TWI554253B - 可交替工具之震動式裝置 - Google Patents

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TWI554253B TW100108417A TW100108417A TWI554253B TW I554253 B TWI554253 B TW I554253B TW 100108417 A TW100108417 A TW 100108417A TW 100108417 A TW100108417 A TW 100108417A TW I554253 B TWI554253 B TW I554253B
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珍 米契爾 李察
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電子技術應用概念公司
派崔克 勒薩日
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Description

可交替工具之震動式裝置
本發明係關於牙科治療器具，且更特定言之係關於超音波器具(諸如，用於移除牙垢、表面處理(消除生物薄膜)或切割(空腔或預備假體)等的器具)，該等器具包括在超音波頻率下震動之裝置。
圖1展示超音波治療器具100，其包含一藉由電線111而連接至手柄120之超音波產生器110。震動式裝置130(亦稱為「音極(sonotrode)」或「***件」或「尖端」，其經設計以在聲音或超音波頻率下震動)安裝於手柄120之頂部分上。以熟知之方式，手柄120包括一傳感器(圖中未展示)，該傳感器(例如)由壓電材料構成且按以下方式機械耦接至***件130：以便按依據由超音波產生器110遞送之功率來判定的振幅將震動波傳輸至***件130。
如圖2中所展示，震動式裝置130主要由兩個部分構成：基座或近端部分133，其經設計以剛性地固定於被緊固至手柄120之傳感器(圖中未展示)的元件123上；及工作部分或工具132，其經設計以再現由手柄120傳輸之震動。震動式裝置130大體上藉由螺桿固定而配合至手柄120，其中裝置之基座133包括被旋緊至扣件元件123上的攻螺紋件(tapping)133a，該扣件元件123被緊固至傳感器且具有互補螺紋123a。
工作部分或工具132對應於裝置之「有用」部分(亦即，藉由其而執行治療之部分)。依據待執行之治療來判定裝置之工作部分的形狀(且詳言之，其末端132a之形狀)。藉由實例，裝置130呈現工作部分132，在該工作部分132中其末端132a之形狀適合於牙垢移除治療。圖3A至圖3C展示裝置之實例，其中工作部分或工具具有適合於分別執行以下治療之形狀：移除牙垢及/或異物(***件140，圖3A)；在將假體置於適當位置之前的預備治療(***件150，圖3B)；及非創傷性拔出與脫齧治療(***件160，圖3C)。詳言之，震動式裝置之其他實例描述於文件US 6 312 256及US 4 283 175中。
在每一新的治療且甚至在單一治療中之某些階段，行醫者需要改變手柄上之裝置，亦即，旋下先前使用之裝置之基座且旋上適合於新治療或治療之下一步驟的另一裝置。在單一工作日期間，行醫者可能需要重複此操作很多次。然而，儘管此操作本身並不困難，但行醫者仍然必須在每一情況下對其充分注意以便確保裝置得以恰當地組裝。對於良好之操作而言，需要將震動式裝置恰當地旋緊至手柄上且使其充分收緊以獲得與傳感器之良好機械耦接，其中對於傳感器而言將測力計夾鉗用於此目的係可能的。因此，當改變裝置時且更特定言之，當改變工作部分或工具時，需要減少所花費之時間及簡化操縱。
文件JP 2002/065700揭示可移除地安裝於被緊固至超音波手柄之工具載體上的刷子。然而，在彼文件中，用於將刷子附接至工具載體之系統經調適以允許將震動良好地傳輸至刷子(亦即，傳輸至並非剛性且具有相當大之質量的工具)。另外，在彼文件中所描述之系統中，耦接部分及附接部分係相同的。此附接系統不適合於將超音波震動恰當地傳輸至剛性之工具或工作部分(諸如，上文所描述之工具或工作部分)。
本發明之一目標係提議一種解決方案，其使得可以可釋放之方式來安裝一震動式裝置之工作部分或工具而不必在每一情況下自手柄旋下整個裝置，同時仍確保(聲音或超音波)震動自手柄良好地傳輸至裝置之工作部分。
此目標係藉由一種震動式裝置達成，該震動式裝置包含一可釋放地安裝於一工具載體上之工具，該工具載體經設計成以剛性之方式與一震動產生器設備機械耦接，該工具沿一縱向軸線連續地包含：一工作部分，其呈現用於再現由該震動產生器設備傳輸之震動的一自由末端；一耦接部分；及一彈性可變形附接部分，其安置於該耦接部分上游；該工具載體沿一縱向軸線連續地包含：一外殼，其收納該工具之該附接部分；及一耦接軸承，其至少部分地圍繞該工具之該耦接部分；且該工具之附接部分呈現外部尺寸，該等外部尺寸相對於該工具載體之該外殼的內部尺寸而經調適，以便在該工具之該耦接部分與該工具載體之該耦接軸承接觸時防止該附接部分與該外殼之間的接觸。
因此，當將一軸向及/或徑向推力施加至該工具之該工作部分時(亦即，當使該工作部分與待治療之物件(例如，牙齒)接觸時)，該工具載體與該工具之間的唯一接觸位於該工具之該耦接部分與該工具載體之該耦接軸承之間。因此，藉由避免任何減震來確保震動自該工具載體良好地傳輸至該工具，該減震可由於該工具與該工具載體之不同於匹配耦接元件的部分之間的接觸而發生於該工具與該工具載體之間。
亦藉由以下事實來確保震動在該工具載體與該工具之間的良好傳輸：該工具之該耦接部分被置放於其附接部分與其工作部分之間。因此，藉由該工具之該耦接部分而自該工具載體之該耦接軸承所接收的該震動被直接傳輸至該工作部分而無需經由該工具之其他部分來傳遞，該等其他部分可使超音波之振幅減小。
另外，借助於本發明之工具的彈性可變形附接部分，可將本發明之工具快速及容易地組裝於該工具載體中。類似地，可移除本發明之工具，正如自該工具載體快速地及容易地移除一般。因此，由於本發明中之震動式裝置之該工作部分併入於可快速及容易地安裝於被緊固至該震動產生器設備之一工具載體上及自該工具載體拆卸的工具中，因此可在短時間內(詳言之，在與使用先前技術之震動式裝置來改變工作部分所需之時間相比為短的時間內)改變工作部分，該等先前技術之震動式裝置分別涉及兩個不同裝置在震動產生器設備上之完整拆卸及安裝。
在本發明之震動式裝置之變化的實施例中，該工具之該耦接部分及該工具載體之該耦接軸承可呈現互補截頭圓錐形狀或圓柱形狀，或實際上互補截頭圓錐形狀之第一部分與圓柱形狀之第二部分兩者。
當該工具之該耦接部分及該工具載體之該耦接軸承呈現圓柱形狀時，該工具之該耦接部分包括位於接合該工具之該工作部分的其末端處的一軸向抵靠部，該軸向抵靠部呈現比該工具載體之該耦接軸承的直徑大的直徑。當該工具之該耦接部分及該工具載體之該耦接軸承呈現互補截頭圓錐形狀時，彼等兩個元件自身形成一軸向抵靠系統。
根據本發明之一額外特性，該工具之該附接部分包括一安置於該耦接部分上游的保持元件，且該工具載體之該外殼包括一收納該工具之該保持元件的保持部分。
根據本發明之另一額外特性，該工具之該耦接部分包括一徑向抵靠部，且該工具載體包括一收納該徑向抵靠部之空段，該徑向抵靠部及該空段形成用於限制該工具在該工具載體中之轉動的一旋轉限制器設備。
在本發明之一態樣中，該附接部分之彈性係藉由在其中形成至少一縱向槽而獲得。
該附接部分亦可包括減小之剖面的至少一部分，其實質上位於該附接部分之中心。
根據本發明之一額外特性，該工具載體包括一適合於與該手柄中之一內部通道協作的內部通道，且該工具包括一適合於與該工具載體之該內部通道協作且貫通至該工作部分中的內部通道。
本發明亦提供一種超音波牙科治療器具，其包含連接至一震動產生器之至少一外科手柄且其特徵在於其進一步包含根據本發明之至少一震動式裝置。
本發明之其他特性及優點參看隨附圖式而自本發明之特定實施例(給定作為非限制性實例)之以下描述顯而易見。
本發明提供用於由至少兩個可分離元件組成之裝置或震動式***件(亦已知為「尖端」或「音極」)的新穎設計，該至少兩個可分離元件即，對應於震動式工具之第一元件，該震動式工具具有將再現聲音或超音波震動之末端(工作部分)；及工具載體，其用於以剛性之方式與用於產生聲音或超音波震動之設備(諸如，超音波產生手柄)機械耦接。工具及工具載體由相對剛性之材料(諸如，金屬、金屬合金(鋼)或碳材料型複合物)製成。
圖4展示根據本發明之第一實施例且包含工具載體210及工具220之震動式裝置或***件200。工具載體210為單件零件，其具有主體211，該主體211具有用於剛性地固定至手柄20之第一末端或基座212。以熟知之方式，手柄20為聲音或超音波震動之產生器且其可包括傳感器(圖中未展示)，該傳感器(例如)由壓電材料製成且以剛性之方式機械耦接至***件以便將震動波傳輸至***件。在本文中所描述之實施例中，工具載體210藉由被旋緊至扣件元件23上而得以剛性地固定至手柄，扣件元件23被緊固至手柄之傳感器。出於此目的，工具載體210之基座212包括凹座2120，該凹座2120具有形成於其壁中且適合於與存在於元件23上之螺紋231協作的攻螺紋件2121。自然地，工具載體之基座與手柄之間的形狀及扣件構件(此處為攻螺紋件)可不同。大體而言，依據存在於手柄上之扣件元件的形狀及扣件構件來界定工具載體之基座的形狀及扣件構件。工具載體亦可永久地固定至手柄(例如，藉由焊接)，或其可僅對應於其之延伸部分。圖4中所展示之工具載體呈現彎曲形狀以有助於接近供治療之部位。儘管如此，取決於所討論之部位，工具載體可呈現其他類型之形狀，且詳言之其可甚至更彎曲，或相反其可具有直線形狀。
如圖4及圖5A中所展示，工具載體210之主體211自基座212延伸至第二末端213且沿縱向軸線XX'(圖5A)連續地包含：外殼214，其用於收納工具220之附接部分222；及耦接軸承215，其用於至少部分地圍繞工具220之耦接部分223且用於與工具220之耦接部分223協作，如下文詳細地解釋。外殼214係藉由在工具載體210之末端213處形成於工具載體210內部的空腔形成。外殼214呈現變化之形狀，其自耦接軸承215開始且延伸至外殼214之末端而形成以下部分：具有小剖面之部分2141；保持部分2142；及末端2143。耦接軸承215(在此實例中，該耦接軸承215在其內部表面上呈現母截頭圓錐形狀)經設計以提供與工具220之機械耦接，如下文所解釋。保持部分2142形成一呈現輪緣2142a之凹槽，一旦將工具220***於外殼214中，該輪緣2142a便使得能夠保持工具220。末端2143係用於收納工具220之附接部分之末端。末端2143經由內部流動通道216而連接至基座212之凹座2120之末端，該內部流動通道216形成於主體211內部且經設計以與手柄之扣件元件23之內部通道232協作。
超音波工具220主要包含沿縱向軸線XX'連續地配置之三個部分，即：被稱為其「工作」部分221之第一部分；對應於耦接部分223之第二部分；及被稱為其「附接」部分222之第三部分。工作部分對應於***件之「有用」部分，亦即，藉由其而執行治療之部分。依據待執行之治療來判定***件之工作部分之形狀(且詳言之，其末端之形狀)。在本文中所描述之實施例中，工作部分221呈現界定兩個面221a及221b之扁平形狀。詳言之，此形狀適合於移除異物，亦即，「清創術」。工作部分亦可經結構化及/或包括表面塗層(例如，研磨塗層)。如圖4中所展示，工具220亦包括內部通道2210，其經由開口2210a及2210b而貫通至兩個面221a及221b中。通道2210用以收納流體，該流體經由內部通道232而自手柄遞送且藉由工具載體之內部通道216而被輸送遠達工具。
附接部分222對應於被***於工具載體210之外殼214中的部分。附接部分222包括伸長部分2222、保持元件2223及導引部分2224。附接部分222亦包括在導引部分2224、保持元件2223及伸長部分2222中縱向延伸之槽2225。縱向槽2225具有將彈性變形之能力賦予工具220之附接部分222以便使工具220能夠***於工具載體210中之外殼214中及自工具載體210中之外殼214移除的功能。較佳地，槽2225僅在附接部分222中延伸而不在耦接部分223中延伸。若槽2225亦在耦接部分223中延伸，則其將減小耦接部分之剛性，且此情況可具有使經由該部分而傳遞至工具之工具部分的震動減震的效應。另外，仍在具有延伸至耦接部分中之槽的情況下，耦接部分將能夠變形，藉此減小其與工具載體之耦接軸承的(耦接)接觸面積。
圖5A至圖5C展示被***至工具載體210中之工具220。工具220之附接部分222藉由使導引部分2224嚙合至外殼之入口中而***於工具載體210之外殼214中(圖5A)。形成自附接部分222突出之環狀物的保持元件2223接著接觸外殼之內壁，此在具有減小之剖面的部分2141中形成通路，當附接部分不動時，該通路具有小於保持元件2223之寬度D2223的直徑D2141。由於使附接部分222能夠彈性變形之縱向槽2225的存在，且亦由於形成於保持元件上之扁平物2223a及2223b(每一者位於槽2225之任一側上)的存在，所以使保持元件通過具有減小之剖面的部分2141係可能的(圖5B)。每一扁平物2223a及2223b在垂直於槽2225之平面的方向上延伸。扁平物2223a與2223b之間的距離小於或等於具有減小之剖面的部分的直徑D2141。當保持元件到達保持部分2142時，附接部分222返回至其初始形狀(圖5C及圖6)。保持元件2223接著被收納於由保持部分2142形成之空間中。輪緣2142a防止工具220自工具載體210之外殼214向後移出，只要不將顯著牽引力施加至工具即可。
根據本發明，為確保超音波在工具載體210與工具220之間很好地傳輸，按以下方式判定此等兩個元件之尺寸：使得當工具之耦接部分與工具載體之耦接軸承處於所謂之「工作」接觸時(亦即，當將軸向及/或徑向壓力施加至工具之工作部分時)，工具與工具載體之其他剩餘部分之間(亦即，在工具之附接部分與工具載體之外殼之間)不存在其他接觸。當此工具接觸未嚙合時，僅藉由附接部分之保持元件將工具保持於工具載體中。
更精確而言且如圖5C中所展示，工具220之耦接部分223具有呈現平均直徑D223之公截頭圓錐形狀，而工具載體210之耦接軸承215之內部表面具有呈現平均直徑D215之母截頭圓錐形狀。此等互補形狀使此等兩個元件能夠互相嚙合及耦接在一起。另外，直徑D223與D215之間的差及耦接部分223與耦接軸承215之間的錐度差(該兩個差構成圓錐嚙合之機械加工容差)對耦接部分223至耦接軸承215中之穿透深度具有影響。因此，按以下方式判定此等差：使得當工具之耦接部分與工具載體之耦接軸承處於工作接觸時，此等兩個元件之其他部分不接觸。在圖5C中，耦接部分223及耦接軸承215之內部表面呈現截頭圓錐形狀，該等截頭圓錐形狀呈現大體上相同的錐度。
工具之附接部分222之保持元件2223呈現小於工具載體之外殼214之保持部分2142的寬度的寬度，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之軸向間隙或空隙J5及J7。
工具之附接部分222之導引部分2224呈現短於工具之外殼214之末端2143的長度的長度，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之軸向間隙或空隙J6。
在其最大部分中，工具之伸長部分2222呈現小於工具載體之外殼214之具有減小之剖面的部分2141之直徑D2141的直徑D2222，以便在此等兩個部分之間留下最小大小之徑向間隙或空隙J2。
工具之保持元件2223呈現小於外殼214之保持部分2142之直徑D2142的直徑D2223，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之徑向間隙或空隙J3。
工具之導引部分2224呈現小於外殼之末端2143之直徑D2143的直徑D2224，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之徑向間隙或空隙J4。
保持元件2223在一判定位置處置放於工具之附接部分222上，該判定位置使得能夠在保持元件之上游面與外殼214之保持部分2142的上游邊緣之間提供間隙或空隙J7。
根據本發明，按以下方式判定存在於工具之附接部分222之部分與工具載體之外殼214之部分之間的空隙J2至J7：以便當耦接部分223與耦接軸承215之內部表面接觸時防止附接部分222與外殼214之間的接觸。
如圖6中所展示，當將軸向推力Fa施於工具220之工作部分221上時，僅工具之耦接部分223與工具載體210之耦接軸承215處於工作接觸，工具之附接部分之其他部分與工具載體之外殼不接觸。因此，由工具載體自手柄接收之超音波震動僅經由形成於耦接部分223與耦接軸承215之間的接觸表面而傳輸至工具。以此方式，不存在此震動藉由工具之其他部分與工具載體之其他部分之間的接觸而受到減震的危險，因此使得可獲得超音波震動在工具載體與工具之間的良好傳輸。同樣地，當將橫向或徑向推力施加至工作部分221時，獲得相同組態，亦即，僅工具之耦接部分223與工具載體210之耦接軸承215之間存在接觸，而工具之附接部分與工具載體之外殼之間不存在接觸。
保持元件之上游面與外殼214之保持部分2142的上游邊緣之間的空隙J7小於耦接部分223延伸之長度以便避免耦接部分在裝置之某些位置中自工具載體完全脫離(亦即，以便避免其不再位於面向工具載體之耦接軸承之至少一部分的位置中)。
如上文所解釋，工具需要由充分剛性以正確地再現由手柄產生之超音波震動的材料製成。因此，縱向槽之存在使得能夠將變形及彈性之能力賦予工具之附接部分，其足以使工具能夠分別***於工具載體且固持於工具載體中。可使附接部分之藉由槽而分離的兩個部分朝彼此移動以便允許保持元件通過具有減小之剖面的部分(圖5B)，且一旦保持元件到達外殼之保持部分便可隨後返回至其初始位置，因此使得可確保工具被固持於工具載體中(圖5C)。
藉由將牽引力施於被引導離開外殼的工具上(例如，藉由在與***方向相反的方向上拉動工作部分)而自工具載體拔出工具。在此等情形下，工具220之附接部分222變形以允許保持元件2223自保持部分2142脫齧且通過具有減小之剖面的部分2141，如圖5B中所展示。
為進一步提高工具220之附接部分222用於彈性變形的能力，在其伸長部分2222中形成具有減小之剖面的部分2222a及2222b(例如，藉由銑削而獲得)，因此使得可局部地減小剛性材料之厚度。另外，在保持元件2223上機械加工兩個扁平物2223a以便使其能夠進入至工具載體之外殼中，且詳言之進入至具有減小之剖面的部分2141中。在槽2225之任一側上形成扁平物2223a且該等扁平物2223a在垂直於槽之平面的方向上延伸。
此外，保持元件2223可包括位於其邊緣上之斜面2223c及2223d以便促進將工具***至工具載體中之外殼中及自工具載體中之外殼移除出工具。詳言之，當將牽引力施加於工具上時，斜面2223c用以促進使保持元件2223自保持部分2142之輪緣2142a脫齧。
依據附接部分之變形(此處為捏縮變形)來判定縱向槽2225之寬度，需要該變形以允許保持元件2223進入至具有減小之剖面的部分2141中。
如圖6中所展示，藉由使工具載體210之耦接軸承215與工具220之耦接部分223接觸來達成用於傳輸超音波震動波的在工具載體210與工具220之間的機械耦接。在所描述之實施例中，此等兩個部分呈現互補之圓錐形狀。
圖7展示本發明之震動式裝置之另一實施例。圖7之震動式裝置與圖4及圖5A至圖5C中所展示之震動式裝置的不同之處主要在於：工具之耦接部分及工具之耦接軸承兩者呈現圓柱形狀而非如上文之截頭圓錐形狀。
與同上文所描述之震動式裝置200一樣，圖7之震動式裝置600由工具載體610及工具620形成。工具載體610為單件零件，其包括主體611，與上文所描述之工具載體210一樣，該主體611呈現用於剛性地固定至手柄之第一末端或基座(圖7中未展示)。可變化工具載體之基座及其用於固定至手柄之構件(攻螺紋件、永久固定件、手柄之擴展部分等)的形狀。
工具載體610之主體611之第二末端613沿縱向軸線XX'連續地包含：耦接軸承615，其用於圍繞工具620之耦接部分623且用於與工具620之耦接部分623協作；及外殼614，其將收納工具620之附接部分622。外殼614呈現變化之形狀，其自耦接軸承615延伸至外殼614之末端而形成以下部分：具有減小之剖面的部分6141；保持部分6142；及末端6143。末端6143經由出於與手柄之扣件元件中之內部通道協作的目的而形成於主體611內部的內部流動通道616而連接至工具載體之扣件基座的末端(圖7中未展示)。
超音波工具620沿縱向軸線XX'連續地包含：工作部分621；耦接部分623；及附接部分622；該耦接部分623進一步包括位於其與工作部分621之接合處的軸向抵靠部624。與上文所描述之工具220一樣，工具620亦可進一步包括一內部通道，該內部通道用於接收經由工具載體之內部通道而自手柄遞送之流體且經由開口(圖7中未展示)而貫通至工作部分之面中。
附接部分622包含伸長部分6222及保持元件6223。附接部分622亦包括在保持元件6223及伸長部分6222中縱向延伸之槽6225。
藉由將推力及/或牽引力施於工具上而將工具620***至工具載體610中及/或自工具載體610拔出工具620，其中工具之附接部分622之彈性變形由槽6225與扁平物6223a及6223b之存在而產生，槽6225與扁平物6223a及6223b使工具之保持元件6223能夠嚙合於工具載體之保持部分6142中及/或自工具載體之保持部分6142脫齧。
另外，根據本發明，按以下方式判定此等兩個元件之尺寸：使得當將工具安裝於工具載體中時(如圖7中所展示)，存在於工具之耦接部分與工具載體之耦接軸承之間的空隙小於存在於工具及工具載體之剩餘部分之間的空隙。
更精確而言，工具620之耦接部分623呈現小於工具載體610之耦接軸承615的直徑D615的直徑D623，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之空隙J10，藉此使其能夠一者嚙合於另一者中。
工具之附接部分622之保持元件6223呈現小於工具載體之外殼614之保持部分6142的寬度的寬度，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之軸向空隙J11及J16。
工具之伸長部分6222呈現小於工具載體之外殼614之具有減小之剖面的部分6141的直徑D6141的直徑D6222，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之徑向空隙J13。
工具之保持元件6223呈現小於外殼614之保持部分6142的直徑D6142的直徑D6223，以便在此等兩個部分之間留下中等大小之徑向空隙J14。
工具620之耦接部分623呈現小於工具載體610之耦接軸承L615的長度的長度，以便在此等兩個部分之間提供中等大小之空隙J15。
保持元件6223在判定位置處置放於工具之附接部分622上，該判定位置允許空隙J16提供於保持元件之上游面與外殼614之保持部分6142之上游邊緣之間。
根據本發明，按以下方式判定存在於工具之附接部分622之部分與工具載體之外殼614之部分之間的空隙J10、J11及J13至J16：以便當耦接部分623與耦接軸承615之內部表面處於工作接觸時防止附接部分622與外殼614之間的接觸。
如圖8中所展示，當將徑向推力Fr施加於工具620之工作部分621上時，僅工具之耦接部分623與工具載體610之耦接軸承615處於工作接觸(兩個元件之間的接觸點)，工具之附接部分之其他部分與工具載體之外殼之其他部分不接觸(詳言之，由於存在空隙J13、J14及J16)。因此，由工具載體自手柄接收之超音波震動由工具藉由耦接部分623與耦接軸承615之間的接觸來傳輸。以此方式，不存在此震動藉由工具之其他部分與工具載體之其他部分之間的接觸而受到減震的危險，因此使得可獲得超音波震動在工具載體與工具之間的良好傳輸。
當將軸向推力Fa施加至工具620之工作部分621時(圖7)，工具620與工具載體610之間的機械耦接基本上經由工具的抵靠在工具載體之耦接軸承615之末端上的軸向抵靠部624而發生，工具之附接部分之其他部分與工具載體之外殼之其他部分不接觸(詳言之，由於存在空隙J11及J15)。
保持元件之上游面與外殼614之保持部分6142之上游邊緣之間的空隙J16小於耦接部分623延伸之長度，以便防止耦接部分在裝置之某些位置中自工具載體完全脫離及以便防止其不再面向工具載體之耦接軸承之至少一部分。
圖9展示本發明之震動式裝置之另一實施例。圖9之震動式裝置400與圖4及圖5A至圖5C中所展示之震動式裝置的不同之處在於：工具420之耦接部分423與工具410之耦接軸承415兩者呈現互補之圓柱形狀及圓錐形狀。更精確而言，工具420之耦接部分包含截頭圓錐形之第一部分4201及圓柱形之第二部分4202；而工具載體410之耦接軸承415同樣包括截頭圓錐形之第一部分4151及圓柱形之第二部分4152。
工具420之其他元件或部分(亦即，工作部分及附接部分)及工具載體410之其他元件或部分(亦即，外殼)與上文所描述之震動式裝置200之彼等其他元件或部分相同。
根據本發明且如上文所解釋，按以下方式界定存在於工具之附接部分與工具載體之外殼之間的空隙J21至J25以及工具420之截頭圓錐形之第一部分4201與工具載體410之截頭圓錐形之第一部分4151之間的直徑及錐度差：使得當將軸向及/或徑向推力施加至工具420之工作部分421時，僅工具之耦接部分423及工具載體之耦接軸承415處於工作接觸，工具之附接部分之其他部分與工具載體之外殼之其他部分不接觸。
鑒於上文所描述之實施例，熟習此項技術者在設計本發明之震動式裝置之其他實施例中將不具有難度。大體而言，為最佳化震動在工具載體與工具之間的傳輸，判定彼等兩個元件之尺寸，使得首先，工具之附接部分與工具載體之外殼之間的(多個)軸向空隙大於工具之耦接部分穿透至工具載體之耦接軸承中的深度，且其次，工具之附接部分與工具載體之外殼之間的(多個)徑向空隙大於存在於工具之耦接部分與工具載體之耦接軸承之間的徑向空隙。
在上文所描述之震動式裝置200、400及600中，工具220及620經安裝以便在工具載體210及610中自由轉動(給定該等工具載體之接觸軸承之表面2140及6140的形狀及該等工具之耦接部分之表面2221及6221的形狀)。在此等情形下，工具自動佔據依據其所接觸之表面的定向(亦即，其轉動)。藉由實例，輪流移動之此自由度使得可使用相同工具來檢查單一牙齒之整個周邊。
圖10A及圖10B展示震動式裝置700之一實施例，其與圖4及圖5A至圖5C中所展示之裝置200的不同之處在於：工具720之耦接部分723包括位於耦接部分之下游部分中的徑向抵靠部7230，且工具載體710之耦接軸承715呈現位於其自由末端713中之空段7150。當將工具720***至工具載體710中時，徑向抵靠部7230被收納於空段中以形成防止工具在工具載體中轉動的旋轉限制器設備。相對於徑向抵靠部7230之寬度，空段7150之弧的長度界定對工具720在工具載體710中之轉動的角限制。
裝置700之工具720的其他部分及工具載體710之其他部分與上文所描述的裝置200之工具220之部分及工具載體210之部分相同，且出於簡單性而不再次描述該等部分。
圖11A及圖11B展示震動式裝置300之一實施例，其與參看圖8所描述之裝置600的不同之處在於：工具320之耦接部分323之軸向抵靠部324包括徑向抵靠部3230，且工具載體310之耦接軸承315在其自由末端313處呈現空段3150。當將工具320***於工具載體310中時，徑向抵靠部3230被收納於空段內部以便形成用於限制工具在工具載體中之轉動的旋轉限制器設備。相對於徑向抵靠部3230之寬度，空段3150之弧的長度界定對工具320在工具載體310中之轉動的角限制。
裝置300之工具320之其他部分及工具載體310之其他部分與上文所描述的裝置600之工具620之其他部分及工具載體610之其他部分相同且出於簡單性而不再次描述該等部分。
在圖10A、圖10B、圖11A及圖11B中所展示之實施例中，可藉由使工具之徑向抵靠部之寬度匹配工具載體之空段之弧的長度來阻止工具在工具載體中之轉動。
亦應觀察到，亦可將不包括徑向抵靠部元件之工具用於確實包括空段之工具載體中，如上文所描述。
鑒於以上描述，熟習此項技術者在設計工具與工具載體之間的旋轉限制器設備之其他實施例中將不具有難度。
可將本發明之震動式裝置或***件與用於牙科用途之周邊器具一起使用，周邊器具諸如用於使用聲音或超音波震動進行治療的器具，給定其功能及其人類工程學，該等器具構成上文所描述之圖1中所展示之種類的成品。亦可將此等***件與以模組形式呈現的器具一起使用，該等模組用於與專用產品中之其他模組(諸如，牙醫辦公室之工作台)整合(原始裝備製造商(OEM)技術)。
20．．．手柄
23．．．扣件元件
100．．．超音波治療器具
110．．．超音波產生器
111．．．電線
120．．．手柄
123．．．扣件元件
123a．．．互補螺紋
130．．．震動式裝置
132．．．工作部分或工具
132a．．．工作部分或工具之末端
133．．．基座或近端部分
133a．．．攻螺紋件
140．．．***件
150．．．***件
160．．．***件
200．．．震動式裝置或***件
210．．．工具載體
211．．．主體
212．．．第一末端或基座
213．．．第二末端
214．．．外殼
215．．．耦接軸承
216．．．內部流動通道
220．．．超音波工具
221．．．工作部分
221a．．．面
221b．．．面
222．．．附接部分
223．．．耦接部分
231．．．螺紋
232．．．內部通道
300．．．震動式裝置
310．．．工具載體
313．．．自由末端
315．．．耦接軸承
320．．．工具
323．．．耦接部分
324．．．軸向抵靠部
400．．．震動式裝置
410．．．工具載體
415．．．耦接軸承
420．．．工具
421．．．工作部分
423．．．耦接部分
600．．．震動式裝置
610．．．工具載體
611．．．主體
613．．．第二末端
614．．．外殼
615．．．耦接軸承
616．．．內部流動通道
620．．．超音波工具
622．．．附接部分
623．．．耦接部分
624．．．軸向抵靠部
700．．．震動式裝置
710．．．工具載體
713．．．自由末端
715．．．耦接軸承
720．．．工具
723．．．耦接部分
2120．．．凹座
2121．．．攻螺紋件
2141．．．具有減小之截面的部分
2142．．．保持部分
2142a．．．輪緣
2143．．．末端
2210．．．內部通道
2210a．．．開口
2210b．．．開口
2222．．．伸長部分
2222a．．．具有減小之截面的部分
2222b．．．具有減小之截面的部分
2223．．．保持元件
2223a．．．扁平物
2223b．．．扁平物
2223c．．．斜面
2223d．．．斜面
2224．．．導引部分
2225．．．縱向槽
3150．．．空段
3230．．．徑向抵靠部
4151．．．截頭圓錐形之第一部分
4152．．．圓柱形之第二部分
4201．．．截頭圓錐形之第一部分
4202．．．圓柱形之第二部分
6141．．．具有減小之截面的部分
6142．．．保持部分
6143．．．末端
6222．．．伸長部分
6223．．．保持元件
6223a．．．扁平物
6223b．．．扁平物
6225．．．槽
7150．．．空段
7230．．．徑向抵靠部
圖1為超音波牙科器具之透視圖；
圖2為先前技術中之在安裝於手柄上之前的震動式裝置之透視圖；
圖3A至圖3C展示呈現不同形狀之震動式裝置之實例；
圖4為根據本發明之一實施例的在將工具安裝於震動式裝置之工具載體中之前的透視圖(部分剖面圖)；
圖5A至圖5C展示將超音波工具安裝於圖4之震動式裝置之工具載體中的操作；
圖6展示當將軸向推力施加至工具之工具部分時的圖5C之震動式裝置；
圖7及圖8為根據本發明之另一實施例之震動式裝置的剖面圖；
圖9為根據本發明之又一實施例之震動式裝置的剖面圖；
圖10A至圖10B分別為展示置放於圖4之震動式裝置上之旋轉限制器設備的透視圖及剖面圖；及
圖11A及圖11B分別為展示置放於圖7之震動式裝置上之旋轉限制器設備的透視圖及剖面圖。
20．．．手柄
23．．．扣件元件
200．．．震動式裝置或***件
210．．．工具載體
211．．．主體
212．．．第一末端或基座
213．．．第二末端
214．．．外殼
215．．．耦接軸承
216．．．內部流動通道
220．．．超音波工具
221．．．工作部分
221a．．．面
221b．．．面
222．．．附接部分
223．．．耦接部分
231．．．螺紋
232．．．內部通道
2120．．．凹座
2121．．．攻螺紋件
2141．．．具有減小之截面的部分
2142．．．保持部分
2142a．．．輪緣
2143．．．末端
2210．．．內部通道
2210a．．．開口
2210b．．．開口
2222．．．伸長部分
2222a．．．具有減小之截面的部分
2222b．．．具有減小之截面的部分
2223．．．保持元件
2223a．．．扁平物
2223b．．．扁平物
2223c．．．斜面
2223d．．．斜面
2224．．．導引部分
2225．．．縱向槽

Claims (13)

  1. 一種震動式裝置(200)，其包含一可釋放地安裝於一工具載體(210)上之工具(220)，該工具載體經設計成以剛性之方式與一震動產生器設備機械耦接，該工具沿一縱向軸線連續地包含：一工作部分(221)，其呈現用於再現由該震動產生器設備傳輸之震動的一自由末端；一耦接部分(223)；及一彈性可變形附接部分(222)，其安置於該耦接部分(223)上游；該工具載體(210)沿一縱向軸線連續地包含：一外殼(214)，其收納該工具之該附接部分(222)；及一耦接軸承(215)，其至少部分地圍繞該工具(220)之該耦接部分(223)；且該工具(220)之該附接部分(222)呈現外部尺寸，該等外部尺寸相對於該工具載體(210)之該外殼(214)的內部尺寸而經調適，以便在該工具(220)之該耦接部分(223)與該工具載體(210)之該耦接軸承(215)接觸時防止該附接部分與該外殼之間的接觸。
  2. 如請求項1之震動式裝置，其特徵在於：該工具(220)之該耦接部分(223)呈現一截頭圓錐形狀，且該工具載體(210)之該耦接軸承(215)呈現一與該耦接部分之該形狀互補的截頭圓錐形狀，該耦接部分及該耦接軸承亦形成一軸向抵靠系統。
  3. 如請求項1之震動式裝置，其特徵在於：該工具(620)之該耦接部分(623)及該工具載體(610)之該耦接軸承(615) 呈現一為圓柱形之形狀。
  4. 如請求項3之震動式裝置，其特徵在於：該工具(620)之該耦接部分(623)包括一位於其接合該工具之該工作部分的末端處的軸向抵靠部(624)，該軸向抵靠部(624)用以與該工具載體(610)之該耦接軸承(615)之該自由末端(613)協作。
  5. 如請求項1之震動式裝置，其特徵在於：該工具(420)之該耦接部分(423)包括截頭圓錐形狀之一第一部分(4201)，其藉由圓柱形狀之一第二部分(4202)而延伸，且該工具載體(410)之該耦接軸承(415)包含與該耦接部分之該形狀互補的截頭圓錐形狀之一第一部分(4151)及圓柱形狀之一第二部分(4152)。
  6. 如請求項1至5中任一項之震動式裝置，其特徵在於：該工具(220)之該附接部分(222)包括一安置於該耦接部分(223)上游的保持元件(2223)，且該工具載體(210)之該外殼(214)包括一收納該工具(220)之該保持元件(2223)的保持部分(2142)。
  7. 如請求項1至5中任一項之震動式裝置，其特徵在於：該工具(320；720)包括一徑向抵靠部(3230)，且該工具載體(310；710)包括一收納該徑向抵靠部之空段(3150；7150)，該徑向抵靠部及該空段形成用於限制該工具(220)在該工具載體(210)中之轉動的一旋轉限制器設備。
  8. 如請求項6之震動式裝置，其特徵在於：該附接部分 (222)包括一縱向槽(2225)。
  9. 如請求項8之震動式裝置，其特徵在於：該保持元件(2223)包含兩個扁平物(2223a、2223b)，每一扁平物安置於該縱向槽之任一側上且在垂直於該槽之平面的一方向上延伸。
  10. 如請求項1至5中任一項之震動式裝置，其特徵在於：該附接部分(222)包括具有減小之剖面的至少一部分(2222a)，其實質上位於該附接部分之中心。
  11. 如請求項1至5中任一項之震動式裝置，其特徵在於：該工具(220)由選自至少一金屬、一金屬合金及碳之一剛性材料製成。
  12. 如請求項1至5中任一項之震動式裝置，其特徵在於：該工具載體(210)包括一適合於與一手柄(20)中之一內部通道(232)協作的內部通道(216)，且該工具(220)包括一適合於與該工具載體之該內部通道(216)協作且貫通至該工作部分(221)中的內部通道(2210)。
  13. 一種超音波牙科治療器具，其包含連接至一震動產生器之至少一外科手柄且其特徵在於：其進一步包含如請求項1至12中任一項之至少一震動式裝置(200)。
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