JP2008525094A - シアーシックニング流体を用いるパワー歯ブラシ - Google Patents

Abstract

パワー歯ブラシとそのパワー歯ブラシにおける可撓性の膜のようなワークピース要素部分の作用に依存する変動する粘度の特性を有する口腔流体との組み合わせ。そのパワー歯ブラシは、二つの動作条件を有する。一の条件において、その膜は、その流体が液状で、かつ、隣接間隙領域を含め、その流体が歯の方に或いは歯の周りを容易に流れることができるような速度で、歯に近づくように、或いは、歯から離れるように動く。第二の条件において、その膜は、その流体の粘度が有意に増大することに対応し、少なくとも、歯からバイオフィルムを除去するために必要なものと同じせん断速度を有する、有意に高い速度で動かされる。

Description

この発明は、一般に、パワー歯ブラシに関し、より詳細には、パワー歯ブラシとそのパワー歯ブラシと共に用いられ、そのパワー歯ブラシの動作に応じて粘度を変える流体との組み合わせに関する。

一般的に、歯垢の除去を含め、歯を洗浄するためのパワー歯ブラシは、よく知られている。典型的には、パワー歯ブラシは、剛毛取り付け板に取り付けられ、言い換えれば、歯の表面をこするために駆動機構によって動かされる一連の剛毛を利用する。多様な既知の剛毛配置は、歯の露出面に対し様々なスクラブ（こすり）効果をもたらし、歯の隣接間隙にまで、或いは、歯肉線のすぐ下にまで、ある程度到達する。

しかしながら、実際の洗浄のために剛毛のスクラブ（こすり）作用を用いるそのような歯ブラシは、典型的には、歯の多様な形及び間隔の違いに合わせ、かつ、効果的に歯を洗浄するために、ユーザによって及ぼされる歯に対する若干の圧力を必要とする。しかしながら、そのような圧力は、しばしば、口内の軟組織及び硬組織の双方に対する損傷を含む摩耗効果をもたらすこととなる。これは、当然ながら、好ましくないことである。

スクラブ効果に加え、いくつかのパワー歯ブラシは、特に、剛毛の速度が比較的速いときに、口内で流体の動きを生み出すように動作し、言い換えれば、歯の上に存在する如何なるバイオフィルムの歯垢に対しても洗浄効果をもたらす。単なるスクラブ作用の代わりに、それらの歯ブラシは、せん断作用をもたらし、歯間の隣接間隙や歯肉線の下のような、スクラブ効果が到達できないところにあるバイオフィルムを含むバイオフィルムの表面部分を除去する。口腔流体の中で動作する可聴（音響）周波数歯ブラシによって生じるこの洗浄効果は、時間がかかり、しばしば最適な洗浄効果を生み出さない。しかしながら、この音響タイプの洗浄作用の使用は、それでもなお価値がある。たとえあったとしても、非常に小さな摩耗効果しかなく、剛毛よりも深く歯の隙間に達することができるからである。

従って、摩耗をほとんど生じさせないが、歯の表面から効果的にバイオフィルムを洗浄する作用を持つ歯ブラシを得ることが望ましい。

従って、本発明は、パワー歯ブラシワークピース要素の動作速度の増大に基づいて変動する粘度の特性を有する口腔流体と、ワークピース要素のための駆動アセンブリを有するパワー歯ブラシとを有し、その駆動アセンブリ及びその口腔流体が二つの動作条件を有し、一方の条件において、その駆動アセンブリは、その口腔流体が液状状態で歯の方に或いは歯の周りに容易に流れることができるよう動作し、かつ、他方の条件において、その駆動アセンブリ及びそのワークピースは、その流体の粘度が有意に増大するところの十分に高い速度で動作し、口腔流体／パワー歯ブラシの組み合わせの動作において、少なくとも、概ね、バイオフィルムが歯から除去されるところの閾値と同じくらいに大きなせん断速度をもたらす、歯からバイオフィルムを取り除くためのパワー歯ブラシ／口腔流体の組み合わせを有する。

図１は、本発明の組み合わせであるパワー歯ブラシ部分を全体的に１０で示す。そのパワー歯ブラシは、ハンドル部分１２、ステム部分１４及びヘッド部分１６を含む。ステム１４とヘッド１６との組み合わせは、ブラシヘッドアセンブリと称する。ハンドル１２には、従来型の充電式バッテリ１８及び充電コイル１９が位置付けられ、バッテリ１８を定期的に充電するようにする。また、ハンドル１２には、バッテリと一緒になって音響駆動システム２４を制御し、かつ、電力を供給する制御回路２０がある。音響駆動システム２４は、各種の実施例が存在し得、音波作用を生み出すオーディオスピーカシステムに類似するものを含む。他の可能性としては、ピストン駆動システム、又は、コイル、駆動部材及び振動面の組み合わせを含む。しかし、当然のことながら、本発明は、特定の音響駆動システムに限定されるものではない。

駆動システム２４は、音響部材ワークピース２８による作用をもたらす。音響伝送線２９は、そのシステムを音響部材２８に接続する。音響部材２８は、ゴム又は他の類似する材料のような可撓性の材料でできた膜又はダイアフラムであってもよい。また、それは、へら、又は、歯にこすれて接触することがない剛毛配置であってもよい。

その音響部材は、要するに、よりなじみのある従来型の歯ブラシの剛毛を置き換える。作動中、一般的に、それは、図２Ａの矢印で示されるように、歯に向かって近づき、或いは、歯から離れるように遠ざかる。また、それは、歯に対して接線方向に動いてもよい。音響部材の動作の周波数は、典型的には２０〜５００Ｈｚの範囲であり、好適には、５０〜３００Ｈｚである。その部材は、好適には膜要素であり、多様な材料で作られてもよく、多様な形を有していてもよい。しかしながら、それは、ブラシヘッドの寸法全体に亘る流体に作用することができる表面又は表面群を有していなければならない。しかしながら、本明細書で説明される形及び特定の材料は、本発明を限定するものではない。他の可能性としては、リブ付きプランジャ、回転ディスク及びピストンがある。

音響伝送線２９は、音響駆動装置２４を駆動部材（例えば、膜２８）と接続し、歯ブラシのステム部分１４を通って伸びる。伝送線２９は、多様な形を採り得る。それは、流体で満たされたチューブ、空気で満たされたチューブ、又は、駆動システム２４から音響部材２８にエネルギーを伝えるアクチュエータアームであってもよい。伝送線における流体は、調整済みのオイル又は天然のオイルであってもよく、或いは、それは、水性流体であってもよい。細菌増殖を防止するために添加剤が使用されてもよい。

作動中、伝送線２９は、歯ブラシのヘッド部分１６、具体的には、好適な実施例における膜のような音響部材２８又は同様の部材に、駆動アセンブリ２４によって生み出される音響エネルギーを伝える。作動中、音響部材２８は、伝送線２９を通って伝えられる音響駆動エネルギーによって出たり入ったり駆動される。部材２８は、典型的には、歯に向かって動き、かつ、歯から離れるように動くが、他の方向に動いてもよい。示された実施例において、音響部材２８は、一般的には矩形であり、概ね、３ｍｍ×１０ｍｍであるが、異なる形が用いられてもよい。部材２８は、凹形状とより真っ直ぐな形状或いは凸形状との間で動く。

作動中、その部材の前向き部分３２は、使用される特定の駆動システムに応じて、０．５ｍｍから５ｍｍの間で動く。図１の膜構造はまた、その膜の周辺に伸びる孤立したリブ３４を含む。リブ３４は、歯の表面に接触し、流体境界として作用し、膜の働きが膜と歯との間の流体に有意な圧力を及ぼすことができるようにする。

膜２８が動いていないか或いは極めてゆっくりと動いている場合、本組み合わせシステムの一部として歯ブラシと共に使用される口腔流体は、液状であり、歯と歯肉線の下との間或いはその周りを容易に流れる。アクチュエータ（膜）が高い速度（毎秒０．５〜２５メートルの速度）まで増大した場合、その流体の粘度は、以下でより詳しく説明するように、その流体が歯における歯垢の粘度と同じくらいの粘度を持つ程度まで急激に増大し、その流体が、歯の上に存在するバイオフィルム（歯垢）に対して非常に効果的なせん断効果をもたらすことができるようにする。

部材を作動させる或いは方向付けるための高速動作によって増大する粘度のこの特性を見せる流体は、シアーシックニング（せん断粘稠化）流体と呼ばれる。それらの間には、特定の既存の練り歯磨きと水、ジャガイモでんぷんと選ばれた粉ばかりでなく、コーンスターチと水を含む、でんぷんの多様な組み合わせがある。でんぷん対水が１：１から１：３の比率であることが、シアーシックニング流体として有効であった。他のシアーシックニング流体も使用され得る。シアーシックニングは、口の中の条件に相応しい流体容量である、０．５ｍｌ以下で発生することが示された。その流体の粘度は、可撓性の膜のような作動部材の高速動作によって生み出される力によって急激に増大する。上述の動きの範囲を持つ２６０Ｈｚの周波数は、良好な結果を生むことが示された。

アクチュエータ（膜）が止まっているか或いは極めてゆっくりとした動作（第一運転条件）の場合、そのような流体の粘度は、１００パスカル秒未満であるが、シアーシックニング動作の場合、その粘度は、数桁も増大され、３０００パスカル以上までになるせん断速度をもたらす。バイオフィルムは、除去のために１００パスカルから１０００パスカルまでの間のせん断速度を必要とする。その流体のせん断速度は、それがその高粘性状態にある場合に、バイオフィルムを除去するのに十分大きくなければならない。

図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、“低速（スロー）”又は停止アクチュエータ段階、及び、“高速（ファスト）”アクチュエータ段階の間の、歯に対するシアーシックニング流体の作用を示す。低速段階において、流体４０は、歯４２−４２の周りを移動し、歯茎と歯との間の空間（図示せず。）に至るばかりでなく、歯の間の空間４４にも至る。低速度又は停止アクチュエータモードでは、流体は、極めて液状であり、上述で指摘されるように低い粘度を有し、それ故に、低いせん断を有する。

図２Ｂは、示された実施例において膜４６が２６０Ｈｚの周波数で動く、アクチュエータの高速モードを図解する。シアーシックニング流体４０の粘度は、アクチュエータがこの高い周波数で動くときに、大幅に（数桁）増大し、水や通常の練り歯磨きの粘度よりも有意に大きくなる。高速動作するアクチュエータ４６によって現時点で高い粘度となった流体４０の動きは、目標とされる空間への力の伝達をもたらし、その高粘度流体は、結果的に、歯の上に存在するバイオフィルムに非常に効果的に作用して、その歯からそれらをはぎ取る。実際上、バイオフィルム層全体がそのような作用による影響を受けるのであって、単にその小さな上位部分だけではない。効果的な洗浄の結果となる。スクラブ（こする）動作によって生じる組織への損傷はない。それは、こすることなくバイオフィルムの除去をもたらす高粘度流体の移動によるせん断作用だからである。

その流体が、低粘度モードにある場合に、隣接歯間間隙及び歯肉線の下に移動するので、高粘度モードのとき（膜が高速モードのとき）、その流体の動作は、歯の露出面のそのような洗浄に加え、それらの隣接間隙及び歯肉線空間における効果的なバイオフィルムの洗浄をもたらす。

図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、膜アクチュエータ（低速及び高速段階）の三つの異なる予定動作を示す。図３Ａにおいて、膜のたわみは、第一段階５０の間、かなりゆっくりとしたペースで歯に向かう方向に時間と共に直線的に変化し、流体は、歯の周りを流れ、かつ、隙間（隣接間隙）に入り込み、続いて、洗浄作用のため、第二段階５２の間、歯から離れる反対方向への高速動作がある。時間ｔ１は、概ね８ミリ秒であり、一方で、時間ｔ２は、概ね２ミリ秒となり得る。段階５０及び５２の動作は、その後、連続的に繰り返され、隣接間隙と歯肉線の下とを含む歯のための、流体フロー（流れ）／バイオフィルム洗浄工程を交互に出現させる。

図３Ｂは、第二の予定される低速段階−高速段階の膜作用を示し、膜作動の直線的な動きは、時間ｔ１に亘る第一段階６０の間（流体フロー）、歯に向かう方向で遅く、時間ｔ２に亘る第二段階６２の間（バイオフィルム洗浄）、歯から離れる速い動きが続き、時間ｔ３に亘る第三段階６４の間（流体フロー）、歯から離れる同じ方向での更なる動き、及び、時間ｔ４に亘る第四段階６６の間（バイオフィルム洗浄）、歯に向かう反対の方向に戻る最後の速い動きが続く。低速／高速の膜動作のこのパターンは、所望の洗浄作用を与えるために時間と共に繰り返し現れる。

図３Ｃは、時間ｔ１の間のフローのための低速段階の間における膜の振動動作７０と、時間ｔ２の間の流体フローのための高速段階の間における三角駆動動作７２とを示す。

図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃの膜の作動パターンの例は、単なる典型である。当業者は、他の作動パターンを容易に決定し、かつ、実現することができる。しかしながら、歯の周りの歯磨き剤の液状フローをもたらすパワー歯ブラシのための低速段階又はモードに、口腔流体のシアーシックニング、すなわち、粘度の十分な増大をもたらす、言い換えると、歯の上のバイオフィルムに対するせん断効果を結果として生じさせるための高速動作が続くことが重要である。シアーシックニング流体と可撓性の膜のようなアクチュエータとの組み合わせを用いる本システムの有利な点は、剛毛でこする行為によって引き起こされる不快症状又は組織の損傷のような如何なる有害な影響もなく、隣接間隙を含む、高いレベルの効果的な洗浄が迅速に実現される点にある。

本発明の好適な実施例は、説明目的で開示されたが、当然のことながら、多様な交換、変形及び代用が、添付の請求項によって規定される本発明の精神から逸脱することなく、その実施例に組み込まれてもよい。

本発明の組み合わせの一部であるパワー歯ブラシの斜視図である。 パワー歯ブラシの一部と本発明の組み合わせによってもたらされる、歯に対する流体の動きとを示す図である。 パワー歯ブラシの一部と本発明の組み合わせによってもたらされる、歯に対する流体の動きとを示す図である。 本発明の歯ブラシの膜部分の三つの異なるタイプの動きを示す図である。 本発明の歯ブラシの膜部分の三つの異なるタイプの動きを示す図である。 本発明の歯ブラシの膜部分の三つの異なるタイプの動きを示す図である。

Claims (7)

1. 歯からバイオフィルムを除去するパワー歯ブラシ／口腔流体の組み合わせであって、
   パワー歯ブラシワークピース要素の動作速度の増大に基づいて変動する粘度の特性を有する口腔流体；及び
   ワークピース要素のための駆動アセンブリを有するパワー歯ブラシを有し、
   前記駆動アセンブリ及び前記口腔流体は、二つの動作条件を有し、
   一方の条件において、前記駆動アセンブリは、前記口腔流体が液状状態で歯の方に或いは歯の周りに容易に流れることができるよう動作し；かつ
   他方の条件において、前記駆動アセンブリ及び前記ワークピースは、前記流体の粘度が有意に増大するところの十分に高い速度で動作し、当該口腔流体／パワー歯ブラシの組み合わせの動作において、少なくとも、概ね、バイオフィルムが歯から除去されるところの閾値と同じくらいに大きなせん断速度をもたらす、
   組み合わせ。
2. 前記口腔流体は、歯からバイオフィルムを除去するためのものと概ね等しいせん断速度を結果的に生じさせる粘度を有する、
   請求項１の組み合わせ。
3. 動作の第二モードにおいて、前記ワークピース要素は、１５〜５００Ｈｚの範囲内の周波数で動く、
   請求項１の組み合わせ。
4. 前記ワークピース要素は、前記ワークピース要素の表面から遠ざかるように伸び、流体境界として作用する境界要素を有する、
   請求項１の組み合わせ。
5. 前記ワークピース要素は、可撓性の膜であり、作動中、歯に向かって、或いは、歯から離れるように動く、
   請求項１の組み合わせ。
6. 前記ワークピース要素は、可撓性部材であり、作動中、歯の表面に対して接線方向に動く、
   請求項１の組み合わせ。
7. 第二条件において、前記口腔流体は、少なくとも、隣接間隙のバイオフィルムの除去のための閾値せん断速度と同じくらいの粘度を有し、前記パワー歯ブラシは、他の方法で、隣接間隙のバイオフィルムの除去に適合させられる、
   請求項１の組み合わせ。

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