JP4901895B2 - 振動デバイスの人体への予備使用のための自動電力調節システム - Google Patents

Description

本発明は、電池電圧の減少に応じて、人体に用いられる電池附勢振動デバイスに対する適正な電力を維持するためのシステムに関する。

本明細書に記載されている発明は、特に振動歯ブラシを含む人体に用いられる振動デバイスの作動に関する。しかしながら、本発明は振動歯ブラシ自体に限定されないと理解されるべきである。

特定の振動デバイス、詳細には特定の振動歯ブラシを含む振動デバイスでは、初期の物理的感覚は不快なものであり、受忍できないほどにもなりえる。使用者のなかには、斯かる振動に対して、少なくとも初期的には、特に敏感であり、場合によっては、デバイスの使用を制限したり、更にはデバイスの使用を中止することもある。

この問題を解決する様々な試みの中には、使用者が振動を許容レベルにまで調節できるデバイスがある。しかしながら、斯かる方法は長期の使用に対しては不備である。何となれば、暫らくすると、使用者はデバイスが全電力レベルにないことをしばしば覚えていないからである。或いは、それが最大の効果を得るために重要であったとしても、デバイスの振動を特定の点から上に増大させることが使用者側で不承不承なことであるかも知れない。全電力レベルより低いレベルだと、デバイスの効率は確実に低下して、ときにはかなり低下する。従って、効果的で好ましい結果をもたらすためには、斯かるデバイスは全電力レベルで作動することが非常に好ましい。

別の方法によると、デバイスの振動を制限するために、装置内の所定位置に機械的デバイスが置かれる。特定の期間の後、使用者はこの機械的制限を取り除き、装置を全電力レベルで振動せしめる。また、しかしながら、使用者は装置がより低い振動モードで作動していることを覚えていないこともあるだろうし、そして／或いは制限を取り除いて全電力／振動に切り換えることに不承不承であることもある。

また、しかし、期待された効果を得るためには、デバイスを全電力レベルで作動することは非常に重要である。

本発明の第一の特徴は、人体に用いられている振動デバイスへの電力を漸次増大するためのシステムにおいて、駆動信号に応答して歯ブラシ等の振動デバイスに、例えばモータによる駆動力を提供するための手段、第一の所定の時点で、例えばデバイスが最初に用いられた時に、上記振動デバイスに全駆動電力より低い電力を提供する手段、及び実質的に全電力レベルが達成されるまで、使用者によるデバイスの選択された逐次的使用に応答して電力を逐次的段階において増大するための手段を含むことを特徴とするシステムに関する。

本発明の第二の特徴は、電池電圧の減少に応じて、人体に用いられる電池附勢振動デバイスに対する適正な電力を維持するためのシステムにおいて、歯ブラシ等の振動デバイスを作動するために駆動信号を発生するための電池によって附勢される手段であって、上記電池が全電力レベルにある時、駆動信号の所定の特性が最適値より低い値に初期的に設定される手段、電池出力を監視して上記電池が第一所定レベルにまで放電した時を決定する手段、及び上記デバイスの正常作動を維持するために、上記電圧が上記第一レベルより下に低下した時に上記特性を最適値の方向に調節するための手段を含むことを特徴とするシステムに関する。

図１は振動歯ブラシの略図である。 図２は本発明の装置のブロック図である。 図３は図２の物品の機能的作動を示すソフトウエアフローチャートである。 図４は図２の物品の機能的作動を示すソフトウエアフローチャートである。 図５は本発明の変形の機能的作動を示すソフトウエアフロートチャートである。

図１は本発明を含む電池附勢電動歯ブラシを示す。斯かる電動歯ブラシは、往復（前後）、横方向及び回転運動だけでなく他のより複雑な動作を含む種々の刷毛作用を生じるように設計され得る。本発明は斯かる電動歯ブラシの文脈で説明されるが、本発明は特定の型式の電動歯ブラシに限定されないし、歯ブラシ自体にも限定されないことを理解すべきである。これは、初期的には特定の個人には不快な作用又は効果を有する種々の振動デバイスに用いられる。斯かるデバイスは種々のマッサージデバイス、電動シェーバ及び他の類似のデバイスを含み得る。

図１の電動歯ブラシ１０はハンドル部１２及びブラシヘッド１８で終端する歯ブラシの上部１６から延設している伸長アーム１４を含む。上部１６内で様々な方法で取り付けられ得るアーム１４はモータ２０によって駆動され、モータ２０はドライバ組立体２２によって作動するが、これらは両方ともハンドル１２の中に定位されている。ドライバ組立体２２は再充電可能電池及び充電回路を含んでいる。モータ２０は電磁、機械及び／又は電気機械を含む種々の構成を取り得る。本発明の原理は特定の形のモータに依存しない。
歯ブラシ１０は、使用者によって押され且つ解除されるオン／オフスイッチ２６によって作動する。歯ブラシは用いられない時は充電器ユニット２８に着座され、充電器ユニット２８はドライバ組立体２２内の充電回路と共に作動してハンドル１２の中に定位されている電池を充電する。図示の歯ブラシ１０の場合には、歯ブラシが充電器ユニット２８から取り除かれ実際に用いられる時に歯ブラシと電気エネルギの外部源との間には直接的な接続がない。

より詳細には、「磁気ドライバを有する振動歯ブラシ」の名称を有し且つ本発明の譲受人と同じ譲受人に譲受られた米国特許第５,１８９,７５１号は上記に簡単に述べられているような電磁歯ブラシを開示している。この装置のモータは１５０−４００ヘルツの範囲の周波数でブラシヘッドを駆動するが、本発明は特定のブラシヘッド周波数に限定されることもなく、また特定の範囲の振動に限定されることもないことが理解されるべきである。振動の範囲だけでなく電磁歯ブラシの他の特定の作動特性も、「歯のための高性能音響清浄装置」の名称を有する米国特許第５,３７８,１５３号に開示されている。米国特許第５,１８９,７５１号と米国特許第５,３７８,１５３号の両方の内容が参照のために本明細書に引用されている。

上記に示されているように、図示され上記に説明されているような振動歯ブラシ或いは他の振動デバイスの初期の使用において、使用者は、ある程度の或いは有意の不快を体験し、歯ブラシの使用を継続しないように或いは歯ブラシの恩恵のほとんど或いは何も受けられないような仕方で歯ブラシを用いるように選択することがある。一般的な解決法は使用者が歯ブラシの振動に順応できるように訓練することである。本発明では、これは、ブラシヘッドへの電力を、デバイスが最初に用いられた時に開始する選択された回数の使用における一連の段階において、初期の比較的低いレベルから漸次に増大することにより自動的に達成される。

図２は、本発明のシステムを含む図１に示されている歯ブラシの作動の全体ブロック図である。歯ブラシのハンドルの中の電池充電回路３２は充電器ユニット２８によって充電される。電池充電回路３２は電池３６を充電する。電池３６はマイクロ制御装置３８及びモータ駆動回路４０を附勢し、一方、マイクロ制御装置はモータ駆動回路４０の作動を制御する。マイクロ制御装置はプッシュボタンスイッチ２６によって閉じ且つオンに換わる。モータ駆動回路４０の出力はモータ２０を駆動する駆動信号であり、モータ２０は、この場合、電磁モータであり、これはブラシヘッド１８が取りつけられているアーム素子を遥動する。

図示の実施例では、マイクロ制御装置３８はモータ駆動回路４０の作動を制御し、従ってモータ２０への電力が漸次増大するように駆動信号を制御する。図示の実施例では、これはモータ駆動回路４０からの駆動信号のデュティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）を変化せしめることによって達成される。全電力レベルでは、駆動信号のデュティサイクルは略１００％であり、マイクロ制御装置３８はモータ駆動回路４０を制御して斯かる駆動信号を提供することになる。

しかしながら、本発明では、マイクロ制御装置は、デバイスの初期使用の際、プッシュボタン２６の作動により、モータ駆動制御信号のデュティサイクルが略４７％と比較的低くなるようにプログラムされる。他の初期電力レベルは当然のことながら許容される。その後、マイクロ制御装置は、幾つかの逐次的段階において、デュティサイクルを増加することにより、電力レベルを増大せしめる。図示の実施例では、４７％デュティサイクルの初期電力レベルと最終的１００％デュティサイクル電力レベルとの間には４つの電力レベル、即ち、５２％、５８％、６５％並びに８０％が存在する。第一レベルは初期の４回の使用に用いられ、残りの電力レベルは夫々二回用いられる。勿論、レベルの数、及びレベルが繰り返される（各使用）回数は変更され得る。

図示の実施例では、単使用に適切な最短時間は１分である。与えられた私用において歯ブラシが１分より短い時間だけ作動した場合、この特定の使用は訓練シーケンスの次の電力レベル（或いは電力レベル内の使用の進行）に適切な使用とみなされない。この特徴により、電力レベルの早期の増大が防止される。

図示の実施例における使用者はまた、訓練期間の全部或いはその任意の部分だけを迂回してデバイスを全電力レベルで作動せしめる選択肢を有している。この訓練シーケンスはまた、使用者が必要と考えるに応じて何回でも多く再起動することも出来る。

図示の実施例では、この訓練シーケンスは歯ブラシが実際に充電器２８の所定位置にあるときにのみ附勢／消勢される。訓練シーケンスの現状は、オン／オフボタンスイッチ２６を２秒間押すことによって変化、即ちオンからオフへ（逆も可）変化する。デバイスがその訓練シーケンスに切り替えられると、歯ブラシは２つの可聴音色（びー音）を発生する。訓練シーケンスがオフに切り替わると、1つのびー音だけが発生する。訓練シーケンスがオンになると、歯ブラシは使用者がデバイスをオンに切り替えると必ず２つの可聴音色を発生し、これにより訓練シーケンスが依然として存在することを使用者に思い起こさせる。

この訓練シーケンスはマイクロ制御装置３８において実行される。特定のソフトウエアの実施例が図３及び図４に示されている。歯ブラシ電池の初期充電又は再充電の際に行なわれる電力オン／リセット５０において、システムは５２で示されるように初期化される。この時点で、オン／オフボタンスイッチが押されていない場合、システムは基本的に、５４で示されるように最小電池電力を引くべく休止即ち「休眠」モードに入る。上記の３つの段階はデバイスの実際の使用から離れて、即ち、歯ブラシの初期充電或いは再充電の間に行なわれる。

使用者が５６で示されているようにオン／オフボタンスイッチを押すと、ハンドル、即ち、歯ブラシが充電器ユニット２８（図１）に入っているか否かという初期の決定が５８においてソフトウエアによって為される。歯ブラシが実際に充電器ユニット２８に入っており、６０で示されるように、オン／オフスイッチが２秒間全部にわたって押されていない場合、歯ブラシは再び休眠モードに入る（停止）。一方、歯ブラシが充電器ユニットに入っており、オン／オフスイッチが実際に２秒間押されている場合、歯ブラシの訓練シーケンスの状態は、６２で示されるように、反対の状態（オンからオフへ、或いはその逆）に変化（固定）する。

訓練シーケンスが変化すると、訓練シーケンスの新しい状態が６４で示されるように決定される。訓練シーケンスがオンの場合、歯ブラシは６６で示されるように、２つのびー音を発生し、一方、訓練サイクルがオフの場合、６８で示されるように、１つのびー音のみが発生する。しかしながら、両者の場合、ハンドルを充電器ユニット２８に置くと、歯ブラシは停止する。

段階５８に戻ると、オン／オフスイッチが押されている時に歯ブラシが充電器ユニット２８に置かれていない場合、例えば、デバイスが用いられようとしている時、７０で示されているように、モータ駆動回路４０は、どんなレベルであろうとその時の現存電力レベルでオンになる。歯ブラシはここでオンになり作動する。歯ブラシの作動はタイマの制御下にある。即ち、オン／オフスイッチ２６が再び押されない場合、モータ駆動回路４０は歯ブラシがオフになるまでその既存電力レベルに留まる。通常、電動歯ブラシは、所定の作動期間、例えば２分の後に自動的にオフになるような自動時制特徴を有している。斯かる歯ブラシは、本発明と同じ譲り受け人に譲りうけられた米国特許第５,５５４,３８２号に示されている。その出願の内容も本明細書に参照として引用されている。

歯ブラシが作動している間（中断する前）、７２で示されるように、オン／オフスイッチ２６が押されている場合、モータ駆動回路４０は７４で示されるようにオフになる。するとソフトウエアは段階７１に戻りタイマが満了したか否かを見る。タイマは満了より短い時間で停止し、その時間に所定の間隔にわたり留まり、ソフトウエアはオン／オフスイッチが上記の所定の間隔中にオンに戻るか否かを見る。そうである場合、タイマは停止点においてその時間を再び拾う。そうでない場合、その間隔は完了し、タイマはその元の時間、即ち、２分にリセットされる。

タイマが満了しない時、ソフトウエアは歯ブラシが７６で示されているように、その訓練シーケンスにあるか否かを決定する。そうでない場合、歯ブラシは停止し、一方、歯ブラシが訓練モードにある場合、ソフトウエアは歯ブラシが７８で示されているように、１分間作動したか否かを決定する。歯ブラシが１分間作動していない場合、歯ブラシは停止する。一方、歯ブラシが少なくとも１分間作動している場合、電力レベルは増分し、これにより、デュティサイクルを、８０で示されるように、次のより高いレベルに、或いは同じ電力レベルの次のサイクルに変える。８２で決定されたように、現在、電力レベルが１００％である場合、訓練シーケンスは、８４で示されているようにオフになる。一方、電力レベルがオフの場合、歯ブラシは停止する。次に歯ブラシがオンになると、モータ駆動は新しい電力レベルにある。

デュティサイクルの使用の代替は、デバイスが共振システムの時に、駆動信号の周波数を変えることである。初期駆動周波数はシステムの共振周波数からある特定の値を引いた（取り除いた）値である。訓練シーケンスにおける幾つかの電力レベルは種々の駆動周波数を有しており、駆動周波数は１００％電力レベルのシステム共振周波数にある。

本発明の変形に由ると、モータ駆動回路（図２）からの駆動信号の選択された電力特性は、デバイスが確実に種々の作動条件、特にその放電サイクルにわたる電池の出力の変化においても実質的に定電力出力で作動するように変動する。１つの実施例では、駆動信号のデュティサイクルは測定電池電圧に応答して変動する。斯かる実施例では、駆動信号は電池電圧が全強度にある時、１００％より小さい、即ち８５％のデュティサイクルを有する。電池電圧はこの後、連続的に監視される。電池電圧が第一レベルに低下すると、駆動信号のデュティサイクルはモータへの所望電力レベルを維持するために所定量だけ増加する。これは駆動信号のデュティサイクルが１００％になるまで継続する。デバイス効率の有意の減少が起きた点である「最小」レベルへの電池電圧の更なる降下は、デバイスの作動の停止をもたらす。デバイスは電池が再充電されるまで再始動することはない。

定電力システムの別の実施例に由ると、モータ駆動回路からの駆動信号の周波数は、デバイスが共振システムである場合、電池電圧の降下を補償するべく変化する。斯かる場合、初期駆動信号周波数はシステム共振周波数からある所定値を引いた値となる。電池が放電すると、駆動周波数が漸次変化して、システムの共振周波数にだんだん近くなり、最終的には略等しくなる。この時点で、電池が更に効果して、最小レベルを下回ると、デバイスはオフになる。

図５は定電力システムのソフトウエアに基づく実施例を示す。図３及び図４と同じように、電力オン／リセットにおいて，システムは９２で示されるように初期化され、プッシュボタンオン／オフスイッチが９６で始動するまで９４で停止する。段階９８では、ハンドルが依然として充電器ユニットに入っているか否かが決定され、そうである場合、ソフトウエアは停止する。そうでない場合、モータ駆動は、１００で示されるように、最小デュティサイクル及び／又は周波数においてオンになる。

次に１０２において、電池電圧が測定され、電池電圧が１０３において最小値より低い場合、ユニットは停止する。そうでない場合、駆動信号のデュティサイクル又は周波数が１０４で示されているように調節される。連続的に減少する電圧レベルに達成するにつれ、駆動信号特性への更なる調節が為される。これは連続電池電圧及びその結果の駆動信号特性の値を確立する所定アルゴリズムによって達成する。

デュティサイクル／周波数が調節された（或いはされない）後、歯ブラシが満了したか否かについて１０６において決定なされた。そうである場合、歯ブラシが停止し、そうでない場合、１１０において、オン／オフスイッチが押されたか否かが決定される。そうでない場合、プログラムは１０２において、電池電圧を測定するようにループ式に帰還する。一方、オン／オフスイッチが押されている場合、モータ駆動が、１１２で示されているように、その反対の状態に固定（変化）する。

従って、敏感な使用者を振動デバイスの振動に馴染ませるのを助けるためのシステムが述べられてきた。所定のパターンにより種々のレベルの電力、従って振動を通して開始点から最終全電力点に進行する自動訓練シーケンスを含む。加うるに、デバイスを附勢する電池の放電寿命にわたってデバイスの電力レベルを維持するシステムが述べられてきた。
本発明の好ましい実施例が例示のために本明細書に開示されてきたが、下記のように請求の範囲によって限定される発明の精神から逸脱することなく種々の変更、修正及び置換が斯かる実施例に含み得ることが理解されるべきである。

Claims (5)

1. 電池電圧の減少に応じて、人体に用いられる電池附勢振動デバイスに対する適正な電力を維持するためのシステムにおいて、
   振動デバイスを作動するために駆動信号を発生するための電池によって附勢される手段であって、上記電池が全電力レベルにある時、駆動信号の選択された特性が最適値より低い値に初期的に設定される手段と、
   電池出力を監視して上記電池が第一の選択されたレベルにまで放電した時を決定する手段と、
   上記デバイスの正常作動を維持するために、上記電池電圧が上記第一レベルより下に低下した時に上記特性を最適値の方向に調節するための手段と
   を含むことを特徴とするシステム。
2. 電池電圧値減少が選択された逐次的な低いレベルより低下する度に前記特性を前記最適値の方向に変化する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記特性が最適値にあり且つその後前記電池電圧値減少が選択された最小レベルより低下した時、装置の作動を停止するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記特性がデュティサイクルであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記特性が周波数であることを特徴とする請求の範囲１項のシステム。
   

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