(57)【要約】      （修正有）【課題】微生物コンタミに由来して水供給チューブに形成されるバイオフィルムの除去ないし形成防止を水道圧に基づく水流通のみで図ることができる洗浄水供給装置を提供する。【解決手段】歯科ユニッ用浄水供給装置は、水流開閉弁１１０の上流にて洗浄水主配管５４０上に、周方向の山部とキャビテーションポイントとなる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部により、水道水を直接キャビテーション処理する液体処理ノズルを設けている。このようなノズルで処理されたキャビテーション水は、通常の水道水よりもはるかに強いバイオフィルム剥離能を有するサックバックによる汚染が問題になる歯科ユニットにおいても、水供給チューブの内面に付着したバイオフィルムを、ハンドピースの使用時における低水流量（例えば０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下）の水流通により簡単に剥離することができる。【選択図】図２
2019195386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にハンドピースを備えた水供給チューブの接続が予定されたハンドピース接続継手部と、
基端側が水道元配管に接続されるとともに、末端が前記ハンドピース接続継手部につながる形で設けられ、前記水道元配管からの水道圧に基づいて前記ハンドピース接続継手部に洗浄用水道水を供給する洗浄水主配管と、
前記洗浄水主配管上に設けられるとともに、前記ハンドピースの使用者が操作する水操作スイッチの入力信号を受けることにより、前記洗浄水主配管を開状態と閉状態との間で切り替える水流開閉弁と、
前記水流開閉弁の上流にて前記洗浄水主配管上に設けられ、一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成されたノズル本体と、前記液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部とキャビテーションポイントとなる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備えた液体処理ノズルと、
を備えたことを特徴とする歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項２】
前記ハンドピースにエア流を供給するためのエアチューブの接続が予定されたエアチューブ接続継手部と、
基端側がエア供給元管に接続され、末端が前記エアチューブ接続継手部につながるように設けられ、前記エアチューブ接続継手部に前記エア流を供給するエア配管と、
前記エア配管上に設けられるとともに、前記ハンドピースの使用者が操作するエア操作スイッチの入力信号を受けることにより、前記エア配管を開状態と閉状態との間で切り替えるエア開閉弁とをさらに備える請求項１記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項３】
前記水操作スイッチと前記エア操作スイッチとの間で前記入力信号が共用化されるとともに、ともに開状態の前記水流開閉弁と前記エア開閉弁とを前記入力信号を受けて閉状態に切り替える際に、前記エア開閉弁を前記水流開閉弁に対して遅延させて閉状態とする弁制御部を備える請求項２記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項４】
前記洗浄水主配管は、前記水道元配管に接続される主配管部と、該主配管部から分岐して前記ハンドピース接続継手部につながるハンドピース配管部と、前記主配管部から分岐する前記ハンドピース配管部よりも大流量のうがい洗浄水配管部とを備え、前記液体処理ノズルは前記ハンドピース配管部に向かう洗浄用水道水を少なくとも通過させるものである請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項５】
前記液体処理ノズルが前記主配管部に設けられ、該主配管部上にて前記液体処理ノズルを通過後の前記洗浄用水道水が前記うがい洗浄水配管部と前記ハンドピース配管部とにそれぞれ分配されるようになっており、
前記液体処理ノズルの前記液体流路は、前記衝突部が設けられる区間が前後の区間よりも断面積が減じられた絞り孔とされ、該絞り孔の断面形状は内径Ｄが２．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円形であり、当該絞り孔の流通断面積の合計Ｓが２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下に設定されてなり、さらに、
前記絞り孔の断面において中心から半径の７０％以内に位置する前記谷部の総数をｎ７０とし、ｎ７０／Ｓの値を７０％谷部密度ＶＤ７０とし、前記液体処理ノズルに前記洗浄用水道水を動水圧０．０７ＭＰａにて供給したときの流量をＪ（Ｌ／分）としたとき、
ＣＶＣ０．０５≡ＶＤ７０×（０．０５／Ｊ）
により定義される低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上０．１７以下となるように、前記絞り孔における前記衝突部の前記谷部の数および配置が定められてなる請求項４に記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項６】
前記うがい洗浄水配管部における前記洗浄用水道水の流通が許容され、前記ハンドピース配管部における前記洗浄用水道水の流通が遮断されているときの前記液体処理ノズルの前記洗浄用水道水の流量が０．５Ｌ／分以上２Ｌ／分以下に調整され、前記うがい洗浄水配管部における前記洗浄用水道水の流通が遮断され、前記ハンドピース配管部における前記洗浄用水道水の流通が許容されているときの前記液体処理ノズルの前記洗浄用水道水の流量が０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下に調整される請求項５記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項７】
前記液体処理ノズルは、前記液体流路を液体入口側の流入室と液体出口側の流出室とに区画する隔壁部と、前記隔壁部に貫通形成され前記流入室と前記流出室とを互いに別経路にて連通させる２個の前記絞り孔とを備え、前記低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上０．１２以下となるように、前記絞り孔における前記衝突部の前記谷部の数および配置が定められてなる請求項５又は請求項６に記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項８】
前記液体処理ノズルは、前記衝突部は外径Ｍが１．０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下のＪＩＳ並目ピッチによるねじ部材である請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項９】
前記液体処理ノズルにおいて前記ねじ部材は前記液体流路の中心軸線を取り囲む十字形態に４つ配置されるとともに、４つの前記ねじ部材が形成する十字の中心位置にそれらねじ部材の先端面により液体流通ギャップが形成されてなる請求項８記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の歯科ユニット用洗浄水供給装置と、
該歯科ユニット用洗浄水供給装置の前記ハンドピース接続継手部に接続される水供給チューブと、
該水供給チューブの先端に設けられるハンドピースと、
前記ハンドピースの使用者が操作する水操作スイッチとを備え、
前記水流開閉弁を開状態として前記洗浄水主配管から前記水供給チューブを経て前記ハンドピースに前記洗浄用水道水を流通している状態から、前記水操作スイッチの操作に基づき前記水流開閉弁を閉状態として前記水供給チューブ内の前記洗浄用水道水の流れを瞬時的に遮断することにより、前記ハンドピースの先端開口から前記水供給チューブ内に向かう負圧吸引力が生じることを特徴とする歯科ユニット。
【請求項１１】
前記ハンドピースは、電動駆動される技工用回転ツールが、水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の前記洗浄用水道水にて冷却されるエンジンハンドピースである請求項１０記載の歯科ユニット。
【請求項１２】
前記ハンドピースは、技工用超音波振動子が、水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の前記洗浄用水道水にて冷却される超音波スケーラハンドピースである請求項１１記載の歯科ユニット。
【請求項１３】
前記歯科ユニット用洗浄水供給装置は請求項２記載の要件を備えるものであり、
前記ハンドピースは前記水供給チューブとエア流を供給するエアチューブとが接続されるようになっており、前記洗浄用水道水とともにエア流が先端側開口より流出するものである請求項１０記載の歯科ユニット。
【請求項１４】
前記ハンドピースは、水流量が０．０７Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下のスリーウェイシリンジである請求項１３記載の歯科ユニット。
【請求項１５】
前記歯科ユニット用洗浄水供給装置は請求項３記載の要件を備えるものであり、前記ハンドピースは、前記エア流にて技工用回転ツールが回転駆動され、かつ水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の前記洗浄用水道水にて前記技工用回転ツールが冷却されるエアタービンハンドピースである請求項１３記載の歯科ユニット。
【請求項１６】
請求項１０ないし請求項１５のいずれか１項に記載の歯科ユニットのメンテナンス方法であって、
前記水流開閉弁を閉状態に移行する際の前記ハンドピースの先端開口からの負圧吸引による逆流水により、前記ハンドピースないし前記水供給チューブの内側が前記逆流水に含まれる微生物によりコンタミを受け、該微生物に由来したバイオフィルムが形成された状態において、前記水流開閉弁が開状態となることにより、前記液体処理ノズルの通過によりキャビテーション処理を受けた前記洗浄用水道水（以下、キャビテーション水という）を前記水供給チューブに流通することにより、前記バイオフィルムを前記キャビテーション水にて剥離除去することを特徴とする歯科ユニットのメンテナンス方法。
【請求項１７】
前記歯科ユニットを施術に使用するのに先立って、前記バイオフィルムを除去した後、予め定められた期間だけ前記キャビテーション水の流通を継続することにより、前記該バイオフィルムと前記ハンドピースないし前記水供給チューブの内面との間に潜伏している微生物を除去する請求項１６記載の歯科ユニットのメンテナンス方法。
【請求項１８】
前記バイオフィルムが除去された状態にて前記水流開閉弁が閉状態に移行し、前記ハンドピースの先端開口からの負圧吸引による逆流水により、前記ハンドピースないし前記水供給チューブの内側が前記逆流水に含まれる微生物によりコンタミを受けた場合に、前記水流開閉弁が再度開状態となることによって前記キャビテーション水の流通を再開することにより、前記ハンドピースないし前記水供給チューブの内側に前記バイオフィルムが再形成されることを予防する請求項１６又は請求項１７に記載の歯科ユニットのメンテナンス方法。
【請求項１９】
前記水道水として塩素又はオゾンを含有する消毒水が使用される請求項１６ないし請求項１８のいずれか１項に記載の歯科ユニットのメンテナンス方法。
【請求項２０】
前記水道水は残留塩素含有量が０．１ｐｐｍ以上の状態で前記キャビテーション水となって前記ハンドピースに供給されるとともに、前記逆流水を負圧吸引した状態にて前記水流開閉弁が閉状態に移行することにより、前記キャビテーション水を残留塩素濃度０．１ｐｐｍ未満となる状態で前記ハンドピースないし前記水供給チューブの内側に残留させる請求項１９記載の歯科ユニットのメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は歯科ユニット用洗浄水供給装置、歯科ユニット及び歯科ユニットのメンテナンス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１によると、歯科治療の分野では、歯科ユニット内に残留水がある場合、残留水中の一般細菌数は増加傾向にあり、加圧水供給管路内では規定値を超える惧れがある。日本国内の水道法では、細菌に関して、一般細菌は１００ＣＦＵ／ｍＬ（ＣＦＵ：Colony Forming Unit）以下、大腸菌類は０ＣＦ／ｍＬという規定がある。このための対策として、毎日の診療前に最低３分以上、ハンドピースを含む全ての歯科用治療器具から残留水を排出する洗浄（フラッシング）を行なうことが推奨されている。特に、休診日等のように歯科用ユニットを使用しない場合、水回路内の残留水中に細菌が繁殖する事態が生じることがあり、その翌日は特に念入りに残留水の排出を行うことが推奨される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５３５８３号公報
【特許文献２】特開平６−９８８９８号公報
【特許文献３】特開２００３−３２５５４６号公報
【特許文献４】ＷＯ２００８／０７２３７１号公報
【特許文献５】特開２００６−１４２０４６号公報
【特許文献６】特開２００８−２９５８８７号公報
【特許文献７】特開２０１１−０８８８４２号公報
【特許文献８】特開２０１４−１４０５３３号公報
【特許文献９】特許６１８２７１５号公報
【特許文献１０】ＷＯ２０１６−１９５１１６号公報
【非特許文献１】スライム、有害微生物管理技術第ＩＩ巻  第８７１−８７９頁
【非特許文献２】ＹＡＫＵＧＡＫＵ ＺＡＳＳＨＩ第１３７巻（６月号） 第７０７〜７１７頁 （２０１７）「バイオフィルムと酸化性殺菌剤  バイオフィルムモデルを用いた殺菌・除去効果評価」（著者：立川眞理子）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、歯科ユニットには、水やエアを供給するチューブを介して種々のハンドピースが接続される。この場合、ハンドピースの動作を停止したとき、流通状態の水やエアが瞬時的に遮断されることで、流体負圧やロ−タの惰性回転によりハンドピースの開口から内部への汚染水の吸引逆流（「サックバック」と称される）が生じることがある（特許文献２、３）。特許文献２には、このような逆流が生じると、患者口腔内の汚染物質を吸引してしまい、他の患者や術者への交叉感染または診療室内汚染の危険性がある、と記載されている。
【０００５】
例えば、水やエアの開閉弁がハンドピース内部にその対策として実装されている場合は、流れを遮断停止するに伴うサックバックが起きても、その影響はハンドピース内部にとどまるため、診療終了時にハンドピースをチューブから取り外して加熱消毒することにより、高レベルの除菌対策が可能である。しかし、チューブ基端側となるユニット本体に水やエアの開閉弁が設けられる場合、上記のようなサックバックが生じると、逆流汚染水はハンドピースを通り超えてチューブ先端部にまで到達することがあり、ハンドピースを取り外しても、チューブ内面の細菌汚染は防ぎようがない問題がある。
【０００６】
特に、週末や、年末年始、お盆、ゴールデンウィークといった、歯科医院が長期間休業となる期間は、チューブ内に滞留している少量の洗浄水の消毒成分が抜け飛びやすく、上記の残留微生物に由来したバイオフィルムの形成が進行しやすい。例えば、休み明けに業務が再開されても、チューブ内を流通する洗浄水の流量が小さいので、水の流通のみで一旦形成された粘度の大きいバイオフィルムを完全に除去することは難しい。もとよりバイオフィルムは、細菌類が自らの繁殖を保護・活発化するための活動生成物に他ならず、ここに潜む細菌類は、塩素やオゾンなどの消毒成分を含む水が到来してもバイオフィルムが盾となって細菌類への作用が遅れ、除菌が思うように進まなくなる。結果、営業期間中の通水流をかいくぐって生き延びた細菌類は次に到来する休業期間に活動を活発化し、バイオフィルムを再構築しつつ繁殖を続けてしまうのである。
【０００７】
繰り返すが、チューブ基端側で水やエアが開閉されるタイプの歯科ユニットにあっては、バイオフィルム形成に由来した頑固な細菌汚染の根源が、サックバックによりチューブ先端側まで逆流した汚染水によりチューブ内面に付着する細菌類である点が重要である。
【０００８】
そして、上記特許文献１ないし２に開示された従来技術においては、ハンドピース内に逆流防止弁やシール機構を追加し、サックバックによるチューブ側への汚染水の吸い込みを機構的に遮断しようとする発想に基づいている。従って、逆止弁やシールをかいくぐってチューブ側に細菌が一旦進入してバイオフィルムが形成されてしまうと、以降の通水継続やフラッシングによる除菌対策では効果を望むべくもなくなる。
【０００９】
一方、歯科ユニットの洗浄水供給装置として、近年、マイクロバブルあるいはナノバブルなどの微細気泡を活用した装置が提案されている（特許文献３〜８）。具体的には、口腔内の洗浄やうがいに使用する洗浄水に微細気泡を導入することで、洗浄水の洗浄性能が向上し、供給配管内の清浄化を促進できる、というものである。また、口腔内のバイオフィルムやプラーク、あるいはそれらを媒介して繁殖する細菌類の洗い流しを促進する効果についても期待されている。
【００１０】
しかし、上記特許文献３〜８に開示された装置で採用されている微細気泡の発生機構は、ベンチュリ管などの気液混合ノズルに外気を吸引し、混合してマイクロバブル化するものや、空気等の加圧溶解を利用するものであり、空気をミキシングするためポンプ等の圧送機構や加圧機構が必要であり、また、処理済みの洗浄水を貯留するタンクも追加する必要がある。結果、装置コストが高騰し設置の手間がかかること、歯科医院のフロアでの設置スペース確保が難しいなどの理由により、ほとんど採用が進んでいないのが現状である。
【００１１】
そして、特許文献３〜８に開示された装置は、水道水圧のみでマイクロバブルないしナノバブルを発生できる能力を有するものではない。特に、ハンドピースから噴射される洗浄水の流量が毎分数十ｃｃから高々２００ｃｃ程度までと非常に小さい場合は、通常の方法では気泡発生効率が十分に確保できず、微細気泡特有の洗浄性向上効果は十分に得られない。さらに、特許文献３〜８の装置は、ハンドピースへの水ないしエアを遮断する開閉弁がチューブ基端側に設けられたものではなく、サックバックによるチューブ先端側内面への細菌汚染ひいてはバイオフィルム形成にかかる課題ついても何ら言及されてない。
【００１２】
本発明の課題は、ハンドピースが接続される水供給チューブの基端に開閉弁が設けられ、水流開閉弁を閉状態に移行する際のサックバックにより、水供給チューブの内側が逆流水に含まれる微生物によりコンタミを受けうる構造の歯科ユニットにおいて、極めて単純かつ小型の液体処理ノズルを機構上の要部とすることで、上記微生物コンタミに由来して水供給チューブに形成されるバイオフィルムの除去ないし形成防止を水道圧に基づく水流通のみで図ることができ、ひいては微生物による他の患者や術者への交叉感染または診療室内汚染を効果的に防止できる歯科ユニット用洗浄水供給装置と、それにハンドピースを接続した歯科ユニット、ならびに、該歯科ユニットのメンテナンス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置は、
先端にハンドピースを備えた水供給チューブの接続が予定されたハンドピース接続継手部と、
基端側が水道元配管に接続されるとともに、末端がハンドピース接続継手部につながる形で設けられ、前記水道元配管からの水道圧に基づいてハンドピース接続継手部に洗浄用水道水を供給する洗浄水主配管と、
洗浄水主配管上に設けられるとともに、ハンドピースの使用者が操作する水操作スイッチの入力信号を受けることにより、洗浄水主配管を開状態と閉状態との間で切り替える水流開閉弁と、
水流開閉弁の上流にて洗浄水主配管上に設けられ、一端に液体入口を、他端に液体出口を有する液体流路が形成されたノズル本体と、液体流路の内面から各々突出するとともに外周面に周方向の山部とキャビテーションポイントとなる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を有する処理コア部とを備えた液体処理ノズル（以下、キャビテーションノズルともいう）と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の歯科ユニットは、
上記本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置と、
該歯科ユニット用洗浄水供給装置の前記ハンドピース接続継手部に接続される水供給チューブと、
該水供給チューブの先端に設けられるハンドピースと、
ハンドピースの使用者が操作する水操作スイッチとを備え、
水流開閉弁を開状態として洗浄水主配管から水供給チューブを経てハンドピースに洗浄用水道水を流通している状態から、水操作スイッチの操作に基づき水流開閉弁を閉状態として水供給チューブ内の洗浄用水道水の流れを瞬時的に遮断することにより、ハンドピースの先端開口から水供給チューブ内に向かう負圧吸引力が生じることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の歯科ユニットのメンテナンス方法は、上記本発明の歯科ユニットのメンテナンス方法であって、
水流開閉弁を閉状態に移行する際のハンドピースの先端開口からの負圧吸引による逆流水により、ハンドピースないし水供給チューブの内側が逆流水に含まれる微生物によりコンタミを受け、該微生物に由来したバイオフィルムが形成された状態において、水流開閉弁が開状態となることにより、液体処理ノズルの通過によりキャビテーション処理を受けた洗浄用水道水（以下、キャビテーション水という）を水供給チューブに流通させ、バイオフィルムをキャビテーション水にて剥離除去することを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置は、ハンドピース用の水供給チューブの接続が予定されたハンドピース接続継手部（水供給チューブの基端側である）に水道元配管からの水道圧に基づいて洗浄用水道水を供給する洗浄水主配管が接続され、このハンドピース接続継手部に随伴する形で洗浄水主配管を開状態と閉状態との間で切り替える水流開閉弁が設けられている。このハンドピース接続継手部に水供給チューブを介してハンドピースを接続した本発明の歯科ユニットは、水流開閉弁を閉状態として水供給チューブ内の洗浄用水道水の流れを瞬時的に遮断することにより、ハンドピースの先端開口から水供給チューブ内に向かう負圧吸引力が生じ、前述したサックバックが生ずる。このサックバックは、例えば使用後のハンドピースをホルダに戻す際に、ハンドピース開口から水だれが生ずることを防止するために、積極的に利用することができる。
【００１７】
しかし、上記のように水供給チューブの基端側に水流開閉弁が設けられることで、サックバックの発生が前提となっている歯科ユニット用洗浄水供給装置においては、水供給チューブとハンドピースを接続して歯科ユニットとして使用した際に、すでに詳述したごとく、ハンドピース開口から水供給チューブ先端部に至る区間に、負圧吸引（サックバック）により汚染水（例えば。口腔内の唾液を含んだ使用済み洗浄水）が不可避的に逆流し、その内面が汚染水に含まれる微生物によりコンタミを受ける。
【００１８】
前述の通り、この微生物は水供給チューブ内面にバイオフィルムの形成を進行させる。しかし、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置には、水流開閉弁の上流にて洗浄水主配管上に、周方向の山部とキャビテーションポイントとなる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部により、水道水を直接キャビテーション処理する液体処理ノズルを設けている。このようなノズルで処理された水道水（以下、キャビテーション水という）は、本発明者の検討により通常の水道水よりもはるかに強いバイオフィルム剥離能を有することが判明している。従って、上記のようなサックバックによる汚染が問題になる歯科ユニットにおいても、水供給チューブ内面に付着したバイオフィルムを、ハンドピース使用時における低水流量（例えば０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下）の水流通により簡単に剥離することができる。さらに、水供給チューブ内面への新たな微生物の付着ひいてはバイオフィルムの形成を極めて効果的に防止することができるようになる。
【００１９】
以下、さらに詳細に説明する。サックバックに伴う水供給チューブのコンタミは、例えば口腔内の微生物とプラークなどの有機汚れ物質を含んでおり、有機汚れ物質を餌とした微生物の活動を助長する。非特許文献１によると、これによるバイオフィルム形成のメカニズムが以下のように説明されている。
【００２０】
すなわち、水供給チューブなどを構成する固体（基質）の表面は、清浄な水中では負に帯電する。同様に微生物の細胞表面も中性付近ではリン酸やカルボキシル基などが解離し、負に帯電するため、静電的な反発が起こり、微生物の細胞は付着しにくい。しかし、コンタミ成分にタンパク質や塩類などが含まれている場合、それらが正に帯電しているため、負帯電する基質表面に静電気的吸着により捕捉される。そして、負帯電する微生物は、この正帯電する栄養成分を媒介として水供給チューブの内面に付着し、これを餌として活発な活動を継続する。
【００２１】
クーロン力的な吸着作用により、水供給チューブ内面への微生物の吸着力は強く、通常の水道水流のフラッシング等では残留しやすい傾向にある。こうして水供給チューブの内面に付着した微生物は細胞外に多糖類のポリマーを生成し、これに包まれることで細胞の脱離が抑えられるようになり、バイオフィルムが発達していくと考えられる。微生物の側に視点を移してみれば、「付着」は微生物の生活様式の一つであり、基質表面への付着に続くバイオフィルムの形成は微生物の諸活動、すなわち彼らの生き残りにとって重要な意味を持つ。
【００２２】
本発明にて採用するキャビテーションノズルは外周面に周方向の山部とキャビテーションポイントとなる谷部とが複数交互に連なるように形成された衝突部を用いるものであり、発明者の一人が考案したものである（例えば特許文献９、１０）。発明者の当初の認識によれば、キャビテーションポイントにて減圧析出する溶存空気が平均径１００〜２００ｎｍ程度の微細気泡を形成し、その微細気泡の作用により水の浸透性が改善される機構を想定していた。そして、レーザー散乱式粒度計等により有意な数密度の微細気泡を発生させるには、衝突部を通過するときの水流速が十分大きく確保されていることが重要と考えていたのである。
【００２３】
しかし、本発明の適用対象となる歯科ユニット用洗浄水供給ユニットでは、ハンドピースに供給される水の流量は非常に小さく、得られるキャビテーション水の微細気泡測定を行っても、特許文献９、１０に開示されているような平均径領域の微細気泡は計測にかからないか、計測されてもその持続時間は１〜２分と極めて短くなるケースが多い。ところがキャビテーションノズルを通過させた水道水は、数分留置して上記微細気泡が計測不能となった状態でも、水供給チューブ内面に形成されたバイオフィルムを顕著に除去できる能力を発揮することがわかったのである。
【００２４】
ただ、微細気泡が計測できないキャビテーション水が、どのような機構により顕著なバイオフィルム除去能力を発揮できるか、については未解明な部分が多い。例えば、計測限界以下のサイズの気泡か、気泡とは異なるガス分子（酸素・窒素）のクラスタ的集団がキャビテーションにより生成し、１００〜２００ｎｍ程度の微細気泡が再溶解により消滅したあとも、これが多数形成された水分子間に残留・介在することにより、結果として水分子場の集団的相互作用の広がりが縮小し、浸透性向上につながっている可能性が１つの仮説として提示できる。なお、ここでいう「微細気泡が計測できない」は、「微細気泡が絶対的に存在しない」、ということを意味するものではなく、未発見の極小ガス分子クラスタ等の存在等を積極的に排除するものではない。
【００２５】
いずれにしても、キャビテーション水は通常の水道水と比較して、バイオフィルム除去に有効な水の浸透力と水和力とが増強されたものとなる。その結果、バイオフィルムが一旦除去されたか、あるいは顕著なバイオフィルムが形成されるに至っていない水供給チューブも、その内面に静電吸着しようとする微生物は、キャビテーション水の使用により極性分子である水分子との水和が進みやすくなり、水供給チューブ内面への静電的な吸着が阻止される結果、新たなバイオフィルムの形成が極めて効果的に抑止できるようになると考えられる。
【００２６】
例えば、歯科ユニットを施術に使用するのに先立って、バイオフィルムを除去した後、予め定められた期間だけキャビテーション水の流通を継続することにより、該バイオフィルムとハンドピースないし水供給チューブの内面との間に潜伏している微生物を除去することができる。これは、休診等により長期間歯科ユニットを停止状態としていた場合、あるいは、キャビテーションノズルを有さない従来の歯科ユニットを長期にわたり使用継続した場合など、水供給チューブ内面へのバイオフィルムの堆積が顕著となったユニットに対して効果的に採用できるメンテナンス方法である。具体的には、キャビテーション水の流通によりバイオフィルムを速やかに除去しつつ、その後のキャビテーション水の流通継続により、バイオフォルムの下側に潜伏する微生物も洗い流すことができ、以降のバイオフィルムの再形成を極めて効果的に抑止することが可能となる。
【００２７】
また、バイオフィルムが除去された状態にて水流開閉弁が閉状態に移行し、ハンドピースの先端開口からの負圧吸引による逆流水（サックバック）により、ハンドピースないし水供給チューブの内側が逆流水に含まれる微生物によりコンタミを受けた場合は、キャビテーション水の流通を再開することにより、ハンドピースないし水供給チューブの内側にバイオフィルムが再形成されることを予防することができる。このとき、水道水として塩素又はオゾンを含有する消毒水を使用すれば、コンタミ要因となっている付着微生物を消毒成分によりアタックして死滅させることができ、バイオフィルム再形成の抑制をより効果的に図ることができる。
【００２８】
また、我が国の水道法では、水道水は残留塩素含有量が０．１ｐｐｍ以上（上限は、例えば１ｐｐｍ以下）確保されていることが義務付けられているが、水供給チューブの先端側に残留する水道水は、ハンドピース先端の開口より残留塩素が蒸散して濃度が下がり、十分な殺菌効果が発揮されなくなる。本発明においては、残留塩素含有量が０．１ｐｐｍ以上の状態でキャビテーション水となってハンドピースに供給されても、逆流水を負圧吸引した状態にて水流開閉弁が閉状態に移行することにより、キャビテーション水は残留塩素濃度０．１ｐｐｍ未満となる状態でハンドピースないし水供給チューブの内側に残留する場合もあり得る。しかし、キャビテーション水のバイオフィルム除去効果及び微生物に対する水和効果が高いことから、死滅しない微生物が水供給チューブ内に残留していても、水供給チューブ内面への微生物の強い吸着が起こりにくくなり、洗浄水の流通を再開することで、これを簡単に洗い流すことができる。
【００２９】
以下、本発明に付加可能な要件についてさらに説明する。
まず、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置に接続されるハンドピースは、電動駆動される技工用回転ツールが、水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の洗浄用水道水にて冷却されるエンジンハンドピースとすることができる。このようなエンジンハンドピースを使用する場合、水流開閉弁を閉状態として洗浄水の流通を止めた後も、技工用回転ツールは惰性回転を継続し、その排気作用に水供給チューブ内の負圧状態が強まって前述のサックバック、ひいては微生物汚染に伴うバイオフィルム形成がより進展しやすい。そして、ハンドピース使用時における水流通量は０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下と非常に少ないが、キャビテーションノズルの採用により、そのような低流量であっても十分なバイオフィルム除去能力を有した洗浄水を水道送水圧のみにより問題なく水供給チューブに供給でき、ひいてはそのようなハンドピースの使用によりサックバックが継続的に生じることになっても、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３０】
また、ハンドピースは、技工用超音波振動子が水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の洗浄用水道水にて冷却される超音波スケーラハンドピースとすることもできる。超音波スケーラハンドピースは技工用回転ツールを有さないので、サックバックの起こり方はエンジンハンドピースよりも幾分小さいが、微生物の巣窟となる口腔内の歯石やプラークの除去に使用されるツールであるため、多量の微生物が一度に吸引されてしまう可能性が高い。しかし、本発明のごとくキャビテーションノズルを採用することにより、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３１】
次に、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置には、
ハンドピースにエア流を供給するためのエアチューブの接続が予定されたエアチューブ接続継手部と、
基端側がエア供給元管に接続され、末端がエアチューブ接続継手部につながる形で設けられ、エアチューブ接続継手部にエア流を供給するエア配管と、
エア配管上に設けられるとともに、ハンドピースの使用者が操作するエア操作スイッチの入力信号を受けることにより、エア配管を開状態と閉状態との間で切り替えるエア開閉弁とをさらに設けることができる。この場合、本発明の歯科ユニットは、上記構成の歯科ユニット用洗浄水供給装置を採用しつつ、ハンドピースは水供給チューブとエア流を供給するエアチューブとが接続されるようになっており、洗浄用水道水とともにエア流が先端側開口より流出するように構成される。
【００３２】
水流と比べて流速が格段に大きいエア流が洗浄水流と併用される場合、水流とエア流とがともに遮断されることで、水流のみが使用されるハンドピースの使用時よりもさらに大きなサックバックが生じうる。本発明の採用により、そのようなハンドピースが使用され、大きなサックバックが継続的に発生し続けた場合にあっても、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３３】
このようなハンドピースとして、水流量が０．０７Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下のスリーウェイシリンジを使用できる。スリーウェイシリンジは口腔内洗浄に使用される水流とエア流とを独立して開閉操作できるハンドピースであり、特に水流量が大きく設定されることから大きなサックバックが発生しうる。しかし、本発明の採用により、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３４】
また、水流とエア流が併用されるハンドピースとしては、エア流にて技工用回転ツールが回転駆動され、かつ水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の洗浄用水道水にて技工用回転ツールが冷却されるエアタービンハンドピースを使用することができる。エアタービンハンドピースは、水流開閉弁とエア開閉弁とにより水流とエアとの双方が遮断されること、また、遮断後に技工用回転ツールが惰性回転を継続することの両方により、サックバックの発生が顕著である。しかし、本発明の採用により、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３５】
この場合、水操作スイッチとエア操作スイッチとの間で入力信号が共用化され、ともに開状態の水流開閉弁とエア開閉弁とを入力信号を受けて閉状態に切り替える際に、エア開閉弁を水流開閉弁に対して遅延して閉状態とする弁制御部を備えるようにユニットを構成できる。水流が先に停止し、流速の大きいエアが遅れて停止することで、ハンドピース開口付近に残留する洗浄水が吹き飛ばされ、水だれを効果的に抑制できるが、エア流が遅れて止まるため、技工用回転ツールはエア流が残留している間、水流のない状態で高速回転を継続する。その結果、水供給チューブへのサックバックが深く生じやすい欠点がある。しかし、本発明の採用により、チューブ内面におけるバイオフィルムの除去及び形成予防を効果的に図ることができる。
【００３６】
歯科ユニットにおいては、０．３Ｌ／分以上２．０Ｌ／分以下程度の比較的大流量のうがい洗浄水と、０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下程度の小流量のハンドピース洗浄水との、流量の大きく異なる２つの洗浄水供給系統の両立が求められる。このうち、うがい用洗浄水の供給配管については比較的流量もあり、塩素やオゾンで消毒がなされた水道水が十分流動することで、配管内での細菌類の繁殖やバイオフィルム形成による汚染は比較的起こりにくい。しかし、ハンドピースにつながる水供給チューブに関しては洗浄水の流量は極端に小さく、汚染が進みやすい状況にある。そこで、歯科ユニット用洗浄水供給装置において洗浄水主配管は、水道元配管に接続される主配管部と、該主配管部から分岐してハンドピース接続継手部につながるハンドピース配管部と、主配管部から分岐するハンドピース配管部よりも大流量のうがい洗浄水配管部とを備え、液体処理ノズルはハンドピース配管部に向かう洗浄用水道水を少なくとも通過させるものとして構成できる。これにより、汚染が進みやすいハンドピース配管ひいてはこれにつながる水供給チューブの内面を清浄に保つことができる。
【００３７】
この場合、液体処理ノズルは、配管部とハンドピース配管部のそれぞれに対し、液体流路内における衝突部に含まれる谷部の数がうがい洗浄水配管部及びハンドピース配管部の各水流量に応じて調整されたものを個別に設けるようにすれば、いずれの配管部においても使用時の流量に流通断面積と流速条件を適合させた液体処理ノズルが適用され、バイオフィルム除去の効果を高める観点においては理想的と言える。
【００３８】
しかし、ハンドピース種類によっては洗浄水の流量は０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下と極めて小さく、これに適合した断面積の液体処理ノズル（キャビテーションノズル）は、衝突部による流通抵抗に由来した圧損が極度に大きくなり、通常の水道圧での流通が困難になる問題がある。
【００３９】
本発明者はこの問題について、鋭意検討を行った結果、例えば特許文献９，１０に開示されているようなキャビテーションノズルのうち、うがい洗浄水の供給に適した比較的大きな流通断面積の液体処理ノズルについて、従来全く知られていなかった次のような使用形態を含む歯科ユニット用洗浄水供給装置の構成を見出すに至った。該液体処理ノズルは、例えば通常水道圧下でノズルが受けうる動水圧域（例えば０．０３ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下）において、必要な流量域（０．３Ｌ／分以上２．０Ｌ／分以下程度）で通水したとき、平均径１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の微細気泡がレーザー散乱式粒度計により計測されるようなものである。
【００４０】
すなわち、液体処理ノズルを主配管部に設け、該主配管部上にて液体処理ノズルを通過後の洗浄用水道水を、うがい洗浄水配管部とハンドピース配管部とにそれぞれ分配する。液体処理ノズルの液体流路は、衝突部が設けられる区間が前後の区間よりも断面積が減じられた絞り孔とするが、該絞り孔の断面形状は内径Ｄが２．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円形とし、当該絞り孔の流通断面積の合計Ｓを２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下に設定する。そして、絞り孔の断面において中心から半径の７０％以内に位置する谷部の総数（以下、７０％谷点数という）をｎ７０とし、ｎ７０／Ｓの値を７０％谷部密度ＶＤ７０とし、液体処理ノズルに洗浄用水道水を動水圧０．０７ＭＰａにて供給したときの流量をＪ（Ｌ／分）としたとき、
ＣＶＣ０．０５≡ＶＤ７０×（０．０５／Ｊ）
により定義される低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上０．１７以下となるように、絞り孔における衝突部の谷部の数および配置を定める。
【００４１】
そして、通常水道圧（例えば、ノズルでの動水圧にて０．０３ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下）を採用したとき、うがい用洗浄水に必要十分な水流量（例えば０．３Ｌ／分以上２．０Ｌ／分以下）を得るために必要な絞り孔の幾何学的な条件は、内径Ｄが２．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円形の断面を採用する場合、衝突部を除いた当該絞り孔の流通断面積の合計Ｓが２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下となる。断面積の合計が２．０ｍｍ２未満ではうがい用洗浄水の必要流量を通常水道圧では確保できなくなるからであり、同じく５．０ｍｍ２を超えると絞り孔での流速が極度に不足し、バイオフィルム除去に必要な洗浄力を得られるキャビテーション水に付与できなくなるからである。
【００４２】
そして、前記７０％谷部密度ＶＤ７０と、通常水道圧の一つの目安となる動水圧０．０７ＭＰａの条件にて洗浄用水道水を供給したときの流量をＪ（Ｌ／分）とを用いて、
ＣＶＣ０．０５≡ＶＤ７０×（０．０５／Ｊ）
により定義される低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値を０．０６以上０．１７以下となるように、絞り孔における衝突部の谷部の数および配置を定めておく。このように衝突部の谷部が定められたノズルは、通常水道圧においてうがい用洗浄水に必要な流量を確保できる大きな流通断面積を有しており、またその条件で水道水を流通した場合、平均径１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の微細気泡の発生をレーザー散乱式粒度計により確認することができる（例えば、特許文献１０を参照）。他方、ＣＶＣ０．０５の値が上記範囲に確保される該大流通断面積のノズルは、うがい洗浄水流通時の数分の１以下となるハンドピース用の極端な低流量条件で洗浄水を流通したとき、レーザー散乱式粒度計による上記流径範囲の微細気泡はほとんど計測することができなくなる。しかしながら、得られるキャビテーション水は意外にも、歯科ユニットにおけるサックバックに由来した水供給チューブ内面のバイオフィルムを全く問題なく除去できる洗浄能力を有していることがわかったのである。
【００４３】
その結果、ハンドピース用の低流量の洗浄水とうがい用洗浄水との双方を、バイオフォルム除去能力を十分に確保しつつも１本のキャビテーションノズルで兼用することができるようになる。また、ハンドピースに特化した小流通断面積のノズルを用いる場合よりも圧損を大幅に減ずることができ、ハンドピース用洗浄水とうがい用洗浄水との双方を通常水道圧にて問題なく供給することができる。
【００４４】
本発明者の検討により、キャビテーションノズルを用いて得られるキャビテーション水のバイオフィルム除去力に有効に寄与するのは、絞り孔の断面において中心から半径の７０％以内に位置する谷部であることが判明している。通常水道圧にてキャビテーションノズルに付加される動水圧を０．０７ＭＰａとし、この動水圧でキャビテーションノズルを通過する水流量をＪ（Ｌ／分）とし、さらに、ハンドピース使用時に想定される水流量を０．０５Ｌ／分と想定したとき、通常水道圧での流量Ｊから、ハンドピースでの圧損により流量が０．０５Ｌ／分に低下したときの、７０％谷点のバイオフィルム除去力への寄与は、７０％谷点密度ＶＤ７０の値に０．０５／Ｊを乗じた値にて評価するのが妥当と考え、これを低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５として定義するのである。
【００４５】
低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６未満ではハンドピース用洗浄水流通時の低流量域にて、得られるキャビテーション水のバイオフィルム除去能力を十分に確保できなくなる場合がある。他方、ＣＶＣ０．０５の値が０．１７を超えると、絞り孔に占める衝突部の面積率が大きくなりすぎて流通圧損が増大し、通常水道圧でのうがい用洗浄水の供給が困難になる場合がある。ＣＶＣ０．０５の値はより望ましくは０．０７以上０．１２以下に設定するのがよい。また、衝突部の谷部の深さは、谷部底でのキャビテーション効率を高める観点において、０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下に設定されているのがよい。
【００４６】
上記の構成では、うがい洗浄水配管部における洗浄用水道水の流通が許容され、ハンドピース配管部における洗浄用水道水の流通が遮断されているときの液体処理ノズルの洗浄用水道水の流量は、うがい用洗浄水を患者が直接口に含んだり、あるいはうがい用のカップに注水する際にストレスなく水を使用したりできるよう、前述の流量域（０．５Ｌ／分以上２Ｌ／分以下）に調整することが望ましい。逆に、うがい洗浄水配管部における洗浄用水道水の流通が遮断され、ハンドピース配管部における洗浄用水道水の流通が許容されているときの液体処理ノズルの洗浄用水道水の流量は、前述のごとくハンドピース用に特化された０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下に調整することができる。
【００４７】
また、液体処理ノズルは、液体流路を液体入口側の流入室と液体出口側の流出室とに区画する隔壁部と、隔壁部に貫通形成され流入室と流出室とを互いに別経路にて連通させる２個の絞り孔とを備えたものとして構成できる。このようにすると、絞り孔の一方が異物などの影響により流通確保しにくくなった場合に、他方の絞り孔により必要な洗浄水の流量を確保することが可能となる。この場合、低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値は０．０６以上０．１２以下となるように、絞り孔における衝突部の谷部の数および配置を定めることができる。
【００４８】
上記の構成において液体処理ノズルは、衝突部をねじ部材にて構成できる。ねじ部材を規格品であるＪＩＳ並目ピッチにより構成する場合、絞り孔を内径Ｄが２．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の円形とし、当該絞り孔の流通断面積の合計Ｓを２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下に設定して、前述のＣＶＣ０．０５の値を０．０６以上０．１７以下に確保するためには、その外径Ｍは１．０ｍｍ以上１．４ｍｍ以下の範囲で選定することが望ましい（特にＭ１．０ｍｍ）。外径Ｍが１．０ｍｍ未満のねじはＪＩＳ並目ピッチねじの規格外となる。また、Ｍ１．４ｍｍを超えるＪＩＳ並目ピッチねじは外径が太すぎて、ＣＶＣ０．０５の値を０．０６以上に確保することが事実上不可能となる。
【００４９】
また、液体処理ノズルにおいてねじ部材は液体流路の中心軸線を取り囲む十字形態に４つ配置されるとともに、４つのねじ部材が形成する十字の中心位置にそれらねじ部材の先端面により液体流通ギャップが形成されてなるものを使用することが望ましい。十字の中心位置に液体流通ギャップを形成すると、最も高流速となる断面中央の流れ（中心流）が液体流通ギャップの形成により妨げられにくくなり、中心から半径の７０％以内に位置する谷部でのキャビテーション効率が高められ、バイオフィルム除去効果の向上に寄与する。液体流通ギャップの形成による上記の効果は、４つの衝突部の液体流通ギャップを形成する先端面を平坦に形成し、前述の投影において液体流通ギャップが正方形状に形成されている場合に特に顕著である。このとき、隣接する衝突部の縁同士が作る内側及び外側の角部もキャビテーションポイントとして機能しうる。また、処理コア部にて液体流路に複数の衝突部を配置する場合、該液体流路の軸線方向（流れ方向）にて複数の衝突部を互いにずれた位置に配置することも可能である。このようにすると、衝突部を流れ方向に複数設けることができ、キャビテーションポイントとなる谷部に流れを繰り返し接触させることが可能となるので、微細気泡の発生効率向上に寄与する。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の作用及び効果の詳細については、「課題を解決するための手段」の欄にすでに記載したので、ここでは繰り返さない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置の第一例を示す斜視図。
【図２】図１の歯科ユニット用洗浄水供給装置の分配制御ボックスとその周辺の配管及び配線構造を示すブロック図。
【図３】エンジンハンドピースの一例を示す側面模式図。
【図４】超音波スケーラハンドピースの一例を示す側面模式図。
【図５】スリーウェイシリンジの一例を示す側面模式図。
【図６】エアタービンハンドピースの一例を示す側面模式図。
【図７Ａ】スリーウェイシリンジへの通水を遮断したときのサックバック発生状況を説明する図。
【図７Ｂ】スリーウェイシリンジへの通水とエア供給とを遮断したときのサックバック発生状況を説明する図。
【図８】サックバックにより水供給チューブの内検にバイオフィルムが形成される様子を説明する図。
【図９】バイオフィルムの形成状態を模式的に示す断面図。
【図１０】バイオフィルムの形成メカニズムを推定して示す説明図。
【図１１】本発明に使用する液体処理ノズルの一例を示す横断面図。
【図１２】図１１の側面を拡大して示す詳細図。
【図１３】図１１の液体処理ノズルの絞り孔の拡大側面図。
【図１４】図１３の谷点配置を示す説明図。
【図１５】図１１の液体処理ノズルが接続される洗浄水主配管の具体的な構成例を示す図。
【図１６】キャビテーション水によるバイオフィルム除去効果及び付着防止効果を説明する図。
【図１７】実施例２の実験の評価結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明を実施するための形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置及びそれを用いた歯科ユニットの一例を示す外観図である。歯科ユニット３００は、歯科医院の診察室の床面に載置・固定される周知の歯科治療椅子４００と、これに着座する被治療者がうがい可能な位置関係で該歯科治療椅子４００に隣接配置され、うがいスピットン４１１が上部に設けられたユニット本体４１０と、歯科治療椅子４００の傍らに立つ歯科医により被治療者への処置操作が可能となる位置関係で該歯科治療椅子４００に隣接配置され、エアないし電動にて駆動されるタービン等のハンドピース４２１が複数配置された治療用テーブル４２０を備えている。
【００５３】
ハンドピース４２１は、手で握る本体に設けられたスイッチやフットペダルにて駆動・非区動が切り替えられるとともに、水供給チューブ５０２を介して洗浄水が供給される。水供給チューブ５０２は内径が３ｍｍ以上５ｍｍ以下程度のゴムないし樹脂製のチューブであり、ハンドピース４２１を駆動する際の洗浄水の通過流量は０．０３Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下程度と小さい。他方、うがいスピットン４１１はうがい用洗浄水の吐出部５１１を備え、スイッチないしセンサにより駆動される図示しない給水バルブを有する供給配管５１０により洗浄水が、毎分０．５Ｌ以上２リットル以下程度と、ハンドピース４２１より大流量にて供給される。
【００５４】
うがい洗浄水配管部５４９と水供給チューブ５０２には、本発明の歯科ユニット用洗浄水供給装置３１０（歯科ユニット３００から水供給チューブ５０２とハンドピース４２１を取り外したものに相当する）により洗浄用水道水が分配供給される。水道水は遊離塩素濃度が０．１ｐｐｍ以上１ｐｐｍ以下の消毒水道水である（溶存オゾン濃度が０．１ｐｐｍ以上１ｐｐｍ以下のオゾン消毒水道水であってもよい）。歯科ユニット用洗浄水供給装置５００は、歯科治療椅子５３０に付随する配管ボックス（いわゆるジャンクションボックス）５３１と、上水道等の水道元配管４３１につながる洗浄水主配管５４０とを備え、その洗浄水主配管５４０の一部が配管ボックス５３１の筐体（対象筐体）に内蔵されている。
【００５５】
本実施形態では、配管ボックス５３１は歯科治療椅子４００の下方にて床面上に固定され、配管ボックス５３１の外に延出する洗浄水主配管５４０に対し、ハンドピース配管部５４８及びうがい洗浄水配管部５４９が分配制御ボックス５４２を介して直結されており、各水供給チューブ５０２はハンドピース配管部５４８から分岐している。また、分配制御ボックス５４２にはエアコンプレッサ５４３からのエアがエア供給元配管５４４及び分配制御ボックス５４２を介して各ハンドピース４２１のうち、エアを必要とするものに分配供給される。
【００５６】
図２は、分配制御ボックス５４２に対する各配管及び信号線の接続系統を示すブロック図である。洗浄水主配管５４０は基端側が水道元配管４３１に接続され、末端がハンドピース接続継手部１０１につながっている。ハンドピース接続継手部１０１は先端にハンドピース４２１を備え、ここに水供給チューブ５０２が接続されるとともに、水道元配管４３１からの水道圧により洗浄用水道水が供給される。
【００５７】
浄水主配管５４０は、水道元配管４３１に接続される主配管部５４７を備え、該主配管部５４７から分岐継手５４７Ｊを介してハンドピース配管部５４８とうがい洗浄水配管部５４９とが分岐している。ハンドピース配管部５４８からは個別分岐継手５４８Ｊを介して複数の個別給水配管５５２が分岐し、各々対応するハンドピース接続継手部１０１につながっている。また、分岐継手５４７Ｊからはハンドピース配管部５４８よりも大流量のうがい洗浄水配管部５４９が分岐し、末端に形成されたうがい給水継手部１０２を介してうがいスピットン４１１（図１）側の配管延長部分につながっている。なお、洗浄用水道水の除菌力をさらに高めるため、図２に示すように、主配管部５４７の途上にて洗浄用水道水に１質量％未満の濃度の過酸化水素水を注入する過酸化水素水注入部を設けることも可能である。
【００５８】
一方、エア供給元管５４４にはエア分岐継手５４４Ｊを介してエア配管５４５の基端側が接続されている。該エア配管５４５からは個別分岐継手５４５Ｊを介して複数の個別エア配管５５３が分岐し、各々ハンドピース接続継手部（エアチューブ接続継手部に兼用されている）１０１につながっている。
【００５９】
次に、個々のハンドピース接続継手部１０１の上流側にて個別給水配管５５２（洗浄水主配管５４０の末端をなす一部である）上には、ハンドピースの使用者が操作する水操作スイッチの入力信号５６０を受けることにより、対応する個別給水配管５５２を開状態と閉状態との間で切り替える水流開閉弁１１０が設けられている。また、ハンドピース接続継手部１０１の上流側にて個別エア配管５５３上には、ハンドピースの使用者が操作するエア操作スイッチの入力信号５６０を受けることにより、各個別エア配管５５３を開状態と閉状態との間で切り替えるエア開閉弁１１２が設けられている。さらに、うがい洗浄水配管部５４９上にはうがい洗浄水開閉弁５５４が設けられて、うがいスピットン側からの入力信号を受けて開閉駆動される。そして、弁制御部５４６は、上記の入力信号（５６０等）を受けて水流開閉弁１１０、エア開閉弁１１２及びうがい洗浄水開閉弁５５４を開閉駆動する制御をおこなう。
【００６０】
なお、一般的な歯科施術の手順からも明らかなごとく、図１において、複数あるハンドピース４２１は、施術中はどれか１つだけが選択され、洗浄用水道水が供給される。また、うがいスピットン４１１とハンドピース４２１とは、両方が同時に通水状態となることはなく、どちらか一方だけが選ばれ通水状態となる。そして、うがい洗浄水配管部５４９における洗浄用水道水の流通が許容され、ハンドピース配管部５４８における洗浄用水道水の流通が遮断されているときの液体処理ノズル１の洗浄用水道水の流量が０．５Ｌ／分以上２Ｌ／分以下に調整される。また、うがい洗浄水配管部５４９における洗浄用水道水の流通が遮断され、ハンドピース配管部５４８における洗浄用水道水の流通が許容されているときの液体処理ノズル１の洗浄用水道水の流量が０．０４Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下に調整される。つまり、ハンドピース４２１への給水流量は、うがいスピットン４１１への給水流量の数分の１〜１／２０程度と、極端に少なく設定されている。
【００６１】
水流開閉弁１１０を開状態として洗浄水主配管５４０から水供給チューブ５０２を経てハンドピース４２１に洗浄用水道水を流通している状態から、水操作スイッチの操作に基づき水流開閉弁１１０を閉状態として水供給チューブ５０２内の洗浄用水道水の流れを瞬時的に遮断すると、ハンドピース４２１の先端開口から水供給チューブ５０２内に向かう負圧吸引力（サックバック）が生じる。以下、本発明に採用可能なハンドピース４２１の実例と、サックバックの発生状況について説明する。
【００６２】
図３は、エンジンハンドピース４２１Ａを示すものである。エンジンハンドピース４２１Ａは洗浄水のみを使用するものであり、伝達軸１０８を介してモータ１０７により電動駆動される技工用回転ツール５８０を先端に有する。本体側面に設けられた水操作スイッチ１０４を押すと図２の水流開閉弁１１０が開いて水が供給されるとともに、技工用回転ツール５８０が回転駆動される。水供給チューブ５０２からの洗浄用水道水は、水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の流量にて、水流通路１０９を経て技工用回転ツール５８０の周囲に噴射され、切削屑を洗い流しながらこれを冷却する。エンジンハンドピース４２１Ａを使用する場合、水流開閉弁１１０を閉状態として洗浄水の流通を止めた後も、技工用回転ツール５８０は惰性回転を継続し、その排気作用に水供給チューブ５０２内の負圧状態が強まり、口腔内の汚染水等をサックバックする結果、微生物汚染に伴うバイオフィルム形成がより進展しやすい。
【００６３】
図４は、超音波スケーラハンドピース４２１Ｂを示すものである。超音波スケーラハンドピース４２１Ｂも洗浄水のみを使用するものであり、超音波発生部１１７が発生する超音波が超音波伝達部１１９を介して先端も技工用超音波振動子５８１に伝達され、これが水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の洗浄用水道水にて冷却される。超音波スケーラハンドピース４２１Ｂは回転ツールを有さないので、サックバックの起こり方はエンジンハンドピース４２１Ａよりも幾分小さいが、微生物の巣窟となる口腔内の歯石やプラークの除去に使用されるツールであるため、多量の微生物が一度に吸引されてしまう可能性が高い。
【００６４】
図５は、スリーウェイシリンジ４２１Ｃを示すものである。スリーウェイシリンジ４２１は口腔内洗浄に使用されるものであり、先端に設けられる水流ノズル１２４とエアノズル１２３とに、水流通路１０９とエア流通路１２１とがそれぞれつながっており、水供給チューブ５０２及びエアチューブ６０２を介して洗浄用水道水とエアがそれぞれ供給される。水操作スイッチ１０４とエア操作スイッチ１０５とが個別に設けられており、それらの操作により水流とエア流とを独立して開閉操作できる。スリーウェイシリンジ４２１Ｃは、水流量が０．０７Ｌ／分以上０．３Ｌ／分以下と、ハンドピース類の中では大きく設定され、停止時により大きなサックバックが発生しうる。
【００６５】
図７Ａの上は、スリーウェイシリンジ４２１Ｃの水操作スイッチ１０４を押下して水流のみを噴出させている状況を示している。スリーウェイシリンジ４２１Ｃを流れる水はベルヌーイの定理により、大気圧よりも減圧された状態となるが、水流出ノズル１２４の先端開口は水が流出状態にあるため、逆流等は生じない。しかし、図７Ａの下に示すように、この状態で水操作スイッチ１０４の押下を解除すると、流通状態の水の運動は瞬時に停止し、作用していた負圧に基づく圧力差により水流出ノズル１２４の先端開口から汚染水が吸い込まれるサックバックを生ずる。また、図７Ｂは、水操作スイッチ１０４とエア操作スイッチ１０５の双方を押下し、水流とエア流とを同時に噴出させている状況を示している。この状態で両スイッチ１０４、１０５の押下を同時に解除すると、水流だけでなく流速の大きいエア流も瞬時停止し、より大きなサックバックを生ずることとなる。
【００６６】
次に、図６は、エアタービンハンドピース４２１Ｄを示すものである。エアタービンハンドピース４２１Ｄは、技工用回転ツール５８０’を有するヘッド部に水流通路１０９とエア流通路１２１とがそれぞれつながっており、エア流にて技工用回転ツール５８０’を回転駆動する一方、かつ水流量０．０４Ｌ／分以上０．１Ｌ／分以下の洗浄用水道水にて技工用回転ツール５８０’が冷却される構造である。エア操作スイッチに兼用された水操作スイッチ１０４により、水流開閉弁１１０とエア開閉弁１１２（図２）とが水流とエアとの双方を遮断すること、また、遮断後に技工用回転ツール５８０が惰性回転を継続することの両方により、サックバックの発生が顕著である。
【００６７】
また、水操作スイッチ１０４がエア操作スイッチに兼用されているため弁制御部５４６（図２）への入力信号も共用化されている。弁制御部５４６は、エアタービンハンドピース４２１Ｄについては、ともに開状態の水流開閉弁１１０とエア開閉弁１１２とを入力信号を受けて閉状態に切り替える際に、エア開閉弁１１２を水流開閉弁１１０に対して遅延して閉状態とする制御を行なう。水流が先に停止し、流速の大きいエアが遅れて停止することで、エアタービンハンドピース４２１Ｄの開口付近に残留する洗浄水が吹き飛ばされ、水だれを効果的に抑制できる。しかし、エア流が遅れて止まるため、技工用回転ツール５８０’はエア流が残留している間、水流のない状態で高速回転を継続する。その結果、水供給チューブ５０２への深いサックバックが生じやすい。
【００６８】
図８に示すように、上記のようなサックバックによりハンドピース４２１から汚染水ＳＷが水供給チューブ５０２に逆流すると、これに含まれている微生物ＢＣにより水供給チューブ５０２の先端側内面にバイオフィルムＢＦが形成される。図９は、その推定される形成メカニズムを示すものである。（ａ）に示すように、水供給チューブ５０２などを構成する固体（基質）の表面は、清浄な水中では負（−）に帯電する。同様に微生物ｂｃの細胞表面も中性付近ではリン酸やカルボキシル基などが解離し、負に帯電するため、静電的な反発が起こり、微生物の細胞は付着しにくい。しかし、層流拡散層の形成により流れが滞る基質５０２の表面には、正（＋）に帯電しやすいタンパク質や塩類などが含まれるコンタミ成分ＯＤが負帯電する基質５０２の表面に静電気的吸着により捕捉される。そして、（ｂ）に示すように、負帯電する微生物ＢＣは、この正帯電するコンタミ成分層ＯＤを媒介として水供給チューブ５０２の内面に付着し、これを餌として活発な活動を継続する。
【００６９】
クーロン力的な吸着作用により、水供給チューブ５０２内面への微生物の吸着力は強く、通常の水道水流のフラッシング等では残留しやすい傾向にある。こうして（ｃ）に示すように、基質（水供給チューブ）５０２の内面に付着した微生物ＢＣは細胞外に多糖類のポリマーを生成し、これに包まれることで細胞の脱離が抑えられるようになり、バイオフィルムＢＦが発達していくと考えられる。バイオフィルムＢＦは分子量が高く、通常の水道水フラッシングによる完全除去は難しい。したがって、（ｄ）に示すように、洗い流せる微生物ＢＣはバイオフィルムＢＦの表層付近に付着しているものに限られ、バイオフィルムＢＦの深層部に潜伏しているものは流されずに活動を継続し、バイオフォルムＢＦの再構築活動を行う。
【００７０】
こうした微生物の中でも、主要な炭素源として有機炭素源に依存する細菌類（いわゆる従属栄養細菌類）は、バイオフィルムを媒介とした繁殖を生じやすく、他の患者や術者への交叉感染または診療室内汚染の発生源として注意を払う必要がある。前述の非特許文献１には、バイオフィルムの菌同定によりpseudomonas mosselii（緑膿菌に代表される）が主要な微生物として含まれていた旨報告されているが、緑膿菌は院内感染の原因菌として、医学上も重要視されている。当然、歯科治療の場合、口腔内のプラーク形成源となるミュータンス菌や歯周病菌もバイオフィルム下で繁殖する可能性が高く、水供給チューブ５０２からの洗浄による排除は、院内感染等防止の観点から重要である。
【００７１】
次に、図１に戻り、洗浄水主配管５４０上には洗浄水の供給を開閉する手動式の止水栓５４１が設けられる一方、水供給チューブ５０２（につながるハンドピース配管部５４８）及びうがい洗浄水配管部５４９が各々分岐する給水分岐部５４２と止水栓５４１との間にて、洗浄水主配管５４０の配管ボックス５３１（の筐体）への内蔵区間上には液体処理ノズル（キャビテーションノズル）１が着脱可能に設けられている。洗浄水主配管５４０は、両端に形成された第一継手部５５１及び第二継手部５５２が各々配管ボックス５３１の流入側継手部５３２と液体処理ノズル１の液体入口側継手２６とに接続される第一配管部材５５０と、両端に形成された第三継手部５６３及び第四継手部５６４が各々液体処理ノズル１の液体出口側継手２７と対象筐体５３１の流出側継手部５３３とに接続される第二配管部材５６０とを備える。
【００７２】
配管ボックス５３１の内部にはこのほかにも、電磁バルブやライト、椅子の電動駆動部などへ給電する電気配線４４４（コネクタ４３０ａを経て電源部４３０に接続される）、排水管４４５（排水管継手部４３２ａにて排水部４３２に接続される）、口腔内吸引用の配管４４６（継手部４３３ａにて吸引源４３３に接続される）などの一部が収容されている。配管ボックス５３１の寸法は種々であるが、例えば歯科治療椅子４００の下部ないし後方の限られたスペースに配置可能なものであり、例えば高さ３０ｃｍ以内、幅及び奥行きが４０ｃｍ以内である。洗浄水主配管５４０の内蔵部分（第一配管部材５５０＋第二配管部材５６０）周囲に確保できる液体処理ノズル１の設置スペースは相当狭小である。
【００７３】
以下、液体処理ノズル１の詳細について説明する。図１１は、液体処理ノズル１の横断面を示し、図１２は液体入口側の側面を拡大して示すものである。この液体処理ノズル１は、液体流路３が形成されたノズル本体２を備える。ノズル本体２は円筒状に形成され、その中心軸線Ｏの向きに円形断面の液体流路が貫通形成されている。液体流路３は一方の端（図面右側）に液体入口４を、他方の端に液体出口５を開口しており、その流れ方向中間位置には液体入口４及び液体出口５よりも径小の絞り孔９が形成されている。液体流路３は絞り孔９よりも液体入口４側が流入室６とされ、液体出口５側が流出室７とされるとともに、絞り孔９の内面からは衝突部１０が突出形態で設けられ、処理コア部COREを形成している。
【００７４】
ノズル本体２の両端部はねじ継手で構成された流入側継手部２６及び流出側継手部２７とされている。ノズル本体の全長は例えば５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、外径は１３ｍｍ以上３５ｍｍ以下である。図１５に示すように、第一配管部材５５０及び第二配管部材５６０はいずれも金属フレキ管で構成され、流入側継手部２６及び流出側継手部２７につながる第二継手部５５２及び第三継手部５５３（及び図１の第一継手部５５１及び第四継手部５５４）はいずれもナット継手として構成されている。
【００７５】
ノズル本体２には、液体流路３は隔壁部８により液体入口４側の流入室６と液体出口５側の流出室７とに区画されており、隔壁部８には、流入室６と流出室７とを互いに別経路にて連通させる複数の絞り孔９が貫通形成されている。処理コア部COREにおいて衝突部１０は、それら絞り孔９の内面から各々突出する形で設けられている。図３に示すごとく、この実施形態では、隔壁部８に絞り孔９が中心軸線Ｏに関して軸対象となるように、同一内径にて２個形成されている。なお、２つの絞り孔９は、中心軸線Ｏ側にて断面の一部が重なる形で一体化していてもよい。
【００７６】
図１３は絞り孔９の一方を側面視した場合の拡大図であり、衝突部１０は外周面に周方向の山部１１と高流速部となる谷部１２とが複数交互に連なるように形成されている。衝突部１０は、この実施形態では、脚部末端側が流路内に突出するねじ部材（以下、「ねじ部材１０」ともいう）であり、結果、衝突部に形成される複数巻の山部１１は、らせん状に一体形形成されている。ノズル本体２の材質は、たとえばＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ジュラコン（商標名）などの樹脂であるが、ステンレス鋼や真鍮などの金属、あるいはアルミナ等のセラミックスとしてもよい。
【００７７】
図１２に戻り、絞り孔９にそれぞれ形成される衝突部の組は、ノズル本体２に形成されたねじ孔１９にて、その壁部外周面側から先端が絞り孔９内へ突出するようにねじ込まれる４本のねじ部材により形成されている。ねじ孔１９とねじ部材１０との間は接着剤等によりセッティング固定され、ねじ部材（衝突部）１０と絞り孔９内周面との間には主流通領域２１が形成されている。また、各絞り孔９において、４つの衝突部１０が形成する十字の中心位置には、液体流通ギャップ１５が形成されている。液体流通ギャップ１５を形成する４つの衝突部１０の先端面は平坦に形成され、前述の投影において液体流通ギャップ１５は正方形状に形成されている。
【００７８】
次に、処理コア部における液体流路の外周縁内側の全面積、ここでは、図１２の２つの絞り孔９の円形軸断面の投影面積（内径をＤとしてπＤｄ２／４）の合計をＳ１とし、衝突部１０（４本のねじ部材）の投影面積をＳ２として、処理コア部の全流通断面積Ｓｔを、
Ｓｔ＝Ｓ１−Ｓ２  （単位：ｍｍ２）
として定義したとき、この全流通断面積Ｓｔが２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下に確保されている。本実施形態では、図４に示す主流通領域２１と液体流通ギャップ１５との合計面積（の２つの絞り孔９の間での和）が全流通断面積Ｓｔに相当する。図１１に示すごとく、液体入口４及び液体出口５の開口径は、絞り孔９の内径よりも大きい。すなわち、液体入口４及び液体出口５の断面積は全流通断面積Ｓｔよりも大きく設定されている。また、流入室６及び流出室７の絞り孔９に連なる内周面はそれぞれテーパ部１３，１４とされている。各絞り孔９の内径Ｄは、例えば２．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である
【００７９】
図１４は図１３と全く同一の投影図であり、符号を省略したものである（従って、各部の符号は図１３のものを援用する）。ねじ部材（衝突部）１０の投影外形線に現れる谷部１２の深さｈは０．２ｍｍ以上確保されている。また、中心軸線Ｏの投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の７０％に相当する半径にて描いた円を基準円Ｃ７０として定めるとともに、谷部１２の最底位置を表す谷点のうち、基準円Ｃ７０の内側に位置するもの（７０％谷点）を白丸で表示している。
【００８０】
そして、絞り孔の断面において基準円Ｃ７０の内側に位置する谷部１２の総数をｎ７０とし、ｎ７０／Ｓの値を７０％谷部１２密度ＶＤ７０とし、液体処理ノズル１に洗浄用水道水を動水圧０．０７ＭＰａにて供給したときの流量をＪ（Ｌ／分）としたとき、
ＣＶＣ０．０５≡ＶＤ７０×（０．０５／Ｊ）
により定義される低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上０．１７以下となるように、絞り孔における衝突部１０の谷部１２の数および配置が定められている。
【００８１】
図１２に戻り、絞り孔９にそれぞれ形成される衝突部の組は、ノズル本体２の壁部外周面側から先端が絞り孔９内へ突出するようにねじ込まれる４本のねじ部材により形成されている。図中破線で示すように、ねじ部材１０は、ノズル本体２の壁部に貫通形成されたねじ孔１９にねじ込まれ、各ねじ孔１９のねじスラスト方向途中位置にはねじ頭下面を支持するための段付き面１９ｒが形成されている。該段付き面１９ｒの形成位置は、ねじ部材１０をねじ込んだ時に、絞り孔９内に突出するねじ脚部（すなわち、衝突部となる部分）の長さが、液体流通ギャップ１５を形成するのに適正となるように調整されている。ねじ孔１９とねじ部材１０との間は接着剤等によりセッティング固定されている。また、図１１に示すように、複数の絞り孔９の間でねじ部材１０の干渉を回避するために、各絞り孔９に組み込む４つのねじ部材１０の組は、それら絞り孔９の間で軸線方向にて互いにずれた位置に配置されている。
【００８２】
以下、図１の、歯科ユニット用洗浄水供給装置３１０（及び歯科ユニット３００）の作用・効果について説明する。歯科治療椅子４００に着座した被処置者に対し、歯科医はハンドピース４２１を操作して口腔内の処置を行なう。また、被処置者は歯科医の指示に従い、うがい用洗浄水を吐出部５１１から口に含み、スピットン４１１に吐き出す。ハンドピース４２１の使用時には主洗浄配管５４０、ハンドピース配管部５４８及び水供給チューブ５０２を経て操作中のハンドピース４２１から洗浄水が口腔内に噴射される。他方、うがい時には主洗浄配管５４０から供給配管５１０を経て吐出部５１１から洗浄水が流出する。いずれの場合も洗浄水は主洗浄配管５４０上の液体処理ノズル１を通過した後、流出することとなる。
【００８３】
図１１及び図１２に示す液体処理ノズル１に洗浄用水道水を通水したときの作用について説明する。水道水は大気と平衡する濃度に空気が溶存しているものとする（たとえば、２０℃（常温）での酸素濃度は約８ｐｐｍ）。水流はまずテーパ部１３及び絞り孔９で絞られ、ねじ部材１０と絞り孔９内周面との間に形成される図４の主流通領域２１と液体流通ギャップ１５とからなる液流通領域にてねじ部材１０に衝突しながらこれを通過する。
【００８４】
ねじ部材１０の外周面を通過するときに、図１０に示すように流れは谷部１２に高速領域を、山部１１に低速領域をそれぞれ形成する。すると、谷部１２の高速領域はベルヌーイの定理により負圧領域となりキャビテーションが発生する。谷部はねじ部材１０の外周に複数巻形成され、かつねじ部材１０が絞り孔９内に４本配置されていることから、このキャビテーションは絞り孔９内の谷部にて同時多発的に起こることとなる。
【００８５】
液体処理ノズル１の処理コア部COREにおける全流通断面積の合計が２．２ｍｍ２以上確保されていることで、うがい時の比較的流量の大きい使用時にも必要な洗浄水量を確保できる。この断面積設定は、例えば処理コア部COREに付加される動水圧レベルが０．０７ＭＰａ程度のとき、目安として１Ｌ（リットル）／分以上の流量が確保できる程度のものである。しかし、ハンドピース４２１（図１）の使用時には、この流量は例えば０．３Ｌ／分以下と大幅に小さくなる。
【００８６】
本発明においては、うがい用洗浄水とハンドピース用洗浄水とに兼用される液体処理ノズル１を、絞り孔の流通断面積の合計Ｓが２．０ｍｍ２以上５．０ｍｍ２以下に確保することで、うがい用洗浄水供給に十分な水流量を確保できる。他方、液体処理ノズル１は、前述の低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上０．１７以下となるように、絞り孔における衝突部１０の谷部１２の数および配置が定められていることにより、ハンドピース使用時の低流量通水時にも、図１のハンドピース４２１につながる水供給チューブ５０２の内面に付着するバイオフィルムの洗浄除去力が十分確保できるようになる。
【００８７】
歯科ユニット３００は、処置のため洗浄水が直接口腔内に適用されるから、特に図１において、口腔内洗浄ノズル５０１やこれにつながる水供給チューブ５０２に対しては高い清浄性が求められる。前述のごとく処置時における口腔内洗浄ノズル５０１への通水流量は非常に小さく、チューブ内に滞留している少量の洗浄水の消毒成分も、週末や、年末年始、お盆、ゴールデンウィークといった、長期間医院が休業状態となる期間には抜け飛びやすい。このとき、水供給チューブ５０２内は上記のサックバックを要因として、細菌の繁殖ひいてはバイオフィルムの形成が進行しやすく、休み明けに業務が再開されても、チューブ内を流通する洗浄水の流量が小さいので、短時間の水の流通のみでは、一旦形成された粘度の大きいバイオフィルムを完全に除去することは難しい。
【００８８】
バイオフィルムは、細菌類が自らの繁殖を保護・活発化するための活動生成物に他ならず、ここに潜む細菌類は、塩素消毒等がなされた水道水が到来してもバイオフィルムが妨げとなって細菌類への作用が遅れ、除菌効果は十分に発揮されにくい。その結果、営業期間中の水流通をかいくぐって生き延びた細菌類は次の休業期間に活動を活発化し、バイオフィルムを再構築しつつ繁殖を続けてしまうことになる。チューブを含めた配管内は消毒液にて定期的に除菌することが推奨されているが、除菌の実施は休業時に限られやすく、多くの歯科医院では積極的に実施されていないのが現状である。
【００８９】
しかし、洗浄水主配管５４０上に上記のような液体処理ノズル１を組み込んでおけば、長期にわたる使用によりハンドピース４２１用の水供給チューブ５０２にバイオフィルムが相当量堆積した状態になっていても、通水流量が小さいにも関わらず、短時間の通水のみでこれを効果的に剥離除去することができる。
【００９０】
このとき、ハンドピース４２１に供給される水の流量は上記のごとく非常に小さく、得られるキャビテーション水の微細気泡測定を、レーザー散乱式粒計を用いて行っても、例えば平均径１００〜２００ｎｍ程度の微細気泡（いわゆるナノバブル）は計測にかからないか、計測されてもその持続時間は１〜２分と極めて短い。しかし、上記の条件でキャビテーションノズルを通過させた水道水（キャビテーション水）は、数分留置して上記微細気泡が再溶解して計測不能となった状態でも、通常の水道水と比較して、バイオフィルム除去に有効な水の浸透力と水和力とが増強されたものとなる。
【００９１】
その結果、図１６（ａ）に示すように、バイオフィルムＢＦは膜表層部からの水浸透に加え、膜と基質５０２との界面への水浸透も活発に進み、高面積を覆うバイオフォルムＢＦが下地界面から浮き上がって一挙に離脱する形で除去が進む。このとき、（ｂ）に示すように、浸透性の向上したキャビテーション水の使用により、バイオフィルムＢＦの下に潜伏していた微生物ＢＣと下地のコンタミ層ＯＤに対する水和が進みやすくなり、引き続きキャビテーション水の流通を行なうことで容易に除去することができ、以降のバイオフィルム再形成の要因が根源から駆逐される。特に、休診等により長期間歯科ユニット３００を停止状態としていた場合、あるいは、キャビテーションノズルを有さない従来の歯科ユニット３００を長期にわたり使用継続した場合など、水供給チューブ５０２内面へのバイオフィルムの堆積が顕著となったユニットに対しては、歯科ユニットを施術に使用するのに先立って、予め定められた期間だけキャビテーション水の流通を継続することにより、バイオフィルムと水供給チューブ５０２の内面との間に潜伏している微生物を除去することが有効である。
【００９２】
そして、図１６（ｃ）に示すように、バイオフィルムが除去された状態にて、ハンドピースないし水供給チューブの内側がサックバックにより微生物ＢＣによりコンタミを受けた場合は、キャビテーション水の流通を再開することにより、新たなコンタミ層ＯＤや微生物ＢＣの付着がキャビテーション水の作用により抑制され、バイオフィルムの再形成を効果的に予防することができる。このとき、水道水として塩素又はオゾンを含有する消毒水を使用すれば、バイオフィルムが厚く形成されない状態でコンタミ要因となっている付着微生物を消毒成分によりアタックして死滅させることができ、バイオフィルム再形成の抑制をより効果的に図ることができる。
【００９３】
また、図１において、水供給チューブ５０２の先端側に残留する水道水は、ハンドピース４２１先端の開口より残留塩素が蒸散して濃度が下がり、十分な殺菌効果が発揮されなくなる。この場合、残留塩素含有量が０．１ｐｐｍ以上の水道水がキャビテーション水となってハンドピース４２１に供給されても、逆流水を負圧吸引した状態にて水流開閉弁１１０が閉状態に移行することにより、キャビテーション水は残留塩素濃度０．１ｐｐｍ未満となる状態でハンドピース４２１ないし水供給チューブ５０２の内側に残留する場合もあり得る。しかし、キャビテーション水のバイオフィルム除去効果及び微生物に対する水和効果が高いことから、死滅しない微生物が水供給チューブ５０２内に残留していても、水供給チューブ５０２内面への微生物の強い吸着が起こりにくくなり、再度洗浄水の流通を再開することで、これを簡単に洗い流すことができる。
【実施例】
【００９４】
（実施例１）
数年以上にわたって使用継続され、サックバックを生ずるハンドピースが取り付けられた水供給チューブの取り外し洗浄を行っていない、図１のタイプの設置済み歯科ユニットの配管ボックス５３１内に液体処理ノズル１を組み込んだ。液体処理ノズル１は、図１１及び図１２に示すものであり、絞り孔９の内径：φ２．５ｍｍ、衝突部：Ｍ１．０並目ピッチ０番１種なべ小ねじ（ステンレス鋼製）、全流通断面積：２つの絞り孔９の合計にて４．０ｍｍ２、コア部COREの長さ５ｍｍ、隔壁部８の外径：φ５ｍｍ、ノズル全長７０ｍｍである。まず、液体処理ノズル１を取り付けない状態で口腔内洗浄ノズル５０１の１つを作動させつつ通常の水道水を５０ｃｃ／分程度の流量で１Ｌ程度通じ、口腔内洗浄ノズル５０１から排出される水を回収した。この水の一般細菌、大腸菌、従属栄養細菌及び総菌数の分析を標準的な培養法と、市販の生菌数分析キット（Dental EZ-DIP：三愛石油株式会社）を用いた簡易培養法にて実施した。後者は、プラスチックトレーの中の培地に検体水を接種し、恒温槽内で３７℃にて２４時間以上保持した後、対照表比較により、生菌数を計測するものである。
【００９５】
次いで、液体処理ノズルを組み込んで毎日１０Ｌの比率で通水を再開・継続し、所定期間ごとに採水と細菌分析を繰り返した。以上の結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
2019195386.tif 000003
【００９７】
まず、液体処理ノズル設置前での回収水は透明のままであり、一般細菌数は３０（CFU/ml）以下となり、大腸菌は検出されなかった。しかし、従属栄養細菌数は１．５×１０２（CFU/ml）に達した。液体処理ノズル１を設置する前の洗浄水の清浄度はこのレベルであったと推定され、歯科治療使用中の通水では細菌類を完全に除去できていないことが伺われる。
【００９８】
一方、液体処理ノズルを設置後の回収水は黄色に濁っていた。液体処理ノズル１を経由した短時間の通水により、チューブ内に堆積したバイオフィルムや汚れが速やかに除去されたことが容易に理解できた。この水の細菌数は、一般細菌数と大腸菌数には変化がなかったが、従属栄養細菌数は９．８×１０２（CFU/ml）に増加していた。また、EZ-DIP による生菌数測定においても、液体処理ノズルの設置直後にはバイオフィルムと思われる黄色の水が排出され、この検体からも生菌が検出された
【００９９】
その後さらに通水を継続したときの結果であるが、標準培養法によるテストでは従属栄養細菌数は液体処理ノズル１を経由した通水開始１日後にはさらに増加し、６．５×１０４（CFU/ml）に達したが、９日後には２．７×１０３（CFU/ml）に減じ、１カ月後には３０以下と、ノズル組み込み前の１／５まで低減できた。ノズル設置後の通水初期にバイオフィルムが一気に剥離し、その剥離したチューブ内面等の潜在菌が放出されて一旦細菌数が高まった後、バイオフィルムの保護を失った後は減少に転じ、液体処理ノズル１による処理水を継続的に通水することで、ほぼ完全に除去できることを意味している。また、EZ-DIP による生菌数測定においても、25日後には検出されなくなった。
【０１００】
（実施例２）
同じ歯科医院内に設置されて同じ上水道水を使用している２つの歯科ユニット（いずれも、数年以上にわたって使用継続され、サックバックを生ずるハンドピースが取り付けられた水供給チューブの取り外し洗浄を行っていないもの）の一方に液体処理ノズルを取り付け、他方はノズルを取り付けない形で試験に供した。検体グループは、液体処理ノズルを取り付けたユニットにスリーウェイシリンジを取り付けて使用に供したものの回収水を検体Ａ群と呼び、同じく液体処理ノズルを取り付けていないユニットにスリーウェイシリンジを取り付けて使用に供したものの回収水をコントロールとし検体Ｂ群と呼ぶことにする。検体採取は８つの歯科医院 で、同時刻同条件にて検体A群とB群とを採取し、計10組20検体を用意した。各検体は、前記のDental EZ-DIPを用いて３８℃で４８時間恒温槽培養し、対照表比較により生菌数測定を実施した。以上の結果を表２に示す。また、検体Ａ群検体Ｂ群の生菌数の比較評価を、マン=ホイットニーのU検定により行った（有意水準５％以下）。結果を図１７に示す。なお。歯科医院番号が同一のものは同一歯科医院から採取した検体であることを意味する。
【０１０１】
【表２】
2019195386.tif 000004
【０１０２】
検体Ａ群からは、生菌が検出された検体は存在せず、同じ原水を使っている検体Ｂ群（コントロール）からは、その９０％から生菌が検出された。検出された菌数の比較において、検体Ａ群は検体Ｂ群に対し、有意に生菌数が少ない結果（ｐ＜０．００１）であった。本発明の歯科ユニットの除菌作用と有効性は明らかである。また、検体Ａ群は液体処理ノズルを1カ月以上前に付けたユニットであることから、液体処理ノズルの使用による除菌効果は持続性があることがわかる。このとき、歯科ユニットの通水ラインはキャビテーション水で充填された状態が維持されており、細菌が混入してもバイオフィルムを生成させない予防的効果もあると考えられる。
【０１０３】
（実施例３）
実施例２の番号４の歯科医院について、生菌が観察された検体B群を採取した歯科ユニット（Ａ）と、別の歯科ユニット（Ｂ）に液体処理ノズルを取り付け、取付前、取付直後、及び４日経過後に検体を採取して実施例２と同様の評価を行なった。結果は表３の通りである。
【０１０４】
【表３】
2019195386.tif 000005
【０１０５】
ユニットＢではノズル取付前には生菌が観察されなかったにも関わらず、取付直後には１０６規模の大量の生菌が観察されたことから、一見きれいに見えるユニットでも、水供給チューブを含む配管には大量に生菌が潜んでいるリスクがあることがわかる。細菌が潜んでいる場所は、配管やチューブの内壁に形成されるバイオフィルムの下と考えるのが妥当である。そして、通常の水道水によるフラッシングではバイオフィルムは剥離されず、細菌がユニットの配管・チューブ内にバイオフィルムを形成してしまうと、除菌は困難であることもわかる。他方、キャビテーション水は、通常のフラッシングでは難しいバイオフィルムの剥離について、取付直後から効果を発揮することがわかる。キャビテーション水の浸透力によりバイオフィルムが剥離された結果、バイオフィルムの下に潜んでいた生菌が大量に排出したものと考えられる。
【０１０６】
（実施例４）
縦３ｃｍ、横８ｃｍ、厚さ１ｍｍガラススライド上に緑膿菌（Pseudomonas  aeruginosa）由来のバイオフィルムを非特許文献２に開示の方法により形成し、食品用染料を用いてバイオフィルムを赤色に染色した試料を多数用意した。次いで、実施例１で使用した歯科ユニットを想定し、タンクに充てんした水道水（遊離塩素濃度：０．２ｐｐｍ）を、内径１ｃｍの配管を経て流量可変ポンプにより流出させるとともに、表４に示すＭ１．０〜Ｍ１．４の種々の外径の並目ピッチ０番１種なべ小ねじ（ステンレス鋼製）を用いて作成した液体処理ノズルを接続した試験ユニットを作成した。液体処理ノズルは実施例１で使用したものとノズル本体の外径形状は同一とし、絞り孔を種々の内径にて２個形成したもの（番号１〜６及び６’）と、同じく１個のみ形成したもの（番号７〜１２及び１２’）との二組を用意した。各ノズルのねじ外径（Ｍ）と、ねじピッチ及び深さ（ｐ）、ノズルの絞り孔の内径、絞り孔における全流通断面積（Ｓ１００：水が流通する領域の断面積であり、絞り孔の断面積からねじの投影領域の面積を減じた値）、７０％谷点数（ｎ７０）を表４に合わせて記載している。
【０１０７】
また、各ノズルは、ノズル入口側に介在させた動水圧計により通水圧が０．０７ＭＰａとなるように水道水をポンプ流通させた時の流量（Ｊ）を計測した。また、該流量（Ｊ）をノズルの流通断面積で除することにより、ノズル通過水流の平均流速（Ｖ）を算出した。他方、ポンプの出力を増加させることにより水流量が１Ｌ／分となるときの、各ノズルの動水圧を読み取った。これらの値を、低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５（≡ＶＤ７０×（０．０５／Ｊ））の値とともに表４に示している。
【０１０８】
また、バイオフィルム除去能力試験を次のようにして行った。すなわち、各ノズルから流出する水の流量を流量調整弁にて０．０５Ｌ／分に調整しつつ、該ノズルの出口側に接続した内径３ｍｍのゴムチューブにより、チューブ出口からの高さが５ｃｍとなるよう、水平に置いたガラススライドに対し垂直に水流を当て、ガラススライド上のバイオフィルムが完全に流失するまでの時間ｔｃを計測した。該試験は、各ノズルについて５回繰り返し実施しするとともに、ｔｃの平均値が２分以内であったものを「◎」、２分を超え４分以下であったものを「○」、４分を超え６分以下であったものを「△」、６分を経過してもバイオフィルムが残留していたものを×として評価を行なった。以上の結果を表４に示す。
【０１０９】
【表４】
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【０１１０】
絞り孔が２個のノズルの場合においても、１個のノズルの場合においても、低流量キャビテーション係数ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上のノズル（番号１〜５及び番号７〜１１）を使用することにより、ハンドピース使用時の低流量（０．０５Ｌ／分）でもバイオフィルム除去能力は十分に確保できていることがわかる。なお、これらのノズルに水道水を０．０５Ｌ／分の流量で通水して得られるキャビテーション水を、レーザー散乱式粒度計（島津製作所：ＳＡＬＤ２２００Ｈ）により測定したところ、５００ｎｍ以下の粒径域に属する微細気泡は計測限界以下となり測定不能であった。
【０１１１】
他方、ＣＶＣ０．０５の値が０．０６未満となる番号６及び番号１２のノズルを用いた場合は、ＣＶＣ０．０５の値が０．０６以上のノズルと比較してバイオフィルム除去能力が劣っていることわかる。また、参考のため、番号６及び番号１２のノズルに対し、動水圧０．０７ＭＰａで水道水を通水して得られるキャビテーション水を、製造直後に上記レーザー散乱式粒度計により測定したところ、平均粒径２００ｎｍの微細気泡が計測された。しかし、そのキャビテーション水をタンクに集めて３分放置したところ、５００ｎｍ以下の粒径域に属する微細気泡は計測限界以下となり測定不能となった。そして、その微細気泡の計測が不能となったキャビテーション水を、液体処理ノズルを通さずにバイオフィルム除去試験に供したところ（番号６’及び１２’）、極めて良好なバイオフィルム除去能力を示すことがわかった。
【０１１２】
他方、ＣＶＣ０．０５の値が０．１７を超える番号１及び番号７のノズルは、うがい用洗浄水の供給に必要な１Ｌ／分程度の流量を得るために必要な通水動水圧がいずれも、通常水道圧の数倍以上となる１ＭＰａを超え、ハンドピース用とうがい用との双方の給水に兼用するのには不向きであることがわかる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  液体処理ノズル
２  ノズル本体
Ｏ  中心軸線
３  液体流路
４  液体入口
５  液体出口
６  流入室
７  流出室
８  隔壁部
９  絞り孔
１０  衝突部（ねじ部材）
CORE  処理コア部
１１  山部
１２  谷部
１５  液体流通ギャップ
２０  外接円
２６  液体入口側継手
２７  液体出口側継手
１０１  ハンドピース接続継手部
１０４  水操作スイッチ
１０５  エア操作スイッチ
１１０  水流開閉弁
３００  歯科ユニット
３１０  歯科ユニット用洗浄水供給装置
４３１  水道元配管
４２１  ハンドピース
４２１Ａ  エンジンハンドピース
４２１Ｂ  超音波スケーラハンドピース
４２１Ｃ  スリーウェイシリンジ
５０２  水供給チューブ
５４０  洗浄水主配管
５４４  エア供給元配管
５４５  エア配管
５４６  弁制御部
５４７  主配管部
５４８  ハンドピース配管部
５４９  うがい洗浄水配管部
５８０  技工用回転ツール
５８１  技工用超音波振動子
６０２  エアチューブ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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