JPS6159728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は改良された歯科用超音波装置に関す
る。特に、この発明は、歯科作業（手順）におい
て切断または清掃工具として作動させるため、摩
耗材を含む液体またはスラリの噴霧とともに超音
波駆動ヘツドを利用する装置に関する。

音響的に振動する切断・清掃装置は交流源によ
つて包囲交番電磁界の存在により比較的高い周波
数と小さい振幅で振動が誘起される電気機械部分
または区分を有する振動子を必須のものとして含
んでいる。この電気機械部分または区分は、たと
えば、動作周波数が毎秒5000から40000サイクル
の範囲、好ましい周波数として毎秒20000から約
30000サイクルの範囲にある電気力学形、圧電
形、または磁気ひずみ形等のいくつかの形式のい
ずれでも良い。

電気機械区分または部分が磁気ひずみ性である
場合には、その一端部は連結体に固定され、その
他端は所定の作業工具を剛的に支持している。こ
の連結体は音響インピーダンス変成器として働
き、そして、電気機械部分または区分によつて生
じた振動が連結体を通つて作業工具に送られた
際、その振動の振幅を増減いずれかにするような
形状に形成されている。上記の振動子は電気機械
部分または区分と、連結体と、作業工具とにより
構成されそれらは１つの単一体として剛的に端か
ら端に接合され、好適なハウジング又はケーシン
グに支持されている。

特に、本発明は、「音響的に振動する材料切
断・除去装置」についてシー・クリーサツテル他
に1963年２月５日に発行された米国特許第
3076904号に示された装置の改良である。上記特
許に示された装置に例示されている従来装置で
は、液体スラリまたは冷却水を工具およびその近
接区域に送る別個の偏心導管とノズルを利用てい
る。このような偏心導管には大きな欠点はない
が、液体が作業区域内に送られるようにノズルを
セツトしなければならない。たとえば、装置の軸
線からわん曲されている。工具の工具チツプ（先
端部）区域に水を送るようなノズル構成とする。
非わん曲工具チツプを使用した場合には、ノズル
の方向を変えない限り、流体は適切な個所へ向け
て流れないことは明らかである。第２に、ノズル
チツプを装置の本体から突き出した場合には、狂
いや損傷をうけ易くなる。

従つて、本超音波清掃装置の改良は、管状ケー
シングと、ケーシングのまわりに設けた通電巻線
と、ケーシングの一端内に流体を導入する手段と
を有する装置において、ケーシング内に挿入可能
な部分とこれに連通するチツプ（先端部）付工具
組立体とを有する中空スリーブと、中空スリーブ
内に挿入可能に取り付けられた連結体にして、こ
の連結体の直径を中空スリーブよりも小さくする
ことにより連結体と中空スリーブとの間に環状空
間を形成する連結体と、超音波レベルで動作され
る振動子とをそなえることによつて、ケーシング
に入つた流体が環状空間を通つてケーシングを通
過して、連結体とノズル部分間に形成されたノズ
ルから排出するようにした装置である。また、工
具組立体、中空スリーブ及び連結体等によつて挿
入組立体が形成され、必要に応じて装置本体に対
して着脱される。

スリーブと連結部との間に取り付けた手段はな
るべく、連結体とその接続点で時々接触すること
が好ましい。

ここに記載する第２の実施例によれば、連結体
は、胴をそなえ、リングを胴にその接続点で横方
向に取り付けてある。中空スリーブには、リング
を収容する横みぞ穴と、リングのまわりに流体を
案内する流れ迂回手段とを有する。なるべく、ブ
ツシユはスリーブの開口端に取り付ける。

この発明の目的は改良超音波清掃装置を提供す
ることにある。

他の利点は新規にして改良された液体ノズルを
そなえた超音波清掃装置を提供することにある。

本発明による装置のさらに他の目的は新規な冷
却手段付き超音波手持ち装置を提供することにあ
る。

この発明による装置は他の目的はオペレータの
手に及ぼす振動を少なくした手持ち超音波装置を
提供することにある。

この発明のさらに他の利点は新規な流体噴霧模
様を形成する超音波清掃装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的、特徴、利点とは以下の図面
および実施例の説明から当業者に明らかとなる。

音響的に振動する清掃装置は技術上周知であ
る。これら装置は、加工片の組成、および行われ
る作業とともに設計上の制約、好み、費用、材料
等により多くの種々形式と変型例が考えられる。
上記米国特許第3076904号は利用しうる種々の使
用法、交換および変型とともに上記のような装置
を例示している。このような装置の他の例を示す
ものに、歯科具についてジー・エム・フリードマ
ン等の1968年２月13日発行の米国特許第3368280
号および、歯科器械としてエル・バラムス等の
1963年１月29日発行の米国特許3075288号があ
る。私の発明は、とりわけ、液体冷却剤を作業区
域に有利に導入する、歯科使用の改良超音波清掃
装置である。このことを念頭において本発明の実
施例を第１図から第３図について説明する。図に
おいて、丁度鉛筆を持つように片手の手のひらに
保持されるようにした管状外側ハウジング１４の
付いた装置１２が切欠き正面図で示されている。
この装置の非作動端部で、端キヤツプ１６がハウ
ジングにねじ込まれ、ハウジングの端部を通つて
可撓管状導管１８が装置１２の本体内に挿通して
いる。この導管はきわめて普通の方法でクリツプ
２０によつて端キヤツプに保持され、導管内に２
本の導線２２，２４と、流体流入手段たる流体供
給管２６とが収容され、これら３つはすべて図示
せざる普通の供給源に接続されている。

流体管２６はニツプル部３０のベース２８内に
挿入されて管保持器３２によつてベース内に固定
される。このニツプルは、、ハウジング内に軸方
向に伸長する管状ケーシング３４の一端を形成す
る。図示のように、導線２２，２４各々は、エナ
メル等任意の被覆で保護された銅線等、通電線か
ら成る通電手段たるらせん状コイル巻線３６の各
端部に取り付けられている。この巻線電流によ
り、ケーシング３４内に電流が流れるとそこに交
番電磁界を誘起する。ケーシングは、巻線により
生ずるケーシング内における交番電磁界の形成を
妨げない任意の材料、たとえばプラスチツクまた
は金属材料で形成される。ケーシングの前端部は
開口しており、その前端部には環状みぞの付いた
環状フランジ３８を有する。Ｏリング４２等によ
る弾性密封素子がみぞ内に固定され、ケーシング
をハウジングの内部との間を静合密封する。ケー
シングのフランジ付部分３８の前部において、ハ
ウジング内部の直径はケーシング内部の直径とほ
ぼ同じとなるように減径されている。ケーシング
の前部に当接したハウジング壁は端ぐりされ、そ
の後ケーシング前部面に向けて斜面をつける。ハ
ウジングの前端部の外径は小さいが、ケーシング
とほぼ同じ内径とする。

挿入組立体４４はハウジングにその前端部から
挿入可能に取り付けられている。挿入組立体４４
をハウジングから分離取り外して、異なる作動形
状を有する他の挿入組立体と交換させるように設
けたことはこの装置の重要な特徴である。挿入組
立体４４の外側部分は比較的小さい孔を貫通させ
た単一の中空スリーブ４８である。スリーブ４８
の外径はその他の区分間では異なつている。工具
端にもつとも近い区分である前部区分５２は外径
は小さくされてその地点での装置の重量を減少す
る他、スリーブ４８の他の部分と同じように剛的
にしてある。スリーブの中央区分５４外径を大き
くすることにより、スリーブ中心区分に横に120
゜離して穴明けねじ立てされた３つのねじ付穴５
６を形成する。スリーブの第３後部区分５８の外
径は、それがハウジングの前面内に面対面接触を
するように取り外し可能に挿入されてそれら間が
整合しうる外径になつている。Ｏリング６０を密
封固定素子として設けた第３区分の外面に環状み
ぞが切欠かれている。スリーブの第４区分６２は
第３区分から後方に伸長しており、第３区分と同
じ外径を有する薄壁管となつている。第３区分の
内側後面は、後述のように流体が容易に流れる程
度に端ぐりされている。

工具手段たる工具組立体６４はスリーブ組立体
の孔内に摺動可能に保持されているが、その組立
体のほとんどの部分はスリーブの各端部から伸長
している。工具組立体６４はチツプ６６をそな
え、これはスリーブの前方第１区分から外方に出
ている。このチツプは一般に先細りの比較的硬質
の突起であるが、種々使用方法によつては、ゴム
またはプラスチツクの「軟質」なチツプを使用す
ることができる。このチツプは直径が一様な固質
管状胴６８の一端に永久的に取り付られている。
この胴の直径はスリーブ４８の内孔径よりもいく
分小さいのでそれら間に環状空間７０が形成され
る。この胴はスリーブ孔を貫通してスリーブ管区
域に至る長さを有し、その区域で胴は大径に加工
されることにより連結体７２を形成する。連結体
７２の直径はスリーブの内径よりも小さく、その
ためスリーブ管延長部の内部から間隔を有する。
連結体に超音波振動手段たる磁気ひずみ振動子７
４がろう付けされており、この振動子はなるべ
く、大きい抗張力を有するパーマニツケル、ニツ
ケル、パーメンドールまたはその他合金等、金属
合金で形成され、かつ高度の磁気ひずみ性を有す
る。図示のように、振動子７４はケーシングの内
部に縦方向に設けられ、そのための巻線を通過す
る印加電流を直接かつ意図的、電気力学的に受け
る。従つて、変換器はなるべく、毎秒10000から
40000サイクル範囲の周波数で振動する。この超
音波振動は連結体と胴を介てチツプに伝達され
て、この範囲ではあるが低振幅で振動させられ
る。工具組立体の縦方向接続点はなるべく、３つ
のねじ付穴のある地点のスリーブ中央区分に近接
して設けられる。止ねじ７６はこれら穴にねじ込
まれて固定され、各ねじ先端は連結体と接触して
いる。これら止ねじ７６にはなるべく「軟質」の
先端部を有し、連結体の硬質面をこすらないよう
にしてある。

作動に際し、高周波交流を（図示せざる）外部
電源から巻線に印加して工具組立体とそのチツプ
に高周波振動を発生させる。同時に流体として一
般に水を、導管を介して導入し管を通してケーシ
ング内に入れ、その地点において流体の流れはか
なり制限される。水がケーシングから離れると、
水はまず連結体とスリーブ延長部との間の制限環
状空間に入り、その後、胴とスリーブとの間の環
状小空間に入り、最後に胴とスリーブ端とにより
形成されたノズル７８から放出する。このような
構成により、さらに、水圧態様によつて胴と連結
体を潤滑する作用をすると同時に、第３図に示す
ような流体噴霧模様を形成する。この模様は装置
の作動チツプ周辺に突き当る。

同様に、流体の流圧を潤滑剤として利用した水
圧態様の作用によつて、ハウジングは装置に超音
波振動素子から実質的に隔離される。このこと
は、手持ち具として使用される装置にとつて重要
である。すなわち、オペレータの手はどんな振動
にも感じやすいからである。さらに、流体として
一般に水の作用により、ケーシング、振動子、挿
入組立体および工具組立体を冷却することによ
り、これら部分の寿命がのびかつ、手持ち具の過
熱を防止する。

この実施例による装置の他の特徴は、工具によ
り作業がなされる側と同じ側における環状ノズル
のバイアス開口である。すなわち、作業区域に工
具をあてると、工具のチツプにより一定の力が工
具組立体に伝達され、その作用により、作業区域
に接触する工具側におけるノズル７８側をいく分
開口する。これによりもちろん、作業区域のある
工具側にいく分大きな流れ区域が生ずる。それ
で、作業が行われている工具側に多量の冷却流体
を送出することができる。この作動態様にもとず
く利益は当業者にとつて容易に理解しうるもので
ある。

この発明による装置の他の実施例が第４図に装
置の前半部分を表わす横断面図で示されている。
図示のように、挿入組立体４４と同様に挿入組立
体８４がハウジングに挿入可能に取り付けられて
いる。前述のように、この特徴の重要さは、ハウ
ジング内の挿入組立体をいつでも分離、取り外し
または、挿入、組立てができ、所望の挿入組立体
および工具チツプの相互交換が容易になしうるこ
とにある。この組立体８４は外側スリーブ８６か
ら成り、この外側スリーブはなるべく、構造用プ
ラスチツクを、２つの縦方向半部分にしてこれら
を組立てた後永久的に結合し成型される。単スリ
ーブ８６内には、前述した装置の実施例において
設けた孔よりもいく分大きい孔９０が形成されて
いる。その理由は、プラスチツク両半部分を正確
な公差に製造すことの困難さによるものである。

相互交換のため、スリーブ８６には中空スリー
ブ４８と同じ外径の後端部分９２を有し、そこに
みぞを付けてＯリング９６をはめてハウジング内
に挿入体を密封、固定させてある。中空スリーブ
８６の中間部分はかなり大きな直径とすることに
より、通常の強さを増し、ハウジングに当接さ
せ、さらに、振動工具組立体の接続点に近接して
十分な空間を設け種々のしや断に備えている。

接続点における孔の内面のスリーブ内部に、横
みぞ穴たる環状みぞ９８が横方向、すなわち、前
述の実施例におけるねじ７６の位置に相当する地
点に設けられている。孔内の管状胴６８には、接
続点に近接した軸にろう付けされかつ、みぞ９８
に遊合する大きさのリング１００を有する。この
リング１００の外周に単一キー１０２を有し、こ
のキーは２つの迂回手段たる半円形バイパス１０
４の一方にはまつており、これらバイパスは孔の
内面に縦方向に設けられ、互いに180゜離れて、
それらの半径または高さはみぞ９８に集中してい
る。このキーは組立後バイパスの一方に保持され
る。従つて、これらバイパスはキーの保持器とし
て２部分機能を有し、リング周囲に流体通路を形
成する。

スリーブの前部はその端部に近接して横みぞ１
０６を有し、このみぞは胴を囲むブツシユ１０８
を固定するようになつている。このブツシユは、
前方みぞ１０６にはまるフランジ１１０を有す
る。機能的に言うと、このブツシユは、プラスチ
ツク・スリーブの公差に関係なく、その内面と胴
の外側との間に調整距離をもつ環状ノズル１１２
を形成する。同様に、このブツシユは、存在する
流体の流れ作用や胴の振動により生ずるスリーブ
端部の摩耗を防止している。工具チツプのわん曲
側にたいする噴霧量を増大するためスリーブ孔の
内部からブツシユを通り工具チツプに向う距離だ
け伸長した縦方向の浅い通路１１４が胴に形成さ
れている。作動の点では、ここに述べた発明によ
る両実施例はともに同じ方法で作動するが、ブツ
シユとプラスチツク・スリーブをそなえた実施例
の方が製造費用がいく分安く、種々の改良および
変型、たとえば、余分の水を工具チツプ区域に向
けて流す浅い通路を含んでいる。

以上、直接または、上記引用の従来特許を参照
して本発明を詳述したが、当業者にとつて明らか
な変化および変型はこの発明の精神と範囲から逸
脱しないでなしうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による超音波装置の前方端部
を示す横断面図、第２図はこの発明による装置の
後方部分を示す図、第３図は装置の斜視図、第４
図はこの発明による装置の他の実施例による前方
部分の横断面図、第５図は第４図の線５―５につ
いての断面図である。 １２…清掃装置、１４…ハウジング、１８…可
撓導管、２２，２４…導線、２６…流体供給管、
３４…管状ケーシング、３６…コイル巻線、３
８，１１０…フランジ、４４，８４…挿入組立
体、４８…スリーブ、６４…工具組立体、６６…
チツプ、６８…胴、７２…連結体、７４…磁気ひ
ずみ振動子、７８，１１２…ノズル、８６…外側
スリーブ、９０…孔、９８…みぞ、１００，１０
６…リング、１０８…ブツシユ、１１４…通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管状のケーシング３４と、該ケーシングに近
   接した通電手段３６と、ケーシングの端部に流体
   を導入する手段１８と、前記ケーシングの一端に
   挿入可能に取り付けられ且つ該一端と流体連通す
   る中空スリーブ４８，８６と、前記ケーシングに
   取り付けられ且つ通電手段によつて動作される超
   音波振動手段７４と、該超音波振動手段の一端に
   取り付けられて前記中空スリーブ内を伸長し、且
   つ前記ケーシングとともに流体連通用の環状空間
   ７０を形成するため中空スリーブから間隔をおい
   て設けられた連結手段６８，７２；６８，１０
   ０，１０４と、前記中空スリーブの前端に近接し
   た環状空間によつて形成され、連結手段のまわり
   で流体を噴霧にするノズル７８，１１２と、該ノ
   ズルから間隔をおて前記連結手段に軸方向に固定
   された工具手段６４にして、前記超音波振動手段
   の超音波振動によつて振動されることにより該工
   具手段と接触している目的物に超音波振動力を加
   えるようにした工具手段とを備えたことを特徴と
   する超音波装置。 ２ 管状のケーシングと、該ケーシングに近接し
   た通電手段と、ケーシング端部に流体を導入する
   手段と、前記ケーシングの一端に挿入可能に取り
   付けられ且つ該一端と流体連通する中空スリーブ
   と、ケーシングに取り付けられ且つ通電手段によ
   つて動作される超音波振動手段と、該振動手段の
   一端に取り付けられて前記中空スリーブ内を伸長
   し、且つ前記ケーシングとともに流体連通用の環
   状空間を形成するための中空スリーブから間隔を
   おいて設けられた連結手段と、前記中空スリーブ
   の前端に近接した環状空間によつて形成され、連
   結手段のまわりで流体を噴霧するノズルと、該ノ
   ズルから間隔をおいて前記連結手段に軸方向に固
   定された工具手段にして、前記振動手段の超音波
   振動によつて振動されることにより該工具手段と
   接触している目的物に超音波振動力を加えるよう
   にした工具手段とを備えており、 前記ノズルは、中空スリーブ内にその開口端に
   近接して取り付けたブツシユを含み、該ブツシユ
   の内径を連結手段から間隔をおくことにより環状
   ノズルを形成し、一方、前記連結手段の連結体
   は、中空スリーブ内を伸長する胴部分と、該胴部
   分にその接続点で横方向に取り付けたリングと、
   該リングのまわりに流体通路を形成する流れ迂回
   手段とを備え、中空スリーブにはリングを収容す
   るようにした横みぞ穴を設けており、 前記連結手段の連結体にその縦方向に位置する
   通路にして、中空スリーブの内部を伸長してブツ
   シユ１０８を通り、工具手段６４に対する流体の
   噴霧を増大させる浅い通路１１４を設けている特
   許請求の範囲第１項に記載の超音波装置。