(57)【要約】【課題】従来の蛍光を用いて歯垢を検出し、歯垢量をリアルタイムでユーザーに報知する歯ブラシは、検出部に歯垢が付着してしまうと、ブラッシングをしていない状況においても歯垢を検出して誤報知するため、使用感を著しく悪化させていた。【解決手段】本発明の歯ブラシ１００は、光を試料に照射して、試料から発生する蛍光強度を測定する歯ブラシ１００であって、光を出射する光源３と、光を試料に照射したときに発生する蛍光強度を検出して歯垢量を定量する歯垢検出部２０と、歯垢検出部２０で検出した歯垢量の情報に基づいてブラッシング期間を判断するブラッシング判断部３０と、ブラッシング判断部３０で判断したブラッシング期間の情報に基づいて報知信号４５を出力する制御部４０とを有することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を試料に照射して、前記試料から発生する蛍光強度を測定する歯ブラシであって、
前記光を出射する光源と、
前記光を前記試料に照射したときに発生する前記蛍光強度を検出して歯垢量を定量する歯垢検出部と、
前記歯垢検出部で検出した前記歯垢量の情報に基づいて、ブラッシングしている期間であるブラッシング期間を判断するブラッシング判断部と、
前記ブラッシング判断部で判断した前記ブラッシング期間の情報に基づいて、歯垢量を表す信号である報知信号を出力する制御部と、を有する
ことを特徴とする歯ブラシ。
【請求項２】
前記ブラッシング判断部は、前記歯垢量の変動を検出する振幅検出部を有し、
前記振幅検出部で検出した情報に基づいて前記ブラッシング期間を判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記歯ブラシは、歯ブラシのブラシを少なくとも振動させる加振器を有し、
前記振幅検出部と前記加振器からの情報に基づいてブラッシング期間を判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の歯ブラシ。
【請求項４】
前記振幅検出部は、前記加振器で発生する振動周期に比例した成分が加味された前記歯垢量を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の歯ブラシ。
【請求項５】
前記振幅検出部は、前記歯垢量を微分処理する微分回路と、前記微分回路で微分した情報を包絡線検波処理する包絡線検波回路とを有する
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の歯ブラシ。
【請求項６】
前記微分回路の代わりに、ハイパスフィルター回路を用いる
ことを特徴とする請求項５に記載の歯ブラシ。
【請求項７】
前記振幅検出部は、ロックインアンプ回路を有する
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の歯ブラシ。
【請求項８】
前記制御部は、前記歯垢量及び前記ブラッシング期間の情報に基づいて前記報知信号を出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯に付着した歯垢から生じる蛍光を検出する歯ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯に付着した歯垢を放置すると、歯垢中の細菌が増殖し、虫歯や歯周病の原因となる。虫歯や歯周病の予防には毎日のブラッシングで歯垢を確実に除去する事が重要である。効果的な歯磨きのために、歯ブラシの動かし方を工夫したり、電動歯ブラシが用いられるが、歯垢の多い部位も少ない部位も平均して一定の時間しか磨かれないことが多く、歯垢が少ない場所をブラッシングする場合は、磨き過ぎの弊害があり、歯垢が多い場所では磨き残しができてしまう。
【０００３】
歯垢の付着量をモニターしながら、その部位を集中して磨くことで短い時間で効果的に歯垢を除去できることから、従来、いくつかの光学的な歯垢検出方法が提案されている。代表的なものは歯垢に含まれる細菌、あるいはう蝕部の細菌が口腔内環境で蛍光物質であるプロトポルフィリンＩＸ（以下、「ＰＰＩＸ」と記載する）を産生することを利用し、歯に特定の波長の励起光を照射し、蛍光物質が発する蛍光を検出することで歯垢の量あるいは、う蝕の程度を定量する蛍光測定法が知られている。
【０００４】
従来、歯垢検出機能を組み込んだ歯ブラシとして特許文献１や特許文献２が知られている。特許文献１では、波長が４５０ｎｍから５００ｎｍの光を歯に照射し、歯垢から生じる蛍光を光検出器で検出して歯垢量を求め、その情報を基づき、洗浄するセクションを、光や音でユーザーに指示するデバイスと方法が示されている。特許文献２では、歯が歯垢など生物学的沈着物で覆われている場合には、励起放射線を歯に照射した際の歯の自家蛍光が、清浄な歯に比較して減衰して検出されることを利用して、生物学的沈着物の存在を可視（例えば光）シグナルまたは可聴（例えば音）シグナルを使用者に提示する歯ブラシが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１３−５３５２３５号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特表２００２−５１５２７６号公報（第１頁、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常の歯磨き動作を考えると、例えば、口腔内左側の歯列からブラッシングを開始した場合、左側を一通りブラッシングしてから、歯ブラシを口腔から出して向きを変え、右側の歯列を磨くケースが考えられる。ブラッシング部位の左右の入れ替えに限らず、前歯から奥歯に向けてブラッシング箇所を移動する際にも、歯ブラシを歯列から離したり、口腔外に出すケースが考えられる。このようなケースでは、歯ブラシのブラシ先端に歯垢が付着したままになる状況は往々にして生じうる。歯垢検出機能を組み込んだ歯ブラシを用いた場合、このようなブラシ先端への歯垢の付着は、ブラッシングをしていないにもかかわらず、音や振動による報知が出力され続けてしまう誤報知を生じる。その結果、歯ブラシの使用感を著しく悪化させてしまう。
【０００７】
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、歯垢検出機能を組み込んだ歯ブラシの検出部位に歯垢が付着した状況でも、誤報知を防止してユーザーに正しい報知情報を提示する歯ブラシ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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明の歯ブラシは、光を試料に照射して、試料から発生する蛍光強度を測定する歯ブラシであって、光を出射する光源と、光を試料に照射したときに発生する蛍光強度を検出して歯垢量を定量する歯垢検出部と、歯垢検出部で検出した歯垢量の情報に基づいて、ブラッシングしている期間であるブラッシング期間を判断するブラッシング判断部と、ブラッシング判断部で判断したブラッシング期間の情報に基づいて、歯垢量を表す信号である報知信号を出力する制御部とを有することを特徴としている。
【００１０】
ブラッシング判断部は、歯垢量の変動を検出する振幅検出部を有し、振幅検出部で検出した情報に基づいてブラッシング期間を判断することができる。
【００１１】
歯ブラシは、歯ブラシのブラシを少なくとも振動させる加振器を有し、振幅検出部と加振器からの情報に基づいてブラッシング期間を判断することができる。
【００１２】
振幅検出部は、加振器で発生させた振動周期に比例した成分が加味された歯垢量を出力することができる。
【００１３】
振幅検出部は、歯垢量を微分処理する微分回路及び微分回路で微分した情報を包絡線検波処理する包絡線検波回路で構成することができる。
【００１４】
また微分回路は、ハイパスフィルター回路を用いることもできる。
【００１５】
また、振幅検出部は、ロックインアンプ回路を有していてもよい。
【００１６】
制御部は、歯垢量及びブラッシング期間の情報に基づいて報知部を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
試料に光を照射したときの試料から生じる蛍光強度から歯垢量を検出し、歯垢量の変動からブラッシング期間を検出し、検出したブラッシング期間の情報に基づいて報知部を制御することにより、ブラシ先端に歯垢が付着して生じる誤報知を防止し、ユーザーに正しいフィードバック情報を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態における歯ブラシを示す構成図である。
【図２】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３Ａ】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グラフである。
【図３Ｂ】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グラフである。
【図３Ｃ】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グラフである。
【図３Ｄ】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グラフである。
【図４】本発明の第２実施形態における歯ブラシを示す構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態に歯ブラシ内部の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】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明に係る第１実施形態の歯ブラシを詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ。
【００２０】
本実施形態の歯ブラシ１００を図１に示す。歯ブラシ１００は、試料となる歯１０に励起光を照射した際に、歯及び歯に付着した歯垢から生じる蛍光を検出し、検出した蛍光から歯に付着した歯垢量を求め、歯垢量を音や振動を通じてユーザーにフィードバックする歯ブラシの一例であり、歯ハブラシヘッド６１と、柄部６２と、握り部６３とから構成されている。
【００２１】
歯ハブラシヘッド６１には、洗浄用のブラシ６４が配置され、ブラシ６４の間に光導波路６が配置されている。光導波路６の先端は集光部７になっていて、光学的に歯垢を検出する際の検出部位である。握り部６３には、歯垢検出部２０と、ブラッシング判断部３０と、制御部４０と、報知部５０と、複数のスイッチ５１と、電池５２とが搭載されている。
【００２２】
図１に示す集光部７は、歯ブラシヘッド６１の先端側に配置し、また、ブラシ６４と同じ高さに配置したが、配置はこの例に限らず、様々なバリエーションが可能である。例えば、集光部７をブラシ６４の中に配置してもよいし、また、集光部７の高さをブラシ６４より低くしてもよい。
【００２３】
図２は、歯ブラシ１００の詳細な内部構成を示したブロック図である。図２を用いて歯垢検出部２０、ブラッシング判断部３０、制御部４０の詳細について説明する。
【００２４】
歯垢検出部２０は、ＰＰＩＸを蛍光励起可能な波長４０５ｎｍの光と、ＰＰＩＸの蛍光励起効率が低い波長４６５ｎｍの光を歯に交互に照射し、歯及び歯に付着した歯垢から生じる６３５ｎｍ近傍、例えば６２０ｎｍから６９０ｎｍの波長範囲の蛍光を検出して、検出した蛍光強度の差から歯垢量を定量するための光学系及び電子回路を含むブロックである。
【００２５】
ここで検出される蛍光は、歯垢からの蛍光だけでなく、歯の自家蛍光をも含んでいるため、両者を分離して、歯垢からの蛍光のみを取得できる方法を用いるのが好ましい。そのような分離を実現する方法の1つは、２種類の波長の励起光源を用いて試料に光を照射し、試料から生じる蛍光強度の差を見る方法である。例えば波長４０５ｎｍの光を歯に照射すると、歯と歯垢の両方から、波長６３５ｎｍ近傍の蛍光が生じるのに対し、波長４６５ｎｍの光を歯に照射すると、歯の自家蛍光に比べ、歯垢からの蛍光が著しく弱くなるため、検出した蛍光強度の差を求めることで、歯に付着した歯垢量を定量することができる。
【００２６】
図２に示す光源３は、波長４０５ｎｍの光源３Ａと、波長４６５ｎｍの光源３Ｂの２つの光源を内蔵し、歯垢検出回路２５内で生成した制御信号に従って交互に点灯する。光源３からの光はレンズ４で集光し、ミラー５で光路を９０度曲げて光導波路６に導光し、光導波路６の先端の集光部７から照射光８を歯に照射する。歯及び歯に付着した歯垢から生じた蛍光を含んだ検出光２は、照射時と同じ集光部７で集光され、光導波路６、ミラー５、光学フィルター２３を通過して光検出器２４に達し、光検出器２４で蛍光の強度に比例した電気信号に変換される。ミラー５はハーフミラーか、あるいはダイクロイックミラーを使うことができる。光学フィルター２３は、検出光２から励起光の成分を除去し、同時に６３５ｎｍ近傍の蛍光を通過させる。
【００２７】
歯垢検出回路２５は、光源３Ａが点灯している期間で検出した蛍光強度ＰＡと、光源３Ｂが点灯している期間で検出した蛍光強度ＰＢとを、歯垢検出回路２５の内部に設けた減算回路を用いて、蛍光強度ＰＡから蛍光強度ＰＢを減じ、さらに適宜ゲイン調整等を施して、歯垢量に比例した歯垢量信号２６を出力する。
【００２８】
図２に示す歯垢検出部２０について、２種類の励起波長を用いる方法を説明したが、この方式に限定されることはない。歯の自家蛍光と歯垢に含まれる蛍光物質からの蛍光を分離する別の方法は、歯が生じる蛍光が５００ｎｍから７００ｎｍの広い波長範囲を有するのに対し、ＰＰＩＸの蛍光は６２０ｎｍから６９０ｎｍ程度の比較的狭い波長範囲であることを利用する方法であり、２つの波長範囲における蛍光強度の差を用いて、歯垢量を定量することもできる。
【００２９】
ブラッシング判断部３０は、振幅検出部３１と、コンパレータ３６とから構成されている。振幅検出部３１は、ブラッシング動作により歯垢量信号２６が変動する際の、信号振幅の大きさを検出する回路ブロックであって、歯垢量信号２６を微分処理して微分信号３３を出力する微分回路３２と、微分回路３２が出力した微分信号３３を包絡線検波処理して包絡線信号３５を出力する包絡線検波回路３４とから構成されている。ブラッシング判断部３０の微分回路３２は、微分回路の代わりにハイパスフィルター回路を用いることもできる。
【００３０】
コンパレータ３６は、包絡線信号３５と、制御部４０内の記憶装置４１に記憶されたブラッシング期間を判断するための閾値（以下、「ブラッシング閾値」と記載する）とを比較し、包絡線信号３５がブラッシング閾値４２を超えたときは、ブラッシング信号３７として１を出力し、ブラッシング閾値以下のときは、０を出力する。
【００３１】
コンパレータ３６は、ヒステリシス特性を持たせることで、ブラッシング信号の頻繁なオン・オフを抑制することができる。音による報知を行う場合、頻繁なブラッシング信号の変化は耳障りな雑音の原因となるため、コンパレータ３６によって包絡線信号３５にヒステリシス特性を持たせた信号を制御部４０に出力することで、雑音の発生を低減できる。 
【００３２】
歯ブラシ１００に用いるブラッシング判断部３０は、アナログ回路で構成してもよいし、デジタル回路で構成してもよい。ブラッシング判断部をデジタル回路で構成する場合は、歯垢量信号２６もデジタル信号を出力するように歯垢検出回路２５を構成する。微分回路３２をデジタル回路で実現するには、時間的に連続する２つのデータの差を求めればよい。微分回路３２の代わりにハイパスフィルターを用いる場合は、有限インパルス応答フィルターや無限インパルス応答フィルターを用いることができる。包絡線検波回路３４をデジタル回路で実現する場合は、絶対値処理と時間移動平均処理を組み合わせて用いればよい。
【００３３】
微分回路３２又は微分回路３２の代わりに用いるハイパスフィルターの特性は、ブラシヘッド６１に配置した集光部７が、歯の表面の凹凸や、歯と歯の間を移動する際に生じる蛍光の変化を正確に反映できるように、時間的な遅れを調整することが好ましい。そのためには、微分回路３２の微分の時定数を１ｍｓから１ｓの間に設定するのが適している。微分回路３２の代わりにハイパスフィルターを用いる場合は、ハイパスフィルターのカットオフ周波数は、前記時定数に対応して０．１６Ｈｚから１６０Ｈｚの間に設定することが好ましい。
【００３４】
包絡線検波に時間移動平均を用いる場合は、平均化に用いるデータの数により、検出した歯垢量の変化に対する包絡線信号３５の時間遅れが変化する。そのため、時間移動平均の平均化に用いるデータの数は、時間遅れによる違和感がなくなるように、調整することが望ましい。そのためには、時間遅れを１ｍｓから１００ｍｓの範囲に設定することが好ましい。あるいは、時間的遅れを１００ｍｓ以上の大きな値に設定することで、口腔内の部位、例えば奥歯や、前歯など、部位ごとの平均的な汚れ量を知ることもできる。
【００３５】
ブラッシング判断部３０をアナログ回路で構成する場合は、微分回路３２には抵抗、コンデンサ、コイルなどのパッシブ素子を用いたハイパスフィルターを用いることができる。包絡線検波回路３４には、ダイオードを用いたＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波回路を用いることができる。
【００３６】
制御部４０は、ブラッシング信号３７と、歯垢量信号２６とに基づいて、ユーザーに報知すべき歯垢量を表す信号（以下、「報知信号）と記載する）を生成し、報知部５０に出力する回路ブロックである。制御部４０は、この他に、報知信号４５のブラッシング閾値４２を記憶する記憶装置４１と、報知信号４５に出力する信号を選択する選択回路４３と、ブラッシング休止期間のときに報知信号４５を抑制あるいはゼロにする切替回路４４とから構成されている。
【００３７】
選択回路４３はスイッチ５１によって制御され、報知信号４５の信号源として、歯垢量信号２６又は包絡線信号３５を選択することができる。図２に示した制御部３０では、報知信号４５の信号源を選択回路４３で選択しているが、歯垢量信号２６と包絡線信号３５を一定の比率で加算した信号を報知信号４５の信号源として用いてもよい。制御部４０は、ブラッシング信号３７が１の場合には、切替回路４４で選択された信号を報知部５０に出力し、ブラッシング信号３７が０の場合には、報知信号４５の出力をゼロにして、誤報知を防ぐ。
【００３８】
ブラッシング信号３７は、歯垢量をユーザーに報知する目的以外にも、例えば、歯ブラシのブラシ汚れや劣化をユーザーに報知する目的にも利用できる。ブラシ６４の耐久性を越えて歯ブラシ１００を使用すると、集光部７の表面に細かい傷が増加し、その傷に歯垢が侵入して蓄積されてしまう。このような状態の歯ブラシを用いると、ブラシの傷に蓄積された歯垢から生じる蛍光によって、歯垢量信号２６に汚れ成分が重畳される。この汚れ成分を検出して、ユーザーにブラシ汚れや劣化を報知したり、ブラシ交換を促すことができる。歯垢量信号２６に含まれる汚れ成分を取得するには、歯ブラシンの電源をオンにした後に、ブラッシング信号が信号０になっている状態を確認して、歯垢量信号２６を取得すればよい。
【００３９】
報知部５０には、様々な報知装置を使用することができるので、制御部４０は、使用する報知装置に適した形の報知信号４５を生成して、報知部５０に出力する。振動による報知を行う場合は、制御部４０は、偏心モーターの回転数が報知信号４５に比例するように制御することができる。振動による報知は、手に感じる振動と同時に、歯又は歯茎を伝達した振動も感じるので、ユーザーは歯垢の付着箇所やその量を直感的に感じることができる。さらに、報知に用いる偏心モーターを、電動歯ブラシとしての振動源としても用いれば、歯垢の付着が多い部位では振動が大きくなり、清浄な部位では振動が停止するので、より効果的なブラッシングが実現する。
【００４０】
音による報知を行う場合は、制御部４０は、報知音の音量や、報知音の周波数や、断続的に発生させた音の周期や間隔を変えることができる。また、制御部４０は、音声合成による音声メッセージや、音楽による報知をおこなうこともできる。制御部４０は、音と振動を同時に用いて報知してもよい。さらに、表示装置による文字や図形による報知を併用してもよい。スイッチ５１は歯垢検出機能をオン・オフしたり、別のスイッチ５１を用いて複数の報知装置を切り替えたり、歯垢を検出する際の感度や、歯ブラシを振動させる際の強度を調整するためにも利用することができる。
【００４１】
次に、本発明の歯ブラシの動作について説明する。
【００４２】
図３Ａは、歯ブラシ１００を用いて、歯垢が付着した歯列をブラッシングした際に、歯垢検出部２０で得られた歯垢量信号２６の波形をプロットしたグラフである。図の横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は歯垢量を任意スケールで表示した。図中、Ａで示した５つの期間は、歯ブラシ１００を歯列に沿って左右にブラッシングしている期間（以下、「ブラッシング期間」と記載する）を表し、それぞれ左前歯部分、左奥歯部分、右奥歯部分、右前歯部分、右前歯部分と順番にブラッシングした際に得られた波形である。５つの期間Ａでは、ブラッシング動作に伴って歯垢量が激しく変化している様子がわかる。
【００４３】
図中、Ｂ及びＣで示した期間は、歯ブラシ１００を歯から離して、ブラッシング部位を移動させている動作に対応した期間である（以下、「ブラッシング休止期間」と記載する）。ブラッシング休止期間においては、歯ブラシが歯から離れているので、本来、歯垢が検出されないはずであるが、集光部７に歯垢が付着した場合、付着した歯垢から生じる蛍光が検出されてしまう。特に、期間Ｃにおいては、集光部７への歯垢の付着が多い状態を示しており、歯垢量はブラッシング期間の歯垢量に相当する強度になっている。なお、期間Ｃにおいて、歯垢量が時間の経過に伴い減少しているが、この現象は、歯垢に含まれる蛍光物質からの蛍光が、励起光の連続的な照射によって低下した結果であると考えられる。
【００４４】
図３Ａに示す歯垢量に基づいて歯垢の有無を判定して、音や振動でユーザーに報知してしまうと、期間Ｃにおいて誤報知が生じてしまう。この誤報知を防ぐため、本発明の歯ブラシ１００は、ブラッシング判断部３０を備えている。歯ブラシ１００は、ブラッシング判断部３０で検出した情報を用いて、歯ブラシ１００がブラッシング休止期間であると判断した際には、歯垢量の報知を停止することによって、誤動作を防ぐ。
【００４５】
ブラッシング判断部３０が、ブラッシング期間を判断する動作について、信号波形の図を用いて説明する。図３Ｂは、図３Ａに示した歯垢量信号２６を微分回路３２によって微分処理した波形をプロットしたグラフである。図の横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は微分波形を任意スケールで表示した。微分した波形の振幅に注目すると、期間Ａに対応する時間帯での微分の振幅は、歯垢量信号２６の振幅にほぼ比例している。一方、期間Ｂと期間Ｃに対応する時間帯での微分の振幅は、ほぼゼロである。微分した波形は、信号の極性が正負に渡る交流信号であるため、ブラッシング期間の判断を容易にするために包絡線検波回路を用いて直流信号に変換する。
【００４６】
図３Ｃは、図３Ｂに示した微分処理した結果を包絡線検波回路３４によって包絡線検波処理した波形をプロットしたグラフである。図の横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は包絡線波形を任意スケールで表示した。期間Ａに対応する時間帯での包絡線の強度は、歯垢量信号２６の振幅にほぼ比例している。一方、期間Ｂ及び期間Ｃに対応する時間帯での包絡線の強度は、ほぼゼロとなる。このように包絡線検波処理を行った波形は、ブラッシング期間では、歯垢量に比例した信号強度を有し、ブラッシング休止期間では、ほぼゼロの信号強度を有する。
【００４７】
包絡線検波処理後の波形からブラッシング期間を判断することもでき、包絡線波形の信号強度がブラッシング閾値４２を超えたときにブラッシング期間と判断し、ブラッシング閾値４２以下のときにブラッシング休止期間と判断することができる。
【００４８】
図３Ｄは、図３Ｃに示した包絡線検波処理を行った結果をコンパレータ３６によって１又は０の信号に変換した矩形波を示しており、期間Ａに対応してコンパレータ３６から１の出力が正しく出力され、期間Ｂや期間Ｃでは０の出力がされており、ブラッシング期間を正確に判断することが可能となる。以上のように、ブラッシング判断部３０を動作させることにより、歯垢量信号２６からブラッシング信号３７を生成する。
【００４９】
ブラッシング信号３７を用いて制御部４０は、例えば図３Ｃで示した包絡線波形の信号や図３Ｄで示した矩形波を報知部５０に出力し、ブラッシング判断部３０で判断したブラッシング期間に音や振動などの報知を正確に行う。
【００５０】
本発明の歯ブラシ１００を上述したように動作させることで、試料に光を照射したときの試料から生じる蛍光から歯垢量を検出し、歯垢量の変動からブラッシング期間を判断し、ブラッシング期間の情報に基づいて報知信号を出力することにより、ブラシ先端に歯垢が付着して生じる誤報知を防止し、ユーザーに正しいフィードバック情報を提示することが可能となる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
第1実施形態においては、歯ブラシを手で動かし、そのブラッシング動作に伴う歯垢量信号２６の微分信号３３から、ブラッシングの判定と同時に、報知信号４５を生成するものであった。手で歯ブラシを動かすため、歯に付着した歯垢量が同じ場合でも、ブラシの移動速度が低いと微分信号３３の強度が変化し、ブラッシングの判定が難しくなるケースも考えられる。
【００５２】
そこで、第２実施形態においては、歯ブラシ本体を振動させるための加振器を備え、手の動きとは異なる特定の振動を与えることで、ブラッシング中の歯垢量信号２６を強制的に変動させ、その変動の情報から、ブラッシング期間の判定と、報知信号を生成するものである。
【００５３】
本実施形態を以下、図面を用いて説明する。本実施形態の歯ブラシ２００を図４に示す。歯ブラシ２００は、基本的には図１で説明した先の実施形態の機能を拡張したものであるから、拡張した部分について説明を行う。
【００５４】
歯ブラシ２００には、新たに、歯ブラシ本体を振動させるための加振器２０１を備え、加振器２０１を動作させることで、少なくともブラシ６４を振動させる。加振器２０１としては偏心モーターなどの電磁力を利用した加振器を用いることができる。加振器２０１を制御するための加振制御回路２０２と、振動に比例して変化する歯垢量を検出する回路は、制御部４０に含まれている。
【００５５】
図５は、加振器２０１と、制御部４０に含めた加振制御回路２０２と図２で図示した振幅検出部３１との接続構成を示したブロック図である。加振制御回路２０２は、加振器２０１を駆動し、同時に、加振器２０１により生じた振動のタイミングを表す加振同期信号２０３を出力する。つまり、加振同期信号２０３は、加振器２０１からの情報であり、その情報を振幅検出部３１へ送り、振幅検出部３１は、振動に伴う歯垢量信号２６の変化にその情報を加味して、包絡線信号３５として出力する。
【００５６】
加振器２０１として直流偏心モーターを用いた場合は、加振制御回路２０２は直流電圧を出力してモーターを回転させる。偏心モーターの回転により生じた振動は、集光部７を振動させることになるが、この際、集光部７と歯１０の距離を近づいたり、遠ざけたりする振動周期を有するので、集光部７で検出される歯垢量信号２６は、遠近に伴って変化する。
【００５７】
よって、振幅検出部３１は、歯垢量信号２６に、その振動周期に比例して変化する成分を加味して、歯垢の報知量である包絡線信号３５として出力する。
【００５８】
このように、加振器２０１から加振同期信号２０３などの情報が得られる場合には、先に記載した微分回路３２と包絡線検波回路３４の他に振幅検出部３１として、２相ロックインアンプを用いることが出来る。ロックインアンプの信号入力に、歯垢量信号２６を入力し、同期信号入力に加振同期信号２０３を入力することで、２相の出力信号の絶対値を振幅信号３５として出力が可能になる。絶対値を用いることで、集光部７が振動する際の位相や方向にかかわらず、変化成分のみを取り出すことができる。
【００５９】
また、加振同期信号２０３は、加振器２０１にブラシ形直流モーターを用いる場合、駆動電流の変化から容易に生成することが可能である。２相ロックインアンプは、デジタル回路で容易に構成することもできる。
【００６０】
ロックインアンプを用いることで、加振器２０１の振動周期が可変したときでも、微分回路等のディスクリート部品の定数を変えることなく、さまざまな振動周波数に対応が可能になる。なお、第１実施形態の場合でも、手動で動かしたときの歯ブラシの動きを加振同期信号２０３と同様な信号に変換して振幅検出部３１へ入力できるようにすれば、ロックインアンプを用いることは有効である。
【００６１】
本実施形態によれば、加振器による一定した振動を与え、歯垢量の変化を見ることで、ブラッシング判定を確実に行い、より正確に歯垢量を反映した報知信号を得ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
３  光源
６  光導波路
７  集光部
１０  歯
２０  歯垢検出部
２５  歯垢検出回路
２６  歯垢量信号
３０  ブラッシング判断部
３１  振幅検出部
３２  微分回路
３４  包絡線検波回路
３６  コンパレータ
３７  ブラッシング信号
４０  制御部
４２  ブラッシング閾値
４５  報知信号
５０  報知部
１００  歯ブラシ
２０１  加振器
２０２  加振制御回路
２０３  加振同期信号
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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