(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシの移動の軌跡を検出する軌跡検出部と、
前記ブラシの姿勢を検出する姿勢検出部と、
少なくとも前記軌跡検出部によって検出された軌跡を用い、該軌跡における各位置でのブラッシング部位を推定する部位推定部と、
前記部位推定部によって推定された前記ブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である場合に、前記姿勢検出部によって検出された姿勢の変化に基づいて最奥歯を検出する最奥歯検出部と、
を備え、
前記部位推定部は、前記最奥歯検出部によって最奥歯が検出された場合に、前記軌跡検出部によって検出された前記軌跡における最奥歯の位置を更新し、更新された最奥歯の位置に基づいて前記軌跡上の各位置でのブラッシング部位を補正する電動歯ブラシ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動歯ブラシ装置であって、
前記最奥歯検出部は、前記奥側部位の歯列面に前記ブラシが沿う姿勢を基準に、前記姿勢検出部によって検出される姿勢の前記基準との差に基づいて最奥歯を検出する電動歯ブラシ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電動歯ブラシ装置であって、
前記最奥歯検出部は、前記軌跡検出部によって検出された軌跡のうち前記部位推定部によって推定された前記ブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である軌跡部分において、前記ブラシの移動の最も奥側での折り返し点を最奥歯として検出する電動歯ブラシ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項記載の電動歯ブラシ装置であって、
前記部位推定部は、前記姿勢検出部によって検出された姿勢をさらに用い、前記軌跡検出部によって検出された軌跡上の各位置でのブラッシング部位を推定する電動歯ブラシ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項記載の電動歯ブラシ装置であって、
部位毎のブラッシング結果を評価し出力する評価出力部をさらに備える電動歯ブラシ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動歯ブラシ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサや角速度センサを用いてブラシの姿勢を検出し、検出した姿勢に基づき、上下の歯列面を複数に区分して定義される部位の中からブラッシングされている部位を推定する電動歯ブラシ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、ブラッシング部位を推定する電動歯ブラシ装置として、部位毎のブラッシング時間やブラシ角度やブラシ圧に基づいて部位毎のブラッシング結果を評価し、評価結果を出力する電動歯ブラシ装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４０７５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最奥歯は一般に磨き残しが多い傾向にあるところ、ブラッシング部位として最奥歯を検出することができれば、最奥歯のブラッシングに関する評価結果をユーザに提示することが可能となり、歯の健康増進に資する。
【０００６】
特許文献２に記載された電動歯ブラシ装置では、ブラシ柄の長手方向に間隔をあけて複数の電極が設けられており、推定されたブラッシング部位が歯列端部の奥側部位にあたる場合に、ブラシ柄に設けられた複数の電極と生体（頬や舌）との接触パターンに基づいて最奥歯が検出される。
【０００７】
しかし、電極の各々と生体との接触はインピーダンスに基づいて検出されるが、電極や生体の表面の状態によってはインピーダンスの検出精度が低下する虞がある。また、ブラシの姿勢を検出するためのセンサに加えて複数の電極及びインピーダンスの検出部が必要であり、電動歯ブラシ装置の構成が複雑になる。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みなされたものであり、簡潔な構成でブラッシング部位を精度よく推定することが可能な電動歯ブラシ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動歯ブラシ装置は、ブラシの移動の軌跡を検出する軌跡検出部と、前記ブラシの姿勢を検出する姿勢検出部と、少なくとも前記軌跡検出部によって検出された軌跡を用い、該軌跡における各位置でのブラッシング部位を推定する部位推定部と、前記部位推定部によって推定された前記ブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である場合に、前記姿勢検出部によって検出された姿勢の変化に基づいて最奥歯を検出する最奥歯検出部と、を備え、前記部位推定部は、前記最奥歯検出部によって最奥歯が検出された場合に、前記軌跡検出部によって検出された前記軌跡における最奥歯の位置を更新し、更新された最奥歯の位置に基づいて前記軌跡上の各位置でのブラッシング部位を補正する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡潔な構成でブラッシング部位を精度よく推定することが可能な電動歯ブラシ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、電動歯ブラシ装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電動歯ブラシ装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１の電動歯ブラシの内部構成を示す断面図である。
【図４】ブラッシング部位の区分の一例を示す図である。
【図５】ブラッシング評価処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】ブラシの姿勢に基づくブラッシング部位の推定方法の一例を示す図である。
【図７】ブラシの姿勢に基づく最奥歯の検出方法の一例を示す図である。
【図８】ブラシの姿勢に基づく最奥歯の検出方法の他の例を示す図である。
【図９】ブラシの移動の軌跡に基づく最奥歯の検出方法の一例を示す図である。
【図１０】ブラッシング部位の補正処理の一例を示す図である。
【図１１】ブラシ角を説明するための図である。
【図１２】ブラッシングの評価結果の出力の一例を示す図である。
【図１３】電動歯ブラシ装置の変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態を説明するための、電動歯ブラシ装置の一例の構成を示し、図２は、図１の電動歯ブラシ装置の外観を示し、図３は、図１の電動歯ブラシ装置の本体の内部構成を示す。
【００１４】
＜電動歯ブラシ装置の構成について＞
図１及び図２に示す電動歯ブラシ装置１は、駆動源であるモータ１０を内蔵しモータ１０の駆動により振動するブラシ５を有する本体２と、本体２が載置され、本体２を充電するための充電器１００と、ブラッシング結果を出力するための表示器１１０とを備えている。
【００１５】
本体２は、概ね円筒形状を呈しており、歯を磨く際に使用者が手で握るためのハンドル部を兼ねている。本体２には、電源のオン／オフの切替えなどを行なうためのスイッチＳが設けられている。また本体２の内部には、駆動源であるモータ１０、駆動回路１２、電源である充電池１３、充電用のコイル１４などが設けられている。充電池１３を充電する際には、充電器１００に本体２を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電可能である。駆動回路１２は、各種演算および制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０、プログラムや各種設定値を記憶するメモリ１２１、タイマ１２２、データ送信部１２３などを有している。データ送信部１２３は、表示器１１０のデータ受信部１１２との間で無線通信を行なう。表示器１１０は、データ受信部１１２で受信したブラッシング結果などのデータを出力するためのディスプレイ１１１を備えている。
【００１６】
さらに、本体２の内部には、ブラシ５の移動の軌跡及び三次元姿勢を検知するために、たとえば、多軸（ここではｘ，ｙ，ｚの三軸）の加速度センサ１５と、多軸（ここではｘ，ｙ，ｚの三軸）の角速度センサ１６と、多軸（ここではｘ，ｙ，ｚの三軸）の地磁気センサ１７とが設けられる。
【００１７】
加速度センサ１５は、ｘ軸がブラシ面に対して平行になり、ｙ軸が本体２の長手方向に一致し、ｚ軸がブラシ面に対して垂直になるように設置される。つまり、本体２を充電器１００に載置したときに、重力加速度ベクトルがｙ軸に平行になり、ブラシ面を上に向けたときに、重力加速度ベクトルがｚ軸に平行になり、本体２を水平にしてブラシ面を横に向けたときに、重力加速度ベクトルがｘ軸に平行になる。加速度センサ１５の各軸の出力はＣＰＵ１２０に入力され、ブラシ５の移動の軌跡及び姿勢を検出するために利用される。加速度センサ１５としては、ピエゾ抵抗タイプ、静電容量タイプ、もしくは熱検知タイプのＭＥＭＳセンサを好ましく利用できる。ＭＥＭＳセンサは非常に小型であるため、本体２の内部への組み込みが容易だからである。ただし、加速度センサ１５の形式はこれに限らず、動電式、歪みゲージ式、圧電式などのセンサを利用しても構わない。
【００１８】
角速度センサ１６は、ｘ軸まわりの角速度、ｙ軸まわりの角速度、ｚ軸まわりの角速度を検出可能なように設置されている。角速度センサ１６の各軸の出力はＣＰＵ１２０に入力され、ブラシ５の移動の軌跡及び姿勢を検出するために利用される。角速度センサ１６としては、振動式、光学式、機械式などどのようなタイプのものも利用可能であるが、小型で本体２への組み込みが容易であるため、ＭＥＭＳセンサを好適に用いることができる。
【００１９】
地磁気センサ１７は、ｘ軸方向の地磁気、ｙ軸方向の地磁気、ｚ軸方向の地磁気を検出可能なように設置されている。地磁気センサ１７の各軸の出力はＣＰＵ１２０に入力され、ブラシ５の移動の軌跡及び姿勢を検出するために利用される。地磁気センサ１７としては、ＭＲ（Magneto-resistive）素子タイプ、ＭＩ（Magneto-Impedance）素子タイプ、ホール素子タイプのＭＥＭＳセンサを好ましく利用できる。
【００２０】
また、本体２の内部には、ブラシ圧（ブラシに作用する荷重）を検知する荷重センサ１８を備えている。荷重センサ１８としては、ストレインゲージ、ロードセル、圧力センサなどどのようなタイプのものも利用可能であるが、小型で本体２への組み込みが容易であるという理由からＭＥＭＳセンサを好適に用いることができる。
【００２１】
ブラシ５は、本体２側に固定されているステム部２０と、このステム部２０に装着されるブラシ部品２１とを備える。ブラシ部品２１の先端にはブラシ毛２１０が植毛されている。ブラシ部品２１は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、ステム部２０に対して着脱自在な構成となっている。
【００２２】
ステム部２０は樹脂材からなり、エラストマからなる弾性部材２０２を介して本体２に取り付けられている。ステム部２０は、先端（ブラシ側の端部）が閉じた筒状の部材であり、筒の内部の先端に軸受２０３を有している。モータ１０の回転軸１１に連結された偏心軸３０の先端が、ステム部２０の軸受２０３に挿入される。この偏心軸３０は、軸受２０３の近傍に重り３００を有しており、偏心軸３０の重心はその回転中心からずれている。なお、偏心軸３０の先端と軸受２０３の間には微小なクリアランスが設けられている。
【００２３】
＜ブラシの駆動原理＞
ＣＰＵ１２０が駆動信号をモータ１０に供給し、モータ１０の回転軸１１を回転させる。回転軸１１の回転に伴って偏心軸３０も回転するが、偏心軸３０は重心がずれているために回転中心の回りに旋回するような運動を行なう。よって、偏心軸３０の先端が軸受２０３の内壁に対して衝突を繰り返し、ステム部２０とそれに装着されたブラシ部品２１とを高速に振動（運動）させることとなる。つまり、モータ１０が、ブラシ５を振動（運動）させる駆動部の役割を担い、偏心軸３０が、モータ１０の出力（回転）をブラシ５の振動に変換する運動伝達機構（運動変換機構）の役割を担っている。
【００２４】
使用者は、本体２を手で持ち、高速に振動するブラシ毛２１０を歯に当てることで、ブラッシングを行なうことができる。なお、ＣＰＵ１２０はタイマ１２２を用いて継続動作時間を監視しており、所定時間（たとえば２分間）が経過したら自動的にブラシ５の振動を停止させる。
【００２５】
＜電動歯ブラシ装置の動作について＞
部位ごとに食物残渣や歯垢の付き方が異なり、したがって部位ごとに効果的なブラッシング動作にも違いがある。それゆえ、適切なブラッシングが行われているかどうかの評価は、部位ごとに行なうことが望ましい。そこで、電動歯ブラシ装置１は、加速度センサ１５、角速度センサ１６、地磁気センサ１７を用いて検出されるブラシ５の移動の軌跡や姿勢に基づいてブラッシング部位を推定することにより、部位ごとのブラッシング評価を実現する。評価項目は種々考えられるが、ここではブラッシング時間、ブラシ角、ブラシ圧の３項目についての評価を行なう。
【００２６】
図４に示すように、上下の歯列面を、「上顎前頬側表面」、「上顎前舌側表面」、「上顎左頬側表面」、「上顎左舌側表面」、「上顎左噛み合わせ面」、「上顎右頬側表面」、「上顎右舌側表面」、「上顎右噛み合わせ面」、「下顎前頬側表面」、「下顎前舌側表面」、「下顎左頬側表面」、「下顎左舌側表面」、「下顎左噛み合わせ面」、「下顎右頬側表面」、「下顎右舌側表面」、「下顎右噛み合わせ面」の１６部位に区分する。ただし、歯列面の区分はこれに限らず、もっと大まかな区分でもよいし、より細かい区分でもよい。
【００２７】
図５を参照して、ブラッシング評価のフローを具体的に説明する。なお、以下に説明する処理は、特にことわりのない限り、ＣＰＵ１２０がメモリ１２１に格納されているプログラムに従って実行する処理である。
【００２８】
本体２の電源がＯＮになると、ＣＰＵ１２０は、加速度センサ１５、角速度センサ１６、地磁気センサ１７の出力に基づきブラシ５の移動の軌跡及び姿勢を検出する（ステップＳ１０）。次に、ＣＰＵ１２０は、少なくともステップＳ１０で検出された軌跡を用いてブラッシング部位を推定する（ステップＳ２０）。次に、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ２０で推定したブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である場合に、最奥歯の検出を行う（ステップＳ３０）。次に、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ３０で検出された最奥歯の位置に基づいてブラシ５の移動の軌跡における各位置でのブラッシング部位を補正する（ステップＳ４０）。次に、ＣＰＵ１２０は、ブラシ角の推定、ブラシ圧の検知を行なう（ステップＳ５０）。ブラッシング部位、ブラシ角、ブラシ圧の情報は、ブラシ５の軌跡における各位置に関連付けられてメモリ１２１に記録される。
【００２９】
ステップＳ１０〜Ｓ５０の処理は繰り返し実行され、電源がＯＦＦになるか継続動作時間が所定時間（たとえば２分間）に達すると、ＣＰＵ１２０は、メモリ１２１に記録されたブラッシング情報（ブラッシング部位、ブラシ角、ブラシ圧）に基づき、部位ごとのブラッシング結果を評価し、その評価結果を表示器１１０に出力する（ステップＳ６０）。
【００３０】
以下、ステップＳ１０〜Ｓ６０の処理を詳しく説明する。
【００３１】
（軌跡及び姿勢の検出）
ＣＰＵ１２０は、加速度センサ１５からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれの出力Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを取得し、角速度センサ１６からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれの出力Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚを取得し、地磁気センサ１７からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれの出力Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚを取得する。Ａｘはｘ軸方向の加速度成分、Ａｙはｙ軸方向の加速度成分、Ａｚはｚ軸方向の加速度成分を表す。Ｂｘはｘ軸まわりの角速度成分、Ｂｙはｙ軸まわりの角速度成分、Ｂｚはｚ軸まわりの角速度成分を表す。Ｃｘはｘ軸方向の磁気成分、Ｃｙはｙ軸方向の磁気成分、Ｃｚはｚ軸方向の磁気成分を表す。
【００３２】
合成ベクトルＡ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）の大きさが、重力加速度相当の所定の閾値より小さい場合には、ＣＰＵ１２０は本体２が静止しているものと判定し、加速度センサ１５の出力Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを、ブラシ５の三次元姿勢を表す姿勢ベクトルＤ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）とする。
【００３３】
合成ベクトルＡ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）の大きさが上記閾値より大きい場合には、ＣＰＵ１２０は本体２が移動しているものと判定し、角速度センサ１６の出力Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚに基づき、直近で本体２が静止しているものと判定されたときからのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりの各軸まわりの本体２の角度変化量を求め、直近で本体２が静止しているものと判定されたときの合成ベクトルＡ（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）を求めた角度変化量で回転させ、姿勢ベクトルＤ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）を求める。
【００３４】
以上により求められる姿勢ベクトルＤ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）は重力加速度に相当する。なお、角速度センサ１６は一般にドリフトを生じ、角度変化量の演算において誤差が累積されることから、ＣＰＵ１２０は加速度センサ１５や地磁気センサ１７の出力を用いて角速度センサ１６のゼロ点校正を随時行う。
【００３５】
また、ＣＰＵ１２０は、加速度センサ１５の出力Ａｘ、Ａｙ、Ａｚから重力加速度成分を除去した動加速度成分に基づき、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各軸方向の本体２の変位量を求める。出力Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに含まれる重力加速度成分は姿勢ベクトルＤ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）を用いることができる。そして、ＣＰＵ１２０は、ブラシ５の三次元姿勢から定まる本体２におけるブラシ５の位置を考慮して、ブラシ５の移動の軌跡を求める。
【００３６】
（ブラッシング部位の推定）
ＣＰＵ１２０は、ブラシ５の移動の軌跡と歯列面とのマッチングを行うことにより、ブラシ５の移動の軌跡上の各位置でのブラッシング部位を推定する。軌跡が蓄積されるにつれてブラッシング部位の推定精度が高まるが、ブラッシングの開始部位をユーザに報知するようにすれば、比較的初期の段階からブラッシング部位の推定を精度よく行うことが可能となる。
【００３７】
なお、ブラシ５の姿勢を併せて考慮することにより、より高精度にブラッシング部位を推定することが可能である。例えば姿勢ベクトルＤのｚ軸方向成分Ｄｚに基づき、上顎か下顎かを判定することが可能である。図６に示すように、上顎の歯列をブラッシングするときはブラシ面が少なからず上向きになり、下顎の歯列をブラッシングするときはブラシ面が少なからず下向きになることに着目したものであり、Ｄｚ＞０の場合は上顎、Ｄｚ≦０の場合は下顎と判定することができる。
【００３８】
（最奥歯の検出）
推定したブラッシング部位が歯列端部の奥側部位、即ち上記１６部位の区分のうち、「上顎左頬側表面」、「上顎左舌側表面」、「上顎左噛み合わせ面」、「上顎右頬側表面」、「上顎右舌側表面」、「上顎右噛み合わせ面」、「下顎左頬側表面」、「下顎左舌側表面」、「下顎左噛み合わせ面」、「下顎右頬側表面」、「下顎右舌側表面」、「下顎右噛み合わせ面」であるときに、ＣＰＵ１２０は最奥歯の検出を行う。
【００３９】
図７は、推定されたブラッシング部位が「下顎左頬側表面」及び「下顎左舌側表面」である場合の最奥歯の検出方法の一例を示し、図８は、推定されたブラッシング部位が「下顎左噛み合わせ面」である場合の最奥歯の検出方法の一例を示す。
【００４０】
上顎左の最奥歯の側面Ｓ０をブラッシングする場合に、典型的には、ブラシ５は下顎左の歯列面に沿って奥側に移動されて最奥歯の側面Ｓ０に至る。
【００４１】
ブラシ５が例えば「下顎左頬側表面」に沿って移動された場合に、図７に示すように最奥歯の頬側表面Ｓ１から側面Ｓ０に至る過程でブラシ５がｘ軸まわりに急激に回転される。そこで、推定されたブラッシング部位が「下顎左頬側表面」である場合には、「下顎左頬側表面」の歯列面にブラシ５が沿う姿勢を基準にブラシ５のｘ軸まわりの姿勢の変化量θａが所定の閾値より大きい場合に、最奥歯を検出することができる。基準となる下顎左頬側表面の歯列面にブラシ５が沿う姿勢は、例えばブラシ５の軌跡において「下顎左頬側表面」と推定された各位置でのブラシ５の姿勢の平均とすることができる。
【００４２】
ブラシ５が「下顎左舌側表面」に沿って移動された場合にも、最奥歯の舌側表面Ｓ２から側面Ｓ０に至る過程で、ブラシ５がｘ軸まわりに急激に回転される。そこで、推定されたブラッシング部位が「下顎左舌側表面」である場合には、「下顎左舌側表面」の歯列面にブラシ５が沿う姿勢を基準にブラシ５が沿う姿勢を基準にブラシ５のｘ軸まわりの姿勢の変化量θｂが所定の閾値より大きい場合に、最奥歯を検出することができる。
【００４３】
また、ブラシ５が「下顎左噛み合わせ面」に沿って移動された場合には、図８に示すように最奥歯の噛み合わせ面Ｓ３から側面Ｓ０に至る過程で、ブラシ５がｘ軸まわりに急激に回転される。そこで、推定されたブラッシング部位が「下顎左噛み合わせ面」である場合には、「下顎左噛み合わせ面」の歯列面にブラシ５が沿う姿勢を基準にブラシ５のｘ軸まわりの姿勢の変化量θｃが所定の閾値より大きい場合に、最奥歯を検出することができる。
【００４４】
推定されたブラッシング部位が「下顎右頬側表面」、「下顎右舌側表面」、「上顎左頬側表面」、「上顎左舌側表面」、「上顎右頬側表面」、「上顎右舌側表面」である場合は、図７に示した検出方法と同様にして、また、推定されたブラッシング部位が「下顎右噛み合わせ面」、「上顎左噛み合わせ面」、「上顎右噛み合わせ面」である場合は、図８に示した検出方法と同様にして、ブラシ５の姿勢の変化に基づいて最奥歯を検出することができる。
【００４５】
以上の最奥歯の検出方法は、最奥歯のブラッシングに特有のブラシ５の三次元姿勢に着目したものであるが、図９に示す最奥歯の検出方法は、最奥歯のブラッシングに特有のブラシ５の移動に着目したものである。
【００４６】
通常、口腔内の生体組織との干渉によってブラシ５を歯列面に沿って最奥歯よりも奥に移動させることは困難である。また、ブラシ５が歯列面に沿って奥側に移動されて最奥歯に至った後、ブラシ５は前側に再び移動される。そこで、図９に示すように、ブラシ５の移動の軌跡のうち歯列端部の奥側部位の軌跡部分において、ブラシ５の移動の折り返し点ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３のうち、最も奥側でのブラシ５の移動の折り返し点ＲＰ３を最奥歯として検出することができる。なお、図９には「下顎左頬側表面」の軌跡部分が示されているが、他の奥側部位の軌跡部分についても、同様に最も奥側でのブラシ５の移動の折り返し点を最奥歯として検出することができる。
【００４７】
ＣＰＵ１２０は、以上のブラシ５の姿勢の変化に基づく最奥歯の検出、及びブラシ５の移動の軌跡に基づく最奥歯の検出をそれぞれ独立に行って最奥歯を検出するように構成されてもよいが、好ましくは、ブラシ５の移動の最も奥側での折り返し点でのブラシ５の姿勢の変化に基づき最奥歯を検出するように構成される。それにより、最奥歯の検出精度をさらに高めることができる。
【００４８】
（ブラッシング部位の補正）
図１０は、ブラシ５の移動の軌跡上の各位置でのブラッシング部位の補正処理の一例を示す。
【００４９】
ブラシ５の移動の軌跡上の各位置Ｐ１〜Ｐ１１について、ブラシ位置Ｐ１〜Ｐ４のブラッシング部位は「下顎右頬側表面」と推定され、Ｐ５〜Ｐ７のブラッシング部位は「下顎前頬側表面」と推定され、Ｐ８〜Ｐ１１のブラッシング部位は「下顎左頬側表面」と推定されているものとする。そして、次のステップＳ１０で検出されたブラシ５の位置Ｐ１２について、ブラッシング部位は「下顎左頬側表面」と推定され、且つ位置Ｐ１２において最奥歯が検出されたものとする。
【００５０】
ＣＰＵ１２０は、位置Ｐ１２にて最奥歯を検出した場合に、ブラシ５の移動の軌跡における下側左の最奥歯の位置を位置Ｐ１２に更新する。そして、ＣＰＵ１２０は、更新された最奥歯の位置に基づき、ブラシ５の移動の軌跡と歯列面とのマッチングによって推定される位置Ｐ１〜Ｐ１１の各々のブラッシング部位を補正する。図示の例では、補正により、Ｐ１〜Ｐ３は「下顎右頬側表面」に、Ｐ４〜Ｐ８は「下顎前頬側表面」に、そしてＰ９〜Ｐ１１は「下顎左頬側表面」に補正されている。
【００５１】
このように、最奥歯が検出された場合に、それまでに蓄積されたブラシ５の移動の軌跡における最奥歯の位置を更新し、更新された最奥歯の位置に基づいて軌跡における各位置でのブラッシング部位を補正することにより、以後の軌跡と歯列面とのマッチングによるブラッシング部位の推定精度を一層高めることができる。
【００５２】
（ブラシ角の推定、ブラシ圧の検知）
ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０で検出されたブラシ５の姿勢に基づいてブラシ角を推定する。ブラシ角とは、歯軸（歯の頭と根に沿った軸）に対するブラシの当たり角である。図１１の上段がブラシ角＝１５度の状態、中段がブラシ角＝４５度の状態、下段がブラシ角＝９０度の状態を示している。歯周ポケットや歯間から食物残渣や歯垢を効果的に掻き出すには、ブラシの毛先が歯周ポケットや歯間に入り込むようにブラシを動かすとよい。したがって、ブラシ角は３５度〜５５度の範囲が好ましい。
【００５３】
ブラシ角は、たとえば、姿勢ベクトルＤのｚ軸方向成分Ｄｚから推定可能であり、ブラシ角が約９０度の場合はＤｚはほとんど０を示し、ブラシ角が小さくなるほどＤｚの絶対値が大きくなる、というようにブラシ角に応じてＤｚの値が有意に変化するからである。ブラシ角は連続量で算出してもよいし、「３５度未満」「３５度〜５５度」「５５度以上」のような大まかな推定でもよい。
【００５４】
また、ＣＰＵ１２０は、荷重センサ１８の出力に基づいてブラシ圧を算出する。ブラシ圧が小さすぎると歯垢除去力が低下し、逆に高すぎるとブラシ寿命の低下や歯肉への負担増などの問題が生じる可能性がある。電動歯ブラシのブラシ圧は普通の歯ブラシよりも小さくてよいことから、電動歯ブラシを使いはじめたほとんどの人はブラシ圧超過の傾向にあるといわれている。ブラシ圧の最適値は１００ｇ程度である。
【００５５】
（ブラッシング結果の評価・出力）
ＣＰＵ１２０は、メモリ１２１に記録されたブラシ５の移動の軌跡における各位置のブラッシング情報（ブラッシング部位、ブラシ角、ブラシ圧）に基づいて、部位ごとのブラッシング結果を評価し、その評価結果を表示器１１０（ディスプレイ１１１）に出力する。ここでは、ブラッシング時間、ブラシ角、ブラシ圧についての評価を行なう。
【００５６】
部位毎のブラシング時間は、ブラシ５の移動の軌跡における各位置のブラッシング部位を部位毎にカウントアップして計数される。たとえば、上記のステップＳ１０〜Ｓ５０の処理が０．１秒に１回実行されるのであれば、ブラッシング部位がカウントアップされる度に、その部位のブラッシング時間が＋０．１秒だけカウントアップされる。
【００５７】
部位毎のブラシ角は、ブラシ５の移動の軌跡における各位置のブラッシング部位に基づいて各位置のブラシ角を部位毎に集計し、例えば平均値として算出される。同様に、部位毎のブラシ圧は、ブラシ５の移動の軌跡における各位置のブラッシング部位に基づいて各位置のブラシ角を部位毎に集計し、例えば平均値として算出される。
【００５８】
部位毎のブラッシング時間、ブラシ角、ブラシ圧の評価は、特に限定されるものではない。ブラッシング時間については、例えば７秒未満を「不足」、７秒〜１５秒を「良好」、１５秒超を「過剰」として三段階で評価することができる。また、ブラシ角については、例えば「３５度未満」を「不足」、「３５度〜５５度」を「良好」、「５５度以上」を「過大」の三段階で評価することができる。また、ブラシ圧については、８０ｇ未満を「不足」、８０ｇ〜１５０ｇを「良好」、１５０ｇ超を「過大」として三段階で評価することができる。それらの評価結果は表示器１１０に送信される。
【００５９】
表示器１１０における評価結果の出力もまた、特に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、上下の歯列を表示し、各部位をその部位の評価結果に応じた色（「不足」は白色、「良好」は黄色、「過剰」は赤色など）で表示することができる。このような表示をみることで、ユーザは歯列中のどの部位のブラッシングが不足しているか、あるいは過剰であったかを直感的に把握できる。
【００６０】
そして、ブラシ５の移動の軌跡において最奥歯の位置が検出されることから、歯列端部の奥側部位のなかの詳細部位として最奥歯のブラッシング結果の評価が可能である。ＣＰＵ１２０は、最奥歯の検出の有無に基づいて最奥歯がブラッシングされたか否か、さらには、最奥歯を検出したブラシ位置及びその近傍位置でのブラッシング情報に基づき、最奥歯についてのブラッシング時間、ブラシ角、ブラシ圧についての評価を行う。一般に磨き残しが多い傾向にある最奥歯を検出し、最奥歯のブラッシングに関する評価結果をユーザに提示することにより、歯の健康増進を図ることができる。
【００６１】
以上、説明したとおり、電動歯ブラシ装置１によれば、ブラシ５の移動の軌跡及び姿勢を検出するための加速度センサ１５等で最奥歯を検出することができるので、電動歯ブラシ装置１の構成を簡潔なものとすることができる。そして、最奥歯を検出した場合に、それまでに蓄積されたブラシ５の移動の軌跡における最奥歯の位置を更新し、更新された最奥歯の位置に基づいて軌跡における各位置でのブラッシング部位を補正するので、ブラッシング部位を精度よく推定することができる。
【００６２】
図１３は、電動歯ブラシ装置１の変形例の構成を示す。
【００６３】
図１３に示す例は、ブラシ５のｙ軸方向の先端にカメラ１９を設けたものである。カメラ１９としては、可視光カメラや赤外線カメラなど、口腔内の画像情報を取得できればどのようなカメラを利用してもよい。赤外線カメラは放射熱をモニタするもの（サーモグラフィともいう）である。ブラッシング中の口腔内は暗い可能性があるので、可視光カメラよりも赤外線カメラのほうが好ましいといえる。以下に述べるように口蓋垂の輪郭がわかればよいので、カメラの分解能はそれほど高くなくてもよい。
【００６４】
ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０（図５）において、加速度センサ１５、角速度センサ１６、地磁気センサ１７の出力に加えてカメラ１９から画像を取得し、その画像から口蓋垂を検出する。口蓋垂の検出には公知の画像解析技術を利用可能である。たとえば、エッジ抽出やハフ変換による口蓋垂の輪郭検出とか、パターンマッチングによる口蓋垂の検出などが考えられる。
【００６５】
ブラシ５が舌側にあるときは、ブラシ５の先端が喉のほうに向くため、画像中に口蓋垂が写る蓋然性が高い。一方、ブラシ５が頬側にあるときは、画像には口蓋垂は写らない。したがって、ＣＰＵ１２０は、口蓋垂が検出できた場合は「舌側」と判定し、口蓋垂が検出できなかった場合は「頬側」と判定する。
【００６６】
なお、口蓋垂を検出対象としたが、口腔内の他の部位（たとえば、舌、喉、歯、歯肉など）を認識することでブラシの位置や姿勢を判定してもよい。たとえば画像に舌や喉が写っていたらブラシが舌側にあると判定することもできる。
【００６７】
このように、加速度センサ１５、角速度センサ１６、地磁気センサ１７の出力に基づいて検出されるブラシ５の移動の軌跡に加えて、カメラ１９の画像をブラッシング部位の推定に補完的に用いることにより、ブラッシング部位の推定精度を一層高めることができる。
【００６８】
なお、カメラの代わりに、ブラシ部分に光センサを設けることも好ましい。頬側は真っ暗であるのに対し、舌側では光が検出されるため、光センサの出力を解析することにより両者の判別が可能である。
【００６９】
上述した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７０】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７１】
開示された電動歯ブラシ装置は、ブラシの移動の軌跡を検出する軌跡検出部と、前記ブラシの姿勢を検出する姿勢検出部と、少なくとも前記軌跡検出部によって検出された軌跡を用い、該軌跡における各位置でのブラッシング部位を推定する部位推定部と、前記部位推定部によって推定された前記ブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である場合に、前記姿勢検出部によって検出された姿勢の変化に基づいて最奥歯を検出する最奥歯検出部と、を備え、前記部位推定部は、前記最奥歯検出部によって最奥歯が検出された場合に、前記軌跡検出部によって検出された前記軌跡における最奥歯の位置を更新し、更新された最奥歯の位置に基づいて前記軌跡上の各位置でのブラッシング部位を補正する。
【００７２】
また、開示された電動歯ブラシ装置は、前記最奥歯検出部が、前記奥側部位の歯列面に前記ブラシが沿う姿勢を基準に、前記姿勢検出部によって検出される姿勢の前記基準との差に基づいて最奥歯を検出する。
【００７３】
また、開示された電動歯ブラシ装置は、前記最奥歯検出部が、前記軌跡検出部によって検出された軌跡のうち前記部位推定部によって推定された前記ブラッシング部位が歯列端部の奥側部位である軌跡部分において、前記ブラシの移動の最も奥側での折り返し点を最奥歯として検出する。
【００７４】
また、開示された電動歯ブラシ装置は、前記部位推定部が、前記姿勢検出部によって検出された姿勢をさらに用い、前記軌跡検出部によって検出された軌跡上の各位置でのブラッシング部位を推定する。
【００７５】
また、開示された電動歯ブラシ装置は、部位毎のブラッシング結果を評価し出力する評価出力部をさらに備える。
【符号の説明】
【００７６】
１     電動歯ブラシ装置
２     本体
５     ブラシ
１５   加速度センサ
１６   角速度センサ
１７   地磁気センサ
１８   荷重センサ
１９   カメラ
１１０ 表示器
１１１ ディスプレイ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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