BRPI0909759B1 - escova de dente elétrica - Google Patents

Abstract

escova de dente elétrica a presente invenção refere-se a uma escova de dente elétrica que inclui: uma fonte de acionamento (10); um elemento de vibração (2) tendo uma escova (210); um mecanismo de transmissão de movimento (30) para converter a saída da fonte de acionamento (10) do elemento de vibração (2); e meio de controle (12) para controlar a saída da fonte de acionamento (10). o meio de controle (12) tem uma pluralidade de modos de operação para permitir que a escova realize uma operação predeterminada. a pluralidade de modos de controle é comutada em alta velocidade para permitir a escovação usando um estado transiente no momento de comutação de modo de operação. é adequado comutar em alta velocidade entre os modos de operação usando dois pontos de ressonância em que ocorre ressonância em direções diferentes. consequentemente, a escova de dente elétrica é aperfeiçoada em poder de remoção de placa e sensação de tratamento médico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESCOVA DE DENTE ELÉTRICA".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma escova de dente elétrica. ANTECEDENTES DA TÉCNICA É conhecida uma escova de dente elétrica de um tipo que realiza escovação de dente (removendo a placa) colocando uma escova de vibração rápida contra uma superfície do dente. Para a escova de dente elétrica deste tipo, vários mecanismos de acionamento e métodos de acionamento são propostos com o objetivo de aperfeiçoar o poder de remoção de placa e aperfeiçoar a sensação de tratamento médico.

Por exemplo, é comercialmente disponível uma escova de dente elétrica que usa uma técnica de maximizar uma característica de amplitude de frequência usando ressonância mecânica. O documento de Patente 1 descreve uma escova de dente elétrica em que o motor da escova de dente elétrica é comutado entre rotação para frente e rotação para trás em intervalos de 1-10 segundos. Quando a comutação ocorre uma vez a cinco vezes, a operação da escova é temporariamente interrompida e é mudada em resistência, desse modo permitindo que os usuários apreendam o tempo, durante o qual eles escovam seus dentes.

Além do mais, existe uma escova de dente elétrica tendo um modo de massagem no qual a frequência da escova elétrica é sucessivamente mudada.

Documento de Patente 1: Publicação Nacional de Pedido de Patente Japonesa N°. 8-140738 DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Problemas a serem solucionados pela invenção Na técnica convencional acima mencionada, embora o controle seja realizado para comutar o modo de operação, o ciclo de comutação do modo de operação e, portanto o poder de remoção de placa resultante é somente equivalente àquele obtido alternando entre modos de operação.

Um objetivo da presente invenção é fornecer uma técnica para ainda aperfeiçoar o poder de remoção de placa e a sensação de tratamento médico de uma escova de dente elétrica.

Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer uma técnica para ainda aperfeiçoar o poder de remoção de placa e sensação de tratamento médico de uma escova de dente elétrica sem estrutura complicada, aumento de custo, e consumo de energia aumentado.

Meios para Solucionar os Problemas A fim de obter os objetivos acima notados, a presente invenção emprega a seguinte configuração.

Uma escova de dente elétrica de acordo com a presente invenção inclui: uma fonte de acionamento; um elemento de vibração tendo uma escova; um mecanismo de transmissão de movimento para converter a saída da fonte de acionamento do elemento de vibração; e meio de controle para controlar a saída da fonte de acionamento. O meio de controle realiza controle de repetição (comutação) de uma frequência de acionamento do elemento de vibração em alta velocidade entre uma pluralidade de frequências diferentes para utilizar a escovação durante a transição dos ditos comu-tadores da dita frequência de acionamento.

No acionamento do elemento de vibração, a escova faz um movimento estacionário em um estado estável enquanto a escova faz tal movimento irregular em um período de comutação (estado transiente) que não pode ser obtido em um estado estável. Este movimento de escova irregular fornece de modo presumível maior poder de remoção de placa. Então, o meio de controle na presente invenção aumenta a proporção do estado transiente no tempo de escovação de dente comutando as frequências de acionamento em alta velocidade desse modo para permitir a escovação com tal operação de escova irregular no estado transiente. Portanto, de acordo com a escova de dente elétrica na presente invenção, pode ser obtido um poder de remoção de placa alta e a sensação de tratamento médico pode ser aperfeiçoada.

Além do mais, na presente invenção, desde que a operação de escova irregular como descrita acima é realizada somente por controle de saída da fonte de acionamento, nenhum mecanismo especial ou parte é exigido para o sistema de acionamento e o sistema de transmissão. Portanto, a complicação da estrutura e o aumento de custa da escova não são causados. O meio de controle na presente invenção pode alternadamente comutar entre duas frequências de acionamento ou pó comutar três ou mais frequências de acionamento em uma ordem predeterminada ou de modo randômico.

Adequadamente, pelo menos uma da pluralidade de frequências diferentes é uma frequência de ressonância do elemento de vibração. Além do mais, é adequado que várias frequências de ressonância sejam incluídas em uma pluralidade de frequências diferentes. Isto é porque a amplitude da escova pode ser aumentada utilizando ressonância.

Aqui, o elemento de vibração na presente invenção tem um primeiro ponto de ressonância em que a escova ressoa em uma primeira direção e um segundo ponto de ressonância em que a escova ressoa em uma segunda direção. Adequadamente, o meio de controle tem um primeiro modo de operação em que a saída da fonte de acionamento é controlada tal que a ressonância na primeira direção é produzida e um segundo modo de operação em que a saída da fonte de acionamento é controlada tal que a ressonância na segunda direção é produzida, e comuta os primeiro e segundo modos de operação em alta velocidade. A amplitude da escova é maior em um modo de operação usando ressonância (daqui em diante referido como "modo de operação de ressonância") tal como os primeiro e segundo modos de operação acima indicados que em um modo de operação sem usar ressonância (daqui em diante referido como "modo de operação normal"). Como a amplitude da escova no estado estável é grande, a amplitude da escova em um estado transiente é também grande. Portanto, se o modo de operação de ressonância é incluído em pelo menos um dos modos de operação antes e depois da comutação, a amplitude da escova pode se tornar grande em um estado estável e no estado transiente (isto é, sobre o período de tratamento inteiro), desse modo atingido o efeito de remoção de placa maior e sensação de tratamento médico. Além do mais, o uso do fenômeno de ressonância pode realizar uma amplitude aumentada (poder de remoção de placa aperfeiçoada) com consumo de energia equivalente àquele no modo de operação normal e assim eficaz.

Ainda adequadamente, o meio de controle na presente invenção alternadamente comuta o primeiro modo de operação e o segundo modo de operação. Os dois modos de operação de ressonância tendo uma grande amplitude de escova são repetidos, de modo que a amplitude da escova no estado transiente e também maior, resultando em um alto poder de remoção de placa.

De preferência, a primeira direção é uma direção paralela à face da escova, e a segunda direção é uma direção vertical à face da escova. Aqui, a "face da escova" se refere a um plano virtual ortogonal às fibras da escova e posicionado na parte de extremidade de ponta das fibras. Com a ressonância na primeira direção, as cerdas da escova se movem em percursos curtos em uma direção paralela a uma parte tratada, de modo que um alto efeito de escovação para bolsos periodontais pode ser esperado. Com a ressonância na segunda direção, as cerdas da escova se movem em percursos curtos em uma direção vertical a uma parte tratada, de modo que um alto efeito de escovação para entre dentes, bolsos periodontais, e superfícies de dente pode ser esperado. Então, um movimento irregular no qual aquelas primeira e segunda direções são combinadas é feito no estado transiente, de modo que os efeitos de ambos os modos de operação podem ser obtidos ao mesmo tempo.

De preferência, o primeiro ponto de ressonância é caracterizado por ser dependente do mecanismo de transmissão de movimento, e o segundo ponto de ressonância é caracterizado por ser dependente da escova.

De preferência, o meio de controle detecta uma carga atuando na escova e ajusta a saída da fonte de acionamento de acordo com a carga detectada. Isto é porque as características do elemento de vibração variam de acordo com a carga que atua na escova.

De preferência, o mecanismo de transmissão de movimento está contido no elemento de vibração e o elemento de vibração é fixado a um corpo de escova de dente elétrica com um elemento elástico interposto. De acordo com esta configuração, enquanto a vizinhança da escova vibra eficientemente devido à inclusão do mecanismo de transmissão de movimento no elemento de vibração, a vibração do elemento de vibração é dificilmente transferido para o corpo da escova de dente elétrica devido a interposição do elemento elástico, desse modo aperfeiçoando a usabilidade.

De preferência, a fonte de acionamento é um motor, o mecanismo de transmissão de movimento é um eixo excêntrico acoplado a um eixo de rotação do motor, e o elemento de vibração inclui uma haste tendo um mancal do dito eixo excêntrico. Na escova de dente elétrica tendo tal princípio de acionamento, o elemento de vibração (escova) vibra bidimensionalmente em um plano vertical com o eixo de rotação. Então, ressonâncias respectivas aparecem em duas direções aproximadamente ortogonais uma a outra no plano de vibração. Estas duas direções podem ser usadas como as primeira e segunda direções indicadas acima. É notado que os modos de operação não usam ressonância na medida em que a trajetória de operação da escova que corresponde com a frequência de acionamento antes da comutação é diferente da trajetória de operação da escova que corresponde com a frequência de acionamento depois da comutação. Isto é porque se as trajetórias de operação da escova são diferentes entre antes e depois da comutação, a trajetória da escova é irregular no estado transiente desse modo aperfeiçoando o efeito de remoção de placa.

Adequadamente, o meio de controle na presente invenção comuta a frequência de acionamento em alta velocidade tal que um período de estado transiente é um terço ou mais de um período de operação estável, isto é, uma proporção do período de estado transiente no período de operação interior é um quarto ou mais. Ainda adequadamente, a frequência de acionamento é comutada em alta velocidade tal que o período de estado transiente é igual a ou maior que o período de operação estável, isto é, a proporção do período de estado transiente com o período de operação inteiro é de metade ou mais. Nota-se que aqui o período de operação estável é um período durante o qual uma operação da escova é estável e o período de estado transiente é um período a partir da comutação de uma frequência de acionamento até que uma operação da escova se torna estável. A presente invenção pode ser configurada com qualquer combinação possível dos meios e processos como mencionados acima.

Efeitos da Invenção A presente invenção fornece um aperfeiçoamento no poder de remoção de placa e sensação de tratamento médico de uma escova de dente elétrica. Além do mais, a presente invenção não envolver uma estrutura complicada, um aumento de custo, e um consumo de energia aumentado. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando uma vista externa de uma escova de dente elétrica. A figura 2 é uma vista em seção transversal mostrando uma estrutura interna da escova de dente elétrica. A figura 3 é um diagrama de bloco de acordo com uma primeira modalidade. A figura 4 é um diagrama mostrando esquematicamente a vibração de uma escova. A figura 5 é um gráfico mostrando pontos de ressonância em um caso de uma carga de 100g. A figura 6 é um diagrama mostrando as trajetórias da escova em um estado transiente. A figura 7 é um diagrama mostrando trajetórias da escova na direção do eixo Y (lateral) e na direção do eixo Z (longitudinal) em um estado transiente. A figura 8A é um diagrama mostrando uma forma de onda de um sinal PWM em um modo de operação de comutação de ressonância. A figura 8B é um diagrama mostrando um estado de vibração de escova no modo de operação de comutação de ressonância. A figura 9A é um diagrama mostrando outro exemplo de um estado de acionamento de escova no modo de operação de comutação de ressonância. A figura 9B é um diagrama mostrando outro exemplo de um estado de acionamento de escova no modo de operação de comutação de ressonância. A figura 9C é um diagrama mostrando outro exemplo de um estado de acionamento de escova no modo de operação de comutação de ressonância. A figura 9D é um diagrama mostrando outro exemplo de um estado de acionamento de escova no modo de operação de comutação de ressonância. A figura 10 é um gráfico mostrando pontos de ressonância em um caso de uma carga de 250g. A figura 11 é um diagrama de bloco de acordo com uma segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DOS SINAIS DE REFERÊNCIA

Corpo de escova de dente elétrica 1, motor 10, eixo de rotação 11, circuito de acionamento 12, memória 121, cronômetro 122, circuito de detecção de corrente 123, bateria recarregável 13, bobina 14, elemento de vibração 2, parte de haste 20, haste 200, retentor 201, elemento elástico 202, parte de protuberância 202A, mancal 203, parte de escova 21, escova 210, eixo excêntrico 30, peso 300, trajetória 40, comutador S.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO A seguir, modalidades adequadas da presente invenção serão descritas com referência às figuras em detalhes por meio de ilustração. [Primeira Modalidade] Estrutura de Escova de Dente Elétrica Referindo-se à figura 1, figura 2, e figura 3, uma estrutura de uma escova de dente elétrica será descrita. A figura 1 é uma vista em pers- pectiva mostrando uma vista externa da escova de dente elétrica, a figura 2 e uma vista m seção transversal mostrando uma estrutura interna da escova de dente elétrica, e a figura 3 é um diagrama de bloco. A escova de dente elétrica inclui um corpo de escova de dente elétrica 1 (daqui em diante simplesmente referido como "corpo 1") contendo um motor 10 servindo como uma fonte de acionamento, e um elemento de vibração 2 tendo uma escova 210. O corpo 1 tem um formato em geral cilíndrico e também serve como uma parte de cabo para o usuário agarrar na escovação de seus dentes. O corpo 1 é fornecido com um comutador S para ligar e desligar a energia e para comutar o modo de operação. São fornecidos dentro do corpo 1 um motor 10 que serve como uma fonte de acionamento, um circuito de acionamento 12 para controlar a velocidade rotacional do motor 10, uma batería recarregável 13 servindo como um suprimento de energia de 2,4 V, uma bobina 14 para carregar, e similar. A fim de carregar a bateria recarregável 13, o corpo 1 é simplesmente colocado em um carregador (não mostrado) de modo que o carregamento de não contato é realizado por indução eletromagnética. Como mostrado na figura 3, o circuito de acionamento 12 tem uma CPU (Unidade de Processamento Central) 120, uma memória 121 para armazenar programas e uma variedade de valores de ajuste, um cronômetro 122, e similar. O elemento de vibração 2 inclui uma parte de haste 20 fixada no lado do corpo 1 e uma parte de escova 21 fixada nesta parte de haste 20. Uma escova 210 é embutida na extremidade de ponta de parte de escova 21. A parte de escova 21 é consumida e é assim configurada para ser removível da parte de haste 20 de modo que pode ser substituída por uma nova. A parte de haste 20 é configurada com uma haste 200 e um retentor 201 feito de um material de resina, e um elemento elástico 202 feito de elastômero. O elemento elástico 202 é de preferência integralmente formado com a haste 200 e retentor 201 por moldagem de inserção. O elemento elástico 202 é interposto entre a haste 200 e o retentor 201 e inclui várias (por exemplo, três) partes de protuberância 202A que se projetam através de vários furos diretos fornecidos no retentor 201. A parte de haste 20 é posicionada com respeito ao invólucro externo do corpo 1 por contato de três pontos das três partes de protuberância 202A do elemento elástico 202. Desta maneira, o elemento de vibração 2 na presente modalidade é montado no corpo 1 com elemento elástico 202 interposto. A haste 200 é um elemento tubular que é fechado na extremidade de ponta (a extremidade do lado de escova) e tem um mancai 203 na extremidade de ponta no interior do tubo. Uma extremidade de ponta de um eixo excêntrico 30 acoplado a um eixo de rotação 11 do motor 10 é inserida no mancal 203 da haste 200. Este eixo excêntrico 30 tem um peso 300 na vizinhança do mancal 203, e o centro de gravidade do eixo excêntrico 30 é desviado do centro de rotação. Nota-se que uma folga mínima é fornecida entre a extremidade de ponta do eixo excêntrico 30 e o mancal 203. Operação Básica da Escova de Dente Elétrica Uma operação básica da escova de dente elétrica será descrita.

Em um estado ligado, a CPU 120 fornece um sinal de modulação de largura de pulso (sinal PWM) ao motor 10 para rodar o eixo de rotação 11 do motor 10. O eixo excêntrico 30 também roda com a rotação do eixo de rotação 11, onde o eixo excêntrico 30 se move de modo que gira em torno do centro de rotação porque o centro de gravidade é desviado. Portanto, a extremidade de ponta do eixo excêntrico 30 colide repetidamente contra a parede interna do mancal 203 para permitir que a haste 200 e a parte de escova 21 fixada na mesma vibrem em alta velocidade. Em outras palavras, o eixo excêntrico 30 atua como um mecanismo de transmissão de movimento (mecanismo de conversão de movimento) para converter a saída (rotação) do motor 10 em vibração do elemento de vibração 2. A placa pode ser removida segurando o corpo 1 com a mão e colocando a escova de vibração rápida 210 contra os dentes. É notado que a CPU 120 monitora o tempo de duração de operação usado o cronômetro 122 e para automaticamente a vibração da escova depois de um lapso de um tempo prescrito (por exemplo, dois minutos).

Na escova de dente elétrica na presente modalidade, o eixo excêntrico 30 que é um mecanismo de transmissão de movimento está contido no elemento de vibração 2, e em particular, o peso 300 está disposto na vizinhança da escova 210. Portanto, a parte da escova 210 pode ser vibrada eficientemente. Por outro lado, desde que o elemento de vibração 2 (parte de haste 20) é montado no corpo 1 com o elemento elástico 202 interposto, a vibração do elemento de vibração 2 é dificilmente transferida para o corpo 1. Isto pode reduzir a vibração do corpo 1 e da mão durante a escovação dos dentes, desse modo aperfeiçoando a usabilidade.

Explicação de Característica de Vibração Na escova de dente elétrica na modalidade presente, o movimento de girar do eixo excêntrico 30 é utilizado para gerar vibração da escova 210. No caso de tal princípio de acionamento, a escova 210 pode vibrar bidimensionalmente no plano vertical ao eixo de rotação do motor. A figura 4 mostra esquematicamente a trajetória de vibração da escova (o eixo X: o eixo de rotação do motor, o eixo Y: a direção vertical ao eixo de rotação e paralela à face da escova, o eixo Z: a direção vertical à face da escova). No exemplo mostrado na figura, a escova 210 vibra no plano YZ ao longo de uma trajetória elíptica 40. A face de escova se refere a um plano virtual que é ortogonal às fibras da escova e é posicionada nas partes terminais das fibras. A escova de dente elétrica na modalidade presente tem uma característica de vibração como mostrada na figura 5. É notado que a figura 5 mostra a relação entre a frequência e a amplitude em um estado em que uma carga de 100 g é aplicada na escova na direção do eixo Z. O eixo horizontal indica a frequência (Hz), o eixo vertical indica a amplitude (mm), a linha sólida no gráfico representa a amplitude na direção do eixo Y (direção lateral), e a linha tracejada no gráfico representa a amplitude na direção do eixo Z (direção longitudinal).

Como pode ser entendido a partir do gráfico na figura 5, a escova de dente elétrica na presente modalidade tem pelo menos dois pontos de ressonância (frequências de ressonância), onde as direções de ressonância daqueles pontos de ressonância são diferentes uma da outra. Especificamente, no ponto de ressonância (primeiro ponto de ressonância: cerca de 100 Hz) no lado de frequência menor, a ressonância ocorre na direção do eixo Y que é a direção de ressonância paralela à face da escova, enquanto no ponto de ressonância (segundo ponto de ressonância: cerca de 200 Hz) no lado de frequência maior, a ressonância ocorre na direção do eixo Z que é a direção de ressonância vertical à face da escova. A razão pela qual aparece uma pluralidade de ressonâncias, que são diferentes em direção, pode ser pelo fato de que são fortemente dependentes da estrutura da escova de dente elétrica ou do princípio de acionamento da mesma. Os inventores da presente invenção repetiram experimentos com várias estruturas de escova e eixos excêntricos e então fizerem uma descoberta que o primeiro ponto de ressonância é caracterizado por ser principalmente dependente do mecanismo de transmissão de movimento e que o segundo ponto de ressonância é caracterizado por ser principalmente dependente da escova. Em outras palavras, verificou-se que a frequência e a amplitude do primeiro ponto de ressonância podem ser ajustadas mudando a estrutura e o formato do mecanismo de transmissão de movimento (simplesmente, a posição, tamanho, peso, etc. do peso do eixo excêntrico), e que a frequência e a amplitude do segundo ponto de ressonância pode ser ajustado mudando a estrutura e formato da escova.

No modo de operação usando o primeiro ponto de ressonância (daqui em diante referido como "primeiro modo de operação de ressonância"), como pode ser entendido a partir da figura 5, quase nenhuma vibração ocorre na direção do eixo Z, de modo que a trajetória da escova está na forma de uma linha reta em que alterna na direção do eixo Y. No modo de operação usando o segundo ponto de frequência (daqui em diante referido como "segundo modo de operação de ressonância"), ocorre a ressonância na direção do eixo Z e a amplitude na direção do eixo Y também aparece, de modo que a trajetória da escova está na forma de uma elipse tendo o eixo maior na direção do eixo Z.

Os presentes inventores verificaram que um efeito de escovação alto para bolsos periodontais pode ser obtido por vibração da escova em um estado transiente que ocorre quando o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância são comutados.

Examinando o movimento da escova quando o primeiro modo de operação de ressonância e oi segundo modo de operação de ressonância são comutados de modo alternado, verificou-se que a escova tem a trajetória como mostrada nas figuras 6 e 7. A figura 6 é um diagrama mostrando a trajetória de escova no plano YZ, e a figura 7 é um diagrama mostrando cada um dos componentes YZ da trajetória. Neste exemplo, o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância são comutados, de modo alternado, a cada 0,3 segundos. Como mostrado na figura 7, pode ser entendido que quando cada modo de operação é comutado, as amplitudes de frequência nas direções do eixo YZ mudam e, consequentemente, a escova faz um movimento irregular. Este movimento irregular da escova permite que as cerdas da escova toquem a parte tratada a partir de vários ângulos, o que é presumivelmente a razão pela qual o efeito de remoção de placa é superior à escovação em uma direção única. É notado que, neste exemplo, o período de estado transiente em que o primeiro modo de operação de ressonância (baixa frequência) é desviado para o segundo modo de operação de ressonância (alta frequência) é cerca de 0,07 segundos, e o período de estado transiente em que o segundo modo de operação de ressonância é desviado para o primeiro modo de operação de ressonância é cerca de 0,14 segundos. O desvio do segundo modo de operação de ressonância para o primeiro modo de operação de ressonância torna o tempo mais longo devido ao efeito de inércia. A fim de melhorar o efeito de remoção de placa usando o movimento irregular da escova no estado transiente desta maneira, os presentes inventores conceberam que a proporção do período de estado transiente no período de operação da escova deve ser aumentando comutando o modo de operação em alta velocidade.

Descrição do Modo de Operação A escova de dente elétrica na modalidade presente tem uma plu- ralidade de modos de operação tendo frequências de acionamento diferentes respectivas. Toda a vez que um comutador S é pressionado de um estado desligado, os modos de operação são comutados em ordem, e na conclusão de um ciclo, retorna ao estado desligado. Como mostrado na figura 3, os valores de ajuste que correspondem com os modos de operação respectivos são armazenados antecipadamente na memória 121. Aqueles valores de ajuste são parâmetros que correspondem com as frequências de acionamento respectivas dos modos de operação e seus valores numéricos específicos são determinados baseados nos resultados experimentais como na figura 5.

Quando o modo de operação é comutado, a CPU 120 lê o valor de ajuste correspondente na memória 121 e determina uma relação de rendimento de um sinal PWM de acordo com este valor. Quando a relação de rendimento aumenta, a velocidade rotacional do motor 10 se torna maior e a frequência da escova 210 também se torna maior. Desta maneira, na modalidade presente, o circuito de acionamento 12 atua como meio de controle para controlar a saída (velocidade rotacional) do motor 10 e a frequência de escova 210. (1) Primeiro modo de operação de ressonância O primeiro modo de operação de ressonância é um modo de operação que usa o primeiro ponto de ressonância. A frequência de acionamento é determinada no primeiro ponto de ressonância (cerca de 100 Hz) ou na vizinhança do mesmo. No primeiro modo de operação de ressonância, é usado um sinal PWM tendo uma relação de rendimento de cerca de 50%. No primeiro modo de operação de ressonância, a amplitude na direção do eixo Y (direção lateral) da escova 210 aumenta, quando comparado com o modo de operação normal, desse modo melhorando o efeito de remoção de placa e a sensação de tratamento médico. Em particular, no primeiro modo de operação de ressonância, as cerdas da escova 210 se movem com percursos curtos na direção paralela à parte tratada, de modo que é presumido que um alto efeito de escovação é obtido por bolsos periodontais. (2) Segundo modo de operação de ressonância O segundo modo de operação de ressonância é um modo de operação que usa o segundo ponto de ressonância. A frequência de acionamento é determinada no segundo ponto de ressonância (cerca de 200 Hz) ou na vizinhança do mesmo. No primeiro modo de operação de ressonância, é usado um sinal PWM tendo uma relação de rendimento de cerca de 90%. No segundo modo de operação de ressonância, a amplitude na direção do eixo Z (direção longitudinal) da escova 210 aumenta, quando comparado com o modo de operação normal, desse modo melhorando o efeito de remoção de placa e a sensação de tratamento médico. Em particular, no segundo modo de operação de ressonância, as cerdas da escova 210 se movem com percursos curtos na direção paralela à parte tratada, de modo que é presumido que um alto efeito de escovação é obtido entre os dentes, em bolsos periodontais e superfícies dos dentes. (3) Modo de Operação Normal O modo de operação normal é um modo de operação que não usa ressonância. A frequência de acionamento é determinada entre o primeiro ponto de ressonância e o segundo ponto de ressonância (por exemplo, 150 Hz). Nota-se que múltiplos estágios do modo de operação normal, tal como 120 Hz, 140 Hz, 160 Hz, 180 Hz, podem ser determinados e comutados pelo comutador S. De preferência, o modo de operação normal é ajustado em uma frequência menor que o primeiro ponto de ressonância ou uma frequência maior que o segundo ponto de ressonância. (4) Modo de Operação de Comutação de Ressonância O modo de operação de comutação de ressonância é um modo de operação em que o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância são repetidos de modo alternado em intervalos curtos de tempo. No modo de operação de comutação de ressonância, em que o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância são repetidos, a relação de rendimento do sinal PWM é calculada a partir do valor de ajuste de cada modo de operação de ressonância que está armazenado na memória 121. O valor de a- juste armazenado na memória 121 no modo de operação de comutação de ressonância é o tempo de operação em cada modo de operação de ressonância.

Se o tempo de operação em cada modo de operação de ressonância é de 0,3 segundos, como mostrado na figura 8A, a saída do sinal PWM é comutada entre as relações de rendimento que correspondem ao primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância a cada 0,3 segundos. Supondo que o estado transiente do primeiro modo de operação de ressonância para o segundo modo de operação de ressonância continua por cerca de 0,07 segundos e que o estado transiente do segundo modo de operação de ressonância para o primeiro modo de operação de ressonância continua por cerca de 0,14 segundos como descrito acima, o período de operação estável no primeiro modo de operação de ressonância é cerca de 0,16 segundos e o período de operação estável no segundo modo de operação de ressonância é cerca de 0,23 segundos, como mostrado na figura 8B. o período de estado transiente total é cerca de 0,21 segundos e compreende cerca de um terço do total. Em tal modo de operação, três tipos de escovações, isto é escovações tendo uma grande amplitude nos períodos de operação estáveis respectivos nos modos de operação de primeira e segunda ressonâncias e escovação irregular no estado transiente, aparecem para os períodos de tempo respectivos equivalentes um ao outro. Aquelas escovações efetuam os tipos diferentes respectivos de efeito de escovação, de modo que os efeitos de escovação respectivos podem ser obtidos ao mesmo tempo no modo de operação presente.

Nota-se que o intervalo de comutação entre o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância pode não ser sempre de 0,3 segundos. Por exemplo, a comutação pode o-correr em intervalos de 0,2 segundos ou 0,4 segundos. Os estados de operação da escova no caso de comutação em intervalos de 0,2 segundos e 0,4 segundos são mostrados nas figuras 9A e 9B, respectivamente.

Como mostrado na figura 9A, quando a comutação ocorre em intervalos de 0,2 segundos, o período de operação estável no primeiro modo de operação de ressonância é cerca de 0,06 segundos e o período de operação estável no segundo modo de operação de ressonância é cerca de 0,13 segundos. O período de estado transiente total é cerca de 0,21 segundos e compreende cerca de metade do total.

Como mostrado na figura 9B, quando ocorre a comutação em intervalos de 0,4 segundos, o período de operação estável no primeiro modo de operação de ressonância é cerca de 0,26 segundos e o período de operação estável no segundo modo de operação de ressonância é cerca de 0,33 segundos. O período de estado transiente total é cerca de 0,21 segundos e compreende cerca de um quarto do total. O intervalo de comutação pode ser mais longo ou mais curto que aqueles indicados acima. No entanto se o intervalo de comutação é muito longo, a proporção do período de estado transiente no tempo de operação total se torna pequeno, de modo que um efeito de remoção de placa suficiente produzido pela operação de escovação irregular não pode ser obtido. Inversamente, quando o intervalo de comutação é muito curto, a operação estável no modo de operação de ressonância não é obtida. Que a operação não é estável no modo de operação de ressonância significa que a amplitude no estado transiente não é grande bastante e significa que um efeito de remoção de placa suficiente não é obtido.

Além do mais, o intervalo de operação de comutação pode ser variado um modo de operação de ressonância para outro. Por exemplo, é assumido que o período de operação do primeiro modo de operação de ressonância é determinado em 0,24 segundos e o período de operação do segundo modo de operação de ressonância é determinado em 0,17 segundos. O estado de operação da escova neste caso é mostrado na figura 9C. Neste ajuste, o período de operação estável no primeiro modo de operação de ressonância é cerca de 0,10 segundos, o período de operação estável no segundo modo de operação de ressonância é cerca de 0,10 segundos, e o período de estado transiente total é cerca de 0,21 segundos. Isto é um ajuste tal que a relação do período de estado transiente para o período de operação estável é de um para um, e em que os períodos de operação estáveis dos períodos de operação de primeira e segunda ressonâncias são iguais um ao outro.

Além do mais, a comutação pode ser realizada em alta velocidade de modo que quase o tempo de operação inteiro está no estado transiente. Em outras palavras, é assumido que o período de operação do primeiro modo de operação de ressonância é determinado em 0,16 segundos e o período de operação do segundo modo de operação de ressonância é determinado em 0,09 segundos de modo que o período de operação estável de cada um dos primeiro e segundo modos de operação de ressonância é, por exemplo, 0,02 segundos. O estado de operação da escova neste caso é mostrado na figura 9D. Com este ajuste, o período de estado transiente pode compreender quase o período de operação inteiro (0,21/0,25).

Desta maneira, uma variedade de operações pode ser realizada ajustando os intervalos de comutação como apropriado.

Como descrito acima, de acordo com a presente invenção, o estado transiente durante a comutação entre uma pluralidade de modos de operação de ressonância tendo direções de ressonância diferentes respectivas é usado para realizar vibração de escova irregular para, desse modo, aperfeiçoar o poder de remoção de placa e sensação de tratamento médico. O uso de ressonância aumenta a amplitude de vibração da escova no estado transiente. Em adição, o tempo de operação em uma alta frequência para obter o efeito de remoção de placa é reduzido, de modo que os estímulos nas gengivas podem ser aliviados. Além do mais, desde que vários modos de operação de ressonância são realizados somente pelo controle de velocidade rotacional do motor, nenhum mecanismo ou componente especial é exigido no sistema de acionamento ou no sistema de transmissão. Portanto, a complicação da estrutura e o aumento de custo da escova de dente elétrica não são causados. Além do mais, o uso do fenômeno de ressonância pode aumentar a amplitude (aperfeiçoar o poder de remoção de placa) com consumo de energia equivalente àquele do modo de operação normal e é assim eficiente. fSegunda Modalidade] Na primeira modalidade precedente, um valor de ajuste único é usado em cada modo de operação. No entanto, como mostrado na figura 10, quando uma carga que atua na escova muda, a característica de vibração da escova varia e a posição do ponto de ressonância é mudada. A figura 10 mostra a característica de vibração no caso de uma carga de 250g, onde o primeiro ponto de ressonância aparece na vizinhança de 110 Hz e o segundo ponto de ressonância aparece na vizinhança de 250 Hz. Pode ser entendido que ambos os pontos de ressonância aumentam quando comparado com o caso de uma carga de 100 g (figura 5). Na segunda modalidade, portanto, uma carga que atua na escova é detectada de modo que a velocidade rotacional do motor é ajustada de acordo com a magnitude da carga. A figura 11 é um diagrama de bloco da escova de dente elétrica na segunda modalidade. Este difere da primeira modalidade pelo fato de que o circuito de detecção de corrente 123 é fornecido e em que vários valores de ajuste correspondendo com as magnitudes das cargas são armazenados na memória 121. O circuito de detecção de corrente 123 é um circuito para detectar um valor de corrente do motor 10. Quanto mais forte a escova é empurrada contra uma superfície de dente, maior se torna a carga que atua na escova. Então, quando a carga que atua na escova aumenta, a carga do motor 10 também aumenta e o valor de corrente que flui através do motor 10 aumenta. Portanto, a CPU 120 pode estimar a magnitude da carga que atua na escova 210, baseada no resultado detectado obtido do circuito de detecção de corrente 123.

Valores de ajuste correspondendo às cargas que variam de 70 g a 250 g são armazenados na memória 121 para cada modo de operação. Na modalidade presente, valores de ajuste respectivos correspondendo com valores (valores representativos) de cargas predeterminadas, tais como cargas de 70g, 100 g,..., 250 g, são preparados. A CPU 120 seleciona um valor ótimo destes valores de ajuste baseada no valor da carga que atua na escova ou calcula um valor apropriado interpolando estes valores de ajuste. Em um caso em que um valor de ajuste pode ser expresso por uma função de magnitude de uma carga, é também preferível que um parâmetro representando a função seja armazenado na memória.

Quando o valor da carga muda, o período do estado transiente durante a comutação de cada modo de operação também varia. Portanto, o modo de operação de comutação de ressonância, um valor apropriado do intervalo de comutação de cada modo é também mudado. Então, os intervalos de comutação que correspondem com os valores de carga são também armazenados na memória 121.

Com tal configuração, a velocidade rotacional do motor é ajustada quando apropriado de acordo com a magnitude da carga que atua na escova, de modo que um desvio de ponto de ressonância dependente da carga pode ser compensado e o fenômeno de ressonância pode ser duplicado precisamente. Em adição, a proporção do período de estado transiente no período de operação inteiro pode também ser duplicada precisamente. [Terceira Modalidadej Na modalidade presente, considerando que as características de vibração variam dependendo do tipo de escova, o tipo de parte de escova 121 que é fixada correntemente é detectado, e as características de vibração que correspondem com o tipo detectado é usada. A fim de detectar o tipo de escova, um marcador de identificação que difere de acordo com o tipo de escova é fornecido na parte de escova 21. Uma unidade de leitura de marcador de identificação é fornecida no corpo para detectar o tipo de escova. O marcador de identificação pode ser formado de um material condutor tendo um valor de resistência que difere dependendo do tipo de escova. A unidade de leitura de marcador de identificação do corpo 1 pode determinar o tipo de escova lendo o valor de resistência do material condutor.

Alternativamente, o marcador de identificação pode ser formado de um elemento eletromagnético tal como um ímã permanente. A intensidade de campo magnético aplicado na unidade de leitura de marcador de identificação quando a escova é fixada é variada mudando a intensidade de força magnética do ímã ou a posição de instalação de ímã de acordo com o tipo de escova. A unidade de leitura de marcador de identificação de corpo 1 inclui uma bobina para detectar a intensidade de força eletromotriz induzida causada quando a parte de escova 21 é fixada. Desde que a intensidade de força eletromotriz induzida é proporcional à intensidade do campo magnétiGO aplicado à bobina, o tipo de escova pode ser determinado baseado na força eletromotriz induzida.

Alternativamente, a unidade de leitura de marcador de identificação pode ser formada de uma pluralidade de elementos fotossensíveis, e o marcador de identificação pode ser formado de partes de furo localizadas nas posições que correspondem com os elementos fotossensíveis. As localizações dos furos são variadas dependendo do tipo de escova, de modo que a unidade de leitura de marcador de identificação pode determinar o tipo de escova a partir de qual dos elementos fotossensíveis a luz é recebida. Em um caso onde existem três elementos fotossensíveis, oito estados (sete tipos de escovas e o estado não fixado) podem ser identificados.

Alternativamente, a unidade de leitura de marcador de identificação pode ser formada de vários elementos fotossensíveis que podem sentir tipos diferentes de comprimentos de onda, e o marcador de identificação pode ser formado de um elemento de filtro ótico que transmite luz tendo um comprimento de onda particular. O comprimento de onda transmitido através do filtro é variado dependendo do tipo de escova de modo que o tipo de escova pode ser determinado.

Alternativamente, a unidade de leitura de marcador de identificação pode ser formada de uma pluralidade de comutadores mecânicos, e o marcador de identificação pode ser um entalhe do tipo fenda ou furo fornecido na posição que corresponde a cada comutador. A localização do entalhe ou furo é variada dependendo do tipo de escova, de modo que a posição do comutador que é comutado no momento de fixação é variada. Portanto, o tipo de escova pode ser determinado, determinando qual comutador é comutado.

Desta maneira, o tipo da parte de escova fixada 21 pode ser determinado usando o marcador de identificação. Portanto, as características de vibração para uma variedade de tipos de escova são armazenadas na memória 121 de modo que a característica de vibração que corresponde com o tipo de escova vinculado pode ser usada. Além do mais, em adição à características de vibração, o modo de operação pode ser variado entre tipos de escova. Em outras palavras, o efeito de remoção de placa pode ser otimizado de acordo com o tipo da escova fixada.

Nota-se que se a parte de escova 21 é fixada o não pode ser determinado usando os mecanismos como descrito acima. Portanto, o controle pode ser realizado tal que mesmo quando o botão de energia é pressionado, a energia não é ligada em um estado em que a parte de escova 21 não é fixada. Nos últimos anos, enquanto escovas de dente elétricas são reduzidas em tamanho e são convenientes para carregar, podem ser acionadas de modo não intencional por força externa inesperada enquanto é carregada ou mantida na bolsa, etc., desse modo fornecendo ruído de operação incômodo ou vibração e consumindo energia da bateria. Tais problemas podem ser eliminados proibindo a ligação em um estado em que parte da escova 21 não é fixada como descrito acima.

Além do mais, outro mecanismo para impedir a ligação não intencional acima indicada pode ser como se segue. Especificamente, um modo de fixar tecla pode ser empregado em que a pressão longa do botão de energia impede uma operação de botão de ser aceita. Em adição, uma operação de botão para destravamento é registrada antecipadamente pelo usuário de modo que a chave é destravada para permitir a ligação somente quando esta operação é realizada durante o travamento da chave. Um padrão de operação de destravamento disponível pode ser, por exemplo, para pressionar o botão de energia três vezes em um segundo seguido por pressão longa por não mais que um segundo. O usuário realiza esta operação antecipadamente e o padrão de sinal resultante é então armazenado. Então, quando um sinal tendo um padrão que combina aquele armazenado é introduzido durante o travamento da chave, a chave é destravada. Desde que existe uma baixa possibilidade de que tal operação complicada é feita de modo não intencional, o acionamento não intencional pode ser impedido. A operação de destravamento pode não ser uma operação de um botão único, mas pode ser um padrão de operação de uma pluralidade de botões. [Modificação] As configurações das modalidades precedentes são somente i-lustradas como exemplos da presente invenção. Os valores numéricos usados na descrição precedente são mostrados somente por meio de ilustração e não restringem a presente invenção. O escopo da presente invenção não é limitado às modalidades precedentes e várias modificações podem ser feitas dentro do escopo da idéia técnica da mesma.

No modo de operação de comutação de ressonância nas modalidades precedentes, o primeiro modo de operação de ressonância e o segundo modo de operação de ressonância são alternadamente comutados. A maneira de comutação, no entanto, não é limitada ao mesmo. Pode ser assumido que a causa de trajetória de escova irregular no estado transiente se encontra em que as trajetórias da escova no estado de operação estável são diferentes entre antes e depois da comutação. Portanto, o efeito similar como nas modalidades precedentes pode ser realizado na medida em que o-corre a comutação entre os modos de operação tendo trajetórias de operação de escova diferentes uma da outra.

Por exemplo, o primeiro modo de operação de ressonância e o modo de operação normal podem ser alternadamente comutados, ou o segundo modo de operação de ressonância e o modo de operação normal podem ser alternadamente comutados. Se o modo de operação de ressonância está incluído tanto antes quanto depois da comutação desta maneira, um movimento de escova tendo uma grande amplitude que usa ressonância pelo menos temporariamente pode ser obtido. A comutação em alta velocidade pode ser realizada entre os modos de operação normal que não usam ressonância. O movimento de escova irregular no estado transiente pé também obtido neste caso. Além do mais, mesmo quando a frequência de acionamento não é uma frequência de ressonância, e a frequência de acionamento é comutada antes e depois da frequência de ressonância, passa através da frequência de ressonância no estado transiente, de modo que a am- plitude da escova pode ser aumentada no estado transiente.

Embora a comutação ocorra ente dois modos de operação no modo de operação de comutação de ressonância nas modalidades precedentes, a comutação pode ocorrer entre três ou mais modos de operação. Por exemplo, uma maneira de comutação em que o modo de operação normal é intercalado entre dois modos de operação de ressonância ou uma maneira de comutação em que aquela pluralidade de modos de operação é comutada randomicamente é também preferível. Além do mais, um terceiro ponto de ressonância da escova é usado de modo que a comutação ocorre em alta velocidade entre os três modos de operação usando ressonância. Neste caso, a comutação pode ocorrer em alta velocidade entre quaisquer dois modos de operação selecionados a partir de três pontos de ressonância, ou os três modos de operação podem ser comutados em ordem, ou os três modos de operação podem ser comutados randomicamente.

Além do mais, o modo de operação tal como o primeiro modo de operação de ressonância ou o segundo modo de operação de ressonância em que somente um ponto de ressonância é usado pode ser eliminado, e somente um modo de operação tal como o modo de comutação de ressonância em que vários pontos de ressonância são comutados em alta velocidade pode ser empregado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Escova de dente elétrica compreendendo: uma fonte de acionamento (10); um elemento de vibração (2) tendo uma escova (210); um mecanismo de transmissão de movimento (30) para conver- ter a saída da fonte de acionamento (10) em vibração do dito elemento de vibração (2); e meio de controle (12) para controlar a saída da dita fonte de acionamento (10), caracterizada pelo fato de que o dito meio de controle (12) controla comutações repetitivas de uma frequência de acionamento do dito elemento de vibração (2) em alta velocidade entre uma pluralidade de frequências diferentes para utilizar a escovação durante a transição dos ditos comutadores da dita frequência de acionamento.

2. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma da dita pluralidade de frequências diferentes é uma frequência de ressonância do dito elemento de vibração (2).

3. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito elemento de vibração (2) tem um primeiro ponto de ressonância em que a dita escova (210) ressoa em uma primeira direção e um segundo ponto de ressonância em que a dita escova (210) ressoa em uma segunda direção, e a dita pluralidade de frequências diferentes inclui uma frequência que corresponde com o dito primeiro ponto de ressonância e uma frequência que corresponde com o dito segundo ponto de ressonância.

4. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dito meio de controle (12) comuta alterna-damente a saída tal que o dito elemento de vibração (2) é repetidamente acionado entre a frequência que corresponde ao dito primeiro ponto de ressonância, e a frequência que corresponde ao dito segundo ponto de resso- nância.

5. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dito meio de controle (12) tem um primeiro modo de operação em que a saída da dita fonte de acionamento (10) é controlada tal que a ressonância na dita primeira direção é produzida, e um segundo modo de operação em que a saída da dita fonte de acionamento (10) é controlada tal que a ressonância na dita segunda direção é produzida, e o dito meio de controle (12) repete os primeiro e segundo modos de operação em alta velocidade.

6. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita primeira direção é uma direção paralela à face da escova, e a dita segunda direção é uma direção vertical à dita face da escova.

7. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro ponto de ressonância é caracterizado por ser dependente do dito mecanismo de transmissão de movimento (30), e o dito segundo ponto de ressonância é caracterizado por ser dependente da escova (210).

8. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma trajetória de uma operação de escova que corresponde com uma frequência de acionamento antes da comutação é diferente de uma trajetória de uma operação da escova que corresponde com a frequência de acionamento depois da comutação.

9. Escova de dente elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que: um período durante o qual uma operação da escova (210) é estável é um período de operação estável, e um período de comutação de uma frequência de acionamento até que uma operação da escova (210) se torne estável é um período de estado transiente, e o dito meio de controle (12) comuta uma frequência de acionamento tal que o período de estado transiente é igual a ou maior que um terço do período de operação estável.

10. Escova de dente elétrica, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o dito meio de controle (12) comuta uma frequência de acionamento tal que o período de estado transiente é igual a ou maior que o período de operação estável.