WO2013021716A1

WO2013021716A1 - ユーザ操作を受付けることができる電動歯ブラシ

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Publication number: WO2013021716A1
Application number: PCT/JP2012/064283
Authority: WO
Inventors: 哲三岡崎
Original assignee: オムロンヘルスケア株式会社
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-02-14
Also published as: WO2013021716A9; CN103732179A; US20140123414A1; DE112012003292B4; CN103732179B; JP5799646B2; JP2013034636A; DE112012003292T5; US8898843B2

Abstract

　電動歯ブラシ（１）は、使用者により一部が把持される本体部（２）と、本体部に交換可能に取付けられるブラシ部品（２１）と、を備える。本体部は、把持される部分を除いた部分に配置され、且つ外部からの操作を受付けるための接触型センサ部のスイッチ（１２４）と、接触型センサ部により受付けた操作に従って電動歯ブラシの動作を制御するための制御部と、を含む。制御部は、接触型センサ部により第１操作を受付けた場合に、一定時間、操作受付け可能である旨を出力し、接触型センサ部により一定時間において受付けた第２操作が所定パターンの操作である場合に、当該第２操作に従って動作を制御する。

Description

ユーザ操作を受付けることができる電動歯ブラシ

　この発明は電動歯ブラシに関し、特に、ユーザ操作を受付ける接触型センサ部を備える電動歯ブラシに関する。

　一般に電動歯ブラシには、ユーザ操作を受付ける入力装置として電動歯ブラシの筐体に機械式スイッチなどを用いたものが多い。しかし、機械式スイッチの場合、スイッチ部と筐体の間に隙間が出来るため、その部分に汚れが溜まり、清掃もしにくく、また、機械式スイッチを配置する空間が必要なため、筐体の細い箇所や他部品が配置される箇所にはスイッチを配置することが困難である。

　このような課題を解決するために、入力装置として静電容量方式であるタッチスイッチなどを用いるものがある。この方式は、電極を筐体内部に設けることで筐体の外部と内部とを分離できるため防水性が良く、加工や追加機械部品が不要なためコストがかからない。

　静電容量方式の入力装置を手持ち型機器に適用したものとしては、特許文献１（特開昭６０－１１４２０６号公報）の電子メロディー発生器付き歯ブラシ、特許文献２（特表２００６－５２０２１２号公報）の手持ち式器具、特許文献３（特開平５－２３５７３３号公報）の容量性オン/オフスイッチを有するパーソナルケア装置がある。

　静電容量方式の入力装置では、静電容量の変化を入力として用いるから、手持ち型機器の場合には筐体部分を持ち替える際に意図せずに入力装置にタッチしてしまい、誤動作の原因となる。

　意図しないタッチによる誤動作を回避する方法として、ある部位の入力を別の部位の入力に基づき拒否または認識する方法が、たとえば特許文献４（特開２００９－２１７８１４号公報）によるタッチ表面の端部領域におけるタッチ接触の選択的拒否の方法、特許文献５（特開２０１０－２６６１３３号公報）による加熱調理器により提案されている。

特開昭６０－１１４２０６号公報特表２００６－５２０２１２号公報特開平５－２３５７３３号公報特開２００９－２１７８１４号公報特開２０１０－２６６１３３号公報

　意図しないタッチによる誤動作を回避するための上述の方法を電動歯ブラシに適用する場合、ユーザは入力装置を目視しながら特定の部位を選択する必要がある。しかし、電動歯ブラシでは入力装置は柄部に設けられるのが一般的であるから、歯磨き動作中は、ユーザは柄部を手で把持し、かつ柄部が顔に近接している状態であるため、入力装置を目視するのは困難である。したがって、電動歯ブラシに、意図しないタッチによる誤動作を回避するための上述の方法を適用することは困難である。

　それゆえに、本発明の目的は、接触型センサ部を操作部として備える電動歯ブラシにおいて意図した入力かどうかを区別して動作制御する電動歯ブラシを提供することである。

　この発明に係る電動歯ブラシは、使用者により一部が把持される本体部と、本体部に交換可能に取付けられるブラシ部と、を備える。

　本体部は、本体部の把持される部分を除いた部分に配置され、且つ外部からの操作を受付けるための接触型センサ部と、接触型センサ部により受付けた操作に従って電動歯ブラシの動作を制御するための制御部と、を含む。

　制御部は、接触型センサ部により第１操作を受付けた場合に、一定時間、操作受付け可能である旨を出力し、接触型センサ部により一定時間において受付けた第２操作が所定パターンの操作である場合に、当該第２操作に従って動作を制御する。

　本発明によれば、電動歯ブラシは、外部からの操作を受付けるための接触型センサ部を備え、接触型センサ部を介した操作が意図した入力操作かどうかを区別して動作を制御する。

本実施の形態に係る電動歯ブラシの内部構成例を示す断面図である。本実施の形態に係る電動歯ブラシを含むシステムのブロック図である。本実施の形態に係るスイッチの構成を説明する図である。本実施の形態に係るスイッチと出力部の本体部の筐体における配置例を示す図である。本実施の形態に係るスイッチ操作に従う電動歯ブラシ制御のための機能構成図である。本実施の形態に係る処理のフローチャートである。本実施の形態に係る処理のフローチャートである。本実施の形態に係る電極部への接触態様を説明する図である。本実施の形態に係る電極部への接触態様を説明する図である。本実施の形態に係るスイッチにおける電極の配置例を示す図である。本実施の形態に係る筐体の電極に対応する部分の形状を示す図である。本実施の形態に係る筐体の電極に対応する部分の形状を示す図である。本実施の形態に係る筐体の電極に対応する部分の形状を示す図である。本実施の形態に係る筐体の電極に対応する部分の形状を示す図である。本実施の形態に係る筐体の電極に対応する部分の形状を示す図である。本実施の形態に係る基板に関連付けて電極の配置例を示す図である。本実施の形態に係る基板に関連付けて電極の配置例を示す図である。本実施の形態に係る基板に関連付けて電極の配置例を示す図である。本実施の形態に係る基板に関連付けて電極の配置例を示す図である。本実施の形態に係る並列した入力電極の静電容量値の変化に基づく操作種類の検出例を示す図である。本実施の形態に係る並列した入力電極の静電容量値の変化に基づく操作種類の検出例を示す図である。本実施の形態に係る並列した入力電極の静電容量値の変化に基づく操作種類の検出例を示す図である。本実施の形態に係る入力電極を並列させる態様を示す図である。本実施の形態に係る入力電極を並列させる他の態様を示す図である。本実施の形態に係る電極部に対する被水による影響を防止する機能を説明する図である。本実施の形態に係る電極部に対する被水による影響を防止する機能を説明する図である。

　以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

　本実施の形態では、筐体表面に植毛されたブラシを有する電動歯ブラシを説明するが、実施の形態の構成は、口腔ケア（歯の洗浄・ブラッシング・歯茎マッサージなど）に用いることが可能な装置一般に適用することができる。具体的には、口腔ケアに用いる材料としては、歯ブラシに代替してスポンジ、ゴム、エラストマなどの樹脂部品またはブラシとこれら樹脂部品が複合された口腔ケア部材を用いた装置に適用することができる。

　＜構成について＞
　図１～図３を参照して、電動歯ブラシの構成を説明する。

　図１は、電動歯ブラシの内部構成例を示す断面図であり、図２は、電動歯ブラシを含むシステムのブロック図であり、図３は、電動歯ブラシのスイッチ１２４を周辺部と関連付けて説明するための図である。

　電動歯ブラシ１は、駆動源であるモータ１０を内蔵する本体部２と、モータ１０の駆動により振動する振動部材５とを備える。したがって、モータ１０の回転数は、電動歯ブラシ本体の振動数に対応する。本体部２は、概ね円柱形状の筐体を有し、筐体の一部は歯を磨く際に使用者が把持する、すなわち手で握るためのハンドル部を兼ねる。

　さらに、電動歯ブラシ１に関連して、本体部２が載置されて、載置された電動歯ブラシ１を充電するための充電器１００と、ブラッシング結果など各種情報を出力するための表示器１１０とが設けられる。

　本体部２の筐体には、電源のオン／オフおよび後述のモータ１０の動作モードの切替えなどを指示するための外部からの操作を受付けるためのスイッチ１２４が設けられる。また本体部２は筐体内部において、モータ１０（たとえば、直流モータ）、駆動回路１２、各部に電力を供給するための定格出力２．４Ｖの電源である充電池１３、充電用のコイル１４などを有する。充電池１３は、充電器１００に本体部２を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電される。駆動回路１２は、図示されない基板に搭載された各種演算および制御を実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１２０、プログラムおよび各種設定値が格納されるメモリ１２１、タイマ１２２、データ送信部１２３などを有する。データ送信部１２３は、表示器１１０のデータ受信部１１２との間で無線通信を行なう。表示器１１０は、データ受信部１１２で受信したブラッシング結果などのデータを出力するためのディスプレイ１１１を備える。

　また、本体部２は、スイッチ１２４が操作受付け可能である旨を出力するために出力部１６を一体的に備える。出力部１６は、音声出力部（ブザー、スピーカ）、ライト（ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）など）などを含む。

　振動部材５は、本体部２側に固定されているステム部２０と、このステム部２０に装着されるブラシ部品２１とを備える。ブラシ部品２１の先端にはブラシ２１０が植毛されている。ブラシ部品２１は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、ステム部２０に対して着脱自在な構成となっている。

　振動部材５のブラシ部品２１は、ブラシ２１０が配置されたブラシ部、および、本体部２側に位置する柄部を含む。なお、柄部の全てまたは一部は、本体に含まれる構成であってもよい。

　ステム部２０は、樹脂材からなる。ステム部２０は、エラストマからなる弾性部材２０２を介して本体部２に取り付けられている。ステム部２０は、先端（ブラシ側の端部）が閉じた筒状の部材であり、筒の内部の先端に軸受２０３を有している。モータ１０の回転軸１１に連結された偏心軸３０の先端が、ステム部２０の軸受２０３に挿入される。この偏心軸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。なお、偏心軸３０の先端と軸受２０３の間には微小なクリアランスが設けられている。

　動作においては、ＣＰＵ１２０は動作モードに応じた駆動信号（たとえばＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号）をモータ１０に供給することにより、モータ１０が回転し、連動して回転軸１１が回転する。回転軸１１の回転に伴って偏心軸３０も回転するが、偏心軸３０は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なう。よって、偏心軸３０の先端の動きが軸受２０３の内壁に伝わり、ステム部２０とそれに装着されたブラシ部品２１とを高速に振動（運動）させることができる。

　使用者は、本体部２の筐体の一部を把持しながら、振動するブラシ２１０を歯に当てることでブラッシングを行なう。

　図３を参照して、スイッチ１２４の構成を説明する。スイッチ１２４は接触型センサであって、スイッチ１２４は電極部を有する。電動歯ブラシ１は電極部の静電容量値を測定するための静電容量式センサ１４３を有する。電極部は、ガード電極１４１および入力電極１４２を有する。ガード電極１４１は、入力電極１４２の周囲に配置される。

　静電容量式センサ１４３は後述する操作受付部１３３の１つの機能として設けられる。動作において、各電極に人体などの導体が接触（タッチ）すると導体と電極との間における静電容量は、静電容量式センサ１４３によって測定される。その測定値によって、接触の有無が判定される。

　本実施の形態では、操作の判別精度を高めるために電極部はガード電極１４１と入力電極１４２の両方を備えるとしているが、電極部は入力電極１４２のみからなるとしてもよい。

　図４には、スイッチ１２４と出力部１６の本体部２の筐体における配置例が示される。本実施の形態では、スイッチ１２４は本体部２の筐体の歯ブラシ時に把持される部分を除いた部分に配置される。また、出力部１６が音声，ライトによる場合には、出力部１６も、本体部２の把持される部分を除いた部分に設けられる。

　図４では、本体部２の柱状筐体の表面において、本体部２と振動部材５との接合側の端部に配置されるので、スイッチ１２４を操作するには、使用者は歯ブラシ時に本体部２を握る指を意図的に伸ばす必要があり、スイッチ１２４に対する意図しない接触を回避することができる。また、スイッチ１２４は本体部２側に設けられるので、操作によって振動部材５の振動が妨げられることはない。

　図５には、本実施の形態によるスイッチ１２４の操作に従う電動歯ブラシ制御のための機能構成図である。図５を参照してＣＰＵ１２０は、スイッチ１２４がタッチされることにより受付けた操作内容に従って電動歯ブラシ１の動作を制御するための制御部１３０を含む。制御部１３０は、操作受付部１３３および出力制御部１３４を有する。出力制御部１３４は、スイッチ１２４が操作を受付けた場合に、一定時間、操作受付け可能である旨を出力部１６を制御して出力させる。出力制御部１３４は、出力部１６による音声の出力、またはライトの点滅，点灯などを制御する。

　ここでは出力制御部１３４は出力部１６の動作を制御するとしているが、モータ１０の回転を制御して、ブラシ部品２１の振動（運動）モードを変更させるとしてもよい。

　図５の機能は、ＣＰＵ１２０が実行するプログラムと回路の組合せにより提供されるとしているが、プログラムのみ、または回路部品のみにより提供されるとしてもよい。

　図６と図７には、本実施の形態に係る処理のフローチャートが示される。これらフローチャートは予めプログラムとしてメモリ１２１に格納されており、ＣＰＵ１２０がプログラムをメモリ１２１から読出し、実行する。図８と図９には、スイッチ１２４に対する指の接触態様が例示される。

　図６を参照して、操作受付部１３３によりスイッチ１２４に指（導体）が接触したか否かの接触判定が行われる（ステップＴ１）。制御部１３０は、判定により“非接触”が出力される場合には（ステップＴ３でＮＯ）、ステップＴ１の処理を繰返すが、“接触”が出力される場合には（ステップＴ３でＹＥＳ）、処理をステップＴ５に移行させる。

　“接触”が出力された場合には、出力制御部１３４は、出力部１６を制御して音声、光などを所定の態様で一定時間出力する（ステップＴ５）。これにより、使用者に対して一定時間内にスイッチ１２４を操作すれば操作受付けされることが報知される。

　なお、報知態様はこれに限定されず、ステップＴ５では、制御部１３０は、電動歯ブラシ１が有する複数種類の動作モードについて、“接触”と判定された第１操作を受付けたときは、操作を受付ける前の動作モードを、一定時間、他の種類の動作モードに切替えることで、報知してもよい。より具体的には、上述のように、モータ１０に供給する駆動信号を切替え後の動作モードに応じた周波数に変化させることで、ブラシ部２１の振動周波数を変化させて報知する。

　操作受付部１３３は、静電容量式センサ１４３からの上記の一定時間内における出力パターンが、所定パターンに一致するか否かを判定する（ステップＴ７、ステップＴ９でＮＯ）。たとえば、静電容量式センサ１４３の出力が示す入力電極１４２の静電容量値の変化パターンを検出し、検出した変化パターンと所定操作の変化パターンとを比較し、比較結果に基づき所定操作がされたか否かを判定する。ここでは、所定操作は、１回タップ、２回タップ、スライド操作などを含み、所定操作の判定については後述する。

　一定時間内に所定操作がされたと判定すると（ステップＴ７でＹＥＳ）、操作受付部１３３が当該所定操作を解析して、解析結果に基づき操作指示を出力する（ステップＴ１１）。これにより、入力判定がされる。つまり、操作受付部１３３が受付た操作内容に従って電動歯ブラシ１の動作（モータ１０の回転数など）を制御するための操作指示が使用者によって入力されたと判定される。

　一方、一定時間内に所定パターンの操作がされないと判定すると（ステップＴ７でＮＯ、ステップＴ９でＹＥＳ）、操作受付部１３３による入力判定はされない（ステップＴ１３）。

　なお、一定時間が経過すると、音声の出力は停止し、ライトは消灯し、動作モードは元の動作モード（切り替え前の動作モード）に戻される。

　図７を参照して、図６の接触判定処理（ステップＴ１）について説明する。
　まず、操作受付部１３３は静電容量式センサ１４３からの出力に含まれるガード電極１４１の静電容量値と、接触判定のための第１閾値とを比較し、比較結果に基づきガード電極１４１に導体が接触しているか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、比較結果に基づき（静電容量値≦第１閾値）の条件が成立すると判定すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、後述するステップＳ７の処理に移行するが、当該条件は成立しないと判定すると（ステップＳ５でＮＯ）、“非接触”を出力する（ステップＳ９）。

　スイッチ１２４の電極部が入力電極１４２のみからなる場合には、ステップＳ５では、入力電極１４２の静電容量値を用いて判定される。

　ステップＳ７では、操作受付部１３３は静電容量式センサ１４３からの出力に含まれる入力電極１４２の静電容量値と、接触判定のための第２閾値とを比較し、比較結果に基づき入力電極１４２に導体が接触しているか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、比較結果に基づき（静電容量値≧第２閾値）の条件が成立すると判定すると（ステップＳ７でＹＥＳ）、“接触”を出力する（ステップＳ１１）。条件が成立しないと判定すると（ステップＳ７でＮＯ）、“非接触”を出力する（ステップＳ９）。

　なお、第１および第２閾値は、メモリ１２１の所定領域に予め格納されていると想定するが、判定基準は測定された静電容量値に限定されず、単位時間あたりの静電容量値の変化値（たとえば、＋１０ｐｆ／ｓｅｃ）であってよく、または、それらを組合わせたものであってもよい。

　図６および図７の処理によれば、図８の（Ａ）と図９の（Ａ）のように意図的に入力電極１４２のみに指が接触している場合には、ガード電極１４１で接触していないと判定されて入力電極１４２について“接触”と判定されて第１操作が受付けされる。この場合には図６のステップＴ５以降の入力の判定を行なうにすることで、スイッチ１２４の意図的な操作（一定時間内の所定パターンによる第２操作）は受付されて、操作内容による電動歯ブラシ１の動作制御が可能となる。一方、図８の（Ｂ）と図９の（Ｂ）のように意図せずにスイッチ１２４に指または掌が接触するような場合には、ガード電極１４１で接触していると判定があっても入力電極１４２について“非接触”と判定されることになり、図６のステップＴ５以降の入力判定は行なわれない。これにより、使用者が意図せずにスイッチ１２４にタッチした場合などの誤動作を防止できる。

　＜電極の配置について＞
　実施の形態に係るスイッチ１２４においては、第１電極である入力電極１４２の周囲に第２電極であるガード電極１４１が配置される。

　図１０には、スイッチ１２４における電極の配置例が示される。図１０の（Ａ）によれば、入力電極１４２の周囲を、円形状の１個のガード電極１４１が入力電極１４２を囲むように配置される。

　図１０の（Ｂ）では、並列する複数の入力電極１４２の周囲を、矩形状の１個のガード電極１４１が入力電極１４２を囲むように配置される。上述した第２操作の１種であるスライド操作は、並列配置される入力電極１４２の列が延びる方向と同一方向に指を滑らせる操作を示す。

　図１０の（Ｂ）の矩形状のガード電極１４１は、図１０の（Ｃ）に示すように、矩形の各辺に対応してガード電極１４１を個別に配置するとしてもよい。図１０の（Ｃ）では、各辺に対応したガード電極１４１の形状・サイズ（電極面積）は同じであり、また各入力電極１４２も形状・サイズ（電極面積）は同じとしている。これにより、電極表面における導体の接触面積が同じであれば各電極における静電容量値は一致するから、接触判定が容易となる。

　＜電極に対応する部分の形状＞
　歯ブラシ時に本体部２を把持した使用者が、歯ブラシしながら指をスイッチ１２４に接触させる際に、指の触感で入力電極１４２とガード電極１４１を容易に判別できるように、筐体のガード電極１４１および入力電極１４２に対応する部分の形状を、図１１～図１５に示すように異ならせる。

　図１１～図１５の各図の（Ａ）は、ガード電極１４１と入力電極１４２が配置された筐体部分の、本体部２の長手方向に延びる断面形状を模式的に示し、各図の（Ｂ）は当該図の（Ａ）に対応した筐体部分の表面を模式的に示す。

　図１１では、筐体表面のガード電極１４１に対応する部分に樹脂材料により凸部１５４形成し、図１２で凹部１４５が形成される。これにより、ガード電極１４１と入力電極１４２の位置を指で触って判別することができる。

　筐体の表面においてスイッチ１２４が設けられる面は曲面であるが、図１３のように、スイッチ１２４が設けられる部分のみを平面１４６に形成し、その平面１４６の入力電極１４２に対応する部分には小さな凸部１４７を形成する。これにより、スイッチ１２４の位置と、スイッチ１２４における入力電極１４２の位置とを指で触って判別することができる。

　図１４では、入力電極１４２を本体部２の端に配置し、筐体表面の入力電極１４２が設けられる部分のみ平面１４８に形成する。平面１４８は端部で半分となった半円形状を有する。図１５では、筐体表面のガード電極１４１に対応する部分にシボ（細かい凸凹）加工により細かい凸凹模様１４９Ａを形成し、入力電極１４２に対応する部分は平面１４９Ｂに形成する。

　図１４と図１５の形状であれば、本体部２の筐体を形成する工程において、円筒型からそのまま型抜きすればよく、金型および成形にかかるコストを節約することができる。

　＜電極の配置例＞
　図１６～図１９にはスイッチ１２４の電極の配置例が示される。図１６の（Ａ）は、ガード電極１４１と入力電極１４２が配置された筐体部分の、本体部２の長手方向に延びる断面形状を模式的に示す。図１６の（Ｂ）は図１６の（Ａ）の基板１５３上における電極とＣＰＵ１２０間の配線パターンを示す。

　図１６の（Ａ）を参照して、筐体内部に収容されるＣＰＵ１２０など搭載した基板１５３の主面には、ガード電極１４１と入力電極１４２の電極パターンが形成される。基板１５３は、主面が筐体の内側面と対向するようにして収容される。この場合、電極パターンと筐体との間の空間（距離）に起因して精度よく静電容量を測定することが困難となる。

　静電容量の測定精度を得るために、図１７と図１８に他の配置例を示す。図１７では、電極パターンを基板１５３に代替して、筐体内側面に配置する。具体的には、透明電極膜として使用されるＩＴＯ(Indium　Tin　Oxide)膜を用いてガード電極１４１と入力電極１４２の電極パターンが形成された導電性のシール１４４を、筐体内側面に貼り付ける。筐体内側面に貼り付けたシール１４４の一部は延伸し、基板１５３の主面上の配線パターンと接続される。この場合、電極パターンは直接に筐体内側面に形成されるから、精度よく静電容量を測定することが困難となる。

　図１８では、筐体内部において基板１５３が導電性のシャーシ１５０を用いて他の回路部と区分して収納される。基板１５３の主面はシャーシ１５０を介在させた状態で筐体内側面と対向する。シャーシ１５０の筐体内面側と対向する表面上には、ガード電極１４１と入力電極１４２の電極パターンが形成された導電性のシール１４４が貼り付けられる。そして、シャーシ１５０の裏面（すなわち、基板１５３の主面と対向する面）に貼付けられたシール１４４は基板１５３の主面上の配線パターンと接続される。これにより、ガード電極１４１と入力電極１４２は、シール１４４およびシャーシ１５０を介して基板１５３上の配線パターンと電気的に導通可能となる。

　図１９には、図１７と図１８において、ガード電極１４１と入力電極１４２の電極パターンが形成されたシール１４４を用いて、電極（ガード電極１４１，入力電極１４２）と基板１５３の主面上のＣＰＵ１２０との間を電気的に導通させるための配線パターンが例示される。

　＜操作のパターン検出＞
　図２０～図２２には、並列した各入力電極１４２の静電容量値の変化に基づき、第２操作の種類である操作パターンを検出する例が示される。各図では、上段に１列に並んだ入力電極１４２の列が模式的に示され、下段には静電容量値のグラフが示される。グラフの横軸には、上段の各入力電極１４２に対応して当該電極の列における位置がとられ、縦軸には測定される静電容量値が示される。

　操作受付部１３３は、静電容量式センサ１４３からの出力に基づき、スイッチ１２４の並列した各入力電極１４２の静電容量値の変化パターンに基づき、操作の種類を検出する。検出動作を、図２０～図２２を参照し説明する。

　なお、ここでは、各入力電極１４２と静電容量式センサ１４３との間には個別に配線パターンが形成されて、静電容量式センサ１４３は各配線について当該配線が接続される入力ポートを有する。したがって、静電容量式センサ１４３は入力ポートの電位の変化に基づきポート番号を判別する。ポート番号を判別することにより、対応する入力電極１４２の列における位置を一意に判別する。

　まず、図２０を参照して、入力電極１４２の列において操作された位置を検出する場合を説明する。図２０の（Ａ）と（Ｂ）は通常の検出を示し、図２０の（Ｃ）は被水時の検出を示す。

　図２０の（Ａ）では、１列に並んだ入力電極１４２のいずれも測定される静電容量値は上述の第２閾値（グラフ中の破線の値）未満であることから入力判定はされないが、図２０の（Ｂ）のように１列に並んだ入力電極１４２の１つ以上について静電容量値が第２閾値以上である場合には、入力判定がされる。図２０の（Ｂ）では、測定された静電容量値が第２閾値以上である入力電極１４２のうち、その静電容量値が大きい入力電極１４２の位置が、指の位置を示すと判定する。この入力判定では、静電容量式センサ１４３は各入力ポートの番号と当該ポートを介して測定した静電容量値を出力する。したがって、操作受付部１３３は、第２閾値以上である静電容量値が測定されたポート番号を判別する。判別した同一ポート番号の入力ポートの静電容量値の時間的変化パターンに基づき、当該変化パターンは１回タップまたは２回タップのパターンであるか否かを判別する。

　これに対し、図２０の（Ｃ）のパターンのように、被水などして１列に並んだ入力電極１４２の複数個について静電容量値が第２閾値以上となるような場合には、入力判定はされない。

　これにより、入力電極１４２の列における１回タップまたは２回タップに応じた操作指示を生成し、生成した操作指示に従って、電動歯ブラシ１の動作を制御することができる。

　なお、１回のタップ操作と２回のタップ操作は次のように判別する。つまり、一定時間内に１回目のタップが検出されると、第２操作は“１回タップ操作”であると判定し、１回目のタップ操作後の所定時間内に２回目のタップ操作が判定されると、第２操作は“２回タップ操作”であると判定し直す。なお、１回目のタップが一定時間内の終了直前でなされた場合には２回目タップは一定時間外で検出されることになるが、本実施の形態では、この場合でも第２操作は“２回タップ操作”と判定する。つまり、１回目のタップが一定時間内に検出され、且つ２回目タップが１回目タップ後から所定時間内に検出されれば“２回のタップ操作”と判定する。

　次に、図２１を参照して、スライド操作について説明する。入力電極１４２の列における指のスライド移動の速度Ｖに基づきスライド操作を検出する。

　図２１の（Ａ）では、図２０の（Ａ）と同様に入力判定はされないケースが示される。図２１の（Ｂ）～（Ｄ）では、スライド操作による指の移動に連動した、静電容量値のピーク値の移動が示される。スライド操作がされると、静電容量値の変化については必ず隣接した入力電極１４２間で静電容量値のピーク値が移動し、且つピーク値の移動速度は一定以上となる。

　操作受付部１３３は、ピーク値が測定されるポート番号の変化速度を検出し、検出した速度が一定速度以上であると判定すると、スライド操作されたと判定し、スライド操作に対応した操作指示を出力する。

　ここでは、列の各入力電極１４２に対応したポート番号の数値は、当該列の入力電極１４２の並びに対応して順次に増加する（たとえば、１，２，３，４，５・・・と昇順に増加する）と想定する。したがって、ピーク値が測定されるポート番号を表す数値の単位時間当たりの増加量に基づき、単位時間当たりの移動量（距離）を算出し、ピーク値の移動速度を算出することができる。移動速度が一定速度以上であると判定すると、スライド操作されたと判定する。

　なお、同じスライド操作であっても、そのピーク値の移動速度に応じて、動作モードを切替える操作指示の種類を異ならせる、または、同じスライド操作であっても、そのピーク値の移動方向に応じて、動作モードを切替える操作指示の種類を異ならせる、または移動速度と方向の組合わせで操作指示の種類を異ならせるようにしてよい。

　また、図２２に示すように、入力電極１４２の列が被水した場合であっても、スライド移動の速度Ｖ、すなわちピーク値移動速度の検出は可能である。つまり、電動歯ブラシ１は洗面所など被水しやすい環境で使用するために、スイッチ１２４が被水し易い。たとえば、図２２の（Ａ）～（Ｄ）のように、入力電極１４２の列に水がかかる場合がある。この場合であっても、図２２の（Ｂ）～（Ｄ）では位置検出ができる。つまり、図２２の（Ｂ）～（Ｄ）では、入力電極１４２にかかる水よりも接触する指の方が体積は大きいために、測定される静電容量値は水より指の方が大きくなり、指の接触による静電容量値のピーク値（図中の太い矢印参照）検出が可能となる。ピーク値が検出できることから操作位置の検出が可能であり、ピーク値の移動速度も測定できる。したがって、スライド操作の有無も判定することができる。

　入力電極１４２を１列に並列させる態様としては、たとえば、図２３のように本体部２の矢印の長手方向と同一方行に１列に並列させる態様、図２４のように矢印が示す長手方向と交差（直交を含む）する方向に延びるように本体部２の円柱に周囲に沿って１列に並列させる態様とがある。

　＜被水の影響を防止するための機能＞
　図２５と図２６を参照して、本実施の形態におけるスイッチ１２４の電極部に対する被水による影響を防止する機能を説明する。

　図２５の（Ａ）には、本体部２の筐体表面にスイッチ１２４が配置される部分を被覆部材１７０で覆った状態が示され、図２５の（Ｂ）には被覆部材１７０で覆った部分を、本体部２の長手方向と直交する方向に沿った断面が示される。電極部は、図１６の（Ａ）に示すように筐体と近接するように基板１５３の筐体内面に近い端部に配置される。

　スイッチ１２４の電極部に対し被水があったとしても、静電容量の測定精度を維持できるようにガード電極１４１，入力電極１４２を含む電極部を可塑性（変形させていた外力を取り除くと元の形に戻ってしまう性質）の樹脂材料、たとえばスポンジ１７０Ｂとフィルム１７０Ａとで覆う。これにより水が掛かっても水と電極部の距離がスポンジ１７０Ｂの厚み分だけ大きくなるため、静電容量の変化を小さくでき被水の影響を小さくすることができる（図２６の（Ｂ）参照）。

　水の場合はスポンジ１７０Ｂを潰すほどの押圧力は生じないが、指の場合は押圧力によってスポンジ１７０Ｂは潰される（圧縮される）。そのためスポンジ１７０Ｂが介在するとしても指と筐体内部の基板１５３上の電極部との距離を接近させることができ操作の種類を判別するための静電容量値を測定できる（図２６の（Ａ）参照）。

　また、被水の影響をさらに小さくするために、可塑性のフィルム１７０Ａに撥水性を付与するようにしてもよい。

　このように、本実施の形態に係る電動歯ブラシ１は、使用者により一部が把持される本体部２と、本体部に交換可能に取付けられるブラシ部品２１と、を備え、本体部２は、本体部２の把持される部分を除いた部分に配置され、且つ外部からの操作を受付けるためのスイッチ１２４の接触型センサ部と、接触型センサ部により受付けた操作に従って電動歯ブラシ１の動作を制御するための制御部１３０と、を含む。制御部１３０は、接触型センサ部によって第１操作を受付けた場合に、一定時間、操作受付け可能である旨を出力する。そして、一定時間において受付けた第２操作が所定パターンの操作である場合に、当該第２操作に従って電動歯ブラシ１の動作を制御する。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　電動歯ブラシ、２　本体部、１０　モータ、１６　出力部、２１　ブラシ部品、１３０　制御部、１３３　操作受付部、１３４　出力制御部、１４１　ガード電極、１４２　入力電極、１４３　静電容量式センサ、１４４　シール、１４５　凹部、１４６，１４８，１４９Ｂ　平面、１４７，１５４　凸部、１４９Ａ　凸凹模様、１５０　シャーシ、１５３　基板、１７０　被覆部材、１７０Ａ　フィルム、１７０Ｂ　スポンジ、１２４　スイッチ

Claims

　電動歯ブラシ（１）であって、
　使用者により一部が把持される本体部（２）と、
　前記本体部に交換可能に取付けられるブラシ部（２１）と、を備え、
　前記本体部は、
　前記本体部の把持される部分を除いた部分に配置され、且つ外部からの操作を受付けるための接触型センサ部（１２４）と、
　前記接触型センサ部により受付けた操作に従って前記電動歯ブラシの動作を制御するための制御部と、を含み、
　前記制御部は、
　前記接触型センサ部により第１操作を受付けた場合に、一定時間、操作受付け可能である旨を出力し、
　前記接触型センサ部により前記一定時間において受付けた第２操作が所定パターンの操作である場合に、当該第２操作に従って前記動作を制御する、電動歯ブラシ。
　前記本体部は、柱状の形状を有し、
　前記把持される部分を除いた部分は、前記本体部の柱状の長手方向の端部である、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
　前記所定パターンの操作は、異なる種類の操作を含み、
　前記制御部は、
　前記接触型センサ部によって前記一定時間において受付け第２操作の種類を判別し、判別した操作の種類に従って前記動作を制御する、請求項１または２に記載の電動歯ブラシ。
　前記電動歯ブラシは複数種類の動作モードを有し、
　前記制御部は、
　前記第１操作を受付けたとき、動作モードを切替えることで操作受付け可能である旨を出力する、請求項１から３のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
　前記所定パターンの操作には、スライド操作が含まれ、
　前記制御部は、操作受付部（１３３）を含み、
　前記操作受付部は、
　前記接触型センサ部の出力の変化パターンに基づき、前記一定時間において受付けた前記第２操作が所定パターンの操作であるか否かを判定する、請求項１から４のいずれかに記載の電動歯ブラシ。
　前記接触型センサ部は、電極部（１４１、１４２）を含み、
　前記操作受付部は、
　前記電極部の静電容量値を測定する静電容量センサ（１４３）を含み、
　前記静電容量センサによって測定される静電容量値と第１閾値とを比較し、比較結果に基づき、外部からの操作は前記第１操作であるか否かを判定する、請求項５に記載の電動歯ブラシ。
　前記操作受付部は、
　前記静電容量センサによって測定される前記電極部の静電容量値と第２閾値とを比較し、比較結果に基づき、外部からの操作は前記第２操作であるか否かを判定する、請求項６に記載の電動歯ブラシ。
　前記電極部は入力電極（１４２）と、前記入力電極の周囲に配置されるガード電極（１４１）とを含み、
　前記入力電極は、１列に並列した複数の電極であって、
　前記第２操作は、前記並列した複数の電極それぞれについて測定される静電容量値の時間的な変化パターンを示す、請求項７に記載の電動歯ブラシ。
　前記接触型センサ部は、前記本体部の筐体の内部に収容され、
　前記筐体の外部表面のうち、筐体内部に配置された前記電極部に対応する部分において、当該部分を覆う可塑性部材からなる被覆部（１７０）を有する、請求項６から８のいずれかに記載の電動歯ブラシ。