JP2009273621A - 電動歯ブラシ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動歯ブラシは、ブラシ(210)を有するブラシ部材(2)と、ブラシ部材に設けられ、歯、歯と歯茎の間、若しくは歯肉に対して、光、不可視光(赤外線、紫外線など)、熱、電気刺激、超音波振動、液体、気体、又は、粉体を出力する機能を有する出力手段(50〜57)と、ブラシの姿勢を検出する姿勢検出手段(15)と、検出されたブラシの姿勢に応じて出力手段の出力を制御する制御手段(120;58)と、を備える。
【選択図】図1
Description
型ゆえ、電動歯ブラシ本体(把持部)への組み込みが容易である。
(電動歯ブラシの構成)
図1、図2、図3を参照して、電動歯ブラシの構成を説明する。図1は第1実施形態の電動歯ブラシのブロック図であり、図2は第1実施形態の電動歯ブラシの内部構成を示す断面図であり、図3は電動歯ブラシの外観を示す斜視図である。
本体1の内部には、加速度センサ15が設けられている。加速度センサ15としては多軸(たとえばx,y,zの3軸)の加速度センサを用いてもよいし、1軸の加速度センサを用いてもよい。3軸加速度センサの場合は、図3に示すように、x軸がブラシ面に対して平行になり、y軸が本体1の長手方向に一致し、z軸がブラシ面に対して垂直になるように設置するとよい。1軸加速度センサの場合は、図3のz軸方向もしくはx軸方向の加速度を検出するように設置するとよい。加速度センサ15の出力はCPU120に入力され、ブラシの三次元姿勢を検出するために利用される。
本体1は、本体1の外筐体の先端側(ブラシ側)の開口部から突き出るように設けられたステム3を有している。上記のブラシ部材2は、このステム3を覆うように装着される
。ブラシ部材2の先端には、ブラシ210が植毛されている。ブラシ部材2は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、ステム3に対して着脱自在な構成となっている。ステム3は、樹脂材からなる、先端(ブラシ側の端部)が閉じた筒状の部材であり、内部に軸受203を有している。モータ10の回転軸11に連結された偏心軸30の先端が、この軸受203に挿入される。偏心軸30は、軸受203の近傍に重り300を有しており、偏心軸30の重心はその回転中心からずれている。CPU120が動作モードに応じた駆動信号(たとえばパルス幅変調信号)をモータ10に供給し、モータ10の回転軸11を回転させると、回転軸11の回転に伴って偏心軸30も回転するが、偏心軸30は重心がずれているために回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸30の先端が軸受203の内壁に対して衝突を繰り返し、ブラシ210を高速に振動(運動)させることとなる。つまり、モータ10が、ブラシ210を振動(運動)させる駆動手段の役割を担い、偏心軸30が、モータ10の出力(回転)をブラシ210の振動に変換する運動伝達機構(運動変換機構)の役割を担う。
ブラシ部材2の先端(ブラシ210の根元部分)には、超音波振動素子50が埋設されている。超音波振動素子50は、所定周波数(たとえば数百kHz〜数MHz)の超音波振動を出力することによって、歯周ポケットなどに付着した歯垢や細菌嚢を除去・破壊する機能を提供するものである。超音波振動素子50としては、ピエゾタイプの振動素子を好ましく利用できる。なお歯ブラシの付加機能として利用される超音波振動素子の具体的構造は公知ゆえ、ここではその詳しい説明を省略する。ステム3の先端にはキャップ形状の接点端子32が設けられている。駆動回路12からステム内壁に沿って延びるリード線31が、ステム3の先端に設けられたコンタクトホールを通じて接点端子32に電気的に接続される。一方、ブラシ部材内の超音波振動素子50にはバネ状端子33が接続されている。ブラシ部材2をステム3に装着すると、バネ状端子33が接点端子32に接触し、電気的接続が図られる。これにより、超音波振動素子50への電力供給と、CPU120による音圧や発信周波数の制御が可能となる。
超音波振動素子50は、超音波振動により液体中に真空の空洞(キャビテーション)を発生させ、その空洞が破裂するときに生じる衝撃波により歯垢や細菌の除去・破壊を行うものである(これをキャビテーション効果という)。したがって、液体中では超音波振動による歯垢除去・殺菌作用は期待できるものの、気体中ではその効果はほとんど発揮できない。言い換えれば、超音波振動素子50が埋設されたブラシ部材2の先端部が口腔内の液体(唾液や洗浄液)にほとんど触れていない状況下では、超音波振動を出力してもほとんど意味がないのである。これをブラッシング部位別に考察すると、歯面(歯の側面)や歯と歯茎の間などを磨いている場合には、口腔内に溜まった液体にブラシ部材2の先端部が触れやすい。しかしながら、歯の噛み合わせ面を磨いている場合には、ブラシ部材2が口腔内の液体に触れにくく、また唾液の分泌も期待できないので、超音波振動による効果はほとんど得られない。
10の駆動を開始する(S10)。以下に述べるS20〜S50の処理は一定時間ごとに繰り返し実行され、電動歯ブラシの電源がOFFになるか、タイマによって計時されていた継続動作時間が所定時間(たとえば2分間)に達すると、図4のルーチンは終了する。
以上述べた本実施形態の制御によれば、噛み合わせ面を磨いている間は超音波振動素子50の動作を自動的に停止することができる。これにより、超音波振動素子の無駄な動作が抑制されるため、消費電力を抑えることができるとともに、振動素子自体の消耗を抑えることができる。なお消費電力の低減は、本実施形態のような電池式(コードレスタイプ)の電動歯ブラシにおいては極めて有益である。
姿勢判定の手法はこれに限らない。たとえば、x軸方向の加速度成分Axを用いてもよい。また多軸の加速度センサを用いた場合には、AxとAzの両方(たとえばAxとAzの合成ベクトルの方向)からブラシの姿勢を推定してもよい。
第2実施形態の電動歯ブラシは、出力手段(付加機能)として、光を出力する発光素子を具備している。
第3実施形態の電動歯ブラシは、出力手段(付加機能)として、熱エネルギを出力する発熱素子を具備している。
第4実施形態の電動歯ブラシは、出力手段(付加機能)として、電気刺激を出力する電極を具備している。
第5実施形態の電動歯ブラシは、出力手段(付加機能)として、液体を出力する機能を具備している。この機能は、歯肉や歯周ポケットに対して液体(薬液や洗浄液など)を吐出することで、殺菌効果や治療効果やマッサージ効果などを得るものである。
前述の実施形態では、加速度センサの出力に基づいてブラシの姿勢を検出したが、第6実施形態では、電動歯ブラシの把持部に設けられた複数の接触感知センサの出力に基づいてブラシの姿勢を検出する。もちろん本実施形態の姿勢検出処理は前述のいずれの実施形
態にも適用可能である。
上述した実施形態の構成は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。たとえば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせることも好ましい。また、上記実施形態では、偏心分銅による振動方式の電動歯ブラシを例示したが、本発明は他の運動方式の電動歯ブラシにも適用可能である。例えば、回転往復運動や直線往復運動やブラシ毛回転運動やそれらを切り替えて組み合わせた電動歯ブラシにおいても適用可能である。また、充電式でなく、乾電池式の電動歯ブラシや電源コードを接続して使用するタイプにも本発明を適用可能である。
先端部分に設けた小型カメラで口腔内を撮影し、その画像情報をブラシの姿勢検出に活用してもよい。さらに、ブラシ部材2の先端部分に温度センサや光センサを設け、それらの検出結果をブラシの姿勢検出に活用することもできる。
2 ブラシ部材
3 ステム
10 モータ
11 回転軸
12 駆動回路
13 充電池
14 コイル
15 加速度センサ
30 偏心軸
31 リード線
32 接点端子
33 バネ状端子
34 チューブ
35 ゴム部材
36 パイプ
50 超音波振動素子
51 発光素子
52 発熱素子
54 電極
55 ノズル
56 タンク
57 ポンプ
58 制御素子
60、61、62、63 接触感知センサ
100 充電器
120 CPU
121 メモリ
122 タイマ
203 軸受
210 ブラシ
300 重り
S スイッチ
Claims (6)
- ブラシを有するブラシ部材と、
前記ブラシ部材に設けられ、歯、歯と歯茎の間、若しくは歯肉に対して、光、不可視光、熱、電気刺激、超音波振動、液体、気体、又は、粉体を出力する機能を有する出力手段と、
前記ブラシの姿勢を検出する姿勢検出手段と、
検出された前記ブラシの姿勢に応じて前記出力手段の出力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動歯ブラシ。 - 前記姿勢検出手段は、前記ブラシの姿勢が噛み合わせ面を磨く姿勢であるか否かを少なくとも検出するものであり、
前記制御手段は、噛み合わせ面を磨く姿勢である場合の前記出力手段の出力が、噛み合わせ面を磨く姿勢でない場合の出力よりも、相対的に小さくなるように、前記出力手段の出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の電動歯ブラシ。 - 前記制御手段は、前記ブラシの姿勢が噛み合わせ面を磨く姿勢である場合に、前記出力手段の出力を低下又は停止させることを特徴とする請求項2に記載の電動歯ブラシ。
- 前記制御手段は、前記ブラシの姿勢が噛み合わせ面を磨く姿勢でない場合に、前記出力手段の出力を増大させることを特徴とする請求項2又は3に記載の電動歯ブラシ。
- 前記姿勢検出手段は、加速度センサの出力に基づいて前記ブラシの姿勢を検出するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
- 前記姿勢検出手段は、電動歯ブラシの把持部に設けられた複数の接触感知センサの出力に基づいて前記ブラシの姿勢を検出するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
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