歯科用ドリル

歯科用ドリルまたは歯科用ハンドピースは、虫歯の除去、詰め物の研磨、審美歯科の実施、および義歯の修正を含む、さまざまな一般的な歯科処置を行うために使用される手持ち式の機械器具です。ハンドピース自体は、回転力を開始し、切削器具（通常は歯科用バー）に動力を供給する内部の機械部品で構成されています。臨床で使用される装置の種類は、歯科処置で指示された必要な機能によって異なります。特定のハンドピースには、光源と冷却水噴霧システムも組み込まれているのが一般的です。これにより、視認性、精度、および処置の全体的な成功が向上します。バーは通常、タングステンカーバイドまたはダイヤモンドで作られています。

ハンドピースは、そのメカニズムによって、エアタービン式または電動式（増速機能を含む）に分類されます。ただし、臨床の場では、エアタービン式ハンドピースは一般に「高速」と呼ばれます。ハンドピースには、バーまたはバーと呼ばれるカッターを保持するためのチャックまたはコレットが付いています。

タービンは35～61ポンド/平方インチ（約2.4～4.2バール）の圧縮空気で駆動され^{[1] [2]、}これが機器の中心を通過してハンドピースのヘッドにあるペルトン水を回転させます。風車（チャック）の中心はベアリングハウジングに囲まれており、摩擦グリップバーを機器の中央にしっかりと保持します。ベアリングハウジング内には小さな潤滑ボールベアリング（ステンレス鋼またはセラミック）があり、バーのシャンクが最小限の摩擦で中心軸に沿ってスムーズに回転できるようにします。ローター全体は、高速ヘッド内でOリングで固定されています。Oリングにより、システムはアイドル速度で完全に中心に配置されますが、ヘッド内でローターがわずかに動くことができます。

バーが中心まで走行できない場合、いくつかの臨床的欠陥が発生します。 

• バーが震え、これにより過度の損傷を与える振動が発生し、切断される材料にひび割れや亀裂が生じます。これは患者にとっても不快な体験です。
• 偏心切断 - 表面が不規則に除去されるため、必要以上に多くの組織が除去されることになります。
• 制御性の低下 - 不規則な切削により、歯科医が動きを制御することがより困難になります。

高速摩擦によりバー内に膨大な熱が発生します。したがって、高速ハンドピースには優れた水冷システムが必要です。標準は、3 ～ 5 個のスプレー穴ジェットから供給される 50 ml/分の冷却水です。

最近のハンドピースの多くには、バーの近くにライトが付いています。ライトは、手術中の視認性を助けるために、切断面に向けられます。

古いハンドピースはハロゲンランプと光ファイバーロッドのシステムを利用していましたが、この方法にはいくつかの欠点があります。ハロゲン電球は時間の経過とともに劣化し、修理に費用がかかります。また、光ファイバーロッドは落とすとすぐに破損し、オートクレーブ処理を繰り返すと分解します。

LED 技術は現在、多くの高度なハンドピースに使用されています。LED は動作寿命が長く、より強力な光を発し、発熱が少なくなります。

エアタービン駆動のハンドピースは低トルクで非常に高速（250,000～420,000 rpm）に達することができますが、電動ハンドピースは通常、低速（20～200,000 rpm）で高トルクで動作します。一部の電動ハンドピースは、速度増加ハンドピースと呼ばれ、ギア比を利用して回転速度を高めます。^[3]

• 電動ハンドピースは、マイクロモーターとも呼ばれる小型の電気モーターによって駆動されます。
• ハンドピースへの電力はマイクロモーターによって供給されます。
• ハンドピース内には内部ギアがあり、摩擦グリップバーがトルクに関係なく一定速度で回転できるようにします。
• したがって、動力はマイクロモーターと内部ギアによって供給されます。

• トルクとは、圧力がかかってもバーが同じ速度で継続的に回転し、切断する能力のことです。
• ハンドピースの速度が上がると、その後トルクは減少します（低速ハンドピースはトルクが高く、エアタービンシステムなどの高速ハンドピースはトルクが低くなります）。 
• ギア比 1:5 の電動ハンドピースの自由回転速度は切断速度と同じです。つまり、モーター速度 40,000 x 5 = バー速度 200,000 rpm となります。
• 電気モーターは 200,000 rpm の速度を維持し、安定した電力を供給するため、電子制御パラメータに応じてトルクが維持されます。

低速ハンドピースは、高速電動ハンドピースやエアタービンハンドピースよりもずっと低速で動作します。低速ハンドピースは通常、エアタービンではなくロータリーベーンモーターで駆動されます。600 ～ 25,000 rpm の速度で動作します。内部ギアは、速度増加ハンドピースのものと非常によく似ています。2 つの主な違いは、低速ハンドピースには内部ギアがあり、ラッチグリップバーとフリクショングリップバーの両​​方を使用できることです。

一般的には、虫歯の除去やエナメル質や修復材の研磨などの手術処置に使用されます。ストレートで低速のハンドピースは、一般的に口腔外調整やアクリルや金属の研磨に使用されます。

低速で動作するように設計されています。

主な使用適応症には、歯内療法による根管治療、インプラント埋入、予防などがあります。

歯内治療用の管は、低速回転ファイルを使用して準備します。使用中に歯内治療用ファイルが外れないように、トルクを制御することが不可欠です。

• インプラントの設置 - インプラントの設置中に骨への熱による損傷を防ぐために、速度を低下させるハンドピースが使用されます。
• 予防 - 速度を低下させるハンドピースを使用した予防により、発生する熱が少なくなり、熱伝達による歯髄損傷のリスクが軽減されます。

歯科用バー（バー）は、ハンドピースで使用されるカッターの一種です。バーは通常、タングステンカーバイドまたはダイヤモンドで作られています。バーはヘッド、ネック、シャンクの3つの部分から構成されています。^[4]

一部のバー（タングステンカーバイドバーなど）のヘッドには、材料を削り取る刃が付いています。これらの刃は、バーの特性を変えるために、さまざまな角度で配置することができます。より鈍角にすると、負のすくい角が生成され、バーの強度と寿命が向上します。より鋭角にすると、正のすくい角が生成され、刃は鋭くなりますが、より早く鈍くなります。他の一般的に使用されるバーのヘッドは、刃と同様の切削機能を持つ細かい粒子で覆われています（例：高速ダイヤモンドバー）。ダイヤモンドバーは、ダイヤモンドが常に切削された歯に接触しているという事実により、カーバイドバーよりも優れた制御と触覚フィードバックを提供するようです。^[5]

バーには、丸型、逆円錐型、直線型、先細り型、洋ナシ型などさまざまな形状があります。切断効率を高めるためにバーの刃を横切る追加の切り込みが追加されましたが、高速ハンドピースの登場によりその利点は最小限に抑えられました。^[4]これらの追加の切り込みはクロスカットと呼ばれます。

バリにはさまざまな種類があるため、バリを分類するための番号付けシステムが使用されており、これには米国の番号付けシステムと国際標準化機構(ISO) が使用する番号付けシステムが含まれます。

歯科用バーのシャンク径は通常1.6mm（1/16インチ）または2.35mm（3/32インチ）です。^[6]

器具は、その後の切開中に感染を防ぐために、使用後は毎回消毒または滅菌する必要があります。器具の機械構造上、アルコール消毒剤を使用して消毒または滅菌することはできません。アルコール消毒剤は潤滑剤を破壊してしまうからです。代わりに、ドリルを取り外し、器具を水で洗い、潤滑剤を塗布した後、オートクレーブで消毒する必要があります。 ^{[7] [8]}米国食品医薬品局は、バーを「使い捨て器具」に分類していますが、^[9]適切な手順で滅菌することができます。

インダス文明では、紀元前7000年ごろから歯科治療が行われていたという証拠が見つかっている。^[10]この最古の歯科治療では、おそらく熟練したビーズ職人が弓ドリルを操作して歯の疾患を治療していた。 ^[11]この古代の歯科治療を再現したところ、使用された方法が信頼性が高く効果的であったことがわかった。^[12]同心円状の溝がある深さ3.5mmの虫歯は、ドリル工具を使用したことを示している。歯の年代は9000年前と推定されている。後世には、機械式のハンドドリルが使用された。ほとんどのハンドドリルと同様に、回転速度は最大15rpmと非常に低速だった。 1864年、英国の歯科医ジョージ・フェローズ・ハリントンが、エラドという時計仕掛けの歯科用ドリルを発明した。^[13]この装置は以前のドリルよりもはるかに高速だったが、非常に騒音が大きかった。 1868 年、アメリカの歯科医ジョージ F. グリーンは、ペダルで動くふいごで動く空気圧式の歯科用ドリルを考案しました。ジェームズ B. モリソンは 1871 年にペダルで動くバードリルを考案しました。

最初の電動歯科用ドリルは 1875 年にグリーンによって特許取得され、歯科医療に革命をもたらしました。1914 年までに、電動歯科用ドリルは最高 3,000 rpmの速度に達することができました。1950 年代と 1960 年代には、エアタービンドリルの開発を含む急速な開発の第二波が起こりました。

歯科用ドリルの現代版は、エアタービン（またはエアローター）コントラアングルハンドピースであり、回転器具のシャフトが斜めになっているため、歯科治療の際に口内の届きにくい部分にも届くようになっている。コントラアングルは、ジョン・パトリック・ウォルシュ（後にナイト爵に叙せられる）とニュージーランド、ウェリントンのドミニオン物理学研究所（DPL）の職員によって発明された。ハンドピースの仮特許の最初の公式申請は1949年10月に提出された。^[14]このハンドピースは圧縮空気で駆動された。特許は11月にジョン・パトリック・ウォルシュに付与されたが、ウォルシュは小型の市販の空気グラインダーをストレートハンドピースとして使用した後にコントラアングルエアタービンハンドピースのアイデアを思いついた。ジョン・ボーデン博士がアメリカで開発し、1957年にデンツプライ社によってボーデン・エアローターとして初めて商業的に製造・販売されました。ボーデン・エアローターはすぐにカボ・デンタルなどの他の企業でも製造されるようになり、カボ・デンタルは1959年に最初の製品を製造しました。^[15]

現在のバージョンは最大800,000rpmで動作できますが、最も一般的なのは精密作業用の400,000rpmの「高速」ハンドピースで、これにマイクロモーターによって制御される速度で動作する「低速」ハンドピースが加わり、高速ハンドピースでは実現できない高いトルクを必要とする用途向けに運動量（最大40,000rpm）を生み出します。^[16]

1990年代から、従来の回転式歯科用ドリルに代わる多くの代替品が開発されてきた。これには、歯科用レーザーシステム、^[17]、 空気研磨装置（小さな研磨粒子と加圧空気を組み合わせた装置で、本質的には小型サンドブラスター）、^{[18] [19] 、}オゾンまたは銀ジアミンフッ化物（SDF）による歯科治療などがある。^{[20] [21]}

• MedTerms による歯科用ドリルの定義
• 「歯科用ドリルは国民の敵か？」英国歯科医師会博物館より
• オーストラリア歯科ジャーナル:1 p59-62
• 歯科歴

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