(57)【要約】  超音波歯ブラシに使用する超音波の周波数を特定する。  上記した課題を解決するために本発明において以下のような手段を講じた。即ち本発明の歯ブラシは、振動子に供給する駆動信号を出力する信号生成部を有する把持部と、把持部の端部に設けられた突出部と、前記突出部の先端に、前記振動子が配置された振動部と、前記振動部に対向する位置に配置されるブラシと、を少なくとも有する超音波歯ブラシであって、前記駆動信号の周波数は、３ＭＨｚ乃至５ＭＨｚであることを特徴としている。
2020145382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発する振動子に供給する駆動信号を出力する信号生成部を有する把持部と、
前記振動子が配置された振動部と、
前記振動部に対向する位置に配置されるブラシと、を少なくとも有する超音波歯ブラシであって、
前記駆動信号の周波数は、３ＭＨｚ乃至５ＭＨｚである超音波歯ブラシ。
【請求項２】
前記振動部は、前記振動子が配置される空間部を有し、前記空間部の空気が排出される流路を有する請求項１記載の超音波歯ブラシ。
【請求項３】
前記請求項２に記載の超音波歯ブラシであって、前記流路が前記振動子の側面の少なくとも一方に設けられている超音波歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式歯ブラシ、特に超音波を発する電気式歯ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラッシング時にブラシを振動させてプラークの除去や清掃等を含めたブラッシングの効果（以下、単にブラッシング効果という）を上げる電気式歯ブラシが実用化されている。さらに超音波を使用してブラッシング効率を上げて良好な歯磨きを実現する超音波歯ブラシが例えば特許文献１のように提案されている。超音波歯ブラシで使用される超音波の周波数は、例えば特許文献２や特許文献３のように、通常１ＭＨｚから２ＭＨｚ程度、例えば１．６ＭＨｚなどの周波数を使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６１９８５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０２８３７号公報
【特許文献３】特開２００４−２０２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波歯ブラシは超音波を使用しない歯ブラシに比較すると、超音波特有の優れたブラッシング効果が得られることは確認されている。一方、最もブラッシング効果の高い周波数の検討は十分にされていないのが現状であり、より効率を上げて好適な歯ブラシを実現したくても、周波数をいくらに設定すればいいのか定かでなかった。【０００５】
さらに超音波の周波数が高くなると振動子の厚みが薄くなり、歯ブラシに実装する際に振動子に加えられる負荷による破損が容易に発生して不良率が高くなる。例えば所定の位置と異なる位置の振動子を正しい位置に移動させる際に振動子には余分な力が与えられて、当該余分な力によって振動子が割れたりクラックが入ったりするなど、振動子の破損が発生しやすくなる。この傾向は、例えば特許文献１のような方法によって振動子を配置する場合は、充填する例えば接着剤の中で振動子を移動させるためにより顕著となる。従って振動子の破損を避けるために、所定の位置とは異なる位置に振動子が配置されても振動子はそのまま固定される場合もある。振動子の位置が所定の位置ではないので歯ブラシに所定の超音波が伝達されるとは限らず、十分なブラッシング効果が得られない事態を引き起こしていた。【０００６】
または所定の位置であっても、余計な力が加えられた状態で振動子が固定されやすくなり、例えば振動子が湾曲された状態で固定される場合など振動子が所定の超音波を出力できない事態となりうる。さらには、所定の位置と異なる場所に装着されやすくなるため、或いは余計な力が加えられた状態で固定された場合は、振動子が割れやすくなるなど所定の耐久性が得られない等の別の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために本発明において以下のような手段を講じた。即ち本発明の歯ブラシは、振動子に供給する駆動信号を出力する信号生成部を有する把持部と、把持部の端部に設けられた突出部と、前記突出部の先端に、前記振動子が配置された振動部と、前記振動部に対向する位置に配置されるブラシと、を少なくとも有する超音波歯ブラシであって、前記駆動信号の周波数は、３ＭＨｚ乃至５ＭＨｚであることを特徴としている。【０００８】
さらに本発明の超音波歯ブラシは、前記振動部内の空間部に前記振動子を配置する際に前記振動子が配置される位置の空気を排出する流路を有することを特徴としている。【０００９】
さらに本発明の超音波歯ブラシは前記流路が前記振動子の両側面の少なくとも一方に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、超音波歯ブラシに使用する超音波の周波数を特定することでより効果的なブラッシング、例えばプラークの除去などの清掃効果を高める超音波歯ブラシを提供できる。【００１１】
さらに使用する周波数が高くなったことによって使用する振動子の厚みが薄くなった場合であっても容易にかつ簡単な構造で、より確実に振動子の装着を行うことで、振動子の装着時の破損を回避して良品率の低下を防ぎ、所望の性能を長期間にわたって維持できる製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明にかかる超音波歯ブラシの左側面図である。
【図１Ｂ】本発明にかかる超音波歯ブラシの正面図である。
【図１Ｃ】本発明にかかる超音波歯ブラシの右側面図である。
【図１Ｄ】本発明にかかる超音波歯ブラシの背面図である。
【図１Ｅ】本発明にかかる超音波歯ブラシの上面図である。
【図１Ｆ】本発明にかかる超音波歯ブラシの底面図である。
【図１Ｇ】本発明にかかる超音波歯ブラシのブラシ部を示す図である。
【図１Ｈ】本発明にかかる超音波歯ブラシのブラシ部装着前の状態を示す図である。
【図２】本発明にかかる超音波歯ブラシのコントローラのブロック図である。
【図３】本発明にかかる超音波駆動信号の模式図である。
【図４Ａ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ａ１９（振動子１８配置前）を示す図である。
【図４Ｂ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ａ１９（振動子１８配置後）を示す図である。
【図５Ａ】図４Ａの破線Ａにおける断面を示す図である。
【図５Ｂ】図４Ｂの破線Ｂにおける断面を示す図である。
【図５Ｃ】振動部Ａ１９の経路配置の変形例を示す図である。
【図５Ｄ】振動部Ａ１９の経路配置の変形例を示す図である。
【図６Ａ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ｂ６１（振動子１８配置前）を示す図である。
【図６Ｂ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ｂ６１（振動子１８配置後）を示す図である。
【図６Ｃ】振動子１８の配置の状態を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｂの破線Ｃにおける断面を示す図である。
【図６Ｅ】図４Ａに図６Ｃに示す振動子の構成を用いた場合の、図４Ａの破線Ａにおける断面を示す図である。
【図７Ａ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ｃ７１を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａの図中の矢印Ａの方向から見た図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの破線Ｄにおける断面を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｂの破線Ｄにおける断面を示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｂの破線Ｄにおける断面を示す図である。
【図７Ｆ】図７Ｂの破線Ｄにおける断面を示す図である。
【図８Ａ】従来の超音波歯ブラシの振動部Ｄ８３を示す図である。
【図８Ｂ】従来の超音波歯ブラシの振動部Ｄ８３に振動子８を挿入する様子を示す図である。
【図８Ｃ】従来の超音波歯ブラシの振動部Ｄ８３に振動子８を挿入した様子を示す図である。
【図８Ｄ】従来の超音波歯ブラシの振動部Ｄ８３に振動子８を挿入した様子を示す図である。
【図９Ａ】本発明にかかる超音波歯ブラシの振動部Ｅ９４を示す図である。
【図９Ｂ】振動子１８等の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１Ａから図１Ｈは本発明による超音波歯ブラシの本体１を示しており、本体１の六面図を示している。図１Ａは左側面図、図１Ｂは正面図、図１Ｃは右側面図、図１Ｄは背面図、図１Ｅは上面図、図１Ｆは底面図である。図１Ｇはブラシ１４を先端に有するブラシ部１３を示し、図１Ｈはブラシ部１３を装着する前の本体１を示している。本体１は、把持部１１と、操作部１５と、把持部１１の先端から突出している突出部１２と、突出部１２の先端に振動部Ａ１９とを有する。突出部１２と振動部Ａ１９はそれぞれを独立した部品として構成してもよいし、一体に構成してもよい。例えば突出部１２の先端に、超音波を発生させる振動子１８を有する振動部を取り付けてもよい。または突出部を、ブラシ部１３が装着されたときにブラシ１４が配置される位置まで長くして、その突出部の先端であってブラシ１４に対向するまたはブラシ１４に対応する位置に振動子１８を配置して突出部の先端に振動部を構成、すなわち突出部と振動部を一体に構成してもよい。
【００１４】
把持部１１の内部にはバッテリ１６と、操作部１５の操作に応じて本体１を制御するコントローラ１７が設けられている。バッテリ１６とコントローラ１７、コントローラ１７と振動子１８はそれぞれハーネスＡ２１、ハーネスＢ２０で接続されている。
【００１５】
操作部１５にはスイッチ２２と、スイッチ２２の内部に赤色のＬＥＤ２３が配置されている。使用者が操作部１５のスイッチ２２を押すことによって超音波の出射または停止を含め、出射する超音波の制御を行うことができ、スイッチ２２の操作に応じてＬＥＤ２３の点灯状態が変化して、例えばＬＥＤ２３が点灯することでスイッチ２２が赤く点灯し、使用者に本体１の駆動状態や動作状態を伝える。
【００１６】
図２はコントローラ１７のブロック図である。コントローラ１７は、振動子１８に超音波振動をさせるために振動子１８に供給される電気信号である駆動信号を出力する信号生成部２０４、タイマ２０７、ユーザーＩＦ部２０１、所定の電力を各部に供給する電源部２０６、制御部２０２等の少なくとも一部またはすべてを含んで構成される。
【００１７】
制御部２０２はＣＰＵやメモリの他、各部と接続する為のインターフェース部を内蔵し本体１の制御を行う。電源部２０６はバッテリ１６から供給される電力を所定の一定電圧値、例えば５Ｖに制御して制御部２０２を介して各部に供給する。ユーザーＩＦ部２０１は操作部１５と接続されており使用者が操作部１５の操作を行うと、その情報を制御部２０２に通知する。
【００１８】
バッテリ１６は乾電池であってもよいし、リチウムイオン電池のように充電により繰り返し使用できる二次電池であってもよい。あるいはこれら電池の代わりに、１００Ｖ等の例えば家庭用コンセントから所定の電圧、例えば５Ｖを出力できる電源アダプタを本体１の外部に配置して使用する構成であってもよい。
【００１９】
タイマ２０７は所定の時間、例えば３分をブラッシングのための時間、すなわち振動子１８を駆動して超音波を出力する時間として計測する。当該時間は３分に限らず３分未満でも３分以上でもよく、使用者が適宜設定できるような構成でもよい。
【００２０】
図３は信号生成部２０４の出力を模式的に示す。図では横軸を時間、縦軸は信号の振幅を示す。信号生成部２０４は、例えば３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚの周波数の信号を駆動信号として出力する。当該駆動信号は本実施の形態においては例えば４．８ＭＨｚの正弦波を時間Ｔ１で出力し、続けて時間Ｔ２で停止する動作を繰り返す。Ｔ１として０．５秒、Ｔ２として０．５秒を設定すると、駆動信号としては０．５秒間４．８ＭＨｚが出力された後、０．５秒間停止され、以後これを繰り返すように出力される。図３では正弦波を見やすいように模式的に記載しているが、実際は上記の通りＴ１で出力されるのは４．８ＭＨｚの高い周波数である。
【００２１】
図３では、駆動信号は常時出力されているのではなく上記のようにデューティ５０％で出力される、あるいは間欠的に出力される。常に出力される場合と、図３のような間欠的な出力では超音波による顕著な効果の違いはないが、単位時間当たりの実質的な振動子１８の駆動時間が半分になるので、見かけ上バッテリの持ちが長くなり、一回の充電でブラッシングできる時間を長くすることができる。ここで駆動信号は、デューティ５０％で間欠的に４．８ＭＨｚが出力されるものであるが、デューティは５０％に限定されるものではなく、例えば４０％であっても６０％であってもよく、所望のブラッシング効果が得られればよい。
【００２２】
ユーザーがスイッチ２２を押すと、その情報はユーザーＩＦ部２０１を介して制御部２０２に送られ、制御部２０２は図３のような電気信号を出力するように信号生成部２０４に指示を出す。または、制御部２０２は信号生成部２０４に対して電力を供給することによって信号生成部２０４に電気信号の生成を開始させるような構成でもよい。さらに制御部２０２はタイマ２０７に所定時間、例えば３分の時間計測を開始するような通知を行い、タイマ２０７は当該通知に従って所定時間の計測をスタートする。
【００２３】
タイマ２０７は所定時間、例えば３分が経過したらその旨を示す通知を制御部２０２に行い、制御部２０２は当該通知に基づいて、信号出力を停止するように信号生成部２０４に指示を出す。または制御部２０２は信号生成部２０４に対する電力の供給を停止することで信号生成部２０４による信号の生成を停止させる。
【００２４】
所定時間が経過する前に使用者がスイッチ２２を再度押した場合は、その情報がユーザーＩＦ部２０１から制御部２０２に通知され、制御部２０２は信号出力を停止するように信号生成部２０４に指示を出すか、信号生成部２０４に対する電力の供給を停止することで信号生成部２０４による信号の生成を停止させる。同時にタイマ２０７に対して時間計測の停止を指示し、タイマ２０７をリセットする。
【００２５】
上記における使用者のスイッチ２２の操作として、スイッチ２２を押すとは単にスイッチ２２を押圧することにとどまらず、短時間に２回スイッチ２２を押す、所謂ダブルクリックや、数秒間スイッチ２２を押しっぱなしとする、所謂長押しであってもよく、出力を開始するときはダブルクリックとし、信号の出力開始を停止する場合は長押しする等、操作の方法を超音波の出力開始時と停止時で分けてもよい。すなわちスイッチ２２を操作する目的に応じて、スイッチ２２の操作方法を変更することがよい。このような構成ではスイッチ２２に誤って触れた場合の装置の誤動作を回避できて望ましい。特に本実施の形態のように操作部１５が把持部１１に配置されている場合は、意図せず操作部１５に使用者が触れる場合が多いうえに、使用者が超音波を認識できないために、誤ってスイッチ２２が押された場合に超音波が意図せず停止した場合であっても、それに使用者が気付くことが難しく、超音波が停止しているにも関わらずブラッシングを続けて、所定のブラッシング効果が得られない事態となりやすい。そこで、超音波を停止する場合のスイッチ２２の動作として使用者が意図しないと得られにくい動作であるダブルクリックや長押しが望ましい。
【００２６】
本実施の形態では信号生成部２０４は上記のように駆動信号として４．８ＭＨｚを出力する。使用する超音波の当該周波数は次のようにして決定した。尚、全被検者には試験に先立って正しいブラッシングの仕方をトレーニングして、被験者間におけるブラッシング効果を均一化することでブラッシングの個人差を最小限としてある。
【００２７】
周波数として１．６ＭＨｚが使用できる超音波歯ブラシの他、３．２ＭＨｚが使用できる超音波歯ブラシと４．８ＭＨｚを使用できる超音波歯ブラシを準備し、Ａグループには１．６ＭＨｚの超音波のみを発する超音波歯ブラシを使用してブラッシングをさせ、Ｂグループには３．２ＭＨｚの超音波のみを発する超音波歯ブラシを使用してブラッシングをさせ、Ｃグループには４．８ＭＨｚの超音波のみを発する超音波歯ブラシを使用してブラッシングをさせた。各グループはそれぞれ１７名あるいは１６名で構成されている。ただし、各グループの各被検者には使用する超音波歯ブラシの発する超音波の周波数を知らせておらず、さらに使用する周波数は超音波帯域であるので各周波数の音を、いずれの被験者も聞き取ることができず、自分がどの周波数の超音波を使用しているかも判断できない状態とした。３分間のブラッシングを１日２回、８週間連続して実施し、どのグループが最も大きな口腔清掃の効果が得られたかを試験した。
【００２８】
ブラッシングの効果を判断する指標として、プラーク指数（Ｔｈｅ  Ｐｌａｑｕｅ  ｉｎｄｅｘ  以下、ＰｌＩという）を使用した。小さいＰｌＩはプラークが少ないことを示す。さらにブラッシングの効果を示す別の指標として、歯肉炎指数（Ｔｈｅ  Ｇｉｎｇｉｖａｌ  Ｉｎｄｅｘ  以下、ＧＩという）も使用した。小さいＧＩは歯肉炎の程度が低いことを示す。
【００２９】
ＡグループのＰｌＩは、試験前は０．２〜１．０で試験後は０．０〜０．７５、Ｂグループでは試験前は０．３〜１．０で試験後は０．０〜０．５、Ｃグループでは試験前は０．３〜１．２で試験後は０．０〜０．７５となり、１．６ＭＨｚより３．２ＭＨｚ及び４．８ＭＨｚのほうがＰｌＩ値は低下した。
【００３０】
ＡグループのＧＩは、試験前は０．３〜１．３で試験後は０．３５〜１．５、Ｂグループでは試験前は０．６〜１．４で試験後は０．１５〜１．２、Ｃグループでは試験前は０．４５〜１．７で試験後は０．２〜１．１となり、１．６ＭＨｚより３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚのほうがＧＩ値は低下する傾向を示した。
【００３１】
すなわち、１．６ＭＨｚより３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚの方がより高いブラッシングの効果が得られることがわかる。ただし、３．２ＭＨｚと４．８ＭＨｚとの違いについては、それぞれ１．６ＭＨｚに対する違いの方が大きく、周波数に関して３．２ＭＨｚ以上はブラッシングに使用する周波数として１．６ＭＨｚより望ましいことを示している。
【００３２】
以上のように、使用する超音波の周波数を３ＭＨｚ以上、例えば３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚとすることで、より高いブラッシング効果を与える超音波歯ブラシを実現することができる。尚、使用する超音波の周波数は高ければよいわけではなく、例えば５ＭＨｚを超える場合は使用する振動子の厚みは非常に薄くなり、振動子の量産が困難となるだけでなく超音波歯ブラシの製造段階においても、特に超音波歯ブラシへの振動子の装着時、本実施の形態においては振動部Ａ１９への装着時にひび割れや破損を引き起こしやすい。あるいは使用時において本体１を落下させるなど強い衝撃が与えられた場合に振動子に割れやクラックが発生しやすく所望の超音波が発振できず、故障を頻発させるなどの不具合をもたらす。よって使用する超音波の周波数として５ＭＨｚを超える周波数を発振する振動子は、振動子自体の量産や超音波歯ブラシの量産、及び歯ブラシの実使用に適さず、結局、３ＭＨｚ乃至５ＭＨｚ程度が好適であり、３．２ＭＨｚから４．８ＭＨｚが最も望ましい。
【００３３】
さらに本発明では３．２ＭＨｚや４．８ＭＨｚの周波数を出力する振動子であっても簡単な構成で、良品率を低下させず耐久性を低下させない振動子の超音波歯ブラシへの実装方法と超音波歯ブラシの構成を提供する。
【００３４】
図４Ａおよび図４Ｂは本体１の振動部Ａ１９の断面を模式的に示している。図４Ａは振動部Ａ１９に振動子１８が配置される前の振動部Ａ１９の状態を示している。振動部Ａ１９には振動子１８が配置される空間部Ａ４１が設けられている。図４Ｂのように空間部Ａ４１に、振動子１８が配置され、ブラシ部１３が装着された時に、ブラシ１４と振動子１８が対向する。即ち、ブラシ１４に対向する位置に振動子１８が配置される。振動子１８のブラシ１４に対向する表面（以下、ブラシ面という）に設けられる接着層Ａ４２と、ブラシ面に対して振動子１８の裏面側の表面（以下、ブラシ裏面という）に設けられる接着層Ｂ４３によって振動子１８が振動部Ａ１９の先端の空間部Ａ４１内部に固定されている。振動子１８にはハーネスＢ２０が接続されているが、図が煩雑になるので図示は省略しており、以降においても省略する場合がある。
【００３５】
振動子１８の厚みは、本実施の形態においては、例えば４５０μｍ程度である。振動子１８の厚みは使用する周波数によって変動する。例えば周波数が３．２ＭＨｚの場合は６５０μｍ、１．６ＭＨｚの場合は１．３ｍｍ程度となる。振動子１８の厚みは、周波数によって容易に異なるほか、使用する材質や製法によっても変動しうる。ただし、周波数が高くなれば厚みは薄くなる傾向はもっとも顕著で振動子の厚みについて支配的となりやすい。
【００３６】
振動子１８の厚みが薄くなると振動子１８の強度が低下し、例えば振動子１８を空間部Ａ４１に装着する場合に破損が発生しやすくなる。この理由を次に示す。振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際は、振動子１８のブラシ面とブラシ裏面に接着剤を塗布し、接着剤が固まる前に空間部Ａ４１に、例えば図４Ａにおいて図面左側から挿入して空間部Ａ４１の奥まで振動子１８を押し込み、接着剤を固化させて振動子１８を空間部Ａ４１に固定する。振動子１８を空間部Ａ４１に挿入すると振動子１８は空間部Ａ４１内部の空気を押し込むので、空間部Ａ４１内の空気の逃げ場がなく、当該空気によって振動子１８が押し返されて振動子１８を挿入する際に大きな抵抗を受ける。この抵抗に逆らって振動子１８を挿入するために作業が難しくなり振動子１８にさらに大きな力を加える、あるいはねじるなどの無理な負荷を与えることにより振動子１８にクラックが入ったり割れたり折れたりすることとなり、不良率が高くなるだけでなく、所定の超音波が出力できず、製品不良となりうる。さらに無理な負荷をかけて固定された振動子１８は、与えられる振動、例えば本体１を落下させたことによるひび割れ等の破損が発生しやすくなり、振動子１８の寿命を短くするなどにより商品の寿命を低下させるなど耐久性を低下させることとなる。
【００３７】
また、振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際に空間部Ａ４１の空気は行き場を失って接着剤を押しのけ、例えばブラシ面に塗布された接着剤を押しのけて排出される場合があり、所望の接着層Ａ４２が形成されないこととなる。このまま接着剤が固化すると接着層Ａ４２に空隙や空気層あるいは気泡が形成されて、たとえ振動子１８が所定の超音波を発振しても、当該空隙や空気層あるいは気泡によってブラシ部１３には所定の超音波が伝わらず、ブラシ１４から所定の超音波が出射されず、超音波の効果が得られない不具合を発生させる。
【００３８】
そこで本実施の形態では振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際に振動子１８によって押し出される空気の流路を予め確保することによって振動子１８の装着に際し、空間部Ａ４１内の空気は当該流路によって排出されて、振動子１８は空気によって押し返されることもなくスムーズに空間部Ａ４１に挿入される。従って振動子１８に無理な力を与えることがなく、振動子１８の装着時における振動子１８の破損が発生しない。空気の流路は振動子１８の挿入を容易にして良品率を上げるだけでなく、当該流路によって振動子１８に無理な負荷がかからない状態で空間部Ａ４１に固定されるので所定の超音波を良好に出力して商品寿命や信頼性や耐久性を低下させることがない。
【００３９】
さらに振動子を挿入する際に排出される空気は、空気の流路から好適に排出されるので接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３になんら影響することがなく、所望の接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３位置を容易に形成でき、結果的に振動子１８を正しく配置して固定できるために、所定の超音波をブラシ１４に伝えて超音波の効果を十分に得ることができる超音波歯ブラシを提供できる。
【００４０】
図５Ａから図５Ｄは振動部Ａ１９の断面を示している。図５Ａは図４Ａの破線Ａにおける断面図を、図５Ｂは図４Ｂの破線Ｂにおける断面、振動部Ａ１９に振動子１８が配置された状態の断面をそれぞれ模式的に示す。空間部Ａ４１には振動子１８の両側面にそれぞれ空気の流路となる流路Ａ５１と流路Ｂ５２が設けられている。これら流路には図５Ｂのように振動子１８も接着層も配置されないので、振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際に、空間部Ａ４１に満たされている空気はこれら流路を通って排出されて、振動子１８の挿入を阻害することはない。
【００４１】
振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際に、空間部Ａ４１に満たされている空気はこれら流路を通って排出されるので、ブラシ面やブラシ裏面に設けられた接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３を押しのけることがなく、接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３を良好に形成できる。
【００４２】
流路Ａ５１や流路Ｂ５２により、振動子１８の装着に際して振動子１８に無理な負荷が与えられることがなく容易に振動子１８を空間部Ａ４１に挿入することができ、さらに所望の接着層を形成できるので良品率の低下を防止するだけでなく、所定の超音波が出力でき、製品不良とならない。さらに無理な負荷をかけず固定された振動子１８は、与えられる振動による破損が発生しにくく、振動子１８の寿命を短くすることがなく商品の寿命も耐久性や信頼性も低下させない。
【００４３】
上記の流路は振動子１８の発振にもっとも影響を与えにくい、振動子１８の両側面が好適であり、上記の図５Ａおよび図５Ｂのように振動子１８の両側に、あるいは空間部Ａ４１の側面の片側に、即ち振動子１８の両側面の少なくとも一方に配置されてもよい。ただし、ブラシ１４に所望の振動が供給できるのであれば、図５Ｃのように振動子１８のブラシ裏面側に流路Ｃ５３を配置してもよいし、図５Ｄのように空間部Ａ４１の一番奥や振動部Ａ１９の先端に貫通孔として流路Ｄ５４を設けてもよい。このように空気の流路を、超音波をブラシ１４に照射する振動子１８の面である照射面以外に、換言すると振動子のブラシに対向する面以外に、或いは振動子とブラシに挟まれた領域以外の位置に、少なくとも一つの流路を配置してもよい。
【００４４】
あるいは、振動子とブラシに挟まれた領域以外の位置に複数の流路を設けてもよく、流路Ａ５１と流路Ｃ５３を配置してもよいし、流路Ｂ５２と流路Ｃ５３を配置してもよいし、流路Ａ５１と流路Ｂ５２と流路Ｃ５３を配置してもよい。このように複数の流路を配置する構成では、振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する際に、接着剤が意図せず流路に入り込んで流路がふさがれた場合でも、例えば流路Ａ５１が塞がれた場合でも、他の流路によって、例えば流路Ｂ５２や流路Ｃ５３によって空気が排出できるので、空間部Ａ４１内の空気によって振動子１８の装着が阻害されることがない。すなわち複数の流路を設ける構成がさらに望ましい。
【００４５】
また、流路は図５Ａから図５Ｃのように断面が長方形や正方形のような四角形となるように、あるいは断面が角部を有するように構成している。振動子１８を空間部Ａ４１に挿入する場合に、接着剤が意図せず流路に入り込んだ場合であっても、流路の断面に例えば角部があることにより流路を完全に塞ぐことは少なくなり、流路が確保されやすく望ましい。従って流路の断面には角があればよく、例えば三角形や５角形以上の多角形を有する断面であってもよい。
【００４６】
一方、流路断面を例えば四角形とすると、製造コストが高くなる場合があり、この場合は断面が半円形や円形の一部となる例えば弓形のように構成してもよいが、接着剤が意図せず流路に入り込んだ場合は流路が塞がれやすくなるので、この点を考慮して複数の流路を設ける方がよい。
【００４７】
図６Ａから図６Ｅは振動部としての他の例である振動部Ｂ６１を示している。振動部Ｂ６１には空間部Ｂ６２が設けられ、空間部Ｂ６２は図のように空間部Ｂ６２の底面に設けた段差により、振動子を所望の位置を維持する台座部Ａ６３が形成されている。台座部Ａ６３に振動子１８が配置される。振動子１８の表面には例えば図４Ｂと同様に接着層Ａ４２と接着層Ｂ４３が配置されてもよいが、振動部Ｂ６１では、図６Ｂに示す通り、接着層Ｂ４３は振動子１８にスポンジ層であるスポンジ６４を固定し、当該スポンジ６４を介して振動子１８は台座部Ａ６３に配置される。
【００４８】
振動子１８は図６Ｃのようにスポンジ６４に固定された状態で空間部Ｂ６２に挿入されて図６Ｂのように台座部Ａ６３に配置される。振動子１８はスポンジ６４によって、空間部Ｂ６２のブラシ１４に近い面である上面６６に押し付けられた状態で固定される。すなわち、スポンジ６４は振動子１８を空間部Ｂ６２の内壁である上面６６に対して、ブラシ部１３を装着したときのブラシ１４方向に振動子１８を押圧する押圧手段として機能する。スポンジ６４の代わりに、スポンジ以外のゴムや弾性を有する樹脂、或いは板バネ等の弾性部材を使用することもできる。
【００４９】
押圧手段であるスポンジ６４は本実施例のように振動子の表面に良好な接着層Ａ４２を形成するために非常に有効である。上記のごとく振動子１８は表面に塗布された接着剤が固化する前に空間部Ａ４１に挿入される。この際に振動子１８の表面の接着剤は空間部Ａ４１の上面６６等と接触して不均一に削り取られ振動子１８表面の接着層Ａ４２に凹凸が形成され、振動子１８の表面に空気層ができかねず、上記のように振動子１８の表面に形成される空気層や空隙または気泡等による不具合が発生する。ところが、本実施の形態のように押圧手段によって振動子１８が上面６６に押し付けられるので、振動子１８の挿入段階で一時的に不均一となった接着剤を均一で凹凸のない層とすることが可能で良好な接着層Ａ４２とすることができる。
【００５０】
押圧手段は均一な接着層Ａ４２の形成に非常に有効であるので、例えば図４Ａのような振動部Ａ１９に対しても使用可能で、図６Ｃのように振動子１８にスポンジ６４が固定された構成とし、振動部Ａ１９に装着する構成でもよい。この場合の振動部Ａ１９の断面は図６Ｅのようになる。
【００５１】
図６Ｄは図６Ｂの破線Ｃにおける断面の模式図であり、流路の他の例を示している。図の通り、振動子１８の幅よりもスポンジ６４、接着層Ａ４２、接着層Ｂ４３、台座部Ａ６３等の幅を狭く構成することによって上記の流路とは異なる形態で流路を形成している。すなわち振動子より、接着層や押圧手段の幅であって振動子の空間部への挿入方向と異なる方向、例えば当該挿入方向と直交する方向の幅を小さくすることにより、空間部の側面との間に形成される空隙によって空気の流路を形成している。尚、図のように各接着層とスポンジの幅を小さくして流路を複数確保してもよいが、振動子１８のブラシ面側またはブラシ裏面側に設けられた層や台座等の一部だけの幅を小さくして他の層の幅は小さくしないことによって流路を形成してもよい。例えば接着層Ａ４２だけ、あるいはブラシ裏面側に配置された接着層Ｂ４３だけ、またはスポンジ６４、或いは台座部Ａ６３だけの幅を小さくすることで、あるいはこれらの一部だけを使用して流路を形成してもよい。例えば接着層Ｂ４３とスポンジ６４の幅のみを小さくすることで流路を形成するようにしてもよいし、接着層Ａ４２と接着層Ｂ４３の幅を狭くする構成や、接着層Ａ４２とスポンジ６４の幅を小さくするなど、様々な構成が可能である。尚、図６Ｅでは、接着層Ａ４２やスポンジ６４の幅は振動子１８と同等としているがこれに限定されず、図６Ｄのように振動子１８の幅より接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３あるいはスポンジ６４の少なくとも一つの幅を小さくすることで空気の流路が形成されるような構成でもよい。
【００５２】
上記において接着層Ａ４２や接着層Ｂ４３は、硬化性流動剤の層であってもよく、振動子１８を確実に空間部Ａ４１やスポンジ６４等に固定できればよい。従って接着剤のほかに熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、或いは他の硬化性樹脂等が使用可能で、例えばエポキシ樹脂やゴムあるいはこれらをベースとした接着剤等も使用できる。尚、図６Ａから図６Ｅにおいて、接着層Ｂ４３は振動子１８とスポンジ６４を固定するので、接着層Ｂ４３の代わりに両面テープ等が使用されてもよく、使用する両面テープの幅を振動子１８の幅より狭くすることで上記のように流路を形成してもよい。
【００５３】
図６Ａから図６Ｅの構成では流路は振動子１８の固定に使用される層の幅を調整することによって形成されるが、これに限定されず、図５Ａから図５Ｄのように振動子１８の側面に流路を配置するような構成でもよく、図６Ａから図６Ｅのように、振動子１８を固定するために使用する層や部材の幅を小さくして流路を構成すると同時に、振動子１８の両側である空間部Ｂ６２の側面に、或いは振動子１８のブラシ裏面に対向する空間部Ｂ６２の面に、例えば流路Ａ５１や流路Ｂ５２または流路Ｃ５３の少なくとも一つを設けてもよい。
【００５４】
図７Ａから図７Ｆは振動部の構成の他の例を示している。図７Ａから図７Ｆには振動子１８が配置される振動部Ｃ７１の断面を模式的に示している。図７Ａは振動部Ｃ７１に振動子１８を配置する前の状態を示している。振動部Ｃ７１の内部には空間部Ｃ７２が設けられ、図面に向かって左側が把持部１１となり、右側の端部、すなわち把持部１１に対する遠位端にはブラシ部１３が装着された時にブラシ１４が配置される。空間部Ｃ７２の遠位端には振動子１８を挿入できる開口部Ａ７３が設けられている。
【００５５】
図８Ａは先端に開口部Ｂ８１を有する歯ブラシの従来の振動部Ｄ８３の構成を示している。図８Ａのような構成において振動子１８を装着するためには、図８Ｂのように開口部Ｂ８１から硬化性樹脂、例えば接着剤８２を充填する。尚、事前にハーネスＢ２０は開口部Ｂ８１から内部に挿入された状態で接着剤８２は充填される。続けて振動子１８を開口部Ｂ８１から挿入し、或いは事前に挿入済であるハーネスＢ２０を引っ張ることで振動子１８が開口部Ｂ８１から引き込まれ、その状態で接着剤８２が硬化すると振動子１８が固定される。このような構成は簡単な構成で振動子を配置できるが、次のような問題がある。
【００５６】
図８Ａのような構成では、まず振動子１８を正しく挿入しづらい。例えば所定の位置よりブラシ１４に近く挿入されたり、逆に遠い位置に挿入されたり、深く挿入しすぎたり、逆に挿入が浅すぎたり、挿入方向に対して直交方向（紙面に対して手前方向や奥側の方向）にずれたり、或いはブラシ１４に対して傾くなどの事態が容易に発生しうる。図８Ｃと図８Ｄはこれらの状態の一例を示しており、図８Ｃは振動子１８を深く挿入しすぎた場合を示し、図８Ｄは振動子１８が傾いた状態を示している。たとえ挿入自体が正しく行われたとしても接着剤８２が硬化するまでに挿入した振動子１８が移動して結局振動子１８が図８Ｃまたは図８Ｄ等で例示したように所定の位置に維持・配置することが困難となる。この場合は超音波が正しくブラシ１４に供給されない不具合をもたらす。
【００５７】
これに対して、図７Ａから図７Ｆでは次のような構成により先端部に設けられた開口部から振動子１８を挿入する構成に関する不具合を解消している。図７Ａの図中の矢印Ａの方向から見た図を図７Ｂに示し、図７Ｂの破線Ｄにおける断面図を図７Ｃに示している。図のように開口部Ａ７３には振動子１８が挿入される挿入路Ａ７４と挿入路Ｂ７５が振動子の位置を維持する維持手段として設けられている。振動子１８の挿入方向に沿って振動子１８を所定の位置、例えばブラシ部１３を装着した場合にブラシ１４に対向するように振動子１８が配置される位置まで空間部Ｃ７２の側面に挿入路Ａ７４及び挿入路Ｂ７５が設けられている。挿入路Ａ７４の側面から挿入路Ｂ７５の側面までの幅は振動子１８の幅と同じかわずかに大きく振動子１８がこの幅に差し込まれて所定の位置でそのまま維持される。振動子１８の挿入方法は図８Ａから図８Ｄとほぼ同様である。まず、ハーネスＢ２０を開口部Ａ７３から空間部Ｃ７２に挿入し、振動子１８が空間部Ｃ７２の外にある状態で、図７Ｄのように空間部Ｃ７２に接着剤８２を充填する。図７Ａから図７Ｆでは充填した接着剤８２が流出しないように突起部７６を設けており接着剤８２の流出を最小限に抑えることができる。突起部７６の上部にはハーネスＢ２０を通す空隙７７が設けられており、ハーネスＢ２０はこの空隙を通って把持部１１内部にあるコントローラ１７に接続される。開口部Ａ７３から振動子１８を挿入路Ａ７４と挿入路Ｂ７５に沿って押し込む、或いはハーネスＢ２０を引っ張ることによって振動子１８が引き込まれるので振動子１８は挿入路Ａ７４と挿入路Ｂ７５にそって所定の位置まで確実に移動することができる。
【００５８】
振動子１８の挿入によって接着剤８２の一部は、空隙７７を通って流出できるので、接着剤は開口部Ａ７３からあふれ出ることを回避または軽減し、振動部Ｃ７１の外周に接着剤８２が付着することも回避または軽減できる。振動子１８の挿入後、接着剤８２の固化によって振動子１８は所定の位置に固定される。尚、振動子１８の移動によって開口部Ａ７３には接着剤８２がない部分が図７Ｅのようにできるので、図７Ｆのようにこの部分に接着剤８２を補充することで開口部Ａ７３を塞いでもよい。このような構成では、振動子１８が所定の位置に正しく、確実に、且つ容易に挿入され、さらに接着剤８２が固化するまでに確実に振動子１８の所定の位置が維持され、振動子１８を装着する際の不具合が発生せず、良品率を向上させることができる。
【００５９】
図９Ａおよび図９Ｂは維持手段として他の例を示している。図９Ａは振動部Ｅ９４の空間部Ｄ９３の底面であって振動子１８が配置される場所に維持手段として台座部Ｂ９１を形成している。図９Ｂは維持手段を振動部や空間部に設けるのではなく振動子１８に設ける構成であって振動子１８に台座部Ｃ９２を設けている。台座部Ｃ９２は振動子１８に接着層Ｂ４３によって固定されていが、両面テープで固定されていてよい。台座部Ｃ９２は例えばゴム、スポンジなどの弾性材料であってもよく、或いは樹脂等の非弾性材料であってもよい。台座部Ｂ９１は空間部Ｄ９３に段差を設け、当該段差によって構成されており、台座部Ｃ９２は直方体の部材が使用されているが、維持手段である台座部の形状はこれに限定されず、複数の突起状であっても、或いは板状であってもよく、このほかドーム状や鎌簿状であってもよく振動子を適切に維持できればよい。これらは図７と同様にまず接着剤８２を充填し、続けて振動子１８を挿入して接着剤８２を固化させて振動子１８を固定する。尚、図９Ａおよび図９Ｂにおいても図７Ａから図７Ｆのように突起部７６や空隙７７を設けることは望ましい。
【００６０】
上記のような構成では、高い周波数の振動子を使用する場合であっても振動子１８を破損することなく所定の位置に容易に設置できる超音波歯ブラシを提供でき、超音波の周波数が高くなっても不良率を上げることがない。さらに外部から付与された振動に強く信頼性の高い超音波歯ブラシを提供できる。
【００６１】
なお、本国際出願は、２０１９年１月１０日に出願した日本国特許出願第２０１９−００２９８２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９−００２９８２号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００６２】
１  本体
１１  把持部
１２  突出部
１３  ブラシ部
１４  ブラシ
１５  操作部
１６  バッテリ
１７  コントローラ
１８  振動子
１９  振動部Ａ
２０  ハーネスＢ
２１  ハーネスＡ
２２  スイッチ
２３  ＬＥＤ
４１  空間部Ａ
４２  接着層Ａ
４３  接着層Ｂ
５１  流路Ａ
５２  流路Ｂ
５３  流路Ｃ
５４  流路Ｄ
６１  振動部Ｂ
６２  空間部Ｂ
６３  台座部Ａ
６４  スポンジ
６６  上面
７１  振動部Ｃ
７２  空間部Ｃ
７３  開口部Ａ
７４  挿入路Ａ
７５  挿入路Ｂ
７６  突起部
７７  空隙
８１  開口部Ｂ
８２  接着剤
８３  振動部Ｄ
９１  台座部Ｂ
９２  台座部Ｃ
９３  空間部Ｄ
９４  振動部Ｅ
２０１  ユーザーＩＦ部
２０２  制御部
２０４  信号生成部
２０６  電源部
２０７  タイマ
【図１Ａ】
2020145382.tif 000003
【図１Ｂ】
2020145382.tif 000004
【図１Ｃ】
2020145382.tif 000005
【図１Ｄ】
2020145382.tif 000006
【図１Ｅ】
2020145382.tif 000007
【図１Ｆ】
2020145382.tif 000008
【図１Ｇ】
2020145382.tif 000009
【図１Ｈ】
2020145382.tif 000010
【図２】
2020145382.tif 000011
【図３】
2020145382.tif 000012
【図４Ａ】
2020145382.tif 000013
【図４Ｂ】
2020145382.tif 000014
【図５Ａ】
2020145382.tif 000015
【図５Ｂ】
2020145382.tif 000016
【図５Ｃ】
2020145382.tif 000017
【図５Ｄ】
2020145382.tif 000018
【図６Ａ】
2020145382.tif 000019
【図６Ｂ】
2020145382.tif 000020
【図６Ｃ】
2020145382.tif 000021
【図６Ｄ】
2020145382.tif 000022
【図６Ｅ】
2020145382.tif 000023
【図７Ａ】
2020145382.tif 000024
【図７Ｂ】
2020145382.tif 000025
【図７Ｃ】
2020145382.tif 000026
【図７Ｄ】
2020145382.tif 000027
【図７Ｅ】
2020145382.tif 000028
【図７Ｆ】
2020145382.tif 000029
【図８Ａ】
2020145382.tif 000030
【図８Ｂ】
2020145382.tif 000031
【図８Ｃ】
2020145382.tif 000032
【図８Ｄ】
2020145382.tif 000033
【図９Ａ】
2020145382.tif 000034
【図９Ｂ】
2020145382.tif 000035
【国際調査報告】
2020145382.tif 000036
2020145382.tif 000037
2020145382.tif 000038
2020145382.tif 000039
2020145382.tif 000040