(57)【要約】  本開示は、個人衛生デバイス、具体的には、歯ブラシに関し、当該個人衛生デバイスは、ハンドルと、処置ヘッドであって、処置力が処置ヘッド上に少なくとも１つの処置方向に印加されると、ばね力に対抗してハンドルに対して移動するように取り付けられている、処置ヘッドと、印加された処置力を決定するための処置力測定ユニットであって、具体的にはハンドルに対して固定的に取り付けられている第１の電極と、第１の電極に対してある距離で取り付けられた第２の電極であって、ハンドルに対して移動可能に取り付けられている、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置されているばねユニットと、第１の電極と第２の電極との間の静電容量を示す少なくとも１つのパラメータを決定するための制御回路と、を有する容量型力センサを備える、処置力測定ユニットと、を有し、第２の電極が、処置ヘッドと機械的に結合され、処置ヘッドにおいて処置力が印加されると、第１の電極に対して移動するように配置されている。
2021517505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個人衛生デバイス、具体的には歯ブラシであって、
ハンドルと、
処置ヘッドであって、処置力が前記処置ヘッド上に少なくとも１つの処置方向に印加されると、ばね力に対抗して前記ハンドルに対して移動するように取り付けられている、処置ヘッドと、
前記印加された処置力を決定するための処置力測定ユニットであって、具体的には前記ハンドルに対して固定的に取り付けられている第１の電極と、前記第１の電極に対してある距離で取り付けられた第２の電極であって、前記ハンドルに対して移動可能に取り付けられている、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されているばねユニットと、前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量を示す少なくとも１つのパラメータを決定するための制御回路と、を有する容量型力センサを備える、処置力測定ユニットと、を備え、
前記第２の電極が、前記処置ヘッドと機械的に結合され、前記処置ヘッドにおいて前記処置力が印加されると、前記第１の電極に対して移動するように配置されている、個人衛生デバイス。
【請求項２】
前記第２の電極が、少なくとも前記第１の電極に面する前側で本質的に平面であり、第１の平面内に延在し、更に力伝達構造体が、可動電極の領域のほぼ中心点で、前記前側とは反対側の前記第２の電極の裏側に固定されており、具体的には、前記力伝達構造体が、前記第２の電極への本質的に点様の力伝達を可能にするように配置されている、請求項１に記載の個人衛生デバイス。
【請求項３】
前記力伝達構造体が、ガラス球などの本質的に球状の物体である、請求項１又は請求項２に記載の個人衛生デバイス。
【請求項４】
前記処置ヘッドが、前記ハンドル内に配置されかつ前記力伝達構造体に当接する接触面を有するアーム部分と固定的に接続されており、具体的には、前記接触面が付勢力下で前記力伝達構造体に当接するか、又は前記接触面が前記力伝達構造体に固定的に取り付けられている、請求項２又は請求項３に記載の個人衛生デバイス。
【請求項５】
前記処置ヘッドが、枢動軸の周りの移動のために配置されており、前記枢動軸が、前記個人衛生デバイスの長さ伸長方向に対して本質的に垂直である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項６】
前記ばねユニットが、少なくとも２つのばねアーム、具体的には４つのばねアームを備え、前記アームが、前記第１の平面内に延在し、具体的には、前記ばねアームが前記第２の電極と一体である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項７】
前記ばねアームのそれぞれが、本質的にＳ字形状、Ｎ字形状、Ｍ字形状、Ｌ字形状、Ｊ字形状、又はＵ字形状である、請求項６に記載の個人衛生デバイス。
【請求項８】
前記ばねアームのそれぞれが、前記第２の電極と接続されている第１の端部と、装着パッドに接続されている第２の端部とを有し、具体的には、前記装着パッドが、前記第１の平面内に延在し、前記それぞれのばねアームと一体である、請求項６又は７に記載の個人衛生デバイス。
【請求項９】
前記ばねユニットは、前記第２の電極が、力の印加下で、２５μｍ／Ｎ〜５０μｍ／Ｎの速度で、具体的には３０μｍ／Ｎ〜４５μｍ／Ｎの速度で、更に具体的には３５μｍ／Ｎ〜４０μｍ／Ｎの速度で移動するように配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１０】
前記第２の電極が、前記処置力の印加下での前記第２の電極の変形を低減するための補強構造体を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１１】
前記固定電極に面する前記第２の電極の前側が、前記固定電極の対向する前面まで１５０μｍ〜５００μｍの範囲の距離で配置され、具体的には、前記距離が２００μｍ〜４００μｍの範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１２】
前記第１の電極及び前記第２の電極によって形成されたコンデンサが、振動回路の一部であり、前記制御回路が、前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量を示すパラメータとして前記振動回路の共振周波数を決定するように配置されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１３】
キャリアであって、具体的には前記キャリア上の金属化領域に溶接することによって、前記第２の電極が取り付けられているプリント回路基板などの、キャリアを更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１４】
前記第１の電極が、前記キャリア上の金属化領域によって実現される、請求項１３に記載の個人衛生デバイス。
【請求項１５】
前記制御回路が、前記決定されたパラメータに応じて表示要素を制御するように配置されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の個人衛生デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、印加された処置力の下でハンドルに対して移動するように配置された処置ヘッドを有する個人衛生デバイスに関し、具体的には、個人衛生デバイスが処置ヘッドに印加された力を決定するための処置力測定ユニットを有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の配置を有する個人衛生デバイスが知られている。例えば、欧州特許第３０９２９７４（Ａ１）号は、ハンドルと、処置ヘッドであって、処置力が処置ヘッド上に少なくとも一方向に印加されると、処置ヘッドの少なくとも一部分を、復元力に対抗してハンドルに対して相対的に移動させるために取り付けられている、処置ヘッドと、を記載している。個人衛生デバイスは、印加された処置力を決定するための処置力測定ユニットを更に備え、この処置力測定ユニットは、発光素子と、感光素子と、発光素子と感光素子との間の光路に少なくとも部分的に配置された光変換素子とを有する。光変換素子は、相対運動のために取り付けられた処置ヘッドの少なくとも一部が印加された処置力の下で移動されると、発光素子及び感光素子に対して相対的に移動するように配置される。
【０００３】
欧州特許第３０９２９７４（Ａ１）号に記載されているような配置は、製造公差に比較的敏感であり、具体的には大きな製造公差は、測定ユニットを使用に不適合にさせる場合があり、測定ユニットはまた、個人衛生デバイスの典型的に小型のハンドルに適合させる必要がある、特定の比較的大きな構造容積（この場合、具体的には３次元全ての延長部を指す）を必要とするためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第３０９２９７４（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、処置力測定配置のための製造公差への敏感性及び必要な構造容積の適合性のうちの少なくとも１つに対して、既知の個人衛生デバイスを改善する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、個人衛生デバイス、具体的には歯ブラシであって、ハンドルと、処置ヘッドであって、処置力が処置ヘッド上に少なくとも１つの処置方向に印加されると、ばね力に対抗してハンドルに対して移動するように取り付けられている、処置ヘッドと、印加された処置力を決定するための処置力測定ユニットであって、具体的にはハンドルに対して固定的に取り付けられている第１の電極と、第１の電極に対してある距離で取り付けられた第２の電極であって、ハンドルに対して移動可能に取り付けられている、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置されているばねユニットと、第１の電極と第２の電極との間の静電容量を示す少なくとも１つのパラメータを決定するための制御回路と、を有する容量型力センサを備える、処置力測定ユニットと、を有し、第２の電極が、処置ヘッドと機械的に結合され、処置ヘッドにおいて処置力が印加されると、第１の電極に対して移動するように配置されている、個人衛生デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示を、例示的実施形態の詳細な説明及び図面の参照によって更に明らかにする。図中、
【図１】電動歯ブラシとして実現される例示的な個人衛生デバイスの図である。
【図２】提案されるような例示的な容量型力測定配置を備える例示的な個人衛生デバイスの概略図である。
【図３】個人衛生デバイスの処置ヘッドで印加された力を測定するためのセットアップの詳細を示す図である。
【図４】第１の電極と第２の電極とを備える、容量型力測定ユニットの一例の一部分の図である。
【図５】力が力伝達要素を介して印加されたときの、図３に示される第２の電極のばねアームにおけるひずみのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】第１及び第２の電極によって形成された可変コンデンサに結合された制御回路の原理スケッチである。
【図７】制御回路によって決定された第１の電極と第２の電極との間の静電容量を示す、印加力とパラメータとの間の実験的に見出された関係を示す概略図である。
【図８Ａ】処置ヘッドの接触面と、それ自体が第２の電極に固定されている力伝達要素との間の固定的に取り付けられた接続の一例の概略図である。
【図８Ｂ】それ自体が第２の電極に固定されている力伝達要素における処置ヘッドの接触面の強制当接部の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書の文脈において、「個人衛生」とは、皮膚及びその付属器（すなわち、毛及び爪）並びに、歯及び口腔（舌、歯茎などを含む）の育成（又はケア）を意味するものとし、一方では、疾病の予防並びに健康の維持及び強化（「衛生」）を目指し、また一方では、皮膚及びその付属器の美容的処置並びに外観の改善を目指すものである。これは、ウェルビーイングの維持及び強化を含む。これは、スキンケア、ヘアケア、口腔ケア、及びネイルケアを含む。これは、顎ひげケア、シェービング、及び脱毛など、その他の整容動作も更に含む。したがって、「個人衛生デバイス」とは、このような育成又は整容動作を実行するための任意のデバイス、例えば、皮膚マッサージデバイス又は皮膚ブラシなどの（美容）皮膚処置デバイス；湿式かみそり；電気シェーバー又はトリマー；電動脱毛器；及び手動又は電動の歯ブラシ、（電気）フロスサー、（電気）洗浄器、（電気）舌クリーナー、又は（電気）歯肉マッサージ器などの口腔ケアデバイスを意味する。これは、本提案の個人衛生システムが、このような育成又はデバイスの領域のうちの１つ又は複数の領域で、これらの育成又はデバイスの領域のうちのそれ以外の１つ又は複数においてよりも、より顕著な利点を有し得ることを除外するものでない。
【０００９】
提案される個人衛生デバイスは、意図された育成手順を実行するための処置ヘッドを備える。処置ヘッドは、（駆動ユニットによって）能動的に駆動されてもよく、又は通電されてもよい−この場合、手動個人衛生デバイスではなく、電動個人衛生デバイスと呼ばれる。手動個人衛生デバイスの場合、処置ヘッドは能動的に駆動されないし（手動歯ブラシ又は湿式かみそりのようにユーザによって手動で動かされ得る）、通電もされない。電動歯ブラシは、電動個人衛生デバイスの一例、特に、電動口腔ケアデバイスのグループの一例である。光ベースの皮膚処置デバイスは、通電される処置ヘッドを有する電動個人衛生デバイスの別の例である（意図される皮膚処置のために光源が光を放出することができるように）。手動歯ブラシは、手動個人衛生デバイスの一例、特に、手動口腔ケアデバイスのグループの一例である。
【００１０】
本開示によれば、個人衛生デバイスは、個人衛生デバイスの処置ヘッドに印加された処置力の決定を可能にするために、「処置力測定ユニット」、「容量型力測定ユニット」又は「容量型力センサ」の一部分を構成する。容量型力センサは、平板コンデンサが形成されるように、本質的に合致する様式で互いに反対に配置された２つの導電性板状電極を備える。第１の電極は、第１の電極が固定される本明細書に記載された概念に必要ではないとしても、ハンドルに対して固定された電極として提供されてもよい。第２の電極は、平板コンデンサが、第１の電極と第２の電極との間の距離に応じて静電容量が変化するにつれて可変コンデンサとなるように、可動電極として（すなわち、ハンドルに対して、具体的には第１の電極に対して移動可能）として提供される。以下では、図示及び説明された例は、ハンドルに対して固定された第１の電極を示し、次いで、固定電極として第１の電極とも称され得る。しかし、前述のように、第１の電極は可動であってもよく、例えば、ばね要素によってハンドルに対して取り付けられてもよい。具体的には、第１の電極は、ハンドル内に本質的に固定的に取り付けられた構造体に取り付けられてもよいが、この構造体は、力がそれに印加されたときにわずかに動くことができる（力は、具体的には第１の電極と第２の電極との間に配置されたばねユニットによって印加され得る）。本明細書で説明される力センサに関連する小さい距離変化により、第１の電極もまた「移動可能」となる。第１の電極及び第２の電極の距離を置くことが、印加された処置力に応じて本質的に厳密である限り、かつそれらの移動が第１の電極と第２の電極との間の距離の変化をもたらす限り、力センサはその機能を実行する。したがって、第１の電極が固定電極と呼ばれる場合、第２の電極を可動電極と呼ぶ場合もある。第２の電極は、第１の（又は固定）電極に対して常に移動可能であり、両方の用語が本明細書で同義的に使用されることは明らかである。「固定電極」という用語は、第１の電極がハンドルに対して固定的に配置されている場合に、「第１の電極」の代わりに使用されてもよい。
【００１１】
２つの対向する第１の電極及び第２の電極によって形成された平板コンデンサの静電容量Ｃは、既知の式Ｃ＝ε０・Ａ／ｄよって与えられ、式中、ε０は、電気定数（ε０≒８．８５４・１０−１２Ａｓ／Ｖｍ）であり、Ａは対向電極の面積であり、ｄは電極間の距離である（比誘電率εｒが本質的にεｒ＝１となるように、電極間に空気のみが存在すると仮定される）。第２の電極又は可動電極は、ハンドルに対してばねユニットを介して取り付けられ（これは、ハンドルにおいて、又はハンドルに対して固定的に配置された構造体において、このばねユニットによって取り付けられてもよいことを意味する）、これによって、第１の電極に向かう方向に可動電極板に作用する力が、可動電極を、ばねユニットの復元力に対抗して第１の電極に向かって移動させるが、処置力の印加時に電極間の距離も増加し得ることを除外するものではない。上記式から明らかなように、電極板間の距離が変化すると、平板コンデンサの容量は反比例的に変化する。ここで、可変平板コンデンサは、ＲＣ又はＬＣ振動回路の一部として配置されてもよく、その共振周波数は、変化する静電容量に従って変化する。マイクロコントローラは、対向する電極板によって形成された平板コンデンサの静電容量を示すパラメータを決定するために、振動回路の共振周波数を測定するように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＣ振動回路の一部を形成する抵抗器は、マイクロコントローラの一体構成要素である。マイクロコントローラは、振動回路に変動周波数の周期信号を供給することによって、及び振動回路の応答を評価することによって、ＲＣ（又はＬＣ）振動回路の共振周波数を示すパラメータを決定することができる（したがって、固定及び可動電極によって形成された可変平板コンデンサの静電容量を示すパラメータを決定する）。このような決定を実行するマイクロコントローラは、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．，Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ，ＵＳＡから入手可能なＭＳＰ４３０シリーズから選択することができる。マイクロコントローラ及び存在する場合、ＲＣ又はＬＣ振動回路の抵抗器又はコイルは、制御回路の一部を形成する。当然ながら、マイクロコントローラの代わりに、制御回路はまた、一体化された構成要素の代わりにアナログ構成要素を含んでもよい。振動回路がマイクロコントローラではないアナログ又はデジタル構成要素によって完全に実現される場合には、このときは、マイクロコントローラは、回数器容量を提供するだけでよい。
【００１２】
必要に応じて、平板コンデンサは、比較的小さい構造容積のみを必要とし、具体的には、２つの比較的大きな延長部（例えば、それぞれの延長平面における電極板の寸法）を有する３次元構造容積を有してもよく、この寸法は、５ｍｍ×５ｍｍ〜３０ｍｍ×３０ｍｍの範囲であってもよく、具体的には、１０ｍｍ×１０ｍｍ〜２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲であり得る）及び１つの比較的小さい延長部（例えば、電極板間の距離は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、具体的には０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲、更に、具体的には０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であってもよい）を有してよい。電極板の厚さは非常に小さくてもよい（例えば、固定電極は、キャリア上の金属化領域によって実現されてもよい）か、又は小さくてもよい（例えば、可動電極は、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲の厚さを有する導電性シートから作製されてもよい）。
【００１３】
固定電極がキャリア上に配置されている（例えば、金属化層として）場合、キャリアはプリント回路基板として実現されてもよい。金属化層の代わりに、金属シートをキャリアに固定して固定プレートを形成してもよい。可動電極は、キャリアにも同様に固定されてもよく、ばねユニットは、可動電極とキャリアとの間に配置されてもよい。
【００１４】
既に説明したように、復元ばね力が可動電極を移動させるために克服されるべきであるように、可動電極は、ばねユニットを介して固定電極に対して取り付けられる。ばねユニットのばね定数は、印加される処置力下での距離の変化が、２５μｍ／Ｎ〜１００μｍ／Ｎの範囲、具体的には、３０μｍ／Ｎ〜５０μｍ／Ｎの範囲、更に具体的には３５μｍ／Ｎ〜４５μｍ／Ｎの範囲にあるように選択されてもよい。ばね定数は、特定の状況に適合されてもよい。
【００１５】
可動電極が固定電極に対して、すなわちハンドルに対して取り付けられるばねユニットは、具体的には、可動電極と同じ平面内で静止位置に延在し、更に具体的には可動電極と一体であるばねアームによって実現され得るばねアームによって実現され得る。ばねアームは、例えば、キャリア上の金属化領域にパッドを溶接することによって、キャリアに固定され得るパッドと接続されてもよい。パッドは、具体的には、ばねアームと一体であってもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、力伝達要素は、可動電極の裏側に固定されて、処置力が可動電極に伝達される点を画定してもよい。力伝達要素は、ガラス球などの球状の物体として実現されてもよいが、他の実現も同様に想到される。例えば、可動電極はエンボス加工を有してもよく、このエンボス加工は、可動電極の裏側から突出する力伝達要素を実現する。力伝達要素は、具体的には可動電極の領域のほぼ中心で可動電極と接続されてもよく、そのため、力伝達要素を介した力の伝達は、固定電極に対する可動電極の傾きを本質的にもたらさないことになる。可動電極はまた、伝達力の下で可動電極の変形を効果的に抑制するための補強構造体を備えてもよい。
【００１７】
処置ヘッドは、ハンドルにおいて、又はハンドルに対して枢動取り付けすることができ、その結果、処置ヘッドにおける処置力の印加は、ばね力に対抗してハンドルに対する処置ヘッドの枢動をもたらし、このばね力は、可動電極が、それを介してハンドルに対して、例えばハンドルに固定されたキャリアにおいて取り付けられるばねユニットによって提供される。枢動軸は、具体的には、個人衛生デバイスの長さ伸長方向に対して垂直であってもよい。前の段落で述べたように、可動電極の移動は、印加される力の下で比較的小さくてもよく、例えば、２５μｍ／Ｎ〜５０μｍ／Ｎの範囲であってもよい。決定されるべき最大処置力が約４Ｎである場合、可動電極の移動は２００μｍ以下であろう。これは、処置ヘッドの運動が同じ程度の大きさであってもよく、したがって、ユーザにはほとんど気づかれない可能性があることを意味する。
【００１８】
処置ヘッドは、個人衛生デバイスのハンドル内に延在するアーム部分を備えてもよく、このアーム部分は、力伝達要素に接触するように配置された接触面を備える。接触面は、例えば、接着、溶接、締め付け、ねじ止め、又は当業者によって既知の任意の他の方法によって、力伝達要素に固定的に取り付けられてもよい。あるいは、接触面は、付勢要素、例えば、接触面を力伝達要素に向けて付勢し、異なる方向から作用し得る振動又は重力の場合であっても、個人衛生デバイスの配向に応じて両方の間の接触を維持する付勢力が印加されるように、ハンドル（又はハンドルに対して固定された任意の他の部分）と処置ヘッドとの間に延在するばねによって力伝達要素に対して付勢されてもよい。本明細書では、処置ヘッド又は少なくとも処置ヘッドのヘッド部分は、具体的には、ハンドルから繰り返し取り外し可能であり、かつハンドルに取り付け可能であってもよいことに留意されたい。例えば、前述のアーム部分は、常にハンドルと接続されてもよく、一方、処置を実行するための機能要素を備える処置ヘッドの一部は、今度は交換可能な部分として実現されてもよい。
【００１９】
本明細書に記載される処置力測定ユニット、具体的には制御回路は、インジケータ要素を制御して、例えば、印加された処置力が閾値力値を上回ること（したがって、個人衛生デバイスの意図された使用のために高すぎる可能性があること）をユーザに示すために使用されてもよい。印加された処置力が第１の閾値力値を下回ること、第１の閾値力値と第２の閾値力値との間にあること、又は第２の閾値力値を上回ること（及び、したがって、印加された閾値力が、推奨される範囲を下回ること、推奨された範囲内にあること、又は推奨範囲を上回ること）を示すことも可能である。インジケータ要素は、スイッチオンされるＬＥＤ、又はスイッチオン若しくはスイッチオフされるいくつかのＬＥＤなどの発光要素であってもよい。インジケータ要素はまた、他の視覚的に検出可能な、聴覚的に検出可能な、又は例えば、ディスプレイ、ブザー、又は振動器などの触覚により検出可能な要素のリストから選択されてもよい。数個のインジケータ要素も同様に使用されてもよい。ユーザに対する１つ又はいくつかの閾値の単なる指示とは対照的に、例えば、ディスプレイを使用してより複雑なフィードバックをユーザに提供することができ、例えば、現在印加されている力値が、非常に低い力値から非常に高い力値までの範囲のスケールで描写されてもよい。
【００２０】
図１は、電動歯ブラシとして実現された本開示による例示的な個人衛生デバイス１の図である。個人衛生デバイス１は、処置ヘッド１０と、ハンドル２０とを備える。個人衛生デバイス１は、長手方向の伸長方向Ｌに沿って概ね延在する。処置ヘッド１０は、処置方向Ｄに沿って処置力Ｆの印加下で、処置ヘッド１０がハンドル２０に対して枢動軸Ｐを中心に枢動するように、ハンドル２０に対して取り付けられている。処置ヘッド１０は、具体的には、ハンドル２０の内側に延在する後方部分又はアーム部分を有してもよい。ここで、処置ヘッド１０は、取り外し可能ヘッド部分１１と、ハンドル２０内に延在するアーム部分とを備え、処置ヘッド１０は、ハンドル２０の内側で枢動取り付けして、処置力Ｆの印加下での処置ヘッド１０の枢動運動を可能にする。「枢動運動」という用語が使用されているが、運動それ自体は、ユーザによって本質的に認識不可能な場合があり、例えば、ヘッド部分１１は、処置が移動されなければならないばねユニットのばね定数が比較的高くなり得るため、最大処置力の印加下で１ミリメートル又は数十ミリメートルだけ移動してもよい。個人衛生デバイスによって測定される最大処置力は、１Ｎ〜１０Ｎの範囲、具体的には２Ｎ〜６Ｎの範囲、更に具体的には３Ｎ〜５Ｎの範囲であり得る。印加された処置力が最大処置力を上回る場合に、処置ヘッドの任意の更なる移動を阻止するストッパー要素を提供することができる（ストッパー要素は、個人衛生が床に落下したときに発生する力などの、処置ヘッドに異なる高い力が作用する場合に、デバイス構成要素を保護するように実用本位であってもよい）。ヘッド部１１は、ここでは、回転軸Ｒの周りの駆動運動のために処置ヘッドチューブ１３に装着されたブラシヘッドの処置を行うための機能要素１２として備える交換可能部分として実現される。
【００２１】
図２は、本開示による例示的な個人衛生デバイス１Ａの概略図である。個人衛生デバイス１Ａは、処置ヘッド１０Ａと、ハンドル２０Ａとを備える。処置ヘッド１０Ａは、ハンドル２０Ａの中空ハンドルハウジング２１Ａ内に延在し、処置ヘッド１０Ａが処置ヘッド１０Ａの前方部分１１Ａにおける処置力Ｆ１の印加下で枢動軸Ｐ１の周りを枢動することができるように枢動取り付けされている。個人衛生デバイス１Ａは、処置力測定ユニット４０Ａと、処置力測定ユニット４０Ａと結合されたインジケータ要素５０Ａとを更に備える。処置ヘッド１０Ａは、ハンドルハウジング２１Ａの外側に本質的に延在する前方部分１２Ａと、ハンドルハウジング２１Ａ内に延在する後方又はアーム部１３Ａとを有する。アーム部分１３Ａは、可動電極４１Ａの裏側に配置された力伝達要素３０Ａと当接する接触面１４Ａを有する。可動電極４１Ａは、処置力Ｆ１の印加下で、処置ヘッド１０Ａが、ばねユニット４５Ａによって提供される復元ばね力に対抗して枢動軸Ｐ１の周りを枢動するように、ハンドル２０Ａに対してばねユニット４５Ａを介して取り付けられている。可動電極４１Ａは、固定電極４２Ａの反対側に位置し、固定電極４２Ａは、ハンドル２０Ａに対して固定的に取り付けられている。ばねユニットは、ここでは可動電極４１Ａとハンドルハウジング２１Ａとの間に延在するように示されているが、ばねユニットはまた、可動電極４１Ａと固定電極４２Ａとの間に延在してもよい。処置力測定ユニット４０Ａは、制御回路４９Ａを更に備え、制御回路４９Ａは、可動電極４１Ａ及び固定電極４２Ａに接続され、かつ可動電極４１Ａ及び固定電極４２Ａによって形成された可変平板コンデンサの静電容量を示す少なくとも１つのパラメータを測定するように構成されている。制御回路４９Ａは、ここではインジケータ要素５０Ａと結合されて、印加された処置力に関する視覚的、聴覚的、又は触覚的に知覚可能な様式の情報のうちの少なくとも１つをユーザに示す。
【００２２】
図３は、本明細書による個人衛生デバイスのいくつかの他の特徴と共に、伝達力測定ユニット１４０の図示されたサンプル設定の詳細図を示す。示された実施形態では、処置ヘッドのアーム部分１１３はまた、処置ヘッドに対して処置ヘッドの機能要素を駆動するための（例えば、図１に示すブラシヘッドを駆動するための）駆動部１０９も備えている。アーム部分１１３は、本質的にＬ字形状の端部を有し、その底部側に、ここではガラス球体として実現される力伝達要素１３０と接触している接触面１１４を有する。力伝達要素１３０は、可動電極１４１に固定的に取り付けられている。図４に関してより詳細に説明されるように、可動電極１４１は、ばねユニットと２つの装着パッドとに一体であり、可動電極１４１は、ここではＰＣＢとして実現されるキャリア２００に取り付けられている。キャリア２００は、マイクロコントローラ１４９及び図３に部分的に示される電池２１０などの様々な電子及び電気構成要素を搬送してもよい。可動電極１４１は、ここでは、印加された処置力が力伝達要素１３０を介して可動電極１４１に伝達されるときに可動電極１４１の変形を低減するために提供される、強化構造体１４３と固定的に接続されている。可動電極と本質的に一致する固定電極は、キャリア２００上に配置されているが、固定電極がキャリア２００上の金属化部分として実現されるため、固定電極は、この側面図では本質的に見えない。
【００２３】
図４は、可動電極１４１及び固定電極１４２によって形成された可変平板コンデンサと共に、図３に示されるキャリア２００のグラフ表示である。キャリア２００は、ここでは、図３に示される他の特徴とは別個に示されており、また、設定の詳細の可視性を向上させるための斜視図で示されている。固定電極１４２は、ここでは可動電極１４１の下の金属化領域として見られ、固定電極１４２は、可動電極１４１と本質的に一致する形状及びサイズである。可動電極１４１及び固定電極１４２は、共に可変平板コンデンサ１４８を形成する。例えば、図３に示されるマイクロコントローラ１４９は、可変平板コンデンサ１４８と接続されて、可変平板コンデンサ１４８の静電容量を所与の時点で測定することができる。強化構造体１４３は、可動電極に固定的に取り付けられている。力伝達要素１３０は、可動電極１４１の領域点の中心で、強化構造体１４３に固定的に取り付けられている。ここで、強化構造体１４３は、組み立てプロセスで使用された４つの円形カットアウトを有する。可動電極１４１は、本質的に正方形の可動電極１４１の４つの角部から対称的に延在する４つのばねアーム１４５Ａ〜１４５Ｄと一体であり、それにより、可動電極１４１の２つの対向する側には、それぞれ２つのばねアーム１４５Ａ、１４５Ｂ及び１４５Ｃ、１４５Ｄが延在し、これらのばねアームは全て同一のＳ字形状を有する。２つのばねアーム１４５Ａ、１４５Ｂ及び１４５Ｃ、１４５Ｄは、それぞれ１つの装着パッド１４６Ａ及び１４６Ｂの側部端部のそれぞれにある。ここでばねアーム１４５Ａ及び１４５Ｂは、可動電極１４１の右側から延び、かつ装着パッド１４６Ａと一体であり、可動電極１４１の左側から延在するばねアーム１４５Ｃ及び１４６Ｄは、装着パッド１４６Ｂと一体である。装着パッド１４６Ａ、１４６Ｂは、はんだ付けによってキャリア２００上の金属化領域に固定的に取り付けられており、他の接続手段、例えば、接着剤、ねじ止めなどを除外するものではない。可動電極１４１及び一体型ばねアーム１４５Ａ〜１４５Ｄ及び装着パッド１４６Ａ及び１４６Ｂが作製される材料は、ばね鋼、ばね青銅、導電性コーティングを有するプラスチック、導電性プラスチック化合物などであってもよい。可変平板コンデンサの容量は、典型的には、約１００ｐＦ未満であるように選択される。
【００２４】
図５は、図３及び４に関して論じた一体型可動電極−ばねアーム装着パッドユニットのばねアームの可動電極へ印加された力下での変形のＦＥＭシミュレーションの結果を示す図である。ばねアームの特定の形態は、力伝達要素の位置決めの公差下でばね動作の相対的な非感度に対して選択された。ばねアームは、非中心力が印加されたときに可動電極の傾きを防止する。更に、ＦＥＭシミュレーションは、本明細書に示される設計を有するばねアームが、印加される典型的な力の下で塑性変形状態にはならないが、常に弾性変形様式に留まることを示す。
【００２５】
図６は、マイクロプロセッサ１４９Ａと可変コンデンサ１４８Ａとを備える、例示的な処置力測定ユニット１４０Ａの構成要素の簡略図である。エネルギー源は、マイクロプロセッサ１４９Ａにエネルギーを供給するために存在し、また可変コンデンサ１４８Ａに印加される電圧源も存在することが理解される。システムが電力供給されると、シュミットトリガ１４９１Ａの出力は低くなり、インバータ１４９２Ａの出力は高くなり、したがって可変コンデンサ１４８Ａの充電が生じる。可変コンデンサ１４８Ａの電圧の値がシュミットトリガ１４９１Ａの上限閾値に達すると、シュミットトリガ１４９１Ａは、その出力を高に切り替え、インバータ１４９２Ａはその出力を低に切り替える。次いで、可変コンデンサ１４８Ａは、シュミットトリガ１４９１Ａの下限閾値まで放電する。このサイクルはリスタートし、出力部１４９３Ａで周期的信号が生成される。この周期信号の周波数は、可変コンデンサ１４８Ａの電流容量の尺度である。
【００２６】
図７は、図３、４、及び５に示される設定のように、可動電極に印加される力Ｆａと、図６に関して説明したマイクロプロセッサを備える制御回路によって決定された可変コンデンサの容量を示すパラメータＣの値との間の関係の図である。ここで、パラメータＣは、所定の期間毎にカウントされる充放電サイクル数である。関係は満足のいく線形性のものであることが分かる。
【００２７】
図８Ａ及び図８Ｂは、例示的な個人衛生デバイスのいくつかの更なる特徴と共に、処置力測定ユニット１４０Ｂ及び１４０Ｃの２つの例示的実施形態の概略図である。両図において、アーム部分１１３Ｂ、１１３Ｃは、Ｌ字形状端部を備え、Ｌ字形状端部の底面上には、力伝達要素１３０Ｂ、１３０Ｃと接触している接触面１１４Ｂ、１１４Ｃが設けられている。力伝達要素１３０Ｂ、１３０Ｃは、それぞれの場合に、可動電極１４１Ｂ又は１４１Ｃとそれぞれ接続されている。可動電極１４１Ｂ、１４１Ｃは、ばねユニット１４５Ｂ、１４５Ｃを介してキャリア２００Ｂ、２００Ｃに取り付けられている。固定電極１４２Ｂ、１４２Ｃは、キャリア２００Ｂ、２００Ｃ上に配置されている（例えば、キャリア２００Ｂ、２００ＣはＰＣＢであってもよく、固定電極１４２Ｂ、１４２Ｃは金属化領域であってもよい）。図８Ａ及び８Ｂに示される２つの例示的実施形態間の本質的な２つの相違点は、異なる力伝達要素であり、接触面１１４Ｂ、１１４Ｃが力伝達要素１３０Ｂ、１３０Ｃと接触した状態にあるかどうかである。
【００２８】
図８Ａでは、力伝達要素１３０Ｂは、概ねＬ字形状を有し、Ｌ字の短脚部は可動電極１４１Ｂと接続され、その結果、可動電極１４１Ｂへの基本的に点状の力伝達が確立される。図８Ａの実施形態では、Ｌ字形状の力伝達要素１３０Ｂのより長い脚部は、例えば、接着、溶接、スナップ嵌め、ねじ止めなどによってアーム部分１１３Ｂの接触面１１４Ｂに固定的に取り付けられている。これは、基本的に、力伝達要素１３０Ｂ及びアーム部１１３Ｂが一体的に作製されることを除外するものではない。力伝達要素１３０Ｂが後にアーム部分１１３Ｂに固定的に取り付けられた別個の要素として実現される場合、ユニットの組み立てを容易にすることができる。
【００２９】
図８Ｂでは、力伝達要素１３０Ｃは、小さい正方形によって概略的に示されており、当然のことながら、力伝達要素は、前述のように球状の物体であり得ることを含むものとする。図８Ｂに示される実施形態では、接触面１１４Ｃは、付勢要素１１９Ｃによって導入される付勢力によって力伝達要素１３０Ｃと接触し、例えば、付勢ばね要素がアーム部分１１３ＢのここではＬ字形状の端部とハンドルハウジング１２０Ｃとの間に配置されている。付勢力は、典型的には、地球の重力場又は振動における配向を変化させることによる外力が接触面１１４Ｃと力伝達要素１３０Ｃとを分離することができないように十分に大きいように選択される。
【００３０】
本明細書にて開示された寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。その代わりに、特に指示がない限り、このような寸法はそれぞれ、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図されている。例えば、「４０ｍｍ」と開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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