DE112009000546T5

DE112009000546T5 - Elektrische Zahnbürste

Info

Publication number: DE112009000546T5
Application number: DE112009000546T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Iwahori; Akitoshi Ibaraki-shi Miki; Kuniyoshi Takahashi
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: CN101969879A; DE112009000546B4; US8393037B2; WO2009113492A1; JP2009240760A; CN101969879B; RU2445938C1; JP5359210B2; US20110010876A1

Abstract

Elektrische Zahnbürste, die aufweist:
eine Bürste;
eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Bürste;
eine Stellungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Stellung der Bürste basierend auf einer Ausgabe eines Beschleunigungssensors;
eine Teileschätzeinrichtung zum Schätzen eines Putzteils, der gerade geputzt wird, aus mehreren Teilen, die durch Teilen einer Oberfläche einer Zahnreihe definiert werden, basierend auf der erfaßten Stellung;
eine Zeitmeßeinrichtung zum Messen der Putzzeit für jeden Teil; und
eine Auswertungsausgabeeinrichtung zum Auswerten und Ausgeben eines Putzergebnisses für jeden Teil basierend auf der gemessenen Putzzeit.

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Zahnbürste.
Hintergrundtechnik
Bekannte Ideen für eine korrekte Weise zur Verwendung einer elektrischen Zahnbürste sind wie folgt.
Das Patentdokument 1 offenbart einen Aufbau, in dem eine Putzzeit, ein Bürstendruck und die Links- und Rechtsausrichtung einer Bürste erfaßt werden und Erfüllungsgrade für das Putzen jeweils auf den linken und rechten Seiten angezeigt werden. Das Patentdokument 2 offenbart einen Aufbau, in dem ein Zeitschalter aktiviert wird, wenn eine Zahnbürste aus einer Ladebasis entnommen wird, um die Putzzeit zu messen. Das Patentdokument 3 offenbart einen Aufbau, in dem die Putzzeit nur mit dem geeigneten Bürstendruck summiert wird, und eine Benachrichtigung durchgeführt wird, wenn ein summierter Wert die vorher festgelegte Zieldauer erreicht. Das Patentdokument 4 offenbart eine Idee, in der die Ausrichtung um eine Achse eines Zahnbürstenhauptkörpers in vier Stufen oder acht Stufen erfaßt wird und ein Putzteil aus dem Erfassungsergebnis geschätzt wird. Insbesondere sind mehrere fächerförmige Abschnitte in der Umfangsrichtung im Inneren des Hauptkörpers bereitgestellt. Indem aus einer Änderung des elektrischen Widerstands erfaßt wird, in welchem Abschnitt eine leitende Kugel ist, wird die Ausrichtung des Zahnbürstenhauptkörpers geschätzt. Allerdings wird ein derartiger Mechanismus nicht leicht verkleinert. Da eine Position der Kugel aufgrund einer Bewegung der Zahnbürste nicht stabilisiert ist, ist es schwierig, eine hohe Erfassungsgenauigkeit zu erzielen. In dem Patentdokument 4 werden die Anzahl und Dauer des Putzens für jeden Teil aufgezeichnet, und die Auswertung davon, ob das Putzen geeignet durchgeführt wird oder nicht, wird ausgegeben.
Das Patentdokument 5 offenbart eine elektrische Zahnbürste, in der kontinuierlich Intervalle zum Bürsten von Bereichen in einer Mundhöhle angezeigt werden. Das Patendokument 6 offenbart ein Werkzeug zum Lernen des Zähneputzens für Kinder, wobei die Putzreihenfolge angeleitet wird, indem jeder Zahn der Reihe nach in einer Anzeigeeinheit, die wie eine Zahnreihe geformt ist, erleuchtet wird.

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. H6-315413
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (PCT-Anmeldungsübersetzung) Nr. 2003-534095
Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. S57-190506
Patentdokument 4: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2005-152217
Patentdokument 5: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (PCT-Anmeldungsübersetzung) Nr. H10-508765
Patentdokument 6: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2000-116554

Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
In einer herkömmlichen elektrischen Zahnbürste ist es schwierig, einen Teil, der gerade geputzt wird, genau zu schätzen. Folglich kann nur ein Erfüllungsgrad in einer grob festgelegten Teilung angezeigt werden, und die Nützlichkeit und Zuverlässigkeit als eine Bewertungsrichtlinie für das Bürsten sind gering. In Bezug auf eine Anleitung zum Putzen wird ein Benutzer nur wie vorgegeben geführt, was fehlende Flexibilität zeigt.
Angesichts der Lösung der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, um eine richtige Weise der Verwendung einer elektrischen Zahnbürste und eine korrekte Art des Putzens zu unterstützen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden Aufbauten verwendet.
Eine elektrische Zahnbürste gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Bürste, eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Bürste, eine Stellungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Stellung der Bürste basierend auf einer Ausgabe eines Beschleunigungssensors, eine Teileschätzeinrichtung zum Schätzen eines Putzteils, der gerade geputzt wird, aus mehreren Teilen, die durch Teilen einer Oberfläche einer Zahnreihe definiert werden, basierend auf der erfaßten Stellung, eine Zeitmeßeinrichtung zum Messen der Putzzeit für jeden Teil und eine Auswertungsausgabeeinrichtung zum Auswerten und Ausgeben eines Putzergebnisses für jeden Teil basierend auf der gemessenen Putzzeit.
Durch Nutzung der Ausgabe des Beschleunigungssensors kann die Stellung der Bürste mit hoher Präzision bestimmt werden, und der Putzteil kann mit höherer Präzision und höherem Auflösungsvermögen als in der herkömmlichen Technik identifiziert werden. Daher kann das Putzergebnis für eine feiner unterteilte Unterteilung (einen Teil) als in der herkömmlichen Technik ausgewertet werden, und dem Benutzer kann eine äußerst nützliche und zuverlässige Auswertungsanleitung bereitgestellt werden. Da der Beschleunigungssensor außerdem klein ist, kann der Beschleunigungssensor leicht in einen Hauptkörper einer elektrischen Zahnbürste montiert werden. Ein Einachsenbeschleunigungssensor kann verwendet werden, und bevorzugt kann auch ein Mehrachsen-(Zweiachsen-, Dreiachsen- oder mehr)Beschleunigungssensor verwendet werden.
Es besteht kein Bedarf, alle die Aufbauten der vorliegenden Erfindung in dem Hauptkörper der elektrischen Zahnbürste bereitzustellen. Ein Teil der Aufbauten kann in einer externen Vorrichtung, die getrennt von dem Hauptkörper der Zahnbürste ist (wie etwa ein Ladegerät für die Zahnbürste, eine Halterung oder ein exklusiver Indikator) bereitgestellt werden. In dem letzteren Fall umfaßt die elektrische Zahnbürste der vorliegenden Erfindung den Hauptkörper der elektrischen Zahnbürste und die externe Vorrichtung.
Die elektrische Zahnbürste kann ferner eine Bürstenwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Bürstenwinkels, der als ein Winkel der Bürste relativ zu einer Zahnachse dient, basierend auf der erfaßten Stellung umfassen, und vorzugsweise wertet und gibt die Auswertungsausgabeeinheit ferner das Putzergebnis für jeden Teil basierend auf dem geschätzten Bürstenwinkel aus.
In einem Fall, in dem das Putzen mit einem ungeeigneten Bürstenwinkel durchgeführt wird, ist eine Zahnsteinentfernungskraft schlechter als bei einem optimalen Bürstenwinkel. Folglich besteht die Möglichkeit, daß eine gewünschte Putzwirkung nicht erzielt wird, und das Putzen Zeit dauert. Mit dem Aufbau der vorliegenden Erfindung wird die Auswertung unter Berücksichtigung des Bürstenwinkels ausgegeben. Folglich kann sich der Benutzer bewußt sein, daß er mit einem korrekten Bürstenwinkel bürstet.
Die elektrische Zahnbürste kann ferner eine Brüstendruckerfassungseinrichtung zum Erfassen des Bürstendrucks umfassen, und bevorzugt bewertet die Auswertungsausgabeeinrichtung ferner das Putzergebnis und gibt es für jeden Teil basierend auf dem erfaßten Bürstendruck aus.
In einem Fall, in dem das Bürsten mit dem ungeeigneten Bürstendruck durchgeführt wird, besteht eine Möglichkeit, ein Problem zu bewirken, daß die Zahnsteinentfernungskraft verringert ist, die Bürstenlebensdauer verringert wird oder eine Belastung des Zahnfleisches erhöht wird. Der Bürstendruck der elektrischen Zahnbürste kann kleiner als einer normalen Zahnbürste sein. Folglich wird angenommen, daß die meisten Leute, die gerade begonnen haben, die elektrische Zahnbürste zu verwenden, dazu neigen, einen übermäßigen Bürstendruck anzuwenden. Mit dem Aufbau der vorliegenden Erfindung wird die Auswertung unter Berücksichtigung des Bürstendrucks ausgegeben. Folglich kann der Benutzer sich bewußt sein, daß er mit dem korrekten Bürstendruck bürstet.
Punkte einschließlich der Putzzeit, des Bürstenwinkels und des Bürstendrucks können getrennt ausgewertet werden, oder mehrere der Punkte können umfassend ausgewertet werden.
Die elektrische Zahnbürste umfaßt bevorzugt ferner Bürstenwinkelführungseinrichtungen zum Vergleichen des geschätzten Bürstenwinkels und eines vorgegebenen Optimalwerts des Bürstenwinkels und Ausgeben einer Anleitung, um den Benutzer zu informieren, ob der Bürstenwinkel richtig ist oder nicht.
Dadurch kann der Benutzer den optimalen Bürstenwinkel erkennen und eine korrekte Art des Bürstens lernen.
Zum Beispiel teilt die Bürstenwinkelführungseinrichtung bevorzugt mit, daß der Bürstenwinkel der Optimalwert ist, oder daß der Bürstenwinkel nicht der Optimalwert ist.
Dadurch kann der Benutzer leicht eine Entsprechung (oder eine Differenz) zwischen dem Bürstenwinkel und dem Optimalwert erkennen. Ein Verfahren zur Benachrichtigung kann jedes, wie etwa Ton, Licht, Vibration und Sprache sein.
Ferner ändert die Bürstenwinkelführungseinrichtung eine Benachrichtigungsstufe vorzugsweise schrittweise entsprechend einem Maß einer Differenz zwischen dem Bürstenwinkel und dem Optimalwert.
Der Benutzer kann durch die Änderung der Benachrichtigungsstufe begreifen, daß der Bürstenwinkel nahe an den Optimalwert kommt, und folglich kann der Bürstenwinkel leicht dem Optimalwert entsprechen.
Die elektrische Zahnbürste umfaßt bevorzugt ferner eine Putzteilführungseinrichtung, um basierend auf dem Putzergebnis für jeden Teil einen Teil, der als nächstes geputzt werden soll, aus Teilen, die noch nicht ausreichend geputzt wurden, zu bestimmen und zu diesem zu führen.
Mit einer derartigen Führung bzw. Anleitung kann das Bürsten effizient durchgeführt werden, ohne einen ungeputzten Teil übrig zu lassen. Das heißt, der Teil, der als nächstes geputzt werden soll, wird aus den Teilen, die noch nicht ausreichend geputzt wurden, ausgewählt. Folglich bleibt kein ungeputzter Teil übrig und nutzlose Tätigkeiten, wie etwa das wiederholte Bürsten des gleichen Teils, werden beseitigt. In der vorliegenden Erfindung, wird der Teil, der gerade geputzt wird, identifiziert. Folglich kann das Putzergebnis, selbst in einem Fall, in dem der Benutzer entgegen der Anleitung einen anderen Teil putzt, korrekt aufgezeichnet und ausgewertet werden, und die Anleitung für die Putzreihenfolge kann geeignet korrigiert werden.
Die Putzteilanleitung leitet bevorzugt eine Änderung des Putzteils an, wenn ein aktueller Putzteil sich von dem Teil, der geputzt werden soll, unterscheidet.
In einem Fall, in dem der Benutzer einen bereits geputzten Teil wiederholt bürstet oder ähnliches, wird zu einer Änderung des Putzteils angehalten. Folglich kann das Putzen wirkungsvoll durchgeführt werden.
Eine elektrische Zahnbürste gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Bürste, eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Bürste, eine Stellungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Stellung der Bürste, eine Teileschätzeinrichtung zum Schätzen eines Putzteils, der gerade geputzt wird, aus mehreren Teilen, die definiert werden, indem eine Oberfläche einer Zahnreihe unterteilt wird, basierend auf der erfaßten Stellung, eine Bürstenwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Bürstenwinkels, der als ein Winkel der Bürste relativ zu einer Zahnachse dient, basierend auf der erfaßten Stellung, und eine Bürstenwinkelanleitungseinrichtung zum Vergleichen des geschätzten Bürstenwinkels und eines Optimalwerts des Bürstenwinkels in dem Putzteil und Ausgeben einer Anleitung zum Informieren eines Benutzers, ob der Bürstenwinkel richtig ist oder nicht. Die Bürstenwinkelanleitungseinrichtung teilt bevorzugt mit, daß der Bürstenwinkel der Optimalwert ist oder daß der Bürstenwinkel nicht der Optimalwert ist. Die Bürstenwinkelanleitungseinrichtung ändert eine Benachrichtigungsstufe bevorzugt entsprechend einem Maß einer Differenz zwischen dem Bürstenwinkel und dem Optimalwert.
Die vorstehenden Einrichtungen und Verfahren können so weit wie möglich kombiniert werden, um die vorliegende Erfindung zu bilden.
Ergebnisse der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist fähig, eine richtige Art der Verwendung einer elektrischen Zahnbürste und eine korrekte Bürstweise zu unterstützen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Zahnbürste einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht, die einen inneren Aufbau der elektrischen Zahnbürste der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Perspektivansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild der elektrischen Zahnbürste zeigt.
4 ist eine Ansicht, die Abschnitte eines Putzteils zeigt.
5 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptprozedur eines Putzauswertungsverfahren der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Flußdiagramm eines Stellungserfassungsverfahrens der ersten Ausführungsform.
7 ist ein Flußdiagramm eines Putzteilschätzverfahrens (eines Oberkiefers) der ersten Ausführungsform.
8 ist ein Flußdiagramm eines Putzteilschätzverfahrens (eines Unterkiefers) der ersten Ausführungsform.
9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Ausgaben Ax, Ay, Az des Beschleunigungssensors für jeden Putzteil des Oberkiefers zeigt.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Ausgaben Ax, Ay, Az eines Beschleunigungssensors für jeden Putzteil des Unterkiefers zeigt.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Putzinformationen zeigt.
12 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Bürstenwinkels.
13 ist ein Diagramm, das eine Wellenformänderung in den Ausgaben des Sensors gemäß einer Änderung des Bürstenwinkels zeigt.
14 ist eine Ansicht, die ein Ausgabebeispiel eines Putzergebnisses (Putzzeit) zeigt.
15 ist eine Ansicht, die ein Ausgabebeispiel eines Putzergebnisses (einen Bürstenwinkel) zeigt.
16 ist eine Ansicht, die ein Ausgabebeispiel eines Putzergebnisses (Bürstendruck) zeigt.
17 ist eine Ansicht, die ein Ausgabebeispiel eines Putzergebnisses (ein Putzbarometer) zeigt.
18 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptprozedur eines Putzauswertungsverfahrens einer zweiten Ausführungsform zeigt.
19 ist ein Flußdiagramm eines Bürstenwinkelschätzverfahrens einer dritten Ausführungsform.
20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Änderung des Benachrichtigungsalarms entsprechend dem Bürstenwinkel zeigt.
21 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptprozedur eines Putzauswertungsverfahrens einer vierten Ausführungsform zeigt.
22 ist ein modifiziertes Beispiel des Flußdiagramms in 21.
23 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Zahnbürste einer fünften Ausführungsform.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines Ladegeräts der fünften Ausführungsform zeigt.
25 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptprozedur eines Putzauswertungsverfahrens einer sechsten Ausführungsform zeigt.
26 ist eine Perspektivansicht, die einen Bürstenteil einer elektrischen Zahnbürste einer siebten Ausführungsform zeigt.
27 ist ein Flußdiagramm eines Putzteilschätzverfahrens (des Oberkiefers) der siebten Ausführungsform.
28 ist ein Flußdiagramm eines Putzteilschätzverfahrens (des Unterkiefers) der siebten Ausführungsform.
29 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Zunahme/Abnahme des Rauschens der Ausgaben des Beschleunigungssensors.
30 ist eine Ansicht, welche die Definition eines Stellungswinkels der elektrischen Zahnbürste zeigt.
31 ist eine Perspektivansicht, die einen Bürstenteil einer elektrischen Zahnbürste einer achten Ausführungsform zeigt.
32 ist eine Ansicht zum Darstellen der Stellungserfassung einer neunten Ausführungsform.
33(A) bis 33(C) sind Ansichten, die jeweils einen Bürstenteil einer elektrischen Zahnbürste einer zehnten Ausführungsform zeigen.
34 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen dem Putzteil und Ausgaben optischer Sensoren zeigt.
35 ist ein Flußdiagramm eines Putzteilschätzverfahrens der zehnten Ausführungsform.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung werden als Beispiele unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
(Aufbau der elektrischen Zahnbürste)
Unter Bezug auf 1, 2 und 3 wird ein Aufbau einer elektrischen Zahnbürste beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Zahnbürste einer ersten Ausführungsform, 2 ist eine Schnittansicht, die einen inneren Aufbau der elektrischen Zahnbürste der ersten Ausführungsform zeigt, und 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild der elektrischen Zahnbürste zeigt.
Die elektrische Zahnbürste ist mit einem Hauptkörper 1 der elektrischen Zahnbürste (auf den hier nachstehend einfach als der „Hauptkörper 1” Bezug genommen wird), in dem ein Motor 10, der als eine Antriebsquelle dient, eingebaut ist, und einem Schwingungselement 2 mit einer Bürste 210 versehen. Der Hauptkörper 1 hat im wesentlichen eine zylindrische Form und dient auch als ein Griffabschnitt, der von einem Benutzer zur Zeit des Zähneputzens mit der Hand gegriffen werden kann. Ferner ist die elektrische Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform mit einem Ladegerät 100, um den Hauptkörper 1 zu lagern und aufzuladen, und einem Indikator 110 zum Ausgeben eines Putzergebnisses versehen.
Ein Schalter S zum EIN/AUS-Schalten einer Stromversorgung und Umschalten einer Betriebsart ist in dem Hauptkörper 1 bereitgestellt. Der Motor 10, der als die Antriebsquelle dient, eine Antriebsschaltung 12, eine wiederaufladbare Batterie 13, die als 2,4 V-Stromversorgung dient, eine Ladespule 14 und ähnliches sind im Inneren des Hauptkörpers 1 bereitgestellt. Zur Zeit des Ladens der wiederaufladbaren Batterie 13 ruht der Hauptkörper 1 einfach auf dem Ladegerät 100, so daß die wiederaufladbare Batterie durch elektromagnetische Induktion kontaktlos aufladbar ist. Die Antriebsschaltung 12 hat eine CPU (eine Eingangs- und Ausgangsverarbeitungseinheit) 120 zum unterschiedlichen Ausführen der Rechnung und Steuerung, einen Speicher 121 zum Speichern eines Programms und verschiedener Sollwerte, einen Zeitschalter 122, eine Datenübertragungseinheit 123 und ähnliches. Die Datenübertragungseinheit 123 ist eine Kommunikationseinrichtung zum drahtlosen Kommunizieren mit einer Datenempfangseinheit 112 des Indikators 110. Der Indikator 110 ist mit einer Anzeige 111 zum Ausgeben von Daten, die von der Datenempfangseinheit 112 empfangen werden, wie etwa des Putzergebnisses, versehen.
Ferner ist im Inneren des Hauptkörpers 1 ein Mehrachsen-(hier drei Achsen x, y und z)Beschleunigungssensor 15 bereitgestellt. Wie in 3 gezeigt, ist der Beschleunigungssensor 15 mit der x-Achse parallel zu einer Bürstenoberfläche installiert, wobei die y-Achse der Längsrichtung des Hauptkörpers 1 entspricht, und die z-Achse senkrecht zu der Bürstenoberfläche ist. Das heißt, ein Erdbeschleunigungsvektor ist parallel zu der y-Achse, wenn der Hauptkörper 1 auf dem Ladegerät 100 ruht, parallel zu der z-Achse, wenn die Bürstenoberfläche in Richtung der Oberseite gedreht ist, und parallel zu der x-Achse, wenn der Hauptkörper 1 zu der Horizontalen gedreht ist und die Bürstenoberfläche zur Seite gedreht ist. Die Ausgaben der Achsen des Beschleunigungssensors 15 werden in die CPU 120 eingegeben und verwendet, um eine dreidimensionale Stellung der Bürste zu erfassen.
Vorzugsweise kann ein Piezowiderstands-, Kapazitäts-, oder thermischer MEMS-Erfassungssensor als der Beschleunigungssensor 15 verwendet werden. Da der MEMS-Sensor sehr klein ist, kann der Sensor leicht im Inneren des Hauptkörpers 1 montiert werden. Jedoch ist die Art des Beschleunigungssensors 15 nicht darauf beschränkt, sondern ein elektrodynamischer, Dehnungsmeß- oder piezoelektrischer Sensor kann verwende werden. Wenngleich in den Zeichnungen nicht speziell gezeigt, kann eine Korrekturschaltung zum Korrigieren des Gleichgewichts zwischen Sensorempfindlichkeiten für die Achsen, Temperaturcharakteristiken für die Empfindlichkeiten, Temperaturdrifts und ähnlichem bereitgestellt werden. Ein Bandpaßfilter (Tiefpaßfilter) zum Beseitigen einer dynamischen Beschleunigungskomponente und des Rauschens kann bereitgestellt werden. Das Rauschen kann durch Glätten von Ausgangswellenformen des Beschleunigungssensors verringert werden. 29 ist ein Beispiel, daß Hochfrequenzrauschen der Ausgangswellenformen verringert wird, indem Daten über hunderte von ms gemittelt werden.
Ein Lastsensor (Bürstendruckerfassungseinrichtung) 17 zum Erfassen des Bürstendrucks (einer der Bürste auferlegten Last) ist im Inneren des Hauptkörpers 1 bereitgestellt. Jede Art von Sensor einschließlich eines Dehnungsmeßsensors, eines Lastzellensensors und eines Drucksensors, kann als der Lastsensor 17 verwendet werden. Jedoch kann aus dem Grund günstigerweise ein MEMS-Sensor verwendet werden, daß der MEMS-Sensor klein ist, um leicht in den Hauptkörper 1 montiert zu werden
Das Schwingungselement 2 ist mit einem Stielabschnitt 20, der an der Seite des Hauptkörpers 1 befestigt ist, und einer Bürstenkomponente 21, die an dem Stielabschnitt 20 installiert ist, versehen. Die Bürste 210 ist in ein vorderes Ende der Bürstenkomponente 21 implantiert. Die Bürstenkomponente 21 ist ein Verbrauchselement und folglich von dem Stielabschnitt 20 lösbar, so daß sie durch einen neues Element ersetzt werden kann.
Der Stielabschnitt 20 besteht aus einem Harzmaterial. Der Stielabschnitt 20 ist über ein elastisches Element 202, das aus einem Elastomer besteht, an dem Hauptkörper 1 angebracht. Der Stielabschnitt 20 ist ein rohrförmiges Element mit einem geschlossenen Vorderende (einem Ende auf der Seite der Bürste) und hat ein Lager 203 auf einem vorderen Ende im Inneren des Rohrs. Ein distales Ende einer exzentrischen Welle 30, die mit einer Drehwelle 11 des Motors 10 verbunden ist, ist in das Lager 203 des Stielabschnitts 20 eingesetzt. Die exzentrische Welle 30 hat in der Nachbarschaft des Lagers 203 ein Gewicht, und ein Schwerpunkt der exzentrischen Welle 30 ist von ihrem Drehzentrum verschoben. Ein winziger Spielraum ist zwischen dem distalen Ende der exzentrischen Welle 30 und dem Lager 203 bereitgestellt.
(Antriebsprinzip der elektrischen Zahnbürste)
Die CPU 120 liefert ein Antriebssignal, das der Betriebsart entspricht (wie etwa ein Impulsbreitenmodulationssignal), an den Motor 10, um die Drehwelle 11 des Motors 10 zu drehen. Die exzentrische Welle 30 wird entsprechend der Drehung der Drehwelle 11 gedreht. Da jedoch der Schwerpunkt der exzentrischen Welle 30 verschoben ist, führt die exzentrische Welle eine Bewegung aus, als ob sie um das Drehzentrum herum wirbeln würde. Folglich kollidiert das distale Ende der exzentrischen Welle wiederholt mit einer Innenwand des Lagers 203, um den Stielabschnitt 20 und die an dem Stielabschnitt installierte Bürstenkomponente 21 mit hoher Geschwindigkeit zu schwingen (bewegen). Das heißt, der Motor 10 spielt eine Rolle der Antriebseinrichtung zum Schwingen (Bewegen) der Bürste, und die exzentrische Welle 30 spielt eine Rolle eines Bewegungsübertragungsmechanismus (eines Bewegungsumwandlungsmechanismus) zum Umwandeln einer Ausgabe (Drehung) des Motors 10 in die Schwingung des Schwingelements 2.
Ein Benutzer kann den Hauptkörper 1 mit der Hand halten und die mit hoher Geschwindigkeit schwingende Bürste 210 auf die Zähne aufbringen, um das Bürsten durchzuführen. Die CPU 120 überwacht die fortgesetzte Betriebszeit unter Verwendung des Zeitschalters 122 und stoppt die Schwingung der Bürste automatisch, wenn die vorgegebene Zeit (wie etwa zwei Minuten) vergangen ist.
In der elektrischen Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform ist die exzentrische Welle 30, die als der Bewegungsübertragungsmechanismus dient, in dem Schwingelement 2 untergebracht, und insbesondere ist das Gewicht 300 in der Nachbarschaft der Bürste 210 angeordnet. Folglich kann ein Teil der Bürste 210 effizient schwingen. Da indessen das Schwingelement 2 (der Stielabschnitt 20) über das elastische Element 202 an dem Hauptkörper 1 angebracht ist, wird die Schwingung des Schwingelements 2 nicht leicht auf den Hauptkörper 1 übertragen. Folglich können die Schwingung des Hauptkörpers 1 und der Hand zur Zeit des Zähneputzens verringert werden, und folglich kann das Verwendungsgefühl verbessert werden.
(Betrieb der elektrischen Zahnbürste)
Ein Lebensmittelrest und Zahnbelag haften entsprechend einer Art des Zahns (wie etwa Zahn im Oberkiefer/Unterkiefer und Backen-/Schneidezahn) und einem Teil (linguale/bukkale Seite und Zahn-/okklusale Oberfläche) verschieden. Somit variiert eine wirkungsvolle Bürstenbedienung entsprechend einem Teil einer Zahnreihe in Form des Anwendens der Bürste (ein Bürstenwinkel und der Bürstendruck), einer Art der Bewegung, der Geschwindigkeit, der Putzzeit und ähnlichem. Daher wird die Auswertung dessen, ob das Bürsten richtig durchgeführt wird, wünschenswerterweise für jeden Teil durchgeführt.
Die elektrische Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform dient dazu, die Putzauswertung für jeden Teil durch präzises Schätzen eines Putzteils basierend auf einer von dem Beschleunigungssensors 15 erfaßten Stellung der Bürste zu realisieren. Obwohl es verschiedene Auswertungspunkte gibt, werden hier die drei Punkte der Putzzeit, des Bürstenwinkels und der Bürstendrucks hier ausgewertet.
In der vorliegenden Erfindung werden, wie in 4 gezeigt, obere und untere Zahnreihen in 12 Teile, einschließlich der „vorderen bukkalen Oberkieferseite”, der „vorderen lingualen Oberkieferseite”, der „linken bukkalen Oberkieferseite”, der „linken lingualen Oberkieferseite”, der „rechten bukkalen Oberkieferseite”, der „rechten lingualen Oberkieferseite”, der „vorderen bukkalen Unterkieferseite”, der „vorderen lingualen Unterkieferseite”, der „linken bukkalen Unterkieferseite”, der „linken lingualen Unterkieferseite”, der „rechten bukkalen Unterkieferseite”, der „rechten lingualen Unterkieferseite”, geteilt. Jedoch ist die Teilung der Zahnreihen nicht darauf beschränkt, sondern die Zahnreihen können gröber oder feiner unterteilt werden. Zum Beispiel können obere, untere, linke und rechte okklusale Oberflächen berücksichtigt werden.
Unter Bezug auf die Flußdiagramme von 5 bis 8 wird ein Fluß der Putzauswertung spezifisch beschrieben. 5 ist ein Flußdiagramm einer Hauptprozedur, und 6 bis 8 sind Flußdiagramme, die Details von Verfahren der Hauptprozedur zeigen. Die nachstehend beschriebenen Verfahren dienen als Verfahren, die von der CPU 120 gemäß dem Programm, wenn nicht anders angegeben, ausgeführt werden sollen.
Wenn die Stromversorgung der elektrischen Zahnbürste EIN-geschaltet wird, erfaßt die CPU 120 die Stellung (Neigung) der Bürste basierend auf den Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 (S10). Als nächstes schätzt die CPU 120 den Putzteil basierend auf der in S10 erfaßten Stellung (S20). Als nächstes mißt die CPU 120 die Putzzeit (S30), schätzt den Bürstenwinkel (S40) und erfaßt den Bürstendruck (S50). Diese Informationen werden für jeden Teil in dem Speicher aufgezeichnet (siehe 11). Die Verfahren von S10 bis S50 werden wiederholt in festgelegten Zeitabständen einmal ausgeführt. Wenn die Stromversorgung AUS-geschaltet wird oder die fortgesetzte Betriebsdauer die vorgegebene Zeit (wie etwa zwei Minuten) erreicht, wertet die CPU 120 das Putzergebnis für jeden Teil basierend auf den in dem Speicher aufgezeichneten Putzinformationen (die Putzzeit, der Bürstenwinkel und der Bürstendruck) aus und gibt Auswertungsergebnisse an die Anzeigeeinheit 110 aus (S60). Die Putzinformationen in dem Speicher werden jedes Mal gelöscht, wenn die Stromversorgung der elektrischen Zahnbürste EIN-geschaltet wird.
Die Verfahren S10 bis S60 werden hier nachstehend im Detail beschrieben.
(Erfassung der Stellung)
6 ist ein Flußdiagramm eines Stellungserfassungsverfahrens (S10).
Die CPU 120 erlangt jeweilige Ausgaben Ax, Ay, Az der x-, y-, z-Achsen von dem Beschleunigungssensor 15 (S100). Die Ausgabe Ax zeigt eine Beschleunigungskomponente in der x-Richtung an, die Ausgabe Ay zeigt eine Beschleunigungskomponente in der y-Richtung an, und die Ausgabe Az zeigt eine Beschleunigungskomponente in der z-Richtung an. Wenn die Zahnbürste in einem statischen Zustand ist (wenn die dynamische Beschleunigung nicht auf den Beschleunigungssensor 15 wirkt), entspricht ein Synthesevektor A von Ax, Ay, Az der Erdbeschleunigung. Hier wird „A = (Ax, Ay, Az)” als ein Stellungsvektor bezeichnet.
In einem Fall, in dem der Stellungsvektor A = (Ax, Ay, Az) größer als 1,2 g (g gibt die Erdbeschleunigung an) (S101; Ja), wird ein Fehler zurückgegeben (S102). Dies liegt daran, daß die Richtung der Erdbeschleunigung (das heißt, die dreidimensionale Stellung der Bürste) nicht leicht genau identifiziert wird, wenn die dynamische Beschleunigungskomponente weitgehend in den Ausgaben des Beschleunigungssensors enthalten ist. Anstatt den Fehler wie in S102 zurückzugeben, können die Verfahren S100 und S101 wiederholt werden, bis die Ausgaben Ax, Ay, Az des Beschleunigungssensors mit dem Synthesevektor von nicht weniger als 1,2 g erhalten werden. Ein Schwellwert für die Fehlerbestimmung ist nicht auf 1,2 g beschränkt, sondern andere Werte sind möglich.
(Schätzung des Putzteils)
7 und 8 sind Flußdiagramme von Putzteilschätzverfahren (S20). 9 und 10 sind Ansichten, die Beispiele für die Ausgaben Ax, Ay, Az des Beschleunigungssensors für jeden Putzteil zeigen.
Zuerst bestimmt die CPU 120, basierend auf der Ausgabe Az des Beschleunigungssensors in der z-Richtung, ob der Teil auf dem Oberkiefer oder dem Unterkiefer ist (S700). Die Bestimmung basiert auf der Tatsache, daß die Bürstenoberfläche mehr als ein wenig in Richtung der Oberseite gedreht ist, wenn die Zahnreihe auf dem Oberkiefer geputzt wird, und mehr als ein wenig in Richtung der Unterseite gedreht ist, wenn die Zahnreihe auf dem Unterkiefer geputzt wird. Der Teil wird in einem Fall von Az > 0 als auf dem Unterkiefer (S801) und in einem Fall Az ≤ 0 auf dem Oberkiefer bestimmt (S701)
(1) Auf dem Oberkiefer
Die CPU 120 bestimmt basierend auf der Ausgabe Ay des Beschleunigungssensors in der y-Richtung, ob der Teil ein Vorderzahn ist (S702). Die Bestimmung basiert auf der Tatsache, daß der Hauptkörper 1 der Zahnbürste, wenn der Vorderzahn geputzt wird, relativ horizontal, aber aufgrund des Kontakts mit Lippen unvermeidlicherweise schräg ist, wenn der Backenzahn geputzt wird. Der Teil wird im Fall Ay ≤ Schwellwert a als der Vorderzahn auf dem Oberkiefer bestimmt (S703).
In einem Fall, in dem der Teil als der Vorderzahn auf dem Oberkiefer bestimmt wird, bestimmt die CPU 120 basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung, ob der Teil auf der bukkalen Seite oder der lingualen Seite ist (S704). Die Bestimmung basiert auf der Tatsache, daß die Ausrichtung der Bürste zwischen der bukkalen Seite und der lingualen Seite umgedreht wird. Der Teil wird in einem Fall Ax > 0 auf der „vorderen bukkalen Oberkieferseite” bestimmt (S705) und in einem Fall Ax ≤ 0 auf der „vorderen lingualen Oberkieferseite” bestimmt (S706).
Indessen bestimmt die CPU 120 in einem Fall, in dem der Teil in S702 als ein Nichtvorderzahn auf dem Oberkiefer bestimmt wird, die Ausrichtung der Bürste basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung (S707). Der Teil wird in einem Fall von Ax > 0 als auf der „rechten bukkalen Oberkieferseite oder der linken lingualen Oberkieferseite” bestimmt (S708) und in einem Fall Ax ≤ 0 als auf der „linken bukkalen Oberkieferseite oder der rechten lingualen Oberkieferseite” bestimmt (S712).
Die rechte bukkale Oberkieferseite und die linke linguale Oberkieferseite und die linke bukkale Oberkieferseite und die rechte linguale Oberkieferseite werden nur durch die Ausgaben des Beschleunigungssensors nicht leicht unterschieden. Folglich grenzt die CPU 120 einen Bereich, zu dem der Teil gehört, basierend auf dem in dem vorhergehenden Verfahren (dem Verfahren einen Takt davor) bestimmten Putzteil ein (S709, S713). Insbesondere, wenn in S709 der vorhergehende Putzteil auf einer der „vorderen bukkalen Oberkieferseite, rechten bukkalen Oberkieferseite, rechten lingualen Oberkieferseite, vorderen bukkalen Unterkieferseite, rechten bukkalen Unterkieferseite und rechten lingualen Unterkieferseite” ist, wird ein aktueller Putzteil als auf der „rechten bukkalen Oberkieferseite” geschätzt (S710), und wenn der vorhergehende Putzteil auf einer der „vorderen lingualen Oberkieferseite, linken bukkalen Oberkieferseite, linken lingualen Oberkieferseite, vorderen lingualen Unterkieferseite, linken bukkalen Unterkieferseite und linken lingualen Unterkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil als auf der „linken lingualen Oberkieferseite” geschätzt (S711). Wenn in S713 der vorhergehende Putzteil auf der „vorderen bukkalen Oberkieferseite, der linken bukkalen Oberkieferseite, der linken lingualen Oberkieferseite, der vorderen bukkalen Unterkieferseite, der linken bukkalen Unterkieferseite und der linken lingualen Unterkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil auf der „linken lingualen Oberkieferseite” geschätzt (S714), und wenn der vorhergehende Putzteil auf einer der „vorderen lingualen Oberkieferseite, rechten bukkalen Oberkieferseite, rechten lingualen Oberkieferseite, vorderen lingualen Unterkieferseite, rechten bukkalen Unterkieferseite und rechten lingualen Unterkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil als auf der „rechten lingualen Oberkieferseite” geschätzt (S715). Eine derartige Schätzung wird basierend auf der hohen Wahrscheinlichkeit durchgeführt, daß der Putzteil derart bewegt wird, daß ein Bewegungsbetrag der Bürste und Änderungen der Ausrichtung so weit wie möglich verringert werden.
(2) Auf dem Unterkiefer
Die CPU 120 bestimmt basierend auf der Ausgabe Ay des Beschleunigungssensors in der y-Richtung, ob der Teil ein Vorderzahn ist (S802). Die Bestimmung basiert auf der Tatsache, daß der Hauptkörper 1 der Zahnbürste, wenn der Vorderzahn geputzt wird, relativ horizontal, aber aufgrund des Kontakts mit Lippen unvermeidlicherweise schräg ist, wenn der Backenzahn geputzt wird. Der Teil wird im Fall Ay ≤ Schwellwert b als der Vorderzahn auf dem Unterkiefer bestimmt (S803).
In einem Fall, in dem der Teil als der Vorderzahn auf dem Unterkiefer bestimmt wird, bestimmt die CPU 120 basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung, ob der Teil auf der bukkalen Seite oder der lingualen Seite ist (S804). Die Bestimmung basiert auf der Tatsache, daß die Ausrichtung der Bürste zwischen der bukkalen Seite und der lingualen Seite umgedreht wird. Der Teil wird in einem Fall Ax < 0 auf der „vorderen bukkalen Unterkieferseite” bestimmt (S805) und in einem Fall Ax ≥ 0 auf der „vorderen lingualen Unterkieferseite” bestimmt (S806).
Indessen bestimmt die CPU 120 in einem Fall, in dem der Teil in S802 als ein Nichtvorderzahn auf dem Unterkiefer bestimmt wird, die Ausrichtung der Bürste basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung (S807). Der Teil wird in einem Fall von Ax > 0 als auf der „rechten bukkalen Unterkieferseite oder der linken lingualen Unterkieferseite” bestimmt (S808) und in einem Fall Ax ≤ 0 als auf der „linken bukkalen Unterkieferseite oder der rechten lingualen Unterkieferseite” bestimmt (S812).
Wenn in S809 der vorhergehende Putzteil auf einer der „vorderen bukkalen Unterkieferseite, rechten bukkalen Unterkieferseite, rechten lingualen Unterkieferseite, vorderen bukkalen Oberkieferseite, rechten bukkalen Oberkieferseite oder rechten lingualen Oberkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil als auf der „rechten bukkalen Unterkieferseite” geschätzt (S810), und wenn der vorhergehende Putzteil auf einer der „vorderen lingualen Unterkieferseite, linken bukkalen Unterkieferseite, linken lingualen Unterkieferseite, vorderen lingualen Oberkieferseite, linken bukkalen Oberkieferseite und linken lingualen Oberkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil als auf der „linken lingualen Unterkieferseite” geschätzt (S811). Wenn in S813 der vorhergehende Putzteil auf der „vorderen bukkalen Unterkieferseite, der linken bukkalen Unterkieferseite, der linken lingualen Unterkieferseite, der vorderen bukkalen Oberkieferseite, der linken bukkalen Oberkieferseite und der linken lingualen Oberkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil auf der „linken lingualen Unterkieferseite” geschätzt (S814), und wenn der vorhergehende Putzteil als auf einer der „vorderen lingualen Unterkieferseite, rechten bukkalen Unterkieferseite, rechten lingualen Unterkieferseite, vorderen lingualen Oberkieferseite, rechten bukkalen Oberkieferseite und rechten lingualen Oberkieferseite” ist, wird der aktuelle Putzteil als auf der „rechten lingualen Unterkieferseite” geschätzt (S815).
Mit den vorstehenden Verfahren wird der aktuelle Putzteil als sich auf einer der „vorderen bukkalen Oberkieferseite” (S705), der „vorderen lingualen Oberkieferseite” (S706), der „rechten bukkalen Oberkieferseite” (S710), der „linken lingualen Oberkieferseite” (S711), der linken bukkalen Oberkieferseite” (S714), der „rechten lingualen Oberkieferseite” (S715), „vorderen bukkalen Unterkieferseite” (S805), der „vorderen lingualen Unterkieferseite” (S806), der „rechten bukkalen Unterkieferseite” (S810), der „linken lingualen Unterkieferseite” (S811), der linken bukkalen Unterkieferseite” (S814), der „rechten lingualen Unterkieferseite” (S815) befindend identifiziert.
Der Bestimmungsalgorithmus ist nur ein Beispiel und jeder Bestimmungsalgorithmus kann verwendet werden, solange der Putzteil aus den Ausgaben Ax, Ay, Az des Beschleunigungssensors identifiziert werden kann. Zum Beispiel werden nicht nur die Werte von Ax, Ay, Az als Variable zur schnurstracksen Bestimmung verwendet, sondern es können auch Sekundärvariablen für die Bestimmung verwendet werden, die erhalten werden, indem Ax, Ay, Az geeignet kombiniert werden. Die Sekundärvariablen können willkürlich festgelegt werden zum Beispiel als Ay/Ax, Ax·Ax + Ay·Ay, Az – Ax oder ähnliches. Alternativ kann der Putzteil, nachdem die Beschleunigungsinformationen Ax, Ay, Az der Achsen, wie in 30 gezeigt, in Winkelinformationen (Stellungswinkel) α, β, γ umgewandelt wurden, bestimmt werden. In dem Beispiel von 30 ist ein Winkel der x-Achse relativ zu der Richtung der Erdbeschleunigung als ein Rollwinkel α definiert, ein Winkel der y-Achse relativ zu der Richtung der Erdbeschleunigung ist als ein Nickwinkel β definiert, und ein Winkel der z-Achse relativ zu der Richtung der Erdbeschleunigung ist als ein Gierwinkel γ definiert. Für die Bestimmung verwendete Schwellwerte können aus einem Ergebnis eines klinischen Experiments oder ähnlichem bestimmt werden.
(Messung der Putzzeit)
11 zeigt ein Beispiel für die in dem Speicher gespeicherten Putzinformationen. 11 ist ein Beispiel für einen Zustand, in dem der Teil auf der linken bukkalen Unterkieferseite geputzt wird. Vor der linken bukkalen Unterkieferseite wird der Teil auf der vorderen bukkalen Oberkieferseite 7,5 Sekunden lang geputzt, und der Teil auf der linken bukkalen Oberkieferseite wird 12,2 Sekunden lang geputzt. Das Symbol „–„ gibt an, daß keine Daten aufgezeichnet werden, das heißt, der Teil noch nicht geputzt ist.
In S30 zählt die CPU 120 die in S20 geschätzte Putzzeit des Putzteils (in dem Beispiel von 11 auf der linken bukkalen Unterkieferseite) hoch. Wenn zum Beispiel die Verfahren S10 bis S50 in 6 in 0,1 Sekunden einmal ausgeführt werden, wird die Putzzeit des Teils auf der linken bukkalen Unterkieferseite um +0,1 hochgezählt, um 2,1 Sekunden werden.
Ein summierter Wert der Putzzeit wird als die Putzinformation aufgezeichnet. Das heißt, zum Beispiel wird in einem Fall, in dem der Putzteil wieder zu der linken bukkalen Oberkieferseite bewegt wird, die in dem Speicher gespeicherte Putzzeit nicht zurückgesetzt, sondern die Putzzeit wird zu dem gespeicherten Wert von 12,2 Sekunden addiert.
(Schätzung des Bürstenwinkels)
In S40 schätzt die CPU 120 den Bürstenwinkel basierend auf der in S10 erfaßten Stellung (der Ausgabe des Beschleunigungssensors) und aktualisiert den Wert des Bürstenwinkels des aktuellen Putzteils (in dem Beispiel von 11 auf der linken bukkalen Unterkieferseite). Zu dieser Zeit berechnet die CPU 120 bevorzugt einen mittleren Wert des Putzwinkels aus dem in dem Speicher gespeicherten Wert des Putzwinkels und einem Schätzwert zu dieser Zeit und zeichnet ihn auf.
Der Putzwinkel ist ein Anwendungswinkel der Bürste relativ zu einer Zahnachse (eine Achse entlang eines Kopfs und einer Wurzel des Zahns). Eine Ansicht der Oberseite von 12 zeigt einen Zustand, in dem der Bürstenwinkel 15° ist, eine Ansicht in der Mitte zeigt einen Zustand, in dem der Bürstenwinkel 45° ist, und eine Ansicht auf der Unterseite zeigt einen Zustand, in dem der Bürstenwinkel 90° ist. Um den Lebensmittelrest und den Zahnbelag wirksam aus der Periodontaltasche oder einer Lücke zwischen den Zähnen auszuschaben, kann die Bürste bewegt werden, so daß Spitzen der Bürste in die Periodontaltasche und die Lücke zwischen den Zähnen gebracht werden. Daher liegt der Bürstenwinkel vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 35 bis 55°.
Der Bürstenwinkel kann zum Beispiel aus der Beschleunigungskomponente Az in der z-Richtung geschätzt werden. Dies liegt daran, daß der Wert Az entsprechend dem Bürstenwinkel erheblich geändert wird. Wie in 13 gezeigt, ist Az in einem Fall, in dem der Bürstenwinkel ungefähr 90° ist, fast null, und der Wert von Az wird allmählich vergrößert, wenn der Bürstenwinkel verkleinert wird. Da die Beschleunigungskomponente Ax in der x-Richtung ebenfalls entsprechend dem Bürstenwinkel geändert wird, wird der Bürstenwinkel bevorzugt aus Ax anstelle von Az geschätzt, oder der Bürstenwinkel wird sowohl aus Ax als auch Az (die Richtung des Synthesevektors von Ax und Az) geschätzt. Der Bürstenwinkel kann basierend auf einer kontinuierlichen Menge oder grob, wie etwa als „weniger als 35°”, „35 bis 55°” und „nicht weniger als 55°”, berechnet werden.
(Erfassung des Bürstendrucks)
In S50 berechnet die CPU 120 den Brüstendruck basierend auf Ausgaben des Lastsensors 17 und aktualisiert den Wert des Bürstendrucks des aktuellen Putzteils (in dem Beispiel von 11 auf der linken bukkalen Unterkieferseite). Zu dieser Zeit berechnet die CPU 120 bevorzugt einen Mittelwert des Bürstendrucks aus dem Wert des in dem Speicher gespeicherten Bürstendrucks und einem zu dieser Zeit erfaßten Wert und zeichnet diesen auf.
Wenn der Bürstendruck zu klein ist, wird eine Zahnsteinentfernungskraft verringert. Wenn im Gegensatz dazu der Bürstendruck zu hoch ist, besteht eine Möglichkeit, ein Problem zu bewirken, daß die Bürstenlebensdauer verringert wird oder eine Belastung auf das Zahnfleisch vergrößert wird. Der Bürstendruck der elektrischen Zahnbürste kann kleiner als bei einer normalen Zahnbürste sein. Folglich wird angenommen, daß die meisten Leute, die gerade begonnen haben, die elektrische Zahnbürste zu verwenden, dazu neigen, einen übermäßigen Druck anzuwenden. Ein Optimalwert des Bürstendrucks ist etwa 100 g.
(Auswertung und Ausgabe des Putzergebnisses)
Die CPU 120 wertet das Putzergebnis jedes Teils basierend auf den in dem Speicher 121 aufgezeichneten Putzinformationen aus und gibt Auswertungsergebnisse an die Anzeigeeinheit 110 (die Anzeige 111) aus.
14 ist ein Ausgabebeispiel des Auswertungsergebnisses der Putzzeit. Die CPU 120 liest die Putzzeit für jeden Teil aus dem Speicher 121 und bewertet zum Beispiel weniger als 7 Sekunden als „unzureichend”, 5 bis 15 Sekunden als „günstig” und über 15 Sekunden als „übermäßig”. Das Auswertungsergebnis wird an den Indikator 110 gesendet. Die Zahnreihe wird auf die Anzeige 111 des Indikators 110 gezeichnet, und der relevante Teil in der Zahnreihe wird entsprechend dem Auswertungsergebnis (zum Beispiel weiß für „unzureichend”, gelb für „günstig” und rot für „übermäßig”) mit einer Farbe erleuchtet. Durch Schauen auf eine derartige Anzeige kann der Benutzer schnell erfassen, für welchen Teil in der Zahnreihe das Putzen unzureichend (oder übermäßig) ist.
15 ist ein Ausgangsbeispiel für das Auswertungsergebnis des Bürstenwinkels. Zum Beispiel wird der Bürstenwinkel durch drei Stufen von „weniger als 35°”, „35° bis 55°” und „nicht weniger als 55°” ausgewertet, und jeder Teil in der Zahnreihe wird entsprechend dem Auswertungsergebnis mit einer Farbe erleuchtet. In einem Fall, in dem das Putzen mit einem ungeeigneten Bürstenwinkel durchgeführt wird, ist die Zahnsteinentfernungskraft dem optimalen Putzwinkel unterlegen. Folglich gibt es Möglichkeiten, daß eine gewünschte Putzwirkung nicht erzielt wird und das Putzen Zeit dauert. Wenn die Auswertung des Putzwinkels wie in 15 für jeden Teil ausgegeben wird, kann sich der Benutzer bewußt sein, daß er in einem korrekten Putzwinkel putzt.
16 ist ein Ausgangsbeispiel des Auswertungsergebnisses des Bürstendrucks. Zum Beispiel wird weniger als 80 g als „unzureichend” ausgewertet, 80 bis 150 g wird als „günstig” ausgewertet, und über 150 g wird als „übermäßig” ausgewertet. Jeder Teil in der Zahnreihe wird gemäß dem Auswertungsergebnis in einer Farbe erleuchtet. Wenn der Bürstendruck, wie vorstehend beschrieben, ungeeignet ist, besteht eine Möglichkeit, daß ein Problem verursacht wird, daß die Zahnsteinentfernungskraft verringert wird, die Bürstenlebensdauer verringert wird oder die Belastung des Zahnfleischs erhöht wird. Nichtsdestotrotz ist es für den Benutzer schwierig, zu verstehen, in welchem Maß die Kraft hinzugefügt wird, um den optimalen Bürstendruck zu erhalten. Wenn in dieser Hinsicht die Auswertung des Bürstendrucks für jeden Teil wie in 16 ausgegeben wird, kann der Benutzer den richtigen Bürstendruck erfahren und sich auch darüber bewußt sein, daß er mit dem korrekten Bürstendruck putzt.
17 ist ein Ausgabebeispiel für das Auswertungsergebnis eines Putzbarometers. Das Putzbarometer zeigt ein Barometer zum umfassenden Auswerten mehrerer Auswertungspunkte (die Putzzeit, den Bürstenwinkel und den Bürstendruck) an und zeigt einen Erfüllungsgrad des Putzens an. Eine Berechnungsformel für das Putzbarometer kann in beliebiger Weise definiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Putzzeit und der Bürstendruck jeweils auf einer Skala von 1 bis 35 ausgewertet, und der Bürstenwinkel wird auf einer Skala von 1 bis 30 ausgewertet. Die Summe der Auswertungswerte (eine Skala von 1 bis 100) wird als das Putzbarometer verwendet. In dem Beispiel von 17 wird nicht weniger als 80 als „hervorragend” ausgewertet, 60 bis 80 wird als „gut” ausgewertet, und weniger als 60 wird als „schlecht” ausgewertet. Durch Ausgeben einer derartig umfassenden Auswertung, kann dem Benutzer eine nützlichere Anleitung gegeben werden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau der vorliegenden Ausführungsform kann die Stellung der Bürste unter Verwendung der Ausgaben von dem Beschleunigungssensor hoch präzise bestimmt werden, und der Putzteil kann mit höherer Präzision und höherem Auflösungsvermögen als in der herkömmlichen Technik identifiziert werden. Daher kann das Putzergebnis für den Teil, der feiner als in der herkömmlichen Technik unterteilt ist, ausgewertet werden, und dem Benutzer kann eine höchst nützliche und zuverlässige Auswertungsanleitung bereitgestellt werden. Da der Beschleunigungssensor außerdem klein ist, besteht ein Vorteil, daß der Beschleunigungssensor leicht in den Hauptkörper der elektrischen Zahnbürste montiert werden kann.
Die Auswertungsergebnisse von 14 bis 17 können gleichzeitig oder nacheinander auf der Anzeige 111 angezeigt werden. In dem letzteren Fall kann die Anzeige automatisch oder durch eine Knopfbedienung des Benutzers umgeschaltet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird das Ergebnis automatisch angezeigt, wenn die Stromversorgung der Zahnbürste AUS-geschaltet ist. Jedoch wird angenommen, daß das Putzen an einer Stelle durchgeführt wird, die sich von der Stelle unterscheidet, an welcher der Indikator installiert ist. Folglich wird zum Beispiel bevorzugt eine Funktion zum Senden der Putzinformationen von dem Hauptkörper der Zahnbürste an den Indikator, wenn der Benutzer einen in dem Indikator oder dem Hauptkörper der Zahnbürste bereitgestellten Knopf drückt, und zum Anzeigen des Ergebnisses auf dem Indikator bereitgestellt.
Die Putzinformationen und das in dem Speicher summierte Auswertungsergebnis können ausgedruckt werden. Zum Beispiel kann ein Drucker in dem Ladegerät oder dem Indikator montiert sein, oder Druckdaten können von dem Hauptkörper der Zahnbürste, dem Ladegerät oder dem Indikator an einen externen Drucker gesendet werden. Eine Funktion zum Weiterleiten von Daten der Putzinformationen und der Auswertungsergebnisse an eine externe Vorrichtung (einen PC, ein Zellulartelefon, ein PDA oder ähnliches) durch drahtlose Kommunikation oder Leitungskommunikation sind ebenfalls wünschenswert. Ein Speicherkartenschlitz kann in dem Hauptkörper der Zahnbürste, dem Ladegerät, dem Indikator oder ähnlichem bereitgestellt sein, so daß Daten der Putzinformationen und der Auswertungsergebnisse in einer externen Speicherkarte aufgezeichnet werden können.
Die Optimalwerte (Zielwerte) der Putzzeit, des Bürstenwinkels und des Bürstendrucks können für jeden Teil unterschiedlich festgelegt werden. Zum Beispiel ist der Bürstenwinkel für eine Zahnoberfläche (eine Seitenoberfläche) des Backenzahns bevorzugt 35 bis 55°, um den Lebensmittelrest und den Zahnbelag mit den Spitzen der Bürste wirksam aus der Periodontaltasche und der Lücke zwischen den Zähnen auszuschaben. Indessen ist für den Vorderzahn mit einer relativ großen Zahnoberfläche ein größerer Winkel als der vorstehende Bürstenwinkel (wie etwa 55 bis 90°) wünschenswert. Der Bürstenwinkel ist für eine okklusale Oberfläche des Backenzahns bevorzugt etwa 0°. Ferner können die optimale Putzzeit, der Bürstenwinkel und der Bürstendruck nicht aus der Sicht einer Putzwirkung, sondern aus der Sicht der Vermeidung von Schaden an einem Gewebe, wie etwa dem Zahnfleisch, bestimmt werden. Wenn die Optimalwerte für jeden Teil festgelegt werden und die Auswertung durchgeführt wird, kann eine noch besser nutzbare und zuverlässigere Auswertungsanleitung bereitgestellt werden.
(Zweite Ausführungsform)
18 ist ein Flußdiagramm eines Putzauswertungsverfahrens einer zweiten Ausführungsform. Das Putzergebnis wird in der ersten Ausführungsform nach dem Abschluß des Putzens ausgegeben, während in der zweiten Ausführungsform zwischenzeitliche Ergebnisse mitten während des Putzens ausgegeben werden (S55). Andere Aufbauten sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
Gemäß den Verfahren der vorliegenden Ausführungsform kann das Putzen durchgeführt werden, während der Fortschritt der Putzzeit und des Putzbarometers (Erfüllungsgrad) in Echtzeit bestätigt werden. Folglich wird der Komfort verbessert. Durch Bestätigen der Auswertungsergebnisse des Bürstenwinkels und des Bürstendrucks kann der Benutzer bestimmen, ob der Bürstenwinkel und der Bürstendruck angemessen sind oder nicht. In der zweiten Ausführungsform entspricht eine Funktion zum Ausgeben des zwischenzeitlichen Ergebnisses des Bürstenwinkels der Bürstenführungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
(Dritte Ausführungsform)
19 ist ein Flußdiagramm eines Bürstenwinkelschätzverfahrens (S40 von 5) einer dritten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform schätzt die CPU 120 den Bürstenwinkel und gibt dann, wenn notwendig eine Anleitung aus, um den Benutzer darüber zu informieren, ob der Bürstenwinkel geeignet ist oder nicht.
Die CPU 120 schätzt zuerst basierend auf einem Stellungsvektor A, der von dem Beschleunigungssensor (insbesondere der Beschleunigungskomponente Az in die z-Richtung) erhalten wird, den Bürstenwinkel (S1900). Die CPU 120 aktualisiert den Wert des Bürstenwinkels für den in S20 geschätzten aktuellen Putzteil (S1901). Zu dieser Zeit berechnet die CPU 120 bevorzugt den Mittelwert des Bürstenwinkels aus dem in dem Speicher gespeicherten Wert des Bürstenwinkels und einem Schätzwert zu dieser Zeit und zeichnet ihn auf.
Als nächstes vergleicht die CPU 120 den Schätzwert des Bürstenwinkels und den Optimalwert des Bürstenwinkels in dem aktuellen Putzteil (S1902). Wenn zum Beispiel vorgegeben ist, daß der Optimalwert des Bürstenwinkels „35 bis 55°” ist, wird in einem Fall, in dem der Schätzwert des Bürstenwinkels innerhalb des vorstehenden Bereichs ist (S1903; Ja), eine Benachrichtigung (Anleitung) der Stufe 1 ausgegeben (S1904). In einem Fall, in dem eine Differenz zwischen dem Schätzwert des Bürstenwinkels und dem Optimalwert nicht mehr als 15° ist (das heißt, der Schätzwert ist 20 bis 35° oder 55 bis 70°) (S1905; Ja) wird die Benachrichtigung der Stufe 2 ausgegeben (S1906). In einem Fall, in dem die Differenz zwischen dem Schätzwert und dem Optimalwert nicht mehr als 30° ist (das heißt, der Schätzwert ist 5 bis 20° oder 70 bis 85°) (S1907; Ja), wird die Benachrichtigungsstufe 3 ausgegeben (S1908). In einem Fall, in dem die Differenz mehr als 30° ist, wird keine Benachrichtigung ausgegeben (S1907; Nein).
20 zeigt ein Beispiel für eine Änderung in einer Benachrichtigungswarnung entsprechend dem Bürstenwinkel. In einem Zustand, in dem der Bürstenwinkel 90° ist, wird keine Benachrichtigung ausgegeben. Wenn die Bürste allmählich gedreht wird, wird zu einem Zeitpunkt, wenn der Bürstenwinkel 85° ist, ein einzelner Piepston ausgegeben, der als Benachrichtigungsalarm der Stufe 3 dient. Wenn die Bürste weiter gedreht wird, werden zu einem Zeitpunkt, wenn der Bürstenwinkel 70° ist, zwei Piepstöne als eine Benachrichtigungswarnung der Stufe 2 ausgegeben, und drei Piepstöne, die als eine Benachrichtigungswarnung der Stufe 1 dienen, werden zu einem Zeitpunkt ausgegeben, wenn der Bürstenwinkel 55° ist, was der Optimalwert ist.
Der Benutzer kann begreifen, daß der Bürstenwinkel durch eine derartige Änderung in der Benachrichtigungswarnung nahe dem Optimalwert kommt, und somit kann der Bürstenwinkel leicht dem Optimalwert entsprechen. Da die Bedienung schnell und angenehm ist, ist die Zahnbürste als ein Lernwerkzeug nützlich, um Kindern den korrekten Bürstenwinkel beizubringen.
Licht, Vibrationen und Sprache können neben Ton als ein Verfahren zur Benachrichtigung verwendet werden. Im Falle von Licht kann eine Farbe oder ein Blinkmuster entsprechend der Stufe geändert werden. In einem Fall der Vibration können die Stärke und Länge der Vibration entsprechend der Stufe geändert werden. In einem Fall der Sprache können Nachrichten, wie etwa „neige die Zahnbürste um etwa 30° oder mehr”, „neige die Zahnbürste ein wenig mehr” und „dies ist der optimale Bürstenwinkel” mitgeteilt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Benachrichtigung, daß der Bürstenwinkel den Optimalwert hat, ausgegeben. Im Gegensatz dazu kann keine Benachrichtigung ausgegeben werden, wenn der Bürstenwinkel der Optimalwert ist, und eine Benachrichtigung (Achtungshinweis) kann ausgegeben werden, wenn der Bürstenwinkel entfernt von dem Optimalwert ist.
(Vierte Ausführungsform)
21 ist ein Flußdiagramm eines Putzauswertungsverfahrens einer vierten Ausführungsform. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform darin, daß ein Verfahren zum Bestimmen und Anleiten eines Teils, der als nächstes geputzt werden soll, basierend auf dem Putzergebnis für jeden Teil (S56, S57) hinzugefügt ist. Andere Aufbauten sind die gleichen wie in der zweiten Ausführungsform.
Wenn das Putzergebnis des aktuellen Putzteils in den Verfahren S10 bis S55 aktualisiert wird, bestimmt die CPU 120, ob ein Putzziel für den aktuellen Putzteil erreicht ist oder nicht (S56). Zum Beispiel kann die CPU bestimmen, ob das Ziel erreicht ist oder nicht, indem sie bestimmt, ob die Putzzeit 10 Sekunden erreicht oder nicht, ob das Putzbarometer 80 überschreitet oder nicht und ähnliches. In einem Fall, in dem das Ziel nicht erreicht ist (S56; Nein), sollte das Putzen für den aktuellen Putzteil fortgesetzt werden, und folglich geht der Fluß zu dem Verfahren S10 zurück. In einem Fall, in dem das Ziel erreicht ist (S56; Ja), wird das Putzen für den aktuellen Putzteil abgeschlossen und andere Teile sollen geputzt werden, und folglich rückt der Fluß zu dem Verfahren S57 vor.
In S57 bezieht sich die CPU 120 auf das Putzergebnis für jeden Teil und wählt einen noch unvollendeten Teil (das heißt, einen Teil, der noch nicht ausreichend geputzt ist) als Ziel aus. In einem Fall, in dem es mehrere unvollendete Zielteile gibt, wird ein Teil als der Teil, der als nächstes geputzt werden soll, ausgewählt, zu dem die Zahnbürste von dem aktuellen Putzteil leicht bewegt wird. Im allgemeinen gilt die kontinuierliche Bewegung der Bürste, ohne die Bürste von den Zähnen zu lösen, als wirksam, um keinen ungeputzten Teil übrig zu lassen. Folglich werden zum Beispiel Musterdaten, welche die Putzreihenfolge der kontinuierlichen Bürstenbewegung definieren, wie etwa die Reihenfolge „von der linken bukkalen Oberkieferseite, der vorderen bukkalen Oberkieferseite, der rechten bukkalen Oberkieferseite, der rechten bukkalen Unterkieferseite, der vorderen bukkalen Unterkieferseite, der linken bukkalen Unterkieferseite, der linken lingualen Unterkieferseite, der vorderen lingualen Unterkieferseite, der rechten lingualen Unterkieferseite, der rechten lingualen Oberkieferseite, der vorderen lingualen Oberkieferseite zu der linken lingualen Oberkieferseite” im voraus vorbereitet werden, und der Teil, der als nächstes geputzt werden soll, kann entsprechend dieser Putzreihenfolge bestimmt werden. Die CPU 120 zeigt den bestimmten Teil, der als nächstes geputzt werden soll, auf dem Indikator 110 an. Zum Beispiel kann der relevante Teil in der Zahnreihe blinken oder mit einer vorgegebenen Farbe erleuchtet werden.
Mit einer derartigen Anleitung kann das Putzen wirkungsvoll durchgeführt werden, ohne einen ungeputzten Teil übrig zu lassen. Das heißt, der Teil, der als nächstes geputzt werden soll, wird aus den Teilen, die noch nicht ausreichend geputzt wurden, ausgewählt. Folglich bleibt der ungeputzte Teil nicht übrig, nutzlose Tätigkeiten, wie etwa das wiederholte Putzen des gleichen Teils, werden beseitigt. In der Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform wird der Teil, der aktuell geputzt wird, identifiziert. Folglich kann das Putzergebnis, selbst in einem Fall, in dem der Benutzer entgegen der Anleitung einen anderen Teil putzt, korrekt aufgezeichnet und ausgewertet werden, und die Anleitung für die Putzreihenfolge kann geeignet korrigiert werden.
Die CPU 120 kann bestimmen, ob der Benutzer den Teil der Anleitung folgend putzt. Zum Beispiel bestimmt die CPU 120, wie in einem Flußdiagramm von 22 gezeigt, nach dem Schätzen des aktuellen Putzteils (S20), ob der aktuelle Putzteil sauber ist oder nicht (S25). In einem Fall, in dem der Teil sich von dem Teil, der geputzt werden soll, unterscheidet (S25; Nein), kann zu einer Änderung des Putzteils angeleitet werden (S57). In einem Fall, in dem der Benutzer einen bereits geputzten Teil wiederholt putzen soll oder ähnliches, wird zur Änderung des Putzteils ermuntert. Folglich kann das Putzen wirkungsvoll durchgeführt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
23 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Zahnbürste einer fünften Ausführungsform. Die elektrische Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Mehrachsen-(hier Drei-Achsen)Gyroskop 16 im Inneren des Hauptkörpers 1 versehen. Die Anzeige 111 und die Datenempfangseinheit 112 sind in dem Ladegerät 100 bereitgestellt. 24 ist eine Perspektivansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild des Ladegeräts 100 der fünften Ausführungsform zeigt. Diese Anzeige 111 kann durch eine Flüssigkristallanzeigetafel oder ein lichtemittierendes Element, wie etwa eine LED, ausgebildet sein.
Das Gyroskop 16 ist installiert, um die Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse, die Winkelgeschwindigkeit um die x-Achse und die Winkelgeschwindigkeit um die y-Achse zu erfassen. Jede Art von Gyroskop einschließlich eines Schwinggyroskops, eines optischen Gyroskops und eines mechanischen Gyroskops kann als das Gyroskop 16 verwendet werden. Jedoch kann aus dem Grund, daß der MEMS-Sensor klein ist, günstigerweise ein MEMS-Sensor verwendet werden, um leicht in den Hauptkörper 1 montiert zu werden. Es kann kein Geschwindigkeitskreiselsensor, der eine Winkelgeschwindigkeit ausgibt, sondern ein geschwindigkeitsintegrierendes Gyroskop oder ein Stellungsgyroskop verwendet werden, um den Winkel auszugeben. Um das Rauschen aufgrund der Schwingung der Bürste (wie etwa einer Frequenzkomponente von etwa 100 bis 300 Hz, die als eine Antriebsfrequenz für die Bürste dient) zu eliminieren, kann für Ausgaben des Gyroskops das Bandpaßfilter verwendet werden.
Wenn der Hauptkörper 1 der Zahnbürste in einem statischen Zustand ist (zum Beispiel in einem Zustand, in dem die Bürste kontinuierlich auf einen Putzteil angewendet wird), enthalten die Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 im wesentlichen nur Erdbeschleunigungskomponenten. In diesem Fall kann die dreidimensionale Stellung der Bürste genau erfaßt werden. Folglich können der Putzteil und der Bürstenwinkel präzise geschätzt werden. Wenn jedoch der Hauptkörper 1 der Zahnbürste in einem Bewegungszustand ist (zum Beispiel wenn die Bürste von einem Putzteil zu einem anderen Putzteil bewegt wird), können die Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 nicht nur die Erdbeschleunigungskomponenten, sondern auch die dynamischen Beschleunigungskomponenten enthalten. Die dynamischen Beschleunigungskomponenten sind unnötige Signalkomponenten (Rauschen) nach dem Berechnen der dreidimensionalen Stellung. Indessen werden die Ausgaben des Gyroskops 16 nicht beobachtet, wenn der Hauptkörper 1 der Zahnbürste in einem statischen Zustand ist. Nur wenn der Hauptkörper 1 der Zahnbürste bewegt wird, werden nennenswerte Signale ausgegeben. Durch Nutzen einer derartigen Differenz in den Charakteristiken der Sensoren wird die dreidimensionale Stellung der Zahnbürste in der vorliegenden Ausführungsform sowohl basierend auf den Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 als auch des Gyroskops 16 erfaßt.
Insbesondere erhält die CPU 120 in dem Stellungserfassungsverfahren (S10) zuerst die Ausgaben von dem Beschleunigungssensor 15 und die Ausgaben von dem Gyroskop 16. Wenn die Absolutwerte der Ausgaben des Gyroskops 16 niedriger als vorgegebene Schwellwerte sind, betrachtet die CPU 120 den Hauptkörper 1 der Zahnbürste als statisch und bestimmt die dreidimensionale Stellung aus den Ausgaben Ax, Ay, Az des Beschleunigungssensors 15. Wenn irgendeiner der Absolutwerte der Ausgaben des Gyroskops 16 nicht niedriger als der vorgegeben Schwellwert ist, schätzt die CPU 120 die dynamischen Beschleunigungskomponenten in den x-, y- und z-Richtungen aus den Ausgaben des Gyroskops 16 und korrigiert Werte von Ax, Ay, Az. Dadurch werden die in Ax, Ay, Az enthaltenen dynamischen Beschleunigungskomponenten aufgehoben, und die dreidimensionale Stellung der Bürste kann genau berechnet werden.
Anstatt die Ausgaben des Beschleunigungssensors unter Verwendung der Ausgaben des Gyroskops zu korrigieren, kann die Stellung der Bürste in einem Fall, in dem die Ausgaben des Gyroskops erhalten werden, nicht erfaßt werden. Das heißt, nur wenn die Ausgaben des Gyroskops geringer als die vorgegebenen Schwellwerte sind, werden die Verfahren einschließlich der Stellungserfassung, der Putzteilschätzung, der Putzzeitmessung, der Bürstenwinkelschätzung und der Bürstendruckerfassung durchgeführt. Dadurch wird das Putzergebnis nur, wenn die aus den Ausgaben des Beschleunigungssensors geschätzte Stellung in gewissem Maß zuverlässig ist, aufgezeichnet und ausgewertet.
Ein Winkeländerungsbetrag Δθyz um die x-Achse herum, ein Winkeländerungsbetrag Δθzx um die y-Achse herum und Winkeländerungsbetrag Δθxy um die z-Achse herum können aus den Ausgaben des Gyroskops berechnet werden, und ein Stellungsvektor A' = (Ax', Ay', Az'), der in dem Stellungserfassungsverfahren einen Takt vorher erhalten wird, kann um den Winkel (Δθyz, Δθzx, Δθxy) gedreht werden, wodurch der aktuelle Stellungsvektor A = (Ax, Ay, Az) berechnet wird. Die Stellung der elektrischen Zahnbürste kann durch die Winkelinformation des Rollwinkels α, des Nickwinkels β, des Gierwinkels γ (siehe 30) anstelle der Beschleunigungsinformationen Ax, Ay, Az berechnet und ausgewertet werden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau der vorliegenden Ausführungsform kann die dreidimensionale Stellung der elektrischen Zahnbürste hochpräzise bestimmt werden, indem die Ausgaben des Beschleunigungssensors und des Gyroskops (einschließlich des Auswählens einer der Ausgaben des Beschleunigungssensors und des Gyroskops entsprechend von Bedingungen) kombiniert werden. In einem Fall einer elektrischen Zahnbürste mit der Bass-Methode, die viele Translationsbewegungen erfordert, können auch durch die Kombination des Beschleunigungssensors und des Bandpaßfilters Stellungsinformationen mit ausreichender Präzision erhalten werden. Jedoch wird in einem Fall der Rollmethode die dreidimensionale Welligkeit des Hauptkörpers der Zahnbürste erzeugt. Folglich ist ein Fehlerfaktor nur mit der Beschleunigungsinformation groß, und es besteht die Sorge, daß die Präzision der Stellungserfassung verringert wird. In einem derartigen Fall ist das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform zum Verwenden der Winkelgeschwindigkeitsinformation des Gyroskops wirksam.
(Sechste Ausführungsform)
25 ist ein Flußdiagramm einer sechsten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die CPU 120 zuerst basierend auf den Ausgaben des Lastsensos 17 (S5), ob der Bürste die Last auferlegt ist oder nicht. Wenn zum Beispiel Ausgabewerte des Lastsensors 17 vorgegebene Schwellwerte übersteigen, kann die CPU 120 dies als „die Last ist der Bürste auferlegt” betrachten. Bis der Bürste die Last auferlegt ist, sind die folgenden Verfahren in einem Bereitschaftszustand (S5; Nein).
Wenn der Bürste nicht die Last auferlegt ist, wird die Bürste mit hoher Wahrscheinlichkeit zwischen den Teilen bewegt. Da die Stellung der Bürste während der Bewegung weitgehend geändert wird, wird die Schätzgenauigkeit des Putzteils verringert, und in erster Linie ist es nicht richtig, die Putzzeit, den Bürstenwinkel und ähnliches, während der Bewegung aufzuzeichnen. Folglich werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform, während der Bürste keine Last auferlegt ist, die Verfahren, wie etwa die Stellungserfassung, die Putzteilschätzung, die Putzzeitmessung, die Bürstenwinkelschätzung, die Bürstendruckerfassung und die Putzergebnisausgabe unterbunden, wodurch nutzlose Verfahren weggelassen werden und auch die Zuverlässigkeit in der Schätzgenauigkeit und der Auswertung verbessert werden.
(Siebte Ausführungsform)
26 zeigt einen Bürstenteil einer elektrischen Zahnbürste einer siebten Ausführungsform. Die elektrische Zahnbürste der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Temperatursensor 18 zum Erfassen einer Temperatur des Bürstenteils versehen. Der Temperatursensor 18 ist auf einer hinteren Oberfläche der Bürste installiert. Jede Art von Sensor, einschließlich eines Infrarotstrahlungssensors und eines Thermistors, kann als der Temperatursensor 18 verwendet werden.
27 und 28 sind Flußdiagramme des Putzteilschätzverfahrens (S20). Die Verfahren unterscheiden sich in der Form von den Putzteilschätzverfahren der ersten Ausführungsform (7 und 8), daß die bukkale Seite und die linguale Seite basierend auf einer Ausgabe des Temperatursensors 18 unterschieden werden.
In dem Verfahren des Oberkiefers in 27 bestimmt die CPU 120 nach dem Bestimmen der „linken bukkalen Oberkieferseite oder rechten lingualen Oberkieferseite basierend auf den Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 (S708), ob ein Ausgabewert des Temperatursensors 18 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs ist (S2709). Wenn die Bürste auf der bukkalen Seite ist, kommt der Temperatursensor 18 in Kontakt mit der Rückseite einer Wange oder kommt ihr nahe. Folglich kann der Ausgabewert nahe einer Körpertemperatur erhalten werden. Wenn indessen die Bürste auf der lingualen Seite ist, kommt der Temperatursensor 18 in Kontakt mit der Außenluft. Folglich kann der Ausgabewert erhalten werden, der niedriger als die Körpertemperatur ist. Daher bestimmt die CPU 120 zum Beispiel den Teil auf der „rechten bukkalen Oberkieferseite” in einem Fall, in dem der Ausgabewert des Temperatursensors 18 innerhalb eines Bereichs von 36 bis 38 Grad ist (S710), und bestimmt den Teil auf der „linken lingualen Oberkieferseite” in anderen Fällen (S711). Ähnlich können die „linke bukkale Oberkieferseite” und die „rechte linguale Oberkieferseite” basierend auf dem Ausgabewert des Temperatursensors 18 unterschieden werden (S2713). Ähnlich können in dem Verfahren des Unterkiefers „die linke linguale Unterkieferseite” und die „rechte bukkale Unterkieferseite” unterschieden werden (S2809) und die „rechte linguale Unterkieferseite” und die „linke bukkale Unterkieferseite” können basierend auf dem Ausgabewert des Temperatursensors 18 unterschieden werden (S2813).
(Achte Ausführungsform)
31 zeigt einen Bürstenteil einer elektrischen Zahnbürste einer achten Ausführungsform. In der siebten Ausführungsform werden die Temperaturinformationen von dem Temperatursensor 18 verwendet, um den Putzteil zu identifizieren (Unterscheiden der bukkalen Seite und der lingualen Seite). Jedoch werden in dieser siebten Ausführungsform Bildinformationen verwendet.
Wie in 31 gezeigt, ist eine Kamera in einem vorderen Ende eines Bürstenkopfs in der y-Richtung bereitgestellt. Jede Kamera, einschließlich einer Kamera für sichtbares Licht und einer Infrarotkamera, kann als die Kamera 19 verwendet werden, solange die Kamera fähig ist, die Bildinformationen in der Mundhöhle zu erhalten. Die Infrarotkamera dient zur Überwachung abgestrahlter Wärme (auch als ein Registrierthermometer bezeichnet). Da eine Möglichkeit besteht, daß es während des Putzens dunkel in der Mundhöhle ist, gilt eine Infrarotkamera als bevorzugt gegenüber der Kamera für sichtbares Licht. In der vorliegenden Ausführungsform ist es, wie nachstehend beschrieben, ausreichend, ein Profil des Zäpfchens zu sehen. Folglich ist ein Auflösungsvermögen der Kamera nicht notwendigerweise sehr hoch.
Ebenso wie in der siebten Ausführungsform bestimmt die CPU 120 den Teil auf der „linken bukkalen Oberkieferseite oder der rechten lingualen Oberkieferseite” basierend auf den Ausgaben von dem Beschleunigungssensor 15 (siehe S708 von 27). Als nächstes erfaßt die CPU 120 ein Bild von der Kamera 19 und erfaßt das Zäpfchen aus dem Bild. Eine bekannte Bildanalysetechnik kann verwendet werden, um das Zäpfchen zu erfassen. Zum Beispiel nimmt man an, daß das Profil des Zäpfchens durch Kantenextraktion oder eine Hough-Transformation erfaßt wird oder das Zäpfchen durch Mustererkennung erfaßt wird. Wenn die Bürste auf der lingualen Seite ist, ist das vordere Ende des Bürstenkopfs in Richtung eines Halses gerichtet. Folglich besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das Zäpfchen in dem Bild zu finden ist. Wenn indessen die Bürste auf der bukkalen Seite ist, findet sich das Zäpfchen nicht in dem Bild. Daher bestimmt die CPU 120 den Teil auf der „rechten lingualen Oberkieferseite”, in einem Fall, in dem das Zäpfchen erfaßt werden kann, und bestimmt den Teil auf der „linken bukkalen Oberkieferseite” in einem Fall, in dem das Zäpfchen nicht erfaßt werden kann. Ebenso können die „linke bukkale Oberkieferseite” und die „rechte linguale Oberkieferseite”, die „linke linguale Unterkieferseite” und die „rechte bukkale Unterkieferseite”, und die „rechte linguale Unterkieferseite” und die „linke bukkale Unterkieferseite” unterschieden werden.
Ferner können auch die linken und rechten okklusalen Oberflächen als der Putzteil unterschieden werden. Der Teil kann zum Beispiel basierend auf der Beschleunigungskomponente Ax in der x-Richtung als die okklusale Oberfläche oder nicht bestimmt werden. Dies liegt daran, daß die Bürstenoberfläche im Wesentlichen horizontal ist, wenn die okklusale Oberfläche geputzt wird, und die Ausgabe von Ax fast null ist. Der Teil kann auch basierend auf der Beschleunigungskomponente Az in der z Richtung oder dem Gierwinkel γ als die okklusale Oberfläche oder nicht bestimmt werden. Der Teil kann durch die Aufwärts- und Abwärtsausrichtung des Zäpfchens auf dem Oberkiefer oder dem Unterkiefer bestimmt werden und durch eine Position des Zäpfchens in der Horizontalrichtung in dem Bild auf der linken Seite oder der rechten Seite bestimmt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Putzteil in der vorliegenden Ausführungsform feiner als in der ersten Ausführungsform bestimmt werden. Zum Beispiel können die oberen und unteren Zahnreihen in 16 Teile, einschließlich die „vordere bukkale Oberkieferseite”, die „vordere linguale Oberkieferseite”, die „linke bukkale Oberkieferseite”, die „linke linguale Oberkieferseite”, die „linke okklusale Oberkieferoberfläche, die „rechte bukkale Oberkieferseite”, die „rechte linguale Oberkieferseite”, die „rechte okklusale Oberkieferoberfläche”, die „vordere bukkale Unterkieferseite”, die „vordere linguale Unterkieferseite”, die „linke bukkale Unterkieferseite”, die „linke linguale Unterkieferseite”, die „linke okklusale Unterkieferoberfläche, die „rechte bukkale Unterkieferseite”, die „rechte linguale Unterkieferseite”, die „rechte okklusale Unterkieferoberfläche”, unterteilt werden.
Wenngleich in der vorliegenden Ausführungsform die Bildinformation nur zum Unterscheiden der bukkalen Seite und der lingualen Seite verwendet wird, werden alle Putzteile bevorzugt durch die Bildinformationen identifiziert. Jedoch ist der Mundhohlraum schmal, und eine gesamte Positionsbeziehung wird nicht leicht verstanden. Folglich können alle die Putzteile durch die Bildinformationen mit der Stellungsinformation durch den Beschleunigungssensor (den Beschleunigungssensor und das Gyroskop) besser identifiziert werden als nur durch die Bildinformationen. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform das Zäpfchen erfaßt werden soll, können andere Teile in der Mundhöhle (wie etwa eine Zunge, ein Hals, ein Zahn und ein Zahnfleisch) erkannt werden, um die Position und die Stellung der Bürste zu erfassen. Wenn zum Beispiel die Zunge oder der Hals in dem Bild zu finden sind, kann die Bürste als auf der lingualen Seite bestimmt werden.
(Neunte Ausführungsform)
Ein Aufbau, in dem die Haltung erfaßt wird und der Putzteil durch einen einachsigen Sensor identifiziert wird, wird in einer neunten Ausführungsform verwendet.
Eine Ansicht auf die Oberseite von 32 zeigt einen Zustand, in dem die Zahnoberfläche auf der bukkalen Seite oder der lingualen Seite geputzt wird. Zu dieser Zeit ist der Bürstenwinkel (der Gierwinkel γ) etwa 90°, die Erdbeschleunigungskomponente in der x-Richtung ist etwa 1 g oder –1 g (Positive und Negative des Werts entsprechen den linken und rechten Seiten der Zahnreihe), und die Erdbeschleunigung in der z-Richtung ist im wesentlichen null. Indessen zeigt eine Ansicht auf der unteren Seite von 32 einen Zustand, in dem die okklusale Oberfläche geputzt wird. Zu dieser Zeit ist der Bürstenwinkel (der Gierwinkel γ) im wesentlichen null, die Erdbeschleunigungskomponente in der x-Richtung ist im wesentlichen null, und die Erdbeschleunigungskomponente in der z-Richtung ist etwa 1 g oder –1 g (Positive und Negative des Werts entsprechen den linken und rechten Seiten der Zahnreihe).
Durch Nutzen einer derartigen Charakteristik können die „Zahnoberfläche auf der bukkalen Seite oder lingualen Seite” und die „okklusale Oberfläche” nur durch den x-Achsen-Beschleunigungssensor oder den z-Achsen-Beschleunigungssensor unterschieden werden, und ferner können die linke Seite und die rechte Seite und die Oberseite und die Unterseite unterschieden werden.
(Zehnte Ausführungsform)
Wie vorstehend beschrieben, werden die rechte bukkale Oberkieferseite und die linke linguale Oberkieferseite nicht leicht nur durch die Ausgabesignale des Beschleunigungssensors unterschieden. Dies liegt daran, daß in den Ausgabesignalen des Beschleunigungssensors zwischen der rechten bukkalen Oberkieferseite und der linken lingualen Oberkieferseite kein erheblicher Unterschied erzeugt wird. Ebenso werden die linke bukkale Oberkieferseite und die rechte linguale Oberkieferseite, die rechte bukkale Unterkieferseite und die linke linguale Unterkieferseite, und die linke bukkale Unterkieferseite und die rechte linguale Unterkieferseite nicht leicht unterschieden.
Folglich sind in einer zehnten Ausführungsform mehrere optische Sensoren in dem Bürstenkopf bereitgestellt, und die Putzteile werden basierend auf Ausgabesignalen der optischen Sensoren und der Ausgabesignale des Beschleunigungssensors identifiziert. Fotodiodensensoren, Fototransistoren und ähnliche können als die optischen Sensoren verwendet werden.
33(A) bis (C) zeigen einen Aufbau einer elektrischen Zahnbürste der zehnten Ausführungsform. 33(A) zeigt einen Zustand, bevor die Bürstenkomponente 21 an dem Stielabschnitt 20 des Hauptkörpers 1 der Bürste angebracht wird, und 33(B) zeigt einen Zustand, nachdem die Bürstenkomponente 21 an dem Stielabschnitt 20 angebracht ist. In 33(C) ist die Ansicht von 33(B) in der Richtung des Pfeils D3 zu sehen (die Rückseite der Bürste).
Wie in 33(A) gezeigt, sind vier optische Sensoren 41, 42, 43, 44 auf einer Oberfläche des Stielabschnitts 20 bereitgestellt. Die optischen Sensoren 41 bis 44, sind jeweils durch Drähte 40 mit einem Schaltungssubstrat im Inneren des Hauptkörpers 1 verbunden, und die Stromversorgung und Signalübertragung werden über die Drähte 40 durchgeführt. Indessen besteht die Bürstenkomponente 21 aus einem äußerst lichtdurchlässigen Material. In einem Zustand, in dem die Bürstenkomponente 21, wie in 33(B) an dem Stielabschnitt 20 angebracht ist, können die optischen Sensoren 41 bis 44 Licht durch die Bürstenkomponente 21 erfassen. Es ist nicht notwendigerweise die gesamte Bürstenkomponente 21 aus dem äußerst lichtdurchlässigen Material gefertigt, sondern nur ein Teil der optischen Sensoren kann aus dem äußerst lichtdurchlässigen Material bestehen oder Löcher können in dem Teil der optischen Sensoren bereitgestellt sein. Durch Verwenden des Aufbaus, in dem, wie vorstehend beschrieben, die optischen Sensoren auf der Seite des Hauptkörpers 1 der Zahnbürste bereitgestellt sind, kann eine Stromversorgungsstruktur der optischen Sensoren vereinfacht werden. Da die optischen Sensoren nicht notwendigerweise in der Bürstenkomponente bereitgestellt sind, können die Kosten der Bürstenkomponente, die als Verbrauchsgegenstand dienen, gesenkt werden. Obwohl es einen Nachteil in Form der Kosten gibt, können die optischen Sensoren in der Bürstenkomponente bereitgestellt werden. Als eine Stromversorgungsstruktur in diesem Fall können zum Beispiel (1) jeweils Spulen in der Bürstenkomponente 21 und dem Stielabschnitt 20 bereitgestellt werden, um den Strom durch die elektromagnetische Induktion zu liefern, oder (2) Elektroden und Verbinder können jeweils in der Bürstenkomponente 21 und dem Stielabschnitt 20 bereitgestellt werden, so daß beide elektrisch verbunden sind, wenn die Bürstenkomponente 21 an dem Stielabschnitt 20 angebracht ist.
Wie in 33(B) und (C) gezeigt, ist der optische Sensor 41 in dem Vorderende des Bürstenkopfs angeordnet, um Licht in der Richtung des Pfeils D1 zu erfassen. Der optische Sensor 42 ist auf einer Seitenoberfläche des Bürstenkopfs angeordnet, um Licht in der Richtung des Pfeils D2 zu erfassen. Der optische Sensor 43 ist auf einer hinteren Oberfläche des Bürstenkopfs angeordnet, um Licht in der Richtung des Pfeils D3 zu erfassen, und der optische Sensor 44 ist auf einer vorderen Oberfläche des Bürstenkopfs angeordnet, um Licht in der Richtung des Pfeils D4 zu erfassen. 34 zeigt eine Beziehung zwischen dem Putzteil und den Ausgaben der optischen Sensoren. In diesem Beispiel wird die Signalstärke (Helligkeit) der Ausgaben der Sensoren durch fünf Stufen ausgewertet. Wenn zum Beispiel gerade der Teil auf der linken bukkalen Oberkieferseite geputzt wird, haftet der optische Sensor 43 dicht an der Wange, was zu einem „sehr dunklen” Zustand führt. Jedoch ist der optische Sensor 44 in Richtung der Mundhöhle gerichtet, was zu einem „relativ hellen” Zustand führt. Indessen ist der optische Sensor 43 in einem Fall, in dem die rechte linguale Oberkieferseite, die durch die Ausgaben des Beschleunigungssensors nicht leicht von der linken bukkalen Oberkieferseite unterschieden wird, in Richtung der Mundhöhle gerichtet, was zu dem „relativ hellen” Zustand führt, und der optische Sensor 44 ist in Richtung des Zahnfleischs gerichtet, was zu eine „etwas dunklen” Zustand führt. Eine erhebliche Differenz wird entsprechend dem Putzteil, wie vorstehend beschrieben, zwischen den Ausgaben der optischen Sensoren erzeugt. Folglich kann durch Unterscheiden mittels der Ausgaben mehrerer optischer Sensoren. der Bereich, zu dem der Putzteil gehört, eingegrenzt werden. Zu dieser Zeit unterscheidet sich der Putzteil, der durch die Ausgaben der optischen Sensoren unterscheidbar ist, von dem Putzteil, der durch den Beschleunigungssensor unterscheidbar ist. Folglich kann der Putzteil durch Ergänzen von Ausgabeergebnissen der beiden Sensoren miteinander präzise identifiziert werden.
35 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel des Putzteilschätzverfahrens zeigt. Ein Schwellwert, der für den Vergleich mit den Ausgaben der optischen Sensoren in den Schritten von 35 verwendet wird, wird vorläufig durch ein Experiment oder ähnliches festgelegt. Der gleiche Schwellwert kann in allen Schritten verwendet werden, oder für jeden Schritt kann ein anderer Schwellwert verwendet werden.
Nach dem Erfassen der Ausgabesignale der optischen Sensoren 41 bis 44 prüft die CPU 120 zuerst, ob die Ausgaben der optischen Sensoren höher als der Schwellwert sind oder nicht (S3500). In einem Fall, in dem die Ausgaben der optischen Sensoren höher als der Schwellwert sind (S3500; Ja), besteht eine Möglichkeit, daß der Bürstenkopf außerhalb der Mundhöhle angeordnet ist. Da in diesem Fall die Bestimmung durch die Ausgaben der optischen Sensoren nicht durchgeführt werden kann, wird der Putzteil nur durch die Ausgaben des Beschleunigungssensors bestimmt (S3502). In dem Bestimmungsverfahren von S3502 kann der gleiche Algorithmus wie in der ersten Ausführungsform (7 und 8) verwendet werden.
Als nächstes prüft die CPU 120, ob alle Ausgaben der optischen Sensoren kleiner als der Schwellwert sind oder nicht (S3501). In einem Fall, in dem alle Ausgaben der optischen Sensoren kleiner als der Schwellwert sind, besteht eine Möglichkeit, daß eine Umgebung sehr dunkel ist. In diesem Fall wird die Bestimmung nicht leicht mittels der Ausgaben der optischen Sensoren durchgeführt. Folglich wird der Putzteil erneut nur durch die Ausgaben des Beschleunigungssensors bestimmt (S3502).
In einem Fall, in dem die Bestimmung durch die Ausgaben der optischen Sensoren durchgeführt werden kann (S3501; Nein), prüft die CPU 12 zuerst, ob die Ausgabe des optischen Sensors 41 größer als der Schwellwert ist oder nicht (S3503). In einem Fall, in dem die Ausgabe des optischen Sensors 41 höher ist (S3503; Ja), wird der Teil als der „Vorderzahn” bestimmt (S3504), und andernfalls (S3503; Nein) wird der Teil als ein „Nicht-Vorderzahn” bestimmt (S3505). In einem Fall des „Nicht-Vorderzahns” bestimmt die CPU 12, basierend auf der Ausgabe Az des Beschleunigungssensors in der z-Richtung, ob der Teil auf dem „Oberkiefer” (S3506) oder dem „Unterkiefer” ist (S3507). Als nächstes bestimmt die CPU 12 in einem Fall des „Oberkiefers” basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung, ob der Teil auf der „okklusalen Oberfläche” (S3508), der „linken bukkalen Seite oder rechten lingualen Seite” (S3509) oder der „linken lingualen Seite oder rechten bukkalen Seite” (S3510) ist. Ähnlich bestimmt die CPU 120 im Fall des „Unterkiefers” basierend auf der Ausgabe Ax des Beschleunigungssensors in der x-Richtung, ob der Teil auf der „okklusalen Oberfläche” (S3511), der „linken bukkalen Seite oder rechten lingualen Seite” (S3512) oder der „linken lingualen Seite oder rechten bukkalen Seite” (S3513) ist.
Als nächstes vergleicht die CPU 120 die Ausgabe des optischen Sensors 42, 43 oder 44 und den Schwellwert, um zu bestimmen, ob er Teil auf der „linken Seite” (S3514) oder der „rechten Seite” (S3515) ist. Dadurch können die linke bukkale Seite und die rechte linguale Seite, und die rechte bukkale Seite und die linke linguale Seite unterschieden werden, wenngleich diese durch die Ausgaben des Beschleunigungssensors nicht leicht unterschieden werden. Die Verfahren nach der Putzteilschätzung (wie etwa die Putzzeitmessung, die Bürstenwinkelschätzung und die Bürstendruckerfassung) sind die gleichen wie in den vorstehenden Ausführungsformen.
Mit dem Aufbau der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann der Putzteil durch Kombinieren der Ausgaben von zwei Arten von Sensoren genau im Detail geschätzt werden. Folglich kann der Erfüllungsgrad des Putzens für jeden Teil richtig ausgewertet werden. Daher kann dem Benutzer eine äußerst nützliche und zuverlässige Anleitung bereitgestellt werden.
(Andere)
Die vorstehenden Aufbauten der Ausführungsformen zeigen nur spezifische Beispiele für die vorliegende Erfindung. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres technologischen Bereichs vielfältig modifiziert werden. Zum Beispiel werden die Aufbauten der vorstehenden Ausführungsformen vorzugsweise miteinander kombiniert. In den vorstehenden Ausführungsformen ist die elektrische Schwingzahnbürste mit dem exzentrischen Gewicht beispielhaft dargestellt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf elektrische Zahnbürsten eines anderen Bewegungstyps angewendet werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf elektrische Zahnbürsten angewendet werden, die eine drehende Hin- und Herbewegung, eine lineare Hin- und Herbewegung oder eine Bürstenborstendrehbewegung verwenden oder diese in Kombination geschaltet haben. In diesem Fall kann durch Umschalten einer Bewegungsfrequenz entsprechend dem Putzteil oder Umschalten zwischen der drehenden Hin- und Herbewegung und der linearen Hin- und Herbewegung die Betriebsart umgeschaltet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch bevorzugt auf eine elektrische Zahnbürste mit einem Ultraschallschwingelement in einem Bürstenabschnitt zum Putzen durch die Schwingung einer Bürste und einer Ultraschallwelle angewendet werden.
Um die Präzision der Stellungserfassung der Bürste und die Schätzgenauigkeit des Putzteils und des Bürstenwinkels weiter zu verbessern, werden der Bewegungsbetrag und eine relative Stellung der Bürste relativ zu einer Referenzposition bevorzugt aus den Ausgaben des Beschleunigungssensors und des Gyroskops berechnet. Eine Stellung zu dem Zeitpunkt, wenn die Stromversorgung EIN-geschaltet wird, kann als die Referenzposition festgelegt werden, oder ein Mechanismus, in dem der Benutzer die Referenzposition eingibt (eine Position, wo das Putzen begonnen wird) (zum Beispiel drückt der Benutzer den Schalter in einem Zustand, in dem der Hauptkörper der Zahnbürste horizontal ist und die Bürste auf den Teil der vorderen bukkalen Oberkieferseite aufgebracht ist) kann bereitgestellt werden. Der Bewegungsbetrag (die Bewegungsstrecke) kann berechnet werden, indem die jeweiligen dynamischen Beschleunigungskomponenten in der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung, die aus den Ausgaben des Beschleunigungssensors erhalten werden, doppelt integriert werden. Jedoch wird das Koordinatensystem x, y, z der Zahnbürste zur Zeit der Berechnung des Bewegungsbetrags in das Koordinatensystem X, Y, Z mit der Richtung der Erdbeschleunigung als der Z-Achse umgewandelt (die vorstehende Referenzposition kann der Ursprung sein). Zum Beispiel kann durch Berechnen uns Summieren der jeweiligen Bewegungsstrecken von X, Y, Z für einen Takt eine relative Position zu der Referenzposition (eine Anfangsposition) bestimmt werden. Wenn die relative Position zu der Referenzposition bestimmt wird, kann der Putzteil genauer detaillierter als in den vorstehenden Ausführungsformen identifiziert werden. Ferner wird die Position der Bürste vorzugsweise berechnet, indem Ausrichtungsinformationen verwendet werden, die von einem Magnetsensor oder ähnlichem erhalten werden. Das Bandpaßfilter, wie etwa ein Hochpaßfilter, kann zum Extrahieren der dynamischen Beschleunigungskomponenten aus den Ausgaben des Beschleunigungssensors verwendet werden. Um zu dieser Zeit das Rauschen aufgrund der Schwingung der Bürste zu eliminieren, wird die Frequenzkomponente von etwa 100 bis 300 Hz, die der Antriebsfrequenz der Bürste entspricht, bevorzugt ausgeschnitten. Der Bewegungsbetrag und die Bewegungsrichtung werden vorzugsweise durch Kombination mit dem Gyroskop genauer berechnet. Ferner wird in Bezug auf die Vorderzähne die Haltung der Bürste entsprechend linken und rechten Händen, welche den Hauptkörper der Zahnbürste halten, um 180° geändert. Folglich registriert der Benutzer eine dominante Hand (eine Hand, welche die Zahnbürste hält), und der Bestimmungsalgorithmus des Putzteils kann geändert werden, oder die Betriebsart (die Motordrehrichtung, die Bewegung der Bürste) kann entsprechend der registrierten dominanten Hand geändert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen werden die drei Punkte der Putzzeit, des Bürstenwinkels und des Bürstendrucks ausgewertet. Jedoch kann nur einer von diesen ausgewertet werden. Ferner werden bevorzugt andere Auswertungspunkte hinzugefügt.
Eine ungleichmäßige Form zum Führen (oder Regulieren) einer Griffposition kann in dem Hauptkörper der Zahnbürste bereitgestellt sein. Wenn zum Beispiel in einem vorderen Endteil des Hauptkörpers der Zahnbürste (eine Position, mit der Fingerspitze oder dem Gelenk eines Daumens oder eines Zeigefingers in Kontakt kommen, wenn der Benutzer den Hauptkörper der Zahnbürste greift) ein Vorsprung oder eine Aussparung bereitgestellt ist, hält der Benutzer die Zahnbürste bewußt oder unbewußt so, daß die Finger zu dem Vorsprung oder der Aussparung passen. Durch Ausnutzung von diesem kann der Benutzer zu einem vorgegebenen Greifzustand hingeführt werden. Typischwerweise können in dem Fall, in dem die Ausrichtung der Bürste (die negative Richtung der z-Achse) in Bezug auf den Winkel um die y-Achse von 3 0° ist, zwei Vorsprünge (oder Aussparungen) an Positionen von etwa ±45° bereitgestellt sein, und zwei Aussparungen (oder Vorsprünge) können an Positionen von etwa ±135° bereitgestellt sein. Wenn die Zahnbürste so gegriffen wird, daß die Finger zu der Unebenheit passen, wird der Bürstenwinkel leicht bei 45° gehalten.
In den vorstehenden Ausführungsformen führt die CPU 120 der elektrischen Zahnbürste 1 die Verfahren der Putzteilschätzung, der Putzzeitmessung, der Bürstenwinkelschätzung, der Bürstendruckerfassung, der Putzergebnisauswertung und ähnliche aus. Jedoch kann ein Teil oder können alle diese Verfahren von einer externen Vorrichtung ausgeführt werden, die von dem Hauptkörper 1 der elektrischen Zahnbürste verschieden ist. Zum Beispiel werden die Ausgaben der verschiedenen Sensoren, die in dem Hauptkörper 1 der elektrischen Zahnbürste bereitgestellt sind, wie etwa des Beschleunigungssensors und des Gyroskops, nacheinander an die externe Vorrichtung weitergeleitet, und die Verfahren, wie etwa die Putzteilschätzung, werden von einer CPU der externen Vorrichtung ausgeführt. Durch Verwenden eines Betriebsmittels der externen Vorrichtung mit einer großen CPU-Leistung für ein kompliziertes Berechnungsverfahren und ein Verfahren, das eine großes Berechnungsvolumen umfaßt, können die Verfahren mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Indessen kann in den Hauptkörper der elektrischen Zahnbürste eine CPU mit geringer Funktion montiert werden. Folglich können die Kosten der elektrischen Zahnbürste selbst gesenkt werden, und die elektrische Zahnbürste kann verkleinert werden. Jede Vorrichtung, in die eine CPU eingebaut ist, wie etwa ein PC oder eine Videospielvorrichtung, kann neben dem Indikator und dem Ladegerät der elektrischen Zahnbürste als die externe Vorrichtung verwendet werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen werden der Temperatursensor, die Kamera und die optischen Sensoren zum Identifizieren des Putzteils (Unterscheiden der bukkalen Seite und der lingualen Seite) verwendet. Jedoch kann außerdem auch ein Abstandssensor, wie etwa ein Ultraschallsensor, verwendet werden. Zum Beispiel wird der Abstandssensor ebenso wie der Temperatursensor von 26 auf der hinteren Oberfläche der Bürste installiert. In einem Fall, in dem gerade der Teil auf der bukkalen Seite geputzt wird, kommt der Abstandssensor nahe an die oder kommt in Kontakt mit der Wange. Folglich ist ein Meßwert des Abstandssensors ein sehr kleiner Wert. Indessen ist der Abstandssensor in einem Fall, in dem gerade der Teil auf der lingualen Seite geputzt wird, in Richtung der Mundhöhle gerichtet. Folglich ist der Meßwert des Abstandssensors relativ groß. Daher können durch Vergleichen des Meßwerts des Abstandssensors und eines Schwellwerts (wie etwa 5 mm) die bukkale Seite und die linguale Seite unterschieden werden.
Zusammenfassung
Ein Dreiachsen-Beschleunigungssensor 15 ist in einem Hauptkörper 1 einer elektrischen Zahnbürste installiert. Eine CPU 120 erfaßt eine dreidimensionale Stellung des Hauptkörpers 1 der Zahnbürste aus Ausgaben des Beschleunigungssensors 15 und schätzt einen Putzteil basierend auf einer Stellung einer Bürste. Die CPU 120 mißt die Putzzeit mit einem Zeitschalter. Ein Putzergebnis für jeden Teil wird basierend auf der Putzzeit ausgegeben und ausgewertet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 6-315413 [0004]
- JP 2003-534095 [0004]
- JP 57-190506 [0004]
- JP 2005-152217 [0004]
- JP 10-508765 [0004]
- JP 2000-116554 [0004]

Claims

Elektrische Zahnbürste, die aufweist: eine Bürste; eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Bürste; eine Stellungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Stellung der Bürste basierend auf einer Ausgabe eines Beschleunigungssensors; eine Teileschätzeinrichtung zum Schätzen eines Putzteils, der gerade geputzt wird, aus mehreren Teilen, die durch Teilen einer Oberfläche einer Zahnreihe definiert werden, basierend auf der erfaßten Stellung; eine Zeitmeßeinrichtung zum Messen der Putzzeit für jeden Teil; und eine Auswertungsausgabeeinrichtung zum Auswerten und Ausgeben eines Putzergebnisses für jeden Teil basierend auf der gemessenen Putzzeit.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Bürstenwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Bürstenwinkels, der als ein Winkel der Bürste relativ zu einer Zahnachse dient, basierend auf der erfaßten Stellung, wobei die Auswertungsausgabeeinrichtung ferner das Putzergebnis für jeden Teil basierend auf dem geschätzten Bürstenwinkel auswertet und ausgibt.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1 oder 2, die ferner aufweist: eine Brüstendruckerfassungseinrichtung zum Erfassen des Bürstendrucks, wobei die Auswertungsausgabeeinrichtung ferner das Putzergebnis für jeden Teil basierend auf dem erfaßten Bürstendruck auswertet und ausgibt.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 2, die ferner aufweist: Bürstenwinkelführungseinrichtungen zum Vergleichen des geschätzten Bürstenwinkels und eines vorgegebenen Optimalwerts des Bürstenwinkels und Ausgeben einer Anleitung, um den Benutzer zu informieren, ob der Bürstenwinkel richtig ist oder nicht.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 4, wobei die Bürstenwinkelführungseinrichtung mitteilt, daß der Bürstenwinkel der Optimalwert ist, oder daß der Bürstenwinkel nicht der Optimalwert ist.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 5, wobei die Bürstenwinkelführungseinrichtung eine Benachrichtigungsstufe schrittweise entsprechend einem Maß einer Differenz zwischen dem Bürstenwinkel und dem Optimalwert ändert.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Putzteilführungseinrichtung zum Bestimmen eines Teils und Führen zu diesem, der als nächstes geputzt werden soll, aus Teilen, die noch nicht ausreichend geputzt sind, basierend auf dem Putzergebnis für jeden Teil.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 7, wobei die Putzteilführungseinrichtung zu einer Änderung des Putzteils anleitet, wenn ein aktueller Putzteil sich von dem Teil, der geputzt werden soll, unterscheidet.
Elektrische Zahnbürste, die aufweist: eine Bürste; eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Bürste; eine Stellungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Stellung der Bürste; eine Teileschätzeinrichtung zum Schätzen eines Putzteils, der gerade geputzt wird, aus mehreren Teilen, die definiert werden, indem eine Oberfläche einer Zahnreihe unterteilt wird, basierend auf der erfaßten Stellung; eine Bürstenwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Bürstenwinkels, der als ein Winkel der Bürste relativ zu einer Zahnachse dient, basierend auf der erfaßten Stellung; und eine Bürstenwinkelführungseinrichtung zum Vergleichen des geschätzten Bürstenwinkels und eines Optimalwerts des Bürstenwinkels in dem Putzteil und Ausgeben einer Anleitung zum Informieren eines Benutzers, ob der Bürstenwinkel richtig ist oder nicht.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 9, wobei die Bürstenwinkelführungseinrichtung mitteilt, daß der Bürstenwinkel der Optimalwert ist oder daß der Bürstenwinkel nicht der Optimalwert ist.
Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 10, wobei die Bürstenwinkelführungseinrichtung die Benachrichtigungsstufe entsprechend einem Maß einer Differenz zwischen dem Bürstenwinkel und dem Optimalwert schrittweise ändert.