JP2007195703A

JP2007195703A - フットコントローラ装置

Info

Publication number: JP2007195703A
Application number: JP2006017233A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Inoue; 哲郎井上; Ichiro Yamamoto; 一郎山本
Original assignee: Takara Belmont Corp
Current assignee: Takara Belmont Corp
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】歯科用施術器具等に使用するエアーバルブの開度は、初期設定において前記ペダルの踏み込み量に応じて所定の開度特性が得られるように設定されていたが、検出器であるポテンショメータや歪みゲージおよび機械的部分が経年変化等によって特性が変わって、踏み込み量による前記初期設定されたエアーバルブの開度特性が変化するといった問題を解決する。
【解決手段】予め作成したペダルの踏み込み量に対するハンドピース等の施術器具を制御するための理想的な出力特性を作成しておき、経年変化等によって前記理想的な出力特性からずれた場合に、電源の投入時にペダルを踏み込まない状態での出力から自動的にゼロ点調整を行い、かつ、ペダルを踏み込んだ状態時における出力と前記予め設定した理想的な出力とを比較演算することで理想的な出力特性に補正する制御回路１１からなることを特徴とするフットコントローラ装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、医療、例えば、歯科医療におけるハンドピースの回転数を制御するために、歯科医師がペダルを踏み込むことによって前記制御を行うフットコントローラ装置に関する。

従来、歯科医療においてハンドピースの回転数をペダルの踏み込みによって変化させるフットコントローラ装置にあっては、該フットコントローラ装置のペダルを踏み込むことで回転して抵抗値が変化する抵抗ボリュームであるポテンショメータ、あるいは、押圧力を加えることで撓む歪曲板に取付けられた歪みゲージの抵抗値の変化を電圧や電流の値の変換してエアーバルブの開度を制御することで行っていた。
特開平１０−１２７６６０号公報

ところで、前記したエアーバルブの開度は、初期設定において前記ペダルの踏み込み量に応じて所定の開度特性が得られるように設定されていたが、検出器であるポテンショメータや歪みゲージおよび機械的部分が経年変化等によって特性が変わって、踏み込み量による前記初期設定されたエアーバルブの開度特性が変化するといった問題があり、また、機器毎に踏み込み量を設定することができないといった問題もあった。

本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、検出器や機械的部分が経年変化等によって予め設定されている理想的な特性よりもずれた場合には、電源投入時に常にゼロ点調整が行われ、最高出力時の踏み込み量は使用者が設定を行い、従って、施術者による施術時においてフットペダルの好みの踏み込み量による施術器具の制御が常に一定となり、操作性の優れたフットコントローラ装置を提供せんとするにある。

本発明のフットコントローラ装置は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、予め作成したペダルの踏み込み量に対するハンドピース等の施術器具を制御するための理想的な出力特性を作成しておき、電源の投入時に常にゼロ点調整を行い、かつ、ペダルを踏み込んだ状態時における出力と前記予め設定した理想的な出力とを比較演算することで理想的な出力特性に補正する制御回路とから構成し、経年変化等が発生しても理想的な出力特性からずれることがないようにしたことを特徴とする。

請求項２の手段は、予め作成したペダルの踏み込み量に対するハンドピース等の施術器具を制御するための理想的な出力特性を作成しておき、電源の投入時に常にゼロ点調整を行い、かつ、ペダルを踏み込んだ位置において最大値設定用スイッチを操作することで、該前記踏み込んだ位置において前記予め設定した理想的な出力となるように出力特性を補正する制御回路とから構成し、経年変化等が発生しても理想的な出力特性からずれることがなく、また、踏み込んだ位置において前記予め設定した理想的な出力とすることが可能なようにしたことを特徴とする。

前記した請求項１または２において、前記演算を行う数式が（入力−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ−ＭＩＮ）であって、この演算結果に理想的な出力特性におけるオフセット値を加算することで理想的な出力特性に補正することを特徴とする。なお、前記数式における入力はペダルを踏み込んでいる位置での出力、ＭＡＸは最大出力を得るのに設定するペダルを踏み込んだ位置での出力、ＭＩＮはペダルを踏み込まない状態の出力である。

本発明は前記したように、フットコントローラ装置の経年変化による、特性変化が生じても自動的に予め設定した理想的な特性に補正を行って、常に理想的な特性の下でハンドピース等の施術器具を制御して最適な状態で施術を行うことができ、かつ、品質のバラツキを吸収することができる。

また、理想的な特性時における最大値に対する踏み込み位置を変更しても、該変更した踏み込み位置で理想的な特性の最大出力を得ることができるので、歯科医等の利用者の踏み込み癖に合わせた踏み込み位置で最大出力が得られ、従って、操作性の良いフットコントローラを作製できるという効果が得られる。

本発明は、電源投入時に予め設定した理想的な特性からずれた場合に、自動的に前記理想的な特性となるように補正する。

以下、本発明に係るフットコントローラ装置の一実施例を図面と共に説明する。
図１〜図３は前記した公知の特許公報として紹介した特開平１０−１２７６６０号公報に開示されているフットコントローラ本体にして、図１、図２において、１は床面に載置される基板、２は該基板１上に固定された取付板、３は該取付板２から起立された固定板、４は該固定板３からクランク状に折曲された弾性を有する歪曲板にして、先端に固定されたペダル５を押下することにより固定側水平部が歪曲される。

６は前記歪曲板４における前記水平部４ａの両面に固定された一対の歪みゲージにして、前記水平部４ａが歪曲されるとそれぞれ抵抗値が変化する。７は前記歪曲板４の水平部を覆うカバーである。

図３は前記したフットペダル５を踏み込んで固定側水平部４ａを歪曲することにより、歪みゲージ６の抵抗値が変化することによってハンドピースの回転数制御を行うための回路について説明する。なお、図１、図２と同一符号は同一部材を示している。

８は前記２個の歪みゲージ６が２辺に接続された抵抗ブリッジ回路、９は該抵抗ブリッジ回路８の抵抗値差分のみを増幅する作動増幅器、１０は該作動増幅器９よりの出力を増幅するゲイン調整可能な増幅器、１１は該増幅器１０よりの出力からハンドピース等の施術器具を予め設定した特性（図４に示す実線の特性）で駆動させるための制御回路、１２は歯科医等の利用者がペダル５を好みの踏み込み位置において最大出力とすることを希望する時に操作して制御回路１１のメモリに最大出力となる踏み込み位置を記憶させるための最大値設定用スイッチである。

以下、前記した構成に基づいて動作を説明する。
先ず、図４の実線で示す大多数の歯科医が施術器具を操作するのに理想的な特性ａである。なお、図４において、横軸はペダル５の踏み込み量を示し単位は「ｍｍ」であり、縦軸は電気的な出力を示し単位は「Ｖ」である。そして、ペダル５を踏み込む前の最小出力を１０と仮定し、最大の出力１００は最大の踏み込み量より手前において得られ、かつ、それ以上の踏み込み量でも最大出力は変化せず、また、最小出力と最大出力の間を直線で結ばれる特性となっている。

前記した理想的な特性ａを得る動作を図３と共に説明するに、ペダル５を踏み込まない状態において出力が１０、ペダル５を最大に設定する位置まで踏み込んだ状態において出力が１００となり、かつ、それ以上の踏み込み量では出力が変化しないように制御回路１１で演算し設定する。なお、前記ペダル５を最大に設定する位置まで踏み込んだ時の出力を１００とし、また、ペダル５を踏み込まない状態での出力を１０としているが、これは説明を簡単にするためであって実際には出力１００は５Ｖ、出力１０は０．５Ｖである。

すなわち、ペダル５を踏み込まない状態における２個の歪みゲージ６の抵抗値が表裏で逆抵抗値として出力される。この時の抵抗値は抵抗ブリッジ回路８を介して作動増幅器９で差分電圧が出力され、この電圧は増幅器１０で増幅される。なお、２つの歪みゲージ６を同一歪曲板４に固定することにより、温度変動による抵抗値の変化を相殺することができる。

前記増幅器１０よりの出力は該増幅器１０に組み込まれているフィルタにおいてノイズが除去され、制御回路１１に入力されるので、該入力された増幅器１０よりの出力を１０とする。次いで、ペダル５を最大に設定する位置（全ストロークの９割）まで踏み込んだ状態での増幅器１０よりの出力を１００となし、かつ、それ以降の踏み込み量では一定の出力となし、かつ、前記増幅器１０よりの出力１０〜２００までの間を直線的となるように制御回路１１で演算することで図４に示す理想的な特性ａを得ると共に記憶しておく。

前記したように理想的な特性ａを初期設定としてフットコントローラ装置において、歪みゲージ６や機械的な要素が経年変化等によって理想的な特性ａからずれた場合、すなわち、図４における特性ｂまたはｃの如くずれた場合、特性ｂにあっては、電源の投入時にペダル５を踏み込まない状態で出力が高いので増幅器１０よりの出力が大きくなって施術器具が駆動を開始し、かつ、ペダル５を最大位置まで踏み込んでも理想の最大出力まで達しない。一方、特性ｃにあっては、ペダル５を踏み込まない状態では出力が低いので施術器具が駆動されるようなことはないが、ペダル５を最大位置まで踏み込んだ場合には理想の最大出力よりも高くなって施術器具、例えば、ハンドピースが高速回転し施術に不適当な状態となったり、ハンドピースが破損したりする可能性がある。

そこで、制御回路１１は増幅器１０よりの出力が理想的な特性ａよりもずれた場合には特性ａとなるように制御する。すなわち、ペダル５を踏み込まない位置での増幅器１０よりの出力を「ＭＩＮ」とし、また、ペダル５を最大に設定する位置まで踏み込んだ時の出力を「ＭＡＸ」とし、さらに、ペダル５が現在踏み込まれている位置での出力を「入力」として下記の演算を行う。
ペダルの踏み込み加減＝（入力−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ−ＭＩＮ）

経年変化等によって理想的な特性ａよりずれて特性ｂまたはｃとなった場合について説明すると、
（入力−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ−ＭＩＮ）×（１００−１０）＋１０
上記計算された割合を、理想的な出力幅（ここでは、簡単にするために１００−１０＝９０とする）に演算し直し、それに理想最小出力の値を加えることで、理想的な出力を演算する。

これにより、フットコントローラ装置の経年変化等によって理想的な特性ａに対して実際の特性がｂ，ｃのようにずれても、理想的な特性ａが得られ、最大出力を得る踏み込み位置も設定可能となり、また、踏み込まない状態での出力も補正がかかり、常に安定した状態での使用が可能となる。

前記した説明では、経年変化等によって理想的な特性ａからｂあるいはｃの如くずれた場合に、最大出力は理想的な特性ａに示した特性となるように補正する場合を示したが、歯科医等の利用者によっては理想的な特性ａにおける踏み込み量よりも小さな踏み込み量あるいは大きな踏み込み量で最大出力値を好む場合がある。

そこで、本発明にあっては、図４の理想的な最大出力よりも小さな踏み込み量あるいは大きな踏み込み量で最大出力が得られるように、前記制御回路１１のメモリをセットするためのスイッチ１２を設け、前記利用者がペダル５を踏み込みながらこの踏み込み量で最大の出力を希望する時に、スイッチ１２を操作することで、前記図４の特性図における特性ａの最大に設定する位置（ａ）から最大に設定する位置（ｂ）において最大出力が得られるように補正を行う。特性図における特性ｄは理想的な最大出力の踏み込み位置より小さな踏み込み位置で最大の出力が得られるように補正した場合を示している。

なお、前記した実施例では歪みゲージ６によってペダル５の踏み込み量を検出する場合について説明したが、センサとして可変抵抗器を利用することも可能である。

フットコントローラ本体の平面図である。同上の中央断面図である。本発明のフットコントローラ装置の回路ブロック図である。理想的な制御特性と該特性からずれた特性を示すペダルの踏み込み量に対する出力値を示す特性図である。

符号の説明

５ペダル
６歪みゲージ
１１制御回路
１２最大値設定用スイッチ

Claims

予め作成したペダルの踏み込み量に対するハンドピース等の施術器具を制御するための理想的な出力特性を作成しておき、電源の投入時に常にゼロ点調整を行い、かつ、ペダルを踏み込んだ状態時における出力と前記予め設定した理想的な出力とを比較演算することで理想的な出力特性に補正する制御回路とから構成し、経年変化等が発生しても理想的な出力特性からずれることがないようにしたことを特徴とするフットコントローラ装置。
予め作成したペダルの踏み込み量に対するハンドピース等の施術器具を制御するための理想的な出力特性を作成しておき、電源の投入時に常にゼロ点調整を行い、かつ、ペダルを踏み込んだ位置において最大値設定用スイッチを操作することで、前記踏み込んだ位置において前記予め設定した理想的な出力となるように出力特性を補正する制御回路とから構成し、経年変化等が発生しても理想的な出力特性からずれることがなく、また、踏み込んだ位置において前記予め設定した理想的な出力とすることが可能なようにしたことを特徴とするフットコントローラ装置。
前記演算を行う数式が
（入力−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ−ＭＩＮ）であって、
この演算結果に理想的な出力特性におけるオフセット値を加算することで理想的な出力特性に補正することを特徴とする請求項１または２記載のフットコントローラ装置。
なお、前記数式における
入力はペダルを踏み込んでいる位置での出力、
ＭＡＸは最大出力を得るのに設定するペダルを踏み込んだ位置での出力
ＭＩＮはペダルを踏み込まない状態の出力
である。