(57)【要約】  振動歯ブラシは、自由端に取付けられるブラシヘッドを有する第１のアーム部と、ヒンジ状部によって連接される第２のアーム部を有する。第１及び第２のアーム部は、第１及び第２の自然共鳴周波数を有する。バネ部材が、第２のアーム部を第１のアーム部に接続し、ソレノイドアクチュエータも第１及び第２のアーム部の間に接続される。コンタクトスイッチ組立体は、スイッチが閉成されていると、第１のアーム部がアクチュエータによって１つの方向に引かれ、それは、バネの圧縮とスイッチの開成をもたらし、圧縮されたバネが第１のアーム部をスイッチが再び閉成されるまで反対の方向に動かし、それにより、ブラシヘッドがスイッチの開成及び閉成に応じて前後に動くようＤＣ電池の電圧に応答する。圧力フィードバック構成は、バネ素子とバネ素子に沿って選択された位置にありバネから歯ブラシのハンドルに延在するノーダルマウントを利用する。第１及び第２の共鳴周波数は、ブラシヘッドに選択された圧力量の負荷がかかると、ハンドルに振動が実質的に伝わらないよう選択される。
2005512672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル部を有する振動電動歯ブラシであって、
自由端部にブラシヘッドが取付けられる第１の振動アーム部と、
接続素子によって前記第１のアーム部の反対の端に接続される第２の振動アーム部と、
前記第２のアーム部の自由端の付近において、前記第２のアーム部を前記第１のアーム部に接続するバネ部材と、
前記第１のアーム部と前記第２のアーム部との間に接続されるアクチュエータと、
前記アクチュエータに、ＤＣ電圧を選択的に印加するスイッチ素子と、
を有し、
前記第１及び前記第２のアーム部は、第１及び第２の自然共鳴周波数を有し、
動作時には、前記スイッチが閉となると、前記第１のアーム部は前記アクチュエータによって前記第２のアーム部に向かって引き付けられ、前記第１のアーム部が前記アクチュエータによって前記第２のアーム部に向かって引き付けられることは、前記バネ素子を圧縮し、且つ、前記スイッチ素子を開成し、前記スイッチ素子が開となると、前記バネの戻り動作は、前記スイッチが再び閉となる点まで前記第１のアーム部を前記第２のアーム部から離し、結果として、前記ブラシヘッドの前後運動をもたらす歯ブラシ。
【請求項２】
前記アクチュエータ素子は、前記第２の振動アーム部に接続されるコイル部と、前記第１の振動アーム部に接続される可動プランジャ部とを有するソレノイドである請求項１記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記ＤＣ電圧を供給するためのＤＣ電池を有する請求項１記載の歯ブラシ。
【請求項４】
前記第１のアーム部、前記第２のアーム部、及び、前記接続素子は、１つの連続的な素子を構成し、
前記接続素子は、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部との間のヒンジとして作用する請求項１記載の歯ブラシ。
【請求項５】
前記スイッチ素子は、前記電池に接続され、前記歯ブラシのハンドル部に取付けられる第１のコンタクト部と、前記第１のアーム部の表面に取付けられる第２のコンタクト部を有するコンタクトスイッチである請求項３記載の歯ブラシ。
【請求項６】
前記バネ素子に沿って選択された位置において、前記バネ素子を前記ハンドルに接続するノーダルマウント素子を有する請求項１記載の歯ブラシ。
【請求項７】
ブラシ圧力フィードバック機能を有する振動歯ブラシであって、
自由端にブラシヘッドが取付けられるアーム部と、
前記アーム部、従って、前記ブラシヘッドを、歯を洗浄するようなやり方で動かす駆動組立体と、
前記駆動組立体と前記アーム部との間に接続されるバネ素子と、
前記バネ素子の所定の位置において、前記バネ素子を前記ハンドルに接続するノーダルマウントと、
を有し、
前記所定の位置は、前記ブラシヘッドに所定の正しい量のブラシ圧力によって負荷がかけられると、前記ノーダルマウントを介して前記ハンドルに伝達される振動が有意に減少し、前記ユーザに正しいブラシ圧力が用いられていることを示すような位置である、歯ブラシ。
【請求項８】
前記バネ素子は、コイルバネである請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項９】
前記バネ素子は、リーフバネである請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項１０】
前記ノーダルマウントは、バネマウントである請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項１１】
前記ノーダルマウントは、非弾性の固いマウントである請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項１２】
ユーザの歯に接する前記ブラシヘッドにブラシ圧力を与えることは、前記バネ素子に沿っての減少振動の点をずらすよう前記アーム部の前記自然共鳴周波数を変更し、
前記ブラシ圧力が正しいと、前記減少振動の点は、前記ノーダルマウントの点にある請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項１３】
バネ素子は、１つのバネである請求項７記載の歯ブラシ。
【請求項１４】
前記バネ素子は、前記ノーダルマウントによって分けられる２つのバネである請求項７記載の歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ヒンジ部とバネにより連接される第１及び第２の振動部材を有し、作動部材により駆動される共鳴振動電動歯ブラシに関り、更に、ブラシ圧力フィードバック機能を有する電動歯ブラシに係る。
【０００２】
様々な駆動構成を用いた様々な種類の電動歯ブラシが周知である。電動歯ブラシは、一般的に、手動の歯ブラシよりもより良好且つ信頼性のある洗浄作用を与え、従って、良好な口腔衛生を保つためには一般的に好適である。これらの歯ブラシの多くは、内蔵型のＤＣ電池により動力が与えられる。駆動構成には、回転及び前後動作を含む様々なブラシヘッド運動を生成する様々なモータや、磁気ドライバを用いた他の構成が含まれる。
【０００３】
これらの歯ブラシのブラシヘッド動作の周波数は、一般的に、数ヘルツから数千ヘルツまで、一部では、超音波周波数といったように相当に異なる。しかし、これらの電動歯ブラシの多くは、高価であり、少なくとも一部では、設計及び操作において非常に複雑である。そのような電動歯ブラシの費用及び複雑さは、信頼性のある電動歯ブラシの洗浄効果を享受することから、特定のクラスの消費者を除外してしまう。従って、歯の洗浄に効果的である周波数及び運動の振幅を有するが、製造するのが安価で操作の信頼性のある電動歯ブラシがあることが好適である。
【０００４】
電動歯ブラシの１つの重要な操作上の特徴は、歯に加わるブラシ圧力である。適切なブラシ圧力は、所望の洗浄効果を達成するには重要であることが発見されているが、歯茎や他の組織を損傷し得る過剰の圧力や、洗浄には効果的ではない過小の圧力に配慮しなければならない。ブラシ圧力が、所望の範囲内か、又は、高すぎる又は低すぎるということをユーザにすぐに伝えることのできるインジケータによって正確なブラシ圧力情報を生成するよう数多くの試みがなされてきた。しかし、周知のブラシ圧力インジケータシステムは、しばしば、非常に複雑で、高価で、且つ、信頼できない。
【０００５】
従って、電動歯ブラシ用の信頼性があり、安価なブラシ圧力インジケータがあることが好適である。
【０００６】
本発明の第１の面は、ハンドル部を有する振動電動歯ブラシであって、自由端部にブラシヘッドが取付けられる第１の振動アーム部と、接続素子によって第１のアーム部の反対の端に接続される第２の振動アーム部と、第２のアーム部の自由端の付近において、第２のアーム部を第１のアーム部に接続するバネ部材と、第１のアーム部と第２のアーム部との間に接続されるアクチュエータと、アクチュエータに、ＤＣ電圧を選択的に印加するスイッチ素子を有し、第１及び第２のアーム部は、第１及び第２の自然共鳴周波数を有し、動作時には、スイッチが閉となると、第１のアーム部はアクチュエータによって第２のアーム部に向かって引き付けられ、第１のアーム部がアクチュエータによって第２のアーム部に向かって引き付けられることは、バネ素子を圧縮し、且つ、スイッチ素子を開成し、スイッチ素子が開となると、バネの戻り動作は、スイッチが再び閉となる点まで第１のアーム部を第２のアーム部から離し、結果として、ブラシヘッドの前後運動をもたらす。
【０００７】
本発明の第２の面は、ブラシ圧力フィードバック機能を有する振動歯ブラシであって、自由端にブラシヘッドが取付けられるアーム部と、アーム部、従って、ブラシヘッドを、歯を洗浄するようなやり方で動かす駆動組立体と、駆動組立体とアーム部との間に接続されるバネ素子と、バネ素子の所定の位置において、バネ素子をハンドルに接続するノーダルマウントを有し、所定の位置は、ブラシヘッドに所定の正しい量のブラシ圧力によって負荷がかけられると、ノーダルマウントを介してハンドルに伝達される振動が有意に減少し、ユーザに正しいブラシ圧力が用いられていることを示すような位置である。
【０００８】
図１は、本発明の歯ブラシを示す。この歯ブラシは、低費用の共鳴振動歯ブラシ設計を有するが、更に、ブラシ圧力の指示をユーザに与える構造も有する。全体的に１０として示す歯ブラシは、ハンドル部１２を有し、その内部には、歯ブラシ、及び、オン／オフスイッチ１６に動力を供給する電池１４が位置付けられる。これらの素子は、多くの様々な構成及び配置を取ることができるので、一般的な形式で図示する。ハンドル１２の内部には、二部構成振動素子組立体１５が取付けられる。二部構成振動素子組立体１５は、細長く、ハンドル１２のネック部２０を通り延在する第１の振動部１８を有する。第１の振動部１８の自由端２１には、従来の歯ブラシ毛２２のセットを有するブラシヘッドが取付けられる。
【０００９】
振動素子組立体１５は更に、第１の振動部１８から横に短い距離の間隔が置かれるが、相当に短く、ハンドル１２内に全体が内蔵される第２の振動部２４を有する。第１の振動部１８と第２の振動部２４は、ハンドル１２内のヒンジ部２８によって連接される。図示する実施例では、第１の振動部１８と第２の振動部２４とヒンジ部２８は、第１の振動部の自由端２１と第２の振動部の自由端３０との間の１つの連続的な素子である。しかし、これらの３つの部分は、互いに連接される個々の素子であり得ることを理解するものとする。
【００１０】
動作時には、第１の振動部１８は、ヒンジ部２８について、第２の振動部２４とは関係なく動く又は振動する。従来のソレノイド２８が、ハンドル１２内にて第１の振動部と第２の振動部の間に接続且つ延在し、第２の振動部２４の自由端３０に近くに位置付けられる。図１に示すように、ソレノイド２８の本体部は、第２の振動部２４に固定され、一方、プランジャ部は、第１の振動部２８に固定される。
【００１１】
更に、第２の振動部の自由端３０において、第１の振動部１８と第２の振動部２４との間に、バネ素子３２が延在する。ノーダルマウントとも称する取付け部材３４が、バネ素子３２とハンドル１２との間に接続される。バネ素子３２は、１つのバネでも、取付け素子３４によって分けられる２つのバネであってもよい。
【００１２】
歯ブラシ１０は更に、コンタクトスイッチ組立体３６も有する。スイッチ組立体３６は、電池１４の片側に電気接続される第１のコンタクト部３８と、ハンドルの内面に取付けられる導線部と、第１の振動部１８の外面４２に取付けられる第２のコンタクト部４０を有する。
【００１３】
図２は、上述の記述に対応する単純化した電気接続図を示す。電池１４とオン／オフスイッチ１６は、ハンドル１２内にある。電池の片側は、ソレノイド２８内のコイル（また、振動素子組立体１５）に接続され、一方、電池のもう片側は、オン／オフスイッチ１６の片側に接続される。オン／オフスイッチ１６のもう片側は、スイッチ３６のコンタクト部３８に接続され、スイッチのコンタクト部４０は、スイッチ３６が閉のときには、ソレノイドのプランジャ部に接続される。バネ３２は、スイッチ３６が閉じられた位置にあるときには、コンタクトスイッチ３６と振動素子組立体の間に接続するよう示される。
【００１４】
動作時には、コンタクトスイッチ３６が閉位置にあるときから始めるに、電池１４を有する電気回路は閉である。閉回路は、ソレノイド２８を作動させ、ソレノイド２８は、プランジャ２８の動作によって、第１の振動部１８を第２の振動部２４に向けて引く。これは、１つの方向（図１では下方向）におけるブラシヘッドの動作と、コンタクトスイッチ３６が開成し、バネ素子３２が圧縮することをもたらす。電気回路は開となり、それにより、ソレノイドのプランジャ部は、もはや、第１の振動部１８を引くことが出来なくなる。圧縮されたバネ素子３２に蓄積されたエネルギーが解放され、第１の振動部は、バネ３２の付勢力によって、反対の方向（図１では上方向）に動く。従って、スイッチ３６は、第１の振動部及び第２の振動部、及び、バネ３２のそれらに関連付けられる部分の自然共鳴周波数の平均である自然共鳴周波数において、ブラシヘッドの前後（図１では上下）運動をもたらすよう交互に、接触したり、接触を断ったりする。従って、図１の構造は、選択された周波数におけるブラシヘッドの信頼性のある低費用振動運動を生成する。
【００１５】
第１の振動部１８は、第１の選択された自然共鳴周波数を有するよう配置且つ構成され、一方、第２の振動部２４は、第２の選択された自然共鳴周波数を有する。本発明の別の面では、第２の自然共鳴周波数は、第１の自然共鳴周波数より僅かに大きい又は小さい。例えば、図示する実施例では、５Ｈｚであり、しかし、周波数における差は、ある限度までは変えることが可能である。いずれかの振動部の質量の変更、又は、ノーダルマウント３４からそれぞれの振動部へのバネ特性の変更は、システムのそれらの部分の共鳴周波数を変更する。一般的に、バネの寄与は、各振動部に対し同一であり、というのは、各部分の特性が同じだからである。
【００１６】
第１の振動部１８が、例えば、歯に接して歯ブラシがブラッシングするよう用いられて、「負荷がかかる」と、第１の振動部の共鳴周波数は、僅かに増加する（又は、一部の場合では減少する）。しかし、第２の振動部の共鳴周波数は、同じままである。特定のブラシ圧力は、第１の自然共鳴周波数に既知の効果を有するので、第１と第２の自然共鳴周波数間の周波数差は、ブラシに適切に負荷がかかると（適切なブラシ圧力によって）、第１及び第２の共鳴周波数が等しくなるよう選択されることが可能である。更に、ノーダルマウントの位置は、第１及び第２の自然共鳴周波数が同一であるときに、ノーダルマウント３４においてヌルがあり、従って、ハンドルには、振動がほとんど又は全く伝達されないよう選択される。特定の適切な値のブラシ圧力において振動がないことは、適切なブラシ圧力が加えられるときのユーザへの良好なフィードバック指示である。
【００１７】
従って、ユーザによって、正しい圧力量が歯に加えられると、第１の振動部の自然共鳴周波数が、第２の振動部の自然共鳴周波数と正確に合うよう変化し、これは、ノーダルマウントにおける振動「ヌル」をもたらし、この「ヌル」（振動無し）は、ユーザによって容易に知覚できる。ブラシ圧力が、高すぎるか低すぎるかで、正しくないと、第１の自然共鳴周波数は、第２の自然共鳴周波数とは合わず（これらの周波数は、幾らかの周波数値によって外れる）、振動は、ノーダルマウントを介してハンドルに結合する。これは、正しくないブラシ圧力が用いられていることをユーザに警告する。
【００１８】
従って、１つの面において、信頼性があり、安価な振動電動歯ブラシである歯ブラシを説明した。本発明の別の面では、適切な（又は不適切な）ブラシ圧力を指示するようノーダルマウント構成を介してフィードバックがユーザに与えられる。
【００１９】
好適な実施例の選択された部分への可能な代替案に関し、ブラシ圧力フィードバック特徴に関して、図示するノーダルマウント構成は、図１に示す歯ブラシ構造とは異なる歯ブラシ構造に用いることも可能であることを理解するものとする。例えば、歯ブラシは、モータを有し得、モータは、線形バネ構成に沿って選択された位置にあるノーダルマウントを有する線形バネ構成を直接駆動する。ブラシ圧力は、ここでも、バネからブラシヘッドの駆動組立体の自然共鳴周波数を変更する。自然共鳴周波数が、モータの駆動周波数に合うと、ヌルポイントが結果として得られ、これが、バネの取付け点と一致すると、ハンドルへの振動がヌルとなり、従って、適切なブラシ圧力が用いられていることをユーザに伝える。従って、バネに基づくノーダルマウント構成を用いる、本願に開示するブラシ圧力フィードバックコンセプトは、様々な駆動構成に用いることができる。
【００２０】
更に、図１に示すシステムの様々な部分に対し代替案があることを理解すべきである。例えば、スイッチ３６のコンタクトは、第１の振動部に完全に取付けられ得、コンタクトは、アーム位置ではなく、アームの加速に応じて開いたり閉じたりする。スイッチ３６は更に、半導体スイッチ又は加速度計であり得る。更に、上に簡単に説明したが、ソレノイドコイル型アクチュエータではなく、永久磁石アクチュエータ又は圧電又は二重コイルアクチュエータを用いることが可能である。例えば、コイルバネ、リーフバネ、磁石、エラストマー、ベルビル（Belleville）−ワッシャ又は他の類似のバネ装置を含む様々なバネ装置を、バネ素子３２に用いることも可能である。ヒンジ部も、２つの振動部に接続される別個のヒンジ部を有するよう変更することができる。２つの振動アーム部のために、プラスチッククランプ又はピンヒンジ又は可動インターロック素子を用いることもできる。
【００２１】
本発明の好適な実施例を、明細書及び図面において、例示目的に開示したが、様々な変更、修正、及び代用を、特許請求の範囲により画成される本発明の技術的精神から逸脱することなく組込むことが可能であることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ブラシ圧力インジケータ機構と組み合わされた低費用電動歯ブラシ構成を具現化する本発明の歯ブラシを示す正面図である。
【図２】図１の歯ブラシの単純化した電気図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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