JP3299546B2 - トランスデューサ作動型歯肉下用ツール・チップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、歯の表面の如き被加工物の表面に接触し歯
の付近に流体を導くためのトランスデューサ作動型ツー
ルに関する。より詳細に言えば、本発明は、歯の表面に
接触する振動チップを備えた、歯肉下用歯科器具又は該
歯科器具用インサートの如き、超音波作動型被加工物用
ツールに関する。上記チップは、歯又は当該チップの表
面に流体を導くための導管又は通路を備えている。上記
チップの端部は、歯肉下に挿入されるようになってお
り、そのようなチップは、該チップの先端の約0.762mm
（0.03インチ）以内に約0.762mm（0.03インチ）よりも
小さい外径を有するのが好ましい。歯肉下挿入の間に、
上記チップの歯肉下の端部は、患者の歯肉と歯肉側の歯
の表面との間に伸長して、歯肉下の歯の表面に焦点を合
わせた流体のスプレーを供給する。

多くの有用な歯科器具は、器具のツール・チップに十
分な振動を用いて、クリーニング、スケーリング及び同
様の作業を行う。ツール・チップは、約0.02から0.2mm
までの撓み運動を有する撓み方向及び長手方向の振動を
発生するように設計されている。上記チップは、一般的
に、高い周波数で振動するように誘導することのできる
電気機械的な部品又は部分に取り付けられている。器具
は、比較的高い周波数（一般的には、約20kHz程度）の
電子的な発電機によって駆動されて、適宜な運動を得る
と共に、人間の聴力の閾値が約18kHzであるので、問題
となるノイズを極力少なくする。エネルギ発生器及び関
連する電気機械的な部分は、幾つかのタイプの中の任意
の一つとすることができ、例えば、電気力学式、圧電
式、又は、磁歪式のタイプとすることができる。チップ
並びに関連する電気機械的な部品の設計においては、多
数のパラメータを組み合わせて、駆動周波数において機
械的な共鳴（倍振動）を発生させ、これにより、特にチ
ップの先端に増幅された機械的な運動を生じさせる。

パードロー（Perdreaux）は、米国再発行特許第30,53
6号において、歯科用超音波ツールを開示しており、こ
のツールにおいては、コイルを含むハンドピースが、ツ
ール・チップが固定されている磁歪式インサートボディ
に電磁場を与える。

多くの歯科作業において、振動チップは、オペレータ
によって、歯の表面の上及び歯の表面の周囲を案内され
る。上記チップは、歯の間、並びに、歯肉列すなわち歯
茎の下又は下方に侵入することができなければならな
い。一般的に、上記チップの断面積は小さくすべきであ
って、チップの先端から約2.5から5mmまで後方に伸長す
るテーパ形状の断面を有する尖ったチップを有してい
て、歯と歯肉との間に適正にアクセスすることができる
ようになっているのが理想的である（歯と歯肉下との間
の場合では、約10mm）。

従来技術は、作動されるチップを備え、該チップが、
流体入口端と、歯肉下の出口端と、上記入口端と歯肉下
の出口端との間でチップの外壁の表面に設けられる段部
と、チップの内部の流体通路とを有していて、歯肉下の
歯の表面に接触しこの表面の付近に流体を導くための、
トランスデューサ作動型歯肉下用ツールを提供していな
い。

本発明は、歯肉下の歯の表面に接触して該表面の付近
に流体を導くためのトランスデューサ作動型歯肉下用ツ
ールを提供する。このツールは、作動されるチップを備
えており、このチップは、流体入口端と、歯肉下の出口
端と、上記入口端と上記歯肉下の出口端との間で上記チ
ップの外壁の表面に設けられる段部と、チップの内部の
流体通路とを有している。この通路の壁部は、上記チッ
プの入口端の長手方向の中心軸線にほぼ沿って、上記入
口端に形成されている。上記歯肉下の出口端は、歯の表
面に接触するような形状を有している。上記流体通路
は、上記チップの入口端の中心軸線から離れた中心軸線
を有しており、これにより、上記流体通路の壁部は、チ
ップの側部に形成されていて前記チップの中心軸線から
離れている流体排出オリフィスを形成する縁部で終端し
ている。上記チップの歯肉下の端部は、上記歯肉下の出
口端の終端部から約0.762mm（0.03インチ）以内におい
て、約0.762mm（0.03インチ）よりも小さい外径を有し
ている。

作動トランスデューサ接続体が、上記チップを作動ト
ランスデューサに接続する。流体源が、上記通路に接続
されていて、上記通路のオリフィスから排出される流体
の流れをもたらす。

本発明の好ましい実施例においては、上記段部は、オ
リフィスの縁部で上記通路の壁部に交差している。上記
段部付近のチップの入口端の外壁の外側面の上にあって
該外側面からこの外側面に対して平行に伸長する線が、
チップの中心軸線と交差し、該中心軸線と第１の角度を
形成する。上記段部の付近の歯肉下の出口端の外壁の外
側面の上にあって該外側面からこの外側面に対して平行
に伸長する線が、チップの中心軸線と交差し、該中心軸
線と第２の角度を形成する。上記第１の角度は、上記第
２の角度よりも大きい。

本発明の好ましい実施例においては、上記段部の付近
で該段部の3mm以内にあるチップの入口端の外壁の外側
面の上にあって該外側面からこの外側面に対して平行に
伸長する線が、チップの中心軸線と交差し、該中心軸線
と第１の角度を形成する。上記段部の付近で該段部の3m
m以内にあるチップの歯肉下の端部の外壁の外側面の上
にあって該外側面からこの外側面に対して平行に伸長す
る線が、チップの中心軸線と交差し、該中心軸線と上記
第１の角度と同じ角度を形成する。上記第１及び第２の
線は、上記段部において少なくとも0.1mmだけ離れるの
が好ましい。

チップの出口端の終端部は、該終端部においてチップ
の中心軸線にある中心線を有し、上記段部は、チップの
中心軸線にある中心線を有するのが好ましい。上記チッ
プは、上記出口端を曲げることによって形成され、ま
た、上記終端部の中心線は、少なくとも10゜の角度をな
して上記段部の中心線と交差するのが好ましい。本発明
の別の好ましい実施例においては、上記チップは、上記
出口端を曲げることによって形成され、また、上記終端
部の中心線は、上記段部の中心線と交差しないのが好ま
しい。

本発明の好ましい実施例においては、上記終端部の中
心線は、上記段部の中心線から少なくとも1mmだけ横方
向に片寄っている。

好ましい実施例においては、上記チップの流体通路
は、チップの長手方向の中心軸線から角度方向に片寄っ
ていて、上記流体排出オリフィスは、チップの横方向の
面すなわち側面に形成されており、これにより、上記オ
リフィスの中心軸線は、チップの先端から約0.01mm乃至
8mmの箇所に位置する。上記チップが歯科用ツールの部
品である最も好ましい実施例においては、上記流体排出
オリフィスは、チップの先端から約２乃至14mmの箇所に
位置している。チップは、その用途に依存する湾曲した
形状を有している。チップは、歯科作業に有用な汎用的
な形状を備えていて、その中心軸線から約60乃至90゜の
円弧にわたって曲がる先端部分を有しているのが最も好
ましい。本ツールは、音波、超音波、流体又は空気の手
段によって作動させることができる。供給される流体
は、ツールが使用される特定の最終用途に有用な任意の
流体とすることができ、一般的には、食塩水、水、又
は、薬物を含む溶液である。本ツールは、歯科、医療、
及び、獣医の用途において特に有用である。本ツールの
好ましい用途は、クリーニング、スケーリング等の如
き、歯科作業である。好ましいツール・チップは、超音
波エネルギ発生手段によって作動されるインサートの部
品である。好ましい超音波作動型ツールインサートは、
磁歪要素と、該磁歪要素に対して軸方向に接続された接
続体と、該接続体に対して軸方向に接続されたチップと
を備えており、このチップは、歯（一般的には歯の表
面）に接触する形状を有する先端面を有している。ま
た、上記チップは、該チップの内部の流体通路を備えて
おり、この流体通路は、上記チップの中心軸線にほぼ沿
って伸長しているが、該軸線から片寄っており、これに
より、上記チップに形成される排出オリフィスは、チッ
プの先端の中心軸線から片寄っている。好ましいインサ
ートにおいては、上記通路は、チップの軸線から約２゜
よりも小さい角度だけ角度方向に片寄っており、これに
より、上記オリフィスは、チップの先端から２乃至14mm
の範囲内で出るすなわち開口する。上記インサートは、
歯のクリーニング又はスケーリング、あるいは、他の歯
科作業を行うのに特に有用であり、そのような作業にお
いては、上記先端は、一般的に、約60乃至90゜の円弧に
わたって曲げられる。

本発明は、上記チップを製造する方法を含む。この方
法は、チップの端部から８乃至14mmの遷移部に、段部、
及び、２乃至３゜、４乃至10゜、及び、３゜及び４゜の
テーパ角度を機械加工する工程と、円筒形のロッドに通
路を穿孔する工程とを備える。上記通路は、上記ロッド
の端部の中心軸線から始まって上記ロッドの中心軸線か
ら約３゜よりも小さい角度を維持する。これにより、上
記通路は、上記ロッドの反対側の先端から２乃至14mmの
箇所に排出オリフィスを形成する。上記液体通路及び排
出オリフィスを形成する好ましい方法は、放電加工を用
いる方法である。次に、上述の穿孔された円筒形のロッ
ドを、例えば歯の表面の如き所望の歯の表面に接触する
所望のチップ形状に成形する。２つの異なる角度を有す
る上記円筒形のロッドは、選択に応じて、内部の流体通
路を形成するための貫通作業、機械加工作業、穿孔作業
又は穴あけ作業を行う前に、チップの端部から約８乃至
14mmの遷移部又はプロフィールにおいてテーパ形状のチ
ップに成形することができる。

上記チップの流体通路のオリフィスをチップの軸線と
同軸状に片寄らせ、上記通路をチップの中心軸線に対し
て実質的に平行に穿孔し、該軸線から0.1乃至0.5mmだけ
片寄らせることができる。

図面の簡単な説明 図１は、ハンドピースと組み合わされた歯科用ツール
インサートの部品としての本発明の超音波作動型ツール
・チップの断面図である。

図２は、電気的な流体供給コネクタを取り外した状態
のハンドピース部品の端面図である。

図３は、角度的に片寄っている流体通路を有する本発
明のチップの拡大断面図である。

図４は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図５は、図４に示すチップの底面図である。

図６は、図４に示すチップの端面図である。

図７は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図7Aは、図７に示すチップの一部の側方断面図であ
る。

図８は、図７に示すチップの底面図である。

図９は、図７に示すチップの端面図である。

図10は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図11は、図10に示すチップの端面図である。

図12は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図13は、図12に示すチップの端面図である。

図14は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図15は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図15Aは、図15に示す歯肉下チップの端面図である。

図16は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図17は、本発明の好ましい実施例の歯肉下チップの側
面図である。

図18は、図17に示すチップの端面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 ここで、図１乃至図18を特に参照して本発明を説明す
る。一般的に、トランスデューサ作動型ツール（トラン
スデューサにより作動されるツール）は、歯の表面に接
触して歯に流体を導くためのものである。本発明の主要
な要素は、歯の表面に接触するような形状を有する先端
面（先端側の面）を備える作動チップ（作動されるチッ
プ）である。また、このチップは、チップの内部の流体
通路を有しており、該流体通路は、チップの長手方向の
中心軸線に沿って実質的に伸長しているが、流体排出オ
リフィスがチップの先端側の軸線から離れて形成される
ように片寄っている。接続体が、チップを作動トランス
デューサ（作動を行うトランスデューサ）に接続してお
り、また、流体源がツールに接続されていて流体を流体
通路に流す。これにより、流体は通路のオリフィスから
排出される。

本発明の作動チップ重要な利点は、上記流体通路及び
その排出オリフィスの構造が最大応力を受けるチップの
重要な部分から金属または材料を取り除くことによっ
て、チップの先端部分を弱くしないようにするチップの
先端に関する第二に、本発明の構造の流体排出オリフィ
スは、撓み運動の節又はその付近に位置していて、撓み
の腹付近にはなく、従って、上記オリフィスにおけるス
プレー又はミストの発生が極めて少ない。

図面を参照すると、図１及び図２は、本発明の好まし
い実施例を示しており、この実施例においては、チップ
は、歯科用の超音波作動型ツール10の部品であって、ハ
ンドピース12と組み合わされた歯科用ツールインサート
11を備えている。

本発明のツールの全体的な形態は、当業界では周知で
あり、上述のパードローの米国再発行特許第30,536号に
記載されている超音波装置に類似している。ツールイン
サート11は、後に詳細に説明する本発明の重要な要素で
あるツール・チップ20と、接続体15によって接続された
磁歪要素14とを備えている。接続体15の一部は、スリー
ブ16の中に包囲されており、上記スリーブは、接続体が
エネルギをチップに自由に伝達するように、接続体15の
一部を包囲するように形成されている。また、上記スリ
ーブは、流体をチップ20へ流す環状通路17を形成してい
る。スリーブ16の断面が縮小された端部は、該端部をハ
ウジング12の中へ着脱自在に挿入することを許容する。
Ｏリング18が、スリーブに形成された溝状のカットの中
に嵌合して、Ｏリングとスリーブとの間に摩擦嵌めされ
ている。この部分の内側後方面19は皿型になっていて、
接続体の周囲の流体の流れを促進している。スリーブの
先端の内部の孔には、溝及びＯリング21が設けられてい
る。これら溝及びＯリングは、接続体15と協働して、組
み立てられたスリーブ及び接続体から流体が流れないよ
うにするシールを形成している。

接続体15は、音響的なインピーダンス変成器として機
能して、磁歪スタック14から作業ツール・チップ20へエ
ネルギを搬送する。当業界で周知のように、接続体15の
断面は、その長手方向の長さに沿って変化して機械的な
振動の振幅を変化させる。その究極的な目的は、歯に対
する作業を行うのに有用な作業チップにおいて所望の振
幅倍率を得ることである。これらの原理は、バンコ（Ba
nko）による米国特許第3,930,173号に良く説明されてお
り、この米国特許は参考として本明細書に組み込まれ
る。上記バンコの米国特許に記載されるように、接続体
の種々の部分の断面積従って質量は、長手方向の振動の
節及び腹を適正に位置決めするように設計されている。
上記米国特許に記載されるように、節点は、長手方向の
振動の振幅がゼロになり、従って、接続体の内部応力が
最大になる位置であり、一方、腹は、長手方向の運動が
最大になり応力が最小になる位置である。従って、支持
及び密封を行うＯリング等を節点に設けることが望まし
い。

接続体15は、節点付近で軸にろう付け又は機械加工さ
れたリング22を備えており、このリングは、スリーブの
内側面に形成された対応する溝23にすきまばめされてい
る。リング22は、その外周面に単一のキー（図示せず）
を有しており、このキーは、孔の内側面に長手方向に切
刻されている２つの半円形のバイパス（図示せず）の一
方に嵌合している。上記２つの半円形のバイパスは、互
いに180゜離れていて、溝23の半径又は高さに中心を有
している。上記キーは、組み立て後に、該キーのリテー
ナの役割を果たす一方のバイパスの中に保持され、一
方、他方のバイパスは、リングの周囲に流体流のための
通路を形成する。

磁歪バイブレータ又は磁歪スタック14は、接続体15に
ろう付け又は他の方法で堅固に取り付けられている。上
記磁歪バイブレータ又は磁歪スタックは、大きな引張強
度を有すると共に高い磁歪特性を有する、パーマニッケ
ル（permanickel）、ニッケル又は他の合金の如き金属
合金から形成されるのが好ましい。

ハウジング又はハンドピース12は、コイルユニット24
を備えており、このコイルユニットは、磁歪スタック14
を介してインサート11に対して長手方向の運動を誘導す
るための磁界を発生する。上記コイルユニットは、交流
電源に接続されている駆動コイル25を備えている。この
駆動コイル25は、保持フランジ26、27の間で二重コイル
として巻かれていて、ハンドピース12の中に電磁界を発
生する。細い線から成るフィードバック・コイル28が設
けられていて、磁界及びハンドピースの中のインサート
によって発生される電圧を記録する。上記フィードバッ
ク・コイルは、フランジ29、30の間の５層の線から成る
巻線であって、図２に示すアース端子31及び端子32に接
続されている。上記フィードバック・コイルよりも重た
い線から成るバッキング・コイル34が、フィードバック
・コイルの周囲の一つの層の中に巻かれており、上記バ
ッキング・コイルは、駆動コイルとフィードバック・コ
イルとの間の変成器結合を極力少なくしている。上記バ
ッキング・コイル及び駆動コイルは、一本の連続的な線
として端子31、33の間で接続されている。駆動コイル
は、端子33に取り付けられており、また、例えば右巻き
を用いて、フランジ26からフランジ27に向かって巻かれ
またその後戻っている。次に、上記線の端部は、端子31
に接続される。上記バッキング・コイル及び駆動コイル
は、直列に配線されていて反対方向に巻かれており、従
って、180゜の電磁的な位相外れを有している。バッキ
ング・コイルは、フィードバック・コイルから電気的に
絶縁されている。

電力及び流体は、ハンドピースに接続されたプラグ・
アタッチメント36を含むケーブル35によって、器具に供
給される。電源は、図２に示すハンドピースのソケット
端子に嵌合する３つの電気的なピンコネクタ37を介して
接続されている。端子32、33に接続されたピンコネクタ
は、コイルに電力を供給すると共にフィードバックを記
録し、一方、接地されたすなわちアースされた端子31に
接続されたピンは、共通のアースの役割を果たす。ケー
ブル35は、また、流体導管38と、ハンドピースの本体に
取り付けられるコネクタ取付具39とを備えている。上記
導管は、ハンドピースに流体を供給し、最終的には、通
路40を介してツール・チップ20に流体を供給するが、そ
のような流体は、最初に磁歪要素14に接触して冷却を行
う。

接続体15の先端部は端ぐりされていて、チップ20へ流
体を流すための長手方向の中心軸線に沿う通路41を形成
している。接続体15の中の上記流体通路の穿孔部の内方
端に設けられる半径方向の穿孔部42が、上記中央通路41
をスリーブ16の内部に接続して、磁歪要素の周囲から流
れる流体（図面に小さい矢印で示す）を集める。上記半
径方向の穿孔部42は、ｏリングのガスケット21のよりも
内側に位置しており、これにより、ハンドピースの内部
から流れる流体は、中央孔41だけを通って接続体から出
る。

超音波作動型ツールの作動部分であるチップ20は、歯
の表面に接触するための小直径の先端側のチップ部分43
Sと、大直径の部分43Lと、接続体15に固定されているシ
ャンク部分44とを備えている。小直径の部分43Sは、チ
ップ表面の角度遷移線Ｌにおいて、大直径の部分43Lと
交差している。接続体は、チップのシャンク44を収容す
るためのカウンタボアを備えており、上記シャンクは、
ろう付け、嵌合ネジ等によって固定することができる。
後に詳細に説明するチップ要素又はチップ本体の内部に
形成された流体通路45が、チップの内壁又は側壁を貫通
して流体排出オリフィス46を形成している。

図１を参照すると、作動の際には、上述のコイルユニ
ット24に印加された交流が、磁歪スタック14を包囲して
るハンドピース部分12の中に交番磁場を発生する。この
電磁場は、磁歪スタック14を振動するように励起して、
接続体15及び該接続体に接続されているチップ20に超音
波周波数の長手方向の運動を与える。上述のように、上
記長手方向の運動は、チップ20の先端43を撓むように振
動させ、これにより、例えば、歯のクリーニングの如き
歯に対する作業を行うために有用な運動を生じさせる。
同時に、冷却／洗浄流体が、磁歪スタックを収容してい
るハンドピースのチャンバの中に流入して磁歪スタック
を冷却し、そこからスリーブ16と接続体15との間の環状
の空間の中に入る。上記流体は、接続体の排出通路を出
てチップの通路45に流入し、排出オリフィス46から歯の
表面に排出される。これにより、上記流体は、この流体
の性質及び作業が行われている歯の性質に応じて、冷却
作業又はクリーニング作業あるいは他の所望の作業を行
う。図４乃至図17に示すチップは、チップ20の代わりに
ハンドピース12に使用されるようになされている。

図４乃至図６をより詳細に参照すると、歯肉下チップ
120が示されている。チップ120は、フランジ122を有し
ており、このフランジは、接続部材124によってフラン
ジ126に接続されている。チップ120は、肩部（又は段
部）130に沿って下端部132に接続されている上端部128
を有している。下端部130は、湾曲した側壁131を有して
いる。チップの中心軸線C1は、角度AC1をなして通路の
中心軸線C2と交差している。側部A2又はA2′から該側部
に対して平行に伸長している線が、ある角度をなして中
心軸線C1と交差しており、上記角度は、側部A1又はA1′
から該側部に対して平行に伸長する線が中心軸線C1と交
差している角度よりも大きい。

直線UL5が、チップの上方の入口端128の外壁121の外
側面上にあって、該外側面からこの外側面に対して平行
に伸長しており、上記直線UL5は、肩部（又は段部）130
の付近で該肩部の3mm以内にある。線UL5は、中心軸線C1
の中心線と第１の角度ASC2−ASC2′を形成している。線
LL5が、チップ120の下方の歯肉下端部の外壁の外側面12
3の上にあって、該外側面からこの外側面に対して平行
に伸長しており、上記線LL5は、段部130の付近で該段部
の3mm以内にある。線LL5は、中心軸線C1の中心線と角度
ASC1−ASC1′を形成しており、線UL5及びLL5は、段部13
0において少なくとも0.1mm離れている。角度ASC2−ASC
2′は、角度ASC1−ASC1′の0.5゜以内であるのが好まし
く、また、0.2゜であるのがより好ましく、更に、0.05
゜であるのが最も好ましい。上記段部は、オリフィスを
形成する通路壁部の縁部134と交差するのが好ましい。

図７乃至図９を特に参照すると、歯肉下チップ140が
示されている。このチップ140は、接続部材144によって
フランジ146に接続されているフランジ142を備えてい
る。チップの中心軸線C3は、角度AC3をなして通路の中
心軸線C4と交差している。

段部L8の付近のチップ140の入口端の上方部分140Uの
外壁の外側面の上にある直線UL7Aが、中心軸線C3と第１
の角度A8−A8′を形成している。段部L8付近のチップ14
0のチップの歯肉下端部の下方部分140Lの外壁の外側面
の上にある線LL7Aが、中心軸線C3と第２の角度A9−A9′
を形成している。角度A8−A8′は、角度A9−A9′よりも
大きい。角度A8−A8′と角度A9−A9′との間の差は、２
゜よりも小さいのが好ましく、また、１゜よりも小さい
のがより好ましく、更に、約0.5゜よりも小さいのが最
も好ましい。線UL7AとLL7Aとの間の交差角度は、２゜よ
りも小さいのが好ましく、また、約１゜であるのがより
好ましい。段部L8は、オリフィスの一方の側にある通路
壁部の縁部154から上記オリフィスの反対側にある通路
壁部の縁部155までにわたって、チップ140に外接するの
が好ましい。段部L8の幅は、3mmよりも小さいのが好ま
しく、また、1mmよりも小さいのがより好ましく、更
に、0.5mmよりも小さいのが最も好ましい。段部L8は、
中心軸線C3に沿って3mmよりも短い距離にわたって伸長
する平面にあるのが好ましく、上記平面は、1mmよりも
短い距離にわたって伸長するのがより好ましい。線UL7A
及びLL7Aは各々直線であって、段部L8から両方向に少な
くとも1mmの長さにわたって伸長し、チップ140の隣接す
る外側面に連続的に接触するのが好ましい。

段部L8と端部T7との間のチップ140の下方部分の長さ
は、８から14mmであるのが好ましい。従って、チップ14
0の端部T7から段部L8までの距離は、8mmから14mmである
のが好ましい。チップ140の端部T7から段部L8までの距
離は、9mmから11mmであるのが最も好ましい。

図10及び図11を特に参照すると、歯肉下チップ160が
示されている。このチップ160は、段部170と、フランジ
162とを備えており、該フランジは、接続部材164によっ
てフランジ166に接続されている。段部170は、湾曲した
側部171を有している。チップの中心軸線C5は、角度AC5
をなして通路の中心軸線C6と交差している。

図12及び図13を特に参照すると、歯肉下チップ180が
示されている。このチップ180は、段部L12と、フランジ
182とを備えており、該フランジは、接続部材184によっ
てフランジ186に接続されている。チップの中心軸線C7
は、角度AC7をなして通路の中心軸線C8と交差してい
る。チップ180は、図７乃至図９に示すチップ140の如
き、内部に通路を有している直線的なチップを曲げるこ
とによって形成されるのが好ましい。

図14を特に参照すると、歯肉下チップ200が示されて
いる。このチップ200は、段部L14と、フランジ202を備
えており、このフランジは、接続部材204によってフラ
ンジ206に接続されている。チップの中心軸線C9は、角
度AC9をなして内部通路の中心軸線C10と交差している。
チップ200は、図７乃至図９に示すチップ140の如き、内
部に通路を有する直線的なチップを曲げることによって
形成されるのが好ましい。

図15及び図15Aを特に参照すると、歯肉下チップ200が
示されている。このチップ220は、段部L15と、フランジ
222とを備えており、このフランジは、接続部材224によ
ってフランジ226に接続されている。チップの中心軸線C
11は、角度AC11をなして内部通路の中心軸線C12と交差
している。チップ220は、図７乃至図９に示すチップ140
の如き、内部に通路を有する直線的なチップを曲げるこ
とによって形成されるのが好ましい。

図16を特に参照すると、歯肉下チップ240が示されて
いる。このチップ240は、段部L16と、フランジ242とを
備えており、このフランジは、接続部材244によってフ
ランジ246に接続されている。チップの中心軸線C13は、
角度AC13をなして内部通路の中心軸線C14と交差してい
る。チップ240は、図７乃至図９に示すチップ140の如
き、内部に通路を有する直線的なチップを曲げることに
よって形成されるのが好ましい。

図17及び図18を特に参照すると、歯肉下チップ260が
示されている。このチップ260は、段部L17と、フランジ
262とを備えており、このフランジは、接続部材264によ
ってフランジ266に接続されている。中心軸線C15は、角
度AC15をなして内部通路の中心軸線C16と交差してい
る。段部L17は、オリフィスを形成する縁部において通
路壁部278と交差している。チップ260は、図７乃至図９
に示すチップ140の如き、内部に通路を有する直線的な
チップを曲げることによって形成されるのが好ましい。

ツールを長手方向に作動する装置の性質は限定事項で
はないことは、本発明から明らかである。ツールは、上
述の電気磁歪要素、又は、圧電結晶、あるいは、他の手
段によって、電子的に作動させることができ、この作動
は、空気又は水の作動を含む。本発明の好ましい実施例
は、クリーニング及びスケーリングの如き歯科作業用の
ツールの使用に焦点を合わされているが、本器具は、振
動運動によって歯の表面に作用すると同時に、チップ及
び歯の表面を洗浄するための流体を与えることが望まれ
る場合には常に、広い使用法及び用途を有している。チ
ップの厳密な寸法は、チップが用いられる作業によって
決定される。代表的なチップのシャンクの直径は、ある
種の歯科用の用途に関しては、1.65mm（0.065インチ）
であり、従って、チップの端部は、歯の間の隙間及び領
域に嵌合するに十分に小さな直径までテーパ形状にする
ことができる。流体排出オリフィスの厳密な位置は、作
業の頻度、及び、使用するトランスデューサを含む多く
のファクタによって決定される。

歯に供給される流体の性質は、歯又は歯の付近で実行
される作業に依存する。歯科用クリーニングの環境にお
いては、冷却及び異物の除去を行う流体として水が有用
である。他の用途においては、食塩水、無菌水、又は、
特定の目的を達成するために選択された何等かの医薬を
含む溶液を用いるのが好ましい。

チップに穿孔される通路の性質は、重要ではない。そ
のような通路は通常、直線的なすなわち線形の孔とされ
る。しかしながら、孔が湾曲している場合でも本発明の
範囲内である。本発明の本質的な事項は、チップの端部
に残る材料又は金属の量を最大限にして撓み強度を与え
ると同時に、チップの運動に関するオリフィスの位置を
スプレーが極めて少なくなる箇所になるように、排出オ
リフィスを確立することである。

チップは、長手方向及び撓み方向の応力を受けた状態
で十分な強度を有する任意の材料から形成することがで
きる。一般的には、高張力ステンレス鋼が用いられる
が、チープは、炭素充填されたポリカーボネートの如き
工業用ポリマー又は他の材料、グラファイト複合物、あ
るいは、作動の動的応力及び磨耗を吸収するに十分な硬
度及び弾性を有する他の材料から形成することができ
る。

本発明のツール・チップは、円筒形の断面を有してい
て、比較的小さな直径までテーパ形状になり、更に、歯
肉下領域で使用する別のテーパ角度まで減少している状
態で示されている。ツールが、他の形態及び断面を有す
ることができることは当業界では周知であり、そのよう
なツールも本発明の範囲内である。形成されたツール・
チップの断面が、三角形、不規則な形状、又は、他の形
状であり、あるいは、作業チップにおいてテーパ状の尖
端以外の何等かの形態を有する場合でも、排出出口は、
チップの端部から、撓み運動が最も少なくてオリフィス
出口がチップに破壊応力を殆ど生じさせない撓みの節又
は該節の直前の位置に設けることが好ましい。本発明
は、また、運動が最大であって過剰のスプレーを生じさ
せる傾向のある倍振動の腹から離して設ける必要があ
る。そのような腹は一般的に、本発明の好ましい実施例
に関しては、チップの端部から７乃至9mmである。

チップの形状の特定の性質、すなわち、曲げ半径、ベ
ンド（屈曲部）の円弧の長さ、上記ベンドを越える部分
の長さ、チップのテーパ形状、及び、チップを構成する
材料は総て、チップの撓み特性に寄与する。チップの一
般的な設計、特に図４のチップの設計は、上述のファク
タを用いて、インサートによって生ずる長手方向の振動
運動の利得又は増幅を２乃至５倍にしている。

本発明のチップは、多くのフライス加工技術によって
製造することができる。好ましい方法は、第一に、チッ
プ本体を円筒形の棒又はロッドから形成し、この棒又は
ロッドを完成されたチップの直径よりも若干大きな直径
まで引き抜くことを必要とする。選択される材料は、耐
食性があり、高い引張強度、高い剪断強度、高い疲労限
界、良好な靭性を有すると共に、曲げ加工、機械加工及
び／又は成形加工することのできる材料である。上記ロ
ッドは、整形加工及び曲げ加工を行う前に、ほぼその最
終的な形態まで機械加工される。流体通路は、穿孔作業
及び穴あけ作業を含む多くの技術によって、チップ本体
に形成される。一般的に、上記通路を形成した後に、チ
ップの機械加工、成形加工又は曲げ加工を行って、その
使用可能な完成された形状を形態にする。

好ましい穿孔方法は、放電加工（EDM）であって、こ
の方法は、既存の又は意図するベンドの凸型の側部でチ
ップのロッドの壁面に出る（チップの端部から５乃至14
mmであるのが好ましい）ように上記通路を曲げることの
できるプロセスである。EDMにおいては、所望の直径を
有する通路は、被加工物と整形された電極工具との間に
流れる誘電流体の膜を通して急速に反復する火花放電を
発生するDC電流によって形成される。日本EDMプロダク
ツ（Division of Mitsui Machine Technology,Inc.:イ
リノイ州Glendale Heights所在）によって製造されてい
るModel No.SP−1MのEDM装置を用いて、本発明のチップ
に直径が0.45mm（0.018インチ）の流体通路を形成し
た。

代替例として、上記通路は、オフセット（偏り）可能
な心押台すなわちテールストック（tail stock）が装備
された旋盤を用いて、チップ本体すなわち円筒体に穿孔
される。上記オフセットは、例えば、チップ本体の円筒
体の中心線から１乃至1.6゜の角度を生じさせるに十分
なように調節される。この値は、円筒体の端部における
0.4乃至0.6mmのオフセット距離に等しい。上記通路を穿
孔し、上記旋盤のオフセットされたテールストックをそ
の中心位置に戻して、旋盤の回転中心又は被動中心に整
合させる。次に、上記素材すなわちブランクを機械加工
して、例えば、その最終的な設計寸法になるようなテー
パ形状を与える。その結果生ずるのは、チップのブラン
クすなわち素材であり、このブランクは、該ブランクの
大きい方の端部において中心決めされていて、チップの
小さい方の端部から片寄っているが該端部の付近にある
円筒形の壁部から出る内部流体通路を有している。上記
プロセスは、一般的には４゜乃至６゜の大きな角度のテ
ーパ形状になっている均一な断面を有しており、振動応
力が最も大きく、設計パラメータの範囲内で強度のため
に最も材料を必要とするチップの端部付近で、一般的に
は２゜乃至３゜の小さい角度で再度テーパ形状になって
いるブランクすなわち素材を製造する。本発明によって
最大の強度が達成される理由は、機械のチップ素材（ブ
ランク）は、引き抜き加工の間にその長手方向軸線に沿
って形成される最大強度の向きに対して同軸状に維持さ
れているからである。その結果生ずるチップは、チップ
の端部から２乃至8mmに位置する流体出口を有すること
になる。

上記段部は、上記オリフィスの一方の側にある通路壁
部から上記オリフィスの反対側にある通路壁部までにわ
たって上記チップに外接するのが好ましい。上記段部の
幅は、3mmよりも小さいのが好ましく、また、1mmよりも
小さいのがより好ましく、更に、0.5mmよりも小さいの
が最も好ましい。上記線は、直線的であり、その長さは
少なくとも1mmである。

チップの出力部分の長さは、8mmから14mmであるのが
好ましい。すなわち、チップの端部から段部（出力部
分）までの距離は、8mmから14mmであるのが好ましい。
チップの端部から段部までの距離は、9mmから11mmであ
るのが最も好ましい。

本発明を使用しまた応用する際に、以下の請求の範囲
に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の
変更及び変形を行うことができることは、当業者には明
らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／６３５，０８３ (32)優先日 平成８年４月19日(1996．4．19) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 ワリン，ジョージ，イー. アメリカ合衆国．11566 ニューヨーク, ノース メリック，マディソン プレイ ス 914 (72)発明者 フォウルケス，ハーヴェイ，ビー. アメリカ合衆国．11725 ニューヨーク, コマック，ガーデン レーン ２ (72)発明者 パードロー，ルネ アメリカ合衆国．11210 ニューヨーク, ブルックリン，イースト サーティフォ ース ストリート 1191 (72)発明者 リー，エドワード，ダヴリュ. アメリカ合衆国．11714 ニューヨーク, ベスペイジ，ヴェリリー コート 10 (56)参考文献 特開 昭63−99855（ＪＰ，Ａ) 仏国特許出願公開7222481（ＦＲ，Ａ １) 米国特許4110908（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61C 17/00 A61C 3/03 A61C 17/02

Claims (36)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯肉の内側の歯の表面に接触すると共に前
   記歯の表面付近に流体を注ぐためのトランスデューサ作
   動型歯肉下用ツールであって、 作動チップであって、流体入口端と、歯に当たる側の出
   口端と、前記入口端と該出口端との間の該チップの外壁
   の表面に設けられる段部と、該作動チップの内部に長手
   方向の作動チップの中心軸線にほぼ沿って前記流体入口
   端から穿設される流体通路とを有し、前記歯に当たる側
   の出口端は前記歯の表面に接触する形状である作動チッ
   プと、 前記チップを作動トランスデューサに接続する作動トラ
   ンスデューサ接続体と、 前記チップの流体通路に接続され、前記チップの流体通
   路の排出オリフィスから排出される流体の流れを供給す
   る流体源とを備え、 前記流体通路は該チップの該中心軸線から片寄ってお
   り、 前記流体排出オリフィスは該チップの側面に形成され該
   チップの先端の中心軸線から片寄っていることを特徴と
   するトランスデューサ作動型歯肉下用ツール。
2. 【請求項２】請求項１記載のツールであって、前記段部
   は、前記流体排出オリフィスにおいて前記通路壁部と交
   差するように構成されていることを特徴とするトランス
   デューサ作動型歯肉下用ツール。
3. 【請求項３】請求項１記載のツールであって、前記段部
   付近の前記チップの前記入口端の前記外壁の外側面に対
   して平行に該外側面から伸長する直線が、前記中心軸線
   と交差して該中心軸線と第１の角度を形成しており、前
   記段部付近の前記チップの前記歯肉下の端部の前記外壁
   面に対して平行に該外側面から伸長する直線が、前記中
   心軸線と交差して該中心軸線と第２の角度を形成してお
   り、前記第１の角度は前記第２の角度よりも少なくとも
   0.25゜以上で５゜よりも小さい角度だけ大きくなるよう
   に構成されていることを特徴とするツール。
4. 【請求項４】請求項１記載のツールであって、前記段部
   の付近にあって該段部の3mm以内にある前記チップの前
   記入口端の前記外壁の外側面の上にあり、該外側面に対
   して平行に該外側面から伸長する第１の線が、前記中心
   軸線と交差して該中心軸線と第１の角度を形成してお
   り、前記段部の付近にあって該段部の3mm以内にある前
   記チップの前記歯肉下の端部の前記外壁の外側面の上に
   あり、該外側面に対して平行に該外側面から伸長する第
   ２の線が、前記中心軸線と交差して該中心軸線と前記第
   １の角度を形成しており、前記第１及び第２の線は、前
   記段部において少なくとも0.1mmだけ離れるように構成
   されている事を特徴とするツール。
5. 【請求項５】請求項１記載のツールであって、前記チッ
   プの前記出口端の終端部は、前記終端部における前記チ
   ップの中心軸線に中心線を有し、前記段部は前記チップ
   の中心軸線に中心線を有するように構成されていること
   を特徴とするツール。
6. 【請求項６】請求項５記載のツールであって、前記チッ
   プは、前記出口端を曲げることによって形成され、前記
   終端部の中心線は、少なくとも10゜の角度をなして前記
   段部の中心線と交差するように構成されていることを特
   徴とするツール。
7. 【請求項７】請求項５記載のツールであって、前記チッ
   プの該出口端は曲がっており、前記終端部の中心線は前
   記段部の中心線と交差しないように構成されていること
   を特徴とするツール。
8. 【請求項８】請求項７記載のツールであって、前記流体
   通路の終端部における中心線は前記段部の中心線から少
   なくとも1mmだけ横方向に片寄るように構成されている
   事を特徴とするツール。
9. 【請求項９】請求項１記載のツールであって、前記流体
   通路は前記チップの中心軸線から約３゜よりも小さい角
   度だけ角度を付けてオフセットされることを特徴とする
   ツール。
10. 【請求項１０】請求項１記載のツールであって、前記流
    体通路は、前記チップの中心線から約２゜よりも小さい
    角度だけ角度を付けてオフセットされるように構成さ
    れ、前記通路壁部の縁部は前記チップの前記出口端の終
    端部から約２から14mmであることを特徴とするツール。
11. 【請求項１１】請求項１記載のツールであって、前記流
    体排出オリフィスはオリフィス中心線を有し、前記オリ
    フィス中心線の中心点は前記チップの先端部から約0.01
    から約8mmであることを特徴とするツール。
12. 【請求項１２】請求項１記載のツールであって、前記作
    動トランスデューサは、音波、超音波、流体または空気
    の手段によって前記チップを作動させ、前記作動トラン
    スデューサは圧電結晶であることを特徴とするツール。
13. 【請求項１３】請求項１記載のツールであって、前記排
    出流体は、食塩水，水，あるいは薬物を含む溶液である
    ことを特徴とするツール。
14. 【請求項１４】請求項１記載のツールであって、前記チ
    ップは、ネジ，圧入，半田付け，ろう付け又は溶液によ
    って前記接続体に接続されていることを特徴とするツー
    ル。
15. 【請求項１５】請求項14記載のツールであって、前記チ
    ップの形状は、少なくとも２つの折り曲げ部から構成さ
    れていることを特徴とするツール。
16. 【請求項１６】請求項15に記載のツールであって、前記
    チップの流体排出オリフィスは、前記出口端から約10mm
    以内の凹面に設けられていることを特徴とするツール。
17. 【請求項１７】請求項１記載のツールであって、前記チ
    ップは、ステンレス鋼，合金，炭素充填されたポリカー
    ボネート，又は，グラファイト複合材料から形成されて
    いることを特徴とするツール。
18. 【請求項１８】請求項１記載のツールであって、前記チ
    ップは、その中心軸線から約60゜乃至90゜の円弧を通る
    折り曲げ部を有していることを特徴とするツール。
19. 【請求項１９】請求項１記載のツールであって、前記チ
    ップの流体通路のオリフィスが、前記チップの軸線から
    偏心して片寄っており、前記通路は前記チップの中心軸
    線に対して実質的に平行であるが、前記軸線から0.1乃
    至0.5mmだけ片寄るように構成されていることを特徴と
    するツール。
20. 【請求項２０】請求項20記載のツールであって、前記チ
    ップの先端部は、歯肉下の歯の表面に接触する形状であ
    り、前記流体排出オリフィスは、前記液体が前記歯の表
    面に衝突するような位置に設けられていることを特徴と
    するツール。
21. 【請求項２１】電磁場を発生するコイルを含むハンドピ
    ースを備えている概ね軸方向に細長い円筒形の構造を有
    する超音波作動型歯肉下用ツール用のインサートであっ
    て、前記インサートは、前記コイルに応答して長手方向
    の運動として高い周波数で振動するようになっており、 前記インサートは、 磁歪要素と、 前記高い周波数の運動を前記超音波磁歪要素から軸方向
    に伝達する接続体と、 前記接続体に対して軸方向に取り付けられていて前記長
    手方向の運動を受けると共に、歯肉下の表面に接触する
    形状にした末梢表面を有しているチップとを備えてお
    り、 前記チップは、 該チップの長手方向の中心軸線にほぼ沿って形成され、
    該チップのほぼ全長にわたり内部に伸長している壁部を
    備える流体通路を有しており、前記チップは、入口端及
    び歯肉下の出口端を有し、前記歯肉下の出口端はチップ
    の終端部まで伸長しており、前記入口端及び前記歯肉下
    の出口端は段部から反対方向に伸長しており、前記流体
    通路は該チップの該中心軸線から片寄っており、該チッ
    プの側面には該流体通路がチップの先端の中心軸線から
    片寄っている流体排出オリフィスを形成し、 前記段部は前記チップの外側面において等高線上に変化
    し、前記入口端及び前記出口端は各々１以上の断面を有
    しており、前記出口端の最も長い断面は前記入口端の最
    も短い断面よりも小さく、前記歯肉下の端部は隣接する
    歯肉に損傷を与えることなく前記歯肉下の歯の表面に接
    触する形状を有するように構成されていることを特徴と
    するインサート。
22. 【請求項２２】請求項21記載のインサートであって、前
    記段部は、前記通路壁部のオリフィスと交差するように
    構成されていることを特徴とするインサート。
23. 【請求項２３】請求項21記載のインサートであって、前
    記段部付近の前記入口端の前記チップの外壁の外側面の
    上にある線が、前記中心軸線と第１の角度を形成し、前
    記段部付近の前記歯肉下の出口端の前記チップの前記外
    壁の外側面の上にある線が、前記中心軸線と第２の角度
    を形成し、前記第１の角度が前記第２の角度よりも大き
    くなるように構成されていることを特徴とするインサー
    ト。
24. 【請求項２４】請求項21記載のインサートであって、前
    記段部付近で該段部から3mm以内の前記入口端の前記チ
    ップの前記外壁の外側面の上にある線が、前記中心軸線
    と第１の角度を形成し、前記段部付近で該段部から3mm
    以内の前記歯肉下の端部の前記チップの前記外壁の外側
    面の上にある線が、前記中心軸線と前記第１の角度を形
    成し、前記２つの線は、前記段部において少なくとも0.
    1mm離れるように構成されていることを特徴とするイン
    サート。
25. 【請求項２５】請求項21記載のインサートであって、前
    記中心軸からオフセットさせた中心線と該中心軸とがな
    す角度はほぼ３゜より小さいことを特徴とするインサー
    ト。
26. 【請求項２６】請求項25記載のインサートであって、前
    記チップの通路のオリフィスは、前記チップの先端部か
    ら約２乃至14mmの範囲内で出るように構成されているこ
    とを特徴とするインサート。
27. 【請求項２７】請求項21記載のインサートであって、前
    記チップは、０乃至10mmの長さの肩部を含むように構成
    されていることを特徴とするインサート。
28. 【請求項２８】請求項27記載のインサートであって、前
    記通路壁部は、前記軸線から片寄っており、これによ
    り、前記チップに形成される排出オリフィスが、先端の
    チップ端部の中心軸線から片寄るように構成されている
    ことを特徴とするインサート。
29. 【請求項２９】請求項21記載のインサートであって、前
    記流体通路が、前記チップの軸線から偏心して片寄って
    おり、前記通路は、前記チップの中心軸線に対して実質
    的に平行であるが前記中心軸線から片寄るように構成さ
    れていることを特徴とするインサート。
30. 【請求項３０】請求項29記載のインサートであって、前
    記通路は、前記軸線から約0.1から0.5mmだけ片寄るよう
    に構成されていることを特徴とするインサート。
31. 【請求項３１】請求項29記載のインサートであって、前
    記排出オリフィスから流れる流体が、前記チップによっ
    て接触した歯の表面に接触する所望のパターンを形成す
    るように、前記排出オリフィスの形状が決定されること
    を特徴とするインサート。
32. 【請求項３２】歯肉下の歯の表面に接触し、前記表面付
    近に流体を注ぐためのトランスデューサ作動型ツールチ
    ープの製造方法であって、 前記歯肉下の歯の表面に接触するための末梢表面を形成
    するためのチップ本体を作成する工程と、 前記チップ本体内で前記チップ内部に流体通路を形成す
    る工程と、 前記チップは入口端、歯肉下の出口端を有し、前記歯肉
    下の端部はチップの外側面で段部から末端に伸長して前
    記歯の表面に接触する形状をなし、前記流体通路は該チ
    ップの該中心軸線から片寄らせ、該チップの側面に該流
    体通路が該チップの先端の中心軸線から片寄っている流
    体排出オリフィスを形成させる工程を備えることを特徴
    とするトランスデューサ作動型ツールチップの製造方
    法。
33. 【請求項３３】請求項32記載の製造方法であって、前記
    流体通路の形成には円筒形のロッド内に前記通路を加工
    する放電を備え、前記ロッドの端部の中心軸線から始
    め、前記ロッドの中心軸線から約３゜より小さい角度を
    維持し、反対側である前記ロッドの先端部から２から8m
    mの排出オリフィスを通路に形成することを特徴とする
    製造方法。
34. 【請求項３４】請求項33記載の製造方法であって、前記
    円筒形のロッドを歯肉下の歯の表面に接触するための所
    望の形状にするため、前記歯の表面上又は付近に流体を
    注げるような流体オリフィスを凹部表面に設ける機械加
    工及び曲げ加工を含むことを特徴とする製造方法。
35. 【請求項３５】請求項32記載の製造方法であって、前記
    チップの流体通路の形成に際しては、前記ロッドの末端
    の反対側の前記ロッドの末梢表面が旋盤の長手方向の中
    心軸線から片寄るように円筒形のロッドを旋盤に固定
    し、 前記通路には前記チップの先端部から２から14mmの流体
    排出オリフィスを形成するように前記ロッドを穿孔する
    ことを特徴とする製造方法。
36. 【請求項３６】請求項32記載の製造方法であって、前記
    チップは更に、肩部を備えており、前記流体排出オリフ
    ィスは前記肩部と交差することを特徴とする製造方法。