JP4426102B2 - 振動デバイスの人体への予備使用のための自動電力調節システム - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は一般的に、歯ブラシ等の人体に用いられる振動デバイスに関し、より詳細には、電力をデバイスが最初に用いられた時のより低い予備レベルから全電力レベルまで所定の時間間隔にわたって漸次増大させるためのシステムに関する。
【0002】
【発明の背景】
本明細書に記載されている発明は、特に振動歯ブラシを含む人体に用いられる振動デバイスの作動に関する。しかしながら、本発明は振動歯ブラシ自体に限定されないと理解されるべきである。
【0003】
特定の振動デバイス、詳細には特定の振動歯ブラシを含む振動デバイスでは、初期の物理的感覚は不快なものであり、受忍できないほどにもなりえる。使用者のなかには、斯かる振動に対して、少なくとも初期的には、特に敏感であり、場合によっては、デバイスの使用を制限したり、更にはデバイスの使用を中止することもある。
【0004】
この問題を解決する様々な試みの中には、使用者が振動を許容レベルにまで調節できるデバイスがある。しかしながら、斯かる方法は長期の使用に対しては不備である。何となれば、暫らくすると、使用者はデバイスが全電力レベルにないことをしばしば覚えていないからである。或いは、それが最大の効果を得るために重要であったとしても、デバイスの振動を特定の点から上に増大させることが使用者側で不承不承なことであるかも知れない。全電力レベルより低いレベルだと、デバイスの効率は確実に低下して、ときにはかなり低下する。従って、効果的で好ましい結果をもたらすためには、斯かるデバイスは全電力レベルで作動することが非常に好ましい。
【0005】
別の方法によると、デバイスの振動を制限するために、装置内の所定位置に機械的デバイスが置かれる。特定の期間の後、使用者はこの機械的制限を取り除き、装置を全電力レベルで振動せしめる。また、しかしながら、使用者は装置がより低い振動モードで作動していることを覚えていないこともあるだろうし、そして/或いは制限を取り除いて全電力/振動に切り換えることに不承不承であることもある。
【0006】
また、しかし、期待された効果を得るためには、デバイスを全電力レベルで作動することは非常に重要である。
【0007】
【発明の開示】
本発明の第一の特徴は、人体に用いられている振動デバイスへの電力を漸次増大するためのシステムにおいて、駆動信号に応答して歯ブラシ等の振動デバイスに、例えばモータによる駆動力を提供するための手段、第一の所定の時点で、例えばデバイスが最初に用いられた時に、上記振動デバイスに全駆動電力より低い電力を提供する手段、及び実質的に全電力レベルが達成されるまで、使用者によるデバイスの所定の連続使用に応答して電力を逐次的段階において増大するための手段を含むことを特徴とするシステムに関する。
【0008】
本発明の第二の特徴は、電池電圧が増大するにつれて、人体に用いられる電池附勢振動デバイスに対する適正な電力を維持するためのシステムにおいて、歯ブラシ等の振動デバイスを作動するために駆動信号を発生するための電池によって附勢される手段であって、上記電池が全電力レベルにある時、駆動信号の所定の特性が最適値より低い値に初期的に設定される手段、電池出力を監視して上記電池が第一所定レベルにまで放電した時を決定する手段、及び上記デバイスの正常作動を維持するために、上記電圧が上記第一レベルより下に低下した時に上記特性を最適値の方向に調節するための手段を含むことを特徴とするシステムに関する。
【0009】
【発明の実施の最良形態】
図1は本発明を含む電池附勢電動歯ブラシを示す。斯かる電動歯ブラシは、往復(前後)、横方向及び回転運動だけでなく他のより複雑な動作を含む種々の刷毛作用を生じるように設計され得る。本発明は斯かる電動歯ブラシの文脈で説明されるが、本発明は特定の型式の電動歯ブラシに限定されないし、歯ブラシ自体にも限定されないことを理解すべきである。これは、初期的には特定の個人には不快な作用又は効果を有する種々の振動デバイスに用いられる。斯かるデバイスは種々のマッサージデバイス、電動シェーバ及び他の類似のデバイスを含み得る。
【0010】
図1の電動歯ブラシ10はハンドル部12及びブラシヘッド18で終端する歯ブラシの上部16から延設している伸長アーム14を含む。上部16内で様々な方法で取り付けられ得るアーム14はモータ20によって駆動され、モータ20はドライバ組立体22によって作動するが、これらは両方ともハンドル12の中に定位されている。ドライバ組立体22は再充電可能電池及び充電回路を含んでいる。モータ20は電磁、機械及び/又は電気機械を含む種々の構成を取り得る。本発明の原理は特定の形のモータに依存しない。
【0011】
歯ブラシ10は、使用者によって押され且つ解除されるオン/オフスイッチ26によって作動する。歯ブラシは用いられない時は充電器ユニット28に着座され、充電器ユニット28はドライバ組立体22内の充電回路と共に作動してハンドル12の中に定位されている電池を充電する。図示の歯ブラシ10の場合には、歯ブラシが充電器ユニット28から取り除かれ実際に用いられる時に歯ブラシと電気エネルギの外部源との間には直接的な接続がない。
【0012】
より詳細には、「磁気ドライバを有する振動歯ブラシ」の名称を有し且つ本発明の譲受人と同じ譲受人に譲受られた米国特許第5,189,751号は上記に簡単に述べられているような電磁歯ブラシを開示している。この装置のモータは150−400ヘルツの範囲の周波数でブラシヘッドを駆動するが、本発明は特定のブラシヘッド周波数に限定されることもなく、また特定の範囲の振動に限定されることもないことが理解されるべきである。振動の範囲だけでなく電磁歯ブラシの他の特定の作動特性も、「歯のための高性能音響清浄装置」の名称を有する米国特許第5,378,153号に開示されている。米国特許第5,189,751号と米国特許第5,378,153号の両方の内容が参照のために本明細書に引用されている。
【0013】
上記に示されているように、図示され上記に説明されているような振動歯ブラシ或いは他の振動デバイスの初期の使用において、使用者は、ある程度の或いは有意の不快を体験し、歯ブラシの使用を継続しないように或いは歯ブラシの恩恵のほとんど或いは何も受けられないような仕方で歯ブラシを用いるように選択することがある。一般的な解決法は使用者が歯ブラシの振動に順応できるように訓練することである。本発明では、これは、ブラシヘッドへの電力を、デバイスが最初に用いられた時に開始する選択された回数の使用における一連の段階において、初期の比較的低いレベルから漸次に増大することにより自動的に達成される。
【0014】
図2は、本発明のシステムを含む図1に示されている歯ブラシの作動の全体ブロック図である。歯ブラシのハンドルの中の電池充電回路32は充電器ユニット28によって充電される。電池充電回路32は電池36を充電する。電池36はマイクロ制御装置38及びモータ駆動回路40を附勢し、一方、マイクロ制御装置はモータ駆動回路40の作動を制御する。マイクロ制御装置はプッシュボタンスイッチ26によって閉じ且つオンに換わる。モータ駆動回路40の出力はモータ20を駆動する駆動信号であり、モータ20は、この場合、電磁モータであり、これはブラシヘッド18が取りつけられているアーム素子を遥動する。
【0015】
図示の実施例では、マイクロ制御装置38はモータ駆動回路40の作動を制御し、従ってモータ20への電力が漸次増大するように駆動信号を制御する。図示の実施例では、これはモータ駆動回路40からの駆動信号のデュティサイクル(duty cycle)を変化せしめることによって達成される。全電力レベルでは、駆動信号のデュティサイクルは略100%であり、マイクロ制御装置38はモータ駆動回路40を制御して斯かる駆動信号を提供することになる。
【0016】
しかしながら、本発明では、マイクロ制御装置は、デバイスの初期使用の際、プッシュボタン26の作動により、モータ駆動制御信号のデュティサイクルが略47%と比較的低くなるようにプログラムされる。他の初期電力レベルは当然のことながら許容される。その後、マイクロ制御装置は、幾つかの逐次的段階において、デュティサイクルを増加することにより、電力レベルを増大せしめる。図示の実施例では、47%デュティサイクルの初期電力レベルと最終的100%デュティサイクル電力レベルとの間には4つの電力レベル、即ち、52%、58%、65%並びに80%が存在する。第一レベルは初期の4回の使用に用いられ、残りの電力レベルは夫々二回用いられる。勿論、レベルの数、及びレベルが繰り返される(各使用)回数は変更され得る。
【0017】
図示の実施例では、単使用に適切な最短時間は1分である。与えられた私用において歯ブラシが1分より短い時間だけ作動した場合、この特定の使用は訓練シーケンスの次の電力レベル(或いは電力レベル内の使用の進行)に適切な使用とみなされない。この特徴により、電力レベルの早期の増大が防止される。
【0018】
図示の実施例における使用者はまた、訓練期間の全部或いはその任意の部分だけを迂回してデバイスを全電力レベルで作動せしめる選択肢を有している。この訓練シーケンスはまた、使用者が必要と考えるに応じて何回でも多く再起動することも出来る。
【0019】
図示の実施例では、この訓練シーケンスは歯ブラシが実際に充電器28の所定位置にあるときにのみ附勢/消勢される。訓練シーケンスの現状は、オン/オフボタンスイッチ26を2秒間押すことによって変化、即ちオンからオフへ(逆も可)変化する。デバイスがその訓練シーケンスに切り替えられると、歯ブラシは2つの可聴音色(びー音)を発生する。訓練シーケンスがオフに切り替わると、1つのびー音だけが発生する。訓練シーケンスがオンになると、歯ブラシは使用者がデバイスをオンに切り替えると必ず2つの可聴音色を発生し、これにより訓練シーケンスが依然として存在することを使用者に思い起こさせる。
【0020】
この訓練シーケンスはマイクロ制御装置38において実行される。特定のソフトウエアの実施例が図3及び図4に示されている。歯ブラシ電池の初期充電又は再充電の際に行なわれる電力オン/リセット50において、システムは52で示されるように初期化される。この時点で、オン/オフボタンスイッチが押されていない場合、システムは基本的に、54で示されるように最小電池電力を引くべく休止即ち「休眠」モードに入る。上記の3つの段階はデバイスの実際の使用から離れて、即ち、歯ブラシの初期充電或いは再充電の間に行なわれる。
【0021】
使用者が56で示されているようにオン/オフボタンスイッチを押すと、ハンドル、即ち、歯ブラシが充電器ユニット28(図1)に入っているか否かという初期の決定が58においてソフトウエアによって為される。歯ブラシが実際に充電器ユニット28に入っており、60で示されるように、オン/オフスイッチが2秒間全部にわたって押されていない場合、歯ブラシは再び休眠モードに入る(停止)。一方、歯ブラシが充電器ユニットに入っており、オン/オフスイッチが実際に2秒間押されている場合、歯ブラシの訓練シーケンスの状態は、62で示されるように、反対の状態(オンからオフへ、或いはその逆)に変化(固定)する。
【0022】
訓練シーケンスが変化すると、訓練シーケンスの新しい状態が64で示されるように決定される。訓練シーケンスがオンの場合、歯ブラシは66で示されるように、2つのびー音を発生し、一方、訓練サイクルがオフの場合、68で示されるように、1つのびー音のみが発生する。しかしながら、両者の場合、ハンドルを充電器ユニット28に置くと、歯ブラシは停止する。
【0023】
段階58に戻ると、オン/オフスイッチが押されている時に歯ブラシが充電器ユニット28に置かれていない場合、例えば、デバイスが用いられようとしている時、70で示されているように、モータ駆動回路40は、どんなレベルであろうとその時の現存電力レベルでオンになる。歯ブラシはここでオンになり作動する。歯ブラシの作動はタイマの制御下にある。即ち、オン/オフスイッチ26が再び押されない場合、モータ駆動回路40は歯ブラシがオフになるまでその既存電力レベルに留まる。通常、電動歯ブラシは、所定の作動期間、例えば2分の後に自動的にオフになるような自動時制特徴を有している。斯かる歯ブラシは、本発明と同じ譲り受け人に譲りうけられた米国特許第5,554,382号に示されている。その出願の内容も本明細書に参照として引用されている。
【0024】
歯ブラシが作動している間(中断する前)、72で示されるように、オン/オフスイッチ26が押されている場合、モータ駆動回路40は74で示されるようにオフになる。するとソフトウエアは段階71に戻りタイマが満了したか否かを見る。タイマは満了より短い時間で停止し、その時間に所定の間隔にわたり留まり、ソフトウエアはオン/オフスイッチが上記の所定の間隔中にオンに戻るか否かを見る。そうである場合、タイマは停止点においてその時間を再び拾う。そうでない場合、その間隔は完了し、タイマはその元の時間、即ち、2分にリセットされる。
【0025】
タイマが満了しない時、ソフトウエアは歯ブラシが76で示されているように、その訓練シーケンスにあるか否かを決定する。そうでない場合、歯ブラシは停止し、一方、歯ブラシが訓練モードにある場合、ソフトウエアは歯ブラシが78で示されているように、1分間作動したか否かを決定する。歯ブラシが1分間作動していない場合、歯ブラシは停止する。一方、歯ブラシが少なくとも1分間作動している場合、電力レベルは増分し、これにより、デュティサイクルを、80で示されるように、次のより高いレベルに、或いは同じ電力レベルの次のサイクルに変える。82で決定されたように、現在、電力レベルが100%である場合、訓練シーケンスは、84で示されているようにオフになる。一方、電力レベルがオフの場合、歯ブラシは停止する。次に歯ブラシがオンになると、モータ駆動は新しい電力レベルにある。
【0026】
デュティサイクルの使用の代替は、デバイスが共振システムの時に、駆動信号の周波数を変えることである。初期駆動周波数はシステムの共振周波数からある特定の値を引いた(取り除いた)値である。訓練シーケンスにおける幾つかの電力レベルは種々の駆動周波数を有しており、駆動周波数は100%電力レベルのシステム共振周波数にある。
【0027】
本発明の変形に由ると、モータ駆動回路(図2)からの駆動信号の所定の電力特性は、デバイスが確実に種々の作動条件、特にその放電サイクルにわたる電池の出力の変化においても実質的に定電力出力で作動するように変動する。1つの実施例では、駆動信号のデュティサイクルは測定電池電圧に応答して変動する。斯かる実施例では、駆動信号は電池電圧が全力にある時、100%より小さい、即ち85%のデュティサイクルを有する。電池電圧はこの後、連続的に監視される。電池電圧が第一レベルに低下すると、駆動信号のデュティサイクルはモータへの所望電力レベルを維持するために所定量だけ増加する。これは駆動信号のデュティサイクルが100%になるまで継続する。デバイス効率の有意の減少が起きた点である「最小」レベルへの電池電圧の更なる降下は、デバイスの作動の停止をもたらす。デバイスは電池が再充電されるまで再始動することはない。
【0028】
定電力システムの別の実施例に由ると、モータ駆動回路からの駆動信号の周波数は、デバイスが共振システムである場合、電池電圧の降下を補償するべく変化する。斯かる場合、初期駆動信号周波数はシステム共振周波数からある所定値を引いた値となる。電池が放電すると、駆動周波数が漸次変化して、システムの共振周波数にだんだん近くなり、最終的には略等しくなる。この時点で、電池が更に効果して、最小レベルを下回ると、デバイスはオフになる。
【0029】
図5は定電力システムのソフトウエアに基づく実施例を示す。図3及び図4と同じように、電力オン/リセットにおいて,システムは92で示されるように初期化され、プッシュボタンオン/オフスイッチが96で始動するまで94で停止する。段階98では、ハンドルが依然として充電器ユニットに入っているか否かが決定され、そうである場合、ソフトウエアは停止する。そうでない場合、モータ駆動は、100で示されるように、最小デュティサイクル及び/又は周波数においてオンになる。
【0030】
次に102において、電池電圧が測定され、電池電圧が103において最小値より低い場合、ユニットは停止する。そうでない場合、駆動信号のデュティサイクル又は周波数が104で示されているように調節される。連続的に減少する電圧レベルに達成するにつれ、駆動信号特性への更なる調節が為される。これは連続電池電圧及びその結果の駆動信号特性の値を確立する所定アルゴリズムによって達成する。
【0031】
デュティサイクル/周波数が調節された(或いはされない)後、歯ブラシが満了したか否かについて106において決定なされた。そうである場合、歯ブラシが停止し、そうでない場合、110において、オン/オフスイッチが押されたか否かが決定される。そうでない場合、プログラムは102において、電池電圧を測定するようにループ式に帰還する。一方、オン/オフスイッチが押されている場合、モータ駆動が、112で示されているように、その反対の状態に固定(変化)する。
【0032】
従って、敏感な使用者を振動デバイスの振動に馴染ませるのを助けるためのシステムが述べられてきた。所定のパターンにより種々のレベルの電力、従って振動を通して開始点から最終全電力点に進行する自動訓練シーケンスを含む。加うるに、デバイスを附勢する電池の放電寿命にわたってデバイスの電力レベルを維持するシステムが述べられてきた。
【0033】
本発明の好ましい実施例が例示のために本明細書に開示されてきたが、下記のように請求の範囲によって限定される発明の精神から逸脱することなく種々の変更、修正及び置換が斯かる実施例に含み得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は振動歯ブラシの略図である。
【図2】 図2は本発明の装置のブロック図である。
【図3】 図3は図2の物品の機能的作動を示すソフトウエアフローチャートである。
【図4】 図4は図2の物品の機能的作動を示すソフトウエアフローチャートである。
【図5】 図5は本発明の変形の機能的作動を示すソフトウエアフロートチャートである。
Claims (9)
- 人体に用いられている振動デバイスへの電力を漸次増大するためのシステムにおいて、
駆動信号に応答して振動デバイスに駆動力を提供するための手段と、
第一の選択された時点で上記振動デバイスに全駆動電力より低い電力を提供する手段と、
実質的に全電力レベルが達成されるまで、使用者によるデバイスの選択された逐次的使用に応答して、電力を初期の比較的低いレベルから、選択された回数の使用における一連の段階において増大するための手段と
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記選択された時点が特定の使用者による振動デバイスの最初の使用であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記電力が選択された量の時間を超える使用に応答したときのみ増大することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記デバイスが歯ブラシであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 少なくとも3つの段階の電力増大を含むことを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 駆動信号のデュティサイクルを実質的に100%より低い初期値から略100%である値に増大することにより電力を増大するための手段を含むことを特徴する請求項1に記載のシステム。
- 前記振動デバイスが共振周波数を有する共振システムであり、前記電力増大手段が駆動信号の周波数を上記共振周波数からはずされた初期値から前記共鳴周波数に略等しい値に変化するための手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記駆動電力のレベルを、前記システムの作動における任意点で全電力に変化するための手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記システムの作動の使用者による始動及び再始動を可能にする手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の物品。
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