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    本發明之目的，係在於提供一種：能夠防止對於握持齒科用手持電鑽之施術者和治療對象之患者賦予衝擊，並減輕馬達之負載，且能夠對於發熱作抑制之齒科用手持電鑽之控制裝置。將齒科用手持電鑽之馬達(20)的旋轉方向，在每經過一定時間時作切換。此時，在切換中繼器(17)並將馬達(20)之旋轉方向作切換前，係將施加於馬達(20)處之電壓降低。藉由此，能夠防止在切換中繼器(17)而對馬達(20)流動大電流，並防止對於經由馬達(20)所旋轉驅動之切削工具施加大的旋轉轉矩。
    公开号:TW201306807A
    申请号:TW101118778
    申请日:2012-05-25
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Makoto Kunisada
    申请人:Nakanishi Inc；
    IPC主号:A61C1-00
    专利说明:
    齒科用手持電鑽之控制裝置
    本發明，係有關於切削牙齒之根管的齒科用手持電鑽之控制裝置。
    切削牙齒之根管的齒科用手持電鑽，係成為藉由馬達來使切削工具旋轉之構成。
    於此，切削牙齒之根管的切削工具，係具備有細長之形態。在牙齒之根管的切削時，若是切削工具鑽入至牙齒，則在切削工具處會作用有扭轉方向之力，其結果，會有切削工具容易折斷的問題。
    因此，係提案有：藉由實施使切削工具在作了一定時間之單方向旋轉後使其朝向相反方向旋轉之正逆旋轉(以下，亦有單純稱作「正逆旋轉」的情況)，來防止切削工具之鑽入牙齒的根管並產生破損的手法(例如，參考專利文獻1)。
    在實施正逆旋轉之先前技術的手法中，係如圖14中所示一般，對於馬達施加電壓(步驟S101)，並使電壓逐漸增加，直到馬達之旋轉速度到達設定速度為止(步驟S102，S103)。在馬達之旋轉速度到達了設定速度之後，在每經過一定時間時，對於中繼器作切換，而切換電壓之施加方法(步驟S104~S107)。藉由此，每經過一定時間，馬達係逆轉，而實施切削工具之正逆旋轉。 〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
    〔專利文獻1〕
    日本特表2003-504113號公報
    然而，在上述一般之運轉中，如圖15中所示一般，係成為將施加於馬達處之電壓設為一定，並藉由在每經過一定時間而使中繼器動作，來對於施加在馬達處之電壓的極性作切換。如此一來，在剛對於中繼器作了切換後，被施加於馬達處之電流係會瞬間性增大(以下，將此稱作突入電流)。如此一來，會對切削工具施加大的旋轉轉矩，並有著對於藉由手持電鑽來進行治療之施術者以及治療對象之患者賦予衝擊的問題。又，由於亦會成為對於馬達之負載，因此，亦有著會使馬達發熱之問題。
    本發明，係為基於此種技術性課題而進行者，其目的，係在於提供一種：能夠防止對於握持齒科用手持電鑽之施術者和治療對象之患者賦予衝擊，並減輕馬達之負載，且能夠對於發熱作抑制之齒科用手持電鑽之控制裝置。
    基於此種目的，本發明之齒科用手持電鑽之控制裝置，其特徵為，具備有：電壓施加部，係被內藏於齒科用手持電鑽中，並對於用以使被裝著在該齒科用手持電鑽處之切削工具旋轉之馬達施加電壓；和旋轉方向切換部，係藉由對於以電壓施加部所施加至馬達處之電壓的極性作切換，來對馬達之旋轉方向進行切換；和控制部，係對於以電壓施加部所施加之電壓的大小作控制，控制部，係在旋轉方向切換部所進行之電壓極性的切換之前，先使從電壓施加部所施加至馬達處之電壓(以下，亦有將「從電壓施加部所施加至馬達處之電壓」稱作「馬達施加電壓」的情形)作傾斜降低。
    如此這般，若是在旋轉方向切換部所進行之電壓極性的切換之前，先使馬達施加電壓作傾斜降低，之後，藉由旋轉方向切換部來對於馬達施加電壓之極性作切換，則對於馬達，係施加低的電壓。藉由此，剛進行了切換後之馬達的旋轉速度係被作抑制。
    為了使此效果更為顯著，較理想，係在上述之電壓極性的切換後，使馬達施加電壓作傾斜增加。
    於此，控制部，係亦可設為：以在每經過預先所制訂之一定時間時便使旋轉方向切換部進行上述之電壓極性之切換的方式，來進行控制。
    又，本發明之齒科用手持電鑽之控制裝置，係亦可更進而具備有檢測出馬達之旋轉角度的感測器。於此情況，控制部，係亦可設為：以若是藉由感測器所檢測出之馬達的旋轉角度到達預先所制訂之一定角度則使旋轉方向切換部進行上述之電壓極性之切換的方式，來進行控制。
    另外，在藉由控制裝置而動作之馬達中，係存在有個體差異，並且此個體差異亦會依存於控制裝置或者是馬達之使用期間而有所變動。因此，為了設定使電壓降低或增加之合適的速率，本發明之控制部，較理想，係具備有對於使從電壓施加部所施加至馬達處之電壓作降低或者是增加之速率(以下，稱作「速率RT」)進行校正的功能
    由本發明所致之控制部，較理想，係對於速率RT進行可變控制。藉由如此這般地對於速率RT進行可變控制，係如同在後述之實施形態中所詳細說明一般，能夠對於本發明賦予各種之利益。
    此可變控制，係至少包含有以下之形態a~形態d。
    形態a：因應於馬達之旋轉速度，來對於速率RT進行可變控制。
    形態a，當並未對於馬達施加有負載或者是就算施加有負載亦為微小的情況，且為將在定常期間中之旋轉速度設為可變的情況時，係為有效。另外，所謂定常期間，係指除了對於旋轉之方向作切換的期間中以外的使馬達朝向單方向旋轉之期間。
    形態b：因應於施加在馬達處的負載轉矩，來對於速率RT進行可變控制。
    形態b，在避免由於負載轉矩而導致馬達之旋轉速度降低並一面維持設定旋轉速度一面使馬達旋轉的情況時，係為有效。
    形態c：當預先設定有複數之使從電壓施加部所施加至馬達處之電壓降低或者是增加的複數之速率的情況時，係因應於從該複數之速率中所選擇的速率，來對於速率RT作可變控制。
    形態c，係為對應於希望能夠依據身為使用者之施術者的意志來改變該速率RT的要求者。
    形態d：因應於從治療對象之根尖起直到切削工具為止的距離，來對於速率RT進行可變控制。
    形態c，在配合於治療之進行狀況而對該速率RT進行變更時，係有必要將治療中斷。相對於此，形態d，係具備有能夠配合於治療之進行狀況而對該速率RT進行自動性變更的優點。
    若依據本發明，則能夠藉由減輕負載來抑制馬達之發熱，並且能夠賦予用以使此發熱抑制之效果成為更加顯著的方法。此方法，係使控制部，因應於馬達之發熱的程度，來對於藉由下述式2所特定出之馬達的往返時間T進行可變控制。
    T=Tcw+Tstop+Tccw………式2
    馬達之往返時間T：馬達進行正轉以及逆轉所需要之時間
    Tcw：馬達進行正轉所需要的時間
    Tccw：馬達進行逆轉所需要的時間
    Tstop：在將旋轉方向從正轉而切換為逆轉時所需要的馬達之停止時間
    若依據本發明，則係在藉由旋轉方向切換部而將馬達施加電壓之極性作切換之前，先使馬達施加電壓降低。之後，若是藉由旋轉方向切換部而將馬達施加電壓之極性作切換，則對於馬達，係施加低的電壓。藉由此，剛進行了旋轉方向切換後之馬達的旋轉速度係被作抑制，而能夠防止對於切削工具施加大的旋轉轉矩。其結果，係能夠防止對於握持齒科用手持電鑽之施術者和治療對象之患者賦予衝擊，並且亦減輕馬達之負載，而能夠對於其之發熱作抑制。〔第1實施形態〕
    以下，針對在添附之圖面中所展示的實施形態，來對於本發明作詳細說明。
    如圖1中所示一般，齒科用手持電鑽(以下，單純稱作手持電鑽)之控制裝置10，係為用以對於被內藏在手持電鑽中之馬達20的動作進行控制者，並具備有控制部11、顯示部12、設定部13、電源14、驅動部(電壓施加部)15、感測器16、中繼器(旋轉方向切換部)17、電流檢測電阻18。
    控制部11，係為具備有CPU、記憶體等之電腦單元。
    顯示部12，係為將作為馬達20之動作狀況的代表旋轉速度或發生轉矩等之資訊、或者是用以藉由控制部11來進行馬達20之動作設定等的資訊等，作顯示之監視器、指示燈等。
    設定部13，係藉由用以對於控制部11而設定馬達20之旋轉速度、轉矩、旋轉角度等之動作條件作設定的操作鍵、觸控面板、開關等而構成。
    電源14，係供給用以使手持電鑽之控制裝置10以及馬達20起作用的電力。
    驅動部15，係根據從控制部11而來之指令，而對施加於馬達20處之電壓值作調整。
    感測器16，係由檢測出馬達20之旋轉角度的霍爾元件等所成。
    中繼器17，係進行對於馬達20之電壓施加極性的切換。
    電流檢測電阻18，係為將經過中繼器17之電流檢測出來者，並將流動至馬達20處之電流(馬達電流)變換為電壓，而反饋至控制部11處。DC馬達，由於馬達電流和負載轉矩係存在有比例關係，因此，控制部11係能夠根據反饋而來之電壓值，而檢測出負載轉矩。
    馬達20之種類，雖並不特別限定，但是，以下係作為使用無刷直流馬達者來進行說明。
    接著，針對在如同上述一般之手持電鑽之控制裝置10中的馬達20之動作控制內容，使用圖2、圖3來作說明。
    若是使手持電鑽動作之開關等被進行操作，則在控制裝置10處，係根據預先所設定了的電腦程式，來自動性實行以下一般之控制。
    首先，藉由從控制部11而來之指令，而開始對於馬達20之電壓的施加(步驟S201)。
    之後，在控制部11處，係藉由驅動部15，而以預先所制訂了的階段量來使電壓逐漸作傾斜增加(步驟S202)。如此一來，馬達20係以與被施加之電壓相對應的比例來使旋轉速度增加。將此旋轉速度之增加比例稱作加速率。此加速率(施加電壓增加時之階段量)，在本發明中，係為任意。亦即是，係可在馬達20之動作中而以固定值來作控制，亦可在動作中而進行可變控制。又，亦可在每次之使用手持電鑽而開始進行治療之後，根據施術者的意願來對於加速率進行校正。此加速率之控制、設定的具體例，係在第2實施形態之後作說明。
    之後，在控制部11處，係判定馬達20之旋轉速度是否到達了設定速度(步驟S203)。於此，係在感測器16處而檢測出馬達之旋轉速度，並判定該檢測直是否到達了事先藉由設定部13所設定了的馬達20之旋轉速度的設定值(設定速度)。
    其結果，當並未到達設定速度的情況時，係回到步驟S202，並使施加在馬達20處之電壓逐漸增加，直到馬達20之旋轉速度到達設定速度為止。
    在馬達20的旋轉速度到達了設定速度之後，如圖3中所示一般，在到達了預先所制訂的一定時間t1的時間點處，使施加在馬達20處之電壓以預先所制訂了的階段量來傾斜降低(步驟S204、S205)。如此一來，馬達20係以與被施加之電壓相對應的比例來使旋轉速度減速。將此旋轉速度之減速比例稱作減速率。此減速率(施加電壓降低時之階段量)，係能夠在馬達20之動作中而以固定值來控制等，與上述之加速率相同的，在本發明中，係為任意。電壓，係可使其一直降低至直到成為0V為止，亦可使其降低至預先所制訂的電壓值處為止。
    之後，對於中繼器17作切換，並將施加在馬達20處的電壓之極性作切換，而使馬達20之旋轉方向被作切換並逆轉(步驟S206)。
    接著，在控制部11處，係與前述之步驟S202~S203相同的，藉由驅動部15，而以預先所制訂了的階段量，來使所施加的電壓逐漸作傾斜增加，直到馬達20之旋轉速度到達設定速度為止(步驟S207、S208)。
    在馬達20的旋轉速度到達了設定速度之後，在從開始朝向該方向旋轉起而到達了預先所制訂的一定時間t1的時間點處，與前述之步驟S202~S203相同的，使施加在馬達20處之電壓逐漸傾斜降低(步驟S209、S210)。電壓，係可使其一直降低至直到成為0V為止，亦可使其降低至預先所制訂的電壓值處為止。
    之後，對於中繼器17作切換，以將施加在馬達20處的電壓之極性再度作切換，而使馬達20之旋轉方向被作切換並正轉(步驟S211)。
    之後，係回到步驟S202，並將上述處理自動作反覆進行，直到藉由開關等而進行了使手持電鑽之動作停止的操作為止。
    如此這般，手持電鑽係每經過一定時間便使馬達20之旋轉方向逆轉，切削工具係進行每經過一定時間便反覆進行正轉和逆轉之正逆旋轉動作。
    此時，在切換中繼器17並將馬達20之旋轉方向作切換前，亦即是在對施加於馬達20處之電壓的極性作切換前，係將施加於馬達20處之電壓降低。藉由此，能夠防止在切換中繼器17時而使突入電流流入至馬達20處，並防止對於經由馬達20而進行旋轉動作之切削工具施加大的旋轉轉矩。其結果，係能夠防止對於握持手持電鑽之施術者和治療對象之患者賦予衝擊的情況。又，係能夠減輕對於馬達20之負載，並能夠抑制馬達20之發熱。
    另外，在上述實施形態中，於步驟S204、S209處，雖係設為在每經過一定時間後，便對於中繼器17作切換並使馬達20之旋轉方向逆轉，但是，係並不被限定於此，亦可設為在馬達20每進行了特定角度之旋轉後，對於中繼器17作切換並使馬達20之旋轉方向逆轉之構成。於此情況，代替步驟S204、S209，係藉由感測器16而檢測出馬達20之旋轉角度，並判定該旋轉角度是否到達了預先所制訂的一定角度，在到達了一定角度的時間點，移行至步驟S205、S210。
    又，在上述實施形態中，係在將施加在馬達20處的電壓之極性作切換而使馬達20之旋轉方向作切換並逆轉之後，使施加之電壓作傾斜增加。此係為本發明之理想實施形態，但是，亦容許如同垂直上揚一般地來使電壓增加。
    另外，在上述實施形態中，針對手持電鑽之構成本身，係並未作任何的限定。
    又，關於手持電鑽之控制裝置10，亦同樣的，其之硬體性構成或者是由軟體所進行之控制內容等，只要不脫離本發明之主旨，則係可對於在上述實施形態中所列舉之構成作取捨選擇等，而適宜變更為其他的構成。 〔第2實施形態〕
    在手持電鑽之控制裝置10中，係能夠將加速率以及減速率設為固定值，關於此事，係如同在第1實施形態中所述一般。但是，例如在馬達20中，係存在有個體差異，並且此個體差異亦會依存於控制裝置10或者是馬達20之使用期間而有所變動。故而，若是使用身為固定值之加速率以及減速率，則會有無法充分的享受本發明之「在從正轉而切換為逆轉(或者是相反)的反轉動作時，能夠防止在切削工具處施加大的旋轉轉矩」的效果之虞。另一方面，若是將加速率以及減速率縮小，則雖然能夠防止對於切削工具施加大的旋轉轉矩，但是，此事係代表著會使切削效率降低。因此，在第2實施形態中，係參考圖4、圖5，來對於身為理想之構成的用以對於加速率以及減速率作設定之校正(calibration)的例子作說明。
    在使馬達20朝向單方向旋轉之無負載的狀態下，係如圖5(c)之電流值Ir(Rotation)所示一般，電流值係為一定，相對於此，若是使馬達20反轉，則如圖5(c)之電流值Itw(Twist)所示一般，會產生突入電流。第2實施形態，係提案一種：能夠根據電流值Ir和電流值Itw之關係，來設定能夠降低突入電流並且亦能夠避免切削效率之顯著降低的理想之加速率或者是減速率之實施形態。
    於此，加速率或減速率，係根據圖5(a)、(b)中所示之加速結束角度γ、減速開始角度α、反轉時旋轉速度β、以及設定旋轉速度，而被導出。故而，係藉由對於此些之加速結束角度γ等的參數作調整，來使電流值Itw變動，並進行控制裝置10之校正。此校正之處理程序，係根據控制部11之指示而進行。
    於圖4中，展示此校正之處理程序。首先，使馬達20以成為設定旋轉速度的方式而旋轉(圖4，步驟S301)。此時之馬達電流(電流值Ir)，係經由電流檢測電阻18而被反饋至控制部11處，並被記憶在控制部11中(圖4，步驟S302)。被記憶了的電流值Ir，係成為對於本校正之對象的加速率或減速率作設定之基準。另外，於此之所謂馬達20之旋轉，係指僅為正轉或者是逆轉之其中一方向的旋轉。
    接著，控制部11，係以使馬達20從正轉而反轉成逆轉並且成為設定旋轉速度的方式，來施加電壓(圖4，步驟S303)。控制部11，係對於加速結束角度γ、減速開始角度α以及反轉時旋轉速度β之各個預先作了初期設定，並根據此初期設定來實行馬達20之正逆旋轉。此時作了反轉時之馬達電流(電流值Itw)，亦係經由電流檢測電阻18而被反饋至控制部11處，並被記憶在控制部11中(圖4，步驟S304)。
    接著，控制部11，係判斷所記憶了的電流值Ir以及電流值Itw是否滿足下述之式1(圖4，步驟S305)。
    Itw≦Ir‧K………式1
    式1之K，係為在控制部11中所被設定之常數，並為為了以電流值Ir作為基準而將電流值Itw限制在特定之範圍內所設定的常數。K，通常係被賦予有超過1之值，又，K若是越接近1，則係能夠將突入電流抑制為越小，但是係會有切削效率降低的傾向。相反的，若是K越遠離1，則突入電流會變得越大，但是，切削效率係有提升的傾向。在控制部11中，係亦可使K作變動。
    若是控制部11判斷被記憶了的電流值Ir以及電流值Itw為滿足式1者，則初期設定之該設定旋轉速度、加速結束角度γ、減速開始角度α以及反轉時旋轉速度β，係被記憶在控制部11處，而校正係結束(圖4，步驟S305(Yes)，步驟S309)。
    若是控制部11判斷被記憶了的電流值Ir以及電流值Itw係並不滿足式1，則控制部11，係對於初期設定之減速開始角度α、反轉時旋轉速度β以及加速結束角度γ的各個進行再設定(圖4，步驟S305(No)，步驟S306、步驟S307、步驟S308)。
    之後，控制部11，係如同先前一般，進行馬達20之反轉動作的實施(圖4，步驟S303)、電流值Itw之記憶(圖4，步驟S304)、判斷所記憶了的電流值Ir以及電流值Itw是否滿足式1(圖4，步驟S305)。若是在步驟S305中判斷為Yes，則控制部11，係將作了再設定的加速結束角度γ、減速開始角度α以及反轉時旋轉速度β作記憶，並結束校正(圖4，步驟S309)。另一方面，若是判斷所記憶了的電流值Ir以及電流值Itw尚未滿足式1(在步驟S305中判斷為NO的情況)，則控制部11，係反覆進行：減速開始角度α、反轉時旋轉速度β以及加速結束角度γ之各個的再設定(步驟S306、步驟S307、步驟S308)，電流值Itw之記憶(圖4，步驟S304)，判斷所記憶了的電流值Ir以及電流值Itw是否滿足式1(圖4，步驟305)，直到電流值Ir以及電流值Itw滿足式1為止。
    如同以上所說明一般，藉由進行由第2實施形態所致之校正，由於就算是在馬達20中存在有個體差異，亦能夠設定適合於各個馬達20之加速率、減速率，因此，係能夠防止對於施術者和治療對象之患者賦予衝擊的情況，並且能夠將切削效率之降低抑制在最小限度。
    又，若依據第2實施形態，則係能夠有效地抑制突入電流。又，藉由在正逆旋轉時之馬達20的轉矩控制中使用電流值Itw，係能夠提升轉矩控制之精確度。 〔第3實施形態〕
    控制部11，係可對於加速率以及減速率之其中一方或雙方進行可變控制。在第3實施形態中，係以對加速率以及減速率作可變控制的例子作說明。
    圖6，係為其中一例，並以能夠將馬達20之設定旋轉速度在R1~R2之間而作可變一事作為前提，而因應於此設定旋轉速度來將設定施加電壓在V1~V2之間作可變控制。此情況時之控制部11，係將馬達20之旋轉速度和施加電壓的關係預先作記憶。例如，如圖7(a)中所示一般，假設旋轉速度R1、R2和馬達施加電壓V1、V2係存在有正比關係(馬達施加電壓V=a×旋轉速度R，a為比例常數)。另外，此關係式，係藉由使馬達20以無負載來朝向單一方向旋轉，而求取出來。
    控制部11，係基於以上之關係式來對於馬達施加電壓作控制，但是，此時，係因應於設定旋轉速度(=設定電壓)，來對於馬達20之旋轉速度到達設定旋轉速度的時間適宜作設定。例如，若是將從開始正轉起直到變為逆轉為止(或者是相反)的1個循環中所需要的時間(旋轉角度)設為Tx，並將馬達20之旋轉速度能夠到達設定旋轉速度所需要的時間(旋轉角度)設為Tr，則係將在Tx中所佔據之Tr的比例設定為一定。藉由設為此種構成，對應於將馬達20之設定旋轉速度作可變控制一事，馬達20係成為使加速率以及減速率被作可變控制。此控制，係如圖8中所示一般，藉由使控制裝置110之控制部11經由電壓檢測線19來檢測出對於馬達20之施加電壓一事，而實行之。
    於此，若是將加速率(UR)以及減速率(DR)設為固定值，並對馬達20之設定旋轉速度作變更(設定旋轉速度為可變)，則如圖7(b)中所示一般，會有旋轉速度無法到達設定旋轉速度R2的情形。相對於此，藉由對加速率(UR)以及減速率(DR)作可變控制，就算是設定旋轉速度被變更為R2，亦能夠使旋轉速度到達設定旋轉速度R2。另外，於此雖係針對設定旋轉速度為可變的情況而作了提及，但是，就算是在對於在1循環中所需要的正轉(或者是逆轉)之角度、亦即是對於設定旋轉角度作可變控制的情況，亦為相同。
    另外，當檢測出馬達20之旋轉速度的感測器之數量為少的情況時，亦即是當馬達20之旋轉速度的檢測訊號之解析度為低的情況時，若是僅靠從該感測器之檢測訊號而來的速度反饋，則要將用以到達設定旋轉速度之時間Tr(角度)設為一定一事，係為困難。但是，若依據以上所說明的形態，則由於係並不使用速度反饋，因此，就算是旋轉速度之檢測訊號的解析度係為低，亦能夠進行加速率以及減速率之可變控制。根本上，本發明的進行加速率以及減速率之可變控制的形態，係並不被限定於以上所說明者。
    以上所說明的控制形態，雖係以並不對於馬達20施加負載一事作為前提，但是，此係並不僅包含有完全未對牙齒進行切削的情況，而亦包含有進行微小量之切削的情況。另一方面，若是對於馬達20施加負載而施加有轉矩(負載轉矩)，則如同以下所說明一般，係可因應於負載轉矩，來進行加速率以及減速率之可變控制。
    若是如同圖9(c)中所示一般而對於動作中之馬達20施加負載轉矩，則如果設定馬達施加電壓(V1)係維持原樣，馬達20之旋轉速度便會成為較設定旋轉速度R2更低之R1，切削效率會降低。因此，若是對於馬達20施加負載轉矩，則控制部11，係如圖9(b)中所示一般，進行使設定馬達施加電壓從V1而一直提升至V2之修正。因應於此馬達施加電壓之修正，馬達20之旋轉速度，係如同圖9(a)中所示一般，以到達設定旋轉速度R2的方式而被作修正。
    控制部11，係為了進行以上之修正，而將施加於馬達20處之負載轉矩和當施加了負載轉矩時所應修正的馬達施加電壓相互附加對應地預先作記憶。控制部11，係檢測出施加在馬達20處之轉矩，並因應於所檢測出之轉矩而決定設定施加電壓之修正值，再藉由所決定的電壓值來控制馬達20之動作。另外，施加於馬達20處之負載轉矩，係能夠使控制部11根據從電流檢測電阻18所反饋而來之電壓值而檢測出來。
    於此，藉由將馬達20之加速時以及減速時的直到到達設定旋轉速度為止之時間，與上述之馬達20為無負載的情況時相同地作設定，加速率以及減速率係被作可變控制。於被夾在加速和減速中間的定常旋轉中，控制部11係藉由將馬達施加電壓維持於設定馬達施加電壓，來實現使馬達20成為與無負載時相同的旋轉速度R2一事。
    如同以上所說明一般，若依據本實施形態，則藉由使加速率以及減速率因應於馬達20之負載轉矩而作變動，由於係能夠將馬達20之旋轉速度控制為一定，因此，就算是負載轉矩有所變動，亦不會使切削效率降低。 〔第4實施形態〕
    亦會有依據施術者的意願而希望將加速率以及減速率設為可變的情形。例如，當對於根管之較淺部分進行施術的情況時，係採用重視切削效率之加速率、減速率，當對於作業長度(根管形成時之從基準點起直到根尖狹窄部為止的距離)附近之較深部分進行施術的情況時，則係採用重視將衝擊舒緩之加速率、減速率。因此，在第4實施形態中，係針對反應此種施術者之要求的例子，參考圖10來作說明。
    第4實施形態中，施術者，係能夠針對加速率、減速率，而從模式X(圖10(a))、模式Y(圖10(b))以及模式Z(圖10(c))之3階段來作選擇。模式X、模式Y以及模式Z，係根據以下之基準而被設定於控制部11中。之後，例如，在設定部13處，係以能夠對於模式X、模式Y以及模式Z之其中一者作選擇的方式，而顯示在顯示部12處。施術者，係從設定部13來選擇與該施術相對應的模式。控制部11，係根據藉由設定部13所選擇的模式X、模式Y以及模式Z之其中一者，來對於馬達20之動作作控制。
    模式X：對於根管之較淺部分進行施術
    模式Y：介於模式X和模式Z中間
    模式Z：對於作業長度附近之根管之較深部分進行施術
    模式X、模式Y以及模式Z，具體而言，係可如同下述一般地來設定。
    若是將亦包含有加速、減速之正轉的一個週期(時間)設為Tcw，則在此Tcw之中，對於在加速、減速中所耗費的時間之比例(%)作制訂。若是此比例越小，則加速、減速係變得越急遽，而能夠提升切削效率，若是此比例越大，則加速、減速係變得越和緩，而能夠舒緩衝擊。例如，針對模式X，係可設定為10%，針對模式Y，係可設定為20%，針對模式Z，係可設定為30%。在設定部13處，係可將此些「10%」等的值，以能夠使施術者作選擇的方式來顯示在顯示部12處。關於逆轉，亦係與正轉相同的，能夠設定模式X、模式Y以及模式Z。
    如同上述一般，若依據第4實施形態，則由於包含施術者之控制裝置10的使用者，係能夠根據自己的意願來從預先所設定之複數的加速率、減速率之中作選擇並設定，因此，係能夠因應於施術之部位或者是因應於患者之狀態而實施理想的施術。
    又，就算是如同根管之深處部分一般的由於需要慎重進行施術而在先前技術中為以手動來使切削工具旋轉並進行切削的部分，亦能夠使用齒科用手持電鑽來進行切削。
    在圖10中，雖係將加速率、減速率設為3階段(模式X、Y、Z)，但是，本發明係並不被限定於此，亦可將加速率、減速率設定為2階段或者是4階段以上。又，第4實施形態，雖係將各階段之加速率、減速率設為固定值，但是，讓使用者任意地對於加速率、減速率進行設定一事，亦係包含在本發明中。例如，亦可在設定部13處設置對於加速率、減速率作調整之轉盤，並對於加速率、減速率作無階段性調整。
    又，於以上，雖係設為在正轉和逆轉之雙方中均使用模式X、模式Y以及模式Z，但是，亦可設定在正轉和逆轉中而互為相異的模式。
    進而，於以上，雖係將模式X、模式Y以及模式Z之各別的正轉之一個週期(Tcw)、逆轉之一個週期(Tccw)設為一定，但是，亦可針對模式X、模式Y以及模式Z之各個，而對於正轉之一個週期、逆轉之一個週期作改變。於以上，針對正轉和逆轉之間的馬達20之停止時間(Tstop)，亦係在模式X、模式Y以及模式Z之各個處而使其相互一致，但是，亦可對於模式X、模式Y以及模式Z之各別的停止時間(Tstop)作改變。 〔第5實施形態〕
    在第4實施形態中，雖係設為讓使用者對於加速率、減速率作設定，但是，於此情況，在配合於治療之進行狀況而對於加速率、減速率作變更時，係會成為使治療中斷。因此，在第5實施形態中，係對於能夠配合於治療之進行狀況而對加速率、減速率進行自動性變更的例子作展示。
    第5實施形態的控制裝置210，係如圖12中所示一般，具備有根尖位置檢測部21。另外，控制裝置210，除了具備有根尖位置檢測部21一事以外，係具備有與第1實施形態之控制裝置10相同的構成要素。
    第5實施形態中，控制裝置210係具備有根尖位置檢測部21，並且，藉由控制裝置210來對於馬達20作控制之手持電鑽，係具備有根管長度測定功能。具備有此功能之手持電鑽，係藉由一面進行根管治療一面檢測出根尖位置，而對於從根尖起直到切削工具為止的距離作測定。亦即是，係使切削工具具備有作為測定電極之功能，並且，另一方面，係將此切削工具插入至牙齒的根管內，而對於其與另外所設置之口腔電極之間施加電性測定訊號，以檢測出根尖。另外，作為檢測出根尖之方法，係週知有：對於測定電極和口腔電極之間施加測定訊號，並檢測出兩電極間之電阻值而檢測出根尖的方法、施加頻率互為相異之複數的測定訊號，並利用與各測定訊號相對應所得到的根管內阻抗之比，來檢測出根尖的方法等，在本發明中，係可採用此些中之任一的檢測方法。根尖位置檢測部21，係將所測定出之根尖和切削工具之間的距離L，賦予至控制部11。
    控制部11，係與從根尖起直到切削工具為止的距離L附加有對應地而將加速率、減速率預先作記憶。例如，如圖11中所示一般，係能夠與第4實施形態相同的，具備有模式X、模式Y以及模式Z之3個模式，並如同下述一般地附加對應。另外，L0、L1、L2、L3，係具備有L0<L1<L2<L3之關係，L3係相當於作業長度(根管長度)。
    模式X：L2~L3(根管之較淺部分)
    模式Y：L1~L2(介於模式X和模式Z中間)
    模式Z：L0~L1(根尖近旁)
    而，與第4實施形態相同的，係能夠以針對模式X而設定為10%、針對模式Y而設定為20%、針對模式Z而設定為30%的方式，來設定加速率、減速率。藉由設為此種構成，控制裝置210，在根管之較淺部分處，係能夠以重視切削效率之加速率、減速率來使馬達20動作，而若是切削工具接近根尖，則係能夠以重視對由於反轉所導致之衝擊作舒緩的加、減速率來使馬達20動作。如此這般，在控制裝置210處，由於係因應於切削工具之位置而對於加速率、減速率作自動性變更，因此，施術者係並不需要在治療的途中為了進行加速率、減速率之設定變更而中斷治療，故而，係能夠進行有效率的治療。
    在第5實施形態中，亦同樣的能夠將加速率、減速率設定為3階段以外之階段數。又，藉由將加速率、減速率與從根尖起直到切削工具為止的距離L成比例地來預先作設定，或者是預先準備距離L和加速率、減速率之關係式並根據所取得的距離L來計算出加速率、減速率，係亦能夠對於加速率、減速率作無階段性之可變控制。除此之外，當然的，亦可將在第4實施形態中所指出之在正轉和逆轉處而分別設定相異之模式等的構成，適用在第5實施形態中。 〔第6實施形態〕
    若依據以上之第1實施形態~第5實施形態，則係能夠防止對於切削工具施加大的旋轉轉矩，其結果，係能夠減輕對於馬達20之負載，並對於馬達之發熱作抑制。在以下所示之第6實施形態中，係能夠使此發熱抑制之效果更加顯著。
    在使馬達20進行正轉以及逆轉之1個週期中所需要的時間(往返時間)T，係如同下述之式2中所示一般，可藉由在正轉(1個週期)中所需要的時間Tcw和在旋轉方向之切換中所需要的馬達20之停止時間Tstop以及在逆轉(1個週期)中所需要的時間Tccw之和，而求取出來。
    T=Tcw+Tstop+Tccw………式2
    往返時間T之倒數，係為往返次數(或者是頻率)f(f=1/T)，若是馬達20之往返次數f越大，則馬達20之發熱量係變得越多。因此，在第6實施形態中，係求取出馬達20之發熱程度，並因應於該程度而對於往返次數f作限制。亦即是，如圖13(a)中所示一般，往返時間T1，係設為正轉時間T1cw、馬達20之停止時間T1stop以及逆轉時間T1ccw之和，直到發熱之程度到達臨限值th為止。但是，若是發熱之程度超過臨限值th，則如圖13(b)中所示一般，將往返時間T2(>T1)，設為正轉時間T2cw、馬達20之停止時間T2stop以及逆轉時間T2ccw之和。如此這般，藉由將往返時間T增長，亦即是將往返次數f限制為較小，係能夠抑制馬達20之發熱。此時，藉由對於加速率、減速率作抑制，係能夠實現T1cw<T2cw、T1ccw<T2ccw，並且，係能夠在維持反轉時之旋轉角度的同時而亦將往返次數f縮小。
    T1=T1cw+T1stop+T1ccw(模式1)
    T2=T2cw+T2stop+T2ccw(模式2)
    T1<T2、T1cw<T2cw、T1stop<T2stop、T1ccw<T2ccw
    因此，控制部11，係作為控制參數，而具有正轉時間T1cw、T2cw，馬達20之停止時間T1stop、T2stop，逆轉時間T1ccw、T2ccw。
    又，控制部11，係獲得馬達20之發熱的程度。此發熱之程度，係可使用各種之方法來獲取。作為更直接性之方法，係可在手持電鑽內之馬達20的近旁處，設置例如具備熱敏電阻之溫度感測器，並將所測定到之溫度作為發熱之程度來使用。當所測定到之手持電鑽的溫度為臨限值th以下，則控制部11係藉由模式1(T1)來控制馬達20，若是手持電鑽之溫度成為超過臨限值th，則控制部11係藉由模式2(T2)來控制馬達20。在手持電鑽的溫度成為超過了臨限值th之後，係藉由模式2(T2)來控制馬達20，之後，若是手持電鑽之溫度降低至臨限值th以下，則控制部11係藉由模式1(T1)來控制馬達20。藉由此，係能夠防止馬達20之異常發熱。
    以上，雖係針對使T1cw、T1stop、T1ccw之全部均作了增加的例子來作展示，但是，本發明係並不被限定於此，亦容許使T1cw、T1stop、T1ccw之其中一個增加。
    在馬達20之發熱程度的判斷中所使用的物理量，係並不被限定於溫度。例如，係可使用被供給至馬達20處之電力，來特定出發熱之程度。此手法，係持續性地檢測出被供給至馬達20處的電力，並將所檢測出之值作積分而求出積分值。之後，係能夠設為：若是此積分值為臨限值以下，則控制部11係藉由模式1(T1)來控制馬達20，若是此積分值超過臨限值，則控制部11係藉由模式2(T2)來控制馬達20。此積分值，係為將電力以時間來作了積分者，因此，近似性而言，係可視為代表馬達20之發熱的基準。
    另外，在不脫離本發明之主旨的範圍內，係可對於在上述實施形態中所列舉之構成作取捨選擇等，或是適宜變更為其他的構成。
    10、110、210‧‧‧控制裝置
    11‧‧‧控制部
    12‧‧‧顯示部
    13‧‧‧設定部
    14‧‧‧電源
    15‧‧‧驅動部(電壓施加部)
    16‧‧‧感測器
    17‧‧‧中繼器(旋轉方向切換部)
    18‧‧‧電流檢測電阻
    19‧‧‧電壓檢測線
    20‧‧‧馬達
    21‧‧‧根尖位置檢測部
    〔圖1〕對於在本實施形態(第1實施形態)中之齒科用手持電鑽之控制裝置的構成作說明之圖。
    〔圖2〕對於由第1實施形態所致之控制裝置中的控制之流程作展示的圖。
    〔圖3〕對於在實行了圖2中所示之控制流程時的旋轉角度、旋轉速度、馬達施加電壓、馬達電流的變化作展示之圖。
    〔圖4〕對於由第2實施形態所致之控制裝置中的控制之流程作展示的圖。
    〔圖5〕對於在實行了圖4中所示之控制流程時的(a)旋轉角度、(b)旋轉速度、(c)馬達電流的變化作展示之圖。
    〔圖6〕對於在實行了由第3實施形態所致之控制時的(a)旋轉角度、(b)馬達施加電壓的變化作展示之圖。
    〔圖7〕(a)係為對於實行由第3實施形態所致之控制時的旋轉速度與馬達施加電壓間之關係作展示，(b)係為對於將加速速率以及減速速率作了固定時的旋轉速度和旋轉角度間之關係作展示。
    〔圖8〕對於用以實行由第3實施形態所致之控制的控制裝置之構成作說明的圖。
    〔圖9〕對於在實行了由第3實施形態所致之其他控制時的(a)旋轉角度、(b)馬達施加電壓、(c)負載轉矩的變化作展示之圖。
    〔圖10〕對於在實行了由第4實施形態所致之控制時的旋轉速度作展示，(a)係為模式X，(b)係為模式Y，(c)係為模式Z。
    〔圖11〕對於實行了由第5實施形態所致之控制時的旋轉速度之變化作展示。
    〔圖12〕對於第5實施形態的控制裝置之構成作說明的圖。
    〔圖13〕對於實行了由第6實施形態所致之控制時的旋轉速度之變化作展示。
    〔圖14〕對於先前技術之控制的流程作展示之圖。
    〔圖15〕對於在實行了圖14中所示之控制流程時的旋轉角度、旋轉速度、馬達施加電壓、馬達電流的變化作展示之圖。
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種齒科用手持電鑽之控制裝置，其特徵為，具備有：電壓施加部，係被內藏於齒科用手持電鑽中，並對於用以使被裝著在該齒科用手持電鑽處之切削工具旋轉之馬達施加電壓；和旋轉方向切換部，係藉由對於以前述電壓施加部所施加至前述馬達處之電壓的極性作切換，來對前述馬達之旋轉方向進行切換；和控制部，係對於以前述電壓施加部所施加之前述電壓的大小作控制，前述控制部，係在前述旋轉方向切換部所進行之電壓極性的切換之前，先使從前述電壓施加部所施加至前述馬達處之電壓作傾斜降低。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，在前述電壓極性之切換後，係使從前述電壓施加部所施加至前述馬達處之電壓作傾斜增加。
    [3] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係以在每經過預先所制訂之一定時間時便使前述旋轉方向切換部進行前述電壓極性之切換的方式，來進行控制。
    [4] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，係更進而具備有檢測出前述馬達之旋轉角度的感測器，前述控制部，係以若是藉由前述感測器所檢測出之前述馬達的旋轉角度到達預先所制訂之一定角度則使前述旋轉方向切換部進行前述電壓極性之切換的方式，來進行控制。
    [5] 如申請專利範圍第2項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係具備有對於使從前述電壓施加部所施加至前述馬達處之電壓作降低或者是增加之速率RT進行校正的功能。
    [6] 如申請專利範圍第5項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係對於前述速率RT作可變控制。
    [7] 如申請專利範圍第6項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係因應於前述馬達之旋轉速度而對於前述速率RT作可變控制。
    [8] 如申請專利範圍第6項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係因應於被施加在前述馬達之負載轉矩而對於前述速率RT作可變控制。
    [9] 如申請專利範圍第6項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，係預先設定有使從前述電壓施加部所施加至前述馬達處之電壓降低或者是增加的複數之速率，前述控制部，係因應於從前述複數之速率中所選擇的速率，來對於前述速率RT作可變控制。
    [10] 如申請專利範圍第6項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係因應於從治療對象之根尖起直到前述切削工具為止的距離而對於前述速率RT作可變控制。
    [11] 如申請專利範圍第1項所記載之齒科用手持電鑽之控制裝置，其中，前述控制部，係因應於前述馬達之發熱的程度，來對於藉由下述式2所特定出之前述馬達之往返時間T作可變控制：T=Tcw+Tstop+Tccw………式2，其中，馬達之往返時間T，係為馬達進行正轉以及逆轉所需要的時間，Tcw係為馬達進行正轉所需要的時間，Tccw係為馬達進行逆轉所需要的時間，Tstop，係為當旋轉方向從正轉而切換為逆轉時所需要的馬達之停止時間。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011119079||2011-05-27||
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