JP2014530707A - 口腔内での電動歯ブラシのブラシヘッドの振幅を判定するシステム - Google Patents

Abstract

電動歯ブラシは、ハンドル（１２）と、ブラシヘッド（１４）と、選択された周波数及び振幅でブラシヘッドを駆動するためのプロセッサ（２２）を含む駆動アセンブリ（２０）とを備える。小型のジャイロスコープ（ＭＥＭＳ）（２６）及び加速度計（２８）が、ブラシヘッドに又はハンドル内の駆動アセンブリの一部に取り付けられており、作動中に口腔内でのブラシヘッドの回転速度及びブラシヘッドの向きを検出する。次に、ジャイロスコープ（回転）及び加速度計からの情報をプロセッサに提供して、ブラシヘッドの運動の振幅を判定する。振幅情報を、ユーザに提供する又は、さらに処理してブラシヘッドの運動を制御するために駆動アセンブリにフィードバック（３０）を提供することができる。

Description

本発明は、概して電動歯ブラシに関し、より具体的には、電動歯ブラシが口腔内で作動しているときに、電動歯ブラシのブラシヘッドの角振幅(rotational amplitude)及び／又は他の動作を測定することに関する。

電動歯ブラシの作動中に、作動中の歯ブラシの性能、すなわちブラッシング動作の有効性を評価することは重要である。この有効性を維持する一つの方法は、歯ブラシの所望の予め設定された作動周波数を維持することである。これは、歯ブラシ内の、典型的にはそのハンドル部に存在するプロセッサの作用により、電動歯ブラシ内で、具体的には共振駆動の電動歯ブラシ内で通常行われている。

作動の有効性を判定する別の方法は、ブラシヘッドの運動の振幅を判定することである。これは、大抵の場合、生体外でのプロセス／配置によって歯ブラシの製造後の検査中に行われる、すなわち、歯ブラシが口腔外にある場合に、様々な公知のシステムを使用して、振幅及び周波数の両方を測定している。しかしながら、このような生体外システムは、生体内の（口腔内での）測定をするために使用することができない。ブラシヘッドのハンドル接続端部近傍に位置決めされたロータリーエンコーダベースの判定システムが、使用されている。しかしながら、このようなシステムは、ブラシのネック構造を考慮しておらず、変位を判定又は測定していない。口腔内の歯ブラシの実際の／通常の作動中に、ブラシヘッドの振幅を直接的に判定するための既知の有効的な構造／方法は存在していない。

従って、生体内でのブラシヘッドの振幅を判定する能力を有する電動歯ブラシが所望されている。

従って、このような電動歯ブラシは、ハンドルと；ブラシヘッドと；プロセッサを含み、選択された周波数及び振幅でブラシヘッドを駆動するための駆動アセンブリであって、この駆動アセンブリはハンドル内に配置されている、駆動アセンブリと；ブラシヘッドがユーザの口腔内で作動しているときに、ブラシヘッドの回転速度を検出するために、ブラシヘッドに又はハンドル内の駆動アセンブリの一部に取り付けられた小型のジャイロスコープと；を備えており、プロセッサは、ジャイロスコープからの回転速度情報を処理してブラシヘッドの運動の振幅情報を提供することが可能であり、この振幅情報を、ユーザに提供する又はブラシヘッドの作動を制御するために使用する。

生体内での振幅判定システムを示す電動歯ブラシの概略図である。 図１の構造の一部の拡大図である。 振幅情報を用いる電動歯ブラシの簡略化されたフィードバック／制御システムである。 ブラシヘッドの振幅判定システムの代替形態の概略図である。 ブラシヘッドの振幅情報を電動歯ブラシから分離されるベースユニットに提供するシステムの簡略表現である。

図１及び図２には、本明細書で開示される振幅判定システムの簡略図が示されている。図１には、ハンドル部１２と、その遠位端にブラシ毛部分１８を含む取り外し可能なブラシヘッド部１４とを有する電動歯ブラシ１０が示されている。ハンドルの内部には、ブラシヘッド用の駆動／電源システム２０と、駆動／電力システムの作動を制御するプロセッサ２２とがある。駆動／電源システム２０及びプロセッサ２２は、通常従来の電動歯ブラシに存在しており、電動歯ブラシの技術分野では周知である。歯ブラシ１０は、オン／オフスイッチ２４によって制御され、プロセッサ２２によって制御されるような、様々な作動モードを含む他の従来の作動性能を有している。

図１及び図２の実施形態では、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）ジャイロスコープ２６と、加速度計２８とが、ブラシ毛部分の後部のブラシヘッド１４上に位置決めされている。電力が、駆動／電源システム２０によってジャイロスコープ２６及び加速度計２８に提供される。歯ブラシの作動中に得られた速度データが、ワイヤ又は他の通信要素を介して制御プロセッサに返信される。ジャイロスコープ２６と加速度計２８と電力／データ線接続３０とが図１及び図２に視認されるが、市販の歯ブラシでは、これらの構成要素は、典型的には見えないところに配置されている。選択された形態のライン接続が、ブラシヘッド１４とハンドル１２との間に設けられており、ブラシヘッドの容易な取外し及び挿入を可能にする。上述したように、ジャイロスコープ２６は、典型的には、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製等のＭＥＭＳジャイロスコープである。ＭＥＭＳジャイロスコープは、振り子振動素子を使用して移動するブラシヘッドの回転速度を測定するような周知の市販の装置である。現在利用可能なＭＥＭＳジャイロスコープは、６Ｋ度／秒（ｄｐｓ）成分を含む必要な振幅測定能力を有する。ｄｐｓ成分の値を大きくすると、システムの性能が増大することになる。

回転速度情報が、制御プロセッサ２２に提供され、通常計算によって速度情報を振幅数に変換する。これは、ブラシヘッドの振動の既知の周波数を用いることによって行われ、当技術分野で周知である。共振電動歯ブラシの典型的な周波数は、２３０〜２９０ヘルツ（Ｈｚ）であるが、この周波数は変更することができる。

プロセッサ２２は、ユーザが関与する運動及び他の望ましくない信号を除去して、運動の振幅、振幅のピーク又はピーク間振幅のいずれかを測定する。このような電動歯ブラシを用いて、効果的なブラッシングを行うために、ピーク間振幅は、典型的には９〜１１°の範囲内であり、１０°が最適であるが、特定の歯ブラシに依存させて再度この値を変更することができる。

プロセッサによって判定された振幅情報は、その後、３１で所望の振幅範囲と比較して、振幅が所望の範囲内又はその範囲外であるかを示す出力を提供することができる。あるいはまた又はさらに、振幅情報は、一般的に３４で表されるような聴覚的表現又は視覚的表現のいずれかで、歯ブラシ自体の上に又は通信リンク３３を通じてベースユニット３６（図５）へのいずれかでユーザに提供することができる。歯の選択された領域に関するブラシヘッドの位置についての情報も提供することができる。ベースへの通信は、典型的には、ＲＦ通信である。ユーザは、その情報を使用して、ブラシヘッドの振幅に影響を与える可能性がある、歯に対するブラシ毛の圧力を低減させるようにユーザのブラッシング習慣を変更することができる。このようにして、ユーザは、歯ブラシのブラッシングの有効性（又は無効性）及びユーザの使用に関連する情報を直接取得する。

あるいはまた、図３を参照すると、プロセッサからの情報をフィードバックライン３０を通じて駆動アセンブリに送って、駆動信号の周波数又は駆動信号のデューティ・サイクル等の駆動信号の態様を変更して、振幅を所望の値に戻すように変更することができる。ユーザが通常正しくブラッシングしている場合に、この構成は有益であるが、バッテリ電力の低下等の他の要因によって、ブラシ効果が所望の値を下回ることがある。

本システムの目的は、実際のブラッシング作動中の生体内のブラシヘッドの振幅情報を使用して、効果的なブラッシングを測定することである。振幅情報は、システム自体によって使用され、ブラシヘッドの振幅を既知の所望の範囲内に維持することにより、ブラッシングの有効性を維持／改善することができる。

上述したように、ＭＥＭＳジャイロスコープを使用して、角振幅を判定するために使用される回転速度を取得する。回転速度は、加速度計によっても取得することもできるが、これは制限事項である。ジャイロスコープは非回転力を受けない。

システムは、ジャイロスコープを含む加速度計２８（図２）を含んでもよい。加速度計は、（回転運動から分離されるような）口腔内でのブラシヘッドの位置の変化を判定するために使用され、それによって、振幅を口の選択された領域に相関させることができる。ＭＥＭＳジャイロスコープ及び加速度計の組合せによって、システムが回転運動及び並進運動の両方を判定することを可能にする。（処理後に）加速度計の情報及びＭＥＭＳジャイロスコープの情報の組合せによって、全体の口腔領域に亘るブラッシングの有効性に関する情報を提供する。しかしながら、ＭＥＭＳジャイロスコープのみで、（処理後の）振幅判定に関する所望の情報を提供することを理解されたい。同じことが、いくつかの制限のもとで、加速度計単独についても当てはまる。

図１及び図２には、ブラシヘッドに、典型的にはブラシ毛領域の基部に位置決めされるジャイロスコープ及び加速度計が示されている。しかしながら、デジャイロスコープ及び／又は加速度計は、ブラシヘッドの他の位置に位置決めすることができ、ハンドル内に位置決めすることもできる。図４には、ジャイロスコープ及び加速度計が、駆動システムの「ハブ」部分に、すなわちブラシヘッドと接続するハンドル４２の駆動軸４０の基部等の駆動システムの部分に位置決めされた構成が示されている。この構成では、全ての構成要素がハンドル内にあるので、ブラシヘッドとハンドル部との間のデータ又は電源ラインのの要件は存在しない。あるいはまた、一方の要素、例えばジャイロスコープがブラシヘッドに存在しており、他方の要素、例えば加速度計がハンドルに存在してもよく、或いはその逆であってもよい。

従って、小型ジャイロスコープ（ＭＥＭＳ）を用いて電動歯ブラシのブラシヘッドの角速度を測定し、ブラシヘッドの動作の振幅を判定するシステムが開示されている。加速度計も使用することができるが、加速度計は非回転力を受けるため、、制限事項である。システムは、歯ブラシが作動しているときに、生体内の、すなわち口腔内の角速度を測定することができる。振幅情報は、ブラッシングの有効性に関して重要である。

取得した情報を、後の分析のために記憶することもできる。図３の３６で通常表される記憶要素は、ハンドル、ブラシヘッド又はベースユニットに存在してもよい。

本発明の好ましい実施形態を、例示の目的のために開示したが、種々の変更、修正及び置換えが、特許請求の範囲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実施形態に組み込まれ得ることを理解されたい。

Claims (17)

1. 電動歯ブラシであって、当該歯ブラシは：
   ハンドルと；
   ブラシヘッドと；
   プロセッサを含み、選択された周波数及び振幅で前記ブラシヘッドを駆動するための駆動アセンブリであって、該駆動アセンブリは、前記ハンドル内に配置されている、駆動アセンブリと；
   前記ブラシヘッドがユーザの口腔内で作動しているときに、前記ブラシヘッドの回転速度を検出するために、前記ブラシヘッドに又は前記ハンドル内の前記駆動アセンブリの一部に取り付けられた小型ジャイロスコープと；を備えており、
   前記プロセッサは、前記ジャイロスコープからの回転速度情報を処理して前記ブラシヘッドの運動の振幅情報を提供することが可能であり、前記振幅情報を、ユーザに提供する又はブラシヘッドの作動を制御するために使用する、
   歯ブラシ。
2. 前記振幅情報を、ユーザに提供する及びブラシヘッドの作動を制御するために提供する、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
3. ユーザに提供される情報は、音声情報又は視覚情報のいずれかでユーザに提供される、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
4. その後の分析のための情報を記憶するための記憶システム（３６）を含む、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
5. 前記振幅情報を予め設定された範囲の値と比較する比較回路を含み、前記振幅情報が前記予め設定された範囲外である場合には、フィードバック制御信号（３０）を駆動アセンブリに提供して、選択された範囲に前記振幅を変更させるために、前記駆動信号の特性を変化させる、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
6. 前記特性は、前記駆動信号の周波数又は前記駆動信号のデューティサイクルである、
   請求項５に記載の歯ブラシ。
7. 前記振幅情報は、ピーク間振幅である、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
8. 前記振幅情報は、ピーク振幅である、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
9. 前記振幅情報及び通信機能（３３）を前記歯ブラシと前記ベース表示部との間に表示するような歯ブラシから分離するベース表示部（３６）を含む、
   請求項１に記載の歯ブラシ。
10. ユーザの口腔内での前記ブラシヘッドの向きに関する情報を提供する加速度計をさらに含む、
    請求項１に記載の歯ブラシ。
11. 前記加速度計と前記ジャイロスコープとの両方が、ブラシヘッド上にある、
    請求項１０に記載の歯ブラシ。
12. 前記加速度計と前記ジャイロスコープとの両方が、ハンドル内にある、
    請求項１０に記載の歯ブラシ。
13. 前記ジャイロスコープ及び前記加速度計の一方がブラシヘッド内にあり、他方がハンドル内にある、
    請求項１０に記載の歯ブラシ。
14. 電動歯ブラシであって、当該歯ブラシは：
    ハンドルと；
    ブラシヘッドと；
    プロセッサを含み、選択された周波数及び振幅で前記ブラシヘッドを駆動するための駆動アセンブリであって、該駆動アセンブリは、前記ハンドル内に配置されている、駆動アセンブリと；
    前記ブラシヘッドがユーザの口腔内で作動しているときに、前記ブラシヘッドの回転速度を含む前記ブラシヘッドの動作に起因する加速度計に存在する力を検出するために、前記ブラシヘッドに又は前記ハンドル内の駆動アセンブリの一部に取り付けられた加速度計と；を備えており、
    前記プロセッサは、前記加速度計からの回転速度情報を処理してブラシヘッドの運動の振幅情報を提供することが可能であり、前記振幅情報を、ユーザに提供する又はブラシヘッドの作動を制御するために使用する、
    歯ブラシ。
15. 前記振幅情報を、ユーザに提供する及びブラシヘッドの作動を制御するために提供する、
    請求項１４に記載の歯ブラシ。
16. 前記振幅情報を予め設定された範囲の値と比較する比較回路を含み、前記振幅情報が前記予め設定された範囲外である場合には、フィードバック制御信号（３０）を駆動アセンブリに提供して、選択された範囲に前記振幅を変更させるために、前記駆動信号の特性を変化させる、
    請求項１４に記載の歯ブラシ。
17. ハンドルと、ブラシヘッドと、選択された周波数及び振幅で前記ブラシヘッドを駆動するための駆動アセンブリであって、前記駆動アセンブリは前記ハンドル内に配置されている、駆動アセンブリと、前記ブラシヘッドがユーザの口腔内で作動しているときに、前記ブラシヘッドの回転速度を検出するために、前記ブラシヘッドに又は前記ハンドル内の前記駆動アセンブリの一部に取り付けられた小型ジャイロスコープとを備える電動歯ブラシにおいて：
    前記駆動アセンブリ内に配置されたプロセッサであって、前記ジャイロスコープからの回転速度情報を処理して前記ブラシヘッドの運動の振幅情報を提供することが可能である、プロセッサを有しており、電動歯ブラシの作動の際に、前記振幅情報を、ユーザに提供する又はブラシヘッド作動を制御するために駆動アセンブリに提供する、歯ブラシ。

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