JP5192484B2 - 液滴スプレー口腔清浄化装置とともに使用される表面検出システム - Google Patents

Description

本発明は、全般に、液滴スプレー口腔清浄化システムに関し、特に、スプレーが歯肉組織または歯に誘導されたことを検出し、歯肉組織を害する危険性を軽減する一方、その他の場合には、歯の有効な清浄化のため、スプレー滴に十分な電力を維持するシステムに関する。

歯の清浄化用の液滴スプレー清浄化システムは、一般に良く知られている。ある場合には、液体を高圧下で圧縮することにより、渦状ノズルを介して、スプレーが生じる。しかしながら、得られる高圧スプレーは、それが十分に制御されたりモニターされたりしなければ、特に、口腔組織に有害な場合がある。

他のシステムでは、低圧が使用されるが、この場合、液体ストリーム流と相互作用するガス（気体）ストリーム流の使用により、効果的な液滴スプレーシステムが形成され、液滴のスプレーが生じ、これが加速される。そのようなシステムは、本発明の譲受人の国際公開第WO2005／070324号に記載されており、この内容は、本願の参照として取り入れられている。

しかしながら、低圧システムにおいても、形成されるスプレーパワーは、制限される必要がある。スプレーがある位置に長時間維持されたり、液滴の流速が極めて速い場合には、ユーザの口腔組織が害される可能性があるためである。パワーすなわち、液滴のモーメントおよび／または速度は、暴露時間に対して十分に大きく、口の中の歯肉組織または他の軟質組織が損傷を受ける可能性がある。しかしながら、歯の効果的な清浄化を行うため、しばしば、同様のレベルのパワーを、組織荷損傷が生じる時間まで維持することが必要となる。実際、既存のスプレーの規則的なパワーを上昇させ、清浄化の効果を高めることが望ましい場合がしばしばある。スプレーのパワーは、少なくとも従来の電動歯ブラシ器と同等以上の歯垢の除去が可能となるよう、十分に高めることが重要となる。
国際公開第WO2005／070324号パンフレット

従って、液滴スプレー口腔清浄化システムは、スプレーが歯ではなく、歯肉または他の軟質組織に誘導された際に、これを示唆することができることが望ましい。その後、別の各種動作が行われ、例えばユーザによって、スプレーがより繊細な組織から動かされ、スプレーが歯を覆うように配置されても良い。そのような警告システムでは、スプレー用の十分に高いパワーレベルが可能となり、効果的な歯の清浄化が行われるとともに、口腔組織の損傷に対する抑制が可能となる。

従って、本発明は、
口腔清浄化装置により形成された液滴スプレーが、口腔表面に向かって誘導されることを検出するシステムであって、
前記液滴スプレーが衝突する口腔表面に、前記液滴スプレーとともに進行する探査信号のソース源を有し、
前記探査信号は、前記口腔表面で反射し、
反射信号の選択された特性は、前記被衝突口腔表面により変化し、
さらに、
前記反射信号を検出する検出器、および前記反射信号の前記選択された特性に基づいて、前記被衝突口腔表面を同定するプロセッサと、
前記プロセッサに応答して、前記口腔表面のユーザ本人に指標を提供し、または前記同定された口腔表面に対応して、前記液滴スプレーを変化させるシステムと、
を有するシステムに関する。

図1には、全般に、参照符号10で示された、液滴スプレー口腔清浄化機器を示す。図1の機器は、ハンドル部12と、取り外し可能なヘッド部14とを有する。ハンドルは、液体用のリザーバ16、および空気取入口18を有する。ただし、圧縮ガスを収容した、内部ガスリザーバが使用されても良い。ポンプ20および22は、それぞれ、液体リザーバおよびガス取入口に対応しており、ガスおよび液体は、対応するフローラインを介して、ヘッド部に入る。圧縮ガスリザーバが使用される場合、ポンプは、必ずしもガスラインに必要ではない。

示された機器は、内部電源24を有し、この内部電源は、例えばバッテリーであっても良い。機器の作動は、電子制御システム26により制御される。オン／オフイッチを有するユーザインターフェース30により、ユーザが機器の動作を制御することが可能となる。

示された機器では、ハンドルおよびヘッドは、それぞれ、インターフェース部32および34を有し、これらにより、ヘッド部を好適に取り外したり置換したりすることができる。ただし、これは、本発明のスプレー配置／検出システムにとって必須ではない。ヘッド部の液体およびガスライン36、38は、ポンプ20および22からの液体およびガスを受容し、液体およびガスを、参照符号42で示されているスプレー発生器に供給する。このスプレー発生器は、出口ノズル46を有する。

スプレー発生器42では、前述の文献（国際公開第WO2005／070324号）に示されているように、液滴スプレーが形成される。ユーザにより口の中に適正に配置された場合、このスプレーは、ノズル46から放出され、ユーザの歯の方に進行する。液滴は、30m／秒を超える十分な速度で、ノズルから放出され、効果的な清浄化が行われる。液滴は、パワー、すなわちモーメントを伴った状態で放出され、これは、歯の清浄化には効果的であるが、長時間にわたって、位置が歯肉の方に移動した場合、歯肉のような口腔組織に損傷が生じるおそれがある。液滴速度の上昇とともに、口の中の軟質組織に対する安全の問題がより顕著となり、特に、液滴の平均速度が70ｍ／秒を超えると、これが顕著となる。平均液体速度は、通常、この臨界速度未満に維持される。しかしながら、より効果的な清浄化のため、液滴速度をこの値以上にすることが望ましい場合がある。生じ得る組織損傷のため、十分な注意を払う必要がある。例えば、液滴速度が70ｍ／秒の場合、通常の流速を20ml／分、スプレー領域を4.5mm²として、
液体の主流速に、スプレー領域によって除された液体平均速度を掛けて定義される固有モーメントは、約5kpaとなる。このモーメントでは、口腔組織に損傷が生じるまでの最大露出時間は、約6秒となる。

本発明のある実施例では、スプレーが歯ではなく、口腔組織（歯肉など）の方を向いていると判断された場合、ユーザに対して警告がなされる。この警告は、各種形態を取っても良い。ある配置では、特に可聴音、可視表示または機器の振動のような、警告信号が形成され、ユーザは、口の中で機器を動かす必要があることを知らされ、スプレーが歯の方に誘導される。別の配置（実施例）では、スプレーが組織の方に向かっていると認識された際に、スプレーヘッドへの空気流速または液体流速を抑制することにより、自動的に液滴パワーが低減される。その後、スプレーが歯の方に向かっていることが認識されると、空気流速または液体流速は、増加される。別の配置（実施例）では、スプレーが組織表面の方に誘導されていることが認められると、選択された時間の間、スプレーが停止される。

変更
表面検出は、例えば、光学的、機械的、電気的および音響的な、各種手段によりなされることを理解する必要がある。機器は、光学的に作動することが好ましい。ここで、図2を参照すると、この図には、単純な形態で液滴スプレー清浄化機器のノズル部40が示されている。ノズルは、所定のスプレー角度を有する液滴42のスプレーを形成し、このスプレーは、口の中のある領域に向かって誘導される。示された実施例では、ノズル40の片側に、光源44が配置され、この光源は、光ビームを、歯または組織のような口腔表面46に誘導する。この表面は、光を検出器48の方に反射する。示された配置では、光ビームは、スプレーの中心に誘導される。反射した光ビームは、いくつかの点で、透過した光ビームとは異なっている。例えば、反射した光ビームの強度は、異なっており、そのため、位相差が生じ得る。2つの表面の色が異なる場合（歯肉／ピンク；歯／白）、反射した光は、それを示唆し、これが検出器48により認識される。

次に、反射した光ビームは、検出器からプロセッサ50の方に誘導され、反射表面の判断がなされる。組織表面が検出された場合、次に、プロセッサ50からの結果は、51で示された空気もしくは液体のフローライン用の、警告システムまたは制御システムに向かって誘導され、数秒の間または表面の色認識が変化するまで、液滴スプレーの動作の抑制、あるいは短時間の間の停止のいずれかが生じる。歯の表面が検出された場合は、スプレーは、継続されるが、より良好な清浄化のため、必要であれば、速度を幾分増加させても良い。

探査光信号は、単一の光線、複数の光線、またはスプレーの全領域を取り囲む光線のリングであっても良い。すなわち、1または2以上の光ビームを用いた光学的な探査システムを有する、各種配置を用いても良いことを理解する必要がある。

前述のような光信号に加えて、他の探査信号を使用しても良い。これには、歯と組織に対して異なる相互作用を及ぼす電気信号が含まれる。戻り電気信号は、1または2以上の識別可能な方法において、透過信号とは異なっている。音響信号を使用することも可能であり、この場合も、硬質組織（例えば歯）は、軟質組織（歯肉）よりも反射性であり、反射表面の種類に依存して、反射／戻り信号を、透過信号と異ならせることができる。

ある場合には、液滴スプレーが継続している際に、結果的に歯または歯肉に存在する液体によって、歯の上の液体層の平衡状態が生じ、これは、薄いながらも、探査信号と干渉するおそれがある。これを補正するため、スプレー発生器（スプレーヘッド）への液体の流れを周期的に遮断しても良い（例えば図1のポンプ）。この遮断は、例えば、数ミリ秒毎から1秒毎に生じても良い。この遮断時間の間に、流体は、実質的に歯／組織から排除される。液滴スプレーが口腔表面に到達しない、短い時間スパンでは、歯の上の液体膜は、十分に薄くなり、歯と歯肉の間の差異を識別することができる、良好な精度の検出が可能となる。

別の実施例では、図3に示すように、光透過器／検出システムは、スプレーヘッド用のガイド膜システムに統合され、スプレーヘッドは、口腔表面に対して、適正な位置に配置され、ガイド膜システムにより、スプレーヘッドは、歯から所望の開始距離になるようにされる。図3では、ノズル64用のガイド膜は、全般に参照符号60で示され、口腔表面62（歯または歯肉）に相対する。光源および検出器は、ガイド膜に統合され、単一の参照符号66で示されている。

また図4に示すように、ガイド膜を有する光源を、スプレーの中央に配置することも可能であり、この場合、光ビーム70は、オリフィス板72を介して、液体ストリーム76とともに、口腔表面77に誘導される。この配置の利点は、透過光信号が、偏向せず、口腔表面に直進することである。光源を用いて、オリフィスが部分的にまたは完全に遮蔽されているかどうかを検出することができる。

このように、スプレーヘッドノズルに対する各種構造上の配置は、光ビームの透過および検出に使用され、機器用の光信号が形成され、軟質組織への損傷が抑制される。

別の実施例では、図5に示すように、光源は、歯ブラシ埋設毛80内に配置され、この埋設毛は、スプレー81を取り囲み、口腔表面82に対向する。この実施例では、埋設毛は、光ビームを探査するガイドとして機能する。この配置では、信号対ノイズ比は、比較的高くなり得るが、それでも、システムは十分に作動する。

通常の場合、スプレーヘッドには、一つの液滴スプレーのみが生じる。複数のスプレーを使用する場合、通常、一つのスプレーに対して、少なくとも一つの光源が存在する。ただし、2以上のスプレーを被覆する、細長い光源を製作しても良い。

前述のような本願の各種実施例で示した光システムは、距離測定システムとして使用することも可能であり、スプレーヘッドから歯までの距離に関する情報が提供され、これには、距離が選択窓の範囲内にない場合、警告が発生されることが含まれる。通常、スプレーが2ｍｍ未満まで接近している場合、液滴の加速が十分ではなく、清浄化に悪影響が生じるが、その一方で、スプレーが歯からあまりに遠ざかり、例えば7mmを超えるようになると、液滴速度が有意に低下し、通常、スプレーは、あまり効果的ではなくなる。

そのような配置では、ユーザは、歯と接触しないように装置を保持する。距離の決定は、透過したビームと口腔表面から反射したビームの間の位相差計算を用いて、プロセッサ50により行われる。プロセッサにより、一度、距離が定められると、所望の距離との比較が行われる。得られた差異が所望の距離窓よりも大きい場合、ユーザに警告が発せられ、あるいは液体またはガスの流れが上昇し、その結果、液滴の初速が増加する。

特定の位置を定めることが望ましい場合には、本配置を用いて、スプレーが、歯の前方領域ではなく、歯の隣接歯間の領域に向かって誘導される場合を定めても良い。これは、図6Aおよび6Bに示すような本願のシステムにより検出される。歯92に対する光源と検出器90の間（透過光および反射光）の距離は、スプレー94が歯の前方領域にある場合（図6A）、光信号が歯の隣接歯間領域に誘導される場合（図6B）に対応する距離よりも短くなる。

本願に記載のシステムは、液滴スプレーとともに使用され、歯垢または歯の汚れの存在を検出することができる。気体アシスト法により、スプレー滴が形成されるような配置では、液滴スプレーの残留ガスストリーム部分により、歯の液滴着地サイトにおいて、水または他の液体が除去される。液体流速が断続的に遮断される場合、歯は、完全に乾いており、信号対ノイズ比が改善される。歯垢は、直接検出されても、歯垢に付着する色素を用いて検出されても良く、その後この色素は、光信号により検出される。この光学的方法による歯垢の検出を用いた場合、ユーザへの案内指標として警告が発せられ、ユーザが歯垢の存在する位置に、スプレーを配置することが可能となる一方、検出信号を使用して、歯垢の厚さに対応するように、スプレーを調整することができる。

以上、スプレーの配置の指標を提供するシステム、特に、スプレーが、歯または歯肉組織のような口腔組織の方に誘導されるシステムについて記載した。効果的な清浄化のためには、特定のレベルのパワー（液滴モーメント）が必要である；しかしながら、ユーザは、組織が損傷を受けず、スプレーの位置が歯に維持されるように、注意深くスプレーを配置する必要がある。またシステムを用いて、歯からのスプレーの距離を定めることも可能であり、別の配置では、スプレーを歯の間の隣接歯間領域に設置することもできる。

本願において、一例として、好適実施例について説明したが、実施例において、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しないで、変更および置換が行われても良いことを理解する必要がある。

本発明のスプレー配置／検出システムが使用され得る、通常の液滴スプレー口腔清浄化システムを示した一般的な概略図である。 光学的な配置システムの一実施例を示した、簡略化された図である。 スプレー配置システムの別の配置を示した、簡略化された図である。 別のスプレー配置システムを示した図である。 埋設毛（bristle）を使用した、さらに別のスプレー配置システムを示した図である。 歯の隣接歯間領域を見出すため、本願に示すシステムを使用した図である。 歯の隣接歯間領域を見出すため、本願に示すシステムを使用した図である。

Claims (17)

1. 口腔清浄化装置により形成された液滴スプレーが誘導される口腔表面を同定するシステムであって、
   前記液滴スプレーが衝突する口腔表面に、前記液滴スプレーとともに進行する探査信号のソース源を有し、
   前記探査信号は、前記口腔表面で反射され、選択された特性を有する反射信号となり、前記選択された特性の値は、前記被衝突口腔表面の性状に応じて変化し、
   さらに、
   前記反射信号を検出する検出器、および前記反射信号の前記選択された特性に基づいて、前記被衝突口腔表面を同定するプロセッサと、
   前記プロセッサに応答して、前記口腔表面のユーザ本人に指標を提供し、または前記同定された口腔表面に対応して、前記液滴スプレーを変化させるシステムと、
   を有するシステム。
2. 前記探査信号および前記反射信号は、光であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
3. 前記反射信号の前記選択された特性は、光信号の強度であり、これにより、歯肉組織または歯のいずれかとして、前記口腔表面が識別されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
4. 前記反射信号の前記選択された特性は、液滴スプレーのスプレーヘッド源と前記口腔表面の間の距離であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
5. 前記探査信号は、単一の光線であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
6. 前記探査信号は、複数の光線を有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
7. 前記探査信号は、前記液滴スプレーを実質的に取り囲む、光線のリングを有することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
8. 前記探査信号のソース源および前記検出器は、実質的に同じ位置に配置されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
9. 前記液滴スプレーは、特定の時間の間、周期的に遮断され、
   前記検出システムは、前記特定の時間の間、作動することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
10. 前記口腔清浄化装置は、埋設毛（bristles）を有し、
    前記探査光信号は、個々の埋設毛を介して、前記口腔表面の方に誘導されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
11. 前記口腔表面は、歯の前方部分、または隣接する2つの歯の間の隣接歯間領域のいずれかであることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
12. 前記口腔表面は、歯の表面、または歯肉組織のいずれかであることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
13. 前記反射信号は、前記歯の表面の歯垢の有無の指標を提供することを特徴とする請求項12に記載のシステム。
14. 前記探査信号は、音響信号であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
15. 口腔清浄化装置により形成された液滴スプレーが誘導される口腔表面を同定するシステムであって、
    前記スプレーが衝突する口腔表面に、前記液滴スプレーとともに進行し、その後前記口腔表面から、戻り信号として戻る透過信号のソース源を有し、
    前記戻り信号の選択された特性は、前記被衝突口腔表面により変化する値を有し、
    さらに、
    前記戻り信号を検出する検出器、および前記戻り信号の前記選択された特性に基づいて、前記被衝突口腔表面を同定するプロセッサと、
    前記プロセッサに応答して、前記口腔表面のユーザ本人に指標を提供し、または前記同定された口腔表面に対応して、前記液滴スプレーを変化させるシステムと、
    を有するシステム。
16. 前記透過信号および戻り信号は、光信号であることを特徴とする請求項15に記載のシステム。
17. 前記透過信号および戻り信号は、電気信号であることを特徴とする請求項15に記載のシステム。

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