(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動歯科用装置のヘッド（１）のタービン室（１０）内に配置され、ロータ（３）の工具側および工具とは反対の側で滑り軸受ないし転がり軸受（４、５）内に軸承されている工具を回転させるタービンと、
タービンに駆動空気を送り込む駆動空気通路（７）と、
タービン室（１０）の円筒表面内に直結し、前記タービン室から排出空気を排出させる排出空気通路（９）と、を有する手動歯科用装置において、
前記排出空気通路（９）が、タービン室（１０）の軸近傍で、かつロータ軸（２）の軸方向にみてロータ（３）と工具側の軸受（４）との間の領域に配置された少なくとも１つの開口部（１２）に、接続通路（１１）によって接続されていることを特徴とする手動歯科用装置。
【請求項２】
手動歯科用装置のヘッド（１）のタービン室（１０）内に配置され、ロータ（３）の工具側および工具とは反対の側で滑り軸受ないし転がり軸受（４、５）内に軸承されている工具を回転させるタービンと、
タービンに駆動空気を送り込む駆動空気通路（７）と、
タービン室（１０）の円筒表面内に直結し、前記タービン室から排出空気を排出させる排出空気通路（９）と、を有する手動歯科用装置において、
前記排出空気通路（９）が、工具側の軸受（４）の工具側で、前記手動歯科用装置の前記ヘッド（１）の収容孔の円筒状の壁（１６）に配置された少なくとも１つの開口部（１２）に、接続通路（１１）によって接続されていることを特徴とする手動歯科用装置。
【請求項３】
手動歯科用装置のヘッド（１）のタービン室（１０）内に配置され、ロータ（３）の工具側および工具とは反対の側で滑り軸受ないし転がり軸受（４、５）内に軸承されている工具を回転させるタービンと、
タービンに駆動空気を送り込む駆動空気通路（７）と、
タービン室（１０）の円筒表面内に直結し、前記タービン室から排出空気を排出させる排出空気通路（９）と、を有する手動歯科用装置において、
前記排出空気通路（９）が、タービン室（１０）の軸近傍の領域および、または、ロータ（３）の工具とは反対の側において工具を操作する操作機構（１８）の近傍の中空室（１７）に配置した少なくとも１つの開口部に、接続通路（１１）によって接続されていることを特徴とする手動歯科用装置。
【請求項４】
前記開口部（１２）の近傍では、接続通路（１１）が環状空間（１５）として形成されており、開口部（１２）が軸近傍の環状間隙の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の手動歯科用装置。
【請求項５】
接続通路（１１）が、円筒状の壁（１６）に形成された環状溝内に連通していることを特徴とする請求項２に記載の手動歯科用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドピースヘッド内に配置され、ロータの工具側並びに工具とは反対の側で滑り軸受ないしは転がり軸受内に軸承されている、工具を回転させるタービンと、駆動空気用の駆動空気通路と、復帰空気用の復帰空気通路とを備えた歯科用のハンドピースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の歯科用ハンドピースは従来から公知であり、かつ評価されている。ところで、このハンドピースに備えられる工具を回転させるタービンシステムが内在する欠点は、作業工程を終了する際に、駆動空気の供給がハンドピース制御用の弁操作によって中断された場合に、タービンがその質量慣性によってさらに回転し、これに伴いタービンロータの外側に過圧が、そして軸近傍の領域に負圧が発生することである。排出空気を導く排出空気通路はロータ外側領域においてタービン室へ連通しているので、停止しようとしているロータによって発生される軸近傍の負圧領域にハンドピース内に存在しているすべての自由な通路及び間隙を通して空気が吸引される。それによって特に工具側から、その時処置されていた患者の唾液と血液によって汚染された空気が吸引され、転がり軸受を通してタービン室内、駆動空気通路内へ達することがある。
【０００３】
この場合にハンドピースの駆動を再開すると、タービン室と軸受の領域に残留しているすべての空気と沈積されていた汚染物がいまやタービン室全体に構築された過圧によって外側へ、工具側から口内へ、そして最悪の場合には次の患者のすでに口を開けている傷内へ放出され、ないしは吹き出される。
【０００４】
この問題はすでにだいぶ前から知られており、この問題を除去し、あるいは少なくとも減少させる多数の提案がなされたが、それらはいずれも幾つかの欠点と結び付いている。
【０００５】
すなわち、ドイツ実用新案ＤＥ９４１７６０９．４Ｕ１からは、付加的な空気通路を設けることが知られており、その空気通路はタービン室の領域においてロータの下方に、しかし工具側の軸受の上方に開口しており、タービンが止まろうとする場合に空気が、この空気通路を通して、したがって軸受を通る工具シャフトに沿わないで吸引されるように構成されている。この解決方法の大きな欠点は、駆動時にはこの付加的な空気通路内の流れ状況が、駆動が止まろうとする状態とは逆であるので、作業の済んだ駆動空気がハンドピースのホース側の端部で強い空気流として流出し、それがハンドピースの使用者にとって不快感をもたらすことである。さらにロータが止まろうとする場合にこの空気通路を通して、同様に汚染されている恐れのある周囲空気が吸引される。
【０００６】
ドイツ特許公開公報ＤＥ４３１９０８４Ａ１からは、タービン室をできる限り良好に密封し、さらにハンドピースハウジングを工具シャフトが通り抜ける領域に特殊なリブまたはウェブを設けて、それによって望ましいと思われる特殊な空気の流れを確保し、その空気の流れをスプレイ用空気供給からの分岐によって形成し、それによってこの領域を汚染の侵入から確実に保護されることが知られている。しかしこの解決方法の２つの大きな欠点がある。第１は高い流れ抵抗であって、これは玉軸受を通過する際に発生し、（これが排出空気に残されている唯一のルートであるため）、それによってタービンの出力を損なうものであり、次は排出空気が玉軸受を通って流出することによって、オイルを奪い去り、その寿命を減少させることである。
【０００７】
他の解決方法は米国特許明細書ＵＳ３１７５２９３Ａ１から知られており、それはロータ用の磁気的ブレーキを有し、その磁気ブレーキは作業工程の最後に駆動空気をオフにする際にタービン室内の過圧が崩壊した場合に落下し、駆動を再開する場合には構築される過圧によって持ち上げられる。このブレーキのガイドと調節の問題は別にして、満足できるように作業するためには、この構造ではタービン室内により大きい過圧が必要とされ、それによってタービン効率が限定され、かつ制限されるので、調節と保守の際のコストも大きい。
【０００８】
ドイツ特許ＤＥ４３２０５３２Ｃ１においては、タービンと排出空気通路との間に絞り装置が設けられており、その絞り装置が回転数の変化と共にその形状または位置を変えて、それによってその領域における排出空気通路の通路断面を調節する。このようにして負荷が変化した場合でも、一度調節された回転数が一定に保持される。その副次効果として、この装置によって吸い戻し現象が防止されることが記載されている。これは、排出空気通路が吸込み作用が発生し得ない箇所に配置されていることによるものである。というのはロータの過圧領域においては閉鎖されたタービンを通しての空気排出は不可能であって、従って空気がその後も移送されるはずがないからである。しかしこの装置も、細かい調節が必要であることと、歯科用のハンドピースにとってさえも一般的ではない小さくない許容誤差の問題を有する。また、常に弾性的な応力を受ける、ロータと共に回転する調節装置の疲労によって生じる問題は考慮されていない。
【０００９】
欧州特許出願ＥＰ０６２９３８３Ａ２からは、特に駆動終了工程における吸い戻しを防止するためのハンドピース構成が知られており、この場合に上述したＤＥ−Ｃ１並びに冒頭で挙げたＤＥ−Ｕ１の場合と同様に、特殊な排出空気通路が設けられており、それは、軸方向に見て、ロータと工具側の軸受との間においてタービン室内へ連通している。さらに、ロータの下方でロータの端面とロータハウジングの該当する端面との間でロータ軸に対して垂直に延びている円形リング形状の間隙が、明らかに増大された間隙幅で形成されており、それによって駆動終了状態においてシリンダ壁方向へ半径方向外側へ排除される空気が再び半径方向内側へ流れることができるので、ロータから軸方向に距離をおいて発生する負圧は小さくなる。しかし、この実施形態も、タービンの出力が損なわれるという欠点を有する。というのは排出空気のための横断面が狭く、排出が難しいからである。
【００１０】
これらとは全く異なる種類の歯科用のハンドピースが、ドイツ特許出願ＤＥ１１４７００３Ａ１から知られている。すなわち、これはタービン駆動装置を有する歯科用のハンドピースであって、その場合にロータは空気軸承されている。適宜制御することによって、タービンが動かされる前に、軸受空気が圧力を加えられ、タービンが再び静止するまでその圧力に留まる。このように軸承した場合には明らかに、工具シャフトの領域に負圧が発生することはなく、従って汚れを吸引することがない。ただしこのタイプのハンドピースの場合には種々の理由から、純粋に空気軸承されるロータの欠点と問題を容認しなければならない。
【００１１】
ドイツ特許出願ＤＥ１１０７８９１Ａからは、この分野の歯科用ハンドピースの制御が知られており、その場合に駆動空気をオフにする瞬間に排出空気通路に圧力が供給され、あるいは少なくとも閉鎖されるので、タービンハウジング内の空気移動は閉鎖された内部的な循環しかもたらさず、しかもさらに過圧をもたらすので、吸引が確実に防止される。しかしこの手段は、歯科用の処置椅子におけるその駆動と関連するものであるので、この手段はこの種の制御を持たない、すでに存在している処置椅子については、ハンドピースのメーカーにとっては何ももたらさず、かつ使用できない。
【００１２】
欧州特許明細書ＥＰ０２８３４１７Ｂ１からは、ロータを慣性ホィールとして形成し、この慣性ホィール用のブレーキを設けることが知られており、そのブレーキは駆動空気が遮断されると落下して、ロータとそれに伴って工具をほぼ瞬間的に停止させる。しかしこのボリュームのある装置を歯科用のハンドピースヘッド内に収容することについては、何も記載されておらず、図面（ハンドスケッチ）も説明もロータとブレーキの純粋に概略的な表示に制限されており、その周囲を示唆するものはない。ブレーキについてもブレーキパッドだけで、軸承などについては示されていない。
【００１３】
欧州特許明細書ＥＰ０４７１９１６Ｂ１からは、工具シャフトに沿って吸引される汚染物を、回転する工具ホルダと堅固に結合されているフランジ状の放出ディスクによってハンドピースハウジングから半径方向に放出し、それによってロータと軸受の領域への侵入を防止することが知られている。この一見簡単で魅力的に見える手段はもちろん欠点を有し、放出粒子を降りかけられる患者の敏感な口腔粘膜に不快な感覚をもたらす。しかしさらに重要な欠点は、それにもかかわらず空気と細菌が器具内へ達することである。というのは吸引効果は中断されずに、粒子のみが放出されるからである。付加的な欠点は、ロータが停止する場合に放出効果も同様に弱まり、粒子が場合によってはロータ軸と放出ディスクに付着したままとなり、最悪の場合には次の治療作業時に患者の口内へ放出されることにある。欧州特許公開公報ＥＰ０５２７４７３Ａ１からは、上述の装置とまったく同様に機能し、したがって同じ欠点を有する放出ディスクの使用が知られている。
【００１４】
欧州特許明細書ＥＰ０４９７１３９Ｂ１からは、ハンドピースヘッド内で工具シャフトの回りに弾性的かつ非作動状態において工具シャフトの回りに添接して、工具シャフトを外側へ向かって密封するディスクを設けることが知られており、そのディスクは駆動中に工具ヘッド内に形成される過圧の作用を受けて工具シャフトから、もはや接触が生じないだけの距離持ち上がる。駆動空気がオフにされ、それによって工具ヘッド内の過圧が崩壊した場合に、このディスクがまだ回転している工具シャフトに再び接して、したがってそれを制動し、同時にそのディスクがハウジング内に形成される負圧によって工具シャフトに沿って汚染物が侵入することを阻止する。この方法は、工具ヘッドに関してディスクを極端に正確に調節することを必要とし、その場合に日常の駆動においては駆動中に意図しない接触とそれによってもたらされる望ましくない制動と摩耗を覚悟しなければならず、このためシールディスクの寿命も著しく減少する。シールディスクを工具ヘッド内に軸承して保持しなければならないので、付加的な構成部品が必要であって、それらはコストをもたらすだけでなく、スペースも必要とし、それらはハンドピースをできるだけ小さく抑えるというコンセプトにも反する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はここで、上述の解決と結び付いた問題並びに欠点を容認する必要のない解決策を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的のために本発明によれば、タービン室に設けられた少なくとも１つの開口部を、ロータ軸近傍の領域において、接続通路によって排出空気通路と結合する。
【００１７】
本発明の同じ基本的思想を具体化する実施形態においては、接続通路は軸受のうち工具側でハンドピースヘッドの収容孔に連通している。このことにより、駆動空気の供給中断後にタービンが活動を停止する場合において、さらに回転し続けるタービンによって、ロータ周辺から排出空気通路、接続通路、タービン室の軸近傍の開口部へと流れる閉鎖された空気流が形成され、その構造によって外部の空気が工具シャフトに沿って、そして転がり軸受を通してハンドピース内部へ吸引されることはほとんどない。したがって次にハンドピースの駆動を再開する際に、ハンドピース内部から汚染物が吹き出されることがなくなる。
【００１８】
この他の実施形態において、好ましくはタービン室の接続通路のための開口部の領域は環状空間として形成されており、その環状空間は軸近傍の環状間隙を通してのみ本来のタービン室と接続されている。この実施形態は、駆動中に接続通路を通って極めてわずかな量の空気しか流出しないという利点を有する。というのは、遠心加速度によって駆動空気はタービン室の周辺へ案内され、軸近傍の領域ではロータの周面領域におけるよりもずっと小さい過圧が支配するからである。このようにしてタービン効率は極めてわずかしか損なわれない。
【００１９】
さらに他の実施形態は、ロータの工具とは反対の側において、接続通路が排出空気通路とタービン室の軸近傍領域の少なくとも１つの開口部および／または工具ホルダ用の操作機構の領域の中空室との間に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、歯科用ハンドピースのヘッド１の軸方向断面図である。工具のシャフトを収容するための、軸２に対して同軸に配置された図示されていない収容部を有するロータ３が、軸２を中心に回転する。
【００２２】
ロータ３の軸部１３が、図示の実施例においては玉軸受４と５である転がり軸受内に軸承されている。この場合、玉軸受４は本来のロータ３と工具との間に設けられており、玉軸受５はロータの工具とは反対の側に設けられている。この側には、工具シャフトを工具収容部内に固定しないしは解放するために用いられる押しボタン機構が設けられているが、それ自体本発明とはかかわりがないので、詳細な説明は省略するが、この機構はまた従来技術から知られた他の装置で代用することもできる。
【００２３】
ロータ３は羽根または凹部６を備えてタービンを構成し、そこに端部がノズル８として形成されている駆動空気通路７からの駆動空気がほぼ接線方向から流入する（図３）。
【００２４】
作業済みの駆動空気を排出するために排出空気通路９が設けられており、この排出空気通路は大体において駆動空気通路７と共にロータ軸２に対して共通の垂直平面内に位置し、それは図３の用紙平面に相当する。軸方向ついて見て、本来のロータ３と工具側の軸受４との間に位置している、タービンを収容しているタービン室１０の領域へ接続通路１１の流入開口部１２が開口しており、その開口部１２は半径方向に見て、タービン室１０のハウジング内でロータ３の軸近傍に配置されている。接続通路１１の他方の端部は開口部１４を介して排出空気通路９に連通している。
【００２５】
タービン室１０から一方で軸受４を通り軸部１３に沿って工具シャフトへ、そして他方では開口部１２、接続通路１１並びに開口部１４を通る、流れルートの長さと流れ横断面は、前者の流れ通路の流れ抵抗が後者の流れ通路の流れ抵抗の数倍であるように寸法決めされている。
【００２６】
したがってタービン室１０内に負圧が発生した場合に、前者の流れ通路には流れ抵抗に応じて反比例する空気部分のみが流れる。したがってそれ自体で既に少なくなくなりかけているこの小さい流量割合は、次のことによってさらに減少される。すなわち、駆動空気がオフにされた場合にロータ３が止まる間に、接続通路１１を排出空気通路９に連通させる開口部１４の領域は、歯科用ハンドピースのヘッド１の外側の工具シャフトと軸部１３の領域におけるよりも高い圧力が支配するので、この圧力差に比例して貫流する空気量の比がさらに接続通路１１を通って流れる空気量に有利なように増大される。
【００２７】
駆動の間、すなわち供給通路７内で駆動空気供給が行われている場合に、タービン室１０の開口部１２を通してある程度の量の空気が接続通路１１内へ達して、その後排出空気通路９内へ達することは避けられないが、この量は実際的な重要性をもたない。というのはまず開口部１２が軸近傍に配置されていることによって、この領域での空気の圧力はわずかであり、開口部１２と開口部１４との間の圧力勾配は駆動中は小さく、一部の駆動空気がバイパスするにしても、タービンの効率が著しく悪化することはない。
【００２８】
図２には他の実施形態の好ましい配置が記載されており、その場合に図１と一致する部材並びに構成部分は図１におけるのと同一の参照符号を有する。図３に示す断面は、切断を選択して行う場合には、図２に示す実施形態にも該当する。
【００２９】
図１に示す実施形態に対する唯一の差は、タービン室１０がより小さく形成されており、ロータ３を、軸方向に見て、接近して包囲していること、並びに接続通路１１が環状通路１５へ移行しており、その環状通路１５の円形リング形状の接続開口部１２がタービン室１０と接続されていることにある。この構成によって、ロータ３と工具側の軸部１３並びに工具側の軸受４の領域におけるロータ軸２に対してよりよく対称に形成された排出流が形成され、それによって図１に示す実施形態の場合よりもさらに良好に、工具側のロータ軸部１３の周辺のどの箇所においても渦、振動または圧力衝撃によって、軸部１３に沿って工具シャフトの周囲から工具ヘッド１の内部への周期的または比較的長く連続する流れが形成されないことが保証される。駆動中に、駆動空気通路７を通して駆動空気が供給される場合に、図１に示す実施例を用いて説明したのと同じ好ましい流れ特性が発生する。
【００３０】
図から明らかなように、本発明による手段は特別な構成部分を必要とせず、切削加工または電蝕などによって形成することができる。スペース需要は最小であり、さらに従来の歯科用ハンドピースにおいても、接続通路１１ないしは環状通路１５を収容するために十分なスペースが提供されうる。
【００３１】
図４においては図１と同様の図示で本発明による実施形態が図示されており、その場合に接続通路１１は、その内部で軸部１３が回転する、工具ヘッド１の孔の円筒状の壁１６に開口部１２を介して連通している。この実施形態は、タービン室１０の寸法と構造に何等変更を加える必要がないという利点を有する。実施形態においては接続通路１１は孔のリング状の溝内に連通しており、それによって流れの軸対称が改良される。
【００３２】
本発明は図示の実施形態に限定されるものではなく、様々に変形することができる。すなわち特に、２つの接続通路を設けて、それによってたとえば図１と４に示す２つの実施形態を一体化させることができる。
【００３３】
また、接続通路をロータの工具とは反対の側に設けることも可能である。この種の本発明による接続通路を適宜配置し、かつ寸法決めする場合には、操作押しボタン１８の領域からの汚染された空気の吸引が阻止されるだけでなく、工具シャフトに沿った汚染された空気の吸引も阻止される。
【００３４】
ハンドピースのこの領域はそれぞれ使用される切削機構にしたがって異なるように形成されるが、技術分野の当業者は本発明並びにそれぞれのハンドピースについての知識で、この種の接続通路を容易に設けることができるので、接続通路を図面に記載することは省く。原理的には、接続通路は図１と同様に、タービン室１０の領域か、あるいは操作押しボタン１８の下方の中空室１７に連通することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続通路がタービン室の軸近傍領域に簡単に連通している本発明によるハンドピースの実施形態を示す断面図である。
【図２】環状通路が形成されている本発明の他の実施形態を示す図１と同様な断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】本発明によるさらに他の実施形態の図１と同様な断面図である。
【符号の説明】
１  ヘッド
３  ロータ
４  軸受
５  軸受
７  駆動空気通路
９  排出空気通路
１０  タービン室
１１  接続通路
１２  開口部
１４  開口部
１７  中空室
１８  操作機構
【図１】
0003907284.tif 000002
【図２】
0003907284.tif 000003
【図３】
0003907284.tif 000004
【図４】
0003907284.tif 000005