JP6659246B2 - 電動歯ブラシ及び電動歯ブラシの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動歯ブラシ及び電動歯ブラシの作動方法に関する。

高速に振動するブラシを歯にあてることによって歯磨き（歯垢除去）を行うタイプの電動歯ブラシが知られている。このような電動歯ブラシでは、歯に付着した歯垢及び歯石、歯の齲蝕等を検知するための手段をブラシユニットに設けたものが提案されている（例えば特許文献１−３参照）。

特許文献１には、光センサと光源をブラシユニットに設け、光源から発した光の反射光を光センサで検出し、検出した反射光量に基づいて齲蝕等を検知してユーザに知らせる電動歯ブラシが記載されている。

特許文献２、３には、ブラシユニットにおいて多数のブラシで囲まれる領域内に光出射用と受光用の孔部を設け、この孔部に光を導入する光源と、この孔部に入射した光を検出する光センサとを本体部に設けた電動歯ブラシが記載されている。

また、電動歯ブラシでは、ブラシユニットに孔部を設け、この孔部から口内に水を噴射する機能を有するものも提案されている（例えば特許文献４−６参照）。

特表２００８−５３２６１９号公報 特表２００２−５１５２７６号公報 特表２０１３−５３１５３４号公報 特表２００８−５０１４１１号公報 特開２００６−００６５７０号公報 特開２００２−２３８６６２号公報

特許文献１〜３に記載された電動歯ブラシは、歯に対して光を照射し、歯から反射してくる光を光センサで検出することで、歯垢及び歯石などの歯の汚れを検知するものである。電動歯ブラシは、練歯磨剤等がブラシユニットに塗布された状態で使用される。このため、歯の表面に練歯磨剤がある状態では、歯に光を当てることができず、歯垢及び歯石等の検知をすることはできない。特許文献１〜３では、このような課題について考慮されていない。

特許文献４〜６には、口内に水を噴射することのできる電動歯ブラシが記載されている。しかし、これらの電動歯ブラシは歯垢及び歯石等の検知を補助するために水噴射を行っているものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歯の汚れの検知精度を向上させることのできる電動歯ブラシ及び電動歯ブラシの作動方法を提供することを目的とする。

本発明の電動歯ブラシは、本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部と、前記ブラシユニットから光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射された光の反射光を検出する反射光検出部と、前記反射光検出部により検出された反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知部と、前記ブラシユニットから流体を噴射する流体噴射部と、前記反射光検出部により検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御部と、を備えるものである。

本発明の電動歯ブラシの作動方法は、本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部を有する電動歯ブラシの作動方法であって、前記ブラシユニットから光を出射させる光出射ステップと、前記出射された光の反射光を検出する反射光検出ステップと、前記反射光検出ステップにより検出される反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知ステップと、前記ブラシユニットから流体を噴射させる流体噴射ステップと、前記反射光検出ステップにより検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御ステップと、を備えるものである。

本発明によれば、歯の汚れの検知精度を向上させることのできる電動歯ブラシ及び電動歯ブラシの作動方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための電動歯ブラシ１００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。 図１に示す電動歯ブラシ１００のＡ−Ａ線の断面模式図である。 図１に示す電動歯ブラシの本体部の内部構成を示すブロック図である。 図１に示す電動歯ブラシ１００の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ２００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。 図５に示す電動歯ブラシ２００の動作を説明するためのフローチャートである。 図１示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ３００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。 図１示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ４００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための電動歯ブラシ１００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。

この電動歯ブラシ１００は、内部にバッテリや電気制御系を含む把持部１０、及び、把持部１０に固定されたステム１１を有する本体部と、ステム１１に対して着脱可能なブラシユニット２０と、を備える。

ブラシユニット２０は、複数のブラシ２２と、液体噴射用の孔部２１と、透明窓２３と、を備える。各ブラシ２２は、多数の毛を束ねたものである。

孔部２１は、ブラシ２２で囲まれた領域に配置されている。孔部２１の位置は一例であり、図１に示した位置には限定されない。孔部２１は、ブラシ２２が形成された面よりもブラシ２２の伸びる方向に液体を出射可能に配置されていればよい。

透明窓２３は、ブラシユニット２０の筐体に設けられた孔部に透明樹脂や透明ガラス等の透光性部材を嵌め込んで形成されたものである。透明窓２３は、ブラシユニット２０の複数のブラシ２２が形成される表面において、複数のブラシ２２が形成された領域よりもブラシユニット２０先端側に配置されている。透明窓２３の位置は一例であり、図１に示した位置には限定されない。透明窓２３は、ブラシ２２が形成された面よりもブラシ２２の伸びる方向に光を出射可能に配置されていればよい。

図２は、図１に示す電動歯ブラシ１００のＡ−Ａ線の断面模式図である。

ブラシユニット２０は、中空部２０ａを有する先端部が閉じた筒状の筐体で構成されている。中空部２０ａにステム１１が嵌合されることで、本体部にブラシユニット２０が装着される。

ステム１１は、先端（把持部１０側とは反対側の端部）が閉じた筒状の筐体で構成されている。ステム１１は、内部の先端に形成された軸受１２と、軸受１２に一端が挿入された偏心軸１３と、錘１４と、基板１５と、基板１５に形成された発光素子２４と、基板１５に形成された受光素子２５及び受光素子２６（図１参照）と、筐体に設けられた透明窓２３ａと、導水管２７と、を備える。

把持部１０は、ステム１１内から伸びる導水管２７と接続されたバルブ２８と、バルブ２８に接続されたポンプ２９と、ポンプ２９に接続されたタンク３０と、タンク３０に液体を注ぐための液体供給口３１と、液体供給口３１を閉じるためのキャップ３２と、ステム１１内の偏心軸１３と連結されたモータＭと、を備える。

偏心軸１３の他端は把持部１０に内蔵されたモータＭの回転軸に連結されている。モータＭの回転軸が回転することで、偏心軸１３が回転する。

錘１４は、軸受１２の近傍において偏心軸１３に固定されている。この錘１４により、偏心軸１３の重心は、その回転中心からずれている。なお、偏心軸１３と軸受１２の間には微小なクリアランスが設けられている。

モータＭの回転軸の回転に伴って偏心軸１３も回転するが、偏心軸１３は錘１４によって重心がずれているために、回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸１３全体がたわみ、ステム１１とこれに装着されたブラシユニット２０とを高速に振動させることとなる。

このように、偏心軸１３の旋回運動によってブラシユニット２０が振動される駆動原理の場合、ブラシユニット２０はモータＭの回転軸に垂直な面内（ブラシ２２の押し当て方向に平行な面内）を２次元的に振動し得る。なお、ブラシ２２の押し当て方向は、各ブラシ２２の伸びる方向と一致する。

電動歯ブラシ１００は、振動部（ステム１１及びブラシユニット２０）全体が共振点(共振振動数)を有しており、モータＭの回転速度を制御することで、ステム１１及びブラシユニット２０をブラシ２２の押し当て方向に振動させる動作と、ステム１１及びブラシユニット２０を、モータＭの回転軸に垂直な面内におけるブラシ２２の押し当て方向と交差する方向に振動させる動作とを切り替えることが可能になっている。

図２に示すように、ステム１１の筐体において、ブラシユニット２０の筐体の透明窓２３と対向する部分には、透明窓２３と略同じ大きさの透明窓２３ａが形成されている。透明窓２３ａは、ステム１１の筐体に設けられた孔部に透明樹脂や透明ガラス等の透光性部材を嵌め込んで形成されたものである。図１に示した発光素子２４と、受光素子２５と、受光素子２６とは、この透明窓２３ａと対向する位置の基板１５上に配置されている。

発光素子２４は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）やレーザダイオード等で構成されている。発光素子２４は、検出対象とする歯の汚れ（歯垢、歯石等）を検知するために必要な青色の波長域の光（以下、Ｂ光という）を出射するものが用いられる。発光素子２４から出射されたＢ光は、透明窓２３ａ及び透明窓２３を通って、ブラシユニット２０の外部に出射される。発光素子２４と透明窓２３ａと透明窓２３は、ブラシユニット２０から光を出射する光出射部として機能する。

受光素子２５と受光素子２６は、それぞれ、光を電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換素子で構成されている。

受光素子２５は、赤色の波長域の光（以下、Ｒ光という）を検出し、検出した光量に応じた信号を出力する光電変換素子により構成されている。受光素子２５は、Ｒ光を透過するカラーフィルタと可視光に感度を持つフォトダイオードを組み合わせたものや、Ｒ光だけを検出することのできるフォトダイオード等により構成される。

受光素子２６は、緑色の波長域の光（以下、Ｇ光という）を検出し、検出した光量に応じた信号を出力する光電変換素子により構成されている。受光素子２６は、Ｇ光を透過するカラーフィルタと可視光に感度を持つフォトダイオードを組み合わせたものや、Ｇ光だけを検出することのできるフォトダイオード等により構成される。

歯に付着する歯垢にＢ光が照射されると、この歯垢においてＲ光が励起される。つまり、Ｂ光の反射光としてＲ光が発生する。また、歯垢が付着していない歯の部分にＢ光が照射されると、この部分においてＢ光の反射成分に加えＧ光が励起される。つまり、Ｂ光の反射光の一部としてＧ光が発生する。

受光素子２５は、発光素子２４から出射されたＢ光が歯垢で反射して得られるＲ光を検出するために設けられている。受光素子２６は、発光素子２４から出射されたＢ光が歯で反射して得られるＧ光を検出するために設けられている。

受光素子２５と受光素子２６は、光照射部から出射されたＢ光の反射光を検出する反射光検出部として機能する。

基板１５は、発光素子２４と受光素子２５と受光素子２６とに電気的に接続された配線が形成されるものであり、例えばフレキシブル基板が用いられる。基板１５は把持部１０内部にまで延びており、基板１５に形成された配線は、把持部１０に内蔵される後述する制御部５０と電気的に接続される。

タンク３０は、液体供給口３１から投入された液体を溜める。液体は、例えば水や口内洗浄液等である。

ポンプ２９は、タンク３０に溜められた液体を吸い上げてバルブ２８に供給する。

バルブ２８は、ステム１１内から伸びた導水管２７の基端に連結されており、導水管２７に供給する液体の供給量及び供給圧力と、導水管２７への液体の供給タイミングと、を制御する。

導水管２７は、液体を通すことのできる管状の部材で構成される。ステム１１の筐体のうち、ブラシユニット２０の孔部２１と対向する部分には、孔部２１ａが設けられている。導水管２７の先端は、この孔部２１ａに嵌め込まれている。この構成により、導水管２７の先端から噴射された液体は、ブラシユニット２０の孔部２１を通って、ブラシユニット２０の外部に噴射される。

ポンプ２９とバルブ２８と導水管２７と孔部２１ａと孔部２１は、ブラシユニット２０から流体を噴射する流体噴射部として機能する。孔部２１の断面形状を変化させることで、ブラシユニット２０から噴射させる液体の噴射方向を変えることができる。この噴射方向は、ブラシ２２の押し当て方向とのなす角度が９０度未満となる方向にするのが好ましく、ブラシ２２の押し当て方向（ブラシ２２の伸びる方向）と同じであることが特に好ましい。

図３は、図１に示す電動歯ブラシ１００の本体部の電気的構成を示すブロック図である。

電動歯ブラシ１００の本体部は、モータＭと、報知部６０と、制御部５０と、ポンプ２９と、バルブ２８と、を備える。

制御部５０は、モータＭを制御することで、ステム１１に装着されたブラシユニット２０を駆動する駆動部として機能する。制御部５０は、ブラシ２２の押し当て方向である第一の方向に振動させる第一の駆動と、ブラシユニット２０を、第一の方向とは異なる第二の方向（ここでは、モータＭの回転軸に垂直な面内においてブラシ２２の押し当て方向と交差する方向）に振動させる第二の駆動とを選択的に行う。制御部５０は、第一の駆動と第二の駆動の切り替えを、モータＭの回転軸の回転速度を変更することにより行う。

なお、第二の方向が、第一の方向に垂直な面内における任意の方向（例えばモータＭの回転軸の伸びる方向）となるように、制御部５０がブラシユニット２０を振動させる構成としてもよい。

制御部５０は、例えば、第一の駆動と第二の駆動を交互に行う。このように、ブラシユニット２０の振動方向を自動的に切り替えることで、ブラシ２２の毛先が施療部に対して様々な角度から当たるため、単一方向の刷掃に比べてより優れた歯垢除去効果を得ることができる。なお、制御部５０によるステム１１の駆動方法は特に限定されない。例えば、制御部５０は、第一の駆動のみを行ったり、第二の駆動のみを行ったりしてもよい。

制御部５０は、基板１５を介して発光素子２４を駆動し、発光素子２４からＢ光を発光させる制御を行う。

制御部５０は、受光素子２５により検出された反射光に基づいて、歯に付着している歯垢及び歯石等の歯の汚れ量を検知する汚れ検知処理を行う。汚れ検知処理は、受光素子２５で検出されるＲ光の光量（検出信号レベル）に基づいて周知の方法により行う。制御部５０は、汚れ検知部として機能する。

制御部５０は、受光素子２５により検出されるＲ光の光量と受光素子２６により検出されるＧ光の光量とに基づいて、バルブ２８及びポンプ２９を制御することで、孔部２１から噴射させる液体の噴射タイミングや、液体の噴射量及び噴射圧を制御する。制御部５０は、流体噴射制御部として機能する。

報知部６０は、スピーカーやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等のデバイスを用いて、電動歯ブラシ１００の使用者に報知を行う。報知部６０は、制御部５０からの指令にしたがって、音を鳴らしたり、ＬＥＤを光らせたりして、使用者に報知を行う。

報知する内容は、制御部５０で演算された歯の汚れ量としている。例えば、報知部６０は、汚れ量が非常に少ない状態であればＬＥＤを緑色に光らせ、汚れ量が多い状態であればＬＥＤを赤色に光らせる等して歯の汚れ量を報知し、効果的な歯磨きを支援する。

以上のように構成された電動歯ブラシ１００の動作を説明する。

図４は、図１に示す電動歯ブラシ１００の動作を説明するためのフローチャートである。

電動歯ブラシ１００の電源がオンされてブラッシング開始操作がなされると、制御部５０は、第一の駆動と第二の駆動を交互に行う制御を開始する。これにより、歯に押し当てられたブラシユニット２０は、第一の方向への振動と第二の方向への振動とを交互に繰り返し、歯に付着した歯垢がブラシ２２により除去される。

制御部５０は、第一の駆動と第二の駆動を交互に行っている間、所定タイミングで発光素子２４を発光させる。発光素子２４から発せられたＢ光は透明窓２３からブラシユニット２０外部に出射される（ステップS１０）。制御部５０は、この発光素子２４の発光直後に、受光素子２５及び受光素子２６の検出信号を取得する。

制御部５０は、受光素子２６で検出されたＧ光の光量（受光素子２６の検出信号レベル）が第一の閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定がＹＥＳのとき、制御部５０は、G光非検出カウンタを初期値のゼロから１つカウントアップし、カウント値に対し現在時刻を対応付けて記憶する（ステップS１２）。

ステップＳ１２の後、制御部５０は、G光非検出カウンタの最新カウント値に対応付けて記憶されている時刻と、G光非検出カウンタのカウント値“１”に対応付けて記憶されている時刻との差である経過時間（Ｇ光の検出がなされていない状態の継続時間と同義）を求め、この経過時間が第二の閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３の判定がＹＥＳのとき、制御部５０は、バルブ２８とポンプ２９を制御して、第一の供給量及び第一の圧力（第一の条件）で、タンク３０内の液体を導水管２７に供給し、導水管２７の先端から液体を噴射させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１３の判定がＹＥＳとなるのは、歯に練歯磨剤等の光を遮る物質が付着している状態と想定できる。このため、ステップＳ１４の処理を行うことで、ブラシユニット２０から噴射される液体により、歯に付着している物質をとり除くことができる。

ステップＳ１４の後、制御部５０は、Ｇ光非検出カウンタをリセットする（カウント値を初期値のゼロに戻す）と共に、Ｇ光非検出カウンタのカウント値に対応付けて記憶されている時刻を消去する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後は、ステップＳ１０に処理が戻り、予め決められたタイミングで再びＢ光が出射される。

ステップＳ１１の判定がＮＯのとき、制御部５０は、Ｇ光非検出カウンタをリセットすると共に、Ｇ光非検出カウンタのカウント値に対応付けて記憶されている時刻を消去する（ステップＳ１６）。そして、制御部５０は、受光素子２５で検出されたＲ光の光量（受光素子２５の検出信号レベル）が第三の閾値ＴＨ３以下であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１３の判定がＮＯのときも、制御部５０はステップＳ１７の処理を行う。

ステップＳ１７の判定がＹＥＳのとき、制御部５０は、Ｒ光非検出カウンタを初期値のゼロから１つカウントアップし、カウント値に対し現在時刻を対応付けて記憶する（ステップS１８）。

ステップＳ１８の後、制御部５０は、Ｒ光非検出カウンタの最新カウント値に対応付けて記憶されている時刻と、Ｒ光非検出カウンタのカウント値“１”に対応付けて記憶されている時刻との差である経過時間（Ｒ光の検出がなされていない状態の継続時間と同義）を求め、この経過時間が第四の閾値ＴＨ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９の判定がＹＥＳのとき、制御部５０は、バルブ２８とポンプ２９を制御して、第一の供給量及び第一の圧力（第一の条件）で、タンク３０内の液体を導水管２７に供給し、導水管２７の先端から液体を噴射させる（ステップＳ２０）。

ステップＳ１９の判定がＹＥＳとなるのは、歯が練歯磨剤等によって隠れておらずかつ歯の汚れがほとんどない第一の状態と、歯の表面は少し見えてはいるが、歯垢や歯石の付着している部分には練歯磨剤等の光を遮る物質が付着している第二の状態と、受光素子２５が練歯磨剤等によって覆われている第三の状態と、のいずれかの状態のときと想定される。

第二の状態と第三の状態では、歯の汚れ検知の機能を発揮することができない。このため、ステップＳ１９の判定がＹＥＳの場合に、ステップＳ２０の処理が行われることで、歯に付着している物質をとり除いて、歯垢や歯石があった場合には、歯垢や歯石を露出させることができる。また、受光素子２５に付着している物質をとり除いて、Ｒ光の検出を良好に行うことができる。

ステップＳ２０の後、制御部５０は、Ｒ光非検出カウンタをリセットする（カウント値を初期値のゼロに戻す）と共に、Ｒ光非検出カウンタのカウント値に対応付けて記憶されている時刻を消去する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後は、ステップＳ１０に処理が戻り、予め決められたタイミングで再びＢ光が出射される。

ステップＳ１７の判定がＮＯのとき、制御部５０は、Ｒ光非検出カウンタをリセットする（カウント値を初期値のゼロに戻す）と共に、Ｒ光非検出カウンタのカウント値に対応付けて記憶されている時刻を消去する（ステップＳ２２）。その後、制御部５０は、受光素子２５の検出信号に基づいて歯の汚れ量を算出し、算出した汚れ量を報知部６０から報知する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３の後、制御部５０は、バルブ２８とポンプ２９を制御して、第一の供給量よりも少ない第二の供給量、及び、第一の圧力よりも低い第二の圧力（第二の条件）で、タンク３０内の液体を導水管２７に供給し、導水管２７の先端から液体を噴射させる（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の後は、ステップＳ１０に処理が戻り、予め決められたタイミングで再びＢ光が出射される。

以上のように、電動歯ブラシ１００では、ステップＳ１３の判定がＹＥＳになったタイミング、すなわち、受光素子２６で検出されるＧ光の光量が閾値ＴＨ１以下となる状態が閾値ＴＨ２の時間以上継続した場合に、第一の条件で孔部２１から液体が噴射される。

このため、複数のブラシ２２が当てられている歯が練歯磨剤等の物質で覆われている状態であっても、この物質を液体の勢いによって除去することができる。したがって、歯に付着している歯垢や歯石を露出させることができ、歯の汚れ量の検知を行うことが可能となる。

また、電動歯ブラシ１００では、ステップＳ１９の判定がＹＥＳになったタイミング、すなわち、受光素子２５で検出されるＲ光の光量が閾値ＴＨ３以下となる状態が閾値ＴＨ４の時間以上継続した場合に、第一の条件で孔部２１から液体が噴射される。

このため、歯垢や歯石が練歯磨剤等の物質で覆われている状態であっても、この物質を液体の勢いによって除去することができる。したがって、歯垢や歯石を露出させることができ、歯の汚れ量の検知を行うことが可能となる。また、受光素子２５が該物質により覆われている状態であっても、孔部２１から噴射される液体によって、該物質を除去することができ、歯の汚れの検知を行うことが可能となる。

また、電動歯ブラシ１００では、Ｒ光の光量が閾値ＴＨ３を超えた場合にも、孔部２１から液体が噴射されるため、噴射される液体の勢いによって歯垢を除去することができ、ブラシ２２によるブラッシングと併せることで、歯垢除去効果を高めることができる。

また、ステップＳ１７の判定がＮＯになるときは、Ｇ光の光量が閾値ＴＨ１以下になっている場合もあり、歯が練歯磨剤等で隠れていたり、受光素子２６上に練歯磨剤等が付着していたりする可能性がある。ステップＳ２４の処理があることで、歯に付着した練歯磨剤等を除去することができ、より汚れ検知がしやすくなる。

なお、図４で説明した閾値ＴＨ２と閾値ＴＨ４の関係は、閾値ＴＨ２＜閾値ＴＨ４とすることが好ましい。

Ｒ光の光量が閾値ＴＨ３以下となる状態は、ブラッシングの結果、歯垢がなくなった状態を含む。このため、Ｒ光の光量が閾値ＴＨ３以下となる状態が短い時間継続したときに液体の噴射を行ってしまうと、歯に歯垢がほとんど付着していない状態やブラッシングが進んで歯垢が十分に減ってきた状態において、液体の噴射が頻繁に行われることになる。このため、閾値ＴＨ４については閾値ＴＨ２よりも大きな値にしておくのが好ましい。

一方、Ｇ光の光量が閾値ＴＨ１以下となる状態は、ブラッシング部位に練歯磨剤等が付着している状態を含む。このため、この状態を長く放置すると、いつまでたっても歯垢の検知ができなくなる。したがって、閾値ＴＨ２については閾値ＴＨ４よりも小さな値にしておくのが好ましい。

ステップＳ１４及びステップＳ２０における液体噴射の目的は、歯や受光素子に付着している光を遮る物質を除去することである。一方、ステップＳ２４における液体噴射の目的は、歯に付着している歯垢を除去することである。

このように、ステップＳ１４及びステップＳ２０における液体噴射と、ステップＳ２４における液体噴射とは、目的が異なるため、それぞれの液体噴射における液体の噴射条件は上述したように異なるものとしておくのがよいが、両方の液体噴射を同じ条件で行ってもよい。

練歯磨剤等を除去するためには、ある程度の液体量及び圧力が必要となるため、図４で説明したように、ステップＳ１４及びステップＳ２０における液体噴射とステップＳ２４における液体噴射とで異なる条件を設定するのがよい。ただし、練歯磨剤等の除去は歯磨きとは直接関係のない動作になる。このため、ステップＳ１４及びステップＳ２０において、ステップＳ２４のときよりも多い液体量及び高い圧力で液体噴射を行うと、利用者に違和感を与える可能性がある。

こういった違和感を減らすためには、図４において、ステップＳ１４及びステップＳ２０における液体噴射は第二の条件にしたがって行い、ステップＳ２４における液体噴射は第一の条件にしたがって行うのがよい。

なお、第二の条件は、第一の条件に対して液体の供給量だけを小さくした条件、または、第一の条件に対して圧力だけを低くした条件、としてもよい。

ステップＳ２４の処理では、ステップＳ２３において歯の汚れが検知されているため、検知された汚れの程度に応じて、液体の噴射条件を決めてもよい。例えば、汚れが多いほど、液体の供給量を多くしかつ液体の圧力を高くする。これにより、汚れを効率的に減らすことができる。

また、歯垢の除去自体は、振動する複数のブラシ２２によって行われているため、図４のステップＳ２４の処理は省略してもよい。

図４に示したステップＳ１４、ステップＳ２０、及びステップＳ２４の各々の処理では、孔部２１から液体が噴射される。この液体の噴射方向は、ブラシユニット２０の歯に対する押し当て方向（第一の方向）と略一致する。したがって、孔部２１から液体が噴射されているときに第二の方向にブラシユニット２０が振動していると、ブラシ２２の倒れこみによって、液体の噴射経路がブラシ２２によって遮られる可能性がある。この結果、噴射される液体の圧力損失が発生し、練歯磨剤等の除去や歯垢の除去の効果が弱まる可能性がある。

そこで、制御部５０は、ステップＳ１４、ステップＳ２０、及びステップＳ２４の各々の処理を行うときには、第一の駆動のみを行うことが好ましい。このようにすることで、孔部２１から液体が噴射されているときには、その液体の噴射経路をブラシ２２が遮る可能性を減らすことができる。このため、練歯磨剤等の除去や歯垢の除去の効果が弱まる可能性を減らすことができる。ステップＳ１４、ステップＳ２０、及びステップＳ２４の各々の処理以外のときには、制御部５０は、第一の駆動のみを行ったり、第二の駆動のみを行ったり、第一の駆動と第二の駆動を組み合わせて行ったりすればよい。

例えば、ブラシ圧を検出できるようにしておき、制御部５０が、ブラシ圧が高いときは第二の駆動を行い、ブラシ圧が低いときは第一の駆動を行ってもよい。または、電動歯ブラシ１００の姿勢を検出できるようにしておき、制御部５０が、検出された姿勢に応じて、第一の駆動だけを行うのか、第二の駆動だけを行うのか、第一の駆動と第二の駆動を組み合わせて行うのか、を選択してもよい。

また、図１〜３では、偏心軸１３と錘１４により、ブラシユニット２０を第一の方向と第二の方向に振動させることを可能しているが、これに限らず、第一の方向と第二の方向にステム１１及びブラシユニット２０を一体的に振動させることのできる構造であればよい。例えば、音波振動により第一の方向と第二の方向にブラシユニット２０を振動させるものであってもよい。

また、電動歯ブラシ１００は、ステム１１に装着されたブラシユニット２０を単一方向に振動させるシンプルな構成であってもよい。また、電動歯ブラシ１００は、ブラシユニット２０を、複数のブラシ２２が設けられた部分がブラシユニット２０の筐体に対して回転可能な構成とし、ステム１１内に設けた駆動機構でこの部分を回転させることでブラシユニット２０を駆動して、歯磨き動作を行う構成としてもよい。

図５は、図１に示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ２００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。電動歯ブラシ２００は、受光素子２６を削除した点を除いては、電動歯ブラシ１００と同じ構成である。

図６は、図５に示す電動歯ブラシ２００の動作を説明するためのフローチャートである。図６において図４で説明したのと同じ処理には同一符号を付してある。電動歯ブラシ２００の制御部５０は、ステップＳ１０においてＢ光を出射させた後は、図４で説明したステップＳ１７以降の処理を行う。

以上のように、受光素子２６がない構成でも、受光素子２５で検出されるＲ光の光量が閾値ＴＨ３以下となる状態が閾値ＴＨ４の時間以上継続した場合に孔部２１から液体を噴射することで、歯の汚れ量の検知を行えない状態を減らすことができる。

なお、図１の電動歯ブラシ１００では、Ｒ光の光量に関わらずに、Ｇ光の光量が閾値ＴＨ１以下となる状態が閾値ＴＨ２の時間以上継続した場合にも孔部２１から液体が噴射される。このように、Ｒ光だけでなくＧ光の光量についてもモニタし、その光量の大きさに基づいて液体の噴射タイミングを制御することは、Ｒ光のモニタだけでは判断できない歯の状態を検出するのに有効である。

図７は、図１示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ３００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。電動歯ブラシ３００は、孔部２１の位置が異なる点を除いては、電動歯ブラシ１００と同じ構成である。

電動歯ブラシ３００のブラシユニット２０には２つの孔部２１が設けられている。この２つの孔部２１は、複数のブラシ２２が形成された領域を挟んで配置されている。この構成によれば、電動歯ブラシ１００と比較してブラシ２２の数を増やすことができる。

電動歯ブラシ１００，３００では、Ｂ光の反射光であるＲ光を検出する反射光検出部として受光素子２５を用い、Ｂ光の反射光であるＧ光を検出する反射光検出部として受光素子２６を用いるものとした。受光素子２５と受光素子２６の代わりに、Ｒ光を検出する光電変換素子と、Ｇ光を検出する光電変換素子とが２次元状（例えば千鳥格子状）に配置された撮像素子を、Ｂ光の反射光を検出する反射光検出部として用いてもよい。

この撮像素子を用いる場合は、Ｒ光（Ｇ光）を検出する光電変換素子群の出力信号の内、最小検出レベル以上となっている出力信号の総数を、Ｒ光（Ｇ光）の光量として扱えばよい。または、Ｒ光（Ｇ光）を検出する光電変換素子群の出力信号の内、最小検出レベル以上となっている出力信号の積算値をＲ光（Ｇ光）の光量として扱えばよい。

図８は、図１に示す電動歯ブラシ１００の変形例である電動歯ブラシ４００をブラシ押し当て方向からみた概略構成を示す平面図である。

電動歯ブラシ４００は、ステム１１における発光素子２４及び受光素子２５の位置と、発光素子２４及び受光素子２５に対向してブラシユニット２０の筐体に形成される透明窓２３の位置とが異なる点を除いては、電動歯ブラシ２００と同じ構成である。

電動歯ブラシ４００のステム１１に内蔵される発光素子２４と受光素子２５は、ブラシ押し当て方向からみて、孔部２１を挟んで配置されている。そして、発光素子２４と受光素子２５の各々に対向するブラシユニット２０の筐体に透明窓２３が形成されている。

電動歯ブラシ４００の動作は、電動歯ブラシ２００と同じである。電動歯ブラシ４００によれば、受光素子２５及び発光素子２４に対向する透明窓２３が孔部２１の近くにあるため、孔部２１から噴射される液体によって透明窓２３に付着する物質を効果的に除去することができる。

電動歯ブラシ１００〜４００では、光出射部に含まれる発光素子と反射光検出部をステム１１に設けているが、発光素子と反射光検出部はブラシユニット２０の筐体外周面（ブラシ２２が形成される面と同一面）に設けてあってもよい。この場合は発光素子が光出射部として機能する。電動歯ブラシ１００〜４００の構成によれば、消耗品であるブラシユニット２０の製造コストを極力抑えることができる。

ここまでは、孔部２１から液体を噴射させる構成を説明したが、液体の代わりに孔部２１から空気等の気体を噴射させる構成としてもよい。

電動歯ブラシ１００〜４００では、タンク３０に液体が入っていなければ、孔部２１からは空気を噴射させることができる。このように、電動歯ブラシ１００〜４００は、孔部２１から液体と気体とを含む流体が噴射される構成であればよい。歯垢除去や練歯磨剤の除去に特に有効なのは、流体として液体を利用する場合である。

本実施形態の制御部５０が行う各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、当該プログラムをコンピュータが読取可能な一時的でない（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記録される。

このような「コンピュータ読取可能な記録媒体」は、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−ＲＯＭ）等の光学媒体や、メモリカード等の磁気記録媒体等を含む。また、このようなプログラムを、ネットワークを介したダウンロードによって提供することもできる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された電動歯ブラシは、本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部と、前記ブラシユニットから光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射された光の反射光を検出する反射光検出部と、前記反射光検出部により検出された反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知部と、前記ブラシユニットから流体を噴射する流体噴射部と、前記反射光検出部により検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御部と、を備えるものである。

開示された電動歯ブラシは、前記光出射部は、青色の光を出射し、前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光と緑色の光を個別に検出し、前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、前記流体噴射制御部は、前記緑色の反射光の光量が第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上継続する第一の場合に、前記流体を噴射させるものである。

開示された電動歯ブラシは、前記流体噴射制御部は、更に、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第二の場合に前記流体を噴射させるものである。

開示された電動歯ブラシは、前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が前記第三の閾値を超える場合に、前記第一の場合及び前記第二の場合の各々における流体の噴射条件とは異なる噴射条件で流体を噴射させるものである。

開示された電動歯ブラシは、前記光出射部は、青色の光を出射し、前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光を検出し、前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第三の場合に前記流体を噴射させるものである。

開示された電動歯ブラシは、前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が前記第三の閾値を超える場合に、前記第三の場合における流体の噴射条件とは異なる噴射条件で流体を噴射させるものである。

開示された電動歯ブラシの作動方法は、本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部を有する電動歯ブラシの作動方法であって、前記ブラシユニットから光を出射させる光出射ステップと、前記出射された光の反射光を検出する反射光検出ステップと、前記反射光検出ステップにより検出される反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知ステップと、前記ブラシユニットから流体を噴射させる流体噴射ステップと、前記反射光検出ステップにより検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御ステップと、を備えるものである。

本発明は、特に家庭用の電動歯ブラシに適用して利便性が高く、有効である。

１００ 電動歯ブラシ
１０ 把持部
１１ ステム
１３ 偏心軸
１４ 錘
１５ 基板
２０ ブラシユニット
２１ 孔部
２２ ブラシ
２３，２３ａ 透明窓
２４ 発光素子
２５，２６ 受光素子
２７ 導水管
２８ バルブ
５０ 制御部
Ｍ モータ

Claims (11)

1. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部と、
   前記ブラシユニットから光を出射する光出射部と、
   前記光出射部から出射された光の反射光を検出する反射光検出部と、
   前記反射光検出部により検出された反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知部と、
   前記ブラシユニットから流体を噴射する流体噴射部と、
   前記汚れ検知部とは別に、前記反射光検出部により検出される反射光の光量が所定の閾値以下になる状態が所定の時間以上継続すると、光を遮る物質が付着している状態を判定する判定部と、
   前記判定部による物質が付着している状態の判定に基づき、前記流体噴射部により前記流体の噴射をさせる流体噴射制御部と、を備える電動歯ブラシ。
2. 請求項１記載の電動歯ブラシであって、
   前記光出射部は、青色の光を出射し、
   前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光と緑色の光を個別に検出し、
   前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
   前記流体噴射制御部は、前記緑色の反射光の光量が第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上継続する第一の場合に、前記流体を噴射させる電動歯ブラシ。
3. 請求項２記載の電動歯ブラシであって、
   前記流体噴射制御部は、更に、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第二の場合に前記流体を噴射させる電動歯ブラシ。
4. 請求項３記載の電動歯ブラシであって、
   前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が前記第三の閾値を超える場合に、前記第一の場合及び前記第二の場合の各々における流体の噴射条件とは異なる噴射条件で流体を噴射させる電動歯ブラシ。
5. 請求項１記載の電動歯ブラシであって、
   前記光出射部は、青色の光を出射し、
   前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光を検出し、
   前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
   前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第三の場合に前記流体を噴射させる電動歯ブラシ。
6. 請求項５記載の電動歯ブラシであって、
   前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が前記第三の閾値を超える場合に、前記第三の場合における流体の噴射条件とは異なる噴射条件で流体を噴射させる電動歯ブラシ。
7. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部を有する電動歯ブラシの作動方法であって、
   前記ブラシユニットから光を出射させる光出射ステップと、
   前記出射された光の反射光を検出する反射光検出ステップと、
   前記反射光検出ステップにより検出される反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知ステップと、
   前記ブラシユニットから流体を噴射させる流体噴射ステップと、
   前記汚れ検知ステップとは別に、前記反射光検出ステップにより検出される反射光の光量が所定の閾値以下になる状態が所定の時間以上継続すると、光を遮る物質が付着している状態を判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによる物質が付着している状態の判定に基づき、前記流体噴射ステップにより前記流体の噴射をさせる流体噴射制御ステップと、を備える電動歯ブラシの作動方法。
8. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部と、
   前記ブラシユニットから光を出射する光出射部と、
   前記光出射部から出射された光の反射光を検出する反射光検出部と、
   前記反射光検出部により検出された反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知部と、
   前記ブラシユニットから流体を噴射する流体噴射部と、
   前記反射光検出部により検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御部と、を備える電動歯ブラシであって、
   前記光出射部は、青色の光を出射し、
   前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光と緑色の光を個別に検出し、
   前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
   前記流体噴射制御部は、前記緑色の反射光の光量が第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上継続する第一の場合に、前記流体を噴射させる電動歯ブラシ。
9. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部と、
   前記ブラシユニットから光を出射する光出射部と、
   前記光出射部から出射された光の反射光を検出する反射光検出部と、
   前記反射光検出部により検出された反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知部と、
   前記ブラシユニットから流体を噴射する流体噴射部と、
   前記反射光検出部により検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御部と、を備える電動歯ブラシであって、
   前記光出射部は、青色の光を出射し、
   前記反射光検出部は、前記反射光として赤色の光を検出し、
   前記汚れ検知部は、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
   前記流体噴射制御部は、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第三の場合に前記流体を噴射させる電動歯ブラシ。
10. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部を有する電動歯ブラシの作動方法であって、
    前記ブラシユニットから光を出射させる光出射ステップと、
    前記出射された光の反射光を検出する反射光検出ステップと、
    前記反射光検出ステップにより検出される反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知ステップと、
    前記ブラシユニットから流体を噴射させる流体噴射ステップと、
    前記反射光検出ステップにより検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御ステップと、を備え、
    前記光出射ステップは、青色の光を出射し、
    前記反射光検出ステップは、前記反射光として赤色の光と緑色の光を個別に検出し、
    前記汚れ検知ステップは、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
    前記流体噴射制御ステップは、前記緑色の反射光の光量が第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上継続する第一の場合に、前記流体を噴射させる電動歯ブラシの作動方法。
11. 本体部に装着されたブラシユニットを駆動する駆動部を有する電動歯ブラシの作動方法であって、
    前記ブラシユニットから光を出射させる光出射ステップと、
    前記出射された光の反射光を検出する反射光検出ステップと、
    前記反射光検出ステップにより検出される反射光に基づいて歯の汚れ量を検知する汚れ検知ステップと、
    前記ブラシユニットから流体を噴射させる流体噴射ステップと、
    前記反射光検出ステップにより検出される反射光の光量に基づいて、前記流体の噴射タイミングを制御する流体噴射制御ステップと、を備え、
    前記光出射ステップは、青色の光を出射し、
    前記反射光検出ステップは、前記反射光として赤色の光を検出し、
    前記汚れ検知ステップは、前記赤色の光に基づいて歯の汚れ量を検知し、
    前記流体噴射制御ステップは、前記赤色の反射光の光量が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の時間継続する第三の場合に前記流体を噴射させる電動歯ブラシの作動方法。

Images