(57)【要約】【課題】歯内治療用やすりのらせん溝に沿うやすりの切削エッジに破片が詰まらないようにする。【解決手段】歯内治療用やすり（１０）を使用して歯根管の洗浄に使用される装置が開示される。やすりは、電気モータ（２２）によって駆動されるドリルヘッド（１６）に装着される。電気モータ（２２）は、正常には一つの前進方向に駆動されるが、周期的に、極めて短い時間、電気モータ（２２）を正常速度または正常方向とは大きく異なる速度及び／または方向で回転させる。モータ出力シャフト（４０）とドリルヘッド（１６）との間のトランスミッションの慣性と緩みによって、根管内のやすりの回転方向は変化しない。【選択図】図３
2009524465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
根管を形成及び洗浄する装置であって、伝動装置を介して電気モータによって駆動されるドリル、歯内治療用やすりをドリルヘッドに装着するための複数の手段、モータを正常速度で正常方向に回転させ、また、モータを間欠的に、極めて短い時間、正常速度または正常方向とは大きく異なる速度及び／または方向で回転させる複数の手段を備える装置。
【請求項２】
正常速度と大きく異なる速度とは、反対の回転方向での速度であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
モータはステッピングモータであることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
伝動装置は、ドライブシャフト、及び噛み合う歯車及び／または回し金を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
モータが反転する時間は、歯内治療用やすりの逆回転を生じさせるのに必要な時間より短いことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
モータ回転の間欠的な変化は、好ましくは規則的に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
正常速度は、３００ｒｐｍ〜６５０ｒｐｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
正常速度が一時休止される極めて短い時間は、１〜４ミリ秒の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
一時休止は、１００Ｈｚ以下の周波数で行われることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
電気モータによって駆動される歯科用ドリルを使用する根管の形成及び洗浄方法であって、歯内治療用やすりはドリルヘッドに装着され、モータはやすりの溝が切削モードにある正常回転方向に正常速度で作動し、また、やすりが根管内にあるとき、モータは、間欠的に、極めて短い時間、正常速度または正常方向とは大きく異なる速度及び／または方向で駆動されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
正常速度とは大きく異なる速度とは、反対の回転方向での速度であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
モータが反転する時間は、歯内治療用やすりの逆回転を生じさせるのに必要な時間より短いことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
モータ回転の間欠的な変化は、好ましくは規則的に行われることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
正常速度は、３００ｒｐｍ〜６５０ｒｐｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
正常速度が一時休止される極めて短い時間は、１〜４ミリ秒の範囲にあることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
一時休止は、１００Ｈｚ以下の周波数で行われることを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
電気モータによって駆動されるドリルを使用する、回転する道具の操作方法であって、回転ビットはドリルヘッドに装着され、モータはビットが前進方向に回転する第一の方向に作動され、また、ビットがワークピースと噛み合っているとき、モータは極めて短い時間逆に駆動され、それによってはビットの回転方向に全く変化を起こさないことを特徴とする方法。
【請求項１８】
添付図面を参照して説明したように主に根管を形成及び洗浄するための装置。
【請求項１９】
添付図面を参照して説明したように主に根管を形成及び洗浄するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯根管の作業、そして特に根管を充填する準備として、根管を形成し、洗浄する器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯内治療学とは、根管治療に付けられた名称である。歯内治療とは、従来、修復不可能に損傷した神経組織または歯髄、及び象牙質の除去、それに続く根管空間の洗浄及び消毒、そして、その後で行う、将来の細菌感染を予防することができるシールを形成するための根管の閉塞または充填を含む。
【０００３】
根管の形成及び洗浄は、電動ドリルに装着されるか、または、手動で操作される歯内治療用やすりを使用して行われる。やすりは、根管を入ったり出たりして動かされ、手動で操作されるときは、時計を巻くように両方向に回転されることも、一つの方向に連続して回転されることも同様に可能である。
【０００４】
歯内治療用やすりは、一つの頂点に向かって先細になるらせん状の溝を有する作動部分を備える、極めて細いプローブであり、また、完全に直線ではない根管に沿ってやすり自体を方向づけることのできる少なくともいくらかの可撓性を備えることが可能である。歯内治療用やすりは、電動か手動のどちらかに構成されている。電動やすり（本明細書はこちらに関するものである）は、マンドレル部分を備え、そのマンドレル部分はドリルヘッドに装着され、ドリルヘッドと噛み合わされて、それによってやすりが回転駆動されることができる。本明細書では、根管内で歯内治療用やすりを回転させる方法について、形成及び充填と同様に言及する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、歯内治療用やすりは、やすりのらせん溝に沿うやすりの切削エッジから  いつも取り除くことができるわけではない破片で詰まってしまい、本発明はこの問題を  解決しようとするものである。これは切削効率の低下を引き起こし、ひどい場合には、  歯の中でやすりが折れる原因となるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、根管を形成及び洗浄する装置が提案され、その装置は、伝動装置（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を介して電気モータによって駆動されるドリル、歯内治療用やすりをドリルヘッドに装着するための手段、モータを正常速度で正常回転方向に回転させ、及び、モータを極めて短い時間、正常速度または正常方向とは大きく異なる速度及び／または方向で回転させることを間欠的に引き起こす手段を備える装置が提案される。
【０００７】
正常速度と大きく異なる速度とは、好ましくは反対の回転方向での速度であり、すなわち、モータは、正常速度の方向に対して反対の方向に間欠的に回転される。
【０００８】
ドリルチャックを回転させるための電気モータを備える従来の歯科用ドリルでは、モータ自体とドリルヘッドとの間のドライブトレイン、すなわち、歯科用ハンドピースの歯車にある程度の遊びがある。この遊びは、ギアトレイン（ｇｅａｒ  ｔｒａｉｎ）内の緩みの結果、またはその他の種類の遊び、あるいは、モータと歯内治療用やすりとの間のエネルギー吸収の結果であり得る。ドライブトレイン及びモータには、また、考察すべき慣性があるだろう。
【０００９】
歯内治療用やすりは、複数の溝を備え、少なくともそのうちのいくつかは、やすりが駆動されるとき、根管壁と摩擦接触する。根管壁と接触する部分とドリルヘッドに装着される部分との間のやすりの部分はねじることによってロード（ｌｏａｄ）され、従って、ねじれエネルギーの形態でエネルギーを貯蔵する。このねじりが実施されると、やすりは「巻き上げ（ｗｉｎｄ  ｕｐ）」られ、やすりの「巻き上げ」の結果、根管壁と摩擦接触する部分とドリルヘッドに装着される部分との間のやすりの部分は径方向に展開する。
【００１０】
モータの方向を逆にして、次に、最初の回転方向に復元することによって、モータとドリルヘッドとの間のトランスミッションにパルスが生成される。パルスは、モータとドリルの溝との間の接続を途絶させ、その結果として、事前に溝をねじることによってやすりに貯蔵されたエネルギーが放出され、溝を駆動する。
【００１１】
ねじれエネルギーが放出されると、溝は解放され、直径が小さくなる。やすりが根管壁と摩擦接触しているその長さに沿った位置によって、解放されたやすりの部分はどちらかの方向へ一瞬回転することがある。
【００１２】
モータを駆動する電流の方向を逆にし、モータの正常速度を一時休止することが好ましい。短時間、電流の方向を逆にすることによって、モータは実際に反対方向に回転することもしないこともあるが、モータの正常速度の一時休止を引き起こす。
【００１３】
トランスミッションのパルスは、また、回転速度の変化を確実にするが、モータの回転方向は変化させない頻度（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）でモータを間欠的に減速または加速することによって得られる。これは、モータが停止するまで減速させること及びモータがその正常作動速度に戻るまで加速させることを含み得る。
【００１４】
変化のランダムなプログラムもまた有効ではあるが、モータ回転の間欠的な変化は規則的に実施されることが好ましい。
【００１５】
正常速度は、通常、３００ｒｐｍ〜６５０ｒｐｍの範囲が可能である。
【００１６】
正常速度が一時休止される極めて短い時間は、例えば、１〜４ミリ秒の範囲にあり、この一時休止は例えば１００Ｈｚまでの周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で実施される。しかしながら、周波数は回転速度に極めて依存している。必要条件はドライブトレインの歯車を噛み合わせて保持することであり、これは、速度に関係なく、同じの回転度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）を必要とする。従って、速度は、「巻き戻し（ｕｎｗｉｎｄｉｎｇ）」が得られる比率に影響するであろう。前方回転速度がより高いとき、逆パルスの期間は、速度が低いときより短い必要があるか、または、逆パルスは前進方向での速度とは異なる、それより低い速度でモータを逆に駆動することを目的とする大きさを備えることがある。後者の場合、正常速度が一時休止される極めて短い時間とは最大で１０ミリ秒である。
【００１７】
特により速く回転するやすり（最大で２０００ｒｐｍ）の場合、十分な減速を得るためには逆電流が必要であることがあるが、本発明の効果を得るためには、回転速度を大きく減少させることだけが必要である。
【００１８】
モータは、好ましくは、速度及び／または方向を容易に変化させることができるステッピングモータであるが、本発明では、また、特に正常速度の間欠的な一時休止の頻度及び範囲がモータ駆動回路内に設定され、プログラムされ得るとき、連続回転モータが使用され得る。
【００１９】
本発明は、また、電気モータによって駆動される歯科用ドリルを使用する根管の形成及び洗浄方法に関するものであり、歯内治療用やすりはドリルヘッドに装着され、モータはやすりの溝が切削モードにある正常回転方向で正常速度に作動し、また、やすりが根管内にあるとき、モータは極めて短い時間、正常速度または正常方向とは大きく異なる速度及び／または方向で間欠的に駆動されることを特徴とする方法に関する。
【００２０】
正常速度と大きく異なる速度は、反対の回転方向での速度であることが好ましく、すなわち、モータは、正常速度方向に対して逆方向で間欠的に回転する。
【００２１】
本発明は、根管の歯科作業に限定されるものではなく（ポストスペースプレパレーション（ｐｏｓｔ  ｓｐａｃｅ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）に使用されることもあり得る）、または、一般的な歯科作業に限定されるものでもない。本発明の方法は、回転ビット（例えばドリルまたはやすり）が回転及び切削を停止することなく、作業しているとき、その回転ビットにパルスまたは振動を与えることが望まれるいかなる作業にも適用することができる。
【００２２】
回転式歯内治療用やすりのローディングの大部分が、切削工程、つまり摩擦要素及び処理／排出要素の両方によって生じる象牙質の破片に関連するということは、広く認められている。
【００２３】
切削効率を評価するため、試験材料のサンプルでの所望の切削深さに達するために実現される時計回りの（切削）回転数を測定でき、この技術は、モータの回転のための最適なパラメータを評価するために使用できる。実現された時計回りの（切削）回転数は、破片の排出効率を評価する手段として利用できる。
【実施例】
【００２４】
例として、添付図面を参照して行う下記の説明から、本発明はより明らかになるであろう。
【００２５】
図１は、緩んだ状態の歯内治療用やすりの拡大図を図示したものである。
【００２６】
図２は、やすりを「巻き上げ」て、根管内にはめ込んだ後の図１のやすりを図示したものである。
【００２７】
図３は、電気モータ、及び、モータとドリルヘッドとの間にドライブトレインを備える歯科用ハンドピースの概略図である。
【００２８】
図４は、電気モータに接続された歯科用ハンドピースの断面図である。
【００２９】
図５は、本発明を実施するために使用される制御回路の概略図である。
【００３０】
図１に示した歯内やすり１０は、ドリルハンドピースのドリルヘッド内に嵌まるように形成されたマンドレル１２、および、先細でらせん状の溝がある作動部分１４を備える。やすりは、一つの方向に回転するように構成されており、溝は歯根管壁から象牙質を切削するまたはこするリーディングエッジを備える。やすりが回転すると、それらは歯壁から象牙質を切削し、また、残った柔らかい歯髄組織を回収する。
【００３１】
やすりは可撓性の合金で製造されており、従って、回転している間でも屈曲して、根管の湾曲に沿うことができ、それにより曲がりくねった経路を辿ることができる。また、合金の可撓性は、やすりが「巻き上げ」られる、すなわち、やすりの頭部にトルクが加えられ、やすりの一部分が根管壁と摩擦接触しているとき、やすりがねじれることを意味する。このやすりの巻き上げの結果、根管壁との摩擦接触部分とマンドレル１２との間のやすりの部分が径方向に展開する。
【００３２】
やすりが巻き上げられると、刃が解放される。やすりは、その直径が大きくなり、その長さが長くなる。これは、やすりが歯１５の根管内に図示されている図２に見ることができる。直径の増大により、刃は象牙質壁と噛み合った状態を維持することになり、根管の長軸でやすり作用を生じさせる（回転の軸性ベクトルによって生じるやすり作用に加えて）。やすりが巻き上げられると、溝の間隔もまた大きくなる。
【００３３】
やすりが解かれると、刃が巻き上げられ、根管壁から離れ、それに加え軸線方向に移動し、溝の間隔も小さくなり、これによって、象牙質の切片が移動させられ、また、刃が根管壁から離れるので、切片は先端方向に運ばれない（すなわち、根管の底部に向かわない）。これは、象牙質の切片の「ポンプによる排出」である。それは、破片除去のためのもう一つの機構を創設する。
【００３４】
歯内治療用やすりのやすり機構は、すくい角（溝のリーディングエッジが根管壁に対して形成する角度）、及び、回転速度、駆動トルク、前進力などのその他のパラメータに関係する。正のすくい角は、よりよくポンプによる排出を行い、切片を先端方向に移動させることなく、緩んでいる溝の切削態勢を復元し、それはノンリターン弁として働く。Ｈｅｒｏ  Ｓｈａｐｅｒ、ＧＴ及びＰｒｏ−Ｔａｐｅｒの商標名を有するやすりが、特に適切であろう。
【００３５】
その機構は、また、やすりの直径に比例しており、やすりの直径が大きいほど、微細なやすりのように大きな改善を必要とすることはないだろう。
【００３６】
本発明は、連続回転するように構成されているやすりに適用される。図面に示したやすりは、先細の形状を備えているが、ここに記載している技術は同様に他の形状のやすりにも適用できる。
【００３７】
図３は、歯内治療用やすり１０を駆動するための配置を示している。やすりは、歯科用ハンドピース１８のヘッド１６内に装着される。ハンドピースはハウジング２０に接続され、モータ２２はこのハウジングに内蔵される。ハンドピースがハウジング２０に接続されると、モータはやすり１０を回転駆動する。
【００３８】
モータは、離れた制御装置２４から制御される。制御装置は、モータ（好ましくは、ステッピングモータである）を前進方向に駆動し、モータの回転方向を周期的に逆にするように設定される。モータは、電流が前進方向に戻る前に、（仮にあったとしても）極めて短い時間だけ逆に作動し（例えば、逆電流が２ミリ秒間加えられ得る）、モータからやすりまでのトランスミッションの遊びは、やすりが実際には逆方向に回転することはないことを意味する。モータの回転が前進方向の回転から逆方向の回転に変化するとき、モータの回転が逆になって、瞬間的にゼロｒｐｍ状態になることはあるが、モータの回転は決して停止することはない。しかしながら、やすりの前進運動は減速し、その時は、加速してやすりにパルスを引き起こす。
【００３９】
図４は、従来のドリルハンドピースの伝達路を示しており、これを介してモータ２２はドリルヘッド１６を回転させる。モータは、点４２の位置でモータ回転子にスプライン接続された出力シャフト４０を備える。そのシャフト４０の外側端部は、ばね仕掛けのソケット４６に押し込まれる回し金４４を備え、ソケット４６は、反対側では、第一のドライブシャフト部分４８と噛み合う。この第一のドライブシャフト部分は、自在継ぎ手５２内で第二のドライブシャフト部分５０と接続する。この第二のドライブシャフト部分５０はかさ歯車５４内に端部があり、かさ歯車５４は第二のドライブシャフト部分５０の回転方向に対して直角の軸を中心に回転するように装着されたかみ合いかさ歯車５６と噛み合う。かさ歯車５６は、歯科用ドリル、または、この場合、歯内治療用やすりのマンドレル上の丸くない部分と噛み合う駆動プレート５８とともに高速である。
【００４０】
このドライブトレインのこれらの構成要素の各々の間には、ある程度の遊びまたは緩みがあり、全体として、これは、モータ回転が逆の短期間が、駆動プレート５８がそれ自体が逆にならないようにされている。
【００４１】
パルスは、やすりのマンドレルに加えられるトルクの瞬間的変化であることがある。したがって、トルクが小さくなるとやすりは軽く解放され、次により高いトルクが再び加えられると巻き上げられると考えられる。やすり内に蓄積されたねじれエネルギーの総量が変化すると、溝の物理的な寸法の変化が起きる。溝の物理的な寸法の変化は、逆方向に回転するやすりの溝部分で部分的に生じることもあり、その結果、短期間の間、溝のバックエッジがリーディングエッジになることがある。
【００４２】
図５は、モータ制御装置２４の詳細を示している。オペレータコントロールモジュール２６によって、オペレータはパルス幅（すなわち、モータの逆回転期間）及び速度（すなわち、モータの逆回転周波数）を設定することができ、ディスプレイ２８はモータｒｐｍ、回転方向、電圧及び電流を表示する。電流及び電圧は、根管内での指定された深さの切削について、やすりが実行している作業の測定基準として使用することができる。モジュール２６はマイクロプロセッサ３０にフィードし、マイクロプロセッサ３０は選択された周波数でパルス幅が変調されたパルス列を生成する。マイクロプロセッサは、また、モータの電流及び電圧を測定する。
【００４３】
モータコントローラ３２は、モータサプライ、電流制限及び方向制御の出力切換えを提供し、エンコーダ３４はプロセッサ２８の回転データをフィードバックする。
【００４４】
パワーサプライ３６は、全てのプロセッサ機能に給電し、モータ２２にＤＣサプライを供給する。
【００４５】
要求される逆方向パルスの大きさ及び／または周波数は、やすりの直径に反比例するようであり、やすりが駆動される速度に比例するようである。
【００４６】
パルスの周波数が大きくなると、根管内でのやすりの進行速度に適切な効果を与えるように、十分にやすりを減速させるのに許される時間が短くなる。
【００４７】
やすりの可撓性が大きくなるほど、パルスが長くなる。
【００４８】
本発明の効果として利用できる向上した効率の結果として、様々な合金から、または、複合材料からでも製造したやすりを使用することができる。例えば、非常に低いｒｐｍでステンレス鋼を使用することができる。
【００４９】
モータが極めて短い期間逆方向に駆動されたとき、テストは良好な結果を示した。瞬間的な前進加速及び減速パルスを加えることによって、極めて良好に同じ効果が生じるであろう。これは、剛性ドリル用ビットの場合、極めて好都合であろう。
【００５０】
これは、また、急速な後進または前進の「洗浄」または「やすり掛け」の用途、または実際、特定の波形を有する振動の考えられる用途にも適用可能である。
【００５１】
モータの逆回転の周波数は、根管内での歯内治療用やすりの挿入の深さに比例して変化する。やすりの形状が先細なので、やすりが根管に入るにつれて、根管内のやすりの部分の直径が大きくなり、パルスはより短い期間となるか、または周波数が大きくなることが必要とされる。
【００５２】
先端の進行速度を電子的にモニターすることが可能であり、このモニターからのフィードバックを利用して、モータの一時休止の期間及び／または頻度を調節して、最適な進度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】緩んだ状態の歯内治療用やすりの拡大図。
【図２】やすりを「巻き上げ」て、根管内にはめ込んだ後の図１のやすりを示す図。
【図３】電気モータ、及び、モータとドリルヘッドとの間にドライブトレインを備える歯科用ハンドピースの概略図。
【図４】電気モータに接続された歯科用ハンドピースの断面図。
【図５】本発明を実施するために使用される制御回路の概略図。
【符号の説明】
【００５４】
１２  マンドレル
１０  歯内治療用やすり
１５  歯
１６  ドリルヘッド
１８  歯科用ハンドピース
２０  ハウジング
２２  モータ
２４  モータ制御装置
２６  オペレータコントロールモジュール
３４  エンコーダ
３６  パワーサプライ
４０  出力シャフト
４４  回し金
４６  ソケット
５０  第二のドライブシャフトの部分
５２  自在継ぎ手
５４、５６  かさ歯車
【図１】
2009524465.tif 000003
【図２】
2009524465.tif 000004
【図３】
2009524465.tif 000005
【図４】
2009524465.tif 000006
【図５】
2009524465.tif 000007
【国際調査報告】
2009524465.tif 000008
2009524465.tif 000009
2009524465.tif 000010
2009524465.tif 000011