WO2019146384A1

WO2019146384A1 - 自動歯磨き装置

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Publication number: WO2019146384A1
Application number: PCT/JP2019/000057
Authority: WO
Inventors: 高西　淳夫; 石井　裕之; 源栄田
Original assignee: 株式会社Ｇｅｎｉｃｓ
Priority date: 2018-01-27
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JPWO2019146384A1; JP7303124B2

Abstract

意図した歯磨き動作を自動的に行えるハンズフリー型の自動歯磨き装置を提供する。本発明に係るハンズフリー型の自動歯磨き装置は、使用者Ｈの口腔内に挿入され、使用者Ｈの歯Ｔにブラシ１４を当てながら動かす歯磨き動作を行うための歯磨き動作部１６と、歯磨き動作部１６を歯磨き動作可能に駆動させる駆動ユニット１２とを備えており、使用者Ｈが歯磨き動作部１６を口腔内に挿入した状態で装置全体を保持しながら歯磨き動作を可能にする。駆動ユニット１２には、歯磨き動作を規制することなく、使用者Ｈの口腔内及び／又は口腔外の所定部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段が設けられる。

Description

自動歯磨き装置

　本発明の一態様は、自身の手を使わずに自動的に歯磨きを行える自動歯磨き装置に関する。

　使用者の手で本体部を把持しながら、口腔内に挿入されたブラシ部分をモータ等の動力により振動させながら歯垢等の汚れを除去する電動歯ブラシが広く普及している。その中で、特許文献１には、ブラシ部を有するマウスピースを使用者の歯に装着した状態で、当該マウスピースを振動させることで自動的に歯磨きを可能とするマウスピース型の電動歯ブラシが開示されている。この電動歯ブラシにおいても、マウスピースに連なって当該マウスピースを振動させる駆動機構を含む本体部を使用者の手で把持しながら使用する。

　ところが、電動歯ブラシによる歯磨き時に、使用者の両手で何等かの作業や動作を同時に行いたいというニーズがあり、歯磨き動作を自動的に行うブラシ部分を口腔内に咥えた状態のみで装置全体を保持可能にするハンズフリー型の自動歯磨き装置の実用化が望まれる。

　前記特許文献１の電動歯ブラシでも、ハンズフリー状態で装置全体を保持可能であるが、その場合、構造上、通常手で把持される本体部自身が振動し易くなることから、当該本体部に繋がるマウスピースの振動が抑制されて効果的な歯磨き動作が行えなくなる。

　また、本発明者らにより、使用者の上下の歯で咬んだ状態で保持されたマウスピース部の動作により、使用者の口腔ケアを行う口腔ケア装置が既に提案されている（特許文献２参照）。前記マウスピース部は、装着時に歯列に沿って延びるベース部材と、当該ベース部材の延出方向に沿って移動可能に取り付けられた可動部材と、可動部材の内側に設けられたスポンジ等からなる研磨用部材とを備えている。このマウスピース部は、可動部材に動力を付与する駆動機構が設けられた付属部に繋がっている。また、マウスピース部が歯に装着されると、研磨用部材が歯の内外両面に接触するようになっている。そこで、マウスピース部が歯に装着された状態から、前記駆動機構からの動力によりベース部材に沿って可動部材を移動させると、研磨用部材が使用者の歯に接触しながら歯列に沿う横方向に移動する歯磨き動作がなされる。

特開２０１６－５３７０５０号公報特開２０１７－１６４３２８号公報

　しかしながら、前記特許文献２の口腔ケア装置にあっても、付属部を手で把持せずにマウスピース部を上下の歯で咬んだだけのハンズフリー状態で使用する場合、マウスピース部での歯磨き動作が制限される虞がある。すなわち、この場合には、付属部の重量の関係でマウスピース部を上下の歯で強く咬まざるを得ないが、その際、可動部材が歯に押し付けられて移動が規制され、当該移動規制により付属部が振動してしまう虞がある。従って、前記口腔ケア装置で効果的な歯磨き動作を行うためには、付属部を手で把持することで装置全体を保持し、マウスピース部を歯で強く噛まないことが望まれる。

　本発明の一態様は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、歯磨き動作を行う部分を口腔内に挿入した状態のみで使用者の手を使わずに装置全体を保持するハンズフリー型とした場合でも、意図した歯磨き動作を自動的に行うことができる自動歯磨き装置を提供することにある。

　前記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、主として、使用者の口腔内に挿入され、当該使用者の歯に磨き部材を当てながら動かす歯磨き動作を行うための歯磨き動作部を歯磨き動作可能に駆動させる駆動ユニットを備え、前記使用者が前記歯磨き動作部を前記口腔内に挿入した状態で装置全体を保持しながら前記歯磨き動作を可能にするハンズフリー型の自動歯磨き装置において、前記駆動ユニットには、前記歯磨き動作を規制することなく、前記使用者の口腔内の所定部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段が設けられる。

　本発明の一態様によれば、歯磨き動作を規制することなく、使用者の口腔内の一部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段を設けることにより、ハンズフリーで装置全体を保持するために、歯磨き動作を規制するような歯の咬合力が不要になり、自動的な歯磨き動作をハンズフリー状態で効果的に行うことができる。

第１の実施形態に係る自動歯磨き装置の使用状態を模式的に示す概略断面側面図である。図１の使用状態において、上歯の根元部分から自動歯磨き装置を見た概略平面図である。ブラシを省略した図１の自動歯磨き装置の部分断面斜視図である。図３の平面図である。図３の側面図である。図５のＡ－Ａ線に沿う断面図である。ブラシホルダーの概略拡大正面図である。図５のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。第１の変形例に係る自動歯磨き装置の図１と同様の断面側面図である。第２の変形例に係る自動歯磨き装置の図１と同様の断面側面図である。第３の変形例に係る自動歯磨き装置の図１と同様の断面側面図である。図１の自動歯磨き装置において前歯に加わる力を説明するための図である。第２の変形例に係る自動歯磨き装置において前歯に加わる力を説明するための図である。第２の実施形態に係る自動歯磨き装置において前歯に加わる力を説明するための図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

　（第１の実施形態）　
　図１には、第１の実施形態に係る自動歯磨き装置の使用状態を模式的に表す概略断面側面図が示され、図２には、前記使用状態において、上歯の根元部分から前記自動歯磨き装置を見た概略平面図が示されている。これらの図において、前記自動歯磨き装置１０は、使用者Ｈの口腔内に挿入されて歯磨き動作を行うための口腔内挿入ユニット１１と、口腔内挿入ユニット１１を歯磨き動作可能に駆動させる駆動ユニット１２とを備えている。

　この自動歯磨き装置１０は、使用者Ｈが口腔内挿入ユニット１１を口に挿入することで、口腔内挿入ユニット１１側が使用者Ｈに固定される片持ち状に保持されるようになっており、使用時に駆動ユニット１２を使用者Ｈの手で把持する必要のないハンズフリー型となっている。

　前記口腔内挿入ユニット１１は、歯磨き動作時に使用者Ｈの歯に当接する磨き部材として機能するブラシ１４と、口腔内に挿入された際に上下の前歯Ｔで噛まれることで装置全体を保持する咥え保持部１５と、ブラシ１４が取り付けられ、咥え保持部１５に干渉することなく、駆動ユニット１２の作動により歯磨き動作を可能に構成された歯磨き動作部１６とを備えている。

　特に限定されるものではないが、本実施形態のブラシ１４は、中心から毛先が放射状に延びる円盤状に設けられている。また、本発明に適用可能な磨き部材としては、ブラシ１４に限定されるものではなく、歯磨き動作部１６の動作により、歯の歯垢等の汚れを除去する歯磨きや口腔ケアに有用なスポンジ等の他のケア部材を採用することも可能である。

　なお、以下の説明で新たに使用する図面においては、説明の便宜上、図面の錯綜を回避するため、図面内でのブラシ１４の表示を省略若しくは簡略化することを了解されたい。

　前記咥え保持部１５は、歯磨き動作部１６での歯磨き動作を規制することなく、使用者Ｈの口腔内の口腔外の一部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段として機能し、図３～図６に示されるように、上下両側に対向配置される一対のプレート状をなす前歯保持部材１８，１９と、各前歯保持部材１８，１９を駆動ユニット１２側に固定する固定部材２０とからなる。言うまでもないが、固定部材２０としてはさまざまな部材が考えられ、任意のものを適宜用いればよい。また、各前歯保持部材１８，１９を駆動ユニット１２又はその筐体３１と一体に形成して設けることも考えられる。

　上側の前歯保持部材１８は、図１に示されるように、口腔内の挿入時に使用者Ｈの上側の前歯Ｔで噛まれ、下側の前歯保持部材１９は、同挿入時に使用者Ｈの下側の前歯Ｔで噛まれるようになっており、これら前歯保持部材１８，１９が前歯Ｔで噛まれることにより、自動歯磨き装置１０全体が使用者Ｈの前歯Ｔを支持点として片持ち状に保持される。また、これら前歯保持部材１８は、歯磨き動作部１６による歯磨き動作時に適切となる所定の開口度合いを維持するように、上下両側の各前歯Ｔで噛んで保持されることにもなる。

　前記固定部材２０は、図６に示されるように、上下の各前歯保持部材１８，１９の同図中左右両端側の間に連なっている。また、各固定部材２０の間には、駆動ユニット１２側と歯磨き動作部１６（図４等参照）側を連結する角棒状、円柱状又はその他の断面形状の動力伝達軸２２が上下左右に動作可能な状態で図６中紙面直交方向に貫通する可動空間Ｓが形成されている。

　この可動空間Ｓは、後述する駆動ユニット１２の作動により、動力伝達軸２２が上下左右に移動したときに、当該範囲での移動を阻害しないサイズに設けられている。換言すると、動力伝達軸２２は、可動空間Ｓ内で上下左右に移動可能となっており、駆動ユニット１２の作動により、動力伝達軸２２に連なる歯磨き動作部１６が上下左右に移動することになる。

　前記歯磨き動作部１６は、駆動ユニット１２の作動により動力伝達軸２２を介して上下左右に移動することで、使用者Ｔの歯にブラシＴが当接した状態で、ブラシＴが周期的に上下動する縦方向の運動と、ブラシＴが歯列に沿って並進する横方向の運動とを可能に構成されている。

　この歯磨き動作部１６は、図２及び図４等に示されるように、ブラシ１４がそれぞれ取り付けられた複数のブラシホルダー２４（磨き部材ホルダー）と、各ブラシホルダー２４同士を連結する連結部材２５とからなる。歯磨き動作部１６は、動力伝達軸２２に着脱可能とすることができるが、動力伝達軸２２の上下左右への移動によって動力伝達軸２２から容易に外れることのない着脱機構とすることが好ましい。

　本実施形態において、前記ブラシホルダー２４は５箇所に設けられており、中央のブラシホルダー２４Ａが動力伝達軸２２に固定される一方、その各外側２箇所のブラシホルダー２４は、隣り合うブラシホルダー２４に対してそれぞれ横方向（水平方向）に揺動可能に連結部材２５で連結される。

　これら各ブラシホルダー２４は、実質的に同一の構造をなし、連結部材２５に連なるホルダー本体２７と、ホルダー本体２７の上下両端側にそれぞれ連なり、ブラシ１４が取り付けられるブラシ取付部２８（磨き部材取付部）とからなる。

　前記ホルダー本体２７は、特に限定されるものではないが、図７等に示されるように、正面視Ｕ字形状の部材を上下対称に配置してなる一体化形状をなし、口腔内の装着時において、上側のＵ字状の内側空間Ｕに上歯Ｔが配置され、同下側の内側空間Ｂに下歯Ｔが配置されるようになっている。

　前記ブラシ取付部２８は、特に限定されるものではないが、図７中紙面直交方向に延びる丸棒状をなし、その外周面にブラシ１４が固定される。具体的に、ブラシ取付部２８は、図２にも示されるように、歯磨き動作部１６が口腔内に装着された際に、歯Ｔの表裏両面側にブラシ１４が当接可能に保持される。

　なお、歯磨き動作部１６としては、連結部材２５での機械的連結を伴う別体構成にすることのみならず、連結部材２５を含め、柔軟性の高い樹脂材料等により一体化することもでき、この場合、樹脂の弾性を利用して前述の作用を奏することなる。

　以上の構成の口腔内挿入ユニット１１では、口腔内に装着された際に、使用者Ｈの上下それぞれの歯列に沿う５箇所にブラシホルダー２４が配置され、後述する駆動ユニット１２の作動により、歯磨き動作部１６が上下動しながら歯列に沿って移動することで、ブラシ１４を使った縦横方向の歯磨き動作が可能となる。ここで、ブラシホルダー２４は、歯磨き動作部１６全体の動作により、何れかのブラシ１４が前歯Ｔから奥歯Ｔに達するように配置されており、口腔内で歯磨き動作部１６の位置を手で変更することなく、歯列全体に亘ってブラシ１４を当てながら上下運動させる歯磨き動作が可能となる。

　なお、特に限定されるものではないが、ブラシホルダー２４を含む歯磨き動作部１６の形状は、多くの使用者Ｈに適用可能となるように、平均的歯列形状に基づいて設計されている。

　また、本実施形態では、ブラシホルダー２４を上下各５箇所に設けているが、当該配置数は特に限定されるものではなく、後述する効果を奏する限りにおいて、ブラシホルダー２４及び連結部材２５の構成数を増減することもできる。

　前記駆動ユニット１２は、図３、図５、図６及び図８等に示されるように、内部空間を有する筐体３１と、筐体３１内の上側領域に配置され、前記動力伝達軸２２を介して歯磨き動作部１６を上下方向に移動させるための上下駆動機構３２と、筐体３１内の下側領域に配置され、動力伝達軸２２を介して歯磨き動作部１６を左右方向に移動させるための左右駆動機構３３と、上下駆動機構３２と左右駆動機構３３を作動させる作動装置３４（図５参照）とを備えている。

　前記上下駆動機構３２は、上下両側に配置されたプレート状のベース３６と、ベース３６の上下両側間の複数箇所に配置される支柱３７と、各ベース３６の歯磨き動作部１６寄りとなる前方の左右２箇所で上下方向に延びるガイド部材３８（図５及び図６参照）と、ガイド部材３８に沿って上下動可能に取り付けられるとともに、動力伝達軸２２に連なるスライダー３９（図５及び図６参照）と、スライダー３９の上下動のための動力源となる第１のモータ４０と、第１のモータ４０の回転軸に固定された円筒部材４１と、スライダー３９と円筒部材４１を繋げるピン４２（図８参照）とを備えている。

　前記ピン４２は、図８に示されるように、スライダー３９の左右方向に延びる長穴４４内を移動可能に収容されるとともに、円筒部材４１の中心から外れた部位に固定されている。従って、スライダー３９、円筒部材４１、及びピン４２は、第１のモータ４０からの回転運動を上下運動に変換する偏心カム構造体を構成する。つまり、第１のモータ４０の駆動により円筒部材４１が回転すると、円筒部材４１の外周側でピン４２が回転し、それに伴い、長穴４４内でピン４２が左右方向に移動しながら、スライダー３９がガイド部材３８に沿って周期的に上下動することになる。ここで、スライダー３９は、動力伝達軸２２に固定されているため、第１のモータ４０が駆動すると、動力伝達軸２２を介して歯磨き動作部１６全体が周期的に上下動可能となる。

　前記左右駆動機構３３は、図８等に示されるように、筐体３１の底面の左右両側に起立配置された一対の起立部材４６と、これら起立部材４６，４６間の上側２箇所に掛け渡される丸棒状のガイドレール４７と、ガイドレール４７の下方位置で各起立部材４６，４６間に回転可能に掛け渡されるねじ軸４８と、歯車４９を介してねじ軸４８を回転させる動力源となる第２のモータ５０と、ねじ軸４８に係合するナット部材５１と、ナット部材５１に一体化されるとともに、下側のベース３６に固定されて上下駆動機構３２を支持する支持部材５２とを備えている。

　この左右駆動機構３３は、第２のモータ５０の駆動により、左右方向に延びるねじ軸４８が回転し、これに伴って、ねじ軸４８に噛み合うナット部材５１が支持部材５２と一体的に左右方向に移動する送りねじ軸構造が採用されている。従って、第２のモータ５０が駆動すると、支持部材５２に支持された上下駆動機構３２全体が左右方向に移動し、上下駆動機構３２に動力伝達軸２２を介して連なる歯磨き動作部１６全体が左右方向に移動することになる。

　前記作動装置３４は、その詳細構造を図示省略しているが、第１及び第２のモータ４０，５０に電力供給を行うバッテリーと、これらモータ４０，５０の駆動を制御するコンピュータからなる制御部とを含んで構成されている。

　ここでは、動力伝達軸２２、上下駆動機構３２、左右駆動機構３３の順序に直列に接続される例を説明したが、上下駆動機構３２と左右駆動機構３３とを逆の順序で接続してもよい。また、上下の動作と左右の動作を独立した別個のアクチュエータによってそれぞれを任意の速度で駆動したり、１個以上のアクチュエータで駆動される機構によって上下左右の規則的な動作を実現したりすることも考えられる。一例として、1個の回転型モータでチェビシェフリンクを駆動することで、上下と左右の動作が組み合わされた周期的な動作を実現する実施例が考えられる。あるいは、1個の回転型モータの出力軸に左右の動作をつくりだす送りねじ機構と、上下の動作をつくりだすカム機構を直列に接続することで、上下左右の複合的な動作を実現する実施例も考えられる。

　以上の構成の自動歯磨き装置１０では、次の歯磨き動作がなされる。

　先ず、使用者Ｈが歯磨き動作部１６を口腔内に挿入し、図１に示されるように、咥え保持部１５を上下両側の前歯Ｔで噛むことで、この噛まれた部分を支持点として片持ち状に自動歯磨き装置１０全体が保持される。このとき、歯磨き動作部１６は、使用者Ｈの上下両側の歯列に沿う各５箇所にブラシホルダー２４が嵌め込まれ、図２に示されるように、当該５箇所の上下両側の歯Ｔの表裏両側部分でブラシ１４が当接した状態となる。なお、咥え保持部１５を噛んでいる上下両側の前歯Ｔは、中央のブラシホルダー２４Ａのブラシ１４が当接するようになっている。

　このように歯磨き動作部１６が口腔内に挿入された状態で、第１及び第２のモータ４０，５０を駆動すると、上下駆動機構３２と左右駆動機構３３により、歯磨き動作部１６に繋がる動力伝達軸２２が周期的に又は断続的に上下動しながら左右方向に移動する。このとき、先ず、動力伝達軸２２に連結される中央のブラシホルダー２４Ａが周期的に又は断続的に上下動することで、当該中央のブラシホルダー２４Ａから繋がる他のブラシホルダー２４も一体的に上下動する。更に、中央のブラシホルダー２４Ａが左右方向に移動すると、連結部材２５によって揺動可能に相互に連結されている他の各ブラシホルダー２４が、係合する歯Ｔをレールとして歯列方向に並進移動することになる。これにより、歯磨き動作部１６は、駆動ユニット１２が作動すると、ブラシ１４が歯Ｔに当接した状態で歯Ｔの縦横の２方向への往復運動を伴った歯磨き動作が可能となる。従って、使用者Ｈの手の動作を伴わずに、歯磨き動作部１６の一度の装着により、全自動で上下両側の全ての歯Ｔを表裏両側からブラシ１４で縦横方向に磨くことができ、各歯Ｔに付着した歯垢等の汚れを効果的に除去することが期待できる。このように、全自動で歯磨き動作部１６を動かすことが可能になるため、不正確な手動操作による磨き残し等を減少させることができ、より効果的な歯磨き動作を行うことができる。

　また、使用者Ｈの上下両側の歯Ｔで咥え保持部１５を噛んだ状態で、自動歯磨き装置１０の全体が片持ち状に保持されるが、歯磨き動作を行う歯磨き動作部１６は、咥え保持部１５に非干渉で動作可能な構造になっているため、歯Ｔの咬合力に影響されない自動的な歯磨き動作が可能になる。従って、使用者Ｈの両手を使わずに自動歯磨き装置１０を保持できるハンズフリー型としても、歯の咬合力に影響を受けずに効果的な歯磨き動作が可能になる。

　なお、前記装置保持手段としては、歯磨き動作を規制することなく、使用者の所定部分を支持点として装置全体を保持可能な構造を有するものであれば良いが、大別すると、前記実施形態のように口腔内に支持点が存在する口腔内保持タイプと、口腔外に支持点が存在する口腔内保持タイプとがある。

　前記口腔内保持タイプとしては、前歯Ｔ部分を支持点とする前記咥え保持部１５の他の口腔内保持体として、図９に示される第１の変形例の態様を例示できる。この第１の変形例では、咥え保持部１６の上側の前歯保持部材１８の後端側から上向きに湾曲しながら延びる湾曲プレート状の上顎保持部材５４を更に設け、各前歯保持部材１８，１９を上下の歯Ｔで噛んだ際に、口腔内の上顎部分に上顎保持部材５４が当接可能になる構成が採用される。この構成により、前歯Ｔに加え、使用者Ｈの上顎部分も前記支持点となり、口腔外で片持ち支持される駆動ユニット１２が高重量の場合や歯Ｔの咬合力が弱い場合等において、駆動ユニット１２の重力によるモーメントをキャンセルし、ハンズフリーでの自動歯磨き装置１０の保持が行い易くなる。

　前記口腔外保持タイプとしては、図１０に示される第２の変形例と図１１に示される第３の変形例を例示できる。当該口腔外保持タイプでは、歯列に負荷がかかる口腔内での支持を不要にして、自動歯磨き装置１０を保持可能となる。

　第２の変形例で前記装置保持手段を構成する口腔外保持体５６は、駆動ユニット１２の筐体３１に外付けされ、使用者Ｈの顔面や頭部に装着されるマスクタイプとなっている。すなわち、この口腔外保持体５６は、歯磨き動作部１６を口腔内に装着した際に使用者Ｈの下顎部分に当接することで当該部分を前記支持点とする下顎支持部５７と、使用者Ｈの鼻部分に装着可能な形状をなし、当該部分を前記支持点とする鼻ホルダー５８と、使用者Ｈの左右両耳若しくは後頭部に装着可能な形状をなし、当該部分を前記支持点とするバンド５９とからなる。

　なお、第２の変形例での口腔外保持体５６としては、同様の保持効果を奏する限りにおいて、下顎支持部５７、鼻ホルダー５８及びバンド５９の何れか１つ若しくは２つにより構成することも可能である。

　また、第３の変形例で前記装置保持手段を構成する口腔外保持体５６は、駆動ユニット１２の筐体３１に外付けされるとともに、所定の台座Ｄに載置されるタイプのものが採用されている。すなわち、この口腔外保持体５６は、台座Ｄの表面に設置されて使用者Ｈの顎が載せられるプレート状の顎載置部６１と、歯磨き動作部１６を口腔内に装着した際に使用者Ｈの下顎部分をホールドする下顎装着部６２とからなる。

　なお、第３の変形例での口腔外保持体５６としては、同様の保持効果を奏する限りにおいて、顎載置部６１若しくは下顎装着部６２の何れか一方のみで構成しても良い。

　以上の第２及び第３の変形例の装置保持手段においても、口腔外の複数箇所を支持点とすることで、駆動ユニット１２の重力によるモーメントをキャンセルし、ハンズフリーでの自動歯磨き装置１０の保持を可能とする。

　上述の下顎支持部５７について、さらに説明を加える。下顎支持部５７がない場合、図１の断面図において歯磨き装置１０が受ける力を表すと図１２のようになる。一対の前歯保持部材１８，１９のうち、上歯側の前歯保持部材１８には、Fut_x及びFut_yが加わり、下歯側の前歯保持部材１９には、Flt_x及びFlt_yが加わり、駆動ユニットにはMgが加わる。そして、上下の前歯の咬合力により歯磨き装置１０が固定されるためには、これらの力の間には以下の条件が成立することが必要である。
　Fut_x-Flt_x=0
　Mg+Fut_y-Flt_y=0
　lm・Mg+lt・Flt_y-lul・Flt_x=0

　すなわち、x軸方向の力がつり合い、ｙ軸方向の力がつり合い、モーメントがゼロとなることが必要である。これらの式が同時に成立するためには上歯に加わるFut_xと下歯に加わるFlt_xが共に正の値となり、上下の前歯に曲げモーメントが加わることとなる。

　これに対し、下顎支持部５７が駆動ユニット１２に固定されている場合、歯磨き装置１０が受ける力は図１３のようになる。下顎支持部５７に新たに加わる力Fg_xを含めて、上下の前歯の咬合力により歯磨き装置１０が固定されるためには以下の条件が成立することが必要である。
　Fut_x+Flt_x-Fg_x=0
　Mg+Fut_y-Flt_y=0
　lm・Mg+lt・Flt_y+lul・Flt_x-(lul+ltg)・Fg_x=0

　すなわち、x軸方向の力がつり合い、ｙ軸方向の力がつり合い、モーメントがゼロとなることが必要である。Fg_xを適切に設定することによって上歯に加わるFut_xと下歯に加わるFlt_xの一方又は両方を小さくし、加わる曲げモーメントを小さくすることが可能である。より具体的には、たとえばFlt_x＝０のとき、
　Fut_x=Fg_x
　(lul+ltg)・Fg_x =lm・Mg+lt・Flt_y
であるから、Fut_xは、次のように変形でき、一例としてltg=lulとすれば下顎支持部５７が存在しない場合と比較してFut_xを半分にすることができる。ltg>lulとすればFut_xはさらに低減可能である。
　Fut_x=(lm・Mg+lt・Flt_y)/(lul+ltg)
なお、ltgの上限は当然ながら、下顎支持部５７が使用者の下顎部分に当節可能な距離である。

　その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

　（第２の実施形態）　
　第１の実施形態では、利用者が自身の手を使わずとも自動的に歯磨きを行える自動歯磨き装置について説明を行ったが、利用者が歯磨き動作に自身の手を使わないものの、自動歯磨き装置の保持には手を使うことが有益な場合がある。図１２及び１３を参照して説明したように、前歯に曲げモーメントが加わることは避けられず、これを軽減するために、利用者の手によって保持可能とすることが適切な場合がある。

　一例として、図１４に示すように、駆動ユニット１２に利用者の手によって支持される自動歯磨き装置１０を保持するための口腔外保持体５６として、把持部６４を設ける。把持部６２に加えられる力Fhandの向き及び大きさを適切にすることによって、前歯にかかる曲げモーメントをゼロ又はその近傍まで低減させることが可能である。図１４では、筐体３１の下面に口腔外保持体５６を設けているが、下面以外の面に設けることもできる。

　１０　自動歯磨き装置
　１１　口腔内挿入ユニット
　１２　駆動ユニット
　１４　ブラシ（磨き部材）
　１５　咥え保持部（装置保持手段）
　１６　歯磨き動作部
　１８，１９　前歯保持部材
　２４　ブラシホルダー（磨き部材ホルダー）
　２５　連結部材
　２７　ホルダー本体
　２８　ブラシ取付部（磨き部材取付部）
　４０　第１のモータ
　５０　第２のモータ
　５４　上顎保持部材
　５６　口腔外保持体
　５７　下顎支持部
　５８　鼻ホルダー
　５９　バンド
　６１　顎載置部
　６２　下顎装着部
　６４　把持部
　Ｄ　台座
　Ｈ　使用者
　Ｔ　歯

Claims

　使用者の口腔内に挿入され、当該使用者の歯に磨き部材を当てながら動かす歯磨き動作を行うための歯磨き動作部を歯磨き動作可能に駆動させる駆動ユニットを備え、前記使用者が前記歯磨き動作部を前記口腔内に挿入した状態で装置全体を保持しながら前記歯磨き動作を可能にするハンズフリー型の自動歯磨き装置において、
　前記駆動ユニットには、前記歯磨き動作部の上下の動作を規制することなく、前記使用者の口腔内の所定部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段が設けられていることを特徴とする自動歯磨き装置。
　前記口腔内に挿入された際に上下両側の前歯で噛まれることで当該前歯を前記支持点とした前記装置保持手段として機能する咥え保持部を備えることを特徴とする請求項１記載の自動歯磨き装置。
　前記駆動ユニットは、前記歯磨き動作部を上下左右方向に移動させるように作動し、
　前記歯磨き動作部は、前記駆動ユニットの作動により、前記使用者の歯に前記磨き部材が当接した状態で、当該磨き部材が上下動する縦方向の運動と、前記磨き部材が歯列に沿って並進する横方向の運動とを可能に構成されることを特徴とする請求項２記載の自動歯磨き装置。
　前記咥え保持部は、前記歯磨き動作部による前記歯磨き動作時に所定の開口度合いを維持するように、前記各前歯で噛んで保持される上下一対の前歯保持部材を含むことを特徴とする請求項３記載の自動歯磨き装置。
　前記歯磨き動作部をさらに備え、
　前記歯磨き動作部は、前記磨き部材がそれぞれ取り付けられた複数の磨き部材ホルダーと、当該磨き部材ホルダー同士を連結する連結部材とからなり、
　前記磨き部材ホルダーは、前記連結部材に連なるホルダー本体と、当該ホルダー本体の上下両側にそれぞれ連なり、前記磨き部材が取り付けられる磨き部材取付部とからなり、
　前記連結部材は、前記各磨き部材ホルダーを水平方向に揺動可能に連結し、
　前記ホルダー本体は、前記使用者の上下両側の歯を前記磨き部材が当接した状態で装着可能な形状に設けられるとともに、当該磨き部材の当接状態を維持したまま前記使用者の歯をレールとして歯列に沿って移動可能な構造をなすことを特徴とする請求項３又は４記載の自動歯磨き装置。
　前記装置保持手段は、前記咥え保持部を前記使用者の前歯で噛んだ際に、前記口腔内の上顎部分に当接して前記支持点とする上顎保持部材を更に備えたことを特徴とする請求項２記載の自動歯磨き装置。
　前記駆動ユニットには、前記口腔外の所定部位を前記支持点として自動歯磨き装置を保持する口腔外保持体が設けられており、
　前記口腔外保持体は、前記歯磨き動作部を前記口腔内に挿入した際に前記使用者の下顎部分に当接する下顎支持部と、前記使用者の鼻部分に装着可能な形状をなす鼻ホルダーと、前記使用者の左右両耳若しくは後頭部に装着可能な形状をなすバンドとの少なくとも１つにより構成されることを特徴とする請求項１記載の自動歯磨き装置。
　前記駆動ユニットには、前記口腔外の所定部位を前記支持点として自動歯磨き装置を保持する口腔外保持体が設けられており、
　前記口腔外保持体は、前記駆動ユニットとともに所定の台座の表面に設置され、前記使用者の顎が載せられる顎載置部、及び／又は、前記歯磨き動作部前記口腔内に挿入した際に前記使用者の下顎部分に装着される下顎装着部により構成されることを特徴とする請求項１記載の自動歯磨き装置。
　使用者の口腔内に挿入され、当該使用者の歯に磨き部材を当てながら動かす歯磨き動作を行うための歯磨き動作部を歯磨き動作可能に駆動させる駆動ユニットを備え、前記使用者が前記歯磨き動作部を前記口腔内に挿入した状態で装置全体を保持しながら前記歯磨き動作を可能にする自動歯磨き装置において、
　前記駆動ユニットには、前記歯磨き動作部の上下の動作を規制することなく、前記使用者の口腔内の所定部分を支持点として装置全体を保持可能な装置保持手段が設けられていることを特徴とする自動歯磨き装置。
　前記駆動ユニットには、前記利用者の手によって支持される自動歯磨き装置を保持するための口腔外保持体がさらに設けられていることを特徴とする請求項９に記載の自動歯磨き装置。