JP6417596B2 - 粉体噴射用ハンドピース - Google Patents

Description

本発明は主に歯科治療において粉体を噴射する際に用いられるハンドピースに関する。

従来の粉体噴射用ハンドピースでは、あらかじめ粉体化された粉末がハンドピース又はハンドピースと接続された装置に収納され、収納された粉末を噴射口から噴射する仕組みが一般的であった。

特開２００１−２９３００９

しかしながら、上記従来技術においては、噴射する薬剤等をあらかじめ粉体化して収納する必要があることから、ハンドピース又はハンドピースと接続された装置が十分な容積の収納部を備えていなければならず、必然的に装置が大型化せざるをえないという問題点があった。

そこで、本発明は、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供することを課題とする。

本発明が提供する粉体噴射用ハンドピースは、具体的には、次のような粉体噴射用ハンドピースである。

第１発明では、ペレットを収納するためのペレット収納部と、収納されているペレットを研削して粉体を生成する粉体生成部と、粉体生成部にて生成された粉体を噴射する噴射口と、からなる粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第２発明では、第１発明を基本として、粉体生成部は、収納部のペレットを付勢する弾性体と、弾性体にて付勢されたペレットに当接される研削部と、研削部を振動させる振動器と、からなる粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第３発明では、第１発明を基本として、粉体生成部は、収納部のペレットを付勢する弾性体と、弾性体にて付勢されたペレットに当接される研削部と、研削部を回転させる回転器と、からなる粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第４発明では、第１発明を基本として、生成部は、収納部のペレットを付勢する直線運動アクチュエータと、直線運動アクチュエータにて付勢されたペレットに当接される研削部と、研削部を振動させる振動器と、からなる粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第５発明では、第１発明を基本として、生成部は、収納部のペレットを付勢する直線運動アクチュエータと、直線運動アクチュエータにて付勢されたペレットに当接される研削部と、研削部を回転させる回転器と、からなる粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第６発明では、第１発明から第５発明のいずれか一を基本として、加速ガスを通す加速ガス管と、加速ガス管を通る加速ガスによって生じる負圧を利用して粉体を噴射するために粉体生成部と噴射口とをつなぐ粉体導出管と、をさらに有する粉体噴射用ハンドピース

第７発明では、第１発明から第６発明のいずれか一を基本として、ペレットは、ハイドロキシアパタイトの粉体を固めたペレットであり、噴射口は、ハイドロキシアパタイトの粉体を人の歯にめがけて噴射するためのものである粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第８発明では、第１発明から第７発明のいずれか一を基本として、加速ガスを生成するためのガスボンベと、ガスボンベと粉体生成部とに電源を供給する電源部と、を有する粉体噴射用ハンドピースを提供する。

第９発明では、第１発明から第７発明のいずれか一を基本として、加速ガスを生成するためのエアーポンプと、エアーポンプと粉体生成部とに電源を供給する電源部と、を有する粉体噴射用ハンドピースを提供する。

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。

以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。なお、実施形態１は、主に請求項１について説明する。実施形態２は、主に請求項２、４について説明する。実施形態３は、主に請求項３、５について説明する。実施形態４は、主に請求項６について説明する。実施形態５は、主に請求項７について説明する。実施形態６は、主に請求項８、９について説明する。
≪実施形態１≫
<実施形態１：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレットをハンドピース内部で研削することによって生成された粉体が噴射口から噴射されることを特徴とする。
<実施形態１：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなる。図１を参照する。図１は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの構造を示す概念図である。

「ペレット収納部」（０１０１）とは、粉体を供給するペレット（０１０２）を収納する部位であって、ペレットをハンドピース内で固定して保持する機能を有する。ペレットは、粉体を圧縮することによって得られる圧縮体であっても良く、また、粉体を原材料としないバルク体であっても良い。ペレットを圧縮体とした場合、バルク体とした場合と比較して粉砕しやすいという利点を有する。

ペレットの材料としては、ハイドロキシアパタイト、白色系セラミックス粉体、有色性セラミックス粉体、有機性成分、金属粉体、等が使用可能である。前記白色系セラミックスとしては、具体的には、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、等が挙げられる。前記有色系セラミックス粉体としては、具体的には、酸化ビスマス等が挙げられる。前記有機性成分としては、具体的には、ポリアクリル酸メチル粉体、ポリスチレン球、ナイロン球、等が挙げられる。

ペレット収納部は、ペレットを収納するのに十分な容積を有していれば良い。したがって、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースでは、あらかじめ粉体化された粉末を収納する従来技術とは異なり、十分な容積の粉末収納部を備えていないハンドピースであっても、粉体を噴射することが可能となる。

「粉体生成部」（０１０３）とは、前記ペレット収納部に近接して配置される部位であって、ペレットから粉体を生成する機能を有する。粉体生成部の具体的な構成としては、砥石状の部品がペレットを研削する構成や、ブラシが振動によってペレットを粉体化する構成や、網状の部品がペレットを研磨することで粉体を生成する構成や、プロペラ状の部品が回転によってペレットを粉体化する構成などが考えられる。

「噴射口」（０１０４）とは、前記粉体生成部と接続される部位であって、粉体生成部において生成された粉体を噴射する機能を有する。噴射口の形状は、特に限定されないが、製造面からは円形とすることが好ましい。また、噴射面積を広く取るために、楕円形とすることも考えられる。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、上記必須の構成要件の他に、粉体生成部を動作させるための粉体生成用駆動部（０１０５）と、粉体生成用駆動部の動力源（０１０６）と、を備えている。粉体生成用駆動部は、動力源から供給されるエネルギーを利用して粉体生成部を動作させ、粉体生成部の動作によってペレットから粉体が生成される。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、上記必須の構成要件の他に、粉体を流通させるためのガスを供給するガスボンベ又はエアーポンプ（０１０７）と、粉体生成部と噴射口とをつなぐ粉体流通路（０１０８）と、を備えている。粉体生成部で生成された粉体は、ガスボンベ又はエアーポンプから供給されるガス（供給ガスという）の流れによって粉体流通路へと運搬され、粉体流通路を通過して、噴射口から噴射される。なお、ガスは、エアーポンプにより生成するエアーや、ボンベに封入されるエアーや窒素ガス、ヘリウムガスなどの種々のガスを用いることができる。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースによる粉体噴射の対象は、人の歯に限定されず、インプラント体、骨、ガラス、爪、人工関節等、種々なる対象に向けて用いることができる。また、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、プリント基板に対する配線や、導電体及び金属粉体の噴射等にも利用することが可能である。本実施形態の粉体噴射用ハンドピースを歯科治療以外の用途に用いる場合、上記各構成要件の寸法は何ら限定されず、あらゆる寸法にて構成可能である。
<実施形態１：効果>

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。
<<実施形態２>>
<実施形態２：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、粉体生成部が、弾性体によって付勢されたペレットを、ペレットに当接される研削部が振動することで研削する構成であることを特徴とする。また、ペレットの付勢を弾性体に替えて直線運動アクチュエータによって行う粉体噴射用ハンドピースについても説明する。
<実施形態２：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなる。ペレット収納部及び噴射口については、実施形態１で説明したところと同様であるので、説明を省略する。本実施形態における粉体生成部は、弾性体と、研削部と、振動器と、からなる。ここで、図２を参照する。図２は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの粉体生成部の構造を示す概念図である。

「弾性体」（０２０９）とは、弾性を有する部品であって、前記ペレット収納部に収納されたペレットを付勢する機能を有する。本実施形態における弾性体の具体例としては、ばねが挙げられる。ペレットが弾性体によって付勢されることで、ペレットが後に詳述する研削部に対して強く押し付けられることとなり、研削効率が向上する。

また、直線運動アクチュエータによってペレットを付勢する構成としてもよい。直線運動アクチュエータとは、入力されたエネルギーを直線運動に変換する機械要素である。直線運動とは、直線的な伸縮運動や屈伸運動をいう。直線運動アクチュエータの具体例には、エアシリンダーや電動シリンダーなどがある。エアシリンダーは、圧縮空気によりピストンを直線運動させる機械要素である。このエアシリンダーによりペレットに対して圧力を付加して付勢する。また、電動シリンダーは、電動モータの回転運動をピストンなどの直線運動に変換する。また、油圧シリンダーを用いてもよい。これらの直線運動アクチュエータの配置箇所は、上述の弾性体と同様であり、ペレットが研削部に当接するように付勢し得る箇所に配置すればよい。直線運動アクチュエータは種々存在し特段限定するものではないが、小さいものであることが好ましい。

「研削部」（０２１０）とは、ペレットに当接される部品であって、ペレットを研削して粉体を生成する機能を有する。研削部の具体的な例としては、砥石、ブラシ、網、切削刃などが考えられる。

「振動器」（０２１１）とは、前記研削部と連動する部品であって、研削部を振動させる機能を有する。振動器の具体例としては、超音波振動子が挙げられる。例えば、超音波振動子が、振幅約１０μｍ、周波数６５ｋＨｚの条件下で振動することによって、研削部が超音波振動子と連動して振動し、研削部の振動によってペレットが研削される、といった具合である。

また、振動器をモータによって具現してもよい。この場合は振動子を用いる場合よりも振幅の大きな動きにより研削部を振動させることができる。振動器を超音波振動子とするかモータとするかは、破砕すべきペレットの材料や構造及び組成、粉体の望ましい粉径（粒径）に応じて適宜定めればよい。

図３にモータによって振動器を具現した態様の概念図を示す。図３（ａ）は、モータにより研削部に対して往復動（前後動）を加える態様を示す概念図である。図示するように、研削部（０３０１）はモータ（０３０２）によって往復動（前後動）し、それにより研削部に付勢されるペレット（０３０３）は研削される。また、図３（ｂ）は、モータにより研削部に対して上下動を加える態様を示す概念図である。図示するように、研削部（０３０１）はモータ（０３０２）によって上下動し、それにより研削部に付勢されるペレット（０３０３）は研削される。

ペレットを付勢する弾性体又は直線運動アクチュエータと研削部とは、図２に示したように、噴出口側に研削部を配し、ペレットを挟んで研削部と対向する位置に弾性体が配される位置関係にある場合に限られない。すなわち、噴射口側に弾性体又は直線運動アクチュエータを配し、ペレットを挟んで対向する位置に研削部が配置されるように構成してもよい。なお、弾性体又は直線運動アクチュエータと研削部の配置は、ペレット収納部及びペレット収納部にペレットを収納するための収納口の位置に応じて適宜定めることができ、ペレットの収納のし易さなどを考慮して各部の配置を定めることが望ましい。

本実施形態における粉体生成部を構成するに当たっては、振動数、切込量、送り量を制御することによって、生成される粉体の粒子の大きさを変化させることが可能である。また、振動数やデューティ比を制御することによって、粉体の単位時間当たりの生成量を変化させることも可能である。
<実施形態２：効果>

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。
<<実施形態３>>
<実施形態３：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、粉体生成部が、弾性体によって付勢されたペレットを、ペレットに当接される研削部が回転することで研削する構成であることを特徴とする。
<実施形態３：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなる。ペレット収納部及び噴射口については、実施形態１で説明したところと同様であるので、説明を省略する。また、粉体生成部については、以下に述べる点を除いて、実施形態２で説明したところと同様である。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの「粉体生成部」は、弾性体と、研削部と、回転器と、からなる。「回転器」とは、研削部と連動する部品であって、研削部を回転させる機能を有する。回転器を具現するためには、例えば、モータを用いることができる。

図４は、モータにより研削部を回転させる態様を示す概念図である。図４（ａ）は、一方向に連続して研削部を回転させる態様である。図示するように、研削部（０４０１）はモータ（０４０２）によって一方向に回転し、それにより付勢されるペレット（０４０３）は研削される。また、図４（ｂ）は、研削部が右回転と左回転とを交互に繰り返す態様を示す概念図である。図示するように、研削部（０４０１）はモータ（０４０２）により右回転と左回転を交互に繰り返し、それにより付勢されるペレット（０４０３）は研削される。
<実施形態３：効果>

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。
<<実施形態４>>
<実施形態４：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、加速ガスによって生じる負圧を利用して粉体を噴射することを特徴とする。
<実施形態４：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなり、その他に、加速ガス管と、粉体導出管と、を有する。ペレット収納部、粉体生成部、及び噴射口については、実施形態１で説明したところと同様であるので、説明を省略する。図５を参照する。図５は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの構造を示す概念図である。

「加速ガス管」（０５１２）とは、加速ガスが通過する部品である。加速ガスとは、加速ガス取込口（０５１３）から供給されるガスであって、粉体を噴射口の方向へ向かって加速させる機能を有する。「粉体導出管」（０５１４）とは、噴射口に接続される部品であって、粉体を噴射口まで運搬する機能を有する。なお、加速ガスは、エアー（空気）の他、窒素ガスやヘリウムガスなどの種々のガスである。また、加速ガスを供給するための手段については、例えば、エアーポンプや種々のガスやエアーを充填したガスボンベを用いることができる。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、上記必須の構成要件の他に、粉体生成部を動作させるための粉体生成用駆動部と、粉体生成用駆動部の動力源と、粉体流通路と、供給ガス（０５１５）と、を備えている。

図６を参照する。図６は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースにおける粉体と空気の流れを示す概念図である。まず、加速ガス取込口から供給された加速ガスが粉体導出管に流れ込む。粉体導出管は粉体流通路と結合しているため、粉体流通路内部の空気が加速ガスによって引っ張られ、粉体流通路及び粉体生成部に、負圧が発生する。すると、粉体生成部において生成された粉体が、粉体導出管の方向へ向かって移動し、粉体導出管を通過して噴射口から噴射されることとなる。このように、粉体が負圧によって輸送されることから、管壁に粉体が付着しにくいという効果を得ることができる。

図７は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの他の態様を示す概念図である。図示するように、粉体噴射用ハンドピースはエアーポンプ（０７０７）を備え、エアー取込口（０７１６）からエアーを取込み、加速ガス管（０７１２）に加速ガスを供給するとともに、粉体生成部（０７０３）を経由して粉体流通路（０７０８）に供給ガスを供給する。粉体は供給ガスの流れと加速ガスによる負圧とによって粉体導出管（０７１４）の方向に流通し、粉体導出管を通過して噴射口（０７０４）から噴射されることとなる。なお、この態様におけるエアーポンプをガスボンベに替えて構成してもよい。

図８は、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースにおける噴射口付近の形状の一例を示す図である。噴射口付近の形状は、粉体の噴射に適した形状であれば何ら限定されないが、図８のように構成されることが望ましい。なお、本実施形態の粉体噴射用ハンドピースを歯科治療に用いる場合、角度αが４５°〜９０°となるよう構成することが望ましく、６０°〜９０°となるよう構成することが最も好ましい。
<実施形態４：効果>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースでは、研削された粉体が負圧の働きによって粉体生成部から噴射口までスムーズに運搬され、粉体を継続的かつ効率的に噴射することが可能となる。本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。
<<実施形態５>>
<実施形態５：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、歯科治療を目的として、ハイドロキシアパタイトの粉体を固めたペレットを研削して粉体を生成し、生成した粉体を人の歯にめがけて噴射するために用いられることを特徴とする。
<実施形態５：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなる。粉体生成部については、実施形態１で説明したところと同様であるので、説明を省略する。また、ペレット収納部及び噴射口については、以下に述べる点を除いて、実施形態１で説明したところと同様である。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの「ペレット収納部」は、ハイドロキシアパタイトの粉体を固めたペレットを収納することを特徴とする。「ハイドロキシアパタイト」とは、リン酸カルシウムの一種であって、その高い生体親和性から、医薬品、歯科材料、歯みがき剤、化粧品等に利用されている。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースの「噴射口」は、前記ハイドロキシアパタイトの粉体を人の歯にめがけて噴射するために用いられることを特徴とする。例えば、ユーザは、歯科治療の際にエナメル質の修復・再石灰化や歯垢除去を目的として、粉体生成部にて生成されたハイドロアパタイトの粉体を被治療者の歯にめがけて噴射する、といった具合である。

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースにおいては、噴射口、加速ガス管、及び粉体導出管の直径がいずれも０．１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内となるよう構成することが望ましく、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内となるよう構成することが最も好ましい。
<実施形態５：効果>

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れた粉体噴射用ハンドピースを提供できる。
<<実施形態６>>
<実施形態６：概要>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ガスボンベと電源部とを備えていることから、完全コードレスでの使用が可能であることを特徴とする。
<実施形態６：構成>

本実施形態の粉体噴射用ハンドピースは、ペレット収納部と、粉体生成部と、噴射口と、からなり、その他に、ガスボンベ又はエアーポンプと、電源部と、を有する。ペレット収納部、粉体生成部、及び噴射口については、実施形態１で説明したところと同様であるので、説明を省略する。

「ガスボンベ」とは、気体が充填された部品であって、気体を噴出することによって人工的に空気の流れを作り出し、加速ガスを生成する機能を有する。「エアーポンプ」は、エアーポンプは気体に運動エネルギーを付与し、加速ガスを生成する機能を有する。具体的には、インペラ式やダイヤフラム式やピストン式など種々の方式が存在する。

「電源部」は、前記ガスボンベと、粉体生成部とが動作するために必要となる電源を供給する部位である。具体的には、リチウムバッテリー等が考えられる。なお、電源部は、振動器や回転器、直線運動アクチュエータなどが動作するために必要となる電源を供給するように構成してもよい。
<実施形態６：効果>

本発明によれば、ハンドピース内部でペレットを研削して粉体を生成することが可能な、小型かつ携帯性に優れ、完全コードレスでの使用が可能な粉体噴射用ハンドピースを提供できる。

実施形態１の粉体噴射用ハンドピースの構造を示す概念図 実施形態２の粉体噴射用ハンドピースの粉体生成部の構造を示す概念図 実施形態２の粉体噴射用ハンドピースの振動器の態様を示す概念図 実施形態３の粉体噴射用ハンドピースの回転器の態様を示す概念図 実施形態４の粉体噴射用ハンドピースの構造を示す概念図 実施形態４の粉体噴射用ハンドピースにおける粉体と空気の流れを示す概念図 実施形態４の粉体噴射用ハンドピースの他の態様を示す概念図 実施形態４の粉体噴射用ハンドピースにおける噴射口付近の形状の一例を示す図

０１０１ ペレット収納部
０１０２ ペレット
０１０３ 粉体生成部
０１０４ 噴射口
０１０５ 粉体生成用駆動部
０１０６ 粉体生成用駆動部の動力源
０１０７ エアーポンプ、又はガスボンベ
０１０８ 粉体流通路
０２０９ 弾性体
０２１０ 研削部
０２１１ 振動機
０５１２ 加速ガス管
０５１３ 加速ガス取込口
０５１４ 粉体導出管
０５１５ 供給ガス取込口
０７１６ エアー取込口

Claims (8)

1. ペレットを収納するためのペレット収納部と、
   収納されているペレットに当接される部品により研削して粉体を生成する粉体生成部と、
   粉体生成部にて生成された粉体を噴射する噴射口と、
   噴射口に粉体を噴射口まで運搬する粉体導出管と、
   加速ガスを通す加速ガス管と、
   加速ガス管を通る加速ガスによって生じる負圧を利用して粉体を噴射するために粉体生成部と粉体導出管と、を連結し、粉体生成部の上部にその口が配置される粉体流通路と、
   粉体生成部の粉体流通路の口と異なる軸線上かつ研削されるペレットの下側から供給ガスを粉体生成部に通すための供給ガス管と、
   からなる粉体噴射用ハンドピース。
2. 前記粉体生成部は、
   収納部のペレットを付勢する弾性体と、
   弾性体にて付勢されたペレットに当接される研削部と、
   研削部を振動させる振動器と、
   からなる請求項１に記載の粉体噴射用ハンドピース。
3. 前記粉体生成部は、
   収納部のペレットを付勢する弾性体と、
   弾性体にて付勢されたペレットに当接される研削部と、
   研削部を回転させる回転器と、
   からなる請求項１に記載の粉体噴射用ハンドピース。
4. 前記粉体生成部は、
   収納部のペレットを付勢する直線運動アクチュエータと、
   直線運動アクチュエータにて付勢されたペレットに当接される研削部と、
   研削部を振動させる振動器と、
   からなる請求項１に記載の粉体噴射用ハンドピース。
5. 前記粉体生成部は、
   収納部のペレットを付勢する直線運動アクチュエータと、
   直線運動アクチュエータにて付勢されたペレットに当接される研削部と、
   研削部を回転させる回転器と、
   からなる請求項１に記載の粉体噴射用ハンドピース。
6. 前記ペレットは、ハイドロキシアパタイトの粉体を固めたペレットであり、
   前記噴射口は、前記粉体を人の歯にめがけて噴射するためのものである
   請求項１から５のいずれか一に記載の粉体噴射用ハンドピース。
7. 加速ガスを生成するためのガスボンベと、
   ガスボンベと粉体生成部とに電源を供給する電源部と、
   を有する請求項１から６のいずれか一に記載の粉体噴射用ハンドピース。
8. 加速ガスを生成するためのエアーポンプと、
   エアーポンプと粉体生成部とに電源を供給する電源部と、
   を有する請求項１から６のいずれか一に記載の粉体噴射用ハンドピース。

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