(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増圧された加圧液体を射出するための歯科用射出ハンドピースであって、加圧された液体の経路と圧縮空気の経路を有して歯科用ユニットから延長する歯科用ホースに着脱自在に接続可能なジョイント部と、前記歯科用ホースから供給される加圧液体の圧力を増圧する増圧部と、増圧された加圧液体を射出する射出部とから成り、増圧部は前記ホースを介して前記ジョイント部から供給される圧縮空気によって駆動する空気力式アクチュエータによって作動するポンプで加圧液体を増圧することを特徴とする歯科用射出ハンドピース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増圧した加圧液体を射出する歯科用射出ハンドピースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体を射出する装置としてスリーウェイシリンジが知られている。このスリーウェイシリンジは水道水などの加圧水の他に圧縮空気や霧を射出する。そのほかに実開平７−３１２号公報や特開平１−１５３１５０号公報に記載されたものが知られている。前者は構成が管だけで一端を水道の蛇口に直結し、他端から水流を射出させるものである。後者は卓上装置において給水タンク内の液体をモータ駆動のポンプで付勢し、射出装置であるハンドピースまでホースを介して送り、射出する。この様な給水タンクとモータ駆動のポンプを備えた卓上装置と、射出装置であるハンドピースを組み合わせたものは他にもいくつか知られている。特公平７−２８８８１号公報では携帯性をもたせるため卓上装置をなくして、給水タンクとポンプと蓄電池を内設したハンドピースのみのものが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
歯科診療の場で加圧された液体を必要とする場合スリーウェイシリンジを使用することが多い。しかしスリーウェイシリンジでは、増圧機構がないので射出される加圧水の圧力は水道の圧力以上には設定できない。水道水の圧力は時間帯や地域によって変化し、圧力の低い時間帯や地域によっては十分な圧力とはいえないこともある。そのほかのものについては家庭で使用されることを考慮したものが多い。これらのものを歯科診療の場で使用することを考えてみると、実開平７−３１２号公報で紹介されたものは構造が簡単でかさばらないが単なるホースと変わらず、増圧機構がないのでスリーウェイシリンジと同様水道水の圧力以上には設定できない。またスイッチがないので使用の前後で蛇口の栓を回さなければならず使用の際の操作が面倒である。特開平１−１５３１５０号公報で紹介されたものは卓上装置の設置場所を確保しなければならず、歯科診療台の周辺では様々な機器があるので設置場所の確保は困難である。給水タンクへの補給も煩雑な作業である。また通常歯科医院では複数の診療台が設置されており、診療台間の移動は大変面倒である。卓上装置とハンドピースを結ぶホースは使用上ある程度の長さがないと不便である。しかし卓上装置内で加圧された液体は射出されるまでの管内を通る距離が長いほど圧力損失が大きくなる。圧力損失の少ないホースを使用する場合一般的に、より硬い材質のものになる。するとハンドピースの操作性が悪くなってしまう。圧力損失を考慮しモータ駆動のポンプの出力をあげる場合そのためにモータやポンプはより大きく、かつ高価なものになってしまう。卓上装置も大型になってしまい持ち運びがより大変になってしまう。ホースもより高圧に耐えられるものにしなければならない。特公平７−２８８８１号公報で紹介されたものは、携帯性を持たせるために蓄電池や給水タンクを内蔵させているのでハンドピース自体の容積、重量などが大きくなりがちで治療を施す者にとって負担が大きい。さらに蓄電池や給水タンクへの補給は煩雑な作業である。
【０００４】
例えば、歯垢染色剤を使用した後の歯面洗浄は通常歯ブラシを使ったブラッシングを行うが、十分な洗浄を行うことは大変な作業であり、また作業時間も長いものとなる。この様な作業には高い圧力の液体を使った洗浄が非常に有効であるが、従来の技術には上記のように使用に際し不便な点があった。
【０００５】
本発明は上記観点に鑑み、治療に十分な圧力が得られ、設置場所に困らず持ち運びに便利で、補給の手間もいらない歯科診療の場での使用が容易となりうる装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決して本発明の目的を達成するため歯科用ホースに着脱自在に接続可能なジョイント部と、前記歯科用ホースから供給される加圧液体の圧力を増圧する増圧部と、増圧された加圧液体を射出する射出部を備えた歯科用射出ハンドピースを提供する。
【０００７】
上記増圧部においては加圧液体の増圧をモーターによって作動するポンプで行うことができる。また上記増圧部においては加圧液体の増圧を空気圧アクチュエータによって作動するポンプで行うことができる。
【０００８】
【作用】
上記の如く構成すると、歯科用ホースに接続するだけで使用が可能となり、卓上装置が不要でハンドピースだけの構成となる。また増圧部によって歯科用ホースから供給される加圧液体がさらに増圧されて射出されることとなる。補給は全て歯科用ホースから行われるので、補給作業の手間がいらなくなる。増圧部をハンドピース内に設置することで増圧機構で増圧された液体は射出部から射出されるまでが短くなり、増圧された液体の圧力損失を小さくできる。また増圧機構もより小型のもので済むのでハンドピースがより軽量なものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。本発明による歯科用射出ハンドピースは図１に示すように射出部１、増圧部２、ジョイント部３を要素とし、既存の歯科用ハンドピースと同様に歯科用ユニットの歯科用ホース４に接続するだけで使用可能となるようハンドピースのみの構成となっている。射出部１では本器の一端に取り付けられたノズル９と、増圧部２で増圧された加圧液体をノズル９まで供給する射出液管８が配管してある。増圧部２は増圧機構７によって構成される。また歯科用ホース４から供給される動力媒体が通る供給管６、同じく歯科用ホース４から供給される加圧液体が通る供給管５がジョイント部３から増圧機構７まで配管されている。当該の実施例においては動力媒体は電気、または圧縮空気となる。ジョイント部３は歯科用ホース４と接続可能なカップリング機能を持つ。この構成の歯科用射出ハンドピース１００を歯科用ホース４に接続して作動させると歯科用ホース４から供給された加圧液体は、同じく歯科用ホース４から供給された動力媒体によって作動する増圧機構７によって増圧され、ノズル９より射出される。
【００１０】
モータによってポンプを作動させる増圧機構７の実施例を説明する。図３のようにポンプ３３が配置してあり、このポンプ３３は同じく増圧機構７に配置されているモータ３２によって駆動される。図３において開示しているポンプはねじポンプと呼ばれるものだが、増圧機構７の目的は他のポンプを使用しても達成しうるので、たとえばギヤポンプであってもよい。またモータに関しては、図２のように歯科用ホース４と歯科用射出ハンドピース１００の間に、歯科用ホース４から供給される動力媒体によって作動するモータを内蔵したハンドピース駆動装置１０を接続する場合、増圧機構７内にモータを配置する必要は無く、ハンドピース駆動装置１０の出力軸にポンプの回転軸２６を接続させてポンプを駆動させる構成とした増圧機構７としてもよい。
【００１１】
図３において、ポンプ３３のケーシング２０内にはネジ型ロータ２１、２２が配置され、それぞれのネジ２３が互いにかみ合うように納められている。２本のネジ型ロータ２１、２２は共に両端にベアリング２７、２８、２９、３０がそれぞれ設置され、軸を中心に回転自在となっている。またネジ型ロータ２１、２２にはやまば歯車２４、２５がそれぞれ取り付けられ、両方のやまば歯車２４、２５は互いにかみ合うように配置されている。ケーシング２０を貫通して一方のネジ型ロータ２１の一端に、これと同軸上に回転軸２６が取り付けられている。回転軸２６はモータ３２の出力軸３１と接続している。ケーシング２０には加圧液体の供給管５が接続されている。また増圧した加圧液体をノズル９に送るための射出液管８が接続されている。
【００１２】
モータを作動させると出力軸３１の回転に伴い回転軸２６が回転する。回転軸２６が取り付けられたネジ型ロータ２１が回転し、やまば歯車によって他方のネジ型ロータ２２も回転する。加圧液体の供給管５から供給された加圧液体はネジ溝内に流入し、このネジ型ロータ２１、２２の回転によって射出液管８の開口部８ａの方に押し進められて増圧される。
【００１３】
空気圧アクチュエータによってポンプを作動させる増圧機構７を図４から図７を参照しながら説明する。図４に示すように当該の実施例の増圧機溝７は液体増圧部５１、駆動部５２、切換部５３で構成されている。液体増圧部５１は小シリンダ５６と、小シリンダ５６内に配置した小ピストン５９と、小ピストン５９と大ピストン５５を接続させるピストンロッド６０で構成されている。駆動部５２は大シリンダ５４と、大シリンダ５４内に配置された大ピストン５５で構成されている。切換部５３は強制切換機構６７と、スリーブ６２と、スリーブ６２内に配置された弁体６３で構成されている。加圧液体の供給管５はジョイント部３から小シリンダ５６へ配管されている。動力媒体の供給管６はジョイント部３からスリーブ６２へ配管されている。排気管７７、排気管７８は中空円筒状のスリーブ６２の半径方向に貫通して設けている。右チャンネル７５、左チャンネル７６は共にスリーブ６２と大シリンダ５４を結ぶように配管されている。ロッド６６は一端を強制切換機構６７のリンク６８とピン７１で滑動自在に取り付けられ、他端は大ピストン５５に遊着されている。またロッド６６は弁体６３の中空部分を貫通しており、弁体６３の両端方向にそれぞれ鍔を設けている。この鍔は弁体６３の内径よりも大きく、スリーブ６２の内径よりも小さい。鍔間の距離は弁体６３の軸方向の長さよりも長く設定されている。この構成の増圧機構は、切換部５３の弁体６３が変位し、圧縮空気の経路を切り換えることで駆動部５２の大ピストン５５が往復運動を行い、駆動力を発生する。この駆動力をピストンロッド６０によって液体増圧部５１の小ピストン５９に伝え、小ピストン５９も往復運動を行うことで液体を増圧し、射出液管８に供給する。
【００１４】
さらに各部の構造を詳しく説明すると、図４に示すように液体増圧部５１においては小シリンダ５６内にはこれと同軸上に小ピストン５９が配置されている。ピストンロッド６０は大ピストン５５の駆動力を小ピストン５９に伝えるべく一端を小ピストン５９、他端を大ピストン５５に接続し隣接した大シリンダ５４、小シリンダ５６を貫通して配置してある。小シリンダ５６と小ピストン５９で形成された空間を吸入側加圧室５７、小シリンダ５６と小ピストン５９とピストンロッド６０で囲まれた空間を射出側加圧室５８とする。小ピストン５９とピストンロッド６０内には吸入側加圧室５７と射出側加圧室５８を結ぶ通路６１が設置してある。通路６１内には逆止弁７４があり、液体は吸入側加圧室５７から射出側加圧室５８へのみ流れるようになっている。射出液管８の小シリンダ５６への開口部８ａは射出側加圧室５８側に設けられ、小ピストン５９が左に最大変位したときのＯリング７９の位置よりも左に位置する。加圧液体の供給管５の小シリンダ５６への開口部５ａは吸入側加圧室５７側に設けられ、小ピストン５９が右に最大変位したときのＯリング７９の位置よりも右に位置する。加圧液体の供給管５内には逆止弁７３が設けられ、加圧液体は吸入側加圧室５７の方向へのみ流れるようになっている。
【００１５】
駆動部５２において、図４に示すように大シリンダ５４には大ピストン５５が内設されている。スリーブ６２から配管された右チャンネル７５は大シリンダ右室５４ａ内に開口部７５ｂを設けている。同じくスリーブ６２から配管された左チャンネル７６は大シリンダ左室５４ｂ内に開口部７６ｂを設けている。大ピストン５５が大シリンダ５４内の軸方向両端まで変位したときに開口部７５ｂ、７６ｂが塞がれないよう大ピストン５５は軸方向両端が最大径よりも小さい径となっている。大ピストン５５とロッド６６は互いに鍔を設け、ロッド６６がタイムラグを生じながら大ピストン５５の動作に追従するよう設置されている。
【００１６】
切換部５３のスリーブ６２において、図７に示すように弁体６３はこのスリーブ６２内に摺動自在に設置されている。弁体６３は中空円筒状で、外周部の両端付近に溝を形成しこの溝にＯリング８０、Ｏリング８１が取り付けてある。Ｏリング８０、Ｏリング８１を取り付けた溝の間にさらに溝６４を設ける。この溝６４とスリーブ６２によって形成された通路６５は歯科用ホース４から供給され動力媒体の供給管６を通ってくる圧縮空気を右チャンネル７５又は左チャンネル７６に送るための通路となる。スリーブ６２に設けられている開口部は弁体６３が右に変位したときに動力媒体の供給管６の開口部６ａと右チャンネル７５の開口部７５ａがＯリング８０とＯリング８１の間にくるよう配置され、排気管７７の開口部７７ａはＯリング８０よりも右にくるよう配置されている。弁体６３が左に変位したときに動力媒体の供給管６の開口部６ａと左チャンネル７６の開口部７６ａがＯリング８０とＯリング８１の間にくるよう配置され、排気管７８の開口部７８ａはＯリング８１よりも左にくるよう配置されている。ロッド６６の弁体６３の両端方向に設けた鍔はロッド６６が軸方向へ変位するとき弁体６３を変位させるためのものである。鍔間の距離が弁体６３の軸方向長さより長くとってあるのでロッド６６が変位を始めてから弁体６３が変位を始めるまでにタイムラグが生じるように配置してある。また弁体６３の変位量もロッド６６の変位量に比べて少ない。
【００１７】
切換部５３の強制切換機構６７において、図６に示すようにリンク６８は一端をロッド６６とピン７１によって滑動自在に取り付けられ、他端を上下スライド軸７０によってスプリング７２の一端と滑動自在に取り付けられている。二つの上下スライド軸７０によって両端をそれぞれ２つのリンク６８に取り付けられたスプリング７２は、ロッド６６の軸と垂直になるように配置されている。固定ガイド６９は上下スライド軸７０がスプリング７２の軸方向にのみ自在に変位できるように設置されている。ピン７１がロッド６６によって二つの上下スライド軸７０を結ぶ線の方へ押されると二つの上下スライド軸７０が固定ガイド６９によってそれぞれ上下方向に変位する。このときスプリング７２は両端をそれぞれ上下スライド軸７０に取り付けてあるので上下方向に引きのばされる。ピン７１が二つの上下スライド軸７０を結ぶ線を越えるとスプリング７２を上下方向へ引っ張る力が失われるので、スプリング７２は復元力によってもとの長さに戻る。このスプリング７２の復元力でピン７１はさらに先へと変位し、ロッド６６も同じようにさらに変位する。以上のように強制切換機構６７は平衡点である二つの上下スライド軸７０とピン７１が上下一直線に並ぶところをピン７１が少しでも越えるとピン７１をさらに先に進める方向にスプリング７２の復元力が働く。
【００１８】
以上のような構造の増圧機構７に動力媒体である圧縮空気と、加圧液体を供給して作動させたときの各部の動きを図４から図７までを参照しながら説明する。初動時各部が図４の位置にあるとすると、供給された圧縮空気は動力媒体の供給管６を通り、通路６５、右チャンネル７５を経て大シリンダ右室５４ａに供給される。圧縮空気の圧力で大ピストン５５は左へ変位する。変位の途中で大ピストン５５はロッド６６の端面に当たる。その後大ピストン５５はロッド６６を左に押しながら大シリンダ５４内の左端にまで変位する。ロッド６６によってピン７１が平衡点を越える位置まで変位する。このときの強制切換機構６７内の状態を図５に示す。大ピストン５５の変位により大シリンダ左室５４ｂ内の空気は左チャンネル７６を通り、スリーブ６２内へ排出され開口部７８ａより排気管７８を通って増圧機構７の外へと排気される。この排気はジョイント部３側よりハンドピース外に排気される。その後スプリング７２の復元力でピン７１と共にロッド６６はさらに左へ変位する。この時ロッド６６は鍔によって弁体６３を左に変位させる。この弁体６３の変位により、Ｏリング８０とＯリング８１の間に動力媒体の供給管６の開口部６ａと左チャンネル７６の開口部７６ａが位置するようになるので、圧縮空気の経路は弁体６３から左チャンネル７６を経て、大シリンダ左室５４ｂへ通ずる経路へと切り換わる。このときの強制切換機構６７内の状態を図６に示す。圧縮空気の経路が切り換わったので大ピストン５５は今度は逆に右方向に変位する。変位の途中で大ピストン５５は左端面に設けた鍔がロッド６６の鍔に当たる。その後大ピストン５５はロッド６６を右に引きながら大シリンダ５４内の右端にまで変位する。大ピストン５５の変位により大シリンダ右室５４ａ内の空気は右チャンネル７５を通り、スリーブ６２内へ排出されて開口部７７ａより排気管７７を通って増圧機構７の外へと排気される。この排気はジョイント部３側よりハンドピース外に排気される。ロッド６６によってピン７１は平衡点を越える位置まで変位する。その後スプリング７２の復元力でピン７１と共にロッド６６はさらに右へ変位する。この時ロッド６６は鍔によって弁体６３を右に変位させる。この弁体６３の変位によりＯリング８０とＯリング８１の間に動力媒体の供給管６の開口部６ａと右チャンネル７５の開口部７５ａが位置するようになり、圧縮空気の経路は弁体６３から右チャンネル７５を経て大シリンダ右室５４ａへと通ずる経路へと切り換わる。これで全ては図４の初動時の状態に戻る。
【００１９】
以上の行程において、ピストンロッド６０によって大ピストン５５と接続している小ピストン５９も大ピストン５５と同じように往復運動を行う。この小ピストン５９の往復運動において、小ピストン５９が左に変位するときは射出側加圧室５８内の液体を加圧して射出液管８に供給する。このとき吸入側加圧室５７は負圧となるので加圧液体の供給管５より吸入側加圧室５７に液体が供給される。小ピストン５９が右に変位するときは吸入側加圧室５７内の液体を加圧する。加圧液体は通路６１を通り射出側加圧室５８内へ送られる。吸入側加圧室５７は射出側加圧室５８と比べて小ピストン５９の有効面積が大きく、吸入側加圧室５７から射出側加圧室５８に送られる液体の体積は射出側加圧室５８の増加した体積よりも大きいので、射出側加圧室５８に送られた液体の一部が射出液管８に供給される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は上述の如く卓上装置を必要とせず、ハンドピースのみで構成され、歯科用ホースに接続するだけで使用可能となる。ハンドピースなので設置場所に困ることがなく、持ち運びが楽なので、診療台間の移動も容易である。また他のハンドピースと同様に各診療台に一台ずつ本器を置いても設置スペースをとることもない。使用に必要なものが歯科用ホースで全て補給されるので、補給の手間がいらない。よって使用中に補給のために使用を中断することもなくなる。ハンドピース内に増圧機構を有するので、増圧機構からノズルまでの射出液管の長さが短く、増圧された液体の圧力損失が少ない。よって増圧機構は小型のもので済みハンドピースもより軽量なものとなる。また増圧機構があるので歯科用ホースから供給される加圧液体の圧力にそれ程影響されず、安定した高圧の射出液を射出でき、作業効率も上がる。給水タンクなどの重くなる要素が不要なので軽量なハンドピースとなり、操作も楽なものとなる。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の歯科用射出ハンドピースと歯科用ホースの側面図
【図２】本発明の一実施例の歯科用射出ハンドピースとハンドピース駆動装置と歯科用ホースの側面図
【図３】本発明の一実施例のモータ駆動の増圧機構を示す断面図
【図４】本発明の一実施例の圧縮空気駆動の増圧機構を示す断面図
【図５】図４に示した増圧機構のロッドとリンクをつなぐピンが平衡点を越えたときの強制切換機構の断面図
【図６】図４に示した増圧機構の圧縮空気の経路が切り換わったときの強制切換機構の断面図
【図７】図４に示した増圧機構の切換部の弁体とスリーブの断面図
【符号の説明】
１    射出部
２    増圧部
３    ジョイント部
４    歯科用ホース
５    加圧液体の供給管
５ａ  開口部
６    動力媒体の供給管
６ａ  開口部
７    増圧機構
８    射出液管
８ａ  開口部
９    ノズル
１０    ハンドピース駆動装置
１１    外ケース
２０    ケーシング
２１    ネジ型ロータ
２２    ネジ型ロータ
２３    ネジ
２４    やまば歯車
２５    やまば歯車
２６    回転軸
２７    ベアリング
２８    ベアリング
２９    ベアリング
３０    ベアリング
３１    出力軸
３２    モータ
３３    ポンプ
５１    液体増圧部
５２    駆動部
５３    切換部
５４    大シリンダ
５４ａ  大シリンダ右室
５４ｂ  大シリンダ左室
５５    大ピストン
５６    小シリンダ
５７    吸入側加圧室
５８    射出側加圧室
５９    小ピストン
６０    ピストンロッド
６１    通路
６２    スリーブ
６３    弁体
６４    溝
６５    通路
６６    ロッド
６７    強制切換機構
６８    リンク
６９    固定ガイド
７０    上下スライド軸
７１    ピン
７２    スプリング
７３    逆止弁
７４    逆止弁
７５    右チャンネル
７５ａ  開口部
７５ｂ  開口部
７６    左チャンネル
７６ａ  開口部
７６ｂ  開口部
７７    排気管
７７ａ  開口部
７８    排気管
７８ａ  開口部
７９    Ｏリング
８０    Ｏリング
８１    Ｏリング
１００    歯科用射出ハンドピース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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