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、審美歯科治療、義歯の調整など、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、回転力を発生させ、切削器具（通常は歯科用バー）に動力を供給する内部機械部品で構成されています。

臨床で使用される器具の種類は、歯科処置に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が組み込まれていることが多く、これにより視認性、精度、および処置全体の成功率が向上します。バーは通常、炭化タングステンまたはダイヤモンドで作られています。

ハンドピースは、その機構によってエアタービン式と電動式（速度調整機能付きを含む）に分類されます。ただし、臨床現場では、エアタービン式ハンドピースは一般的に「高速式」と呼ばれます。ハンドピースには、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あります。

メカニズム

力

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^{[ 1 ] [ 2 ]}によって駆動され、この空気が器具の中心を通過して、ハンドピースのヘッドにあるペルトン水車を回転させます。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器具内でしっかりと中央に保持します。ベアリングハウジング内部には、小さな潤滑されたボールベアリング（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、高速ヘッド内の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位置しますが、ヘッド内でローターがわずかに動くことができます。

バリ取りが中心からずれると、以下のような様々な臨床的欠陥が生じる。 

• バリが振動し、過度な振動によって切断対象物に損傷を与え、ひび割れや亀裂が生じる可能性があります。また、患者にとっても不快な経験となります。
• 偏心切削 – これにより表面が不均一に除去され、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 – 不規則な切削のため、歯科医が動きを制御するのがより困難になります。

冷却

高速摩擦によってバー内部に膨大な熱が発生するため、高速ハンドピースには優れた水冷システムが不可欠です。標準的な冷却方式は、3～5個の噴射口から毎分50mlの冷却水を供給することです。

照明

現代の多くのハンドピースには、バーのすぐ近くにライトが備え付けられている。このライトは切削面に照射され、術中の視認性を向上させる。

旧型の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採用していましたが、この方法にはいくつかの欠点があります。ハロゲンランプは経年劣化し、修理費用が高額になる上、光ファイバーロッドは落とすと簡単に破損し、オートクレーブ滅菌を繰り返すと崩壊してしまうのです。

現在、多くの高度なハンドピースにLED技術が採用されています。LEDは動作寿命が長く、より強力な光を発し、発熱量も少ないという特長があります。

空気タービン駆動のハンドピースは低トルクで非常に高速（250,000～420,000rpm）に達することができるのに対し、電動ハンドピースは通常、高トルクで低速（20～200,000rpm）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上げています。^{[ 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。
• ハンドピースへの動力はマイクロモーターによって供給される。
• ハンドピース内部には、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するための内部ギア機構が備わっている。
• 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る。

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はるかに低速で動作します。低速ハンドピースは通常、エアタービンではなく回転羽根モーターで駆動されます。回転速度は600～25,000rpmです。内部ギアは、速度を上げるタイプのハンドピースと非常によく似ています。両者の主な違いは、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​​方を使用できる点です。

低速での動作を想定して設計されています。

歯科用バー、またはバーは、ハンドピースで使用される切削工具の一種です。バーは通常、炭化タングステンまたはダイヤモンドでできています。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、材料を除去するブレードが含まれています。これらのブレードは、バーの特性を変えるために異なる角度で配置できます。鈍角にすると負のすくい角になり、バーの強度と寿命が増します。鋭角にすると正のすくい角になり、ブレードは鋭くなりますが、摩耗が早くなります。一般的に使用されている他のバーのヘッドは、ブレードと同様の切削機能を持つ細かいグリットで覆われています（例：高速ダイヤモンドバー）。ダイヤモンドバーは、超硬バーの単一のブレードと比較して、常に切削歯と接触しているため、超硬バーよりも優れた制御性と触覚フィードバックが得られるようです。^{[ 5 ]}

バーには、丸型、逆円錐型、ストレートフィッシャー型、テーパーフィッシャー型、洋ナシ型など、さまざまな形状があります。バーの刃に横方向に追加のカットを加えることで切削効率を高めていましたが、高速ハンドピースの登場によりその効果は最小限に抑えられました。^{[ 4 ]}これらの追加のカットはクロスカットと呼ばれます。

バリの種類が非常に多いため、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、米国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1.6  mm (1/16インチ) または2.35  mm (3/32インチ) のいずれかである。^{[ 6 ]}

器具は、その後の切開時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。器具の機械的構造上、潤滑剤を破壊するアルコール消毒剤を使用してはなりません。代わりに、ドリルを取り外し、器具を水で洗浄し、潤滑した後、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。

インダス文明からは、紀元前7000年まで遡る歯科医療の証拠が見つかっている。^{[ 10 ]}この最も初期の歯科医療は、おそらく熟練したビーズ職人が操作する弓錐で歯の疾患を治療するものであった。 ^{[ 11 ]}この古代の歯科医療の復元により、使用された方法が信頼性が高く効果的であったことが示された。^{[ 12 ]}同心円状の溝のある深さ3.5mmの空洞は、 ドリルツールの使用を示している。歯の年代は9000年前と推定されている。後世には、機械式の手動ドリルが使用された。ほとんどの手動ドリルと同様に、回転速度は最大15rpmと非常に遅かった。1864年、イギリスの歯科医ジョージ・フェローズ・ハリントンは、エラドという名のゼンマイ式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速かったが、非常にうるさかった。 1868年、アメリカの歯科医ジョージ・F・グリーンは、ペダル操作式のふいごで駆動する空気圧式歯科用ドリルを考案した。 1871年には、ジェームズ・B・モリソンがペダル操作式のバー・ドリルを考案した。

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が取得され、歯科医療に革命をもたらした。1914年までに、電動歯科用ドリルは毎分3,000回転に達するようになった。1950年代から1960年代にかけては、エアタービン式ドリルの開発など、急速な発展の第二波が起こった。

1990年代以降、従来の回転式歯科用ドリルに代わる多くの方法が開発されてきた。これらには、歯科用レーザーシステム^{[ 17 ]} 、エアアブレーション装置（小さな研磨粒子と加圧空気を組み合わせた装置で、基本的に小型のサンドブラスター）^{[ 18 ] [ 19 ]} 、オゾンまたはフッ化ジアミン銀（SDF）を用いた歯科治療^{[ 20 ] [ 21 ]などがある。}

• 英国歯科医師会博物館所蔵の「歯科用ドリル ― 人民の敵？」