JP3907697B2 - 進度調整歯ブラシ - Google Patents
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Description
この発明は、概ね、歯ブラシの技術に関し、特に、設定されたタイム・ピリオド(すなわち、時間帯)内の時間のうち選択されたインターバル(時間間隔)の経過を示すことができる電動歯ブラシに関する。
発明の背景
研究によれば、歯科の衛生状態はしばしば一様ではない、すなわち、歯のあるエリア(歯の領域)は、歯の他のエリアよりも、より衛生状態に注意を払うべきであるとされている。例えば、後部の(奥の)歯は、典型的には、あまり清潔にされていない。このことは、歯の衛生状態を良く保つように概ね実行している患者にとってさえも、真実であることがしぱしばである。人の口内の歯の衛生状態が一様とならない理由は、十分には知られていないが、種々の歯のエリアごとのそれぞれのブラシをかける時間が違うことが重要な要因となっているのではないかと考えられている。ブラシをかけるための所望の時間が全て経過したことを知らせる試みがなされている。ブラシをかけるための所望の全経過時間は、今日、概ね2分とみなされている。この経過時間は、例えば、米国特許No.4,788,734に示されているように、全経過時間の終わりに音を提供することによって示される。しかしながら、このようなアプローチでは、歯の衛生状態が一様でないという問題の解決には至らなかった。ゆえに、歯の全てのエリアにおける歯の衛生状態をより一様にするように(すなわち、歯の全てを均一に清潔にするように)、ユーザーを援助できるようにすることが希求されている。
発明の概要
本願発明の電動歯ブラシは、支持部材であって、その末端に設けられたブラシヘッドを有する支持部材と、前記ブラシヘッドを駆動するブラシヘッド駆動手段とを備えている。前記ブラシヘッド駆動手段は、さらに、タイミング手段を備えている。該タイミング手段は、当該装置の稼働に応答して、経過時間のインターバルを連続して示すことができるようになっている。経過時間のインターバルは、歯の領域の部分にブラシをかけるための所望時間に関係している。
【図面の簡単な説明】
図1は、本願発明の歯ブラシの斜視図である。
図2は、本願発明のハードウェアの実施例を示す回路線図である。
図3は、本願発明のソフトウェアの実施例を示すブロック線図である。
図4は、図3のソフトウェアの実施例のフローチャートである。
本願発明を実施するためのベストモード
図1は、本願発明を組み入れた電動歯ブラシの外観図を示している。かかる電動歯ブラシは、前後、左右、回転及び他の運動を含む種々のブラシがけ作用の任意の1つを行うように設計されている。歯ブラシ10は、ハンドル12と、細長いアーム14と、細長いアーム14の末端に設けられたブラシヘッド16とを備えている。細長いアーム14は、ハンドル12に設けられた駆動アセンブリ(図示せず)によって、振動しあるいは作動する。図1に示され本願明細書に簡単に記述された歯ブラシは、電磁作用によって駆動されるようになっているが、電気機械や機械を含む他の手段を使用して、細長いアーム14そしてブラシヘッド16を駆動することができることを理解すべきである。というのは、本願発明の特徴は、電磁石の駆動装置に依存しているわけではないからである。
歯ブラシ10は、ボタンスイッチ18によって作動する。ボタンスイッチ18は、オペレータによって押し下げられ且つ解除される。このように、ボタンスイッチ18は、2つの作動位置を有している。使用されないとき、電動歯ブラシ10は、ベースユニット20に着座される。ベースユニット20は、ハンドル12に設けられた再充電可能なバッテリー用の充電ユニットである。したがって、歯ブラシをベースユニット20から抜いて使用するとき、歯ブラシと(コードないし壁コンセントのような)外部電源との間に直接的な連結がない。
「磁気駆動装置を使用した振動歯ブラシ(Vibrating Toothbrush Using A Magnetic Driver」とタイトルを付けた米国特許第5,189,751は、電動歯ブラシを開示している。米国特許第5,189,751は、本願発明の譲受人と同じ譲受人に譲渡されている。米国特許第5,189,751に開示されている電動歯ブラシは、150−400Hzの範囲の周波数でブラシヘッドを駆動している。しかしながら、本願発明の本質は、特定のブラシヘッド周波数に限定されていないと理解すべきである。米国特許第5,189,751を参照することによって、当該米国特許第5,189,751の内容は、本願明細書に組み込まれている。
米国特許第5,189,751に示された振動歯ブラシにおいては、スイッチ18を使用して、主クロックを使用可能する。次いで、主クロックからの信号は、所望の数に分けられ、その分けられた信号は、次いで、電磁回路に供給される。電磁回路は、次に、アームの末端に設けられたブラシヘッドを駆動する。本願発明の歯ブラシは、米国特許第5,189,751に述べられた歯ブラシと同様となっている。しかし、本願発明の歯ブラシは、特別の時間調整(タイミング)能力を備えている。それ故、ユーザーは、所定の設定時間内で、ブラシをかける時間に関して進度を調整、すなわちペースを保つことができる。具体的に説明すると、全体にわたる作動設定時間(例えば、2分)のうち特定の時間に信号を供給できるように、歯ブラシは設計されている。
上述したように、歯ブラシが、所望の全経過時間を示せることが周知となっている。米国特許第5,189,751に開示された歯ブラシの商業的な実施においては、例えば、120秒タイマーを使用して、ユーザーによるボタンスイッチ18の開始から120秒後に、歯ブラシの作動は停止する。したがって、そのような歯ブラシは、ブラシかけのために適切と思われる全経過時間を確かに示すようになっている。
本願発明を案出し、上述した一様でない歯の状態の問題に取り掛かることを試みているとき、発明者は、口内の歯の全エリアを一様にするということにおいて、ブラシをかける技術とは関係なく、ブラシをかける時間だけが主要因であるということを決定した。すなわち、2分間という全設定時間内でペースを指摘することによって、ユーザーは、口内でのエリアごとにおける歯ブラシの使用を、進度を調整しながら、すなわちペースを保って行うことができ、また、歯の衛生状態をほぼ一様にできる。発明者は、さらに、次のことを決定した。すなわち、研究と評価によって、最も効率的なエリアに対する時間の分配は、4つの同一のタイム・インターバルを設けることである。すなわち、口内を4つの区画に分け、この4つの区画でブラシをかける時間を配分することである。これによって、ブラシをかけるペースの保持を確実に行え、また、ブラシをかけるときの進度の調整すなわちペースを保つのに役立ち、所望するようにブラシがけを一様に行うことができる。
図2は、所望の時間分割を成し遂げるように設計されたハードウェア回路の実施例を示している。上述したように、スイッチ22は、2つの態様を有している。スイッチがユーザーによって押し下げられその押し下げられた位置に維持されたとき、スイッチ22からの出力は、「ロー(低)」(ロジック0)となる。一方、スイッチが解除されたとき、出力は、「ハイ(高)」(ロジック1)となる。スイッチ22からの出力が高くなったとき、2秒間のタイム・ピリオド(すなわち、2秒間の時間帯)を有するワンショットマルチバイブレータ(単安定マルチバイブレータ)26が、インプット27での信号によってクリアされる。しかしながら、スイッチが押されたとき、その結果として、ロー信号は、2つの影響を与える。まず、ワンショットマルチバイブレータ26がリセットされ、(スイッチの押し下げが保持されていたならば)2秒間のカウントダウンを開始する。第2に、「トグル(toggle)」フリップフロップ28がその状態を変える(「オフ」から「オン」へ、または、その逆に、「オン」から「オフ」へ)。
このようにして、トグルフリップフロップ28は、当該装置のオン/オフ状態を制御している。トグルフリップフロップ28がオンに切り換えられたとき(すなわち、オンにトグルされたとき)、それによって、主クロック30が、選択された周波数を有する出力信号を出力し始める。主クロック30からの出力の周波数は、セラミック共振器32のような安定した周波数源によって制御される。前記安定周波数源は、所望の安定した周波数を供給できる水晶または他の発振回路とすることができる。本願発明において、主クロック信号の周波数は、周波数分周器34によって分けられ、これにより、522Hzの周波数が供給される。522Hzの信号は、次いで、ANDゲート56のインプット31と他の分周器36に加えられる。分周器36は、522Hzの周波数を261Hzの周波数まで減少させる。分周器36の出力は、ANDゲート38のインプット29に加えられる。
トグルフリップフロップ28からの出力は、また、120秒タイマー40に加えられる。それによって、120秒タイマー40は、直ちに、タイミング・ダウン(秒読み)を開始する。120秒のインターバルの終わりに、120秒タイマー40から出力信号が出力され、トグルフリップフロップ28のリセットピン21に加えられる。それによって、トグルフリップフロップ28は、オフの状態に切り換えられる。したがって、120秒タイマー40は、歯ブラシの作動のための、全基本時間(設定時間インターバル)を供給している。
トグルフリップフロップ28からの出力は、また、インプット(入力信号)として、ANDゲート38(インプット33)とANDゲート56(インプット35)に加えられる。したがって、トグルフリップフロップ28が「偽(false)」や「ロー(低)」、すなわち「オフ」状態となることによって、分割されたクロック信号が、ANDゲートのどちらかを通してORゲート60に(そして、負荷に)加えられるのが防止される。逆に、トグルフリップフロップ28が「真(true)」すなわち「オン」になって120秒タイマー40がカウントダウンを行っているとき、ハイ信号(hight signal)が、ANDゲート38のインプット33とANDゲート56のインプット35に加えられる。一方、522Hzの信号がANDゲート56のインプット31に加えられ、261Hzの信号がANDゲート38のインプット29に加えられる。
2秒間のタイム・ピリオドを有するワンショットマルチバイブレータ26は、次のように、スイッチ22に応答する。もし、スイッチ22が2秒を越えて押し下げが保持されているならば、ワンショットマルチバイブレータ26は、出力信号を生成し、該出力信号は、トグルフリップフロップ46に加えられる。トグルフリップフロップ46は、トグルフリップフロップ28と同様になっており、その従前の状態を反転する。すなわち、「使用可能」から「使用不能」あるいは「使用不能」から「使用可能」に反転する。スイッチ22が2秒間保持されたことによって、トグルフリップフロップ46がカッドタイマー使用可能(quad timer enable)を示すと、スイッチ22が次に2秒間連続的に保持されるまで、トグルフリップフロップ46は、「使用可能」な状態のままとなる。トグルフリップフロップ46からの出力は、1/4秒ワンショット50のリセットピン45と、ワンショット24のトリガーインプットとに加えられる。ワンショット24の出力は、ORゲート49に加えられる短い持続時間の(通常1ミリ秒よりも小さい)ハイ信号となっている。ORゲート49の出力は、30秒タイマー48をトリガーする。30秒タイマー48の30秒は、理解できるように、ブラシがけのための、全体にわたる所望の設定時間(120秒)のちょうど4分の1となっている。30秒タイマー48が切れたとき、信号が1/4秒ワンショット回路50に加えられる。1/4秒ワンショット50のQアウトプットは、入力側に戻して、インプットとしてORゲート49に加えられる。それによって、直前の30秒のタイムピリオドが終了した後、1/4秒間、次ぎの30秒タイムピリオドがトリガーされる(すなわち、引き起こされる)。これによって、それぞれの所望のタイムピリオドが提供される。
トグルフリップフロップ46のアウトプットが、カッドタマー使用不可能を示しているとき、1/4秒ワンショット50は、インプット45での信号によってリセットされる。それによって、ANDゲート38を介してORゲート60に加えられる261Hzの信号の1/4秒の中断が妨げられる。
1/4秒ワンショット回路50のアウトプットは、1/4秒の間以外、歯ブラシの作動の全時間の間、「真(true)」すなわちハイとなっている。1/4秒の間は、アウトプットQバーが「真」すなわちハイとなっており、そのとき、Qは真になっておらず、すなわちローになっている。アウトプットQは、ANDゲート38のインプット37に加えられており、アウトプットQバーは、ANDゲート56のインプット39に加えられている。したがって、アウトプットQとQバーは、事実上、ANDゲート38、56のどちらによって、当該ANDゲートの他の入カラインを通って、周波数カウンター36、34からのクロック信号がORゲート60に伝えられるのかを決定している。トグルフリップフロップ28が「オン」でないならば、ANDゲートのどちらもアウトプットを出力しない。もし、トグルフリップフロップ28が「オン」しているならば、アウトプットQまたはアウトプットQバーのどちらかが真となっていることに応じて、分周器36からの261Hzの信号または分周器34からの522Hzの信号が、ORゲート60に次いで負荷62に伝えられる。このようにして、ペースを保つ、すなわち歩調を合わせる歯ブラシの典型的な作動において、負荷62は、30秒間、261Hzの信号を受け、次いで、1/4間、522Hzの信号を受ける。このシーケンスは、120秒タイマー40がタイムアウトになるまで(すなわち、予め決められた時間が経過し終わるまで)、続けられる。
1/4秒のインターバルの間、2つの重要な効果が生じる。第1に、522Hzの信号は十分に早いので、ブラシヘッドに「消失」効果を与える(その負荷はユーザーに接触している)。このことは、ユーザーによって直ちに識別される。また、522Hzの信号を使用して、1/4秒の発信音が発生される。すなわち、ユーザーは、30秒のタイム・インターバルが経過したことを聴覚的に且つ触覚的に気づく。所望の発信音を発生させるために、種々の方法を用いることができる。例えば、圧電気ブザー23をANDゲート56のアウトプットに連結でき、それによって、交流パルスが、1/4秒のインターバルの間、圧電気ブザー23に加えられ、可聴発信音が発生される。代替例として、前記駆動装置の作動を中断させて、無音の「バースト」を生じるようにしてもよい。各30秒インターバルは、口内における歯列の4つの区画(歯のエリア)ごとにユーザーがかけるべき時間を示している。すなわち、ユーザーは、例えば、左上区画から右上区画へ、次いで、右下区画から左下区画へ、歯の内側及び外側や歯の上面も含めて、連続的に進める。もちろん、他のシーケンスを用いることもできる。
このようにして、ユーザーは、ブラシがけのペースを保って、歯の衛生状態を一様に保つことができる情報を有している。他のインターバルの設定を使用できることを理解すべきである。しかし、4は、過度に複雑な構造(すなわち、8タイム・インターバル)と、大変簡単な構造(すなわち、2インターバル)との間の良好な妥協であることが実験に基づいて決定されている。前記大変簡単な構造では、歯の状態を一様にすることはできないと考えられる。
本願発明のソフトウェアの実施例が、図3及び4に示されている。この実施例は、マイクロプロセッサ・コントローラ63、制御スイッチ65、セラミック共振器67、及びリセット回路69を備えている。ソフトウェアの実施例は、負荷71内で作動する。負荷71は、2つの駆動トランジスターと、中心にタップの付いたコイルとを備えている。このタップ付きのコイルによって、電磁駆動システムにおいてブラシヘッドが運動する。制御スイッチ65を使用して、当該装置の稼働と停止、すなわちオンとオフが行われる。一方、セラミック共振器67を使用して、マイクロプロセッサ・コントローラ63のクロック周波数が決定される。リセット回路69は、当該ユニットが充電ベースに置かれたときに、マイクロプロセッサ・コントローラ63のソフトウェアにリセット信号を発生する。
ソフトウェアの実施例の作動は、可能性のある歯ブラシの4つの作動状態を記述することによって最も良く理解されるであろう。第1の作動状態において、歯ブラシは、充電器ベースユニット20に位置決めされている。これは、図4のブロック70によって示されている。この状態において、ブロック72に示されているように、リセット命令が起動されている。そして、ブロック74で示されているように、ソフトウェアが初期化される。ブロック74で、ソフトウェアは待機モードに入る。そのとき、ソフトウェアは、事実上、制御スイッチ65がユーザーによって押されるのを待機している。
残りの3つの作動状態は、歯ブラシがベースユニット20から外されたとき、起きる。これらの3つの状態において、ボタンスイッチ65の状態(図1の18)は、ブロック77によって示されるように、ソフトウェアによって監視される。フローチャートによって周期的に繰り返されるその監視機能は、高い率で、おおよそ2MHzで行われる。制御スイッチ65が押されたとき、ブロック79で示されるように、当該ユニットの作動状態を示すソフトウェアのオン/オフ変数が切り換えられる(オフからオンヘ、または、その逆にオンからオンヘ)。したがって、歯ブラシがオフされ、次いで、スイッチが押されたとき、オン/オフ変数は、オンに切り換えられる。これは、第2の作動状態となっている。次いで、ブロック78、80、及び84によって示されているように、制御スイッチ65が2秒間保持されたかどうかの決定が行われる。もし、制御スイッチ65が2秒間保持されたならば、次いで、ブロック100で、カッドタイマー変数(quadtimer variable)が切り換えられる。カッドタイマー変数が従前で使用可能な状態にあったならば、そのとき、カッドタイマーは、使用不可能な状態に変えられる。また、その逆に、もし、カッドタイマー変数が従前で使用不可能な状態にあったならば、そのとき、カッドタイマーは、使用可能ま状態に変えられる。カッドタイマー変数と後述するソフトウェア機能とによって、歯ブラシのペース機能が制御される。
カッドタイマー変数の新しい状態の決定は、ブロック102に示されているように、カッドタイマー変数が状態を変えた後、行われる。もし、スイッチ65が2秒間押されカッドタイマー変数の状態が変わったならば、カッドタイマーが今使用可能な場合、2つの発信音が生じる(ブロック104)。一方、カッドタイマーが、今使用不可能となっているならば、1つの発信音が生じる(ブロック106)。負荷に加えられる駆動周波数を変えることによって、例えば、261Hzから522Hzに変えることによって、あるいは、駆動信号を中断させるような他の技術によって、あるいは、マイクロプロセッサ・コントローラ(マイクロ・コントローラ)63に接続された圧電気ブザー68を使用することによって、あるいは、その組み合わせによって、発信音を生じることができる。すなわち、2秒間スイッチを押した後のペース機能が使用可能となっているのか使用不可能となっているのかをユーザーは、知ることができる。カッドタイマー変数は、次にスイッチが2秒間押されるまで、その状態のままとなっている。
ソフトウェアによる各サイクルにおいて、ブロック86によって示されているように、カッドタイマー変数の状態にかかわらず、オン/オフ変数の状態が決定される。「オン」状態(第2の作動状態)において、ブロック88に示されているように、出力信号が開始され、負荷が駆動される。カッドタイマーが使用可能ならば、ブロック91で示されているように、30秒をデクリメントするタイミング機能が開始する。前記ユニットが稼働すなわちオンするとすぐに、120秒をデクリメントするタイミング機能が開始する(ブロック92)。ブロック94及び108で示されているように、120秒タイミングピリオド内で、30秒をデクリメントするタイミング機能がゼロになったとき、ブロック110に示されているように発信音が生じ、そして、ブロック112で示されているように30秒タイミング機能がリセットされる。この時間の間、出力信号が負荷に加えられる。
ブロック94に示されているように、120秒タイミング機能がゼロになったと認められたとき、ソフトウェアは初期化され、待機モードに戻る(ブロック74)。ブラシがけのための確立された設定ピリオドは、直ちに終了する。制御スイッチ65が再び押されたとき、負荷を駆動する出力信号が再び開始する。そのとき、スイッチが2秒より長い間保持されていなければ、カッドタイマー変数は同じ状態となっている。
第3の作動状態は、ボタンスイッチ65が最初にオンされた後、ボタンスイッチ65が120秒よりも短い時間でユーザーによってオフされた場合である。ブロック86は、直ちに、オン/オフの切り換え79が「オフ」になったことを示す。それによって、いかなる出力信号も発生しない。オン/オフ変数(ブロック79)がオフに切り換えられたとき、45秒タイミング機能が、ブロック114で示されているように開始する。ブロック116に示されているように、これがゼロになったとき、ソフトウェアは初期化され、ブロック74で待機モードに設定される。
第3の状態の変化である第4の状態は、歯ブラシがオフにされた後、45秒以内に再びオンされた場合である。ソフトウェアはその時間内に初期化されないことから、ソフトウェア(すなわち、30秒タイミング機能及び120秒タイミング機能)は、前記ユニットがオフになったときのそのソフトウェア(すなわち、30秒タイミング機能及び120秒タイミング機能)の状態を拾い上げる。ブロック86で、オン/オフ変数79の状態が認定されると、120秒機能がゼロになるまで、出力駆動波形が再び開始する。すなわち、歯ブラシがオンになり、次いで、120秒内にオフになったとき、ソフトウェアは、その後45秒の間、事実上「停止(halt)」状態のままとなり、その後、ソフトウェアは初期化されリセットされる。
すなわち、全体にわたる設定タイマー内で一定の経過期間をユーザーに示すことができる振動歯ブラシが開示されている。前記一定の経過期間は、歯の領域の一部を磨くための最適の時間と関係している。
本願発明の好適な実施例が本願明細書に図示して開示されたが、後述する請求の範囲によって定義された発明の精神から離れない範囲で、種々の変更、改良、及び代用をそのような実施例に組み入れることができる。
Claims (8)
- 歯を磨くための歯を衛生にする装置であって、
電動歯ブラシを備えており、該電動歯ブラシは、支持部材を有しており、前記支持部材は、その末端にブラシヘッドを有しており、前記電動歯ブラシは、また、前記ブラシヘッドを駆動するための手段を有しており、
前記装置は、さらに、
前記装置がオンになるのに応答して、経過時間のインターバルを連続的に表示するためのタイミング手段を備えており、前記経過時間のインターバルは、前記歯の領域の部分をブラシがけするための所望の時間に関係しており、
前記タイミング手段が、事前に確立され設定されたタイム・ピリオド内に前記経過時間のインターバルの連続表示を与えるよう作動可能となされており、前記事前に確立され設定されたタイム・ピリオドの間、前記歯ブラシが作動するようになされており、
前記歯ブラシがオンになった後で前記事前に確立され設定されたタイム・ピリオドの間において、前記歯ブラシがオフになった後の選択されたタイム・ピリオドの間、前記タイミング手段の状態を維持するための手段を備えていることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項1に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記表示は、a)可聴信号及びb)毛の運動の検出可能な変化のうちの選択された1つであることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項1に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記表示は、可聴信号と毛の運動の検出可能な変化との両方を備えていることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項1に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記設定されたタイム・ピリオドは、概ね2分であり、前記経過時間のインターバルは、概ね30秒であることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項1に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記歯ブラシがオンになった後に、前記タイミング手段の状態を使用可能と使用不可能との間で変更させるための変更手段を備えていることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項5に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記タイミング手段が、該タイミング手段が使用可能になっているということを示す第1の可聴信号を発するようになされており、
また、前記タイミング手段が、該タイミング手段が作動状態になっていないということを示す、前記第1の可聴信号と異なる第2の可聴信号を発するようになされていることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項5に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記変更手段は、オン/オフ・スイッチが選択されたタイム・ピリオドの間に押されたことに応答することを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。 - 請求項7に記載の歯を磨くための歯を衛生にする装置において、
前記選択されたタイム・ピリオドは、概ね2秒であることを特徴とする、歯を磨くための歯を衛生にする装置。
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