歯科用ドリル

---

背景

歯科用ドリルは、歯科医が歯のエナメル質に穴を開けたり、歯の表面から歯垢をきれいにしたり除去したりするために使用するツールです。これは主にハンドピース、エアタービン、およびタングステンカーバイドドリルビットで構成されています。 1700年代半ばに開発が開始されて以来、歯科用ドリルは歯科の分野に革命をもたらしました。最新の歯科用ドリルにより、歯科医はこれまでになく迅速かつ正確に、患者の痛みを軽減して作業できるようになりました。

歯は生きている組織と生きていない組織の両方で構成されています。象牙質と呼ばれる軟組織の内層は、骨格の骨と組成が似ています。歯の外層であるエナメル質は、石灰化が進んでいて骨よりも硬いため、体で再生することはできません。エナメル質に損傷を与える虫歯は、さまざまな口腔細菌によって引き起こされます。口の中に存在するバクテリアの1つのタイプは、食べた後に歯に残っている残留食品粒子を分解します。この細菌の代謝の副産物は歯垢です。他のバクテリアはこの歯垢に付着し、酸を分泌し始め、それが歯のエナメル質に小さな穴を形成させます。これにより、さらに他の種類のバクテリアがこれらの穴や隙間に入り、下の柔らかい組織を侵食することができます。このプロセスは、虫歯を作ることによって歯を弱めます。軟部組織の破壊は、通常、虫歯に関連する痛みの原因です。最初の穴を超えて、外側のエナメル質は主に無傷のままです。未治療の虫歯は、虫歯や膿瘍などの病気を引き起こす可能性があります。

これらの病気を防ぐために、歯科医は歯科用ドリルまたは他のツールを使用して虫歯から歯垢を取り除きます。歯に穴を開けると、その先端を覆っている小さなダイヤモンドチップが歯垢と損傷したエナメル質をすり減らします。歯に穴を開けるだけで、歯科医はすべての歯垢を確実に取り除くことができます。歯垢が歯から消えると、エナメル質に損傷を与えるバクテリアはどこにも住むことができず、虫歯を引き起こすことはありません。穴あけが完了した後、残った穴は、歯を強化し、さらなる損傷を防ぐのに役立つ適切な材料で埋められます。

歴史

歯科用ドリルの初期の例は、1、000年以上前にマヤ人によって開発されました。彼らは翡翠で作られた石器を使用しました。それは長い管の形をしていて、端が鋭利になっています。手のひらの間でそれを回転させることによって、歯に穴を開けることができました。彼らはこの道具を主に宝石を歯に入れるための宗教的な儀式と組み合わせて使用​​しました。この技術は時代を先取りしていましたが、世界中で知られていませんでした。初期のギリシャ、ローマ、ユダヤの文明も歯科用ドリルのバージョンを開発しました。これらの初期の歯の穴あけの例は見られますが、中世の間に技術は失われました。 1600年代半ば、医師は、歯の自然な穴をさまざまな物質で埋めることで、歯科疾患を一時的に緩和できることを発見しました。これらの初期の歯科医は、損傷したエナメル質の一部を削り取るためにノミを使用していました。しかし、歯科用ドリルの技術が再発見されたのは、ピエール・フォシャールが登場するまではありませんでした。

フォーチャードは、現代の歯科の父であると言われています。彼は最初に、1746年に出版された本の中で、根管用の歯に弓ドリルを使用することに言及しています。この装置は、ハンドル付きの長い金属棒と 歯科用ドリルの図。個々のドリルの設計はさまざまですが、すべてにモーター、ハンドピース、カップリング、ドリルビットまたはバーが含まれています。それに動力を与えるために使用された弓。この間、多くの革新が開発されました。これらの1つは、回転ギアを作動させるハンドクランクによって動力を供給される機械に近いドリルの1778年の導入でした。その後すぐに、発明者はドリルヘッドに動力を供給するためにスピニングホイールを追加しました。この装置の動きは、歯科医がフットペダルを押して糸車を動かし、それがドリルヘッドを動かすことによって作成されました。 1800年代に他の機械ドリルの試みが行われましたが、取り扱いが難しく非効率的であったため、ほとんどの歯科医は単純な手動の鋼製ドリルを使用していました。

ドリル技術は時間の経過とともに着実に向上し、より高速で効率的なドリルを実現しました。 1870年までに、新しいタイプの足で動くエンジンが歯科用ドリルに取り付けられました。すぐに電動ドリルが続き、虫歯の準備にかかる時間が数時間から10分未満に短縮されました。高速ドリルは1911年に開発されましたが、エアタービンエンジンを備えた最新の歯科用ドリルが導入されたのは1953年のことでした。これらのドリルは、以前のドリルよりも100倍以上高速で、歯のドリルに伴う痛みを大幅に軽減しました。これらのより速い速度に対応するために、タングステンカーバイドドリルビットが導入されました。それ以来、メーカーは光ファイバーライトやカメラの追加、高度な冷却システムの組み込み、耐久性の高いハンドピースの作成など、多くの変更を加えてきました。

デザイン

利用可能な歯科用ドリルにはさまざまなデザインがありますが、モーター、ハンドピース、カップリング、ドリルビットなど、それぞれに同じ基本機能があります。高速掘削は、エアタービンによって作動します。これらのデバイスは、高圧空気を機械的エネルギーに変換し、ドリルビットを300,000rpm以上で回転させることができます。研磨、仕上げ、軟組織の穴あけなどにも低速が必要なため、歯科用ドリルには通常、二次モーターが装備されています。一般的なタイプには、電気モーターと空気駆動モーターが含まれます。

ハンドピースは通常、ドリルビットを駆動モーターに接続する細長いチューブ状のデバイスです。多くの場合、軽量で人間工学的に設計されています。また、システムの安定性を最大化するためにドリルビットが適切に角度付けされていることを保証するE字型のアタッチメントも備えています。歯科用ドリルのこれらのコンポーネントは、かつては非常にデリケートでした。しかし、最近の健康上の懸念により、設計者は高圧蒸気滅菌に耐えることができるハンドピースを開発することを余儀なくされています。カップリングは、ドリルユニットを電気または空気の電源と冷却水に接続するために使用されます。継手のタイプに応じて、2つまたは4つの穴で構成できます。

ドリルビット、またはバーは、歯科用ドリルの最も重要な部分です。短くて耐久性が高く、高速回転やその後の発熱に耐えることができます。多くのバー形状が製造されており、それぞれがさまざまな切断および穴あけ能力を備えています。一部のバーは、ダイヤモンドカッティングフルートでさえ設計されています。クーラントスプレーシステムや照明装置などの追加機能が追加される場合があります。最も洗練された歯科用ドリルは、内部冷却システム、遊星速度を上げるギアボックス、および光ファイバー照明を備えています。

原材料

歯科用ドリルは、金属やポリマーなど、さまざまな原材料で構成されています。モーター、ギア、ドライブシャフトを収納するハンドピースは、軽量で硬いプラスチックまたは真ちゅうなどの金属合金で作ることができます。最先端のハンドピースはチタンで作られています。バーは、既知の最も硬い物質の1つである炭化タングステンでできています。内部モーターには鋼などの他の材料が使用されています。ドリルを主電源に接続するチューブは、高分子シリコーンやポリ塩化ビニル（PVC）などの柔軟な素材でできています。

製造
プロセス

歯科用ドリルの製造は、個々のコンポーネントを最初に製造し、次に組み立てて最終製品を製造する統合プロセスです。メーカーは各部品を個別に製造できますが、通常、部品の多くは外部のサプライヤーに依存しています。典型的な製造方法には、モーターとドリルビットの構築、ハンドピースの形成、最終組み立て、およびパッケージングが含まれます。

ハンドピース

• 1ハンドピースの製造には多くのデザインと素材が使用されていますが、それらはすべて、通常、事前に成形された型を使用して製造されています。プラスチック製のハンドピースの場合、これには射出成形が含まれます。これは、プラスチックを溶融し、金型に射出し、成形後に解放するプロセスです。金属製のハンドピースも同様の成形プロセスを使用しています。

ドリルビット

• 2ドリルビットは炭化タングステン粒子から形成されています。それらは最初にタングステン鉱石を取り、それを化学的に処理して酸化タングステンを生成することによって作られます。次に、水素をシステムに追加して酸素を除去し、微細なタングステン金属粉末を生成します。次に、この粉末を炭素と混合して加熱し、さまざまなサイズの炭化タングステン粒子を生成します。これらの粒子はさらに処理されて、適切な形状のドリルビットを形成します。

エアタービンエンジン

• 3エアタービンエンジンは、小さな鋼製部品で構成されています。 1つの設計では、タービンは2セットのボールレースベアリングの間に挟まれ、ドリルビットに直接接続されます。ユニット全体がドリルヘッドに収納されており、流入空気と排気用の開口部があります。他のタイプのタービンエンジンはハンドピースのさらに上にあり、一連のドライブシャフトとギアによってドリルビットに接続されています。

低出力モーター

• 4低出力モーターは、エアタービンエンジンのように組み立てられています。ロータリーベーンの空圧モーターは、スライドベーンが外側に突き出たコア構造で構成されています。ハンドピースに配置され、ドリルのメインドライブシャフトに接続されます。また、出入りする空気のための開口部があります。電気モーターはかなり より複雑で、ベアリング、磁石、ブラシ、および電機子コイルのセットで構成されています。

最終組み立て

• 5すべてのコンポーネントが使用可能になったら、最終組み立てを開始できます。設計に応じて、エアタービンをハンドピースのケーシングに直接配置することも、ドリルビットと一緒に取り付けることもできます。ドリルの他の部分は、空気または電気モーター、ドライブシャフト、ギア、および制御スイッチを含めて、ハンドピースに入れられます。冷却ホースや光ファイバー照明装置など、その他のアクセサリが追加されます。カプラーはハンドピースの一方の端に配置され、ドリルビットはもう一方の端に取り付けられています。
• 6一連の品質チェックの後、完成したドリルは、アクセサリ、マニュアル、交換部品とともに適切なパッケージに入れられ、販売業者に出荷されます。

品質管理

各ドリル部品の品質は、製造の各段階でチェックされます。毎日多くの部品が作られているため、すべてを検査することは不可能です。したがって、ライン検査官は通常、特定の時間間隔でランダムなサンプルを採取し、それらのサンプルがサイズ、形状、および一貫性の設定された仕様を満たしていることを確認します。品質管理のこの段階では、より厳密な測定を行うこともできますが、主要なテスト方法は目視検査です。

未来

歯科用ドリルの開発の歴史の多くの間、研究の焦点は、ドリルビットの速度を上げ、これらのより速い速度に関連する問題を修正することにありました。ただし、調査によると、ドリルビットの速度を現在よりも速くしてもメリットはありません。したがって、研究の焦点は、従来のドリルの代替品の開発に完全に移っています。最近の2つの紹介は注目に値し、歯科が向かう方向を示している可能性があります。

虫歯を治療する新しい方法は、「空気研磨」技術として知られています。この技術を使用して、歯科医はドリルを使用せずに歯の表面の一部を吹き飛ばします。アルミナの小さな粒子は空気の流れによって押し出され、歯垢は文字通り歯から叩き落とされます。歯科用ドリルに取って代わる可能性のある別の技術はレーザーです。 FDAは最近、歯の軟組織に使用するためのレーザードリルの使用を承認しました。ただし、硬組織での使用の承認は保留中です。この技術により、より迅速で正確な掘削が可能になる場合があります。これらの新しいテクノロジーの両方の結果は、従来の穴あけに関連する痛みと騒音が排除されるため、最適な患者の快適さです。