに第３回転体４０のミドルギヤ４１が配置され、ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１とが噛合する。これにより第２歯車機構１０Ｂが構成される。

さらに、第３回転体４０の倍速ギヤ４４と工具回転機構５０のヘッド側ギヤ５３とが噛合する。これにより第３歯車機構１０Ｃが構成される。
このように、各ギヤのそれぞれが噛合することで、第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０が回転伝達可能に連結されて回転伝達機構１０を構成することができる。

＜作用＞
次に、このように構成された回転伝達機構１０に基づき、回転駆動する駆動部２ａの回転を先端側Ｆに装着された切削工具３の回転として伝達する作用について簡単に説明する。
まず、モータ保持部２の内部に備えられている駆動部２ａは、歯科用ハンドピースに用いられる一般的な回転速度のモータであり、一分間当たりの最大回転速度は４００００ｒｐｍである。

このモータ保持部２をモータハンドピース１に接続する、すなわちモータ保持部２に連結部４を接続することにより、モータ保持部２の内部に備えられた駆動部２ａと、連結部４に内蔵された第１回転体２０のモータ連結部２１とが連結される。
これにより、第１回転軸２２は駆動部２ａと同速回転することができる。そのため、第１回転軸２２の先端側Ｆに設けられたドライブギヤ２５も、駆動部２ａと同速回転することとなる。

図１５及び図１６に示すように、ピニオンギヤ３１は、ドライブギヤ２５におけるドライブギヤ空間２５ｄの上方側に配置され、ピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂとドライブギヤ２５のドライブギヤ歯２５ｂとが、ピニオンギヤ３１の径内外方向に噛合している。
なお、図１６は、第１回転軸２２の長手方向に沿って先端側Ｆから視ている。

このとき、ドライブギヤ２５の回転軸方向に対してピニオンギヤ３１は、その回転軸方向が所定の角度で傾斜する姿勢となる。そのため、ドライブギヤ２５のドライブギヤ歯２５ｂとピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂも傾斜した状態で噛合することとなる。なお、本実施形態ではおよそ１０度傾いて噛合する。そのため、第２回転体３０は、その軸方向が第１回転体２０の軸方向に対して、１７０度の角度をなすように刃先側に向かって屈曲するように配置されることとなる。

このように噛合するドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１とは、ドライブギヤ２５におけるドライブギヤ歯２５ｂの歯数に対し、ピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂの歯数が少ないため、第１回転体２０に対して第２回転体３０は増速回転することとなる。

本実施形態では、ドライブギヤ２５におけるドライブギヤ歯２５ｂの歯数が２３枚であり、ピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂの歯数が７枚であるため、第２回転体３０の回転速度は第１回転体２０の回転速度のおよそ３．２９倍に増速される。すなわち、最大回転速度が４００００ｒｐｍであるモータの駆動部２ａと同速回転する第１回転体２０に対して第２回転体３０は増速され、第２回転体３０の最大回転速度はおよそ１３００００ｒｐｍとなる。

このように、第１回転体２０に対して増速回転する第２回転体３０における第２回転軸３３の先端側Ｆの端部に設けられたベベルギヤ３４には、図１７及び図１８に示すように、第３回転体４０の基端側Ｂの端部に設けられ、ベベルギヤ空間３４ｄに配置されたミドルギヤ４１が噛合する。

このため、第２回転体３０の回転を第３回転体４０へ伝達する第２歯車機構１０Ｂを構成することとなり、第２回転体３０の回転を、ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１とを介して第３回転体４０に伝達することができる。

詳述すると、図３、図１７及び図１８に示すように、ミドルギヤ４１は、ベベルギヤ３４におけるベベルギヤ空間３４ｄの上方側に配置され、ピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂとベベルギヤ３４のベベルギヤ歯３４ｂとが、ピニオンギヤ３１の径内外方向に噛合している。

このとき、ベベルギヤ３４の回転軸方向に対してミドルギヤ４１は、その回転軸方向が所定の角度で傾斜する姿勢となる。そのため、ベベルギヤ３４のベベルギヤ歯３４ｂとピニオンギヤ３１のピニオン歯３１ｂも傾斜した状態で噛合することとなる。なお、本実施形態ではおよそ３０度傾いて噛合する。そのため、第３回転体４０は、その軸方向が第２回転体３０の軸方向に対して、１５０度の角度をなすように刃基側に向かって屈曲するように配置されることとなる。

また、このように噛合するベベルギヤ３４とミドルギヤ４１とは、ベベルギヤ３４におけるベベルギヤ歯３４ｂの歯数に対し、ミドルギヤ４１のミドルギヤ歯４１ｂの歯数が少ないため、第２回転体３０に対して第３回転体４０は増速回転することとなる。

本実施形態では、ベベルギヤ３４におけるベベルギヤ歯３４ｂの歯数が１３枚であり、ミドルギヤ４１のミドルギヤ歯４１ｂの歯数が８枚であるため、第３回転体４０の回転速度は第２回転体３０の回転速度のおよそ１．６３倍に増速される。すなわち、最大回転速度が１３００００ｒｐｍに増速回転した第２回転体３０に対してさらに増速され、第３回転体４０の最大回転速度はおよそ２１２０００ｒｐｍとなる。

次に、第２回転体３０に対して増速回転する第３回転体４０における第３回転軸４３の先端側Ｆの端部に設けられた倍速ギヤ４４は、図２及び図３に示すように、ヘッド部７の内部において工具回転機構５０の工具保持部５１に設けられたヘッド側ギヤ５３と噛合する。

このため、第３回転体４０の回転を工具回転機構５０へ伝達する第３歯車機構１０Ｃを構成することとなり、第３回転体４０の回転を、倍速ギヤ４４及びヘッド側ギヤ５３を介して工具回転機構５０に伝達することができる。

詳述すると、図２及び図３に示すように、ヘッド側ギヤ５３の外周面から径外側に突出するヘッド側ギヤ歯５３ｂに対して倍速ギヤ４４の倍速ギヤ歯４４ｂが噛合する。なお、倍速ギヤ４４の回転軸方向に対してヘッド側ギヤ５３は、その回転軸方向が略直交方向の姿勢となる。

また、このように噛合する倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３とは、倍速ギヤ４４における倍速ギヤ歯４４ｂの歯数に対し、ヘッド側ギヤ５３のヘッド側ギヤ歯５３ｂの歯数が少ないため、第３回転体４０に対して工具回転機構５０は増速回転することとなる。本実施形態では、倍速ギヤ４４における倍速ギヤ歯４４ｂの歯数が１６枚であり、ヘッド側ギヤ５３のヘッド側ギヤ歯５３ｂの歯数が１２枚であるため、工具回転機構５０の回転速度は第３回転体４０の回転速度のおよそ１．３３倍に増速される。

すなわち、最大回転速度が２１２０００ｒｐｍに増速回転した第３回転体４０に対してさらに増速され、工具回転機構５０の最大回転速度はおよそ２８２０００ｒｐｍとなる。つまり、工具回転機構５０の最大回転速度（およそ２８２０００ｒｐｍ）は駆動部２ａの最大回転速度（およそ４００００ｒｐｍ）のおよそ７．１１倍となり、工具回転機構５０で保持する切削工具３を最大回転速度およそ２８２０００ｒｐｍで回転させることができる。

このように構成された回転伝達機構１０では、ヘッド側ギヤ５３に負担をかけることなく切削工具３を高速回転させることができ、施術者はより滑らかに歯牙を切削することができる。また、患部である齲歯の切削に要する時間を短縮することができるため、患者の負担をより軽減できる。

また、第３歯車機構における倍速ギヤ４４は第３回転軸４３の先端側Ｆの端部に設けられた傘歯車であるため、つまり、噛合する倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３との双方が傘歯車であるため、第３回転軸４３の回転軸と直交する方向に沿った軸を回転軸として工具回転機構５０を回転させることができる。

また、第３歯車機構は、傘歯車を利用することで回転を略直交方向へ伝える部分であるため、ギヤ同士の噛合せをより強固にする必要があり、従来では、ヘッド側ギヤの歯数を倍速ギヤの歯数よりも多くする、つまり、歯車比を減速比としていた。しかし、本実施形態では、ギヤ同士の噛合せを強固にしつつ、工具回転機構５０の最大回転速度を駆動部２ａの最大回転速度のおよそ７．１１倍にするために、第３歯車機構における歯車比についても増速比とするものの、１倍に近い増速比（１．３３倍）としている。

また、上述したように、モータハンドピース１は、第１歯車機構１０Ａ（ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１）、第２歯車機構１０Ｂ（ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１）及び第３歯車機構１０Ｃ（倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３）の３つの歯車機構を回転伝達機構１０に設けている。つまり、３ギヤシステムを採用している。

このため、駆動部２ａの回転を切削工具３へ段階的に伝達しながら、切削工具３の最大回転速度を増速することができる。よって、複数の歯車機構のうち特定の歯車機構に負担が集中してハンドピースの耐久性が低下することを抑制することができる。

このように形成されたベベルギヤ３４の外径は、ドライブギヤ２５の外径のおよそ０．６倍である。また、ミドルギヤ４１の外径は、ドライブギヤ２５の外径のおよそ０．５倍である。つまり、回転伝達機構１０における複数の歯車機構は、先端側Ｆに向かうに伴って外径が縮径している。このため、第２回転体３０及び第３回転体４０を内蔵するボディ部５の外径を縮径することができる。

また、第２回転軸３３と第３回転軸４３とが鈍角となるように構成されているため、ベベルギヤ３４及びミドルギヤ４１を内蔵するボディ部５を屈折させることができるため、口腔内に挿入させやすくするハンドピースの先端部分を奥の方へアクセスしやすくできる。したがって、施術者がハンドピース１を操作しやすく、施術対象部位である歯牙を適切に切削することができる。さらに、臼歯などの口腔内の奥にある歯牙などであっても、施術者は容易かつ効率よく歯牙を滑らかに切削することができる。

＜変形例＞
上述の本実施形態では、ドライブギヤ２５、ピニオンギヤ３１、ベベルギヤ３４、ミドルギヤ４１、倍速ギヤ４４、ヘッド側ギヤ５３の歯数をそれぞれ、上述したように、２３枚、７枚、１３枚、８枚、１６枚、１２枚としている。しかしながら、これらのギヤは、必ずしもこの歯数である必要はなく、それぞれの歯数を変更することができる。

ところで、ハンドピースには、軽量で小さくかつ耐久性を確保しなければならないという制約がある。このため、従来のハンドピースでは、例えば、ステンレスや銅合金等が使用され、その形状は持ち手部分からヘッド部にかけて徐々に縮径している。そのヘッド部のサイズに至っては、高さが１３．０〜１７．０ｍｍの範囲、径が８．５〜１０．５ｍｍの範囲で設計されており非常に小さい。このような素材とサイズのハンドピースにおいて、内部ギヤが損傷しないように歯数等が設計されている。

この従来のハンドピースにある制約を前提にして、工具回転機構５０の回転速度が、駆動部２ａの回転速度の５．５倍以上となるハンドピース１を実現する変形例、つまり、第１〜第３歯車機構それぞれの歯車比の増速比を所定範囲とし、かつ、それぞれの歯車機構の組合せを所定の組合せとした変形例について、以下詳細に説明する。

具体的には、図２０に示す表のように、各ギヤにおける歯数を調整し、第１歯車機構１０Ａ、第２歯車機構１０Ｂ、第３歯車機構１０Ｃのギヤ比をそれぞれ変更した上で、切削工具３の回転速度を駆動部２ａの５．５倍以上としてもよい。

なお、図２０（ａ）は、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１の歯数による回転速度変化率、つまり第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａを示し、図２０（ｂ）は、ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１の歯数による回転速度変化率、つまり第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂを示し、図２０（ｃ）は、倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３の歯数による回転速度変化率、つまり第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃを示している。

より具体的に説明すると、第１歯車機構１０Ａのギヤ比、第２歯車機構１０Ｂのギヤ比、及び第３歯車機構１０Ｃのギヤ比を適宜組み合わせて、工具回転機構５０の回転速度が、駆動部２ａの回転速度の５．５倍以上となるハンドピース１を構成する。

なお、ドライブギヤ２５の歯数は、１８〜２７枚の範囲で適宜変更することができる。これに対し、ドライブギヤ２５と噛合するピニオンギヤ３１の歯数は、６〜１１枚の範囲で適宜変更することができる。

このように、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１の歯数を適宜設定することにより、図２０（ａ）に示すように、第１歯車機構１０Ａによる第１回転軸２２と第２回転軸３３との回転速度変化率、つまり第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａを１．６４倍〜４．５０倍に設定できる。すなわち、ドライブギヤ２５及びピニオンギヤ３１の歯数を適宜設定することにより、第１回転軸２２に対して第２回転軸３３を所望の回転速度で回転させることができる。

仮に、ドライブギヤ２５の歯数を仮に１７枚以下とすると、切削工具３を所望の回転速度で回転させることができない。具体的には、ドライブギヤ２５の歯数を仮に１７枚とすると、第１歯車機構１０Ａにおける回転速度変化率Ｓａは２．６倍以下になる。そのため、工具回転機構５０の回転速度を駆動部２ａの回転速度の５．５倍以上の回転速度で回転させるためには、第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂや第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃを大きく設定する必要がある。

このように、回転速度変化率を大きく設定すると、第２歯車機構１０Ｂ又は第３歯車機構１０Ｃの負担が増大し、第２歯車機構１０Ｂ又は第３歯車機構１０Ｃの耐久性が低下するおそれがある。したがって、モータ保持部２の回転速度を増速して工具回転機構５０の回転速度を駆動部２ａの回転速度の５．５倍以上の回転速度で回転させることが困難である。

また仮に、第２歯車機構１０Ｂ又は第３歯車機構１０Ｃの強度向上のために、各ギヤのサイズを大きくすると、ボディ部５やネック部６やヘッド部７の外径が大きくなり、患者の口腔内にヘッド部７を挿入するのが困難となり、また、口腔内での小回りが利かなくなるため施術が困難となる。

一方で、ドライブギヤ歯２５ｂの強度を維持したまま、ドライブギヤ２５の歯数を仮に２８枚以上とすると、ドライブギヤ歯２５ｂの歯丈や歯厚が短くなる。このため、ドライブギヤ歯２５ｂの強度が低下するとともに、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１との間ですべりが生じやすくなる。

同様に、ピニオンギヤ３１の歯数を５枚以下とすると、各歯の歯厚が大きくなる、もしくは、各歯の間隔が広くなるため、対応するドライブギヤ２５との間での噛合性が低下し、円滑に回転を伝達することができなくなる。仮に円滑に回転を伝達するために、ピニオンギヤ３１の外形を小さくすると、ピニオンギヤ３１の強度が下がり、ピニオンギヤ３１の耐久性が低下する。

また、ピニオン歯３１ｂの強度を維持したまま、ピニオンギヤ３１の歯数を１２枚以上とすると、ピニオン歯３１ｂの歯丈や歯厚が短くなり、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１との噛合性が低下しやすくなる。

また、第２歯車機構１０Ｂを構成するベベルギヤ３４とミドルギヤ４１の歯数も適宜設定することができる。具体的には、ベベルギヤ３４の歯数は１１〜１７枚の範囲で適宜設定することができ、ベベルギヤ３４に噛合するミドルギヤ４１の歯数も７〜１１枚の範囲で適宜設定することができる。

このように、ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１の歯数を適宜設定することにより、第２歯車機構１０Ｂによる第２回転軸３３と第３回転軸４３との回転速度変化率、つまり第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂを、図２０（ｂ）の表に示すように、１．００倍〜２．４３倍に設定できる。すなわち、ベベルギヤ３４及びミドルギヤ４１の歯数を適宜設定することにより、第２回転軸３３に対して第３回転軸４３を所望の回転速度で回転させることができる。

仮に、ベベルギヤ３４の歯数を仮に１０枚以下とすると、第２回転軸３３の回転速度はおよそ１．４倍以下になる。そのため、モータ保持部２の回転速度を増速して切削工具３を所望の回転速度で回転させるためには、第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａ又は第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃを大きくする必要がある。この場合、第１歯車機構１０Ａ又は第３歯車機構１０Ｃの負担が増大し、第１歯車機構１０Ａ又は第３歯車機構１０Ｃの耐久性が低下するおそれがある。
一方で、ベベルギヤ歯３４ｂの強度を維持したまま、ベベルギヤ３４の歯数を仮に１８以上とすると、ベベルギヤ歯３４ｂの歯丈や歯厚が短くなる。このため、ベベルギヤ歯３４ｂの強度が低下する。

同様に、ミドルギヤ４１の歯数を６枚以下とすると、各歯の歯厚が大きくなる、もしくは、各歯の間隔が広くなる。このため、対応するベベルギヤ３４との間での噛合性が低下し、円滑に回転を伝達することができなくなる。仮に、円滑に回転を伝達するために、ミドルギヤ４１の外形を小さくすると、ミドルギヤ４１の強度が下がり、ミドルギヤ４１の耐久性が低下する。

また、ミドルギヤ歯４１ｂの強度を維持したまま、ミドルギヤ４１の歯数を１３枚以上とすると、ミドルギヤ歯４１ｂの歯丈や歯厚が短くなる。このため、ミドルギヤ歯４１ｂの強度が低下する。
仮に、強度向上のために、ベベルギヤ３４やミドルギヤ４１のサイズを大きくすると、ボディ部５の外径が大きくなり、狭隘な口腔内での操作性が低下することとなる。

同様に、第３歯車機構１０Ｃを構成する倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３の歯数も適宜設定することができる。具体的には、第３軸受部４２の歯数は１２〜２０枚の範囲で適宜設定することができ、第３軸受部４２に噛合するヘッド側ギヤ５３の歯数も１０〜１５枚の範囲で適宜設定することができる。

このように、倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３の歯数を適宜設定することにより、第３歯車機構１０Ｃによる第３回転軸４３と工具保持部５１との回転速度変化率を０．８０倍〜２．００倍に設定できる。すなわち、第３軸受部４２及びヘッド側ギヤ５３の歯数を適宜設定することにより、第３回転軸４３に対して工具保持部５１を所望の回転速度で回転させることができる。

仮に、第３軸受部４２の歯数を仮に１１枚以下とすると、第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率はおよそ１．２倍以下になる。そのため、モータ保持部２の回転速度を増速して切削工具３を所望の回転速度で回転させるためには、第１歯車機構１０Ａ又は第２歯車機構１０Ｂでの回転速度変化率を大きくする必要がある。この場合、第１歯車機構１０Ａ又は第２歯車機構１０Ｂの負担が増大し、第１歯車機構１０Ａ又は第２歯車機構１０Ｂの耐久性が低下するおそれがある。したがって、モータ保持部２の回転速度を増速して切削工具３を所望の回転速度で回転させることが困難となる。
一方で、倍速ギヤ歯４４ｂの強度を維持したまま、倍速ギヤ４４の歯数を仮に２１枚以上とすると、倍速ギヤ歯４４ｂの歯丈や歯厚が短くなるため、倍速ギヤ歯４４ｂの強度が低下する。

同様に、ヘッド側ギヤ５３の歯数を１０枚以下とすると、各歯の歯厚が大きくなる、もしくは、各歯の間隔が広くなる。このため、対応する倍速ギヤ４４との間での噛合性が低下し、円滑に回転を伝達することができなくなる。仮に、円滑に回転を伝達するために、ヘッド側ギヤ５３の外形を小さくすると、ヘッド側ギヤ５３の強度が下がり、ヘッド側ギヤ５３の耐久性が低下する。

仮に、強度向上のために、倍速ギヤ４４やヘッド側ギヤ５３のサイズを大きくすると、ネック部６やヘッド部７の外径が大きくなる。このため、狭隘な口腔内での操作性が低下することとなる。また、患者は大きく開口しなければならず、患者の負担も大きくなる。まして、子供にとってはより大きな負担となるおそれがある。

これに対して、図２０（ｃ）の表に示す範囲の第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率とするとともに、回転伝達機構１０全体の回転速度変化率を５．５倍以上、好ましくは６．５倍以上７．２倍以下とすることにより、適切に切削工具３を所望の回転速度で回転させることができる。

詳述すると、先端側Ｆの歯車機構（すなわち第３歯車機構１０Ｃ）における最小の回転速度変化率及び最大の回転速度変化率を基端側Ｂの歯車機構（すなわち第１歯車機構１０Ａ及び第２歯車機構１０Ｂ）に比べて小さくすることで、先端側Ｆで噛合する歯車の大きさを小さくしつつ、それぞれの歯の大きさ及び歯数を近似させることができる。これにより、噛合性を向上できるとともに、ギヤに作用する負荷を軽減することができる。

また、基端側Ｂに配置されたドライブギヤ２５及びピニオンギヤ３１における回転速度変化率（第１歯車機構１０Ａでの回転速度変化率Ｓａ）を大きく設定することで、先端側Ｆに配置されたベベルギヤ３４及びミドルギヤ４１及び倍速ギヤ４４及びヘッド側ギヤ５３の回転速度変化率を低く設定することができる。これにより、内径の小さいベベルギヤ３４及びミドルギヤ４１及び倍速ギヤ４４及びヘッド側ギヤ５３に作用する負担を軽減できる。したがって、駆動部２ａの回転を確実かつ円滑に切削工具３に伝達することができる。
また、各回転軸の間で回転を伝達する各歯車機構の耐久性低下を防止しつつ、駆動部２ａの回転をより確実に切削工具３に伝達させることができ、患部である歯牙をより滑らかに切削することができる。

また、先端側Ｆの第３歯車機構１０Ｃの大きさを小さくできるため、先端側Ｆに向かうに伴って小径となる。したがって、口腔内に挿入しやすく、かつ、滑らかに歯牙を切削することができる。これにより、患者に負担をかけることがなく、施術することができる。

このように、回転伝達機構１０は、第１歯車機構１０Ａ（ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１）、第２歯車機構１０Ｂ（ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１）及び第３歯車機構１０Ｃ（倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３）の回転速度変化率を適宜変更し、切削工具３の回転速度をモータ保持部２の回転速度の５．５倍以上に設定できる。これにより、少なくとも駆動部２ａの最大回転速度（４００００ｒｐｍ）を増速して、切削工具３の最大回転速度を２２００００ｒｐｍとすることができる。したがって、従前のモータハンドピースに比べて切削工具３を高速回転させることができる。これにより、施術者は容易に齲歯を切削することができ、患者の負担も軽減できる。

なお、上述したように、ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１の歯数をそれぞれ２３枚と７枚とし、ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１の歯数を１３枚と８枚とし、倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３の歯数を１６枚と１２枚とするのがより好ましい。この場合、第１歯車機構１０Ａ（ドライブギヤ２５とピニオンギヤ３１）、第２歯車機構１０Ｂ（ベベルギヤ３４とミドルギヤ４１）及び第３歯車機構１０Ｃ（倍速ギヤ４４とヘッド側ギヤ５３）のそれぞれの回転速度変化率は３．２６倍、１．６３倍、１．３３倍となる。

これにより、最大回転速度が４００００ｒｐｍである一般的な回転速度のモータを用いたモータハンドピース１であっても、切削工具３の最大回転速度を２８２０００ｒｐｍとすることができるとともに、第１歯車機構１０Ａ、第２歯車機構１０Ｂ及び第３歯車機構１０Ｃのそれぞれに作用する負担を分散できる。また、第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率を一番小さくできるため、ネック部６やヘッド部７の外径を小さくすることができる。これにより、施術者は施術が行いやすく、また患者の負担も軽減できる。

なお、駆動部２ａの最大回転速度に対する工具回転機構５０の最大回転速度の回転速度変化率が大きくなると、切削工具３の最大回転速度が増大し、切削工具３で歯牙を滑らかに切削できるものの、歯車機構１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで増速する回転伝達機構１０の構造的負荷が増大する。また、モータハンドピース１を構成する連結部４、ボディ部５、ネック部６、ヘッド部７が基端側Ｂから先端側Ｆに向かって徐々に縮径される。そのため、下記式を満足することが好ましい。

具体的には、数式１で示すように、第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａ、第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂ、及び第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃがこの順で小さくなるように設定することが好ましい。なお、第３歯車機構１０Ｃは第３回転体４０に対して工具回転機構５０を減速させる場合があるため回転速度変化率Ｓｃはその絶対値とする。

モータハンドピース１を構成する連結部４、ボディ部５、ネック部６、ヘッド部７が基端側Ｂから先端側Ｆに向かってこの順で配置されるとともに徐々に縮径され、それぞれに内蔵する第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０も徐々にコンパクト化するため、構造的強度も小さくなりやすい。

殊に、工具回転機構５０は切削工具３の保持機能を備えるとともに、第３歯車機構１０Ｃにおける回転軸方向の変化も大きいため、その構造は他の歯車機構に比べて複雑化しやすい。また、工具回転機構５０は高速回転して歯牙を切削する切削工具３の負荷がダイレクトに作用する。

その反面、歯車機構における回転速度変化率が大きくなる、つまり回転を入力する側と増速される側とで回転速度差が大きくなると、増速される側に負荷が作用することとなる。そのため、構造的には、できるだけ低い回転速度変化率で所望の最大回転速度を得ることが好ましい。

そこで、数式２で示すように、第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂに対する第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａの比率より、第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃに対する第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂの比率が小さくなるように設定することが好ましい。

上述したように、回転伝達機構１０では、第１歯車機構１０Ａ，第２歯車機構１０Ｂ及び第３歯車機構１０Ｃのそれぞれを介した回転は、回転軸方向が伝達側と受動側とで変化するものの、第１回転体２０における第１回転軸２２に対する第２回転体３０の第２回転軸３３の向き、第２回転軸３３に対する第３回転体４０の第３回転軸４３の向き、及び第３回転軸４３に対する工具回転機構５０のヘッド側ギヤ５３の向きがこの順で大きくなる。しかしながら、数式２を満足することで、回転伝達機構１０における第１回転体２０、第２回転体３０、第３回転体４０及び工具回転機構５０で、回転速度を増速しながら、円滑に回転を伝達することができる。

なお、上述したように、数式１を満足する回転速度変化率の組み合わせがより好ましいものの、工具回転機構５０の回転速度が駆動部２ａの回転速度の５．５倍以上となれば、第１歯車機構１０Ａの回転速度変化率Ｓａと第２歯車機構１０Ｂの回転速度変化率Ｓｂとが同レベルであってもよいし、回転速度変化率Ｓｂが回転速度変化率Ｓａよりやや大きく、第３歯車機構１０Ｃの回転速度変化率Ｓｃが回転速度変化率Ｓａや回転速度変化率Ｓｂより小さいという組み合わせであってもよい。

１・・・モータハンドピース
２ａ・・・駆動部
３・・・切削工具
４・・・連結部
５・・・ボディ部
６・・・ネック部
７・・・ヘッド部
２１・・・第１回転軸
２５・・・ドライブギヤ
３１・・・ピニオンギヤ
３３・・・第２回転軸
３４・・・ベベルギヤ
４１・・・ミドルギヤ
４３・・・第３回転軸
４４・・・倍速ギヤ
５０・・・工具回転機構
５３・・・中空軸体

Claims (11)

1. 利用者が保持する本体部と、前記本体部と連接するヘッド部とで構成された歯科用ハンドピースであって、
   前記ヘッド部には、
   施術対象部位を施術する切削工具を保持するとともに、回転駆動する駆動部の回転に基づいて回転し、前記切削工具を回転させる工具回転機構が備えられ、
   前記工具回転機構の回転速度は、前記駆動部の回転速度の少なくとも５．５倍以上である
   歯科用ハンドピース。
2. 前記本体部には、
   前記駆動部の回転が伝達される第１回転軸と、前記第１回転軸の回転が伝達される第２回転軸と、前記第２回転軸の回転が伝達される第３回転軸とが備えられ、
   前記第１回転軸と前記第２回転軸との間には、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸へ伝達する第１歯車機構が備えられ、
   前記第２回転軸と前記第３回転軸との間には、前記第２回転軸の回転を前記第３回転軸へ伝達する第２歯車機構が備えられ、
   前記第３回転軸と前記工具回転機構との間には、前記第３回転軸の回転を前記工具回転機構へ伝達する第３歯車機構が備えられた
   請求項１に記載の歯科用ハンドピース。
3. 前記第１歯車機構は、
   前記第２回転軸の回転速度が、第１回転軸に伝達された前記駆動部の回転速度の１．６４〜４．５０倍となるように、前記駆動部の回転を前記第２回転軸へ伝達し、
   前記第２歯車機構は、
   前記第３回転軸の回転速度が、前記第２回転軸の回転速度の１．００〜２．４３倍となるように、前記駆動部の回転を前記第３回転軸へ伝達し、
   前記第３歯車機構は、
   前記工具回転機構の回転速度が、前記第３回転軸の回転速度の０．８０〜２．００倍となるように、前記駆動部の回転を前記工具回転機構へ伝達し、前記切削工具を回転させる
   請求項２に記載の歯科用ハンドピース。
4. 前記第３歯車機構は、
   前記工具回転機構の回転速度が、前記第３回転軸の回転速度の１．００〜２．００倍となるように、前記駆動部の回転を前記工具回転機構へ伝達するとともに、
   前記工具回転機構の回転速度が、前記駆動部の回転速度の６．５倍以上７．２倍以下である
   請求項３に記載の歯科用ハンドピース。
5. 前記第３歯車機構は、
   前記第３回転軸に備わる傘歯車である第３回転軸側歯車と、前記工具回転機構に備わる傘歯車で、前記第３回転軸側歯車と噛合するヘッド側歯車で構成され、
   前記第３回転軸側歯車の歯数が、１４〜２０であり、
   前記ヘッド側歯車の歯数が、１０〜１４である
   請求項４に記載の歯科用ハンドピース。
6. 前記第１歯車機構又は前記第２歯車機構の少なくともに一方は、
   回転を伝達する側の内歯車と、回転が伝達される側の前記内歯車よりも径小である外歯車とで構成された
   請求項２乃至請求項５のうちのいずれかに記載の歯科用ハンドピース。
7. 前記内歯車の歯は、歯面が前記内歯車の径外側に向けて凸状の円弧となるように構成された
   請求項６に記載の歯科用ハンドピース。
8. 前記本体部は、
   前記第２回転軸が備えられた略円筒状の第１本体部と、前記第３回転軸の先端が備えられた略円筒状の第２本体部とで構成され、前記第２本体部は、前記ヘッド部側が前記第１本体部側よりも径小である
   請求項２乃至請求項７のうちのいずれかに記載の歯科用ハンドピース。
9. 前記第２回転軸と前記第３回転軸とが鈍角をなす
   請求項８に記載の歯科用ハンドピース。
10. 前記駆動部の最大回転速度は、４００００ｒｐｍであり、
    前記工具回転機構の最大回転速度が、２８５０００ｒｐｍである
    請求項１乃至請求項９のうちのいずれかに記載の歯科用ハンドピース。
11. 利用者が保持する本体部と、前記本体部と連接するヘッド部とで構成された歯科用ハンドピースであって、
    前記本体部には、回転駆動する駆動部の回転が伝達される第１回転軸と、前記第１回転軸の回転が伝達される第２回転軸と、前記第２回転軸の回転が伝達される第３回転軸とが備えられ、
    前記ヘッド部には、
    施術対象部位を施術する切削工具を保持するとともに、前記駆動部の回転に基づいて回転し、前記切削工具を回転させる工具回転機構が備えられ、
    前記第２回転軸の回転速度を、前記第１回転軸の回転速度の１．６４〜４．５０倍となるように、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸へ伝達する第１歯車機構と、
    前記第３回転軸の回転速度を、前記第２回転軸の回転速度の１．００〜２．４３倍となるように、前記第２回転軸の回転を前記第３回転軸へ伝達する第２歯車機構と、
    前記工具回転機構の回転速度を、前記第３回転軸の回転速度の０．８０〜２．００倍となるように、前記第３回転軸の回転を前記工具回転機構へ伝達し、前記切削工具を回転させる第３歯車機構とを備え、
    前記第１歯車機構、前記第２歯車機構及び前記第３歯車機構のそれぞれは、前記工具回転機構の回転速度を、前記駆動部の回転速度の少なくとも５．５倍以上になるように組み合わせた
    歯科用ハンドピース。

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