JP6737820B2 - カートリッジ付き歯科用及び／又は外科用機器、並びに対応するカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、医療機器の分野、特に歯科用及び／又は外科用機器の分野に関する。より具体的には、本願は、歯科用及び／又は外科用機器の設計の改善に関する。

本願の文脈において、「機器」という単語は、医師の、特に歯科医又は外科医の任意の作業用器具を指す総称として使用される。同様に、「モータ」という単語は、機械的運動（特に、回転運動、線形運動、振動運動、超音波運動等）を作り出すことが可能な任意の装置を一般的に指し、「ハンドピース」という表現は、そのような機械的運動を伝達する又は変換する装置を総称して指し、そして「ヘッド」という単語は、運動を所定の角度で伝達する要素と、案内要素と、器具を挟持する要素とで構成されるハンドピースの部分を指す。

（空気によって駆動される）「タービン」型の、又は（モータとギヤ伝達とによって駆動される）「コントラアングル」型のハンドピースを備える歯科用及び／又は外科用機器が既に知られている。この２つの場合において、ハンドピースは、原則として、ボールベアリングに通常装着される器具を挟持する（そして駆動する）システムを備える。

器具の挟持システムは極めて高速で回転するため、器具を挟持するこれらのシステムを位置付けする機械精度が、安全性、品質、機器の性能、医師の利便性及び患者の快適さのために本質的に重要となる。

流通している現行のシステムの設計は、ボールベアリングガイド径が同一の穴部（円筒）によって構成されておらず、且つ／又はベアリングに予荷重をかける際の装着がより複雑になるように構成されていることを特徴とする。その結果、現行のシステムは以下の欠陥を有する。
‐（特には整列及び同心性の）幾何学的誤差が、器具の動的な離心性の減少及び振動現象の増加の一因となる。
‐ボールベアリングは通常、器具の軸方向の遊びを取り除くために、ばね要素を介して予荷重をかけられる。その結果、位置ずれによる誤差から、ベアリングへの予荷重の力の分布が不均一となり、ベアリングの劣化を加速させうる。
‐「コントラアングル」型のハンドピースについて、駆動ギヤと従動ギヤとの間の噛み合い性が、一定水準の振動音響品質を保証し、力の伝達のより良好な出力を確保する上で重要である。
‐ボールベアリングガイド穴部がハンドピースのヘッドに直接機械加工されるシステムは、衝撃に対する耐性に極めて影響を受けやすい。特に、ハンドピースのヘッド側への衝撃により、ヘッドの材料が局所的に変形し、ベアリングの径方向の遊びが取り除かれることがある。その結果、ベアリングが完全に劣化してしまうことがある。
‐工程時の衝撃が、機械加工される極めて精密な部品の数及び組立ての複雑さに影響する。
‐（多くの場合のように）アフターサービスが複数の場所で行われるように組織されている場合、摩耗部品（例えばボールベアリング）を交換するのに特殊な器具及び各地での技師の訓練を要する。

特許文献１は、現在知られている解決策を示し且つ前述の欠陥を提示している文献の一例であり、ボールベアリングの整列及び同心性に対する大きな幾何学的誤差が起こりうる。特許文献２では、２つのボールベアリングが２つの異なる穴部に案内されることから、中心不一致の虞が生じ、更に、構成部品の数、装着の運動学、人員の能力、及び特殊な器具に対して、ボールベアリングに予荷重をかけるための幾分複雑な機構を有する。最後に、特許文献３も、構成部品の数、装着の運動学、人員の能力、及び特殊な器具、そして衝撃に対する著しい脆弱性に対する、ボールベアリングに予荷重をかけるための幾分複雑な機構を提示している。

欧州特許第０，５２７，４７３号明細書 欧州特許第１，３７８，２０７号明細書 独国特許第４，３２４，４９３号明細書

従って、本発明の目的は、今日までに知られている機器のこうした欠陥を有さない、新たな歯科用及び／又は外科用機器を提案することである。特に具体的には、本発明の目的は、幾何学的誤差を最大限に抑制すること、ベアリングへの予荷重の力の分布及びベアリングの噛み合い性を改善すること、優れた耐衝撃性を提供すること、機械加工後に装着される精密部品の数を減らすこと、並びに、最後に、アフターサービスに関する柔軟性の改善を可能にする歯科用及び／又は外科用機器を提案することである。

このために、本発明は、本質的には「カートリッジ」内の（又は「カプセル」内の）ヘッドの要素を予め装着することから成り、カートリッジの形状は、運動を伝達する軸の位置付け及び器具を案内して挟持する要素を整列させる軸の位置付けを最適化するように考えられる。同時に、本発明に係るカートリッジは、特殊な器具又は特殊な方法に頼ることなく容易に交換することもできる。

より具体的には、本発明は、独立請求項、従属請求項、及び好適な実施例を提供する説明に記載されている。

本発明の第１の態様によれば、第１の態様は歯科用及び／又は外科用機器に関し、歯科用及び／又は外科用機器のヘッド内に位置する器具ホルダを介して器具を駆動させるモータを備え、器具ホルダは、少なくとも１つの第１ボールベアリングと１つの第２ボールベアリングとによって歯科用及び／又は外科用機器のヘッド内に支持されており、第１ボールベアリング及び第２ボールベアリングが、歯科用及び／又は外科用機器のヘッドに挿入されるカートリッジ内に位置付けられており、カートリッジが、第１ボールベアリング及び第２ボールベアリングの両方を装着して案内するための単一の穴部を備える。

回転部品を支持する２つのボールベアリングを装着して案内するための単一の穴部により、以下に示すように、ベアリングを位置付けする際のいかなる誤差をも最小化し、これらの誤差に存在するいかなる問題をも最小化することが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、第２の態様は、本発明に係る歯科用及び／又は外科用機器のヘッドに挿入できるカートリッジに関し、カートリッジは、
内側穴部及び側面開口部を含むカートリッジケースと、
ロータ、第１ボールベアリング、第２ボールベアリング及び器具ホルダを含むサブアセンブリと
を備える。

機器のヘッドにおける全ての「能動的な」要素を含むことから、このようなカートリッジによって交換が簡単になる。

本発明は、例と図面の参照とを介して与えられる以下の説明を読むことによってよりよく理解されるであろう。

本発明の一実施例に係る歯科用及び／又は外科用機器の概略断面図である。 本発明におけるカートリッジを装着する手順についての模式図である。 本発明におけるカートリッジを装着する手順についての模式図である。 本発明におけるカートリッジを装着する手順についての模式図である。 本発明におけるカートリッジを装着する手順についての模式図である。 本発明におけるカートリッジを装着する手順についての模式図である。 本発明の一実施例に係る歯科用及び／又は外科用機器のヘッドの断面図である。

本発明の一実施例に係る歯科用及び／又は外科用機器１が図１に模式的に表され、その構造の詳細が図２Ａ〜図２Ｅ及び図３に表される。この例は特に、「コントラアングル」回転型の歯科用及び／又は外科用機器に関し、従って、カリエスにより軟化した歯周組織を除去するための歯科ドリルを保持して駆動させるのに使用される機器に関する。この歯科用機器１は特に、後ほどより詳しく説明する本発明の一実施例に係るカートリッジ１０を備える。当然ながら、本発明は、同様の構造を有する外科用機器にも関する。

本発明の重要な目的は、幾何学的誤差が既存の解決策に比して大きく抑制される歯科用及び／又は外科用機器を提供することである。実際、器具（特にドリル）を挟持して案内するシステムを保持するベアリングの機能及び寿命を最適化するために、これらのベアリングは、ベアリング同士の位置ずれ／中心不一致の誤差が最小限となるように装着されていなければならない。

このために、本発明は、同一の穴部に（即ち円筒に）２つのベアリングを装着して案内することを提案し、その結果、幾何学的誤差が最小化され、以下に挙げる他の利点が生じる。逆の場合、各ベアリング表面又は補足部分によってこの相対誤差が倍増することがある。

こうした解決策に到達するように、本発明は、ディフューザと呼ばれるカートリッジケース内にボールベアリングを装着して案内し、且つ、運動を伝達するための要素及び、このカートリッジケース内の器具を案内して挟持するための要素を装着するための、この円筒を形成することを提案する。その後、要素が装着されたカートリッジケースは、しっかりとシールされてから歯科用及び／又は外科用機器のヘッドに挿入される。

図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の一実施例に係るカートリッジを装着する手順を示す。

先ず、カートリッジケース１１が図２Ａに示すように設けられる。このカートリッジケース１１は、内側に円筒形状の穴部８０を含み、更に、カートリッジ１０のロータ２３を（図３に示す）歯科用及び／又は外科用機器１の駆動軸４１に接続するように機能する（矢印にて示される）側面開口部も含む。この円筒形状の穴部８０は、後述する第１ボールベアリング及び第２ボールベアリングの両方を装着して案内するように機能する。

ベアリングを案内するためのベアリング表面８１，８２に加えて、振動吸収継手１２，１３（図２Ｂ参照）を収容する溝部８３，８４も含む穴部８０は、同一の工程の間にこのカートリッジケース１１に機械加工される。その結果、２つのベアリング間の装着後の中心不一致が最小化され、それらのベアリングに対する振動吸収継手１２，１３の圧縮力が均一化される。振動吸収継手１２，１３は、図２Ｂに示す次の工程で、この目的のために設けられた溝部８３，８４に装着される。また、ベアリング１６に予荷重をかけておくためのばねも同様にカートリッジケース１１に装着される。

図２Ｃから分かるように、ロータ２３を含むサブアセンブリ２０が平行に装着される。このサブアセンブリ２０は、２つのボールベアリング２１，２２と、器具（又は器具ホルダ）２４，２５，２７を挟持して案内するための要素とを備える。ロータ２３は外歯（又はギヤ）２６を備える。この外歯２６は、歯科用及び／又は外科用機器１の作動中に、駆動軸４１の対応する歯４２と噛み合うことでこのサブアセンブリ２０を回転駆動させ（図３参照）、同様に器具を駆動させる。この歯２６はロータ２３と一体に形成されてもよいし、又は、別体の部品として実現されてロータ２３に押し付けられてもよい。

組立てられたサブアセンブリ２０が、予め装着された振動吸収継手１２，１３を含むカートリッジケース１１に装着され、カートリッジ１０が形成される。この組立の最後に、カートリッジ１０はナット１８を介して係止される。

図３に、組立てられた状態の歯科用及び／又は外科用機器１のヘッドを示す。カートリッジ１０が、ヘッドの壁部３０によって形成される空きスペースに挿入され、その後、標準的な閉塞機構３１によってヘッド内に閉じ込められることが分かる。また、図３から、（不図示のモータによって駆動される）駆動軸４１の歯（ギヤ）４２がカートリッジ１０の歯２６と噛み合うことで、ボールベアリング２１，２２によって支持されている器具２４，２５，２７を挟持して案内するための要素を回転駆動させることが分かる。この駆動軸４１も同様にボールベアリングに支持されており、これらの内の１つ（参照符号４３）が図３に見られる。

この駆動エネルギの伝達に加えて、駆動軸４１の端部もカートリッジ１０を位置付けして係止するように機能する。実際、図３に見られるように、駆動軸４１の端部は、自身を（図２Ａの矢印にて示される）側面開口部に挿入しており、これにより、正しい位置でカートリッジ１０を閉じ込めることができる。

本発明に係る歯科用及び／又は外科用機器１は、形状の改善及び対応する誤差の抑制に加えて、ベアリングへの予荷重に関する改善も有する。実際、この点は上述した幾何学的誤差と密接に関係している。２つのボールベアリング２１，２２の中心が一致していない場合、予荷重のためにかかる力は各ベアリング２１，２２の構成部品に一様に分布されない。代わりに、この力は構成部品に分配され、各ベアリング２１，２２の劣化を大きく加速させる望まれない制約をもたらすことがある。

更に、カートリッジ１０の代わりに駆動軸４１の端部によって係止することで、本発明に係る歯科用及び／又は外科用機器１における噛み合い性も改善される。実際、２つの伝達軸４１，２３の垂直性は、カートリッジケース（又はディフューザ）１１の機械加工で得られる精度とも関係している。この部品の精度は、結果的には２つの伝達軸４１，２３の相対的な位置付けに直接影響し、これにより、噛み合い性が改善される。当然ながら、伝達軸４１，２３が垂直ではなく、とりわけ機器１をエルゴノミクスの面で改善する目的で及び／又は解剖学的要望に応じる目的で、一方が他方に対して所定角度だけ傾いた歯科用及び／又は外科用機器１を提供することも考えられる。

本発明に係る歯科用及び／又は外科用機器１の他の利点は、耐衝撃性が改善されることである。落としたり落下したりした場合、機器１が接触する部分は、その先端部であることが非常に多い。本発明に係る歯科用及び／又は外科用機器１において、衝撃力は先ずヘッド３０の材料によって（即ち、外側ケーシングによって）吸収され、その後カートリッジ１０自体（従って壁部１１）の材料によって吸収される。従って、実現した解決策によれば、材料の様々な剛性により多層効果を得ることが可能となり、これにより、ボールベアリング２１，２２を破壊しうる変形の伝播を抑制することが可能となる。

また、本発明は、歯科用及び／又は外科用機器１を構成する部品の数を合理化することも提案する。加えて、主要な利点は以下のようになる。
‐ベアリング２１，２２を案内する質、及び伝達軸４１，２３の垂直性の質は、カートリッジケース１１（ディフューザ）の機械加工の精度に依る。その結果、機構の全体的な質は、標準的な機械加工設備で機械加工することが可能な構成部品にかかっている。
‐カートリッジケース（ディフューザ）１１は、この構成部品の設計、材料及び実装に関して最適化できる。
‐ナット２１によってカートリッジ１０を係止することにより、収容可能なサブアセンブリを、組立てるように組み合わせることが可能となる。従って、予荷重がかかるのは一度のみである。
‐組立ての最中、カートリッジ１０は、ディフューザ１１の精密穴部と駆動軸２３のサブアセンブリの外径とによって、（軸方向及び角度方向に）極めて容易に整列される。従って、駆動ギヤ４２と従動ギヤ２６との相対的な位置付けを調整（見直し）する補足的な操作を行わずに、噛み合い性が直ちに保証される。
‐最後に、カートリッジ１０の組立ては、予荷重の機能に関して高い付加価値を引き続き生じさせる。しかし、組立てられた状態でカートリッジ１０を係止することが可能であるという利点により、これらのカートリッジをストックし、アフターサービス用のサブアセンブリとして配送することが可能となる。アフターサービスの技師は、欠陥のあるカートリッジ１０を単に取り外し、最低限の器具を用いて非常に素早く交換することができる。

上記において、本発明を先ず一般的な用語で記述し、次に実践的な実施例を説明する形で記述した。当然ながら、本発明はこれらの実施の態様の説明に限られない。請求項の内容によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、多数の変形及び変更を行うことができることは言うまでもない。

Claims (12)

1. 歯科用及び／又は外科用機器（１）のヘッド内に位置する器具ホルダ（２４，２５，２７）を介して器具を駆動させるモータを備える歯科用及び／又は外科用機器（１）であって、
   前記器具ホルダ（２４，２５，２７）は、少なくとも第１ボールベアリング（２１）と第２ボールベアリング（２２）とによって前記歯科用及び／又は外科用機器（１）の前記ヘッド内に支持され、
   前記第１ボールベアリング（２１）及び前記第２ボールベアリング（２２）は、前記歯科用及び／又は外科用機器（１）の前記ヘッドに挿入されるカートリッジ（１０）内に位置付けられ、
   前記カートリッジ（１０）が、前記第１ボールベアリング（２１）と前記第２ボールベアリング（２２）との両方を装着して案内するための単一の穴部（８０）を備え、
   前記カートリッジ（１０）が、前記穴部（８０）内に前記第１ボールベアリング（２１）及び前記第２ボールベアリング（２２）に予荷重をかけるためのばねを備え、
   前記カートリッジ（１０）が、前記カートリッジ（１０）を一体として係止するためのナット（１８）を備え、
   前記カートリッジ（１０）が、駆動軸（４１）と、前記器具ホルダ（２４，２５，２７）を回転駆動させるロータ（２３）との間を接続するための側面開口部を備え、
   前記カートリッジ（１０）が、前記駆動軸（４１）によって、前記歯科用及び／又は外科用機器（１）の前記ヘッド内に位置付けられて係止されることを特徴とする、歯科用及び／又は外科用機器（１）。
2. 前記穴部（８０）が、円筒形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用及び／又は外科用機器（１）。
3. 前記穴部（８０）が、少なくとも１つの第１溝部（８３）及び１つの第２溝部（８４）を備え、前記第１溝部（８３）が、第１振動吸収継手（１２）を収容するように機能し、第２溝部（８４）が、第２振動吸収継手（１３）を収容するように機能することを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯科用及び／又は外科用機器（１）。
4. 前記第１溝部（８３）及び前記第２溝部（８４）は、前記第１ボールベアリング（２１）と第２ボールベアリング（２２）との間の中心不一致が最小化され、前記第１ボールベアリング（２１）及び前記第２ボールベアリング（２２）に対する前記第１振動吸収継手（１２）及び前記第２振動吸収継手（１３）の圧縮力が均一化されるように設けられることを特徴とする、請求項３に記載の歯科用及び／又は外科用機器（１）。
5. 前記駆動軸（４１）の中心軸線が、前記ロータ（２３）の軸に対して垂直であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯科用及び／又は外科用機器（１）。
6. 前記歯科用及び／又は外科用機器（１）の外側ケーシング（３０）が、前記カートリッジ（１０）の材料とは異なる材料で製造されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の歯科用及び／又は外科用機器（１）。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の歯科用及び／又は外科用機器のヘッドに挿入されるカートリッジ（１０）であって、
   内側穴部（８０）及び側面開口部を有するカートリッジケース（１１）と、
   ロータ（２３）、第１ボールベアリング（２１）、第２ボールベアリング（２２）、及び器具ホルダ（２４，２５，２７）を有するサブアセンブリ（２０）と
   を備える、カートリッジ（１０）。
8. 前記穴部（８０）が、円筒形状を有することを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ（１０）。
9. 前記穴部（８０）が、少なくとも１つの第１溝部（８３）及び１つの第２溝部（８４）を備え、前記第１溝部（８３）が、第１振動吸収継手（１２）を収容するように機能し、第２溝部（８４）が、第２振動吸収継手（１３）を収容するように機能することを特徴とする、請求項７又は８に記載のカートリッジ（１０）。
10. 前記第１溝部（８３）及び前記第２溝部（８４）は、前記第１ボールベアリング（２１）と第２ボールベアリング（２２）との間の中心不一致が最小化され、前記第１ボールベアリング（２１）及び前記第２ボールベアリング（２２）に対する前記第１振動吸収継手（１２）及び前記第２振動吸収継手（１３）の圧縮力が均一化されるように設けられることを特徴とする、請求項９に記載のカートリッジ（１０）。
11. 前記カートリッジ（１０）が、前記駆動軸（４１）と、前記器具ホルダ（２４，２５，２７）を回転駆動させるロータ（２３）との間を接続するための側面開口部を備えることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ（１０）。
12. 前記ロータ（２３）が、前記駆動軸（４１）の対応する歯と噛み合うことが可能な外歯（２６）を備えることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のカートリッジ（１０）。

Images