(57)【要約】【課題】硬質生物組織の切除効率の向上を図りながら、当該切除箇所およびその周辺箇所における生物組織の変質または損傷の抑制を図り得るハンドピース型高周波振動式切削装置を提供する。【解決手段】スピンドル１１がその軸線方向に往復駆動され、かつ、その軸線回りに回転駆動されることにより、当該スピンドル１１の先端部に設けられている工具１２によって対象物が切削される。スピンドル１１の振動周波数ｆが２０〜６０［ｋＨｚ］の範囲に制御し、かつ、電動モータ２２（回転駆動装置）によるスピンドル１１の回転速度ｖを５０〜１０００［ｒｐｍ］の範囲に制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動装置と、
前記回転駆動装置の出力軸に対して取り付けられている加振装置と、
前記加振装置に対して後端部が取り付けられているスピンドルと、
前記スピンドルの先端部に設けられた工具と、
前記加振装置および前記回転駆動装置のそれぞれの動作を制御することにより、前記スピンドルを前記出力軸と共通の軸線の回りに回動させ、かつ、当該軸線の方向に振動させる制御装置と、を備えているハンドピース型高周波振動式切削装置であって、
前記制御装置が、前記加振装置による前記スピンドルの振動周波数ｆを２０〜６０［ｋＨｚ］の範囲に制御し、かつ、前記回転駆動装置による前記スピンドルの回転速度ｖを５０〜１０００［ｒｐｍ］の範囲に制御することを特徴とするハンドピース型高周波振動式切削装置。
【請求項２】
請求項１記載のハンドピース型高周波振動式切削装置において、
前記工具のタイプをユーザに入力させるための入力インターフェースをさらに備え、
前記制御装置が、前記入力インターフェースを通じて入力された前記工具のタイプの別に応じて、前記スピンドルの振動周波数ｆおよび回転速度ｖの組み合わせ態様を調節することを特徴とするハンドピース型高周波振動式切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドピースに取り付けられた切削工具または切除工具に高周波振動を伝搬することにより、対象物の除去加工を効率良く行うことができる高周波振動式切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の出願人により、切除面に十分量の液体を提供し、かつスピンドル、砥石軸、またはそれらの締結部に加わる熱的影響を低減することにより、切除加工効率を向上させ、かつ、加工精度の向上を図ることができる高周波振動式切除装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０５８４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、対象物が骨などの硬質生物組織である場合、切除箇所およびその周辺箇所における他の生物組織の昇温による変質または損傷を回避する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、硬質生物組織の切除効率の向上を図りながら、当該切除箇所およびその周辺箇所における生物組織の変質または損傷の抑制を図り得るハンドピース型高周波振動式切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハンドピース型高周波振動式切削装置は、回転駆動装置と、前記回転駆動装置の出力軸に対して取り付けられている加振装置と、前記加振装置に対して後端部が取り付けられているスピンドルと、前記スピンドルの先端部に設けられた工具と、前記加振装置および前記回転駆動装置のそれぞれの動作を制御することにより、前記スピンドルを前記出力軸と共通の軸線の回りに回動させ、かつ、当該軸線の方向に振動させる制御装置と、を備えているハンドピース型高周波振動式切削装置であって、前記制御装置が、前記加振装置による前記スピンドルの振動周波数ｆを２０〜６０［ｋＨｚ］の範囲に制御し、かつ、前記回転駆動装置による前記スピンドルの回転速度ｖを５０〜１０００［ｒｐｍ］の範囲に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のハンドピース型高周波振動式切削装置によれば、硬質生物組織の切除効率の向上を図りながら、当該切除箇所およびその周辺箇所における生物組織の変質または損傷の抑制が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としてのハンドピース型高周波振動式切削装置の構成に関する説明図。
【図２Ａ】工具の微小な凹凸に由来して対象物に残される痕跡に関する説明図（実施例）。
【図２Ｂ】工具の微小な凹凸に由来して対象物に残される痕跡に関する説明図（比較例）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としてのハンドピース型高周波振動式切削装置は、ハンドピースを構成する略円筒状のハウジング１０と、スピンドル１１と、工具１２と、制御装置２０と、加振装置２１と、電動モータ２２（回転駆動装置）と、を備えている。
【００１０】
ハウジング１０は、通常の人間が片手で持てる程度のサイズに設計されている。ハウジング１０およびその内部空間に少なくとも一部が配置されるスピンドル１１等の構成要素により高周波振動式切削装置のハンドピースが構成されているが、当該ハンドピースを取り扱いの簡便性のために軽量化する観点から、当該構成要素の種類および仕様が適当に選定されてもよい。
【００１１】
スピンドル１１は、その後端部が加振装置２１に対して取り付けられ、ハウジング１０の内側壁に対して固定されているベアリング１１２、１１４を介してハウジング１０に回転自在に支持されている。スピンドル１１は、振幅を増大するホーンとしての機能を有している。工具１２は、スピンドル１１の先端部に対して脱着自在に取り付けられている。スピンドル１１の軸線方向に対して垂直な方向について工具１２のサイズは、例えば１〜１０［ｍｍ］または２〜５［ｍｍ］の範囲に含まれている。工具１２の形状としては、略円柱状、匙状、屈曲または湾曲したロッド状などの任意の形状が採用される。
【００１２】
加振装置２１は、電動モータ２２の出力軸２２２に対して取り付けられ、ハウジング１０の内部空間に配置されている圧電素子により構成され、スピンドル１１をその軸線方向に振動させるまたは往復駆動する。ハウジング１０の後端部に取り付けられているケーブル２４およびハウジング１０の内部空間に配置されているスリップリング２１２を通じて加振装置２１に対して電力が供給される。電動モータ２２は、ハウジング１０の内部空間に配置されている超音波モータにより構成され、出力軸２２２と共通の軸線回りにスピンドル１１を回転駆動する。ケーブル２４を通じて電動モータ２２に対して電力が供給される。
【００１３】
電動モータ２２およびスピンドル１１は、それぞれの軸線が共通するように、かつ、それぞれの軸線方向について離間して配置されているため、当該軸線が平行に離間してまたは非平行に配置されている場合と比較して、当該軸線に対して垂直な方向について、ハウジング１０の内部空間における電動モータ２２およびスピンドル１１の占有スペース、ひいてはハウジング１０のコンパクト化が図られる。これにより、持ちやすさおよび操作性の向上が図られたハンドピースとして高周波振動式切削装置が構成されうる。
【００１４】
電動モータ２２の回転駆動力が、ギア等を用いた伝動機構が用いられることなくスピンドル１１に対して直接的に伝えられるため、一般的に当該伝動機構に用いられるグリス等の潤滑剤が不要になる。よって、医療機器としての高周波振動式切削装置が高圧水蒸気によって滅菌処理される場合、潤滑剤の存在に由来する当該医療機器のコンタミネーションが生じる事態が回避される。
【００１５】
制御装置２０は、加振装置２１および電動モータ２２のそれぞれの動作を制御する。制御装置２０を構成するマイクロコンピュータまたはプロセッサは、図１においてハウジング１０の外側に配置されて表示されているものの、これが実装されている基板とともにハウジング１０の内部空間に配置されている。制御装置２０は、加振装置２１によるスピンドル１１の軸線方向の振動周波数ｆが２０〜６０［ｋＨｚ］の範囲に含まれるように制御し、かつ、電動モータ２２によるスピンドル１１の軸線回りの回転速度ｖが５０〜１０００［ｒｐｍ］の範囲に含まれるように制御する。ｆ＝２５〜３５［ｋＨｚ］、ｖ＝２００〜５００［ｒｐｍ］に制御されることがより好ましい。
【００１６】
（作用効果）
前記構成のハンドピース型高周波振動式切削装置によれば、スピンドル１１がその軸線方向に往復駆動され、かつ、その軸線回りに回転駆動されることにより、当該スピンドル１１の先端部に設けられている工具１２によって対象物が切削される。これにより、工具１２の微小な凹凸に由来して対象物に残る微小な痕跡が、図２Ａに示されているように正弦波のような複数の波形が混在した状態になる。このため、工具１２の微小な凸部が同じ痕跡をなぞるような事態が回避される。また、骨組織内のコラーゲン細繊維によって発現する異方性を有する材料の切削において刃物の滑りが抑制されることから、工具１２との摩擦熱による組織の損傷も抑制される。さらに、当該痕跡の交差箇所の増大が図られる。スピンドル１１の振動周波数ｆおよび回転速度ｖのそれぞれは、このような観点から定められている。
【００１７】
その一方、スピンドル１１が単に軸線回りに回転駆動されただけでは、当該痕跡が、図２Ｂに示されているように、複数の直線が並列した状態になる。このため、工具１２の微小な凸部が同じ痕跡をなぞり、かつ、当該痕跡の交差箇所の増大は図られないため、工具刃先が切除する組織への進入が起こりづらい。
【００１８】
よって、当該高周波振動式切削装置によれば、硬質生物組織の切除効率の向上を図りながら、当該切除箇所およびその周辺箇所における生物組織の変質または損傷の抑制が図られる。
【００１９】
（本発明の他の実施形態）
高周波振動式切削装置が、工具１２のタイプをユーザに入力させるための入力インターフェースをさらに備え、制御装置２０が、入力インターフェースを通じて入力された工具のタイプの別に応じて、スピンドル１１の振動周波数ｆおよび回転速度ｖの組み合わせ態様を調節してもよい。例えば、入力インターフェースは、例えば、キーボード、タッチパネル式のボタンまたは操作ボタン等により構成されている。
【符号の説明】
【００２０】
１０‥ハウジング、１１‥スピンドル、１２‥工具、２０‥制御装置、２１‥加振装置、２２‥電動モータ（回転駆動装置）。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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