JP5924415B2 - 口腔洗浄装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ノズルから吐出される洗浄液により口腔内を洗浄可能となした口腔洗浄装置に関するものである。
ノズルから吐出される洗浄液により口腔内を洗浄可能となした口腔洗浄装置として、ピストンの往復直線運動により洗浄液を吐出可能なポンプと、前記ピストンを駆動するポンプ駆動手段と、洗浄液の吐出ノズルとを備え、洗浄液をノズルから噴射させて、洗浄液により歯間や歯周ポケットなどを効率的に洗浄可能な水流式口腔洗浄装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
特許文献1、2記載の口腔洗浄装置では、ピストンの往復運動により、ノズルから洗浄液を吐出でき、例えばピストンの往動時にシリンダ内へ洗浄液を充填し、ピストンの復動時にシリンダ内の洗浄液をノズルから吐出することになり、ノズルから間欠的に洗浄液が吐出されて、洗浄液が脈動することになる。このため、例えば歯周ポケットの洗浄時には、洗浄液の吐出と吐出の間、即ち洗浄液の吐出を停止している間に、歯周ポケット内に供給された洗浄液が、歯周ポケットから排出されるので、流量を変化させることなくノズルから連続的に洗浄液を吐出する場合と比較して、歯周ポケット内における洗浄液の衝突を少なくして、ノズルから吐出されたときの洗浄液の運動エネルギーを効率的に歯周ポケットに作用させることが可能となり、歯周ポケットを効果的に洗浄できるという利点を有している。
また、口腔洗浄装置として、ピストン式のポンプよりも下流側の洗浄液供給通路に、空気を送り込む空気ポンプを設けて、ノズルから吐出される洗浄液に空気を混入することで、歯茎への洗浄液の当たり感をやわらげたり、洗浄液だけでは得られない心地良い感覚が得られるように構成した口腔洗浄装置も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
一方、手動式の空気ポンプによって、洗浄液を吐出するように構成した口腔洗浄器も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。この口腔洗浄器では、洗浄液タンクからノズルまでの洗浄液供給通路の途中部に、洗浄液の水圧により回転する羽根車を設けて、ノズルから吐出される洗浄液を脈動させて、洗浄効果を高めるように構成されている。
特開平11−128252号公報 特開平5−161663号公報 特許第4120621号公報 特開2002−263122号公報
特許文献1〜3記載の発明では、ピストンにより直接的に洗浄液を加圧して、洗浄液をノズルから吐出させるので、ポンプの駆動手段として出力の大きなものを採用しないと、十分な吐出圧が得られないという問題があり、AC電源により駆動する据置タイプの口腔洗浄装置であれば十分な吐出圧が得られるが、電池で駆動する小型のハンディータイプの口腔洗浄装置では、どうしても吐出圧が弱くなって、洗浄力が低下するという問題があった。
また、特許文献3記載の発明では、ピストン式のポンプと空気ポンプとを備えさせるので、口腔洗浄装置の製作コストが高くなるとともに、両ポンプの駆動時に耳障りな大きな音が発生するという別の問題もある。
特許文献4記載の口腔洗浄器では、手動式の空気ポンプを用いているので、一方の手で空気ポンプを操作しながら、他方の手でノズルを操作する必要があり、口腔内の洗浄に意識を集中できないという問題がある。また、空気ポンプへの操作力が弱いと、ノズルから吐出される洗浄液が脈動せず、空気ポンプへの操作力が強いと、ノズルから吐出される洗浄液が霧状になったりすることがあり、最適な吐出状態を維持することが難しいという問題もある。
本発明の目的は、出力の小さい小型で安価な電動式の空気ポンプを採用しつつ、洗浄液の吐出圧を十分に確保し得る口腔洗浄装置を提供することである。
本発明に係る口腔洗浄装置は、洗浄液を貯留する気密に閉鎖可能な洗浄液タンクと、一端に口腔内へ洗浄液を吐出するための吐出口を設け、他端に洗浄液タンクの底部内に開口する導入口を設けた洗浄液供給通路と、前記洗浄液タンク内へ空気を供給して、前記洗浄液タンク内を加圧する電動式の空気ポンプとを備え、前記洗浄液タンク内の空気圧により、前記洗浄液供給通路を通じて洗浄液タンク内の洗浄液を吐出口へ供給するものである。
この口腔洗浄装置では、電動式の空気ポンプにより洗浄液タンク内へ空気を供給して、洗浄液タンク内を加圧することで、洗浄液タンク内の空気圧により、洗浄液供給通路を通じて洗浄液タンク内の洗浄液を吐出口へ供給し、吐出口から吐出される洗浄液により口腔内を清掃することができる。そして、このように空気ポンプにより洗浄液を吐出させるので、特許文献1〜3記載の発明のように、ピストンポンプで洗浄液を直接的に加圧して吐出させる場合と比較して、空気ポンプにおけるモータなどの駆動手段の負荷を少なくでき、空気ポンプとして出力の小さい小型で安価なものを採用しつつ、洗浄液の吐出圧を十分に確保することが可能となる。このため、本発明は、空気ポンプとして大型なものを採用困難な、手で持って操作可能なハンディータイプの小型な口腔洗浄装置に好適である。
ここで、前記吐出口へ供給する洗浄液を脈動させる脈動手段を設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、吐出口から洗浄液が脈動吐出されるので、洗浄液の使用量を少なくしつつ、歯周ポケットの洗浄効果を向上できる。脈動手段としては、洗浄液供給通路の途中部に可動の邪魔板や弁体を設けたり、洗浄液供給通路を流通する洗浄液により回転する羽根車を設けたりして、洗浄液を脈動させることもできるし、洗浄液供給通路に連続的或いは間欠的に空気を供給する手段を設けて、洗浄液供給通路へ供給した空気により洗浄液を脈動させることもできる。洗浄液供給通路へ供給した空気により洗浄液を脈動させる場合には、洗浄液供給通路内において、洗浄液と空気とを交互に配置させて、間欠的に洗浄液を吐出したり、洗浄液供給通路内における洗浄液に微細な気泡を混入して、洗浄液の流量を周期的に変化させたりすることで、吐出口から洗浄液を脈動吐出させることになる。なお、本明細書において、「脈動吐出」とは、吐出口から間欠的(断続的)に洗浄液をと吐出する場合と、吐出口から連続的に洗浄液を吐出するが、その流量が周期的に変化する場合の両方を含むものとする。また、「定常吐出」とは、吐出口から吐出される洗浄液が、流量を変化させることなく連続的に吐出されることを意味する。
前記脈動手段として、前記洗浄液供給通路の途中部に開口する空気導入孔を設け、前記空気ポンプから洗浄液タンクに供給する空気の一部を、前記空気導入孔を通じて洗浄液供給通路へ供給することで、前記吐出口へ供給する洗浄液を脈動させることが好ましい実施の形態である。この場合には、空気導入孔を形成するという簡単な構成で、空気導入孔の開口位置よりも下流側の洗浄液供給路に対して、洗浄液と空気とを交互に供給したり、微細な気泡を混入した洗浄液を供給したりすることで、吐出口から洗浄液を脈動吐出できる。
前記洗浄液供給通路における洗浄液の流速をA(m/sec)、前記洗浄液供給通路に対する空気導入孔の開口径をD1(mm)、前記空気導入孔の開口部付近の洗浄液供給通路の流路径をD2(mm)としたときに、次の4つの関係式が成立することが好ましい実施形態である。
(1)3≦A≦40
(2)0.3≦D1≦1.5
(3)1.5≦D2≦5
(4)0.1≦D1/D2≦0.5
この場合には、空気導入孔の開口位置よりも下流側の洗浄液供給路に対して洗浄液と空気とを確実に交互に供給して、一塊の洗浄液の液滴を間欠的に吐出口から吐出させることが可能となり、洗浄液のみが吐出口へ供給されてしまったり、空気のみが供給されてしまったり、洗浄液が霧状に吐出されたりするという不具合を防止できる。なお、上記4つの関係式は、洗浄液として、口腔内洗浄用の薬剤などを添加していない、表面張力が純水と略同じ若しくは低く設定された、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水を用いたときに成立するものである。ただし、洗浄液として、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水に対して、口腔内洗浄用の薬剤等を添加した洗浄液や薬剤自体を使用することも可能で、この場合には、洗浄液の粘性や表面張力に応じて流速Aと開口径D1と流路径D2を適正に設定することで、洗浄液を脈動吐出させることができる。
前記洗浄液供給通路の途中部に開口する空気導入孔を設け、前記空気ポンプから洗浄液タンクに供給する空気の一部を、前記空気導入孔を通じて洗浄液供給通路へ供給することで、前記吐出口へ供給する洗浄液を霧化することも好ましい実施の形態である。この場合には、霧化した洗浄液を吐出口から連続的に吐出し、該霧化した洗浄液により口腔内を清掃することができる。また、洗浄液供給通路における洗浄液の流速、洗浄液供給通路に対する空気導入孔の開口径、空気導入孔の開口部付近の洗浄液供給通路の流路径などを適正に設定することで、洗浄液を脈動吐出する場合と同様に、空気導入孔を形成するという簡単な構成で、霧化した洗浄液を吐出させることができる。更に、このように構成した口腔洗浄装置は、口腔内の洗浄以外に、洗浄液に代えて咽喉や鼻への吸入用の薬液を洗浄液タンクに充填することで、霧化した薬液による咽喉や鼻への吸入器を構成することも可能である。
前記洗浄液供給通路における空気導入孔の開口位置に、前記洗浄液供給通路内に突出して通路断面積を縮小する絞り部を設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、絞り部において、洗浄液供給通路の通路面積が小さくなって、洗浄液供給通路を流通する洗浄液の圧力が低くなるので、空気導入孔から洗浄液供給路への空気の導入が一層円滑になされることになる。
前記洗浄液タンクを大気開放する空気抜き通路を設け、前記空気抜き通路を開放状態と閉鎖状態とに切換可能な弁体を設け、前記空気ポンプへの通電を操作する電源スイッチを設け、前記電源スイッチのON操作に連動して前記弁体を閉鎖状態に切り換え、OFF操作に連動して前記弁体を開放状態に切り換える操作手段を設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、夏場等において洗浄液タンクの内圧が高くなっても、空気抜き通路を通じて洗浄液タンク内の空気が外部に排出されるので、洗浄液タンクの内圧が高くなることにより、吐出口から洗浄液が漏れ出すという不具合を防止できる。しかも、操作手段により電源スイッチに連動して空気抜き通路を開放状態と閉鎖状態とに切り換えるので、電源スイッチがON操作されている必要時にのみ、空気抜き通路を閉鎖して、吐出口から洗浄液を吐出させることができる。
前記空気抜き通路の途中部に、転倒時における空気抜き通路からの洗浄液の漏れを防止する逆流防止弁を設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、口腔洗浄装置の転倒時には、逆流防止弁により空気抜き通路が閉鎖されるので、洗浄液タンク内の洗浄液が空気抜き通路を通じて外部に排出されることを防止できる。
前記空気ポンプとして、ローリング式の空気ポンプを設けることが好ましい。ローリング式の空気ポンプは、小型且つ安価でありながら、吐出流量が大きいので好ましい。
前記洗浄液供給通路の吐出口側部分をノズルで構成し、口腔内に挿入する部位においてノズルの最外径を3mm以上8mm以下に設定することが好ましい実施の形態である。ノズルの最外径は、細すぎると洗浄液供給通路が細くなって、洗浄液の吐出圧が十分に得られず、太すぎると口腔内で操作し難くなるので、3mm以上8mm以下に設定することが好ましい。
本発明に係る口腔洗浄装置によれば、電動式の空気ポンプにより洗浄液タンク内へ空気を供給して、洗浄液タンク内を加圧することで、洗浄液タンク内の空気圧により、洗浄液供給通路を通じて洗浄液タンク内の洗浄液を吐出口へ供給し、吐出口から吐出される洗浄液により口腔内を清掃することができる。そして、このように空気ポンプにより洗浄液を吐出させるので、特許文献1〜3記載の発明のように、ピストンポンプで洗浄液を直接的に加圧して吐出させる場合と比較して、空気ポンプにおけるモータなどの駆動手段の負荷を少なくでき、空気ポンプとして出力の小さい小型で安価なものを採用しつつ、洗浄液の吐出圧を十分に確保することが可能となる。このため、本発明は、空気ポンプとして大型なものを採用困難な、手で持って操作可能なハンディータイプの小型な口腔洗浄装置に好適である。
口腔洗浄装置の斜視図 口腔洗浄装置の平面図 洗浄液タンクを取り外した状態での口腔洗浄装置の斜視図 ノズル及び上部カバーを取り外した状態での口腔洗浄装置の斜視図 図2のV-V線断面図 図2のVI-VI線断面図 図2のVII-VII線断面図 図5のVIII-VIII線断面図 エア供給孔付近の縦断面図 逆流防止弁の(a)は正立姿勢での説明図、(b)は傾斜姿勢での説明図、(c)は倒立姿勢での説明図 歯周ポケットの清掃性評価のための試験装置の説明図 流量1.1(L/min)における (a)は洗浄液を脈動吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真、(b)は洗浄液を定常吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真 流量2.1(L/min)における (a)は洗浄液を脈動吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真、(b)は洗浄液を定常吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真 流量3.9(L/min)における (a)は洗浄液を脈動吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真、(b)は洗浄液を定常吐出させた場合における擬似プラークの剥離状態を示す写真 脈動吐出が得られる条件を求めるために用いた口腔洗浄装置の縦断面図 空気導入孔の開口径D1と吐出用接続管の流路径の比率D1/D2と空気ポンプの吐出圧の関係を示すグラフ
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図1〜図10に示すように、口腔洗浄装置1は、洗浄液を貯留する気密に閉鎖可能な洗浄液タンク2と、一端に口腔内へ洗浄液を吐出するための吐出口4aを設け、他端に洗浄液タンク2の底部内に開口する導入口23aを設けた洗浄液供給通路24と、洗浄液タンク2内へ空気を供給して、前記洗浄液タンク2内を加圧する電動式の空気ポンプ44とを備え、洗浄液タンク2内の空気圧により、洗浄液タンク2内の洗浄液を、洗浄液供給通路24を通じて吐出口4aへ供給するものである。
より具体的には、口腔洗浄装置1は、手で持って操作可能なハンディータイプの口腔洗浄装置であり、洗浄装置本体3と、それに着脱自在に取り付けられる洗浄液タンク2及びノズル4とを備えている。洗浄装置本体3は、上下方向に細長いケーシング10と、ケーシング10に内嵌装着した支持フレーム11と、支持フレーム11に取り付けられて、支持フレーム11とともにケーシング10内に組み付けられる、充電用の誘導コイル41及び回路基板42と、二次電池43と、空気ポンプ44と、空気ポンプ44からの空気を洗浄液タンク2へ供給する空気供給管49と、ケーシング10内において洗浄液タンク2を大気開放する空気抜き管51と、空気抜き管51の途中部に介装した2つの逆流防止弁60、61と、空気抜き管51を開放状態と閉鎖状態とに切換可能な弁体53と、空気ポンプ44への通電を操作する電源スイッチ45と、電源スイッチ45のON操作に連動して弁体53を閉鎖状態に切り換え、OFF操作に連動して弁体53を開放状態に切り換える操作ボタン52とを備えている。
(洗浄液)
洗浄液としては、表面張力が純水と略同じに設定された、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水や、該水に口腔内洗浄用の薬剤を添加したもの若しくは薬剤自体を好適に採用できる。薬剤としては、洗口剤、液体歯磨剤、含嗽剤などを採用できる。
(ケーシング)
洗浄装置本体3のケーシング10は、下部ケース12と、下部ケース12の上側を覆うように下部ケース12に取り付けた上部ケース13とを備え、下部ケース12は、上下方向に細長い有底の本体部14と、本体部14の上端部から側方へ突出する支持壁部15とを備えている。
(ノズル)
ノズル4は、細長い中空のパイプ部材で構成され、ノズル4の先端部には吐出口4aが形成され、ノズル4の先端側部分は歯間に対して洗浄液を吹付け易いように約20°屈曲され、ノズル4の下端近傍部には着脱操作用の鍔部4bが形成されている。ノズル4の下端部にはシールリング5を外装した筒状の取付部4cが形成され、ノズル4は、その下端部の取付部4cを上部ケース13に形成したノズル用凹部16に液密状に内嵌することで、上部ケース13に着脱自在に取り付けられている。ノズル4のうちの鍔部4bよりも上側部分における、ノズル4の最外径は、細すぎると洗浄液供給通路24が細くなって、洗浄液の吐出圧が十分に得られず、太すぎると口腔内で操作し難くなるので、3mm以上8mm以下に設定することが好ましい。
(洗浄液供給通路)
下部ケース12の支持壁部15の略中央部には上下両側へ突出する吐出用接続管20が一体的に形成され、上部ケース13のノズル用凹部16に対応する位置には下方へ突出する筒状の接続筒部21が形成され、上部ケース13を下部ケース12に組み付けることにより、吐出用接続管20の上端部はシールリング22を介して接続筒部21に液密状に内嵌される。吐出用接続管20の下端部には供給パイプ23が液密状に接続され、供給パイプ23の下端部には洗浄液タンク2の下端部内に開口する導入口23aが形成され、供給パイプ23と吐出用接続管20とノズル4とにより、ノズル4の先端の吐出口4aと供給パイプ23の下端の導入口23aとを連通する洗浄液供給通路24が形成される。
(洗浄液タンク)
洗浄液タンク2は、横断面が半円筒形状の細長い有底な部材からなり、下部ケース12の支持壁部15の下側において下部ケース12の本体部14の側方に着脱自在に取り付けられ、ケーシング10に洗浄液タンク2を組付けた状態で、洗浄液タンク2の外面が下部ケース12及び支持壁部15に滑らかに連なって、横断面形状が四隅にアールを形成した方形状になるように構成されている。
洗浄液タンク2の上面には長円形の筒状の口部30が上方へ突出状に形成され、口部30の高さ方向の途中部にはシールリング31が外嵌され、下部ケース12の支持壁部15の下面側には口部30が気密に内嵌可能な嵌合凹部32が形成されている。
洗浄液タンク2に対面する下部ケース12の本体部14の側壁部14aの下半部には上下方向に細長い1対の嵌合溝33が相互に間隔をあけて平行に形成され、下部ケース12の本体部14に対面する洗浄液タンク2の側壁部2aの下半部には、横断面L字状の上下方向に細長い1対の突条34が相互に間隔をあけて突出状に形成されている。下部ケース12の側壁部14aの下端部には係止凹部35が形成され、洗浄液タンク2の側壁部2aの下端部には係止凹部35に係合可能な係止凸部36が形成されている。
洗浄液タンク2をケーシング10に取り付ける際には、洗浄液タンク2の側壁部2aの上部を本体部14の側壁部14aの下部に重ね合わせて、1対の突条34を1対の嵌合溝33にそれぞれ嵌合させてから、洗浄液タンク2を相対的に上方へ移動させることで、口部30を支持壁部15の嵌合凹部32に液密状に内嵌させ、この状態で、係止凸部36が係止凹部35に係合することで、洗浄液タンク2をケーシング10に側方及び上下方向に移動しないように組み付けられている。一方、洗浄液タンク2をケーシング10から取り外す際には、洗浄液タンク2をケーシング10に対して相対的に下方へ少し力を入れて強制的に移動させ、係止凸部36と係止凹部35との係合を解除してから、更に洗浄液タンク2をケーシング10に対して相対的に下側へ移動させることで、洗浄液タンク2をケーシング10から取り外すことができる。
洗浄液タンク2の下部には外方へ突出する注入口37が形成され、注入口37には蓋体38がシールリング39を介して液密状に着脱自在に取付けられ、ケーシング10から洗浄液タンク2を取り外さなくても、注入口37から洗浄液を充填できるように構成されている。ただし、ケーシング10に対する洗浄液タンク2の取付構造は、上記以外の取付構造を採用することも可能である。また、注入口37及び蓋体38を省略して、洗浄液タンク2をケーシング10から取り外した状態で、洗浄液タンク2内に口部30から洗浄液を充填することも可能である。なお、洗浄液タンク2の上部などに、空気ポンプ44からの空気を一時貯留する蓄圧部を形成して、洗浄液の吐出圧の変動を少なくすることも好ましい実施の形態である。
(電源装置)
口腔洗浄装置1の電源装置40は、充電用の誘導コイル41と、誘導コイル41の起電力を直流電源に変換する変換回路などを備えた回路基板42と、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などの二次電池43と、空気ポンプ44への通電をON状態とOFF状態とに切り換える電源スイッチ45とを備えている。
誘導コイル41は下部ケース12の下端部内に設けられ、口腔洗浄装置1を図示外の充填器に縦向きに設置することで、電磁誘導により誘導コイル41に起電力を発生させて、二次電池43を充電できるように構成されている。なお、本実施の形態では、口腔洗浄装置1の液密性を高めるため、非接触式の充電方式を採用したが、接触式の充電方式を採用することも可能であるし、二次電池43を取出可能に構成して、外部で充電するように構成したり、二次電池43に代えて一次電池でも駆動できるように構成したり、AC/DCアダプターを介してAC電源で直接的に空気ポンプ44を駆動するように構成することも可能である。
(空気ポンプ)
回路基板42及び二次電池43の上側において下部ケース12の本体部14の上半部内には空気ポンプ44が設けられ、空気ポンプ44は、ポンプ本体46とそれを駆動するモータ47とを備え、周知のローリング式の空気ポンプで構成されている。ポンプ本体46の上部には吐出管46aが設けられ、下部ケース12の支持壁部15には洗浄液タンク2の上部内に開口する導入用接続管48が吐出用接続管20の側方に立設され、吐出管46aと導入用接続管48とは可撓性を有するパイプ部材からなる空気供給管49で接続され、空気ポンプ44から吐出される空気は、吐出管46aと空気供給管49と導入用接続管48とを経て洗浄液タンク2の上部内に供給されるように構成されている。なお、空気ポンプ44としては、ローリング式以外の周知の空気ポンプを採用することも可能である。
(空気抜き通路、操作手段)
下部ケース12の支持壁部15には排出用接続管50が吐出用接続管20の側方に立設され、排出用接続管50には上部ケース13内を通って洗浄液タンク2とは反対側の上部ケース13の側壁に対面する位置まで延びる空気抜き管51が接続されている。空気抜き管51の排出用接続管50とは反対側の端部には開口部51aが形成され、上部ケース13の空気ポンプ44側の側壁部には空気抜き管51の開口部51aに対面させて弾性部材からなる操作ボタン52が設けられ、空気抜き管51の端部には空気抜き管51の開口部51aを開閉可能な弁体53が操作ボタン52に対面状に設けられ、弁体53は付勢手段54としてのコイルバネにより常時は開放状態に保持されて、排出用接続管50及び空気抜き管51内の空気抜き通路55を介して洗浄液タンク2を大気開放し、操作ボタン52を指で押し操作して、操作ボタン52で付勢手段54の付勢力に抗して弁体53を空気抜き管51側へ押し操作することで、空気抜き管51の開口部51aを弁体53で気密に閉鎖できるように構成されている。なお、操作手段は、操作ボタン52と付勢手段54などで構成されている。
弁体53の下方には空気ポンプ44への通電を操作する電源スイッチ45が設けられ、電源スイッチ45のスイッチ部は上方へ延びて操作ボタン52に当接され、操作ボタン52を押し操作すると、電源スイッチ45がON操作されるとともに、空気抜き管51の開口部51aが弁体53で閉鎖され、空気ポンプ44が駆動されて、空気ポンプ44からの空気が洗浄液タンク2の上部内に供給されて、洗浄液タンク2の内圧が高くなって、洗浄液タンク2内の洗浄液が洗浄液供給通路24を通ってノズル4の吐出口4aから吐出されることになる。一方、操作ボタン52から指を離すと、操作ボタン52が弾性復帰して、電源スイッチ45がOFF操作されるとともに、弁体53が後退して空気抜き管51の開口部51aが開放され、空気ポンプ44から洗浄液タンク2内への空気の供給が停止されるとともに、空気抜き通路55を通じて洗浄液タンク2が大気開放され、ノズル4から洗浄液が漏れ出したりすることなく、切れ良く洗浄液の吐出を停止させることができることになる。
(逆流防止弁)
空気抜き管51の途中部には、口腔洗浄装置1を大きく傾けたときや転倒時等において、洗浄液タンク2内の洗浄液が空気抜き管51の開口部51aからケーシング10内に排出されることを防止するため、第1逆流防止弁60及び第2逆流防止弁61が設けられている。
第1逆流防止弁60について説明すると、図7、図10に示すように、排出用接続管50との接続部付近においてエア抜き管51には口腔洗浄装置1を正立姿勢に保持した状態で上下方向となる第1通路62が形成され、第1通路62内には鋼球63が一定距離だけ移動自在に内装され、口腔洗浄装置1の姿勢が図10(a)に示す正立姿勢から水平姿勢までの範囲では、鋼球63が第1通路62の上流側(下側)に配置されることで、第1通路62が開放されるが、水平姿勢から図10(b)に示す倒立姿勢へ更に傾斜すると、鋼球63が第1通路62の下流側(上側)に移動して、第1通路62が閉鎖されるように構成されている。
第2逆流防止弁61について説明すると、図7、図10に示すように、空気抜き管51の途中部には歯間洗浄時におけるノズル4の移動軌跡を含む面内において、正立姿勢の口腔洗浄装置1を基準に水平方向に対して約30°の傾斜角度θだけ傾斜した第2通路64が形成され、第2通路64には鋼球65が一定距離だけ移動自在に内装され、口腔洗浄装置1の正立姿勢からの傾斜角度が30°の範囲内では、図10(a)に示すように、鋼球65が第2通路64の上流側に配置されて、第2通路64が開放されるが、図10(c)に示すように、正立姿勢からの傾斜角度が30°以上になると、鋼球65が第2通路64の下流側へ移動して、第2通路64が閉鎖されるように構成されている。
つまり、口腔洗浄装置1の正立姿勢からの傾斜角度が30°の範囲内では、第1通路62及び第2通路64が開放されて、空気抜き通路55が大気開放されるが、口腔洗浄装置1の正立姿勢からの傾斜角度が30°以上になると、図10(c)に示すように、第2逆流防止弁61が閉鎖されて、洗浄液タンク2内の洗浄液が空気抜き通路55を通じてケーシング10内に漏れ出すことが防止される。また、口腔洗浄装置1を転倒させてしまった場合などにおいて、口腔洗浄装置1の姿勢が水平姿勢以上に倒立姿勢側へ傾斜すると、図10(b)に示すように、第1逆流防止弁60が閉鎖されて、洗浄液タンク2内の洗浄液が空気抜き通路55を通じてケーシング10内に漏れ出すことが防止される。ただし、排出用接続管50や空気抜き管51、弁体53や付勢手段54、逆流防止弁60、61は、ノズル4からの洗浄液の漏れを防止するために設けることが好ましいが、省略することも可能である。
この口腔洗浄装置1では、口腔内における洗浄効果を高めるため、ノズル4の吐出口4aから吐出される洗浄液を脈動させる脈動手段70を備えている。ただし、洗浄効果を高めるため、脈動手段70を設けることが好ましいが、脈動手段70を省略したものも本発明の範疇である。また、本明細書において、「脈動吐出」とは、ノズル4の吐出口4aから間欠的(断続的)に洗浄液をと吐出する場合と、ノズル4の吐出口4aら連続的に洗浄液を吐出するが、その流量が周期的に変化する場合の両方を含むものとする。また、「定常吐出」とは、ノズル4の吐出口4aから吐出される洗浄液が、流量を変化させることなく連続的に吐出されることを意味する。
(脈動手段)
図5、図9に示すように、吐出用接続管20の下端部には洗浄液タンク2内に開口する空気導入孔71が形成され、空気導入孔71の開口位置の上流側(下側)には吐出用接続管20の通路面積を縮小させる絞り部72が内側へ突出状に形成されている。ただし、絞り部72の頂部に空気導入孔71が開口するように構成することも好ましい。また、空気導入孔71の開口径や吐出用接続管20の流路径などを適正に設定することで、絞り部72を省略することも可能である。
この脈動手段70では、洗浄液タンク2内の空気が空気導入孔71から洗浄液供給通路24内に供給され、空気導入孔71の開口位置よりも下流側において洗浄液供給通路24内に洗浄液と空気とが交互に供給されるか、あるいは微細な気泡が混入された洗浄液が供給されて、ノズル4の吐出口4aから洗浄液が脈動吐出されることになる。
このように、洗浄液タンク2内の洗浄液が脈動吐出されるようにするため、洗浄液供給通路24における洗浄液の流速をA(m/sec)、洗浄液供給通路24に対する空気導入孔71の開口径をD1(mm)、絞り部72以外における空気導入孔71の開口部付近の洗浄液供給通路24の流路径をD2(mm)としたときに、次の4つの関係式が成立するように構成されている。また、このように構成することで、ハンディータイプの口腔洗浄装置でありながら、ノズル4から吐出される洗浄液の吐出圧を、歯垢を効率的に除去可能な1〜10kgf/cm2に設定でき、1分間の吐出回数を1000〜2000回に設定することが可能となる。
(1)3≦A≦40
(2)0.3≦D1≦1.5
(3)1.5≦D2≦5
(4)0.1≦D1/D2≦0.5
洗浄液の流速Aは、低いと洗浄液タンク2内の水を押し出すことができず、高いと霧化するので、3m/sec以上、40m/sec以下に設定することになる。
空気導入孔71の開口径D1は、小さすぎると洗浄液供給通路24への空気の導入が困難になり、洗浄液が定常吐出され、大きすぎるとノズル4へ洗浄液が供給されず、空気のみがノズル4から吐出されるので、0.3mm以上1.5mm以下に設定することになる。
洗浄液供給通路24の流路径D2は、小さいと洗浄液供給通路24内での圧力損失が大きくなり、効果的な吐出圧が得られず、大きすぎると洗浄液タンク2内の洗浄液を押し出すことができないので、1.5mm以上5mm以下に設定することになる。
空気導入孔71の開口径D1と洗浄液供給通路24の流路径D2との比率D1/D2は、小さすぎると、脈動吐出が得られず、大きすぎるとノズル4へ洗浄液が供給されず、空気のみがノズル4から吐出されるので、0.1以上0.5以下に設定することになる。
なお、上記4つの関係式は、洗浄液として、口腔内洗浄用の薬剤などを添加していない、表面張力が、20℃において72.75mN/mの純水と略同じ範囲内、若しくはそれよりも低く設定された、好ましくは72.75±30mN/m範囲内、より好ましくは72.75±25mN/mの範囲内、更に好ましくは72.75±20mN/mの範囲内に設定された、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水を用いたときに成立する関係式である。ただし、洗浄液としては、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水に対して、口腔内洗浄用の薬剤等を添加した洗浄液を使用することも可能で、この場合には、洗浄液の粘性や表面張力に応じて流速Aと開口径D1と流路径D2を適正に設定することで、洗浄液を脈動吐出させることができる。つまり、洗浄液供給通路24における洗浄液の流速A(m/sec)、空気導入孔71の開口径D1(mm)、洗浄液供給通路24の流路径D2(mm)などの数値は、ノズル4に対して洗浄液と空気とが交互に供給されて、ノズル4から洗浄液が脈動吐出されるように構成されていれば、空気ポンプ44の性能や洗浄液の表面張力や粘性などの物性に応じて適宜に設定することができる。
また、脈動手段70としては、ローリングポンプの1つの気筒からの空気を空気導入孔71に直接的に接続して、洗浄液供給通路24に空気を供給するように構成したり、別途空気ポンプを設けて、洗浄液供給通路24に空気を供給したりすることも可能である。また、空気導入孔71を省略して、洗浄液供給通路24の途中部に可動の邪魔板を設けたり、洗浄液により回転する羽根車を設けたり、開閉弁を設けたりして、洗浄液を脈動吐出させることも可能である。
(口腔洗浄装置の作動)
この口腔洗浄装置1で口腔内を洗浄する際には、先ず水や水に薬剤を添加してなる洗浄液を洗浄液タンク2に充填する。次に、口腔洗浄装置1を手で持って、ノズル4の先端部が口腔内の所望の位置に配置されるように、ノズル4を口腔内に挿入してから、操作ボタン52を押し操作して、ノズル4から洗浄液を脈動吐出させて、歯間や歯周ポケット等を清掃することになる。より具体的には、操作ボタン52を押し操作すると、電源スイッチ45がON操作されるとともに、空気抜き管51の開口部51aが弁体53で閉鎖され、空気ポンプ44が駆動されて、空気ポンプ44からの空気が洗浄液タンク2の上部内に供給されて、洗浄液タンク2の内圧が高くなって、洗浄液タンク2内の洗浄液が洗浄液供給通路24を通ってノズル4の吐出口4aから吐出されることになる。このとき、空気ポンプ44から洗浄液タンク2に供給された空気の一部が、空気導入孔71から洗浄液供給通路24へ導入され、空気導入孔71の開口位置よりも下流側の洗浄液供給通路24には、洗浄液と空気とが交互に供給されるか、あるいは微細な気泡が混入された洗浄液が供給されて、ノズル4の吐出口4aから洗浄液が脈動吐出されることになる。一方、操作ボタン52から指を離すと、操作ボタン52が弾性復帰して、電源スイッチ45がOFF操作されるとともに、付勢手段54の付勢力で弁体53が後退して、空気抜き管51の開口部51aが開放され、空気ポンプ44から洗浄液タンク2内への空気の供給が停止されるとともに、空気抜き通路55を通じて洗浄液タンク2が大気開放され、ノズル4から洗浄液が漏れ出したりすることなく、切れ良く洗浄液の吐出を停止させることができることになる。
このように、この口腔洗浄装置1では、空気ポンプ44により洗浄液を吐出させるので、特許文献1〜3記載の発明のように、ピストンポンプで洗浄液を直接的に加圧して吐出させる場合と比較して、空気ポンプ44のモータ47の負荷を少なくして、空気ポンプ44として出力の小さい小型で安価なものを採用しつつ、洗浄液の吐出圧を十分に確保することが可能となる。しかも、空気導入孔71を設けるという簡単な構成で、ノズル4から洗浄液を脈動吐出させて、洗浄液を定常吐出させる場合と比較して、歯周ポケットに対する洗浄効果を高めることができる。
なお、本実施の形態では、口腔洗浄装置1ではノズル4の吐出口4aから洗浄液を脈動吐出させたが、霧化した洗浄液を吐出させることもできる。この場合には、洗浄液供給通路24における洗浄液の流速をA(m/sec)、洗浄液供給通路24に対する空気導入孔71の開口径をD1(mm)、絞り部72以外における空気導入孔71の開口部付近の洗浄液供給通路24の流路径をD2(mm)としたときに、次の4つの関係式が成立するように構成して、洗浄液を霧化することになる。また、このように構成した口腔洗浄装置1は、口腔内の洗浄以外に、洗浄液に代えて咽喉や鼻への吸入用の薬液を洗浄液タンク2に充填することで、霧化した薬液による咽喉や鼻への吸入器を構成することも可能である。ただし、下記4つの関係式は、洗浄液として、口腔内洗浄用の薬剤などを添加していない、表面張力が、20℃において72.75mN/mの純水と略同じ範囲内、若しくはそれよりも低く設定された、好ましくは72.75±30mN/m範囲内、より好ましくは72.75±25mN/mの範囲内、更に好ましくは72.75±20mN/mの範囲内に設定された、水道水やミネラルウォータなどの飲料可能な水を用いたときに成立する関係式である。
(1)5≦A≦50
(2)0.3≦D1≦2
(3)1.5≦D2≦5
(4)0.2≦D1/D2≦0.7
また、本実施の形態では、手で持って操作可能なハンディータイプの口腔洗浄装置1に本発明を適用した場合について説明したが、据置タイプの口腔洗浄装置に対しても本発明を同様に適用できる。
次に、洗浄液を脈動吐出した場合と定常吐出した場合における歯周ポケットの清掃性の評価試験について説明する。
図11に示すように、試験装置80として、アクリル板81の下半部に歯肉に相当する板状のシリコン印象材82を積層状に設け、アクリル板81とシリコン印象材82間に、擬似プラークを付着させた研磨フィルム83を、擬似プラーク側をシリコン印象材82側にして、その上部がシリコン印象材82よりも上側に配置されるように挟んで設けたものを用いた。
そして、図11(b)に示すように、研磨フィルム83とシリコン印象材82との境界部に向けて、水平面に対して45°の角度を付けて、ノズル4から洗浄液として水道水を10秒間噴射し、その後研磨フィルム83に付着されている擬似プラークの剥離状態を写真撮影した。この作業を、ノズル4から水を脈動吐出させた場合と、定常吐出させた場合とのそれぞれについて、ノズル4から吐出する水の流量を1.1(L/min)、2.1(L/min)、3.9(L/min)の3種類に変更して行った。その結果を図12〜図14に示す。なお、写真において、黒く表れているところが、擬似プラークの残留部分であり、白く表れている部分が、擬似プラークの除去された部分を示す。
いずれの流量で水を吐出した場合であっても、水を脈動吐出させる場合の方が、定常吐出させた場合よりも、研磨フィルム83とシリコン印象材82との境界線Bからより深い位置の擬似プラークを除去できることが分かる。
(条件設定試験)
次に、空気導入孔71を形成することで、ノズル4から洗浄液が脈動吐出されるように構成するための条件を、求めるために行った試験について説明する。
先ず、試験装置として用いた洗浄液吐出装置90について説明する。
この洗浄液吐出装置90は、図15に示すように、洗浄液を貯留可能な有底な筒状の洗浄液タンク91と、洗浄液タンク91の上端開口部を気密に閉鎖可能な蓋体92と、蓋体92に着脱自在に取り付けたノズル93とを備えている。
蓋体92にはノズル93に連通する吐出用接続管92aが洗浄液タンク91内へ突出状に形成され、吐出用接続管92aの下端部には供給パイプ94が液密状に接続され、供給パイプ94の下端部は洗浄液タンク91の下端部内に開口されている。洗浄液タンク91内において吐出用接続管92aの下端近傍部には空気導入孔95が形成され、吐出用接続管92aの空気導入孔95よりも上流側には絞り部96が突出状に形成されている。吐出用接続管92aの内面からの絞り部96の最大高さは、圧力損失を少なくするため0.7mmに設定され、洗浄液タンク91の下端部と蓋体92の上端面間の高さHは、製品装置の大きさを考慮して160mmに設定されている。
洗浄液タンク91の上部には空気ポンプ(応研精工社製のRFP32B03R)97が接続され、空気ポンプ97から洗浄液タンク91内へ空気を供給して、洗浄液タンク91内を加圧し、供給パイプ94と吐出用接続管92aとノズル93とを通じて洗浄液を吐出できるように構成されている。
(試験方法)
洗浄液吐出装置90の洗浄液タンク91に洗浄液として水道水を充填し、空気ポンプ97への電圧を調整して、空気ポンプ97の流量(L/min)を、1.1、2.1、3.9、4.2、4.5、4.7、7.6、9.4に変更した場合のそれぞれに関して、蓋体92として、空気導入孔95の開口径D1と吐出用接続管92aの流路径D2を表1に示すように設定し、比率D1/D2の異なる20種類の蓋体92を用いたときの、ノズル93からの水の吐出状況を目視確認するとともに、吐出用接続管92aにおける洗浄液の流速(m/sec)を演算した。その結果を表2に示す。また、比率D1/D2と空気ポンプ97の吐出圧との関係をグラフにまとめたものを図16に示す。
なお、表中の用語は次の状態を意味する。
(1)「全く吐出しない」とは、ノズル93から水が吐出されず、空気のみが吐出される場合を表す。
(2)「最後まで吐出しない」とは、途中までは定常吐出されるが、途中からは空気のみがノズル93から吐出される場合を表す。
(3)「定常吐出」とは、最初から最後まで定常吐出される場合を表す。
(4)「最初のみ脈動吐出」とは、最初は脈動吐出するが、途中から定常吐出に切り替わった場合を表す。
(5)「途中から脈動吐出」とは、最初は定常吐出されるが、途中から脈動吐出に切り替わった場合を表す。
(6)「最後のみ脈動吐出」とは、最初は定常吐出されるが、最後に脈動吐出に切り替わった場合を表す。
(7)記号「○」は、水が脈動吐出されたことを表し、記号「○」の後側のカッコ内の数値は、その時の空気ポンプ97の吐出圧(kgf/cm2)を示す。
(8)「霧化」とは、ノズル93から霧状に水が吐出されたことを表す。カッコ内の数値は、その時の空気ポンプ97の吐出圧(kgf/cm2)を示す。
Figure 0005924415
Figure 0005924415
表2、図16から、空気導入孔95の開口径D1と、吐出用接続管92aの流路径(内径)D2、空気導入孔95の開口径と吐出用接続管92aの流路径の比率D1/D2、空気ポンプ97の流量、空気ポンプ97の吐出圧などを適正に設定することで、空気導入孔95を設けるという簡単な構成により、空気導入孔95の開口位置の下流側へ洗浄液と空気とを交互に送り込んで、ノズル93から洗浄液を脈動吐出したり、空気導入孔95の開口位置の下流側において洗浄液を霧化させて、ノズル93から洗浄液を霧状に吐出したりすることができることが分かる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
1 口腔洗浄装置 2 洗浄液タンク
2a 側壁部 3 洗浄装置本体
4 ノズル 4a 吐出口
4b 鍔部 4c 取付部
5 シールリング
10 ケーシング 11 支持フレーム
12 下部ケース 13 上部ケース
14 本体部 14a 側壁部
15 支持壁部 16 ノズル用凹部
20 吐出用接続管 21 接続筒部
22 シールリング 23 供給パイプ
23a 導入口 24 洗浄液供給通路
30 口部 31 シールリング
32 嵌合凹部 33 嵌合溝
34 突条 35 係止凹部
36 係止凸部 37 注入口
38 蓋体 39 シールリング
40 電源装置 41 誘導コイル
42 回路基板 43 二次電池
44 空気ポンプ 45 電源スイッチ
46 ポンプ本体 46a 吐出管
47 モータ 48 導入用接続管
49 空気供給管
50 排出用接続管 51 空気抜き管
51a 開口部 52 操作ボタン
53 弁体 54 付勢手段
55 空気抜き通路
60 第1逆流防止弁 61 第2逆流防止弁
62 第1通路 63 鋼球
64 第2通路 65 鋼球
70 脈動手段 71 空気導入孔
72 絞り部
80 試験装置 81 アクリル板
82 シリコン印象材 83 研磨フィルム
90 洗浄液吐出装置 91 洗浄液タンク
92 蓋体 92a 吐出用接続管
93 ノズル 94 供給パイプ
95 空気導入孔 96 絞り部
97 空気ポンプ

Claims (7)

  1. 洗浄液を貯留する気密に閉鎖可能な洗浄液タンクと、
    一端に口腔内へ洗浄液を吐出するための吐出口を設け、他端に洗浄液タンクの底部内に開口する導入口を設けた洗浄液供給通路と、
    前記洗浄液タンク内へ空気を供給して、前記洗浄液タンク内を加圧する電動式の空気ポンプと、
    前記吐出口へ供給する洗浄液を脈動させる脈動手段であって、前記洗浄液供給通路の途中部に開口する空気導入孔を設け、前記空気ポンプから洗浄液タンクに供給する空気の一部を、前記空気導入孔を通じて洗浄液供給通路へ供給することで、前記吐出口へ供給する洗浄液を脈動させる脈動手段と、
    を備え、前記洗浄液タンク内の空気圧により、前記洗浄液供給通路を通じて洗浄液タンク内の洗浄液を吐出口へ供給する、
    ことを特徴とする口腔洗浄装置。
  2. 前記洗浄液供給通路における洗浄液の流速をA(m/sec)、前記洗浄液供給通路に対する空気導入孔の開口径をD1(mm)、前記空気導入孔の開口部付近の洗浄液供給通路の流路径をD2(mm)としたときに、次の4つの関係式が成立する請求項記載の口腔洗浄装置。
    (1)3≦A≦40
    (2)0.3≦D1≦1.5
    (3)1.5≦D2≦5
    (4)0.1≦D1/D2≦0.5
  3. 前記洗浄液供給通路における空気導入孔の開口位置に、前記洗浄液供給通路内に突出して通路断面積を縮小する絞り部を設けた請求項1又は2記載の口腔洗浄装置。
  4. 前記洗浄液タンクを大気開放する空気抜き通路を設け、前記空気抜き通路を開放状態と閉鎖状態とに切換可能な弁体を設け、前記空気ポンプへの通電を操作する電源スイッチを設け、前記電源スイッチのON操作に連動して前記弁体を閉鎖状態に切り換え、OFF操作に連動して前記弁体を開放状態に切り換える操作手段を設けた請求項1〜のいずれか1項記載の口腔洗浄装置。
  5. 前記空気抜き通路の途中部に、転倒時における空気抜き通路からの洗浄液の漏れを防止する逆流防止弁を設けた請求項記載の口腔洗浄装置。
  6. 前記空気ポンプとして、ローリング式の空気ポンプを設けた請求項1〜のいずれか1項記載の口腔洗浄装置。
  7. 前記洗浄液供給通路の吐出口側部分をノズルで構成し、口腔内に挿入する部位においてノズルの最外径を3mm以上8mm以下に設定した請求項1〜のいずれか1項記載の口腔洗浄装置。
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