(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯から生物膜を洗浄するための装置であって、
柄部及びノズル部材を含む本体と、
前記生物膜における細菌の効果的な除去に関連する範囲のサイズを持ち且つそれぞれが共鳴周波数を持つ液体媒体中の気泡の発生源と、
大部分の前記気泡の共鳴周波数に対応する周波数を含む超音波周波数範囲を持つ超音波信号の供給源であって、前記超音波信号は、前記ノズル部材における気泡及び液体の流れに適用される、超音波信号の供給源と、
を有し、前記気泡の発生源は、前記柄部のなかに配置され、前記気泡は、前記装置の動作中に前記ノズル部材に向けられ、前記サイズの前記範囲は、前記生物膜における細菌のサイズの範囲と略合致する装置。
【請求項２】
前記超音波信号は、前記気泡が前記歯に向かって移動するときに前記気泡の凝集を略防止するオン／オフのパターンで生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記オン／オフのパターンは、５％乃至７０％の時間の間オンである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記オンの時間は約５０％の時間である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記オフの時間は約０．１乃至１秒である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記気泡のサイズの範囲及び前記超音波の周波数範囲は、細菌又は細菌のコロニーの前記歯からの除去のための前記細菌又は細菌のコロニーのサイズに関連する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記超音波信号は、１００ｋＨｚ乃至４ＭＨｚの範囲に中心周波数を持つ、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記中心周波数は、２００ｋＨｚ乃至２ＭＨｚの範囲を持つ、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記中心周波数は約４００ｋＨｚである、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記中心周波数は約１ＭＨｚである、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記超音波信号は、２０乃至２００Ｈｚの範囲内のバースト反復率を持つ超音波のバーストで生成される、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
各前記超音波バースト中の超音波のサイクルの数は、５０乃至５０００の範囲内である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記超音波信号は、約５０％の帯域幅を持つ、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記超音波の場のフォーカスの値の略周囲に、前記歯と超音波信号変換器との間に選択された距離を提供するスタンドオフ要素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
超音波の影響下の共鳴における最大半径に対する、静止状態の前記気泡の半径は、約１：２．５である、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
気泡サイズを比較的小さく保つための選択された量だけ前記液体に追加される界面活性剤の供給を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
気泡液体の速度は、０．１乃至１０ｍ／ｓの範囲内である、請求項２に記載の装置。
【請求項１８】
歯ブラシ柄部と、
ノズル部材と、
前記柄部から延在し、延在するカップ状部を持つ、歯ブラシヘッド部と、
前記カップ部に取り付けられ、前記カップ部からの超音波を送信するように動作可能に接続され、歯の表面にフォーカスさせられた、超音波変換器と、
生物膜における細菌の効果的な除去に関連するサイズを持つ液体媒体中の気泡の発生源と、
を有し、前記気泡の発生源は或る範囲の気泡サイズを提供し、超音波信号の供給源は或る範囲の周波数を提供し、前記超音波の周波数の範囲は、大部分の前記気泡の共鳴周波数に対応する周波数を含み、前記気泡の発生源は、前記歯ブラシ柄部のなかに配置され、前記気泡は、前記ノズル部材に向けられ、前記気泡サイズの前記範囲は、前記生物膜における細菌のサイズの範囲と略合致する、歯ブラシ。
【請求項１９】
前記気泡の発生源、及び前記変換器の動作のための駆動回路が、前記柄部に含められた、請求項１８に記載の歯ブラシ。
【請求項２０】
前記気泡の発生源、及び前記変換器の動作のための駆動回路が、前記歯ブラシの外部の部材であって前記歯ブラシに動作可能に接続された部材に含められた、請求項１８に記載の歯ブラシ。
【請求項２１】
前記歯ブラシヘッド部は、前記ヘッド部を略囲む複数の毛を含む、請求項１８に記載の歯ブラシ。
【請求項２２】
超音波信号が、前記気泡が前記歯に向かって移動するときに前記気泡の凝集を略防止するオン／オフのパターンで生成される、請求項１８に記載の歯ブラシ。
【請求項２３】
前記柄部は、器具の動作の間に前記歯ブラシヘッド部を振動させる構成要素を含む、請求項１８に記載の歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、超音波を用いて歯を洗浄するための装置に関し、更に詳細には、気泡生成器と、気泡の共鳴周波数において又は共鳴周波数の付近で気泡を振動させる超音波源との組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
水のような液体中の気泡は、該気泡の共鳴周波数において又は共鳴周波数の付近で該気泡が超音波により振動させられた場合に、活発な流体流動に帰着する。歯に直接向けられた斯かる流体流動は、歯から歯垢を分離させ除去する効果を持つ。斯かるシステムは、本発明の譲渡人により所有される係属中のＰＣＴ特許出願PCT/IB2006/054463の要旨であり、その内容はここで参照によって本明細書に組み込まれたものとする。しかしながら、斯かる装置は、単一の超音波周波数を利用する。斯かるシステムのための気泡生成は、それに従って非常に正確である必要があり、超音波信号の最大限の効果のためには、気泡が超音波信号の周波数に合致する半径を持つ必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
実際には、斯かる正確な気泡生成は、特に大量生産される装置においては達成が困難である。なぜなら、必要とされる正確さが、付加的な費用を必要とするからである。気泡生成における正確さの欠如は、装置の効率の低下をもたらす範囲のサイズを持つ気泡に導く。なぜなら、全ての気泡が、単一の超音波周波数によって歯垢を洗浄するために効果的に利用されるわけではなくなるからである。加えて、単一の超音波周波数の使用は、超音波の高強度位置と低強度位置とが常に同一位置となる静的な定在波／干渉パターンを歯においてもたらす。このことは一般に、歯において特定の生物膜除去パターンに帰着し、特定の領域が他の領域ほどに洗浄されず、これら領域において歯垢を残してしまい、望ましくない。
【０００４】
それ故、気泡生成器／超音波システムが、より均一な歯の洗浄をもたらしつつ、気泡サイズの範囲を有効に活用することが可能であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従ってここで、歯から生物膜を洗浄するための装置であって、前記生物膜における細菌の効果的な除去に関連する範囲のサイズを持ち且つそれぞれが共鳴周波数を持つ液体媒体中の気泡の発生源と、大部分の前記気泡の共鳴周波数に対応する周波数を含む超音波周波数範囲を持つ超音波信号の供給源であって、前記超音波信号は、気泡及び液体の流れに適用され、前記生物膜に到達する際に漂白作用が生じるように前記気泡を振動させる、超音波信号の供給源と、を有する装置が説明され示される。
【０００６】
また、歯ブラシ柄部と、前記柄部から延在し、延在するカップ状部を持つ、歯ブラシヘッド部と、前記カップ部に取り付けられ、前記カップ部からの超音波を送信するように動作可能に接続され、歯の表面にフォーカスさせられた、超音波変換器と、前記生物膜における細菌の効果的な除去に関連するサイズを持つ液体媒体中の気泡の発生源と、を有する歯ブラシが説明され示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】以下に示され説明される気泡生成／超音波装置のブロック図である。
【図２】２つの歯の間の歯間領域に配置された装置の一部を示す図である。
【図３】超音波信号の生成を示す図である。
【図４（Ａ）】気泡液体混合物を生成するためのシステムを示す図である。
【図４（Ｂ）】気泡液体混合物を生成するためのシステムを示す図である。
【図５】歯ブラシの実施例の部分的断面立面図である。
【図６】他の実施例の部分的断面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１の装置は、全体として１０として示され、柄及び延長されたヘッドを含む歯洗浄装置本体／筐体に部分的に又は完全に収容されたときに歯を洗浄するように構成され、特定用途の状況で説明される。しかしながら、本装置の原理は、以下に議論される他の用途においても有効に利用され得る。本装置は全体として、気泡生成器１４と圧電変換器１６及び関連する圧電変換器駆動回路１８（駆動回路と呼ぶ）とを組み合わせる。
【０００９】
装置１０は、超音波周波数の範囲を生成する圧電変換器１６と歯との間の望ましい間隔を提供するように、具体的は変換器の焦点において又は焦点付近に歯を維持するように、歯に対して、特に歯間領域に配置されるように構成された、ノズル／スタンドオフ部材を含む。例えば、超音波信号の４００ｋＨｚの中心周波数においては、平坦な直径１０ｍｍの円形変換器について、焦点距離は６．７ｍｍである。このサイズは、歯の表面と歯間空間との優れたカバーを提供する。例えば３００乃至５００ｋＨｚの周波数範囲についての変換器焦点の範囲は、５．１乃至８．４ｍｍである。変換器１６とスタンドオフ部材との合わせた高さは、略通常の歯ブラシヘッドのサイズである、２０ｍｍを超えるべきではない。以上から、部材１２のスタンドオフ距離は、１乃至１５ｍｍの範囲となる。
【００１０】
本体／筐体を含む変換器１６が５ｍｍの厚さを持つ場合、スタンドオフ距離は好適には、以上の例では５．１ｍｍである最低効率周波数における変換器の焦点距離に等しい。他の例においては、超音波周波数が０．７５乃至１．２５ＭＨｚの範囲で変化し中心周波数が１ＭＨｚである場合、平坦な直径１０ｍｍの円形変換器の焦点距離は、１２．６ｍｍ乃至２１ｍｍに亘る。好適なスタンドオフ距離は１２．６ｍｍである。変換器が非平坦な設計を持つ場合、該距離は減少し得る。
【００１１】
気泡生成器１４は動作中、ノズル部材１２への液体ジェットにおける気泡の流れを生成する。気泡生成器１４は、歯垢の除去に有効な範囲のサイズの気泡を生成する。とりわけ、気泡のサイズは、歯における生物膜に存在する細菌又は細菌のコロニー／塊（ランプ（lump）と呼ばれる）のサイズと合致する。細菌及び／又はランプは或る範囲のサイズを持つため、気泡もまた、典型的にはミクロンの範囲である、対応するサイズ範囲の気泡を持つ。圧電変換器１６は、上述したように、駆動回路１８により駆動される広帯域超音波生成のために設計される。或る範囲の周波数を生成する圧電変換器は、或る範囲の気泡サイズの共鳴周波数に合致するという利点を持ち、それにより、１つだけの気泡サイズとは対照的に、或る範囲の気泡サイズの有効な共鳴周波数を生成する。このことは、或る範囲の細菌ランプサイズに対して効果的な洗浄に帰着し、更に歯間領域を含む歯の均一な洗浄効果をももたらす。
【００１２】
より具体的には、駆動回路１８及び圧電変換器１６は、選択された中心周波数を持つ超音波信号を生成し、当該周波数の前後に特定の帯域幅を持つ。該中心周波数は、かなりの範囲に亘って変化し得る。下限では、該中心周波数は２００ｋＨｚであり得、上限では、該中心周波数は２又は４ＭＨｚになり得る。更に好適な範囲は、２００ｋＨｚと２ＭＨｚとの間であり、好適な中心周波数は約１．０ＭＨｚであるが、４００ｋＨｚの中心周波数も優れた結果をもたらしている。１ＭＨｚの中心周波数で５０％の帯域幅を持つ場合、生成される超音波周波数の範囲は７５０乃至１２５０ｋＨｚとなり、４００ｋＨｚの中心周波数で５０％の帯域幅の場合は３００乃至５００ｋＨｚである。
【００１３】
選択された中心周波数の前後における圧電変換器と駆動回路との組み合わせにより生成される超音波周波数の範囲の他に、駆動信号は、連続的な超音波信号の代わりに、超音波のバーストを生成する。図３は、超音波信号バースト構成を示す。超音波信号は、選択された時間Ｔ１の間オフとされ、選択された時間Ｔ２の間オンとされる。超音波信号のデューティサイクルは、第１のトリガ制御信号（トリガ１）により制御される。一実施例においては、Ｔ１とＴ２とは等しく、それぞれが約１秒である。しかしながら、Ｔ１／Ｔ２は、典型的には０．１乃至２秒の範囲内で変化しても良い。しかしながら、時間Ｔ１（超音波のオフ時間）は、気泡の新しいセットが次の超音波に対しても存在するように十分長い必要がある。時間Ｔ１は従って、気泡の速度及び密度に依存するが、典型的には１０ｍｓと１秒との間であり、最も好適には１００ｍｓである。超音波における該Ｔ１の「一時停止」は、超音波信号が連続的である場合又は不十分な一時停止（オフ）時間Ｔ１がある場合に生じる傾向のある気泡の凝集を防止するために重要である。気泡の凝集の防止は、超音波信号バーストを利用する本システムの重要な利点である。
【００１４】
時間Ｔ２は、１つ以上の超音波バーストを含む。２４−２４において示されるバーストの周波数は、変化させられても良い。一例においては、バーストの周波数は、２５Ｈｚと６００Ｈｚとの間に亘る。該周波数はバースト反復周波数（ＢＲＦ）と呼ばれ、第２のトリガ信号（トリガ２）により制御される。とり得る最低のＢＲＦはＴ１＋Ｔ２の値に依存し、ＢＲＦ＝１／Ｔ１＋Ｔ２であり、Ｔ２の間に１つのバーストのみがある。好適には、バースト反復周波数は、１００乃至５００Ｈｚの範囲内である。最も好適には、該周波数は約２００Ｈｚである。各バースト内で、超音波装置により生成される周波数の範囲内の１つの超音波周波数において、幾つかの個々の超音波サイクル２５がある。一例においては、１つのバーストにおける超音波周波数は１ＭＨｚである。各バースト内のサイクルの数は、典型的には５０乃至５０００の範囲内で変化しても良く、好適な値は約１０００である。このことは、図３において２６で示された超音波信号パターンに帰着し、該パターンは、超音波装置がオンであるときに（Ｔ２）選択された超音波周波数における超音波信号３０の連続的なバーストを有し、超音波装置がオフであるときの一時停止時間（Ｔ１）に後続される。
【００１５】
しかしながら、Ｔ１、Ｔ２及びＢＲＦの上述した好適な値、及びバースト毎のサイクルの数は、単に例示的なものであり、最適な設定は、気泡密度、気泡サイズ分布、気泡流速、気泡液体流量、及び気泡液体速度を含む、実際の流量のパラメータにより決定される。
【００１６】
各期間Ｔ２内の超音波信号の周波数は同一であって、各連続するＴ２について周波数が変化しても良く、又は、超音波信号の周波数は、超音波周波数が超音波装置の帯域幅に亘って変化するにつれて、各時間Ｔ２内で、即ち予め選択されたパターンに従って、変化しても良い。
【００１７】
超音波信号の最適な周波数範囲は、幾つかの安全性パラメータを含む、幾つかのパラメータに依存する。周波数範囲の下限は、以下のように決定される、斯かる安全性に関するものにより制限される。生物膜の効果的な除去のために必要とされる超音波信号の振幅は、０．３乃至０．５ＭＰａの範囲内であり、ピーク・レアフラクション（peak rarefraction）圧力と呼ばれる。ピーク・レアフラクション圧力は、超音波信号に関連するＭＩ（mechanical index、メカニカルインデクス）に関連し、該ＭＩは、歯、歯肉及び骨を含む組織に対する起こり得る損害の見込みの適切な予測因子である。ＭＩは、以下のように定義される：
【数１】
0005753688.tif 000002
診断用超音波の使用においては、ＦＤＡは最大１．９のＭＩを許容している。効果的な圧力の上限である０．５ＭＰａの圧力Ｐを用いると、その結果の、ＦＤＡのＭＩの標準に合致するための超音波周波数の下限は６９Ｈｚとなる。
【００１８】
超音波信号の強度もまた、安全性の問題により制限される。例えば、１．９のＭＩは、３００ｋＨｚの超音波信号において、最大のピーク・レアフラクション圧力を１．０ＭＰａに制限する。この値は、実際の超音波周波数に依存して変化する。更に、デューティサイクルを考慮したＦＤＡの最大の時間平均強度は、０．７２０Ｗ／ｃｍ２に設定される。強度Ｉは、以下のようにＰの値から計算されることができる：
Ｉ＝Ｐ２／２ρｃ
ここで、超音波は連続波であり、圧力は１ＭＰａであり、強度が３４Ｗ／ｃｍ２である。従って、これら値を用いた最大のデューティサイクルは、２．１％となる。０．５ＭＰａを用いると、強度は８．４Ｗ／ｃｍ２に減少し、最大のデューティサイクル値を８．５％にまで上昇させる。このように、デューティサイクルは、効果的な超音波動作をもたらしつつ、圧力及び強度の安全性の問題に対応するために重要である。
【００１９】
デューティサイクルは、図３に示された超音波駆動信号パラメータから算出されることができる。バースト長は、バースト毎のサイクルの長さを超音波周波数で除算することによって算出される。例えば、超音波周波数が４００ｋＨｚであり、バースト毎に１０００サイクルであるとすると、バースト長は２．５ｍｓである。Ｔ２の間のデューティサイクルは、バースト長（ｔ）とバースト繰り返し周波数（とりわけＢＲＦ×（ｔ）／１００（％））とにより決定される。本システムの総デューティサイクルは、Ｔ２／Ｔ１＋Ｔ２×ＢＲＦ×（ｔ）／１００（％）である。２００ＨｚのＢＲＦ、０．２ｓのＴ１、０．０３ｓのＴ２については、本システムのデューティサイクルは１０％である。
【００２０】
以上に示されたように、本システムの重要な側面は、超音波が、超音波の信号バーストの形で或る範囲の超音波周波数を生成する点であり、ここで周波数の該範囲は、気泡生成器により生成される気泡サイズに関連／対応し、該気泡サイズが歯における歯垢における細菌及び／又は細菌ランプの範囲に関連する。
【００２１】
気泡生成器１４は、図４Ａ及び４Ｂに、より詳細に示される。全体として、気泡生成器１４は、空気と水とを混合して気泡を生成する。以上に示されたように、装置の動作の間、気泡の凝集／集積を防止することが重要である。従って、歯に向かう気泡の新しいセットが常に存在するように、気泡は連続的に生成される。気泡凝集の速度は、気泡流速及び密度、並びに超音波信号の強度及びデューティサイクルに依存する。流速の一例においては、１ｍｍの直径を持つノズルから気泡液体が放出される場合、１３ｍｌ／分の流量から２８ｃｍ／ｓの流速が得られる。
【００２２】
気泡混合物の速度は、ポンプにより生成される。図４Ａ及び４Ｂに示されるように、連続的な流量の遠心ポンプが一般に好ましい。ポンプ４０は、筐体４２と羽根車４４とを含み、羽根車４４が、ポンプに導入された気泡及び液体に対する吸引効果を生成し、気泡と液体とを活発に混合し、次いで結果の液体気泡混合物をノズル／スタンドオフ部材１２に接続された排出口４６に導く。斯かる遠心ポンプは良く知られており、市販されている。
【００２３】
羽根車へと移動する気体（好適には空気）の泡と液体との混合物の形成は、図４Ｂに示される。本図は、貯水槽５４（図１）からの流体のための開口部と、空気取り入れ管６０の近接端５９における空気取り入れ口５６とを含む、本体部５０を含む。空気取り入れ口５６の気圧は、大気圧Ｐ０である。空気取り入れ管６０の周囲の内部空間５８における液体の圧力Ｐ１は、内部空間５８における液体レベルの高さに依存するファクタだけ、圧力Ｐ０よりも高い。内部空間５８の寸法は、空気取り入れ管６０の遠心端６１に近づくにつれて減少する。本体部５０の内面６３は、空気取り入れ管６０の遠心端６１から、短い距離だけ離隔されている。図示された実施例においては、空気取り入れ管６０の排出口６２においてＰ１と圧力Ｐ２との間の圧力降下があり、内部空間５８における液体の高さにより生成される圧力よりも大きい。本体部５０の内面６３の寸法は重要である。例えば、排出開口部６２が０．３ｍｍであり、取り入れ管６０の外径が０．６ｍｍである場合、点６６における内面６３の径は０．６７ｍｍよりも小さいべきである。
【００２４】
排出口６２を通って来る気泡液体混合物は羽根車へと吸い込まれ、該羽根車が液体と空気とを十分に混合する。その結果の気泡／液体の流れは次いで、ノズル／スタンドオフ要素１２への接続線７０へと導かれる。石鹸又は界面活性物質（界面活性剤）が、容器７２から該液体に追加されても良い。このことは、流体の表面張力を低下させ、小さな気泡の数及び気泡の均一性を増大させる。適切な界面活性剤の一例は、ラウリル硫酸ナトリウムであり、０．２５ｍ％の量で追加されても良い。このことは、最適な表面張力及び粘度に帰着する。液体の粘度を増大させることは、せん断力を増大させ、歯における細菌に対する、より優れた効果を発揮し得る。
【００２５】
図４Ａ及び４Ｂは、気泡−液体流を生成するための一実施例を示したものである点は、理解されるべきである。液体と気体とを混合するため、他の多くのポンプ又は同様の装置が利用され得る。微細な気泡混合物を生成するための１つの代替方法は、空気と液体とをポンプで吸い込み、次いでこの混合物をポンプで加圧することである。空気は、液体に溶けることとなる。加圧された空気及び液体がノズルを通して放出されると、低下された圧力によって気泡が形成される。例えば炭酸の流体を含む加圧されたＣＯ２のような、予め加圧された気体−液体混合物を利用することも可能である。ノズルにおいて、歯垢生物膜除去に利用され得る気泡が生成されることとなる。
【００２６】
歯垢生物膜における典型的な細菌は、幾分か球状の形状を持ち、約４μｍの半径を持つ。細菌は典型的に非常に硬いため、とりわけ気泡が細菌よりも小さい場合には、加えられるせん断力では破壊されない。それ故、気泡は典型的には細菌のサイズよりも大きいべきである。細菌は通常コロニーに組織化されることが分かっている。これらコロニー又はランプは典型的に、ランプ内の細菌よりも、除去が容易である。コロニーの半径は、５μｍと２５μｍとの間で変化し得る。従って、このサイズ範囲の気泡が、歯から効果的に且つ迅速に細菌を除去するために最も効率的である。
【００２７】
動作時には、望ましいサイズの気泡が、連続的な流れの形で、気泡生成器により生成される。気泡のサイズは、±３０％の範囲に亘って変化しても良く、比較的安価な気泡生成器の使用を許容するものである。気泡サイズの範囲は重要であり、種々の気泡サイズが、該気泡の共鳴周波数における超音波により活力を与えられた場合に、歯垢において通常見られる種々の細菌コロニーサイズに対して効果を発揮する。気泡は、超音波信号の周期的なバーストにより共鳴させられ、超音波は選択されたオン／オフのパターンを持ち、このことが気泡の凝集を防止する傾向があり、斯くして歯垢除去の効果を増大させる。超音波周波数の或る範囲を利用することは、或る範囲の気泡サイズに有効であるという利点に加えて、歯垢に対して変動する干渉パターンを生成し、より均一な洗浄効果をもたらす。
【００２８】
以上に議論されたように、図１乃至４の装置は、歯垢の細菌の効果的な除去において有用である。しかしながら、本システムは、薄膜及びマイクロチップを含む他の表面の洗浄、並びに種々の用途における生物膜感染の洗浄に利用されることもできる。気泡サイズ及び超音波周波数範囲は、除去されるべき細菌又は他のアイテムのサイズに、単に合致されれば良い。
【００２９】
超音波信号を用いた気泡及び／又は歯ブラシの振動を利用した歯ブラシの形をとる口内洗浄装置の他の実施例が、図５に示される。本実施例においては、歯ブラシ／塗布器８０は、柄部８１及びヘッド部８２を含む。柄部８１は圧電回路８４、気泡生成器８６、及び選択された動きで歯ブラシのヘッドを動かすための歯ブラシ駆動回路８８を含む。該歯ブラシ駆動回路は、気泡及び超音波と共に利用されても良いし、超音波のみと共に利用されても良いし、又は気泡及び超音波を利用しなくても良い。歯ブラシ駆動は、ヘッド部８２を振動させるための幾つかの異なる駆動構成のうちのいずれであっても良く、図５においては毛８３と共に示されている。気泡生成器８４及び圧電回路８６は、図１乃至４の実施例について上述されたものと同様である。これらは、望ましい場合には、歯ブラシ８０に取り付けられた別個のユニットに備えられても良い。水容器８５が、気泡生成器に接続されている。
【００３０】
柄部８１は、ヘッド部８２へと延在する細長い部分９０を含む。圧電回路８４からの圧電駆動信号を担持するための導線９１又は同様な要素が、細長い部分９０を通って延在し、気泡生成器８６からの気泡液体混合物のための線９２も同様である。ヘッド部８２は曲線状の表面９８を含み、ここにカップ部材１００が配置される。カップ部材１００は曲線状であり、例えばトロフィー状のカップであり、カップ部材１００上に又はカップ部材１００中に配置された圧電変換器１０２により生成された超音波を、歯に向けてフォーカスさせ即ち導くような形状とされる。カップ部材１００は好適には、ゴム又はその他の高分子エラストマーのような、柔軟で曲げ易い物質で製造される。カップ部材の周囲に超音波変換器の環を備えるように、更なる超音波変換器が備えられても良い。これら超音波変換器は典型的には、図示されるように、カップ部材１００の中央の近くに配置される。
【００３１】
カップ部材の中央部における開口部１０６は、線９２を通って移動する気泡／液体の出口を提供する。動作の間、開口部１０６は、例えば歯のような目標面に向けて導かれる、液体媒体中の気泡のための出口として働く。変換器１０２及び１０４により生成された超音波は、カップ部材１００の形状により、目標面に向けてフォーカスされる。以上に詳細に議論されたように、超音波は液体媒体中の気泡を振動させ、上述した望ましい洗浄気泡動作をもたらす。種々のとり得る周波数の範囲及び中心周波数、オン／オフ時間並びにバースト率を含む、図１乃至４の実施例に関連して以上に議論された超音波信号の特性は、本実施例においても利用されることができるが、単一の超音波周波数もまた利用され得ることは理解されるべきである。このことは、以上に詳細に説明した、気泡サイズの範囲を用いた優れた洗浄動作をもたらす。
【００３２】
望ましい場合にはブラシング動作を提供するため毛８３がヘッド部８２に供えられ、駆動回路８８により生成されるブラシヘッド運動を伴う。振動運動は、超音波のみと共に利用されても良いし、又は超音波及び気泡と共に利用されても良い。
【００３３】
以上に議論したような、気泡に対して働き次いで歯から歯垢を洗浄するために歯垢に対して働く超音波の効果に加えて、気泡／液体は、歯垢に対する直接動作のため、変換器から歯へと超音波を搬送するために利用されることもできる。気泡／液体は斯くして、超音波のためのガイドとして働く。本構成における超音波エネルギーの連続的なバーストが十分に長い場合には、各超音波バーストの部分が、大きなエネルギー損失を伴うことなく歯の表面に到達し、望ましい洗浄効果をもたらす。
【００３４】
本構成においては、例えば水が超音波を導くための流体として利用される場合には、該流体が動作の間にカップ又は中空部材におけるその他の開口部から脱出すると、該流体は新しくされる（補給される）必要がある。他の実施例においては、図６に示されるような２つのポンプ１０７及び１０８が利用され、一方が線１１０を通して気泡／液体をポンピングするためのものであり、他方が線１１２を通して気泡のない液体をポンピングするためのものである。気泡／液体は例えば、歯の表面の近くのカップ部材１１４を通して放出されても良く、一方で他方の液体がカップを満たして超音波のための搬送手段として働く。代替として、超音波の搬送のためにゲルが利用されても良い。ゲルもまた、歯垢洗浄を援助し得る。なぜなら、ゲルは気泡／液体と混ざって粘度を増大させ、それにより洗浄に関連するせん断力に対して利益をもたらすからである。
【００３５】
図６の２液体による実施例を用いると、カップ部材により定義される空間における歯に塗布される直前に混合される、異なる、或いは不相溶の流体の化学的性質が利用されることできる。一例は、歯の漂白のためのものである。図６の実施例においては、気泡／液体は、前の気泡の群を流し去るために十分な速度で生物膜の表面に対して気泡を供給し、その場所を超音波動作のためにクリアに保つ。
【００３６】
本発明の好適な実施例がここで説明の目的のために開示されたが、請求項により定義された本発明の精神から逸脱することなく、種々の変更、変形及び代用が実施例に組み込まれ得ることは、理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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