(57)【要約】【課題】従来の歯ブラシはブラシの曲がり度合いを検出していないのでブラシが曲がり過ぎてブラシの先端が歯や歯と歯茎の境などに正しく当たっていなくても、使用者はそれを知ることができないという課題がある。またブラシに加わる押しつける力を圧力センサで検出し、駆動するモータの回転数を低減する構成としており、歯もしくは歯茎へのブラシの押し付け力そのものを低減するものではないことなどの課題がある。【解決手段】ブラシと、該ブラシの中に配置された光源からの光を導光する導光部と、導光部の先端に備えた反射部と、反射部からの光を受光する受光部と、を備え、受光部で受光した受光量によって前記導光部の曲がり度合いを検出することを特徴とする。【選択図】図３Ａ
2018134241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシと、
該ブラシの中に配置され、光源からの光を導光する導光部と、
前記導光部の先端に備えた反射部と、
前記反射部からの光を受光する受光部と、を備え、
前記受光部で受光した受光量によって前記導光部の曲がり度合いを検出する
ことを特徴とする歯ブラシ。
【請求項２】
前記曲がり度合いが限界値を超えたことを知らせる報知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記光源からの光によって歯垢を検知する歯垢検知部を供えることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯ブラシに関し、特に歯を磨く際のブラシの曲がり過ぎやブラシの押つけ過ぎを防止する発明に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯ブラシを用いて歯を磨く際には、歯垢を効果的に取り除くため歯や歯と歯茎の境などにブラシの先端を当て、適切な力でブラシを押し付けることが必要である。このためブラシが曲がった歯ブラシを使わない、磨く力を入れ過ぎない、等の注意が必要と知られている。
【０００３】
また歯磨きの際の力の入れ過ぎを防ぐための技術が公開されている。（例えば特許文献１参照）
特許文献１に開示された電動歯ブラシは、ブラシに加わる押圧力を圧力センサで検出し、その検出出力を制御回路に供給し、検出した押圧力が予め決めた所定の値を越えるときに、ブラシを駆動するモータへの駆動電流を減じてモータの回転数を低減し、ブラシに加わる押圧力を減少させることによって歯や歯茎を損傷しない構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２９０２４号公報（第２頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された電動歯ブラシは、ブラシの曲がり度合いを検出していないのでブラシが曲がり過ぎてブラシの先端が歯や歯と歯茎の境などに正しく当たっていなくても、使用者はそれを知ることができないという課題がある。さらにブラシを押しつける力を圧力センサで検出し、駆動するモータの回転数を低減する構成としており、歯もしくは歯茎へのブラシの押し付け力そのものを低減するものではないこと、また使用者に押しつける力が過度であることを知らせる手段はモータの回転数という間接的な手段であること、また圧力センサを使用するので構造が複雑かつ高価になること、などの課題がある。
【０００６】
本発明の歯ブラシは上記課題を解決すべく創案されたものであり、ブラシの曲がり度合いとブラシの歯や歯茎への押しつける力が過度であれば使用者に速やかに知らせ効果的な歯磨きを可能とさせ、かつ構造が簡素な歯ブラシを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明の歯ブラシは、下記記載の構成を採用する。
【０００８】
本発明の歯ブラシは、ブラシと、ブラシの中に配置された光源からの光を導光する導光部と、導光部の先端に備えた反射部と、反射部からの光を受光する受光部とを備え、受光部で受光した受光量によって曲がり検出部の曲がり度合いを検出することを特徴としている。
【０００９】
この構成によってブラシの中に光を通過させ、ブラシの曲がり度合いを定量的に捉えることができる。
【００１０】
また、曲がり度合いが、限界値を超えたことを知らせる報知手段を有することが望ましい。
【００１１】
これによって使用者はブラシの曲がり度合いが過度になったことを知り、正しい歯磨きが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による歯ブラシによれば、ブラシの曲がり度合いとブラシの歯や歯茎への押しつける力が過度であれば使用者にこれを知らせることで正しい歯磨きを可能とさせ、かつ構造が簡素な歯ブラシの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の動作原理を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の動作原理を示すグラフである。
【図２】本発明の動作原理を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態における歯ブラシの構成を示す概念図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態における歯ブラシのブラシ部分を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態における歯ブラシの内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態における歯ブラシにおける信号例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態における歯ブラシの動作を説明するフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態における歯ブラシの構成を示す概念図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態における歯ブラシのブラシ部分を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態における歯ブラシの内部構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態における歯ブラシの内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の歯ブラシの目的は、歯ブラシを用いて歯を磨く際にブラシが過度に曲がったり、歯や歯茎へのブラシの押し付けが強すぎたりした場合に、使用者にそれを報知し効果的な歯磨きを可能とさせるものである。
【００１５】
本発明の説明に先立って、図を用いて本発明の動作原理を説明する。
【００１６】
図１Ａ（ａ）は、本発明による歯ブラシの動作原理を説明するための測定装置の概念図、図１Ａ（ｂ）は図１Ａ（ａ）に示す測定装置１のＺ部を拡大した模式図、図１Ｂは同測定装置による測定結果を示すグラフ、図２は歯や歯茎へブラシが当たる様子を示す模式図である。
【００１７】
図１Ａ（ａ）及び（ｂ）において、導光部となるプラスチックファイバー５は外径１ｍｍφで、クラッド２０Ｇはフッ素ポリマー、コア２０Ｍはメタクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））を用いて形成されている。このプラスチックファイバー５に直径Ｄの曲げガイド４を適用して四半円の曲がり部を形成し、一方の端部からＬＥＤ３で光を入射し、他方の端部のパワーメータ２にて、伝搬された光の強度を測定する。
【００１８】
図１Ａ（ａ）に示すように、ＬＥＤ３からの光はプラスチックファイバー５の一方の端部から他方の端部まで、クラッド２０Ｇで反射しながらコア２０Ｍを伝搬するが、四半円の曲がり部が急な弧を描いた場合、言い換えれば図１Ａ（ａ）に示す曲げガイド４の直径Ｄが小さいと、光はプラスチックファイバー５のクラッド２０Ｇで反射できずに外部に漏洩する。
【００１９】
図１Ａ（ｂ）を用いて詳述する。図１Ａ（ｂ）は図１Ａ（ａ）のＺ部を拡大した模式図であって、光がプラスチックファイバー５のクラッド２０Ｇに当たる際に、入射角θが小さければ、光はクラッドで反射しコア２０Ｍを伝搬するが、入射角θが大きくなりクラッド２０Ｇ及びコア２０Ｍの材料特性で決まる臨界角θｃを上回ると、図１Ａ（ｂ）の点線で示す様に、光の一部はプラスチックファイバー５のクラッド２０Ｇを貫通し外部に漏洩する。
【００２０】
光の一部がプラスチックファイバー５のクラッド２０Ｇを貫通し外部に漏洩すると、プラスチックファイバー５の一方の端部から他方の端部に伝搬する光量が減少し、パワーメータ２で測定される光強度は低下する。すなわち曲げガイド４の直径Ｄの大きさによって漏洩光Ｌｐの光量が変わるとともに伝搬光Ｌｔの光強度も変化する。
【００２１】
本発明は、以上述べたようにプラスチックファイバー５の曲がり度合いによって内部を伝搬する光の強度が変わることを基本原理として用いている。
【００２２】
図１Ｂは、上記の測定装置により測定したグラフで、横軸は曲げガイドの直径Ｄで、縦軸は伝搬光Ｌｔの光強度及び入射光に対する伝搬光Ｌｔの割合である効率のグラフであり、黒抜き菱形は左縦軸の伝搬光の光強度であり、白抜き四角は右縦軸の効率である。
【００２３】
すなわち歯ブラシのブラシの中にプラスチックファイバーを配設すれば、光の伝搬の程度から、ブラシの曲がり度合いを演繹することができる。詳述するとプラスチックファイバーの歯や歯茎に接する部分に反射部を配設し、反射して戻ってきた光の強度を測定することによってブラシの曲がり度合いを検出する。
【００２４】
ここで、プラスチックファイバー５について、先に記載したクラッド２０Ｇにフッ素ポリマー、コア２０Ｍにメタクリル樹脂を採用した場合、正しく歯を磨くためのブラシの曲がり度合いとして、種々検討した結果、曲がりの曲率半径は１３ｍｍ（直径２６ｍｍ）以上であることが分かった。実際に本発明を実施する場合には、一例として図１Ｂのグラフを作成するために用いたプラスチックファイバーを歯ブラシに組み入れるが、曲がり度合いを検知するには、光がプラスチックファイバーを往復するため、光路は、図１Ｂのプラスチックファイバーの２倍の長さとなる。よって、ブラシの曲がりの曲率半径が１３ｍｍ（直径２６ｍｍ）以下であることを検出するためには、図１Ｂに示すグラフから、伝搬光の光強度は８４０／２＝４２０（μＷ）以下又は効率において８２／２＝４１（％）以下となることを検出すればよい。
【００２５】
以上の説明のように本発明における動作原理は、歯ブラシのブラシが、直径１４ｍｍの弧を描くような曲がり度合い（以後、曲がり限界値と呼称する）より大きく曲がった場合、つまり曲がり限界値を超えた場合に、ブラシの曲がり度合いが過度であることを使用者に報知する構成としている。
【００２６】
図２は歯Ｈや歯茎Ｓへブラシが当たる様子を示し、図２（ａ）はブラシ６のあたりが正常の場合で、図２（ｂ）は曲がり度合いが過度でブラシ７が歯や歯茎へ当たっている状態を示している。
【００２７】
以下、各実施形態を、図面を参照して説明する。説明に用いる図面において、同一の構成には同一の番号を付与する。また図形は説明のため誇張して書くことがある。また実施形態及び図は一例であって発明の主旨を損なわない範囲であれば他の形態も可能である。［第１実施形態］
以下、図３から図６を用いて、本発明の第１実施形態における歯ブラシ１００について説明する。
［第１実施形態の歯ブラシ１００の外観及び構成の説明：図３Ａ〜図４］
図３Ａ〜図４を用いて本発明の第１実施形態における歯ブラシ１００の外観及び構成を説明する。図３Ａは歯ブラシ１００の構成を示す概念図、図３Ｂは歯ブラシ１００の歯ブラシヘッド６１の先端部Ｘを拡大した模式図、図４は歯ブラシ１００の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図３Ａに示すように、歯ブラシ１００は、歯ブラシヘッド６１とブラシ柄部６２と握り部６３とから構成されている。歯ブラシヘッド６１は複数のブラシ６１Ｂを備え、握り部６３は受発光部１０と制御回路部４０と電源部８０とスイッチ４２とを備えている。
【００２９】
握り部６３の受発光部１０には、光を導光する導光部２０が接続されている。
【００３０】
導光部２０は、ブラシ６１Ｂより柔軟な直径１ｍｍφのプラスチックファイバーで形成され、ブラシ柄部６２及び歯ブラシヘッド６１の内部を経由し、その先端は、ブラシ６１Ｂの略中央部に、かつブラシ６１Ｂと同様に配置されている。説明のため、ブラシ６１Ｂの略中央部に配設された導光部２０を、湾曲検出用毛２０Ｓと呼称する。
【００３１】
図３Ｂを用いて図３Ａに示す歯ブラシヘッド６１の先端部Ｘを説明する。
【００３２】
図３Ｂはブラシ部６１の先端部Ｘの断面構造を示す模式図である。図３Ｂに示すように導光部２０はフッ素ポリマーのクラッド２０Ｇとメタクリル樹脂のコア２０Ｍとで構成されたプラスチックファイバーであって、湾曲検出用毛２０Ｓの端部には握り部６３の受発光部１０からの光を同経路で受発光部１０に戻すため、反射部２０Ｒが備えられている。歯ブラシヘッド６２内の導光部２０の周囲は反射構造２０Ｆが備えられており、光が漏れ出すことを防いでいる。
【００３３】
図３Ａを用いて握り部６３の内部構成を説明する。握り部６３の受発光部１０は、導光部２０に光を供給しかつ歯ブラシヘッド６１から戻ってきた光を受光する。制御回路部４０は、受発光部１０からの信号を受け、湾曲検出用毛２０Ｓすなわちブラシ６１Ｂの曲がり度合いを検出するとともに歯ブラシ１００の全体の動作を制御する。
【００３４】
電源部８０は歯ブラシ１００を駆動するための電池であって本実施形態では１次電池を用いたが、２次電池による充電式で構成することも可能である。またスイッチ４２により歯ブラシ１００の操作をおこなう。
【００３５】
図４を用いて本発明の第１実施形態における歯ブラシ１００の内部構成を説明する。図４に示すように歯ブラシ１００は、受発光部１０と制御回路部４０と電源部８０とスイッチ４２とで構成されている。受発光部１０は、光源１１と集光器１２とハーフミラー１３と受光部１５とを備え、制御回路部４０は曲がり検出部３０と報知手段４１とコントローラ４３とを備えている。
【００３６】
受発光部１０において、ＬＥＤで構成された光源１１からの波長４０５ｎｍの青色光は、シリコンレンズで形成された集光器１２で集光されハーフミラー１３で反射し、導光部２０に照射光Ｌｈとして導光される。導光部２０に導光された照射光Ｌｈは反射部２０Ｒで反射し、反射光Ｌｄとして再び導光部２０を伝搬し、ハーフミラー１３を直進し集光器１２を通って受光部１５に入光する。受光部１５は反射光Ｌｄを電気信号に変換し受光量信号Ｓｈとして出力し、制御回路部４０の曲がり検出部３０に入力する。
【００３７】
制御回路部４０の構成を詳述する。制御回路部４０の曲がり検出部３０は、受光量信号Ｓｈに基づき湾曲検出用毛２０Ｓの曲がり度合い（すなわちブラシ６１Ｂの曲がり度合い
）を検出し、過度であれば使用者に伝えるための、あるいは歯ブラシ１００の操作に必要なメッセ―ジを使用者に知らせるための、第１アラーム信号Ｓａを出力し報知手段４１に入力する。
【００３８】
曲がり検出部３０の構成を詳述する。曲がり検出部３０は曲がり度合い算出器３１と比較器３２とメモリ３３とから構成される。曲がり度合い算出器３１は、受光量信号Ｓｈを入力し、Ｓｍ＝１００−Ｓｈ、の算出式に基づき曲がり度合いデータＳｍを算出する。メモリ３３は不揮発メモリで構成され、ブラシ６１Ｂの曲がり限界値Ｓｃとして記憶し比較器３２に入力する。なお曲がり度合いデータＳｍ、受光量信号Ｓｈ及び限界値Ｓｃは相対値である。
【００３９】
比較器３２は、曲がり度合いデータＳｍとメモリ３３が出力する限界値Ｓｃとを比較して、所定時間にわたって、Ｓｍ≧Ｓｃ、であれば第１アラーム信号Ｓａを出力する。なお比較器３２が出力する第１アラーム信号Ｓａには、歯ブラシ１００の動作や状態を使用者に報知するための各種報知信号が含まれている。
【００４０】
報知手段４１は、曲がり検出部３０から第１アラーム信号Ｓａを入力すると、音、振動又は光で使用者に第１アラーム信号Ｓａの情報を伝える。本実施形態ではブザーを用いたが、他に振動モータ又は発光素子などを用いて構成しても良い。
【００４１】
コントローラ４３は、計時機能を備えコントロール信号Ｃｓによって受発光部１０、曲がり検出部３０及び報知手段４１の動作を制御する。
【００４２】
スイッチ４２は接点式スイッチで構成され、歯ブラシ１００を動作状態にするための電源投入や報知手段４１の動作を設定する機能を有する。
［第１実施形態の歯ブラシ１００の信号例の説明：図４〜図５］
図５を用いて本発明の第１実施形態における歯ブラシ１００の信号例を説明する。説明に当たって図４も併用する。図５は、図４に示す受発光部１０の出力である受光量信号Ｓｈを、時系列信号として示したグラフであって、横軸ｔは時刻、縦軸Ａは受光量信号Ｓｈの強度（相対値）を任意スケールで示している。
【００４３】
図５において、使用者が歯ブラシ１００のスイッチ４２を操作し、時刻Ｔ０で電源を投入すると受光量信号Ｓｈは０から強度Ｅ１に上昇する。そののち使用者が時刻Ｔ１で歯磨きを開始すると磨きの動作に応じてブラシが曲がり、ブラシの曲がりによって一部の光がブラシから棘波状に漏洩するので、受光量信号Ｓｈは強度Ｅ２のレベルに向け棘波状に低下する。
【００４４】
受光量信号Ｓｈが時刻Ｔ２で強度Ｅ２を超え、その状態が時間Ｔｍ１を超え継続すると、図４に示す曲がり検出部３０は、歯ブラシ１００によって歯磨きが開始されたことを認識し第１アラーム信号Ｓａを報知手段４１に入力する。報知手段４１は例えば「ピッ」とブザー音を発生し、歯磨き開始を認識し報知する。このブザー音を報知手段４１から発生させないことで、磨きの力が弱いと使用者に報知することも可能である。なお本実施形態では時間Ｔｍ１は、Ｔｍ１＝２秒、である。
【００４５】
図５において、使用者が歯ブラシに力を加え過ぎブラシの曲がりが大きくなり、時刻Ｔ３で受光量信号Ｓｈが強度Ｅ３を超え低下し、その状態が時間Ｔｍ２以上継続すると、図４に示す比較器３２は第１アラーム信号Ｓａを出力し、報知手段４１は、例えば「ピピッ、ピピッ、ピピッ」と警告的なアラーム音を発生する。なお本実施形態では時間Ｔｍ２は、Ｔｍ２＝１秒、である。
【００４６】
以上の図５に示す受光量信号Ｓｈの波形は一例であって、例えば図５に示す棘波状の受光量信号Ｓｈを積分処理し、受光量信号Ｓｈを平均化しても、また受光量信号Ｓｈをデジタル化して得た時系列データをデジタルシグナルプロセッサで処理しても良く、何れの方法でも歯ブラシ１００の湾曲検出用毛２０Ｓの曲がり度合い（すなわちブラシ６１Ｂの曲がり度合い）の過度を、限界値Ｓｃによって検出することができる。
［第１実施形態の歯ブラシ１００の動作の説明：図４〜図６］
図６のフローチャートを用い本発明の第１実施形態における歯ブラシ１００の動作を説明する。なお下記のステップＳ１〜Ｓ１０の説明において図４のブロック図と図５の信号例を併用する。
＜ステップＳ１＞
スイッチ４２を用いて、歯ブラシ１００の電源を投入し（電源オン）、歯ブラシ１００を動作状態にする。
＜ステップＳ２＞
受発光部１０の光源１１から照射光Ｌｈが湾曲検出用毛２０Ｓに導光され、受光部１５は反射光Ｌｄを受光して受光量信号Ｓｈを出力する。制御回路部４０の曲がり検出部３０は、受光量信号Ｓｈをメモリ３３が記憶する限界値Ｓｃと比較することで、歯磨き直前の湾曲検出用毛２０Ｓ（すなわちブラシ６１Ｂ）の曲がり度合いをチェックする（初期チェック）。  
＜ステップＳ３＞
湾曲検出用毛２０Ｓの動作開始直後の曲がり度合いが限界値より大きければ、報知手段４１により警告音を報知し、歯ブラシ１００が摩耗し交換が推奨されることを知らせる（ブラシ状態報知）。
＜ステップＳ４＞
曲がり検出部３０は受光量信号Ｓｈの波形から歯磨き終了か判断する。すなわち受光量信号Ｓｈの波形は無動作状態では平坦であり、歯磨き状態では棘波状になる。よって受光量信号Ｓｈの波形が平坦であれば歯磨き停止状態であり、棘波状であれば歯磨き動作状態と判断する。受光量信号Ｓｈの波形が平坦である状態が所定の時間継続すれば歯磨き終了と判断する（ｙ）。
＜ステップＳ５＞
ステップＳ４で終了していない（ｎ）と判断された場合にはステップＳ５へ進む。ステップ４と同様の方法にて、受光量信号Ｓｈの波形から歯磨きが開始されたか否かを判断する。
＜ステップＳ６＞
反射光量サンプリングとして、曲がり検出部３０は受光量信号Ｓｈを取り込み、移動平均処理により受光量信号Ｓｈを平均化する。
＜ステップＳ７＞
曲がり度合い評価として、平均化した受光量信号Ｓｈから曲がり度合いデータＳｍを算出し、メモリ３３が記憶する限界値Ｓｃと比較する。
＜ステップＳ８＞
平均化した曲がり度合いデータＳｍと限界値Ｓｃとが、Ｓｍ≧Ｓｃ、で曲がり大と判断されれば（ｙ）、ステップＳ９に進み、Ｓｍ＜Ｓｃ、で曲がり大ではない（ｎ）と判断され、ステップＳ１０に進む。
＜ステップＳ９＞
報知手段４１により警告音を報知する（報知音オン）。
＜ステップＳ１０＞
報知手段４１による警告音の報知を停止する（報知音オフ）。
ステップＳ９及びステップＳ１０のあとは、ステップＳ４の前にもどり、終了となるまで上記のステップを繰り返す。
［第１実施形態の歯ブラシ１００の効果の説明］
本実施形態における歯ブラシ１００の効果を説明する。
【００４７】
本発明による歯ブラシ１００はブラシ６１Ｂに中に配設された湾曲検出用毛２０Ｓにおける光の伝搬によって、ブラシ６１Ｂの曲がり度合い過度であれば使用者に報知音で知らせるので、常に、図２（ａ）に示した正常なブラッシング状態を維持することができ、歯や歯茎を傷付けることがない。また歯磨きの開始時にブラシの曲がり度合いをチェックするので、使用者は良好なブラッシングがされているかを知ることができる。また構造が簡単なので廉価な歯ブラシが実現される。
［第２実施形態］
以下、図７Ａ〜図７Ｂを用いて本実施形態における歯ブラシ１０２について説明する。本実施形態における歯ブラシ１０２は、ブラシの曲がり度合い検出機能に加えて歯垢検出機能を備えている。
［第２実施形態の歯ブラシ１０２の構成の説明：図７Ａ〜図８］
図７Ａ〜図８を用いて本実施形態における歯ブラシ１０２の構成を説明する。図７Ａは本実施形態における歯ブラシ１０２の概念図、図７Ｂは歯ブラシヘッド６１の先端部Ｙを拡大した模式図、図８は本実施形態における歯ブラシ１０２の内部構成を示すブロック図である。
【００４８】
図７Ａに示すように、歯ブラシ１０２の歯ブラシヘッド６１及びブラシ柄部６２には、導光部２０に加えて、新たに歯垢を検出するための集光部２５Ｔを備えた導光部２５が配設され、導光部２０と導光部２５とは握り部６３の受発光部１０ａに接続される。
【００４９】
他の要素は第１実施形態における歯ブラシ１００と同等なので説明は省略する。
【００５０】
図７Ｂを用いて、図７Ａに示す歯ブラシヘッド６１の先端部Ｙを説明する。図７Ｂに示すように、導光部２５は、クラッドとコア（図示せず）とで構成されたプラスチックファイバーで形成され、導光部２０と並行してブラシ６１Ｂの側に湾曲し、湾曲検出用毛２０Ｓ及びブラシ６１Ｂと同形状に、歯垢検出用毛２５Ｓとして形成されている。歯垢検出用毛２５Ｓの端部には、握り部６３の受発光部１０ａからの光を集光するための、集光部２５Ｔが備えられている。
【００５１】
他の要素は第１実施形態における歯ブラシ１００と同等なので説明は省略する。
［第２実施形態の歯ブラシ１０２の内部構成と動作の説明：図８］
図８を用いて第２実施形態の歯ブラシ１０２の内部構成と動作を詳述する。図８に示すように、本実施形態における歯ブラシ１０２の受発光部１０ａは、第２実施形態における歯ブラシの受発光部１０に比べて、歯垢を検出するための照射光Ｌｈａを照射光Ｌｈから分光するためのハーフミラー１３１と、照射光Ｌｈａを導光するための集光部２５Ｔを備えた導光部２５と、照射光Ｌｈａを歯垢へ照射することによって発光する反射光Ｌｄａを受光するための受光部１５ａとが新たに設けられている。
【００５２】
照射光Ｌｈａは、波長４０５ｎｍの照射光Ｌｈから分光され、導光部２５の集光部２５Ｔによって歯に照射され、歯の歯垢により励起された反射光Ｌｄａは受光部１５ａによって反射歯垢信号Ｓｓに変換され歯垢判定手段５０ｂに入力される。
【００５３】
歯垢判定手段５０ｂは、歯垢検出回路５１とブラッシング判断部５２と第３メモリ５３とから構成され、歯垢量を定量し異常があればアラーム信号を出力する。以下、さらに詳述する。
【００５４】
歯垢検出回路５１は、反射歯垢信号Ｓｓに基づき歯垢量信号Ｓｖを出力する。歯垢量信号Ｓｖは、ブラッシング判断部５２に入力される。ブラッシング判断部５２は、歯垢検出回路５１からの歯垢量信号Ｓｖと第３メモリ５３に記憶されたブラッシング閾値Ｓｋとを
比較し、Ｓｖ≧Ｓｋ、であれば第２アラーム信号Ｓｂを、Ｓｂ＝１、として出力し、Ｓｖ＜Ｓｋ、であれば第２アラーム信号Ｓｂを、Ｓｂ＝０、として出力する。
【００５５】
報知手段４１は、歯垢判定手段５０ｂから第２アラーム信号Ｓｂが１であると、例えば「ピポピポ」と報知音を発生し、使用者に歯垢が存在していることを知らせる。
【００５６】
図８に示す他の要素は第１実施形態における歯ブラシ１００と同等なので説明は省略する。
［第２実施形態の歯ブラシ１０２の効果の説明］
本実施形態の歯ブラシ１０２の効果を説明する。本実施形態の歯ブラシ１０２の効果は、ブラシ材質に応じたブラシの曲がり度合いを検出し、更に同一光源を用いて歯ブラシに歯垢を検出する機能が付与されるので、歯磨きに有用な歯ブラシを廉価に実現できる。
［第３実施形態］
以下、図９を用いて本発明の第３実施形態における歯ブラシ１０３について説明する。本実施形態における歯ブラシ１０３は、第２実施形態における歯ブラシ１０２の受発光部１０ｂに波長６００ｎｍの赤色光の光源１１ａを加え１個の受光器によってブラシ６１Ｂの曲がり度合い検出と歯垢検出とを行うものである。
【００５７】
他の機能と動作は第２実施形態の歯ブラシと同等である。
［第３実施形態の歯ブラシの構成の説明：図９］
図９を用いて本実施形態における歯ブラシ１０３の構成を説明する。図９は本実施形態の歯ブラシ１０３の内部構成を示すブロック図である。図９に示すように、受発光部１０ｂは、波長４０５ｎｍの青色光の光源１１及び波長６００ｎｍの赤色光の光源１１ａの２光源を備え、歯垢を検出するための光源１１による波長４０５ｎｍの青色光を分光するハーフミラー１３１と、光源１１ａによる波長６００ｎｍの赤色光を分光するハーフミラー１３２と、反射光Ｌｄを受光器１５ｂに導光するためのミラー１３３とが設けられている。なお２光源は上記に限らず、例えば４０５ｎｍと４６５ｎｍの青色光でも良い。本実施形態における他の要素は第２実施形態における歯ブラシ１０２と同等なので説明は省略する。
【００５８】
受発光部１０ｂは以下のように動作する。すなわち、後述する制御回路部４０ｃからのコントロール信号Ｃｓに基づき、光源１１と光源１１ａとを交互に駆動し、波長４０５ｎｍの青光と波長６００ｎｍの赤光とからなる照射光Ｌｈａを、導光部２５を通じて歯に発光する。
【００５９】
歯に照射された照射光Ｌｈａによって、歯の歯垢から蛍光である反射光Ｌｄａが励起され、受光部１５ｂによって反射歯垢信号Ｓｓに変換され歯垢判定手段５０に入力される。
【００６０】
また、上記の光源１１ａと光源１１とが交互に駆動される時点と異なる時点で、光源１１を単独で駆動し反射光Ｌｄからブラシ６１Ｂの曲がり度合いを検出する。ブラシ６１Ｂの曲がり度合い検出については第１実施形態と同様なので説明は省略する。
【００６１】
次に本実施形態における制御回路部４０ｃについて、先の実施形態と異なる部分のみ説明する。先の実施形態と異なる部分は、歯垢判定手段５０ｃの歯垢検出回路５１ｃの動作である。
【００６２】
すなわち第２実施形態における歯垢判定手段５０ｃの歯垢検出回路５１は反射光Ｌｄａに含まれる６３５ｎｍ近傍の蛍光を検出して歯垢量を定量し、歯垢量信号Ｓｖを出力するが、本実施形態の歯垢判定手段５０ｃの歯垢検出回路５１ｃは、照射光Ｌｈａの波長が４０５ｎｍの場合と波長が６００ｎｍの場合との、２つの波長における反射歯垢信号Ｓｓの
信号強度の差から歯垢量を定量する。
【００６３】
他の動作については第２実施形態と同様なので説明は省略する。
［第３実施形態の歯ブラシの効果の説明］
本実施形態の歯ブラシ１０３の効果を説明する。本実施形態の歯ブラシ１０３の効果は、歯からの蛍光を異なる２つの波長の光によって測定するので、歯の自家蛍光による測定誤差が減少し、歯垢の測定精度が向上することである。
【００６４】
以上の説明のように、本発明の歯ブラシは、ブラシの曲がり度合いとブラシの歯や歯茎への押しつける力が過度であれば使用者にこれを知らせ、さらに歯垢を的確に検出するので正しい歯磨きを可能とさせ、かつ構造が簡素な歯ブラシが実現する。
【符号の説明】
【００６５】
１  測定装置
２  パワーメータ
３  ＬＥＤ
４  曲げガイド
５  プラスチックファイバー
６  正常なブラシ
７  曲がったブラシ
２０Ｆ  反射構造
Ｌｔ  伝搬光
Ｌｐ  漏洩光
θ  入射角
θｃ  臨界角
Ｄｅ  １４ｍｍ以上の曲率半径
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５  歯ブラシ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  受発光部
１１、１１ａ  光源
１２  集光器
１３  ハーフミラー
１５、１５ａ、１５Ｂ  受光部
１７  スリット
２０、２５  導光部
２０Ｇ  クラッド
２０Ｍ  コア
２０Ｓ  湾曲検出用毛
２０Ｒ  反射部
２５Ｓ  歯垢検出用毛
２５Ｔ  集光部
３０、３０ａ  曲がり検出部
３１  曲がり度合い算出器
３２  比較器
３３  メモリ
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  制御回路部
４１  報知手段
４２  スイッチ
４３  コントローラ
５０、５０ｂ、５０ｃ  歯垢判定手段
５１，５１ｃ  歯垢検出回路
５２  ブラッシング判断部
５３  第３メモリ
６１  歯ブラシヘッド
６１Ｂ  ブラシ
６２  ブラシ柄部
６３  握り部
８０  電源部
Ｌｈ、Ｌｈａ  照射光
Ｌｄ、Ｌｄａ  反射光
Ｓｍ  曲がり度合いデータ
Ｓｈ  受光量信号
Ｓｓ  反射歯垢信号
Ｓｃ  限界値
Ｓｋ  ブラッシング閾値
Ｓｖ  歯垢量信号
Ｓａ  第１アラーム信号
Ｓｂ  第２アラーム信号
Ｃｓ  コントロール信号
Ｔ  歯
Ｓ  歯茎
Ｘ、Ｙ、Ｚ  部分図
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２  時刻
Ｔｍ１、Ｔｍ２  時間
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３  強度
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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