JP2004073868A - 歯科用ハンドピース内の媒体の調整加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体のスイッチを入れた後に、所望温度に出来るだけ速く加熱されるようにすること。
【解決手段】歯科用ハンドピースにおける媒体の調整加熱装置は、スイッチ３２を介して開放され得る少なくとも１つの媒体通路、媒体通路と関連される加熱要素３１、媒体の温度を検出する温度センサ３４及び温度センサ３４と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素３１を制御する調整回路３３を有する。スイッチ３２の作動後、加熱要素３１は、媒体を必要な温度にできるだけ速く加熱するために、調整回路３３の出力信号とは無関係な所定の加熱電力で、短期間操作される。
【選択図】　　　図７

Description

　本発明は、歯科用ハンドピースにおける、特に歯科用スプレーハンドピースにおける媒体の調節加熱装置に関する。

　スプレーハンドピースは、種々の目的、例えば、患者の口内の浄化治療部位への空気吹き付け又はすすぎのために、歯科治療所で利用される。それにより、一般に、スプレーハンドピースは、治療部位の冷却又は洗浄用スプレー形状での水−空気混合物を送出する可能性を提供する。このために、ハンドピースは、水、空気、又は同時に水及び空気が放出されるノズルを有する。それにより口内で媒体を利用する患者が、反射又は防御反応を起こさないために、両方の媒体は、ほぼ体温まで加熱されねばならない。普通、冷たい媒体を意図的に送出し、且つ、それにより例えば、ある種の治療後に患者の反射をテストするために、個々の媒体の加熱のスイッチを切ることも、可能である。

　スプレーハンドピースによって放出される媒体を、できるだけ均一に留まる温度まで加熱するために、特許文献１から、加熱電力を媒体消費に適応させることが公知である。このために、加熱要素に送出される電力は、スイッチが切られている加熱に相当する下限、及び最大加熱電力の間で設定部材によって作動可能であり、且つ、加熱電流回路内に位置するスイッチ要素を含むパルスパケットコントローラを用いて変えられる。加熱電力を変更する可能性は、特許文献２から公知であるハンドピースによっても存在する。ここでは、放出媒体の貫流量に従って、コントローラ構成要素内に格納される特徴的な通路を用いて、電気的に処理可能なパラメータが導かれ、そのパラメータは、所望の媒体温度への到達に必要な加熱電力に相当する。

　特許文献２から公知であるハンドピースにより、所望の温度を得るために必要な加熱電力が、所定の特徴的な通路を用いて決定されるので、例えば、最初のリザーバから利用可能にされる媒体の温度変化のような、外部からの影響は、もはや考慮に入れられ得ない。このようにして、正確な温度調節のための複雑な手段が回避されているが、しかしながらこれを通じて最終的に達する放出媒体の温度においてある種の不正確さが認められる。

　媒体の温度をできるだけ正確に設定するために、特許文献３から公知であるハンドピースは、ハンドピース内に、且つ、出口ノズルにごく近接して配置される温度センサが備えられる。これらの温度センサは、ハンドピース内に同様に収容される調整ユニットに接続され、それにより調整ユニットは、センサ信号に従って加熱要素を制御する。この調整回路を用いて、放出媒体の温度は、このようにして非常に正確に設定され得る。更に、温度センサが、ハンドピースの吐出しノズルに近接して配置されるので、加熱要素からノズルへの途中での媒体冷却は、同様に考慮に入れられ得る。

　このようにして媒体加熱用の調整回路の使用は、媒体温度の非常に正確な設定を可能にする。しかしながら、調整がある種の遅延効果を伴うので、空気及び／又は水のスイッチを入れた後に、２つの媒体が所望の最終温度に到達する期間は、長引く。その上、両方の媒体の同時の温度調整により、エネルギー消費が増加する。

欧州特許出願公開第０５２５４４３号明細書 独国特許発明第１９５４８４４４号明細書 独国特許出願公開第３９０１１９８号明細書

　本発明の目的は、媒体のスイッチを入れた後に、媒体が所望の意図される温度にできるだけ速く加熱されるように、歯科用ハンドピース内の媒体加熱用の公知の配置を改良することである。

　この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。装置は最初に、スイッチによって開放され得る少なくとも１つの媒体通路、媒体通路と関連する加熱要素、媒体の温度を検出する温度センサ、及び調整回路を有する。それにより調整回路は、温度センサと接続され、且つ、特許文献３から既に公知であるように、センサ信号に従って加熱要素を制御する。

　本発明による解決法は、スイッチの作動後、加熱要素が、調整回路の出力信号とは無関係に、所定の加熱電力で短期間操作されることからなる。これを通じて、加熱はいずれにしても、調整回路の出力信号とは無関係に、短期間スイッチが入れられ、それにより初期段階における調整抑制により吐出ノズルから現れる媒体は、できるだけ短い時間で所望の意図される温度に加熱される。

　本発明の更なる目的は、媒体加熱のエネルギー消費をできるだけ低く保つことにある。

　本発明の第２の側面に従って、この目的は、歯科用ハンドピース内の空気及び水の調整加熱装置により、空気及び水のスイッチの同時作動の場合に、空気媒体通路用の加熱要素のスイッチが切られることにおいて達成される。ハンドピースのスプレー操作の場合に、水のみがこのようにして加熱され、他方空気の追加加熱は、エネルギーを不必要に使用しないために、省略される。それにより空気加熱のスイッチを切ることは、いずれにせよスプレー温度が、水の温度によって事実上完全に決定されるので、スプレー温度に関して重要でない効果しか有さない。

　本発明の更なる展開は、従属請求項の対象である。

　好ましくは、上記加熱調整抑制の期間は、媒体通路のスイッチのスイッチを入れる間隔に依存する。加熱要素の操作の調整回路が、トランジスタを用いてオプトトライアックのスイッチを切り替え、オプトトライアックが次に加熱要素の加熱電流の電力トライアックのスイッチを切り替える場合、このことは、ＲＣ部材がトランジスタのベース端子に接続され、スイッチ作動後のそのＲＣ部材が短期間、調整回路の出力信号を抑制することにおいて達成され得る。ＲＣ部材のコンデンサの放電抵抗器は、その時、調整の抑制時間がスイッチのスイッチを入れる間隔に依存するようにすることを確実にする。それにより調整が抑制される期間は、好ましくは約１秒であり、それによりこの調整の抑制は、専ら空気加熱用に好ましくは与えられる。

　本発明による加熱装置の温度センサ及びその他の電子部品は、温度調整により与えられる利点を完全に利用することが可能であるために、好ましくは、歯科用ハンドピース内に完全に配置される。

　本発明の更なる側面は、加熱装置の電子部品において、特に加熱要素を制御する電力トライアックにおいて生じる電力損失に関する。この電力損失を最小限に抑えるために、水加熱用の電力トライアックにおいて生じる損失熱は、加熱する水に直接戻され得る。戻しは、水路に接続され、且つ、電力トライアックと熱的に結合される熱交換要素を用いて行われる。これを通じて、一方で媒体加熱のエネルギー使用は、最適化され、他方で電力トライアックからの放熱は改良され、且つ、それと共にハンドピースの不要な加熱が回避される。

　このようにして本発明は、スプレーハンドピースから放出される媒体の温度を所望の値に設定するための効果的、且つ、エネルギーを節約する実現を可能にする。これにより、装置は、ハンドピース内に完全に、且つ、場所を取らずに統合され得る。

　以下において、添付図面を参照して本発明をより詳細に記載する。
　図１に図解する歯科用スプレーハンドピース１は、長手のグリップ体２からなり、その後方には、媒体継ぎ手３が配置され、これを介して、ハンドピース１が従来の供給ホースに接続され得る。媒体継ぎ手３は、このために媒体空気及び水用の個々の接続部品、並びに、例えば、電流及び光用の更なる供給路を有する。

　グリップ体２の前端に、湾曲ノズル体４が配置され、その自由端に、空気及び／又は水放出ノズル５が位置決めされる。その上、ノズル体４を介して、光も治療部位に向けられ得る。

　長手のグリップ体２の前領域において、媒体空気及び水用の２つの作動要素を有するタッチパネル６が、上側に位置決めされる。作動要素を介して、対応する媒体通路のバルブを開放することができ、且つ、対応する媒体加熱スイッチを閉じることができる。両方の作動要素の同時作動に伴い、空気及び水が、ノズル体４の前端に配置されるノズル５を用いてスプレーの形状で放出され得るように、空気及び水の媒体通路は同時に開放される。

　図２は、ハンドピース１内部に配置される要素の一部を示す。明瞭にするために、媒体通路を開放し、且つ、媒体加熱のスイッチを入れるためのタッチパネル６を介して作動可能なトリップレバーは、温度調整の電子部品と同様に、図解しない。空気及び水の２つの媒体通路１０及び１１は、グリップ体２内を長手方向に延びる。両方の媒体通路１０及び１１は、媒体継ぎ手３と後端で接続される。空気の媒体通路１０の前領域に、加熱要素１２が位置決めされ、該加熱要素を用いて媒体通路１０を通じて流れる空気が暖められる。加熱要素は、例えば、空気が加熱カートリッジ１２を通って流れると加熱されるように、媒体通路１０を延長する従来の加熱カートリッジでも良い。同じように、水の媒体通路１１用の対応する加熱要素も備えられる。

　温度調整を可能にするために、加熱要素１２を通って流れた後の空気温度を測定する温度センサ１３が、空気の媒体通路１０の前端に配置される。温度センサ１３のこの配置は、一方で測定が加熱要素１２にごく近接して行われ、且つ、このように加熱要素１２の意図しない焼損が回避されるので、有利である。他方で、回避できない、ノズル５への経路の最終範囲に沿った媒体の冷却が、無視できるほど小さいままであるように、センサ１３が媒体の吐出点にごく近接して位置決めされる。水の媒体通路１１用の第２温度センサは、グリップ体の反対側に同じようにして配置される。

　本発明に基づく媒体加熱電子部品は、長手の基礎回路基板１４上に配置され、以下でより詳細に説明する。この点について、図３は、本発明による媒体加熱装置の主要部品を再度示す。これにより、２つのトリップレバーの一方１５も図解され、それは、ハンドピース外部の対応する作動要素の作動で、一方が対応する媒体通路のバルブを開放するためのもので、且つ、他方はこの媒体の加熱を始動させるために押し下げられるものである。加熱の作動は、基礎回路基板１４上に位置決めされる接点（図示せず）を押す、レバーから内部へ突き出ている突出部によって行われる。

　基礎回路基板１４は、射出成形回路キャリア、いわゆる３Ｄ−ＭＩＤ（成形相互接続装置）である。かかる回路キャリアは、機械的及び電子的の両方の機能を単一要素内で組み合わせ、且つ、対応して全体的な装置の寸法をできるだけ小さく保つ可能性を提供する。これを通じて、ハンドピース内に完全な加熱装置を装着することが可能になる。図４（ａ）及び４（ｂ）の基礎回路基板１４の異なる図から、底面に、確実な付着が可能になるように、管形状の加熱要素のガイド１８が備えられることが理解され得る。前端に、管状の接続部品１６が更に位置決めされ、これに加熱要素の出力が接続される。これらの接続部品１６の範囲において、温度センサも位置決めされ、該温度センサを用いて加熱要素によって放出される媒体の温度が決定される。

　基礎回路基板１４の後領域において、一方で、２つの接点１９及び２０が設置され、これに対応するトリップレバーを引き下げると、関連した媒体加熱を始動させる。更に、上側及び下側に、一般的に参照符号２１及び２２によって指し示される更なる加熱電子部品、特に加熱要素１２を操作するための、下記に説明する２つの電力トライアック２１、２２が設置される。種々の部品及び接点の間の電気接続は、基礎回路基板１４の上側及び下側を延び、回路基板１４を通る導体通路を介して確立される。

　図５は、本発明による加熱装置の特に好ましい応用例を示す。加熱の無視できない電力損失を最低限にするために、水加熱用の電力トライアック２２ａで生じる損失熱は、加熱する水に直接戻される。戻しは、水路１１に接続される熱交換要素２３を用いて行われる。これを通じて一方で、媒体加熱のエネルギー使用は最適化され、他方で、電力トライアック２２ａからの熱除去は、改良され、且つ、それによりハンドピースの不要な加熱が妨げられる。この熱の戻しは、好ましくは水加熱のみに設けられる。

　損失熱の戻しに対して、図６（ａ）から６（ｃ）の断面図を参照して、以下に説明する種々の応用例が考えられる。

　図６（ａ）による第１の応用例により、基礎回路基板１４は、熱交換要素２３が、その位置に固定され、且つ、熱交換表面が、熱交換要素２３及び電力トライアック２２ａの間に形成されるように形作られる。熱交換要素２３及び電力トライアック２２ａの支持面、並びにそれらの間に位置する基礎回路基板１４の領域に、メタライズ層２４が備えられる。導体トラックと同じように形成されるこの層２４は、熱接続を確実に行い、且つ、このようにして電力トライアック２２ａから熱交換要素２３への放熱を確実に行う。この第１の応用例は、特に簡易な構造によって際立っている。

　図６（ｂ）による第２の応用例により、熱輸送手段として追加の冷却体２５が備えられ、電力トライアック２２ａ及び熱交換要素２３の間の熱交換表面が、できるだけ大きく形成されるように形作られる。冷却体２５は、一方の基礎回路基板１４と、他方の電力トライアック２２ａ並びに熱交換要素２３との間に置かれ、且つ、図６（ａ）に図解する応用例と比較して、改良された熱伝導を可能にする。

　最後に図６（ｃ）による第３の応用例により、熱交換要素２３は、一体に形成され、且つ、電力トライアック２２ａが、直接これに設置され得るように構成される。この第３の応用例は、更に改良された熱伝達を可能にする。最後に、３つの応用例全ての熱的な結合は、電力トライアック２２ａ及び熱交換要素２３の支持面の領域で、熱伝導ペーストが追加して塗られることにおいて更に改良され得る。

　図７のブロック回路図により、本発明に基づく加熱装置の機能方法を、以下に説明する。それにより、制御及び加熱用に、好ましくは２４ボルトＡＣの単一の供給電圧のみが必要とされ、それに対して調整ユニット及び加熱要素の両方である加熱装置の全ての部品が接続される。

　図７のブロック図は、加熱装置の作動を全体として担う制御部品３０、並びに空気及び水の２つの加熱及び調整回路を示す。それにより両方の加熱回路は、第一にスイッチ３２又は４２を備え、これらは、ハンドピースの上側の対応する作動要素の作動する際及び媒体バルブが開放する際に、トリップレバーを介して閉じられ、且つ、それにより対応する媒体加熱のスイッチが入る。空気及び水の加熱要素３１及び４１は、各々電力トライアック３６又は４６を介して操作され、該電力トライアックを介して２つの加熱要素３１、４１用の電力が設定される。電力トライアック３６又は４６の制御は、いずれの場合にも、ゼロ交差でスイッチを切り替えるオプトトライアック３５又は４５によって行われ、障害抑制が可能になる。オプトトライアック３５又は４５の制御は、制御回路３３又は４３により行われ、これらは必要な加熱電力に従ってトランジスタ３７又は４７を制御し、その出力にオプトトライアック３５又は４５が接続される。

　調整回路３３及び４３は、いずれの場合にも、対応する温度センサ３４又は４４と接続され、且つ、センサ信号に従ってそれぞれのトランジスタ３７及び４７の制御信号を発生させる。これらの制御信号を用いて２つの電力トライアック３６及び４６は、このようにして媒体の所望の温度達成に必要な電力で操作される。

　空気の媒体加熱は、水の媒体加熱と比較して、トランジスタ３７のベース端子と接続され、且つ、それをスイッチ３２の出力と接続するＲＣ部材３８も追加して有する。スイッチ３２を閉じると、即ち、空気の媒体加熱のスイッチを入れると、ＲＣ部材３８は、調整回路３３の出力信号が、短期間抑制され、且つ、トランジスタ３７は、加熱要素３１が、短期間最大加熱電力で操作されるように制御されるという効果を有する。これを通じて、媒体通路を開放すると、空気が所望の温度に速く加熱されることが達成される。ＲＣ部材のコンデンサが、スイッチ３２の開いた後に、幾らかの遅延を伴って再度放電するので、加熱を調整するこの抑制時間は、スイッチのスイッチを入れる間隔に依存するようになり得る。好ましくは空気加熱温度調整の抑制期間は、約１秒である。

　加熱の更なる特殊な特徴は、水媒体加熱用のスイッチ４２を閉じると、追加のトランジスタ３９が、空気媒体加熱のスイッチを完全に切るように制御されることからなる。このことは、空気及び水のスイッチが、スプレー操作でスプレーハンドピースを操作するために同時に閉じられる場合に、水の加熱が専ら作動し、且つ、対応して空気の追加加熱用のエネルギーが節約されるという結果をもたらす。スプレーの温度は、水の高い熱係数のため、いずれにせよ水の温度により主として決定されるので、空気加熱の省略は、実質的な温度変更を結果としてもたらさず、媒体加熱のエネルギー消費を減少させる。

本発明による装置が利用されるべき歯科用スプレーハンドピースを側面図で示す。 歯科用スプレーハンドピースを部分断面図で示す。 本発明による加熱装置の主要要素を斜視図で示す。 （ａ）（ｂ）は、加熱装置の主要要素を支持する回路基板の様々な図を示す。 好ましい代表的実施の形態の回路基板の底面を示す。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、図５に図解する代表的実施の形態の種々の応用例を断面図で示す。 本発明による加熱装置のブロック回路図を示す。

符号の説明

　１　歯科用ハンドピース
　２　グリップ体
　３　媒体継ぎ手
　４　湾曲ノズル体
　５　放出ノズル
　６　タッチパネル
　１０　媒体通路
　１１　媒体通路
　１２　加熱要素
　１３　温度センサ
　１４　回路基板
　２２ａ　電力トライアック
　２３　熱交換要素
　２３ａ　電力トライアック
　２５　冷却体
　３１　加熱要素
　３２　スイッチ
　３３　調整回路
　３４　温度センサ
　３５　オプトトライアック
　３６　電力トライアック
　３７　トランジスタ
　３８　ＲＣ部材
　４１　第２加熱要素
　４２　第２スイッチ
　４３　第２調整回路
　４４　第２温度センサ
　４５　オプトトライアック
　４６　電力トライアック
　４７　トランジスタ

Claims (18)

1. 　ａ）スイッチ（３２）を介して開放され得る少なくとも１つの媒体通路（１０）、
   　ｂ）媒体通路（１０）と関連する加熱要素（１２、３１）、
   　ｃ）媒体の温度を検出する温度センサ（１３、３４）、及び
   　ｄ）温度センサ（１３、３４）と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素（１２、３１）を制御する調整回路（３３）を有する
   　歯科用ハンドピース（１）におけるの媒体の調整加熱装置であって、
   　加熱要素（１２、３１）は、スイッチ（３２）の作動後、調整回路（３３）の出力信号とは無関係な所定の加熱電力で、短期間操作されることを特徴とする装置。
2. 　調整の抑制時間は、スイッチ（３２）のスイッチを入れる間隔に依存することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 　装置は、第２スイッチ（４２）によって開放され得る更なる媒体通路（１１）を有し、この更なる媒体通路には、第２加熱要素（４１）、第２温度センサ（４４）及び第２調整回路（４３）が関連され、第２調整回路（４３）は、原則的に第２温度センサのセンサ信号に従って第２加熱要素（４１）を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 　第１媒体通路（１０）が、空気送出に備えられ、且つ、第２媒体通路（１１）が、水送出に備えられ、２つのスイッチ（３２、４２）を同時に作動すると、空気媒体通路（１０）用の加熱要素（３１）のスイッチが切られることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 　スイッチ（３２）を介して開放され得る空気の媒体通路（１０）及び更なるスイッチ（４２）を介して開放され得る水の媒体通路（１１）を有し、
   　いずれの場合にも各媒体通路（１０、１１）と、加熱要素（１２、３１；４１）、媒体の温度を検出する温度センサ（１３、３４；４４）及び対応する温度センサ（１３、３４）と接続される調整回路（３３；４３）とが関連され、且つ、センサ信号に従ってそれぞれの加熱要素（１２、３１）を制御する調整回路（３３；４３）を有する
   　歯科用ハンドピース（１）における媒体の調整加熱装置であって、
   　２つのスイッチ（３２、４２）を同時に作動すると、空気媒体通路（１０）の加熱要素（３１）のスイッチが切られることを特徴とする装置。
6. 　第１スイッチ（３２）の作動後、空気媒体通路（１０）用の関連する加熱要素（１２、３１）は、関連する調整回路（３３）の出力信号と無関係な所定の加熱電力で、短期間操作されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 　空気媒体通路（１０）用の加熱要素（１２、３１）を調整する抑制時間は、スイッチ（３２）のスイッチを入れる間隔に依存することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 　１つの調整回路（３３）又は複数の調整回路（３３、４３）は、トランジスタ（３７、４７）を介してゼロ交差でスイッチを切り替えるオプトトライアック（３５、４５）を制御し、このオプトトライアックは、関係する加熱要素（１２、３１、４１）の加熱電流用の電力トライアック（３６、４６）のスイッチを切り替えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 　空気媒体加熱用の第１スイッチ（３２）の作動後に、調整回路（３３）の出力信号を短期間抑制するＲＣ部材（３８）が、空気加熱用トランジスタ（３７）のベース端子に接続されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 　１つ又は複数の温度センサ（３４、４４）は、関連する媒体通路（１０、１１）内に直接配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 　水加熱用の電力トライアック（２３ａ、４６）で生じる損失熱を戻すために、熱的に結合される熱交換要素（２３）が、水の媒体通路（１１）に備えられることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の装置。
12. 　水加熱用の電力トライアック（２２ａ、４６）及び熱交換要素（２３）は、共通の回路基板（１４）上に配置され、且つ、メタライズ層を介して互いに接続されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 　水加熱用の電力トライアック（２２ａ、４６）及び熱交換要素（２３）は、共通の冷却体（２５）上に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
14. 　熱交換要素（２３）は、水加熱用の電力トライアック（２２ａ、４６）の支持面を形成することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. 　水加熱用の電力トライアック（２２ａ、４６）及び熱交換要素（２３）の支持面の領域において、熱伝導ペーストが追加して塗られることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 　ａ）スイッチ（３２）を介して開放され得る少なくとも１つの媒体通路（１０）、
    　ｂ）媒体通路（１０）と関連する加熱要素（１２、３１）、
    　ｃ）媒体の温度を検出する温度センサ（１３、３４）、及び
    　ｄ）温度センサ（１３、３４）と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素（１２、３１）を制御する調整回路（３３）
    　を有する歯科用ハンドピース（１）におけるの媒体の調整加熱装置であって、
    　調整回路（３３）の電子部品（２２ａ、４６）で生じる損失熱を戻すために、熱的に結合される媒体通路（１１）内に熱交換要素（２３）が備えられることを特徴とする装置。
17. 　請求項１から１６のいずれかに記載の媒体の調整加熱装置を備えることを特徴とする空気及び／又は水を送出する歯科用スプレーハンドピース。
18. 　１つ又は複数の温度センサ及び加熱装置の更なる電子部品は、ハンドピース内に完全に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の歯科用スプレーハンドピース。
    

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