JP4489886B2 - 歯科用自動注射器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯科用自動注射器に係り、特に小型・軽量化を図って操作性を向上する歯科用自動注射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、病院等で、医師が患者を治療する場合に、例えば、歯科医が麻酔の注射をして患者の歯を治療する場合に、歯科用の注射器を利用している。この注射器は、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、カートリッジの薬液を針から押し出すようにカートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けて構成されている。しかし、この歯科用の注射器の針は、上腕用の注射器の針とは異なり、非常に細い径のものである。
【０００３】
このため、歯科医には、麻酔の注射器を使用する場合に、大きな力が必要とされる。例えば、１分間に０．２５ｍｌ程度の薬液（麻酔薬）をゆっくり注入する場合に、ピストンを押す力は、１２ｋｇｆ以上を必要としている。よって、その注射の作業が、歯科医に多大な労力とストレスとを与えていた。また、歯科医が多大な労力とストレスの下で作業しているので、患者にとっても苦痛を伴うものであった。
【０００４】
この不具合を解消するために、歯科用の注射器として、電動モータやギヤ機構等を組み合わせた自動注射器が利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、歯科用の自動注射器にあっては、電動モータやギヤ機構等を組み合わせて構成されているので、全体的に重量が大きくなって医師に大きな負担を与えて、針先を微妙にコントロールすることが困難となり、よって、薬液を安定して注入することができなくなるとともに、歯科医にも、注射器を一定時間保持する必要があり、その負担がさらに大きくなり、且つ、患者に手動注射器の場合よりも大きな苦痛を与えてしまうという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、第１に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、電圧が印加されると伸縮する分極処理された３つ以上の圧電素子とこの圧電素子の一側面に設けられて弾性変形する一つの金属部材からなる基部材と前記圧電素子の他側面に設けられた電極とからなって前記圧電素子に交流電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、この駆動構成体の歪曲動作を直線的な動作に変換する駆動子の一側を前記基部材に設け、前記駆動子を前記基部材に押圧するように波形状に形成された弾性部材によって付勢されて前記駆動子の他側に接するとともに前記駆動子の動作によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させる移動部材を設け、この移動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【０００７】
第２に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、リング状で弾性変形する一つの金属部材からなる基部材とこの基部材の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する分極処理された複数の圧電素子とこの圧電素子に設けられた電極とからなって前記圧電素子に電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、前記圧電素子に交流電圧が印加されて前記駆動構成体が歪曲動作すると回転するリング状の回動部材を前記基部材に接して設け、この回動部材を前記基部材に押圧する弾性部材を設け、前記回動部材には継手機構を介して回転シャフトを連結して設け、この回転シャフトの回転によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させるロッドを設け、前記回動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は、薬液を注入するための動力源として圧電素子を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させ、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げてしまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【０００９】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜１１は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は歯科医が使用する麻酔用の自動注射器である。この自動注射器２は、本体ケース４とカートリッジカバー６と針ホルダ８とエンドケース１０とを備えている。
【００１０】
本体ケース４は、円筒形状に形成され、先端側で径方向内側に指向して本体側挿通孔１２を形成する本体側段差壁部１４と、この本体側段差壁部１４の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面に本体先端側ねじ部１６が形成された本体先端側連結部１８とを有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部２０が形成された本体後端側連結部２２とこの本体後端側連結部２２の内側で係止片用保持溝２４とを有する。この係止片用保持溝２４には、径方向内側に指向する係止片２６が保持される。
【００１１】
カートリッジカバー６は、後端側で本体先端側連結部１８の本体先端側ねじ部１６に螺着するカバー後端側ねじ部２８が内周面に形成されて拡張した空間３０を形成したカバー後端側連結部３２と、先端側で径方向内側に指向してカバー側針挿通孔３４を形成するカバー側段差壁部３６と、このカバー側段差壁部３６の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部３８が形成されたカバー先端側連結部４０とを有する。
【００１２】
針ホルダ８は、カバー先端側連結部４０のカバー先端側ねじ部３８に螺着するホルダ側ねじ部４２が形成されたホルダ側連結部４４と、シール部材用穴４６と、ホルダ側針挿通孔４８が形成された針保持部５０とを有する。シール部材用穴４６には、カバー先端側連結部３８とのシールを果たすシール部材５２が収容して設けられている。このシール部材５２には、シール側針挿通孔５４が形成されている。
【００１３】
エンドケース１０は、本体後端側連結部２２の本体後端側ねじ部２０に螺着するように外周面にエンド側ねじ部５６が形成されたエンド側連結部５８と、内側にコード収容用穴６０とコード用挿通孔６２とを有する。
【００１４】
カートリッジカバー６内には、薬液が封入されたカートリッジ６４が収容される。このカートリッジ６４は、シリンジ部６６と、このシリンジ部６６の先端側の密封部材６８とを有している。シリンジ部６６の後端側には、シリンジ部６６内で摺動可能なピストン７０が設けられている。このピストン７０には、外周面のリング溝７２にシリンジ部６６の内周面に接してシールをするＯリング７４が取り付けられている。
【００１５】
カバー側針挿通孔３４とホルダ側針挿通孔４８とシール側針挿通孔５４とには、針７６が挿通されている。この針７６の後端側は、シリンダ部６６内に突出するように密封部材６８に突き刺されている。
【００１６】
本体ケース４内には、図１に示す如く、複数の、例えば、４つの第１〜４駆動構成体７８−１〜７８−４と、これら第１〜４駆動構成体７８−１〜７８−４に対応した第１〜４駆動子８０−１〜８０−４と、これら第１〜４駆動子８０−１〜８０−４に接する移動部材８２と、この移動部材８２を押圧する弾性部材であるばね材８４とが設けられる。
【００１７】
駆動構成体７８は、図６に示す如く、電圧が印加されると伸縮する少なくとも一つの圧電素子８６とこの圧電素子８６の一側面に設けられた基部材８８と圧電素子８６の他側面に設けられた電極９０とからなり、圧電素子８６に電圧としての交流電圧が印加されると、つまり、圧電素子８６に印加する電圧のタイミングを制御すると、図７、８に示す如く、歪曲動作して移動部材８２を前後移動させるものである。
【００１８】
図２（ａ）に示す如く、圧電素子８６は、分極処理されたものであり、例えば、３つの第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃからなり、交流電圧が印加されると、連続的に伸縮するものである。基部材８８は、弾性変形する一つの金属部材で、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに対応した第１〜３基部材８８Ａ〜８８Ｃからなり、この材質として、例えば、アルミニウムや銅等の金属であるが、耐摩耗性と振動の温度特性の点で燐青銅がステータの弾性体の素材として適している。この燐青銅は、スズ青銅に少量のリンを添加した合金であり、Ｃｕ９２、Ｓｎ８％に約０．２％のリンを加えたものとして、代表的なものにばね材料がある。電極９０は、第１〜３基部材８８Ａ〜８８Ｃに対応した第１〜３電極９０Ａ〜９０Ｃからなる。
【００１９】
駆動子８０は、駆動構成体７８の歪曲動作を直線的な動作に変換するものであり、一側が中央の第２基部材８８Ｂの外面の略中央部位に設けられている。
【００２０】
移動部材８２は、耐摩耗性を有する部材からなり、駆動子８０を第２基部材８８Ｂに押圧するようにばね材８４によって付勢されて駆動子８０の他側に接するとともに、駆動子８０の動作によって直線的に移動してピストン７０を押圧移動させるものである。この移動部材８２は、図３に示す如く、中実状の部材からなり、駆動子８０の他側を接しさせる平面部８２Ａを有している。
【００２１】
ばね材８４は、波形状に形成され、先端側が本体側段差壁部１４に接するとともに他端側が係止片２６に係止して保持され、移動部材８２を駆動子８０に押圧するように、ケース本体４の内面と移動部材８２の外周面とに接している。
【００２２】
第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃには、交流電圧を供給する電圧印加回路９２（図４、５参照）が各リード線９４によって連絡して設けられている。このリード線９４は、コード収容用穴６０とコード用挿通孔６２とに挿通して設けられている。
【００２３】
この第１実施例における動作原理について説明すると、図９に示す如く、定在波の特定点（Ｕｘ≠０、Ｕｚ≠０）を利用し、同位相駆動としての超音波モータの形成が可能となるものである。そして、駆動子８０を設けることで、その駆動子８０の特定の位置でのみ、駆動子８０を移動部材８２に接触させるようにすることで、移動部材８２を一方向に動かすことが可能となるものである。ここで、定在波の特定点（Ｕｘ≠０、Ｕｚ≠０）とは、節（動かない点）でない点である。また、図１０に示す如く、たわみ振動を用いた定在波形モータにおいては、直線のたわみ振動を示し、一つの振動モードの定在波では、一般に、表面の粒子が直線運動するものである。しかしながら、定在波の腹と節とを確定し（図１０の（ａ）で示す）、また、突起の位置を決定し（図１０の（ｂ）で示す）、そして、この突起の位置を腹と節との間に設けると、互いに向き合っていた駆動力の方向が一方向となるものである。このとき、この突起の位置を選んで物体に駆動子を設けると、この駆動子が、図１１に示すような運動をするものである。つまり、この図１１においては、駆動子Ａの場合に、この駆動子Ａが中線（支持体）よりも上方に存在し、また、駆動子Ｃの場合には、この駆動子Ｃが中線よりも下方に存在する。そして、突起の運動の力の大きさを、縦の成分と横の成分とに分けてみると、横の成分が物体を移動させる力となるものである。実際、その駆動子の運動は目に見えないが、この物体で最大の駆動力を取り出せるところまで繰り返し運動し、つまり、例えば、１秒間に３８，０００回（超音波振動）位の繰り返し運動をさせると、目で見てわかる速さでその駆動子を移動させることができるものである。
【００２４】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２５】
電圧印加回路９２から各駆動構成体７８の各第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｂに交流電圧を印加すると、駆動構成体７８の基部材８８に定在波が発生し、このとき、この定在波だけでは上下動を繰り返すだけで、波形が進行しないが（図４参照）、移動部材８２の平面部８２Ａに接している駆動子８０が超音波振動を直線的な動作に変換するとともに、移動部材８２がばね材８４で駆動子８０に一定の圧力で押圧されていることから、図２の（ｂ）に示す如く、移動部材８２が先端側に移動し（図５参照）、これにより、ピストン７０が先端側に押圧移動され、薬液が針７６の先端から出る。
【００２６】
つまり、図２に示す如く、駆動子８０の位置が腹と節の左側との間に存在するときは、移動部材８２が左方向に移動し（図２の（ｂ）で示す）、一方、駆動子８０が腹と節の右側との間に存在するときは、移動部材８２が右方向に移動する（図２の（ｃ）で示す）。しかしながら、駆動子８０は、基部材８８に固定されているので、波のピークの位置をずらす必要がある。この波のピークをずらすには、１つの駆動子８０に対して３つ以上の圧電素子８６、この第１実施例においては、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃを設ける必要があり、駆動子８０の位置がこれら第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃ中の中央の第２圧電素子８６Ｂの略中央部位に設置される（図２の（ａ）で示す）。このとき、電極９０として、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに電圧をかけるために、この第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに対応する第１〜３電極９０Ａ〜９０Ｃを設ける。この電極９０に電圧を印加すると、駆動構成体７８は、図２（ｂ）に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体７８の中央の駆動子８０よりも右側に位置し、駆動子８０が腹と節の左側に位置し、移動部材８２が左方向に移動する。一方、電極９０に電圧を逆に印加すると、駆動構成体７８は、図２（ｃ）に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体７８の中央の駆動子８０よりも左側に位置し、駆動子８０が腹と節の右側に位置し、移動部材８２が右方向に移動して元に戻る。
【００２７】
この結果、薬液を注入するための動力源として圧電素子８６を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、従って、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させて、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げていまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【００２８】
また、自動注射器２は、本体ケース４とカートリッジカバー６と針ホルダ８とエンドケース１０とエンドプレート１２とがねじ結合によって連結されるので、分解・組立を容易とし、カートリッジ６４の入れ替えを容易とし、また、保守点検を容易にすることができる。
【００２９】
図１２〜１５は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００３０】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図１２、１３において、１０２は自動注射器である。この自動注射器１０２は、本体ケース１０４とカートリッジカバー１０６と針ホルダ１０８とエンドケース１１０とエンドプレート１１２とを備えている。
【００３１】
本体ケース１０４は、円筒形状に形成され、先端側で外周面に本体先端側ねじ部１１４が形成され且つ内周面にロッドガイド取付用溝１１６が形成された本体先端側連結部１１８を有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部１２０が形成された本体後端側連結部１２２を有する。ロッドガイド取付用溝１１６には、ロッド側挿通孔１２４を形成したロッドガイド１２６が取り付けられている。
【００３２】
カートリッジカバー１０６は、後端側で本体先端側連結部１１８の本体先端側ねじ部１１４に螺着するカバー後端側ねじ部１２８が外周面に形成されて拡張した空間１３０を形成するカバー後端側連結部１３２と、先端側で径方向内側に指向したカバー側段差壁部１３４と、このカバー側段差壁部１３４の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部１３６が形成されたカバー先端側連結部１３８と、このカバー先端側連結部１３８に形成されたカバー側針挿通孔１４０とを有する。
【００３３】
針ホルダ１０８は、カバー先端側連結部１３８のカバー先端側ねじ部１３６に螺着するホルダ側ねじ部１４２が形成されたホルダ側連結部１４４と、シール部材用穴１４６と、ホルダ側針挿通孔１４８が形成された針保持部１５０とを有する。シール部材用穴１４６には、シール部材１５２が収容して設けられている。シール部材１５２には、シール側針挿通孔１５４が形成されている。
【００３４】
エンドケース１１０は、先端側で本体後端側連結部１２２の本体後端側ねじ部１２０に螺着するように外周面にエンド側ねじ部１５６が形成されたエンド側連結部１５８と、後端側でエンド側段差壁部１６０によって拡張して形成された構成体収容壁部１６２とを有する。このエンド側段差壁部１６０と構成体収容壁部１６２との内面には、ハウジング用挿通孔１６４を形成して後端側に開放したハウジング１６６が接して設けられている。
【００３５】
エンドプレート１１２は、平坦状に形成され、構成体収容壁部１６２の端面に取付具（図示せず）取り付けられるものである。
【００３６】
カートリッジカバー１０６内には、薬液が封入されたカートリッジ１６８が収容される。このカートリッジ１６８は、シリンジ部１７０と、このシリンジ部１７０の先端側の密封部材１７２とを有している。シリンジ部１７２の後端側には、シリンジ部１７０内で摺動可能なピストン１７４が設けられている。このピストン１７４には、外周面のリング溝１７６にシリンジ部１７２の内周面に接してシールをするＯリング１７８が取り付けられている。
【００３７】
カバー側針挿通孔１４０とホルダ側針挿通孔１４８とシール側針挿通孔１５４とには、針１８０が挿通されている。この針１８０の後端側は、シリンジ部１７０内に突出するように密封部材１７２に突き刺されている。
【００３８】
エンドケース１１０内には、駆動構成体１８２と移動部材１８４と弾性部材であるばね材１８６とが設けられる。
【００３９】
駆動構成体１８２は、リング状の基部材１８８と、この基部材１８８の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する少なくとも一の圧電素子１９０と、この圧電素子１９０に設けられた電極１９２とからなって圧電素子１９０に電圧が印加されると、つまり、圧電素子１９０に印加する電圧のタイミングを制御すると、歪曲動作するものである。基部材１８８は、リング状で、弾性体で、中央部位１９４と周縁部位１９６とからなり、中央部位１９４に形成した基部材側取付孔１９８とエンドプレート１１２に形成したプレート側取付孔２００とに取付ボルト等の取付具（図示せず）でエンドプレート１１２に取り付けられるものである。圧電素子１９０は、例えば、圧電セラミックスからなり、基部材１８８の後面側の周縁部位１９６に円周方向等間隔に複数設けられる。電極１９２は、圧電素子１９０の後面に設けられる。各圧電素子１９０には、リード線２０２が接続されている。このリード線２０２は、エンドプレート１１２に形成したリード線用孔２０４から外部に導かれ、電圧印加回路（図示せず）に連絡している。
【００４０】
回動部材１８４は、基部材１８８に対応してリング状に形成され、基部材１８８の周縁部位１９６の先端側に接して設けられ、圧電素子１９０に電圧が印加されて駆動構成体１８２が歪曲動作すると回転するものである。この回動部材１８４には、中央部位でハウジング１６６のハウジング用挿通孔１６４に挿通してエンドケース１１０内に突出する移動側軸２０６が設けられている。
【００４１】
回動部材１８４とハウジング１６６との間には、皿バネ形状で、回動部材１８４を基部材１８８側に押圧するばね材１８６が移動側軸２０６に嵌装して設けられている。ハウジング１６６は、このハウジング１６６に形成したハウジング側取付孔２０８とエンドプレート１１２に形成したプレート側固定孔２１０とに挿通する取付ボルト等の取付具（図示せず）によってエンドプレート１１２に固定される。
【００４２】
エンドケース１１０内には、移動側軸２０６の先端に連絡する継手機構２１２が設けられる。この継手機構２１２は、移動側軸２０６の先端に連絡する第１カップリング２１４とこの第１カップリング２１４に係合した第２カップリング２１６とからなる。
【００４３】
この第２カップリング２１６には、回転シャフト２１８が連結される。この回転シャフト２１８は、後端側にナット用ねじ部２２０と、このナット用ねじ部２２０よりも先端側にフランジ部２２２と、このフランジ部２２２よりも先端側に長いシャフトねじ部２２４とが形成されている。ナット用ねじ部２２０とフランジ部２２２との間には、第１、第２軸受２２６、２２８が並設されている。この第１、第２軸受２２６、２２８は、外周面が本体ケース１０４の内周面に形成した軸受用溝２３０に保持されている。また、第１軸受２２６の端面は、ナット用ねじ部２２０に螺着した内側固定ナット２３２と本体ケース１０４の内周面に形成された本体後端側ねじ部１２０に螺着した外側固定ナット２３４によって保持されている。
【００４４】
回転シャフト２１８のシャフトねじ部２２４には、ロッドナット２３６が螺着して設けられている。また、このロッドナット２３６には、円筒形状のロッド２３８が連結される。このロッド２３８は、ロッドナット２３６の外周面に接するロッド拡張部２４０とシャフトねじ部２２４に遊嵌するロッド連結部２４２とを有している。ロッドナット２３６とロッド拡張部２４０とには、外方から径方向に指向したスライドピン２４４によって一体的に連結されている。スライドピン２４４は、本体ケース１０４に軸方向に所定長さで形成したピン用長穴２４６内で移動可能に設けられている。
【００４５】
ロッド連結部２４２の先端側の内周面に形成したロッド側ねじ部２４８には、ピストン１７４の後端側に形成したピストン側ねじ部２５０が螺着して設けられている。
【００４６】
この第２実施例における動作原理について説明すると、図１４に示す如く、リング型進行波モータにおいて、リングの一部を示し、圧電素子を利用し、２個の振動源を所定の間隔で配置し、一方の振動源をＡとし、Ｃｓｉｎωｔの振動を電圧によって発生させ、他方の振動源をＢとし、Ｃｃｏｓωｔの振動を電圧によって発生させる。ここで、Ｃは振動の振幅であり、ωは角周波数である。よって、この第２実施例においては、ばね材１８６によって回動部材１８４に圧力をかけると、進行波の波頭と接触する部分で、回動部材１８４が楕円運動による接線力を受けて一方向に動くものである。また、図１５に示す如く、２枚のリングが重なり合っており、一方のリングには進行波が走っており、他方のリングが強い圧力で押さえられている。進行波が走っているリングの表面の各点は、振幅が数ミクロンの楕円運動をしている。他方のリングの表面は、波動の頭と接触しているので、楕円運動に引きずられて回転する。ここで、進行波を一方向にだけ伝播させるためには、２つの振動源Ａ、Ｂが必要である。また、回動部材１８４を元に戻す場合には、逆転させればよいが、このためには、振動源Ａあるいは振動源Ｂの圧電素子にかける電圧の位相を反転させればよく、つまり、図１４において、振動源Ｂの圧電素子の電圧操作をするときには、振動源Ｂに、−Ｃｃｏｓωｔの振動を発生させればよいものである。
【００４７】
この第２実施例の構成によれば、圧電素子１９０に交流電圧が印加されると、駆動構成体１８２の歪曲動作によって回動部材１８４が回転し、この回動部材１８４の回転で継手機構２１２を介して回転シャフト１１８が回転し、この回転シャフト１１８の回転によってロッドナット２３６を介してロッド２３８が直進的に移動し、よって、ピストン１７４を押圧移動して針１８０の針先から薬液を出す。
【００４８】
この結果、上述の第１実施例と同一の効果を奏するとともに、回動部材１８４の回転運動をロッド２３８に直進運動に変えてピストン１７４を押圧移動させるので、さらに小型化を図り、また、動作の精度を良くして、薬液の突出精度を向上することができる。
【００４９】
なお、この発明は、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
【００５０】
例えば、この自動注射器を、医療用としてではなく、例えば、流体の吐出装置として利用することも可能である。
【００５１】
また、この発明の自動注射器を、２液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料の射出する治療用器具や、１液型の歯科用材料の射出する治療用器具として、利用することができるものである。２液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料としては、例えば、付加重合型シリコーン印象材等があり、また、１液型の歯科用材料としては、義歯床の機能辺縁封鎖材等がある。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、小型・軽量化を図って操作性を向上し、医師の負担を軽減し、針先を微妙なコントロールを可能とし、患者の苦痛も軽減させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動注射器の断面図である。
【図２】 （ａ）は動作前を説明する図である。
（ｂ）は動作中を説明する図である。
（ｃ）は戻り中を説明する図である。
【図３】 移動部材の拡大断面図である。
【図４】 駆動構成体の歪曲動作状態の断面図である。
【図５】 駆動構成体の歪曲動作による移動部材の移動状態の断面図である。
【図６】 駆動構成体の構成図である。
【図７】 駆動構成体の一側へ曲がった状態の断面図である。
【図８】 駆動構成体の他側へ曲がった状態の断面図である。
【図９】 第１実施例の動作原理の説明において定在波の特定点を説明する図である。
【図１０】 第１実施例の動作原理の説明において定在波型モータの動きを説明する図である。
【図１１】 第１実施例の動作原理の説明において移動部材及び駆動子の動きを説明する図である。
【図１２】 第２実施例における自動注射器の断面図である。
【図１３】 第２実施例における自動注射器の各部品の概略構成図である。
【図１４】 第２実施例の動作原理の説明において進行波型モータの動きを説明する図である。
【図１５】 第２実施例の動作原理の説明においてリング型進行波モータの動きを説明する図である。
【符号の説明】
２ 自動注射器
４ 本体ケース
６４ カートリッジ
７０ ピストン
７８ 駆動構成体
８０ 駆動子
８２ 移動部材
８４ ばね材
８６ 圧電素子
８８ 基部材
９０ 電極
９２ 電圧印加回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯科用自動注射器に係り、特に小型・軽量化を図って操作性を向上する歯科用自動注射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、病院等で、医師が患者を治療する場合に、例えば、歯科医が麻酔の注射をして患者の歯を治療する場合に、歯科用の注射器を利用している。この注射器は、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、カートリッジの薬液を針から押し出すようにカートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けて構成されている。しかし、この歯科用の注射器の針は、上腕用の注射器の針とは異なり、非常に細い径のものである。
【０００３】
このため、歯科医には、麻酔の注射器を使用する場合に、大きな力が必要とされる。例えば、１分間に０．２５ｍｌ程度の薬液（麻酔薬）をゆっくり注入する場合に、ピストンを押す力は、１２ｋｇｆ以上を必要としている。よって、その注射の作業が、歯科医に多大な労力とストレスとを与えていた。また、歯科医が多大な労力とストレスの下で作業しているので、患者にとっても苦痛を伴うものであった。
【０００４】
この不具合を解消するために、歯科用の注射器として、電動モータやギヤ機構等を組み合わせた自動注射器が利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、歯科用の自動注射器にあっては、電動モータやギヤ機構等を組み合わせて構成されているので、全体的に重量が大きくなって医師に大きな負担を与えて、針先を微妙にコントロールすることが困難となり、よって、薬液を安定して注入することができなくなるとともに、歯科医にも、注射器を一定時間保持する必要があり、その負担がさらに大きくなり、且つ、患者に手動注射器の場合よりも大きな苦痛を与えてしまうという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、第１に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、電圧が印加されると伸縮する分極処理された３つ以上の圧電素子とこの圧電素子の一側面に設けられて弾性変形する一つの金属部材からなる基部材と前記圧電素子の他側面に設けられた電極とからなって前記圧電素子に交流電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、この駆動構成体の歪曲動作を直線的な動作に変換する駆動子の一側を前記基部材に設け、前記駆動子を前記基部材に押圧するように波形状に形成された弾性部材によって付勢されて前記駆動子の他側に接するとともに前記駆動子の動作によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させる移動部材を設け、この移動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【０００７】
第２に、薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、リング状で弾性変形する一つの金属部材からなる基部材とこの基部材の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する分極処理された複数の圧電素子とこの圧電素子に設けられた電極とからなって前記圧電素子に電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、前記圧電素子に交流電圧が印加されて前記駆動構成体が歪曲動作すると回転するリング状の回動部材を前記基部材に接して設け、この回動部材を前記基部材に押圧する弾性部材を設け、前記回動部材には継手機構を介して回転シャフトを連結して設け、この回転シャフトの回転によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させるロッドを設け、前記回動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は、薬液を注入するための動力源として圧電素子を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させ、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げてしまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【０００９】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜１１は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は歯科医が使用する麻酔用の自動注射器である。この自動注射器２は、本体ケース４とカートリッジカバー６と針ホルダ８とエンドケース１０とを備えている。
【００１０】
本体ケース４は、円筒形状に形成され、先端側で径方向内側に指向して本体側挿通孔１２を形成する本体側段差壁部１４と、この本体側段差壁部１４の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面に本体先端側ねじ部１６が形成された本体先端側連結部１８とを有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部２０が形成された本体後端側連結部２２とこの本体後端側連結部２２の内側で係止片用保持溝２４とを有する。この係止片用保持溝２４には、径方向内側に指向する係止片２６が保持される。
【００１１】
カートリッジカバー６は、後端側で本体先端側連結部１８の本体先端側ねじ部１６に螺着するカバー後端側ねじ部２８が内周面に形成されて拡張した空間３０を形成したカバー後端側連結部３２と、先端側で径方向内側に指向してカバー側針挿通孔３４を形成するカバー側段差壁部３６と、このカバー側段差壁部３６の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部３８が形成されたカバー先端側連結部４０とを有する。
【００１２】
針ホルダ８は、カバー先端側連結部４０のカバー先端側ねじ部３８に螺着するホルダ側ねじ部４２が形成されたホルダ側連結部４４と、シール部材用穴４６と、ホルダ側針挿通孔４８が形成された針保持部５０とを有する。シール部材用穴４６には、カバー先端側連結部３８とのシールを果たすシール部材５２が収容して設けられている。このシール部材５２には、シール側針挿通孔５４が形成されている。
【００１３】
エンドケース１０は、本体後端側連結部２２の本体後端側ねじ部２０に螺着するように外周面にエンド側ねじ部５６が形成されたエンド側連結部５８と、内側にコード収容用穴６０とコード用挿通孔６２とを有する。
【００１４】
カートリッジカバー６内には、薬液が封入されたカートリッジ６４が収容される。このカートリッジ６４は、シリンジ部６６と、このシリンジ部６６の先端側の密封部材６８とを有している。シリンジ部６６の後端側には、シリンジ部６６内で摺動可能なピストン７０が設けられている。このピストン７０には、外周面のリング溝７２にシリンジ部６６の内周面に接してシールをするＯリング７４が取り付けられている。
【００１５】
カバー側針挿通孔３４とホルダ側針挿通孔４８とシール側針挿通孔５４とには、針７６が挿通されている。この針７６の後端側は、シリンダ部６６内に突出するように密封部材６８に突き刺されている。
【００１６】
本体ケース４内には、図１に示す如く、複数の、例えば、４つの第１〜４駆動構成体７８−１〜７８−４と、これら第１〜４駆動構成体７８−１〜７８−４に対応した第１〜４駆動子８０−１〜８０−４と、これら第１〜４駆動子８０−１〜８０−４に接する移動部材８２と、この移動部材８２を押圧する弾性部材であるばね材８４とが設けられる。
【００１７】
駆動構成体７８は、図６に示す如く、電圧が印加されると伸縮する少なくとも一つの圧電素子８６とこの圧電素子８６の一側面に設けられた基部材８８と圧電素子８６の他側面に設けられた電極９０とからなり、圧電素子８６に電圧としての交流電圧が印加されると、つまり、圧電素子８６に印加する電圧のタイミングを制御すると、図７、８に示す如く、歪曲動作して移動部材８２を前後移動させるものである。
【００１８】
図２（ａ）に示す如く、圧電素子８６は、分極処理されたものであり、例えば、３つの第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃからなり、交流電圧が印加されると、連続的に伸縮するものである。基部材８８は、弾性変形する一つの金属部材で、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに対応した第１〜３基部材８８Ａ〜８８Ｃからなり、この材質として、例えば、アルミニウムや銅等の金属であるが、耐摩耗性と振動の温度特性の点で燐青銅がステータの弾性体の素材として適している。この燐青銅は、スズ青銅に少量のリンを添加した合金であり、Ｃｕ９２、Ｓｎ８％に約０．２％のリンを加えたものとして、代表的なものにばね材料がある。電極９０は、第１〜３基部材８８Ａ〜８８Ｃに対応した第１〜３電極９０Ａ〜９０Ｃからなる。
【００１９】
駆動子８０は、駆動構成体７８の歪曲動作を直線的な動作に変換するものであり、一側が中央の第２基部材８８Ｂの外面の略中央部位に設けられている。
【００２０】
移動部材８２は、耐摩耗性を有する部材からなり、駆動子８０を第２基部材８８Ｂに押圧するようにばね材８４によって付勢されて駆動子８０の他側に接するとともに、駆動子８０の動作によって直線的に移動してピストン７０を押圧移動させるものである。この移動部材８２は、図３に示す如く、中実状の部材からなり、駆動子８０の他側を接しさせる平面部８２Ａを有している。
【００２１】
ばね材８４は、波形状に形成され、先端側が本体側段差壁部１４に接するとともに他端側が係止片２６に係止して保持され、移動部材８２を駆動子８０に押圧するように、ケース本体４の内面と移動部材８２の外周面とに接している。
【００２２】
第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃには、交流電圧を供給する電圧印加回路９２（図４、５参照）が各リード線９４によって連絡して設けられている。このリード線９４は、コード収容用穴６０とコード用挿通孔６２とに挿通して設けられている。
【００２３】
この第１実施例における動作原理について説明すると、図９に示す如く、定在波の特定点（Ｕｘ≠０、Ｕｚ≠０）を利用し、同位相駆動としての超音波モータの形成が可能となるものである。そして、駆動子８０を設けることで、その駆動子８０の特定の位置でのみ、駆動子８０を移動部材８２に接触させるようにすることで、移動部材８２を一方向に動かすことが可能となるものである。ここで、定在波の特定点（Ｕｘ≠０、Ｕｚ≠０）とは、節（動かない点）でない点である。また、図１０に示す如く、たわみ振動を用いた定在波形モータにおいては、直線のたわみ振動を示し、一つの振動モードの定在波では、一般に、表面の粒子が直線運動するものである。しかしながら、定在波の腹と節とを確定し（図１０の（ａ）で示す）、また、突起の位置を決定し（図１０の（ｂ）で示す）、そして、この突起の位置を腹と節との間に設けると、互いに向き合っていた駆動力の方向が一方向となるものである。このとき、この突起の位置を選んで物体に駆動子を設けると、この駆動子が、図１１に示すような運動をするものである。つまり、この図１１においては、駆動子Ａの場合に、この駆動子Ａが中線（支持体）よりも上方に存在し、また、駆動子Ｃの場合には、この駆動子Ｃが中線よりも下方に存在する。そして、突起の運動の力の大きさを、縦の成分と横の成分とに分けてみると、横の成分が物体を移動させる力となるものである。実際、その駆動子の運動は目に見えないが、この物体で最大の駆動力を取り出せるところまで繰り返し運動し、つまり、例えば、１秒間に３８，０００回（超音波振動）位の繰り返し運動をさせると、目で見てわかる速さでその駆動子を移動させることができるものである。
【００２４】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２５】
電圧印加回路９２から各駆動構成体７８の各第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｂに交流電圧を印加すると、駆動構成体７８の基部材８８に定在波が発生し、このとき、この定在波だけでは上下動を繰り返すだけで、波形が進行しないが（図４参照）、移動部材８２の平面部８２Ａに接している駆動子８０が超音波振動を直線的な動作に変換するとともに、移動部材８２がばね材８４で駆動子８０に一定の圧力で押圧されていることから、図２の（ｂ）に示す如く、移動部材８２が先端側に移動し（図５参照）、これにより、ピストン７０が先端側に押圧移動され、薬液が針７６の先端から出る。
【００２６】
つまり、図２に示す如く、駆動子８０の位置が腹と節の左側との間に存在するときは、移動部材８２が左方向に移動し（図２の（ｂ）で示す）、一方、駆動子８０が腹と節の右側との間に存在するときは、移動部材８２が右方向に移動する（図２の（ｃ）で示す）。しかしながら、駆動子８０は、基部材８８に固定されているので、波のピークの位置をずらす必要がある。この波のピークをずらすには、１つの駆動子８０に対して３つ以上の圧電素子８６、この第１実施例においては、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃを設ける必要があり、駆動子８０の位置がこれら第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃ中の中央の第２圧電素子８６Ｂの略中央部位に設置される（図２の（ａ）で示す）。このとき、電極９０として、第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに電圧をかけるために、この第１〜３圧電素子８６Ａ〜８６Ｃに対応する第１〜３電極９０Ａ〜９０Ｃを設ける。この電極９０に電圧を印加すると、駆動構成体７８は、図２（ｂ）に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体７８の中央の駆動子８０よりも右側に位置し、駆動子８０が腹と節の左側に位置し、移動部材８２が左方向に移動する。一方、電極９０に電圧を逆に印加すると、駆動構成体７８は、図２（ｃ）に示すように撓む。このとき、波のピークは、駆動構成体７８の中央の駆動子８０よりも左側に位置し、駆動子８０が腹と節の右側に位置し、移動部材８２が右方向に移動して元に戻る。
【００２７】
この結果、薬液を注入するための動力源として圧電素子８６を使用するので、モータ等の電磁力を使用しないことから、コイル、磁石、電磁鋼板等の重量の大きな部品を不要とするので、全体的に小型・軽量となり、従って、操作性が向上し、医師が保持するための労力を軽減させて、医師が神経を針先に集中させて針先を微妙にコントロールすることが容易となり、これにより、針先を薬液の注入状態に合わせてゆっくり進めることが可能となり、薬液を安定して注入させることができ、また、針先を薬液に浸潤された組織にのみまっすぐ挿入させることができ、よって、針先に横方向からの力が加わり、この方向にある薬液に浸潤されていない組織を刺激することがないので、患者に痛みを伴うことがなく、更に、手動注射器の場合と同等以上に、薬液も針先から一定に出るので、薬液の出過ぎにより組織の破壊も生ずることがなく、また、針先は常に薬液が噴出しているので、針先が神経繊維に到達しても、神経繊維が針先から逃げていまい、神経繊維を切り裂くことがなく、痛みが発生することがなく、患者の苦痛を軽減させることができる。
【００２８】
また、自動注射器２は、本体ケース４とカートリッジカバー６と針ホルダ８とエンドケース１０とエンドプレート１２とがねじ結合によって連結されるので、分解・組立を容易とし、カートリッジ６４の入れ替えを容易とし、また、保守点検を容易にすることができる。
【００２９】
図１２〜１５は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００３０】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図１２、１３において、１０２は自動注射器である。この自動注射器１０２は、本体ケース１０４とカートリッジカバー１０６と針ホルダ１０８とエンドケース１１０とエンドプレート１１２とを備えている。
【００３１】
本体ケース１０４は、円筒形状に形成され、先端側で外周面に本体先端側ねじ部１１４が形成され且つ内周面にロッドガイド取付用溝１１６が形成された本体先端側連結部１１８を有するとともに、後端側で内周面に本体後端側ねじ部１２０が形成された本体後端側連結部１２２を有する。ロッドガイド取付用溝１１６には、ロッド側挿通孔１２４を形成したロッドガイド１２６が取り付けられている。
【００３２】
カートリッジカバー１０６は、後端側で本体先端側連結部１１８の本体先端側ねじ部１１４に螺着するカバー後端側ねじ部１２８が外周面に形成されて拡張した空間１３０を形成するカバー後端側連結部１３２と、先端側で径方向内側に指向したカバー側段差壁部１３４と、このカバー側段差壁部１３４の先端面に連設し且つ軸方向に指向して外周面にカバー先端側ねじ部１３６が形成されたカバー先端側連結部１３８と、このカバー先端側連結部１３８に形成されたカバー側針挿通孔１４０とを有する。
【００３３】
針ホルダ１０８は、カバー先端側連結部１３８のカバー先端側ねじ部１３６に螺着するホルダ側ねじ部１４２が形成されたホルダ側連結部１４４と、シール部材用穴１４６と、ホルダ側針挿通孔１４８が形成された針保持部１５０とを有する。シール部材用穴１４６には、シール部材１５２が収容して設けられている。シール部材１５２には、シール側針挿通孔１５４が形成されている。
【００３４】
エンドケース１１０は、先端側で本体後端側連結部１２２の本体後端側ねじ部１２０に螺着するように外周面にエンド側ねじ部１５６が形成されたエンド側連結部１５８と、後端側でエンド側段差壁部１６０によって拡張して形成された構成体収容壁部１６２とを有する。このエンド側段差壁部１６０と構成体収容壁部１６２との内面には、ハウジング用挿通孔１６４を形成して後端側に開放したハウジング１６６が接して設けられている。
【００３５】
エンドプレート１１２は、平坦状に形成され、構成体収容壁部１６２の端面に取付具（図示せず）取り付けられるものである。
【００３６】
カートリッジカバー１０６内には、薬液が封入されたカートリッジ１６８が収容される。このカートリッジ１６８は、シリンジ部１７０と、このシリンジ部１７０の先端側の密封部材１７２とを有している。シリンジ部１７２の後端側には、シリンジ部１７０内で摺動可能なピストン１７４が設けられている。このピストン１７４には、外周面のリング溝１７６にシリンジ部１７２の内周面に接してシールをするＯリング１７８が取り付けられている。
【００３７】
カバー側針挿通孔１４０とホルダ側針挿通孔１４８とシール側針挿通孔１５４とには、針１８０が挿通されている。この針１８０の後端側は、シリンジ部１７０内に突出するように密封部材１７２に突き刺されている。
【００３８】
エンドケース１１０内には、駆動構成体１８２と移動部材１８４と弾性部材であるばね材１８６とが設けられる。
【００３９】
駆動構成体１８２は、リング状の基部材１８８と、この基部材１８８の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する少なくとも一の圧電素子１９０と、この圧電素子１９０に設けられた電極１９２とからなって圧電素子１９０に電圧が印加されると、つまり、圧電素子１９０に印加する電圧のタイミングを制御すると、歪曲動作するものである。基部材１８８は、リング状で、弾性体で、中央部位１９４と周縁部位１９６とからなり、中央部位１９４に形成した基部材側取付孔１９８とエンドプレート１１２に形成したプレート側取付孔２００とに取付ボルト等の取付具（図示せず）でエンドプレート１１２に取り付けられるものである。圧電素子１９０は、例えば、圧電セラミックスからなり、基部材１８８の後面側の周縁部位１９６に円周方向等間隔に複数設けられる。電極１９２は、圧電素子１９０の後面に設けられる。各圧電素子１９０には、リード線２０２が接続されている。このリード線２０２は、エンドプレート１１２に形成したリード線用孔２０４から外部に導かれ、電圧印加回路（図示せず）に連絡している。
【００４０】
回動部材１８４は、基部材１８８に対応してリング状に形成され、基部材１８８の周縁部位１９６の先端側に接して設けられ、圧電素子１９０に電圧が印加されて駆動構成体１８２が歪曲動作すると回転するものである。この回動部材１８４には、中央部位でハウジング１６６のハウジング用挿通孔１６４に挿通してエンドケース１１０内に突出する移動側軸２０６が設けられている。
【００４１】
回動部材１８４とハウジング１６６との間には、皿バネ形状で、回動部材１８４を基部材１８８側に押圧するばね材１８６が移動側軸２０６に嵌装して設けられている。ハウジング１６６は、このハウジング１６６に形成したハウジング側取付孔２０８とエンドプレート１１２に形成したプレート側固定孔２１０とに挿通する取付ボルト等の取付具（図示せず）によってエンドプレート１１２に固定される。
【００４２】
エンドケース１１０内には、移動側軸２０６の先端に連絡する継手機構２１２が設けられる。この継手機構２１２は、移動側軸２０６の先端に連絡する第１カップリング２１４とこの第１カップリング２１４に係合した第２カップリング２１６とからなる。
【００４３】
この第２カップリング２１６には、回転シャフト２１８が連結される。この回転シャフト２１８は、後端側にナット用ねじ部２２０と、このナット用ねじ部２２０よりも先端側にフランジ部２２２と、このフランジ部２２２よりも先端側に長いシャフトねじ部２２４とが形成されている。ナット用ねじ部２２０とフランジ部２２２との間には、第１、第２軸受２２６、２２８が並設されている。この第１、第２軸受２２６、２２８は、外周面が本体ケース１０４の内周面に形成した軸受用溝２３０に保持されている。また、第１軸受２２６の端面は、ナット用ねじ部２２０に螺着した内側固定ナット２３２と本体ケース１０４の内周面に形成された本体後端側ねじ部１２０に螺着した外側固定ナット２３４によって保持されている。
【００４４】
回転シャフト２１８のシャフトねじ部２２４には、ロッドナット２３６が螺着して設けられている。また、このロッドナット２３６には、円筒形状のロッド２３８が連結される。このロッド２３８は、ロッドナット２３６の外周面に接するロッド拡張部２４０とシャフトねじ部２２４に遊嵌するロッド連結部２４２とを有している。ロッドナット２３６とロッド拡張部２４０とには、外方から径方向に指向したスライドピン２４４によって一体的に連結されている。スライドピン２４４は、本体ケース１０４に軸方向に所定長さで形成したピン用長穴２４６内で移動可能に設けられている。
【００４５】
ロッド連結部２４２の先端側の内周面に形成したロッド側ねじ部２４８には、ピストン１７４の後端側に形成したピストン側ねじ部２５０が螺着して設けられている。
【００４６】
この第２実施例における動作原理について説明すると、図１４に示す如く、リング型進行波モータにおいて、リングの一部を示し、圧電素子を利用し、２個の振動源を所定の間隔で配置し、一方の振動源をＡとし、Ｃｓｉｎωｔの振動を電圧によって発生させ、他方の振動源をＢとし、Ｃｃｏｓωｔの振動を電圧によって発生させる。ここで、Ｃは振動の振幅であり、ωは角周波数である。よって、この第２実施例においては、ばね材１８６によって回動部材１８４に圧力をかけると、進行波の波頭と接触する部分で、回動部材１８４が楕円運動による接線力を受けて一方向に動くものである。また、図１５に示す如く、２枚のリングが重なり合っており、一方のリングには進行波が走っており、他方のリングが強い圧力で押さえられている。進行波が走っているリングの表面の各点は、振幅が数ミクロンの楕円運動をしている。他方のリングの表面は、波動の頭と接触しているので、楕円運動に引きずられて回転する。ここで、進行波を一方向にだけ伝播させるためには、２つの振動源Ａ、Ｂが必要である。また、回動部材１８４を元に戻す場合には、逆転させればよいが、このためには、振動源Ａあるいは振動源Ｂの圧電素子にかける電圧の位相を反転させればよく、つまり、図１４において、振動源Ｂの圧電素子の電圧操作をするときには、振動源Ｂに、−Ｃｃｏｓωｔの振動を発生させればよいものである。
【００４７】
この第２実施例の構成によれば、圧電素子１９０に交流電圧が印加されると、駆動構成体１８２の歪曲動作によって回動部材１８４が回転し、この回動部材１８４の回転で継手機構２１２を介して回転シャフト１１８が回転し、この回転シャフト１１８の回転によってロッドナット２３６を介してロッド２３８が直進的に移動し、よって、ピストン１７４を押圧移動して針１８０の針先から薬液を出す。
【００４８】
この結果、上述の第１実施例と同一の効果を奏するとともに、回動部材１８４の回転運動をロッド２３８に直進運動に変えてピストン１７４を押圧移動させるので、さらに小型化を図り、また、動作の精度を良くして、薬液の突出精度を向上することができる。
【００４９】
なお、この発明は、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
【００５０】
例えば、この自動注射器を、医療用としてではなく、例えば、流体の吐出装置として利用することも可能である。
【００５１】
また、この発明の自動注射器を、２液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料の射出する治療用器具や、１液型の歯科用材料の射出する治療用器具として、利用することができるものである。２液混合型のエポキシ樹脂のような歯科用材料としては、例えば、付加重合型シリコーン印象材等があり、また、１液型の歯科用材料としては、義歯床の機能辺縁封鎖材等がある。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、小型・軽量化を図って操作性を向上し、医師の負担を軽減し、針先を微妙なコントロールを可能とし、患者の苦痛も軽減させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動注射器の断面図である。
【図２】 （ａ）は動作前を説明する図である。
（ｂ）は動作中を説明する図である。
（ｃ）は戻り中を説明する図である。
【図３】 移動部材の拡大断面図である。
【図４】 駆動構成体の歪曲動作状態の断面図である。
【図５】 駆動構成体の歪曲動作による移動部材の移動状態の断面図である。
【図６】 駆動構成体の構成図である。
【図７】 駆動構成体の一側へ曲がった状態の断面図である。
【図８】 駆動構成体の他側へ曲がった状態の断面図である。
【図９】 第１実施例の動作原理の説明において定在波の特定点を説明する図である。
【図１０】 第１実施例の動作原理の説明において定在波型モータの動きを説明する図である。
【図１１】 第１実施例の動作原理の説明において移動部材及び駆動子の動きを説明する図である。
【図１２】 第２実施例における自動注射器の断面図である。
【図１３】 第２実施例における自動注射器の各部品の概略構成図である。
【図１４】 第２実施例の動作原理の説明において進行波型モータの動きを説明する図である。
【図１５】 第２実施例の動作原理の説明においてリング型進行波モータの動きを説明する図である。
【符号の説明】
２ 自動注射器
４ 本体ケース
６４ カートリッジ
７０ ピストン
７８ 駆動構成体
８０ 駆動子
８２ 移動部材
８４ ばね材
８６ 圧電素子
８８ 基部材
９０ 電極
９２ 電圧印加回路
Claims (2)
- 薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、電圧が印加されると伸縮する分極処理された３つ以上の圧電素子とこの圧電素子の一側面に設けられて弾性変形する一つの金属部材からなる基部材と前記圧電素子の他側面に設けられた電極とからなって前記圧電素子に交流電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、この駆動構成体の歪曲動作を直線的な動作に変換する駆動子の一側を前記基部材に設け、前記駆動子を前記基部材に押圧するように波形状に形成された弾性部材によって付勢されて前記駆動子の他側に接するとともに前記駆動子の動作によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させる移動部材を設け、この移動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする歯科用自動注射器。
- 薬液が封入されるカートリッジを設け、このカートリッジの先端側に針を設け、前記カートリッジの薬液を前記針から押し出すように前記カートリッジの後端側で押圧移動されるピストンを設けた歯科用自動注射器において、リング状で弾性変形する一つの金属部材からなる基部材とこの基部材の円周方向に配置されて電圧が印加されると伸縮する分極処理された複数の圧電素子とこの圧電素子に設けられた電極とからなって前記圧電素子に電圧が印加されると歪曲動作する駆動構成体を設け、前記圧電素子に交流電圧が印加されて前記駆動構成体が歪曲動作すると回転するリング状の回動部材を前記基部材に接して設け、この回動部材を前記基部材に押圧する弾性部材を設け、前記回動部材には継手機構を介して回転シャフトを連結して設け、この回転シャフトの回転によって直線的に移動して前記ピストンを押圧移動させるロッドを設け、前記回動部材は前記圧電素子に印加する交流電圧の位相を反転することにより元の位置に戻ることを特徴とする歯科用自動注射器。
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