KR20060056902A

KR20060056902A - 광원을 갖는 초음파 치과용 기구

Info

Publication number: KR20060056902A
Application number: KR1020057025141A
Authority: KR
Inventors: 하임 레비
Original assignee: 디스커스 덴탈 임프레션스 인코포레이티드
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-05-25
Also published as: CA2530426A1; CN1812749A; JP2007524469A; WO2005002458A3; AU2004253548C1; US7104794B2; EP1638475A2; AU2004253548B2; US20050032017A1; WO2005002458A2; BRPI0411372A; CA2530426C; AU2004253548A1; EP1638475A4

Abstract

초음파 치과용 인서트는 하나 이상의 광원(101)을 갖는다. 제 1 트랜스듀서(108)는 초음파 진동을 발생시킨다. 접속 본체(103)는 근접 단부 및 팁(102)이 부착된 원심 단부를 갖는다. 근접 단부는 제 1 트랜스듀서(108)에 부착되어 초음파 진동을 그것으로부터 수용하고 원심 단부에 부착된 팁(102)을 향하여 초음파 진동을 전달한다. 제 2 트랜스듀서(99)는 접속 본체(103)에 거의 근접 배치되고 초음파 진동에 따라 접속 본체(103)의 일부의 이동에 응하여 전압 신호를 발생시킨다. 팁(102)에 거의 근접한 하나 이상의 광원(101)은 제 2 트랜스듀서(99)에 접속되고 제 2 트랜스듀서(99)로부터 전압 신호를 수용하여 광을 발생시킨다. 초음파 치과용 인서트는 초음파 진동을 발생시키는 제 1 트랜스듀서(108)에 전자기 에너지를 공급하는 핸드피스로 삽입될 수 있다.

초음파 치과용 인서트, 트랜스듀서, 핸드 그립, 보빈

Description

광원을 갖는 초음파 치과용 기구{ULTRASONIC DENTAL TOOL HAVING A LIGHT SOURCE}

본 발명은 초음파 치과용 기구, 특히 광원를 갖는 초음파 치과용 기구에 관한 것이다.

치과 전문의들은 스케일링, 치근막의 치료, 근관 치료법, 기타 등등의 치아의 치료 및 처치를 위하여 초음파 치과용 기구를 사용한다. 초음파 치과용 기구는 전형적으로 케이블을 통하여 일단부(즉, 근접 단부)에서 전기 에너지원 및 유체원에 결합된 핸드피스(handpiece)를 포함한다. 케이블은 유체(예컨대, 물)를 제공하는 호스 및 전기 에너지를 제공하는 도체를 포함한다.

핸드피스의 타단부(즉, 원심 단부)는 교환가능한 인서트와 이 인서트에 유지되는 트랜스듀서(예컨대, 자기 변형 트랜스듀서)를 수용하는 개구부를 갖는다. 트랜스듀서는 인서트의 근접 단부로부터 핸드피스의 공동 내부로 연장된다. 초음파 진동 팁(tip)은 인서트의 원심 단부로부터 연장된다.

구강은 작업하기에 작은 공간이므로, 최상의 상태하에서 구강의 모든 영역을 제대로 보는 것은 흔히 어렵다. 치과 전문의가 작업 영역을 명확히 볼 수 없을 때, 고통을 수반하는 실수가 더 많이 발생한다. 초음파 주파수에서 진동하는 흔히 날카 로운 기구는 연조직(잇몸 조직 등)을 상당히 손상시켜 출혈과 고통을 발생시킬 수 있다.

치과 전문의가 환자의 구강내에서 초음파 치과용 기구를 사용하는 동안, 작업 영역에 다가오는 크고 초점이 갖추어진 램프는 치과 전문의가 구강 내의 한정된 공간에서 작업하기 위하여 환자쪽으로 가깝게 기댈 때 흔히 어두워진다. 갑작스럽게 어두워진 영역은 정확히 작업하기에 더 어렵다. 작은 실수와 상해가 생길 수 있다.

따라서, 작업 영역(즉, 환자의 구강)으로 직접 광을 가져올 수 있는 초음파 치과용 기구를 제공하는 것이 바람직하다. 현재의 초음파 치과용 기구에 이미 사용된 에너지원을 이용하여 상기 광이 제공될 수 있다면, 회로의 복잡성과 에너지의 요구가 감소될 것이다.

본 발명의 전형적인 실시예에 있어서, 초음파 치과용 인서트는 하나 이상의 광원을 갖는다. 초음파 치과용 인서트는 초음파 진동을 발생시키는 제 1 트랜스듀서를 포함한다. 또한, 초음파 치과용 인서트는 근접 단부 및 팁이 부착된 원심 단부를 갖는 접속 본체를 포함한다. 상기 근접 단부는 제 1 트랜스듀서에 부착되어 초음파 진동을 그것으로부터 수용하고 원심 단부에 부착된 팁을 향하여 초음파 진동을 전달한다.

제 2 트랜스듀서는 접속 본체에 거의 근접한 인서트상에 배치되고 초음파 진동에 따라 접속 본체의 일부의 이동에 응하여 전압 신호를 발생시킨다. 팁에 거의 근접한 하나 이상의 광원은 제 2 트랜스듀서에 접속되고 제 2 트랜스듀서로부터 전압 신호를 수용하여 광을 발생시킨다.

초음파 치과용 인서트는 초음파 진동을 발생시키는 제 1 트랜스듀서로 전자기 에너지의 제공을 위하여 핸드피스로 삽입되어 광원을 갖는 초음파 치과용 기구를 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 전형적인 실시예에 있어서, 치과 처치 동안 이용되는 광을 발생시키는 방법이 제공된다. 초음파 진동은 근접 단부 및 팁이 부착된 원심 단부를 갖는 접속 본체의 근접 단부에 부착된 제 1 트랜스듀서를 이용하여 발생된다. 초음파 진동은 접속 본체의 원심 단부에 부착된 팁을 향하여 접속 본체를 통해 전달된다. 전압 신호는 초음파 진동에 따라 접속 본체의 일부의 이동에 응하여 접속 본체에 거의 근접한 인서트를 따라 배치된 제 2 트랜스듀서를 이용하여 발생된다. 광은 전압 신호를 이용하여 제 2 트랜스듀서에 접속되고 팁에 거의 근접한 하나 이상의 광원으로부터 방출된다.

본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 있어서, 작업 영역을 조명하는 방법이 제공된다. 기계적 에너지는 발생기에서 수용되며, 상기 발생기는 기구 핸들에 의해 기계적으로 지지되고, 상기 기구 핸들은 초음파 도구 팁을 지지한다. 기계적 에너지는 전자기적 에너지로 변환되고, 작업 영역은 상기 전자기 에너지의 적어도 일부를 이용하여 조명된다.

본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 있어서, 치아의 표면을 클리닝하는 방법이 제공된다. 초음파 신호는 치과용 기구 핸드피스에서 수용된다. 초음파 신호는 치과용 기구 팁을 지지하는 접속 본체의 초음파 동작으로 변환된다. 상기 접속 본체의 초음파 동작은 전기 발생기에 연결된다. 전류는 상기 전기 발생기에 의해 발생된다. 하나 이상의 광원은 상기 전류에 의해 에너자이징된다. 치과용 기구 팁은 치아의 표면에 접촉된다. 상기 치과용 기구 팁에 인접한 치아의 표면은 상기 광원에 의해 조명된다.

본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 있어서, 초음파 치과용 인서트가 제공된다. 초음파 치과용 인서트는 모터, 작업 팁, 및 상기 모터와 상기 작업 팁 사이에 배치되고 상기 모터로부터 기계적 에너지를 수용하는 결합 부재를 포함한다. 전기 발생기는 상기 결합 부재에 기계적으로 결합되며, 상기 전기 발생기는 상기 결합 부재로부터 상기 기계적 에너지의 일부를 수용한다. 도전체는 상기 전기 발생기에 전기적으로 결합된 제 1 단부를 갖는다. 하나 이상의 광원은 상기 도전체의 제 2 단부에 전기적으로 결합된 전기 입력을 갖는다.

본 발명의 이들 및 다른 양상은 첨부 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 참조하여 이해될 수 있다.

도 1은 전기 에너지 및 유체원에 부착된 초음파 치과용 기구를 포함하는 초음파 치과용 유닛(또는 시스템)을 예시한다.

도 2는 본 발명의 전형적인 실시예에서 일체화된 광원을 갖는 치과용 기구 인서트의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 평면도로부터 약 90도 회전된 도 2의 치과용 기구 인 서트의 측면도이다.

도 4는 도 2의 치과용 기구 인서트용 팁을 예시한다.

도 5는 약 90도 회전된 도 4의 팁을 예시한다.

도 6A는 도 2의 6-6선에 따른 치과용 기구 인서트의 단면도이다.

도 6B는 본 발명의 다른 전형적인 실시예에서 치과용 기구 인서트의 부분 단면도이다.

도 7은 도 2의 치과용 기구 인서트의 분해 사시도이다.

도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 전형적인 실시예에서 일체화된 광원의 발광 회로를 예시한다.

도 11은 초음파 치과용 기구를 형성하기 위하여 도 2의 초음파 치과용 기구 인서트에 이용될 수 있는 초음파 치과용 핸드피스의 측면도이다.

도 12는 도 11의 초음파 치과용 핸드피스의 분해 사시도이다.

도 13은 압전 발생기를 포함하는 초음파 치과용 유닛(또는 시스템)의 다른 예의 블록도이다.

도 14는 마찰 발광성 재료을 포함하는 다른 초음파 치과용 유닛(또는 시스템)의 블록도이다.

도 15는 본 발명의 전형적인 실시예에서 초음파 치과용 기구를 이용하여 작업 영역을 조명하는 방법을 예시하는 흐름도이다.

본 발명의 전형적인 실시예에서, 초음파 치과용 인서트는 치과 전문의가 치 아에 기구를 적용하면서 작업 영역상에 광을 쪼이는 것을 가능하게 하는 발광 다이오드(LED) 등의 하나 이상의 일체화된 광원을 갖는다. 광원은 이용가능한 초음파 진동 에너지에 의해 에너자이징되어 추가적인 에너지원은 요구되지 않는다. 예로서, 조명 에너지 코일 등의 트랜스듀서 및/또는 조명 에너지 코일을 포함하는 트랜스듀서가 제공되고 광원에 부착되어, 광원은 트랜스듀서에 의해 변환된 진동 에너지를 이용하여 에너자이징된다. 예로서, 치과용 인서트의 접속 본체가 신속히 이동됨에 따라, 교류(ac) 전압은 조명 에너지 코일에서 발생되고, 상기 조명 에너지 코일은 발광 에너지를 제공하기 위하여 광원(예컨대, 발광 다이오드(LED))에 직렬 접속된다. 다른 실시예에서, 진동 에너지를 발광 에너지로 변환하기 위한 어떤 다른 적절한 트랜스듀서가 이용될 수 있다. 여기서 사용되는 용어 "광원"은 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다.

도 1은 케이블(12)을 통하여 전기 에너지 및 유체원에 부착된 초음파 치과용 기구(10)를 포함하는 초음파 치과용 유닛을 예시한다. 케이블(12)은 전기 신호를 전기 에너지 및 유체원(14)으로부터 초음파 치과용 기구(10)로 보내기 위한 와이어 뿐만 아니라 유체를 보내기 위한 도관을 포함한다. 초음파 치과용 기구(10)는 핸드피스(200) 및 이 핸드피스(200)로 삽입된 인서트(100)를 포함한다. 도 1에서는 광원(101)이 그 원심 단부 근처의 인서트(100)와 일체화되어 있고 팁(102)에 거의 근접한 것을 볼 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 광원은 원심 단부 근방의 인서트와 일체화되어 있다. 다른 실시예에서, 광원은 2 이상의 광[도 10에 도시된 LED(151 및 161)와 같이]을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광원은 인서트와 함께 일체화될 수 없지만, 그 대신에 인서트 및/또는 핸드 그립에 비일체로 부착될 수 있거나, 하나의 광원만이 인서트와 일체화되고 추가적인 것들은 그렇지 않다.

이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 치과용 인서트(100)는 그 원심 단부에 있는 팁(102) 및 그 근접 단부에 있는 초음파 트랜스듀서(108)를 포함한다. 팁(102)은 접속 본체(103)를 통하여 트랜스듀서(108)에 결합되고, 이는 샤프트의 형태를 가질 수 있다. 팁(102)은 접속 본체(103)에 제거가능하게 부착될 수 있어, 팁은 소망의 적용에 따라 교체될 수 있다. 또한, 팁(102)은 제거될 때, 처분되거나 증기 멸균될 수 있고, 또는 그렇지 않으면, 초음파 치과용 인서트의 나머지 부분으로부터 그것을 분리한 후, 소독될 수 있다. 예컨대, 팁(102)은 GE 플라스틱으로부터 모두 이용가능한 비결정질의 가소성 폴리에테르이미드인 ULTEM® 또는 폴리카보네이트와 폴리부틸렌테레프탈레이트의 복합재인 Xenoy® 수지 또는 폴리카보네이트와 이소프탈레이트 테레프탈레이트 레조르시놀 수지의 공중합체인 Lexan® 플라스틱, 또는 어떤 다른 적절한 수지 플라스틱이나 복합재 등의 고온 플라스틱을 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 팁은 스테인레스 스틸 등의 금속 또는 금속 합금으로 제조될 수 있다. 여기서 사용된 용어 "플라스틱"은 일반적으로 수지 등의 합성 폴리머 재료를 나타낸다.

접속 본체는 초음파 진동을 전달하기 위해 적절한 스테인레스 강철 등의 재료로 제조된다. 접속 본체는 트랜스듀서(108)에 의해 발생된 초음파 진동을 팁(102)에 전달하는데 이용된다. 트랜스듀서(108)는 예컨대, 납땜, 용접, 레이저 용접 및/또는 어떤 다른 적절한 방법에 의해 접속 본체(103)에 부착될 수 있다. 예컨 대, 접속 본체(103)와 트랜스듀서(108)간의 조인트는 납땜 화합물을 이용하여 형성된 납땜 조인트일 수 있으며, 상기 납땜 화합물은 무카드뮴 은 땜납 및 고온 땜납 용제를 포함한다.

또한, 접속 본체의 적어도 일부를 둘러싸는 조명 에너지 코일에서 전압을 발생시키기 위해 접속 본체가 사용될 때, 접속 본체는 투자율, 바람직하게는 우수한 투자율을 갖는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 예로서, 17-4 PH 스테인레스 강철은 초음파 진동의 전달에 적절하고 게다가 약간의 자성을 갖는다. 따라서, 17-4 PH 스테인레스 강철로 형성된 접속 본체는 조명 에너지 보빈(126)에 설치되어 있는 조명 에너지 코일 내에서 신속히(예컨대, 25 ㎑ 또는 더 빠른) 이동됨으로써 조명 에너지 코일상에서 ac 전압을 발생시킨다. 조명 에너지 보빈(126)의 단부만이 도 2 및 도 3에 도시되어 있을지라도, 조명 에너지 보빈(126)은 도 6 및 7을 참조하여 논의하게 될 바와 같이 설명된 실시예에서 실제로 접속 본체(103)의 많은 부분을 감싼다.

접속 본체(103)에는 환상의 리테이닝 링(111)이 설치되며, 상기 리테이닝 링은 또한 스테인레스 스틸 등의 금속으로 제조될 수 있다. 리테이닝 링(111)은 접속부(113)를 갖으며, 상기 접속부는 포스-피트(force-fit) 관계로 접속 본체(103)의 대응하는 부분을 수용하기 위해 형성된 일반적으로 원통형 캐비티를 갖는다. 리테이닝 링은 접속 본체(103)에 고정 부착되어 접속 본체의 축을 따라 측면으로 회전하거나 움직이지 않는다.

또한, 초음파 치과용 인서트(100)는 고온 수지로 이루어진 핸드 그립(104)을 포함한다. 예컨대, 핸드 그립(104)은 Monsanto Company로부터 이용할 수 있는 SANTOPRENE®, 또는 몇 개의 팁의 구성에 이용된 것들 등의 열가소성 탄성 중합체, 또는 어떤 다른 적절한 재료를 이용하여 제조될 수 있다. 핸드 그립(104)은 조명 에너지 보빈(126)을 통하여 접속 본체(103)상에 조명 에너지 코일 및 광원(101)을 설치한 후 사출 성형을 통하여 형성될 수 있다.

다른 실시예에서, 핸드 그립(104)은 원피스 핸드 그립일 수 있으며, 원피스 핸드 그립은 접속 본체(103)와 둘러싸는 관계를 갖는 조명 에너지 보빈(126)상에 설치되어 조명 에너지 보빈(126)을 통하여 그것을 슬라이딩시킨다. 또 다른 실시예에서, 멀티 피스 핸드 그립이 이용될 수 있다. 예로서, 투피스 핸드 그립은 조명 에너지 보빈(126)을 통하여 함께 초음파 용접될 수 있다. 원피스 또는 투피스 핸드 그립은 예컨대, ULTEM®, SANTOPRENE®, Xenoy® 또는 Lexan® 또는 다른 적절한 수지 플라스틱으로 제조될 수 있다.,

핸드 그립(104)은 일반적으로 원통형 형상을 갖고, 조명 에너지 보빈(126)을 통하여 끼워 맞추어지고, 적소에 고정된다[예컨대, 조명 에너지 보빈(126)상에서 직접 사출 성형하는 것을 통하여]. 또한, 핸드 그립(104)은 광원(101)(예컨대, LED)이 배치되는 단부에서의 일측에 미소 돌출부(98)를 갖는다. 다른 실시예에서, 리테이닝 링(111)은 이용될 수 없다.

미소 돌출부(98)의 타측상에서의 그 외부면을 따라, 핸드 그립(104)은 외형을 갖고 치과 전문의가 용이하게 잡을 수 있는 미소 오목 영역(107)을 갖는다. 또한, 핸드 그립(104)에는 치과 전문의가 장치를 더 용이하게 잡도록 그 외부면상에 복수의 범프(bump)(105)(즉, 도 2에 도시된 바와 같은 스트라이프 돌출부)가 형성되어 있다. 몇몇은 심지어 인체 공학적으로 설계될 수 있다. 상기 실시예에서, 선형 홈(예컨대, 통로)(110)은 환자의 잇몸 또는 치아에 공기 및/또는 유체(예컨대, 물)를 전달하기 위해 팁(102)에 형성된다.

팁은 치석 제거기, 치내 치료 치과용 파일, 드릴, 또는 다른 치주의 치료에 유용한 것들의 형태일 수 있다. 또한, 팁은 상술한 바와 같이, 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 그들 중 몇몇은 유체 및/또는 공기의 전달 능력을 가질 수 있다.

리테이닝 링(111)은 핸드피스로부터 유체를 수용하기 위해 형성된 개구부(112)를 갖는다. 유체는 팁(102)의 베이스에 형성된 선형 홈(110)을 통하여 배출될 수 있다. 다른 실시예에서, 인서트는 유체를 인서트로 배출하는 것을 가능하게 하기 위해 외부 튜브 또는 팁의 단부에 개구부를 가질 수 있다. 또한, 구강에 유체를 적용하는 개구부는 그 대신에 보빈 또는 핸드 그립에 형성될 수 있다.

트랜스듀서(108)는 예컨대, 서로에 대하여 병렬로 배열된 니켈 박판의 스택(stack)을 포함한다. 트랜스듀서(108)는 예컨대, 치과용 기구에서 초음파 진동을 발생시키므로, 트랜스듀서(108)는 또한 모터로서 언급될 수 있다. 일실시예에서, 니켈 박판은 16개의 적층 니켈 합금 스트립을 포함할 수 있으며 상기 니켈 합금 스트립은 90%의 니켈망간이다. 니켈 판은 납땜 조인트에서의 양 단부에서 예컨대, 무카드뮴 은 땜납 및 고온 납땜 용제를 포함하는 납땜 화합물을 이용하여 함께 접합될 수 있다. 예시된 인서트(100)는 핸드피스내의 코일[예컨대, 도 12에 도시된 바 와 같은 코일(238)]이 케이블로부터의 전기 신호를 이용하여 에너자이징될 때 니켈 판(108)이 초음파 진동될 수 있는 자기 변형 타입의 인서트이다. 다른 실시예에서, 초음파 치과용 인서트는 유럽에서 일반적인 압전 트랜스듀서를 이용할 수 있다.

인서트(100)는 핸드피스(200)의 내부면에 대하여 맞물리게 하고 프레스하기 위해 설치된 O-링(106)을 가져서 수밀 시일(seal)을 형성한다. 회전가능한 회전자 헤드를 갖는 핸드피스에 대하여, O-링(106)은 초음파 치과용 인서트가 회전자 헤드와 함께 회전하도록 회전자 헤드와 맞물릴 수 있다.

동작 중에, 니켈 박판(108)의 스택은 핸드피스(200)의 코일에 의해 야기되는 여자에 응답하는 스택의 고유 주파수와 동일한 주파수에서 진동한다. 인서트가 핸드피스에 위치되고 전기 에너지원이 파워 온 된 후, 조작자는 공진 주파수, 즉 인서트의 자연 주파수에 도달할 때까지 전기 에너지원의 주파수를 수동으로 튜닝한다. 대안으로, 오토 튜닝 유닛은 파워 온되면 인서트의 공진 주파수를 자동으로 로크할 수 있다. 이 때, 스택은 진동하기 시작한다. 상기 스택의 진동은 증폭되어 접속 본체(103)를 통하여 팁(102)에 전달된다. 증폭의 어떤 수단도 고려된다. 미국에서 이용되는 초음파 인서트는 전형적으로 25㎑ 또는 30㎑ 주파수에서 진동하도록 설계된다.

니켈 박판(108)의 스택의 초음파 진동에 응답하여, 접속 본체의 팁은 진동한다(예컨대, 접속 본체(103)의 축 방향으로의 신속한 전후 이동). 예로서, 축 방향으로의 이동은 진동 주파수, 접속 본체(103)에 이용된 재료, 접속 본체(103)의 길이 및 이와 유사한 것 등의 요인에 따라 0.00125 센티미터(㎝) 내지 0.00375(㎝) 일 수 있다.

이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 팁은 연장 테이퍼부(115) 및 원통형 인터페이스부(114)("베이스")를 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 테이퍼부(115)는 만곡되어 있다. 테이퍼부(115)는 직경이 인터페이스부(114)("근접 단부")와 접촉하는 단부에서 팁의 타단부("원심 단부")까지 점차 감소되는 원형의 단면을 갖는다. 원심 단부는 치과 처치 동안 환자의 잇몸/치아에 적용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 인터페이스부(114)는 인서트(100)의 축 방향으로 형성된 선형 홈(110)을 갖는다. 조명 에너지 보빈(126)을 통하여 이동하는 유체는 상기 실시예에서 선형 홈(110)을 통하여 배출된다. 다른 실시예에서, 팁은 물 또는 다른 유체를 수술을 받고 있는 구강 내의 영역으로 공급하기 위해 작은 통로를 가질 수 있다.

팁(102)은 접속 본체(103)와 함께 단일 일체화된 부품으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 팁은 접속 본체에 형성된 스레드(threaded) 개구부를 맞물리게 하기 위해 스레드부를 인터페이스부에 부착시킬 수 있다. 상기 스레드 맞물림을 이용하여, 팁은 제거가능하게 제조될 수 있다. 상기 제거가능성은 팁이 단일 환자의 사용 후 교체되는 일회용 팁일 수 있도록 한다. 또 다른 실시예에서, 제거가능한 팁은 또한 접속 본체상의 대응하는 개구부로 프레스 끼워 맞추어질 수 있다.

이제 도 6A 및 도 7을 참조하면, 접속 본체(103)에는 또한 그 원심 단부 근처에 원형 홈(138)을 형성한다. O-링(136)은 홈(138)에 안착된다. 조명 에너지 보빈(126)이 접속 본체(103)에 설치될 때, O-링(136)은 소망하지 않는 유체 누출을 방지하기 위해 접속 본체(103)와 조명 에너지 보빈(126) 사이에 시일을 제공한다.

조명 에너지 보빈(126)은 원피스로 형성될 수 있고, 접속 본체 및/또는 리테이닝 링(111)으로 슬라이딩되고 이 접속 본체 및/또는 리테이닝 링에 대해 스냅/프레스 끼워 맞추어질 수 있다.

리테이닝 링(111)은 일반적으로 원통형 형상을 갖고, 이 링에는 접속 본체(103)의 대응하는 원통형부에 끼워지는 접속부(113)를 형성한다. 핸드피스로부터 유체를 수용하는 2개의 개구부(112)는 접속부(113)의 대향 측에 형성된다. 리테이닝 링(111)에는 접속부(113)에 인접하여 외부 O-링(106)을 안착시키는 윈형 홈(120)을 형성한다.

원심 단부에서, 리테이닝 링(111)에는 서로 마주보는 한 쌍의 그립 요소(132)를 형성한다. 각 그립 요소는 다른 그립 요소의 단부를 향하여 내부로 돌출된 단부를 갖는다. 접속 본체(103)는 그립 요소(132)가 만입부(139)로 스냅핑되도록 그립 요소의 돌출 단부를 수용하기 위해 형성된 한 쌍의 만입부(139)를 갖는다. 따라서, 맞물리게 되면, 예시한 실시예의 리테이닝 링(111)은 접속 본체에 로킹되고, 동일한 것에 대하여 측면으로 회전되거나 움직이지 않는다. 리테이닝 링(111)에는 또한 원형 플랜지(121,124) 및 원형 홈(122)을 형성한다. 원형 홈(122)은 O-링(134)을 안착시키기 위한 것이다.

도 6A 및 도 7에 도시된 바와 같이, 조명 에너지 코일(99)은 조명 에너지 보빈(126) 주위에 감겨지며, 상기 조명 에너지 보빈은 둘러싸는 관계로 접속 본체(103)에 설치된다. 보빈(126)은 예컨대, ULTEM® 등의 고온 플라스틱 또는 다른 어 떤 적절한 재료로 제조될 수 있다. 조명 에너지 코일(99)에서 발생되는 전압의 양은 코일의 감김 수, 접속 본체(103)에 대한 조명 에너지 코일(99)의 위치, 접속 본체 이동 속도와 주파수, 접속 본체에 이용되는 재료, 및 기타 등등의 요소에 따른다.

예컨대, 조명 에너지 코일이 바람직하게는 18 게이지 구리 와이어로 이루어지고 다수의 감김을 가지며 접속 본체가 바람직하게는 17-4 PH 스테인레스 스틸로 제조될 때, 피크 대 피크가 약 1 내지 약 10 볼트, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 볼트인 전압 신호는 25㎑의 진동 주파수로 발생될 수 있다. 당업자들은 감김 수 및/또는 진동 주파수가 증가함에 따라 발생 전압의 크기가 증가한다는 것을 이해하고 있다.

또한, 예시된 실시예에서, 조명 에너지 보빈(126)[및 조명 에너지 코일(99)]은 팁(102)이 부착되는 원심 단부보다 접속 본체(103)상의 교점에 더욱 근접하게 설치됨에 따라 전압은 증가할 수 있다. 교점은 접속 본체상의 세로 방향 파장의 크기가 0에 근접하고, 세로 방향의 응력이 최대치인 곳이고, 도 6A에서 그립 요소(132)가 접속 본체(103)[즉, 만입부(139)]에 부착되는 위치일 수 있다.

도 6A 및 도 7에 도시된 바와 같이, 조명 에너지 보빈(126)에는 LED(101)를 설치하기 위한 브라켓(141) 및 시트(142)를 형성한다. 또한, 조명 에너지 보빈(126)은 플랜지(143)와 일반적으로 원통형 체임버(144)를 형성하며, 그 사이에 조명 에너지 코일(99)이 설치된다. 일반적으로 원통형 체임버(144)에는 플랜지(145)를 형성한다. 또한, 조명 에너지 보빈(126)은 체임버(144)에 부착된 링부(146)를 포함한다. 링부(146)는 초음파 치과용 인서트(100)가 조립될 때 리테이닝 링(111)의 플랜지(121)와 접촉한다.

조명 에너지 보빈(126)에는 팁(102) 근처에 접속 본체(103)의 일부를 봉입하는 튜브부(140)를 링부(146)로부터 떨어져서 형성한다. 상기 실시예에서, 유체는 링부(146)를 통하여 조명 에너지 보빈(126)에 진입하고, 튜브부(140)를 통하여 조명 에너지 보빈(126)에서 배출된다.

도 6B의 초음파 치과용 인서트는 팁(102')이 접속 본체(103')의 원심 단부에 형성된 스레드 수용부("맞물림부" 또는 "스레드탭")(119')를 맞물리게 하는 스레드부(109')를 인터페이스부(114')에 부착시키는 것을 제외하고 도 6A의 초음파 치과용 인서트와 거의 같다. 초음파 치과용 인서트(100)와 유사하게, 도 6B의 초음파 치과용 인서트는 보빈(126')에 설치된 광원(101')(예컨대, LED)을 갖는다. 조명 에너지 코일(99')은 보빈(126')상에 설치되고 광원(101')에 전기적으로 결합되어, 조명 에너지 코일(99')은 초음파 진동 에너지를 방출을 위하여 광원(101')에 의해 이용된 전기적 에너지로 변환한다. 핸드 그립(104')은 도 6B에서 조명 에너지 코일(99') 및 보빈(126')을 적어도 부분적으로 봉입한다.

교체가능한 팁(102')은 금속(예컨대, 스테인레스 스틸) 또는 플라스틱(예컨대, ULTEM®)으로 제조될 수 있다. 팁(102')은 매우 작은 직경을 가지므로, 너무 많은 초음파 진동이 그것에 가해지면 손상을 받기 쉽다. 반면에, 충분한 진동이 가해지면, 초음파 치과용 기구는 효과적으로 작동하지 않을 수 있다. 따라서, 접속 본체(103') 및 팁(102')은 적당한 진동 레벨이 팁에 가해지도록 설계될 수 있다. 플라스틱 팁은 금속 팁보다 더 파손되기 쉬우므로, 충격 흡수 메카니즘이 플라스틱 팁에 대한 충격을 줄이기 위해 접속 본체상에서 사용된다.

접속 본체(103')에는 팁에서 나사로 조이기 위해 스레드 탭(119')을 형성한다. 이하, 용어 "탭"은 스레드부(109')를 맞물리게 하는 접속 본체(103')의 원심 단부에 형성되는 스레드 개구부로 언급될 것이다. 스레드부(109')는 대응하는 스레드를 스레드 탭(119')의 내부면에 맞물리게 하여 팁(102')은 접속 본체(103')에 의해 수용된다.

접속 본체(103')에는 O-링(140' 및 142')을 각각 안착시키기 위한 스레드 탭(119')을 둘러싸는 한 쌍의 홈(141' 및 143')을 형성한다. O-링은 충격을 흡수하여 팁에 의해 "느껴지는" 진동이 감소됨으로써(즉, 완충됨), 플라스틱 팁을 파손시키는 가능성이 줄어든다. 다른 실시예에서, 접속 본체는 충격 흡수 목적으로 설치된 단지 하나 또는 2 이상의 O-링을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스레드부는 인터페이스부의 직경과 거의 같은 직경을 가질 수 있고, 스레드 탭부의 직경은 스레드부를 수용하도록 상응하여 더 클 수 있다.

도 8의 광 방출 회로에서, 광원은 조명 에너지 코일(99)과 직렬로 접속된 LED(151)이다. LED(151)는 단지 단극성을 갖는 전압에만 응답하여 광을 방출하므로, 조명 에너지 코일(99)이 ac 전압 신호를 발생시킬 때까지의 단지 반 시간 동안 광을 방출한다. 그러나, LED(151)는 초음파 주파수(예컨대, 25㎑)에서 스위칭 오프 및 온되므로, LED의 신속한 스위칭은 일반적으로 사람의 눈으로는 감지할 수 없고, LED(151)는 연속적으로 계속되는 것처럼 보일 것이다. 다른 실시예에서, 광원(101) 은 백열 램프(예컨대, 할로겐 전구) 등의 어떤 다른 적절한 광 방출 장치일 수 있다.

도 9의 광 방출 회로에서, 제너 다이오드(150)는 LED(151)에 병렬로 접속된다. 저항(152)은 조명 에너지 코일(99)과 제너 다이오드(150) 사이에 접속되고, 저항(154)은 제너 다이오드(150)와 LED(151) 사이에 접속된다. 제너 다이오드(150)는 전압을 고정시켜 LED(151)에 의해 보여지는 전압차는 어떤 소정의 전압을 넘지 않는다. 상기 방식으로 LED(151)의 광도는 에너지 조명 코일(99)이 더 높은 전압의 발생을 시작하더라도 거의 균일하게 유지될 수 있다. 예컨대, 제너 다이오드(150)는 전압을 5볼트(V)에 고정시켜 LED(151)에 의해 보여지는 전압은 5V보다 크지 않을 수 있다.

도 10에서, LED(161)는 LED(151)와 반대 병렬 관계로 접속되어, 그들은 병렬이지만 대향하는 방향으로 접속된다. 상기 방식으로 LED(151 및 161)는 조명 에너지 코일(99)에 의하여 발생되는 ac 전압에 응하여 교대로 턴온한다. ac 전압은 초음파 주파수(예컨대, 25㎑)를 가지므로, LED(151 및 161)의 스위칭 온 및 오프는 사람의 눈으로는 감지할 수 없고, 따라서 양 LED(151 및 161)는 연속하여 계속되는 것처럼 보일 수 있다. 다른 실시예에서, 제너 다이오드는 양 LED들의 전압을 고정시키기 위해 도 9에서 각 LED(151 및 161)와 병렬로 이용될 수 있다.

언급된 바와 같이, 광원은 단일 LED 또는 복합 LED일 수 있다. 복합 LED는 어떤 방식으로든 배열될 수 있으나, 바람직하게는 광원의 전체 사이즈를 최소화하기 위한 간결한 배열일 수 있다. 또한, LED의 집중 어레이는 바람직하게는 마이크 로프로세서에 의해 제어된 배열에 이용되어, 조명 영역은 필요에 따라 변화될 수 있다. 또한, 광 전달 장치가 이용되어 LED는 팁의 돌출부의 사이즈를 최소화하기 위해 접속 본체의 내부에 위치될 수 있다. 전달 장치는 조명 영역의 사이즈를 변화시키는 필터나 반사기를 또한 포함할 수 있다. 여기에 이용된 바와 같은 광원은 LED, 또는 광 전달 장치, 또는 그 조합 등의 조명원을 나타낸다.

광원은 팁에 거의 인접하여 위치되고, 광을 발생시키거나 광을 전달하는 제 2 트랜스듀서로부터 전압 신호를 수용하도록 접속되는 단일 광원 또는 복수의 광원일 수 있다. 복수의 광원은 서로 변화되는 거리에서 떨어져 공간 배치되지만, 보다 바람직하게는 팁에 인접하여 위치된다.

도 11은 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 인서트(100)를 수용할 수 있는 핸드피스(200)의 측면도를 도시한다. 핸드피스(200)는 본체(202), 회전자 헤드(204), 및 인터커넥트(206)를 포함한다. 핸드피스(200)의 원심 단부에 위치하는 회전자 헤드(204)는 핸드피스(200)의 나머지 부분에 회전가능하게 결합된다. 인서트(100)가 핸드피스(200)에 설치될 때, O-링(106)은 회전자 헤드(204)의 내부면과 압착 설치되어, 인서트(100)는 회전자 헤드(204)와 함께 회전한다.

핸드피스(200)의 근접 단부에 위치하는 인터커넥트(206)는 유체(예컨대, 물)뿐만 아니라 전기 신호를 핸드피스(200)로 공급하는 케이블[예컨대, 도 1의 케이블(12)]과 결합된다. 인터커넥트(206)는 인터커넥트(206)와 케이블 사이의 변형을 완화하기 위하여 형성되는 변형 완화기(207)를 갖는다.

회전자 헤드(204)는 일반적으로 원통형 형상, 공동의 내부, 및 내부의 각 단 부에서의 개구부를 가지며, 이것은 일단에서 본체(202)의 원심 단부 및 타단에서 치과용 인서트를 수용하기 위해 사용된다. 예컨대, 그 원심 단부에서 회전자 헤드(204)에는 초음파 치과용 인서트(100)를 수용하기 위한 개구부(211)를 형성한다.

회전자 헤드(204)에는 그 외주 표면 주위에 복수의 만입부(210)를 형성한다. 각 만입부(210)는 핸드피스(200)의 중심축에 평행하는 방향으로 주요축을 갖는 연장된 타원형(또는 직사각형) 형상을 갖는다. 만입부(210)는 예컨대, 본체(202)에 대해서(예컨대, 한 손만을 이용하여) 회전자 헤드를 회전시키기 위해 치과 전문의가 회전자 헤드(204)를 더 용이하게 잡게 한다. 다른 실시예에서, 회전자 헤드(204)는 만입부 대신에 형성된 다수의 돌출부를 가질 수 있다.

본체(202)에는 거의 최상부로부터 등거리이고 거의 본체(202)의 전체 길이를 통과하는 한 쌍의 홈(203)을 형성한다. 홈(203)은 핸드피스(200)에 핸드 그립(212)을 설치하는데 이용된다. 또한, 본체(202)에는 본체(202)의 원심 단부 가까이의 그 저면에서 핸드 그립(212)이 핸드피스(200) 축의 방향으로 이동되지 못하게 하는데 이용되는 거의 복수의 균등 이격 배치 슬롯(208)을 형성한다. 본체(202)에는 근접 단부 근처의 그 저면에서 슬롯(208)에 동일 선형인 홈(205)을 또한 형성한다. 홈(205)은 핸드 그립(212)이 핸드피스(200)의 중심축 주위에서 회전되는 것을 방지하기 위해 홈(203)과 함께 핸드 그립(212)에 맞물린다. 홈은 다른 실시예에서 이용될 수 없다

핸드 그립은 맞물림부(214)를 가지며, 이것은 일반적으로 원통형 형상 및 공동의 내부를 갖는다. 맞물림부(214)는 슬리브와 유사하게 본체(202)상에서 슬립되 고 본체(202)와 맞물려 맞물림부는 본체(202)의 일부를 봉입한다. 맞물림부(214)에는 그 저부면에 핸들(216)을 부착시키고, 이것은 치과 전문의가 치아 처치 중에 핸드피스(200)를 고정시키는데 이용된다. 핸들은 한 손을 이용하여 회전자 헤드(204)의 회전을 또한 용이하게 한다. 핸들(216)에는 그 배면에 복수의 만입부 또는 돌출부(220)를 형성하며, 이것은 치과 전문의가 잡는 것을 용이하게 하는데 이용된다.

핸드피스(200)는 니켈판(108)이 초음파 주파수에서 진동되도록 니켈판의 스택에 에너지를 공급하는 보빈(도 12에 도시됨)에 설치된 하나 이상의 코일을 포함한다. 코일은 도 1에 도시된 바와 같이, 케이블(12)을 통하여 전기 에너지 및 유체원(14)으로부터 에너지를 수용한다.

이제 도 12를 참조하면, 핸드피스(200)는 스테인레스 스틸 등의 금속으로 제조될 수 있는 리테이닝 링(230)을 더 포함한다. 리테이닝 링(230)은 형상에 있어서 거의 원형이지만, 매우 완전한 원을 형성하지 않는다. 리테이닝 링(230)은 구부러지기 쉽고(탄성 있는), 함께 접속되지 않는 단부가 인가 압력에 의해 함께 더 가까워지지만 압력이 제거되면 그들이 분리된다는 점에서 스프링으로서 작동한다.

회전자 헤드(204)에는 그 근접 단부 근처의 내부면에 리테이닝 링(230)에 맞물리게 하는데 사용되는 원형 홈(231)을 형성한다. 리테이닝 링(230)은 원형 홈(231)에 예컨대, 압축하기 위해 리테이닝 링(230)에 압력을 인가함으로써, 그리고 리테이닝 링(230)이 홈(231)에 정렬되면 해제함으로써 설치된다. 설치시에, 리테이닝 링(230)은 회전자 헤드(204)에 대하여 로킹되고 고정된다.

리테이닝 링(230)을 홈(231)에 로킹한 후, 회전자 헤드(204)는 그 근접 단부 에서 회전자 헤드 개구부로 본체(202)의 원심 단부를 수용함으로써 본체(202)와 결합된다. 본체(202)에는 그 원심 단부에 맞물림부(209)를 형성하고, 이것은 본체(202)의 나머지 부분의 반경보다 작은 반경을 갖는다. 맞물림부(209)와 본체의 나머지 부분(202)간의 조인트에는 맞물림부(209)의 외부 표면상에 거의 원형 홈(250)이 형성된다. 맞물림부(209)가 회전자 헤드(204)로 삽입될 때, 리테이닝 링(230)은 홈(250)과 회전가능하게 맞물려 회전자 헤드(204)는 본체(202)에 회전가능하게 결합된다. 다른 실시예에서, 리테이닝 링(230)은 본체(202)에 고정 결합되고 회전자 헤드(204)에 회전가능하게 결합될 수 있다.

본체(202)는 내부면을 갖고, 이것은 그 결과 형성되는 빈 공동(228)을 제한하며, 그 내부에는 보빈이 수용된다. 전형적인 초음파 치과용 기구 작동 중에, 유체는 케이블 및 핸드피스(200)를 통하여 인서트의 팁으로 펌핑된다. 인서트의 진동 팁은 유체 흐름을 스프레이로 브레이크한다. 스프레이는 팁의 냉각을 유지할 뿐만 아니라, 치아 냉각면을 유지하고 조직 손상에 대한 보호를 제공한다. 핸드피스(200)를 통한[보빈(236)을 통한] 유체 경로는 유체 흐름이 유체 전달 채널을 통하여 원심 단부에서 인서트로부터 배출될 때까지 누출이 발생되지 않도록 봉인될 필요가 있다. 몇몇 실시예에서, 중공 캐비티(228)는 공기와 물이 각각 전달될 수 있는 하나 이상의 구획부를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 구획부는 다른 것상에 하나 적층된다. 공기는 하부의 구획부를 통하여 전달되고 물은 상부의 구획부를 통하여 전달되어, 흐름 대신에 공기/물 혼합물은 치아상에 부드러워질 수 있는 미세한 미스트가 된다.

보빈(236)에는 일반적으로 원통형 형상을 갖고 그 원심 단부 가까이에 한 쌍의 원형 홈(252 및 254)을 형성한다. 홈(252 및 254)은 O-링(232 및 234)과 각각 맞물리고, 핸드피스(200) 외부로의 누출로부터 유체를 막기 위해 이용된다. 예컨대, O-링(234)은 맞물림부(209)의 내부면과 수밀 시일을 형성하는 반면에, O-링(232)은 회전자 헤드(204)의 내부면과 수밀 시일을 형성한다.

또한, 보빈(236)에는 거의 한 쌍의 원형 플랜지(256 및 258)를 형성한다. 긴 코일(238)은 플랜지(256)와 플랜지(258) 사이의 보빈(236)에 설치된다. 보빈(236)에는 그 근접 단부 근처의 거의 한 쌍의 원형 플랜지(260 및 262)를 형성된다. 짧은 코일(240)은 원형 플랜지(260)와 원형 플랜지(262) 사이에 보빈에 설치된다. 코일은 예컨대, 절연 와이어로부터 이루어진다. 다른 실시예에서, 코일은 거의 같은 길이를 가질 수 있거나 긴 코일은 보빈(236)의 근접 단부 근처에 설치될 수 있다.

그 근접 단부 근처에, 보빈(236)에는 O-링(242)을 안착시키는 원형 홈(272)을 형성한다. 홈(272)에서 O-링을 안착시킴으로써, 수밀 시일은 보빈(236)과 본체(202)의 내부면 사이에 형성되어 유체는 핸드피스(200)로부터 누출되지 않는다.

보빈(236)은 근접 단부에서 원심 단부까지 유체의 전달을 위한 원통형 캐비티를 일반적으로 규정하는 내부면을 가진다. 보빈(236)에는 그 근접 단부에 복수(예컨대, 3개)의 개구부(266)를 또한 형성하며, 이것은 보빈(236)에서의 플러그 핀(248)을 수용하기 위해 이용된다. 플러그 핀(248)은 구리 등의 도전성 재료로 제조된다. 보빈(236), 본체(202), 회전기 헤드(204), 핸드 그립(212) 및 인터커넥트(206)를 위한 케이싱은 통상 "플라스틱"(예컨대 고온 수지)으로 언급되는 것 등의 적절한 화학 합성 중합체 재료로 제조된다. 예컨대, 그들은 GE 플라스틱으로부터 이용할 수 있는 비결정질 가열 가소성 폴리에테르이미드인 ULTEM®, 또는 상술한 다른 것들을 이용하여 제조될 수 있다.

보빈(236)에는 각 개구부(266)에서 코일(238) 및/또는 코일(240)까지 정렬되고 연장되는 복수의 선형 홈(268)을 또한 형성한다. 개구부(266) 및 홈(268)에 각각 설치되는 핀(248)은 납땜되고/되거나 그렇지 않으면 코일(238) 및/또는 코일(240)에 전기 접속되며, 인터커넥트(206)를 통하여 케이블에 의해 전기 에너지와 유체 및/또는 공기원으로부터 전기 신호를 보내는데 이용된다.

인터커넥트(206)에는 개구부(266)와 각각 맞물리는 복수의(예컨데 3개) 연장 소켓(246)을 또한 형성한다. 연장 소켓(246)은 예컨대, 인터커넥트(206)의 커넥터부(244)에 형성된다. 연장 소켓(246)에는 각각 플러그 핀(248)과 전기 접속을 이루기 위한 전기 접촉부를 형성한다. 전기 접촉부는 예컨대, 코일(238 및 240)에 전기 에너지를 공급함으로써 그들을 에너자이징하기 위해 케이블내의 와이어와 타단부에서 전기 접속된다.

상기 언급한 바와 같이, 치과용 기구를 위해 초음파 진동을 발생시키는 압전 트랜스듀서를 이용하는 것은 유럽에서 통상적인 것이다. 상기 치과용 기구의 작동 중에 적합한 주파수의 전기 신호는 압전 결정에 가해진다. 상기 전기 신호는 결정을 가로지르도록 전압을 가한다. 상기 전압에 응하여 결정은 팽창하고/하거나 수축하고 팽창 및/또는 수축은 기구 팁을 구동하는데 이용될 수 있다.

당업자에 의해 공지되어 있는 바와 같이, 압전 효과는 가역성이다. 압전 결 정에 적절한 응력을 가하는 것은 전압이 결정을 가로질러 나타나게 한다. 상기 전압은 발광 다이오드 등의 전기 부하를 통하여 전류를 구동하는데 차례로 이용된다. 따라서, 도 13에 도시된 본 발명의 일실시예에서는 압전 발생기(312)는 치과용 기구(300)의 도구 팁(316)을 지지하는 접속 본체에 기계적으로 결합된다.

치과용 기구(300)는 핸드피스(304) 및 치과용 인서트(308)를 포함한다. 핸드피스(304)는 트랜스듀서(306)를 포함하며, 이것은 초음파 치과용 인서트(308)에서의 초음파 발생기(314)에 에너지를 가하기 위한 인서트일 수 있거나 인서트를 포함할 수 있다. 핸드피스(304)는 전기 에너지, 유체 및/또는 가스원(302)으로부터 전기 에너지 및 유체 및/또는 가스(예컨대, 물)를 수용한다. 핸드피스(300)는 예컨대, 도 11 및 도 12의 핸드피스(200)와 거의 동일할 수 있다. 치과용 인서트(308)는 압전 발생기(312)에 결합되는 광원(310)을 포함한다. 전기 에너지원(302)은 전기 신호를 트랜스듀서(306)에 공급한다. 트랜스듀서(306)는 전기 신호를 수용하여 교류 자계를 발생시킨다.

작동시에 초음파 발생기(314)는 자계내에 배치되어 자계의 교류에 응하여 진동한다. 초음파 발생기(314)의 진동은 팁(316)과 압전기 발생기(312)에 기계적으로 결합된다. 압전 발생기(312)는 광원(310)에 의해 수용되는 전류를 발생시킨다. 광원(310)은 치과용 인서트(308)와 일체화될 수 있고, 2 이상의 광원을 포함할 수 있다.

압전 발생기(312)는 석영 결정, 로셸염 결정, 또는 납-지르콘산염-티탄산염(PZT) 세라믹 등의 압전성 본체를 포함한다. 기구 팁(316) 및/또는 접속 본체(311) 의 진동은 압전성 본체를 가로지르는 전압을 일으킨다. 전압은 치과용 기구(300)의 치과용 인서트상에 지지되는 발광 다이오드 등의 광원(310)을 통하여 전류를 구동한다. 본 발명의 일양상에 의하면, 광원(310)으로부터의 광은 치과용 기구(300)의 팁(316) 근처의 작업 영역을 조명하기 위해 이용된다.

도 14는 핸드피스(304') 및 치과용 인서트(308')를 갖는 치과용 기구(300')를 예시한다. 치과용 기구(300')는 전기 에너지, 유체 및/또는 가스원(302')과 결합되고, 치과용 기구 인서트(308')가 작업 영역의 조명을 제공하기 위해 바람직하게는 팁(316) 근처에 위치되는 마찰 발광 재료(312)를 포함하는 것을 제외하면, 도 13의 치과용 기구와 같은 유사한 방식으로 작동한다. 개별 광원은 예컨대, 초음파 발생기(314')에 의해 발생되고 접속 본체(311')를 통하여 전달되는 진동 에너지에 의해 스트레스/변형될 때 마찰 발광 재료(312')가 광을 방출하므로 필요하지 않을 수 있다. 초음파 발생기(314')를 위한 에너지는 핸드피스(304')에서 트랜스듀서(306')에 의해 제공된다.

도 15는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 초음파 치과용 기구를 이용하여 환자의 구강 등의 작업 영역의 조명을 예시한다. 먼저, 기계적 에너지는 발생기[예컨대, 조명 에너지 코일(99)]에 수용된다. 발생기는 기구 핸들[예컨대, 핸드피스(200)]에 의해 기계적으로 지지된다. 기구 핸들은 초음파 도구 팁[예컨대, 팁(102)]을 지지한다. 따라서, 전기 에너지는 전자기 트랜스듀서[예컨대, 코일(238)]의 입력에 수용된다. 자계는 전자기 트랜스듀서(322) 내에서 형성된다. 자계는 전기 기계 트랜스듀서 예컨대, 자계(324)를 이용한 초음파 트랜스듀서(108)를 이동시 킨다. 입력 부재 예컨대, 전기 기계 트랜스듀서에 의한 발생기의 접속 본체(103)를 이동시킴으로써, 발생기는 기계적 에너지(326)를 수용한다. 입력 부재의 이동은 약 25㎑부터 약 30㎑까지의 주파수에서 입력 부재를 왕복 운동하는 것을 포함할 수 있다.

기계적 에너지는 전기 기계적 에너지(328)로 변환된다. 이것을 달성하기 위해, 자화 부재 예컨대, 접속 본체(103)는 하나 이상의 나선형으로 감긴 도전체를 포함할 수 있는 전기 코일을 지나서 이동된다. 자화 부재의 상기 이동은 거의 선형 이동에서 자화 부재의 슬라이딩 및/또는 회전 축에 대하여 자화 부재의 회전을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 기계적 에너지는 도 13을 참조하여 상기 논의된 바와 같이, 압전 부재에 응력을 가하여 압전 부재를 가로지르는 전압을 생성함으로써 전자기 에너지로 변환될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 마찰 발광 재료는 도 14를 참조하여 상기 논의된 바와 같이, 조명을 제공하기 위해 이용될 수 있다.

이렇게 생성된 전자기 에너지의 적어도 일부는 작업 영역(330)을 조명하기 위해 이용된다. 작업 영역을 조명하기 위해 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환할 때, 전기 에너지는 먼저 발생기를 이용하여 발생될 수 있다. 그 후, 전기 신호는 광원의 입력에서 도전체를 통하여 수용되며, 광원은 LED 또는 백열 램프(예컨대, 할로겐 전구)일 수 있다. 전기 에너지를 이용하여, 가시광은 광원으로부터 방출된다. 발생기는 예컨대, 기구 핸들 내에 배치될 수 있다

도 15에 도시된 바와 같이, 조명에 있어서, 치과 처치는 기구 핸들(332)을 이용하여 수행될 수 있다. 치과 처치 중에 예컨대, 치아는 기구 핸들에 기계적으로 결합되는 기구 팁과 접촉하여 치아의 표면이 작업 영역 내에 배치된다.

본 발명이 이것의 정신 또는 필수적 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 구체적 형태에서 실시될 수 있음은 관련 분야의 당업자에 의해 인식될 것이다. 따라서, 본 기술은 예시하고 제한하지 않는 모든 점에서 고려된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 나타나고, 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변화는 여기에 포함된다.

Claims

초음파 진동을 발생시키는 제 1 트랜스듀서;

근접 단부 및 팁이 부착된 원심 단부를 갖는 접속 본체로서, 상기 근접 단부가 제 1 트랜스듀서에 부착되어 초음파 진동을 그것으로부터 수용하고 원심 단부에 부착된 팁을 향하여 초음파 진동을 전달하는 접속 본체;

상기 접속 본체에 거의 근접 배치되고 상기 초음파 진동에 따라 접속 본체의 일부의 이동에 응하여 전압 신호를 발생시키는 제 2 트랜스듀서; 및

상기 팁에 거의 근접한 하나 이상의 광원으로서, 상기 제 2 트랜스듀서에 접속되고 상기 제 2 트랜스듀서로부터 전압 신호를 수용하여 광을 발생시키는 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 트랜스듀서는 상기 접속 본체의 부분을 둘러싸는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 2 항에 있어서,

상기 하나 이상의 광원은 상기 코일의 제 1 단부와 상기 코일의 제 2 단부 사이에 접속되는 LED인 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 3 항에 있어서,

상기 코일의 제 1 단부와 상기 코일의 제 2 단부 사이에 접속되는 제너 다이오드를 더 포함하며, 상기 제너 다이오드는 상기 LED를 가로지르는 전압을 소정의 값으로 클램프하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 2 항에 있어서,

상기 하나 이상의 광원은 상기 코일의 제 1 단부와 상기 코일의 제 2 단부 사이에서 서로 반대 병렬 관계로 접속된 제 1 LED 및 제 2 LED를 포함하고, 상기 제 1 LED 및 제 2 LED는 코일에 의해 발생된 전압 신호에 응하여 교대로 턴온되며, 상기 전압 신호는 ac 전압 신호인 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 2 항에 있어서,

상기 접속 본체의 적어도 일부를 봉입하는 핸드 그립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 6 항에 있어서,

상기 코일은 핸드 그립 내에서 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 7 항에 있어서,

상기 접속 본체의 부분과 둘러싸는 관계로 상기 핸드 그립 내에서 적어도 부분적으로 배치된 보빈을 더 포함하고, 상기 코일과 상기 하나 이상의 광원은 보빈에 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 6 항에 있어서,

상기 핸드 그립은 상기 접속 본체의 적어도 일부에 걸쳐 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 6 항에 있어서,

상기 핸드 그립은 초음파 용접된 2개의 핸드 그립 반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 트랜스듀서는 니켈 판의 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 팁은 상기 접속 본체의 원심 단부에 제거가능하게 부착되어 상기 팁이 다른 팁과 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 팁은 원심 단부에 제거가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 13 항에 있어서,

상기 제거가능한 팁은 금속, 플라스틱, 또는 그 조합으로 이루어져 있고, 상기 접속 본체는 팁에 의해 겪게 되는 충격을 저하시키기 위하여 팁 근처에 위치된 충격 흡수 메키니즘을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 8 항에 있어서,

접속 본체상에 스냅된 리테이닝 링을 더 포함하고, 상기 보빈은 리테이닝 링에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
치과 처치 동안 사용되는 광을 발생시키는 방법에 있어서:

근접 단부 및 팁이 부착된 원심 단부를 갖는 접속 본체의 근접 단부에 부착된 제 1 트랜스듀서를 이용하여 초음파 진동을 발생시키는 단계;

상기 접속 본체의 원심 단부에 부착된 팁을 향하여 접속 본체를 통한 초음파 진동을 전달하는 단계;

상기 초음파 진동에 따라 접속 본체의 부분의 이동에 응하여 접속 본체에 거의 근접 배치된 제 2 트랜스듀서를 이용하여 전압 신호를 발생시키는 단계; 및

상기 전압 신호를 이용하여 제 2 트랜스듀서에 접속되고 팁에 거의 근접한 하나 이상의 광원으로부터 광을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 발생시키는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 방출 단계는 상기 접속 본체의 일부를 둘러싸는 코일에 접속된 상기 하나 이상의 광원으로부터 광을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 발생시키는 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 방출 단계는 코일의 제 1 단부와 코일의 제 2 단부 사이에 접속되는 LED로부터 광 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 발생시키는 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 코일의 제 1 단부와 코일의 제 2 단부 사이에 접속되는 제너 다이오드를 이용하여 LED를 가로지르는 전압을 소정의 값으로 클램프하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 발생시키는 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 방출 단계는 상기 코일의 제 1 단부와 코일의 제 2 단부 사이에서 서로 반대 병렬 관계로 접속된 제 1 다이오드와 제 2 다이오드로부터 광을 방출하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 LED 및 제 2 LED는 코일에 의해 발생된 전압 신호에 응하여 교대로 턴온되고, 상기 전압 신호는 ac 전압 신호인 것을 특징으로 하는 광을 발생시키는 방법.
초음파 진동을 발생시키는 제 1 트랜스듀서;

근접 단부 및 팁이 부착된 원심 단부를 갖는 접속 본체로서, 상기 근접 단부가 제 1 트랜스듀서에 부착되어 초음파 진동을 그것으로부터 수용하고 원심 단부에 부착된 팁을 향하여 초음파 진동을 전달하는 접속 본체;

상기 접속 본체에 거의 근접 배치되고 상기 초음파 진동에 따라 접속 본체의 부분의 이동에 응하여 전압 신호를 발생시키는 제 2 트랜스듀서; 및

상기 팁에 거의 근접한 하나 이상의 광원으로서, 제 2 트랜스듀서에 접속되고 상기 제 2 트랜스듀서로부터 전압 신호를 수용하여 광을 발생시키는 하나 이상의 광원을 포함하는 초음파 치과용 인서트; 및

초음파 치과용 인서트를 유지시키고, 초음파 진동을 발생시키는 제 1 변환기에 전자기 에너지를 공급하는 핸드피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 기구.
제 21 항에 있어서,

상기 핸드피스는 본체 및 이 본체에 회전가능하게 결합된 회전가능한 헤드를 갖고, 상기 초음파 치과용 인서트는 상기 회전가능한 헤드에 맞물리는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 기구.
제 22 항에 있어서,

상기 핸드피스는 본체와 회전가능한 헤드의 한쪽에 고정 결합되고 본체와 회전가능한 헤드의 다른 쪽에 회전가능하게 결합된 리테이닝 링을 더 포함하고, 상기 회전가능한 헤드는 상기 본체에 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 기구.
초음파 기구 팁을 지지하는 기구 핸들에 의해 기계적으로 지지되는 발생기에서 기계적 에너지를 수용하는 단계;

상기 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 단계; 및

상기 전자기 에너지의 적어도 일부를 이용하여 작업 영역을 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 발생기에서 기계적 에너지를 수용하는 단계는

전자기 트랜스듀서의 입력에서 전기 에너지를 수용하는 단계;

상기 전자기 트랜스듀서 내에서 자계를 형성하는 단계;

상기 자계를 이용하여 전자기 트랜스듀서를 이동시키는 단계; 및

상기 전기 기계 트랜스듀서와 상기 발생기의 입력 부재를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 발생기는 상기 기계적 에너지를 수용하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 발생기의 입력 부재를 이동시키는 단계는 약 25㎑ 내지 약 30㎑의 주파수에서 상기 입력 부재를 왕복 운동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 단계는 전기 코일을 지나는 자화 부재를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 전기 코일은 하나 이상의 나선형으로 감긴 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 자화 부재를 이동시키는 단계는 거의 선형 이동으로 상기 자화 부재를 슬라이딩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 자화 부재를 이동시키는 단계를 회전축에서 상기 자화 부재를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 단계는 압전 부재에 응력을 가하여 상기 압전 부재를 가로지르는 전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 단계는 상기 발생기를 이용하여 전기 신호를 발생시키는 단계 광원의 입력에서 도전체를 통하여 상기 전기 신호를 수용하는 단계; 및

상기 광원으로부터 가시광을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 32 항에 있어서,

상기 광원은 발광 다이오드 및 백열 램프로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 발생기는 상기 기구 핸들 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 초음파 기구 팁에 치아를 접촉시키는 상기 기구 핸들로 치과 처치를 수행하는 단계를 더 포함하며, 상기 초음파 도구 팁은 상기 도구 핸들에 기계적으로 결합되고, 상기 치아의 표면은 상기 작업 영역 내에 있는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 단계는 마찰 발광 재료에 응력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 영역을 조명하는 방법.
치과용 기구 핸드피스에서 초음파 신호를 수용하는 단계;

상기 초음파 신호를 치과용 기구 팁을 지지하는 접속 본체의 초음파 동작으로 변환하는 단계;

상기 접속 본체의 초음파 동작을 전기 발생기에 연결하는 단계;

상기 전기 발생기로 전류를 발생시키는 단계;

상기 전류로 하나 이상의 광원을 에너자이징하는 단계;

상기 치과용 기구 팁을 치아의 표면에 접촉시키는 단계; 및

상기 광원으로 상기 치과용 기구 팁에 인접한 상기 치아의 표면을 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 표면 클리닝 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 초음파 신호를 치과용 기구 팁의 초음파 동작으로 변환하는 단계는 상기 초음파 신호를 이용하여 자계를 발생시키는 단계, 및 상기 자계를 자기 변형 트랜스듀서에 인가하여 상기 초음파 신호에 관한 주파수에서 상기 자기 변형 트랜스듀서를 응답 발진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 38 항에 있어서,

상기 치과용 기구 팁의 상기 초음파 동작을 전기 발생기에 연결하는 단계는 상기 자기 변형 트랜스듀서를 접속 본체에 기계적으로 연결하는 단계; 및 상기 접속 본체를 상기 치과용 기구 팁에 기계적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 초음파 신호를 치과용 기구 팁의 초음파 동작으로 변환하는 단계는 상기 초음파 신호를 압전 트랜스듀서로 수용하는 단계; 및 상기 초음파 신호에 관한 주파수에서 상기 압전 트랜스듀서의 출력 부재를 응답 발진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 치과용 기구 팁의 상기 초음파 동작을 전기 발생기에 연결하는 단계는 상기 압전 트랜스듀서의 상기 출력 부재를 상기 접속 본체에 기계적으로 연결하는 단계; 및 상기 접속 본체를 상기 치과용 기구 팁에 기계적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 전기 발생기로 전류를 발생시키는 단계는 압전체를 주기적으로 압축 및 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 압전체는 상기 압전 트랜스듀서의 압전체와 공통 압전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 전기 발생기로 전류를 발생시키는 단계는

도전체의 나선형 배치에 인접한 자화 부재를 발진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 전기 발생기로 전류를 발생시키는 단계는 압전체를 주기적으로 압축 및 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 45 항에 있어서,

상기 압전체는 석영 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 45 항에 있어서,

상기 압전체는 로셸염 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
제 45 항에 있어서,

상기 압전체는 PZT 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 치아의 표면을 클리닝하는 방법.
기계적 에너지를 지지 부재에 인가하는 수단;

상기 기계적 에너지의 제 1 부분을 작업면에 인가하는 수단;

상기 기계적 에너지의 제 2 부분을 전기 에너지로 변환하는 수단; 및

상기 전기 에너지의 적어도 일부를 가시광으로 변환하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 지지 부재에 인가하는 수단은 자기 변형 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 기계적 에너지를 지지 부재에 인가하는 수단은 압전 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 기계적 에너지의 제 2 부분을 전기 에너지로 변환하는 수단은 전자기 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 기계적 에너지의 제 2 부분을 전기 에너지로 변환하는 수단은 압전 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 전기 에너지의 적어도 일부를 가시광으로 변환하는 수단은 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 전기 에너지의 적어도 일부를 가시광으로 변환하는 수단은 백열 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 55 항에 있어서,

상기 백열 램프는 할로겐 전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
제 49 항에 있어서,

상기 기계적 에너지의 제 1 부분을 작업면에 인가하는 수단은 치과용 기구 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 기구.
모터;

작업 팁;

상기 모터와 상기 작업 팁 사이에 배치되는 결합 부재로서, 상기 모터로부터 기계적 에너지를 수용하는 결합 부재;

상기 결합 부재에 기계적으로 결합되는 전기 발생기로서, 상기 결합 부재로부터 상기 기계적 에너지의 부분을 수용하는 전기 발생기;

상기 전기 발생기에 전기적으로 결합된 제 1 단부를 갖는 도전체; 및

상기 도전체의 제 2 단부에 전기적으로 결합된 전기 입력을 갖는 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.
제 58 항에 있어서,

상기 하나 이상의 광원은 발광다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 치과용 인서트.