(57)【要約】  原動機としての減速機付モータ(ギヤードモータ)の駆動軸と押し棒を一直線上に配置し、押し棒の前進駆動を簡単な機構によって可能にした線形歯科用カートリッジ式電動注射装置を提供する。  線形歯科用カートリッジ式電動注射装置は、減速機付モータ(ギヤードモータ)(28)の駆動軸と一直線をなして非回転的に長手方向に移動可能に配置された雄ネジ山付き押し棒(32)と、駆動軸によって回転される回転筒(40)と、回転筒に枢着され、前記押し棒(32)の雄ネジ山(34)と噛み合うようになった雌ネジ山(68)を有する一対の対向したアーム状ナット半部(56)からなるナット(57)と、アーム状ナット半部の雌ネジ山を前記押し棒の雄ネジ山と噛み合わせる後方位置と、かかる噛み合わせを解放する前方位置との間を長手方向に移動可能に且つ回転可能に配置されたロックリング(70)と、円筒空間(24)に差し込まれてそこに連結されるカートリッジホルダ(22)の端面によって押され、ロックリング(70)を前方位置から後方位置に移動させるためのプッシャーピン(75)と、カートリッジホルダ(22)が円筒空間に差し込まれていないとき、ロックリング(70)を前方位置に押し戻すためのコイルスプリング(80)と、を含み、回転筒(40)の回転でナット(57)を押し棒(32)の周りに回転させることによってネジ作用で押し棒(32)を前進させる。
2010150396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動注射器ユニットを固定して収容するするハウジングを含み、前記電動注射器ユニットは、前端にカートリッジホルダを差し込むための円筒空間を有し、かつ前記円筒空間に差し込まれた前記カートリッジホルダをそこに着脱自在に連結するためのカップリングを備え、後端に減速機付モータ（ギヤードモータ）を連結した固定ケースと、前記モータの駆動軸と一直線をなして非回転的に長手方向に移動可能に配置された雄ネジ山付き押し棒と、前記固定ケース内にこれと同軸に配置され、モータの駆動軸に連結されて、駆動軸によって回転される回転筒と、前記回転筒に後方部が枢着され、前記回転筒の前方端を超えて前方に突出し、前方内面に前記押し棒の雄ネジ山と噛み合うようになった雌ネジ山を有する一対の対向したアーム状ナット半部からなるナットと、前記アーム状ナット半部の雌ネジ山を前記押し棒の雄ネジ山と噛み合わせる後方位置と、かかる噛み合わせを解放する前方位置との間を長手方向に移動可能に且つ回転可能に配置されたロックリングと、前記カートリッジホルダが前記円筒空間に差し込まれてそこに連結されるとき、前記カートリッジホルダによって押されて前記ロックリングを前方位置から後方位置に移動させるためのプッシャーピンと、前記カートリッジホルダが前記円筒空間に差し込まれていないとき、前記ロックリングを前方位置に押し戻すためのコイルスプリングと、を含み、前記回転筒の回転で前記ナットを前記押し棒の周りに回転させることによって前記押し棒を前進させる、線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項２】
前記ネジ山付き押し棒は、その長手方向軸線と平行に形成された向かい合った平坦側面を備え、前記固定ケースに、横断面形状が前記押し棒の横断面形状と一致したガイド穴を設け、そこに前記押し棒を通すことによって前記押し棒の非回転的な長手方向の移動が可能とされる、請求項１に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項３】
前記アーム状ナット半部は、その前方突出部に傾斜円弧面を有する外円弧面と長手方向に平行な平坦面とを有し、前記回転筒の前方部分に形成された溝穴内に配置され、枢着ピンによって前記回転筒に回動可能に連結される、請求項１に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項４】
前記ロックリングは、前記アーム状ナット半部の前方突出部を受け入れ、後方位置において前記アーム状ナット半部の外円弧面の傾斜円弧面に係合するための傾斜カム面を有する内円筒面を有する、請求項３に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項５】
前記ロックリングの前方端にプッシャーピンの端面との回転接触のためのスラストベアリングを備える、請求項４に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項６】
前記コイルスプリングは、一端がアーム状ナット半部の後端に形成されたラグに、他端が前記ロックリングの後端に形成された座部に係合して常態では前記ロックリングをその前方位置に押すように、また前記アーム状ナット半分をその雌ネジ山が前記押し棒の雄ネジ山から外れるようにアーム状ナット半部を半径方向外方に付勢する、請求項１に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【請求項７】
駆動軸の回転を回転筒に伝達するための動力伝達機構を更に含み、動力伝達機構は、駆動軸の先端部に形成された向かい合った平坦カム面と、回転筒の後端部に形成された環状外周溝と、外周溝に形成された穴と、穴に収容された係止ボールと、係止ボールを平坦カム面に向かって付勢する、環状外周溝に嵌められた板バネからなる割形円形トルクバンドとからなる、請求項１に記載の線形歯科用カートリッジ式電動注射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科治療において麻酔剤のような注射液の注射に使用される歯科用電動注射装置、特に線形歯科用カートリッジ式電動注射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療における麻酔剤の注射が近年カートリッジ式電動注射装置を使用して行われるようになってきた。かかるカートリッジ式電動注射装置の１つは本出願人によって開発され、広く実用に供されており、そして特開２００１−７０４４４号（特許文献１）として公開されている。特許文献１に開示されたカートリッジ式注射器は、減速機付モータによって更なる減速機である遊星歯車機構を介して回転されるピニオン歯車と、このピニオン歯車と噛み合ったラックを有する押し棒とを含む。押し棒は、その初期位置からの前進運動により、注射液を充填したカートリッジのゴム製プランジャを押してカートリッジのゴム栓に突き刺した注射針から注射液を射出させる。口腔内に注射液を注入するため、押し棒の前進は、例えば、３０ｍｍ／６０秒，３０ｍｍ／１００秒，３０ｍｍ／２００秒のような極めて遅い移動速度で行われる。注射操作の完了後、押し棒を後退させることが必要であるが、これは、押し棒のラックと噛み合ったピニオンとその駆動機構との連繋を断つことによって押し棒を自由に手で迅速に初期位置に押し戻すことができるようになっている。【０００３】
この構成の電動注射器には解決すべき課題が２つあった。その１つは、押し棒先端が薬液の充填されているガラス製のカートリッジのゴム製プランジャを押す際に、極めて稀ではあるが、その中心位置からずれてガラス管の内壁に接触し、ガラス管にヒビ割れを起こさせてしまうことであった。本発明者等は、かかるヒビ割れの原因の１つがラック・ピニオンの機構にあることを突き止めた。押し棒には３００Ｎ（約３０kg）の繰り出し力（即ち、注射時の薬液の排出圧力）が求められるので、押し棒がこの圧力を維持しながら進もうとするとき、モータは負荷から逃げる方向にブレ、モータによって駆動されるピニオンで推進される押し棒のラックの山には９０°の位置を保とうとする力が働いて、押し棒の先端は所定の直進位置から離れる。即ち押し棒の先端はカートリッジのゴム製プランジャに対してその中心位置からずれる。もう１つは、遊星歯車機構を減速機として使用するため、ラック・ピニオンの駆動構造が複雑になり、またピニオンと駆動機構との連繋を絶つための手段も構造が複雑になる等の欠点を有していたことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７０４４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、原動機としての減速機付モータ（ギヤードモータ）の回転軸と押し棒を一直線上に配置し、押し棒の前進駆動を簡単な機構によって可能にすることによって上記の課題を解決した線形歯科用カートリッジ式電動注射装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、簡単な機構により、注射操作の完了時には押し棒をその初期位置に簡単に押し戻すことができる線形歯科用カートリッジ式電動注射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、電動注射器ユニットを固定して収容するするハウジングを含み、電動注射器ユニットは、前端にカートリッジホルダを差し込むための円筒空間を有し、かつ円筒空間に差し込まれたカートリッジホルダをそこに着脱自在に連結するためのカップリングを備え、後端に減速機付モータ（ギヤードモータ）を連結した固定ケースと、駆動軸と一直線をなして非回転的に長手方向に移動可能に配置された雄ネジ山付き押し棒と、ケース内にこれと同軸に配置され、モータの駆動軸に連結されて、駆動軸によって回転される回転筒と、回転筒に後方部が枢着され、回転筒の前方端を超えて前方に突出し、前方内面に押し棒の雄ネジ山と噛み合うようになった雌ネジ山を有する一対の対向したアーム状ナット半部からなるナットと、アーム状ナット半部の雌ネジ山を押し棒の雄ネジ山と噛み合わせる後方位置と、かかる噛み合わせを解放する前方位置との間を長手方向に移動可能に且つ回転可能に配置されたロックリングと、カートリッジホルダが円筒空間に差し込まれてそこに連結されるとき、カートリッジホルダによって押されてロックリングを前方位置から後方位置に移動させるためのプッシャーピンと、カートリッジホルダが円筒空間に差し込まれていないとき、ロックリングを前方位置に押し戻すためのコイルスプリングと、を含み、回転筒の回転でナットを押し棒の周りに回転させることによって押し棒を前進させる、線形歯科用カートリッジ式電動注射装置を提供する。【０００７】
本発明によれば、雄ネジ山付き押し棒は、好ましくは、その長手方向軸線と平行に形成された向かい合った平坦面を備え、固定ケースに、横断面形状が押し棒の横断面形状と一致したガイド穴を設け、そこに押し棒を通すことによって押し棒の非回転的な長手方向の移動が可能とされる。【０００８】
アーム状ナット半部は、好ましくは、その前方突出部に傾斜円弧面を有する外円弧面と長手方向に平行な平坦面とを有し、回転筒の前方部分に形成された溝穴内に配置され、枢着ピンによって回転筒に回動可能に連結される。ロックリングは、好ましくは、アーム状ナット半部の前方突出部を受け入れ、後方位置においてアーム状ナット半部の外円弧面の傾斜円弧面に係合するための傾斜カム面を有する内円筒面を有し、かつロックリングの前方端に作動ピンの端面との回転接触のためのスラストベアリングを備える。コイルスプリングは、一端がアーム状ナット半部の後端に形成されたラグに、他端がロックリングの後端に形成された座部に係合して常態ではロックリングをその前方位置に押すように、またアーム状ナット半部をその雌ネジ山が押し棒の雄ネジ山から外れるようにアーム状ナット半部を半径方向外方に付勢する。【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、駆動軸の回転を回転筒に伝達するための動力伝達機構を更に含み、動力伝達機構は、駆動軸の先端部に形成された向かい合った平坦カム面と、回転筒の後端部に形成された環状外周溝と、外周溝に形成された穴と、穴に収容された係止ボールと、係止ボールを平坦カム面に向かって付勢する、環状外周溝に嵌められた板バネからなる割形円形トルクバンドと、からなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による線形歯科用カートリッジ式電動注射装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示す歯科用カートリッジ式電動注射装置の長手方向断面側面図である。
【図３】アーム状ナット半部から成るナットを備えた回転筒及びロックリングの分解斜視図である。
【図４】図３に示す回転筒とナットの正面図である。
【図５】図３に示すナットとロックリングの関係を示す縦断面図である。
【図６】図２の６−６線における断面図である。
【図７】図２の７−７線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面、特に、図１及び２を参照すると、本発明による線形歯科用カートリッジ式電動注射装置は全体的に参照符号１０で指示され、電動注射器ユニット１２を固定して収容するハウジング１４を含み、ハウジング１４は、電源としての電池１６を収容する電池ボックス１８を含む。電動注射器ユニット１２は、固定ケース２０を含み、固定ケース２０はその前端にカートリッジホルダ２２を差し込むための円筒空間２４を有し、かつ円筒空間２４に差し込まれたカートリッジホルダ２２をそこに着脱自在に連結するためのカップリング２６を備え、ケース２０の後端には、減速機付モータ（ギヤードモータ）２８が固定される。駆動軸３０が、ギヤードモータ２８の回転軸に固定して連結され、かつケース２０に設けられたベアリング２１で回転自在に支持され、その軸線と一致して雄ネジ山付き押し棒３２が注射装置の長手方向に配置されている。押し棒３２は、先端にヘッド３３を、その長さ全体にわたって微小ピッチの雄ネジ山３４を、またその長手方向軸線と平行に形成された向かい合った平坦側面３６を有している。固定ケース２０には、横断面形状が押し棒３２の横断面形状と一致した、即ち向かい合った円弧面と向かい合った平行側面とで形成されたガイド穴３８が設けられ、そこに押し棒３２を通すことによって押し棒３２の非回転的な長手方向の移動が可能とされる（図６参照）。回転筒４０が、ケース２０内にこれと同軸に配置され、モータの駆動軸３０に動力伝達機構４２を介して連結され、かつ押し棒３２を同軸的に受け入れる長手方向ボア４４を有する。参照番号３９は回転筒４０の端面との回転接触を可能にするスラストベアリングである。
【００１２】
図２、３及び７を参照すると、動力伝達機構４２は、駆動軸３０の先端部に形成された向かい合った平坦カム面４６と、回転筒４０の後端部に形成された環状外周溝４８と、外周溝４８に形成された穴５０と、穴５０に収容された係止ボール５２と、環状外周溝４８に嵌められた、板バネからなる割形円形トルクバンド５４とからなる。作動中、駆動軸３０の平坦カム面４６が円弧状外周面４７のすぐ手前の箇所（駆動軸３０の軸線から大きい半径の箇所）で係止ボール５２に係合して割形円形トルクバンド５４を拡張させ、それによって生ずるバネ作用で係止ボール５２を平坦カム面４６の上記箇所に圧接させ、かくして駆動軸３０を回転筒４０に連結し、駆動軸３０の回転を回転筒４０に伝達する。過負荷が生じたとき、回転筒４０の回転が止められるため、回転筒とモータ２８の駆動軸３０との間に相対的な回転移動が起こり、駆動軸３０の円弧状外周面４７が割形円形トルクバンド５４のバネ作用に抗して係止ボール５２に回転接触し、次いで駆動軸３０の平坦カム面４６が係止ボール５２に対面し、これにより係止ボール５２が平坦カム面４６に落とし込まれ、このような一連の動作により駆動軸３０は、その回転を回転筒４０に伝達することなく回転筒４０に対して空回りし続ける。
【００１３】
図３、４及び５で最もよく分かるように、一対の対向したアーム状ナット半部５６からなるナット５７が回転筒４０に設けられる。アーム状ナット半部５６の各々は、外円弧面５８と長手方向に平行な平坦面６０とを有し、かつ平坦面のおかげで、回転筒４０の前方部分に形成された長手方向の溝穴６２内に回転しないように配置され、横ピボットピン６４によって回転筒４０に回動可能に連結される。アーム状ナット半部５６は、また、回転筒４０の前方端面を超えて前方に突出し、その前方突出部に傾斜円弧面６６を有し、かつ前方内面に押し棒３２の雄ネジ山３４と噛み合うようになった雌ネジ山６８を有する。ロックリング７０が、アーム状ナット半部５６の前方突出部を受け入れ、アーム状ナット半部５６の傾斜円弧面６６に係合するようになった傾斜カム面７２をもった内円筒面７４を有する。ロックリング７０は、アーム状ナット半部５６の雌ネジ山６８を押し棒３２の雄ネジ山３４と噛み合わせるためアーム状ナット半部５６を押し棒３２に向かって回動させるべく傾斜カム面７２をアーム状ナット半部５６の傾斜円弧面６６に係合させる後方位置とかかる噛み合わせを解放するため傾斜カム面７２と傾斜円弧面６６との係合を解く前方位置との間を長手方向に移動可能に且つ回転可能に固定ケース２０の円筒内面２５に嵌められている。
【００１４】
図２及び６に示すように、複数本のプッシャーピン７５が、固定ケース２０に円周方向に等間隔に形成されたピン穴７６に差し込まれ、ピンの各々は、カートリッジホルダ２２が円筒空間２４に差し込まれてそこに連結されるとき、カートリッジホルダ２２の端面によって押されてロックリング７０を前方位置から後方位置に移動させるような長さのものである。ロックリング７０は、好ましくは、その前方端にプッシャーピン７５の端面との回転接触のためのスラストベアリング７８を備える。カートリッジホルダ２２が円筒空間２４に差し込まれていないとき、即ち、常態では、ロックリング７０を前方位置に押すためのコイルスプリング８０が設けられる。コイルスプリング８０は、一端がアーム状ナット半部５６の後端に形成されたラグ５９に、他端がロックリング７０の後端に形成された座部７１に係合していて常態ではアーム状ナット半部５６をそのネジ山６８が押し棒３２のネジ山３４から外れるように半径方向外方に付勢する。
【００１５】
なお、参照番号８２は、モータ２８を起動するするためのスイッチである。ハウジングは、好ましくはプラスチック材料で成形され、電動注射器ユニット１２の上記構成部品は金属製である。
【００１６】
本発明による電動注射装置の操作について以下に説明する。カートリッジホルダ２２が固定ケース２０の円筒空間２４に差し込まれていないため、ロックリング７０が前方位置にあり、そのためプッシャーピン７５が前方に押されて固定ケース２０の円筒空間２４内に待機し、押し棒３２が初期位置に後退しているものと仮定する。カップリング２６を操作して、薬液充填カートリッジ８４を収容したカートリッジホルダ２２を固定ケース２０の円筒空間２４に差し込んでそこに連結すると、カートリッジホルダ２２は、その後端面でプッシャーピン７５を押し、ロックリング７０をコイルスプリング８０の作用に抗してその前方位置から後方位置に移動させる。ロックリング７０の傾斜カム面７２は、アーム状ナット半部５６の傾斜円弧面６６に係合してアーム状ナット半部５６を押し棒３２に向かって回動させ、アーム状ナット半部５６の雌ネジ山６８を押し棒３２の雄ネジ山３４と噛み合わせる。注射操作に先立って、歯科用両頭注射針（図１に仮想線で示す。）がカートリッジ８４に突き刺してカートリッジホルダ２２に装着されることは明らかである。次いでスイッチ８２を操作してモータ２８を起動する。すると、モータ２８の回転が駆動軸３０、動力伝達機構４２を介して回転筒４０に伝達され、そのため、ナット５７が押し棒３２の周りに回転するから、ネジの作用で押し棒３２を極めて低速で直進させる。カートリッジ８４のゴム製プランジャ８６が押し棒３２によって押されることによって薬液が注射針を通して排出される。
【００１７】
万一、注射操作中、過負荷が注射装置に生じると、先に述べたように、駆動軸３０は回転筒４０に対して空回りし、回転筒４０には回転は伝達されない。駆動軸３０の回転により、駆動軸３０の円弧状外周面４７は係止ボール５２に回転接触し、それに続いて、係止ボール５２が割形円形トルクバンド５４のバネ作用で半径方向内方に押されて平坦カム面４６に落ち込む。このような一連の動作が繰り返される度に動力伝達機構のところから金属同士による音が発せられ、それにより、使用者は注射装置が過負荷常態にあることを知り、スイッチ８２を操作してモータ２８の回転を停止させる。
【００１８】
注射操作が完了したら、カートリッジホルダ２２をカップリング２６を操作して円筒空間２４から抜き出す。すると、プッシャーピン７５の押し込みが解放されるため、ロックリング７０がスプリング８０の作用で後方位置から前方位置に押し戻されるとともに、アーム状ナット半部５６をピボットピン６４を中心に半径方向外方に回動させ、それによってアーム状ナット半部５６の雌ネジ山６８を押し棒３２の雄ネジ山３４から外す。かくして、前進した押し棒３２を、例えば、プラスチック製の押し具（図示せず）を使って手でその初期位置に自由に戻すことができる。
【００１９】
本発明によれば、ナットを押し棒の周りに回転させ、それらのネジの作用で押し棒を直進させるから、減速機付モータの回転を更に減速させるための特別の減速機を必要としない。
【符号の説明】
【００２０】
１０  線形歯科用カートリッジ式電動注射器
１２  電動注射器ユニット
１４  ハウジング
２０  固定ケース
２２  カートリッジホルダ
２４  円筒空間
２６  カップリング
２８  減速機付モータ（ギヤードモータ）
３０  駆動軸
３２  雄ネジ山付き押し棒
３４  微小ピッチの雄ネジ山
４０  回転筒
４２  動力伝達機構
４６  平坦カム面
４８  環状外周溝
５０  穴
５２  係止ボール
５４  円形トルクバンド
５６  アーム状ナット半部
５７  ナット
５９  ラグ
６６  傾斜円弧面
７０  ロックリング
７１  座部
７２  傾斜カム面
７５  プッシャーピン
７８  スラストベアリング
８０  コイルスプリング
【図１】
2010150396.tif 000003
【図２】
2010150396.tif 000004
【図３】
2010150396.tif 000005
【図４】
2010150396.tif 000006
【図５】
2010150396.tif 000007
【図６】
2010150396.tif 000008
【図７】
2010150396.tif 000009
【国際調査報告】
2010150396.tif 000010
2010150396.tif 000011
2010150396.tif 000012
2010150396.tif 000013