JP2021069853A - 電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラム - Google Patents

電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】振動モードの設定が容易な電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラムを提供すること。【解決手段】電動歯ブラシは、ブラシ体と、ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部と、制御部とを備える。この制御部は、ブラシ体の振動強度を設定最小値Dminと設定最大値Dmaxとの間で単調変動させるスイープ動作中に、入力部からの入力の検出タイミングにおける振動強度を、カスタム設定値として記憶部に記憶させる。【選択図】図6

Description

本発明は、電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラムに関する。
従来から、モータによって歯ブラシの先端を振動させて使用する電動歯ブラシが提案されている。特許文献1には、電池を収容する把持本体と、この把持本体の一側部に取り付けた歯ブラシ体とを備えた電動歯ブラシが開示されている。
特開2003−93415号公報
電動歯ブラシの好みの振動パターンは、使用者の歯や口腔内の状態等によって使用者毎に異なる場合がある。そのため、使用者に応じて電動歯ブラシの振動パターンの設定が容易に変更可能であると好適である。
本発明は、振動モードの設定が容易な電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る電動歯ブラシは、ブラシ体と、前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部と、前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中に、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る振動設定方法は、電動歯ブラシの振動設定方法であって、前記電動歯ブラシは、ブラシ体と、前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中に、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる、ことを特徴とする。
本発明に係る振動設定プログラムは、電動歯ブラシが実行する振動設定プログラムであって、前記電動歯ブラシは、ブラシ体と、前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部とを備え、前記電動歯ブラシに、前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる制御手段として機能させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、振動モードの設定が容易な電動歯ブラシ、振動設定方法及び振動設定プログラムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る電動歯ブラシを示す図である。 本発明の実施形態に係る電動歯ブラシの回路構成図である。 本発明の実施形態に係る記憶部に記憶される設定テーブルの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動歯ブラシの動作フローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動歯ブラシの振動動作を示すタイミングチャートであり、(a)は電動歯ブラシの動作が2秒以上連続した後に電源を切る動作を示し、(b)は電動歯ブラシの動作が自動停止するまでの動作を示し、(c)は振動設定値を変更する動作を示し、(d)は入力信号の波形を示す。 本発明の実施形態に係る電動歯ブラシのカスタム設定処理の動作を示す図であり、(a)はブラシ体のスイープ動作のタイミングチャートを示し、(b)はスイープ動作時のPWM信号の波形の模式図を示す。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1に示す電動歯ブラシ1は、入力部42(図2も参照)を構成するプッシュボタン式のスイッチSW1が形成された本体部2と、本体部2の先端側に接続されるブラシ体3とを備える。電動歯ブラシ1は、スイッチSW1の操作により、電源のON、OFFの切り換えを行うことができる。また、スイッチSW1の操作により、振動強度の変更設定もすることができる。
また、電動歯ブラシ1の本体部2内には、回路基板4と、ブラシ体3を振動させる偏心モータMと、回路基板4及び偏心モータMに電力を供給する直流定電圧源である電源Pが収容される。偏心モータMは、回転軸に対して重心を偏心させた錘が固定されて、回転軸の回転により主にブラシ体3の先端に設けられるブラシヘッド31を振動させることができるDC(直流)モータである。電源Pは一次電池、二次電池等の任意の電源を適用することができる。
図2は電動歯ブラシ1の回路構成図である。回路基板4には、電源Pの電圧V1を電圧V2に変圧する変圧部41と、入力部42(入力手段)と、偏心モータMを制御するMOSFETであるスイッチング素子SW2と、マイコン5とが配置される。電源Pの正極側は変圧部41に接続され、負極側は回路基板4のシグナル接地点等の基準電位点Nに接続される。変圧部41は、電源Pから供給された電圧V1を、電圧V1と異なる電圧V2に昇圧させる。本実施形態では、電源Pは1.5V(電圧V1)の電圧源であり、変圧部41は1.5Vから3V(電圧V2)に昇圧させることができる。なお、変圧部41はマイコン5や偏心モータM等の他の素子の動作に必要な任意の電圧に降圧する構成でもよい。変圧部41としてはレギュレータ素子や適宜の変圧回路により構成することができる。
マイコン5は、制御部51(制御手段)と、記憶部52(記憶手段)と、電源Pの電圧V1を検出する電圧検出部53と、変圧部41が出力する電圧V2を受電する電源部54と、入力部42からの入力信号S1が入力される操作入力部55と、スイッチング素子SW2に制御信号S2を出力する信号出力部56とを備える。制御部51は、主に図4のフローチャートで説明する振動設定プログラムを実行することができる。記憶部52は、偏心モータMの振動強度が設定された振動設定値521と、複数の振動設定値を予め保持した設定テーブル522とを記憶する。なお、図4で後述する連続動作回数n及びタイマt1も記憶部52に記憶することができる。電圧検出部53は、電源Pの正極側と変圧部41との間に接続されて、電源Pから出力される電圧V1を検出する。
電源部54は、変圧部41から電圧V2を受電して、マイコン5内の駆動電源として機能する。操作入力部55には、スイッチSW1の操作に応じて入力部42から入力信号S1(High(3V)又はLow(0V))が入力される(図5(d)も参照)。
入力部42は、変圧部41の出力側と接続される抵抗Rと、抵抗Rと基準電位点Nとの間に直列に接続されるスイッチSW1とを有する。抵抗RとスイッチSW1との間の節点はマイコン5の操作入力部55に接続される。したがって、スイッチSW1を操作せずに抵抗Rと基準電位点Nとの間を開放させた図2の状態では、操作入力部55の入力信号S1の電圧は変圧部41が出力した電圧V2と同電圧の3V(High)となる。一方、スイッチSW1を押下操作して抵抗Rと基準電位点Nとの間を短絡させた状態では、操作入力部55の入力電圧は基準電位点Nと同電位の0V(Low)となる。なお、制御部51は、スイッチSW1からの入力タイミングを図5(d)に示した電圧の立上りタイミングTeで検出しているが、後述するステップS302における入力信号S1の検出のように適宜立下りタイミングTsで検出してもよい。
信号出力部56は、制御部51の指示によりスイッチング素子SW2のゲート端子にゲート電圧として制御信号S2を出力する(図6(b)も参照)。また、本実施形態の制御信号S2はPWM(パルス幅変調)信号であるため、偏心モータMはPWM制御により制御される。偏心モータMは変圧部41の出力側と接続される。また、スイッチング素子SW2のドレイン端子は偏心モータMと直列に接続され、スイッチング素子SW2のソース端子は基準電位点Nと接続される。スイッチング素子SW2は、信号出力部56から制御信号S2が入力されることにより、ソース及びドレイン間の導通をON又はOFFに切り換え、偏心モータMの回転速度をPWM制御することができる。
図3は、設定テーブル522の構成を示す図である。設定テーブル522は、項番522aに対応してデューティー比522bを記憶している。項番522aの「1」、「2」、「3」は、それぞれブラシ体3の振動強度が「強」、「中」、「微弱」となるように設定されており、制御信号S2(PWM信号)のデューティー比522bはそれぞれ「1.0」、「0.7」、「0.4」に予め設定されている。したがって、項番522aの「1」、「2」、「3」に対応して記憶されるデューティー比522bは、固定設定値523である。また、項番522a「4」に対応して記憶されるデューティー比522bはユーザが振動強度として自由に設定することができるカスタム設定値524であり、図3の例ではデューティー比522bとして「0.6」が設定されている。また、ユーザは、後述する振動設定処理S20で、振動強度を項番522a「1」乃至「4」の中から選択することができ、項番522a「4」のデューティー比522bについてはカスタム設定処理S30により記憶させる値を変更することができる。
次に、電動歯ブラシ1の動作について図4のフローチャート等を参照して説明する。ステップS101〜S113は、電動歯ブラシ1の使用を開始して終了するまでの通常動作を示している。
まず、電動歯ブラシ1の電源OFFの状態でスイッチSW1が押下されると電源が投入される。制御部51は、ステップS101で、電源投入時にスイッチSW1が3秒以上長押しされたか判定する。制御部51は、3秒以上長押しされたと判定した場合は(第一入力条件)(S101,YES)カスタム設定処理S30のステップS301に進み、3秒以上長押しされたと判定しない場合は(S101,NO)ステップS102に進む。
ステップS102で、制御部51は、記憶部52の振動設定値521を取得する。また、ステップS103で、制御部51は、振動時間をカウントするタイマt1をリセットし(t1=0)、スイッチング素子SW2を制御してブラシ体3の振動をステップS102で取得した振動設定値521のデューティー比による振動強度で開始する。また、制御部51は、タイマt1のカウント(本実施形態ではカウントアップ)を開始する。
ステップS104で、制御部51は、電動歯ブラシ1のブラシ体3の動作回数をカウントする連続動作回数nをリセットする(n=0)。本実施形態のブラシ体3の振動は、図5(b)に示すように30秒間の連続動作を1回として、0.5秒のインターバルを設けながら合計6回間欠的に行われる。
ステップS105で、制御部51は、スイッチSW1の入力操作により電源が投入されてブラシ体3の振動を略同時に開始してから初期の第一期間以上経過したか判定する。本実施形態ではその第一期間の判定として、2秒以上経過したか(t1≧2sec?)否かを判定している。制御部51は、ブラシ体3の振動を開始してから2秒以上経過したと判定しない場合は(S105,NO)ステップS106の処理に進み、2秒以上経過したと判定した場合は(S105,YES)ステップS107の処理に進む。制御部51は、ステップS106でスイッチSW1操作が行われたと判定した場合は(第二入力条件)(S106,YES)ステップS201に進み、スイッチSW1操作が行われたと判定しない場合は(S106,NO)ステップS105に戻る。なお、ステップS106におけるスイッチSW1操作が行われたことを判定する第二入力条件は、本実施形態では通常の短時間の押下操作としているが、予め定めた時間以上の長押し操作としてもよい。
このように、制御部51は、長押しによらず電源が投入され(S101,NO)、ブラシ体3の振動を開始してから初期の2秒間スイッチSW1の操作が行われずに経過した場合はステップS107以降の通常の動作を行い、ブラシ体3の振動を開始してから2秒以内にスイッチSW1の操作が行われた場合は(S106,YES)振動設定処理S20において振動設定値521を変更することができる。
ステップS107で、制御部51は、スイッチSW1操作が行われたか判定する。制御部51は、スイッチSW1操作が行われたと判定した場合は(S107,YES)ステップS113に進みブラシ体3の振動を停止させて処理を終了する。すなわち、制御部51は、電源が投入されてブラシ体3の振動を開始してから2秒間経過後(第一期間経過後)に、スイッチSW1からの入力を検出するとブラシ体3の動作を停止する(図5(a)のタイミングチャートも参照)。一方、制御部51は、スイッチSW1操作が行われたと判定しない場合は(S107,NO)ステップS108に進む。
ステップS108で、制御部51は、ブラシ体3の振動を開始してから30秒以上経過したか判定し(t1≧30sec?)、30秒以上経過したと判定しない場合は(S108,NO)ステップS107の処理に戻り、30秒以上経過したと判定した場合は(S108,YES)ステップS109の処理に進む。
ステップS109で、制御部51は、ブラシ体3の連続動作回数が6回に達したか(n=6であるか)判定する。制御部51は、連続動作回数が6回に達したと判定しない場合は(S109,NO)ステップS110の処理に進み、連続動作回数が6回に達したと判定した場合は(S109,YES)ステップS113の処理に進む。その後、ステップS113で制御部51はブラシ体3の振動を停止させて処理を終了する。
ステップS110で、制御部51は、ブラシ体3の振動を0.5秒間停止させる。その後、ステップS111で、制御部51は、タイマt1をリセットして(t1=0)、ブラシ体3の振動を再度開始するとともに、タイマt1のカウントを開始する。
ステップS112で、制御部51は、連続動作回数nに1を加算して、ブラシ体3の30秒間の連続動作回数をカウントアップし、ステップS107の処理に戻る。
このように、ステップS107〜S113の処理により、ブラシ体3の振動は、図5(b)に示すように、30秒間の連続動作を、0.5秒のインターバルを設けながら合計6回間欠的に行われる。本実施形態では連続動作回数nを30秒の連続動作が終了した後にカウントアップしている(S108〜S112参照)。そのため、例えば図5(b)の4回目の連続動作の途中のタイミングT4でスイッチSW1操作がされた場合は、連続動作回数nはカウントアップされることなくS113の処理に進む。したがって、制御部51は、連続動作が30秒間行われた回数の累積値に応じてブラシ体3や電源P等の消耗部材の交換時期を通知する等の処理を行うこともできる。
次に、振動設定処理S20及びカスタム設定処理S30を含む振動設定方法について説明する。まず振動設定処理S20のステップS201で、制御部51は、タイマt1をリセットする(t1=0)。また、ステップS202で、制御部51は、振動設定値521を変更する。制御部51は、現在の振動設定値521として選択されている設定テーブル522中の設定値を順送りして、次の設定値を新たな振動設定値521として変更する。順送りは図3に示す設定テーブル522の項番522a「1」、「2」、「3」、「4」の順であり、項番522a「4」の次は項番522a「1」の設定に戻るように選択される。ステップS202の処理の後、ステップS105の処理に戻る。図5(c)は、ステップS106でスイッチSW1操作が行われる毎に、振動設定値521が項番522a「1」〜「4」に対応する振動強度「強」、「中」、「微弱」、「カスタム」に変化する様子を示している。なお、各スイッチSW1操作は2秒以内に行われている。
カスタム設定処理S30のステップS301では、制御部51は、ブラシ体3の振動をスイープ動作させる。図6(a)はブラシ体3のスイープ動作を示す図である。図6(a)の縦軸はPWM信号である制御信号S2のデューティー比を示し、横軸は時間[sec]を示している。また、図6(b)は、図6(a)に示したスイープ動作の減少期間Tdにおける一部の期間Td1における制御信号S2のタイミングチャートである。図6(b)の横軸は時間を示し、縦軸はPWM信号の電圧を示している。
スイープ動作中は、振動強度に対応する制御信号S2のデューティー比を設定最小値Dminと設定最大値Dmaxとの間で単調変動させる。図6(a)の例では、デューティー比が一次直線状に変化する減少期間Tdと増加期間Tiを各々8秒間隔で交互に繰り返すように動作する。なお、本実施形態の制御信号S2のパルス幅は、例えば1kHzの分解能で形成することができるため、スイープ動作は実質的に無段階に制御される。また、本実施形態にいう設定最小値Dmin及び設定最大値Dmaxとは、スイープ動作において変動するデューティー比の最小値及び最大値をいう。したがって、設定最小値Dminは固定設定値523の最小値(図3の例ではデューティー比522b「0.4」)よりも大きい又は小さくてもよく、設定最大値Dmaxも固定設定値523の最大値(図3の例ではデューティー比522b「1.0」)よりも大きい又は小さくてもよい。或いは、設定最小値Dmin及び設定最大値Dmaxは、それぞれ固定設定値523の最小値及び最大値と同じに設定してもよい。
図4に戻り、ステップS302で、制御部51は、スイッチSW1操作(入力部42からの入力)が行われたか判定する。制御部51は、スイッチSW1操作が行われない場合は(S302,NO)ステップS304の処理に進み、スイッチSW1操作が行われた場合は(S302,YES)ステップS303に進む。また、制御部51は、ステップS302のスイッチSW1の入力操作の検出を、入力信号S1の立下りタイミングTsにより判定することができる。
ステップS303で、制御部51は、スイープ動作中のスイッチSW1操作の検出タイミングにおけるデューティー比を、設定テーブル522の項番522a「4」に対応するデューティー比522bとして記憶する。ステップS302,S303により、ユーザはスイープ動作中に希望する振動強度でブラシ体3が振動していると判断したタイミングでスイッチSW1を操作すると、制御部51はスイッチSW1操作が開始されたタイミングTsにおけるデューティー比をカスタム設定値524として設定テーブル522に記憶する。これにより、ユーザの希望する振動強度と、カスタム設定値524として記憶されるデューティー比に対応する振動強度との間のずれを低減することができる。その後、制御部51は、ブラシ体3の振動を停止させて(S113)処理を終了する。
また、ステップS304で、制御部51は、スイープ動作が予め定めた期間(第二期間)行われたと判定する。図6(a)の例では、制御部51は、設定最小値Dminと設定最大値Dmaxとの間において、デューティー比の減少期間Td及び増加期間Tiの往復を合計3往復したか否かを判定する。スイープ動作の減少期間Td及び増加期間Tiはそれぞれ8秒間隔であるため、本実施形態における第二期間は48秒である。制御部51は、スイープ動作が3往復未満である場合は(S304,NO)ステップS301の処理に戻り、3往復した場合は(S304,YES)ブラシ体3の振動を停止させて(S113)処理を終了する。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態に限定されることは無く、種々変更を加えて実施することができる。例えば、本実施形態の説明では、制御信号S2としてPWM信号を出力する例について説明したが、制御信号S2としてPFM(パルス周波数変調)信号により制御する構成としてもよい。
また、本実施形態のスイープ動作(図6(a)参照)は振動強度が一次直線的に減少期間Td及び増加期間Tiを繰り返す構成としたが、スイープ動作は、減少期間Td又は増加期間Tiの一期間としてもよいし、減少期間Td又は増加期間Tiの一方を複数回時分割で配置する構成としてもよい。
また、図4のフローチャートで説明した判定処理(S101、S105、S108、S109、S304)における各閾値は、適宜変更することもできる。
1 電動歯ブラシ 2 本体部
3 ブラシ体 4 回路基板
5 マイコン 31 ブラシヘッド
41 変圧部 42 入力部
51 制御部 52 記憶部
53 電圧検出部 54 電源部
55 操作入力部 56 信号出力部
521 振動設定値 522 設定テーブル
522b デューティー比 523 固定設定値
524 カスタム設定値 Dmax 設定最大値
Dmin 設定最小値 M 偏心モータ
N 基準電位点 P 電源
R 抵抗 S1 入力信号
S2 制御信号 S20 振動設定処理
S30 カスタム設定処理 SW1 スイッチ
SW2 スイッチング素子 T4 タイミング
Td 減少期間 Td1 期間
Te タイミング Ti 増加期間
Ts タイミング V1,V2 電圧
Vt 閾値 n 連続動作回数
t1 タイマ

Claims (7)

  1. ブラシ体と、
    前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、
    入力部と、
    前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中に、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる制御部と、
    を備えることを特徴とする電動歯ブラシ。
  2. 前記スイープ動作は、前記設定最小値から前記設定最大値に向けて変化する増加期間と、前記設定最大値から前記設定最小値に向けて変化する減少期間とを交互に繰り返す、ことを特徴とする請求項1に記載の電動歯ブラシ。
  3. 前記ブラシ体を振動させる偏心モータを備え、
    前記制御部は、前記偏心モータの回転速度をPWM信号のデューティー比により制御して前記振動強度を制御する、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動歯ブラシ。
  4. 前記記憶部は、前記振動強度の固定設定値をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記入力部から電源投入時に第一入力条件を満たす入力を検出すると前記スイープ動作を行い、
    電源が投入された初期の第一期間内に、前記入力部から第二入力条件を満たす入力を検出すると前記振動強度を前記カスタム設定値又は前記固定設定値に切り換える、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の電動歯ブラシ。
  5. 前記制御部は、前記入力部からの入力がされずに前記スイープ動作が予め定めた第二期間行われたと判定すると、前記ブラシ体の振動を停止させる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の電動歯ブラシ。
  6. 電動歯ブラシの振動設定方法であって、
    前記電動歯ブラシは、ブラシ体と、前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部と、制御部とを備え、
    前記制御部は、前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中に、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる、
    ことを特徴とする振動設定方法。
  7. 電動歯ブラシが実行する振動設定プログラムであって、
    前記電動歯ブラシは、ブラシ体と、前記ブラシ体の振動強度であるカスタム設定値を記憶する記憶部と、入力部とを備え、
    前記電動歯ブラシに、前記ブラシ体の前記振動強度を設定最小値と設定最大値との間で単調変動させるスイープ動作中、前記入力部からの入力の検出タイミングにおける前記振動強度を、前記カスタム設定値として前記記憶部に記憶させる制御手段として機能させる、
    ことを特徴とする振動設定プログラム。
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