JP4489886B2 - Dental automatic syringe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯科用自動注射器に係り、特に小型・軽量化を図って操作性を向上する歯科用自動注射器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、病院等で、医師が患者を治療する場合に、例えば、歯科医が麻酔の注射をして患者の歯を治療する場合に、歯科用の注射器を利用している。この注射器は、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、カートリッジの薬液を針から押し出すようにカートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けて構成されている。しかし、この歯科用の注射器の針は、上腕用の注射器の針とは異なり、非常に細い径のものである。
【0003】
このため、歯科医には、麻酔の注射器を使用する場合に、大きな力が必要とされる。例えば、1分間に0.25ml程度の薬液(麻酔薬)をゆっくり注入する場合に、ピストンを押す力は、12kgf以上を必要としている。よって、その注射の作業が、歯科医に多大な労力とストレスとを与えていた。また、歯科医が多大な労力とストレスの下で作業しているので、患者にとっても苦痛を伴うものであった。
【0004】
この不具合を解消するために、歯科用の注射器として、電動モータやギヤ機構等を組み合わせた自動注射器が利用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、歯科用の自動注射器にあっては、電動モータやギヤ機構等を組み合わせて構成されているので、全体的に重量が大きくなって医師に大きな負担を与えて、針先を微妙にコントロールすることが困難となり、よって、薬液を安定して注入することができなくなるとともに、歯科医にも、注射器を一定時間保持する必要があり、その負担がさらに大きくなり、且つ、患者に手動注射器の場合よりも大きな苦痛を与えてしまうという不都合があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、第1に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、電圧が印加されると伸縮する分極処理された3つ以上の圧電素子とこの圧電素子の一側面に設けられて弾性変形する一つの金属部材からなる基部材と前記圧電素子の他側面に設けられた電極とからなって前記圧電素子に交流電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、この駆動構成体の歪曲動作を直線的な動作に変換する駆動子の一側を前記基部材に設け、前記駆動子を前記基部材に押圧するように波形状に形成された弾性部材によって付勢されて前記駆動子の他側に接するとともに前記駆動子の動作によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させる移動部材を設け、この移動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【0007】
第2に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、リング状で弾性変形する一つの金属部材からなる基部材とこの基部材の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する分極処理された複数の圧電素子とこの圧電素子に設けられた電極とからなって前記圧電素子に電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、前記圧電素子に交流電圧が印加されて前記駆動構成体が歪曲動作すると回転するリング状の回動部材を前記基部材に接して設け、この回動部材を前記基部材に押圧する弾性部材を設け、前記回動部材には継手機構を介して回転シャフトを連結して設け、この回転シャフトの回転によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させるロッドを設け、前記回動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
この発明は、薬液を注入するための動力源として圧電素子を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させ、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げてしまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【0009】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図1〜11は、この発明の第1実施例を示すものである。図1において、2は歯科医が使用する麻酔用の自動注射器である。この自動注射器2は、本体ケース4とカートリッジカバー6と針ホルダ8とエンドケース10とを備えている。
【0010】
本体ケース4は、円筒形状に形成され、先端側で径方向内側に指向して本体側挿通孔12を形成する本体側段差壁部14と、この本体側段差壁部14の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面に本体先端側ねじ部16が形成された本体先端側連結部18とを有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部20が形成された本体後端側連結部22とこの本体後端側連結部22の内側で係止片用保持溝24とを有する。この係止片用保持溝24には、径方向内側に指向する係止片26が保持される。
【0011】
カートリッジカバー6は、後端側で本体先端側連結部18の本体先端側ねじ部16に螺着するカバー後端側ねじ部28が内周面に形成されて拡張した空間30を形成したカバー後端側連結部32と、先端側で径方向内側に指向してカバー側針挿通孔34を形成するカバー側段差壁部36と、このカバー側段差壁部36の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部38が形成されたカバー先端側連結部40とを有する。
【0012】
針ホルダ8は、カバー先端側連結部40のカバー先端側ねじ部38に螺着するホルダ側ねじ部42が形成されたホルダ側連結部44と、シール部材用穴46と、ホルダ側針挿通孔48が形成された針保持部50とを有する。シール部材用穴46には、カバー先端側連結部38とのシールを果たすシール部材52が収容して設けられている。このシール部材52には、シール側針挿通孔54が形成されている。
【0013】
エンドケース10は、本体後端側連結部22の本体後端側ねじ部20に螺着するように外周面にエンド側ねじ部56が形成されたエンド側連結部58と、内側にコード収容用穴60とコード用挿通孔62とを有する。
【0014】
カートリッジカバー6内には、薬液が封入されたカートリッジ64が収容される。このカートリッジ64は、シリンジ部66と、このシリンジ部66の先端側の密封部材68とを有している。シリンジ部66の後端側には、シリンジ部66内で摺動可能なピストン70が設けられている。このピストン70には、外周面のリング溝72にシリンジ部66の内周面に接してシールをするOリング74が取り付けられている。
【0015】
カバー側針挿通孔34とホルダ側針挿通孔48とシール側針挿通孔54とには、針76が挿通されている。この針76の後端側は、シリンダ部66内に突出するように密封部材68に突き刺されている。
【0016】
本体ケース4内には、図1に示す如く、複数の、例えば、4つの第1〜4駆動構成体78−1〜78−4と、これら第1〜4駆動構成体78−1〜78−4に対応した第1〜4駆動子80−1〜80−4と、これら第1〜4駆動子80−1〜80−4に接する移動部材82と、この移動部材82を押圧する弾性部材であるばね材84とが設けられる。
【0017】
駆動構成体78は、図6に示す如く、電圧が印加されると伸縮する少なくとも一つの圧電素子86とこの圧電素子86の一側面に設けられた基部材88と圧電素子86の他側面に設けられた電極90とからなり、圧電素子86に電圧としての交流電圧が印加されると、つまり、圧電素子86に印加する電圧のタイミングを制御すると、図7、8に示す如く、歪曲動作して移動部材82を前後移動させるものである。
【0018】
図2(a)に示す如く、圧電素子86は、分極処理されたものであり、例えば、3つの第1〜3圧電素子86A〜86Cからなり、交流電圧が印加されると、連続的に伸縮するものである。基部材88は、弾性変形する一つの金属部材で、第1〜3圧電素子86A〜86Cに対応した第1〜3基部材88A〜88Cからなり、この材質として、例えば、アルミニウムや銅等の金属であるが、耐摩耗性と振動の温度特性の点で燐青銅がステータの弾性体の素材として適している。この燐青銅は、スズ青銅に少量のリンを添加した合金であり、Cu92、Sn8%に約0.2%のリンを加えたものとして、代表的なものにばね材料がある。電極90は、第1〜3基部材88A〜88Cに対応した第1〜3電極90A〜90Cからなる。
【0019】
駆動子80は、駆動構成体78の歪曲動作を直線的な動作に変換するものであり、一側が中央の第2基部材88Bの外面の略中央部位に設けられている。
【0020】
移動部材82は、耐摩耗性を有する部材からなり、駆動子80を第2基部材88Bに押圧するようにばね材84によって付勢されて駆動子80の他側に接するとともに、駆動子80の動作によって直線的に移動してピストン70を押圧移動させるものである。この移動部材82は、図3に示す如く、中実状の部材からなり、駆動子80の他側を接しさせる平面部82Aを有している。
【0021】
ばね材84は、波形状に形成され、先端側が本体側段差壁部14に接するとともに他端側が係止片26に係止して保持され、移動部材82を駆動子80に押圧するように、ケース本体4の内面と移動部材82の外周面とに接している。
【0022】
第1〜3圧電素子86A〜86Cには、交流電圧を供給する電圧印加回路92(図4、5参照)が各リード線94によって連絡して設けられている。このリード線94は、コード収容用穴60とコード用挿通孔62とに挿通して設けられている。
【0023】
この第1実施例における動作原理について説明すると、図9に示す如く、定在波の特定点(Ux≠0、Uz≠0)を利用し、同位相駆動としての超音波モータの形成が可能となるものである。そして、駆動子80を設けることで、その駆動子80の特定の位置でのみ、駆動子80を移動部材82に接触させるようにすることで、移動部材82を一方向に動かすことが可能となるものである。ここで、定在波の特定点(Ux≠0、Uz≠0)とは、節(動かない点)でない点である。また、図10に示す如く、たわみ振動を用いた定在波形モータにおいては、直線のたわみ振動を示し、一つの振動モードの定在波では、一般に、表面の粒子が直線運動するものである。しかしながら、定在波の腹と節とを確定し(図10の(a)で示す)、また、突起の位置を決定し(図10の(b)で示す)、そして、この突起の位置を腹と節との間に設けると、互いに向き合っていた駆動力の方向が一方向となるものである。このとき、この突起の位置を選んで物体に駆動子を設けると、この駆動子が、図11に示すような運動をするものである。つまり、この図11においては、駆動子Aの場合に、この駆動子Aが中線(支持体)よりも上方に存在し、また、駆動子Cの場合には、この駆動子Cが中線よりも下方に存在する。そして、突起の運動の力の大きさを、縦の成分と横の成分とに分けてみると、横の成分が物体を移動させる力となるものである。実際、その駆動子の運動は目に見えないが、この物体で最大の駆動力を取り出せるところまで繰り返し運動し、つまり、例えば、1秒間に38,000回(超音波振動)位の繰り返し運動をさせると、目で見てわかる速さでその駆動子を移動させることができるものである。
【0024】
次に、この第1実施例の作用を説明する。
【0025】
電圧印加回路92から各駆動構成体78の各第1〜3圧電素子86A〜86Bに交流電圧を印加すると、駆動構成体78の基部材88に定在波が発生し、このとき、この定在波だけでは上下動を繰り返すだけで、波形が進行しないが(図4参照)、移動部材82の平面部82Aに接している駆動子80が超音波振動を直線的な動作に変換するとともに、移動部材82がばね材84で駆動子80に一定の圧力で押圧されていることから、図2の(b)に示す如く、移動部材82が先端側に移動し(図5参照)、これにより、ピストン70が先端側に押圧移動され、薬液が針76の先端から出る。
【0026】
つまり、図2に示す如く、駆動子80の位置が腹と節の左側との間に存在するときは、移動部材82が左方向に移動し(図2の(b)で示す)、一方、駆動子80が腹と節の右側との間に存在するときは、移動部材82が右方向に移動する(図2の(c)で示す)。しかしながら、駆動子80は、基部材88に固定されているので、波のピークの位置をずらす必要がある。この波のピークをずらすには、1つの駆動子80に対して3つ以上の圧電素子86、この第1実施例においては、第1〜3圧電素子86A〜86Cを設ける必要があり、駆動子80の位置がこれら第1〜3圧電素子86A〜86C中の中央の第2圧電素子86Bの略中央部位に設置される(図2の(a)で示す)。このとき、電極90として、第1〜3圧電素子86A〜86Cに電圧をかけるために、この第1〜3圧電素子86A〜86Cに対応する第1〜3電極90A〜90Cを設ける。この電極90に電圧を印加すると、駆動構成体78は、図2(b)に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体78の中央の駆動子80よりも右側に位置し、駆動子80が腹と節の左側に位置し、移動部材82が左方向に移動する。一方、電極90に電圧を逆に印加すると、駆動構成体78は、図2(c)に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体78の中央の駆動子80よりも左側に位置し、駆動子80が腹と節の右側に位置し、移動部材82が右方向に移動して元に戻る。
【0027】
この結果、薬液を注入するための動力源として圧電素子86を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、従って、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させて、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げていまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【0028】
また、自動注射器2は、本体ケース4とカートリッジカバー6と針ホルダ8とエンドケース10とエンドプレート12とがねじ結合によって連結されるので、分解・組立を容易とし、カートリッジ64の入れ替えを容易とし、また、保守点検を容易にすることができる。
【0029】
図12〜15は、この発明の第2実施例を示すものである。
【0030】
この第2実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図12、13において、102は自動注射器である。この自動注射器102は、本体ケース104とカートリッジカバー106と針ホルダ108とエンドケース110とエンドプレート112とを備えている。
【0031】
本体ケース104は、円筒形状に形成され、先端側で外周面に本体先端側ねじ部114が形成され且つ内周面にロッドガイド取付用溝116が形成された本体先端側連結部118を有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部120が形成された本体後端側連結部122を有する。ロッドガイド取付用溝116には、ロッド側挿通孔124を形成したロッドガイド126が取り付けられている。
【0032】
カートリッジカバー106は、後端側で本体先端側連結部118の本体先端側ねじ部114に螺着するカバー後端側ねじ部128が外周面に形成されて拡張した空間130を形成するカバー後端側連結部132と、先端側で径方向内側に指向したカバー側段差壁部134と、このカバー側段差壁部134の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部136が形成されたカバー先端側連結部138と、このカバー先端側連結部138に形成されたカバー側針挿通孔140とを有する。
【0033】
針ホルダ108は、カバー先端側連結部138のカバー先端側ねじ部136に螺着するホルダ側ねじ部142が形成されたホルダ側連結部144と、シール部材用穴146と、ホルダ側針挿通孔148が形成された針保持部150とを有する。シール部材用穴146には、シール部材152が収容して設けられている。シール部材152には、シール側針挿通孔154が形成されている。
【0034】
エンドケース110は、先端側で本体後端側連結部122の本体後端側ねじ部120に螺着するように外周面にエンド側ねじ部156が形成されたエンド側連結部158と、後端側でエンド側段差壁部160によって拡張して形成された構成体収容壁部162とを有する。このエンド側段差壁部160と構成体収容壁部162との内面には、ハウジング用挿通孔164を形成して後端側に開放したハウジング166が接して設けられている。
【0035】
エンドプレート112は、平坦状に形成され、構成体収容壁部162の端面に取付具(図示せず)取り付けられるものである。
【0036】
カートリッジカバー106内には、薬液が封入されたカートリッジ168が収容される。このカートリッジ168は、シリンジ部170と、このシリンジ部170の先端側の密封部材172とを有している。シリンジ部172の後端側には、シリンジ部170内で摺動可能なピストン174が設けられている。このピストン174には、外周面のリング溝176にシリンジ部172の内周面に接してシールをするOリング178が取り付けられている。
【0037】
カバー側針挿通孔140とホルダ側針挿通孔148とシール側針挿通孔154とには、針180が挿通されている。この針180の後端側は、シリンジ部170内に突出するように密封部材172に突き刺されている。
【0038】
エンドケース110内には、駆動構成体182と移動部材184と弾性部材であるばね材186とが設けられる。
【0039】
駆動構成体182は、リング状の基部材188と、この基部材188の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する少なくとも一の圧電素子190と、この圧電素子190に設けられた電極192とからなって圧電素子190に電圧が印加されると、つまり、圧電素子190に印加する電圧のタイミングを制御すると、歪曲動作するものである。基部材188は、リング状で、弾性体で、中央部位194と周縁部位196とからなり、中央部位194に形成した基部材側取付孔198とエンドプレート112に形成したプレート側取付孔200とに取付ボルト等の取付具(図示せず)でエンドプレート112に取り付けられるものである。圧電素子190は、例えば、圧電セラミックスからなり、基部材188の後面側の周縁部位196に円周方向等間隔に複数設けられる。電極192は、圧電素子190の後面に設けられる。各圧電素子190には、リード線202が接続されている。このリード線202は、エンドプレート112に形成したリード線用孔204から外部に導かれ、電圧印加回路(図示せず)に連絡している。
【0040】
回動部材184は、基部材188に対応してリング状に形成され、基部材188の周縁部位196の先端側に接して設けられ、圧電素子190に電圧が印加されて駆動構成体182が歪曲動作すると回転するものである。この回動部材184には、中央部位でハウジング166のハウジング用挿通孔164に挿通してエンドケース110内に突出する移動側軸206が設けられている。
【0041】
回動部材184とハウジング166との間には、皿バネ形状で、回動部材184を基部材188側に押圧するばね材186が移動側軸206に嵌装して設けられている。ハウジング166は、このハウジング166に形成したハウジング側取付孔208とエンドプレート112に形成したプレート側固定孔210とに挿通する取付ボルト等の取付具(図示せず)によってエンドプレート112に固定される。
【0042】
エンドケース110内には、移動側軸206の先端に連絡する継手機構212が設けられる。この継手機構212は、移動側軸206の先端に連絡する第1カップリング214とこの第1カップリング214に係合した第2カップリング216とからなる。
【0043】
この第2カップリング216には、回転シャフト218が連結される。この回転シャフト218は、後端側にナット用ねじ部220と、このナット用ねじ部220よりも先端側にフランジ部222と、このフランジ部222よりも先端側に長いシャフトねじ部224とが形成されている。ナット用ねじ部220とフランジ部222との間には、第1、第2軸受226、228が並設されている。この第1、第2軸受226、228は、外周面が本体ケース104の内周面に形成した軸受用溝230に保持されている。また、第1軸受226の端面は、ナット用ねじ部220に螺着した内側固定ナット232と本体ケース104の内周面に形成された本体後端側ねじ部120に螺着した外側固定ナット234によって保持されている。
【0044】
回転シャフト218のシャフトねじ部224には、ロッドナット236が螺着して設けられている。また、このロッドナット236には、円筒形状のロッド238が連結される。このロッド238は、ロッドナット236の外周面に接するロッド拡張部240とシャフトねじ部224に遊嵌するロッド連結部242とを有している。ロッドナット236とロッド拡張部240とには、外方から径方向に指向したスライドピン244によって一体的に連結されている。スライドピン244は、本体ケース104に軸方向に所定長さで形成したピン用長穴246内で移動可能に設けられている。
【0045】
ロッド連結部242の先端側の内周面に形成したロッド側ねじ部248には、ピストン174の後端側に形成したピストン側ねじ部250が螺着して設けられている。
【0046】
この第2実施例における動作原理について説明すると、図14に示す如く、リング型進行波モータにおいて、リングの一部を示し、圧電素子を利用し、2個の振動源を所定の間隔で配置し、一方の振動源をAとし、Csinωtの振動を電圧によって発生させ、他方の振動源をBとし、Ccosωtの振動を電圧によって発生させる。ここで、Cは振動の振幅であり、ωは角周波数である。よって、この第2実施例においては、ばね材186によって回動部材184に圧力をかけると、進行波の波頭と接触する部分で、回動部材184が楕円運動による接線力を受けて一方向に動くものである。また、図15に示す如く、2枚のリングが重なり合っており、一方のリングには進行波が走っており、他方のリングが強い圧力で押さえられている。進行波が走っているリングの表面の各点は、振幅が数ミクロンの楕円運動をしている。他方のリングの表面は、波動の頭と接触しているので、楕円運動に引きずられて回転する。ここで、進行波を一方向にだけ伝播させるためには、2つの振動源A、Bが必要である。また、回動部材184を元に戻す場合には、逆転させればよいが、このためには、振動源Aあるいは振動源Bの圧電素子にかける電圧の位相を反転させればよく、つまり、図14において、振動源Bの圧電素子の電圧操作をするときには、振動源Bに、−Ccosωtの振動を発生させればよいものである。
【0047】
この第2実施例の構成によれば、圧電素子190に交流電圧が印加されると、駆動構成体182の歪曲動作によって回動部材184が回転し、この回動部材184の回転で継手機構212を介して回転シャフト118が回転し、この回転シャフト118の回転によってロッドナット236を介してロッド238が直進的に移動し、よって、ピストン174を押圧移動して針180の針先から薬液を出す。
【0048】
この結果、上述の第1実施例と同一の効果を奏するとともに、回動部材184の回転運動をロッド238に直進運動に変えてピストン174を押圧移動させるので、さらに小型化を図り、また、動作の精度を良くして、薬液の突出精度を向上することができる。
【0049】
なお、この発明は、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
【0050】
例えば、この自動注射器を、医療用としてではなく、例えば、流体の吐出装置として利用することも可能である。
【0051】
また、この発明の自動注射器を、2液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料の射出する治療用器具や、1液型の歯科用材料の射出する治療用器具として、利用することができるものである。2液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料としては、例えば、付加重合型シリコーン印象材等があり、また、1液型の歯科用材料としては、義歯床の機能辺縁封鎖材等がある。
【0052】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、小型・軽量化を図って操作性を向上し、医師の負担を軽減し、針先を微妙なコントロールを可能とし、患者の苦痛も軽減させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 自動注射器の断面図である。
【図2】 (a)は動作前を説明する図である。
(b)は動作中を説明する図である。
(c)は戻り中を説明する図である。
【図3】 移動部材の拡大断面図である。
【図4】 駆動構成体の歪曲動作状態の断面図である。
【図5】 駆動構成体の歪曲動作による移動部材の移動状態の断面図である。
【図6】 駆動構成体の構成図である。
【図7】 駆動構成体の一側へ曲がった状態の断面図である。
【図8】 駆動構成体の他側へ曲がった状態の断面図である。
【図9】 第1実施例の動作原理の説明において定在波の特定点を説明する図である。
【図10】 第1実施例の動作原理の説明において定在波型モータの動きを説明する図である。
【図11】 第1実施例の動作原理の説明において移動部材及び駆動子の動きを説明する図である。
【図12】 第2実施例における自動注射器の断面図である。
【図13】 第2実施例における自動注射器の各部品の概略構成図である。
【図14】 第2実施例の動作原理の説明において進行波型モータの動きを説明する図である。
【図15】 第2実施例の動作原理の説明においてリング型進行波モータの動きを説明する図である。
【符号の説明】
2 自動注射器
4 本体ケース
64 カートリッジ
70 ピストン
78 駆動構成体
80 駆動子
82 移動部材
84 ばね材
86 圧電素子
88 基部材
90 電極
92 電圧印加回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention Dental In connection with automatic injectors, improve operability especially by reducing size and weight Dental It relates to an automatic syringe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a doctor treats a patient in a hospital or the like, for example, when a dentist treats a patient's teeth by injecting anesthesia, a dental syringe is used. This syringe is provided with a cartridge in which a chemical solution is sealed, a needle is provided on the front end side of the cartridge, and a piston that is pressed and moved on the rear end side of the cartridge so as to push out the chemical solution of the cartridge from the needle. . However, the needle of this dental syringe has a very small diameter unlike the needle of the upper arm syringe.
[0003]
For this reason, the dentist requires a great deal of force when using an anesthetic syringe. For example, when slowly injecting about 0.25 ml of chemical solution (anesthetic) per minute, the force pushing the piston requires 12 kgf or more. Therefore, the injection work has given the dentist great effort and stress. It was also painful for the patient because the dentist was working under great effort and stress.
[0004]
In order to solve this problem, an automatic syringe combined with an electric motor, a gear mechanism, or the like is used as a dental syringe.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional automatic dental syringe is configured by combining an electric motor, a gear mechanism, etc., so that the overall weight is increased and a heavy burden is imposed on the doctor, and the needle tip is made delicate. It becomes difficult to control, so that it is impossible to inject the liquid medicine stably, and it is necessary for the dentist to hold the syringe for a certain period of time. There was an inconvenience that it caused more pain than the case.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to eliminate the above-mentioned inconvenience, the present invention firstly provides a cartridge in which a chemical solution is enclosed, a needle is provided on the tip side of the cartridge, and the chemical solution in the cartridge is pushed out from the needle. A piston that is pressed and moved on the rear end side of the cartridge is provided. Dental In an automatic syringe, it expands and contracts when a voltage is applied Polarized There are three or more piezoelectric elements and one side of this piezoelectric element. It consists of one metal member that is elastically deformed A drive structure comprising a base member and an electrode provided on the other side of the piezoelectric element is provided to bend when an AC voltage is applied to the piezoelectric element, and the distortion operation of the drive structure is linearly operated. One side of the driver element to be converted into the base member is provided on the base member, and is urged by an elastic member formed in a wave shape so as to press the driver element against the base member and contacts the other side of the driver element. A moving member that linearly moves by the operation of the driver to press and move the piston is provided, and the moving member returns to the original position by inverting the phase of the AC voltage applied to the piezoelectric element. To do.
[0007]
Second, a cartridge in which a chemical solution is sealed is provided, a needle is provided on the front end side of the cartridge, and a piston that is pressed and moved on the rear end side of the cartridge so as to push out the chemical solution of the cartridge from the needle is provided. Dental Ring shape in automatic syringe It consists of one metal member that elastically deforms The base member is arranged in the circumferential direction of the base member and expands and contracts when a voltage is applied Polarized A drive structure comprising a plurality of piezoelectric elements and electrodes provided on the piezoelectric elements is provided that is distorted when a voltage is applied to the piezoelectric elements, and an AC voltage is applied to the piezoelectric elements to provide the drive structure. A ring-shaped rotating member that rotates when the member is distorted is provided in contact with the base member, and an elastic member that presses the rotating member against the base member is provided. The rotating member is provided with a rotating shaft via a joint mechanism. And a rod that moves linearly by the rotation of the rotating shaft to press and move the piston, and the rotating member reverses the phase of the AC voltage applied to the piezoelectric element to restore the original It is characterized by returning to the position.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Since this invention uses a piezoelectric element as a power source for injecting a chemical solution, the electromagnetic force of a motor or the like is reduced. use This eliminates the need for heavy parts such as coils, magnets, and electromagnetic steel sheets, making it smaller and lighter overall, improving operability, reducing the labor required for the doctor, It is easy to finely control the needle tip by concentrating the needle tip, which makes it possible to slowly advance the needle tip according to the injection state of the chemical solution, and to stably inject the chemical solution, In addition, the needle tip can be inserted straight only into the tissue infiltrated with the chemical solution, so that a force from the lateral direction is applied to the needle tip, and the tissue not infiltrated with the chemical solution in this direction is not stimulated. Therefore, there is no pain in the patient, and moreover, since the liquid medicine is constantly discharged from the needle tip as much as in the case of a manual syringe, tissue destruction is not caused by excessive discharge of the liquid medicine. Always Since the liquid is ejected, even if the needle tip reaches the nerve fiber, the nerve fiber escapes from the needle tip, and the nerve fiber is not torn, pain does not occur, and patient pain is reduced. Can be made.
[0009]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings. 1 to 11 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 2 is an automatic syringe for anesthesia used by a dentist. The
[0010]
The main body case 4 is formed in a cylindrical shape, and is arranged on the front end surface of the main body side
[0011]
The cartridge cover 6 has a rear cover
[0012]
The needle holder 8 includes a holder-
[0013]
The end case 10 includes an end-
[0014]
The cartridge cover 6 contains a
[0015]
A
[0016]
In the main body case 4, as shown in FIG. 1, a plurality of, for example, four first to fourth driving components 78-1 to 78-4 and these first to fourth driving components 78-1 to 78- 1 to 4 driver elements 80-1 to 80-4 corresponding to 4, a moving
[0017]
As shown in FIG. 6, the
[0018]
As shown in FIG. 2A, the
[0019]
The
[0020]
The moving
[0021]
The
[0022]
1st to 1st 3 The
[0023]
The operation principle in the first embodiment will be described. As shown in FIG. 9, it is possible to form an ultrasonic motor as in-phase driving by using a specific point (Ux ≠ 0, Uz ≠ 0) of a standing wave. It will be. Then, by providing the driving
[0024]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[0025]
When an AC voltage is applied from the
[0026]
That is, as shown in FIG. 2, when the position of the
[0027]
As a result, since the
[0028]
Further, since the main body case 4, the cartridge cover 6, the needle holder 8, the end case 10 and the
[0029]
12 to 15 show a second embodiment of the present invention.
[0030]
The features of the second embodiment are as follows. That is, in FIGS. 12 and 13,
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
A
[0037]
A
[0038]
In the
[0039]
The
[0040]
The rotating
[0041]
Between the rotating
[0042]
A
[0043]
A
[0044]
A
[0045]
A piston-
[0046]
The operation principle of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 14, in the ring type traveling wave motor, a part of the ring is shown, and two vibration sources are arranged at a predetermined interval using a piezoelectric element. One vibration source is A, Csinωt vibration is generated by voltage, the other vibration source is B, and Ccosωt vibration is generated by voltage. Here, C is the amplitude of vibration and ω is the angular frequency. Therefore, in this second embodiment, when pressure is applied to the rotating
[0047]
According to the configuration of the second embodiment, when an AC voltage is applied to the
[0048]
As a result, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained, and the
[0049]
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various application modifications are possible.
[0050]
For example, the automatic injector can be used not as a medical device but as a fluid discharge device, for example.
[0051]
Further, the automatic injector of the present invention can be used as a therapeutic instrument for injecting a dental material such as a two-component mixed epoxy resin or a therapeutic instrument for injecting a one-component dental material. Is. Examples of dental materials such as two-component mixed epoxy resins include addition polymerization type silicone impression materials, and examples of one-component dental materials include functional margin sealing materials for denture bases. is there.
[0052]
【The invention's effect】
As is apparent from the detailed description above, according to the present invention. , Miniaturization and weight reduction improve operability, reduce the burden on the doctor, enable delicate control of the needle tip, and reduce patient pain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an automatic injector.
FIG. 2A is a diagram for explaining before operation;
(B) is a diagram illustrating the operation.
(C) is a diagram for explaining returning.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a moving member.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a driving structure in a distorted operation state.
FIG. 5 is a sectional view showing a moving state of a moving member by a distortion operation of a driving structure.
FIG. 6 is a configuration diagram of a driving structure.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state bent to one side of a drive structure.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the drive structure is bent to the other side.
FIG. 9 is a diagram for explaining specific points of a standing wave in the description of the operation principle of the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining the movement of the standing wave motor in the explanation of the operation principle of the first embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining the movement of the moving member and the driver in the explanation of the operation principle of the first embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an automatic injector in the second embodiment.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of each part of the automatic injector according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining the movement of a traveling wave motor in the explanation of the operation principle of the second embodiment.
FIG. 15 is a diagram for explaining the movement of the ring type traveling wave motor in the explanation of the operation principle of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Automatic syringe
4 Body case
64 cartridges
70 piston
78 Drive structure
80 Driver
82 Moving member
84 Spring material
86 Piezoelectric elements
88 Base member
90 electrodes
92 Voltage application circuit
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