(57)【要約】  リニア電子ポリマーモーターは、固定部材と、軸線を有するリニアシャフトと、ポリマー作動装置と、付勢部材と、を含む。ポリマー作動装置は、リニアシャフトに固定接続された第１端及び固定部材に固定接続された第２端を含む。付勢部材は、リニアシャフトに固定接続された第１端及び固定部材に固定接続された第２端を含む。ポリマー作動装置は、軸線に沿ってリニアシャフトを直線移動させるための電圧を受けた後に、長さを変える。他の実施形態において、装置は、振動ブリッジに柔軟に連結されたベース部を含む。装置は更に、ベース部に連結された第１端及び振動ブリッジに連結された第２端を含むポリマー作動装置を含む。ポリマー作動装置に印加された電圧は、振動ブリッジがベース部に対して平行に直線移動するように、振動ブリッジをベース部に対して並進させる。
2014522223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア電子ポリマーモーターであって、
固定部材（１１７）と、
リニアシャフト（１１２）であって、前記リニアシャフトと関連付けられた軸線（１０２）を有する、リニアシャフトと、
第１端及び第２端を備えるポリマー作動装置（１１４）であって、前記ポリマー作動装置の前記第１端が前記リニアシャフトに固定接続され、前記ポリマー作動装置の前記第２端が前記固定部材に固定接続された、ポリマー作動装置と、
第１端及び第２端を備える付勢部材（１１５）と、
を備え、
前記付勢部材の前記第１端が前記リニアシャフトに固定接続され、
前記付勢部材によってもたらされるバネ力が前記ポリマー作動装置によってもたらされる前記リニアシャフトの運動に対抗するように、前記付勢部材の前記第２端が、前記固定部材に固定接続され、
前記ポリマー作動装置が、前記軸線に沿って前記リニアシャフトを移動させるための電圧を受けた後に、長さを変える、リニア電子ポリマーモーター。
【請求項２】
前記付勢部材がバネを備える、請求項１に記載のリニア電子ポリマーモーター。
【請求項３】
前記付勢部材が第２ポリマー作動装置（２１５）を備える、請求項１又は２に記載のリニア電子ポリマーモーター。
【請求項４】
ガイド用スリーブ（１１３）を更に備え、前記リニアシャフトの運動が実質的に直線状になるように、前記リニアシャフトが前記ガイド用スリーブを通じて位置決めされる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニア電子ポリマーモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は概して、電子ポリマー装置に関し、より具体的には、リニア電子ポリマーモーター及びリニア電子ポリマーモーターを組み込んだ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ポリマーモーターは、一般にロボット工学、レンズの位置決め及びポンプにおいて用いられてきた。通常、これらのモーターは、２つの導電弾性層（つまり、電極）の間に位置付けられるポリマーフィルムの層を備える。ポリマーは、誘電体として考えられ得る。ポリマーは、一対の電極に対して印加される電圧に応じて変形し、これにより、電力を機械的運動に変換させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態において、リニア電子ポリマーモーターは、固定部材と、軸線を有するリニアシャフトと、ポリマー作動装置と、付勢部材と、を含む。ポリマー作動装置は第１端及び第２端を含み、そのため、ポリマー作動装置の第１端はリニアシャフトに固定接続され、ポリマー作動装置の第２端は固定部材に固定接続されている。付勢部材は第１端及び第２端を含む。付勢部材の第１端はリニアシャフトに固定接続され、付勢部材の第２端は固定部材に固定接続されている。ポリマー作動装置は、軸線に沿ってリニアシャフトを直線移動させるための電圧を受けた後に、長さを変える。
【０００４】
別の実施形態においては、装置は、装置エンクロージャを内部に画定する装置ハウジング、及び装置ハウジングによって画定される装置エンクロージャ内に少なくとも一部が位置決めされるリニア電子ポリマーモーターを含む。リニア電子ポリマーモーターは、軸線を有するリニアシャフトと、ポリマー作動装置と、付勢部材と、を含む。ポリマー作動装置は、第１端及び第２端を含み、その結果、ポリマー作動装置の第１端はリニアシャフトに固定接続され、ポリマー作動装置の第２端は装置ハウジングに固定接続されている。付勢部材は、第１端及び第２端を含む。付勢部材の第１端はリニアシャフトに固定接続され、付勢部材の第２端は装置ハウジングに固定接続されている。ポリマー作動装置は、軸線に沿ってリニアシャフトを直線移動させるための電圧を受けた後に、長さを変える。
【０００５】
更に別の実施形態において、装置は、装置ハウジングと、リニア電子ポリマーモーターと、を含む。装置ハウジングは、装置エンクロージャを画定する。リニア電子ポリマーモーターは、装置ハウジングによって画定される装置エンクロージャ内に、少なくとも一部が位置決めされ、作動装置ベース部と、ある長さを有するリニアシャフトと、ポリマー作動装置と、戻しバネと、付勢部材と、を含む。作動装置ベース部は、作動装置バネによって装置エンクロージャ内の装置ハウジングと連結される。ポリマー作動装置は第１端及び第２端を含み、その結果、ポリマー作動装置の第１端はリニアシャフトに固定接続され、ポリマー作動装置の第２端は作動装置ベース部に固定接続されている。ポリマー作動装置は、電圧を受けた後に長さを変える。戻しバネは、作動装置ベース部に固定接続された第１端と、リニアシャフトに固定接続された第２端と、を有する。付勢部材は第１端及び第２端を有し、その結果、付勢部材の第１端はリニアシャフトに固定接続され、付勢部材の第２端は装置ハウジングに固定接続されている。
【０００６】
更に別の実施形態において、装置は、振動ブリッジに柔軟に連結されたベース部を含む。ベース部は第１平面に位置し、振動ブリッジは、第１平面に平行な第２平面に位置する。装置は更に、第１端及び第２端を含むポリマー作動装置を含む。ポリマー作動装置の第１端はベース部に連結され、ポリマー作動装置の第２端は振動ブリッジに連結されている。ポリマー作動装置に印加された電圧は、振動ブリッジが第２平面内で直線的に移動するように、ベース部に対して振動ブリッジを並進させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
前述の一般の説明及び次の詳細な説明は両方とも、種々の実施形態を説明し、特許請求される発明の主題の本質及び特徴を理解するための概観又は骨組を提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態の更なる理解を提供するために含められたものであり、本明細書の一部に組み込まれると共に本明細書の一部をなすものである。図面に示される実施形態は、例示的な性質のものであり、特許請求の範囲によって規定される発明の主題を限定することを意図したものではない。図面は、本明細書に記述される種々の実施形態を例示し、説明とともに、特許請求される発明の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
【図１】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示の歯ブラシ装置に組み込まれた、例示のリニア電子ポリマーモーターの模式図である。
【図２】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示の歯ブラシ装置に組み込まれた、例示のリニア電子ポリマーモーターの模式図である。
【図３】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による回転部材を有する例示のアダプターの模式図である。
【図４】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のリニア電子ポリマーモーターを有する例示の歯ブラシ装置の部分的に透明な側面斜視図である。
【図５Ａ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のリニア電子ポリマーモーターを有する例示の歯ブラシ装置の部分的に透明な側面斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す例示のリニア電子ポリマーモーターの平面図である。
【図６Ａ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のリニア電子ポリマーモーターの部分的に透明な側面斜視図である。
【図６Ｂ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のバネの平面図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示す例示のリニア電子ポリマーモーターの断面図である。
【図７Ａ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のロール状ポリマー作動装置の側面斜視図である。
【図７Ｂ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による図７Ａに示す例示のロール状ポリマー作動装置を有する例示のリニア電子ポリマーモーターの断面図である。
【図８】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示の歯ブラシ装置に組み込まれた例示のリニア電子ポリマーモーターの模式図である。
【図９】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のリニア電子ポリマーモーターを有する例示の歯ブラシ装置の断面図である。
【図１０Ａ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のポリマー作動装置を組み込んだ例示の電気カミソリ装置の分解斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す例示の電気カミソリ装置の、組み立て後の側面斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに示す例示の電気カミソリ装置の断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに示す例示の電気カミソリ装置の、第１状態における断面図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｃに示す例示の電気カミソリ装置の、第２状態における断面図である。
【図１１Ａ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示のデジタル振動電圧パターンを示す。
【図１１Ｂ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示の正弦波振動電圧パターンを示す。
【図１１Ｃ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による例示の正弦波振動電圧パターンを示す。
【図１２Ａ】本明細書に記載され、図示される１つ以上の実施形態による２つの異なる振動周波数に関する例示の正弦波電圧パターンを示す。
【図１２Ｂ】本明細書に記載され図示される１つ以上の実施形態による２つの異なる振動周波数に関する例示のデジタル電圧パターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に開示される各実施形態は、概して、例えば口腔ケア装置及び電気カミソリ等の電子機器に組み込むことができるリニア電子ポリマーモーターに関する。ポリマー作動装置は、例えば、リニアシャフトなどの被駆動部材を駆動させたり、歯ブラシヘッド又はカミソリ刃などの、機器の駆動構成部品を駆動させたりするために、活用することができる。リニア電子ポリマーモーター及びリニア電子ポリマーモーターを組み込んだ装置の種々の実施形態を以下に詳述する。
【０００９】
実施形態の以下の詳細な説明において、添付の図面が参照されるが、これらの図面はその一部を形成するものであり、本明細書の主題が実践され得る特定の実施形態の実例として示されるものであって、限定するものとして示されるものではない。他の実施形態が利用される場合があること、また論理的、機械的、及び電気的な変更が、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、行われ得ることを理解されたい。
【００１０】
ここで図１を参照すると、リニア電子ポリマーモーター１０１を有する装置１００の概要が示されている。本明細書では、各実施形態において、電気歯ブラシ又は舌クリーナー等の口腔ケア装置の場合について説明するが、実施形態はこれらに限定されるものではない。例えば、所望の用途に応じて、装置１００の機能を変更するために、種々のアダプター（例えば、アダプター１２０）を活用してよい。
【００１１】
リニア電子ポリマーモーター１０１は、一般的にリニアシャフト１１２と、付勢部材１１５と、ポリマー作動装置１１４と、を備える。リニアシャフト１１２は長手方向軸線１０２に沿って延在してよく、付勢部材１１５及びポリマー作動装置１１４を介して、固定部材１１７／１１７’（例えば、装置ハウジング、モーターシャーシ又は任意の固定表面）に連結してよい。本明細書でより詳細に説明するように、リニアシャフト１１２は、長手方向軸線１０２に沿って直線的に前後に並進することができる。例えば、リニアシャフト１１２を長手方向軸線に沿って自由度１に制限するために、ガイド用スリーブ等のガイド１１３／１１３’が設けられてよい。
【００１２】
ここで、「直線運動（linear motion又はlinear movement）」とは、真っ直ぐな又は実質的に真っ直ぐな線又は方向に沿った運動を言う。「角運動」なる用語は、任意の角変位を指す。「曲線運動」とは、完全に直線運動でもなければ完全に角運動でもない、両者の組み合わせである（例えば曲線）運動である。これらの運動は、定常的又は周期的であってよい。定常的運動とは、方向又は経路が変化しない（即ち、一方向である）運動を指す。周期的運動とは、方向又は経路が逆転する運動を指す。定常的角運動は回転運動と呼ばれるが、本明細書における要素が「回転可能に取り付けられた」と述べられる場合があり、これは、周期的であるか又は定常的であるかに関わらず、角運動が可能であることを単に意味するものである。周期的角運動は、振動運動と呼ばれる。曲線運動もまた、定常的（即ち、一方向）又は周期的（即ち、方向が逆転する）であり得る。周期的直線運動は「往復運動」と呼ばれる。
【００１３】
上述した運動はリニアシャフト、装置アダプター、ブリッスル支持体、歯ブラシ、歯ブラシヘッド等の１つ以上の軸線に沿って起こり得る。したがって、本明細書では、運動は、運動中の物体の位置を説明するために必要な軸線座標の数に応じて、１次元、２次元又は３次元のいずれかの運動であるとして記載される。１次元運動は、単一の座標（例えば、Ｘ、Ｙ、又はＺ座標）によって説明することができる運動である。一般的には、直線運動のみが１次元運動であり得る。例えば、実質的にＹ軸線のみに沿った周期的な直線運動は、１次元運動（本明細書では、「脈動」、「往復運動」、「前後運動」又は「上下運動」と呼ばれることがある）である。２次元運動とは、１つ又は複数の物体の移動経路を説明するのに２個の座標（例えば、Ｘ座標及びＹ座標）を必要とする物体の運動である。１つの平面内で生ずる角運動は、移動経路を説明するのに物体上のある点が２個の座標を必要とすることから、２次元運動である。
【００１４】
種々のリニアシャフトは、円筒状のロッド（rod）として説明することができるが、実施形態はそれに限定されるものではない。一実施形態において、リニアシャフトは、断面が長方形であってもよい（例えば、バー（bar））。また、一実施形態のリニアシャフトは、円筒状のロッドではなく、プレートとして構成されて、該プレートが軸線方向（直線）運動のための軸線又は方向を画定するようにされてもよい。リニアシャフトは、往復的に前後に直線並進できるように、任意の幾何学的構成をとり得る。加えて、以下に説明する様々な構成要素は、別個の構成要素（例えば、バネ）ではなく、リニアシャフトの特徴であってよい。
【００１５】
リニアシャフト１１２は、ポリマー作動装置１１４の一端が固定接続され得る作動装置接続領域１１６、及び付勢部材１１５の一端が固定接続され得る付勢部材接続領域１１８を含むことができる。一実施形態において、作動装置接続領域１１６は、リニアシャフト１１２の長さに沿って、付勢部材接続領域１１８からオフセットさせてよい。あるいは、作動装置接続領域１１６は、付勢部材接続領域１１８と同じ位置にあってもよい。一実施形態において、作動装置接続領域１１６及び付勢部材接続領域１１８は、ポリマー作動装置１１４及び付勢部材１１５が接続され得るリニアシャフト１１２から延在する作動装置突出部（又は複数の作動装置突出部）として構成してもよい。ポリマー作動装置１１４及び／又は付勢部材１１５は、それぞれ作動装置接続領域１１６及び付勢部材接続領域１１８に、接着剤、レーザータッキング（laser tacking）、機械的締め付け、締結具等、様々な手段によって接続されることができる。
【００１６】
ポリマー作動装置１１４は、一対の電極（図示せず）間に位置決めされるポリマー材料を含み得る。一対の電極はポリマー作動装置の対向面に、接着剤、超音波溶着、機械的接続具、被覆等が挙げられるがこれらに限定されない様々な方法で取り付けられてよい。一対の電極は電源（図示せず）と連通していることができる。一対の電極は、ポリマー材料全体に電圧を印加することができ、この結果、ポリマー材料は多数の異なる方向（つまり、縦方向、横方向、対角線方向等）に変形する（つまり、ポリマー材料は、印加された電圧に応じて拡張及び／又は縮小することができる）。電源は、繰り返しかつ交互に、ポリマー作動装置の電極に電力（即ち電圧）を印加及び該電極から電力を除去して、リニアシャフトを前後に振動させる。使用に好適なポリマー材料及び電極は、様々な電圧制御方法とともに、米国特許第６，５４５，３８４号、米国特許第６，７８１，２８４号及び米国特許出願公開第２０１０／００４３１５７号に更に記載されており、これらは、あらゆる目的のため、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１７】
ポリマー作動装置１１４の第１端は、リニアシャフト１１２の作動装置接続領域１１６に固定連結されてよく、第２端は、第１接続領域１１７において固定部材に固定連結されてよい。ポリマー作動装置１１４の長さは、リニア電子ポリマーモーター１０１が組み入れられる特定の用途において望まれる移動量に依存し得る。
【００１８】
付勢部材１１５は、バネとして構成されてよく、リニアシャフト１１２の付勢部材接続領域１１８に固定連結され得る第１端及び接続領域１１７’において固定部材に固定接続され得る第２端を備える。矢印Ａで示すように、付勢部材１１５及びポリマー作動装置１１４は、リニアシャフト１１２を１次元（即ち、軸線方向）に駆動するよう協働する。電圧をポリマー作動装置１１４の電極に印加することにより、ポリマー作動装置１１４が拡張でき、それによってリニアシャフト１１２を上方向へ移動させることができる。電圧をオフにすると、ポリマー作動装置１１４がリニアシャフト１１２を短くし、リニアシャフト１１２を下方向へ移動させることができる。付勢部材１１５は、バネ力を供給することにより、リニアシャフト１１２の軸線方向運動を助けることができる。オン状態とオフ状態との間で電圧を交互にすることにより、リニアシャフト１１２は、所望の周波数でリニアシャフト１１２の軸線に沿って直線的に前後に並進することができる。リニアシャフト１１２の前後運動の所望の周波数は、特定の用途に依存し得る。電気歯ブラシの場合、一実施形態において、並進の周波数は約５０Ｈｚ〜約５００Ｈｚの範囲であり得る。別の実施形態においては、並進の周波数は、約１００Ｈｚ〜約２００Ｈｚの範囲であり得る。更に別の実施形態においては、並進の周波数は、約１５０Ｈｚである。特定の用途に依存して、他の並進周波数が活用されてもよい点を理解すべきである。
【００１９】
リニア電子ポリマーモーター１０１は、電気歯ブラシ、舌クリーナー、木工用工具、電気カミソリ等、様々な小型機器用途において活用できる。リニア電子ポリマーモーター１０１は、特定の用途での使用のために構成され得るアダプター１２０に連結されることができる。図１に示すアダプター１２０は、装置１００が電気歯ブラシとして構成される歯ブラシヘッドである。この実施形態では、リニア電子ポリマーモーター１０１は、リニアシャフト１１２がハウジングに対して並進するように、固定部材としての役割を果たす装置ハウジング内に維持されてよい。図１に示すアダプター１２０は、係合機構１２２によりリニアシャフト１１２に連結され得る第１端１２１を有する。アダプター１２０をリニアシャフト１１２から取り外すことができるように、一実施形態において、係合機構１２２は、締り嵌め又は取り外し可能なスナップ嵌合を提供する。接触要素１２４は、アダプターの第２端に設けられてよい。リニアシャフト１１２の軸線に沿った、リニアシャフト１１２の周期的な直線運動は、矢印Ａで示すように接触要素１２４を駆動し、これが歯磨きの有効性を助長することができる接触要素については、以下で更に詳細に説明する。
【００２０】
アダプター１２０は、任意の数の既知及び未知の形状、サイズ、構成、及び材料を含むことができる。アダプター１２０の例示的な材料には、ポリマー、プラスチック、エラストマー、金属、複合材料、又はこれらの組み合わせ（例えば、ポリプロピレン、ＰＯＭ、ＡＳＡ、ＡＢＳ、ＰＣ、ＳＡＮ、又は任意の他の好適な材料）を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００２１】
図２を参照すると、図１の付勢部材１１５を第２ポリマー作動装置２１５で置き換えた、リニア電子ポリマーモーター２０１を有する装置２００が示されている。この実施形態においては、第１ポリマー作動装置２１４は、第１接続領域２１７において、作動装置接続領域２１６及び固定部材に固定接続され得る。第２ポリマー作動装置２１５は、付勢部材接続領域２１８及び第２接続領域２１７’に固定接続され得る。第１ポリマー作動装置２１４及び第２ポリマー作動装置２１５に交流電圧を供給して、２つのポリマー作動装置が反対方向に動作し、アゴニスト及びアンタゴニストとして作用するようにしてよい。例えば、第１正弦波電圧が第１ポリマー作動装置２１４に供給され、第２正弦波電圧が第２ポリマー作動装置２１５に供給されてよく、ここで、第１及び第２正弦波電圧は互いに対して位相を異にしてよく、その結果、第１及び第２ポリマー作動装置が交互に作動することによってリニアシャフト２１２を前後に移動させる。第１ポリマー作動装置２１４及び第２ポリマー作動装置２１５を制御する方法は、米国特許出願公開第２０１０／００４３１５７号に記載されており、参照によって本明細書にその全体が組み込まれる。
【００２２】
反対方向にリニアシャフトを移動させるように動作する２つのポリマー作動装置（例えば、図２に示す、第１ポリマー作動装置２１４及び第２ポリマー作動装置２１５）を活用する実施形態において、電源は、振動パルスを用いて、第１ポリマー作動装置と第２ポリマー作動装置との間で電力を交互にして、リニアシャフト２１２をその軸線２０２に沿って振動させることができる。図１１Ａは、ポリマー作動装置に供給され得る振動パルス電圧をステップ関数で示す。詳細には、電源は、第２ポリマー作動装置に関連付けられた一対の電極にわたってゼロ電圧を印加しながら、第１ポリマー作動装置に関連付けられた一対の電極電極にわたって電圧を印加することができ、次いで、第１ポリマー作動装置に関連付けられた一対の電極にわたってゼロ電圧を印加しながら、第２ポリマー作動装置に関連付けられた一対の電極にわたって電圧を印加することができる。この交流電力は、タスクを実行するために必要な任意の時間繰り返されてよい。あるいは、図１１Ｂは、振動パルス電圧が正弦波関数として構成され得ることを示す。振動パルスは、１つの例示的な実施形態では、第１ポリマー作動装置に正の電圧（ｔ軸より上のパルス波）を印加することができるが、一方で、負の電圧（ｔ軸より下のパルス波）は、反転され、第２ポリマー作動装置に印加されてもよい。
【００２３】
図１１Ｃは振動パルス電圧を示し、ポリマー作動装置の一方に電圧パルスが印加された後かつもう一方の第２ポリマー作動装置に電圧パルスが印加される前に、遅延ｔｄがもたらされる。振動パルス電圧は、一実施形態において図１０Ｃに示すように正弦波であり得るが、遅延ｔｄを組み込む周期ｔｐを有してよい遅延ｔｄにより、他のポリマー作動装置に電圧を印加して作動させるに先立って、ポリマー作動装置が引張前の状態に戻り始めることができる。周期ｔｐ及び遅延ｔｄの持続時間は、リニア電子ポリマーモーターを組み入れる特定の用途に依存し得る。
【００２４】
あるいは、電源は、リニアシャフトの、該リニアシャフトの軸線に沿った運動をもたらす脈動パルスを使用して、第１及び第２ポリマー作動装置に実質的に同時の電力を供給してもよい。ここでも、脈動パルスは正弦波であり得る。制御装置（図示せず）は、電源が第１及び第２ポリマー作動装置の一対の電極に印加する電圧の量を制御することができる。加えて、制御装置は、パルスパターンの周波数を制御することができる。制御装置は、周波数が、約０．１Ｈｚ〜約１５０ｋＨｚ、又はより具体的には０．５Ｈｚ〜約１００ｋＨｚ、更により具体的には１Ｈｚ〜約５０ｋＨｚであるように制御することができる。制御装置は、振動及び脈動パルスの周波数を重ねて、図１２Ａ及び１２Ｂに示すようにリニアシャフトの直線運動を作り出してもよい。
【００２５】
再び図２を参照すると、リニアシャフト２１２が矢印Ａで示す直線方向に移動することを確実にするために、ガイド２１３／２１３’が設けられてよい。この実施形態は、図１に示す実施形態と比べて、リニアシャフト２１２において、より高い力を生成することができる。図１に示す実施形態と同様に、歯ブラシヘッド等のアダプター２２０が設けられてよい。
【００２６】
ここで図３を参照すると、一実施形態によるアダプター３２０が示されている。一般的に、アダプター３２０は、回転部材３２４（例えば、電気歯ブラシ用途における歯ブラシブリッスルを有するディスク）、プッシュロッド３２５、ロッカーアーム３２６及びアダプターハウジング３２１を備える。プッシュロッド３２５及びロッカーアーム３２６は、アダプターハウジング３２１によって画定されるアダプター凹部３２３内に配置され得る。プッシュロッド３２５がリニアシャフト３１２に取り外し可能に連結できるように、連結機構３２２がプッシュロッド３２５の連結端に設けられてよい。一実施形態において、プッシュロッド３２５は、回転部材３２４の周期的な角運動を助けるために、リニアシャフト３１２に対して角度をもって位置決めされてもよい。ロッカーアーム３２６は、連結機構３２２から遠位にあるプッシュロッド３２５の端部に位置し得る。ロッカーアーム３２６及びプッシュロッド３２５は一体型の構成要素でも、２つの別の構成要素でもよい。
【００２７】
ロッカーアーム３２６は、回転部材３２４の回転の中心軸線３２８からオフセットした位置において、回転部材３２４に連結され得、ここで、リニアシャフト３１２の周期的直線運動（矢印Ａ）はプッシュロッド３２５を並進させ、その結果、矢印Ｂで示すように、ロッカーアーム３２６は、回転部材３２４を回転軸線３２８の周りに振動させる。このように、プッシュロッド３２５及びロッカーアーム３２６は、リニアシャフト３１２の周期的直線運動を、回転部材３２４の周期的角運動に変換する。この実施形態においては、回転部材３２４は、矢印Ｂで示すように回転する。一実施形態においては、回転部材３２４の振動回転は、回転軸線の周りに約１°〜約１７９°である。他の実施形態においては、回転部材３２４の振動回転は、回転軸線の周りに約２０°〜４０°である。更なる実施形態においては、回転部材３２４の振動回転は、約５°超〜約２０°未満であってよい。
【００２８】
電気歯ブラシの実施形態においては、ユーザーは、回転又は直線的に並進するブラシヘッドを有する電気歯ブラシとするために、図３に示す回転する歯ブラシのヘッドアダプター３２０を選択的に連結することができる。このように、一実施形態において、ユーザーは、電気歯ブラシヘッドの軸線に沿って直線的に並進するだけの電気歯ブラシヘッドに対して、図１及び２に示すようなアダプターを選択的に連結することもできる。ユーザーは、歯ブラシヘッドを交換するだけで、所望のブラシ形状を選ぶことができる。
【００２９】
図４は、図１に模式的に示したリニア電子ポリマーモーター４０１を有する装置４００（電気歯ブラシ）を示す。一般的に、装置４００は、装置ハウジング４５０（固定部材としての役割を果たす）、装置ハウジング４５０によって画定される装置エンクロージャ内に配置されるリニア電子ポリマーモーター４０１及び装置ハウジングに連結されたアダプター４２０を備える。リニア電子ポリマーモーター４０１のリニアシャフト４１２は、軸線４０２に沿って装置エンクロージャ内に配置されてよく、第１板バネ（flat spring）４１５、第２板バネ４１５’及びベローズシール４４０を通って位置決めされ得る。上述したように、ポリマー作動装置４１４の第１端は、任意の数の接続手段によって、作動装置接続領域４１６において、リニアシャフト４１２に固定接続され得る。ポリマー作動装置４１４の第２端は、任意の数の接続手段（例えば、締結具、タッキング（tacking）、接着剤、はんだ等）によって、第１接続領域４１８において、装置ハウジング４５０に固定接続され得る。
【００３０】
図４に示すように、図１に示す付勢部材１１５は、第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’として構成されており、リニアシャフト４１２に固定接続され得る。第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’は、様々な構成をとることができる。更に、より多い又は少ない板バネを活用してよい。第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’は、リニアシャフト４１２にバネ力をもたらすために柔軟な材料を含んでよい。例示の材料としては、金属、プラスチック、複合材料、エラストマー、ポリマー等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３１】
例示された実施形態の第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’はＭ字状であり、第１端４１５ｄ、並びに第１端４１５ｄから延在する２つの外側アーム４１５ａ、４１５ｃ及び中間アーム４１５ｂを有する。第１端４１５ｄは、装置ハウジング４５０に連結されても連結されていなくてもよい。例示された実施形態において、２つの外側アーム４１５ａ、４１５ｃは、装置ハウジング４５０に固定接続されている一方で、中間アーム４１５ｂは、装置ハウジング４５０に固定接続されていない。中間アーム４１５ｂは、片持ちバネ部を形成して、リニアシャフト４１２は片持ちバネ部を通って位置決めされ得る。第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’の中間アーム４１５ｂは、リニアシャフト４１２が通されて位置決めされるシャフト収容貫通孔を備えてよい。別の実施形態においては、板バネは、上部（例えば、第１端４１５ｄ）及び該上部から延在する片持ち部（例えば、中間アーム４１５ｂ）のみを備えてよい。この実施形態においては、板バネは、第１端から片持ち部のみが延在するように、２つの外側アームを有さない。他のバネ構成も可能であることを理解すべきである。
【００３２】
第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’は、任意の手段により、リニアシャフト４１２に固定接続されてよい。例えば、第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’は、接着剤、タッキング、はんだ付け、締結具の使用等により固定接続されてよい。別の実施形態においては、第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’は、リニアシャフト４１２と一体であってよい。第１板バネ４１５及び第２板バネ４１５’の構成は、戻し（即ち付勢）バネとして並びにガイド用バネとして機能して、図１に示すガイド用スリーブ１１３の機能を果たす。
【００３３】
水や他の異物が、装置ハウジング４５０の画定する装置エンクロージャに侵入しないようにするために、図４に示すベローズシール４４０のような封止部が設けられてよい。ベローズシール４４０は様々な構成をとることができ、装置ハウジング４５０内に維持されるリニア電子ポリマーモーター４０１及び電源を保護することができる。ベローズシール４４０は、ポリマー、ゴム又は他の任意の好適な材料で作製され得る。リニアシャフト４１２が取り外し可能にプッシュロッド４２５に連結するように、アダプター４２０は、連結機構４２２を介して、装置ハウジング４５０に連結され得る。リニアシャフト４１２の周期的直線運動を、プッシュロッド４２５及びロッカーアーム４２６を介して、回転部材４２４の振動角運動に変換することができる。一実施形態において、回転部材４２４の振動回転は、回転軸線の周りに約１°〜約１７９°である。別の実施形態において、回転部材４２４の振動回転は、回転軸線の周りに約２０°〜４０°である。
【００３４】
装置ハウジング４５０は、任意の数の周知及び未知の形状、サイズ、構成、及び材料を含むことができる。装置ハウジング４５０の例示的な材料には、ポリマー、プラスチック、エラストマー、金属、複合材料、又はこれらの組み合わせ（例えば、ポリプロピレン、ＰＯＭ、ＡＳＡ、ＡＢＳ、ＰＣ、ＳＡＮ、又は任意の他の好適な材料）を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂを参照すると、図２に模式的に示すような二重ポリマー作動装置リニア電子ポリマーモーターを有する装置５００を示す。装置５００は電気歯ブラシとして示されており、一般に装置ハウジング５５０、装置ハウジング５５０によって画定される装置エンクロージャ内に配置されるリニア電子ポリマーモーター５０１及びアダプター５２０を備える。例示のリニア電子ポリマーモーター５０１は、装置エンクロージャ内の装置ハウジング５５０に固定接続され得るシャーシ５６０、リニアシャフト５１２、第１ポリマー作動装置５１４ａ、第２ポリマー作動装置５１４ｂ、第１板バネ５１５及び第２板バネ５１５’を備える。
【００３６】
Ｕ字状のシャーシ５６０は、支持壁５６３（即ち、底面）、第１側壁５６１及び第２側壁５６２を備え得る。可視性の目的のために、図５Ａでは取り除かれた形の第２側壁５６２の一部が図示されている。シャーシ５６０は、これらに限定されないが、金属、プラスチック、ポリマー、エラストマー、複合材料又はこれらの組み合わせ等の硬質材料で作製されてよい。シャーシ５６０は、ポリマー作動装置及び板バネのための取り付け構造を提供することができる。
【００３７】
リニアシャフト５１２は、上述したように、第１板バネ５１５及び第２板バネ５１５’に固定接続され得る。第１板バネ５１５及び第２板バネ５１５’は、２つの外側アームにおいて、シャーシの支持壁５６３に固定接続され得、一方で中間アームは、解放され得る。図５Ａ及び５Ｂで示すように、一実施形態において、第１板バネ５１５及び第２板バネ５１５’は、リニアシャフト５１２に沿って互いにオフセットされてよい。
【００３８】
リニア電子ポリマーモーター５０１は、第１ポリマー作動装置５１４ａ及び第２ポリマー作動装置５１４ｂをリニアシャフト５１２にそれぞれ連結する、第１作動装置連結板５６４及び第２作動装置連結板５６５を更に備えてもよい。第１ポリマー作動装置５１４の第１端は、第１作動装置連結板５６４に（例えば、締め付け力によって）固定接続され得、これは、貫通孔内に位置決めされるリニアシャフト５１２に固定接続され得る。別の実施形態においては、リニアシャフト５１２及び第１作動装置連結板５６４は、一体の単一構成要素であってよい。第１ポリマー作動装置５１４ａの第２端は、シャーシ５６０の第１側壁５６１に固定接続され得る。例示の実施形態においては、第３作動装置連結板５３０ａが第１ポリマー作動装置５１４ａを第１側壁５６１に接続するために用いられる。第３作動装置連結板５３０ａと第１ポリマー作動装置５１４ａを第１側壁５６１に接続するために、締結具を用いてよい。第１ポリマー作動装置５１４ａを、リニアシャフト５１２及び／又はシャーシ５６０の第１側壁５６１に接続するために、他の連結方法を活用してもよい。
【００３９】
同様に、第２ポリマー作動装置５１４ｂの第１端は、第２作動装置連結板５６５に（例えば、締め付け力によって）固定接続され得、これは、貫通孔内に位置決めされるリニアシャフト５１２に固定接続され得る。第１作動装置連結板と同様に、第２作動装置連結板５６５は、リニアシャフト５１２と一体であってよい。第２ポリマー作動装置５１４ｂの第２端は、シャーシ５６０の第２側壁５６２に固定接続され得る。例示の実施形態においては、第２ポリマー作動装置５１４ｂを第２側壁５６２に接続するために、第４作動装置連結板５３０ｂが用いられる。第４作動装置連結板５３０ｂと第２ポリマー作動装置５１４ｂを第２側壁５６２に接続するために、締結具が用いられてよい。第２ポリマー作動装置５１４ｂを、リニアシャフト５１２及び／又はシャーシ５６０の第２側壁５６２に接続するために、他の連結方法を活用してもよい。
【００４０】
２つのポリマー作動装置が互いに平行に取り付けられ、それぞれがリニアシャフトを反対方向に動かすように配置されてよい。第１及び第２ポリマー作動装置は、図２に関して上述したように制御されてもよく、又は他の制御方法により制御されてもよい。板バネは、摩擦がなくかつ緩みのない方法でリニアシャフトを案内するように構成され得る。
【００４１】
ここで図６Ａ〜６Ｃを参照すると、別の二重ポリマー作動装置の実施形態が示されている。図６Ａは、第１ポリマー作動装置６１４ａ、第２ポリマー作動装置６１４ｂ、第１バネ６１５及び第２バネ６１５’を有するリニア電子ポリマーモーター６０１の側面斜視図である。図６Ｂは、一実施形態による例示のバネの平面図である。図６Ｃは、図６Ａに示すリニア電子ポリマーモーター６０１の側面図である。第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂは、引張前の状態において円錐形であってよく、大径端及び小径端を有してよい。リニアシャフト６１２は、第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂを通って、軸線方向に位置決めされてよい。第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂの小径端は、環６７０によってリニアシャフト６１２に固定接続され得る。リニアシャフト６１２は、環６７０の中央孔を通って位置決めされ、定位置に固定され得る。別の実施形態においては、環６７０は、リニアシャフト６１２と一体となっている。
【００４２】
第１ポリマー作動装置６１４ａの小径端は、環６７０の第１表面６７２に接続されてよく、第２ポリマー作動装置６１４ｂの小径端は、環６７０の第２表面６７３に接続されてよい。ポリマー作動装置は、１つ以上の締め付け装置６７１、６７１’によって、環６７０に固定接続され得る。第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂの小径端を環６７０に固定接続するために、任意の接続構成を活用してよい。
【００４３】
一実施形態において、第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂは、モーターハウジング６８２によって画定される作動装置空洞内に維持され得る。モーターハウジング６８２は、例えば円筒形であってよく、また硬質材料で作製されてよい。モーターハウジング６８２は、電気歯ブラシ等の装置の装置ハウジングに固定接続され得る。一実施形態において、第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂの大径端は、それぞれ第１締め付け環６７３及び第２締め付け環６７４によってモーターハウジング６８２に固定され得る大径端フランジ部６１９ａ、６１９ｂを画定する。大径端フランジ部６１９ａ、６１９ｂをモーターハウジング６８２に固定するために、任意の締め付け方法又は固定方法を活用してよい。
【００４４】
第１バネ６１５及び第２バネ６１５’は、第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂをモーターハウジング６８２に固定するために用いる、第１締め付け環６７３及び第２締め付け環６７４又は他の締め付け装置に連結され得る。それ故に、第１バネ６１５及び第２バネ６１５’は、モーターハウジング６８２、並びに第１作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４の大径端に固定接続され得る。
【００４５】
図６Ｂに示すように、第１２バネ６１５及び第２バネ６１５’は、第１バネ６１５及び第２バネ６１５’を通って位置決めされるリニアシャフト６１２に固定接続されるよう構成され得る中央終端領域６３７内で終端するらせん状アーム６３６を備えてもよい。第１バネ６１５及び第２バネ６１５’は、板バネに関して上述したもののような、柔軟な材料で作製されてよい。らせん状アーム６３６は、リニアシャフト６１２の、第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂに対する同軸位置決めを可能にする片持ちバネとして機能することができる。第１バネ６１５及び第２バネ６１５’は、リニアシャフトが矢印Ａで示すように直線移動できるように、リニアシャフト６１２を案内する。
【００４６】
第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂは、上述したように、電圧の印加によって交互に変形して、環６７０及びリニアシャフト６１２を、矢印Ａで示すように前後に移動させる。第１ポリマー作動装置６１４ａ及び第２ポリマー作動装置６１４ｂは、上述したようにアダプターと連結され得るリニアシャフト６１２を並進させるために協働できる。
【００４７】
図７Ａ及び７Ｂは、第１ポリマー作動装置７７５及び第２ポリマー作動装置７７６が同一のポリマー層に実現され得る二重ポリマー作動装置７１４を示す。例示された実施形態において、第１ポリマー作動装置７７５及び第２ポリマー作動装置７７６は、第１ポリマー作動装置７７５及び第２ポリマー作動装置７７６を画定するアドレス可能な２つの電極領域７７８、７７９を有するポリマー層を備える。各電極領域７７８、７７９は、第１の面に第１電極を有し、反対の面に第２電極を有する。ポリマー層は、ロール状の二重ポリマー作動装置７１４が少なくとも１つのロール層を含むことができるように、ロール状にされるか、又は巻き取られてよい。例示のロール状ポリマー作動装置は、米国特許第６，８９１，３１７号に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。第１電極領域７７８は第１ポリマー作動装置７７５を制御し、第２電極領域７７９は第２ポリマー作動装置７７６を制御する。非変形領域７７４は、第１電極領域７７８と第２電極領域７７９との間に位置し得る。非変形領域７７４は電極領域を含まないため、電圧が印加されず、これにより、静止したままとなる。
【００４８】
ここで図７Ｂを参照すると、ポリマー層は、リニアシャフト７１２に固定連結され得る円形の作動装置板７７０の周りに巻かれてよい。作動装置板７７０は、ロール状ポリマー作動装置の非変形領域７７４に接続され得る。ポリマー層は、任意の手段により作動装置板７７０に固定接続され得る。一実施形態において、締め付け装置７７１は、作動装置板７７０に対してロール状ポリマー層を締め付けるために活用されてよい。他の連結方法が使用されてもよい。ロール状の二重ポリマー作動装置７１４は、モーターハウジング７８２内に固定維持されてよく、金属、プラスチック、ポリマー等の硬質材料で作製されてよい。モーターハウジング７８２は、装置ハウジング（図示せず）に固定接続され得る。ロール状二重ポリマー作動装置７１４の第１端及び第２端は、締め付け具７８３ａ、７８３ｂの使用による等、任意の手段によってロール状ポリマー作動装置の端に固定接続され得る。例えば、接着剤、タッキング、締結具等を使用することによる他の接続方法を使用してよい。
【００４９】
第１バネ７１５は、モーターハウジング７８２の第１端に固定接続され得、第２バネ７１５’は、モーターハウジング７８２の第２端に固定接続され得る。一実施形態において、第１バネ７１５及び第２バネ７１５’は、リニアシャフト７１２が中央終端領域を通って位置決めされ、中央終端領域に固定接続されるように、図６Ａ〜６Ｃで示すバネのように構成されてよい。このように、リニアシャフト７１２は、ロール状二重ポリマー作動装置７１４で画定される円筒状の開口部内で位置決めされ得る。第１バネ７１５及び第２バネ７１５’は、リニアシャフト７１２がその軸線に沿って自由度が１だけであるように、リニアシャフト７１２を案内するのを助けることができる。
【００５０】
ロール状二重ポリマー作動装置７１４の端は、モーターハウジング７８２の端に固定接続され得る。ロール状二重ポリマー作動装置７１４の中央の非変形領域７７４は、作動装置板７７０及びリニアシャフト７１２に固定接続され得る。それ故に、第１電極領域７７８及び第２電極領域７７９に印加される交流電圧は、第１ポリマー作動装置７７５及び第２ポリマー作動装置７７６を交互に拡張し、それによって、作動装置板７７０及びリニアシャフト７１２を、矢印Ａで示すように並進させる。リニアシャフト７１２は、上述したようにアダプターに連結されてもよい。
【００５１】
他の実施形態において、リニア電子ポリマーモーターは、単一の活動領域を有する単一のロール状ポリマー作動装置を備えてよい。この例においては、ポリマー作動装置のうちの１つ（例えば、第１ポリマー作動装置７７５）がバネ（又は複数のバネ）に置き換えられて、単一の、ロール状ポリマー作動装置から電圧を除去した際に、バネがリニアシャフトに戻り力をもたらすようにしている。単一のロール状ポリマー作動装置は、モーターハウジングに固定接続され得、作動装置板（例えば、図７Ｂに示す作動装置板７７０）は、単一のロール状ポリマー作動装置の端に接続され得る。バネは、単一のロール状ポリマー作動装置から電圧を除去した際に、バネが戻りバネ力を作動装置板にもたらすように、作動装置板及びモーターハウジングに接続されてよい。
【００５２】
図８は、アダプター８２０に連結された例示のリニア電子ポリマーモーター８０１の模式図である。この例示の実施形態において、リニアシャフト８１２は、ポリマー作動装置８１４及び戻しバネ８１９によって、（図１及び２に示す装置ハウジングではなく）作動装置ベース部８７０に接続されている。ポリマー作動装置８１４の第１端は、作動装置接続領域８１６においてリニアシャフト８１２に固定接続され、第２端は、作動装置ベース部８７０に固定接続されている。リニアシャフト８１２は、ガイド機構８１３／８１３’（例えば、ガイド用スリーブ又はガイド用バネ）によって案内され得る。
【００５３】
作動装置ベース部８７０は、第１バネ８２９によって固定部材８１７（例えば、装置ハウジング）に更に連結され得る。リニアシャフト８１２は、第２バネ８１５によって固定部材８１７に連結され得る。バネ８２９及び８１５により、作動装置ベース部８７０及びリニアシャフト８１２は、それぞれ中間位置／停止位置にあることができる。第２バネ８１５は、バネ接続領域８１８において、リニアシャフト８１２に固定連結され得る。作動装置ベース部８７０は、リニアシャフト８１２と同様に、軸線方向に自由度１である。例示した配置により、ポリマー作動装置８１４がリニアシャフト８１２を移動させると、作動装置ベース部８７０を固定部材８１７に対して移動させることができ、それによって、消費者が気づくほどの装置ハウジングの振動を低減又は消滅させることができる振動制御を提供する。種々の構成要素を連結するために、より多くの又はより少ないバネを用い得ることを理解すべきである。
【００５４】
図８に例示された実施形態において、アダプター８２０は、装置ハウジング（即ち、固定部材８１７）ではなく、作動装置ベース部８７０に連結されている。それ故に、アダプター８２０、作動装置ベース部８７０及びリニアシャフト８１２は、矢印Ａ、Ａ’及びＡ”で示すように並進できる。アダプター８２０は、アダプターハウジング８２１、プッシュロッド８２５、ロッカーアーム８２６及び回転部材８２４を備える。一実施形態においては、アダプターハウジング８２１が固定部材８１７に接触しないように、アダプターハウジング８２１は、作動装置ベース部８７０に取り外し可能に連結され得る。リニアシャフト８１２の一部は、アダプターハウジング８２１によって画定されるアダプター空洞８２３内へ延在してよく、連結機構８２２によって（例えば、スナップ嵌合又は締り嵌めによって）プッシュロッド８２５に取り外し可能に連結され得る。作動装置ベース部８７０、リニアシャフト８１２及びアダプター８２０の動作により、プッシュロッド８２５がロッカーアーム８２６を押し出して、矢印Ｂで示すように、周期的な直線運動を回転部材８２４の振動角運動に変換する。
【００５５】
別の実施形態においては、追加のポリマー作動装置（図示せず）が、第１バネ８２９と平行に、作動装置ベース部８７０及び固定部材８１７に固定接続されてよい。この構成では、リニアシャフト８１２、作動装置ベース部８７０及びアダプター８２０の運動を積極的に制御することができ、回転部材を有するアダプターにより様々な歯磨きモードを実現できる：１）回転部材８２４の回転運動のみ、２）アダプター８２０の直線運動のみ、３）回転部材８２４の回転運動とアダプター８２０の直線運動との組み合わせ（即ち、回転部材８２４の曲線運動）。
【００５６】
図９は、図８に示す振動制御を有するリニア電子ポリマーモーター８０１の一実装を示している。この実施形態においては、装置９００は、図７に示すモーターハウジング７８２に類似したモーターハウジング９８２として構成されている作動装置ベース部を備える。第１ポリマー作動装置９７５及び第２ポリマー作動装置９７６は、ロール状ポリマー作動装置９１４として構成されてよく、図７に示すように、モーターハウジング９８２内に維持され得る。モーターハウジング９８２は、装置ハウジング９５０に直接接続されるのではなく、後端モーターハウジングバネ９９０及びアダプター端部のモーターハウジングバネ９９２によって、間接的に装置ハウジング９５０に接続され得る。あるいは、モーターハウジング９８２は、１つのモーターハウジングバネのみ（例えば、アダプター端部のモーターハウジングバネ９９２のみ）により、装置ハウジング９５０に連結され得る。リニアシャフト９１２は、上述され図７で示すように、第１バネ９１５及び第２バネ９１５’に固定接続され得る。加えて、リニアシャフト９１２は、リニアシャフト９１２の後部を支持し、かつリニアシャフト９１２の直線運動を助ける、シャフトガイドバネ９９３と固定接続され得る。
【００５７】
モーターハウジング９８２は、それぞれがモーターハウジング９８２の中間領域の直径よりも小さい直径を有する、後端９９８及びアダプター端部９９９を備える。モーターハウジングの後端９９８は、らせん状アームを有し図６Ａ〜６Ｃに示すバネとして構成され得る、後端のモーターハウジングバネ９９０に固定接続され得る。後端のモーターハウジングバネ９９０の外周は、装置ハウジング９５０に固定接続され得る。モーターハウジング９８２を案内し、直線運動を可能にする、他の構成を活用してよい。
【００５８】
同様に、アダプター端部のモーターハウジングバネ９９２は、アダプター端部９９９及び装置ハウジング９５０に固定連結され得る。アダプター端部のモーターハウジングバネ９９２は後端のモーターハウジングバネ９９０のように構成されてよく、又はモーターハウジング９８２を案内し、モーターハウジング９８２の直線運動を可能にする別の構成として構成されてもよい。モーターハウジング９８２と装置ハウジング９５０との間に、１つ以上の追加のバネが設けられてもよい。
【００５９】
図９に示すように、アダプターハウジング９２１によって画定されるアダプター凹部９２３内でアダプター９２０に取り外し可能に連結するように構成するように、モーターハウジング９８２のアダプター端部９９９は延在してよい。このように、アダプター９２０は、装置ハウジング９５０にではなく、モーターハウジング９８２に取り外し可能に連結されてよく、装置エンクロージャ内でのモーターハウジング９８２の運動の自由度が１であるため、消費者が気づくほどの装置９００の振動を低減できる。モーターハウジング９８２は、後端のモーターハウジングバネ９９０及びアダプター端部のモーターハウジングバネ９９２を介して、装置ハウジング９５０に柔軟に取り付けられてもよいため、モーターハウジング９８２の自由度を１にできる。リニアシャフト９１２と装置ハウジング９５０との間のシャフトガイドバネ９９３は、装置ハウジング９５０における振動を更に最小限にできる。
【００６０】
別の実施形態において、モーターハウジング９８２は、１つ以上の追加のポリマー作動装置（図示せず）によって、装置ハウジング９５０に連結され得る。追加のポリマー作動装置は、後端のモーターハウジングバネ９９０及び／又はアダプター端部のモーターハウジングバネ９９２への追加、又はその代わりであってよい。例えば、追加のポリマー作動装置は、モーターハウジング９８２の外表面において、装置ハウジング９５０に柔軟に接続されてよい。１つ以上の追加のポリマー作動装置は、図８に関して上述した様々な歯磨きモードを可能にするように構成されてもよい。
【００６１】
図１０Ａ〜１０Ｃを参照すると、ポリマー作動装置１０６０／１０６２を備える電気カミソリ装置１０００が示されている。図１０Ａは、電気カミソリ装置１０００の分解側面斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す電気カミソリ装置１０００の、組み立て後の側面斜視図であり、図１０Ｃは、図１０ＢのＡ−Ａ線に沿った断面の断面図である。図１０Ｄ及び１０Ｅは、図１０ＣのＢ−Ｂ線に沿った断面の断面図であり、２つの作動段階における電気カミソリ装置１０００を示す。
【００６２】
最初に図１０Ａを参照すると、電気カミソリ装置１０００は一般的に、ベース部１０１０、振動ブリッジ１０３０、ブレードアセンブリ１０５０及びホイルカバー１０５５を備える。ベース部１０１０は一般的に、上部表面１０１１、第１ポリマー作動装置取付部１０１２、第２ポリマー作動装置取付部１０１４、及び振動ブリッジ１０３０をベース部１０１０に接続するための複数の締結孔１０１９を備える。ベース部１０１０、並びに第１ポリマー作動装置取付部１０１２及び第２ポリマー作動装置取付部１０１４は、金属、プラスチック、ポリマー、複合材料等の硬質材料で作製されてよい。ベース部１０１０は、第１平面に位置決めされ得る。
【００６３】
第１ポリマー作動装置取付部１０１２及び第２ポリマー作動装置取付部１０１４は、ベース部１０１０の上部表面１０１１から延在してよく、Ｌ字状の係合領域１０１３／１０１５、及び傾斜部１０１６／１０１７を含んでよい。第１ポリマー作動装置取付部１０１２は、それぞれが異なる垂直平面（それぞれ、第１及び第２垂直平面）に位置決めすることができるように、第２ポリマー作動装置取付部１０１４に対向し、第２ポリマー作動装置取付部１０１４からオフセットしてもよい。第１ポリマー作動装置取付部１０１２の傾斜部１０１６は、第２ポリマー作動装置取付部１０１４に向かって傾斜しており、第２ポリマー作動装置取付部１０１４の傾斜部１０１７は、第１ポリマー作動装置取付部１０１２に向かって傾斜している（図１０Ｄ及び１０Ｅ参照）。傾斜部は、ポリマー作動装置取付部に剛性の増大をもたらすことができ、ポリマー作動装置取付部が実質的に曲がらないままであり、また振動ブリッジの直線並進中に、対向するポリマー作動装置取付部の間に隙間をもたらすようにする。振動ブリッジを直線並進させると共にポリマー作動装置取付部に剛性をもたらすために、図示された傾斜部以外の幾何学的構成が活用されてよいことを理解すべきである。
【００６４】
振動ブリッジ１０３０は、上部表面１０４０、下部表面１０４２、第１リーフバネ（leaf spring）１０３１、第２リーフバネ１０３１’、第３ポリマー作動装置取付部１０３２及び第４ポリマー作動装置取付部１０３４を備えることができる。振動ブリッジ１０３０は更に、振動ブリッジ１０３０にブレードアセンブリ１０５０を連結するための、ブレードアセンブリ接続孔１０４１を備えることができる。振動ブリッジ１０３０はベース部の第１平面に平行な第２平面に位置し得る。
【００６５】
第１リーフバネ１０３１及び第２リーフバネ１０３１’は、上部表面１０４０から下方へ延在し、第１リーフバネ１０３１及び第２リーフバネ１０３１’がベース部に締結具（例えば、ネジ）によって接続できるように、孔１０３９を有する接続フランジ１０３８／１０３８’において終端する。第１リーフバネ１０３１及び第２リーフバネ１０３１’は、溶着、タッキング、はんだ付け、接着剤等の、他の連結手段によりベース部に固定連結され得ることを理解すべきである。第１リーフバネ１０３１及び第２リーフバネ１０３１’は、矢印Ａで示す方向に沿って前後に移動できるように、柔軟な材料で作製されてよい。
【００６６】
第３ポリマー作動装置取付部１０３２及び第４ポリマー作動装置取付部１０３４は、振動ブリッジ１０３０の下部表面１０４２から延在する。図１０Ａに示すように、第３ポリマー作動装置取付部１０３２及び第４ポリマー作動装置取付部１０３４は一般的に断面がＬ字状であってよく、係合領域１０３３／１０３５を有してよい。第１ポリマー作動装置取付部１０１２及び第２ポリマー作動装置取付部１０１４と同様に、第３ポリマー作動装置取付部１０３２及び第４ポリマー作動装置取付部１０３４は、傾斜部１０３６／１０３７を有する。第３ポリマー作動装置取付部１０３２の傾斜部１０３６は、第４ポリマー作動装置取付部１０３４に向かって傾斜しており、第４ポリマー作動装置取付部１０３４の傾斜部１０３７は、第３ポリマー作動装置取付部１０３２に向かって傾斜している。電気カミソリが図１０Ｂに示すように組み立てられた状態にあるとき、第４ポリマー作動装置取付部１０３４は第１垂直平面において第１ポリマー作動装置取付部１０１２と対向し、第３ポリマー作動装置取付部１０３２は第２ポリマー作動装置取付部１０１４と対向する。ベース部１０１０、振動ブリッジ１０３０及びブレードアセンブリ１０５０は、装置ハウジング１０５６内に維持され得る。
【００６７】
ブレードアセンブリ１０５０は、上部表面に複数のブレード１０５４を備えてよく、下部表面に、ブレードアセンブリ１０５０が振動ブリッジ１０３０に固定接続されるようにブレードアセンブリ接続孔１０４１に挿入されて固定できる連結ピン１０５３を備えてよい。ホイルカバー１０５５は装置ハウジングに固定されて、ブレード１０５４が露出するのを制限することができる。
【００６８】
図１０Ｃを参照すると、第１ポリマー作動装置１０６０は、係合領域１０１３において第１ポリマー作動装置取付部１０１２に固定接続され、係合領域１０３５において第４ポリマー作動装置取付部１０３４に固定接続されている。第２ポリマー作動装置１０６２は、係合領域１０１５において第２ポリマー作動装置取付部１０１４に固定接続され、係合領域１０３３において第３ポリマー作動装置取付部１０３２に固定接続されている。第１ポリマー作動装置１０６０及び第２ポリマー作動装置１０６２は、作動時にそれぞれが異なる方向へ引く（又は押す）ように、互いに平行に位置決めされてよい。第１ポリマー作動装置１０６０及び第２ポリマー作動装置１０６２に印加される交流電圧により、第１ポリマー作動装置１０６０及び第２ポリマー作動装置１０６２は、矢印Ａで示すように、ほぼ直線的な限定された移動範囲で、振動ブリッジ１０３０を移動させるよう制御できる。振動ブリッジ１０３０を揺さぶることにより、ブレードアセンブリ１０５０は前後に移動して、ユーザーの肌に対してブレード１０５４を移動させることができる。
【００６９】
図１０Ｄは、図１０ＣのＢ−Ｂ断面の断面図を示す。図１０Ｄは、ベース部１０１０に対して休止している振動ブリッジ１０３０を示す。この位置において、第１ポリマー作動装置１０６０及び第２ポリマー作動装置１０６２には電圧が印加されていない。図１０Ｄに示す実施形態においては、第１ポリマー作動装置取付部１０１２の傾斜部１０１６と第４ポリマー作動装置取付部１０３４の傾斜部１０３７との間に間隙ｇが存在する。間隙ｇによってもたらされる隙間は、矢印Ａで示すように、一次元に沿った振動ブリッジ１０３０の往復直線運動を可能にすることができる。
【００７０】
図１０Ｅも、図１０ＣのＢ−Ｂ断面の断面図を示し、ここでは、振動ブリッジ１０３０は、矢印Ｃで示すように、ベース部１０１０に対して直線的に並進している。振動ブリッジ１０３０は、第１ポリマー作動装置１０６０の電極に対する電圧の印加によって、直線的に並進した。第１ポリマー作動装置１０６０は印加された電圧により拡張し、それによって第４ポリマー作動装置取付部１０３４は第１ポリマー作動装置取付部１０１２により近づくように運動し、図１０Ｅに示す間隙ｇ’を図１０Ｄに示す間隙ｇよりも小さくする。したがって、ポリマー作動装置取付部１０１２、１０１４、１０３２及び１０３４の傾斜部１０１６、１０１７、１０３６及び１０３７は、振動ブリッジ１０３０の最大限の到達距離及び可動性を可能にする。
【００７１】
本明細書で使用されるとき、「接触要素」という用語は、口腔中に挿入され得る任意の好適な要素を指すように使用される。好適な要素には、ブリッスル房、エラストマーマッサージ要素、エラストマー洗浄要素、マッサージ要素、舌クリーナー、軟組織クリーナー、硬質表面クリーナー、研磨剤エラストマー要素、例えば旋回フィン（pivoting fin）、プロフィカップ（prophy cup）のような特定の配向又は配置のエラストマー要素、それらの組み合わせ等が含まれる。代表的な好適な接触要素は、米国特許出願公開第２００２／００５９６８５号、第２００５／０００００４３号、第２００４／０１７７４６２号、第２００５／００６０８２２号、第２００４／０１５４１１２号、第２００８／０１７８４０１号、第２００９／０００７３５７号に、及び米国特許第６，１５１，７４５号、第６，０５８，５４１号、第６，０４１，４６７号、第６，５５３，６０４号、第６，５６４，４１６号、第６，８２６，７９７号、第６，９９３，８０４号、第６，４５３，４９７号、第６，９９３，８０４号、第６，０４１，４６７号に開示され、これらは全て、全体が参照により本明細書に組み込まれている。エラストマー洗浄要素及び／又はマッサージ要素の更なる好適な例は、米国特許出願公開第２００７／０２５１０４０号、第２００４／０１５４１１２号、第２００６／０２７２１１２号、及び米国特許第６，５５３，６０４号、第６，１５１，７４５号に記載されている。洗浄要素は、先細、鋸歯状、織縮、陥凹等にされてよい。これらの洗浄要素及び／又はマッサージ要素の幾つかの好適な例は、米国特許第６，１５１，７４５号、第６，０５８，５４１号、第５，２６８，００５号、第５，３１３，９０９号、第４，８０２，２５５号、第６，０１８，８４０号、第５，８３６，７６９号、第５，７２２，１０６号、第６，４７５，５５３号に、及び米国特許出願公開第２００６／００８０７９４号に記載されている。
【００７２】
接触要素は、任意の好適な様式でヘッドに取り付けられてよい。通常の方法には、ステープル留め、アンカーフリータフティング（anchor free tufting）、及び射出成形タフティングが挙げられる。エラストマーを含む接触要素については、これらの要素は、互いに一体となって、例えば、一体型基部部分を有しそこから外方向へ延在するように、形成されてもよい。
【００７３】
ヘッドは、任意の好適な材料から構成される軟組織クレンザーを含んでもよい。幾つかの好適な材料の例には、エラストマー材料、ポリプロピレン、ポリエチレン等、及び同等物、並びに／又はその組み合わせが挙げられる。軟組織クレンザーは、任意の好適な軟組織洗浄要素を含んでよい。歯ブラシでの軟組織クレンザーの構成と並んで、そのような要素の幾つかの例は、米国特許出願公開第２００６／００１０６２８号、第２００５／０１６６３４４号、第２００５／０２１０６１２号、第２００６／０１９５９９５号、第２００８／０１８９８８８号、第２００６／００５２８０６号、第２００４／０２５５４１６号、第２００５／０００００４９号、第２００５／００３８４６１号、第２００４／０１３４００７号、第２００６／００２６７８４号、第２００７００４９９５６号、第２００８／０２４４８４９号、第２００５／０００００４３号、第２００７／１４０９５９号、並びに米国特許第５，９８０，５４２号、第６，４０２，７６８号、及び第６，１０２，９２３号に記載されている。
【００７４】
ヘッドの第１の面上のエラストマー要素及びヘッドの第２の（第１と反対側の）面上のエラストマー要素を含む実施形態について、エラストマー要素は、ヘッドの材料を通って延在するチャネル又は間隙を介して一体に形成されてもよい。第１の面及び第２の面のエラストマー要素の両方が１つの射出成形工程で形成され得るように、これらのチャネル又は間隙は、エラストマー材料が射出成形プロセス中にヘッドを通って流れることを可能にすることができる。
【００７５】
本明細書に記載した実施形態が、リニア電子ポリマーモーターの使用により、リニアシャフト又は他の類似する構造の直線方向の運動を可能にし得ることを理解すべきである。このようなリニア電子ポリマーモーターは、歯ブラシ、電気カミソリ、舌クリーナー等の小型機器装置のリニア駆動システムとして活用できる。本明細書に記載したリニア電子ポリマーモーターで活用されているポリマー作動装置は、従来のリニア駆動システムに比べて可動部品をより少なくできるため、本明細書に記載した実施形態は、そのような小型機器装置において現在実装されている既存のリニア駆動システムの複雑さを低減することができる。
【００７６】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。
【００７７】
相互参照されるか又は関連する全ての特許又は特許出願を含む、本願に引用される全ての文書は、特に除外すること又は限定することを明言しないかぎりにおいて、その全容にわたって本願に援用するものである。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の全ての参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書において、用語の任意の意味又は定義の範囲が、参照により組み込まれた文書中の同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で用語に割り当てられる意味又は定義に準拠するものとする。
【００７８】
本発明の特定の諸実施形態を図示し、記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることは当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
【図１】
2014522223.tif 000003
【図２】
2014522223.tif 000004
【図３】
2014522223.tif 000005
【図４】
2014522223.tif 000006
【図５Ａ】
2014522223.tif 000007
【図５Ｂ】
2014522223.tif 000008
【図６Ａ】
2014522223.tif 000009
【図６Ｂ】
2014522223.tif 000010
【図６Ｃ】
2014522223.tif 000011
【図７Ａ】
2014522223.tif 000012
【図７Ｂ】
2014522223.tif 000013
【図８】
2014522223.tif 000014
【図９】
2014522223.tif 000015
【図１０Ａ】
2014522223.tif 000016
【図１０Ｂ】
2014522223.tif 000017
【図１０Ｃ】
2014522223.tif 000018
【図１０Ｄ】
2014522223.tif 000019
【図１０Ｅ】
2014522223.tif 000020
【図１１Ａ】
2014522223.tif 000021
【図１１Ｂ】
2014522223.tif 000022
【図１１Ｃ】
2014522223.tif 000023
【図１２Ａ】
2014522223.tif 000024
【図１２Ｂ】
2014522223.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月27日(2014.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア電子ポリマーモーターを有する、口腔ケア装置又は電気カミソリ等の電子機器であって、前記リニア電子ポリマーモーターは、
固定部材（１１７）と、
リニアシャフト（１１２）であって、前記リニアシャフトと関連付けられた軸線（１０２）を有する、リニアシャフトと、
第１端及び第２端を備えるポリマー作動装置（１１４）であって、前記ポリマー作動装置の前記第１端が前記リニアシャフトに固定接続され、前記ポリマー作動装置の前記第２端が前記固定部材に固定接続された、ポリマー作動装置と、
第１端及び第２端を備える付勢部材（１１５）と、
を備え、
前記付勢部材の前記第１端が前記リニアシャフトに固定接続され、
前記付勢部材によってもたらされるバネ力が前記ポリマー作動装置によってもたらされる前記リニアシャフトの運動に対抗するように、前記付勢部材の前記第２端が、前記固定部材に固定接続され、
前記ポリマー作動装置が、前記軸線に沿って前記リニアシャフトを移動させるための電圧を受けた後に、長さを変える、電子機器。
【請求項２】
前記付勢部材がバネを備える、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記付勢部材が第２ポリマー作動装置（２１５）を備える、請求項１又は２に記載の電子機器。
【請求項４】
ガイド用スリーブ（１１３）を更に備え、前記リニアシャフトの運動が実質的に直線状になるように、前記リニアシャフトが前記ガイド用スリーブを通じて位置決めされる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記固定部材を実現する装置ハウジングを更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記作動装置の接続領域が、前記付勢部材の接続領域から前記リニアシャフトの長さに沿ってオフセットしている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記付勢部材が、前記リニアシャフトに固定接続された第１及び第２板バネ（４１５、４１５’）として構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記第１及び第２板バネが前記ガイド用スリーブの機能を果たす、請求項４に従属する請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記リニア電子ポリマーモーターが、第１ポリマー作動装置（５１４ａ、６１４ａ、７７５）と、第２ポリマー作動装置（５１４ｂ、６１４ｂ、７７６）と、を備え、更に第１板バネ（５１５、６１５、７１５）と、第２板バネ（５１５’、６１５’、７１５’）と、を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記第１及び第２ポリマー作動装置が同一のポリマー層に実現されている、請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記ポリマー層は、少なくとも１つのロール層を含むように、ロール状にされるか、又は巻き取られている、請求項９に記載の電子機器。
【国際調査報告】
2014522223.tif 000026
2014522223.tif 000027