JPH11512938A

JPH11512938A - 適応負荷センサを備えた歯ブラシ

Info

Publication number: JPH11512938A
Application number: JP9503943A
Authority: JP
Inventors: ジューリアニ，デーヴィッド; マクマホン，ライアン・ダブリュー; マッキンズ，ジェームズ・シー
Original assignee: オプティヴァ・コーポレーション
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1999-11-09
Also published as: CA2225698A1; AU714109B2; US5784742A; EP0833594A1; AU6285596A; WO1997000650A1

Abstract

(57)【要約】適応負荷センサ（１２）を備えた歯ブラシ１０が開示される。本発明の歯ブラシは、駆動組立体１８により振動させられるブラシヘッド１６を含む。負荷センサは、駆動組立体により要求される電流を監視して、歯ブラシが受ける機械的負荷を決定する。負荷センサ組立体が、瞬間的最大圧力負荷を表わす適応閾値信号を生じる。検出された負荷電圧が適応閾値信号を越えるならば、負荷センサ組立体が駆動組立体を消勢して、歯ブラシが過大な負荷を受けた警報を使用者に与えるように警報信号を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】適応負荷センサを備えた歯ブラシ技術分野本発明は、電動歯ブラシに関し、特に、口腔組織と歯列に対する歯ブラシの過剰な負荷を防止するための適応負荷センサを有する電動歯ブラシに関する。発明の背景電動歯ブラシは、適切な口中衛生状態を促進するための有効な家庭器具であることが証明されてきた。典型的な電動歯ブラシは、ハンドルとして機能する基部と、この基部から外側へ延長するステムとを含んでいる。１組の剛毛が、ブラシヘッドを形成するためステムの自由端部に固定される。基部の内部に配置された駆動装置が、ステム（ｓｔｅｍ）に接続される。駆動装置が付勢されると、この駆動装置はステムとブラシヘッドとを振動状態に運動させる。人が自分の口中にブラシヘッドを入れて歯列に押当てると、剛毛の振動が汚染物を歯のエナメル質から擦り落として、歯肉と呼ばれる隣接する柔軟な歯茎組織をマッサージする。歯肉のこのマッサージは、組織を強めるように働く。最近、約２００ないし５００Ｈzの音波周波数で振動する電動歯ブラシが開発された。これらの歯ブラシにより生じるブラシヘッドの振動は、人の口中の唾液、水分その他の流体の振動を誘起する。これらの振動する流体は、露出した口中の歯面を更に清掃すると共に、直接剛毛に接することが困難なこれらの歯面を清掃するように働くので、非常に有効である。電動歯ブラシを含む全ての歯ブラシの効用と関連する１つの制約は、剛毛を歯列に当てる時過大な圧力を加えないことを保証するように注意を払わねばならないことである。過大な圧力は、組織の擦過と傷害を招く結果となり得る。一方、適切な圧力は、診療的な結果を強化し得る。更に、歯ブラシを歯列に対して使用する際に人が過大な圧力を与えると、圧力はブラシヘッドの振動を著しく遅くさせ、ある場合には、完全に停止させようとする。多くの場合、ブラシヘッドの振動の低下は、さもなければ歯ブラシの使用により得られる全ての利点を確実に失わせる。このことは、音速で振動する歯ブラシの場合に特に妥当する。過大な圧力負荷がこれら歯ブラシを遅くさせて小さな振幅で振動させると、剛毛はもはや隣接する口中流体の適正な振動を生じ得ない。その結果、このような種類の歯ブラシを使用することにより通常得られる利点は実質的に失われる。電動歯ブラシで過大な力を加える人に警告する圧力センサを提供することが試みられてきた。典型的には、これらのセンサは、歯ブラシのステムに接続される電磁トランスデューサを含んでいる。このトランスデューサは、ステムにおける圧力負荷に応答して、歯ブラシの別の構成要素に影響を及ぼす信号を生じる。例えば、１つの圧力センサは、圧力下のステムの曲がり時に閉路する常開スイッチを含んでいる。更に他の歯ブラシは、加えられた圧力負荷に応答して、特定の組の信号を生じる圧電トランスデューサを含んでいる。これらセンサが圧力の過大負荷条件をいったん検出すると、これらセンサは警報を生じるかあるいは歯ブラシ駆動装置を消勢する。ある種の圧力監視を行うため今日使用されている種々の圧力センサは有効であることが証明されているが、これらのセンサはそれ自体の制約や複雑性から免れない。今日使用されている圧力センサの多くは、歯列および（または）組織に加えられる圧力を監視するために、ステムまたは駆動装置に取付けられる機械的部材を含んでいる。歯ブラシに対するこれらの機械的構成要素の付設は、その複雑性およびコストを増す。更に、この付加的な構成要素の一部は、歯ブラシに組込むことが商業的に実施不能でなくとも困難なほど多くの空間を占有する。更にまた、歯ブラシの他の構成要素に対するこれらセンサの接触の結果として生じる摩擦は、歯ブラシの付勢に必要なエネルギの無用な消費を招く。再充電可能バッテリを備えた歯ブラシの場合には、この消費は再充電頻度を実質的に増す割合でバッテリを放電させ得る。多くの歯ブラシの圧力センサのかかる動作条件は、典型的には製造時に確立される。このような構成の短所は、多くの電動歯ブラシの場合、構成要素の疲労または歯磨きの堆積が警報装置を付勢するかあるいは歯ブラシの駆動装置を消勢するのに要する圧力を変化させることである。また、別のブラシヘッドでは、異なるトリガー動作をしばしば生じる。このことは、無論望ましくない。このため、予め設定された固定閾値信号レベルを持つ入手可能な圧力センサは、電動歯ブラシの場合には効用が比較的制限される。更に、従来の機械的歯ブラシに対して従来技術における圧力検出方法が開発された。音波変動歯ブラシは、従来の歯ブラシより著しく低い印加圧力で動作する。例えば、米国特許第５，２６３，２１８号に記載されたブラシは、手による歯磨きで用いられるものの約２５％でかつ典型的な商品の電動歯ブラシのものの半分より小さい、典型的に６０グラムの負荷力を用いることが示されている。音波歯ブラシにより典型的に使用される比較的低い圧力は、機械的な過大負荷センサの諸制限を増す。発明の開示従って、本発明は、ブラシヘッドに課された負荷を監視するための適応負荷センサを備えた電動歯ブラシに関するものである。本発明の歯ブラシ組立体は、電源により付勢される駆動組立体と、電気駆動信号により駆動組立体の励起に応答して振動する駆動組立体に１組の剛毛が取付けられたブラシヘッドと、電気駆動信号を監視するため駆動組立体に接続された負荷センサと、センサが過大負荷条件を検出する時は常に適切な応答を生じるため負荷センサに接続された警報装置とを含んでいる。本発明の実施の形態においては、ディジタル・マイクロプロセッサが負荷における振動を分析するために用いられる。当該プロセッサは、生成される無負荷信号を常に更新するように構成されている。マイクロプロセッサは、歯ブラシが個人の全歯磨きサイクルにわたり、かつ歯ブラシの全使用寿命にわたって使用される時、歯ブラシの動作状態における変化を補償する適応閾値信号を生じる。図面の簡単な説明本発明の上記および他の特徴については、図面に関して以降の記述を読めば明らかになるであろう。図１は、本発明の適応負荷センサ組立体を組込んだ電動歯ブラシを示し、図２は、電動歯ブラシに印加される負荷の表示として、歯ブラシ駆動組立体により消費される電流がどのように働き得るかをグラフで示し、図３は、本発明の負荷センサ組立体の同様な形態の概略図、図４は、本発明の負荷センサ組立体に対する代替的なアナログ回路の概略図、図５は、ともに電動歯ブラシを励起するために用いることができ、本発明の負荷検出組立体を組込んだディジタル回路を示す概略図、図６は、図１の歯ブラシの電力コイルの両端に現れる電圧を表わす波形の図、図７は、歯ブラシに加えられた負荷を評価するための図５のプロセッサ制御装置により実行されるステップのシーケンスのブロック図、図８は、遠隔視覚表示器を用いる実施の形態のブロック図である。発明を実施するための最良の形態図１は、本発明の適応負荷センサ組立体１２を組込んだ電動歯ブラシ１０を示している。歯ブラシ１０は、ブラシヘッド１６が延長する外側ケース１４を含む。１組の剛毛２０が、ブラシヘッド１６の自由端部に取付けられている。ケース１４の内部には、給電される駆動組立体１８が配置されている。この駆動組立体１８は、駆動組立体が付勢される時にブラシヘッド１６と剛毛２０とが揺動状態で振動するように、ブラシヘッド１６に接続されている。本発明の図示された形態においては、駆動組立体１８が、Ｅ字形のコアを持つ電磁石２２を含む。コイル２４が電磁石コア２２の中心脚部の周囲に巻付けられている。ブラシヘッド１６と一体になっているのは、１組の磁石２６と２８である。電磁石２２は、歯ブラシのケース１４内部に配置された再充電可能バッテリ３０により励起される。制御回路３２が、ブラシヘッドの磁石２６、２８付近の交番する逆の極性の振動磁界を生じるように、コイル２４両端への電圧の印加を制御する。磁界の周期的な消長が、磁石２６、２８とブラシヘッド１６の他の構成要素とを揺動させる。特定の歯ブラシにおいては、ブラシヘッドが２００ないし５００Ｈzの範囲の周波数で、特に約２６０Ｈzの周波数で揺動するように強制される。当実施の形態においては、ブラシヘッドは、毎秒少なくとも１．５メートルの毛先速度と、１ミリメートルないし６ミリメートルの範囲内の毛先振幅とを有する。歯ブラシ１０の構造の更に詳細な説明は、本願の譲受人に譲渡され参考のため本文に援用される米国特許第５，２６３，２１８号および同第５，３７８，１５３号に見出することができる。負荷センサ組立体１２は、駆動回路３２に組込まれている。負荷センサ組立体１２は、歯ブラシ・ケース１４の下部に配置される小型の警報装置３４を含んでいる。この警報装置は、音響あるいは駆動の割込みでよく、あるいは音響差を生じる短時間の周波数における小さな増加でよい。本発明の一形態において、警報装置３４は、可撓性ダイアフラム３８に取付けられた圧電素子３６を含む。圧電素子３６が付勢されると、この素子は音響警報を生じるようにダイアフラム３８に充分な振動を生じる。以下に述べるように、図示した実施の形態では負荷センサ組立体１２がブラシヘッド１６の過大な負荷を検出する時常に、負荷センサ組立体が制御回路３２に駆動組立体１８を消勢させる。駆動組立体１８の消勢と同時に、負荷センサ組立体１２が、ブラシヘッド１６が過大に負荷されたことを音響警報を発生させるように警報装置３４を付勢する。本発明の負荷センサ組立体１２は、駆動組立体１８により要求される電流を監視することにより、ブラシヘッド１６の負荷を監視する。図２に示されるように、ブラシヘッド１６に負荷が生じない時は、駆動組立体１８がブラシヘッドを振動させるために最小量の電流Ｉ_NOLOADを要求する。ブラシヘッド１６が歯列または歯茎に押当てられる状況のように力がブラシヘッドに加えられると、ブラシヘッド１６を振動させるのに要する電流が増加する。ブラシヘッド１６に課された負荷が増加するに伴い、駆動組立体１８により求められる電流は増加しようとし、負荷電流Ｉ_LOADとよばれる。図３は、本発明の負荷センサ組立体１２として用いることができるアナログ回路４０の概略図である。回路４０において、ブラシヘッド１６を付勢する駆動組立体は、略図的にモータ４２として示される。モータ４２は、バッテリ３０により励起される。モータ４２の付勢は、手動設定スイッチ４４により制御される。センサ抵抗４６が、モータ４２と回路接地との間に接続される。抵抗４６に流れる電流がモータ４２により要求される電流に等しく、抵抗４６の両端の電圧は抵抗に流れる電流に比例するので、モータに課される負荷は前記抵抗の両端の電圧として測定される。回路４０において、センサ抵抗４６の両端の電圧、即ち負荷信号は、モータ４２と抵抗４６間の接合部に一端部が接続されるリード線４８を介して測定される。抵抗４６の両端の電圧は、リード線４８を介して全体的に５０で示される低域通過フィルタに印加される。本発明の当形態においては、低域通過フィルタ５０が、２つの直列接続された抵抗５２、５４をそれぞれ含み、この抵抗が抵抗４６の両端に電圧を演算増幅器５６の正入力に印加する。コンデンサ５８が、抵抗５２、５４の接合部と演算増幅器５６の出力との間に接続されている。演算増幅器５６の出力もまた、２つの直列接続された抵抗６０、６１を介して接地される。演算増幅器５６の負入力は、抵抗６０、６１間の接合部に結合されている。フィルタ５０は、歯ブラシの任意の一時的負荷の結果として、抵抗４６の両端に現れる高周波電圧スパイクを除波するために意図される。本発明の一部の望ましい形態においては、フィルタ５０は、持続時間が５００ミリ秒より短いモータ４２の一時的な高負荷を表わす電圧スパイクを除波するために意図される。本発明の更に望ましい実施の形態においては、フィルタ５０は、２００ミリ秒以下の持続時間の電圧スパイクを除波するために意図される。除波された負荷信号は、コンパレータ６４の正入力へ印加される。基準電圧、即ち閾値信号が、コンパレータの負入力へ印加される。本発明の図示された形態においては、別の電源６６がコンパレータ６４へ閾値信号を与えるために用いられる。除波された負荷信号が基準電圧より小さい時は、コンパレータ６４の出力はゼロ・ボルトである。除波された負荷信号が閾値信号レベルを越える時は常に、コンパレータ６４が正の飽和状態となり、出力即ち警報信号を生じる。音波歯ブラシの望ましい実施の形態は、剛毛が歯列へ負荷される時、約９０ないし１５０グラムの負荷に対応する閾値の設定を生じる。この結果、中断された印加力が約６０グラムである典型的な負荷を約５０％ないし１５０％上回る時、過大負荷表示を結果として生じる。コンパレータ６４により生じる警報信号は、歯ブラシのモータ４２を消勢して歯ブラシ１０を形成する構成要素の更なる過大負荷を防止するように、電気的に制御されたスイッチ４５に印加される。本発明の当形態に示されるように、スイッチ４５は、無論他の形態を取ることもできるが、常閉ＭＯＳＦＥＴの形態である。コンパレータ６４により生成される警報信号はまた、歯ブラシ１０が低減されるべき過大な負荷を受けたことの音響通知を使用者に与えるために、警報装置３４の付勢を生じるように警報回路６８に印加される。本発明の負荷センサ組立体１２は、負荷（圧力）が組織に損傷を与えるおそれがあるレベルに達すると歯ブラシの駆動組立体１８を消勢させると共に、歯ブラシがかかる負荷を受けたことの通知を与えるための便利な手段を提供する。駆動組立体を完全に消勢するのではなく、駆動を一時的にのみ遮断することが可能であり、あるいは駆動信号における変化を剛毛の運動に対する無効のように働くパルス即ち周波数の倍加のように使用することができる。負荷センサ組立体１２は、歯ブラシの駆動組立体１８を付勢するのに必要な電流を監視することにより、装填を監視する。その結果、本発明は、空間を占有すると共に歯ブラシ１０の全動作効率から大きく差引くことができる別個の機械的負荷検出要素を必要とすることはない。機械的検出要素の除去により得られる別の利点は、長期にわたり前記要素をゴムで覆うか他の方法で水分、歯磨きあるいは他の汚染物で狭搾され、結果として誤動作を生じ得る危険がないことである。このため、本発明の負荷センサ組立体１２は、歯ブラシの全体的な複雑さを著しく付加することなく、あるいはそお動作を著しく妨げることなく、歯ブラシ内に容易に組込むことができる電動歯ブラシ１０の負荷を監視する便利な手段を提供する。本発明の代替的な負荷センサ組立体が、図４の概略図により示される。同図において、モータ４２、バッテリ３０、手動スイッチ４４、常閉スイッチ４５、およびセンサ抵抗４６が、図３の負荷センサ組立体において行われるものと略々同じ機能を行う。本発明の当形態においては、センサ抵抗４６の両端に生じた負荷信号が低域通過フィルタ７２によって除波される。フィルタ７２は、モータ４２と抵抗４６間の接合ブラシに一端部で接続された抵抗７４を含んでいる。抵抗７４の電動機から遠い端部と接地間に接続されたコンデンサ７６が、フィルタ７２を完成する。フィルタ７２からの除波された負荷信号が、負ピーク・サンプル−保持回路７８へ印加される。記憶された負ピーク負荷信号と専用電圧源７９からの基準電圧とが、加算回路８０へ印加される。本発明の図示された形態においては、加算回路８０が、記憶された負ピーク負荷信号と基準信号７９がそれぞれ印加される２つの抵抗８１、８２を含んでいる。抵抗８１、８２を介する信号が、演算増幅器８３の正入力へ印加される。増幅器８３の負入力は、この増幅器を単位利得緩衝増幅器として機能させるように、増幅器出力へ結合される。増幅器８３により生じた出力信号は、適応閾値信号（ａｄａｐｔｉｖｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｉｇｎａｌ）と呼ばれる。この信号は最初は比較的高く、除波された負荷信号の減少と共に低減し得る。除波された負荷信号と適応閾値信号とは、コンパレータ７７の正と負の入力へそれぞれ印加される。除波された負荷信号が適応閾値信号より大きい時は常に、この条件は歯ブラシ１０が過大負荷を受けていることの表示として認識される。このような状況では、コンパレータ７７は警報信号を発する。コンパレータ７７により生成されるこの警報信号は、歯ブラシのモータ４２の消勢（ｄｅｅｎｅｒｇｉｚａｔｉｏｎ）を生じるようにスイッチを開に偏倚させるためスイッチ４５へ印加される。コンパレータ７７の警報信号もまた、ワン・ショット・マルチバイブレータ８４へ印加される。マルチバイブレータ８４は、前記信号の受取り時に、固定された期間の警報信号を生じる。マルチバイブレータ８４からの出力信号は、警報回路６８へ印加されて固定された持続時間の音響警報信号を生成させる。コンパレータ７７からの出力信号はまた、コンデンサ７６の両側に接続される常開ＭＯＳＦＥＴ８８へ印加される。コンパレータ７７が出力信号を生じる時、ＭＯＳＦＥＴ８８は、コンデンサ７６を放電させフィルタ７２をリセットさせるように導通状態に偏倚される。マルチバイブレータ８４の出力は更に、リセット信号として負ピーク・サンプル−保持回路７８へ印加される。適応レベル閾値は、装置の２分間の使用ごとにリセットされる。使用中は、無負荷条件が確立される。次いで、固定値が無負荷値へ加算されて閾値を確立する。このように、歯ブラシの感度は、歯ブラシがオンにされた後増加する。閾値は、ヘッド単位で、あるいは構成要素の疲労による変化の結果として変化する。このため、閾値は、変化する条件に対して「適応」する。図４の負荷センサ組立体は、図３の負荷センサ組立体に関して述べたと同じ基本的な負荷監視を行う。しかし、本発明の図４の形態においては、除波された負荷信号が適応閾値信号に比較される。当該実施形態においては、適応閾値信号は、固定された基準電圧と、負ピーク・サンプル−保持回路７８に記憶された負ピーク負荷信号との和に等しい。このため、本発明のこのような特徴が、歯磨きサイクルの間、歯磨きと使用者の口中の水とが混合して粘性が低減するに伴い、駆動組立体１８が要求する負荷電流が低減する。低減する無負荷電流を補償することができるという利点は、負荷センサ組立体が歯ブラシの駆動組立体を妨げあるいは駆動周波数を瞬間的に変化させる条件を正確に表示しない固定された閾値信号を提供する必要を取除くことである。閾値信号の適応型生成は、同様に、歯ブラシ１０の全使用寿命にわたり歯ブラシの構成要素の疲労の結果として生じる駆動組立体の無負荷電流における変化を補償すると共に、交換ヘッドの相違を補償する。図４の組立体の更に他の特徴は、除波された負荷信号が適応閾値信号を越える時、ＭＯＳＦＥＴ８８がコンデンサ７６の放電を強制するように導通状態にバイアスされる。コンデンサ７６の放電がフィルタ７２をリセットする。これが、コンパレータ７７に対する比較的高い電圧の連続的な印加を防止し、これが更に警報信号の継続的な生成をもたらし得る。このような構成は、無用の余計な警報信号が表明されることを防止する。更に、音響信号は、ワン・ショット・マルチバイブレータ８４により表明される信号の持続時間と等しい期間だけ生成される。これらの特徴は、集合的に、非常に不快となり得る不当な反復的警報信号あるいは長すぎる警報信号を歯ブラシ１０が生成することを防止する。図５は、駆動組立体の励起を制御すると共にブラシヘッド１６に課される負荷を監視するマイクロプロセッサ１０２を含む、本発明の負荷センサ組立体の一実施形態の概略図である。同図に示されるように、変圧器コイル２４の両端がＥ− コアの電磁石２２の中心脚部の周囲に配置され、各々が個々のＰＮＰトランジスタ１０４、１０６のコレクタに取付けられている。トランジスタ１０４、１０６のエミッタは、コイル２４と電力マイクロプロセッサ１０２の両方を励起するバッテリ３０の正端子に結合されている（Ｖ⁺マイクロプロセッサの接続は図示しない）。コイル２４の中間タップは、センサ抵抗４６を介して接地されている。駆動組立体１２は更に、電磁石２２の中心脚部の周囲に配置される変圧器の２次巻線１０８と、巻線１０８の両端に接続されるコンデンサ１１０とを含むタンク回路を含んでいる。巻線１０８とコンデンサ１１０とは、電磁石巻線２２に印加される駆動信号の共振周波数と類似する共振周波数を持つように選定される。本発明の望ましい一実施形態においては、コイル２４は、２６番ワイヤの約９０回の巻線からなり、センサ抵抗４６は、約０．１オームの抵抗値を有する。本発明の当該形態においては、巻線１０８は、３３番ワイヤの約３０００回の巻線からなり、コンデンサ１１０は約０．８２マイクロファラッドのキャパシタンスを有する。巻線１０８とコンデンサ１１０により形成されるタンク回路が、コイル２４の両端に生成される電力の消費を最小化する。マイクロプロセッサ１０２は、交流電流をコイル２４に流れさせるように、トランジスタ１０４、１０６を導通状態に選択的に偏倚させることができる。抵抗４６の両端に生じる電圧、即ち負荷信号を分析して、ブラシヘッド１６が受ける負荷を決定し、歯ブラシの励起の負荷に基く調整を行う。これらの機能を行うことができる１つのマイクロプロセッサは、米国イリノイ州ＳｃｈａｕｍｂｅｒｇのＭｏｔｏｒｏｌａ社製の４ビットのマイクロプロセッサＭＣ６８ＨＣ７０５Ｐ９である。マイクロプロセッサ１０２は、歯ブラシ１０の動作を制御するために要する命令が記憶される内部の読出し専用メモリ１１２と、マイクロプロセッサにより処理されるデータが記憶されるＲＡＭメモリ１１３とを有する。マイクロプロセッサ１０２は更に、センサ抵抗４６の両端に生じたアナログ負荷信号を８ビットのディジタル信号へ変換することができる内部のアナログ／ディジタル信号コンバータ１１４を含んでいる。マイクロプロセッサ１０２の動作を制御するクロック信号は、クリスタル１１６により表わされる小さなクロック装置により供給される。本発明の幾つかの望ましい実施の形態では、マイクロプロセッサ１０２は、１００ＫＨzと１６ＭＨzとの間のクロック・レートで動作し、本発明の更に望ましい形態では、１ＭＨzと７ＭＨzとの間のクロック・レートで動作する。手動で操作される常開スイッチ１１８は、バッテリ３０の正端子とマイクロプロセッサ１０２の入力１０９との間に結合される。スイッチ１１８は、閉路される時、歯ブラシの使用を表示する「装置オン」信号として機能するマイクロプロセッサ１０２の入力ピンに電圧を印加することが望ましい。トランジスタ１０４、１０６のベースは、マイクロプロセッサ１０２の個々の出力ピンに結合される。「装置オン」信号がいったん表明されると、トランジスタ１０４、１０６が交互に電流を通過させて偏倚されるように、トランジスタ１０４、１０６へ電圧を印加することにより、マイクロプロセッサ１０２が駆動組立体１８（図１）を励起する。トランジスタ１０４、１０６に流れる交流電流が、振動する磁界をコイル２４に生成させる。この磁界は更に、コア２２の対向脚部付近に振動する反対極性の磁界を誘起する。コア２２の対向脚部周囲の磁界は更に、所望の歯磨き作用に必要な剛毛の前後運動を生じるように、ブラシヘッド１６を前後に迅速に振動させる。マイクロプロセッサ１０２により、警報信号が第３の出力ピン１１１に表明される。この信号は、警報回路１２０へ印加される。マイクロプロセッサ１０２がセンサ抵抗４６の両端からブラシヘッド１６が過大な負荷を受けていることを示す負荷信号を検出する場合、マイクロプロセッサ１０２は、周波数の倍増を生じるように、トランジスタ１０４、１０６を導通状態に強制するのに必要なバイアス信号の表明を変化させる。あるいはまた、バイアス信号は「脈動する」剛毛作用を生じるように変化させることができる。トランジスタのバイアス信号における変化と同時に、マイクロプロセッサ１０２が「警報」信号を表明する。警報回路１２０による「警報」信号の受取りが、歯ブラシを使用する人がブラシヘッドが過大な負荷を受けたことの表示を受けるように、警報動作を生じる。代替的な過大負荷センサは、中断された過大負荷条件が検出される時に点灯されるランプである。使用者が便利に見ることができる場所、例えば、カバーが半透明材料から作られる時、スイッチ・カバーの背後に配置されるＬＥＤ（発光ダイオード）を使用することができる。しかし、過大負荷の視覚的表示は、典型的には鏡で使用者により見ることができる視角に限定される。改善された形態において、視覚的表示器は装置の充電器の基部に配置される。充電器の基部が使用者の前方のカウンタに配置される時、使用者は、過大負荷の視覚的表示器が照明される時は、略々直線前方を見ることができかつ容易に知ることができる。図８は、このような装置の実際的な構成を示している。回路１７８は過大負荷警報信号１６６に応答し、発振器１８０を用いて、変調された駆動信号を赤外線ダイオード１８１に供給し、信号を略々ある場所へ伝送することができるように、例えば、剛毛からハンドルの遠端部に配置される。この信号は、次に充電器に配置されこの充電器により給電される検出回路１７９により受取られる。浴室内での典型的な使用において、ハンドルと充電器との間の充分な接続を比較的低い電力レベルで得ることができる。前記変調は、変調されない背景光の効果を抑制することを可能にし、線周波数の高調波が望ましくないことを除いて、典型的に１ＫＨzないし１０ＫＨzの範囲内の任意の周波数を使用することができる。検出回路１７９は、シリコン・フォトダイオード１８２の如き光検出器を含み、その後に増幅器１８３とフィードバック抵抗１８４とを含む相互コンダクタンス増幅器が配置される。次に、増幅された信号が、変調周波数を中心とする帯域通過フィルタ１８５の如き、ＬＥＤ１８１からの変調光に感応するフィルタにより処理される。除波（フィルタ）された信号は、次にコンパレータ１８６により基準信号１８７と比較され、除波信号が応答を越えるならば、ＬＥＤ１８８の如き視覚表示器が付勢される。この視覚表示器はまた、過大負荷を表示するばかりでなく不充分な負荷をも表示するため使用することができる。例えば、視覚表示器は、赤と緑のような２色のＬＥＤでよい。このＬＥＤの発光パターンは、下記のとおりである。即ち、（１）負荷が最小閾値より小さければ、いずれのＬＥＤもオンにならず、（２）負荷が最小閾値より大きく最大閾値より小さければ、緑のＬＥＤのみがオンとなり、（３）負荷が最大閾値より大きければ、赤のＬＥＤのみがオンとなる。望ましい実施の形態において、６０グラムの公称歯磨き力に対して、最小閾値は１０ないし３０グラムの範囲内にあり、最大閾値は９０ないし１５０グラムの範囲内にある。このような構成の利点は、使用者に対して小さすぎる負荷が加えられているならばフィードバックを行うことを含む、正の補強を行うことである。この（実質的に）３状態の視覚表示器は、２つの閾値と、２つのコンパレータと、２つのＬＥＤとで実現することができる。充電器基部にＬＥＤを持つ遠隔表示器の構成は、複数の変調周波数および対応する帯域通過フィルタを用いて実現することができる。２つの周波数とフィルタが、いずれかの閾値を越えるのに検出可能信号の充分な振幅がない時にＬＥＤがオンにならない、２つのＬＥＤのオン状態を通信するため用いることができる。図６は、変圧器２２の１つの全励起サイクルの間にセンサ抵抗４６の両端に現れる電圧波形を示している。この波形は、駆動組立体１８の１つの励起サイクル中に生じるトランジスタ１０４、１０６の個々のバイアス動作をそれぞれが表わす２つの略々同様な正弦波部分を有する。第１の正弦波部分を調べると判るように、各正弦波部分はこれと関連してＡ−領域１２７と呼ばれるピーク電圧とＢ− 領域１２８として識別される負ピーク電圧とを有する。電圧プロフィールの各正弦波部分間には、比較的急な正の電圧スパイク１２９と負の電圧スパイク１３１とがある。図７は、ブラシヘッド１６に課された負荷を監視して駆動組立体１８の励起を制御する時、マイクロプロセッサ１０２により実行されたプロセス・ステップのフロー図である。マイクロプロセッサ１０２は通常休止状態にあり、この状態ではマイクロプロセッサはオン信号が表明されたかどうかを判定するため周期的に検査する（ブロック１４２）。この装置は、割当てられる基準値（ＲＥＦ）および時間的最大値と共に、実際にそれまでの値より高い初期のＡ−Ｂ無負荷（Ａ− Ｂ）_NL値（図６が、ＡとＢの典型値を示す）で初期設定される。スイッチ・オン信号がいったん認識されると、ブロック１４４に示されるように、マイクロプロセッサ１０２が駆動波形を初期設定する。マイクロプロセッサ１０２は、いったん駆動装置を開始すると、センサ抵抗４６の両端に生じる負荷信号を周期的にサンプルしてディジタル化し始める。これは、必ずしも各駆動波形ごとに行われる必要はない。本発明の望ましい実施の形態においては、センサ抵抗４６の両端の電圧が１０ＫＨzないし２００Ｈzの間の周波数でサンプルされ、本発明の更に望ましい形態では、約５０ＫＨzないし１００ＫＨzの間の速度でサンプルされる。ディジタル化された負荷信号は、Ａ− Ｂピークピーク電圧がブロック１４６で示されるように決定できるように、Ａ領域の正ピーク電圧とＢ領域の負ピーク電圧とを見出すため分析される。本発明の１つの構成においては、Ａ領域の正ピーク電圧が、電圧信号がその最大値まで上昇すると予期されるウインドウにおいて信号を監視するだけで決定される。ピーク電圧は、最後のディジタル化負荷信号を前に決定された最高ピーク値と比較することによって決定される。最後の信号が振幅において前に記憶されたピーク値より大きければ、最後のディジタル信号がこのピーク値について記憶される。Ｂ領域の負のピークは、負のピーク値が予期される期間中に電圧レベル信号を最初に分析することによって同様に決定される。次に、前記ウインドウにおいて測定された最低電圧レベルが負のピーク信号として記憶される。あるいはまた、ＡとＢの正と負のピーク電圧は、サンプルされた負荷が測定される期間にわたりこれら負荷を集計することにより決定される。この分析法では、正のピーク電圧は、集計の最大領域が存在した時間の特定部分の発見に基いて決定される。負のピーク電圧は、集計の最小領域が見出される時間のウインドウを見出すことによって決定される。マイクロプロセッサ１０２は、初期のピークピーク電圧レベルＡ−Ｂを計算し、このレベルは、（Ａ−Ｂ）_NLに選択された基準値ＲＥＦを加えた初期閾値に比較されて、駆動組立体１８の動作時に、過大負荷がすでにブラシヘッド１６に存在しているかどうかを判定する。このような負荷状態は、歯ブラシ１０を使う人が、駆動組立体１８を付勢する前に、最初にブラシヘッドを過大量の力で自分の歯列に押当てるならば、生じる。しかし、答えは典型的には否である。このステップはブロック１５０に示される。値Ａ−Ｂは、ブロック１５２に示されるように、初期の（大きな）（Ａ−Ｂ）_NL値と比較される。Ａ−Ｂが、装置が最初にオンにされる時に生じる（Ａ−Ｂ）_NLより小さければ、（Ａ−Ｂ）_NLの記憶された値が初期のＡ−Ｂ値へ変更される（ブロック１５４）。Ａ−Ｂが（Ａ−Ｂ）_NLより小さくなければ、（Ａ−Ｂ）_NLは同じままである。２分タイマが１５６において増分されて、１５８において２分の最大値と比較される。経過時間が２分より小さければ、駆動波形が継続され（ブロック１４４）、次のＡ−Ｂ値が得られる。Ａ−Ｂ値が（Ａ−Ｂ）_NL＋ＲＥＦを越える場合、マイクロプロセッサ１０２が過大負荷監視シーケンスを開始する。図示された実施の形態において、Ａ−Ｂは、固定されたサイクル数，例えば２５サイクル、あるいは相等期間（１０ミリ秒）に対して、（Ａ−Ｂ）_NL＋ＲＥＦを越えねばならない。この比較は、ブロック１５０において繰返して行われる。Ａ−Ｂ値が（Ａ−Ｂ）_NL＋ＲＥＦより大きいままであるならば、ブロック１６２により示されるように、時間が累積され、この累積時間がブロック１６４において最大時間に対して調べられる。この比較が過大負荷が最大時間より短い時間だけ存在したならば、マイクロプロセッサ１０２が駆動波形を開始し、Ａ−Ｂ信号を計算し、Ａ−Ｂ値を（Ａ−Ｂ）_NL＋ＲＥＦと比較し続ける。時間の比較が過大負荷の間隔が最大期間より大きければ、ブロック１６６に示されるように、マイクロプロセッサ１０２が信号を警報装置へ送出する。次いで、割込み、周波数倍増ランプ照明、あるいは他の過大負荷表示が生成される。次に、１６８において、時間累計器がゼロに戻される。過大圧力表示を生じるために、指定された時間にわたり正の補償のある比率、例えば１００％ではなく８０％が必要であるように、ある公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を時間シーケンスに形成することができることに注意すべきである。図５の実施の形態は、電動歯ブラシの駆動組立体１８を励起すると共にブラシヘッドに加えられる負荷を監視し、次いで歯ブラシが過大に負荷をかけられる場合に適切な動作を行うための便利な手段を提供する。本発明の前の実施の形態におけるように、図５の実施の形態は歯ブラシ１０へ組込まれる必要のある可動部分を必要としない。マイクロプロセッサ１０２は、センサ抵抗４６の両端の信号を常に監視して、組立体が要求する無負荷電流が変化するかどうかを判定する。この電流が変化する場合は、マイクロプロセッサ１０２が必要に応じて適応閾値を再計算する。この適応閾値の不断の更新が、歯ブラシに課されたその時の負荷が、所与の瞬間に歯ブラシに課されるべき最大負荷を正確に反映する閾値に常に比較されることを保証する。このように、適応閾値が、個人の歯磨きサイクルと歯ブラシの使用寿命の両方にわたって適正に設定されることになる。図５の負荷検出組立体の実施の形態の更に他の特徴は、マイクロプロセッサ１０２が駆動信号を自動的に遮断せず、そして／またはブラシヘッドの過大負荷の最初の瞬間に警報装置を動作させることである。その代わり、マイクロプロセッサ１０２は、過大負荷が中断された期間にわたって生じる単に小さな瞬間的な発生即ち負荷であるかどうかを評価するために、駆動組立体により課される負荷を監視し続ける。後者の状況が生じて連続的な過大負荷が存在するならば、はじめてマイクロプロセッサ１０２が過大負荷表示器を始動する。一方、負荷が、誰かが一瞬間歯ブラシに激しく力をかけるならば生じるような瞬間的な出来事に過ぎなかったならば、マイクロプロセッサが単にスパイク事象として負荷を処理することになり、かつ駆動組立体１８を励起し続けることになる。このように、過大負荷の表示が生じる時には、この表示は意味がある。本発明の種々の実施の形態の以上の記述は単なる例示の目的のためであり、特許を請求する発明の範囲を限定する意図がないことを認識すべきである。最初に、記述においては本発明の適応負荷センサ組立体が音波範囲内で動作する歯ブラシに用いるものとして記述されたが、記述されたものとは異なる周波数で動作する歯ブラシに無論組込むことができることを認識すべきである。信号が関心領域内で単調なものである限り、（Ａ−Ｂ）以外の信号をうまく使用できることに注意すべきである。他の使用可能な信号は、先に述べたように信号Ａ、あるいは駆動波形の開始と信号の発生間の経過時間Ｂ、あるいは電流の平均値、あるいは２次巻線１０８の両端の電圧を含む。更に、図６に示される駆動波形を１００％より小さなデューティ・サイクルで用いることができる（即ち、トランジスタ１０４または１０６は、この波形のある部分において導通する）。低減したデューティ・サイクル（例えば、５０％）の場合、信号Ａを（Ａ−Ｂ）の代わりに直接用いることができる。これらの他の信号は、検出される負荷条件に対してより大きな感度をもたらすことができる。同様に、適応負荷センサ組立体を形成する回路が本文に述べたもの以外であることを認識すべきである。例えば、ブラシヘッド１６が過大負荷を受ける時にはじめて警報信号を表明し、かつブラシヘッドが過大負荷条件のままであるだけで、駆動組立体１８を消勢する、本発明のアナログとディジタルの両形態を構成することが容易に可能であることが明瞭である。このような構成の利点は、駆動組立体１８を消勢しなければならない必要を取除くように、警報の最初の表明が加えられた圧力を個人が容易にオン／オフする機会を与えることである。適応負荷センサ組立体を形成するアナログ回路に関して、本発明のこのような実施の形態のある変更例では、適応閾値信号を本文に述べたものとは異なる組の信号から確立することもできる。例えば、本発明のある変更例では、負荷信号と基準信号間の差を表わす適応閾値信号を提供することが望ましい。あるいはまた、適応閾値信号を負荷信号の記憶された正のピークに準拠させることが時に望ましい。更にまた、本発明のある変更例においては、センサ抵抗を取除いて負荷信号を生じることができる他の回路で置換することも可能である。例えば、駆動組立体に加えられる励起信号のタイプに応じて、本発明のある変更例では、駆動組立体により要求される電流を表わす負荷信号として使用することができる信号を生じるために、周波数カウンタを用いることもできる。同様に、本発明の幾つかのアナログおよびディジタル形態が先に述べたものと異なる構成要素を含み得ることも認識されるべきである。例えば、本発明のある形態は、負荷信号を捕捉するアナログ回路と、捕捉された信号を閾値信号に比較する別のディジタル回路とを用いることもできる。本発明のディジタル形態に関して、開示されたマイクロプロセッサが要求されるディジタル信号処理を実施するため用いることができる１つの形式のプロセッサ装置を単に例示することに注意すべきである。本発明の他の変更例では、離散的なアナログ対ディジタル装置およびプログラム可能な論理アレイを、必須の信号分析が行われかつ所望の和信号が表明されることを保証するために用いることができる。更に、記述したものとは異なる処理ステップを、ブラシヘッド１６の負荷を監視して過大負荷に反応するために用いることもできる。例えば、歯ブラシが過大負荷を受けるかどうかを判定するために、負荷信号を閾値に比較する代わりに、負荷信号が短期間に過大な増加に遭遇したかどうかを判定することにより、マイクロプロセッサ１０２がこのような評価を行うことができる。更に本発明の他の変更例においては、動作を行うことを必要とする過大負荷条件を表わすものとして多数の信号状態を認識するようにマイクロプロセッサ１０２を設定することもできる。例えば、マイクロプロセッサ１０２は、短期間における負荷信号の立上がりか、過大負荷状態を表わすものとして特定の閾値レベルを越える負荷信号の立上がりを評価することができる。中間フィルタもまた、短期間の負荷スパイクの影響を最小化するために使用することができる。ディジタル形態においては、低域通過フィルタ７２を「無限インパルス応答」フィルタ相等品で実現することができる。別の事例は、最近の負荷履歴の無限時間長にのみ応答する「無限インパルス応答」フィルタである。従って、本発明の真の趣旨と範囲内に該当する如き全て変更例および修正例を網羅することが特許請求の範囲の目的である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年６月９日【補正内容】（３４条補正）請求の範囲１．そこに取付けられた１組の剛毛を含むブラシヘッドと、前記ブラシヘッドの選択的な運動を生じるように該ブラシヘッドに取り付けられた駆動組立体と、前記駆動組立体に接続されて、該駆動組立体を付勢させるように駆動組立体に対して、駆動組立体における負荷の変動に従って変動する駆動信号を選択的に印加する励起回路と、前記駆動信号を表わす負荷信号を生じ、該負荷信号を閾値に比較して、負荷信号／閾値の比較が前記ブラシヘッドが予め定めた過大負荷を受けることを示す時、警報信号を生じる負荷検出組立体と、を備え、前記閾値が、駆動組立体が付勢される前に予め選定された負荷値に基準値を加えたものに最初に設定され、該負荷値がブラシヘッドに対する無負荷条件を表わし、負荷値が減じるに伴い、前記閾値が歯磨き動作中に低減し、負荷値が、各歯磨きサイクル中は、該各歯磨きサイクル中に検出された最小負荷値に維持され、前記負荷センサ組立体に接続されて前記警報信号に応答し、前記ブラシヘッドの過大負荷を表わす警報を生成するように構成される警報回路と、を備える歯ブラシ。４．前記警報回路が、前記駆動組立体と前記励起回路との間に接続され、前記警報信号が表明される時に前記駆動組立体を選択的に消勢するスイッチを含む請求項１記載の歯ブラシ。５．前記警報回路が音響警報装置を含み、前記警報信号が表明される時に該音響警報装置が音響信号を生成するように構成される請求項１記載の歯ブラシ。６．前記警報回路が音響警報装置を含み、前記警報信号が表明される時に、音響信号を生成するように前記音響警報装置が構成される請求項４記載の歯ブラシ。７．前記警報回路が、前記音響警報の前記生成と同時に前記駆動組立体を消勢するように構成される請求項６記載の歯ブラシ。８．前記負荷センサ組立体が、前記負荷信号と前記閾値信号とが印加されるコンパレータを含み、該コンパレータが、前記負荷信号と前記閾値信号とが特定の予め選定された関係を有する時に前記警報信号を生成するように構成される請求項１記載の歯ブラシ。９．前記負荷信号が前記閾値信号より大きい時に、前記コンパレータが前記警報信号を表明するように構成される請求項８記載の歯ブラシ。１０．前記負荷センサ組立体が更に、前記負荷信号を表わす信号を緩衝するサンプルおよびホールド回路と、適応閾値信号発生器とを含み、該適応閾値信号発生器が前記緩衝された負荷信号を適応閾値信号へ変換するように構成され、前記適応閾値信号が前記コンパレータへ印加される前記閾値信号である請求項８記載の歯ブラシ。１１．前記適応閾値回路が、前記適応閾値信号を生じるように前記緩衝された負荷和信号を基準信号に組合わせる加算装置を含む請求項１０記載の歯ブラシ。１２．前記圧力センサ組立体がディジタル信号処理装置を含み、該ディジタル信号処理装置が前記負荷信号を前記基準信号に比較するためのものであり、前記負荷信号と前記閾値信号とが予め選定された関係を有する時、前記ディジタル信号処理装置が前記警報信号を表明する請求項１記載の歯ブラシ。１３．前記ディジタル信号処理装置が、前記電源と前記駆動組立体とに接続されて、前記駆動組立体の前記励起を制御し、前記ディジタル信号処理装置が更に、前記負荷信号と前記閾値信号とが予め選定された関係を有する時、前記駆動組立体を選択的に消勢するように構成される請求項１２記載の歯ブラシ。１４．前記負荷信号が、前記負荷組立体により出力される電流を表わす請求項１記載の歯ブラシ。１５．初期閾値が９０ないし１５０グラムの範囲内にある請求項１記載の歯ブラシ。１６．動作中のブラシヘッドが、少なくとも１．５メートル／秒の剛毛先端速度を有する請求項１５記載の歯ブラシ。１７．動作中のブラシヘッドが剛毛先端振幅を有し、該剛毛先端振幅が１ミリメートルないし６ミリメートルの範囲内にある請求項１５記載の歯ブラシ。１８．動作中のブラシヘッドが振動周波数を有し、該振動周波数が２００Ｈzないし５００Ｈzの範囲内にある請求項１５記載の歯ブラシ。１９．動作中のブラシヘッドが、少なくとも１．５メートル／秒の剛毛先端速度と、１ミリメートルないし６ミリメートルの範囲内の剛毛先端振幅と、２００Ｈ zないし５００Ｈzの範囲内の振動周波数とを有する請求項１５記載の歯ブラシ。２０．ブラシヘッドの不充分な負荷を表わす第２の閾値を含む請求項１記載の歯ブラシ。２１．前記第２の閾値が１０ないし３０グラムの範囲内にある請求項２０記載の歯ブラシ。２２．前記警報回路が、過大負荷の閾値を越えたことを示す第１の視覚表示器と、第２の閾値に達しなかったことを示す第２の視覚表示器と含む請求項２０記載の歯ブラシ。２３．前記第１の視覚表示器と前記第２の視覚表示器とが２つの異なる色である請求項２２記載の歯ブラシ。２４．前記第１の視覚表示器が、過大負荷閾値を越えた時にオンとなり、前記第２の視覚表示器が、第２の閾値には達したが過大負荷閾値は越えなかった時にオンとなり、いずれの視覚表示器も、前記第２の閾値を越えなかった時にオンとならない請求項２０記載の歯ブラシ。２５．前記警報電流が、過大負荷の閾値を越えたことを示す、歯ブラシから遠い位置の視覚表示器を含む請求項１記載の歯ブラシ。２６．励起信号を前記遠い位置の視覚表示器へ光学的に伝送する手段を備える請求項２５記載の歯ブラシ。２７．前記光学的伝送手段が、動作中に負荷条件データを前記遠い位置の視覚表示器へ伝送する変調赤外線ＬＥＤを含む請求項２６記載の歯ブラシ。２８．使用状態にない時に歯ブラシが所定位置に置かれる前記励起回路に対する充電器組立体を備え、前記遠い位置の視覚表示器が充電器組立体に配置される請求項２６記載の歯ブラシ。２９．前記警報が、比較的短い予め選定された時間長だけ生じる請求項１記載の歯ブラシ。３０．前記負荷信号が、警報が生じる前に予め選定された時間長だけ閾値を越えなければならず、該予め選定された時間長が少なくとも略々１０ミリ秒である請求項１記載の歯ブラシ。３１．ブラシヘッドと、該ブラシヘッドを付勢する駆動組立体と、駆動信号を前記駆動組立体へ供給する電源とを有する電動歯ブラシ用の負荷センサ組立体において、前記駆動組立体に与えられる駆動信号を監視して、ブラシヘッドに課される負荷を表わす負荷信号を生じるセンサ素子と、信号がブラシヘッドの過大負荷を表わす少なくとも１つの状態に達する時に、前記信号処理装置が警報信号を表明するように前記負荷信号を評価するように構成された、前記負荷信号を受取るための信号処理装置と、前記警報信号が受取られる時に過大負荷となるブラシヘッドの警報を生成するように構成された前記警報信号に応答するための警報装置であって、前記信号処理装置が駆動組立体に接続されて駆動組立体の励起を制御し、前記警報装置が、前記信号処理装置に対して内部であり前記警報信号が表明される時に前記駆動組立体を消勢するように構成されるスイッチを含むこと、を備えるセンサ組立体。３３．前記警報装置が更に音響警報を含み、該警報装置が、前記警報信号が表明される時に音響警報信号を生じるように構成される請求項３２記載の負荷センサ組立体。３４．信号処理装置が、前記負荷信号が比較される適応閾値信号を生成し、前記信号処理装置が、前記センサ素子により生じる前記負荷信号に基く前記適応閾値信号を生成するように構成される請求項３１記載の負荷センサ組立体。３５．前記信号処理装置が、前記センサ素子により生じるピーク負荷信号に基く前記適応閾値信号を生成する請求項３４記載の負荷センサ組立体。３６．負荷が課されるブラシヘッドと、該ブラシヘッドに接続されてブラシヘッドを選択的に運動させる駆動組立体と、駆動信号を該駆動組立体へ供給する電源とを有する電動歯ブラシに課される負荷を監視する方法において、前記ブラシヘッドに課される負荷を決定するため前記駆動組立体に供給される駆動信号を監視して、該負荷を表わす負荷信号を生じるステップと、前記負荷信号を閾値信号に比較して、該負荷信号と前記閾値信号とが予め選定される関係にある時に警報信号を表明するステップと、前記警報信号の前記表明時に警報を付勢するステップとを含み、前記閾値信号が適応閾値信号であり、かつ該適応閾値信号が前記負荷信号の一部を基準信号に選択的に加算することにより生成される負荷監視方法。３８．前記適応閾値信号が、前記負荷信号の負のピーク値を基準信号に選択的に加算することにより生成される請求項３６記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マッキンズ，ジェームズ・シーアメリカ合衆国ワシントン州98155，シアトル，ノースイースト・ナインティサード・ストリート 3545

Claims

【特許請求の範囲】１．そこに取付けられた１組の剛毛を含むブラシヘッドと、前記ブラシヘッドの選択的な運動を生じるように該ブラシヘッドに接続された駆動組立体と、前記駆動組立体に接続されて、該駆動組立体を付勢させるように駆動組立体に対して前記駆動組立体上の負荷に応答して変化する駆動信号を選択的に印加する励起回路と、前記駆動信号を表わす負荷信号を生じ、該負荷信号を閾値に比較して、負荷信号／閾値の比較が前記ブラシヘッドが予め定めた過大負荷を受けることを示す時、警報信号を生じる負荷検出組立体と、前記負荷センサ組立体に接続され、前記警報信号に応答して前記ブラシヘッドの過大負荷を表わす警報を生成するように構成される警報回路とを備える歯ブラシ。２．前記閾値が最初、予め選定された負荷値に基準値を加えたものに等しく、歯磨き動作中に、前記閾値が比較的小さな負荷値に前記基準値を加えたものへ低減する請求項１記載の歯ブラシ。３．前記比較的小さな負荷値が、各歯磨き動作中に検出される最小負荷値である請求項２記載の歯ブラシ。４．前記警報回路が、前記駆動組立体と前記励起回路との間に接続され、前記警報信号が表明される時に前記駆動組立体を選択的に消勢するスイッチを含む請求項１記載の歯ブラシ。５．前記警報回路が音響警報装置を含み、前記警報信号が表明される時に該音響警報装置が音響信号を生成するように構成される請求項１記載の歯ブラシ。６．前記警報回路が音響警報装置を含み、前記警報信号が表明される時に、音響信号を生成するように前記音響警報装置が構成される請求項４記載の歯ブラシ。７．前記警報回路が、前記音響警報の前記生成と同時に前記駆動組立体を消勢するように構成される請求項６記載の歯ブラシ。８．前記負荷センサ組立体が、前記負荷信号と前記閾値信号とが印加されるコンパレータを含み、該コンパレータが、前記負荷信号と前記閾値信号とが特定の予め選定された関係を有する時に前記警報信号を生成するように構成される請求項１記載の歯ブラシ。９．前記負荷信号が前記閾値信号より大きい時に、前記コンパレータが前記警報信号を表明するように構成される請求項８記載の歯ブラシ。１０．前記負荷センサ組立体が更に、前記負荷信号を表わす信号を緩衝するサンプルおよびホールド回路と、適応閾値信号発生器とを含み、該適応閾値信号発生器が前記緩衝された負荷信号を適応閾値信号へ変換するように構成され、前記適応閾値信号が前記コンパレータへ印加される前記閾値信号である請求項８記載の歯ブラシ。１１．前記適応閾値回路が、前記適応閾値信号を生じるように前記緩衝された負荷和信号を基準信号に組合わせる加算装置を含む請求項１０記載の歯ブラシ。１２．前記圧力センサ組立体がディジタル信号処理装置を含み、該ディジタル信号処理装置が前記負荷信号を前記基準信号に比較するためのものであり、前記負荷信号と前記閾値信号とが予め選定された関係を有する時、前記ディジタル信号処理装置が前記警報信号を表明する請求項１記載の歯ブラシ。１３．前記ディジタル信号処理装置が、前記電源と前記駆動組立体とに接続されて、前記駆動組立体の前記励起を制御し、前記ディジタル信号処理装置が更に、前記負荷信号と前記閾値信号とが予め選定された関係を有する時、前記駆動組立体を選択的に消勢するように構成される請求項１２記載の歯ブラシ。１４．前記負荷信号が、前記負荷組立体により出力される電流を表わす請求項１記載の歯ブラシ。１５．前記予め定めた過大負荷の閾値が９０ないし１５０グラムの範囲内にある請求項１記載の歯ブラシ。１６．動作中のブラシヘッドが、少なくとも１．５メートル／秒の剛毛先端速度を有する請求項１５記載の歯ブラシ。１７．動作中のブラシヘッドが１ミリメートルないし６ミリメートルの範囲内の剛毛先端振幅を有する請求項１５記載の歯ブラシ。１８．動作中のブラシヘッドが２００Ｈzないし５００Ｈzの範囲内の振動周波数を有する請求項１５記載の歯ブラシ。１９．動作中のブラシヘッドが、少なくとも１．５メートル／秒の剛毛先端速度と、１ミリメートルないし６ミリメートルの範囲内の剛毛先端振幅と、２００Ｈ zないし５００Ｈzの範囲内の振動周波数とを有する請求項１５記載の歯ブラシ。２０．ブラシヘッドの不充分な負荷を表わす第２の閾値を含む請求項１記載の歯ブラシ。２１．前記第２の閾値が１０ないし３０グラムの範囲内にある請求項２０記載の歯ブラシ。２２．前記警報回路が、過大負荷の閾値を越えたことを示す第１の視覚表示器と、不充分な負荷閾値に達しなかったことを示す第２の視覚表示器と含む請求項２０記載の歯ブラシ。２３．前記第１の視覚表示器と前記第２の視覚表示器とが２つの異なる色である請求項２２記載の歯ブラシ。２４．前記第１の視覚表示器が、過大負荷閾値を越えた時にオンとなり、前記第２の視覚表示器が、第２の閾値には達したが過大負荷閾値は越えなかった時にオンとなり、いずれの視覚表示器も、前記第２の閾値を越えなかった時にオンとならない請求項２２記載の歯ブラシ。２５．前記警報電流が、過大負荷の閾値を越えたことを示す、歯ブラシから遠い位置の視覚表示器を含む請求項１記載の歯ブラシ。２６．励起信号を前記遠い位置の視覚表示器へ光学的に伝送する手段を備える請求項２５記載の歯ブラシ。２７．前記光学的伝送手段が、動作中に負荷条件データを前記遠い位置の視覚表示器へ伝送する変調赤外線ＬＥＤを含む請求項２６記載の歯ブラシ。２８．使用状態にない時に歯ブラシが所定位置に置かれる前記励起回路に対する充電器組立体を備え、前記遠い位置の視覚表示器が充電器組立体に配置される請求項２６記載の歯ブラシ。２９．前記警報が、比較的短い予め選定された時間長だけ生じる請求項１記載の歯ブラシ。３０．前記負荷信号が、警報が生じる前に予め選定された時間長だけ閾値を越えなければならず、該予め選定された時間長が瞬間的な過大負荷より長い請求項１記載の歯ブラシ。３１．ブラシヘッドと、該ブラシヘッドを付勢する駆動組立体と、駆動信号を前記駆動組立体へ供給する電源とを有する電動歯ブラシ用の負荷センサ組立体において、前記駆動組立体に与えられる駆動信号を監視して、ブラシヘッドに課される負荷を表わす負荷信号を生じるセンサ素子と、信号がブラシヘッドの過大負荷を表わす少なくとも１つの予め選定された状態に達する時に、前記信号処理装置が警報信号を表明するように前記負荷信号を評価するように構成された前記負荷信号を受取るための信号処理装置と、前記警報信号に応答し、前記警報信号が受取られる時に過大負荷となるブラシヘッドの警報を生成するように構成された警報装置と、を備える負荷センサ組立体。３２．前記信号処理装置が、前記駆動組立体に接続されて、該駆動組立体の励起を制御し、前記警報装置が、前記駆動組立体の励起を制御するための前記信号処理装置に対して内部のスイッチを含み、該スイッチが、前記警報信号が表明される時、前記駆動組立体を消勢するように構成される請求項３１記載の負荷センサ組立体。３３．前記警報装置が更に音響警報を含み、該警報装置が、前記警報信号が表明される時に音響警報信号を生じるように構成される請求項３２記載の負荷センサ組立体。３４．信号処理装置が、前記負荷信号が比較される適応閾値信号を生成し、前記信号処理装置が、前記センサ素子により生じる前記負荷信号に基く前記適応閾値信号を生成するように構成される請求項３１記載の負荷センサ組立体。３５．前記信号処理装置が、前記センサ素子により生じるピーク負荷信号に基く前記適応閾値信号を生成する請求項３４記載の負荷センサ組立体。３６．負荷が課されるブラシヘッドと、該ブラシヘッドに接続されてブラシヘッドを選択的に運動させる駆動組立体と、駆動信号を該駆動組立体へ供給する電源とを有する電動歯ブラシに課される負荷を監視する方法において、前記ブラシヘッドに課される負荷を決定するため前記駆動組立体に供給される駆動信号を監視して、該負荷を表わす負荷信号を生じるステップと、前記負荷信号を閾値信号に比較して、該負荷信号と前記閾値信号とが予め選定させる関係にある時に警報信号を表明するステップと、前記警報信号の前記表明時に警報を付勢するステップとを含む負荷監視方法。３７．前記閾値信号が適応閾値信号であり、該適応閾値信号が、前記負荷信号の一部を基準信号に選択的に加算することにより生成される請求項３６記載の負荷監視方法。３８．前記適応閾値信号が、前記負荷信号の負のピーク値を基準信号に選択的に加算することにより生成される請求項３６記載の方法。