JP6371793B2 - 歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システム - Google Patents

Description

本発明は、歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムに関し、詳しくは、切削動作中に負荷変動が生じてもタービン羽根の回転数を適正に制御することを可能とし、患部に対する良好な切削特性の実現を図った歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムに関するものである。

従来、歯科用タービンハンドピースの高速に回転駆動されるタービンにおいては、患部の切削中になんらかの負荷が加わった場合、その回転数が変動し良好な切削特性が得られないという問題があった。

このような問題を解決するために、引用文献１には歯科用切削器を駆動するエアータービンに関する発明が開示されている。

引用文献１の発明は、エアータービンの回転軸の周面を磁化して磁極部分を形成し、エアータービンを収納するハンドピース本体の上記磁極部分に対向する部分に磁気抵抗素子を配置することでタービンの回転数を検出し、検出した回転数の変動に応じてフィードバック制御により電磁調整弁の開度を変えることでタービンへのエアー供給圧を調整するものである。

しかし、引用文献１の発明の場合、タービン自体に上述したような細工を行わなければならず、専用の高価なタービンハンドピースとなってしまい、既存の歯科用タービンハンドピースに対してこのような技術を適用することは困難である。

また、引用文献２は、タービンハンドピースの回転によって発生した騒音の周波数に基づいてその回転数を検出する回転数検出手段と、検出された回転数と予め設定した回転数との差分を補正する回転数調整手段とを備えた歯科用タービンハンドピースの設定回転数維持回路に関する発明が開示されている。

しかし、タービンハンドピース駆動機構において回転数によって発生した騒音を検出するためには、タービンハンドピース自体にマイクロフォンを設けなければならず、引用文献１の場合と同様にタービンハンドピース自体に上述したような要素を付加する必要があることから、やはり専用の高価なタービンハンドピースとなってしまう。

特公昭５９−２６７６３号公報 特許第２７６９７９８号公報

本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであり、現行使用している既存のタービンハンドピースや、安価に流通しているタービンハンドピースを使用する場合においても、負荷変動が生じてもタービン羽根の回転数を適正に制御でき、患部に対する良好な切削特性を実現することが可能な歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供するものである。

本発明は、圧縮エアー供給源から外部給気管路を経て供給され、タービンハンドピース本体内の給気管路を経た圧縮エアーによりタービン室に設けたタービン羽根が回転駆動されるとともに、前記圧縮エアーを排気管路から排気エアーとして排気する歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムであって、前記排気管路から排気され外部排気管路を流れる排気エアーの変動を検出する排気エアー変動検出手段と、前記排気エアーの変動に応じて前記給気管路への流入量を調整し、前記タービン羽根の回転数の変動を抑えるようにしたエアー流量調整手段と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、歯科用タービンハンドピースとして、現行使用している既存のものや、安価に流通しているものを使用する場合においても、この歯科用タービンハンドピースを使用して患部である歯牙の切削を実行している際に何らかの原因で圧縮エアーの供給量が変動したときに、これを排気エアーの変動として捉え、フィードバック制御によって外部給気管路を流れる圧縮エアーの供給量が適正となるように調整し、当該歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数を適正に制御でき、歯牙に対する良好な切削特性を実現することが可能な歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、複数の歯科用タービンハンドピースを備えたシステム構成において、そのうちのいずれか一つを使用して患部である歯牙の切削を実行している際に何らかの原因で当該歯科用タービンハンドピースへの圧縮エアーの供給量が変動したときに、当該歯科用タービンハンドピースからの排気エアーの変動を捉え、フィードバック制御によって外部給気管路から当該歯科用タービンハンドピースへ流れる圧縮エアーの供給量が適正となるように調整し、当該歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数を適正に制御でき、歯牙に対する良好な切削特性を実現することが可能な歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供することができる。

そして、前記請求項１又は２記載の発明においては、特にその構成における排気エアー変動検出手段を、前記歯科用タービンハンドピースの排気エアーが流れる外部排気管路に備えた排気エアー変動検出用のタービン羽根と、このタービン羽根の回転数を検出して前記排気エアーの変動を示す排気エアー変動信号を出力する回転数検出部と、を有する構成として、当該歯科用タービンハンドピースからの排気エアーの変動を排気エアー変動検出用のタービン羽根の回転数として捉えエアー流量調整手段に送って当該歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数を適正に制御できる歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又２記載の発明において、前記エアー流量調整手段を、前記排気エアー変動信号を基に前記歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数の変動を抑えるように前記外部給気管路から前記歯科用タービンハンドピースに供給する圧縮エアーの流量を調整する構成として、当該歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数を適正に制御できる歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記排気エアー変動検出手段、圧縮エアー流量調整手段を、前記歯科用タービンハンドピースが掛け止められる歯科用ユニットの一部に設ける構成として、歯科用ユニットの全体の管路構成の簡略化を図りつつ当該歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数を適正に制御できる歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供することができる。

図１は本発明の実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを含む歯科用ユニットの概略斜視図である。 図２は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムの管路系、制御系の構成を示す概略系統説明図である。 図３は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムの一つの歯科用タービンハンドピースのタービン羽根に対する回転速度制御をフィードバック制御により行う概略系統説明図である。 図４は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムにおける排気エアーの変動を排気エアー変動検出用のタービン羽根の回転数により検出する排気エアー変動検出手段の構成例を示す概略図である。 図５は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムにおける図４に示す排気エアー変動検出手段に対応するエアー流量調整手段の構成例を示す概略ブロック図である。 図６は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムにおける排気エアーの変動を圧力検出器により行う排気エアー変動検出手段及びこれに対応するエアー流量調整手段の構成例を示す概略系統説明図である。 図７は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムにおける図６に示す排気エアー変動検出手段に対応するエアー流量調整手段の構成例を示す概略ブロック図である。 図８は本実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムにおけるダイヤフラムを含む排気エアー変動検出手段と、これに対応するエアー流量調整手段とを示す概略系統説明図である。

本発明は、現行使用している既存のタービンハンドピースや、安価に流通しているタービンハンドピースを使用する場合においても、負荷変動が生じてもタービン羽根の回転数を適正に制御でき、患部に対する良好な切削特性を実現することが可能な歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムを提供するという目的を、圧縮エアー供給源から外部給気管路を経て供給され、タービンハンドピース本体内の給気管路を経た圧縮エアーによりタービン室に設けたタービン羽根が回転駆動されるとともに、前記圧縮エアーを排気管路から排気エアーとして排気する複数の歯科用タービンハンドピースと、前記各歯科用タービンハンドピースのうちのいずれか一つの動作信号を受けて前記圧縮エアーの流路を当該歯科用タービンハンドピース用に切り換え回転動作させる圧縮エアー流路切り換え手段と、を備える構成のタービン羽根回転速度制御システムであって、前記複数の歯科用タービンハンドピースに接続した各外部排気管路のうちの回転動作中の歯科用タービンハンドピースに接続した外部排気管路を流れる排気エアーの流出方向を一方向に統合する排気エアー統合手段と、前記排気エアー統合手段を経て送られる排気エアーの変動を検出する排気エアー変動検出手段と、前記排気エアーの変動に応じて回転動作中の歯科用タービンハンドピースへ流れる圧縮エアーの流入量を調整し、当該タービン羽根の回転数の変動を抑えるようにしたエアー流量調整手段と、を有する構成により実現した。

以下に図面を参照して、本発明の実施例に係る歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムについて詳細に説明する。

図１は本実施例に係る歯科用タービンハンドピース（第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄ）のタービン回転速度制御システム１を含む医療機器の一種である歯科診療用ユニット１１を示すものである。

前記歯科診療用ユニット１１は、図１に示すように、基礎ユニット２と、前記基礎ユニット２を含む構造体に主アーム４、バランスアーム５を介して連絡されるとともに、インスツルメントモジュール６を備えたドクター用の診療テーブル３と、前記基礎ユニット２に補助アーム７を介して位置調整可能に連結されるとともに、アシスタント用のハンガー８Ａにバキュームチップやシリンジ等のインスツルメント類を着脱可能に配置したアシスタント用のアシスタントテーブル８と、前記基礎ユニット２の隣りに配置した患者用の椅子本体１０を含む椅子モジュール９と、前記基礎ユニット２に電気系、エアー系を含んで接続したドクターが足踏みで入力操作を行うフットコントローラ１３と、を有している。

前記基礎ユニット２には、スピットン置台１２、スピットン１２ａ、うがいの為のコップに給水するための給水口１４を設けている。

前記診療テーブル３を構成するハンガー３Ａには、歯科用タービンハンドピース（例えば、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａ）等のインスツルメント類１５を着脱可能に配置している。

前記基礎ユニット２に対しては、例えば既設の電源供給ケーブル２１、水供給管２２、エアー供給管２３が接続されるように構成している。

また、前記基礎ユニット２の隣りには、詳細は後述するが本実施例のタービン回転速度制御システム１を構成する配管ボックス２０を配置している。

本実施例においては、前記ハンガー３Ａに、例えば４個の、すなわち、第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄを列設配置している。

そして、これら第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれかを、ハンガー３Ａから取り外したとき、ハンガー３Ａに予め設けた外部パイロット信号出力部が対応する外部パイロット信号を後述する圧縮エアー流路切り換え手段４１に設けた対応する方向制御弁４３に送出するように構成している。

次に、図２乃至図５を参照して本実施例に係るタービン回転速度制御システム１について詳細に説明する。

本実施例に係るタービン回転速度制御システム１は、前記第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれか一つが圧縮エアーの供給によって動作する場合において、その排気エアーの変動を捉え、圧縮エアーの供給量を調整してその動作中のいずれか一つのタービン羽根１９の回転数の変動を抑えるようにしたことが特徴である。

まず、本実施例に係る前記第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄの回転駆動系について説明する。

この回転駆動系は、圧縮エアー供給源であるエアー源３１からの圧縮エアーをエアーレギュレータ３２により適正な圧力に調整して前記フットコントローラ１３に送り、さらに圧縮エアーを前記フットコントローラ１３から詳細は後述するエアー流量調整手段７１を構成する比例電磁弁８１、可変絞り弁３６を経た後、４系統に分岐させた第１乃至第４の外部給気管路３７ａ乃至３７ｄから前記第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄの各タービンハンドピース本体内の給気管路に供給し、タービン室に設けたタービン羽根１９を各々回転駆動するように構成している。

尚、本実施例では前記エアー源３１から４系統に分岐するまでの管路を外部給気管路３７として以下の説明を行う。

また、前記第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄの各タービンハンドピース本体内には、タービン羽根１９を回転させた圧縮エアーを排気エアーとして外部に排気する排気管路を設けている。

前記エアーレギュレータ３２は、内部パイロット式でスプリング付きの減圧弁３３、エアフィルター３４、圧力計３５により構成している。

また、前記フットコントローラ１３は、スプリング付き直動ノーマルオープン型で、ペダル式に構成した入力操作弁として機能し、さらにオン動作に連動して詳細は後述する排気弁９１にオン信号（電気信号）を出力するように構成している。

さらに、本実施例においては、前記４系統に分岐させた第１乃至第４の外部給気管路３７ａ乃至３７ｄを選択的に切り換え圧縮エアーの流れを変更する圧縮エアー流路切り換え手段４１を備えている。

すなわち、圧縮エアー流路切り換え手段４１は、４系統に分岐させた第１乃至第４の外部給気管路３７ａ乃至３７ｄに各々接続した４個の方向制御弁４３を備えるバルブブロック４２により構成している。

前記各方向制御弁４３は、ノーマルオープン型で、外部パイロット式に構成され、前記ハンガー３Ａの外部パイロット信号出力部からの外部パイロット信号を受けたとき、この外部パイロット信号に対応する方向制御弁４３がオン動作し、第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれかに至る圧縮エアーの流路を開とし、当該第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれかを選択的に動作するように構成している。

次に、本実施例に係るタービン回転速度制御システム１の主要部について詳述する。

本実施例に係るタービン回転速度制御システム１は、図２に示すように、前記第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄに各々接続した各外部排気管路５２ａ乃至５２ｄのうちの回転動作中の歯科用タービンハンドピース（第１乃至第４の複数の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれか一つ）に接続した外部排気管路（各外部排気管路５２ａ乃至５２ｄのうちのいずれか一つ）を流れる排気エアーの流出方向を一方向に統合する排気エアー統合手段５１と、前記排気エアー統合手段５１を経て送られる排気エアーの変動を検出する排気エアー変動検出手段６１と、前記排気エアー変動検出手段６１にて検出する排気エアーの変動に応じて前記第１乃至第４の複数の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれか一つの給気管路への圧縮エアーの流入量を調整し、当該第１乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ａ乃至１８ｄのうちのいずれか一つのタービン羽根１９の回転数の変動を抑えるようにしたエアー流量調整手段７１と、を有している。

前記排気エアー統合手段５１は、前記外部排気管路５２ａ、５２ｂの流出側を各々二つの入口ポートに接続し、一つの出口ポートに第１の排気エアー流出用外部排気管路５３ａの一端を接続した第１のシャトル弁５４ａと、前記外部排気管路５２ｃ、５２ｄの流出側を各々二つの入口ポートに接続し、一つの出口ポートに第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂの一端を接続した第２のシャトル弁５４ｂと、前記第１の排気エアー流出用外部排気管路５３ａの他端を一つの入口ポートに接続し、前記第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂの他端を他の入口ポートに接続し、一つの出口ポートに第３の排気エアー流出用外部排気管路５３ｃを接続した第３のシャトル弁５４ｃと、を具備し、第３の排気エアー流出用外部排気管路５３ｃの流出側から前記排気エアー変動検出手段６１に統合した排気エアーを送るように構成している。

このような構成により、例えば第１の歯科用タービンハンドピース１８ａが動作し、外部排気管路５２ａに排気エアーが流れるとき、この排気エアーは第１のシャトル弁５４ａの動作で第２の歯科用タービンハンドピース１８ｂに流れることなく、第１の排気エアー流出用外部排気管路５３ａから第３のシャトル弁５４ｃ、前記第３の排気エアー流出用外部排気管路５３ｃを経て、前記排気エアー変動検出手段６１に供給され、このとき前記第３のシャトル弁５４ｃの動作で前記排気エアーが第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂや第２のシャトル弁５４ｂ側へ流れることもない。

前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａ以外の他の第２乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ｂ乃至１８ｄのいずれかが動作した場合も、上述した場合と同様にして対応する排気エアーのみが前記排気エアー変動検出手段６１に供給される。

前記排気エアー変動検出手段６１は、前記第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂの流出側と、排気弁９１、フィルター９２を含む外部排気管路９３との間に配置した前記排気エアーにより回転駆動される排気エアー変動検出用のタービン羽根６２と、このタービン羽根６２の回転数を検出して前記排気エアーの変動を示す排気エアー変動信号を出力する回転数検出部６３と、を有している。

前記回転数検出部６３は、図４に示すように、前記タービン羽根６２のタービン軸６２ａに付した指標（例えば部分着色部）６４に検出光を照射しその反射光を受光して前記タービン羽根６２の回転数の変動に応じた排気エアー変動信号（正弦波状のアナログ信号）を出力する反射型光センサ６５により構成している。

前記エアー流量調整手段７１は、前記排気エアー変動信号を受けて動作するフィードバック制御回路７２と、前記フットコントローラ１３と、可変絞り弁３６との間に接続したスプリング付きでノーマルオープン型により構成され、前記フィードバック制御回路７２により制御される比例電磁弁（電磁比例流量調整弁）８１とを具備している。

前記フィードバック制御回路７２は、図５に詳細を示すように、前記排気エアー変動信号の波形を方形波パルス状に波形整形する波形整形回路７３と、方形波パルス状になった排気エアー変動信号の周波数を計数する周波数計数回路７４と、求めた周波数値を電圧信号に変換する周波数・電圧変換回路７５と、予め設定した前記比例電磁弁８１の適正な開度に相当する基準電圧信号を出力する基準電圧出力回路７６と、前記周波数・電圧変換回路７５により求めた電圧信号と基準電圧出力回路７６からの基準電圧信号とを比較する電圧比較回路７７と、電圧比較回路７７の比較結果に応じたエアー供給量補正信号を前記比例電磁弁８１に送り、この比例電磁弁８１の弁の開度を圧縮エアーの供給量の変動を抑えるように調整するエアー供給量補正信号生成回路７８と、を具備している。

尚、図３は、例えば代表例である第１の歯科用タービンハンドピース１８ａのタービン羽根１９に関して、排気エアー変動検出用のタービン羽根６２、回転数検出部６３を含む排気エアー変動検出手段６１と、前記フィードバック制御回路７２、比例電磁弁８１を含むエアー流量調整手段７１とにより、圧縮エアーの供給量の変動を抑えるように調整する管路系及びフィードバック制御系を概略的に示すものである。

この場合において、前記圧縮エアー流路切り換え手段４１、排気エアー統合手段５１については図示省略する。

前記排気アー変動検出手段６１を経た排気エアーは、スプリング付きでノーマルオープン型の電磁弁である排気弁９１と、フィルター９２とを含む外部排気管路９３を流れて外部に放流される。

次に、本実施例に係るタービン回転速度制御システム１の動作を、例えば前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａを使用して患部である歯牙１１１を切削する場合におけるそのタービン羽根１９の回転速度制御を行う場合を例にとって説明する。

術者が前記ハンガー３Ａから前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａを取り外すと、前記ハンガー３Ａに設けた外部パイロット信号出力部が外部パイロット信号を前記圧縮エアー流路切り換え手段４１に設けた前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａに対応する方向制御弁４３に送出し、この方向制御弁４３を開状態とする。

次に、術者が前記フットコントローラ１３を踏むと、前記エアー源３１から外部給気管路３７を流れる圧縮エアーは、エアーレギュレータ３２、フットコントローラ１３、予め適切な開状態に設定されている比例電磁弁８１、可変絞り弁３６、第１の外部給気管路３７ａ、前記方向制御弁４３を経て前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａに供給され、そのタービン羽根１９を回転駆動し、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａは動作状態となる。

また、術者が前記フットコントローラ１３を踏むことにより、前記排気弁９１にオン信号が送られ、排気弁９１は開状態となる。

この結果、術者は、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａを使用して患部である歯牙１１１の切削を実行することができる。

前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａのタービン羽根１９を回転駆動した圧縮エアーは、排気エアーとなって前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａに接続した外部排気管路５２ａ、第1のシャトル弁５４ａ、第１の排気エアー流出用外部排気管路５３ａ、第３のシャトル弁５４ｃ、第３の排気エアー流出用外部排気管路５３ｃを経て前記排気エアー変動検出手段６１に送られる。

このとき、前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａからの排気エアーは、前記第１のシャトル弁５４ａの動作で前記第２の歯科用タービンハンドピース１８ｂ側流れることはなく、また、前記第３のシャトル弁５４ｃの動作で前記第３、第４の歯科用タービンハンドピース１８ｃ、１８ｄ側に流れることもない。

このようにして、排気エアー統合手段５１の動作により、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａからの排気エアーのみが前記排気エアー変動検出手段６１に送られる。

前記排気エアー変動検出手段６１においては、前記排気エアーにより排気エアー変動検出用のタービン羽根６２が回転駆動され、このタービン羽根６２の回転数を回転数検出部６３の指標６４の回転変化を捉える反射型光センサ６５により検出し、排気エアーの変動を示す排気エアー変動信号としてエアー流量調整手段７１に送出する。

前記エアー流量調整手段７１においては、既述した構成からなるフィードバック制御回路７２が前記排気エアー変動信号に基づきフィードバック制御によって圧縮エアーが流れる比例電磁弁８１の弁の開度が当該圧縮エアーの供給量の変動を抑えるように調整する。

このようにして、前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａとして、現行使用している既存のものや、安価に流通しているものを使用する場合においても、前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａを使用して患部である歯牙１１１の切削を実行している際に何らかの原因で圧縮エアーの供給量が変動した際に、これを排気エアーの変動として捉え、フィードバック制御によって外部給気管路３７を流れる圧縮エアーの供給量が適正となるように調整し、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａのタービン羽根１９の回転数を適正に制御でき、歯牙１１１に対する良好な切削特性を実現することが可能となる。

前記排気アー変動検出手段６１を経た排気エアーは、開状態の排気弁９１、フィルター９２を含む外部排気管路９３を流れて外部に放流される。

尚、術者が前記フットコントローラ１３から足を放したときに、排気弁９１は閉となる。

これにより、タービン羽根１９の慣性による回転によってタービン室内が負圧になり、吸引ポンプ作用で切削粉や汚染物質等が第１の歯科用タービンハンドピース１８ａの内部に吸い込まれるという不都合な事態を回避することができる。

以上の説明は、前記第１の歯科用タービンハンドピース１８ａを使用する場合における当該タービン羽根１９の回転速度制御を行う場合についてであるが、他の第２乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ｂ乃至１８ｄを各々使用する場合も、上述した場合と同様な効果を発揮させつつ各タービン羽根１９の回転速度制御を各々適切に行うことができる。

図６は例えば代表例である第１の歯科用タービンハンドピース１８ａのタービン羽根１９に関して、前記排気エアー変動検出用のタービン羽根６２及び前記回転数検出部６３とは別の構成例である例えばロードセル又は歪ゲージを使用した圧力検出器６３Ａを用いた排気エアー変動検出手段６１Ａと、前記フィードバック制御回路７２とは別の構成例であるフィードバック制御回路７２Ａ及び比例電磁弁８１を含むエアー流量調整手段７１Ａとにより、圧縮エアーの供給量の変動を抑えるように調整する管路系及びフィードバック制御系を概略的に示すものである。

この場合において、前記圧縮エアー流路切り換え手段４１、排気エアー統合手段５１については図示省略する。

図７は、前記フィードバック制御回路７２Ａの構成を示すものであり、前記フィードバック制御回路７２Ａは、図５に示す場合と略同様な構成であるが、前記波形整形回路７３、周波数計数回路７４、周波数・電圧変換回路７５に換えて、前記圧力検出器６３Ａの検出信号を増幅する増幅器７９を設けたことが特徴である。

図６、図７に示すような排気エアー変動検出手段６１Ａ、エアー流量調整手段７１Ａを用いる場合においても、既述した実施例の排気エアー変動検出手段６１、エアー流量調整手段７１を使用する場合と同様な効果を発揮させることができる。

他の第２乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ｂ乃至１８ｄを各々使用する場合も同様である。

図８は、本実施例の変形例を示すものであり、図６に示す場合と略同様な管路構成において、前記第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂにダイヤフラム１０２を内蔵したダイヤフラムボックス１０１を接続して、排気エアーの変動を前記ダイヤフラム１０２の変位に変換する排気エアー変動検出手段６１Ｂと、一方の端部を前記ダイヤフラムボックス１０１内に連通させ、他方の端部を前記外部給気管路３７内に連通させた調整管路１０３と、この調整管路１０３の他方の端部に配置され、前記ダイヤフラム１０２の変位に応じた前記調整管路１０３の内圧の変動に連動して前記外部給気管路３７内の圧縮エアーの流路を拡縮する調整弁体１０４とを具備するエアー流量調整手段７１Ｂと、を有するメカニカルな構成としたことが特徴である。

前記ダイヤフラムボックス１０１を通過した排気エアーは、外部排気管路９３から外部に放流される。

前記調整弁体１０４は、前記調整管路１０３の他方の端部側において、その内壁に沿って摺動可能に、かつ、弁先端側を前記外部給気管路３７内に出没可能に支持されるシリンダー型に構成されるとともに、バネ１０５により常時ダイヤフラムボックス１０１側に付勢される構成としている。

この変形例の場合には、排気エアーの流量が増加すると、前記ダイヤフラム１０２は調整管路１０３側に膨らみ、調整管路１０３の内圧が高まり、調整弁体１０４はバネ１０５の付勢力に抗して外部給気管路３７側に押圧され弁先端側が外部給気管路３７内により突出して圧縮エアーの流路を縮小する。

これにより、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａへの圧縮エアーの供給量は減少する。

逆に、排気エアーの流量が減少すると、前記ダイヤフラム１０２は前記第２の排気エアー流出用外部排気管路５３ｂ側に変位し、調整管路１０３の内圧が低下し、調整弁体１０４はバネ１０５の付勢力により調整管路１０３側に戻され、外部給気管路３７内の圧縮エアーの流路は拡がって、これにより、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａへの圧縮エアーの供給量が増加する。

このような動作により、メカニカルな構成の基に、既述した場合と同様に、第１の歯科用タービンハンドピース１８ａのタービン羽根１９の回転数を適正に制御でき、患部に対する良好な切削特性を実現することが可能となる。

他の第２乃至第４の歯科用タービンハンドピース１８ｂ乃至１８ｄを各々使用する場合も、上述した場合と同様な効果を発揮させつつ各タービン羽根１９の回転速度制御を各々適切に行うことができる。

尚、上述した実施例において、歯科診療用ユニット１１の管路構成の簡略化のために、前記排気エアー変動検出手段６１、圧縮エアー流量調整手段７１を、前記歯科用ユニット１１の一部に設けた配管ボックス２０内に収納する構成を採用したり、又は、配管ボックス２０を設けることなく前記歯科用ユニット１１を構成する基礎ユニット２内に収納する構成を採用したりすることもできる。

また、上述した実施例においては、歯科用タービンハンドピースを４個含む構成としたが、歯科用タービンハンドピースの個数や、圧縮エアー流路切り換え手段４１、排気エアー統合手段５１の構成は上述した実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明は、圧縮エアーの供給を受けて動作するインスツルメント類を使用するシステムにおいて、当該インスツルメント類に作用する圧縮エアーの変動防止技術として広範に応用可能である。

１ タービン回転速度制御システム
２ 基礎ユニット
３ 診療テーブル
３Ａ ハンガー
４ 主アーム
５ バランスアーム
６ インスツルメントモジュール
７ 補助アーム
８ アシスタントテーブル
８Ａ ハンガー
９ 椅子モジュール
１０ 椅子本体
１１ 歯科診療用ユニット
１２ スピットン置台
１２ａ スピットン
１３ フットコントローラ
１４ 給水口
１５ インスツルメント類
１８ａ 第１の歯科用タービンハンドピース
１８ｂ 第２の歯科用タービンハンドピース
１８ｃ 第３の歯科用タービンハンドピース
１８ｄ 第４の歯科用タービンハンドピース
１９ タービン羽根
２０ 配管ボックス
２１ 電源供給ケーブル
２２ 水供給管
２３ エアー供給管
３１ エアー源
３２ エアーレギュレータ
３３ 減圧弁
３４ エアフィルター
３５ 圧力計
３６ 可変絞り弁
３７ 外部給気管路
３７ａ 第１の外部給気管路
３７ｂ 第１の外部給気管路
３７ｃ 第１の外部給気管路
３７ｄ 第４の外部給気管路
４１ 圧縮エアー流路切り換え手段
４２ バルブブロック
４３ 方向制御弁
５１ 排気エアー統合手段
５２ａ 外部排気管路
５２ｂ 外部排気管路
５２ｃ 外部排気管路
５２ｄ 外部排気管路
５３ａ 第１の排気エアー流出用外部排気管路
５３ｂ 第２の排気エアー流出用外部排気管路
５３ｃ 第３の排気エアー流出用外部排気管路
５４ａ 第１のシャトル弁
５４ｂ 第２のシャトル弁
５４ｃ 第３のシャトル弁
６１ 排気エアー変動検出手段
６１Ａ 排気エアー変動検出手段
６１Ｂ 排気エアー変動検出手段
６２ 排気エアー変動検出用のタービン羽根
６２ａ タービン軸
６３ 回転数検出部
６３Ａ 圧力検出器
６４ 指標
６５ 反射型光センサ
７１ エアー流量調整手段
７１Ａ エアー流量調整手段
７１Ｂ エアー流量調整手段
７２ フィードバック制御回路
７２Ａ フィードバック制御回路
７３ 波形整形回路
７４ 周波数計数回路
７５ 周波数・電圧変換回路
７６ 基準電圧出力回路
７７ 電圧比較回路
７８ エアー供給量補正信号生成回路
７９ 増幅器
８１ 比例電磁弁
９１ 排気弁
９２ フィルター
９３ 外部排気管路
１０１ ダイヤフラムボックス
１０２ ダイヤフラム
１０３ 調整管路
１０４ 調整弁体
１０５ バネ
１１１ 歯牙

Claims (4)

1. 圧縮エアー供給源から外部給気管路を経て供給され、タービンハンドピース本体内の給気管路を経た圧縮エアーによりタービン室に設けたタービン羽根が回転駆動されるとともに、前記圧縮エアーを排気管路から排気エアーとして排気する歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システムであって、
   前記排気管路から排気され外部排気管路を流れる排気エアーの変動を検出する排気エアー変動検出手段と、
   前記排気エアーの変動に応じて前記給気管路への流入量を調整し、前記タービン羽根の回転数の変動を抑えるようにしたエアー流量調整手段を設けるとともに前記排気エアー変動検出手段は、前記歯科用タービンハンドピースの排気エアーが流れる外部排気管路に備えた排気エアー変動検出用のタービン羽根と、このタービン羽根の回転数を検出して前記排気エアーの変動を示す排気エアー変動信号を出力する回転数検出部により構成したことを特徴とする歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システム。
2. 圧縮エアー供給源から外部給気管路を経て供給され、タービンハンドピース本体内の給気管路を経た圧縮エアーによりタービン室に設けたタービン羽根が回転駆動されるとともに、前記圧縮エアーを排気管路から排気エアーとして排気する複数の歯科用タービンハンドピースと、前記複数の歯科用タービンハンドピースのうちのいずれか一つの動作信号を受けて前記圧縮エアーの流路を当該歯科用タービンハンドピース用に切り換え回転動作させる圧縮エアー流路切り換え手段と、を備える構成のタービン羽根回転速度制御システムであって、
   前記複数の歯科用タービンハンドピースに接続した各外部排気管路のうちの回転動作中の歯科用タービンハンドピースに接続した外部排気管路を流れる排気エアーの流出方向を一方向に統合する排気エアー統合手段と、
   前記排気エアー統合手段を経て送られる排気エアーの変動を検出する排気エアー変動検出手段と、
   前記排気エアーの変動に応じて回転動作中の歯科用タービンハンドピースへ流れる圧縮エアーの流入量を調整し、当該タービン羽根の回転数の変動を抑えるようにしたエアー流量調整手段を設けるとともに前記排気エアー変動検出手段は、前記歯科用タービンハンドピースの排気エアーが流れる外部排気管路に備えた排気エアー変動検出用のタービン羽根と、このタービン羽根の回転数を検出して前記排気エアーの変動を示す排気エアー変動信号を出力する回転数検出部により構成したことを特徴とする歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システム。
3. 前記エアー流量調整手段は、前記排気エアー変動信号を基に前記歯科用タービンハンドピースのタービン羽根の回転数の変動を抑えるように前記外部給気管路から前記歯科用タービンハンドピースに供給する圧縮エアーの流量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システム。
4. 前記排気エアー変動検出手段、圧縮エアー流量調整手段を、前記歯科用タービンハンドピースが掛け止められる歯科用ユニットの一部に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用タービンハンドピースのタービン回転速度制御システム。

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