(57)【要約】      （修正有）【課題】回転速度を制限するための装置を備えた流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース、及びハンドピースの回転速度を制限する。【解決手段】回転速度を最高回転速度以下に制限する回転速度制限装置を備える流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース１が提供される。ハンドピースは、駆動流体によって回転可能な回転部２であり、回転部に接続可能なツールを駆動する回転部と、回転部によって駆動され、電圧を誘導する電気力学的変換器３と、を備える。電気力学的変換器は、少なくとも１つのコイル４と少なくとも１つの磁気要素５と少なくとも１つのスイッチング素子６とを有する。スイッチング素子は、電気力学的変換器のコイルにおける回路が閉じた場合に、電気力学的変換器のコイル内を電流が流れ、回転部及び回転部に接続可能なツールの回転速度を減速させる誘導磁場が誘起されるよう、少なくとも１つのコイルの両端間で選択的に回路を開閉する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動流体によって回転可能な回転部であり、該回転部に接続可能なツールを駆動する回転部と、
少なくとも１つのコイルと少なくとも１つの磁気要素とを有し、前記回転部によって駆動されて電圧を誘導する電気力学的変換器と、
少なくとも１つのコイルの両端間で、選択的に回路を開閉する少なくとも１つのスイッチング素子と、を備え、
前記回路が閉じた場合に、前記電気力学的変換器のコイル内を電流が流れ、前記回転部及び該回転部に接続可能なツールの回転速度を減速させる誘導磁場が誘起されることを特徴とする流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項２】
前記磁気要素は、前記回転部に設けられて、該回転部によって回転可能に構成される、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコイルは、軟磁性のコイルコアの周りに巻き付けられている、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項４】
前記軟磁性のコイルコアは、リング状に形成されるとともに前記磁気要素の外周を取り囲む一層又は複数層からなる、請求項３に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項５】
前記電気力学的変換器は、複数のコイルを備える、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項６】
前記コイルは、前記磁気要素の周りに実質均等に配置されている、請求項５に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項７】
前記スイッチング素子は、１つ又は複数の半導体ダイオードを備える、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項８】
前記スイッチング素子は、逆直列に配置された２つのツェナーダイオード、又は２方向性ダイオードを備える、請求項７に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、少なくとも１つの電磁発光ダイオードと、放射光を受ける少なくとも１つの半導体エレメントとを備える、請求項７に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１０】
前記スイッチング素子は、少なくとも１つの電気的抵抗器を備える、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１１】
前記電気的抵抗器は、電圧依存型の抵抗器及び温度依存型の抵抗器のいずれか一方を有する、請求項１０に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１２】
前記電気力学的変換器は、電力消費装置に接続されるか又はセンサに作動接続された少なくとも１つの制御コイルを備える、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１３】
前記スイッチング素子は、電気回路又はマイクロコントローラを備える、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１４】
前記スイッチング素子は、回転部及びこれに接続されたツールの回転速度を、約300,000〜150,000rpmの範囲、約275,000〜200,000rpmの範囲、又は約250,000rpmに制限する、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１５】
前記電気力学的変換器及び全てのスイッチング素子はハンドピース内に収容されている、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１６】
互いにスイッチング値が異なる複数のスイッチング素子が設けられ、前記誘導磁場が順次誘起される、請求項１に記載の流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース。
【請求項１７】
請求項１に係る流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピースの回転速度を制限する方法において、
回転部の回転によって電気力学的変換器の少なくとも１つのコイルにて電圧が誘導され、
スイッチング素子が少なくとも１つのコイルの両端間の回路を閉じることにより、電気力学的変換器のコイル内に電流が流れて誘導磁場が誘起され、該誘導磁場により回転部及び該回転部に接続可能なツールの回転速度が減速されることを特徴とする流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピースの回転速度を制限する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転速度を制限するための装置を備えた流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピース、及び該ハンドピースの回転速度を制限する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような回転速度を制限するための装置を備えた流体駆動式のハンドピースは、特許文献１に開示されている。回転速度を制限するため、ハンドピースには、ロータとともに回転し、内部に弾性のＯリングが配設されたＵ字型の受容部が設けられている。Ｕ字型の受容部は、ロータとは反対方の前面の外縁部に複数の開口部を有している。弾性リングは、回転速度の上昇とともに遠心力によって拡張して上記開口部を部分的に遮蔽し、その結果、該開口部を通る駆動エアの流量が減少し、ひいてはロータを通る駆動エアの流量も減少する。したがって、ハンドピースの回転速度は、駆動流体流路の有効断面積の変化によって制限されることとなる。
【０００３】
この回転速度制限装置の欠点の１つに、材料劣化や外的影響によりＯリングの弾性が失われ、回転速度制限装置の機能が制限されたり、全く機能しなくなったりすることが挙げられる。
【０００４】
また、例えば特許文献２に開示されるように、一般的ではないが回転速度調整機構を備えた種々のハンドピースは従来技術として知られている。これらのハンドピースは、ツール又はインペラの回転速度実測値を測定する回転速度センサ、該回転速度実測値と回転速度設定値とを比較するコントローラ、駆動流体の流量を変化させる、大抵は制御バルブで構成されるアクチュエータからなる閉ループ系を有している。閉ループ系を有するハンドピースの設計は複雑かつ高コストであり、使用時の挙動が度々不安定になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３５７８８７２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１９０４８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、この発明の目的は、特許文献１の回転速度制限装置の欠点を有することのない、流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施態様により得られる流体駆動式の医療用又は歯科用ハンドピースは、駆動流体によって回転可能な回転部であり、該回転部に接続可能なツールを駆動する回転部と、前記回転部によって駆動され、電圧を誘導する電気力学的変換器と、を備える。電気力学的変換器は、少なくとも１つのコイルと少なくとも１つの磁気要素を有する。ハンドピースはさらに、電気力学的変換器のコイルにおける回路を閉じた場合に、電気力学的変換器による誘導電圧が発生するよう、すなわち電気力学的変換器のコイル内を電流が流れ、回転部及び回転部に接続可能なツールの回転速度を減速させる誘導磁場が誘起されるよう、少なくとも１つのコイルの両端間で、選択的に回路を開閉する少なくとも１つのスイッチング素子を備える。
【発明の効果】
【０００８】
このハンドピース、特に、電気力学的変換器及びスイッチング素子を備える回転速度制限装置の利点は、回転速度を制限するにあたり、特に、回転部を減速する制動力を発生させるにあたり、摩耗のおそれのある機械的な部品を必要としないことである。制動作用は、電気力学的作用、すなわち、電気力学的変換器のロータの回転によって該電気力学的変換器のコイル内で電圧が誘起される誘導によりもたらされる。コイルの両端がスイッチング素子により接続されると、コイル内を電流が流れ、この誘導電流が、以下誘導磁場と称する磁場を発生させる。この誘導磁場は、誘導の原因、すなわち電気力学的変換器の磁気要素の磁場に対抗して、電気力学的変換器のロータの回転、さらにはこれに接続されている回転部及びハンドピースのツールの回転を減速させる。制動作用は、当業者には既知のレンツの法則に基づくものであり、詳細は省略する。
【０００９】
回転速度制限装置は、回転部及びツールの回転速度の最大値、特に、ハンドピースが低負荷又はアイドル状態にある場合における最大値を制限して、ハンドピースによる騒音を低減するとともに、ハンドピース内に設けられた、回転部を支持するボールベアリングの機械的負荷を低減する。さらに回転速度を制限すれば、治療箇所へのツールの配置をより優しく行うことができる。或る実施態様にあっては、スイッチング素子は、回転部及びこれに接続されたツールの回転速度を、約300,000〜150,000rpm（毎分回転数）の範囲に、好ましくは約275,000〜200,000rpmの範囲、特に好ましくは約250,000rpmに制限する。
【００１０】
異なるスイッチング値を有するスイッチング素子を選択することにより、異なる最大回転速度に回転速度が制限されたハンドピースを提供することが可能となる。
【００１１】
以下発電機と称する電気力学的変換器は、固定子と回転子を有し、この回転子は、回転部に接続されるかあるいは回転部の一部として構成されている。回転部は、例えば、駆動流体によって作動するハンドピースのインペラと、治療用ツールやハンドピースに適合するツールの軸部を着脱自在に固定する中空シャフト等である、ハンドピース内に回転可能に取り付けられたシャフトと、を有する。回転子は、磁気要素を有することが好ましく、固定子は、少なくとも１つのコイルを有することが好ましいが、反対の構成とすることも可能であることは勿論である。磁気要素は、永久磁石で構成することが特に好ましく、回転部に取着されるディスク状の磁石とすることがさらに好ましい。なお、回転部それ自身に磁性を持たせる、すなわち、磁性材料にて製造したり、磁化させたりすることも可能である。
【００１２】
スイッチング素子又はその一部は、好ましくは銅線で構成される、発電機の少なくとも１つのコイルの両端を接続し及び／又は短絡する。したがって、スイッチング素子の少なくとも一部は回路の一部を構成し、発電機のコイルに加えて、導電性ワイヤや電気装置等の他の電気・電子部品を随時備えることができる。
【００１３】
スイッチング素子は、スイッチング値又はスイッチング範囲に到達するかあるいは超過した場合に回路を閉じる。電気力学的変換器に誘起される電圧及び／又はこの電圧に依存するパラメータは、スイッチングのトリガーとして用いられ、誘導電圧は、回転部又はツールの回転速度に正比例している。例えば、誘導電圧が、スイッチング素子として用いられるダイオードのスイッチング値（いわゆるスイッチング電圧又は通電電圧）の所定値に到達した場合、回路が閉じられ、すなわち、低抵抗状態となり、高電流がダイオードを流れひいては電気力学的変換器のコイルを流れるようになる。スイッチング素子が電気的抵抗を有している場合には、例えば、ダイオードの場合と比べて電流フローが緩やかとなり、スイッチング値を超えた以後、発電機の誘導電圧に依存して電流が増大するスイッチング範囲が設定される。なお、スイッチング範囲は、複数のスイッチング値によって構成することも可能である。これは、例えばスイッチング素子を、誘導電圧の増大に伴い順次作動することができる幾つかのスイッチユニット又はスイッチを包含して構成することで実現可能である。
【００１４】
或る実施態様にあっては、少なくとも１つのコイルは、発電機の磁気要素の磁束を集中させてコイルに指向させる軟磁性のコイルコアの周りに巻き付けられる。軟磁性コイルコアは、一層又は複数層、好ましくは相互に電気的に絶縁された層からなり、特にリング状に形成して磁気要素の外周を取り囲むようにすることが好ましい。これによれば、特に電気力学的変換器が複数のコイルを備える場合に、それらのハンドピースへの取付けが容易となる。
【００１５】
複数のコイル、好適には３つのコイルを設けることにより、制動作用の増大が達成される。特に、コイルは磁気要素の周りに実質均等に配置することが好ましく、これによれば、制動時において回転部及びツールの回転時の静粛性にほとんど乃至全く影響を与えることがない。好適な実施態様にあっては、各コイルはそれぞれ１つのスイッチング素子に接続されており、これらのスイッチング素子は同一ないし同様のスイッチング値を有しており、これによれば、誘導磁場を実質同時期に発生させることができる。さらに、スイッチング値を同一ないし同様とすることで、回転部及びツールの均一な制動を得ることができる。なお、各コイルを、それぞれが異なるスイッチング値を有するスイッチング素子に接続しても良く、これによれば誘導磁場を順次発生させることができる。
【００１６】
スイッチング素子は、任意の既知のスイッチ、具体的には、任意の電気的ないし電子的なスイッチを備えていても良い。或る実施態様にあっては、スイッチング素子は、１つ又は複数の半導体ダイオード、特にはサイリスタを備えていても良く、例えば、逆直列配置の２つのツェナーダイオード、２方向性ダイオード（diac）又は電磁発光ダイオード（LED）、及び、例えばフォトダイオード、フォトトランジスター又はフォトトライアック、フォトリレー、MOS FETリレー、半導体リレー又はソリッドステートリレーとすることができる放射光を受ける半導体エレメントを例示することができる。半導体ダイオードを使用する利点としては、特に、スイッチ機能のために１つないし２つのダイオード以外の他の部品を要しないことである。
【００１７】
代替の実施態様にあっては、スイッチング素子は、少なくとも１つの電気的抵抗器、特に電圧依存型の抵抗器又は温度依存型の抵抗器を有している。このような抵抗器を用いることの利点は、半導体ダイオードと比べて、ロバスト性が高く、高温などの外的影響に対する耐性に優れることである。
【００１８】
他の実施態様にあっては、電気力学的変換器は、電圧及び電流を誘導する少なくとも１つの制御コイルを有している。制御コイルには、区別のために制動コイルと称する、回転部を減速させる誘導磁場を発生する他のコイルのようにスイッチング素子が設けられておらず、その代わりに制御コイルは電力消費装置に接続されるかセンサに作動接続されている。例えば発光ダイオードやヒータとすることができる電力消費装置は、スイッチング機能を作動させるためにスイッチング素子の一部を構成するかあるいはスイッチング素子に作動接続される。
【００１９】
例えば、センサは、制御コイル内の誘導電圧や制御コイルの両端間を流れる誘導電流のパラメータを測定するため、特には誘導される交流電圧の周波数を測定し、測定値に対応する信号を電子回路やマイクロコントローラを備えた制御ユニットに送信するために設けられる。制御ユニット又はマイクロコントローラは、制動コイルの少なくとも１つのスイッチング素子に接続されるかあるいはスイッチング素子の一部として構成され、制動コイルの両端に接続された回路を、センサ信号に基づいてスイッチング素子を作動・停止して開閉する。スイッチング素子は、電気式、電子式又は機械式のスイッチング素子として構成することができる。
【００２０】
なお、或る実施態様にあっては、制御コイルにスイッチング素子の一部としてではなく電力消費装置を接続することも可能であることは勿論である。制御コイルには、好ましくは、処置箇所を照ら可視光線の照射源、特に好ましくは、少なくとも１つの発光ダイオードを接続し得る。照射源から照射された光は、直接に又は導波管を介して処置箇所に当てられる。制御コイルに接続可能な他の電力消費装置としては、例えば、ダイオードレーザー、特に温度や回転速度、トルクを測定するセンサ、特に振動を減衰する圧電素子等のアクチュエータ、データや測定値の処理ないし計算用の回路、制御及び／又は調整回路、トランスミッタ、ディスプレイ、モニター、ツールを検出する装置、ハンドピースに接続される器具や他の部品が挙げられる。
【００２１】
他の実施態様にあっては、電気力学的変換器及びスイッチング素子全体がハンドピース内に収容されており、これによりハンドピースの取扱い性を格段に向上させることができる。
【００２２】
上述したような医療用、特に歯科用の流体駆動式のハンドピースの回転速度を制限する方法は、回転部の回転によって電気力学的変換器の少なくとも１つのコイルにて電圧を誘導させ、スイッチング素子のスイッチング値に到達するか又は超えた場合にスイッチング素子が少なくとも１つのコイルの両端間の回路を閉じて電気力学的変換器のコイル内に電流が流れて誘導磁場が誘起されるようにし、該誘導磁場により回転部及び該回転部に接続可能なツールの回転速度を減速させることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、回転速度制限装置を備えた医療用、特に歯科用の流体駆動のハンドピースの実施例を示した図である。
【図２】図２は、図１のハンドピースのヘッド部の断面図であり、ここでは電気力学的変換器及びスイッチング素子を有する回転速度制限装置が設けられている。
【図３】図３は、回転速度制限装置の一実施例の概略図であり、ここでは電気力学的変換器が３つの誘導コイルを有している。
【図４】図４Ａ〜４Ｄはそれぞれ、回転速度制限装置のスイッチング素子の異なる実施例を示す図である。
【図５】図５は、回転速度制限装置の一実施例の概略図を示した図であり、ここでは電気力学的変換器が制御コイルと回転部を減速させる誘導磁場を発生する制動コイルとを有している。
【図６】図６は、回転速度制限装置を備えた医療用、特に歯科用の流体駆動のハンドピースのヘッド部の他の実施例を示した図であり、ここでは回転速度制限装置がツール取付部を取り囲むディスク状の磁気要素を有している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明を好適な実施例に基づき図面を参照してより詳細に説明する。ここに、図１は、回転速度制限装置を備えた医療用、特に歯科用の流体駆動のハンドピースの実施例を示した図である。図２は、図１のハンドピースのヘッド部の断面図であり、ここでは電気力学的変換器及びスイッチング素子を有する回転速度制限装置が設けられている。図３は、回転速度制限装置の一実施例の概略図であり、ここでは電気力学的変換器が３つの誘導コイルを有している。図４Ａ〜４Ｄはそれぞれ、回転速度制限装置のスイッチング素子の異なる実施例を示す図である。図５は、回転速度制限装置の一実施例の概略図を示した図であり、ここでは電気力学的変換器が制御コイルと回転部を減速させる誘導磁場を発生する制動コイルとを有している。図６は、回転速度制限装置を備えた医療用、特に歯科用の流体駆動のハンドピースのヘッド部の他の実施例を示した図であり、ここでは回転速度制限装置がツール取付部を取り囲むディスク状の磁気要素を有している。
【００２５】
図１に示される医療用、特に歯科用の流体駆動式のハンドピース１は、細長い管状の器具として構成され、該ハンドピース１はその一端部に、流体源、特に圧縮空気源へと接続される接続部１２が設けられている。ハンドピース１は、湾曲した又は２つの部分が互いに角度をつけて設けられた取っ手部１３と、これに連設されたヘッド部１４とを有している。ヘッド部１４には、ツールを着脱可能に挿入することができるツール用開口部１５が設けられている。ツール用開口部１５は、ツールが取っ手部１３又はその長手方向軸線に対して傾斜した状態でヘッド部１４から突出するようヘッド部１４の一側面に配置されている。ツール用開口部１５の反対側に位置する、ヘッド部１４の端部には、ヘッド部１４からツールを取り外すために、ヘッド部１４内に配置されたツール取外し機構を作動させる押し釦１６が設けられている。なお、ハンドピース１は、例えば直線形状やピストル形状の他の既知の形状としても良いことは勿論である。
【００２６】
接続部１２からは、ヘッド部１４の方向に向けて少なくとも１本の駆動流体用の配管が延在する。さらに必要に応じて、冷媒用の配管、導波管又は電線管の１本ないし複数本を接続部１２からハンドピース１内を通して延在させても良い。流体配管は、圧縮エアや水などの駆動流体を、インペラ、エアモータのロータ又はエアエンジンの回転ピストン、シャフト、ツール取付用チャック等の少なくとも１つの回転自在な回転部２を有する駆動ユニットに送る。
【００２７】
図２に示す実施例のハンドピース１にあっては、回転部２は、インペラ１７と、インペラ１７が取り付けられるとともに、ツール用のチャック装置が設けられるか又はチャック装置の一部をなす中空シャフト１８と、を有している。回転部２及びこれに接続可能なツールは、２つの転がり軸受１９、２０によってハンドピース１内で回転自在に支持されている。転がり軸受１９、２０は、例えば外側スリーブ２１等、ハンドピース１の非回転部品に支持されている。
【００２８】
ハンドピース１のヘッド部１４内には、１つの回転子と１つの固定子を有する電気力学的変換器又は発電機３が設けられている。固定子は、少なくとも１つ、好ましくは複数のコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、これらのコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃが巻き付けられる軟磁性のコイルコア９（図３参照）とから構成される。コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及びコイルコア９は、磁気要素５を有するロータを取り囲む。図２に示すロータにあっては、インペラ１７の少なくとも一部に磁性を持たせているが、インペラ１７の翼部を磁化して該翼部に磁性を持たせることが好ましい。
【００２９】
インペラ１７に駆動流体が作用することによってこれが回転し、これにより電気力学的変換器３が作用してコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃに電圧が誘導される。コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ内に誘導される電圧の高さは、ロータ、回転部２及びツールの回転速度と正比例する。コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、それらの両端８Ａ、８Ｂ（図３参照）及び電気配線２２、２３を介してスイッチング素子６に接続されている。
【００３０】
スイッチング素子６は、スイッチが開いた第１状態、つまりコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃの両端８Ａ、８Ｂ間の接続が遮断された状態と、スイッチが閉じた第２状態、つまり両端８Ａ、８Ｂが互いに接続された状態との間で切替可能に構成される。第２状態では、誘導電圧による電流が、コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、配線２２、２３及びスイッチング素子６によって形成される回路７内を流れる。スイッチング素子６の基本状態である回路の開いた第１状態から、回路の閉じた第２状態への切替は、誘導電圧の高さに依存して行われる。したがって、回転部２の回転速度が、スイッチング素子のスイッチング値に到達するか又は超える電圧を誘導するのに十分な速さに達したときに、回路７内、特にコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ内に電流が流れるようになっている。回転部２の回転速度の低下により、誘導電圧がスイッチング値未満に下がった場合、スイッチング素子は自動的にその基本状態に復帰する。
【００３１】
上述したように、コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃを流れる誘導電流は、コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ内に誘導磁場を発生させる。この誘導磁場は、誘導の原因、すなわち電気力学的変換器３の磁気要素５の磁場に対抗して、電気力学的変換器４のロータの回転、ひいては回転部２及びハンドピース１のツールの回転を減速させる。回転速度の増大に伴って誘導電圧、誘導電流及び誘導磁場の強さが増すため、この回転速度制限装置によれば、回転部及びツールの回転速度を最高回転速度以下に制限する上での高い信頼性を実現することができる。
【００３２】
図３は、電気力学的変換器３及び３つの回路７の上視図であり、回路７の各コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃは磁気要素５の周りに実質均等に配置されている。各コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃと各回路７には、それぞれ１つのスイッチング素子６が割り当てられており、３つのスイッチング素子６は実質的に等しいスイッチング値を有していることが好ましく、これによれば、３つのスイッチング素子６が回転速度の増大に伴って実質同時期に回路７を閉じ、及び／又は回転速度の低下に伴ってそれらの回路７を開けるようにでき、また誘導磁場も実質同時期に発生及び／又は消滅するようにすることができる。
【００３３】
図４Ａ及び４Ｃは、例えば図３の回路７において使用可能なスイッチング素子６の２つの実施例である。図４Ａは、スイッチング電圧を超えると低抵抗となって回路７及びコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ内に高電流が流れるようになる、逆直列に接続されたツェナーダイオードを示している。図４Ｃは、誘導電圧の増大に伴って抵抗値が低下して回路７及びコイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ内に高電流が流れるようになる、電圧依存性抵抗を示している。
【００３４】
図５は、ここでも同様に、電気力学的変換器３、コイル４Ａを有する回路７、配線２２、２３及びスイッチング素子６を備える回転速度制限装置の他の実施例を示している。これらの部品及び同じ参照符号が付された図３の部品は、同様の構造及び機能を有している。加えて、図５の回転速度制限装置は、配線２４、２５を介して電力消費装置１１に接続される制御コイル１０を有している。電気消費装置１１は、スイッチング素子６に割り当てられるか又はスイッチング素子６と対向配置される。
【００３５】
電気力学的変換手段３の作動中、制御コイル１０には、電圧が誘導され、電力消費装置１１を作動させる電流が流れる。例えば、電力消費装置１１は、制御コイル１０内の誘導電圧値がスイッチング値を超えるほど高い場合に、スイッチング素子６に向けて光を照射する１つ又は複数の発光ダイオード（図４Ｂ参照）を備えていても良い。スイッチング素子６は、発光ダイオードからの照射光を受光するとすぐに閉状態へと変わって回路７を閉じる、例えばフォトダイオードとすることができる、照射光を受光する半導体エレメントによって構成されており、これにより、上述したように、コイル４Ａに回転部２を減速させる誘導磁場が発生する。
【００３６】
制御コイル１０と制動コイル４Ａは、図５に示すように横に並べて配置できる他、スペースの節約のため２つのコイルを上下に巻き付ける、特に制動コイル４Ａの上に制動コイル１０を巻き付けることもできる。好適な実施例にあっては、制御コイル１０は、誘導された交流を直流に変換する整流器に接続されている。
【００３７】
図４Ｄでは、電力消費装置１１は、１つ又は複数の熱放射エレメント、例えば発熱フィルムである。熱放射エレメントは配線２４及び２５を流れる電流により加熱され、例えば温度依存性抵抗（ＮＴＣ抵抗）を有するスイッチング素子６に向けて熱を放射する。温度上昇に伴い温度依存性抵抗の抵抗値が下がるので、回路７が閉じ、回路７及びコイル４Ａに電流が流れ、回転部２を減速させる誘導磁場がコイル４Ａ内に発生する。
【００３８】
図６に示すハンドピース１’のヘッド部１４’は、図２に示したヘッド部１４と同様の構成を有する。ヘッド部１４との違いは、電気力学的変換器３’の磁気要素がディスク状の永久磁石２６、例えばネオジウム・鉄・ほう素磁石で構成されていることであり、これは回転部２’、特にはシャフト１８’に取り付けられている。磁気要素２６を取り囲むコイル４Ａ’、４Ｂ’は、ヘッドハウジング２１’の肩部に支持されている。各コイル４Ａ’、４Ｂ’は、回路７’を形成するため、スイッチング素子６’（１つのみ図示する）に電気配線によって接続されている。少なくとも１つ、好ましくは全てのスイッチング素子６が取っ手部１３内に配置されている図２のハンドピース１とは対照的に、スイッチング素子６’及びハンドピース１’の全ての回路７’は、ヘッド部１４’内に配置されている。
【００３９】
この発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、この発明の根本的な機能原理を応用ないし含む全ての実施形態を包含するものである。また、記述及び図示した実施例の全ての特徴は、互いに組み合わせ自在である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010051797.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010051797.tif 000007
【図６】
2010051797.tif 000008
【外国語明細書】
2010051797000001.pdf