JP6989479B2 - 歯科用治療装置、およびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドピースのヘッド部に切削工具を保持した歯科用治療装置に関し、特に、歯牙の根管の内壁を切削拡大する歯科用治療装置、およびその駆動方法に関する。

歯科治療において、歯牙の根管を切削拡大する治療が行われることがある。当該治療には、ハンドピースのヘッド部にファイル或いはリーマと称される切削工具を取付けた歯科用治療装置が用いられ、切削工具を駆動することで歯牙の根管を切削拡大している。歯科用治療装置が切削工具を駆動して歯牙の根管を切削拡大する制御には、様々な制御がある。例えば、特許文献１に切削工具の駆動の制御が開示されている。

特許文献１で開示している歯科用治療装置では、回転方向切換スイッチの状態に応じてモータを正転または逆転に駆動して、切削工具の回転を正転（右回り、時計回り）または逆転（左回り、反時計回り）に制御している。また、特許文献１で開示している歯科用治療装置では、切削工具に加わる負荷を検出する負荷トルク検出用抵抗を備え、検出された負荷が予め設定された基準に達するとモータを正転から逆転に切換え、切削工具の回転を正転から逆転へ制御している。

特許第３２６４６０７号公報

特許文献１で開示している歯科用治療装置では、予め設定された基準に対して切削工具に加わる負荷が大きくなると、切削工具の回転を正転から逆転へ切換えて、根管壁への切削工具の刃の食い込みを解除している。そのため、特許文献１の歯科用治療装置では、切削工具の刃の食い込みを解除することで切削工具に加わる負荷を低減して、切削工具の破折を防止している。

しかし、設定された基準が大きいと、大きな負荷が切削工具に加わっても切削工具の回転を正転から逆転へと切換えることができず、根管壁に切削工具の刃が食い込んだ状態で切削工具を正転駆動し続けることになる。そのため、特許文献１の歯科用治療装置では、切削工具の破断角度を超えて切削工具を正転駆動することで、切削工具が破折することになる。

また、設定された基準が小さいと、小さな負荷が切削工具に加わっても切削工具の回転が直ぐに正転から逆転へと切換わることになり、根管壁に切削工具の刃が食い込んだ状態を解消することができても、根管壁を切削することができない逆転駆動を頻繁に繰り返すことになる。そのため、特許文献１の歯科用治療装置では、切削工具の破折を防止することはできるが、切削工具の駆動において逆転駆動の割合が高くなり切削効率が低下することになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、切削工具を駆動する歯科用治療装置において、切削効率の低下を抑えつつ、切削工具の破折を防止することが可能な歯科用治療装置、およびその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明に係る歯科用治療装置は、ハンドピースのヘッド部に保持した切削工具を切削方向に回転させる正転駆動と、非切削方向に回転させる逆転駆動とを行うことができる駆動部と、切削工具を駆動する駆動部を制御する制御部と、切削工具に加わる負荷を検出する負荷検出部と、駆動部が駆動した切削工具の回転量を、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、回転方向により符号を変えて累積した累積回転量を算出する累積回転量算出部とを備え、制御部は、１回の駆動の回転量が予め定められた第１回転量に至るまで、負荷検出部での結果に関わらず切削工具の駆動を正転駆動で継続し、第１回転量まで切削工具を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が予め定められた第２回転量の逆転駆動に切換え、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、累積回転量算出部で算出した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、切削工具の捻じれを解消するための予め定められた制御を行う。

本発明に係る歯科用治療装置の駆動方法は、ハンドピースのヘッド部に保持された切削工具を駆動する駆動部を備える歯科用治療装置の駆動方法であって、駆動部は、ヘッド部に保持した切削工具を切削方向に回転させる正転駆動と、非切削方向に回転させる逆転駆動とを行うことができ、制御部は、切削工具を駆動する駆動部を制御し、駆動部が駆動した切削工具の回転量を、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、回転方向により符号を変えて累積した累積回転量を算出し、１回の駆動の回転量が予め定められた第１回転量に至るまで、切削工具に加わる負荷を検出する負荷検出部での結果に関わらず切削工具の駆動を正転駆動で継続し、第１回転量まで切削工具を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が予め定められた第２回転量の逆転駆動に切換え、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、切削工具の回転量を累積した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、駆動パターンに変更し、変更した駆動パターンでは、１回の駆動の回転量が予め定められた第３回転量に至るまで、負荷検出部での結果に関わらず切削工具の駆動を正転駆動で継続し、第３回転量まで切削工具を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が第３回転量より大きい予め定められた第４回転量の逆転駆動に切換える。

本発明に係る歯科用治療装置は、制御部が累積回転量算出部で算出した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、切削工具の捻じれを解消するための予め定められた制御を行うので、切削効率の低下を抑えつつ、切削工具の破折を防止することが可能となる。

本実施の形態１に係る根管治療器の駆動を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態１に係る根管治療器に用いる駆動パターンを説明するための図である。 切削工具のメーカおよび直径と破折角度との関係を説明するための図である。 切削工具のメーカおよび直径と破断トルクとの関係を説明するための図である。 本実施の形態１に係る根管治療器の外観の構成を示す概略図である。 本実施の形態１に係る根管治療器の機能の構成を示すブロック図である。 本実施の形態１に係る根管治療器の回路構成を示す回路図である。 切削工具の回転方向を示した模式図である。 図５に示す表示部に設ける液晶表示パネルの表示例を示す図である。 根管治療器において切削工具に加わるトルクと歯牙の位置との関係を説明するための図である。 本実施の形態１に係る根管治療器において切削工具に加わるトルクと歯牙の位置との関係を説明するための図である。 比較対象の根管治療器において切削工具に加わるトルクと歯牙の位置との関係を説明するための図である。 本実施の形態２に係る根管治療器の駆動を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態２の変形例に係る根管治療器の駆動を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態３に係る根管治療器の駆動を説明するための概略図である。 コードレスタイプの根管治療器の構成を示す概略図である。

（概要）
歯牙の根管を切削拡大する治療は、人により根管が湾曲している程度や根管が石灰化して閉塞している状況などが異なっており、非常に難しい治療である。歯科用治療装置である根管治療器を用いて根管を切削拡大する場合において、切削工具が破折するメカニズムとして主にサイクル疲労（Cycle Fatigue）による破折、ねじれ疲労（Torsional Fatigue）による破折、および、それらの組み合わせによる破折が考えられる。特に、ねじれ疲労による破折（以下、単にねじれ破折ともいう）は、根管壁に切削工具の刃が食い込み、この食い込み部分で切削工具が拘束された状態で、さらに切削工具を無理に回転させることで切削工具がねじられて破折する現象である。

この切削工具が拘束された状態から切削工具がねじられて破折する可能性がある角度（以下、単に破折角度ともいう）は、切削工具の材質や形状などにより異なる。しかし、同じ切削工具であれば、破折角度よりも小さい角度の範囲内で駆動する限り、ねじれ破折が生じる可能性は低い。また、根管治療器で使用する切削工具の内、最も小さい破折角度よりも小さい基準回転角度の範囲内で駆動する限り、ねじれ破折の可能性は低い。基準回転角度は、破折角度を超えないように設定することで、ねじれ破折による切削工具の破折を防止することができる。具体的に、基準回転角度には、根管治療器で使用する切削工具の種類に応じた破折角度、または根管治療器で使用する切削工具の内、最も小さい破折角度に基づいて設定される。例えば、ある切削工具の破折角度が４７０度であれば、マージンを考慮して３６０度を基準回転角度として設定される。基準回転角度は、切削工具の破折角度を基に各メーカーが検討・設定する量であり、切削工具の破折角度よりも小さい、または半分程度の角度を設定してもよい。

根管壁に切削工具の刃が食い込み、切削工具が拘束された状態で切削工具を正転駆動すると切削工具に加わる負荷が大きくなる。根管治療器では、切削工具に加わる負荷が基準値（基準負荷）以上になると、切削工具の刃の食い込みを解消するために切削工具を逆転駆動する駆動が行われる。基準値は、切削工具に破断が生じる可能性がある負荷（破断トルク）を大きく超えないように設定することで、ねじれ破折による切削工具の破折を防止することができる。具体的に、基準値には、根管治療器で使用する切削工具の種類に応じた破断トルク、または根管治療器で使用する切削工具の内、最も小さい破断トルクに基づいて設定される。例えば、ある切削工具の破断トルクが５４ｇ・ｃｍであれば、マージンを考慮して５０ｇ・ｃｍを基準値として設定される。

しかし、根管治療器は、設定した基準値が小さいと、小さな負荷が切削工具に加わっても切削工具の回転が直ぐに正転から逆転へと切換わることになり、根管壁に切削工具の刃が食い込んだ状態を解消することができても、根管壁を切削することができない逆転駆動を頻繁に繰り返すことになる。そのため、根管治療器は、切削工具の破折を防止することはできるが、切削工具の駆動において逆転駆動の割合が高くなり切削効率が低下することになる。

逆に、根管治療器は、設定した基準値が大きいと、大きな負荷が切削工具に加わっても切削工具の回転を正転から逆転へと切換えることができず、根管壁に切削工具の刃が食い込んだ状態で切削工具を正転駆動し続けることになる。そのため、根管治療器は、切削工具に破断トルク以上の負荷が加わり、切削工具の破断角度を超えて切削工具を正転駆動することになるので、切削工具の破折を防止することができない。

そこで、本発明に係る根管治療器では、切削工具の破断トルクに応じた基準値を設定した上で、切削工具の累積回転角度（累積回転量）が破折角度を超えない基準回転角度内となるように駆動を制御することで、破断トルクを超えた駆動の累積回転角度が基準回転角度を超えないようにして切削効率の低下を抑えつつ、切削工具の破折を防止している。なお、累積回転角度は、正転駆動の回転角度を正の値、逆転駆動の回転角度を負の値とし、それらの和を計数した値である。

（実施の形態１）
［歯科用治療装置の駆動］
次に、本実施の形態１に係る歯科用治療装置である根管治療器の駆動について説明する。図１は、本実施の形態１に係る根管治療器１００の駆動を説明するためのフローチャートである。図２は、本実施の形態１に係る根管治療器１００に用いる駆動パターンを説明するための図である。なお、本実施の形態１に係る根管治療器１００は、後述する図５〜図７に示す根管治療器１００の構成を有しているものとして以下説明する。

まず、根管治療器１００の駆動を開始した場合、制御部１１は、正転方向に１８０度、切削工具５を回転する駆動パターンの正転駆動を行う（ステップＳ１１）。制御部１１は、正転方向に１８０度、切削工具５を駆動した後、負荷検出部で切削工具５に加わる負荷が基準値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。つまり、制御部１１は、切削工具５に加わる負荷が基準値を超えた状態であっても正転方向に１８０度、切削工具５を回す。このことで、切削工具５は、正転方向に１８０度回転する間、根管壁（切削対象物）を確実に切削することができる。切削工具５に加わる負荷が基準値以下の場合（ステップＳ１２でＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、正転方向に１８０度、切削工具５を回転する駆動パターンの正転駆動を繰返す（図１に示す駆動パターンａ）。つまり、制御部１１は、図２（ａ）に示すように正転方向に切削工具５を連続して回転する駆動パターンａで駆動を制御する。なお、図２では、正転方向の回転を実線の矢印で、逆転方向の回転を破線の矢印でそれぞれ示している。

切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部１１は、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動（ステップＳ１１〜Ｓ１４）を行う中で、累積回転角度が３６０度（基準回転角度）以上か否かを判断する（ステップＳ１３）。累積回転角度が３６０度より小さい場合（ステップＳ１３でＮＯ）、制御部１１は、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する逆転駆動を行う（ステップＳ１４）。制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、正転方向に１８０度、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンによる駆動を繰返す（図１に示す駆動パターンｂ）。つまり、制御部１１は、図２（ｂ）に示すように正転方向に１８０度、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンｂで駆動を制御する。

累積回転角度は、駆動パターンｂを１回行う毎に、正転方向（１８０度）＋逆転方向（−９０度）＝９０度分だけ増加することになる。そのため、累積回転角度は、４回目の駆動パターンｂを実行した時点で３６０度以上となる。累積回転角度が３６０度以上の場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部１１は、逆転方向に１８０度、切削工具５を回転する逆転駆動を行う（ステップＳ１５）。つまり、制御部１１は、駆動パターンｂ（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）で切削工具５を駆動し、累積回転量が基準回転量以上になったので、駆動パターンを駆動パターンｃ（ステップＳ１５〜ステップＳ１８）に変更する。なお、駆動パターンｃに変更するとき、制御部１１は、駆動パターンｂで設定されている回転角度などのパラメータを、駆動パターンｃで設定される回転角度などのパラメータに書き換える処理が行われている。また、この変更のタイミングで根管治療機器１００を使用する術者へ、駆動パターンの変更を知らせる制御を行う。例えば、報知部１７によってブザー音を出力させても良く、表示部１６によってその旨の表示をさせても良い。

次に、制御部１１は、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動（ステップＳ１５〜Ｓ１８）を行う中で、累積回転角度が（−３６０度）以下か否かを判断する（ステップＳ１６）。累積回転角度が（−３６０度）より大きい場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部１１は、正転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンの正転駆動を行う（ステップＳ１７）。制御部１１は、正転方向に９０度、切削工具５を駆動した後、負荷検出部で切削工具５に加わる負荷が基準値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１８）。切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部１１は、処理をステップＳ１５に戻す。制御部１１は、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、逆転方向に１８０度、正転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンによる駆動を繰返す（図１に示す駆動パターンｃ）。つまり、制御部１１は、図２（ｃ）に示すように逆転方向に１８０度、正転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンｃで駆動を制御する。

累積回転角度が（−３６０度）以下の場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、処理をステップＳ１１に戻す。制御部１１は、駆動パターンｃ（ステップＳ１５〜ステップＳ１８）で切削工具５を駆動し、累積回転量が基準回転量以上になったので、駆動パターンを駆動パターンｂ（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を戻す。なお、駆動パターンｂに戻すとき、制御部１１は、駆動パターンｃで設定されている回転角度などのパラメータを、駆動パターンｂで設定される回転角度などのパラメータに書き換える処理を行う。累積回転角度は、駆動パターンｃを１回行う毎に、正転方向（９０度）＋逆転方向（−１８０度）＝（−９０度）分だけ増加することになる。そのため、累積回転角度は、４回目の駆動パターンｃを実行した時点で（−３６０度）以下（累積回転角度の絶対値が基準回転角度以上）となる。つまり、制御部１１は、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、累積回転角度の絶対値が３６０度を超える毎に、駆動パターンｂと駆動パターンｃとを切換えて駆動を制御している。

そのため、根管治療器１００では、切削工具５に基準値より大きい負荷が加わった状態であっても、破折角度を超えない範囲で駆動を継続するため、切削工具５に基準値より大きい負荷が加わるたびに逆転駆動する制御に比べて、切削効率の低下を抑えつつ、切削工具の破折を防止することが可能となる。

切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１８でＮＯ）、制御部１１は、停止操作を受付けたか否かを判断する（ステップＳ１９）。停止操作を受付けた場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、制御部１１は、切削工具５を回転する駆動を終了する。一方、停止操作を受付けていない場合（ステップＳ１９でＮＯ）、制御部１１は、処理をステップＳ１１に戻す。

ここで、切削工具の種類と破折角度との関係を説明する。図３は、切削工具のメーカおよび直径と破折角度との関係を説明するための図である。図３では、Ａ社〜Ｆ社、＃１５（直径０．１５ｍｍ）〜＃４０（直径０．４０ｍｍ）のそれぞれの破折角度が示されている。切削工具の材質や形状は各社により異なり、同じ大きさの切削工具であっても破折角度は異なっている、例えば、細い＃１５の切削工具では、Ｂ社が６４０度で、Ｃ社は１２１０度となっており大きく異なっている。

図３において、Ａ社＃３０の切削工具、およびＥ社＃２０の切削工具の破折角度が、５１０度となっている。つまり、当該切削工具の先端を拘束して無理やり５１０度、回転させようとするとねじ切れる可能性がある。図２（ａ）や図２（ｂ）で示したように累積回転角度が正の値の駆動パターンａ，ｂで切削工具を連続駆動した場合、切削工具の先端が食い込んだまま累積回転角度が５１０度を超えることになり、切削工具がねじれ破折する。

また、切削工具の種類と破断トルクとの関係を説明する。図４は、切削工具のメーカおよび直径と破断トルクとの関係を説明するための図である。図４では、Ａ社〜Ｆ社、＃１５（直径０．１５ｍｍ）〜＃４０（直径０．４０ｍｍ）のそれぞれの破断トルクが示されている。切削工具の材質や形状は各社により異なり、同じ大きさの切削工具であっても破断トルクは異なっている、例えば、細い＃１５の切削工具では、Ａ社が１１ｇ・ｃｍで、Ｅ社は２１ｇ・ｃｍと２倍程度異なっている。

図４において、Ａ社＃３０の切削工具、およびＥ社＃３０の切削工具の破断トルクが、５４ｇ・ｃｍとなっている。つまり、当該切削工具の先端を拘束して無理やり５４ｇ・ｃｍの負荷を加えると切削工具が破断する可能性がある。そのため、基準値は、マージンを考慮して５０ｇ・ｃｍと設定する。

切削工具のねじれ破折を防止するための駆動として、切削工具に加わる負荷がある基準値より大きくなった場合に反転させる駆動が知られているが、本実施の形態１に係る根管治療器１００では、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きくなった場合でも、累積回転角度が所定の範囲内であれば切削工具５を駆動することが可能である。つまり、本実施の形態１での制御は、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きくなった場合、逆転駆動を含む駆動パターンｂと駆動パターンｃとを切換えて、累積回転角度が所定の範囲内となるような制御している。ここで、所定の範囲とは、累積回転角度が少なくとも破折角度を超えない範囲とする。

［歯科用治療装置の構成］
次に、本実施の形態１に係る歯科用治療装置の構成について説明する。本実施の形態１に係る歯科用根管治療のハンドピースを組み込んだ根管拡大及び根管長測定システムを含む根管治療器である。しかし、本発明に係る歯科用治療装置は、根管治療器に限定されるものではなく、同様の構成を有する歯科用治療装置について適用することができる。また、根管長測定システムを含む根管治療器として説明するが、根管拡大のみの根管治療器であってもよい。

図５は、本実施の形態１に係る根管治療器の外観の構成を示す概略図である。図６は、本実施の形態１に係る根管治療器の機能の構成を示すブロック図である。図５に示す根管治療器１００は、歯科用根管治療のためのハンドピース１、モータユニット６、制御ボックス９を含んでいる。

歯科用根管治療のハンドピース１は、ヘッド部２と、ヘッド部２に連接される細径のネック部３と、該ネック部３に連接され手指によって把持される把持部４とを備えている。そして、把持部４の基部には、ヘッド部２に保持される切削工具５（ファイル或いはリーマなど）を回転駆動させるためのモータユニット６が着脱自在に接続される。ハンドピース１にモータユニット６が連結された状態で歯科用のインスツルメント１０を構成する。

モータユニット６は、図６に示すようにマイクロモータ７を内蔵し、該マイクロモータ７へ電源を供給する電源供給用リード線７１および、後述する根管長測定回路１２へ信号を伝送する信号用リード線８などを内装するホース６１を介して、制御ボックス９に連結してある。ここで、信号用リード線８は、モータユニット６及びハンドピース１内を経て切削工具５と電気的に導通し、電気信号を伝達する導電体の一部である。なお、切削工具５は、根管長測定回路１２の一方の電極となる。

制御ボックス９は、制御部１１、比較回路１１０、根管長測定回路１２、モータドライバ１３、設定部１４、操作部１５、表示部１６、報知部１７および累積回転角度算出部８０などを備えている。なお、制御ボックス９には、図５に示すように、本体側部にインスツルメント１０を不使用時に保持するためのホルダ１０ａを取付けてある。また、制御ボックス９には、フートコントローラ１８を制御部１１に連結し、リード線１９を根管長測定回路１２に連結してある。リード線１９は、制御ボックス９から引き出されているが、ホース６１の途中から分岐するように引き出してもよい。リード線１９の先端には、患者の唇に掛けられる口腔電極１９ａを電気的に導通する状態で取付けてある。なお、口腔電極１９ａは、根管長測定回路１２の他方の電極となる。

制御部１１は、根管拡大及び根管長測定システム全体の制御を行うもので、主要部はマイクロコンピュータで構成されている。制御部１１には、比較回路１１０、根管長測定回路１２、モータドライバ１３、設定部１４、操作部１５、表示部１６、報知部１７およびフートコントローラ１８を接続してある。制御部１１は、切削対象物を切削する切削工具５の回転方向を制御している。具体的に、制御部１１は、駆動シーケンスに従い、切削工具５を正転方向（時計回り（右回りともいう）方向）に回転させる正転駆動、および切削工具５を逆転方向（反時計回り（左回りともいう）方向）に回転させる逆転駆動のいずれかの制御を行う。ここで、切削工具の回す方向（時計回り方向や反時計回り方向）は、ヘッド部２に取付ける切削工具５の側から切削工具５の先端方向を向いた場合を基準に考えるものとする。さらに、制御部１１は、時計回りの回転角度、回転速度、あるいは回転角速度（回転数）、反時計回りの回転角度、回転速度、あるいは回転角速度（回転数）、繰り返し数のそれぞれのパラメータを変更して、切削工具５を回転させる駆動の制御を行うことができる。

ここで、回転角度は、切削工具５を時計回り方向または反時計回り方向に回す大きさを表す回転量であり、回転回数や回転角速度（回転数）を一定にした場合の回転時間（駆動期間ともいう）などで規定してもよい。また、回転角度は、駆動電流量やトルク量などの切削工具５の駆動に関連する量で規定してもよい。なお、本明細書の説明では回転角度を用いて説明するが、回転回数と置き換えてもよい。たとえば、切削工具５の回転回数を２分の１回転とすることと、切削工具５が１８０度回転することとは同じことである。また、切削工具５の回転速度が１２０回毎分と一定の場合に切削工具５を０．２５秒駆動することと、切削工具５が１８０度回転することとは同じことである。厳密には切削工具やモータのかかる負荷によって、例えば制御上の回転時間と実際の回転角度とは対応関係を補正しなければならない場合があるが、補正量は極めて小さく本発明の実施においては無視することができる。

比較回路１１０は、切削工具５に加わる負荷を検出するために必要な構成であり、当該負荷の検出が必要な場合に選択して設けることが可能な構成である。比較回路１１０は、モータドライバ１３により切削工具５を時計回り方向または反時計回り方向に回転させているいずれかの時点で、負荷の比較を行うことが可能である。具体的に、比較回路１１０は、切削工具５を時計回り方向または反時計回り方向に所定の回転角度（例えば１８０度）回転させた後に、切削工具５に加わる負荷と基準負荷とを比較することができる。さらに、比較回路１１０は、所定の回転角度（例えば１８０度）回転している間に検出した負荷の最大値、平均値、または検出した複数の負荷の値のうちの少なくとも一つの値を切削工具５に加わる負荷として、基準負荷と比較してもよい。

根管長測定回路１２は、切削工具５の先端の根管内での位置を検出するために必要な構成であり、当該位置の検出が必要な場合に選択して設けることが可能な構成である。根管長測定回路１２は、歯牙の根管内に挿入した切削工具５を一方の電極、患者の唇に掛けた口腔電極１９ａを他方の電極として閉回路を構成する。そして、根管長測定回路１２は、切削工具５と口腔電極１９ａとの間に測定電圧を印加し、切削工具５と口腔電極１９ａとの間のインピーダンスを計測することによって、歯牙の根尖位置から切削工具５の先端までの距離を測定することができる。切削工具５の先端が根尖位置に到達したことを根管長測定回路１２が検出したとき、切削工具の挿入量、すなわち根管口から切削工具の先端までの距離を根管長とすることができる。なお、切削工具５と口腔電極１９ａとの間のインピーダンスを計測して、根管長を測定する電気的根管長測定方法は公知のものであり、実施の形態１に係る根管治療器１００には、公知になっているすべての電気的根管長測定方法を適用することができる。

モータドライバ１３は、電源供給用リード線７１を介してマイクロモータ７に接続し、制御部１１からの制御信号に基づいて、マイクロモータ７に供給する電源を制御している。モータドライバ１３は、マイクロモータ７に供給する電源を制御することで、マイクロモータ７の回転方向、回転数および回転角度など、つまり切削工具５の回転方向、回転数および回転角度などを制御することができる。なお、主にマイクロモータ７およびモータドライバ１３により駆動部を構成している。

設定部１４は、切削工具５の回転方向、回転数および回転角度などを制御する基準を設定する。また、設定部１４は、切削工具５に加わる負荷と比較回路１１０おいて比較する切換基準（駆動シーケンス、または駆動パターンのパラメータを切換えるための基準）、基準負荷、タイミングなどを設定する。さらに、設定部１４は、根管長測定回路１２を用いて予め根尖位置を基準位置、根尖位置から所定距離にある位置を切換位置（駆動シーケンス、または駆動パターンのパラメータを切換えるための基準）としてそれぞれ設定したりすることができる。なお、根管治療器１００は、設定部１４に予め基準位置を設定しておくことで、切削工具５の先端がこの基準位置に達したとき、切削工具５の回転方向、回転数および回転角度のパラメータを変更することができる。

操作部１５は、切削工具５の回転数および回転角度のパラメータを設定する他、根管長測定を行うか否かの選択なども設定することができる。また、操作部１５は、駆動シーケンス、または駆動パターンの切換え、正転駆動と逆転駆動との切換えや、正転駆動とツイスト駆動との切換えを手動で行うことができる。

表示部１６は、後述するように根管内での切削工具５の先端の位置や切削工具５の回転方向、回転数および回転角度などを表示する。さらに、報知部１７が術者（使用者）に対して報知するための情報を、表示部１６に表示することもできる。

報知部１７は、現在、制御部１１で行っている切削工具５の駆動状態を、光、音や振動などにより報知する。具体的に、報知部１７は、切削工具５の駆動状態を報知するために、必要に応じてＬＥＤ（Light Emitting Diode），スピーカーや振動子などを設け、正転方向の駆動と逆転方向の駆動とで発光するＬＥＤの色を変えたり、スピーカーから出力する音を変えたりする。なお、報知部１７は、表示部１６で、術者に対して切削工具５の駆動状態を表示することができる場合、ＬＥＤ，スピーカーや振動子など別途設けなくてもよい。

フートコントローラ１８は、マイクロモータ７による切削工具５の駆動制御を足踏操作によって行う操作部である。なお、マイクロモータ７による切削工具５の駆動制御は、フートコントローラ１８に限定されるものではなく、ハンドピース１の把持部４に操作スイッチ（図示せず）を設け、この操作スイッチとフートコントローラ１８とを併用して切削工具５の駆動制御を行うようにしてもよい。また、たとえば、フートコントローラ１８の足踏操作がなされている状態で、さらに切削工具５が根管内に挿入されたことを根管長測定回路１２が検出したことで、切削工具５の回転を開始するようにしてもよい。

累積回転角度算出部８０は、駆動パターンにおいて回転方向毎に累積回転角度を算出する算出部である。累積回転角度算出部８０では、正転駆動の回転角度を正の値、逆転駆動の回転角度を負の値とし、それらの和を計数した値を累積回転角度として算出している。また、累積回転角度算出部８０では、駆動パターンが切換わるごとに算出した値をリセットする。例えば、累積回転角度算出部８０は、駆動パターンｂでの累積回転角度が３６０度であると算出した後に駆動パターンｃに切換わった場合、算出した累積回転角度が０度にリセットされる。なお、後述する根管長測定回路１２が、切削工具５が根管内から引き抜かれた、または切削工具５の先端の根管内での位置が予め定められた位置まで引き上げられたと検出した場合、累積回転角度算出部８０は、累積回転角度を０度にリセットしてもよい。

なお、根管治療器１００の制御ボックス９は、歯科用診療台の側部に設置するトレーテーブルやサイドテーブル上に載置して使用する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、トレーテーブルやサイドテーブル内に制御ボックス９を組込んだ構成であってもよい。

次に、切削工具５の駆動制御を行う根管治療器１００の回路構成について、さらに詳しく説明する。図７は、本実施の形態１に係る根管治療器１００の回路構成を示す回路図である。図７に示す根管治療器１００には、切削工具５の駆動制御に関わるマイクロモータ７、制御部１１、比較回路１１０、根管長測定回路１２、モータドライバ１３、および設定部１４の部分について図示してある。

さらに、モータドライバ１３は、トランジスタスイッチ１３ａ、トランジスタドライバ回路１３ｂ、回転方向切換スイッチ１３ｃ、および負荷検出用抵抗１３ｄを含んでいる。なお、回転方向切換スイッチ１３ｃは、リレー素子として説明するが、ＦＥＴなどの半導体のスイッチ素子でモータ駆動回路を構成してもよい。設定部１４は、基準負荷設定用の可変抵抗１４ａ、デューティ設定用の可変抵抗１４ｂ、および基準位置設定用の可変抵抗１４ｃを含んでいる。なお、設定部１４には、比較回路１１０において検出した負荷と基準負荷とを比較するタイミングを示す回転角度（または回転時間）を設定する構成なども含まれるが、当該構成については図７に図示していない。また、図７に示す根管治療器１００には、主電源２０およびメインスイッチ２１に接続してある。切削工具５は、図示していないが適宜の歯車機構等を介してマイクロモータ７に保持してある。

トランジスタドライバ回路１３ｂは、制御部１１のポート１１ａから出力する制御信号で作動し、トランジスタスイッチ１３ａのオン・オフを制御してマイクロモータ７を駆動する。マイクロモータ７は、回転方向切換スイッチ１３ｃの状態に応じて時計回り方向または反時計回り方向に回転する。制御部１１のポート１１ａから出力する制御信号が、たとえば一定の周期で繰返されるパルス波形である場合、そのパルス波形の幅、すなわちデューティ比は、設定部１４のデューティ設定用の可変抵抗１４ｂによって調整される。マイクロモータ７は、このデューティ比に対応した回転数で切削工具５を駆動する。

回転方向切換スイッチ１３ｃは、制御部１１のポート１１ｂから出力する制御信号で、切削工具５を時計回り方向に駆動するか、反時計回り方向に駆動するかを切換える。制御部１１は、ポート１１ｃに入力される負荷検出用抵抗１３ｄの電流量（または電圧値）に基づき、切削工具５に加わる負荷を検出する。そのため、負荷検出用抵抗１３ｄは、切削工具５に加わる負荷を検出する負荷検出部として機能している。なお、負荷検出部は、負荷検出用抵抗１３ｄの電流量（または電圧値）に基づいて切削工具５に加わる負荷を検出する構成に限定されるものではなく、たとえば切削工具５の駆動部分にトルクセンサを設けて切削工具５に加わる負荷を検出する構成など別の構成であってもよい。検出される負荷は、たとえば切削工具５に加わるトルク値に制御部１１で換算され、表示部１６に表示される。また、比較回路１１０では、制御部１１で換算されたトルク値と、基準負荷設定用の可変抵抗１４ａを用いて設定したトルク値とを比較している。もちろん、比較回路１１０は、トルク値に換算せずに負荷検出用抵抗１３ｄの電流量（または電圧値）と可変抵抗１４ａの電流量（または電圧値）とを直接比較する構成でもよい。

さらに、制御部１１は、根管長測定回路１２で測定した根管長をポート１１ｄに入力する。そのため、根管長測定回路１２は、切削工具５の先端の根管内での位置を検出する位置検出部として機能している。また、制御部１１は、負荷検出部で検出した切削工具５に加わる負荷をポート１１ｅから比較回路１１０へ出力し、比較回路１１０が基準負荷と比較した比較結果をポート１１ｅから入力する。そのため、比較回路１１０は、負荷検出部で検出した負荷と基準負荷とを比較する負荷比較部として機能している。なお、制御部１１は、上記アナログ回路で説明した構成を、ひとつのマイクロコンピュータにソフトウェアとしてまとめてもよい。

図８は、切削工具５の回転方向を示した模式図である。図８に示す切削工具５の回転方向では、ヘッド部２に取付ける切削工具５の側から切削工具５の先端方向を向いて切削工具５を右回りに回転させる時計回り方向５ａの方向の駆動と、左回りに回転させる反時計回り方向５ｂの方向の駆動とが図示されている。なお、予め定められた回転角度で時計回り方向５ａに切削工具５を回転させる駆動と、予め定められた回転角度で反時計回り方向５ｂに切削工具５を回転させる駆動とを交互に行う駆動が、ツイスト駆動である。

次に、図５に示す表示部１６に設ける液晶表示パネルの表示について説明する。図９は、図５に示す表示部１６に設ける液晶表示パネルの表示例を示す図である。

図９に示す表示部１６は、液晶表示パネルであり、測定した根管長を詳細に表示するための多数の要素を含むドット表示部５２と、根管長を複数のゾーンに分けて段階的に表示するためのゾーン表示部５４と、各ゾーンの境界を示す境界表示部５６と、根尖までの到達率を表示する到達率表示部５８とが設けてある。

ドット表示部５２は、切削工具５の先端が根尖に近づくにつれ、上から下に向かって要素が順に表示されるようになっている。目盛「ＡＰＥＸ」の位置が根尖の位置を表わし、当該目盛まで要素が到達したとき、切削工具５の先端が根尖の位置にほぼ到達したことを示す。

また、表示部１６には、負荷検出部（負荷検出用抵抗１３ｄ、図７参照）で検出した負荷を表示するための多数の要素を含むドット表示部６０と、負荷を複数のゾーンに分けて段階的に表示するためのゾーン表示部６２とが設けてある。ドット表示部６０は、負荷検出部で検出した負荷が大きくなるに従って、上から下に向かって要素が順に表示される。

たとえば、ドット表示部６０には、歯牙を切削しているときに加わる切削工具５の負荷を、斜線で示した要素６０ａで表示する。なお、ドット表示部６０は、表示が頻繁に切換わるのを防ぐため、ピークホールド機能を有し、所定時間内に検出した負荷の最大値を一定時間表示するようにしてもよい。

また、ドット表示部６０には、設定部１４（図７参照）で設定した基準負荷に対応する要素６０ｂを表示してもよい。要素６０ｂをドット表示部６０に表示することで、基準負荷に対して、負荷検出部で検出した負荷にどの程度マージンが存在しているのかを視覚化することができる。

さらに、表示部１６には、切削工具５の回転数や切削工具５に加わる負荷を数値で表示する数値表示部６４と、切削工具５の回転の向き（時計回り方向、反時計回り方向）および切削工具５の回転数の大小を表示する回転表示部６８とが設けてある。

［歯科用治療装置の駆動の具体例］
次に、本実施の形態１に係る歯科用治療装置である根管治療器１００の駆動の具体例について説明する。図１０は、根管治療器１００において切削工具５に加わるトルクと歯牙５０の位置との関係を説明するための図である。図１１は、本実施の形態１に係る根管治療器１００において切削工具５に加わるトルクと歯牙５０の位置との関係を説明するための図である。図１２は、比較対象の根管治療器において切削工具５に加わるトルクと歯牙５０の位置との関係を説明するための図である。

まず、図１０には、根尖位置から６ｍｍまでの根管を含む歯牙５０の断面図が図示されている。図中左側から切削工具５を挿入して根尖に至るまで根管を拡大する場合、根管の湾曲具合により各位置での切削工具５に加わるトルク（負荷）が異なる。具体的に、切削工具５に加わるトルクは、０ｍｍから２ｍｍまで上昇し２ｍｍで約７０ｇ・ｃｍとなる。その後、切削工具５に加わるトルクは、２ｍｍから４ｍｍまで下降し４ｍｍで約３０ｇ・ｃｍとなる。さらに、切削工具５に加わるトルクは、４ｍｍから根尖位置の６ｍｍまで上昇する。

本実施の形態１に係る根管治療器１００では、基準値として５０ｇ・ｃｍを設定し、図１に示す駆動を行った場合の切削工具５に加わるトルクの変化を図１１に示している。図１１では、基準値の５０ｇ・ｃｍを超えた場合、正転方向に１８０度、切削工具５を駆動した後に、逆転方向に９０度、切削工具５の駆動（図１に示すステップＳ１４）に切換えることで切削工具５に加わるトルクを低減している。その後、根管治療器１００は、正転方向に１８０度、切削工具５を回す駆動（図１に示すステップＳ１１）に戻す。このとき、切削工具５に加わるトルクが基準値の５０ｇ・ｃｍを超えていても、正転方向に１８０度回転するまで正転駆動を継続するので、切削工具５に加わるトルクが図１０に示す曲線に沿って変化する。つまり、本実施の形態１に係る根管治療器１００では、正転方向に１８０度、切削工具５を駆動している間、図１０に示すトルク制御を行っていない駆動と同じように根管壁を切削することができる。

一方、比較対象の根管治療器では、基準値として５０ｇ・ｃｍを設定し、切削工具５に加わるトルクが基準値を超えた時点で、逆転駆動に切換わる場合の切削工具５に加わるトルクの変化を図１２に示している。図１２では、基準値の５０ｇ・ｃｍを超えて時点で、逆転方向に切削工具５を駆動することで切削工具５に加わるトルクを低減している。その後、比較対象の根管治療器は、切削工具５に加わるトルクが基準値以下となった場合に正転駆動に戻す。このとき、切削工具５に加わるトルクが基準値の５０ｇ・ｃｍを超えると、また逆転方向に切削工具５を駆動することになる。そのため、比較対象の根管治療器では、基準値の５０ｇ・ｃｍを超える部分について、切削工具５に加わるトルクが図１０に示す曲線に沿って駆動することができない。つまり、比較対象の根管治療器では、基準値の５０ｇ・ｃｍを超える部分で切削工具５を駆動できず、図１０に示すトルク制御を行っていない駆動のように根管壁を切削することができない。

図１１に示す切削工具５に加わるトルクの変化と、図１２に示す切削工具５に加わるトルクの変化とを比較することで分かるように、本実施の形態１に係る根管治療器１００では、図１に示す駆動を行うことで切削効率の低下を抑えることができる。

以上のように、本実施の形態１に係る根管治療器１００は、ハンドピース１のヘッド部２に保持した切削工具５を切削方向に回転させる正転駆動と、非切削方向に回転させる逆転駆動とを行うことができる駆動部と、切削工具５を駆動する駆動部を制御する制御部１１と、切削工具５に加わる負荷を検出する負荷検出部と、駆動部が駆動した切削工具５の回転角度（回転量）を、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、回転方向毎に累積した累積回転角度を算出する累積回転角度算出部８０とを備えている。制御部１１は、１８０度（予め定められた第１回転量）に至るまで、負荷検出部での結果に関わらず切削工具５の駆動を正転駆動で継続し、１８０度まで切削工具５を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具５に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具５の駆動を９０度（予め定められた第２回転量）に至るまで逆転駆動に切換える。制御部１１は、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転角度が基準回転角度以上になった場合に、切削工具の捻じれを解消するための予め定められた制御を行う。そのため、本実施の形態１に係る根管治療器１００では、制御部１１は、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転角度が基準回転角度以上になった場合に、切削工具の捻じれを解消するための予め定められた制御を行うので、切削効率の低下を抑えつつ、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。

以上のように、本実施の形態１に係る根管治療器１００の駆動方法では、１８０度に至るまで、切削工具５に加わる負荷を検出する負荷検出部での結果に関わらず切削工具５の駆動を正転駆動で継続し、１８０度まで切削工具５を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具５に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具５の駆動を９０度に至るまで逆転駆動に切換え、正転駆動と逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、切削工具５の回転量を累積した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、駆動パターンに変更し、変更した駆動パターンでは、９０度に至るまで、負荷検出部での結果に関わらず切削工具５の駆動を正転駆動で継続し、９０度まで切削工具５を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具５に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具５の駆動を１８０度に至るまで逆転駆動に切換える。

予め定められた制御は、９０度（予め定められた第３回転量）に至るまで、負荷検出部での結果に関わらず切削工具５の駆動を正転駆動で継続し、９０度まで切削工具５を正転駆動したときに負荷検出部で検出した切削工具５に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、切削工具５の駆動を１８０度（予め定められた第４回転量）に至るまで逆転駆動に切換える駆動パターンに変更する制御であってもよい。これにより、根管治療器１００は、累積回転角度が基準回転角度の範囲内となるように駆動パターンに変更することができ、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。なお、第４回転量は、第３回転量より大きい回転角度である。さらに、正転駆動の第３回転量は、逆転駆動の第２回転量の９０度同じ回転量である場合に限定されず、異なる回転量でもよく、０（ゼロ）度も含まれる。また、逆転駆動の第３回転量は、正転駆動の第２回転量の１８０度同じ回転量である場合に限定されず、異なる回転量でもよく、０（ゼロ）度も含まれる。

制御部１１は、変更した駆動パターンで切削工具５を駆動し、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転角度の絶対値が基準回転角度以上になった場合、駆動パターンを戻す。これにより、根管治療器１００は、累積回転角度が基準回転角度の範囲内となるように駆動パターンを繰返し変更することができ、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。

予め定められた制御は、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転角度がゼロまたはゼロの近傍となるように正転駆動または逆転駆動を行っても、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転角度が基準回転角度より小さくなるように正転駆動または逆転駆動を行ってもよい。これにより、根管治療器１００は、累積回転角度が基準回転角度の範囲内となるように駆動パターンに変更することができ、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。なお、累積回転角度がゼロとなるように正転駆動または逆転駆動を行うと記載したが、必ずしも累積回転角度がゼロである必要はなく、ゼロを目標に正転駆動または逆転駆動を行う制御も含まれる。たとえば、予め定められた制御は、累積回転角度がゼロの近傍の範囲となるように正転駆動または逆転駆動を行う。ここで、ゼロの近傍とは、たとえば、正転方向または逆転方向に約１０度までの角度である。切削工具５の駆動において、正転方向または逆転方向に約１０度程度の偏差が累積されても、切削工具５が破折するまでの時間内に切削工具５の捻じれが解除される可能性が高い。また、切削工具５が破折するまでの時間内に切削工具５を引き上げる操作を術者が行う可能性があり、累積回転角度が厳密にゼロになる必要はない。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る根管治療器１００では、累積回転角度を算出し、この累積回転角度に基づいて駆動パターンを切換えていた。しかし、駆動パターンに含まれる正転駆動および逆転駆動の回転角度が一定であれば、駆動パターンの動作回数に基づいて駆動パターンを切換えても、実施の形態１に係る制御と同様の制御を行うことができる。つまり、駆動パターンの動作回数に基づいて累積回転角度を算出して、駆動パターンを切換える制御であると考えることもできる。そこで、本実施の形態２に係る根管治療器では、駆動パターンの動作回数に基づいて駆動パターンを切換える制御について説明する。図１３は、本実施の形態２に係る根管治療器１００の駆動を説明するためのフローチャートである。なお、本実施の形態２に係る根管治療器１００でも、図５〜図７に示した実施の形態１に係る根管治療器１００と同じ構成を用いるため、同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

まず、根管治療器１００の駆動を開始した場合、制御部１１は、正転方向に１８０度、切削工具５を回転する駆動パターンの正転駆動を行う（ステップＳ１１）。制御部１１は、正転方向に１８０度、切削工具５を駆動した後、負荷検出部で切削工具５に加わる負荷が基準値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。切削工具５に加わる負荷が基準値以下の場合（ステップＳ１２でＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、正転方向に１８０度、切削工具５を回転する駆動パターンの正転駆動を繰返す（図１３に示す駆動パターンａ）。つまり、制御部１１は、図２（ａ）に示すように正転方向に切削工具５を連続して回転する駆動パターンａで駆動を制御する。

切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部１１は、駆動パターンｂの動作を連続４回行った否かを判断する（ステップＳ１３ａ）。駆動パターンｂの動作を連続４回行っていない場合（ステップＳ１３ａでＮＯ）、制御部１１は、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する逆転駆動を行う（ステップＳ１４）。制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、正転方向に１８０度、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンによる駆動を繰返す（図１３に示す駆動パターンｂ）。つまり、制御部１１は、図２（ｂ）に示すように正転方向に１８０度、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンｂで駆動を制御する。

駆動パターンｂの動作を連続４回行った場合、正転方向（１８０度）の駆動×４回、逆転方向（−９０度）の駆動×４回行うことになる。そのため、累積回転角度は、正転方向（１８０度）×４回＋逆転方向（−９０度）×４回＝３６０度となる。つまり、ステップＳ１３ａでは、正転駆動および逆転駆動の駆動回数に基づいて累積回転角度を算出することで、累積回転角度が３６０度以上か否かを判断する（ステップＳ１３）と同等の処理を行っている。駆動パターンｂの動作を連続４回行った場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）、制御部１１は、逆転方向に１８０度、切削工具５を回転する逆転駆動を行う（ステップＳ１５）。つまり、制御部１１は、駆動パターンｂ（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）で切削工具５を駆動し、累積回転量が基準回転量以上になったので、駆動パターンを駆動パターンｃ（ステップＳ１５〜ステップＳ１８）に変更する。なお、駆動パターンｃに変更するとき、制御部１１は、駆動パターンｂで設定されている回転角度などのパラメータを、駆動パターンｃで設定される回転角度などのパラメータに書き換える処理を行う。

次に、制御部１１は、駆動パターンｃの動作を連続４回行った否かを判断する（ステップＳ１６ａ）。駆動パターンｃの動作を連続４回行っていない場合（ステップＳ１６ａでＮＯ）、制御部１１は、逆転方向に９０度、切削工具５を回転する正転駆動を行う（ステップＳ１７）。制御部１１は、正転方向に９０度、切削工具５を駆動した後、負荷検出部で切削工具５に加わる負荷が基準値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１８）。切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部１１は、処理をステップＳ１５に戻す。制御部１１は、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、逆転方向に１８０度、正転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンによる駆動を繰返す（図１に示す駆動パターンｃ）。つまり、制御部１１は、図２（ｃ）に示すように逆転方向に１８０度、正転方向に９０度、切削工具５を回転する駆動パターンｃで駆動を制御する。

駆動パターンｃの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１６ａでＹＥＳ）、制御部１１は、ステップＳ１９で停止操作を受付けない限り、処理をステップＳ１１に戻す。制御部１１は、駆動パターンｃ（ステップＳ１５〜ステップＳ１８）で切削工具５を駆動し、累積回転量が基準回転量以上になったので、駆動パターンを駆動パターンｂ（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を戻す。なお、駆動パターンｂに戻すとき、制御部１１は、駆動パターンｃで設定されている回転角度などのパラメータを、駆動パターンｂで設定される回転角度などのパラメータに書き換える処理を行う。駆動パターンｃの動作を連続４回行った場合、逆転方向（−１８０度）の駆動×４回、正転方向（９０度）の駆動×４回行うことになる。そのため、累積回転角度は、逆転方向（−１８０度）×４回＋正転方向（９０度）×４回＝（−３６０度）となる。つまり、ステップＳ１６ａでは、正転駆動および逆転駆動の駆動回数に基づいて累積回転角度を算出することで、累積回転角度が（−３６０度）以下（累積回転角度の絶対値が基準回転角度以上）か否かを判断する（ステップＳ１６）と同等の処理を行っている。制御部１１では、切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合、駆動パターンｂ，ｃの動作の回数が連続４回を超えないように、駆動パターンｂと駆動パターンｃとを切換えて駆動を制御している。

そのため、根管治療器１００では、切削工具５に基準値より大きい負荷が加わった状態であっても、破折角度を超えない範囲となる駆動パターンｂ，ｃの動作回数で駆動を継続するため、切削工具５に基準値より大きい負荷が加わるたびに逆転駆動する制御に比べて、切削効率の低下を抑えつつ、切削工具の破折を防止することが可能となる。

切削工具５に加わる負荷が基準値より大きい場合（ステップＳ１８でＮＯ）、制御部１１は、停止操作を受付けたか否かを判断する（ステップＳ１９）。停止操作を受付けた場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、制御部１１は、切削工具５を回転する駆動を終了する。一方、停止操作を受付けていない場合（ステップＳ１９でＮＯ）、制御部１１は、処理をステップＳ１１に戻す。

（変形例）
本実施の形態２に係る根管治療器１００では、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）、駆動パターンｃに切換える構成について説明した。しかし、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合に行われる動作は、駆動パターンの切換えのみに限定されない。本変形例では、駆動パターンの切換え以外の動作について説明する。図１４は、本実施の形態２の変形例に係る根管治療器１００の駆動を説明するためのフローチャートである。なお、本実施の形態２の変形例に係る根管治療器１００でも、図５〜図７に示した実施の形態１に係る根管治療器１００と同じ構成を用いるため、同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。また、図１４に示す本変形例のフローチャートにおいて、図１３に示した本実施の形態２のフローチャートと同じステップには同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図１４（ａ）に示すフローチャートでは、ステップＳ１１〜ステップＳ１４を含む駆動パターンｂの処理が記載されており、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）の処理が図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）に記載されている。

具体的に、図１４（ｂ）では、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）、制御部１１は、駆動を停止する（ステップＳ１５ｂ）。これにより、切削工具５が破折角度に至る前に駆動を停止することができるため、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。

図１４（ｃ）では、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）、制御部１１は、警告を報知する（ステップＳ１５ｃ）。例えば、制御部１１は、報知部１７のＬＥＤやスピーカーから警告を示す光や音を発するように制御したり、表示部１６に破折を注意する警告を表示するように制御したりする。なお、術者は、当該警告のタイミングでハンドピース１を引き上げる（ペッキングモーション）ことで、切削工具５の刃が根管壁に食い込んでいるのを解消するタイミングとして利用してもよい。図１４（ｃ）では、ステップＳ１５ｃの処理後にステップＳ１９に戻しているが、ステップＳ１５ｃの処理後に駆動を停止させてもよい。

図１４（ｄ）では、駆動パターンｂの動作を連続４回行っている場合（ステップＳ１３ａでＹＥＳ）、制御部１１は、切削工具５を逆転方向に駆動する（ステップＳ１５ｄ）。例えば、制御部１１は、逆転方向に３６０度、切削工具５を回転する逆転駆動を行う。駆動パターンｂの動作を連続４回行った場合、切削工具５の刃が根管壁に食い込んだ状態で正転方向に３６０度回転しているため、逆転方向に３６０度回転させることで切削工具５の刃の根管壁への食い込みを解消することができる。図１４（ｄ）では、ステップＳ１５ｃの処理後にステップＳ１９に戻しているが、ステップＳ１５ｃの処理後に駆動を停止させてもよい。

以上のように、本実施の形態２に係る根管治療器１００では、累積回転角度算出部８０が、正転駆動および逆転駆動の駆動回数に基づいて累積回転角度を算出する。そのため、本実施の形態２に係る根管治療器１００では、累積回転角度自体をカウントすることなく、累積回転角度が基準回転角度の範囲内となるように駆動を制御することができる。

予め定められた制御は、切削工具５の駆動を停止する制御であってもよい。これにより、根管治療器１００は、ねじれ破折による切削工具５の破折をより確実に防止することができる。

根管治療器１００は、使用者に対して報知する報知部１７をさらに備えており、予め定められた制御が、累積回転角度算出部８０が算出した累積回転量が基準回転量以上になった旨を報知する制御であってもよい。これにより、根管治療器１００は、術者に切削工具５の破折の注意を促すことができる。

予め定められた制御は、累積回転角度算出部８０で算出した累積回転量が基準回転量以上になった回転方向と逆方向に、切削工具５を駆動する制御であってもよい。これにより、根管治療器１００は、切削工具５の刃の根管壁への食い込みを解消することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１，２に係る根管治療器１００では、切削工具５の根管での位置に関わらず同じ駆動を行う制御について説明した。しかし、これに限られず、根管治療器は、歯牙の根管を複数の領域に分け、その領域に応じて基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータを変更する制御を行ってもよい。図１５は、本実施の形態３に係る根管治療器の駆動を説明するための概略図である。なお、本実施の形態３に係る根管治療器１００でも、図５〜図７に示した実施の形態１に係る根管治療器１００と同じ構成を用いるため、同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図１５に示す歯牙５０では、根管口から根尖に至る根管をＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域の順に３つの領域に分けている。以下の例では、領域に応じて正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度を変更する場合について説明する。まず、制御部１１は、切削工具５の先端がＡ領域内にある場合、図１や図１３の駆動パターンｂを、正転方向に２７０度、逆転方向に９０度で切削工具５を回転する駆動として制御し、図１や図１３の駆動パターンｃを、正転方向に９０度、逆転方向に２７０度で切削工具５を回転する駆動として制御する。つまり、根管口に近いＡ領域では、根管も太く、湾曲も少ないため、制御部１１は、切削効率を高くするため正転方向の回転角度を大きくして切削工具５を駆動する。

次に、制御部１１は、切削工具５の先端がＢ領域内にある場合、図１や図１３の駆動パターンｂを、正転方向に１８０度、逆転方向に９０度で切削工具５を回転する駆動として制御し、図１や図１３の駆動パターンｃを、正転方向に９０度、逆転方向に１８０度で切削工具５を回転する駆動として制御する。Ｂ領域では、根管も次第に細くなり、湾曲が生じ始めるが、根尖位置まで距離があるため、制御部１１は、切削効率を考慮しつつ正転方向の回転角度を小さくして切削工具５を駆動する。

次に、制御部１１は、切削工具５の先端がＣ領域内にある場合、図１や図１３の駆動パターンｂを、正転方向に９０度、逆転方向に９０度で切削工具５を回転する駆動として制御し、図１や図１３の駆動パターンｃを、正転方向に９０度、逆転方向に１８０度で切削工具５を回転する駆動として制御する。根尖に近いＣ領域では、根管も細く、湾曲も大きいため、制御部１１は、切削効率よりも切削工具５への負担を軽減し正転方向の回転角度を逆転方向の回転角度よりも小さくして切削工具５を駆動する。

なお、制御部１１は、切削工具５の先端が位置する領域に応じて、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度を変更する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、制御部１１は、切削工具５の先端が位置する領域に応じて、基準値、基準回転角度、および駆動パターンを変更してもよい。

以上のように、本実施の形態３に係る根管治療器１００は、電気的根管長測定で得られる切削工具５の先端の根管内での位置を検出する根管長測定回路１２をさらに備え、制御部１１が、根管長測定回路１２で検出した位置に応じて、基準負荷、基準回転角度、第１回転量、第２回転量、第３回転量、および第４回転量のうち少なくとも一つの値を変更してもよい。これにより、根管治療器１００は、切削工具５の先端の根管内での位置に応じた適切な制御を行うことが可能となり、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止することができる。

なお、制御部１１は、根管長測定回路１２で検出した位置が基準位置（例えば、根尖位置）に達した場合、逆転駆動または停止動作となる駆動に制御してもよい。これにより、誤って根尖位置より先に切削工具５が進むことを防止することができる。

（変形例）
実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、ハンドピース１が、ホース６１を介して、制御ボックス９に連結されている構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コードレスタイプの根管治療器として構成してもよい。図１６は、コードレスタイプの根管治療器の構成を示す概略図である。図１６に示すコードレスタイプの根管治療器は、ハンドピース１の把持部４にバッテリーパック、マイクロモータ及び制御ボックスに相当する制御系を組み込み、各種操作部を把持部４の表面に設けてある。さらに、コードレスタイプの根管治療器には、把持部４に表示部１６が設けてある。そのため、術者は、視線を大きく変えることなく、切削工具５を切削方向に駆動しているのか、非切削方向に駆動しているのか、現在の切削工具５の位置はどの程度か、切削工具５にかかっている負荷はどの程度か、回転数はいくらか、といった情報を確認することができる。図示していないが、口腔電極１９ａ用のリード線１９を把持部４より導出するよう構成してもよい。

また、実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、切削工具５を駆動する動力源にマイクロモータ７を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エアモータなどの別の駆動源であってもよい。

さらに、実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、ヘッド部２に保持した切削工具５の種類に関わらず同じ駆動を行う制御について説明した。しかし、これに限られず、根管治療器１００は、ヘッド部２に保持した切削工具５の種類に応じて基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータを変更する制御を行ってもよい。ヘッド部２に保持した切削工具５の種類の選択方法として、例えば、表示部１６に表示された切削工具５の種類のうちから切削工具５の種類を選択する。また、術者が、切削工具５の種類を選択しなくても、切削工具５に設けた識別情報（電子タグなど）により、根管治療器１００が、ヘッド部２に保持した切削工具５の種類を認識して、自動で切削工具５の種類を選択するようにしてもよい。

また、実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータなどの値を記憶したレシピから選んでパラメータを設定する構成でもよい。例えば、設定部１４は、患者の性別や身長などを選択することで予め定められたレシピからパラメータなどの値を自動的に設定する構成でもよい。また、設定部１４は、術者の好みのパラメータなどの値を予めレシピとして記憶させたり、患者毎に最適なパラメータなどの値を予めレシピとして記憶させたりする構成でもよい。

さらに、実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、破折角度や破断トルクの値を入力することで、当該値に応じて基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータの値を設定する構成でもよい。

また、実施の形態１〜３に係る根管治療器１００では、制御部１１において基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータの値のうち少なくとも一つの値を変更することができるようにしてもよい。例えば、術者が、操作部１５を操作して基準値、基準回転角度、正転駆動の回転角度、および逆転駆動の回転角度などのパラメータの値を自由に入力できるような仕様であってもよい。なお、このような仕様の場合、制御部１１は、ねじれ破折による切削工具５の破折を防止する観点から、入力したパラメータを所定の範囲を超えないように制限する機能を設けてもよい。

なお、正転駆動の回転角度は、少なくとも、９０度、１２０度、１５０度、及び、１８０度の何れか一つの近傍であり、逆転駆動の回転角度は、少なくとも、２０度、３０度、５０度、９０度、１２０度、及び、１５０度の何れか一つの近傍であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ハンドピース、２ ヘッド部、３ ネック部、４ 把持部、５ 切削工具、６ モータユニット、７ マイクロモータ、８ 信号用リード線、９ 制御ボックス、１０ インスツルメント、１０ａ ホルダ、１１ 制御部、１１ａ〜１１ｄ ポート、１２ 根管長測定回路、１３ モータドライバ、１３ａ トランジスタスイッチ、１３ｂ トランジスタドライバ回路、１３ｃ 回転方向切換スイッチ、１３ｄ 負荷検出用抵抗、１４ 設定部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 可変抵抗、１５ 操作部、１６ 表示部、１７ 報知部、１８ フートコントローラ、１９ リード線、１９ａ 口腔電極、２０ 主電源、２１ メインスイッチ、５２，６０ ドット表示部、５４，６２ ゾーン表示部、５６ 境界表示部、５８ 到達率表示部、６０ａ 要素、６１ ホース、６４ 数値表示部、６８ 回転表示部、７１ 電源供給用リード線、８０ 累積回転角度算出部、１００ 根管治療器、１１０ 比較回路。

Claims (19)

1. ハンドピースのヘッド部に保持した切削工具を切削方向に回転させる正転駆動と、非切削方向に回転させる逆転駆動とを行うことができる駆動部と、
   前記切削工具を駆動する前記駆動部を制御する制御部と、
   前記切削工具に加わる負荷を検出する負荷検出部と、
   前記駆動部が駆動した前記切削工具の回転量を、前記正転駆動と前記逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、回転方向により符号を変えて累積した累積回転量を算出する累積回転量算出部とを備え、
   前記制御部は、
   １回の駆動の回転量が予め定められた第１回転量に至るまで、前記負荷検出部での結果に関わらず前記切削工具の駆動を前記正転駆動で継続し、前記第１回転量まで前記切削工具を前記正転駆動したときに前記負荷検出部で検出した前記切削工具に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、前記切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が予め定められた第２回転量の前記逆転駆動に切換え、
   前記正転駆動と前記逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、前記累積回転量算出部で算出した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、前記切削工具の捻じれを解消するための予め定められた制御を行う、歯科用治療装置。
2. 前記予め定められた制御は、前記切削工具の駆動を停止する制御である、請求項１に記載の歯科用治療装置。
3. 使用者に対して報知する報知部をさらに備え、
   前記予め定められた制御は、前記累積回転量算出部が算出した累積回転量が前記基準回転量以上になった旨を報知する制御である、請求項１に記載の歯科用治療装置。
4. 前記予め定められた制御は、前記累積回転量算出部で算出した累積回転量が基準回転量以上になった回転方向と逆方向に、前記切削工具を駆動する制御である、請求項１に記載の歯科用治療装置。
5. 前記予め定められた制御は、１回の駆動の回転量が予め定められた第３回転量に至るまで、前記負荷検出部での結果に関わらず前記切削工具の駆動を前記正転駆動で継続し、前記第３回転量まで前記切削工具を前記正転駆動したときに前記負荷検出部で検出した前記切削工具に加わる負荷が前記基準負荷以上になった場合に、前記切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が前記第３回転量より大きい予め定められた第４回転量の前記逆転駆動に切換える駆動パターンに変更する制御である、請求項１に記載の歯科用治療装置。
6. 前記制御部は、変更した前記駆動パターンで前記切削工具を駆動し、前記累積回転量算出部で算出した累積回転量の絶対値が前記基準回転量以上になった場合、前記駆動パターンを戻す、請求項５に記載の歯科用治療装置。
7. 前記予め定められた制御は、前記累積回転量算出部で算出した累積回転量がゼロまたはゼロの近傍となるように前記正転駆動または前記逆転駆動を行う、請求項１に記載の歯科用治療装置。
8. 前記予め定められた制御は、前記累積回転量算出部で算出した累積回転量が前記基準回転量より小さくなるように前記正転駆動または前記逆転駆動を行う、請求項１に記載の歯科用治療装置。
9. 前記制御部は、前記基準負荷、前記基準回転量、前記第１回転量、および前記第２回転量のうち少なくとも一つの値を変更することができる、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
10. 前記制御部は、前記基準負荷、前記基準回転量、前記第１回転量、前記第２回転量、前記第３回転量、および前記第４回転量のうち少なくとも一つの値を変更することができる、請求項５に記載の歯科用治療装置。
11. 前記第１回転量は、少なくとも、９０度、１２０度、１５０度、および、１８０度の何れか一つの近傍であり、第２回転量は、少なくとも、２０度、３０度、５０度、９０度、１２０度、および、１５０度の何れか一つの近傍である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
12. 前記基準回転量は、前記切削工具の破断角度に基づいて設定される値である、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
13. 前記制御部は、
    前記切削工具の種類に応じて、前記基準回転量を変更することができる、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
14. 電気的根管長測定で得られる前記切削工具の先端の根管内での位置を検出する位置検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記位置検出部で検出した位置に応じて、前記基準負荷、前記基準回転量、前記第１回転量、および前記第２回転量のうち少なくとも一つの値を変更する、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
15. 電気的根管長測定で得られる前記切削工具の先端の根管内での位置を検出する位置検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記位置検出部で検出した位置に応じて、前記基準負荷、前記基準回転量、前記第１回転量、前記第２回転量、前記第３回転量、および前記第４回転量のうち少なくとも一つの値を変更する、請求項５に記載の歯科用治療装置。
16. 前記制御部は、前記位置検出部で検出した位置が基準位置に達した場合、前記逆転駆動または停止動作となる駆動に制御する、請求項１４または請求項１５に記載の歯科用治療装置。
17. 前記累積回転量算出部は、前記正転駆動および前記逆転駆動の駆動回数に基づいて累積回転量を算出する、請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の歯科用治療装置。
18. 前記累積回転量算出部は、前記位置検出部が、前記切削工具が根管内から引き抜かれた、または前記切削工具の先端の根管内での位置が予め定められた位置まで引き上げられたと検出した場合、算出した累積回転量をゼロにリセットする、請求項１４または請求項１５に記載の歯科用治療装置。
19. ハンドピースのヘッド部に保持された切削工具を駆動する駆動部を備える歯科用治療装置の駆動方法であって、
    前記駆動部は、前記ヘッド部に保持した前記切削工具を切削方向に回転させる正転駆動と、非切削方向に回転させる逆転駆動とを行うことができ、
    制御部は、前記切削工具を駆動する前記駆動部を制御し、
    前記駆動部が駆動した前記切削工具の回転量を、前記正転駆動と前記逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、回転方向により符号を変えて累積した累積回転量を算出し、
    １回の駆動の回転量が予め定められた第１回転量に至るまで、前記切削工具に加わる負荷を検出する負荷検出部での結果に関わらず前記切削工具の駆動を前記正転駆動で継続し、前記第１回転量まで前記切削工具を前記正転駆動したときに前記負荷検出部で検出した前記切削工具に加わる負荷が基準負荷以上になった場合に、前記切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が予め定められた第２回転量の前記逆転駆動に切換え、
    前記正転駆動と前記逆転駆動とを繰り返す駆動を行う中で、前記切削工具の回転量を累積した累積回転量が基準回転量以上になった場合に、駆動パターンに変更し、
    変更した前記駆動パターンでは、１回の駆動の回転量が予め定められた第３回転量に至るまで、前記負荷検出部での結果に関わらず前記切削工具の駆動を前記正転駆動で継続し、前記第３回転量まで前記切削工具を前記正転駆動したときに前記負荷検出部で検出した前記切削工具に加わる負荷が前記基準負荷以上になった場合に、前記切削工具の駆動を１回の駆動の回転量が前記第３回転量より大きい予め定められた第４回転量の前記逆転駆動に切換える、歯科用治療装置の駆動方法。

Images