JP6786866B2 - 歯ブラシ - Google Patents

Description

この発明は歯ブラシに関し、より詳しくは、歯表面における歯垢の有無を判定するために、歯表面に対して光を照射する発光部と、その歯表面からの放射光を受光する受光部とを備えた歯ブラシに関する。

従来、この種の歯ブラシとしては、例えば特許文献１（特表２００８−５３２６１９号公報）に開示されているように、毛が立設されたヘッドを備え、そのヘッドの起毛面（毛保持面）のうち略中央の領域に、歯表面に対して光を照射するための発光素子を搭載したものが知られている（特許文献１の例えば図４参照。）。発光素子の光出射面（透明樹脂の表面）は、集光効率を高めるために半球状になっており、起毛面から外部へ突出して配置されている。

特表２００８−５３２６１９号公報 特表２００２−５２２１０２号公報

しかしながら、特許文献１における歯ブラシでは、上記ヘッドの起毛面から光出射面が半球状に突出しているため、使用時に、上記半球状の光出射面の周りに水滴が付着し易くなっている。光出射面の周りに水滴（屈折率１．３程度）が付着した場合、光出射面をなす透明樹脂（屈折率１．５程度）と周囲（水滴）との間の屈折率差が０．２程度に小さくなって、レンズ効果がほぼ失われ、集光効率が低下する、という問題が生ずる。この事情は、上記ヘッドの起毛面のうちの特定領域に、歯表面からの放射光を受けるための受光素子と、起毛面から突出した凸状の集光レンズを設ける場合も、同様であると考えられる。

そこで、この発明の課題は、ヘッド部の起毛面のうち特定領域に集光部を備えた歯ブラシであって、集光部の集光効率を安定して維持できるものを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を含む本体と、
上記本体の内部に、歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する発光部、および、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して受光する受光部を備え、この受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっており、
上記特定領域をなす筐体部分に、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光するレンズを含む受光集光部が配置され、
上記ヘッド部の上記起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっていることを特徴とする。

ここで、「本体の内部」とは、ヘッド部、ネック部、または、グリップ部の内部を指す。

特定領域をなす「筐体部分」とは、ヘッド部の外壁（外筐体）のうち特定領域に相当する部分を指す。

「起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっている」とは、受光集光部の集光効率に影響を与える領域が平坦になっていることを意味する。上記起毛面のうち毛を取り囲む領域を含めて、上記起毛面の全域が平坦であってもよい。

この発明の歯ブラシでは、発光部が歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する。受光部は、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して、すなわち受光集光部を通して、受光する。この受光部の出力に基づいて、例えば特許文献２（特表２００２−５２２１０２号公報）に開示されているような歯垢固有の蛍光を検出する公知の手法によって、上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっている。ここで、この歯ブラシでは、上記特定領域の筐体部分に配置されたレンズを含む受光集光部が、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光する。したがって、上記受光部の出力が大きくなり、この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。しかも、この歯ブラシでは、上記ヘッド部の上記起毛面のうち少なくとも上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっている。このため、使用時に、上記受光集光部およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、上記受光集光部による集光効率を安定して維持できる。

なお、上記本体の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部を備えても良い。

また、上記起毛面のうちの「特定領域」では、毛が省略されているのが望ましい。

一実施形態の歯ブラシでは、上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなる。したがって、単純な平凸レンズからなる場合に比して、上記起毛面に対して垂直な厚さ方向に関して、上記受光集光部の厚さを薄く設定できる。この結果、上記受光集光部の存在によって上記ヘッド部の厚さが厚くなるのを抑制できる。

一実施形態の歯ブラシでは、
上記受光部は上記ヘッド部内に配置され、
上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されていることを特徴とする。

ここで、「受光集光部の光学特性」とは、例えば上記受光集光部をなすレンズの焦点距離を指す。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記受光部は上記ヘッド部内に配置されている。そして、上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されている。したがって、上記受光部の出力がさらに大きくなる。この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度が高まる。

一実施形態の歯ブラシでは、
上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置され、
上記特定領域に、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する発光集光部が配置され、
上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置されている。そして、上記特定領域に配置された発光集光部が、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する。したがって、上記歯表面に照射される光の強度が高まる。したがって、上記受光部の出力がさらに大きくなる。この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度が高まる。また、上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなるので、部材数の増加を防ぐことができる。したがって、この歯ブラシは、小型、低コストに製造され得る。

一実施形態の歯ブラシでは、上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられていることを特徴とする。

この一実施形態の歯ブラシでは、上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられている。したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この歯ブラシから外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この歯ブラシによって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。

以上より明らかなように、この発明の歯ブラシによれば、集光効率を安定して維持できる。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシの外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示す図である。 上記電動歯ブラシを長手方向に沿って切断したときの縦断面を示す図である。 上記電動歯ブラシの制御系のブロック構成を示す図である。 上記電動歯ブラシのヘッド部の断面構造を示す図である。 図５（Ａ）は、集光部を構成するフレネルレンズの断面を示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）においてフレネルレンズを下方から見たところを示す図である。 図６（Ａ）は、集光部を構成する回折格子レンズの断面を示す図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において回折格子レンズを下方から見たところを示す図である。 集光部をなす平凸レンズがヘッド部の外壁の外面に埋め込まれている変形例を示す図である。 集光部をなす平凸レンズがヘッド部の外壁の内面に埋め込まれている別の変形例を示す図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、図８の構成における集光部の機能を説明する図である。 上記電動歯ブラシのヘッド部が２つの部材の組み合わせからなる例を示す図である。 発光部、受光部の上面に略半球状の透明樹脂を設けて、集光機能を持たせた例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（構成）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシ（全体を符号９０で示す。）の外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示している。この電動歯ブラシ９０は、毛２１０が立設されたヘッド部４と、手で握られるべきグリップ部５と、ヘッド部４とグリップ部５とを連結するネック部３とを備えている。ヘッド部４とネック部３とは、グリップ部５に対して着脱可能なブラシ部材２として一体に構成されている。ヘッド部４、ネック部３、グリップ部５を併せて、本体１と呼ぶ。本体１は、歯磨きの便宜のために、一方向に細長い形状を有している。なお、図１（Ａ）中には充電器１００が図示されている。

図２は、電動歯ブラシ９０を長手方向に沿って切断したときの縦断面を示している。グリップ部５は、このグリップ部５の外筐体からネック部３側へ突き出るように設けられたステム６を有している。ステム６は、先端が閉じた筒状の形状を有している。この例では、上記ブラシ部材２のネック部３が、このステム６を覆うように嵌合して装着されている。ブラシ部材２は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、グリップ部５に対して着脱自在な構成となっている。ブラシ部材２のヘッド部４の片側の面（起毛面）４ａには、毛（ブラシ）２１０が、この例では植毛により、起毛面４ａから１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度突出するように立設されている。なお、毛２１０は、植毛ではなく、溶着または接着されていても良い。

本体１のグリップ部５の外面には、電源のオン／オフを行うためのスイッチＳが設けられている。また、グリップ部５の内部には、駆動源であるモータ１０、駆動回路１２、電源部としての充電池１３、充電用のコイル１４などが設けられている。充電池１３を充電する際には、図１（Ａ）中に示した充電器１００に本体１を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電可能である。

図２中に示すように、ステム６の内部には、軸受２０３が設けられている。モータ１０の回転軸１１に連結された偏心軸３０の先端が、この軸受２０３に挿入される。偏心軸３０は、軸受２０３の近傍に重り３００を有しており、偏心軸３０の重心はその回転中心からずれている。駆動回路１２が動作モードに応じた駆動信号（たとえばパルス幅変調信号）をモータ１０に供給し、モータ１０の回転軸１１を回転させると、回転軸１１の回転に伴って偏心軸３０も回転する。偏心軸３０は、その回転中心から重心がずれているために、回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸３０の先端が軸受２０３の内壁に対して衝突を繰り返し、毛２１０を高速に振動（運動）させることとなる。

ヘッド部４の起毛面４ａのうち、略中央の特定領域４ｃでは、毛が省略されている。ヘッド部４の特定領域４ｃに対応する内部には、発光部５０と、受光部５１とが、互いに並べて配置されている。ヘッド部４の特定領域４ｃをなす筐体部分（外筐体）には、受光集光部および発光集光部としての集光部５３が配置されている。

図４に示すように、ヘッド部４の外筐体は、起毛面４ａを含む平坦な外壁４１と、この外壁４１と対向する平坦な背面壁４３と、これらの外壁４１、背面壁４３の周縁部同士をつなぐ周壁４２とを含んで、密閉された内部空間４ｉを有する箱状に一体に構成されている。外壁４１、背面壁４３、および周壁４２は、厚さｔ１＝１ｍｍ〜３ｍｍ程度の樹脂材料からなっている。

発光部５０と受光部５１は、背面壁４３の内面に、平板状の配線基板５４を介して取り付けられている。配線基板５４は、発光部５０と受光部５１が取り付けられている一方の面５４ａ、および、その面５４ａと反対側の面５４ｂに、発光部５０と受光部５１にそれぞれ電気的に接続された図示しない配線を有している。これらの配線は、背面壁４３の内面に設けられた配線３３と、図２中に示すヘッド部４の外筐体を貫通して設けられた配線３２と、ステム６に設けられた配線３１とを介して、駆動回路１２に電気的に接続されている。

図４中に示す発光部５０は、特定領域４ｃの集光部５３を通して歯表面９９ａへ向けて紫外または青色に相当するピーク波長をもつ光Ｌを照射する発光ダイオードを含んでいる。この発光ダイオードは、この例ではバイバー（Ｂｉｖａｒ）社製のＬＥＤ（型番ＳＭ０６０３ＵＶ−４０５）であり、４０５ｎｍのピーク波長をもつ光Ｌを発生する。

受光部５１は、光Ｌによる歯表面９９ａからの放射光Ｌ′を特定領域４ｃの集光部５３を通して受けて、放射光Ｌ′の強度に応じた信号を出力するフォトダイオードを含んでいる。このフォトダイオードは、この例では新日本無線株式会社製のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）（型番ＮＪＬ６４０１Ｒ−３）からなる。なお、受光部５１は、フォトダイオードではなく、フォトトランジスタからなっていても良い。

集光部５３は、この例では、起毛面４ａのうちの特定領域４ｃに存在する平坦な外面５３ａと、ヘッド部４の内部空間４ｉへ向かって突起した内面５３ｂとを有する平凸レンズからなっている。この平凸レンズは、ヘッド部４の外壁４１に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されている。この例では、この平凸レンズの外面５３ａは、起毛面４ａと同一面内にある。この結果、ヘッド部４の起毛面４ａの全域が平坦になっている。すなわち、起毛面４ａは、特定領域４ｃ、および、起毛面４ａのうち毛２１０を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。なお、起毛面４ａの全域に限られず、特定領域４ｃよりも広い、集光部５３の集光効率に影響を与える領域が平坦になっていればよい。

この例では、集光部５３をなす平凸レンズの直径は３ｍｍ、厚さｔ０は２ｍｍ、屈折率は１．５９、材質はポリカーボネートに設定されている。また、上記平凸レンズと発光部５０、受光部５１との距離ｔ２は２ｍｍに設定されている。

この集光部５３は、発光集光部として働いて発光部５０からの光Ｌを毛２１０の先端に接している歯表面９９ａへ向けて集光するとともに、受光集光部として働いて歯表面９９ａからの放射光Ｌ′を受光部５１の受光面へ向けて集光する。したがって、歯表面９９ａに照射される光Ｌの強度が高まるとともに、受光面での放射光Ｌ′の強度が高まる。したがって、受光部５１の出力が大きくなる。また、発光集光部と受光集光部とが共通のレンズからなるので、部材数の増加を防ぐことができる。したがって、この歯ブラシは、小型、低コストに製造され得る。

図３は、電動歯ブラシ９０の制御系のブロック構成を示している。この電動歯ブラシ９０のグリップ部５の内部には、上述の駆動回路１２をなす制御部１１０と、記憶部１１５と、操作部１３０と、報知部１４０と、電源部１７０とを備えている。なお、駆動部１０１は、既述のモータ１０、回転軸１１、偏心軸３０、軸受２０３、および、重り３００を表している。

制御部１１０は、ソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、モータ１０の駆動に加えて、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無の判定のための処理、その他の各種処理を実行する。

操作部１３０は、既述のスイッチＳを含み、ユーザがこの電動歯ブラシ９０の電源のオン／オフを行うために働く。

記憶部１１５は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ）を含んでいる。記憶部１１５には、制御部１１０を制御するための制御プログラムが格納されている。

報知部１４０は、この例ではブザーを含み、ブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。なお、ブザーに代えて、またはそれに加えて、ＬＥＤランプを備えて、そのＬＥＤランプの点灯または点滅によって、歯垢（または歯石）の有無を報知しても良い。

電源部１７０は、既述の充電池１３を含み、この電動歯ブラシ９０内の各部へ電力（この例では、ＤＣ２．４Ｖ）を供給する。

（動作）
この電動歯ブラシ９０では、ユーザがスイッチＳをオンすると、制御部１１０がモータ１０を回転させて、毛２１０を高速に振動（運動）させる。さらに、制御部１１０は、次に述べるように、歯垢検出部として働いて、歯表面９９ａにおける歯垢（または歯石）の有無の判定のための処理を実行する。

具体的には、制御部１１０は、図４中に示すように、発光部５０をオンして、発光部５０から特定領域４ｃの集光部５３を通して歯表面９９ａへ向けて光Ｌを照射させる。それに応じて、歯表面９９ａから放射光Ｌ′が放射される。この放射光Ｌ′は、特定領域４ｃの集光部５３を通して、受光部５１によって受光される。受光部５１の出力は、制御部１１０に入力される。

続いて、制御部１１０は、この受光部５１の出力に基づいて、例えば特許文献２（特表２００２−５２２１０２号公報）に開示されているような歯垢固有の蛍光を検出する公知の手法によって、歯表面９９ａにおける歯垢の有無を判定する。ここで、この歯ブラシでは、特定領域４ｃの筐体部分に配置された集光部５３が、発光集光部として働いて発光部５０からの光Ｌを毛２１０の先端に接している歯表面９９ａへ向けて集光するとともに、受光集光部として働いて歯表面９９ａからの放射光Ｌ′を受光部５１の受光面へ向けて集光する。したがって、受光部５１の出力が大きくなり、この結果、歯表面９９ａにおける歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。

しかも、この電動歯ブラシ９０では、ヘッド部４の起毛面４ａの全域が平坦になっている。このため、使用時に、集光部５３およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部５３による集光効率を安定して維持できる。

この後、制御部１１０は、この例では報知部１４０によるブザー音の鳴動によって、歯垢（または歯石）の有無を報知する。

したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢（または歯石）の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この電動歯ブラシ９０から外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この電動歯ブラシ９０によって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。

（変形例１）
上の例では、集光部５３は平凸レンズからなるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、集光部５３はフレネルレンズ５３０からなっていても良い。図５（Ａ）は、フレネルレンズ５３０の図４に対応する断面を示している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）においてフレネルレンズ５３０を下方から見たところを示している。

このフレネルレンズ５３０は、起毛面４ａのうちの特定領域４ｃに存在する平坦な外面５３０ａと、ヘッド部４の内部空間４ｉへ向かって突起した内面５３０ｂとを有する。内面５３０ｂは、湾曲して突起した中央の部分５３１と、その周りを取り巻く断面鋸歯状に突起した複数の環状部分５３２，５３２，…とを含んでいる。環状部分５３２，５３２，…の突起の傾斜は同じになっている。

この例では、フレネルレンズ５３０の直径は３ｍｍ、厚さｔ３０は０．３ｍｍ、屈折率は１．５９、材質はポリカーボネートに設定されている。

このフレネルレンズ５３０では、単純な平凸レンズからなる場合に比して、起毛面４ａに対して垂直な厚さ方向に関して、集光部５３の厚さを薄く設定できる。この結果、集光部５３の存在によってヘッド部４の厚さが厚くなるのを抑制できる。

（変形例２）
また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、集光部５３は回折格子レンズ５４０からなっていても良い。図６（Ａ）は、回折格子レンズ５４０の図４に対応する断面を示している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において回折格子レンズ５４０を下方から見たところを示している。

この回折格子レンズ５４０は、起毛面４ａのうちの特定領域４ｃに存在する平坦な外面５４０ａと、ヘッド部４の内部空間４ｉへ向かって突起した内面５４０ｂとを有する。内面５４０ｂは、円錐状に突起した中央の部分５４１と、その周りを取り巻く断面鋸歯状に突起した複数の環状部分５４２，５４３，５４４，…とを含んでいる。環状部分５４２，５４３，５４４，…の突起の間のピッチは径方向外側になるほど狭くなっており、それに伴って、各突起は、外側の環状部分になるほど、急峻になっている。

この回折格子レンズ５４０では、フレネルレンズ５３０の場合と同様に、単純な平凸レンズからなる場合に比して、起毛面４ａに対して垂直な厚さ方向に関して、集光部５３の厚さを薄く設定できる。この結果、集光部５３の存在によってヘッド部４の厚さが厚くなるのを抑制できる。

（変形例３）
上述の図４の例では、集光部５３をなす平凸レンズは、ヘッド部４の外壁４１に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、ヘッド部（符号４Ｂで示す。）の外壁４１′を透明な樹脂で構成し、この外壁４１′の外面（つまり、起毛面４ａ）に、集光部５３′として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、この集光部５３′をなす平凸レンズの平坦な外面は、図４におけるのと同様に、起毛面４ａと同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁４１′の途中までに埋め込まれている。なお、図７において、図４中の構成要素と対応する構成要素には同じ符号を付している（後述の図８〜図１１において同様。）。

この構成によれば、起毛面４ａは、特定領域４ｃ、および、起毛面４ａのうち毛２１０を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図４の例におけるのと同様に、使用時に、集光部５３′およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部５３′による集光効率を安定して維持できる。しかも、集光部５３′としての平凸レンズをより強固に保持できる。

（変形例４）
同様に、図８に示すように、ヘッド部（符号４Ｃで示す。）の外壁４１″を透明な樹脂で構成し、この外壁４１″の内面に、集光部５３″として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、図７におけるのとは異なり、この集光部５３″をなす平凸レンズの平坦な面は、外壁４１″の内面と同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁４１″の途中までに埋め込まれている。

この構成においても、起毛面４ａは、特定領域４ｃ、および、起毛面４ａのうち毛２１０を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図４の例におけるのと同様に、使用時に、集光部５３″およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部５３″による集光効率を安定して維持できる。しかも、集光部５３″としての平凸レンズをより強固に保持できる。

また、図８の構成では、図９（Ａ）に示すように、歯表面９９ａが毛２１０の先端に接している状態で、発光部５０が発生した光Ｌは、集光部５３″の光学特性（特に、焦点距離）によって、歯表面９９ａ上に結像するように設定されている。図９（Ａ）中には、発光部５０が発生した光Ｌのうち、レンズ中心近傍を通る光Ｌｃの経路、レンズ周縁近傍を通る光Ｌｅ，Ｌｆの経路がそれぞれ示されている。また、図９（Ｂ）に示すように、歯表面９９ａが毛２１０の先端に接している状態で、歯表面９９ａが発した放射光Ｌ′は、集光部５３″の光学特性（特に、焦点距離）によって、受光部５１の受光面上に結像するように設定されている。図９（Ｂ）には、歯表面９９ａが発した放射光Ｌ′のうち、レンズ中心近傍を通る光Ｌｃ′の経路、レンズ周縁近傍を通る光Ｌｅ′，Ｌｆ′の経路がそれぞれ示されている。

このように、集光部５３″の光学特性が設定されていれば、受光部５１の出力がさらに大きくなる。この結果、歯表面９９ａ上における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。この事情は、先に述べた図４、図７の例でも同様である。

（変形例５）
上述の図４の例では、ヘッド部４の外筐体は箱状に一体に構成されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、ヘッド部（符号４Ｄで示す。）を、図４中に示したステム６を延在してなる内箱部４Ｄ２と、この内箱部４Ｄ２の外側に着脱自在に嵌合される外筒部４Ｄ１とによって構成してもよい。

この例では、内箱部４Ｄ２は、樹脂材料からなり、平坦な外壁４６と、この外壁４６と対向する平坦な背面壁４８と、これらの外壁４６、背面壁４８の周縁部同士をつなぐ周壁４７とを含んで、密閉された内部空間４５ｉを有する箱状に一体に構成されている。内箱部４Ｄ２の内部空間４５ｉには、図４中のヘッド部４におけるのと同様に、発光部５０、受光部５１、配線基板５４、および、駆動回路１２に電気的につながる配線３３が配置されている。また、内箱部４Ｄ２の外壁４６のうち、発光部５０、受光部５１に対向する部分に、第１の集光部５６が配置されている。

第１の集光部５６は、この例では、平坦な外面５６ａと、内箱部４Ｄ２の内部空間４５ｉへ向かって突起した内面５６ｂとを有する平凸レンズからなっている。この平凸レンズは、外壁４６に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されている。この例では、この平凸レンズの外面５６ａは、外壁４６の外面と同一面内にある。この結果、内箱部４Ｄ２の外側に外筒部４Ｄ１を嵌合して着脱するのが容易になっている。

外筒部４Ｄ１は、透明な樹脂材料からなり、内箱部４Ｄ２の外側に、図１０における横方向にスライドして嵌合され得るように角筒状に構成されている。外筒部４Ｄ１の外周面のうち、内箱部４Ｄ２の外壁４６に対応する片側の面（起毛面）４ａには、毛（ブラシ）２１０が、この例では植毛により、立設されている。

外筒部４Ｄ１の起毛面４ａのうち、略中央の特定領域４ｃでは、毛が省略されている。外筒部４Ｄ１のうち特定領域４ｃに対応する部分（壁内）に、第２の集光部５７が配置されている。

第２の集光部５７は、外側（歯表面９９ａ側）へ向かって突起した外面５７ａと内側（内箱部４Ｄ２側）へ向かつて突起した内面５７ｂとを有する両凸レンズからなっている。この両凸レンズは、外筒部４Ｄ１の壁内に埋め込まれて保持されている。

この図１０の構成では、発光部５０が発生した光Ｌは、第１の集光部５６と第２の集光部５７との２つの集光部を通して、歯表面９９ａへ向けて集光される。また、歯表面９９ａから放射された放射光Ｌ′は、第２の集光部５７と第１の集光部５６との２つの集光部を通して、受光部５１の受光面へ向けて集光される。したがって、受光部５１の出力が大きくなる。この結果、歯表面９９ａにおける歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。

また、外筒部４Ｄ１の起毛面４ａは、特定領域４ｃ、および、起毛面４ａのうち毛２１０を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図４の例におけるのと同様に、使用時に、第２の集光部５７およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、第２の集光部５７による集光効率を安定して維持できる。

なお、第１の集光部５６と第２の集光部５７とのうちいずれか一方を省略してもよい。

（変形例６）
上述の各例では、集光部５３，５３′，５３″，…は、ヘッド部４の特定領域４ｃをなす筐体部分に配置されるものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図１１（図４に対応する）に示すように、発光部５０、受光部５１の上面（集光部５３に対向する側の面）に、それぞれ略半球状の透明樹脂５８，５９を設けて、集光機能を持たせてもよい。

この構成により、受光部５１の出力がさらに大きくなる。この結果、歯表面９９ａ上における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。

上述の実施形態では、発光部５０と受光部５１がヘッド部４の内部に配置されたが、これに限られるものではない。発光部５０と受光部５１は本体１の内部に設けられていればよい。例えば、発光部５０をなす発光ダイオードと受光部５１をなすフォトダイオードとがグリップ部５の内部に配置され、これらの発光ダイオード、フォトダイオードと集光部５３との間に光ファイバからなる導波路が設けられた構成であってもよい。

この例では、電動歯ブラシについて述べたが、これに限られるものではない。この発明は、手磨き式の歯ブラシにも適用できる。

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ ヘッド部
４ａ 起毛面
４ｃ 特定領域
５０ 発光部
５１ 受光部
５３、５３′、５３″ 集光部
５６ 第１の集光部
５７ 第２の集光部
９０ 電動歯ブラシ
５３０ フレネルレンズ
５４０ 回折格子レンズ

Claims (5)

1. 毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を含む本体と、
   上記本体の内部に、歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する発光部、および、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して受光する受光部を備え、この受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっており、
   上記特定領域をなす筐体部分に、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光するレンズを含む受光集光部が配置され、
   上記ヘッド部の上記起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっていることを特徴とする歯ブラシ。
2. 請求項１に記載の歯ブラシにおいて、
   上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなることを特徴とする歯ブラシ。
3. 請求項１または２に記載の歯ブラシにおいて、
   上記受光部は上記ヘッド部内に配置され、
   上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されていることを特徴とする歯ブラシ。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の歯ブラシにおいて、
   上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置され、
   上記特定領域に、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する発光集光部が配置され、
   上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなることを特徴とする歯ブラシ。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載の歯ブラシにおいて、
   上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられていることを特徴とする歯ブラシ。

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