JP2010523164A

JP2010523164A - バッテリー作動歯ブラシの性能を維持するためのシステム及び方法

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Publication number: JP2010523164A
Application number: JP2009535180A
Authority: JP
Inventors: ベニング，ウォルター; ランバントビング，アリ; ミラー，ケヴィン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2010-07-15
Also published as: US8368327B2; JP5787952B2; EP2091463A1; WO2008053454A1; EP2091463B1; US20100141185A1; JP2013240719A; TR201807193T4; CN101534744B; CN101534744A

Abstract

システムは、定期的に歯ブラシのバッテリー電圧と器具のモーターの固定子部の電流を測る。歯ブラシ工作物の動きの振幅は、測定された固定子電流から測定される。もしバッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるなら、回路／制御プログラムは、モーターからの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更し、もし工作物の動きの振幅が第１閾値以下に落ちるなら、回路／制御プログラムは、器具の駆動周波数を変更する。もし電圧が第２閾値以下に落ちるか又はもし工作物の動きの振幅が第２閾値（両方の第２閾値とも各々の第１閾値以下）以下に落ちるなら、回路／制御プログラムは、歯ブラシの作動を終了する。

Description

本発明は一般に、電動歯ブラシに関し、特にそのような歯ブラシのバッテリー性能を維持するためのシステムに関する。

例えば電動歯ブラシのような多くの身の回り品は、交換可能バッテリーにより動力を与えられる。交換可能バッテリーの１つの欠点は、バッテリー電圧が放電と使用と共に下がり、最終的にバッテリーが死ぬまで電圧が下がり続ける事である。バッテリーが実際に死ぬだいぶ前に、しかしながら、器具の性能はかなり落ち始める。それ故、バッテリーがまだ作動している間、それは望ましくはないが性能が負に影響される期間がある。交換可能バッテリーを用いる全ての器具は、この機能的欠点を有するが、もしそれらの電圧が充電と充電との間に下がると、再充電可能バッテリーさえ、この欠点を有する可能性がある。

器具の寿命の間性能の望ましいレベルを維持するために、交換可能及び再充電可能バッテリーからのバッテリー電圧及び首尾一貫した性能をある閾値以上に維持できる事が望ましい。

米国特許５，１８９，７５１

したがって、１実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：電動歯ブラシのバッテリー電圧及び／又は歯ブラシの工作物の動きに対応する振幅を得る電動歯ブラシ用のモーターの固定子部の電流値を測るためのシステム；もしバッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるならモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するための回路／プログラムルーティン及び／又はもし振幅が第１振幅閾値以下に落ちるなら工作物の動きの振幅を増加するために駆動信号周波数を変更するための回路／プログラムルーティン；並びにもしバッテリー電圧が第１電圧閾値以下の第２電圧閾値以下に落ちるなら及び／又はもし工作物振幅が第１振幅閾値以下の第２振幅閾値以下に落ちるなら器具の作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含む。

もう１の実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：電動歯ブラシのバッテリー電圧を測るためのシステム；もしバッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるなら電動歯ブラシ用のモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するための回路／プログラムルーティン；及びもし電圧が第１閾値以下の第２閾値以下に落ちるなら歯ブラシの作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含む。

更にもう１の実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：電動歯ブラシ用に駆動信号を供給するモーターの固定子部の電流を測り且つ測定された固定子電流からブラシ頭工作物の動きの振幅を決定するためのシステム；もし工作物の動きの振幅が第１閾値以下に落ちるならその器具の性能を維持するため工作物の振幅を増加するためにその器具の駆動周波数を変更するための回路／プログラムルーティン；及びもし工作物の動きの振幅が第１振幅閾値以下の第２振幅閾値以下に落ちるなら器具の作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含む。

本発明の更なる実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：電動歯ブラシのバッテリー電圧及び／又は歯ブラシの動きの振幅を得る電動歯ブラシ用のモーターの固定子部の電流値を測るステップ；もしバッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるならモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更し又はもし振幅が第１振幅閾値以下に落ちるなら工作物の動きの振幅を増加するためにその器具の駆動信号周波数を変更するステップ；及びもしバッテリー電圧が第２電圧閾値以下に落ちるなら及び／又はもし工作物振幅が第２振幅閾値以下に落ちるなら器具の作動を終えるステップを含む。

本発明の更にもう１の実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：電動歯ブラシのバッテリー電圧を測るためのステップ；もしバッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるなら電動歯ブラシ用のモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するステップ；及びもし電圧が第１閾値以下の第２閾値以下に落ちるなら歯ブラシの作動を終えるステップを含む。

本発明のもう１の実施例は、バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：電動歯ブラシ用に駆動信号を供給するモーターの固定子部の電流を測り且つ測定された固定子電流からブラシ頭工作物の動きの振幅を決定するためのステップ；もし工作物の動きの振幅が第１閾値以下に落ちるならその器具の性能を維持するため工作物の振幅を増加するように駆動信号周波数を変更するステップ；及びもし工作物の動きの振幅が第１振幅閾値以下の第２振幅閾値以下に落ちるならその器具の作動を終わらせるステップを含む。

ここに記述されたシステムが具体化する電動歯ブラシの要素を示すブロック図である。非補償型器具のブラシング回数に関して時間経過による電圧と性能の低下を示す図及びここに記述された補償システムを用いる器具の類似図である。非補償型器具のブラシング回数に関して時間経過による電圧と性能の低下を示す図及びここに記述された補償システムを用いる器具の類似図である。性能に関し複数の調整を示す図２Ａ及び２Ｂに類似した図。非補償型器具及びここに記述された補償システムを用いる器具の寿命の１部分に亘る器具の性能を示す図である。

上で述べたように、電動歯ブラシのような歯の手入れ器具に使われる交換可能バッテリーは、放電に伴いバッテリー電圧が減少し時間経過で放電する。本実施例において、器具の作動中ある選ばれた時刻にバッテリー電圧及び／又は器具を駆動するモーターの固定子部を通る電流は決定される。その情報からデューティ―サイクルのようなモーター駆動信号の性質は、バッテリー電圧における下降を補償するように調整され、又は共振駆動システム付きの器具の場合には、駆動周波数は、その器具の効率を増すように調整可能である。これらの調整は、それを越えるとバッテリー電圧の下降が最小受容可能レベル以下の性能の劣化という結果となるある追加回数の歯磨き行為の間器具の性能を維持する。

図１は、電動歯ブラシのブロック図を示す。それは、交換可能バッテリー１２と電子制御ユニット１４とを含む。電子制御ユニット１４は、器具固定子１６（モーター）に適用される駆動信号を作り、駆動信号は、磁石配置１９とばね１９Ａとを含む図示のためのブラシ頭組立部１８を駆動する。ブラシ頭組立部１８は、ブラシ頭工作物２０を含む。ブラシ頭組立部１８は、選択されたパターンで振動し、歯を掃除するための工作物作用を為す。そのような１実施例の詳細な記述は、その内容がここに参照される米国特許５，１８９，７５１に説明される。しかしそのような実施例は、１電動歯ブラシで図示されることは、理解されなければならない；ここに開示された発明は、そのような実施例に限られない。

交換可能バッテリーを含む本発明の第１配置で、歯ブラシのための駆動システムは、共振システムで、そのシステム中で電子制御ユニット１４からモーターへの駆動信号の周波数は、全く同じではないが、その器具の自然共振周波数に近い。この配置において、マイクロプロセッサー及び保存された制御プログラムを含む電子制御ユニット１４は、各歯磨き動作後又は特定回数、例えば３０回の歯磨き動作後、バッテリーの作動寿命内のある選定時刻にバッテリー１２からの電圧及び／又は固定子１６を通る電流を測る。制御ユニットは、振幅が器具の性能を示す状態で、ブラシ頭工作物２０の動きに対応する振幅に固定子電流値を関係づける標準アルゴリズムを含む。

制御ユニット１４は、分析すべきバッテリー電圧及び工作物振幅の両方を持つことができる。以下のプロセスのうちの１つ又は両方は、バッテリーの充電（及びバッテリー電圧）が減少したにもかかわらず、器具の性能の一貫性を維持する調整をするように使われる。非補償型配置の作用は、図２Ａに示され、それは、特定回の使用に亘りバッテリー電圧２２の減少を示すと共に、性能（振幅）２４の減少も示す。性能線２４は一般に、電圧線２２に従う。示された実施例において、性能線２４は、ある使用回数後受容可能性能２６の閾値を横切る。受容可能性能は一般に、臨床的に効果的な結果として定義される。図２Ａはこのように、如何なる更なる作動をも妨げるバッテリー電圧が０になる前に、器具が作動し続けていたとしても、性能はある一定時間後（ある回数の歯磨き動作後）受容レベル以下になる事を示す。

第１モードで、共振駆動システムについて、ブラシ頭工作物の動きの振幅（固定子電流から決定された）は、第１振幅閾値と比較される。上述の通り、各又はある選ばれた回数、例えば３０−４０回の範囲で（この数字は特定の歯ブラシ及びバッテリーにより変わり得るが）の歯磨き動作後、これは為される。もし振幅が、その時点で第１閾値以下に落ちるなら、駆動周波数は、歯ブラシの効率及び振幅を増すように調整される。

この配置において、器具の製造中、初期駆動周波数は、自然共振周波数に関係して確立されるので、歯ブラシは、１００％より少ない効率、例えば６０−７０％の範囲で作動する。この事は、駆動周波数を変化させることにより効率を増すための余地を残す。通常は、２つの周波数の間の違いは、７Ｈｚまでの範囲内である。

ブラシ頭動きの振幅が、第１振幅閾値以下である時、駆動周波数は変化し、作動効率の増加の結果となる。これは、特定の器具により駆動周波数における僅かな増加及び減少（２，３Ｈｚ）を要する。効率の増加は、追加の歯ブラシの回数、例えば１０−２０回の範囲の歯ブラシの望まれた性能を維持するように、与えられたバッテリー電圧の振幅の増加という結果となる。これは、図２Ｂに図示され、そこでは、線２７に従いバッテリー電圧が減少する間、線２８により示された歯ブラシの性能は、駆動周波数の変化によりバッテリーの寿命の間に少なくとも１回起こる歯ブラシの効率の増加が原因で延長期間の間閾値線２９の上に残る。複数回の調整がある時、典型的電圧降下２７Ａに応答して、図２Ｃは一般に、平性能曲線２８Ａを示す。バッテリー電圧降下の間本システムは、性能を維持するが、バッテリー電圧降下に加えて部品寿命のような要素が振幅に影響する時、本システムは作動する。

図３は、歯ブラシの寿命に亘るブラシ性能の略図を示し、バッテリーは、周期的に取り替えられるが、数回の調整を伴う上述（線３２）のシステムを用いるのとは反対にバッテリーが普通に（線３０）放電する時貧弱な性能の実質的期間を経験する。

固定子電流の測定とそれに続く工作物振幅の評価との応答としての駆動周波数の変化に加えて、各又は選定された歯ブラシ回数の後、バッテリー電圧それ自体は、第１電圧閾値に対し評価可能である。もし測定電圧が閾値以下になるなら、固定子への駆動信号のデューティ―サイクルは増加可能で、又は、代替的に、駆動信号のパルス幅は、パルス幅変調又は類似技術により変更可能である。これらの変化の両方は、制御回路により供給された電圧の効率的増加という結果となる。上述のように、デューティ―サイクル又はパルス幅が最大調整に達するまで、バッテリーの寿命の間この調整は１回以上実行可能である。

たとえバッテリー電圧は着実にバッテリーの寿命の間減少しても、延長された時間に亘ってバッテリーの性能を維持するために、共振駆動システムにおいて駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅の調整を単独で使用でき、又はシステムの効率を増すために上述の駆動周波数の変化と組み合わせることができる。

駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅の変化及び駆動周波数の変化を、電子回路により又ソフトウエアプログラムルーティンによりいろいろな方法で成し遂げることができる事は理解されなければならない。

上記のシステムは、器具の効率を改良する事によりユーザーの利益のために性能の望ましいレベルで交換可能バッテリーから可能な歯ブラシ回数を延長し、それにより延長された歯ブラシ回数にわたって装置の望ましい性能を維持する一方ユーザーに対するバッテリー費用を減少する。追加の歯ブラシ回数は、器具の構造により変化するが、１例は、１０−２０回の追加の歯ブラシの回数の範囲内である。

システム電圧及び／又は工作物振幅が第１閾値の下に落ちる時調整が為される上記に加えて、バッテリー電圧が、バッテリーの交換可能点である第２電圧閾値レベルの下に落ちる時及び／又は工作物振幅がバッテリーの交換可能点である第２振幅閾値レベルの下に落ちる時、本発明は器具の作動を終える。例えば振幅に関し、振幅が第１閾値の下第２閾値より上、例えば１０°又は９°であるとき駆動周波数は調整されるが、もし振幅が８°以下に落ちるなら、ブラシ作動は終わる。作動の終了は又、回路により又ソフトウエアプログラムルーティンにより完遂可能である。

それ故、電圧又は振幅が所定の終了閾値レベル以下に落ちる時、ブラシの作動を終えるが、上記実施例は、延長された時間に亘って器具の性能を維持するために、ブラシは作動している限り常に効率的である事を確認し、駆動信号のデューティ―サイクル／パルス幅を調整し及び／又は駆動周波数を調整する。上に示されたように、しかしながら、その実施例をバッテリー電圧決定／評価又は工作物振幅決定／評価とともに使用できる。

上記実施例は一般に、駆動信号に対する単一の調整を記述するが、最終的に駆動周波数、デューティ―サイクル及び／又はパルス幅において利用可能な最大値により制限され、終了に先立つ複数回の調整をすることができる。

上記実施例を又、非共振駆動システム用にバッテリー電圧決定を用い使用でき、駆動信号のデューティ―サイクル及び／又はパルス幅における変化という結果となり、電圧が、バッテリーの交換可能点である第２選択閾値以下に落ちるとき器具の作動を終了する。

補償は又、新しいバッテリーの設置又はバッテリーの充電により初期化される時間基準であり得る。もし器具が時間経過による性能の正規化降下で特徴付けられるなら、簡単な正規化補償を使用できる。そのような場合、図２Ａでの使用回数が性能の所定の降下に対応する数に達する時、デューティ―サイクル又は駆動周波数は、補償するように調整され得る。

そこで、まとめると、バッテリー電圧評価のみを非共振駆動システム用に使用できる一方、共振駆動システムの性能を維持するため、バッテリー電圧及び固定子電流を両方独立に又は組み合わせて使うことができる。

一貫した性能を維持しながら、与えられたバッテリーのために歯ブラシの回数を延長するために、上記システムは主に、交換可能バッテリーを使うシステムに対し有用であるが、バッテリーの充電機能が低下し及び充電間で電圧降下するか又は性能に影響するほど構成部品が劣化したら、システムの性能を確認するために、そのシステムを又、再充電可能バッテリー用に用いることができる。それ故、たとえそのシステムがそのような配置において主たる使用を見つけるとしても、本発明は、交換可能バッテリーを用いるシステムに限られず、又共振駆動システムに用いられる器具に限られない。

それゆえ、システムは、そのシステムを使わなければバッテリーの放電の間バッテリー電圧が降下しバッテリー電圧の減少という結果となる器具の一貫した性能を維持するために開示された。

本発明の好ましい実施例は、図示の目的のために開示されるが、添付の特許請求の範囲により定義された本発明の精神から逸脱する事無く、種々の変形、改良及び代替が実施例に一体化可能である事は理解されなければならない。

Claims

バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：
前記電動歯ブラシのバッテリー電圧及び／又は、前記歯ブラシの工作物の動きに対応する振幅を得る、前記電動歯ブラシ用のモーターの固定子部の電流値を測るためのシステム；
前記バッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるとき前記モーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するための回路／プログラムルーティン及び／又は振幅が第１振幅閾値以下に落ちるとき前記工作物の動きの振幅を増加するために駆動信号周波数を変更するための回路／プログラムルーティン；並びに
前記バッテリー電圧が前記第１電圧閾値以下の第２電圧閾値以下に落ちるとき及び／又は前記工作物振幅が前記第１振幅閾値以下の第２振幅閾値以下に落ちるとき前記器具の作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含むシステム。
前記バッテリーの寿命の間歯ブラシの駆動信号デューティ―サイクル又はパルス幅及び／又は駆動周波数に対し、少なくとも１つの調整が為される請求項１のシステム。
前記バッテリーが交換可能バッテリーである請求項１のシステム。
前記バッテリーが再充電可能である請求項１のシステム。
前記駆動周波数が７Ｈｚまでの範囲内で調整される請求項１のシステム。
前記歯ブラシが共振システムにより駆動される請求項１のシステム。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：
前記電動歯ブラシのバッテリー電圧を測るためのシステム；
前記バッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるとき電動歯ブラシ用のモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するための回路／プログラムルーティン；及び
前記電圧が前記第１電圧閾値以下の第２電圧閾値以下に落ちるとき前記歯ブラシの作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含むシステム。
前記電動歯ブラシが共振システムにより駆動される請求項７のシステム。
前記電動歯ブラシが非共振システムにより駆動される請求項７のシステム。
前記バッテリーが交換可能である請求項７のシステム。
前記駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅が、前記器具の作動の終了に先立ち１回以上調整される請求項７のシステム。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：
前記電動歯ブラシ用の駆動信号を供給するモーターの固定子部の電流を測り、測定された固定子電流からブラシ頭工作物の動きの振幅を決定するためのシステム；
前記工作物の動きの振幅が第１閾値以下に落ちるとき前記器具の性能を維持するために前記工作物の動きの振幅を増加するように前記器具の駆動周波数を変更するための回路／プログラムルーティン；及び
前記工作物の動きの振幅が前記第１振幅閾値以下の第２閾値以下に落ちるとき前記器具の作動を終えるための回路／プログラムルーティンを含むシステム。
前記駆動周波数が、前記器具の作動の終了に先立ち１回以上調整される請求項１２のシステム。
前記電動歯ブラシ用の駆動システムは、共振システムである請求項１２のシステム。
前記バッテリーが交換可能である請求項１２のシステム。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：
前記電動歯ブラシのバッテリー電圧及び／又は、前記歯ブラシの動きの振幅を得る、前記電動歯ブラシ用のモーターの固定子部の電流を測るステップ；
前記バッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるとき前記モーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するステップ及び／又は振幅が第１振幅閾値以下に落ちるとき前記工作物の動きの振幅を増加するために駆動信号周波数を変更するステップ；及び
前記バッテリー電圧が第２電圧閾値以下に落ちるとき及び／又は前記工作物振幅が第２振幅閾値以下に落ちるとき前記器具の作動を終えるステップを含む方法。
前記バッテリーの寿命の間前記歯ブラシの駆動信号デューティ―サイクル又はパルス幅及び／又は駆動周波数に対し、少なくとも１つの調整が為される請求項１６の方法。
前記バッテリーが交換可能である請求項１６の方法。
前記駆動周波数が７Ｈｚまでの範囲内で調整される請求項１６の方法。
前記電動歯ブラシが共振システムにより駆動される請求項１６の方法。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：
前記電動歯ブラシのバッテリー電圧を測るステップ；
前記バッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるとき電動歯ブラシ用のモーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するステップ；及び
前記電圧が前記第１電圧閾値以下の第２電圧閾値以下に落ちるとき前記歯ブラシの作動を終えるステップを含む方法。
前記電動歯ブラシが共振システムにより駆動される請求項２１の方法。
前記バッテリーが交換可能である請求項２１の方法。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するための方法で：
前記電動歯ブラシ用の駆動信号を供給するモーターの固定子部の電流を測り、前記測定された固定子電流から前記ブラシ頭工作物の動きの振幅を決定するステップ；
前記工作物の動きの振幅が第１閾値以下に落ちるとき前記器具の性能を維持するために前記工作物の動きの振幅を増加するように前記駆動信号周波数を変更するステップ；及び
前記工作物の動きの振幅が前記第１閾値以下の第２閾値以下に落ちるとき前記器具の作動を終えるステップを含む方法。
前記電動歯ブラシの前記駆動システムが共振システムである請求項２４の方法。
前記バッテリーが交換可能である請求項２４の方法。
バッテリーにより動かされる電動歯ブラシの性能を維持するためのシステムで：
前記電動歯ブラシのバッテリー電圧及び／又は、前記歯ブラシの工作物の動きに対応する振幅を得る、前記電動歯ブラシ用のモーターの固定子部の電流値を測るための手段；
前記バッテリー電圧が第１閾値以下に落ちるとき前記モーターの駆動信号のデューティ―サイクル又はパルス幅を変更するための手段及び／又は前記振幅が第１振幅閾値以下に落ちるとき前記工作物の動きの振幅を増加するために駆動信号周波数を変更するための手段；及び
前記バッテリー電圧が前記第１電圧閾値以下の第２電圧閾値以下に落ちるとき及び／又は前記工作物振幅が前記第１振幅閾値以下の第２振幅閾値以下に落ちるとき前記器具の作動を終えるための手段を含むシステム。
前記バッテリーの寿命の間前記歯ブラシの駆動信号デューティ―サイクル又はパルス幅及び／又は駆動周波数に対し、少なくとも１つの調整が為される請求項２７のシステム。
前記バッテリーが交換可能である請求項２７のシステム。
前記歯ブラシが共振駆動システムにより駆動される請求項２７のシステム。