JP5233016B2 - 歯科用の回転駆動切削具 - Google Patents

Description

本発明は、ピーソリーマやゲーツドリルなどの歯科用の回転駆動される切削具に関する。

歯科治療では、歯の表面及び根管に形成された象牙質等のやや硬度の高い層を切削することがあり、このような層を切削することを目的としてピーソリーマやゲーツドリル等の歯科用の回転駆動切削具が使用されている。ここで、ピーソリーマとゲーツドリルは、先端部に形成された切刃部の形状が異なるのみであり、基本的な構造や、歯の象牙質を切削する機能は同一である。

ピーソリーマ或いはゲーツドリルとしては、特許文献１（特許第３３７５７７１号）に記載されたものが公知である。図５は、特許文献１に記載されたピーソリーマの構成を示す図で、図６は図５のＩ−Ｉ線で切断した拡大断面図である。図５に示すように、ピーソリーマＡには一方の端部から所定長さにわたって切刃部１が形成され、他方の端部には所定の長さを持ったシャンク２が形成されている。そして切刃部１とシャンク２の間はネック部３となっている。

図５及び図６に示すように、切刃部１には複数枚（図では３枚）の切刃１ａが形成され、夫々の切刃１ａは予め設定されたねじれ角を有しており、側面の外観形状はストレート状に形成されている。

ピーソリーマＡは図示しないハンドピース等の回転駆動装置のチャックに把持されて回転操作される。このため、シャンク２はストレート状で且つチャックに対応した回り止め部２ａを有している。

ネック部３は切刃部１の外径及びシャンク２の外径よりも小さい径を持ったストレート状に形成され、両端の切刃部１、シャンク２との接続部は所定の曲率半径を持ったＲ状に形成されている。

以上の構成はゲーツドリルの場合も同じである。ただし、ゲーツドリルの場合、図５に示す切刃部１に該当する部分は、予め設定されたねじれ角を有する複数の切刃を有することは同じであるが、ねじれ角（切刃と軸心とが成す角）が大きく、かつ、切刃部の外観形状は球状に形成されている構成がピーソリーマと相違している。

上記の如く形成されたピーソリーマＡはオーステナイト系ステンレス鋼によって構成されている。オーステナイト系ステンレス鋼は錆ない点では優れているが、焼入れ硬化が出来ない。そのため、特許文献１では、オーステナイト系ステンレス鋼の線材を冷間で線引き加工して、結晶構造を線の軸方向に細長く延ばしたファイバー構造にし、加工硬化させたものを使用している。このようなファイバー構造にすることによって、所定の硬度、例えばＨｖ５００以上に設定することが可能である。

また冷間線引き加工して組織を軸方向にファイバー状に伸長させることで、曲げ強度を向上させると共に、全長にわたってバラツキのない均一な強度を発揮させることが可能である。そして前記線材を目的のピーソリーマＡに対応した長さに切断して素材とし、該素材を機械加工することでピーソリーマＡを構成している。

オーステナイト系ステンレス鋼を冷間線引き加工して得た素材では、同心円状の硬度分布を有している。即ち、表面の硬度が最も高く、中心に向かって徐々に硬度が低くなる。このため、切刃部１とシャンク２では硬く、ネック部３では柔らかくなっている。

上記の如く構成されたピーソリーマＡをハンドピースに装着して根管の切削を行う場合、ネック部３が他の部分と比較して柔軟で、細いため、根管の曲がりに沿って容易に曲がり、曲がった状態のままで回転する。この回転によって切刃１ａが根管の内壁の象牙質を切削して所定の治療を行う。ピーソリーマＡは曲がった状態で回転するので、１回の回転でネック部３には、１往復の曲げが加わることになる。繰り返し使用することで、回転回数分の繰り返し曲げが加わり、これにより硬度が徐々に上昇し、且つ曲げ疲労が蓄積する。このため、やがてピーソリーマＡは破断するが、ネック部３が細いことから、切刃部１やシャンク２では破断せず、破断する場所は、ネック部３に限定することが可能となる。

ピーソリーマＡがネック部３のシャンク２に近い位置で破断した場合は、このネック部３の切断端部は根管から突出しているので、突出した部分をプライヤなどで掴んで、逆回転させることでピーソリーマＡを根管から抜き出すことができる。しかし、切刃部１に近い位置で破断すると、破断部分が根管内に入って掴めないことになる。

そこで、図７に示すようなテーパー状のネック部５にするものが提案されている。このネック部５は、切刃部１側が太く、シャンク２側が細くなっている。最も細い部分５ａは、シャンク２に近い場所である。この構成によって、ピーソリーマＡを回転させたときの応力は細い部分５ａに集中することになり、曲げ疲労が蓄積して切断した場合、抜き出しを容易にすることができる。
特許第３３７５７７１号

しかしながら、上記の従来技術は、ネック部５にテーパーをつけない場合と比較し、切断し易くなるという問題がある。

本発明は、この問題の解決を図ったもので、破断する位置をシャンク側に限定でき、且つ、切断し難い歯科用の回転駆動切削具を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の歯科用の回転駆動切削具は、先端部側に形成された切削部と、基端部に形成されたシャンクと、前記切削部とシャンクの間に形成されたネック部とを有する歯科用の回転駆動切削具において、前記ネック部が、先端部側が太く基端部側が細いテーパー部と、該テーパー部の基端部側の端部と同じ径で一定の太さを持ったストレート部と、を有することを特徴としている。

前記ストレート部と前記シャンクとの間にシャンク部に向かって徐々に太くなる接続部を形成したり、前記切削部と前記テーパー部との間に、切削部に向かって徐々に太くなる接続部を設けた構成とすることができる。また、素材が、ファイバー状に伸長させたオーステナイト系ステンレス鋼からなる構成としても良い。

本発明の歯科用の回転駆動切削具は、湾曲した歯の根管に差し込まれ、湾曲した状態で回転し、根管の内壁を切削する。湾曲した状態で回転するので、テーパー部では繰り返し曲げを受け、硬度の上昇や、曲げ疲労の蓄積がされるが、これらはストレート部全体で受けることになる。そのため、破断する位置をテーパー部の最も細い箇所に限定できるとともに、かつ、破断に至るまでの寿命を長くする、すなわち、破断しにくくすることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の歯科用の回転駆動切削具の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のピーソリーマ１０の要部を示す図である。このピーソリーマ１０は、先端にストレート状の切刃部１１を有し、基端にはシャンク１２を有する。切刃部１１には、複数の切刃１１ａが形成されている。シャンク１２には、図示しないが、従来例の回り止め部２ａと同様の回り止め部が形成されている。

切刃部１１とシャンク１２との間はネック部１３であるが、このネック部１３には、切刃部１１側が太く、シャンク１２側が細くなるテーパー部１３ａがある。以上の構成は、図７で説明した従来例と同じである。本発明の場合は、テーパーの最も細くなる部分に、ストレート部１３ｂを形成していることに特徴がある。ストレート部１３ｂとシャンク１２との接続部１３ｃは所定の曲率半径を持ったＲ状に形成されている。同様の接続部１３ｄが、切刃部１１とテーパー部１３ａとの間にも形成されている。

各部の長さについて説明する。ただし、以下に示す寸法はＪＩＳ規格に準じた１例であり、これに限定されるものではない。ピーソリーマ１０は、この実施例では全長が３２ｍｍで、切刃部１１の長さは８．５ｍｍ、シャンク１２の長さは１３ｍｍ、回り止め部の長さは２．７ｍｍ、ネック部１３の長さＬ１は１０．５ｍｍであった。シャンク１２の径Ｄ１は２．３５ｍｍで、切刃部１１の径Ｄ２は、０．８５ｍｍ〜１．８５ｍｍまで、６種類ある。以上のような各部の寸法にあって、テーパー部１３ａの長さＬ２は、６．４５〜７．２ｍｍで、太径が切刃部１１の径に応じて０．５５〜１．０５ｍｍまで６種類、太径と細径の差は０．０４ｍｍ、ストレート部１３ｂの長さＬ３は１．０ｍｍであった。また、接続部１３ｃの長さＬ４は２．８ｍｍ、接続部１３ｄの長さＬ５は０．５〜１．２５ｍｍであった。

図７に示す従来のテーパ状のネック部５は、最も細くなった部分５ａからＲ状の接続部になっているので、最も細い部分５ａは軸方向の１点に限定されることになる。根管を切削する場合、ネック部５は湾曲した状態で回転するが、このときの硬度の上昇や、曲げ疲労の蓄積は、この最も細い１点の部分に集中する。したがって、早期に破断し易かった。

これに対し、本発明では、最も細い部分がストレート部１３ｂの長さは１．０ｍｍあった。したがって、硬度の上昇や、曲げ疲労の蓄積はストレート部１３ｂの全体に生じ、破断に至るまでの時間が長く掛かるようになった。

図２は、本発明のゲーツドリル２０の要部を示す図である。このゲーツドリル２０は、先端に球状の切刃部２１を有し、基端にはシャンク２２を有する。切刃部２１には、複数の切刃２１ａが形成されている。この切刃２１ａのねじれ角（切刃と軸心とが成す角）は、ピーソリーマ１０の切刃１１ａのより大きい。シャンク２２には、図示しないが、従来例の回り止め部２ａと同様の回り止め部が形成されている。図示の実施例では、切刃部２１とネック部２３との間に所定の曲率半径を持ったＲ状の接続部はない。

切刃部２１とシャンク２２との間はネック部２３であるが、このネック部２３には、切刃部２１側が太く、シャンク２２側が細くなるテーパー部２３ａがあることは、図７で説明した従来例と同じである。そして、本発明では、テーパーの最も細くなる部分に、ストレート部２３ｂを形成している。ストレート部２３ｂとシャンク２２との接続部２３ｃは所定の曲率半径を持ったＲ状に形成されている。しかし、図示の実施例では、切刃部２１とネック部２３との間に所定の曲率半径を持ったＲ状の接続部はない。ストレート部２３ｂの長さＬ３は、図１のピーソリーマ１０の場合と同じく１ｍｍとした。

尚、このＬ３の長さは、短すぎると十分な優位性が出てこずに依然破断しやすく、長すぎると相対的にテーパー部１３ａ、２３ａの傾斜が大きくなるため、テーパー部１３ａ、２３ａとストレート部１３ｂ、２３ｂとの境界に応力が集中し、そこで破断しやすくなってしまう。Ｌ３の長さは使用する器具や使用方法に応じて、適宜選択すべきであるが、本件発明者の実験によれば、Ｌ３が０．５ｍｍ超であれば従来品に比較し優位な特性を得ることができ、２ｍｍ未満であればテーパー部１３ａ、２３ａの傾斜はそれほど大きくならず、破断しにくくすることが可能であった。

次に、疲労破断試験のやり方について説明する。
歯科用の回転駆動切削具に湾曲を付与した状態で回転させ、毎分回転数を上昇させていくと、やがて破断する。この破断した時の毎分回転数と寿命との間に相関関係があることが分かっている。すなわち、破断する回転数が小さい場合は寿命が短く、破断する回転数が大きい場合は寿命が長いことになる。そこで、以下のような破断試験を行った。

図３は破断試験の条件を説明する図で、ゲーツドリル２０で説明している、ゲーツドリル２０のシャンク２２を把持し、水平に保ち、先端から所定の位置に荷重を加え、所定の距離だけ垂直に押し下げた状態で回転を加えた。ピーソリーマ及びゲーツドリルの長さは、３２ｍｍで、径は、切刃部２１の径を示し、＃１がφ０．５ｍｍ、＃２がφ０．７ｍｍ、＃３がφ０．９ｍｍであった。

先端から荷重を加える位置までの距離Ｗは、ピーソリーマの場合は、全て先端から４．５ｍｍの位置とした。ゲーツドリルの場合は、＃１は１．５ｍｍ、＃２は１．７ｍｍ、＃３は１．９ｍｍとした。垂直方向に押し下げた距離（押し込み量）Ｓは、全て２ｍｍとした。

上記の条件で、ストレート部１３ｂ、２３ｂのない従来品と、ストレート部１３ｂ、２３ｂの形成された本発明品とを、＃１、＃２、＃３のそれぞれで５本ずつ試験したところ、破断した位置は、すべてストレート部又はテーパーの最も細い位置であった。破断したときの回転数を表に記載した。

図４は、破断試験の結果を示す表である。各欄に記載された数字は、破断したときの毎分回転数である。上側が本発明のもの、下段が従来のものである。本発明のゲーツドリルの最も細い＃１は、毎分回転数が１０万回に達しても破断しなかった。また、＃１，＃２，＃３のいずれも、本発明のストレート部を設けた構造のものの寿命が長くなっていた。特に、一番細い＃１では、その傾向が顕著であった。

次に、ねじり破断トルクについて説明する。
一般に、疲労破断特性が良い（＝寿命が長い）材質であると剛性が弱いので、最大ねじりトルクは小さくなる傾向にあるが、今回、疲労破断試験とあわせてねじり破断トルク試験を行ったところ、ねじり破断トルク試験においても、従来品とほぼ同等な結果を出す事ができた。理由としては、素材をオーステナイト系ステンレス鋼からなるファイバー組織としたことと、応力がストレート部全体に分散したことによると考えられる。

まず、器具の端部を鋼製チャックに装着して締め付ける。次に黄銅製チャックに反対側の端部を保持させ、両チャックの中心が同軸上にあることを確認してチャックを締め、鋼製チャックを保持し駆動する可逆ギヤモータを１分間に２回転するように設定し、黄銅製チャック側に設けられたねじり抵抗測定装置により、破断するまでの最大ねじりトルクを調べる。

上記の条件で、ストレート部１３ｂ、２３ｂのない従来品と、ストレート部１３ｂ、２３ｂの形成された本発明品とを、＃１、＃２、＃３のそれぞれで５本ずつ試験した。ピーソリーマ、ゲーツドリルの両方において、＃１，２，３とも従来品に比べて同等か若干高い結果となった。ピーソリーマの＃１のトルク値は、従来品４７６ｇｃｍ、本発明品４９３ｇｃｍ、ゲーツドリル＃１のトルク値は、従来品２４４ｇｃｍ、本発明品２５０ｇｃｍであり、本発明品のトルク値は、従来品に比較し１．０３倍であった。

本発明のピーソリーマの要部を示す図である。 本発明のゲーツドリルの要部を示す図である。 破断試験の条件を説明する図である。 破断試験の結果を示す表である。 特許文献１に記載されたピーソリーマの構成を示す図である。 図５のＩ−Ｉ線で切断した拡大断面図である。 従来のピーソリーマで、テーパー状のネック部を有すものの図である。

符号の説明

１０ ピーソリーマ
１１ 切刃部
１１ａ 切刃
１２ シャンク
１３ ネック部
１３ａ テーパー部
１３ｂ ストレート部
１３ｃ 接続部
１３ｄ 接続部
２０ ゲーツドリル
２１ 切刃部
２１ａ 切刃
２２ シャンク
２３ ネック部
２３ａ テーパー部
２３ｂ ストレート部
２３ｃ 接続部

Claims (1)

1. 先端部側に形成された切削部と、基端部に形成されたシャンクと、前記切削部とシャンクの間に形成されたネック部とを有する歯科用の回転駆動切削具において、前記ネック部が、先端部側が太く基端部側が細いテーパー部と、該テーパー部の基端部側にあって前記テーパー部の基端部側の端部と同じ径で一定の太さを持ち、前記テーパー部の長さより短いストレート部と、を有することを特徴とする歯科用の回転駆動切削具。

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