JP2018514336A - 処置力測定ユニットを備えた個人衛生装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、個人衛生装置（１００）、特に歯ブラシであって、ハンドル（１４０）と、処置力が処置ヘッド（１２０）上に少なくとも一方向で適用されるとき、復原力に対抗する、ハンドル（１４０）に対する処置ヘッド（１２０）のうち少なくとも一部分の相対運動のために取り付けた処置ヘッド（１２０）と、発光素子（１７１）、感光素子（１７２）、及び発光素子（１７１）と感光素子（１７２）との間の光路に少なくとも部分的に配置された光変換素子（１８０）を含む適用処置力を決定するための処置力測定ユニットと、を有し、処置ヘッド（１２０）の少なくとも一部分が運動するとき、光変換素子、及び発光素子又は感光素子のうちの少なくとも１つが、互いに相対的に運動するように配置される、個人衛生装置に関する。

Description

本発明は、処置力測定ユニットを有する個人衛生装置に関し、特に、処置力測定ユニットは、処置力の適用の下で、個人衛生装置のハンドルに対して運動するように取り付けられた処置ヘッドに適用される処置力を測定するように配置される。

歯ブラシに、歯ブラシ頭部が歯に対して押し付けられる処置力が、予め定められた処置力の閾値に到達するときを決定するための処置力測定ユニットを備えることができることが知られている。このような処置力測定ユニットは、ひずみゲージセンサを含み得る。予め定められた処置力閾値の到達が、視覚的に示され得ることも知られている。ドイツ特許出願第３４ １４６ ２３ Ｃ１号は、一般にこのような歯ブラシについて述べている。

本開示の目的は、既知の装置よりも少なくとも代替的な処置力測定ユニットを備えた個人衛生装置を提供することである。

ドイツ特許出願第３４ １４６ ２３ Ｃ１号

一態様によれば、個人衛生装置、特に歯ブラシであって、ハンドルと、処置力が処置ヘッド上に少なくとも一方向で適用されるとき、復原力に対抗する、ハンドルに対する処置ヘッドの少なくとも一部の相対運動のために取り付けた処置ヘッドと、発光素子、感光素子、及び発光素子と感光素子との間の光路に少なくとも部分的に配置した光変換素子を含む、適用された処置力を決定するための処置力測定ユニットと、を有し、処置ヘッドの少なくとも一部分が運動するとき、光変換素子、及び発光素子又は感光素子のうちの少なくとも１つが、互いに相対的に運動するように配置される、個人衛生装置が提供される。

本開示は更に、図を参照して例示的な実施形態の詳細な説明によって明瞭になる。
ここでは電動歯ブラシとして実現された例示的個人衛生装置の図である。 本開示による個人衛生装置の例示的実施形態の概略図である。 処置力測定ユニットを含む個人衛生装置の各種要素の概略図である。

本開示では、主に、個人衛生装置として電動歯ブラシを参照する。これは、他の個人衛生装置としては、例えば、手動歯ブラシ、安全剃刀、電動かみそり、マッサージ装置、脱毛器などもまた検討されることを除外するものではなく、これらの装置は、特に、良好な処置結果を達成するために適用する処置力の適切な範囲を示すことによって、様々な方法で、処置ヘッドに適用する処置力の判定から恩恵を得ることができる。

用語「光」は、任意の好適な電磁放射線、特に、一般に人の眼に可視である波長範囲（本出願では、４００ナノメートル（ｎｍ）〜７００ｎｍの波長範囲を意味するものとする）、赤外線の波長範囲（本出願では、７００ｎｍ〜１ミリメートル（ｍｍ）の波長範囲を意味するものとする）、又は紫外線の波長範囲（本出願では、１０ｎｍ〜４００ｎｍの波長範囲を意味するものとする）を意味するものとする。いくつかの実施形態では、個人衛生装置のハンドルを通じて輝き得る可視光によって、提案された個人衛生装置の利用者が、気を散らし又は混乱しないように、人の眼には本質的に可視でない光が使用される。

「発光素子」は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、レーザー若しくはレーザーダイオード、又は通常のランプ（アーク灯、ガス放電ランプなど）などの任意の好適な素子でもよい。ＬＥＤの場合では、赤外ＬＥＤは、例えば、８４０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７５ｎｍ、８８０ｎｍ、８８５ｎｍ、８９０ｎｍ、９４０ｎｍ又は９５０ｎｍの発光波長を有するガリウムヒ素に基づくＬＥＤを使用してもよい。窒化ガリウムに基づくＬＥＤは、紫外線、特に、３７５ｎｍ〜３９５ｎｍの近紫外の波長範囲を放射するために使用されてもよい。２４０ｎｍの波長までの紫外ＬＥＤは、商業的に入手可能であり、同様に考えられる。可視波長範囲の光を放射するＬＥＤ（例えば、青色、赤色、緑色ＬＥＤ）が、二色、三色、又は、ＲＧＢ−ＬＥＤとして用いられてもよい。

「感光素子」は、フォトダイオードとして、特に、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）ベースのフォトダイオードとして、特に実現されてもよい。Ｓｉベースのフォトダイオードは、より大きな赤外（ＩＲ）波長範囲（例えば、約９４０ｎｍ）では、特に高い応答性を有する。フォトトランジスタ、ＣＣＤ又はＣＭＯＳベースの光センサ、フォトレジスタ、フォトコンダクタなど、感光素子として使用されてもよい。通常、光強度変化の依存性における、その応答特性、特に、その電気特性を変えるいかなる素子も、感光素子として使用されてもよい。感光素子は、限られた感光領域（例えば、感光領域は、１ｍｍ^２であり得る場合であっても、この値が制限するものとして解釈されるべきではない）を有し得る。

「光変換素子」は、発光素子によって放射し、光路に沿って進行する光と相互作用することで、最終的に感光素子の感光素子上へ影響を与える素子である。「相互作用」ここでは、吸収と同様に反射及び散乱を含む。吸収により光と相互作用する光変換素子に関する実施形態では、発光素子と感光素子との間に直進する光路が存在し、光変換素子の相対移動が、吸収される光量の変化をもたらす結果、感光素子の出力信号が、それに応じて変化する。光変換素子は、静止位置から最大限に反れた位置までの光変換素子の相対移動が、単調に（即ち、平坦領域なし）、最小の光吸収（即ち、感光素子の最大出力信号）から最大の光吸収（即ち、感光素子の最小出力信号）まで又は逆もまた同様にもたらすように、特に設計され得る結果、処置ヘッドの運動（及び、このように作用した処置力）と感光素子の出力信号との間の明白な関係が得られる。このような単調な光吸収を満たすような形状は、グレーウェッジとして理解されるものとする。続いて、各出力信号として、処置ヘッドに作用する適用した処置力を関係付けることができる（特に較正を介して）。いくつかの実施形態では、感光素子の出力信号と適用処置力との間の関係は、例えば、製造業者の工場で較正され、即ち、処置力測定ユニットが較正のために配置される。

同様に、反射（例えば、光変換素子をミラーとして実現してもよい）によって、光と相互作用する光変換素子に関する実施形態では、間接的な光路が発光素子と感光素子との間に存在し、即ち、感光素子上に当たる光は、すでに光変換素子により反射されている。光変換素子の相対移動は、感光素子上に当たる光量の変化をもたらすものとし、ユニット全体は、上述のように、処置ヘッドの運動と感光素子の出力信号との間の明白な関係を得るために再び設計されていてもよい。上記は、光吸収素子及び光反射素子を両方とも利用する実施形態を除外するものとしてはならない。

光吸収素子に関する実施形態では、（ａ）光吸収素子の厚み（又は材料組成）の変化が、光検出器上に当たる光強度に変化をもたらすことによる光の減衰と、（ｂ）光のシャドーイング領域の変化による光の減衰（即ち、光変換素子は、放出された光に対して半透明又は不透明であってよいが、不透明な光変換素子による感光素子の適用範囲は、処置ヘッドでの処置力の適用の下で変化する）との間を区別されることになっている。第１のタイプの実施形態は、光が光変換素子を通過するときに、光が一部分のみ吸収される（又は、離れて散乱する場合であっても、散乱に対して高い吸収率を備える材料が、最終的に感光素子上へ当たる散乱光に伴う問題をより小さくする）ように設計された光変換素子に基づいている。光変換素子は、感光素子の感応領域を完全に覆うことができ、その場合、本質的に厚み又は材料組成における変化のみが、光検出器上の光強度の変化をもたらす。そして、材料又は使用する光波長に対して半透明である材料から、光変換素子を作製してもよい。その場合、光変換素子は、移動方向において、より小さな（又はより大きな）厚みからより大きな（又はより小さな）厚みへ（即ち、平坦領域なし）単調に増加する厚みを有してもよい。このようなタイプの光減衰素子は、本発明の記載に従って「グレーウェッジ」と名付けられる。後者のタイプの実施形態（即ち、光シャドーイングを含む実施形態）は、感光素子の領域を一部分のみ覆っている光変換素子に基づいている。そして、光変換素子は、半透明又は不透明であってよい。いくつかの実施形態では、光減衰及び光シャドーイングの態様は、組み合わされる。

用語「復原力」については、処置力に対して作用する弾性的、即ちバネのような力を意味する。復原力は、弾性素子（例えば、バネ素子）によって実現されてもよく、その上、復原力は、本質的に、関連した振れ範囲に対して少なくとも線形挙動を有するとともに、復原力が非線形挙動を有し得ることを除外するものであってはならない。このような実施形態では、処置ヘッドは、ハンドルと回動可能に接続し得、例えば、処置ヘッドの運動のために、ハンドルに対して枢支軸周辺で、ヒンジを提供してもよい。いくつかの実施形態では、処置ヘッドでの処置力の適用は、本質的に処置ヘッドの一部のみを弾性的に変形させ（処置ヘッドの一部のみをハンドルに対して反るように）、弾性的に変形する部分は、処置力に対抗して作用する復原力を提供する。このような復原力は、増加した適用処置力による変形に対抗して作用する復原力の単調な増加を提供しているにもかかわらず、非線形挙動を有し得る。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つの光吸収面は、光路に近接して配置される。光吸収面は、例えば、光変換素子によって離れて散乱する光を吸収される代わりに、吸収する働きをする。光吸収面は、広い角度で発光素子によって放射される光を吸収する働きもする。さもなければ、散乱光又は広い角度で放射する光は、光路を囲む表面よって反射され、反射光が最終的に感光素子上に当たり、したがって、光強度測定を歪み得る。本開示による光吸収面は、表面を黒くすることによって（例えば、黒及び艶消しの色を表面に塗布することによって）又は、光路に近接する表面を光吸収物質で覆うことによって、例えば、光吸収箔若しくは光路領域を光吸収外筒又は覆いで囲むことによって実現され得る。

処置力の適用下のハンドルに対する処置ヘッドの運動は、温度に依存し得る。特に、ハンドルに対する処置ヘッドの運動のためにヒンジが提供されるのではなく、処置ヘッドの一部の弾性を用いて相対運動を達成する実施形態では、処置ヘッドのその部分の材料の弾性率は、温度に依存している。しかし、また、他の実施形態では、温度依存性が、温度変化の特定の幾何学的関係がシフトし（例えば、熱膨張のため）又は感光素子の応答特性が変化し得ることによるとして存在し得る。温度依存効果を補償するために、個人衛生装置は、温度センサ及び温度補償回路を含み得る。そして、温度センサは、周囲温度を表す信号を提供するように配置され得、温度補償回路は、感光素子の出力信号から温度依存性を補償するように配置され得る。温度依存性は、各々の装置について製造業者の工場で測定されてもよく、その場合、温度補償回路が個々に区別されることによって、それぞれの補償係数は用いられる。他の実施形態では、一般の温度依存性は、一定量の装置サンプルに基づき同定してよく、その場合、汎用補償係数を使用してもよい。

いくつかの実施形態では、個人衛生装置は、経時的に信号ドリフトを補正するために、例えば、構成部品の劣化のためにドリフト補償回路を含む。ドリフト補償回路は、特に、ゼロ適用処置力（ゼロ荷重）に対する感光素子の出力信号を決定する。

図１は、ここでは電動歯ブラシとして実現された例示的個人衛生装置１の図である。個人衛生装置１は、処置ヘッド２上に少なくとも一方向で作用する処置力Ｆが、ハンドル３に対する処置ヘッド２の運動（破線で示される振れる処置ヘッド２Ａによって示され、視覚化の目的のために反りを誇張している）をもたらすように、ハンドル３に取り付けられた処置ヘッド２を有する。以下により詳細に後述するように、個人衛生装置１は、処置力Ｆの適用下の、ハンドル３に対する処置ヘッド２の運動を示す光の強度を測定するために配置された、処置力測定ユニットを有し、この適用処置力Ｆと光の強度との間の関係は、既知であり、即ち少なくとも較正されることができる。ハンドル３に対する処置ヘッド２の運動は、枢軸点又は枢支軸周辺での運動でもよく、弾性振れ又は他のいかなるタイプの相対運動でもよい。運動又は振れに対抗して作用するバネ力は、処置ヘッド間に配置した弾性素子（例えば、バネ）により提供されてよく、ハンドル又はバネ力は、処置ヘッド２の一部の弾性変形によりもたらされ得る。

図２は、ハンドル１４０（ここでは、単純化の目的のため、ただ壁要素よって示される）に枢支可能に取り付けられた処置ヘッド１２０を含む個人衛生装置１００の模式的な略図である。ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を有する座標系が、参照として示される（ｙ軸は紙面に直行する）。処置ヘッド１２０は、ハンドル１４０と処置ヘッド１２０との間に配置される弾性素子１６０（少なくとも処置セッションで一般的に生じる力、即ち、約０．５ニュートン〜約７ニュートンの範囲の処置力の範囲で線形バネ定数を有し得る）により提供されるバネ力Ｓに対抗して、枢支軸１５０（ここでは、ｙ方向に延びる）の周囲で運動可能であるように配置される。枢支軸の提供は、限定されるものではないとみなすものであり、処置ヘッドとハンドルとの間の他の接続も同様にみなされる。処置ヘッド１２０に適用される処置力Ｆは、このような反りを引き起こす（ここでは、処置力は、処置ヘッド１２０の前部分１１０に適用される）。枢支軸１５０の周辺で処置ヘッド１２０を動かすために、適用処置力Ｆは、枢支軸１５０周辺のトルク（即ち、力のモーメント）として作用する少なくとも一つの分力を有することを必要とする。座標系に関して、処置力Ｆは、最初に、ｚ方向の成分を有しなければならず、座標系に関して、処置力Ｆは、まず最初に、ｚ方向の成分を有しなければならず、通常、処置力Ｆは、枢支軸１５０が垂直であり、成分が枢支軸で始まり、平面に延びる半径方向の線に対して直角をなす平面にある成分を有しなければならない。このように、本開示の用語「処置力」は、枢支軸１５０周辺で処置ヘッド１２０を回転することができるような分力を有する力を意味し、本明細書で与えられるすべての力の値は、特に明記しない限り、この分力に関する。個人衛生装置１００は、一般に、第１の末端（処置ヘッド１２０の前部分１１０）と第２の末端（ハンドル１４０の終端１４９）との間の長手方向（ここでは、ｘ方向）に延びる。

処置ヘッド１２０の前部分１１０は、電動歯ブラシ用のブラシヘッドとしてここで示される。前部分１１０は、ここでは、処置素子１１１（ここでは、例えば、ナイロンフィラメント又はエラストマのクリーニングフィンガーなどから作製される束の洗浄素子）が取り付けられるキャリヤ素子１１２（処置ヘッド１２０と関連して運動するために取り付けられてよい）を有する。

処置ヘッド１２０は、枢支軸１５０から前部分１１０まで伸びる前腕１２１及び枢支軸１５０からハンドル１４０の終端の方までの伸びるアーム素子１２２を有し得る。示された実施形態では、アーム素子１２２はその終端に向かってテーパー状になる（これは単なる限定されない設計オプションとして理解されるものである）。弾性素子１６０（ここでは、機械的コイルバネとして示した）は、ハンドル１４０と処置ヘッド１２０との間に配置され、ここでは、ハンドル１４０と処置ヘッド１２０のアーム素子１２２との間である。いくつかの実施形態では、処置力Ｆが適用されていないときに、ハンドル１４０に対して固定して取り付けられた第１のストッパ１４１は、処置ヘッド１２０の静止位置が定められるように配置される。静止位置では、処置ヘッド１２０は、接触位置１２３で第１のストッパ１４１に当接する。静止位置は、付勢スプリング力Ｓ_ｂが、処置ヘッド１２０に対抗して作用しないような方法で、機械的に較正されてもよい。いくつかの実施形態では、静止位置は、付勢スプリング力Ｓ_ｂ≠０ニュートン（Ｎ）が、第１のストッパ１４１の方へ処置ヘッド１２０に対抗して作用し、その結果、この付勢スプリング力に打ち勝つ適用処置力ＦＳ_ｂ（Ｆ＞Ｓ_ｂ）のみが、枢支軸１５０周辺で第１のストッパ１４１から処置ヘッド１２０を遠ざけるように、定めてもよい。付勢スプリング力Ｓ_ｂは、０．５Ｎ〜２Ｎの処置力Ｆが、処置ヘッド１２０を動かし始めるように設定されてもよい。付勢スプリング力Ｓ_ｂは、特に、少なくとも０．５Ｎ、０．７５Ｎ、１．０Ｎ、１．２５Ｎ、１．５Ｎ、１．７５Ｎ、又は２．０Ｎの処置力Ｆが処置ヘッド１２０を動かし始めるように設定されてもよい。

示された実施形態は、少なくとも処置ヘッドの前部分が配置されることで、ハンドルから繰り返し着脱可能になり、アーム素子１２２のうち少なくとも一部が、ハンドルと非着脱可能に接続されることを除外するものとしてはならない。アーム素子１２２は、適用処置力Ｆが処置ヘッド１２０を反らすときに、一旦それがハンドル１４０に取り付けられ、続いて動くならば、処置ヘッド１２０を接続されるようにし得る。

いくつかの実施形態では、第２のストッパ１４２は、ハンドル１４０に対して固定して取り付けられ、処置ヘッド１２０の最大反り位置を定める。破線で示されるように、最大限に反れる処置ヘッド１２０は、接触位置１２４で第２のストッパ１４２に当接する。第１のストッパ１４１及び第２のストッパ１４２は、静止位置から枢支軸１５０周辺で最大反り幅を定める。第２のストッパ１４２により提供される最大振幅位置は、２．５Ｎ〜７．５Ｎの範囲で、適用処置力に関連付けて較正され得、特に２．５Ｎ、３．０Ｎ、３．５Ｎ、４．０Ｎ、４．５Ｎ、５．０Ｎ、５．５Ｎ、６．０Ｎ、６．５Ｎ、７．０Ｎ、又は７．５Ｎに設定され得る。

個人衛生装置１００は、発光素子１７１、感光素子１７２、及び発光素子１７１と感光素子１７２との間の光路に配置される光変換素子１８０を含む、処置力測定ユニットを更に含む。ここでは、光変換素子１８０は、光吸収素子として示される。あるいは、又は、更には、光変更素子１８０は、光反射素子として実現されてもよい。処置ヘッドが反れるように処置力Ｆが処置ヘッド１２０に適用されるときに、処置ヘッド１２０及びハンドル１４０の相対運動並びに発光素子１７１の少なくとも１つに対する光変換素子１８０の相対的位置の結果として、アーム素子１２２は運動し、感光素子１７２によって測定された光強度が変化させられる（二重矢印Ｍによって示されるように）ように、感光素子１７２は変化させられる。したがって、感光素子１７２によって測定した光強度は、適用処置力Ｆの値を示すパラメータである。後述するように、適用処置力Ｆの正確な絶対値を確定することができるように、感光素子１７２により提供される信号値を較正することができる。互いとの関連において処置力測定ユニットの機素の最大反り幅が、動く距離である。移動方向に沿った光変換素子の長さ拡張は、いくつかの実施形態では移動距離よりも長く、特に、いくつかの実施形態では光変換素子は、半透明のグレーウェッジとして実現される。

いくつかの実施形態では、ＳＭＤとして取り付け可能なフォトトランジスタは、感光素子、例えばＥｖｅｒｌｉｇｈｔ ＰＴ１２−２１Ｂ／ＴＲ８（ＥＶＥＲＬＩＧＨＴ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社、台北、台湾）として使用され、４００ｎｍ〜１１００ｎｍのバンド幅及び９４０ｎｍのピーク感度を有する。いくつかの実施形態では、ＳＭＤとして取り付け可能なＬＥＤは、発光素子、例えば、Ｅｖｅｒｌｉｇｈｔ Ｒｉｇｈｔ Ａｎｇｌｅ Ｌｅｎｓ ＩＲ−１２−２１Ｃ／ＴＲ８として使われ、９４０ｎｍのピーク波長及び４５ｎｍのスペクトルバンド幅を有する。いくつかの実施形態では、９５０ｎｍのピーク波長を有するＯｓｒａｍ ＳＦＨ ４０４５Ｎ ＬＥＤが利用される。Ｏｓｒａｍ ＳＦＨ ４０４５Ｎ ＬＥＤは、±９度の半値角を有する小さな放射円錐体を有する。狭く小さな放射円錐体は、バックグラウンドノイズの発生が少ない傾向がある。バックグラウンドノイズは、広い角度で放射した光によって発生され得、その光が、反射された後、最終的に感光素子上へ当り得る。いくつかの実施形態では、９４０ｎｍのピーク波長及び２０度（即ち、±１０度の半値角）の視野角を有するＥｖｅｒｌｉｇｈｔ ＩＲ２６−５１Ｃ−Ｌ１１０ ＬＥＤが使用された。

いくつかの実施形態では、光変換素子は、ポリプロピレン（ＰＰ）ＨＷ１１Ｌから作製された。いくつかの実施形態では、光変換素子は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）Ｈｏｓｔａｆｏｒｍ Ｃ９０２１（Ｃｅｌａｎｅｓｅ社、ズルツバッハ、タウナス郡、ドイツから入手可能）から作製された。これらの材料に加えた色素に応じて、使用される光（９５０ｎｍの波長を有する赤外放射線）のための１ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあったこれらの材料に対して、典型的な１／ｅの長さのもの（即ち、光ビームが１／ｅ（約３７％）だけ減衰した材料の長さ）を測定した。最大の反り位置間で１／ｅ辺り〜約５０％の減衰量が、良好な総合的センサ性能を提供することが明らかとなった。（ある程度までは、パフォーマンスは、フォトダイオードを駆動するために用いる直列抵抗次第であり、１５０Ｏｈｍ〜２５０Ｏｈｍの抵抗を備える直列抵抗は、特に、前述のＬＥＤ及び／又はフォトレジスタを駆動するために用いるプルアップ抵抗のために使用され、５００Ｏｈｍ〜１５００Ｏｈｍの抵抗値を備えるプルアップ抵抗は、特に、前述のフォトトランジスタのために使用された）。したがって、いくつかの実施形態では、反りが最大の状態間での減衰量が、約１／ｅ（約３７％）〜約５０％の範囲であるように光変換素子が設計された。ＰＯＭ Ｈｏｓｔａｆｏｒｍ Ｃ９０２１ ｗｈｉｔｅは、約０．９ｍｍ^−１（９５０ｎｍの波長を有する赤外放射線に対して）の減衰係数を有することを測定され、個人衛生装置に好適な比較的小型の光変換素子を可能とした。

図３は、発光素子３１０（赤外発光ダイオード（ＩＲ ＬＥＤ）として実現されてよい）、感光素子３２０（フォトトランジスタとして実現されてよい）、制御回路３３０、及び光変換素子２８０であって、光変換素子２８０は、ここで制限されるものではないがグレーウェッジとして示され、半透明のグレーウェッジとして、特に、発光素子によって放射された光に対して感光素子の感応領域を常に包含する半透明のグレーウェッジとして特に実現され得る光変換素子を含んだ例示的処置力測定ユニット３００を含む、本開示による個人衛生装置の各種要素の概略及び簡略図である。動作状態では、発光素子３１０及び感光素子３２０は、電源電圧Ｖ_Ｓを提供するエネルギー供給源（例えば、電池又は蓄圧器を含む）によって電力を供給される。

前述したように、ここで、処置ヘッドの可動部分２２２に固定した光変換素子２８０は、弾性素子２６０（ここでは、機械的コイルバネとして実現される）の復原力Ｆ_Ｓ抗して、二重矢印Ｍで示された運動方向に沿って、処置力Ｆ_Ｔの適用下で動かされる（前述のように、処置力測定ユニットの他の素子もまた、更に又は代わりに、可動可能なように配置される）。運動方向に沿った最大の反りは、運動距離であるとみなされる。弾性素子２６０は、個人衛生装置のハウジング２４０に対して一端部に固定され、そして、その反対側の可動部分２２２（例えば、図２に関して述べられたようなアーム素子１２２）に対して固定される。ここで、光は本質的に光路３１２に沿って放射され、感光素子３２０の感応領域の中心方向に向かうように、発光素子３１０は、中心にピーク強度（異なって長い矢で示される）を備える方向特性３１１を有する。光吸収面３９０〜３９３は、概略的に示され、例えば、発光素子３１０から広い角度で放射される光又は光変換素子２８０によって絶えず散乱する光が吸収されるように、光路３１２に近接して配置されてよい。さもなければ、散乱光又は広い角度で放射される光は、非吸収面により反射されることになり得、続いて、最終的に感光素子３２０の感応領域上に当り得、光強度測定を歪める。光吸収表面の数及び位置は、設計者の裁量の範囲内であることに留意されたい。いくつかの実施形態では、単一の光吸収面のみ存在してもよく、他の実施形態では、いくつかの光吸収面が利用される。示された実施形態では、作動中の感光素子３２０上に当たる光は、抵抗器Ｒを通じた電流に依存した光強度をもたらし、電流の変化が、抵抗器Ｒ上の電圧の変化をもたらす。抵抗器Ｒ上の電圧は、制御回路３３０で測定される。

個人衛生装置のスイッチを入れたときに、制御回路３３０が信号を受信し得る入力Ｉを、制御回路３３０は有する。それから、制御回路３３０は、それぞれのスイッチ３１９及び３２９の切替によって、発光素子３１０及び感光素子３２０を作動させ得る。制御回路３３０は、抵抗器Ｒ上の電圧を少なくとも第１の所定の閾値電圧Ｖ_Ｔ１と比較し得、その結果、この比較に基づいて、測定した電圧が第１の所定の閾値電圧Ｖ_Ｔ１より上であるか又は下であるか、信号Ｓは示す。前述のように、例えば、１．５Ｎ又は２Ｎの第１の所定の処置力値を関連付けるように、第１の所定の閾値電圧Ｖ_Ｔ１は較正され得る。比較結果（即ち、信号Ｓに基づく）に基づき、制御回路３３０は、少なくとも第１の表示素子３４０を制御することで、利用者に目立つ信号（例えば、視覚信号、音響信号、又は触覚信号）を提供することができる。このように、第１の表示素子３４０は、ＬＥＤなどの発光素子として、拡声器として、又は振動子（例えば、圧電振動子）として実現し得る。そして、適用処置力Ｆ_Ｔが、第１の所定の処置力値より下の（又は、上の）値を有する限り、第１の表示素子３４０は作動させることができる。少なくとも第２の所定の閾値電圧は、例えば、３Ｎの第２の所定の処置力値に較正されて提供し得、その場合、制御回路３３０は、適用処置力Ｆ_Ｔが第１と第２の所定の処置力値の間にあることを、第１の表示素子３４０を介して示すことができる。少なくとも第２の表示素子３４１は、例えば、適用処置力Ｆ_Ｔが第２の所定の処置力値を越えることを示すように提供してもよい。第２の表示素子３４１は、第１の表示素子の上記の実現可能性の一覧からの１つとして実現され得る。いくつかの実施形態では、第１の表示素子３４０は緑色発光ダイオードとして実現され、その一方で、第２の表示素子３４２は赤色発光ダイオードとして実現され得る。いくつかの実施形態では、信号Ｓの絶対値を処置力値に関連付け、処置力の正確な適用を経時的に監視し分析することができるように、制御回路３３０は較正される。

いくつかの実施形態では、制御回路３３０は、ゼロ適用処置力を表している基準電圧を決定するためのドリフト補償回路４００を含み、特に、ドリフト補償回路は、個人衛生装置のスイッチを入れる瞬間より前の電圧信号に基づくメジアン値決定を適用するように配置される。いくつかの実施形態では、制御回路３３０は、温度センサ５１０及び温度補正回路５２０を備える温度補正ユニット５００含む。温度補正回路５２０は、温度依存作用のための制御回路３３０によって測定される電圧値を修正するように配置され得る。

更に、いくつかの実施形態では、個人衛生装置は、少なくとも一方向のワイヤレス接続を外部デバイスと確立するための、例えば、個人衛生装置から外部デバイスへデータを通信するための、特に、処置セッションについてユーザーに分析及び／又は情報を表示させる目的のための送信機ユニット６００を含む。図３は、いくつかの実施形態で、追加要素が、例えば、自動調整回路７００及び／又は利用者入力ユニット８００などを提示してもよいことを示す。これらの態様は、「消費者向け所定処置力閾値の調整」及び「所定閾値の自動調整」にて以下の段落で更に記載されている。

ドリフト補償
前述のように、個人衛生装置は、感光素子の出力信号の経時的な、例えば劣化によるドリフトを修正するためのドリフト補償回路を有し得る。特に、ドリフト補償回路は、０の適用処置力に対する感光素子の出力信号を決定する。このような実現可能なドリフト補償回路の１つが、以下に記載される。ドリフト補償回路は、所与の期間の間に作動した感光素子からの出力信号を読み込み（例えば、毎月１回起こり得る場合であっても、個人衛生装置のスイッチを切っている間に、ドリフト補償回路が常に出力信号値を格納することを除外するものであってはならない）、内部メモリーに出力信号を書き込む。このように、ドリフト補償回路は、処置力測定ユニットを起動するように配置され得る。一旦、個人衛生装置のスイッチが入ると、処置ヘッドに適用されている力によって測定値を改ざんしないように、ドリフト補償回路は出力信号の記録を停止する。最終的に、個人衛生装置のスイッチを入れる瞬間、出力信号値の記録が十分でない場合、ドリフト補償回路は、例えば、６時間後に、上記手順を繰り返すように配置されてもよい。ドリフト補償回路は、約０．５Ｈｚ〜５Ｈｚの範囲の周波数で感光素子から出力信号値を読み込むように配置され得る場合であっても、これらの値が制限するものとして解釈されてはならない。ドリフト補償回路は、約１秒〜約６００秒の期間の出力信号値を記録装置に記録し得る。利用者が個人衛生装置のスイッチを入れる前に個人衛生装置を使用しないことが保障できないので（例えば、歯ブラシの利用者は、歯磨き剤を塗布する前に水中にブラシヘッドを維持してもよく、両行為の間、力が処置ヘッドに適用され、感光素子の出力信号のそれぞれの変化をもたらす）、ドリフト補償回路は、極度な出力信号値が除外されるメジアンフィルタリングを適用してもよい。計算されたメジアン値は、１Ｈｚのサンプルレートで、歯ブラシのスイッチを入れ使用するより前の間にデータ収集した１０個の出力信号値に対し０．０４４Ｎの誤差範囲を備え信頼性が高いことが明らかとなった。いくつかの実施形態では、個人衛生装置は加速度センサを含み、歯ブラシが動く間、出力信号値は保存されない。それから、ドリフト補償回路によって新しい値が提供されるまで、このような計算されたゼロ処置力の出力信号値は、ゼロ処置力の較正された測定のために処置力測定ユニットにより用いられる。いくつかの実施形態では、個人衛生装置がホルダーに設置されている間、力が処置ヘッドに適用されていないという確実な前提条件にすべきであるように、個人衛生装置は、ホルダー（例えば充電器）に設置されているかどうか検出するように配置され、どの状況の下でも、ドリフト補償回路が、感光素子からの出力信号を記録するために処置力測定ユニットを起動するように配置されてもよい。

較正
本明細書で開示する個人衛生装置は、例えば製造業者の工場で較正されてもよいと考えられる。処置力測定ユニットは、適用した力値に対する感光素子からの信号を較正することができるように、一連の少なくとも２つ又はそれ以上の正確に制御された荷重値が、処置ヘッドに適用されてもよい。個人衛生装置は、較正中に適用されるべき各力値が予めプログラムされた特定の較正モード、そして、各較正に使われる較正処置中に測定されたパラメータ値を備えていてもよい。代替的又は付加的実施形態では、較正でこれらの値を使用するために外部デバイスから個人衛生装置へ送信される適用荷重値を通じて、個人衛生装置は外部デバイスと通信（有線又は無線接続を使用してもよい）することができる。あるいは、又は更なる方法として、感光素子からの信号は、個人衛生装置から外部デバイスへ送信され、それから、較正を実行し、適用される較正パラメータを元へ送信してもよい。後者の実施形態では、複雑な較正回路は、個人衛生装置に必要ではない。

消費者向け所定処置力閾値の調整
所定処置力閾値のうち少なくとも１つを調整する（又は、そのような値が設定されさえすれば、所定処置力閾値を調整する）ための利用者入力装置を、個人衛生装置に備えてもよい。このような利用者入力装置は、単純なスイッチとして、又は接触感知パッドとして実現されてもよい。いくつかの実施形態では、外部装置（例えば、好適なアプリケーションを読み込ませた多機能電話）と個人衛生装置との間でデータを受信する（及び所望により送信する）ための無線接続可能な受信機又は送信機として、利用者入力装置は実現される。後者の実施形態では、個人衛生装置においてそれぞれの複雑な利用者入力ユニットを実現する必要なしに、快適で多様な設定の可能性を実現することができる。

所定閾値の自動調整
少なくとも１つの所定処置力閾値の自動調整で２つの異なる可能性がある例が、述べられる。第１の例では、個人衛生装置は、個人衛生装置の処置モードを変更するとき、自動調節のために配置される。例えば、歯ブラシの場合では、「標準クリーニングモード」、「ソフトクリーニングモード」、又は「歯肉ケアモード」などの異なるブラッシングモードを提供することが知られている。適用処置力の所定処置力閾値は、「標準クリーニングモード」用に３Ｎに設定し得る一方で、所定処置力閾値は、「ソフトクリーニングモード」が選択された場合、２．５Ｎに変更され又は、例えば、「歯肉ケアモード」が選択された場合、２．０Ｎに変更され得る。その上、選択された処置モードに応じて、装置は、ささげられた強すぎる処置力を示すことができる。第２の例では、個人衛生装置（特に処置力測定ユニット）は、適用処置力値の時系列を測定し、利用者の習慣に基づいて自動的に所定処置力閾値を調節するように、配置される。自動調節ユニットは、言及された自動調整を実行するために提供され得る。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

Claims (15)

1. 個人衛生装置、特に歯ブラシであって、
   ハンドルと、
   処置ヘッドであって、処置力が前記処置ヘッド上に少なくとも一方向で適用されるとき、復元力に対抗する、前記ハンドルに対する前記処置ヘッドの少なくとも一部の相対運動のために取り付けた処置ヘッドと、
   発光素子、感光素子、及び前記発光素子と前記感光素子との間の光路に少なくとも部分的に配置した光変換素子を含む、適用された前記処置力を決定するための処置力測定ユニットと、を備え、
   前記処置ヘッドの少なくとも前記部分が運動するとき、前記光変更素子、及び前記発光素子又は前記感光素子のうちの少なくとも１つが、互いに相対的に運動するように配置される、個人衛生装置。
2. 前記光変換素子が光吸収素子である、請求項１に記載の個人衛生装置。
3. 前記光吸収素子は、半透明のグレーウェッジとして実現され、特に、該グレーウェッジは、前記発光素子によって放射された光に対して前記感光素子を完全に覆うように配置される、請求項２に記載の個人衛生装置。
4. 前記光吸収素子は、前記発光素子によって放射された光に対して前記感光素子を一部分のみ覆っている、請求項２又は３に記載の個人衛生装置。
5. 前記光変換素子は、光反射素子である、請求項１に記載の個人衛生装置。
6. 前記処置力測定ユニットは、前記感光素子によって測定された光の強度を示すパラメータを決定するための制御回路を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
7. 少なくとも１つの光吸収面が、前記光路に近接して配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
8. 第１のストッパが、前記ハンドルに対して固定して設けられており、処置力が前記処置ヘッドに適用されないとき、前記第１のストッパに対して前記処置ヘッドが当接する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
9. 前記処置ヘッドがバネ付勢式であり、第１の処置力閾値より大きい処置力が、前記処置ヘッドに適用されるとき、前記第１のストッパから遠ざかるように配置される、請求項８に記載の個人衛生装置。
10. 第２のストッパが、前記ハンドルに対して固定して設けられており、第２の処置力閾値を有する処置力が前記処置ヘッドに適用されるとき、前記第２のストッパに対して前記処置ヘッドが当接する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
11. 前記発光素子は、本質的に人の眼に可視でない波長又は波長範囲で、特に赤外波長範囲又は紫外波長範囲の光を放射する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
12. 前記処置ヘッド及び前記ハンドルが、互いに固定されているか又は互いに一体であり、前記処置力が、前記処置ヘッドに適用されるとき、前記処置ヘッドの一部のみが弾性的に変形する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
13. ゼロ適用処置力を表している前記感光素子の参照出力信号を決定するためのドリフト補償回路を更に備え、特に、前記ドリフト補償回路は、前記個人衛生装置のスイッチを入れる瞬間より前に、前記感光素子からの出力信号に基づくメジアン値決定を適用するように配置される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
14. 温度センサ及び温度補償回路を更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の個人衛生装置。
15. 前記光吸収素子は、くさび状の形状を有するとともに、前記光吸収素子が処置力の適用の下で移動される方向に沿う長さ拡張を有し、その長さ拡張は、最大移動長さよりも長い、請求項２〜４及び６〜１４のいずれか一項に記載の個人衛生装置。

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