(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子とともに使用する歯科用ツールであって、
超音波振動子に装着するための手段を備えた基端と歯科処置を行なうために構成されたチップを有する末端とを有する主軸によって規定される実質上細長いツールを含み、
前記末端は前記チップから前記基端へ内側に向かう真っ直ぐな円筒状の部分を有し、
前記主軸が前記円筒状の部分と前記基端との間にコントラアングルを有し、前記主軸が前記コントラアングルから前記円筒状の部分へと先細になり、前記末端の前記円筒状の部分はその全体にわたって均一な円筒状の直径を有しており、前記均一な円筒状の直径は前記主軸の先細りになる部分の最も小さな直径と同一の直径であり、さらに、前記末端の前記円筒状の部分は前記最も小さな直径を有している前記先細りになる部分の先端から直線状に延在している、歯科用ツール。
【請求項２】
前記末端が先のとがったチップで形成され、外表面に塗布された窒化金属コーティングが約０．０００２インチの平均厚さを有する、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
前記円筒状の部分が約１０から約２０ミリメートルの長さであり、窒化金属が窒化チタン（Ｔｉ−Ｎ）である、請求項１に記載のツール。
【請求項４】
前記末端が先のとがったチップで形成され、ツールの外表面が約２８００ビッカースの表面硬度を有する、請求項３に記載のツール。
【請求項５】
前記円筒状の部分が約１０から約２０ミリメートルの長さであり、窒化金属が窒化ジルコニウム（Ｚｒ−Ｎ）である、請求項１に記載のツール。
【請求項６】
器具がステンレス鋼からなる器具である、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
器具が、窒化金属コーティングを塗布する前に約４０から４２のロックウェル−Ｃ硬度まで熱処理される、請求項６に記載のツール。
【請求項８】
根管処置のための超音波振動子において使用される超音波歯科用ツールであって、
基端および末端を有する主軸によって規定される細長いツールを含み、前記基端上には超音波振動子に装着するためのねじ込み接続部材を含み、前記末端上には歯科処置を行なうために構成されたチップを含み、前記主軸は、前記末端に前記チップから前記基端へ内側に向かう均一な直径の真っ直ぐな円筒状の部分と、前記基端に前記接続部材に隣接する実質上均一な直径のコントラアングル部分と、末端の前記円筒状の部分と基端の前記コントラアングルとの中間に均一な徐々に先細になる部分とを有し、前記末端の前記円筒状の部分はその全体にわたって均一な円筒状の直径を有しており、前記均一な円筒状の直径は前記主軸の先細りになる部分の最も小さな直径と同一の直径であり、さらに、前記末端の前記円筒状の部分は前記最も小さな直径を有している前記先細りになる部分の先端から直線状に延在している、超音波歯科用ツール。
【請求項９】
コントラアングル部分が１５°〜２５°の角度で前記軸から第１の方向へ外側にカーブし、さらに前記軸に対して７０°で前記軸を超えて第２の方向へ外側にカーブする、請求項８に記載のツール。
【請求項１０】
前記末端が先のとがったチップで形成される、請求項１、請求項８、または請求項９に記載のツール。
【請求項１１】
前記円筒状の部分が約１０から約２０ミリメートルの長さである、請求項１０に記載のツール。
【請求項１２】
根管処置のために超音波振動子において使用される超音波歯科用ツールであって、
基端および末端を有する細長い主軸によって規定される細長いツールを含み、前記基端上には超音波振動子に装着するためのねじ式コネクタを含み、前記末端上には直径が均一でかつ前記チップから前記基端へ内側に向かう約５ｍｍから約１２ｍｍの長さの細長い真っ直ぐな円筒状の部分を含み、前記ツールはさらに、１５°〜２５°の角度で前記軸から第１の方向に外側にカーブしさらに前記軸に対して７０°で前記軸を超えて第２の方向に外側にカーブする、前記基端に前記ねじ式コネクタに隣接する実質上均一な直径の細長いコントラアングル部分と、前記末端の前記円筒状の部分と前記基端の前記コントラアングル部分との中間に均一な徐々に先細になる部分とを含み、前記末端の前記円筒状の部分はその全体にわたって均一な円筒状の直径を有しており、前記均一な円筒状の直径は前記主軸の先細りになる部分の最も小さな直径と同一の直径であり、さらに、前記末端の前記円筒状の部分は前記最も小さな直径を有している前記先細りになる部分の先端から直線状に延在している、超音波歯科用ツール。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、広義には超音波歯科用ツールに関し、より具体的には特別な非外科用の超音波根管用ツールに関する。
背景技術
歯科医は一般に、歯の素材を取り除いたり除去したりすることを含む、歯、歯槽骨、および軟性組織上での作業のために、超音波発生器に結合された、通常チップと呼ばれるツールを用いる。臨床歯科に関して、ツールに動力を与えるために超音波発生器を使用することは、根管を除く実質上すべての領域で広く行なわれてきた。根管の作業は最近まで、さまざまな理由から主として手動器具に限られてきた。主な理由の１つは、超音波発生器によって起動でき、かつ精密な根管作業ができるようにツールのアクセスも提供するようなツールの提供が難しいことである。このため、過去のこのようなツールは主に、たとえば１９９１年６月２５日にマーティン（Martin）に発行された米国特許第５，０２６，２８４号に開示されるような手動操作のツールおよび器具に限定されてきた。その特許の背景に表されるように、根管の成功は、根管の非常に正確かつ制御された調製（preparation）および成形に依存するものである。
適切に成形された根管は、徐々に先細になる円錐体を示し、その最も細い部分が先端となっている。典型的な根管は根管内部の歯の構造、象牙質を、回転切削または磨耗動作によって物理的に取除くことにより根管を広げるのに用いられる機械的器具によって調製される。これらのツールは、切端を有する先細でかつ先のとがった金属器具であるので、切削は押す行程か引く行程かのいずれかにおいて起こる。このような器具を用いて歯科医は手動操作で、正確に充填するために管を調製する。この調製の目的は、効果的に調製された座に、より優れた制御でより効果的な填入を達成するために、根尖末端を実用上できるだけ小さく保つことである。
近年、根管調製用に超音波動源の器具を使用することが提案されるようになった。このタイプの器具の例は、１９７７年４月２６日にマルミン（Malmin）に発行された米国特許第４，０１９，２５４号、１９９２年３月１０日にカー（Carr）に発行された米国特許第５，０９４，６１７号、およびＰＣＴ公報ＷＯ８６／０５９６７に開示される。最初に述べた特許以外は、すべてのツールは先端に向けて細くなる主軸を備えて形成される。根管の調製において、先細のツールは歯冠領域からの管壁手術の視野を塞ぎかつ遮ることがわかっている。さらに、これらは超音波発生器によって動作させることが難しく、また口内の遠隔の歯すなわち奥歯へのアクセスを提供することもまた困難である。
マルミン特許の器具は、研磨材料を選択的に位置付けて切端をなくし、それによって器具を焼戻しする必要性をなくすように開示かつ設計されている。この構造はツールの破損をなくすのにより適しているといわれる。しかしながら、これは口の遠隔または後方領域で超音波動源ユニットを用いて使用できるような構成になっていない。さらに、根管内の切削領域を見ることができるような構造にもなっていない。
したがって、歯冠領域から効果的な根管の調製ができる、改良された超音波歯科用ツールが必要である。
発明の開示
この発明の第１の目的は、改良された処置上のアクセスを提供するように成形されたチップを有する改良された非外科用の超音波歯科用ツールを提供することである。
別の目的は、微小歯内治療に十分なほど小さく作られ得るツールを提供することである。
この発明の第１の局面に従うと、超音波振動子を用いて使用される歯科用ツールは、超音波振動子に装着するための手段を備える基端を有する主軸によって規定される実質上細長いツールと、歯科処置を行なうように構成されたチップを有する末端と、中間のコントラアングル部分と、前記チップから前記基端へ内側に向かう真っ直ぐな円筒状に構成された部分とを含む。
【図面の簡単な説明】
この発明の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照しつつ後の詳細な説明を読むことによりさらに容易に理解されるであろう。
図１は、この発明の好ましい実施例に従って構築された超音波歯科用ツールの側面図である。
図２は、ツールが歯の根管内にあるところを示す図１と同様の図である。
図２ａは、図２に示すツールのチップの詳細を拡大した図である。
図３は、使用中の超音波歯科用ツールの別の実施例の側面図である。
図４は、図３のツールの拡大詳細図である。
発明を実施するための最良の様態
この発明は、図面に表わされる発明の好ましい実施例を参照して述べられる。この発明は発明の目的を達成するための最良の様態に関して述べられるが、当業者はこれらの教示を見てこの発明の精神または範囲から逸脱することなく変形をなすことができるとわかるであろう。
図１を参照して、この発明に従った歯の調製のためのツールの一実施例が示され、総称的に番号１０が付される。このツールは一般に周知の従来の構造である超音波バイブレータまたは振動子１２（想像線で示す）に接続されて示される。このツールは、図示したように、基端に接続手段１４を有する細長いシャンクを含む。この接続手段は、主軸の端部にねじ込み式に取付けられ、かつツールをねじ込み式に締付けたりゆるめたりするためのレンチなどによる係合のためのフラット１６を有する、ねじ込みソケットの形式で示される。このツールは通常コントラアングルと呼ばれるものを形成するように曲げられた基端部分１８を有する。このコントラアングル部分は基端の軸から離れる第１の方向に約１５°から２５°の角度Ａでカーブまたは歪曲しており、基端から延びている。このコントラアングル部分はさらにそこから基端または接続手段の軸を超えて接続手段の軸に対して約７０°の角度Ｂで逆にカーブまたは歪曲している。
基部分１８は、接続カラー１４から外方向に延び、直径はほぼ均一であって、かつ図示した態様でカーブしたコントラアングルを有する。主軸の中間部分または部位２０は徐々に遠位または作業端部分２２に向けて先細になり、これは中間部分２０から、先のとがった尖端または他の形式を有し得るチップ２４へ外方向に延在するほぼ均一な円筒状の構成を有する。この部分２２が主たる作業部分であり、約０．２５から約０．３９４インチ、すなわち約６から約１０または１２（６−１０／１２）ｍｍの長さを有し得る。この部分は約０．１５から約０．０２５０インチ、すなわち約０．４から０．６ｍｍの直径を有する。
典型的なツールは、たとえば３つのツールのセットになっており、第１のものは歯冠領域から歯の冠状面で作業するために長さ約０．２５インチすなわち６ｍｍおよび直径０．０２５０インチすなわち約０．６ｍｍの端部を有する。これは歯冠の開口部を通って非外科的な根管作業を行なうために設計される。中間のサブオリフィスチップまたはツールは、長さ約５ｍｍおよび直径約６ｍｍの範囲で設けられ、歯根の内側面で作業しながら歯冠の開口部を通ってこの点で非外科的歯根作業を行なう。最後に、長さ約１０ｍｍで直径約０．４から０．５ｍｍの長いサブオリフィスチップが設けられ、歯根の根尖面または領域で作業しながら根管の作業を行なう。
図２および２Ａを参照して、ツールは歯根管の調製において用いるために設計される。図示したように、ツールは、歯冠に開口部２８を有する歯２６の管内における使用されている状態で示される。ツールは開口部２８を通って歯根３２の管３０内に挿入される。図２Ａからわかるように、ツールの作業末端２２はその長さ全体にわたって均一な円筒状の直径であるので、先細の根管３０内に位置付けられると、これが主軸のまわりに空間３４を設け、作業者が作業を行ないながらツールを取囲む管壁領域をのぞくまたは見ることが可能になる。この円筒形状は、従来技術の先細ツールが管内にはまり込むのに対し、管内にはまり込まない。これはまた、破片が管から外へ出る余裕（空間３４）を与える。
２０で末端部分２２の最小直径から基端部分１８の最大直径へ徐々に広がるツールの大きさおよび構成は、ツールが使用中に破損する可能性を減じる強靭な構造を提供する。このツールはまた、さらに強化して有用性を増すために、後に説明されるように、硬化および焼戻しまたはコーティングもされる。
ツールは上述したようにコントラアングルを備えて成形され、これはまず軸の一方側でカーブし、その後末端が位置する軸の他方側へある角度で延びる。この角度が、患者の口の後方領域によりアクセスしやすくする。この構成は歯科作業で手動ツールにおいては利用されてきたが、超音波ツールでは利用されていない。
この発明は、その決定的な特徴のため、歯列内のすべての歯に対して予測可能に、安全に、かつ効果的に作業することができる器具を提供する。コントラアングルとして既知の２回曲がった主軸により、処置アクセスにおける劇的な改良が可能になる。この構成は、歯内治療の非外科的超音波器具に独特なものであり、前歯と同様、奥歯における作業を可能にする。超音波器具の最遠位面は１０ｍｍまでは平行に設計されており、すなわち均一な直径の円筒部分であり、それから急にではなく徐々にコントラアングルの基端に向かって先細になる。この特徴により、器具が管内に位置するときの視野が大きく改良される。平行面（すなわち円筒状）の超音波器具により、管壁と導入された超音波器具との間を深く見るときのルーペ、拡大鏡、または検査顕微鏡を用いての視野が改良される。器具の長さにわたって、平行な側壁から漸進的な先細部への滑らかな遷移は、臨床試験で実証されるように、強さおよび器具の動作を向上させ、かつ費用のかかるチップ破断を経済的に減少させる。
器具はまた、後で述べるようにコーティングされてもよく、これは器具の破断を減じることにより、より長い有用な臨床上の寿命を与える。これはまた、従来技術と比べてより測定可能なエネルギも生成し、非外科的歯内治療における性能を向上させる。このコーティングは、歯の効果的な側部および／または端部の切削が可能になる研磨剤を作り出す。この特別なコーティングは従来技術に従ったツールに見られるようなチッピング、ガウジング、および歯の熱傷の可能性をなくす。
コントラアングルのヘッドおよび設計された形状は、堆積物および髄腔コアをうまく取除くために向上したエネルギを提供する。さらに、この器具は石灰化した管を追跡し、パルプチャンバ内に位置するかまたは表面下に延在する隠れたオリフィス、溝、および閉塞を露見させるのに優れている。
これらの独特に構成された器具は、その設計および徐々に小さくなる外形により、実質上どのような歯根についても、１／３ずつの部分すなわち歯冠部、中間部、および根尖部で作業することが可能になるので、視野が著しく有利になる。その最大限のエネルギによりそれらは、器具の破損をなくし、石灰化した管を追跡し、かつ医原性の阻害を乗り越えるのに理想的になる。
これらの器具は、水の出入口（water port）なしで設計される。水の出入口はこの設計においては不必要かつ不所望であると考えられる。流水は、細菌を運ぶおそれのある空気ミストを作り出す。さらに、流水は視野を塞ぎ、これはこの器具の効果的な利用に対して非常に決定的である。
図３および４を参照して、総称的に番号４２で示される代替のツールが表わされ、これは図１のものと同じく全体的にコントラアングルな構成を有するが、凹点またはチップ５０を有する。このツールは、コントラアングル部分４６および先細部分４８を備えたコネクタソケット４４と、凹チップ５０とを有する。このツールまたは器具は、歯冠、ブリッジ、ポストおよび他の材料を除去するために効果的にエネルギを与えるように考えられかつ設計された。凹チップ５０を備えたツールは、歯冠、ブリッジ、ポストおよび他の修復材料を取除く際に、エネルギ、臨床的応用、および効率を劇的に向上させる。この器具におけるこの凹形状は独特であり、ポスト、歯冠、エポキシ、セメント、および修復材などの障害物に対してより密に接触でき、かつ超音波エネルギを伝達することができる。
図３に示すように、このツールは、歯５４のボア５８内にセメントで固められたポスト５６によって歯５４の一部分に取付けられた歯冠５２（想像線で示す）に適用される。図４に詳細に示すように、この器具の凹形状チップは、歯冠また他の障害物に対してより密な接触および超音波エネルギの伝達を提供する。
この器具は、１９９５年１０月２０日に出願され、「超音波歯科用チップの硬化処理法（Hardening Process for Ultrasonic Dental Tips）」と題された、同時係属中の出願番号０８／５４６，３３６に開示されるようにコーティングされてもよい。好ましいコーティングの１つは窒化金属である。窒化金属は非常に薄く塗布することができ、しかも硬化する必要のある従来技術の比較的厚いダイヤモンドコーティングと対比して優れた硬化特性を与えることができる。薄いコーティングは、チップがダイヤモンド研磨剤の重量を支持する必要がないため、チップの直径を小さくすることができるので望ましい。さらに、サイズが小さければ、チップは従来のチップでは届かなかった到達困難な領域にアクセスすることができる。また、サイズが小さいことによって物体がみだりに進入することが減り、たとえばより小さな充填材を歯に加えることもできる。金属コーティングがねじ以外のツール全体にわたって施されるのが好ましい。
一般に、チップを作り出すための好ましい全処理は次のとおりである。超音波歯科用チップが製造され、適切な形状に曲げられ、かつ外部から適用される研磨処理によって粗面化される。その後、粗面化された外表面に窒化金属コーティングが塗布される。好ましくは、金属要素はジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される。Ｔｉ−ＮコーティングとＺｒ−Ｎコーティングとの間では、後者が約３０００ビッカースで最も硬く、一方前者は約２８００ビッカースである。両者とも従来技術で通常用いられるカーバイド器具よりは硬いが、高価なダイヤモンド研磨剤で調製された器具よりは軟らかい。しかしながら、どちらの窒化金属もダイヤモンドを用いたものよりはるかに低い費用で非常に硬い表面のチップを提供する。さらに、この発明の処理法によって作り出されたチップは、Ｔｉ−ＮおよびＺｒ−Ｎがともに磨耗および腐食に対して耐性が高いので、長持ちすることが期待できる。Ｚｒ−Ｎはこの発明の前には外科用チップのハードコーティングとして用いられたことはなかった。この発明はある程度まで、発明者がその望ましい特性を決定的に認識することに基づく。
好ましくは、チップはステンレス鋼のような金属基板からなり、特に発明者らはＡＳＴＭ１３−８ステンレス鋼が基板としてよい選択であると認識している。さらに発明者らは、粗面化工程の後に鋼を熱処理して、ロックウェルＣ硬度等級約４０から４２を達成することが有益であると認識している。熱処理は、硬度の向上を含むある望ましい特性を得る目的で固体状態で金属を加熱および冷却することにかかわる周知の処理法である。
ステンレス鋼を用いる利点の１つは、熱処理がしやすいことである。実験で実証されるように、１３−８ステンレス鋼を温度約９００℃に約２時間さらすと、よりよい結果が得られる。
窒化金属コーティングの塗布に続いて粗面化および熱処理が行なわれると、非常に望ましい切削能力を有する極めて硬質のチップを生じる結果となる。このコーティングはいずれの周知の従来技術によって塗布されてもよい。何らかの特定のコーティング方法に限定されることは望まないが、発明者らは、陰極アーク技術を採用した物理蒸着装置を用いる周知の技術が、歯科手術用チップ上に窒化金属の薄いフィルムを堆積するのに十分な方法であることを発見した。コーティングは平均厚さが約０．０００２インチになるように非常に薄く塗布されるのが好ましい。このような薄いコーティングの利点は、非常に小さい直径で極めて硬くしかも研磨可能なチップを作り出せるということである。このような小さい直径のチップは微小歯内治療処置において望ましい。
特定の実施例によってこの発明を図示かつ記述してきたが、当然のことながら、添付の請求の範囲に規定されるようにこの発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正をなすことができる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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