(57)【要約】  電動歯ブラシは、音波式旋回ブラシヘッド動作と、ブラシヘッドから加圧流体を分配する機能の両方を有する。歯ブラシは、電源と、電源に接続された電磁コイルと、磁石とを含む。また、歯ブラシは、内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸を含む。ブラシチップは、駆動軸の遠位端に接続される。ブラシチップは、ブラシヘッドと、ブラシヘッド内の流体出口と、ブラシチップ内に定められ駆動軸の流体導管に流体接続される流体導管とを含む。磁石は、駆動軸に取り付けられ、電磁コイルの磁場内に配置される。流体管は、第１の端部において駆動軸の流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続されるように構成される。【選択図】図２
2020533127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動歯ブラシであって、
電源と、
内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸と、
前記駆動軸の遠位端に接続されたブラシチップであって、ブラシヘッドと、前記ブラシヘッド内の流体出口と、前記ブラシチップ内に定められ前記駆動軸の前記流体導管に流体接続される流体導管とを含む、前記ブラシチップと、
前記電源に接続された電磁コイルと、
前記駆動軸に取り付けられ、前記電磁コイルの磁場内に配置された磁石と、
第１の端部において前記駆動軸上の前記流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続するように構成された流体管と、を備える、電動歯ブラシ。
【請求項２】
前記流体入口は、前記駆動軸の基端部に配置される、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項３】
前記流体入口は、前記駆動軸の長さに沿った中間位置に配置される、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項４】
前記中間位置は、実質的に前記駆動軸の長さの中間点にある、請求項３に記載の電動歯ブラシ。
【請求項５】
前記流体入口は、前記駆動軸の遠位端に配置される、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項６】
前記ブラシチップは、前記駆動軸に取り外し可能に接続される、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項７】
前記流体管は、前記駆動軸の基端部に対して軸方向に接続される、請求項２に記載の電動歯ブラシ。
【請求項８】
電動歯ブラシであって、
電源と、
内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸と、
前記駆動軸の遠位端に接続されたブラシチップであって、ブラシヘッドと、前記ブラシヘッド内の流体出口と、前記ブラシチップ内に定められ前記駆動軸の前記流体導管に流体接続される流体導管とを含む、前記ブラシチップと、
前記駆動軸に取り付けられ、前記電源に接続された電磁コイルと、
前記駆動軸に取り付けられ、前記電磁コイルの第１の磁場内に配置された第１の磁極片と、
前記駆動軸に取り付けられ、前記電磁コイルの第２の磁場内に配置された第２の磁極片と、
前記第１の磁極片の周りに円周方向に配置された第１の永久磁石組立体と、
前記第２の磁極片の周りに円周方向に配置された第２の永久磁石組立体と、
第１の端部において前記駆動軸上の前記流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続するように構成された流体管と、を備える、電動歯ブラシ。
【請求項９】
前記流体入口は、前記駆動軸の基端部に配置される、請求項８に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１０】
前記流体入口は、前記駆動軸の長さに沿った中間位置に配置される、請求項８に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１１】
前記中間位置は、実質的に前記駆動軸の長さの中間点にある、請求項１０に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１２】
前記流体入口は、前記駆動軸の遠位端に配置される、請求項８に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１３】
前記ブラシチップは、前記駆動軸に取り外し可能に接続される、請求項８に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１４】
前記流体管は、前記駆動軸の基端部に対して軸方向に接続される、請求項９に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１５】
電動歯ブラシであって、
電源と、
内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸と、
前記駆動軸の遠位端に接続されたブラシチップであって、ブラシヘッドと、前記ブラシヘッド内の流体出口と、前記ブラシチップ内に定められ前記駆動軸の前記流体導管に流体接続される流体導管とを含む、前記ブラシチップと、
前記駆動軸に取り付けられた第１のモータ要素と、
前記駆動軸を取り囲み、前記第１のモータ要素と電磁的に相互作用して、前記駆動軸を軸線の周りで振動させるように構成された第２のモータ要素と、
第１の端部において前記駆動軸上の前記流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続するように構成された流体管と、を備える、電動歯ブラシ。
【請求項１６】
前記第１のモータ要素は、
前記電源に電気接続された電磁コイルと、
前記電磁コイルの磁場内に配置された極極片と、
を備える、請求項１５に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１７】
前記第２のモータ要素は、前記磁極片の周りに円周方向に配置された永久磁石組立体を備える、請求項１６に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１８】
前記第１のモータ要素は磁石を備える、請求項１５に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１９】
前記第２のモータ要素は、前記電源に電気接続された電磁コイルを備える、請求項１８に記載の電動歯ブラシ。
【請求項２０】
前記流体管は、前記駆動軸の基端部に対して軸方向に接続される、請求項１５に記載の電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、口腔衛生製品に関する。より具体的には、本開示は、電動歯ブラシおよび口腔洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音波式歯ブラシ技術の従来技術は、電磁駆動部を使用して、振動運動を直接生成するために戻しばねをセンタリングすることで所望の振動歯ブラシ出力運動をもたらす駆動システムが中心である。
【０００３】
現在の口腔洗浄装置は、専用の固有のハンドルおよび洗浄チップを使用してパルス状水噴流を生成する独立型ユニットである。洗浄チップは、管体によってカウンタベースユニットのポンプおよびリザーバに流体接続される。携帯式ユニット内でバッテリ、ポンプおよび小型リザーバを組み合わせたいくつかの旅行用口腔洗浄装置が存在する。「組み合わせ」ユニットとして知られているいくつかの装置は、単一のユニットから洗浄機能と併せて歯ブラシ機能を提供する。これらの装置は、基本的にハンドルおよびチップ組立体を備える口腔洗浄ベースユニットを必要とし、ベースユニットは大型になり、大型ベースユニット上に置かれる別個の音波式歯ブラシハンドルが追加され、これはベーユニットに保管される際に充電することができる。洗浄機能および歯ブラシ機能の各々をもたらすために、別個のハンドルが必要である。
【０００４】
本明細書に引用された参考文献およびその説明または検討を含む本明細書の背景技術のセクションに記載された情報は、技術的参照目的のためだけに含まれ、本発明の範囲が特許請求の範囲のようの限定されることになる主題とみなすべきではない。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、本明細書に開示された技術は、音波式旋回ブラシヘッド動作と、ブラシヘッドから加圧流体を分配する機能の両方を有する電動歯ブラシに関する。歯ブラシは、電源と、電源に接続された電磁コイルと、磁石とを含む。また、歯ブラシは、内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸を含む。ブラシチップは、駆動軸の遠位端に接続される。ブラシチップは、ブラシヘッドと、ブラシヘッド内の流体出口と、ブラシチップ内に定められ駆動軸の流体導管に流体接続される流体導管とを含む。磁石は、駆動軸に取り付けられ、電磁コイルの磁場内に配置される。流体管は、第１の端部において駆動軸の流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続されるように構成される。
【０００６】
別の実施形態では、本明細書に開示された技術は、音波式旋回ブラシヘッド動作と、ブラシヘッドから加圧流体を分配する機能の両方を有する電動歯ブラシに関する。歯ブラシは、内部の流体導管と、その長さに沿って配置された流体入口とを定める駆動軸を含む。また、歯ブラシは、電源と、駆動軸に取り付けられて電源に接続された電磁コイルを含む。ブラシチップは、駆動軸の遠位端に接続される。ブラシチップは、ブラシヘッドと、ブラシヘッド内の流体出口と、ブラシチップ内に定められ駆動軸の流体導管に流体接続される流体導管とを含む。第１の磁極片は、駆動軸に取り付けられ、電磁コイルの第１の磁場内に配置される。第１の永久磁石組立体は、第１の磁極片の周りに円周方向に配置される。第２の磁極片は、駆動軸に取り付けられ、電磁コイルの第２の磁場内に配置される。第２の永久磁石組立体は、第２の磁極片の周りに円周方向に配置される。流体管は、第１の端部において駆動軸の流体入口に接続され、第２の端部において流体供給源に接続するように構成される。
【０００７】
この概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明する概念の選択を単純化された形で紹介するために提示される。この概要は、特許請求の範囲に記述された主題の主要な機能または本質的な機能を識別することを意図せず、特許請求の範囲に記述された主題の範囲を限定するために用いることも意図していない。特許請求の範囲に規定された本発明の機能、詳細事項、有用性および利点のより広範な提示は、発明の様々な実施形態に関する以下の記載された説明に提示され、添付図面に例示される。
【０００８】
以下に簡単に説明する添付図面は、本明細書において詳述する技術およびその様々な例示的な実施形態の理解を助けるために提供される。類似の参照番号は、図面の様々な図中の類似の構造要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ハウジングおよびブラシチップを取り除いた状態で、流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの実施形態を示す等角図である。
【図２】図１の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの等角断面図である。
【図３】図１の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの左側断面図である。
【図４】図１の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの分解等角図である。
【図５】図１の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシに取り付くブラシチップの例示的な実施形態の等角図である。
【図６】図５のブラシチップを断面で示す右側立面図である。
【図７】流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの代替実施形態の等角断面図である。
【図８】図７の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの左側断面図である。
【図９】流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの代替実施形態の等角断面図である。
【図１０】図９の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの左側断面図である。
【図１１】流体流れ機能を備えた電動歯ブラシを、ハウジング、シャーシおよびブラシチップを取り除いて示す分解等角図である。
【図１２】図１１の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの立面断面図である。
【図１３】流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの代替実施形態の立面断面図である。
【図１４】流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの代替実施形態を断面で示す等角図である。
【図１５】図１３の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの線１５-１５に沿った、下部磁極片と永久磁石との間の界面を詳細に説明する断面上面図である。
【図１６】図１３の流体流れ機能を備えた電動歯ブラシの線１６-１６に沿った、釣合い重りの形態を断面で詳細に説明する断面上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付図面におけるクロスハッチングまたは陰影は、一般に、隣接する部品間の境界を明確にし、図面の視認性を助けるために使用される。したがって、クロスハッチングまたは陰影の有無は、特定の材料、材料特性、要素比率、要素寸法、同様に示された要素の共通性、または添付の図面に示された何らかの要素に関する他の何らかの特性、属性または特質に関する優先性または必要性を示唆または表示しない。
【００１１】
加えて、種々の特徴および要素（およびそれらの集合および分類）の比率および寸法（相対的または絶対的）、ならびにそれらの間の提示された境界、分離、および位置関係は、添付図面において、本明細書に説明された様々な実施形態の理解を助けるためにのみ提供されるので、必ずしも一定の縮尺で提示または例示するとは限らず、例示した実施形態に関して、これを参照して説明された実施形態を除外して、何らかの優先性または必要性を表すことを必ずしも意図しない。
【００１２】
駆動軸中心線の周りを弧状回転運動で動く駆動軸によって駆動された交換可能な歯ブラシヘッドを特徴とする音波式歯ブラシの実施形態が提示され、軸の回転運動は、ボイスコイル式モータによって生成される。電磁石が歯ブラシのハンドル内のコアに設けられ、これは駆動軸に固定された取付板に固定された磁石に作用する。駆動軸の両端は、この軸が軸線上で回転するのを可能にする軸受筒または軸受に取り付けられる。駆動軸は、その長さの全部または一部に沿って中空かつ管状であり、歯ブラシヘッドを通って水または他の流体を高エネルギー流れで分配できるように、流体は、流体供給源から駆動軸を通って流れる。駆動軸に沿ってポートが構成され、加圧水供給源に接続する管またはホースに取り付けられる。水供給源は、リザーバおよびポンプを備える口腔洗浄器ベースユニットとすることができ、ポンプは、歯の洗浄および歯茎マッサージ用のパルス状水流を供給する。
【００１３】
図１には、ハウジングおよび歯ブラシヘッドを取り外した状態で、流体流れ機能（流体ストリーミング機能）を備えた電動歯ブラシ１００の１つの例示的な実施形態が示されている。図２〜４には、構成要素をよりよく理解するために、電動歯ブラシ１００が断面図および分解図でさらに示されている。電動歯ブラシ１００の構成要素は、下部シャーシ１０６、前部シャーシ１１２、および後部シャーシ１１４によって支持される。電源１０８（例えば、充電式バッテリ）は、下部シャーシ１０６に収容され、充電コイル１１０は、下部シャーシ１０６の下部に固定され、コイル内に交番電流を生成する制御回路を介して電源１０８に電気接続される。電動歯ブラシ１００は、電源１０８を充電するための誘導充電回路をもたらす充電ベースと組み合わせて設けることができる。下部シャーシ１０６の上端には、駆動軸１０２の下端を収容する軸受筒または軸受ポケット１３４を設けることができる。
【００１４】
図１〜４の実施形態では、駆動軸１０２は、その長さに沿って中空管として形成することができ、軸受ポケット１３４との境界面の下端は、蓋をかぶせられる、または塞がれる、または中実とすることができる。入口ポート１３６は、駆動軸１０２の基部に隣接して形成することができる。入口ポート１３６は、流体管１０４との液密シール接続をもたらすための返し付きまたはリブ付き外周を有することができる。流体管１０４は、エラストマホースまたは同様の構造にすることができ、以下に詳細に説明するように、これにより流体管１０４は、駆動軸１０２がその軸線上で正逆回転するとき前後に動くことができる。別の実施形態では、駆動軸１０２は、流体入口ポート１３６を遠位端に軸方向に位置するように設計することができる。そのような実施形態では、下部シャーシ１０６は、電源１０８と軸受ポケット１３４との間に流体管１０４を取り付けるための間隙を備えるように設計することができる。
【００１５】
もしくは、電源１０８および充電コイル１１０は、ハウジング内で駆動軸１０２の軸線から軸方向にオフセットして配置することができる。この構成では、流体管１０４は、回転軸線に沿って駆動軸１０２と直接又は真っ直ぐに軸整列して配置することができる。この構成によれば、流体管１０４に起因する回転慣性モーメントが最小になるので、電動歯ブラシ１００を動作させるために必要な電流引き込みが低減する。これにより、電源１０８の充電毎の歯磨きサイクルの数が増える。これらの実施形態では、駆動軸１０２には、軸受ポケット１３４と接合する肩部、フランジ、または他の外周支持構造が形成されるが、流体管１０４を入口ポート１３６に取り付けるための間隙が提供される。
【００１６】
流体管１０４は、電動歯ブラシ１００のハウジングから外に延びて加圧水供給源に直接接続することができる。もしくは、流体管１０４は、電動歯ブラシ１００内の中間接続構造に接続することができ、さらに中間接続構造は加圧水供給源に接続する。さらなる実施形態では、電動歯ブラシの実施形態は、流体管１０４が流体接続できる、内蔵リザーバおよびポンプを含むことができる。
【００１７】
駆動軸１０２は、下部シャーシ１０６の上部にある軸受ポケット１３４から前部シャーシ１１２と後部シャーシ１１４との間を上方に延びることができる。前部シャーシ１１２および後部シャーシ１１４は、結合して電動歯ブラシ１００のための駆動系の様々な構成要素を支持することができ、さらに下部シャーシ１０６の上部に結合することができる。一対の電磁コイル１２０は、前部シャーシ１１２と後部シャーシ１１４との間で下部シャーシ１０６の上方に設置することができる。駆動軸１０２は、コイル１２０の設計およびコイル１２０間の分離距離に応じて、コイル１０２に沿ってまたはコイル１０２の間に、または両方の一部に延びることができる。図１から４の例示的な実施形態では、コイル１２０は、単一のボビン１２２上に形成でき、ボビン１２２は、ワイヤ巻線１２４が巻回される２つの鉄製コア積層体１２６を支持する。コイル１２０は、前部シャーシ１１２および後部シャーシ１１４の中で垂直方向に配向され、結果的にコア積層体１２６の第１の端部が下部シャーシ１０６の上部に設置され、コア積層体１２６の反対側の第２の端部が駆動軸１０２に隣接して上向きに延びている。
【００１８】
取付け軸受筒１３０（または軸受または軸受台構造）は、コイル１２０の上端の上方で前部シャーシ１１２と後部シャーシ１１４との間に移動可能または旋回可能に保持される。取付け軸受筒１３０は、駆動軸１０２に固定して取り付けることができるが、前部シャーシ１１２および後部シャーシ１１４によって規定される容積内で自由に回転する。磁石１２８は、コイル１２０から延びるコア積層体１２６の第２の端部の真上でこれに隣接して、取付け軸受筒１３０の下部に取り付けることができる。磁石１２８は、ネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）合金あるいは他の希土類またはセラミック材料などの高強度磁性材料から形成できる。
【００１９】
支持軸受筒１３２は、前部シャーシ１１２および後部シャーシ１１４の上端部の間に保持してそれらによって支持することができる。駆動軸１０２の遠位端は、支持軸受筒１３２を貫通し、それによって旋回可能に支持できる。駆動軸受筒１０２の回転時にそのバランス調整をするために、取付け軸受筒１３０は、軸受ポケット１３４と支持軸受筒１３２との間の実質的に中間に位置することが望ましい場合がある。したがって、駆動軸１０２の長さおよび他の構成要素の寸法は、取付け軸受筒１３０の中点配置を可能にするように設計できる。この寸法決定は、主として駆動軸１０２の回転に必要な磁場力を生成するために必要なコイル１２０の大きさに左右される場合がある。ブーツシール１１６は、支持軸受筒１３２の遠位端に取り付けることができ、駆動軸１０２の遠位端は、ブーツシール１１６の内部に規定された空洞内で終端することができる。ブーツシール１１６は、支持軸受筒１３２との液密シールをもたらすことができる。
【００２０】
ブラシ軸１１８は、ブーツシール１１６の遠位開口部を貫通して延びて駆動軸１０２の遠位端に取り付くことができる。ブラシ軸１１８は、流体が駆動軸１０２からブラシ軸１１０を通って最終的には取り付けたブラシチップに流れるための、中空コアを定めることができる。駆動軸１０２からブラシに往復駆動トルクを伝達するための接合部をもたらすために、駆動軸１０２の遠位端の外面にキーを付けることができ、ブラシ軸１１８の内面に対向するキーを付けることができ。ガスケットまたはシール１３８（例えば、Ｏリング）は、駆動軸１０２の外径面とブラシ軸１１８の内径との間に挿入されて、それらの間に液密シールをもたらすことができる。別の実施形態では、ブラシ軸１１８は、駆動軸１０２との一体部品として形成され、その遠位端を形成することができる。
【００２１】
様々なチップを洗浄用歯ブラシ装置１００に使用できる。洗浄用歯ブラシ装置に使用できるブラシチップの一例は、米国特許出願公開第２０１４／０２５９４７４号に開示されており、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。図５および６には別の実施例が示されており、ブラシチップ２００の１つの実施例の様々な図を示す。図５および６を参照すると、ブラシチップ２００はチップ軸２０８を含み、チップ軸２０８は、その遠位端から延びるブラシヘッド２２０を有する。チップ軸２０８は、これを貫通してブラシヘッド２２０に至る流体通路２２２を定める。ブラシヘッド２２０は、複数の凹部２３４で構成された剛毛基部２２４を定め、この中に複数の剛毛２０６を挿入して所定位置に固定することができる。
【００２２】
加えて、ブラシヘッド２２０は、剛毛基部２２４において剛毛２０６によって囲まれた領域で開口するノズル開口２３０を定める。エラストマー製の噴射ノズル２０４は、ノズル開口２３０の内部に配置され、剛毛基部２２４と垂直方向に剛毛２０６とほぼ同じ距離だけ延びている。ノズル２３０は、流体管腔を定め、概して円錐形とすることができ、直径は、その基部からその先端部に向かって次第に小さくなる。空洞２３２は、ブラシヘッド２２０の後部に形成され、ノズル開口へのアクセス、およびノズル開口と流体通路２２２との間の流体流れ接続を可能にすることができる。空洞２３２はブラシヘッドプラグ２３６によって取り囲むことができ、ブラシヘッドプラグ２３６は、空洞３３０を定める側壁にスナップ留めされかつ超音波溶接または他の方法で接着され、ブラシヘッド２２０内の液密シールをもたらす。
【００２３】
リテーナ２１０は、チップ軸２０８の基部２４０から流体通路２２２内に挿入され、流体通路２２２内に永久的に固定することができる。図示の例示的な実施例では、リテーナ２１０は、概して蓋のない側壁の円錐台として形成できる。上部リング２５０は、一側の位置合わせリブ２５４と、これと横方向で対向する支持リブ２５６とによって大径の下部リング２５２に接合される。上部リング２５０は出口開口２３８を定める。ブラシ軸１１８の遠位端は、キー付き外形にすることができる。リテーナ２１０の内壁は、ブラシ軸１１８と相互作用するように対応するキー付き外形とされ、それによってブラシ軸１１８の運動をブラシチップ２００に、最終的にはブラシヘッド２２０および剛毛２０６に移すことができる。
【００２４】
例えばＵカップである密封リング要素２１２は、リテーナ２１０の後方でチップ軸２０８の流体通路２２２に挿入することができかつエンドキャップ２１４によってリテーナ２１０に対して所定位置に保持することができる。この例示的な実施例では、エンドキャップ２１４は、ブラシヘッド２２０に向かって縮径する、一連の積み重ねられたシリンダとして形成される。エンドキャップ２１４は管腔２６０を定め、ブラシチップ２００が電動歯ブラシ１００上に配置された場合に、ブラシ軸１１８はこの管腔２６０を貫通する。解放可能なリテーナ構造（図示しないが、例えば米国２０１４／０２５９４７４に記載される）は、リテーナ２１０と協働するように設けられ、ブラシチップ２００をブラシ軸１１８に解放可能に結合することができる。もしくは、解放可能なリテーナ構造は、ブラシチップ２００を電動歯ブラシ１００に取り付けるために、ブーツシール１１６の外面と協働するように設けられる。
【００２５】
トリムリング２１６は、電動歯ブラシ１００の複数のユーザーがブラシ軸１１８に取り付けるために個人用ブラシチップ２００の識別を容易にするために、チップ軸２０８の基部２４０に取り付けられる。例えば、トリムリング２１６は、異なるユーザーのブラシを識別するために様々な色で設けることができる。チップ軸２０８の基部２４０は、リテーナ溝２２６を備える凹部を定めることできる。色付きトリムリング２１６の内壁は、複数の保持戻り止め２２８を定めることができ、これは保持溝２２６にスナップ嵌合して色付きトリムリング２１６をブラシチップ２００の基部の周りに保持する。
【００２６】
動作時、各コイル１２０は、交互方向に通電されて、コア積層体１２６の第２の端部に引き合う磁場および反発する磁場を生成する。電流が各コイル１２０で交互方向になる場合、これらの磁場は、取付け軸受筒１３０の下部に取り付けられた磁石１２８の対向する各端部を反対方向に引き付けるか遠ざける。たとえば、磁石１２８のＮ極である第１の端部が第１のコイル１２０の上に位置し、磁石１２８のＳ極である第２の端部が第２のコイル１２０の上に位置する場合、各コイルを第１の方向に通電すると、同時に磁石１２８のＮ端を第１のコイル１２０に向かって引き付け、磁石１２８のＳ端を第２のコイル１２０から遠ざけられることになる。電流の方向が切り替わると、磁石１２８のＮ端は第１のコイル１２０から遠ざけられ、磁石１２８のＳ端は第２のコイル１２０に向かって引き付けられる。駆動軸１０２は、その近位端において軸受ポケット１３４との接合部およびその遠位端において支持軸受筒１３２との接合部によって、垂直軸方向に動くことが抑制される。例えば、駆動軸１０２には、支持軸受筒１３２の表面と接合する肩部を形成することができ、これは遠位方向の垂直移動を防止する。駆動軸１０２の垂直方向の何らかの動きを抑制することによって、駆動軸１０２の軸線を横切る磁場成分だけが駆動軸１０２に影響を及ぼし、コイル１２０が交互方向に通電されると、駆動軸１０２は軸線上で正逆に回転または旋回する。
【００２７】
コイル１２０の電流は、音波歯磨き効果をもたらすために高速（例えば、２５０Ｈｚ）で交番することができる。加圧水供給源は、電動歯ブラシ１００が作動している間に同時に作動することができ、または、別の時間に、すなわち電動歯ブラシ１００が「オフ」である間に作動できる。後者の状態では、電動歯ブラシ１００は、従来の口腔洗浄器と同じ方式で使用することができる、すなわちユーザーは手動歯磨き手法を同時に実行することができる。
【００２８】
代替実施形態では、電動歯ブラシの駆動軸は、シャーシ内に旋回可能に取り付けられたトーションバーに固定して取り付けることができる。さらに、磁石は、トーションバーに取り付けることができ、コイルに通電するとトーションバーは回転または旋回し、それによって駆動軸が作動する。トーションバーは平らなばね板として形成でき、ばね板は、交互になった磁場に応じて捻れて駆動軸を往復回転させる。中間トーションバーを使用してばね応答特性をうまく利用するのが望ましい場合があり、ばね応答特性は、エネルギーを蓄積および放出してブラシチップに大きな力を与え、さらに剛毛がユーザーの歯と相互作用する際にブラシチップ上の反対方向のねじり力に対する機械抵抗を提供する。
【００２９】
図７および８には、流体流れ機能を備えた電動歯ブラシ３００の別の代替実施形態が示されている。図７および図８において、図１から４の実施形態と類似の構成要素には、１００ではなく３００台の数として番号が付与されるが、この実施形態の説明において図７および８の構成要素は、上記の図１から４の実施形態と同じなので全てが詳細に参照される訳ではない。この実施形態では、流体管３０４は、駆動軸３０２の長さの中間点またはその近くで電動歯ブラシ３００の駆動軸３０２に取り付けられる。駆動軸３０２の下方は、加圧流体がブラシチップに向けられるのを保証するために、中実である、充填される、または第１の実施形態と同様に近位端を塞ぐまたは蓋をかぶせることができる。したがって、入口ポート３３６は、駆動軸３０２に沿って磁石３２８および取付け軸受筒３３０に隣接して配置される。このように、入口ポート３３６およびこれに取り付けられた流体管３０４の質量に起因して駆動軸３０２に作用するモーメントの影響は、駆動軸３０２のそれぞれの側のより等しい質量分布によって最小化される。代替実施形態では、駆動軸３０２の入口ポート３３６の下方部分は短くすることができ、さらに軸受筒または軸受ポケット３３４は、電動歯ブラシ３００の内部の別の場所まで遠位に移動することができる。軸受ポケット３３４は、前部シャーシおよび後部シャーシ３１２、３１４によって様々な場所に支持された別個の構造体とすることができる。
【００３０】
図９および１０には、流体流れ機能を備えた電動歯ブラシ３００の別の代替実施形態が示されている。図９および１０において、図１から４の実施形態と類似の構成要素には、１００ではなく４００台の数として番号が付与されるが、この実施形態の説明において図９および１０８の構成要素は、上記の図１から４の実施形態と同じなので全てが詳細に参照される訳ではない。この実施形態では、流体管４０４は、駆動軸４０２の長さの遠位端またはその近くで電動歯ブラシ４００の駆動軸４０２に取り付けられる。したがって、入口ポート４３６は、駆動軸４０２に沿って支持軸受筒４３２に隣接して配置される。駆動軸４０２の下方は、加圧流体がブラシチップに向けられるのを保証するために、中実である、充填される、または第１の実施形態と同様に近位端を塞ぐまたは蓋をかぶせることができる。軸がその長さに沿って入口ポート４３６の下方で中実であるかまたは充填される実施形態では、入口ポート４３６およびこれに取り付けられた流体管４０４の質量に起因して駆動軸４０２に作用するモーメントの影響は、入口ポート４３６の下方の駆動軸４０２の質量がモーメントを打ち消すので最小化される。
【００３１】
図１１には、ハウジング、支持シャーシ、および歯ブラシヘッドを取り外した状態で、流体流れ機能を備えた電動歯ブラシ５００のさらなる例示的な実施形態が分解図で示されている。図１２には、構成要素の構造的相互作用をより良く理解するための電動歯ブラシ５００の断面図がさらに示されている。電源５０８（例えば、充電式電池）は、電動歯ブラシ５００の下部の方に配置される。充電コイル５１０は、電源５０８の下方に配置され、コイル内に交番電流をもたらす制御回路を介して電源５０８に電気接続される。電動歯ブラシ５００は、電源５０８を充電するための誘導充電回路をもたらす充電ベースと組み合わせて提供することができる。
【００３２】
駆動組立体５０６は、電源５０８の上方に配置される。駆動組立体５０６は、電動歯ブラシ５００のブラシヘッドを選択された角度で周期的に振動する回転動作で駆動する。駆動組立体５０６は、前部カバー５１２および後部カバー５１４から形成された細長い円筒形ケースの中に実質的に収容される。いくつかの実施形態では、前部カバー５１２および後部カバー５１４は、高透磁率の金属製とすることができる。前部カバー５１２および後部カバー５１４の各々の内壁（凹面状）には、複数の永久磁石が取り付けられる。磁石組立体５２８ａは、駆動組立体５０６の遠位端５１６に向かって、前部カバー５１２および後部カバー５１４の周りで円周方向に取り付けてこれらに固定することができる。同様に、第２の磁石組立体５２８ｂは、駆動組立体５０６の近位端５３８に向かって、前部カバー５１２および後部カバー５１４の上部の周りで周方向に取り付けてこれらに固定することができる。図１１および１２の実施形態では、各磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの隣接する磁石の間に隙間があるが、個々の磁石は、互いに当接することができる。さらに、磁石は、前部カバーおよび後部カバー５１２、５１４の内壁の凸面に適合するように円筒形断面として形成することができる。組立体５２８ａ、５２８ｂ内の磁石は、ネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）合金あるいは他の希土類またはセラミック材料などの高強度磁性材料で形成することができる。
【００３３】
図１１および１２の例示的な実施形態では、第１の磁石組立体５２８ａを構成する１０個の細長い（例えば、矩形の）磁石が互いに平行に配置され、前部カバー５１２および後部カバー５１４に取り付けられる。同様に、第２の磁石組立体５２８ｂを構成する１０個の細長い（例えば、矩形の）磁石が平行に配置され、前部カバー５１２および後部カバー５１４の下部に取り付けられる。第１の磁石組立体および第２の磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの各々の個々の磁石は、Ｎ極／Ｓ極の間で交互に円周方向に配置される。しかしながら、駆動組立体５０６の第１の磁石組立体５２８ａの磁石は、磁極が第２の磁石組立体５２８ｂとは交互に反対となるように、すなわち、長手方向において第１の磁石組立体５２８ａの磁石のＮ極が第２の磁石組立体５２８ｂの磁石のＳ極と一致するように位置決めされる。
【００３４】
図１１および１２の実施形態では、駆動軸５０２は、駆動組立体５０６の中心を通って長手方向に延びることができる。駆動軸５０２は、その長さに沿って中空管として形成され、駆動組立体５０６の近位端５３８の下端部で塞がれる、蓋をかぶせられる、または中実とすることができる。駆動軸５０２は、好ましくは磁性材料で作られている。入口ポート５３６は、駆動組立体５１６の遠位端に隣接して駆動軸５０２の中に形成できる。駆動軸５０２のチップ接続部５１８は、駆動組立体５０６を超えてさらに遠くに延びることができる。入口ポート５３６は、流体管５０４との液密シール接続をもたらすための返し付きまたはリブ付き外周とすることができる。流体管５０４は、以下で詳細に説明するように、駆動軸５０２が軸線上で正逆回転するときに流体管５０４が前後に動くことができるようにするエラストマホースまたは同様の構造にすることができる。
【００３５】
軸受構造体（図示せず）は、駆動組立体５０６の上方でシャーシまたはハウジングの間に保持され、それらによって支持することができる。駆動軸５０２の遠位端は、軸受構造体を貫通して旋回可能に支持され、例えば、駆動軸５０２上に形成された肩部またはフランジとの係合によって支持することができる。したがって、駆動軸５０２の長さおよび他の構成要素の寸法は、遠位軸受構造体の配置を可能にするように設計することができ、チップ接続部５１８は、軸受構造体を越えて遠くに延びる。さらに、図１１および１２の実施形態では、軸受構造体の位置および駆動軸５０２の長さは、入口ポート５３６およびこれに取り付けられた流体管５０４のための間隙をもたらす必要がある。
【００３６】
別の実施形態では、図１３に示すように、流体入口ポート５３６’は、駆動組立体５０６の近位端５３８から延びる駆動軸５０２’の近位端に配置される。このような実施形態では、シャーシ（図示せず）は、流体管５０４’を取り付けるために、電源５０８と駆動組立体５０６との間に間隙がもたらされるように設計することができる。駆動軸５０２’の近位端には、シャーシに支持された軸受構造体と接合するための肩部、フランジ、または他の円周軸受構造体を形成できるが、流体管５０４’を入口ポート５３６’に取り付けるための間隙が設けられる。
【００３７】
別の実施形態では、図１４に示すように、流体入口ポート５３６”は、駆動軸５０２”の近位端５３８から延びる駆動組立体５０６の近位端に配置することができる。このような実施形態では、電源５０８および充電コイル５１０は、駆動組立体５０６の駆動軸５０２”の軸線から軸方向にオフセットしたハウジングの中に配置することができる。この構成では、流体管５０４”は、回転軸線に沿って駆動軸５０２”と直接または真っ直ぐに位置合わせして設けることができる。この構成により、流体管５０４”に起因する回転慣性モーメントが最小になり、それにより駆動組立体５０６を動作させるために必要な電流引き込みが低減する。これにより、電源５０８の充電毎の歯磨きサイクル数が増える。駆動軸５０２”の近位端は、この場合もシャーシに支持された軸受構造体と接合するための肩部、フランジ、または他の円周軸受構造体を形成できるが、流体管５０４”を入口ポート５３６に取り付けるための間隙を設けられる
【００３８】
これらの代替実施形態の何れかにおいて、流体管５０４は、電動歯ブラシ５００のハウジングから外に延びて加圧水供給源と直接接続することができる。もしくは、流体管５０４は、電動歯ブラシ５００の中の中間接続構造に接続することができ、さらに中間接続構造は、加圧水供給源に接続する。さらなる実施形態では、電動歯ブラシの実施形態は、流体管５０４が流体接続できる内蔵型リザーバおよびポンプを含むことができる。
【００３９】
電磁コイル５２０は駆動軸５０２の周りに巻き付けられ、前部カバー５１２および後部カバー５１４内の永久磁石５２８ａ、５２８ｂの磁石セットの間で長手方向に配置することができる。コイル５２０は、磁性体（例えば、鉄製コア）を備えるボビン５２２の周りに巻き付けられた円筒形のワイヤを含み、発生した磁場を駆動軸５０２の中心軸線に沿って長手方向に向けるようになっている。典型的には、巻線は銅線コイルであり、巻数は、バッテリ電圧、所望の出力電力、および駆動組立体５０６の寸法を含むいくつかの要因で変わる。巻線端子５２４は、制御回路（図示せず）を介して電源５０８に接続するためにボビン５２２の基部から延びることができる。
【００４０】
２つの磁極片５２６ａ、５２６ｂは、上部軸受キャップ５３０と下部軸受キャップ５３２との間の電磁コイル５２０の反対側の端部の上で駆動軸５０２に固定して取り付けられる。磁極片５２６ａ、５２６ｂは、永久磁石５２８ａ、５２８ｂのセットで境界が定まる領域にそれぞれ配置される。磁極片５２６ａ、５２６ｂの両方は、例えば鉄などの磁性材料で作られる。図示の実施形態では、各磁極片５２６ａ、５２６ｂは、複数の薄板の積層体として形成される。各薄板は、図１５の断面図から分かるように、打ち抜きまたは他の方法で歯の形に形成される。薄板が積層されると、磁極片５２６ａ、５２６ｂは複数の長手方向の突出部５４０を定め、突出部５４０は、等間隔で配置されその基部で接合されて、駆動軸５０２に取り付けられる輪状部５４３を形成する。各突出部５４０の幅は、輪状部５４３から突出部５４０の自由端までわずかに増加し、台形形状になることができる。各突出部５４０は、隙間または溝５４２によって隣接する突出部５４０から分離される。
【００４１】
突出部５４０の自由端は、前部カバーおよび後部カバー５１２、５１４上の磁石５２８ａ、５２８ｂの各セットまで延びることができ、それらの間には小さな隙間がある。各突出部５４０の自由端面は、図示のようにわずかに凸状に湾曲することができる。磁極組立体の磁極片５２６ａ、５２６ｂの突出部５４０の数は、関連する永久磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの個々の磁石の数の半分とすることができる。したがって、図面に示される例示的な実施形態では、各磁極片５２６ａ、５２６ｂは、５つの突出部５４０を有する。しかしながら、他の実施形態では、磁石組立体の磁石の数、従って磁極組立体の磁極片５２６ａ、５２６ｂ上の突出部５４０の数は、各永久磁石組立体の磁石の数の半分に対応して異なることになる。
【００４２】
また、釣合重り５３４は、駆動軸５０２の周りで下部磁極片５２６ｂの下方で駆動組立体５０６の外側に取り付けることができる。釣合重り５３４は、ブラシヘッドが駆動軸のチップ接続部５１８に接続された場合にブラシヘッドの重さの釣合いをとり、ブラシヘッドがユーザーの歯に係合した場合の抵抗力を打ち消すように設けることができる。釣合重り５３４は、磁極片５２６ａ、５２６ｂと同様に金属の積層板で作ることができる。個々の板は、質量モデリングの結果に基づいて駆動軸５０２の適切な釣り合いを可能にするために、積層前に対称または非対称の形状に打ち抜くことができる。図１６の断面図に示すように、例示的な実施形態では、釣合い重り５３４は、第１の円周側面の大きな球根状延長部５４６および反対側の第２の円周側面の小さな球根状延長部５４８を備え、非対称形状である。
【００４３】
駆動軸５０２の遠位端は、例えば、図１５および１６に関して上述したブラシチップである取り外し可能なブラシチップと接続するチップ接続部５１８を形成することができる。チップ接続部５１８は、駆動軸５０２から、最終的には取り付けられたブラシチップへの流体流れのための中空コアを定めることができる。駆動軸５０２からブラシチップに往復駆動トルクを伝達するための接合部を形成するために、チップ接続部５１８の外面にはキーを付けることができ、ブラシチップの内面には対向するキーを付けることができる。液密シールをもたらすために、１または２以上のガスケットまたはシール（例えば、Ｏリング）は、チップ接続部５１８の表面の外径とブラシチップの内径との間に配置することができる。
【００４４】
動作前の非磁化状態では、磁極片５２６ａ、５２６ｂの各々は、永久磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの円周方向において、永久磁石セクションのＳ／Ｎ境界に対向する。動作時、制御回路から通電信号が生成され、巻線端子５２４を通って電磁コイル５２０に送られる。通電信号は、典型的には、ＤＣ信号からフルブリッジ回路によって作り出されたほぼゼロの交互信号（例えば、方形波）であるが、ＡＣ信号を利用することもできる。信号周波数は変えることができるが、システムの共振周波数に近いことが望ましい。方形波の通電信号の正方向の半分により、一方の磁極片５２６ａがＮに磁化され、他方の磁極片５２６ｂがＳに磁化される。
【００４５】
通電信号により２つの磁極片５２６ａ、５２６ｂが回転することになり、突出部５４０は、隣接する磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの対応する磁石のほぼ中間点で整列する。したがって、磁極片５２６ａ、５２６ｂは駆動軸５０２に取り付けられるので、駆動軸５０２は、磁極片５２６ａ、５２６ｂのアクセス時に回転する。例えば、コイル５２０から発生した磁場内で上部磁極片５２８ａがＮに磁化され、下部磁極片５２８ｂがＳに磁化される場合、最初の動作は、駆動軸５０２が反時計回りに回転することになるので、上部磁石組立体５２８ａの内向きＳ極を有する磁石は、上部磁極片５２６ａの磁気引き付けによってＮに磁化され突出部５４０に向かい合い、内向きのＮ極を有する磁石は、Ｎに磁化された突出部５４０に反発する。同様に、図５に示すように、下部磁極片５２６ｂは、下部磁石組立体５２８ｂの永久磁石の相補的（反対）位置に起因して、同じ反時計回りの回転を引き起こす。詳細には、下部磁石組立体５２８ｂの内向きのＮ極を有する永久磁石は、磁気引き付けによって下部磁極片５２６ｂのＳに磁化された突出部５４０に向かい合い、内向きのＳ極を有する磁石は、Ｓ極に磁化された突出部５４０に反発する。通電方形波は、ゼロに戻って次に負の方向に進み、上部極片５２６ａがＳに磁化され、下部極片５２６ｂがＮに磁化されると、結果的に駆動軸５０２が時計回りに回転する。上部磁極片５２６ａは、突出部５４０が上部磁石組立体５２８ａの内向きのＮ極を有する永久磁石に向かい合うように回転し、組立体５０６の下部磁極片５２６ｂは、突出部５４０が下部磁石組立体５２８ｂの内向きのＳ極を有する永久磁石に向かい合うように回転することになる。
【００４６】
ほぼゼロの両方向の繰返し方形波により、駆動軸５０２の所定の角度での前後の振動をもたらすことになり、この角度は、磁石組立体５２８ａ、５２８ｂの永久磁石の数と、対応する極片５２６ａ、５２６ｂ上の突出部５４０の数に依存する。例えば、各永久磁石組立体に合計１２個の磁石がある実施形態では、振動角は約±１５°である。
【００４７】
すべての方向参照（例えば、近位、遠位、上部、下部、上向き、下向き、左、右、横方向、縦方向、前部、後部、上、下、上方、下方、垂直方向、水平方向、半径方向、軸方向、時計回り、反時計回り）は、識別目的でのみ使用され、本明細書に開示された構造に関する読者の理解を助け、特にそのような構造の位置、配向、または使用に関する制限を与えるものではない。接続参照（例えば、取り付け、連結、接続、結合）は広く解釈され、特に明記されない限り、構成要素の集合の間の中間部材、および構成要素の間の相対移動を含むことができる。したがって、接続参照は、２つの構成要素が直接接続され、互いに固定された関係にあるということを必ずしも暗示しない。例示的な図面は、例示目的であり、本明細書に添付された図面に示された寸法、位置、順序、および相対的な大きさは様々とすることができる。
【００４８】
上記の記述、実施例、およびデータは、特許請求の範囲に定義された本発明の例示的な実施形態の構造および使用の完全な説明を提示する。特許請求の範囲に記述された本発明の様々な実施形態は、ある程度の特異性とともに、あるいは１または２以上の個々の実施形態を参照して上述されるが、当業者は、特許請求の範囲に記述された本発明の精神または範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に対して多くの変更を加えることができる。したがって、他の実施形態が企図される。上記の説明に含まれ、添付図面に示される全ての事項は、特定の実施形態の単なる例示であり、限定的でないと解釈されることを意図している。細部または構造は、特許請求の範囲に定義された本発明の基本的な構成要素から逸脱することなく変更することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  電動歯ブラシ
１０４  流体管
１０８  電源
１２０  電磁コイル
１２８  磁石
２００  ブラシチップ
２２０  ブラシヘッド
１０２  駆動軸
１３６  流体入口
【図１】
2020533127.tif 000003
【図２】
2020533127.tif 000004
【図３】
2020533127.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020533127.tif 000007
【図６】
2020533127.tif 000008
【図７】
2020533127.tif 000009
【図８】
2020533127.tif 000010
【図９】
2020533127.tif 000011
【図１０】
2020533127.tif 000012
【図１１】
2020533127.tif 000013
【図１２】
2020533127.tif 000014
【図１３】
2020533127.tif 000015
【図１４】
2020533127.tif 000016
【図１５】
2020533127.tif 000017
【図１６】
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【国際調査報告】
2020533127.tif 000019