JP2023090149A - 超音波歯ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】振動部から出射された超音波を確実にブラシを介して歯の表面に供給でき、長期間にわたって良好なブラッシング効果が得られる。【解決手段】記した課題を解決するために本発明において以下のような手段を講じた。即ち本発明の歯ブラシは、把持部と、前記把持部の先端から突出した突出部と、前記突出部の先端に形成されるとともに超音波を発生する振動子が配置された振動部と、複数の毛束が植毛されてブラシを形成している植毛部と、を有する超音波歯ブラシであって、前記植毛部は前記振動部と空隙を介して配置されるとともに、前記空隙に通じる開口部を有することを特徴としている。【選択図】図４

Description

本発明は、電気式歯ブラシ、特に超音波を発する電気式歯ブラシに関する。

ブラッシング時にブラシを振動させてプラークの除去や清掃等を含めたブラッシングの効果（以下、単にブラッシング効果という）を上げる電気式歯ブラシが実用化されている。さらに超音波を使用してブラッシング効率を上げて良好な歯磨きを実現する超音波歯ブラシが例えば特許文献１乃至特許文献３のように提案されている。

特開２００３－６１９８５号公報 特開２００５－１０２８３７号公報 特開２００４－２０２０６５号公報

超音波歯ブラシは超音波を使用しない歯ブラシに比較すると、超音波特有の優れたブラッシング効果が得られることが確認されている。ところが歯ブラシが使用により毛先が曲がったり、折れたり、削れた場合はブラシ部の交換が必要になる。そこで、ブラシ部のみを交換可能とする構成が望ましい。

超音波を使用する歯ブラシは、超音波振動子が配置された振動部と植毛部の間に空隙ができると、振動部から出射された超音波がブラシに伝わらずに歯の表面に超音波を供給することができず、超音波による効果が十分に得られず、ブラッシング効果が十分得られない事態を引き起こしていた。

ところが、振動部とブラシ部の間に隙間や空隙（以下、単に空隙という）を作らずブラシ部を交換可能とする構成は非常に困難である。或いは交換可能としない場合であっても、振動部とブラシ部の間に部分的にでも隙間を作らない為には振動部とブラシ部の両方に非常に高い寸法精度が必要であった。以上のことから、振動部から出射された超音波を確実にブラシを介して歯の表面に供給でき、長期間にわたって良好なブラッシング効果が得られる超音波歯ブラシが求められている。

上記した課題を解決するために本発明において以下のような手段を講じた。即ち本発明の歯ブラシは、把持部と、前記把持部の先端から突出した突出部と、前記突出部の先端に形成されるとともに超音波を発生する振動子が配置された振動部と、複数の毛束が植毛されてブラシを形成している植毛部と、を有する超音波歯ブラシであって、前記植毛部は前記振動部と空隙を介して配置されるとともに、前記空隙に通じる開口部を有することを特徴としている。

さらに本発明の超音波歯ブラシは、前記植毛部が前記振動部に対して着脱自在であることを特徴としている。

本発明は、超音波を歯ブラシ先端に供給し、良好なブラッシング効果を得ることができる超音波歯ブラシを提供できる。さらにより簡単な構成で、ブラッシング効果を長期間にわたって維持できる信頼性の高い超音波歯ブラシを実現できる。

本発明にかかる超音波歯ブラシの説明図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシのコントローラのブロック図である。 本発明にかかる超音波駆動信号の模式図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの説明図である。 従来の超音波歯ブラシの説明図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの説明図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの説明図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの充電器の説明図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの充電回路のブロック図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの充電制御のフローチャートである。 本発明にかかる超音波歯ブラシの充電回路のブロック図である。 本発明にかかる超音波歯ブラシの充電制御のフローチャートである。

［第１実施形態］
図１は本発明による超音波歯ブラシの本体１を示しており、同図（ａ）から（ｆ）は本体１の六面図を示している。図の（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は上面図、（ｆ）は底面図である。同図（ｇ）はブラシ１４を先端に有するブラシ部１３とブラシ部１３を装着する前の本体１を示している。本体１は、把持部１１と、操作部１５と、把持部１１の先端から突出している突出部１２とを有し、突出部１２の先端に形成されるとともに超音波を発生させる振動子１８が配置された振動部１９とを有する。突出部１２と振動部１９はそれぞれを独立した部品として構成してもよいし、一体に構成してもよい。例えば突出部１２の先端に、超音波を発生させる振動子１８を有する振動部１９を取り付けてもよい。または突出部１２を、ブラシ部１３が装着されたときにブラシ１４が配置される位置まで長くして、その突出部１２の先端であってブラシ１４に対向するまたはブラシ１４に対応する位置に振動子１８を配置して突出部１２の先端に振動部１９を構成、すなわち突出部１２と振動部１９を一体に構成してもよい。

把持部１１の内部にはバッテリ１６と、操作部１５の操作に応じて本体１を制御するコントローラ１７が設けられている。コントローラ１７と振動子１８は、後述するようにハーネス－Ｂ２０で接続されている。

操作部１５にはスイッチ２２と、スイッチ２２の周囲には、内蔵された赤色のＬＥＤによって赤色に点灯するＬＥＤ部２３が配置されている。使用者が操作部１５のスイッチ２２を押すことによって超音波の出射または停止を含め、出射する超音波の制御を行うことができ、スイッチ２２の操作に応じてＬＥＤ部２３の点灯状態が変化して、例えばＬＥＤ部２３が点灯することでスイッチ２２の周囲が赤く点灯し、使用者に本体１の駆動状態や動作状態を伝える。

図２はコントローラ１７のブロック図である。コントローラ１７は、振動子１８に超音波振動をさせるために振動子１８に供給される電気信号である駆動信号を出力する信号生成部２０４、タイマ２０７、ユーザーＩＦ部２０１、所定の電力を各部に供給する電源部２０６、制御部２０２等の少なくとも一部またはすべてを含んで構成される。

制御部２０２はＣＰＵやメモリの他、各部と接続する為のインターフェースを内蔵し、本体１の制御を行う。電源部２０６はバッテリ１６から供給される電力を所定の一定電圧値、例えば５Ｖに制御して制御部２０２を介して各部に供給する。ユーザーＩＦ部２０１は操作部１５と接続されており、使用者が操作部１５の操作を行うと、その情報を制御部２０２に通知する。

バッテリ１６は乾電池であってもよいし、リチウムイオン電池のように充電により繰り返し使用できる二次電池であってもよい。あるいはこれら電池の代わりに、１００Ｖ等の例えば家庭用コンセントから所定の電圧、例えば５Ｖを出力できる電源アダプタを本体１の外部に配置して使用する構成であってよい。ただし、二次電池の方が環境負荷の観点から望ましい場合があり、本実施の形態では二次電池、例えばリチウムイオン電池を使用した場合を例に挙げている。

タイマ２０７は所定の時間、例えば３分をブラッシングのための時間、すなわち振動子１８を駆動して超音波を出力する時間として計測する。当該時間は３分に限らず３分未満でも３分以上でもよく、使用者が適宜設定できるような構成でもよい。

図３は信号生成部２０４の出力を模式的に示す。図では横軸を時間、縦軸は信号の振幅を示す。信号生成部２０４は、例えば３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚの周波数の信号を駆動信号として出力する。当該駆動信号は本実施の形態においては例えば４．８ＭＨｚの正弦波を時間Ｔ１で出力し、続けて時間Ｔ２で停止する動作を繰り返す。Ｔ１として０．５秒、Ｔ２として０．５秒を設定すると、駆動信号としては０．５秒間４．８ＭＨｚが出力された後、０．５秒間停止され、以後これを繰り返すように出力される。図３では正弦波を見やすいように模式的に記載しているが、実際は上記の通りＴ１で出力されるのは４．８ＭＨｚの高い周波数である。

図３では、駆動信号は常時出力されているのではなく上記のようにデューティ５０％で出力される、あるいは間欠的に出力される。常に出力される場合と、図３のような間欠的な出力では超音波による顕著な効果の違いはないが、単位時間当たりの実質的な振動子１８の駆動時間が半分になるので、見かけ上バッテリの持ちが長くなり、一回の充電でブラッシングできる時間を長くすることができる。ここで駆動信号は、デューティ５０％で間欠的に４．８ＭＨｚが出力されるものであるが、デューティは５０％に限定されるものではなく、例えば４０％であっても６０％であってもよく、所望のブラッシング効果が得られればよい。

ユーザーがスイッチ２２を押すと、その情報はユーザーＩＦ部２０１を介して制御部２０２に送られ、制御部２０２は図３のような電気信号を出力するように信号生成部２０４に指示を出す。または、制御部２０２は信号生成部２０４に対して電力を供給することによって信号生成部２０４に電気信号の生成を開始させるような構成でも良い。さらに制御部２０２はタイマ２０７に所定時間、例えば３分の時間計測を開始するような通知を行い、タイマ２０７は当該通知に従って所定時間の計測をスタートする。

タイマ２０７は所定時間、例えば３分が経過したらその旨を示す通知を制御部２０２に行い、制御部２０２は当該通知に基づいて、信号出力を停止するように信号生成部２０４に指示を出す。または制御部２０２は信号生成部２０４に対する電力の供給を停止することで信号生成部２０４による信号の生成を停止させる。

所定時間が経過する前に使用者がスイッチ２２を再度押した場合は、その情報がユーザーＩＦ部２０１から制御部２０２に通知され、制御部２０２は信号出力を停止するように信号生成部２０４に指示を出すか、信号生成部２０４に対する電力の供給を停止することで信号生成部２０４による信号の生成を停止させる。同時にタイマ２０７に対して時間計測の停止を指示し、タイマ２０７をリセットする。

上記における使用者のスイッチ２２の操作として、スイッチ２２を押すとは単にスイッチ２２を押圧することにとどまらず、短時間に２回スイッチ２２を押す、所謂ダブルクリックや、数秒間スイッチ２２を押しっぱなしとする、所謂長押しであってもよく、出力を開始するときはダブルクリックとし、信号の出力開始を停止する場合は長押しする等、操作の方法を超音波の出力開始時と停止時で分けてもよい。すなわちスイッチ２２を操作する目的に応じて、スイッチ２２の操作方法を変更することがよい。このような構成ではスイッチ２２に誤って触れた場合の装置の誤動作を回避できて望ましい。特に本実施の形態のように操作部１５が把持部１１に配置されている場合は、意図せず操作部１５に使用者が触れる場合が多いうえに、使用者が超音波を認識できないために、誤ってスイッチ２２が押された場合に超音波が意図せず停止した場合であってもそれに使用者が気付くことが難しく、超音波が停止しているにも関わらずブラッシングを続けて所定のブラッシング効果が得られない事態となりやすい。そこで、超音波を停止する場合のスイッチ２２の動作として使用者が意図しないと得られにくい動作であるダブルクリックや長押しが望ましい。

図４は本発明を施したブラシ部１３を示している。図４（ａ）はブラシ部１３の拡大図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の破線Ａにおける模式的な断面図を示している。ブラシ部１３には本実施の形態では植毛部４３に複数の毛束４５が植毛されてブラシ１４が形成されてる。植毛部４３には開口部－Ａ４１が植毛部４３の後端、換言すると植毛部４３の近位端に設けられている。

図４（ｃ）はブラシ部１３に差し込まれる振動部１９の断面を示している。振動部１９の先端部には、ブラシ部１３に振動部１９が差し込まれた場合にブラシ１４に対応する部分に、振動子１８が接着剤８２によって固定して配置されている。振動子１８はハーネス－Ｂ２０によって把持部１１内に配置されたコントローラ１７に接続されて駆動信号が供給される。なお、振動子１８は図４（ｃ）のように振動部１９の内部に配置されてもよいが、振動部１９の表面、例えばブラシ１４に対向する振動部１９の表面や、ブラシ１４に対向する面の反対側等に配置されていてもよい。

図４（ｄ）は図４（ｂ）のブラシ部１３の挿入部４４に図４（ｃ）の振動部１９が差し込まれた状態を示しており、この状態で歯ブラシの本体１がブラッシングに使用される。図のように振動部１９とブラシ１４の間に空隙－Ａ４２が形成される。開口部－Ａ４１は植毛部４３を貫通して空隙－Ａ４２につながっている。使用者が本体１を使用すると、当該開口部－Ａ４１を通って、歯磨き剤や唾液、あるいはこれらを含んだ水などの水分（以下、これらを総称して単に水分をいう）が空隙－Ａ４２に入るように構成されている。

図４のようにブラシ部１３と振動部１９を着脱自在に構成することによって、ブラシ部１３が交換可能とすることができる。なお、ブラシ部１３と振動部１９を交換可能とする場合では、この着脱自在の構成は、後述するように必須の構成となるが、例えば超音波歯ブラシを使い捨てにする場合などにおいてはブラシ部１３を交換する必要がないので必須とは限らない。ただし、開口部－Ａ４１や空隙－Ａ４２は超音波を確実に歯に供給するためには必須となる。

超音波を使用する歯ブラシでは、ブラシ部１３を容易に交換可能とするためにブラシ部１３に図４の振動部１９に相当する部分を差し込んで使用する構成が一般的である。例えば上述の特許文献に記載されている構成は、図５のように表すことができる。すなわち本実施の形態では振動部１９のうち、ブラシ１４の対向面に該当する表面、即ち超音波の出射面と、ブラシ１４が植毛されている植毛部４３の間にはたとえ部分的であっても空隙を作らないように互いに密着するように設計される。ここに空隙ができると、振動子１８から出射された超音波がその空隙を通過することができず、ブラシ１４にも歯の表面にも超音波が供給されず、所望のブラッシング効果が得られない不具合を生じる。空隙を作らないためには、交換用のブラシ部１３において振動部１９が差し込まれる部分と差し込む振動部１９の寸法を正確に合わせる必要があるが、量産時のばらつきや経時的な変化によって両者の寸法を正確に合わせることはできず、例えば部分的に空隙が意図せず生じる可能性が極めて高い。さらに初期的な状態で仮に正確な寸法によって、当該空隙が回避できたとしても、使用に際して例えばねじりなどが発生して、あるいは経時的に空隙が発生する場合がある。或いは本体を落としたりどこかにぶつけたり、あるいは強い振動が与えられた場合であっても空隙が発生しやすい。空隙が発生すると上記のように超音波がブラシ１４を介して歯の表面に供給できず所望のブラッシング効果が得られない。

一方、本発明の超音波歯ブラシでは、図４のようにブラシ１４の植毛部４３に開口部－Ａ４１を有し、当該開口部－Ａ４１が振動部１９と植毛部４３の間に形成された空隙－Ａ４２に通じているため、当該開口部－Ａ４１に水分が流入すると空隙－Ａ４２に水分が充填される。振動部１９から出射された超音波は空隙－Ａ４２があっても当該空隙－Ａ４２に充填された水分によって植毛部４３に到達し、ブラシ１４を介して歯の表面に供給されて、所望のブラッシング効果を得ることができる。なお、充填された水分はブラッシングが終了してブラシ部１３を洗浄するときに排出される。

このような構成では、振動部１９と振動部１９が挿入される挿入部４４の寸法精度は、振動部１９が挿入部４４に挿入されてブラシ部１３が確実に本体１に装着されればよいので、高精度は要求されず安価な構成が可能となる。

さらに、使用することで経時的な変化が振動部１９やブラシ部１３に発生したり、落としたりなど強い振動が与えられた場合であっても、振動部１９から出射された超音波は確実に空隙－Ａ４２に流入した水分とブラシ１４を介してブラッシングが施される歯の表面に供給されて所望のブラッシング効果を得ることができる。

すなわち、従来は空隙ができないように設計されてきた、振動部１９と植毛部４３の間に、あえて空隙－Ａ４２を設けて、そこにブラッシング時に生じる水分を開口部－Ａ４１より充填することによって、より簡単な構造で、高い寸法精度によらず、振動や経時的変化にも強く、超音波を確実にブラシ１４を介して歯の表面に供給でき、長期間にわたって良好なブラッシング効果が得られる超音波歯ブラシを実現できる。

よって本発明により、非常に簡単な構成で、高い寸法精度が要求されない、安価な交換用ブラシの構成により、長期間にわたって所望のブラッシング効果を損なうことのない、信頼性の高い超音波歯ブラシを実現できる。また、交換の必要がない場合でも非常に簡単な構成で、高い寸法精度が要求されない、安価な構成により、長期間にわたって所望のブラッシング効果を損なうことのない、信頼性の高い超音波歯ブラシを実現できる。

［変更例］
図６は本発明による開口部の他の例を示してる。図４では開口部－Ａ４１が植毛部４３の後端部に配置されているのに対して、図６（ａ）は植毛部４３の先端に開口部－Ｂ６１が配置されている。図６（ｂ）では開口部－Ｃ６２がブラシ１４の間に配置されている。このほか、軸方向（本体１から突出部１２が突出している方向）に対してブラシ１４の右側や左側、例えば右側の先端や後端、左側の先端や後端に配置してもよい。或いは、これらの開口部は空隙－Ａ４２の側面や遠位端や近位端である端面に対応する位置に設けられていてもよく、例えば図６（ｄ）は空隙－Ａ４２の遠位端である先端部に、あるいはブラシ部１３の先端に開口部－Ｈ６０が配置されている例を示している。

上記においては、植毛部４３やブラシ部１３に設けられた開口部が一つである場合を例に挙げて記載しているが本発明はこれに限定されず、開口部は２つあるいは２つ以上であってもよい。即ち、開口部－Ａ４１を第１の開口部とすると、第１の開口部とは別に第２の開口部を設けてもよい。この場合は開口部の大きさや形状を同じとする場合でもよいが、開口部の形状や大きさがそれぞれ異なってもよい。なお、第１の開口部と第２の開口部を設けることは、開口部が二つのみであることを意味するのではなく、二つ以上、あるいは複数の開口部が設けられることを意味してもよい。第１の開口部と第２の開口部を配置した場合では空隙－Ａ４２の水分は、第２の開口部が配置されていない場合に比較すると排出されやすいが、ブラッシング中の口腔内では豊富に水分が存在するので、当該水分がすぐに空隙－Ａ４２内に補充されて超音波がブラシ１４に伝達されてブラッシング効果は低下しない。

図４（ｄ）の開口部－Ａ４１及び図６（ａ）の開口部－Ｂ６１並びに図６（ｄ）は空隙－Ａ４２の端部に設けられているが、図６（ｃ）は開口部－Ｄ６３が空隙－Ａ４２の端部から離れて配置されている様子を示している。この場合は、空隙－Ａ４２の端部に振動部１９と植毛部４３等によって図６（ｃ）では三方が囲まれたポケット６４が形成されるので、このポケット６４に水分がたまりやすく、ブラッシング終了時にブラシ１４を洗浄して空隙－Ａ４２内に充填された水分を排出する場合に排出が困難または不十分となる場合がある。排出が困難な場合は空隙－Ａ４２の水分が空隙－Ａ４２にとどまりやすく衛生的に望ましくない。

そこで本発明においては、開口部－Ａ４１や開口部－Ｂ６１並びに開口部Ｈ－６０のように開口部を空隙の端部に配置するのが望ましい。端部に開口部を配置するとポケット６４ができず、空隙－Ａ４２内部の水分を良好に排出できて衛生的で、長期間にわたって良好なブラッシング効果が得られる超音波歯ブラシを実現できる。ここで端部とは、図４や図６のように植毛部４３の先端や後端に対応する空隙－Ａ４２の端部に限らず、軸方向に対してブラシ１４の右側や左側に対応する空隙－Ａ４２の端部であってもよい。

ポケット６４の有無にかかわらず、開口部－Ａ４１乃至開口部－Ｈ６０などの開口部（単に開口部と称する）の大きさや形状などによって空隙－Ａ４２内の水分の排出が簡単でない場合は、開口部が複数設けられてもよい。例えば、２つ以上の開口部－Ａ４１が配置されてもよいし、２つ以上の開口部－Ｂ６１が配置されてもよい。或いは上記の開口部－Ａ４１や開口部－Ｂ６１などの各開口部が併用されてもよい。この場合に、複数の開口部は隣接して配置されてもよいし、例えば植毛部４３の先端と後端、あるいは植毛部４３の右側と左側などのように離間して配置されてもよい。或いは開口部は植毛部４３の先端と後端及び右側や右側などのように３つ以上の領域に３つ以上の開口部を設けてもよい。

植毛部４３が配置されたブラシ部１３の面をブラシ部１３の表の面またはブラシ部１３の第１の面と称し、ブラシ部１３の表の面（ブラシ部１３の第１の面）に対して反対側の面をブラシ部１３の裏面、あるいはブラシ部１３の第２の面と称すると、図７のように開口部の一つをブラシ部１３の第１の面またはブラシ部１３の表の面に配置し、開口部の他の一つをブラシ部１３の第２の面またはブラシ部１３の裏面に配置する構成でもよい。図７（ａ）は開口部－Ａ４１のほかに開口部－Ｅ６５を振動部１９に対してブラシ１４とは反対側に設けている。つまりブラシ部１３の表の面に第１の開口部である開口部－Ａ４１を設け、第２の開口部である開口部－Ｅ６５をブラシ部１３の第２の面、或いはブラシ部１３の裏面に設けている。換言すると第１の開口部を植毛部４３が配置されたブラシ部１３の面に、植毛部４３やブラシ１４に対して振動部１９の反対側に第２の開口部が設けられている。または開口部－Ａ４１と開口部－Ｅ６５は、間に振動部１９が配置されるように設けられている。図７（ｂ）及び図７（ｃ）も同様に開口部－Ａ４１と、開口部－Ｆ６７または開口部－Ｇ６８が振動部１９を挟むように或いはブラシ部１３の表の面と裏面に配置されている例を示している。図７（ａ）はブラシ部１３の裏面（ブラシ１４の反対側）の先端部に設けられた開口部－Ｅ６５を示し、図７（ｂ）はブラシ部１３の裏面であってブラシ１４の中央部に対応する位置に設けられた開口部－Ｆ６７を示し、図７（ｃ）はブラシ部１３の裏面であってブラシ１４の後端部分に対応する配置された開口部－Ｇ６８を示している。

さらに図７（ａ）では、空隙－Ａ４２と開口部－Ｅ６５をつなぐ流路－Ａ６６が、即ち振動部１９とブラシ部１３の間に形成された空隙－Ａ４２から第２の開口部につながる流路－Ａ６６が配置されて、流路－Ａ６６によって空隙－Ａ４２に存在する水分が容易に開口部－Ｅ６５から排出される。図７（ｄ）は図７（ｂ）中の破線Ｂにおける断面が模式的に示されている。図７（ｄ）では空隙－Ａ４２から開口部－Ｆ６７につながる流路－Ｂ６９が振動部１９の両側に設けられていてる例を示しているが、流路－Ｂ６９は振動部１９の両側の少なくとも一方、図７（ｄ）では振動子１８の右側か左側の少なくとも一方に設けられていてもよい。

図７（ｅ）は図７（ｂ）中の破線Cにおける断面が模式的に示されている。図７（ｅ）では流路－Ｂ６９が、ブラシ部１３に設けられた凹部や溝によって開口部－Ｆ６７の位置に設けられている。図７（ｆ）は流路の他の例を示しており、図７（ｅ）における流路－Ｂ６９の代わりに流路－Ｃ７０が配置されているが流路－Ｃ７０は振動部１９の先端部分に、振動部１９の長手方向に沿って長く形成されている。図７（ｆ）のように流路－Ｃ７０は例えば空隙－Ａ４２の長手方向と同等の長さを有していてもよく、ポケット６４のようなポケットができないので望ましい。流路－Ａ６６や流路－Ｂ６９は第２の開口部に向かって水分が流れるためには、ブラシ部１３の長手方向の角度を適切に調整しなければならないが、流路－Ｃ７０の場合はブラシ部１３の長手方向の角度によらず空隙－Ａ４２の水分がスムーズに排出されてより望ましい。

図７（ｃ）は振動部１９とブラシ部１３の裏面との間に空隙－Ｂ４６が形成されている例を示している。ブラシ部１３の表の面側の振動部１９の面を振動部１９の表の面、または振動部１９の第１の面、ブラシ部１３の裏面側の振動部１９の面を振動部１９の裏面、または振動部１９の第２の面と称する。振動部１９の表の面とブラシ部１３の間に形成された空隙－Ａ４２を第１の空隙とすると、振動部１９の裏面とブラシ部１３の間に形成された空隙－Ｂ４６は第２の空隙に相当する。即ち、図７（ｃ）は第１の空隙と第２の空隙が配置された例を示しており、第１の開口部である開口部－Ａ４１と第２の開口部である開口部－Ｇ６８は第１の空隙と第２の空隙及び第１の空隙と第２の空隙をつなぐ流路でつながっている。この場合の流路としては図７（ｅ）の流路－Ｂ６９や図７（ａ）の流路－Ａ６６または図７（ｆ）の流路－Ｃ７０が使用できる。

図７（ｄ）乃至図７（ｆ）では流路－Ｂ６９や流路－Ｃ７０は振動部１９の表の面と裏面以外のすべての面に設けられていてる例を示しているが、流路－Ｂ６９や流路－Ｃ７０は振動部１９の表の面と裏面以外の少なくとも一つの面に設けられていてもよい。例えば図７（ｄ）では振動部１９の右側か左側の少なくとも一方の面に、図７（ｅ）及び図７（ｆ）では図面の上側か下側の少なくとも一方に設けられてもよい。

流路－Ａ６６や流路－Ｂ６９または流路－Ｃ７０はブラシ部１３に凹部や溝を設けることによって形成されていてる例を示しているが、流路－Ａ６６は振動部１９に凹部や溝を設けることによって形成されて設けられてもよく、あるいはブラシ部１３と振動部１９の両方に凹部や溝を設けることによって形成されて設けられてもよい。即ちブラシ部１３の内面または振動部１９の表面の少なくとも一方に設けられた凹部や溝で形成されていてもよい。

図７（ａ）乃至図７（ｆ）の各例はこれに限定されるものではなく、第１の開口部として開口部－Ａ４１の代わりに開口部－Ｂ６１、開口部－Ｃ６２、開口部－Ｄ６３または開口部－Ｅ６５等が使用できる。或いは図７（ｃ）において、開口部－Ｇ６８の代わりに開口部－Ｆ６７を、即ち、植毛部４３の中央付近に開口部を設けてもよく、即ち図７（ｂ）の構成に空隙－Ｂ４６をさらに追加してもよい。或いは、ブラシ部１３の表の面や裏面以外の例えば側面や端面に、第１の開口部が配置されてもよく、または側面または端面に第１の開口部と第２の開口の少なくとも一方を配置するような構成でもよい。

上記のような構成では、非常に簡単な構成で高い寸法精度が要求されない、安価な交換用ブラシの構成が、長期間にわたって所望のブラッシング効果を損なうことがなく、振動にも強い信頼性の高い超音波歯ブラシを実現できる。

図８は本体１内に配置されたバッテリ１６を充電する充電器７１を示している。図８（ａ）は充電器７１の上面図で、上面視で円形のホルダ７２の中央部に貫通孔７３を有し、貫通孔７３に本体１を差し込んで充電を行う。図８（ａ）の点線にそった断面であって、貫通孔７３に本体１を差し込んだ状態の模式図を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）のように充電器７１は高さの低い円柱状のホルダ７２の中央部にホルダ７２の上面から下面に貫通する貫通孔７３が形成されている。充電器７１は電源コード７４によって例えば壁面の家庭用コンセントに接続されて使用される。貫通孔７３に図８（ｂ）に示すように本体１が差し込まれた状態で周知の電磁誘導を使用してバッテリ１６に対してワイヤレス充電がされるが詳しい原理等の説明は省略する。充電器７１は、例えばテーブルや洗面台等の板面７５に置かれるので本体１の底面が板面７５に接する。このような構成では、本体１やブラシ部１３に付着した水分が板面７５に垂れることがあっても充電器７１に溜まって充電器７１を汚すことがなく、本体１と充電器７１を持ち上げて板面７５が簡単に清掃されるので、本体１と充電器７１及びその周囲をより簡単に、且つより清潔に維持することができる。

充電器７１内部には電源コード７４によって供給された電力を送電コイル７６に供給する送電電源７７が配置され、当該電力は送電コイル７６を利用して本体１に対して交番磁界を介して非接触で送電される。本体１は内部には送電コイル７６からの電力を非接触で受信する受電コイル７９と充電回路－Ａ７８を有する。充電回路－Ａ７８は、バッテリ１６の充電残量を検出する充電残量検出部と、本体１が充電器７１に装着されていることを検出する充電器検出部を有し、受電コイル７９で受信した電力のバッテリ１６への供給を制御する。送電コイル７６と送電電源７７及びこれらに接続されいる配線等は充電器７１の内部に、受電コイル７９と充電回路－Ａ７８及びこれらに接続されている配線等は本体１の内部に位置されており、本来は外部からは見ることはできない。

図９は充電回路－Ａ７８のブロック図を示している。充電回路－Ａ７８は受電コイル７９からの電力を整流する整流回路８１を有し、整流回路８１の出力は充電残量検出部である残量検出部－Ａ８４と、スイッチ素子８０を介してバッテリ１６に供給される。充電制御部－Ａ８３はスイッチ素子８０のオンとオフを制御し、バッテリ１６への充電が制御される。残量検出部－Ａ８４はバッテリ１６の充電残量を検出して充電制御部－Ａ８３に通知する。充電制御部－Ａ８３はさらに充電時間を計測する充電タイマ８５が接続されている。

残量検出部－Ａ８４は受電コイル７９により受電された電力に基づいてスイッチ素子８０に生じる電圧ＶＡと、スイッチ素子８０を流れる電流Ｉを検出し、これらに基づいた信号は充電制御部－Ａ８３に送られる。後述するように、電圧ＶＡを示す信号は本体１の充電器７１への装着の有無を示す信号、あるいは装着されているか否かを示す信号に相当する。電流Ｉを示す信号はバッテリ１６への充電を示す信号、バッテリ１６が充電されているか否かを示す信号またはバッテリ１６の残量を示す信号に相当する。

電圧VＡは本体１が充電器７１に配置されている場合に生じるので、本体１が充電器７１に配置されているか否か、あるいは本体１が貫通孔７３に配置されているか否かが検出され、電圧ＶＡを示す信号は本体１の充電器７１への装着を示す信号に該当する。即ち、この構成では、残量検出部－Ａ８４は、本体１が充電器７１に装着されていることを検出する充電器検出部としても機能する。

電圧ＶＡを、本体１の充電器７１への装着を示す信号として使用してもよいが、本実施の形態では、事前に設定した閾値Ｖｔｈ１と比較し、比較結果を本体１の充電器７１への装着を示す信号として使用してもよい。例えば残量検出部－Ａ８４は電圧ＶＡを閾値Ｖｔｈ１と比較し、電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１以上の場合は、本体１の充電器７１への装着の有無を示す信号ＳＧ１として、電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１以上であることを示す信号を充電制御部－Ａ８３に送信してもよい。閾値Ｖｔｈ１は本体１が充電器７１に装着されたときに発生する電圧より低く設定されていればよい。

一方、電流Ｉは充電が実行されているときに生じ、バッテリ１６の残量が少ない時には電流Ｉは大きく、バッテリ１６の残量が多い場合に小さい傾向があるのでので、電流Ｉによってバッテリ１６の残量を検出することができ、電流Ｉはバッテリ１６の残量を示す信号に相当する。

電流Ｉをそのままバッテリ１６の残量を示す信号として使用してもよいが、本実施の形態のように、事前に設定した閾値Ｉｔｈ１と比較し、比較結果または比較結果を示す信号をバッテリ１６の残量を示す信号として使用してもよい。例えば残量検出部－Ａ８４は電流Ｉを閾値Ｉｔｈ１と比較し、電流Ｉが閾値Ｉｔｈ１未満の場合は、バッテリ１６の充電が十分にされている、または残量が十分であることを示すので、バッテリ１６の残量を示す信号ＳＧ２として電流Ｉが閾値Ｉｔｈ１未満であることを示す信号を充電制御部－Ａ８３に送信してもよい。

上記のような実施の形態に限定せず、充電器７１への装着の有無を示す信号ＳＧ１として、受電コイル７９の端子間に生じる起電力や起電圧に基づく情報や信号を使用してもよいし、別途光学センサやドップラーセンサなどのセンサを配置して本体１が充電器７１に装着されていることを判断することもできる。さらにバッテリ１６の残量を示す信号として、バッテリ１６の出力電圧や出力電流を使用してもよい。

本体１が充電器７１の貫通孔７３に差し込まれると受電コイル７９は送電コイル７６からの電力を受電して受電電力として残量検出部－Ａ８４を経由してスイッチ素子８０に送られる。スイッチ素子８０は本体１が充電器７１に装着されたときはオンの状態であり、受電電力はバッテリ１６に供給される。残量検出部－Ａ８４は電圧ＶＡを測定して閾値Ｖｔｈ１と比較し、電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１以上であればＳＧ１を充電制御部－Ａ８３に通知する。充電制御部－Ａ８３が信号ＳＧ１を検出すると、充電制御部－Ａ８３は充電タイマ８５に充電時間の計測開始を指示する。充電タイマ８５は当該指示に基づいて、あらかじめ設定された充電時間、例えば３時間の計測を開始する。

さらに残量検出部－Ａ８４はスイッチ素子８０を介してバッテリ１６に供給される電流Ｉを計測し閾値Ｉｔｈ１と比較し電流Ｉが閾値Ｉｔｈ１未満なら、電流Ｉが閾値Ｉｔｈ１未満であることを示す信号をＳＧ２として充電制御部－Ａ８３に送る。充電制御部－Ａ８３がＳＧ２を検出すると、ＳＧ２はバッテリ１６の残量が十分であって充電が不要であることを示すので充電制御部－Ａ８３はスイッチ素子８０をオフに制御してバッテリ１６への電力供給を遮断して充電を停止し、さらに充電タイマ８５に計時の停止を指示する。

逆に残量検出部－Ａ８４からのＳＧ２が検出されない場合において充電制御部－Ａ８３はスイッチ素子８０を制御することがないのでスイッチ素子８０はオンの状態が維持されてバッテリ１６への電力供給が継続されて充電が続行される。ただし、充電が継続されると電流Ｉは閾値Ｉｔｈ１を下回る場合があるが、本実施の形態では充電を続行する場合においては残量検出部－Ａ８４から何も充電制御部－Ａ８３に送信されないとしてもよい。或いは、充電が必要または継続されることを示す信号を残量検出部－Ａ８４から充電制御部－Ａ８３に送信してもよい。

充電時間が経過すると充電タイマ８５は充電時間が経過したことを示す信号を充電制御部－Ａ８３に通知し、充電制御部－Ａ８３はその通知に基づいて、スイッチ素子８０をオフに制御する。この場合、バッテリ１６が満充電とならない場合があるが、常に満充電にすることは必ずしもバッテリ１６を長期間にわたって良好な性能に維持するためには望ましくない。充電時間は本体１の使用に際して所望のブラッシングを得るのに足りる電力が充電できる時間を上回る長さであればよく、満充電でなくても特に問題はない。

一方で、残量検出部－Ａ８４はスイッチ素子８０がオンの状態で、即ち、充電が実施されている場合では、本実施の形態では閾値Ｉｔｈ１を電流Ｉが下回ってもＳＧ２を充電制御部－Ａ８３に常には通知しない。即ち、ＳＧ２が通知されるのは、ＳＧ１が通知された直後、またはＳＧ１が通知されてから所定時間内に限定されてもよい。或いはＳＧ２はＳＧ１に関わらずいつでも残量検出部－Ａ８４に通知されてもよいが、充電制御部－Ａ８３はＳＧ１取得から一定時間経過後はこれを取得しない、あるいはこれを取得しても無視するまたは無効とするような制御も可能である

残量検出部－Ａ８４は電流Ｉを事前に設定された閾値Ｉｔｈ２と比較し、電流Ｉが閾値Ｉｔｈ２以下となった場合に、その旨を示す信号ＳＧ３を充電制御部－Ａ８３に送信する。閾値Ｉｔｈ２は閾値Ｉｔｈ１より低く設定され、電流Ｉが閾値Ｉｔｈ２以下となったことはバッテリ１６が満充電または満充電に近い状態となったことを示すように設定されていればよい。よってＳＧ３はバッテリ１６が満充電または満充電に近い状態であることを示す信号である。充電制御部－Ａ８３が当該ＳＧ３を検出すると、充電制御部－Ａ８３はスイッチ素子８０をオフに制御してバッテリ１６への電流供給を遮断して充電を中止し、充電タイマ８５に時間計測の停止を指示する。

なお、充電時間として３時間を例に挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、送電コイル７６や受電コイル７９、バッテリ１６の容量や能力等によって適宜設定されればよく、例えば、１時間や５時間、あるいは１１時間等であってもよい。さらに、閾値Ｉｔｈ１と閾値Ｉｔｈ２はそれぞれ異なる値を設定しているがこれに限定されず、閾値Ｉｔｈ１と閾値Ｉｔｈ２として同じ値を使用してもよい。さらに電圧ＶＡと閾値Ｖｔｈ１との比較や電流Ｉと閾値Ｉｔｈ１や閾値Ｉｔｈ２の比較を上記のように残量検出部－Ａ８４などの充電制御部－Ａ８３以外の回路部で行ってもよいが、残量検出部－Ａ８４は、電圧ＶＡや電流Ｉを示す信号をＳＧ１、ＳＧ２、またはＳＧ３として充電制御部－Ａ８３に送信し、充電制御部－Ａ８３は当該信号を取得して、即ち充電制御部－Ａ８３が閾値Ｖｔｈ１や閾値Ｉｔｈ１他の各閾値と比較を行い、充電制御部－Ａ８３はその比較結果に基づいてスイッチ素子８０の制御、即ち充電制御を行ってもよい。

本体１が充電器７１から取り外されると、受電コイル７９が送電コイル７６による電力を受電できず、残量検出部－Ａ８４によって検出された電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１を下回る。残量検出部－Ａ８４は電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１を下回ったことを示す信号であるＳＧ４を充電制御部－Ａ８３に通知する。充電制御部－Ａ８３が信号ＳＧ４を検出すると、スイッチ素子８０をオンに制御して、本体１が再度充電器７１の貫通孔７３に装着されて充電が再開される場合に備える。

または残量検出部－Ａ８４はＳＧ４を送信する代わりに、電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１を超えた場合は常にまたは繰り返しＳＧ１を送信するが、電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１を下回った場合はＳＧ１の充電制御部－Ａ８３への送信を停止するまたはＳＧ１を充電制御部－Ａ８３に送信しないような制御でもよい。

図１０は上記の制御をフローチャートにした一例を示す。まずＳ１において本体１が充電器７１に装着されたことを示す信号ＳＧ１が充電制御部－Ａ８３によって検出されると充電制御部－Ａ８３はＳ２において充電タイマ８５に充電時間の計測を開始するように指示する。充電制御部－Ａ８３がバッテリ１６の残量が十分である信号ＳＧ２を取得する（Ｓ３）と、Ｓ６において充電時間の計測の停止を指示し、スイッチ素子８０のオフを行い（Ｓ６）、充電を停止する（Ｓ７）。また、Ｓ３においてＳＧ２が検出できない場合であってもＳ４でバッテリ１６が満充電されたことを示すＳＧ３が検出された場合でも、同様にＳ６を実行し充電を停止する（Ｓ７）。ＳＧ２もＳＧ３も検出されない場合であっても充電時間が経過する（Ｓ５）とスイッチ素子８０はオフに制御され（Ｓ６）、充電が停止する（Ｓ７）。

図１１は他の充電制御を行う充電回路－Ｂ１０１の例を示すブロック図である。充電回路－Ａ７８では、残量検出部－Ａ８４がバッテリ１６の充電残量を検出する充電残量検出部と、本体１が充電器７１に装着されたことを検出する充電器検出部を兼ねていたが、充電回路－Ｂ１０１ではバッテリ１６の残量を検出する充電残量検出部として残量検出部－Ｂ１０２と、充電器検出部として充電器検出部１０３が配置されて充電制御部－Ｂ１０４に接続されている。

充電回路－Ａ７８と同様に整流回路８１の出力はスイッチ素子８０等を経由してバッテリ１６に送られてバッテリ１６に充電される。残量検出部－Ｂ１０２はバッテリ１６に接続されてバッテリ１６の出力電圧ＶＢを検出してバッテリ１６の充電残量を示す信号として、電圧ＶＢを示す信号を充電制御部－Ｂ１０４に通知する。また、充電器検出部１０３がスイッチ素子８０に接続されて電圧ＶＡを検出して電圧ＶＡを示す信号を充電制御部－Ｂ１０４に通知する。ここで電圧ＶＡは本体１の充電器７１への装着の有無を示す信号、あるいは装着されているか否かを示す信号に相当し、電圧ＶＢはバッテリ１６への充電を示す信号、あるいは充電がされているか否かを示す信号、または電圧ＶＢはバッテリ１６の残量を示す信号に相当する。

図１２は充電回路－Ｂ１０１における充電制御のフローチャートの一例を示す。充電回路－Ｂ１０１において、充電制御部－Ｂ１０４が充電器検出部１０３から通知された電圧ＶＡを示す信号であって本体１の充電器７１への装着の有無を示す信号であるＳＧ１を取得して電圧ＶＡを事前に設定したＶｔｈ１と比較し、電圧VＡがＶｔｈ１以上では、電圧ＶＡは本体１が充電器７１に装着されたことを示すので、充電タイマ８５に充電時間の計測を指示する（Ｓ２）。

続けて充電制御部－Ｂ１０４は電圧ＶＢを取得して事前に設定した閾値Ｖｔｈ２と比較（Ｓ３）し、電圧ＶＢが閾値Ｖｔｈ２を超えた場合は充電残量が十分である、即ち充電が不要であるのでスイッチ素子８０をオフに制御し充電タイマ８５による充電時間の計測を停止（Ｓ６）して充電を停止する（Ｓ７）。逆に電圧ＶＢが閾値Ｖｔｈ２以下の場合は、ＶＢは充電が必要である、または満充電ではない或いは満充電に近い状態ではないことを示すことになり、スイッチ素子８０の制御をおこなわずスイッチ素子８０はオンのまま維持されて充電が続行される。満充電時のＶＢが例えば４．２Ｖであれば閾値Ｖｔｈ２の値として、３．７Ｖなどが使用できるがこれに限定されるものではなく、バッテリ１６の特性や本体１の仕様に応じて適宜決定されればよい。

充電が継続された結果、残量検出部－Ｂ１０２から通知されたＶＢが閾値Ｖｔｈ３を上回ったことを充電制御部－Ｂ１０４が検出すると（Ｓ４）、ＶＢはバッテリ１６の充電が満充電或いは満充電に近い状態となっているので充電制御部－Ｂ１０４はスイッチ素子８０をオフに制御してバッテリ１６への電力供給を遮断し、計時の停止も行い（Ｓ６）充電を停止する（Ｓ７）。閾値Ｖｔｈ３は通常閾値Ｖｔｈ２よりも大きな値に設定される。閾値Ｖｔｈ３としては例えば満充電時のＶＢであってもよいが、これに限定されるものではなく、バッテリ１６の特性や本体１の仕様に応じて適宜決定されればよい。また、充電制御部－Ｂ１０４は充電時間が経過した場合（Ｓ５）も充電回路－Ａ７８と同様にスイッチ素子８０をオフに制御（Ｓ６）して充電を停止する（Ｓ７）。

本体１が充電器７１から取り外されることによって、充電器検出部１０３から取得した電圧ＶＡが閾値Ｖｔｈ１を下回ったことを充電制御部－Ｂ１０４が検出すると、充電制御部－Ｂ１０４はスイッチ素子８０をオンに制御する。

上記において充電が実施されているか否かを使用者は判断できないので、例えば別途ＬＥＤを本体１に配置してバッテリ１６に充電が実施されている場合は、即ち電流Ｉが検出された場合は当該ＬＥＤを点灯させて充電がされていることを使用者に知らせるような構成でもよい。ただし上記の制御においては、本体１が充電器７１に挿入された場合であって、残量検出部－Ａ８４が検出した電流Ｉが閾値Ｉｔｈ１を下回った場合、即ちバッテリ１６の残量が十分で充電が不要な場合はその旨が直ちに充電制御部－Ａ８３に通知され、充電制御部－Ａ８３によってスイッチ素子８０がオフに制御され、充電が停止されて電流Ｉが検出されなくなる、あるいはゼロとなる。この場合に当該ＬＥＤは、本体１が充電器７１に挿入された瞬間に一瞬点灯し、すぐに消灯するので、使用者は充電が正常に行われていない、あるいは故障したと誤解する可能性がある。

そこで当該ＬＥＤの点灯は電流Ｉの検出から一定時間（例えば３秒）経過後に点灯させるように構成でもよく、または当該一定時間経過後に再度電流Ｉが検出されていれば当該ＬＥＤを点灯させるような構成でもよい。または電流Ｉの検出によって当該ＬＥＤは一回点灯すると、一定時間（例えば３分）は消灯しないような構成としてもよい。この場合では当該一定時間において当該ＬＥＤは消灯しないので使用者は充電制御に異常がないと判断しやすく、充電器７１や本体１が故障していると誤解することがなく望ましい。

上記のようなＬＥＤの制御は上記の充電制御部－Ａ８３や充電制御部－Ｂ１０４が行ってもよいし別途ＬＥＤを制御する回路を配置してもよい。

一般的にバッテリ、特にリチウムイオン電池のような二次電池では、長時間において、あるいは常に満充電の状態にすることは容量の低下につながり、バッテリの寿命を縮める、または出力が低下するなど、バッテリの性能低下を招くので、必ずしも望ましいことではない。これを回避するために満充電とならない、あるいは満充電させないために、例えば充電量や充電時間を計算する充電制御が行われているが充電時間や充電量の計算に必要な回路構成や計算結果に応じた充電制御が可能な回路構成が必要で充電システムの大型化や複雑化を招く。さらに部品点数の増加に伴って故障率の上昇を招き、同時にコスト上昇も誘発して、良好なブラッシングを長期間にわたって安価で与えることができない事態となっていた。

上記のような制御ではバッテリ１６が常に満充電されるとは限らず、バッテリ１６に負荷やストレスがかからず、非常に簡単な構成でバッテリ１６の充電制御が可能でバッテリ１６の性能を長期にわたって維持することもできるので、複雑な充電制御による不具合を回避して本体１による良好なブラッシングを安価で長期間にわたって与えることができる。

上記において説明した各構成では、非常に簡単で安価な構成で、長期間にわたって所望のブラッシング効果を損なうことのない、信頼性の高い超音波歯ブラシを実現できる。

１ 本体
１１ 把持部
１２ 突出部
１３ ブラシ部
１４ ブラシ
１５ 操作部
１６ バッテリ
１７ コントローラ
１８ 振動子
１９ 振動部
２０ ハーネス－Ｂ
２２ スイッチ
２３ ＬＥＤ部
４１ 開口部－Ａ
４２ 空隙－Ａ
４３ 植毛部
４４ 挿入部
４５ 毛束
４６ 空隙－Ｂ
６０ 開口部－Ｈ
６１ 開口部－Ｂ
６２ 開口部－Ｃ
６３ 開口部－Ｄ
６４ ポケット
６５ 開口部－Ｅ
６６ 流路－Ａ
６７ 開口部－Ｆ
６８ 開口部－Ｇ
６９ 流路－Ｂ
７０ 流路－Ｃ
７１ 充電器
７２ ホルダ
７３ 貫通孔
７４ 電源コード
７５ 板面
７６ 送電コイル
７７ 送電電源
７８ 充電回路－Ａ
７９ 受電コイル
８０ スイッチ素子
８１ 整流回路
８２ 接着剤
８３ 充電制御部－Ａ
８４ 残量検出部－Ａ
８５ 充電タイマ
１０１ 充電回路－Ｂ
１０２ 残量検出部－Ｂ
１０３ 充電器検出部
１０４ 充電制御部－Ｂ
２０１ ユーザーＩＦ部
２０２ 制御部
２０４ 信号生成部
２０６ 電源部
２０７ タイマ

Claims (2)

1. 把持部と、
   前記把持部の先端から突出した突出部と、
   前記突出部の先端に形成されるとともに超音波を発生する振動子が配置された振動部と、
   複数の毛束が植毛されてブラシを形成している植毛部と、を有する超音波歯ブラシであって、
   前記植毛部は前記振動部と空隙を介して配置されるとともに、前記空隙に通じる開口部を有することを特徴とする超音波歯ブラシ。
2. 前記植毛部が前記振動部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１に記載の超音波歯ブラシ。

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