JP6644710B2 - 電動歯ブラシのための毛構造の共振チューニング - Google Patents

Description

本発明は、概して、歯ブラシのブラシヘッドアセンブリに関し、より具体的には、電動歯ブラシのブラシヘッドにおける毛及び毛束の構造及び配置に関する。

従来の歯ブラシは、典型的に、歯垢を除去するため、刃の表面を機械的に磨くように構成されている。様々な毛の材料、毛の寸法、及び、毛の形状が、清掃プロセスを促進するために使用され、また、多くの特許に開示されている。典型的に、毛のデザインは、歯の外面に亘って毛の動きを掃引することをもたらす。あるいは、米国特許第７５２００１６号に示されるような構成は、より効率的又はより効果的な清掃を達成するため、異なる軸に沿った毛のセットの領域又は部分を同時に別個に駆動する。

歯ブラシ装置自体と比較して、電動歯ブラシの様々なコンポーネントの固有振動周波数は、装置性能及び寿命において、有害な、又は、予測できない効果のため、一般的に、当該装置用の駆動周波数が選択された場合に回避される。不要な効果は、過度なノイズ、不快なユーザエクスペリエンス、及び、不適切な清掃を含む。装置の初期故障は、駆動トレインの過度な振動によって引き起こされることがある。ブラシヘッドの共振周波数は通常同様に考慮されるが、ハンドルの共振周波数は、最も重要な振動数成分である。一般的に、これらの２つの主な成分の共振周波数の整合を回避することが最良の実施例である。

毛の動きについての共振周波数の効果は、これまで、清掃効率及び／又は清掃有効性に関して、深く調査されてこなかった。動きは、これまで、主に、ブラシヘッド自体の構造によって決定されてきたためである。しかしながら、毛自体の様々な側面の徹底的な調査により、上述のような性能におけるデメリットを回避しつつ、より効果的な清掃が可能であることが分かった。従って、毛の構造及びアタッチメントの様々な好適な構造的側面及び配置を決定することによって、装置性能を改善することが望ましい。

従って、電動歯ブラシのためのブラシヘッド構造は、毛板と、前記毛板にマウントされた毛のセットと、を有し、前記毛のセットは、構造上、長さ及び硬さ、あるいは、毛板への毛のマウントを特徴としており、これにより、毛のセットの１又は複数の部分における毛は、音波範囲の周波数における選択された駆動周波数において、双極性運動を有する。

図１Ａは、一般的な電源により駆動される毛のセットを具備するブラシヘッドの概略図である。 図１Ｂは、図１Ａのブラシヘッドの立面図である。 図２Ａは、単極性運動を持つ歯ブラシの毛を図示している。 図２Ｂは、双極性運動を図示している。 図３は、ブラシヘッドの穴への毛の取り付けを示す単純な断面図である。 図４は、ブラシヘッドの領域毎に異なる毛の動きの段階を図示しているブラシヘッドの上面図である。

図１Ａ及び図１Ｂは、毛板１２及び毛のセット１４を含む、電動歯ブラシ１の従来のブラシヘッドアセンブリ１０を示している。毛は、一般的に、ナイロンから作られており、選択された寸法を持つ。毛のセットは、複数の毛束２３を有し、各毛束は、１本乃至１００００００本の範囲の複数の個別の毛１９を含む。典型的に、従来のブラシヘッドにおいては、１０本乃至５０本の毛束がある。毛１９は、例えば、ステープル留めなどの、様々な方法で毛板に取り付けられている。ブラシヘッドアセンブリ１０は、一般的に、符号１６で示される給電アセンブリによって駆動される。給電アセンブリは、一般的に、装置（図示省略）の把持部に収容されており、選択された周波数及び振幅で、ブラシヘッド及び毛を駆動する。或る例では、周波数は、約２６０Ｈｚであり、振幅は、１０°である。しかしながら、これらの値は、個別の装置及びその目的に依存して、変化し得る。

本発明では、それらの毛板へのマウントも含め、特定の動き又はしなりを生み出すための個別の毛１９の様々な態様が開示されている。また、毛及び毛板の構造及び配置が、毛のセットの中心部における毛の動きとは異なる、毛のセットの先端領域における毛の動きを与えるように選択される。これは、より効果的及び効率的な清掃につながる。

図２Ａの符号２０で示されるように、従来、電動歯ブラシの毛は、動作中、単極性運動のしなりを生み出す。これは、一次の動きである。一般的に、「Ｃ」字形状である単極性運動では、各毛の中心が毛の端部を越えて外側に延在する。この動きは、特定のレベルの清掃を生み出す。本発明の或る態様では、図２Ｂの符号２２で示されるように、毛は、双極性運動又はしなりを生み出すように（毛が「Ｓ」字の動きを持つように）構成及び配置される。これは、二次の動きとも呼ばれる。

個別の毛及び毛束は、毛が双極性運動を持つように配置され、また、個別の毛束が、互いに接触しないように配置される。これにより、個別の毛の双極性運動は、阻害されない。

概して、双極性運動のしなりを生み出すための毛の特性は、長さ及び直径寸法、毛の材料、選択された束における毛の本数（パッキング密度）を含む。毛の長さは、０．５ｃｍ乃至１．５ｃｍのオーダであり、直径は、１００μｍ乃至５００μｍの範囲内である。材料は、Tynex（登録商標）などの比較的柔らかいナイロンである。個別の束における毛のパッキング密度は、およそ１０００本／ｍｍ乃至１００００本／ｍｍである。束のパッキング密度及び間隔は、双極性のしなり等の特定の動きに向かって、毛の湾曲を付勢するために用いられ得る。

毛板への毛の取り付けは、重要な変数である。例示的な実施形態では、深さが２ｍｍ未満であり、０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍの範囲内で、ステープルなどにより留められる。また、毛束２３は、図３に示されるように、ブラシヘッドの穴２４にマウントされ得る。これは、ブラシヘッドの中心に対して毛の結合を変化させ、所望の共振とは異なる不要な毛の動き及び共振を抑制するために用いられ得る。

毛板の材料は、双極性運動の生成を補助するために選択され得る。これは、ポリプロピレン材料を含む。また、ブラシヘッドの主軸に対して平行に配置される積層繊維を含むことは、ブラシヘッドから毛に対してより直接的エネルギーを結合するように、或る方向においてブラシヘッドを硬化する。製造において、積層要素は、オーバーモールド又は複数注入インジェクションとして形成され得る。典型的に、繊維は、約０．０１ｍｍ乃至１．０ｍｍの直径を有し、ブラシヘッドの長さ方向に延在している。

ブラシヘッドにおける毛の上記特性を変化させることによって、スイープ、タッピング、旋回、又は、ホイッピングの様々な組み合わせが、ブラシヘッドの異なる点においてもたらされ得る。例えば、図４を参照すると、毛のセットの第１の部分３２が、第２の部分３４、第３の部分３６とは異なる動きを持つように、ブラシヘッド１０上に毛を配置することが望ましい。これは、特に、歯の間又は歯肉領域において、清掃を改善することができる。先端部及び中心部の寸法は、それぞれ、幾らか異なっていてもよい。しかしながら、典型的な例では、毛のセットの前の５ｍｍの部分が第１の部分、又は、毛のセットの先端部であり、一方、第２、又は、中心部が、中心約１５ｍｍの距離に延在している。図４に示される配置は、第１、第２、及び、第３の部分を、先端部３２、中心部３４、及び、ベース部３６として示しているが、当然、各部分は、特定のブラシヘッド及びブラシヘッドにおける毛のセット１４の配置に依存して、左右交互、ランダム、又は、他の配置など、他の方法で配向又は配置され得る。

一般的に、ブラシヘッドの或る部分における毛の動きの段階は、ブラシヘッドの他の部分における毛の動きの段階とは異なっていてもよい。これは、毛の長さ及び毛の硬さ、並びに、ブラシヘッドへの毛の取り付けに依存して、上述及び以下に説明される双極性の「Ｓ」字の動き以外の、円形及び楕円形のホイッピング運動を含む、様々な毛の動きにつながる。これは、弾性プラテンにおいて見られるある種のホイッピング、又は、より短い毛の中央にある極めて長い毛に似たホイッピング、並びに、行列とは異なる特定の毛束のパターンにおいて見られるホイッピングを許容する。

或る実施形態では、毛は、毛のセットの先端部及び中心部において、特定の位相がずれた動きを生み出すように、構成及び配置される。先端部は、ホイッピング双極性運動を供給し、中心部は、従来の単極性運動を有する。中心部に対する先端部の動きは、周波数により変化する。以下の特性、即ち、低い剛性及び長い束、あるいは、その逆を有するブラシヘッド／毛の配置に関し、毛の動きは、周波数が変化するにつれて変化する。これは、駆動周波数の単純な変化が、様々な清掃動作をもたらすため、毛の動きにおける変化を生み出し得ることを示している。

上記のブラシヘッド／毛の構造の例では、先端部及び中心部の動きが、例えば、１０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの範囲に亘る音波範囲の周波数内で周波数が変化するにつれて変化する。初めに、約１００Ｈｚの周波数では、先端部は、単純なホイップ動作である。約１２５Ｈｚまで周波数が増加するにつれ、動きは、双極性の「Ｓ」字形状となる。このとき、中心部の動きは、先端部と同期する。一方、約１５０Ｈｚの周波数では、中心部は、先端部とは同期せずに動く。また、約２００Ｈｚの周波数では、動きは、二重の「Ｓ」となり、中心部の動きは、先端部と同期する。一方、約２２０Ｈｚの周波数では、中心部は、先端部とは同期しない。さらに、約２８０Ｈｚの周波数では、毛の動きは、三重の「Ｓ」となるであろう。これは、小さい周波数範囲において、周波数が、どのようにホイップ動作を決定するかについての単なる一例である。

毛の動きは、ユーザに対して振動を結合することなく、個別の毛が歯と接触するにつれ、減衰され得る。また、毛は、個別の束の形式でグループ化されるため、毛のセットの各部は、残りの毛束を停止することなく、歯との接触により停止され得る。これは、より広い範囲のブラシ／歯圧力又は毛の接触状態に亘って、実際のブラッシングを可能とする。幾つかの例では、振動モードが適切に選択される場合、動きは、減衰されない毛に関し動きが増大されることができ、これは、歯間領域及び歯肉領域の効率的なブラッシングの増大につながる。

毛板への毛の結合を変化することにより、これらのコンポーネントの共振周波数が、毛板の主要部から離れた毛束を概ね独立して駆動するため、十分に離されてもよい。毛板及び毛の材料特性、束の分布、毛のパッキング密度、ステープル留めの深さ、毛の直径及び形状を含む、ブラッシングの特性を変更することは、上述のように、所望の共振周波数を達成するために使用され得る。駆動周波数の変更、及び／又は、駆動信号のデューティ係数の変更は、毛の所望の動きを達成するために使用され得る。これらの変更は、ファームウェアの変更によりなされることができ、又は、様々な周波数が、様々な清掃効果を生み出すために、装置においてプログラムされ得る。

例示の目的のため、本発明の好ましい実施形態が開示されてきたが、種々の変更、修正、及び、置換が、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の概念から逸脱することなく、実施形態に組み込まれてもよいことが理解されるべきである。

Claims (13)

1. 電動歯ブラシのためのブラシヘッドアセンブリであって、
   毛板と、
   複数の部分において前記毛板にマウントされた複数の毛をそれぞれ持つ少なくとも２つの毛束からなる毛のセットと、
   を有し、
   前記毛は、前記毛束が、前記毛板の一の部分において、二次の動きで動く一方、前記毛束が、前記毛板の少なくとも１つの他の部分において、一次の動きで動くように、共振周波数を有する、ブラシヘッドアセンブリ。
2. 前記毛のセットにおける前記毛束の長さが異なっている、請求項１記載のブラシヘッドアセンブリ。
3. 前記毛束が、前記毛板における穴にマウントされることにより、前記毛板に固定される、請求項１記載のブラシヘッドアセンブリ。
4. 前記毛板が、前記ブラシヘッドアセンブリを硬化するための積層繊維を更に含む、請求項１記載のブラシヘッドアセンブリ。
5. 前記積層繊維が、前記ブラシヘッドアセンブリの主軸に対して平行に配置されている、請求項４記載のブラシヘッドアセンブリ。
6. 請求項１記載のブラシヘッドアセンブリと、
   給電アセンブリと、
   を有し、
   前記給電アセンブリが、音波範囲の周波数において選択される駆動周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、前記毛板の前記一の部分における毛束が、一次の動きで動く一方、前記毛束が、前記少なくとも１つの他の部分において、二次の動きで動く、電動歯ブラシ。
7. 前記給電アセンブリが、所定の周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、前記他の部分における前記毛束の動きが、前記一の部分における前記毛束の動きと同期していない、請求項６記載の電動歯ブラシ。
8. 前記給電アセンブリが、所定の周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、前記他の部分における前記毛束の動きが、前記一の部分における前記毛束の動きと同期している、請求項６記載の電動歯ブラシ。
9. 前記給電アセンブリが、所定の周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、更に他の部分における前記毛束が、前記一の部分又は前記他の部分の少なくとも１つにおける前記毛束とは異なって動く、請求項６記載の電動歯ブラシ。
10. 前記給電アセンブリが、所定の周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、前記更に他の部分における前記毛束の動きが、前記一の部分又は前記他の部分の少なくとも１つにおける前記毛束の動きと同期していない、請求項９記載の電動歯ブラシ。
11. 前記給電アセンブリが、所定の周波数で前記ブラシヘッドアセンブリを駆動する場合、前記更に他の部分における前記毛束の動きが、前記一の部分又は前記他の部分の少なくとも１つにおける前記毛束の動きと同期している、請求項９記載の電動歯ブラシ。
12. 前記駆動周波数が、１００Ｈｚ乃至３００Ｈｚの範囲にある、請求項６記載の電動歯ブラシ。
13. 前記毛束が、前記電動歯ブラシの動作の間、互いに接触しないように配置される、請求項６記載の電動歯ブラシ。

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