(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの側面と垂直的な方向に植立したブラシ毛束をシャフトの長軸方向に連ねてブラシ毛束の列を成す矢羽根型ブラシと、シャフト、モーター、可変抵抗器と電気的極性の変換回路を含む電気制御回路、それにバッテリーを主要構成要素として、矢羽根型ブラシをモーターで同一方向に連続的に回転させる電動歯ブラシにおいて、ブラシ毛束の列の数とモーターで駆動される矢羽根型ブラシの１分間当たりの回転数の積の値が６以上７００以下であることを特徴とする、電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、歯周組織の生理的なマッサージと共に、歯面並びに歯牙隣接歯間部鼓形空隙にある歯肉溝の清掃等を同時に図った、電動歯ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の電動歯ブラシは歯面の清掃作用の追求が最優先され、歯牙隣接歯間部鼓形空隙に在る歯肉溝の清掃作用や、歯周組織に対するマッサージの作用は、副次的であった。このため、より効率的な歯面の清掃法を求めて、ブラシの様々な駆動方法が開発され、ブラシの様々な振動数が用いられてきたが、近年では音波式と称される１分間に１００００回以上の振動数を有する電動歯ブラシも提供され、振動数の高速化が進んできた。しかしながら、ブラシの高速振動が歯牙隣接歯間部鼓形空隙の歯肉溝の清掃には、必ずしも有利に作用するものではなかった他、非生物学的な機械的高速振動が、生体のメカニズムやレオロジー的性状と協調して、生理的なマッサージ作用を呈するとの確証も有しているものでは無かった。その様な中、歯牙隣接歯間部鼓形空隙の特殊性に対応する目的の電動歯ブラシと歯肉マッサージを目的とする機器等が、種々提案されていた。【０００３】  以下、歯牙隣接歯間部鼓形空隙の空間的特徴と、それに対する従来の電動歯ブラシ、さらに、歯肉マッサージを目的とした振動装置等について説明する。
ブラシによる歯牙隣接歯間部鼓形空隙の歯肉溝の清掃が困難な理由は、同部の歯肉溝が、頬側歯列平面、舌側歯列平面等、各歯列平面が成す近遠心的な面方向とほぼ直交して存在し、ブラシ毛の適正な刷掃方向が各歯列平面における清掃方向と異なること、鼓形空隙の深部が狭小でブラシが入り難いこと、さらに歯肉溝が、その様な部位の歯肉縁下にあること等であった。これに対し、歯牙隣接歯間部の清掃に適するとされるブラシの形態や駆動方法等が検討され、側面を刷掃作用面とする円柱状ブラシを回転運動させる方式（例えば、特許文献１〜５参照）や、刷掃作用面が円形を成すブラシを同心円的に反転往復させる方式（例えば、特許文献６、７参照）等が提案された他、歯肉溝の清掃に特化した一束のブラシ毛束を、回転、往復、あるいは振動させる方式（例えば、特許文献８〜１１参照）等も提案されていた。さらに、歯周組織のマッサージが歯周病の改善に効果を有することから、ブラシ機能を有さない振動装置（例えば、特許文献  １２，１３参照）が提案されていたが、振動数の適否について生物学的検討はなされてはいなかった。また、ブラシの振動数を変化させて調節する機器（例えば、特許文献１４）が提案されていたが、その調節機能の目的はブラシの振幅を調整することであり、生物学的な範囲の振動的圧力刺激数とするためではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０２４０５８
【特許文献２】特開平０９−３２２８２２
【特許文献３】特開平１０−１１８１００
【特許文献４】特表２００５−５０６１４３
【特許文献５】特開２０１２−１７６１６５
【特許文献６】特開２００６−０５５１９４
【特許文献７】特開２００６−０５５１７８
【特許文献８】特開２００１−１９８１４５
【特許文献９】特開２００１−２７６０９７
【特許文献１０】特開２０１０−２２０９９９
【特許文献１１】特開２０１３−１６５８７８
【特許文献１２】特開２０１１−２００４５８
【特許文献１３】特開２０１２−１９９７３
【特許文献１４】特開２０１１−１２５７４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  前述した、円柱状形態のブラシや１本のブラシ毛束を駆動する従来の電動歯ブラシ等は、歯牙隣接歯間部鼓形空隙に在る歯面や歯肉溝の清掃に適するよう考案されたものであったが、ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数が、マッサージ作用の発現において生物学的に妥当であり、生体にとって生理的な刺激となるよう、振動数の範囲を規定して制御する意図と、そのための具体的な機構を有しているものではなかった。【０００６】  本発明は、このような従来の電動歯ブラシが有していた問題を解決しようとするものであり、ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数を生物学的に妥当な範囲に設定して、歯周組織に対するマッサージ作用を高め、歯牙隣接歯間部鼓形空隙にある歯肉溝への高い清掃性を有する、安価な電動歯ブラシの実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、上記目的を達成するために、モーターの回転数を電気的に制御することによって、ブラシが特定の運動軌跡を繰り返して描く速さを制限して、ブラシ毛束が歯周組織の特定の箇所に断続的に繰り返して接する頻度を、１分間当たり７００回以下に制限することを第一の手段とするものである。【０００８】  第二の手段として、実施例に示す通り、ブラシ毛束をシャフトの側面と垂直的な方向に植立して、これをシャフトの長軸方向と平行に連ねて列と成し、この様な列をシャフト側面と平行する面の同心円上に等しい間隔を置いて配置して成る、中が中空の矢羽根型ブラシ（１）をモーター（９）と接続したシャフト（６）に装着して、モーター（９）によって同一方向に連続的に回転させる電動歯ブラシにおいて、モーター（９）の電気制御回路（１０）を手動で操作して、モーター（９）の回転方向の変換が可能であるとするものである。さらに、その様な電動歯ブラシにおいて、矢羽根型ブラシが有するブラシ毛束の列の数とブラシの１分間当たりの回転数との積の値が７００以下であるよう、モーターの電気制御回路によって制御して、ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数を、１分間当たり７００回以下に制限することを手段とするものである。【０００９】  本発明の特徴は、それぞれ様々な運動軌跡を有する電動歯ブラシにおいて、ブラッシング時、ブラシ毛束が歯周組織の特定の箇所に断続的に繰り返して接する回数を、１分間に７００回以下であることを実現するものであるが、その根拠を説明する。【００１０】  一般的に、哺乳類では、血液やリンパ液が全身を巡り物質移送を行って、代謝や情報伝達、免疫等の諸機能を担っているが、それら細胞外液の能動的輸送は心臓による動脈血のみで、静脈血やリンパ液等は心臓へ受動的に還流されている。このため、静脈血やリンパ液の移送には重力の影響を大きく受け、体位や姿勢にも影響を受けるが、それらを滞りなく心臓に還流するために、静脈弁やリンパ管弁、伴行動静脈等、様々な解剖学的構造と、心臓の拍動や呼吸運動、運動、体動、咀嚼運動等、生体内で生じる様々な動きや周期的圧力変動が巧みに組み合わされて、血液やリンパ液等を中心側へ移送する還流システムが、大循環系のみならず微小循環系においても備わっている。【００１１】  例えば、呼吸運動は、呼吸筋や横隔膜を周期的に収縮弛緩させるものであるが、この際に、大循環系では、筋肉周囲の静脈の周期的圧迫や、胸腔内に生じる周期的な陰圧等によって、静脈血の心臓への還流が促進されている。同時に、筋肉内や筋肉周囲組織にある微小循環系にも周期的な圧力変動が生じ、陰圧時には細胞外液が毛細血管静脈側やリンパ管に移入して、微小循環系に取り込まれている。一方、加圧時には、それらが、それぞれの中枢側へ移送されるものである。そして、この場合、還流を引き起こす圧力の変動数は呼吸数に等しく、平常時、象では１分間に約６回、人では約１７回である。しかし、兎や犬等が、暑熱時、体熱放散のために浅速呼吸を行っている状態では、１分間に数十回からそれ以上の回数にまで達していて、ハムスター等では平常時でも１分間に約１３５回、マウス等では１分間に約２００回近くの呼吸を行っている。そして、こ��らの動物では、それぞれの呼吸運動による圧力変動が及ぶ範囲において、生理的な刺激として静脈血やリンパ液の還流促進に作用している。【００１２】  また、リズミカルあるいは間歇的な体動や運動、歩行、咀嚼運動等も、関連筋の筋圧や周囲の組織圧を、周期的あるいは間歇的に変動させ、それらに影響される静脈やリンパ管の、静脈血やリンパ液の還流を促進している。この様なマッスルポンプ作用は、大循環系に止まらず、微小循環系の毛細血管やリンパ管にも同様に働いて、末梢の静脈血やリンパ液を中枢側へ移送する上で、大変重要な役割を果たしている。【００１３】  さらに、心臓の拍動によって生じる動脈壁側圧の周期的な変動が、動脈周囲組織の微小循環系を促進して、静脈血やリンパ液の還流を促進する他、大循環系でも動脈と伴行する静脈に周期的な圧力変動を及ぼして、静脈中の静脈血を中心側へ還流するよう働いているが、この場合の圧力変動の源は心臓であり、心拍数が圧力変動数である。平常時の心拍数は、大型動物の象で１分間に約２０回程度、ヒトでは１分間に約６０〜８０回程度である。しかし、ハツカネズミ等の小型哺乳類では、興奮時、１分間に約６００〜７００回程度もあることが知られている。【００１４】  上記のことから、極めて限られた少数の種であるものの、それらの動物では、生体内で生理的に起きている周期的な圧力変動の変動数が、１分間に数回程度から約７００回程度であることが確認され、少なくとも、その範囲では、それぞれの振動的な圧力変動が、それぞれの動物において、それぞれの大循環系と微小循環系に作用して、還流に大きな役割を果たしていることが明らかである。【００１５】  さらに、微小循環系では、組織的構造やサイズ、力学的負荷等の大きさにおいて、種による差異が少なく、生理的なメカニズムや生理的な値も近似していることが知られていることから、それぞれの動物において微小循環系が作動している周期的圧力変動の振動数の範囲では、種の異なる他の動物の微小循環系においても、それらの周期的な圧力変動が生理的に機能すると考えることができる。
従って、１分間に約７００回程度以下の周期的な圧力変動は、ヒトの歯周組織にある微小循環系にも、生理的に許容される範囲の振動刺激として作用すると考えられ、合目的的には、それがヒトを含む哺乳類の生体の末梢組織において、生理的なマッサージ作用を生じさせることのできる範囲であると考えることができる。【００１６】  前述の通り、微小循環系での静脈血やリンパ液の効率的な移送には、周期的な圧力変動が重要な役割を果たしている。組織が圧迫される加圧時には、毛細血管やリンパ管も圧迫され、管内を満たしていた静脈血やリンパ液が、圧力の低いそれぞれの管の中枢側に移送される一方、末梢側への移送は、そこに存在する弁によって逆流が阻止される。その後、圧迫が消退して、押しつぶされていたそれぞれの脈管が元の形状に戻ろうとする際には、管内に陰圧が生じるが、先に中枢側に移送された静脈血やリンパ液は、それぞれの管内にある弁によって逆流が阻止され、中枢側に留まる。その一方で、加圧を受けなかった周囲組織から、静脈血やリンパ液が陰圧部に流入して、管内がそれらによって充満される。これに再び、加圧による陽圧と、その後の陰圧が繰り返されて、静脈血やリンパ液が順次、末梢側から中枢側へと移送され、末梢組織での物質の出入りと交換が行われている。しかし、静脈血やリンパ液が順次中枢側へ移送、還流されるには、加圧が除かれ陰圧となった静脈内やリンパ管内に、再び末梢からの静脈血やリンパ液が流入して、管内が満たされる必要があり、そのためには時間が必要である。従って、この様な再充満に要する時間よりも短い間隔で圧力刺激が繰り返えされる機械的な高速振動刺激では、それが組織に対する持続的な圧迫と機能的に等しくなるため、いくら歯周組織に振動的圧力刺激が加えられても、同部の微小循環系システムが有効に機能することができない状態となる。従って、歯周組織のブラッシングによるマッサージ作用を確実に生じさせるためには、圧力が局所の微小循環系に加わらない時間、即ち、再充満時間の確保が必須条件であり、本発明では、主として医学の動物実験で使用されている大小の動物の生体内で、それぞれの微小循環系が実際に作動している振動的圧力変動の振動数の集合の和を、ヒトにおいても生理的に許容される機能的な範囲の振動数として、歯周組織のマッサージに適用するものであり、少なくとも調査した動物の微小循環系において、実際に生理的に作動していることの明らかな値の範囲を根拠とするものである。【００１７】  上記第一の課題解決手段による作用は次の通りである。
ブラシが歯周組織に与える振動的圧力刺激の振動数を、１分間に７００回以下の生物学的な範囲とすることから、歯周組織の微小循環系を生理的に機能させ、末梢の静脈血やリンパ液の還流を効果的に促進することができる。これによって、歯周組織の循環と代謝を改善して組織を活性化する作用がある。【００１８】  本方式では、ブラシの非生物学的な高速振動ではなく、動物の生体内で実際に生じている圧力振動の振動数の範囲内でブラシを作用させるものであるが、振動数が低いことから、ブラシ毛の弾性による被刷掃面への接触追従性が高まり、ブラシ毛の１掃き当たりの刷掃力が高まる作用がある他、歯肉溝深部への到達性が高まる作用がある。【００１９】  第二の解決手段による作用は次の通りである。
本発明の矢羽根型ブラシを歯列の頬、舌側面等に位置付け操作して、歯肉側から歯冠側に連続的に回転させる場合、ブラシ毛が歯牙隣接歯間部鼓形空隙内に入り易く、且つ、一旦鼓形空隙に入ったブラシ毛が歯肉側から歯冠側へ回転するに伴って、ブラシ毛が鼓形空隙の側壁を構成している両側歯冠の隣接面に接触誘導され、鼓形空隙深部の狭窄部に密集してブラシ毛相互の側方圧が増大する。これにより、隣接歯冠部の側方歯肉縁下にある歯肉溝内にブラシ毛が入り易くなる作用が生じ、同時に、ブラシ毛の刷掃方向と同部の歯肉溝の走向が頬舌的方向に一致することから、歯肉溝内におけるブラシ毛の刷掃距離が長くなって、刷掃力が高まる作用がある。さらに、モーターの回転方向の変換が可能であることから、ブラシが歯列の唇頬側、舌口蓋側等のいずれの箇所に在っても、ブラシの回転方向を歯肉側から歯冠側に設定することができる。【００２０】  ブラシの形態が、シャフト側面と垂直的な方向に植毛されたブラシ毛束が、シャフトの長軸方向に列を成し、そのブラシ毛束の列が同心円上で間隔を置いて配置されている矢羽根型ブラシであることから、ブラシの回転によって生じるブラシ先端の歯周組織局所への接触が断続的となり、ブラシによる刷掃作用と歯周組織局所に対する振動的圧力刺激作用が共に発生する。この様な作用は、モーターと簡単な電気制御回路を含む簡単な装置によって、矢羽根型ブラシを回転させるだけで可能なことから、ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数を調節制御するための高価な電気的発振回路や、複雑な機械的駆動装置等を用いる必要がなく、製造コストを低くできる利点がある。【００２１】  矢羽根型ブラシが歯周組織の局所に及ぼす振動的圧力刺激の単位時間当たりの数は、矢羽根型ブラシが有するブラシ毛束を連ねた列、即ち矢羽根の数と、単位時間当たりのブラシの回転数の積で決定される。従って、モーターの回転速度を制御する電気制御回路に組み込まれた可変抵抗器の抵抗値の範囲を、負荷のかからない状態で、ブラシが有するブラシ毛束の列の数と１分間当たりのブラシの回転数との積の値が０〜７００となるように設定することで、ブラシによる歯周組織の微小循環系に対する振動的圧力刺激の実効値を、１分間当たり７００回以下の生物学的な範囲とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】本発明では、下記の効果を得ることができる。【００２３】  微小循環系の具備する生理的機能が対応可能な振動的圧力刺激の振動数を利用することから、歯周組織へのマッサージ作用を効果的に生じさせることができる。これによって、歯面清掃の他、歯牙隣接歯間部鼓形空隙にある歯肉溝の清掃と、歯周組織の生理的なマッサージを行って、歯面と歯牙隣接歯間部鼓形空隙の歯肉溝の清潔を保ち、歯周組織の免疫力と代謝を高め、歯周病を改善し予防する効果を期待することができる。【００２４】  臨床的に健康な歯周組織の歯牙隣接歯間部鼓形空隙は、歯肉溝が浅く弾性率の高い繊維に満ちた歯肉に満たされている。そこで、同部には、ブラシ毛束の形態が砲弾型でブラシの毛の長さが比較的短く相対的に硬めのブラシを、生物学的範囲の高振動数領域で適用することで、鼓形空隙内の清掃効率とマッサージ力を高めることができる。一方、歯周疾患がある場合には、歯肉溝が深く歯肉弾性繊維の弾性率が低いことから、ブラシ毛束の形態が円柱形でブラシの毛の長さが比較的長く相対的に柔らかめのブラシを、生物学的範囲の低振動数領域で適用することで、鼓形空隙内の比較的深い歯肉溝の清掃と歯肉のマッサージを安全に行うことができる効果がある。さらに、モーターに減速ギア等を設置して、１分間に数十回以下の極めて低い頻度の安定した圧力刺激とすることにより、易出血性の腫脹を呈した、深い歯肉溝を有する歯周組織への適用も、可能とすることができる。
様々な病態と立体的形状を呈する歯列周囲の環境では、ブラシの特定の運動軌跡や振動数、振幅等で、万能な清掃を実現することは極めて困難であり、それぞれ異なる方法の組み合わせ等によって、利点を生かし欠点を克服する必要がある。本発明は、いわゆる横磨きの運動方向を有しないので、手磨き、あるいは他の電動ブラシと組み合わせて運用する必要があるが、それによって、歯周病の改善と予防に、より大きな効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】  図１は、本発明の実施形態を示す電動歯ブラシの、正面図である。【００２６】  図２は、同、平面図である。【００２７】  図３は、同、側面図である。【００２８】  図４は、同、駆動装置の構成を示す模式図である。【００２９】  図５は、同、電気回路を示す模式図である。【００３０】  図６は、本実施形態を下顎頬側部鼓形空隙に適用する場合の、咬合面側からみた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】  以下、本発明の実施の形態を図１〜６に基づいて説明する。
【００３２】  図においては、シャフト（６）の側面と平行するブラシの植毛面に垂直的に植毛され、シャフトの長軸方向と平行に連なったブラシ毛束の列が、ブラシの植毛面上で１２０度の間隔で配置されて３列のブラシ毛列を有している、中が中空の矢羽根型ブラシ（１）を、マイクロモーター（９）とフレキシブルジョイント（８）で接続されているシャフト（６）に装着して、これを回転させるもので、モーターの電気制御回路（１０）には、電気的極性を変換してモーターの回転方向を変える手動の逆転連動スイッチ（４）を含んだ逆転回路（１２）と、手動のスライドスイッチ（３）が付いた可変抵抗器（１３）が組み込まれており、モーター（９）の回転数が毎分０〜２３０回転となるよう、可変抵抗器の抵抗値の範囲を設定したものである。
また、電動ブラシ本体（５）に、矢羽根型ブラシ（１）の回転平面外縁を約半分覆うブラシカバー（２）を設置したものである。
【００３３】  以下、上記構成の動作を説明する。可変抵抗器（１３）に付いている手動のスライドスイッチ（３）を操作することによって、マイクロモーター（９）の回転数を調節して、ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数を毎分７００回以下に制御することができる。また、舌側、頬側等、矢羽根型ブラシ（１）を適用する部位により、歯肉側から歯冠側へ回転させるための回転方向が異なるが、電気制御回路（１０）に組み込んだ逆転回路（１２）に含まれている手動の逆転スイッチ（４）を操作して、適正な回転方向に変換することができる。矢羽根型ブラシ（１）を歯牙隣接歯間部鼓形空隙の歯肉側から歯冠側に向けて単純に回転させることで、同部歯周組織に生理的な振動的圧力刺激を及ぼして、マッサージ作用を生じさせることと、同部の歯肉溝内にブラシ毛を入れて、清掃作用を生じさせることが、同時にできる効果がある。
矢羽根型ブラシ（１）の直径を概略２８ｍｍ以下として数種類のサイズを整えることにより、ブラシの刷掃性と口腔内での操作性を両立させることができる他、ブラシの回転面の一部を半円形型のブラシカバー（２）で覆うことで、唇側、頬側の粘膜や、舌等がブラシに触れて傷害されることや、それらがブラシに接触して回転を妨げること等を防ぐ効果がある。
【符号の説明】
【００３４】１．矢羽根型ブラシ
２．ブラシカバー
３．スライドスイッチ
４．逆転連動スイッチ
５．電動歯ブラシ本体
６．シャフト
７．ベアリング
８．フレキシブルジョイント
９．マイクロモーター
１０．電気制御回路
１１．バッテリー
１２．逆転回路
１３．可変抵抗器
１４．上顎頬側鼓形空隙
１５．上顎口蓋側鼓形空隙
１６．下顎唇側鼓形空隙
１７．下顎舌側鼓形空隙
【要約】      （修正有）【課題】ブラシが歯周組織に及ぼす振動的圧力刺激の振動数を生物学的に妥当な範囲に設定して、歯周組織に対するマッサージ作用を高め、歯牙隣接歯間部鼓形空隙にある歯肉溝への高い清掃性を有する、安価な電動歯ブラシを提供する。【解決手段】モーターの回転数を電気的に制御することによって、ブラシが特定の運動軌跡を繰り返して描く速さを制限して、ブラシ毛束が歯周組織の特定の箇所に断続的に繰り返して接する頻度を、１分間当たり７００回以下に制限することを手段とする。【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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