作業補助装置
【課題】オペレータが自分の意図する箇所に対象物を位置決めし且つこの位置決めした位置に保持する。
【解決手段】歯科治療用椅子のシートバック101の背面に固設された第１支柱103と；第１支柱103の軸線方向に移動可能に取り付けられて前方に延出する第２支柱104とを有し、第２支柱104は第１支柱103の軸線方向に移動可能である。第２支柱104の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アーム111,112は第２支柱104の軸線方向に移動可能である。多関節アーム111,112に含まれる複数の可動部分には、夫々、ロック機構130が設けられ、また、多関節アーム111,112の先端には、ロック機構130を備えた自在継手121を介してホルダ120が取り付けられ、このホルダ120にデンタルミラー125が装着される。
【解決手段】歯科治療用椅子のシートバック101の背面に固設された第１支柱103と；第１支柱103の軸線方向に移動可能に取り付けられて前方に延出する第２支柱104とを有し、第２支柱104は第１支柱103の軸線方向に移動可能である。第２支柱104の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アーム111,112は第２支柱104の軸線方向に移動可能である。多関節アーム111,112に含まれる複数の可動部分には、夫々、ロック機構130が設けられ、また、多関節アーム111,112の先端には、ロック機構130を備えた自在継手121を介してホルダ120が取り付けられ、このホルダ120にデンタルミラー125が装着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科治療、動物や人間に対する手術などの処置や作業を補助するための適用される作業補助装置に関し、典型的には歯科治療用の作業補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療では、高速回転する切削チップを患者の口腔内に差し入れて歯を切削する等、細心の注意が必要である。治療中の患者の口腔は、切削の際に注水する水や歯の削り屑、或いは唾液などが溜まるため、これを吸引するために、口腔内にバキュームチップを差し入れることが行われている。また、歯科医師の治療が円滑に実行できるように患者の口腔内にデンタルミラーを入れ、また、このデンタルミラーを使って患者の口を開いた状態に保持する必要がある。このようなバキュームチップやデンタルミラーなどは、これを差し入れる箇所が患者や治療箇所によって異なるため、歯科医師は歯科助手の協力を得ながら治療を行っている。
【０００３】
このように歯科治療では歯科助手の手を借りる必要があることから、例えば休日に緊急に治療を求められたときには歯科医師が一人で治療をせざるを得ず、思うような治療ができないという問題がある。これに類する問題として、医療の分野でも同様である。例えば、開腹手術を行うときには、切開した箇所を開いておくために執刀医以外の医師が手にした器具を使って開腹箇所を開いた状態に固定しておく必要があるが、手術時間が長引くときには大変な重労働となる。
【０００４】
歯科助手の手に委ねることなくバキュームチップを患者の口腔内にセットした状態を保持することを企図して特許文献１は、患者の口腔内にバキュームチップを位置決めし且つこの状態を維持することのできる保持装置を提案している。具体的には、特許文献１に開示のバキュームチップ保持装置は、患者が着座する歯科治療用椅子の脇に立設した支柱の上端に取り付けられたアームを有し、このアームの先端にバキュームチップが固定される。アームは、水平軸継手、垂直軸継手、自在継手を含む多関節アームで構成され、この多関節アームはバネによって水平状態を維持するようになっている。各継手部分にはブレーキ装置からなるロック手段が付設されており、このブレーキ装置は、サーボモータ又はソレノイドによって駆動されるようになっているが、歯科医師がバキュームチップを患者の口腔内に位置決めした後にスイッチ操作によってサーボモータ又はソレノイドが動作してロック状態が形成される。
【特許文献１】特開平９−２０１３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示のバキュームチップ保持装置では、バキューチップを手にして患者の口腔内の所望の位置に位置決めする過程でアームの自在な動きを伴うことから、このアームを移動させるための力及び上述したバネ力に抗した力でバキュームチップを操作することが必要となる。
【０００６】
ところで、歯科治療用の椅子は、シートバックがリクライニング可能であり、治療目的及び／又は治療箇所に応じてシートバックを様々な角度に調整しながら歯科治療の処置が行われる。このような歯科治療の実状に対して、特許文献１に開示の保持装置は、診療室の床に立設した支柱の高さ寸法を上下に調整可能になっており、また、支柱に対するアームの取り付け位置を水平方向に調整可能になっている。
【０００７】
しかしながら、シートバックのリクライニング角度を変更することに伴って支柱に対する患者の口腔の相対位置が大きく変化することになるため、例えば起立したシートバックを大きく倒した場合には、支柱の高さ寸法を大きく短縮させる必要がある。また、支柱と口腔の相対位置の大きな変化に対応できるように、アームの全長を大きく設定し且つアームの可動領域を大きく設定する必要があり、このことから、上記のバキュームチップ保持装置（特許文献１）では、アームの関節として水平軸継手、垂直軸継手、自在継手の組み合わせを採用している。
【０００８】
しかしながら、アームの全長を長くしたり継手及びこれに付設したブレーキ装置の数が増えるとアームの重量が増加することになり、上述したように、バネ力によって水平状態に維持されているバキュームチップを患者の口腔内に位置決めするまでの過程で重量物のアームの動きを伴うことからバキュームチップの操作に比較的大きな力が必要となり、これに伴って操作性の悪化を招く虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、オペレータが自分の意図する箇所に対象物を位置決めし且つこの位置決めした位置に対象物を保持するのに要する操作力を低減することのできる作業補助装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、歯科助手の手に委ねることなく歯科用ツールを患者の口腔内に位置決めし且つこれを保持するのに好都合な歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる目的は、歯科用ツールを患者の口腔内の所望の位置に位置決め操作するのに要する力を低減することのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、作業補助装置を使用しないときに、歯科医師の治療行為の邪魔にならない格納姿勢をとることのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更なる目的は、患者の口腔内に位置決め且つ位置固定した歯科用ツールの歯科治療中での安全性を確保することのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、
ロック機構を備えた多関節アームの先端にホルダが取り付けられ、該ホルダに対象物を脱着可能に装着した状態で、該対象物を所望の位置に位置決めした後に前記ロック機構を作動させて前記多関節アームをロックすることにより、前記対象物を前記所望の位置に保持するための作業補助装置であって、
前記多関節アームと前記ホルダとの間に設けられた自在継手及び該自在継手をロックするロック機構と、
前記多関節アームを駆動するための駆動手段とを有することを特徴とする作業補助装置を提供することにより達成される。
【００１５】
すなわち、この第１の観点による発明によれば、多関節アームを駆動する動作させてホルダに装着した対象物を所望の位置の近傍に仮位置決めし、次いで、多関節アームの先端とホルダとの間の自在継手の動きによって対象物を所望の位置に位置決めすることができる。これにより、オペレータは、対象物を所望の位置に最終的に位置決めする操作では、多関節アームとホルダとの間の自在継手の動きによる限定的な範囲で操作することで対象物を所望の位置に位置決めすることができる。この最終的な位置決め操作では、実質的に、多関節アームの動きを実質的に伴わないないため、指先の僅かな力で対象物を所望の位置に位置決めすることができる。この位置決めが完了したら、ロック機構を作動させた多関節アーム及びホルダをロック状態にすることで、対象物を所望の位置に保持することができる。ロック機構のロック状態は、例えば歯科治療で多用されているエアを使うのであれば、エアをロック機構に供給遮断することによりロック状態を生成し、エアをロック機構に供給することによりロック解除状態を生成するのが安全対策上好ましい。
【００１６】
第１の観点の発明の好ましい実施の形態では、多関節アームの動きを伴う仮位置決めの動作を、オペレータが対象物を手にして所望の位置に位置決めする操作に追従させる制御を行われる。これにより、オペレータは対象物を手にして、これを所望の位置に位置決めする全ての操作過程で必要とされる操作力を低減することができる。
【００１７】
本発明の作業補助装置は、典型的には、歯科治療での歯科ツール、例えばデンタルミラーやバキュームチップなどの位置決め及び保持に適用される。
【００１８】
上記の技術的課題は、歯科治療用に適用した本発明の第２の観点によれば、歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
ロック機構を備えた多関節アームと、
該多関節アームの先端に、ロック機構付き自在継手を介して取り付けられ、歯科用ツールを脱着可能に装着することのできるホルダと、
前記多関節アームの前記シートバックに対する相対位置を調整するための、駆動機構を備えた調整手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置を提供することにより達成される。
【００１９】
第２の観点の発明によれば、上述した第１の観点の作用効果に加えて、シートバックのリクライニング角度を変更したとしても、多関節アームがシートバックの動きに応じて変位することから患者とホルダ（歯科ツール）との相対的な位置関係を維持することができる。
【００２０】
上記の技術的課題は、歯科治療用に適用した本発明の第３の観点によれば、
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面に設けられたベース部分と、
該ベース部分に片持ち状態で支持された多関節アームと、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置を提供することにより達成される。
【００２１】
上記ベース部分は、前記シートバックの高さ方向及び前記シートバックの背面から背もたれ面に向けて前記シートバックを横断する方向に変位可能であるのが好ましい。この変位は、駆動手段によるものであってもよいし、手動によるものであってもよい。
【００２２】
また、ベース部分と多関節アームとを軸又は自在継手を介して連結することにより、この軸又は自在継手を中心に多関節アームをシートバックの背面側に変位させた格納状態を作ることができる。このことは、本発明の作業補助装置を使用しないで歯科治療を行うときに、作業補助装置が邪魔になるのを防止することができる。
【００２３】
本発明の典型的な好ましい実施の形態では、
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面の一側に固設され、該シートバックの高さ方向に延びて該シートバックの頂部から上方に延出する第１支柱と、
該第１支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられ、前記シートバックの背面側から前方に延出する第２支柱と、
該第２支柱を前記第１支柱の軸線方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アームと、
該多関節アームを前記第２支柱の軸線方向に移動させる第２駆動手段と、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
前記第１、第２駆動手段を動作させるためのコントローラと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置が提供される。
【００２４】
本発明の上述した目的及び他の目的並びに作用効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２６】
第１実施例（図１〜図３）：
図１〜図３は第１実施例を示す。第１実施例の作業補助装置１は、支柱２の端に連結された少なくとも第１〜第３の３本のアーム３〜５を含む直列のアーム列６を有する。作業補助装置１は、好ましくは、支柱２から最も離れた第３アーム５の先端に自在継手７（典型的には球面継手）を介して取り付けられたホルダ８を含み、このホルダ８には、作業補助装置１を歯科治療に適用するときには、例えば歯科用バキュームチップや舌圧子チューブ、デンタルミラーなどの歯科用ツール９が脱着可能に取り付けられる。
【００２７】
この実施の形態の作業補助装置１は、これを歯科治療に適用したときには、歯科治療用椅子に着座している患者の側方で待機状態にあるツール９を歯科医師が掴んで、これを患者の口腔内に仮位置決めするまでの動きに従動又は追従する形式で揺動する第１〜第３のアーム３〜５の動きが主体であり、ツール９を口腔内の好ましい位置に最終的な位置決めを行うときには、第３アーム５に対して自在継手（球面継手）７を介して連結されたホルダ８の動きが主体となる。
【００２８】
このような動作を実現するために、支柱２に対して第１アーム３が第１関節１０を介して連結され、第１アーム３に対して第２アーム４が第２関節１１を介して連結され、第２アーム４に対して第３アーム５が第３関節１２を介して連結されている。なお、支柱２は、電気スタンドのように診療室の床に設置したベースプレートから起立したポールであってもよいし、この支柱２がベースプレートに対して揺動可能なアームで構成されていてもよい。
【００２９】
第１〜第３の関節１０〜１２は、例えば球面継手を使うことによって、３６０°の可動域を備えていてもよいが、典型的には、一方のアームに対して他方のアームが一つの軸線（水平軸や垂直軸）を中心に回動可能の連結する軸形式の関節が設定される。後者の形式の関節、特に水平軸の継手を採用したときには、第１アーム３又は第２アーム４は、当該アームの軸線を中心とした軸回転が可能であるのが好ましい。図１に図示の実施例では、第２アーム４が、その軸線回りに回転可能であり、この第２アーム４にマニュアル式のロック手段１３が付設されている。マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作することにより第２アーム４の軸線を中心とした軸回転を許容し、また、第２アーム４の軸回転をロックすることができる。
【００３０】
作業補助装置１は、第１アーム３を揺動させるための第１の電動モータ１５と、第２アーム４を揺動させるための第２のモータ１６を更に含んでいる。第１、第２のモータ１５、１６として、好ましくはサーボモータが採用される。
【００３１】
第３アーム５は、典型的には直列に配置した第１、第２の２本の分割アーム５ａ、５ｂで構成され、図２に示すように、第１、第２の分割アーム５ａ、５ｂが互いに対面するいずれか一方の端にはフランジ１７が設けられ、他方の端には、このフランジを収容する筒体１８が設けられる。そして、フランジ１７は、これを挟む一対のスプリング１９、２０によってニュートラル位置に維持されるようになっている（図２）。
【００３２】
すなわち、２本の分割アーム５ａ、５ｂで構成される第３アーム５は軸線方向に伸縮可能であり、ホルダ８側の第２の分割アーム５ｂに、これを引っ張る方向に力が加わると、フランジ１７が図２において右方向に移動して第３アーム５の実質的な長さ寸法が大きくなり、逆に、圧縮する方向に力が加わると、フランジ１７が左方向に移動して第３アーム５の実質的な長さ寸法が小さくなる。そして、第３アーム５に何も力が加わっていないときには、フランジ１７は第１、第２のスプリング１９、２０の付勢力がバランスするニュートラル位置に保持され、この状態の第３アーム５の長さ寸法が基準長さになる。
【００３３】
第３関節１２には、第３アーム５の位置を固定するための第１ロック手段２２が設けられている。また、第３アーム５の先端に設けられた自在継手７には、ホルダ１７の位置を固定するための第２ロック手段２３が設けられている。第１、第２ロック手段２２、２３のアクチュエータは電動式であってもよいが、歯科用に適用するのであれば、切削チップを駆動するために設置されているエア源２４を使って圧縮エアによって動作するシリンダ（図示せず）と摩擦要素２２ａ、２３ａとの組み合わせを採用するのが好ましい。具体的にはエア源２４と第１、第２ロック手段２２、２３との間には電動開閉弁２５が介装され、この電磁開閉弁２５を開いてエア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３にエアを供給したときに摩擦係合によるロック動作を行うようにしてもよいが、その逆であるのが、安全対策上、好ましい。すなわち、電磁開閉弁２５を開いてエア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３にエアを供給したときに摩擦要素２２ａ、２３ａの摩擦係合を解除するようにするのが好ましい。この点については後に説明する。
【００３４】
第１、第２ロック手段２２、２３のロック動作によって第３アーム５の位置及びホルダ１７の位置が共に固定される。なお、摩擦要素２２ａ、２３ａを含む第１、第２ロック手段２２、２３を採用したときには、第１、第２ロック手段２２、２３により第３アーム５の位置及びホルダ１７の位置を固定しているときであっても、所定値以上の外力が加わったときには第３アーム５、ホルダ１７が摩擦力に抗して変位可能となる。したがって、ツール９を口腔内の所望の位置に保持している最中つまり歯科医師が治療中に患者が不意に頭を動かすなどの行動をとったときに、ツール９を介して伝達される力によってホルダ１７及び／又は第３アーム５が変位することができるため、安全対策のための一つの手段となる。
【００３５】
作業補助装置１はコントロールユニット３０を含み、コントロールユニット３０は、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θを検出する角度センサ３１から検出信号が入力され、また、第３アーム５に付設された変位センサ３２から検出信号が入力される。変位センサ３２は、フランジ１７がニュートラル位置にあるときをゼロ点としたフランジ１７の変位を検出するものである。
【００３６】
作業補助装置１を使用してツール９を患者の口腔内にセットする過程では、歯科医師は操作スイッチ３３をＯＮにする。この状態では電動開閉弁２５が開弁して第１、第２ロック手段２２、２３にエアが供給され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３はロック解除状態になり、第３アーム５及びホルダ９はフリーの状態となる。つまり、電動開閉弁２５が開弁すると第１、第２ロック手段２２、２３へのエア供給路が外気開放状態となり、これにより第１、第２ロック手段２２、２３がロック解除の状態なって第３アーム５及びホルダ８を自由に動かすことができる。
【００３７】
この状態で、歯科医師がツール９を手にして、これを患者の口腔まで移動させると、第３関節１２の角度変化を伴いながら第３アーム５が伸び又は短縮し、この角度変化及び第３アーム５の伸長又は短縮は、角度センサ及び変位センサ３１、３２によって検出され、この検出信号がコントロールユニット３０に入力される。
【００３８】
コントロールユニット３０では、角度センサ３１の角度変化信号を受けて第２モータ１６に対する制御信号を生成し、また、変位センサ３２の変位信号を受けて第１モータ１５に対する制御信号を生成する。そして、これにより第１、第２モータ１５、１６が動作して、角度変化がゼロになる方向に第２アーム６を揺動させ、また、第３アーム５の長さ寸法がフランジ１７がニュートラル状態のときの基準長さとなる方向に第１アーム３を揺動させる。これにより、歯科医師がツール９を手にして患者の口腔まで移動させる動作に追従する形式で第１、第２アーム３、４が第１、第２モータ１５、１６によって駆動される。
【００３９】
角度センサ３１は、例えば、第２アーム４と第３アーム５との間の所定の挟み角θ０からのプラス・マイナスの変化を検出するのが好ましい。また、第１、第２モータ１５、１６は歯科医師がツール９を移動させる速度に応じた回転速度で回転するのが好ましい。つまり、歯科医師がツール９をゆっくりと移動させたときは、第１、第２モータ１５、１６が比較的ゆっくりと回転し、逆に、歯科医師がツール９を素早く移動させたときは、第１、第２モータ１５、１６が比較的高速で回転するようにするのが好ましい。
【００４０】
歯科医師は、ツール９を患者の口腔内の好ましい箇所に位置決めしたら操作スイッチ３３をＯＦＦにする。これにより、電動開閉弁１８が閉弁され、エア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３に対するエアの供給が停止された状態になる。この状態では第１、第２ロック手段２２、２３に含まれる摩擦要素２２ａ、２３ａが第１ロック手段２２、２３に含まれるバネ（図示せず）の力によって第３関節１２及び自在継手７と機械的に係合してロック状態となる。
【００４１】
また、操作スイッチ３３をＯＦＦにすると、第１、第２モータ１５、１６への駆動電源の供給が遮断される。この第１、第２モータ１５、１６と第１、第２関節１０、１１との動力伝達経路にロック機構を設けるのが好ましい。好都合なことに、ハーモニックドライブ・ギヤドライブ機構は、モータの回転を停止したときにロックする性質を有し、また、大きな減速比で動力を伝達し、更に、精密な制御が可能であることから、このハーモニックドライブ・ギヤドライブ機構を第１、第２関節１０、１１に組み込むのがよい。
【００４２】
以上の説明から理解できるように、歯科医師がツール９を患者の口腔内に位置決めした後に操作スイッチ３３をＯＦＦにすると、アーム列６及びホルダ８が全てロック状態となり、歯科医師が位置決めした状態でツール９が作業補助装置１によって位置固定した状態で保持される。ホルダ８の自在継手７をロックする第２ロック手段２３は自在継手７と摩擦係合するブレーキ要素を含んでいるため、ツール９を位置決めした後に更なる微調整が必要であれば、ツール９に比較的大きな力を加えることで位置の微調整が可能である。
【００４３】
歯科医師は、歯科助手の代わりに作業補助装置１にツール９を委ねた状態で治療を行うことができる。治療中に、患者が大きく動いた等の非常状態が発生したら、非常用スイッチ３４（例えばフットスイッチ）を踏んで、これをＯＮにすると、電動開閉弁２５が開弁して第１、第２ロック手段２２、２３にエアが供給され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３は、これに含まれるバネの力に抗してロック解除状態に変化して、第３アーム５及びホルダ９はフリーの状態となる。これにより患者の動きに応じてツール９の退避動作が可能になる。
【００４４】
叙上の説明から分かるように、歯科医師がツール９を患者の口腔内に位置決めする途中でツール９から手を離したとしても、当該手を離した所で作業補助装置１の動作が停止した状態なる。また、歯科医師がツール９を患者の口腔内まで移動させる過程では、第１〜第３アーム３〜５が歯科医師の動作に追従した動作を行うことから、第１〜第３アーム３〜５が歯科医師の意図しない動作を行うことはない。更に、歯科医師がツール９を患者の口腔内の所望の位置に最終的に位置決めする過程では、自在継手７を介したホルダ８の揺動が主体となるため、比較的小さな力でツール９を所望の位置に位置決めすることができる。このことは、歯科助手や歯科医師が作業補助装置１無しにツール９を操作するときの指先の微妙な力加減と実質的に同じ状態でツール９の最終的な位置決め操作を行うことができることを意味する。
【００４５】
そして、ツール９の位置決めが完了して操作スイッチ３３をＯＦＦにすることでアーム列６及びホルダ８がロック状態となるが、このときには、第１、第２モータ１５、１６の駆動電源の供給が遮断されるため、歯科医師が治療中に何らかの原因で第１、第２モータ１５、１６が起動してアーム列６が不用意に動作してしまう事故の発生を防止できるため高度の安全性を確保することができる。
【００４６】
また、第１、第２ロック手段２２、２３へのエアの供給を遮断した状態で第３アーム５及びホルダ８のロック状態を作るように設計してあるため、歯科医師が治療中に何らかの原因で第３アーム５及びホルダ８がロック解除されてしまう事故の発生を防止できるため高度の安全性を確保することができる。換言すれば、エアを供給することで第１、第２ロック手段２２、２３のロック状態を作るように設計した場合、歯科医師が治療中に何らかの原因で第１、第２ロック手段２２、２３へのエアの供給が遮断され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３が不用意にロック解除状態となってしまう事故を防止することができる。
【００４７】
図３は、作業補助装置１を使用しないときの状態を示す。この状態は、例えば図１に示すように格納スイッチ３５を増設し、この格納スイッチ３５をＯＮすることにより、図３に示すように、第１モータ１５及び第２モータ１６を起動して第１、第２アーム３、４が起立した状態にすると共に、第１、第２ロック手段２２、２３をロック解除の状態にすることで、第３アーム５を折り畳んだ状態になるようにするのが好ましい。そして、この状態を作った後に、マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作して第２アーム４の軸回転させて第３アーム５を旋回させることで歯科治療用椅子から離れた格納状態を作ることができる。これにより、歯科助手の協力を得ながら治療を行う場合に作業補助装置１の存在が邪魔になるのを防止することができる。
【００４８】
第２実施例（図４）：
図４は、第２実施例の作業補助装置５０を示す。この第２実施例の作業補助装置５０は歯科治療用椅子のシートバックの背面に固定するためのブラケット５１を有し、このブラケット５１を使ってシートバックの一側部に例えばボルト止めされる。なお、この第２実施例の作業補助装置５０の説明において、上述した第１実施例の作業補助装置１と共通の要素には同一の参照符号を付すことによりその説明を省略し、以下に第２実施例の作業補助装置５０の特徴部分を説明する。
【００４９】
この第２実施例の作業補助装置５０では、支柱２がベースプレート５１に対して軸線方向に摺動可能であり、この支柱２を軸線方向に駆動するための第３モータ５２を備えている。より詳しくは、支柱２は治療用椅子のシートバックの上下方向に沿って配設され、例えば図４において支柱２の左方動はシートバックの頂部から上方に突出する方向の動作となり、これによりシートバックの肩部から前方に延びる第２アーム３が、患者の頭部の側方に位置するように位置決めすることができる。なお、第３モータ５２は、第１、第２モータ１５、１６と同様に、サーボモータで構成するのが好ましい。
【００５０】
また、支柱２から最も離れた第３アーム５とホルダ８との間には、第１、第２の２つの自在継手（典型的には球面継手）７ａ、７ｂが設けられており、これによりホルダ８は比較的大きな可動領域で動くことができるように設計されている。また、第２アーム４はシートバックの背もたれ面から鉛直に起立した状態がニュートラル状態とされ、第２アーム４と第３アーム５との挟み角θは９０°がニュートラル状態となるように設計されている。
【００５１】
第２実施例の作業補助装置５０では、患者が治療用椅子に着座したときの患者の頭の高さ位置に応じて支柱２を上下させることで、患者の頭の位置に適したアーム列６の位置決めを行うことができる。例えば、身長の高い患者の場合には支柱２を図４で左方動させることで、支柱２の上端をシートバックの頂部から上方に変位させることができる。この支柱２の高さ調整は、初期位置セットスイッチ５４をＯＮ操作して第３モータ５２を動作させることにより行われる。この第３モータ５２についても、初期位置セットスイッチ５４をＯＦＦ操作したときには第３モータ５２への駆動電源の供給を遮断するのが好ましい。
【００５２】
第２実施例の作業補助装置５０の動作は、基本的には、第１実施例の作業補助装置１と同じであるが、シートバックの背もたれ面から鉛直方向に起立した状態が第２アーム４のニュートラル状態であり、また、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θはθ＝９０°がニュートラル状態となるように設計されていることから、歯科医師がツール９を手にして患者の口腔内まで移動させる過程で、第２アーム４が傾いた状態になったときには、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θが９０°を維持するように第２モータ１６が動作し、これと同時に、第３アーム５がニュートラル状態から伸長又は短縮したときには、第２アーム４がシートバックの背もたれ面に対して鉛直状態を維持するように第１モータ１５が動作しつつ第３アーム５がニュートラルな長さ寸法を維持するようにアーム列６が動作しながらツール９の移動に追従することになる。
【００５３】
第２実施例の作業補助装置５０では、治療用椅子のシートバックの背面に設置して、アーム列６がシートバックの一側の近傍に位置するようにしてあることから、歯科医師の治療の邪魔になることはない。また、シートバックに設置したことから、シートバックのリクライニング角度を変えたとしても患者の頭との相対位置が変わらないという利点がある。また、ロボット５０のホルダ８にデンタルミラー、舌圧子、バキュームチップの少なくとも一つ、好ましくはデンタルミラーとバキュームチップを固定することで、歯科助手無しで治療を行うことができる。このことは、例えば休日に緊急治療を求められた時に歯科医師だけで円滑に治療できる。
【００５４】
この第２実施例においても、上述した第１実施例（図３）と同様に、格納スイッチ３５を操作することにより第３アーム５を折り畳んだ状態を作ることができ、また、マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作して第２アーム４の軸回転させて第３アーム５を旋回させることで歯科治療用椅子から離れた格納状態を作ることができる。これにより、歯科助手の協力を得ながら治療を行う場合に作業補助装置１の存在が邪魔になるのを防止することができる。
【００５５】
上記の第１、第２実施例の作業補助装置１、５０は人体や動物の手術にも適用することができる。また、第１、第２実施例の作業補助装置１、５０は、ワークに対して作業を施すときに、ワークの位置決めや固定にも適用することができる。
【００５６】
第３実施例（図５〜図８）：
図５〜図７は第３実施例を示す。この第３実施例の作業補助装置１００は歯科助手に代わって歯科用ツールを操作するのに好適となるように設計されている。第３実施例の作業補助装置１００は、第２実施例と同様に、歯科治療用椅子のシートバック１０１の背面の一側にボルト止めされたブラケット１０２を介して設置される。なお、図５、図６では、水平状態にしたシートバック１０１を図示してある。
【００５７】
作業補助装置１００は、ブラケット１０２に固設された第１支柱１０３と、この第１支柱１０３の軸線方向に移動可能な第２支柱１０４を有する。第１支柱１０３は、シートバック１０１の高さ方向（図６のＸ方向）に延びてシートバック１０１のヘッドレスト部分１０１ａから上方に突出して位置している。第１支柱１０３には軸線方向に延びるガイドレール１０３ａが設けられ、このガイドレール１０３ａに案内されて第２支柱１０４がＸ方向にスライド移動可能であり、この第２支柱１０４は、第１支柱の基端（図６では右端）に設けられた第１サーボモータ１０５によって回転駆動されるネジ棒（図示せず）によって駆動されてスライド移動する。第２支柱１０４は、第１支柱１０３に対して直交して配置され、シートバック１０１（ヘッドレスト部１０１ａ）の背面側から前方に突出して位置している。
【００５８】
第２支柱１０４には、第１アーム１１１の一端部が、第２支柱１０４の軸線方向に移動可能に取り付けられていると共に、この第１アーム１１１は、第２支柱１０４の平行に延びる第１軸１１３及びシートバック１０１の背もたれ面１０１ｂと平行且つシートバックｂの高さ方向に延びる第２軸１１４を介して回動可能に取り付けられている（図６）。
【００５９】
第１アーム１１１の自由端には、第２アーム１１２の一端が、上記の第２軸１１４と平行な第３軸１１５を介して回動可能に取り付けられている。すなわち、第３軸１１５は、図６から最も良く分かるように、第２軸１１４と同様に、シートバック１０１の背もたれ面１０１ｂと平行且つシートバック１０１の高さ方向に延びている。なお、第１アーム１１１及び第２アーム１１２はアルミニウム製の板状部材で構成され、共にアーチ状に湾曲した形状を有している。図５、図７に見られる参照符号１１６は軽量穴である。
【００６０】
第２アーム１１２の自由端にはホルダ１２０が球面継手１２１及び第４軸１２２を介して取り付けられており、このホルダ１２０に、歯科用ツールの一例としてデンタルミラー１２５が脱着可能に保持されている。デンタルミラー１２５は、ネジ１２６を操作することによりホルダ１２０から取り外すことができ、また、回転スリーブ１２７を操作することによりデンタルミラー１２５の保持位置を調整して、ホルダ１２０とミラー部分１２５ａとの間の距離を調整することできる。なお、デンタルミラー１２５の代わりに、バキュームチップであってもよいし、舌圧子チューブであってもよい。また、第４軸１２２は、前述した第２、第３軸１１４、１１５と直交する方向の延びているが、第２、第３軸１１４、１１５と平行に延びていてもよい。
【００６１】
前述したように、第１アーム１１１は、その基端が、第２支柱１０４に対して該第２支柱１０４の軸線方向（図５、図６のＺ方向）に移動可能に取り付けられているが、第１アーム１１１のＺ軸方向のスライド移動は、第２支柱１０４の基端に設けた第２サーボモータ１０６によって回転駆動されるネジ棒（図示せず）によって行われる。
【００６２】
すなわち、第１、第２アーム１１１、１１２は多関節アームを構成し、この多関節アームは、これを片持ち状態で支持するベース部分である第１、第２支柱１０３、１０４によってシートバック１０１の高さ方向及びシートバック１０１の背面から背もたれ面に向けてシートバック１０１を横断する方向に変位可能であり、この２方向への変位機構は、上述した第１、第２サーボモータ１０５、１０６に依存しないで手動で行うようにしてもよい。
【００６３】
前述したアームの関節を構成する第１〜第４軸１１３〜１１５、１２２及び球面継手１２１は、共に摩擦要素を備えたロック手段１３０によってロック可能である。なお、球面継手１２１と第４軸１２２は、第２アーム１１２の先端部に設けられた共通のロック手段１３０によってロックされるようになっており、これにより多関節アームの先端よりも先の機構の軽量化が企図されている。
【００６４】
ロック手段１３０は、第１実施例及び第２実施例と同様にエアによって駆動され、エアをロック手段１３０に供給したときにロック、供給を停止したときにロック解除するようにしてもよいが、好ましくは、前述したのと同様に、ロック手段１３０にエアを供給したときにロック解除し、エアの供給を停止したときにロックするように設定するのがよい。ロック手段１３０に対するエアの供給又は供給停止は、第２アーム１１２に設けた、例えばプッシュプッシュ式のスイッチ１３１によって行うことができ、プッシュプッシュ式のスイッチ１３１を第１段階プッシュすることによりロック手段１３０をロック状態にし、更にスイッチ１３１をプッシュすることによりロック解除することができる。
【００６５】
第１支柱１０１の基端に設けた第１サーボモータ１０５及び第２支柱１０４の基端に設けた第２サーボモータ１０６は、例えば、第２支柱１０４の他端面（図６に図示の例では上端面）に設置したスティック型コントローラ１３２のレバー１３２ａを操作することにより制御される。すなわち、レバー１３２ａを第１支柱１０３の長手方向に倒すことにより、第１サーボモータ１０５が正転又は逆転動作して、第２アーム１０４をヘッドレスト部１０１ａに沿って移動させることができる。また、レバー１３２ａを第１支柱１０３の長手方向と直交する方向に倒すことにより、第２サーボモータ１０６が正転又は逆転動作して、第１アーム１１１をヘッドレスト部１０１ａに接近又は離間する方向に移動させることができる。
【００６６】
なお、任意であるが、例えば、第１アーム１１１に沿って配置した引っ張りスプリングＳによって図５に示す状態がニュートラル状態となるように設定するのが好ましい。このニュートラル状態では、図５から最も良く理解できるように、第１、第２アーム１１１、１１２は、患者Ｐの頭部Ｈの側方に位置し且つ頭部Ｈに向けて開放したアーチ形状となり、この第１、第２アーム１１１、１１２の位置は、第１、第２サーボモータ１０５、１０６を動作させることにより変位させることができる。
【００６７】
この第３実施例の作業補助装置１００を使って歯科用ツール（デンタルミラー）１２５を患者Ｐの口腔Ｍ内に位置決めし、そしてこれを保持する操作を以下に説明する。
【００６８】
歯科医師が行う操作は、第１段階の操作である仮位置決め操作と、第２段階の操作である本位置決め操作を含む。第１段階の仮位置決めは、スティック型コントローラ１３２のレバー１３２ａを操作して、第１、第２サーボモータ１０５、１０６を動作させて第２支柱１０４をＸ方向に移動させ、また、第１アーム１１１をＺ方向に移動させることにより、デンタルミラー１２５のミラー部分１２５ａを、患者Ｐの口腔Ｍの真上近傍に位置決めする。
【００６９】
この仮位置決めの操作が完了したら、歯科医師はデンタルミラー１２５又はホルダ１２０を手にして、ミラー部分１２５ａが患者Ｐの口腔Ｍ内の所望の位置に位置決めする。この本位置決め作業では、ロック機構１３０をロック解除した状態で行われる。したがって、第１アーム１１１、第２アーム１１２、ホルダ１２０は、第１〜第３軸１１３〜１１５、１２２及び球面継手１２１によって回動又は旋回可能な状態にあり、歯科医師の手の動きに追従して動作する。上述した仮位置決め後の本位置決めの操作は、極めて限られた小さな領域での操作で足りることから、主にホルダ１２０の動き、つまり自在継手１２１及び第４軸１２２の動きで足りることから、歯科医師が作業補助装置１００無しにデンタルミラー１２５を操作するのと実質的に同じ、比較的小さな指先だけの力で本位置決めの操作を行うことができる。
【００７０】
ミラー部分１２５ａを口腔Ｍ内の所望の位置に位置決めしたら、第２アーム１１２の自由端側に設置したスイッチ１３１を、空いている手で操作する。これにより、ロック手段１３０がロック状態となり、デンタルミラー１２５は歯科医師が位置決めした位置で保持される。
【００７１】
ロック手段１３０のロック及びロック解除の駆動源として、歯科治療機器の駆動源として多用されてるエアを使うのであれば、ロック手段１３０へのエアの供給を遮断した状態でロック状態となり、ロック手段１３０にエアを供給することでロック解除するように設定するのが、安全対策上、好ましい。換言すれば、エアの供給によってロック状態となるように設定した場合には、歯科医師が治療中に何らかの原因でロック手段１３０へのエアの供給が遮断されたときには、これによりロック手段１３０が不用意にロック解除状態となってしまう虞がある。
【００７２】
また、ロック手段１３０を摩擦要素で構成して摩擦力によってロックする機構を採用したときには、作業補助装置１００によってデンタルミラー１２５を口腔内の所望の位置に保持している最中つまり歯科医師が治療中に患者が不意に頭を動かすなどの行動をとったときに、デンタルミラー１２５を介して伝達される力によってホルダ１２０及び／又は第１、第２アーム１１１、１１２が退避動作するため安全である。
【００７３】
また、第３実施例の作業補助装置１００にあっては、これを使用しないときには、第１アーム１１１を大きく回動させて、図８に示すように、第１、第２アーム１１１、１１２がヘッドレスト部１０１ａよりも後方に位置する格納姿勢をとらせることができる。第１実施例や第２実施例でも説明したように、格納スイッチ（図示せず）を設け、この格納スイッチを操作することで、全てのロック手段１３０をロック解除すると共に、第１アーム１１１を第２支柱１０４の基端側に移動させ且つ第２支柱１０４をヘッドレスト部１０１ａの上方まで変位させる動作を自動的に行うようにしてもよい。
【００７４】
このように第３実施例の作業補助装置１００にあっては、これを格納状態にしたときには、第１、第２アーム１１１、１１２がヘッドレスト部１０１ａの後方に隠れた状態になるため、歯科助手の協力を得た通常の治療行為に対して作業補助装置１００が邪魔になってしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施例の全体構成図である。
【図２】第１実施例の伸縮可能な第３アームの構成の説明図である
【図３】第１実施例の格納状態を説明するための図である。
【図４】第２実施例の全体構成図である。
【図５】第３実施例の正面図である。
【図６】第３実施例の側面図である。
【図７】第３実施例の多関節アームの先端に自在継手及び軸を介して取り付けたホルダ部分の要部拡大図である。
【図８】第３実施例の格納状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 第３実施例の作業補助装置
１０１ シートバック（歯科治療用椅子）
１０１ａ シートバックのヘッドレスト部
１０１ｂ シートバックの背もたれ面
１０２ ブラケット
１０３ 第１支柱
１０３ａ 第１支柱のガイドレール
１０４ 第２支柱
１０４ａ 第２支柱のガイドレール
１０５ 第１モータ（第２支柱の駆動用）
１０６ 第２モータ（第１アームのスライド移動用）
１１１ 第１アーム
１１２ 第２アーム
１１３ 第１軸
１１４ 第２軸
１１５ 第３軸
１２０ ホルダ
１２１ 球面継手
１２２ 第４軸
１２５ デンタルミラー
１２５ａ デンタルミラーのミラー部分
１３０ ロック手段
１３１ スイッチ（ロック/ロック解除用）
１３２ スティック型コントローラ
１３２ａ コントローラのレバー
Ｐ 患者
Ｈ 患者の頭
Ｍ 患者の口腔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科治療、動物や人間に対する手術などの処置や作業を補助するための適用される作業補助装置に関し、典型的には歯科治療用の作業補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療では、高速回転する切削チップを患者の口腔内に差し入れて歯を切削する等、細心の注意が必要である。治療中の患者の口腔は、切削の際に注水する水や歯の削り屑、或いは唾液などが溜まるため、これを吸引するために、口腔内にバキュームチップを差し入れることが行われている。また、歯科医師の治療が円滑に実行できるように患者の口腔内にデンタルミラーを入れ、また、このデンタルミラーを使って患者の口を開いた状態に保持する必要がある。このようなバキュームチップやデンタルミラーなどは、これを差し入れる箇所が患者や治療箇所によって異なるため、歯科医師は歯科助手の協力を得ながら治療を行っている。
【０００３】
このように歯科治療では歯科助手の手を借りる必要があることから、例えば休日に緊急に治療を求められたときには歯科医師が一人で治療をせざるを得ず、思うような治療ができないという問題がある。これに類する問題として、医療の分野でも同様である。例えば、開腹手術を行うときには、切開した箇所を開いておくために執刀医以外の医師が手にした器具を使って開腹箇所を開いた状態に固定しておく必要があるが、手術時間が長引くときには大変な重労働となる。
【０００４】
歯科助手の手に委ねることなくバキュームチップを患者の口腔内にセットした状態を保持することを企図して特許文献１は、患者の口腔内にバキュームチップを位置決めし且つこの状態を維持することのできる保持装置を提案している。具体的には、特許文献１に開示のバキュームチップ保持装置は、患者が着座する歯科治療用椅子の脇に立設した支柱の上端に取り付けられたアームを有し、このアームの先端にバキュームチップが固定される。アームは、水平軸継手、垂直軸継手、自在継手を含む多関節アームで構成され、この多関節アームはバネによって水平状態を維持するようになっている。各継手部分にはブレーキ装置からなるロック手段が付設されており、このブレーキ装置は、サーボモータ又はソレノイドによって駆動されるようになっているが、歯科医師がバキュームチップを患者の口腔内に位置決めした後にスイッチ操作によってサーボモータ又はソレノイドが動作してロック状態が形成される。
【特許文献１】特開平９−２０１３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示のバキュームチップ保持装置では、バキューチップを手にして患者の口腔内の所望の位置に位置決めする過程でアームの自在な動きを伴うことから、このアームを移動させるための力及び上述したバネ力に抗した力でバキュームチップを操作することが必要となる。
【０００６】
ところで、歯科治療用の椅子は、シートバックがリクライニング可能であり、治療目的及び／又は治療箇所に応じてシートバックを様々な角度に調整しながら歯科治療の処置が行われる。このような歯科治療の実状に対して、特許文献１に開示の保持装置は、診療室の床に立設した支柱の高さ寸法を上下に調整可能になっており、また、支柱に対するアームの取り付け位置を水平方向に調整可能になっている。
【０００７】
しかしながら、シートバックのリクライニング角度を変更することに伴って支柱に対する患者の口腔の相対位置が大きく変化することになるため、例えば起立したシートバックを大きく倒した場合には、支柱の高さ寸法を大きく短縮させる必要がある。また、支柱と口腔の相対位置の大きな変化に対応できるように、アームの全長を大きく設定し且つアームの可動領域を大きく設定する必要があり、このことから、上記のバキュームチップ保持装置（特許文献１）では、アームの関節として水平軸継手、垂直軸継手、自在継手の組み合わせを採用している。
【０００８】
しかしながら、アームの全長を長くしたり継手及びこれに付設したブレーキ装置の数が増えるとアームの重量が増加することになり、上述したように、バネ力によって水平状態に維持されているバキュームチップを患者の口腔内に位置決めするまでの過程で重量物のアームの動きを伴うことからバキュームチップの操作に比較的大きな力が必要となり、これに伴って操作性の悪化を招く虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、オペレータが自分の意図する箇所に対象物を位置決めし且つこの位置決めした位置に対象物を保持するのに要する操作力を低減することのできる作業補助装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、歯科助手の手に委ねることなく歯科用ツールを患者の口腔内に位置決めし且つこれを保持するのに好都合な歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる目的は、歯科用ツールを患者の口腔内の所望の位置に位置決め操作するのに要する力を低減することのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、作業補助装置を使用しないときに、歯科医師の治療行為の邪魔にならない格納姿勢をとることのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更なる目的は、患者の口腔内に位置決め且つ位置固定した歯科用ツールの歯科治療中での安全性を確保することのできる歯科治療用の作業補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、
ロック機構を備えた多関節アームの先端にホルダが取り付けられ、該ホルダに対象物を脱着可能に装着した状態で、該対象物を所望の位置に位置決めした後に前記ロック機構を作動させて前記多関節アームをロックすることにより、前記対象物を前記所望の位置に保持するための作業補助装置であって、
前記多関節アームと前記ホルダとの間に設けられた自在継手及び該自在継手をロックするロック機構と、
前記多関節アームを駆動するための駆動手段とを有することを特徴とする作業補助装置を提供することにより達成される。
【００１５】
すなわち、この第１の観点による発明によれば、多関節アームを駆動する動作させてホルダに装着した対象物を所望の位置の近傍に仮位置決めし、次いで、多関節アームの先端とホルダとの間の自在継手の動きによって対象物を所望の位置に位置決めすることができる。これにより、オペレータは、対象物を所望の位置に最終的に位置決めする操作では、多関節アームとホルダとの間の自在継手の動きによる限定的な範囲で操作することで対象物を所望の位置に位置決めすることができる。この最終的な位置決め操作では、実質的に、多関節アームの動きを実質的に伴わないないため、指先の僅かな力で対象物を所望の位置に位置決めすることができる。この位置決めが完了したら、ロック機構を作動させた多関節アーム及びホルダをロック状態にすることで、対象物を所望の位置に保持することができる。ロック機構のロック状態は、例えば歯科治療で多用されているエアを使うのであれば、エアをロック機構に供給遮断することによりロック状態を生成し、エアをロック機構に供給することによりロック解除状態を生成するのが安全対策上好ましい。
【００１６】
第１の観点の発明の好ましい実施の形態では、多関節アームの動きを伴う仮位置決めの動作を、オペレータが対象物を手にして所望の位置に位置決めする操作に追従させる制御を行われる。これにより、オペレータは対象物を手にして、これを所望の位置に位置決めする全ての操作過程で必要とされる操作力を低減することができる。
【００１７】
本発明の作業補助装置は、典型的には、歯科治療での歯科ツール、例えばデンタルミラーやバキュームチップなどの位置決め及び保持に適用される。
【００１８】
上記の技術的課題は、歯科治療用に適用した本発明の第２の観点によれば、歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
ロック機構を備えた多関節アームと、
該多関節アームの先端に、ロック機構付き自在継手を介して取り付けられ、歯科用ツールを脱着可能に装着することのできるホルダと、
前記多関節アームの前記シートバックに対する相対位置を調整するための、駆動機構を備えた調整手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置を提供することにより達成される。
【００１９】
第２の観点の発明によれば、上述した第１の観点の作用効果に加えて、シートバックのリクライニング角度を変更したとしても、多関節アームがシートバックの動きに応じて変位することから患者とホルダ（歯科ツール）との相対的な位置関係を維持することができる。
【００２０】
上記の技術的課題は、歯科治療用に適用した本発明の第３の観点によれば、
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面に設けられたベース部分と、
該ベース部分に片持ち状態で支持された多関節アームと、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置を提供することにより達成される。
【００２１】
上記ベース部分は、前記シートバックの高さ方向及び前記シートバックの背面から背もたれ面に向けて前記シートバックを横断する方向に変位可能であるのが好ましい。この変位は、駆動手段によるものであってもよいし、手動によるものであってもよい。
【００２２】
また、ベース部分と多関節アームとを軸又は自在継手を介して連結することにより、この軸又は自在継手を中心に多関節アームをシートバックの背面側に変位させた格納状態を作ることができる。このことは、本発明の作業補助装置を使用しないで歯科治療を行うときに、作業補助装置が邪魔になるのを防止することができる。
【００２３】
本発明の典型的な好ましい実施の形態では、
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面の一側に固設され、該シートバックの高さ方向に延びて該シートバックの頂部から上方に延出する第１支柱と、
該第１支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられ、前記シートバックの背面側から前方に延出する第２支柱と、
該第２支柱を前記第１支柱の軸線方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アームと、
該多関節アームを前記第２支柱の軸線方向に移動させる第２駆動手段と、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
前記第１、第２駆動手段を動作させるためのコントローラと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置が提供される。
【００２４】
本発明の上述した目的及び他の目的並びに作用効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２６】
第１実施例（図１〜図３）：
図１〜図３は第１実施例を示す。第１実施例の作業補助装置１は、支柱２の端に連結された少なくとも第１〜第３の３本のアーム３〜５を含む直列のアーム列６を有する。作業補助装置１は、好ましくは、支柱２から最も離れた第３アーム５の先端に自在継手７（典型的には球面継手）を介して取り付けられたホルダ８を含み、このホルダ８には、作業補助装置１を歯科治療に適用するときには、例えば歯科用バキュームチップや舌圧子チューブ、デンタルミラーなどの歯科用ツール９が脱着可能に取り付けられる。
【００２７】
この実施の形態の作業補助装置１は、これを歯科治療に適用したときには、歯科治療用椅子に着座している患者の側方で待機状態にあるツール９を歯科医師が掴んで、これを患者の口腔内に仮位置決めするまでの動きに従動又は追従する形式で揺動する第１〜第３のアーム３〜５の動きが主体であり、ツール９を口腔内の好ましい位置に最終的な位置決めを行うときには、第３アーム５に対して自在継手（球面継手）７を介して連結されたホルダ８の動きが主体となる。
【００２８】
このような動作を実現するために、支柱２に対して第１アーム３が第１関節１０を介して連結され、第１アーム３に対して第２アーム４が第２関節１１を介して連結され、第２アーム４に対して第３アーム５が第３関節１２を介して連結されている。なお、支柱２は、電気スタンドのように診療室の床に設置したベースプレートから起立したポールであってもよいし、この支柱２がベースプレートに対して揺動可能なアームで構成されていてもよい。
【００２９】
第１〜第３の関節１０〜１２は、例えば球面継手を使うことによって、３６０°の可動域を備えていてもよいが、典型的には、一方のアームに対して他方のアームが一つの軸線（水平軸や垂直軸）を中心に回動可能の連結する軸形式の関節が設定される。後者の形式の関節、特に水平軸の継手を採用したときには、第１アーム３又は第２アーム４は、当該アームの軸線を中心とした軸回転が可能であるのが好ましい。図１に図示の実施例では、第２アーム４が、その軸線回りに回転可能であり、この第２アーム４にマニュアル式のロック手段１３が付設されている。マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作することにより第２アーム４の軸線を中心とした軸回転を許容し、また、第２アーム４の軸回転をロックすることができる。
【００３０】
作業補助装置１は、第１アーム３を揺動させるための第１の電動モータ１５と、第２アーム４を揺動させるための第２のモータ１６を更に含んでいる。第１、第２のモータ１５、１６として、好ましくはサーボモータが採用される。
【００３１】
第３アーム５は、典型的には直列に配置した第１、第２の２本の分割アーム５ａ、５ｂで構成され、図２に示すように、第１、第２の分割アーム５ａ、５ｂが互いに対面するいずれか一方の端にはフランジ１７が設けられ、他方の端には、このフランジを収容する筒体１８が設けられる。そして、フランジ１７は、これを挟む一対のスプリング１９、２０によってニュートラル位置に維持されるようになっている（図２）。
【００３２】
すなわち、２本の分割アーム５ａ、５ｂで構成される第３アーム５は軸線方向に伸縮可能であり、ホルダ８側の第２の分割アーム５ｂに、これを引っ張る方向に力が加わると、フランジ１７が図２において右方向に移動して第３アーム５の実質的な長さ寸法が大きくなり、逆に、圧縮する方向に力が加わると、フランジ１７が左方向に移動して第３アーム５の実質的な長さ寸法が小さくなる。そして、第３アーム５に何も力が加わっていないときには、フランジ１７は第１、第２のスプリング１９、２０の付勢力がバランスするニュートラル位置に保持され、この状態の第３アーム５の長さ寸法が基準長さになる。
【００３３】
第３関節１２には、第３アーム５の位置を固定するための第１ロック手段２２が設けられている。また、第３アーム５の先端に設けられた自在継手７には、ホルダ１７の位置を固定するための第２ロック手段２３が設けられている。第１、第２ロック手段２２、２３のアクチュエータは電動式であってもよいが、歯科用に適用するのであれば、切削チップを駆動するために設置されているエア源２４を使って圧縮エアによって動作するシリンダ（図示せず）と摩擦要素２２ａ、２３ａとの組み合わせを採用するのが好ましい。具体的にはエア源２４と第１、第２ロック手段２２、２３との間には電動開閉弁２５が介装され、この電磁開閉弁２５を開いてエア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３にエアを供給したときに摩擦係合によるロック動作を行うようにしてもよいが、その逆であるのが、安全対策上、好ましい。すなわち、電磁開閉弁２５を開いてエア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３にエアを供給したときに摩擦要素２２ａ、２３ａの摩擦係合を解除するようにするのが好ましい。この点については後に説明する。
【００３４】
第１、第２ロック手段２２、２３のロック動作によって第３アーム５の位置及びホルダ１７の位置が共に固定される。なお、摩擦要素２２ａ、２３ａを含む第１、第２ロック手段２２、２３を採用したときには、第１、第２ロック手段２２、２３により第３アーム５の位置及びホルダ１７の位置を固定しているときであっても、所定値以上の外力が加わったときには第３アーム５、ホルダ１７が摩擦力に抗して変位可能となる。したがって、ツール９を口腔内の所望の位置に保持している最中つまり歯科医師が治療中に患者が不意に頭を動かすなどの行動をとったときに、ツール９を介して伝達される力によってホルダ１７及び／又は第３アーム５が変位することができるため、安全対策のための一つの手段となる。
【００３５】
作業補助装置１はコントロールユニット３０を含み、コントロールユニット３０は、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θを検出する角度センサ３１から検出信号が入力され、また、第３アーム５に付設された変位センサ３２から検出信号が入力される。変位センサ３２は、フランジ１７がニュートラル位置にあるときをゼロ点としたフランジ１７の変位を検出するものである。
【００３６】
作業補助装置１を使用してツール９を患者の口腔内にセットする過程では、歯科医師は操作スイッチ３３をＯＮにする。この状態では電動開閉弁２５が開弁して第１、第２ロック手段２２、２３にエアが供給され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３はロック解除状態になり、第３アーム５及びホルダ９はフリーの状態となる。つまり、電動開閉弁２５が開弁すると第１、第２ロック手段２２、２３へのエア供給路が外気開放状態となり、これにより第１、第２ロック手段２２、２３がロック解除の状態なって第３アーム５及びホルダ８を自由に動かすことができる。
【００３７】
この状態で、歯科医師がツール９を手にして、これを患者の口腔まで移動させると、第３関節１２の角度変化を伴いながら第３アーム５が伸び又は短縮し、この角度変化及び第３アーム５の伸長又は短縮は、角度センサ及び変位センサ３１、３２によって検出され、この検出信号がコントロールユニット３０に入力される。
【００３８】
コントロールユニット３０では、角度センサ３１の角度変化信号を受けて第２モータ１６に対する制御信号を生成し、また、変位センサ３２の変位信号を受けて第１モータ１５に対する制御信号を生成する。そして、これにより第１、第２モータ１５、１６が動作して、角度変化がゼロになる方向に第２アーム６を揺動させ、また、第３アーム５の長さ寸法がフランジ１７がニュートラル状態のときの基準長さとなる方向に第１アーム３を揺動させる。これにより、歯科医師がツール９を手にして患者の口腔まで移動させる動作に追従する形式で第１、第２アーム３、４が第１、第２モータ１５、１６によって駆動される。
【００３９】
角度センサ３１は、例えば、第２アーム４と第３アーム５との間の所定の挟み角θ０からのプラス・マイナスの変化を検出するのが好ましい。また、第１、第２モータ１５、１６は歯科医師がツール９を移動させる速度に応じた回転速度で回転するのが好ましい。つまり、歯科医師がツール９をゆっくりと移動させたときは、第１、第２モータ１５、１６が比較的ゆっくりと回転し、逆に、歯科医師がツール９を素早く移動させたときは、第１、第２モータ１５、１６が比較的高速で回転するようにするのが好ましい。
【００４０】
歯科医師は、ツール９を患者の口腔内の好ましい箇所に位置決めしたら操作スイッチ３３をＯＦＦにする。これにより、電動開閉弁１８が閉弁され、エア源１７から第１、第２ロック手段２２、２３に対するエアの供給が停止された状態になる。この状態では第１、第２ロック手段２２、２３に含まれる摩擦要素２２ａ、２３ａが第１ロック手段２２、２３に含まれるバネ（図示せず）の力によって第３関節１２及び自在継手７と機械的に係合してロック状態となる。
【００４１】
また、操作スイッチ３３をＯＦＦにすると、第１、第２モータ１５、１６への駆動電源の供給が遮断される。この第１、第２モータ１５、１６と第１、第２関節１０、１１との動力伝達経路にロック機構を設けるのが好ましい。好都合なことに、ハーモニックドライブ・ギヤドライブ機構は、モータの回転を停止したときにロックする性質を有し、また、大きな減速比で動力を伝達し、更に、精密な制御が可能であることから、このハーモニックドライブ・ギヤドライブ機構を第１、第２関節１０、１１に組み込むのがよい。
【００４２】
以上の説明から理解できるように、歯科医師がツール９を患者の口腔内に位置決めした後に操作スイッチ３３をＯＦＦにすると、アーム列６及びホルダ８が全てロック状態となり、歯科医師が位置決めした状態でツール９が作業補助装置１によって位置固定した状態で保持される。ホルダ８の自在継手７をロックする第２ロック手段２３は自在継手７と摩擦係合するブレーキ要素を含んでいるため、ツール９を位置決めした後に更なる微調整が必要であれば、ツール９に比較的大きな力を加えることで位置の微調整が可能である。
【００４３】
歯科医師は、歯科助手の代わりに作業補助装置１にツール９を委ねた状態で治療を行うことができる。治療中に、患者が大きく動いた等の非常状態が発生したら、非常用スイッチ３４（例えばフットスイッチ）を踏んで、これをＯＮにすると、電動開閉弁２５が開弁して第１、第２ロック手段２２、２３にエアが供給され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３は、これに含まれるバネの力に抗してロック解除状態に変化して、第３アーム５及びホルダ９はフリーの状態となる。これにより患者の動きに応じてツール９の退避動作が可能になる。
【００４４】
叙上の説明から分かるように、歯科医師がツール９を患者の口腔内に位置決めする途中でツール９から手を離したとしても、当該手を離した所で作業補助装置１の動作が停止した状態なる。また、歯科医師がツール９を患者の口腔内まで移動させる過程では、第１〜第３アーム３〜５が歯科医師の動作に追従した動作を行うことから、第１〜第３アーム３〜５が歯科医師の意図しない動作を行うことはない。更に、歯科医師がツール９を患者の口腔内の所望の位置に最終的に位置決めする過程では、自在継手７を介したホルダ８の揺動が主体となるため、比較的小さな力でツール９を所望の位置に位置決めすることができる。このことは、歯科助手や歯科医師が作業補助装置１無しにツール９を操作するときの指先の微妙な力加減と実質的に同じ状態でツール９の最終的な位置決め操作を行うことができることを意味する。
【００４５】
そして、ツール９の位置決めが完了して操作スイッチ３３をＯＦＦにすることでアーム列６及びホルダ８がロック状態となるが、このときには、第１、第２モータ１５、１６の駆動電源の供給が遮断されるため、歯科医師が治療中に何らかの原因で第１、第２モータ１５、１６が起動してアーム列６が不用意に動作してしまう事故の発生を防止できるため高度の安全性を確保することができる。
【００４６】
また、第１、第２ロック手段２２、２３へのエアの供給を遮断した状態で第３アーム５及びホルダ８のロック状態を作るように設計してあるため、歯科医師が治療中に何らかの原因で第３アーム５及びホルダ８がロック解除されてしまう事故の発生を防止できるため高度の安全性を確保することができる。換言すれば、エアを供給することで第１、第２ロック手段２２、２３のロック状態を作るように設計した場合、歯科医師が治療中に何らかの原因で第１、第２ロック手段２２、２３へのエアの供給が遮断され、これにより第１、第２ロック手段２２、２３が不用意にロック解除状態となってしまう事故を防止することができる。
【００４７】
図３は、作業補助装置１を使用しないときの状態を示す。この状態は、例えば図１に示すように格納スイッチ３５を増設し、この格納スイッチ３５をＯＮすることにより、図３に示すように、第１モータ１５及び第２モータ１６を起動して第１、第２アーム３、４が起立した状態にすると共に、第１、第２ロック手段２２、２３をロック解除の状態にすることで、第３アーム５を折り畳んだ状態になるようにするのが好ましい。そして、この状態を作った後に、マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作して第２アーム４の軸回転させて第３アーム５を旋回させることで歯科治療用椅子から離れた格納状態を作ることができる。これにより、歯科助手の協力を得ながら治療を行う場合に作業補助装置１の存在が邪魔になるのを防止することができる。
【００４８】
第２実施例（図４）：
図４は、第２実施例の作業補助装置５０を示す。この第２実施例の作業補助装置５０は歯科治療用椅子のシートバックの背面に固定するためのブラケット５１を有し、このブラケット５１を使ってシートバックの一側部に例えばボルト止めされる。なお、この第２実施例の作業補助装置５０の説明において、上述した第１実施例の作業補助装置１と共通の要素には同一の参照符号を付すことによりその説明を省略し、以下に第２実施例の作業補助装置５０の特徴部分を説明する。
【００４９】
この第２実施例の作業補助装置５０では、支柱２がベースプレート５１に対して軸線方向に摺動可能であり、この支柱２を軸線方向に駆動するための第３モータ５２を備えている。より詳しくは、支柱２は治療用椅子のシートバックの上下方向に沿って配設され、例えば図４において支柱２の左方動はシートバックの頂部から上方に突出する方向の動作となり、これによりシートバックの肩部から前方に延びる第２アーム３が、患者の頭部の側方に位置するように位置決めすることができる。なお、第３モータ５２は、第１、第２モータ１５、１６と同様に、サーボモータで構成するのが好ましい。
【００５０】
また、支柱２から最も離れた第３アーム５とホルダ８との間には、第１、第２の２つの自在継手（典型的には球面継手）７ａ、７ｂが設けられており、これによりホルダ８は比較的大きな可動領域で動くことができるように設計されている。また、第２アーム４はシートバックの背もたれ面から鉛直に起立した状態がニュートラル状態とされ、第２アーム４と第３アーム５との挟み角θは９０°がニュートラル状態となるように設計されている。
【００５１】
第２実施例の作業補助装置５０では、患者が治療用椅子に着座したときの患者の頭の高さ位置に応じて支柱２を上下させることで、患者の頭の位置に適したアーム列６の位置決めを行うことができる。例えば、身長の高い患者の場合には支柱２を図４で左方動させることで、支柱２の上端をシートバックの頂部から上方に変位させることができる。この支柱２の高さ調整は、初期位置セットスイッチ５４をＯＮ操作して第３モータ５２を動作させることにより行われる。この第３モータ５２についても、初期位置セットスイッチ５４をＯＦＦ操作したときには第３モータ５２への駆動電源の供給を遮断するのが好ましい。
【００５２】
第２実施例の作業補助装置５０の動作は、基本的には、第１実施例の作業補助装置１と同じであるが、シートバックの背もたれ面から鉛直方向に起立した状態が第２アーム４のニュートラル状態であり、また、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θはθ＝９０°がニュートラル状態となるように設計されていることから、歯科医師がツール９を手にして患者の口腔内まで移動させる過程で、第２アーム４が傾いた状態になったときには、第２アーム４と第３アーム５との間の挟み角θが９０°を維持するように第２モータ１６が動作し、これと同時に、第３アーム５がニュートラル状態から伸長又は短縮したときには、第２アーム４がシートバックの背もたれ面に対して鉛直状態を維持するように第１モータ１５が動作しつつ第３アーム５がニュートラルな長さ寸法を維持するようにアーム列６が動作しながらツール９の移動に追従することになる。
【００５３】
第２実施例の作業補助装置５０では、治療用椅子のシートバックの背面に設置して、アーム列６がシートバックの一側の近傍に位置するようにしてあることから、歯科医師の治療の邪魔になることはない。また、シートバックに設置したことから、シートバックのリクライニング角度を変えたとしても患者の頭との相対位置が変わらないという利点がある。また、ロボット５０のホルダ８にデンタルミラー、舌圧子、バキュームチップの少なくとも一つ、好ましくはデンタルミラーとバキュームチップを固定することで、歯科助手無しで治療を行うことができる。このことは、例えば休日に緊急治療を求められた時に歯科医師だけで円滑に治療できる。
【００５４】
この第２実施例においても、上述した第１実施例（図３）と同様に、格納スイッチ３５を操作することにより第３アーム５を折り畳んだ状態を作ることができ、また、マニュアル式のロック手段１３のハンドル１３ａを操作して第２アーム４の軸回転させて第３アーム５を旋回させることで歯科治療用椅子から離れた格納状態を作ることができる。これにより、歯科助手の協力を得ながら治療を行う場合に作業補助装置１の存在が邪魔になるのを防止することができる。
【００５５】
上記の第１、第２実施例の作業補助装置１、５０は人体や動物の手術にも適用することができる。また、第１、第２実施例の作業補助装置１、５０は、ワークに対して作業を施すときに、ワークの位置決めや固定にも適用することができる。
【００５６】
第３実施例（図５〜図８）：
図５〜図７は第３実施例を示す。この第３実施例の作業補助装置１００は歯科助手に代わって歯科用ツールを操作するのに好適となるように設計されている。第３実施例の作業補助装置１００は、第２実施例と同様に、歯科治療用椅子のシートバック１０１の背面の一側にボルト止めされたブラケット１０２を介して設置される。なお、図５、図６では、水平状態にしたシートバック１０１を図示してある。
【００５７】
作業補助装置１００は、ブラケット１０２に固設された第１支柱１０３と、この第１支柱１０３の軸線方向に移動可能な第２支柱１０４を有する。第１支柱１０３は、シートバック１０１の高さ方向（図６のＸ方向）に延びてシートバック１０１のヘッドレスト部分１０１ａから上方に突出して位置している。第１支柱１０３には軸線方向に延びるガイドレール１０３ａが設けられ、このガイドレール１０３ａに案内されて第２支柱１０４がＸ方向にスライド移動可能であり、この第２支柱１０４は、第１支柱の基端（図６では右端）に設けられた第１サーボモータ１０５によって回転駆動されるネジ棒（図示せず）によって駆動されてスライド移動する。第２支柱１０４は、第１支柱１０３に対して直交して配置され、シートバック１０１（ヘッドレスト部１０１ａ）の背面側から前方に突出して位置している。
【００５８】
第２支柱１０４には、第１アーム１１１の一端部が、第２支柱１０４の軸線方向に移動可能に取り付けられていると共に、この第１アーム１１１は、第２支柱１０４の平行に延びる第１軸１１３及びシートバック１０１の背もたれ面１０１ｂと平行且つシートバックｂの高さ方向に延びる第２軸１１４を介して回動可能に取り付けられている（図６）。
【００５９】
第１アーム１１１の自由端には、第２アーム１１２の一端が、上記の第２軸１１４と平行な第３軸１１５を介して回動可能に取り付けられている。すなわち、第３軸１１５は、図６から最も良く分かるように、第２軸１１４と同様に、シートバック１０１の背もたれ面１０１ｂと平行且つシートバック１０１の高さ方向に延びている。なお、第１アーム１１１及び第２アーム１１２はアルミニウム製の板状部材で構成され、共にアーチ状に湾曲した形状を有している。図５、図７に見られる参照符号１１６は軽量穴である。
【００６０】
第２アーム１１２の自由端にはホルダ１２０が球面継手１２１及び第４軸１２２を介して取り付けられており、このホルダ１２０に、歯科用ツールの一例としてデンタルミラー１２５が脱着可能に保持されている。デンタルミラー１２５は、ネジ１２６を操作することによりホルダ１２０から取り外すことができ、また、回転スリーブ１２７を操作することによりデンタルミラー１２５の保持位置を調整して、ホルダ１２０とミラー部分１２５ａとの間の距離を調整することできる。なお、デンタルミラー１２５の代わりに、バキュームチップであってもよいし、舌圧子チューブであってもよい。また、第４軸１２２は、前述した第２、第３軸１１４、１１５と直交する方向の延びているが、第２、第３軸１１４、１１５と平行に延びていてもよい。
【００６１】
前述したように、第１アーム１１１は、その基端が、第２支柱１０４に対して該第２支柱１０４の軸線方向（図５、図６のＺ方向）に移動可能に取り付けられているが、第１アーム１１１のＺ軸方向のスライド移動は、第２支柱１０４の基端に設けた第２サーボモータ１０６によって回転駆動されるネジ棒（図示せず）によって行われる。
【００６２】
すなわち、第１、第２アーム１１１、１１２は多関節アームを構成し、この多関節アームは、これを片持ち状態で支持するベース部分である第１、第２支柱１０３、１０４によってシートバック１０１の高さ方向及びシートバック１０１の背面から背もたれ面に向けてシートバック１０１を横断する方向に変位可能であり、この２方向への変位機構は、上述した第１、第２サーボモータ１０５、１０６に依存しないで手動で行うようにしてもよい。
【００６３】
前述したアームの関節を構成する第１〜第４軸１１３〜１１５、１２２及び球面継手１２１は、共に摩擦要素を備えたロック手段１３０によってロック可能である。なお、球面継手１２１と第４軸１２２は、第２アーム１１２の先端部に設けられた共通のロック手段１３０によってロックされるようになっており、これにより多関節アームの先端よりも先の機構の軽量化が企図されている。
【００６４】
ロック手段１３０は、第１実施例及び第２実施例と同様にエアによって駆動され、エアをロック手段１３０に供給したときにロック、供給を停止したときにロック解除するようにしてもよいが、好ましくは、前述したのと同様に、ロック手段１３０にエアを供給したときにロック解除し、エアの供給を停止したときにロックするように設定するのがよい。ロック手段１３０に対するエアの供給又は供給停止は、第２アーム１１２に設けた、例えばプッシュプッシュ式のスイッチ１３１によって行うことができ、プッシュプッシュ式のスイッチ１３１を第１段階プッシュすることによりロック手段１３０をロック状態にし、更にスイッチ１３１をプッシュすることによりロック解除することができる。
【００６５】
第１支柱１０１の基端に設けた第１サーボモータ１０５及び第２支柱１０４の基端に設けた第２サーボモータ１０６は、例えば、第２支柱１０４の他端面（図６に図示の例では上端面）に設置したスティック型コントローラ１３２のレバー１３２ａを操作することにより制御される。すなわち、レバー１３２ａを第１支柱１０３の長手方向に倒すことにより、第１サーボモータ１０５が正転又は逆転動作して、第２アーム１０４をヘッドレスト部１０１ａに沿って移動させることができる。また、レバー１３２ａを第１支柱１０３の長手方向と直交する方向に倒すことにより、第２サーボモータ１０６が正転又は逆転動作して、第１アーム１１１をヘッドレスト部１０１ａに接近又は離間する方向に移動させることができる。
【００６６】
なお、任意であるが、例えば、第１アーム１１１に沿って配置した引っ張りスプリングＳによって図５に示す状態がニュートラル状態となるように設定するのが好ましい。このニュートラル状態では、図５から最も良く理解できるように、第１、第２アーム１１１、１１２は、患者Ｐの頭部Ｈの側方に位置し且つ頭部Ｈに向けて開放したアーチ形状となり、この第１、第２アーム１１１、１１２の位置は、第１、第２サーボモータ１０５、１０６を動作させることにより変位させることができる。
【００６７】
この第３実施例の作業補助装置１００を使って歯科用ツール（デンタルミラー）１２５を患者Ｐの口腔Ｍ内に位置決めし、そしてこれを保持する操作を以下に説明する。
【００６８】
歯科医師が行う操作は、第１段階の操作である仮位置決め操作と、第２段階の操作である本位置決め操作を含む。第１段階の仮位置決めは、スティック型コントローラ１３２のレバー１３２ａを操作して、第１、第２サーボモータ１０５、１０６を動作させて第２支柱１０４をＸ方向に移動させ、また、第１アーム１１１をＺ方向に移動させることにより、デンタルミラー１２５のミラー部分１２５ａを、患者Ｐの口腔Ｍの真上近傍に位置決めする。
【００６９】
この仮位置決めの操作が完了したら、歯科医師はデンタルミラー１２５又はホルダ１２０を手にして、ミラー部分１２５ａが患者Ｐの口腔Ｍ内の所望の位置に位置決めする。この本位置決め作業では、ロック機構１３０をロック解除した状態で行われる。したがって、第１アーム１１１、第２アーム１１２、ホルダ１２０は、第１〜第３軸１１３〜１１５、１２２及び球面継手１２１によって回動又は旋回可能な状態にあり、歯科医師の手の動きに追従して動作する。上述した仮位置決め後の本位置決めの操作は、極めて限られた小さな領域での操作で足りることから、主にホルダ１２０の動き、つまり自在継手１２１及び第４軸１２２の動きで足りることから、歯科医師が作業補助装置１００無しにデンタルミラー１２５を操作するのと実質的に同じ、比較的小さな指先だけの力で本位置決めの操作を行うことができる。
【００７０】
ミラー部分１２５ａを口腔Ｍ内の所望の位置に位置決めしたら、第２アーム１１２の自由端側に設置したスイッチ１３１を、空いている手で操作する。これにより、ロック手段１３０がロック状態となり、デンタルミラー１２５は歯科医師が位置決めした位置で保持される。
【００７１】
ロック手段１３０のロック及びロック解除の駆動源として、歯科治療機器の駆動源として多用されてるエアを使うのであれば、ロック手段１３０へのエアの供給を遮断した状態でロック状態となり、ロック手段１３０にエアを供給することでロック解除するように設定するのが、安全対策上、好ましい。換言すれば、エアの供給によってロック状態となるように設定した場合には、歯科医師が治療中に何らかの原因でロック手段１３０へのエアの供給が遮断されたときには、これによりロック手段１３０が不用意にロック解除状態となってしまう虞がある。
【００７２】
また、ロック手段１３０を摩擦要素で構成して摩擦力によってロックする機構を採用したときには、作業補助装置１００によってデンタルミラー１２５を口腔内の所望の位置に保持している最中つまり歯科医師が治療中に患者が不意に頭を動かすなどの行動をとったときに、デンタルミラー１２５を介して伝達される力によってホルダ１２０及び／又は第１、第２アーム１１１、１１２が退避動作するため安全である。
【００７３】
また、第３実施例の作業補助装置１００にあっては、これを使用しないときには、第１アーム１１１を大きく回動させて、図８に示すように、第１、第２アーム１１１、１１２がヘッドレスト部１０１ａよりも後方に位置する格納姿勢をとらせることができる。第１実施例や第２実施例でも説明したように、格納スイッチ（図示せず）を設け、この格納スイッチを操作することで、全てのロック手段１３０をロック解除すると共に、第１アーム１１１を第２支柱１０４の基端側に移動させ且つ第２支柱１０４をヘッドレスト部１０１ａの上方まで変位させる動作を自動的に行うようにしてもよい。
【００７４】
このように第３実施例の作業補助装置１００にあっては、これを格納状態にしたときには、第１、第２アーム１１１、１１２がヘッドレスト部１０１ａの後方に隠れた状態になるため、歯科助手の協力を得た通常の治療行為に対して作業補助装置１００が邪魔になってしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施例の全体構成図である。
【図２】第１実施例の伸縮可能な第３アームの構成の説明図である
【図３】第１実施例の格納状態を説明するための図である。
【図４】第２実施例の全体構成図である。
【図５】第３実施例の正面図である。
【図６】第３実施例の側面図である。
【図７】第３実施例の多関節アームの先端に自在継手及び軸を介して取り付けたホルダ部分の要部拡大図である。
【図８】第３実施例の格納状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 第３実施例の作業補助装置
１０１ シートバック（歯科治療用椅子）
１０１ａ シートバックのヘッドレスト部
１０１ｂ シートバックの背もたれ面
１０２ ブラケット
１０３ 第１支柱
１０３ａ 第１支柱のガイドレール
１０４ 第２支柱
１０４ａ 第２支柱のガイドレール
１０５ 第１モータ（第２支柱の駆動用）
１０６ 第２モータ（第１アームのスライド移動用）
１１１ 第１アーム
１１２ 第２アーム
１１３ 第１軸
１１４ 第２軸
１１５ 第３軸
１２０ ホルダ
１２１ 球面継手
１２２ 第４軸
１２５ デンタルミラー
１２５ａ デンタルミラーのミラー部分
１３０ ロック手段
１３１ スイッチ（ロック/ロック解除用）
１３２ スティック型コントローラ
１３２ａ コントローラのレバー
Ｐ 患者
Ｈ 患者の頭
Ｍ 患者の口腔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロック機構を備えた多関節アームの先端にホルダが取り付けられ、該ホルダに対象物を脱着可能に装着した状態で、該対象物を所望の位置に位置決めした後に前記ロック機構を作動させて前記多関節アームをロックすることにより、前記対象物を前記所望の位置に保持するための作業補助装置であって、
前記多関節アームと前記ホルダとの間に設けられた自在継手及び該自在継手をロックするロック機構と、
前記多関節アームを駆動するための駆動手段とを有することを特徴とする作業補助装置。
【請求項２】
前記ロック機構がエアの供給遮断を受けて摩擦要素の係合によりロック動作し、エアの供給を受けてロック解除する、請求項１に記載の作業補助装置。
【請求項３】
前記ホルダに装着した前記対象物をオペレータが移動させるのに追従して前記駆動手段が動作する制御手段を備えている、請求項１に記載の作業補助装置。
【請求項４】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
ロック機構を備えた多関節アームと、
該多関節アームの先端に、ロック機構付き自在継手を介して取り付けられ、歯科用ツールを脱着可能に装着することのできるホルダと、
前記多関節アームの前記シートバックに対する相対位置を調整するための、駆動機構を備えた調整手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項５】
前記ロック機構が、エアの供給又は供給遮断に伴う摩擦要素の機械的な係合動作によってロック状態を作る、請求項４に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項６】
前記多関節アームの先端と前記ホルダとの間に、前記ロック機構付き自在継手に加えてロック機構付きの軸が更に設けられている、請求項４に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項７】
前記自在継手と前記軸のロック機構(130)が共通である、請求項６に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項８】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面に設けられたベース部分と、
該ベース部分に片持ち状態で支持された多関節アームと、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項９】
前記ベース部分が、前記シートバックの高さ方向及び前記シートバックの背面から背もたれ面に向けて前記シートバックを横断する方向に変位可能である、請求項８に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１０】
前記ベース部分と前記多関節アームとが軸又は自在継手を介して連結され、この軸又は自在継手にロック手段が設けられている、請求項９に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１１】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面の一側に固設され、該シートバックの高さ方向に延びて該シートバックの頂部から上方に延出する第１支柱と、
該第１支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられ、前記シートバックの背面側から前方に延出する第２支柱と、
該第２支柱を前記第１支柱の軸線方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アームと、
該多関節アームを前記第２支柱の軸線方向に移動させる第２駆動手段と、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
前記第１、第２駆動手段を動作させるためのコントローラと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１２】
前記多関節アームが、第１アームと第２アームで構成され、これら第１アームと第２アームが前記シートクッションの背もたれ面と略平行且つ高さ方向に延びる第３の軸を介して連結されている、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１３】
前記第１アームの基端が、前記シートクッションの背もたれ面と略平行且つ高さ方向に延びる第２の軸を中心に回動可能である、請求項１２に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１４】
前記ロック機構がエアの供給遮断を受けて摩擦要素の係合によりロック動作し、エアの供給を受けてロック解除する、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１５】
前記コントローラがレバーを有し、該レバーを倒す方向によって前記第１、第２駆動手段の動作方向が制御可能である、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１６】
前記多関節アームの先端と前記ホルダとの間に、前記ロック機構付き自在継手に加えてロック機構付きの軸が更に設けられている、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１】
ロック機構を備えた多関節アームの先端にホルダが取り付けられ、該ホルダに対象物を脱着可能に装着した状態で、該対象物を所望の位置に位置決めした後に前記ロック機構を作動させて前記多関節アームをロックすることにより、前記対象物を前記所望の位置に保持するための作業補助装置であって、
前記多関節アームと前記ホルダとの間に設けられた自在継手及び該自在継手をロックするロック機構と、
前記多関節アームを駆動するための駆動手段とを有することを特徴とする作業補助装置。
【請求項２】
前記ロック機構がエアの供給遮断を受けて摩擦要素の係合によりロック動作し、エアの供給を受けてロック解除する、請求項１に記載の作業補助装置。
【請求項３】
前記ホルダに装着した前記対象物をオペレータが移動させるのに追従して前記駆動手段が動作する制御手段を備えている、請求項１に記載の作業補助装置。
【請求項４】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
ロック機構を備えた多関節アームと、
該多関節アームの先端に、ロック機構付き自在継手を介して取り付けられ、歯科用ツールを脱着可能に装着することのできるホルダと、
前記多関節アームの前記シートバックに対する相対位置を調整するための、駆動機構を備えた調整手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項５】
前記ロック機構が、エアの供給又は供給遮断に伴う摩擦要素の機械的な係合動作によってロック状態を作る、請求項４に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項６】
前記多関節アームの先端と前記ホルダとの間に、前記ロック機構付き自在継手に加えてロック機構付きの軸が更に設けられている、請求項４に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項７】
前記自在継手と前記軸のロック機構(130)が共通である、請求項６に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項８】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面に設けられたベース部分と、
該ベース部分に片持ち状態で支持された多関節アームと、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項９】
前記ベース部分が、前記シートバックの高さ方向及び前記シートバックの背面から背もたれ面に向けて前記シートバックを横断する方向に変位可能である、請求項８に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１０】
前記ベース部分と前記多関節アームとが軸又は自在継手を介して連結され、この軸又は自在継手にロック手段が設けられている、請求項９に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１１】
歯科治療用椅子のリクライニング可能なシートバックの背面に固設される歯科治療用の作業補助装置であって、
前記シートバックの背面の一側に固設され、該シートバックの高さ方向に延びて該シートバックの頂部から上方に延出する第１支柱と、
該第１支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられ、前記シートバックの背面側から前方に延出する第２支柱と、
該第２支柱を前記第１支柱の軸線方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２支柱の軸線方向に移動可能に取り付けられた多関節アームと、
該多関節アームを前記第２支柱の軸線方向に移動させる第２駆動手段と、
前記多関節アームの複数の可動部分に設置された複数のロック機構と、
前記多関節アームの先端に、ロック機構によってロック可能な自在継手を介して取り付けられ且つ歯科ツールを脱着可能に装着するためのホルダと、
前記第１、第２駆動手段を動作させるためのコントローラと、
全ての前記ロック機構をロック及びロック解除させるための操作手段とを有することを特徴とする歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１２】
前記多関節アームが、第１アームと第２アームで構成され、これら第１アームと第２アームが前記シートクッションの背もたれ面と略平行且つ高さ方向に延びる第３の軸を介して連結されている、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１３】
前記第１アームの基端が、前記シートクッションの背もたれ面と略平行且つ高さ方向に延びる第２の軸を中心に回動可能である、請求項１２に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１４】
前記ロック機構がエアの供給遮断を受けて摩擦要素の係合によりロック動作し、エアの供給を受けてロック解除する、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１５】
前記コントローラがレバーを有し、該レバーを倒す方向によって前記第１、第２駆動手段の動作方向が制御可能である、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【請求項１６】
前記多関節アームの先端と前記ホルダとの間に、前記ロック機構付き自在継手に加えてロック機構付きの軸が更に設けられている、請求項１１に記載の歯科治療用の作業補助装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２８９２３３（Ｐ２００７−２８９２３３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１７５４２（Ｐ２００６−１１７５４２）
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（３０５００９３０４）株式会社デンタル・フロンティア (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（３０５００９３０４）株式会社デンタル・フロンティア (2)
【Ｆターム（参考）】
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