JP7417857B2

JP7417857B2 - 電動歯ブラシ

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Publication number: JP7417857B2
Application number: JP2020019454A
Authority: JP
Inventors: 侑樹二之宮; 真人布村; 真美筒井; 浩輝篠田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: WO2021157255A1; JP2021122615A

Description

本発明は、ユーザの歯を磨くための電動歯ブラシに関する。

高速で振動するブラシを歯に当てることにより歯磨きを行うための電動歯ブラシが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動歯ブラシは、ハンドル部と、ハンドル部から延びるブラシヘッド部と、ハンドル部に対してブラシヘッド部を回転させるアクチュエータと、ハンドル部の姿勢を検出する加速度センサと、検出したハンドル部の姿勢に基づいてアクチュエータを制御する制御部とを備える。

この電動歯ブラシでは、ブラシがハンドル部の姿勢に応じた最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部がハンドル部に対して自動的に回転する。

特開２００９－２８５４１６号公報

しかしながら、上述した従来の電動歯ブラシでは、ユーザは様々な姿勢で歯磨きを行う可能性があるため、加速度センサによるハンドル部の姿勢の検出には誤検出が生じやすい。このようなハンドル部の姿勢の誤検出が生じた場合には、ブラシが最適な角度で歯に当たらなくなるおそれがあり、歯磨きの刷掃効果が低下するという課題が生じる。

本発明は、歯磨きの刷掃効果を高めることができる電動歯ブラシを提供する。

本発明における電動歯ブラシは、ユーザの歯を磨くための電動歯ブラシであって、前記ユーザにより把持されるハンドル部と、前記ハンドル部に対して回転可能に連結され、前記ハンドル部から所定の軸線に沿って延びるブラシヘッド部と、前記ブラシヘッド部に植設されたブラシと、前記ハンドル部に配置され、前記ブラシを刷掃動作させる第１の駆動部と、前記ハンドル部に配置され、前記ハンドル部に対して前記ブラシヘッド部を前記所定の軸線周りに回転させる第２の駆動部と、前記ユーザの動作を検出する動作検出部と、前記動作検出部が前記ユーザの動作を検出したことをトリガとして、前記第２の駆動部を制御する制御部と、を備える。

本発明における電動歯ブラシによれば、歯磨きの刷掃効果を高めることができる。

実施の形態１に係る電動歯ブラシを示す図である。図１のＩＩ－ＩＩ線による、実施の形態１に係る電動歯ブラシの要部断面図である。実施の形態１に係る電動歯ブラシの機能構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る電動歯ブラシの動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態１に係る電動歯ブラシによる歯磨きの対象である歯列を示す図である。下顎の歯を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシの動作を説明するための図である。下顎の歯を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシの動作を説明するための図である。上顎の歯を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシの動作を説明するための図である。上顎の歯を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシの動作を説明するための図である。実施の形態２に係る電動歯ブラシの機能構成を示すブロック図である。ユーザが電動歯ブラシを把持した手の手関節を掌屈させた状態を示す図である。ユーザが電動歯ブラシを把持した手の手関節を背屈させた状態を示す図である。実施の形態２に係る電動歯ブラシの動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態３に係る電動歯ブラシの機能構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る歯磨きパターン情報の一例を示す図である。実施の形態３に係る電動歯ブラシの動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態４に係る電動歯ブラシの機能構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る電動歯ブラシの動作の流れを示すフローチャートである。実施の形態４に係るナビ画面の一例を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［１－１．電動歯ブラシの構造］
まず、図１及び図２を参照しながら、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の構造について説明する。図１は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２を示す図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線による、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の要部断面図である。なお、図１及び図２において、ブラシ８の植設方向をＸ軸方向、ブラシ８の横幅方向をＹ軸方向、電動歯ブラシ２の軸方向をＺ軸方向とする。

図１及び図２に示すように、電動歯ブラシ２は、ハンドル部４と、ブラシヘッド部６と、ブラシ８と、第１の駆動部１０と、第２の駆動部１２と、姿勢検出部１４と、制御部１６と、電池部１８とを備えている。

図１及び図２に示すように、ハンドル部４は、略有底円筒形状に形成されており、所定の軸線２０に沿って長尺状に形成されている。なお、所定の軸線２０は、Ｚ軸に平行な直線である。ハンドル部４の外側面には、電動歯ブラシ２の電源をオン・オフするためのスイッチ２２が配置されている。ユーザは、歯を磨く際には、ハンドル部４を手で把持する。

図１に示すように、ブラシヘッド部６は、ネック部２４と、植毛台２６とを有している。ネック部２４は、ハンドル部４の長手方向（Ｚ軸方向）における一端部から、所定の軸線２０に沿って長尺状に延びている。ネック部２４の基端部は、ハンドル部４に対して変位可能なように、ハンドル部４の長手方向における一端部に連結されている。図１に示すように、植毛台２６は、ネック部２４の先端部に配置されており、ブラシ８を植設するためのブラシ面２８を有している。

図１に示すように、ブラシ８は、複数の毛束を有しており、ブラシヘッド部６の植毛台２６のブラシ面２８に植設されている。複数の毛束の各々は、複数本のフィラメントが束ねられることにより形成されている。ブラシ８の植設方向は、ブラシ面２８の法線方向であり、且つ、所定の軸線２０に対して略垂直な方向（Ｘ軸方向）である。

図２に示すように、第１の駆動部１０は、ブラシ８を刷掃動作させるためのモータであり、ハンドル部４の内部に配置されている。なお、刷掃動作とは、歯に付着した食物残渣又は歯垢等を除去するために、歯に当てたブラシ８を高速で往復直線運動させる動作である。第１の駆動部１０は、ハンドル部４の内部に配置されたホルダ３０に保持されている。第１の駆動部１０の出力軸３２は、ハンドル部４の長手方向における一端部を貫通して、ブラシヘッド部６のネック部２４の基端部に固定されている。第１の駆動部１０が駆動することにより、第１の駆動部１０の出力（回転）がブラシヘッド部６に伝達され、ブラシ８がハンドル部４に対して高速で往復直線運動する。

図２に示すように、第２の駆動部１２は、ハンドル部４に対してブラシヘッド部６を所定の軸線２０周りに回転（いわゆる、ロール回転）させるためのモータであり、ハンドル部４の内部に配置されている。第２の駆動部１２は、ブラケット３４を介してハンドル部４の内部に固定されている。第２の駆動部１２の出力軸３６は、ホルダ３０に固定されている。第２の駆動部１２が駆動することにより、第２の駆動部１２の出力（回転）がホルダ３０及び第１の駆動部１０を介してブラシヘッド部６に伝達され、図１の矢印で示すように、ブラシヘッド部６がハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転する。これにより、ハンドル部４に対するブラシ８の向きを変更することができる。ここで、「ブラシ８の向き」とは、ブラシ面２８の法線方向、すなわち、ブラシ８の植設方向を意味し、「ブラシ８の向きを変更する」とは、ブラシ８の向きの所定の軸線２０周りの回転角を変更することを意味する。

図２に示すように、姿勢検出部１４は、ハンドル部４の鉛直方向に対する姿勢（すなわち、地球に対する姿勢）を検出するためのセンサであり、ハンドル部４の内部に配置されている。姿勢検出部１４は、例えば加速度センサ、ジャイロセンサ及び地磁気センサの少なくとも一つで構成される。なお、姿勢検出部１４が加速度センサである場合には、例えば互いに直交する３方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向）の各加速度を独立して検出する３軸加速度センサを用いることができる。

図２に示すように、制御部１６は、第１の駆動部１０及び第２の駆動部１２の各々を制御するためのものであり、ハンドル部４の内部に配置されている。

図２に示すように、電池部１８は、第１の駆動部１０、第２の駆動部１２、姿勢検出部１４及び制御部１６の各々に所定の電力を供給するためのものであり、ハンドル部４の内部に配置されている。電池部１８は、例えば繰り返し充電可能な二次電池である。

［１－２．電動歯ブラシの機能構成］
次に、図３を参照しながら、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の機能構成について説明する。図３は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の機能構成を示すブロック図である。

図３に示すように、電動歯ブラシ２は、機能構成として、姿勢検出部１４と、動作検出部３８と、制御部１６と、第１の駆動部１０と、第２の駆動部１２とを備えている。なお、第１の駆動部１０及び第２の駆動部１２については既述したので、ここでの説明は省略する。

姿勢検出部１４は、上述したようにハンドル部４の鉛直方向に対する姿勢を検出し、検出した姿勢を示す情報を動作検出部３８に出力する。

動作検出部３８は、姿勢検出部１４により検出されたハンドル部４の鉛直方向に対する姿勢に基づいて、予め定められた手順で電動歯ブラシ２を動かすユーザの動作を検出する。より具体的には、動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を静止させた後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出する。なお、「電動歯ブラシ２を静止させる」とは、電動歯ブラシ２全体を静止させることだけでなく、電動歯ブラシ２の所定の軸線２０周りの回転を静止させることをも含む概念である。

制御部１６は、電動歯ブラシ２の電源がオンされた際に、ブラシ８を刷掃動作させるように、第１の駆動部１０を制御する。また、制御部１６は、電動歯ブラシ２の電源がオフされた際に、ブラシ８の刷掃動作を停止させるように、第１の駆動部１０を制御する。

また、制御部１６は、動作検出部３８がユーザの動作を検出したことをトリガとして、歯の歯軸に対するブラシ８の角度であるブラシ角度が予め定められた角度（例えば、４５°又は９０°等）となるように、第２の駆動部１２を制御する。ここで、「歯軸」とは、歯の頭部（噛み合わせ部分）と歯の根元とを結ぶ仮想的な直線を意味する。

［１－３．電動歯ブラシの動作］
次に、図４～図７Ｂを参照しながら、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の動作について説明する。図４は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の動作の流れを示すフローチャートである。図５は、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２による歯磨きの対象である歯列を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、下顎の歯４０を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の動作を説明するための図である。図７Ａ及び図７Ｂは、上顎の歯４２を磨く場合における、実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の動作を説明するための図である。

以下では、ユーザが頭を真っ直ぐにしており、歯の歯軸が鉛直方向に対して略平行であると仮定して説明する。

図４に示すように、まず、ユーザがスイッチ２２を操作することにより、電動歯ブラシ２の電源がオンされる（Ｓ１０１）。これにより、制御部１６が第１の駆動部１０を制御することによって、ブラシ８が刷掃動作する（Ｓ１０２）。

ユーザは、ハンドル部４を手で把持した状態で、ブラシヘッド部６の植毛台２６を口腔内に差し込み、ブラシ８の先端部を歯に接触させる。以下、電動歯ブラシ２の動作を、ユーザが下顎の歯４０を磨く場合と、上顎の歯４２を磨く場合とに分けて説明する。

まず、図５に示すように、ユーザが下顎の歯４０の歯列のうち、右舌側部４４及び左頬側部４６を磨く場合について説明する。図６Ａの（ａ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態で、電動歯ブラシ２を一旦静止させる。ここで、鉛直線４８は、鉛直方向に延びる直線である。

この時、動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を静止させるユーザの動作を検出するか否かを判定する（Ｓ１０３）。動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を静止させるユーザの動作を検出しない場合には（Ｓ１０３でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。

一方、動作検出部３８は、姿勢検出部１４の３軸加速度センサにより検出される加速度が第１の閾値未満である状態が第１の時間継続した場合に、電動歯ブラシ２を静止させるユーザの動作を検出する（Ｓ１０３でＹＥＳ）。

その後、図６Ａの（ｂ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態から、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに図６Ａの（ｂ）において時計方向に且つ下方向（第２の方向の一例）に回転させる。

この時、動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出するか否かを判定する（Ｓ１０４）。動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出しない場合には（Ｓ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。

一方、動作検出部３８は、姿勢検出部１４のジャイロセンサにより検出される角速度が第２の閾値以上である状態が第２の時間継続した場合に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出する（Ｓ１０４でＹＥＳ）。

その後、制御部１６は、動作検出部３８の検出結果に基づいて、電動歯ブラシ２の回転方向を判定する（Ｓ１０５）。電動歯ブラシ２の回転方向が下方向である場合には（Ｓ１０５で「下方向」）、制御部１６は、ユーザが下顎の歯４０を磨くと判定する（Ｓ１０６）。これにより、制御部１６は、動作検出部３８が上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２を静止した後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに下方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、図６Ａの（ｃ）に示すように、ブラシ角度θが予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる（Ｓ１０７）。この状態で、ブラシ８が高速で往復直線運動することにより、歯磨きが行われる。

また、図５に示すように、ユーザが下顎の歯４０の歯列のうち、右頬側部５０及び左舌側部５２を磨く場合には、上述と同様に、ステップＳ１０１～Ｓ１１０が実行される。この場合、ステップＳ１０３では、図６Ｂの（ａ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態で、電動歯ブラシ２を一旦静止させる。また、ステップＳ１０４では、図６Ｂの（ｂ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態から、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに図６Ｂの（ｂ）において反時計方向に且つ下方向（第２の方向の一例）に回転させる。さらに、ステップＳ１０７では、図６Ｂの（ｃ）に示すように、制御部１６は、動作検出部３８が上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２を静止した後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに下方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、ブラシ角度θが予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる。

次に、図５に示すように、ユーザが上顎の歯４２の歯列のうち、右頬側部５４及び左舌側部５６を磨く場合について説明する。図７Ａの（ａ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態で、電動歯ブラシ２を一旦静止させる。

その後、図７Ａの（ｂ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態から、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに図７Ａの（ｂ）において反時計方向に且つ上方向（第１の方向の一例）に回転させる。

一方、動作検出部３８は、姿勢検出部１４のジャイロセンサにより検出される角速度が第３の閾値以上である状態が第２の時間継続した場合に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出する（Ｓ１０４でＹＥＳ）。

その後、制御部１６は、動作検出部３８の検出結果に基づいて、電動歯ブラシ２の回転方向を判定する（Ｓ１０５）。電動歯ブラシ２の回転方向が上方向である場合には（Ｓ１０５で「上方向」）、制御部１６は、ユーザが上顎の歯４２を磨くと判定する（Ｓ１０８）。これにより、制御部１６は、動作検出部３８が上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２を静止した後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに上方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、図７Ａの（ｃ）に示すように、ブラシ角度θが予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる（Ｓ１０７）。この状態で、ブラシ８が高速で往復直線運動することにより、歯磨きが行われる。

また、図５に示すように、ユーザが上顎の歯４２の歯列のうち、右舌側部５８及び左頬側部６０を磨く場合には、上述と同様に、ステップＳ１０１～Ｓ１１０が実行される。この場合、ステップＳ１０３では、図７Ｂの（ａ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態で、電動歯ブラシ２を一旦静止させる。また、ステップＳ１０４では、図７Ｂの（ｂ）に示すように、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態から、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに図７Ｂの（ｂ）において時計方向に且つ上方向（第１の方向の一例）に回転させる。さらに、ステップＳ１０７では、図７Ｂの（ｃ）に示すように、制御部１６は、動作検出部３８が上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２を静止した後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに上方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、ブラシ角度θが予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる。

［１－４．効果］
上述したように、本実施の形態において、電動歯ブラシ２は、ユーザの歯を磨くための電動歯ブラシである。電動歯ブラシ２は、ユーザにより把持されるハンドル部４と、ハンドル部４に対して回転可能に連結され、ハンドル部４から所定の軸線２０に沿って延びるブラシヘッド部６と、ブラシヘッド部６に植設されたブラシ８と、ハンドル部４に配置され、ブラシ８を刷掃動作させる第１の駆動部１０と、ハンドル部４に配置され、ハンドル部４に対してブラシヘッド部６を所定の軸線２０周りに回転させる第２の駆動部１２と、ユーザの動作を検出する動作検出部３８と、動作検出部３８がユーザの動作を検出したことをトリガとして、第２の駆動部１２を制御する制御部１６とを備える。

これによれば、制御部１６は、動作検出部３８がユーザの動作を検出したことをトリガとして、第２の駆動部１２を制御する。これにより、例えば、ユーザが磨きたい歯にブラシ８を接触させた状態で所定の動作を行うことにより、ブラシ８が最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させることができる。そのため、ユーザは、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させるためのトリガを、自身の動作で与えることができるので、仮にユーザが様々な姿勢で歯磨きを行った場合であっても、誤検出の発生を抑制しながら、ブラシ８が最適な角度で歯に当てることができる。その結果、歯磨きの刷掃効果を高めることができる。

また、本実施の形態において、動作検出部３８は、予め定められた手順で電動歯ブラシ２を動かすユーザの動作を検出する。制御部１６は、動作検出部３８がユーザの動作を検出したことをトリガとして、歯の歯軸に対するブラシ８の角度であるブラシ角度が予め定められた角度となるように、第２の駆動部１２を制御する。

これによれば、ユーザが磨きたい歯にブラシ８を接触させた状態で、予め定められた手順で電動歯ブラシ２を動かすことにより、ブラシ８が最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させることができる。

また、本実施の形態において、動作検出部３８は、電動歯ブラシ２を静止させた後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させるユーザの動作を検出する。

これによれば、ユーザが磨きたい歯にブラシ８を接触させた状態で、電動歯ブラシ２を一旦静止させた後に、電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに回転させることにより、ブラシ８が最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させることができる。

また、本実施の形態において、制御部１６は、動作検出部３８が電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに第１の方向に回転させるユーザの動作を検出した際には、ユーザが上顎の歯４２を磨くと判定する。また、制御部１６は、動作検出部３８が電動歯ブラシ２を所定の軸線２０周りに第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させるユーザの動作を検出した際には、ユーザが下顎の歯４０を磨くと判定する。

これによれば、制御部１６は、動作検出部３８により検出された回転方向に基づいて、ユーザが下顎の歯４０及び上顎の歯４２のいずれを磨くのかを容易に判定することができる。その結果、ブラシ８が最適な角度で下顎の歯４０又は上顎の歯４２に当たるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させることができる。

（実施の形態２）
［２－１．電動歯ブラシの機能構成］
図８～図９Ｂを参照しながら、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２Ａの機能構成について説明する。図８は、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２Ａの機能構成を示すブロック図である。図９Ａは、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を掌屈させた状態を示す図である。図９Ｂは、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を背屈させた状態を示す図である。なお、以下に示す各実施の形態では、上記実施の形態１に係る電動歯ブラシ２の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図８に示すように、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２Ａでは、動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により検出された、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを動かした際のユーザの筋電位（ＥＭＧ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ）に基づいて、ユーザの動作を検出する。

筋電センサ６２は、図９Ａに示すように、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を掌屈させるための筋群上の皮膚に取り付けられる。また、筋電センサ６２は、図９Ｂに示すように、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を背屈させるための筋群上の皮膚に取り付けられる。

筋電センサ６２は、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を掌屈させた際には、掌屈の筋収縮レベルを示す筋電位信号を出力する。また、筋電センサ６２は、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を背屈させた際には、背屈の筋収縮レベルを示す筋電位信号を出力する。筋電センサ６２は、これらの筋電位信号を動作検出部３８Ａに無線で送信する。

動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２から送信された筋電位信号に基づいて、ユーザの動作を検出する。なお、筋電位信号としては、予め動作周波数帯を算出しておき、電源ノイズ等の周波数帯を除去するフィルタ処理後のサンプリング値を用いることが好ましい。また、筋電位信号としては、フィルタ処理後のサンプリング値から算出される二乗平均平方根を加算した値を用いることが好ましい。

［２－２．電動歯ブラシの動作］
次に、図１０を参照しながら、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２Ａの動作について説明する。図１０は、実施の形態２に係る電動歯ブラシ２Ａの動作の流れを示すフローチャートである。

図１０に示すように、まず、ユーザがスイッチ２２（図１参照）を操作することにより、電動歯ブラシ２Ａの電源がオンされる（Ｓ２０１）。これにより、制御部１６Ａが第１の駆動部１０を制御することによって、ブラシ８（図１参照）が刷掃動作する（Ｓ２０２）。

ユーザは、ハンドル部４（図１参照）を手で把持した状態で、ブラシヘッド部６（図１参照）の植毛台２６を口腔内に差し込み、ブラシ８の先端部を歯に接触させる。以下、電動歯ブラシ２Ａの動作を、ユーザが下顎の歯４０（図６Ａ及び図６Ｂ参照）を磨く場合と、上顎の歯４２（図７Ａ及び図７Ｂ参照）を磨く場合とに分けて説明する。

まず、ユーザが下顎の歯４０を磨く場合について説明する。ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態で、電動歯ブラシ２Ａを一旦静止させる。

この時、動作検出部３８Ａは、電動歯ブラシ２Ａを静止させるユーザの動作を検出するか否かを判定する（Ｓ２０３）。動作検出部３８Ａは、電動歯ブラシ２Ａを静止させるユーザの動作を検出しない場合には（Ｓ２０３でＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。

一方、動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により検出される筋電位（又は処理データの微分値）が第４の閾値未満である状態が第１の時間継続した場合に、電動歯ブラシ２Ａを静止させるユーザの動作を検出する（Ｓ２０３でＹＥＳ）。

その後、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で下顎の歯４０に接触させた状態から、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに下方向に回転させる。この時、ユーザは、例えば電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を掌屈させる。これにより、筋電センサ６２は、掌屈の筋収縮レベルを示す筋電位信号を、動作検出部３８Ａに無線で送信する。

動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により筋電位が検出されたか否かを判定する（Ｓ２０４）。動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により筋電位が検出されていない場合には（Ｓ２０４でＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。

一方、動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により筋電位が検出された場合には（Ｓ２０４でＹＥＳ）、筋電センサ６２からの筋電位信号に基づいて、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに下方向に回転させるユーザの動作を検出する。

その後、制御部１６Ａは、動作検出部３８Ａの検出結果に基づいて、ユーザの手の手関節の屈曲方向を判定する（Ｓ２０５）。手関節の屈曲方向が掌屈である場合には（Ｓ２０５で「掌屈」）、制御部１６Ａは、ユーザが下顎の歯４０を磨くと判定する（Ｓ２０６）。これにより、制御部１６Ａは、動作検出部３８Ａが上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２Ａを静止した後に、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに下方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、ブラシ角度が予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる（Ｓ２０７）。この状態で、ブラシ８が高速で往復直線運動することにより、歯磨きが行われる。

次に、ユーザが上顎の歯４２を磨く場合について説明する。ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態で、電動歯ブラシ２Ａを一旦静止させる。

一方、動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により検出される筋電位が第４の閾値未満である状態が第１の時間継続した場合に、電動歯ブラシ２Ａを静止させるユーザの動作を検出する（Ｓ２０３でＹＥＳ）。

その後、ユーザは、ブラシ８を鉛直線４８に対して９０°の角度で上顎の歯４２に接触させた状態から、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに上方向に回転させる。この時、ユーザは、例えば電動歯ブラシ２Ａを把持した手の手関節を背屈させる。これにより、筋電センサ６２は、背屈の筋収縮レベルを示す筋電位信号を、動作検出部３８Ａに無線で送信する。

一方、動作検出部３８Ａは、筋電センサ６２により筋電位が検出された場合には（Ｓ２０４でＹＥＳ）、筋電センサ６２からの筋電位信号に基づいて、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに上方向に回転させるユーザの動作を検出する。

その後、制御部１６Ａは、動作検出部３８Ａの検出結果に基づいて、ユーザの手の手関節の屈曲方向を判定する（Ｓ２０５）。手関節の屈曲方向が背屈である場合には（Ｓ２０５で「背屈」）、制御部１６Ａは、ユーザが上顎の歯４２を磨くと判定する（Ｓ２０８）。これにより、制御部１６Ａは、動作検出部３８Ａが上述したユーザの動作（電動歯ブラシ２Ａを静止した後に、電動歯ブラシ２Ａを所定の軸線２０周りに上方向に回転させるユーザの動作）を検出したことをトリガとして、ブラシ角度が予め定められた角度（例えば４５°）となるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して所定の軸線２０周りに回転させる（Ｓ２０７）。この状態で、ブラシ８が高速で往復直線運動することにより、歯磨きが行われる。

その後、上記実施の形態１で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０９及びＳ１１０と同様に、ステップＳ２０９及びＳ２１０が実行される。

［２－３．効果］
上述したように、本実施の形態において、動作検出部３８Ａは、ユーザが電動歯ブラシ２Ａを動かした際の筋電位に基づいて、ユーザの動作を検出する。

これによれば、生体信号である筋電位信号を利用して、ユーザの動作を容易に検出することができる。

（実施の形態３）
［３－１．電動歯ブラシの機能構成］
図１１及び図１２を参照しながら、実施の形態３に係る電動歯ブラシ２Ｂの機能構成について説明する。図１１は、実施の形態３に係る電動歯ブラシ２Ｂの機能構成を示すブロック図である。図１２は、実施の形態３に係る歯磨きパターン情報の一例を示す図である。

図１１に示すように、実施の形態３に係る電動歯ブラシ２Ｂは、上記実施の形態１で説明した構成要素に加えて、記憶部６４を備えている。記憶部６４は、動作検出部３８の検出結果に基づいて、歯の部位毎における、電動歯ブラシ２Ｂの所定の軸線２０（図１参照）周りの回転方向（制御部１６Ｂによる第２の駆動部１２の制御のトリガとなる、動作検出部３８により検出されたユーザの動作である電動歯ブラシ２Ｂの回転の方向）及び磨き時間（動作検出部３８があるユーザの動作を検出してから次のユーザの動作を検出するまでの時間）を示す歯磨きパターン情報を複数記憶する。

図１２に示す例では、歯磨きパターン情報は、ａ）第１の歯に対して電動歯ブラシ２Ｂを上方向に回転させるユーザの動作をトリガとして第２の駆動部１２が制御された際に、ユーザが当該第１の歯に対して５秒間歯磨きを行い、その後、ｂ）第２の歯に対して電動歯ブラシ２Ｂを下方向に回転させるユーザの動作をトリガとして第２の駆動部１２が制御された際に、ユーザが当該第２の歯に対して４秒間歯磨きを行い、さらにその後、ｃ）第３の歯に対して電動歯ブラシ２Ｂを上方向に回転させるユーザの動作をトリガとして第２の駆動部１２が制御された際に、ユーザが当該第３の歯に対して７秒間歯磨きを行うことを示す情報である。

制御部１６Ｂは、記憶部６４に記憶された複数の歯磨きパターン情報に基づいて、ユーザの歯磨きパターンを推定し、当該推定結果に基づいて、第２の駆動部１２を制御する。

［３－２．電動歯ブラシの動作］
次に、図１３を参照しながら、実施の形態３に係る電動歯ブラシ２Ｂの動作について説明する。図１３は、実施の形態３に係る電動歯ブラシ２Ｂの動作の流れを示すフローチャートである。なお、図１３のフローチャートでは、上記実施の形態１で説明した図４のフローチャートの処理と同一の処理には同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

図１３に示すように、上記実施の形態１と同様にステップＳ１０１～Ｓ１０７が実行された後に、記憶部６４は、動作検出部３８の検出結果に基づいて、歯の部位毎における、電動歯ブラシ２Ｂの所定の軸線２０周りの回転方向及び磨き時間を示す歯磨きパターン情報を記憶する（Ｓ３０１）。

ユーザによる電動歯ブラシ２Ｂを用いた歯磨きの回数が所定の回数（例えば２０回）に到達していない場合には（Ｓ３０２でＮＯ）、十分な数の歯磨きパターン情報のサンプルが得られていないため、後述するステップＳ３０３を経ることなく、ステップＳ１０９及びＳ１１０が実行される。なお、「歯磨きの回数」は、電動歯ブラシ２Ｂの電源をオンしてからオフするまでを１回としてカウントされる。

一方、ユーザによる電動歯ブラシ２Ｂを用いた歯磨きの回数が所定の回数に到達した場合には（Ｓ３０２でＹＥＳ）、十分な数の歯磨きパターン情報のサンプルが得られたため、制御部１６Ｂは、記憶部６４に記憶された複数の歯磨きパターン情報に基づいて、ユーザの歯磨きパターンを推定する（Ｓ３０３）。

この時、制御部１６Ｂは、複数の歯磨きパターン情報のうち、最も多かった回転方向の遷移パターンを、歯磨きパターンにおける回転方向の遷移パターン（例えば、上方向の回転→下方向の回転→上方向の回転→下方向の回転→・・・）として推定する。また、制御部１６Ｂは、最も多かった回転方向のパターンにおける各磨き時間の平均値を、歯磨きパターンにおける磨き時間の遷移パターン（例えば、５秒→４秒→７秒→・・・）として推定する。なお、歯磨きパターンが推定されたタイミングで、電動歯ブラシ２Ｂに配置された、例えば光、音又は振動等を用いた通知手段により、その旨をユーザに通知してもよい。

その後、上記実施の形態１と同様に、ステップＳ１０９及びＳ１１０が実行される。以後、ユーザが電動歯ブラシ２Ｂを用いて歯磨きを行う際には、制御部１６Ｂは、推定した歯磨きパターンに基づいて、第２の駆動部１２を制御する。

［３－３．効果］
上述したように、本実施の形態において、電動歯ブラシ２Ｂは、さらに、動作検出部３８の検出結果に基づいて、歯の部位毎における、電動歯ブラシ２Ｂの所定の軸線２０周りの回転方向及び磨き時間を示す歯磨きパターン情報を記憶する記憶部６４を備える。制御部１６Ｂは、記憶部６４に記憶された歯磨きパターン情報に基づいて、ユーザの歯磨きパターンを推定し、当該推定結果に基づいて、第２の駆動部１２を制御する。

これによれば、ユーザの歯の磨き癖に基づいて、ユーザの歯磨きパターンを推定する。これにより、ユーザが、制御部１６Ｂによる第２の駆動部１２の制御のトリガとなる動作を行わなくても、制御部１６Ｂは、歯磨きパターンに基づいて、ブラシ８が最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部６をハンドル部４に対して回転させることができる。

（実施の形態４）
［４－１．電動歯ブラシの機能構成］
図１４を参照しながら、実施の形態４に係る電動歯ブラシ２Ｃの機能構成について説明する。図１４は、実施の形態４に係る電動歯ブラシ２Ｃの機能構成を示すブロック図である。

図１４に示すように、実施の形態４に係る電動歯ブラシ２Ｃは、上記実施の形態３で説明した構成要素に加えて、通信部６６を備えている。通信部６６は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等により、端末装置６８との間で各種情報を無線で送受信する。具体的には、通信部６６は、制御部１６Ｂにより推定された歯磨きパターンを示す情報を端末装置６８に送信する。

端末装置６８は、例えばユーザにより操作されるスマートフォン又はタブレット端末等であり、液晶タッチパネル等の表示部７０を有している。端末装置６８には、ユーザに歯磨きをナビゲートするためのナビ画面を表示部７０に表示するためのアプリケーションがインストールされている。

電動歯ブラシ２Ｃの他の構成要素は、上記実施の形態３と同様であるため、その説明を省略する。

［４－２．電動歯ブラシの動作］
次に、図１５及び図１６を参照しながら、実施の形態４に係る電動歯ブラシ２Ｃの動作について説明する。図１５は、実施の形態４に係る電動歯ブラシ２Ｃの動作の流れを示すフローチャートである。図１６は、実施の形態４に係るナビ画面７２の一例を示す図である。

以下の説明では、通信部６６が、制御部１６Ｂにより推定された歯磨きパターンを示す情報を端末装置６８に送信し、端末装置６８が当該歯磨きパターンを示す情報を記憶していることを前提とする。

図１５に示すように、ユーザは、端末装置６８を起動し（Ｓ４０１）、端末装置６８にインストールされたアプリケーションにおいて各種設定を行う（Ｓ４０２）。この時、ユーザは、歯を磨く場所及び順番をアプリケーション上で設定する。なお、ユーザは、アプリケーション上で、端末装置６８に記憶されている歯磨きパターンにおける回転方向及び磨き時間を個別に設定変更してもよい。

その後、ユーザが電動歯ブラシ２Ｃの電源をオンすることにより（Ｓ４０３）、ブラシ８（図１参照）が刷掃動作する（Ｓ４０４）。この時、電動歯ブラシ２Ｃの電源がオンされるのに連動して、端末装置６８の表示部７０には、例えば図１６に示すようなナビ画面７２が表示される（Ｓ４０５）。なお、ユーザが電動歯ブラシ２Ｃの電源をオンしたと同時に、ブラシ８を最初に磨く歯に当てておくのが好ましい。

ナビ画面７２には、歯磨きパターンを示す情報と、ユーザにより設定された歯を磨く場所及び順番とに基づいて、ユーザに歯磨きをナビゲートするための画像（歯及び歯ブラシの画像）が表示される。例えば、図１６の（ａ）に示すように、歯ブラシで上顎の歯を磨く画像が５秒間ナビ画面７２に表示された後に、図１６の（ｂ）に示すように、歯ブラシで下顎の歯を磨く画像が４秒間ナビ画面７２に表示される。

ユーザは、このナビ画面７２を見ながら、ナビ画面７２に表示された歯を磨く場所及び磨き時間に合わせて、電動歯ブラシ２Ｃのブラシ８を各歯に当てて歯磨きを行う。この時、制御部１６Ｂは、歯磨きパターンに基づいて、ナビ画面７２に合わせてブラシ８が最適な角度で歯に当たるように、ブラシヘッド部６（図１参照）をハンドル部４（図１参照）に対して適宜回転させる（Ｓ４０６）。

歯磨きが終了した際には、端末装置６８におけるナビ画面７２の表示が終了する（Ｓ４０７）。その後、ユーザが電動歯ブラシ２Ｃの電源をオフすることにより（Ｓ４０８）、ブラシ８の刷掃動作が停止する（Ｓ４０９）。

［４－３．効果］
上述したように、本実施の形態において、電動歯ブラシ２Ｃは、さらに、表示部７０を有する端末装置６８と通信する通信部６６であって、ユーザに歯磨きをナビゲートするためのナビ画面７２を端末装置６８の表示部７０に表示させるために、制御部１６Ｂの推定結果を端末装置６８に送信する通信部６６を備える。

これによれば、ユーザは、ナビ画面７２を見ながら効率良く歯磨きを行うことができる。

（他の変形例）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本発明における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

本発明は、例えば高速で振動するブラシを歯に当てることにより歯磨きを行うための電動歯ブラシに適用可能である。

２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ電動歯ブラシ
４ハンドル部
６ブラシヘッド部
８ブラシ
１０第１の駆動部
１２第２の駆動部
１４姿勢検出部
１６，１６Ａ，１６Ｂ制御部
１８電池部
２０所定の軸線
２２スイッチ
２４ネック部
２６植毛台
２８ブラシ面
３０ホルダ
３２，３６出力軸
３４ブラケット
３８，３８Ａ動作検出部
４０下顎の歯
４２上顎の歯
４４，５８右舌側部
４６，６０左頬側部
４８鉛直線
５０，５４右頬側部
５２，５６左舌側部
６２筋電センサ
６４記憶部
６６通信部
６８端末装置
７０表示部
７２ナビ画面

Claims

ユーザの歯を磨くための電動歯ブラシであって、
前記ユーザにより把持されるハンドル部と、
前記ハンドル部に対して回転可能に連結され、前記ハンドル部から所定の軸線に沿って延びるブラシヘッド部と、
前記ブラシヘッド部に植設されたブラシと、
前記ハンドル部に配置され、前記ブラシを刷掃動作させる第１の駆動部と、
前記ハンドル部に配置され、前記ハンドル部に対して前記ブラシヘッド部を前記所定の軸線周りに回転させる第２の駆動部と、
前記ハンドル部の前記歯の歯軸に対する姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部により検出された前記ハンドル部の前記歯の前記歯軸に対する姿勢に基づいて、予め定められた手順として、前記ブラシを前記歯の前記歯軸に対して所定の角度で前記歯に接触させた状態で前記電動歯ブラシを静止させた後に、前記電動歯ブラシを前記所定の軸線周りに回転させる前記ユーザの動作を検出する動作検出部と、
前記動作検出部が前記ユーザの動作を検出したことをトリガとして、前記歯の前記歯軸に対する前記ブラシの角度であるブラシ角度が前記所定の角度から予め定められた角度となるように、前記第２の駆動部を制御する制御部と、を備える
電動歯ブラシ。
前記制御部は、
前記動作検出部が前記電動歯ブラシを前記所定の軸線周りに第１の方向に回転させる前記ユーザの動作を検出した際には、前記ユーザが上顎の歯を磨くと判定し、
前記動作検出部が前記電動歯ブラシを前記所定の軸線周りに前記第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させる前記ユーザの動作を検出した際には、前記ユーザが下顎の歯を磨くと判定する
請求項１に記載の電動歯ブラシ。
前記電動歯ブラシは、さらに、前記動作検出部の検出結果に基づいて、前記歯の部位毎における、前記電動歯ブラシの前記所定の軸線周りの回転方向及び磨き時間を示す情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記ユーザの歯磨きパターンを推定し、当該推定結果に基づいて、前記第２の駆動部を制御する
請求項２に記載の電動歯ブラシ。
前記電動歯ブラシは、さらに、表示部を有する端末装置と通信する通信部であって、前記ユーザに歯磨きをナビゲートするためのナビ画面を前記端末装置の前記表示部に表示させるために、前記制御部の推定結果を前記端末装置に送信する通信部を備える
請求項３に記載の電動歯ブラシ。
前記動作検出部は、前記ユーザが前記電動歯ブラシを動かした際の筋電位に基づいて、前記ユーザの動作を検出する
請求項１～４のいずれか１項に記載の電動歯ブラシ。