JPWO2004112536A1 - 電動歯ブラシ - Google Patents

Abstract

プラークの除去性能に優れ、安価に製造可能で、しかも歯肉炎の患者でも無理なく利用可能な電動歯ブラシを提供することを目的とする。 植毛部３１を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシ１０において、植毛部３１の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を３０００〜９０００の範囲内に設定した。また、植毛部３２の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と１分間の往復振動回数ｙ（回）とを、次式を満足する範囲内に設定した。 ｙ＝ａｘ＋ｂ 但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００、ｘ＞０

Description

本発明は、電動歯ブラシに関する。

電動歯ブラシとして、モータの回転軸の回転運動をクランク機構や、ギア機構及びカム機構などを介して出力軸の軸方向の往復直線運動に変換する変換手段を備え、この変換手段の出力軸に替えブラシを着脱自在に取り付けたものが広く採用されている（例えば、特許文献１参照。）。通常、この種の電動歯ブラシでは、出力軸の毛束移動距離は３〜７ｍｍに設定され、出力軸の１分間の往復振動回数は１０００〜３０００回程度に設定されている。

また、最近では、リニア駆動や磁力等を用いることにより、出力軸の毛束移動距離が１ｍｍ程度で、出力軸の１分間の往復振動回数が１５０００回程度の電動歯ブラシも実用化されている。

特開平４−３６４８０６号公報

前記特許文献１に記載の電動歯ブラシは、電池等で駆動する汎用の直流電動モータを使用できるので、電動歯ブラシを安価に製造でき、しかもプラークの除去性能にも優れているが、毛束移動距離が大きすぎて歯肉炎等の患者が使用すると、歯肉を反対に傷つけて症状を悪化させてしまうという問題があった。

一方、リニア駆動や磁力等を用いた電動歯ブラシでは、出力軸の毛束移動距離が１ｍｍ程度と小さく、歯肉を傷つけることは少なくなるが、通常の電動歯ブラシと比較してプラークの除去性能が低下するという問題があった。しかも、特殊なパーツを用いる必要があり製造コストが高くなるという問題もある。

本発明の目的は、プラークの除去性能に優れ、安価に製造可能で、しかも歯肉炎の患者でも無理なく利用可能な電動歯ブラシを提供することである。

本出願人は、口腔内衛生具の様々な使用を考慮し、歯肉炎の患者でも好適に利用でき、しかもプラークの除去性能を高め得る電動歯ブラシについて鋭意検討した結果、植毛部の毛束移動距離及び往復振動回数を適正に設定することでその目的を達成できることを見出し、本発明を完成にするに至った。但し、本明細書において、往復振動回数とは、植毛部の往復直線運動の１往復の運動を１回とカウントした回数の意である。また、毛束移動距離とは、電動歯ブラシの植毛部が往復直線運動するものにおいて、往動時又は復動時における植毛部の直線移動距離（振幅）を単位ｍｍで表したものを意味する。

本発明に係る第１の電動歯ブラシは、植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、前記植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を３０００〜９０００の範囲内に設定したものである。

この第１の電動歯ブラシでは、低振動から高振動までの広範囲にわたって、プラークの除去性能を最適な状態に維持することができる。

ここで、前記植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積のより好適な範囲として４５００〜７５００に設定することができる。

本発明に係る第２の電動歯ブラシは、植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、前記植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と１分間の往復振動回数ｙ（回）とを、次式を満足する範囲内に設定したものである。

ｙ＝ａｘ＋ｂ

但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００、ｘ＞０

このような電動歯ブラシでは、低振動から高振動までの広範囲にわたって、プラークの除去性能を最適な状態に維持することができる。

ここで、前記植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定すること、前記植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定すること、などが実施例である。

本発明に係る第３の電動歯ブラシは、前記植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、前記植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定し、前記植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定したものである。

この第３の電動歯ブラシでは、植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定しているので、歯肉炎の患者でも歯肉を傷つけたりすることなく使用でき、しかも植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定しているので、効率的にプラークを除去することが可能となる。また、往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定しているので、モータとして安価に入手可能な汎用品を採用することが可能となり、電動歯ブラシの製造コストを低減できる。

ここで、第１及び第２の電動歯ブラシにおいて、前記植毛部に植設するフィラメントとして、植毛された毛の本数の少なくとも３０％以上の毛の毛先部分が複数に枝分かれしたものを用いること、前記植毛部の往復運動手段として直流電動モータを用いること、などが好ましい実施例である。

本発明に係る第１の電動歯ブラシによれば、植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を３０００〜９０００の範囲内に設定しているので、低振動から高振動までの広範囲にわたって、プラークの除去性能を最適な状態に維持することができる。

ここで、前記植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を４５００〜７５００の範囲に設定すると、プラーク除去率をより一層向上できる。

本発明に係る第２の電動歯ブラシによれば、植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、前記植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と１分間の往復振動回数ｙ（回）とを、ｙ＝ａｘ＋ｂ、但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００を満足する範囲内に設定しているので、低振動から高振動までの広範囲にわたって、プラークの除去性能を最適な状態に維持することができる。

ここで、植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定すると、プラークの除去性能を向上しつつ、歯肉炎の患者でも歯肉を傷つけたりすることなく使用できる。

植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定すると、プラークの除去性能を向上しつつ、モータとして安価に入手可能な汎用品を採用することが可能となり、電動歯ブラシの製造コストを低減できる。

本発明に係る第３の電動歯ブラシによれば、植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定し、前記植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定しているので、プラークを除去性能を向上しつつ、歯肉炎の患者でも歯肉を傷つけたりすることなく使用でき、しかもモータとして安価に入手可能な汎用品を採用することが可能となり、電動歯ブラシの製造コストを低減できる。

前記植毛部に植設するフィラメントとして、植毛された毛の本数の少なくとも３０％以上の毛の毛先部分が複数に枝分かれしたものを用いると、毛束の根元がしっかりしているため、振動に追従し、毛先まで振動を十分に伝えることができるので好ましい。

前記植毛部の往復運動手段として直流電動モータを用いると、安価に製造可能な電動歯ブラシを実現できる。

［図１］電動歯ブラシの縦断面図
［図２］電動歯ブラシの変換手段の説明図
［図３］試験装置の正面図
［図４］試験装置の平面図
［図５］試験する歯の説明図
［図６］歯の隅角部の説明図
［図７］隅角部における往復振動回数と毛束移動距離との関係を示すグラフ

符号の説明

１ 歯 ２ 隅角部
３ 歯肉 ４ 基準画像
５ 枠 ６ 縮小画像
７ 区画直線
１０ 電動歯ブラシ １１ 上部ケーシング
１２ 下部ケーシング １３ ケーシング
１４ 電池 １５ モータ
１６ 回転軸 １７ 変換手段
１８ 出力軸 １９ カバー部材
２０ 替えブラシ ２１ 第１傘歯車
２１ 歯車 ２２ 第２傘歯車
２３ 軸部 ２４ 係合ピン
２５ カム孔
３０ 植毛台 ３１ 植毛部
３２ 柄
４０ 試験装置 ４１ 操作手段
４２ 顎模型 ４３ 保持手段
４４ 測定手段 ４５ ストレーンゲージ
４６ ホルダ ４７ 支持枠

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本発明は、植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を３０００〜９０００の範囲内、好ましくは４５００〜７５００の範囲内に設定したものであれば、任意の構成の電動歯ブラシに適用できる。また、植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と植毛部の１分間の往復振動回数ｙ（回）とを、次式を満足する範囲内に設定したものであれば、任意の構成の電動歯ブラシに適用できる。

ｙ＝ａｘ＋ｂ

但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００、ｘ＞０

植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）は任意に設定可能であるが、小さすぎるとプラーク除去率が低下し、大きすぎると歯肉を傷つけ易くなるので、０．３〜０．７ｍｍに設定することが好ましい。

前記植毛部の１分間の往復振動回数（回）は任意に設定可能であるが、小さすぎると十分なブラッシング効果が得られず、大きすぎると特殊で高価な部品を使用する必要があるので、８０００〜１３０００回に設定することが好ましい。

但し、毛束移動距離（ｍｍ）と往復振動回数（回）との積が上記数値に含まれない場合や、上記ｙ＝ａｘ＋ｂの式に適合しない範囲であっても、植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定し、植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定したものは本発明の範疇である。

電動歯ブラシとしては、植毛部を往復直線運動させるものであれば任意の構成のものを採用することが可能で、例えばクランク機構を介してモータの回転運動を、替えブラシを着脱自在に取り付けた出力軸の往復直線運動に変換する変換手段を備えたタイプの電動歯ブラシや、ギア機構及びカム機構を介してモータの回転運動を、替えブラシを着脱自在に取り付けた出力軸の往復直線運動に変換する変換手段を備えたタイプの電動歯ブラシなど、各種構成の電動歯ブラシを採用できる。

次に、電動歯ブラシの具体的な一例について簡単に説明する。
図１、図２に示すように、電動歯ブラシ１０について説明すると、上部ケーシング１１と下部ケーシング１２とに分割構成されたハンドルを兼ねるケーシング１３が設けられ、上下のケーシング１１、１２は着脱自在に螺合されている。

ケーシング１３の下部内には電池１４が交換可能に内装され、ケーシング１３の途中部内には直流電動モータ１５が組み付けられ、モータ１５は、ケーシング１３に組みつけられた図示外の配線及びスイッチによりＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えられる。

ケーシング１３の上部内には、モータ１５の回転軸１６の回転運動を出力軸１８の上下方向の往復直線運動に変換する変換手段１７が設けられ、出力軸１８はその途中部においてケーシング１３の上壁部を貫通して上下方向に移動自在に設けられ、ケーシング１３の上端部には出力軸１８とケーシング１３との摺動部分から水等が浸入しないようにゴム製のカバー部材１９を設けられ、ケーシング１３から上方へ突出する出力軸１８の上半部には替えブラシ２０が着脱自在に取り付けられている。

変換手段１７について説明すると、モータ１５の回転軸１６には第１傘歯車２１が固定され、上部ケーシング１１の内壁部には第１傘歯車２１に噛合する第２傘歯車２２が軸部２３を中心として回転自在に設けられている。出力軸１８の下端部には水平方向に細長いカム孔２５が設けられ、第２傘歯車２２の偏心位置にはカム孔２５内に延びる係合ピン２４が突出状に設けられている。そして、第１及び第２傘歯車２１、２２によりモータ１５の回転軸１６の上下方向軸心周りの回転運動が軸部２３の水平方向軸心周りの回転運動に変換され、この回転運動がカム孔２５及び係合ピン２４を介して出力軸１８の上下方向への往復直線運動に変換されるように構成されている。

歯車２１、２２の歯数は、出力軸１８の１分間における上下方向の往復直線運動（往復振動回数）が前記往復振動回数の範囲内になるように設定され、また第２傘歯車２２の軸部２３に対する係合ピン２４の偏心量は、替えブラシ２０の上下方向の移動距離（毛束移動距離）が前記毛束移動距離の範囲内になるように設定されている。

替えブラシ２０は、植毛台３０に毛束を植設することで、柄３２の先端部に植毛部３１を形成した周知の構成のものである。植毛台３０の形状や毛束の個数や配列は任意に設定可能である。また、毛束の植設固定方法としては、フィラメントを束ねて構成されるタフトを、植毛台に設けられた多数個の植毛孔に平線で打ち込んだり熱で融着させたりする方法などを好適に利用できる。更に、フィラメントの材質や直径や長さ、先端形状は任意に設定したものを採用できる。更に、フィラメントとしては、単一素材又は複合素材からなるものを採用しても良い。先端のみ複数に枝分かれしたフィラメントを用いると、根元がしっかりしているため、振動に追従し、毛先まで振動を十分に伝えることができるので好ましい。また、このような毛先の枝分かれしたフィラメントは、プラークの除去性能を高めるため、植毛された毛の本数の少なくとも３０％以上設けることが好ましい。

次に、プラーク除去率の評価試験を行うために用いた試験装置について説明する。尚、この試験装置４０は、特開平１０−２３９３０４号公報に記載の試験装置と同様の構成のものである。

図３、図４に示すように、電動歯ブラシ１０の試験装置４０は、試験する電動歯ブラシ１０をＸ軸方向（左右方向）に向けて保持した状態で、該電動歯ブラシ１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向（上下方向）、Ｚ軸方向（前後方向）の３つの方向と、Ｘ軸回りのθ方向に回動操作する操作手段４１と、操作手段４１に保持させた電動歯ブラシ１０が、所望のブラッシング法でブラッシング運動するように操作手段４１を制御する制御手段（図示略）と、顎模型４２の所望の歯が操作手段４１に保持させた電動歯ブラシ１０の植毛部３１に対面するように、顎模型４２を姿勢切換え可能に保持する保持手段４３と、顎模型４２に対する電動歯ブラシ１０のブラッシング圧を測定する測定手段４４とを備えている。

測定手段４４は、ストレーンゲージ４５からの出力に基づいて電動歯ブラシ１０の植毛部３１に作用する圧力（ブラッシング圧）を測定するものである。このストレーンゲージ４５は、金属或いは半導体などの抵抗体からなる周知の構成のもので、電動歯ブラシ１０を操作手段４１に着脱自在に固定保持するために設けたホルダ４６の支持枠４７の前面に付設されている。

次に、電動歯ブラシの評価試験方法について説明する。

電動歯ブラシとして、植毛部の往復直線運動による毛束移動距離を０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、３．０ｍｍに設定した３種類の電動歯ブラシを用いた。また、替えブラシとして毛束が３列×８行、植毛孔が２３穴、植毛孔の穴径が１．６ｍｍ、フィラメントの直径がφ０．１６０ｍｍ、毛丈が１０ｍｍで、フィラメントの先端部に先丸加工を施し、毛束をフラット毛切したものを用いた。

そして、前記３種類の電動歯ブラシに対して、植毛部の１分間における往復振動回数を１０００回、２０００回、５０００回、７０００回、１００００回、１１０００回の６段階に切り替えて、顎模型４２に対して下記の要領でブラッシングを行なって、顎模型４２の歯に付着させた人工プラークの除去率を測定した。但し、往復振動回数は、植毛部の１往復を１回とカウントした往復直線運動の繰り返し回数を指す。また、往復振動回数の調整は、電動歯ブラシへの電圧制御により行った。

図５に示すように、顎模型４２のうちブラッシングする上顎頬側の第１小臼歯Ａと第２大臼歯Ｂと第１大臼歯Ｃに人工プラークを塗布するとともに、所定の往復振動回数で電動歯ブラシ１０を駆動させ、植毛部を歯Ａ、Ｂ、Ｃに対して１５０ｇのブラッシング圧で順次圧接させながら３．１６ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で、第１大臼歯Ｃから第１小臼歯Ａ側（前側）へ移動させてブラッシングを行った。

こうして顎模型４２の３つの歯Ａ、Ｂ、Ｃをブラッシングしてから、次のようにして設定した歯Ａ、Ｂ、Ｃの隅角部の領域におけるプラーク除去率を画像解析にて求めた。その結果を表１に示す。

歯１の隅角部２の設定方法について説明すると、図６に示すように、先ず歯肉３よりも下側へ突出した歯１の外側面を撮像手段にて撮影し、この歯１の基準画像４の外形に接する四角形の枠５の中心Ｐを求める。次に、基準画像４を８０％に縮小した縮小画像６を作成し、両画像４、６をその中心Ｐが重なるように重ねあわせる。次に、縮小画像６に接する上下方向の区画直線７で基準画像４を区画し、区画直線７の外側のハッチングで示す領域を隅角部２と設定した。

表１に示すように、植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積が１００００以上の場合及び２５００以下の場合には、プラーク除去率が３５％以下で十分なプラーク除去性能を確保できず、１００００未満で２５００を超える範囲内に最適な状態が得られることが判る。また、歯肉炎の患者の場合には、毛束移動距離を小さくする必要があるが、例えば毛束移動距離を０．５ｍｍに設定する場合には、１分間の往復振動回数を１００００〜１１０００程度の比較的狭い範囲に設定することが好ましいことが判る。

また、プラークの除去率は、毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）とが、０．５ｍｍでは１００００回、１．０ｍｍでは７０００回、３．０ｍｍでは２０００回のときにそれぞれ優れていたので、これら３つのケースにおける植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と１分間の往復振動回数ｙとの関係を一次式で近似して次式を得た。

ｙ＝−３０００ｘ＋１０８３３（相関係数：Ｒ^２＝０．９６４３）

また、プラークの除去率が４２％以上であることを条件として範囲設定して次式を得た。

ｙ＝ａｘ＋ｂ

但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００、ｘ＞０

このグラフを図７に示す。図７から、プラーク除去率は毛束移動距離と往復振動回数の影響を受けて変化し、少なくとも毛束移動距離が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍで往復振動回数が２０００回〜１００００回の範囲においては、毛束移動距離が大きくなるほど往復振動回数を低く設定することが好ましく、毛束移動距離が小さくなるほど往復振動回数を高く設定することが好ましいことが判る。また、歯肉炎の患者の場合には、毛束移動距離を小さくすることで歯肉を傷つけるなどの問題を回避しつつ、往復振動回数を適正に設定することで、通常の電動歯ブラシと同様にプラーク除去率を十分に確保できることが判る。

Claims (8)

1. 植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、
   前記植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を３０００〜９０００の範囲内に設定した、
   ことを特徴とする電動歯ブラシ。
2. 前記植毛部の毛束移動距離（ｍｍ）と１分間の往復振動回数（回）との積を４５００〜７５００に設定した請求項１記載の電動歯ブラシ。
3. 植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、
   前記植毛部の毛束移動距離ｘ（ｍｍ）と１分間の往復振動回数ｙ（回）とを、次式を満足する範囲内に設定した、
   ｙ＝ａｘ＋ｂ
   但し、ａ＝−３０００、１００００≦ｂ≦１２５００、ｘ＞０
   ことを特徴とする電動歯ブラシ。
4. 前記植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定した請求項１〜３のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
5. 前記植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定した請求項１〜４のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
6. 前記植毛部を往復直線運動させてブラッシング可能となした電動歯ブラシにおいて、
   前記植毛部の毛束移動距離を０．３〜０．７ｍｍに設定し、前記植毛部の１分間の往復振動回数を８０００〜１３０００回に設定した、
   ことを特徴とする電動歯ブラシ。
7. 前記植毛部に植設するフィラメントとして、植毛された毛の本数の少なくとも３０％以上の毛の毛先部分が複数に枝分かれしたものを用いた請求項１〜６のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。
8. 前記植毛部の往復運動手段として直流電動モータを用いた請求項１〜７のいずれか１項記載の電動歯ブラシ。

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