JP5544373B2 - 毛房を駆動させるための加圧バルブシステム - Google Patents

Description

この発明は、概して、歯ブラシやマウスピースのような歯科用クリーニング器具に関し、より詳細には、他の手法でクリーニング動作と干渉するのに十分なキャビテーションを生成することなく、これらの器具において毛房を歯に向かって歯から離れるように駆動させるためのシステムに関する。

歯ブラシ及びマウスピースの双方を含む歯科用クリーニング器具において、歯表面のクリーニングに有用な特定の毛ストロークは、タッピング又は軽いハンマリングタイプの動作において歯に向かって歯から離れるようになっている。この特定の動作を作り出す種々の手法が可能である。しかしながら、一の望ましい手法は流体圧力の使用によるものである。効果的なクリーニング動作のために、０．９〜３．２２ｍｍの毛ストローク及び１００〜３００Ｈｚの周波数が望ましいことが見出されている。しかしながら、斯様な構成をもつ既知の問題は、全体流量の慣性が取り除かれなければならないので、毛ストロークを作り出すために流体を前後に移動させるためのポンプの使用がゆっくりであるとともにエネルギを消費することである。更に、斯様なシステムによれば、もし仮に高周波数、即ち１００Ｈｚよりも高い周波数であったとしても、ポンプ動作により生成された流体のキャビテーション効果に起因して、毛房がほんの少ししか動かないことも知られている。

それ故、１００〜３００Ｈｚの所望の周波数範囲内の流体加圧で駆動された毛房の運動を実現するためのシステムが望まれる。

斯様な歯科用クリーニング器具の一態様は、２つの別個の内部チャンネルと器具本体部の先端部にある毛領域ハウジングとをもつ前部分を含む器具本体部と、前記２つのチャンネル内に流体密封の関係で配置された２つの可動ピストン部材と、前記毛領域ハウジング内に配置される一方で、前記２つのチャンネルがそれぞれ柔軟膜の上下に延在し、流体が前記２つのチャンネル間の流体連通を伴うことなく前記２つのチャンネル内に存在する、前記柔軟膜と、前記膜に取り付けられ、前記ハウジングを介して密封的に延在する複数の毛房と、前記膜が上下に動作し、歯に向かって歯から離れるように前記毛領域を動作させるように、前記２つのチャンネル内においてこれらのピストンを逆動作で交互に動作させるためのアクチュエータアセンブリとを有する。

単一房を示す流体圧駆動器具の一実施形態を示す簡素化された断面図である。 流体圧駆動房システムの他の実施形態を示す簡素化された断面図である。 歯ブラシ全体における図１の実施形態の概念の断面図である。 図３の歯ブラシの毛房動作を示す断面図である。 図３の歯ブラシの毛房動作を示す断面図である。 マウスピースにおける図１の実施形態の概念の断面図である。 歯ブラシ全体における図２の実施形態の概念の断面図である。 図６の歯ブラシの毛房動作を示す断面図である。 図６の歯ブラシの毛房動作を示す断面図である。 マウスピースにおける図２の実施形態の概念の断面図である。

図１は、ユーザの歯に向かって歯から離れるように毛領域を駆動させ、歯のクリーニングのために歯に対するタッピング動作を作り出すための流体圧システムの第１の実施形態を示している。流体圧力システムは、歯ブラシの毛領域又はマウスピースの毛領域を動作させるために用いられ得る。図１は、歯ブラシのブラシヘッド部分１２と明確さの目的で単一の毛房のみを含む毛領域１４とを示している。典型的には、毛房は、９０程度の個別の毛を含む一方で、歯ブラシ用の毛領域は、典型的には、約２０の毛房を含むだろう。図１は歯ブラシにおいてより適したブラシヘッド１２を示し、その一方で、以下で更に詳細に述べられるように、同様の構成がマウスピースのために作られ得る。

ブラシヘッド部分１２は、長尺部材２２により２つのチャンネル１８及び２０に分割された首部１５を含む。長尺部材２２は、上下の首部壁２３，２５間のおおよそ中ほどに配置されている。ピストン２２，２４が流体密封の関係でチャンネル１８，２０内に配置されている。ピストン２２，２４は、歯ブラシの本体部３０内に配置された、２８で概ね示されたアクチュエーションシステムにより前後に移動される。

ブラシヘッド１２の先端に配置されこのブラシヘッド１２と流体連通している毛領域ハウジング３２内には、柔軟膜３４が取り付けられている。示された実施形態における膜３４は、従来の歯ブラシの毛領域のおおよそのサイズである、１０ｍｍの幅で２０ｍｍの長さであり、示された実施形態においては、約０．１ｍｍの厚さである。膜３４は、軟質ゴム又はエラストマ材料から作られている。毛領域を有する、単一の毛房１４が示されることにより示された個々の毛房のグループは、膜３４に対して密封されるとともに、流体の漏出を阻止するために、毛領域ハウジング３２，３５に対しても密封される。双方のチャンネル１８，２０において、水のような流体がピストン２２，２４のブラシヘッド側に位置する一方で、ピストン２２，２４の左側には空気が位置する。

動作において、ピストン２２，２４は、それぞれ他方に対して厳密に反対方向に、即ち１８０°離れるように移動する。一方のピストンが右に移動する場合には、他方のピストンは左に移動し、逆もまた同様である。例えば下側のピストン２４が右側に移動するときには、チャンネル２０の容積が減少することにより、膜３４の下に過圧が生成される。同時に、ピストン２２が左に移動し、膜３４の上側の低圧をもたらす。これは、膜３４及び毛房領域が、歯の方向において、図１における上方へ移動することをもたらす。典型的には、ストロークは、約３．２ｍｍになるが、このストロークは、多少（即ち、０．９〜３．２ｍｍの範囲内において）異なってもよく、依然として効果的なクリーニングを作り出す。

交互に、上側のピストン２２は、毛領域ハウジングに向かって右に移動し、膜３４の上側表面上に過圧を生成するので、ピストン２４は、左側に移動し、膜の下側表面上に低圧をもたらす。これは、膜が下方に移動することをもたらし、それ故に毛房領域が歯から離れるように移動する。

ピストン２２，２４の継続した往復動作は、毛房領域の迅速な前後運動をもたらし、歯に対するタッピング又は軽いハンマリングタイプの動作を作り出し、効果的なクリーニングをもたらす。毛房ハウジングにおいてチャンネル１８，２０内の（周囲より高い）一貫性のある圧力を伴うダブルピストン構成の使用は、口内に存在する流体においてキャビテーションが生じるのを相当程度阻止し、これにより、効果的なストローク長を伴う、より高い毛領域周波数、即ち１００〜３００Ｈｚの範囲内の周波数を可能にする。

図３は、より詳細な歯ブラシ３５を示している。これは、歯ブラシ本体部３６及びブラシヘッド３７を含んでおり、ブラシヘッド３７は、その先端に毛房ハウジング３８をもち、複数の毛房アセンブリ３９が、ハウジング３８内に配置され、このハウジングに対する上／下運動のために取り付けられている。毛房アセンブリ３９の毛房ホルダ部分は、毛房ハウジング３８に対して密封されている。毛房ホルダは、更に、ハウジング３８内に配置された柔軟膜４０に接続されている。

流体で満たされた２つのチャンネル４１，４２は、ブラシヘッド３７の長さで毛房ハウジング３８に延在している。流体チャンネルの後端部には、前記実施形態のようなピストン４３，４４がある。これらは、常に周囲より高い圧力によりこれらのチャンネル内の液体に圧力をかけるように、典型的には０．５ｍｍのストロークで反対方向に駆動される。

ピストン４３，４４は、トラック若しくはトロリー４９又は同様のものに沿ってスライドして移動するリニアアクチュエータアセンブリ４５により別個に動かされる。本システムは、電源４８を備えたコントローラ４７をもつ。図４Ａ及び４Ｂは、ピストンが互いに反対に移動した場合に膜４０により上下する毛房アセンブリ３９の動作を示している。

マウスピースの実施形態が図５に示されている。８０で示されたマウスピースは、電源８６をもつコントローラ８４により制御された、偏心を伴う回転ＤＣモータ８２を含む。モータ８２は、マウスピースの外側アーチ状部分流体コネクタ８８及び内側アーチ状流体コネクタ９０に対して流体の運動を交互に制御する。柔軟膜上に取り付けられた複数の毛房アセンブリ９１は、内側アーチ状部分と外側アーチ状部分との間に配置され、液体圧力が膜上で交互の態様において増大及び減少し、歯に向かって歯から離れるような毛房アセンブリ９１の動作が生じ、歯のクリーニングのためのタッピング／軽いハンマリング動作を与えるようになっている。油圧アキュムレータ１００は、キャビテーションを回避するために、流体を陽圧に維持する。

図２は、流体圧力駆動された毛領域のための他の実施形態を示している。図２は、毛房ハウジング５２を含む歯ブラシのブラシヘッド部分の断面図を示している。示された実施形態におけるハウジング５２は、２０ｍｍの長さ、８〜１０ｍｍの幅、７ｍｍの奥行きである。これは、プラスチック材料から作られ、約１ｍｍの厚さである。プレート５４がハウジング５２の内部にある。プレート５４は、ハウジング５２の左右に延在するが、このプレートの両端５６，５８とハウジング５２の内面との間に空間が存在するように配置される。それ故、流体チャンネル５６は、ハウジング５２とプレート５４との間に規定される。

ハウジング５２は、このハウジングの左右に延在する開口部６０を含む。示された実施形態において、開口部６０は約８ｍｍの幅である。柔軟膜６２は開口部６０内に配置される。膜６２は、ゴム又は類似の可塑性材料から作られ、示された実施形態においては、約０．５ｍｍの厚さである。毛房６４の領域は、膜に取り付けられる。これは、膜への熱溶接、接着若しくは成形、又は、後に膜に取り付けられる別個のプラスチックシートへの取り付けを含む、種々の態様により行われ得る。示された実施形態においては、毛領域は、歯ブラシの実施形態に対して適切になるように構成されている。

ハウジング５２は、２つの内部バルブ６６，６８を含み、これらは、示された実施形態においては、回転可能なバルブである。バルブ６６，６８は、開口部６０の両端の近い、ハウジング５２の内面とプレート５４との間に配置される。チャンネル５６は、流体で満たされ、膜６０への流体アクセスは、バルブ６６，６８の位置により制御される。一実施形態において、流体ポンプ７０がハウジング内に配置される。代わりに、流体ポンプ７１が、チャンネル５６への流体ライン７５をもつ器具の本体部７３内に配置されてもよい。

動作中、流体ポンプは、チャンネル５６において一定の流体ポンプ変位を維持する。流体は、水等の液体又は空気であり得る。バルブ６６，６８は、交互に開閉する。バルブ６６が閉であるときには、流体圧は、バルブ６６の左で増大し、バルブ６８が開になり、膜６２の下で生成された低圧（不完全真空）が存在するだろう。それ故、膜は、ハウジングの内方に移動し、毛領域６４が歯から離れるように引き寄せられることをもたらす。

交互に、バルブ６６が開でありバルブ６８が閉であるときには、膜６２の下で過圧が生成され、ハウジングから外方に膜を押し出し、歯に向かう毛房領域６４の移動をもたらす。

バルブ６６，６８及びそれ故に膜６２の交互の動作は、歯に向かって歯から離れる毛房領域６４の動作をもたらし、図１の歯ブラシの実施形態のものと同様のタッピング／軽いハンマリング動作を生成する。流体ポンプ及びバルブ６６，６８の交互動作により生成された一方向の一定の流体変位によれば、生成されるキャビテーションがわずかであるか又は全くないので、１００〜３００Ｈｚの所望範囲内の動作の毛房領域周波数を得ることができる。

図６は、歯ブラシ本体部１１１、ブラシヘッド部分１１２及びブラシヘッド部分１１２の先端にある毛房ハウジング１１４を含む、図２の実施形態の歯ブラシ全体１１０を示している。ポンプ１１６は、流体を２つのチャンネル１１８，１２０を介してバルブ１２２，１２４に移動させる。バルブ１２２，１２４は、制御ライン１２７を介して、コントローラ１２６の動作により交互に開閉する。コントローラ１２６は、ポンプ１１６も制御する。複数の毛房アセンブリ１３１は、柔軟膜１２８上に取り付けられる。電源１２９はコントローラ１２６に給電する。

バルブ１２２が閉でありバルブ１２４が開である場合には、図７Ａに示されるように、膜１２８は、内方に動き、毛房１３１は、歯から離れるように移動する。バルブ１２２が開でありバルブ１２４が閉である場合には、図７Ｂに示されるように、膜１２８及び毛房は、外方に動き、クリーニング動作のために歯に接触（タッピング）する。

図８は、図２の実施形態のマウスピースの実装１３０を示している。ポンプ１３１は、バルブ１３２，１３４に対する歯科用アーチ内の流体の移動を制御する。バルブの交互動作は、コントローラ１３６（ポンプ１３１）により制御される。複数の毛房１４２が配置された柔軟膜１４０に対する流体動作は、歯に向かって歯から離れるような毛房の内外動作をもたらし、クリーニング動作をもたらす。

それ故、幾つかの実施形態が開示され、これらは、１００〜３００Ｈｚの範囲内の所望の周波数で毛房領域を動かすための流体圧駆動動作を与え、これらの実施形態は、実質的にキャビテーションを阻止するように設計され、所望の周波数が実現されることを可能にする。

本発明の好ましい実施形態は、例示の目的で開示されたが、種々の変更、修正及び置換は、特許請求の範囲により規定された本発明の精神から逸脱することなく本実施形態に組み込まれ得ることが理解されるべきである。

Claims (6)

1. ２つの別個の内部チャンネルと器具本体部の先端部にある毛領域ハウジングとをもつ前部分を含む前記器具本体部と、
   前記２つのチャンネル内に流体密封の関係で配置された２つの可動ピストン部材と、
   前記毛領域ハウジング内に配置される一方で、前記２つのチャンネルがそれぞれ柔軟膜の上下に延在し、流体が前記２つのチャンネル間の流体連通を伴うことなく前記２つのチャンネル内に存在する、前記柔軟膜と、
   前記膜に取り付けられ、前記ハウジングを介して密封的に延在する複数の毛房と、
   前記膜が上下に動作し、歯に向かって歯から離れるように毛領域を動作させるように、前記２つのチャンネル内においてこれらのピストンを逆動作で交互に動作させるためのアクチュエータアセンブリとを有する、歯科用クリーニング器具。
2. 前記毛領域の動作の周波数は、１００〜３００Ｈｚの範囲内にある、請求項１に記載の歯科用クリーニング器具。
3. 歯に向かって歯から離れるように動作する前記毛領域のストロークは、０．９〜３．２２ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載の歯科用クリーニング器具。
4. 当該歯科用クリーニング器具は、歯ブラシである、請求項１に記載の歯科用クリーニング器具。
5. 当該歯科用クリーニング器具は、マウスピースである、請求項１に記載の歯科用クリーニング器具。
6. 動作中、一方のピストンが前記毛領域ハウジングに向かって移動する一方で他方のピストンが前記毛領域ハウジングから離れるように移動し、その逆も同様である、請求項１に記載の歯科用クリーニング器具。

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